JP2021097549A - 電動車両、充電装置、充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】充電システムにおけるユーザー利便性を向上しつつ、システムの煩雑化およびコスト増加を防ぐことができる電動車両、充電装置、充電システムを提供すること。【解決手段】充電システム１は、電動車両３の車体下面に、後輪３ａの位置と所定の相対的位置に設けられ外部の給電端子２１と接触することにより車載充電器３１に外部電力を供給可能に構成される充電端子３３が設けられた車両側受電部３２と、電動車両３を駐車するための平面領域に、電動車両３の後輪３ａと接触することで駐車位置を規定するタイヤ止め部１０、及び当該タイヤ止め部１０と所定の相対的位置に設けられる給電端子２１を含む給電部２０からなる路側充電器２とを含む。【選択図】図２

Description

本発明は、電動車両、充電装置、充電システムに関する。

近年、環境負荷低減の観点から、内燃機関を備えず、電動モータのみによって駆動する電動車両の開発が行われている。

このような電動車両の充電手段としては、車両の給電口にドライバーが手動で充電ステーションに設けられる給電装置の充電ガンを差し込む手段が一般的である。

このような充電システムでは、更なるユーザー利便性向上の観点から、ワイヤレス給電による充電システムが提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１９−６８７３４号公報

しかしながら、このようなワイヤレス充電システムにおいては、電力搬送効率が低いために、大容量バッテリの充電に比較的長い時間を要してしまう。

また、車両ごとにワイヤレス受電装置の配置が異なることから、充電設備の給電装置と車両側の受電装置との位置合わせを可能とするシステムが必要となり、システムの煩雑化およびコストの増加を招く。さらには、ワイヤレス受電システムの実用化を検討するにあたり、安全性確保の観点から、異物検知や生体保護のために安全装置を設ける必要も生じる。

以上から、本願の解決すべき課題は、充電システムにおけるユーザー利便性を向上しつつ、システムの煩雑化およびコスト増加を防ぐことができる電動車両、充電装置、充電システムを提供することとする。

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。

（１）本適用例に係る電動車両は、車両を駆動するモータに電力を供給するバッテリと、外部の充電設備から供給され外部電力を前記バッテリに供給することにより、前記バッテリを充電する充電部と、前記車両の車体下面において、前記車両の車輪位置と所定の相対的位置に設けられ、外部の給電端子と接触することにより前記充電部に前記外部電力を供給可能に構成される充電端子と、を含み、前記充電端子は、前記車両の後方または前方に延在することを特徴とする。

このように電動車両において、車両の後方又は前方に延在する充電端子が、車両の車輪位置と所定の相対的位置に設けられていることで、車輪位置と所定の相対的位置にある外部の給電端子に容易に接触させることができる。そして、充電端子と給電端子とを接触させて電力を供給可能であることから、ワイヤレス充電システムよりも十分な電力搬送効率で、大容量バッテリに対しても比較的短い時間で充電を完了させることができる。これにより、ユーザー利便性を向上しつつ、システムの煩雑化およびコスト増加を防ぐことができる。

（２）本適用例に係る充電装置は、電動車両を駐車するための平面領域において、前記電動車両に搭載されるバッテリを充電可能な充電装置であって、前記平面領域において、前記電動車両の車輪と接触することで前記電動車両の駐車位置を規定する車両停車位置規定部と、前記平面領域において、前記車両停車位置規定部と所定の相対的位置に設けられる給電端子と、を含み、前記相対的位置は、前記電動車両が前記駐車位置に停車する場合に前記電動車両の充電端子と前記給電端子とが接触するよう規定されることを特徴とする。

このように充電装置において、給電端子が、電動車両を駐車するための平面領域にて車両停車位置規定部と所定の相対的位置に設けられていることで、車輪位置と所定の相対的位置にある電動車両の充電端子に容易に接触させることができる。そして、充電端子と給電端子とを接触させて電力を供給可能であることから、ワイヤレス充電システムよりも十分な電力搬送効率で、大容量バッテリに対しても比較的短い時間で充電を完了させることができる。これにより、ユーザー利便性を向上しつつ、システムの煩雑化およびコスト増加を防ぐことができる。

