JP5362366B2 - 電気自動車の充電装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車の充電装置に関するものである。

電気自動車充電中のケーブル抜去を防止するためにロック装置を備えた充電装置としては、特許文献１に記載のものが知られている。この従来例は、フック形状に形成されて電気自動車の受電部に係止する係止部材と、動作状態において係止部材の係止解除位置側への移動を規制するソレノイドとを有する。

電気自動車の充電中は、ソレノイドが動作して係止部材による係止状態が保持されて充電ケーブルの抜去が規制され、シリンダ錠への操作等を行うことにより通電停止し、係止解除、すなわち、充電ケーブルの車両からの抜去が可能になる。

特公昭６０-２４５３９号公報

しかし、上述した従来例において、充電ケーブルの施錠状態の解除は利用者の明示的な指示を要するために、例えば、多数の駐車可能なショッピングモール等の駐車場で運用する場合、充電が終了しているにもかかわらず利用者が解錠操作をしなければ充電ケーブルを取り外し使用することができず、設備の効率的な運用ができないという問題がある。

本発明は以上の欠点を解消すべくなされたものであって、効率的な運用が可能な電気自動車の充電装置の提供を目的とする。また、本発明の他の目的は、上記充電装置に使用可能な配線接続器の提供にある。

本発明によれば上記目的は、
充電用電源１に接続される配線接続器２を電気自動車側接続装置の受電部３に接続して電気自動車４に給電し、該電気自動車４を充電する電気自動車の充電装置であって、
配線接続器の電気自動車側接続装置への連結操作に伴って電気自動車側接続装置に脱離不能に係止する係止部材８と、
初期位置とロック解除位置との間を駆動され、ロック解除位置において係止部材８を係止解除方向に駆動するロック解除部材９と、
係止部材８の係止解除方向への駆動後に電気自動車側接続装置を押し付け、押圧反力により配線接続器２を係止部材８による係止動作開始位置手前まで移動させる押圧部材１１と、
充電終了を検出する充電終了検出部６と、
充電終了検出部６における充電終了の検出により前記ロック解除部材９をロック解除位置に駆動するアクチュエータ１０と、
を有し、
前記ロック解除部材９は、内部に押圧部材１１を進退自在に収容可能な円筒形状に形成されてアクチュエータ１０により回転駆動されるとともに、
前記係止部材８は、一端に電気自動車側接続装置への係止フック部１２を備えるとともに、他端を入力端１３として中間部において揺動自在に軸支され、
前記ロック解除部材９には、ロック解除位置方向への回転初期に係止部材８の入力端１３を作動させて該係止部材８を係止解除位置に駆動するロック駆動カム部１４と、回転終期において前記押圧部材１１を前進駆動する押圧部材駆動カム部１５とが形成される電気自動車の充電装置を提供することにより達成される。

電気自動車４の充電は、充電用電源１と電気自動車４とを充電ケーブル１８を介して接続して行われる。充電ケーブル１８は、充電装置Ａの一部として脱離不能に連結されている場合に加え、充電装置本体から着脱自在であっても、充電装置Ａの付属品として一体に管理される場合には、充電装置Ａの一部とし、電気自動車４が電気自動車側接続装置となる。これに対し、充電ケーブル１８が電気自動車４側に脱離不能に固定され、あるいは電気自動車４に対して着脱自在であっても、電気自動車４の付属品として電気自動車４とともに搬送される場合には、充電ケーブル１８は電気自動車側接続装置となる。

係止部材８は、上記電気自動車側接続装置の受電部３に接続される配線接続器２、すなわち、前者の場合の充電ケーブル１８の先端、後者の場合の充電装置Ａのコンセント部に装着され、電気自動車側接続装置に係脱する。この係止部材８は、配線接続器２の連結操作に伴って電気自動車側接続装置に係止解除不能に係止しており、この状態で充電ケーブル１８が悪戯等によって抜去され、あるいは持ち去られることが防止される。係止部材８の係止解除操作は、ロック解除部材９によって制御される。

充電装置Ａは、充電終了を検出する充電終了検出部６を備えており、充電終了検出部６における充電終了の検出によりアクチュエータ１０はロック解除部材９をロック解除状態に遷移させる。ロック解除部材９のロック解除位置への駆動に伴って、係止部材８による係止が解除され、配線接続器２の抜去、すなわち、充電ケーブル１８への脱離操作が可能になる。

