JP2013059207A - 充電補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気自動車等に搭載されたバッテリへの充電作業が終了した際に、充電用コネクタの取り外し作業及び収納作業を行う必要がない充電補助装置の提供。
【解決手段】コネクタ１１ａがバッテリ（図示せず）への充電口に接続された状態でロック機構２６が車両側にロックし、外部電源３に接続された電力線７が、外部電源３からコネクタ１１ａに送電し、一端部がコネクタ１１ａに連結された巻取り用ケーブル５が、他端部から巻取られることにより電力線７を釣支し、バッテリへの充電を補助する充電補助装置。バッテリへの充電が終了したことを示す信号を車両側から受信する受信手段１４と、受信手段１４が前記信号を受信したときに、ロック機構２６の車両側へのロックを解除する解除手段（４）とを備え、解除手段（４）がロックを解除したときは、巻取手段１５が巻取り用ケーブル５を巻取る構成である。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載されたバッテリへの充電口に接続されるコネクタと、外部電源に接続され、外部電源からコネクタに送電する電力線と、一方の端部が電力線又はコネクタに連結され、他方の端部から巻取られることにより、電力線を釣支する巻取り用ケーブルとを備え、バッテリへの充電を補助する充電補助装置に関するものである。

近年、モータで駆動するハイブリッドカー及び電気自動車が普及しつつあるが、電気自動車では当然としてハイブリッドカーにおいても、家庭の商用電源（１００ＶＡＣ、２００ＶＡＣ）によりバッテリを充電することが可能なプラグインハイブリッドカーが実用化されている。
電気自動車及びハイブリッドカーのバッテリは、電流損失を低減する為、その多くは定格が数百Ｖである。その為、バッテリを商用電源により充電する場合、昇圧回路及び整流回路が必要であり、それらは車両側が備えている。

特許文献１には、単相２００Ｖの商用電源の引き込み線に時間帯別メータ、分電盤及び電線ケーブルを介して接続される操作ボックスと、この操作ボックスを介して電線ケーブルに接続される充電ケーブルとを備えた電気自動車用充電装置が開示されている。電気自動車に搭載されたバッテリと車体に取付けられた自動車側コネクタとを結ぶ充電ライン上に設けられた交流／直流変換器と、充電ケーブルの先端に接続され、自動車側コネクタと連結可能な充電コネクタと、充電ケーブルを収納する充電ケーブル収納装置とを更に備えている。

特許文献２には、一端には自動車と接続する自動車側コネクタを備え、他端には充電装置と接続する充電装置側コネクタを備えた自動車用充電接続ケーブルと、自動車用充電接続ケーブルを端部側から箱体外に引き出し自在に収納した箱体とを有する自動車用充電接続ケーブル収納箱が開示されている。

特開平８−３３１２１号公報 特開２０１０−１１５０３７号公報

前述したような電気自動車及びハイブリッドカーでは、充電作業が終了した際、充電用のコネクタの取り外し及び収納を毎回行う必要があり面倒であるという問題がある。また、コネクタの取り外し及び収納を行う際に手が汚れることがあり、これから外出する人にとっては困ったことであるという問題がある。また、コネクタを抜き忘れて車両に乗り込んでしまった人にとって、再度、ドアを開けて車両から降り、コネクタの取り外し及び収納を行うのは、非常に面倒に感じられ、特に、高齢者にとっては身体的な負担になるという問題がある。

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、電気自動車及びハイブリッドカーに搭載されたバッテリへの充電作業が終了した際に、充電用のコネクタの取り外し作業及び収納作業を行う必要がない充電補助装置を提供することを目的とする。

第１発明に係る充電補助装置は、車両に搭載されたバッテリへの充電口に接続されるコネクタと、該コネクタが充電口に接続された状態で車両側にロックするロック機構と、外部電源に接続され、該外部電源から前記コネクタに送電する電力線と、一方の端部が該電力線又はコネクタに連結され、他方の端部から巻取られることにより、前記電力線を釣支する巻取り用ケーブルと、該巻取り用ケーブルを巻取る巻取手段とを備え、前記バッテリへの充電を補助する充電補助装置において、前記バッテリへの充電が終了したことを示す信号を前記車両側から受信する受信手段と、該受信手段が前記信号を受信したときに、前記ロック機構の前記車両側へのロックを解除する解除手段とを備え、該解除手段が該ロックを解除したときは、前記巻取手段が巻取り用ケーブルを巻取るように構成してあることを特徴とする。

