JP7299128B2

JP7299128B2 - 給電コネクタ延長装置

Info

Publication number: JP7299128B2
Application number: JP2019185092A
Authority: JP
Inventors: 健司鈴木; 淳小槌
Original assignee: Takaoka Toko Co Ltd
Current assignee: Takaoka Toko Co Ltd
Priority date: 2019-10-08
Filing date: 2019-10-08
Publication date: 2023-06-27
Anticipated expiration: 2039-10-08
Also published as: JP2021061189A

Description

本発明は、給電コネクタ延長装置に関する。

電気自動車の車載電池に電力を急速充電する急速充電器やＶ２Ｈ（Vehicle to Home）では、充電時の安全を確保するために、ロック機構を内蔵した給電コネクタを使用している。

急速充電器からバスやトラック等の大型電気自動車に電力を充電する場合、車両の給電口が遠いため、電線長の長い給電コネクタを使用し、急速充電器からの給電コネクタと延長用の給電コネクタを接続する延長装置を使用していた。

特許第６１６４０８１号公報

しかしながら、電線長の長い給電コネクタを使用した場合には、ケーブルの絡まりや散乱のために利便性が著しく低下する。このため、大型車両専用の急速充電器となってしまう。

また、ロック機構の回路は、急速充電器に接続された給電コネクタまでの回路となるため、延長装置を使用して給電コネクタを延長するだけでは、ロック機構の信号が延長用の給電コネクタまで出力されない。このため、車両に接続する延長用の給電コネクタをロックすることができなかった。

本発明の課題は、電気自動車に接続する延長用の給電コネクタをロックすることができる給電コネクタ延長装置を提供する。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、充電器と電気自動車との間で送受信される複数の信号のための複数の第１信号線と第１ロック機構用の第１ロック機構信号線とを有する第１給電コネクタと、電気自動車とを接続する給電コネクタ延長装置であって、前記第１給電コネクタに接続され、前記第１給電コネクタからの前記複数の第１信号線を有し、出力側で前記複数の第１信号線の内の１つの第１信号線に並列に第２信号線が接続され、前記複数の第１信号線をケーブルの一端に出力するインレットと、一端が前記ケーブルの他端に接続され他端が前記電気自動車に接続され、前記インレットからの前記複数の第１信号線と前記第２信号線に接続された第２ロック機構用の第２ロック機構信号線とを有する第２給電コネクタとを備えることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、前記１つの第１信号線には、前記充電器の電圧が印加されている期間よりも長い期間オンするコネクタロック信号が出力されることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、前記コネクタロック信号が、前記充電器により前記バッテリを充電していない期間にはオフすることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、前記コネクタロック信号は、前記電気自動車のバッテリに充電を開始するための充電開始信号であることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、インレットの出力側で複数の第１信号線の内の１つの第１信号線に並列に第２信号線が接続され、第２信号線には、第２ロック機構信号線が接続されているので、１つの第１信号線からの信号を第２信号線を介して第２ロック機構信号線に出力することができる。従って、電気自動車に接続する延長用の第２給電コネクタもロックすることができる。

請求項２に係る発明によれば、コネクタロック信号は、充電器の電圧が印加されている期間よりも長い期間オンするので、コネクタロック信号オンにより第２給電コネクタに電圧が印加している場合、第２給電コネクタをロックすることができる。

請求項３に係る発明によれば、コネクタロック信号が、バッテリを充電していない期間にはオフするので、第２給電コネクタに電圧が印加されることはない。

請求項４に係る発明によれば、充電器からの充電開始信号をコネクタロック信号に用いることで、特別な信号を用いることがなくなり、信号処理が簡単になる。

本発明の実施形態に係る給電コネクタ延長装置を含む電気自動車充電システムを示す図である。本発明の実施形態に係る電気自動車充電システムに設けられた充電器の構成ブロック図である。本発明の実施形態に係る電気自動車充電システムに設けられた電気自動車の構成ブロック図である。本発明の実施形態に係る電気自動車充電システムの各部の信号のタイミングチャートである。

