JP2015089249A - 車両充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】接続される車両の車種（モード）や、作業者の不注意や埃といった外部要因に作用されず、充電コネクタの嵌合状態を正確に検出できる車両充電装置を提供すること。
【解決手段】充電ケーブル１には、電源線２４、アース線２６のほか、嵌合プラグ６と繋がる嵌合線２５を内蔵し、充電コネクタ受部４には、嵌合プラグ６に繋がる導電部２２を設け、充電装置本体２８には、開閉器４２を動作させて充電を制御する充電制御部２９と、嵌合線２５に嵌合検出用の電圧を印加する電圧印加部３０と、電圧印加部３０から電圧が印加された際の嵌合線２５の電位を検出し、その検出電位に基づいて充電コネクタ２と充電コネクタ受部４との嵌合状態を判定する嵌合判定部３１を形成した。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車載電池を備えた充電車両の充電に用いる車両充電装置に関するものである。

電気自動車やプラグインハイブリッドカー等への充電は、これらの車両と車両充電装置を充電ケーブルで接続して行われる。

充電ケーブルは、先端に充電コネクタを備え、この充電コネクタを車両側に設けた給電口に接続して、車両への充電が行われる。一方、不使用時の充電コネクタは、車両充電装置に設けた充電コネクタ受部に戻されて保持される。

公共スペースに設置される車両充電装置では、充電コネクタと車両側の給電口、あるいは、充電コネクタと車両充電装置側に設けた充電コネクタ受部との嵌合状態を判定して、充電コネクタが充電コネクタ保持部に戻されたことを検出を的確に行う必要がある。

充電コネクタが充電コネクタ受部に戻されたことを検出する手段として、例えば、特許文献１には、充電コネクタ保持部に備えた機械式の戻りセンサで、充電コネクタで戻りセンサを押圧して物理的に検出する方法が開示されている。

具体的には、特許文献１には、充電コネクタ保持構造として、充電コネクタの充電端子部の上部に形成された係止爪部を、充電コネクタ保持部の爪係合部に係止させた上で、充電コネクタ保持部に備えたロック機構によって係止爪部の動きを規制する技術が開示されている。
ロック機構は、図５に示すように、爪係合部４１と係合した係止爪部３５の上部を覆って、爪係合部４１が係止爪部から離脱する動きを規制する規制片３６と、該規制片を駆動するシリンダ３７から構成されるものであり、シリンダは、充電コネクタ３８が充電コネクタ保持部３９に戻されたことを検出する戻りセンサ４０から発信される駆動信号により動作し、リンクを介して規制片を係止受部方向に移動させるものである。
このロック機構に、戻りセンサとして、係止爪部の位置を物理的に検出する係止爪検出部を設けている。

しかし、特許文献１の技術では、充電コネクタの嵌め込み操作が不正確であって、図６に示すように、爪係合部４１と係止爪部３５が正しい位置で係合しておらず、充電コネクタ３８が外れ落ちないまでも半嵌合の状態にある場合においても、係止爪部の端部を検出した戻りセンサ４０は、充電コネクタが戻されたものと判定してしまうことがあったり、埃などの影響で動作不良を生じやすく、信頼性の観点から上記システムへの適用は困難であるという問題がある。

特開２０１２−１９６０８号公報

本発明の目的は前記の問題を解決し、接続される車両の車種（モード）や、埃などの外部要因に作用されず、充電コネクタの嵌合状態を正確に検出できる車両充電装置を提供することである。

