JP2012124005A - ケーブル及び通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】極寒地の冬場においても取り扱い性の優れた充電ケーブルを提供する。
【解決手段】動力線２、信号線３が、それぞれ、芯線２１、３１及び該芯線２１、３１を覆う被覆部２２、３２から構成される。押さえ巻きテープ６が、これら動力線２、信号線３の回りに巻き付けられている。電流を流すと発熱して充電ケーブル１を暖める加熱用導線７が、押さえ巻きテープ６の外側に間隔を空けて巻き付けられている。シース８が、加熱用導線７の外側を覆うように設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ケーブル及び通信システムに係り、特に、芯線及び該芯線を覆う被覆部から構成される複数の被覆電線と、前記複数の被覆電線の回りに巻き付けられた押さえ巻きテープと、前記押さえ巻きテープの外側を覆うシースと、を備えたケーブル及び当該ケーブルを有する通信システムに関するものである。

近年、世界的な温暖化による環境問題、石油枯渇化に対するエネルギー問題、加えて昨今の経済危機から、電気自動車のニーズが急激に高まっており、各カーメーカーも市場を見据えて数年後の市販化を加速させている。上記電気自動車は、バッテリから得た電力を動力源とし、電動モータにより走行する車両である。

そして、この電気自動車に搭載されたバッテリを充電するために、充電スタンドが普及しつつある。この充電スタンドには充電ケーブルが設けられていて、この充電ケーブルを車両に接続することにより、充電ケーブルを介してバッテリを充電する。

上記充電ケーブルとしては、例えば、図３に示されたものが知られている。同図に示すように、充電ケーブル１は、充電電流を流す被覆電線である一対の動力線２と、被覆電線からなる複数の信号線３と、複数の信号線３の回りに巻き付けられた信号線押さえ巻きテープ４と、動力線２及び信号線３と共に撚り合わされている介在糸５と、介在糸５と共に撚り合わされた動力線２及び信号線３の外側に巻き付けられた押さえ巻きテープ６と、押さえ巻きテープ６の外側を覆うシース８と、を備えている。

上記一対の動力線２は、それぞれ、導電性の複数の素線を撚り合わせた芯線２１と、芯線２１を被覆する絶縁性の被覆部２２と、から構成されている。上記複数の信号線３も同様に、それぞれ、導電性の複数の素線を撚り合わせた芯線３１と、芯線３１を被覆する絶縁性の被覆部３２と、から構成されている。

上述した動力線２及び信号線３の被覆部２２、３２、シース８は、例えば耐熱性に優れた塩化ビニル混合物から構成されている。しかしながら、この塩化ビニル混合物は、温度依存性が非常に高いため、極寒地域の冬場などで用いる場合、充電ケーブル１が硬化し、取り扱い性が非常に悪く、高齢者、女性及び子供には取り扱えないような状況に発展する可能性が高い、という問題があった。

そこで、本発明は、極寒地の冬場においても取り扱い性の優れた充電ケーブル及び通電システムを提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための請求項１記載の発明は、芯線及び該芯線を覆う被覆部から構成される複数の被覆電線と、前記複数の被覆電線の回りに巻き付けられた押さえ巻きテープと、前記押さえ巻きテープの外側を覆うシースと、を備えたケーブルにおいて、前記押さえ巻きテープの外側に間隔を空けて巻き付けられ、電流を流すと当該ケーブルを暖める加熱用導線をさらに備え、前記シースが、加熱用導線の外側を覆うように設けられることを特徴とするケーブルに存する。

請求項２記載の発明は、前記被覆電線の被覆部及び前記シースが、塩化ビニル混合物から構成されていることを特徴とする請求項１に記載のケーブルに存する。

請求項３記載の発明は、前記押さえ巻きテープと前記加熱用導線とが、同一方向に巻かれていることを特徴とする請求項１又は２に記載のケーブルに存する。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３何れか１項に記載のケーブルと、周囲の温度を検出する温度センサと、前記温度センサにより検出された周囲温度が所定値以下の間、前記加熱用導線に電流を流し、前記温度センサにより検出された周囲温度が前記所定値を越えている間、前記加熱用導線に流れる電流を遮断する電流制御手段と、を備えたことを特徴とする通電システムに存する。

