JP6210304B2

JP6210304B2 - 電源コード

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Publication number: JP6210304B2
Application number: JP2013257877A
Authority: JP
Inventors: 川本　隆司; 隆司川本; 近藤　真樹; 真樹近藤; 亮太冨山
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2017-10-11
Anticipated expiration: 2033-12-13
Also published as: CN104716519A; US20150171567A1; EP2884600A1; CN104716519B; JP2015115265A; US9653854B2; EP2884600B1

Description

本発明は、電源コードに関するものである。

従来から、電源コンセントに接続されるプラグと、プラグの温度を検出する温度センサと、温度センサにより異常な温度上昇が検出されたときにプラグから負荷への通電を停止させる遮断手段とを備える電源コードが提供されている（例えば、特許文献１参照）。プラグは、それぞれ電源コンセントに挿入されて電源コンセント内の刃受けに接触導通する複数個の栓刃を有する。

この種の電源コードによれば、電源コンセントにおけるプラグの栓刃の接触不良などによる異常発熱が発生した場合であっても、通電が停止されることで、熱によるプラグの破損や出火などが防止される。

特開平７−６７２４５号公報

ここで、温度センサを１個しか有さない場合、複数個の栓刃のうち、温度センサから最も離れた栓刃の温度と温度センサの出力との相関が比較的に低くなってしまい、該栓刃での温度上昇に対する応答が遅くなって安全性が低下する可能性があった。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、安全性の向上が可能な電源コードを提供することにある。

本発明の電源コードは、それぞれ電源コンセントの栓刃挿入口に挿入接続される複数個の栓刃と各栓刃について少なくとも１個ずつ設けられて対応する栓刃の温度を検出する複数個の温度センサとを有するプラグと、負荷に接続される負荷接続部とを備え、前記負荷は、前記栓刃と前記負荷接続部とを通じて入力される電流の量を制御する制御回路を有するものであって、いずれかの前記温度センサによって検出された温度が所定の温度よりも高くなったときに前記制御回路に通知する通信回路を備え、前記プラグは、絶縁材料からなり各温度センサをそれぞれ保持するセンサ保持体を有し、前記センサ保持体の少なくとも一部が各温度センサと、対応する栓刃との間に介在し、前記センサ保持体は、複数のセンサ収納凹部を有し、各温度センサは、それぞれ、前記複数のセンサ収納凹部のうちの１個ずつに嵌め込まれることによって前記センサ保持体に保持されることを特徴とする。

また、上記の電源コードにおいて、各温度センサについて、それぞれ、対応する前記栓刃との距離は、前記栓刃間の距離よりも小さくされていることが望ましい。

さらに、上記の電源コードにおいて、前記温度センサは、前記栓刃間に挟まれる位置には配置されていないことが望ましい。

本発明によれば、温度センサを１個しか有さない場合に比べ、安全性の向上が可能となる。

本発明の実施形態１におけるプラグを示す、図３のＢ−Ｂ断面での断面図である。同上の概略構成を示すブロック図である。同上のプラグを示す正面図である。同上のプラグを示す斜視図である。同上のプラグを示す、図３のＡ−Ａ断面での断面図である。同上のプラグを示す、図５のＣ−Ｃ断面での断面図である。同上のプラグを示す、図５のＤ−Ｄ断面での断面図である。同上の栓刃に温度センサが固定された状態を示す側面図である。同上の温度センサを示す側面図である。本発明の実施形態２におけるプラグを示す、図１１のＥ−Ｅ断面での断面図である。同上のプラグを示す正面図である。（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ同上のプラグを示し、（ａ）は（ｃ）のＦ−Ｆ断面での断面図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ断面での断面図、（ｃ）は（ａ）のＨ−Ｈ断面での断面図である。同上のプラグを示す分解斜視図である。（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ同上のセンサ保持体を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は背面図である。同上のセンサ保持体と張力止めとが互いに結合した状態を示す斜視図である。同上の温度センサを示す側面図である。

