JPH10336908A - 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には、その一次側ハウジング１４に素子配
置室１８が設けられ、その内部に発光素子１９Ａ及び受
光素子１９Ｂが配置されるとともに、通信用開口３１が
常時は回転式シャッタ部材３２により閉じられ、光通信
素子１９Ａ，１９Ｂへの汚れ付着を防止できる。充電用
コネクタ１２を受電部１０に装着すると、回転式シャッ
タ３２が開放して上記光通信素子が互いに対向状態とな
り、充電に関する情報を光通信で授受する。

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、例え
ば、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、コネクタハウジングの内部
に光通信素子を備え、その前方に設けた通信用開口を介
して相手側コネクタとの間で蓄電装置の充電に関する情
報の光信号を授受できるようにすると共に、コネクタハ
ウジングの前面から突出するように付勢され、かつ、相
手側コネクタとの突き当てによりスライド移動するスラ
イドピンと、そのスライドピンのスライド移動に連動し
てコネクタハウジングの前面に沿って回転し、通信用開
口を開閉する回転式シャッタとを設けたところに特徴を
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、スライドピンをコ
ネクタハウジングに貫通させ、その貫通部分にスライド
ピンのスライド移動に伴いスライドピンを回転させる螺
旋型のガイド機構を備え、そのスライドピンに回転式シ
ャッタを一体に設けたところに特徴を有する。

【０００８】そして、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のものにおいて、スライド
ピンをコネクタハウジングに対して回転不能に規制する
と共にスライドピンを回転式シャッタに貫通させ、その
貫通部分にスライドピンのスライド移動に伴い回転式シ
ャッタを回転させる螺旋型のガイド機構を設けたところ
に特徴を有する。

【０００９】

【発明の作用・効果】請求項１の発明によれば、充電用
コネクタと相手側コネクタとは、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。そして、相手側コネクタとの通信用開口には
回転式シャッタが設けられているから、光通信のために
通信用開口を設けざるを得ないという事情があっても、
その開口から汚れが侵入して光通信の妨げになることを
確実に防止できる。さらに、その回転式シャッタは、充
電用コネクタを相手側コネクタと接続させる際に、スラ
イドピンが押されてそのスライド移動に連動して自動的
に開放されるから、逐一、シャッタの開閉操作を行う必
要がなくなり、使い勝手がよい。

【００１０】その具体的構成として、請求項２の発明に
よれば、スライドピンは螺旋型のガイド機構に案内され
てスライドしながら回転し、このスライドピンと一体と
なった回転式シャッタが通信用開口を開閉操作する。

【００１１】また、請求項３の発明によれば、スライド
ピンはコネクタハウジングに対して回転を規制された状
態でスライド移動する。すると、回転式シャッタがスラ
イドピンとの間のガイド機構に案合されて回転し、通信
用開口を開閉操作する。

【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６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。

【００１３】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。一次側ハ
ウジング１４は扁平の矩形状をなすと共に前面１４Ｃに
凹所１７を備え、その内部に例えばフェライト製の一次
コア２０を収容している。一次コア２０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２５との接合面２０Ａをなし、一次側ハウジング１
４の前面１４Ｃと面一になっている。

【００１４】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６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。

【００１５】一次側ハウジング１４のうち図２における
左側上部には素子配置室１８が設けられている。この素
子配置室１８は、図３にその詳細が示されており、一次
側ハウジング１４の内部で閉じた空間をなし、その素子
配置室１８の内面後側には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が前方
を指向して取り付けられており、両素子１９Ａ，１９Ｂ
の前方には、受電部１０に設けた光通信素子との間で光
通信を行うための通信用開口３１，３１が形成されてい
る。

