JP5853225B2

JP5853225B2 - 給電制御装置

Info

Publication number: JP5853225B2
Application number: JP2011103527A
Authority: JP
Inventors: 広展大江; 中村　新一; 新一中村; 貴生秋岡; 昇稲垣; 晴彦三原
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-05-06
Filing date: 2011-05-06
Publication date: 2016-02-09
Anticipated expiration: 2031-05-06
Also published as: US8696374B2; CN102774335A; EP2520457B1; CN102774335B; EP2520457A2; EP2520457A3; US20120282798A1; JP2012234743A

Description

本発明は、給電制御装置に関するものである。

近年、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）など電動機を動力源とする電動車両が普及しつつあり、電動車両の充電時には電源から電動車両への給電を制御するために給電制御装置が用いられている（例えば特許文献１参照）。

特開２００９−２４００５３号公報

上記特許文献に開示された給電制御装置は、電動車両への給電を制御する制御回路を収納した本体部を備え、本体部の一端側から電源コンセントに接続される電源側ケーブルが導出され、本体部の他端側から電動車両に接続される自動車側ケーブルが導出されている。

このような給電制御装置は、電動車両が駐車されるガレージで使用されるのであるが、地面に置かれた電源側ケーブル或いは自動車側ケーブルが電動車両によって踏まれると、ケーブルが損傷する可能性があった。従来の給電制御装置では、電源側ケーブル及び自動車側ケーブルの交換作業が容易に行えないため、ケーブルが損傷した場合は、給電制御装置全体を交換しており不経済であった。

本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、ケーブルの交換が容易に行える給電制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本願の給電制御装置では、電源から電動車両への給電を制御する電気回路を収納した本体部から、電動車両に接続される第１ケーブルと、電源に接続される第２ケーブルとが導出され、前記第１ケーブル及び前記第２ケーブルのうち少なくとも何れか一方には、前記本体部に設けられた第１接触子に電気的に接続される第２接触子と、前記本体部にねじ込みによって着脱自在に取り付けられ前記第２接触子が前記第１接触子に電気的に接続された状態を保持する保持部とが設けられ、前記保持部及び前記本体部のうちの一方には、他方に向かって突出する突出部が設けられ、前記保持部及び前記本体部のうちの前記他方には、前記第１接触子が前記第２接触子に電気的に接続される位置まで前記保持部が前記本体部にねじ込まれた状態で、前記突出部を係止する係止部が設けられ、前記保持部及び前記本体部のうちの前記他方側へ前記突出部を押す付勢部を備え、前記係止部は、前記突出部が入り込む凹形状に形成されており、前記突出部は、前記保持部及び前記本体部のうち前記一方によって周囲が覆われた状態で設けられており、前記保持部及び前記本体部のうち前記他方の表面には、前記凹形状の係止部に入り込んだ前記突出部を露出させる開口部が設けられたことを特徴とする。

本発明によれば、ケーブルの交換が容易に行える給電制御装置を提供することができる。

（ａ）は本実施形態の給電制御装置の外観図、（ｂ）は第２ケーブルが外された状態の外観図である。（ａ）は同上の第２ケーブルに設けられたプラグの斜視図、（ｂ）は本体部に設けられたソケット部の要部拡大斜視図である。（ａ）は同上のプラグとソケット部を接続する前の断面図、（ｂ）はプラグとソケット部を接続した状態の断面図である。同上のプラグとソケット部の係止状態を示す断面図である。（ａ）〜（ｄ）は同上の本体部と第２ケーブルとの接続手順を説明する説明図である。（ａ）は同上の本体部と第２ケーブルとを分離する途中の状態を示す斜視図、（ｂ）は断面図である。同上の本体部と第２ケーブルとを分離する途中の状態を示す断面図である。（ａ）は同上の本体部と第２ケーブルとを分離する途中の状態を示す斜視図、（ｂ）は断面図である。同上の他例を示し、（ａ）は本体部と第２ケーブルとを接続する前の状態の斜視図、（ｂ）は本体部と第２ケーブルとを接続した状態の斜視図である。同上のブロック図である。

本実施形態の給電制御装置について図１〜図１０を参照して説明する。

本実施形態の給電制御装置１は可搬型の装置であり、電源（例えば商用交流電源）から電動車両の蓄電装置への給電を制御するために用いられる。尚、電動車両には、例えば動力源として電動機のみを備えた電気自動車（ＥＶ）や、動力源としてエンジンと電動機を併用するハイブリッド車（ＨＥＶ）やプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）がある。電動車両は、電動機を駆動する電源として例えばリチウムイオン二次電池のような二次電池と、この二次電池を充電する充電回路を備え、二次電池と充電回路とで蓄電装置が構成されている。

