CN107887727B - 低电压总线系统 - Google Patents

Abstract

一种可用于具有设置在第一导电轨道和第二导电轨道中间的中心轨道的导电总线的充电模块。充电模块具有基座，在该基座上设置有居中的电触点和第一多个电触点。居中的电触点设置在基座上，使得当壳体放置在导电总线上的使用位置时居中的电触点接合中心轨道。第一多个电触点沿着第一圆的圆周布置在基座上，第一圆的大致中心位于居中的电触点上，使得第一多个电触点中的至少一个接合第一导电轨道，并且当壳体以相对于导电总线的全部360度的任何旋转方位上放置在导电总线上的使用位置时，第一多个电触点中至少不同的一个接合第二导电轨道。

Description

低电压总线系统

相关申请信息

本申请要求于2016年9月29日提交的美国申请号为62/401,546的专利申请的权益，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术

美国申请号14/986,225，美国申请号14/857,918，美国申请号14/030,768，美国临时申请61/725,795，美国临时申请号61/768,907，美国临时申请号61/744,777和美国临时申请号61/744,779，其各自的全部内容通过引用并入本文中，并公开了一种由导电总线和适于耦合到导电总线的充电模块组成的低压总线系统。

发明内容

下文特别描述了一种用于制造低压总线系统的方法，由此可以确保充电模块的电触点将形成并保持与导电总线充电轨道的持续电连接，而不管充电模块相对于导电总线的使用方位如何。具体地，下文旨在提供一种用于开发可用于具有中心轨道的导电总线的充电模块的指南，中心轨道布置在第一导电轨道和第二导电轨道中间。充电模块具有基座，并且该指南可用于在基座上布置居中的电触点和第一多个电触点。居中的电触点布置在基座上，使得当壳体放置在导电总线上的使用位置时居中的电触点将与中心轨道接合。第一多个电触点将沿着大体以居中的电接触为中心的第一虚拟圆的圆周布置在基座上，使得当壳体以相对于导电总线的全部360度的任何旋转方位上放置在导电总线上的使用位置时，至少第一多个电触点中的第一个将与第一导电轨道接合，并且不同于第一多个电触点中的第一个的至少第一多个电触点中的第二个将与第二导电轨道接合。在这方面，应当理解的是，在全部360度的任何不使用位置上，多个电触点中的任何一个都不能够电耦合第一导电轨道和第二导电轨道，或以其它方式在第一导电轨和第二导电轨之间产生电短路状态。此外，由于本文公开的算法提供了一种设计充电模块的装置，该充电模块能够在使用实现此目的所需的最小数量的电触点的同时在相对于导电总线的全部360度的任何旋转方位上与导电总线接合，所描述的系统和方法具有帮助减少上述系统成本的优点，例如，其降低与制造充电模块相关的材料成本、降低与采购和维护工程库存相关的成本等。

将从阐述了说明性实施方式的以下具体实施方式和附图中获得对所描述的个人空气采样器的对象、优点、特征、性质和关系的更好理解，说明性实施方式指示了可以以各种方式使用下文所表达的原理。

附图说明

为了更好地理解低压总线系统，可以参考以下附图所示的优选的实施方式，在附图中：

图1是示出通过使用下文所描述的方法生产的用于充电模块的示例性接触配置的示意图；

图2示出了用于与充电模块结合使用的导电总线的示例性载体；以及

图3和图4示出了示例性的充电模块。

应当注意的是，附图中的元件为了简单和清楚地示出，并且不一定按比例绘制。例如，附图中的一些元件的尺寸可能相对于其他元件被放大，以帮助提高对以下描述的理解。

具体实施方式

参考附图，现描述示例性导电总线系统。通常，导电总线系统包括旨在电耦合到导电总线200的充电模块100。充电模块100包括多个电触点102，其被布置成如图1和4所示地将第一圆104可视化以大致连接多个电触点102。充电模块100还可包括或替代地包括多个电触点106，使得如图1所示地将第二圆108可视化以大致连接多个电触点106。在优选的实施方式中，多个电触点102旨在用于从导电总线200向充电模块100提供第一直流电压/电流，而多个电触点106旨在用于从导电总线200向充电模块100提供第二直流电压/电流。充电模块100还包括用于将从导电总线200接收的直接电压/电流传递到与充电模块100耦合的装置的电组件。为此，充电模块100例如可包括用于接收通用串行总线(USB)连接器的USB端口110，USB连接器又将耦合到待充电的装置，例如电话、计算机、平板电脑等。充电模块100还可包括诸如发光二极管(LED)的指示器112，以向用户提供充电模块100正在接收来自导电总线200的直接电压/电流的指示。

