JP4204184B2

JP4204184B2 - 電気自動車用誘導型充電接続器

Info

Publication number: JP4204184B2
Application number: JP2000272549A
Authority: JP
Inventors: 隆平成田
Original assignee: Visteon Japan Ltd
Current assignee: Visteon Japan Ltd
Priority date: 2000-09-08
Filing date: 2000-09-08
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2020-09-08
Also published as: JP2002084664A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車に非接触で充電するための誘導型充電接続器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大気汚染を減少させるために、電気自動車が注目されている。この電気自動車は、再充電可能なバッテリーを備えており、このバッテリーの電力は自動車の駆動に用いられる。バッテリーは電力消費に応じて再充電が必要であり、この充電の際に、地上に設置された電源と電気自動車のバッテリーとを接続する充電接続器が用いられる。
【０００３】
電気自動車の積載負荷、走行速度、走行距離等の性能向上のためには十分大きい容量のバッテリーを搭載する必要があり、このため、充電接続器は充電速度の高い高電力に対応する必要がある。電気自動車用の充電接続器には、従来からコネクタを介して電気を直接通電する接触型（コンダクティブ型）と、コイル等を介して非接触で通電する誘導型（インダクティブ型）とがあるが、充電速度を高めかつ高い安全性を確保するために誘導型が有望視されている。
【０００４】
電気自動車用の誘導型充電接続器として、特開平７−２４０３２５号、特開平１１−２７３９７７号、等が既に開示されている。
特開平７−２４０３２５号の「電気自動車用の充電用変成器」は、図９に示すように、１次巻線１を有し、固定電源に接続される１次誘導型充電結合器２と、電気自動車のバッテリーを充電するために自動車中に設置されている変成器２次巻線３ａ，３ｂと、１次巻線と２次巻線を通る磁気回路を完成させる磁気コア４ａ，４ｂ，４ｃとを具備している誘導型充電受け部と、変成器２次巻線に結合されてこの変成器２次巻線を冷却するために２次巻線に隣接する流体通路を有している冷却手段５ａ，５ｂとを具備するものである。
【０００５】
また、特開平１１−２７３９７７号の「電気自動車用電磁誘導型非接触給電装置」は、図１０に示すように、交流電力送電用の給電コイル、無線通信用の送電側アンテナを内蔵するフレームを有する送電用パドル６と、電磁誘導により前記給電コイルから受電する受電コイル７、前記送電側アンテナと無線通信する受電側通信手段８と、前記送電用パドルを挿入するパドル挿入孔９ａとを有する受電用チャージポート９とを有するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように従来の誘導型充電接続器は、図１１に示す送電用パドル６と、図１２に示すように電気自動車側に固定された受電用チャージポート９とからなり、受電用チャージポートに設けられたパドル挿入孔９ａ（受け口）に送電用パドル６を挿入して電磁誘導接続を行うようになっていた。
【０００７】
しかし、かかる従来の電気自動車用誘導型充電接続器には、以下の問題点があった。
（１）電気自動車のバッテリーの充電には、長時間（例えば４〜８時間）を必要とする。また、この充電は夜間に行われることが多い。この間、特に屋外充電の場合、長時間にわたって図１２に示すような状態で放置しなければならず、いたずらに対して無防備な状態となる。そのため端子の抜き取り、砂、水の投入などのいたずらを受けるおそれがある。
（２）充電中は受け口の蓋は開かれており、この受け口９ａとパドル６との矩形の隙間に長時間の屋外放置中に雨水、埃等が侵入するおそれがある。
（３）受け口９ａとパドル６が長方形断面であり、パドル６を受け口９ａに対して正しい向きに挿入する必要がある。また、この挿入時の方向性のため、充電器の位置と車両の位置がずれると、充電子とその配線に無理な力が掛かかり、耐久性が低下する。
