電気自動車

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【発明の名称】	電気自動車
【発明者】	【氏名】古川信也【住所又は居所】東京都港区芝五丁目３３番８号三菱自動車工業株式会社内【氏名】小濱浩文【住所又は居所】東京都港区芝五丁目３３番８号三菱自動車工業株式会社内【氏名】吉田裕明【住所又は居所】東京都港区芝五丁目３３番８号三菱自動車工業株式会社内
【要約】	【課題】右左折の際の自車と牽引車との角度変化を電気的な接続部分で無理なく許容して、その破損を未然に防止できる電気自動車を提供する。【解決手段】電気自動車１側に２次巻線を内蔵したインレット７を設け、牽引車４側に１次巻線を内蔵したパドル１５を設け、これらのインレット７及びパドル１５からなる非接触型コネクタを介して電気自動車１と牽引車４とを電気的に接続し、牽引車４に搭載された発電機からの電力を、非接触コネクタによる電磁誘導作用を利用して電気自動車１側に供給する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】バッテリ及び該バッテリで駆動されるモータを搭載し、該モータにより走行すると共に、牽引車を着脱自在に連結可能な電気自動車において、上記牽引車は少なくとも、発電ユニットと、該発電ユニットからの電力を高周波変換する変換器とが搭載され、上記バッテリと上記変換器とは非接触型コネクタにより電気的に接続されていることを特徴とする電気自動車。
【請求項２】上記非接触型コネクタは、上記バッテリ及び変換器の一方に接続された、電磁ギャップを有するインレットと、上記バッテリ及び変換器の他方に接続され、上記電磁ギャップ内に配設されるパドルとを備え、上記パドルが上記電磁ギャップに差し込まれることで上記バッテリと上記変換器とが電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車。
【請求項３】上記インレットを構成する磁性材と上記パドルを構成する磁性材との重複部分中央が、自車と上記牽引車との連結部分における回転中心と一致していることを特徴とする請求項２に記載の電気自動車。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発電ユニットを搭載した牽引車が着脱自在に連結され、発電ユニットから電力を供給されて走行可能な電気自動車に関するものである。
【０００２】
【関連する背景技術】電気自動車の問題点の一つに、１回の充電当たりの航続距離が短いことが挙げられ、その対策として、例えば特開平１１－３４１６０６号公報に記載の技術が提案されている。この電気自動車は、短距離走行時には自車のバッテリにより単独で走行する一方、長距離走行時には補助バッテリを搭載した牽引車、或いは発電ユニットを搭載した牽引車を連結し、これらの補助バッテリや発電ユニットから電力供給を受けることで航続距離の延長化を図っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、右左折の際（以下、旋回等も含むものとする）の牽引車は、先行する電気自動車に追従して同様の軌跡上を走行することから、必然的に電気自動車と牽引車との間には角度変化が生じる。そこで、この角度変化を許容するために、電気自動車と牽引車とは水平方向に回動可能に連結されている。
【０００４】従って、牽引車から電気自動車への電力供給にも、上記角度変化を許容可能な接続手法が求められることになり、例えば、電力ケーブル及びコネクタを利用することが考えられる。しかしながら、この構成では、右左折の度に電力ケーブルが屈曲することから、電力ケーブル自体が破損したり、或いは電力ケーブルの屈曲によりコネクタに無理な力が加わって破損したりする不具合がある。
【０００５】本発明の目的は、右左折の際の自車と牽引車との角度変化を電気的な接続部分で無理なく許容して、その破損を未然に防止することができる電気自動車を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、請求項１の発明では、バッテリ及び該バッテリで駆動されるモータを搭載し、モータにより走行すると共に、牽引車を着脱自在に連結可能な電気自動車において、牽引車は少なくとも、発電ユニットと、発電ユニットからの電力を高周波変換する変換器とが搭載され、バッテリと変換器とは非接触型コネクタにより電気的に接続されているものである。
【０００７】従って、牽引車側において発電ユニットで発電された交流電流は変換器により高周波変換され、変換後の電流は非接触型コネクタを介して電気自動車側のバッテリに供給される。そして、右左折の際の牽引車は、先行する電気自動車に追従しながら角度を変化させるが、この角度変化を非接触型コネクタは無理なく許容して、破損することなく電力供給を継続可能である。