図１（ａ）は給電制御装置１の外観図であり、この給電制御装置１は、本体部２と第１ケーブル３と第２ケーブル４を主要な構成として備えている。

本体部２は、一面が開口した略箱型のボディ２ａと、ボディ２ａの開口を塞ぐカバー２ｂとで、細長い箱型に形成されており、その内部には電源から電動車両への給電を制御する電気回路３０（図１０参照）が収納されている。

第１ケーブル３は、本体部２に収納された電気回路３０と、電動車両の蓄電装置との間を電気的に接続するものであり、本体部２の長手方向一端側から導出されている。第１ケーブル３は、電圧極の２本の電線と、接地線と、電動車両との間で信号を授受するための信号線とで構成され、電動車両に設けられた受電用のソケット（図示せず）に着脱自在に接続される車両側プラグ５（いわゆる充電ガン）が先端に接続されている。

第２ケーブル４は、本体部２に収納された電気回路３０と、電源を供給するために建物の壁などに設置された電源コンセント（図示せず）との間を電気的に接続するものであり、本体部２の長手方向他端側から導出されている。第２ケーブル４は、電圧極の２本の電線と接地線とで構成され、その先端には電源コンセントに差込接続される電源側プラグ６が接続されている。ここにおいて、第１ケーブル３及び第２ケーブル４がそれぞれ備える電圧極の２本の電線と、これら２本の電線に電気的に接続された本体部２の内部配線などより、電源から電動車両への給電路が構成されている。

次に、本体部２に収納される電気回路３０について図１０のブロック図を参照して説明を行う。

電気回路３０は、リレー３１と、零相変流器（ＺＣＴ）３２と、制御回路３３と、電源回路３４とを備えている。

リレー３１は、電源と電動車両との間の給電路にリレー接点が挿入されており、制御回路３３からの制御信号に応じてリレー接点のオン／オフが切り替えられ、電源から電動車両への給電路を開閉する。

零相変流器３２は、電動車両側での漏電時に発生する不平衡電流を検出するために設けられ、リレー３１の一次側で電圧極の２本の電線が挿通されており、その出力信号は制御回路３３に入力される。

制御回路３３は、例えばマイコンなどをその構成要素として備え、給電制御装置１の各部を統括的に制御する。制御回路３３は、電動車両の蓄電装置から第１ケーブル３を介して入力される充電状態信号（所謂ＣＰＬＴ信号）に基づいて、リレー３１のオン／オフを制御することで、電源から電動車両への給電路を開閉する。また制御回路３３は、零相変流器３２の検出出力をもとに不平衡電流の発生を検出すると、電動車両側で漏電が発生したと判断し、リレー３１を開極させて電動車両への電力供給を遮断することで、漏電保護動作を行う。なお、制御回路３３では、漏電保護動作を行う際に、ランプを点滅させたりブザー或いはスピーカから警報音を発生させることで、ユーザに漏電発生を報知することも好ましい。

電源回路３４は、リレー３１の一次側（電源側）から電源を得て、制御回路３３などの動作電源を生成する。

本体部２に収納される電気回路３０は上記のような構成を有しており、この電気回路３０によって電源から電動車両への給電状態が制御されるのである。

本実施形態の給電制御装置１では、電動車両側の第１ケーブル３は本体部２の内部で端子台（図示せず）に結線されており、第１ケーブル３を交換するためには本体部２を分解する必要があるが、電源側の第２ケーブル４は本体部２にコネクタ接続されている。

ここで、第２ケーブル４と本体部２の接続部分の構成について図１〜図４を参照して詳細に説明する。

第２ケーブル４の一端側には、本体部２に設けられたソケット部２０に着脱自在に接続されるプラグ７が設けられている。このプラグ７は、合成樹脂により円筒状に形成されたプラグ本体８を備えている。プラグ本体８の前側（本体部２側）の開口は樹脂製の蓋板８ａによって塞がれ、この蓋板８ａにはソケット部２０に設けられた栓刃２１（第１接触子）がそれぞれ挿入される３個の挿入孔８ｂが開口している。プラグ本体８の内部には、各挿入孔８ｂに臨ませて、第２ケーブル４の各電線４ａに電気的に接続される刃受けバネ９（第２接触子）が収納されている。プラグ本体８の後部（本体部２と反対側）の外周面には螺子部（図示せず）が設けられ、この螺子部にキャップ１０をねじ込むことによって、プラグ本体８の後部開口が閉塞されている。プラグ本体８には、プラグ本体８の軸方向において移動が規制された状態で、略円筒形状の保持リング１１が回転自在に取り付けられている。保持リング１１は、合成樹脂により略円筒形状に形成されており、筒状の周壁１２の前側内周面には螺子部１３が形成され、周壁１２の後端縁からは中心軸方向に張り出すようにリング状の鍔部１４が設けられている。ここで、保持リング１１は、プラグ本体８の外周面に突設されたリブ８ｃと、プラグ本体８の後部に取着されるキャップ１０との間で鍔部１４が挟まれることによって、プラグ本体８の軸方向における移動が規制されている。この状態で鍔部１４とプラグ本体８の外周面との間には隙間が設けられており、保持リング１１はプラグ本体８に対して回転自在に保持されている。

