JP2001160322A - 給電用ケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ケーブル外径の大径化をさほど伴わずに、赤
外線通信用のシールドされていない複数本の信号線を、
ノイズの発生が少ない状態で給電用のパワー線とともに
ケーブル化する。 【解決手段】 給電用ケーブル５は、４本のパワー線19
が、電流の流れる方向が逆方向となるもの同士が隣り合
うように給電用ケーブル５の中心から等間隔に配置され
ている。赤外線通信用の電源用の信号線20、接地用の信
号線21、送信用の信号線22及び受信用の信号線23が、そ
れぞれ隣接する２本のパワー線19に対して等距離となる
ように、ケーブルの外側寄りにおいてパワー線19と接触
する位置に配置されている。パワー線19及び各信号線20
〜23はそれぞれ絶縁はされているが、シールドはされて
いない。無線アンテナを使用する無線通信用の通信線25
がパワー線19よりケーブルの内側に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は例えば受電器側との
情報授受用の通信手段を内蔵した給電用カプラと、電力
供給装置とを接続するのに適した給電用ケーブルに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車の充電方法としては、コンダ
クティブ方式とインダクティブ方式とがある。インダク
ティブ方式は電磁誘導型非接触方式とも呼ばれ、地上側
の電源と車両に搭載した充電装置とを電磁誘導で接続す
るものである。電磁誘導型非接触充電装置では、例え
ば、地上に設けられた電力供給装置にケーブルで接続さ
れた給電用カプラを、電気自動車に搭載された受電器の
カプラ挿入孔に差し込んで充電を行うものがある。

【０００３】給電用カプラには受電器側に設けられた通
信装置との間で、充電条件の設定に必要な情報等の授受
を行う通信装置が内蔵され、通信に必要なアンテナが内
蔵されていた。また、給電カプラには充電（給電）用の
コイルが内蔵され、電力供給装置（充電器）から給電用
ケーブルを介してコイルに電力が供給される。給電用ケ
ーブルには、コイルに電力を供給するための４本のパワ
ー線と、通信装置のための１本の通信線とが設けられて
いる。そして、この給電用ケーブルは４本のパワー線の
中心に同軸ケーブル構造の１本の通信線が配置された構
造となっていた。

【０００４】通信方式としてアンテナを使用する無線方
式に代えて、赤外線を利用した赤外線方式がある。赤外
線方式を採用する場合、通信用に２本、電源用に２本合
計４本の信号線が必要となる。この４本の信号線はシー
ルドを行えばパワー線が近くに存在することに起因する
ノイズの影響を受けないが、シールドするとケーブルが
太くなる。

【０００５】無線方式の場合、使用できる電波の周波数
帯域が国や地域毎に異なるため、給電用カプラを製品化
する際、日本国内用、ヨーロッパ用、アメリカ用等、そ
れぞれの国や地域で使用可能な周波数帯域に合わせた機
種を製造する必要がある。そこで、給電用カプラに無線
方式と、赤外線方式の両方の通信手段を設けたものが望
まれている。その場合、４本の信号線と１本の無線用通
信線とをまとめて１本のシールド線とする方法と、図８
に示すように、４本のパワー線５０の外側にシールドさ
れていない信号線５１を別々に配置するとともに、シー
ルドされた従来の通信線５２を、いずれかの信号線５１
と接触した状態で配置する方法とが考えられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、４本の信号
線と無線用通信線とを１本のシールド線としてまとめる
方法では、ケーブルの外径が大きくなって給電用カプラ
のコンパクト化が難しくなるとともに、コストも高くな
るという問題がある。

【０００７】一方、図８の構造では、ケーブルの径は従
来のものとほとんど変わらないが、通信線５２と一緒の
位置に配置された信号線５１は隣接するパワー線５０と
の距離が異なる状態となってノイズが発生し易くなると
いう問題がある。