【０００８】請求項２の発明では、非接触型コネクタが、バッテリ及び変換器の一方に接続された、電磁ギャップを有するインレットと、バッテリ及び変換器の他方に接続され、電磁ギャップ内に配設されるパドルとを備え、パドルが電磁ギャップに差し込まれることでバッテリと変換器とが電気的に接続されるものである。従って、インレットの電磁ギャップ内にパドルを差し込むだけで、非接触型コネクタが接続され、電磁ギャップからパドルを離脱させるだけで、非接触型コネクタが分離され、何れの操作も簡単に実施可能である。
【０００９】請求項３の発明では、インレットを構成する磁性材とパドルを構成する磁性材との重複部分中央が、自車と牽引車との連結部分における回転中心と一致しているものである。従って、右左折に伴って先行する電気自動車に対して牽引車の角度が変化すると、連結部分の回転中心でインレットとパドルとが水平方向に位置変位することなく相対回動する。その結果、インレットとパドルとが干渉してこじりを生じ、偏当たりによって磨耗したり、或いは磁性材の重複部分が正規位置からずれて、電力の伝達効率を低下させたりする等のトラブルが防止される。
【００１０】
【発明の実施の形態】［第１実施形態］以下、本発明を具体化した電気自動車の第１実施形態を説明する。図１は本実施形態の電気自動車の全体構成を示す正面図、図２は同じく電気自動車の全体構成を示す平面図、図３はヒッチポイント及び非接触型コネクタの詳細を示す拡大正面図、図４は非接触型コネクタの詳細を示す拡大平面図である。
【００１１】これらの図に示すように、電気自動車１にはバッテリ２が搭載され、このバッテリ２の電力を利用して図示しないモータ／ジェネレータにより車両の走行や回生制動が行われる。電気自動車１の後部床下には後方に向けてブラケット３が延設され、このブラケット３上には垂直軸線に沿って連結ピン３ａが立設されている。一方、この電気自動車１に牽引される牽引車４には、前方に向けてブラケット５が延設され、図３に示すように、このブラケット５の先端に形成された連結孔５ａ内に上記連結ピン３ａが着脱可能に嵌め込まれている。
【００１２】従って、電気自動車１と牽引車４は、この連結ピン３ａ及び連結孔５ａからなるヒッチポイント６を介して連結され、走行時には牽引車４の全荷重をヒッチポイント６で受けながら、電気自動車１により牽引車４が牽引される。又、右左折の際には、先行する電気自動車１に対して牽引車４は、ヒッチポイント６の垂直軸線Ｌを中心として水平方向に角度変更しながら追従して旋回する。尚、実際の連結ピン３ａと連結孔５ａとの嵌合部分には、不用意な嵌合解除を防止するためのロック機構等が設けられているが、本発明の要旨とは直接関係がないため、詳細な説明は省略する。
【００１３】一方、図３，４に示すように、電気自動車１側の後部にはインレット７が配設され、このインレット７には主に車両の後方及び左右側方に向けて開口する電磁ギャップ８が形成されている。インレット７内にはコア９（磁性材）が内蔵され、このコア９は一側を切り欠いた略コ字状をなして（図３に示す）、切欠部分の両端面９ａを電磁ギャップ８内に露出させている。インレット７内においてコア９にはボビン１０が装着され、このボビン１０に巻回された２次巻線１１は整流器１２を介して上記バッテリ２に接続されている。
【００１４】又、牽引車４側のブラケット５上には、下端のヒンジ機構１４ａを中心として前後に傾動可能にパドルステー１４が立設され、このパドルステー１４の先端には円盤形状のパドル１５が支持されている。パドルステー１４の傾動は前後両端の位置で図示しないロック機構により固定可能であり、パドルステー１４が前方位置に切換えられると、パドル１５はインレット７の電磁ギャップ８内に位置し、後方位置に切換えられると、パドル１５は電磁ギャップ８内から後方に離脱する。
【００１５】パドル１５は、コア１６（磁性材）の周囲にボビン１７を配置した円盤状をなし、ボビン１７には１次巻線１８が巻回されている。牽引車４には高周波変換器１９、及び発電ユニットを構成する発電機２０とエンジン２１が搭載され、上記１次巻線１８は高周波変換器１９を介して発電機２０に接続されている。図３に示すように、電磁ギャップ８内において、上記パドル１５のコア１６はインレット７側のコア９の両端面９ａ間（つまり、コア９の切欠部分）に位置し、両コア９，１６は全体として略四角状をなしている。つまり、インレット７内にパドル１５が配置された状態では、双方のコア９，１６が組み合わされて、四角状のコアに１次巻線及び２次巻線を巻回した一般的な変圧器と同様の構成となる。両コア９，１６の端面９ａ，１６ａはそれぞれ円形をなして、上下方向に僅かな間隔をおいて相対向し、各端面９ａ，１６ａの中心は上記ヒッチポイント６の垂直軸線Ｌと一致している。
