JPH104638A - 電気自動車用充電装置 - Google Patents

電気自動車用充電装置

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JPH104638A
JPH104638A JP8152672A JP15267296A JPH104638A JP H104638 A JPH104638 A JP H104638A JP 8152672 A JP8152672 A JP 8152672A JP 15267296 A JP15267296 A JP 15267296A JP H104638 A JPH104638 A JP H104638A
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wheel
charging
secondary coil
coil
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JP8152672A
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Shuichi Kanekawa
収一 金川
Tsutomu Tanaka
努 田中
Kunihiko Watanabe
邦彦 渡辺
Tomohiro Kesseki
友宏 結石
Hiroshige Deguchi
洋成 出口
Shiyuuji Arisaka
秋司 有坂
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Sumitomo Wiring Systems Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Wiring Systems Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単に電気自動車の充電をすることができる
電気自動車の充電装置を提供する。 【解決手段】 車輪２０の外側には二次コイル３０が設
けられ、その二次コイル３０に連なる管状端子４３が車
軸４０に取り付けられたディスク４２に敷設されてい
る。一方、車体本体には端子変位装置５０が設けられて
充電回路１１のケーブルを環状端子４３に接触させて同
充電回路１１を二次コイル３０に接続できるようになっ
ている。充電の際には、駐車場に備えた一次コイル１０
に二次コイル３０を対面させるようにして電気自動車Ｅ
を駐車し、端子変位装置５０により二次コイル３０と充
電回路１１とを接続する。そして、一次コイル７０を励
磁すれば、両コイル３０，７０が電磁結合し、充電回路
１１を介してバッテリ１０が充電される。

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に充電す
るための電気自動車用充電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電気自動車の充電には図８に示す
ような充電システムが用いられている。電気自動車１の
車体には動力用バッテリーに接続された車両側コネクタ
２が設けられ、ここに車外から給電コネクタ３が接続さ
れる。その給電コネクタ３は車両外に設置された充電用
電源４からのケーブル５先端に設けられており、充電用
電源４からの電力は両コネクタ２，３を通して動力用バ
ッテリーに供給されて充電が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述の充電システムで
は、給電コネクタ３を充電設備から取り出し、これをケ
ーブル５を引き出しながら自動車１側まで運び、そして
車体のコネクタ蓋１ａを開けて車両側コネクタ２に接続
するという作業が必要で、相当に面倒である。しかも、
従来の充電コネクタは端子を相互に嵌合接触させて通電
路を確立する構成であるから、その嵌合操作の抵抗が大
きく、比較的大きな力でコネクタの嵌合操作を行う必要
があるという問題があった。本発明は上記事情に鑑みて
なされ、その目的は、簡単に電気自動車の充電をするこ
とができる電気自動車の充電装置を提供することにあ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
＜請求項１の発明＞上記目的を達成するため、請求項１
