(57)【要約】  本発明は、電気自動車充電の分野に関するものである。本発明は、充電ステーションと電気自動車とに取り付けられるのに適した電気機械結合アセンブリの安全システムに関するものである。本発明はまた、対応する電気機械結合アセンブリおよび充電ステーション、ならびに電気自動車を充電ステーションに電気機械的に結合するための方法にも関するものである。本発明による安全システム（４１）は、結合アセンブリの第１の接続部分（１２）に固定された検出可能要素（４１１）と、第２の接続部分（２２）に固定されたセンサ（４１２）であって、検出可能要素（４１１）が近接して位置しているかどうか検出するように構成された、センサ（４１２）と、折り畳み位置から近接位置までの第１の接続部分の移動を最大振幅Ｆ１ｍａｘより低い振幅の力で駆動するように配置されており、近接位置から接続位置までの第１の接続部分の移動を前記最大振幅Ｆ１ｍａｘより高い振幅の力で制御する制御部（４１３）と、を含む。
2019504599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電ステーション（２０）および電気自動車（１０）に装備することができる電気機械結合アセンブリ（４０；５０）のための安全システム（４１）であって、前記電気機械結合アセンブリ（４０；５０）は、
第１の接続部分（２２、５２）と、
第２の接続部分（１２、５１）であって、前記第１の接続部分と前記第２の接続部分とは電気的、機械的に相互に結合できるように配置されている、前記第２の接続部分（１２、５１）と、
前記第１の接続部分（２２、５２）を前記第２の接続部分（１２、５１）に対して、前記接続部分（１２、２２、５１、５２）が相互に結合される接続位置と前記接続部分（１２、２２、５１、５２）が相互に結合されない後退位置との間で移動させることができるように配置されたアクチュエータ（２３）と
を含み、
前記安全システム（４１）は、
前記接続部分（１２、２２、５１、５２）の一方にしっかりと固定された、検出可能要素（４１１）と、
他方の前記接続部分（２２、１２、５２、５１）にしっかりと固定されたセンサ（４１２）であって、前記センサ（４１２）は、前記検出可能要素（４１１）が前記センサ（４１２）の所定の近傍（４１４）内に位置するときの、検出値と呼ばれる値と、前記検出可能要素（４１１）が前記センサ（４１２）の前記所定の近傍（４１４）外に位置するときの、非検出値と呼ばれる値とを有する検出信号を提供するように構成されており、前記検出可能要素（４１１）と前記センサ（４１２）とは、前記第１の接続部分（２２、５２）が前記後退位置と前記接続位置との中間の、近接位置と呼ばれる位置に位置するときに、前記センサ（４１２）が前記検出値を有する検出信号を提供するように配置されている、前記センサ（４１２）と、
前記検出信号の関数として前記アクチュエータを駆動するように配置された制御部（２４、４１３）であって、前記制御部（２４、４１３）は、前記後退位置から前記近接位置までの前記第１の接続部分（２２、５２）の移動を、最大振幅Ｆ１ｍａｘ以下の振幅の力で制御し、前記近接位置から前記接続位置までの前記第１の接続部分（２２、５２）の移動を、前記最大振幅Ｆ１ｍａｘより大きい振幅の力で制御する、前記制御部（２４、４１３）と
を含む、安全システム（４１）。
【請求項２】
前記制御部（２４、４１３）は、前記第１の接続部分（２２、５２）の前記近接位置から前記接続位置までの移動を、最小振幅Ｆ２ｍｉｎより大きい振幅の力で制御するように配置されており、前記最小振幅Ｆ２ｍｉｎは前記最大振幅Ｆ１ｍａｘより大きい、請求項１に記載の安全システム（４１）。
【請求項３】
前記最小振幅Ｆ２ｍｉｎは３５０Ｎ以上、例えば４５０Ｎ程度である、請求項２に記載の安全システム（４１）。
【請求項４】
前記センサ（４１２）は前記第１の接続部分（２２、５２）にしっかりと固定されており、前記検出可能要素（４１１）は前記第２の接続部分（１２、５１）にしっかりと固定されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の安全システム（４１）。
【請求項５】
前記第１の接続部分（２２、５２）はオス要素（２２１、２２２、５２１）を含み、前記第２の接続部分（１２、５１）はメス要素（１２１、１２２、５１１）を含み、前記メス要素（１２１、１２２、５１１）は結合時に前記オス要素（２２１、２２２、５２１）を受けることができるように配置されており、前記検出可能要素（４１１）および前記センサ（４１２）は、前記近接位置において、前記オス要素（２２１、２２２、５２１）が前記メス要素（１２１、１２２、５１１）に部分的に結合されるように配置されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の安全システム（４１）。
【請求項６】
前記オス要素は、端と端をつないで配置された第１の管（２２１）と第２の管（２２２）とを含み、前記第１の管（２２１）は第１の直径（Ｄ１）を有し、前記第２の管（２２２）は、前記第１の直径（Ｄ１）より厳密に小さい第２の直径（Ｄ２）を有し、前記メス要素は、端と端をつないで配置された第１の内腔（１２１）と第２の内腔（１２２）とを含み、前記第１の内腔（１２１）は第３の直径（Ｄ３）を有し、前記第２の内腔（１２２）は前記第３の直径（Ｄ３）および前記第１の直径（Ｄ１）よりも厳密に小さい第４の直径（Ｄ４）を有し、前記オス要素（２２１、２２２）と前記メス要素（１２１、１２２）とは、前記接続位置において、前記第１の管（２２１）が前記第１の内腔（１２１）に挿入され、前記第２の管（２２２）が前記第２の内腔（１２２）に挿入されるように配置されており、前記検出可能要素（４１１）および前記センサ（４１２）は、前記近接位置において、前記第２の管（２２２）が前記第１の内腔（１２１）に少なくとも部分的に挿入されるように配置されている、請求項５に記載の安全システム（４１）。
