JP2011159533A - 自動車用充電ケーブルのコンセントプラグ - Google Patents

Abstract

【課題】充電中にコンセントタップから引き抜いても、外部にアークを発生させないコンセントプラグを提供する。
【解決手段】コンセントプラグ本体１の内部に、常時は先端部７がコンセント接続面３から弾性手段により外側に付勢されて突出し、コンセント差込み時に弾性力に抗してコンセント接続面の内側方向に押し込まれるトリップバー６と、トリップバー６のコンセント接続面の内側方向への動きと連動して接点を閉じ、コンセント引抜き時にトリップバーのコンセント接続面から外側への移動に連動して接点を開くリンク機構からなる接点開閉機構とを組み込んだ。接点開閉機構はトリップバー６のコンセント接続面の内側方向への動きにより回転する回転体２１と、ラッチ部材２５と、トリガーレバー３０と、トリガーレバー３０との係合部３２を支点として回転するラッチ部材２５により駆動されるクロスバー３３とからなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、プラグインハイブリッド車や電気自動車（以下、充電自動車という）への充電ケーブルに用いるに適した自動車用充電ケーブルのコンセントプラグに関するものである。

充電自動車への充電は充電スタンドと充電自動車との間を充電ケーブルによって接続して行われる。充電ケーブルには、充電スタンドと一体に備え付けられたタイプ(以下、スタンド一体型ケーブルという)と、充電自動車に積載して持ち運びが可能なタイプ（以下、車載型ケーブルという）とがある。

何れの充電ケーブルも、その一端に充電自動車との接続用コネクタを有する点は共通である。一方、ケーブルの他端は、スタンド一体型ケーブルでは充電スタンド内に引き込まれ、使用者が取り外しできない構造となっているのに対し、車載型ケーブルでは、充電時に充電スタンド等の電源側のコンセントタップに差し込まれるコンセントプラグが設けられている。この電源としては充電スタンドの他に、一般家庭の屋外に設置されている通常の屋外コンセントが利用されることもある。

充電スタンドのコンセントタップには、充電中に誤ってコンセントプラグが引き抜かれると、通電を遮断する保護装置が組み込まれているものがある（特許文献１）。しかし、このような保護装置は一般家庭の屋外に設置されている屋外コンセントには組み込まれていないのが普通である。またコンセントタップの内部構造は外部から視認できないため、一般家庭以外の電源から充電しようとする場合においても、充電ケーブルの使用者は上記保護装置の存在を確認できない。

このため、保護装置が組み込まれていないコンセントタップから充電を行う場合に、充電中に誤ってコンセントプラグを引き抜くとコンセントタップとコンセントプラグとの間でアークが飛び、コンセントプラグを持っている手を火傷させたりする可能性があった。

特開２００５−２９４０８０号公報

従って本発明の目的は前記問題を解決し、充電自動車を充電中に充電ケーブルのコンセントプラグを電源側のコンセントタップから誤って引き抜いた場合であっても、外部にアークを発生させるおそれのない自動車用充電ケーブルのコンセントプラグを提供することである。

上記の課題を解決するためになされた本発明の自動車用充電ケーブルのコンセントプラグは、自動車用充電ケーブルの一端部に配され、充電式自動車の充電時に、電源側のコンセントタップに差し込まれるコンセントプラグであって、コンセントプラグ本体の内部に、常時は先端部がコンセント接続面から弾性手段により外側に付勢されて突出し、コンセント差込み時には弾性力に抗してコンセント接続面の内側方向に押し込まれるトリップバーを備え、コンセント引抜き時にはトリップバーのコンセント接続面から外側への移動に連動して接点を開く接点開閉機構を組み込んだことを特徴とするものである。

