JP6019426B2 - 車両用充電装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両への充電を行うために用いられる車両用充電装置に関するものである。

充電ケーブルを介して車両への充電を行う車両用充電装置においては、充電に使用されていない充電ケーブルは特許文献１、２等に示すように充電スタンドの側面に巻かれ、その先端の充電コネクタは充電スタンドのホルダに引掛けて収納されている。

しかし、利用者によっては充電ケーブルをきちんと巻き取らずに放置することがある。そのような場合には雨等で充電ケーブルに泥等が付着し、次に使用する人の手や服を汚すおそれがある。また場合によっては、充電ケーブル自体が損傷する可能性もある。

特開２０１２−１９６０９号公報 特開２０１２−１９６１０号公報

従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、充電ケーブルを自動に巻き取って保持することのできる車両用充電装置を提供することである。

上記の課題を解決するためになされた本発明の車両用充電装置は、先端に充電コネクタを有する充電ケーブルを備え、充電終了後に充電コネクタを車両から外して充電装置側のコネクタホルダに戻す構造の車両用充電装置であって、充電ケーブルを巻き取るケーブル巻取手段と、ケーブル巻取手段を駆動する駆動手段と、駆動手段の駆動を制御する駆動制御手段を備え、前記駆動制御手段は、充電終了後における充電コネクタのコネクタホルダあるいは車両との着脱状態を判定する状態判定部を有し、状態判定部の判定結果に基づき駆動手段の駆動を制御することを特徴とするものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の車両用充電装置において、前記充電コネクタを保持するコネクタホルダと、充電コネクタがコネクタホルダに戻されたことを検出する充電コネクタ検出手段を備え、前記状態判定部は、充電コネクタ検出手段からの検出信号を受けて、充電コネクタがコネクタホルダに戻されたことを判定する判定回路を備え、前記駆動制御手段は、前記判定を受けて、駆動を制御することを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の車両用充電装置において、前記充電コネクタには識別部材が内蔵され、前記充電コネクタを保持するコネクタホルダに、該識別部材がコネクタホルダの近接範囲内にあることを感知する識別部材感知手段を備え、前記状態判定部は、識別部材感知手段からの感知信号を受けて、充電コネクタがコネクタホルダの近接範囲内にあることを判定する判定回路を備え、前記駆動制御手段は、前記判定を受けて、駆動を制御することを特徴とするものである。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の車両用充電装置において、車両への充電を制御する充電制御信号を生成する充電制御部と、車両と充電コネクタの接続が解除された際に生じる充電制御信号の変位を感知する変位感知手段を備え、前記状態判定部は、変位感知手段からの感知信号を受けて、車両と充電コネクタの接続が解除されたことを判定する判定回路を備え、前記駆動制御手段は、前記判定を受けて、駆動を制御することを特徴とするものである。

本発明の車両用充電装置は、充電ケーブルを巻き取るケーブル巻取手段と、ケーブル巻取手段を駆動する駆動手段と、駆動手段の駆動を制御する駆動制御手段を備え、前記駆動制御手段は、充電終了後における充電コネクタのコネクタホルダあるいは車両との着脱状態を判定する状態判定部を有し、状態判定部の判定結果に基づき駆動手段の駆動を制御する。このため、充電コネクタが所定の状態にあるとき、自動に充電ケーブルの巻取りが行われ、従来、使用後の充電ケーブルの不適切な取り扱いにより生じていた各種の問題（充電ケーブルの汚れや損傷等）を回避することができる。

車両用充電装置の全体斜視図である（充電ケーブル収納時）。 車両用充電装置の全体斜視図である（充電ケーブル引出時）。 車両用充電装置の側面断面図である（充電ケーブル収納時）。 ケーブル巻取装置の内部構造を示す斜視図である。 実施形態１におけるコネクタホルダの垂直断面図である。 実施形態２におけるコネクタホルダの垂直断面図である。

本発明の車両用充電装置１は、図１、図２に示すように、車両の充電時に車両と接続する充電コネクタ２を先端に備えた充電ケーブル３を一体に備えている。

図３に示すように、車両用充電装置１を構成するスタンド筐体８の中央下部には、使用後の充電ケーブル３を巻き取るケーブル巻取手段としてケーブル巻取装置４が設けられ、その下部には、ケーブル巻取装置４を駆動する駆動手段として駆動装置５が、上部には、駆動装置５の駆動を制御する駆動制御手段として制御装置６が設けられている。ケーブル巻取装置４の下方は、ケーブル巻取装置４によって巻き取られた充電ケーブル３を収納する充電ケーブル収納部７となっている。

