JP2013109983A - 給電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ケーブルの交換作業が容易に行える給電制御装置を提供する。
【解決手段】給電制御装置１は本体部２と第１ケーブル３と第２ケーブルとを備えている。本体部２の内部には、電源から電動車両への給電を制御する給電制御回路が収納されている。第１ケーブル３は電源と給電制御回路との間を電気的に接続する。第２ケーブルは、電動車両に着脱自在に接続されて、電動車両が備える充電回路と給電制御回路との間を電気的に接続する。第１ケーブル３は、本体部２に着脱自在に接続されている。そして、第１ケーブル３が本体部２に電気的に接続された状態では、本体部２に設けられた磁石１６が第１ケーブル３に設けられた金属製の受け板２６を磁力で吸着することによって、両者が接続された状態が保持される。
【選択図】図１

Description

本発明は、給電制御装置に関するものである。

従来、電源から電動車両（例えば蓄電池式電気自動車やプラグインハイブリッド車など電動機を動力源とする車両）への給電を制御する給電制御装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。

上記の特許文献１に開示された給電制御装置は給電制御回路を収納した本体ブロックを備え、本体ブロックからは、電源コンセントに接続されるプラグを備えたケーブルと、電動車両に接続されるプラグを備えたケーブルとが導出されている。

特開２０１１−１７６９２０号公報

ところで、電源コンセントの接続口の形状は国によって異なるため、上記特許文献１に開示された給電制御装置では、電源コンセントに接続されるプラグを備えたケーブルを、本体ブロックに着脱自在としている。また、電動車両に接続されるプラグを備えたケーブルも、本体ブロックに着脱自在となっている。しかしながら、電源コンセント側のケーブル及び電動車両側のケーブルは、本体ブロックにねじ固定されるか、或いは、本体ブロックへのケーブルの結合部分を覆う覆い体がねじで固定されている。そのため、ケーブルを交換するためには、工具でねじを緩めたり、ねじを締めたりする作業が必要になり、ケーブルの交換作業に手間がかかるという問題があった。

本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、ケーブルの交換作業が容易に行える給電制御装置を提供することにある。

本願の給電制御装置は、電源から電動車両への給電を制御する給電制御部を収納する本体部と、本体部に接続されて電源から電力供給を受ける第１ケーブルと、本体部に接続されて電動車両への給電を行う第２ケーブルとを備える。第１ケーブル及び第２ケーブルのうち少なくとも何れか一方のケーブルが本体部に着脱自在に接続され、上記少なくとも何れか一方のケーブルと本体部とが電気的に接続された状態を磁力で保持する保持部がそれぞれに設けられたことを特徴とする。

この給電制御装置において、少なくとも何れか一方のケーブルと給電制御部との間を電気的に接続する複数極の端子部を備え、複数極の端子部が配置された部位の外側に保持部が設けられることも好ましい。

この給電制御装置において、少なくとも何れか一方のケーブルと給電制御部との間を電気的に接続する端子部を備え、少なくとも何れか一方のケーブルと本体部との接続部分において、端子部が設けられた位置と保持部が設けられた位置との間に段差が設けられることも好ましい。

この給電制御装置において、少なくとも何れか一方のケーブルと給電制御部との間を電気的に接続する端子部と、少なくとも何れか一方のケーブルと本体部との隙間を塞ぐことによって隙間から端子部側へ水が浸入するのを抑制するシール材とを備え、シール材で囲まれる部位の外側に保持部が配置されることも好ましい。

本発明によれば、第１ケーブル及び第２ケーブルのうち本体部に着脱自在に接続されるケーブルと本体部とが互いに電気的に接続された状態を磁力で保持しているので、特別な工具を必要とせず、ケーブルの交換作業を容易に行うことができる。

（ａ）（ｂ）は給電制御装置の本体部から第１ケーブルが外された状態の要部拡大斜視図である。 （ａ）（ｂ）は給電制御装置の本体部に第１ケーブルが接続された状態の要部拡大斜視図である。 給電制御装置の外観図である。 （ａ）（ｂ）は給電制御装置の要部を示す断面図である。 給電制御装置の概略的なブロック回路図である。

