JP5424918B2 - 自動車用充電ケーブルのコンセントプラグ - Google Patents

Description

本発明は、プラグインハイブリッド車や電気自動車（以下、充電自動車という）への充電ケーブルに用いるに適した自動車用充電ケーブルのコンセントプラグに関するものである。

充電自動車への充電は充電スタンドと充電自動車との間を充電ケーブルによって接続して行われる。充電ケーブルには、充電スタンドと一体に備え付けられたタイプ(以下、スタンド一体型ケーブルという)と、充電自動車に積載して持ち運びが可能なタイプ（以下、車載型ケーブルという）とがある。

何れの充電ケーブルも、その一端に充電自動車との接続用コネクタを有する点は共通である。一方、ケーブルの他端は、スタンド一体型ケーブルでは充電スタンド内に引き込まれ、使用者が取り外しできない構造となっているのに対し、車載型ケーブルでは、充電時に充電スタンド等の電源側のコンセントタップに差し込まれるコンセントプラグが設けられている。この電源としては充電スタンドの他に、一般家庭の屋外に設置されている通常の屋外コンセントが利用されることもある。

充電スタンドのコンセントタップには、充電中に誤ってコンセントプラグが引き抜かれると、通電を遮断する保護装置が組み込まれているものがある（特許文献１）。しかし、このような保護装置は一般家庭の屋外に設置されている屋外コンセントには組み込まれていないのが普通である。またコンセントタップの内部構造は外部から視認できないため、一般家庭以外の電源から充電しようとする場合においても、充電ケーブルの使用者は上記保護装置の存在を確認できない。

このため、保護装置が組み込まれていないコンセントタップから充電を行う場合に、充電中に誤ってコンセントプラグを引き抜くとコンセントタップとコンセントプラグとの間でアークが飛び、コンセントプラグを持っている手を火傷させたりする可能性があった。

特開２００５−２９４０８０号公報

従って本発明の目的は前記問題を解決し、充電自動車を充電中に充電ケーブルのコンセントプラグを電源側のコンセントタップから誤って引き抜いた場合であっても、外部にアークを発生させるおそれのない自動車用充電ケーブルのコンセントプラグを提供することである。

上記課題を解決するためになされた本発明の自動車用充電ケーブルのコンセントプラグは、
自動車用充電ケーブルの一端部に配され、充電式自動車の充電時に、電源側のコンセントタップに差し込まれるコンセントプラグであって、
コンセントプラグ本体の内部に、常時は先端部がコンセント接続面から弾性手段により外側に付勢されて突出し、コンセントプラグ差込み時には弾性力に抗して内側に押し込まれるトリップバーを備え、
コンセントプラグ差込み時には、トリップバーが該コンセント接続面と反対側に押圧され、
コンセントプラグ本体の外側に設けた投入ボタンの押込み操作による接点投入を可能な状態とし、
コンセントプラグ引抜き時には、トリップバーのコンセント接続面の外側への移動に連動して、固定接点と可動接点の接触を引き外す接点開閉機構とを組み込んだことを特徴とするものである。

請求項２記載の発明は、請求項1記載の自動車用充電ケーブルのコンセントプラグにおいて、該接点開閉機構は、可動接点を備えた可動接触子を従動させるクロスバーと、コンセントプラグ本体から突出して設けられる投入ボタンとからなり、該投入ボタンは弾性手段により、コンセントプラグ本体の外側に付勢されていて、コンセントプラグ差込み時には、投入ボタンの押込み操作により、投入ボタンに設けたラッチ部がクロスバーに設けたラッチ係合部と係合した後、該弾性手段により該可動接触子を引き上げることにより可動接点と固定接点と接触させ、コンセントプラグ引抜き時には、トリップバーがクロスバーを押圧して、該投入ボタンのラッチ部とクロスバーに設けたラッチ係合部との係合を引外し、固定接点と可動接点の接触を引き外すことを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、請求項1又は２記載の自動車用充電ケーブルのコンセントにおいて、該クロスバーが、更に、漏電検出装置に連動して動作することを特徴とするものである。