如图1和4进一步所示，另一个电触点2位于多个电触点102的圆周的中心，即位于可视化的第一圆104的中心，和/或位于多个电触点106的圆周的中心，即位于可视化的第二圆108的中心。在优选实施例中，电触点2是磁体的形式。电触点2旨在但不必须用于经由导电总线200接收通信信号。经由导电总线200接收的通信信号可用于控制充电模块100的功能性操作，例如，打开/关闭充电模块、以对充电模块从导电总线200吸取的电流量进行节流等。经由导电总线200接收的通信信号可另外地或替代地穿过充电模块100传递到通过端口110耦合到充电模块100的装置，从而根据需要同样地控制正在充电的装置的功能性操作。

耦合充电模块100的导电总线200包括由非导电材料构成的细长载体202。在优选的实施方式中，载体202包括在其中设置有铁磁轨道204的通道203。当铁磁轨道204的表面4设置在通道203内时将优选地从导电总线200中露出，由此当充电模块100被布置在导电总线200上时，电触点2能够直接接合铁磁轨道204。虽然不需要，铁磁轨道204可用于承载从耦合到导电总线200的控制器接收的通信信号，以便经由如上所述的电触点2提供给充电模块。载体202还包括用于分别承载导电轨道207和208的通道205和206。当导电轨道207和208的表面3设置在通道205和206内时将优选地从导电总线200露出，由此多个电触点102中的至少一个将能够直接接合导电轨道207，并且电触点102中的至少一个将能够直接接合导电轨道208。载体202可另外地或替代地包括用于分别承载导电轨道211和212的通道209和210。当导电轨道211和212的表面3设置在通道209和210内时将优选地从导电总线200露出，由此多个电触点106中的至少一个将能够直接接合导电轨道211，并且电触点106中的至少一个将能够直接接合导电轨道212。应当理解的是，根据需要可以使用载体202的不同配置，并且因此，图2中所示的载体202仅作为示例提供。

为了确保充电模块100接合导电总线200，从而允许充电模块100电耦合到导电轨道，而不管当充电模块100定位在导电总线200上时的使用方位，即当触点2如图1中所示地接合轨道204时，在贯穿可视化圆104和/或108的全部360度的充电模块100的任何方位上，考虑到导电总线200和/或可用于构建充电模块的触点的设计要素，在下文中阐述的算法将用于确定被包括在多个触点的每组中的触点102和/或106的数量、触点102和/或106(以及触点2)的位置等。关于触点2，优选的是，触点2的大小能够设置在充电模块100的基座上，使得当触点2位于轨道204附近，即被磁性地吸引到轨道204上时，充电模块100通常将自身中心定位，即将虚拟圆104和/或108大致中心定位在轨道204的中心线204'上，由此，在充电模块100相对于导电总线204的任何和所有方位中，多个电触点102中的至少一个将直接接合导电轨道207并且电触点102中的至少一个将接合导电轨道208，并且如果使用的话或替代地，多个电触点106中的至少一个将接合导电轨道211并且电触点106中的至少一个将接合导电轨道212。

更具体地以及如下面进一步描述/示出地，根据充电模块和/或轨道的形状，有十六个设计输入可改变设计成轨道/充电器接口。因此，考虑到导电总线200和充电模块100的设计因素，即上述输入，下文中所描述的算法用于优化并输出位于充电模块100的基座上的触点的方向和数量。

参考图1，表1和表2列出了各种设计输入以及待产生的输出，其中产生的输出将用于构建充电模块100。然后，产生这些输出的算法如下。此外，以下术语适用于导电总线系统和所描述的方法。

导电轨-具有正或负电荷的铜或其他导电材料的条带(轨道)，例如轨道207、208、211和212，当电触点接触正导电轨和负导电轨时，电力将流向充电模块100(“CM”)。

电触点-与导电轨接触并允许电力流向CM的CM中的导电突起，例如触点102和/或106，假设其具有圆形横截面，但是可以具有不同的形状而不影响设计。

Com触点-与com(通信)轨道(例如轨道204)接触并且允许CM(以及在某些情况下正在充电的装置)与轨道软件通信的CM中的导电突起(例如触点2)，假定其具有圆形横截面，但是可以具有不同的形状而不影响设计。

