(57)【要約】【課題】異常発生時における安全性の向上を図る。【解決手段】接続部20の温度が異常に上昇し、温度検出素子30の検出温度が上限値を超えた場合、異常温度検出部29が異常温度検出結果を電圧信号送受信部33に出力する。電圧信号送受信部33は異常通知信号を充放電制御装置200へ伝送する。充放電制御装置200は、コネクタ１から異常通知信号を受け取ると電圧信号送受信部33へ制御信号を伝送する。充放電制御装置200から電線(伝送線93)を介して伝送される制御信号によって電路(主回路)を開閉するように、開閉部(主接点21、機械式開閉機構、異常時引き外し装置27、駆動装置32)が構成されている。そのため、電気自動車100の車載電池から車外に放電している場合、電気自動車100のインレットに接続されているコネクタ１内で電路を遮断することにより、異常発生時における安全性の向上を図ることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池を搭載した機器の受け側コネクタと挿抜自在に接続される接続部と、前記接続部を介して前記受け側コネクタに電気的に接続される電源線を含む複数の電線からなり、前記機器への給電又は前記機器からの受電の少なくとも何れか一方を行う装置に接続されるケーブルと、前記接続部と前記電源線を繋ぐ電路を開閉する開閉部と、前記接続部の異常を検出する異常検出部と、前記電線を介して前記異常検出部の検出結果を前記装置に伝達する伝達部と、前記ケーブルの先端に設けられて前記接続部、前記開閉部、前記異常検出部、前記伝達部を収納する筐体とを備え、
前記開閉部は、前記電線を介して伝達される制御信号によって前記電路を開閉するように構成されることを特徴とする電気接続用コネクタ。
【請求項２】
前記異常検出部は、複数種類の異常を個別に検出するように構成され、前記伝達部は、前記複数種類の異常のうち、少なくとも何れか２種類以上の検出結果を１つに纏めて、前記機器への給電又は前記機器からの受電の少なくとも何れか一方を行う前記装置に伝達するように構成され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。
【請求項３】
前記異常検出部並びに前記開閉部は、前記電線を介して、前記機器への給電又は前記機器からの受電の少なくとも何れか一方を行う前記装置から供給される電力で動作するように構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の電気接続用コネクタ。
【請求項４】
前記異常検出部並びに前記開閉部は、前記電源線を介して供給される電力で動作するように構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の電気接続用コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気接続用コネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蓄電池を有する機器と、当該機器に充電用の電力を供給する装置とを電気的に接続するために電気接続用コネクタが利用されている。このような電気接続用コネクタの従来例として、電気自動車の充電インレットに接続される充電コネクタを例示する(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
特許文献１には、充電コネクタ及び充電ケーブルを介して電気自動車の蓄電池(車載電池)を充電する充電器が開示されている。この充電器は、地絡及び漏電を検出する機能を有し、地絡又は漏電を検出したときに電気自動車への給電を停止するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２３９８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、電気自動車の蓄電池から車外の負荷(例えば、住宅内の照明器具など)に給電することが行われている。この場合、コネクタとケーブルを介して電気自動車と充放電制御装置とが電気的に接続される。充放電制御装置は、交流電力と直流電力を双方向に電力変換して蓄電池の充電と蓄電池から車外の負荷への給電とを制御するものである。
【０００６】
特許文献１記載の従来例では、充電器から電気自動車の蓄電池を充電するのみであるから、地絡や漏電などの異常が発生したときに充電器内で給電を停止すれば十分である。
【０００７】