上記課題を解決するためになされた本発明の車両充電装置は、充電ケーブルの電源線を介して車両に充電電圧を印加する電極プラグと充電ケーブルのアース線に繋がるアースプラグと、充電コネクタ受部との接続を検出するための嵌合プラグと、前記嵌合プラグとアースプラグ間を繋ぐ電路とを備えた充電コネクタを車両の給電口に接続して車両の充電を行うとともに、不使用時に充電コネクタを収納する充電コネクタ受部を備えた車両充電装置であって、充電ケーブルには、前記電源線、アース線のほか、嵌合プラグと繋がる嵌合線を内蔵し、充電コネクタ受部には、前記嵌合プラグに繋がる導電部を設け、充電装置本体には、開閉器を動作させて充電を制御する充電制御部と、前記嵌合線に嵌合検出用の電圧を印加する電圧印加部と、前記電圧印加部から電圧が印加された際の嵌合線の電位を検出し、その検出電位に基づいて充電コネクタと充電コネクタ受部との嵌合状態を判定する嵌合判定部とを備えたことを特徴とするものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の車両充電装置において、充電コネクタの近接を検出する検知部を備え、前記充電制御部は、該検知部の検出信号を受けて、前記電圧印加部に電圧印加を指示する印加命令手段を備えることを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の車両充電装置において、前記嵌合判定部では、充電コネクタの嵌合状態と充電コネクタの接続先とを判定し、前記充電制御部は、該嵌合判定部による車両との接続判定を受けて、前記電圧印加部に電圧印加中止を指示する印加中止命令手段を備えることを特徴とするものである。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の車両充電装置において、前記充電制御部は、該嵌合判定部による車両との離脱判定を受けて、前記電圧印加部に電圧印加再開を指示する印加再開命令手段を備えることを特徴とするものである。

充電ケーブルの電源線を介して車両に充電電圧を印加する電極プラグと充電ケーブルのアース線に繋がるアースプラグと、充電コネクタ受部との接続を検出するための嵌合プラグと、前記嵌合プラグとアースプラグ間を繋ぐ電路とを備えた充電コネクタを車両の給電口に接続して車両の充電を行うとともに、不使用時に充電コネクタを収納する充電コネクタ受部を備えた車両充電装置であって、充電ケーブルには、前記電源線、アース線のほか、嵌合プラグと繋がる嵌合線を内蔵し、充電コネクタ受部には、前記嵌合プラグに繋がる導電部を設け、充電装置本体には、開閉器を動作させて充電を制御する充電制御部と、前記嵌合線に嵌合検出用の電圧を印加する電圧印加部と、前記電圧印加部から電圧が印加された際の嵌合線の電位を検出し、その検出電位に基づいて充電コネクタと充電コネクタ受部との嵌合状態を判定する嵌合判定部とを備えた本発明の車両充電装置によれば、
接続される車両の車種（モード）や、作業者の不注意や埃といった外部要因に作用されず、充電コネクタの嵌合状態を正確に検出することができる。

充電コネクタと充電コネクタ受部の断面図である。 第１の実施形態の説明図である。 充電コネクタが車両の給電口と接続された状態を示す説明図である。 第２の実施形態の説明図である。 特許文献１の充電コネクタ保持構造の説明図である。 半嵌合状態の説明図である。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。

本実施形態の車両充電装置は、充電ケーブル１の先端に備えた充電コネクタ２を車両３の給電口に接続して車両３の充電を行うものであり、充電装置本体２８には、不使用時の充電コネクタ２を嵌合させて保持する充電コネクタ受部４を備えている。

充電コネクタ２は、図１に示すように、先端に形成された充電端子部１７に、接続用プラグとして、電極プラグ５と嵌合プラグ６とアースプラグ７と充電制御信号プラグ８を有している。これらの接続用プラグ５、６、７、８は、充電時には、図３に示すように、車両３の給電口に形成されたプラグ受金具９、１０、１１、１２に接続され、不使用時には充電コネクタ受部４に戻されて、図２に示すように、充電コネクタ受部４に形成されたプラグ受金具１３、１４、１５、１６に接続される。