この充電補助装置では、コネクタが、車両に搭載されたバッテリへの充電口に接続され、ロック機構が、コネクタが充電口に接続された状態で車両側にロックする。外部電源に接続された電力線が、外部電源からコネクタに送電し、一方の端部が電力線又はコネクタに連結された巻取り用ケーブルが、他方の端部から巻取られることにより、電力線を釣支し、巻取手段が、巻取り用ケーブルを巻取ることにより、バッテリへの充電を補助する。受信手段が、バッテリへの充電が終了したことを示す信号を車両側から受信したときに、解除手段が、ロック機構の車両側へのロックを解除し、解除手段がロックを解除したときは、巻取手段が巻取り用ケーブルを巻取る。

これにより、バッテリへの充電が終了したときに、ロック機構が自動的に解除されるので、巻取手段が巻取り用ケーブルを巻取ることにより、コネクタが充電口から外れて、巻取り用ケーブルにより定位置に釣支され、人がコネクタの取り外し作業及び収納作業を行う必要がない。

第２発明に係る充電補助装置は、前記受信手段は、前記バッテリへの充電が中断されたことを示す信号を前記車両側から受信し、前記受信手段が該信号を受信したときは、前記解除手段が前記ロック機構の前記車両側へのロックを解除し、前記巻取手段が巻取り用ケーブルを巻取るように構成してあることを特徴とする。

この充電補助装置では、受信手段が、バッテリへの充電が中断されたことを示す信号を車両側から受信したときは、解除手段がロック機構の車両側へのロックを解除し、巻取手段が巻取り用ケーブルを巻取る。
これにより、人がバッテリへの充電を中断したときに、ロック機構が自動的に解除されるので、巻取手段が巻取り用ケーブルを巻取ることにより、コネクタが充電口から外れて、巻取り用ケーブルにより定位置に釣支され、人がコネクタの取り外し作業及び収納作業を行う必要がない。

第３発明に係る充電補助装置は、前記電力線の中途に接続され、前記バッテリへの充電が開始されるときにオンにされ、前記受信手段が信号を前記車両側から受信したときにオフにされるスイッチを更に備えることを特徴とする。

この充電補助装置では、電力線の中途に接続されたスイッチが、バッテリへの充電が開始されるときにオンにされ、受信手段が信号を車両側から受信したときにオフにされる。
これにより、コネクタが巻取り用ケーブルにより定位置に釣支されている場合に、コネクタ端子からの感電及び漏電を防止することができる。

第４発明に係る充電補助装置は、前記ロック機構は、弾性を有する突起部を備え、該突起部は、前記コネクタが充電口に接続された状態で、車両側に設けられた突起受け具へ掛止され、前記解除手段は、前記突起部を前記突起受け具から離反する方向へ付勢するアクチュエータを備え、該アクチュエータが前記突起部を前記方向へ付勢することにより、前記突起部が突起受け具との掛止を外すように構成してあることを特徴とする。

この充電補助装置では、コネクタが充電口に接続された状態で、ロック機構の弾性を有する突起部が、車両側に設けられた突起受け具へ掛止される。解除手段は、アクチュエータが、突起部を突起受け具から離反する方向へ付勢することにより、突起部が突起受け具との掛止から外れる。

本発明に係る充電補助装置によれば、電気自動車及びハイブリッドカーに搭載され、バッテリへの充電作業が終了した際に、充電用のコネクタの取り外し作業及び収納作業を行う必要がない充電補助装置を実現することができる。また、車両の発進間際まで、外部充電を利用して、バッテリの蓄電電力を消費することなく、車載負荷（例えば空調装置等）を使用し続けることができ、運転者が外出する際の発進までの時間を短縮でき、充電終了後、運転者が、充電が完了していることを一目で確認することができる。