請求項５記載の発明は、前記ケーブルが、車両に接続されたことを検出する接続検出手段をさらに備え、前記電流制御手段が、前記加熱用導線に電流を流している間に、前記接続検出手段により接続が検出されると、電流を遮断することを特徴とする請求項４に記載の通電システムに存する。

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、電流を流すと発熱して当該ケーブルを暖める加熱用導線を押さえ巻きテープの外側に間隔を空けて巻き付けているので、加熱用導線によってケーブルを暖めることにより極寒地の冬場においてケーブルが硬化することがない。よって、極寒地の冬場においても取り扱い性の優れたケーブルを提供することができる。

請求項２記載の発明によれば、被覆電線の被覆部及びシースが、塩化ビニル混合物から構成されているので、低温可とう性のよい合成ゴム、熱可塑性エラストマー材料を用いるよりも安価であり、しかも、低温で硬化する塩化ビニル混合物を用いても加熱用導線によってケーブルを暖めることにより極寒地の冬場においてケーブルが硬化することがなく、極寒地の冬場においても取り扱い性の優れたケーブルを安価に提供することができる。

請求項３記載の発明によれば、押さえ巻きテープと加熱用導線とが、同一方向に巻かれているので、可とう性の向上を図った充電ケーブルを提供することができる。

請求項４記載の発明によれば、電流制御手段が、温度センサにより検出された周囲温度が所定値以下の間、加熱用導線に電流を流し、温度センサにより検出された周囲温度が所定値を越えている間、加熱用導線に流れる電流を遮断するので、温度が低下すると自動的に加熱用導線に電流を流してケーブルを暖めるので、極寒地の冬場においてケーブルが硬化することがなく、取り扱い性の向上を図ることができる。

請求項５記載の発明によれば、電流制御手段が、加熱用導線に電流を流している間に、接続検出手段により接続が検出されると、電流を遮断するので、安全性を確保できる。

（Ａ）は本発明のケーブルとしての充電ケーブルの一実施形態を示す正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の斜視図である。 図１に示す充電ケーブルを組み込んだ通電システムの一例を示す回路図である。 （Ａ）は従来のケーブルとしての充電ケーブルの一例を示す正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の斜視図である。

以下、本発明の充電ケーブル及び通電システムを図面に基づいて説明する。図１（Ａ）は本発明のケーブルとしての充電ケーブルの一実施形態を示す正面図であり、図１（Ｂ）は（Ａ）の斜視図である。図２は、図１に示す充電ケーブルを組み込んだ通電システムの一例を示す回路図である。この充電ケーブル１は、一端が電気自動車に搭載されたバッテリを充電するための充電スタンドに取り付けられ、他端には電気自動車に接続するための充電コネクタ１０が取り付けられている。

図１に示すように、充電ケーブル１は、充電電流を流す被覆電線である一対の動力線２と、被覆電線からなる複数の信号線３と、複数の信号線３の回りに巻き付けられた信号線押さえ巻きテープ４と、動力線２及び信号線３と共に撚り合わされている介在糸５と、介在糸５と共に撚り合わされた動力線２及び信号線３の外側に巻き付けられた押さえ巻きテープ６と、押さえ巻きテープ６の外側に巻き付けられた加熱用導線７と、加熱用導線７の外側を覆うシース８と、を備えている。

上記一対の動力線２は、それぞれ、導電性の芯線２１と、芯線２１を被覆する絶縁性の被覆部２２と、から構成されている。上記芯線２１は、例えば軟銅から構成され、単線導体であってもよいし、複数の素線が撚られた撚り線であってもよい。上記被覆部２２は、耐熱性、柔軟性の優れた塩化ビニルから構成されている。これら一対の動力線２は、互いに並べて配置されている。