（３）本適用例に係る充電システムは、上記（１）のに記載の電動車両と、請求項２に記載の充電装置と、を含むことを特徴とする。

つまり、電動車両の車輪が車両停車位置規定位置に到達するよう移動させるだけで、充電端子と給電端子との位置合わせを容易に行うことができる。そして、充電端子と給電端子とを接触させて電力を供給可能であることから、ワイヤレス充電システムよりも十分な電力搬送効率で、大容量バッテリに対しても比較的短い時間で充電を完了させることができる。これにより、ユーザー利便性を向上しつつ、システムの煩雑化およびコスト増加を防ぐことができる。

本発明の一実施形態に係る充電システムを示す上面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 路側充電器の拡大上面図である。 （ａ）〜（ｃ）電動車両の充電端子と路側充電器の給電端子との接続工程を示す説明図である。 （ａ）〜（ｃ）充電端子及び給電端子の支持構造の第１変形例である。 充電端子及び給電端子の支持構造の第２変形例である。 充電端子及び給電端子の支持構造の第３変形例である。

以下、本発明の一実施形態に係る電動車両、充電装置、充電システムについて、図面を参照して説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施の形態の説明に用いる図面は、いずれも構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。

図１は本発明の一実施形態に係る充電システムの概略構成図であり、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図、図３は路側充電器の拡大上面図であり、以下これらの図に基づき電動車両、充電装置、充電システムの構成について説明する。

図１に示す充電システム１は、駐車エリアＰに設けられている路側充電器（充電装置）２と、当該路側充電器２から供給される外部電力によりバッテリ３０の充電が可能な電動車両３とからなる。

路側充電器２は、駐車エリアＰのタイヤ止め部（車両停車位置規定部）１０と給電部２０とを有している。

駐車エリアＰは、例えば駐車場に複数区画された長方形の平面領域であり、１台の車両が駐車可能な面積を有する。駐車エリアＰは、少なくとも一対の短辺のうちの一方が車両の進入側である。駐車時には車両は、駐車エリアＰに進入側から進入し、短辺のうちの一方の奥側に移動する。なお、本実施形態では、車両の後部から後退して駐車エリアＰに進入する、いわゆる後ろ向き駐車を例に説明する。

タイヤ止め部１０は、駐車エリアＰの奥側にて、幅方向両側に一対設けられている。タイヤ止め部１０は、駐車エリアＰに進入してきた車両のタイヤ（車輪）と接触し、それ以上の進入を阻止して車両の駐車位置を規定するブロック体である。詳しくは、タイヤ止め部１０は幅方向に長く、進入側の上部が切り欠かれた略直方体形状をなしている。

給電部２０は、駐車エリアＰの奥側の幅方向中央部に設けられている。詳しくは、給電部２０は、図２に示すように車両駐車時に車両下面よりも下側に位置する高さを有している。給電部２０は、進入側が開放された空間内に給電端子２１を有する板ばね２２が設けられている。

板ばね２２は、絶縁素材からなり、空間内の底面と当接している第１面部２２ａと、第１面部２２ａの進入側端部から断面Ｖ字状に屈曲した第２面部２２ｂを有している。給電端子２１は、板ばね２２の第２面部２２ｂの先端側上面に形成されており、図示しない電源と電気的に接続されている。また、図３において一部透過して示しているように、給電端子２１を有する板ばね２２は、給電部２０の空間内において、幅方向に複数並んで設けられている。

また給電部２０は、上面の奥側に当該給電部２０の位置を外部から認識可能なマーク２３が付されている。さらに、給電部２０は、上面の中央部分に、直上まで進入してきた車両を検知する車両検知センサ２４が設けられている。

