JPH09102329A - 電気自動車用充電システム - Google Patents

電気自動車用充電システム

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JPH09102329A
JPH09102329A JP8081750A JP8175096A JPH09102329A JP H09102329 A JPH09102329 A JP H09102329A JP 8081750 A JP8081750 A JP 8081750A JP 8175096 A JP8175096 A JP 8175096A JP H09102329 A JPH09102329 A JP H09102329A
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Tsutomu Tanaka
努 田中
Kunihiko Watanabe
邦彦 渡辺
Shuichi Kanekawa
収一 金川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気自動車の充電を簡単にできるようにす
る。 【解決手段】 駐車場の壁面Wに充電用電源に連なる一
次コイル31が突出して設けられ、電気自動車Eをその
壁面Wに向けて前進させて前部バンパーB下の受容ケー
ス11内に一次コイル31が収容された状態で駐車す
る。すると、緩衝材39内に設けられた圧力スイッチ4
0が作動して車両の存在を検出し、一次コイル31が励
磁される。一次コイル受容ケース11の上方には二次コ
イル14が設けられ、電磁誘導作用により電圧が発生し
て蓄電装置の充電が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電気自動車に充電す
るための充電システムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の充電システムとして実用
化されている構成は図19に示すようである。電気自動
車1の車体には蓄電装置に接続された車両側コネクタ2
が設けられ、ここに車外から給電コネクタ3が接続され
る。その給電コネクタ3は車両外に設置された充電用電
源4からのケーブル5先端に設けられており、充電用電
源4からの電力は両コネクタ2,3を通して蓄電装置に
供給されて充電が行われる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、電気自動車
の充電は、車両所有者の家庭の駐車場にそれぞれ充電設
備を設け、この充電設備にて駐車中の電気自動車の充電
を行うことが考えられている。
【0004】しかしながら、上述の充電システムでは、
運転者が電気自動車1を駐車場に入れ、車から降りて充
電設備がある箇所まで歩いて行き、ここで給電コネクタ
3を充電設備から取り出し、これをケーブル5を引き出
しながら自動車1側まで運び、そして車体のコネクタ蓋
1aを開けて車両側コネクタ2に接続し、しかる後に充
電スイッチをオン操作するという作業が必要で、相当に
面倒である。しかも、従来の充電コネクタは端子を相互
に嵌合接触させて通電路を確立する構成であるから、そ
の嵌合操作の抵抗が大きく、比較的大きな力でコネクタ
の嵌合操作を行う必要があるという問題があった。
【0005】本発明は上記事情に鑑みてなされ、その目
的は、できるだけ簡単に電気自動車の充電ができ、家庭
等における電気自動車の充電にも適合する充電システム
を提供するところにあり、また、他の目的は、電磁誘導
装置の結合により電気自動車側に電力を供給するに際
し、その電磁結合を確実に行わせることができる電気自
動車充電用電磁結合装置を提供するところにある。
【0006】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
<電気自動車充電システム>請求項1の発明に係る電気
自動車用充電システムは、電気自動車を駐車場の所定位
置に駐車することにより電磁誘導装置を結合させて駐車
場側の充電用電源から電気自動車の蓄電装置側に電力を
供給するところに特徴を有する。
【0007】かかる構成とすれば、電気自動車を所定位
置に駐車するという通常の行為によって電磁誘導装置が
結合されて駐車場側の充電用電源から蓄電装置に電力が
供給されるから、従来のようなコネクタの嵌合操作が全
く不要になり、極めて簡単に充電を行うことができる。
そのための構成として、電気自動車の駐車場側に設備さ
れ充電用電源に連なる一次コイルと、電気自動車に設け
られ蓄電装置への充電回路に連なる二次コイルと、両コ
イルが磁気的に結合可能な位置にあることを検出する自
動車位置検出手段と、この自動車位置検出手段により電
気自動車が所定位置にあることを検出したことを条件に
充電用電源により一次コイルを励磁する充電制御回路と
を備えた構成とすることができ(請求項2の発明)、こ
れによれば、電気自動車を所定位置に駐車させるだけ
で、自動的に蓄電装置の充電を行うことができる。
【0008】また、上記請求項1または請求項2の発明
において、充電制御回路には蓄電装置の充電容量を検出
する充電容量検出手段を設け、この充電容量検出手段に
て検出された充電容量が所定値以下であることを条件に
一次コイルが励磁されるようにしてもよい(請求項3の
発明)。このようにすると、蓄電装置の充電容量が少な
いときには充電が行われ、多いときには充電が行われ
ず、蓄電容量が過不足なく充電されることになるから、
残容量を気にする必要もなくなる。さらに、上記請求項
1ないし請求項3の発明において、更に、充電制御回路
に蓄電装置の充電容量を検出する充電容量検出手段を設
け、駐車場側にその充電容量に応じた充電状態を表示す
る表示手段を設けてもよい(請求項4の発明)。このよ
うにすると、蓄電装置の充電状態を車外から確認するこ
とができて便利である。また請求項1ないし請求項4の
発明において、電気自動車に識別符号の発信手段を搭載
し、充電制御回路には所定の識別符号を受けたことを条
件に一次コイルを励磁する構成としてもよい(請求項5
の発明)。このようにすれば、所定の識別符号を発信す
る電気自動車が駐車した場合に限り充電が開始されるよ
うになり、不用意に他の自動車に充電したり、他人の自
動車が駐車場に侵入して無許可で充電を受けるようなこ