本発明の電源コードは、プラグ１と、負荷（自動車２０）に接続される負荷接続部２とを備える。プラグ１は、それぞれ電源コンセントの栓刃挿入口に挿入接続される複数個の栓刃１１と、各栓刃１１について少なくとも１個ずつ設けられて対応する栓刃１１の温度を検出する複数個の温度センサ５とを有する。負荷（自動車２０）は、栓刃１１と負荷接続部２とを通じて入力される電流の量を制御する制御回路２３を有するものである。上記の電源コードは、いずれかの温度センサ５によって検出された温度が所定の温度よりも高くなったときに制御回路２３に通知する通信回路３４を備える。

上記の電源コードにおいて、各温度センサ５はそれぞれ１個ずつの栓刃１１に接触していることが望ましい。

また、上記の電源コードにおいて、各温度センサ５について、それぞれ、対応する栓刃１１との距離は、栓刃１１間の距離よりも小さくされていることが望ましい。

さらに、上記の電源コードにおいて、温度センサ５は、栓刃１１間に挟まれる位置には配置されていないことが望ましい。

また、上記の電源コードにおいて、プラグ１は、絶縁材料からなり各温度センサ５をそれぞれ保持して各温度センサ５と各栓刃１１との間に介在するセンサ保持体９を有することが望ましい。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施形態１）
本実施形態の電源コードは、図２に示すように、電源コンセント（図示せず）に接続されるプラグ１と、負荷としての自動車２０に接続される負荷接続部２と、プラグ１から負荷接続部２への通電をオンオフする遮断装置３とを備える。

負荷接続部２は、コネクタであってもよいし、負荷が有する端子構造（例えばねじ端子）に接続される電線であってもよい。

プラグ１は、日本工業規格（ＪＩＳ）のＣ８３０３号に規定された２極接地極付のものであって、図３及び図４に示すように、電圧側極と接地側極との一方ずつを構成し電力の伝送に用いられる一対の栓刃１１と、接地極を構成する接地ピン１２とを有する。各栓刃１１と接地ピン１２とはそれぞれ例えば金属のような導電材料からなる。

各栓刃１１は、それぞれ、プラグ１と遮断装置３とを接続するケーブル４に含まれる電源線４１を介して遮断装置３に接続される。遮断装置３は、一方又は両方の栓刃１１と負荷接続部２との電気的な接続（通電）をオンオフする例えば電磁リレーのようなリレー３１と、リレー３１を駆動する駆動回路３２とを備える。なお、図２では、簡単のために、栓刃１１と温度検出素子５０との組を一組のみ示している。リレー３１は、一方の栓刃１１についてのみ負荷接続部２との通電をオンオフするいわゆる片切りスイッチであってもよいし、両方の栓刃１１について負荷接続部２との通電をオンオフするいわゆる両切りスイッチであってもよい。また、リレー３１は、漏電や過電流が検出されたときにも通電を遮断する周知の回路遮断器の機能を備えていてもよい。

また、接地ピン１２は、上記のケーブル４に含まれる接地線４２を介して負荷接続部２に接続される。

以下、上下左右は図３を基準とし、図３の紙面手前側を前側と呼ぶ。すなわち、栓刃１１が並ぶ方向を左右方向と呼び、栓刃１１に対して接地ピン１２が位置する方向を下方向と呼び、プラグ１において各栓刃１１と接地ピン１２とが突出する方向を前方向と呼ぶ。

また、図５〜図７に示すように、プラグ１は、例えば合成樹脂のような絶縁材料からなり各栓刃１１と接地ピン１２とをそれぞれ保持する中子６と、中子６を封止した合成樹脂成型品からなる外郭７とを備える。中子６は、各栓刃１１と接地ピン１２とをそれぞれ例えば嵌合によって保持する中枠６０と、後側が開口した有底筒状であって底面に各栓刃１１と接地ピン１２とがそれぞれ挿通される前カバー６１と、前カバー６１の後側に結合する後カバー６２とを備える。外郭７は、全体として軸方向を前後方向に向けた円柱形状であって、上下両端部においてそれぞれ前端部には凹部７１が設けられている。