本実施形態の給電制御装置を図１〜図５に基づいて説明する。

本実施形態の給電制御装置は可搬型の装置であり、電源（例えば商用交流電源）から電動車両への給電を制御するために用いられる。尚、電動車両には、例えば動力源として電動機のみを備えた電気自動車（ＥＶ）や、動力源としてエンジンと電動機を併用するハイブリッド車（ＨＥＶ）やプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）や、電動バイクなどがある。

図３は給電制御装置１の外観図であり、図５は給電制御装置１の概略的なブロック図である。給電制御装置１は本体部２と第１ケーブル３と第２ケーブル４を主要な構成として備えている。

本体部２は細長い箱型に形成されており、その内部には電源から電動車両１００への給電を制御する給電制御回路３０（図５参照）が収納されている。尚、電動車両１００は、電動機を駆動する電源として例えばリチウムイオン二次電池のような二次電池１０２と、この二次電池１０２を充電する充電回路１０１とを備えている。

第１ケーブル３は、本体部２に収納された給電制御回路３０と、電源を供給するために建物の壁などに設置された電源コンセント（図示せず）との間を電気的に接続するものであり、本体部２の長手方向一端側（図３中の左側）から導出されている。第１ケーブル３は電圧極の２本の電線３ａ，３ｂと接地線３ｃとで構成されている。第１ケーブル３の先端には、電動コンセントに差込接続される電源側プラグ５が接続されている。

第２ケーブル４は、本体部２に収納された給電制御回路３０と、電動車両１００の充電回路１０１との間を電気的に接続するものであり、本体部２の長手方向他端側（図３中の右側）から導出されている。第２ケーブル４は、電圧極の２本の電線４ａ，４ｂと、接地線４ｃと、電動車両１００との間で信号を授受するための信号線４ｄとで構成される。第２ケーブル４の先端には、電動車両１００のコネクタ（図示せず）に着脱自在に接続される充電コネクタ６（いわゆる充電ガン）が接続されている。

本体部２の内部に収納される給電制御回路３０は、図５に示すように、リレー３１と、零相変流器（ＺＣＴ）３２と、制御回路３３と、電源回路３４とを主要な構成として備えている。

リレー３１は２極の接点３１ａ，３１ｂを備え、制御回路３３からの制御信号に応じて接点３１ａ，３１ｂのオン／オフが切り替えられる。一方の接点３１ａは、第１ケーブル３の電線３ａと第２ケーブル４の電線４ａの間を電気的に接続する内部配線Ｌ１の途中に接続されている。他方の接点３１ｂは、第１ケーブル３の電線３ｂと第２ケーブル４の電線４ｂの間を電気的に接続する内部配線Ｌ２の途中に接続されている。これらの接点３１ａ，３１ｂが、制御回路３３からの制御信号に応じてオン／オフすることによって、電源から電動車両１００への給電路が開閉される。尚、第１ケーブル３の接地線３ｃと、第２ケーブル４の接地線４ｃとの間は内部配線Ｌ３を介して電気的に接続されている。

零相変流器３２は、電動車両１００側での漏電時に発生する不平衡電流を検出するために設けられ、リレー３１の一次側（電源側）で内部配線Ｌ１，Ｌ２がコアに挿通されており、その出力信号は制御回路３３に入力される。

制御回路３３は、例えばマイコンなどをその構成要素として備え、給電制御装置１の各部を統括的に制御する。制御回路３３は、電動車両１００の充電回路１０１から第２ケーブル４の信号線４ｄを介して入力される信号（所謂ＣＰＬＴ信号）に基づいて、リレー３１のオン／オフを制御することによって、電源から電動車両１００への給電路を開閉する。また制御回路３３は、零相変流器３２の検出出力をもとに不平衡電流の発生を検出すると、電動車両１００側で漏電が発生したと判断し、リレー３１を開極させて電動車両１００への電力供給を遮断する（漏電保護動作）。尚、制御回路３３は、漏電保護動作を行う際に、ランプを点滅させたり、ブザー或いはスピーカから警報音を発生させたりすることによって、ユーザに漏電発生を報知することも好ましい。