Com轨道-钢或其他铁质材料的条带(轨道)，例如轨道204，其允许CM以非永久性方式(例如磁性地)附接到轨道并且允许轨道与CM通信。

公差-描述实际尺寸与真实尺寸相比的极低和极高的距离，这通常是制造商提供的允许变化。

完美的情况-描述了当实际产品的所有尺寸是真实尺寸(公差为零)、并且电触点圆的中心位于com轨道的中心线(例如204')上并且电触点圆的半径(例如虚拟圆104和/或108)与导电轨的中心线相切时的情况。

最糟糕的情况-描述了当电触点圆的中心从com轨道的中心线横向移动最大允许量(Tp)并且公差为最大值时的情况。

和方根-描述了值被平方、相加在一起并对该和平方根的数学公式，其提供了对单个对象上的多个公差的精确测量：

壳体-由塑料或类似的非导电材料制成的将导体和电轨道保持在适当位置的轨道部分，例如载体202。

充电模块(CM)-容纳电触点和必要的电气部件以将电力传输给外部装置的装置。

表1

表2

在表格中：

*表示这些值只是输入，因此在算法部分中没有列出用于这些的方程；

**意味着这些值不需要图形表示，或者由于条件因素不能以清晰的方式进行直观的表示；以及

***表示任意值输入(见下文)

因此，使用上述表1和2中的输入，以下是用于达到电触点间距等的算法，以确保导电轨道与充电模块100中的电触点之间的恒定电连接。

输入-由用户更改。

固定值-来自制造商或其他可能因制造商或过程而异的内部来源。

中间计算-这些是用于查找设计要求的值，但在CM的设计中可能不会直接显示。

设计要求-这些计算根据输入和固定值来描述最佳的电触点布局，一些设计输出可能不会基于以下概述的条件输出。

用于内导电轨。

用于外导电轨，如果G_r在com轨道和内导电轨道之间以及内外导电轨道之间保持恒定。

用于外导电轨道，如果G_r在com轨道和内导电轨道之间以及内外导电轨道之间不保持恒定。

用于内导电轨道。

用于外导电轨道，如果G_r在com轨道和内导电轨道之间以及内外导电轨道之间保持恒定。

用于外导电轨道，如果G_r在com轨道和内导电轨道之间以及内外导电轨道之间不保持恒定。

用于内导电轨道。

用于外导电轨道，如果G_r在com轨道和内导电轨道之间以及内外导电轨道之间保持恒定。

用于外导电轨道，如果G_r在com轨道和内导电轨道之间以及内外导电轨道之间不保持恒定。

用于内导电轨道。

用于外导电轨道，如果G_r在com轨道和内导电轨道之间以及内外导电轨道之间保持恒定。

用于外导电轨道，如果G_r在com轨道和内导电轨道之间以及内外导电轨道之间不保持恒定。

8.α_c+α_cg＝α_最小值

用于内导电轨道。

用于外导电轨道，如果G_r在com轨道和内导电轨道之间以及内外导电轨道之间保持恒定。

用于外导电轨道，如果G_r在com轨道和内导电轨道之间以及内外导电轨道之间不保持恒定。

这描述了N_c的较高和较低的可能性

13.N_c≥N_p

15.α_次要：

b.N_c≠N_p：

i.α_{次要.中间}＜α_最小值：α_次要＝不适用

ii.α_{次要.中间}＞α_最小值：α_次要＝α_{次要.中间}

16.α_主要：

a.N_c＝N_p：α_主要＝没有设置

b.N_c≠N_p：

i.α_{次要.中间}＜α_最小值：α_主要＝不适用

17.α_次要2：

a.N_c＝N_p：α_次要2＝没有设置

b.N_c≠N_p：

i.α_{次要.中间}＜α_最小值：α_次要2＝α_最小值

ii.α._{次要.中间}＞α_最小值：α_次要2＝不适用

18.α_主要2：

a.N_c＝N_p：α_主要＝没有设置

b.N_c≠N_p：

ii.α_{次要.中间}＞α_最小值：α_主要2＝不适用

用于内导电轨道。

用于外导电轨道。

用于内导电轨道。

用于外导电轨道。

如现在将理解的，上面提出的算法提供了一种设计充电模块的手段，该充电模块在使用实现此目的所需的最小数量的电触点的同时能够在壳体相对于导电总线的全部360度的任何旋转方位上接合导电总线。因此，除了其它优点之外，所描述的系统和方法具有有助于减少与制造充电模块相关的材料成本的优点。此外，由于可以设想在构造充电模块中使用相同(或非常相似的)电触点，例如用于与导电轨道接合的电触点将通常具有相同的轨道表面接合尺寸，因此与采购和维护工程库存相关的成本也将减少。

