DE102012218817A1

DE102012218817A1 - Integrierter struktureller und elektrischer verbinder

Info

Publication number: DE102012218817A1
Application number: DE102012218817A
Authority: DE
Inventors: Alan G. Holmes; Joel M. Maguire; Andrew J. Farah; Edward D. Tate Jr.; Steven A. Tarnowsky
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-10-19
Filing date: 2012-10-16
Publication date: 2013-04-25
Anticipated expiration: 2032-10-17
Also published as: US8475176B2; CN103066446A; CN103066446B; US20130102162A1; DE102012218817B4

Abstract

Ein integrierter elektrischer Verbinder umfasst einen oder mehrere Anschlüsse, die in einem Verbinderkörper untergebracht sind. Der Verbinderkörper ist so ausgestaltet und angeordnet, dass er eine Zusatzkomponente mit einem Trägerfahrzeug strukturell verbindet, an welchem der integrierte elektrische Verbinder mechanisch befestigt ist und mit welchem er elektrisch gekoppelt ist. Der Verbinderkörper ist ausgestaltet, um die elektrische Kopplung einer elektrischen Schaltung der Zusatzkomponente mit dem Trägerfahrzeug zu ermöglichen. Der Verbinderkörper ist ausgestaltet, um die Übertragung von Informationen zwischen der Zusatzkomponente und dem Trägerfahrzeug zu ermöglichen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein strukturelle und elektrische Verbinder und insbesondere einen integrierten strukturellen und elektrischen Verbinder, um eine Zusatzkomponente auf elektrische und strukturelle Weise mit einem Fahrzeug zu koppeln.
HINTERGRUND
Der Nutzfahrbereich herkömmlicher Elektrofahrzeuge ist durch die Batteriekapazität begrenzt. Zur Vergrößerung des Fahrbereichs wurden Hybridfahrzeugkonzepte in Betracht gezogen, die eine Kraftmaschine und einen Generator enthalten. Ein Nachteil derartiger Konzepte besteht jedoch in den Gewichts- und Volumensanktionen beim Mittransportieren der Kraftmaschine und des Generators im Fahrzeug, speziell wenn das Fahrzeug primär für tägliche kurze Pendelstrecken mit nur einem gelegentlichen Bedarf für einen größeren Fahrbereich verwendet werden soll. Es wurde daher ein Bedarf festgestellt, eine Zusatzleistungseinheit oder eine andere elektrisch aktive Vorrichtung am Heck eines Elektrofahrzeugs anzubringen, wenn es gewünscht ist, den Nutzfahrbereich des Fahrzeugs zu vergrößern, und die Zusatzleistungseinheit oder die andere elektrisch aktive Vorrichtung vom Heck des Elektrofahrzeugs zu entfernen, wenn der zusätzliche Nutzfahrbereich nicht benötigt wird. Diese Vorrichtung kann einen Kraftstofftank und entweder eine Brennstoffzelle oder eine Kraftmaschine und einen elektrischen Generator umfassen, sodass sie eine erhebliche Masse, zum Beispiel fünfzig Kilogramm, aufweisen kann und daher eine robuste strukturelle Verbindung mit dem Fahrzeug benötigt, um im Fahrzeugbetrieb an Ort und Stelle zu bleiben, speziell über holprige Straßen, bei denen die Verbindung möglicherweise Kräfte aushalten muss, die ein mehrfaches des Gewichts der Vorrichtung betragen. Diese Vorrichtung kann in elektrisches Leistungsniveau erzeugen, das ausreicht, um den durchschnittlichen Leistungsbedarf während eines anhaltenden Fahrens über lange Distanzen zu befriedigen, zum Beispiel zehn Kilowatt, sodass auch eine elektrische Verbindung mit hoher Kapazität notwendig sein kann.
Zur mechanischen Befestigung von Zubehörvorrichtungen wie etwa Anhängern am Heck von Fahrzeugen ist die Verwendung von Anhängerkupplungen ziemlich geläufig. Bei einer geläufigen Ausführungsform ist eine Kupplungsaufnahme am Rahmen eines Fahrzeugs permanent befestigt und umfasst einen Buchsenkörper mit einer rechteckigen Öffnung zur Aufnahme eines und zur mechanischen Kopplung mit einem passenden rechteckigen Steckerelement einer Anhängerkupplung. Die Anhängerkupplung kann einen Kugelkopf zur Kupplung eines Anhängers an das Fahrzeug umfassen. Eine derartige Anhängerkupplung, die zum Zusammenstecken mit einer Kupplungsaufnahme ausgestaltet ist, wird oft ”Aufnehmerkupplung” genannt, um sie von einer Kupplung zu unterscheiden, die selbst an einem Fahrzeug befestigt ist, etwa durch Schweißen oder Schrauben. Die Kupplungsaufnahme kann alternativ verwendet werden, um einen Gepäckträger am Fahrzeug zu befestigen, der ausgestaltet ist, um Gepäck, Fahrräder, Skis oder eine andere Ausrüstung zu tragen.
Um elektrische Leistung für den Anhänger oder andere Zubehörvorrichtungen, die über die Kupplungsaufnahme befestigt sind, bereitzustellen, wird oft ein elektrischer Verbindungsblock am Heck des Fahrzeugs in der Nähe der Kupplungsaufnahme und von dieser getrennt montiert. Derartige elektrische Verbindungsblöcke stellen eine Stelle bereit, an der ein elektrischer Verbinder, der mit dem Anhänger oder einer anderen Zubehörvorrichtung verbunden ist, mit den Systemen des Fahrzeugs elektrisch gekoppelt werden kann, nachdem der Anhänger oder die andere Zubehörvorrichtung über die Kupplungsaufnahme mechanisch mit dem Fahrzeug gekoppelt wurde. Alternativ kann ein Verbinder mit dem Fahrzeug nur durch seine Drähte permanent verbunden sein und eine Stelle bereitstellen, an der ein elektrischer Verbinder, der mit einem Anhänger oder einer anderen Zubehörvorrichtung verbunden ist, elektrisch gekoppelt werden kann.