以下、本発明の実施の形態に係る給電コネクタ延長装置を含む電気自動車充電システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。

（実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る給電コネクタ延長装置を含む電気自動車充電システムを示す図である。電気自動車充電システムは、充電器１、給電コネクタ２（本発明の第１給電コネクタに相当する。）、給電コネクタ延長装置３、電気自動車（ＥＶ）４を備えている。

充電器１は、ケーブル６ａを介して給電コネクタ２に電力を給電する。図２は、本発明の実施形態に係る電気自動車充電システムに設けられた充電器の構成ブロック図である。充電器１は、電力変換部１１、スタートボタン１２、ＣＰＵ１３、送受信部１４を備える。

電力変換部１１は、交流電圧を直流電圧に変換し、直流電圧をケーブル６ａを介して給電コネクタ２の電力線ＰＷ１に出力する。

スタートボタン１２は、充電器１から電気自動車４への充電をスタートさせるための充電器スタートトリガを発生させるボタンである。ＣＰＵ１３は、スタートボタン１２からの充電器スタートトリガに基づき充電開始信号や安全確認信号を生成したり、電気自動車４から受信した信号を処理する。送受信部１４は、ＣＰＵ１３からの充電開始信号や安全確認信号を給電コネクタ２に送信し、電気自動車４からの充電許可信号を受信してＣＰＵ１３に出力する。

給電コネクタ２は、充電器１からの電力を伝送する電力線ＰＷ１と、充電器１と電気自動車４との間で送受信される複数の信号のための複数の信号線Ｓ１～Ｓ５と、第１ロック機構用の第１ロック機構信号線Ｓ６，Ｓ７とを有する。

信号線Ｓ１は、充電器１が充電を開始するための充電開始信号を伝送する。信号線Ｓ２は、電気自動車４が充電器１に対して充電を許可する充電許可信号を伝送する。

信号線Ｓ３は、充電器１から電圧を出力して、地絡がない等の安全が確認されたときに充電器１から電気自動車４に安全確認信号を伝送する。信号線Ｓ４は、グランドＧＮＤのための線である。信号線Ｓ５は、充電器１と電気自動車４とがＣＡＮ（control Area Network）通信を行うための通信線である。ＣＡＮ通信は、適切なパラメータを交換する。

第１ロック機構信号線Ｓ６，Ｓ７は、給電コネクタ２内に有する電磁ソレノイドＬＫ１を駆動して給電コネクタ２をロックする信号である。第１ロック機構信号線Ｓ６，Ｓ７からコネクタロック信号が抵抗Ｒ１とＬＥＤ１に流れて、ＬＥＤ１が点灯し、この点灯により、給電コネクタ２をロックしていることがわかる。
給電コネクタ延長装置３は、給電コネクタ２と電気自動車４とを接続するもので、インレット３１、ケーブル６ｂ、給電コネクタ３２（本発明の第２給電コネクタに相当する。）を備える。

インレット３１は、ソケット又はコンセント等であり、給電コネクタ２に接続し、充電器１からの電力を伝送する電力線ＰＷ１と、給電コネクタ２の複数の第１信号線Ｓ１～Ｓ５とを有する。

インレット３１は、電力線ＰＷ１と複数の第１信号線Ｓ１～Ｓ５とを延長用のケーブル６ｂの一端に出力する。出力された第１信号線Ｓ１には第２信号線Ｓ８が並列に接続され、第１信号線Ｓ４には信号線Ｓ９が並列に接続されている。

給電コネクタ３２は、一端がケーブル６ｂの他端に接続され他端が電気自動車３２に接続され、インレット３１からの電力線ＰＷ１と、インレット３１からの複数の信号線Ｓ１～Ｓ５と、信号線Ｓ８，Ｓ９に接続された第２ロック機構用の第２ロック機構信号線Ｓ１０，Ｓ１１とを有する。