とを確実に防止することができる。
【0009】<電気自動車充電用電磁結合装置>請求項
6の発明は、電気自動車の蓄電装置を充電するためにそ
の電気自動車の駐車場側に設けられる電磁結合装置であ
って、電気自動車の前部に設けられた二次コイルに対向
可能な一次コイルが駐車場の壁面に支持して一次コイル
ユニットとして設けられ、その一次コイルユニットが二
次コイルの駐車場の床面からの高さ位置に応じて上下に
変位可能とされているところに特徴を有する。この構成
とすれば、電気自動車を駐車場の壁面に向けて進め、壁
面側の一次コイルと電気自動車側の二次コイルとを対向
状態とすればよく、電気自動車の駐車という通常の行為
によって電気自動車の充電準備が可能になる。この場
合、例えば電気自動車の積載荷重の大小等によって車体
のサスペンションバネの圧縮度が相違するから、車体に
取り付けた二次コイルの上下方向位置が積載荷重の多少
によって変動することが予想されるが、これは一次コイ
ルが上下に変位することにより吸収でき、両コイルは常
に良好な対抗状態が得られる。
【0010】請求項7の電磁結合装置は、充電用電源に
接続される一次コイルを備えた一次コイルユニットが駐
車場の壁面から突出するように設けられるとともに、そ
の一次コイルユニットは、電気自動車の駐車場壁面側へ
の接近に伴い電気自動車の前面に設けられた受容ケース
内に挿入される構成としたところに特徴を有する。この
構成によれば、電気自動車を駐車場の壁面に向けて進め
ることにより、壁面側の一次コイルユニットを電気自動
車側の二次コイルユニットの受容ケース内に進入させる
ようにすればよく、また、二次コイルは電気自動車の前
部内に受容ケースとともに配置できるから、電気自動車
の走行時に泥等が二次コイルに付着することを防止で
き、ひいては両コイルの結合時においてエアギャップの
増加を防止して電力伝達効率の低下を防ぐことができ
る。
【0011】また、上記電磁結合装置にあって、一次コ
イルユニットを、支持基部を有する保護ケースに一次コ
イルを収容して構成し、その支持基部を駐車場の壁面に
設けたホルダに弾性体を介して支持させることにより保
護ケースの先端側を変位可能としてもよい(請求項8の
発明)。このようにすれば、一次コイルユニットの先端
側が、二次コイルユニットの受容ケースの前面開口の位
置に追従して変位するから、電気自動車を多少ずれたと
ころに駐車しても一次コイルユニットがこれに追従して
二次コイルユニット内に進入するようになる。
【0012】また、上記請求項6または請求項7の発明
において、一次コイルユニットを、支持基部を有する保
護ケースに一次コイルを収容して構成され、その支持基
部を駐車場の壁面に設けたホルダに支軸を介して回動可
能に設け、支軸の前後にホルダの内面との間に弾性体を
配置する構成としても、保護ケースの先端側を変位可能
とすることができる(請求項9の発明)。この構成で
も、一次コイルユニットの先端側が、二次コイルユニッ
トの受容ケースの前面開口の位置に追従して変位し、一
次コイルユニットが二次コイルユニット内に確実に進入
するようになる。しかも、支軸を介して一次コイルユニ
ットがホルダに支持されているから、弾性体のみで支持
する場合に比べて一次コイルユニットの位置が安定し、
耐久性もよくなる。
【0013】さらに、上記請求項9の発明において、支
軸を受ける軸受孔を支軸よりも大きく形成して支軸をが
たつき状態で収容することにより保護ケースの先端側を
変位可能とすることもできる(請求項10の発明)。こ
のようにすれば、一次コイルユニットは支軸を中心とし
た首振り運動だけでなく、支軸を含む面内の首振り運動
が可能になり、支軸によって一次コイルユニットを安定
して支持できながら、一次コイルユニットは上下左右へ
の全方向への変位が可能になり、両コイルの結合がより
確実になる。
【0014】加えて、一次コイルユニットを先細にした
り(請求項11の発明)、二次コイルユニットの受容ケ
ースの前面開口に案内斜面を形成したり(請求項12の
発明)すれば、両コイルユニットの結合がいっそう確実
に行われるようになるという効果が得られる。
【0015】さらに、上記請求項13の電磁結合装置
は、充電用電源に接続される一次コイルを備えた一次コ
イルユニットが駐車場の壁面に支持機構を介して電気自
動車の前部に設けられた二次コイルに対面するように設
けられ、支持機構は、電気自動車の前部が一次コイルユ
ニットに当接することにより一次コイルの電磁結合面が
二次コイルの電磁結合面と平行に対面するように傾動さ
せるところに特徴を有する。これによると、仮に、電気
自動車が駐車場の壁面に対して直角からずれた方向に沿
って前進してきた場合でも、電気自動車の前部が一次コ
イルユニットに当接して一次コイルの電磁結合面が二次
コイルの電磁結合面と平行に対面するように傾動する。
従って、電気自動車の運転者は壁面に対する角度をさほ
ど気にすることなく、壁面に向かって運転すればよく、
運転操作が簡単になる。
【0016】また、一次コイルと二次コイルとの位置関
係を検出するコイル相互位置検出手段を設ければ(請求
項14の発明)、両コイルの位置関係をコイル相互位置
検出手段により検出できるので、コイル同士が電磁結合
可能な状態にあるか否かとを認識することが可能とな
り、電磁結合が不可能な状態で充電作業がなされないよ
うにしたり、或いは、正規に充電位置に駐車されるよう
に再度駐車をやり直させたりする判断ができるようにな
る。
【0017】さらに、この請求項14の発明において、
駐車場側において一次コイルを横方向に移動可能に支持
する支持手段と、前記コイル相互位置検出手段の検出結
果に基づいて一次コイルを駆動して二次コイルとの電磁
結合位置に移動させる駆動手段とを設けてもよい(請求
項15の発明)。この構成とすれば、一次コイルの移動
経路に二次コイルを対面させるように電気自動車を駐車
するだけで、位置検出手段が二次コイルの位置を検出
し、一次コイルを移動して両コイルを電磁結合可能な位
置関係とするので、充電のための駐車位置の許容範囲が
広くなり、電気自動車の運転者はその位置に電気自動車
を容易に駐車させることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
<第1実施形態>以下、本発明の第1実施形態について
図1ないし図5を参照して説明する。図1は駐車場内に