Eine geläufige Variante für einen elektrischen Verbinder, der mit einer Fahrzeuganhängerkupplung verbunden ist, weist einen flachen oder rechteckigen Querschnitt mit mehreren Anschlüssen auf, die in einer oder mehreren Reihen angeordnet sind. Eine andere Variante eines elektrischen Anhängerkupplungsverbinders weist einen allgemein runden Querschnitt auf, wobei dessen Anschlüsse in einem kreisförmigen Muster angeordnet sind. Jede dieser Konfigurationen kann vier bis sieben Anschlüsse enthalten. Bei Verbindern mit vier Anschlüssen stellen die Anschlüsse typischerweise eine elektrische Grundverbindung zur Bereitstellung von Leistung für die Zubehörvorrichtung bereit, um Fahrlichter, Blinkersignale und Bremsleuchten zu aktivieren. Der vierte Anschluss stellt eine elektrische Masse bereit.
Bei Verbindern mit fünf Anschlüssen versorgen drei Anschlüsse die drei Beleuchtungsfunktionen mit Leistung (die Fahrlichter, die Blinkersignale und die Bremsleuchten). Der vierte Anschluss stellt eine Masse bereit und ein fünfter Anschluss ist zum elektrischen Deaktivieren der hydraulischen Schubbremsen eines Anhängers beim Rückwärtsfahren vorgesehen. Daher ist der fünfte Anschluss oft mit den Rückfahrleuchten des Fahrzeugs gekoppelt.
Bei Verbindern mit sechs Anschlüssen versorgen drei Anschlüsse die drei Beleuchtungsfunktionen mit Leistung (die Fahrlichter, die Blinkersignale und die Bremsleuchten) und der vierte Anschluss stellt eine Masse bereit. Der fünfte Anschluss stellt eine ”heiße” Leitung zum Aufladen einer Batterie, die am Anhänger oder der Zubehörvorrichtung montiert ist, wie sie häufig bei elektrischen Anhängerbremsen verwendet wird, bereit und der sechste Anschluss ermöglicht die Übermittlung eines Ein/Aus-Signals zum Aktivieren/Deaktivieren der Bremsen. Bei Verbindern mit sieben Anschlüssen werden alle Funktionen des Verbinders mit sechs Anschlüssen bereitgestellt und ein zusätzlicher Anschluss stellt eine Rückfahrbeleuchtung bereit.
Alle diese Verbinder sind vor allem außerhalb der Kupplungsaufnahme montiert und ausgestaltet, um Leistung vom Fahrzeug für den Anhänger mit Strompegeln bereitzustellen, die zur Versorgung der Fahrzeugbeleuchtung mit Leistung oder zum tröpfchenweisen Aufladen einer Batterie oder zum Bereitstellen eines Signals zum Aktivieren oder Deaktivieren eines Bremssystems geeignet sind. Darüber hinaus sind diese herkömmlichen Verbinder typischerweise ausgestaltet, um ein Zwölf-Volt-Potential gegen eine unbeabsichtigte Masseverbindung abzuschirmen. Leider sind derartige Zubehörverbinder typischerweise nicht konstruiert und ausgestaltet, um elektrische Leistung von einer Zubehörleistungseinheit an das Fahrzeug zu transportieren, speziell bei Leistungsniveaus, die zum Aufladen oder Versorgen des Fahrzeugs mit Leistung geeignet sind. Darüber hinaus benötigen die höheren Spannungen (z. B. bis zu 400 Volt), die mit den Leistungssystemen von Elektrofahrzeugen verbunden sind, eine massivere Abschirmung als diejenige, die von herkömmlichen Verbindern bereitgestellt wird. Schließlich fügt die Anforderung, einen elektrischen Verbinder getrennt von und zusätzlich zu der mechanischen Befestigung zu verwenden, welche von der Kupplungsaufnahme bereitgestellt wird, zu dem Prozess des Anbringens und Entfernens einer derartigen Zusatzleistungseinheit ein Element der Komplexität und Unzuverlässigkeit hinzu.
Entsprechend ist es wünschenswert, über einen elektrischen Verbinder zu verfügen, der die Leistungs- und Signalleitungsfähigkeiten, die von Elektrofahrzeugen, etwa zum Steuern einer Zusatzleistungseinheit und zum Leiten von Leistung von der Zusatzleistungseinheit zum Fahrzeug benötigt werden, auf eine bequeme, zuverlässige und sichere Weise bereitstellen kann. Außerdem wäre es vorteilhaft, über einen elektrischen Verbinder zu verfügen, der ausgestaltet ist, um eine Zusatzleistungseinheit, die mit dem Heck eines Fahrzeugs elektrisch und mechanisch gekoppelt ist, strukturell zu tragen. Es wäre auch vorteilhaft, über einen elektrischen Verbinder zu verfügen, der ausgestaltet ist, um als eine mechanische Anhängerkupplungsaufnahme zu dienen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst ein integrierter struktureller und elektrischer Verbinder einen oder mehrere Anschlüsse, die in einem Verbinderkörper untergebracht sind. Der Verbinderkörper ist so ausgestaltet und angeordnet, dass er eine Zusatzkomponente mit einem Trägerfahrzeug, an welchem der integrierte elektrische Verbinder mechanisch befestigt ist und mit dem er elektrisch gekoppelt ist, strukturell zusammenfügt. Der Verbinderkörper ist ausgestaltet, um das elektrische Koppeln einer elektrischen Schaltung der Zusatzkomponente mit dem Trägerfahrzeug zu ermöglichen. Der Verbinderkörper ist außerdem ausgestaltet, um die Übertragung von Informationen zwischen der Zusatzkomponente und dem Trägerfahrzeug zu ermöglichen.
