JP5514021B2 - 電気自動車の充電装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車の充電装置に関するものである。

充電装置を使用した電気自動車の充電は、例えば、特許文献１に記載されるように、充電装置と電気自動車とを充電ケーブルにより接続して行われ、この場合の充電ケーブルの発熱による事故を防止する構造としては、特許文献２に記載のものが知られている。

特許文献２に記載の発明において、充電ケーブルは、格納性を向上させるためにドラムに巻き取られた状態で収容される。充電ケーブルの巻回量は巻回最外径位置を判定するコードセンサにより監視されており、充電ケーブルへの通電電流を巻回量に応じて増減させることによって充電ケーブルの発熱による溶損が防止される。

特許第４３５３１９７号公報 特許第３９２５２３０号公報

しかし、上述した特許文献２記載の発明においては、充電電流の調整により想定外の充電時間がかかってしまうことがあり、使い勝手が悪い上に、充電ケーブルが巻回状態であるときにのみ適用可能であり、汎用性に劣るという欠点がある。

本発明は、以上の欠点を解消すべくなされたものであって、充電ケーブルの溶損等を確実に防止することができ、かつ使い勝手も低下することのない電気自動車の充電装置の提供を目的とする。

充電装置は、装置本体１に連結され、先端に配線用接続器２を備えた充電ケーブル４と、配線用接続器２の装置本体１からの間隔を計測する計測手段５と、充電ケーブル４への通電を制御するための通電制御部６とを有する。

充電ケーブル４には、配線用接続器２が所定の初期位置にあるとき、配線用接続器２を電気自動車１５の受電部１５ａまで移動させるための余長が設定されており、この余長は、カール状をなす余長吸収部３において吸収される。そして、この余長吸収部３における余長吸収状態が密で、充電ケーブル４が混雑状態にあると内部抵抗、あるいは電磁的作用によるジュール熱の発生、および重なり等による放熱効率の低下による発熱の原因となる。

このように通電時に問題となる充電ケーブル４の余長吸収部３は、一般に配線用接続器２が装置本体１から離れるほど解消され、同時に発熱の原因も解消されることから、配線用接続器２の装置本体１からの間隔を計測することにより発熱の危険を一定程度推測できる。

本発明は、以上の認識の下なされたもので、配線用接続器２と装置本体１との間隔を適宜の計測手段５により計測し、計測結果が所定値、すなわち、有害な余長吸収状態の解消が期待できる値を超えたことを通電開始の必要条件とすることによって、熱的条件が悪い状態での通電を確実に防止し、充電時の安全性の向上を可能にしたものである。

とりわけ、家庭用電源を充電用電源１６として使用する電気自動車１５の充電は、無人環境下での比較的長時間の通電が行われるために、発熱による不具合が発生した際の発見が遅れやすく、発熱による火災等の災害の原因となる虞があるが、発熱による絶縁皮膜の焼損等の虞のある状態では通電されない本発明においては、このような災害原因を完全に除去することができる。

また、余長吸収部３における密状態の解消は、通電開始条件として設定されており、上述した特許文献２記載の従来例のように、通電電流値を低下させるものでないために、低電流値による充電が行われた結果、充電時間が予想以上に長引いてしますような、使い勝手の低下も引き起こすことがない。

本発明は、熱的条件を悪化させる充電ケーブル４の余長吸収部３の密状態の解消を配線用接続器２と装置本体１との間の距離により推定するもので、計測手段５には、配線用接続器２と装置本体１との間の間隔を計測可能であれば、例えば、光学センサ等を使用することが可能である。

また、充電装置は、
装置本体１に連結され、先端に配線用接続器２を備えた充電ケーブル４を有し、
かつ、一端が充電ケーブル４のカール状の余長吸収部３を挟んだ一方に連結され、該余長吸収部３における余長に比して短寸で余長吸収部３内を通過して充電ケーブル４に沿って配索される計測ケーブル７と、
計測ケーブル７のパス長が、通電に伴って発熱による事故が推測される前記余長吸収部３の有害な余長吸収状態の解消が期待できる所定の閾値に達した際の計測ケーブル７の移動端側に設けた被検知部８を検出する検出スイッチ９と、
前記検出スイッチ９における被検知部８の検出を必要条件として前記充電ケーブル４への通電を開始する通電制御部６と、
を有して構成することが可能であり、この場合、充電ケーブル４の余長吸収部３の解消状態をより正確に判定することが可能になる。

