JP2010110055A - 電気自動車用充電ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】異常な発熱や漏電を検出して充電電力の供給を遮断する、低コストの電気自動車用充電ケーブルを提供する。
【解決手段】電気自動車用充電ケーブル１は、商用電源の電源コンセントに接続される電源プラグ３と、電源プラグの温度を検出する温度センサ１３と、電気自動車の車両側コネクタに接続し商用電源を供給する車両用コネクタ４と、電源プラグと車両用コネクタの間の電路を開閉する開閉回路１２と、当該電路を流れる電流に基づいて漏電を検出する漏電検出部１４を有する制御回路１１とを備える。電気自動車のバッテリを充電中に、温度センサ１３が出力する温度信号が所定の温度を超えるか、もしくは、漏電検出部１４が漏電を検出すると、制御回路１１が開閉回路１２に制御信号を送信して、電源プラグ３から車両用コネクタ４への商用電源の供給が停止される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車のバッテリを充電するために用いられる充電ケーブルに関するものである。

近年、動力源として二次電池に蓄電された電力とガソリンなどの燃料とを併用して走行するハイブリッド車や、二次電池に逐電された電力を動力源として走行する二次電池車などの電気自動車の実用化が進んでいる。これらの電気自動車には、各家庭に供給されている商用電源からの電力供給を受けて、バッテリを充電する電気自動車（例えば、プラグインハイブリッドカー）もあり、バッテリの充電には、商用電源の電源コンセントと電気自動車側のコネクタとを接続するために電気自動車用充電ケーブルが用いられる。

この種のバッテリには、例えば２００Ｖ〜３００Ｖ程度の高電圧を必要とするものが利用されており、また充電時には、商用電源として２００Ｖの高電圧を利用することも多く、電気自動車や電気自動車用充電ケーブルには安全性が求められる。

ところで、一般家庭において電気自動車は、屋外の駐車スペースや、屋外に設置されたカーポートなどに駐車されることが多い。このため、電気自動車のバッテリを充電する場合には、住宅の外壁などに配設された抜け止め式の防水電源コンセントに電気自動車用充電ケーブルの電源プラグを挿し込み、防水電源コンセントから商用電源の供給を受けてバッテリを充電する。一方で、例えば電気自動車で外出する場合など、電気自動車の充電を行わない場合には、電気自動車用充電ケーブルは、屋内や電気自動車の社内（例えばトランク）に収納されることが想定できる。すなわち、電気自動車用充電ケーブルは使用する毎に防水電源コンセントに抜き挿しして利用されることとなる。

しかしながら、住宅の外壁などに配設される抜け止め式の防水電源コンセントは、通常、長期間プラグを差し続けて使用することを想定して設計されており、抜き差しする頻度が高いと、不完全な接続によって異常な発熱などが発生する可能性があった。また、屋外は湿気が高く塵や埃も多いため、トラッキング現象によって異常に発熱する可能性もあった。

そこで、バッテリの充電時に温度の上昇を検知して給電を停止することで、異常な発熱を防止した、給電用カプラが従来提案されている（例えば、特許文献１）。上記文献に開示された給電用カプラは、１次コイルが内蔵されたケース内に温度検出手段としてサーミスタを備え、給電用カプラが設定温度以上になると、サーミスタの抵抗増加によって温度異常を検知して、給電を停止するものである。
特開２００１−１６０５１８号公報

接続不良やトラッキング現象などによる異常な発熱以外にも、前述のような高電圧を利用した充電時に漏電が発生すると、過電流が流れてバッテリや充電回路にストレスが加わる可能性があった。そのため、例えば特許文献１の給電用カプラと商用電源の給電経路に漏電ブレーカを設けて使用するなど、複数の手段を組み合わせて異常な発熱や漏電を回避する必要があり、使用する器具のコストが高くなったり、設置の手間がかかるという問題があった。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、異常な発熱や漏電を検知して充電を遮断できる、低コストの電気自動車用充電ケーブルを安価に提供することにある。

上記目的を達成するために、電気自動車用充電ケーブルは、電気自動車のバッテリを商用電源を用いて充電するための電気自動車用充電ケーブルであって、商用電源のコンセントに着脱自在に接続される電源プラグと、電源プラグの温度を検出する温度検出手段と、電気自動車に着脱自在に接続されてバッテリに充電電流を供給する車両用コネクタと、電源プラグと車両用コネクタの間の電路を開閉する開閉手段と、記電路を流れる電流に基づいて漏電を検出する漏電検出手段と、温度検出手段の検出温度が所定の閾値を超えるか、もしくは、漏電検出手段が漏電を検出すると、開閉手段を開極させる電力遮断手段とを備えたことを特徴とする。