さらに、図１及び図８に示すように、各栓刃１１には、それぞれ、１個ずつの温度センサ５が固定されている。温度センサ５は、図９に示すように、温度検出素子５０が、金属製のホルダ５１に保持されたものである。上記の温度検出素子５０としては、例えば、温度変化に対する抵抗値の変化が比較的に大きい素子である感温抵抗（いわゆるサーミスタ）を用いることができる。ホルダ５１は、全体として周知のラグ端子と同様の構造であって、円環形状であって栓刃１１に対してねじ止め固定される固定部５１１と、温度検出素子５０を収納した本体部５１２とを有する。各温度センサ５において、それぞれ、固定部５１１は栓刃１１において左右方向の外側に向けられた面上に固定されており、本体部５１２は軸方向を前後方向に向けて固定部５１１の後側に位置している。各温度センサ５の温度検出素子５０はそれぞれホルダ５１の本体部５１２から後方に引き出された信号線４３を介して遮断装置３に接続されている。各温度センサ５において、温度検出素子５０及び信号線４３と、ホルダ５１との間での絶縁は、それぞれ、例えばホルダ５１の本体部５１２に充填されたエポキシ樹脂（図示せず）により確保されている。上記の信号線４３は、電源線４１や接地線４２とともに結束されてケーブル４を構成する。

負荷接続部２に接続される負荷としては、二次電池２１と、二次電池２１を充電する充電回路２２と、充電回路２２を制御する制御回路２３とを有する、プラグインハイブリッド車や電気自動車のような自動車２０が想定されている。制御回路２３の制御により、充電回路２２から二次電池２１への充電電流が増減し、これに伴って、栓刃１１と負荷接続部２とを通じて流入する電流も増減する。

また、遮断装置３は、栓刃１１の温度が異常に高い高温状態か否かを各温度センサ５（温度検出素子５０）の出力に基づいて判定する判定回路３３と、高温状態であると判定回路３３により判定されたときに上記の制御回路２３に通知する通信回路３４とを有する。制御回路２３は、上記の通知を受けて、二次電池２１への充電電流を減少または停止させるように充電回路２２を制御する。これにより、栓刃１１に流れる電流が減少または停止するから、温度の低下が期待できる。さらに、上記の通知を受けた制御回路２３から送信された信号に従って、リレー３１をオフ駆動するように通信回路３４が駆動回路３２を制御してもよい。

より具体的には例えば、通信回路３４は、自動車２０の制御回路２３との間でＣＰＬＴ（コントロールパイロット）信号と呼ばれる電圧信号を送受信するものである。すなわち、プラグ１が電源コンセントに接続されると、通信回路３４は、栓刃１１を介した電力供給により始動し、まず、ＣＰＬＴ信号の電圧値を所定の第１電圧（例えば１２Ｖ）とする。自動車２０の制御回路２３は、ＣＰＬＴ信号の電圧値が第１電圧となったことを検出すると、ＣＰＬＴ信号の電圧値を第１電圧よりも低い所定の第２電圧（例えば９Ｖ）に低下させる。通信回路３４は、ＣＰＬＴ信号の電圧値が第２電圧に低下したことを検出すると、ＣＰＬＴ信号を、所定周波数（例えば１ｋＨｚ）の矩形波とし、この矩形波のオンデューティ（Ｈレベルの時間が占める割合）を、栓刃１１と負荷接続部２との間の電路の電流容量に応じた値とする。例えば、電流容量が１２Ａの場合は上記のオンデューティを２０％とし、電流容量が２０Ａであれば上記のオンデューティを５０％とする。制御回路２３は、上記のオンデューティによって示された電流容量を認識すると、ＣＰＬＴ信号のＨレベルの電圧値をさらに低下させて第３電圧（例えば６Ｖ）とする。通信回路３４は、ＣＰＬＴ信号のＨレベルの電圧値が第３電圧に低下したことを検出すると、駆動回路３２を制御してリレー３１をオン駆動させ、栓刃１１から負荷接続部２を通じた充電回路２２への給電を開始させる。これにより、充電回路２２による二次電池２１の充電が開始される。制御回路２３は、充電回路２２による二次電池２１の充電中、二次電池２１への充電電流の最大値が上記の電流容量を超えないように、充電回路２２を制御する。また、制御回路２３は、充電回路２２の動作中にも、ＣＰＬＴ信号のオンデューティの変動に応じて、充電回路２２から二次電池２１への充電電流の最大値を変更する。さらに、制御回路２３は、二次電池２１の電圧を監視しており、二次電池２１の電圧が所定の目標値に達すると、ＣＰＬＴ信号のＨレベルの電圧値を第３電圧から第２電圧に復帰させる。通信回路３４は、ＣＰＬＴ信号のＨレベルの電圧値が第２電圧に復帰したことを検出すると、リレー３１をオフ駆動するように駆動回路３２を制御するとともに、ＣＰＬＴ信号の電圧レベルを第１電圧とする。

