(57)【要約】【課題】  電気車両を充電する改良型システム及び方法を提供する。【解決手段】  本発明は車両を充電するシステム及び方法に関する。車両及び充電ステーションは、電気又はハイブリッド車両が周知のルートを通して機会充電されることで従来の車両と似た形で動作できる。【選択図】  図１
2011526858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電ステーションであって、
各々が電極に接触するための導電面を有する離間した案内ストリップで形成され、充電マウントに機械的に接続され、下方に充電マウントから遠ざかるように延在する１対の集電器ブレースを含む充電シャーシであって、
案内ストリップが１対の集電器ブレースの位置及び向きを提供する充電シャーシと、
充電マウントに機械的接続された支柱と、
前記支柱に機械的に接続され、前記支柱及び充電マウントを支持するスタンドと、
を含む充電ステーション。
【請求項２】
集電器ブレースの案内ストリップが少なくとも１対の収束面を形成する、請求項１に記載の充電ステーション。
【請求項３】
各集電器ブレースが、集電器ブレースの案内ストリップに力を提供するフォーシング構成要素を備え、前記力が集電器ブレースの別の案内ストリップに向けられる、請求項２に記載の充電ステーション。
【請求項４】
フォーシング構成要素が、ばね、弾性構成要素、空気圧デバイス、磁石、錘、又は歯車のうちの少なくとも１つを含む、請求項３に記載の充電ステーション。
【請求項５】
第１の集電器ブレースの導電面が、正電極に接触するように構成され、第２の集電器ブレースの導電面が、負電極に接触するように構成される、請求項１に記載の充電ステーション。
【請求項６】
導電面が、８ｃｍ２以上の表面積を有する、請求項１に記載の充電ステーション。
【請求項７】
２つ以上の集電器ブレースを分離するスペーシングバーをさらに備える、請求項１に記載の充電ステーション。
【請求項８】
前記充電シャーシが、連結器を介して充電マウントに接続される、請求項７に記載の充電ステーション。
【請求項９】
前記充電シャーシが、前記連結器に接続された位置決めバーと、前記位置決めバーに接続され集電器ブレース又は前記スペーシングバーに接続された少なくとも１つのアームとを含む、請求項８に記載の充電ステーション。
【請求項１０】
エネルギー蓄積デバイス、電力変換器、及び通信デバイスからなるグループから選択された構成要素をさらに備える、請求項１に記載の充電ステーション。
【請求項１１】
車両であって、
電池と、
電気接続のための表面領域を有し、前記車両の上面に配置された１対の接触板と、
を備え、
前記１対の接触板が、前記電池に電気的に接続され、
前記２つ以上の接触板が、前記車両の移動方向に対して平行な方向に配置され、前記車両の上面に沿って離間し、
１つの接触板が、正電極で別の接触板が負電極であって、電源に電気的に接続して前記電池を充電する車両。
【請求項１２】
前記接触板が、丸みがある最上部を有する垂直板で形成される、請求項１１に記載の車両。
【請求項１３】
前記２つ以上の接触板が、前記板の両側の導電材料で形成される、請求項１１に記載の車両。
【請求項１４】
前記車両が、通信デバイスを備える、請求項１１に記載の車両。
【請求項１５】
充電ステーションであって、
充電マウントに搭載され、下方に充電マウントから遠ざかるように延在する剛性の構造構成要素を有する充電突起であって、
前記充電突起が、クロスバーに搭載された１対の集電器ブレースを含み、
前記クロスバーに対して前記集電器ブレースが移動可能であるように柔軟な接触で前記集電器ブレースがクロスバーに搭載された充電突起と、
前記充電マウントに機械的に接続され、前記充電マウントと充電突起とを支持する垂直支持構造と、
を備える充電ステーション。
【請求項１６】
前記集電器ブレースが、前記クロスバーに対して水平に移動する、請求項１５に記載の充電ステーション。
【請求項１７】
前記充電突起が、前記集電器ブレースに接続された１対のアームをさらに含み、前記アームと前記クロスバーが、剛性の材料で形成される、請求項１５に記載の充電ステーション。
【請求項１８】
前記充電突起が、連結器を介して充電マウントに搭載される、請求項１５に記載の充電ステーション。
【請求項１９】
前記連結器が柔軟で、前記充電突起が前記充電マウントに対して垂直に移動することを可能にする、請求項１８に記載の充電ステーション。
【請求項２０】
柔軟な接続部が、ばね、弾性構成要素、空気圧デバイス、磁石、錘、又は歯車のうちの少なくとも１つを含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２１】
前記集電器ブレースが、各々電極に接触するための導電面を有する離間した案内ストリップで形成される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２２】
第１の集電器ブレースの案内ストリップが、正電極に締め付ける力を提供し、第２の集電器ブレースの案内ストリップが、負電極に締め付ける力を提供するように、前記案内ストリップが、案内ストリップ間に締め付ける力を提供するように構成される、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
車両を充電する方法であって、
２つ以上の接触板を備える車両を充電マウントの下の位置に移動させるステップであって、
前記充電マウントが、各々が１対の案内ストリップを有する２つ以上の集電器ブレースに接続されたステップと、
第１の集電器ブレースと第１の接触板との間、及び第２の集電器ブレースと第２の接触板との間の電気接続を確立するステップと、
を含む方法。
【請求項２４】
前記電気接続を確立するステップが、案内ストリップの導電面領域を車両の上面に搭載された接触板の導電面に接触させるステップを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記第１の案内ストリップの導電面領域が、前記接触板の第１の側に接触し、第２の案内ストリップの導電面領域が、前記接触板の第２の側に接触するように前記接触板が少なくとも２つの案内ストリップの間で締め付けられる、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記車両の充電状態をモニタするステップをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記車両の充電状態を中央のステーション、充電ステーション又は別の車両に連絡するステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
相互参照
本出願は、参照により全体を本明細書に組み込むものとする２００８年７月１日出願の米国仮出願第６１／０７７，４５２号及び２００９年５月１日出願の米国仮出願第６１／１７４，９２６号の利益を主張する。
【０００２】
連邦政府後援の研究に関する声明
本発明は、連邦交通局（ＦＴＡ）による契約番号＿＿＿＿の全米燃料電池バス計画（National Fuel Cell Bus program）の下で米国政府の支援を受けて達成された。
【０００３】
電気車両は、電気車両に電力を伝送する現在のインフラによって制約される。電車、ライトレール車両などのいくつかの電気車両は、レール内のハードウェア又は架線によって永続的に電源に接続されている。電気自動車などのその他の電気車両は、充電ステーションで電気車両にプラグを差し込んで接続することで充電される。
【０００４】
電気車両がたどるルートに沿って永続的な電気接続を維持するシステムを用いて電気車両に電力を伝送することができるが、これらのシステムは見苦しく、人気がなく、設置及び保守コストが高く、危険な場合がある。これらのシステムでは、都市が経路指定建物の保守又は建設を実行する間、電気バス路線全体をある時間にわたって停止する必要がある。これらのシステムの一部では、電気車両はレール又は架線から独立して走行できない。また、これらのシステムの一部は、特性が異なる別の車両に適合できない。さらに、これらのシステムは、充電にかなりの時間と労力とを要することがある。
【０００５】
[0005]
