JP2023040543A - 電気自動車用の急速充電ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】許容電流値の大きい電気自動車用の急速充電ケーブルを提供する。【解決手段】電気自動車用の急速充電ケーブル１は導体とこれを被覆するシースとを有するケーブル本体と、導体と導通し電気自動車ＥＶおよび電源装置ＰＳに接続されるアダプタ部とを備えている。電気自動車用の急速充電ケーブル１では、導体として超電導体が使用され、シースには冷媒を流通させるための空間部が形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は電気自動車用の急速充電ケーブルに関する。

電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）の普及に伴い充電技術の開発がさかんに行われている。この充電は自動車と充電装置との間を充電ケーブルで接続し行われる。
電気自動車用の充電ケーブルの一例が特許文献１に開示されている。特許文献１には電力線、信号線およびアース線を備える複合ケーブルが開示され、当該複合ケーブルでは特に、信号線とアース線とを撚り合わせ、電力線に起因するノイズが信号線に伝送する信号に乗ったとしてもそのノイズを低減することができるようにしている。

特開２０２１－２５０８号公報

ところで従来からすでに、５０ｋＷタイプ（１２５Ａ）の急速充電技術は実用化されているものの、充電時間をさらに短縮すべく、大電流に耐えうる充電ケーブル、すなわち許容電流値の大きい急速充電ケーブルの要請が大きい。
本発明の主な目的は、許容電流値の大きい電気自動車用の急速充電ケーブルを提供することである。

本発明によれば、
導体とこれを被覆するシースとを有するケーブル本体と、
前記導体と導通し電気自動車および電源装置に接続されるアダプタ部とを備え、
前記導体として超電導体が使用され、
前記シースには冷媒を流通させるための空間部が形成されていることを特徴とする電気自動車用の急速充電ケーブルが提供される。

本発明によれば、導体として超電導体が使用されるため、許容電流値の大きい電気自動車用の急速充電ケーブルを提供することができる。

電気自動車用の急速充電ケーブルの適用例を説明する模式図である。 電気自動車または充電装置とのコネクタ部分の分解斜視図である。 図２の変形例を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について説明する。

図１に示すとおり、電気自動車用の急速充電ケーブル１（以下単に「充電ケーブル１」という。）は電気自動車ＥＶと電源装置ＰＳとの間に配置され、両端のコネクタ部分が電気自動車ＥＶと電源装置ＰＳとにそれぞれ接続される。

［第１の実施形態］
図２に示すとおり、ケーブル本体１１は基本的には超電導体１１１とそれを被覆保護するシース１１２とで構成されている。充電ケーブル１のコネクタ部分は基本的には両端ともに同様の構成を有しており、第１のアダプタ部１２、継手１３および第２のアダプタ部１４で構成されている。

超電導体１１１は複数枚の超電導線材が積層され、その積層体が不織布などの絶縁シートで被覆された構成を有している。
超電導線材は、基板上に中間層を介して、ＲＥＢａｙＣｕ_３Ｏｚ系（ＲＥは、Ｙ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、ＧｄおよびＨｏから選択された１種以上の元素を示し、ｙ≦２およびｚ＝６．２～７である。）の高温超電導薄膜が形成されたものである。
シース１１２はポリエチレン樹脂などの樹脂材料から構成されている。シース１１２の内部には超電導体１１１との間で空隙が形成され、冷媒を流通させるための空間部が形成されている。シース１１２の内部には液体窒素などの冷媒が流通し、超電導体１１１を冷却するようになっている。
シース１１２は上記のとおり樹脂材料による１重管構造が採用されてもよいし、アルミニウムやＳＵＳなどの金属材料による２重管構造が採用されてもよい。１重管構造が採用される場合は、ケーブル本体１１に屈曲性や湾曲性があり取扱い性が向上する。２重管構造が採用される場合は、内管の内部に冷媒を流通させ、内管と外管との間を真空引きし断熱するような構造とするのがよい。２重管構造が採用される場合は、断熱性が向上し熱帯地や温暖地での用途に適合化する。
シース１１２の端部には金属製のフランジ１１３が取り付けられている。フランジ１１３にはボルトを挿通するための複数の挿通孔が形成されている。

第１のアダプタ部１２はアダプタ１２１およびスリーブ１２２を有している。アダプタ１２１はアルミニウムなどの金属材料から構成されており、その表面には第２のアダプタ部１４に導通するためのコンタクトバンドなどの接触子が設置されている。アダプタ１２１の内部には柱状の挿通孔１２３が形成されており（図３参照）、超電導体１１１が挿通され半田付けされている。スリーブ１２２は銅またはアルミニウムなどの金属材料から構成されており、スリーブ１２２の内部においてアダプタ１２１が半田付けされている。

継手１３はアルミニウムなどの金属材料から構成されている。継手１３には冷媒を流入または流出させるための流入・流出孔１３１が形成されている。

第２のアダプタ部１４はアダプタ１４１およびフランジ１４２を有している。アダプタ１４１はアルミニウムなどの金属材料から構成されており、その表面には電気自動車ＥＶまたは電源装置ＰＳに導通するためのコンタクトバンドなどの接触子が設置されている。アダプタ１４１の内部には柱状の挿通孔１４３が形成されており、第１のアダプタ部１２のアダプタ１２１が挿通され、第２のアダプタ部１４のアダプタ１４１が第１のアダプタ部１２を介して超電導体１１１と導通するようになっている。
アダプタ１４１の端部には金属製のフランジ１４２が取り付けられている。フランジ１４２にはボルトを挿通するための複数の挿通孔が形成されている。

