JPH10341537A - 電気自動車充電用コネクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気自動車側と充電用コネクタ側との間で充
電に関する情報をノイズの影響を受けることなく通信で
きるようにし、さらに汚れにも強くする。 【解決手段】 電気自動車側の受電部１０には、発光素
子４２Ａと受光素子４２Ｂとが設けられている。充電用
コネクタ１２の一次側ハウジング１４には、発光素子１
９Ａ及び受光素子１９Ｂが設けられると共に、その前方
には導光部材３０が配置されている。そして、発光素子
１９Ａの光信号を光導部材３０の内部で拡散させて光入
出面３１（光放出面）から受電部１０側に放出できる。
この光放出面の面積は発光素子１９Ａの発光面の面積よ
り広いので、汚れ等が付着しても、その全域が覆われる
おそれは少なく、光信号を安定的に受電部１０側に送る
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車を充電
するための充電用コネクタに関する。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車を充電するためには、外部充
電用電源に連なる充電用コネクタを電気自動車の受電部
に装着して電気自動車の蓄電装置に送電する。このと
き、蓄電装置の充電状況等を監視しつつ充電を制御する
ことが好ましいから、電気自動車側と外部充電用電源側
との間で情報の授受が必要となる。このための通信手段
としては、従来より無線通信方式が検討されていた。こ
れは、充電用コネクタに通信用アンテナを内蔵させると
共に、電気自動車の受電部にもアンテナを配置し、両ア
ンテナ間で例えば９００ＭＨz 帯の高周波による無線通
信を行うのである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の無線
通信方式では、電波法等による各種の規制を受けるか
ら、送信出力を大きく設定することができず、ノイズに
弱いという欠点がある。特に、電気自動車の充電方式と
して、コネクタ側に設けた一次コイルに高周波電流を流
して電気自動車側の二次コイルに電力を送電するという
電磁誘導方式を採用している場合には、通信周波数と送
電周波数とが相違するとはいえ送電電力が桁違いに大き
いため、充電用のインバータ装置からのノイズも無視で
きなくなり、誤動作も憂慮される。しかも、無線通信回
路の設計に当たっては、コネクタ側のアンテナの形状及
び配置だけでなく、電気自動車側のアンテナの形状及び
配置も実験的に決定して設計を進めることが必要で、そ
の工数は相当なものとなる。

【０００４】一方、上述の不利を避けるために、赤外線
を利用した光通信も考えることができるが、これは自動
車のような泥や雨水で汚され易い製品に応用すると、汚
れによる通信不良が生じ易いという問題がある。

【０００５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、ノイズの影響を受け難く安定的な情報
伝達が可能であり、しかも、汚れが付着しやすいという
事情のものでも安定して使用できる電気自動車充電用コ
ネクタを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る電
気自動車充電用コネクタは、電気自動車の蓄電装置を充
電するためのものであって、相手側との間で蓄電装置の
充電に関する情報を授受するための光通信素子を備える
と共に、その光通信素子の光信号を案内するための導光
部材を設け、導光部材のうち相手側へ光信号を放出する
光放出面を、光通信素子のうち光信号の発光面よりも広
い面積となるように形成し、送信面全域に光通信素子か
らの光信号が拡散されて相手側へと放出されるようにし
たところに特徴を有する。

【０００７】請求項２の発明に係る電気自動車充電用コ
ネクタは、請求項１のものにおいて、蓄電装置に電力を
供給するために相手側に接続される電力供給用接続部
と、導光部材の光放出面とを同心の円形状に形成したと
ころに特徴を有する。

【０００８】請求項３の発明に係る電気自動車充電用コ
ネクタは、請求項１または請求項２のものにおいて、導
光部材のうち光放出面側の端部を円形に形成し、その周
面に防水リングを配したところに特徴を有する。

【０００９】

【発明の作用・効果】請求項１のコネクタによれば、充
電用コネクタとその相手側とは、光通信素子によって光
信号を介して情報の授受が行われる。このため、無線通
信方式に比べてノイズの影響を受けにくく安定した通信
を行うことができる。しかも、電波法等による法規制を
受けることがないので設計の自由度が高く、また、無線
通信回路に比べて回路設計コストを大幅に低減すること
ができる。ここで、光通信素子からの光信号は導光部材
を介して相手側へ放出され、この光導部材の光放出面の
面積が光通信素子の発光面の面積より広くなっているの
で、汚れが付着しても全域が覆い隠されてしまうおそれ
が少なく、汚れが付着しやすいという事情の下でも安定
した情報伝達を行える。

【００１０】請求項２の発明によれば、電力供給用接続
部と導光部材の光放出面とが同心の円形状をなしている
ので、その軸中心に回転させた任意の位相で充電用コネ
クタを相手側に装着でき、装着操作が容易となる。

