充電コネクタ及び電源システム
【課題】充電作業において安全を確保した上でシステムのインタロック機能を解除する。
【解決手段】車両の動力源となるバッテリに接続される電源コネクタ４０と、バッテリを充電する外部電源に接続される充電コネクタ７０と、を結合させると、電源コネクタ４０の導電部４２は、充電コネクタ７０の挿入孔７２に挿入される。電源コネクタ４０のインタロックピン４４は、充電コネクタ７０の内部にスライド可能に設けられたインタロックピン７４を押し出し、インタロックピン７４は、インタロックピン４２の長さ分だけ充電コネクタ７０の外部に突出する。突出部分７６は、車両負荷に接続されるＰＣＵ側コネクタ５０のインタロックジャック５４に挿入され、突出部分７６の先端は、インタロックジャック５４の端部５６に接触する。この接触をセンサ６０が検出すると、電源システムのインタロック機能は解除される。
【解決手段】車両の動力源となるバッテリに接続される電源コネクタ４０と、バッテリを充電する外部電源に接続される充電コネクタ７０と、を結合させると、電源コネクタ４０の導電部４２は、充電コネクタ７０の挿入孔７２に挿入される。電源コネクタ４０のインタロックピン４４は、充電コネクタ７０の内部にスライド可能に設けられたインタロックピン７４を押し出し、インタロックピン７４は、インタロックピン４２の長さ分だけ充電コネクタ７０の外部に突出する。突出部分７６は、車両負荷に接続されるＰＣＵ側コネクタ５０のインタロックジャック５４に挿入され、突出部分７６の先端は、インタロックジャック５４の端部５６に接触する。この接触をセンサ６０が検出すると、電源システムのインタロック機能は解除される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電コネクタ及び電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車及び電気自動車などの電動車両には、車両の動力源となる高電圧のバッテリが搭載される。このバッテリを充電する際には、外部電源からの電力供給が用いられる。外部電源を用いてバッテリを充電するには、バッテリから負荷への電力供給経路を一旦遮断した上で、外部電源からバッテリへの電力供給経路を新たに形成する必要がある。このように電力供給経路を切り替える作業は、通常、作業者の手作業により行われる。例えば、作業者は、バッテリとバッテリから電力供給を受ける車両負荷とを結合するコネクタを分離し、その後、バッテリ側のコネクタと外部電源側のコネクタとを結合する。
【０００３】
バッテリを充電する際の電力供給経路の切り替え作業において、作業者が高電圧に触れることのないように安全を確保する技術がある。例えば、特許文献１に開示される電源装置では、バッテリと車両負荷との間にサービスプラグが設けられ、サービスプラグとバッテリとの間に第１のリレーが設けられ、プラグと車両負荷との間に第２のリレーが設けられる。バッテリに外部充電器を取り付ける際には、まず、第１及び第２のリレーを非導通状態とすることでサービスプラグが高電圧系から絶縁された状態で、サービスプラグを取り外す。次に、サービスプラグが取り付けられていた位置に外部充電器のプラグを装着する。そして、車両負荷とプラグとの間の第２のリレーは非導通状態のまま、バッテリと電源との間の第１のリレーを導通状態とすることでバッテリを充電する。
【０００４】
また、コネクタ同士の嵌合検知を行う技術の例として、特許文献２には、雌コネクタ側にインタロック用雄端子を設け、雄コネクタ側にインタロック用雌端子を設け、雄雌のコネクタの結合時にインタロック用雄端子がインタロック用雌端子に接続されることで、雌雄の各コネクタに接続される電線同士が接続されて通電が可能となる一対のコネクタが開示されている。
【０００５】
また例えば、特許文献３には、安全装置付きのコンセントが開示されている。特許文献３に記載のコンセントは、その内部にボタン上のスイッチである安全装置が設けられ、ソケットを確実に差し込むことによってのみ、この安全装置が解除されてソケットに電力が供給される。
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１２４８１３号公報
【特許文献２】特開２００７−１４９４２０号公報
【特許文献３】特開平７−６５８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車などに搭載される電源システムは、バッテリと車両負荷との間を接続するコネクタが取り外された際に、その状態を検出してバッテリからの電力供給を遮断するインタロック機能を備える場合がある。このようなインタロック機能を備えるシステムにおいて、外部電源を用いてバッテリを充電する場合、例えば、まず作業者によってバッテリと車両負荷との間を接続するコネクタが取り外されると、インタロック機能によりバッテリからの電力供給が遮断される。次に、バッテリ側のコネクタと外部電源のコネクタとを結合させた後は、バッテリと外部電源との間を電気的に接続する必要がある。したがって、バッテリの充電のためには、一旦作動したインタロック機能を解除する必要がある。一方、インタロック機能を解除する際には、作業者が高電圧系に触れることのないように安全を確保することが求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの態様の充電コネクタは、二次電池を充電する外部電源に接続される充電コネクタであって、前記二次電池に接続される電源コネクタと結合される充電コネクタにおいて、前記電源コネクタが備えるインタロック解除手段と、前記二次電池から電力供給を受ける負荷に接続される負荷コネクタが備えるインタロック解除検出手段と、の間の接続を可能とする媒介手段を備え、前記インタロック解除検出手段は、前記インタロック解除手段との接続を検出する手段であり、前記インタロック解除手段は、前記負荷コネクタと前記電源コネクタとが結合されて前記電源コネクタが備える導電部が外部に露出しない状態である場合に、前記インタロック解除検出手段に接続され、前記媒介手段は、前記充電コネクタと前記電源コネクタとが結合されて前記電源コネクタの導電部が外部に露出しない状態である場合に、前記インタロック解除手段と前記インタロック解除検出手段との間の接続を可能とするように設けられる、ことを特徴とする。
【０００９】
本発明の１つの態様の充電コネクタにおいて、前記電源コネクタの前記インタロック解除手段は、前記電源コネクタにおいて前記負荷コネクタと結合される面に設けられる突起部であり、前記負荷コネクタは、前記突起部が挿入される差込穴であって前記突起部の形状に対応する形状の差込穴を備え、前記負荷コネクタの前記インタロック解除検出手段は、前記差込穴において、前記突起部の挿入方向の端部であって前記負荷コネクタの前記電源コネクタとの結合面と反対側の端部に設けられる接触センサを備え、前記負荷コネクタと前記電源コネクタとが結合されて前記電源コネクタが備える導電部が外部に露出しない状態である場合に、前記突起部の先端は、前記差込部の前記接触センサが設けられる端部に接触し、前記充電コネクタの前記媒介手段は、前記充電コネクタの内部にスライド可能に設けられるスライド部材を備え、前記スライド部材は、前記電源コネクタの前記突起部の突出方向と平行な方向にスライド可能であり、前記充電コネクタが前記電源コネクタと結合されて前記電源コネクタの前記導電部が外部に露出しない状態である場合に、前記電源コネクタの前記突起部に押し出されて前記突起部の突出方向の長さだけ前記充電コネクタの外部に突出するものであってよい。
【００１０】
本発明の他の１つの態様の充電コネクタにおいて、前記負荷コネクタの前記インタロック解除検出手段は、互いに開放された第１接点及び第２接点に接続される検出回路を備え、前記電源コネクタの前記インタロック解除手段は、前記電源コネクタと前記負荷コネクタとが結合されて前記電源コネクタの前記導電部が外部に露出しない状態である場合に、前記第１接点と前記第２接点との間を短絡させるように設けられた通電部を備え、前記インタロック解除検出手段は、前記第１接点と前記第２接点との間が短絡されたことを前記検出回路が検出した場合に、前記インタロック解除手段との接続を検出し、前記充電コネクタの前記媒介手段は、前記充電コネクタと前記電源コネクタとが結合されて前記電源コネクタの前記導電部が外部に露出しない状態である場合に、前記第１接点及び前記第２接点のそれぞれと、前記インタロック解除手段の通電部と、の間を電気的に接続可能とする回路を備えていてよい。
