JP2010165619A

JP2010165619A - 車載充電装置

Info

Publication number: JP2010165619A
Application number: JP2009008643A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Suzuki; 浩恭鈴木
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2009-01-19
Filing date: 2009-01-19
Publication date: 2010-07-29

Abstract

【課題】既存のレセプタクルと電源プラグとの引き抜き時に電極端子間でのアーク発生を防止する。
【解決手段】レセプタクル７に接続する電源プラグ５に検出ピン及びフォトカプラ２２からなる引き抜き検出手段を備え、該引き抜き検出手段により電源プラグ５がレセプタクル７に挿入している状態から引き抜かれる引き抜き作動が検出された場合には、電源プラグ５の電極端子１１とレセプタクル７の電極端子１２との接続が解除される前に、充電器３によるバッテリ３への充電を停止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車載充電装置に係り、詳しくは、充電器の電源プラグの引き抜き時におけるアーク発生を防止する技術に関する。

近年、大容量のバッテリが車載され、当該バッテリの電力で駆動モータを作動させることで走行可能な電気自動車が広く開発されている。
このような電気自動車のバッテリへの充電方式として、車載したエンジンで発電を行い充電するものが多用されているが、最近では、家庭等で使用される商用電源（外部電源）から電力を採り入れるものも開発されている。

車両には商用電源からの電力を所望の電圧に変換する充電器が設けられている。充電器は、通常、商用電源が供給されるレセプタクルに作業者が電源プラグを差し込むことで電源コードを介して電力が供給されて起動し、バッテリが所定の充電状態に達した時点で充電を自動的に終了させる構成となっている。
上記のような構成の充電装置では、バッテリが所定の充電状態になる前に充電を中止させるために充電動作継続中にプラグを引き抜いた場合や、誤ってプラグが引き抜かれた場合には、電源プラグの電極端子とレセプタクルの電極端子との間でアークが発生し、これらの電極端子にアーク痕を残してしまう虞がある。また、特に雨天時に屋外使用をしている場合のように周囲が濡れた環境では、電源プラグとレセプタクルとの間で発生したアーク電流が人体に影響を及ぼす虞がある。

ところで、電源プラグにスイッチを設け、電極端子に接続された電源回路を任意に遮断可能にした技術が知られている（特許文献１）。そこで、このようにスイッチを備えた電源プラグを上記充電装置に採用すれば、作業者が電源プラグを引き抜く前にスイッチを切ることで、アークを回避することができる。

特開２００２−３７３７４１号公報

しかしながら、このような場合には、電源プラグを引きぬく際に作業者が必ずスイッチを切らなければならず、動作の煩雑化を招くとともに、スイッチを切り忘れる虞がある。また、誤って電源コードに作業者の足等が引っ掛かった場合のように、意図しない引き抜きには対応できないといった問題点がある。
例えば２つのコネクタ間の引き抜きを自動的に検出しようとする場合には、両方のコネクタに専用の検出用端子を設ければ可能であるが、上記のように電気自動車の車載バッテリの充電用としては既存の商用電源が供給されるレセプタクルを使用可能とすることが強く望まれる。

そこで、レセプタクル及び電源プラグに広く設けられている保安接地端子を利用して電源プラグの引き抜きを検出する方法が考えられる。しかしながら、保安接地端子は電極端子より長く突出しており、引き抜き時に電極端子間の接続が解除された後に接続が解除するように構成されているので、電極端子間の接続が解除される前に保安接地端子を用いて電源プラグの引き抜きを検出することは困難である。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、既存のレセプタクルと電源プラグとの引き抜き時に電極端子間でのアーク発生を防止する車載充電装置を提供することにある。

上記した目的を達成するために、請求項１の車載充電装置は、車両に搭載され、外部電源から電力を供給されて車載バッテリの充電を行う充電器と、先端に電源プラグを有し、外部電源から電力が供給されるレセプタクルに電源プラグを挿入することで充電器と外部電源とを接続する電源コードと、電源プラグに設けられ、該電源プラグがレセプタクルから引き抜かれる引き抜き作動を検出する引き抜き検出手段と、を備え、充電器は、引き抜き検出手段により引き抜き作動が検出された場合に、電源プラグの電極端子とレセプタクルの電極端子との接続が解除される前に、車載バッテリへの充電を停止することを特徴とする。

また、請求項２の車載充電装置は、請求項１において、引き抜き検出手段は、先端が電源プラグの電極端子の突出面から外方に突出するように付勢されるとともに、電源プラグがレセプタクルに挿入されたときには先端がレセプタクルの外壁に押されて電源プラグの筐体内に向かって移動する可動突起を備え、可動突起の移動状態に基づいて引き抜き作動を検出することを特徴とする。

