(57)【要約】  コンタクトアレイ配置であって、充電電極アレイがコンタクトアレイ配置に対して推進される時、バッテリーパックのバッテリーを充電するための充電電流を受け取り、および充電電極アレイが取り外される時に、並列充電コンタクト位置（バッテリーパックの個々のバッテリーが並列で充電されるコンタクト構成）を断ちバッテリーの直列接続を再構築する、両方のコンタクトアレイ配置。コンタクトアレイを覆うカバーは、通しボルトによって、下向きの力（例えば、充電電極アレイの重量）を加えることによるカバーの押し下げが、直列接続コンタクトを移動させて充電電流を受け取るコンタクトとの接触を外すように、直列接続コンタクトを支持する支持材に接続され得る。スプリングが直列接続コンタクトを直列形態に戻す。コンタクトアレイに固定された充電導体は、非常に小型の装置が得られるように、直列接続を通り抜ける、または直列接続のそばを通る。【選択図】図１
2013518369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電電圧を受け、かつ一連のバッテリーを直列接続された作動構成から並列の充電構成へと切り替えるためのコンタクト配置であって、
ａ）複数の主コンタクトにおいて、各々が、本体部と、その第１の面上に配置された入力コンタクト面と、平行かつ対向するその第２の面上に配置された出力コンタクト面と、前記本体部内に配置され、前記対向する第２の出力コンタクト面に配置された開口部を通して前記本体部内に挿入される導電体を受容するように適合した電気コンタクトとを有し、前記電気コンタクトは、前記本体部と電気的やり取りを行っている導電体を受容および保持するように適合している複数の主コンタクトと、
ｂ）複数の直列接続コンタクトにおいて、各々が、第１の部分および第２の部分を含み、前記第１の部分および前記第２の部分の各々は、その第１の面上に配置された充電受容面を有し、前記第１の部分および前記第２の部分の各々は、前記複数の主コンタクトの内のそれぞれ１つと共通軸に沿って同軸上に一列に並んでおり、前記第１の部分および前記第２の部分は、電気的かつ物理的に相互接続されており、前記入力コンタクト面、前記出力コンタクト面および前記充電受容面はそれぞれ全て平行である、複数の直列接続コンタクトと、
ｃ）前記直列接続コンタクトの各々の前記第１の部分および前記第２の部分の各々において、それを完全に貫いて延長するように配置された中央開口部において、前記主コンタクトの内の対応する１つに関連する前記導電体が、前記開口部に対して電気的接続を行うことなく、自由にそこを通過できる大きさに形成されている開口部と、
ｄ）前記複数の主コンタクトおよび前記複数の直列接続コンタクトの群から選択された少なくとも１つを、前記共通軸に沿って移動させることにより、選択的に、前記主コンタクトの前記出力コンタクト面の１つのそれぞれと、前記直列接続コンタクトの前記第１および前記第２の部分の各々の前記充電受容面との間に、間隔を空けたコンタクト関係を生じさせるように配置された機構と、
を含むことを特徴とするコンタクト配置。
【請求項２】
請求項１に記載のコンタクト配置において、前記複数の直列接続コンタクトの前記第１の部分および前記第２の部分の各々は、実質的に円筒形状であり、前記充電受容面は、前記円筒の端部上に形成され、前記開口部は、その内部の中央かつそれに対して垂直に配置されていることを特徴とするコンタクト配置。
【請求項３】
請求項２に記載のコンタクト配置において、前記複数の直列接続の前記第１の部分および前記第２の部分の各々は、トーラスを形成することを特徴とするコンタクト配置。
【請求項４】
請求項１に記載のコンタクト配置において、前記電気コンタクトは、導電体に電気的に接続され、前記導電体は、直列接続されたバッテリーパックの一部を形成する個々のバッテリーの端子に対して、前記複数の主コンタクトおよび前記複数の直列接続コンタクトが前記コンタクト構成にある場合には、前記バッテリーパックの少なくとも２つの個々のバッテリーが、前記導電体のそれぞれと、前記主コンタクトのそれぞれと、および前記複数の直列コネクタコンタクトの内の対応する１つの第１の部分および第２の部分とを介して相互接続されるように接続されており、それによって前記バッテリーパックの個々のバッテリーの直列相互接続の一部が確立されることを特徴とするコンタクト配置。
【請求項５】
請求項１に記載のコンタクト配置において、
ｅ）そこを通る少なくとも１つの開口部を含むカバーにおいて、前記カバーは、前記複数の主コンタクトの前記充電受容面をカバーし、かつ選択的に前記複数の主コンタクトの前記充電受容面を暴露させるように配置されており、前記複数の主コンタクトおよび前記複数の直列接続コンタクトがコンタクト構成にある場合には前記カバーがカバー位置から移動され、前記複数の主コンタクトおよび前記複数の直列接続コンタクトが前記間隔を空けた構成にある場合には暴露構成へと前記カバーが移動されるように前記機構に動作可能に接続されている前記カバーをさらに含むことを特徴とするコンタクト配置。
【請求項６】
請求項１に記載のコンタクト配置において、前記複数の主コンタクトと前記複数の直列接続コンタクトとの相対運動が、前記共通軸に沿うことを特徴とするコンタクト配置。
【請求項７】
請求項１に記載のコンタクト配置において、前記機構が、周囲面に強固に取り付けるための、および前記複数の主コンタクトおよび前記複数の直列接続コンタクトに動作可能に接続されるシャーシ支持材を含むことを特徴とするコンタクト配置。
【請求項８】
請求項７に記載のコンタクト配置において、前記周囲面は、自動車を含むことを特徴とするコンタクト配置。
【請求項９】
請求項７に記載のコンタクト配置において、前記機構は、前記複数の主コンタクトを前記シャーシ支持材から離れて外向きに推進するように配置された主コンタクト付勢要素をさらに含むことを特徴とするコンタクト配置。
【請求項１０】
請求項９に記載のコンタクト配置において、前記コンタクト付勢要素は、前記シャーシ支持材に対して間隔を空けた関係で配置されるスプリング台座要素と、前記スプリング台座要素と前記シャーシ支持材との間に配置された主コンタクト付勢スプリングとを含むことを特徴とするコンタクト配置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のコンタクト配置において、前記複数の主コンタクトの各々が、スプリング当接部材を含み、前記主コンタクト付勢スプリングの各々は、前記スプリング台座要素と、前記スプリング当接部材の１つとの間に延長し、各主コンタクト付勢スプリングは、前記複数の主コンタクトの１つが前記カバーに向けて推進されるように配置されていることを特徴とするコンタクト配置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のコンタクト配置において、前記スプリング当接部材は、前記複数の主コンタクトの１つの通過を可能にする大きさに形成および構成された少なくとも１つの通路を有する板を含むことを特徴とするコンタクト配置。
【請求項１３】
請求項５に記載のコンタクト配置において、
ｅ）前記直列接続コンタクトに係合するように配置された直列接続コンタクト支持材と、
ｆ）前記直列接続コンタクト支持材を前記カバーに対して固定の間隔で保持し、それによって、前記カバーが下方に変位した際に、前記直列接続コンタクト支持材が下方に変位され、かつ前記直列接続コンタクトが下方に移動されることにより、前記主コンタクトとの前記間隔を空けた関係が確立されるように配置された接続要素と、
をさらに含むことを特徴とするコンタクト配置。
【請求項１４】
請求項１３に記載のコンタクト配置において、
ｇ）前記直列接続コンタクトが前記直列接続コンタクト支持材から離れて上方に推進され、これによって、前記カバーが下方に変位されていない時には、前記直列接続コンタクトが、前記主コンタクトに対して推進され、その結果、前記直列接続コンタクトと前記主コンタクトとの間に前記コンタクト関係が確立されるように配置された直列接続コンタクト持ち上げ要素をさらに含むことを特徴とするコンタクト配置。
【請求項１５】
請求項１に記載のコンタクト配置において、前記導電体の各々は、前記複数の直列接続コンタクトの少なくとも１つを越えて延長し、前記複数の直列接続コンタクトの少なくとも１つからの電気的絶縁状態を保つように配置され、前記延長は、前記複数の直列接続コンタクトと前記複数の前記主コンタクトの内の関連する１つとの相対運動の方向に平行な方向にあることを特徴とするコンタクト配置。
【請求項１６】
請求項１５に記載のコンタクト配置において、前記相対運動の方向が垂直であることを特徴とするコンタクト配置。