【０００８】また、赤外線通信用の通信手段のみを給電
用カプラに設ける場合、４本の信号線をシールドせずに
パワー線とともにケーブル外径を大きくせずにケーブル
化したり、４本の信号線と他の信号線とをパワー線とと
もにケーブル外径を大きくせずにケーブル化できれば、
給電用カプラの機能を高めることができる。

【０００９】本発明は前記の問題点に鑑みてなされたも
のであって、その第１の目的はケーブル外径の大径化を
さほど伴わずに、赤外線通信用の複数のシールドされて
いない信号線を給電用のパワー線とともにケーブル化す
ることができ、ノイズの発生も少ない給電用ケーブルを
提供することにある。また、第２の目的はさらに無線通
信用の通信線も共にケーブル化することができる給電用
ケーブルを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記第１の目的を達成す
るため請求項１に記載の発明では、偶数本のパワー線を
電流の流れる方向が逆方向となるもの同士が隣り合うよ
うにケーブルの中心から等間隔に配置し、シールドされ
ていない複数本の信号線をそれぞれ１本ずつ前記パワー
線のうち隣接する２本のパワー線に対して等距離となる
ように配置した。

【００１１】従って、この発明では、隣接する２本のパ
ワー線を電流が逆方向に流れる。そして、各信号線が隣
接する２本のパワー線に対して等距離となるように配置
されているため、各信号線がそれぞれ隣接するパワー線
から受ける静電誘導、電磁誘導等によるノイズが相殺さ
れる。

【００１２】また、請求項２に記載の発明では、請求項
１に記載の発明において、前記パワー線と前記信号線と
は同じ本数設けられ、前記各信号線はケーブルの外側寄
りにおいて前記パワー線と接触する位置に配置されてい
る。

【００１３】従って、この発明では、各信号線を隣接す
るパワー線から等距離に配置するスペースの確保が容易
で、しかもケーブル化に際して各線をツイストしても、
信号線に無理な力が作用し難い。

【００１４】また、請求項３に記載の発明では、請求項
２に記載の発明において、前記パワー線は４本設けら
れ、前記信号線は赤外線通信用の信号線である。従っ
て、この発明では、赤外線通信用の４本の信号線が、パ
ワー線とともにケーブル径が大きくならずにケーブル化
される。

【００１５】第２の目的を達成するため請求項４に記載
の発明では、請求項２又は請求項３に記載の発明におい
て、前記パワー線よりケーブルの内側に、無線アンテナ
を利用する無線通信用のシールドされた通信線が配置さ
れている。

【００１６】従って、この発明の給電用ケーブルを使用
すれば、通信手段として無線アンテナを利用する無線通
信と、他の通信手段の２種類の通信手段を利用できる。
請求項５に記載の発明では、請求項１〜請求項４のいず
れか一項に記載の発明において、前記給電用ケーブル
は、受電器側との情報授受用の通信手段を内蔵した給電
用カプラと、電力供給装置とを接続するための給電用ケ
ーブルである。

【００１７】従って、この発明では、受電器側と充電条
件等の情報授受を行いながら充電を行うための給電用カ
プラと電力供給装置とを接続する給電用ケーブルにおい
て、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明と
同様な作用をなす。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を車両用の非接触充
電装置に適用される給電用ケーブルに具体化した一実施
の形態を図１〜図４に基づいて説明する。

【００１９】図４に示すように、非接触充電装置１は給
電用カプラ２と、受電器としての受電用チャージポート
３とを備えている。給電用カプラ２は、地上に設置され
た電力供給装置４から延びる給電用ケーブル５の先端に
設けられている。一方、受電用チャージポート３は、電
気自動車６の所定個所（同図では一例としてボンネット
前部）に備えられている。給電用カプラ２は挿入部７と
グリップ部８とを有し、挿入部７は受電用チャージポー
ト３のカプラ挿入孔９に抜き差し可能となっている。挿
入部７は受電用チャージポート３に差し込むとき、表裏
の向きがどちらでもよいように、表裏同一形状になって
いる。