上記のようなＣＰＬＴ信号が用いられる場合において、高温状態の通知は、通知する電流容量を低下させるようなＣＰＬＴ信号のオンデューティの変更により達成される。ただし、実際に電流が減少されるためには、変更後のオンデューティによって通知される電流容量が、オンデューティを変更する直前における充電回路２２から二次電池２１への充電電流の電流値よりも小さい必要がある。つまり、少なくとも、始動時に通知される電流容量は、ＣＰＬＴ信号で表現可能な電流容量の最小値よりも大きい必要がある。なお、制御回路２３が、ＣＰＬＴ信号のオンデューティが所定の値（例えば０）とされたときに充電回路２２を停止させるものである場合、高温状態の通知は、ＣＰＬＴ信号のオンデューティを上記所定の値とするものであってもよい。

上記構成によれば、温度センサ５を１個しか有さない場合に比べ、安全性の向上が可能となる。

また、各温度センサ５はそれぞれホルダ５１の固定部５１１において１個ずつの栓刃１１に接触している。さらに、各温度センサ５について、それぞれ、対応する栓刃１１との距離は、栓刃１１間の距離よりも小さくされている。これにより、温度センサ５と栓刃１１との間に隙間を空ける場合や、温度センサ５と対応する栓刃１１との距離が栓刃１１間の距離よりも大きくされる場合に比べ、栓刃１１の温度と温度センサ５の出力との相関が強くなる。

また、各温度センサ５は、それぞれ、栓刃１１において他方の栓刃１１から離れた側の面に固定されており、栓刃１１間に挟まれる位置には温度センサ５は配置されていない。これにより、栓刃１１間に温度センサ５が配置される場合に比べ、各温度センサ５の出力は、対応しない栓刃１１の温度の影響が抑えられることで、対応する栓刃１１の温度をより強く反映する。また、栓刃１１間に温度センサ５が配置される場合に比べ、温度センサ５を介した栓刃１１間の短絡が発生しにくい。

（実施形態２）
本実施形態の基本構成は実施形態１と共通であるので、共通する部分については説明を省略する。

本実施形態の中子６は、図１０〜図１３に示すように、各栓刃１１と接地ピン１２とを挿通されるボディ８と、各温度センサ５をそれぞれ保持してボディ８に結合したセンサ保持体９とを備える。ボディ８とセンサ保持体９とはそれぞれ例えば合成樹脂からなる。また、ボディ８の前面は、外郭７に覆われずにプラグ１の前面に露出する。

各栓刃１１は、それぞれ、厚さ方向を左右方向に向けて中子６の前方に突出する扁平な突出部１１１を有し、この突出部１１１において、接続対象であるコンセントが有する電圧側極または接地側極の刃受け（図示せず）に接触導通する。また、各栓刃１１は、それぞれ、中子６からの突出部１１１の突出方向に直交する方向である上下方向において突出部１１１よりも突出する抜け止め部１１２を有する。

接地ピン１２は、軸方向を前後方向に向けた円筒形状であって中子６の前方に突出する突出部１２１を有し、この突出部１２１において、接続対象であるコンセントが有する接地極の刃受け（図示せず）に接触導通する。また、接地ピン１２は、中子６からの突出部１１１の突出方向に直交する方向である左右方向において突出部１２１よりも突出する抜け止め部１２２を有する。

