JP2021048754A - 充電インレット - Google Patents
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Abstract
【課題】充電可能な状態を簡単に実現可能な充電インレットを提供する。【解決手段】充電インレットは、第1電極と、第1電極と対向するように配置された複数の第2電極と、第1電極と複数の第2電極のそれぞれとの間を絶縁しながら連結する複数の連結部材と、を備える。各連結部材は、弾性部材を含んでいる。弾性部材が収縮していないとき、第2電極は第1電極から離間している。充電コネクタの端子が挿入される受け口側から見て、複数の第2電極は第1電極よりも手前に位置する。受け口に挿入された充電コネクタの端子は、第1電極とは接触せず、複数の第2電極の一部と接触する。充電コネクタの端子によって一部の第2電極が第1電極の方に押し込まれたとき、一部の第2電極の位置の弾性部材が収縮し、一部の第2電極が第1電極と接触することにより、第1電極が充電コネクタの端子と電気的に接続される。【選択図】図5
Description
本発明は、充電コネクタと接続される充電インレットに関する。特に、本発明は、充電インレットの電極構造に関する。
特許文献1は、二次電池の正極及び負極に接触した状態で二次電池の充電を行う充電装置を開示している。その充電装置は、複数の端子が2次元的に配列された板状の電極部材を備えている。また、複数の端子のそれぞれに電気的に接続された複数のコネクタが、電極部材の外周に配置されている。充電装置は、更に、複数のコネクタに接続される電気回路を備えている。その電気回路は、二次電池の正極及び負極のそれぞれが接触している端子を検出し、正極が接触している端子に電流を供給して二次電池を充電する。
特許文献1に開示されている技術によれば、二次電池への電力供給を開始する前に、二次電池の正極及び負極のそれぞれが接触している端子を複数の端子の中から特定(検出)する手段及び処理が必要となる。このことは、充電システム及び充電処理の複雑化を招く。
本発明の1つの目的は、充電可能な状態を簡単に実現可能な充電インレットを提供することにある。
本発明の1つの観点において、充電コネクタと接続される充電インレットが提供される。
前記充電インレットは、
第1電極と、
前記第1電極と対向するように配置された複数の第2電極と、
前記第1電極と前記複数の第2電極のそれぞれとの間を絶縁しながら連結する複数の連結部材と
を備える。
前記複数の連結部材の各々は、弾性部材を含んでいる。
前記複数の連結部材の各々に含まれる前記弾性部材が収縮していないとき、前記複数の第2電極の各々は前記第1電極から離間している。
前記充電コネクタの端子が挿入される受け口側から見て、前記複数の第2電極は前記第1電極よりも手前に位置している。
前記受け口に挿入された前記充電コネクタの前記端子は、前記第1電極とは接触せず、前記複数の第2電極の一部と接触する。
前記充電コネクタの前記端子によって前記一部の第2電極が前記第1電極の方に押し込まれたとき、前記一部の第2電極の位置の前記弾性部材が収縮し、前記一部の第2電極が前記第1電極と接触することにより、前記第1電極が前記充電コネクタの前記端子と電気的に接続される。
前記充電インレットは、
第1電極と、
前記第1電極と対向するように配置された複数の第2電極と、
前記第1電極と前記複数の第2電極のそれぞれとの間を絶縁しながら連結する複数の連結部材と
を備える。
前記複数の連結部材の各々は、弾性部材を含んでいる。
前記複数の連結部材の各々に含まれる前記弾性部材が収縮していないとき、前記複数の第2電極の各々は前記第1電極から離間している。
前記充電コネクタの端子が挿入される受け口側から見て、前記複数の第2電極は前記第1電極よりも手前に位置している。
前記受け口に挿入された前記充電コネクタの前記端子は、前記第1電極とは接触せず、前記複数の第2電極の一部と接触する。
前記充電コネクタの前記端子によって前記一部の第2電極が前記第1電極の方に押し込まれたとき、前記一部の第2電極の位置の前記弾性部材が収縮し、前記一部の第2電極が前記第1電極と接触することにより、前記第1電極が前記充電コネクタの前記端子と電気的に接続される。