【００１６】さて、素子配置室１８内には、通信用開口
３１を開閉するための回転式シャッタ３２が設けられて
いる。回転式シャッタ３２は、図５に示すように、円盤
状をなし、その中心を貫通するようにスライドピン３３
を一体に備えており、このスライドピン３３の両端が素
子配置室１８の前壁に形成した貫通孔３４と後壁に形成
したピン差込孔３５とに通されている。そして、この回
転式シャッタ３２及びスライドピン３３は、回転式シャ
ッタ３２が素子配置室１８の前壁に当接してスライドピ
ン３３の前端部が一次側ハウジング１４の前面から受電
部１０側へと突出した状態（図３参照）と、そのスライ
ドピン３３の先端が受電部１０に設けた二次側ハウジン
グ４０に突き当てられて押し込まれた状態（図４参照）
との間でスライド移動する。また、このスライドピン３
３のうち後部には螺旋状のガイド溝３６が形成されると
共に、ピン差込孔３５にはガイド溝３６に係合するカム
突部３７が設けられており、スライドピン３３のスライ
ド移動に伴ってスライドピン３３及び回転式シャッタ３
２が回転する。さらに、回転式シャッタ３２には、前記
通信用開口３１に対応した貫通孔３２Ａ，３２Ａが形成
されており、前記スライドピン３３が一次側ハウジング
１４から突出した状態（図３参照）では、この貫通孔３
２Ａが通信用開口３１とずれた位置となって通信用開口
３１を閉鎖し、スライドピン３３が押し込まれた状態
（図４参照）では貫通孔３２Ａが通信用開口３１と整合
し、両素子１９Ａ，１９Ｂに通信用の光が授受される。
また、ピン差込孔３５内には圧縮コイルバネ３８が収容
されていてスライドピン３３を前方に付勢している。

【００１７】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６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６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。

【００１８】二次側ハウジング４０のうち、前記充電用
コネクタ１２の通信用開口３１と対面する位置には、一
対の窪み部４１が形成され、その内部に電気自動車側の
光通信素子が収容されている。尚、この窪み部４１と前
記通信用開口３１とは、相互の合わせ面側が拡開するテ
ーパ状をなっており、これにより、両者間の重なる範囲
が広くなって多少位置ずれしても光通信素子間で光り信
号が授受される。また、テーパ面なので異物が外方に排
出されやすく、内部に蓄積されにくいという効果もあ
る。上記窪み部４１内の光通信素子は、通信用開口３１
を介して充電用コネクタ１２の発光素子１９Ａと対面す
る側が受光素子４２Ｂとなっており、受光素子１９Ｂと
対面する側が発光素子４２Ａとなっている。そして、電
気的には図６に示すように、電気自動車側の発光素子４
２Ａ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１９Ａ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。

【００１９】なお、特に図示はしないが、受電部１０の
内周面には、充電用コネクタ１２を機械的にロックする
ロック機構が設けられていて充電用コネクタ１２の装着
時における不用意な脱落が防止されている。

【００２０】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を開放してここに充電用コネクタ１２を挿
入し、一次側ハウジング１４を二次側ハウジング４０に
突き合わせる。その過程で一次側ハウジング１４の前面
から突出するスライドピン３３が二次側ハウジング４０
に突き当たり、後方へとスライド移動する。すると、ス
ライドピン３３の螺旋状のガイド溝３６と一次側ハウジ
ング１４のカム突部３７とが摺接してスライドピン３３
のスライド移動に伴い回転し、スライドピン３３と一体
の回転式シャッタ３２が回転する。そして、一次側ハウ
ジング１４及び二次側ハウジング４０の前面同士が突き
当たった状態（図４参照）となると、回転式シャッタ３
２の貫通孔３２Ａが通信用開口３１と整合し、その通信
用開口３１及び貫通孔３２Ａを介して受電部１０側の素
子４２Ａ，４２Ｂと充電用コネクタ１２側の素子１９
Ｂ，１９Ａとが対面する。また、このとき、一次コア２
０と二次コア２５との接合面同士も当接して接合され、
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。

【００２１】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、これが受
電部１０の受光素子４２Ｂに入射する。この結果、受光
素子４２Ｂから充電状態検出回路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。

【００２２】充電完了後は、充電用コネクタ１２を受電
部１０から引き抜く。すると、スライドピン３３が、コ
イルバネ３８によって前方に押し戻され、これに連動し
て回転式シャッタ３２が回転し、通信用開口３１を閉鎖
する。これにて素子配置室１８内が外部から隔絶される
から、内部に塵や泥等の異物が侵入することを確実に防
止でき、光通信素子１９Ａ，１９Ｂへの異物付着による
通信不良の発生を未然に防止することができる。なお、
受電部１０側の光通信素子４２Ａ，４２Ｂは蓋１１を閉
じることで異物の付着から保護することができる。