また、充電コネクタ２の充電端子部１７の上方には、係止爪部１８を備えている。
係止爪部１８は、充電コネクタ２の着脱操作の際に、操作ボタン１９を押圧して、その先端部が上方の移動ポジションに持ち上げて、車両３の給電口もしくは充電コネクタ受部４との係止状態を解除し、車両３の給電口もしくは充電コネクタ受部４に正しく嵌め込まれた状態では、前記の移動ポジションから定位置に戻って係止状態を維持する機能を有するものである。

図２に示すように、充電コネクタ２の内部には、嵌合プラグ６とアースプラグ７間を繋ぐ電路２０が形成されている。この電路２０には、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３が直列に配置され、Ｒ３と操作ボタン１９に連動する開閉部２１が並列に配置されている。開閉部２１は、係止爪部１８とも連動して動き、操作ボタン１９が押圧されていない場合や、係止爪部１８が定位置にある際に閉状態となる。

充電コネクタ受部４には、嵌合プラグ６とアースプラグ７間と繋ぐ導電部２２が形成されている。この導電部２２には、抵抗Ｒ４が配置されている。
なお、導電部２２はアースプラグ７に接続されず、充電コネクタ受部４にて接地が施されていてもよい。

図２に示す第１の実施形態では、充電コネクタ受部４には、充電コネクタ２の接近を機械的に検出する検知部としてリミットスイッチ２３を隣接配置している。検知部は充電コネクタの接近を検出できるものであれば、従来と同様の機械式の戻りセンサでよいし、非接触の近接センサ等であってもよい。

充電ケーブル１には、電極プラグ５と繋がる電源線２４と、嵌合プラグ６と繋がる嵌合線２５と、アースプラグ７と繋がるアース線２６と、充電制御信号プラグ８と繋がる充電制御信号線２７とが内蔵されている。

車両充電装置の充電装置本体２８には、充電制御信号線２７からの充電制御信号によりリレー４２を開閉し充電制御を行う充電制御部２９と、嵌合線２５に嵌合検出用の電圧を印加する電圧印加部３０と、嵌合線２５の電位を検出してその検出電位に基づいて充電コネクタ２の嵌合状態を判定する嵌合判定部３１を備えている。
充電制御部２９には、リミットスイッチ２３による充電コネクタ接近検出信号を受けて、電圧印加部３０に電圧印加を指示する印加命令手段を備えている。
なお印加命令手段は充電コネクタ接近検出信号が出力されない場合は、電圧印加部３０に電圧印加の停止を指示する。

電圧印加部３０と嵌合線２５と繋ぐ電路３２には、抵抗Ｒ１が配置されている。

図３に示すように、車両３側には、抵抗Ｒ５、Ｒ６を含む接続回路が形成されて、印加部３４から所定の検出用電圧が常時印加されている。車両３に設けられた検出部３３は給電口のプラグ受金具１０の電位を検出することにより、充電コネクタ２と車両３との接続を判定する。

以下、嵌合判定部３１が、充電コネクタ２と充電コネクタ受部４との嵌合状態を判定する流れを説明する。

嵌合状態の判定は、嵌合判定部３１に予め記録された嵌合判定データに基づいて行われる。本実施形態では、表１に示す嵌合判定データに基づいて嵌合状態の判定を行う。

「コネクタ受部と正常嵌合」状態
充電コネクタ２が充電コネクタ受部４に正常に嵌合されている状態では、充電コネクタ２はリミットスイッチ２３を押圧しているので、嵌合線２５には電圧印加部３０より所定電圧が印加されている。また、係止爪部１８が定位置にあり、開閉部２１は閉状態となっているため、嵌合線２５には、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４の合成抵抗に応じた電位（第１の電位）が発生する。
これにより嵌合判定部３１は正常嵌合と判定し、充電制御部２９は通信手段（図示せず）等により、充電コネクタが正常に戻された旨を外部出力することができる。