この発明において、計測ケーブル７は、コードをカールさせたカール部からなる余長吸収部３を挟んだ一方に一端が連結されるとともに、他端を移動端として充電ケーブル４に沿って配索される。計測ケーブル７の配索は、カール部の中心部を挿通させることによって実現できる。

余長吸収部３での計測ケーブル７の通過経路は、例えば、余長吸収部３がカール部として形成される場合にはカール部３の中心部を通過する直線経路、あるいは適宜の余長をもった曲線経路等、充電ケーブル４の余長に比して短寸で余長吸収部３を通過する経路に設定される。

計測ケーブル７の移動端側には被検知部８が設けられており、この被検知部８は、計測ケーブル７の充電ケーブル４への連結端が移動して充電ケーブル４の余長吸収部３が解消するに伴って移動し、検出スイッチ９は、配線用接続器２と装置本体１との間隔が所定の閾値に達した際の被検知部８の位置を検出するように構成される。検出スイッチ９は、例えば、短絡用端子として形成される被検知部８により短絡される開放端子として、あるいは、突起状等に形成される移動端の通過によりＯＮ操作されるマイクロスイッチとして構成される。

したがってこの発明においては、計測ケーブル７は、上述した発明における計測手段５として、すなわち、配線用接続器２の装置本体１との間隔を計測する手段として機能させるのに加え、例えば、配線用接続器２を装置本体１に近接させた状態のまま、例えば、カール部３を蛇行させる等して余長解消を行った運用も可能になる。

さらに、充電装置には、一端が充電ケーブル４の余長吸収部３を挟んだ一方に連結され、該余長吸収部３における余長に比して短寸で余長吸収部３内を通過して充電ケーブル４に沿って配索される第２計測ケーブル１０と、第２計測ケーブル１０のパス長が所定の閾値に達した際の第２計測ケーブル１０の移動端側に設けた第２被検知部１１を検出する第２検出スイッチ１２を付加することができる。この場合、通電制御部６は、前記第２検出スイッチ１２における第２被検知部１１の検出を条件に配線用接続器２への通電を停止する。

したがってこの発明において、第２検出スイッチ１２における検出タイミングを、充電ケーブル４への負荷発生防止に必要な余長が吸収される寸法に設定すると、充電ケーブル４への過負荷による断線前に給電を停止させることができるために、瞬断による充電装置、あるいは車両へのダメージ、さらには電圧が印加された導電線の露出による感電事故等を確実に防止できる。

さらに、充電装置には、配線用接続器２を装置本体１に拘束して該配線用接続器２の装置本体１からの取り外しを規制するロック装置１３と、認証成立によりロック装置１３のロックを解除する認証装置１４とを加え、利用者を限定することができる。

認証装置１４には、暗証番号照合装置、生体認証装置１４等のほかに、車両のドアロックを施解錠する際に使用する施解錠キーにより操作されるシリンダ錠、あるいは、ドアロックを操作するために携帯型発信器から発信されるキーコード信号に対する認証装置１４として構成することができる。
なお、本発明によれば、
装置本体１に連結され、先端に配線用接続器２を備えるとともに、適宜箇所に余長吸収部３が形成された充電ケーブル４と、
配線用接続器２の装置本体１からの間隔を計測する計測手段５と、
前記計測手段５における計測長が所定の閾値に達したことを必要条件として前記充電ケーブル４への通電を開始する通電制御部６と、
を有する電気自動車の充電装置や、あるいは、
装置本体１に連結され、先端に配線用接続器２を備えた充電ケーブル４と、
一端が充電ケーブル４の余長吸収部３を挟んだ一方に連結され、該余長吸収部３における余長に比して短寸で通過して充電ケーブル４に沿って配索される計測ケーブル７と、
計測ケーブル７のパス長が所定の閾値に達した際の計測ケーブル７の移動端側に設けた被検知部８を検出する検出スイッチ９と、
前記検出スイッチ９における被検知部８の検出を必要条件として前記充電ケーブル４への通電を開始する通電制御部６と、
を有する電気自動車の充電装置を提供することも可能である。