【請求項１７】
請求項１３に記載のコンタクト配置において、前記接続要素が通しボルトを含むことを特徴とするコンタクト配置。
【請求項１８】
請求項１７に記載のコンタクト配置において、
ｅ）前記カバーを前記シャーシ支持材から離して付勢するように配置されたカバー持ち上げ要素をさらに含むことを特徴とするコンタクト配置。
【請求項１９】
請求項１８に記載のコンタクト配置において、前記カバー持ち上げ要素が少なくとも１つのスプリングを含むことを特徴とするコンタクト配置。
【請求項２０】
請求項１に記載のコンタクト配置において、前記電気コンタクトの各々は、前記導電体のそれぞれを、前記複数の主コンタクトの内のそれぞれ１つに固定するために配置された少なくとも１つの止めねじを含むことを特徴とするコンタクト配置。
【請求項２１】
請求項１３に記載のコンタクト配置において、
ｅ）前記複数の直列接続コンタクトおよび前記接続要素に係合するように配置され、かつ前記カバーに対して固定の間隔で前記直列接続コンタクト支持材を保持し、それによって、前記カバーが下方に変位した際に、前記直列接続コンタクト支持材が下方に変位され、かつ前記複数の直列接続コンタクトが前記主コンタクトとの接触を外れて下方に移動するように配置された直列接続コンタクト支持材において、
前記カバーは、前記複数の主コンタクトが前記カバーを通過すること、および前記カバーの上に延長することを可能にする少なくとも１つの通路を有する略水平の板を含み、
前記シャーシ支持材は、前記複数の主コンタクトが前記シャーシ支持材を通過することを可能にする少なくとも１つの通路を有する略水平の板を含み、そして
前記スプリング台座要素は、前記主コンタクトの通過を可能にする少なくとも１つの通路を有する略水平の板を含む、直列接続コンタクト支持材をさらに含むことを特徴とするコンタクト配置。
【請求項２２】
充電電圧で作動している複数の充電電極からの複数のバッテリーの充電を選択的に可能にし、負荷に電力を供給するために前記複数のバッテリーの直列接続を選択的に可能にするコンタクト配置であって、前記バッテリーの各々は、正端子および負端子を有し、前記コンタクト配置により、前記充電電圧での前記複数のバッテリーの充電を可能にするように配置された入力回路と、作動電圧での前記バッテリーの放電を可能にする出力回路との切り替えが可能となり、前記作動電圧は、前記バッテリーの直列接続によって生じ、前記コンタクト配置は、
前記バッテリーを充電するための充電接続形態を呈するように、および前記バッテリーが前記作動電圧を生じさせることを可能にする直列接続形態を呈するように選択的に動作可能である複数の主コンタクトにおいて、前記主コンタクトの各々は、前記充電電極の１つと接触する入力コンタクト面と、前記バッテリーの直列接続を可能にするために接触するための、前記入力コンタクト面から間隔を空けた出力コンタクト面とを含み、さらに、前記複数の主コンタクトは、同じバッテリーの１つの正端子および１つの負端子にそれぞれ接続するように配置された主コンタクトの関連ペアを含む、複数の主コンタクトと、
複数のバッテリー接続導体において、前記バッテリー接続導体の各々は、前記主コンタクトの１つと電気的に連続して配置される複数のバッテリー接続導体と、
前記主コンタクトの各々に対して１つの前記直列接続コンタクトを含み、それによって、１つの直列接続コンタクトが１つの関連する主コンタクトを有する関連性が確立される複数の直列接続コンタクトにおいて、前記作動電圧が生じるように前記バッテリー間での直列接続を可能にするように前記コンタクト配置が選択的に配置される直列接続形態を呈するように前記直列接続コンタクトが動作可能である、複数の直列接続コンタクトと、
選択的に、前記主コンタクトに前記充電接続形態をとらせる、および前記直列接続コンタクトに前記直列接続形態をとらせるように配置されたコンタクト管理配置において、前記主コンタクトの各々と、前記直列接続コンタクトの内の前記関連する１つの各々は、移動方向に沿って互いに相対移動し、
前記主コンタクトが前記充電接続形態を呈すると、前記主コンタクトの各々と、前記直列接続コンタクトの内の関連する１つの各々は、前記移動方向に沿った両者間の相対運動によって互いに電気的接触を断ち、前記直列接続コンタクトの各々は、前記相対運動によって前記バッテリー接続導体から電気的に断絶されている状態となり、
前記バッテリー接続導体の各々は、前記主コンタクトの１つに接続される近位端と、前記バッテリーの１つの前記端子の１つに接続するための遠位端と、前記近位端および前記遠位端間の長さとを有した細長い部材を含み、前記バッテリー接続導体内を流れる電流が、前記直列接続コンタクトの１つの第１の面を通り過ぎ、前記直列接続コンタクトの第２の面を通り過ぎ、前記主コンタクトに流れ込み、その後、前記直列接続コンタクトの前記第２の面を通って流れるように、前記近位端が接続されるその前記主コンタクトに関連するその前記直列接続コンタクトに対して前記部材が近接して前記その長さの一部に沿って配置される、コンタクト管理配置と、
を含むことを特徴とするコンタクト配置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１０年１月２２日に出願された、手動で操作される充電ヘッドを備えたバッテリーパック充電システム（ＢＡＴＴＥＲＹ  ＰＡＣＫ  ＣＨＡＲＧＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭ  ＷＩＴＨ  ＭＡＮＵＡＬＬＹ  ＭＡＮＥＵＶＥＲＥＤ  ＣＨＡＲＧＥ  ＨＥＡＤ）というタイトルで、その全ての記載内容を本明細書に援用される米国特許出願第１２／６５７，５５３号に関連する。
【０００２】
本発明は、バッテリー充電装置に関し、特に、並列接続形態下で充電電圧での充電、および直列接続形態下で放電電圧での放電を行うためのバッテリーの再接続が可能となるようにバッテリー接続を切り替えるための配置に関する。
【背景技術】
【０００３】
電動自動車は、通常、動作電力を供給するためにバッテリーを内部に携行している。これらのバッテリーは、定期的に再充電される必要がある。再充電は、多くの方法で行うことができる。車両が完全に電気作動型の車両である場合、作動は、バッテリーに残っている充電量に完全に依存する。このような車両のバッテリーは、例えば、ＡＣコンセントの外部電源から充電されなければならない。
【０００４】
あるいは、車両が搭載した内燃エンジンを有するハイブリッド車の場合もある。内燃エンジンは、けん引エネルギーの一部を、単独で、または車両の電気モーターと共同して提供し得る。現在利用可能なほとんどのハイブリッド車において、内燃エンジンは、単独で、車両搭載バッテリーを充電し続けなければならない。
【０００５】
ハイブリッド車の新しい世代である、いわゆる「プラグイン」ハイブリッドは、交流幹線等の外部電源からのバッテリー再充電の機能も備え得る。
【０００６】
ハイブリッドである、または完全にバッテリーを動力源としているかにかかわらず、多くの電動車両は、ブレーキ動作がダイナミックブレーキを作動させ、これが、バッテリーの再充電を行う発電機としても機能する回生ブレーキ機能を有し得る。
【０００７】
車両のタイプおよび特定の作動スキームにかかわらず、完全な電気タイプおよびハイブリッドタイプの両方の市販の電動車両において、バッテリーが途中で再充電されることが必要となる、または望まれる場合がある。従来の乗用車に電力を供給するのに適したタイプのバッテリーの再充電は、相反する要望を提起する。一方では、車両の充電が行われる時間の間隔を最小限に抑えることが望まれる。しかしながら、安全性および他の懸案事項により、充電中に存在する電圧を制限することも望まれる。ほとんどの電動車両は、車両の電気モーターに電力を供給するための高作動電圧を達成するように直列接続された多数の個々のバッテリーを利用する。ある一般的な市販のハイブリッド自動車は、作動電圧として２１０ボルトを用いる。
【０００８】
個々のバッテリーを制限された電圧で再充電することが可能である。このような再充電に対するアプローチの１つは、比較的低電圧でバッテリーを並列で充電し、その後、より高い電圧で車両に電力を供給するための直列構成へとバッテリーを再接続することである。しかしながら、利用可能な充電時間と、個々のバッテリーに供給されなければならない電流との間に反比例関係が存在する。つまり、利用可能な充電時間が短くなるほど、個々の並列接続されたバッテリーの充電に必要とされる電流が高くなる。
【０００９】
