WO2017138508A1 - 接触充電システム、給電装置、受電装置及び接触充電方法 - Google Patents

接触充電システム、給電装置、受電装置及び接触充電方法 Download PDF

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WO2017138508A1
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田島孝光
松本総一郎
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本田技研工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a contact charging system and method for charging a battery provided on the power receiving device side by using a power feeding device.
  • Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 7-283852 and 2006-049123 both show a charger for charging a battery of a mobile phone.
  • the power feeding element and / or the power receiving element can be rotated so that contact points between the power feeding element and the power receiving element are not concentrated on one point. According to this configuration, the power feeding element and / or the power receiving element are not easily deteriorated due to wear.
  • Japanese Unexamined Patent Publication Nos. 2012-034543 and 2011-135739 show structures and systems for charging batteries of electric vehicles and plug-in hybrid vehicles (referred to as electric vehicles). As shown in these documents, in general, when a battery for driving an electric vehicle is charged, power is supplied after the power feeding terminal and the power receiving terminal are brought into contact with each other.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-233037 shows a system for charging a battery for driving an electric vehicle that travels.
  • the battery is charged by extending an arm having a power receiving terminal at the tip from a traveling electric vehicle and bringing it into contact with an overhead line provided along the traveling path.
  • the power receiving element is pivotally supported in a rotatable state, and rotates around the shaft by contacting the overhead wire while the vehicle is traveling.
  • the power feeding element and / or the power receiving element do not rotate when the battery is charged.
  • Such a configuration has no problem when charging the battery of the mobile phone.
  • there is a problem when charging a battery for driving an electric vehicle A battery for driving an electric vehicle has a larger amount of electric power stored than a battery for a mobile phone. For this reason, when charging is performed with high power after the power feeding element and the power receiving element are brought into contact with each other at the time of charging, the contact portion between the power feeding element and the power receiving element may be heated and damaged.
  • JP 2012-034543 A and JP 2011-135739 A it takes a long time to charge a large capacity battery. If the charging power is increased, the charging time can be shortened. However, a large amount of heat is generated at the contact point (point) between the power feeding terminal and the power receiving terminal, and the terminal may be damaged.
  • the power receiving terminal moves in the vehicle traveling direction together with the electric vehicle. At this time, when the power receiving element contacts the overhead wire, a frictional force is generated between them. The power receiving element rotates by this frictional force. For this reason, even if charging power is large power, a feed terminal and a receiving terminal are not damaged. However, this invention does not assume contact charging when the vehicle is stopped.
  • the present invention has been made in consideration of such problems, and a contact charging system, a power feeding device, a power receiving device, and a contact charging method for preventing damage to a power feeding terminal and a power receiving terminal even when the charging power is large.
  • the purpose is to provide.
  • the present invention is a contact charging system that charges the power storage unit of the power receiving device by supplying power from the power feeding terminal of the power feeding device to the power receiving terminal of the power receiving device, and both the power feeding terminal and the power receiving terminal are rotatable. And a rotation power mechanism that rotates either the power supply terminal or the power receiving terminal, and the charge terminal and the power receiving terminal are pressed against each other when the power storage unit is charged. By rotating a power mechanism, power is transmitted from one of the power feeding terminal and the power receiving terminal to the other, and the power feeding terminal and the power receiving terminal are rotated together. It is characterized by supplying electric power.
  • either the power feeding terminal or the power receiving terminal is rotated by the rotational power mechanism.
  • the other terminals are also rotated by the frictional force.
  • each of the power feeding terminal and the power receiving terminal includes a pair of terminals, and the pair of terminals of either the power feeding terminal and the power receiving terminal are on the same axis
  • the rotational power mechanism may rotate the pair of terminals, either the power feeding terminal or the power receiving terminal, about the axis. Since the pair of terminals can rotate around the same axis as described above, the power feeding terminal or the power receiving terminal can be rotated with a simple configuration.
  • the contact charging system includes a brush that contacts either the pair of terminals of the power feeding terminal or the power receiving terminal and is connected to a power line of the power feeding terminal or the power receiving terminal. You may do it. By providing the brush, even when the power feeding terminal or the power receiving terminal is rotating, the power feeding terminal or the power receiving terminal can be reliably energized.
  • the contact charging system may further include a controller that controls a start timing of the rotational power mechanism and a voltage application timing to the power supply terminal.
  • the controller may apply a voltage to the power supply terminal after a predetermined time has elapsed since the rotation power mechanism was started. If the voltage is applied after the power feeding terminal and the power receiving terminal start to rotate, the power feeding terminal and the power receiving terminal can be reliably rotated at the start of charging. With such a configuration, contact portions between the power feeding terminal and the power receiving terminal do not concentrate on a part, so that damage or welding between the power feeding terminal and the power receiving terminal can be prevented even during charging with a large supply power.
  • the contact charging system further includes a detection device that detects that the power supply terminal and the power reception terminal are in contact with each other, and the controller uses the detection device to connect the power supply terminal and the power reception terminal.
  • the rotational power mechanism may be driven to apply a voltage to the power supply terminal after a predetermined time has elapsed.
  • the power receiving device is included in an electric vehicle, the power receiving terminal is provided inside the electric vehicle, and the power feeding terminal and the power receiving terminal are in contact with each other,
  • the power receiving terminal and the power feeding terminal may be surrounded by a cover.
  • the present invention is a power supply device including a power supply terminal that supplies power to an external power receiving device, wherein the power supply terminal is rotatable about a rotation axis, and further, the power supply terminal is rotated with the rotation. And a rotational power mechanism that rotates about an axis.
  • the rotational power mechanism rotates the power supply terminal.
  • the power feeding terminal is rotated while the power feeding terminal and the power receiving terminal are in contact with each other, the power receiving terminal in contact with the frictional force is also rotated.
  • contact portions between the power feeding terminal and the power receiving terminal do not concentrate on a part, so that damage or welding between the power feeding terminal and the power receiving terminal can be prevented even during charging with a large supply power.
  • the present invention is a power receiving device including a power receiving terminal for inputting power from an external power feeding device and a power storage unit for storing power, the power receiving terminal being rotatable about a rotation axis, and further, the power receiving terminal is And a rotational power mechanism that rotates about the rotational axis.
  • the rotational power mechanism rotates the power receiving terminal.
  • the power receiving terminal is rotated while the power feeding terminal and the power receiving terminal are in contact with each other, the power feeding terminal in contact with the frictional force is also rotated.
  • contact portions between the power feeding terminal and the power receiving terminal do not concentrate on a part, so that damage or welding between the power feeding terminal and the power receiving terminal can be prevented even during charging with a large supply power.
  • the present invention is a contact charging method for charging a power storage unit of a power receiving device by bringing the power feeding terminal of the power feeding device into contact with the power receiving terminal of the power receiving device and supplying power from the power feeding terminal to the power receiving terminal, Supplying power from the power supply terminal to the power receiving terminal by bringing either the power supply terminal or the power receiving terminal into contact with the power feeding terminal and the power receiving terminal while rotating one of the power receiving terminal and the power receiving terminal as a center.
  • either the power feeding terminal or the power receiving terminal is rotated.
  • one of the terminals is rotated while the power feeding terminal and the power receiving terminal are in contact with each other, the other terminals that are in contact with each other due to frictional force are also rotated.
  • contact portions between the power feeding terminal and the power receiving terminal do not concentrate on a part, so that damage or welding between the power feeding terminal and the power receiving terminal can be prevented even during charging with a large supply power.
  • the contact charging method when the proximity or contact between the power supply terminal and the power receiving terminal is detected, either the power supply terminal or the power receiving terminal is rotated, and then the power supply terminal.
  • the power supply to the power receiving terminal may be started.
  • the feeding terminal and the receiving terminal can be reliably rotated at the start of charging.
  • contact portions between the power feeding terminal and the power receiving terminal do not concentrate on a part, so that damage or welding between the power feeding terminal and the power receiving terminal can be prevented even during charging with a large supply power.
  • the contact portion between the power supply terminal and the power receiving terminal is not concentrated in part, it is possible to prevent the power supply terminal and the power receiving terminal from being welded even during charging with a large supply power.
  • FIG. 1A is a plan view showing a contact charging system for an electric vehicle to which the present invention is applied
  • FIG. 1B is a side view
  • FIG. 1C is a front view
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an internal configuration of the power feeding device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an internal configuration of the power receiving head according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the contact charging system according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the contact charging system according to the first and second embodiments.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an internal configuration of the power feeding device according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing the internal configuration of the power receiving head according to the second embodiment.
  • FIG. 1A is a plan view showing a contact charging system for an electric vehicle to which the present invention is applied
  • FIG. 1B is a side view
  • FIG. 1C is a front view.
  • FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the contact charging system according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the contact charging system according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the contact charging system according to the third embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an internal configuration of the power feeding device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 12 is a plan view showing a contact charging system according to the fifth embodiment.
  • FIG. 13 is a front view showing a contact charging system according to the sixth embodiment.
  • FIG. 14 is a schematic diagram illustrating an internal configuration of the power feeding head according to the sixth embodiment.
  • FIG. 15 is a schematic diagram illustrating an internal configuration of the power receiving device according to the sixth embodiment.
  • the configuration of the contact charging system 10 will be described with reference to FIGS. 1A, 1B, and 1C.
  • the contact charging system 10 includes an electric vehicle 12 as a power receiving device and a power supply device 30 installed outside the electric vehicle 12.
  • the electric vehicle 12 includes a vehicle propulsion motor 106 (see FIG. 4) such as a drive motor and a high-voltage battery 102 (see FIG. 4) for supplying electric power to the motor 106.
  • the electric vehicle 12 is an electric vehicle, a hybrid vehicle equipped with an internal combustion engine, a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell, or the like.
  • the electric vehicle 12 is provided with a slide crank mechanism 14 having a power receiving head 28.
  • the slide crank mechanism 14 includes a first spring damper 16, an actuator 20, a second spring damper 22, and an arm 24.
  • the first spring damper 16 is disposed along the front-rear direction P of the electric vehicle 12, and one end is fixed to the electric vehicle 12.
  • the first spring damper 16 has a slide rail 18.
  • An actuator 20 is provided on the slide rail 18. The actuator 20 moves to the front P1 or the rear P2 along the slide rail 18 in accordance with a drive signal transmitted from a control device (not shown).
  • One end of the second spring damper 22 is attached to the actuator 20 in a rotatable state.
  • the other end of the second spring damper 22 is attached to a substantially intermediate portion of the arm 24 in a rotatable state.
  • One end of the arm 24 is supported by the support shaft 26 so as to be rotatable with respect to the electric vehicle 12.
  • the other end of the arm 24 includes a power receiving head 28. Note that a cable including the power receiving head 28 may be provided instead of the arm 24.
  • the slide crank mechanism 14 operates as follows.
  • the actuator 20 When the actuator 20 is positioned on the rear side of the slide rail 18, the arm 24 is accommodated in the electric vehicle 12.
  • the actuator 20 moves forward P1 from this state, the arm 24 is pushed to the side by the second spring damper 22. Then, the power receiving head 28 moves in the Q1 direction around the support shaft 26.
  • the second spring damper 22 When the power feeding terminal 36 (see FIG. 2) and the power receiving terminal 84 (see FIG. 3) come into contact, the second spring damper 22 generates a pressing force between the power feeding terminal 36 and the power receiving terminal 84.
  • the actuator 20 moves rearward P2
  • the arm 24 is pulled toward the electric vehicle 12 by the second spring damper 22.
  • the power receiving head 28 moves in the Q2 direction about the support shaft 26.
  • the power feeding device 30 is installed in a parking space of the electric vehicle 12 or a dedicated charging space. When the power receiving head 28 comes into contact with the power feeding device 30, charging from the power feeding device 30 to the electric vehicle 12 is started.
  • the power feeding device 30 and the power receiving head 28 used in the contact charging system 10 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
  • the power feeding side motor 38 is rotated while the power feeding terminal 36 and the power receiving terminal 84 are pressed against each other, whereby power is supplied from the power feeding terminal 36 to the power receiving terminal 84.
