JP2012105513A

JP2012105513A - 電源コネクタ

Info

Publication number: JP2012105513A
Application number: JP2010254315A
Authority: JP
Inventors: Naoto Sawamura; 直人沢村
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 2010-11-12
Filing date: 2010-11-12
Publication date: 2012-05-31

Abstract

【課題】走行用バッテリの高圧側充電器に取り付ける高圧側コネクタの端子の摩耗発生を防止する。
【解決手段】電気自動車またはハイブリット車からなる車両に搭載される走行用バッテリに、家庭用低圧外部電源から電源取り入れに用いる電源コネクタであって、前記車両側に設けられた走行用バッテリに取り付けられた高圧側コネクタに常時嵌合して接続される第１コネクタ部と、前記家庭用低圧外部電源側に設けられたコネクタと充電時に嵌合すると共に充電後は離脱する第２コネクタ部を備え、前記第１コネクタ部と第２コネクタ部とは１つのハウジング内に設けた仕切壁を介して両側に背中合わせに設け、前記仕切壁を貫通させた端子金具の一側部を第１コネクタ部に突出する第１端子部、他側部を第２コネクタ部の第２端子部としている。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気自動車またはハイブリッド車に搭載する電源コネクタに関し、詳しくは、走行用バッテリの高圧側蓄電器に設ける高圧コネクタの耐久性を高めて交換を不要または交換回数を低減するものである。

電気自動車やハイブリッド車に搭載した走行用の高圧側蓄電器（鉛バッテリ、リチウムバッテリ、ニッケルバッテリ等）には、外部電源から充電が行われている。この外部電源からの充電は、図５に示すように、電気自動車またはハイブリッド車からなる自動車Ａに搭載された高圧側蓄電器１００に、高圧側電源コネクタ（商用電源用受電コネクタ）１０１を接続しておき、充電時に、給電スタンド側の電源ケーブル１０２の先端に接続した高圧専用のコネクタ１０３を前記高圧側電源コネクタ１０１にプラグイン接続して充電している。（特開２００３−１２５５３１号公報等参照）

前記走行用バッテリの充電用に用いる高圧側電源コネクタ１０１は、外部電源からの充電毎に相手方コネクタと嵌合して端子同士を接触させ、その後、相手方コネクタとの嵌合を解き、挿抜が繰り返し成される。この挿抜により、コネクタの端子同士の接圧力が劣化しないように、高価で特殊な材料を用いて端子を形成する必要があり、高圧側電源コネクタ自体も高価となっている。

特開２００３−１２５５３１号公報

電気自動車やハイブリッド車の充電はほぼ毎日行われ、電源コネクタの挿抜回数は多くなっている。その結果、コネクタ接続時に互いに嵌合、離脱されるコネクタ内の雌雄端子が摩耗して、端子の接触圧が低下し、高価な高圧電源用の電源コネクタの交換頻度が高くなる問題がある。

本発明は前記問題に鑑みてなされたもので、電気自動車またはハイブリッド車に搭載した高圧側蓄電器に接続される高圧の電源コネクタの交換頻度を出来るだけ低減し、好ましくは、１０年間程度の車両使用期間に高圧専用の電源コネクタの交換を行う必要がないようにすることを課題としている。

前記課題を解決するため、本発明は、電気自動車またはハイブリット車からなる車両に搭載される走行用バッテリに、家庭用低圧外部電源から電源取り入れに用いる電源コネクタであって、
前記車両側に設けられた前記走行用バッテリに取り付けられた高圧側コネクタに常時嵌合して接続される第１コネクタ部と、前記家庭用低圧外部電源側に設けられたコネクタと充電時に嵌合すると共に充電後は離脱する第２コネクタ部を備え、
前記第１コネクタ部と第２コネクタ部とは１つのハウジング内に設けた仕切壁を介して両側に背中合わせに設け、前記仕切壁を貫通させた端子金具の一側部を第１コネクタ部に突出する第１端子部、他側部を第２コネクタ部の第２端子部としていることを特徴とする電源コネクタを提供している。

