WO2015029342A1 - 電気接続用コネクタ及びそれを用いた電力変換システム - Google Patents

Abstract

　本発明の課題は、充電中又は放電中に電力変換装置からの給電が停止されてもロック解除されにくくすることである。電気接続用コネクタ（１）は、接続部（１１）と、ロック機構部（１７）とを備える。接続部（１１）は、蓄電池（２３）を搭載した電動車両（２）のインレット（２１）に対して挿抜自在に接続される。ロック機構部（１７）は、インレット（２１）から接続部（１１）が外れないように接続部（１１）を機械的にロックする。また、ロック機構部（１７）は、可動部と、駆動部とを有する。可動部は、接続部（１１）をロックする位置と接続部（１１）をロックしない位置との間で移動する。駆動部は、ケーブル（１５）を介して電気的に接続された電力変換装置（３）からの給電により可動部を駆動し且つ電力変換装置（３）からの給電が停止された場合でも可動部の位置を保持する。

Description

電気接続用コネクタ及びそれを用いた電力変換システム

　本発明は、一般に、電気接続用コネクタ及びそれを用いた電力変換システムに関し、より詳細には、蓄電池を搭載した機器に対して電気的に接続される電気接続用コネクタ及びそれを用いた電力変換システムに関する。

　従来、電気自動車（ＥＶ）やプラグインハイブリット車（ＰＨＥＶ）などの電動車両に搭載されたバッテリを充電するための給電側コネクタが提供されている（例えば、日本国特許出願公開番号０７－１９２８０２（以下「文献１」という））。

　文献１に記載された給電側コネクタは、円筒状に形成されたケースと、ケースに摺動可能に内装されるコネクタ本体と、レバーの操作によりコネクタ本体を受電側コネクタ方向に押し付けて前進させるハンドルとを備える。また、給電側コネクタは、受電側コネクタに接続する際にコネクタ本体をロックするロック部材と、レバーを１次ロックする解除レバーと、解除レバーを２次ロックする電磁コイルとを備え、ハンドルの後端部には給電装置から延びるケーブルが導入されている。

　この給電側コネクタを車体の受電側コネクタに接続すると、ロック部材の先端に設けられた爪が受電側コネクタのシェルに設けられた段部に引っ掛かり、給電側コネクタが受電側コネクタに固定される。このとき、レバーを操作することでハンドルが受電側コネクタ方向に前進し、コネクタ本体が受電側コネクタ方向に押し付けられる。またこのとき、レバーが解除レバーにより１次ロックされるとともに、電磁コイルが励磁されることで解除レバーが２次ロックされる。

　この状態で給電装置から供給される電力が両コネクタを介して電動車両のバッテリへと充電されるが、このとき電磁コイルにより解除レバーが２次ロックされているため、解除レバーを操作しても給電側コネクタが受電側コネクタから取り外されることがない。

　しかしながら、上述の文献１に示した給電側コネクタでは、例えば充電中又は放電中に断線などによって電磁コイルへの給電が停止されると電磁コイルが消磁されるため、電磁コイルによる２次ロックが解除されてしまう。その結果、充電中又は放電中であるにもかかわらず解除レバーを操作することで、給電側コネクタが受電側コネクタから取り外されてしまう可能性があった。

　本発明は上記問題点に鑑みて為されており、充電中又は放電中に電力変換装置からの給電が停止されてもロック解除されにくい電気接続用コネクタ及びそれを用いた電力変換システムを提供することを目的とする。

　本発明の電気接続用コネクタは、接続部と、ロック機構部とを備える。前記接続部は、蓄電池を搭載した機器の受け側コネクタに対して挿抜自在に接続される。前記ロック機構部は、前記受け側コネクタから前記接続部が外れないように前記接続部を機械的にロックする。また、前記ロック機構部は、可動部と、駆動部とを有する。前記可動部は、前記接続部をロックする位置と前記接続部をロックしない位置との間で移動する。前記駆動部は、ケーブルを介して電気的に接続された電力変換装置からの給電により前記可動部を駆動し且つ前記電力変換装置からの給電が停止された場合でも前記可動部の位置を保持する。

　本発明の電力変換システムは、上記の電気接続用コネクタと、前記電力変換装置と、を備えていることを特徴とする。

本実施形態の電気接続用コネクタを用いた電力変換システムのシステム構成図である。 本実施形態の電気接続用コネクタの外観斜視図である。 図３Ａ～図３Ｃは本実施形態の電気接続用コネクタに用いられるロック機構部のバリエーションを示す概略回路図である。 図４Ａ～図４Ｄは本実施形態の電気接続用コネクタに用いられるロック機構部の別のバリエーションを示す概略回路図である。