【００２０】次に図１に基づいて給電用カプラ２につい
て説明する。図１は給電用カプラ２のケース１０の一部
を取り外した状態の平面図である。給電用カプラ２のケ
ース１０内には、挿入部７の先端側に略円柱状のフェラ
イトコア１１と、フェライトコア１１に巻装された一次
コイル１２とが内蔵されている。一次コイル１２は二重
絶縁のため絶縁性のチューブ１２ａで被覆されている。
また、ケース１０内のグリップ部８寄りに受電用チャー
ジポート３との情報の授受を行う通信手段として赤外線
通信方式を用いた通信装置１３が内蔵されている。な
お、ケース１０は赤外線を容易に通す赤外線透過樹脂に
て形成されている。

【００２１】通信装置１３は、基板１４上に実装された
通信回路１５と、一組の赤外線発光素子と赤外線受光素
子とからなる投光部１６ａ及び受光部１６ｂとを備え、
投光部１６ａ及び受光部１６ｂは中心軸が基板１４と平
行に配設されている。通信装置１３は投光部１６ａ及び
受光部１６ｂを介して受電用チャージポート３側の通信
装置（図示せず）との間で情報の授受を行うようになっ
ている。

【００２２】基板１４上には投光部１６ａ及び受光部１
６ｂと対向する位置にプリズム１７が設けられ、給電用
カプラ２を受電用チャージポート３に差し込むときに表
裏の向きが違っても、投光部１６ａ及び受光部１６ｂ
と、受電用チャージポート３側の投光部及び受光部との
間の投受光に支障が生じないようになっている。

【００２３】ケース１０内には通信装置１３よりグリッ
プ部８寄りに無線通信用の無線アンテナ１８が配設され
ている。即ち、給電用カプラ２は通信手段として、無線
アンテナを利用した無線通信と、赤外線通信との２方式
の通信手段を備えている。

【００２４】一次コイル１２は４本のパワー線１９を介
して電力供給装置４と接続されている。通信装置１３は
４本の信号線２０〜２３を介して電力供給装置４に設け
られた制御部２４と接続され、無線アンテナ１８は１本
の通信線２５を介して制御部２４と接続されている。そ
して、これら各線が１本の給電用ケーブル５にまとめら
れている。制御部２４は電気自動車６に搭載されたバッ
テリＥの電圧、バッテリＥの液温等の車両側の診断結果
の情報等を通信装置１３又は無線通信装置を介して入手
し、適正な条件で充電する機能を備えている。

【００２５】図１に示すように、給電用ケーブル５はそ
の一端側がグリップ部８内に配置され、ケース１０内で
給電用ケーブル５から取り出されたパワー線１９の端部
が一次コイル１２に接続されている。図３に示すよう
に、４本のパワー線１９は２本ずつ電流の流れる方向が
逆になっており、一次コイル１２の各端部には、それぞ
れ電流の流れる方向が同じとなる２本のパワー線１９が
接続されている。

【００２６】次に給電用ケーブル５について詳細に説明
する。図２に示すように、給電用ケーブル５は、偶数本
（この実施の形態では４本）のパワー線１９が、電流の
流れる方向が逆方向となるもの同士が隣り合うように給
電用ケーブル５の中心から等間隔に配置されている。４
本の信号線２０〜２３は、それぞれ１本ずつ隣接する２
本のパワー線１９に対して等距離となるように、ケーブ
ルの外側寄りにおいてパワー線１９と接触する位置に配
置されている。電源用（例えば５Ｖ）の信号線２０と接
地用（０Ｖ）の信号線２１とが対向する位置に、送信用
の信号線２２と受信用の信号線２３とが対向する位置に
それぞれ配置されている。即ち、パワー線１９と信号線
２０〜２３とは同じ本数設けられている。パワー線１９
及び各信号線２０〜２３はそれぞれ絶縁はされている
が、シールドはされていない。