【００１１】請求項３の発明によれば、導光部材が円形
であるのでその導光部材と防水リングの間に水密面を形
成しやすく、防水処理が容易となる。ここで、円形とは
角部を有しない形状をいい、真円形は勿論、例えば、楕
円形、長円形も含む。

【００１２】

【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。

【００１３】電気自動車の車体外側面には、外向きに開
放する受電部１０が形成され、その開放面が蓋１１によ
って開閉可能にされており、ここに図１の矢印Ａ方向に
沿って本発明を適用した充電用コネクタ１２を挿入して
装着できるようになっている。

【００１４】充電用コネクタ１２は、アルミ製の一次側
コネクタハウジング１４（以下、「一次側ハウジング１
４」という）を備え、それを覆う外枠ケース１５の後面
にハンドル部１６を有した構成となっている。そして、
図２に示すように、正面形状が円形をなし、その中心軸
回りの任意の位相で受電部１０に装着できる。また、一
次側ハウジング１４は扁平の円形状をなし、その前面１
４Ｃの中心に断面円形の凹所１７が形成されると共に、
その外側には凹所１７と同心円をなす環状溝１８が形成
されている。

【００１５】凹所１７の内部には、例えば、フェライト
製の一次コア２０が収容されている。この一次コア２０
は、全体として凹所１７に対応した円盤状となってい
て、その前面は受電部１０に設けた二次コア２５との接
合面２０Ａをなし、一次側ハウジング１４の前面１４Ｃ
と面一になっている。また、接合面２０Ａには同心円環
状のコイル収容部２０Ｂが形成され、ここに一次コイル
２２が巻回された状態で収容されている。この一次コイ
ル２２の出力端子は、図５に示すように商用電源１を電
源としたインバータ装置２に接続され、そのインバータ
装置２によって一次コイル２２に高周波電流が流され
る。なお、そのインバータ装置２は後述するようにイン
バータ制御回路３によって一次コイル２２に印加する電
圧を制御できるようになっている。

【００１６】前記環状溝１８の内部には、導光部材３０
が収容されている。この導光部材３０は、環状溝１８に
対応した短い筒状に形成され、その前端面と後端面は、
後述の光通信素子の光信号が入射又は放出される光入出
面３１，３２をなし、周面からは光が漏れないように表
面処理されている。また、その前端の光入出面３１は一
次コア２０の接合面２０Ａと面一、かつ、同心円となっ
ている。そして、一方の光入出面に投射された光信号
は、導光部材３０内で拡散されて反対側の光入出面から
放出される。

【００１７】環状溝１８のうち一次側ハウジング１４の
前面１４Ｃ側には、図３に示すように、導光部材３０の
内外に区画される段付き部１８Ａ，１８Ｂが備えられ、
その各段付き部１８Ａ，１８Ｂの内部に防水用のＯリン
グ３５，３６が収容されている。導光部材３０の内側の
段付き部１８Ａは、凹所１７と連通しており、Ｏリング
３５は、導光部材３０の内周面との間に水密面を形成す
ると共に、一次コア２０との間にも水密面を形成してい
る。また、外側の段付き部１８Ｂに収容されたＯリング
３６は、導光部材３０の外周面との間に水密面を形成し
ている。これにより、一次側ハウジング１４の前面に被
水しても、環状溝１８又は凹所１７内に水が侵入しない
ようになっている。さらに、図４に拡大して示すよう
に、導光部材３０の先端部には、その内外周面にわずか
に窪んだＯリング係止用の係止溝３３，３４が形成され
ていて、Ｏリング３５，３６が段付き部１８Ａ，１８Ｂ
から抜け落ちないようにしてある。

【００１８】一次側ハウジング１４の上部のうち環状溝
１８よりも奥側には、図１及び図３に示すように、環状
溝１８に連通する素子配置室３７が設けられている。こ
の素子配置室３７は、一次側ハウジング１４の背面に開
放すると共に、その開放部分を蓋３８によって閉じられ
ており、この蓋３８の内側に本発明の光通信素子に相当
する赤外線型の発光素子１９Ａ及び受光素子１９Ｂ（図
５にのみ示す）が前方を指向して、環状溝１８に沿った
方向に並べて取り付けられている。そして、両素子１９
Ａ，１９Ｂの前方には、素子配置室３７と環状溝１８と
の連通部分に位置した前記導光部材３０の光入出面３２
が対面している。

【００１９】一方、受電部１０は、図１に示すように、
その奥部に前記一次側ハウジング１４に対応したアルミ
製の二次側ハウジング４０を備え、この二次側ハウジン
グ４０の前面に形成した凹所４０Ａ内に一次コア２０と
同一形状の二次コア２５を収容しており、この二次コア
２５に二次コイル２６を巻装させてある。この二次コイ
ル２６の出力端子は、電気自動車の動力用の蓄電装置で
ある動力用バッテリ４（図５にのみ示す）を充電するた
めの充電回路５に接続されていて、二次コイル２６に誘
導される高周波起電力を整流してその動力用バッテリ４
を充電できる。なお、図５に示すように充電回路５には
充電状態検出回路６が接続され、これにて動力用バッテ
リ４の充電状態を検出できるようになっている。

