JP6318541B2 - 充電口構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の充電口構造に関する。

従来、電力を用いて走行する電動車などでは、車両の外装部に充電口を設け、この充電口から外部電源を供給することにより、車両内のバッテリの充電をおこなうようにしている（たとえば、下記特許文献１参照）。より詳細には、ユーザは充電口内に設けられた受電用コネクタに電力供給装置の給電用コネクタを接続し、バッテリが所望の充電率となるまで外部電源を供給する。充電が終了すると、ユーザは充電口から給電用コネクタを取り外し、車両が走行可能な状態となる。

特開２０１１−１２６４４１号公報

車両への充電中は、充電口に給電用コネクタが接続された状態にあり、この状態で車両が移動すると、給電用コネクタが破損する可能性がある。このため、車両側では充電口に給電用コネクタが接続されたか否かを検知して、給電用コネクタが接続されている間は車両の始動をさせないようにしている。しかしながら、給電用コネクタが半嵌合状態の場合、給電用コネクタが充電口に接続されていることが正しく検知することができない。この結果、給電用コネクタを接続した状態のまま車両を移動させてしまう可能性があり、給電用コネクタおよび受電用コネクタを破損させる可能性がある。

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、給電用コネクタが充電口に接続された状態で車両を移動させた場合にも給電用コネクタおよび受電用コネクタの破損を防止することができる充電口構造を提供することを目的とする。

上述した問題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明にかかる充電口構造は、車両に搭載されたバッテリに電力を供給する電力供給装置の給電用コネクタが接続される受電用コネクタを車両に備える車両の充電口構造であって、前記車両の外装パネルに、蓋によって開閉される開口部が設けられ、前記開口部の内部に、前記受電用コネクタと前記受電用コネクタを揺動可能に支持する支持機構とが設けられており、当該支持機構は、前記受電用コネクタを所定の揺動角度で係止するよう構成され、前記支持機構は、前記開口部に露出される前記受電用コネクタの端面が前記開口部に対して正面を向くように付勢する付勢部材を含んで構成されている、ことを特徴とする。
請求項２の発明にかかる充電口構造は、前記支持機構は、前記車両の車体側で支持された車体側係止部材と、前記受電用コネクタ側に取着されたコネクタ側係止部材とを有し、前記車体側係止部材と前記コネクタ側係止部材とには、噛合可能な歯部がそれぞれ設けられており、双方の歯部が噛合して前記受電用コネクタの揺動状態が保持される、ことを特徴とする。
請求項３の発明にかかる充電口構造は、前記コネクタ側係止部材が円筒面を有するとともに、前記車体側係止部材が前記円筒面と係合する円弧部を有し、前記円筒面と前記円弧部とに前記歯部がそれぞれ形成されている、ことを特徴とする。
請求項４の発明にかかる充電口構造は、前記支持機構は、前記車両の車体と、前記車体側係止部材との間に介装され、前記車体側係止部材を前記コネクタ側係止部材に付勢する付勢部材を有する、ことを特徴とする。
請求項５の発明にかかる充電口構造は、前記開口部の内部に、前記受電用コネクタの揺動限界位置を規制するストッパが設けられている、ことを特徴とする。

本発明によれば、給電用コネクタと受電用コネクタとが半嵌合状態となり、車両側で給電用コネクタが接続されていることが検知できずに車両が移動した場合でも、給電用コネクタおよび受電用コネクタの破損を防止、または破損の程度を低減することができる。
本発明によれば、外力がない状態では受電用コネクタの端面を常時一定の方向（開口部に対して正面）に向けさせることができ、充電時における作業性を向上させることができる。

