JP2010110050A - 充電ケーブルユニット - Google Patents

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博史 大屋
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Abstract

【課題】使い勝手のよい充電ケーブルユニットを提供する。
【解決手段】充電ケーブルユニットＢは、商用電源が供給されるコンセントＡに着脱自在に接続される差込プラグ２と、当該差込プラグ２に電源コード１を介して接続され、商用電源の供給を受けて内蔵する二次電池を充電する電気自動車Ｃ側のコネクタに着脱自在に接続される機器接続用コネクタ３と、電気自動車Ｃに供給される電力量を積算する電力積算部と、当該電力積算部の積算結果を表示する表示部４２とを備え、電気自動車Ｃへの充電中には当該充電に費やした電力量が表示部４２に表示されるようになっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、充電ケーブルユニットに関するものである。
電気自動車に搭載された二次電池に充電電流を供給する充電装置（例えば特許文献１参照）や、宅外などに設置されたコンセントを供給源として上記二次電池への充電を可能とする充電ケーブルユニットなどが従来から提供されている。
図１０（ａ）は上記充電ケーブルユニットの一例を示しており、ケーブル１の一端側に設けられた機器接続用コネクタ３を電気自動車側のコネクタに接続するとともに、ケーブル１の他端側に設けられた差込プラグ２を商用電源のコンセントＡに差込接続することで電気自動車Ｃに商用電源が供給され、電気自動車Ｃ側で内蔵する二次電池の充電が行われるようになっている。なお、図１０（ｂ）は漏電遮断装置５を備えた充電ケーブルユニットＢ’を示しており、当該漏電遮断装置５により漏電が検出された場合には、電気自動車Ｃへの給電が遮断されるようになっている。
特開平５−２７６６７４号公報（段落［００１２］−段落［００１５］、及び、第１図）
上述の図１０（ａ）（ｂ）に示した充電ケーブルユニットＢ’は、電気自動車Ｃに電力を供給して二次電池の充電を行わせるものではあるが、電気自動車Ｃの充電に費やした電力量や電気料金などが把握できるものではなく、また充電経過時間や充電完了時間なども表示されないため、充電が完了したか否かを何度も確認しなければならず、使い勝手がよくなかった。
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、使い勝手のよい充電ケーブルユニットを提供することにある。
請求項１の発明は、商用電源が供給されるプラグ受けに着脱自在に接続される差込プラグと、該差込プラグに電源コードを介して電気的に接続され、商用電源の供給を受けて内蔵する二次電池を充電する受電機器側のコネクタに着脱自在に接続される機器接続用コネクタと、受電機器に供給される電力量を積算する電力積算手段と、該電力積算手段の積算結果を表示する表示手段とを備えることを特徴とする。
請求項２の発明は、表示手段は、電力積算手段の積算電力量を電気料金に換算した換算値または充電経過時間のうち少なくとも何れか一方を表示することを特徴とする。
請求項３の発明は、受電機器から送信される充電情報を受信する受信手段を備え、表示手段は、受信手段が受信した充電情報に含まれる充電完了予定時間を表示することを特徴とする。
請求項４の発明は、受電機器の充電完了を知らせる報知音を出力する報知手段を備えることを特徴とする。
請求項５の発明は、電源コードに流れる漏洩電流を検出する漏電検知手段と、電源コードの途中に設けられて給電をオン／オフする開閉手段と、漏電検知手段により漏電が検出されると開閉手段を開極させる漏電遮断手段とを備え、表示手段は、漏電検知手段により漏電が検出されると漏電を知らせる表示を行うことを特徴とする。
請求項６の発明は、差込プラグの温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段の検出結果が予め設定された閾値よりも高い場合には開閉手段を開極させる電路遮断手段とを備えることを特徴とする。