しかしながら、電気自動車の蓄電池から車外に放電している場合、充放電制御装置が蓄電池からの給電路を遮断したとしても、コネクタが蓄電池と接続されているため、コネクタやケーブルの安全性を確保し難いという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、異常発生時における安全性の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電気接続用コネクタは、蓄電池を搭載した機器の受け側コネクタと挿抜自在に接続される接続部と、前記接続部を介して前記受け側コネクタに電気的に接続される電源線を含む複数の電線からなり、前記機器への給電又は前記機器からの受電の少なくとも何れか一方を行う装置に接続されるケーブルと、前記接続部と前記電源線を繋ぐ電路を開閉する開閉部と、前記接続部の異常を検出する異常検出部と、前記電線を介して前記異常検出部の検出結果を前記装置に伝達する伝達部と、前記ケーブルの先端に設けられて前記接続部、前記開閉部、前記異常検出部、前記伝達部を収納する筐体とを備え、前記開閉部は、前記電線を介して伝達される制御信号によって前記電路を開閉するように構成されることを特徴とする。
【００１０】
この電気接続用コネクタにおいて、前記異常検出部は、複数種類の異常を個別に検出するように構成され、前記伝達部は、前記複数種類の異常のうち、少なくとも何れか２種類以上の検出結果を１つに纏めて、前記機器への給電又は前記機器からの受電の少なくとも何れか一方を行う前記装置に伝達するように構成されることが好ましい。
【００１１】
この電気接続用コネクタにおいて、前記異常検出部並びに前記開閉部は、前記電線を介して、前記機器への給電又は前記機器からの受電の少なくとも何れか一方を行う前記装置から供給される電力で動作するように構成されることが好ましい。
【００１２】
この電気接続用コネクタにおいて、前記異常検出部並びに前記開閉部は、前記電源線を介して供給される電力で動作するように構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電気接続用コネクタは、開閉部が、電線を介して伝達される制御信号によって電路を開閉するように構成されているので、蓄電池に近い位置で電路が遮断されることにより、異常発生時における安全性の向上を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る電気接続用コネクタの実施形態を含む充放電システムのシステム構成図である。
【図２】同上の外観斜視図である。
【図３】同上におけるロック機構部及びコネクタロック検出部のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、蓄電池(車載電池)を搭載した電気自動車のインレット(受け側コネクタ)と挿抜自在に接続され、車載電池の充電並びに車載電池から車両外の負荷への給電を行うためのコネクタに本発明の技術思想を適用した実施形態について説明する。ただし、蓄電池を搭載した機器は電気自動車に限定されるものではなく、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構わない。
【００１６】
図１は、本実施形態の電気接続用コネクタ(以下、コネクタと略す。)１を含む充放電システムのシステム構成図である。この充放電システムは、電気自動車100と、充放電制御装置200と、コネクタ１とで構成される。
【００１７】
充放電制御装置200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)、車載電池(図示せず)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。また充放電制御装置200は、電気自動車100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。
【００１８】
電気自動車100は、推進動力用の車載電池の他に、充放電制御装置200と通信する電子制御ユニット(Electronic Control Unit、図示せず)などのための補助電池(図示せず)を搭載している。ここで、電気自動車100に設けられたインレット(図示せず)は、日本規格協会から発行されている標準仕様書(TS D 0007：電気自動車用急速充電の基本機能)に規定されたインタフェースを有している。すなわち、このインレットは、車載電池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車載電池の陽極及び陰極との間に、それぞれ車両コンタクタ101が挿入されている。これらの車両コンタクタ101は、電気自動車100の電子制御ユニットによって開閉制御される。
【００１９】
コネクタ１は、図２に示すようにコネクタ本体(筐体)２とケーブル９とで構成される。ケーブル９は、一対の電源線90，91と、一対のCAN通信線(図示せず)と、合計６本の伝送線92，93，94(一部省略)と、接地線95とを有する11心の電気ケーブルからなる(図１参照)。ケーブル９は、一端側にコネクタ本体２が設けられ、他端側が充放電制御装置200に接続されている。