　以下に、本発明の実施形態に係る電気接続用コネクタ１及びそれを用いた電力変換システムについて、図１～図４Ｄを参照しながら具体的に説明する。なお、以下の説明では、機器が電動車両である場合を例に説明するが、機器は電動車両に限らず、例えば太陽電池や燃料電池で生成される電力を蓄電する据え置き型の蓄電装置などであってもよい。また、電動車両には、動力源として電動機のみを備えた電気自動車（ＥＶ）や、動力源としてエンジンと電動機を併用するプラグインハイブリット車（ＰＨＥＶ）がある。

　図１は本実施形態の電気接続用コネクタ１（以下、コネクタ１と略す。）を用いた電力変換システムのシステム構成図である。この電力変換システムは、電動車両２（機器）と、電力変換装置３と、コネクタ１とを備える。

　電力変換装置３は、商用の電力系統から供給される交流電圧・電流を直流電圧・電流に変換するコンバータ（図示せず）や、電動車両２の蓄電池２３から供給される直流電圧・電流を交流電圧・電流に変換するインバータ（図示せず）などを備える。また、電力変換装置３は、電動車両２からの指示に基づいてコンバータやインバータの出力を調整する機能や、地絡や漏電などの異常を検出してコンバータ及びインバータを停止させる機能などを有している。

　そして、この電力変換装置３は、蓄電池２３の充電時にはコンバータにより交流電圧・電流を直流電圧・電流に変換して蓄電池２３へ供給し、蓄電池２３の放電時にはインバータにより直流電圧・電流を交流電圧・電流に変換して住宅などへ供給する。

　電動車両２は、コネクタ１の接続部１１が抜挿自在に接続されるインレット２１（受け側コネクタ）と、蓄電池２３とを備える。

　インレット２１は、日本規格協会から発行されている標準仕様書（ＴＳ　Ｄ　００７：電気自動車用急速充電の基本機能）に規定されたインターフェースを有している。すなわち、インレット２１は、蓄電池２３の陽極及び陰極と接続される一対の電源用電極と、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ａｒｅａ　ｎｅｔｗｏｒｋ）通信用の一対の通信用電極と、アナログ信号伝送用の４つの信号用電極と、接地用の接地電極とを有している。

　なお、一対の電源用電極と蓄電池２３の陽極及び陰極との間には、それぞれ車両コンタクタ２２が挿入されている。これらの車両コンタクタ２２は、電動車両２が備える電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ、図示せず）によって開閉制御される。

　コネクタ１は、図２に示すように、全体として円筒状に形成されたコネクタ本体１０を備え、コネクタ本体１０の前端には接続部１１が設けられ、コネクタ本体１０の後端にはハンドル１３が設けられている。また、ハンドル１３の後端には、電力変換装置３から延びるケーブル１５が導入されている。

　接続部１１は、前面に４つの丸孔１１０，１１１が開口しており、大径の２つの丸孔１１０には主回路に接続された電源用コンタクト（図示せず）が収納されている。また、小径の２つの丸孔１１１は内部が４つの区画に分けられており、各区画には伝送用のコンタクト（図示せず）又は接地用のコンタクト（図示せず）が収納されている。

　接続部１１の後端側には、接続部１１に外挿された円筒状の筒体１２が前後方向に移動自在に設けられている。筒体１２は、前端に外鍔１２０が設けられ、コネクタ本体１０内に収納されたばね（図示せず）によって前向きの弾性力が加えられている。

　そして、接続部１１をインレット２１に挿入すると、インレット２１の前面に外鍔１２０が押されて筒体１２が後方へ移動する。その結果、筒体１２に押されてコネクタ本体１０内に退避していた係合爪（図示せず）がコネクタ本体１０外に進出し、インレット２１の係合溝（図示せず）に係合する。

　係合爪は、コネクタ本体１０に設けられた解除釦１４が押されると、コネクタ本体１０内に退避して係合溝との係合が解除される。また、コネクタ本体１０内には、係合爪がコネクタ本体１０内に退避しているときにオフとなり、係合爪がコネクタ本体１０外に進出しているときにオンとなるスイッチ１８（図４Ｄ参照）も収納されている。なお、コネクタ本体１０の形状及び構造は本実施形態に限定されない。

　ケーブル１５は、一対の電源線１５１，１５２と複数の通信線と接地線とを有し、複数の通信線には、後述のロック機構部１７を駆動するための制御線１５３，１５４や、上述のＣＡＮ通信用の信号線、アナログ信号伝送用の伝送線などが含まれる。