なお、接点開閉機構は、コンセントプラグ本体内に設けた電気的異常を検出する異常検出装置によって接点を開く異常遮断装置を備えたものであることが好ましい。また、接点開閉機構は、コンセント差込み時にはトリップバーのコンセント接続面の内側方向への動きと連動して接点を閉じるリンク機構であることが好ましい。また、リンク機構は、トリップバーのコンセント接続面の内側方向への動きにより回転する回転体と、この回転体にリンクピンを介して接続されるラッチ部材と、ラッチ部材の一端を係合支持するトリガーレバーと、トリガーレバーとの係合部を支点として回転するラッチ部材により駆動され、可動接触子を固定接点に向かって押圧するクロスバーとからなるものであることが好ましい。また、リンク機構は、トリップバーのコンセント接続面から外側への移動に連動してラッチ部材とトリガーレバーとの係合を解除し、回転体を弾性力により回転させて接点を開くトリップ機能を備えたものであることが好ましい。さらに、トリップバーはコンセント接続面から外側に移動したときにトリガーレバーを押圧して回転させ、ラッチ部材とトリガーレバーとの係合を解除するものであることが好ましい。

本発明の自動車用充電ケーブルのコンセントプラグは、コンセントプラグ本体の内部に、常時は先端部がコンセント接続面から弾性手段により外側に付勢されて突出し、コンセント差込み時には弾性力に抗してコンセント接続面の内側方向に押し込まれるトリップバーを備え、コンセント引抜き時にはトリップバーのコンセント接続面から外側への移動に連動して接点を開く機能を有する。このため、充電自動車を充電中にコンセントプラグを電源側のコンセントタップから誤って引き抜こうとすると直ちに接点が開放され、コンセントプラグがコンセントタップから完全に引き抜かれる前に通電が遮断される。このためコンセントタップとコンセントプラグとの間でアークが飛ぶ危険を防止することができる。

本発明の実施形態を示す外観斜視図である。 コンセントを引き抜いた状態の内部構造説明図である。 コンセントを差し込んだ状態の内部構造説明図である。 コンセントを引き抜く直前の内部構造説明図である。 フレームの一部を示す要部の説明図である。 リンク機構の安定状態を説明する図である。 コンセントを差し込んだ状態の内部構造説明図である。 異常遮断装置の説明図である。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１は実施形態のコンセントプラグの外観斜視図であり、１は充電ケーブル２の先端部に設けられたコンセントプラグ本体、３はそのコンセント接続面である。コンセント接続面３からは一対の通電プラグ４、４と一本のアースプラグ５が固定的に突設されているとともに、トリップバー６の先端部７が突出している。後述するように、このトリップバー６はバネ８によって常に外側に向けて弾発され、図１のようにコンセント接続面３から先端部７が突出しているが、コンセント差込時にはコンセントタップの端面により押され、先端部７はバネ８による弾性力に抗してコンセントプラグ本体１のコンセント接続面の内側方向へ押し込まれるものである。なお、９はコンセントプラグ本体１の表面付近に設けられた通電表示灯、１０は漏電検出時に回路を遮断する機能が正常に動作するかどうかを確認するためのテストボタンである。

次に図２を参照しつつ、実施形態のコンセントプラグの内部に収納されているリンク機構からなる接点開閉機構の構造を説明する。なお図２〜図４では内部構造を分り易くするためにコンセントプラグ本体１の内部にあって各部材を支持するフレームを省略し、フレーム４２は図５のみに部分的に示した。以下の説明では、図面上の上下左右を単に上、下、左、右と記す。

コンセント接続面３の裏面には絶縁性のプレート１１が設けられており、下部位置には固定接点１２を備えた固定接触子１３が固定されている、この固定接触子１３の基部は通電プラグ４、４として形成されている。また上部位置には可動接点１５を備えた可動接触子１６が設けられている。可動接触子１６の基部は電線３８と接続されている。なお紙面に垂直方向に重なっているため図示されていないが、これらの固定接点１２、固定接触子１３、電線３８、可動接点１５、可動接触子１６は何れも対をなして２極分設けられている。このように一対の通電プラグ４、４と電線３８との間にはそれぞれ固定接点１２と可動接点１５とが介在しているため、図３のように可動接点１５が固定接点１２と接触した状態においてのみ、通電可能となる。