【００２０】二次側ハウジング４０の前面４０Ｃには、
テーパ状の陥没部２７が２カ所に形成され、各陥没部２
７に電気自動車側の光通信素子に相当する赤外線型の発
光素子４２Ａ及び受光素子４２Ｂが配置されている。こ
の両素子４２Ａ，４２Ｂは、二次側ハウジング４０の前
面４０Ｃのうち、前記導光部材３０と対面する環状の領
域内に並べて配置されている。従って、充電用コネクタ
１２が軸中心に回転して任意の位相となっても、常に導
光部材３０の光入出面と対面する。そして、電気的には
図５に示すように、電気自動車側の発光素子４２Ａ及び
受光素子４２Ｂは充電状態検出回路６に接続されてお
り、後述するように充電用コネクタ１２からの光信号を
受光素子４２Ｂにて受けて動力用バッテリ４の充電状態
を検出し、それに応じて発光素子４２Ａを駆動すること
で充電用コネクタ１２側に光信号を出力する。また、前
記充電用コネクタ１２側の発光素子１９Ａ及び受光素子
１９Ｂはインバータ制御回路３に接続されており、受光
素子１９Ｂで受けた光信号を光電変換してインバータ制
御回路３に与え、動力用バッテリ４の充電が適切に行わ
れるように同回路３によってインバータ装置２を制御す
るようになっている。

【００２１】本実施形態は以上の構成であり、次にその
作用を説明する。電気自動車の充電を行うには、受電部
１０の蓋１１を開放し、ここに充電用コネクタ１２の先
端部を挿入する。すると、一次コア２０と二次コア２５
との接合面同士が当接して接合され、一次、二次の両コ
イル２２，２６間に閉ループの磁気回路が構成されると
共に、導光部材３０の前面側の光入出面３１と受電部１
０の両素子４２Ａ，４２Ｂとが対面する。

【００２２】この状態で図示しない充電開始スイッチを
オン操作すると、まずインバータ制御回路３に接続され
ている発光素子１９Ａから光信号が出力される。する
と、この光信号は、導光部材３０の後端側の光入出面３
２に入射され、導光部材３０内で拡散されて前端側の光
入出面３１の全域に広がり、受電部１０側へ放出されて
受光素子４２Ｂに入射する。ここで、この光入出面３１
の面積は、発光素子１９Ａの単体の発光面の面積よりも
広いので、汚れが付着しても広い面積の全域が覆い隠さ
れてしまうおそれが少なく、汚れが付着しやすいという
事情の下でも安定した情報伝達を行える。

【００２３】光信号が受光素子４２Ｂに入射されると充
電状態検出回路６に電気信号が出力され、これに基づき
充電状態検出回路６は動力用バッテリ４の充電状態を検
出する。そして、その充電状態に応じた電気信号を発光
素子４２Ａに出力して光信号を出力させ、これが導光部
材３０を介して充電用コネクタ１２側の受光素子１９Ｂ
に入射されて電気信号に変換される。そして、その信号
がインバータ制御回路３に与えられ、動力用バッテリ４
の充電状態として把握される。なお、充電状態に関する
情報の授受は例えばバッテリの端子電圧から測定した充
電容量をデジタル値に変換し、これを一般的なシリアル
通信方式によって伝送することで行われる。インバータ
制御回路３は、動力用バッテリ４の充電容量に応じて例
えば出力電圧等を制御することでバッテリ４の適切な充
電が行われる。そして、動力用バッテリ４の充電が完了
すると、これが充電状態検出回路６によって検出され、
発光素子４２Ａからの光信号が導光部材３０を介して充
電用コネクタ１２側の受光素子１９Ｂに与えられるの
で、インバータ制御回路３はインバータ装置２に停止信
号を出力して充電動作を終了させる。

【００２４】このように本実施形態では、充電用コネク
タ１２側と電気自動車側とは赤外線を介した光通信によ
って充電に関する情報を授受する構成であるから、無線
通信方式に比べてノイズの影響を受けにくく安定した通
信を行うことができる。しかも、電波法等による法規制
を受けることがないので設計の自由度が高く、また、無
線通信回路に比べて回路設計コストを大幅に低減するこ
とができる。さらに、光信号を広い面積の光入出面３１
に拡散させて受電部１０側に伝達しているので、汚れ等
の影響を受けにくく、安定した光信号の授受で可能であ
る。その上、一次コア２０の接合面２０Ａと導光部材３
０の光入出面３１とが同心の円形状をなしているので、
充電用コネクタ１２を受電部１０に任意の位相で装着で
き、充電用コネクタ１２の装着操作が容易である。ま
た、導光部材３０が円形であるので、その導光部材３０
とＯリング３５，３６の間に水密面を形成しやすく、防
水処理も容易である。

