JP2020004630A - 充電コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】端子に流れる電流により生ずる熱による構成部品の温度上昇を抑制することができる充電コネクタを提供する。【解決手段】電線６０と給電プラグとを電気的に接続するための充電コネクタ２は、軸方向に延びる筒状のパワーソケット部２１を有するハウジング１０と、パワーソケット部２１の径方向内側に収容される導電性のパワーソケット端子５０と、パワーソケット部２１の端部に着脱自在に装着される端部カバー４０とを備える。パワーソケット端子５０は、径方向外側に延びるフランジ部５５を有する。端部カバー４０は、パワーソケット部２１の内部に挿入されたパワーソケット部２１に収容されたパワーソケット端子５０を保持する内側円筒部４１を有する。端部カバー４０は、熱伝導性樹脂により形成され、端部カバー４０の内側円筒部４１の先端４１Ａは、パワーソケット端子５０のフランジ部５５に当接する。【選択図】図５

Description

本発明は、充電コネクタに係り、特に電気自動車やプラグインハイブリッドカーに設けられる充電コネクタに関するものである。

近年、電気自動車やプラグインハイブリッドカーなど、駆動力の発生源として電気モータを用いた自動車の普及が進んでいる。これらの自動車の車体には、電気モータに電力を供給する電池の充電を行うために充電コネクタが設けられる（例えば、特許文献１参照）。この充電コネクタに、電源から延びる充電ケーブルの先端に設けられた給電プラグを装着することにより、電源と電池とが接続され電池の充電がなされる。

最近の電気自動車では、充電時間を短縮するために大きな電流が使用される傾向にある。このため、車体に設けられた充電コネクタの端子部などで熱が発生しやすく、充電コネクタの構成部品の温度が上昇しやすい。このような構成部品の温度上昇は、電圧降下を引き起こして充電性能を悪化させたり、給電プラグや充電コネクタの構成部品を劣化させたりする要因となる。また、充電コネクタに対して規定された規則（例えばＣＨＡｄｅＭＯ規格）を遵守するために、充電コネクタの構成部品の温度を所定値以下に抑える必要もある。

特開２０１８−１０７８７号公報

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、端子に流れる電流により生ずる熱による構成部品の温度上昇を抑制することができる充電コネクタを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様によれば、端子に流れる電流により生ずる熱による構成部品の温度上昇を抑制することができる充電コネクタが提供される。この充電コネクタは、電線と給電プラグとを電気的に接続するために用いられる。上記充電コネクタは、軸方向に延びる筒状のソケット部を有するハウジングと、上記ソケット部に収容される導電性のソケット端子と、上記ソケット部の端部に着脱自在に装着される端部カバーとを備える。上記ソケット端子は、径方向外側に延びるフランジ部を有する。上記端部カバーは、上記ソケット部の内部に挿入されて上記ソケット部に収容された上記ソケット端子を保持する円筒部を有する。上記端部カバーは熱伝導性樹脂により形成され、上記端部カバーの上記円筒部の先端は、上記ソケット端子の上記フランジ部に当接する。

このような構成によれば、熱伝導性樹脂から形成される端子カバーの円筒部の先端がソケット端子のフランジ部に当接しているため、大電流が流れることによりソケット端子で生じた熱が、給電プラグにより近い位置から端部カバーの円筒部を伝達して外部に放射されやすくなる。これにより、ソケット端子で生じた熱により充電コネクタの構成部品の温度が上昇することを抑制することができる。

本発明の第２の態様によれば、端子に流れる電流により生ずる熱による構成部品の温度上昇を抑制することができる充電コネクタが提供される。この充電コネクタは、電線と給電プラグとを電気的に接続するために用いられる。軸方向に延びる筒状のソケット部を有するハウジングと、上記ソケット部に収容される導電性のソケット端子と、上記ソケット部の端部に着脱自在に装着される端部カバーとを備える。上記ソケット端子は、径方向外側に延びるフランジ部を有する。上記端部カバーは、上記ソケット部の内部に挿入されて上記ソケット部に収容された上記ソケット端子を保持する円筒部を有する。上記充電コネクタは、上記ソケット端子の上記フランジ部と上記端部カバーの上記円筒部の先端との間に配置され、上記ソケット端子及び上記端部カバーに密着する熱伝導性の弾性部材をさらに備える。上記端部カバーは熱伝導性樹脂により形成される。