Die vorstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich leicht aus der folgenden genauen Beschreibung der Erfindung, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Merkmale, Vorteile und Details erscheinen nur als Beispiel in der folgenden genauen Beschreibung von Ausführungsformen, wobei sich die genaue Beschreibung auf die Zeichnungen bezieht, in denen:
1 eine perspektivische Zeichnung eines beispielhaften integrierten strukturellen und elektrischen Buchsenverbinders ist;
2 eine perspektivische Zeichnung eines beispielhaften integrierten strukturellen und elektrischen Steckerverbinders ist;
3 die Zeichnung einer Frontansicht eines beispielhaften integrierten strukturellen und elektrischen Verbinders ist; und
4 eine Zeichnung eines am Heck eines Trägerfahrzeugs befestigten beispielhaften integrierten strukturellen und elektrischen Buchsenverbinders und eines an einer Zusatzkomponente befestigten beispielhaften integrierten strukturellen und elektrischen Steckerverbinders ist, die zum Zusammenstecken positioniert sind.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung ist rein beispielhaft und ist nicht dazu gedacht, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungsmöglichkeiten einzuschränken. Es versteht sich, dass in den Zeichnungen einander entsprechende Bezugszeichen gleiche oder einander entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigen 1–4 einen integrierten strukturellen und elektrischen Verbinder 100, 200, der ein oder mehrere elektrische Stromanschlüsse 332, 334 umfasst, die in einem Verbinderkörper 110, 210 untergebracht sind. Der Buchsenverbinderkörper 110 ist so ausgestaltet und angeordnet, dass er zu einem Steckerverbinderkörper 210 passt und diesen sowie eine Zusatzkomponente 420 strukturell trägt, etwa eine Ladeplattform, eine Anhängerkupplung oder einen Generator. Auf ähnliche Weise ist der Steckerverbinderkörper 210 so ausgestaltet und angeordnet, dass er zu dem integrierten Buchsenverbinder 100 passt und von diesem strukturell getragen wird, während die Zusatzkomponente 420 gerade ein Trägerfahrzeug auflädt oder darauf wartet, ein Trägerfahrzeug aufzuladen, an dem der Verbinder 100 mechanisch befestigt ist und mit dem er elektrisch gekoppelt ist, wie hier umfassender beschrieben wird.
Der integrierte Verbinder 100, 200 kann bei einer Anzahl von Anwendungen verwendet werden, die eine Zusatzkomponente 420 mit einem Trägerfahrzeug verbinden. Beispielsweise kann der integrierte Verbinder 200, der mit dem integrierten Verbinder 100 verbunden und/oder zusammengesteckt werden soll, einen primär strukturellen Zweck aufweisen, wie etwa das Tragen einer Ladeplattform oder das Ziehen eines Anhängers. Alternativ kann ein Steckerelement einer gewöhnlichen Aufnehmerkupplung, eines Gepäckträgers usw. mit dem integrierten Verbinder 100 für einen rein strukturellen Zweck zusammengesteckt werden. Entsprechend ist der Verbinderkörper 110 ausgestaltet, um eine strukturelle Unterstützung für Zusatzkomponenten 420 bereitzustellen, mit denen der integrierte Verbinder 100 verbunden werden kann. Der Verbinderkörper 110 kann mit einem formellen oder informellen Standard zur strukturellen Unterstützung übereinstimmen, etwa dem Standard für Kupplungsaufnahmen mit 1 1/4 Zoll (3,175 cm) oder 2 Zoll (5,08 cm).
Zudem kann die Zusatzkomponente 420, die verbunden werden soll, einen primär elektrischen Zweck aufweisen. Zum Beispiel kann die Zusatzkomponente 420 ein elektrisches Gerät sein, das Leistung aus dem Fahrzeug entnimmt, oder sie kann ein Ladesystem sein, das elektrische Leistung an das Fahrzeug liefert. Entsprechend ist der Verbinderkörper 110 ausgestaltet, um eine elektrische Kopplung mit Schaltungen von Zusatzkomponenten zu ermöglichen, mit denen der integrierte Verbinder 100 verbunden werden kann. Die elektrischen Leistungsanschlüsse 332, 334 innerhalb des Verbinderkörpers 110 können mit einem formellen oder informellen Standard zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs übereinstimmen, durch ihre Anordnung oder durch die verwendeten Spannungen und Ströme.
Außerdem kann die Zusatzkomponente 420, die verbunden werden soll, noch einen Diagnose- oder Informationszweck aufweisen, der umfasst, dass Informationen an das und/oder von dem Fahrzeug übertragen werden. Zum Beispiel kann die Zusatzkomponente 420 ein System zum Herunterladen von Informationen aus dem Fahrzeug oder zum Hochladen von Informationen an das Fahrzeug oder eine Kombination zum Herunterladen und Hochladen von Informationen umfassen. Entsprechend ist der beispielhafte Verbinderkörper 110 ausgestaltet, um das Verbinden mit Zusatzkomponenten, mit denen der integrierte Verbinder 100 verbunden werden kann, zu ermöglichen, und um das Senden von Informationen an diese und/oder von diesen zu ermöglichen. Ein oder mehrere elektrische Signalanschlüsse 320 innerhalb des Verbinderkörpers 110 können mit einem formellen oder informellen Standard zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs durch Anordnung oder durch die ausgetauschten Signale, oder mit einem allgemeineren Standard zum Datenaustausch, wie zum Beispiel dem universellen seriellen Bus-Standard (USB-Standard) übereinstimmen.