  • the power supply terminal 36 and the power receiving terminal 84 are rotated together.
  • the configuration of the power feeding device 30 will be described with reference to FIGS.
  • the power feeding device 30 according to the first embodiment includes a pair of terminals that can rotate around a first rotating shaft (a first upper rotating shaft 52 and a first lower rotating shaft 56), that is, a positive power feeding terminal 32 and a negative power feeding.
  • a power supply terminal 36 including a terminal 34 and a power supply side motor 38 that rotates the positive electrode power supply terminal 32 and the negative electrode power supply terminal 34 around the first rotation axis are included. The details are configured as follows.
  • the pedestal 40 is provided with the wall member 42 standing substantially vertically.
  • a first support base 44, a second support base 46, and a motor support base 48 are provided on the wall member 42 so as to be substantially parallel to the base 40 from the top to the bottom.
  • the first support base 44 includes an upper bearing 50, and supports the insulating first upper rotating shaft 52 via the upper bearing 50 so as to be rotatable.
  • the second support base 46 includes a lower bearing 54 and supports the insulating first lower rotating shaft 56 via the lower bearing 54 so as to be rotatable.
  • the motor support 48 supports the power supply side motor 38.
  • the positive electrode feeding terminal 32 is made of a conductor such as metal and has a substantially frustoconical outer contact portion 32a and a substantially cylindrical inner contact portion 32b.
  • the positive electrode power supply terminal 32 has an integral configuration in which the bottom surface of the truncated cone of the external contact portion 32a and one end of the internal contact portion 32b are coupled.
  • the negative electrode power supply terminal 34 is made of a conductor such as metal and has a substantially frustoconical external contact portion 34a and a substantially cylindrical internal contact portion 34b.
  • the negative electrode power supply terminal 34 has an integral configuration in which the bottom surface of the truncated cone of the external contact portion 34a and one end of the internal contact portion 34b are coupled.
  • the positive electrode power supply terminal 32 and the negative electrode power supply terminal 34 are arranged in a state where the upper surface of the truncated cone of the external contact portion 32a and the upper surface of the truncated cone of the external contact portion 34a are opposed to each other. Then, by attaching an insulating connecting member 58 between the external contact portion 32a and the external contact portion 34a, the positive electrode power supply terminal 32 and the negative electrode power supply terminal 34 are connected.
  • One end of the first upper rotating shaft 52 is attached to the internal contact portion 32 b of the positive electrode power supply terminal 32.
  • one end of the first lower rotating shaft 56 is attached to the internal contact portion 34 b of the negative electrode power supply terminal 34.
  • the first lower rotating shaft 56 is connected to the output shaft of the power feeding side motor 38.
  • the first upper rotary shaft 52, the first lower rotary shaft 56, and the connecting member 58 are disposed on the same axis. With such a configuration, the first lower rotating shaft 56, the negative electrode feeding terminal 34, the connecting member 58, the positive electrode feeding terminal 32, and the first upper rotating shaft 52 are coupled to the output shaft of the power feeding side motor 38. When the power supply side motor 38 rotates, the positive electrode power supply terminal 32 and the negative electrode power supply terminal 34 rotate.
  • the positive brush 60 is in contact with a part of the outer peripheral surface of the internal contact part 32 b of the positive electrode power supply terminal 32, and the negative electrode brush 62 is in contact with a part of the outer peripheral surface of the internal contact part 34 b of the negative electrode power supply terminal 34.
  • the positive brush 60 and the negative brush 62 are electrically connected to a contactor 68 attached to the wall member 42 by harnesses 64 and 66, respectively.
  • the contactor 68 is electrically connected to an external power source PW (see FIG. 4) via a cable 70.
  • a recess 74 is formed on the front surface (right side in FIG. 2) of the cover 72 of the power feeding device 30. Two openings are formed in the recess 74, and a part of the external contact part 32 a of the positive electrode power supply terminal 32 and a part of the external contact part 34 a of the negative electrode power supply terminal 34 are exposed to the outside from each opening.
  • a power supply side proximity sensor 76 is provided at any position of the recess 74, here between the positive electrode power supply terminal 32 and the negative electrode power supply terminal 34. Alternatively, it may be provided at a position facing the power receiving head 28. As the power supply side proximity sensor 76, a proximity switch or a touch sensor can be used.
  • the power feeding device 30 includes a power feeding side controller 78.
  • the power supply side controller 78 receives a detection signal from the power supply side proximity sensor 76. Further, a command signal is transmitted to the power feeding side motor 38 (including the driver) and the contactor 68.
  • the configurations of the power receiving head 28 and the electric vehicle 12 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
  • the power receiving head 28 according to the first embodiment includes a positive power receiving terminal 80 and a negative power receiving terminal 82 that are rotatable about a second rotating shaft (second upper rotating shaft 88, second lower rotating shaft 90).
  • a terminal 84 is included. The details are configured as follows.
  • a mounting member 79 is attached to the tip of the arm 24 (see FIG. 1A etc.) via a bracket (not shown).
  • the attachment member 79 supports the support member 83 through the spring 81 so as to be movable in the horizontal direction.
  • the spring 81 is pushed between the power feeding terminal 36 and the power receiving terminal 84 in a state where the power feeding terminal 36 (see FIG. 2) and the power receiving terminal 84 are in contact with each other, similarly to the second spring damper 22 (see FIG. 1A and the like). Generate pressure.
  • the positive electrode power receiving terminal 80 is made of a conductor such as metal and has a substantially frustoconical external contact portion 80a and a substantially cylindrical internal contact portion 80b.
  • the positive electrode power receiving terminal 80 has an integral configuration in which the bottom surface of the truncated cone of the external contact portion 80a and one end of the internal contact portion 80b are coupled.
  • the negative electrode power receiving terminal 82 is made of a conductor such as metal, and has a substantially frustoconical external contact portion 82a and a substantially cylindrical internal contact portion 82b.
  • the negative electrode power receiving terminal 82 has an integral configuration in which the bottom surface of the truncated cone of the external contact portion 82a is coupled to one end of the internal contact portion 82b.
  • the positive electrode receiving terminal 80 and the negative electrode receiving terminal 82 are disposed in a state where the other end of the internal contact portion 80b and the other end of the internal contact portion 82b are opposed to each other. Then, by attaching an insulating connecting member 86 between the internal contact portion 80b and the internal contact portion 82b, the positive electrode receiving terminal 80 and the negative electrode receiving terminal 82 are connected. One end of the second upper rotary shaft 88 is attached to the external contact portion 80 a of the positive electrode power receiving terminal 80. Similarly, one end of the second lower rotating shaft 90 is attached to the external contact portion 82 a of the negative electrode power receiving terminal 82.
  • the second upper rotary shaft 88, the second lower rotary shaft 90, and the connecting member 86 are disposed on the same axis. With such a configuration, the second lower rotating shaft 90, the negative electrode receiving terminal 82, the connecting member 86, the positive electrode receiving terminal 80, and the second upper rotating shaft 88 are connected. The second upper rotating shaft 88 and the second lower rotating shaft 90 are rotatably supported by the support member 83.
  • the positive electrode brush 92 is in contact with a part of the outer peripheral surface of the internal contact part 80 b of the positive electrode power receiving terminal 80, and the negative electrode brush 94 is in contact with a part of the outer peripheral surface of the internal contact part 82 b of the negative electrode power receiving terminal 82.
  • the positive brush 92 and the negative brush 94 are electrically connected to the high voltage battery 102 (see FIG. 4) by harnesses 96 and 98, respectively.
  • Two openings are formed in the cover 100 of the power receiving head 28, and a part of the external contact part 80a of the positive electrode power receiving terminal 80 and a part of the external contact part 82a of the negative electrode power receiving terminal 82 are exposed to the outside from each opening.
  • the electric vehicle 12 supplies electric power from the high-voltage battery 102 to the electric motor 106 for vehicle propulsion through the PCU 104.
  • FIG. 4 movement of the contact charging system 10 which concerns on 1st Embodiment is demonstrated using FIG. 4, FIG.
  • the electric vehicle 12 stops at a charging position in the vicinity of the power feeding device 30 and extends the arm 24 (see FIG. 1A and the like) to the side. Then, the power receiving head 28 at the tip of the arm 24 is inserted into the recess 74 (see FIG. 2) of the power feeding device 30.
  • step S ⁇ b> 1 the power supply side proximity sensor 76 detects the proximity (contact) between the power supply terminal 36 provided in the power supply device 30 and the power reception terminal 84 provided in the power reception head 28. At this time, the power feeding side proximity sensor 76 transmits a detection signal to the power feeding side controller 78.
  • step S ⁇ b> 2 the power supply side controller 78 transmits a start signal to the driver of the power supply side motor 38.
  • the driver starts voltage application to the power supply motor 38 in response to the start signal.
  • the feed motor 38 is started, and the positive feed terminal 32 and the negative feed terminal 34 connected by the connecting member 58 are connected to the first rotary shaft (first upper rotary shaft 52, first lower rotary shaft 56, FIG. ).
  • the power feeding terminal 36 comes into contact with the power receiving terminal 84, a frictional force acts between them, and the driving force of the power feeding side motor 38 is also transmitted to the power receiving terminal 84.
  • the positive electrode receiving terminal 80 and the negative electrode receiving terminal 82 rotate around the second rotating shaft (the second upper rotating shaft 88, the second lower rotating shaft 90, see FIG. 3).
  • step S3 the power supply side controller 78 transmits an energization signal to the contactor 68.
  • the contactor 68 closes the contact according to the energization signal and applies a voltage to the power supply terminal 36. Then, the high voltage battery 102 of the electric vehicle 12 is charged.
  • the power supply side controller 78 preferably provides a time difference of a predetermined time or more between the start timing of the power supply side motor 38 performed in step S2 and the voltage application timing to the power supply terminal 36 performed in step S3. . In this way, the voltage can be applied after the power supply terminal 36 and the power receiving terminal 84 are operated together.
  • step S4 the power supply side controller 78 determines whether or not the charging is completed. As the determination of the completion of charging, for example, a decrease in current value may be detected. Alternatively, a predetermined charging time may be set, and it may be determined that charging has been completed if an elapsed time after applying the voltage exceeds the predetermined charging time.
  • step S4: NO the process returns to step S3, and voltage application is continued.
  • step S4: YES the process proceeds to step S5.
  • step S ⁇ b> 5 the power supply side controller 78 transmits a cutoff signal to the contactor 68.
  • the contactor 68 opens the contact in response to the interruption signal, and stops the voltage application to the power supply terminal 36.
  • step S ⁇ b> 6 the power supply side controller 78 transmits a stop signal to the driver of the power supply side motor 38.
  • the driver stops the voltage application to the power supply side motor 38 in response to the stop signal.
  • the power supply side motor 38 stops, and the rotation of the power supply terminal 36 and the power reception terminal 84 also stops.
  • the power feeding side controller 78 provides a time difference of a predetermined time or more between the timing of stopping the voltage application to the power feeding terminal 36 performed in step S5 and the timing of stopping the power feeding side motor 38 performed in step S6. Is preferred. In this way, the operation of the power feeding terminal 36 and the power receiving terminal 84 can be stopped after the application of voltage is stopped.
  • a power feeding device 30a and a power receiving head 28a used in the contact charging system 10a (see FIG. 1A, etc.) according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.
  • the power receiving terminal 84 and the power receiving terminal 84 are pressed against each other, and the power receiving side motor 110 is rotated to power the power receiving terminal 84 to the power feeding terminal 36.
  • the power supply terminal 36 and the power receiving terminal 84 are rotated together.
  • the configuration of the power feeding device 30a will be described with reference to FIGS.
  • the power feeding device 30a according to the second embodiment includes a pair of terminals that can rotate around a first rotating shaft (a first upper rotating shaft 52 and a first lower rotating shaft 56), that is, a positive power feeding terminal 32 and a negative power feeding.
  • a power supply terminal 36 including a terminal 34 is included.