【００１１】
本発明の１つの態様の電源システムは、上述のいずれかの態様の充電コネクタと、前記二次電池と前記電源コネクタとの間に設けられるリレーと、前記リレーの開閉を制御する制御部であって、前記インタロック解除検出手段が前記インタロック解除手段との接続を検出している場合は前記リレーを閉じることを許可し、前記インタロック解除検出手段が前記インタロック解除手段との接続を検出していない場合は前記リレーを閉じることを禁止する制御を行う制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、インタロック機能を備える電源システムに含まれるバッテリの充電作業において、作業者の安全を確保した上でインタロック機能を解除してバッテリと外部電源との間の接続を確立することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１に、電源システムの構成の一例を示す。図１の例の電源システム１は、ハイブリッド自動車又は電気自動車などの電動車両に搭載される。電源システム１は、電池モジュール１０及び制御部１２を含む。電源システム１は、車両負荷に対して電力を供給する。車両負荷は、モータ２０及びＰＣＵ（Power Control Unit）３０を含む。
【００１４】
電池モジュール１０は、高圧直流電源として機能する。電池モジュール１０は、バッテリ１４と、バッテリ１４の正極及び負極のそれぞれに接続される電源ケーブル（電源線）１６ａ，１６ｂと、を含む。電源ケーブル１６ａ，１６ｂは、絶縁ケーブルなどからなり、車体による接地との電気的絶縁を確保した上で車両負荷などへの配線が行われる。各電源ケーブル１６ａ，１６ｂには、制御部１２からの制御信号に従って開閉するリレー１８ａ，１８ｂが設けられる。
【００１５】
なお、バッテリ１４及びリレー１８ａ，１８ｂは、例えば、絶縁体からなる箱体に収容され、各電源ケーブル１６ａ，１６ｂにおいて各リレー１８ａ，１８ｂに対してバッテリ１４と反対側に位置する部分のみが箱体の外部に露出する。したがって、リレー１８ａ，１８ｂが開かれている場合、バッテリ１４と電池モジュール１０の外部とは電気的に遮断される。
【００１６】
制御部１２は、リレー１８ａ，１８ｂの開閉を制御する。制御部１２は、例えば、車両の各要素の動作を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）の機能の一部として実現される。
【００１７】
モータ２０は、例えば、車両の駆動用のモータである。また、電源システム１がハイブリッド自動車に搭載される場合、モータ２０は、ハイブリッド自動車のエンジンに連結され、エンジンの回転力によって発電する発電機又はエンジンの始動を行うことのできる電動機として機能するモータ２０であってもよい。
【００１８】
ＰＣＵ３０は、モータ２０を駆動する駆動システムである。ＰＣＵ３０は、昇圧コンバータ３２及びインバータ３４を含む。ＰＣＵ３０は、昇圧コンバータ３２の正極及び負極のそれぞれに接続されるコネクタ部３６ａ，３６ｂを備える。各コネクタ部３６ａ，３６ｂにおいて、バッテリ１４の各極に接続される電源ケーブル１６ａ，１６ｂの端部に設けられる電源コネクタ（図示しない）とＰＣＵ側コネクタ（図示しない）とを結合させることで、バッテリ１４と昇圧コンバータ３２とが電気的に接続される。
【００１９】
昇圧コンバータ３２は、バッテリ１４から供給される入力電圧の電圧レベルを変換し、変換後の出力電圧をインバータ３４へ供給する。インバータ３４は、昇圧コンバータ３２から供給された直流電圧を交流電圧に変換し、モータ２０を駆動する。
【００２０】
電源システムのバッテリ１４を外部電源（図示しない）によって充電する場合、まず、各電源ケーブル１６ａ，１６ｂの各電源コネクタがＰＣＵ３０のコネクタ部３６ａ，３６ｂから取り外される。そして、外部電源の正極及び負極にそれぞれ接続される充電コネクタと各電源コネクタとを結合することで、バッテリ１４と外部電源とを電気的に接続してバッテリ１４の充電を行う。
【００２１】
以下、制御部１２によるリレー１８ａ，１８ｂの開閉制御の例について説明する。
【００２２】
図１の例では、リレーは、それぞれ、制御部１２からの制御信号ＳＭＲ１，ＳＭＲ２に従って開閉する。本例では、制御信号ＳＭＲ１，ＳＭＲ２は、ＯＮレベル又はＯＦＦレベルの値をとる論理信号であり、リレー１８ａ，１８ｂは、それぞれ、ＯＮレベルのＳＭＲ１，ＳＭＲ２を受けた場合に閉じられ、ＯＦＦレベルのＳＭＲ１，ＳＭＲ２を受けた場合に開かれる。
【００２３】
制御部１２は、例えば、車両のイグニッションのＯＮ又はＯＦＦを表すイグニッション信号ＩＧに従って、リレー１８ａ，１８ｂを開閉する。例えば、車両のイグニッションがＯＮにされたことを表すイグニッション信号ＩＧを受けると、制御部１２は、ＯＮレベルの制御信号ＳＭＲ１，ＳＭＲ２を生成して各リレー１８ａ，１８ｂに対して出力する。このＯＮレベルの制御信号ＳＭＲ１，ＳＭＲ２を受けて各リレー１８ａ，１８ｂは閉じられ、バッテリ１４とＰＣＵ３０の昇圧コンバータ３２とが電気的に接続される。逆に、車両のイグニッションがＯＦＦにされたことを表すイグニッション信号ＩＧを受けると、制御部１２は、ＯＦＦレベルの制御信号ＳＭＲ１，ＳＭＲ２を生成して各リレー１８ａ，１８ｂに対して出力する。このＯＦＦレベルのＳＭＲ１，ＳＭＲ２の制御信号を受けて各リレー１８ａ，１８ｂは開かれ、バッテリ１４は電池モジュール１０の外部から電気的に遮断される。
【００２４】
また、制御部１２は、電源システム１のインタロック機能を実現する。例えば、制御部１２は、ＰＣＵ側コネクタに設けられるセンサ（図示しない）の出力信号ＣＮ１，ＣＮ２に従って、リレーを閉じることを許可又は禁止する制御を行う。本例では、出力信号ＣＮ１，ＣＮ２は、ＯＮレベル又はＯＦＦレベルの値をとる論理信号であるとする。また、以下の説明では、各コネクタ部３６ａ，３６ｂのＰＣＵ側コネクタに設けられるセンサは、ＰＣＵ側コネクタと電源コネクタとの間の結合を検出した場合にＯＮレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を出力し、ＰＣＵ側コネクタと電源コネクタとの間の結合を検出していない場合にＯＦＦレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を出力するものとする。
【００２５】
例えば、制御部１２は、ＯＦＦレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を受け取った場合に、対応するリレー１８ａ，１８ｂに対して、ＯＦＦレベルの制御信号ＳＭＲ１，ＳＭＲ２を出力する。これにより、リレー１８ａ，１８ｂは開かれ、バッテリ１４からの電力供給は遮断される。さらに、制御部１２は、ＯＦＦレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を受信している間は、対応するリレー１８ａ，１８ｂを閉じることを禁止する制御を行う。つまり、ＯＦＦレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を受信している間は、対応するリレー１８ａ，１８ｂを閉じる制御（ＯＮレベルの制御信号ＳＭＲ１，ＳＭＲ２の出力）を行わない。例えば、通常、制御部１２は、イグニッションのＯＮを示すイグニッション信号ＩＧを受け取ると、上述のようにリレー１８ａ，１８ｂを閉じる制御を行うが、ＯＦＦレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を受信している間は、イグニッションのＯＮを示すイグニッション信号ＩＧを受信しても、対応するリレー１８ａ，１８ｂを閉じる制御を行わない。
【００２６】
制御部１２は、ＯＮレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を受信している場合は、対応するリレー１８ａ，１８ｂを閉じることを許可する制御を行う。例えば、ＯＮレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を受信していれば、制御部１２は、イグニッションのＯＮを示すイグニッション信号ＩＧを受信した場合に、リレー１８ａ，１８ｂを閉じる制御を行う。
【００２７】
