JP2003158802A - 電気自動車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 右左折の際の自車と牽引車との角度変化を電
気的な接続部分で無理なく許容して、その破損を未然に
防止できる電気自動車を提供する。 【解決手段】 電気自動車１側に２次巻線を内蔵したイ
ンレット７を設け、牽引車４側に１次巻線を内蔵したパ
ドル１５を設け、これらのインレット７及びパドル１５
からなる非接触型コネクタを介して電気自動車１と牽引
車４とを電気的に接続し、牽引車４に搭載された発電機
からの電力を、非接触コネクタによる電磁誘導作用を利
用して電気自動車１側に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発電ユニットを搭
載した牽引車が着脱自在に連結され、発電ユニットから
電力を供給されて走行可能な電気自動車に関するもので
ある。

【０００２】

【関連する背景技術】電気自動車の問題点の一つに、１
回の充電当たりの航続距離が短いことが挙げられ、その
対策として、例えば特開平１１−３４１６０６号公報に
記載の技術が提案されている。この電気自動車は、短距
離走行時には自車のバッテリにより単独で走行する一
方、長距離走行時には補助バッテリを搭載した牽引車、
或いは発電ユニットを搭載した牽引車を連結し、これら
の補助バッテリや発電ユニットから電力供給を受けるこ
とで航続距離の延長化を図っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、右左折の際
（以下、旋回等も含むものとする）の牽引車は、先行す
る電気自動車に追従して同様の軌跡上を走行することか
ら、必然的に電気自動車と牽引車との間には角度変化が
生じる。そこで、この角度変化を許容するために、電気
自動車と牽引車とは水平方向に回動可能に連結されてい
る。

【０００４】従って、牽引車から電気自動車への電力供
給にも、上記角度変化を許容可能な接続手法が求められ
ることになり、例えば、電力ケーブル及びコネクタを利
用することが考えられる。しかしながら、この構成で
は、右左折の度に電力ケーブルが屈曲することから、電
力ケーブル自体が破損したり、或いは電力ケーブルの屈
曲によりコネクタに無理な力が加わって破損したりする
不具合がある。

【０００５】本発明の目的は、右左折の際の自車と牽引
車との角度変化を電気的な接続部分で無理なく許容し
て、その破損を未然に防止することができる電気自動車
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明では、バッテリ及び該バッテリで駆
動されるモータを搭載し、モータにより走行すると共
に、牽引車を着脱自在に連結可能な電気自動車におい
て、牽引車は少なくとも、発電ユニットと、発電ユニッ
トからの電力を高周波変換する変換器とが搭載され、バ
ッテリと変換器とは非接触型コネクタにより電気的に接
続されているものである。

【０００７】従って、牽引車側において発電ユニットで
発電された交流電流は変換器により高周波変換され、変
換後の電流は非接触型コネクタを介して電気自動車側の
バッテリに供給される。そして、右左折の際の牽引車
は、先行する電気自動車に追従しながら角度を変化させ
るが、この角度変化を非接触型コネクタは無理なく許容
して、破損することなく電力供給を継続可能である。

【０００８】請求項２の発明では、非接触型コネクタ
が、バッテリ及び変換器の一方に接続された、電磁ギャ
ップを有するインレットと、バッテリ及び変換器の他方
に接続され、電磁ギャップ内に配設されるパドルとを備
え、パドルが電磁ギャップに差し込まれることでバッテ
リと変換器とが電気的に接続されるものである。従っ
て、インレットの電磁ギャップ内にパドルを差し込むだ
けで、非接触型コネクタが接続され、電磁ギャップから
パドルを離脱させるだけで、非接触型コネクタが分離さ
れ、何れの操作も簡単に実施可能である。

【０００９】請求項３の発明では、インレットを構成す
る磁性材とパドルを構成する磁性材との重複部分中央
が、自車と牽引車との連結部分における回転中心と一致
しているものである。従って、右左折に伴って先行する
電気自動車に対して牽引車の角度が変化すると、連結部
分の回転中心でインレットとパドルとが水平方向に位置
変位することなく相対回動する。その結果、インレット
とパドルとが干渉してこじりを生じ、偏当たりによって
磨耗したり、或いは磁性材の重複部分が正規位置からず
れて、電力の伝達効率を低下させたりする等のトラブル
が防止される。