電源回路３４は、リレー３１よりも一次側で内部配線Ｌ１，Ｌ２に接続されており、内部配線Ｌ１，Ｌ２を介して電源供給を受けて、制御回路３３などの動作電源を生成する。

給電制御回路３０は上記のような構成を有しており、この給電制御回路３０によって電源から電動車両１００への給電状態が制御される。

この給電制御装置１では、電動車両側の第２ケーブル４は本体部２内部の端子台（図示せず）に結線されており、第２ケーブル４を交換するためには本体部２を分解する必要があるが、電源側の第１ケーブル３は本体部２にコネクタ接続されている。

ここで、第１ケーブル３と本体部２の接続部分の構成について図１〜図４を参照して詳細に説明する。

本体部２の長手方向一端側の端面２ａには丸穴状に窪んだ嵌合凹部１１が設けられている。端面２ａには嵌合凹部１１の周りに環状の周壁１２が設けられ、周壁１２を間にして左右両側位置にそれぞれ磁石１６が配置されている。嵌合凹部１１の底面には、内部配線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３にそれぞれ電気的に接続された３本の棒状端子１３が、正三角形の頂点をなす位置に配置されている。各棒状端子１３は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、嵌合凹部１１の底壁に設けられた孔１１ａに挿通され、図４中の左右方向において移動自在となっている。各棒状端子１３は、本体部２の内部に収納されたコイルばね１４によって、図４中の右側（後述するプラグコネクタ７側）に押し付けられている。尚、棒状端子１３の後端には、孔１１ａよりも大径のばね受け座１３ａが一体に設けられており、ばね受け座１３ａが孔１１ａの周縁に当接することで、棒状端子１３がそれ以上右側へ移動することができず、棒状端子１３が脱落しないようになっている。

一方、第１ケーブル３の端部には、本体部２に設けられたレセプタクルコネクタ１０に着脱自在に接続されるプラグコネクタ７が設けられている。プラグコネクタ７は、合成樹脂により略円柱形状に形成されたプラグ本体２０を備えている。プラグ本体２０の前面（本体部２との対向面）には、プラグ本体２０よりも外径が一回り小さく、且つ、周壁１２の内径よりも外径が若干小さい円柱状の嵌合部２１が設けられ、この嵌合部２１の周りには周壁１２が挿入される環状の溝２２が設けられている。嵌合部２１には、前面から周面の途中にかけて軸方向に延び、嵌合凹部１１の内側に設けられた突起１５が嵌合する位置決め用のキー溝２３が設けられている。また嵌合部２１の前面には、第１ケーブル３が備える電線Ｌ１〜Ｌ３にそれぞれ電気的に接続された３個の端子２４が、正三角形の頂点をなす位置に配置されている。またプラグ本体２０の外周面には、中心軸を間にした両側位置からそれぞれ外側に張り出す形で張出部２５，２５が設けられている。各張出部２５の前面には、本体部２の磁石１６と対向する位置に、磁性材料（例えば金属材料）から板状に形成された受け板２６がそれぞれ設けられている。ここにおいて、棒状端子１３と端子２４とで、給電制御回路３０とケーブルとの間を電気的に接続する端子部が構成される。

このプラグコネクタ７をレセプタクルコネクタ１０に接続する際に、キー溝２３と突起１５の位置を合わせて、嵌合部２１が嵌合凹部１１の内部に挿入されると、棒状端子１３が対応する端子２４に接触し、第１ケーブル３と給電制御回路３０との間が電気的に接続される。この時、コイルばね１４が撓められ、コイルばね１４のバネ力によって棒状端子１３と端子２４との接圧が与えられる。また、嵌合部２１が嵌合凹部１１の内部に所定位置まで差し込まれると、本体部２に設けられた磁石１６とプラグコネクタ７の受け板２６との間に働く磁力によって、プラグコネクタ７がレセプタクルコネクタ１０に接続された状態が保持される。ここにおいて、プラグコネクタ７側の受け板２６と本体部２側の磁石１６とで保持部が構成される。尚、本実施形態では本体部２側に磁石１６が設けられ、プラグコネクタ７側に受け板２６が設けられているが、プラグコネクタ７側に磁石が設けられ、この磁石に吸着される受け板が本体部２側に設けられてもよい。