　ところで、ケーブル１５が断線し、且つ短絡が生じて電動車両２の車両コンタクタ２２が溶着した場合、電力変換装置３からの給電は停止するが、車両コンタクタ２２が溶着しているため、インレット２１の電源用コンタクトに蓄電池２３の電圧に応じた電圧が印加される。そのため、充電中又は放電中において、利用者が電源用コンタクトに触れられないようにコネクタ１が電動車両２から外れないようにする必要がある。

　上述の文献１に示した給電用コネクタでは、充電中又は放電中は電磁コイルにより解除レバーが２次ロックされており、解除レバーを操作しても給電側コネクタが受電側コネクタから外れないようになっている。しかしながら、断線などによって電磁コイルへの給電が停止されると電磁コイルが消磁され、電磁コイルによる２次ロックが解除されてしまう。その結果、充電中又は放電中であるにもかかわらず解除レバーを操作することで、給電側コネクタが受電側コネクタから取り外されてしまう可能性があった。

　そこで本実施形態では、上記問題点を解決するために、以下に説明するロック機構部１７を採用している。

　ロック機構部１７は、電動車両２のインレット２１から接続部１１が外れないように接続部１１を機械的にロックする。このロック機構部１７は、図３Ａに示すように、第１コイル１７１ａ及び第２コイル１７１ｂと、ｃ接点を具備するスイッチ１７２と、第１コイル１７１ａ、第２コイル１７１ｂの励磁によって動作するプランジャ１７７（図１参照）とを有する。プランジャ１７７は、接続部１１をロックする位置（以下、ロック位置という。）と接続部１１をロックしない位置（以下、非ロック位置という。）との間で移動自在となっている。

　第１コイル１７１ａ及び第２コイル１７１ｂは、通電時に発生する磁気吸引力が互いに逆向きとなるように配置されており、第１コイル１７１ａ及び第２コイル１７１ｂの一端（図３Ａ中の下端）は、制御線１５４を介して電力変換装置３の直流電源３２の負極に接続されている。

　また、第１コイル１７１ａの他端（図３Ａ中の上端）は、スイッチ１７２のａ接点（接点１７２３）に接続され、第２コイル１７１ｂの他端は、スイッチ１７２のｂ接点（接点１７２２）に接続されている。さらに、スイッチ１７２の共通接点（コモン）（接点１７２１）は、制御線１５３及びスイッチ３１を介して直流電源３２の正極に接続されている。

　ここに、スイッチ１７２は、プランジャ１７７によって入／切される操作子を有しており、プランジャ１７７の位置に応じてａ接点又はｂ接点に切り替えられる。

　プランジャ１７７が非ロック位置にある状態では、スイッチ１７２はｂ接点に接続されている。この状態で電力変換装置３より直流電力が供給されると、プランジャ１７７がロック位置まで移動し、スイッチ１７２がａ接点に切り替わる。また、プランジャ１７７がロック位置にある状態で電力変換装置３より直流電力が供給されると、プランジャ１７７が非ロック位置まで移動し、スイッチ１７２がｂ接点に切り替わる。なお、プランジャ１７７の位置とスイッチ１７２の関係は逆であってもよい。

　ここに本例では、第１コイル１７１ａ、第２コイル１７１ｂ及びスイッチ１７２により駆動部が構成されている。また本例では、プランジャ１７７により可動部が構成されている。つまり本例では、上述のように、駆動部として自己保持型ソレノイドを用いている。

　本例のロック機構部１７を用いた場合、プランジャ１７７がロック位置又は非ロック位置にある状態で電力変換装置３からの給電を停止しても、プランジャ１７７はその位置に保持される。そのため、例えば充電中や放電中に電力変換装置３からの給電が停止されてもロック状態が解除されにくいコネクタ１及び電力変換システムを提供することができる。また、励磁するコイルを、スイッチ１７２により第１コイル１７１ａ又は第２コイル１７１ｂに切り替えるだけでプランジャ１７７の移動方向を切り替えることができるので、電力変換装置３側で出力電圧の極性を切り替えなくてもよい。

　図３Ｂはロック機構部１７の別の例を示す概略回路図である。このロック機構部１７は、１つのコイル１７１ｃと、互いに連動する２回路のｃ接点を具備するスイッチ１７３（第４スイッチ）と、プランジャ１７７（図１参照）とを有する。図３Ａでは、励磁するコイルを、スイッチ１７２により第１コイル１７１ａ又は第２コイル１７１ｂに切り替えることでプランジャ１７７の移動方向を切り替えたが、図３Ｂでは、スイッチ１７３によりコイル１７１ｃに印加する電圧の極性を切り替えることでプランジャ１７７の移動方向を切り替えている。

