JPH114546A - 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３０には、発光素
子２４と受光素子２５とが設けられている。充電用コネ
クタ１０には、そのコネクタハウジング１４の下部に素
子配置室１９が設けられ、その内部に発光素子１７及び
受光素子１８が配置されるとともに、通信用開口１９Ｂ
が常時はブラシ４６により閉じられ、両素子１７，１８
の光入出部１７Ａ，１８Ａへの汚れ付着を防止できる。
充電用コネクタ１０を受電部３０に装着すると、ブラシ
４６が後方に変位し、光入出部１７Ａ，１８Ａがブラシ
４６の間を通過して素子配置室１９の開放部１９Ｂ側に
現れ、受電部３０の両素子２５，２４と対面する。この
とき、光入出部１７Ａ，１８Ａに僅かに付着した異物も
ブラシ４６によって除去される。

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。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。

【０００４】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。

【０００５】

【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、相手コネクタとの間で蓄電
装置の充電に関する情報を授受するための光通信素子を
備えると共に、その光通信素子の光信号が出入りする光
入出部を払拭する払拭部材を設けたところに特徴を有す
る。

【０００６】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、相手コネクタとの
コネクタ装着動作に伴い払拭部材が光入出部を払拭する
ようにしたところに特徴を有する。

【０００７】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又は請求項２のものにおいて、光入
出部を収容する凹所を設けると共に、払拭部材に凹所を
横切るように延びたブラシを備え、そのブラシを常時は
凹所の開放部を閉塞させるように位置させると共に、相
手コネクタとのコネクタ装着動作に伴いブラシを変位さ
せて光入出部をブラシの間から相手コネクタへと臨ませ
る払拭連動機構を設けたところに特徴を有する。

【０００８】

【発明の作用・効果】請求項１のコネクタによれば、充
電用コネクタと相手コネクタとは、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、払拭部材が光通信素子の光入出部
を払拭するから、光入出部に汚れが付着していてもこれ
が除去されて通信用の光の進行が妨げられることを防止
でき、安定確実な通信を行うことができる。

【０００９】また、請求項２の発明によれば、充電用コ
ネクタを受電部に装着すると、その装着動作に連動して
払拭部材が自動的に光通信素子の導光部を払拭するか
ら、逐一、払拭部材の払拭操作を行う必要がなくなり、
使い勝手が向上する。

【００１０】また、請求項３の発明によれば、常時は払
拭部材が凹所の開放部を閉じ、外部から隔絶された空間
内に光入出部が位置するので、その光入出部への異物の
付着を未然に防止できる。そして、コネクタ装着操作に
伴って払拭連動機構が作動し、光入出部がブラシの間か
ら相手コネクタ側へと現れるので、逐一、凹所の開閉操
作を必要とせず、手間がかからない。しかも、その際
に、光入出部がブラシによって払拭され、僅かに付着し
た異物も取り除かれる。

【００１１】

【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３０が形成され、
その開放面が蓋３５によって開閉可能にされている。こ
の受電部３０の内部に二次ユニット２０が配置されると
ともに、ここに後述する充電用コネクタ１０を矢印Ａ方
向に沿って挿入して装着できるようになっている。

【００１２】二次ユニット２０は、例えばフェライト製
の二次コア２１に二次コイル２２を巻装して構成されて
おり、二次コイル２２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３１（図４にのみ示
す）を充電するための充電回路３２に接続されていて、
二次コイル２２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３１を充電できる。なお、図４に示す
ように充電回路３２には充電状態検出回路３３が接続さ
れ、これにて動力用バッテリ３１の充電状態を検出でき
るようになっている。

【００１３】上記二次コア２１は、図１に示したように
側方から見てＬ字形状をなすが、充電用コネクタ１０の
装着方向Ａ（同図において左右方向）に沿ったＬ字の横
辺は横断面が円形の円柱部２１Ａとなり、これと直交す
るＬ字の縦辺は横断面が四角形の角柱部２１Ｂとなって
いる。また、円柱部２１Ａの先端面（接合面）は充電用
コネクタ１０の装着方向Ａに対して垂直に交差するよう
になっており、角柱部２１Ｂの側面（接合面）も同じく
装着方向Ａに対して垂直に交差するようになっている。
そして、前記二次コイル２２は、例えばリッツ線を一層
巻きで複数回巻回して構成され、二次コア２１のうち前
記装着方向Ａに沿った円柱部２１Ａに設けられており、
従って、コイル巻回軸が充電用コネクタ１０の装着方向
Ａに沿った形態である。上述の二次コア２１及び二次コ
イル２２は、合成樹脂製の保護ケース２３内に収容さ
れ、その保護ケース２３が受電部３０に固定されてい
る。そして、その保護ケース２３には二次コア２１の円
柱部２１Ａの先端面及び角柱部２１Ｂの先端部側面を露
出させるための開口２３Ａ及び２３Ｂが形成されてお
り、円柱部２１Ａの先端部が開口２３Ａから僅かに突出
している。