請求項１の発明によれば、受電機器に供給される電力量を表示手段に表示させることで、充電完了時の電力量との関係から充電完了時間の目安にすることができるので、従来例のように充電場所に何度も行かなくてもよく、使い勝手のよい充電ケーブルユニットを提供することができるという効果がある。
請求項２の発明によれば、受電機器に供給される電力量とともに充電経過時間を表示手段に表示させることで、請求項１と同様に使い勝手のよい充電ケーブルユニットを提供することができる。また、電気料金を表示させた場合には、例えば１回の充電に要する電気料金などを把握することができ、便利であるという効果がある。
請求項３の発明によれば、充電完了予定時間を表示させることで充電完了までの時間をより正確に把握できるという効果がある。
請求項４の発明によれば、受電機器の充電完了時に報知音を出力することで、充電場所から離れた場所に居ても充電が完了したことを知ることができるという効果がある。
請求項５の発明によれば、漏電検知手段により漏電が検出された場合、漏電遮断手段により開閉手段が開極されるので、受電機器への給電を遮断することができて安全性の高い充電システムを提供することができる。また、漏電を知らせる表示を表示手段により行うことで上記表示を行うための専用の表示手段を別に設けなくてもよく、コストアップを抑えることができるという効果がある。
請求項６の発明によれば、温度検出手段により検出した差込プラグの温度が予め設定された閾値よりも高い場合には、開閉手段を開極させることで受電機器への給電を停止させるので、トラッキング現象などで温度が上昇する場合の安全性を高めることができる。また、開閉手段を兼用することでコストアップを抑えた充電ケーブルユニットを提供することができるという効果がある。
以下に本発明に係る充電ケーブルユニットの実施形態を図面に基づいて説明する。本発明に係る充電ケーブルユニットは、宅外などに設置されたコンセントを供給源として、例えば電気自動車に充電のための商用電源を供給するために用いられるものである。
（実施形態１）
図１（ａ）は実施形態１の充電ケーブルユニットＢを用いた概略システム図であり、本実施形態の充電ケーブルユニットＢは、商用電源が供給されるコンセント（プラグ受け）（例えば埋込コンセントや防水コンセントなど）Ａに着脱自在に接続される差込プラグ２と、差込プラグ２に電源コード１を介して電気的に接続され、商用電源の供給を受けて内蔵する二次電池を充電する電気自動車（受電機器）Ｃ側のコネクタ（図示せず）に着脱自在に接続される機器接続用コネクタ３と、電源コード１の途中に設けられた表示装置４とを備えている。なお、機器接続用コネクタ３については従来周知のものを採用しており、詳細な説明は省略する。ここに、本実施形態の電気自動車Ｃは、二次電池（バッテリ）のみを動力源とする自動車を含むとともに、二次電池とガソリンとを動力源として併用する所謂ハイブリッド自動車を含むものとする。
表示装置４は、電気自動車Ｃの充電情報などを表示するためのものであり、図２（ａ）に示すように一方の電源線１ａに流れる電流を測定する電流測定部（例えばカレントトランスなど）４３と、電流測定部４３の測定結果および自己に供給される電源電圧から電気自動車Ｃに供給される電力量を積算する電力積算部（電力積算手段）４１と、電力積算部４１の積算結果を表示する表示部（表示手段）４２とを備えている。なお、図２（ａ）中の１ｂはアース線を示している。
表示部４２は、例えば液晶パネルからなり、図２（ｂ）に示すように直方体状の器体の一側面に露設され、電気自動車Ｃへの給電開始からの累積電力量（電力積算部４１による積算結果）を数値表示する。
ここで、機器接続用コネクタ３を電気自動車Ｃ側のコネクタに接続するとともに、差込プラグ２をコンセントＡに差し込むと電気自動車Ｃに商用電源が供給され、電気自動車Ｃ側で内蔵する二次電池の充電が行われるのであるが、このとき電力積算部４１では、電流測定部４３の測定結果および自己に供給される電源電圧に基づいて充電に費やした電力量が積算され、さらに電力積算部４１の積算結果は表示部４２に表示される（図２（ｂ）参照）。