　スイッチ１７３は、プランジャ１７７によって入／切される操作子を有しており、プランジャ１７７の位置に応じてａ接点（接点１７３３）又はｂ接点（接点１７３２）に切り替えられる。このスイッチ１７３は、ｂ接点（図３Ｂ中の上側）に接続されているときにコイル１７１ｃに流れる電流の向きと、ａ接点（図３Ｂ中の下側）に接続されているときにコイル１７１ｃに流れる電流の向きとが逆向きとなるようにコイル１７１ｃに接続されている。

　プランジャ１７７が非ロック位置にある状態では、スイッチ１７３はｂ接点に接続されている。この状態で電力変換装置３より直流電力が供給されると、プランジャ１７７がロック位置まで移動し、スイッチ１７３がａ接点に切り替わる。また、プランジャ１７７がロック位置にある状態で電力変換装置３より直流電力が供給されると、プランジャ１７７が非ロック位置まで移動し、スイッチ１７３がｂ接点に切り替わる。なお、プランジャ１７７の位置とスイッチ１７３の関係は逆であってもよい。

　ここに本例では、コイル１７１ｃ及びスイッチ１７３により駆動部が構成され、プランジャ１７７により可動部が構成されている。つまり本例においても、駆動部として自己保持型ソレノイドを用いている。

　本例のロック機構部１７を用いた場合、プランジャ１７７がロック位置又は非ロック位置にある状態で電力変換装置３からの給電を停止しても、プランジャ１７７はその位置に保持される。そのため、例えば充電中や放電中に電力変換装置３からの給電が停止されてもロック状態が解除されにくいコネクタ１及び電力変換システムを提供することができる。また、スイッチ１７３によりコイル１７１ｃに印加する電圧の極性を切り替えるだけでプランジャ１７７の移動方向を切り替えることができるので、電力変換装置３側で出力電圧の極性を切り替えなくてもよい。

　また、従来の給電用コネクタでは、充電中又は放電中は電磁コイルに対して常時通電しており、電磁コイルに流れる電流が所定の閾値以上か否かでプランジャの位置を検出できるようになっている。

　一方、本実施形態のコネクタ１では、可動部（プランジャ１７７）がロック位置又は非ロック位置に移動するまでしか通電していないため、上述の方法では可動部の位置を検出することができない。そこで本実施形態では、可動部の位置を検出できるように、以下の方法を採用している。

　図４Ａはロック機構部１７のさらに別の例を示す概略回路図である。このロック機構部１７は、駆動部１７ａとスイッチ１７４（第１スイッチ）とを有する。なお、駆動部１７ａについては、図３Ａ又は図３Ｂに示した構成を用いている。ロック機構部１７は、電力変換装置３との間が制御線１５３，１５４及び基準電位線１５５により接続されている。なお本例では、直流電源３２の負極（フレームグランド）を基準電位に設定している。

　スイッチ１７４は、プランジャ１７７（図１参照）によって入／切される操作子を有し、制御線１５４と基準電位線１５５の間に介挿されており、プランジャ１７７がロック位置にある状態でオン、プランジャ１７７が非ロック位置にある状態でオフになる。なお、プランジャ１７７の位置とスイッチ１７４の関係は逆であってもよい。

　プランジャ１７７が非ロック位置にある状態では、スイッチ１７４はオフになっている。この状態で電力変換装置３より直流電力が供給されると、プランジャ１７７がロック位置まで移動し、スイッチ１７４がオンになる。このとき、スイッチ１７４がオンになることで、駆動部１７ａに流れる電流の一部がスイッチ１７４を介して基準電位線１５５側へ分流する。

　すなわち、プランジャ１７７がロック位置にある状態では、制御線１５３に流れる電流と制御線１５４に流れる電流との間に電流差が生じ、電力変換装置３に設けられた位置判断部３３は、この電流差を検出することでプランジャ１７７がロック位置にあると判断する。

　また、プランジャ１７７がロック位置にある状態で電力変換装置３より直流電力が供給されると、プランジャ１７７が非ロック位置まで移動し、スイッチ１７４がオフになる。このとき、スイッチ１７４がオフになることで、制御線１５３に流れる電流と制御線１５４に流れる電流とが等しくなり、位置判断部３３は、電流差がないことからプランジャ１７７が非ロック位置にあると判断する。

　ここに本例では、制御線１５３により第１給電線が構成され、制御線１５４により第２給電線が構成されている。また本例では、スイッチ１７４及び制御線１５３，１５４により位置検出部が構成されている。

