JP2000050511A - 電気自動車充電用コネクタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 円周方向のガタを考慮した設計を簡単に行う
ことができ、総じてコストダウンを図ることができる電
気自動車充電用コネクタ装置を提供すること 【解決手段】 各光通信素子１７Ａ，１７Ｂ，２７Ａ，
２７Ｂを両コネクタ１０，２０の嵌合中心の同心円上に
配置したから、嵌合時のガタに起因するずれ量を等しく
とることができるため、１種類の設計によって各素子１
７Ａ，１７Ｂ，２７Ａ，２７Ｂの周辺構造を同一の構成
にすることができ、それぞれに設計してそれぞれ別の部
品を用いる等によるコストアップを回避することができ
る。また、各光通信孔１８Ａ，１８Ｂ，２８Ａ，２８Ｂ
は弧状をなすから、嵌合ずれマージンを大きくとりつつ
光通信孔の面積を必要最小限に抑えることができ、単に
光通信孔の形状を大きくしただけのものに比べ、何らか
の外力が作用して透光部材が破損するなどの虞が少な
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車を充電
するための充電用コネクタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車を充電するには、電気自動車
に備えた受電用コネクタに充電用コネクタを結合し、外
部電源から両コネクタを介して電気自動車の蓄電装置に
電力を供給することが必要である。この種の用途に用い
られるコネクタとして、一対のコイルを磁気的に結合さ
せて非接触で電力を送電する電磁誘導方式のものが知ら
れている。

【０００３】その具体的な構成としては、充電用コネク
タと受電用コネクタのうちの一方に円柱状の突部を設
け、この突部を相手側コネクタに設けられた受入凹部に
嵌合させることにより、両コネクタ内のコイルが磁気的
に結合される構成とするものが考えられている。

【０００４】また、電気自動車の充電にあたっては、充
電動作を適切に制御するために、充電側と受電側とで充
電情報の授受を行うことが必要で、例えば特開平７−２
２７０５０号公報に記載されているように、これを光通
信で行うことが試みられている。かかる光通信方式を上
記構成の充電用コネクタ装置に適用すると、各コネクタ
にそれぞれ光信号を授受するための発光素子および受光
素子を設け、さらに各素子の前面壁に送信用と受信用の
計２本の光軸を通すために円形の光通信孔を二つ設ける
という構成が考えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の構成では一方の
コネクタの突部が円柱状に形成されるため、充電用コネ
クタが受電用コネクタに嵌合されたとき、何らかの位置
決めを行ったとしても、円周方向に多少のガタが生ずる
ことは避け得ず、各素子や光通信孔等の構造を設計する
際には、上記ガタを考慮しなければならない。

【０００６】しかるに、各コネクタの二個の光通信用素
子が、例えば突部の中心に対してその径方向へ並んで配
置されていた場合には、円周方向のガタに起因する相手
側素子とのずれ幅が内周側と外周側とで互いに異なるこ
とになる。すると、各素子の周辺構造の設計に際して
は、勢い内周側の素子と外周側の素子とでは全く異なる
計算・構造を採用せざるを得ず、例えば各光通信孔に素
子を保護するための透光部材を設ける場合などにも、そ
れぞれ異なった部品を作らねばならず、コストアップの
原因となる。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、円周方向のガタを考慮した設計を簡単
に行うことができ、総じてコストダウンを図ることがで
きる電気自動車充電用コネクタ装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの請求項１の発明に係る電気自動車充電用コネクタ装
置は、電気自動車の蓄電装置に接続された受電用コネク
タと、これに嵌合可能な充電用コネクタとからなり、前
記両コネクタが円柱状の嵌合突部と相手側の受入凹部と
の嵌合により、磁気的に結合されて電磁誘導により充電
用電力を送電するものであって、前記両コネクタには相
手方との間で光通信を行う複数の光通信用素子を備えた
ものにおいて、前記各コネクタに設けた前記光通信用素
子は前記嵌合突部及び前記受入凹部の中心に対し同心円
上に配置されていることに特徴を有する。

【０００９】請求項２の発明に係る電気自動車充電用コ
ネクタ装置は、請求項１のものにおいて、前記各コネク
タに設けられて前記光通信用素子への光路の一部を構成
する光通信孔は、前記嵌合突部及び前記受入凹部の中心
に対し同心円上に並ぶ弧状をなすことに特徴を有する。

【００１０】

【発明の作用および効果】請求項１の発明によれば、各
光通信用素子は嵌合突部及び受入凹部の中心に対し同心
円上に配置されているため、嵌合時の円周方向のガタに
起因する相手側素子とのずれ幅がそれぞれ等しくなる。
そのため、各素子やその周辺構造の設計に際しては、そ
れぞれ独立して行う必要がなく、また、それぞれに別の
部品を用いる必要がない。