  • the configuration of the power feeding device 30a matches the configuration of the power feeding device 30 according to the first embodiment shown in FIGS. 2 and 4 in many respects. For this reason, in the power feeding device 30a shown in FIG. 6 and FIG. 8, the same reference numerals are given to components common to the power feeding device 30, and description thereof is omitted.
  • the power feeding device 30a shown in FIGS. 6 and 8 is different from the power feeding device 30 shown in FIGS. 2 and 4 in that the power feeding side motor 38 is not used.
  • the power receiving head 28a includes a positive power receiving terminal 80 and a negative power receiving terminal 82 that are rotatable about a second rotating shaft (second upper rotating shaft 88, second lower rotating shaft 90). And a power receiving side motor 110 that rotates the terminal 84 and the positive power receiving terminal 80 and the negative power receiving terminal 82 about the second rotation axis.
  • the configurations of the power receiving head 28a and the electric vehicle 12a are identical in many respects to the configurations of the power receiving head 28 and the electric vehicle 12 according to the first embodiment shown in FIGS. For this reason, in the power receiving head 28a and the electric vehicle 12a shown in FIGS. 7 and 8, the same reference numerals are given to the same components as those of the power receiving head 28 and the electric vehicle 12, and the description thereof is omitted.
  • the power receiving head 28a shown in FIG. 7 is different from the power receiving head 28 shown in FIG. 3 in that it includes a power receiving side motor 110 and a power receiving side proximity sensor 112.
  • the electric vehicle 12a shown in FIG. 8 is different from the electric vehicle 12 shown in FIG. 4 in that it includes a power receiving side controller 114 in addition to the power receiving head 28a.
  • the second lower rotating shaft 90 is connected to the output shaft of the power receiving side motor 110.
  • the second lower rotating shaft 90, the negative power receiving terminal 82, the connecting member 86, the positive power receiving terminal 80, and the second upper rotating shaft 88 are connected to the output shaft of the power receiving side motor 110.
  • the power receiving motor 110 rotates, the positive power receiving terminal 80 and the negative power receiving terminal 82 rotate.
  • the power receiving side proximity sensor 112 is provided at any position of the cover 100, here between the positive electrode power supply terminal 32 and the negative electrode power supply terminal 34. In addition, you may provide in the position facing the electric power feeder 30a. As the power reception side proximity sensor 112, a proximity switch or a touch sensor can be used.
  • the electric vehicle 12 a has a power receiving side controller 114.
  • the power receiving side controller 114 receives the detection signal from the power receiving side proximity sensor 112.
  • a command signal is transmitted to the power receiving side motor 110 (including the driver).
  • the processing flow of the contact charging system 10a according to the second embodiment is the same as the processing flow (FIG. 5) of the contact charging system 10 according to the first embodiment. Then, operation
  • the electric vehicle 12a stops at a charging position in the vicinity of the power feeding device 30a, and extends the arm 24 (see FIG. 1A and the like) to the side. Then, the power receiving head 28a at the tip of the arm 24 is inserted into the recess 74 (see FIG. 6) of the power feeding device 30a.
  • step S1 the power supply side proximity sensor 76 and the power reception side proximity sensor 112 detect the proximity (contact) between the power supply terminal 36 provided in the power supply device 30a and the power reception terminal 84 provided in the power reception head 28a. At this time, the power feeding side proximity sensor 76 transmits a detection signal to the power feeding side controller 78. In addition, the power reception side proximity sensor 112 transmits a detection signal to the power reception side controller 114.
  • step S2 the power receiving side controller 114 transmits a start signal to the driver of the power receiving side motor 110.
  • the driver starts voltage application to the power receiving motor 110 in response to the start signal.
  • the power receiving motor 110 is started, and the positive power receiving terminal 80 and the negative power receiving terminal 82 connected by the connecting member 86 are connected to the second rotating shaft (second upper rotating shaft 88, second lower rotating shaft 90, FIG. ).
  • the power receiving terminal 84 comes into contact with the power feeding terminal 36, a frictional force acts between them, and the driving force of the power receiving side motor 110 is also transmitted to the power feeding terminal 36.
  • the positive electrode power supply terminal 32 and the negative electrode power supply terminal 34 rotate around the first rotating shaft (the first upper rotating shaft 52, the first lower rotating shaft 56, see FIG. 6).
  • step S3 the power supply side controller 78 transmits an energization signal to the contactor 68.
  • the contactor 68 closes the contact according to the energization signal and applies a voltage to the power supply terminal 36. Then, the high voltage battery 102 of the electric vehicle 12 is charged.
  • the power supply side controller 78 may provide a time difference of a predetermined time or more between the start timing of the power receiving side motor 110 performed in step S2 and the timing of voltage application to the power supply terminal 36 performed in step S3. preferable. In this way, the voltage can be applied after the power supply terminal 36 and the power receiving terminal 84 are operated together.
  • step S4 the power supply side controller 78 determines whether or not the charging is completed. As the determination of the completion of charging, for example, a decrease in current value may be detected. Alternatively, a predetermined charging time may be set, and it may be determined that charging has been completed if an elapsed time after applying the voltage exceeds the predetermined charging time.
  • step S4: NO the process returns to step S3, and voltage application is continued.
  • step S4: YES the process proceeds to step S5.
  • step S ⁇ b> 5 the power supply side controller 78 transmits a cutoff signal to the contactor 68.
  • the contactor 68 opens the contact in response to the interruption signal, and stops the voltage application to the power supply terminal 36.
  • step S6 the power receiving side controller 114 transmits a stop signal to the driver of the power receiving side motor 110.
  • a stop signal is transmitted when separation (non-contact) is detected by the power reception side proximity sensor 112.
  • the driver stops the voltage application to the power receiving motor 110 in response to the stop signal.
  • the power receiving side motor 110 stops and the rotation of the power feeding terminal 36 and the power receiving terminal 84 also stops.
  • the power supply device 30b and the electric vehicle 12b are connected by wireless communication, and a voltage application command signal and a voltage application stop command signal are transmitted from the electric vehicle 12b side to the power supply device 30b side. .
  • a voltage application command signal and a voltage application stop command signal are transmitted from the electric vehicle 12b side to the power supply device 30b side.
  • the configuration of the power feeding device 30b will be described with reference to FIG.
  • the configuration of the power feeding device 30b matches the configuration of the power feeding device 30a according to the second embodiment shown in FIG. 8 in many respects. For this reason, in the power feeding apparatus 30b shown in FIG. 9, the same code
  • the power feeding device 30b illustrated in FIG. 9 is different from the power feeding device 30a illustrated in FIG. 8 in that the power feeding side communication unit 120 is used and the power feeding side proximity sensor 76 is not used.
  • the power supply side communication unit 120 receives a command signal transmitted from the power reception side communication unit 122.
  • the configuration of the electric vehicle 12b will be described with reference to FIG.
  • the configuration of the electric vehicle 12b is identical in many respects to the configuration of the electric vehicle 12a according to the second embodiment shown in FIG.
  • symbol is attached
  • the electric vehicle 12b shown in FIG. 9 is different from the electric vehicle 12a shown in FIG. 8 in that the battery ECU 121 and the power receiving side communication unit 122 are used.
  • the battery ECU 121 monitors the SOC (State Of Charge) of the high-voltage battery 102.
  • the power receiving side communication unit 122 transmits a command signal to the power feeding side communication unit 120.
  • step S11 the power reception side proximity sensor 112 detects the proximity (contact) between the power supply terminal 36 provided in the power supply device 30b and the power reception terminal 84 provided in the power reception head 28a. At this time, the power reception side proximity sensor 112 transmits a detection signal to the power reception side controller 114.
  • step S ⁇ b> 12 the power receiving side controller 114 transmits a start signal to the driver of the power receiving side motor 110.
  • the driver starts voltage application to the power receiving motor 110 in response to the start signal.
  • the power receiving motor 110 is started, and the positive power receiving terminal 80 and the negative power receiving terminal 82 connected by the connecting member 86 are connected to the second rotating shaft (second upper rotating shaft 88, second lower rotating shaft 90, FIG. ).
  • the power receiving terminal 84 comes into contact with the power feeding terminal 36, a frictional force acts between them, and the driving force of the power receiving side motor 110 is also transmitted to the power feeding terminal 36.
  • the positive electrode power supply terminal 32 and the negative electrode power supply terminal 34 rotate around the first rotating shaft (the first upper rotating shaft 52, the first lower rotating shaft 56, see FIG. 6).
  • step S13 the power receiving side controller 114 instructs the power receiving side communication unit 122 to transmit a voltage application command.
  • the power reception side communication unit 122 transmits a voltage application command signal to the power supply side communication unit 120.
  • the power supply side communication unit 120 receives a command signal transmitted from the power reception side communication unit 122.
  • the power receiving side controller 114 preferably provides a time difference of a predetermined time or more between the start timing of the power receiving side motor 110 performed in step S12 and the transmission timing of the voltage application command signal performed in step S13. . In this way, the voltage can be applied after the power supply terminal 36 and the power receiving terminal 84 are operated together.
  • step S ⁇ b> 14 the power supply side controller 78 that has received the voltage application command signal via the power supply side communication unit 120 transmits an energization signal to the contactor 68.
  • the contactor 68 closes the contact according to the energization signal and applies a voltage to the power supply terminal 36. Then, the high voltage battery 102 of the electric vehicle 12b is charged.
  • step S15 the battery ECU 121 monitors the SOC of the high voltage battery 102.
  • the SOC is less than the predetermined amount, it is determined that charging is not completed (step S15: NO). In this case, the process returns to step S14 and the voltage application is continued.
  • step S15: YES the process proceeds to step S16.
  • step S16 the power receiving side controller 114 instructs the power receiving side communication unit 122 to transmit a voltage application stop command.
  • the power reception side communication unit 122 transmits a voltage application stop command signal to the power supply side communication unit 120.
  • the power supply side communication unit 120 receives a command signal transmitted from the power reception side communication unit 122.
  • step S ⁇ b> 17 the power supply side controller 78 that receives the voltage application stop command signal via the power supply side communication unit 120 transmits a cutoff signal to the contactor 68.
  • the contactor 68 opens the contact in response to the interruption signal, and stops the voltage application to the power supply terminal 36.
  • step S18 the power receiving side controller 114 transmits a stop signal to the driver of the power receiving side motor 110.
  • the driver stops the voltage application to the power receiving motor 110 in response to the stop signal.
  • the power receiving side motor 110 stops and the rotation of the power feeding terminal 36 and the power receiving terminal 84 also stops.
  • the power receiving side controller 114 may provide a time difference of a predetermined time or more between the transmission timing of the voltage application stop command signal performed in step S17 and the timing of stopping the power receiving side motor 110 performed in step S18. preferable. In this way, the operation of the power feeding terminal 36 and the power receiving terminal 84 can be stopped after the application of voltage is stopped.
  • a power supply device 30c of the fourth embodiment shown in FIG. 11 is obtained by providing a pressing mechanism (first wall member 124, second wall member 126, springs 128, 130) to the power supply device 30a shown in FIG.
  • This pressing mechanism generates a pressing force between the power feeding terminal 36 and the power receiving terminal 84 in a state where the power feeding terminal 36 and the power receiving terminal 84 are in contact with each other.
  • the pedestal 40 is provided with the first wall member 124 standing substantially vertically.
  • the second wall member 126 is supported on the first wall member 124 through the springs 128 and 130 so as to face each other.
  • a first support base 44, a second support base 46, and a contactor 68 are attached to the second wall member 126. Between the first support base 44 and the second support base 46, the power supply terminal 36 is supported in a state of being rotatable around the first rotation shaft (the first upper rotation shaft 52 and the first lower rotation shaft 56).
  • a contact charging system 140 as shown in FIG. 12 may be used.
  • the contact charging system 140 includes a power feeding device 142 that can charge a plurality of electric vehicles 12 simultaneously.
  • the power feeding device 142 includes a power feeding terminal 148 including a disc-shaped or annular positive power feeding terminal 144 and a negative power feeding terminal 146.
