JP2020184839A - 架線接続式の受電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動車両が受電操作者の頭上空中に架設された架線（給電線）から電力を安全に受電できる架線接続式の受電装置を提供する。【解決手段】架線式の受電装置は、受電操作者の頭上空中に架設された架線から電力を受電し、該電力を電動車両に搭載された駆動用バッテリーに供給する架線接続式の受電装置であって、電動車両のルーフの上に設置され、架線に向けて伸長される、電気的絶縁物で構成されたロッドと、ロッドの先端に設置され、架線から受電可能に接続される電極端子と、電極端子に一端が接続され、他端がロッドの基端側の領域を通り駆動用バッテリーに接続される、電気的絶縁物で被覆された被覆電線とを備える。【選択図】 図１

Description

本開示は、架線接続式の受電装置に関する。

特許文献１には、架線式電気自動車が開示されている。かかる架線式電気自動車は、車体を移動させるための電気駆動部と、電気駆動部に給電する蓄電池を備えた蓄電部と、車体の上部に車幅方向に並べて設けられ上下動可能な２個の電極を備えた架線接続部と、架線接続部の２個の電極を電力供給用の２本の架線にそれぞれ接続および離脱させるための制御をする架線接続制御部と、架線接続部の電極から架線を介して受電する受電部と、架線接続部の位置情報を取得する位置検出手段とを有し、架線接続制御部は、位置検出手段によって取得した位置データに基づいて架線の位置を認識し、受電部により受電する場合には架線接続部を上昇させて架線に接触させて給電を受けるように制御する。

特開２０１３−１９８２０３号公報

特許文献１が開示する架線式電気自動車では、架線と接触する電極としての架線接続端子を備える架線接続部が外部に露出しているので、地上から屋根までの高さが低い架線式電気自動車では、地上の操作者が容易に架線接続端子に触れることができ、地上の受電操作者が感電する虞がある。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、電動車両が受電操作者の頭上空中に架設された架線（給電線）から電力を安全に受電できる架線接続式の受電装置を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る架線接続式の受電装置は、受電操作者の頭上空中に架設された架線から電力を受電し、該電力を電動車両に搭載された駆動用バッテリーに供給する架線接続式の受電装置であって、前記電動車両のルーフの上に設置され、前記架線に向けて伸長される、電気的絶縁物で構成されたロッドと、前記ロッドの先端に設置され、前記架線から受電可能に接続される電極端子と、前記電極端子に一端が接続され、他端が前記ロッドの基端側の領域を通り前記駆動用バッテリーに接続される、電気的絶縁物で被覆された被覆電線とを備える。

上記（１）の構成によれば、電気的絶縁物で構成されたロッドが、電動車両のルーフの上に設置され、架線に向けて伸長される。また、電極端子がロッドの先端に設置され、架線から受電可能に接続される。更に、電気的絶縁物で被覆された被覆電線が、電極端子に一端が接続され、他端がロッドの基端側の領域（ルーフ）を通り駆動用バッテリーに接続される。これにより、電動車両が受電操作者の頭上空中に架設された架線（給電線）から電力を安全に受電できる。

（２）一実施形態では、上記（１）の構成において、前記電極端子と前記駆動用バッテリーとの間に設けられ、前記電極端子が前記架線に受電可能に接続された場合に回路を閉じ、前記電極端子が前記架線から受電不能に離脱された場合に回路を開く接触器を更に備える。

上記（２）の構成によれば、電極端子と駆動用バッテリーとの間に設けられた接触器が、電極端子が架線に受電可能に接続された場合に回路を閉じ、電極端子が架線から受電不能に離脱された場合に回路を開くので、電極端子が架線から受電不能に離脱された場合に電極端子に電気が流れることがなく、受電操作者が感電する虞をほぼ無くすことができる。

（３）一実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、前記被覆電線は、前記ロッドの周りに巻回される。

上記（３）の構成によれば、被覆電線は、ロッドの周りに巻回されるので、伸長されたロッドが元の位置に戻っても被覆電線が余ることがなく、被覆電線が断線する虞を小さくできる。