【００１６】パドル１５の外周（実質的にはボビン１７の外周）は垂直軸線Ｌを中心とした同心円状をなし、パドル１５の外周には３本の規制ローラ２２が１２０°間隔でそれぞれ直立姿勢で配設されている。これらの規制ローラ２２はインレット７に転動可能に支持されており、各規制ローラ２２は、パドル１５の外周に接して水平方向の位置変位を規制すると共に、それぞれ転動しながら垂直軸線Ｌを中心としたパドル１５の回動を案内するようになっている。又、後方に位置する２本の規制ローラ２２は、図３の矢印のようにインレット７に対して軸方向に挿脱可能であり、これらの規制ローラ２２を引き抜いた状態では、インレット７の電磁ギャップ８内からパドル１５を挿脱可能となっている。
【００１７】以上のように構成された電気自動車１では、自車に搭載されたバッテリ２のみならず、必要に応じて牽引車４側からも電力供給を受ける。即ち、牽引車４側では、電気自動車１側からのバッテリ２の残存容量を表すＳＯＣ等の情報に基づいて、適宜エンジン２１により発電機２０が駆動される。例えば発電機２０は６０Hzの交流電流を発電し、この電流は高周波変換器１９により１００kHz程度の高周波に変換された後に１次巻線１８に通電され、これによりコア９，１６に環状の磁束が生起されて、２次巻線１１の両端に起電力が発生する。得られた交流電流は電気自動車１側の整流器１２により直流電流に整流され、バッテリ２に充電されたり、直接モータ／ジェネレータに供給されたりする。そして、この牽引車４側からの電力供給により電気自動車１の航続距離が延長化されて、長距離走行が可能となる。
【００１８】このようにパドル１５とインレット７とは非接触状態を保ちながら、電磁誘導作用により牽引車４側から電気自動車１側への電力の伝達を行う非接触型コネクタとして機能し、例えば特開平８－２６５９８６号公報に記載のように、充電ステーションで電気自動車のバッテリを充電する際に用いられるインダクティブ充電方式の非接触型コネクタと同様の原理で作動する。
【００１９】一方、右左折の際の牽引車４は、先行する電気自動車１に追従しながらヒッチポイント６の垂直軸線Ｌを中心として角度変化を生じ、この角度変化に伴って、図４に２点鎖線で示すように、インレット７の電磁ギャップ８内でパドル１５は水平に回動する。上記のようにパドル１５の中心はヒッチポイント６の垂直軸線Ｌと一致していることから、パドル１５は水平方向に位置変位することなく垂直軸心Ｌを中心に回動する。又、パドル１５の周囲の規制ローラ２２は、このときのパドル１５の回動を案内すると共に、パドル１５の位置変位をより確実に規制する役割を果たす。
【００２０】一方、短距離走行時には電気自動車１側のバッテリ２のみで十分なため、電気自動車１から牽引車４を切り離す必要があり、以下に、牽引車４の着脱手順を説明する。まず、上記状態から牽引車４を切り離すには、後方位置の２本の規制ローラ２２をインレット７から上方に引き抜いて取外した上で、パドルステー１４を後方位置に切換える。これにより、パドル１５はインレット７の電磁ギャップ８内から離脱する。次いで、電気自動車１側のブラケット３の連結ピン３ａから牽引車４側のブラケット５の連結孔５ａを外すと、牽引車４の切離し作業が完了する。
【００２１】又、この状態から再び牽引車４を連結するには、まず、電気自動車１側の連結ピン３ａに牽引車４側の連結孔５ａを嵌め込む。次いで、パドルステー１４を前方位置に切換えると、パドル１５はインレット７の電磁ギャップ８内に位置し、２本の規制ローラ２２をインレット７に挿入すると、電磁ギャップ８内でパドル１５が固定されて、牽引車４の連結作業が完了する。
【００２２】以上のように本実施形態の電気自動車１では、パドル１５及びインレット７からなる非接触型コネクタを介して牽引車４に対して電気的に接続するようにしたため、例えば一般的な電力ケーブル及びコネクタを利用した従来技術のように、車両の右左折の際に電力ケーブルやコネクタが破損する虞は皆無である。従って、右左折に伴う電気自動車１と牽引車４との角度変化を、非接触型コネクタの部分で無理なく許容して、破損することなく電力供給を行うことができる。
【００２３】又、非接触型コネクタを接続及び分離するには、規制ローラ２２を着脱しながらパドルステー１４を傾動させるだけの簡単な操作で完了でき、ひいては、牽引車４の着脱作業全体を容易化することができる。更に、パドル１５の中心をヒッチポイント６の垂直軸線Ｌと一致させているため、右左折に伴ってパドル１５が回動したときにも、パドル１５は常に垂直軸線Ｌ上に位置する。従って、電磁ギャップ８内でパドル１５が水平方向に位置変位したときのトラブル、例えばパドル１５がインレット７に干渉してこじりを生じ、偏当たりによって磨耗したり、或いは相対向するコア９，１６の両端９ａ，１６ａが正規位置からずれて、電力の伝達効率を低下させたりする等のトラブルを未然に防止できる。
【００２４】しかも、パドル１５の回転時には、周囲の規制ローラ２２が転動しながら案内するため、パドル１５の位置変位を一層確実に防止できると共に、規制ローラ２２は電磁ギャップ８内からのパドル１５の離脱を防止する役割も果たすため、上記着脱時以外の意図しないパドル１５の離脱を防止できるという利点もある。