（４）受け口９ａが長方形断面であるため、受電用チャージポート９が矩形断面となり、電気自動車に搭載する場合、無駄なスペースができやすくコンパクトに設計できない。
（５）パドル６の把手部分を、配線の取り出し口と別体に成形する必要があり、製造原価が高くなる。
【０００８】
本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、（１）屋外に長時間にわたって放置しても、端子の抜き取り、砂、水の投入などのいたずらや、雨水、埃等の侵入のおそれがなく、（２）パドルの受け口への挿入に方向性がなく、充電器の位置と車両の位置がずれても、充電子とその配線に無理な力が掛かからず、（３）電気自動車に搭載する場合、無駄なスペースが少なくコンパクトに設計が可能であり、（４）パドルの把手部分を、配線の取り出し口と一体に成形して製造原価を低減できる電気自動車用誘導型充電接続器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、車外の充電器に接続され１次巻線（１１）を有する充電端子（１２）と、該充電端子と同心に嵌合する受け口（２１）と２次巻線（２２）とを有する充電受け部（２０）とからなり、前記充電端子（１２）が円筒形に形成され、受け口（２１）が前記円筒形と嵌合する中空円筒形に形成されており、前記充電端子（１２）の先端部に、最大径が１次巻線（１１）とほぼ等しく先端に向けて直径が漸減するコーン状部分（１７）を有し、これにより受け口に挿入時に充電端子を同心に案内する、ことを特徴とする電気自動車用誘導型充電接続器が提供される。
【００１０】
上記本発明の構成によれば、充電端子（１２）が円筒形に形成され、受け口（２１）も同心に嵌合する中空円筒形に形成されているので、従来のパドル式と違って挿入時に方向性がなく、充電器の位置と受電車両の位置がずれても、充電端子とその配線に無理な力が掛からず、耐久性を向上させることができる。また、充電端子と受け口の両方に円筒形断面を採用したため、無駄なスペースがなくコンパクトに設計できる。また上記の構成により、挿入時に両者の芯がズレても自動的に同心に案内して挿入することができる。
また、本発明によれば、車外の充電器に接続され１次巻線（１１）を有する充電端子（１２）と、該充電端子と同心に嵌合する受け口（２１）と２次巻線（２２）とを有する充電受け部（２０）とからなり、前記充電端子（１２）が円筒形に形成され、受け口（２１）が前記円筒形と嵌合する中空円筒形に形成されており、前記充電端子（１２）は、前記受け口（２１）と同心のリング溝（１６）を有し、前記充電受け部（２０）は、受け口（２１）に挿入された充電端子（１２）の前記リング溝（１６）に嵌合可能なラッチ部材（２３）を備え、該ラッチ部材は車内から前記嵌合を解除可能に構成されている、ことを特徴とする電気自動車用誘導型充電接続器が提供される。この構成により、受け口（２１）に挿入された充電端子（１２）のリング溝（１６）にラッチ部材（２３）が嵌合することにより、ラッチ部材の嵌合を車内から解除しない限り充電端子（１２）の抜き取りできず、砂、水の投入などのいたずらを防止できる。
また、本発明によれば、車外の充電器に接続され１次巻線（１１）を有する充電端子（１２）と、該充電端子と同心に嵌合する受け口（２１）と２次巻線（２２）とを有する充電受け部（２０）とからなり、前記充電端子（１２）と受け口（２１）のいずれか一方が円筒形に形成され、他方は前記円筒形と嵌合する中空円筒形に形成されており、充電端子（１２）及び充電受け部（２０）の中心線に沿って埋設された光ファイバ（２９）と、連結状態において非接触で情報を交換できる光半導体（３０）とを備え、充電の開始、終了、通電量、受電車両側の情報、課金のための情報等を充電機と車両側で交換する、ことを特徴とする電気自動車用誘導型充電接続器が提供される。この構成により、光ファイバー通信装置（光ファイバ２９、光半導体３０、等）により充電の開始、終了、通電量、受電車両側の情報、課金のための情報等を非接触で充電機と車両側で交換することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