【００１０】

【発明の実施の形態】［第１実施形態］以下、本発明を
具体化した電気自動車の第１実施形態を説明する。図１
は本実施形態の電気自動車の全体構成を示す正面図、図
２は同じく電気自動車の全体構成を示す平面図、図３は
ヒッチポイント及び非接触型コネクタの詳細を示す拡大
正面図、図４は非接触型コネクタの詳細を示す拡大平面
図である。

【００１１】これらの図に示すように、電気自動車１に
はバッテリ２が搭載され、このバッテリ２の電力を利用
して図示しないモータ／ジェネレータにより車両の走行
や回生制動が行われる。電気自動車１の後部床下には後
方に向けてブラケット３が延設され、このブラケット３
上には垂直軸線に沿って連結ピン３ａが立設されてい
る。一方、この電気自動車１に牽引される牽引車４に
は、前方に向けてブラケット５が延設され、図３に示す
ように、このブラケット５の先端に形成された連結孔５
ａ内に上記連結ピン３ａが着脱可能に嵌め込まれてい
る。

【００１２】従って、電気自動車１と牽引車４は、この
連結ピン３ａ及び連結孔５ａからなるヒッチポイント６
を介して連結され、走行時には牽引車４の全荷重をヒッ
チポイント６で受けながら、電気自動車１により牽引車
４が牽引される。又、右左折の際には、先行する電気自
動車１に対して牽引車４は、ヒッチポイント６の垂直軸
線Ｌを中心として水平方向に角度変更しながら追従して
旋回する。尚、実際の連結ピン３ａと連結孔５ａとの嵌
合部分には、不用意な嵌合解除を防止するためのロック
機構等が設けられているが、本発明の要旨とは直接関係
がないため、詳細な説明は省略する。

【００１３】一方、図３，４に示すように、電気自動車
１側の後部にはインレット７が配設され、このインレッ
ト７には主に車両の後方及び左右側方に向けて開口する
電磁ギャップ８が形成されている。インレット７内には
コア９（磁性材）が内蔵され、このコア９は一側を切り
欠いた略コ字状をなして（図３に示す）、切欠部分の両
端面９ａを電磁ギャップ８内に露出させている。インレ
ット７内においてコア９にはボビン１０が装着され、こ
のボビン１０に巻回された２次巻線１１は整流器１２を
介して上記バッテリ２に接続されている。

【００１４】又、牽引車４側のブラケット５上には、下
端のヒンジ機構１４ａを中心として前後に傾動可能にパ
ドルステー１４が立設され、このパドルステー１４の先
端には円盤形状のパドル１５が支持されている。パドル
ステー１４の傾動は前後両端の位置で図示しないロック
機構により固定可能であり、パドルステー１４が前方位
置に切換えられると、パドル１５はインレット７の電磁
ギャップ８内に位置し、後方位置に切換えられると、パ
ドル１５は電磁ギャップ８内から後方に離脱する。

【００１５】パドル１５は、コア１６（磁性材）の周囲
にボビン１７を配置した円盤状をなし、ボビン１７には
１次巻線１８が巻回されている。牽引車４には高周波変
換器１９、及び発電ユニットを構成する発電機２０とエ
ンジン２１が搭載され、上記１次巻線１８は高周波変換
器１９を介して発電機２０に接続されている。図３に示
すように、電磁ギャップ８内において、上記パドル１５
のコア１６はインレット７側のコア９の両端面９ａ間
（つまり、コア９の切欠部分）に位置し、両コア９，１
６は全体として略四角状をなしている。つまり、インレ
ット７内にパドル１５が配置された状態では、双方のコ
ア９，１６が組み合わされて、四角状のコアに１次巻線
及び２次巻線を巻回した一般的な変圧器と同様の構成と
なる。両コア９，１６の端面９ａ，１６ａはそれぞれ円
形をなして、上下方向に僅かな間隔をおいて相対向し、
各端面９ａ，１６ａの中心は上記ヒッチポイント６の垂
直軸線Ｌと一致している。