したがってこの発明において、充電が終了するまでは、悪戯等による充電ケーブル１８の抜去が規制されるとともに、一旦充電が終了すると、自動的にロック部５はロック解除状態に移行し、充電装置Ａの使用を待っている人による使用が可能になる。この結果、充電が終了すると、利用者によるロック解除操作を待つことなく他の人が使用することができるために、設備の使用効率が高まる。

また、押圧部材１１は、係止部材８が係止解除方向に駆動された後に前方に押し出されて電気自動車側接続装置を押し付け、押圧反力により配線接続器２を脱離方向に移動させる。押圧部材１１による移動ストローク終端は、少なくとも係止部材８による係止動作開始位置手前に設定されており、この結果、押圧部材１１が動作すると、係止部材８は再び電気自動車側接続装置に弾発係止することなく、係止解除状態が維持される。

このように、押圧部材１１を設定することにより、ロック解除部材９のロック解除位置への復帰に伴う係止部材８の再係止を防止するための構造が不要になり、構造が簡単になる。

押圧部材１１は、例えば、電気自動車側接続装置に連結した状態で電気自動車側接続装置に押されて撓む圧縮スプリングにより形成することが可能であるが、ロック解除部材９を駆動するアクチュエータ１０の動作に連動させることにより、押圧部材１１の動作が圧縮スプリングの撓み解消による動作に比してゆっくりになるために、配線接続器２の飛び出し等を防止することができる。

さらに、上記充電装置Ａには、
電気自動車側接続装置の受電部３に接続して充電装置Ａから電気自動車に給電する給電接続部１６をケース１７に保持した電気自動車用充電装置Ａの配線接続器２であって、
電気自動車側接続装置への連結操作に伴って電気自動車側接続装置に脱離不能に係止する係止部材８と、
初期位置とロック解除位置との間を駆動され、ロック解除位置において係止部材８を係止解除方向に駆動するロック解除部材９と、
係止部材８の係止解除方向への駆動後に電気自動車側接続装置を押し付け、押圧反力により配線接続器２を係止部材８による係止動作開始位置手前まで移動させる押圧部材１１と、
充電装置Ａにより制御されて前記ロック解除部材９をロック解除位置に駆動するアクチュエータ１０と、
を有し、
前記ロック解除部材９は、内部に押圧部材を進退自在に収容可能な円筒形状に形成されてアクチュエータ１０により回転駆動されるとともに、
前記係止部材８は、一端に電気自動車側接続装置への係止フック部１２を備えるとともに、他端を入力端１３として中間部において揺動自在に軸支され、
前記ロック解除部材９には、ロック解除位置方向への回転初期に係止部材８の入力端１３を作動させて該係止部材８を係止解除位置に駆動するロック駆動カム部１４と、回転終期において前記押圧部材１１を前進駆動する押圧部材駆動カム部１５とが形成される電気自動車用充電装置Ａの配線接続器２を使用することができる。
なお、本発明によれば、
充電用電源１に接続される配線接続器２を電気自動車側接続装置の受電部３に接続して電気自動車４に給電し、該電気自動車４を充電する電気自動車の充電装置であって、
ロック状態において、電気自動車側接続装置に係止解除不能に係止し、配線接続器２の電気自動車側接続装置からの脱離操作を規制するロック部５と、
充電終了を検出する充電終了検出部６と、
充電終了検出部６における充電終了の検出により前記ロック部５をロック解除状態にして配線接続器２の電気自動車側接続装置との連結解除を可能にするロック制御部７と、
を有する電気自動車の充電装置や、
電気自動車側接続装置の受電部３に接続して充電装置Ａから電気自動車４に給電する給電接続部１６をケース１７に保持した電気自動車用充電装置Ａの配線接続器２であって、
電気自動車側接続装置への連結操作に伴って電気自動車側接続装置に脱離不能に係止する係止部材８と、
初期位置とロック解除位置との間を駆動され、ロック解除位置において係止部材８を係止解除方向に駆動するロック解除部材９と、
係止部材８の係止解除方向への駆動後に電気自動車側接続装置を押し付け、押圧反力により配線接続器２を係止部材８による係止動作開始位置手前まで移動させる押圧部材１１と、
充電装置Ａにより制御されて前記ロック解除部材９をロック解除位置に駆動するアクチュエータ１０と、
を有する電気自動車用充電装置Ａの配線接続器２を提供することも可能である。