電気自動車Eを進入させた状態を示す。駐車場の壁面W
には、電磁誘導装置の一方を構成する一次コイルユニッ
ト30が前方に突出して設けられている。これは図2及
び図3に示すように、例えばフェライト製の磁芯32に
電線を巻回してなる偏平板状の一次コイル31を、例え
ば合成樹脂材料製の保護ケース33内に収納されてい
る。保護ケース33の一端部には支持基部34が一体に
設けられ、ここから横方向に一対の支軸35が突設され
るとともに、保護ケース33の先端は弧状の斜面33a
が形成されて先細形状となっている。
【0019】一方、駐車場の壁面Wにはホルダ36が埋
設され、ここに保護ケース33の支持基部34が挿入さ
れている。ホルダ36の内側壁には前記支軸35を受け
る軸受孔36aが形成され、保護ケース33がその支軸
35を中心に上下(図3の矢印A方向)に沿って回動可
能に支持されている。また、上記軸受孔36aは支軸3
5に比べて十分に大きく、比較的大きな空隙を余して支
持されており、これにより保護ケース33が図2の矢印
B方向にも水平方向の首振り運動ができるようになって
いる。そして、図2に示すように、支持基部34の左右
両側部とホルダ36の左右内側壁との間には支軸35の
前後に位置して計4本の弾性体に相当する圧縮スプリン
グ37が配置されており、これにて保護ケース33を水
平方向に弾性支持し、常時は図2に実線で示すように保
護ケース33が壁面Wに対して垂直に突出する形態とす
るとともに、その状態から保護ケース33の先端側が横
方向に力を受けると、それに応じて保護ケース33ひい
ては一次コイルユニット30を首振り運動させることが
できる。さらに、図3に示すように、支持基部34の上
下両面とホルダ36の上下内側壁との間にはやはり支軸
35の前後に位置して計4本の圧縮スプリング38が配
置されており、これにて保護ケース33を上下方向に弾
性支持しており、常時は図3に示すように保護ケース3
3が壁面Wに対して垂直に突出する形態とするととも
に、その状態から保護ケース33の先端側が上下方向に
力を受けると、それに応じて保護ケース33ひいては一
次コイルユニット30を支軸35を中心に上下に回動さ
せるようになっている。
【0020】一方、電気自動車Eの前下部には、二次コ
イルユニット10が設けられている。これは前記一次コ
イルユニット30を収容するための受容ケース11の上
面にやはり例えばフェライト製の磁芯13に巻回されて
偏平な板状をなす二次コイル14が配置されており、一
次コイル31の保護ケース33が受容ケース11内に完
全に収容されると、電磁誘導装置を構成する一次及び二
次の両コイル31,14が磁芯13,32を同軸上に位
置させた磁気的結合状態にされる。受容ケース11は、
例えば合成樹脂製であって、車両の前面側を開放して一
次コイルユニット30の保護ケース33を収容可能な偏
平箱形をなし、前面開口部には、前方ほど開口面積を大
きくする案内斜面11aが形成されていて保護ケース3
3の先端を案内できるようになっている。
【0021】なお、駐車場の壁面Wには上記一次コイル
ユニット30の周囲部に位置して緩衝材39が配置して
あり、ここに電気自動車EのバンパーBが当接するとき
の衝撃を吸収できるようにしている。また、緩衝材39
内には圧力スイッチ40が埋め込まれ、電気自動車Eが
一次コイルユニット30の保護ケース33が受容ケース
11内に完全に収容される位置まで前進してバンパーB
が緩衝材39に衝突すると、その圧力スイッチ40が作
動するようになっており、従って、この圧力スイッチ4
0が自動車位置検出手段として機能するようになってい
る。そして、駐車場の壁面Wの上部には停止ランプ41
が取り付けられ、上記圧力スイッチ40が作動したとき
に点灯される。また、駐車場の壁面Wには一次コイルユ
ニット30の下方に位置して赤外線通信素子42が取り
付けられ、電気自動車Eが所定の位置に駐車すると、電
気自動車Eの前部バンパーBの下部に設けた赤外線通信
素子15と対向するようになっている。
【0022】さて、電気的構成は図5に示す通りであ
る。一次コイル31には駐車場側に設置した電源回路4
4が接続されている。この電源回路44は、商用電源4
5をいったん整流してスイッチングすることにより例え
ば40kHZ の高周波電流を一次コイル31に流すこと
ができる。また、自動車位置検出回路46は、圧力スイ
ッチ40からの信号を受けて、電気自動車Eが所定位置
に駐車したことを検出し、これに基づき停止ランプ41
を点灯させるとともに、充電制御回路47に車両検出信
号Sevを出力する。充電制御回路47では、上記自動車
位置検出回路46から車両検出信号Sevを受け、かつ、
通信制御回路48を介して容量不足信号Scgを受けたこ
とを条件に電線回路44を動作させて一次コイル31を
励磁するようになっている。上記通信制御回路48は、
前記赤外線通信素子42に接続されており、車両側の赤
外線通信素子15及び通信制御回路16を介して充電容
量検出回路17から充電に関する情報を受信する。
【0023】一方、電気自動車E側では、二次コイル1
4に充電回路18が接続され、これにて蓄電装置19の
充電を行う。この充電回路18は、二次コイル14に誘
導される交流電圧を整流して蓄電装置19の充電に必要
な直流電圧を発生する。蓄電装置19にはメインスイッ
チ20を介してモータ駆動回路21が接続され、これに
て電気自動車Eの動力モータ22が駆動される。また、
前記充電容量検出回路17は、蓄電装置19の出力ライ
ンからその残容量に関する情報を受けるようになってお
り、例えば出力ラインに流れた電流に基づき消費電力を
積算することで蓄電装置19の残容量を推定し、これが
所定値に満たないときには容量不足信号Scgを出力す
る。また、充電回路18からは蓄電装置19に流れ込ん
だ充電電流に関する情報を受け、これに基づき充電によ
り増大する残容量を推定し、これが所定の定格値に達し
たときに容量不足信号Scgの出力を遮断するようになっ
ている。
【0024】次に、この実施形態において電気自動車E
の充電手順について説明する。電気自動車Eを駐車場に
入れ、壁面Wに向かってゆっくりと前進させる。電気自
動車Eの先端部を壁面Wの緩衝材39に当てるようにす
ることで、壁面Wから突出する一次コイルユニット30
を電気自動車Eの前部にある受容ケース11内に嵌入さ