上記複数の信号線３は、それぞれ、動力線２と同様に、導電性の複数の素線を撚り合わされた芯線３１と、芯線３１を被覆する絶縁性の被覆部３２と、から構成されている。上記芯線３１を構成する素線は、それぞれ、例えば軟銅から構成されている。上記被覆部３２は、耐熱性、柔軟性の優れた塩化ビニルから構成されている。

信号線押さえ巻きテープ４は、例えばポリエステル系から構成されていて、複数の信号線３の回りに巻き付けられて、複数の信号線３を束ねる。本実施形態では、信号線３は９本設けられ、信号線押さえ巻きテープ４によって、７本と２本とに分けられて束ねられている。この７本の信号線３の束と２本の信号線３の束との間に一対の動力線２が挟まれている。

上記介在糸５は、例えば複数のポリプロピレン糸からなり、充電ケーブル１の外形を丸くするために、上記動力線２及び信号線３と共に撚り合わされている。上記押さえ巻きテープ６は、例えば帯状の不織布からなり、互いに撚り合わされている動力線２、信号線３及び介在糸５の外周に巻き付けられて、これらを束ねる。

上記加熱用導線７は、導電率の低い（導電率９８％以下）１本の導線であり、通電すると発熱して充電ケーブル１を暖める。上記加熱用導線７は、２つに折り曲げられた状態で、押さえ巻きテープ６の外側に巻き付けられている。また、上記加熱用導線７は、その折り曲げ部を充電ケーブル１の車両側の端部に位置付け、両端を充電ケーブル１の充電スタンド側の端部に位置付けるように、巻き付けられる。さらに、上記加熱用導線７は、折り曲げ部の一方側の導線と他方側の導線との双方が互いに間隔を空けて同ピッチで押さえ巻きテープ６と同一方向に巻き付けられる。

シース８は、例えば耐熱耐油柔軟性に優れた塩化ビニルから構成されていて、加熱用導線７の外側を覆うように設けられている。

次に、上述した構成の充電ケーブル１の加熱用導線７に対する通電制御を行う通電システムについて図２を参照して説明する。この通電システム１１は、上記充電ケーブル１と、充電ケーブル１の加熱用導線７に接続された負荷電源１２と、加熱用導線７及び負荷電源１２間に接続された電流制御手段としての電流制御回路１３と、を備えている。上記負荷電源１２及び電流制御回路１３は、充電ケーブル１が取り付けられた充電スタンドに内蔵されている。

上記負荷電源１２は、加熱用導線７に電流を流して充電ケーブル１を暖めるための電源である。この負荷電源１２による加熱用導線７の通電電流は、充電ケーブル１のサイズによって異なるが、シース８の耐熱温度と加熱用導線７の発熱によるシース８表面の上昇温度及び充電ケーブル１の設置環境を考慮して予め定めた標準温度（約２０℃）が維持できるように設定されている。

上記電流制御回路１３は、加熱用導線７及び負荷電源１２間に接続された２つのリレー１３ａ、１３ｂと、これらリレー１３ａ、１３ｂの図示しないリレーコイルの両端に接続されたリレー電源１３ｃ、１３ｄと、図示しないリレーコイル及びリレー電源１３ｃ、１３ｄ間に設けられたスイッチ１３ｅ、１３ｆと、外気温度が０℃（＝所定値）以下になるとスイッチ１３ｅをオンする信号を出力する温度検出部１３ｇと、充電ケーブル１が車両に接続されたことを検出すると、スイッチ１３ｆをオフする信号を出力する接続検出部１３ｈと、を備えている。

上記リレー１３ａは、図示しない常開のリレー接点と、リレーコイルと、が設けられていて、リレーコイルに電流が流れるとリレー接点が閉じる。上記リレー１３ｂは、図示しない常閉のリレー接点と、リレーコイルと、が設けられていて、リレーコイルに電流が流れるとリレー接点が開く。