一方、プラグコネクタ７をレセプタクルコネクタ１０から取り外す場合には、磁石１６による磁気吸引力よりも大きな力でプラグコネクタ７を引っ張ると、受け板２６が磁石１６から離れて、プラグコネクタ７がレセプタクルコネクタ１０から取り外される。

このようにプラグコネクタ７をレセプタクルコネクタ１０に着脱する際に、特別な工具を必要としないので、プラグコネクタ７をレセプタクルコネクタ１０に着脱する作業を容易に行うことができる。

以上説明したように、本実施形態の給電制御装置１は、電源から電動車両１００への給電を制御する給電制御回路３０（給電制御部）を収納する本体部２と、本体部２に接続されて電源から電力供給を受ける第１ケーブル３と、本体部２に接続されて電動車両１００への給電を行う第２ケーブル４とを備える。第１ケーブル３及び第２ケーブル４のうち少なくとも何れか一方のケーブル（本実施形態では第１ケーブル３）は本体部２に着脱自在に接続される。そして、少なくとも何れか一方のケーブル（第１ケーブル３）と本体部２とが電気的に接続された状態を磁力で保持する保持部（磁石１６及び受け板２６からなる）がそれぞれに設けられたことを特徴とする。

これにより、第１ケーブル３及び第２ケーブル４のうち本体部２に着脱自在に接続されるケーブルと本体部２とが互いに電気的に接続された状態を磁力で保持しているので、特別な工具を必要とせず、本体部２とケーブルとを容易に着脱することができる。また、上記のケーブルと本体部２とが外れる方向に、保持部による磁力を超える力が加わった場合にはケーブルと本体部２とが外れるので、ケーブルと本体部２との接続部位に磁力を超える過大な力が加わるのを抑制できる。また、本体部２とケーブルとが接続された状態を、一方に設けられた爪を他方に設けられた孔と係止させることによって保持する場合、爪と孔との係止状態や、爪及び孔の経年による変形などによって、係止状態を外すために加える力が安定しない可能性がある。それに対して、本願の給電制御装置１では、第１ケーブル３及び第２ケーブル４のうちの少なくとも何れか一方と本体部２とが接続された状態は磁力で保持されているので、本体部２とケーブルとを外すために加える力が安定するという効果もある。

また、本実施形態の給電制御装置１は、第１ケーブル３と給電制御回路３０との間を電気的に接続する端子部（棒状端子１３及び端子２４からなる）を複数極備えている。そして、複数極の端子部が配置された部位（棒状端子１３及び端子２４がそれぞれ配置された三角形状の領域）の外側に保持部（磁石１６及び受け板２６）が配置されている。

ここで、本体部２及びケーブル（本実施形態では第１ケーブル３）の一方に設けられた磁石１６と、他方に設けられた金属部材（受け板２６）とで保持部が構成される場合、複数極の端子部が配置された部位に保持部が配置されていると、保持部を構成する金属部材の影響で複数極の端子部の間で異極間距離が短くなる可能性がある。それに対して、複数極の端子部が配置された部位の外側に保持部（磁石１６及び受け板２６）が配置されているので、複数極の端子部の間で異極間距離を長くとることができ、複数極の端子部の間の絶縁性能が向上する。

また本実施形態の給電制御装置１では、図４（ａ）に示すように、棒状端子１３が設けられた位置（本実施形態では嵌合凹部１１の底面）と、磁石１６が配置された位置（本体部２の端面２ａ）との間に段差Ｄ１が設けられている。

