JP2013062978A - 超急速充電対応電気自動車、及び、そのための超急速充電用ケーブルの支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】超急速充電用ケーブルの取扱を容易にすると共に、現在普及している急速充電との共存を図る。
【解決手段】超急速充電対応電気自動車２０であって、急速充電器１０を用いる急速充電用のコネクタ２６と、前記急速充電器１０よりも早い超急速充電器１２を用いる超急速充電用のコネクタ２８とを共に備え、前記急速充電用のコネクタ２６による急速充電と、前記超急速充電用のコネクタ２８による超急速充電とを、それぞれ独立して可能とすると共に、前記急速充電用のコネクタ２６と超急速充電用のコネクタ２８を併用した超急速充電を可能とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、超急速充電対応電気自動車、及び、そのための超急速充電用ケーブルの支持構造に係り、特に、３分で電池容量の５０％程度を充電する、いわゆる超急速充電にも対応可能な超急速充電対応電気自動車、及び、そのための超急速充電用ケーブルの支持構造に関する。

既に実用化されている電気自動車の充電方法には、主に次の２つの方法がある。
（１）家庭などでＡＣ１００〜２００Ｖで８−２０時間の時間をかけて交流充電する普通充電方法
（２）共用場所などでＣＨＡｄｅＭＯ（商標）と称する共通仕様の急速充電器（３０分で電池容量の８０％を充電）を用いてＤＣ５００Ｖ１２５Ａで直流充電する急速充電方法

しかしながら、３分程度で済むガソリン車の給油時間に比べ、従来の急速充電方法の３０分では充電時間が長すぎるという声が多い。

そのため、出願人は、充電器に内蔵された蓄電池に、夜間蓄えた電力を別の特殊な電池で吸上げ、ＥＶに一気に放出することで、ガソリンスタンドでの給油やコンビニエンスストアでの簡単な買い物に要すると考えられる３分で電池容量の５０％、５分では７０％を充電できる、いわゆる超急速充電器を開発している。

この超急速充電器による超急速充電を可能にするには、ＥＶ側も、対応した仕様にする必要がある。

又、現在普及しているＣＨＡｄｅＭＯ仕様の急速充電器に対して、将来普及させたい超急速充電器との過渡期の共存を図る必要があるという課題もあった。

なお、市販の電気自動車の中には、ＡＣ１００〜２００Ｖの普通充電用のコネクタとＣＨＡｄｅＭＯ仕様の急速充電用コネクタを並設しているものもあり、又、特許文献１や２には、普通充電と急速充電でコネクタを共用することが記載されている。しかしながら、普通充電はＡＣ１００〜２００Ｖの交流充電、ＣＨＡｄｅＭＯ仕様の急速充電はＤＣ５００Ｖの直流充電であるため、両者を併用した充電は不可能であり、特許文献３には、同時接続を防ぐ技術が記載され、特許文献４には、同時充電を防ぐ技術が記載されている。

特開２００９−９５１５７号公報 特開平８−１３８８０４号公報 特開２０１０−１８７４６７号公報 特開２００９−７７５５７号公報

しかしながら、従来の急速充電の１０倍近い速さで超急速充電するには、大電流で充電する必要があり、従来のＣＨＡｄｅＭＯ仕様の急速充電用のコネクタでは、５００Ｖ４００Ａ程度の超急速充電用の大電流を流すには、電線容量が不足するという問題点を有していた。更に、充電用ケーブルに大きな熱（出力Ｗ＝電流Ａの二乗×抵抗）が発生するという問題もあった。

又、ＣＨＡｄｅＭＯ仕様の充電ケーブルは、辛うじて人が持てる重さと取り回しであったが、超急速充電仕様ケーブルは、現在のＣＨＡｄｅＭＯ仕様の急速充電用ケーブルよりも電線太さを大きくする必要があり、大型の電線で重たく硬く、人が人力で取り扱い可能な限界を超える恐れがある。そこで、充電ケーブルの支持構造に関しては、取扱を容易とするために、上部支持梁などにより、バランサケーブルでコネクタケーブルを吊る構造をとる必要があるが、使用場所範囲が限定されるという問題点を有していた。更に、実用には、大電流と変圧によるインバータノイズ対策や、ＥＭＣ（電磁ノイズ）対策も必要であった。

本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、従来の急速充電用のコネクタの電線容量の不足を解消すると共に、超大型の電線を用いることなく、人が人力で取扱可能な電線サイズによる充電を可能とすること、普及しつつある急速充電仕様（ＣＨＡｄｅＭＯ仕様）と超急速充電仕様の両者の普及過渡期間、どちらも使えるようにすること、更に、両者のコネクタを同時使用可能として、より強大な電流を合理的な電線径で流すことが出来るようにすることを第１の課題とする。