  • the positive electrode power supply terminal 144 and the negative electrode power supply terminal 146 are connected, and rotate around the rotation axis O in accordance with driving of a motor (not shown).
  • the power supply terminal 148 and each component are accommodated in the case 150.
  • Charging is performed when a power receiving terminal 84 (see FIG. 3) provided in the power receiving head 28 of the electric vehicle 12 is in contact with the power feeding terminal 148 and a voltage is applied to the power feeding terminal 148.
  • the power feeding terminal 148 and the power receiving terminal 84 are pressed against each other by the second spring damper 22 provided in the electric vehicle 12 (see FIG. 1A and the like) and the spring 81 provided in the power receiving head 28 (see FIG. 3).
  • a contact charging system 210 as shown in FIG. 13 may be used.
  • the power feeding device 230 includes a power feeding head 228 at the tip of the cable 240 (or arm).
  • the power feeding head 228 includes a positive electrode power supply terminal 232 and a negative electrode power supply terminal 234 that are rotatable about a first rotation axis (a first upper rotation axis 252 and a first lower rotation axis 256).
  • a power supply terminal 236 is included.
  • the basic structure of the power feeding head 228 is the same as that of the power receiving head 28 shown in FIG.
  • the cable 240 (see FIG. 13) is covered with a tube on the outer periphery.
  • An attachment member 279 is attached to the tip of the tube.
  • the attachment member 279 supports the support member 283 via the spring 281 so as to be movable in the horizontal direction.
  • the spring 281 generates a pressing force between the power feeding terminal 236 and the power receiving terminal 284 in a state where the power feeding terminal 236 and the power receiving terminal 284 (see FIG. 15) are in contact with each other.
  • the positive electrode power supply terminal 232 has an external contact portion 232a and an internal contact portion 232b.
  • the negative electrode power supply terminal 234 has an external contact portion 234a and an internal contact portion 234b.
  • the first upper rotary shaft 252, the first lower rotary shaft 256 and the connecting member 258 are disposed on the same axis. With such a configuration, the first lower rotating shaft 256, the negative electrode feeding terminal 234, the connecting member 258, the positive electrode feeding terminal 232, and the first upper rotating shaft 252 are connected. The first upper rotating shaft 252 and the first lower rotating shaft 256 are rotatably supported by the support member 283.
  • the positive electrode brush 260 is in contact with a part of the outer peripheral surface of the internal contact portion 232b of the positive electrode power supply terminal 232, and the negative electrode brush 262 is in contact with a part of the outer peripheral surface of the internal contact portion 234b of the negative electrode power supply terminal 234.
  • the positive brush 260 and the negative brush 262 are electrically connected to a contactor (not shown) by harnesses 264 and 266, respectively.
  • Two openings are formed in the cover 300 of the power feeding head 228, and a part of the external contact part 232a of the positive electrode power supply terminal 232 and a part of the external contact part 234a of the negative electrode power supply terminal 234 are exposed to the outside from each opening.
  • the electric vehicle 212 includes a positive power receiving terminal 280 and a negative power receiving terminal 282 that are rotatable around a second rotating shaft (second upper rotating shaft 288, second lower rotating shaft 290).
  • a power receiving terminal 284, and a power receiving side motor 238 that rotates the positive power receiving terminal 280 and the negative power receiving terminal 282 about the second rotation axis are included.
  • the power receiving side motor 238 is supplied with electric power from a low voltage battery (not shown) mounted on the electric vehicle 212, but reduces the output voltage of the high voltage battery 102 to receive power from the high voltage battery 102. Electric power may be supplied to the motor 238.
  • a mounting member 242 is provided on a frame (not shown) of the electric vehicle 212.
  • the attachment member 242 is provided with a first support base 244, a second support base 246, and a motor support base 248.
  • the first support 244 supports the insulating second upper rotary shaft 288 via the upper bearing 250 so as to be rotatable.
  • the second support 246 supports the insulating second lower rotating shaft 290 via the lower bearing 254 so as to be rotatable.
  • the motor support base 248 supports the power receiving side motor 238.
  • the positive electrode power receiving terminal 280 has an external contact portion 280a and an internal contact portion 280b.
  • the negative electrode power receiving terminal 282 has an external contact portion 282a and an internal contact portion 282b.
  • an insulating connecting member 286 between the positive electrode receiving terminal 280 and the negative electrode receiving terminal 282
  • the positive electrode receiving terminal 280 and the negative electrode receiving terminal 282 are connected.
  • One end of the second upper rotating shaft 288 is attached to the internal contact portion 280 b of the positive electrode power receiving terminal 280.
  • one end of the second lower rotating shaft 290 is attached to the internal contact portion 282b of the negative electrode power receiving terminal 282.
  • the second lower rotating shaft 290 is connected to the output shaft of the power receiving side motor 238.
  • the second upper rotary shaft 288, the second lower rotary shaft 290, and the connecting member 286 are disposed on the same axis. With such a configuration, the second lower rotating shaft 290, the negative power receiving terminal 282, the connecting member 286, the positive power receiving terminal 280, and the second upper rotating shaft 288 are connected to the output shaft of the power receiving side motor 238. When the power receiving motor 238 rotates, the positive power receiving terminal 280 and the negative power receiving terminal 282 rotate.
  • the positive electrode brush 260 is in contact with a part of the outer peripheral surface of the internal contact part 280b of the positive electrode power receiving terminal 280, and the negative electrode brush 262 is in contact with a part of the outer peripheral surface of the internal contact part 282b of the negative electrode power receiving terminal 282.
  • the positive brush 260 and the negative brush 262 are electrically connected to the high voltage battery 102 by harnesses 264 and 266, respectively.
  • the cover 272 of the electric vehicle 212 (that is, the body surface of the electric vehicle 212) is provided with a bottomed insertion hole 272a.
  • the insertion hole 272a surrounds the power feeding terminal 236 and the power receiving terminal 284 when the power feeding terminal 236 and the power receiving terminal 284 come into contact with each other.
  • a recess 274 is formed at the bottom of the insertion hole 272a. Two openings are formed in the recess 274, and a part of the external contact part 280 a of the positive electrode power receiving terminal 280 and a part of the external contact part 282 a of the negative electrode power receiving terminal 282 are exposed to the outside from each opening.
  • a power reception-side proximity sensor 276 is provided at any position of the recess 274, here between the positive power receiving terminal 280 and the negative power receiving terminal 282.
  • a lid (lid portion) that can be isolated from the outside of the electric vehicle 212 in a state where the power feeding terminal 236 and the power receiving terminal 284 are in contact with each other in the insertion hole 272a may be provided.
  • the power receiving terminal 284 is rotated by the power receiving side motor 238, but a motor may be provided on the power feeding side to rotate the power feeding terminal 236.
  • the contact charging systems 10, 10 a, 10 b, 140, and 210 include an electric vehicle (power receiving device) 12 from power feeding terminals 36, 148, and 236 of power feeding devices 30, 30 a, 30 b, 142, and 230. , 12a, 12b, 212 to charge the high voltage battery 102 (power storage unit) of the electric vehicles 12, 12a, 12b, 212 by supplying power to the power receiving terminals 84, 284. Both the power supply terminals 36, 148, 236 and the power receiving terminals 84, 284 are rotatable.
  • a power feeding side motor 38 or a power receiving side motor 110, 238 (rotational power mechanism) that rotates any one of the power feeding terminals 36, 148, 236 and the power receiving terminals 84, 284 is provided.
  • the power feeding terminals 36, 148, 236 and the power receiving terminal are rotated by rotating the rotating power mechanism while the power feeding terminals 36, 148, 236 and the power receiving terminals 84, 284 are pressed against each other. Power is transmitted from one of the power supply terminals 84, 284 to the other, and the power supply terminals 36, 148, 236 and the power reception terminals 84, 284 are rotated together. To supply power.
  • any one of the power feeding terminals 36, 148, 236 and the power receiving terminals 84, 284 is rotated by the power feeding motor 38 or the power receiving motor 110, 238.
  • the other terminals are also rotated by the frictional force.
  • the contact points between the power supply terminals 36, 148, 236 and the power receiving terminals 84, 284 are not concentrated in part. Can prevent the power feeding terminals 36, 148, 236 and the power receiving terminals 84, 284 from being damaged or welded.
  • the power supply side controller 78 or the power reception side controller 114 controls the start timing of the power supply side motor 38 or the power reception side motors 110 and 238 and the timing of voltage application to the power supply terminals 36, 148 and 236. At this time, the power supply side controller 78 or the power reception side controller 114 applies a voltage to the power supply terminals 36, 148 and 236 after a predetermined time has elapsed since the power supply side motor 38 or the power reception side motor 110 was started.
  • the power feeding terminals 36, 148, 236 and the power receiving terminals 84, 284 are reliably rotated at the start of charging. Can be made. With such a configuration, contact portions between the power feeding terminals 36, 148, and 236 and the power receiving terminals 84 and 284 are not concentrated in part, so that even when charging with a large amount of supplied power, the power feeding terminals 36, 148, and 236 Damage or welding of the power receiving terminals 84 and 284 can be prevented.
  • the first to sixth embodiments show the deformation of the present invention, but the present invention is not limited to the structure shown in each embodiment.
  • the present invention provides a rotational power mechanism that rotates at least a part of the power supply terminal 36 and the power receiving terminal 84 and the like, and a pressing mechanism that can press the power supply terminal 36 and the power receiving terminal 84 and the like so as to maintain a contact state between them.
  • any embodiment may be sufficient.
  • an elastic member such as a spring or a damper, but may include a holding member or a fixing member that holds the contact state between the power supply terminal 36 and the power receiving terminal 84.
  • the positive electrode power supply terminal 32 and the negative electrode power supply terminal 34 are connected, and the positive electrode power reception terminal 80 and the negative electrode power reception terminal 82 are connected.
  • any one may be connected. If any one of the positive electrode power supply terminal 32 and the negative electrode power supply terminal 34 or the positive electrode power reception terminal 80 and the negative electrode power reception terminal 82 is connected, any one of the four terminals is connected to the motor when the power supply terminal 36 and the power reception terminal 84 are in contact with each other. By rotating at, all terminals can be rotated. The same applies to the other embodiments.
  • first upper rotating shaft 52 and the first lower rotating shaft 56 are arranged on the same axis, but the axes may be shifted.
  • second upper rotary shaft 88 and the second lower rotary shaft 90 are arranged on the same axis, but the axes may be shifted. The same applies to the other embodiments.