せる。そして、一次コイルユニット30が完全に受容ケ
ース11内に挿入される位置まで進出すると、電気自動
車Eの前部バンパーBが緩衝材39内の圧力スイッチ4
0を作動させるため、自動車位置検出回路46からの信
号に基づき停止ランプ41が点灯する。そこで、電気自
動車Eを停止させれば、図4に示すように、一次コイル
31は受容ケース11内で二次コイル14と同軸状に位
置して対向状態となり、磁気的に結合可能となる。
【0025】また、これと同時に自動車位置検出回路4
6から充電制御回路47に車両検出信号Sevが出力され
る。また、このとき蓄電装置19の残容量が所定値以下
であれば、充電容量検出回路17から赤外線通信素子1
5,42を介して容量不足信号Scgが充電制御回路47
に与えられるから、電源回路44が動作して一次コイル
31が励磁される。これにより、二次コイル14に電磁
誘導現象によって電圧が発生し、これに基づき充電回路
18により電気自動車の蓄電装置19が充電される。蓄
電装置19の充電によりその残容量が所定値に達する
と、容量不足信号Scgの出力が断たれるから、充電回路
18による一次コイル31の励磁が停止されて充電動作
が終了する。
【0026】従って、この実施形態によれば、電気自動
車Eを駐車場に入れて所定の箇所に駐車させるという通
常の行為によって一次及び二次の両コイル31,14が
結合されて駐車場側の商用電源45から電気自動車E内
の充電回路18に電力が供給されて蓄電装置19が充電
されるから、従来のようなコネクタの嵌合操作が全く不
要になり、極めて簡単に充電を行うことができ、家庭で
の使用に極めて好適する。 <第2実施形態>この実施形態は、駐車場側に蓄電装置
19の残容量に応じた充電状態を表示する表示手段を追
加したところが相違し、その他は前記第1実施形態と同
様である。そこで、同一部分に同一符号を付して重複説
明を省略し、図6を参照して相違するところを説明す
る。
【0027】駐車場の壁面Wの上部には表示ユニット6
0が設けられ、これが表示制御回路61にて点灯制御さ
れる。表示ユニット60には、停止ランプ41と、例え
ば複数個のLEDを縦一列に並べてなる容量表示部62
とが設けられている。また、電気自動車E側の充電容量
検出回路63は、充電中における蓄電装置19の残容量
を常時検出し、そのデータを赤外線通信素子15,42
を介して常に表示制御回路61に与えており、これにて
容量表示部62にて残容量に応じた表示を行う。すなわ
ち、この実施形態では、満充電状態で容量表示部62の
全てのLEDを点灯し、1/2充電状態で半数のLED
を点灯させるという残容量に比例した表示を行うように
しており、これにて充電中の蓄電装置19の残容量がど
の程度あるかを一見して判断することができて便利とな
る。
【0028】<第3実施形態>この実施形態は、車両の
識別符号が一致した場合にのみ充電を行うようにしたと
ころが相違し、その他は前記第1実施形態と同様であ
る。そこで、同一部分に同一符号を付して重複説明を省
略し、図7を参照して相違するところを説明する。電気
自動車Eには識別符号発信回路70が設けられ、これが
通信制御回路16と接続され、駐車場側には識別符号検
査回路71が設けられて通信制御回路49及び充電制御
回路47に接続されている。識別符号検査回路71は自
動車位置検出回路46から車両検出信号Sevを受ける
と、赤外線通信素子15,42を介して電気自動車E側
の識別符号発信回路70に信号を送り、ここにその電気
自動車E特有の識別符号を赤外線通信素子15,42を
介して応答させる。この識別符号が識別符号検査回路7
1に記憶されているものと一致する場合には、識別符号
検査回路71から充電制御回路47に一致信号Ssmを出
力する。そして、この実施形態の場合には、充電制御回
路47は車両検出信号Sev、容量不足信号Scg及び一致
信号Ssmの全てが揃ったことを条件に一次コイル31の
励磁を行わせるようにされている。
【0029】このように構成すれば、識別符号検査回路
71に予め記憶させた識別符号と一致する識別符号を電
気自動車Eから与えられない限り、充電が開始されない
から、駐車場に進入した他人の電気自動車に対して充電
を行ってしまったり、他人の自動車が駐車場に侵入して
無許可で充電を受けるようなことを確実に防止すること
ができる。 <第4実施形態>この実施形態は、駐車場に電気自動車
Eを駐車してから、一次コイル31を二次コイル14と
電磁結合可能な位置に位置あわせする点で上記第1乃至
第3実施形態とは異なる。以下、図8乃至図11に基づ
いて説明する。
【0030】駐車場の壁面Wには、図8に示すように、
コイル位置決め装置50が備えられ、一次コイル31が
その電磁結合面を前面に向けて支持されている。一方、
電気自動車Eの前面には、図10に示すように、二次コ
イル14がその電磁結合面を前面に向けて取り付けられ
ている。上記コイル位置決め装置50は、いわゆるボー
ルネジ機構によって一次コイル31を水平方向に移動
し、センサ43で両コイルの位置関係を検出することに
より、両コイルが電磁結合可能な位置に位置決めをす
る。同コイル位置決め装置50のボールネジ機構は、水
平方向に延びる支持レール51と、この支持レール51
に沿って設けられたボールネジ55とを備え、支持レー
ル51によって移動可能に支持された支持部材52をボ
ールネジ55に螺合させてある。
【0031】支持レール51は、板状部材の中心に水平
方向に延びるスリット51aを設けることにより、その
スリット51aの上下の部分が一対のレールをなすよう
に形成されている。また、このスリット51aは、図9
に示すように、上記一対のレールの間が前面側に段付き
状に広くなるように形成されいる。上記支持部材52
は、一次コイル31を収容可能な偏平皿状に形成され、
その裏面側に角柱部52aを備えてその先端に上記ボー
ルネジ55と螺合する円筒状の雌ネジ56が設けられて
いる。この偏平皿状部分から角柱部52aにかけての縦
断面形状は、上記支持レール51の前面側が段付き状に
広くなったスリット51a内に嵌り込むようになってい
る。すなわち、同支持部材52を支持レール51に組み
付けると、一次コイル31の電磁結合面を前面に向けた
姿勢で上記支持レール51に支持され、雌ネジ56のみ
が背面側に突出することとなる。
【0032】上記ボールネジ55は、上記支持レール5