【００２７】通信線２５はパワー線１９よりケーブルの
内側に配置されている。通信線２５はシールドされた同
軸ケーブルで構成されている。パワー線１９及び信号線
２０〜２３は全体として撚り合わされており、その外側
を一次シールド２６、二次シールド２７及びシース２８
により被覆されている。なお、一次シールド２６より内
側の各線の隙間には介在物（図示せず）が適宜配置され
る。

【００２８】次に、前記のように構成された装置の作用
を説明する。充電時には、まず、作業者が図４に鎖線で
示すように、給電用カプラ２を受電用チャージポート３
に挿入する。この状態で、給電用カプラ２のフェライト
コア１１及び一次コイル１２と、受電用チャージポート
３のコア及び二次コイルとが非接触の状態で対向する状
態となる。その後、電力供給装置４から交流電流が給電
用ケーブル５に内装されたパワー線１９を介して給電用
カプラ２に送られ、電磁誘導作用によって受電用チャー
ジポート３に受電されることにより、電気自動車６に搭
載されたバッテリＥが充電される。電力供給装置４は商
用交流電源等を電圧及び周波数変換して、数百Ｖ，数百
ｋＨｚの交流を給電用ケーブル５を介して給電用カプラ
２に供給する。交流電流の大きさは、通信装置１３又は
無線通信装置を介して制御部２４に入力される車両側の
情報に基づいて制御部２４で決定される。

【００２９】充電開始前及び充電中、制御部２４は通信
装置１３を介して受電用チャージポート３側と情報の授
受を行う。各信号線２０〜２３はパワー線１９の近くに
配置され、しかも大径化を回避するためシールドされて
いない。従って、パワー線１９に大きな電流が流れるこ
とにより、パワー線１９から静電誘導や電磁誘導等の作
用を受けてノイズが発生する。

【００３０】しかし、隣接するパワー線１９に流れる電
流の方向が逆のため、１本の信号線に隣接する２本のパ
ワー線１９からの作用は、それぞれ他のパワー線１９か
らの作用によるノイズを打ち消すように働く。そして、
各信号線２０〜２３が隣接するパワー線１９に対して等
距離に配置されているため、前記ノイズがほとんど打ち
消される。その結果、制御部２４と通信装置１３との間
の通信が円滑に行われる。

【００３１】この実施の形態では以下の効果を有する。 （１） 偶数本のパワー線１９は電流の流れる方向が逆
方向となるもの同士が隣り合うように給電用ケーブル５
の中心から等間隔に配置され、各信号線２０〜２３がそ
れぞれ１本ずつ隣接する２本のパワー線１９に対して等
距離となるように配置されている。従って、隣接する２
本のパワー線１９からの作用によるノイズが互いに打ち
消し合うようになり、信号線をシールドしなくてもノイ
ズの影響を回避でき、給電用ケーブル５を大径化せずに
赤外線通信用の複数の信号線をパワー線１９と共にケー
ブル化できる。その結果、受電器側との情報授受用の通
信手段を内蔵した給電用カプラ２と、電力供給装置４と
を接続するための給電用ケーブルに好適である。

【００３２】（２） パワー線１９と信号線２０〜２３
とは同じ本数設けられ、各信号線２０〜２３はケーブル
の外側寄りにおいてパワー線１９と接触する位置に配置
されている。従って、各信号線２０〜２３を隣接するパ
ワー線１９から等距離に配置するスペースの確保が容易
で、しかもケーブル化に際して各線をツイストしても、
信号線に無理な力が作用し難くなり、給電用ケーブル５
の製造が容易になる。

【００３３】（３） パワー線１９は４本設けられ、信
号線２０〜２３は赤外線通信用の信号線である。従っ
て、赤外線通信用の４本の信号線を、パワー線１９とと
もにケーブル径が大きくならずにケーブル化するのが簡
単になる。