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Abstract

充電電力が大電力であっても給電端子と受電端子の損傷を防止する接触充電システム、給電装置、受電装置及び接触充電方法を提供する。高圧バッテリ(102)を充電する際に、給電端子(36)と受電端子(84)とが互いに押圧された状態で給電側モータ(38)又は受電側モータ(110)を回転させることにより、給電端子(36)と受電端子(84)のいずれか一方から他方に動力を伝達する。このように給電端子(36)と受電端子(84)を共に回転させた状態で、給電端子(36)から受電端子(84)に電力を供給する。

Description

接触充電システム、給電装置、受電装置及び接触充電方法
 この発明は、受電装置側に設けられるバッテリを、給電装置を使用して充電する接触充電システムとその方法に関する。
 特開平7-283852号公報、特開2006-049123号公報は共に携帯電話のバッテリを充電する充電器を示す。これらの発明は、給電素子及び/又は受電素子を回転可能にして、給電素子と受電素子の接触箇所が1点に集中しないようにしている。この構成によれば、給電素子及び/又は受電素子が摩耗により劣化しにくくなくなる。
 特開2012-034543号公報、特開2011-135739号公報は電気自動車やプラグインハイブリッド自動車(電動車両という)のバッテリを充電する構造やシステムを示す。これらの文献で示されるように、一般に、電動車両の駆動用バッテリを充電する際には、給電端子と受電端子とを互いに接触させた上で、電力供給を行う。
 特開2013-233037号公報は、走行する電動車両の駆動用バッテリを充電するシステムを示す。この発明は、走行中の電動車両から先端に受電端子を有するアームを延ばし、走行路に沿って設けられる架線と接触させることによりバッテリを充電するようにしている。受電素子は回転可能な状態で軸支されており、車両走行中に架線と接触することにより軸を中心にして回転する。
 特開平7-283852号公報、特開2006-049123号公報の発明において、給電素子及び/又は受電素子はバッテリ充電時には回転しない。こうした構成は、携帯電話のバッテリを充電する場合には問題ない。しかし、電動車両の駆動用バッテリを充電する場合には問題がある。電動車両の駆動用バッテリは携帯電話のバッテリと比較して蓄積する電力が大きい。このため、充電時に給電素子と受電素子とが動かない状態で接触させた上で、大電力で充電を行うと、給電素子と受電素子との接触箇所が発熱して損傷する虞がある。
 特開2012-034543号公報、特開2011-135739号公報の発明において、大容量のバッテリを充電するためには長い時間を要することになる。充電電力を大電力にすれば、充電時間を短くすることは可能であるが、やはり給電端子と受電端子との接触箇所(点)において大きな発熱が生じ、端子が損傷する虞がある。
 特開2013-233037号公報の発明において、受電端子は電動車両と共に車両進行方向に移動する。このとき、受電素子が架線に接触すると、両者の間に摩擦力が発生する。この摩擦力により受電素子は回転する。このため、充電電力が大電力であっても給電端子と受電端子は損傷しない。しかし、この発明は停車時の接触充電を想定していない。
 この発明はこのような課題を考慮してなされたものであって、充電電力が大電力であっても給電端子と受電端子の損傷を防止する接触充電システム、給電装置、受電装置及び接触充電方法を提供することを目的とする。
 本発明は、給電装置の給電端子から受電装置の受電端子に電力を供給することにより前記受電装置の蓄電部を充電する接触充電システムであって、前記給電端子と前記受電端子は共に回転可能であり、更に、前記給電端子と前記受電端子のいずれか一方を回転させる回転動力機構を備え、前記蓄電部を充電する際に、前記給電端子と前記受電端子とが互いに押圧された状態で前記回転動力機構を回転させることにより、前記給電端子と前記受電端子のいずれか一方から他方に動力を伝達して、前記給電端子と前記受電端子を共に回転させた状態で、前記給電端子から前記受電端子に電力を供給することを特徴とする。
 本発明に係る接触充電システムにおいては、回転動力機構により、給電端子と受電端子のいずれか一方を回転させる。給電端子と受電端子とが接触した状態でいずれかの端子を回転させると、摩擦力により他の端子も回転する。このように給電端子と受電端子を回転させ続けることにより、給電端子と受電端子の接触箇所が一部に集中しなくなるため、充電電力が大電力であっても、給電端子と受電端子の損傷又は溶着を防止できる。
 本発明に係る接触充電システムにおいて、前記給電端子と前記受電端子は、それぞれ一対の端子を備え、前記給電端子と前記受電端子のいずれか一方の前記一対の端子は、同一の軸線上にあり、前記回転動力機構は、前記給電端子と前記受電端子のいずれか一方の前記一対の端子を、前記軸線を中心にして回転させてもよい。このように一対の端子が同一の軸線を中心にして回転可能であることにより、簡易な構成で給電端子又は受電端子を回転させることができる。
 本発明に係る接触充電システムにおいて、前記給電端子と前記受電端子のいずれか一方の前記一対の端子に接触すると共に、前記給電端子と前記受電端子のいずれか一方の電力線に接続されるブラシを備えるようにしてもよい。ブラシを備えることにより、給電端子又は受電端子が回転している状態でも、給電端子又は受電端子に確実に通電することができる。
 本発明に係る接触充電システムにおいて、更に、前記回転動力機構の始動タイミング及び前記給電端子への電圧印加タイミングを制御するコントローラを備えるようにしてもよい。そして、前記コントローラは、前記回転動力機構を始動させてから所定時間経過後に、前記給電端子に電圧を印加してもよい。給電端子と受電端子とが回転し始めてから電圧が印加されるようにすれば、充電開始時に確実に給電端子と受電端子とを回転させることができる。このような構成により、給電端子と受電端子の接触箇所が一部に集中しなくなるため、供給電力が大きい充電時であっても、給電端子と受電端子の損傷又は溶着を防止できる。
 本発明に係る接触充電システムにおいて、更に、前記給電端子と前記受電端子とが接触していることを検知する検知装置を備え、前記コントローラは、前記検知装置により前記給電端子と前記受電端子との接触が検知された場合に、前記回転動力機構を駆動させ、所定時間経過後に前記給電端子に電圧を印可するようにしてもよい。給電端子と受電端子とが接触してから回転動力機構を駆動させることにより、回転動力機構が無駄に回転しなくなるため、消費電力を削減できる。
 本発明に係る接触充電システムにおいて、前記受電装置は電動車両に含まれ、前記受電端子は、前記電動車両の内側に設けられており、前記給電端子と前記受電端子とが互いに接触した状態で、前記受電端子及び前記給電端子がカバーで囲まれていてもよい。受電端子及び給電端子がカバーで囲まれることにより、大電力で電力を供給する場合であっても、高圧となる各端子の露出を防ぐことができる。
 本発明は、外部の受電装置に対して電力を供給する給電端子を備える給電装置であって、前記給電端子は、回転軸を中心にして回転可能であり、更に、前記給電端子を、前記回転軸を中心にして回転させる回転動力機構と、を備えることを特徴とする。
 本発明に係る給電装置においては、回転動力機構が、給電端子を回転させる。給電端子と受電端子とが接触した状態で給電端子を回転させると、摩擦力により接触する受電端子も回転する。このような構成により、給電端子と受電端子の接触箇所が一部に集中しなくなるため、供給電力が大きい充電時であっても、給電端子と受電端子の損傷又は溶着を防止できる。
 本発明は外部の給電装置から電力を入力する受電端子及び蓄電する蓄電部を備える受電装置であって、前記受電端子は、回転軸を中心にして回転可能であり、更に、前記受電端子を、前記回転軸を中心にして回転させる回転動力機構と、を備えることを特徴とする。
 本発明に係る受電装置においては、回転動力機構が、受電端子を回転させる。給電端子と受電端子とが接触した状態で受電端子を回転させると、摩擦力により接触する給電端子も回転する。このような構成により、給電端子と受電端子の接触箇所が一部に集中しなくなるため、供給電力が大きい充電時であっても、給電端子と受電端子の損傷又は溶着を防止できる。
 本発明は、給電装置の給電端子と受電装置の受電端子とを接触させて、前記給電端子から前記受電端子に電力を供給することにより受電装置の蓄電部を充電する接触充電方法であって、前記給電端子と前記受電端子のいずれか一方を、回転軸を中心にして回転させつつ、前記給電端子と前記受電端子とを接触させて、前記給電端子から前記受電端子に電力を供給することを特徴とする。
 本発明に係る接触充電方法においては、給電端子と受電端子のいずれか一方を回転させる。給電端子と受電端子とが接触した状態でいずれかの端子を回転させると、摩擦力により接触する他の端子も回転する。このような構成により、給電端子と受電端子の接触箇所が一部に集中しなくなるため、供給電力が大きい充電時であっても、給電端子と受電端子の損傷又は溶着を防止できる。
 本発明に係る接触充電方法において、前記給電端子と前記受電端子との近接又は接触が検知されるに応じて、前記給電端子と前記受電端子のいずれか一方を回転させ、その後に、前記給電端子から前記受電端子への電力の供給を開始してもよい。
 給電端子と受電端子とを回転させてから電圧を印加するようにすれば、充電開始時に確実に給電端子と受電端子とを回転させることができる。このような構成により、給電端子と受電端子の接触箇所が一部に集中しなくなるため、供給電力が大きい充電時であっても、給電端子と受電端子の損傷又は溶着を防止できる。
 給電端子と受電端子の接触箇所が一部に集中しなくなるため、供給電力が大きい充電時であっても、給電端子と受電端子の溶着を防止できる。
図1Aは本発明が適用される電動車両の接触充電システムを示す平面図であり、図1Bは側面図であり、図1Cは正面図である。 図2は第1実施形態に係る給電装置の内部構成を示す模式図である。 図3は第1実施形態に係る受電ヘッドの内部構成を示す模式図である。 図4は第1実施形態に係る接触充電システムの構成を示すブロック図である。 図5は第1、第2実施形態に係る接触充電システムの動作を示すフローチャートである。 図6は第2実施形態に係る給電装置の内部構成を示す模式図である。 図7は第2実施形態に係る受電ヘッドの内部構成を示す模式図である。 図8は第2実施形態に係る接触充電システムの構成を示すブロック図である。 図9は第3実施形態に係る接触充電システムの構成を示すブロック図である。 図10は第3実施形態に係る接触充電システムの動作を示すフローチャートである。 図11は第4実施形態に係る給電装置の内部構成を示す模式図である。 図12は第5実施形態に係る接触充電システムを示す平面図である。 図13は第6実施形態に係る接触充電システムを示す正面図である。 図14は第6実施形態に係る給電ヘッドの内部構成を示す模式図である。 図15は第6実施形態に係る受電装置の内部構成を示す模式図である。
 以下、本発明について、好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、各図では各構成がデフォルメして示されている。また、以下の説明では説明の便宜上、「上下」という方向を限定している。しかし、本発明に係る各装置は設置方向が限定されるものではない。
 [1.接触充電システム10の構成]
 図1A、図1B、図1Cを用いて接触充電システム10の構成を説明する。接触充電システム10は、受電装置としての電動車両12と、電動車両12の外部に設置される給電装置30とからなる。
 電動車両12は、駆動用モータ等の車両推進用の電動機106(図4参照)と、電動機106に電力を供給する高圧バッテリ102(図4参照)を搭載する。電動車両12は、電気自動車、内燃機関を搭載するハイブリッド自動車、燃料電池を搭載する燃料電池自動車等である。
 電動車両12には、受電ヘッド28を備えたスライドクランク機構14が設けられる。スライドクランク機構14は、第1スプリングダンパー16とアクチュエータ20と第2スプリングダンパー22とアーム24とを備える。第1スプリングダンパー16は、電動車両12の前後方向Pに沿って配置され、一端が電動車両12に固定される。第1スプリングダンパー16はスライドレール18を有する。スライドレール18にはアクチュエータ20が設けられる。アクチュエータ20は、制御装置(図示せず)から送信される駆動信号に応じてスライドレール18に沿って前方P1又は後方P2に移動する。第2スプリングダンパー22の一端は、アクチュエータ20に回転自在な状態で取り付けられる。第2スプリングダンパー22の他端は、アーム24の略中間部分に回転自在な状態で取り付けられる。アーム24の一端は、電動車両12に対して支軸26により回転自在な状態で支持される。アーム24の他端は、受電ヘッド28を備える。なお、アーム24の代わりに、受電ヘッド28を備えたケーブルが設けられてもよい。