素早いバッテリーの再充電を容易にするために、誘導結合が開発されてきた。しかしながら、誘導結合により、非効率性、特に、誘導による加熱損失が導入される。誘導損失を回避するために、充電を行う導体と、充電されているバッテリーにつながる導体との間に、直接的な機械的接続を設けることが好ましい。
【００１０】
バッテリーは、長期間にわたって、例えば、運転者の住居で一晩、または運転者の勤務地で一日中充電され得る（すなわち、細流充電される）。しかしながら、最大能力の現代のバッテリーでさえ、それらに関連する車両の実際的な走行範囲に関して限度がある。職場への通勤等の比較的短い「行き帰りの」移動に関しては、車両の電力供給を行うのに、一晩細流充電すれば十分であり得る。しかしながら、より長い移動に関しては、多くの電気車両は、運転者が出発地点と目的地との間にいるうちに、再充電される必要がでてくる可能性が非常に高くなる。
【００１１】
高電流の再充電は、充電電流を受け取る比較的大型のコンタクトと、並列および直列バッテリー接続間の移行を行う大型のスイッチと、コンタクトおよびスイッチのために働く比較的大型の導体とを必要とする。このような大型の構造体は、抵抗損失を最小限に抑えながら、必要とされる充電電流を運ぶことを必要とされる。
【００１２】
乗用車は、消費財である。すなわち、それらは、通常、素人、つまり乗用車の構造および電気系統に関してトレーニングを受けていない人々によって操作される。従って、電動車両のバッテリーを再充電するどのようなシステムも、操作が単純で、消費者が安全に自分達の車両を再充電できるように固有の安全機能を備える必要がある。
【００１３】
電気車両の運転者に対して商業施設での比較的迅速で比較的安全な再充電を用意する実用的な方法に対するニーズが存在する。
【発明の概要】
【００１４】
本発明によれば、電気車両の再充電を行い、その一方で、同時かつ自動的に動作電力を供給するためのバッテリーの通常の直列接続が断たれることを確実にする比較的大型の充電受容コンタクトアレイを組み込んだシステムが提供される。これにより、バッテリーが車両の作動のために直列接続されている際に通常存在するであろう高電位差を排除しながら、比較的低い充電電圧で電動車両のバッテリーの再充電を行うことが可能となる。この新規のシステムはまた、充電構成と作動構成との間の継ぎ目のない移行を提供できるように、充電の完了後に自動的に直列接続を再構築する。このような自動的な作動により、電動車両の素人の運転者が、バッテリーの直列／並列構成および再構成プロセスをほとんど意識せずにいる、およびそれらを習得および実行する義務を負わないことが可能となる。
【００１５】
充電の受容および切り替え配置の体積は、車両の比較的高電流の充電および比較的高電圧の作動に対応しながらも、最小限に抑えられる。このような小さな体積を達成するために、新規の配置は、充電ヘッドが充電のための動作位置へと下げられると、回路接続を機械的に断つ機能を組み込んでいる。充電ヘッドが充電受容コンタクトのアレイに対する場所に下げられると、通常の直列接続を断つように機械的に移動される多数の回路コンタクトを充電ヘッドが有する。スプリングの復帰機能により、充電ヘッドが回収されるとバッテリーの直列接続が再構築される。個々のバッテリーに給電する導体、あるいは関連するバッテリー群は、並列接続が断たれると動作形態に接続され、並列接続が再構築されると接続が断たれる。
【００１６】
この新規の配置によって、コンタクトの上面が充電を受けるために使用され、同じコンタクトの底面が直列接続を構築するために使用される、ある特定のコンタクトおよび導体の小型の配置も提供される。これらのコンタクトは、充電ヘッドの充電受容コンタクト上への充電ヘッドの配置および充電ヘッドの充電受容コンタクトからの充電ヘッドの回収に応答して、引き上げ位置と、引き下げ位置との間で移動する。電流経路は、直列および並列接続が行われる時、そして断たれる時に、これらのコンタクトの中心を通るまたはこれらのコンタクトを通り過ぎるように配置される。
【００１７】
本発明により、高電流のバッテリー再充電にとって重要なコンタクト面領域の即時アクセスが可能となる。
【００１８】
新規のコンタクト配置は、同時に、再充電中の負荷からの電力の絶縁を確実にする。それにより、比較的低電圧での充電および比較的高電圧での放電も可能となる。
【００１９】
安全性および信頼性両方のために、本発明の新規の配置は、凹型の保護された充電電極を提供する。
【００２０】
本発明により、家、仕事場、学校等にある通常の細流充電所から離れた電気車両用の再充電停車場に適するであろう比較的高い充電速度をサポートする小型のパッケージが提供される。
【００２１】
新規の構造により、充電効率を最大限にできるように、再充電中に電力を浪費する誘導結合も回避される。
【００２２】
従って、本発明の目的の１つは、電動車両等のバッテリーを充電するためのコンタクトアレイを提供することである。
【００２３】
本発明の別の目的は、車両に配置されたコンタクトが、充電ヘッドのはめ合いコンタクトによって係合されると、個々のバッテリーの並列充電を可能にするために、バッテリーパック中の個々のバッテリーの直列接続を断つコンタクトアレイシステムを提供することである。
【００２４】
本発明のさらなる目的は、安全性のために、低電圧のみが充電中にコンタクトアレイに存在するコンタクトアレイシステムを提供することである。
【００２５】
本発明のさらなる目的は、車両の電力供給に必要とされる高作動電圧を提供できるように、充電ヘッドの取り外しによって個々のバッテリーの直列接続が再構築されるコンタクトアレイシステムを提供することである。
【００２６】
本発明のよりさらなる目的は、車両バッテリーの迅速な再充電を可能にする高充電電流を搬送することが可能なコンタクトアレイシステムを提供することである。
【００２７】
本発明のさらに別の目的は、コンタクトが、充電ヘッドに接続されていない時には、少なくとも部分的に覆われ、保護されているコンタクトアレイシステムを提供することである。
【００２８】
同様の参照文字が複数の図面にわたって同一または類似の部分を示す添付の図面と併せて考慮されることにより、本発明がよりよく理解できるようになるので、本発明の様々な目的、特徴、および付随の利点が、より完全に認識されるようになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明によるコンタクト配置で中心的な役割を担う２種類のコンタクトおよび関連の導電体の斜視図である。
【図２】図２は、図１に示した種類の機能的に関連するコンタクトおよび導電体の側面図であり、コンタクトは、関連するバッテリーの直列接続に適した位置にある。
【図３】図３は、図２に図示された種類の複数のコンタクトを用いて達成され得る、関連するバッテリーおよびそれらの直列接続の例示的な概略図である。
【図４】図４は、関連するバッテリーの並列充電に適した位置にコンタクトが移動した状態の図２の側面図である。
【図５】図５は、搭載されたバッテリーパックが本発明の少なくとも１つの局面によるコンタクト配置を用いて再充電されている電動車両の概略側面環境図である。
【図６】図６は、図５の概略側面図であるが、再充電装置が取り外されており、電動車両は、電力が搭載のバッテリーパックから得られる走行モードである状態を示す。
【図７】図７は、図３に示されるコンタクトの一部等の直列コンタクトアレイの概略上面図である。
【図８】図８は、直列接続された作動構成で配置されたコンタクト配置の側断面の模式詳細図である。
【図９】図９は、並列の充電構成で配置された図８のコンタクトの側断面の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明は、直列接続された作動構成から、並列接続された充電構成へと電動車両のバッテリーを選択的に再構成することを目的としたコンタクトおよび切り替え配置を提供する。ある充電構成では、並列接続されたバッテリーは、複数の充電電極によって、低電圧で高電流の電源に接続される。作動構成では、バッテリーまたはセルが直列接続されることによって、比較的高圧の電力が車両の駆動システムに提供される。
【００３１】
バッテリーは、従来のどのようなタイプのものでもよく、それぞれが、正端子および負端子を有する。新規のコンタクト配置により、充電電圧で複数のバッテリーを充電できるように配置された入力回路と、作動電圧でバッテリーの放電を可能にする出力回路との切り替えが可能となる。作動電圧は、バッテリーの直列接続によって生じ、通常、バッテリーから得ることのできる最大電圧をもたらす。安全性および他の実用上の問題のために、充電電圧は、好ましくは、作動電圧と比較して低い電圧で実行される。
【００３２】