上述の本発明の1つの観点によれば、充電インレットは、第1電極及び複数の第2電極を含んでいる。複数の第2電極は、充電コネクタの端子が挿入される受け口側から見て第1電極よりも手前に位置し、且つ、第1電極と対向するように配置されている。受け口に挿入された充電コネクタの端子は、第1電極とは接触せず、複数の第2電極の一部と接触する。更に、その一部の第2電極は、端子によって第1電極の方に押し込まれ、第1電極と接触する。第1電極は、一部の第2電極を介して、充電コネクタの端子と電気的に接続される。このようにして、充電可能な状態が簡単に実現される。ここで、複数の第2電極の中から端子と接触しているものを特定(検出)する必要はない。つまり、通電箇所を特定する必要は無く、そのための手段や処理も不要である。従って、充電システム及び充電処理の複雑化が防止される。
添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
1.充電インレットと充電コネクタ
図1は、本実施の形態に係る充電インレット1と充電コネクタ100を示す概略図である。充電インレット1は、充電対象の機械に装着されている。充電対象の機械としては、電気自動車等の車両や、ロボットが例示される。充電対象の機械は、二次電池を備えており、二次電池の電力を利用して作動する。その二次電池を充電する際に充電インレット1が用いられる。
図1は、本実施の形態に係る充電インレット1と充電コネクタ100を示す概略図である。充電インレット1は、充電対象の機械に装着されている。充電対象の機械としては、電気自動車等の車両や、ロボットが例示される。充電対象の機械は、二次電池を備えており、二次電池の電力を利用して作動する。その二次電池を充電する際に充電インレット1が用いられる。
より詳細には、充電時、充電インレット1は、充電装置(充電インフラ)側の充電コネクタ100と接続される。充電コネクタ100は、給電のための端子110を有している。図1に示される例では、充電コネクタ100は、正極と負極の2つの端子110を有している。それら2つの端子110が充電インレット1の受け口5にそれぞれ挿入されるように、充電インレット1と充電コネクタ100が接続される。
充電インレット1は、受け口5に挿入された充電コネクタ100の端子110と電気的に接続される電極構造を備えている。充電インレット1の電極構造と充電コネクタ100の端子110とが電気的に接続された状態で、充電装置から充電コネクタ100を通して充電対象に電力が供給され、二次電池が充電される。
2.充電インレットの電極構造
図2は、本実施の形態に係る充電インレット1の電極構造の例を示す概略図である。図2には、充電インレット1の1つの受け口5の奥に配置されている電極構造が示されている。尚、ここでは、充電対象として電気自動車等の車両を考える。その場合、充電インレット1は、例えば、車両の側面に設けられる。
図2は、本実施の形態に係る充電インレット1の電極構造の例を示す概略図である。図2には、充電インレット1の1つの受け口5の奥に配置されている電極構造が示されている。尚、ここでは、充電対象として電気自動車等の車両を考える。その場合、充電インレット1は、例えば、車両の側面に設けられる。
まず、説明のため、XYZ方向について定義する。Z方向は、充電インレット1の受け口5から車両内部に向かう方向である。言い換えれば、Z方向は、充電コネクタ100の端子110が挿入される方向である。XY面は、Z方向と直交する面である。X方向は、XY面内の方向であり、受け口5の長手方向である。Y方向は、X方向と直交する方向である。
本実施の形態によれば、充電インレット1の受け口5及び電極構造は、XY面内のサイズにおいて、充電コネクタ100の端子110よりも十分に大きくなるように設計されている。図2に示される例では、充電インレット1の受け口5及び電極構造のX方向の幅は、充電コネクタ100の端子110のX方向の幅よりも十分に大きい。これにより、充電インレット1と充電コネクタ100との接続が容易になる、すなわち、“接続性”が向上する。例えば、駐車場等で電気自動車の充電を自動で行う場合、高い接続性により、高度な位置合わせ(駐車精度、多軸アーム)は必ずしも必要ではなくなる。このことは、システムコストの低減の観点から好ましい。