電動車両３は、図示しない駆動用のモータに電力を供給するバッテリ３０を備えている。バッテリ３０は車載充電器（充電部）３１を介して車両側受電部３２の充電端子３３と接続されている。車載充電器３１は、上述の路側充電器２等の外部充電設備から供給される電力をバッテリ３０に供給することにより、バッテリ３０を充電する機能を有している。

車両側受電部３２は、充電端子３３、支持部材３４、及びアクチュエータ３５を有しており、電動車両３の後輪３ａより後方の下面に設けられている。

支持部材３４は、車高方向に延びた第１面部３４ａと、当該第１面部３４ａの下端から車両後方に略Ｌ字状に屈曲した第２面部３４ｂを有する絶縁素材の板部材である。充電端子３３は第２面部３４ｂの先端側下面に形成されている。また第２面部３４ｂは、先端側が僅かに上方に向かっており、第１面部３４ａ側である基端側を支点に弾性的に上下動可能な板ばねの機能も有している。アクチュエータ３５は支持部材３４を車高方向に上下動可能である。車両側受電部３２は、充電時以外は車両後部内に収納されており、充電時にはアクチュエータ３５により支持部材３４を下降させ、電動車両３の後部下面から露出可能である。

また電動車両３の後部には、バックモニタ用のカメラ３６が設けられている。当該カメラ３６は車両後部から車両下後方を撮影可能である。またカメラ３６は、給電部２０のマーク２３を検知可能であり、マーク２３を検知するとアクチュエータ３５に信号を送る。例えばアクチュエータ３５は、カメラ３６からの信号を受信したときに支持部材３４を下降させる。

このように構成された路側充電器２及び電動車両３からなる充電システム１では、路側充電器２の給電部２０が駐車エリアＰにおいて一対のタイヤ止め部１０と所定の相対的位置関係を有している。当該相対的位置関係は、電動車両３が駐車エリアＰに駐車する場合に給電端子２１と、電動車両３の充電端子３３とが接触するよう規定されている。つまり一対のタイヤ止め部１０と給電端子２１との位置関係と、電動車両３の一対の後輪３ａと充電端子３３との位置関係が一致している。

具体的には図３に示すように、路側充電器２はタイヤ止め部１０の後端位置と給電部２０の前端位置が駐車エリアＰの長手方向において一致しており、幅方向中央の所定範囲に給電部２０が配置されている。また、給電部２０先端から奥側の所定範囲に給電端子２１が幅方向に複数並んで位置している。そして、電動車両３の一対の後輪３ａと充電端子３３の相対的位置関係もほぼ同様の位置関係にある。

したがって、電動車両３が駐車エリアＰに駐車されることで、車両側受電部３２と路側充電器２の給電部２０とが接続されて、電動車両３のバッテリ３０の充電が可能となる。

詳しくは、図４（ａ）〜（ｃ）に電動車両３の充電端子３３と路側充電器２の給電端子２１との接続工程を示す説明図が示されている。

まず、図４（ａ）に示すように、電動車両３が駐車エリアＰに車両後部から後退により進入し、カメラ３６により給電部２０のマーク２３を検知すると、アクチュエータ３５が作動して支持部材３４が下降する。

次に、図４（ｂ）に示すように、電動車両３が駐車エリアＰの奥側に後退していくと、支持部材３４の第２面部３４ｂが、給電部２０の板ばね２２の第２面部２２ｂと接触して押し下げる。

そして、図４（ｃ）に示すように、後輪３ａがタイヤ止め部１０に接触するまで電動車両３が後退すると、車両側受電部３２の充電端子３３と給電部２０の給電端子２１とが接触する。給電端子２１は板ばね２２に形成され、充電端子３３も板ばね機能を有する支持部材３４に形成されていることで、充電端子３３と給電端子２１とは互いに押圧し合って接触する。

また、車両検知センサ２４により給電部２０の上方まで電動車両３が到達したことが検知されると、給電部２０の電源から給電端子２１を介して、充電端子３３に電力が供給される。充電端子３３に供給された電力は、車載充電器３１を介してバッテリ３０に供給されることで充電が行われる。