本発明によれば、充電済みの充電装置を第三者が利用することができるために、効率的な運用が可能になる。

本発明を示す機能ブロック図である。 配線接続器を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）の２Ｂ-２Ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）の２Ｃ-２Ｃ線断面図である。 押圧部材の動作を示す説明図で、（ａ）は押圧部材を示す図、（ｂ）は初期位置における押圧部材駆動カム部の係止位置を示す図、（ｃ）は回転初期状態を示す図、（ｄ）は押圧部材の動作原理を示す図である。 ロック部の動作を示す図で、（ａ）はロック解除状態を示す断面図、（ｂ）は図４（ａ）の状態における図２（ｂ）に対応する図、（ｃ）は押圧部材の動作状態を示す図、（ｄ）は図４（ｃ）の状態における図４（ｂ）に対応する図である。 ロック部の動作を示す図で、（ａ）は係止解除後にソレノイドへの通電を停止した状態を示す断面図、（ｂ）は受電部に係止した状態を示す断面図である。

図１に充電装置Ａのブロック図を示す。充電装置Ａは、充電用電源１と充電ケーブル１８の先端に接続される配線接続器２とを接続する通電経路を断接するリレー、あるいは半導体リレーにより形成されるスイッチ１９と、電流計測部２０と、電源調整部２１から給電されて動作する適数枚の実装基板上に実装される制御ユニット２２とを有する。

制御ユニット２２には、制御部２３と、制御部２３により制御されて動作するロック制御部７、充電終了検出部６、および充電制御部２４とを有する。充電制御部２４は、上記スイッチ１９を開閉駆動するスイッチ駆動回路により構成され、制御部２３は、充電装置Ａの使用権限を確認するための認証部（図示せず）での認証が成立し、あるいは利用者による充電開始スイッチ（図示せず）の投入を検出すると、充電制御部２４に閉成駆動信号をセットし、充電が開始される。

ロック制御部７は、上記配線接続器２に配置されるロック部５を駆動するドライバ回路により形成され、制御部２３は、充電開始条件が整うと、ロック制御部７にロック信号をセットし、充電ケーブル１８の電力線１８ａに沿って配設される信号線１８ｂを利用してロック部５に伝送する。

充電終了検出部６は、電流計測部２０により計測される充電電流値を測定し、計測値が所定の閾値を下回ると、充電終了信号を出力する。充電終了信号を受信した制御部２３は、充電制御部２４に開成駆動信号をセットして配線接続器２への給電を停止して充電を終了し、さらに、ロック制御部７にロック解除信号をセットし、後述するアクチュエータ１０の励磁を解除する。

図２以下に配線接続器２と電気自動車４の受電部３を示す。まず、充電ケーブル１８の先端部はケース１７に保持されるケーブルガイド１７ａにガイドされてケース１７内に引き込まれた後、先端にプラグ（給電接続部１６）が固定される。電気自動車４の受電部３は、コネクタケース３ｂに上記プラグ１６がプラグイン接続されるコネクタ３ａを保持して形成される。

また、配線接続器２のケース１７内には、ロック部５が構成される。ロック部５は、一端に係止フック部１２を備え、他端を後述するロック解除部材９による操作力の入力端１３として中間部において揺動自在に軸支される係止部材８を有する。係止部材８は図５（ｂ）に示すように、係止フック部１２が受電部３のコネクタケース３ｂに係止する係止位置と、図５（ａ）に示す係止解除位置との間で支軸８ａ周りに揺動自在であり、圧縮スプリング２５により係止位置側に付勢される。

係止フック部１２の先端には、配線接続器２の押し込み操作時にコネクタケース３ｂに当接し、該コネクタケース３ｂからの係止解除方向の分力を得るための傾斜面が形成されるとともに、圧縮スプリング２５は、図５（ｂ）に示すように、係止フック部１２をコネクタケース３ｂに係止させた状態で配線接続器２に引き抜き方向の力を加えた際に係止部材８に発生する回転モーメントに打ち勝って係止部材８の係止解除位置側への回転を規制するに十分なバネ反力を有するように設定される。

したがってこの実施の形態において、配線接続器２を電気自動車側接続装置に装着すると、コネクタケース３ｂへのプラグ１６の押し込み操作に伴って係止部材８の傾斜面がコネクタケース３ｂに干渉し、係止部材８は一旦傾斜面に発生する分力により係止解除方向に回転する。この後、さらに配線接続器２を押し込むと、図５（ｂ）に示すように、係止可能位置において支えを失った係止部材８は、圧縮スプリング２５の復元力によって再び係止位置に復帰し、以後、配線接続器２に抜去方向の力を加えても充電ケーブル１８を引き抜くことができない。