但し、充電インレット1の電極構造が充電コネクタ100の端子110よりも十分に大きいことは、充電処理中に電極構造の一部が外部に露出することを意味する。特に、活電(通電)状態の電極が外部に露出することは好ましくない。活電状態で露出した電極にモノが接触すると、漏電が発生し、機械が故障するおそれがあるからである。
そこで、本実施の形態に係る充電インレット1の電極構造は、次のような構造的特徴を有する。
図2に示されるように、充電インレット1は、分割された電極構造を有する。より詳細には、充電インレット1は、第1電極10、複数の第2電極20−1〜20−n、及び第1電極10と複数の第2電極20−1〜20−nのそれぞれとの間を連結する複数の連結部材30−1〜30−nを備えている。ここで、nは2以上の整数である。図2に示される例において、n=3であるが、それに限定されない。
第1電極10は、二次電池に電気的に接続される。XY面内のサイズに関して、第1電極10は、充電コネクタ100の端子110よりも十分に大きい。図2に示される例では、第1電極10のX方向の幅は、充電コネクタ100の端子110のX方向の幅よりも十分に大きい。例えば、第1電極10は、平板形状を有する。
複数の第2電極20−1〜20−nは、受け口5側(端子110側)から見て、第1電極10よりも手前に配置されている。逆に言えば、第1電極10は、受け口5側から見て、複数の第2電極20−1〜20−nよりも奥(Z方向側)に配置されている。
また、複数の第2電極20−1〜20−nは、第1電極10と対向するように配置(配列)されている。更に、複数の第2電極20−1〜20−nは、互いに離間している。XY面内のサイズに関して、個々の第2電極20−i(i=1〜n)は、第1電極10よりも小さいが、複数の第2電極20−1〜20−n全体としては、第1電極10と同程度の大きさを有する。個々の第2電極20−iは、充電コネクタ100の端子110より大きくてもよい。
図2に示される例では、複数の第2電極20−1〜20−nは、第1電極10に沿ってX方向に配列されている。隣り合う第2電極20同士は、互いに離間している。隣り合う第2電極20間の距離dは、充電コネクタ100の端子110の幅よりも十分に小さい。従って、充電コネクタ100の端子110は、隣り合う第2電極20間のスペースを通り抜けて第1電極10に接触することはできない。
このように、複数の第2電極20−1〜20−nは、第1電極10よりも手前に位置しており、充電コネクタ100の端子110が第1電極10に接触することを防ぐように配置されている。その意味で、第1電極10を背面電極と呼び、複数の第2電極20−1〜20−nを前面電極と呼ぶこともできる。
連結部材30−i(i=1〜n)は、第1電極10と第2電極20−iとの間を連結している。また、連結部材30−iは、第1電極10と第2電極20−iとの間を電気的に絶縁している。
図3は、第1電極10、第2電極20−i、及び連結部材30−iの構造例を示している。
第2電極20−iは、ベース部21と突出部22を有している。突出部22は、ベース部21から見て第1電極10側(Z方向側)に存在している。言い換えれば、突出部22は、ベース部21よりも第1電極10に近い。XY面内のサイズに関して、ベース部21は突出部22よりも大きく、突出部22はベース部21よりも小さい。図2に示される例では、ベース部21のX方向の幅は、突出部22のX方向の幅よりも大きい。
連結部材30−iは、第2電極20−iのベース部21と第1電極10との間を連結している。図2に示される例では、2本の連結部材30−iが、第2電極20−iの突出部22の両側に設けられている。つまり、2本の連結部材30−iが、第2電極20−iの突出部22を挟み込むように設けられている。
各々の連結部材30−iは、第1絶縁部材31、第2絶縁部材32、及び弾性部材33を含んでいる。第1絶縁部材31及び第2絶縁部材32は、絶縁材料で形成されている。第1絶縁部材31は、第1電極10と弾性部材33との間に介在している。第2絶縁部材32は、第2電極20−iとベース部21と弾性部材33との間に介在している。このような絶縁部材31、32を含むため、連結部材30−iは、第1電極10と第2電極20−iとの間を電気的に絶縁しながら連結することができる。