したがって、電気車両を充電する改良型システム及び方法が必要である。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、電気車両又はハイブリッド電気車両の充電システム及び方法を提供する。本明細書に記載する本発明のさまざまな態様は、下記の特定の用途のいずれにも、又は他のいかなるタイプの車両にも適用することができる。本発明は、独立したシステム又は方法として、あるいはバスシステム又はその他の公共輸送システムなどの統合輸送システムの一部として適用可能である。本発明のさまざまな態様は、個別に、集合的に、又は互いに組み合わせて評価できることを理解されたい。
【０００７】
本発明の一態様は充電ステーションに関する。充電ステーションは充電マウントを含んでいてもよい。また、充電ステーションは２つ以上の集電器ブレースを含んでいてもよく、各々の集電器ブレースは導電パッドなどの少なくとも１つの導電面領域を含む。好ましくは、各々の集電器ブレースは、案内パッドなどのストリップ上の案内機能が収束し、その収束が導電面に向けられるような導電面を有する少なくとも２つの案内ストリップを含んでいてもよい。少なくとも１つの集電器ブレースは正電極を接触させるためで、少なくとも１つの集電器ブレースは負電極を接触させるためのものであってもよく、集電器ブレースは車両の再充電可能なデバイスを充電するように構成してもよい。充電ステーションは、充電マウントに接続された支柱と、支柱に機械的に接続されて支柱及び充電マウントを支持するスタンドなどの支持固定具を含んでいてもよい。
【０００８】
本発明の別の実施形態によれば、充電ステーションは、充電マウントに搭載された剛性の構造構成要素を備えた充電突起を含んでいてもよい。充電突起は、クロスバー、スペーシングバー、及び１つ又は複数のアームなどの剛性の構成要素を含んでいてもよい。剛性の構成要素間に剛性の又は柔軟な接続部を提供してもよい。例えば、充電突起上の集電器ブレースは、柔軟な接続部によって突起のクロスバーに対して移動可能であってもよい。
【０００９】
本発明の別の態様は、充電ステーションによって充電可能な車両に関連するものであってもよい。車両は、車両の再充電可能デバイスに電気的に接続された２つ以上の接触板を含んでいてもよい。車両の再充電可能デバイスは、電池又はウルトラコンデンサなどのエネルギー蓄積システムであってもよい。接触板は車両の最上部に位置していてもよく、車両の移動方向に比較的平行に位置していてもよい。それらはまた車両の上面で離間していてもよい。第１の接触板は正電極で、第２の接触板は負電極であって、再充電可能デバイスを充電することができてもよい。
【００１０】
[0010]
本発明の別の実施形態に従って車両充電システムを提供することができる。このシステムは、２つ以上の集電器ブレースを備えた充電ステーションと２つ以上の接触板を備えた車両とを含んでいてもよい。集電器ブレースは、接触板が案内ストリップによって案内された後に導電面の間を接触板が摺動するように車両最上部で接触板を収容するように構成されていてもよい。接触板は、電気接触を確保するために案内ストリップの間で押しつぶされていてもよい。さらに、導電面は、電気接触領域を提供する接触板に接触する表面領域を有していてもよい。このような機能は、充電ステーションと車両との間の充電界面でのインピーダンスを低下させ、急速充電を助ける。また充電ステーションは、集電器ブレースを互いに車両の接触板の間の距離に一致する所望の距離に離間させるスペーシングバーを含んでいてもよい。また充電ステーションは、充電マウントと集電器ブレースとを接続する接続構造のための柔軟な接続部を含んでいてもよい。この柔軟な接続部は、接続構造と接触アセンブリが車両の移動方向に関して横方向に動くことを可能にする。これによって、車両寸法、運転経路、又はその他の車両属性の許容差が提供される。
【００１１】
本発明の別の実施形態に従って車両を充電する方法を提供することができる。この方法は、２つ以上の接触板を備えた車両を、充電ステーションの２つ以上の集電器ブレースを備えた充電マウントの下の位置に移動させるステップを含んでいてもよい。２つ以上の集電器ブレースと車両の２つ以上の接触板との間に電気接続を確立することができる。車両は、所望の充電状態を達成する時間だけ充電ステーションに電気的に接続された状態に保つことができる。
【００１２】
本発明の他の目的及び利点は、以下の説明と添付の図面を参照することでさらに評価し理解することができる。以下の説明は本発明の実施形態の具体的な詳細を含んでいるが、これは本発明の範囲を限定するものではなく、好ましい実施形態の例として解釈すべきである。本発明の各々の態様に関して、本明細書に記載する当業者には周知の多数の変形形態が可能である。本発明の精神を逸脱することなく、本発明の範囲内で本発明をさまざまに変更及び修正することができる。
【００１３】
参照による組み込み
本明細書に記載するすべての出版物、特許、及び特許出願は、各々の出版物、特許、又は特許出願を個別に具体的に参照により組み込むものとすると表示されるのと同程度に参照により本明細書に組み込むものとする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
本発明の新規の特徴は、特に添付の特許請求の範囲に記載されている。本発明の原理を活用した例示的実施形態を詳細に記載する以下の説明と添付の図面とを参照することにより本発明の特徴と利点とをよりよく理解できよう。
【図１】本発明のある実施形態による充電ステーションを示す図である。
【図２】充電ステーションの代替実施形態を示す図である。
【図３】充電ステーションの別の実施形態を示す図である。
【図４】充電ステーションの一例を示す図である。
【図５】充電ステーションの充電接続部の一例を示す図である。
【図６Ａ】接触アセンブリを示す図である。
【図６Ｂ】接触アセンブリの追加の図である。
【図６Ｃ】本発明のある実施形態による圧力アセンブリのクローズアップ写真である。
【図７Ａ】充電マウントの接触アセンブリを示す図である。
【図７Ｂ】接続構造の柔軟な接続部の一例を示す図である。
【図８】接触バーを備えた車両の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は電気車両を充電するシステム及び方法を提供する。本発明の一態様は充電ステーションを提供する。充電ステーションを用いて電気を動力とする車両に電力を提供することができる。充電ステーションを用いて、任意の電気車両、ハイブリッド電気車両、又は電池、ウルトラコンデンサ、又はその他の任意のエネルギー蓄積システムなどの推進電源を含むその他の任意の車両に電力を伝送することができる。いくつかの実施形態では、電気を動力とする車両はバス又はトラックなどの大型車両であってもよい。
【００１６】
例えば、システムによって給電される電気車両は、輸送バス、スクールバス、配送車、シャトルバス、トラクタトレーラ、クラス５トラック（重量１６，００１〜１９，５００ポンド（７，２５８〜８，８４５ｋｇ）、２軸、６タイヤ単一ユニット）、クラス６トラック（重量１９，５０１〜２６，０００ポンド（８，８４６〜１１，７９４ｋｇ）、３軸単一ユニット）、クラス７トラック（重量２６，００１〜３３，０００ポンド（１１，７９４〜１４，９６９ｋｇ）、４軸以上の単一ユニット）、クラス８トラック（重量３３，０００ポンド（１４，９６９ｋｇ）超、４軸以下の単一トレーラ）、ＧＶＷＲ装備の車両で１４，０００ポンド（６，３５０ｋｇ）超、貨物対ドライバー質量が１５：１以上の車両、６個以上のタイヤを装備した車両、３軸以上の車両、又はその他の任意のタイプの高乗車率又は大型車両を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、充電ステーションは乗用車両を含むその他の任意の電気車両を充電することができる。本明細書における電気車両又は電気を動力とする車両の説明は任意のタイプの車両を指すこともあり、またその逆も成り立つ。
【００１７】
本発明のいくつかの実施形態では、充電ステーションは、充電ステーションと電気を動力とする車両との間に電気接続を確立する充電マウントから吊り下げられた充電シャーシ又は突起などの充電接続部を含むことができる。充電接続部は、充電接続部の位置又は向きを制御する位置決めデバイスを含むことができる。
【００１８】
本発明の別の態様は、充電ステーションへの電気接続を確立する接触板を含む電気車両を提供する。接触板は電気車両の上面に配置することができ、車両の移動方向に対して比較的平行な方向に配置することができる。接触板は、電気車両の上面で離間できる。
【００１９】
[0030]