【００１１】請求項２の発明によれば、光通信孔が嵌合
突部及び受入凹部の中心に対し同心円上に並ぶ弧状をな
しているため、嵌合ずれマージンを大きくとりつつ光通
信孔の面積を必要最小限に抑えることができる。そのた
め、マージンを大きくとるために単に光通信孔の形状を
大きくしただけのものに比べ、光通信孔を開放させてお
く場合であれば、そこから異物が侵入し難くなり、ま
た、光通信孔を透光部材で塞ぐ場合にも、何らかの外力
が作用して透光部材が破損するなどの虞が少ない。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図１から図７を参照して説明する。電気自動車の車
体外側面には、外向きに開放する受入凹部２１を備えた
充電用コネクタ２０が設けられている。充電時には、充
電用コネクタ１０より突出する嵌合突部１１を、図１の
矢印Ａ方向に沿って受入凹部２１内に挿入することによ
り、両コネクタ１０，２０が結合されるようになってい
る。

【００１３】充電用コネクタ１０は、箱形のハウジング
１２を備えており、その後面（図１の矢印Ａ方向を前と
する）はロボットアーム３０に取り付けられている（図
１，図２参照）。また、ハウジング１２の前面には、フ
ェライト製で円板状の一次コア１３Ａが埋設されてお
り、さらにこの一次コア１３Ａの中央からは円柱状の一
次コア１３Ｂが前方に向けて突設されている。この一次
コア１３Ｂの外周には、円筒状のコイルボビン１４が嵌
着されている。このコイルボビン１４の両端部は外側へ
折り返された形状をしており、その間には一次コイル１
５が巻回された状態で収容されている。両コネクタの結
合時には、このコイルボビン１４と一次コア１３Ｂとが
全体で嵌合突部１１として受入凹部２１内に収容される
ようになっている。

【００１４】一次コイル１５の出力端子は、図７に示す
ように、商用電源４０を電源としたインバータ装置４１
に接続され、そのインバータ装置４１によって一次コイ
ル１５に高周波電流が流される。なお、インバータ装置
４１は後述するようにＣＰＵを備えたインバータ制御回
路４３からの信号を受けて一次コイル１５に供給する電
圧を制御できるようになっている。

【００１５】一方、受電用コネクタ２０は、一方の面を
開放した箱形のハウジング２２を備えており、その開放
面は車体の外側面と面一になっている（図１，図３参
照）。ハウジング２２には、断面円形の凹部２２Ａが形
成されており、ここには円形の底部２３Ａと円筒部２３
Ｂとを備えたフェライト製の二次コア２３が収容されて
いる。また、この二次コア２３の円筒部２３Ｂ内には、
円筒状のコイルボビン２４が収容されている。このコイ
ルボビン２４の両端部は外側へ折り返された形状をして
おり、その間に二次コイル２５が巻回された状態で収納
されている。コイルボビン２４の内側の空間は受入凹部
２１とされており、その内径は嵌合突部１１の外径より
も僅かに大きく、またその長さ寸法は嵌合突部１１の長
さ寸法より僅かに大きくされている。つまり、受入凹部
２１には嵌合突部１１が僅かの余裕を持って嵌まり込む
ようになっている。

【００１６】二次コイル２５の出力端子は、図７に示す
ように、電気自動車の動力用の蓄電装置である動力用バ
ッテリー４４を充電するための充電回路４５に接続され
ており、二次コイル２５に誘導される高周波起電力を整
流して電気自動車の蓄電装置に相当する動力用バッテリ
ー４４を充電できる。なお、同図に示すように充電回路
４５には充電状態検出回路４６が接続され、これによっ
て動力用バッテリー４４の充電状態を検出できるように
なっている。

