JP2951593B2 - 充電装置 - Google Patents
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Description
装置に関するものであり、さらに詳しくは、大電力用、
高周波の電流が送電可能な水冷式の送電線、及びこの送
電線を用いた電気自動車の充電装置等に関するものであ
る。
られる誘導式の充電器を設計し発展させている。上記誘
導式の充電器は非常に高い充電効率で動作するため、電
気自動車を充電するために送電線を流れる電力によっ
て、多量の熱が発生する。上記送電線は、例えば電気自
動車の推進用電池を充電している間、電力を送電する媒
体である。
願人その他によって各種送電線が設計された。それらは
電気自動車の電池等を充電するものであり、高出力を送
電するために導体の面積を大きくした結果、重く、大き
な取り扱いにくい送電線となった。また、例えばその他
の本発明の出願人によって改良された送電線は、この送
電線の軸の中の冷却を利用するものであったが、ねじれ
を減らすとともに、冷却に使用する冷却液の流れが制限
される可能性を少なくするための内部に構造物を有する
ものではなかった。
高充電効率の高出力の送電に使用されているが、高周波
の交流電力に対しては、表皮効果のために大きな表面積
が必要とされる。この大きな表面積が必要される結果、
各種の応用において、及び電気自動車への応用という特
有な分野において、実用的でない重い導線となってしま
う。
になされたものであり、電気自動車の充電装置等に利用
できるような大電力用で、高周波の電流が送電可能な水
冷式の送電線、及びこの送電線を用いて改良した電気自
動車の充電及び冷却装置を提供することを目的とする。
に、本発明は電気自動車において電力の移動に用いられ
る水冷式の送電線の改良型を提供する。この送電線は、
重くなく、また大きくもない。さらに送電線は、ねじれ
たりせず、冷却液の流れを制限するようなこともない。
自動車の充電装置の改良型を提供する。上記送電線は冷
却液を運ぶのに用いられる中央管からなっている。上記
中央管はその内部に突出物を有し、この中央管の回りに
は同軸で管状の組線からなる層の複数の層が設けられて
いる。そして、この同軸で管状の組線からなる層の複数
の層は、充電用電流を流し、絶縁物からなる層によって
区分されている。
からなる層の最も外側の層の回りに配置され、接地及
び、またはシールドに用いられる。外側の被筒体は、上
記組線からなる層の外側の層の回りに配置され、上記送
電線を覆い包んでいる。上記突出物は熱可塑性のゴム性
の突出材から成り、この突出材は5つの尖った部分を持
つ星形のような断面形状を有する。
間、上記送電線の全体が低い温度を維持するとともに、
送電線全体のサイズができる限り小さくなるように設計
する。送電線は、中央の冷却水の循環路を利用して、こ
の送電線全体の温度を低下させる。上記冷却水の循環路
は、上記突出材によって内部から支えられて、均一な柔
軟性が保たれ、接線方向の磁束が保持され、さらに、上
記循環路がねじれたり、つぶれたりするのを防止する。
記充電装置の一部分に用いられるように設計される。こ
の電気自動車は、その内部に充電用入力部を有してい
る。上記充電装置は電気自動車の外部にインバータを有
しており、このインバータは上記電気自動車内の推進用
電池を充電するために、整流回路を介して高周波の充電
用電流を供給している間、非常に高い充電効率で作動さ
れる。上記送電線は、上記整流回路と充電用入力部との
間を結んでいる。
れ、冷却液を冷却するための冷却器と、この冷却器の出
力部に接続されたマニホルドと、このマニホルドに接続
され、この冷却装置内に冷却液を押し出すポンプと、上
記マニホルドと冷却器に接続され、過剰な冷却液を蓄え
ておくための貯水部とから構成されている。冷却水は、
上記送電線を通って上記冷却装置内に循環される。上記
送電線は、特にここでは120[kW],334
[A],75[KHz]の電流の送電用に設計したが、
これは充電用電力の大小に適応させるために、変更して
設計してもよい。
の組線からなる複数の層を通って送電される。このと
き、上記管状の組線からなる複数の層は、上記送電線の