【請求項７】
前記検出可能要素（４１１）および前記センサ（４１２）は、前記近接位置において、前記第２の管（２２２）が前記第２の内腔（１２２）に部分的に挿入されるように配置されている、請求項６に記載の安全システム（４１）。
【請求項８】
前記センサ（４１２）は前記第２の管（２２２）の自由端に位置しており、前記検出可能要素（４１１）は、前記第１の内腔（１２１）と前記第２の内腔（１２２）との間の接合部に位置している、請求項６又は７に記載の安全システム（４１）。
【請求項９】
前記オス要素は単一の管（５２１）を含み、前記メス要素は単一の内腔（５１１）を含み、前記オス要素および前記メス要素は、前記近接位置において、前記管（５２１）が前記内腔（５１１）に部分的に挿入されるように配置されている、請求項５に記載の安全システム（４１）。
【請求項１０】
前記検出可能要素（４１１）は磁石を含み、前記センサ（４１２）は磁気センサを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の安全システム（４１）。
【請求項１１】
前記検出可能要素（４１１）は無線周波数識別タグを含み、前記センサ（４１２）は無線周波数識別リーダを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の安全システム（４１）。
【請求項１２】
前記検出可能要素（４１１）は、前記電気自動車（１０）に搭載されており、前記検出可能要素（４１１）が前記センサ（４１２）に対して前記所定の近傍内に位置するときに前記電気自動車の識別情報を前記センサ（４１２）に送信するように配置されている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の安全システム（４１）。
【請求項１３】
前記最大振幅Ｆ１ｍａｘは１００Ｎ以下、例えば７０Ｎ程度である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の安全システム（４１）。
【請求項１４】
充電ステーション（２０）および電気自動車（１０）に装備することができる電気機械結合アセンブリ（４０；５０）であって、前記電気機械結合アセンブリ（４０；５０）は、
第１の接続部分（２２、５２）と、
第２の接続部分（１２、５１）であって、前記第１の接続部分と前記第２の接続部分とは電気的、機械的に結合できるように配置される、前記第２の接続部分（１２、５１）と、
前記第１の接続部分（２２、５２）を前記第２の接続部分（１２、５１）に対して、前記接続部分（１２、２２、５１、５２）が相互に結合される接続位置と前記接続部分（１２、２２、５１、５２）が相互に結合されない後退位置との間で移動させることができるように配置されたアクチュエータ（２３）と、
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の安全システム（４１）と
を含む、電気機械結合アセンブリ（４０；５０）。
【請求項１５】
前記アクチュエータ（２３）は、前記第１の接続部分（２２、５２）を前記第２の接続部分（１２、５１）に対して並進運動によって移動させることができるように配置されており、前記オス要素（２２１、２２２、５２１）と前記メス要素（１２１、１２２、５１１）とはこの並進運動によって結合することができる、請求項５に記載の安全システム（４１）を含む、請求項１４に記載の電気機械結合アセンブリ（４０；５０）。
【請求項１６】
前記接続位置における前記第１の接続部分（２２、５２）の位置決めを検出するように配置された移動終了センサをさらに含む、請求項１４又は１５に記載の電気機械結合アセンブリ（４０；５０）。
【請求項１７】
電気自動車（１０）に電気エネルギーを充電するための充電ステーション（２０）であって、前記充電ステーション（２０）は、
給電源と、
前記給電源に電気的に接続された、前記電気自動車（１０）の第２の接続部分（１２、５１）と電気的、機械的に結合可能な第１の接続部分（２２、５２）と、
前記第１の接続部分（２２、５２）を前記第２の接続部分（１２、５１）に対して、前記接続部分（１２、２２、５１、５２）が相互に結合される接続位置と前記接続部分（１２、２２、５１、５２）が相互に結合されない後退位置との間で移動させることができるように配置されたアクチュエータ（２３）と、
前記第１の接続部分（２２、５２）にしっかりと固定されたセンサ（４１２）であって、前記第２の接続部分（１２、５１）にしっかりと固定された検出可能要素（４１１）が前記センサ（４１２）の所定の近傍（４１４）内に位置するときの、検出値と呼ばれる値と、前記検出可能要素（４１１）が前記センサ（４１２）の前記所定の近傍（４１４）外に位置するときの、非検出値と呼ばれる値とを有する検出信号を提供するように構成されており、前記センサ（４１２）は前記検出可能要素（４１１）に対して、前記第１の接続部分（２２、５２）が前記後退位置と前記接続位置との中間の、近接位置と呼ばれる位置に位置するときに、前記センサ（４１２）が前記検出値を有する検出信号を提供するように配置されている、前記センサ（４１２）と、
前記検出信号の関数として前記アクチュエータ（２３）を駆動するように配置された制御部（２４、４１３）であって、前記制御部（２４、４１３）は、前記後退位置から前記近接位置までの前記第１の接続部分（２２、５２）の移動を、最大振幅Ｆ１ｍａｘ以下の振幅の力で制御し、前記近接位置から前記接続位置までの前記第１の接続部分の移動を、前記最大振幅Ｆ１ｍａｘより大きい振幅の力で制御する、前記制御部（２４、４１３）と
を含む、充電ステーション（２０）。
【請求項１８】
電気自動車（１０）と充電ステーション（２０）との電気機械結合のための方法であって、前記充電ステーション（２０）は、
給電源と、