に係る発明は、電気自動車の車輪内に設けられた二次コ
イルを、駐車場に設けられた外部充電用電源に連なる一
次コイルと電磁結合させることにより、外部充電用電源
の電力により電気自動車の車体に備えた動力用蓄電装置
を充電するところに特徴を有する。このような構成とす
ると、二次コイルは電気自動車の側面側に配置されるこ
ととなり、その電磁結合面に一次コイルの電磁結合面を
外部から容易に電磁結合させることが可能となる。 ＜請求項２の発明＞また、請求項２に係る発明は、上記
請求項１に記載の電気自動車用充電装置において、二次
コイルは車輪に取り付けられ、この車輪の同軸上には二
次コイルに接続されて上記車輪とともに回転する一対の
環状端子を備え、電気自動車の車体には、動力用蓄電装
置に接続されて一対の環状端子とそれぞれ接触する一対
の車体側端子を備えるところに特徴を有する。
【０００５】このような構成とすると、車輪と車体との
間の回転部分の電気接続が可能となるので、二次コイル
を車輪に取り付けても車体に設けた動力用蓄電装置に電
力を送ることができる。これにより、二次コイルを車輪
内に設けるという構造が容易に実現可能となる。 ＜請求項３の発明＞さらに、請求項３に係る発明は、上
記請求項２に記載の電気自動車用充電装置において、一
対の車体側端子を環状端子に対して接触状態と非接触状
態とに切り替え可能とする端子変位機構を設けたところ
に特徴を有する。
【０００６】このような構成とすると、充電時に停車し
たときにのみ環状端子と車体側端子とを接触させるよう
にすることが可能となり、両端子の摩耗を防止すること
ができる。 ＜請求項４の発明＞さらに、請求項４に係る発明は、上
記請求項１記載の電気自動車用充電装置において、二次
コイルは車輪に取り付けられ、二次コイルと動力用蓄電
装置との間には一対の中間コイルを備え、その一方の中
間コイルは、車輪側に回転可能に設けられて二次コイル
に接続され、その他方の中間コイルは、一方の中間コイ
ルと電磁結合可能に車体側に取り付けられて動力用蓄電
装置側に接続されているところに特徴を有する。
【０００７】このような構成では、車輪と車体との間の
回転部分を非接触の電磁結合により電気的に接続できる
ので、充電時と走行時に接続状態を変えなくても回転部
分の接続部が摩耗することがない。これにより二次コイ
ルを車輪内に設けるという構造が容易に実現可能である
とともに、電力供給経路の信頼性が高い電気自動車用充
電装置を得ることができる。 ＜請求項５の発明＞さらに、請求項５に係る発明は、上
記請求項１記載ないし請求項４のいずれかに記載の電気
自動車用充電装置において、駐車場側に設けられ、電気
自動車の車輪を案内することにより電気自動車の二次コ
イルと一次コイルとを電磁結合位置に案内する車輪ガイ
ドを備えるところに特徴を有する。
【０００８】このような構成とすると、電気自動車を駐
車所に進入させるだけで車輪ガイドによって案内され、
一次コイルと二次コイルとが電磁結合可能な状態となる
ので、充電のための作業が容易となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞以下、図１ないし図５を参照して本発
明の第１実施形態を説明する。図１は、充電設備を備え
た駐車場に電気自動車Ｅを進入させるところを示したも
のである。この電気自動車Ｅは、動力用蓄電装置である
バッテリ１０（図２参照）を主電力供給源とし、これか
ら電力を供給されて図示しない走行用モータや各種電気
機器が機能する。
【００１０】図２は、この電気自動車Ｅの充電用電力系
統を示したものである。主としてこの充電用電力系統に
は、電気自動車Ｅの各車輪２０内にそれぞれ設けられて
外部から励磁可能な二次コイル３０と、同二次コイル３
０によって生じた交流を直流に変換して上記バッテリ１
０を充電する充電回路１１とを備えている。同二次コイ
ル３０は、図４に示すように、例えばフェライト製の磁
芯に電線を巻回してなる偏平板状に形成され、例えば合
成樹材料製の保護ケース３１内に収容されている。ま
た、上記保護ケース３１の周縁部には複数の貫通孔３１
ａを形成してあり、車輪２０にボルト止め可能となって
いる。
【００１１】上記車輪２０は、ゴムタイヤを支持するホ
イール２１に車軸４０の複数のハブボルト４０ａを貫通
させてナットで固定されている。このホイール２１には