ここにおいて電気自動車とは、動力源として二次電池に蓄電された電力とガソリンなどの燃料とを併用して走行するハイブリッド車（例えば、プラグインハイブリッドカー）や、二次電池に逐電された電力を動力源として走行する二次電池車など、動力源の一部ないし全部に、二次電池を利用した自動車のことをいう。

請求項１の発明によれば、温度検出手段によって温度の異常な上昇を検出するとともに、漏電検出手段が漏電を検出することができ、また、温度検出手段と漏電検出手段の何れかが異常を検知すると、電力遮断手段が供給経路を開路して電力を遮断するので、接続不良やトラッキング現象による異常な発熱や漏電によって過電流が流れるのを防止することができる。

また、電力遮断手段は温度検出手段と漏電検出手段の両方の検出手段からの異常を検出して供給経路を開路するので、開閉手段を複数備える必要が無く、両方の検出手段で開閉手段を共用することによって、低コストの電気自動車用充電ケーブルを提供することができる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本実施の形態にかかる電気自動車用充電ケーブルの概略回路図であり、図２は、当該電気自動車用充電ケーブルを用いて電気自動車の走行用バッテリの充電を行う使用例を示す図である。図３（ａ）は同電気自動車用充電ケーブルの要部を示す斜視図であり、図３（ｂ）は同要部の断面図である。

電気自動車用充電ケーブル１は、図２に示すとおり、住宅の外壁に設けられた電源コンセント７と、宅外の駐車スペースに駐車された電気自動車８の車両側コネクタ９との間を接続して、電気自動車８に搭載された走行用のバッテリ１０を充電するために用いられる。

電源コンセント７は、例えば、電源プラグがその自重によって抜け落ちないようにした抜け止め構造を有しており、また、雨水などによる電極の短絡を防止する防水構造を有している。また電源コンセント７は、ＪＩＳ Ｃ ８３０３で規格化された、２極接地極付きコンセントであって、単相２線式の交流１００Ｖを供給する商用電源（図示せず）に接続されている。電気自動車８に設けられた車両側コネクタ９と、電気自動車８に搭載されたバッテリ１０は、電源ケーブル（図示せず）及び充電用回路（図示せず）を介して接続されており、当該充電回路が車両側コネクタ９から商用電源の供給を受けることで、バッテリ１０の充電が行われる。

電気自動車用充電ケーブル１は、電源コンセント７に着脱自在に接続可能な電源プラグ３と、車両側コネクタ９に接続して電力の供給を行う車両用コネクタ４と、電源プラグ３と車両用コネクタ４を接続して商用電源の電路となる電源ケーブル５（５ａ、５ｂ）と、電源ケーブル５の途中に設けられた制御ボックス２とを備える。

電源プラグ３は、接続端子３１、３１、３２を備え、各接続端子３１、３１、３２にはそれぞれ電源ケーブル５ａの内部に有するケーブルＬ１、Ｌ１、Ｌ２が接続されている。接続端子３１、３１は電源コンセント７から交流電力の供給を受ける端子であり、接続端子３２は接地用の端子である。また電源プラグ３はその内部に、例えば測温抵抗体などからなる温度センサ１３が埋設されており（図３を参照）、温度センサ１３の温度信号は信号線Ｌ３、Ｌ３を介して制御回路１１に出力される。なお、ケーブルＬ１、Ｌ１、Ｌ２及び信号線Ｌ３、Ｌ３は束ねられ、絶縁性の素材によって覆われ、電源ケーブル５ａを構成している。

制御ボックス２はその内部に、電源プラグ３と車両用コネクタ４の間の電路であるケーブルＬ１、Ｌ１を開閉する開閉回路１２と、充電時に異常を検出すると開閉回路１２を介して電路を開いて商用電源の供給を中止させる制御回路１１とを備えている。

制御回路１１は、ケーブルＬ１、Ｌ１、Ｌ２に接続されており、ケーブルＬ１、Ｌ１、Ｌ２を介して供給される商用電源を制御回路１１の動作電源として動作している。また制御回路１１は、ケーブルＬ１、Ｌ１上に流れる電流を監視して漏電を検出する漏電検出部１４を有しており、漏電検出部１４が漏電を検出すると制御回路１１は開閉回路１２へ回路を開く命令を含む信号を送信する。また制御回路１１と温度センサ１３は信号線Ｌ３を介して接続されており、制御回路１１は温度センサ１３から入力された温度信号が所定の温度以上であると、制御回路１１は開閉回路１２へ回路を開く命令を含む信号を送信する。すなわち、制御回路１１と温度センサ１３によって温度検出手段を形成するとともに、制御回路１１の漏電検出部１４によって漏電検出手段を形成している。

