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公開番号2025008386
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2023110524
出願日2023-07-05
発明の名称接触ユニット
出願人株式会社ExH
代理人
主分類H02J 7/00 20060101AFI20250109BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】屋内外を問わず、移動体に対して給電することを容易ならしめる電力給電用接触ユニット及びそのメンテナンス用プローブを提供する。
【解決手段】電力給電システムにおいては、充電器1の中央部にスロット6を開け、そのスロット6を可動壁29が塞いでいる。充電器1自体は絶縁体であり、移動壁29は金属体であるが、通電されていない。街中に置かれて、人が触っても感電することはなく、スロット6が塞がれているため、ゴミ等の侵入はない。スロット6または移動壁29の周囲にゴムパッキング又はブラシ等が必要に応じて装着されている。外力を受けて、移動壁29は、受動的又は能動的に引き込まれ、スロットの側壁にある送電電極5が見えている。通常は、移動壁は閉じているため、人がゴミを差し込むとか、送電電極5に触ることはできない。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
移動体がスロット付き充電器に近接し、プローブをスロットに挿入して充電を受ける接触ユニットにおいて、
移動体側プローブ基板の略先端部の両面に低融点金属が配設された受電電極を有し、移動体側電池充電器を含む負荷に接続されるとともに、移動体制御器は通信信号を送受するためにＨＰＦを介してプローブに接続されている。
前記プローブがスロット低部まで押し込まれた段階で、スロット内側壁の両面に付けられた低融点金属が配設された送電電極と前記プローブの受電電極が対面する。
送電電極は、充電器側の送電回路と接続され、充電制御器とは通信信号を送受するためにＨＰＦを介して接続されている。
前記プローブがスロット低部まで押し込まれ、プッシュスイッチがＯｎされて押圧機構が動作して、送電電極と受電電極は押圧され、送電電極と受電電極が、低融点金属の酸化膜を破壊して接触し、低接触抵抗接続となり、大電力送電を可能とする。
移動体が満充電になった際には、充電器側に通信し、
充電器側は、送電を停止するとともに、押圧を解除し、
移動体はプローブを抜くことが可能になる
接触ユニット。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載された前記接触ユニットに、昇降機構で保持された可動壁が追加され、通常はスロットを塞いでいる。可動壁の送電電極と対面する両面に、フェルトが配設されていて、
充電制御装置は、送電電極を押圧してフェルトと接触させるとともに、昇降機構を稼働させてフェルトによって送電電極表面を清掃することが出来る
接触ユニット
【請求項３】
請求項２に記載された前記接触ユニットにおいて、前記フェルトが送電電極に接触している状態において、前記フェルトには電解液が含侵されており、可動壁が導電体であって正電位、送電電極が負電位となる電圧が印加され、
低融点金属表面の酸化膜を電気化学的に除去することが出来る
接触ユニット
【請求項４】
請求項２～３に記載された前記接触ユニットにおいて、
充電器本体内で、スロットの上部に電解液タンクが配置され、電解液タンクの底面には充電制御器から電磁的に制御可能なノズルが配置され、
スロットの下部に液ダメが配設され、
充電制御器から昇降機構を制御してフェルトをノズル位置まで移動させ、
必要に応じて電解液をフェルトに補充するとともに、
残余の電解液を液ダメに貯められる
接触ユニット
【請求項５】
請求項１～４に記載された前記接触ユニットにおいて、
送電電極及び受電電極における低融点金属は、各電極基板上に焼結金属を溶着し、焼結金属内に液体金属を含侵させた
接触ユニット
【請求項６】
前記請求項４および請求項５に記載の接触ユニット用のメンテナンス用プローブであり、
電解液注入、廃液回収、液体金属交換用の供給パイプ及び供給パイプの端部を駆動させる機能を有しており、
メンテンナンス用プローブを、スロット内に挿入し、
電解液補充用の供給パイプを前記接触ユニット内の電解液を補充用注入パイプに接続して電解液を補充し、
電解液吸引用の供給パイプを液ダメ内に下ろして、溜まった廃液を吸引するとともに、
液体金属交換用の供給パイプを液体金属含侵焼結金属の異なる２か所以上の点に接触させ、
一部の液体金属交換用の供給パイプから液体金属を供給し、他の液体金属交換用の供給パイプから液体金属を吸引して液体金属を交換する
メンテナンス用プローブ

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋内外を問わず、移動体に対して給電することを容易ならしめる電力給電用接触ユニットに関するものである。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