このような構成によれば、熱伝導性樹脂から形成される端子カバーの円筒部の先端とソケット端子のフランジ部との間で、熱伝導性の弾性部材がソケット端子及び端部カバーに密着しているので、大電流が流れることによりソケット端子で生じた熱が、給電プラグにより近い位置から弾性部材を介して端部カバーの円筒部を伝達して外部に放射されやすくなる。これにより、ソケット端子で生じた熱により充電コネクタの構成部品の温度が上昇することを抑制することができる。また、ソケット端子と端部カバーとの間が弾性部材で充填されるため、ソケット端子と端部カバーとの間のガタつきを抑制することができ、さらに、水分がソケット端子と端部カバーとの間の空間に浸入することを抑制することができる。

また、上記充電コネクタは、上記電線の端部に取り付けられる電線端子と、上記電線端子を上記充電コネクタの上記ソケット端子に固定する固定具と、上記電線端子と上記固定具との間で上記電線端子及び上記固定具に圧接するワッシャ部材とをさらに備えていてもよい。このような構成により、固定具をソケット端子に取り付けた際に、ワッシャ部材が固定具及び電線端子に圧接されるため、固定具と電線端子との間の電気的接続をより確実なものとすることができ、ひいては電線とソケット端子との間の電気的接続をより確実なものとすることができる。

本発明によれば、大電流が流れることによりソケット端子で生じた熱が端部カバーを伝達して外部に放射されやすくなるため、ソケット端子で生じた熱により充電コネクタの構成部品の温度が上昇することを抑制することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態における充電コネクタを含む充電コネクタ組立体を示す正面図である。 図２は、図１に示す充電コネクタ組立体の右側面図である。 図３は、図１に示す充電コネクタ組立体の後方斜視図である。 図４は、図２のＡ−Ａ線断面図である。 図５は、図３に示す充電コネクタ組立体の一部分解斜視図である。 図６Ａは、図３に示す充電コネクタ組立体の端部キャップの正面図である。 図６Ｂは、図６Ａに示す端部キャップの平面図である。 図６Ｃは、図６Ａに示す端部キャップの右側面図である。 図６Ｄは、図６Ａに示す端部キャップの左側面図である。 図７は、本発明の第２の実施形態における充電コネクタを含む充電コネクタ組立体を示す右側面図である。 図８は、図７に示す充電コネクタ組立体の後方斜視図である。 図９は、図７のＢ−Ｂ線断面図である。 図１０は、図８に示す充電コネクタ組立体の一部分解斜視図である。

以下、本発明に係る充電コネクタの実施形態について図１から図１０を参照して詳細に説明する。なお、図１から図１０において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、図１から図１０においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合や一部の構成要素が省略されている場合がある。

図１は、本発明の第１の実施形態における充電コネクタ２を含む充電コネクタ組立体１を示す正面図、図２は右側面図、図３は後方斜視図、図４は図２のＡ−Ａ線断面図である。図１から図４に示すように、本実施形態における充電コネクタ組立体１は、電気自動車やプラグインハイブリッドカー等の自動車の車体に取り付けられる充電コネクタ２と、充電コネクタ２に接続されるパワー電線６０とを含んでいる。パワー電線６０は、電気モータに電力を供給する２次電池（図示せず）まで延びており、本実施形態ではＸ方向に延びている。なお、本明細書では、便宜的に、図２における＋Ｘ方向を「前」といい、−Ｘ方向を「後」ということがある。

充電コネクタ２には、電源から延びる充電ケーブルの先端に設けられた給電プラグ（図示せず）が装着できるようになっており、給電プラグを充電コネクタ２に装着することにより、パワー電線６０を介して電源と２次電池とが接続されて２次電池の充電が行われる。なお、充電コネクタ２には、車両内の各種制御装置まで延びる信号電線も接続されているが、理解を容易にするために、図面においてはこれらの信号電線の図示を省略している。

図１から図４に示すように、本実施形態における充電コネクタ２は、Ｘ方向に延びる円筒部１１と、円筒部１１の外周部から径方向外側に延びるフランジ部１２とを含むハウジング１０を備えている。また、充電コネクタ２は、円筒部１１の内側に収容される２つのパワーソケット部２１と、円筒部１１の内側に収容される２つの信号ソケット部２３とを含んでいる。図３に示すように、パワーソケット部２１及び信号ソケット部２３は、それぞれ円筒部１１の底部１１Ａを貫通してＸ方向に延びている。フランジ部１２の四隅には、充電コネクタ２を車体に取り付ける際にネジなどを挿通させる固定孔１４が形成されている。