本発明の方法は、充電ステーションを用いて車両に電力を伝送するステップを含む。車両に電力を伝送するステップは、車両を充電ステーションの充電マウントの下に配置するステップと、パンタグラフ、懸垂線アーム、充電シャーシ又はフレーム、あるいは充電ステーションと車両との間の電気接続を確立する充電突起などの充電接続部を係合させるステップを含んでいてもよい。
【００２０】
図１に示すように、充電ステーションは、充電マウント（２４）を有する構造（６）を含んでいてもよい。充電接続部（１８）は、充電マウントから吊り下げることができる。充電接続部は、パンタグラフ、懸垂線アーム、及びカンチレバーアームからなるグループから選択した構成要素に似たデバイスであってもよい。充電接続部は、充電接続部上に位置する導電面（１４，１６）が調整可能な場所を有するような調整可能な形状又はサイズを有していてもよい。本発明のいくつかの実施形態では、充電接続部は位置決めデバイス（２０，２６）などの連結器を介して充電マウントに機械的に装着されていてもよい。位置決めデバイスは、固定式でも調整式でもよい。
【００２１】
本発明のいくつかの実施形態では、充電接続部は、導電パッドなどの２つの導電面（１４，１６）を含んでいてもよい。２つの導電面は、互いに電気的に絶縁していてもよい。２つの導電面は、導電面を電源（２）に電気的に接続する電気配線を介して電力を供給されてもよい。電気配線は、充電接続部（１８）、位置決めデバイス（２０，２６）、充電マウント（２４）、及び構造（６）内に収容することができる。追加の電気配線（４）を用いて電源（２）への電気接続を確立することができる。電源は、本明細書に記載する任意の電源を含むことができる。
【００２２】
図１に示すように、車両（８）は車両の移動方向（２８）に延在する２つの接触板又はバー（１０，１２）を含んでいてもよい。２つのバーは、車両に給電するためのエネルギー蓄積デバイスに電気的に接続された銅製のバーであってもよい。
【００２３】
充電ステーションの代替実施形態を図２に示す。導電面（１４，１６）は、カンチレバーアーム（３０）を介して充電マウントに接続することができる。カンチレバーアームを垂直方向（２２）に調整して車両（８）が導電面の下を通過することを可能にし、導電面と車両上の接触板又はバー（１０，１２）との間の電気接続を確立することができる。導電面と電源（２）との間の電気接続部は図１に示す通りである。
【００２４】
[0035]
図３は、充電ステーション（３６）と車両（３８）の別の例を示す。車両は、接触バー、板又はその他の任意の形状の接点である１つ、２つ、３つ又は４つ以上の充電ポイントを含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、少なくとも２つの充電ポイントを有することが好ましい。別の実施形態では、複数の電池を充電するためにより多くの充電ポイントが望ましい（例えば、１つの電池又は電池グループに２つの充電ポイントを電気的に接続し、別の電池又は電池グループに２つの別の充電ポイントを電気的に接続してもよい）。複数の電池セットを並列に充電することが充電時間を短縮し高電圧伝送によるシステムの過熱を低減するために望ましい。充電ポイント又はその他の任意の接点と言う場合、任意の形状又はフォーマットの接点を指すことがある。
【００２５】
充電ポイント（４０ａ，４０ｂ）は、車両の移動方向に平行に延在していてもよい。本発明の好ましい実施形態では、充電ポイントは車両ルーフなどの車両の最上部に搭載してもよい。いくつかの代替実施形態では、充電ポイントは車両の側面、道路内、又は車両の表面の別の部分、又はそれらを組み合わせて搭載してもよい。上述したように、充電ポイントは銅製であってもよい。いくつかの実施形態では、充電ポイントは、これに限定はされないが、アルミニウム、銀、金、又はそれらの合金もしくは組合せを含む任意の導電材料で形成されていてもよく、及び／又はこれに限定はされないが、銅、アルミニウム、銀、金、又はそれらの合金もしくは組合せを含む任意の導電材料であってもよく、又はその他の任意の導電材料でめっき又は被覆されていてもよい。充電ポイントは互いに絶縁されていてもよい。充電ポイントは、車両の最上部で互いに離間していてもよい。
【００２６】
充電ステーション（３６）は、集電器ブレースなどの任意の数の接触アセンブリ（４２ａ，４２ｂ）を含んでいてもよい。接触アセンブリは、電極として機能する車両の充電ポイントに電気的に接続されていてもよい。いくつかの例では、接触アセンブリの数は、車両上の充電ポイント（４０ａ，４０ｂ）の数に一致していてもよい。例えば、車両上に２つの充電ポイントを提供した場合、２つの接触アセンブリを充電ステーション上に提供してもよい。車両上に４つの充電ポイントを提供した場合、４つの接触アセンブリを充電ステーション上に提供してもよい。
【００２７】
いくつかの実施形態では、電池又は電池パックに接続された１対の充電ポイントに接触するように１対の接触アセンブリを提供してもよい。いくつかの例では、より多くの接触アセンブリを提供してもよい（例えば、電池又は電池グループと電気的に連通した１対の充電ポイントに２つの接触アセンブリを接触させ、別の電池又は電池グループと電気的に接触した別の２つの充電ポイントに２つの別の接触アセンブリを接触させてもよい）。複数の電池を同時に充電することが充電時間を短縮し高電圧の伝送によるシステムの過熱を低減するために望ましい。いくつかの例では、充電ステーションの同じアーム上に複数の接触アセンブリを提供してもよい（例えば、同じ突起上に４つの接触アセンブリを提供することができる）。一方、別の例では、充電ステーションの複数のアーム上に複数の接触アセンブリを提供してもよい（例えば、１つの突起上に２つの接触アセンブリを提供し、第２の突起上に２つの接触アセンブリを提供してもよい）。
【００２８】
接触アセンブリは、充電ポイントが接触アセンブリの導電パッドに接触するための案内を支援する１つ又は複数の案内機能（４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ）を含んでいてもよい。
【００２９】
[0040]
充電ステーション
充電ステーションは、地面の上方に位置した充電マウントと充電マウントから吊り下げられた充電接続部とを含むことができる。充電接続部は、充電マウントに直接装着することができ、又は位置決めデバイスなどの連結器を介して充電マウントに装着することができる。充電接続部は、パンタグラフ、懸垂線アーム、及びカンチレバーアームからなるグループから選択されたデバイスなどであってもよい。充電接続部は、充電シャーシ又はフレーム、充電スケルトンもしくはガーダー、又は充電突起と呼んでもよく、又はそれらを含んでいてもよい。充電接続部は、ライトレール車両又は電気バスに給電するデバイスの逆の形式であってもよい。本発明の別の実施形態では、充電接続部は充電マウントから吊り下げられた懸垂線アームであってもよい。
【００３０】
いくつかの実施形態では、充電はバスがトロリーバスとして動作するような２ワイヤトロリーバス用であってもよい。例えば、一部の時間に、バスはグリッドシステム上の架線に接続することでトロリーバスとして動作してもよい。バスが格子システムの終点に達すると、トロリーポールを下げてバスはグリッドから独立した電池電気バスとして動作することができる。同様に、電池電気バスはグリッドから独立して動作し、次にグリッドに接触してもよい。バスがグリッドに戻ると、ポールを上げてグリッドに接触させ、トロリーバスとして動作する間にバスを再充電することができる。したがって、本発明のある実施形態によれば、バスは、一部の時間はグリッドから給電して動作することができ、一部の時間はグリッドを用いずに動作することができる。バスは、オプションとしてオングリッド時間を用いてバス上の電池を充電し、これをバスがオフグリッド時に使用することができる。
【００３１】
充電接続部は、車両が当該充電接続部下で運行できるのに必要な高さまで調整するためのセンサ又は機械式又は電気機械式高さ調整システムを有していてもよい。高さ調整システムは、充電接続部及び／又は位置決めデバイスを含んでいてもよい。充電接続部は、電気接続を確立するのに必要な高さに調整することができる。
【００３２】