ボディ８の後面には、各栓刃１１と接地ピン１２との一部が収納される凹部８０が設けられている。凹部８０の底面には、１個ずつの栓刃１１の突出部１１１が挿通される２個の第１貫通穴８１と、接地ピン１２の突出部１２１が挿通される第２貫通穴８２とが設けられている。各貫通穴８１，８２は、それぞれ、突出部１１１，１２１のみ挿通可能であって抜け止め部１１２，１２２を挿通不可能な寸法形状とされている。第１貫通穴８１は左右に並べて設けられ、第２貫通穴８２は、第１貫通穴８１に挟まれる位置の下側に設けられている。

また、ボディ８において、凹部８０の内底面（つまりボディ８の後面）には、栓刃１１間、及び、接地ピン１２と各栓刃１１との間を仕切るＴ字型の仕切り壁８３が後方へ突設されている。

センサ保持体９は、図１４（ａ）〜（ｄ）に示すように、栓刃１１の下側に位置する本体部９０と、本体部９０の上方に突設されて栓刃１１間に挟まれる壁部９３と、壁部９３の上端から左右両側に突設されて本体部９０との間に栓刃１１を挟む挟み部９５とを有する。

また、センサ保持体９は、それぞれ凹部８０に挿入されて１個ずつの栓刃１１と仕切り壁８３との間に挟まれる２個の第１凸部９１と、凹部８０に挿入されて接地ピン１２と仕切り壁８３との間に挟まれる第２凸部９２とを、前端部に有する。２個の第１凸部９１と第２凸部９２とのうち隣り合う２個の間には仕切り壁８３が挟まれ、これによって、ボディ８とセンサ保持体９とは互いに対して位置決めされる。

さらに、センサ保持体９は、本体部９０の前端付近から左右両側に突設されたばね台９４１と、各ばね台９４１からそれぞれ前方に突設されたばね片９４２とを備える。各ばね片９４２は、それぞれ左右方向に扁平な形状であって、前端部を左右に変位させるように弾性変形可能となっている。また、各ばね片９４２の前端部において左右方向の内向きの面には、係合爪９４３が突設されている。ボディ８の左右両面にはそれぞれ係合凸部８４が突設されている。ボディ８は、左右方向においてばね片９４２に挟まれるとともに、係合凸部に係合爪９４３が係合すること（つまり係合爪９４３が係合凸部８４に前側から当接すること）で、センサ保持体９に対して結合する。各係合凸部８４の後端部には後方に向かって突出寸法を小さくするように傾斜した傾斜面が設けられている。また、各係合爪９４３の前端部には前方へ向かって突出寸法を小さくするように傾斜した傾斜面が設けられている。ボディ８とセンサ保持体９とを互いに結合させる際には、各係合凸部８４の上下位置をそれぞれ係合爪９４３の上下位置に合わせた状態で、センサ保持体９の後方からばね片９４２間にボディ８を押し込む。すると、上記の傾斜面同士が互いに摺接することで各ばね片９４２が弾性変形し、やがて係合凸部８４が係合爪９４３の前側に至ることで各ばね片９４２が弾性復帰して各係合爪９４３が係合凸部８４に係合する。ボディ８の左右両面には、それぞれ、センサ保持体９のばね片９４２を上下方向から挟む挟み凸部８５が一対ずつ突設されている。

また、ケーブル４は軸方向を前後方向に向けて中子６の後方に引き出される。センサ保持体９の本体部９０の後端部には、左右方向（つまりケーブル４の径方向）においてケーブル４を挟む２個のねじ止め部９６が上方に突設されている。

さらに、本実施形態のプラグ１は、中子６（センサ保持体９）との間にケーブル４を挟み、中子６とともに外郭７にインサート成型される張力止め１３を備える。張力止め１３は例えば合成樹脂からなる。また、センサ保持体９において各ねじ止め部９６の上面にはそれぞれねじ穴９６０が開口しており、張力止め１３には１個ずつのねじ穴９６０に連通する２個のねじ挿通穴１３０が設けられている。張力止め１３は、それぞれねじ挿通穴１３０に挿通されてねじ穴９６０に螺合する２本のねじ１４により、センサ保持体９に対してねじ止め固定される。