貫通した複数のハブボルト４０ａの全体を囲むように円
形台座２２を形成してあり、この円形台座２２に設けた
ネジ孔２２ａに上記二次コイル３０をボルト止めすると
二次コイル３０がハブボルト４０ａと干渉せずに、同車
輪２０内に同軸にして取り付けられるようになってい
る。また、この車輪２０は、二次コイル３０が取り付け
られるとその電磁結合面がゴムタイヤの外側側面と概ね
面一となるようにしてある。上記車軸４０には、その軸
受け４１よりも内側に同車軸４０とともに回転するディ
スク４２が備えられている。同ディスク４２の両面に
は、図５に示すように、上記二次コイル３０の素線の両
端末に連なる環状端子４３がそれぞれ敷設されている。
この環状端子４３は、その表面が導通面となっており、
ディスク４２との間は絶縁されている。
【００１２】電気自動車Ｅの車体本体における上記車軸
４０の支持部には、前記充電回路１１に連なるケーブル
が延びていて、このケーブルの端末に備えた車体側端子
５１が以下に述べる端子変位装置５０により環状端子４
３に接触状態および非接触状態との間で切り替え可能と
なっている。すなわち、端子変位装置５０は、上記ディ
スク４２を挟持するクランプ機構をなし、その挟持部先
端に上記車体側端子５１を備え、そのクランプ機構を閉
じることにより上記一対の環状端子４３に一対の車体側
端子５１をそれぞれ接触させて上記二次コイル３０を上
記充電回路１１に接続する。これにより、走行中はクラ
ンプ機構を開いて接触部の摩耗を防ぐことができる。
尚、図４においては、駆動シャフトを備えない側の車輪
２０を例として表しているが、駆動シャフトを備えた車
輪２０においても、その駆動シャフトの途中に上記ディ
スク４２、環状端子４３、及び端子変位装置５０等を設
けて同様な構成としてある。
【００１３】一方、駐車場には外部充電用電源である外
部電源装置６０が設けられ、それには４つの一次コイル
７０が連なっている。各一次コイル７０は上記二次コイ
ル３０と同様にやはり例えばフェライト製の磁芯に電線
を巻回してなる偏平板状に形成されて保護ケース内に収
容されており、駐車場の床面の４箇所に配設されて上記
電気自動車Ｅの各二次コイル３０と電磁結合面同士が対
面するようしてある。
【００１４】より具体的には、駐車場の床面には、電気
自動車Ｅの左右の車輪２０を側方から規制する一対のレ
ール６１，６１と、その一対のレール６１，６１間の前
方側にあって電気自動車Ｅの前後位置を決める車輪止め
６２とを備え、同電気自動車Ｅを駐車場の一定の箇所に
停車させるようにしてある。上記レール６１における電
気自動車Ｅの各車輪２０に対面する部分には、一次コイ
ル支持部６３を上方に突出させ、そこに上記一次コイル
７０をそれぞれ内蔵する。このレール６１は一次コイル
支持部６３以外は車輪２０を規制するのに必要十分な高
さにしてあり、電気自動車Ｅのドアを開けても同レール
６１とは干渉しない。また、上記車輪止め６２における
車輪２０との当接面には感圧センサ６４が備えられてい
て電気自動車Ｅが同車輪２０止めに当接した状態で停車
したことを感知できるようになっている。すなわち、こ
の感圧センサ６４は、電気自動車Ｅが正規の充電位置に
駐車されているか否かを検出する駐車位置検出手段を構
成している。また、この感圧センサ６４に電気自動車Ｅ
が当接した状態で、例えば、外部電源装置に備えたラン
プ６０ａが点灯させ、運転者が充電可能であることを認
識できるようになっている。
【００１５】尚、この電気自動車Ｅと外部電源装置とに
は、それぞれに図示しない通信装置が備えられていて、
電気自動車Ｅから遠隔操作で外部電源装置の充電開始を
したり、上記バッテリ１０の充電状態を伝えて充電を終
了させたりすることができるようになっている。次に、
この実施形態において電気自動車Ｅの充電手順について
説明する。電気自動車Ｅをレール６１に沿って進め、ラ
ンプが点灯したらその場所で停止する。この状態は、車
輪止め６２に電気自動車Ｅの車輪２０が当接していて正
規の充電位置に駐車されたことを示している。ここで、
電気自動車Ｅはレール６１により正規の充電位置に案内
されるので、運転者はこのランプに点灯だけを目安に電
気自動車Ｅを進めれば、容易に正規の充電位置の駐車す
ることができる。
【００１６】電気自動車Ｅは正規の充電位置に停車さ
れ、４つの車輪２０内にある各二次コイル３０が駐車場
