JP6409533B2 - 充電口機構 - Google Patents

Description

この発明は、電気自動車等の車両のバッテリを充電する際に、外部電源の充電コネクタを接続する充電口の機構に関する。

電気自動車等のようにバッテリを搭載する車両は、外部電源の充電コネクタを接続して、このバッテリを直接充電するための充電口を備えていることが多い。この充電口は車体に形成された（一般的には車体の横側に形成された）凹部の内部に形成され、この充電口は充電口キャップで開閉自在に閉じられるとともに、前記凹部は充電口リッドで開閉自在に閉じられる。このように、充電口を充電口キャップで閉じることによって水密性を確保し、充電口の内部に雨水等の水分が浸入して、内部の導電端子が短絡する等のトラブルを防止している。さらに、凹部を充電口リッドで車体に対して面一の状態で閉じて、車両の外観の見栄えを確保している。

このように、凹部の内部の充電口を充電口キャップで閉じつつ、凹部を充電口リッドで閉じる構成においては、充電口キャップが半開き状態であるにも関わらず、充電口リッドを普通に閉めることができるようになっているものがあり、この場合、充電口リッドが水密性を備えていないことが多いことから、凹部内に入り込んだ水分が半開き状態の充電口に浸入して、問題を生じる虞がある。

そこで、例えば特許文献１においては、充電口を開閉自在に閉じる充電口キャップの充電口キャップ用ヒンジと、凹部を開閉自在に閉じるリッドのリッド用ヒンジの両ヒンジ軸を平行とするとともに、充電口に対し、両ヒンジを互いに反対側に配置した構成を採用している。このように両ヒンジを配置すると、充電口キャップが開いた状態においては、リッドを閉じようとした際にこのリッドが充電口キャップと当接して、最後まで閉めることができない。このため、使用者が、充電口キャップが閉まっていないことに気付いて、この充電口キャップを閉じる操作を確実に行うことができる。

また、特許文献２においては、内蓋（充電口キャップに相当）を開状態としたときの回動角度が、外蓋（充電口リッドに相当）が回動操作される過程で、内蓋が外蓋に当接するように構成されている。このように両蓋と当接するようにすると、内蓋が開いた状態では外蓋を閉じることができず、上記特許文献１の構成と同様に、使用者が、内蓋が閉まっていないことに気付いて、この内蓋を閉じる操作を確実に行うことができる。

特許第４９６７９６６号公報 特許第４７１０８８５号公報

特許文献１、２に記載の構成は、いずれも充電口キャップ（内蓋）とリッド（外蓋）が当接することによって、使用者が、充電口キャップが閉まっていないことを知ることができるようになっている。この場合、リッドを強い力で閉めたときに、その当接に伴って充電口キャップに過大な力が作用して、この充電口キャップやリッドを回動させるヒンジが歪む等の破損が生じることがある。この破損が生じると、充電口キャップをきちんと閉じることができなくなり、充電口の水密が不十分となる虞がある。

そこで、この発明は、充電口キャップが開いた状態において、充電口リッドを閉めることができないようにして、充電口キャップ及び充電口リッドの破損を防止することを課題とする。

この課題を解決するために、この発明においては、車両の車体に形成された凹部と、前記凹部内に形成された充電口と、前記充電口を開閉自在に閉じる充電口キャップと、前記凹部を開閉自在に閉じる充電口リッドと、前記充電リッドを開閉駆動するアクチュエータと、前記充電口キャップが開放状態のとき、前記充電口リッドが所定角度でロックされるよう前記アクチュエータを制御する制御手段と、を備えた充電口機構を構成した。

このとき、前記充電口キャップを前記充電口に対して開閉自在に回動させるキャップヒンジと、前記充電口リッドを前記凹部に対して開閉自在に回動させるリッドヒンジと、をさらに備え、前記キャップヒンジと前記リッドヒンジが、前記充電口に対し反対側の位置に設けられた構成とするのが望ましい。

また、前記制御手段は、前記充電コネクタが接続状態のときに、前記充電口リッドが全開の位置でロックされるように、前記充電コネクタが非接続かつ充電口キャップが開放状態のときに、前記充電口リッドが、その全開の位置と、開放した状態の前記充電口キャップに当接する直前の位置との間のいずれかの位置でロックされるように、前記アクチュエータを制御するのが望ましい。

また、前記充電口キャップの開閉角度を検出する角度センサをさらに備え、前記制御手段は、前記角度センサによって検出された前記充電口キャップの開閉角度に基づいて、前記充電リッドがロックされる前記所定角度を決定する構成とするのが望ましい。

さらに、前記充電リッドに対する外部からの荷重を検出する荷重センサと、前記荷重センサによって検出された前記荷重が、予め決めた閾値を越えた場合に警告を発する警告装置と、をさらに備えた構成とするのが望ましい。