バッテリ３０の充電中は、意図せずに充電端子３３と給電端子２１との接続が解除されないよう、図示しないロック機構を設けたり、電動車両３の駆動を制限したりしてもよい。そして、充電が完了した場合、又は充電中断操作が行われた場合には、給電部２０からの電力供給が停止し、電動車両３を前進させることで充電端子３３と給電端子２１との接続を容易に解除することができる。

このように、電動車両３をタイヤ止めまで移動させるだけで、充電端子３３と給電端子２１との位置合わせを容易に行うことができる。そして、充電端子３３と給電端子２１とを接触させて電力を供給可能であることから、ワイヤレス充電システムよりも十分な電力搬送効率で、大容量バッテリに対しても比較的短い時間で充電を完了させることができる。これにより、本実施形態の充電システム１、路側充電器２、及び電動車両３は、ユーザー利便性を向上しつつ、システムの煩雑化およびコスト増加を防ぐことができる。

以上で本発明に係る充電システム１、路側充電器２、及び電動車両３の実施形態についての説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。

上記実施形態では、車両側受電部３２の充電端子３３は支持部材３４に形成され、路側充電器２の給電端子２１は板ばね２２に形成されているが、充電端子３３及び給電端子２１が支持される構成はこれに限られるものではない。

例えば、図５（ａ）〜（ｃ）には充電端子及び給電端子の支持構造に係る第１変形例の上面図が示されている。なお、図５では充電端子及び給電端子の支持構造のみを示しており、その他の構成や相対的位置関係については上記実施形態と同様であり説明を省略する。

図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、給電部１２０は、進入側に開口した空間内に、給電端子１２１を有する給電端子支持板１２２が設けられている。詳しくは、給電端子１２１は、給電端子支持板１２２の進入側の端辺に形成されている。また、給電端子支持板１２２には、給電端子１２１の幅方向両側に永久磁石１２３が設けられている。給電端子１２１は給電端子支持板１２２に接続された柔軟な送電線１２４を介して電力が供給される。また給電端子支持板１２２は中央部を支点に水平方向に回動自在に支持されている。

また、車両側受電部１３２は、充電端子１３３を有する充電端子支持板１３４を有している。詳しくは、充電端子１３３は、充電端子支持板１３４の車両後側の端辺に形成されている。また、充電端子支持板１３４には、充電端子１３３よりも幅方向両側に、一対の電磁石１３５が設けられている。充電端子支持板１３４は連結部１３６を介して、車高方向に延びる軸部１３７に接続されており、当該軸部１３７を支点に水平方向に回動自在である。軸部１３７は図示しないアクチュエータに連結され上下動可能である。

このように構成された第１変形例の給電部１２０及び車両側充電器１３２は、まず図５（ａ）に示すように、互いに接近するまでは初期の位置にある。図５（ｂ）に示すように、充電端子支持板１３４が給電端子支持板１２２に一定以上接近したとき、電磁石１３５に電流が流れ、給電端子支持板１２２の永久磁石と逆極性の磁力を発生させる。これにより、充電端子支持板１３４及び給電端子支持板１２２は充電端子１３３及び給電端子１２１が対向するように互いに回動する。そして、図５（ｃ）に示すように、さらに電動車両３が後退すると、充電端子支持板１３４の電磁石１３５と給電端子支持板１２２の永久磁石１２３が引き付き、同時に充電端子１３３及び給電端子１２１が当接し、充電可能となる。

このように第１変形例の充電端子及び給電端子の支持構造によれば、水平面において充電端子と給電端子がずれて接近した場合でも、磁力により向きを修正して、より確実に充電端子と給電端子を接続させることができる。