本発明は、又、超急速充電用ケーブルの取扱を容易とすると共に、ノイズ対策を容易とすることを第２の課題とする。

本発明は、超急速充電対応電気自動車であって、急速充電器を用いる急速充電用のコネクタと、前記急速充電器よりも早い超急速充電器を用いる超急速充電用のコネクタとを共に備え、前記急速充電用のコネクタによる急速充電と、前記超急速充電用のコネクタによる超急速充電とを、それぞれ独立して可能とすると共に、前記急速充電用のコネクタと超急速充電用のコネクタを併用した超急速充電を可能とすることにより、前記第１の課題を解決したものである。

ここで、前記急速充電用のコネクタと超急速充電用のコネクタを、隣接して配置することができる。

又、前記急速充電用のコネクタと超急速充電用のコネクタを、跳ね上げ式ナンバープレートの下に並設することができる。

又、前記超急速充電用のコネクタによる超急速充電時又は超急速充電終了後に、前記急速充電用のコネクタを利用した他の電気自動車への充電を可能とすることができる。

本発明は、又、前記超急速充電対応電気自動車の超急速充電用のコネクタと接続される超急速充電用ケーブルが、移動可能な支持台車に取付けられていることを特徴とする超急速充電用ケーブルの支持構造により、前記第２の課題を解決したものである。

ここで、前記支持台車にノイズ対策機器を搭載することができる。

又、前記支持台車の車輪を導電性材料で構成することができる。

本発明によれば、急速充電用のコネクタと、超急速充電用のコネクタを共に備えることにより、超大型の電線にせず、人が人力で取扱可能な電線サイズに抑えることができる。

又、急速充電と超急速充電をそれぞれ独立して使用することにより、両者の普及過渡期間、どちらも使えるようにして、便宜性を解決できる。

更に、両者のコネクタの同時使用も可能として、より強大な電流を合理的な電線径で流すことができ、より高速の超急速充電も可能となる。例えば、急速充電が５００Ｖ１２５Ａ、超急速充電が５００Ｖ４００Ａの場合、同時使用であると５２５Ａ定格となり、従来の急速充電の５倍の速度による超急速充電が可能となる。

又、コネクタケーブルを台車で支持する構造を取ることにより、軽快に移動が出来、複数の車両位置でも、充電を容易に行なうことができる。

更に、支持台車にノイズ対策機器を取り付けることにより、従来よりコネクタに近い位置でノイズを除去して、効果的なノイズ対策が可能となり、円滑に充電可能となる。

本発明に係る超急速充電対応電気自動車の実施形態の全体の要部構成を示す平面図 前記実施形態の充電系統を示すブロック図 同じく充電用コネクタの取付け部の一例を示す斜視図 同じく充電用コネクタの一例を示す斜視図 同じく充電用ケーブルの一例を示す断面図 同じく超急速充電器の一例の外観を示す斜視図 同じく台車部分を示す斜視図 同じく充電場所の配置例を示す平面図

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

本発明に係る電気自動車（ＥＶ）の実施形態の全体構成を図１に、充電系統の基本的な構成を図２に示す。

本実施形態の超急速充電対応電気自動車（ＥＶ）２０は、例えばリチウムイオン電池でなる走行用バッテリ２２と、該バッテリ２２を管理するバッテリ管理システム（ＢＭＳ）２４と、例えばＣＨＡｄｅＭＯ仕様の急速充電器１０を用いる急速充電用のコネクタ２６（ＥＶ２０側はソケット２６Ｓ）と、該急速充電器１０よりも早い超急速充電器１２を用いる超急速充電用のコネクタ２８（ＥＶ２０側はソケット２８Ｓ）と、急速充電器１０から急速充電用ケーブル１１を介して入力されるＣＨＡｄｅＭＯ仕様の１２５Ａによる走行用バッテリ２２の急速充電、超急速充電器１２から超急速充電用ケーブル１３を介して入力される４００Ａによる走行用バッテリ２２の超急速充電、同じく超急速充電器１２の超急速充電用ケーブル１３及び急速充電用ケーブル１１から入力される電流を併用した５２５Ａによる走行用バッテリ２２の超急速充電を行うための電流制御装置３０と、スイッチＳがオンとされた時に、超急速充電器１２と接続したまま超急速充電器１２の超急速充電用ケーブル１３から入力される４００Ａの一部を１２５Ａに制限して、又は、単独で走行用バッテリ２２から出力される電流を１２５Ａに制限して、急速充電用コネクタ２６（ケーブル側はソケット２６Ｓ）に接続される、例えば逆潮流接続用アダプタ２１により他のＥＶ２０’への急速充電を可能とするための電流制限回路３２とを備えている。