この発明によると、充電口キャップが開いた状態で充電口リッドを閉じようとしても、アクチュエータの作用によって、充電口リッドの回動が阻止されたロック状態となる。このため、充電口リッドが、充電口に挿し込まれた充電コネクタや、充電口キャップに当接するのを防止することができ、充電口キャップ及び充電口リッドの破損を防止することができる。このように、充電口キャップ等の破損を防止することにより、充電口内外の水密を確保することができ、充電口に形成された端子類の保護を図ることができる。

この発明に係る充電口構造の実施形態における充電コネクタの接続状態を模式的に示す縦断面図 この発明に係る充電口構造の実施形態における充電コネクタの非接続状態を模式的に示す縦断面図 この発明に係る充電口構造の実施形態の変形例を模式的に示す縦断面図 この発明に係る充電口構造の実施形態における充電口リッドのロック制御プロセスを示すフローチャート

この発明に係る充電口構造の実施形態を図面に基づいて説明する。この充電口構造は、図１に充電コネクタＣの接続状態、図２に充電コネクタＣの非接続状態の模式図を示すように、車両の車体１に形成された凹部２の内部に設けられ、充電口３、充電口キャップ４、キャップヒンジ５、角度センサ６、充電口リッド７、リッドヒンジ８、アクチュエータ９、及び制御手段１０を主な構成要素としている。

充電口３には、充電用の端子（図示せず）が形成されており、この端子に、外部電源の充電コネクタＣが接続される。充電口３に充電コネクタＣが接続されて、車載バッテリ（図示せず）が充電中の状態においては、後述する制御手段１０にその接続状態に関する情報が送られるようになっている（図１等中の符号ｄ１参照）。

この充電口３は、充電口キャップ４によって開閉自在に閉じられている。充電口キャップ４の一端部にはキャップヒンジ５が設けられ、このキャップヒンジ５の軸周りの回動によって、充電口３に対し充電口キャップ４が開閉自在に回動するようになっている。なお、キャップヒンジ５の代わりに、充電口キャップ４を開閉自在に回動させる他の構成を採用することもできる。この充電口キャップ４は、閉じたときに充電口３に隙間なく嵌り込むようになっており、これにより充電口３内外の水密が確保されている。キャップヒンジ５には、充電口キャップ４の開閉角度を検出する角度センサ６が設けられている。この角度センサ６の検出結果は、制御手段１０に送られるようになっている（図１等中の符号ｄ２参照）。

凹部２には、この凹部２を開閉自在に閉じる充電口リッド７が設けられている。この充電口リッド７で凹部２を閉じると、充電口リッド７と車両の車体１との間でほぼ面一の状態となり、車両の外観の見栄えが確保される。充電口リッド７の一端部にはリッドヒンジ８が設けられ、このリッドヒンジ８の軸周りの回動によって、凹部２に対し充電口リッド７が開閉自在に回動するようになっている。なお、リッドヒンジ８の代わりに、充電口リッド７を開閉自在に回動させる他の構成を採用することもできる。充電口リッド７には、この充電口リッド７の回動とともにリッドヒンジ８の軸周りに回動する延設部１１が形成されている。なお、この充電口リッド７は、充電口キャップ４と異なり、凹部２内外の水密を確保するように構成されていない。

キャップヒンジ５とリッドヒンジ８は、充電口３に対し反対側の位置に設けられている。このため、充電口キャップ４及び充電口リッド７を開閉させるときの回動方向は、それぞれ逆向きとなる。

アクチュエータ９は、機械式、油圧式等、種々のものを採用することができる。この実施形態においては、ソレノイドによってアクチュエータ９のハウジングから突出したロッド９ａをロック又はロック解除状態として、このロッド９ａの突出量を自在に制御し得る方式のものが採用されている。ハウジングから突出したロッド９ａの先端は、充電口リッド７の延設部１１に当接している。充電口リッド７を閉じるとき、延設部１１はロッド９ａを押し込むように回動する。なお、充電口リッド７に延設部１１を形成せずに、充電口リッド７に直接、ロッド９ａの先端を当接させる構成としてもよい。このアクチュエータ９には荷重センサ１２が併設されており、充電口リッド７に作用する荷重を検出できるようになっている。この荷重センサ１２の検出結果は、制御手段１０に送られるようになっている（図１等中の符号ｄ３参照）。

制御手段１０には、充電コネクタＣの接続状況、角度センサ６の検出結果、及び荷重センサ１２の検出結果が集約される（図１等中の符号ｄ１〜ｄ３参照）。そして、この接続状況及び検出結果に基づいて、アクチュエータ９に対して、ソレノイドによってロッド９ａの動きをロックさせるソレノイド駆動信号（ロック信号）を発する（図１等中の符号ｄ４参照）。制御手段１０からのソレノイド駆動信号に基づいて、このロッド９ａの動きがロックされることにより、ロッド９ａと延設部１１が当接したときの充電口リッド７の開閉角度から、さらにこの充電口リッド７を閉じる方向に回動させることはできない。