（４）一実施形態では、上記（１）から（３）のいずれか一つの構成において、前記ロッドは、芯が鞘となる筒体から引き出される芯鞘構造を有する。

上記（４）の構成によれば、ロッドは、芯鞘構造によって、芯が鞘となる筒体から引き出されるので、ロッドが架線に向けて伸長可能である。

（５）一実施形態では、上記（２）の構成において、前記ロッドが伸長されたか否かを検出するスイッチを備え、前記接触器は、前記スイッチが前記ロッドが伸長されたことを検出した場合に、前記回路を閉じる。

上記（５）の構成によれば、接触器は、スイッチがロッドが伸長されたことを検出した場合に、回路を閉じるので、ロッドが縮んだ状態で接触器が回路を閉じることがなく、受電操作者が感電する虞を小さくできる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、電動車両が受電操作者の頭所空中に架設された架線（給電線）から電力を安全に受電できる。

本発明の幾つかの実施形態に係る架線接続式の受電装置を搭載した電動車両を概略的に示す図である。 図１に示した架線接続式の受電装置の電気的構成を概略的に示すブロック図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は、本発明の幾つかの実施形態に係る架線接続式の受電装置１を搭載した電動車両１００を概略的に示す図である。図２は、図１に示した架線接続式の受電装置１の電気的構成を概略的に示すブロック図である。ここでは、架線接続式の受電装置１を搭載した乗用車型の電動車両１００を例に説明するが、架線接続式の受電装置１を搭載する電動車両１００は、乗用車型の電動車両１００に限られるものではない。

図１に示すように、本発明の幾つかの実施形態に係る架線接続式の受電装置１は、空中高くに架設された架線ＷＲの直下に停車した電動車両１００が架線ＷＲから電力を受電し、該電力を電動車両１００に搭載された駆動用バッテリー１１０に供給するためのものである。

空中高くに架設された架線ＷＲは、電動車両１００に電力を供給可能であって、地上の受電操作者から触手範囲外（アウトオブリーチ）となる高さに設けられる。地上高くに架設された架線ＷＲは、例えば、直流の電力を供給可能であって、例えば、一対（二本）の架線ＷＲ１，ＷＲ２で構成され、一方の架線ＷＲ１に正極（プラス）の電力が供給され、他方の架線ＷＲ２に負極の電力が供給される。

本発明の幾つかの実施形態に係る架線接続式の受電装置１は、電動車両１００に搭載される。本発明の幾つかの実施形態に係る架線接続式の受電装置１が搭載される電動車両１００は、外部（架線ＷＲ）から供給された電力によって電動車両１００に搭載された駆動用バッテリー１１０を充電可能である。本発明の幾つかの実施形態に係る架線接続式の受電装置１が搭載される電動車両１００は、例えば、電気自動車（ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ））又はプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ（Ｐｌｕｇ−ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ），ＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇ−ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ））である。

［実施形態１］
図１に示すように、本発明の実施形態１に係る架線接続式の受電装置１Ａは、ロッド２、電極端子３及び被覆電線４を備えている。

ロッド２は、電気的絶縁物で構成される。ロッド２は、例えば、樹脂材料等の電気的絶縁物で構成されるが、電気的絶縁物は樹脂材料に限られるものではなくセラミックス等の電気的絶縁物であってもよい。また、電気的絶縁物は、導電性を有する金属等を電気的絶縁物で被覆したものであってもよい。

また、ロッド２は、電動車両１００のルーフ１０１の上に設置され、架線ＷＲに向けて伸長可能である。ロッド２は、例えば、伸長可能な多段式のロッド２であって、架線ＷＲに向けて伸長可能である。伸長可能な多段式のロッド２は、例えば、二段階に進出可能なロッド２であって、外筒２１、内筒２２及び芯２３の三つから構成される。また、ロッド２は、例えば、モーター５によって駆動され、ロッド２は架線ＷＲに向けて伸長され、架線ＷＲに向けて伸長されたロッド２は元の位置に戻される。

例えば、架線ＷＲが一対の架線ＷＲ１，ＷＲ２で構成される場合に、ロッド２も一対（二本）のロッド２Ｌ，２Ｒで構成され、ロッド２Ｌとロッド２Ｒとの間には適切な間隔を維持するためのガイド６が設置される。