【００１４】一方、前記充電用コネクタ１０は、一次コ
ア１１及び一次コイル１２を備え、これらがハンドル１
３を備えたコネクタハウジング１４内に収容されてい
る。この充電用コネクタ１０は、図４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１２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１２に印
加する電圧を制御できるようになっている。一次コア１
１は前記二次コア２１と同一のものを使用しており、そ
の円形断面を有する円柱部１１Ａをコネクタハウジング
１４の前後方向（充電用コネクタ１０の装着方向）に沿
わせた形状でコネクタハウジング１４に固定され、角柱
部１１Ｂが下向きに延びている。また、一次コア１１の
円柱部１１Ａの先端面（接合面）は、やはり充電用コネ
クタ１０の装着方向Ａに対して垂直に交差するようにな
っており、角柱部１１Ｂの側面（接合面）も同じく装着
方向Ａに対して垂直に交差するようになっている。そし
て、一次コイル１２は、前述の二次コイル２２と同様
に、円柱部１１Ａにリッツ線を一層巻きで複数回巻回し
て構成されており、二次ユニット２０と同様に、コイル
巻回軸が充電用コネクタ１０の装着方向Ａに沿った形態
となっている。また、この充電用コネクタ１０は二次ユ
ニット２０と同様に保護ケース１５内に収容されてコネ
クタハウジング１４に固定され、その保護ケース１５に
設けた開口１５Ａ及び１５Ｂから一次コア１１の一部が
露出している。

【００１５】なお、コネクタハウジング１４の先端寄り
の左右両側面にはガイド突起１６が突設される一方、受
電部３０の内側面には両ガイド突起１６に対応してガイ
ド溝３６が形成され、そのガイド溝３６の先端部分は斜
め下向きに傾斜している。また、特に図示はしないが、
充電用コネクタ１０を受電部３０内に機械的にロックす
るロック機構が設けられていて充電用コネクタ１０の装
着時における不用意な脱落が防止されている。

【００１６】さて、充電用コネクタ１０のうちコネクタ
ハウジング１４の前面下部には図２及び図３に示すよう
に前面が開放する薄型横長の素子配置室１９が形成され
ている。この素子配置室１９の奥壁からは、充電用コネ
クタ１０のコネクタハウジング１４と一体の支持壁４０
が突出していて（図３参照）、その前面４０Ａにコネク
タ側光通信素子に相当する赤外線型の発光素子１７及び
受光素子１８（図２参照）が横並びに配置されている。
両素子１７，１８は、光信号が放出又は入射される光入
出部１７Ａ，１８Ａを備え、この光入出部１７Ａ，１８
Ａが前方を指向するようにして取り付けられている。ま
た、素子配置室１９内には、スライド筒４２が前後（図
面中左右方向）に移動可能に収納され、これがスプリン
グ４３によって常時前方に付勢されている。さらに、ス
ライド筒４２の外周面には前後方向に延びるガイド溝４
４が形成され、ここに素子配置室１９の内壁に突設した
抜止突起４５が係合してスライド筒４２の抜け止めがな
されている。スライド筒４２のうち両素子１７，１８の
前方には払拭部材に相当するブラシ４６が設けられてい
る。このブラシ４６は、スライド筒４２の内側面から内
側に延び、素子配置室１９をうち両素子１７，１８の前
方側の開放部１９Ｂを塞いでいる。そして、スライド筒
４２が奥側に移動すると、図６に示すように、ブラシ４
６の間を光通信素子１７，１８の光入出部１７Ａ，１８
Ａが通過して素子配置室１９の前方に臨んだ状態とな
る。