本発明によれば、充電ケーブルの溶損等を確実に防止することができ、かつ使い勝手も低下することがない。

本発明を示す図で、（ａ）は非通電状態を示す図、（ｂ）は計測手段の余長が解消された状態を示す図、（ｃ）は通電状態を示す図である。 検出スイッチを示す図で、（ａ）は非検出状態を示す図、（ｂ）は検出状態を示す図である。 図１の変形例を示す図で、（ａ）は全体図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。 本発明の他の実施の形態を示す図である。 参考例を示す図である。

図１に示すように、充電装置は、装置本体１と、装置本体１に連結される充電ケーブル４と、計測手段５とを有する。

充電ケーブル４には、無負荷状態でカール形状を維持するカール部（余長吸収部３）を備えたカールコードが使用され、先端に配線用接続器２が連結される。電気自動車１５にはバッテリ１５ｂが搭載され、バッテリ１５ｂへの充電は、上記配線用接続器２を電気自動車１５の受電部１５ａに接続した状態で電気自動車１５に給電し、充電制御部１５ｃにおいてＡＣ／ＤＣ変換して行われる。配線用接続器２には、プラグ、コンセント、あるいは充電パドル等が使用される。

充電用電源１６として使用される商用電源が引き込まれる装置本体１には、充電ケーブル４への配線経路を断接するリレー、あるいは半導体リレーからなる通電スイッチ１８が配置され、通電制御部６から出力されるリレー駆動信号により開閉駆動される。

さらに、装置本体１には、スイッチ検出部１９、認証装置１４、および確認スイッチ２０が配置され、通電制御部６は、上記スイッチ検出部１９におけるスイッチＯＮ信号の検出、認証装置１４における認証成立、および確認スイッチ２０の押下操作の検出の全条件の充足により通電スイッチ１８を閉成駆動して通電を開始する。認証装置１４には、カード型ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）１４ａを認証対象とするＲＦＩＤリーダが使用される。

図１、２に示すように、上記計測手段５は、一端が配線用接続器２に連結されてカール部３内を挿通する計測ケーブル７と、一端が装置本体１側に固定されてカール部３内を挿通する中空状のケーブル受け２１とを有する。ケーブル受け２１の先端にはタクティルスイッチ（検出スイッチ９）が固定され、このタクティルスイッチ９のリード線９ａが中空部を通って上記スイッチ検出部１９に接続される。

また、ケーブル受け２１の先端には嵌合凹部２１ａが形成され、計測ケーブル７の先端に形成される嵌合突部７ａが嵌合する。嵌合突部７ａと嵌合凹部２１ａとは、不用意に嵌合状態が解除されない程度の嵌合強度で連結し、連結状態において嵌合突部７ａの先端（被検知部８）がタクティルスイッチ９の操作ボタン９ｂを押下し、タクティルスイッチ９をＯＦＦ状態に保持する。

嵌合凹部２１ａと嵌合突部７ａとが連結した状態で計測ケーブル７とケーブル受け２１とは全体として適度の可撓性を有しており、配線用接続器２の動きに応じて適宜に湾曲することができる。

図１（ａ）に示す初期状態、すなわち、充電装置を使用しない状態において、配線用接続器２は、装置本体１に係止する等、装置本体１との間に適宜の間隔（Ｌ０）を隔てた適宜の初期位置に保持されている。この状態で、余長吸収部３におけるカール間の間隔は余長の効率的な吸収を考慮して近接しており、さらに、カール部３内を挿通する計測ケーブル７、あるいはケーブル受け２１の一方、または双方には、余長が設定されている。

この状態から車両１５への充電を行うために、配線用接続器２を車両１５側に近付けると、配線用接続器２と装置本体１との間隔が大きくなり、同時にカール間の間隔が開きながら余長が一定解消される。余長の解消に伴って、計測ケーブル７等の余長も適宜解消されて、配線用接続器２と装置本体１との間隔（Ｌ１）が所定値、詳しくは、カール間の間隔（Ｄ）が十分広くなって、長時間の通電を行っても絶縁被覆の溶損等、充電コードの有害な温度上昇が発生しない間隔になると、図１（ｂ）に示すように、計測ケーブル７等の余長が完全に解消される。