前記給電源に電気的に接続され、前記電気自動車（１０）の第２の接続部分（１２、５１）に電気的、機械的に結合される接続位置と、前記第２の接続部分に結合されない後退位置と、前記後退位置と前記接続位置との間の中間位置に位置する近接位置と呼ばれる位置とを有することができる、第１の接続部分（２２、５２）と
を含み、
前記結合方法は、前記第１の接続部分（２２、５２）を前記第２の接続部分（１２、５１）に対して、前記後退位置と前記近接位置との間では最大振幅Ｆ１ｍａｘ以下の振幅の力で、前記近接位置と前記接続位置との間では前記最大振幅Ｆ１ｍａｘより大きい振幅の力で移動させるステップを含む、方法。
【請求項１９】
前記第１の接続部分（２２、５２）を前記第２の接続部分（１２、５１）に対して移動させる前記ステップの間に、前記接続部分（１２、２２、５１、５２）の一方にしっかりと固定されたセンサ（４１２）と、他方の前記接続部分（２２、１２、５２、５１）にしっかりと固定された検出可能要素（４１１）であって、前記センサ（４１２）が検出することのできる前記検出可能要素とを使用して前記第１の接続部分（２２、５２）が前記中間位置に位置決めされているか否かが確認される、モニタリングステップを含む、請求項１８に記載の結合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車（electric vehicle）の充電の分野に関する。より具体的には、本発明は、充電ステーションからの電気自動車の充電を可能にする電気機械結合のための自動装置の分野に関する。本発明は特に電気自動車の、より具体的にはバスや路面電車などの公共輸送車両の充電を可能にする自動装置に適用される。より具体的には、本発明は、充電ステーションおよび電気自動車に装備することができる、電気機械結合アセンブリのための安全システムに関する。また本発明は、対応する電気機械結合アセンブリおよび充電ステーション、ならびに充電ステーションに対する電気自動車のための結合（または接近）方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
電気ドライブトレーンを含む電気自動車は、従来、例えば電気化学式や静電容量式の、少なくとも１つのエネルギー貯蔵装置を搭載している。エネルギー貯蔵装置へのエネルギーの充電は、車両に搭載されたエネルギー変換器を介して行うことができる。このエネルギー変換器は、特に、制動段階における車両の運動エネルギーを回収するように配置することができる。また貯蔵装置へのエネルギーの充電は、例えば、乗客の乗降のために設けられた停車駅に配置された充電ステーションから行うこともできる。ほとんどの場合、充電ステーションと電気自動車との間の電気エネルギーの伝達は、充電ステーションと電気自動車との間で分割された電気機械結合アセンブリによって行われる。電気機械結合アセンブリは、充電ステーションの給電源に電気的に接続された第１の接続部分と、車両のエネルギー貯蔵装置に電気的に接続された第２の電気接続部分とを含む。これらの接続部分は、充電ステーションとエネルギー貯蔵装置とを電気的に接触させるように機械的に結合することができ、充電電流を流すことができる。
【０００３】
充電を容易にし、特にあらゆる人間の介入を回避するために、電気機械結合動作、より一般的には電気自動車を充電するのに必要なすべての動作を自動化することが可能である。よって一般に電気機械結合アセンブリは、接続部分の一方を他方の接続部分に対して移動させるように配置されたアクチュエータと、アクチュエータを自動化された方法で、例えば充電命令に従って駆動するように配置された制御部とを含む。一例として、欧州特許第１９３８４３８号には、車両の屋根上に配置された、充電ステーションが装備するソケットに接続するための伸縮アームを含む電気機械結合アセンブリが記載されている。
【０００４】
最新技術の電気機械結合アセンブリの欠点は、結合を確立するための可動要素（オスまたはメス）の固定要素（それぞれオスまたはメス）への接近段階において、オス要素とメス要素との間に異物が導入されうるリスクがあることである。異物は、特に、オス要素とメス要素との間の結合、またはこれらの要素間の接続を妨げる可能性がある。また異物は、人間または動物の手足または手足の一部である可能性もある。よって、正しくない結合のリスクに加えて、傷害のリスクも加わる。これらのリスクを制限するために、オス部分とメス部分との結合は、特定の制約条件で行われなければならず、いくつかの国では基準により規制されている。
【０００５】
電気自動車の充電のコンテキストにおいては、電気機械結合アセンブリを閾値高さよりも高い高さに設置することによって傷害のリスクおよび損傷のリスクを制限することができる。バスや路面電車タイプの公共輸送車両の場合、この閾値高さは、ユーザの手がメス要素に導入されないように、例えば２．７０ｍに設定される。しかし、このような高さの設備は車両の最低限の高さを必要とし、この高さが、車両が走行しなければならない特定のルート、例えば、高さ制限アクセス（トンネル、橋梁）を含むルートなどと相容れない可能性がある。電気機械結合アセンブリを閾値高さより上に設置できない場合、可動要素を固定要素の方へと移動させる間に加えられる力の最大強度を設定することによって傷害のリスクを制限することが可能である。この最大強度は、たとえ挟み込みが発生した場合でもユーザに傷害を負わせないように、例えば７０Ｎである。しかし、オス要素とメス要素との正しい結合には一般に、挿入力と呼ばれる比較的大きな力が必要であり、この力の強度は、例えば８００Ｎを超える可能性がある。特に、このような力が推奨されるのは、電気自動車が充電ステーションに対してそれ自体のおおよその位置決めをすることしかできず、オス要素とメス要素との整合が不完全であることが原因である。さらに、結合部の有効な結合を行う必要が重要とされるのは、電気自動車を充電するために比較的大きなアンペア数の電流が結合部を流れることによるものである。
【０００６】