「コネクタ受部と半嵌合」状態
充電コネクタ２が充電コネクタ受部４に差し込まれ、嵌合プラグ６とアースプラグ７間が導電部２２と繋がってはいるが、係止爪部１８が充電コネクタ受部４に形成された爪係合部４ａと係合していない半嵌合状態でも、充電コネクタ２はリミットスイッチ２３を押圧しているので、嵌合線２５には電圧印加部３０所定電圧が印加されている。
この場合、係止爪部１８の先端部が、操作ボタン１９を押圧した場合と同様、上方の移動ポジションに持ち上げられたままとなっており、開閉部２１は開状態となっているため、嵌合線２５には、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の合成抵抗に応じた電位（第２の電位）が発生する。
これにより嵌合判定部３１は半嵌合と判定し、充電制御部２９は通信手段等により、充電コネクタが半嵌合である旨を外部出力するとともに警報表示をすることができる。

「コネクタ受部に不完全差込」状態
充電コネクタ２が充電コネクタ受部４に差し込まれ、リミットスイッチ２３を押圧しているので、嵌合線２５には電圧印加部３０所定電圧が印加されているが、嵌合プラグ６とアースプラグ７間を繋ぐ導電部２２が繋がっていない状態で、係止爪部１８が定位置にある場合には、嵌合線２５には、Ｒ１、Ｒ２の合成抵抗に応じた（第３の電位）が発生する。
このような場合で、操作ボタン１９が押圧された場合には、嵌合線２５には、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の合成抵抗に応じた電位（第４の電位）が発生する。
いずれの場合も嵌合判定部３１は不完全差込と判定し、充電制御部２９は通信手段等により、充電コネクタが不完全差込である旨を外部出力するとともに警報表示をすることができる。

上記した嵌合判定部３１で検出する第１〜４の電位により、充電コネクタ２の状態を充電装置で的確に把握でき、警告表示、課金制御及び遠隔地での監視等に適用することが可能である。なお、第１〜４の各電位は、以下に説明する車両側に接続した場合の第５、第６の電位と異なるものにする。

「車両の給電口と正常嵌合」状態
充電コネクタ２が車両３の給電口に正常に嵌合されている状態は、充電コネクタ２はリミットスイッチ２３を押圧していないので、嵌合線２５には電圧印加部３０からは電圧が印加されていないが、車両側の印加部３４から所定電圧が印加される。また、係止爪部１８が定位置にあり、開閉部２１は閉状態となっているため、嵌合線２５には、Ｒ２、Ｒ５、Ｒ６の合成抵抗に応じた電位（第５の電位）が発生する。
これにより嵌合判定部３１は車両３と正常嵌合したと判定し、充電制御部２９は通信手段等により、充電コネクタ２が車両３と正常嵌合した旨を外部出力することができる。このように、嵌合判定部３１は充電コネクタが充電コネクタ受部４に接続したか、車両３の給電口に接続したかを判定することもできる。

「車両の給電口と半嵌合」状態
充電コネクタ２が車両３の給電口に差し込まれてはいるが、係止爪部１８が車両３の給電口に形成された爪係合部４ａと係合していない半嵌合状態では、係止爪部１８の先端部が、操作ボタン１９を押圧した場合と同様、上方の移動ポジションに持ち上げられたままとなっており、開閉部２１は開状態となっているため、嵌合線２５には、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ５、Ｒ６の合成抵抗に応じた電位（第６の電位）が発生する。
これにより嵌合判定部３１は車両と不完全差込と判定し、充電制御部２９は通信手段等により、充電コネクタ２が車両３と不完全差込である旨を外部出力するとともに警報表示をすることができる。

更に、嵌合判定部３１で検出される電位が第５の電位および第６の電位からゼロ電位に変化したことをもって、充電コネクタ２と車両との離脱判定とすることができる。

上記実施形態では、リミットスイッチ２３による充電コネクタ接近検出信号を受けて、電圧印加部３０に向けて印加開始信号を送信する実施形態を説明したが、図４に示す第２の実施形態では、リミットスイッチ２３を省略して、電圧印加部３０から常時所定電圧を印加する。この場合も実施形態１と同様に、充電コネクタの嵌合判定をすることができる。なお、電圧印加部３０から印加する電圧は、車両側からの印加電圧よりも低くすることが好ましい。

