JP5565077B2

JP5565077B2 - 充電装置

Info

Publication number: JP5565077B2
Application number: JP2010107625A
Authority: JP
Inventors: 智信益子; 宏己安本; 寿朗松下
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2010-05-07
Filing date: 2010-05-07
Publication date: 2014-08-06
Anticipated expiration: 2030-05-07
Also published as: JP2011239538A

Description

この発明は、バッテリ走行の自動車におけるバッテリを充電するための充電装置に関するものである。

近年、地球温暖化対策の観点などから、ＥＶ或いはＰＨＶなどのバッテリ走行の自動車が注目されている。この自動車においては、バッテリを動力源とするものであり、バッテリの充電が課題となっている。

バッテリ充電のためには充電装置が必要であり、急速充電を行う装置はガソリンスタンドなどに設置されるようになっており、一方で、家庭においても１００Ｖで８時間程度を要する充電装置も開発されている。この家庭用の充電装置は、風雨に晒されない室内ばかりでなく屋外に設置されることも考えられるため、防水等の安全性を確保することが必要である。また、充電ケーブルは、コンセントに差し込まれるコンセント側プラグと車両の接続端子に接続される車両側プラグとを有するものであるが、家庭で使用する場合には受電ケーブルのコンセント側プラグをコンセントに接続した状態で使用を継続することが想定される。しかしながら、コンセント側プラグをコンセントに差し込んだままにしておくと、通電状態の充電ケーブルが放置されることになり、また、充電装置を屋外に設置する場合には紫外線等の影響により、プラグが早期劣化することも考えられる。

この種の充電装置としては、ボックス内にコンセント、コンセント側プラグ、漏電遮断リレー収納ボックスなどを格納したものが知られている（特許文献１参照）。しかしながら、充電ケーブル及び車両側プラグをどのように収納するかという点については考慮されていない。

特開２０１０−４１７７９号公報

本発明は上記のような充電装置の現状に鑑みてなされたもので、その目的は、充電ケーブルをコンセントに差し込んだまま使用を継続した場合であっても安全性を確保することができる充電装置を提供することである。

本発明に係る充電装置は、充電ケーブルの一方のプラグが接続されるコンセントと；充電ケーブルの他方のプラグを保持するためのプラグ保持手段と；コンセント、プラグ保持手段および充電ケーブルを収納する収納室を有する筐体と；コンセントに充電ケーブルの一方のプラグが接続されているか否かを検出する第１の検出手段と；他方のプラグがプラグ保持手段に保持されているか否かを検出する第２の検出手段と；第１及び第２の検出手段の検出状態に応じてコンセントへの給電をオンオフするスイッチ手段と；を具備することを特徴とする。

充電ケーブルの一方のプラグは、例えば家庭用の１００Ｖ、２００Ｖのコンセントに接続可能な構成を許容する。
充電ケーブルの他方のプラグは、バッテリ走行の自動車側へ接続可能なプラグ形状であり、例えば車両側の接続部及び充電ケーブルの他方のプラグは、規格化された各種の方式を使用することができる。
保持手段は、他方のプラグを引っ掛ける構造、挿入する構造、挟持する構造など、いずれにしても保持するものであれば良い。防水手段は、収納室を必ずしも水密に防水する必要はないが、雨などの侵入を防ぐ構造であることを要する。

スイッチ手段は、個々の検出手段の検出結果を判定し、一括してコンセントへの給電をオンオフしても良いし、各検出手段の個々の検出結果に対してコンセントへの給電をオンオフするように複数個所に設けても良い。すなわち、結果的に複数の検出手段の検出結果に応じてコンセントへの給電をオンオフすることができる態様であれば良い。

本発明に係る充電装置は、コンセントに充電ケーブルが接続されており、且つ他方のプラグがプラグ保持手段に保持されていない状態が所定時間以上継続した場合に、警報を出力する警報出力部と；を具備することを特徴とする。