【００１７】一方、受電部３０には、図１に示すよう
に、その内底部に前面開放面側に向かって延びる扁平な
角筒状の素子収容筒３７が突設され、その内部に電気自
動車側光通信素子に相当する発光素子２４及び受光素子
２５（図４にのみ図示）が配置されている。この素子収
容筒３７はスライド筒４２を変位さる払拭連動機構とし
ても機能するようになっており、充電用コネクタ１０が
受電部３０に装着されると充電用コネクタ１０の素子配
置室１９内に進入してスライド筒４２を素子配置室１９
の奥側に変位させる。

【００１８】そして、電気的には図４に示すように、電
気自動車側の発光素子２４及び受光素子２５は充電状態
検出回路３３に接続されており、後述するように充電用
コネクタ１０からの光信号を受光素子２５にて受けて動
力用バッテリ３１の充電状態を検出し、それに応じて発
光素子２４を駆動することで充電用コネクタ１０側に光
信号を出力する。また、コネクタ側の発光素子１７及び
受光素子１８はインバータ制御回路３に接続されてお
り、受光素子１８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３１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】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
３０の蓋３５を開放し、ここに充電用コネクタ１０の先
端部を挿入する。すると、図５に示すように、充電用コ
ネクタ１０の一次コア１１の円柱部１１Ａの先端面が二
次コア２１の角柱部２１Ｂの先端側面に当接し、かつ、
二次コア２１の円柱部２１Ａの先端面が一次コア１１の
角柱部１１Ｂの先端側面に当接し、もって両コア１１，
２１にて四角枠状をなす閉ループの磁気回路が構成され
る。また、受電部３０側の素子収容筒３７が図６に示す
ように素子配置室１９内に進入するから、その素子収容
筒３７によってスライド筒４２が受電部３０の奥方に押
し込まれ、両素子１７，１８の光入出部１７Ａ，１８Ａ
がブラシ４６の間を通過して素子配置室１９の開放部１
９Ｂ側に現れ、受電部３０の両素子２５，２４と対面す
る。そして、この過程で、ブラシ４６が光入出部１７
Ａ，１８Ａを払拭するから、仮に、僅かな異物がスライ
ド筒４２内に侵入して光入出部１７Ａ，１８Ａに付着し
ていても、これは確実に払拭されて除去される。

【００２０】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１８から光信号が出力され、これが受電
部３０の受光素子２５に入射する。この結果、受光素子
２５から充電状態検出回路３３に電気信号が出力され、
これに基づき充電状態検出回路３３は動力用バッテリ３
１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２４に出力して光信号を出力さ
せ、これが充電用コネクタ１０側の受光素子１８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３１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３１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３１の適切な充
電が行われる。そして、動力用バッテリ３１の充電が完
了すると、これが充電状態検出回路３３によって検出さ
れ、発光素子２４からの光信号が充電用コネクタ１０側
の受光素子１８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。

【００２１】充電完了後は、充電用コネクタ１０を受電
部３０から引き抜く。すると、受電部３０の素子収容筒
３７が充電用コネクタ１０の素子配置室１９内から引き
出された形態となり、スライド筒４２がスプリング４３
の弾発力によって前方に戻されて、ブラシ４６が素子配
置室１９の開放部１９Ｂを閉じる。これにより外部から
隔絶された空間内に光通信素子１７，１８の光入出部１
７Ａ，１８Ａが位置することとなるので、充電用コネク
タ１０に塵や泥等がかかっても光入出部１７Ａ，１８Ａ
には付着しない。しかも、この過程で、光入出部１７
Ａ，１８Ａはブラシ４６によって払拭されるので、受電
時に付着した異物が排除される。なお、受電部３０側の
光通信素子２４，２５は蓋３５を閉じることで異物の付
着から保護することができる。

【００２２】このように本実施形態では、充電用コネク
タ１０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。さらに、ブラシ４６がコネクタ装着動作に
連動して光入出部１７Ａ，１８Ａの光入出部１７Ａ，１
８Ａを払拭するから、汚れが付着していてもこれが自動
的に除去されて通信用の光の進行が妨げられることを防
止でき、安定確実な通信を行うことができる。その上、
このブラシ４６は、常時は、素子配置室１９の開放部を
閉鎖する蓋の役割も兼ね、素子配置室１９内を外部から
隔絶するので、光入出部１７Ａ，１８Ａへの異物の付着
を未然に防止できる。