充電接続部は、車両を部分的又は完全に充電するのに十分な時間だけ確立することができる。充電接続部は、電気接続が車両と充電ステーションとの間に確立され、及び／又は信号が車両から受信されて充電を起動する時にのみ起動されるように設計することができる。充電ステーションは、非接触状況で導電経路を隔離する機械的及び／又は電気的保護デバイスを含んでいてもよい。このようなデバイスは、電子メッセージ（無線、近接切換え接点、及び／又は手動トリガの）受信後の、又は直接の機械的起動によるエネルギーのフローを可能にするように構成されていてもよい。
【００３３】
[0045]
代替実施形態では、車両がトロリーとして一部の時間オングリッドで動作する場合、車両がグリッドに達するとエネルギーのフローが自動的に発生する。いくつかの実施形態では、エネルギーフローを可能にするセンサを提供してもよく、別の実施形態では、車両がグリッドに達した時にエネルギーフローを可能にする機構を提供してもよい。エネルギーフローを所望の形でのみ可能にする安全機能を提供してもよい。
【００３４】
別の実施形態では、車両（例えばバス）を既存のライトレールシステムに適合させることができ、この場合、車両は単一の架線と道路のレール内の地上連結器に接続することができる。
【００３５】
当業者には周知の任意の手段を用いて電力を充電接続部に供給することができる。本発明のいくつかの実施形態によれば、ライトレール又は電気バスなどの電気車両に給電するための電源を使用することができる。電源は、電車又は電気バスに給電する架線に電力を供給するための電源であってもよい。電源は、高圧ＤＣ電源を含んでいてもよい。電圧は、ＤＣ４００〜８００ボルト、ＤＣ４５０〜７５０ボルト、又は約６００ボルトであってもよい。電源に接続して電圧変換器に伝送して車両に供給する正確な電圧及び電流フローを提供することができる。電圧変換器はＤＣ−ＤＣ充電器であってもよい。本発明の別の実施形態では、急速充電器を用いて充電接続部に電力を供給することができる。急速充電器は、従来の電源又は代替電源によって給電することができる。本発明のいくつかの実施形態では、急速充電器は、水素、電源グリッドから得た従来の電気、又はその他の任意の電源から給電することができる。急速充電器は、車両に電圧と電流を提供するように構成することができる。
【００３６】
電源は、エネルギーバッファデバイスを含んでいてもよい。エネルギーバッファは、コンデンサ又は電池であってもよい。コンデンサは、大型のウルトラコンデンサであってもよい。電池は、電池パックを含んでいてもよい。このようなシステムを使用することでエネルギーバッファをオフピーク時に低エネルギーコストで充電し、次に充電ステーションの昼間のエネルギー需要の一部又は全部を供給することができる。エネルギーバッファデバイスも低電力インフラ及び／又は充電用電源を使用することができる。エネルギーバッファデバイスは時間をかけたエネルギーバッファの低速充電を行い、次に充電接続部による急速エネルギー送達を実行することができる。
【００３７】
エネルギーバッファデバイスをユーティリティグレードの予備電力又はユーティリティグリッド上の負荷平衡に使用することができる。エネルギーバッファデバイスは予備電力のために大型建物に又は電力平衡のためにユーティリティグリッド内に組み込むことができるので、このシステムは相互機能を有することができ、サービスの顧客にとって共同プロジェクトになり得る。
【００３８】
[0050]
充電ステーションは、ハブ又は車両のルートに沿った任意の位置にあってもよい。本発明の別の実施形態では、充電ステーションは、ライトレール車両、電車、又は電気バスに給電する架線又は電気鉄道線路の近くにあってもよい。
【００３９】
図４は、本発明のある実施形態による充電ステーションの一例を示す。充電ステーションは、充電マウント（５１）を備えた構造（５０）を含んでいてもよい。充電マウントは、充電接続部（５２）を含んでいてもよい。充電接続部は、充電マウントの下方に吊り下がっていてもよい。充電接続部は、下方に及び／又は充電マウントから遠ざかるように延在していてもよい。
【００４０】
いくつかの実施形態では、充電接続部（５２）は、連結器（５５）を介して充電マウント（５１）に接続されていてもよい。連結器は、固定式又は調整式であってもよい。例えば、連結器は、充電接続部が充電マウントに対して垂直に移動することができるように調整可能であってもよい。例えば、連結器は、ばね、弾性構成要素、空気圧デバイス、磁石、錘又は歯車などの柔軟な部材を備えた垂直支柱であってもよい。柔軟な部材を用いることで、充電接続部はその上に力が作用した時に調整可能なデフォルトの高さを有することができる。例えば、車両が充電接続部の下を通過中で隆起に遭遇した場合、充電接続部は隆起を吸収し車両との電気接続を維持することができる。同様に、わずかに高さが異なる車両が充電接続部の下を通過する時には、それらを柔軟な連結器によって吸収することができる。これは、車両の高さが圧力又は負荷重量などの要因によって変化する状況では有利である。
【００４１】
いくつかの代替実施形態では、連結器は充電接続部の高さの能動的な調整が可能で、それによって充電ステーションは幅広い範囲の高さの車両に対応できる。例えば、センサは連結器と通信して連結器に入場する車両の高さを通知してもよい。
【００４２】
充電接続部は、１つ又は複数の接触アセンブリ（５３ａ，５３ｂ）を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、接触アセンブリは１対の案内ストリップを含んでいてもよい。接触アセンブリは、充電ポイントと電気的に接触する導電パッドなどの１つ又は複数の導電面を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、接触アセンブリは、充電ポイントと電気的に接触する２つの導電パッドを含んでいてもよい。充電構造と充電マウントは、接触アセンブリが車両の充電ポイントに接触することができる任意の構造又は形態を有していてもよい。例えば、充電マウントは、充電構造から延在する水平の支柱又はカンチレバーを形成していてもよい。
【００４３】
[0055]
いくつかの実施形態では、充電構造（５０）は垂直の支柱を含んでいてもよい。あるいは、充電構造は、充電マウント及び／又は充電接続部を所望の高さで支持することができるその他の任意の形状又は構成を有していてもよい。充電構造は、壁の一部又はバス停留所などの既存の構造の一部であってもよい。いくつかの実施形態では、充電構造の長さは調整可能で、その結果、充電接続部の位置を調整することができる。充電構造は、例えば車両が充電接続部の下を通過した場合に充電構造に車両の高さに対応させるような受動的調整が可能である。充電構造は、充電ステーションに近づく車両が車両のタイプ又は高さを示す信号を発して充電ステーションがその高さを調整して進入する車両に対応するような積極的調整も可能である。
【００４４】
いくつかの例では、充電マウント及び構造は、接触アセンブリの各々からの電気接続を分離したままに維持することができる。例えば、２つの接触アセンブリからの電気接続を単一の一体化構造（例えば、単一のポール）内で分離することができ、又はこの構造は接触アセンブリの各々の電気接続を収容することができる２つの構成要素（例えば、２つのポール）を含んでいてもよい。いくつかの実施態様では、充電マウント及び構造は、接触アセンブリ内の導電パッドの各々からの電気接続を分離したままに維持することができる。
【００４５】
充電ステーションは、また、スタンド（５６）を含んでいてもよい。スタンドは、充電構造（支柱などの）と充電マウント／充電接続部の構造支持体を提供することができる。いくつかの実施形態では、スタンドは、充電ステーションの支持構造の基部に位置するか、又は基部を形成していてもよい。
【００４６】
また充電ステーションは、電源（５４）を含んでいてもよい。上述したように、充電ステーションは、従来の電源又は代替電源から給電することができる。
【００４７】
図５は充電接続部を示す。充電接続部は、充電シャーシ、充電フレーム、又は充電突起を形成していてもよい。充電接続部は、接触アセンブリ（６０ａ，６０ｂ）を含んでいてもよい。各接触アセンブリは、車両上の充電ポイントと接触アセンブリとの間の電気的接触の形成を支援する案内ストリップ又は案内スラットなどの１つ又は複数の案内機能（６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ）を含んでいてもよい。
【００４８】
[0060]