本発明に係るコンセントプラグは、コンセントプラグ本体の内部に、常時は先端部がコンセント接続面から弾性手段により外側に付勢されて突出し、コンセントプラグ差込み時には弾性力に抗して内側に押し込まれるトリップバーを備え、コンセントプラグ差込み時には、トリップバーが該コンセント接続面と反対側に押圧され、コンセントプラグ本体の外側に設けた投入ボタンの押込み操作による接点投入を可能な状態とし、コンセントプラグ引抜き時には、トリップバーのコンセント接続面の外側への移動に連動して、固定接点と可動接点の接触を引き外す接点開閉機構とを組み込んだものである。すなわち、本発明によれば、充電式自動車を高電流で充電中、車載型ケーブルのコンセントプラグを電源側のコンセントタップから誤って引き抜いた場合であっても、電流の遮断がコンセントプラグ内の接点で行われるため、確実にアーク発生を防止することができる。

また、本発明によれば、該車載型ケーブルのコンセントプラグに当該アーク発生防止機能を備えることができるため、コンセントタップに複雑な構成からなる特殊なアーク発生防止手段を設ける必要がなく、該コンセントプラグを備えた車載型ケーブルの使用者は、コンセントタップのアーク発生防止機能の有無を心配することなく、安心して充電を行うことができる。

コンセントプラグの全体図である。 コンセントプラグの内部構造説明図である。 コンセントプラグの差し込み前の内部構造説明図である。 コンセントプラグの差し込み時の内部構造説明図である。 投入ボタンを操作した直後の内部構造説明図である。 接点を閉じて通電可能とした時の内部構造説明図である。 コンセントプラグを引き抜いた時の内部構造説明図である。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。

本発明は、充電式自動車の充電時に使用される充電ケーブルのうち、車載型ケーブルに関するものである。該車載型ケーブルは、一端部に、充電式自動車との接続用コネクタを有し、他端部に、充電時に、電源側のコンセントタップに差し込まれるコンセントプラグを有している。その他、該車載型ケーブルのコード部分の途中には、充電式自動車との間で通信を行い充電開始・終了を制御する制御装置を備えている。

図１には、該コンセントプラグの全体図を示し、図２には、その内部構造説明図を示している。
該コンセントプラグは、充電ケーブルの先端部に設けられたコンセントプラグ本体１と、コンセント接続面３からなり、コンセントプラグ本体１上部には、コンセントプラグを差し込んだ後通電が可能な状態にする投入ボタン２９、自動車に通電が行われていることを表示する通電表示灯９、漏電検出時に回路を遮断する機能が正常に動作するかどうかを確認するためのテストボタン１０を備え、コンセント接続面３には、一対の通電プラグ４と一本のアースプラグ５とが固定的に突設されている。

該コンセント接続面３には、更に、トリップバー６の先端部７を、該通電プラグ４と平行に出没自在に備えていて、該先端部７は、コンセントプラグ本体１内に備えたトリップバー６と一体に設けられているものである。また、該先端部７の突出長は、通電プラグ４の突出長よりも、十分に短く設けている。
なお、コンセントプラグ本体１内に備えたトリップバー６は後端部１７がコ字状に形成されている。

該先端部７は、コンセントプラグ本体１内部に設けた弾性手段であるバネ８により、コンセント接続面３に対して垂直に外側（以下、紙面左方向と記す）に向けて付勢され、図１のようにコンセント接続面３から先端部７が突出している。
そして、コンセントプラグの差し込み時には、コンセントタップ側の端面と接した該先端部７は、コンセントプラグ本体１の内側に押し込まれる。
また、これと同時に、コンセントプラグ本体１内では、トリップバー６がコンセント接続面３から離れる方向（以下、紙面右方向と記す）に移動する。
一方、コンセントプラグの引き抜き時には、該先端部７がコンセントタップ側の端面から離れるに従って、該バネ８の付勢力により該先端部７が紙面左方向に押し戻されて、該コンセント接続面３に突出してくる。また、これと同時に、コンセントプラグ本体１内では、トリップバー６が紙面左方向に移動する。