Schließlich kann die zu verbindende Zusatzkomponente 420 eine Kombination der vorstehend beschrieben Attribute umfassen. Zum Beispiel kann die Zusatzkomponente 420 einen Anhänger umfassen, der eine strukturell-mechanische Unterstützung zusätzlich zu einer elektrischen Kopplung und Signalkommunikation mit dem Trägerfahrzeug benötigt. Somit ist der Verbinderkörper 110 bei einer beispielhaften Ausführungsform ausgestaltet, um das strukturelle Abstützen einer Zusatzkomponente zu ermöglichen, während er mit einer Schaltung der Zusatzkomponente elektrisch koppelt, und während er das Senden von Informationen an die und/oder von den Zusatzkomponenten ermöglicht, mit denen der integrierte Verbinder 100 verbunden werden kann.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst ein beispielhafter integrierter mechanischer und elektrischer Ladeverbinder 100 insbesondere einen Verbinderkörper 110, der als Schutzverkleidung für Gegenstände dient, die innerhalb des Verbinders 100 untergebracht sind. Der Verbinderkörper 110 umfasst einen mechanischen Aufnahmeabschnitt 120 und einen Ladekopplerabschnitt 130. Der mechanische Aufnahmeabschnitt 120 und der Ladekopplerabschnitt 130 des Verbinderkörpers 110 definieren und umhüllen eine Buchsenaufnahme oder eine Fassung 140 (d. h. einen Hohlraum), die entlang einer Längsachse 150 orientiert ist. Ein Verstärkungsrand 160 ist benachbart zu einer Öffnung 170, die das Einführen passender Strukturen und/oder passender elektrischer Verbinder in die Aufnahme 140 ermöglicht, etwa derjenigen des integrierten mechanischen und elektrischen Ladeverbinders 200, mit dem der Verbinderkörper 110 strukturell gekoppelt. Der Verstärkungsrand 160 ist um die Öffnung 170 herum angeordnet und ist so ausgestaltet, dass er dem äußeren freiliegenden Ende 180 des Verbinderkörpers 110 strukturelle Festigkeit verleiht. Der Verstärkungsrand 160 stellt außerdem eine brauchbare Struktur zur Montage einer Schutzabdeckung 190 bereit, die ausgestaltet sein kann, um die Aufnahme 140 und darin untergebrachte Komponenten oder Strukturen abzudichten oder zu Zeitpunkten anderweitig vor Verschmutzung zu schützen, wenn keine passende Struktur wie etwa der elektrische Ladeverbinder 200 in die Aufnahme 140 eingeführt ist.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist ein Sensor oder Schalter 195 neben der Schutzabdeckung 190 angeordnet und ausgestaltet, um zu detektieren, wenn die Abdeckung 190 offen (oder geschlossen) ist oder dass die Aufnahme 140 anderweitig anfällig für (oder sicher vor) Verschmutzung ist. Zudem kann eine Elastomerdichtung an der Schutzabdeckung 190 oder am Verbinderkörper 110 neben der Öffnung 170 angeordnet sein, um eine Abdichtung zwischen der Abdeckung 190 und dem Verbinderkörper 110 zu ermöglichen und zu verhindern, dass Schmutz in die Aufnahme 140 eindringt. Die Schmutzabdeckung 190 kann mit dem Verbinderkörper 110 durch ein Scharnier 193 verbunden sein, das ausgestaltet sein kann, um die Schutzabdeckung 190 zu einer geschlossenen Position hin vorzuspannen, welche die Aufnahme 140 vor Verschmutzung abdichtet.
Um eine Positionssicherung eines Steckerverbinders 200 (in 2 gezeigt), der in die Aufnahme 140 eingeführt ist, und eine strukturelle Verriegelung damit zu ermöglichen, definiert der Verbinderkörper 110 außerdem ein oder mehrere Verriegelungslöcher 122. Beim vollständigen Einstecken eines Steckerverbinders 200 kann eine Einraststiftverriegelung 222 mit dem Verriegelungsloch 122 und dem Steckerverbinder 200 zusammenwirken, um den Steckerverbinder 200 in einer festgelegten Position innerhalb der Aufnahme 140 zu verriegeln. Eine oder mehrere Montagestreben 124 ermöglichen die strukturelle Befestigung des Verbinderkörpers 110 an einem oder mehreren strukturellen Elementen (nicht gezeigt) eines Trägerfahrzeugs 410. Bei einer beispielhaften Ausführungsform sind die Montagestreben 124 ausgestaltet, um den Verbinderkörper 110 gegen Lasten zu verstärken, von denen erwartet wird, dass sie bei einer Standardkupplungsaufnahme auftreten, und um strukturelle Bedürfnisse zu erfüllen, die mit einer Standardkupplungsaufnahme verbunden sind.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform weist die in dem mechanischen Aufnahmeabschnitt 120 definierte Aufnahme 140 Dimensionen auf, die zum Zusammenstecken mit einer Standardaufnehmerkupplung geeignet sind. Entsprechend ist die Aufnahme 140 in dem mechanischen Aufnahmeabschnitt 120 mit ausreichender Tiefe konfiguriert, um die Aufnahme einer passenden Standardsteckerstruktur, etwa einer Standardanhängerkupplung, zu bewerkstelligen. Somit ist der Verbinderkörper 110 bei einer beispielhaften Ausführungsform wie eine Standardkupplungsaufnahme ausgestaltet. Der Durchmesser der Löcher 122 und deren Stelle relativ zu dem freiliegenden Ende 180 des Verbinderkörpers 110 sind gleichermaßen ausgestaltet, um eine sichere Kopplung mit einem passenden Steckerelement einer Standardaufnehmerkupplung zu bewerkstelligen. Die elektrischen Anschlüsse 332, 334, die Signalanschlüsse 320 und ein struktureller Anschlag 340 sind alle in einem ausreichenden Abstand von dem freiliegenden Ende 180 des Verbinderkörpers 110 positioniert, um nicht mit dem Steckerelement der Standardaufnehmerkupplung oder einer ähnlichen Komponente in Konflikt zu geraten.
Gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform ist der Verbinderkörper 110 des integrierten elektrischen Verbinders 100 entlang einer Längsachse 150 orientiert und er ist so konstruiert und aufgebaut, dass er eine strukturelle Unterstützung für ein passendes Element der Zusatzkomponente 420 bereitstellt, zum Beispiel den integrierten Verbinder 200. Folglich umfasst der Verbinderkörper 110 bei einer beispielhaften Ausführungsform eine Stahlaußenwand mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt, die eine im Wesentlichen rechteckige Öffnung zur Aufnahme passender Elemente definiert, etwa einer Standardaufnehmerkupplung, welche in die Öffnung entlang der Längsachse 150 eingeführt sind. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Verbinderkörper 110 so ausgestaltet, dass er eine strukturelle Festigkeit aufweist und physikalische Dimensionen aufweist, die zum Einsatz als Standardkupplungsaufnahme geeignet sind (z. B. geeignet zum Ziehen eines Anhängers oder zum Tragen eines Gepäckträgers oder eines Fahrzeugträgers). Somit ist der Verbinderkörper 110 bei dieser Ausführungsform am Rahmen eines Trägerfahrzeugs 410 mit einem oder mehreren Stabilisierungselementen 124 starr befestigt, die sich quer zu der Längsachse so erstrecken, dass Lasten, die von einer eingesteckten Zusatzkomponente 420 auf den Verbinderkörper 110 ausgeübt werden, geeignet auf den Rahmen oder eine andere Stützstruktur des Trägerfahrzeugs übertragen werden. Im Ergebnis weist der Verbinderkörper 110 ausreichende strukturelle Festigkeitsmerkmale auf, sodass er in der Lage ist, Anforderungen von Standardanhängerkupplungen (und/oder Standardkupplungsaufnahmen) zu erfüllen oder zu übertreffen.