この後、さらに配線用接続器２が装置本体１から離れると（間隔Ｌ２）、計測ケーブル７とケーブル受け２１との間に引張力が作用して図２（ｂ）に示すように、嵌合凹部２１ａと嵌合突部７ａとの嵌合が解除される。嵌合突部７ａの嵌合凹部２１ａからの脱離に伴って、タクティルスイッチ９の操作ボタン９ｂへの被検知部８による押圧が解除されてＯＮ状態に移行する。

タクティクルスイッチ９の状態はスイッチ検出部１９において検出され、ＯＮ状態である場合、通電制御部６の計測結果フラグを立てる。

この実施の形態において、車両１５への充電は、配線用接続器２を車両１５の受電部１５ａに連結するとともに、所定の認証操作を行い、さらに確認スイッチ２０を押下操作して行われ、充電対象である車両１５と装置本体１との間隔が適正であると、図１（ｃ）に示すように、配線用接続器２を車両１５の受電部１５ａに連結した状態でタクティクルスイッチはＯＮとなり、通電制御部６の計測結果フラグが立てられる。

充電ケーブル４の適正位置での接続に加え、認証装置１４における認証が成立し、さらに、確認スイッチ２０を押下すると、通電制御部６における通電条件が全て充足するために、通電制御部６は通電スイッチ１８を閉成し、充電が開始する。

これに対し、上述したいずれかの条件が充足しない場合には、充電ケーブル４の通電が開始することはなく、とりわけ、計測結果フラグの有無により通電が制御されるために、カール部３が密で、長時間の通電による発熱等の発生する虞がある状態では通電することができないために、充電中の事故を防止することができる。

図３に上述した実施の形態の変形例を示す。なお、以下に示す変形例、実施の形態、あるいは参考例の説明において、上述した実施の形態と実質的に同一の構成要素は、図中に同一符号を付して説明を省略する。

この変形例は、上述した実施の形態に対して第２計測ケーブル１０、第２ケーブル受け２２、タクティクルスイッチ（第２検出スイッチ１２）、および第２検出スイッチ１２を監視する第２スイッチ検出部１９ｂを付加したものを示す。第２計測ケーブル１０、第２ケーブル受け２２、および第２検出スイッチ１２は、上述した実施の形態と同様に構成され、第２計測ケーブル１０、および第２ケーブル受け２１は、上述した実施の形態のものに比して大寸、正確には、充電ケーブル４の余長吸収が進んで、充電ケーブル４に引張力が負荷される程度まで配線用接続器２が上記計測手段５の作動位置を越えてさらに装置本体１から離隔等した際に作動するように設定される。

したがってこの変形例において、配線用接続器２を適正な位置に駐車された車両１５の受電部１５ａに接続した状態では、上述したように計測手段５は作動しており、他の条件が充足していると通電状態に保持される。この状態から、不用意に車両１５が動き出して配線用接続器２が装置本体１から離隔し、あるいは配線用接続器２が移動しない場合であっても、充電ケーブル４に足を引っ掛けて第２ケーブル受け２２、および第２計測ケーブル１０のパス長が長くなった場合には、第２検出スイッチ１２が動作し、充電が停止する。

図４にロック装置１３を設けた本発明の他の実施の形態を示す。ロック装置１３は、装置本体１に配線用接続器２を取り外し不能に拘束しており、ロックを解除するためには、認証装置１４における認証成立が要求される。

この結果、認証装置１４において認証可能なカード型ＲＦＩＤ１４ａを所持していない状態においては、配線用接続器２を取り外すことができないために、実質的に充電装置の利用権限を限定することが可能になる。

また、この実施の形態において、計測ケーブル７は、一端が配線用接続器２に固定されるとともに、カール部３内を挿通した後、プーリ２３により走行方向がガイドされて一端がケーブルドラム２４に巻回される。ケーブルドラム２４には計測ケーブル７を巻回する方向の付勢力がゼンマイバネにより付与されており、計測ケーブル７には最短パスを通過するようなテンションが付加される。