強い挿入力を可能にしつつ結合アセンブリを比較的低い高さに位置決めする１つの解決策は、可動要素の支持体、例えば充電ステーションに対して可動要素の位置を決定し、そこから車両に対する可動要素の位置を推定することであろう。特に、可動要素が道路の長手方向軸に垂直な軸に沿って移動される場合には、固定要素に対する可動要素の位置を、この軸に沿った可動要素の変位距離から決定することができる。次いで、正しい結合を確実にするために、可動要素を、第１に比較的限定された力で、第２により大きな力で移動させることができる。しかし、電気自動車の位置決めは連続した充電ごとに変動するリスクがあることによるリスクが存在する。よって、車両が充電ステーションに近すぎた場合、力が増加する位置に到達しないリスクがある。逆に、車両の位置が充電ステーションから遠すぎた場合、オス要素とメス要素との間に異物が挿入されるのに十分な空間がある間に力が増加する位置に到達する。
【０００７】
米国特許出願公開第２００９／０７９３８８号には、メス要素の位置を検出し、オス要素がメス要素と正確に結合するようにオス要素の移動を調整する手段を含む接続装置が記載されている。接続装置は、障害物の存在を検出し、それに反応してオス要素を後退させ、または障害物を回避するように配置することができる。この解決策は、アクチュエータおよび比較的複雑な検出手段の使用を伴う。特に、検出手段は、メス要素を障害物と区別することができなければならない。障害物を回避することが求められる場合、アクチュエータは、いくつかの並進運動および／または回転運動からなる複雑な運動を行うことができなければならない。よって、結合アセンブリは、比較的複雑であり、製造コストがかかる。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の目的は、特に、２つの相補的な接続要素を正しく結合すること、すなわち、結合時の物品および人間の安全を保証しつつ、十分な挿入力を加えることを可能にする電気機械結合アセンブリのための安全システムを提案することによって上述した欠点の全部または一部を克服することである。この目的のために、本発明は、電気機械結合アセンブリの接続部分の一方に検出可能要素に装備し、他方の接続部分に、検出可能要素が近接して位置するか否か判定するように構成されたセンサを装備することを提案する。検出可能要素およびセンサは接続部分上に、接続部分間の異物の挿入を防ぐために、接続部分が相互に十分に近いときにのみ検出が動作するように配置されている。可動接続部分はその場合、第１段階では比較的低強度の力で、第２段階ではより大きい力で移動させることができ、異物の導入のリスクは限定され、または存在しない。
【０００９】
より具体的には、本発明の主題は、充電ステーションおよび電気自動車に装備することができる、電気機械結合アセンブリのための安全システムである。本安全システムを装備するための電気機械結合アセンブリは、
第１の接続部分と、
第２の接続部分であって、第１の接続部分と第２の接続部分とは電気的、機械的に相互に結合できるように配置されている、第２の接続部分と、
第１の接続部分を第２の接続部分に対して、接続部分が相互に結合される接続位置と接続部分が相互に結合されない後退位置との間で移動させることができるように配置されたアクチュエータと
を含むことができる。
本安全システムは、
接続部分の一方にしっかりと固定された、検出可能要素と、
他方の接続部分にしっかりと固定されたセンサであって、センサは、検出可能要素がセンサの所定の近傍内に位置するときの、検出値と呼ばれる値と、検出可能要素がセンサの所定の近傍外に位置するときの、非検出値と呼ばれる値とを有する検出信号を提供するように構成されており、検出可能要素とセンサとは、第１の接続部分が後退位置と接続位置との中間の、近接位置と呼ばれる位置に位置するときに、センサが前記検出値を有する検出信号を提供するように配置されている、センサと、
前記検出信号の関数としてアクチュエータを駆動するように配置された制御部であって、制御部は、後退位置から近接位置までの第１の接続部分の移動を、最大振幅Ｆ１ｍａｘ以下の振幅の力で制御し、近接位置から接続位置までの第１の接続部分の移動を、最大振幅Ｆ１ｍａｘより大きい振幅の力で制御する、制御部と
を含む。
【００１０】
センサの所定の近傍は、例えば、センサを中心とし、所定の半径を有する球によって範囲を定められる。半径は例えば５０ｍｍである。実際には、センサの周囲および使用される検出技術は一般に、この所定の近傍についてより複雑な輪郭を定義する。
【００１１】
後退位置では、センサは、検出されないように検出可能要素から十分に離れる。その場合センサは、非検出値を有する信号を提供する。
【００１２】
近接位置は、後退位置と接続位置との間の中間位置に対応する。近接位置は、センサによる検出可能要素の検出によって決定される。よって、近接位置は常に、２つの接続部分間の１つの同じ相対位置に対応し、または任意選択で、接続部分間の相対位置の１つの同じセットに対応する。接続部分の結合が接続部分の一方の並進運動によって行われる場合には、中間位置はその接続部分の特定の移動量によって定義される。この移動量は固定的に定義されず、電気自動車と充電ステーションの相対位置に依存する。
【００１３】
有利には、センサおよび検出可能要素は接続部分上に、中間位置、すなわちセンサが検出可能要素を検出する（または検出し始める）位置において、接続部分間の異物の挿入を防止するために接続部分が相互に十分に近づくように位置決めされている。
【００１４】
近接位置と接続位置との間では、第１の接続部分の移動を、この第１の接続部分の後退位置と近接位置との間の移動をもたらす力の振幅より大きい振幅の力で行うことができる。特に、制御部は、第１の接続部分の近接位置から接続位置までの移動を、最小振幅Ｆ２ｍｉｎより大きい振幅の力で制御するように配置することができる。この最小振幅Ｆ２ｍｉｎは通常、最大振幅Ｆ１ｍａｘより大きい。
【００１５】