【００２０】
コネクタ本体２は、全体として円筒形に形成され、前端に接続部20が設けられ、後端にハンドル42が設けられている。接続部20は、前面に４つの丸孔200，201が開口しており、大径の丸孔200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。一方、小径の２つの丸孔201は、内部が４つの区画に分けられており、各区画に伝送用及び接地用のコンタクト(図示せず)がそれぞれ収納されている。
【００２１】
接続部20の後端側には、接続部20に外挿された円筒形の筒体41が前後方向に移動自在に設けられている。筒体41は、前端に外鍔411が設けられ、コネクタ本体２内に収納されているばね(図示せず)によって前方に弾性付勢されている。そして、接続部20をインレットに挿入すると、インレットの前面に外鍔411が押されて筒体41が後方に移動し、筒体41に押されてコネクタ本体２内に退避していた係合爪がコネクタ本体２外に進出してインレットの係合溝(図示せず)に係合する。ただし、筐体41の形状及び構造は本実施形態に限定されるものではない。係合爪は、コネクタ本体２に設けられた解除釦43が押操作されると、コネクタ本体２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２内には、係合爪がコネクタ本体２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２外に進出しているときにオンとなるスイッチ(検出スイッチ)24が収納されている。
【００２２】
ここで、充電中に解除釦43が押操作されて係合爪と係合溝の係合が解除されることを防止するため、係合爪がコネクタ本体２内に退避しないようにロックするロック機構部23がコネクタ本体２内に設けられている。ロック機構部23はソレノイド230を有している。また、接続部20がインレットに正常に挿入されたときに検出スイッチ24がオンする。ソレノイド230は、検出スイッチ24がオン且つ充放電前の診断で充放電可のときに充放電制御装置200から伝送線94と接地線95を介して供給される駆動電流でプランジャを駆動し、プランジャによって係合爪の動きを規制する(図１及び図３参照)。つまり、ロック機構部21がロック状態のときは係合爪と係合溝の係合を人為的に解除することができず、ロック機構部21が非ロック状態のときに解除釦43の押操作で係合爪と係合溝の係合を人為的に解除することができる。
【００２３】
また、コネクタ本体２内には、主接点21、補助接点22、過電流引き外し装置25、短絡引き外し装置26、異常時引き外し装置29、温度検出素子30、接点状態検出部31、駆動装置32、電圧信号送受信部33、電源フィルタ34などが収納されている。
【００２４】
主接点21は、車載電池の充電電流や放電電流が流れる主回路に設けられている。なお、コネクタ本体２内には、接続部20がインレットに接続されているときに主接点21を閉極し、接続部20がインレットに接続されていないときに主接点21を開極する機械式開閉機構(図示せず)が設けられている。ただし、このような機械式開閉機構は、回路遮断器などの技術分野では周知であるから、詳細な構成の図示並びに説明は省略する。
【００２５】
補助接点22は、主接点21に連動して共通接点222を切替接点220，221に択一的に切り替える。接点状態検出部31は補助接点22の切替状態に基づいて主接点21の状態(開状態と閉状態)を検出し、その検出結果を電圧信号送受信部33に出力する。
【００２６】
過電流引き外し装置25は、所定の過負荷電流が所定時間以上継続して主回路に流れたときに機械式開閉機構により主接点21を引き外す(開極する)ように構成される。また、短絡引き外し装置26は、主回路に短絡電流が流れたときに機械式開閉機構により主接点21を引き外すように構成される。さらに、異常時引き外し装置27は、駆動装置32に駆動されたときに機械式開閉機構により主接点21を引き外すように構成される。ただし、過電流引き外し装置25、短絡引き外し装置26、異常時引き外し装置27、駆動装置32は何れも回路遮断器などの技術分野で従来周知の技術を用いて実現可能であるから、詳細な構成についての図示並びに説明を省略する。なお、本実施形態では、主接点21と、機械式開閉機構と、異常時引き外し装置27と、駆動装置32とで開閉部を構成している。
【００２７】