なお、制御部１２は、出力信号ＣＮ１，ＣＮ２のいずれか一方がＯＦＦレベルであり、他方がＯＮレベルである場合に、ＯＦＦレベルの出力信号ＣＮに対応するリレー１８ａ，１８ｂを閉じることを禁止するだけでなく、リレー１８ａ，１８ｂの両方について、当該リレーを閉じることを禁止してもよい。
【００２８】
以上で説明したような制御を制御部１２が行うことで、電源コネクタがＰＣＵ側コネクタから取り外されている場合にバッテリ１４からの電力供給を遮断して安全を確保するインタロック機能が実現される。
【００２９】
図２は、ＰＣＵ３０の各コネクタ部３６ａ，３６ｂにおいて互いに結合される電源コネクタ４０及びＰＣＵ側コネクタ５０の例を示す。コネクタ部３６ａ，３６ｂのそれぞれにおいて同様に、図２の例の電源コネクタ４０とＰＣＵ側コネクタ５０とが結合される。
【００３０】
図２を参照し、電源コネクタ４０は、電池モジュール１０の電源ケーブル１６の端部に設けられる。電源コネクタ４０は、導電部４２及びインタロックピン４４を備える。導電部４２は、バッテリ１４からの電力を伝える部分であり、インタロックピン４４は、制御部１２のインタロック機能を解除するインタロック解除手段である。インタロックピン４４によるインタロック機能の解除については後述する。
【００３１】
ＰＣＵ側コネクタ５０は、電源コネクタ４０の導電部４２に対応する挿入孔５２及びインタロックピン４４に対応するインタロックジャック５４を備える。インタロックジャック５４の昇圧コンバータ３２側の端部５６には、接触を検出するセンサ６０が設けられる。このセンサ６０が出力信号ＣＮ１又はＣＮ２を制御部１２に対して出力する。
【００３２】
図２に例示するように、電源コネクタ４０とＰＣＵ側コネクタ５０とが結合されていない状態では、インタロックジャック５４の端部５６に接触するものはなく、センサ６０は、ＯＦＦレベルの出力信号ＣＮ１（又はＣＮ２）を制御部１２に対して出力する。ＯＦＦレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を受信した制御部１２は、上述のように、リレー１８ａ，１８ｂを閉じることを禁止する制御を行い、電源システム１のインタロック機能が働く。
【００３３】
電源コネクタ４０とＰＣＵ側コネクタ５０とを結合すると、電源コネクタ４０の導電部４２及びインタロックピン４４がそれぞれＰＣＵ側コネクタ５０の挿入孔５２及びインタロックジャック５４に挿入され、インタロックピン４４の先端がインタロックジャック５４の端部５６に接触する。センサ６０は、インタロックジャック５４の端部５６にインタロックピン４４の先端が接触したことを検出すると、ＯＮレベルの出力信号ＣＮ１（又はＣＮ２）を制御部１２に対して出力する。このＯＮレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を受信すると、制御部１２は、上述のように、対応するリレー１８ａ，１８ｂを閉じることを許可する制御を行う。これによって、電源システム１のインタロック機能は解除され、リレー１８ａ，１８ｂは必要に応じて閉じられてバッテリ１４から車両負荷に対して電力が供給される。
【００３４】
図３は、図２に例示する電源コネクタ４０に結合される充電コネクタの構成の例を示す。図３を参照し、充電コネクタ７０は、バッテリ１４を充電する外部電源の正極又は負極に接続されるコネクタである。図３（ａ）を参照し、充電コネクタ７０は、電源コネクタ４０の導電部４２に対応する挿入孔７２と、インタロックピン７４と、を備える。充電コネクタ７０のインタロックピン７４は、充電コネクタ７０の内部にスライド可能に設けられ、充電コネクタ７０と電源コネクタ４０とが結合されていない状態では、充電コネクタ７０の内部に収容される。電源コネクタ４０のインタロックピン４４と充電コネクタ７０のインタロックピン７４とは、導電部４２の挿入孔７２への挿入方向に対して垂直な断面において同様の形状を有する。
【００３５】
図３（ｂ）を参照し、電源コネクタ４０と充電コネクタ７０とを結合させると、電源コネクタ４０の導電部４２は充電コネクタ７０の挿入孔７２に挿入され、電源コネクタ４０のインタロックピン４４は、充電コネクタ７０のインタロックピン７４を押し出して充電コネクタ７０の内部に収容される。充電コネクタ７０のインタロックピン７４は、電源コネクタ４０のインタロックピン４４の挿入方向の長さの分だけスライドされて充電コネクタ７０の外部に突出する。充電コネクタ７０のインタロックピン７４の突出部分７６は、電源コネクタ４０のインタロックピン４４と同様の形状を有する。
【００３６】
図３（ｃ）を参照し、充電コネクタ７０のインタロックピン７４の突出部分７６をＰＣＵ側コネクタ５０のインタロックジャック５４に挿入すると、充電コネクタ７０のインタロックピン７４の先端は、インタロックジャック５４の端部５６に接触する。図３（ｃ）の状態において、センサ６０は、端部５６におけるインタロックピン７４の接触を検出してＯＮレベルの出力信号ＣＮ１（又はＣＮ２）を制御部１２に対して出力する。このＯＮレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を受けると、制御部１２によって電源システム１のインタロック機能は解除され、リレー１８ａ，１８ｂが閉じられて外部電源からバッテリ１４への電力供給が可能となる。
【００３７】
図３の例では、電源コネクタ４０と充電コネクタ７０とを結合して電源コネクタ４０の導電部４２が外部に露出しない状態となって初めて、充電コネクタ７０のインタロックピン７４は、ＰＣＵ側コネクタ５０のインタロックジャック５４の端部５６に到達する長さだけ充電コネクタ７０の外部に突出する。したがって、インタロック機能が解除される際には、電源コネクタ４０の導電部４２は外部に露出していない状態であり、充電作業を行う作業者の安全が確保される。
【００３８】
図４は、各コネクタ部３６ａ，３６ｂにおいて互いに結合される電源コネクタ４０及びＰＣＵ側コネクタ５０の他の一例を示す。図４を参照し、電源コネクタ４０は、図２と同様の導電部４２を備える。また、電源コネクタ４０は、インタロック解除手段として、突出部４６を備える。突出部４６には、互いに短絡された２つの接点ｃ１，ｃ２が設けられる。
【００３９】
ＰＣＵ側コネクタ５０は、電源コネクタ４０の導電部４２に対応する挿入孔５２と電源コネクタ４０の突出部４６の形状に対応する形状の凹部５８とを備える。凹部５８には、電源コネクタ４０の突出部４６における２つの接点ｃ１，ｃ２の位置にそれぞれ対応する接点ｄ１，ｄ２が設けられる。接点ｄ１，ｄ２は、ＰＣＵ側コネクタ５０に設けられる検出回路６２に接続される。検出回路６２は、電源６４、負荷６６、及びセンサ６８を含む。接点ｄ１は、電源６４の正極に接続され、接点ｄ２は、電源６４の負極に負荷６６を介して接続される。接点ｄ１及び接点ｄ２は、互いに開放されている。センサ６８は、負荷６６における電流又は電圧を検出するセンサである。センサ６８が出力信号ＣＮ１又はＣＮ２を制御部１２に対して出力する。センサ６８は、負荷６６において所定値以上の電流又は電圧を検出している場合に、ＯＮレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を出力し、負荷６６において所定値以上の電流又は電圧を検出していない場合に、ＯＦＦレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を出力する。
【００４０】
図４に例示するように、電源コネクタ４０とＰＣＵ側コネクタ５０とが結合されていない状態では、ＰＣＵ側コネクタ５０の検出回路６２の接点ｄ１，ｄ２は互いに開放されているため、センサ６８は負荷６６において電流又は電圧を検出せず、ＯＦＦレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を制御部１２に対して出力する。ＯＦＦレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を受信した制御部１２は、上述のように、リレー１８ａ，１８ｂを閉じることを禁止する制御を行い、電源システム１のインタロック機能が働く。
【００４１】