最小振幅Ｆ２ｍｉｎは好ましくは、接続部分の正しい結合を可能にするように決定される。最小振幅Ｆ２ｍｉｎは特に、接続要素の固有の機械的制約条件、およびこれら要素の製造公差に依存しうる。最小振幅Ｆ２ｍｉｎは、例えば３５０Ｎ以上、例えば４５０Ｎ程度である。
【００１６】
特定の実施形態によれば、センサは第１の接続部分にしっかりと固定されており、検出可能要素は第２の接続部分にしっかりと固定されている。この実施形態は、接続部分の結合が第１の接続部分の移動によって行われる場合に特に有益である。センサはその場合、電気自動車と充電ステーションとの間のデータリンク（有線または無線）なしでアクチュエータに検出情報を提供することができる。
【００１７】
第１の接続部分は例えばオス要素を含み、第２の接続部分はメス要素を含む。メス要素はその場合、結合時にオス要素を受けることができるように配置されている。好ましくは、検出可能要素およびセンサは、近接位置において、オス要素がメス要素に部分的に挿入されるように配置されている。接続部分間の近接の概念はその場合、オス要素のメス要素への部分的な挿入に対応する。
【００１８】
特定の実施形態によれば、オス要素は、任意選択で同軸に、端と端をつないで配置された第１の管と第２の管とを含み、第１の管は第１の直径を有し、第２の管は第１の直径よりも厳密に小さい第２の直径を有する。メス要素は、任意選択で同軸に、端と端をつないで配置された第１の内腔と第２の内腔とを含み、第１の内腔は第３の直径を有し、第２の内腔は第３の直径および第１の直径よりも厳密に小さい第４の直径を有し、オス要素とメス要素とは、接続位置において、第１の管が第１の内腔に挿入され、第２の管が第２の内腔に挿入されるように配置されている。第１の直径と第３の直径とは、小さい作動クリアランスを含んではいても、同一でありうる。同様に、第２の直径と第４の直径とも、小さい作動クリアランスを含んではいても、同一でありうる。検出可能要素およびセンサはその場合、近接位置において、第２の管が第１の内腔に少なくとも部分的に挿入されるように配置することができる。
【００１９】
有利には、検出可能要素およびセンサは、近接位置において、第２の管もまた第２の内腔に部分的に挿入されるように配置されている。言い換えれば、第２の管は、第１の内腔に挿入され、第２の内腔に部分的に挿入される。
【００２０】
本発明のコンテキストにおいて、オス要素のメス要素への部分的な挿入とは、オス要素が、接続位置に対応する最終移動位置に到達せずにメス要素に入っていることを意味する。
【００２１】
第１の管および第２の管は、例えば円形の断面を有する全体的に円筒形の形状を有しうる。管は、他の形状を有していてもよい。この場合には、問題の直径は、管の断面に外接する円の直径である。
【００２２】
後者の特定の実施形態によれば、センサは第２の管の自由端に配置することができ、検出可能要素は第１の内腔と第２の内腔との間の接合部に配置することができる。
【００２３】
別の特定の実施形態によれば、オス要素は第１の直径を有する単一の管を含み、メス要素は第２の直径を有する単一の内腔を含む。オス要素およびメス要素はその場合、近接位置において、管が内腔に部分的に挿入されるように配置することができる。第１の直径と第２の直径とは、小さい作動クリアランスを含んではいても、同一でありうる。
【００２４】
第１の変形実施形態によれば、センサの動作は、純粋に磁気特性に基づくものである。検出可能要素は例えば磁石を含み、センサは磁気センサを含む。この変形実施形態には、安全システムに近接して位置する導体を通る電気信号を妨害するおそれのある電磁場を導入しないという利点がある。この場合には、電気機械結合アセンブリは、以下に示すように、電気接触によって動作する移動終了センサを含むことができる。この移動終了センサの動作は、磁石の存在によって影響されない。
【００２５】
第２の変形実施形態によれば、センサの動作は、「ＲＦＩＤ」という頭字語で周知の無線周波数識別技術に基づくものである。検出可能要素は例えば無線周波数識別タグを含み、センサは無線周波数識別リーダを含む。ＲＦＩＤ技術の使用により、センサがＲＦＩＤタグを有する接続部分を識別することが可能になる。ＲＦＩＤ技術は特に、接続部分の整合能力を確認するために、または電気自動車の充電、例えば充電のために印加される電圧を変更するために使用することができる。
【００２６】
検出可能要素は、例えば、電気自動車に搭載されており、検出可能要素がセンサに対して所定の近傍内に位置するときに電気自動車の識別情報をセンサに送信するように配置されている。この識別情報は特に、電気自動車が充電ステーションでの充電に適応していること、または電気自動車がこの充電ステーションでの充電を許可されていることを確認するために使用することができる。
【００２７】
最大振幅Ｆ１ｍａｘは好ましくは、人への傷害のリスクを制限し、または防止さえするように決定される。最大振幅Ｆ１ｍａｘはより具体的には１００Ｎ以下、例えば７０Ｎ程度である。
【００２８】
また本発明の主題は、充電ステーションおよび電気自動車に装備することができる電気機械結合アセンブリでもある。本電気機械結合アセンブリは、
第１の接続部分と、
第２の接続部分であって、第１の接続部分と第２の接続部分とは電気的、機械的に結合できるように配置されている、第２の接続部分と、
第１の接続部分を第２の接続部分に対して、接続部分が相互に結合される接続位置と接続部分が相互に結合されない後退位置との間で移動させることができるように配置されたアクチュエータと、
上述した安全システムと
を含む。
【００２９】
特定の実施形態によれば、アクチュエータは、第１の接続部分を第２の接続部分に対して並進運動によって移動させることができるように配置されており、オス要素とメス要素とはこの並進運動によって結合することができる。アクチュエータは例えば、油圧シリンダやウォームタイプの機構を含む。
【００３０】
