特許 7540414 雌端子及び端子接続構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-19

(45)【発行日】2024-08-27

(54)【発明の名称】雌端子及び端子接続構造

(51)【国際特許分類】

   H01R 13/533 20060101AFI20240820BHJP

   H01R 13/10 20060101ALI20240820BHJP

   B60L 53/16 20190101ALN20240820BHJP

【ＦＩ】

H01R13/533 A

H01R13/10 Z

B60L53/16

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021152196

(22)【出願日】2021-09-17

(65)【公開番号】P2023044266

(43)【公開日】2023-03-30

【審査請求日】2023-10-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】川原 寿人

【審査官】▲高▼橋 杏子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１９７６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１９２４４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０４－０３４７５９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１３－１４３１８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－００５４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１１０６５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０４１５４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｒ １２／００－１２／９１

Ｈ０１Ｒ １３／１０－１３／１４

Ｈ０１Ｒ １３／４０－１３／５３３

Ｈ０１Ｒ ２４／００－２４／８６

Ｂ６０Ｌ １／００－ ３／１２

Ｂ６０Ｌ ７／００－１３／００

Ｂ６０Ｌ １５／００－５８／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

雄端子に接続可能な雌端子であって、
前記雄端子は、冷却液によって冷却可能であり、
前記雌端子は、
前記雄端子に電気的に接続可能な雌端子本体と、
前記冷却液の冷熱を伝達する熱伝達部材と、を備え、
前記雌端子本体は、
前記雄端子を受け入れる受入空間を形成する空間形成部と、
前記受入空間の内側に向かって前記空間形成部から突出するとともに、前記雄端子に電気的に接触する接触部と、を有し、
前記熱伝達部材は、電気絶縁性を有するとともに前記受入空間内に配置されており、前記受入空間に挿入された前記雄端子が前記接触部及び当該熱伝達部材に接触した状態において前記雄端子及び前記雌端子間に通電されたときに前記冷却液の冷熱を前記雌端子本体に伝達する、雌端子。

【請求項2】

前記熱伝達部材は、
前記雄端子に接触する内側部材と、
前記内側部材と前記空間形成部との間に介在する外側部材と、を有し、
前記外側部材は、電気絶縁性材料からなる、請求項１に記載の雌端子。

【請求項3】

前記雌端子本体は、前記空間形成部につながっており、ケーブルと接続される接続部をさらに有し、
前記外側部材は、
前記雄端子と前記接続部との間に配置された底壁と、
前記底壁の周縁部につながっており、前記内側部材を包囲する周壁と、を有する、請求項２に記載の雌端子。

【請求項4】

前記底壁は、前記接続部に固定されている、請求項３に記載の雌端子。

【請求項5】

前記熱伝達部材を介した前記雄端子及び前記空間形成部間の接触抵抗は、前記熱伝達部材を介していない前記雄端子及び前記雌端子本体間の接触抵抗の１００倍以上である、請求項１から４のいずれかに記載の雌端子。

【請求項6】

雄端子と前記雄端子に接続可能な雌端子とを備える端子接続構造であって、
前記雄端子は、冷却液によって冷却可能であり、
前記雌端子は、
前記雄端子に電気的に接続可能な雌端子本体と、
前記冷却液の冷熱を伝達する熱伝達部材と、を備え、
前記雌端子本体は、
前記雄端子を受け入れる受入空間を形成する空間形成部と、
前記受入空間の内側に向かって前記空間形成部から突出するとともに、前記雄端子に電気的に接触する接触部と、を有し、
前記熱伝達部材は、電気絶縁性を有するとともに前記受入空間内に配置されており、前記受入空間に挿入された前記雄端子が前記接触部及び当該熱伝達部材に接触した状態において前記雄端子及び前記雌端子間に通電されたときに前記冷却液の冷熱を前記雌端子本体に伝達する、端子接続構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、雌端子及び端子接続構造に関する。