本発明に係る充電補助装置の実施の形態の概略構成及び使用形態を模式的に示す説明図である。 図１に示す充電補助装置の構成例を模式的に示す説明図である。 図１に示す車両の充電口を拡大して示す斜視図である。 突起部及び突起受け具を備えるロック機構の構成例を模式的に示す説明図である。 図１に示す充電補助装置の構成例を示すブロック図である。 本発明に係る充電補助装置の動作例を示すフローチャートである。

以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る充電補助装置の実施の形態の概略構成及び使用形態を模式的に示す説明図である。
この充電補助装置は、一方の端部に取り付けられた図示しないプラグが屋外コンセント３に接続され、他方の端部に保持部品４が取り付けられた電力線７の中間部が、縦長の四角錐台形状の本体１に収納されている。屋外コンセント３は、家屋の外壁に設けられ、１００ＶＡＣ又は２００ＶＡＣの商用電源を供給する。

本体１は、台車２に載設され、屋外コンセント３に接続された側の電力線７の長さの範囲で移動可能である。
保持部品４は、短い円柱状の２つの部分で構成され、その先端側部分の一方の端部はコネクタ１１ａに形成され、他方の端部は巻取り用ケーブル５に繋がれている。コネクタ１１ａは、車両１０の側面に設けられた充電口９側のコネクタに嵌挿され接続される。

保持部品４の非先端側部分の一方の端部は、先端側部分の他方の端部とそのエッジの下部同士が回動自在に連結され、非先端側部分の他方の端部には電力線７が挿入されている。電力線７は、２つの部分の内部を経由してコネクタ１１ａに接続されている。保持部品４の非先端側部分の側面には補助ケーブル６の一端が繋がれている。回動自在に連結された保持部品４の２つの部分は、電力線７、巻取り用ケーブル５及び補助ケーブル６の相対的な位置関係に応じて回動する。
巻取り用ケーブル５は、車両１０の充電口９の高さで本体１の内部へ巻取られ、補助ケーブル６は、その他端が本体１の側壁の最上部に固定され、電力線７（保持部品４）を斜め上から釣り下げるようになっている。

図２は、図１に示す充電補助装置の構成例を模式的に示す説明図である。
この充電補助装置は、図１において説明した部分に加えて、本体１の上部に巻取り用ケーブル５の巻取部１５が内蔵されている。巻取部１５は、後述する巻取モータ２３（図５）により回転駆動し、巻取り用ケーブル５を巻取る。
巻取部１５には、巻取り用ケーブル５を巻取った量を検知する巻取量検知部１３が付設されている。

巻取部１５の上方には、巻取量検知部１３が検知した巻取量に応じて、巻取部１５（巻取モータ２３）を駆動制御する制御部１４が設置されている。
保持部品４の先端側部分の一方の端部からは、コネクタ１１ａが充電口９側のコネクタに嵌挿され接続されたときに、コネクタ１１ａを充電口９側（車両１０側）にロックする為の突起部２６が突き出している。突起部２６は、弾性を有する棒の先端に、棒に対して直角方向の突起が設けられた形状を有する。

図３は、図１に示す車両１０の充電口９を拡大して示す斜視図である。
車両１０の充電口９には、充電用の受電端子１６、及び通信用の弱電端子３１を備えたコネクタ１１ｂが内設されている。コネクタ１１ｂの上方には、保持部品４側の突起部２６を掛止する為の突起受け具２７が固設されている。
充電口９は、充電口９側に開閉自在に取り付けられ、内部を封止する為の蓋８を備えている。蓋８は、巻取り用ケーブル５が巻取られて、保持部品４のコネクタ１１ａが充電口９から外れた際に、強制的に（自動的に）閉まるように、バネ部１７により付勢されている。

充電口９付近の車両１０内には、車両１０側の充電監視装置１８が設置されている。充電監視装置１８は、コネクタ１１ｂで受電され車両１０側で昇圧／整流された電力の電流値、及び図示しないバッテリの充電電圧値を検出し、バッテリが満充電になったときは、充電が終了したことを示す充電終了信号を、車両１０のフロントパネルに設置された表示装置と、弱電端子３１を通じて制御部１４とへ送信する。
充電監視装置１８は、また、フロントパネル側で充電を中断するボタン操作が行われたときは、充電中断信号を弱電端子３１を通じて制御部１４へ送信し、検出した電圧値及び電流値が異常を示したときは異常信号を、車両１０側の表示装置と、充電補助装置側の制御部１４とへ送信する。