コネクタロック検出部28は、例えば、図３に示すようにロック機構部21のソレノイド230に流れる電流(駆動電流)の大きさをコンパレータ280で基準電流(ツェナーダイオード281のツェナー電流)の大きさと比較する。ロック機構部21が非ロック状態のとき、または断線等の異常が生じて駆動電流が流れていない状態(ロック異常状態)のとき、コンパレータ280の出力がハイレベルとなる。一方、ロック機構部21がロック状態及び正常状態のときは、コンパレータ280の出力がローレベルとなる。なお、コネクタロック検出部28の検出結果(コンパレータ280の出力)は電圧信号送受信部33に出力される。
【００２８】
異常温度検出部29は、接続部20の近傍に設けられる温度検出素子(サーミスタなど)30で接続部20の温度を検出し、検出温度が所定の上限値を超えたら、異常温度検出結果を電圧信号送受信部33に出力する。
【００２９】
電圧信号送受信部33は、伝送線93と接地線95の線間電圧を調整することにより、コネクタロック検出部28、異常温度検出部29、接点状態検出部31の各検出結果を充放電制御装置200へ伝送する。すなわち、本実施形態では電圧信号送受信部33が伝達部に相当する。また、電圧信号送受信部33は、充放電制御装置200から電圧信号として伝送される制御信号を受信し、当該制御信号に基づいて駆動装置32を制御し、異常時引き外し装置27を駆動させて主接点21を引き外す(開極する)。
【００３０】
電源フィルタ34は、伝送線92を介して充放電制御装置200から供給される電圧(例えば、12ボルトの直流電圧)からノイズ成分をフィルタリングし、各検出部28，29，31や駆動装置32、電圧信号送受信部33に供給している。ただし、電源フィルタ34は必須では無く、省略されても良い。
【００３１】
次に、充放電システムの充電動作について説明する。
【００３２】
コネクタ１がインレットに接続された後、充放電制御装置200に対して充電開始操作が行われると充電フローが始まる。充放電制御装置200は、伝送線92と接地線95の間に規定電圧(12Ｖの直流電圧。以下、同じ。)を印加してコネクタ１並びに電気自動車100に給電する。電気自動車100の電子制御ユニットは、前記規定電圧が印加されることで充電フローの開始を認識し、車載電池の最大電圧や電池容量などのパラメータをCAN通信によって充放電制御装置200へ伝送する。
【００３３】
充放電制御装置200は、前記パラメータを受け取ると、自身が充電可能な電気自動車であることを確認した後、自身の最大出力電圧、最大出力電流などの情報をCAN通信で電気自動車100の電子制御ユニットに伝送する。
【００３４】
電気自動車100の電子制御ユニットは、受け取った前記情報から自身との適合性を確認し、適合性に問題が無ければ、充電開始を許可する信号を伝送線を介して充放電制御装置200へ伝送する。
【００３５】
充放電制御装置200は、前記許可信号を受け取ると、伝送線94と接地線95の間に規定電圧を印加することでコネクタ１のロック機構部21に駆動電流を流してロック状態とした後、充電準備が整ったことを伝送線を介して電気自動車100の電子制御ユニットに通知する。
【００３６】
電気自動車100の電子制御ユニットは、充放電制御装置200から前記通知を受け取ると、車両コンタクタ101を閉極して車載電池の充電を開始する。そして、車載電池の容量が規定値に到達したら、電気自動車100の電子制御ユニットは、CAN通信によって充電停止要求を送信する。
【００３７】
充放電制御装置200は、充電停止要求を受け取ると電流出力を停止する。電気自動車100の電子制御ユニットは、主回路の電流が所定値以下まで低下したことを確認した後、車両コンタクタ101を開極し、伝送線を介して充電の終了を充放電制御装置200に通知する。
【００３８】
充放電制御装置200は、充電終了の通知を受け取ると伝送線92と接地線95の間の規定電圧の印加を停止する。さらに、充放電制御装置200は、伝送線94と接地線95の間の規定電圧の印加を停止してロック機構部21を非ロック状態とし、充電フローを終了する。
【００３９】
次に、充放電システムの放電動作について説明する。
【００４０】
コネクタ１がインレットに接続された後、充放電制御装置200に対して放電開始操作が行われると放電フローが始まる。充放電制御装置200は、伝送線92と接地線95の間に規定電圧を印加してコネクタ１並びに電気自動車100に給電し、さらに、CAN通信によって放電フローの開始要求を伝送する。電気自動車100の電子制御ユニットは、放電フローの開始要求を受け取ると車載電池の最大電圧や電池容量などのパラメータをCAN通信によって充放電制御装置200へ伝送する。
【００４１】
充放電制御装置200は、前記パラメータを受け取ると伝送線94と接地線95の間に規定電圧を印加することでコネクタ１のロック機構部21に駆動電流を流してロック状態とした後、放電準備が整ったことを伝送線を介して電気自動車100の電子制御ユニットに通知する。
【００４２】