電極端子３は、ロッド２の先端に設置され、架線ＷＲから受電可能に接続される。電極端子３は、例えば、車両前方から後方を見た場合に凹型をなし、架線ＷＲと対向する面に架線ＷＲを受け入れるための溝３１（凹部）を有する。

例えば、架線ＷＲが一対の架線ＷＲ１，ＷＲ２で構成され、ロッド２が一対のロッド２Ｌ，２Ｒで構成される場合に、電極端子３も一対（二つ）の電極端子３Ｌ，３Ｒで構成され、各ロッド２Ｌ，２Ｒの先端に設置される。

被覆電線４は、電気的絶縁物で被覆された電線である。被覆電線４は、電極端子３に一端が接続され、ロッド２の基端側の領域（ルーフ１０１）を通り駆動用バッテリー１１０に接続される。

例えば、電極端子３が一対の電極端子３Ｌ，３Ｒで構成される場合に、被覆電線４も一対（二本）の被覆電線４Ｌ，４Ｒで構成され、それぞれ一端が電極端子３に接続され、ロッド２の基端側の領域（ルーフ１０１）を通り他端が駆動用バッテリー１１０に接続される。

上述した本発明の実施形態１に係る架線接続式の受電装置１Ａによれば、電気的絶縁物で構成されたロッド２が、電動車両１００のルーフ１０１の上に設置され、架線ＷＲに向けて伸長される。また、電極端子３がロッド２の先端に設置され、架線ＷＲから受電可能に接続される。更に、電気的絶縁物で被覆された被覆電線４が、電極端子３に一端に接続され、他端がロッド２の基端側の領域（ルーフ１０１）を通り駆動用バッテリー１１０に接続される。これにより、電動車両１００が受電操作者の頭上空中に架設された架線ＷＲ（給電線）から電力を安全に受電できる。

［実施形態２］
本発明の実施形態２に係る架線接続式の受電装置１Ｂは、上述した本発明の実施形態１に係る架線接続式の受電装置１Ａにおいて、更に、接触器７を備える。接触器７は、電極端子３と駆動用バッテリー１１０との間に設けられ、電極端子３が架線ＷＲに受電可能に接続された場合に回路を閉じ、電極端子３が架線ＷＲから受電不能に離脱された場合に回路を開くように構成される。接触器７は、例えば、コントローラー９によって制御され、コントローラー９に電極端子３が架線ＷＲに受電可能に接続された旨の入力があった場合に接触器７の回路を閉じ、電極端子３が架線ＷＲから受電不能に離脱された旨の入力があった場合に接触器７の回路を開くように制御される。

上述した本発明の実施形態２に係る架線接続式の受電装置１Ｂによれば、電極端子３と駆動用バッテリー１１０との間に設けられた接触器７が、電極端子３が架線ＷＲに受電可能に接続された場合に回路を閉じ、電極端子３が架線ＷＲから受電不能に離脱された場合に回路を開くので、電極端子３が架線ＷＲから受電不能に離脱された場合に電極端子３に電気が流れることがなく、受電操作者が感電する虞を小さくできる。

［実施形態３］
本発明の実施形態３に係る架線接続式の受電装置１Ｃは、上述した本発明の実施形態１又は２に係る架線接続式の受電装置１Ａ，１Ｂにおいて、被覆電線４は、ロッド２の周りに巻回される。

上述した本発明の実施形態３に係る架線接続式の受電装置１Ｃによれば、被覆電線４は、ロッド２の周りに巻回されるので、架線ＷＲに向けて伸長されたロッド２が元の位置に戻っても被覆電線４が余ることがなく、被覆電線４が断線する虞を小さくできる。

［実施形態４］
本発明の実施形態４に係る架線接続式の受電装置１Ｄは、上述した本発明の実施形態１から３のいずれか一つに係る架線接続式の受電装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃにおいて、ロッド２は、芯２３が鞘となる筒体から引き出される芯鞘構造を有する。例えば、ロッド２は、二段階に進出可能な芯鞘構造であって、基端側に設けられる外筒２１、外筒２１から引き出される内筒２２、及び、内筒２２から引き出される芯２３の三つから構成される。

上述した本発明の実施形態４に係る架線接続式の受電装置１Ｄによれば、ロッド２は、芯鞘構造によって、芯２３が鞘となる筒体から引き出されるので、ロッド２が架線ＷＲに向けて伸長可能である。