【背景技術】

【0002】

設備側の充電コネクタと車両側の充電インレットとの接続部は、通電時に接触抵抗に起因して発熱する。このことは、大電流（例えば４００Ａ）によって急速充電が行われる場合に特に顕著となる。このため、充電コネクタ又は充電インレットが水等の冷却液によって冷却されることがある。例えば、特開２０１９－１９２４４６号公報には、冷却機構を備える雌端子を有するコネクタが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１９２４４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特開２０１９－１９２４４６号公報に見られるようなコネクタでは、高い冷却性能を有していることが望ましい。このことは、充電インレット及び充電コネクタ間の通電時に限られず、雄端子及び雌端子の接続構造において広く妥当する。

【0005】

本開示の目的は、冷却性能を高めることが可能な雌端子を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一局面に従った雌端子は、雄端子に接続可能な雌端子であって、前記雄端子及び前記雌端子の少なくとも一方は、冷却液によって冷却可能であり、前記雌端子は、前記雄端子に電気的に接続可能な雌端子本体と、前記冷却液の冷熱を伝達する熱伝達部材と、を備え、前記雌端子本体は、前記雄端子を受け入れる受入空間を形成する空間形成部と、前記受入空間の内側に向かって前記空間形成部から突出するとともに、前記雄端子に電気的に接触する接触部と、を有し、前記熱伝達部材は、電気絶縁性を有するとともに前記受入空間内に配置されており、前記受入空間に前記雄端子が挿入されたときに前記雄端子及び前記空間形成部に熱的に接触する。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、冷却性能を高めることが可能な雌端子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】車両に充電している状態を概略的に示す図である。

【図2】雄端子と雌端子との接続構造を概略的に示す断面図である。

【図3】図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線での断面図である。

【図4】熱伝達部材の正面図である。

【図5】図４におけるＶ－Ｖ線での断面図である。

【図6】雌端子の変形例を概略的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

【0010】

図１は、車両に充電している状態を概略的に示す図である。なお、車両１は、例えば電気自動車である。

【0011】

車両１は、蓄電装置２と、充電インレット４と、を有している。蓄電装置２は、複数の蓄電セルを含んでいる。充電インレット４は、ケーブル３を介して蓄電装置２と接続されている。充電インレット４は、一対の雌端子２０と、一対の雌端子２０を保持するケーシング（図示略）と、有している。

【0012】

この車両１の充電インレット４に対し、充電スタンド等の設備５にケーブル６を介して接続された充電コネクタ７が接続されることにより、蓄電装置２への充電が可能となる。充電コネクタ７は、一対の雄端子１０と、一対の雄端子１０を保持するハウジング（図示略）と、を有している。

【0013】

充電インレット４の雌端子２０及び充電コネクタ７の雄端子１０の少なくとも一方は、冷却液（冷却水等）によって冷却可能である。本実施形態では、雄端子１０が冷却可能に構成されている。つまり、充電コネクタ７は、いわゆる液冷式充電コネクタである。なお、冷却液は、ケーブル６を介して設備５及び充電コネクタ７間を流れる。

【0014】

図２は、雄端子と雌端子との接続構造を概略的に示す断面図である。雄端子１０は、円柱状に形成されている。なお、図２には、雄端子１０内を流れる冷却液が矢印で示されている。充電コネクタ７は、チャオジー（ChaoJi）規格に基づいていてもよい。

【0015】

雌端子２０は、雄端子１０に接続可能である。雌端子２０は、雌端子本体１００と、熱伝達部材２００と、を有している。

【0016】

雌端子本体１００は、雄端子１０に電気的に接続可能である。雌端子本体１００は、雄端子１０に接続された状態において、電流の経路を構成する。雌端子本体１００は、接続部１１０と、空間形成部１２０と、接触部１３０と、を有している。

【0017】

接続部１１０は、ケーブル３に接続される部位である。接続部１１０は、円柱状に形成されている。ただし、接続部１１０の形状は、円柱状に限られない。

【0018】

空間形成部１２０は、雄端子１０を受け入れる受入空間Ｓを形成している。空間形成部１２０は、接続部１１０につながっている。具体的に、空間形成部１２０は、接続部１１０から接続部１１０の中心軸ＡＸと平行な方向に沿って延びている。図３に示されるように、空間形成部１２０は、中心軸ＡＸまわりに間隔を置いて配置された複数の接触片１２２を有している。本実施形態では、空間形成部１２０は、中心軸ＡＸまわりに等間隔に配置された５つの接触片１２２を有している。ただし、接触片１２２の数は、５に限られない。各接触片１２２は、雄端子１０に接触可能である。各接触片１２２は、その基端部（接触片１２２と接続部１１０との接続部）に対してその先端部が中心軸ＡＸを中心とする円の径方向に変位するように弾性変形可能である。