また、請求項３の車載充電装置は、請求項２において、引き抜き検出手段は、フォトカプラにより可動突起の移動状態を検出することを特徴とする。

請求項１の車載充電装置によれば、前記電源プラグの電極端子と前記レセプタクルの電極端子との接続が解除される前に、引き抜き検出手段により電源プラグの前記レセプタクルからの引き抜きが検出されて、バッテリへの充電が自動的に停止されるので、電極端子間にアークが発生することを防止できる。特に、引き抜き検出手段は、電源プラグに設けられるので、既存のレセプタクルから充電する場合であっても、アークの発生を防止することができる。

請求項２の車載充電装置によれば、可動突起の移動状態に基づいて、電源プラグの引き抜きが検出されるので、簡単かつ電源プラグに内蔵可能なコンパクトな構成で、電源プラグの引き抜きの検出を可能にすることができる。
請求項３の車載充電装置によれば、フォトカプラによって、可動突起の移動状態を容易に検出することができ、電源プラグの引き抜き検出手段を簡単な構成で実現することができる。

本発明に係る車載充電装置の概略構成図である。本発明の第１実施例に係る電源プラグの内部構造図である。検出ピンの移動状態を示す説明図であり、（Ａ）は電源プラグが完全差し込み状態である場合、（Ｂ）は引き抜き途中状態である場合、（Ｃ）は完全引き抜き状態である場合を示す。本発明の第２実施例に係る電源プラグの内部構造図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る車載充電装置の実施形態を説明する。
図１は、本発明に係る車載充電装置の概略構成図である。
本発明に係る車載充電装置は、例えばバッテリからの電力により車輪を電動モータで駆動して走行する電気自動車（以下、車両）に搭載されており、外部電源（商用電源）から電力供給を受けてバッテリへの充電を行う方式の充電システムである。

図１に示すように、車両１には、バッテリ（二次電池）２及び当該バッテリ２への充電を行うための充電器３が搭載されている。充電器３は主として交流電力を直流電力に変換する機能を有したインバータで構成されている。充電器３への電力供給は、電源コード４を介して行われる。
電源コード４は、一端に電源プラグ５、他端にコネクタ６が設けられた電線である。電源プラグ５は、あらかじめ建物の壁等に設置されたレセプタクル７に挿入することで外部電源と接続可能となっている。一方、コネクタ６は、車両１に設けられたコネクタ８に脱着可能となっており、コネクタ６とコネクタ８とを接続させることで、充電器３に電源コード４が接続される。

電源コード４は一対の給電線１０、１０を有し、これら一対の給電線１０、１０は、電源プラグ５に設けられた一対の電極端子１１、１１にそれぞれ接続されている。
レセプタクル７には、一対の電極端子１２、１２と、接地された保安接地端子１３が設けられている。電極端子１２、１２には、外部電源として単相交流電源（例えば、単相２００Ｖ−３線式のＡＣ電源）が供給される。

また、電源プラグ５には保安接地端子１４が設けられ、当該保安接地端子１４には、車両１の車体を接地させるための保安接地線１５が接続されている。
即ち、レセプタクル７と電源プラグ５とはともに２個の電極端子と１個の保安接地端子を有する３極アダプタとして構成されている。そして、電源プラグ５とレセプタクル７との接続時には、電極端子１１、１１と電極端子１２、１２とが接続するとともに、保安接地端子１４と保安接地端子１３とが接続される。

本実施形態では、電源プラグ５に更に引き抜き検出装置が備えられている。
図２は、本発明の第１実施形態に係る電源プラグ５の内部構造図である。
図２に示すように、引き抜き検出装置は、検出ピン２１（可動突起）及びフォトカプラ２２を有して構成されている。検出ピン２１は、電源プラグ５の筐体内に支持されており、先端２１ａが電源プラグ５の電極端子突出面５ａより突出する突出時と筐体内に収納される収納時との間で、電極端子１１の引き抜き方向と平行に移動可能となっている。また、検出ピン２１は、筐体内に設けられた図示しないバネにより突出方向に付勢されているとともに、突出時に先端２１ａが電極端子１１の先端１１ａよりは突出しないように構成されている。

フォトカプラ２２は、互いに離間して配置された発光素子２２ａと受光素子２２ｂとを備えて構成されており、該発光素子２２ａと受光素子２２ｂとの間に光を遮蔽する遮蔽物が存在しているか否かを検出する機能を有している。フォトカプラ２２は、電源プラグ５の筐体内に配置され、検出ピン２１の突出時には発光素子２２ａと受光素子２２ｂとの間に検出ピン２１の後端部２１ｂが位置しないように、かつ検出ピン２１の収納時には発光素子２２ａと受光素子２２ｂとの間に検出ピン２１の後端部２１ｂが位置するように配置されている。

そして、図１に示すように、フォトカプラ２２の受光素子２２ｂに接続された信号線２３は、給電線１０とともに、コネクタ６、８を介して充電器３に接続されている。フォトカプラ２２は、検出ピン２１の突出時に充電器３に信号（充電停止信号）を送信する。
充電器３は、電源コード４によりレセプタクル７と接続されて電源が供給されると、バッテリ２への充電を開始し、バッテリ２の電圧が所定値に達すると自動的に充電を停止する。更に、充電器３は、フォトカプラ２２からの充電停止信号を受信した場合に充電を自動的に停止させる機能を有している。