電源コネクタ４０とＰＣＵ側コネクタ５０とを結合すると、電源コネクタ４０の導電部４２がＰＣＵ側コネクタ５０の挿入孔５２に挿入され、電源コネクタ４０の突出部４６の接点ｃ１，ｃ２は、それぞれ、ＰＣＵ側コネクタ５０の凹部５８に設けられる接点ｄ１，ｄ２に接続される。すると、接点ｃ１と接点ｃ２とは互いに短絡されているため、検出回路６２において接点ｄ１と接点ｄ２とは互いに短絡される。したがって、電源コネクタ４０とＰＣＵ側コネクタ５０とが結合されている状態では、負荷６６に電流が流れ、センサ６８はＯＮレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を制御部１２に対して出力する。これにより、制御部１２は、リレー１８ａ，１８ｂを閉じることを許可する制御を行い、電源システム１のインタロック機能は解除される。
【００４２】
図５を参照し、図４の例の電源コネクタ４０及びＰＣＵ側コネクタ５０が用いられる場合の充電コネクタの例を示す。図５（ａ）を参照し、充電コネクタ７０は、電源コネクタ４０の導電部４２に対応する挿入孔７２と、電源コネクタ４０の突出部４６の形状に対応する形状を有する凹部７８と、ＰＣＵ側コネクタ５０の凹部５８の形状に対応する形状の突出部８０と、を備える。また、充電コネクタ７０の凹部７８において、電源コネクタ４０の突出部４６上の接点ｃ１，ｃ２の位置にそれぞれ対応する位置に接点ｅ１，ｅ２が設けられ、充電コネクタ７０の突出部８０において、ＰＣＵ側コネクタ５０の凹部５８上の接点ｄ１，ｄ２の位置にそれぞれ対応する位置に接点ｆ１，ｆ２が設けられる。接点ｅ１と接点ｆ１とは互いに短絡され、接点ｅ２と接点ｆ２とは互いに短絡される。なお、接点ｅ１及び接点ｆ１を接続する線と接点ｅ２及び接点ｆ２を接続する線との間は電気的に絶縁される。
【００４３】
図５（ｂ）を参照し、電源コネクタ４０と充電コネクタ７０とを結合させると、電源コネクタ４０の導電部４２は充電コネクタ７０の挿入孔７２に挿入され、電源コネクタ４０の突出部４６に設けられる接点ｃ１，ｃ２は、それぞれ、充電コネクタ７０の凹部７８に設けられる接点ｅ１，ｅ２と接続される。さらに、充電コネクタ７０をＰＣＵ側コネクタ５０と結合させると、充電コネクタ７０の突出部８０に設けられる接点ｆ１，ｆ２は、それぞれ、ＰＣＵ側コネクタ５０の凹部５８に設けられる接点ｄ１，ｄ２に接続される。図５（ｂ）に例示するように、電源コネクタ４０と充電コネクタ７０とを結合させ、さらに充電コネクタ７０とＰＣＵ側コネクタ５０とを結合させると、ＰＣＵ側コネクタ５０に設けられる検出回路６２を含む閉回路が形成される。すると、検出回路６２中のセンサ６８（図４参照）は、負荷６６（図４参照）における電流又は電圧を検出してＯＮレベルの信号ＣＮ１，ＣＮ２を制御部１２に対して出力する。これによって、制御部１２において、電源システム１のインタロック機能は解除される。
【００４４】
図５の例によると、電源コネクタ４０と充電コネクタ７０とを結合させずに、充電コネクタ７０のみをＰＣＵ側コネクタ５０に結合させ、充電コネクタ７０の突出部８０の各接点ｆ１，ｆ２とＰＣＵ側コネクタ５０の凹部の各接点ｄ１，ｄ２に接続させたとしても、検出回路６２を含む閉路は形成されない。したがって、充電コネクタ７０のみをＰＣＵ側コネクタ５０に結合させた場合、検出回路６２のセンサ６８は負荷６６における電流又は電圧を検出せず、出力信号ＣＮ１，ＣＮ２はＯＦＦレベルとなり、制御部１２は、電源システム１のインタロック機能を解除しない。
【００４５】
ＰＣＵ側コネクタ５０において、コネクタが結合されていない状態では開放されている接点間の短絡を検出することでコネクタ同士の結合を検出する構成の場合、例えば、図６に示すように、電源コネクタ４０、ＰＣＵ側コネクタ５０、及び充電コネクタ７０を構成してもよい。図６を参照し、電源コネクタ４０、ＰＣＵ側コネクタ５０、及び充電コネクタ７０において、図４及び図５の例の突出部４６，８０及び凹部５８，７８は設けられていない。図６に例示する電源コネクタ４０、ＰＣＵ側コネクタ５０、及び充電コネクタ７０の各接点ｃ１，ｃ２，ｄ１，ｄ２，ｅ１，ｅ２，ｆ１，ｆ２とＰＣＵ側コネクタ５０の検出回路６２とは、図４及び図５を参照して説明した例の各接点及び検出回路６２と同様に機能する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】電源システムの構成の例を示す図である。
【図２】電源コネクタ及びＰＣＵ側コネクタの構成の一例を示す図である。
【図３】図２に例示する電源コネクタ及びＰＣＵ側コネクタに結合される充電コネクタの構成の例を示す図である。
【図４】電源コネクタ及びＰＣＵ側コネクタの構成の他の一例を示す図である。
【図５】図４に例示する電源コネクタ及びＰＣＵ側コネクタに結合される充電コネクタの構成の例を示す図である。
【図６】電源コネクタ、ＰＣＵ側コネクタ、及び充電コネクタの構成の他の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ 電源システム、１０ 電池モジュール、１２ 制御部、１４ バッテリ、１６ａ，１６ｂ 電源ケーブル、１８ａ，１８ｂ リレー、２０ モータ、３２ 昇圧コンバータ、３４ インバータ、３６ａ，３６ｂ コネクタ部、４０ 電源コネクタ、４２ 導電部、４４ インタロックピン、５０ ＰＣＵ側コネクタ、５４ インタロックジャック。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電コネクタ及び電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車及び電気自動車などの電動車両には、車両の動力源となる高電圧のバッテリが搭載される。このバッテリを充電する際には、外部電源からの電力供給が用いられる。外部電源を用いてバッテリを充電するには、バッテリから負荷への電力供給経路を一旦遮断した上で、外部電源からバッテリへの電力供給経路を新たに形成する必要がある。このように電力供給経路を切り替える作業は、通常、作業者の手作業により行われる。例えば、作業者は、バッテリとバッテリから電力供給を受ける車両負荷とを結合するコネクタを分離し、その後、バッテリ側のコネクタと外部電源側のコネクタとを結合する。
【０００３】
バッテリを充電する際の電力供給経路の切り替え作業において、作業者が高電圧に触れることのないように安全を確保する技術がある。例えば、特許文献１に開示される電源装置では、バッテリと車両負荷との間にサービスプラグが設けられ、サービスプラグとバッテリとの間に第１のリレーが設けられ、プラグと車両負荷との間に第２のリレーが設けられる。バッテリに外部充電器を取り付ける際には、まず、第１及び第２のリレーを非導通状態とすることでサービスプラグが高電圧系から絶縁された状態で、サービスプラグを取り外す。次に、サービスプラグが取り付けられていた位置に外部充電器のプラグを装着する。そして、車両負荷とプラグとの間の第２のリレーは非導通状態のまま、バッテリと電源との間の第１のリレーを導通状態とすることでバッテリを充電する。
【０００４】
また、コネクタ同士の嵌合検知を行う技術の例として、特許文献２には、雌コネクタ側にインタロック用雄端子を設け、雄コネクタ側にインタロック用雌端子を設け、雄雌のコネクタの結合時にインタロック用雄端子がインタロック用雌端子に接続されることで、雌雄の各コネクタに接続される電線同士が接続されて通電が可能となる一対のコネクタが開示されている。
【０００５】
また例えば、特許文献３には、安全装置付きのコンセントが開示されている。特許文献３に記載のコンセントは、その内部にボタン上のスイッチである安全装置が設けられ、ソケットを確実に差し込むことによってのみ、この安全装置が解除されてソケットに電力が供給される。
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１２４８１３号公報
【特許文献２】特開２００７−１４９４２０号公報