円筒部１１の一端は、内部のパワーソケット部２１及び信号ソケット部２３の端部を露出するように開口しており、この円筒部１１の開口端１１Ｂは図示しない蓋体により開閉可能となっている。また、この円筒部１１の開口端１１Ｂには図示しない給電プラグを挿入できるようになっており、給電プラグを円筒部１１の開口端１１Ｂに挿入した際に、パワーソケット部２１は給電プラグのパワー端子（図示せず）に嵌合し、信号ソケット部２３は信号ソケット端子（図示せず）に嵌合するようになっている。

図４に示すように、パワーソケット部２１の径方向内側には、給電プラグのパワー端子（図示せず）と電気的に接続可能なパワーソケット端子５０が収容されている。また、図２及び図３に示すように、このパワーソケット部２１の後端には、パワーソケット端子５０がパワーソケット部２１の内部から抜け出すことを防止する端部カバー４０が装着されている。

図５は、図３に示す充電コネクタ組立体の一部分解斜視図である。図５に示すように、パワーソケット部２１のパワー電線６０が接続される側（後方）には開口２１Ａが形成されており、この開口２１Ａからパワーソケット端子５０がパワーソケット部２１内に挿入される。

図５に示すように、パワーソケット端子５０は、給電プラグのパワー端子（図示せず）と電気的に接続可能なプラグ接続部５１と、軸方向においてプラグ接続部５１とは反対側に位置する略円筒状の基部５２とを備えている。プラグ接続部５１は、軸方向に沿って延びる複数の接触片５３を有している。各接触片５３の先端は自由端とされており、各接触片５３は一定の力を受けると撓むように構成されている。これら複数の接触片５３は円周方向に沿って所定の間隔で配置されており、これら接触片５３に囲まれた空間に給電プラグのパワー端子が挿入されるようになっている。

また、パワーソケット端子５０は、プラグ接続部５１の接触片５３の基部を保持する円筒状の保持部５４と、基部５２と保持部５４との間で径方向外側に突出するフランジ部５５とを有している。パワーソケット端子５０の基部５２、接触片５３、保持部５４、及びフランジ部５５は導電性の材料から形成されている。パワーソケット端子５０の基部５２の後端には、パワー電線６０の芯線が圧着されており、パワー電線６０の芯線とパワーソケット端子５０とが電気的に接続されている。

図４に示すように、パワーソケット部２１の内径は円筒部１１の底部１１Ａ近傍で変化しており、これによりパワーソケット部２１の内部には段差面が形成されている。パワーソケット端子５０をパワーソケット部２１の内部に挿入する際に、パワーソケット端子５０のフランジ部５５がこのパワーソケット部２１の段差面に当接することで、パワーソケット部２１内でのパワーソケット端子５０の軸方向の位置決めがなされる。

図６Ａは端部カバー４０の正面図、図６Ｂは平面図、図６Ｃは右側面図、図６Ｄは左側面図である。端部カバー４０は、パワーソケット端子５０をパワーソケット部２１の内部に保持するために使用され、パワーソケット部２１の後端に着脱自在に装着される。この端部カバー４０は、電気的に絶縁性を有する樹脂であって、特に水平方向の熱伝導率が１．８Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導性樹脂（例えば熱伝導性ポリカーボネート樹脂、熱伝導性ポリブチレンテレフタレート樹脂、熱伝導性ポリアセタール樹脂、熱伝導性ポリアミド樹脂）から形成されている。

図６Ａから図６Ｄに示すように、端部カバー４０は、パワーソケット部２１の内部に挿入されてパワーソケット部２１に収容されたパワーソケット端子５０を保持する内側円筒部４１と、内側円筒部４１をパワーソケット部２１の内部に挿入した際にパワーソケット部２１の外側に位置する外側円筒部４２とを含んでいる。外側円筒部４２には、パワーソケット部２１の外周面に形成された突起２４（図４及び図５参照）に対応して複数の係合孔４３が形成されている。また、外側円筒部４２には、前縁から軸方向に延びる複数のスリット４４が形成されている。さらに、端部カバー４０の後端には、パワーソケット端子５０に接続されたパワー電線６０を挿通させる挿通孔４５が形成されている。