電気自動車100の電子制御ユニットは、充放電制御装置200から前記通知を受け取ると、車両コンタクタ101を閉極して車載電池の放電を開始する。なお、車載電池の容量が所定の下限値に到達したら、電気自動車100の電子制御ユニットは、CAN通信によって放電停止要求を送信する。
【００４３】
充放電制御装置200は、放電停止要求を受け取るとインバータを停止して負荷への給電を止める。電気自動車100の電子制御ユニットは、主回路の電流が所定値以下まで低下したことを確認した後、車両コンタクタ101を開極し、伝送線を介して放電の終了を充放電制御装置200に通知する。充放電制御装置200は、放電終了の通知を受け取ると伝送線92と接地線95の間の規定電圧の印加を停止する。さらに、充放電制御装置200は、伝送線94と接地線95の間の規定電圧の印加を停止してロック機構部21を非ロック状態とし、放電フローを終了する。
【００４４】
ここで、上述した充電フロー又は放電フローにおいて、接続部20の温度が異常に上昇し、温度検出素子30の検出温度が上限値を超えた場合、異常温度検出部29が異常温度検出結果を電圧信号送受信部33に出力する。電圧信号送受信部33は、異常温度検出部29から異常温度検出結果を受け取ると異常通知信号を充放電制御装置200へ伝送する。この異常通知信号は、電圧信号送受信部33が伝送線93と接地線95の間の線間電圧(信号電圧レベル)を所定値に調整することで電圧信号として伝送される。
【００４５】
また、充電フロー又は放電フローにおいて、充放電制御装置200が伝送線94と接地線95の間に規定電圧を印加しているときに、コネクタロック検出部28がロック機構部21の異常(非ロック状態)を検出したとする。電圧信号送受信部33は、異常を検出したコネクタロック検出部28の出力がハイレベルになると、ロック機構部21の異常を知らせる異常通知信号を充放電制御装置200へ伝送する。この異常通知信号は、電圧信号送受信部33が伝送線93と接地線95の間の線間電圧(信号電圧レベル)を所定値に調整することで電圧信号として伝送される。
【００４６】
一方、充放電制御装置200は、コネクタ１から異常通知信号を受け取ると電圧信号送受信部33へ制御信号を伝送する。電圧信号送受信部33は前記制御信号を受信すると駆動装置32を制御し、異常時引き外し装置27を駆動させて主接点21を引き外す(開極する)。これにより、接続部20の異常温度上昇による不具合の発生を防止したり、ロック機構部21の異常によって充電中又は放電中にコネクタ１が誤ってインレットから外されることが防止できる。
【００４７】
上述のように本実施形態では、充放電制御装置200から電線(伝送線93)を介して伝送される制御信号によって電路(主回路)を開閉するように、開閉部(主接点21、機械式開閉機構、異常時引き外し装置27、駆動装置32)が構成されている。そのため、電気自動車100の車載電池から車外に放電している場合、電気自動車100のインレットに接続されているコネクタ１内で電路を遮断することにより、異常発生時における安全性の向上を図ることができる。
【００４８】
ところで、接続部20の温度異常とロック機構部21の異常に対して、充放電制御装置200は主接点21を強制的に開極するという共通の対処を行う。したがって、コネクタ１の電圧信号送受信部33は、ロック機構部21の異常を知らせる異常通知信号と、接続部20の温度異常を知らせる異常通知信号とを１つに纏めて、すなわち、信号電圧レベルを同じ値にして伝送することが好ましい。
【００４９】
また、本実施形態では、異常検出部(異常温度検出部29、コネクタロック検出部28)並びに開閉部(駆動装置32)が、電線(伝送線92及び接地線95)を介して充放電制御装置200から供給される電力で動作するように構成されている。これに対して、異常検出部並びに開閉部が主回路から供給される電力で動作するように構成されても構わない。
【００５０】
後者の構成では、異常検出部並びに開閉部が車載電池や電力系統から電源供給を受けるので、高電圧が印加されているときでも主回路を遮断することができて安全性の向上が図れる。一方、前者の構成では、例えば、放電フローにおいて車載電池からの電源供給が無くなっても異常検出部並びに開閉部が動作可能であるから、通電前に主回路を遮断することができて安全性の向上が図れる。
【符号の説明】
【００５１】
１  電気接続用コネクタ
２  コネクタ本体(筐体)
20  接続部
21  主接点(開閉部)
23  ロック機構部
27  異常時引き外し装置(開閉部)
29  異常温度検出部(異常検出部)
32  駆動装置(開閉部)
33  電圧信号送受信部(伝達部)
【図１】
2014195385.tif 000003
【図２】
2014195385.tif 000004
【図３】
2014195385.tif 000005