【0019】

接触部１３０は、雄端子１０に接触する部位である。接触部１３０は、受入空間Ｓの内側に向かって空間形成部１２０から突出している。図３に示されるように、前記径方向における接触部１３０の内側の縁部は、中心軸ＡＸに向かって凸となる用に湾曲する形状を有している。

【0020】

熱伝達部材２００は、冷却液の冷熱を相手側端子（本実施形態では雌端子本体１００）に伝達するための部材である。より詳細には、熱伝達部材２００は、雄端子１０への接触箇所を増やすことにより、雄端子１０及び雌端子本体１００間の通電時に冷却液の冷熱を雌端子本体１００に伝達するための部材である。熱伝達部材２００は、受入空間Ｓ内に配置されている。熱伝達部材２００は、雄端子１０及び雌端子本体１００に熱的に接触可能である。熱伝達部材２００は、電気絶縁性を有している。熱伝達部材２００は、受入空間Ｓに雄端子１０が挿入されたときに雄端子１０及び空間形成部１２０に熱的に接触する。熱伝達部材２００は、内側部材２１０と、外側部材２２０と、を有している。

【0021】

内側部材２１０は、雄端子１０に接触する。内側部材２１０は、金属からなる。内側部材２１０は、環状部２１２と、複数の可撓片２１４と、接点部２１６と、を有している。

【0022】

環状部２１２は、円環状に形成されている。環状部２１２の外径は、空間形成部１２０の内径よりも小さい。

【0023】

複数の可撓片２１４は、環状部２１２から環状部２１２の中心軸と平行な方向に沿って延びている。図４に示されるように、複数の可撓片２１４は、前記中心軸まわりに間隔を置いて配置されている。本実施形態では、複数の可撓片２１４は、中心軸まわりに等間隔に配置された４つの可撓片２１４を有している。ただし、可撓片２１４の数は、４に限られない。各可撓片２１４は、その基端部（可撓片２１４と環状部２１２との接続部）に対してその先端部が中心軸を中心とする円の径方向に変位するように弾性変形可能である。図５に示されるように、各可撓片２１４の内側に雄端子１０が挿入されていない状態では、各可撓片２１４の先端部は、当該可撓片２１４の基端部よりも中心軸の近くに位置している。

【0024】

接点部２１６は、各可撓片２１４の先端部から環状部２１２の中心軸に向かって突出している。接点部２１６は、雄端子１０に接触する部位である。

【0025】

外側部材２２０は、内側部材２１０と空間形成部１２０との間に介在する。外側部材２２０は、内側部材２１０と空間形成部１２０との接触を防止している。外側部材２２０は、電気絶縁性材料（ポリブチレンテレフタレートやセラミックス等）からなる。外側部材２２０は、底壁２２２と、周壁２２４と、を有している。

【0026】

底壁２２２は、円板状に形成されている。底壁２２２は、雄端子１０と接続部１１０との間に配置されている。本実施形態では、底壁２２２は、接続部１１０に固定されている。

【0027】

周壁２２４は、底壁２２２の周縁部につながっている。周壁２２４は、底壁２２２の周縁部から底壁２２２の中心軸と平行な方向に接続部１１０から離間する向きに延びる形状を有している。周壁２２４は、円筒状に形成されている。周壁２２４は、内側部材２１０を周方向の全域にわたって包囲している。周壁２２４の外周面は、空間形成部１２０の内側面に接している。

【0028】

熱伝達部材２００を介した雄端子１０及び空間形成部１２０間の接触抵抗は、熱伝達部材２００を介していない雄端子１０及び接触部１３０間の接触抵抗の１００倍以上である。このため、通電時、実質的に雄端子１０及び接触部１３０のみを通じて電流が流れる。なお、熱伝達部材２００を介した雄端子１０及び空間形成部１２０間の接触抵抗は、熱伝達部材２００の材料や厚みで調整される。