而して、本実施形態によれば、電気自動車Ｃに供給される電力量を表示部４２に表示させることで、充電完了時の電力量との関係から充電完了時間の目安にすることができるので、従来例のように充電場所に何度も行かなくてもよく、使い勝手のよい充電ケーブルユニットＢを提供することができる。
なお、図１（ａ）では表示装置４を差込プラグ２側に配置しているが、図１（ｂ）に示すように機器接続用コネクタ３側に配置してもよく、表示装置４の配置位置は特に限定されない。また、表示部４２は液晶パネルに限定されるものではなく、例えば７セグメントディスプレイを用いてもよい。
（実施形態２）
本発明に係る充電ケーブルユニットＢの実施形態２を図３および図４に基づいて説明する。実施形態１では、電力積算部４１の積算結果（すなわち電気自動車Ｃの充電に費やした累積電力量）を表示部４２に表示させているが、本実施形態では上記積算結果とともに当該積算結果から算出される電気料金や充電経過時間を表示部４２に表示させる点で異なっている。なお、それ以外の構成は実施形態１と同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付して説明は省略する。
本実施形態の充電ケーブルユニットＢの表示装置４は、図３（ａ）に示すように電力積算部４１と、表示部４２と、電流測定部４３と、制御部４４とを備えている。
制御部４４は、例えばＣＰＵからなり、電力積算部４１の積算結果（すなわち電気自動車Ｃの充電に費やした累積電力量）に基づいて電気料金を算出するとともに、充電経過時間を積算する。なお、充電経過時間については、電流測定部４３の検出値が一定値を超えた時間が積算されるようになっている。そして、算出した電気料金や積算した充電経過時間は表示部４２に数値表示される。
ここで、機器接続用コネクタ３を電気自動車Ｃ側のコネクタに接続するとともに、差込プラグ２をコンセントＡに差し込むと電気自動車Ｃに商用電源が供給され、電気自動車Ｃ側で内蔵する二次電池の充電が行われるのであるが、このとき電力積算部４１では、電流測定部４３の測定結果および自己に供給される電源電圧に基づいて充電に費やした電力量が積算され、また制御部４４では、電力積算部４１の積算結果に基づいて電気料金が算出されるとともに充電経過時間が積算される。そして、表示部４２では、図３（ｂ）に示すように使用電力量（電力積算部４１の積算結果）とともに電気料金が表示されたり、図３（ｃ）に示すように使用電力量とともに電気料金および充電経過時間が表示される。
次に、図４（ａ）は本実施形態の他の表示装置４の概略ブロック図であり、図３（ａ）に示す表示装置４では使用電力量とともに電気料金や充電経過時間を表示させているが（図３（ｂ）および図３（ｃ）参照）、本表示装置４では表示切替スイッチ４６を押すことで表示部４２に表示される表示内容が切り替えられるようになっている。
本表示装置４は、図４（ａ）に示すように電力積算部４１と、表示部４２と、電流測定部４３と、制御部４４と、表示部４２を制御する表示制御部４５と、表示部４２の表示内容を切り替えるための表示切替スイッチ４６とを備えている。
そして、表示内容が、例えば使用電力量と電気料金とに切り替えられるようになっている場合には、図４（ｂ）に示す状態から表示切替スイッチ４６を押すたびに、表示制御部４５が表示部４２の表示を使用電力量と電気料金との間で交互に切り替えるようになっている（図４（ｃ）参照）。
また、表示内容が、例えば使用電力量と電気料金と充電経過時間とに切り替えられるようになっている場合には、図４（ｂ）に示す状態から表示切替スイッチ４６を押すたびに、表示制御部４５が表示部４２の表示を使用電力量と電気料金と充電経過時間との間で順番に切り替えるようになっている（図４（ｄ）参照）。なお、表示の順番については本実施形態に限定されるものではない。
而して、本実施形態によれば、使用電力量（すなわち電気自動車Ｃに供給される電力量）とともに充電経過時間を表示させることで、実施形態１と同様に使い勝手のよい充電ケーブルユニットＢを提供することができる。また、電気料金を表示させた場合には、例えば１回の充電に要する電気料金などを把握することができ、便利であるという利点がある。
（実施形態３）
本発明に係る充電ケーブルユニットＢの実施形態３を図５に基づいて説明する。本実施形態では、充電完了予定時間を含む充電情報を電気自動車Ｃ側から表示装置４に送信するようにした点で実施形態１，２と異なっている。なお、実施形態１，２と同様の構成については同一の符号を付し、説明は省略する。