トリップバー６はコンセント接続面３からコンセントプラグ本体１の内側に向かって延びる幅の狭い板状体であり、前記したようにバネ８によって常に外側に向けて弾発されており、細い先端部７のみがコンセント接続面３から突出している。トリップバー６の後端部１７はＬ字状に下向きに屈曲されている。また後端部１７に近い下面には、突起１８が形成されている。

トリップバー６の下方位置には、接点開閉機構としてのリンク機構が設けられている。リンク機構は少なくとも、以下に説明する回転体２１、リンクピン２３、ラッチ部材２５、クロスバー３３、トリガーレバー３０より構成される。トリップバー６の後端部１７の下方位置には、図示を略したフレームに固定された軸２０を中心として回転できる回転体２１が設けられている。回転体２１は逆Ｌ字状であり、その上端部にはトリップバー６がコンセント接続面の内側方向に押されたときにその後端部１７により押される突起２２が突設されている。軸２０の周りには図示を略したバネが設けられており、回転体２１を常に反時計方向に付勢している。このため回転体２１は外力を受けない状態では図２の基本位置にある。回転体２１の先端部には略コ字状のリンクピン２３が回転自在に設けられている。

２５は中央部をこのリンクピン２３に連結されたラッチ部材である。ラッチ部材２５は上方に延びる上部片２６と、下方に延びる下部片２７とを備えている。またラッチ部材２５のリンクピン２３との連結部Ａはフレーム４２に形成された長孔２８により、ほぼ左右方向にのみ動けるように支持されている。

これらのラッチ部材２５と回転体２１の上方には、トリップバー６とほぼ平行にトリガーレバー３０が設けられている。このトリガーレバー３０はフレーム４２に固定された軸３１を中心として回転可能なもので、図示しないバネにより常に反時計方向に付勢されている。トリガーレバー３０の先端部は下方にエッジ状に突出させてあり、ラッチ部材２５の上部片２６との係合部３２となっている。なお図２の状態ではトリガーレバー３０の係合部３２はラッチ部材２５の上部片２６と係合していないが、図３、図４では係合している。

ラッチ部材２５の下部片２７は下部が屈曲させてあり、クロスバー３３に隣接している。クロスバー３３は可動接触子１６と常時接触しており、ラッチ部材２５の下部片２７がクロスバー３３を先端側（左側）に押すと、図３のように可動接触子１６を押して固定接点１２に可動接点１５を接触させる機能を有するものである。

次に図７を参照しつつ、実施形態のコンセントプラグの内部に収納されている異常検出装置によって接点を開く異常遮断装置の構造を説明する。
図７は図２〜図４の内部構造を反対側より示したものである。コンセントプラグ本体１には、過電流や漏電等の電気的異常を検出する異常検出装置が組み込まれている。実施形態の異常検出装置は、漏電検出装置３９（ＺＣＴ）であり、ケーブル２よりコンセントプラグ本体１の内部に引き込まれた電線３８を貫通している。漏電検出装置３９で漏電が検出され、判定回路４１にて漏電が所定値以上であると判断した場合には、異常遮断装置であるソレノイド４０を励磁し、ソレノイド４０に摺動自在に保持するプランジャ１９を吸引する。また、プランジャ１９の上端は、図８に示すようにトリガーレバー３０の後端部に二股状に形成された係合部３１ａと係合していて、プランジャ１９が吸引されると、トリガーレバー３０は軸３１を中心に図面７において反時計方向に回転する構造としている。

以下にこのコンセントプラグの作用を説明する。
先ずコンセントプラグがコンセントタップに差し込まれていない状態では、各部材は図２の状態にあって、可動接点１５は可動接触子１６の弾性によって固定接点１２から離れている。この状態からコンセントプラグをコンセントタップに差し込むと、常時は先端部７がコンセント接続面３から弾性手段であるバネ８により外側に付勢されて突出しているトリップバー６が図３のように弾性力に抗してコンセント接続面の内側方向に押し込まれ、このトリップバー６の内側への動きと連動して接点が閉じる。その具体的な動きは次の通りである。