　本例のロック機構部１７を用いた場合、プランジャ１７７の位置に応じてスイッチ１７４のオン／オフを切り替えることで、制御線１５４を介して電力変換装置３へ戻る電流の大きさをプランジャ１７７の位置に応じて変化させることができる。そして、電力変換装置３の位置判断部３３は、制御線１５３に流れる電流と制御線１５４に流れる電流との間の電流差の有無によりプランジャ１７７の位置を判断することができる。

　なお、図４Ａにおいて、カレントトランスを制御線１５４のみに設け、位置判断部３３が、制御線１５４に流れる電流値からプランジャ１７７の位置を判断するようにしてもよい。また本例において、ロック機構部１７の電気的状態とは、スイッチ１７４のオンオフ状態である。

　図４Ｂはロック機構部１７のまたさらに別の例を示す概略構成図である。このロック機構部１７は、駆動部１７ａと、ｃ接点を具備するスイッチ１７５（第２スイッチ）とを有する。なお、駆動部１７ａについては、図３Ａ又は図３Ｂに示した構成を用いている。ロック機構部１７は、電力変換装置３との間が制御線１５３，１５４及び基準電位線１５５により接続されている。なお本例では、直流電源３２の負極（フレームグランド）を基準電位に設定している。

　スイッチ１７５は、プランジャ１７７（図１参照）によって入／切される操作子を有し、共通接点（コモン）（接点１７５１）が駆動部１７ａに接続され、さらにａ接点（接点１７５３）が制御線１５４に接続されるとともにｂ接点（接点１７５２）が基準電位線１５５に接続されている。そして、プランジャ１７７がロック位置にある状態では、スイッチ１７５がａ接点に切り替わり、プランジャ１７７が非ロック位置にある状態では、スイッチ１７５がｂ接点に切り替わる。なお、プランジャ１７７の位置とスイッチ１７５の関係は逆であってもよい。

　プランジャ１７７が非ロック位置にある状態では、スイッチ１７５はｂ接点に接続されている。この状態で電力変換装置３より直流電力が供給されると、プランジャ１７７がロック位置まで移動し、スイッチ１７５がａ接点に切り替わる。このとき、スイッチ１７５がａ接点に切り替わることで、駆動部１７ａを流れる電流は制御線１５４を介して電力変換装置３へ戻る。

　また、プランジャ１７７がロック位置にある状態で電力変換装置３より直流電力が供給されると、プランジャ１７７が非ロック位置まで移動し、スイッチ１７５がｂ接点に切り替わる。このとき、スイッチ１７５がｂ接点に切り替わることで、駆動部１７ａを流れる電流は基準電位線１５５を介して電力変換装置３へ戻る。

　そして、電力変換装置３に設けられた位置判断部３３は、制御線１５４に電流が流れていることを検出するとプランジャ１７７がロック位置にあると判断し、基準電位線１５５に電流が流れていることを検出するとプランジャ１７７が非ロック位置にあると判断する。

　ここに本例では、制御線１５３により第１給電線が構成され、制御線１５４により第２給電線が構成されている。また本例では、スイッチ１７５、制御線１５４及び基準電位線１５５により位置検出部が構成されている。

　本例のロック機構部１７を用いた場合、プランジャ１７７の位置に応じてスイッチ１７５を切り替えることで、制御線１５４及び基準電位線１５５の何れか一方に電流を流すことができる。そして、電力変換装置３の位置判断部３３は、制御線１５４及び基準電位線１５５の何れに電流が流れているかによりプランジャ１７７の位置を判断することができる。

　なお本例において、ロック機構部１７の電気的状態とは、スイッチ１７５によるａ接点又はｂ接点への接続状態である。

　図４Ｃはロック機構部１７のまたさらに別の例を示す概略回路図である。このロック機構部１７は、駆動部１７ａと、抵抗１７６（インピーダンス素子）及びスイッチ１７４（第３スイッチ）の直列回路とを有する。抵抗１７６及びスイッチ１７４の直列回路は、駆動部１７ａと並列に接続されている。なお、駆動部１７ａについては、図３Ａ又は図３Ｂに示した構成を用いている。

　スイッチ１７４は、プランジャ１７７（図１参照）によって入／切される操作子を有し、プランジャ１７７がロック位置にある状態でオン、プランジャ１７７が非ロック位置にある状態でオフになる。なお、プランジャ１７７の位置とスイッチ１７４の関係は逆であってもよい。