1の背面側でスリット51aに対面するよう設けられ、
同背面側に突出する上記雌ネジ56に螺合する。また、
このボールネジ55の両端部は、上記支持レール51の
両端部から背面側に突出させた軸受け部51b,51b
にそれぞれ回動可能に支持され、その一方端には、例え
ば、上記支持レール51に固定されたモータ57の駆動
シャフトが連結されている。上記センサ43は、図10
に示すように、一次コイル31を間に挟むように、上記
支持部材52の偏平皿状部分の両側に埋め込まれてい
る。このセンサ43は、発光素子の光を検知したとき作
動するもので、同発光素子は上記センサ43,43と対
面するように前記電気自動車Eの二次コイル14の両側
に設けられている(図10中、43a,43a)。すな
わち、二つのセンサ43,43が発光素子と対面して作
動したとき、一次コイル31と二次コイル14とが互い
の電磁結合面を対面させることとなる。
【0033】尚、電気自動車Eの発光素子は、駐車位置
に停車したときに、例えば、タイマで一定時間発光する
ようになっている。このセンサ43とボールネジ機構に
よって両コイルの位置合わせするには、初期状態で支持
部材52を支持レール51の一方端側に位置させてお
き、電気自動車Eを充電位置に停車した際に、同移動ケ
ースを他方端側に向かって移動する。そして、その途中
で上記センサ43,43が二つとも作動した場合には、
モータ57を停止する。すると、両コイル31,14が
電磁結合面を対面させた状態で保持される。また、例え
ば、電気自動車Eが斜めに駐車されて両コイルが電磁結
合不能な位置関係となり、途中で上記センサ43,43
が二つとも作動しなかった場合には、電磁結合不能であ
る旨を、例えば、駐車場に備えたブザーを鳴らしたり、
停止ランプの色を変えたりして運転者に知らせる。
【0034】尚、後者の場合には、運転者は、再度、電
気自動車Eを駐車し直せばよい。このように構成された
コイル位置決め装置50は、緩衝材39を介して駐車場
の壁面Wに据え付けられ、同壁面Wから支持レール51
が若干突出するようにしてある。据え付ける高さにおい
ては、一次コイル31が前記電気自動車Eの二次コイル
14と同じ高さとなるようにしてある。また、上記緩衝
材39には、圧力スイッチ40が内蔵されており、上記
支持レール51が電気自動車Eによって押されたことを
検出しできる。また、この検出信号により、上記第1実
施形態と同様に停止ランプ41を点灯させ、さらに、コ
イル位置決め装置50が起動するようになっている。
【0035】その他の構造に関しては、第1実施形態と
同様であり、同一部位については同一符号を付すことで
重複した説明は省略する。次に、この実施形態において
電気自動車Eの充電手順について説明する。電気自動車
Eを駐車場に入れ、壁面Wから突出する支持レール51
にバンパーBが当接するまでゆっくり前進させる。バン
パーBが支持レール51に当接すると緩衝材39内の圧
力スイッチ40が作動し、停止ランプ41を点灯させ
る。これを合図に、運転者は電気自動車Eを停止させる
(図10)。すると、電気自動車Eの二次コイル14が
コイル位置決め装置50の一次コイル31の移動経路に
隣接した状態となる。
【0036】また、このときコイル位置決め装置50も
圧力スイッチ40の作動により起動し始める。すなわ
ち、モータ57が駆動することにより、支持レール51
の一方端のあった一次コイル31が他方端に向かって移
動する。そして、一次コイル31と二次コイル14とが
電磁結合位置となったとき、二つのセンサ43,43が
作動した場合には、モータ57の駆動を停止して一次コ
イル31と二次コイル14とが電磁結合位置となって保
持される(図11)。また、センサ43、43が作動し
なかった場合には、駐車位置が正しくない旨を運転者に
知らせるので、運転者はセンサ43,43が作動して充
電可能である旨を知らせるように再度駐車し直せばよ
い。
【0037】あとは、第1実施形態と同様にして、蓄電
装置19が充電される。従って、この実施形態によれ
ば、電気自動車Eを駐車場に入れる際に、バンパーBを
コイル位置決め装置50に当接するという作業のみで、
後は同コイル位置決め装置50が両コイルを電磁結合位
置の位置合わせするので、運転者の運転技術に左右され
ず、極めて簡単に充電を行うことができる。なお、本実
施形態では、一次コイル31を駆動する手段としてボー
ルネジ機構を用いたが、例えば、図12に示すようなタ
イミングベルト58により移動してもよい。また、同一
次コイル31を支持する手段は、本実施形態の支持レー
ル51の他に、例えば、図13に示すような一本のレー
ル59aのスライダ59bを備えたものであってもよ
い。さらに、本実施形態では、二次コイルの位置を検出
する位置検出手段としてセンサ43を用いて両コイルが
電磁結合可能な位置にあるときだけ検知しているが、例
えば、両コイルの位置ズレ量を検出するものであっても
よい。その場合は、そのズレ量分を一次コイルを移動さ
せることにより、両コイルを対面状態にすればよい。
【0038】<第5実施形態>本実施形態は、第4実施
形態において壁面Wに固定されていたコイル位置決め装
置80を、弾性支持機構90を介して同壁面Wに対して
水平面内での傾動可能に支持したものであり、両コイル
の横方向の自動位置合わせに加えて対向角度をも自動的
に平行となるよう合わせることができるようにしたもの
である。以下、図14乃至図18に基づいて説明する。
コイル位置決め装置80は、図14または図15に示す
ように、横長のハウジング81を備え、そのハウジング
81に支持レール51、ボールネジ55等を設けて第4
実施形態で説明したコイル位置決め装置50と同じ機能
を持たせてある。
【0039】尚、上記ハウジング81の内部には、図示
しない感圧スイッチ40を設けて前面側の支持レール5
1が加圧されたことを検知できるようになっており、更
に、ハウジング81の下端部には赤外線通信素子(図示
せず)を備えて電気自動車Eの充電量等の情報を得るこ
とができるようになっている。ハウジング81は駐車場
の壁面Wに弾性支持機構90を介して取り付けられてい
る。この弾性支持機構90は、上記ハウジング81の背
面側に立設する支持ブラケット91と、駐車場の壁面W
から支持ブラケット91同じ間隔で水平方向に並んで立
設する支柱92とを備える。