図１は、本発明の誘導型充電接続器の回路構成図である。この図に示すように、本発明の誘導型充電接続器１０は、１次巻線１１を有する充電端子１２と、２次巻線２２を有する充電受け部２０とからなり、両方で分離可能な変圧器（トランス）を構成している。１次巻線１１は車外の充電器３１に接続され、外部電源（例えば商用電力１００Ｖ又は２００Ｖの交流電源）から充電器３１を介して１次巻線１１に交流電源を付加するようになっている。また、２次巻線２２は整流回路３２を介して充電するバッテリー３３に接続されている。この構成により、１次巻線１１と２次巻線２２からなるトランスを介して、１次巻線１１により発生した交流磁界により、２次巻線２２に所定の交流電圧を発生させ、これを整流回路３２を介して直流化しバッテリー３３を充電することができる。
【００２２】
なお、図１において、３４は充電制御器、３５は車両制御器であり、インターフェース３６を介して充電制御器３４と車両制御器３５の間でデータ通信し、バッテリー３３の充電状態に応じて外部の充電器３１を制御するようになっている。
【００２３】
図２は、本発明の誘導型充電接続器の第１実施形態を連結状態で示す構成図であり、図３は、この接続器を分離状態で示す構成図である。図２及び図３に示すように、充電端子１２は、円筒形に形成され、受け口２１は充電端子１２と嵌合する中空円筒形に形成されている。
また、充電端子１２は、磁性体からなる円筒状コア部１３を有し、この円筒状コア部１３の外周に１次巻線１１が円筒状に巻き付けられている。また、この１次巻線１１の始端と終端は図１に示したように車外の充電器３１に接続されている。
なお、図２、図３とは逆に受け口２１を円筒形に形成し、充電端子１２を円筒形と嵌合する中空円筒形に形成してもよい。以下、図２、図３の例を詳述する。
【００２４】
図２及び図３において、充電端子１２は更に、受け口２１の外周面２１ａと当接する鍔部１４を有する。またこの鍔部１４の外周面２１ａに当接する当接面１４ａには可撓性のあるシールラバー１５が充電端子１２を囲むリング状に取付けられ、その間を水密にシールするようになっている。
【００２５】
２次巻線２２は、中空の円筒状コイルであり、このコイルは受け口２１に挿入された充電端子１２をわずかな間隔を隔てて囲むように配置されている。また、２次巻線２２の始端と終端は図１に示したように整流回路３２を介して充電するバッテリー３３に接続されている。
【００２６】
また、充電端子１２は、受け口２１と同心のリング溝１６を有する。このリング溝１６は、充電端子１２の把手部分１２ａに形成されており、かつ配線の取り出し口と一体成形されている。
【００２７】
更に充電端子１２の先端部に、最大径が１次巻線１１とほぼ等しく先端に向けて直径が漸減するコーン状部分１７を有する。これにより受け口に挿入時に両者の芯がズレても自動的に同心に案内して挿入するようになっている。
【００２８】
また、充電受け部２０は、受け口２１に挿入された状態（図２）の充電端子１２のリング溝１６に嵌合可能なラッチ部材２３を備える。このラッチ部材２３は、ピン２４で揺動可能に支持され、リング溝側がケーブル２５を介して車内から外方（図で右側）に引いて嵌合を解除できるようになっている。またこの例では、リング溝と反対側の端部２３ｂがバネ２６で外方（図で右側）に付勢され、ラッチ部材２３の先端部２３ｃをリング溝に向けて付勢するようになっている。
この構成により、充電端子１２を受け口２１に挿入する際には、充電端子１２の円筒部分で先端部２３ｃを外方に移動させて、所定の位置まで挿入した際に、充電端子１２のリング溝１６にラッチ部材２３の先端部２３ｃを嵌合させて、その抜けを防止することができる。
【００２９】
更に、ラッチ部材２３のリング溝１６に嵌合する先端部２３ｃには、充電端子１２と係合して先端部を外方に付勢するようにテーパ面が設けられ、先端部２３ｃのテーパ面と充電端子１２との係合により、充電端子１２の挿入時にラッチ部材の先端部２３ｃを外方に付勢してリング溝１６をスムースに挿入し、かつ挿入後にこのリング溝にラッチ部材の先端部２３ｃをスムースに嵌合させるようになっている。
【００３０】
図４は、本発明の誘導型充電接続器の受け口を示す斜視図である。この図に示すように、受け口２１の外周面２１ａはドーナツ状の平板で構成され、シールラバー１５と密着して充電端子１２との間を水密にシールするようになっている。また、この受け口２１には開閉可能な蓋２７が設けられ、非充電時にはこの蓋２７を閉じて、雨水、埃等の侵入を防ぐようになっている。なお、この蓋にもシールラバー１５を設けることが好ましい。
【００３１】