図２に示すように、コンセントプラグ本体１の内部には、通電プラグ４をコンセントプラグ本体1の内部に延長して形成した固定接触子１３に設けた固定接点１２と、電流検出装置（ＺＣＴ）３９を貫通した電線３８が接続された可動接触子１６の端部に設けた可動接点１５とが接触することにより、電源側から充電自動車への電源供給回路を開閉する回路開閉機構を備えている。

可動接触子１６は、クロスバー３３の肩部３３ａ上に配置されており、該クロスバー３３の上下摺動に従動して、可動接点１５と固定接点１２とが接触・離脱することにより電源供給回路を開閉する。
なお、該可動接触子１６は、自身のバネ力により、クロスバー３３を下向きに押圧している。

該クロスバー３３の上方には、レノイド４０に挿通する軸形状のプランジャ１９が配置されている。プランジャ１９は、頭部１９ａと基部１９ｃの間に細軸の中央部１９ｂが設けられていて、クロスバー３３の上端に設けた二股の腕部からなる係合部３３ｃと係合している。プランジャ１９は、ソレノイド４０内に設けたソレノイド付勢バネ（図示しない）により、コンセントプラグの紙面左方向に付勢されているが、漏電が発生するとソレノイド４０は励磁されてプランジャを吸引してクロスバー３３のラッチ係合部１４と、投入ボタン２９のラッチ部３７（後述）の係合を引き外し接点を開く構造としている。

一方、可動接触子１６はコンセントプラグ本体１内に設けたベース部材３４の柱部３４ａにその一端が固定されている。また、可動接触子１６が固定されたベース部材３４の反対側の端部に形成した立壁３４ｂと、該立壁３４ｂと対峙する位置に一対の立上腕部３４ｃとによりクロスバー摺動部２４を形成している。
該クロスバー３３は、該クロスバー摺動部２４内で保持されると共に、トリップバー６及び投入ボタン２９のラッチ部３７の移動により、該クロスバー摺動部２４内で傾斜角度を変化させながら摺動する。

具体的には、コンセントプラグが引き抜かれた状態では、該クロスバー３３の下端部３３ｂがトリップバー６の後端部１７と係合し、該後端部１７から該下端部３３ｂに働く紙面左方向の押圧力により、クロスバー３３は、可動接触子１６に接触する肩部３３ａを中心に紙面右方向に回転する。
そして、可動接触子１６のバネ力による垂直下向き方向に付勢力により、クロスバー３３は、傾斜状態に維持される。
このとき、クロスバー３３の上端に形成した係合部３３ｃはプランジャ１９の基部１９ｃを、ソレノイド４０内に設けたソレノイド付勢バネに抗して紙面右方向に押圧する。
一方、通電プラグ４がコンセントタップに差し込まれ、クロスバー３３が紙面右方向に移動し、後端部１７とクロスバー３３の下端部３３ｂの係合が解除されると、後端部１７から該下端部３３ｂに働く紙面左方向の押圧力がなくなる。よって、プランジャ１９は前述したソレノイド付勢バネにより押し戻されることにより、クロスバー３３は、起立状態となる。

また、該クロスバー３３には、ラッチ係合部１４が形成され、コンセントプラグ本体１から突出させた投入ボタン２９を押圧することにより、投入ボタン２９に設けたラッチ部３７と係合する構造となっている。
また、該投入ボタン２９は、弾性手段である投入ボタン付勢バネ３６により、投入ボタン２９の押込み方向と反対方向（以下、紙面上方向と記す）に付勢されていて、該ラッチ係合部１４とラッチ３７とが係合してクロスバー３３を紙面上方向に引き上げることにより、可動接触子を引き上げ固定接点１２と可動接点１５と接触させる構造としている。