制御手段１０がソレノイド駆動信号を発するときの充電口リッド７の所定角度は、充電口３に充電コネクタＣが挿し込まれている場合と、挿し込まれていない場合で異ならせることができる。

すなわち、充電口３に充電コネクタＣが挿し込まれている場合、図１に示すように、充電口リッド７が全開位置から少し閉まると、この充電口リッド７と充電コネクタＣが当接するため、この当接によって、充電口リッド７及び充電コネクタＣの双方が破損する虞がある。この場合は、充電口リッド７が全開の位置から閉まる方向に回動しないように、アクチュエータ９のロッド９ａを延設部１１に当接させるとともに、このロッド９ａをロックして、充電口リッド７の回動を阻止する。

その一方で、充電口３に充電コネクタＣが挿し込まれておらず、かつ、充電口キャップ４が開いている場合、図２に示すように、充電口リッド７を全開した位置から、この充電口リッド７が開放した状態の充電口キャップ４に当接する直前の位置までの間で開閉することが許容される。この場合は、充電口リッド７が全開した位置から、充電口キャップ４に当接する直前の位置までの間のいずれかの位置から、この充電口リッド７が閉まる方向に回動しないように、アクチュエータ９のロッド９ａを延設部１１に当接させて、その回動を阻止する。この場合、半開き状態の充電口リッド７が風に煽られて開いたり、周囲の人が誤って充電口リッド７に接触したりしないように、その開放角度をできるだけ小さくするように、回動阻止の位置決めをするのが望ましい。

なお、制御手段１０は、車両を制御する電子制御ユニットの中に組み込まれていてもよいし、電子制御ユニットとは別の独立した装置としてもよい。

図３にこの発明に係る充電口構造の他例を示す。この充電口構造は、図１及び図２に示した充電口構造とほぼ同じ構成であるが、制御手段１０に警告装置１３が接続されている点において相違する。この警告装置１３は、充電リッドに対する外部からの荷重が、予め決めた閾値を越えたことを荷重センサが検知した場合、すなわち、アクチュエータ９が制御手段１０からのソレノイド駆動信号によってロッド９ａの押し込みが不能とされ、充電口リッド７がロックされた状態であるにもかかわらず、無理に充電口リッド７を閉めようとして、ロッド９ａに過大な荷重が作用した場合に、音声又は発光、あるいはそれらの両方によって使用者に対し警告を発する。使用者がこの警告に従って充電口リッド７を閉じる操作を止めることにより、充電口リッド７に大きな力が作用するのを防ぎ、この充電口リッド７が破損するのを防止することができる。

警告装置１３による警告手段として、車両に搭載されているクラクションを鳴らしたり、ハザードランプを点滅させたりしてもよい。このように、既に車両に搭載されている装備を用いれば、車両に別途装置を設ける必要がなく、コスト上昇の防止を図ることができる。

上記各実施形態においては、荷重センサ１２で充電口リッド７に作用する荷重を検出し、この検出結果を制御手段１０に送り、この制御手段１０からアクチュエータ９に対してソレノイド駆動信号を送ることによりロッド９ａの動きをロックし得るようにしたが、荷重センサ１２の代わりに、あるいは、荷重センサ１２に加えてリッドヒンジ８に充電口リッド７の開閉角度を検出する角度センサをさらに設け、この角度センサの検出結果を利用して、制御手段１０からアクチュエータ９に対してソレノイド駆動信号を送るようにすることもできる。

また、上記各実施形態においては、充電口キャップ４及び充電口リッド７の各ヒンジ５、８が充電口３に対して反対側に設けられており、充電口キャップ４及び充電口リッド７を開閉させるときの回動方向が、それぞれ逆向きである構成について示したが、各ヒンジ５、８が充電口３の同じ側に設けられており、充電口キャップ４及び充電口リッド７の回動方向が同じ場合や、例えば、各ヒンジ５、８が充電口３の周りの相対角９０度の位置に設けられており、充電口キャップ４及び充電口リッド７の回動角が直交する場合にも、この発明の構成を適用することができる。これらの場合においても、充電口キャップ４と充電口リッド７、又は充電コネクタＣと充電口リッド７が当接して、これらが破損する虞があり、それを防止する必要があるためである。