実施の形態１にかかる充電口構造を採用した充電システム１０の構成図である。 車両１２０の充電口１２１の拡大図である。 受電用コネクタ１４０の側面図である。 受電用コネクタ１４０の側面図である。 受電用コネクタ１４０の他の実施の形態である。 実施の形態２にかかる充電口構造を採用した充電システム１０の構成図である。 車両１２０の充電口１２１の拡大図である。 受電用コネクタ１４０の側面図で、支持機構１４２０の別実施例の説明図である。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる充電口構造の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかる充電口構造を採用した充電システム１０の構成図である。
本実施の形態は、受電用コネクタ１４０を備える車両１２０の充電口構造であり、この充電口構造には、受電用コネクタ１４０を揺動可能に支持する支持機構１４２０が設けられている。受電用コネクタ１４０には、車両１２０に搭載されたバッテリＢに電力を供給する電力供給装置１１０の給電用コネクタ１１３が着脱可能に接続される。
本実施の形態では、受電用コネクタ１４０は、車両１２０の側部（車幅方向の端部）に備えられ、支持機構１４２０は、受電用コネクタ１４０を車両１２０の前後方向に揺動可能に支持する。

実施の形態にかかる充電システム１０は、電力供給装置（充電器）１１０および車両１２０によって構成される。車両１２０は、バッテリＢ内の電力によってモーターを回転させて駆動する電気自動車またはプラグインハイブリット車を含む電動車である。また、電力供給装置１１０は、車両１２０に電力を供給して車両１２０のバッテリを充電する。

電力供給装置１１０は、本体部１１１、充電ケーブル１１２、給電用コネクタ１１３を含んで構成される。本体部１１１には、電力供給装置１１０の動作を制御する制御部（充電コントローラ）や、電力供給装置１１０の充電状態や充電設定、操作画面などが表示されるユーザインターフェースなどが設けられている。本体部１１１からは充電ケーブル１１２が伸びており、充電ケーブル１１２の先端には、給電用コネクタ１１３が設けられている。給電用コネクタ１１３の先端には、車両側の受電用コネクタ１４０の受電側結合面１４２に接続される給電側結合面１１４が設けられている。給電側結合面１１４には、車両１２０に対して電力を供給する電力供給用インターフェースの他、車両１２０とデータの授受をおこなうデータ用インターフェースが設けられている。

車両１２０の側部（車幅方向の端部）には、充電口１２１が設けられている。充電口１２１は、受電側結合面１４２を有する受電用コネクタ１４０と、受電用コネクタ１４０の支持機構を含んで構成されている。充電口１２１は、リアサイドパネル（外装パネル）１２０Ａに形成された開口部１２２の内部に設けられ、開口部１２２は蓋１２３により開閉される。
蓋１２３は開口部１２２の上部縁または下部縁に開閉可能に設けられている。このように蓋１２３を配置すると、給電用コネクタ１１３と受電用コネクタ１４０とが半嵌合状態で車両１２０が移動した場合に、給電用コネクタ１１３が蓋１２３に当たる可能性が低くなり、給電用コネクタ１１３の破損を防止し、または破損の程度を低減する上で有利となる。
車両１２０の充電時には、給電用コネクタ１１３が開口部１２２に挿入され、給電用コネクタ１１３の給電側結合面１１４と受電用コネクタ１４０の受電側結合面１４２とが接触して電力の授受をおこなう。受電用コネクタ１４０の受電側結合面１４２には、電力供給装置１１０からの受給をうける電力受給用インターフェースの他、電力供給装置１１０とデータの授受をおこなうデータ用インターフェースが設けられている。

ここで、受電用コネクタ１４０と給電用コネクタ１１３とが接続されると、車両１２０が走行（移動）できないように走行機構がロックされる。これは、給電用コネクタ１１３が接続された状態で車両１２０が移動すると、給電用コネクタ１１３が充電口１２１から脱落し、破損する可能性があるためである。受電用コネクタ１４０と給電用コネクタ１１３とが接続されたか否かは、上述した電力受給用インターフェースまたはデータ用インターフェースの少なくともいずれかに信号が入力されたか否かによって検知する。