 スライドクランク機構14は次のように動作する。アクチュエータ20がスライドレール18の後方側に位置すると、アーム24は電動車両12に収納される。この状態からアクチュエータ20が前方P1に移動すると、第2スプリングダンパー22によりアーム24が側方側に押される。すると、受電ヘッド28は支軸26を中心にしてQ1方向に移動する。給電端子36(図2参照)と受電端子84(図3参照)とが接触すると、第2スプリングダンパー22は、給電端子36と受電端子84との間に押圧力を発生させる。一方、アクチュエータ20が後方P2に移動すると、第2スプリングダンパー22によりアーム24が電動車両12側に引っ張られる。すると、受電ヘッド28は支軸26を中心にしてQ2方向に移動する。
 給電装置30は電動車両12の駐車スペースや専用の充電スペースに設置される。給電装置30に受電ヘッド28が接触すると、給電装置30から電動車両12への充電が開始される。
[2.第1実施形態]
 図2~図4を用いて第1実施形態に係る接触充電システム10で使用される給電装置30と受電ヘッド28の説明をする。第1実施形態は、高圧バッテリ102を充電する際に、給電端子36と受電端子84とが互いに押圧された状態で給電側モータ38を回転させることにより、給電端子36から受電端子84に動力を伝達して、給電端子36と受電端子84を共に回転させるものである。
[2.1.給電装置30の構成]
 図2、図4を用いて給電装置30の構成を説明する。第1実施形態に係る給電装置30は、第1回転軸(第1上部回転軸52、第1下部回転軸56)を中心にして回転可能である一対の端子、すなわち正極給電端子32及び負極給電端子34を備える給電端子36と、正極給電端子32及び負極給電端子34を、第1回転軸を中心にして回転させる給電側モータ38と、を含む。詳細には次のように構成される。
 台座40には、壁部材42が略垂直に立った状態で設けられる。壁部材42には、上から下に向かって第1支持台44と第2支持台46とモータ支持台48が台座40と略平行となるように設けられる。第1支持台44は上部軸受50を備え、上部軸受50を介して絶縁性の第1上部回転軸52を回転可能に支持する。第2支持台46は下部軸受54を備え、下部軸受54を介して絶縁性の第1下部回転軸56を回転可能に支持する。モータ支持台48は給電側モータ38を支持する。
 正極給電端子32は金属等の導電体からなり、略円錐台形状の外部接触部32aと、略円筒形状の内部接触部32bとを有する。正極給電端子32は、外部接触部32aの円錐台底面と内部接触部32bの一端とが結合した一体構成である。同様に、負極給電端子34は金属等の導電体からなり、略円錐台形状の外部接触部34aと、略円筒形状の内部接触部34bとを有する。負極給電端子34は、外部接触部34aの円錐台底面と内部接触部34bの一端とが結合した一体構成である。
 正極給電端子32と負極給電端子34は、外部接触部32aの円錐台上面と外部接触部34aの円錐台上面を互いに対向させた状態で配置される。そして、外部接触部32aと外部接触部34aとの間に絶縁性の連結部材58が取り付けられることにより、正極給電端子32と負極給電端子34とが連結される。正極給電端子32の内部接触部32bには、第1上部回転軸52の一端が取り付けられる。同様に、負極給電端子34の内部接触部34bには、第1下部回転軸56の一端が取り付けられる。第1下部回転軸56は給電側モータ38の出力軸に連結される。第1上部回転軸52と第1下部回転軸56と連結部材58は同一の軸線上に配置される。このような構成により、給電側モータ38の出力軸に、第1下部回転軸56と負極給電端子34と連結部材58と正極給電端子32と第1上部回転軸52が連結される。そして、給電側モータ38が回転すると、正極給電端子32と負極給電端子34が回転する。
 正極給電端子32の内部接触部32bの一部外周面には正極ブラシ60が接触し、負極給電端子34の内部接触部34bの一部外周面には負極ブラシ62が接触する。正極ブラシ60と負極ブラシ62はそれぞれハーネス64、66により壁部材42に取り付けられたコンタクタ68と電気的に接続される。コンタクタ68は外部の電源PW(図4参照)とケーブル70を介して電気的に接続される。
 給電装置30のカバー72の正面(図2右側)には凹部74が形成される。凹部74には2つの開口が形成され、各開口から正極給電端子32の外部接触部32aの一部と負極給電端子34の外部接触部34aの一部が外部に露出する。また、凹部74のいずれかの位置、ここでは正極給電端子32と負極給電端子34の間に、給電側近接センサ76が設けられる。他にも受電ヘッド28との対向位置に設けられてもよい。給電側近接センサ76としては、近接スイッチやタッチセンサを使用可能である。
 図4で示すように、給電装置30は給電側コントローラ78を有する。給電側コントローラ78は、給電側近接センサ76から検知信号を受信する。また、給電側モータ38(ドライバを含む)とコンタクタ68に指令信号を送信する。
[2.2.受電ヘッド28及び電動車両12の構成]
 図3、図4を用いて受電ヘッド28及び電動車両12の構成を説明する。第1実施形態に係る受電ヘッド28は、第2回転軸(第2上部回転軸88、第2下部回転軸90)を中心にして回転可能である正極受電端子80及び負極受電端子82を備える受電端子84を含む。詳細には次のように構成される。
 アーム24(図1A等参照)の先端には図示しないブラケットを介して取り付け部材79が取り付けられる。取り付け部材79はスプリング81を介して支持部材83を水平方向に移動可能に支持する。スプリング81は、第2スプリングダンパー22(図1A等参照)と同様に、給電端子36(図2参照)と受電端子84とが接触した状態で、給電端子36と受電端子84との間に押圧力を発生させる。
 正極受電端子80は金属等の導電体からなり、略円錐台形状の外部接触部80aと、略円筒形状の内部接触部80bとを有する。正極受電端子80は、外部接触部80aの円錐台底面と内部接触部80bの一端とが結合した一体構成である。同様に、負極受電端子82は金属等の導電体からなり、略円錐台形状の外部接触部82aと、略円筒形状の内部接触部82bとを有する。負極受電端子82は、外部接触部82aの円錐台底面と内部接触部82bの一端とが結合した一体構成である。充電時に、正極受電端子80は給電装置30の正極給電端子32と接触し、負極受電端子82は給電装置30の負極給電端子34と接触する。
 正極受電端子80と負極受電端子82は、内部接触部80bの他端と内部接触部82bの他端を互いに対向させた状態で配置される。そして、内部接触部80bと内部接触部82bとの間に絶縁性の連結部材86が取り付けられることにより、正極受電端子80と負極受電端子82とが連結される。正極受電端子80の外部接触部80aには、第2上部回転軸88の一端が取り付けられる。同様に、負極受電端子82の外部接触部82aには、第2下部回転軸90の一端が取り付けられる。第2上部回転軸88と第2下部回転軸90と連結部材86は同一の軸線上に配置される。このような構成により、第2下部回転軸90と負極受電端子82と連結部材86と正極受電端子80と第2上部回転軸88が連結される。第2上部回転軸88と第2下部回転軸90は支持部材83により回転可能に支持される。
 正極受電端子80の内部接触部80bの一部外周面には正極ブラシ92が接触し、負極受電端子82の内部接触部82bの一部外周面には負極ブラシ94が接触する。正極ブラシ92と負極ブラシ94はそれぞれハーネス96、98により高圧バッテリ102(図4参照)と電気的に接続される。
 受電ヘッド28のカバー100には2つの開口が形成され、各開口から正極受電端子80の外部接触部80aの一部と負極受電端子82の外部接触部82aの一部が外部に露出する。
 図4で示すように、電動車両12は、高圧バッテリ102からPCU104を介して車両推進用の電動機106に電力を供給する。
[2.3.動作]
 図4、図5を用いて第1実施形態に係る接触充電システム10の動作を説明する。電動車両12は給電装置30の近辺の充電位置に停車し、アーム24(図1A等参照)を側方に延ばす。すると、アーム24先端の受電ヘッド28が、給電装置30の凹部74(図2参照)に挿入される。
 ステップS1にて、給電側近接センサ76は、給電装置30に設けられる給電端子36と受電ヘッド28に設けられる受電端子84との近接(接触)を検知する。このとき、給電側近接センサ76は、給電側コントローラ78に対して検知信号を送信する。
 ステップS2にて、給電側コントローラ78は、給電側モータ38のドライバに対して始動信号を送信する。ドライバは始動信号に応じて給電側モータ38に対する電圧印加を開始する。すると、給電側モータ38が始動すると共に、連結部材58で連結された正極給電端子32と負極給電端子34は、第1回転軸(第1上部回転軸52、第1下部回転軸56、図2参照)を中心にして回転する。給電端子36が受電端子84に接触すると両者の間には摩擦力が働き、給電側モータ38の駆動力が受電端子84にも伝達される。このため、正極受電端子80と負極受電端子82は、第2回転軸(第2上部回転軸88、第2下部回転軸90、図3参照)を中心にして回転する。
 ステップS3にて、給電側コントローラ78は、コンタクタ68に対して通電信号を送信する。コンタクタ68は通電信号に応じて接点を閉じて、給電端子36に電圧を印加する。すると、電動車両12の高圧バッテリ102が充電される。なお、給電側コントローラ78は、ステップS2で行われる給電側モータ38の始動タイミングと、ステップS3で行われる給電端子36への電圧印加タイミングとの間に、所定時間以上の時間差を設けることが好ましい。このようにすれば、給電端子36と受電端子84を共に動作させてから電圧の印加を行うことができる。
 ステップS4にて、給電側コントローラ78は、充電が完了したか否かを判定する。充電完了の判定として、例えば電流値の低下を検知するようにしてもよい。また、所定充電時間を設定しておき、電圧を印加してからの経過時間が所定充電時間を超えたら充電完了と判定してもよい。充電が完了していない場合(ステップS4:NO)、ステップS3の処理に戻り、電圧印加が継続される。充電が完了した場合(ステップS4:YES)、ステップS5の処理に移行する。
 ステップS5にて、給電側コントローラ78は、コンタクタ68に対して遮断信号を送信する。コンタクタ68は遮断信号に応じて接点を開き、給電端子36への電圧印加を停止する。
 ステップS6にて、給電側コントローラ78は、給電側モータ38のドライバに対して停止信号を送信する。ドライバは停止信号に応じて給電側モータ38に対する電圧印加を停止する。すると、給電側モータ38が停止すると共に、給電端子36と受電端子84の回転も停止する。なお、給電側コントローラ78は、ステップS5で行われる給電端子36への電圧印加停止のタイミングと、ステップS6で行われる給電側モータ38の停止タイミングとの間に、所定時間以上の時間差を設けることが好ましい。このようにすれば、電圧の印加を停止させてから給電端子36と受電端子84の動作を停止させることができる。
[3.第2実施形態]
 図6~図8を用いて第2実施形態に係る接触充電システム10a(図1A等参照)で使用される給電装置30aと受電ヘッド28aの説明をする。第2実施形態は、高圧バッテリ102を充電する際に、給電端子36と受電端子84とが互いに押圧された状態で受電側モータ110を回転させることにより、受電端子84から給電端子36に動力を伝達して、給電端子36と受電端子84を共に回転させるものである。
[3.1.給電装置30aの構成]
 図6、図8を用いて給電装置30aの構成を説明する。第2実施形態に係る給電装置30aは、第1回転軸(第1上部回転軸52、第1下部回転軸56)を中心にして回転可能である一対の端子、すなわち正極給電端子32及び負極給電端子34を備える給電端子36を含む。
 給電装置30aの構成は、図2、図4で示す第1実施形態に係る給電装置30の構成と、多くの点で一致する。このため、図6、図8で示す給電装置30aにおいて、給電装置30と共通する構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。図6、図8で示す給電装置30aは、図2、図4で示す給電装置30と比較して、給電側モータ38を使用しない点で相違する。
[3.2.受電ヘッド28a及び電動車両12aの構成]
 図7、図8を用いて受電ヘッド28a及び電動車両12aの構成を説明する。第2実施形態に係る受電ヘッド28aは、第2回転軸(第2上部回転軸88、第2下部回転軸90)を中心にして回転可能である正極受電端子80及び負極受電端子82を備える受電端子84と、正極受電端子80及び負極受電端子82を、第2回転軸を中心にして回転させる受電側モータ110と、を含む。
 受電ヘッド28a及び電動車両12aの構成は、図3、図4で示す第1実施形態に係る受電ヘッド28及び電動車両12の構成と、多くの点で一致する。このため、図7、図8で示す受電ヘッド28a及び電動車両12aにおいて、受電ヘッド28及び電動車両12と共通する構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。図7で示す受電ヘッド28aは、図3で示す受電ヘッド28と比較して、受電側モータ110と受電側近接センサ112を有する点で相違する。また、図8で示す電動車両12aは、図4で示す電動車両12と比較して、受電ヘッド28aの他に、受電側コントローラ114を有する点で相違する。