Der Verbinderkörper 110 ist bei einer Ausführungsform beispielsweise so ausgestaltet, dass er Standardstrukturanforderungen einer Anhängerkupplung der Klasse I erfüllt. Bei dieser Ausführungsform ist der Verbinderkörper 110 für eine Kapazität bis zu etwa 2.001 Pfund (8896 N) Anhängerbruttogewicht mit einer Anhängerdeichselgewichtskapazität bis zu etwa 200 Pfund (890 N) klassifiziert. Bei dieser Ausführungsform definiert der Verbinderkörper 110 eine rechteckige Aufnahmeöffnung mit ungefähr 1 1/4'' (3,175 cm).
Bei einer anderen Ausführungsform ist der Verbinderkörper 110 so ausgestaltet, dass er Standardstrukturanforderungen einer Anhängerkupplung der Klasse II erfüllt. Bei dieser Ausführungsform ist der Verbinderkörper 110 für eine Kapazität bis zu etwa 3.500 Pfund (15570 N) Anhängerbruttogewicht mit einer Deichselgewichtskapazität bis zu etwa 300 Pfund (1335 N) klassifiziert. Bei dieser Ausführungsform definiert der Verbinderkörper 110 ebenfalls eine rechteckige Aufnahmeöffnung von ungefähr 1 1/4'' (3,175 cm).
Bei einer anderen Ausführungsform ist der Verbinderkörper 110 so ausgestaltet, dass er Standardstrukturanforderungen einer gewichttragenden Anhängerkupplung der Klasse III erfüllt. Bei dieser Ausführungsform ist der Verbinderkörper 110 für eine Kapazität bis zu etwa 6.000 Pfund (26690 N) Anhängerbruttogewicht mit einer Anhängerdeichselgewichtskapazität bis zu etwa 600 Pfund (2669 N) klassifiziert. Bei dieser Ausführungsform definiert der Verbinderkörper 110 eine rechteckige Aufnahmeöffnung mit ungefähr 2'' (5,08 cm).
Bei einer anderen Ausführungsform ist der Verbinderkörper 110 so ausgestaltet, dass er Standardstrukturanforderungen einer Gewichtsverteilungs-Anhängerkupplung der Klasse III erfüllt. Bei dieser Ausführungsform ist der Verbinderkörper 110 für eine Kapazität von bis zu etwa 10.000 Pfund (44482 N) Anhängerbruttogewicht mit einer Anhängerdeichselgewichtskapazität bis zu etwa 1.000 Pfund (4448 N) klassifiziert. Bei dieser Ausführungsform definiert der Verbinderkörper 110 eine rechteckige Aufnahmeöffnung mit etwa 2'' (5,08 cm) und verwendet ein Gewichtsverteilungssystem, das eine Biegelast auf den Verbinderkörper ausübt.
Bei einer anderen Ausführungsform ist der Verbinderkörper 110 so ausgestaltet, dass er Standardstrukturanforderungen einer Gewichtsverteilungs-Anhängerkupplung der Klasse IV erfüllt. Bei dieser Ausführungsform ist der Verbinderkörper 110 für eine Kapazität bis zu etwa 14.000 Pfund (62275 N) Anhängerbruttogewicht mit einer Anhängerdeichselgewichtskapazität bis zu etwa 1.400 Pfund (6228 N) klassifiziert. Bei dieser Ausführungsform definiert der Verbinderkörper 110 eine rechteckige Aufnahmeöffnung mit ungefähr 2'' (5,08 cm) und verwendet ein Gewichtsverteilungssystem.
Bei einer anderen Ausführungsform ist der Verbinderkörper 110 so ausgestaltet, dass er Standardstrukturanforderungen einer gewichttragenden Anhängerkupplung der Klasse V erfüllt. Bei dieser Ausführungsform ist der Verbinderkörper 110 für eine Kapazität bis zu etwa 12.000 Pfund (53379 N) Anhängerbruttogewicht mit einer Deichselgewichtskapazität bis zu etwa 1.200 Pfund (5338 N) klassifiziert. Bei dieser Ausführungsform definiert der Verbinderkörper 110 eine rechteckige Aufnahmeöffnung mit ungefähr 2 1/2'' (6,35 cm).
Bei einer anderen Ausführungsform ist der Verbinderkörper 110 so ausgestaltet, dass er Standardstrukturanforderungen einer Gewichtsverteilungs-Anhängerkupplung der Klasse V erfüllt. Bei dieser Ausführungsform ist der Verbinderkörper 110 für eine Kapazität bis zu etwa 17.000 Pfund (75620 N) Anhängerbruttogewicht bis einer Deichselgewichtskapazität bis zu etwa 1.700 Pfund (7562 N) klassifiziert. Bei dieser Ausführungsform definiert der Verbinderkörper 110 eine rechteckige Aufnahmeöffnung mit ungefähr 2 1/2'' (6,35 cm) und verwendet ein Gewichtsverteilungssystem.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Zusatzkomponente 420, die über die integrierten strukturellen und elektrischen Verbinder 100 und 200 verbunden werden soll, einen Generator, der so ausgestaltet ist, dass er von dem Verbinderkörper 110 auf einer Ladeplattform, die am Verbinderkörper 210 angebracht ist, getragen wird. Wenn bei dieser Ausführungsform der Verbinderkörper 210 in die Aufnahme 140 derart eingesteckt wird, dass die Verbinder 200 und 100 zusammengesteckt sind, sind die Verbinderkörper 110 und 210 mechanisch so gekoppelt, dass sie die Zusatzkomponente 420 auf dem Fahrzeug über den Verbinderkörper 110 strukturell tragen. Zudem wird die Zusatzkomponente 420 auf der Grundlage von Informationen gesteuert, die über die Verbinder 100 und 200 mit dem Fahrzeug 410 gemeinsam genutzt werden. Darüber hinaus kann die Zusatzkomponente 420 außerdem in Ansprechen auf Signale und unter Verwendung von Leistung, die von dem Fahrzeug 410 durch die Verbinder 100 und 200 an die Zusatzkomponente übertragen wird, gestartet werden, und die Zusatzkomponente 420 kann über die integrierten Verbinder 100 und 200 dem Fahrzeug 410 Signale senden und Leistung an das Fahrzeug 410 liefern.