本実施形態の充電ケーブルユニットＢの表示装置４は、図５に示すように電力積算部４１と、表示部４２と、電流測定部４３と、制御部４４と、表示制御部４５と、表示切替スイッチ４６と、電気自動車Ｃから電源線１ａ，１ａを介して伝送される充電情報信号を電源電圧から分離する信号受信部（受信手段）４７と、電源系統への信号漏れを防止するためのブロッキングフィルタ４８とを備えている。なお、本実施形態では、上記充電情報として充電完了予定時間が含まれているものとする。
ここで、機器接続用コネクタ３を電気自動車Ｃ側のコネクタに接続するとともに、差込プラグ２をコンセントＡに差し込むと電気自動車Ｃに商用電源が供給され、電気自動車Ｃ側で内蔵する二次電池の充電が行われるのであるが、このとき電気自動車Ｃからは電源線１ａ，１ａを介して上記充電情報信号が送信される。一方、表示装置４では、信号受信部４７を介して受信した上記充電情報信号が制御部４４に入力され、制御部４４は上記充電情報とともに電力積算部４１の積算結果や電気料金などを表示制御部４５に出力する。そして、表示制御部４５は、上記充電情報信号に含まれる充電完了予定時間を表示部４２に表示させるとともに、上記積算結果や電気料金なども合わせて表示させる。
而して、本実施形態によれば、充電完了予定時間を表示部４２に表示させることで充電完了までの時間をより正確に把握できる。
なお、本実施形態では、上記充電情報を伝送する方法として所謂電力線搬送通信を用いているが、例えば電気自動車Ｃおよび表示装置４にそれぞれ無線通信部を設け、無線通信により上記充電情報を伝送してもよい。
（実施形態４）
本発明に係る充電ケーブルユニットＢの実施形態４を図６〜図８に基づいて説明する。例えばＵＬ規格やＩＥＣ規格では、コンセントから３０ｃｍ以内に漏電遮断装置を設けることが規定されているため、本実施形態ではコンセントＡに差込接続される差込プラグ２から３０ｃｍ以内の位置に漏電遮断装置５を設けており、この点で実施形態１〜３と異なっている。なお、実施形態１〜３と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明は省略する。また、本実施形態では、上記漏電遮断装置５を表示装置４に内蔵する形で設けている。
漏電遮断装置５は、図６に示すように各電源線１ａとグランドとの間に流れる漏洩電流を検出する漏電検知部５３と、電源線１ａ，１ａの電路中にそれぞれ設けたリレー接点５６，５６を開閉させるリレー駆動部５２と、漏電検知部５３の検出結果に応じてリレー駆動部５２によりリレー接点５６，５６をオン／オフさせる漏電制御部５１と、漏電状態を擬似的に作り出すための漏電テストスイッチ５４と、漏電によるトリップ状態を解除するためのリセットスイッチ５５とを備えている。ここに、本実施形態では、漏電検知部５３により漏電検知手段が構成され、リレー接点５６，５６により開閉手段が構成され、さらに漏電制御部５１およびリレー駆動部５２により漏電遮断手段が構成されている。
ここで、機器接続用コネクタ３を電気自動車Ｃ側のコネクタに接続するとともに、差込プラグ２をコンセントＡに差し込むと電気自動車Ｃに商用電源が供給され、電気自動車Ｃ側で内蔵する二次電池の充電が行われるのであるが、このとき表示装置４の表示部４２には、図７（ａ）に示すように使用電力量が表示される。なお、この状態から表示切替スイッチ４６を押すたびに、使用電力量→電気料金→充電経過時間→使用電力量…の順番に切り替えられる（図７（ｂ）参照）。ここにおいて、漏電検知部５３により漏電（何れかの電源線１ａとグランドとの間に漏洩電流が流れた状態）が検出されると、漏電制御部５１はリレー駆動部５２を用いてリレー接点５６，５６をオフにし、電気自動車Ｃへの給電を停止させる。なおこのとき、図７（ａ）に示すように漏電があったことを知らせる表示（図７（ａ）では「漏電」）が表示部４２に表示される。
また、漏電テストスイッチ５４を押した場合には、上述と同様の処理を経てリレー接点５６，５６がオフになり、擬似的に漏電状態を作り出すことができる。なおこのとき、漏電テスト中であることを表示できるようにしてもよく、例えば図７（ｃ）に示すように照光式の漏電テストスイッチ５４を用いて発光表示させてもよい。