充電ケーブル１のコネクタ部分では、第１のアダプタ部１２（アダプタ１２１）が第２のアダプタ部１４（挿通孔１４３）に挿通され導通した状態で、ケーブル本体１１と第２のアダプタ部１４との各フランジ１１３、１４２が継手１３との間でボルト締めされ、第１のアダプタ部１２、継手１３、および第２のアダプタ部１４が一体化される。

電気自動車ＥＶの充電時においては、充電ケーブル１の一方のコネクタ部分を電気自動車ＥＶに接続しかつ他方のコネクタ部分を電源装置ＰＳに接続する。
その後、冷媒を、電気自動車ＥＶ側のコネクタ部分の流入孔から流入し、シース１１２の内部で流通させ、電源装置ＰＳ側のコネクタ部分の流出孔から流出（排出）する。冷媒が液体窒素の場合は、流出孔から気体窒素として外気中に放出することができる。
冷媒を一定時間流通させ超電導体１１１を冷却したところで、電源装置ＰＳから電気自動車ＥＶに対し電力を供給し、充電することができる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態は主に下記の点で第１の実施形態と異なっており、それ以外は第１の実施形態と同様となっている。

図３に示すとおり、充電ケーブル１のコネクタ部分には第１の継手部２３と第２の継手部３３とが形成されており、これらを介してケーブル本体１１と第１のアダプタ部１２および第２のアダプタ部１４とが接続されている。

第１の継手部２３は継手本体２３１を有している。継手本体２３１はアルミニウムなどの金属材料から構成されている。継手本体２３１の側部には冷媒を流入または流出させるための流入・流出孔２３２が形成されている。継手本体２３１の一方の端部には超電導体１１１を導入するための導入孔２３３が形成され、シース１１２との間で溶接されている。継手本体２３１の他方の端部にはフランジ２３４が形成されている。
第２の継手部３３は２つのフランジ３３１ａ、３３１ｂおよび絶縁部３３２（縁切部）を有している。各フランジ３３１ａ、３３１ｂはステンレス鋼（ＳＵＳ）などの金属材料から構成され、絶縁部３３２はガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：Glass Fiber Reinforced Plastics）などのプラスチック材料から構成されている。一方のフランジ３３１ａは第１の継手部２３のフランジ２３４との間でボルト締めされ、他方のフランジ３３１ｂは第２のアダプタ部１４のフランジ１４２との間でボルト締めされている。絶縁部３３２はシート状を呈しており、各フランジ３３１ａ、３３１ｂ間に巻回されエポキシ樹脂などの接着剤でフランジ３３１ａ、３３１ｂに接着されている。絶縁部３３２には作業者が手で直接接触することができ、充電ケーブル１の取扱い性および安全性が向上する。

以上の実施形態によれば、導体として超電導体１１１が適用されているため、充電ケーブル１を大電流に耐えうる、許容電流値の大きい急速充電ケーブルとすることができる。結果的に充電ケーブル１によれば、電気自動車ＥＶに対し急速に充電することができる。たとえば、充電ケーブル１が６００Ａ仕様で使用されることを想定した場合には、超電導線材として幅４ｍｍで厚さが０．１ｍｍ程度の超電導線材を３枚積層しただけで、直流電圧１０００Ｖで６００ｋＷの電力供給が可能になる。

ＥＶ 電気自動車
ＰＳ 電源装置
１ 充電ケーブル（電気自動車用の急速充電ケーブル）
１１ ケーブル本体
１２ 第１のアダプタ部
１３ 継手
１４ 第２のアダプタ部
２３ 第１の継手部
３３ 第２の継手部
１１１ 超電導体
１１２ シース
１２１ アダプタ
１２２ スリーブ
１３１ 流入・流出孔
１４１ アダプタ
１４２ フランジ
１４３ 挿通孔
２３１ 継手本体
２３２ 流入・流出孔
２３３ 導入孔
２３４ フランジ
３３１ａ、３３１ｂ フランジ
３３２ 絶縁部

Claims (4)

1. 導体とこれを被覆するシースとを有するケーブル本体と、
   前記導体と導通し電気自動車および電源装置に接続されるアダプタ部とを備え、
   前記導体として超電導体が使用され、
   前記シースには冷媒を流通させるための空間部が形成されていることを特徴とする電気自動車用の急速充電ケーブル。
2. 請求項１に記載の電気自動車用の急速充電ケーブルにおいて、
   前記アダプタ部が、
   前記導体と接続される第１のアダプタ部と、
   前記第１のアダプタ部と導通しかつ電気自動車または電源装置に接続される第２のアダプタ部とを有することを特徴とする電気自動車用の急速充電ケーブル。
3. 請求項２に記載の電気自動車用の急速充電ケーブルにおいて、
   前記ケーブル本体と前記第１のアダプタ部および前記第２のアダプタ部とを仲介する継手を有し、
   前記継手には冷媒を流入または流出するための流入・流出孔が形成されていることを特徴とする急速充電ケーブル。
4. 請求項２に記載の電気自動車用の急速充電ケーブルにおいて、
   前記ケーブル本体と前記第１のアダプタ部および前記第２のアダプタ部とを仲介する２つの継手部を有し、
   第１の継手部には冷媒を流入または流出するための流入・流出孔が形成され、
   第２の継手部には前記第１のアダプタ部を保護するための保護材が形成されていることを特徴とする急速充電ケーブル。
   

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