上記リレー電源１３ｃ、１３ｄは、これらリレー１３ａ、１３ｂのリレーコイルの両端に接続されると、リレーコイルに電流を流す。スイッチ１３ｅはリレー１３ａのリレーコイル及びリレー電源１３ｃ間に設けられている。そして、スイッチ１３ｅがオンすると、リレー１３ａのリレーコイルに電流が流れてリレー接点が閉じ、スイッチ１３ｅがオフすると、リレー１３ａのリレーコイルに流れる電流が遮断されてリレー接点が開く。

また、スイッチ１３ｆはリレー１３ｂのリレーコイル及びリレー電源１３ｄ間に設けられている。そして、スイッチ１３ｆがオンすると、リレー１３ｂのリレーコイルに電流が流れてリレー接点が開き、スイッチ１３ｆがオフすると、リレー１３ｂのリレーコイルに流れる電流が遮断されてリレー接点が閉じる。

温度検出部１３ｇは、外気温度を検出する温度センサを有し、温度センサにより０℃以下の外気温度が検出されている間、スイッチ１３ｅをオンし、温度センサにより０℃より高い外気温度が検出されている間、スイッチ１３ｅをオフする。

接続検出部１３ｆは、例えば充電コネクタが車両に接続されたり、充電コネクタが充電スタンドに設けたホルダから外れるとオンする接続検出手段としての検知スイッチを有し、この検知スイッチがオンとなり充電ケーブル１の車両への接続が検出されている間、スイッチ１３ｆをオンし、このスイッチがオフとなり充電ケーブル１の車両への接続が検出されていない間、スイッチ１３ｆをオフする。

次に、上述した構成の通電システム１１の動作について説明する。まず、外気温度が０℃よりも高く、充電ケーブル１が車両に接続されていない状態では、スイッチ１３ｅ、１３ｆがオフとなり、リレー１３ｂはオンしているが、リレー１３ａがオフとなっているため、負荷電流１２から加熱用導線７に対する通電が遮断されている。このときは、外気温度が０℃よりも高いため、加熱用導線７によって暖められなくても、塩化ビニルからなるシース８は硬化されず充電ケーブル１は可とう性を有している。

次に、充電ケーブル１が車両に接続されてない状態で、外気温度が０℃以下になると、スイッチ１３ｅがオン、スイッチ１３ｆがオフとなり、リレー１３ａ及びリレー１３ｂの双方がオンとなるため、負荷電流１２から加熱用電線７に対する通電が行われる。これにより加熱用電線７が発熱して充電ケーブル１が上述したように標準温度を保つように暖められ、外気温度低下によるシース８の硬化を防止して充電ケーブル１に可とう性を持たせている。

また、上述したように外気温度が０℃となり加熱用電線７の通電が行われている状態で、充電ケーブル１が車両に接続されると、スイッチ１３ｆがオンとなり、リレー１３ｂがオフとなるため、負荷電流１２から加熱用電線７に対する通電が遮断される。

これに対して、充電ケーブル１が車両に接続されている状態で、外気温度が０℃以下になると、スイッチ１３ｅ、１３ｆの双方がオフとなり、リレー１３ａはオンとなるがリレー１３ｂがオフとなるため、負荷電流１２から加熱用電線７に対する通電が行われることがない。

上述した充電ケーブル１によれば、電流を流すと当該充電ケーブル１を暖める加熱用導線７を押さえ巻きテープ６の外側に間隔を空けて巻き付けているので、加熱用導線７によって充電ケーブル１を暖めることにより極寒地の冬場において充電ケーブル１が硬化することがない。よって、極寒地の冬場においても取り扱い性の優れた充電ケーブル１を提供することができる。