車両の充電は、充電ケーブル３をスタンド筐体８から引き出して、充電コネクタ２を車両側のコネクタに差し込んで行われる。充電を終了すると、作業者が充電コネクタ２を車両側のコネクタから外すと、その後、制御装置６の充電コネクタの状態を判定する状態判定部１３によって、充電コネクタ２が後述する所定の状態にあると判断された場合、制御装置６は、駆動装置５の駆動を開始する制御を行い、駆動装置５を介して、ケーブル巻取装置４が駆動され、充電ケーブル３が巻き取られる。ここで、制御装置６には、充電ケーブル３の送出長を記憶する記憶手段（図示しない）を備えている。充電ケーブル３の送出長は駆動ローラの回転方向及び回転数で計測され、充電ケーブル３の巻取制御は記憶手段に記憶した送出長の範囲内で行われる。

ケーブル巻取装置４の内部には、図４に示すように、一対のローラである上部ローラ１６と下部ローラ１７とが水平軸のまわりに回転できるように取り付けられている。これらの駆動ローラ１６，１７は充電ケーブル３の断面形状に対応した溝部１８，１９を備え、図４のように充電ケーブル３を上下方向から挟持して送ることができる位置に配置されている。

以下に、状態判定部が充電コネクタの状態を判定するための具体的手段を、実施形態１〜３として説明する。

（実施形態１）
図５に示すように、スタンド筐体８の中央部には、充電コネクタ２を保持するコネクタホルダ９が形成されている。コネクタホルダ９は、充電コネクタ２の先端部を差し込んで嵌合させるインレット１０を有する。このインレット１０の上部に、充電コネクタ２の爪部１１の位置を検出し、充電コネクタ２がインレット１０に差し込まれたことを検出する充電コネクタ検出手段として検出センサ１２が配置されている。

検出センサ１２により、充電コネクタ２がインレット１０に差し込まれたことが検出されると、その検出信号は、制御装置６の状態判定部１３に送られる。この検出信号を受けて、状態判定部１３の判定回路にて充電コネクタ２がコネクタホルダ９に戻されたことを判定し、この判定結果を受けて、制御装置６は、駆動装置５の駆動を開始する制御を行う。駆動装置５を介して、ケーブル巻取装置４が駆動されると、充電ケーブル２が巻き取られる。

なお、本実施形態では、スタンド筐体８の中央部にコネクタホルダ９を形成しているが、コネクタホルダ９の位置は特に限定されず、例えば、スタンド筐体８とは別に独立して設けることもできる。また、充電コネクタ２がインレット１０に差し込まれたことを検出する手段として、検出センサ１２に変えて、インレット内部に回路を設け、検出を行うこともできる。

（実施形態２）
図６に示すように、充電コネクタ２に、車両用充電装置１の個体を識別する識別部材となるＩＣチップ１４を内蔵し、このＩＣチップ１４が近接範囲内にあることを感知する識別部材感知手段となる識別センサ１５を、コネクタホルダ９の近傍の下部に配置している。

識別センサ１５により、充電コネクタ２が識別センサ１５の近接範囲内にあることが識別されると、その識別信号は、制御装置６の状態判定部１３に送られる。この識別信号を受けて、状態判定部１３の判定回路にて充電コネクタ２がコネクタホルダに戻されたことを判定し、この判定結果を受けて、制御装置６は、駆動装置５の駆動を開始する制御を行う。駆動装置５を介して、ケーブル巻取装置４が駆動されると、充電ケーブル３が巻き取られる。

ＩＣチップ１４を識別センサ１５で識別する本実施形態によれば、例えば、複数の車両用充電装置１が併設されていて、誤って隣接した車両用充電装置１のコネクタホルダ９に充電コネクタ２を戻した場合でも、識別センサ１５がＩＣチップ１４の個体を識別し、充電コネクタ２がコネクタホルダ９に戻されたことの判定が行われないため、充電ケーブル２が巻き取られることはなく、誤動作による事故を回避することができる。

一方、ＩＣチップ１４を識別センサ１５で識別する本実施形態によれば、充電コネクタ２のコネクタホルダ９への戻し方が不完全であった場合、具体的には、例えば、コネクタホルダ９内のインレット１０への差し込みが不十分であった場合でも、充電ケーブル２の巻き取りは行うことができる。