［実施形態５］
本発明の実施形態５に係る架線接続式の受電装置１Ｅは、上述した本発明の実施形態２に係る架線接続式の受電装置１Ｂにおいて、ロッド２が伸長されたか否かを検出するスイッチ８を備え、接触器７は、スイッチ８がロッド２が伸長されたことを検出した場合に回路を閉じる。

上述した本発明の実施形態５に係る架線接続式の受電装置１Ｅによれば、スイッチ８がロッド２が伸長されたことを検出した場合に回路を閉じるので、ロッド２が縮んだ状態で回路を閉じることが無く、受電操作者が感電する虞を小さくできる。

［実施形態６］
本発明の実施形態６に係る架線接続式の受電装置１Ｆは、上述した本発明の実施形態２に係る架線接続式の受電装置１Ｂにおいて、受電操作者の充電開始操作によって、コントローラー９が、ロッド２の伸長及び受電の開始の一連の接続工程を実行する。

例えば、本発明の実施形態６に係る架線接続式の受電装置１Ｆでは、本発明の実施形態６に係る架線接続式の受電装置１Ｆが搭載された電動車両１００が架線ＷＲの直下に停車した状態で、受電操作者が充電操作を行う。受電操作者が充電操作を行うと、コントローラー９がロッド２を伸長させるモーター５に指示を与える。コントローラー９から指示を与えられたモーター５は、スイッチ８がロッド２が伸長されたことを検出するまで作動する。これにより、電極端子３が架線ＷＲに接続される。そして、スイッチ８がロッド２が伸長され、電極端子３が架線ＷＲに接続されたことを検出すると、コントローラー９は、接触器７に回路を閉じるように指示する。これにより、接触器７は、回路を閉じ、架線ＷＲから受電を開始する。

また、例えば、本発明の実施形態６に係る架線接続式の受電装置１Ｆでは、充電終了又は充電中断後に、コントローラー９が受電終了及びロッド２の収納の一連の離脱工程を実行する。

例えば、本発明の実施形態６に係る架線接続式の受電装置１Ｆでは、充電終了又は充電中断後に、コントローラー９は、接触器７に回路を開くように指示する。接触器７が回路を開くと、コントローラー９から指示を与えられたモーター５は、ロッド２が元の位置に戻るまで作動する。これにより、接触器７は回路を開き、ロッド２が収納される。

上述した本発明の実施形態６に係る架線接続式の受電装置１Ｆは、受電操作者の受電開始操作によって、コントローラー９が、ロッド２の伸長及び受電開始の一連の接続工程を実行するので、受電操作者がロッド２の伸長及び受電開始の一連の接続工程を実行する必要がなくなり、受電操作者が感電する虞を小さくできる。

［実施形態７］
本発明の実施形態７に係る架線接続式の受電装置１Ｇは、上述した本発明の実施形態５に係る架線接続式の受電装置１Ｆにおいて、電動車両１００の走行中はロッド２が収納された状態であり、ロッド２が収納された状態でスイッチ８がロッド２が収納された状態であることを検出する。そして、コントローラー９は、スイッチ８がロッド２が収納された状態であることを検出すると、接触器７が回路を開くことで、電極端子３が非活電状態を維持する。

尚、本発明の実施形態７に係る架線接続式の受電装置１Ｇでは、ロッド２が収納された状態で電極端子３が風雨に晒されないように、電極端子３をカバー（図示せず）で覆うようにしてもよい。

電動車両１００が架線ＷＲから電力を受電し、電動車両１００に搭載された駆動用バッテリー１１０に充電する場合には、架線ＷＲの直下に電動車両１００を停車した状態で受電操作者が充電操作を行う。受電操作者が充電操作を開始すると、コントローラー９がロッド２を伸長させるモーター５に指示を与える。コントローラー９から指示を与えられたモーター５は、スイッチ８がロッド２が伸長されたこと検出するまで作動する。これにより、電極端子３が架線ＷＲに接続される。そして、スイッチ８がロッド２が伸長され、電極端子３が架線ＷＲに接続されたことを検出すると、コントローラー９は、接触器７に回路を閉じるように指示する。これにより、接触器７は、回路を閉じ、架線ＷＲから受電を開始する。これにより、コントローラー９は、架線ＷＲと電極端子３の接続を完了する。そして、架線ＷＲから電動車両１００に搭載された駆動用バッテリー１１０に充電が可能となる。