図３は、検出ピン２１の移動状態を示す説明図であり、（Ａ）は電源プラグ５が完全差し込み状態である場合、（Ｂ）は引き抜き途中状態である場合、（Ｃ）は完全引き抜き状態である場合を示す。
図３（Ａ）に示すように、電源プラグ５をレセプタクル７に完全に差し込んでいる状態では、検出ピン２１はレセプタクル７の外壁７ａに先端２１ａが押されて収納位置に押し込まれるので、フォトカプラ２２からの充電停止信号は送信されない。

一方、図３（Ｃ）に示すように、電源プラグ５をレセプタクル７から引き抜いた場合には、検出ピン２１は突出状態となり、フォトカプラ２２から充電停止信号が充電器３に送信される。
本実施形態では、上記のように検出ピン２１の先端２１ａが電極端子１１の先端１１ａよりは突出しない構成となっているので、図３（Ｂ）に示すように、電源プラグ５の引き抜き途中において、電極端子１１と電極端子１２とが接続が解除される前に、検出ピン２１が突出状態となり、充電停止信号が充電器３に送信される。このように、電源プラグ５が差し込まれた状態（Ａ）から引き抜く際に、電源プラグ５の電極端子１１とレセプタクル７の電極端子１２との接続が解除される前に充電が自動的に停止するので、レセプタクル７の電極端子１２と電源プラグ５の電極端子１１との間でのアーク放電を確実に防止することができる。

特に、本実施形態では、電源プラグ５の引き抜き検出装置が電源プラグ５内に設けられ、レセプタクル７には引き抜き検出装置を設ける必要がないので、既存のレセプタクル７から充電する場合であっても、アーク放電を防止することができる。
次に、図４を用いて本発明の第２の実施形態を説明する。
図４は、本発明の第２の実施形態に係る電源プラグ５の内部構造図である。

第２の実施形態では、上記第１の実施形態と同様に突出方向に付勢された検出ピン２１を備えているが、特に検出ピン２１の後端部２１ｂは導電性の物質により形成されている。そして、フォトカプラの代わりに端子３１を備えている。端子３１は検出ピン２１が突出状態の場合には後端部２１ｂと接触せず、収納状態の場合には後端部２１ｂと接触するよう配置されている。即ち、電源プラグ３０内には、端子３１と検出ピン２１の後端部２１ｂとを接点とし、検出ピン２１が収納状態にＯＮとなるスイッチが内蔵されていることとなる。そして、このスイッチからの信号は充電器３に送信される。充電器３は、ＯＮ信号入力時のみ充電を行うように、即ちＯＦＦ時には充電を自動的に停止させる機能を有している。このような構造にすれば、本実施形態は、第１の実施形態と同様に、電源プラグ５の引き抜き途中で充電を停止してアーク放電を防止することができる。なお、検出ピン２１が突出状態の場合には端子と接触し、収納状態の場合には接触しないような構造としてもよい。このような場合には、充電器３は、ＯＮ信号が入力された場合には、充電を自動的に停止させるように制御すればよい。

また、以上の実施形態では、引き抜き検出装置に、フォトカプラ２２や端子３１を用いているが、本発明はこれに限定するものではなく、電源プラグ５の引き抜き途中であることが検出されればよく、例えば、近接スイッチをフォトカプラ２２の代わりに用いてもよい。
また、上記実施形態では、電気自動車を例に説明したが、車両は電気自動車に限られるものではなく、本発明は外部電源から車載バッテリに充電を行う車両全ての充電装置に対し適用可能である。

１車体
２バッテリ
３充電器
４電源コード
５電源プラグ
７レセプタクル
１１電極端子
２２フォトカプラ
２１検出ピン
３１端子

Claims

車両に搭載され、外部電源から電力を供給されて車載バッテリの充電を行う充電器と、
先端に電源プラグを有し、外部電源から電力が供給されるレセプタクルに前記電源プラグを挿入することで前記充電器と前記外部電源とを接続する電源コードと、
前記電源プラグに設けられ、該電源プラグが前記レセプタクルから引き抜かれる引き抜き作動を検出する引き抜き検出手段と、を備え、
前記充電器は、前記引き抜き検出手段により前記引き抜き作動が検出された場合に、前記電源プラグの電極端子と前記レセプタクルの電極端子との接続が解除される前に、前記車載バッテリへの充電を停止することを特徴とする車載充電装置。
前記引き抜き検出手段は、
先端が前記電源プラグの前記電極端子の突出面から外方に突出するように付勢されるとともに、前記電源プラグが前記レセプタクルに挿入されたときには先端が前記レセプタクルの外壁に押されて前記電源プラグの筐体内に向かって移動する可動突起を備え、
前記可動突起の移動状態に基づいて前記引き抜き作動を検出することを特徴とする請求項１に記載の車載充電装置。
前記引き抜き検出手段は、フォトカプラにより前記可動突起の移動状態を検出することを特徴とする請求項２に記載の車載充電装置。