【特許文献３】特開平７−６５８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車などに搭載される電源システムは、バッテリと車両負荷との間を接続するコネクタが取り外された際に、その状態を検出してバッテリからの電力供給を遮断するインタロック機能を備える場合がある。このようなインタロック機能を備えるシステムにおいて、外部電源を用いてバッテリを充電する場合、例えば、まず作業者によってバッテリと車両負荷との間を接続するコネクタが取り外されると、インタロック機能によりバッテリからの電力供給が遮断される。次に、バッテリ側のコネクタと外部電源のコネクタとを結合させた後は、バッテリと外部電源との間を電気的に接続する必要がある。したがって、バッテリの充電のためには、一旦作動したインタロック機能を解除する必要がある。一方、インタロック機能を解除する際には、作業者が高電圧系に触れることのないように安全を確保することが求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの態様の充電コネクタは、二次電池を充電する外部電源に接続される充電コネクタであって、前記二次電池に接続される電源コネクタと結合される充電コネクタにおいて、前記電源コネクタが備えるインタロック解除手段と、前記二次電池から電力供給を受ける負荷に接続される負荷コネクタが備えるインタロック解除検出手段と、の間の接続を可能とする媒介手段を備え、前記インタロック解除検出手段は、前記インタロック解除手段との接続を検出する手段であり、前記インタロック解除手段は、前記負荷コネクタと前記電源コネクタとが結合されて前記電源コネクタが備える導電部が外部に露出しない状態である場合に、前記インタロック解除検出手段に接続され、前記媒介手段は、前記充電コネクタと前記電源コネクタとが結合されて前記電源コネクタの導電部が外部に露出しない状態である場合に、前記インタロック解除手段と前記インタロック解除検出手段との間の接続を可能とするように設けられる、ことを特徴とする。
【０００９】
本発明の１つの態様の充電コネクタにおいて、前記電源コネクタの前記インタロック解除手段は、前記電源コネクタにおいて前記負荷コネクタと結合される面に設けられる突起部であり、前記負荷コネクタは、前記突起部が挿入される差込穴であって前記突起部の形状に対応する形状の差込穴を備え、前記負荷コネクタの前記インタロック解除検出手段は、前記差込穴において、前記突起部の挿入方向の端部であって前記負荷コネクタの前記電源コネクタとの結合面と反対側の端部に設けられる接触センサを備え、前記負荷コネクタと前記電源コネクタとが結合されて前記電源コネクタが備える導電部が外部に露出しない状態である場合に、前記突起部の先端は、前記差込部の前記接触センサが設けられる端部に接触し、前記充電コネクタの前記媒介手段は、前記充電コネクタの内部にスライド可能に設けられるスライド部材を備え、前記スライド部材は、前記電源コネクタの前記突起部の突出方向と平行な方向にスライド可能であり、前記充電コネクタが前記電源コネクタと結合されて前記電源コネクタの前記導電部が外部に露出しない状態である場合に、前記電源コネクタの前記突起部に押し出されて前記突起部の突出方向の長さだけ前記充電コネクタの外部に突出するものであってよい。
【００１０】
本発明の他の１つの態様の充電コネクタにおいて、前記負荷コネクタの前記インタロック解除検出手段は、互いに開放された第１接点及び第２接点に接続される検出回路を備え、前記電源コネクタの前記インタロック解除手段は、前記電源コネクタと前記負荷コネクタとが結合されて前記電源コネクタの前記導電部が外部に露出しない状態である場合に、前記第１接点と前記第２接点との間を短絡させるように設けられた通電部を備え、前記インタロック解除検出手段は、前記第１接点と前記第２接点との間が短絡されたことを前記検出回路が検出した場合に、前記インタロック解除手段との接続を検出し、前記充電コネクタの前記媒介手段は、前記充電コネクタと前記電源コネクタとが結合されて前記電源コネクタの前記導電部が外部に露出しない状態である場合に、前記第１接点及び前記第２接点のそれぞれと、前記インタロック解除手段の通電部と、の間を電気的に接続可能とする回路を備えていてよい。
【００１１】
本発明の１つの態様の電源システムは、上述のいずれかの態様の充電コネクタと、前記二次電池と前記電源コネクタとの間に設けられるリレーと、前記リレーの開閉を制御する制御部であって、前記インタロック解除検出手段が前記インタロック解除手段との接続を検出している場合は前記リレーを閉じることを許可し、前記インタロック解除検出手段が前記インタロック解除手段との接続を検出していない場合は前記リレーを閉じることを禁止する制御を行う制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、インタロック機能を備える電源システムに含まれるバッテリの充電作業において、作業者の安全を確保した上でインタロック機能を解除してバッテリと外部電源との間の接続を確立することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１に、電源システムの構成の一例を示す。図１の例の電源システム１は、ハイブリッド自動車又は電気自動車などの電動車両に搭載される。電源システム１は、電池モジュール１０及び制御部１２を含む。電源システム１は、車両負荷に対して電力を供給する。車両負荷は、モータ２０及びＰＣＵ（Power Control Unit）３０を含む。
【００１４】
電池モジュール１０は、高圧直流電源として機能する。電池モジュール１０は、バッテリ１４と、バッテリ１４の正極及び負極のそれぞれに接続される電源ケーブル（電源線）１６ａ，１６ｂと、を含む。電源ケーブル１６ａ，１６ｂは、絶縁ケーブルなどからなり、車体による接地との電気的絶縁を確保した上で車両負荷などへの配線が行われる。各電源ケーブル１６ａ，１６ｂには、制御部１２からの制御信号に従って開閉するリレー１８ａ，１８ｂが設けられる。
【００１５】
なお、バッテリ１４及びリレー１８ａ，１８ｂは、例えば、絶縁体からなる箱体に収容され、各電源ケーブル１６ａ，１６ｂにおいて各リレー１８ａ，１８ｂに対してバッテリ１４と反対側に位置する部分のみが箱体の外部に露出する。したがって、リレー１８ａ，１８ｂが開かれている場合、バッテリ１４と電池モジュール１０の外部とは電気的に遮断される。
【００１６】
制御部１２は、リレー１８ａ，１８ｂの開閉を制御する。制御部１２は、例えば、車両の各要素の動作を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）の機能の一部として実現される。
【００１７】
モータ２０は、例えば、車両の駆動用のモータである。また、電源システム１がハイブリッド自動車に搭載される場合、モータ２０は、ハイブリッド自動車のエンジンに連結され、エンジンの回転力によって発電する発電機又はエンジンの始動を行うことのできる電動機として機能するモータ２０であってもよい。
【００１８】
ＰＣＵ３０は、モータ２０を駆動する駆動システムである。ＰＣＵ３０は、昇圧コンバータ３２及びインバータ３４を含む。ＰＣＵ３０は、昇圧コンバータ３２の正極及び負極のそれぞれに接続されるコネクタ部３６ａ，３６ｂを備える。各コネクタ部３６ａ，３６ｂにおいて、バッテリ１４の各極に接続される電源ケーブル１６ａ，１６ｂの端部に設けられる電源コネクタ（図示しない）とＰＣＵ側コネクタ（図示しない）とを結合させることで、バッテリ１４と昇圧コンバータ３２とが電気的に接続される。
【００１９】
昇圧コンバータ３２は、バッテリ１４から供給される入力電圧の電圧レベルを変換し、変換後の出力電圧をインバータ３４へ供給する。インバータ３４は、昇圧コンバータ３２から供給された直流電圧を交流電圧に変換し、モータ２０を駆動する。
【００２０】
電源システムのバッテリ１４を外部電源（図示しない）によって充電する場合、まず、各電源ケーブル１６ａ，１６ｂの各電源コネクタがＰＣＵ３０のコネクタ部３６ａ，３６ｂから取り外される。そして、外部電源の正極及び負極にそれぞれ接続される充電コネクタと各電源コネクタとを結合することで、バッテリ１４と外部電源とを電気的に接続してバッテリ１４の充電を行う。
【００２１】
以下、制御部１２によるリレー１８ａ，１８ｂの開閉制御の例について説明する。
【００２２】
図１の例では、リレーは、それぞれ、制御部１２からの制御信号ＳＭＲ１，ＳＭＲ２に従って開閉する。本例では、制御信号ＳＭＲ１，ＳＭＲ２は、ＯＮレベル又はＯＦＦレベルの値をとる論理信号であり、リレー１８ａ，１８ｂは、それぞれ、ＯＮレベルのＳＭＲ１，ＳＭＲ２を受けた場合に閉じられ、ＯＦＦレベルのＳＭＲ１，ＳＭＲ２を受けた場合に開かれる。
【００２３】