而して、本実施形態によれば、漏電検知部５３により漏電が検出された場合、漏電遮断手段（漏電制御部５１およびリレー駆動部５２）によりリレー接点５６，５６が開極されるので、電気自動車Ｃへの給電を遮断することができて安全性の高い充電システムを提供することができる。また、漏電を知らせる表示を表示部４２により行うことで上記表示を行うための専用の表示手段を別に設けなくてもよく、コストアップを抑えることができる。
次に、図８は本実施形態の他の表示装置４の正面図であり、図６および図７に示した表示装置４に比べてブザー（報知手段）６を設けている点で異なっている。そして、本表示装置４では、電気自動車Ｃの充電が完了するとブザー６により充電完了を知らせる報知音が出力されるようになっている。なお、本表示装置４では、電気自動車Ｃから送信される充電情報に含まれる充電完了信号により充電が完了したことを把握できるようになっている。
ここで、機器接続用コネクタ３を電気自動車Ｃ側のコネクタに接続するとともに、差込プラグ２をコンセントＡに差し込むと電気自動車Ｃに商用電源が供給され、電気自動車Ｃ側で内蔵する二次電池の充電が行われるのであるが、所定時間経過後に上記二次電池への充電が完了すると、電気自動車Ｃからは電源線１ａ，１ａを介して充電完了信号を含む充電情報が送信される。そして、表示装置４の信号受信部４７が上記充電情報信号を受信すると、当該充電情報信号は制御部４４に入力され、制御部４４は当該充電情報信号に含まれる充電完了信号に基づいてブザー６を駆動し、報知音を出力させる。
而して、本表示装置４によれば、電気自動車Ｃの充電完了時に報知音を出力することで、充電場所から離れた場所に居ても充電が完了したことを知ることができる。
なお、本実施形態では制御部４４と漏電制御部５１とを別々に設けているが、一体に設けてもよい。
また、上述した表示装置４、ブザー６および漏電遮断装置５をそれぞれ別個に設け、電源コード１を介して接続するように構成してもよいが、本実施形態のように器体内に表示部４２、ブザー６および漏電遮断装置５をまとめて収納し、表示装置４とすることでコンパクトな充電ケーブルユニットＢを実現することができる。
（実施形態５）
本発明に係る充電ケーブルユニットＢの実施形態５を図９に基づいて説明する。本実施形態では、差込プラグ２に設けた温度センサ７の検出結果が予め設定された閾値よりも高くなった場合、電気自動車Ｃへの給電を停止させるようにした点で実施形態１〜４と異なっている。なお、実施形態１〜４と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明は省略する。また、図９（ａ）は本実施形態の主要部のみを図示しており、基本構成は図６と同様であるものとする。
本実施形態の充電ケーブルユニットＢは、図９（ｂ）に示すように差込プラグ２に温度センサ７が設けられており、この温度センサ７の出力信号は漏電制御部５１に入力されるようになっている（図９（ａ）参照）。すなわち、本実施形態の漏電制御部５１は、上述した漏電検知部（図示せず）からの漏電検知信号または温度センサ７からの出力信号の何れか一方が入力されると、リレー駆動部５２を用いてリレー接点５６，５６がオフされるようになっている。ここに、本実施形態では、温度センサ７により温度検出手段が構成され、リレー接点５６，５６により開閉手段が構成され、さらに漏電制御部５１およびリレー駆動部５２により電路遮断手段が構成されている。すなわち、本実施形態では、実施形態４で説明した漏電遮断手段により電路遮断手段が構成され、さらに開閉手段として実施形態４と共通のリレー接点５６，５６を用いている。
ここで、機器接続用コネクタ３を電気自動車Ｃ側のコネクタに接続するとともに、差込プラグ２をコンセントＡに差し込むと電気自動車Ｃに商用電源が供給され、電気自動車Ｃ側で内蔵する二次電池の充電が行われるのであるが、例えばトラッキング現象により差込プラグ２の温度が上昇し、温度センサ７で検出される温度が予め設定された閾値よりも高くなった場合には、漏電制御部５１はリレー駆動部５２を用いてリレー接点５６，５６をオフにし、電気自動車Ｃへの給電を停止させる。すなわち、本実施形態によれば、トラッキング現象などで差込プラグ２の温度が上昇した場合の安全性を高めることができるのである。また、本実施形態のように、温度上昇に伴う異常停止と漏電に伴う異常停止を１つの制御部（漏電制御部５１）で制御することによって、それぞれ別々に制御部を設けた場合に比べて部品点数を削減することができる。