内側円筒部４１は、パワーソケット部２１の内径よりも小さな外径を有しており、パワーソケット端子５０の基部５２の外径よりも大きい内径を有している。これにより、パワーソケット端子５０の基部５２の径方向外側に端部カバー４０の内側円筒部４１が位置した状態で、パワーソケット部２１の径方向内側に端部カバー４０の内側円筒部４１を挿入することができる。

パワーソケット部２１の外周面に形成された突起２４が端部カバー４０の係合孔４３に係合することにより、端部カバー４０がパワーソケット部２１に装着されるが、このとき、図４に示すように、端部カバー４０の内側円筒部４１の先端部４１Ａがパワーソケット端子５０のフランジ部５５に当接するようになっている。したがって、パワーソケット端子５０のフランジ部５５は、パワーソケット部２１の段差面と端部カバー４０の内側円筒部４１との間に挟まれることとなり、パワーソケット端子５０はパワーソケット部２１内で軸方向に固定される。

なお、本実施形態では、２つのパワーソケット部２１の間が接続壁２６で接続されており、端部カバー４０をパワーソケット部２１に装着した際に、この接続壁２６が端部カバー４０のスリット４４に案内されるようになっている。

以上のような構成により、給電プラグを充電コネクタ２に接続したときに、パワー端子の外周面にプラグ接続部５１の接触片５３が弾性接触し、給電プラグのパワー端子とパワーソケット端子５０とが電気的に接続される。これにより、給電プラグのパワー端子とパワー電線６０とが電気的に接続され、２次電池の充電が可能となる。

本実施形態では、熱伝導性樹脂から形成される端部カバー４０の内側円筒部４１の先端部４１Ａがパワーソケット端子５０に当接しているため、大電流が流れることによりパワーソケット端子５０で生じた熱が、給電プラグにより近い位置から端部カバー４０の内側円筒部４１を伝達して外部に放射されやすくなる。このように、本実施形態では、パワーソケット端子５０で生じた熱が効果的に外部に放射されるので、パワーソケット端子５０で生じた熱により充電コネクタ２の構成部品の温度が上昇することを抑制することができる。

図７は、本発明の第２の実施形態における充電コネクタ１０２を含む充電コネクタ組立体１０１を示す右側面図、図８は後方斜視図、図９は図７のＢ−Ｂ線断面図、図１０は図８に示す充電コネクタ組立体の一部分解斜視図である。以下では、本実施形態における充電コネクタ組立体１０１と第１の実施形態における充電コネクタ組立体１との相違点を中心として説明し、特に説明しない部分については上述した第１の実施形態と同様である。

本実施形態におけるパワー電線６０は、充電コネクタ１０２のパワーソケット部２１が延びる方向に対して垂直なＺ方向に延びているため、電線端子８０を介して充電コネクタ１０２に接続される。図１０に示すように、本実施形態におけるパワーソケット端子５０の基部５２の後端面には、電線端子８０をパワーソケット端子５０に固定するためのボルト９０を螺合するボルト孔５２Ａが形成されている。ボルト孔５２Ａの内周面には雌ネジが形成されている。

電線端子８０は導電性の材料から形成されており、パワー電線６０の被覆を剥がして露出させた芯線６０Ａと電気的に接続される接続片８１と、挿通孔８２が形成された平板部８３とを有している。電線端子８０は、接続片８１を加締めることによりパワー電線６０に固定されるとともに、パワー電線６０の芯線６０Ａと電気的に接続される。

端部カバー４０の挿通孔４５には、パワーソケット端子５０の基部５２の後端が挿通されるようになっている。図１０に示すように、パワー電線６０を固定するための固定具としてのボルト９０を電線端子８０の平板部８３の挿通孔８２に挿通させ、ボルト９０の雄ネジを端部カバー４０から露出するパワーソケット端子５０のボルト孔５２Ａの雌ネジに螺合させることによって電線端子８０をパワーソケット端子５０に固定することができる。このように電線端子８０をパワーソケット端子５０に固定することにより、パワー電線６０の芯線６０Ａとパワーソケット端子５０とを電気的に接続することができる。

このとき、図７及び図９に示すように、ボルト９０と電線端子８０の平板部８３との間に導電性を有するワッシャ部材７０を設けることが好ましい。このようなワッシャ部材７０を設けることで、ボルト９０をパワーソケット端子５０に取り付けた際に、ワッシャ部材７０がボルト９０及び電線端子８０の平板部８３に圧接されるため、ボルト９０と電線端子８０との間の電気的接続をより確実なものとすることができ、ひいてはパワー電線６０の芯線６０Ａとパワーソケット端子５０との間の電気的接続をより確実なものとすることができる。