また、車両１２０の充電が開始されると、受電用コネクタ１４０と給電用コネクタ１１３との間でロック（たとえば電磁式ロックなど）がかかるように構成されている。これは、車両１２０の充電には高圧電流が用いられるため、給電用コネクタ１１３が開口部１２２（受電用コネクタ１４０）から離脱すると（コネクタ抜け）感電などの可能性があるためである。

図２は、車両１２０の充電口１２１の拡大図である。
なお、図２〜図５では蓋１２３の図示は省略している。
充電口１２１の開口部１２２内には、パネル１３０で区画された凹部１２２０が形成されている。凹部１２２０の底部に位置するパネル１３０の箇所には開口部１３２が形成されており、受電用コネクタ１４０は開口部１３２から凹部１２２０内に突出している。
受電用コネクタ１４０は、上下方向に延在する支軸１４１２で支持されている。

図３は、受電用コネクタ１４０の側面図である。
なお、図３では電力受給用インターフェースおよびデータ用インターフェースから延びる電力線および信号線は図示を省略している。
本実施の形態では、受電用コネクタ１４０は、その先端に受電側結合面１４２が設けられた円柱状の本体部１４０２を備えている。
本体部１４０２は、給電用コネクタ１１３の規格に合わせてサイズや形状が決定される。
支軸１４１２は、本体部１４０２の基端の両側にそれぞれ突設されている。各支軸１４１２は、車体側で支持された軸受部１４１２Ａにより回転可能に支持されている。より詳細には、支軸１４１２は上下方向に延在し、本体部１４０２が車両の前後方向に揺動可能に支持されている。したがって、受電用コネクタ１４０を車両の前後方向に揺動可能に支持する支持機構１４２０が、支軸１４１２と軸受部１４１２Ａとにより構成されている。

さらに、本実施の形態では、充電時における作業性を向上させるため、支持機構１４２０は、本体部１４０２の所定の揺動角度毎に本体部１４０２に係合して本体部１４０２の揺動状態を保持するように構成されている。言い換えると、支持機構１４２０は、受電用コネクタ１４０の所定の揺動角度毎に受電用コネクタ１４０側に係止し受電用コネクタ１１３の揺動状態を保持するように構成されている。さらに言い換えると、支持機構は、所定値以上の外力が受電用コネクタ１４０に作用した場合に受電用コネクタ１４０の車両の前後方向の揺動を許容するように構成されている。
すなわち、支持機構１４２０は、支軸１４１２と軸受部１４１２Ａに加え、本体部１４０２の下端に取着されたコネクタ側係止部材１４０６と、コネクタ側係止部材１４０６に離間接近する方向に移動可能に車体側で支持された車体側係止部材１５０２とを含んで構成されている。
コネクタ側係止部材１４０６は、下方に凸状の円筒面に形成された複数の歯部１４０６Ａを備えている。複数の歯部１４０６Ａは支軸１４１２を中心とする円周上に位置している。
車体側係止部材１５０２は、コネクタ側係止部材１４０６の歯部１４０６Ａに噛合可能な歯部１５０４Ａを有する円弧部１５０４と、円弧部１５０４から突設された軸部１５０６と、円弧部１５０４が複数の歯部１４０６Ａに対して離間接近する方向に移動できるように軸部１５０６を移動可能に支持する軸受部１５０８と、円弧部１５０４を複数の歯部１４０６Ａに接近する方向に付勢する付勢部材１５１０とを含んで構成されている。
さらに本実施の形態では、本体部１４０２に当接し本体部１４０２の揺動限界位置、すなわち受電用コネクタ１４０の揺動限界位置を規制するストッパ１４１０が設けられている。このようなストッパ１４１０を設けると、車両の移動に追従して受電用コネクタ１４０が搖動した際、ストッパ１４１０により受電用コネクタ１４０の揺動が急激に停止するため、その際の衝撃により給電用コネクタ１１３が受電用コネクタ１４０からより外れ易くなり、給電用コネクタ１１３の破損を防止し、または破損の程度を低減する上で有利となる。