而して、本実施形態によれば、リレー接点５６，５６を兼用することでコストアップを抑えた充電ケーブルユニットＢを提供することができる。特に、本実施形態のように漏電制御部５１およびリレー駆動部５２も兼用した場合には、より効果的なコストダウンが期待できる。
なお、実施形態１〜５では、受電機器として電気自動車Ｃを例に挙げているが、受電機器は本例に限定されるものではなく、内蔵する二次電池を充電するものであれば他のものであってもよい。
（ａ）は実施形態１の充電ケーブルユニットを用いた概略システム図、（ｂ）は同上の他の例を示す平面図である。 （ａ）は同上を構成する表示装置の概略ブロック図、（ｂ）は同上を構成する表示装置の表示例である。 （ａ）は実施形態２の充電ケーブルユニットを構成する表示装置の概略ブロック図、（ｂ）（ｃ）は同上を構成する表示装置の表示例である。 （ａ）は同上を構成する他の表示装置の概略ブロック図、（ｂ）〜（ｄ）は同上を構成する他の表示装置の表示例である。 実施形態３の充電ケーブルユニットを構成する表示装置の概略ブロック図である。 実施形態４の充電ケーブルユニットを構成する表示装置の概略ブロック図である。 （ａ）〜（ｃ）は同上を構成する表示装置の表示例である。 同上を構成する他の表示装置の正面図である。 （ａ）は実施形態５の充電ケーブルユニットの主要部の概略ブロック図、（ｂ）は同上の断面図である。 （ａ）は従来例の充電ケーブルユニットを用いた概略システム図、（ｂ）は同上の他の例を示す平面図である。
符号の説明
１ 電源コード
２ 差込プラグ
３ 機器接続用コネクタ
４１ 電力積算部（電力積算手段）
４２ 表示部（表示手段）
Ａ コンセント（プラグ受け）
Ｂ 充電ケーブルユニット
Ｃ 電気自動車

Claims (6)

  1. 商用電源が供給されるプラグ受けに着脱自在に接続される差込プラグと、該差込プラグに電源コードを介して電気的に接続され、商用電源の供給を受けて内蔵する二次電池を充電する受電機器側のコネクタに着脱自在に接続される機器接続用コネクタと、受電機器に供給される電力量を積算する電力積算手段と、該電力積算手段の積算結果を表示する表示手段とを備えることを特徴とする充電ケーブルユニット。
  2. 前記表示手段は、前記電力積算手段の積算電力量を電気料金に換算した換算値または充電経過時間のうち少なくとも何れか一方を表示することを特徴とする請求項１記載の充電ケーブルユニット。
  3. 受電機器から送信される充電情報を受信する受信手段を備え、前記表示手段は、受信手段が受信した充電情報に含まれる充電完了予定時間を表示することを特徴とする請求項１または２の何れか１項に記載の充電ケーブルユニット。
  4. 受電機器の充電完了を知らせる報知音を出力する報知手段を備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の充電ケーブルユニット。
  5. 電源コードに流れる漏洩電流を検出する漏電検知手段と、電源コードの途中に設けられて給電をオン／オフする開閉手段と、漏電検知手段により漏電が検出されると前記開閉手段を開極させる漏電遮断手段とを備え、前記表示手段は、漏電検知手段により漏電が検出されると漏電を知らせる表示を行うことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の充電ケーブルユニット。
  6. 差込プラグの温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段の検出結果が予め設定された閾値よりも高い場合には前記開閉手段を開極させる電路遮断手段とを備えることを特徴とする請求項５記載の充電ケーブルユニット。
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