Der Verbinderkörper 110 umschließt sowohl den mechanischen Aufnahmeabschnitt 120 als auch den Ladekopplerabschnitt 130. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist ein Zwischenmerkmal 340 zwischen dem mechanischen Aufnahmeabschnitt 120 und dem Ladekopplerabschnitt 130 in der Aufnahme 140 positioniert. Das Zwischenmerkmal 340 ist ausgestaltet, um ein unbeabsichtigtes zu weites Einführen von passenden Steckerstrukturen wie etwa einer Aufnehmerkupplung zu verhindern und definiert daher einen Übergang zwischen dem mechanischen Aufnahmeabschnitt 120 und dem Ladekopplerabschnitt 130.
Bei Tiefen innerhalb der Aufnahme 140, die größer als der mechanische Aufnahmeabschnitt sind (d. h. im Ladekopplerabschnitt 130), stellt der Verbinderkörper 110 zusätzlichen Raum zum Unterbringen eines Ladekopplerabschnitts 230 eines Steckerverbinderkörpers 210 innerhalb der Aufnahme 140 bereit. Wie in 2 gezeigt ist, umfasst ein beispielhafter integrierter mechanischer und elektrischer Ladeverbinder 200 einen Verbinderkörper 210 mit Außendimensionen, die zu den Innendimensionen der Aufnahme 140 passen. Der Verbinderkörper 210 definiert einen mechanischen Abschnitt 220, der zum Einführen in die Aufnahme 140 und zum Zusammenwirken mit dem Verbinderkörper 110 zur Bereitstellung einer strukturellen Unterstützung an seinem nach außen weisenden Ende 260 ausgestaltet ist, für eine mechanische Last, wie etwa einen Generator und eine Kraftstoffzufuhr, um den Fahrbereich eines Elektrofahrzeugs zu vergrößern. Der Verbinderkörper 210 trägt auch einen Ladekopplersteckerabschnitt 230 neben einem nach innen weisenden Ende 270. Der Ladekopplerstecker 230 ist zum Zusammenstecken mit dem Ladekoppler 130 ausgestaltet.
Ein Merkmal 225 kann auf der Außenfläche des Verbinderkörpers 210 abgestützt sein, wobei das Merkmal so positioniert und ausgestaltet ist, dass es mit einem Zwischenmerkmal und/oder einer Elastomerdichtung in der Aufnahme 140 zusammenwirkt. Eine derartige Dichtung kann ein Elastomermaterial umfassen und kann innerhalb der Aufnahme positioniert sein und kann so positioniert und ausgestaltet sein, dass sie mit einer Steckerstruktur, die in die Aufnahme eingeführt ist, derart zusammenwirkt, dass verhindert wird, dass der Ladekoppler einer Verschmutzung ausgesetzt wird. Entsprechend kann die Elastomerdichtung einstückig mit dem Merkmal 225 sein oder sie kann innerhalb des mechanischen Abschnitts 220 neben einer Innenfläche des mechanischen Abschnitts positioniert sein. Die Elastomerdichtung kann so dimensioniert sein, dass sie zwischen der Innenfläche des Verbinderkörpers und dem eingesteckten Steckerelement zusammengedrückt wird, um gegen das Eindringen von Wasser, Staub oder anderem Fremdmaterial abzudichten, das die Funktion oder Zuverlässigkeit des Ladekopplers stören könnte. Ein Stift 222 steht aus dem Verbinderkörper 210 einziehbar hervor und ist so ausgestaltet und positioniert, dass er mit einem Verriegelungsloch 122 zusammenwirkt und dadurch eine Positionssicherung zwischen der Aufnahme 140 und dem Verbinder 200 bereitstellt.
Wie in 3 gezeigt ist, ist ein Ladekoppler 300 zur Befestigung innerhalb des Ladekopplerabschnitts 130 des Buchsenverbinders 100 von 1 und zur elektrischen Kopplung mit dem Ende des Steckerverbinders 200 ausgestaltet. Der beispielhafte Ladekoppler 300 umfasst ein Außengehäuse 310 aus einem elektrisch isolierenden Material wie etwa einem Kunststoffharz oder anderen elektrisch isolierenden Materialien.
Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen strukturellen Attributen umfasst der Ladekoppler 300 einen oder mehrere Anschlüsse 332, 334, die ausgestaltet sind, um elektrische Verbindungen zwischen dem Fahrzeug und der Zusatzkomponente 420 zu ermöglichen. Die Anschlüsse 332, 334 sind im Verbinderkörper 110 untergebracht, und bei Ausführungsformen, in denen der Verbinderkörper 110 ein leitfähiges Material wie etwa Stahl umfasst, sind die Anschlüsse 332, 334 vom Verbinderkörper 110 elektrisch isoliert. Um das strukturelle Zusammenstecken des Verbinderkörpers 110 mit Zusatzkomponenten zu ermöglichen, wo es wünschenswert ist, einen Kontakt zwischen den Anschlüssen 332, 334 und dem passenden Teil dieser Zusatzkomponente zu verhindern, sind die Anschlüsse 332, 334 in einem geeigneten Abstand von der Aufnahmeöffnung entfernt positioniert. Der Abstand ist ausgestaltet, um zum Beispiel ein stabiles strukturelles Zusammenstecken des Verbinderkörpers 110 mit Zusatzkomponenten wie etwa Standardaufnehmerkupplungen und herkömmlichen Gepäckträgern zu bewerkstelligen, ohne einen Kontakt zwischen den Anschlüssen 332, 334 und diesen Zusatzkomponenten (z. B. sechs Zoll (15,24 cm) vom Außenende 180 der Aufnahmeöffnung 170). Dort, wo es gewünscht ist, eine elektrische Kopplung zwischen den Anschlüssen 332, 334 und einer elektrischen Schaltung einer Zusatzkomponente 420 zu ermöglichen, ist der Verbinder 200 mit ausreichender Länge (z. B. ist der Verbinder 200 mehr als sechs Zoll (15,24 cm) lang) und mit Anschlüssen ausgestaltet, die geeignet positioniert sind, um mit den Anschlüssen 332, 334 des Verbinders 100 zusammengesteckt zu werden.