警報出力部は、音或いは光更には表示により警報を行うことができる。警報出力部は、筐体に設けられるが、これ以外に宅内に設けても良い。

本発明に係る充電装置は、充電状態を検出し、表示する充電状態表示手段を備えることを特徴とする。

充電状態の検出は、電流検出とタイマによって行うことができる。また、充電状態の表示の態様としては、充電率を数字により表示しても良く、また棒グラフにより表示しても良い。

本発明に係る充電装置は、充電ケーブルの他方のプラグを保持するためのプラグ保持手段及びコンセントを収納室に収納しているので、充電ケーブルの一方のプラグをコンセントに接続した状態で、充電ケーブルの他方のプラグを露出させることなく、充電ケーブルを収納室に収納することができる。

本発明に係る充電装置は、コンセントに充電ケーブルの一方のプラグが接続されているか否かを検出する第１の検出手段と、他方のプラグがプラグ保持手段に保持されているか否かを検出する第２の検出手段とを有し、第１及び第２の検出手段の検出状態に応じてコンセントへの給電をオンオフするスイッチ手段を具備しているので、充電ケーブルの接続状態及び収納状態に応じてコンセントへの給電を制御することができる。

本発明に係る充電装置は、コンセントに充電ケーブルの一方のプラグが接続されており、且つ他方のプラグがプラグ保持手段に保持されていない場合に、警報を出力するので、充電ケーブルがコンセントに接続されたままで放置されているような場合に警報が出力され安全性を確保することができる。

本発明に係る充電装置は、充電状態を検出し、表示するので、充電状態を知ることができ便利である。

本発明に係る充電装置の実施例を示す構成図。本発明に係る充電装置の実施例を示す正面図。本発明に係る充電装置の実施例に用いられる充電ケーブルを示す斜視図。本発明に係る充電装置の実施例における制御機構を示すブロック図。本発明に係る充電装置の実施例における制御機構による動作を示すフローチャート。本発明に係る充電装置の実施例における制御機構による動作を示すフローチャート。

以下、添付図面を参照して本発明に係る充電装置の実施例を説明する。各図において同一の構成要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。図１に、本発明に係る充電装置における実施形態の構成図を示す。充電装置本体１０には、宅内に設けられた分電盤３０の専用回路から宅内スイッチ４１を介して電力が供給されている。ここで、分電盤３０には、一つの主ブレーカ３１と複数の分岐ブレーカ３２が備えられており、複数の分岐ブレーカ３２中の一つの分岐ブレーカ３２に属する専用回路から延びる電源線３３に宅内スイッチ４１が接続されている。

充電装置本体１０は、筐体１１として構成される。筐体１１は、図３に示す充電ケーブル４０を収納する収納室１４を有している。宅内スイッチ４１に接続された電源線４２は、充電装置本体１０の筐体１１内に設けられたブレーカ１２に接続され、ブレーカ１２はコンセント１３に接続されている。コンセント１３からは、例えばＡＣ２００Ｖの電力供給が行われる。

ブレーカ１２及びコンセント１３は、筐体１１の仕切板１５から一部が収納室１４に露出するように配設されている。また、収納室には保持手段としてのフック１６が収納されており、フック１６は基部１６ａが仕切板１５から突出するように設けられ、保持先端がＵ字状に形成されている。フック１６の基部１６ａは、縦方向に長い長穴１６ｂにおいてバネにより上方へ付勢された状態に設けられ、重量が加えられると下方へ移動するように構成されている。フック１６には、フック１６が上方にあるか下方にあるかを検知するためのフック状態検知センサ（図４参照）が備えられている。このフック１６は、充電ケーブル４０の他方のプラグとしての車両側プラグ４５を保持するためのものである。