虽然已经详细描述了本发明的具体实施例，但是本领域技术人员将理解，可以根据本公开的总体教导来进行对这些细节的各种修改和替代。因此，所公开的具体布置仅仅是说明性的而不是限制本发明的范围，本发明的范围为权利要求及其任何等同物的全部范围。

Claims (12)

1.一种用于与具有非导电载体的导电总线结合使用的充电模块，所述充电模块承载在第一导电轨道和第二导电轨道之间设置的中心轨道，所述充电模块包括：

壳体，所述壳体具有基座，其上设置有居中的电触点和第一多个电触点，其中所述居中的电触点布置在所述基座上，使得当所述壳体放置在所述导电总线上的使用位置时，所述居中的电触点接合所述中心轨道，所述第一多个电触点沿着以所述居中的电触点为中心的第一虚拟圆的圆周布置在所述基座上，使得所述第一多个电触点中的至少一个电触点接合所述第一导电轨道，并且当所述壳体以相对于所述导电总线的任何旋转方位上放置在所述导电总线上的使用位置时，所述第一多个电触点中的至少一个电触点接合所述第二导电轨道，所述第一多个电触点中与所述第一导电轨道结合的电触点不同于所述第一多个电触点中与所述第二导电轨道结合的电触点，由此通过所述第一多个电触点与所述第一导电轨道和/或第二导电轨道之间的接合而从所述导电总线接收的电力能够提供给耦合到所述充电模块的装置；

其中，所述非导电载体承载第三导电轨道和第四导电轨道，第二多个电触点设置在所述壳体的基座上，所述第二多个电触点沿着以所述居中的电触点为中心的第二虚拟圆的圆周布置在所述基座上，使得所述第二多个电触点中的至少一个电触点接合所述第三导电轨道道，并且当所述壳体以相对于所述导电总线的任何旋转方位上放置在所述导电总线上的使用位置时，所述第二多个电触点中的至少一个电触点接合所述第四导电轨道，所述第二多个电触点中与所述第三导电轨道结合的电触点不同于所述第二多个电触点中与所述第四导电轨道结合的电触点，由此通过所述第二多个电触点与所述第三导电轨道和/或第四导电轨道之间的接合而从所述导电总线接收的电力能够提供给耦合到所述充电模块的装置。

2.根据权利要求1所述的充电模块，其中，所述第一多个电触点包括至少五个电触点。

3.根据权利要求1所述的充电模块，其中，所述第一多个电触点包括至少五个电触点，并且所述第二多个电触点包括至少九个电触点。

4.根据权利要求1所述的充电模块，其中，所述居中的电触点磁耦合到在所述导电总线上的使用位置中的中心轨道。

5.根据权利要求4所述的充电模块，其中，当所述居中的电触点自由地位于所述中心轨道的磁吸引力的距离内时，壳体自动地将其自身置于所述导电总线上的使用位置。

6.根据权利要求1所述的充电模块，其中，所述中心轨道携带通信信号，并且当所述壳体处于所述导电总线上的使用位置时，所述居中的电触点从所述中心轨道接收所述通信信号，供所述充电模块和/或耦合到所述充电模块的装置使用。

7.根据权利要求1所述的充电模块，其中，所述壳体具有用于将装置电耦合到所述充电模块的端口。

8.根据权利要求7所述的充电模块，其中，所述端口包括通用串行总线端口。

9.根据权利要求6所述的充电模块，其中，所述壳体具有用于将装置电气地并通信地耦合到所述充电模块的端口。

10.根据权利要求9所述的充电模块，其中，所述端口包括通用串行总线端口。

11.根据权利要求1所述的充电模块，其中，所述第一多个电触点各自提供与所述第一和第二导电轨道相接合的相似尺寸的表面。

12.根据权利要求1所述的充电模块，其中，所述第一多个电触点各自提供与所述第一和第二导电轨道相接合的相似尺寸的表面，所述第二多个电触点各自提供与所述第三和第四导电轨道相接合的相似尺寸的表面。

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