接触アセンブリは、所望の距離だけ離間していてもよい。例えば、２つ以上の接触アセンブリは、任意の所望の距離だけ離間していてもよい。例えば、接触アセンブリは、約５ｃｍ、１０ｃｍ、１５ｃｍ、２０ｃｍ、２５ｃｍ、３０ｃｍ、３５ｃｍ、４０ｃｍ、４５ｃｍ、５０ｃｍ、６０ｃｍ、７０ｃｍ、８０ｃｍ又はそれ以上あるいはそれ以下の距離だけ離間していてもよい。好ましくは、接触アセンブリは、接近中の車両上の充電ポイントの間の距離と実質的に同じか又は極めて近い距離だけ離間していてもよい。
【００４９】
また充電接続部は、接触アセンブリを所定の距離だけ離間させておく構造又は機能を含んでいてもよい。例えば、接触アセンブリ（６０ａ，６０ｂ）を所定の距離だけ離間させておくことができるスペーシングバー（６２）を提供してもよい。所定の距離は、車両ルーフ上の充電ポイントの間の距離に対応していてもよい。所定の距離は、接触アセンブリが同じ距離に離間しているように固定されていてもよい。あるいは、所定の距離は柔軟であってもよい。例えば、スペーシングバーが所定の距離だけ離間して静止しているが、スペーシングバーの全長にわたって力が加えられるとスペーシングバーの長さがわずかに圧縮又は伸展するように、スペーシングバー（６２）の内部にばね又は弾性機能を提供してもよい。このような機能によって、わずかに異なる距離だけ離間した充電ポイントを備えた車両は案内機能に接近し、スペーシングバーはその長さを調整して接触アセンブリ（６０ａ，６０ｂ）上を摺動する充電ポイントに対応することができる。
【００５０】
別の例では、スペーシングバーは、スペーシングバーの長さを適宜調整可能な機能を含んでいてもよい。例えば、異なる車両は、異なる距離だけ離間した充電ポイントを有していてもよい。車両は、充電ステーションがスペーシングバーの長さを調整して充電ポイントの距離に対応することができるように、充電ポイントの間の距離に関する信号を充電ステーションに提供することができる。スペーシングバーのためのセンサ又は油圧式、機械式又は電気機械式長さ調整システムを使用することができる。これは、車両の異なる製品又はモデルが異なる距離だけ離間した充電ポイントに導通することができる状況で有用である。スペーシングバーについても本明細書内の言及は、固定又は互いに可変／制御可能な距離を備えた接触アセンブリを提供することができるその他の任意の構造又は構成要素に適用可能である。
【００５１】
また充電接続部は、位置決めバー（６４）を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、位置決めバーは、充電マウントに接続された連結器（６６）接続可能な水平のバーであってもよい。あるいは、位置決めバーは、充電マウントに接続する方向を向いていてもよい。いくつかの実施形態では、位置決めバーは、充電接続部の剛性の部材であってもよい。また充電接続部は、位置決めバーから延在する１つ又は複数のアーム（６５ａ，６５ｂ）を含んでいてもよい。アームは、接触アセンブリ及び／又はスペーシングバーに接続していてもよい。いくつかの例では、アームは、位置決めバーから下方に、及び／又は位置決めバーから水平に遠ざかるように延在していてもよい。いくつかの例では、アームは、下方に、かつ位置決めバーから遠ざかるように延在していてもよい。好ましくは、アームは剛性の部材であってもよい。剛性の接続又は柔軟な接続を介してアームを位置決めバーに接続してもよい。同様に、柔軟な接続又は剛性の接続を介してアームを接触アセンブリ及び／又はスペーシングバーに接続してもよい。位置決めバー、スペーシングバー、及び１つ又は複数のアームは、充電接続部のためのシャーシ又はフレームを形成してもよい。剛性の部材と１つ又は複数の柔軟な接続とを備えた充電接続部は、半剛性の構造を形成してもよい。半剛性の充電接続部は、有利には、接触アセンブリが車両からの充電ポイントを受け入れる一方で充電ポイントの配置又は車両の駆動の向きの変化に対応する十分な柔軟性を提供する方向に向けるのに十分な構造及び剛性を提供することができる。
【００５２】
また充電接続部は、導電パッドから提供することができるワイヤ（６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ）又はその他の電気接続部を含んでいてもよい。例えば、接触アセンブリの各々の間の電気接続を分離できる。いくつかの例では、導電パッドの各々の間の電気接続を分離できる。
【００５３】
[0065]
本発明の好ましい実施形態では、接触アセンブリは実質的に同じ高さにあってもよい。これによって、車両の充電ポイントが実質的に同じ高さの車両に対応することができる。いくつかの代替実施形態では、接触アセンブリは、それらが異なる高さにあって（例えば、６０ａは６０ｂより下に吊り下げられていてもよい）、その結果、充電ポイントが異なる高さにある（例えば、１つの接触板が別の車両の居室よりも高い居室から延在していてもよい）車両に対応することができるように配置することができる。
【００５４】
図６Ａは、接触アセンブリと呼んでもよくその逆も可である集電器ブレースを示す。集電器ブレースは、案内ストリップ（７０ａ，７０ｂ）などの案内機能を含んでいてもよい。案内機能は充電ポイントを捕捉することができ、充電ポイントを１つ又は複数の接触パッド（７１ａ，７１ｂ）へ案内することができる形状であってもよい。１対の案内機能は充電ポイントを捕捉する「Ｖ」字形を形成していてもよく、又は「Ｕ」字形などのその他の任意の形状を有していてもよく、又は充電ポイントをより小さい開口に注ぎ込むか又は案内するより大きい開口を有する任意の形状であってもよい。案内機能は一定の距離だけ離れて開始してもよく、次に案内機能の導電面で互いに向かって収束していてもよい。このファンネル態様によって案内機能は、車両から充電ポイントを捕捉する際の一定の許容差を有することができる。充電ポイントはファンネルの広い端部で捕捉することができ、より狭い間隔を空けた導電面へ向けることができる。
【００５５】
案内機能は、いくつかの実施形態では接触パッドである導電面を含んでいてもよい。接触パッド（７１ａ，７１ｂ）は、金属製又は非金属製の導電パッドであってもよく、交換可能であってもそうでなくてもよい。好ましい方法は、導電部分が損傷したか使用された時に交換可能な交換式パッドを有することであろう。一例では、接触パッドは導電炭素パッドであってもよい。炭素パッドの一部は、充電ポイントが接触パッドの間を摺動する時はいつでも削り取られることがある。そのような場合、炭素パッドを交換することができる。別の実施形態では、その他の任意の導電材料（金属又は金属合金などの）を使用することができる。好ましくは、接触パッドは、充電ポイントが容易に摺動できるような滑りやすい材料で形成されていてもよい。
【００５６】
いくつかの実施形態では、集電器ブレースあたり２つ以上の接触パッドを提供してもよい。別の実施形態では、集電器ブレースあたり１つの接触パッドだけを提供することができる。異なる集電器ブレースは、同じ数の接触パッドを有していてもよく又はそうでなくてもよい。充電ポイントは、充電ポイントが接触パッドなどの導電面に間に挟まれるように、集電器ブレースの導電面の間を摺動してもよい。好ましくは充電ポイントが導電面の間にある時には、充電ポイントは両方の接触パッドに接触していてもよい。
【００５７】
いくつかの実施形態では、接触パッドは導電面領域を提供することができる。いくつかの実施形態では、導電面積は、１ｃｍ２、２ｃｍ２、４ｃｍ２、６ｃｍ２、８ｃｍ２、１０ｃｍ２、１２ｃｍ２、１５ｃｍ２、２０ｃｍ２、２５ｃｍ２、３５ｃｍ２、５０ｃｍ２又はそれ以上であってもよい。
【００５８】
[0070]
接触パッドは、矩形、四角形、円形、楕円形、三角形、台形、六角形などの任意の形状を有していてもよい。接触パッドは、また任意の寸法を有していてもよい。例えば、接触パッドは、長さが０．５ｃｍ、長さが１ｃｍ、長さが２ｃｍ、長さが４ｃｍ、長さが６ｃｍ、長さが８ｃｍ、長さが１０ｃｍ、長さが１２ｃｍ、長さが１５ｃｍ、長さが２０ｃｍ、長さが２５ｃｍ、長さが３０ｃｍ、長さが３５ｃｍ、長さが４０ｃｍ、長さが５０ｃｍ、又はそれ以上であってもよい。同様に、接触パッドは、幅が０．５ｃｍ、幅が１ｃｍ、幅が２ｃｍ、幅が４ｃｍ、幅が６ｃｍ、幅が８ｃｍ、幅が１０ｃｍ、幅が１２ｃｍ、幅が１５ｃｍ、幅が２０ｃｍ、幅が２５ｃｍ、幅が３０ｃｍ、幅が３５ｃｍ、幅が４０ｃｍ、幅が５０ｃｍ、又はそれ以上であってもよい。いくつかの実施形態では、接触パッドは幅よりも長さが長くてもよい。
【００５９】