第２ロック機構信号線Ｓ１０，Ｓ１１は、給電コネクタ３２内に有する電磁ソレノイドＬＫ２を駆動して給電コネクタ３２をロックする信号である。第２ロック機構信号線Ｓ１０，Ｓ１１からロック信号が抵抗Ｒ２とＬＥＤ２に流れて、ＬＥＤ２が点灯し、この点灯により、給電コネクタ３２をロックしていることがわかる。

図３は、本発明の実施形態に係る電気自動車充電システムに設けられた電気自動車の構成ブロック図である。電気自動車は、給電コネクタ３２の電力線ＰＷ１に接続されるリレー４１ａ，４１ｂ、リレー４１ａ，４１ｂ間に接続されるバッテリ４２、給電コネクタ３２の信号線Ｓ１～Ｓ５に接続される送受信部４３と、ＣＰＵ４４とを備える。

リレー４１ａ，４１ｂは、ＣＰＵ４４からのＥＶリレーオン信号によりオンし、給電コネクタ３２の電力線ＰＷ１からの電力によりバッテリ４２を充電する。ＣＰＵ４４は、送受信部４３が充電器１から充電開始信号を受信すると、充電許可信号を生成する。送受信部４３は、ＣＰＵ４４からの充電許可信号を信号線Ｓ２を介して充電器１に送信する。

また、信号線Ｓ１には、充電器１の電圧が印加されている期間よりも長い期間オンするコネクタロック信号が充電器１から出力される。コネクタロック信号は、充電器１により電気自動車４のバッテリ４２を充電していない期間にはオフする。コネクタロック信号は、電気自動車４のバッテリ４２に充電を開始するための充電開始信号である。

次に、このように構成された実施形態に係る給電コネクタ延長装置３を含む電気自動車充電システムの動作を図４に示す各部のタイミングチャートを参照しながら詳細に説明する。

まず、充電器１において、スタートボタン１２を押すと、充電器スタートトリガが時刻ｔ１～ｔ２にハイレベルとなる。ＣＰＵ１３は、スタートボタン１２からの充電器スタートトリガのダウンエッジ、即ち時刻ｔ２の数秒後ｔ３において、充電開始信号を生成し、ケーブル６ａを介して給電コネクタ２の信号線Ｓ１に出力する。

充電開始信号は、給電コネクタ２の信号線Ｓ１、インレット３１の信号線Ｓ１、ケーブル６ｂ、給電コネクタ３２の信号線Ｓ１を介して電気自動車４の送受信部４３に送られる。ＣＰＵ４４は、送受信部４３からの充電開始信号に基づき時刻ｔ４にハイレベルの充電許可信号を生成し、充電許可信号を送受信部４３、信号線Ｓ２を介して充電器１に送信する。

次に、充電器１が充電許可信号を受信すると、充電器１は、時刻ｔ５～ｔ６に電力変換部１１から充電器出力電圧を給電コネクタ２の電力線ＰＷ１に出力する。このとき、ケーブル６ａ、ケーブル６ｂで地絡等があるかないかの安全確認を行う。

充電器１のＣＰＵ１３は、安全確認が取れた場合には、時刻ｔ７に安全確認信号を給電コネクタ２の信号線Ｓ３、インレット３１の信号線Ｓ３、給電コネクタ３２の信号線Ｓ３を介して電気自動車４に送信する。

電気自動車４では、送受信部４３が安全確認信号を受信すると、時刻ｔ８にＣＰＵ４４からのＥＶリレーオン信号のハイレベルによりリレー４１ａ，４１ｂがオンする。このため、充電器１から充電器出力電圧が電気自動車４のバッテリ４２に印加されて、バッテリ４２への充電が行われる。すると、時刻ｔ９から充電器出力電流がバッテリ４２に流れ、時刻ｔ１０には充電器出力電流は一定値となる。