さらに、ケース１７内には、ケーブルガイド１７ａに外嵌合して該ケーブルガイド１７ａ周りに回転自在なロック解除部材９が収容される。ロック解除部材９は、前方（以下、本明細書において、配線接続器２のプラグイン接続方向（図２における右側）を前方とする。）に向けて開放される外筒部９ａを有する。外筒部９ａの内周にはロック駆動カム部１４が形成され、上記係止部材８の入力端１３が圧接する。

ロック駆動カム部１４は、後述するソレノイド（アクチュエータ１０）による回転操作角度（θ）の範囲に形成され、図２（ｃ）に示すように、基端部近傍が大曲率面により形成されるとともに、基端部から反時計方向に向かう回転ストローク中央部近傍から終端部に至るまでが小曲率面により形成される。係止部材８の入力端１３は、係止位置において、大曲率面に対応する。この状態からロック解除部材９が回転されると、回転初期において入力端１３に小曲率面が接触して図４（ａ）に示すように、係止部材８の入力端１３を中心部に押し付け、係止部材８を係止解除位置に駆動する。

また、ロック解除部材９は、上記外筒部９ａより内方に内筒部９ｂを有している。内筒部９ｂは、前方に向けて開放される筒形状を有し、この内筒部９ｂ内に押圧部材１１が前後方向スライド自在、かつ、空転不能に挿入される。図３（ａ）に示すように、押圧部材１１の外周にはカム溝２６が形成され、内筒部９ｂの内壁に形成される突起状の押圧部材駆動カム部１５が嵌合する。

図３（ａ）、（ｃ）に示すように、カム溝２６は、基端から周方向に延びる角度（θ０）の空転部２６ａと、空転部２６ａ終端から後方に屈曲する作動部２６ｂを備えてく字形状に形成される。押圧部材駆動カム部１５は、図２に示す初期状態において、図３（ｂ）に示すように、カム溝２６の基端に嵌合する。

さらに、ケース１７には上記ロック解除部材９を回転駆動するプル方式のソレノイド１０が収容される。ソレノイド１０のプランジャ１０ａは、図２（ｂ）に示すように、ロック解除部材９の後端面に突設される作動突部２７に係止し、ソレノイド１０への励磁に伴う吸引動作によりロック解除部材９を回転駆動する。作動突部２７にはプランジャ１０ａが挿通するプランジャ挿通開口２７ａが開設され、プランジャ１０ａの自由端には、吸引時のロック解除部材９への駆動を可能にするために、止め輪１０ｂが固定される。

また、作動突部２７とソレノイドとの間にはプランジャスプリング１０ｃが介装され、ソレノイド１０への励磁解除に伴うプランジャ１０ａの初期飛び出し位置への復帰駆動と、ロック解除部材９の初期位置への復帰駆動が行われる。

したがってこの実施の形態において、配線接続器２のロック部５は、図２に示す初期状態では係止部材８の入力端１３はロック駆動カム部１４の係止位置対応部に対応し、さらに、図３（ｂ）に示すように、押圧部材駆動カム部１５は、カム溝２６の基端に対応する。この状態から充電ケーブル１８を装着すると、上述したように、係止部材８がコンセントケース１７に係止する。

この状態から充電が開始され、やがて充電終了検出部６が充電終了を検出すると、制御部２３はロック制御部７にロック解除信号をセットし、ソレノイド１０を励磁する。ソレノイド１０が励磁されると、図４（ａ）に示すように、プランジャ１０ａが吸引されてロック解除部材９が反時計回りに駆動される。

ロック解除部材９の回転初期において、係止部材８の入力端１３はロック駆動カム部１４部により駆動されて係止解除位置に移動し、以後、当該位置に保持される。また、ロック解除部材９の回転初期において、押圧部材駆動カム部１５は、図３（ｃ）に示すように、カム溝２６の空転部２６ａ内を移動し、押圧部材１１は原位置に保持される。

これからさらにロック解除部材９が回転駆動されると、図３（ｄ）に示すように、押圧部材駆動カム部１５は、カム溝２６の空転部２６ａから作動部２６ｂに対応し、結果、押圧部材１１は作動部２６ｂの軸長方向への折れ曲がり寸法（δ）に等しい距離前進する。図４（ｃ）に示すように、押圧部材１１の前進動作によってケース１７は後方に移動し、この結果、係止部材８の係止フック部１２はコネクタケース３ｂに乗り上げた状態となって、再係止が規制される。