図４は、突起部２６及び突起受け具２７を備えるロック機構の構成例を模式的に示す説明図である。
このロック機構は、保持部品４の先端側部分に内蔵されたアクチュエータ（モータ）２０の軸に固設された歯車３０が、セクター歯車２８と噛合している。セクター歯車２８は、突起部２６の後端に固着されている。棒状の突起部２６は、その中間部が、保持部品４から突設された支柱により回動自在に支持され、保持部品４との間隙に挟着されたバネ部２９により、支柱より先端部が外側（突起受け具２７の側）へ付勢されている。

コネクタ１１ａが充電口９側のコネクタ１１ｂに嵌挿されて接続され、突起部２６が突起受け具２７に掛止された状態で、歯車３０が図４において反時計回りに回転すると、突起部２６の突起が突起受け具２７から離反し、突起受け具２７との掛止が外れる。これにより、コネクタ１１ａと充電口９側とのロックが解除され、巻取り用ケーブル５を巻取ることにより、保持部品４のコネクタ１１ａを充電口９から外すことが可能となる。

図５は、図１に示す充電補助装置の構成例を示すブロック図である。
この充電補助装置は、家屋の外壁に設けられた屋外コンセント３に、電力線７の差込プラグ１２が差し込まれ、電力線７に電力が供給される。供給された電力は、電力線７の中途に設けられたスイッチ２４及び充電監視部２１を通じて、コネクタ１１ａに与えられる。コネクタ１１ａ及び充電監視部２１間には、コネクタ１１ａの弱電端子３１に接続された通信線２５が敷設されている。

充電監視部２１は、コネクタ１１ａ，１１ｂ及び通信線２５経由で車両１０側の充電監視装置１８から充電終了信号、充電中断信号及び異常信号を受信し、制御部１４へ中継する。充電監視部２１は、また、電力線７に流れる電流値を検出する電流検出器を内蔵しており、電流検出器が検出した電流値を制御部１４へ与える。
図２において説明したように、巻取部１５が巻取った巻取り用ケーブル５の巻取量を巻取量検知部１３が検知し、検知した巻取量を制御部１４に与える。制御部１４は、与えられた巻取量に基づき、モータ駆動回路２２により巻取モータ２３（巻取部１５）を駆動制御する。

制御部１４は、充電終了信号又は充電中断信号を与えられると、図４において説明したように、アクチュエータ（モータ）２０を駆動させて、歯車３０及びセクター歯車２８を有するロック解除部１９を作動させる。制御部１４は、また、充電終了信号、充電中断信号又は異常信号を与えられると、スイッチ２４をオフにする。制御部１４は、充電を開始する操作が充電監視部２１等で行われたときに、スイッチ２４をオンにする。尚、ヒューズが電力線７の中途に接続されている場合、スイッチ２４は必ずしも必要ではない。
この充電補助装置の上述した各部の内、電源が必要な各部は、差込プラグ１２及びスイッチ２４間の電力線７から分岐され降圧／整流された電力が供給されるが、これに必要な回路は図示を省略する。

以下に、このような構成の充電補助装置の動作を、それを示す図６のフローチャートを参照しながら説明する。
この充電補助装置により充電を開始する際、ユーザは、蓋８を開けて、保持部品４を保持しながら、コネクタ１１ａ，１１ｂを接続し、突起部２６及び突起受け具２７によりその接続をロックする。
スイッチ２４が電力線７の中途に接続されている場合、ユーザは、充電監視部２１又は制御部１４におけるボタン操作により、スイッチ２４をオンにし、充電を開始する。

制御部１４は、充電終了信号又は充電中断信号を車両１０側の充電監視装置１８から受信すると（Ｓ１）、アクチュエータ２０を駆動させてロック解除部１９を作動させ、コネクタ１１ａ，１１ｂの接続及びロックを解除する（Ｓ３）。また、制御部１４は、スイッチ２４をオフにする。
次いで、制御部１４は、ロックが実際に解除されたか否かを判定し（Ｓ５）、ロックが解除されていなければ、解除されるまで、コネクタ１１ａ，１１ｂの接続及びロックを解除する動作を継続する（Ｓ３）。
制御部１４は、例えば、アクチュエータ２０を複数回駆動させ、その回動幅、回転数又は通流電流値によりロックが実際に解除されたか否かを判定する。