前記のように、本発明の電源コネクタは、車載の走行用バッテリ（高圧側蓄電器）に取り付けられている高圧側コネクタに常時接続されるサブコネクタとなるものである。このサブコネクタとして機能する本発明の電源コネクタは、その第１コネクタ部を前記高圧側コネクタと常時接続しておき、充電時にサブコネクタを高圧側コネクタにプラグイン接続しないようにし、外部電源側のコネクタとのみ第２コネクタ部をプラグイン接続するようにしている。よって、充電毎に頻繁に挿脱されるのは電源コネクタの第２コネクタ部だけであり、第１コネクタ部は常時接続しているため挿脱されない。このように、高価な材料からなる端子材を用いている高圧側コネクタは電源コネクタと充電時に挿脱されず、充電時の挿脱による端子の摩耗、それに伴う接触不良の発生を無くしている。
電源コネクタの第２コネクタ部は充電時毎に外部電源側コネクタと挿脱されるために、端子は摩耗しやすく、端子が摩耗して接続不良になると電源コネクタを交換する必要が生じる。この電源コネクタの交換時のみ、該電源コネクタの第１コネクタ部の端子と車載の高圧側コネクタとの端子とに離脱・嵌合による接触摩擦が生じる。

具体的には、仮に、本発明のサブコネクタとなる電源コネクタの第２コネクタ部と外部電源側コネクタとが１００回の抜き差しで端子が摩耗して接触不良が発生すると仮定すると、１００回目の充電毎に電源コネクタを交換するだけでよい。
前記のように、１００回目毎充電時に電源コネクタを交換した場合、この交換した電源コネクタと高圧側コネクタとの挿脱回数は１００回に１度となり、高圧側コネクタと電源コネクタの第１コネクタ部とが摩擦により交換すべき回数は充電時に換算すると、１００×１００＝１００００回に１回となる。即ち、毎日充電がなされた場合、１００００÷３６５＝２７．３９となり、２７年に一度、即ち、当該車両が２７年間使用されても、車両の高圧側蓄電器に取り付けた高圧側コネクタを交換する必要はない。

前記電源コネクタの仕切壁で中間部が支持されて前記第１端子部が前記第１コネクタ部に突出すると共に前記第２端子部が前記第２コネクタ部に突出する前記端子金具は、２本〜５本としている。
即ち、家庭用電源の２回路と接続する場合は端子金具は２本となり、前記２回路にアース回路を含めると端子金具は３本となる。なお、充電マネージメントのシステムを導入し、バッテリの残量検出モニターを設け過充電を防ぐシステムの追加等を見越して、プラグイン回路数が４回路、５回路と変わっても、サブコネクタとして機能する本発明の電源コネクタを用いると、例えば３回路でよい場合には、３回路のみ取り入れることも可能となる。

前記ハウジングは両端開口の円筒形状とし、長さ方向の中心部に前記仕切壁を設け、両側の第１、第２コネクタ部は円筒形の外壁で囲み、かつ、
前記端子金具の第１端子部及び第２端子部はタブ形状としたオス端子としていることが好ましい。
前記形状とすると、前記仕切壁に端子金具を貫通させて取り付けることが可能となる。

前記電源コネクタの第２コネクタ部は、充電時以外はコネクタカバーを被せて、防塵、防水対策を施すことが好ましい。これにより、電源コネクタの交換頻度も低減できる。

さらに、第２の発明として、電気自動車またはハイブリット車からなる車両に搭載される走行用バッテリに、家庭用低圧外部電源から電源取り入れに用いる電源用ハーネスであって、
前記車両側に設けられた前記走行用バッテリに取り付けられた高圧側コネクタに常時嵌合して接続される第１コネクタと、前記家庭用低圧外部電源側に設けられたコネクタと充電時に嵌合すると共に充電後は離脱する第２コネクタと、前記第１コネクタと第２コネクタとを接続するハーネスを備えていることを特徴とする電源用ハーネスを提供している。

即ち、第１の発明では、第１コネクタ部と第２コネクタ部とを１つのコネクタハウンジングに設けて電源コネクタとしていたものを、第２の発明では、第１コネクタと第２コネクタとに分けてハーネスで接続している。該構成とすると、この電源用ハーネスを車両から家庭用外部電源のコネクタの設置位置まで引き出して接続することができる。

前記のように、本発明の電源コネクタまたは電源用ハーネスは、毎日のように頻繁に充電を行う電気自動車またはハイブリッド車からなる車両において、走行用の高圧側蓄電器の充電器に取り付けた高圧側コネクタに第１コネクタ部または第１コネクタを常時接続しておく一方、充電時のみ、家庭用電源からなる低圧側外部電源のコネクタに第２コネクタ部または第２コネクタを挿脱するようにしている。このように、高価な高圧側コネクタと前記第１コネクタ部または第１コネクタとの頻繁な抜き差しを無くしているため、高圧側コネクタの端子の摩耗は無くなり、その交換を略不要とすることができる。