本発明の重要な適用の１つは、一般の人々による使用を目的に設計された充電設備による、電動車両のバッテリーパックの迅速な充電である。モーター付き車両では、スペースおよび重量が共に非常に重要であり、最小限に抑えられるべきものである。従って、新規のコンタクト配置では、入力回路および出力回路は、可能な限り多くの構成要素を共通して共有するので、「入力回路」および「出力回路」という用語は、別々の物理的構成要素を意味しない。
【００３３】
最初に新規のコンタクト配置の中心となる２種類のコンタクトに言及することによって、本発明の理解は、最も有利に得られる。
【００３４】
図１に見られるように、主コンタクト１０は、通常、充電電極５４、５６（図４）と接触するための入力コンタクト面１４と、直列接続コンタクト１８へと電力を伝導するための出力コンタクト面１６と、スプリング８４（図８に図示され、以下に説明される）を据え付けるための外向きに突出したフランジ２０とを備えた略円筒体１２を含む。
【００３５】
入力コンタクト面１４は、出力コンタクト面１６とは間隔が離れている。主コンタクト１０は、バッテリー接続導体２２を内部に受け入れる内部孔１５を有し得る。
【００３６】
バッテリー接続導体２２は、止めねじ２４によって、主コンタクト１０に対して適所に保持または固定されてもよく、それによって、両者の良好な電気的接続が保証される。バッテリー接続導体２２は、通常、電力が不注意により回路の他の部分またはアース端子へと伝達される（すなわち、ショートする）ことが不可能となるように、絶縁ジャケット（別個に識別せず）によって覆われたより線である。より詳細に以下に記載するように、バッテリー接続導体２２は、再充電が行われるバッテリーまたはセルに接続される遠位端を有する。
【００３７】
バッテリー接続導体２２は、直列接続コンタクト１８に形成された中央開口部２６Ａを通り抜け、充電中のバッテリーパック６２（図５）のバッテリー３４Ａ〜３４Ｆにまで伸びる。図１に見られ得るように、直列接続コンタクト１８は、２つの概ね同一の中空体２８Ａ、２８Ｂを備え、各々が、それぞれの中央開口部２６Ａ、２６Ｂを有していてもよい。２つの中空体２８Ａ、２８Ｂは、導電性ブリッジ３０によって電気的に接続されている。中空体２８Ａ、２８Ｂおよび導電性ブリッジ３０は、単一の部品としてモノリシックに形成され得るが、代替的に、ケーブル、ストラップ、または他の導電性要素（全て図示せず）によって結合される別々の部品で作られてもよい。
【００３８】
従って、主コンタクト１０およびバッテリー接続導体２２は、モノリシックユニットとして作動し、通常これもモノリシックユニットである直列接続コンタクト１８に対して独立して動くことができることを理解されたい。バッテリー接続導体２２は絶縁されているので、中央開口部２６Ａにおいて、直列接続導体１８への電流の通路は、両者間の近接性にもかかわらず存在しない。
【００３９】
図２は、電力を負荷に供給するために使用される接続スキーム（すなわち、作動構成）の模式図である。中空体２８Ａ、２８Ｂを含む直列接続コンタクト１８は、１対の主コンタクト１０Ａ、１０Ｂと協働する。２つの主コンタクト１０Ａ、１０Ｂの各々は、図１の主コンタクト１０と同一のものでもよい。電力は、主コンタクト１０Ａに接続されたバッテリー接続導体２２Ａを通ってバッテリーパックから伝導され得る。電流は、主コンタクト１０Ａの本体１２（図１）へと入り、その出力コンタクト面１６Ａを通り、充電受容面３２Ａへと入り、中空体２８Ａへと入り、導電性ブリッジ３０を通って、中空体２８Ｂへと流れる。ここから、電流は、中空体２８Ｂの充電受容面３２Ｂを通り、主コンタクト１０Ｂへと入り、その後、バッテリー接続導体２２Ｂへと伝導される。矢印１２０は、電流経路を示す。
【００４０】
図１および図２は、本発明のコンタクトシステムの利点的特徴、特に、コンタクト配置が充電構成である場合に、バッテリー接続導体２２Ａ〜２２Ｌ（図３を参照）の各々が、少なくとも１つの関連の直列接続コンタクト中空体２８Ａ、２８Ｂまたは直列接続コンタクト１８を通り過ぎて延長し、それとの電気的絶縁性を保つように配置されていることを示している。図２に見られるように、作動構成にある場合は、バッテリーパックを構成するバッテリーまたはセル３４Ａ〜３４Ｆ（図３）の直列相互接続は、中空体２８Ａ、２８Ｂおよびバッテリー接続導体のペア（例えば、２２Ａ／２２Ｂ）を相互接続する導電性ブリッジ３０によって達成される。充電構成（図１）および作動構成（図２）間の移行は、主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌと、それぞれの直列接続コンタクト１８との相対運動によって達成される。
【００４１】
さらに、バッテリー接続導体２２Ａ〜２２Ｌの各々は、図１〜４に図示されるように、直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、４８と、その関連の主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌとの相対運動の方向と平行な垂直方向に、少なくとも１つの関連の直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、４８を通り過ぎて下方に延長するように配置されている。バッテリー接続導体２２Ａ〜２２Ｌがそれぞれの直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、４８を通り過ぎることを可能にする配置の１つは、各直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、４８が、それを通って延長する、図１に見られる例示的孔２６Ａ、２６Ｂのような孔を有し、バッテリー接続導体２２Ａ〜２２Ｌの各々が、それぞれの孔２６Ａ、２６Ｂ等を通り抜け、関連の直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、４８を通って延長する配置である。
【００４２】
この配置により、図７に描かれるコンタクトアレイ等の、コンタクトアレイの非常に小型のパッケージが可能となる。もし、バッテリー接続導体２２Ａ〜２２Ｌおよびそれらに関連する主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌおよび直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、４８がそのように編成されていなければ、直列接続を断つ一方で同時に充電接続を行う機能およびその逆の場合のどちらも、はるかに複雑および面倒なものとなるか、あるいは、コンタクトアレイが、体積的にはるかに大きなものとなるであろう。
【００４３】
必要であれば、孔２６Ａ、２６Ｂ等の孔は、それぞれの直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、４８内で非中心的に配置されることも可能である。
【００４４】
また、直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、４８のＯ字形状（すなわち、実質的に円形）以外の構成が可能であることが認識されるであろう。バッテリー接続導体２２Ａ〜２２Ｌは、直列接続コンタクトの一部を通り過ぎるようにルートを決定され、それによって、その内部の孔を必ずしも通り抜けることなく、それらに関連する直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、４８の側を通るようにしてもよいことも認識されるであろう。例えば、直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、４８は、Ｌ字形状でもよく、バッテリー接続導体が、Ｌ字形状のそばを通過する。あるいは、直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、４８は、バッテリー接続導体２２Ａ〜２２Ｌを収容する通路を有していてもよく、この通路は、例えば、直列接続コンタクトがＣ字形状またはＵ字形状である場合に見られるように、各直列接続コンタクトの周囲に対して開口していてもよい。本発明は、孔の有無にかかわらず、直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、４８のある特定の構成に限定して考えられるものではない。むしろ、本発明は、直列接続コンタクトのありとあらゆる適切な構成を包含すると理解されるものである。
【００４５】