本実施の形態にかかる充電口構造の作用について説明する。
通常時は、付勢部材１５１０により車体側係止部材１５０２の円弧部１５０４がコネクタ側係止部材１４０６に押し当てられ、双方の歯部１４０６Ａ，１５０４Ａが噛合し、受電用コネクタ１４０の揺動状態が保持される。
一方、受電用コネクタ１４０に車両１２０の前後方向への所定値以上の外力が加わった場合、コネクタ側係止部材１４０６の歯部１４０６Ａと車体側係止部材１５０２の歯部１５０４Ａを介して付勢部材１５１０の弾性力に抗して車体側係止部材１５０２を下方に押し下げ、受電用コネクタ１４０およびコネクタ側係止部材１４０６が車両の前後方向に揺動する。
受電用コネクタ１４０およびコネクタ側係止部材１４０６は外力に応じて揺動した後、付勢部材１５１０の弾性力により車体側係止部材１５０２が上方に移動する。そして、コネクタ側係止部材１４０６の歯部１４０６Ａと車体側係止部材１５０２の歯部１５０４Ａとが噛合し、受電用コネクタ１４０の揺動後の揺動状態が保持される。

したがって、給電用コネクタ１１３と受電用コネクタ１４０とが半嵌合状態で、車両１２０側で給電用コネクタ１１３が接続されていることが検知できずに車両１２０が前方に移動した場合、図４の矢印Ａに示すように、車両の移動に追従して受電用コネクタ１４０が後方に揺動し、受電用コネクタ１４０が給電用コネクタ１１３に対して外れ易い向きになる。そのため、給電用コネクタ１１３が受電用コネクタ１４０から外れ、無理な応力を受けることによる給電用コネクタ１１３および受電用コネクタ１４０の破損を防止、または破損の程度を低減することができる。また、車両１２０が後方に移動した場合、車両の移動に追従して受電用コネクタ１４０が前方に揺動し、受電用コネクタ１４０が給電用コネクタ１１３に対して外れ易い向きになり、給電用コネクタ１１３および受電用コネクタ１４０の破損を防止、または破損の程度を低減することができる。

なお、図５に示すように、支持機構１４２０は、開口部１２２に露出される受電用コネクタ１４０の端面（受電側結合部１４２）が開口部１２２に対して正面に向くように付勢する付勢部材を含んで構成されているようにしてもよい。ここで受電用コネクタ１４０の端面が開口部１２２に対して正面に向くとは、受電用コネクタ１４０の端面の向いた方向が開口部１２２に対してほぼ垂直となる状態である。言い換えると、支持機構１４２０は、受電用コネクタ１４０の端面（受電側結合部１４２）が開口部１２２の中央に位置するように付勢する付勢部材を含んで構成されているようにしてもよい。
図５では、付勢部材として捩じりコイルばね１６０を用いている。詳細には、捩じりコイルばね１６０のコイル部１６０Ａを支軸１４１２に巻装し、捩じりコイルばね１６０の直線状端部１６０Ｂをコネクタ側係止部材１４０６と車体側係止部材１５０２とにそれぞれ係止部材１６４を介して取着したものである。
そして、捩じりコイルばね１６０の中立位置で、受電用コネクタ１４０の端面（受電側結合部１４２）が開口部１２２に対して正面に向くように配置されている。
したがって、受電用コネクタ１４０に車両１２０の前後方向への外力が加わり、受電用コネクタ１４０が車両１２０の前後方向に揺動したとしても、当該外力がなくなれば捩じりコイルばね１６０の弾性力により、受電用コネクタ１４０の端面（受電側結合部１４２）が開口部１２２に対して正面に向いた位置に復帰する。
このような構成により、外力がない状態では受電用コネクタ１４０の端面を常時一定の方向（開口部１２２に対して正面）に向けさせることができ、充電時における作業性を向上させることができる。