本発明の第１実施形態を示し、（Ａ）は全体の構成を示す概略図、（Ｂ）は車載の高圧側コネクタと家庭用の外部電源側の低圧側コネクタとの接続形態を示す概略図である。第１実施形態の電源コネクタを示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図、（Ｃ）は要部拡大断面図である。低圧側コネクタを示す斜視図である。第２実施形態の電源用ハーネスの概略図である。従来例を示す図面である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図３に第１実施形態を示す。
第１実施形態は、電気自動車またはハイブリッド車Ａに搭載する走行用バッテリとなる高圧側蓄電池１に付設した充電器２に取り付けられている高圧側コネクタ３に本発明の電源コネクタ５を常時接続している。

電源コネクタ５は両端開口の円筒形のコネクタハウンジング１０の長さ方向の中央部を仕切壁１１で区切り、一方を第１コネクタ部１２、他方を第２コネクタ部１３としている。前記第１コネクタ部１２へ突出するタブ状とした第１端子部１５ａと、第２コネクタ部１３に突出するタブ状の第２端子部１５ｂと、第１端子部１５ａと第２端子部１５ｂとを連続する中間支持部１５ｃを備えた３本の端子材１５を設けている。
前記中間支持部１５ｃの外周からフランジ部１５ｄを突設する一方、前記仕切壁１１には３つの貫通穴１４を設け、図２（Ｃ）に示すように、これら貫通穴１４は前記フランジ部１５ｄを内嵌保持する大径穴１４ａと前記タブ状の第１端子部１５ａを通す小径穴１４ｂを連続させた段状としている。

前記両側タブ状の雄端子とした３本の端子材１５の中間支持部１５ｃを、仕切壁１１に設けた各貫通穴１４の大径穴１４ａに第１端子部１５ａから挿入する。第１端子部１５ａは小径穴１４ｂに挿通させるが、中間支持部１５ｃのフランジ部１５ｄは小径穴１４ｂと連続する段差部１４ｃで停止させる。これにより、第１端子部１５ａを第１コネクタ部１２に、第２端子部１５ｂを第２コネクタ部１３に突出させている。

前記端子材１５は、端子材として汎用されている黄銅系金属材を打ち抜き加工して設けており、よって、前記高圧側コネクタ３に装着されている高圧専用の端子材３ａと比較して安価である。該高圧側コネクタ３の内部に装着している端子材３ａは前記タブ状の第１端子部１５ａと雌雄嵌合接続する雌端子としている。

図２（Ｂ）に示すように、第２コネクタ部１３の先端開口１３ａに開閉自在に被せるカバー１８をコネクタハウンジング１０に取り付けている。該カバー１８はコネクタハウンジング１０に外嵌する環状取付部１８ａに蓋１８ｂを開閉自在にヒンジ部１８ｃで連結した形状としている。なお、該カバー１８は必ずしも取り付ける必要はない。

家庭用の低圧側外部電源に接続されているコンセント３０には、充電用ハーネス３１の一端に接続したプラグ３２を接続し、該充電用ハーネス３１の他端に低圧側コネクタ３３を接続している。該低圧側コネクタ３３内には低圧用端子材からなる雌端子３３ａが装着されている。該低圧側コネクタ３３は電源コネクタ５の第２コネクタ部１３に内嵌し、先端面に設けた端子穴３３ｂから電源コネクタ５の第２端子部１５ｂが挿入して、前記雌端子３３ａと雌雄嵌合接続するものとしている。

本発明の電源コネクタ５は第１コネクタ部１２を高圧側コネクタ３と常時嵌合し、第１コネクタ部１２内の第１端子部１５ａを高圧側コネクタ３の端子材３ａと常時雌雄嵌合接続している。
一方、第２コネクタ部１３は充電時以外はカバー１８の蓋１８ｂを被せて先端開口を閉鎖している。

充電時には、前記カバー１８の蓋１８ｂを開いて第２コネクタ部１３を露出させる。
一方、家庭用の低圧側外部電源のコンセント３０に充電用ハーネス３１の一端のプラグ３２を接続し、他端の低圧側コネクタ３３を電源コネクタ５の第２コネクタ部１３に挿入する。これにより、低圧側コネクタ３３の雌端子３３ａと第２コネクタ部１３のタブ状の第２端子部１５ｂとが雌雄嵌合接続し、充電が行われる。充電終了後に、第２コネクタ部１３から低圧側コネクタ３３を引き出して嵌合を離脱し、端子同士の接続を解く。

このように、充電後に電源コネクタ５の第２コネクタ部１３と低圧側コネクタ３３との離脱がなされるが、電源コネクタ５の第１コネクタ部１２と高圧側コネクタ３とは嵌合接続された状態のままであり、離脱はなされない。
よって、コネクタの着脱により該コネクタ内の端子に摩耗が発生するのは第２コネクタ部１３と低圧側コネクタ３３であり、高圧側コネクタ３と第１コネクタ部１２との間でコネクタ内の端子に摩耗は生じない。