開示の目的で選択された負荷に電力を供給するために使用される接続スキームでは、バッテリー３４Ａ〜３４Ｆは、必要とされる作動電圧を生じさせるために直列接続される必要がある。直列接続例を図３に示す。図３の例では、それぞれが正端子（正記号のみによって識別される）および負端子（負記号のみによって識別される）を備えた、６つのバッテリー３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄ、３４Ｅ、および３４Ｆが、モーター３６等の負荷に電力を供給するために直列接続される。バッテリー３４Ａ〜３４Ｆ間の直列接続は、主コンタクト１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇ、１０Ｈ、１０Ｉ、１０Ｊ、１０Ｋ、および１０Ｌと、直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、４８を用いて達成し得る。直列接続コンタクト１８、４０、４２、４４、および４６は、図２の中空体２８Ａ、２８Ｂ等の２つの中空体を備えた種類のものでもよい。直列接続コンタクト３８および４８は、１つのみの中空体（別個に呼ばれることはないが、例えば、中空体２８Ａの構造上および機能上の同等物であり得る）を含み得る。
【００４６】
直列接続コンタクト１８、４０、４２、４４、および４６の各々は、図示されるように、主コンタクト１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇ、１０Ｈ、１０Ｉ、１０Ｊ、および１０Ｋの内の２つと協働する。バッテリー３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄ、および３４Ｅの各々の負端子が、隣接するバッテリー３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄ、３４Ｅ、または３４Ｆの正端子と直列接続されることが分かるであろう。バッテリー３４Ａの正端子およびバッテリー３４Ｆの負端子は、直列接続された端子の最も外側の部分が図３に示されており、適切な制御装置（図示せず）を介して、直接的または非直接的に、それぞれの導体５０、５２によってモーター３６に接続される。これらの接続の各々は、主コンタクト１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇ、１０Ｈ、１０Ｉ、１０Ｊ、１０Ｋ、または１０Ｌを用いることにより、図２に関して記載した方法で、関連のバッテリー接続導体２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ、２２Ｆ、２２Ｇ、２２Ｈ、２２Ｉ、２２Ｊ、２２Ｋ、または２２Ｌを（それぞれ）介して、電流を伝達する。もちろん、直列接続コンタクト３８および４８に関する電流伝達は、図２のブリッジ導体３０等のブリッジ導体に関与しない。もっと正確に言えば、電流は、導体５０、５２につながれる。
【００４７】
図３に示す直列接続は、関連する主コンタクトのペア（例えば、主コンタクト１０Ａおよび１０Ｂ、主コンタクト１０Ｄおよび１０Ｅ、主コンタクト１０Ｆおよび１０Ｇ、主コンタクト１０Ｈおよび１０Ｉ、および主コンタクト１０Ｊおよび１０Ｋ）を含み、主コンタクトの各関連ペアは、バッテリー３４Ａおよび３４Ｂ、３４Ｂおよび３４Ｃ、３４Ｃおよび３４Ｄ、３４Ｄおよび３４Ｅ、または３４Ｅおよび３４Ｆの隣接ペアの何れか等の、隣接する２つのバッテリーの１つの正端子と１つの負端子とをそれぞれ直列接続するように配置されていると言える。
【００４８】
作動構成の直列接続をこれまでに詳細に記載した。並列の充電構成をこれより説明する。
【００４９】
また、次に図４を参照すると、本発明の並列の充電構成の一部の模式図が示されている。主コンタクト１０Ａ、１０Ｂ、および直列接続コンタクト１８が互いに分離されて示されている。図２の構成とは異なり、この構成においては、バッテリー接続導体２２Ａおよび２２Ｂの相互接続が存在しない。それぞれ主コンタクト１０Ａ、１０Ｂの充電を受容する入力コンタクト面１４Ａ、１４Ｂと接触して示されている適切な充電電極５４、５６によって、電圧が主コンタクト１０Ａ、１０Ｂに印加され得る。次に、電流が、矢印１２２によって示されるように、主コンタクト１０Ａ、１０Ｂを通り、それぞれのバッテリー接続導体２２Ａ、２２Ｂへと入り、バッテリー３４Ａ、３４Ｂへと流れ得る。バッテリー３４Ａ〜３４Ｆは、それぞれの様々なバッテリー接続導体２２Ａ〜２２Ｌ（図３）に接続されたままでもよい。充電電極５４、５６等の充電電極が、適切な極性で適切な電圧につながれると、再充電が生じる。
【００５０】
上記を達成するためには、直列接続コンタクト１８等の直列接続コンタクトの各々が、直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、４８が上記の作動構成においてそれぞれ主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌに当接する際に、主コンタクト１０（図２）等の主コンタクトの１つの出力コンタクト面１６に接触する充電受容面３２Ａ、３２Ｂを有することが分かるであろう。主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌの入力面１４および出力面１６は、直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、４８の充電受容面３２等の、直列接続コンタクトの充電受容面３２とそれぞれ直列に並ぶことも分かるであろう。
【００５１】
さらに、バッテリー接続導体２２Ａ〜２２Ｌの各々は、それぞれ主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌの１つに接続された近位端と、バッテリー３４Ａ〜３４Ｆの１つの端子の１つに接続するための遠位端とを備えた細長い部材を含む。バッテリー接続導体２２Ａ〜２２Ｌの各々は、各バッテリー接続導体２２Ａ〜２２Ｌの近位端が接続される対応の主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌに関連する直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、４８に対して、その長さの一部に沿って近接するように配置される。バッテリー接続導体２２Ａ〜２２Ｌ内を流れる電流は、底面３３（図２を参照）等の第１の側面を通過し、次に、関連する直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、４８の充電受容面３２Ａ等の第２の側面を、電気的接触をそれと持つことなく通過する。電流は、次に、関連する主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌ内へと流れ、次に、以前には電気的接続を行わずに迂回した直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、および４８の第２の側面を通って流れる。
【００５２】
これまでに説明したようなコンタクト配置は、電動車両にとって非常に有利なものである。また、次に図５を参照すると、内部に設置されたコンタクト１０Ａ〜１０Ｌのアレイを有し、コンタクト１０Ａ〜１０Ｌは、充電構成で配置されている、電動車両５８の側面模式図が図示されている。充電コンタクト５４、５６を有する充電アレイ６０は、コンタクト１０Ａ〜１０Ｌと電気的やり取りが行われた状態で配置され、各々は、外部から印加された再充電電流を受容するために利用可能なそれぞれの充電面１４を有する。主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌは、それぞれ、上記の適切な主コンタクト１０（図１）および１０Ａ、１０Ｂ（図２および図４）と構造上および機能上の同等物でもよい。電流は、図５では個々に識別されないが、バッテリー３４Ａ〜３４Ｆ等のバッテリー群を含み得るバッテリーパック６２へと、同様に上記のバッテリー接続導体２２Ａ〜２２Ｌの構造上および機能上の同等物であり得るバッテリー接続導体２２によって伝達され得る。
【００５３】
バッテリー接続導体２２Ａ〜２２Ｌは、バッテリー接続導体２２Ａ〜２２Ｌの各々を適切な周囲の部材、例えば、車両５８の参照符号１２８で模式的に示されるシャーシの一部に取り付けることによって形成されるループ１２６を備えて構成され得ることに注目されたい。ループ１２６は、バッテリー接続導体に対して上方に向けられた圧力を与えるように配置されることにより、バッテリー接続導体２２Ａ〜２２Ｌおよびそれぞれの主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌ間の良好な電気的接触の維持に役立つ。