いくつかの実施形態では、接触パッドは、車両の充電ポイントの高さの余裕がある十分な幅を有していてもよい。例えば、接触パッドが大きい幅を有する場合、車両が平均よりもわずかに背が低いか高くても、接触パッドは車両の充電ポイントに接触していてもよい。充電ポイントは、接触パッドの最上部又は接触パッドの最下部に向かって最後は接触パッドに接触していてもよい。したがって、接触パッドへの十分な表面領域を有することが、さまざまな車両の高さ又は道路の隆起などの地形のさまざまな特徴から現れる車両の高さの不規則性に対応する際に有利である。
【００６０】
いくつかの実施形態では、充電ステーションは、ルーフに搭載された充電ポイント（例えば、銅製の棒）に事前に接触して高さを調整する水平ローラ又は同様の機能を含んでいてもよい。水平ローラ、又はその他の任意の案内機構を用いて車両ルーフに接触して充電ステーションの接触パッドが所望の高さを達成するための基準又は案内を提供することができる。例えば、車載充電ポイントが車両ルーフより約数インチ上部にある場合、ローラなどの高さ案内を接触パッドの数インチ下方に提供し、ローラが車両ルーフに接触した時に接触パッドの高さが所望の充電高さに調整されるようにできる。水平ローラは車両ルーフに接触することができ、車両ルーフ上を回転し、それによって車両は車両に損傷を与えることなく下側を通過することができる。車両ルーフ上をなでることができる柔らかく滑りやすい表面を有する案内などの当業で周知のその他の匹敵する機構も使用することができる。
【００６１】
いくつかの実施形態では、接触パッドの導電面領域全体が車両の接触板の側面などの充電ポイントに接触していてもよい。好ましい実施形態では、充電ステーションの集電器ブレースと車両の充電ポイントとの間の界面の表面領域接触によって充電ステーションと車両との間の導電性と電気のフローが向上し、その結果、デバイスの電池の充電時間が短くなる。
【００６２】
本発明のある実施形態によれば、車両上の接触板は接触パッドに接触するか集電器ブレース内に進入すると車両が信号を受信する。その信号はバスを統率し停止させる。バスが電気的接触のために停止しようとしていた場合、バス上の接触板はあまり長くなくてもよい。有利なことに、これによって電気的に「加熱した」領域への曝露が低減する。
【００６３】
[0075]
したがって、各々の集電器ブレースが充電ポイントの両側に導電面を有し、充電ポイントと集電器ブレース間の表面領域の接続が増加するように１対の集電器ブレースと１対の充電ポイントとを提供することが有利である。
【００６４】
案内機能は、また、案内パッド（７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄ）を含んでいてもよい。案内パッドは、充電ポイントが摺動できるような滑りやすい材料で形成されていてもよい。いくつかの実施形態では、案内パッドにポリマー又はプラスチックを使用することができる。例えば、案内パッドはナイロンで形成されていてもよい。いくつかの例では、案内パッドは、コーティングを含むか滑りやすい材料で被覆されていてもよい。
【００６５】
いくつかの実施形態では、案内パッドは極めて長くてもよく、又は接触パッドは前後に延在するカバーを有していてもよい。カバーは、ルーフの上の充電バーが充電中に確実に覆われるだけの長さがあってもよい。これによって、２つの充電バーの間に大型の鳥のような物体が衝突することを防止することができる。
【００６６】
接触パッド（７１ａ，７１ｂ）は、電源に電気的に接続することができる。いくつかの例では、接触パッドは、ワイヤ（７３ａ，７３ｂ）を介して電気的に接続することができる。
【００６７】
いくつかの実施形態では、充電ステーションは、１対又はそれ以上の集電器ブレースを含んでいてもよい。いくつかの例では、集電器ブレースが車両の充電ポイントに接触した時に、少なくとも１つの集電器ブレースは陽極との電気接続を提供するために使用し、少なくとも１つの別の集電器ブレースは陰極との電気接続を提供するために使用することができる。集電器ブレース内に複数の接触パッドがある場合、接触パッドは、同じタイプの電極に接触するように機能してもよい。例えば、各々が２つの接触パッドを備える２つの集電器ブレースを提供してもよい。一方の接触アセンブリ内の両方の接触パッドが陽極に接触することができ、一方、他方の接触アセンブリ内の両方の接触パッドが陰極に接触することができる。いくつかの実施態様では、同じ接触アセンブリ内の異なる接触パッドが異なる電極に接触することができる。例えば、１つの集電器ブレースを提供し、１つの接触パッドが陰極に接触し別の接触パッドが陽極に接触することができる。
【００６８】
[0080]
集電器ブレースは、また、ケーシング（７４）を含んでいてもよい。いくつかの例では、ケーシングは、集電器ブレースに支持体又は構造を提供することができる。いくつかの実施形態では、１つ又は複数の案内機能（７０ａ）に力を作用させる圧力アセンブリ（７５）を提供することができる。いくつかの例では、圧力アセンブリは一方の案内機能に力を作用させ、その間、他方の案内機能は固定していてもよい。別の例では、各々の圧力アセンブリが案内機能に力を作用させる２つの圧力アセンブリを提供することができる。案内機能に作用する力を別の案内機能へ向けることができる。例えば、互いに並んだ１対の案内機能が提供された場合、案内機能の一方（例えば、７０ａ）は、横方向の力を他方の案内機能（例えば、７０ｂ）へ向けて各案内機能が圧搾力を有するようにできる。そうすることで、充電ポイントの通過時に各々の案内機能の接触パッドは充電ポイントまで押され、これによって電気接続が確実になる。さらに、上述したように、接触パッドのための広い表面積を使用することで、接触パッドと充電ポイントとの間に広い表面積の電気界面を提供することができる。接続に十分な量の圧力を作用させることで、広い表面領域の接触が確保され、接合部の両端のインピーダンスを確実に低く抑えることができる。
【００６９】
圧力アセンブリは、接触パッドの間の十分な横向きの力を提供して充電ポイントとの接続を確保する当業で周知の任意の機構を含んでいてもよい（例えば、接触パッドを互いにつまんで充電ポイントを収容できる）。いくつかの例では、ばね又はゴムひもなどの機能を圧力アセンブリ内で使用することができる。例えば、図６Ａに示すように、圧力アセンブリは、直接に他方の接触パッドに接触することなく、接触パッド（７１ａ）を別の接触パッド（７１ｂ）に対して実質的に平行に保つリンク機構とバーとに接続された複数のばねを使用することができる。
【００７０】
図６Ｂは、案内機能（８１ａ，８１ｂ）と、接触パッド（８２ａ，８２ｂ）と、案内パッド（８２ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄ）と、１つの案内機能（８１ａ）に柔軟な圧力を作用させられる圧力アセンブリ（８４）と、別の案内機能（８１ｂ）を所定位置に固定することができる固定アセンブリ（８５）とを含むことができる接触アセンブリ（８０）の別の図を示す。接触アセンブリ（８０）は、スペーシングバー（８６）及び／又は接触アセンブリ（８０）を充電マウント（８８）に接続することができるアームなどのその他の任意の構造（８７）にも接続されていてもよい。
【００７１】
図６Ｃは、本発明の一実施形態による圧力アセンブリのクローズアップ写真を示す。圧力アセンブリは、案内機能（９２ａ）に接続されたバー（９１）に接続することができる複数のばね（９０ａ，９０ｂ）を含んでいてもよい。バー（９１）及び／又は案内機能（９２ａ）に接続することができるリンク機構（９３ａ，９３ｂ）も提供することができる。圧力アセンブリは、案内機能（９２）を別の案内機能（９２ｂ）に実質的に平行に維持することができる。さらに、圧力アセンブリ又はその他の機能又は構成要素は導電パッドが互いに接触するのを防止できる。
【００７２】
充電器接続のいくつかの実施形態では、車両が充電アームアセンブリに進入し及び／又はそこを離れる際に車両ルーフ上のバーを清掃する清掃ブラシ又は機構があってもよい。これによって電気接続が有利に改善される。
【００７３】
[0085]
図７Ａは、本発明のある実施形態による充電シャーシの一部を示す。接触アセンブリ（１２０）が接触アセンブリを充電マウント（１２２）に接続するアーム（１２１ａ）とクロスバー（１２１ｂ）などの接続構造上にあってもよい。接触アセンブリは、スペーシングバー（１２５）にも接続されていてもよい。接触アセンブリは、スペーシングバー及び／又はアームに接続されていてもよい。
【００７４】