弾性部材33は、第1絶縁部材31と第2絶縁部材32との間に挟まれている。弾性部材33は、伸縮可能である。例えば、弾性部材33は、バネである。弾性部材33は、ゴム等の他の弾性体であってもよい。図3に示されるように、弾性部材33が収縮していないとき(伸長しているとき)、第2電極20−iは、第1電極10から十分に離間している。すなわち、第1電極10と第2電極20−iとの間の絶縁が確保されている。
図4は、弾性部材33が収縮している状況を示している。図4に示される状況では、第1電極10と第2電極20−iは、離間しておらず、互いに接触している。より詳細には、第1電極10と第2電極20−iの突出部22とが互いに接触している。これにより、第1電極10と第2電極20−iとが電気的に接続される。
図5は、本実施の形態に係る充電インレット1の電極構造と充電コネクタ100の端子110との接続例を示す概略図である。上述の通り、複数の第2電極20−1〜20−nは、第1電極10よりも手前に位置しており、且つ、全体として充電コネクタ100の端子110よりも十分に大きい。従って、充電インレット1の受け口5に挿入された端子110は、複数の第2電極20−1〜20−nのうち一部と接触する。図5に示される例では、端子110は、第2電極20−2と接触し、その他の第2電極20−1、20−3とは接触しない。また、端子110は、第1電極10とは直接接触しない。
複数の第2電極20−1〜20−nのうち端子110と接触するものは、以下「接触電極20−C」と呼ばれる。一方、複数の第2電極20−1〜20−nのうち端子110と接触しないものは、以下「非接触電極20−NC」と呼ばれる。図5に示される例では、接触電極20−Cは第2電極20−2であり、非接触電極20−NCは第2電極20−1、20−3である。
充電インレット1の受け口5に挿入された端子110によって、接触電極20−Cは、第1電極10の方に、すなわち、Z方向に押し込まれる。これにより、接触電極20−Cの位置の弾性部材33(つまり、接触電極20−Cと第1電極10との間を連結する連結部材30−Cに含まれる弾性部材33)が収縮する。その結果、図5に示されるように、接触電極20−Cが第1電極10と接触する。第1電極10は、接触電極20−Cを介して、充電コネクタ100の端子110と電気的に接続される。このようにして、充電可能な状態が簡単に実現される。
一方、非接触電極20−NCは、端子110によって第1電極10の方に押し込まれない。非接触電極20−NCの位置の弾性部材33は収縮しないため、非接触電極20−NCは、第1電極10から十分に離間している。つまり、非接触電極20−NCは、充電コネクタ100の端子110だけでなく第1電極10とも接触していない。従って、充電処理中、非接触電極20−NCの絶縁状態が保たれる。充電処理中、非接触電極20−NCは外部に露出する可能性があるが、非接触電極20−NCの絶縁状態が保たれるため、安全性が確保される。例えば、露出した非接触電極20−NCからの漏電が防止される。
3.効果
本実施の形態に係る充電インレット1の電極構造は、充電コネクタ100の端子110よりも十分に大きくなるように設計されている。これにより、充電インレット1と充電コネクタ100との接続が容易になる、すなわち、“接続性”が向上する。例えば、駐車場等で電気自動車の充電を自動で行う場合、高い接続性により、高度な位置合わせは必ずしも必要ではなくなる。このことは、システムコストの低減の観点から好ましい。
本実施の形態に係る充電インレット1の電極構造は、充電コネクタ100の端子110よりも十分に大きくなるように設計されている。これにより、充電インレット1と充電コネクタ100との接続が容易になる、すなわち、“接続性”が向上する。例えば、駐車場等で電気自動車の充電を自動で行う場合、高い接続性により、高度な位置合わせは必ずしも必要ではなくなる。このことは、システムコストの低減の観点から好ましい。
また、本実施の形態に係る充電インレット1の電極構造は、第1電極10及び複数の第2電極20−1〜20−nを含んでいる。複数の第2電極20−1〜20−nは、充電インレット1の受け口5側から見て第1電極10よりも手前に位置し、且つ、第1電極10と対向するように配置されている。受け口5に挿入された充電コネクタ100の端子110は、第1電極10とは接触せず、複数の第2電極20−1〜20−nの一部である接触電極20−Cと接触する。更に、接触電極20−Cは、端子110によって第1電極10の方に押し込まれ、第1電極10と接触する。第1電極10は、接触電極20−Cを介して、充電コネクタ100の端子110と電気的に接続される。このようにして、充電可能な状態が簡単に実現される。