【００１７】充電側と受電側の両ハウジング１２，２２
の内部には、図１〜図３に示すように、相互の対向位置
に素子配置室１６，２６がそれぞれ設けられている。充
電側ハウジング１２の素子配置室１６は、図２において
一次コア１３Ａの右上方に設けられており、この素子配
置室１６内の奥壁には、光通信素子である発光素子１７
Ａと受光素子１７Ｂとが前方向（図１の矢印Ａ方向）を
指向して取り付けられている。これらの素子１７Ａ，１
７Ｂは、嵌合突部１１の中心に対して同心円上に配置さ
れており、図２において左上側が発光素子１７Ａ、右下
側が受光素子１７Ｂとなっている。また、素子配置室１
６の前方には前面壁１８が設けられており、ここには各
素子１７Ａ，１７Ｂに対応して、嵌合突部１１の中心に
対する同心円周上に沿って例えば５度の角度で弧状をな
す光通信孔１８Ａ，１８Ｂが形成されている。各光通信
孔は、同形で光信号を通すことのできる透光部材１９に
よってそれぞれ塞がれている。そして、各素子１７Ａ，
１７Ｂは各光通信孔１８Ａ，１８Ｂの中心に対応位置す
るようになっており、これにより図６に示すように、各
光通信孔１８Ａ，１８Ｂが、各素子１７Ａ，１７Ｂの通
信可能領域（ほぼ各素子１７Ａ，１７Ｂを頂点として円
錐状に拡がる形状の空間Ｘをいう）を直角に横切るよう
になり、かつ、嵌合突部１１を中心とした同心円Ｙ上に
おける各光通信孔１８Ａ，１８Ｂの内周縁がその円錐空
間Ｘの外縁に一致する状態とされている。

【００１８】一方、受電側ハウジング２２に設けられた
素子配置室２６は、上記の素子配置室１６とほぼ同一の
構造になっており、充電側の発光素子１７Ａと対向する
位置に受光素子２７Ｂが、また受光素子１７Ｂに対向す
る位置に発光素子２７Ａが配置されている。充電側と同
様に、素子配置室２６の前方には前面壁２８が設けら
れ、そこには２つの光通信孔２８Ａ，２８Ｂが形成され
ており、それぞれ透光部材２９によって塞がれている。
なお、各素子２７Ａ，２７Ｂは各光通信孔２８Ａ，２８
Ｂの中心に対応位置するようになっており、両者の関係
は図６に示した充電用コネクタ１０における素子１７
Ａ，１７Ｂと光通信孔２８Ａ，２８Ｂとの関係と同一で
ある。

【００１９】また、図７に示すように、受電側の発光素
子２７Ａ及び受光素子２７Ｂは充電状態検出回路４６に
接続されており、充電用コネクタ１０側からの光信号を
受光素子２７Ｂにて受けて動力用バッテリー４４の充電
状態を検出し、それに応じて発光素子２７Ａを駆動する
ことで充電用コネクタ１０側に光信号を出力する。ま
た、充電用コネクタ１０側の発光素子１７Ａ及び受光素
子１７Ｂはインバータ制御回路４３に接続されており、
受光素子１７Ｂで受けた光信号を光電変換してインバー
タ制御回路４３に与え、動力用バッテリー４４の充電が
適切に行われるように同回路４３によってインバータ装
置４１を制御するようになっている。

【００２０】本実施形態は以上の構成であり、次にその
作用を説明する。電気自動車を充電するときには、充電
用コネクタ１０を取り付けたロボットアーム３０が動作
して両コネクタ１０，２０の結合が行われる。ロボット
アーム３０は、充電側の各素子１７Ａ、１７Ｂと受電側
の各素子２７Ｂ、２７Ａとをそれぞれ対面させるように
して、図１のＡ方向へと充電用コネクタ１０を進行させ
る。嵌合突部１１が受入凹部２１内に収容され、充電側
ハウジング１２の前面と受電側ハウジング２２の外面と
が当接して面一になったところで嵌合作業が終了する
（図４参照）。このとき二次コイル２５の内側に一次コ
イル１５が軸を一にして収容された状態となり、両コイ
ル２５，１５間に閉ループの磁気回路が構成される。

【００２１】さて、充電に際しては、発光素子２７Ａか
ら発信された光信号は、透光部材２９，１９を通過して
相手側の受信素子１７Ｂに到達し、一方の発光素子１７
Ａから発信された光信号は、透光部材１９，２９を通過
して相手側の受信素子２７Ｂに到達して受信される。こ
れによって両コネクタ間で充電に関する情報の授受が行
われ、この情報に基づいてインバータ制御回路４３が例
えば出力電圧等を制御することで動力用バッテリー４４
の適切な充電が行われる。

【００２２】ところで、前述のように、嵌合突部１１は
円柱状となっているため、両コネクタの嵌合時に充電用
コネクタ１０が受電用コネクタ２０に対して円周方向に
ガタを生じ、充電側の各素子と受電側の各素子とが正確
に対面しないことがある（図５参照）。しかし、各光通
信孔は、嵌合突部１１の中心に対する同心円周上に沿っ
て５度の角度幅で弧状をなしているため、充電用コネク
タ１０のずれ角度が正規位置から両側に５度づつの範囲
内であれば、光軸が遮られることなく、光信号による情
報の授受を行うことができる。