に備えた一次コイル７０とそれぞれ対面する。運転者
は、電気自動車Ｅに備えた充電開始スイッチをオンにす
る。すると、電気自動車Ｅの車体本体に備えた端子変位
装置５０が二次コイル３０を充電回路１１に接続して電
気自動車Ｅ側を充電待ち状態とする。その後、電気自動
車Ｅ側の通信装置によって外部電源装置６０に起動命令
が発信され、一次コイル７０が励磁されて二次コイル３
０と電磁結合し、バッテリ１０に電力が供給される。バ
ッテリ１０の充電が完了したら電気自動車Ｅから外部電
源装置６０にその旨を伝える信号が発信されて一次コイ
ル７０の励磁を停止させる。
【００１７】充電を終えた電気自動車Ｅを走行させる場
合には、端子変位装置５０が開いて二次コイル３０と充
電回路１１の接続部を切り離す。これにより、走行中に
接続部が摩耗することがなく走行させることができる。
このように、車輪２０内に二次コイル３０を設けた構成
にしたことで、二次コイル３０の電磁結合面を電気自動
車Ｅの側方外側に向けて取り付けることができ、駐車場
に備えた一次コイル７０と容易に電磁結合させることが
できるようになった。このことにより、両コイル３０，
７０が電磁結合可能となる位置に電気自動車Ｅを案内す
るガイドを簡易な構成で実現できるようになった。ま
た、車輪２０の円形空間部分に二次コイル３０を丁度収
めることができ、電気自動車の外観を損ねることもな
い。
【００１８】＜第２実施形態＞この実施形態は、車体本
体に固定された充電回路１１と車輪２０に備えられた二
次コイル３０との間の回転部分の接続を非接触式（電磁
結合方式）にしたものである。その構成として、図７に
示すように、車軸４０に串刺し状態となるように一対の
中間コイル８０，８１を設け、その一方の中間コイル８
０においては、同車軸４０に固定して二次コイル３０の
コイル線を接続し、他方の中間コイル８１においては、
車体本体側に、例えばバネ８４等により回転不能に固定
して充電回路１１に接続する。この他方の中間コイル８
１と車軸４０との間には、ベアリング８３を備えて回動
可能にとして位置決めしてある。これらの固定及び位置
決め等により、上記中間コイル８０，８１同士の間は非
接触を保った状態で電磁結合面を接近させて向かい合う
ようになっている。また、上記中間コイル８０，８１は
上記一次コイル７０及び二次コイル３０と同様にやはり
例えばフェライト製の磁芯に電線を巻回してなる偏平板
状に形成されて保護ケース内に収容されている。
【００１９】なお、その他の構造に関しては、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
ことで重複した説明は省略する。このような構成とすれ
ば、非接触で回転部分の電気的な接続を行えるため、例
えば、接触式で起こり得る、泥、粉塵等による故障が発
生するようなことはない。また、ベアリング等で中間コ
イル８０，８１同士の電磁結合面間を一定距離に保って
いるため、安定した充電効率を得ることができる。 ＜他の実施形態＞本発明は、前記実施形態に限定される
ものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態
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）上記第１及び第２実施形態では、二次コイル３０
を４つの車輪２０にそれぞれ設けてあるが、例えば、前
輪又は後輪、或いは、左右のどちらかの車輪だけであっ
たり、一つの車輪だけであってもよい。 （２）また、二次コイルは車輪と同心円をなすように備
えられているが、車輪のいわゆるホイールバランスがと
れるように設けられていればよく、例えば、複数個の小
型のコイルを車軸から一定の円上に均等の配置するよう
なものでもよい。 （３）第１実施形態では、ディスク４２の両側に一対の
環状端子４３を備え、同ディスク４２を両側から挟むよ
うに作動する端子変位装置５０によってその端子に接続
できるようにしているが、例えば、図６に示すように、
ディスク４２の一方の面に大小の同心円をなす一対の環
状端子４４，４５を備えて、その環状端子４４，４５に
離接するように充電回路側の端子を設けてもよい。
【００２０】但し、本実施例のように、端子をディスク
の両側に設けたものであれば、端子変位装置の構造を簡
易に構成することができ、上記のように、ディスクの一