【００２３】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。また、充電完了後に素子配置室１８の通信
用開口３１を閉じることができるから、光通信のために
通信用開口３１を設けざるを得ないという事情があって
も、その通信用開口３１から異物が侵入して光通信の妨
げになることを確実に防止できる。しかも、その通信用
開口３１は充電用コネクタ１２の装着時に自動的に回転
式シャッタ３２が回転して開放され、充電用コネクタ１
２を取り外すことで自動的に回転式シャッタ３２が回転
して閉鎖されるから、特別な開閉操作が不要であって使
い勝手に優れる。また、充電用コネクタ１２に設けた回
転式シャッタ３２を回転させるためのスライドピン３３
を同じ充電用コネクタ１２側に突出させた構成となって
いるので、電気自動車側に突出部を設けてなくて済み、
電気自動車側のスペース及びデザイン上、好都合であ
る。さらに、このスライドピン３３と回転式シャッタ３
２とを受電部１０と充電用コネクタ１２のうちの一方
（充電用コネクタ１２）側にまとめて設けてことによ
り、充電用コネクタの装着時に、スライドピンと回転式
シャッタとを相互に位置決めしないで済む。その上、回
転式シャッタ３２は、一次コア２０と二次コア２５とが
接合される直前で通信用開口３１を開放状態とするの
で、開放状態で異物等が素子収容室１８内に侵入する確
率は極めて少ない。

【００２４】＜第２実施形態＞図７及び図９は本発明の
第２実施形態を示す。前記第１実施形態との相違は、回
転式シャッタとスライドピンの構成であり、その他は同
一であるから、重複説明を省略して異なるところのみを
説明する。

【００２５】本実施形態では、回転式シャッタ５０とス
ライドピン５１とが別体に設けられている。回転式シャ
ッタ５０は円盤状に形成され、素子配置室１８内の前面
に沿って回転し、かつ、前後方向には移動できないよう
に規制されている。そして、回転式シャッタ３２の中心
には、ピン挿通孔５２が形成され、そのピン挿通孔５２
にスライドピン５１が通されている。また、スライドピ
ン５１は、素子配置室１８の前壁の貫通孔３４と後壁の
差込孔５３に支持されてスライド移動可能となってお
り、その後端部にフランジ５４を備えてここでコイルバ
ネ３８の付勢力を受けている。そして、差込孔５３の内
周面には、その軸方向に沿って一対の溝５５が形成され
ると共に、フランジ５４の周面には図９に示すように、
溝５５に収容される一対の突起５６が形成され、これに
より、スライドピン３３の回転が規制されている。ま
た、スライドピン３３には螺旋状のガイド溝３６が形成
され、これに係合するカム突部３７が回転式シャッタ３
２のピン挿通孔５２に備えられている。この構成によれ
ば、充電操作の際に、二次側ハウジング４０にスライド
ピン３３が突き当てられて後方に押されると（図８参
照）、スライドピン３３は回転せずに後方に移動する。
そして、このスライドピン３３のガイド溝３６に沿って
カム突部３７が移動することで、回転式シャッタ３２が
回転して通信用開口３１が開放状態になる。

【００２６】本実施形態では、上記第１実施形態の効果
に加え、回転式シャッタ３２がスライド移動しないので
その収容スペースを小さくすることができ、充電用コネ
クタ１２の小型化が図られる。

【００２７】＜第３実施形態＞図１０ないし図１２は本
発明の第３実施形態を示す。本実施形態は、前記第２実
施形態と回転式シャッタの構成が相違し、その他は同一
であるから、重複説明を省略して異なるところのみを説
明する。尚、本実施形態の素子配置室１８は、図１０に
示すように、充電用コネクタ１２を一次コア２０の接合
面側から見た場合の右側下部に配置されている。