最初にトリップバー６の後端部１７が回転体２１の突起２２の上面に乗り上げて押し下げ、回転体２１に作用するバネ（図示せず）による弾性力に抗して時計方向に回転させる。この回転によって回転体２１の先端部が斜め上方に回転しながら移動し、リンクピン２３の枢着部Ｂも斜め上方に回転しながら移動する。これに連れてリンクピン２３の連結部Ａはフレーム４２に形成した長孔２８に沿って左側に移動するので、リンクピン２３の連結部Ａに押されてラッチ部材２５は左側に移動し、ラッチ部材２５の上部片２６がトリガーレバー３０の係合部３２と係合する。そしてこの状態からさらに回転体２１が僅かに回転して行くと、ラッチ部材２５はトリガーレバー３０の係合部３２と係合点を支点として時計方向に回転し、下部片２７がクロスバー３３を左方向に押圧し、可動接触子１６を押して固定接点１２に可動接点１５を接触させる。これによって接点がオンとなり、通電プラグ４と前記電線３８とが導通状態となる。

なお、図２から図３の状態に至る途中で、リンクピン２３のラッチ部材２５との連結部Ａと、回転体２１の軸２０とを通る直線Ｌよりも、リンクピン２３の回転体２１との枢着部Ｂが上側に移動する。回転体２１に作用している弾性力は、反時計方向（矢印ｙ方向）に付勢されていて、枢着部Ｂが直線Ｌの下側にあるときは回転体２１を図２の状態に戻すように作用するが、ラッチ２５がトリガーレバー２５と係合していて、クロスバー３３が可動接触子１６自体の弾性力により右方向（ｘ方向）に押圧されていることにより、中立点である直線Ｌとの交点を越えると安定側に入り、連結部Ａの位置が動かない限りこの図３の状態を保持する。このため、コンセントプラグをコンセントタップに差し込んだ状態では接点がオンの状態が安定に維持され、充電が進行する。このリンク機構の安定状態を図６に示した。

しかし図３の状態からコンセントプラグを引き抜こうとすると、通電プラグ４、４が未だコンセントタップに差し込まれたままの状態において、トリップバー６が図４のように前進する。これによってトリップバー６の突起１８がトリガーレバー３０の上方屈曲部３５と接触し、バネによる弾性力に抗してトリガーレバー３０を時計方向に回転させる。この状態からさらにコンセントプラグを引き抜いてトリップバー６が左方向に前進すると、トリガーレバー３０の係合部３２は上方に移動するためにラッチ部材２５の上部片２６との係合が外れる。

その瞬間、上部の支えを失ったラッチ部材２５はリンクピン２３から加えられている弾発力によって反時計方向に回転し、リンクピン２３の連結部Ａが左側に移動する。そのためそれまで維持されていた図６の安定状態が崩れ、回転体２１は弾性力により急速に図２の状態まで回転し、これと同時にラッチ部材２５の下部片２７によるクロスバー３３の押圧も解除されるので、可動接触子１６は下部が右側に回転して可動接点１５は固定接点１２から離れてトリップし、接点がオフとなる。

このように、コンセントプラグを引き抜こうとすると、まだ通電プラグ４、４がコンセントタップに差し込まれた状態において、トリップバー６のコンセント接続面から外側への移動に連動して接点を開くので、アークは可動接点１５と固定接点１２との間に形成されることとなり、コンセントプラグの外部にアークが飛ぶ危険を防止することができる。可動接点１５と固定接点１２との間に形成されるアークは通常のブレーカ作動時に発生するアークと同じであるから容易に消弧可能であり、問題はない。なおこの機能を確実に発揮させるために、コンセント接続面３からの通電プラグ４、４の突設長はトリップバー６の先端部７の突設長よりも十分に長くしておくものとする。