AI技術の進歩は、画像データの内容を認識することを可能にした。この技術の登場により、モバイル機器は自律的に動作することが可能になる。AI自体も電力を必要とし、制御性の点でも駆動方法は電池とモーターが適している。このような物として、自律的に行動可能なEV、ドローン、各種機能ロボット(デリバリ、清掃、警備、その他)が街中にあふれるようになり、社会は一変すると思われる。
【０００３】
これを実現するためには、電池を充電するインフラが必要になる。インフラに求められるのは、急速充電性であり、大容量エネルギーを短時間に充電可能にすることである。さらにこのインフラは、海岸地方で潮風に晒される屋外環境でも稼働できる必要がある。このためには、電極表面の清浄度を維持し、酸化を防いで低抵抗で接触可能とし、大電流を流せる電極性能を維持できる必要がある。このような物が、街中、道路等に標準化された給電ステーションとして多数配置されれば、移動体が活発に活動できる主要な環境要件が整うことになる。
この給電インフラは、各移動体のIDを認識して課金し、センターまたは他の移動体間との通信が可能なシステム的要件も満たす必要がある。
【０００４】
この様な給電インフラを低コストかつ高信頼性をもって実現するためには、極性選択が形状を規定する事によって容易化する必要がある。形状としてスロットを用いる。スロットが垂直に置かれた場合には挿入プローブの左右で極性を規定し、スロットが水平に置かれた場合には、挿入プローブの上下で極性を規定することにより、極性選択のための余計なセンサ、スイッチ、機構を省くことができ、低コスト化・高い信頼性に繋がる。さらに、屋外で利用する人混在環境では、人への安全性を考慮するとともに、人が容易にゴミを挿入したりする悪戯が出来ない工夫も必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１４－１４３９１２
【非特許文献】
【０００６】
e-Mobility Powerの取り組み(2021年６月４日)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、文献1を含む従来の技術は、コネクタ部の接点が、単に金属同士を接触させているため、酸化膜、表面の凹凸を介した接触となっており、抵抗が下げ止まっている。このため、急速充電する際に発熱し、エネルギー効率の低下を招いている。特に、急速に開発が進んでいる急速充電が可能な全個体電池の登場により、短時間で大きなエネルギーを電池に充電可能にする性能が求められるが、十分に対応できていない。
さらに、EVのみならず、屋外で移動体に対して容易に急速充電可能な簡易・高信頼性・安全・自動給電可能な給電ポートを提供することである。
【０００８】
本発明は、この様な状況に鑑みてなされたものであり、従来からある接触方式の給電技術を見直し、スロットにプローブを挿入するという簡易かつ低接触抵抗な接触方式により大電流を流して急速充電する屋外設置型ターミナル技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る電力給電コネクタは、
大地に対するスロットの位置関係から、極性を規定した送電電極と、
その送電電極を備えたスロットに挿入し、送電電極に接触する受電電極を備えたプローブと、
送電電極及び受電電極の表面に低融点金属を配設した電極を備え、
スロットの電極と、挿入されたプローブの電極を押圧する押圧機構により、接触抵抗が大きく低減でき、
電極が外気からの埃等によって汚れにくく、汚れても洗浄でき、電極表面の酸化膜が除去できる機能を備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
従来からあるEV用充電ターミナルでは、給電経路長が長く、低接触圧接点を用い、金属酸化膜の制御も行っていないため、抵抗値が下げ止まって発熱している。さらに、人が手で挿入する形態であるため、自動運転EVに対応していない。
一方、非接触給電技術の適用も検討されているが、磁気的な結合を用いているため、漏洩磁界が大きく環境等に影響を与えるため、出力が限られている。さらに、インバータや整流器を用いるため、システム規模が大きくなりコストもかさむ。コイルには銅を用いるが、銅資源の余裕度は低く世界全体を非接触給電方式で統一することはできないと思われる。
一方、電池は性能が向上してきており、急速充電性能が求められているにもかかわらず、在来の方法では発熱するため冷却系が付けられ、エネルギー効率を低下させている。
さらに、EVだけでなく、ドローン、デリバリロボット、AGV等への街中給電も必要とされてきており、屋外対応、急速充電性、低コスト性、安全性、操作の容易性、非放射性、低銅資源消費等を備えたものが求められてきている。
今回提案する発明は、コネクタ部分において、これらの要件を満足するものである。既存のパワーユニットと結び付けて使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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