　プランジャ１７７が非ロック位置にある状態では、スイッチ１７４はオフになっている。この状態で電力変換装置３より直流電力が供給されると、プランジャ１７７がロック位置まで移動し、スイッチ１７４がオンになる。このとき、スイッチ１７４がオンになることで、駆動部１７ａに流れる電流とスイッチ１７４を介して抵抗１７６に流れる電流とが制御線１５３に流れる。

　また、プランジャ１７７がロック位置にある状態で電力変換装置３より直流電力が供給されると、プランジャ１７７が非ロック位置まで移動し、スイッチ１７４がオフになる。このとき、スイッチ１７４がオフになることで、駆動部１７ａに流れる電流のみが制御線１５３に流れる。

　そして、電力変換装置３に設けられた位置判断部３３は、制御線１５３に流れる電流が駆動部１７ａに流れる電流のみである場合には、プランジャ１７７が非ロック位置にあると判断する。また、位置判断部３３は、制御線１５３に流れる電流が駆動部１７ａに流れる電流と抵抗１７６に流れる電流の和である場合には、プランジャ１７７がロック位置にあると判断する。ここに本例では、スイッチ１７４、抵抗１７６及び制御線１５３により位置検出部が構成されている。

　本例のロック機構部１７を用いた場合、プランジャ１７７の位置に応じてスイッチ１７４のオン／オフを切り替えることで、制御線１５３に流れる電流の大きさをプランジャ１７７の位置に応じて変化させることができる。そして、電力変換装置３の位置判断部３３は、制御線１５３に流れる電流の大きさによりプランジャ１７７の位置を判断することができる。

　なお本例において、ロック機構部１７の電気的状態とは、スイッチ１７４のオンオフ状態である。

　図４Ｄはロック機構部１７のさらにまた別の例を示す概略回路図である。このロック機構部１７は、駆動部１７ａとスイッチ１７４とを有する。スイッチ１７４は、抵抗を介して直流電源に接続されており、スイッチ１７４のオン／オフに応じた電圧信号が電力変換装置３に対して出力される。なお、駆動部１７ａについては、図３Ａ又は図３Ｂに示した構成を用いている。

　また、スイッチ１７４は、プランジャ１７７（図１参照）によって入／切される操作子を有し、プランジャ１７７がロック位置にある状態でオン、プランジャ１７７が非ロック位置にある状態でオフになる。なお、プランジャ１７７の位置とスイッチ１７４の関係は逆であってもよい。

　プランジャ１７７が非ロック位置にある状態では、スイッチ１７４はオフになっている。この状態で電力変換装置３より直流電力が供給されると、プランジャ１７７がロック位置まで移動し、スイッチ１７４がオンになる。このとき、スイッチ１７４がオンになることで抵抗に電流が流れ、電力変換装置３に対してＬレベル（ローレベル）の電圧信号が出力される。

　また、プランジャ１７７がロック位置にある状態で電力変換装置３より直流電力が供給されると、プランジャ１７７が非ロック位置まで移動し、スイッチ１７４がオフになる。このとき、スイッチ１７４がオフになることで抵抗に電流が流れなくなり、電力変換装置３に対してＨレベル（ハイレベル）の電圧信号が出力される。

　そして、電力変換装置３に設けられた位置判断部３３は、ロック機構部１７より入力される電圧信号がＬレベルである場合にはプランジャ１７７がロック位置にあると判断し、電圧信号がＨレベルである場合にはプランジャ１７７が非ロック位置にあると判断する。ここに本例では、スイッチ１７４により位置検出部が構成されている。

　本例のロック機構部１７を用いた場合、プランジャ１７７の位置に応じてスイッチ１７４のオン／オフを切り替えることで、電力変換装置３に対して出力する電圧信号のＨ／Ｌレベルを変化させることができる。そして、電力変換装置３の位置判断部３３は、電圧信号のＨ／Ｌレベルによりプランジャ１７７の位置を判断することができる。

　なお本例において、ロック機構部１７の電気的状態とは、スイッチ１７４のオンオフ状態である。

　なお、本実施形態では、図３Ｂに示すように、駆動部に流れる電流の向きを切り替えるスイッチ１７３をロック機構部１７側に設けたが、例えば図３Ｃに示すように、駆動部に流れる電流の向きを切り替えるスイッチ３４を電力変換装置３側に設けてもよい。また、図示は省略しているが、図３Ａ中のスイッチ１７２を電力変換装置３側に設けてもよい。