このようにして一連のロック解除操作が行われると、ソレノイド１０への通電が停止される。図５（ａ）に示す通電停止状態では、誰でも配線接続器２の連結解除操作が可能となるために、充電装置Ａの現利用者に代わって第三者が充電ケーブル１８を引き抜いて自分の車両に接続することができる。

１ 充電用電源
２ 配線接続器
３ 受電部
４ 電気自動車
５ ロック部
６ 充電終了検出部
７ ロック制御部
８ 係止部材
９ ロック解除部材
１０ アクチュエータ
１１ 押圧部材
１２ 係止フック部
１３ 入力端
１４ ロック駆動カム部
１５ 押圧部材駆動カム部
１６ 給電接続部
１７ ケース
Ａ 充電装置

Claims (4)

1. 充電用電源に接続される配線接続器を電気自動車側接続装置の受電部に接続して電気自動車に給電し、該電気自動車を充電する電気自動車の充電装置であって、
   配線接続器の電気自動車側接続装置への連結操作に伴って電気自動車側接続装置に脱離不能に係止する係止部材と、
   初期位置とロック解除位置との間を駆動され、ロック解除位置において係止部材を係止解除方向に駆動するロック解除部材と、
   係止部材の係止解除方向への駆動後に電気自動車側接続装置を押し付け、押圧反力により配線接続器を係止部材による係止動作開始位置手前まで移動させる押圧部材と、
   充電終了を検出する充電終了検出部と、
   充電終了検出部における充電終了の検出により前記ロック解除部材をロック解除位置に駆動するアクチュエータと、
   を有し、
   前記ロック解除部材は、内部に押圧部材を進退自在に収容可能な円筒形状に形成されてアクチュエータにより回転駆動されるとともに、
   前記係止部材は、一端に電気自動車側接続装置への係止フック部を備えるとともに、他端を入力端として中間部において揺動自在に軸支され、
   前記ロック解除部材には、ロック解除位置方向への回転初期に係止部材の入力端を作動させて該係止部材を係止解除位置に駆動するロック駆動カム部と、回転終期において前記押圧部材を前進駆動する押圧部材駆動カム部とが形成される電気自動車の充電装置。
2. ロック状態において、電気自動車側接続装置に係止解除不能に係止し、配線接続器の電気自動車側接続装置からの脱離操作を規制するロック部と、
   充電終了検出部における充電終了の検出により前記ロック部をロック解除状態にして配線接続器の電気自動車側接続装置との連結解除を可能にするロック制御部と、
   を有し、
   前記ロック部は、前記係止部材、前記ロック解除部材、前記アクチュエータ、および前記押圧部材を有する請求項１記載の電気自動車の充電装置。
3. 電気自動車側接続装置の受電部に接続して充電装置から電気自動車に給電する給電接続部をケースに保持した電気自動車用充電装置の配線接続器であって、
   電気自動車側接続装置への連結操作に伴って電気自動車側接続装置に脱離不能に係止する係止部材と、
   初期位置とロック解除位置との間を駆動され、ロック解除位置において係止部材を係止解除方向に駆動するロック解除部材と、
   係止部材の係止解除方向への駆動後に電気自動車側接続装置を押し付け、押圧反力により配線接続器を係止部材による係止動作開始位置手前まで移動させる押圧部材と、
   充電装置により制御されて前記ロック解除部材をロック解除位置に駆動するアクチュエータと、
   を有し、
   前記ロック解除部材は、内部に押圧部材を進退自在に収容可能な円筒形状に形成されてアクチュエータにより回転駆動されるとともに、
   前記係止部材は、一端に電気自動車側接続装置への係止フック部を備えるとともに、他端を入力端として中間部において揺動自在に軸支され、
   前記ロック解除部材には、ロック解除位置方向への回転初期に係止部材の入力端を作動させて該係止部材を係止解除位置に駆動するロック駆動カム部と、回転終期において前記押圧部材を前進駆動する押圧部材駆動カム部とが形成される電気自動車用充電装置の配線接続器。
4. 前記アクチュエータは、充電装置が備える充電終了検出部による充電終了の検出によりロック解除部材をロック解除位置に駆動させる請求項３記載の電気自動車用充電装置の配線接続器。

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