なお、本実施形態では、充電コネクタ２にＩＣチップ１４を内蔵させているが、ＩＣチップ１４の取付け位置は特に限定されず、外側に貼付したものであってもよい。また識別センサ１５の取付位置もスタンド筐体８内部やコネクタホルダ9の近傍であれば特に限定されない。

（実施形態３）
車両用充電装置１は、充電制御信号（ＣＰＬＴ信号）で車両に対する充電制御（後述するモード２制御）を行うための、充電制御部２０を備えている。ＣＰＬＴ信号とは、充電装置の定格電流の大きさに応じて設定されるデューティを有するパイロット信号であり、車両９と充電装置１０との間で接続状態や充電装置１０の定格電流を車両に通知する。充電制御部２０は、ＣＰＬＴ回路（図示せず）を有しＣＰＬＴ回路は、車両の接続状態に応じたＣＰＬＴ信号を生成する。ＣＰＬＴ信号は車両が非接続の状態では、電位（車両へのコネクタ接続部の電位）が１２Ｖ定電圧となり、車両が接続されると車両内部抵抗により分圧して９Ｖ定電圧となるように調整されている。車両が接続され、車両用充電装置側が充電可能な状態（タイマ制御なし・契約電流の問題なし等の条件を満たす場合）であれば、ＣＰＬＴ信号を発振させて、９Ｖ発振となる。続いて、車両側の充電許可スイッチが投入されると先の車両内部抵抗とは異なる車両内部抵抗との分圧により６Ｖ発振に移行する。充電制御部はこの状態において、車両への充電電路に設けたリレーに対し閉路信号を出力し（モード２制御）、車両側の制御により充電電路に充電電流が流れて車両に搭載された車載電池への充電が開始される。

充電終了後には、車両側の充電許可スイッチが解除されてＣＰＬＴ信号は９Ｖに戻る。また作業者が車両と充電コネクタの接続を解除すると１２Ｖに戻り、充電中に車両と充電コネクタの接続を解除すると、ＣＰＬＴ信号は６Ｖから１２Ｖに変位する。

本実施形態では、作業者が車両と充電コネクタとの接続を解除した際に生じる上記ＣＰＬＴ信号の変位を感知する変位感知手段２１を充電制御部２０に備えている。

変位感知手段２１により、ＣＰＬＴ信号の電位が９Ｖから１２Ｖに遷移したこと、あるいは、ＣＰＬＴ信号の電位が６Ｖから１２Ｖに遷移したことが感知されると、その感知信号は、制御装置６の状態判定部１３に送られる。この感知信号を受けて、状態判定部１３は、車両と充電コネクタ２の接続が作業者によって解除されたことを判定し、この判定結果を受けて、制御装置６は、所定時間経過後に、駆動装置５の駆動を開始する制御を行う。駆動装置５を介して、ケーブル巻取装置４が駆動されると、充電ケーブル２が巻き取られる。巻取完了後には、実際に充電コネクタ２がコネクタホルダに戻されたとみなして外部信号を出力し、実際に充電コネクタがコネクタホルダ９に戻されなくても車両の充電が完了した旨を通信することができる。

以上に説明したように、本発明によれば、充電コネクタ２が所定の状態にあるとき、自動に充電ケーブル３の巻取りが行われ、従来、使用後の充電ケーブルの不適切な取り扱いにより生じていた各種の問題（充電ケーブルの汚れや損傷等）を回避することができる。巻取完了後に、外部信号を出力し、外部から充電状況を適切に把握することもできる。

なお、安全対策として、充電コネクタ２には、充電ケーブルの巻取りを停止する巻取停止ボタンを設けることが好ましい。巻取停止ボタンは、充電コネクタを車両の接続コネクタから取り外す操作を行う解除操作部を兼用することができる。例えば、解除操作部と連動するマイクロスイッチを充電コネクタ内部に備え、ＣＰＬＴ信号の電位が１２Ｖの時に充電コネクタの解除操作部を所定回数押圧するとマイクロスイッチから無線信号が出力され巻取停止ボタンの押圧とみなすことができる。巻取停止ボタンの押圧より所定時間経過後、ＣＰＬＴ信号の電位が１２Ｖならば巻き取りを再開させるものとすることもできる。