 第2下部回転軸90は受電側モータ110の出力軸に連結される。このような構成により、受電側モータ110の出力軸に、第2下部回転軸90と負極受電端子82と連結部材86と正極受電端子80と第2上部回転軸88が連結される。そして、受電側モータ110が回転すると、正極受電端子80と負極受電端子82が回転する。
 カバー100のいずれかの位置、ここでは正極給電端子32と負極給電端子34の間には、受電側近接センサ112が設けられる。他にも給電装置30aとの対向位置に設けられてもよい。受電側近接センサ112としては、近接スイッチやタッチセンサを使用可能である。
 図8で示すように、電動車両12aは受電側コントローラ114を有する。受電側コントローラ114は、受電側近接センサ112から検知信号を受信する。また、受電側モータ110(ドライバを含む)に指令信号を送信する。
[3.3.動作]
 第2実施形態に係る接触充電システム10aの処理フローは、第1実施形態に係る接触充電システム10の処理フロー(図5)と同じである。そこで、図5、図8を用いて第2実施形態に係る接触充電システム10の動作を説明する。電動車両12aは給電装置30aの近辺の充電位置に停車し、アーム24(図1A等参照)を側方に延ばす。すると、アーム24先端の受電ヘッド28aが、給電装置30aの凹部74(図6参照)に挿入される。
 ステップS1にて、給電側近接センサ76及び受電側近接センサ112は、給電装置30aに設けられる給電端子36と受電ヘッド28aに設けられる受電端子84との近接(接触)を検知する。このとき、給電側近接センサ76は、給電側コントローラ78に対して検知信号を送信する。また、受電側近接センサ112は、受電側コントローラ114に対して検知信号を送信する。
 ステップS2にて、受電側コントローラ114は、受電側モータ110のドライバに対して始動信号を送信する。ドライバは始動信号に応じて受電側モータ110に対する電圧印加を開始する。すると、受電側モータ110が始動すると共に、連結部材86で連結された正極受電端子80と負極受電端子82は、第2回転軸(第2上部回転軸88、第2下部回転軸90、図7参照)を中心にして回転する。受電端子84が給電端子36に接触すると両者の間には摩擦力が働き、受電側モータ110の駆動力が給電端子36にも伝達される。このため、正極給電端子32と負極給電端子34は、第1回転軸(第1上部回転軸52、第1下部回転軸56、図6参照)を中心にして回転する。
 ステップS3にて、給電側コントローラ78は、コンタクタ68に対して通電信号を送信する。コンタクタ68は通電信号に応じて接点を閉じて、給電端子36に電圧を印加する。すると、電動車両12の高圧バッテリ102が充電される。なお、給電側コントローラ78は、ステップS2で行われる受電側モータ110の始動タイミングと、ステップS3で行われる給電端子36への電圧印加のタイミングとの間に、所定時間以上の時間差を設けることが好ましい。このようにすれば、給電端子36と受電端子84を共に動作させてから電圧の印加を行うことができる。
 ステップS4にて、給電側コントローラ78は、充電が完了したか否かを判定する。充電完了の判定として、例えば電流値の低下を検知するようにしてもよい。また、所定充電時間を設定しておき、電圧を印加してからの経過時間が所定充電時間を超えたら充電完了と判定してもよい。充電が完了していない場合(ステップS4:NO)、ステップS3の処理に戻り、電圧印加が継続される。充電が完了した場合(ステップS4:YES)、ステップS5の処理に移行する。
 ステップS5にて、給電側コントローラ78は、コンタクタ68に対して遮断信号を送信する。コンタクタ68は遮断信号に応じて接点を開き、給電端子36への電圧印加を停止する。
 ステップS6にて、受電側コントローラ114は、受電側モータ110のドライバに対して停止信号を送信する。例えば、受電側近接センサ112により離隔(非接触)が検知された場合に停止信号を送信する。ドライバは停止信号に応じて受電側モータ110に対する電圧印加を停止する。すると、受電側モータ110が停止すると共に、給電端子36と受電端子84の回転も停止する。
[4.第3実施形態]
 第3実施形態は、給電装置30bと電動車両12bとを無線通信で接続し、電動車両12b側から給電装置30b側に、電圧印加の指令信号及び電圧印加停止の指令信号を送信するものである。
[4.1.給電装置30bの構成]
 図9を用いて給電装置30bの構成を説明する。給電装置30bの構成は、図8で示す第2実施形態に係る給電装置30aの構成と、多くの点で一致する。このため、図9で示す給電装置30bにおいて、給電装置30aと共通する構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。図9で示す給電装置30bは、図8で示す給電装置30aと比較して、給電側通信部120を使用し、給電側近接センサ76を使用しない点で相違する。給電側通信部120は、受電側通信部122から送信される指令信号を受信する。
[4.2.電動車両12bの構成]
 図9を用いて電動車両12bの構成を説明する。電動車両12bの構成は、図8で示す第2実施形態に係る電動車両12aの構成と、多くの点で一致する。このため、図9で示す電動車両12bにおいて、電動車両12aと共通する構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。図9で示す電動車両12bは、図8で示す電動車両12aと比較して、バッテリECU121と受電側通信部122を使用する点で相違する。バッテリECU121は、高圧バッテリ102のSOC(State Of Charge)を監視する。受電側通信部122は、給電側通信部120に対して指令信号を送信する。
[4.3.動作]
 図9、図10を用いて第3実施形態に係る接触充電システム10bの動作を説明する。電動車両12bは給電装置30bの近辺の充電位置に停車し、アーム24(図1A等参照)を側方に延ばす。すると、アーム24先端の受電ヘッド28が、給電装置30の凹部74(図6参照)に挿入される。
 ステップS11にて、受電側近接センサ112は、給電装置30bに設けられる給電端子36と受電ヘッド28aに設けられる受電端子84との近接(接触)を検知する。このとき、受電側近接センサ112は、受電側コントローラ114に対して検知信号を送信する。
 ステップS12にて、受電側コントローラ114は、受電側モータ110のドライバに対して始動信号を送信する。ドライバは始動信号に応じて受電側モータ110に対する電圧印加を開始する。すると、受電側モータ110が始動すると共に、連結部材86で連結された正極受電端子80と負極受電端子82は、第2回転軸(第2上部回転軸88、第2下部回転軸90、図7参照)を中心にして回転する。受電端子84が給電端子36に接触すると両者の間には摩擦力が働き、受電側モータ110の駆動力が給電端子36にも伝達される。このため、正極給電端子32と負極給電端子34は、第1回転軸(第1上部回転軸52、第1下部回転軸56、図6参照)を中心にして回転する。
 ステップS13にて、受電側コントローラ114は、受電側通信部122に対して電圧印加指令の送信を指示する。受電側通信部122は、給電側通信部120に対して電圧印加の指令信号を送信する。給電側通信部120は、受電側通信部122から送信される指令信号を受信する。なお、受電側コントローラ114は、ステップS12で行われる受電側モータ110の始動タイミングと、ステップS13で行われる電圧印加の指令信号の送信タイミングとの間に、所定時間以上の時間差を設けることが好ましい。このようにすれば、給電端子36と受電端子84を共に動作させてから電圧の印加を行うことができる。
 ステップS14にて、給電側通信部120を介して電圧印加の指令信号を受信した給電側コントローラ78は、コンタクタ68に対して通電信号を送信する。コンタクタ68は通電信号に応じて接点を閉じて、給電端子36に電圧を印加する。すると、電動車両12bの高圧バッテリ102が充電される。
 ステップS15にて、バッテリECU121は高圧バッテリ102のSOCを監視する。SOCが所定量未満である場合は充電が完了していないと判定される(ステップS15:NO)。この場合、ステップS14の処理に戻り、電圧印加が継続される。一方、SOCが所定量以上である場合は充電が完了したと判定される(ステップS15:YES)。この場合、ステップS16の処理に移行する。
 ステップS16にて、受電側コントローラ114は、受電側通信部122に対して電圧印加停止指令の送信を指示する。受電側通信部122は、給電側通信部120に対して電圧印加停止の指令信号を送信する。給電側通信部120は、受電側通信部122から送信される指令信号を受信する。
 ステップS17にて、給電側通信部120を介して電圧印加停止の指令信号を受信した給電側コントローラ78は、コンタクタ68に対して遮断信号を送信する。コンタクタ68は遮断信号に応じて接点を開き、給電端子36への電圧印加を停止する。
 ステップS18にて、受電側コントローラ114は、受電側モータ110のドライバに対して停止信号を送信する。ドライバは停止信号に応じて受電側モータ110に対する電圧印加を停止する。すると、受電側モータ110が停止すると共に、給電端子36と受電端子84の回転も停止する。なお、受電側コントローラ114は、ステップS17で行われる電圧印加停止の指令信号の送信タイミングと、ステップS18で行われる受電側モータ110の停止タイミングとの間に、所定時間以上の時間差を設けることが好ましい。このようにすれば、電圧の印加を停止させてから給電端子36と受電端子84の動作を停止させることができる。
[5.第4実施形態]
 図11で示す第4実施形態の給電装置30cは、図6で示す給電装置30aに、押圧機構(第1壁部材124、第2壁部材126、スプリング128、130)を設けたものである。この押圧機構は、給電端子36と受電端子84とが接触した状態で、給電端子36と受電端子84との間に押圧力を発生させる。
 台座40には、第1壁部材124が略垂直に立った状態で設けられる。第1壁部材124には、スプリング128、130を介して、第2壁部材126が対向した状態で支持される。第2壁部材126には、第1支持台44、第2支持台46、コンタクタ68が取り付けられる。第1支持台44と第2支持台46の間には、給電端子36が第1回転軸(第1上部回転軸52、第1下部回転軸56)を中心にして回転可能な状態で支持される。
 押圧機構(第1壁部材124、第2壁部材126、スプリング128、130)を、図2で示す給電装置30に設けることも可能である。
[6.第5実施形態]
 図12で示すような接触充電システム140であってもよい。接触充電システム140は、複数の電動車両12を同時に充電可能な給電装置142を備える。給電装置142は、円板状又は円環状の正極給電端子144及び負極給電端子146からなる給電端子148を有する。正極給電端子144と負極給電端子146は連結されており、図示しないモータの駆動に応じて回転軸Oを中心にして回転する。給電端子148及び各部品はケース150に収容される。
 電動車両12の受電ヘッド28に設けられる受電端子84(図3参照)と給電端子148とが接触し、給電端子148に電圧が印加されることにより、充電が行われる。給電端子148と受電端子84は、電動車両12(図1A等参照)に設けられる第2スプリングダンパー22及び受電ヘッド28(図3参照)に設けられるスプリング81により互いに押圧する。
[7.第6実施形態]
 図13で示すような接触充電システム210であってもよい。第6実施形態に係る接触充電システム210は、第1~第5実施形態と異なり、給電装置230がケーブル240(又はアーム)の先端に給電ヘッド228を備えるものである。
[7.1.給電ヘッド228の構成]
 図14で示すように、給電ヘッド228は、第1回転軸(第1上部回転軸252、第1下部回転軸256)を中心にして回転可能である正極給電端子232及び負極給電端子234を備える給電端子236を含む。給電ヘッド228の基本的な構造は、図3で示す受電ヘッド28と同じである。
 ケーブル240(図13参照)は外周をチューブで覆われる。チューブの先端には取り付け部材279が取り付けられる。取り付け部材279はスプリング281を介して支持部材283を水平方向に移動可能に支持する。スプリング281は、給電端子236と受電端子284(図15参照)とが接触した状態で、給電端子236と受電端子284との間に押圧力を発生させる。
 正極給電端子232は外部接触部232aと内部接触部232bとを有する。負極給電端子234は外部接触部234aと内部接触部234bとを有する。正極給電端子232と負極給電端子234との間に絶縁性の連結部材258が取り付けられることにより、正極給電端子232と負極給電端子234とが連結される。正極給電端子232の外部接触部232aには、第1上部回転軸252の一端が取り付けられる。同様に、負極給電端子234の外部接触部234aには、第1下部回転軸256の一端が取り付けられる。第1上部回転軸252と第1下部回転軸256と連結部材258は同一の軸線上に配置される。このような構成により、第1下部回転軸256と負極給電端子234と連結部材258と正極給電端子232と第1上部回転軸252が連結される。第1上部回転軸252と第1下部回転軸256は支持部材283により回転可能に支持される。