筐体１１の仕切板１５には、フック１６から適当な距離だけ離れたスタッド１７、１７が表面方向に突出して設けられている。このスタッド１７、１７は充電ケーブル４０を巻回するために用いられ、スタッド１７、１７の先端には巻回された充電ケーブル４０の抜け防止のためのストッパ塊１７ａ、１７ａが設けられている。

筐体１１には、ヒンジ１８によって扉２０が結合されており、スタッド１７、１７に巻回された充電ケーブル４０を収納可能となっている。扉２０の裏面における周縁部には、例えばゴムにより形成されたパッキン２１が貼着されており、扉２０を閉じた状態において収納室１４を防水する防水手段を構成している。そして、扉２０を閉じた状態で、防水手段を備えた筐体１１は、収納室１４にコンセント１３、フック１６、充電ケーブルを収納する。

扉２０の下端部には、充電ケーブル４０を通過させるための半円形の透通孔２２が形成されている。透通孔２２には、半円を更に半分にした扇形状の二枚の覆板２３、２３が植設されている。透通孔２２に充電ケーブル４０が通されていない場合には、二枚の覆板２３、２３は、境界部が互いに当接して収納室１４を防水する。また、充電の際には筐体１１の外にある車両側プラグ４５から延びる充電ケーブル４０が透通孔２２に通された場合には、二枚の覆板２３、２３がそれぞれ充電ケーブル４０の外径周に巻き付く状態となり、扉２０を閉じた状態において内部を防水する。このように、パッキン２１、透通孔２２及び覆板２３、２３は、収納室１４を防水する防水手段として機能する。

なお、透通孔２２は筐体１１の下側板に外方と連通するような切欠として設けても良い。この場合にも充電ケーブル４０を透通孔２２に容易に配設することができるとともに防水性を確保することができる。

更に、扉２０の開閉する側端部の中央部には、錠２４が設けられており、扉２０を閉成してロックすることが可能であり、部外者や子供による不要操作を避けることができる。扉２０の表面には図２に示すように、例えばＬＣＤにより構成され、文字などを表示する表示部２５が設けられていると共に、警報出力を行うスピーカなどの警報出力部２６が設けられている。

図３に、充電ケーブル４０の構成を示す。充電ケーブル４０は、例えば５ｍ程度のケーブル線４３の一端に、一方のプラグとしての電源側プラグ４４が接続され、上記ケーブル線４３の他端には、車両側プラグ４５が接続されている。電源側プラグ４４の端面からは、平板状の導電性の端子４６、４６と、ピン状のアース端子４７が突出して設けられている。

車両側プラグ４５は、例えば充電ガンなどと称されるガンタイプの形状を有し、開口部４８には電源端子やアース端子さらには信号端子などである雄型端子４９が突出した構成を有している。車両側コネクタ６０は蓋６１により車両ボディ内の給電口６２が開閉される。開閉された給電口６２内には、上記雄型端子４９に対応する雌型端子６３が内蔵されている。雌型端子６３は、電源対応やアース対応さらには信号対応の端子であり、自動車の内部回路に接続されている。車両側コネクタ６０に対し車両側プラグ４５をワンタッチで係合固定させることができ、また、ワンタッチで係合状態を解除して車両側コネクタ６０から車両側プラグ４５を取り外すことが可能である。

この充電装置本体１０の制御機構を、図４に示す。この制御機構は、筐体１１内であって仕切板１５の裏面側に主な構成が配置されている。制御機構では、例えばＣＰＵによって構成される制御部５０が各部を制御する。制御部５０には、第１の検出手段としてのコンセントセンサ５１、第２の検出手段としてのフック状態検知センサ５２、第３の検出手段としての扉開閉検知センサ５３が接続されている。

コンセントセンサ５１は、コンセント１３に設けられており、コンセント１３に電源側プラグ４４が挿入されたか否かを検出する。フック状態検知センサ５２は、フック１６の基部１６ａに付設され、フック１６に車両側プラグ４５がセットされて下方へ移動した状態であるか、またはフック１６に車両側プラグ４５がセットされておらず上方に付勢された状態であるかを検出する。扉開閉検知センサ５３は錠２４に設けられ、扉２０が閉じられて施錠されているか否かを検出する。