開閉回路１２は、ケーブルＬ１、Ｌ１を開閉するスイッチＳＷ、ＳＷを有し、制御回路１１からの信号を受けて、当該スイッチＳＷを開閉させ、電源プラグ３から車両用コネクタ４への商用電源の供給をオフ／オンさせる。

ここで、電源プラグ３が電源コンセント７に接続されると、ケーブルＬ１、Ｌ２を介して商用電源からの電力が制御回路１１に供給される。また、初期状態では開閉回路１２はオン状態であるので、商用電源からの電力は車両用コネクタ４に供給され、車両用コネクタ４が車両側コネクタ９に接続されることで、バッテリ１０の充電が行われる。このとき、制御回路１１は商用電源からの電力をもとに動作しており、温度センサ１３の検出温度と回路内の電流または電圧を測定している。

このとき、電源コンセント７や電源プラグ３に水分を含んだ塵や埃が蓄積されて各端子間の絶縁状態が低下したり、電源コンセント７と電源プラグ３の接触不良によって発熱が発生すると、温度センサ１３の検出温度が高くなる。温度センサ１３からの検出温度が、制御回路１１に予め設定された温度を超えると、制御回路１１は開閉回路１２に電力を遮断する信号を送信する。開閉回路１２は当該信号を受信して、スイッチＳＷを開き、ケーブルＬ１を流れる電流が遮断され、バッテリ１０の充電が停止される。

また一方で、前述のようなバッテリ１０の充電が行われている時において、車両側コネクタ９や電源ケーブル５の破損によって漏電が発生すると、制御回路１１が漏電を検出して開閉回路１２に電力を遮断する信号を送信する。開閉回路１２は当該信号を受信すると、スイッチＳＷを開き、ケーブルＬ１を流れる電流が遮断されるので、バッテリ１０の充電は停止される。なお、漏電の検出方法については、既知の技術であるので説明を省略する。

このように、バッテリ１０の充電時に、電源プラグ３の温度上昇や、漏電が発生すると、制御回路１１がそれらを検出して直ちに充電を停止することが出来るので、安全にバッテリ１０の充電を行うことが出来る。また、開閉回路１２は、温度検出手段である温度センサ１３及び制御回路１１と、漏電検出手段である漏電検出部１４によって共有されているので低コストの電気自動車用充電ケーブルを提供することができる。

なお、本実施の形態では商用電源は交流１００Ｖとしたが、交流２００Ｖなどの高電圧電源でもよい。このとき、電源プラグ３は電源の電圧に応じた形状であって、電源コンセント７に着脱自在に接続できれば良い。

本発明の実施の形態にかかる電気自動車用充電ケーブルの概略回路図 同電気自動車用充電ケーブルの使用状態を示す概略図 （ａ）は同電気自動車用充電ケーブルの要部を示す斜視図であり、（ｂ）は同（ａ）の断面図である。

符号の説明

１ 電気自動車用充電ケーブル
２ 制御ボックス
３ 電源プラグ
４ 車両用コネクタ
５ａ、５ｂ 電源ケーブル
１１ 制御回路（電力遮断手段）
１２ 開閉回路（開閉手段）
１３ 温度センサ（温度検出手段）
１４ 漏電検出部（漏電検出手段）
３１ 接続端子
３２ 接続端子（アース端子）
ＳＷ スイッチ
Ｌ１ ケーブル
Ｌ２ ケーブル
Ｌ３ 信号線

Claims (1)

1. 商用電源の電源コンセントに着脱自在に接続される電源プラグと、
   電源プラグの温度を検出する温度検出手段と、
   電気自動車に着脱自在に接続されて電気自動車のバッテリに充電電流を供給する車両用コネクタと、
   電源プラグと車両用コネクタの間の電路を開閉する開閉手段と、
   前記電路を流れる電流に基づいて漏電を検出する漏電検出手段と、
   前記温度検出手段の検出温度が所定の閾値を超えるか、もしくは、前記漏電検出手段が漏電を検出すると、前記開閉手段を開極させる電力遮断手段とを備えたことを特徴とする電気自動車用充電ケーブル。

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