制御部１２は、例えば、車両のイグニッションのＯＮ又はＯＦＦを表すイグニッション信号ＩＧに従って、リレー１８ａ，１８ｂを開閉する。例えば、車両のイグニッションがＯＮにされたことを表すイグニッション信号ＩＧを受けると、制御部１２は、ＯＮレベルの制御信号ＳＭＲ１，ＳＭＲ２を生成して各リレー１８ａ，１８ｂに対して出力する。このＯＮレベルの制御信号ＳＭＲ１，ＳＭＲ２を受けて各リレー１８ａ，１８ｂは閉じられ、バッテリ１４とＰＣＵ３０の昇圧コンバータ３２とが電気的に接続される。逆に、車両のイグニッションがＯＦＦにされたことを表すイグニッション信号ＩＧを受けると、制御部１２は、ＯＦＦレベルの制御信号ＳＭＲ１，ＳＭＲ２を生成して各リレー１８ａ，１８ｂに対して出力する。このＯＦＦレベルのＳＭＲ１，ＳＭＲ２の制御信号を受けて各リレー１８ａ，１８ｂは開かれ、バッテリ１４は電池モジュール１０の外部から電気的に遮断される。
【００２４】
また、制御部１２は、電源システム１のインタロック機能を実現する。例えば、制御部１２は、ＰＣＵ側コネクタに設けられるセンサ（図示しない）の出力信号ＣＮ１，ＣＮ２に従って、リレーを閉じることを許可又は禁止する制御を行う。本例では、出力信号ＣＮ１，ＣＮ２は、ＯＮレベル又はＯＦＦレベルの値をとる論理信号であるとする。また、以下の説明では、各コネクタ部３６ａ，３６ｂのＰＣＵ側コネクタに設けられるセンサは、ＰＣＵ側コネクタと電源コネクタとの間の結合を検出した場合にＯＮレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を出力し、ＰＣＵ側コネクタと電源コネクタとの間の結合を検出していない場合にＯＦＦレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を出力するものとする。
【００２５】
例えば、制御部１２は、ＯＦＦレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を受け取った場合に、対応するリレー１８ａ，１８ｂに対して、ＯＦＦレベルの制御信号ＳＭＲ１，ＳＭＲ２を出力する。これにより、リレー１８ａ，１８ｂは開かれ、バッテリ１４からの電力供給は遮断される。さらに、制御部１２は、ＯＦＦレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を受信している間は、対応するリレー１８ａ，１８ｂを閉じることを禁止する制御を行う。つまり、ＯＦＦレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を受信している間は、対応するリレー１８ａ，１８ｂを閉じる制御（ＯＮレベルの制御信号ＳＭＲ１，ＳＭＲ２の出力）を行わない。例えば、通常、制御部１２は、イグニッションのＯＮを示すイグニッション信号ＩＧを受け取ると、上述のようにリレー１８ａ，１８ｂを閉じる制御を行うが、ＯＦＦレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を受信している間は、イグニッションのＯＮを示すイグニッション信号ＩＧを受信しても、対応するリレー１８ａ，１８ｂを閉じる制御を行わない。
【００２６】
制御部１２は、ＯＮレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を受信している場合は、対応するリレー１８ａ，１８ｂを閉じることを許可する制御を行う。例えば、ＯＮレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を受信していれば、制御部１２は、イグニッションのＯＮを示すイグニッション信号ＩＧを受信した場合に、リレー１８ａ，１８ｂを閉じる制御を行う。
【００２７】
なお、制御部１２は、出力信号ＣＮ１，ＣＮ２のいずれか一方がＯＦＦレベルであり、他方がＯＮレベルである場合に、ＯＦＦレベルの出力信号ＣＮに対応するリレー１８ａ，１８ｂを閉じることを禁止するだけでなく、リレー１８ａ，１８ｂの両方について、当該リレーを閉じることを禁止してもよい。
【００２８】
以上で説明したような制御を制御部１２が行うことで、電源コネクタがＰＣＵ側コネクタから取り外されている場合にバッテリ１４からの電力供給を遮断して安全を確保するインタロック機能が実現される。
【００２９】
図２は、ＰＣＵ３０の各コネクタ部３６ａ，３６ｂにおいて互いに結合される電源コネクタ４０及びＰＣＵ側コネクタ５０の例を示す。コネクタ部３６ａ，３６ｂのそれぞれにおいて同様に、図２の例の電源コネクタ４０とＰＣＵ側コネクタ５０とが結合される。
【００３０】
図２を参照し、電源コネクタ４０は、電池モジュール１０の電源ケーブル１６の端部に設けられる。電源コネクタ４０は、導電部４２及びインタロックピン４４を備える。導電部４２は、バッテリ１４からの電力を伝える部分であり、インタロックピン４４は、制御部１２のインタロック機能を解除するインタロック解除手段である。インタロックピン４４によるインタロック機能の解除については後述する。
【００３１】
ＰＣＵ側コネクタ５０は、電源コネクタ４０の導電部４２に対応する挿入孔５２及びインタロックピン４４に対応するインタロックジャック５４を備える。インタロックジャック５４の昇圧コンバータ３２側の端部５６には、接触を検出するセンサ６０が設けられる。このセンサ６０が出力信号ＣＮ１又はＣＮ２を制御部１２に対して出力する。
【００３２】
図２に例示するように、電源コネクタ４０とＰＣＵ側コネクタ５０とが結合されていない状態では、インタロックジャック５４の端部５６に接触するものはなく、センサ６０は、ＯＦＦレベルの出力信号ＣＮ１（又はＣＮ２）を制御部１２に対して出力する。ＯＦＦレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を受信した制御部１２は、上述のように、リレー１８ａ，１８ｂを閉じることを禁止する制御を行い、電源システム１のインタロック機能が働く。
【００３３】
電源コネクタ４０とＰＣＵ側コネクタ５０とを結合すると、電源コネクタ４０の導電部４２及びインタロックピン４４がそれぞれＰＣＵ側コネクタ５０の挿入孔５２及びインタロックジャック５４に挿入され、インタロックピン４４の先端がインタロックジャック５４の端部５６に接触する。センサ６０は、インタロックジャック５４の端部５６にインタロックピン４４の先端が接触したことを検出すると、ＯＮレベルの出力信号ＣＮ１（又はＣＮ２）を制御部１２に対して出力する。このＯＮレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を受信すると、制御部１２は、上述のように、対応するリレー１８ａ，１８ｂを閉じることを許可する制御を行う。これによって、電源システム１のインタロック機能は解除され、リレー１８ａ，１８ｂは必要に応じて閉じられてバッテリ１４から車両負荷に対して電力が供給される。
【００３４】
図３は、図２に例示する電源コネクタ４０に結合される充電コネクタの構成の例を示す。図３を参照し、充電コネクタ７０は、バッテリ１４を充電する外部電源の正極又は負極に接続されるコネクタである。図３（ａ）を参照し、充電コネクタ７０は、電源コネクタ４０の導電部４２に対応する挿入孔７２と、インタロックピン７４と、を備える。充電コネクタ７０のインタロックピン７４は、充電コネクタ７０の内部にスライド可能に設けられ、充電コネクタ７０と電源コネクタ４０とが結合されていない状態では、充電コネクタ７０の内部に収容される。電源コネクタ４０のインタロックピン４４と充電コネクタ７０のインタロックピン７４とは、導電部４２の挿入孔７２への挿入方向に対して垂直な断面において同様の形状を有する。
【００３５】
図３（ｂ）を参照し、電源コネクタ４０と充電コネクタ７０とを結合させると、電源コネクタ４０の導電部４２は充電コネクタ７０の挿入孔７２に挿入され、電源コネクタ４０のインタロックピン４４は、充電コネクタ７０のインタロックピン７４を押し出して充電コネクタ７０の内部に収容される。充電コネクタ７０のインタロックピン７４は、電源コネクタ４０のインタロックピン４４の挿入方向の長さの分だけスライドされて充電コネクタ７０の外部に突出する。充電コネクタ７０のインタロックピン７４の突出部分７６は、電源コネクタ４０のインタロックピン４４と同様の形状を有する。
【００３６】
図３（ｃ）を参照し、充電コネクタ７０のインタロックピン７４の突出部分７６をＰＣＵ側コネクタ５０のインタロックジャック５４に挿入すると、充電コネクタ７０のインタロックピン７４の先端は、インタロックジャック５４の端部５６に接触する。図３（ｃ）の状態において、センサ６０は、端部５６におけるインタロックピン７４の接触を検出してＯＮレベルの出力信号ＣＮ１（又はＣＮ２）を制御部１２に対して出力する。このＯＮレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を受けると、制御部１２によって電源システム１のインタロック機能は解除され、リレー１８ａ，１８ｂが閉じられて外部電源からバッテリ１４への電力供給が可能となる。