中心部にある循環路を通って循環する冷却液によって冷
却される。もし、このような効果的な冷却を行わない場
合には、送電線は極端に大きく重いものになってしま
う。また、送電線の中心部に冷却液の上記循環路が存在
すると、この送電線にねじれが発生しやすくなり、この
ねじれによって充電装置の動作中に冷却液の流れが制限
されてしまうことがある。そこで、本送電線の設計で
は、冷却液が流れる循環路の内部に柔軟性のある突出材
を配置する。これにより、上記ねじれの発生を減少させ
ることができる。
電装置の利用を発展させたことにより、電気自動車が本
発明の承継人によって発展する。応用の例としては、大
電力で高周波の交流電流が充電用入力部から整流回路ま
での単一で小さく軽いケーブルを流れる場合に、有用で
ある。上記送電線は、特に上記必要性を満たすように設
計される。しかし、これに限るわけではなく、大電力の
送電に必要とされるその他の多くの応用例に用いてもよ
い。
施の形態を説明する。
構成を示す図であり、本発明おける多数の可能な応用例
のうちの代表例を示している。
自動車の推進装置30と、水冷式の送電線20を用いた
冷却装置10とからなっている。冷却液32は、エチレ
ングリコール(不凍液)と水とが50対50で作成され
たものであり、この冷却液32は、冷却装置10及び送
電線20に使用される。
に接続されて自動車の外部に配置されたインバータ(変
換回路)41(図1の破線の上側)と、電気自動車19
内に配置された構成部材(図1の破線の下側)とから構
成される。上記外部のインバータ41は、電気自動車1
9内の充電用入力部11に接続されている。この充電用
入力部11は、整流回路18に送電線20によって接続
されている。
進用電池29に接続されている。約334[A],75
[KHz]程の高周波の充電用電流は、電気自動車の外
部のインバータ41から供給され、充電用入力部11、
送電線20、さらに整流回路18を通って推進用電池2
9へ送られる。充電用入力部11は、外部のインバータ
41からの電流を送電線20及び整流回路18を経由し
て電気自動車19の推進用電池29へ誘導的に接続され
る。
とこの電気自動車19の電動モータ42の間に接続され
た電気自動車内のインバータ16から成っている。電気
自動車内のインバータ16は、推進用電池29から直流
電流を得てこの直流電流を変換し、電気自動車19の電
動モータ42にモータを駆動するための18[KHz]
の交流電流を供給する。
タ16、整流回路18、及び送電線20を冷却する。こ
の冷却装置10は、冷却液の流水管24を通ってマニホ
ルド13に接続された冷却器12から成っている。この
マニホルド13は、さらに排水弁14を有している。マ
ニホルド13から出力される冷却液32は、流水管26
を通ってポンプ15へ送られる。
7を介して電気自動車内のインバータ16へ送り込み、
そしてさらに冷却液32を流水管23を介して冷却器1
2へ戻す。上記整流回路18は、電気自動車内のインバ
ータ16の近傍に配置され、インバータ16内を通った
冷却管28によって冷却される。上記マニホルド13か
ら出力されるその他の冷却液32は、流水管25を通っ
て貯水部17へ送られる。さらに、排出管21は、上記
インバータ16と冷却器12とを結合している流水管2
3と貯水部17を接続し、排出管22は冷却器12と貯
水部17を接続している。整流回路18を冷却して、送
電線20に冷却液32を供給するために、冷却液32
が、電気自動車に搭載されたインバータ16を通過する
冷却管28から供給される。
って上記冷却器12から出され、上記マニホルド13を
介して電気自動車内のインバータ16へ送り込まれる。
上記冷却液32は、整流回路18を冷却するために用い
られる冷却管28を通って送電線20へ送られ、さらに
この送電線20と充電用入力部11を通って冷却器12
へ送り込まれる。また、さらに冷却液32は上記インバ
ータ16を通って冷却器12へ送り込まれる。
却管12から貯蔵部17に、流水管25を介してマニホ
ールド14から貯蔵部17に、排出ホース21を介して
インバータ16から貯水部17に排出される。
示す図である。この送電線20は、電力を送電するのに
用いられる同軸で管状の組線34からなる層の複数の層