図において、４０は走行用ＡＣモータ（単に走行用モータとも称する）、４２は、走行用バッテリ２２の直流を交流化して該走行用ＡＣモータ４０に供給するためのＤＣ／ＡＣインバータ、４４は、その制御盤、５０は、モータ４０により回転されるプロペラシャフト、５２は、該プロペラシャフト５０により与えられる駆動力を左右のタイヤ５４に分けるためのデファレンシャルギアである。

前記逆潮流接続用アダプタ２１は、例えば急速充電用ケーブル１１の両端にＣＨＡｄｅＭＯ規格の急速充電用コネクタ２６のプラグ２６Ｐを接続したものとすることができる。

前記急速充電用コネクタ２６と、超急速充電用コネクタ２８は、図３に例示する如く、車両後部の跳ね上げ式ナンバープレート５６の下に並設することができる。これにより、車両の意匠に影響を与えることなく、コネクタ２６、２８を配置できる。更に、このように車両後部に配置された走行用バッテリ２２の近くにコネクタ２６、２８を配置することにより、配線等を合理化できる。

前記急速充電器１０又は超急速充電器１２とＥＶ２０のＢＭＳ２４間は、ＣＨＡｄｅＭＯ規格に従ったＣＡＮ通信により、接続検知、インタロック、情報やり取り、電池電圧・電流情報、車両駆動情報、異常情報、回生充電情報、急速充電情報などがやり取りされている。従って、充電器１０又は１２の操作ボタンを操作することで、電流制御装置３０に内蔵された各スイッチ（図示省略）が切換えられて充電電流の大きさや方向が切換えられる。ここで、他のＥＶ２０’とのＣＡＮ通信も、ＣＨＡｄｅＭＯ規格に従って行うことができる。

前記急速充電用コネクタ２６としては、図４（Ａ）にプラグ２６Ｐ側を示すように、ＣＨＡｄｅＭＯ仕様のコネクタを用いることができる。又、前記超急速充電用入力コネクタ２８としては、図４（Ｂ）にプラグ２８Ｐ側を示すように、空港で飛行機への給電に用いられているＢＩＷ社のＡｐｏｌｌｏ４００シリーズコネクタを用いることができる。

前記急速充電用ケーブル１１としては、図５（Ａ）に断面を例示するような、直径３０ｍｍ程度のＣＨＡｄｅＭＯ仕様の１００Ａケーブルを用いることができる。又、前記超急速充電用ケーブル１３としては、図５（Ｂ）に断面を例示するような、シングルジャケットで直径５０ｍｍの、コネクタと共にオーバーモールドされた４００Ａケーブルを用いることができる。図において、１１Ａ、１３Ａはグラウンド用ケーブル、１１Ｂ、１３Ｂはプラス用ケーブル、１１Ｃ、１３Ｃはマイナス用ケーブル、１１Ｄ、１３Ｄは制御用ケーブル、１１Ｅ、１３Ｅは被覆である。

以下、作用を説明する。

（１）通常の４００Ａによる超急速充電のみを行うとき
超急速充電器１２の超急速充電用ケーブル１３の先端のコネクタプラグ２８ＰをＥＶ２０のコネクタソケット２８Ｓに接続する。すると、電流制御装置３０により制御された４００Ａの電流により走行用バッテリ２２が超急速充電される。

（２）ＣＨＡｄｅＭＯ仕様の急速充電のみを行うとき
超急速充電器１２又は急速充電器１０の急速充電用ケーブル１１の先端のコネクタプラグ２６ＰをＥＶ２０のコネクタソケット２６Ｓに接続する。すると、電流制御装置３０により制御された１２５Ａの電流により走行用バッテリ２２が急速充電される。

（３）５２５Ａによる超急速充電を行うとき
超急速充電器１２の超急速充電用ケーブル１３の先端のコネクタプラグ２８Ｐと急速充電用ケーブル１１の先端のコネクタプラグ２６Ｐを、共に、コネクタソケット２８Ｓ、２６Ｓに接続する。すると、電流制御装置３０により制御された５２５Ａの電流により走行用バッテリ２２が超急速充電される。

（４）超急速充電器１２のケーブル１３を接続したままで、他のＥＶ２０’を急速充電するとき
アダプタ２１を介してコネクタ２６に他のＥＶ２０’のケーブル１１を接続し、スイッチＳをオンとする。すると、電流制御装置３０から出力され、電流制限回路３２で１２５Ａに制限された電流が、ＣＨＡｄｅＭＯ規格に従って、コネクタ２６、アダプタ２１を介して他のＥＶ２０’に供給される。

（５）単独で他のＥＶ２０’を急速充電するとき
アダプタ２１を介してコネクタ２６に他のＥＶ２０’のケーブル１１を接続し、スイッチＳをオンとする。すると、走行用バッテリ２２から出力され、電流制限回路３２で１２５Ａに制限された電流が、ＣＨＡｄｅＭＯ規格に従って、コネクタ２６、アダプタ２１を介して他のＥＶ２０’に供給される。