接触アセンブリは、案内機能（１２４ｂ）を所定位置に固定する固定アセンブリ（１２６）を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、接触アセンブリは、少なくとも１つの圧力アセンブリ（１２７）と、少なくとも１つの固定アセンブリとを含んでいてもよい。あるいは、接触アセンブリは、複数の圧力アセンブリを含んでいてもよい。いくつかの例では、接触アセンブリは複数の固定アセンブリを含んでいてもよいが、好ましくは、接触アセンブリは少なくとも１つの圧力アセンブリを含む。
【００７５】
充電シャーシは、柔軟な接続部（１２３）を含んでいてもよい。柔軟な接続部は、アームとクロスバーとの間で実行されてもよい。柔軟な接続部（１２３）は、アーム（１２１ｂ）上の接触アセンブリ（１２０）が充電マウント（１２２）に対して移動して車両上の１つ又は複数の充電ポイントに対応するように接続構造アーム（１２１ｂ）に柔軟性を提供することができる。例えば、車両は充電ステーションまで運転され、１つ又は複数の充電ポイントが１つ又は複数の接触アセンブリからややオフセットされるように配置されてもよい。接触アセンブリの案内機能（１２４ａ，１２４ｂ）は車両の充電ポイントを捕捉することができ、柔軟な接続部（１２３）は接触アセンブリが移動して車両の経路をたどることを可能にする。柔軟な接続部（１２３）によって、接触アセンブリ（１２０）は車両の移動方向に対して実質的に垂直に移動することができる。接触アセンブリは、横方向又は水平方向に移動していてもよい。したがって、車両が充電ステーションの下を運転されていた場合、柔軟な接続部によって、１つ又は複数の接触アセンブリを車両に対して横向きに移動して車両の１つ又は複数の充電ポイントを捕捉してこれに接触することを可能にする接続構造内の柔軟性を可能にする。
【００７６】
図７Ｂは、接続構造の柔軟な接続部の一例を示す。柔軟な接続部は、ばね、ゴムひも、蝶番、リンク機構、枢動ポイント、空気圧デバイス、錘、歯車、液圧応用機械、又は柔軟な接続のためのその他の任意の構造を含む接続構造に柔軟性を提供することができる任意の設計を有していてもよい。例えば、接続構造の一部を横方向に動かせるばね（１３０ａ，１３０ｂ）を提供することができる。接続構造のバー（１３１）は、接続構造（１３２）の固定部に対して横向きに摺動できる。接続構造のこの部分は横方向に移動することができ、それによって１つ又は複数の接触アセンブリは横向きに移動して車両の充電ポイントを捕捉することができる。柔軟な接続部によって接触アセンブリは中央位置に戻ることができ、柔軟な接続部はばね、液圧応用機械、又は重力を利用して使用後に接続アセンブリを再度センタリングすることができる。
【００７７】
いくつかの実施形態では、接続構造のバーが前後に揺れて接触アセンブリは前後に揺れるように柔軟な接続部を構成してもよい。例えば、枢動ポイント又は蝶番が提供された場合、バーは前後に揺れることができる。ばね、ゴムひも、液圧応用機械、又は重力などの特徴を用いてバーを揺り戻して元の位置に静止させることができる。別の実施形態では、バー（１３１）を接続構造（１３２）の周囲に回転自在に旋回させる柔軟な接続部を提供することができる。例えば、バーは接続構造の周囲で多少枢動でき、それによってバーの端部の接触アセンブリは接続構造に対して垂直に移動することができる。いくつかの実施形態では、接触アセンブリの限られた垂直移動を引き起こすバーと接続構造との間の何らかの柔軟性があってもよい。
【００７８】
[0090]
車両
車両は、車両の上面に配置された２つの接触板を備えていてもよい。車両は、車両ルーフに装着された２つのバーを備えていてもよい。本発明のいくつかの実施形態では、２つのバーは導電性を有し車両と充電ステーションとの間の接続を確立するための接触板としての機能を果たす。２つのバーは、銅製のバーであってもよく又はその他の任意のタイプの導電材料であってもよい。その他のタイプの導電材料は、銅、アルミニウム、銀、金、又はそれらの合金もしくは組合せであってもよく、又は導電材料でめっき／被覆されていてもよいが、これに限定はされない。いくつかの例では、バーは同じ材料で形成されていてもよく、別の例では、異なるバーに異なる材料を使用することができる。バーは耐腐食性がある材料で形成されていてもよい。さらに、バーは滑りやすいか又は潤滑性が高い材料で形成されていてもよい。本発明のいくつかの実施形態では、バーはＳＵＶ上の荷物ラックに形が似ている。２つのバー又は接触板は、車両の移動方向に平行な方向に延在できる。図１、図２、及び図３に示すように、２つのバー（１０，１２）は、バーの全長のどこでも充電接続部との接触を確立できる。バーの向きによって車両の充電前に車両を順方向又は逆方向に整列させる必要が低減する。
【００７９】
非接触状況で導電経路を隔離する車載の機械的及び／又は電気的保護デバイスがあってもよい。そのようなデバイスは、電子メッセージ（無線、近接切換え接点、及び／又は手動トリガの）受信後の、又は直接の機械的起動によるエネルギーのフローを可能にするように構成されていてもよい。
【００８０】
またバーを車両のルーフライン上部の規定のギャップ高さに設置して貯留水及び／又はその他の一時的又は永続的な導電物質が電圧差に対して適当な誘電性ギャップ高さに保つことができる。
【００８１】
車両は、車両のドライバーに車両の充電状態について知らせる計器又は画面をダッシュボード上に有していてもよい。車両は、充電が進行中であることを示すディスプレイを備えていてもよい。
【００８２】
[0095]
車両は、エネルギー可用性を明らかにするために充電状態と車両の急速充電機能とを地域の他の充電ステーションに連絡することができる充電モニタリングデバイスを備えていてもよい。このモニタリングシステムを予測モデリングに用いてルート上の１つ又は複数の充電ステーションで利用可能なエネルギーを予想することができる。ルートは固定され、ＧＰＳ案内を用いて制御され、又は自発的であってもよい。モニタリングシステムを用いて充電ステーションで使える時間で車両が収集できるエネルギー量を決定することができる。車両は、充電状態、エネルギー可用性、及び今後の充電ステーションからの充電の伝送で得られる予測エネルギー可用性に基づいて範囲を予測するシステムを備えていてもよい。本発明のいくつかの実施形態では、予定から遅れている車両は、後続のエネルギーステーションで必要な予測エネルギー量及び／又は後続のエネルギーステーションで利用可能なエネルギーに基づいて充電ステーションで過ごす時間を省くか又は制限することができる。本発明の別の実施形態では、１つ又は複数の充電ステーションで利用可能なエネルギーに基づいてルートを変更することができる。
【００８３】
本発明のいくつかの実施形態では、車両は、急速充電エネルギー蓄積デバイスを含んでいてもよい。急速充電エネルギー蓄積デバイスは、チタン酸リチウム電池又は当業者には周知のその他の任意のタイプの電池であってもよい。車両は、急速充電エネルギー蓄積デバイスを備える電気バス又は電気ハイブリッドバスであってもよい。
【００８４】
図８は、少なくとも１つの接触バー（１４１）を有する車両（１２４）の一例を示す。車両は、充電マウント（１４２）を含む充電ステーションの下を通過できる。接触バーは、接触アセンブリ（１４３）を通過できる。接触アセンブリは、接触アセンブリを案内して接触バーを収容することを可能にする案内機能（１４４）を含んでいてもよい。充電ステーションは、また柔軟で接触アセンブリの横向きの移動を可能にし、接触アセンブリが接触バー（１４１）を収容できるようにする接続構造（１４５）を含んでいてもよい。
【００８５】
いくつかの実施形態では、車両の１つ又は複数の接触バーは、丸みがある最上部を有する垂直板であってもよい。いくつかの実施形態では、これは有利には着氷状態での充電を可能にする。いくつかの実施形態では、接触バーは、車両との２つ以上の接触ポイントを有するような形状であってもよい。例えば、図８に示すように、接触バー（１４１）は、接触バーの前方及び端部側に車両ルーフとの２つの接触ポイントを有していてもよい。別の実施形態では、接触バーは、車両ルーフとの１つの接点を有していてもよい。例えば、接触バーの全長が車両ルーフに接触していてもよい。接触バーと車両との間に任意の数の接触ポイントを提供することができる。
【００８６】