本体部２側には、上記のプラグ７が着脱自在に接続されるソケット部２０が、ボディ２ａと一体に設けられている。ソケット部２０の筒内には、それぞれプラグ７の刃受けバネ９に差込接続される３本の栓刃２１が所定の間隔をおいて配置されており、これらの栓刃２１は本体部２内に収納された上記の電気回路３０に電気的に接続されている。ソケット部２０の外周面には、保持リング１１の螺子部１３が螺子結合される螺子部２２が設けられている。ソケット部２０の筒内には、プラグ７の挿抜方向（軸方向）に沿って伸び、プラグ７の周面に設けられたキー溝８ｄに嵌まる嵌合キー２３が設けられている。ソケット部２０の外周面には、カバー２ｂ側を下にして本体部２が地面に置かれた状態で上側となる位置に、位置合わせのためのマーク２０ａ（例えば「△」のような図記号）が成型或いは印刷などの方法で設けられている。また、プラグ本体８の外周面には、キー溝８ｄと嵌合キー２３の位置を合わせた状態で上記のマーク２０ａと対向する位置にマーク８ｅ（例えば「△」のような図記号）が成型或いは印刷などの方法で設けられている。尚、マーク２０ａ及びマーク８ｅは三角形以外の図形でもよく、成型や印刷といった方法以外の方法で設けられるものでもよい。

また保持リング１１の一部には、図２及び図４に示すように、前後方向（中心軸方向）において保持リング１１を貫通し、前側（本体部２側）の開口面積が後側に比べて小さい角穴状のスリット１１ａが設けられている。スリット１１ａには、Ｙ字形に形成された薄板からなるラッチ片１５が前後方向において進退自在に配置されており、スリット１１ａの前部開口からラッチ片１５の一端側の突出部１５ａが外部に突出している。すなわち、突出部１５ａは保持リング１１によって周囲が覆われた状態で設けられており、その先端部分がスリット１１ａから外部へ露出している。スリット１１ａの中央部には円筒状の凹部が設けられ、この凹部内にコイルばね１６が挿入されており、コイルばね１６の前端側はラッチ片１５の他端側の凹部１５ｂに当接している。またスリット１１ａの後部開口には固定片１７が圧入固定されており、ラッチ片１５と固定片１７との間でコイルばね１６が保持されている。而して、付勢部たるコイルばね１６によってラッチ片１５には本体部２側に向かう弾性力が付与されている。一方、ソケット部２０には、保持リング１１がソケット部２０にねじ込まれた状態で周壁１２の端面１２ａが当接する鍔部２４が設けられている。この鍔部２４には、保持リング１１の螺子部１３がソケット部２０の螺子部２２に正規の位置までねじ込まれた状態で、上記ラッチ片１５の突出部１５ａが挿入される凹溝２５が形成されている。またボディ２ａの上面には、奥側で凹溝２５とつながる連通穴２６が設けられている。

プラグ７及びソケット部２０は上記のような構成を有しており、プラグ７をソケット部２０に接続する手順について図５（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。

先ず作業者は、図５（ａ）に示すようにプラグ７のマーク８ｅとソケット部２０のマーク２０ａの位置を合わせた状態で、すなわち嵌合キー２３とキー溝８ｄの位置を合わせた状態で、図５（ｂ）に示すようにプラグ本体８の先端をソケット部２０内に挿入する。そして、図５（ｃ）に示すようにプラグ本体８の前端の蓋板８ａがソケット部２０の最奥位置まで挿入されると、ソケット部２０の栓刃２１が蓋板８ａの挿入孔８ｂから筒内に挿入され、栓刃２１と刃受けバネ９とが電気的に接続される。この状態では保持リング１１の前端面から突出するラッチ片１５の突出部１５ａは鍔部２４に当接しておらず、突出部１５ａは凹溝２５内に入り込んでいないので、保持リング１１を回転させることが出来る。この状態から作業者が保持リング１１を回転させて、保持リング１１の螺子部１３をソケット部２０の螺子部２３にねじ込むと、保持リング１１は回転しながら前側（本体部２側）へと前進していく。そして、保持リング１１の前側への移動に伴って突出部１５ａが鍔部２４に当接すると、コイルばね１６が圧縮されることによって突出部１５ａは後退し、その後、保持リング１１が規定の位置までねじ込まれると、突出部１５ａが凹溝２５内に入り込む。この時、突出部１５ａが凹溝２５と係合することによって、保持リング１１の回転が規制されるから、保持リング１１が外されることはなく、ユーザの意図に反してプラグ７がソケット部２０から外される可能性を低減できる。