この発明に係る充電口機構における充電口リッド７のロック制御プロセスを図４にフローチャートを示して説明する。まず、充電口リッド７が開いている状態において（Ｓ１０）、充電口３に設けた充電口キャップ４が開いているかどうかが判断される（Ｓ１１）。この判断は、キャップヒンジ５に設けた角度センサ６の検出結果に基づいて制御手段１０が行なう。充電口キャップ４が開いていると判断された場合は（Ｓ１１のＹＥＳ）、制御手段１０からソレノイド駆動信号を発することによってロッド９ａをロックし、充電口リッド７の角度が所定値又は所定角度範囲に規制される（Ｓ１２）。

ロッド９ａによってロックされた時の充電口リッド７の角度は、充電口３に充電コネクタＣが挿し込まれているか否かによって異ならせることができる。すなわち、充電口３に充電コネクタＣが挿し込まれている場合は、図１に示したように、充電口リッド７が全開位置から少し閉まると、この充電口リッド７と充電コネクタＣが当接する虞がある。このため、充電口リッド７の全開の位置において、ロッド９ａによるロックがなされ、充電口リッド７は回動規制される。

その一方で、充電口３に充電コネクタＣが挿し込まれていない場合は、図２に示したように、充電口リッド７を全開の位置から開放した状態の充電口キャップ４に当接する直前の位置までの間で開閉することができる。このため、充電口リッド７が全開した位置から、充電口キャップ４に当接する直前の位置までの間のいずれかの位置において、ロッド９ａによるロックがなされ、充電口リッド７は回動規制される。

充電口リッド７をロック状態とした後は、充電口キャップ４が開いているかどうかの判断ステップ（Ｓ１１）に戻って、この充電口キャップ４の開閉状態の監視が継続される。

その一方で、充電口キャップ４が閉じていると判断された場合は（Ｓ１１のＮＯ）、制御手段１０から充電口リッド７のロック状態をＯＦＦするようにソレノイド駆動信号が解除される（Ｓ１３）。なお、当初からロックされていないときは、ロックをＯＦＦとした状態が保たれる。充電口リッド７のロック状態をＯＦＦとすることにより、充電口リッド７を閉めることができる（Ｓ１４）。この一連のロック制御プロセスは、充電口リッド７を開いたときに開始され、バッテリの充電が完了して、最終的に充電口リッド７を閉じたときに終了する。

上記の実施形態はあくまでも一例であって、充電口キャップ４が開いた状態において、充電口リッド７を閉めることができないようにして、充電口キャップ４及び充電口リッド７の破損を防止する、という本願発明の課題を解決し得る限りにおいて、充電口キャップ４及び充電口リッド７の開閉方向の関係、センサ類の追加、部材の形状や配置等について、種々の変更が許容される。

１ 車体
２ 凹部
３ 充電口
４ 充電口キャップ
５ キャップヒンジ
６ 角度センサ
７ 充電口リッド
８ リッドヒンジ
９ アクチュエータ
９ａ ロッド
１０ 制御手段
１１ 延設部
１２ 荷重センサ
１３ 警告装置
Ｃ 充電コネクタ

Claims (6)

1. 車両の車体に形成された凹部と、
   前記凹部内に形成された充電口と、
   前記充電口を開閉自在に閉じる充電口キャップと、
   前記凹部を開閉自在に閉じる充電口リッドと、
   前記充電リッドを開閉駆動するアクチュエータと、
   前記充電口キャップが開放状態のとき、前記充電口リッドが所定角度でロックされるよう前記アクチュエータを制御する制御手段と、
   を備えた充電口機構。
2. 前記充電口キャップを前記充電口に対して開閉自在に回動させるキャップヒンジと、
   前記充電口リッドを前記凹部に対して開閉自在に回動させるリッドヒンジと、
   をさらに備え、前記キャップヒンジと前記リッドヒンジが、前記充電口に対し反対側の位置に設けられている請求項１に記載の充電口機構。
3. 前記制御手段は、前記充電コネクタが接続状態のときに、前記充電口リッドが全開の位置でロックされるように、前記アクチュエータを制御する請求項１又は２に記載の充電口機構。
4. 前記制御手段は、前記充電コネクタが非接続かつ充電口キャップが開放状態のときに、前記充電口リッドが、その全開の位置と、開放した状態の前記充電口キャップに当接する直前の位置との間のいずれかの位置でロックされるように、前記アクチュエータを制御する請求項１から３のいずれか１項に記載の充電口機構。
5. 前記充電口キャップの開閉角度を検出する角度センサをさらに備え、
   前記制御手段は、前記角度センサによって検出された前記充電口キャップの開閉角度に基づいて、前記充電リッドがロックされる前記所定角度を決定する請求項１から４のいずれか１項に記載の充電口機構。
6. 前記充電リッドに対する外部からの荷重を検出する荷重センサと、
   前記荷重センサによって検出された前記荷重が、予め決めた閾値を越えた場合に警告を発する警告装置と、
   をさらに備えた請求項１から５のいずれか1項に記載の充電口機構。

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