【００５４】
また、次に図６を参照すると、内部に設置され、作動直列接続構成で配置されたコンタクト配置を有する電動車両５８の側面模式図が図示されている。図６の構成では、電気モーター３６（図３）は、車両５８に電力を供給できるようにバッテリーパック６２に接続されている。充電電極のアレイ６０を取り外した状態で、主コンタクト１０の各々は、関連する直列接続コンタクトと接触しており、これらの内のいずれかは、直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、または４８の１つと構造上および機能上の同等物でもよい。
【００５５】
新規のコンタクト配置は、図５および図６に見られるように車両内で配向されると、主コンタクト１０等の主コンタクトと、直列接続コンタクト３８等の直列接続コンタクトとの相対運動は、垂直運動である。また、主コンタクトと、直列接続コンタクトとは、垂直配列にある。
【００５６】
また、次に図７を参照すると、図３に図示されるような接続を行うために利用され得る直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、および４８の例示的アレイ６４の上面図が示されている。直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、および４８は、底板６６上に支持され、任意の適切な方法でそれに取り付けられていてもよい（取り付けは図示せず）。直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、および４８の内のいずれの二者間の電位差も最小限に抑えられるように、直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、および４８間で直列接続が行われ得る。直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、および４８に関連するバッテリー接続導体の実際の接続は、図７における矢印１２４によって示される直列接続が達成されるように順序付けられ得る。
【００５７】
直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、および４８の各々は、関連の主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌと対になることが認識されるであろう。一連の直列接続コンタクト１８、４０、４２、４４、および４６における最初および最後の（すなわち、外側の）コンタクト３８、４８の各々は、それに関連する主コンタクトを１つのみ有する。その他の直列接続コンタクト１８、４０、４２、４４、および４６の各々は、各々がそれに関連する導電性ブリッジ３０を有し、それに関連する２つの主コンタクトを有する。外側としての直列接続コンタクトの指定は、それが、直列接続された回路において接続される最初または最後のバッテリー端子に関連することを意味する。内側としての直列接続コンタクトの指定は、それが、他のバッテリーの端子と直列接続され、負荷につながる導体には直列接続されないことを意味する。
【００５８】
また、次に図８を参照すると、直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、および４８と、主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌとが、どのようにそれぞれの作動位置に支持されるかを示す、図２のコンタクト配置の一部の詳細な断面図が示されている。明確にするために、図８では、１つのみの直列接続コンタクト１８と、１つのみの主コンタクト１０Ａとが示されている。また、明確にするために、止めねじ２４（図１）等のマイナーなアイテムは省略されている。しかしながら、直列接続コンタクト３８、４０、４２、４４、４６、および４８等の他の直列接続コンタクトと、それらに関連する主コンタクト１０Ｂ〜１０Ｌ等の主コンタクトが、図７に見られるような直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、および４８の方式で、実際に図示された対応する同様の構成要素に近接して配置され得ることが理解されるであろう。
【００５９】
直列接続コンタクト１８は、直列接続コンタクト１８と底板６６との間に挟持された１つまたは複数のスプリング６８の上に載置されている。主コンタクト１０Ａは、直列接続コンタクト１８に着座し、それに対して保持され得る。
【００６０】
主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌを通常覆うためのカバー板７０が、主コンタクト１０Ａの上に配置される。カバー板７０は、主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌの各々を暴露させるためのアクセス開口部７２を有していてもよく、それによって、例えば、電極５４（図５）等の充電電極が主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌの入力コンタクト面１４（図１）に接触することが可能となることによって、充電のための直接的なアクセスが提供される。通常、充電のために暴露される時を除いては、主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌは、カバー板７０の下にとどまる。しかしながら、代替の実施形態では、主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌは、充電動作中にカバー板７０の下にとどまることも可能である。従って、本発明は、カバー板７０および主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌ間のどのような相対位置にも限定されると見なされることはない。また、「覆う」という用語は、完全に覆うから部分的に覆うまでのあらゆる度合の覆うことを言い表すことを意図したものである。従って、本発明は、ある特定の度合の覆うに限定されない。むしろ、本発明は、あらゆる度合の覆うことを包含する。
【００６１】
シャーシ支持板７４等の堅固な支持材は、カバー板７０の下に位置している。シャーシ支持板７４は、通常、電動車両５８に関連するシャーシまたは他の周囲部材７６、または本発明の新規のコンタクトシステムに関連する図示しない他の構造体に固定されている。周囲部材７６は、本発明の一部を形成するものではないが、新規のコンタクト配置を支援するものである。シャーシ支持板７４は、主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌをシャーシ支持板７４の上に選択的に暴露させるための開口部７８を有する。シャーシ支持板７４は、スプリング８０によって、カバー板７０から間隔を空けていてもよい。スプリング８０は、シャーシ支持板７４から離れて上方へとカバー板７０を付勢するので、カバー持ち上げ要素として見なされ得る
【００６２】
浮動板８２は、シャーシ支持板７４と底板６６との間に配置される。浮動板８２により、主コンタクト１０Ａに形成された外向きに突出したフランジ８６と係合するスプリング８４の台座が提供される。スプリング８４により、主コンタクト１０Ａがシャーシ支持板７４に対して上方へと推進される。外向きに突出したフランジ８６は、スプリング当接部材である。従って、スプリング８４は、カバー板７０に近づいていく上向きの方向に、主コンタクト１０Ａをシャーシ支持板６６に対して上方に推進するように配置された主コンタクト持ち上げ要素として機能する。スプリング８４、周囲の主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌ、浮動板８２およびフランジ８６は、集合的に、主コンタクト持ち上げ要素を形成する。浮動板８２は、主コンタクトが通過し、浮動板８２の上および下に延長することを可能にする、開口部８３等の少なくとも１つの通路を有する。主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌの各々は、固有の専用開口部８３を有する、あるいは、代替的に、主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌの２つ以上にわたり、それらを収容する開口部（図示せず）を浮動板８２に設けてもよい。
【００６３】