また電気機械結合アセンブリは、接続位置における第１の接続部分の位置決めを検出するように配置された、移動終了センサも含むことができる。言い換えれば、移動終了センサは、接続部分の結合段階の終了を検出するために配置されうる。この位置決め情報は特に、充電ステーションから電気自動車への電気エネルギーの伝達を開始するために使用することができる。
【００３１】
また本発明の主題は、電気自動車に電気エネルギーを充電するための充電ステーションでもある。本充電ステーションは、
給電源と、
給電源に電気的に接続された、電気自動車の第２の接続部分と電気的、機械的に結合可能な第１の接続部分と、
第１の接続部分を第２の接続部分に対して、接続部分が相互に結合される接続位置と接続部分が相互に結合されない後退位置との間で移動させることができるように配置されたアクチュエータと
第１の接続部分にしっかりと固定されたセンサであって、第２の接続部分にしっかりと固定された検出可能要素がセンサの所定の近傍内に位置するときの、検出値と呼ばれる値と、検出可能要素がセンサの所定の近傍外に位置するときの、非検出値と呼ばれる値とを有する検出信号を提供するように構成されており、前記センサは検出可能要素に対して、第１の接続部分が後退位置と接続位置との中間の、近接位置と呼ばれる位置に位置するときに、センサが検出値を有する検出信号を提供するように配置されている、センサと、
前記検出信号の関数としてアクチュエータを駆動するように配置された制御部であって、制御部は、後退位置から近接位置までの第１の接続部分の移動を、最大振幅Ｆ１ｍａｘ以下の振幅の力で制御し、近接位置から接続位置までの第１の接続部分の移動を、最大振幅Ｆ１ｍａｘより大きい振幅の力で制御する、制御部と
を含む。
【００３２】
安全システムおよび電気機械結合アセンブリに関連して説明した様々な特徴は、本充電ステーションに当てはまる。
【００３３】
最後に、本発明の主題は、電気自動車と充電ステーションとの電気機械結合のための方法であり、充電ステーションは、
給電源と、
給電源に電気的に接続され、電気自動車の第２の接続部分に電気的、機械的に結合される接続位置と、第２の接続部分に結合されない後退位置と、後退位置と接続位置との間の中間位置に位置する近接位置と呼ばれる位置とを有することができる、第１の接続部分と
を含む。
本結合方法は、第１の接続部分を第２の接続部分に対して、後退位置と近接位置との間では最大振幅Ｆ１ｍａｘ以下の振幅の力で、近接位置と接続位置との間では前記最大振幅Ｆ１ｍａｘより大きい振幅の力で移動させるステップを含む。
【００３４】
特定の実施形態によれば、本結合方法は、第１の接続部分を第２の接続部分に対して移動させるステップの間に、接続部分の一方にしっかりと固定されたセンサと、他方の接続部分に接続された検出可能要素であって、センサが検出することのできる検出可能要素とを使用して第１の接続部分が中間位置に位置決めされているか否かが確認される、モニタリングステップを含む。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
本発明の他の利点および特徴は、添付の図面に関連して、いかなる点でも限定的ではない実施態様および実施形態の詳細な説明を読めば明らかになるであろう。
【図１】本発明による安全システムを装備した電気自動車およびその充電ステーションの一例の概略図である。
【図２】後退位置と呼ばれる位置にある、本発明による安全システムを装備した電気機械結合アセンブリの第１の例を示す図である。
【図３】近接位置と呼ばれる位置にある、図２の結合アセンブリを示す図である。
【図４】接続位置と呼ばれる位置にある、図２および図３の結合アセンブリを示す図である。
【図５】後退位置にある、本発明による安全システムを装備した電気機械結合アセンブリの第２の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下に記載される実施形態はいかなる点においても限定的ではない。特に、選択された特性が技術的利点を十分に付与し、または先行技術に対して本発明を十分に差別化する場合には、記載のその他の特性と切り離して、この選択された記載の特性のみを含む本発明の変形を考慮することも可能である。この選択は、構造的詳細なしに、または、構造的詳細の一部のみで技術的利点を十分に付与し、または先行技術に対して本発明を十分に差別化する場合には、この一部のみと共に、少なくとも１つの、好ましくは機能的な特性を含む。
【００３７】
図１に、電気エネルギーの充電を可能にするように充電ステーションに近接して位置決めされた、例えばバスやゴムタイヤトラムタイプの電気自動車を、正面図で概略的に示す。「ゴムタイヤトラム」という表現は、車輪付きの、各ステーションで充電される電気公共輸送陸上車両を表し、よってこれは道路システム上のレールまたはケーブルという大規模なインフラストラクチャを必要としない。このような電気自動車は、各駅で、各駅の充電要素および前記車両を前記駅に接続するコネクタによって充電される。電気自動車１０は、例えばバッテリやスーパーキャパシタタイプの電気エネルギー貯蔵装置１１と、メス要素を含む接続部分１２とを含む。貯蔵装置１１は、電気自動車１０の移動に必要な電気エネルギーを提供するように、電気自動車１０（図示せず）のドライブトレーンに電気的に接続されている。貯蔵装置１１は、充電ステーション２０から発する電気エネルギーを受け取ることができるように、接続部分１２にも電気的に接続されている。
【００３８】