また、この計測ケーブル７の適宜箇所には、被検知部８が形成され、検出スイッチ９は被検知部８の通過を確認可能に形成される。本例では、被検知部８を突部状に形成し、検出スイッチ９を、突部が通過することにより作動するスイッチとして構成される。

さらに、計測ケーブル７には、図外の第２被検知部１１が形成される。第２被検知部１１は、計測ケーブル７の上記ケーブルドラムへの巻き取り部に同様に突部として形成されており、検出スイッチ９は、上記被検知部８を検出した後、再度の動作により第２被検知部１１を検出する。

したがってこの実施の形態において、計測ケーブル７は第２計測ケーブル１０を兼用するとともに、被検知部８、および検出スイッチ９は、各々第２被検知部１１、および第２検出スイッチ１２を兼用し、被検知部８の検出により通電可能、第２被検知部１１の検出により通電が停止される。

図５に参考例を示す。この参考例において、充電ケーブル４は、ゼンマイバネ等により巻き取り方向の付勢力が付与された巻き取りリール２５に巻回収容される。余長吸収部３である巻き取りリール２５による巻回部における余長吸収、すなわち、巻回巻き数が過大な場合に通電を規制するための計測ケーブル７は図４に示したものと同様に形成され、第２計測ケーブル１０を兼用する。

また、充電ケーブル４には余長吸収のためのカール部がないため、計測ケーブル７は、充電ケーブル４の適宜箇所に固定したケーブルガイド部材１７に形成した図外のケーブルガイドを利用して充電ケーブル４に沿って配索される。

１ 装置本体
２ 配線用接続器
３ 余長吸収部
４ 充電ケーブル
５ 計測手段
６ 通電制御部
７ 計測ケーブル
８ 被検知部
９ 検出スイッチ
１０ 第２計測ケーブル
１１ 第２被検知部
１２ 第２検出スイッチ
１３ ロック装置
１４ 認証装置

Claims (4)

1. 装置本体に連結され、先端に配線用接続器を備えるとともに、適宜箇所にカール状の余長吸収部が形成された充電ケーブルを有し、
   かつ、前記配線用接続器の装置本体からの間隔を計測する計測手段と、
   前記計測手段における計測長が、通電に伴って発熱による事故が推測される前記余長吸収部の有害な余長吸収状態の解消が期待できる所定の閾値に達したことを必要条件として前記充電ケーブルへの通電を開始する通電制御部と、
   を有する電気自動車の充電装置。
2. 装置本体に連結され、先端に配線用接続器を備えた充電ケーブルを有し、
   かつ、一端が充電ケーブルのカール状の余長吸収部を挟んだ一方に連結され、該余長吸収部における余長に比して短寸で余長吸収部内を通過して充電ケーブルに沿って配索される計測ケーブルと、
   計測ケーブルのパス長が、通電に伴って発熱による事故が推測される前記余長吸収部の有害な余長吸収状態の解消が期待できる所定の閾値に達した際の計測ケーブルの移動端側に設けられた被検知部を検出する検出スイッチと、
   前記検出スイッチにおける被検知部の検出を必要条件として前記充電ケーブルへの通電を開始する通電制御部と、
   を有する電気自動車の充電装置。
3. 一端が前記充電ケーブルの余長吸収部を挟んだ一方に連結され、該余長吸収部における余長に比して短寸で余長吸収部内を通過して充電ケーブルに沿って配索される第２計測ケーブルと、
   第２計測ケーブルのパス長が所定の閾値に達した際の第２計測ケーブルの移動端側に設けられた第２被検知部を検出する第２検出スイッチを有し、
   前記通電制御部は、前記第２検出スイッチにおける第２被検知部の検出を条件に配線用接続器への通電を停止する請求項１または２記載の電気自動車の充電装置。
4. 前記配線用接続器を装置本体に拘束して該配線用接続器の装置本体からの取り外しを規制するロック装置と、
   認証成立により前記ロック装置のロックを解除する認証装置と、
   を備える請求項１、２または３記載の電気自動車の充電装置。

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