　また、本実施形態では、図４Ａ～図４Ｃにおいて、プランジャ１７７がロック位置又は非ロック位置に移動する間だけ電力変換装置３より駆動部に給電しているが、充電中又は放電中において定期的にプランジャ１７７の位置を確認するのが好ましい。そのため、プランジャ１７７がロック位置又は非ロック位置に到達した後も電力変換装置３から駆動部に定期的に位置検出用のパルス電流を出力するのが好ましく、これによりプランジャ１７７の位置を常時監視することができる。

　なおこの場合、パルス電流の大きさによってはプランジャ１７７が動く可能性があるため、プランジャ１７７が動かない程度の微小電流を短時間出力するようにすればよい。

　さらに、本実施形態では、駆動部が自己保持型ソレノイドの場合を例に説明したが、駆動部は自己保持型ソレノイドに限定されない。例えば、駆動部の動力源としてＤＣモータを用いてもよい。この場合、ボールねじや、ラック・ピニオン機構、クランク機構などをＤＣモータと組み合わせることで回転運動を直線運動に変換すればよく、さらにＤＣモータの回転運動を直線運動に変換できれば、上記以外の機構を用いてもよい。また、駆動部の動力源としてＤＣモータの代わりに、超音波モータなどを用いてもよい。

　以上説明したように、本実施形態の電気接続用コネクタ１は、接続部１１と、ロック機構部１７とを備える。接続部１１は、蓄電池２３を搭載した電動車両２（機器）のインレット２１（受け側コネクタ）に対して挿抜自在に接続される。ロック機構部１７は、インレット２１から接続部１１が外れないように接続部１１を機械的にロックする。また、ロック機構部１７は、プランジャ１７７（可動部）と、駆動部（コイル１７１及びスイッチ１７２）とを有する。プランジャ１７７は、接続部１１をロックする位置と接続部１１をロックしない位置との間で移動する。前記駆動部は、ケーブル１５を介して電気的に接続された電力変換装置３からの給電によりプランジャ１７７を駆動し且つ電力変換装置３からの給電が停止された場合でもプランジャ１７７の位置を保持する。

　また、本実施形態の電気接続用コネクタ１のように、ロック機構部１７は、位置検出部（スイッチ１７４及び制御線１５３，１５４）をさらに有しているのが好ましい。前記位置検出部は、プランジャ１７７の位置を検出し、検出した位置に応じて電力変換装置３から見たロック機構部１７の電気的状態を変化させる。

　また、本実施形態の電気接続用コネクタ１のように、位置検出部（スイッチ１７４）は、プランジャ１７７の位置に応じてＨ／Ｌレベルが切り替わる電圧信号を出力するのが好ましい。

　また、本実施形態の電気接続用コネクタ１のように、駆動部１７ａは、電力変換装置３との間が制御線１５３（第１給電線）、制御線１５４（第２給電線）及び基準電位線１５５により接続され、且つ制御線１５３，１５４が両端に接続されているのが好ましい。位置検出部（スイッチ１７４及び制御線１５３，１５４）は、制御線１５４と基準電位線１５５との間に介挿され、プランジャ１７７の位置に応じてオン／オフするスイッチ１７４（第１スイッチ）を有している。

　また、本実施形態の電気接続用コネクタ１のように、駆動部１７ａは、電力変換装置３との間が制御線１５３（第１給電線）、制御線１５４（第２給電線）及び基準電位線１５５により接続され、制御線１５３は駆動部１７ａの一端に接続されているのが好ましい。位置検出部（スイッチ１７５、制御線１５４及び基準電位線１５５）は、駆動部１７ａの他端に接続される線を制御線１５４及び基準電位線１５５の何れか一方に切り替えるスイッチ１７５（第２スイッチ）を有している。

　また、本実施形態の電気接続用コネクタ１のように、位置検出部（スイッチ１７４、抵抗１７６及び制御線１５３）は、駆動部１７ａと並列に接続される抵抗１７６（インピーダンス素子）及びスイッチ１７４（第３スイッチ）の直列回路を有するのが好ましい。スイッチ１７４は、プランジャ１７７の位置に応じてオン／オフする。

　また、本実施形態の電気接続用コネクタ１のように、駆動部１７ａは、電力変換装置３から定期的に位置検出用のパルス電流が入力されるのが好ましい。前記位置検出部は、前記パルス電流に基づいてプランジャ１７７の位置を検出する。

　また、本実施形態の電気接続用コネクタ１のように、駆動部１７ａは、自己保持型ソレノイドであるのが好ましい。

　また、本実施形態の電気接続用コネクタ１のように、駆動部１７ａは、直流モータを動力源としているのが好ましい。

　また、本実施形態の電気接続用コネクタ１のように、駆動部（コイル１７１及びスイッチ１７２）は、第１コイル１７１ａ及び第２コイル１７１ｂを有しているのが好ましい。第１コイル１７１ａは、通電時に接続部１１をロックする位置へプランジャ１７７を移動させる磁気吸引力を発生する。第２コイル１７１ｂは、通電時に接続部１１をロックしない位置へプランジャ１７７を移動させる磁気吸引力を発生する。

