JPH11122831A - 電気自動車充電用コネクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光通信の信頼性が高く、かつ、低コストで製
作可能な電気自動車充電用コネクタを提供する。 【解決手段】 コネクタ１２の素子配置室３０内に備え
た発光素子３４Ａと受光素子３４Ｂは、夫々の光軸が素
子配置室３０の前面壁３１に形成した単一の通信用貫通
孔３２の内部で交差する向きに設定してある。これによ
り、前面壁３１に形成される貫通部分の広さが１つの光
軸を挿通させる分の広さで済み、その貫通部分から素子
側へと異物が侵入し難くなる。従って、汚れを受け易い
環境でも、光通信の信頼性を高く維持できる。しかも、
両素子の光軸の方向をセットするだけでよいから、部品
点数を増やさずに済み、低コストで製作できる。

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、電気自
動車に備えた受電用コネクタと、外部電源に連なった送
電用コネクタとを結合させ、両コネクタの間で充電情報
の授受を行いながら電力を供給する。そして、この充電
情報の授受のために光通信用素子を備えたコネクタが知
られており、それが特開平７−２２７０５０号公報に記
載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、光通信用素
子は、ノイズに強いという長所を有する反面、素子の汚
れに弱いという短所を有するから、その汚れ防止のため
の素子の前方に保護壁を配置し、その保護壁に形成した
通信用貫通孔を介して、光信号を相手との間で送受信す
る構成をとる場合が多い。ところが、相手コネクタとの
間で双方向に送信及び受信をする場合には、送信用と受
信用の計２本の光軸を通すために２つの通信用貫通孔を
保護壁に開口させるか、または、２本分の広い通信用貫
通孔を保護壁に開口させなければならず、その通信用貫
通孔から素子側へと異物が侵入し易いくなり、素子が汚
れて光通信の信頼性が低下するという問題が生じる。ま
た、通信用貫通孔に開閉扉を設けた構成とすると、製造
コストが増す。

【０００４】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、光通信の信頼性が高く、かつ、低コストで製作可能
な電気自動車充電用コネクタの提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、電気
自動車の蓄電装置を充電するために相手コネクタに結合
されるコネクタハウジングに、蓄電装置の充電に関する
情報の光信号を、相手コネクタへと送信する発光素子
と、相手コネクタから受信する受光素子とを備え、両素
子の前方にコネクタハウジングに設けた前面壁を配置し
て、その前面壁に両素子の光信号を共に挿通可能な単一
の通信用貫通孔を形成し、両素子の光軸同士を通信用貫
通孔内で交差させたところに特徴を有する。

【０００６】請求項２の発明は、請求項１に記載のもの
において、発光素子及び受光素子の光軸の方向を共に、
コネクタハウジングと相手コネクタとの結合時に想定さ
れるずれ方向に対して斜めとなるようにしたところに特
徴を有する。

【０００７】

【発明の作用・効果】請求項１の構成によれば、本来、
前面壁には、送信用と受信用の２つの光軸を挿通させる
広さの貫通部分が必要であるが、本発明では、送信用と
受信用の両素子の光軸を交差させて単一の通信用貫通孔
に通しているから、貫通部分の広さが１つの光軸を挿通
させる分の広さで済み、通信用貫通孔から素子側へと異
物が侵入し難くなる。これにより、コネクタが汚れるよ
うな環境でも、光通信の信頼性を高く維持できる。しか
も、両素子の光軸の方向をセットするだけでよいから、
部品点数を増やさずに済み、低コストで製作できる。

【０００８】請求項２の発明によれば、仮に、光軸がコ
ネクタのずれ方向に対して直交していると、コネクタ同
士のずれ寸法がそのまま光軸のずれ寸法となるところ
を、本願では光軸をコネクタのずれ方向に対して斜めに
してあるから、コネクタ同士がずれても光軸のずれが僅
かで済む。これにより、光通信の信頼性を維持しつつ、
コネクタ同士の位置合わせマージンを十分に設定するこ
とができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図１〜図７を参照して説明する。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方向に沿って充電用コネクタ１２（以
下、「コネクタ１２」という）を挿入して装着できるよ
うになっている。そして、この受電部１０とコネクタ１
２の夫々に本発明が適用されている。