【0029】

以上に説明したように、本実施形態の雌端子２０は、雄端子１０及び空間形成部１２０に熱的に接触する熱伝達部材２００を備えているため、雄端子１０及び雌端子本体１００間の通電時に冷却液の冷熱が熱伝達部材２００を通じて相手側端子に伝達される。つまり、通電時に雄端子１０及び接触部１３０において発生した熱は、矢印ＡＲ１で示されるように、接触部１３０から雄端子１０に伝達されるとともに、矢印ＡＲ２で示されるように、熱伝達部材２００を介して空間形成部１２０から雄端子１０に伝達される。よって、冷却性能が高まる。

【0030】

上記実施形態において、図６に示されるように、底壁２２２が接続部１１０から離間した位置となるように熱伝達部材２００が受入空間Ｓに配置されていてもよい。

【0031】

また、上記実施形態では、雄端子１０が冷却可能に構成された例が示されたが、雌端子２０が冷却可能に構成されていてもよい。

【0032】

また、上記実施形態における雄端子１０及び雌端子２０の接続構造は、充電インレット４及び充電コネクタ７の接続構造に限られない。

【0033】

以上に説明した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例である。

【0034】

上記実施形態における雌端子は、雄端子に接続可能な雌端子であって、前記雄端子及び前記雌端子の少なくとも一方は、冷却液によって冷却可能であり、前記雌端子は、前記雄端子に電気的に接続可能な雌端子本体と、前記冷却液の冷熱を伝達する熱伝達部材と、を備え、前記雌端子本体は、前記雄端子を受け入れる受入空間を形成する空間形成部と、前記受入空間の内側に向かって前記空間形成部から突出するとともに、前記雄端子に電気的に接触する接触部と、を有し、前記熱伝達部材は、電気絶縁性を有するとともに前記受入空間内に配置されており、前記受入空間に前記雄端子が挿入されたときに前記雄端子及び前記空間形成部に熱的に接触する。

【0035】

この雌端子は、雄端子及び空間形成部に熱的に接触する熱伝達部材を備えているため、雄端子及び雌端子本体間の通電時に冷却液の冷熱が熱伝達部材を通じて相手側端子に伝達される。よって、冷却性能が高まる。

【0036】

また、前記熱伝達部材は、前記雄端子に接触する内側部材と、前記内側部材と前記空間形成部との間に介在する外側部材と、を有していてもよい。この場合において、前記外側部材は、電気絶縁性材料からなることが好ましい。

【0037】

また、前記雌端子本体は、前記空間形成部につながっており、ケーブルと接続される接続部をさらに有していてもよい。前記外側部材は、前記雄端子と前記接続部との間に配置された底壁と、前記底壁の周縁部につながっており、前記内側部材を包囲する周壁と、を有していてもよい。

【0038】

この場合において、前記底壁は、前記接続部に固定されていることが好ましい。

【0039】

このようにすれば、雌端子本体に対する熱伝達部材の位置が決定される。

【0040】

また、前記熱伝達部材を介した前記雄端子及び前記空間形成部間の接触抵抗は、前記熱伝達部材を介していない前記雄端子及び前記雌端子本体間の接触抵抗の１００倍以上であることが好ましい。

【0041】

このようにすれば、通電時、実質的に雄端子及び接触部のみを通じて電流が流れる。

【0042】

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

【符号の説明】

【0043】

１ 車両、２ 蓄電装置、３ ケーブル、４ 充電インレット、５ 設備、６ ケーブル、７ 充電コネクタ、１０ 雄端子、２０ 雌端子、１００ 雌端子本体、１１０ 接続部、１２０ 空間形成部、１２２ 接触片、１３０ 接触部、２００ 熱伝達部材、２１０ 内側部材、２１２ 環状部、２１４ 可撓片、２１６ 接点部、２２０ 外側部材、２２２ 底壁、２２４ 周壁、ＡＸ 中心軸、Ｓ 受入空間。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】