なお、受電用コネクタ１４０を揺動可能に支持する支持機構は実施の形態の構造に限定されず、例えば、所定の摩擦力を持って支軸を回転可能に支持し所定値以上の外力が受電用コネクタ１４０に作用した場合に受電用コネクタ１４０の揺動を許容する支持機構など、従来公知の様々な支持機構を採用することができる。

（実施の形態２）
以下の説明で実施の形態１と同様の箇所には同じ符号を付し詳細な説明を省略する。
実施の形態２では、受電用コネクタ１４０が車両１２０の前部または後部に備えられている点と、支持機構１４２０が受電用コネクタ１４０を車両の上下方向に揺動可能に支持している点が実施の形態１と異なっている。
図６に示すように、車両１２０の後部に、充電口１２１が設けられている。充電口１２１は、リアパネル（外装パネル）１２０Ｂに形成された開口部１２２の内部に設けられ、開口部１２２は蓋１２３により開閉される。
蓋１２３は開口部１２２の左右側部（車幅方向の側部）の縁に開閉可能に設けられている。このように蓋１２３を配置すると、給電用コネクタ１１３と受電用コネクタ１４０とが半嵌合状態で車両１２０が移動した場合に、給電用コネクタ１１３が蓋１２３に当たる可能性が低くなり、給電用コネクタ１１３の破損を防止し、または破損の程度を低減する上で有利となる。
図７に示すように、受電用コネクタ１４０は、左右方向（車幅方向）に延在する支軸１４１２に支持されており、各支軸１４１２は、車体側で支持された軸受部１４１２Ａにより回転可能に支持されている。したがって、受電用コネクタ１４０は車両の上下方向に揺動可能となる。

本実施の形態にかかる充電口構造の作用について説明する。
給電用コネクタ１１３と受電用コネクタ１４０とが半嵌合状態で、車両１２０側で給電用コネクタ１１３が接続されていることが検知できずに車両１２０が前方に移動した場合、車両の移動に追従して受電用コネクタ１４０が上方に揺動し、受電用コネクタ１４０が給電用コネクタ１１３に対して外れ易い向きになる。そのため、給電用コネクタ１１３が受電用コネクタ１４０から外れ、無理な応力を受けることによる給電用コネクタ１１３および受電用コネクタ１４０の破損を防止、または破損の程度を低減することができる。
図６に示すように、本実施の形態のように、充電ケーブル１１２が本体部１１１に接続された箇所１１２Ａが、受電用コネクタ１４０よりも高い箇所に位置している場合には、車両１２０が前方に移動した場合、車両の移動に追従して受電用コネクタ１４０が上方に揺動し、受電用コネクタ１４０が給電用コネクタ１１３に対して外れ易い向きになる。また、充電ケーブル１１２が本体部１１１に接続された箇所１１２Ａが、受電用コネクタ１４０よりも低い箇所に位置している場合には、車両１２０が前方に移動した場合、車両の移動に追従して受電用コネクタ１４０が下方に揺動し、受電用コネクタ１４０が給電用コネクタ１１３に対して外れ易い向きになる。