【００２８】本実施形態の回転式シャッタ６０は、Ｖ字
形をなすと共にそのＶ字の両辺６１，６１が交わる端部
に前記第２実施形態で説明したピン挿通孔５２が形成さ
れ（図１０及び図１１参照）、第２実施形態の回転式シ
ャッタ５０と同様に回転可能でかつスライド方向に移動
しないように一次側ハウジング１４に支持されている
（図１２参照）。そして、Ｖ字の両辺６１，６１を通信
用開口３１，３１に対面させた閉鎖した状態（図１０参
照）と、両辺６１，６１のうちの一辺が通信用開口３
１，３１の間に位置して通信用開口３１を開いた状態
（図１１参照）との間で、スライドピン３３のスライド
移動に伴い揺動回転する。本実施形態によれば、さらに
回転式シャッタを小型化でき、充電用コネクタの小型化
が図られる。

【００２９】＜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）前記第１から第３実施形態では、充電用コネクタ
側に回転式シャッタを備えたものを示したが、電気自動
車の受電部側に設けてもよく、あるいは、充電コネクタ
側と受電部側との両方に備えた構成とすることもでき
る。 （２）また、突き当て式の充電用コネクタとしては、前
記実施形態に示したものに限られず、例えば、図１３に
示すように、充電用コネクタ７０にＬ字型の一次コア７
１を備えると共にこの一次コア７１と点対称となるよう
に同じＬ字型の二次コア７３を受電部７４側に設け、両
者を同図矢印Ｂ方向に突き当てて接続するものに本発明
を適用してもよい。この場合、例えば、充電用コネクタ
７０の同図下部に素子配置室７５を設けて、ここに回転
式シャッタ７６及びスライドピン７７を備えればよい。

【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面図

【図３】回転式シャッタが通信用開口を閉鎖した状態の
拡大縦断面図

【図４】その回転式シャッタが通信用開口を開放した状
態の拡大縦断面図

【図５】回転式シャッタの斜視図

【図６】充電システムのブロック図

【図７】本発明の第２実施形態の回転式シャッタを示す
拡大縦断面図

【図８】その回転式シャッタが通信用開口を開放した状
態の拡大縦断面図

【図９】図７おけるIX-IX 断面図

【図１０】第３実施形態の充電用コネクタの正面図

【図１１】その回転式シャッタが通信用開口を開放した
状態の正断面図

【図１２】その回転式シャッタの側断面図

【図１３】変形例を示す側断面図

【符号の説明】

４…動力用バッテリ（蓄電装置） １４…一次側ハウジング（コネクタハウジング） １９Ａ…受光素子（光通信素子） １９Ｂ…受光素子（光通信素子） ３１…通信用開口 ３２…回転式シャッタ ３３…スライドピン ３６…ガイド溝（ガイド機構） ３７…カム突部（ガイド機構） ３８…コイルバネ（弾性部材） ５０…回転式シャッタ ５１…スライドピン ６０…回転式シャッタ ７０…充電用コネクタ ７６…回転式シャッタ ７７…スライドピン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近田 一元 愛知県名古屋市南区菊住一丁目７番10号 株式会社ハーネス総合技術研究所内

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、コネクタハウジングの内部に光通信素子
   を備え、その前方に設けた通信用開口を介して相手側コ
   ネクタとの間で前記蓄電装置の充電に関する情報の光信
   号を授受できるようにすると共に、 前記コネクタハウジングの前面から突出するように付勢
   され、かつ、前記相手側コネクタとの突き当てによりス
   ライド移動するスライドピンと、そのスライドピンのス
   ライド移動に連動して前記コネクタハウジングの前面に
   沿って回転し、前記通信用開口を開閉する回転式シャッ
   タとを設け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】 前記スライドピンを前記コネクタハウジ
   ングに貫通させ、その貫通部分に前記スライドピンのス
   ライド移動に伴い前記スライドピンを回転させる螺旋型
   のガイド機構を備え、そのスライドピンに前記回転式シ
   ャッタを一体に設けたことを特徴とする上記請求項１記
   載の電気自動車充電用コネクタ。
3. 【請求項３】 前記スライドピンを前記コネクタハウジ
   ングに対して回転不能に規制すると共に前記スライドピ
   ンを前記回転式シャッタに貫通させ、その貫通部分に前
   記スライドピンのスライド移動に伴い前記回転式シャッ
   タを回転させる螺旋型のガイド機構を設けたことを特徴
   とする上記請求項１記載の電気自動車充電用コネクタ。