から成っている。この組線34らなる層の複数の層に加
えて設けられた外側の組線36の層は、接地及び、また
はシールドに用いられる。これらの組線34の複数の層
は、絶縁物35の層によって互いに区分されている。絶
縁物は、上記送電線20を通って送り込まれる冷却液の
温度的(熱)抵抗力が最小限に抑えられる間、高周波に
対して十分な絶縁性を有するものから選択される。
環するために用いられる中央管33を包むように周囲に
設けられる。上記中央管33の内部には、この中央管3
3を支えるとともに、ねじれを防ぐために用いられる突
出物31が配置されている。この突出物31は、冷却水
32の流れをできるだけ少なく制限するように、また冷
却水とチューブ33の内壁が最大限に接触するように設
計されている。
の特定の設計では、図2に示すような5角形の星形形状
を有する熱可塑性のゴム性の突出物が上記突出物31に
用いられている。外側の被筒物37は、シールドを行う
とともに、送電線20を覆い包んでいる。
例は、実際に製作し、試験したものである。送電線20
のラボテストが、334[A],75[KHz]を転送
するのに使用された。テスト結果は、105℃以下の最
大伝導温度と、70℃以下の最大接触温度(ユーザによ
って感知された伝送ケーブル20の温度)とが伝送ケー
ブル20を使用して得られたことを示している。
て、35℃の冷却液32が2.1[ガロン/min]で
循環する条件のもとで行われた。このときの冷却液32
は、エチレングリコールと水とが50対50で作成され
たものである。 広範囲にわたる試験は、高出力の充
電装置30の性能を実証した。このときの条件は、12
0[kW],334[A],75[KHz]であり、動
作中には送電線20は十分に冷却されていた。さらに、
上記送電線20は柔軟性があり、ねじれたり、著しく流
れが制限されることはなかった。
20、及びそれ使用するを電気自動車の充電及び冷却装
置を説明したが、上述した具体例は、本発明の原理の適
用例を示す多くの特定の具体例のうちの一部にすぎな
い。なお、明らかに、本発明に係る範囲を逸脱しない範
囲内の技術において本発明の原理によって多くの装置を
工夫することができる。
自動車の充電装置等に利用できるような大電力用で、高
周波の電流が送電可能な水冷式の送電線、及びこの送電
線を用いて改良した電気自動車の充電及び冷却装置を提
供することができる。
図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 電力を供給する電力源と、 電気自動車の推進用電池を充電するために充電用電流を
供給する上記電気自動車の外部に設けられたインバータ
と、 上記電気自動車の外部に設けられた上記インバータに結
合され、上記電気自動車内に設けられた充電用入力部
と、 上記電気自動車内の上記充電用入力部と推進用電池との
間に接続された水冷式の送電線と、 冷却液を冷やすための冷却器と、 上記冷却器の出力部が接続されたマニホルドと、 上記マニホルドに接続され、上記送電線を冷却するため
に上記冷却液を上記送電線に循環させるポンプと、 上記マニホルドと上記冷却器に接続され、過剰な冷却液
を蓄える貯水部と、を具備したことを特徴とする充電装
置。 - 【請求項2】 上記水冷式の送電線は、 冷却液を循環するために用いられる中央管と、 上記中央管の内部に設けられた突出部材と、 上記中央管の回りに設けられ、それぞれ充電用電流を流
し、かつ絶縁層によって区分されている複数の同軸管状
組線層と、 最も外側の絶縁層の回りに設けられ、接地及びまたはシ
ールドに用いられる外側組線層と、 上記外側組線層の回りに設けられ、この外側組線層を覆
い包んでいる外側被筒体と、 を具備したことを特徴とする請求項1に記載の充電装
置。 - 【請求項3】 上記突出部材は、熱可塑性を有するゴム
性の突出物であることを特徴とする請求項2に記載の充
電装置。 - 【請求項4】 上記突出部材は、熱可塑性を有するゴム
性の突出物であり、5つの尖った部分を有する星形形状
であることを特徴とする請求項2に記載の充電装置。
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