このように、本体部２に着脱自在に接続されるケーブル（第１ケーブル３又は第２ケーブル４）と本体部２との接続部分において、端子部が設けられた位置と、保持部が設けられた位置との間に段差Ｄ１が設けられている。これにより、本体部及びケーブルの一方に設けられた磁石１６と、他方に設けられた金属部材（受け板２６）とで、保持部が構成される場合でも、段差Ｄ１を設けることによって、保持部と端子部との沿面距離を長くとることができ、絶縁性能が向上する。

また本実施形態の給電制御装置１では、嵌合部２１の周面においてキー溝２３が設けられた位置よりも奥側に、円周方向の全周に亘ってＯリング溝２１ａが形成されている。そして、プラグコネクタ７がレセプタクルコネクタ１０に接続された状態では、Ｏリング溝２１ａに嵌められたＯリング２７が、嵌合凹部１１の内周面に圧接することで、嵌合部２１と嵌合凹部１１との隙間が塞がれる。したがって、嵌合部２１と嵌合凹部１１との隙間から、端子部（棒状端子１３及び端子２４からなる）が配置された部位に雨水が浸入しにくくなっている。

ここで、本実施形態ではシール材であるＯリング２７で囲まれる部位の外側に保持部（磁石１６及び受け板２６からなる）が配置されている。したがって、端子部と保持部を両方共にシール材で囲む場合に比べて、シール材で囲む部分が小さくなり、全体として小型化を実現することができる。

尚、本実施形態では電源側の第１ケーブル３が本体部２に着脱自在に設けられているので、例えば国によって電源プラグの形状が異なる場合でも、第１ケーブル３を交換することによって、電源プラグの形状違いに容易に対応できる。また、第２ケーブル４を本体部２に着脱自在として、第２ケーブル４が本体部２に電気的に接続された状態を磁力で保持する保持部を設けてもよく、電動車両側の第２ケーブル４の交換を容易に行うことができる。また、第１ケーブル３及び第２ケーブル４の両方が本体部２に着脱自在に設けられ、第１ケーブル３及び第２ケーブル４が本体部２に接続された状態をそれぞれ磁力で保持する保持部を設けてもよく、電源側のケーブル及び電動車両側のケーブルを両方共に容易に交換することができる。

１ 給電制御装置
２ 本体部
２ａ 端面
３ 第１ケーブル
４ 第２ケーブル
７ プラグコネクタ
１０ レセプタクルコネクタ
１３ 棒状端子（端子部）
１６ 磁石（保持部）
２４ 端子（端子部）
２６ 受け板（保持部）
３０ 給電制御回路（給電制御部）
１００ 電動車両
１０１ 充電回路
１０２ 二次電池

Claims (4)

1. 電源から電動車両への給電を制御する給電制御部を収納した本体部と、
   前記本体部に接続されて前記電源から電力供給を受ける第１ケーブルと、
   前記本体部に接続されて前記電動車両への給電を行う第２ケーブルとを備え、
   前記第１ケーブル及び前記第２ケーブルのうち少なくとも何れか一方のケーブルが前記本体部に着脱自在に接続され、
   前記少なくとも何れか一方のケーブルと前記本体部とが電気的に接続された状態を磁力で保持する保持部がそれぞれに設けられたことを特徴とする給電制御装置。
2. 前記少なくとも何れか一方のケーブルと前記給電制御部との間を電気的に接続する複数極の端子部を備え、
   前記複数極の端子部が配置された部位の外側に前記保持部が設けられたことを特徴とする請求項１記載の給電制御装置。
3. 前記少なくとも何れか一方のケーブルと前記給電制御部との間を電気的に接続する端子部を備え、
   前記少なくとも何れか一方のケーブルと前記本体部との接続部分において、前記端子部が設けられた位置と前記保持部が設けられた位置との間に段差が設けられたことを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の給電制御装置。
4. 前記少なくとも何れか一方のケーブルと前記給電制御部との間を電気的に接続する端子部と、
   前記少なくとも何れか一方のケーブルと前記本体部との隙間を塞ぐことによって前記隙間から前記端子部側へ水が浸入するのを抑制するシール材とを備え、
   前記シール材で囲まれる部位の外側に前記保持部が配置されたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の給電制御装置。

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