次に上記実施形態では、車両側受電部３２のアクチュエータ３５は支持部材３４を上下動させるよう作動するものであるが、具体的には、図６に示す充電端子及び給電端子の支持構造の第２変形例の車両側受電部２３２のように車高方向に延びる支持部材２３４の第１面部２３４ａに形成されたラック２３５ａと、図示しないモータにより回転駆動するピニオン２３５ｂとが噛合した、いわゆるラックアンドピニオン式の機構であってもよい。

同じく図６に示すように、充電端子２３３は、支持部材２３４の第２面部２３４ｂ上にて第１面部２３４ａとダンパ２３６を介して接続された絶縁支持部２３７に支持されてもよい。一方、給電部２２０は給電端子２２１ａ、２２１ｂが形成された板ばね２２２ａ、２２２ｂが上下に対向して設けられている。

このような第２変形例の構成により、充電端子２３３が給電部２２０の板ばね２２２ａ、２２２ｂ間に挿入された際に、ダンパ２３６により衝撃が緩和され、より安全に充電端子２３３と給電端子２２１ａ、２２１ｂを接続させることができる。

さらに、車両側受電部の構成はこれに限られず、図７に充電端子及び給電端子の支持構造の第３変形例を示している。同図に示すように、第３変形例における車両側受電部３３２は、基端のリンク３３４ａを支点に車高方向に回動可能な板状の支持部材３３４を有している。当該支持部材３３４上に、ロッド押し出し式のアクチュエータ３３６が設けられ、ロッド先端に絶縁支持部３３７を介して充電端子３３３が接続されている。

一方、給電部３２０は給電端子３２１ａ、３２１ｂが形成された板ばね３２２ａ、３２２ｂが上下に対向して設けられている。

このような第３変形例の構成では、支持部材がリンク３３４ａを支点に車高方向に回動可能であることで、車両側受電部３３２の収納と露出を容易に行うことができる。また、ロッド押し出し式のアクチュエータ３３６を用いることで、充電端子３３３と給電端子３２１ａ、３２１ｂとの距離の誤差を吸収することができ、より確実に３３３と給電端子３２１ａ、３２１ｂを接続させることができる。

また、上記実施形態の電動車両３では、車両側受電部３３２を車両後部に設けているが、車両前部に設けてもよい。なお、車両前部に設けた車両側受電部を路側充電器に接続する場合は、電動車両を駐車エリアに前向き駐車させる必要がある。

１ 充電システム
２ 路側充電器（充電装置）
３ 電動車両
１０ タイヤ止め部（車両停車位置規定部）
２０、１２０ 給電部
２１ 給電端子
２２ 板ばね
２２ａ 第１面部
２２ｂ 第２面部
２３ マーク
２４ 車両検知センサ
３０ バッテリ
３１ 車載充電器（充電部）
３２ 車両側受電部
３３ 充電端子
３４ 支持部材
３４ａ 第１面部
３４ｂ 第２面部
３５ アクチュエータ
Ｐ 駐車エリア

Claims (3)

1. 車両を駆動するモータに電力を供給するバッテリと、
   外部の充電設備から供給され外部電力を前記バッテリに供給することにより、前記バッテリを充電する充電部と、
   前記車両の車体下面において、前記車両の車輪位置と所定の相対的位置に設けられ、外部の給電端子と接触することにより前記充電部に前記外部電力を供給可能に構成される充電端子と、を含み、
   前記充電端子は、前記車両の後方または前方に延在することを特徴とする、電動車両。
2. 電動車両を駐車するための平面領域において、前記電動車両に搭載されるバッテリを充電可能な充電装置であって、
   前記平面領域において、前記電動車両の車輪と接触することで前記電動車両の駐車位置を規定する車両停車位置規定部と、
   前記平面領域において、前記車両停車位置規定部と所定の相対的位置に設けられる給電端子と、を含み、
   前記相対的位置は、前記電動車両が前記駐車位置に停車する場合に前記電動車両の充電端子と前記給電端子とが接触するよう規定されることを特徴とする充電装置。
3. 請求項１に記載の電動車両と、請求項２に記載の充電装置と、を含むことを特徴とする充電システム。
   

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