【００２３】＜第２実施形態＞本実施形態は、図７及び
図８に示されている。以下、第１実施形態との相違点の
みを説明し、同一構造に関しては、同一符号を付して重
複した説明は省略する。本実施形態では光通信素子が、
両コア１１，２１の保護ケース１５，２３に取り付けら
れている。具体的には、一次コア１１の保護ケース１５
には、一次コア１１の円柱部１１Ａを覆う部分の下面側
に開放した貫通孔５１が形成されており、その内部に充
電用コネクタ１０側の光通信素子５０がその光入出部５
０Ａを保護ケース１５から突出させた状態で取り付けら
れている。なお、図面上では、光通信素子５０は１個の
みを図示しているが、前記第１実施形態と同様に発光素
子及び受光素子の２個の素子が配置されている。また、
二次コア２１の保護ケース２３には、前記貫通孔５１と
の対向部に同じように貫通孔５３が形成され、その内部
に受電部３０側の光通信素子５２が取り付けられてい
る。そして、各保護ケース１５，２３の外面のうち貫通
孔５１，５３の前方側には、ブラシ５５，５６が取り付
けられている。

【００２４】本実施形態の作用としては、充電用コネク
タ１０を受電部３０に装着すると、その過程で一次側の
ブラシ５５が二次側の光通信素子５２の光入出部５２Ａ
を払拭して通過すると共に、二次側のブラシ５６が一次
側の光通信素子５１の光入出部５０Ａを払拭して通過
し、正規装着状態に至ると、図８（Ｂ）に示すように、
光通信素子５０，５２同士が対面する。このように、本
実施形態においても、第１実施形態と同様に、光入出部
に付着した異物を自動的に除去できるから、通信用の光
の進行が妨げられることを防止して、安定確実な通信を
行える。

【００２５】＜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）前記各実施形態では、充電用コネクタ１０の光通
信素子が受電部３０の光通信素子との間で光信号を直接
授受する構成としてあるが、光通信素子の間に例えば光
ファイバ等の導光部材を備え、その導光部材を介して光
信号を授受する構成としてもよい。この場合、導光部材
のうち光信号が出入りする部分を払拭部材で払拭すれば
よい。 （２）払拭部材としては、ブラシ式に限らず、柔軟なゴ
ム質の払拭部材であってもよく、要は、光入出部を払拭
して異物を除去できればよいものである。 （３）上記各実施形態では電磁誘導を利用して非接触で
送電する誘導充電方式の充電用コネクタに適用した例を
示したが、これに限らず、コネクタ側の端子金具と受電
部側の端子金具とを接触させて送電するタイプの充電シ
ステムにも本発明の光通信方式を適用することができ
る。

【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】同じく充電用コネクタの正面図

【図３】同じく光通信素子の配置部分を示す拡大縦断面
図

【図４】同じくブロック図

【図５】同じく充電用コネクタの装着状態を示す縦断面
図

【図６】同じく払拭部材が光入出部を払拭した状態を示
す拡大縦断面図

【図７】本発明の第２実施形態を示す光通信素子の配置
部分の縦断面図

【図８】同じく払拭部材が光入出部を払拭する動作を示
す拡大縦断面図

【符号の説明】

１０…充電用コネクタ １７…発光素子（光通信素子） １７Ａ…光入出部 １８…受光素子（光通信素子） １８Ａ…光入出部 １９…素子配置室（凹所） ３０…受電部（相手コネクタ） ３１…動力バッテリ（蓄電装置） ３７…素子収容筒（払拭連動機構） ４２…スライド筒（払拭連動機構） ４３…スプリング（払拭連動機構） ４６…ブラシ（払拭部材） ５０…光通信素子 ５０Ａ…光入出部 ５５…ブラシ（払拭部材）

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、相手コネクタとの間で前記蓄電装置の充
   電に関する情報を授受するための光通信素子を備えると
   共に、その光通信素子の光信号が出入りする光入出部を
   払拭する払拭部材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】 前記相手コネクタとのコネクタ装着動作
   に伴い前記払拭部材が前記光入出部を払拭するようにし
   たことを特徴とする請求項１記載の電気自動車充電用コ
   ネクタ。
3. 【請求項３】 前記光入出部を収容する凹所を設けると
   共に、前記払拭部材に前記凹所を横切るように延びたブ
   ラシを備え、 そのブラシを常時は前記凹所の開放部を閉塞させるよう
   に位置させると共に、前記相手コネクタとのコネクタ装
   着動作に伴い前記ブラシを変位させて前記光入出部を前
   記ブラシの間から前記相手コネクタへと臨ませる払拭連
   動機構を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２
   記載の電気自動車充電用コネクタ。