次に、プラグ７をソケット部２０から取り外す手順について図６〜図８を参照して説明する。尚、ラッチ片１５による係止状態を解除するためには図６に示す解除キー４０が用いられる。解除キー４０は例えば金属の薄板をプレス加工して形成され、作業者が指で摘むことができる程度の大きさに形成されている。解除キー４０には、本体部２の連通穴２６に挿入されるＬ字状の操作片４１が一体に設けられている。操作片４１の横棒部分の幅は連通穴２６と略同じであり、縦棒部分の幅は連通穴２６よりも狭くなっている。

先ず作業者は解除キー４０を持ち、図６（ａ）（ｂ）に示すように、解除キー４０の操作片４１を本体部２の連通穴２６内に上側から差し込む。図７に示すように操作片４１の横棒部分が連通穴２６内に差し込まれると、横棒部分の後側（プラグ７と反対側）に設けられたテーパ部が、連通穴２６の奥側に設けられたテーパ部に当たることで、操作片４１は斜め前方（プラグ７側）へと移動する。そして、作業者が、図８（ａ）（ｂ）に示すように連通穴２６の最奥位置まで解除キー４０を差し込むと、操作片４１の横棒部分の先端に設けられた突起４２がコイルばね１６のバネ力に抗して突出部１５ａを押し、突出部１５ａが凹溝２５の外側に押し出される。これにより、ラッチ片１５と凹溝２５との係合状態が解除されるから、作業者は、保持リング１１を反対方向（ねじ込み方向と反対）に回転させることによって、保持リング１１の螺子部１３をソケット部２０の螺子部２２から外すことができ、その後、プラグ７をソケット部２０から引き抜くことによって、プラグ７をソケット部２０から取り外すことができる。

以上説明したように、本実施形態の給電制御装置１では、電源から電動車両への給電を制御する電気回路３０を収納した本体部２から、電動車両に接続される第１ケーブル３と、電源に接続される第２ケーブル４とが導出されている。そして、第２ケーブル４には、本体部２に設けられた第１接触子（栓刃２１）に電気的に接続される第２接触子（刃受けバネ９）と、本体部２にねじ込みによって着脱自在に取り付けられ、第２接触子が第１接触子に電気的に接続された状態を保持する保持部（保持リング１１）とが設けられている。

これにより、保持部を本体部２にねじ込むことによって保持部が本体部２に取り付けられるから、保持部の着脱を容易に行うことができ、その結果、本体部への第２ケーブル４の着脱を容易に行うことができる。したがって、第２ケーブル４が損傷した場合などには保持部を本体部２から取り外すことによって、第２ケーブル４の交換が容易に行えるという利点がある。また、地域によって対応する電源プラグの極配置が異なる場合があり、そのような地域に移動した場合においても、その地域に対応する電源側プラグ６への交換を容易に行うことができる。

尚、本実施形態では第２ケーブル４に第２接触子と保持部とが設けられて、本体部２のソケット部２０に着脱自在となっているが、第１ケーブル３側に第２接触子と保持部とが設けられて、第１ケーブル３を本体部２に着脱自在としてもよく、上述と同様、本体部２に第１ケーブル３を着脱する作業が容易に行える。また第１ケーブル３及び第２ケーブル４のそれぞれに、第２接触子と保持部とが設けられて、第１ケーブル３及び第２ケーブル４をそれぞれ本体部２に着脱自在としてもよい。

また、保持部（保持リング１１）及び本体部２のうちの一方（本実施形態では保持部）には、他方（本実施形態では本体部２）に向かって突出する突出部１５ａが設けられ、保持部及び本体部２のうちの他方（本体部２）には、第１接触子（栓刃２１）が第２接触子（刃受けバネ９）に電気的に接続される位置まで保持部が本体部２にねじ込まれた状態で、突出部１５ａを係止する係止部（凹溝２５）が設けられている。