［第２実施形態］次に、本発明を具体化した電気自動車の第２実施形態を説明する。本実施形態の電気自動車は、第１実施形態のものと比較して、パドル１５の位置規制用の規制ローラ２２に代えて固定軸３１を備えると共に、パドル１５の上下方向の位置規制用にボール軸受３２を付加した点が相違している。従って、共通部分は同一の部材番号を付して重複する説明を省略し、相違点を重点的に説明する。
【００２５】図５は本実施形態の電気自動車における非接触型コネクタの詳細を示す拡大正面図、図６は非接触型コネクタの詳細を示す拡大平面図である。これらの図に示すように、パドル１５側及びインレット７側のコア９，１６には、ヒッチポイント６の垂直軸線Ｌに沿って垂直に貫通孔３３が形成され、この貫通孔３３内には固定軸３１が着脱可能に挿入されている。この固定軸３１により、パドル１５の水平方向への位置変位が規制されると共に、固定軸３１を中心としてパドル１５の回動が案内される。
【００２６】又、インレット７の電磁ギャップ８内の上下両壁には、垂直軸線Ｌを中心として９０°間隔でボール軸受３２が転動自在に埋設され、各ボール軸受３２の一側は電磁ギャップ８内に突出して、パドル１５の上面及び下面にそれぞれ当接している。これらのボール軸受３２により、パドル１５の上下方向への位置変位が規制されると共に、ボール軸受３２の転動に伴って、上記固定軸３１を中心としたパドル１５の回転が許容されている。
【００２７】尚、図示しないバネ等によりボール軸受３２をパドル１５側に付勢するようにしてもよいし、パドル１５側にボール軸受３２の転動軌跡に沿った凹溝を形成してもよい。詳細は説明しないが、牽引車４の着脱に伴って電磁ギャップ８内にパドル１５の挿脱する際には、第１実施形態の規制ローラ２２に代えて、図５の矢印のように固定軸３１をインレット７に対して着脱操作すればよい。
【００２８】以上のように本実施形態の電気自動車では、規制ローラ２２に代えて固定軸３１が同様の機能を果たすことから、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。更に、ボール軸受３２によりパドル１５の上下方向への位置変位も規制することから、パドル１５とインレット７との干渉によるこじりの発生を一層確実に防止できると共に、相対向するコア９，１６の両端面９ａ，１６ａが正規の間隔に保持されるため、間隔の不適切による電力の伝達効率の低下もより確実に防止できる。
【００２９】以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、発電機２０及びエンジン２１からなる発電ユニットを牽引車４に搭載したが、他の発電手段でもよく、例えば燃料電池を牽引車４に搭載し、その発電電力を電気自動車１側に供給するようにしてもよい。
【００３０】又、上記実施形態では、電気自動車１側にインレット７を設け、牽引車４側にパドル１５を設けたが、両者を逆転させてもよいし、インレット７やパドル１５の構成を変更してもよく、例えばパドル１５の位置変位を防止するための第１実施形態の規制ローラ２２、第２実施形態の固定軸３１を省略してもよい。この場合であっても、パドル１５はパドルステー１４により垂直軸線Ｌと一致する正規位置に保持されるため、インレット７とパドル１５の干渉によるこじりや、コア９，１６の位置ずれによる伝達効率の低下等を防止可能である。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明の電気自動車によれば、右左折の際の自車と牽引車との角度変化を電気的な接続部分で無理なく許容して、その破損を未然に防止することができる。請求項２の発明の電気自動車によれば、請求項１の発明に加えて、非接触型コネクタの接続及び分離を簡単に行うことができ、ひいては、牽引車の着脱作業全体を容易化することができる。
【００３２】請求項３の発明の電気自動車によれば、請求項２の発明に加えて、右左折の際のインレットとパドルの水平方向の位置変位を防止して、両部材の干渉によるこじりや、磁性材の重複部分の位置ずれによる伝達効率の低下等を未然に防止することができる。

【出願人】	【識別番号】０００００６２８６【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社【住所又は居所】東京都港区芝五丁目３３番８号
【出願日】	平成１３年１１月１６日（２００１．１１．１６）
【代理人】	【識別番号】１０００９００２２【弁理士】【氏名又は名称】長門侃二
【公開番号】	特開２００３－１５８８０２（Ｐ２００３－１５８８０２Ａ）
【公開日】	平成１５年５月３０日（２００３．５．３０）
【出願番号】	特願２００１－３５１７６１（Ｐ２００１－３５１７６１）