また制御部５０にはタイマ５４が備えられていると共に、充電状態検出部５５、筐部スイッチ５６が接続されている。充電状態検出部５５はコンセント１３へ到る充電経路の電流を検出して信号を制御部５０へ与える。これによって、制御部５０は、充電がどの程度進行したのかを検出することができる。或いは、制御部５０は充電状態検出部５５からの信号により給電開始を検出して、タイマ５４を参照して時間経過により充電がどの程度進行したのかを検出することができる。なお、タイマ５４は一つ示されているが、複数のタイマの集合として構成される。

筐部スイッチ５６は、コンセントセンサ５１、フック状態検知センサ５２、扉開閉検知センサ５３、の検知状態に応じて制御部５０によって、開閉制御が行われる。

すなわち、制御部５０はコンセントセンサ５１がコンセント１３に充電ケーブル４０が接続されている状態を検知するとオン、非接続状態を検知するとオフと判定し、フック状態検知センサ５２が車両側プラグ４５がフック１６に係止されていない状態を検知すればオン、係止されている状態を検知すればオフと判定する。そして、制御部５０がコンセントセンサ５１、フック状態検知センサ５２の検知状態によりすべてオンと判定した場合にのみ、筐部スイッチ５６を閉状態に制御する。

一方、いずれか一つでもオフと判定された場合には筐部スイッチ５６を開状態に制御する。このように、複数のセンサによって判定することで安全性を確保することができる。また、扉開閉検知センサ５３は扉２０が閉じられて施錠されている状態を検知すればオン、開錠されている状態を検知すればオフと判定し扉開閉検知センサ５３の検知状態も考慮し、制御部５０は筐部スイッチ５６の開閉制御を行う。ただし、扉開閉検知センサ５３の検知状態によって筐部スイッチ５６の開閉制御を行わず、所定の警報のみを行うようにしても良い。

制御部５０には、既に説明した表示部２５と警報出力部２６の他に、警報出力部５７が接続されている。警報出力部５７は、宅内に設けられるものであり、スピーカとＬＣＤの少なくとも一方から構成される。

以上の通りに構成された制御機構の制御部５０は、図５及び図６に示されるフローチャートに示す動作を行うので、このフローチャートに基づき動作を説明する。宅内スイッチ４１がオンになった状態で充電装置本体１０へ電源が供給されて動作がスタートとなり、制御部５０は、コンセント１３に電源側プラグ４４が挿入され、且つフック１６が上がった状態（状態Ａ）であるかを検出する（Ｓ１１）。この状態Ａであれば、車両側プラグ４５を車両側コネクタ６０に結合させて直ちに充電が可能な状態であることを意味する。また、検出はコンセントセンサ５１とフック状態検知センサ５２の信号に基づいて行うものである。

ステップＳ１１において、状態Ａとなっていることを検出すると筐部スイッチ５６をＯＮとしてタイマ５４の第１のタイマをスタートさせる（Ｓ１２）。この第１のタイマは、通電状態の充電ケーブル４０が未使用で放置され続ける危険を防止するための時間を経時するためのものである。ステップＳ１２に続いて状態Ａから抜けたかを検出し（Ｓ１３）、更に、車両側プラグ４５が車両側コネクタ６０に結合されて充電が開始されたかを充電状態検出部５５の信号に基づき監視する（Ｓ１４）。

上記ステップＳ１３とＳ１４の双方においてＮＯへ分岐した場合には、第１タイマがタイムオーバとなったかを検出し（Ｓ１５）、タイムオーバでない場合にはステップＳ１３へ戻って動作を続ける。一方、ステップＳ１５においてタイムオーバとなったことを検出すると、筐部スイッチ５６をＯＦＦとして充電ケーブルへの電力供給を停止し（Ｓ１６）、警報出力部２６、５７から警報出力を行う（Ｓ１７）。この警報出力では、表示部２５に「車両側プラグをフックに掛けるか、コンセントから電源側プラグを抜いて下さい」などの解決策を表示すると好適である。