浮動板８２は、些少なずれおよび他の破壊的影響に対応するように、僅かに動く、または浮動するように配置されてもよい。浮動を可能にする一方で適所に浮動板８２を支持するために、シャックルボルト８８が、浮動板８２をシャーシ支持板７４に接続する。シャックルボルト８８は、通常、浮動板８２またはシャーシ支持板７４の一方に堅固に固定されることはない。シャックルボルト８８は、単に、シャーシ支持板７４に対する浮動板８２の可能な下向きの移動に制限を定めるものである。シャックルボルト８８は、シャーシ支持板７４および浮動板８２にそれぞれ形成された孔８９、９１を通り抜ける。シャックルボルト８８は、移動するまたは浮動する際の浮動板８２の動きを妨げることはない。
【００６４】
浮動板８２の配置と比べて、底板６６およびカバー板７０は、通しボルト９０等の接続要素によって、固定の間隔を空けた関係に保持される。通しボルト９０は、固定された拡大ヘッド９２、カバー板７０を通しボルト９０に固定するための上部薄ナット９４、エンドナット９６、および通しボルト９０の下端部において底板６６を固定するための下部薄ナット９８を有し得る。カバー板７０に重みが加えられると、カバー板７０は、シャーシ支持板７４に向けて押し下げられる、あるいは変位される場合があり、加えられた重みに対して反応する。底板６６は、同様に、下方に変位し、それによって、主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌおよび直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、および４８、並びに具体的に識別されないが、それらに接続された他の全ての直列コンタクトの各々のコンタクト面１６および３２間の接続が断たれる。通しボルト９０は、シャーシ支持板７４および浮動板８２にそれぞれ形成された孔１００、１０１を通る。孔１００、１０１は、底板６６と提携したカバー板７０の下方への移動または変位に、このような移動を妨げることなく対応する。
【００６５】
底板６６により、直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、および４８、並びに１８Ａ、１８Ｂ（図２）等のそれらに接続された他の全ての直列コンタクト、並びに具体的に識別されないその他のものと係合するように適応した直列接続コンタクト支持材が提供される。それに関連する上部薄ナット９４、エンドナット９６、および下部薄ナット９８を備えた通しボルト９０は、直列接続コンタクト支持材を、カバー板７０に対して固定の間隔を空けた関係で保持するように配置された接続要素である。スプリング６８は、カバー板７０が下方に変位されていない場合に直列接続コンタクト１８を主コンタクト１０Ａに対して推進できるように、直列接続コンタクト１８を直列接続コンタクト支持材（すなわち、底板６６）から離れて上方に推進するように配置された直列接続コンタクト１８の持ち上げ要素として機能する。
【００６６】
板６６、７０、７４、および８２は、ある状況下では、コンタクト１０Ａ〜１０Ｌの１つに接触し得ることが認識されるであろう。このため、板６６、７０、７４、および８２は、両者間の電気伝導を防止するために、誘電材料から形成されるべき、あるいは、誘電（すなわち絶縁）材料でコーティングされるべきである。
【００６７】
また、次に図９を参照すると、直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、および４８と、主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌとが、どのようにそれぞれの充電位置に（すなわち、充電構成に）支持されているかを示す、図４のコンタクト配置の一部の詳細な断面図が示されている。図９では、カバー板７０および底板６６の位置は、図５に示すような充電アレイ６０から、重みまたは下方の圧力が加えられた事に応答して移動した後には、下方にシフトしている（図８に示すようなそれぞれの位置に対して）。このような移動の結果、主コンタクト１０Ａがカバー板７０に向かって上方に移動したように見えるが、実際には、カバー板７０が、主コンタクト１０Ａに向かって下方に移動している。つまり、浮動板８２の動きによって可能となる微調整は別として、主コンタクト１０Ａは適所にとどまるが、カバー板７０および主コンタクト１０Ａ間の相対運動が存在する。主コンタクト１０Ａは、シャーシ支持板７４に当接する、スプリング８４によってシャーシ支持板７４に対して保持された以前の位置にとどまる。
【００６８】
カバー板７０とシャーシ支持板７４との間隙１０４は、図８に見られる対応する間隙１０６よりも小さい。また、シャーシ支持板７４の上面と浮動板８２の上面との間隔１０８は、図８に見られる対応する間隔１１０と僅かに異なり得る。間隔１０８、１１０のこの差は、カバー板７０の下方の変位と直接関係するのではなく、むしろ、浮動板８２の位置の調整を反映している。
【００６９】
簡単に理解され得るように、主コンタクト１０Ａは、現在直列接続コンタクト１８から分離されている。この分離により、カバー板７０の移動によってアクセス開口部７２を通して主コンタクト１０Ａがよりアクセスし易くなると同時に、バッテリー３４Ａ、３４Ｂ（図３）の直列接続が断たれる。この向上したアクセスのし易さにより、充電電極５４（図５）へのアクセスが提供される。
【００７０】
言い換えると、カバー板７０は、主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌ、例えば、主コンタクト１０Ａに対して移動可能であり、それによって、図９に見られるように、主コンタクトの各々が第１の距離でカバー板７０から間隔を空けている主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌの第１の比較的アクセスし易い状態と、図８に見られるように、図９に見られる第１の距離よりも大きい第２の距離で主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌの各々がカバー板７０から間隔を空けている、主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌの第２の比較的アクセスし難い状態とが選択的に生成される。
【００７１】
本発明の重要な局面は、例えば図４および図９に示される構成において、主コンタクト１０Ａが、選択的に比較的低い充電電圧でバッテリーを充電する充電接続形態を呈するように、および図２、図３、および図８に示されるように、必要とされるより高い作動電圧をバッテリーが生じさせることを可能にする、バッテリーの直列接続構成を選択的に呈するように動作可能であることである。充電接続形態および直列接続形態は、カバー板７０、底板６６、および直列接続コンタクト１８の移動によって生じ、後者は、スプリング６８によって対応される位置的な微調整は別として、底板６６と提携して移動する。
【００７２】
図８および図９は、一個の主コンタクト１０Ａおよび一個の直列接続コンタクト１８の移動事象を典型的に示している。図８および図９は、図面を明瞭にするために単純化されているが、実際には、直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、および４８のアレイ６４全体が、全て支持され、提携して同じように移動し得る。図７において、直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、および４８のアレイ６４の外側にまで底板６６が広がって見られるのと同じように、図１に示される主コンタクト１０Ａによって例示される、主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌ（図７では図示せず）の対応するアレイも同様である。もちろん、最初および最後の直列接続コンタクト３８および４８の各々は、それぞれ、関連する主コンタクト１０Ｃまたは１０Ｌを１つのみ有する。その他の直列接続コンタクト１８、４０、４２、４４、および４６の各々は、例えば図３に見られるように、残りの主コンタクト１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇ、１０Ｈ、１０Ｉ、１０Ｊ、および１０Ｋの内の２つを有する。直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、および４８、およびそれらに関連する主コンタクト１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇ、１０Ｈ、１０Ｉ、１０Ｊ、１０Ｋ、および１０Ｌは全て、直列接続コンタクトの種類（例えば、１８または３８）にかかわらず同じ様に、図２の直列接続形態および図４の充電接続形態間の転換を行う。