【００１０】コネクタ１２は、アルミ製の一次側コネク
タハウジング１３（以下、「一次側ハウジング１３」と
いう）を備え、それを覆う外枠ケース１４の後面にハン
ドル部１５を有した構成となっている。一次側ハウジン
グ１３は扁平の矩形状（図２参照）をなすと共に前面１
３Ａに凹所１３Ｂを備え、その内部に例えばフェライト
製の一次コア１６を収容している。一次コア１６は、全
体として円盤状に形成され、その前面が受電部１０に設
けた二次コア２１との接合面１６Ａをなし（図１参
照）、一次側ハウジング１３の前面１３Ａと面一になっ
ている。

【００１１】接合面１６Ａには同心円環状のコイル収容
部１６Ｂが形成され、ここに一次コイル１７が巻回され
た状態で収容されている。この一次コイル１７の出力端
子は、図７に示すように商用電源７１を電源としたイン
バータ装置７２に接続され、そのインバータ装置７２に
よって一次コイル１７に高周波電流が流される。なお、
そのインバータ装置７２は後述するようにインバータ制
御回路７３によって一次コイル１７に印加する電圧を制
御できるようになっている。

【００１２】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１３に対応したアルミ
製の二次側ハウジング２０を備え、この二次側ハウジン
グ２０の前面に形成した凹所２０Ａ内に一次コア１６と
同一形状の二次コア２１を収容しており、この二次コア
２１に二次コイル２２を巻装させてある。この二次コイ
ル２２の出力端子は、図７に示すように、電気自動車の
動力用の蓄電装置である動力用バッテリー７４を充電す
るための充電回路７５に接続されていて、二次コイル２
２に誘導される高周波起電力を整流してその動力用バッ
テリー７４を充電できる。なお、同図に示すように充電
回路７５には充電状態検出回路７６が接続され、これに
て動力用バッテリー７４の充電状態を検出できるように
なっている。

【００１３】受電部１０のうち二次側ハウジング２０の
前方には、図１に示すように、コネクタ１２を挿入して
収容するための収容空間２３が備えられている。この収
容空間２３を取り囲む周壁２４は、図２に示すように、
コネクタ１２の外周形状に対応した矩形状をなすと共
に、周壁２４とコネクタ１２との間には、製造上及び嵌
合作業上必要な必要最小限のクリアランス（図２及び図
４の寸法ｃ参照）が備えられている。

【００１４】一次側と二次側の両ハウジング１３，２０
の内部には、図１に示すように、互いの対向位置に素子
配置室３０，４０がそれぞれ設けられている。一次側ハ
ウジング１３の素子配置室３０は、図２に示すように、
一次側ハウジング１３のうち同図の左上方に設けられ、
水平方向（図２の左右方向）に広い空間をなしている。
また、図３に示すように、素子配置室３０の前方には、
前面壁３１が配置され、その前面壁の水平方向（図３の
上下方向）の中央には、単一の通信用貫通孔３２が形成
されている。さて、素子配置室３０内の奥壁３３の両端
部には、赤外線型の発光素子３４Ａと受光素子３４Ｂと
が前記した単一の通信用貫通孔３２を指向して斜め向き
に取り付けられている。これらは、図３において上側が
発光素子３４Ａをなし、下側が受光素子３４Ｂとなって
いる。