図５は、本発明の誘導型充電接続器の使用状態を示す図である。この図において、（Ａ）は車両（電気自動車）と充電器との位置関係を示し、（Ｂ）は充電端子１２の把持部を示している。
【００３２】
上述した本発明の構成によれば、充電端子１２が円筒形に形成され、受け口２１も充電端子と嵌合する中空円筒形に形成されているので、従来のパドル式と違って挿入時に方向性がなく、充電器の位置と受電車両の位置がずれても、充電端子とその配線に無理な力が掛からず、耐久性を向上させることができる。
また、充電端子と受け口の両方に円筒形断面を採用したため、無駄なスペースがなくコンパクトに設計できる。
【００３３】
更に、外部電源（例えば１００Ｖ又は２００Ｖの交流電源）を用い、充電器３１を介して１次巻線１１に交流電源を付加し、その中央に位置する円筒状コア部１３を通る強力な交流磁界を形成することができる。更に、１次巻線１１により発生した図２に破線で示す交流磁界により、２次巻線２２に所定の交流電圧を発生させ、これを整流回路３２を介して直流化してバッテリー３３を充電することができる。
【００３４】
また、充電端子１２を受け口２１に挿入時にシールラバー１５が受け口２１の外周面に当接してその間からの雨水、埃等の侵入を防ぐことができる。
【００３５】
更に、受け口２１に挿入された充電端子１２のリング溝１６にラッチ部材２３が嵌合することにより、ラッチ部材の嵌合を車内から解除しない限り充電端子１２の抜き取りできず、砂、水の投入などのいたずらを防止できる。
【００３６】
図６は、本発明の誘導型充電接続器の第２実施形態の使用状態を示す別の図である。この図において、受電用受け部２０が車の後部（または前部）に設けられ、コーン状の受電側ガイドで充電端子１２をガイドする。充電器に水平に取り付けられた充電端子１２は、バネで水平に伸縮可能に保持され、このバネの中に充電用の配線が収納されている。バネは充電端子１２の重量で水平になるように設定されている。充電器の前には車止めが設けられ、車のオーバーランを防止する。
更に、前記充電器に至る路面上に、車両を充電器に向かって正しく誘導できるように描かれた標線（図示せず）を有している。
この構成により、充電器に設けたターゲットを見ながら電気自動車を駐車すると自動的に充電が開始されるようになっている。また、標線に沿って車両を移動させることにより、車両を充電器に向かって正しく誘導できる。
【００３７】
図７は、参考例の誘導型充電接続器の受け口を示す構成図である。この実施形態において、充電受け部２０の受け口２１にはヒンジ２７ｂを中心に開閉する受電子リッド２７（蓋）が設けられている。この受電子リッド２７はラッチ部材２３の先端部２３ｃが嵌合するラッチ孔２７ａを有する。受電子リッド２７が閉じた状態（図は閉止直前を示す）では、このラッチ孔２７ａにラッチ部材２３の先端部２３ｃが嵌合し、室内に設けられた開閉ノブで先端部２３ｃを外方へ引かない限り、受電子リッド２７を外部から開放できないようになっている。更に、この例では、受電子リッド２７を開く方向に付勢するバネ２８を備え、開閉ノブで受電子リッド２７を開くとバネで自動的に開き、充電端子１２を直ぐに挿入できるようになっている。
【００３８】
図８は、本発明の誘導型充電接続器の第３実施形態を連結状態で示す構成図である。この図において、２９は光ファイバ、３０は光半導体である。すなわち、この例で光ファイバ２９は、充電端子１２及び充電受け部２０の中心線に沿って埋設されており、連結状態において、光半導体３０を介して非接触で情報を交換できるようになっている。この構成により、光ファイバー通信装置（光ファイバ２９、光半導体３０、等）により充電の開始、終了、通電量、受電車両側の情報、課金のための情報等を充電機と車両側で交換するようになっている。
【００３９】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更できることは勿論である。
【００４０】
【発明の効果】
上述したように、本発明の電気自動車用誘導型充電接続器は、以下の利点を有する。
１．屋外にて夜間の長時間充電を考えても、水、砂の侵入がなく、途中で引き抜くなどのいたずらを受けにくい構造である。
２．充電子が円筒形であるため従来のパドル式と違って挿入時に方向性がない。充電器の位置と受電車両の位置が図５（Ａ）に示すようにずれても、充電子とその配線に無理な力が掛からず、耐久性に優れる。