また、状態判定手段の誤判定対策として、充電ケーブル３の巻取り中に充電電流を検出した場合には、駆動モータの動作を停止する手段を制御装置６に備えることが好ましい。

更なる安全対策として、充電ケーブル３の巻取り中に、充電ケーブル３に所定値以上の張力が働いた場合、人を含む障害物に干渉していると判定して駆動モータの動作を停止する手段を制御装置６に備えることが好ましい。

なお、車両用充電装置１に、更に、使用時の充電ケーブル３を送り出すケーブル送出手段と、ケーブル送出手段を駆動する駆動手段と、駆動手段の駆動を制御する駆動制御手段を備え、前記駆動制御手段は、充電コネクタ２の状態を判定する状態判定部１３を有し、状態判定部１３の判定結果に基づき駆動手段の駆動を制御するものとすることもできる。ケーブル巻取装置４の駆動ローラ１６，１７を逆回転させて、ケーブル送出装置２２として使用し、制御装置６と駆動装置５は兼用することが好ましい。

以下に、状態判定部１３が充電コネクタ２の状態を判定して充電ケーブル３の送り出しを行うための具体的手段を、実施形態４〜７として説明する。

（実施形態４）
ケーブル送出装置２２には、充電ケーブル３の送出長さを計測する充電ケーブル送出長さ検出手段を備えている。充電ケーブル送出長さ検出手段は回転センサ２３と制御装置６からなり、回転センサ２３は駆動ローラ１６，１７の回転方向及び回転数を計測する。制御装置６は回転センサ２３で計測された回転方向及び回転数から充電ケーブル３の送出長さを算出する。

本実施形態では、この充電ケーブル送出長さ検出手段を、充電ケーブル３の送出長さを検出する検出センサとして使用している。

検出センサからの検出信号は、制御装置６の状態判定部１３に送られる。この検出信号を受けて、状態判定部１３の判定回路が、駆動装置５が動作していない状態で送り出された充電ケーブル３の送出長さが所定値以上となったことを判定すると、この判定結果を受けて、制御装置６は、駆動装置５の駆動を開始する制御を行う。駆動装置５を介して、ケーブル送出装置２２が駆動されると、充電ケーブル３が自動に送り出される。

本実施形態によれば、作業者が充電準備作業として、車両用充電装置１から充電コネクタ２を取り外し、充電ケーブル３を引っ張り始めると、充電ケーブル３が自動に送り出されてくるため、作業負担を大幅に軽減することができる。

充電ケーブル３の送り出しは、所定の長さで自動停止するように制御することもできる。また、状態判定部１３が充電コネクタ２の状態も合わせて判定し、充電コネクタ２が車両用充電装置１内のコネクタホルダ９に収納されたままであると判定した時には充電ケーブル３の送り出しを禁止する制御を行うこともできる。

（実施形態５）
ケーブル送出装置２２には、充電ケーブル３の送出速度を計測する充電ケーブル速度検出手段を備えている。充電ケーブル速度検出手段は回転センサ２３と制御装置６からなり、回転センサ２３はローラ１６，１７の回転方向及び回転数を計測する。制御装置６は回転センサ２３で計測された回転方向及び回転数から充電ケーブル３の送出速度を算出する。

検出センサからの検出信号は、制御装置６の状態判定部１３に送られる。この検出信号を受けて、状態判定部１３の判定回路が、駆動装置５が動作していない状態で送り出された充電ケーブル３の送出速度が所定値以上となったことを判定すると、この判定結果を受けて、制御装置６は、駆動装置５の駆動を開始する制御を行う。駆動装置５を介して、ケーブル送出装置２２が駆動されると、充電ケーブル３が自動に送り出される。

（実施形態６）
ケーブル送出装置２２には、充電ケーブル３に働く外力を計測する外力検出手段を備えている。外力検出手段は張力センサ２４からなり、張力センサ２４は駆動ローラ１６，１７近傍に設けられ、充電ケーブル３にかかる張力を測定している。

本実施形態では、この外力検出手段を、充電ケーブル３に働く外力を検出する検出センサとして使用している。

検出センサからの検出信号は、制御装置６の状態判定部１３に送られる。この検出信号を受けて、状態判定部１３の判定回路が、駆動装置５が動作していない状態で充電ケーブル３に働く外力が所定値以上となったことを判定すると、この判定結果を受けて、制御装置６は、駆動装置５の駆動を開始する制御を行う。駆動装置５を介して、ケーブル送出装置２２が駆動されると、充電ケーブル３が自動に送り出される。