【００２３】以上のように、本実施形態の充電用コネク
タ装置では、各光通信素子１７Ａ，１７Ｂ，２７Ａ，２
７Ｂを両コネクタ１０，２０の嵌合中心の同心円上に配
置したから、嵌合時のガタに起因するずれ量を等しくと
ることができるため、１種類の設計によって各素子１７
Ａ，１７Ｂ，２７Ａ，２７Ｂの周辺構造を同一の構成に
することができ、それぞれに設計してそれぞれ別の部品
を用いる等によるコストアップを回避することができ
る。また、各光通信孔１８Ａ，１８Ｂ，２８Ａ，２８Ｂ
は弧状をなすから、嵌合ずれマージンを大きくとりつつ
光通信孔の面積を必要最小限に抑えることができ、単に
光通信孔の形状を大きくしただけのものに比べ、何らか
の外力が作用して透光部材が破損するなどの虞が少な
い。

【００２４】本発明は前記実施形態に限定されるもので
はなく、例えば次に記載するようなものも本発明の技術
的範囲に含まれる。 （１）本実施形態では、各光通信孔１８Ａ，１８Ｂ，２
８Ａ，２８Ｂは角度幅が５度である弧状をなすようにし
たが、これは各光通信素子１７Ａ，１７Ｂ，２７Ａ，２
７Ｂの仕様等の設計条件に応じて決定すればよい。

【００２５】（２）本実施形態では、充電用コネクタ１
０側に嵌合突部１１を設ける構成としたが、逆に受電用
コネクタ２０側に嵌合突部を設けて、それを充電用コネ
クタ側に設けた受入凹部に嵌合させる構成としてもよ
い。

【００２６】（３）また、本実施形態では、嵌合時に二
次コイル２５の内側に一次コイル１５が収容される構成
としたが、例えば同径の一次、二次コイルが同軸状に並
列されるようにするなど、嵌合時に両者が磁気的に結合
されて、電磁誘導効果を引き起こすような構成であれば
よい。

【００２７】（４）本実施形態では、両コネクタがそれ
ぞれ発光素子と受信素子とを備える構成となっている
が、例えば受電用コネクタ側に２個の発光素子を備え、
充電用コネクタに２個の受信素子を備えて一方向通信で
光信号を送る構成としてもよく、また素子の数は複数で
あれば何個でもよい。

【００２８】（５）本実施形態では、光通信孔の形状を
弧状としているが、必ずしもそうでなくともよく、ま
た、一つの光通信孔に複数の光通信素子からの光軸を通
すようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す充電用コネクタと受電
用コネクタの断面図。

【図２】充電用コネクタの正面図。

【図３】受電用コネクタの正面図。

【図４】充電用コネクタと受電用コネクタが結合された
状態を示す断面図。

【図５】コネクタがずれた状態を示す素子配置室の拡大
断面図。

【図６】光通信素子と光通信孔との関係を示す概略的斜
視図。

【図７】充電システムのブロック図。

【符号の説明】

１０…充電用コネクタ １１…嵌合突部 １７Ａ…発光素子（光通信用素子） １７Ｂ…受光素子（光通信用素子） １８Ａ，１８Ｂ…光通信孔 ２０…受電用コネクタ ２１…受入凹部 ２７Ａ…発光素子（光通信用素子） ２７Ｂ…受光素子（光通信用素子） ２８Ａ，２８Ｂ…光通信孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 九鬼 平次 愛知県名古屋市南区菊住一丁目７番10号 株式会社ハーネス総合技術研究所内 Ｆターム(参考） 5G003 GB08 5H111 BB02 BB06 CC16 GG09 GG14 GG16

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気自動車の蓄電装置に接続された受電
   用コネクタと、これに嵌合可能な充電用コネクタとから
   なり、前記両コネクタが円柱状の嵌合突部と相手側の受
   入凹部との嵌合により、磁気的に結合させて電磁誘導に
   より充電用電力を送電するものであって、前記両コネク
   タには相手方との間で光通信を行う複数の光通信用素子
   を備えたものにおいて、 前記各コネクタに設けた前記光通信用素子は前記嵌合突
   部及び前記受入凹部の中心に対し同心円上に配置されて
   いることを特徴とする電気自動車充電用コネクタ装置。
2. 【請求項２】 前記各コネクタに設けられて前記光通信
   用素子への光路の一部を構成する光通信孔は、前記嵌合
   突部及び前記受入凹部の中心に対し同心円上に並ぶ弧状
   をなすことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車充
   電用コネクタ装置。