ステップＳ１７における警報出力に続いて状態Ａから抜けたかを検出し（Ｓ１８）、状態Ａから抜けていなければステップＳ１７において警報出力を継続する。また、ステップＳ１８において状態Ａから抜け出たことが検出されると、ステップＳ１９で警報を停止してステップＳ２０へ進む。

ステップＳ２０には、ステップＳ１９から進む場合以外に、当初から状態Ａではない場合（ステップＳ１１においてＮＯへ分岐した場合）と、状態Ａから抜けた場合（ステップＳ１３においてＹＥＳへ分岐した場合）に、それぞれ進むことになる。このステップＳ２０では、既に、車両側プラグ４５がフック１６に掛けられたか、コンセント１３から電源側プラグ４４が抜かれた状態となっており不使用状態であるから、筐部スイッチ５６をＯＦＦとし、タイマ（第１、第２）をリセットする（Ｓ２０）。

ステップＳ２０に続いて扉開閉検知センサ５３の信号に基づき、扉２０が閉成されているかを検出し（Ｓ２１）、扉２０が開いていれば警報出力部２６、５７から扉を閉めるように求める警報出力を行う（Ｓ２２）。ステップＳ２１において扉２０が閉成されていることが検出されると、警報を停止し（Ｓ２３）、ステップＳ１１へ戻る。

上記に対し、ステップＳ１４において充電開始が検出されると、図６のフローチャートにおけるステップＳ３１へ進み、扉２０が閉成状態であるかを検出する（Ｓ３１）。扉２０が開いていれば警報出力部２６、５７から扉２０を閉めるように求める警報出力を行い（Ｓ３２）、筐部スイッチ５６をＯＦＦとして、タイマ（第１、第２）をリセットして（Ｓ３３）、扉２０が閉成状態であるかを検出する（Ｓ３４）。

ステップＳ３４において、扉２０が閉じられたことを検出すると、警報を停止すると共に筐部スイッチ５６をＯＮとしてステップＳ３６へ進む（Ｓ３５）。ステップＳ３６においては、充電状態検出部５５により検出された信号により充電状態を検出して表示部２５に表示し（Ｓ３６）、満充電（充電完了）状態であるか検出する（Ｓ３７）。

上記ステップＳ３７において満充電状態でないことを検出すると、状態Ａから抜けていないことを監視しながら（Ｓ３８）ステップＳ３１へ戻って充電の進行を待つ。また、充電途中で、車両側プラグ４５がフック１６に掛けられたか、コンセント１３から電源側プラグ４４が抜かれた状態である状態Ａとなると、ステップＳ３８からステップＳ２０へ進む。

一方、ステップＳ３７において満充電が検出されると、タイマ５４における第２のタイマをスタートさせ（Ｓ３９）、状態Ａから抜けたかを検出する（Ｓ４０）。この第２のタイマは、満充電となってから車両側プラグ４５がフック１６に掛けられることもなく、且つコンセント１３から電源側プラグ４４が抜かれた状態となることもなく、所定時間経過した場合に安全策を取るためのタイマである。上記ステップＳ４０において状態Ａから抜けると、ステップＳ２０へ進む。ステップＳ４０において状態Ａが継続されると第２のタイマのタイムオーバを検出し（Ｓ４１）、ステップＳ４０に戻ってタイムオーバとなるまで状態Ａが継続されるかを監視する。