この実施形態２では、車両３の給電口に充電コネクタ２が接続されると、嵌合線２５の電位が電圧印加部３０から常時印加している電圧よりも高くなるため、嵌合判定部３１は車両３との接続を判定する。これにより、充電制御部２９は印加中止命令手段により電圧印加部３０に電圧印加中止を指示するので、車両３の接続検出回路３３の判定に影響を与えない。

さらに嵌合判定部３１が実施形態１と同様に、嵌合線２５の電位の変化により充電コネクタ２と車両との離脱判定を行った際には、充電制御部２９は電圧印加再開により電圧印加再開を指示するので、充電コネクタ２と充電コネクタ受部との嵌合判定を再開することができるようになる。

１ 充電ケーブル
２ 充電コネクタ
３ 車両
４ 充電コネクタ受部
４ａ 爪係合部
５ 電極プラグ
６ 嵌合プラグ
７ アースプラグ
８ 充電制御信号プラグ
９、１０、１１、１２ 車両に形成されたプラグ受金具
１３、１４、１５、１６ 充電コネクタ受部に形成されたプラグ受金具
１７ 充電端子部
１８ 係止爪部
１９ 操作ボタン
２０ 電路
２１ 開閉部
２２ 導電部
２３ リミットスイッチ（検知部）
２４ 電源線
２５ 嵌合線
２６ アース線
２７ 充電制御信号線
２８ 充電装置本体
２９ 充電制御部
３０ 電圧印加部
３１ 嵌合判定部
３２ 電路
３３ 接続検出回路
３４ 印加部
３５ 係止爪部
３６ 規制片
３７ シリンダ
３８ 充電コネクタ
３９ 充電コネクタ保持部
４０ 戻りセンサ
４１ 爪係合部
４２ リレー

Claims (4)

1. 充電ケーブルの電源線を介して車両に充電電圧を印加する電極プラグと、充電ケーブルのアース線に繋がるアースプラグと、充電コネクタ受部との接続を検出するための嵌合プラグと、前記嵌合プラグとアースプラグ間を繋ぐ電路とを備えた充電コネクタを車両の給電口に接続して車両の充電を行うとともに、不使用時に充電コネクタを収納する充電コネクタ受部を備えた車両充電装置であって、
   充電ケーブルには、前記電源線、アース線のほか、嵌合プラグと繋がる嵌合線を内蔵し、充電コネクタ受部には、前記嵌合プラグに繋がる導電部を設け、充電装置本体には、開閉器を動作させて充電を制御する充電制御部と、前記嵌合線に嵌合検出用の電圧を印加する電圧印加部と、前記電圧印加部から電圧が印加された際の嵌合線の電位を検出し、その検出電位に基づいて充電コネクタと充電コネクタ受部との嵌合状態を判定する嵌合判定部とを備えたことを特徴とする車両充電装置。
2. 前記充電コネクタ受部には、充電コネクタの近接を検出する検知部を備え、前記充電制御部は、該検知部の検出信号を受けて、前記電圧印加部に電圧印加を指示する印加命令手段を備えることを特徴とする請求項１記載の車両充電装置。
3. 前記嵌合判定部では、充電コネクタの嵌合状態と充電コネクタの接続先とを判定し、前記充電制御部は、該嵌合判定部による車両との接続判定を受けて、前記電圧印加部に電圧印加中止を指示する印加中止命令手段を備えることを特徴とする請求項１記載の車両充電装置。
4. 前記充電制御部は、該嵌合判定部による車両との離脱判定を受けて、前記電圧印加部に電圧印加再開を指示する印加再開命令手段を備えることを特徴とする請求項３記載の車両充電装置。