本実施形態では、図１０に示すように、パワーソケット端子５０のフランジ部５５と端部カバー４０の内側円筒部４１の先端部４１Ａとの間に熱伝導性の弾性部材３０が配置されている。この弾性部材３０は、例えば放熱シリコーンゴムのような熱伝導率の高い材料から形成されることが好ましい。

端部カバー４０をパワーソケット部２１に装着した状態では、弾性部材３０は、パワーソケット端子５０のフランジ部５５と端部カバー４０の内側円筒部４１とにより押し潰されて、図９に示すように、パワーソケット端子５０のフランジ部５５と端部カバー４０の内側円筒部４１とに密着するようになっている。これにより、パワーソケット端子５０で生じた熱が、給電プラグにより近い位置から熱伝導性の弾性部材３０を介して端部カバー４０の内側円筒部４１に伝達しやすくなり、パワーソケット端子５０で生じた熱を効果的に外部に放射することができる。また、パワーソケット端子５０のフランジ部５５と端部カバー４０の内側円筒部４１との間が弾性部材３０で充填されるため、パワーソケット端子５０と端部カバー４０との間のガタつきを抑制することができ、さらに、水分がパワーソケット端子５０の基部５２と端部カバー４０の内側円筒部４１との間の空間に浸入することを抑制することができる。

なお、本明細書において使用した用語「前」、「後」、その他の位置関係を示す用語は、図示した実施形態との関連において使用されているのであり、装置の相対的な位置関係によって変化するものである。

これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

１ 充電コネクタ組立体
２ 充電コネクタ
１０ ハウジング
１１ 円筒部
１２ フランジ部
２１ パワーソケット部
２３ 信号ソケット部
２４ 突起
２６ 接続壁
３０ 弾性部材
４０ 端部カバー
４１ 内側円筒部
４２ 外側円筒部
４３ 係合孔
４４ スリット
４５ 挿通孔
５０ パワーソケット端子
５１ プラグ接続部
５２ 基部
５２Ａ ボルト孔
５３ 接触片
５４ 保持部
５５ フランジ部
６０ パワー電線
７０ ワッシャ部材
８０ 電線端子
８１ 接続片
８２ 挿通孔
８３ 平板部
９０ ボルト
１０１ 充電コネクタ組立体
１０２ 充電コネクタ

Claims (3)

1. 電線と給電プラグとを電気的に接続するための充電コネクタであって、
   軸方向に延びる筒状のソケット部を有するハウジングと、
   前記ソケット部に収容される導電性のソケット端子であって、径方向外側に延びるフランジ部を有するソケット端子と、
   前記ソケット部の端部に着脱自在に装着される端部カバーであって、前記ソケット部の内部に挿入されて前記ソケット部に収容された前記ソケット端子を保持する円筒部を有する端部カバーと
   を備え、
   前記端部カバーは熱伝導性樹脂により形成され、
   前記端部カバーの前記円筒部の先端は、前記ソケット端子の前記フランジ部に当接する、
   充電コネクタ。
2. 電線と給電プラグとを電気的に接続するための充電コネクタであって、
   軸方向に延びる筒状のソケット部を有するハウジングと、
   前記ソケット部に収容される導電性のソケット端子であって、径方向外側に延びるフランジ部を有するソケット端子と、
   前記ソケット部の端部に着脱自在に装着される端部カバーであって、前記ソケット部の内部に挿入されて前記ソケット部に収容された前記ソケット端子を保持する円筒部を有する端部カバーと、
   前記ソケット端子の前記フランジ部と前記端部カバーの前記円筒部の先端との間に配置され、前記ソケット端子及び前記端部カバーに密着する熱伝導性の弾性部材と
   を備え、
   前記端部カバーは熱伝導性樹脂により形成される、
   充電コネクタ。
3. 電線の端部に取り付けられる電線端子と、
   前記電線端子を前記充電コネクタの前記ソケット端子に固定する固定具と、
   前記電線端子と前記固定具との間で前記電線端子及び前記固定具に圧接されるワッシャ部材と
   をさらに備える、請求項１又は２に記載の充電コネクタ。

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