尚、本発明の実施形態７に係る架線接続式の受電装置１Ｇでは、ロッド２は、その基端部にロッド２の伸長方向を微調整可能な可動機構を備え、ロッド２の伸長方向を微調整できるようにしてもよい。

上述した本発明の実施形態７に係る架線接続式の受電装置１Ｇによれば、電極端子３が架線ＷＲに接続された状態で、電極端子３が活電状態となるが、地上の受電操作者からは被覆電線４に手が届くだけで、電極端子３には手が届かないので、地上の受電操作者が感電する虞を小さくできる。

尚、本発明の実施形態１から７に係る架線接続式の受電装置１Ａ〜１Ｇは、プリチャージ回路（図示せず）を備えてもよい。プリチャージ回路は、接触器７が回路を閉じる際に、架線ＷＲと駆動用電池との間に電位差があることで生じうるラッシュ電流を軽減するものであり、接触器７がプリチャージ回路を備えるものとしてもよい。

また、図２に示す例では、一対のロッド２Ｌ，２Ｒのうち一方にスイッチ８を備える構成としたが、一対のロッド２Ｌ，２Ｒのそれぞれにスイッチを備え、スイッチの論理積によって、ロッド２Ｌ，２Ｒの伸長を検出するものとしてもよい。また、ロッド２が上方に向けて突出することを検知するスイッチ（図示せず）を設け、電極端子３が受電操作者から届かない位置にあることを検出してから接触器７が回路を閉じるようにしてもよい。

また、本発明の実施形態１から７に係る架線接続式の受電装置１Ａ〜１Ｇでは、電動車両１００が前後に移動することも可能であり、電極端子３が架線ＷＲに接続された状態で電動車両１００が前後に移動するものとしてもよい。

上述した本発明の実施形態１から７に係る架線接続式の受電装置１Ａ〜１Ｇは、一対の架線ＷＲに直流の電力が流れるものとしたが、架線ＷＲに交流電流が流れるものとしてもよい。この場合に、接触器７の位置に交流から直流に変換し電力制御できるコンバーター式電源装置を備えて交流給電としてもよい。

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ 架線接続式の受電装置
２，２Ｌ，２Ｒ ロッド
２１ 外筒
２２ 内筒
２３ 芯
３，３Ｌ，３Ｒ 電極端子
３１ 溝
４，４Ｌ，４Ｒ 被覆電線
５ モーター
６ ガイド
７ 接触器
８ スイッチ
９ コントローラー
１００ 電動車両
１０１ ルーフ
１１０ 駆動用バッテリー
ＷＲ，ＷＲ１，ＷＲ２ 架線

Claims (5)

1. 受電操作者の頭上空中に架設された架線から電力を受電し、該電力を電動車両に搭載された駆動用バッテリーに供給する架線接続式の受電装置であって、
   前記電動車両のルーフの上に設置され、前記架線に向けて伸長される、電気的絶縁物で構成されたロッドと、
   前記ロッドの先端に設置され、前記架線から受電可能に接続される電極端子と、
   前記電極端子に一端が接続され、他端が前記ロッドの基端側の領域を通り前記駆動用バッテリーに接続される、電気的絶縁物で被覆された被覆電線と
   を備えることを特徴とする架線接続式の受電装置。
2. 前記電極端子と前記駆動用バッテリーとの間に設けられ、前記電極端子が前記架線に受電可能に接続された場合に回路を閉じ、前記電極端子が前記架線から受電不能に離脱された場合に回路を開く接触器を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の架線接続式の受電装置。
3. 前記被覆電線は、前記ロッドの周りに巻回されることを特徴とする請求項１又は２に記載の架線接続式の受電装置。
4. 前記ロッドは、芯が鞘となる筒体から引き出される芯鞘構造を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の架線接続式の受電装置。
5. 前記ロッドが伸長されたか否かを検出するスイッチを備え、
   前記接触器は、前記スイッチが前記ロッドが伸長されたこと検出した場合に、前記回路を閉じることを特徴とする請求項２に記載の架線接続式の受電装置。

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