【００７３】
従って、主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌ等の複数の主コンタクトおよび直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、および４８等の複数の直列接続コンタクトと、直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、および４８と係合するように配置された底板６６等の直列接続コンタクト支持材と、直列接続コンタクト支持材をカバー板７０に対して固定の間隔で保持する通しボルト９０および関連の締め具等の接続要素とを含む本発明によるコンタクト配置において、それによって、カバー板７０が下方に変位すると（例えば、図４および図９に示されるように）、直列接続コンタクト支持材は下方に変位し、直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、および４８は、主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌとの接触を外れて下方に移動する。この新規の配置では、カバー板７０は、主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌ、またはその代わりに充電電極５４（図５）等の充電電極の通過およびカバー板７０の上および下への延長を可能にする、アクセス開口部７２等の少なくとも１つの通路を有する略水平の板を含み得る。シャーシ支持材は、主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌの通過およびシャーシ支持材７４の上および下への延長を可能にする開口部７８等の少なくとも１つの通路を有するシャーシ支持材７４等の略水平の板を含み得る。スプリング台座要素は、主コンタクトの通過およびスプリング台座要素の上および下への延長を可能にする、開口部８３等の少なくとも１つの通路を有する浮動板８２等の略水平の板を含み得る。
【００７４】
要約すると、新規のコンタクト配置は、選択的にバッテリーを充電するための充電接続構成を呈するように、および所望の作動電圧を生じさせるようにバッテリーの直列接続を可能にする直列接続構成を交互に呈するように動作可能である、バッテリー接続導体２２Ａ〜２２Ｌ等の複数のバッテリー接続導体と、主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌ等の関連する複数の主コンタクトとを含み得る。より具体的には、主コンタクトが充電接続構成を呈すると、主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌの各々および直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、４８の内の関連する各コンタクトは、両者間の相対運動によって互いの電気的接触を断ち、主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌの各々は、両者間の相対運動によって、カバー板７０に対する第１の比較的アクセスし易い配置をとる。結果的に、直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、４８の各々は、このような相対運動によって、バッテリー接続導体２２Ａ〜２２Ｌから電気的な接続が断たれる。直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、４８が直列接続構成を呈すると、それらの各々において、相対運動に応えて、関連する主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌとの電気的接触が確立される。さらに、主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌの各々とカバー板７０との相対運動により、主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌがカバー板７０に対してアクセスし難い状態を呈することとなる。
【００７５】
相対運動は、図２および図４において最もよく分かる移動方向で生じる。この移動方向は、実質的に、図１の主コンタクト１０等の主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌの充電受容面１４に対して垂直であり、図２の直列接続コンタクト１８等の直列接続コンタクトの充電受容面３２Ａに対して垂直である線上にある。図２および図４において、主コンタクト１０Ａ、それに取り付けられたバッテリー接続導体２２Ａ、およびバッテリー接続導体２２Ａが通過する孔２６Ａは、直列接続コンタクト１８の相対運動または移動の間中、線形配列を維持する。
【００７６】
また、新規のコンタクト配置は、直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、および４８等の複数の直列接続コンタクトを含んでいてもよく、主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌの各々に対して、直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、および４８の内の１つが存在する。しかしながら、直列接続コンタクトが、直列接続コンタクト１８、４０、４２、４４、および４６等の内側のコンタクトであるか、または直列接続コンタクト３８または４８等の外側のコンタクトであるかに応じて、各直列接続コンタクト１８、４０、４２、４４、および４６に対して、主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌの内の１つまたは２つ以上が存在し得ることに留意されたい。従って、直列接続コンタクト１８、３８、４０、４２、４４、４６、および４８の１つが、主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌ等の関連する主コンタクトを少なくとも１つ有するという関連性が確立される。
【００７７】
金属の単一層からモノリシックに作られているかのように描かれているが、カバー板７０、シャーシ支持板７４、浮動板８２、および底板６６は、例えば、中心の金属板が、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）プラスチックまたは他の合成樹脂等の電気絶縁材料から作られた板によって上部および下部を覆われたサンドイッチ様式で作られていてもよい。
【００７８】
新規のコンタクト配置により、充電動作中に、モーター３６および図示しないいかなるモーター制御装置をも主コンタクト１０Ａ〜１０Ｌから完全に分離することが保証される。さらに、バッテリー３４Ａ〜３４Ｆの直列接続が中断されているので、それらの直列接続から生じる危険な電圧は存在しない。コンタクト１０Ａ〜１０Ｌの１つまたは複数と接触する人に対する潜在的な感電の危険またはモーター３６およびまたは図示しないモーター制御装置に対する潜在的な損傷の両方が考えられる。
【００７９】
新規のコンタクト配置は、乗用車、トラック、ボート、フォークリフトまたは他の資材運搬トラック、軍用車両、および他のどのような電動輸送車両にも使用し得る。また、新規のコンタクト配置は、適切な充電所から離れた位置に移動される携帯バッテリーパックまたは同様の電源にも使用し得る。例えば、一時的な期間稼働される施設に電力を供給することを目的としたバッテリーパックは、本発明を享受し得る。このような施設の例には、季節的娯楽施設、展示および実演施設、修理、保守、および建設現場、比較的短期の運用年数を有する採掘および他の現場等が含まれる。
【００８０】
特定の作動要件および環境に適合するように変化させた他の変更形態および変更が当業者には明らかであるので、本発明は、開示目的のために選択された実施例に限定されると見なされるものではなく、本発明の真の精神および範囲から逸脱しない全ての変更および変更形態を含む。
【００８１】
特許証による保護が望まれる以上に記載した本発明は、続いて添付される請求項に示される。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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