制御部１４は、ロックが解除されると（Ｓ５）、充電監視装置１８から充電が完了したことを示す充電完了信号を受信する迄待機する（Ｓ７）。
制御部１４は、充電監視装置１８から充電完了信号を受信すると（Ｓ７）、モータ駆動回路２２へケーブル巻取りを指示する信号を出力し（Ｓ９）、巻取モータ２３によるケーブル巻取りを開始する（Ｓ１１）。次いで、制御部１４は、巻取量検知部１３が検知した巻取量を読込みながら（Ｓ１３）、読込んだ巻取量がケーブルの巻取り完了を示す数値であるか否かを判定する（Ｓ１５）。

制御部１４は、読込んだ巻取量がケーブルの巻取り完了を示す数値になれば（Ｓ１５）、巻取モータ２３を停止させ、ケーブル巻取りを停止させて（Ｓ１７）終了する。
ケーブル巻取りが完了すると、コネクタ１１ａと充電口９（コネクタ１１ｂ）側とのロックが解除され、保持部品４及びコネクタ１１ａが充電口９から外れて、充電口９の蓋８が閉まった状態となる。保持部品４、コネクタ１１ａ及び電力線７は、本体１の側壁に沿って、補助ケーブル６により釣支された状態になっている。

１ 本体
３ 屋外コンセント（外部電源）
４ 保持部品
５ 巻取り用ケーブル
６ 補助ケーブル
７ 電力線
８ 蓋
９ 充電口
１１ａ，１１ｂ コネクタ
１２ 差込プラグ
１４ 制御部（受信手段）
１５ 巻取部（巻取手段）
１９ ロック解除部
２０ アクチュエータ（解除手段）
２１ 充電監視部
２４ スイッチ
２５ 通信線
２６ 突起部（ロック機構）
２７ 突起受け具（ロック機構）
２８ セクター歯車（解除手段）
３０ 歯車（解除手段）

Claims (4)

1. 車両に搭載されたバッテリへの充電口に接続されるコネクタと、該コネクタが充電口に接続された状態で車両側にロックするロック機構と、外部電源に接続され、該外部電源から前記コネクタに送電する電力線と、一方の端部が該電力線又はコネクタに連結され、他方の端部から巻取られることにより、前記電力線を釣支する巻取り用ケーブルと、該巻取り用ケーブルを巻取る巻取手段とを備え、前記バッテリへの充電を補助する充電補助装置において、
   前記バッテリへの充電が終了したことを示す信号を前記車両側から受信する受信手段と、該受信手段が前記信号を受信したときに、前記ロック機構の前記車両側へのロックを解除する解除手段とを備え、該解除手段が該ロックを解除したときは、前記巻取手段が巻取り用ケーブルを巻取るように構成してあることを特徴とする充電補助装置。
2. 前記受信手段は、前記バッテリへの充電が中断されたことを示す信号を前記車両側から受信し、前記受信手段が該信号を受信したときは、前記解除手段が前記ロック機構の前記車両側へのロックを解除し、前記巻取手段が巻取り用ケーブルを巻取るように構成してある請求項１記載の充電補助装置。
3. 前記電力線の中途に接続され、前記バッテリへの充電が開始されるときにオンにされ、前記受信手段が信号を前記車両側から受信したときにオフにされるスイッチを更に備える請求項１又は２記載の充電補助装置。
4. 前記ロック機構は、弾性を有する突起部を備え、該突起部は、前記コネクタが充電口に接続された状態で、車両側に設けられた突起受け具へ掛止され、前記解除手段は、前記突起部を前記突起受け具から離反する方向へ付勢するアクチュエータを備え、該アクチュエータが前記突起部を前記方向へ付勢することにより、前記突起部が突起受け具との掛止を外すように構成してある請求項１乃至３の何れか１項に記載の充電補助装置。

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