【0040】支柱92は、図18に示すように、先端が
「コ」字状に形成されて上下に二つに分かれており、そ
の間に介在させた支持ブラケット91とともに上下方向
にシャフト94を貫通させてある。このシャフト94を
通す貫通孔は、支柱92においては、同じ径に形成さ
れ、支持ブラケット91においては、シャフト94に対
して前後に移動可能となるように長孔となっている。従
って、支持ブラケット91は、シャフト94を介して支
柱92先端に連結され、回動、及びスライド移動可能と
なり、更に、長孔内でシャフト94を斜めにすることも
できるので傾動も可能となる。
【0041】尚、図に示すように、シャフト94の両端
部は、例えば、クリップやナット等で抜け止め措置が施
されている。このように連結された支柱92と支持ブラ
ケット91は、圧縮コイルバネ93内に通されて押し出
す方向に付勢されている。これにより、支持ブラケット
91は、前方にスライド移動可能なストロークを保って
ガタつかずに保持されるとともに、以下のように作用す
る。例えば、電気自動車Eが斜めに駐車された場合、バ
ンパーBの一方端がコイル位置決め装置80の一方端に
当接することとなるので、そのバンパーBに押された側
の弾性支持機構90のみがスライド移動し、他方が回動
して、図16に示すように、電気自動車EのバンパーB
と同コイル位置決め装置80とが平行して向かい合うよ
うに水平方向に傾く。また、電気自動車Eを真っ直ぐ駐
車した場合には、バンパーBによってコイル位置決め装
置80が均等に押されるので、両弾性支持機構90,9
0ともスライド移動し、押されたショックを圧縮コイル
バネ93で吸収することもできる。更に、この弾性支持
機構90は前後にも傾動するため、コイル位置決め装置
80とバンパーBと前後の傾きをも吸収して両者を密着
させることができる。
【0042】一方、電気自動車Eは、その前面側に二次
コイル14を備え、その電磁結合面の向きは、バンパー
Bの上記コイル位置決め装置80との当接面の向きに合
わせてある。従って、上記にようにコイル位置決め装置
80とバンパーBとが平行して向かい合えば、両コイル
同士の電磁結合面は、互いに平行な対面状態となる。ま
た、上述した通り、コイル位置決め装置80は前後にも
傾動するので、バンパーBの当接面を斜めにして、それ
に合わせて二次コイルの電磁結合面を斜めにすることも
できる。その他の構造に関しては、第4実施形態と同様
であり、同一部位については同一符号を付すことで重複
した説明は省略する。
【0043】次に、この実施形態において電気自動車E
の充電手順について説明する。電気自動車Eを駐車場に
入れ、壁面Wから突出するコイル位置決め装置80にバ
ンパーBを当接させ、感圧スイッチ40の作動により、
停止ランプ41が点灯したら電気自動車Eを停車する。
この際、例え電気自動車Eがコイル位置決め装置80に
対して斜めに当接しても、弾性支持機構90によってそ
の斜めとなった分を吸収し、電気自動車EのバンパーB
とコイル位置決め装置80とを正対させることができる
ので、運転者はコイル位置決め装置80に対して駐車角
度を気にしなくてもよい。
【0044】また、上記感圧スイッチ40の作動により
コイル位置決め装置80も起動し、上述した第4実施形
態と同様に一次コイル31を二次コイル14と電磁結合
可能な位置に案内して充電がなされる。この際、電気自
動車EのバンパーBとコイル位置決め装置80とを正対
しているので、コイル同士も常に正規に電気結合位置に
位置決め可能となり、充電効率が良い状態で充電でき
る。 <他の実施形態>本発明は上記記述及び図面によって説
明した実施の形態に限定されるものではなく、例えば次
のような実施の形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さ
らに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更
して実施することができる。
【0045】(1)上述の第1乃至第4実施形態では、
一次コイルユニット30を駐車場の壁面Wに設けるよう
にしたが、本発明はこれに限られず、電気自動車の底面
に設けた二次コイルに対して一次コイルが駐車場の床面
から突出して磁気的に結合する構成としてもよく、ま
た、二次コイルは電気自動車の天井面、ボンネット或い
はトランクリッドに設け、一次コイルは駐車場の天井部
から吊り下げる形態で下降して前記二次コイルと結合す
るようにしてもよい。さらには、一次コイルを駐車場の
壁面に設ける場合でも、上述の各実施例のように壁面W
から予め突出する形態に設けるに限らず、電気自動車が
所定位置に駐車したら壁面の内部から突出して電気自動
車内の二次コイルと結合する構成としてもよく、また、
横軸形の回動軸を中心にして壁面に旋回可能に取り付け
ておき、電気自動車が所定位置に駐車したことを検出し
て下から水平方向に旋回することにより電気自動車の前
部底面に設けた二次コイルと結合する位置に至る構成と
してもよい。
【0046】(2)前記各実施形態では充電容量検出手
段を設けて蓄電装置19の残容量が少ない場合には自動
的に充電がされるようにしたが、本発明はこれに限ら
ず、充電容量検出手段を省略して例えば車内のインスト
ルメントパネルに充電スイッチを設け、運転者が電気自
動車を所定位置に駐車して車内の充電スイッチを操作し
たことを条件に充電を開始する構成してもよい。 (3)自動車位置検出手段としては、上記各実施形態の
ように緩衝材39中に圧力スイッチを設けるものに限ら
ず、次のような各種の位置検出手段に置き換えることが
できる。緩衝材の表面に歪ゲージを取り付けて電気自動
車が接触したときの緩衝材の変形を歪検出する。緩衝材
を導電性ゴムにて形成し、導電性ゴムの導電率を測定し
て電気自動車の接触による圧縮を検出する。駐車場の壁
面側に、超音波、磁気、光等を利用した近接スイッチを
設け、車体の接近を検出する。駐車場の所定位置に複数
対の投受光素子からなる遮光形光電スイッチを設置して
おき、電気自動車が所定位置に駐車したときに投受光素
子の光路が遮られることによりそれを検出する。電気自
動車の所定位置に超音波、光等の発信素子を設けるとと
もに、駐車場の壁面等にその検出素子を設ける。一次コ
イルに検出用の交流電流を流しておき、その電圧・電流
の位相差を測定することにより、電気自動車が所定位置