【００１６】パドル１５の外周（実質的にはボビン１７
の外周）は垂直軸線Ｌを中心とした同心円状をなし、パ
ドル１５の外周には３本の規制ローラ２２が１２０°間
隔でそれぞれ直立姿勢で配設されている。これらの規制
ローラ２２はインレット７に転動可能に支持されてお
り、各規制ローラ２２は、パドル１５の外周に接して水
平方向の位置変位を規制すると共に、それぞれ転動しな
がら垂直軸線Ｌを中心としたパドル１５の回動を案内す
るようになっている。又、後方に位置する２本の規制ロ
ーラ２２は、図３の矢印のようにインレット７に対して
軸方向に挿脱可能であり、これらの規制ローラ２２を引
き抜いた状態では、インレット７の電磁ギャップ８内か
らパドル１５を挿脱可能となっている。

【００１７】以上のように構成された電気自動車１で
は、自車に搭載されたバッテリ２のみならず、必要に応
じて牽引車４側からも電力供給を受ける。即ち、牽引車
４側では、電気自動車１側からのバッテリ２の残存容量
を表すＳＯＣ等の情報に基づいて、適宜エンジン２１に
より発電機２０が駆動される。例えば発電機２０は６０
Hzの交流電流を発電し、この電流は高周波変換器１９に
より１００kHz程度の高周波に変換された後に１次巻線
１８に通電され、これによりコア９，１６に環状の磁束
が生起されて、２次巻線１１の両端に起電力が発生す
る。得られた交流電流は電気自動車１側の整流器１２に
より直流電流に整流され、バッテリ２に充電されたり、
直接モータ／ジェネレータに供給されたりする。そし
て、この牽引車４側からの電力供給により電気自動車１
の航続距離が延長化されて、長距離走行が可能となる。

【００１８】このようにパドル１５とインレット７とは
非接触状態を保ちながら、電磁誘導作用により牽引車４
側から電気自動車１側への電力の伝達を行う非接触型コ
ネクタとして機能し、例えば特開平８−２６５９８６号
公報に記載のように、充電ステーションで電気自動車の
バッテリを充電する際に用いられるインダクティブ充電
方式の非接触型コネクタと同様の原理で作動する。

【００１９】一方、右左折の際の牽引車４は、先行する
電気自動車１に追従しながらヒッチポイント６の垂直軸
線Ｌを中心として角度変化を生じ、この角度変化に伴っ
て、図４に２点鎖線で示すように、インレット７の電磁
ギャップ８内でパドル１５は水平に回動する。上記のよ
うにパドル１５の中心はヒッチポイント６の垂直軸線Ｌ
と一致していることから、パドル１５は水平方向に位置
変位することなく垂直軸心Ｌを中心に回動する。又、パ
ドル１５の周囲の規制ローラ２２は、このときのパドル
１５の回動を案内すると共に、パドル１５の位置変位を
より確実に規制する役割を果たす。

【００２０】一方、短距離走行時には電気自動車１側の
バッテリ２のみで十分なため、電気自動車１から牽引車
４を切り離す必要があり、以下に、牽引車４の着脱手順
を説明する。まず、上記状態から牽引車４を切り離すに
は、後方位置の２本の規制ローラ２２をインレット７か
ら上方に引き抜いて取外した上で、パドルステー１４を
後方位置に切換える。これにより、パドル１５はインレ
ット７の電磁ギャップ８内から離脱する。次いで、電気
自動車１側のブラケット３の連結ピン３ａから牽引車４
側のブラケット５の連結孔５ａを外すと、牽引車４の切
離し作業が完了する。

【００２１】又、この状態から再び牽引車４を連結する
には、まず、電気自動車１側の連結ピン３ａに牽引車４
側の連結孔５ａを嵌め込む。次いで、パドルステー１４
を前方位置に切換えると、パドル１５はインレット７の
電磁ギャップ８内に位置し、２本の規制ローラ２２をイ
ンレット７に挿入すると、電磁ギャップ８内でパドル１
５が固定されて、牽引車４の連結作業が完了する。