 正極給電端子232の内部接触部232bの一部外周面には正極ブラシ260が接触し、負極給電端子234の内部接触部234bの一部外周面には負極ブラシ262が接触する。正極ブラシ260と負極ブラシ262はそれぞれハーネス264、266によりコンタクタ(図示せず)と電気的に接続される。
 給電ヘッド228のカバー300には2つの開口が形成され、各開口から正極給電端子232の外部接触部232aの一部と負極給電端子234の外部接触部234aの一部が外部に露出する。
[7.2.電動車両212(受電装置)の構成]
 図15で示すように、電動車両212は、第2回転軸(第2上部回転軸288、第2下部回転軸290)を中心にして回転可能である正極受電端子280及び負極受電端子282を備える受電端子284と、正極受電端子280及び負極受電端子282を、第2回転軸を中心にして回転させる受電側モータ238と、を含む。ここで、受電側モータ238は、電動車両212に搭載された低圧バッテリ(図示せず)から電力を供給されているが、高圧バッテリ102の出力電圧を降圧することで、高圧バッテリ102から受電側モータ238に電力を供給してもよい。
 電動車両212のフレーム(図示せず)には、取り付け部材242が設けられる。取り付け部材242には、第1支持台244と第2支持台246とモータ支持台248が設けられる。第1支持台244は上部軸受250を介して絶縁性の第2上部回転軸288を回転可能に支持する。第2支持台246は下部軸受254を介して絶縁性の第2下部回転軸290を回転可能に支持する。モータ支持台248は受電側モータ238を支持する。
 正極受電端子280は外部接触部280aと内部接触部280bとを有する。負極受電端子282は外部接触部282aと内部接触部282bとを有する。正極受電端子280と負極受電端子282との間に絶縁性の連結部材286が取り付けられることにより、正極受電端子280と負極受電端子282とが連結される。正極受電端子280の内部接触部280bには、第2上部回転軸288の一端が取り付けられる。同様に、負極受電端子282の内部接触部282bには、第2下部回転軸290の一端が取り付けられる。第2下部回転軸290は受電側モータ238の出力軸に連結される。第2上部回転軸288と第2下部回転軸290と連結部材286は同一の軸線上に配置される。このような構成により、受電側モータ238の出力軸に、第2下部回転軸290と負極受電端子282と連結部材286と正極受電端子280と第2上部回転軸288が連結される。そして、受電側モータ238が回転すると、正極受電端子280と負極受電端子282が回転する。
 正極受電端子280の内部接触部280bの一部外周面には正極ブラシ260が接触し、負極受電端子282の内部接触部282bの一部外周面には負極ブラシ262が接触する。正極ブラシ260と負極ブラシ262はそれぞれハーネス264、266により高圧バッテリ102と電気的に接続される。
 電動車両212のカバー272(すなわち電動車両212のボディ表面)には、有底の挿入孔272aが設けられる。挿入孔272aは、給電端子236と受電端子284とが互いに接触したときに、給電端子236及び受電端子284を囲む。挿入孔272aの底には凹部274が形成される。凹部274には2つの開口が形成され、各開口から正極受電端子280の外部接触部280aの一部と負極受電端子282の外部接触部282aの一部が外部に露出する。また、凹部274のいずれかの位置、ここでは正極受電端子280と負極受電端子282の間に、受電側近接センサ276が設けられる。なお、挿入孔272a内で給電端子236と受電端子284とが互いに接触した状態で、電動車両212の外側と隔絶することが可能なリッド(蓋部)を設けてもよい。
 なお、第6実施形態では受電側モータ238により受電端子284を回転させているが、給電側にモータを設けて給電端子236を回転させてもよい。
[8.各実施形態のまとめ]
 第1~第6実施形態に係る接触充電システム10、10a、10b、140、210は、給電装置30、30a、30b、142、230の給電端子36、148、236から電動車両(受電装置)12、12a、12b、212の受電端子84、284に電力を供給することにより電動車両12、12a、12b、212の高圧バッテリ102(蓄電部)を充電する。給電端子36、148、236と受電端子84、284は共に回転可能である。更に、給電端子36、148、236と受電端子84、284のいずれか一方を回転させる給電側モータ38又は受電側モータ110、238(回転動力機構)が備えられる。高圧バッテリ102を充電する際には、給電端子36、148、236と受電端子84、284とが互いに押圧された状態で回転動力機構を回転させることにより、給電端子36、148、236と受電端子84、284のいずれか一方から他方に動力を伝達して、給電端子36、148、236と受電端子84、284を共に回転させた状態で、給電端子36、148、236から受電端子84、284に電力を供給する。
 接触充電システム10、10a、10b、140、210においては、給電側モータ38又は受電側モータ110、238により、給電端子36、148、236と受電端子84、284のいずれか一方を回転させる。給電端子36、148、236と受電端子84、284とが接触した状態でいずれかの端子を回転させると、摩擦力により他の端子も回転する。このように給電端子36、148、236と受電端子84、284を回転させ続けることにより、給電端子36、148、236と受電端子84、284の接触箇所が一部に集中しなくなるため、充電電力が大電力であっても、給電端子36、148、236と受電端子84、284の損傷又は溶着を防止できる。
 給電側コントローラ78又は受電側コントローラ114は、給電側モータ38又は受電側モータ110、238の始動タイミング及び給電端子36、148、236への電圧印加タイミングを制御する。この際、給電側コントローラ78又は受電側コントローラ114は、給電側モータ38又は受電側モータ110を始動させてから所定時間経過後に、給電端子36、148、236に電圧を印加させる。
 給電端子36、148、236と受電端子84、284とが回転し始めてから電圧が印加されるようにすれば、充電開始時に確実に給電端子36、148、236と受電端子84、284とを回転させることができる。このような構成により、給電端子36、148、236と受電端子84、284の接触箇所が一部に集中しなくなるため、供給電力が大きい充電時であっても、給電端子36、148、236と受電端子84、284の損傷又は溶着を防止できる。
[9.他の実施形態]
 上述したように、第1~第6実施形態は、本発明のデフォルメを示しているが、本発明は各実施形態で示した構造に限られるものではない。本発明は、給電端子36等と受電端子84等の少なくとも一部を回転させる回転動力機構と、給電端子36等と受電端子84等との接触状態を維持できる程度に、互いに押圧可能な押圧機構を有するものであれば、いずれの実施形態であってもよい。すなわち、必ずしもスプリングやダンパー等の弾性部材で構成しなくとも、給電端子36等と受電端子84等の接触状態を保持する保持部材又は固定部材によって構成してもよい。
 例えば、第1実施形態においては、正極給電端子32と負極給電端子34が連結され、且つ、正極受電端子80と負極受電端子82が連結されている。しかし、いずれか一方が連結されていればよい。正極給電端子32と負極給電端子34、又は、正極受電端子80と負極受電端子82のいずれかが連結されていれば、給電端子36と受電端子84の接触時に、4つの端子のいずれかをモータで回転させることにより、全ての端子を回転させることが可能となる。他の実施形態も同様である。
 また、第1実施形態においては、第1上部回転軸52と第1下部回転軸56が同一の軸線上に配置されるが、軸線がずれていてもよい。同様に、第2上部回転軸88と第2下部回転軸90が同一の軸線上に配置されるが、軸線がずれていてもよい。他の実施形態も同様である。

Claims (11)

  1.  給電装置(30)の給電端子(36)から受電装置(12)の受電端子(84)に電力を供給することにより前記受電装置(12)の蓄電部(102)を充電する接触充電システム(10)であって、
     前記給電端子(36)と前記受電端子(84)は共に回転可能であり、
     更に、前記給電端子(36)と前記受電端子(84)のいずれか一方を回転させる回転動力機構(38)を備え、
     前記蓄電部(102)を充電する際に、前記給電端子(36)と前記受電端子(84)とが互いに押圧された状態で前記回転動力機構(38)を回転させることにより、前記給電端子(36)と前記受電端子(84)のいずれか一方から他方に動力を伝達して、前記給電端子(36)と前記受電端子(84)を共に回転させた状態で、前記給電端子(36)から前記受電端子(84)に電力を供給する
     ことを特徴とする接触充電システム(10)。
  2.  請求項1に記載の接触充電システム(10)において、
     前記給電端子(36)と前記受電端子(84)は、それぞれ一対の端子を備え、
     前記給電端子(36)と前記受電端子(84)のいずれか一方の前記一対の端子は、同一の軸線上にあり、
     前記回転動力機構(38)は、前記給電端子(36)と前記受電端子(84)のいずれか一方の前記一対の端子を、前記軸線を中心にして回転させる
     ことを特徴とする接触充電システム(10)。
  3.  請求項2に記載の接触充電システム(10)において、
     更に、前記給電端子(36)と前記受電端子(84)のいずれか一方の前記一対の端子に接触すると共に、前記給電端子(36)と前記受電端子(84)のいずれか一方の電力線に接続されるブラシを備える
     ことを特徴とする接触充電システム(10)。
  4.  請求項1~3のいずれか1項に記載の接触充電システム(10)において、
     更に、前記回転動力機構(38)の始動タイミング及び前記給電端子(36)への電圧印加タイミングを制御するコントローラ(78)を備える
     ことを特徴とする接触充電システム(10)。
  5.  請求項4に記載の接触充電システム(10)において、
     前記コントローラ(78)は、前記回転動力機構(38)を始動させてから所定時間経過後に、前記給電端子(36)に電圧を印加する
     ことを特徴とする接触充電システム(10)。
  6.  請求項4に記載の接触充電システム(10)において、
     更に、前記給電端子(36)と前記受電端子(84)とが接触していることを検知する検知装置(76)を備え、
     前記コントローラ(78)は、前記検知装置(76)により前記給電端子(36)と前記受電端子(84)との接触が検知された場合に、前記回転動力機構(38)を駆動させ、前記給電端子(36)に電圧を印可する
     ことを特徴とする接触充電システム(10)。
  7.  請求項1~6のいずれか1項に記載の接触充電システム(10)において、
     前記受電装置(12)は電動車両に含まれ、
     前記受電端子(84)は、前記電動車両の内側に設けられており、
     前記給電端子(36)と前記受電端子(84)とが互いに接触した状態で、前記受電端子(84)及び前記給電端子(36)がカバーで囲まれる
     ことを特徴とする接触充電システム(10)。
  8.  外部の受電装置(12)に対して電力を供給する給電端子(36)を備える給電装置(30)であって、
     前記給電端子(36)は、回転軸(52、56)を中心にして回転可能であり、
     更に、前記給電端子(36)を、前記回転軸(52、56)を中心にして回転させる回転動力機構(38)を備える
     ことを特徴とする給電装置(30)。
  9.  外部の給電装置(30)から電力を入力する受電端子(84)及び蓄電する蓄電部(102)を備える受電装置(12a)であって、
     前記受電端子(84)は、回転軸(88、90)を中心にして回転可能であり、
     更に、前記受電端子(84)を、前記回転軸(88、90)を中心にして回転させる回転動力機構(110)を備える
     ことを特徴とする受電装置(12a)。
  10.  給電装置(30)の給電端子(36)と受電装置(12)の受電端子(84)とを接触させて、前記給電端子(36)から前記受電端子(84)に電力を供給することにより受電装置(12)の蓄電部(102)を充電する接触充電方法であって、
     前記給電端子(36)と前記受電端子(84)のいずれか一方を、回転軸を中心にして回転させつつ、前記給電端子(36)と前記受電端子(84)とを接触させて、前記給電端子(36)から前記受電端子(84)に電力を供給する
     ことを特徴とする接触充電方法。
  11.  請求項10に記載の接触充電方法において、
     前記給電端子(36)と前記受電端子(84)との近接又は接触が検知されるに応じて、前記給電端子(36)と前記受電端子(84)のいずれか一方を回転させ、その後に、前記給電端子(36)から前記受電端子(84)への電力の供給を開始する
     ことを特徴とする接触充電方法。
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