次に、図８を参照して支持機構１４２０の別実施例について説明する。
充電口１２１は、車両１２０の外装パネル１２０Ｃに形成された開口部１２２の内部に設けられている。
受電用コネクタ１４０（受電側結合面１４２）は、車両１２０の外側に向けられた中心軸Ｌを有している。
支持機構１４２０は、受電用コネクタ１４０を、中心軸Ｌの回りの３６０度の範囲で何れの方向にも揺動可能に支持している。
本実施の形態では、本体部１４０２の基部は球面軸受を介して支持されている。詳細に説明すると、本体部１４０２の端部に、球面軸受を構成する内輪１５２０が取着され、この内輪１５２０は、球面軸受を構成する外輪１５２２により支持され、外輪１５２２は車体側に取着されたブラケット１５２４により支持されている。しがたって、支持機構１４２０は、受電用コネクタ１４０を、球面軸受の中心点Ｏと中心として、中心軸Ｌの回りの３６０度の範囲で何れの方向にも揺動可能に支持している。
さらに、支持機構１４２０は、開口部１２２に露出される受電用コネクタ１４０の端面（受電側結合部１４２）が開口部１２２に対して正面に向くように付勢する付勢部材を含んで構成されている。付勢部材は、本体部１４０２の端部あるいは内輪１５２０と、車体側またはブラケット１５２４とにわたって設けられた引張コイルスプリング１５２６により構成されている。
このような支持機構１４２０を用いると、受電用コネクタ１４０が備えられる箇所が車両１２０のどこであっても、また、バッテリＢの充電時に電力供給装置１１０と車両１２０とがどのような位置関係であっても、給電用コネクタ１１３と受電用コネクタ１４０とが半嵌合状態で、車両１２０側で給電用コネクタ１１３が接続されていることが検知できずに車両１２０が前方に移動した場合、受電用コネクタ１４０は開口部１２２内において何れの方向にも揺動可能に支持されているため、車両１２０の移動に追従して受電用コネクタ１４０が給電用コネクタ１１３に対して外れ易い向きに揺動する。そのため、給電用コネクタ１１３が受電用コネクタ１４０から外れ、無理な応力を受けることによる給電用コネクタ１１３および受電用コネクタ１４０の破損を防止、または破損の程度を低減する上で有利となる。

なお、電動車の仕様により、あるいは、電動車の車種によって、充電口１２１は、開口部１２２や凹部１２２０、蓋１２３を備えていない場合もあり、そのような場合にも本発明は無論適用される。

１０……充電システム、１１０……電力供給装置、１１１……本体部、１１２……充電ケーブル、１１３……給電用コネクタ、１１４……給電側結合面、１２０……車両、１２１……充電口、１２２……開口部、１２３……蓋、１３０……パネル、１３２……開口部、１４０……受電用コネクタ、１４２……受電側結合面、１４０２……本体部、１４０６……コネクタ側係止部材、１４０６Ａ……歯部、１４１０……ストッパ、１４１２……支軸、１４１２Ａ……軸受部、１４２０……支持機構、１５０２……車体側係止部材、１５０４……円弧部、１５０４Ａ……歯部、１５０６……軸部、１５０８……軸受部、１５１０……付勢部材、Ｂ……バッテリ。

Claims (5)

1. 車両に搭載されたバッテリに電力を供給する電力供給装置の給電用コネクタが接続される受電用コネクタを車両に備える車両の充電口構造であって、
   前記車両の外装パネルに、蓋によって開閉される開口部が設けられ、
   前記開口部の内部に、前記受電用コネクタと前記受電用コネクタを揺動可能に支持する支持機構とが設けられており、当該支持機構は、前記受電用コネクタを所定の揺動角度で係止するよう構成され、
   前記支持機構は、前記開口部に露出される前記受電用コネクタの端面が前記開口部に対して正面を向くように付勢する付勢部材を含んで構成されている、
   ことを特徴とする車両の充電口構造。
2. 前記支持機構は、前記車両の車体側で支持された車体側係止部材と、前記受電用コネクタ側に取着されたコネクタ側係止部材とを有し、
   前記車体側係止部材と前記コネクタ側係止部材とには、噛合可能な歯部がそれぞれ設けられており、双方の歯部が噛合して前記受電用コネクタの揺動状態が保持される、
   ことを特徴とする請求項１記載の車両の充電口構造。
3. 前記コネクタ側係止部材が円筒面を有するとともに、前記車体側係止部材が前記円筒面と係合する円弧部を有し、前記円筒面と前記円弧部とに前記歯部がそれぞれ形成されている、
   ことを特徴とする請求項２記載の車両の充電口構造。
4. 前記支持機構は、前記車両の車体と、前記車体側係止部材との間に介装され、前記車体側係止部材を前記コネクタ側係止部材に付勢する付勢部材を有する、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車両の充電口構造。
5. 前記開口部の内部に、前記受電用コネクタの揺動限界位置を規制するストッパが設けられている、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の車両の充電口構造。

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