　また、本実施形態の電気接続用コネクタ１のように、ロック機構部１７は、スイッチ１７３（第４スイッチ）を有しているのが好ましい。スイッチ１７３は、接続部１１をロックする位置へプランジャ１７７を移動させる際に駆動部（コイル１７１及びスイッチ１７３）に流れる電流の向きと、接続部１１をロックしない位置へプランジャ１７７を移動させる際に前記駆動部に流れる電流の向きとが逆向きとなるように、前記駆動部に印加する電圧の極性を切り替える。

　本実施形態の電力変換システムは、電気接続用コネクタ１と、電力変換装置３とを備えている。

Claims (12)

1. 　蓄電池を搭載した機器の受け側コネクタに対して挿抜自在に接続される接続部と、前記受け側コネクタから前記接続部が外れないように前記接続部を機械的にロックするロック機構部と、を備え、
   　前記ロック機構部は、前記接続部をロックする位置と前記接続部をロックしない位置との間で移動する可動部と、ケーブルを介して電気的に接続された電力変換装置からの給電により前記可動部を駆動し且つ前記電力変換装置からの給電が停止された場合でも前記可動部の位置を保持する駆動部とを有していることを特徴とする電気接続用コネクタ。
2. 　前記ロック機構部は、前記可動部の位置を検出し、検出した位置に応じて前記電力変換装置から見た前記ロック機構部の電気的状態を変化させる位置検出部をさらに有していることを特徴とする請求項１記載の電気接続用コネクタ。
3. 　前記位置検出部は、前記可動部の位置に応じてＨ／Ｌレベルが切り替わる電圧信号を出力することを特徴とする請求項２記載の電気接続用コネクタ。
4. 　前記駆動部は、前記電力変換装置との間が第１給電線、第２給電線及び基準電位線により接続され、且つ前記第１給電線及び前記第２給電線が両端に接続されており、
   　前記位置検出部は、前記第２給電線と前記基準電位線との間に介挿され、前記可動部の位置に応じてオン／オフする第１スイッチを有していることを特徴とする請求項２記載の電気接続用コネクタ。
5. 　前記駆動部は、前記電力変換装置との間が第１給電線、第２給電線及び基準電位線により接続され、前記第１給電線は前記駆動部の一端に接続されており、
   　前記位置検出部は、前記駆動部の他端に接続される線を前記第２給電線及び前記基準電位線の何れか一方に切り替える第２スイッチを有していることを特徴とする請求項２記載の電気接続用コネクタ。
6. 　前記位置検出部は、前記駆動部と並列に接続されるインピーダンス素子及び第３スイッチの直列回路を有し、前記第３スイッチは前記可動部の位置に応じてオン／オフすることを特徴とする請求項２記載の電気接続用コネクタ。
7. 　前記駆動部は、前記電力変換装置から定期的に位置検出用のパルス電流が入力され、
   　前記位置検出部は、前記パルス電流に基づいて前記可動部の位置を検出することを特徴とする請求項４～６の何れか１項に記載の電気接続用コネクタ。
8. 　前記駆動部は、自己保持型ソレノイドであることを特徴とする請求項１～７の何れか１項に記載の電気接続用コネクタ。
9. 　前記駆動部は、直流モータを動力源としていることを特徴とする請求項１～７の何れか１項に記載の電気接続用コネクタ。
10. 　前記駆動部は、通電時に前記接続部をロックする位置へ前記可動部を移動させる磁気吸引力を発生する第１コイルと、通電時に前記接続部をロックしない位置へ前記可動部を移動させる磁気吸引力を発生する第２コイルとを有していることを特徴とする請求項８記載の電気接続用コネクタ。
11. 　前記ロック機構部は、第４スイッチを有し、
    　前記第４スイッチは、前記接続部をロックする位置へ前記可動部を移動させる際に前記駆動部に流れる電流の向きと、前記接続部をロックしない位置へ前記可動部を移動させる際に前記駆動部に流れる電流の向きとが逆向きとなるように、前記駆動部に印加する電圧の極性を切り替えることを特徴とする請求項８又は９記載の電気接続用コネクタ。
12. 　請求項１～１１の何れか１項に記載の電気接続用コネクタと、前記電力変換装置と、を備えていることを特徴とする電力変換システム。

Images