（実施形態７）
本実施形態では、充電ケーブル収納部７に内部温度測定手段６を備えている。

本実施形態では、この内部温度測定手段６を、充電ケーブル収納部７の内部温度を検出する検出センサとして使用している。

検出センサからの検出信号は、制御装置６の状態判定部１３に送られる。この検出信号を受けて、状態判定部１３の判定回路が、充電中に充電ケーブル収納部７の内部温度が所定値以上となったことを判定すると、この判定結果を受けて、制御装置６は、駆動装置５の駆動を開始する制御を行う。駆動装置５を介して、ケーブル送出装置２２が駆動されると、充電ケーブル３が自動に送り出される。これにより充電ケーブル３の引出しが途中の状態で充電が行われても、充電ケーブル３からの発熱がスタンド筐体８の内部機器に影響することを回避できる。

（実施形態８）
図５に示すように、スタンド筐体８の中央部には、充電コネクタ２を保持するコネクタホルダ９が形成されている。コネクタホルダ９は、充電コネクタ２の先端部を差し込んで嵌合させるインレット１０を有し、このインレット１０の上部に、充電コネクタ２の爪部１１の位置を検出し、充電コネクタ２とインレット１０との接続を検出する接続検出手段として検出センサ１２が配置されている。

検出センサ１２により、充電コネクタ２とインレット１０との接続が解除されたことが検出されると、その検出信号は、制御装置６の状態判定部１３に送られる。この検出信号を受けて、状態判定部１３の判定回路は、充電コネクタ２がコネクタホルダ９から取り外されたことを判定し、この判定結果を受けて、制御装置６は、駆動装置５の駆動を開始する制御を行う。駆動装置５を介して、ケーブル送出装置２２が駆動されると、充電ケーブル３が自動に送り出される。

１ 車両用充電装置
２ 充電コネクタ
３ 充電ケーブル
４ ケーブル巻取装置
５ 駆動装置
６ 制御装置
７ 充電ケーブル収納部
８ スタンド筐体
９ コネクタホルダ
１０ インレット
１１ 爪部
１２ 検出センサ
１３ 状態判定部
１４ ＩＣチップ
１５ 識別センサ
１６ 上部ローラ
１７ 下部ローラ
１８，１９ 溝部
２０ 充電制御部
２１ 変位感知手段
２２ ケーブル送出装置
２３ 回転センサ
２４ 張力センサ

Claims (4)

1. 先端に充電コネクタを有する充電ケーブルを備え、充電終了後に充電コネクタを車両から外して充電装置側のコネクタホルダに戻す構造の車両用充電装置であって、
   充電ケーブルを巻き取るケーブル巻取手段と、ケーブル巻取手段を駆動する駆動手段と、駆動手段の駆動を制御する駆動制御手段を備え、
   前記駆動制御手段は、充電終了後における充電コネクタのコネクタホルダあるいは車両との着脱状態を判定する状態判定部を有し、状態判定部の判定結果に基づき駆動手段の駆動を制御することを特徴とする車両用充電装置。
2. 前記充電コネクタを保持するコネクタホルダと、充電コネクタがコネクタホルダに戻されたことを検出する充電コネクタ検出手段を備え、
   前記状態判定部は、充電コネクタ検出手段からの検出信号を受けて、充電コネクタがコネクタホルダに戻されたことを判定する判定回路を備え、
   前記駆動制御手段は、前記判定を受けて、駆動を制御することを特徴とする請求項１記載の車両用充電装置。
3. 前記充電コネクタには識別部材が内蔵され、
   前記充電コネクタを保持するコネクタホルダに、該識別部材がコネクタホルダの近接範囲内にあることを感知する識別部材感知手段を備え、
   前記状態判定部は、識別部材感知手段からの感知信号を受けて、充電コネクタがコネクタホルダの近接範囲内にあることを判定する判定回路を備え、
   前記駆動制御手段は、前記判定を受けて、駆動を制御することを特徴とする請求項１記載の車両用充電装置。
4. 車両への充電を制御する充電制御信号を生成する充電制御部と、車両と充電コネクタの接続が解除された際に生じる充電制御信号の変位を感知する変位感知手段を備え、
   前記状態判定部は、変位感知手段からの感知信号を受けて、車両と充電コネクタの接続が解除されたことを判定する判定回路を備え、
   前記駆動制御手段は、前記判定を受けて、駆動を制御することを特徴とする請求項１記載の車両用充電装置。