前記超急速充電用ケーブル１３は、図６に示す如く、超急速充電器１２の制御盤１４から取り出されて支持台車６０に取付けられている。このケーブル１３は、天井梁６４とワイヤ６６及びリンク６８により吊下げられている。

前記支持台車６０は、図７に示す様なキャスター車輪６２を用いた自在台車とされている。

この支持台車６０には、ノイズ対策機器７０が配設されている。このように、コネクタ２８の近傍にノイズ対策機器７０を配設することによって、ノイズを効果的に吸収できる。

又、前記支持台車６０の車輪６２は導電性材料で構成して、ノイズを逃すようにされている。なお、車輪６２として、帯電防止キャスターや導電性ゴムキャスターなどが用いられる。

このように、コネクタケーブルを支持することにより、次のような効果を有する。

（１）重く硬い電線サイズでも支持台車６０により超急速充電用コネクタ２８が人力で移動可能となり大電流の超急速充電が可能となる。

（２）図８に例示するように、駐車位置が離れていても、簡易に移動対応でき、バス２０Ｂと小型車２０Ｓの２台駐車でも超急速充電が可能となる。

（３）支持台車６０上にノイズ対策機器７０が設置可能となり（従来は制御盤１４内）、より効果的なノイズ除去が可能となり、大電流大電圧の超急速充電が可能となる。

（４）支持台車６０の車輪６２を導電性材料とすることにより、ノイズや静電気などの不要電流を接地可能となり、さらに効果的になる。

本実施形態においては、他のＥＶ２０’にも急速充電可能としたので、急速充電器１０が塞がっていて他のＥＶ２０’が使えないときや、他のＥＶ２０’が電欠して立ち往生した時でも、アダプタ２１を通じて他のＥＶ２０’を単独で急速充電でき、利便性が高い。なお、他のＥＶ２０’への急速充電機能は省略することも可能である。

前記実施形態においては、急速充電がＣＨＡｄｅＭＯ仕様とされ、超急速充電が４００Ａ充電とされていたが、急速充電や超急速充電の仕様は、これに限定されない。

又、急速充電用コネクタ２６と超急速充電用コネクタ２８を並設する位置も、跳ね上げ式ナンバープレート５６の裏に限定されず、他の場所でも良い。更に、取扱は不便になるが、両コネクタ２６、２８が離れていても良い。

更に、走行用バッテリ２２の種類も、リチウムイオン電池に限定されない。

１０…急速充電器
１１…急速充電用ケーブル
１２…超急速充電器
１３…超急速充電用ケーブル
１４…制御盤
２０、２０’…電気自動車（ＥＶ）
２１…逆潮流接続用アダプタ
２２…走行用バッテリ
２６…急速充電用コネクタ
２８…超急速充電用コネクタ
２６Ｐ、２８Ｐ…プラグ
２６Ｓ、２８Ｓ…ソケット
３０…電流制御装置
３２…電流制限回路
５６…跳ね上げ式ナンバープレート
６０…支持台車
６２…車輪
７０…ノイズ対策機器

Claims (7)

1. 超急速充電対応電気自動車であって、急速充電器を用いる急速充電用のコネクタと、
   前記急速充電器よりも早い超急速充電器を用いる超急速充電用のコネクタとを共に備え、
   前記急速充電用のコネクタによる急速充電と、前記超急速充電用のコネクタによる超急速充電とが、それぞれ独立して可能とされると共に、前記急速充電用のコネクタと超急速充電用のコネクタを併用した超急速充電が可能とされていることを特徴とする超急速充電対応電気自動車。
2. 前記急速充電用のコネクタと超急速充電用のコネクタが、隣接して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の超急速充電対応電気自動車。
3. 前記急速充電用のコネクタと超急速充電用のコネクタが、跳ね上げ式ナンバープレートの下に並設されていることを特徴とする請求項２に記載の超急速充電対応電気自動車。
4. 前記超急速充電用のコネクタによる超急速充電時又は超急速充電終了後に、前記急速充電用のコネクタを利用した他の電気自動車への充電が可能とされていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の超急速充電対応電気自動車。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の超急速充電対応電気自動車の超急速充電用のコネクタと接続される超急速充電用ケーブルが、移動可能な支持台車に取付けられていることを特徴とする超急速充電用ケーブルの支持構造。
6. 前記支持台車にノイズ対策機器が搭載されていることを特徴とする請求項５に記載の超急速充電用ケーブルの支持構造。
7. 前記支持台車の車輪が導電性材料で構成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の超急速充電用ケーブルの支持構造。

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