一方、コンセントタップから充電自動車の間で漏電が発生した場合は、漏電検出装置３９で漏電が検出され、判定回路４１にて漏電が所定値以上であると判断した場合に、リンク機構を動作させてトリップ状態とする。
すなわち、判定回路４１から出力信号が出されると、ソレノイド４０が励磁されプランジャ１９を下方向に吸引する。このとき、プランジャ１９の上端部と係合しているトリガーレバー３０は、軸３１を中心に図面７において反時計方向に回転する。従って、ラッチ部材２５とトリガーレバー３０との係合部３２との係合が外れて、コンセントプラグ引抜き時と同様にリンク機構を動作させてトリップ状態となる。

以上に説明したように、本発明のコンセントプラグは充電中にコンセントタップから誤って引き抜いた場合であっても、外部にアークを発生させるおそれのないものであり、またコンセントプラグをコンセントタップに差し込むだけで、確実に接点をオンとして充電を可能とするものである。
また、漏電等の電気的異常が発生した場合にも、コンセント引抜き時と同様にリンク機構を動作させることができ、異なる原因により回路を遮断する場合に、同一のリンク機構を用いることができるという利点がある。このため電源側に安全装置が組み込まれていない場合にも、安心して充電を行うことが可能となる。

１ コンセントプラグ本体
２ 充電ケーブル
３ コンセント接続面
４ 通電プラグ
５ アースプラグ
６ トリップバー
７ 先端部
８ バネ
９ 通電表示灯
１０ テストボタン
１１ プレート
１２ 固定接点
１３ 固定接触子
１５ 可動接点
１６ 可動接触子
１７ 後端部
１８ 突起
２０ 軸
２１ 回転体
２２ 突起
２３ リンクピン
２５ ラッチ部材
２６ 上部片
２７ 下部片
２８ 長孔
３０ トリガーレバー
３１ 軸
３２ 係合部
３３ クロスバー
３５ 上方屈曲部
３８ 電線
３９ 漏電検出装置（ＺＣＴ）
４０ ソレノイド
４１ 判定回路
４２ フレーム

Claims (6)

1. 自動車用充電ケーブルの一端部に配され、充電式自動車の充電時に、電源側のコンセントタップに差し込まれるコンセントプラグであって、コンセントプラグ本体の内部に、常時は先端部がコンセント接続面から弾性手段により外側に付勢されて突出し、コンセント差込み時には弾性力に抗してコンセント接続面の内側方向に押し込まれるトリップバーを備え、コンセント引抜き時にはトリップバーのコンセント接続面から外側への移動に連動して接点を開く接点開閉機構を組み込んだことを特徴とする自動車用充電ケーブルのコンセントプラグ。
2. 前記接点開閉機構は、コンセントプラグ本体内に設けた電気的異常を検出する異常検出装置によって接点を開く異常遮断装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載の自動車用充電ケーブルのコンセントプラグ。
3. 前記接点開閉機構は、コンセント差込み時にはトリップバーのコンセント接続面の内側方向への動きと連動して接点を閉じるリンク機構であることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動車用充電ケーブルのコンセントプラグ。
4. 前記リンク機構は、トリップバーのコンセント接続面の内側方向への動きにより回転する回転体と、この回転体にリンクピンを介して接続されるラッチ部材と、ラッチ部材の一端を係合支持するトリガーレバーと、トリガーレバーとの係合部を支点として回転するラッチ部材により駆動され、可動接触子を固定接点に向かって押圧するクロスバーとからなるものであることを特徴とする請求項３記載の自動車用充電ケーブルのコンセントプラグ。
5. 前記リンク機構は、トリップバーのコンセント接続面から外側への移動に連動してラッチ部材とトリガーレバーとの係合を解除し、回転体を弾性力により回転させて接点を開くトリップ機能を備えたものであることを特徴とする請求項４記載の自動車用充電ケーブルのコンセントプラグ。
6. トリップバーはコンセント接続面から外側に移動したときにトリガーレバーを押圧して回転させ、ラッチ部材とトリガーレバーとの係合を解除するものであることを特徴とする請求項４又は５記載の自動車用充電ケーブルのコンセントプラグ。

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