図３乃至図７は、コンセントプラグを差し込んで操作した時や引き抜いた時のコンセントプラグ本体１の内部構造の状態を示す説明図である。
図３はコンセントプラグの差し込み前の状態、図４はコンセントプラグの差し込んだ時の状態、図５は投入ボタンを操作した直後の状態、図６は接点を閉じて通電可能としたときの状態、図７はコンセントプラグを引き抜いた時の状態の内部構造説明図を、各々示している。

図３に示すように、コンセントプラグの差し込む前の状態は、先端部７はバネ８により紙面左方向に力を受けている。
したがって、トリップバー６の後端部１７が、クロスバー３３の下端部３３ｂと係合して紙面左側に押圧する。このとき、クロスバー３３は肩部３３ａに可動接触子１６が当接しているため、傾斜状態となる。これにより、投入ボタン２９を紙面下向きに押圧操作しても、クロスバー３３のラッチ係合部１４と投入ボタン２９のラッチ部３７とが係合することがないため、接点が閉じることがない。
また同時に、プランジャの中央部１９ｂと係合している該クロスバー３３の上端の係合部３３ｃがプランジャ１９をソレノイド４０に押し込む。

図４に示すように、コンセントプラグを差し込んだ時には、コンセントタップ側の端面と接したトリップバー６の先端部７は、紙面右方向に押圧され、コンセントプラグ本体１内側に押し込まれる。同時に、コンセントプラグ本体１内では、トリップバー６が紙面右方向に移動し、クロスバー３３の下端部３３ｂと後端部１７との係合が外れて、ソレノイド付勢バネによりプランジャ１９が紙面左方向に押し戻されることにより、クロスバー３３は、起立状態となる。

その後に、図５に示すように、クロスバー３３が起立状態に維持されている状態で、投入ボタン２９の押しこみ操作を行うと、該クロスバー３３に形成されたラッチ係合部１４と投入ボタン２９に設けたラッチ部３７が係合する。

該投入ボタン２９は、コンセントプラグ本体内部の投入ボタン付勢バネ３６により、紙面上方向に付勢されており、該バネの付勢力により、投入ボタンのラッチ部３７と係合したクロスバー３３が上方に持ち上げられる。可動接触子１６は、クロスバー３３の肩部３３ａ上に配置されており、クロスバー３３が、投入ボタン付勢バネ３６の付勢力により上方に持ち上げられるのに伴って、該クロスバー３３が上側に摺動し、図６に示すように、可動接点１５を引き上げて固定接点１２と接触させて、通電を開始できる状態となる。

コンセントプラグを電源側のコンセントタップから引き抜いた場合には、先端部７がコンセントタップ側の端面から離れるに従って、バネ３６の付勢力により該先端部７がコンセントプラグ本体１の外側（紙面左方向）に押し戻されて、コンセント接続面３に突出する。
これと同時に、コンセントプラグ本体１内では、トリップバー６が紙面左方向に移動する。これに伴って、図７に示すように、クロスバー３３の下端部３３ｂに後端部１７が係合することにより、投入ボタン２９のラッチ部３７とクロスバー３３に設けたラッチ係合部１４との係合が外れ、該クロスバー３３は投入ボタン付勢バネ３６の付勢力から開放される。投入ボタン付勢バネ３６の付勢力から開放された状態で、可動接触子１６がクロスバー３３の肩部３３ａに対して下向きに加える力が働くため、該クロスバー３３が下側に摺動し、可動接点１５を引き下げて固定接点１２と可動接点１５の接触を引き外して回路が遮断される。

なお前述したように、コンセントプラグ本体１の内部には、コンセントプラグから充電式自動車までの漏電を検出し人体を保護する機能を有する漏電検出装置３９が設けられている。漏電検出装置３９は、ＺＣＴと漏電検出基板を備えており、漏電が発生した際にプランジャ１９を動作させて、該クロスバー３３が傾斜状態とするものである。クロスバー３３が傾斜状態になると、固定接点１２と可動接点１５の接触が引き外され回路が遮断される点は前記と同様である。