【００３４】（４） パワー線１９よりケーブルの内側
に、無線通信用のシールドされた通信線２５が配置され
ている。従って、通信手段として無線アンテナを利用す
る無線通信と、他の通信手段（例えば赤外線通信）の２
種類の通信手段を利用できる。

【００３５】なお、実施の形態は前記に限定されるもの
ではなく、例えば、次のように具体化してもよい。 ○ 図５（ａ）に示すように、無線通信用の通信線２５
を省略して、４本の信号線２０〜２３と４本のパワー線
１９とをケーブル化した構成でもよい。この構成におい
ても、前記実施の形態の（１）〜（３）の効果を有す
る。

【００３６】○ パワー線１９の数は４本に限らず、合
計で４本の場合と同じ電力を供給できる太さに変更して
６本あるいは８本と増やしてもよい。例えば、図５
（ｂ）に示すように、６本のパワー線１９を隣接するも
の同士が互いに当接する状態で配置し、パワー線１９よ
りケーブルの外側寄りに４本の信号線２０〜２３を配置
してもよい。この構成でもパワー線１９の本数が４本の
ときとケーブルの外径を殆ど変更せずに、パワー線１９
より外側に４本の信号線２０〜２３を配置することがで
きる。

【００３７】また、この場合、パワー線１９より外側に
信号線を２本余分に配置できるため、例えば受電器側と
の通信手段用以外の信号を送る他の信号線２９を配置す
ることができ、給電用カプラ２にセンサ（例えば温度セ
ンサ）等を配置した場合のセンサの出力を直接制御部２
５側へ送ることが可能になり、給電用カプラ２の機能を
高めることができる。パワー線１９より内側のスペース
に通信線２５を配置してもよい。

【００３８】○ 無線通信用の通信線を設けない場合
に、信号線２０〜２３をパワー線１９の内側に配置して
もよい。例えば、図６（ａ）に示すように、４本のパワ
ー線１９を等間隔で離れた状態で配置し、各信号線２０
〜２３をパワー線１９より内側で互いに接触する状態に
配置する。この場合は外側に配置する場合に比較してケ
ーブルの外径が大きくなるが、その割合は許容範囲とな
る。

【００３９】○ 図６（ｂ）に示すように、信号線２０
〜２３及び他の信号線２９を４本のパワー線１９に対し
て内側と外側の両側に配置してもよい。この場合、外側
又は内側に赤外線通信用の信号線２０〜２３を配置し、
他方の側に他の信号線２９を配置すれば、他の信号線２
９の太さが同じ場合、他の信号線２９を４本まで配置で
きる。

【００４０】○ 信号線２０〜２３をパワー線１９に対
して内側と外側の両側に配置する場合、内側と外側に配
置する信号線の本数を変えてもよい。例えば、図７に示
すように、パワー線１９を６本とし、外側には４本の信
号線２０〜２３と、２本の他の信号線２９を配置し、内
側には最多で３本の他の信号線２９を配置する。この配
置であれば、信号線２０〜２３の他に５本まで他の信号
線２９を配置でき、しかも、図６（ｂ）に示す４本のパ
ワー線１９を使用する場合より、給電用ケーブルの外径
を小さくできる。また、隣接するパワー線１９同士が当
接しているため、図６（ｂ）の給電用ケーブル５に比較
して、ケーブル化に際して各線をツイストするのが容易
となる。

【００４１】○ 無線アンテナを使用しない通信手段と
して赤外線通信に限らず、他の通信手段を採用してもよ
い。 ○ 車両用の電磁誘導型非接触充電装置以外の電磁誘導
型非接触充電装置の給電用ケーブルに応用してもよい。