ステップＳ４１において第２のタイマがタイムオーバとなると、筐部スイッチ５６をＯＦＦとすると共にタイマをリセットし（Ｓ４２）、充電完了にも拘らず車両側プラグ４５がフック１６に掛けられたか、コンセント１３から電源側プラグ４４が抜かれた状態となっていないことを示す警報を警報出力部２６、５７から出力し（Ｓ４３）、所要の場合には表示部２５へその旨の表示を行う。

そして、状態Ａから抜けたかを検出して（Ｓ４４）、状態Ａから抜け出ない場合にはステップＳ４３、Ｓ４４をループする。ステップＳ４４において状態Ａから抜けたことが検出されると、ステップＳ２０へ戻って処理が続けられる。

このように、充電が完了したにもかかわらず車両側プラグ４５がフック１６に掛けられたか、コンセント１３から電源側プラグ４４が抜かれた状態となっていない場合には、筐部スイッチ５６がＯＦＦになるとともに、警報出力される。このため、使用者は充電完了後長期間にわたって、充電ケーブル４０に電力が供給されたままで充電ケーブル４０を充電装置本体１０に接続した状態で放置することを回避することができる。

また、コンセント１３に電源側プラグ４４が挿入されたままでも、車両側プラグ４５がフック１６に取付けられ、扉が閉じていればコンセント１３及び電源側プラグ４４が防水手段を備えた筐体１１に収納されて、露出することがないので、充電ケーブル４０と充電装置本体１０の電気接続部分の信頼性を長期に渡り確保することができる。

本実施形態の充電装置によれば、単に充電ケーブル４０をコンセント１３に接続しただけでは電源供給が行われず、また、充電を行っていないにもかかわらず、充電ケーブル４０をコンセント１３に接続したままにすれば警報が出力されるため充電ケーブル４０が不所望な状態で放置されることを防止することができる。

すなわち、充電ケーブル４０がコンセント１３に接続されても、扉２０が施錠されて閉成状態でなければコンセント１３に給電されることは無いため、充電中に収納室１４が露出することが無く、また盗電を防止することができる。

また、充電ケーブル４０の電源側プラグ４４がコンセント１３に接続されている状態において、充電ケーブル４０の車両側プラグ４５が収納室内に収納されていない場合に充電されずに所定時間経過すると給電をオフにするとともに警報を出力するので、充電ケーブル４０に電源が供給された状態で車両側プラグ４５が長期間露出することを防止することができる。

さらに、充電ケーブル４０が所定の状態（状態Ａ）であっても、扉２０が施錠されていなければ警報を出力するので、使用者に充電ケーブル４０を確実に収納して施錠することを促すことができ、盗電を防止することができる。

なお、本実施形態は上記説明したものに限定されることはなく、一部構成要件を具備していなかったとしても各構成要件を適宜組み合わせて実施することが許容される。

１０充電装置本体１１筐体
１３コンセント１６フック
２０扉３０分電盤
４０充電ケーブル４４電源側プラグ
４５車両側プラグ５０制御部
５１コンセントセンサ５２フック状態検知センサ
５３扉開閉検知センサ５４タイマ
５５充電状態検出部５６筐部スイッチ
５７警報出力部６０車両側コネクタ

Claims

充電ケーブルの一方のプラグが接続されるコンセントと；
充電ケーブルの他方のプラグを保持するためのプラグ保持手段と；
コンセント、プラグ保持手段および充電ケーブルを収納する収納室を有する筐体と；
コンセントに充電ケーブルの一方のプラグが接続されているか否かを検出する第１の検出手段と；
他方のプラグがプラグ保持手段に保持されているか否かを検出する第２の検出手段と；
第１及び第２の検出手段の検出状態に応じてコンセントへの給電をオンオフするスイッチ手段と；
を具備することを特徴とする充電装置。
コンセントに充電ケーブルが接続されており、且つ他方のプラグがプラグ保持手段に保持されていない状態が所定時間以上継続した場合に、警報を出力する警報出力部と；
を具備することを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
充電状態を検出し、表示する充電状態表示手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の充電装置。