Es wird angemerkt, dass viele Zusatzkomponenten keine integrierten elektrischen Verbinder wie hier beschrieben aufweisen. Es ist beabsichtigt, dass der hier beschriebene integrierte Verbinder 100 geeignet ausgestaltet ist, um derartige Zusatzkomponenten ohne einen mechanischen oder elektrischen Konflikt mit den Anschlüssen 332, 334 aufzunehmen. Folglich ist der Verbinderkörper 110 so ausgestaltet, dass er wie eine Standardkupplungsaufnahme funktioniert.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform enthält der integrierte Verbinder 100 zwei Anschlüsse 332, 334, die zum Bereitstellen einer elektrischen Verbindung zwischen dem Trägerfahrzeug 410 und einer Schaltung der Zusatzkomponente 420 geeignet sind. Diese Ladeanschlüsse 332, 334 sind mit entsprechenden Ladekabeln 132, 134 elektrisch gekoppelt. Bei einer beispielhaften Ausführungsform sind die Ladekabel 132, 134 mit Antriebsbatterien des Fahrzeugs 410 elektrisch gekoppelt. Folglich sind die Ladeanschlüsse 332, 334 und die Ladekabel 132, 134 ausgestaltet, um eine elektrische Leistung zu transportieren, die zum Wiederaufladen von Batterien eines Elektrofahrzeugs geeignet ist. Die Ladeanschlüsse 332 und 334 stellen positive und negative (d. h. Masse) Leistungsverbindungen bereit und sind von den Körpern 110, 210 der Verbinder 100, 200 und von den Strukturen des Fahrzeugs 410 und der Zusatzkomponente 420 elektrisch isoliert. Bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist ein dritter Anschluss bereitgestellt, um die Strukturen des Fahrzeugs 410 und der Zusatzkomponente 420 elektrisch zu verbinden (d. h. um die Zusatzkomponente 420 am Fahrzeug 410 elektrisch zu erden). Bei noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist ein dritter Ladeanschluss bereitgestellt, um eine dreiphasige elektrische Verbindung zum Starten einer Kraftmaschine an Bord der Zusatzkomponente und ein anschließendes Aufladen des Fahrzeugs zu ermöglichen.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform stellt der im Verbinderkörper 110 untergebrachte Ladekoppler 300 die ausschließliche leitfähige Lade/Wiederaufladeverbindung für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug bereit. Das heißt, dass das Elektrofahrzeug entweder durch eine Verbindung mit dem elektrischen Versorgungsnetz oder durch eine Verbindung mit einem Zusatzgenerator wieder aufgeladen werden kann, in beiden Fällen durch den integrierten Verbinder 100. Das Positionieren des Ladekopplers 300 tief innerhalb des strukturell massiven Verbinderkörpers 110 sorgt für Geborgenheit, Sicherheit und Schutz für den Ladekoppler 300. Zudem trägt die durch das System bereitgestellte Positions- und Ausrichtungssicherung weiter zu der Systemsicherheit und Zuverlässigkeit beim Koppeln von Zusatzkomponenten mit einem Trägerfahrzeug bei. Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der Verbinder 100 eine Standardkupplungsaufnahme, die einen internen elektrischen Verbinder beherbergt, der geeignet ausgestaltet ist, um eine externe Ladequelle mit dem elektrischen System des Fahrzeugs zu koppeln. Bei einer beispielhaften Ausführungsform umgeht dieser in der Kupplungsaufnahme untergebrachte elektrische Verbinder den Bedarf für alle anderen Ladekoppler und dient daher als der einzige und ausschließliche Mechanismus zur elektrischen Kopplung des Ladesystems des Fahrzeugs mit einer externen Ladequelle wie etwa einem zuhause angeordneten Ladesystem oder einem Zusatzladesystem, das zur Befestigung am Fahrzeug über die Kupplungsaufnahme ausgestaltet ist.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform sind die Ladeanschlüsse 332, 334 und die Ladekabel 132, 134 geeignet abgeschirmt, um eine ungewünschte Erdung und/oder Lichtbogenbildung zwischen ihren Leitern und einer benachbarten leitfähigen Struktur wie etwa dem Verbinderkörper 110 zu verhindern. Es ist festzustellen, dass Spannungen von 400 Volt oder mehr über die Ladeanschlüsse auftreten können, wobei gewöhnlich etwa 240 Volt auftreten. Bei einer beispielhaften Ausführungsform sind die Ladeanschlüsse 332, 334 und die Ladekabel 132, 134 zur kontinuierlichen Übertragung von etwa 10 kW Leistung ausgestaltet, was kontinuierliche Strompegel von etwa 40 Ampere in Abhängigkeit von der Ladespannung erfordert.