【００２２】以上のように本実施形態の電気自動車１で
は、パドル１５及びインレット７からなる非接触型コネ
クタを介して牽引車４に対して電気的に接続するように
したため、例えば一般的な電力ケーブル及びコネクタを
利用した従来技術のように、車両の右左折の際に電力ケ
ーブルやコネクタが破損する虞は皆無である。従って、
右左折に伴う電気自動車１と牽引車４との角度変化を、
非接触型コネクタの部分で無理なく許容して、破損する
ことなく電力供給を行うことができる。

【００２３】又、非接触型コネクタを接続及び分離する
には、規制ローラ２２を着脱しながらパドルステー１４
を傾動させるだけの簡単な操作で完了でき、ひいては、
牽引車４の着脱作業全体を容易化することができる。更
に、パドル１５の中心をヒッチポイント６の垂直軸線Ｌ
と一致させているため、右左折に伴ってパドル１５が回
動したときにも、パドル１５は常に垂直軸線Ｌ上に位置
する。従って、電磁ギャップ８内でパドル１５が水平方
向に位置変位したときのトラブル、例えばパドル１５が
インレット７に干渉してこじりを生じ、偏当たりによっ
て磨耗したり、或いは相対向するコア９，１６の両端９
ａ，１６ａが正規位置からずれて、電力の伝達効率を低
下させたりする等のトラブルを未然に防止できる。

【００２４】しかも、パドル１５の回転時には、周囲の
規制ローラ２２が転動しながら案内するため、パドル１
５の位置変位を一層確実に防止できると共に、規制ロー
ラ２２は電磁ギャップ８内からのパドル１５の離脱を防
止する役割も果たすため、上記着脱時以外の意図しない
パドル１５の離脱を防止できるという利点もある。 ［第２実施形態］次に、本発明を具体化した電気自動車
の第２実施形態を説明する。本実施形態の電気自動車
は、第１実施形態のものと比較して、パドル１５の位置
規制用の規制ローラ２２に代えて固定軸３１を備えると
共に、パドル１５の上下方向の位置規制用にボール軸受
３２を付加した点が相違している。従って、共通部分は
同一の部材番号を付して重複する説明を省略し、相違点
を重点的に説明する。

【００２５】図５は本実施形態の電気自動車における非
接触型コネクタの詳細を示す拡大正面図、図６は非接触
型コネクタの詳細を示す拡大平面図である。これらの図
に示すように、パドル１５側及びインレット７側のコア
９，１６には、ヒッチポイント６の垂直軸線Ｌに沿って
垂直に貫通孔３３が形成され、この貫通孔３３内には固
定軸３１が着脱可能に挿入されている。この固定軸３１
により、パドル１５の水平方向への位置変位が規制され
ると共に、固定軸３１を中心としてパドル１５の回動が
案内される。

【００２６】又、インレット７の電磁ギャップ８内の上
下両壁には、垂直軸線Ｌを中心として９０°間隔でボー
ル軸受３２が転動自在に埋設され、各ボール軸受３２の
一側は電磁ギャップ８内に突出して、パドル１５の上面
及び下面にそれぞれ当接している。これらのボール軸受
３２により、パドル１５の上下方向への位置変位が規制
されると共に、ボール軸受３２の転動に伴って、上記固
定軸３１を中心としたパドル１５の回転が許容されてい
る。

【００２７】尚、図示しないバネ等によりボール軸受３
２をパドル１５側に付勢するようにしてもよいし、パド
ル１５側にボール軸受３２の転動軌跡に沿った凹溝を形
成してもよい。詳細は説明しないが、牽引車４の着脱に
伴って電磁ギャップ８内にパドル１５の挿脱する際に
は、第１実施形態の規制ローラ２２に代えて、図５の矢
印のように固定軸３１をインレット７に対して着脱操作
すればよい。

【００２８】以上のように本実施形態の電気自動車で
は、規制ローラ２２に代えて固定軸３１が同様の機能を
果たすことから、第１実施形態と同様の作用効果を得る
ことができる。更に、ボール軸受３２によりパドル１５
の上下方向への位置変位も規制することから、パドル１
５とインレット７との干渉によるこじりの発生を一層確
実に防止できると共に、相対向するコア９，１６の両端
面９ａ，１６ａが正規の間隔に保持されるため、間隔の
不適切による電力の伝達効率の低下もより確実に防止で
きる。