また、上述した充電ケーブル１によれば、動力線２、信号線３の被覆部２２、３２及びシース８が、塩化ビニル混合物から構成されているので、低温可とう性のよい合成ゴム、熱可塑性エラストマー材料を用いるよりも安価であり、しかも、低温で硬化する塩化ビニル混合物を用いても加熱用導線７によって充電ケーブル１を暖めることにより極寒地の冬場において充電ケーブル１が硬化することがなく、極寒地の冬場においても取り扱い性の優れた充電ケーブル１を安価に提供することができる。

また、上述した充電ケーブル１によれば、押さえ巻きテープ６と加熱用導線７とが、同一方向に巻かれているので、可とう性の向上を図ることができる。

また、上述した通電システム１１によれば、電流制御回路１３が、温度検出部１３ｇ内の温度センサにより検出された周囲温度が０℃以下の間、加熱用導線７に電流を流し、温度センサにより検出された周囲温度が０℃を越えている間、加熱用導線７に流れる電流を遮断するので、温度が低下すると自動的に加熱用導線７に電流を流して充電ケーブル１を暖めるので、極寒地の冬場において充電ケーブル１が硬化することがなく、取り扱い性の向上を図ることができる。

また、上述した通電システムによれば、電流制御回路１３が、加熱用導線７に電流を流している間に、接続検出部１３ｈにより接続が検出されると、電流を遮断するので、安全性を確保できる。

なお、上述した実施形態では、通電システム１１は、充電ケーブル１に巻かれた加熱用導線７のみの通電を制御していたが、例えばスタンドの設置床面へ埋め込んだ電線を、上記加熱用導線７に対して並列に接続することにより、床面加熱を同時に行っても良い。

また、上述した実施形態では、通電システム１１により自動的に加熱用導線７に対する通電のオンオフを行っていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、負荷電源１２と加熱用導線７との間に手動スイッチを設け、ユーザにより手動で加熱用導線７に対するオンオフを行っても良い。

また、上述した実施形態では、被覆部及びシース８を塩化ビニル混合物から構成していたが、本発明はこれに限ったものではない。温度が下がると硬化する材料から構成されていれば、同様の効果を得ることができる。

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ 充電ケーブル
２ 動力線（被覆電線）
３ 信号線（被覆電線）
６ 押さえ巻きテープ
７ 加熱用導線
８ シース
１１ 通電システム
１３ 電流制御回路（電流制御手段）
１３ｇ 温度検出部（温度センサ）
１３ｈ 接続検出部（接続検出手段）
２１ 芯線
２２ 被覆部
３１ 芯線
３２ 被覆部

Claims (5)

1. 芯線及び該芯線を覆う被覆部から構成される複数の被覆電線と、前記複数の被覆電線の回りに巻き付けられた押さえ巻きテープと、前記押さえ巻きテープの外側を覆うシースと、を備えたケーブルにおいて、
   前記押さえ巻きテープの外側に間隔を空けて巻き付けられ、電流を流すと当該ケーブルを暖める加熱用導線をさらに備え、
   前記シースが、加熱用導線の外側を覆うように設けられる
   ことを特徴とするケーブル。
2. 前記被覆電線の被覆部及び前記シースが、塩化ビニル混合物から構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のケーブル。
3. 前記押さえ巻きテープと前記加熱用導線とが、同一方向に巻かれている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のケーブル。
4. 請求項１〜３何れか１項に記載のケーブルと、
   周囲の温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサにより検出された周囲温度が所定値以下の間、前記加熱用導線に電流を流し、前記温度センサにより検出された周囲温度が前記所定値を越えている間、前記加熱用導線に流れる電流を遮断する電流制御手段と、
   を備えたことを特徴とする通電システム。
5. 前記ケーブルが、車両に接続されたことを検出する接続検出手段をさらに備え、
   前記電流制御手段が、前記加熱用導線に電流を流している間に、前記接続検出手段により接続が検出されると、電流を遮断する
   ことを特徴とする請求項４に記載の通電システム。

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