【００１５】二次側ハウジング２０の素子配置室４０
は、図３に示すように、一次側ハウジング１３の素子配
置室３０と同じ構成をなし、前面壁４１にはやはり単一
の通信用貫通孔４２を備えられ、奥壁４３の両端部には
やはり赤外線型の発光素子４４Ａと受光素子４４Ｂとが
前記した単一の通信用貫通孔４２を指向して斜め向きに
取り付けられている。また、これらは、図３において上
側が発光素子４４Ａをなし、下側が受光素子４４Ｂとな
っている。

【００１６】そして、図４に示すように両ハウジング１
３，２０の結合により両通信用貫通孔３２，４２が整合
し、その両貫通孔３２，４２を介して、一次側の発光素
子３４Ａと二次側の受光素子４４Ｂ、及び、一次側の受
光素子３４Ｂと二次側の発光素子４４Ａとが夫々対向
し、充電情報に関する光信号が受電部１０とコネクタ１
２との間で送受信される。このとき、光信号の光軸は、
図４に示すように、クリアランス（図４、符号ｃ参照）
によってハウジング１３，２０同士が動き得る方向（図
４の上下方向）に対して斜めとなっている。

【００１７】各素子の電気的な接続は、図７に示されて
おり、受電部１０側の発光素子４４Ａ及び受光素子４４
Ｂは充電状態検出回路７６に接続されており、コネクタ
１２側からの光信号を受光素子４４Ｂにて受けて動力用
バッテリー７４の充電状態を検出し、それに応じて発光
素子４４Ａを駆動することでコネクタ１２側に光信号を
出力する。また、前記コネクタ１２側の発光素子３４Ａ
及び受光素子３４Ｂはインバータ制御回路７３に接続さ
れており、受光素子３４Ｂで受けた光信号を光電変換し
てインバータ制御回路７３に与え、動力用バッテリー７
４の充電が適切に行われるように同回路７３によってイ
ンバータ装置７２を制御するようになっている。

【００１８】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。電気自動車の充電するには、受電部１
０の蓋１１を開放し、受電部１０の周壁２４の内側にコ
ネクタ１２を挿入する。ここで、周壁２４とコネクタ１
２との間には、水平方向にクリアランスが設けられ（図
２、符号ｃ参照）、位置合わせマージンが大きくなって
いるから挿入作業が容易である。そして、コネクタ１２
を受電部１０の奥まで押し込むと、一次側と二次側の両
ハウジング１３，２０の前面同士が突き当たって両者の
通信用貫通孔３２，４２同士が整合する。すると、図４
に示すように、その両貫通孔３２，４２を介して一次側
の発光素子３４Ａと二次側の受光素子４４Ｂとが対面
し、かつ、一次側の受光素子３４Ｂと二次側の発光素子
４４Ａとが対面する。また、このとき、一次コア１６と
二次コア２１とが接合され、一次、二次の両コイル１
７，２２間に閉ループの磁気回路が構成される。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、受
電部１０とコネクタ１２との間で、充電に関する情報が
光信号として送受信され、この情報に基づいてインバー
タ制御回路７３が例えば出力電圧等を制御することでバ
ッテリー７４の適切な充電が行われる。

【００１９】ここで、受電部１０の周壁２４とコネクタ
１２との間には、前記したようにクリアランスがあるか
ら、図５に示すように、そのクリアランスの範囲で一次
と二次の両ハウジング１３，２０同士がずれてしまうこ
とがある。このときのハウジング１３，２０のずれ寸法
と各素子間の光軸のずれ寸法との関係を、図６に基づい
て説明すると以下のようである。図６において、符号Ｊ
１は、通信用貫通孔３２，４２同士が完全に整合するよ
うにハウジング１３，２０同士が結合された状態での光
軸を示し、その状態からずれた場合の光軸が符号Ｊ２で
示されている。ここで、ハウジング１３，２０同士のず
れ方向（図６の上下方向）と光軸とがなす角度をθで表
すと、光軸のずれ寸法ａ（Ｊ１とＪ２との間の距離）
は、ハウジングのずれ寸法ｂと sinθとの積として表さ
れる。すなわち、ａ＝ｂ・sinθである。従って、θを
例えば４５゜と設定したときは、光軸のずれ寸法ａは、
ハウジング１３，２０のずれ寸法ｂの０．７（ ≒sin４
５゜）倍となり、また、θを例えば３０゜に設定したと
きは、０．５（ ≒sin３０゜）倍となる。これにより、
ハウジング１３，２０同士がずれても光軸のずれは僅か
で済むから、たとえハウジング１３，２０同士がずれて
も光通信の信頼性を維持できる。