これにより、突出部１５ａと係止部とが係止することで保持部の回転が規制され、第１接触子と第２接触子とが電気的に接続された状態が保持されるから、第１接触子と第２接触子が不完全な接続状態となる可能性を低減できる。またユーザは、突出部１５ａと係止部とが係止していることから、第１接触子と第２接触子とが電気的に接続されていることを容易に確認できるという利点もある。

尚、本実施形態では保持部（保持リング）側に突出部１５ａが設けられ、本体部２側に突出部１５ａが係止する係止部（凹溝２５）が設けられているが、本体部２側に突出部が設けられ、保持部側に突出部を係止する係止部が設けられていてもよい。

また本実施形態では、保持部（保持リング１１）及び本体部２のうちの他方側（本体部２側）へ突出部１５ａを押す付勢部（付勢ばね１６）を備え、係止部は、突出部１５ａが入り込む凹形状に形成されている。

これにより、突出部１５ａが凹形状からなる係止部（凹溝２５）内に入り込むと、付勢ばね１６の押力によって突出部１５ａは係止部内に入り込んだ状態で保持されるから、突出部１５ａと係止部との係合が外れにくくなる。したがって、保持部が本体部２から外れにくくなり、ケーブルが本体部に取り付けられた状態を確実に保持できる。

また本実施形態では、突出部１５ａは、保持部及び本体部のうちの前記一方（本実施形態では保持リング１１）によって周囲が覆われた状態で設けられており、保持部及び本体部のうち他方（本実施形態では本体部２）の表面には、凹形状の係止部に入り込んだ突出部１５ａを露出させる開口部（連通穴２６）が設けられている。

これにより、突出部１５ａは、係止部（凹溝２５）側からしか露出されないため、使用者が意図せずに勝手に突出部１５ａと係止部（凹溝２５）との係止状態が解除される可能性を低減することができる。更に、開口部に何らかの工具を差し込んで突出部１５ａを押し動かすことで、突出部１５ａを凹形状の係止部の外に出すことができ、突出部１５ａと係止部との係止状態を解除することもできる。

尚、本実施形態では本体部２側に凹形状の係止部が設けられているので、開口部も本体部２側に設けられているが、係止部が保持部に設けられた場合は、係止部に入り込んだ突出部を露出させる開口部は保持部側に設けられていればよい。

ところで、本実施形態では突出部１５ａと凹溝２５との係止状態をより容易に解除するために、連通穴２６から解除キー４０を挿入して、突出部１５ａと凹溝２５との係止状態を解除しているが、解除キー４０のような工具を用いず、突出部１５ａと係止部との係止状態を手で解除できるようにすることもできる。

例えば図９に示すように、ソケット部２０に設けられた鍔部２４の一部を窪ませることによって、突出部１５ａが係止する係止溝２７を形成してもよい。このように、突出部１５ａが係止する凹形状の係止部を係止溝２７とすることで、係止溝２７に入り込んだ突出部１５ａを本体部２の表面に露出させることができる（図９（ｂ）参照）。これにより、別途の工具を用いることなく、係止溝２７に係止した突出部１５ａを指で押して、突出部１５ａと係止溝２７との係止状態を解除することができ、本体部２から第２ケーブル４を容易に取り外すことができる。

１給電制御装置
２本体部
３第１ケーブル
４第２ケーブル
７プラグ
８プラグ本体
９刃受けバネ（第２接触子）
１１保持リング（保持部）
２１栓刃（第１接触子）
２２螺子部
３０電気回路

Claims

電源から電動車両への給電を制御する電気回路を収納した本体部から、電動車両に接続される第１ケーブルと、電源に接続される第２ケーブルとが導出され、
前記第１ケーブル及び前記第２ケーブルのうち少なくとも何れか一方には、前記本体部に設けられた第１接触子に電気的に接続される第２接触子と、前記本体部にねじ込みによって着脱自在に取り付けられ前記第２接触子が前記第１接触子に電気的に接続された状態を保持する保持部とが設けられ、
前記保持部及び前記本体部のうちの一方には、他方に向かって突出する突出部が設けられ、前記保持部及び前記本体部のうちの前記他方には、前記第１接触子が前記第２接触子に電気的に接続される位置まで前記保持部が前記本体部にねじ込まれた状態で、前記突出部を係止する係止部が設けられ、
前記保持部及び前記本体部のうちの前記他方側へ前記突出部を押す付勢部を備え、
前記係止部は、前記突出部が入り込む凹形状に形成されており、
前記突出部は、前記保持部及び前記本体部のうち前記一方によって周囲が覆われた状態で設けられており、前記保持部及び前記本体部のうち前記他方の表面には、前記凹形状の係止部に入り込んだ前記突出部を露出させる開口部が設けられたことを特徴とする給電制御装置。