コネクタ同士の抜き差しでコネクタ内の端子に摩耗が生じ、接触不良が発生するのは、前記のように、通常、１００回目程度であり、１００回目の充電時に電源コネクタ５を交換すればよい。この電源コネクタ５の交換により高圧側コネクタ３との抜き差しは充電の１００回目に１回となる。この電源コネクタ５の交換により、電源コネクタ５と高圧側コネクタ３との抜き差しにより、電源コネクタ５と高圧側コネクタ３の端子が摩耗して交換する必要がある時期は、略１００回目の抜き差しに達した時点である。
即ち、高圧側コネクタ３が電源コネクタ５との抜き差しによって端子に摩耗が発生するのは、充電回数の１００×１００＝１００００回目となる。この１００００回に達するまでは、高圧側コネクタ３と電源コネクタ５の第１コネクタ部１２とを正常な接続状態に保持できる。

よって、充電を毎日行うとした場合、２７年目に高圧側コネクタ３の端子材３ａが摩耗することとなる。車両の所有年数からみて、当該車両を所有する間は高圧側コネクタ３の端子材３ａを正常に保持でき、端子同士の接触不良の発生を防止できる。
かつ、高圧側コネクタ３の交換も２７年間行う必要はなく、車両の所有年数からみて、該高圧側コネクタの交換は不要となる。

図４に第２実施形態を示す。
第２実施形態では、第１実施形態の電源コネクタ５に代えて電源ハーネス５０を設けている。該電源ハーネス５０は第１実施形態の第１、第２コネクタ部をそれぞれ独立した第１コネクタ５１、第２コネクタ５２とし、ハーネス５３で接続した構成としている。
第１、第２コネクタ５１、５２ともハーネス５３を構成する電線の両端に接続したタブ状の雄端子材を挿入係止している。

該電源ハーネス５０は第１コネクタ５１を車載の高圧側コネクタ３と常時接続しておき、充電時にハーネス５３を車両から引き出し、第２コネクタ５２を家庭用の低圧外部電源側のコンセント３０と接続している。
他の構成および作用効果は第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

１走行用バッテリ（高圧側蓄電池）
２充電器
３高圧側コネクタ
３ａ端子材
５電源コネクタ
１０コネクタハウジング
１１仕切壁
１２第１コネクタ部
１３第２コネクタ部
１５端子材
１５ａ第１端子部
１５ｂ第２端子部
１５ｃ中間支持部
３３低圧側コネクタ
５０電源ハーネス

Claims

電気自動車またはハイブリット車からなる車両に搭載される走行用バッテリに、家庭用低圧外部電源から電源取り入れに用いる電源コネクタであって、
前記車両側に設けられた前記走行用バッテリに取り付けられた高圧側コネクタに常時嵌合して接続される第１コネクタ部と、前記家庭用低圧外部電源側に設けられたコネクタと充電時に嵌合すると共に充電後は離脱する第２コネクタ部を備え、
前記第１コネクタ部と第２コネクタ部とは１つのハウジング内に設けた仕切壁を介して両側に背中合わせに設け、前記仕切壁を貫通させた端子金具の一側部を第１コネクタ部に突出する第１端子部、他側部を第２コネクタ部の第２端子部としていることを特徴とする電源コネクタ。
前記仕切壁で中間部が支持されて前記第１端子部が前記第１コネクタ部に突出すると共に前記第２端子部が前記第２コネクタ部に突出する前記端子金具が２本〜５本設けられている請求項１に記載の電源コネクタ。
前記ハウジングは両端開口の円筒形状とし、長さ方向の中心部に前記仕切壁を設け、両側の第１、第２コネクタ部は円筒形の外壁で囲み、
前記端子金具の第１端子部及び第２端子部はタブ形状としたオス端子としている請求項１または請求項２に記載の電源コネクタ。
電気自動車またはハイブリット車からなる車両に搭載される走行用バッテリに、家庭用低圧外部電源から電源取り入れに用いる電源用ハーネスであって、
前記車両側に設けられた前記走行用バッテリに取り付けられた高圧側コネクタに常時嵌合して接続される第１コネクタと、前記家庭用低圧外部電源側に設けられたコネクタと充電時に嵌合すると共に充電後は離脱する第２コネクタと、前記第１コネクタと第２コネクタとを接続するハーネスを備えていることを特徴とする電源用ハーネス。