電気自動車４のＣＰＵ４４は、時刻ｔ１１に充電許可信号をオフさせ、オフ信号が信号線Ｓ２を介して充電器１に送信される。時刻ｔ１３にＣＰＵ４４からのＥＶリレーオン信号のローレベルによりリレー４１ａ，４１ｂがオフする。充電器出力電圧は、時刻ｔ１３から低下して時刻ｔ１４にゼロになる。さらに、時刻ｔ１６に安全確認信号がローレベルになる。

一方、充電開始信号は、時刻ｔ３～ｔ１７までハイレベルとなる。充電開始信号は、給電コネクタ２の信号線Ｓ１、インレット３１の信号線Ｓ１を通る。このとき、インレット３１の出力側で信号線Ｓ１には並列に信号線Ｓ８が接続され、信号線Ｓ４には、信号線Ｓ９が並列に接続されている。
このため、充電開始信号は、信号線Ｓ８を通り、給電コネクタ３２のロック機構信号線Ｓ１０に送られる。即ち、充電開始信号をコネクタロック信号として用い、コネクタロック信号により第２ロック機構が動作して、電気自動車４に接続する延長用の給電コネクタ３２もロックすることができる。

また、コネクタロック信号は、充電器１の電圧が印加されている期間よりも長い期間オンするので、確実に充電器１の電圧が印加されている期間は給電コネクタ３２をロックすることができる。

また、コネクタロック信号は、充電器１により電気自動車４のバッテリを充電していない期間にはオフするので、給電コネクタ３２に電圧が印加されることはない。

また、充電器１からの充電開始信号をコネクタロック信号に用いることで、特別な信号を用いることがなくなり、信号処理が簡単になる。

さらに、装置停止時には、ＣＰＵ１３は、充電器１の出力電圧を計測し、その計測値が所定値以下にならない場合には、充電開始信号をオフしないように制御する。また、充電開始信号は、充電器１と電気自動車４のバッテリ４２との接続を行うリレー４１ａ，４１ｂのオンオフ信号にも使用されているため、この信号がオフとなった場合には、バッテリ４２の電圧が給電コネクタ３２に印加されることはない。

なお、実施形態に係る給電コネクタ延長装置では、ロック機構として電磁ソレノイドを例示したが、これに限定されることなく、ラッチ回路を用いて良い。また、コネクタロック信号として、充電開始信号を用いたが、充電開始信号に限定されるものではなく、充電器１の電圧が印加されている期間よりも長い期間オンする信号であれば、その他の信号を用いても良い。

１充電器
２，３２給電コネクタ
３給電コネクタ延長装置
４電気自動車（ＥＶ）
６ａ，６ｂケーブル
１１電力変換部
１２スタートボタン
１３，４４ＣＰＵ
１４，４３送受信部
４１ａ，４１ｂリレー
４２バッテリ

Claims

充電器と電気自動車との間で送受信される複数の信号のための複数の第１信号線と第１ロック機構用の第１ロック機構信号線とを有する第１給電コネクタと、電気自動車とを接続する給電コネクタ延長装置であって、
前記第１給電コネクタに接続し、前記第１給電コネクタからの前記複数の第１信号線を有し、出力側で前記複数の第１信号線の内の１つの第１信号線に並列に第２信号線が接続され、前記複数の第１信号線をケーブルの一端に出力するインレットと、
一端が前記ケーブルの他端に接続され他端が前記電気自動車に接続され、前記インレットからの前記複数の第１信号線と前記第２信号線に接続された第２ロック機構用の第２ロック機構信号線とを有する第２給電コネクタと、
を備えることを特徴とする給電コネクタ延長装置。
前記１つの第１信号線には、前記充電器の電圧が印加されている期間よりも長い期間オンするコネクタロック信号が出力されることを特徴とする請求項１記載の給電コネクタ延長装置。
前記コネクタロック信号は、前記充電器により前記電気自動車のバッテリを充電していない期間にはオフすることを特徴とする請求項２記載の給電コネクタ延長装置。
前記コネクタロック信号は、前記電気自動車のバッテリに充電を開始するための充電開始信号であることを特徴とする請求項３記載の給電コネクタ延長装置。