【００４２】前記実施の形態から把握できる請求項記載
以外の技術的思想について、以下にその効果とともに記
載する。 （１） 請求項１に記載の発明において、前記パワー線
は６本が互いに当接した状態で配置され、パワー線より
外側に６本の信号線がそれぞれ２本のパワー線に接触す
る状態で配置され、パワー線より内側に３本の信号線が
それぞれ互いに等間隔となるように２本のパワー線に接
触した状態で配置されている。この場合、４本の信号線
を赤外線通信用の信号線として使用して、他の信号線を
通信以外の目的で使用でき、給電用ケーブルとして多機
能を備えた給電用カプラに使用できる。

【００４３】（２） 請求項１〜請求項５のいずれか一
項に記載の発明において、前記給電用ケーブルは車両用
の電磁誘導型非接触充電装置の給電用カプラと電流供給
装置とを接続するための給電用ケーブルである。この場
合、電流供給装置の制御部が、充電時に車両側から車両
のバッテリの状況等の情報を確実に得ることが可能にな
り、適正な条件で充電を行うことができる。

【００４４】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１〜請求項４
に記載の発明によれば、ケーブル外径の大径化をさほど
伴わずに、赤外線通信用の複数のシールドされていない
信号線を給電用のパワー線と共にケーブル化することが
でき、ノイズの発生も少なくできる。

【００４５】請求項２に記載の発明によれば、各信号線
を隣接するパワー線から等距離に配置するスペースの確
保が容易で、しかもケーブル化に際して各線をツイスト
しても、信号線に無理な力が作用し難い。

【００４６】請求項３に記載の発明によれば、赤外線通
信用の４本の信号線を、パワー線とともにケーブル径が
大きくならずにケーブル化するのが簡単になる。請求項
４に記載の発明によれば、通信手段として無線アンテナ
を利用する無線通信と、他の通信手段（例えば赤外線通
信）の２種類の通信手段を利用できる。

【００４７】請求項５に記載の発明によれば、電磁誘導
型非接触充電装置の給電用カプラと電力供給装置とを接
続するのに好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 給電用カプラのケースの一部を取り外した平
面図。

【図２】 給電用ケーブルの断面図。

【図３】 パワー線と一次コイルの接続状態を示す模式
図。

【図４】 電磁誘導型非接触充電装置の模式斜視図。

【図５】 別の実施の形態の給電用ケーブルの断面図。

【図６】 別の実施の形態の給電用ケーブルの断面図。

【図７】 別の実施の形態の給電用ケーブルの断面図。

【図８】 給電用ケーブルの断面図。

【符号の説明】

２…給電用カプラ、３…受電器としての受電用チャージ
ポート、４…電力供給装置、５…給電用ケーブル、１３
…通信手段としての通信装置、１８…通信手段としての
無線アンテナ、１９…パワー線、２０〜２３…信号線、
２５…通信線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5G309 KA02 5G319 EA01 EB01 EB09 5K002 AA05 AA07 EA04 FA02 GA07

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 偶数本のパワー線を電流の流れる方向が
   逆方向となるもの同士が隣り合うようにケーブルの中心
   から等間隔に配置し、シールドされていない複数本の信
   号線をそれぞれ１本ずつ前記パワー線のうち隣接する２
   本のパワー線に対して等距離となるように配置した給電
   用ケーブル。
2. 【請求項２】 前記パワー線と前記信号線とは同じ本数
   設けられ、前記各信号線はケーブルの外側寄りにおいて
   前記パワー線と接触する位置に配置されている請求項１
   に記載の給電用ケーブル。
3. 【請求項３】 前記パワー線は４本設けられ、前記信号
   線は赤外線通信用の信号線である請求項２に記載の給電
   用ケーブル。
4. 【請求項４】 前記パワー線よりケーブルの内側に、無
   線アンテナを利用する無線通信用のシールドされた通信
   線が配置されている請求項２又は請求項３に記載の給電
   用ケーブル。
5. 【請求項５】 前記給電用ケーブルは、受電器側との情
   報授受用の通信手段を内蔵した給電用カプラと、電力供
   給装置とを接続するための給電用ケーブルである請求項
   １〜請求項４のいずれか一項に記載の給電用ケーブル。