ここで、第1の比較例として、複数の第2電極20−1〜20−nが存在しない場合を考える。第1電極10は十分に大きいため、充電コネクタ100の端子110を第1電極10に容易に接触させることはできる。つまり、接続性は向上する。しかしながら、充電処理中、活電(通電)状態の第1電極10の一部が外部に露出してしまう。このことは、安全性の観点から好ましくない。例えば、活電状態で露出した第1電極10にモノが接触すると、漏電が発生し、機械が故障するおそれがある。
一方、本実施の形態によれば、複数の第2電極20−1〜20−nが、第1電極10よりも手前に配置されている。充電処理中、活電状態の第1電極10は、外部に露出しない。また、複数の第2電極20−1〜20−nのうち端子110と接触しない非接触電極20−NCは、端子110によって第1電極10の方に押し込まれないため、第1電極10とも接触しない。従って、充電処理中、非接触電極20−NCの絶縁状態が保たれる。充電処理中、非接触電極20−NCは外部に露出する可能性があるが、非接触電極20−NCの絶縁状態が保たれるため、安全性が確保される。例えば、露出した非接触電極20−NCからの漏電が防止される。
本実施の形態は、充電インレット1と充電コネクタ100との接続性を向上させつつ、充電処理中の安全性確保も実現していると言える。
第2の比較例として、上述の特許文献1(特開2016−063685号公報)に開示されている技術を考える。第2の比較例によれば、二次電池への電力供給を開始する前に、二次電池の正極及び負極のそれぞれが接触している端子を複数の端子の中から特定(検出)する手段及び処理が必要となる。このことは、充電システム及び充電処理の複雑化を招く。
一方、本実施の形態によれば、充電コネクタ100の端子110と接触する接触電極20−Cが、端子110によって第1電極10の方に押し込まれ、第1電極10に接触する。これにより、充電可能な状態が簡単、且つ、即座に実現される。複数の第2電極20−1〜20−nの中から端子110と接触している接触電極20−Cを特定(検出)する必要はない。つまり、通電箇所を特定する必要は無く、そのための手段や処理も不要である。従って、充電システム及び充電処理の複雑化が防止される。
1 充電インレット
5 受け口
10 第1電極
20−1〜20−n 第2電極
21 ベース部
22 突出部
30−1〜30−n 連結部材
31 第1絶縁部材
32 第2絶縁部材
33 弾性部材
100 充電コネクタ
110 端子
5 受け口
10 第1電極
20−1〜20−n 第2電極
21 ベース部
22 突出部
30−1〜30−n 連結部材
31 第1絶縁部材
32 第2絶縁部材
33 弾性部材
100 充電コネクタ
110 端子
Claims (1)
- 充電コネクタと接続される充電インレットであって、
第1電極と、
前記第1電極と対向するように配置された複数の第2電極と、
前記第1電極と前記複数の第2電極のそれぞれとの間を絶縁しながら連結する複数の連結部材と
を備え、
前記複数の連結部材の各々は、弾性部材を含んでおり、
前記複数の連結部材の各々に含まれる前記弾性部材が収縮していないとき、前記複数の第2電極の各々は前記第1電極から離間しており、
前記充電コネクタの端子が挿入される受け口側から見て、前記複数の第2電極は前記第1電極よりも手前に位置し、
前記受け口に挿入された前記充電コネクタの前記端子は、前記第1電極とは接触せず、前記複数の第2電極の一部と接触し、
前記充電コネクタの前記端子によって前記一部の第2電極が前記第1電極の方に押し込まれたとき、前記一部の第2電極の位置の前記弾性部材が収縮し、前記一部の第2電極が前記第1電極と接触することにより、前記第1電極が前記充電コネクタの前記端子と電気的に接続される
充電インレット。
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JP2019171546A JP2021048754A (ja) | 2019-09-20 | 2019-09-20 | 充電インレット |
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