【００２５】＜第２実施形態＞本実施形態は、図６及び
図７に示されている。この実施形態の一次側ハウジング
６０は扁平の矩形状に形成され、その一角部には扁平の
円柱状に形成された導光部材６１が埋め込まれている。
そして、図７に示すように、導光部材６１の後端の光入
出面６２は、素子配置室６３内の光通信素子６４と対面
していて、そこから入射された光信号を拡散させて前端
の光入出面６５から放出する。この光入出面６５の面積
は、光通信素子６４単体の発光面の面積よりも広くなっ
ており、これにより、その光入出面６５に汚れ等が付着
しても全体が覆われるおそれが少なくなり、汚れ等の影
響を受けにくい安定した光信号の授受が可能である。
尚、その他の構成に関しては、前記第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
説明は省略する。

【００２６】このように、導光部材３０がコアに対して
同心円となっていなくても、導光部材３０の光放出面
（光入出面６５）を光通信素子の発光面の面積よりも広
くした構成であれば、汚れに対して影響を受け難くいと
いう効果が得られる。また、上記のように導光部材３０
が円柱状であれば、その周面に防水リングを配して防水
処理を容易に行える。

【００２７】＜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。 （１）光導部材は、第１及び第２実施形態のように断面
が円形でなくてもよく、例えば、断面矩形の光導部材で
あっても、光信号を広い面積に拡散させて相手側へ放出
するものであれば汚れ付着の影響を受けにくいという効
果が得られる。 （２）また、前記第１及び第２実施形態では、導光部材
のうち受電部に対面する側の光入出面と一次側ハウジン
グの内部に位置する光入出面とが同じ面積となっている
が、一次側ハウジングの内部では汚れが付着するおそれ
がないので、狭い面積にしてもよい。例えば、第２実施
形態を変形して、図８に示すように、光導部材６６を円
錐台形状に形成し、一次側ハウジング６０の内部に位置
する側の光入出面６７を狭い面積としてもよい。 （３）また、前記第１及び第２実施形態では、充電用コ
ネクタ１２と受電部１０の両方に発光素子と受光素子と
を備えた構成となっていたが、例えば、充電用コネクタ
には発光素子だけ、受電部には受光素子だけを備えて、
充電コネクタから受電部への一方通行で光信号を送る構
成としてもよい。 （４）前記第１及び第２実施形態では、充電用コネクタ
に本発明を適用した例を示したが、受電部側に導光部材
を設けて本発明を適用してもよく、あるいは、充電用コ
ネクタと受電部の両方に導光部材を設けて本発明を適用
することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す受電部及び充電用
コネクタの縦断面図

【図２】その充電用コネクタの正断面図

【図３】素子配置室の詳細を示す部分拡大断面図

【図４】Ｏリングの取り付け部の詳細を示す部分拡大断
面図

【図５】充電システムのブロック図

【図６】本発明の第２実施形態の充電用コネクタの正断
面図

【図７】その光導部材の縦断面図

【図８】光導部材の変形例を示す縦断面図

【符号の説明】

４…動力用バッテリ（蓄電装置） １０…受電部（相手側） １２…充電用コネクタ １４…一次側ハウジング１４（コネクタハウジング） １９Ａ…受光素子（光通信素子） ３０…導光部材 ３１…光入出面 ３５…Ｏリング ３６…Ｏリング ６１…導光部材 ６５…光入出面 ６６…導光部材

Claims (3)

【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
   ものであって、相手側との間で前記蓄電装置の充電に関
   する情報を授受するための光通信素子を備えると共に、
   その光通信素子の光信号を案内するための導光部材を設
   け、 前記導光部材のうち前記相手側へ光信号を放出する光放
   出面を、前記光通信素子のうち光信号の発光面よりも広
   い面積となるように形成し、前記送信面全域に前記光通
   信素子からの光信号が拡散されて相手側へと放出される
   ようにしたことを特徴とする電気自動車充電用コネク
   タ。
2. 【請求項２】 前記蓄電装置に電力を供給するために前
   記相手側に接続される電力供給用接続部と、前記導光部
   材の光放出面とを同心の円形状に形成したことを特徴と
   する請求項１記載の電気自動車充電用コネクタ。
3. 【請求項３】 前記導光部材のうち前記光放出面側の端
   部を円形に形成し、その周面に防水リングを配したこと
   を特徴とする請求項１又は請求項２記載の電気自動車充
   電用コネクタ。