３．充電子の把手部分を、図５（Ｂ）に示すように配線の取り出し口と一体に成形して構造を簡略化でき、原価を安くできる。
４．充電子、受電子共に円筒形断面を採用したため、無駄なスペースがなくコンパクトに設計できる。
【００４１】
従って、本発明の電気自動車用誘導型充電接続器は、（１）屋外に長時間にわたって放置しても、端子の抜き取り、砂、水の投入などのいたずらや、雨水、埃等の侵入のおそれがなく、（２）パドルの受け口への挿入に方向性がなく、充電器の位置と車両の位置がずれても、充電子とその配線に無理な力が掛かからず、（３）電気自動車に搭載する場合、無駄なスペースが少なくコンパクトに設計が可能であり、（４）パドルの把手部分を、配線の取り出し口と一体に成形して製造原価を低減できる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の誘導型充電接続器の回路構成図である。
【図２】本発明の誘導型充電接続器の第１実施形態を連結状態で示す構成図である。
【図３】本発明の誘導型充電接続器の第１実施形態を分離状態で示す構成図である。
【図４】本発明の誘導型充電接続器の受け口を示す斜視図である。
【図５】本発明の誘導型充電接続器の使用状態を示す図である。
【図６】本発明の誘導型充電接続器の第２実施形態の使用状態を示す別の図である。
【図７】参考例の誘導型充電接続器の受け口を示す構成図である。
【図８】本発明の誘導型充電接続器の第３実施形態を連結状態で示す構成図である。
【図９】従来の誘導型充電接続器の構成図である。
【図１０】従来の誘導型充電接続器の別の構成図である。
【図１１】従来の誘導型充電接続器の送電用パドルの模式図である。
【図１２】従来の誘導型充電接続器の使用状態を示す図である。
【符号の説明】
１１次巻線、２１次誘導型充電結合器、３ａ，３ｂ変成器２次巻線、４ａ，４ｂ，４ｃ磁気コア、５ａ，５ｂ冷却手段、６送電用パドル、７受電コイル、８受電側通信手段、９受電用チャージポート、９ａパドル挿入孔、１０誘導型充電接続器、１１１次巻線、１２充電端子、１３円筒状コア部、１４鍔部、１４ａ当接面、１５シールラバー、１６リング溝、１７コーン状部分、２０充電受け部、２１受け口、２１ａ外周面、２２２次巻線、２３ラッチ部材、２４ピン、２５ケーブル、２６バネ、２７蓋（受電子リッド）、２７ａラッチ孔、２８バネ、２９光ファイバ、３０光半導体、３１充電器、３２整流回路、３３バッテリー、３４充電制御器、３５車両制御器、３６インターフェース

Claims

車外の充電器に接続され１次巻線（１１）を有する充電端子（１２）と、該充電端子と同心に嵌合する受け口（２１）と２次巻線（２２）とを有する充電受け部（２０）とからなり、前記充電端子（１２）が円筒形に形成され、受け口（２１）が前記円筒形と嵌合する中空円筒形に形成されており、
前記充電端子（１２）の先端部に、最大径が１次巻線（１１）とほぼ等しく先端に向けて直径が漸減するコーン状部分（１７）を有し、これにより受け口に挿入時に充電端子を同心に案内する、ことを特徴とする電気自動車用誘導型充電接続器。
車外の充電器に接続され１次巻線（１１）を有する充電端子（１２）と、該充電端子と同心に嵌合する受け口（２１）と２次巻線（２２）とを有する充電受け部（２０）とからなり、前記充電端子（１２）が円筒形に形成され、受け口（２１）が前記円筒形と嵌合する中空円筒形に形成されており、
前記充電端子（１２）は、前記受け口（２１）と同心のリング溝（１６）を有し、前記充電受け部（２０）は、受け口（２１）に挿入された充電端子（１２）の前記リング溝（１６）に嵌合可能なラッチ部材（２３）を備え、該ラッチ部材は車内からのみ前記嵌合を解除可能に構成されている、ことを特徴とする電気自動車用誘導型充電接続器。
車外の充電器に接続され１次巻線（１１）を有する充電端子（１２）と、該充電端子と同心に嵌合する受け口（２１）と２次巻線（２２）とを有する充電受け部（２０）とからなり、前記充電端子（１２）と受け口（２１）のいずれか一方が円筒形に形成され、他方は前記円筒形と嵌合する中空円筒形に形成されており、
充電端子（１２）及び充電受け部（２０）の中心線に沿って埋設された光ファイバ（２９）と、連結状態において非接触で情報を交換できる光半導体（３０）とを備え、充電の開始、終了、通電量、受電車両側の情報、課金のための情報等を充電機と車両側で交換する、ことを特徴とする電気自動車用誘導型充電接続器。