方の面に端子を備えた構成とすれば、同ディスクの他方
の面の側を車輪側に近づけてコンパクトな構成とするこ
とができる。 （４）また、このディスクに備えた端子と、車体本体側
との間を、例えば、スリップリング等のようなもので常
に接触させたものであってもよい。但し、本実施形態の
ように、走行時は接触させない構成とすれば、接続部が
摩耗することはない。 （５）上記第１及び第２実施形態では、二次コイル３０
を車輪２０に固定してあるが、例えば、二次コイルを車
体本体に固定したものでもよい。より具体的には、車軸
を筒状に形成してその内部に車体本体より延びる固定軸
を設け、この固定軸に二次コイルを固定する構成であっ
てもよい。この構成にすれば、電気自動車を走行させて
車輪が回転しても二次コイルは車体本体と一体となって
回転せず、二次コイルと充電回路の接続が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電気自動車用充電
システムの斜視図である。
【図２】電気自動車を充電位置に駐車した状態を示す平
面図である。
【図３】電気自動車を充電位置に駐車した状態を示す正
面図である。
【図４】電気自動車の車輪の断面図である。
【図５】環状端子の取り付け状態を示す斜視図である。
【図６】環状端子の取り付け状態の変形例を示す斜視図
である。
【図７】第２実施形態の電気自動車の車輪の断面図であ
る。
【図８】従来の充電システムを示す側面図である。
【符号の説明】
１０…バッテリ ２０…車輪 ３０…二次コイル ４２…ディスク ４３…環状端子 ５０…端子変位装置 ５１…車体側端子 ６０…外部電源装置 ６１…レール ７０…一次コイル ８０，８１…上記中間コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｊ 7/00 ３０１ Ｈ０１Ｆ 23/00 Ｂ (72)発明者 渡辺 邦彦 三重県四日市市西末広町１番14号 住友電 装株式会社内 (72)発明者 結石 友宏 大阪府大阪市此花区島屋一丁目１番３号 住友電気工業株式会社内 (72)発明者 出口 洋成 大阪府大阪市此花区島屋一丁目１番３号 住友電気工業株式会社内 (72)発明者 有坂 秋司 大阪府大阪市此花区島屋一丁目１番３号 住友電気工業株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電気自動車の車輪内に設けられた二次コ
    イルを、駐車場に設けられた外部充電用電源に連なる一
    次コイルと電磁結合させることにより、上記外部充電用
    電源の電力により上記電気自動車の車体に備えた動力用
    蓄電装置を充電することを特徴とする電気自動車用充電
    装置。
  2. 【請求項２】 前記二次コイルは前記車輪に取り付けら
    れ、この車輪の同軸上には前記二次コイルに接続されて
    上記車輪とともに回転する一対の環状端子を備え、 前記電気自動車の車体には、前記動力用蓄電装置に接続
    されて上記一対の環状端子とそれぞれ接触する一対の車
    体側端子を備えることを特徴とする請求項１記載の電気
    自動車用充電装置。
  3. 【請求項３】 前記一対の車体側端子を前記環状端子に
    対して接触状態と非接触状態とに切り替え可能とする端
    子変位機構を設けたことを特徴とする請求項２記載の電
    気自動車用充電装置。
  4. 【請求項４】 前記二次コイルは前記車輪に取り付けら
    れ、前記二次コイルと前記動力用蓄電装置との間には一
    対の中間コイルを備え、その一方の中間コイルは、上記
    車輪側に回転可能に設けられて前記二次コイルに接続さ
    れ、その他方の中間コイルは、上記一方の中間コイルと
    電磁結合可能に前記車体側に取り付けられて前記動力用
    蓄電装置側に接続されていることを特徴とする請求項１
    記載の電気自動車用充電装置。
  5. 【請求項５】 前記駐車場側に設けられ、前記電気自動
    車の車輪を案内することにより電気自動車の二次コイル
    と前記一次コイルとを電磁結合位置に案内する車輪ガイ
    ドを備えることを特徴とする請求項１ないし請求項４の
    いずれかに記載の電気自動車用充電装置。
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