【００３７】
図３の例では、電源コネクタ４０と充電コネクタ７０とを結合して電源コネクタ４０の導電部４２が外部に露出しない状態となって初めて、充電コネクタ７０のインタロックピン７４は、ＰＣＵ側コネクタ５０のインタロックジャック５４の端部５６に到達する長さだけ充電コネクタ７０の外部に突出する。したがって、インタロック機能が解除される際には、電源コネクタ４０の導電部４２は外部に露出していない状態であり、充電作業を行う作業者の安全が確保される。
【００３８】
図４は、各コネクタ部３６ａ，３６ｂにおいて互いに結合される電源コネクタ４０及びＰＣＵ側コネクタ５０の他の一例を示す。図４を参照し、電源コネクタ４０は、図２と同様の導電部４２を備える。また、電源コネクタ４０は、インタロック解除手段として、突出部４６を備える。突出部４６には、互いに短絡された２つの接点ｃ１，ｃ２が設けられる。
【００３９】
ＰＣＵ側コネクタ５０は、電源コネクタ４０の導電部４２に対応する挿入孔５２と電源コネクタ４０の突出部４６の形状に対応する形状の凹部５８とを備える。凹部５８には、電源コネクタ４０の突出部４６における２つの接点ｃ１，ｃ２の位置にそれぞれ対応する接点ｄ１，ｄ２が設けられる。接点ｄ１，ｄ２は、ＰＣＵ側コネクタ５０に設けられる検出回路６２に接続される。検出回路６２は、電源６４、負荷６６、及びセンサ６８を含む。接点ｄ１は、電源６４の正極に接続され、接点ｄ２は、電源６４の負極に負荷６６を介して接続される。接点ｄ１及び接点ｄ２は、互いに開放されている。センサ６８は、負荷６６における電流又は電圧を検出するセンサである。センサ６８が出力信号ＣＮ１又はＣＮ２を制御部１２に対して出力する。センサ６８は、負荷６６において所定値以上の電流又は電圧を検出している場合に、ＯＮレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を出力し、負荷６６において所定値以上の電流又は電圧を検出していない場合に、ＯＦＦレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を出力する。
【００４０】
図４に例示するように、電源コネクタ４０とＰＣＵ側コネクタ５０とが結合されていない状態では、ＰＣＵ側コネクタ５０の検出回路６２の接点ｄ１，ｄ２は互いに開放されているため、センサ６８は負荷６６において電流又は電圧を検出せず、ＯＦＦレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を制御部１２に対して出力する。ＯＦＦレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を受信した制御部１２は、上述のように、リレー１８ａ，１８ｂを閉じることを禁止する制御を行い、電源システム１のインタロック機能が働く。
【００４１】
電源コネクタ４０とＰＣＵ側コネクタ５０とを結合すると、電源コネクタ４０の導電部４２がＰＣＵ側コネクタ５０の挿入孔５２に挿入され、電源コネクタ４０の突出部４６の接点ｃ１，ｃ２は、それぞれ、ＰＣＵ側コネクタ５０の凹部５８に設けられる接点ｄ１，ｄ２に接続される。すると、接点ｃ１と接点ｃ２とは互いに短絡されているため、検出回路６２において接点ｄ１と接点ｄ２とは互いに短絡される。したがって、電源コネクタ４０とＰＣＵ側コネクタ５０とが結合されている状態では、負荷６６に電流が流れ、センサ６８はＯＮレベルの出力信号ＣＮ１，ＣＮ２を制御部１２に対して出力する。これにより、制御部１２は、リレー１８ａ，１８ｂを閉じることを許可する制御を行い、電源システム１のインタロック機能は解除される。
【００４２】
図５を参照し、図４の例の電源コネクタ４０及びＰＣＵ側コネクタ５０が用いられる場合の充電コネクタの例を示す。図５（ａ）を参照し、充電コネクタ７０は、電源コネクタ４０の導電部４２に対応する挿入孔７２と、電源コネクタ４０の突出部４６の形状に対応する形状を有する凹部７８と、ＰＣＵ側コネクタ５０の凹部５８の形状に対応する形状の突出部８０と、を備える。また、充電コネクタ７０の凹部７８において、電源コネクタ４０の突出部４６上の接点ｃ１，ｃ２の位置にそれぞれ対応する位置に接点ｅ１，ｅ２が設けられ、充電コネクタ７０の突出部８０において、ＰＣＵ側コネクタ５０の凹部５８上の接点ｄ１，ｄ２の位置にそれぞれ対応する位置に接点ｆ１，ｆ２が設けられる。接点ｅ１と接点ｆ１とは互いに短絡され、接点ｅ２と接点ｆ２とは互いに短絡される。なお、接点ｅ１及び接点ｆ１を接続する線と接点ｅ２及び接点ｆ２を接続する線との間は電気的に絶縁される。
【００４３】
図５（ｂ）を参照し、電源コネクタ４０と充電コネクタ７０とを結合させると、電源コネクタ４０の導電部４２は充電コネクタ７０の挿入孔７２に挿入され、電源コネクタ４０の突出部４６に設けられる接点ｃ１，ｃ２は、それぞれ、充電コネクタ７０の凹部７８に設けられる接点ｅ１，ｅ２と接続される。さらに、充電コネクタ７０をＰＣＵ側コネクタ５０と結合させると、充電コネクタ７０の突出部８０に設けられる接点ｆ１，ｆ２は、それぞれ、ＰＣＵ側コネクタ５０の凹部５８に設けられる接点ｄ１，ｄ２に接続される。図５（ｂ）に例示するように、電源コネクタ４０と充電コネクタ７０とを結合させ、さらに充電コネクタ７０とＰＣＵ側コネクタ５０とを結合させると、ＰＣＵ側コネクタ５０に設けられる検出回路６２を含む閉回路が形成される。すると、検出回路６２中のセンサ６８（図４参照）は、負荷６６（図４参照）における電流又は電圧を検出してＯＮレベルの信号ＣＮ１，ＣＮ２を制御部１２に対して出力する。これによって、制御部１２において、電源システム１のインタロック機能は解除される。
【００４４】
図５の例によると、電源コネクタ４０と充電コネクタ７０とを結合させずに、充電コネクタ７０のみをＰＣＵ側コネクタ５０に結合させ、充電コネクタ７０の突出部８０の各接点ｆ１，ｆ２とＰＣＵ側コネクタ５０の凹部の各接点ｄ１，ｄ２に接続させたとしても、検出回路６２を含む閉路は形成されない。したがって、充電コネクタ７０のみをＰＣＵ側コネクタ５０に結合させた場合、検出回路６２のセンサ６８は負荷６６における電流又は電圧を検出せず、出力信号ＣＮ１，ＣＮ２はＯＦＦレベルとなり、制御部１２は、電源システム１のインタロック機能を解除しない。
【００４５】
ＰＣＵ側コネクタ５０において、コネクタが結合されていない状態では開放されている接点間の短絡を検出することでコネクタ同士の結合を検出する構成の場合、例えば、図６に示すように、電源コネクタ４０、ＰＣＵ側コネクタ５０、及び充電コネクタ７０を構成してもよい。図６を参照し、電源コネクタ４０、ＰＣＵ側コネクタ５０、及び充電コネクタ７０において、図４及び図５の例の突出部４６，８０及び凹部５８，７８は設けられていない。図６に例示する電源コネクタ４０、ＰＣＵ側コネクタ５０、及び充電コネクタ７０の各接点ｃ１，ｃ２，ｄ１，ｄ２，ｅ１，ｅ２，ｆ１，ｆ２とＰＣＵ側コネクタ５０の検出回路６２とは、図４及び図５を参照して説明した例の各接点及び検出回路６２と同様に機能する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】電源システムの構成の例を示す図である。
【図２】電源コネクタ及びＰＣＵ側コネクタの構成の一例を示す図である。
【図３】図２に例示する電源コネクタ及びＰＣＵ側コネクタに結合される充電コネクタの構成の例を示す図である。
【図４】電源コネクタ及びＰＣＵ側コネクタの構成の他の一例を示す図である。
【図５】図４に例示する電源コネクタ及びＰＣＵ側コネクタに結合される充電コネクタの構成の例を示す図である。
【図６】電源コネクタ、ＰＣＵ側コネクタ、及び充電コネクタの構成の他の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ 電源システム、１０ 電池モジュール、１２ 制御部、１４ バッテリ、１６ａ，１６ｂ 電源ケーブル、１８ａ，１８ｂ リレー、２０ モータ、３２ 昇圧コンバータ、３４ インバータ、３６ａ，３６ｂ コネクタ部、４０ 電源コネクタ、４２ 導電部、４４ インタロックピン、５０ ＰＣＵ側コネクタ、５４ インタロックジャック。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池を充電する外部電源に接続される充電コネクタであって、前記二次電池に接続される電源コネクタと結合される充電コネクタにおいて、