【００２９】以上で実施形態の説明を終えるが、本発明
の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例え
ば、上記実施形態では、発電機２０及びエンジン２１か
らなる発電ユニットを牽引車４に搭載したが、他の発電
手段でもよく、例えば燃料電池を牽引車４に搭載し、そ
の発電電力を電気自動車１側に供給するようにしてもよ
い。

【００３０】又、上記実施形態では、電気自動車１側に
インレット７を設け、牽引車４側にパドル１５を設けた
が、両者を逆転させてもよいし、インレット７やパドル
１５の構成を変更してもよく、例えばパドル１５の位置
変位を防止するための第１実施形態の規制ローラ２２、
第２実施形態の固定軸３１を省略してもよい。この場合
であっても、パドル１５はパドルステー１４により垂直
軸線Ｌと一致する正規位置に保持されるため、インレッ
ト７とパドル１５の干渉によるこじりや、コア９，１６
の位置ずれによる伝達効率の低下等を防止可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明の電
気自動車によれば、右左折の際の自車と牽引車との角度
変化を電気的な接続部分で無理なく許容して、その破損
を未然に防止することができる。請求項２の発明の電気
自動車によれば、請求項１の発明に加えて、非接触型コ
ネクタの接続及び分離を簡単に行うことができ、ひいて
は、牽引車の着脱作業全体を容易化することができる。

【００３２】請求項３の発明の電気自動車によれば、請
求項２の発明に加えて、右左折の際のインレットとパド
ルの水平方向の位置変位を防止して、両部材の干渉によ
るこじりや、磁性材の重複部分の位置ずれによる伝達効
率の低下等を未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の電気自動車の全体構成を示す正
面図である。

【図２】電気自動車の全体構成を示す平面図である。

【図３】ヒッチポイント及び非接触型コネクタの詳細を
示す拡大正面図である。

【図４】非接触型コネクタの詳細を示す拡大平面図であ
る。

【図５】第２実施形態の電気自動車における非接触型コ
ネクタの詳細を示す拡大正面図である。

【図６】非接触型コネクタの詳細を示す拡大平面図であ
る。

【符号の説明】

１ 電気自動車 ２ バッテリ ４ 牽引車 ７ インレット（非接触型コネクタ） ８ 電磁ギャップ ９，１６ コア（磁性材） １５ パドル（非接触型コネクタ） １９ 高周波変換器 ２０ 発電機（発電ユニット） ２１ エンジン（発電ユニット） Ｌ 垂直軸線（回転中心）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 裕明 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3D035 AA05 5H115 PA08 PC06 PC07 PG04 PG10 PI16 PI22 PI29 PO06 PO10 PO14 PO15 PO16 PU01 PV07 PV12 PV22 UI40

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バッテリ及び該バッテリで駆動されるモ
   ータを搭載し、該モータにより走行すると共に、牽引車
   を着脱自在に連結可能な電気自動車において、 上記牽引車は少なくとも、発電ユニットと、該発電ユニ
   ットからの電力を高周波変換する変換器とが搭載され、 上記バッテリと上記変換器とは非接触型コネクタにより
   電気的に接続されていることを特徴とする電気自動車。
2. 【請求項２】 上記非接触型コネクタは、 上記バッテリ及び変換器の一方に接続された、電磁ギャ
   ップを有するインレットと、 上記バッテリ及び変換器の他方に接続され、上記電磁ギ
   ャップ内に配設されるパドルとを備え、 上記パドルが上記電磁ギャップに差し込まれることで上
   記バッテリと上記変換器とが電気的に接続されることを
   特徴とする請求項１に記載の電気自動車。
3. 【請求項３】 上記インレットを構成する磁性材と上記
   パドルを構成する磁性材との重複部分中央が、自車と上
   記牽引車との連結部分における回転中心と一致している
   ことを特徴とする請求項２に記載の電気自動車。