充電ステーション２０は、車線３０の近くに、例えば、乗客の乗降のために設けられた、停止地点、すなわち駅に配置されている。充電ステーション２０は、本体構造２１と、接続部分２２と、アクチュエータ２３と、制御部２４とを含む。また充電ステーション２０は、給電源（図示せず）も含む。給電源は、接続部分２２に電気的に接続可能な１対の電気端子を含むことができる。また給電源は、整流器のような制御されたスイッチおよび／またはエネルギー変換器、より一般的には、給電源からの電気エネルギー貯蔵装置の充放電の動作を可能にする任意の電気技術システムも含むことができる。アクチュエータ２３は、電気自動車のユーザによる本体構造２１へのアクセスを制限するように、本体構造２１の上端部に取り付けられている。接続部分２２は、接続部分１２のメス要素と結合するためのオス要素を含む。接続部分２２は、接続部分２２が接続部分１２に結合されない後退位置と呼ばれる位置と、接続部分２２が接続部分１２に結合される接続位置とを取ることができるように、アクチュエータ２３の可動部分に取り付けられている。後退位置では、接続部分２２は、電気自動車１０が車線３０を走行するときに、特に電気自動車１０が充電するために充電ステーション２０に近接して位置決めされるときに電気自動車１０の障害物とならないように、車線３０から十分に離れていなければならない。図１において、接続部分２２は、後退位置と接続位置との間の中間位置に位置している。アクチュエータ２３は、例えば、走行車線３０の長手方向軸に垂直な並進軸に沿って接続部分２２を移動させるように配置された油圧シリンダを含む。制御部２４は、アクチュエータ２３および給電源を駆動するように配置されている。特に制御部２４は、接続部分２２を後退位置または接続位置に位置決めするようアクチュエータ２３を制御することができる。また制御部２４は、例えば、給電源と接続部分２２との間に位置する制御されるスイッチの開口を駆動することによって、給電源と貯蔵装置１１との間の電気エネルギーの伝達を制御することもできる。
【００３９】
図２、図３および図４に、本発明による電気機械結合アセンブリの第１の実施形態例を縦断面図でより詳細に示す。これらの図には、それぞれ、後退位置と呼ばれる位置と、近接位置と呼ばれる位置と、接続位置と呼ばれる位置とにあるこの結合アセンブリが示されている。実例として、電気機械結合アセンブリを、図１の電気機械結合アセンブリに対応するものとして説明する。この電気機械結合アセンブリ４０は、電気自動車１０に搭載された接続部分１２と、充電ステーション２０に搭載された接続部分２２と、アクチュエータ２３（図示せず）とを含む。接続部分２２は、同軸に端と端をつないで配置された第１の円筒管２２１と第２円筒管２２２とを含む。円筒管２２２は、接続部分２２の自由端に位置している。円筒管２２１は、例えば５０ｍｍである直径Ｄ１を有し、円筒管２２２は、例えば４０ｍｍである直径Ｄ２を有する。直径Ｄ２は、直径Ｄ１より厳密に小さくなければならない。円筒管２２１および円筒管２２２は、例えば円形の断面を有する。円筒管２２１および円筒管２２２は接続部分２２のオス要素を形成している。相補的に、接続部分１２は、直径Ｄ３の第１の内腔１２１と、直径Ｄ４の第２の内腔１２２とを含む。直径Ｄ１と直径Ｄ３とは実質的に同一とすることができ、直径Ｄ１は作動クリアランスを与えるために直径Ｄ３よりも優先的に小さい。同様に、直径Ｄ２と直径Ｄ４とも実質的に同一とすることができ、直径Ｄ２は作動クリアランスを与えるために直径Ｄ４よりも優先的に小さい。また接続部分１２は、接続部分２２の接続部分１２との結合時に接続部分２２を機械的に案内するために配置された円錐形受け部１２３も含む。内腔１２１は、第１の端部を通って内腔１２２上に、第２の端部を通って円錐形受け部１２３上に開口している。内腔１２１と内腔１２２とは、内腔１２１内への円筒管２２１の挿入と内腔１２２内への円筒管２２２の同時挿入とを可能にするために、それぞれ、円筒管２２１と円筒管２２２とに相補的な形状を有する。この構成では、接続部分１２と接続部分２２との間の接続の位置は、図４に示すように、円筒管２２１が内腔１２２に当接する位置によって定義される。
【００４０】
電気機械結合アセンブリ４０はまた、接続部分１２および接続部分２２を、これらの接続部分の相対的近接の関数としての可変強度の力で結合するように配置された安全システム４１も含む。安全システム４１は、検出可能要素４１１と、センサ４１２と、制御部４１３とを含む。センサ４１２は、接続部分２２にしっかりと固定されている。センサ４１２は、例えば円筒管２２２内に形成されたハウジングにおいて、円筒管２２２の端部に取り付けられている。検出可能要素４１１は、例えば、一方では接続部分１２の外面に開口しており、他方では内腔１２１と内腔１２２との接合部に開口している、接続部分１２のオリフィス１２４に配置されている。検出可能要素４１１は、接続部分１２にしっかりと固定されている。検出可能要素４１１は、例えば、内腔１２４にねじ込むことができるねじの端部上に配置することによって、接続部分１２に挿入される。検出可能要素４１１とセンサ４１２とは、センサ４１２が内腔１２１と内腔１２２との間の接合部に近接したときにセンサ４１２が検出可能要素４１１を検出できるように互いに対して配置されている。検出可能要素４１１がセンサ４１２によって検出されうる検出領域と呼ばれる領域は円４１４で示されている。この円は、その中心が検出可能要素４１１に位置する球形を図式的に示している。円４１４の半径は、例えば５０ｍｍである。当然ながら、この検出領域は図式的なものあり、その輪郭は、特に、接続部分１２の幾何学的形状および材料によって、またセンサ４１２によって使用される検出技術によっても影響されうる。さらに、センサ４１２と検出可能要素４１１とは、検出領域が接続部分１２および接続部分２２の寸法に適合した形状を有するように配置されなければならない。
【００４１】