に駐車して一次及び二次の両コイルが磁気的に結合した
ときの電圧・電流の位相差の変化に基づき、電気自動車
を検出する。
【0047】(4)上記各実施形態では、電気自動車と
駐車場側との間を赤外線通信素子15,42を利用して
通信するようにしたが、本発明はこれに限らず、電波、
超音波、可視光線等を利用して両者間の通信を行うよう
にしてもよい。 (5)また、電気自動車を駐車場の所定位置に駐車する
ために、駐車場の床面等に電気自動車のタイヤが嵌り合
う車両ガイドを設けるようにしてもよい。 (6)上記実施形態では、圧縮スプリング38にて一次
コイルユニット30の支持基部34を支えるようにした
が、これに限らず、ゴムや板バネ等の他の弾性体にて支
持基部を支える構造としても良い。
【0048】(7)一次コイルを駐車場の壁面に支持す
る支持機構としては、第5実施形態に示す弾性支持機構
90の他に、次の構成が考えられる。 一次コイルを備えたコイル位置決め装置を、その横方
向の中間において駐車場の壁面Wに対し一箇所で傾動可
能に支持してシーソー構造とし、コイルバネ等によって
シーソーが平衡状態となるように付勢しておく。このよ
うにしても、電気自動車が壁面に対して直角とは異なる
傾斜方向から進入した場合に、電気自動車の前部がコイ
ル位置決め装置に当接することで一次コイルが傾動して
二次コイルと平行な対面状態とすることができる。この
場合、支持構造が簡単に構成できるという利点がある。
但し、上述した第5実施形態では、支持部である両方の
支柱92が延び縮みの差により回動するので、電気自動
車Eの駐車位置の前後の動きも吸収しつつ回動でき、よ
り一層、電気自動車Eの駐車角度に追従し易くなる。
【0049】また、上記第5実施形態における支柱9
2、または、上記シーソーの傾動支持部に、例えば、ス
ライダや平行リンク等を設けて一次コイルを駐車場の壁
面Wに対して上下に平行移動可能に支持してもよく、ま
た、支柱92の基端側を水平方向に延びる支軸によって
回動可能に支持することにより、先端側が上下方向に傾
動するように支持してもよい。このように構成すれば、
例えば電気自動車の積載荷重の大小等によって車体のサ
スペンションバネの圧縮度が相違するために、車体に取
り付けた二次コイルの上下方向位置が積載荷重の多少に
よって変動するという事情のもとでも、その変動は一次
コイル側が上下に変位することにより吸収でき、両コイ
ルは常に良好な対抗状態が得られる。 更に、一次コイルを弾性支柱によって支持する構成と
しても良い。例えば、一次コイルを壁面から突出させた
コイルバネやゴム製支柱の先端に保持し、一次コイルを
上下左右のいずれの方向にも自由に変位できる構成とし
てもよい。この場合は、容易かつ安価に傾動機構を実現
することができる。
【0050】(8)また、前記第4実施形態では、一次
コイルを左右方向(水平方向)に駆動できるように構成
したが、これに限らず、次のように構成することもでき
る。 例えば横方向に延びる支持レールによって一次コイル
を水平方向に単に移動自由に支持しておくのである。こ
のように構成すれば、充電時に一次コイルを励磁する
と、二次コイルとの間に鎖交する磁束によって両コイル
間には互いの磁気中心を一致させようとする力が作用す
るから、その力により一次コイルが自然に二次コイルと
磁気中心を一致させる方向に移動して磁気結合度が高く
なる。
【0051】また、例えば、一次コイルを全く移動し
ないで支持機構に固定されているものでもよい。このよ
うな構成の場合は、例えば駐車場の床面に電気自動車の
タイヤをガイドする機構を設けることで両コイルが正規
の磁気結合位置に至るように案内することができるか
ら、コンパクトかつ低コストで電気自動車充電用電磁結
合装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態を示す駐車場の内部構造
【図2】同じく一次コイルを示す横断面図
【図3】同じく一次コイルを示す縦断面図
【図4】同じく一次コイル及び二次コイルの結合状態を
示す縦断面図
【図5】同じく充電システムのブロック図
【図6】本発明の第2実施形態を示すブロック図
【図7】本発明の第3実施形態を示すブロック図
【図8】本発明の第4実施形態を示す駐車場の斜視図
【図9】同じく一次コイルを示す縦断面図
【図10】同じく駐車場に電気自動車を駐車した状態を
示す平面図
【図11】同じく一次コイルを駆動して二次コイルとの
電磁結合位置に移動させた状態を示す平面図
【図12】一次コイルの駆動手段の他の実施形態を示す
斜視図
【図13】一次コイルの支持手段の他の実施形態を示す
斜視図
【図14】本発明の第5実施形態を示す駐車場の斜視図
【図15】同じく駐車場に電気自動車を駐車した状態を
示す平面図
【図16】同じく駐車場に電気自動車を斜めに駐車した
状態を示す平面図
【図17】同じく電磁結合状態を示す平面図
【図18】同じく電磁結合状態を示す側面図
【図19】従来の充電システムを示す側面図
【符号の説明】
B…バンパー E…電気自動車 W…壁面 14…二次コイル 15,42…赤外線通信素子 17…充電容量検出回路 18…充電回路 30…一次コイルユニット 31…一次コイル 39…緩衝材 40…圧力スイッチ 41…停止ランプ 44…電源回路 43…センサ 46…自動車位置検出回路 47…充電制御回路 50…コイル位置決め装置 51…支持レール 52…支持部材 55…ボールネジ 57…モータ 70…識別符号発信回路 71…識別符号検査回路 90…弾性支持機構
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H02J 17/00 H01F 23/00 B (72)発明者 渡辺 邦彦 三重県四日市市西末広町1番14号 住友電 装株式会社内 (72)発明者 金川 収一 三重県四日市市西末広町1番14号 住友電 装株式会社内

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気自動車の蓄電装置を充電するための
    システムであって、その電気自動車を駐車場の所定位置
    に駐車することにより電磁誘導装置を結合させて駐車場
    側の充電用電源から電気自動車の蓄電装置側に電力を供
    給することを特徴とする電気自動車用充電システム。
  2. 【請求項2】 電気自動車の蓄電装置を充電するための