前記電源コネクタが備えるインタロック解除手段と、前記二次電池から電力供給を受ける負荷に接続される負荷コネクタが備えるインタロック解除検出手段と、の間の接続を可能とする媒介手段を備え、
前記インタロック解除検出手段は、前記インタロック解除手段との接続を検出する手段であり、
前記インタロック解除手段は、前記負荷コネクタと前記電源コネクタとが結合されて前記電源コネクタが備える導電部が外部に露出しない状態である場合に、前記インタロック解除検出手段に接続され、
前記媒介手段は、前記充電コネクタと前記電源コネクタとが結合されて前記電源コネクタの導電部が外部に露出しない状態である場合に、前記インタロック解除手段と前記インタロック解除検出手段との間の接続を可能とするように設けられる、
ことを特徴とする充電コネクタ。
【請求項２】
前記電源コネクタの前記インタロック解除手段は、前記電源コネクタにおいて前記負荷コネクタと結合される面に設けられる突起部であり、
前記負荷コネクタは、前記突起部が挿入される差込穴であって前記突起部の形状に対応する形状の差込穴を備え、
前記負荷コネクタの前記インタロック解除検出手段は、前記差込穴において、前記突起部の挿入方向の端部であって前記負荷コネクタの前記電源コネクタとの結合面と反対側の端部に設けられる接触センサを備え、
前記負荷コネクタと前記電源コネクタとが結合されて前記電源コネクタが備える導電部が外部に露出しない状態である場合に、前記突起部の先端は、前記差込部の前記接触センサが設けられる端部に接触し、
前記充電コネクタの前記媒介手段は、前記充電コネクタの内部にスライド可能に設けられるスライド部材を備え、
前記スライド部材は、前記電源コネクタの前記突起部の突出方向と平行な方向にスライド可能であり、前記充電コネクタが前記電源コネクタと結合されて前記電源コネクタの前記導電部が外部に露出しない状態である場合に、前記電源コネクタの前記突起部に押し出されて前記突起部の突出方向の長さだけ前記充電コネクタの外部に突出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の充電コネクタ。
【請求項３】
前記負荷コネクタの前記インタロック解除検出手段は、互いに開放された第１接点及び第２接点に接続される検出回路を備え、
前記電源コネクタの前記インタロック解除手段は、前記電源コネクタと前記負荷コネクタとが結合されて前記電源コネクタの前記導電部が外部に露出しない状態である場合に、前記第１接点と前記第２接点との間を短絡させるように設けられた通電部を備え、
前記インタロック解除検出手段は、前記第１接点と前記第２接点との間が短絡されたことを前記検出回路が検出した場合に、前記インタロック解除手段との接続を検出し、
前記充電コネクタの前記媒介手段は、前記充電コネクタと前記電源コネクタとが結合されて前記電源コネクタの前記導電部が外部に露出しない状態である場合に、前記第１接点及び前記第２接点のそれぞれと、前記インタロック解除手段の通電部と、の間を電気的に接続可能とする回路を備えることを特徴とする請求項１に記載の充電コネクタ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の充電コネクタと、
前記二次電池と前記電源コネクタとの間に設けられるリレーと、
前記リレーの開閉を制御する制御部であって、前記インタロック解除検出手段が前記インタロック解除手段との接続を検出している場合は前記リレーを閉じることを許可し、前記インタロック解除検出手段が前記インタロック解除手段との接続を検出していない場合は前記リレーを閉じることを禁止する制御を行う制御部と、
を備えることを特徴とする電源システム。
【請求項１】
二次電池を充電する外部電源に接続される充電コネクタであって、前記二次電池に接続される電源コネクタと結合される充電コネクタにおいて、
前記電源コネクタが備えるインタロック解除手段と、前記二次電池から電力供給を受ける負荷に接続される負荷コネクタが備えるインタロック解除検出手段と、の間の接続を可能とする媒介手段を備え、
前記インタロック解除検出手段は、前記インタロック解除手段との接続を検出する手段であり、
前記インタロック解除手段は、前記負荷コネクタと前記電源コネクタとが結合されて前記電源コネクタが備える導電部が外部に露出しない状態である場合に、前記インタロック解除検出手段に接続され、
前記媒介手段は、前記充電コネクタと前記電源コネクタとが結合されて前記電源コネクタの導電部が外部に露出しない状態である場合に、前記インタロック解除手段と前記インタロック解除検出手段との間の接続を可能とするように設けられる、
ことを特徴とする充電コネクタ。
【請求項２】
前記電源コネクタの前記インタロック解除手段は、前記電源コネクタにおいて前記負荷コネクタと結合される面に設けられる突起部であり、
前記負荷コネクタは、前記突起部が挿入される差込穴であって前記突起部の形状に対応する形状の差込穴を備え、
前記負荷コネクタの前記インタロック解除検出手段は、前記差込穴において、前記突起部の挿入方向の端部であって前記負荷コネクタの前記電源コネクタとの結合面と反対側の端部に設けられる接触センサを備え、
前記負荷コネクタと前記電源コネクタとが結合されて前記電源コネクタが備える導電部が外部に露出しない状態である場合に、前記突起部の先端は、前記差込部の前記接触センサが設けられる端部に接触し、
前記充電コネクタの前記媒介手段は、前記充電コネクタの内部にスライド可能に設けられるスライド部材を備え、
前記スライド部材は、前記電源コネクタの前記突起部の突出方向と平行な方向にスライド可能であり、前記充電コネクタが前記電源コネクタと結合されて前記電源コネクタの前記導電部が外部に露出しない状態である場合に、前記電源コネクタの前記突起部に押し出されて前記突起部の突出方向の長さだけ前記充電コネクタの外部に突出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の充電コネクタ。
【請求項３】
前記負荷コネクタの前記インタロック解除検出手段は、互いに開放された第１接点及び第２接点に接続される検出回路を備え、
前記電源コネクタの前記インタロック解除手段は、前記電源コネクタと前記負荷コネクタとが結合されて前記電源コネクタの前記導電部が外部に露出しない状態である場合に、前記第１接点と前記第２接点との間を短絡させるように設けられた通電部を備え、
前記インタロック解除検出手段は、前記第１接点と前記第２接点との間が短絡されたことを前記検出回路が検出した場合に、前記インタロック解除手段との接続を検出し、
前記充電コネクタの前記媒介手段は、前記充電コネクタと前記電源コネクタとが結合されて前記電源コネクタの前記導電部が外部に露出しない状態である場合に、前記第１接点及び前記第２接点のそれぞれと、前記インタロック解除手段の通電部と、の間を電気的に接続可能とする回路を備えることを特徴とする請求項１に記載の充電コネクタ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の充電コネクタと、
前記二次電池と前記電源コネクタとの間に設けられるリレーと、
前記リレーの開閉を制御する制御部であって、前記インタロック解除検出手段が前記インタロック解除手段との接続を検出している場合は前記リレーを閉じることを許可し、前記インタロック解除検出手段が前記インタロック解除手段との接続を検出していない場合は前記リレーを閉じることを禁止する制御を行う制御部と、
を備えることを特徴とする電源システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２３１１７１（Ｐ２００９−２３１１７１Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７７２４０（Ｐ２００８−７７２４０）
【出願日】平成２０年３月２５日（２００８．３．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２５日（２００８．３．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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