センサ４１２は、接続部分２２に、より具体的には、円筒管２２２の自由端に固定されている。センサ４１２は例えば、円筒管２２１、円筒管２２２内に形成されたハウジングに挿入されている。このハウジング（図示せず）は、例えば、円筒管２２２との接合部とは反対側の円筒管２２１の端部に開口している。センサ４１２は、検出可能要素４１１の検出の関数として制御部４１３に検出信号を提供するように配置されている。検出信号は、センサ４１２が検出可能要素４１１を検出した場合には検出値と呼ばれる値を有し、そうでない場合は非検出値と呼ばれる値を有する。検出信号は、有線伝送手段または無線伝送手段によって送信することができる。センサ４１２は、例えば磁気センサを含む。検出可能要素４１１はその場合、単純な磁石とすることができる。あるいはセンサ４１２は、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）リーダを含むこともできる。検出可能要素４１１はその場合、識別データを交換するように配置されたＲＦＩＤタグである。ＲＦＩＤタグは、特に、ＲＦＩＤタグを装備した電気自動車に対するデータを格納し、通信することができる。これらのデータは、必ずしもデータの内容について処理されるのではなく、ＲＦＩＤタグのＲＦＩＤリーダへの近接を示すためにのみ使用されてもよい。
【００４２】
接続部分１２上の検出可能要素４１１と接続部分２２上のセンサ４１２との位置決めにより、図３に示すように、接続部分１２に対する接続部分２２の近接位置と呼ばれる位置を識別することができる。この位置では、円筒管２２２は内腔１２１に挿入されるが、内腔１２２には挿入されない。よってこの位置では、接続部分１２と接続部分２２との間の結合は部分的なものにすぎない。この部分的結合により一般に、接続部分１２と接続部分２２との間の異物の導入がもはや不可能になる。検出可能要素４１１とセンサ４１２とのそれぞれの位置に応じて、接続部分１２と接続部分２２とのいくつかの相対位置に対して検出が有効となりうることに留意されたい。この場合には、いくつかの近接位置が定義される。しかし、最も有益な近接位置は、結合時に最初に観測される位置である。
【００４３】
図４に、接続位置にある電気機械結合アセンブリ４０を示す。この位置では、接続部分１２と接続部分２２が結合されており、充電ステーション２０から電気自動車１０への電流の伝達が可能になる。円筒管２２１は、内腔１２１に挿入され、内腔１２２に当接する。円筒管２２２は、内腔１２２の底部に当接することなく、この内腔１２２に挿入される。
【００４４】
制御部４１３は、検出信号の関数としてアクチュエータ２３の挙動に影響を及ぼすように配置されている。よって制御部４１３は、アクチュエータ２３を駆動する制御部２４に接続されている。特定の実施形態では、制御部４１３は、制御部２４に組み込まれている。より正確には、制御部４１３は、後退位置から近接位置までの接続部分２２の移動を、最大振幅Ｆ１ｍａｘ以下の振幅の力Ｆ１で制御し、近接位置から接続位置までの接続部分２２の移動を、最大振幅Ｆ１ｍａｘより大きい振幅の力Ｆ２で制御するように配置されている。より具体的には、振幅Ｆ２は、最小振幅Ｆ２ｍｉｎより大とすることができる。最小振幅Ｆ２ｍｉｎは、最大振幅Ｆ１ｍａｘより大きい。最小振幅Ｆ２ｍｉｎは例えば４５０Ｎであり、最大振幅Ｆ１ｍａｘは７０Ｎである。よって、任意の検出の前、すなわち後退位置と近接位置との間では、接続部分２２の移動のために関与する最大労力は比較的限られており、よって異物が挿入された場合に生じる傷害または損傷が防止される。しかし、第１の検出後、すなわち近接位置と接続位置との間では、接続部分２２はより大きな力で移動され、接続部分１２との正しい結合が可能になる。
【００４５】
図５に、図２〜図４と類似した縦断面図で、本発明による電気機械結合アセンブリ５０の第２の実施形態例を示す。この実施形態例では、電気自動車１０の接続部分５１は、単一の内腔５１１によって形成されたメス要素を含み、充電ステーション２０の接続部分５２は、単一の円筒管５２１によって形成されたオス要素を含む。内腔５１１は直径Ｄ５を有し、円筒管５２１は直径Ｄ６を有する。これらの直径Ｄ５および直径Ｄ６は、例えば５０ｍｍである。これらの直径は、作動クリアランスを導入し、接続部分５１と接続部分５２との結合を容易にするために異なっていてもよい。また接続部分５１は、内腔５１１が終端する円錐形受け部１２３も含む。円錐形受け部１２３は、結合時に接続部分５２を案内するように配置されている。また電気機械結合アセンブリ５０は、図２〜図４に関連して説明された安全システム４１も装備している。検出可能要素４１１は、接続部分５１にしっかりと固定されている。検出可能要素４１１は、例えば、一方では接続部分５１の外面上に開口しており、他方では内腔５１１に開口している接続部分５１のオリフィス５１２に挿入されている。センサ４１２は、接続部分５２にしっかりと固定されている。センサ４１２は、例えば、円筒管５２１の自由端に形成されたハウジングに挿入されている。
【００４６】
図５において、電気機械結合アセンブリ５０は後退位置で示されており、円筒管５２１は内腔５１１に（部分的にさえ）挿入されておらず、センサ４１２は検出可能要素４１１を検出しない。近接位置（図示せず）において、円筒管５２１は内腔５１１に部分的に挿入され、センサ４１２は検出可能要素４１１を検出する。接続部分５１と接続部分５２との結合が次いでより大きな振幅の力で完了する。接続位置では、円筒管５２１は、例えば内腔５１１の底部に当接する。
【００４７】
当然ながら、本発明は上述した例だけに限定されず、本発明の範囲を超えることなくこれらの例に対して多くの調整を加えることができる。特に、接続部分１２は、図１には、電気自動車１０の屋根に設置されているものとして示されている。しかし、接続部分１２は、別の部分に、特に、電気自動車１０の屋根と側面との間の接合部に、または電気自動車１０のフレームに置くこともでき、接続部分２２は縦軸に沿った移動によって接続部分１２と結合する。加えて、本発明の異なる特性、形態、変形および実施形態は、それらが相容れず、または相互に排他的であるものでない限り、様々な組み合わせとして相互に組み合わせることもできる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2019504599.tif 000009
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