さらに、センサ保持体９のねじ止め部９６間と張力止め１３とには、それぞれ、前後方向（すなわちケーブル４の長さ方向）に扁平な食い込み凸部９７，１３１が突設されている。センサ保持体９と張力止め１３とが互いに結合した状態でのセンサ保持体９の食い込み凸部９７と張力止め１３の食い込み凸部１３１との距離は、変形していない状態でのケーブル４の外径よりも小さくされている。すなわち、各食い込み凸部９７，１３１がそれぞれケーブル４に食い込むことで、中子６に対するケーブル４の変位が抑えられる。

ここで、外郭７が形成される前の段階では、中子６に対する栓刃１１や接地ピン１２の変位であって上下方向や左右方向への変位は、ボディ８の貫通穴８１，８２の内面により禁止される。また、ボディ８の各貫通穴８１，８２は、対応する栓刃１１または接地ピン１２の抜け止め部１１２，１２２を挿通不可能な寸法形状となっている。従って、中子６に対して前方（つまり突出部１１１，１２１の突出方向）への栓刃１１や接地ピン１２の変位（抜け）は、ボディ８の凹部８０の内底面への抜け止め部１１２，１２２の当接により禁止される。さらに、センサ保持体９は、栓刃１１や接地ピン１２の抜け止め部１１２，１２２の後側に位置する。従って、中子６に対して後方（つまり突出部１１１，１２１の突出方向の逆方向）への栓刃１１や接地ピン１２の変位は、センサ保持体９が抜け止め部１１２，１２２に当接することにより禁止される。

また、各温度センサ５は、それぞれ、センサ保持体９の壁部９３の上方から後方にかけて開口した２個のセンサ収納凹部９３０のうちの１個ずつに嵌め込まれることによってセンサ保持体９に保持される。つまり、各温度センサ５と栓刃１１との間にはセンサ保持体９が介在する。張力止め１３は、図１５に示すように、センサ保持体９に結合した状態で各センサ収納凹部９３０を覆う覆い部１３２を有する。

また、プラグ１の外形や、図１６に示す温度センサ５の外形も実施形態１とは異なるが、これらは発明の主要部ではなく適宜変更可能な事項であるので説明は省略する。

上記構成によれば、センサ保持体９により、温度センサ５（温度検出素子５０）及び信号線４３と、栓刃１１及び電源線４１との間での絶縁性を向上することができる。

なお、ボディ８とセンサ保持体９とを互いに結合させる手段としては、上記のような係合に代えて、または、上記のような係合とともに、ねじ止めを用いてもよい。

さらに、各電源線４１に貫通穴（図示せず）を設けるとともに、この貫通穴に、栓刃１１又はセンサ保持体９に設けたカシメ突起（図示せず）を挿通してカシメることで、各電源線４１をそれぞれ栓刃１１又はセンサ保持体９に対して固定してもよい。

また、本発明は、プラグ１に栓刃１１を３個有する三相交流用のものにも適用可能である。

１プラグ
２負荷接続部
５温度センサ
９センサ保持体
１１栓刃
２０自動車（負荷）
２３制御回路
３４通信回路

Claims

それぞれ電源コンセントの栓刃挿入口に挿入接続される複数個の栓刃と各栓刃について少なくとも１個ずつ設けられて対応する栓刃の温度を検出する複数個の温度センサとを有するプラグと、
負荷に接続される負荷接続部とを備え、
前記負荷は、前記栓刃と前記負荷接続部とを通じて入力される電流の量を制御する制御回路を有するものであって、
いずれかの前記温度センサによって検出された温度が所定の温度よりも高くなったときに前記制御回路に通知する通信回路を備え、
前記プラグは、絶縁材料からなり各温度センサをそれぞれ保持するセンサ保持体を有し、前記センサ保持体の少なくとも一部が各温度センサと、対応する栓刃との間に介在し、
前記センサ保持体は、複数のセンサ収納凹部を有し、各温度センサは、それぞれ、前記複数のセンサ収納凹部のうちの１個ずつに嵌め込まれることによって前記センサ保持体に保持されることを特徴とする電源コード。
各温度センサについて、それぞれ、対応する前記栓刃との距離は、前記栓刃間の距離よりも小さくされていることを特徴とする請求項１記載の電源コード。
前記温度センサは、前記栓刃間に挟まれる位置には配置されていないことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電源コード。