本発明では、通電中に突然回路が遮断された際に、確実にアーク発生を防止する手段として、コンセント接続面３からの通電プラグ４の突出長は先端部７の突出長よりも十分に長くする構成を採用している。
当該構成によれば、電源供給回路の開閉を、コンセントプラグが電源側のコンセントタップに差し込まれ状態で行うことができる。すなわち、本発明によれば、充電式自動車を高電流で充電中に車載型ケーブルのコンセントプラグが電源側のコンセントタップから誤って引き抜かれた場合であっても、電流の遮断がコンセントプラグ内の接点で行われるため、コンセントプラグ外でのアーク発生を防止することができる。

なお、図６はコンセントプラグ差し込み時の内部構造を示しているが、クロスバー３３の下端部３３ｂとトリップバー６の後端部１７の基端との距離（ａ）は、コンセントプラグの引抜き時の先端部７の突出長と同じになるように設けてある。
また、コンセントプラグの引抜き時の先端部７の突出長を、十分に短いものとすれば、コンセントプラグの引き抜き完了時より速く、コンセントプラグ本体内で接点を引き外す応答速度を速め、より確実に電流の遮断をコンセントプラグ内の接点で行わせることができる。

１ コンセントプラグ本体
２ 充電ケーブル
３ コンセント接続面
４ 通電プラグ
５ アースプラグ
６ トリップバー
７ 先端部
８ バネ
９ 通電表示灯
１０ テストボタン
１２ 固定接点
１３ 固定接触子
１４ ラッチ係合部
１５ 可動接点
１６ 可動接触子
１７ 後端部
１９ プランジャ
１９ａ 頭部
１９ｂ 中央部
１９ｃ 基部
２４ クロスバー摺動部
２９ 投入ボタン
３３ クロスバー
３３ａ 肩部
３３ｂ 下端部
３３ｃ 係合部
３４ ベース部材
３６ 付勢バネ
３７ ラッチ部
３８ 電線
３９ 漏電検出装置
４０ ソレノイド

Claims (3)

1. 自動車用充電ケーブルの一端部に配され、充電式自動車の充電時に、電源側のコンセントタップに差し込まれるコンセントプラグであって、
   コンセントプラグ本体の内部に、常時は先端部がコンセント接続面から弾性手段により外側に付勢されて突出し、コンセントプラグ差込み時には弾性力に抗して内側に押し込まれるトリップバーを備え、
   コンセントプラグ差込み時には、トリップバーが該コンセント接続面と反対側に押圧され、
   コンセントプラグ本体の外側に設けた投入ボタンの押込み操作による接点投入を可能な状態とし、
   コンセントプラグ引抜き時には、トリップバーのコンセント接続面の外側への移動に連動して、固定接点と可動接点の接触を引き外す接点開閉機構とを組み込んだことを特徴とする自動車用充電ケーブルのコンセントプラグ。
2. 該接点開閉機構は、可動接点を備えた可動接触子を従動させるクロスバーと、コンセントプラグ本体から突出して設けられる投入ボタンとからなり、該投入ボタンは弾性手段により、コンセントプラグ本体の外側に付勢されていて、コンセントプラグ差込み時には、投入ボタンの押込み操作により、投入ボタンに設けたラッチ部がクロスバーに設けたラッチ係合部と係合した後、該クロスバーを引き上げることにより可動接点と固定接点と接触させ、コンセントプラグ引抜き時には、トリップバーがクロスバーを押圧して、該投入ボタンのラッチ部とクロスバーに設けたラッチ係合部との係合を引外し、固定接点と可動接点の接触を引き外すことを特徴とする請求項１記載の自動車用充電ケーブルのコンセントプラグ。
3. 該クロスバーが、更に、漏電検出装置に連動して動作することを特徴とする請求項１又は２記載の自動車用充電ケーブルのコンセントプラグ。

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