    システムであって、前記電気自動車の駐車場側に設備さ
    れ充電用電源に連なる一次コイルと、前記電気自動車に
    設けられ蓄電装置への充電回路に連なる二次コイルと、
    前記両コイルが磁気的に結合可能な位置にあることを検
    出する自動車位置検出手段と、この自動車位置検出手段
    により前記電気自動車が所定位置にあることを検出した
    ことを条件に前記充電用電源により前記一次コイルを励
    磁する充電制御回路とを備えてなる電気自動車用充電シ
    ステム。
  3. 【請求項3】 充電制御回路は前記蓄電装置の充電容量
    を検出する充電容量検出手段を備え、さらに、この充電
    容量検出手段にて検出された充電容量が所定値以下であ
    ることを条件に前記一次コイルを励磁することを特徴と
    する請求項1又は請求項2に記載の電気自動車用充電シ
    ステム。
  4. 【請求項4】 充電制御回路は前記蓄電装置の充電容量
    を検出する充電容量検出手段を備え、駐車場側には蓄電
    装置の充電容量に応じた充電状態を表示する表示手段が
    設けられていることを特徴とする請求項1ないし請求項
    3のいずれかに記載の電気自動車用充電システム。
  5. 【請求項5】 電気自動車には識別符号の発信手段が搭
    載されるとともに、駐車場側には電気自動車側から受信
    した識別符号を予め記憶したものと比較する識別符号検
    査手段が設けられ、前記充電制御回路は、前記識別符号
    検査手段にて前記両者が一致したことを条件に前記一次
    コイルを励磁する構成とされていることを特徴とする請
    求項1ないし請求項4のいずれかに記載の電気自動車用
    充電システム。
  6. 【請求項6】 電気自動車の蓄電装置を充電するために
    その電気自動車の駐車場側に設けられる電磁結合装置で
    あって、前記電気自動車の前部に設けられた二次コイル
    に対向可能な一次コイルが前記駐車場の壁面に支持して
    一次コイルユニットとして設けられ、その一次コイルユ
    ニットが前記二次コイルの前記駐車場の床面からの高さ
    位置に応じて上下に変位可能とされていることを特徴と
    する電気自動車充電用電磁結合装置。
  7. 【請求項7】 電気自動車の蓄電装置を充電するために
    その電気自動車の駐車場側に設けられる電磁結合装置で
    あって、充電用電源に接続される一次コイルを備えた一
    次コイルユニットが前記駐車場の壁面から突出するよう
    に設けられるとともに、その一次コイルユニットは、電
    気自動車の前記駐車場壁面側への接近に伴い前記電気自
    動車の前面に設けられた受容ケース内に挿入される構成
    であることを特徴とする電気自動車充電用電磁結合装
    置。
  8. 【請求項8】 前記一次コイルユニットは、支持基部を
    有する保護ケースに一次コイルを収容して構成され、そ
    の支持基部が前記駐車場の壁面に設けたホルダに弾性体
    を介して支持されることにより前記保護ケースの先端側
    が変位可能となっていることを特徴とする請求項6又は
    7記載の電気自動車充電用電磁結合装置。
  9. 【請求項9】 前記一次コイルユニットは、支持基部を
    有する保護ケースに一次コイルを収容して構成され、そ
    の支持基部が前記駐車場の壁面に設けたホルダに支軸を
    介して回動可能に設けられるとともに、前記支軸の前後
    に前記ホルダの内面との間に弾性体が配置されて前記保
    護ケースの先端側が変位可能となっていることを特徴と
    する請求項6又は7記載の電気自動車充電用電磁結合装
    置。
  10. 【請求項10】 前記支軸を受ける軸受孔は支軸よりも
    大きく形成して支軸をがたつき状態で収容することによ
    り前記保護ケースの先端側を変位可能としていることを
    特徴とする請求項9記載の電気自動車充電用電磁結合装
    置。
  11. 【請求項11】 前記一次コイルユニットの先端側には
    先細形状にする傾斜面が形成されていることを特徴とす
    る請求項6ないし請求項10のいずれかに記載の電気自
    動車充電用電磁結合装置。
  12. 【請求項12】 前記一次コイルユニットが進入する受
    容ケースの前面開口部には、前方ほど開口面積を大きく
    する案内斜面が形成されていることを特徴とする請求項
    6ないし請求項11のいずれかに記載の電気自動車充電
    用電磁結合装置。
  13. 【請求項13】 電気自動車の蓄電装置を充電するため
    にその電気自動車の駐車場側に設けられる電磁結合装置
    であって、充電用電源に接続される一次コイルを備えた
    一次コイルユニットが前記駐車場の壁面に支持機構を介
    して前記電気自動車の前部に設けられた二次コイルに対
    面するように設けられ、前記支持機構は、前記電気自動
    車の前部が前記一次コイルユニットに当接することによ
    り前記一次コイルの電磁結合面が前記二次コイルの電磁
    結合面と平行に対面するように傾動させることを特徴と
    する電気自動車充電用電磁結合装置。
  14. 【請求項14】 電気自動車の蓄電装置を充電するため
    にその電気自動車の駐車場側に設けられる電磁結合装置
    であって、充電用電源に接続される一次コイルを備えた
    一次コイルユニットが前記駐車場の壁面に前記電気自動
    車前部の二次コイルに対面するように設けられるととも
    に、前記一次コイルと二次コイルとの位置関係を検出す
    るコイル相互位置検出手段が設けられていることを特徴
    とする電気自動車充電用電磁結合装置。
  15. 【請求項15】 前記一次コイルユニットには、前記一
    次コイルを横方向に移動可能に支持する支持手段と、前
    記位置検出手段の検出結果に基づいて前記一次コイルを
    駆動して前記二次コイルとの電磁結合位置に移動させる
    駆動手段とを備えることを特徴とする請求項14記載の
    電気自動車充電用電磁結合装置。
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