接触バーは、車両に装着するための任意の寸法を有していてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、接触バーは、長さが約１ｃｍ、５ｃｍ、１０ｃｍ、２０ｃｍ、３０ｃｍ、５０ｃｍ、８０ｃｍ、１００ｃｍ、１２０ｃｍ、又は１４０ｃｍ、あるいはそれ以上であってもよい。接触バーは、高さが約０．５ｃｍ、１ｃｍ、２ｃｍ、３ｃｍ、４ｃｍ、５ｃｍ、７ｃｍ、１０ｃｍ、又は１５ｃｍ、あるいはそれ以上であってもよい。いくつかの実施形態では、接触バーと充電ステーションの接触アセンブリとの間の接触において一定の柔軟性があるように接触バーは十分な高さがあってもよい。例えば、道路の隆起、又は異なる車両の高さなどによる高さの変化があっても接触アセンブリの導電面が接触バーに接触しているように接触バーは十分な高さがあってもよい。
【００８７】
[00100]
接触バーは、任意の厚さを有していてもよい。例えば、接触バーは、厚さが約０．２ｃｍ、０．５ｃｍ、０．７ｃｍ、１ｃｍ、１．５ｃｍ、２ｃｍ、３ｃｍ、４ｃｍ、６ｃｍ、又はそれ以上であってもよい。接触バーが接触アセンブリの間を通過する時に接触バーの両側が、好ましくは案内ストリップの導電面に沿って、接触アセンブリの案内ストリップに接触するように、接触バーは十分な厚みを有していてもよい。また、接触バーが案内ストリップの間を通過する時に、強力な電気接続と低いインピーダンスとを確保するために接触バー上に十分な量の圧力が作用するように、接触バーは十分な厚みを有していてもよい。導電面の一部ではなく導電面領域全体が接触バーに接触することを確保するために圧力の量も十分であってよい。好ましくは、接触バーの厚さは静止時の接触アセンブリの導電面の間の空間よりやや大きい。これによって、案内ストリップの間で接触バーが摺動することを可能にしながら、接触アセンブリの案内ストリップが接触バーを把持し、押し付け、締め付け、留め、又は保持して堅固な電気接続を提供することができる。
【００８８】
車両ルーフ上で２つ以上の接触バーを離間させることができる。接触バーは、任意の所望の距離だけ離間していてもよい。例えば、接触バーは、約５ｃｍ、１０ｃｍ、１５ｃｍ、２０ｃｍ、２５ｃｍ、３０ｃｍ、３５ｃｍ、４０ｃｍ、４５ｃｍ、５０ｃｍ、６０ｃｍ、７０ｃｍ、８０ｃｍ又はそれ以上又はそれ以下だけ離間していてもよい。好ましくは、接触バーは互いに実質的に平行であってもよい。
【００８９】
方法
輸送バスは、バスがそのルートを少なくとも毎時間反復運行する反復ルートシステム上で動作可能である。したがって、輸送バスは１時間ごとに共通のポイントを通過し、そのポイントでルートを反復する合図を待つ。これは、多くの場合１０〜２０分の待ち時間を含む。本発明の方法は、待ち時間を輸送バスの充電に充てられる輸送バスを対象とする。輸送バスは、１０分で完全に再充電可能な急速充電エネルギー蓄積デバイスを備えていてもよい。いくつかの例では、輸送バスは、５分、３分、２分、又は１分以内に完全に又は実質的に（例えば、７５％を超えて）充電することができる。急速充電エネルギー蓄積デバイスは、チタン酸リチウム電池又はいくつかの他の電池ケミストリーのうちの１つであってもよい。
【００９０】
本発明のいくつかの実施形態では、エネルギー蓄積デバイスは部分的にしか充電されない。エネルギー蓄積デバイスの部分充電は、１回の充電手順中にエネルギー蓄積デバイスへ伝送される充電量を減らすことでエネルギー蓄積デバイスの寿命を延ばすことができる。例えば、本明細書に記載の本発明に従って設計された電気輸送バスは、平均１１〜１３マイル／時を走行し、１マイル（約１．６キロメートル）当り約１．５〜３．０ｋＷｈを消費する。電気輸送バスが約５６ｋＷｈの容量を有するエネルギー蓄積デバイスを備える場合、電気輸送バスは、運転用途によっては充電なしに約２〜４時間電気輸送バスを推進する十分なエネルギーを含むことができる。それによって、電気輸送バスは、エネルギー蓄積デバイスの容量の約２５％を１時間ごとに充電することで無期限に走行できる。この充電手順は、エネルギー蓄積デバイスを完全な消耗状態から充電する充電手順と比較してエネルギー蓄積デバイスの寿命を延ばすことができる。
【００９１】
[00105]  本発明のいくつかの実施形態では、車両を充電ステーションの下に配置することで車両が充電される。充電ステーションは、充電接続部の位置を調整することで実施される充電接続部を備えていてもよい。車両内の制御デバイスを用いて、充電接続部と車両との間に電気接続を確立させる指示を充電ステーション及び／又は充電接続部へ送信することができる。
【００９２】
本発明のいくつかの実施形態では、充電接続部は、車両ルーフ上の充電ポイントの間の距離に対応する周知の距離をはさんだ１対の接触アセンブリを備えていてもよい。これらの充電用接点は、ばね、液圧応用機械、又は重力を利用して、使用後に接続アセンブリを再度センタリングするシステムを用いて接触アセンブリを中央位置に戻す。
【００９３】
一例では、接触アセンブリは、アセンブリが車両の移動方向に対して横方向又は垂直に移動することを確保する案内を備えた導電パッドを備えていてもよい。複雑さを低減するため、アセンブリの支持構造が送信電圧より大きい電圧を絶縁できる場合にアセンブリ全体が通電される。接触パッドは、金属製又は非金属製の導電パッドであってもよく、交換可能であってもそうでなくてもよい。好ましい方法は、導電部分が損傷したか使用された時に交換可能な交換式パッドを有することであろう。ばね接点と伝送された電流量に対して大きな表面領域とを用いて、アセンブリは接合部の両端のインピーダンスを低く抑えることができる。いくつかの実施形態では、充電クランプデバイス内への案内がレーザ又は類似の検出デバイスが整列した電子案内デバイスによって可能になる。
【００９４】
車両及び／又はエネルギー蓄積制御システムは、車両ルート時刻表の性能をモニタすることができる。再充電に利用できる余分な時間がある場合、制御システムは、充電器電力及び／又は電流を低減してルート内の利用可能な切れ目の時間に一致させる選択をする。したがって、充電性能の調整の結果として効率が向上し、システムの寿命が延びる。
【００９５】
いくつかの代替実施形態では、充電ステーションは放電器としても機能できる。例えば、車両が大量の蓄積エネルギーを有する場合（例えば、車載電池又はエネルギー蓄積ユニット内に）、車両を多少放電してそのエネルギーを充電ステーションのエネルギー蓄積ユニットに伝送するか又はそれをユーティリティに提供することが望ましい。充電ステーションは、車両の充電と放電の両方の動作が可能である。
【００９６】
[00110]
上記のシステム及び方法は、当業で周知の又は以前に使用された任意の方法、技術、特徴又は構成要素を使用するか組み込むことができる。例えば、参照により全体を本明細書に組み込むものとする米国特許第Ｒｅ２９，９９４号、米国特許第３，９５５，６５７号、欧州特許出願第ＥＰ２０１４５０５Ａ１、欧州特許出願第ＥＰ１９９７６６８Ａ１、ＰＣＴ公開第ＷＯ２００８／１０７７６７Ａ２号、米国特許公開第２００８／０２７７１７３号、ＰＣＴ公開第ＷＯ２００９／０１４５４３号を参照。
【００９７】
以上の説明から、具体的な実施態様を図示し説明してきたが、それらのさまざまな変形形態が可能で、本明細書に含まれることを理解されたい。また、明細書に記載した特定の例によって本発明が限定されることも意図されていない。上記具体例に関連して本発明について説明してきたが、本明細書の好ましい実施形態の説明及び図は限定的と解釈してはならない。さらに、本発明のすべての態様はさまざまな条件及び変数に依存する本明細書に記載する具体的な説明、構成又は相対的割合に限定されないことを理解されたい。本発明の各実施形態の形態及び内容のさまざまな変更は当業者には明らかであろう。したがって、本発明は、そのような修正、変形形態及び等価物も含むものと考える。
【図１】
2011526858.tif 000003
【図２】
2011526858.tif 000004
【図３】
2011526858.tif 000005
【図４】
2011526858.tif 000006
【図５】
2011526858.tif 000007
【図６Ａ】
2011526858.tif 000008
【図６Ｂ】
2011526858.tif 000009
【図６Ｃ】
2011526858.tif 000010
【図７Ａ】
2011526858.tif 000011
【図７Ｂ】
2011526858.tif 000012
【図８】
2011526858.tif 000013
【国際調査報告】
2011526858.tif 000014
2011526858.tif 000015