【００２０】さて、充電作業の前後では、コネクタ１２
及び受電部１０の夫々の前面が露出状態となり、そこが
泥や塵等にさらされる場合がある。ところが、本実施形
態では、送信用と受信用の両素子の光軸を交差させて単
一の通信用貫通孔３２，４２に通しているから、前面壁
３１及び前面壁４１に形成される貫通部分の広さが１つ
の光軸を挿通させる分の広さで済み、その貫通部分から
素子側へと異物が侵入し難い。また、本実施形態では、
各素子が通信用貫通孔３２，４２に対して斜めの配置と
なっているから、仮に、通信用貫通孔３２，４２から異
物が侵入しても素子に直接付着し難い。

【００２１】このように、本実施形態のコネクタ１２及
び受電部１０の構成によれば、汚れを受け易い環境で
も、光通信の信頼性を高く維持できる。しかも、両素子
の光軸の方向をセットするだけでよいから、部品点数を
増やさずに済み、低コストで製作できる。その上、光軸
をコネクタ１２と受電部１０とのずれ方向に対して斜め
にしてあるから、両者がずれても光軸のずれが僅かで済
み、光通信の信頼性を維持しつつ、コネクタ１２と受電
部１０との位置合わせマージンを十分に設定することが
できる。

【００２２】＜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）前記実施形態では、発光と受光の両素子を通信用
貫通孔３２，４２に向けて斜め向きに取り付けた構成と
したが、図８に示すように、コネクタ１２の受光素子３
４Ｂを通信用貫通孔３２に対して直面させ、発光素子３
４Ａのみを斜め向きに取り付けた構成としてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す受電部及びコネクタの
断面図

【図２】そのコネクタの正面図

【図３】図１のＢ−Ｂ断面図

【図４】コネクタが結合された状態の素子配置室を示す
拡大断面図

【図５】コネクタがずれた状態を示す素子配置室の拡大
断面図

【図６】コネクタのずれと光軸のずれの関係を示す素子
配置室の拡大断面図

【図７】充電システムのブロック図

【図８】変形例を示す素子配置室の断面図

【符号の説明】

１０…受電部（相手コネクタ、又は、電気自動車充電用
コネクタ） １２…コネクタ（電気自動車充電用コネクタ、又は、相
手コネクタ） １３…一次側ハウジング（コネクタハウジング） ２０…二次側ハウジング（コネクタハウジング） ３１，４１…前面壁 ３２，４２…通信用貫通孔 ３４Ａ，４４Ａ…発光素子 ３４Ｂ，４４Ｂ…受光素子

Claims (2)

【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に
   相手コネクタに結合されるコネクタハウジングに、前記
   蓄電装置の充電に関する情報の光信号を、前記相手コネ
   クタへと送信する発光素子と、前記相手コネクタから受
   信する受光素子とを備え、 前記両素子の前方に前記コネクタハウジングに設けた前
   面壁を配置して、その前面壁に前記両素子の光信号を共
   に挿通可能な単一の通信用貫通孔を形成し、 前記両素子の光軸同士を前記通信用貫通孔内で交差させ
   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】 請求項１に記載のものにおいて、前記発
   光素子及び前記受光素子の光軸の方向を共に、前記コネ
   クタハウジングと前記相手コネクタとの結合時に想定さ
   れるずれ方向に対して斜めとな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。