Wie in 3 gezeigt ist, stellt der Ladekoppler 300 außerdem eine oder mehrere Signalverbindungen 320 bereit. Bei einer Ausführungsform stellt der Ladekoppler zehn Signalkontaktstifte 320 bereit. Bei einer beispielhaften Ausführungsform sind die Signalkontaktstifte 320 mit einem Ladecontroller im Fahrzeug gekoppelt. Der Ladecontroller sendet und empfängt Signale über die Signalkontaktstifte 320, um eine Kommunikation zwischen dem Fahrzeug, seinem Bediener und dem Ladesystem zu ermöglichen und um eine Kontrolle über die Schalt- und Steuerfunktionen zu ermöglichen, die notwendig sind, um die Erzeugung und Übertragung von Energie zwischen der Zusatzleistungsquelle und dem elektrischen Fahrzeugsystem zu managen.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform stellen zwei Signalkontaktstifte einen seriellen Kommunikationsbus zwischen einem Ladecontroller und einer Ladeleistungsquelle her. Ein erster Kontaktstift stellt eine Masse bereit und ein zweiter Kontaktstift sorgt für die Übertragung von einem oder mehreren Signalströmen. Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform wird eine drahtlose Kommunikation zwischen dem Ladecontroller und der Aufladeleistungsquelle bereitgestellt, wodurch der Bedarf für Signalkontaktstifte beseitigt wird. Die Kontaktstifte und/oder die drahtlosen Kommunikationsstrecken ermöglichen die Übertragung von Informationen wie etwa ob und wann die Übertragung von Leistung an das oder von dem Fahrzeug erlaubt ist. Andere Signale können Betriebsinformationen über die Leistungsquelle weiterleiten, etwa hinsichtlich ihrer Kraftstoffzufuhr, ihres Funktionszustands, andere Betriebsparameter, Warnleuchten oder Fehlercodes, Betriebsbefehle, Leistungsausgabepegel, Spannungspegel, Einschalt/Ausschalt-Befehle und dergleichen.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform können die Signalkontaktstifte 320 ausgestaltet sein, um ein Entkoppeln der Ladequelle von der Batterie immer dann zu ermöglichen, wenn das korrekte Positionieren einer Zusatzkomponente und/oder eines passenden elektrischen Verbinders nicht sichergestellt ist. In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform sind die Abmessungen der zusammenpassenden Verbinder 100, 200, speziell die Stellen entlang der Längsachse 150 der Ladeanschlüsse 332, 334, der Signalkontaktstifte 320, der Löcher 122 und der Stifte 222 so ausgestaltet, dass eine vollständige elektrische Verbindung und Signalverbindung zwischen den zusammenpassenden Verbindern 100, 200 dann und nur dann auftritt, wenn eine vollständige mechanische Verbindung zwischen diesen. hergestellt wurde. Entsprechend verhindert ein derartiges beispielhaftes System das mechanische Zusammenstecken der zusammenpassenden Strukturen 220 und 120, ohne das begleitende Zusammenstecken der Ladeanschlüsse 332, 334. Zudem wird bei einer beispielhaften Ausführungsform eine beliebige fehlerhafte Verbindung von dem Fahrzeug mit Hilfe einer Logik, die in dem Fahrzeugcontroller eingebaut ist, erfasst und/oder diagnostiziert. Ein Hauptschalter kann in einem unterbrochenen Zustand gehalten werden, solange nicht und bis Signale anzeigen, dass korrekte Leistungsverbindungen hergestellt sind und eine geeignete Kommunikation zwischen dem Ladecontroller und der Aufladeleistungsquelle existiert. Bei einer beispielhaften Ausführungsform stimmt der Ladekuppler 300, der im Verbinderkörper 110 untergebracht ist, mit den Anforderungen des Verbinderstandards SAE J-1772 überein. Bei noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird eine Trennung 340 zwischen den Signalkontaktstiften 320 und den Aufladeanschlüssen 332, 334 bereitgestellt. Beispielsweise stellt ein Abstandshalter zwischen den Kontaktstiften 320 und den Ladeanschlüssen 332, 334 einen maximalen Abstand bereit, um Störungen zu minimieren. Alternativ wird eine Trennung durch einen geerdeten Metallstab zwischen den Kontaktstiften 320 und den Ladeanschlüssen 340 bereitgestellt.
Obwohl der integrierte elektrische Verbinder und zugehörige Strukturen so beschrieben sind, dass sie Anschlüsse und Kontaktstifte und andere Strukturen enthalten, die als Stecker oder Buchsen interpretiert werden können, sind derartige Beschreibungen nur der Einfachheit halber verwendet. Es ist daher festzustellen, dass ohne Abweichung von dem betrachteten Umfang der Erfindung die Wahl einer beliebigen Steckerstruktur im integrierten Verbinder, die geeignet ausgestaltet ist, um zu einer Buchsenstruktur einer Zusatzkomponente zu passen, durch eine Buchsenstruktur im integrierten Verbinder ersetzt werden kann, die geeignet ausgestaltet ist, um zu einer Steckerstruktur der Zusatzkomponente zu passen. Zum Beispiel können Steckerverbinderklingen des integrierten Verbinders durch Buchsenverbinderhohlräume ersetzt werden. Zum Beispiel könnte der Buchsenverbinder 100 Steckerladeanschlüsse 332, 334 (z. B. Klingen) und Steckersignalanschlüsse (z. B. Kontaktstifte) 320 umfassen und der Steckverbinder 200 könnte Buchsenladeanschlüsse und Signalanschlüsse umfassen.
Wie in 4 gezeigt ist, ist ein beispielhafter integrierter struktureller und elektrischer Verbinder 100 am Heck eines Trägerfahrzeugs 410 befestigt und zum Zusammenstecken mit einer Zusatzkomponente 420 positioniert. Entsprechend stellt die Erfindung bei einer beispielhaften Ausführungsform einen Koppler für das Heck eines Trägerfahrzeugs mit einer eindeutigen Kombination aus mechanischen Verbindungen, elektrischen Verbindungen und Signalverbindungen bereit. Eine mechanische strukturelle Verbindung wird durch einen Verbinderkörper ermöglicht, der elektrische Verbindungen derart beherbergt, dass der Verbinderkörper wie eine Standardaufnehmerkupplung funktionieren kann, die Zug- und Scher- und Torsionslasten aushalten kann. Die elektrischen Verbindungen unterstützen einen hohen Strom und/oder eine hohe Spannung. Folglich stellt die Erfindung ein brauchbares, zuverlässiges und sicheres System und Verfahren zur mechanischen und elektrischen Kopplung eines Trägerfahrzeugs, etwa eines Elektrofahrzeugs, mit einer Zubehörvorrichtung bereit, etwa einem Zusatzgenerator zum Vergrößern des Fahrbereichs des Trägerfahrzeugs. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ermöglicht die Erfindung die gleichzeitige Ausbildung von mechanischen Verbindungen, elektrischen Verbindungen und Signalverbindungen.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann verstehen, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können und Elemente durch Äquivalente derselben ersetzt werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Zudem können viele Modifikationen durchgeführt werden, um eine spezielle Situation oder ein spezielles Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne den wesentlichen Umfang derselben zu verlassen. Es ist daher beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die speziellen offenbarten Ausführungsformen begrenzt ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen umfassen wird, die in den Umfang der Anmeldung fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

SAE J-1772 [0047]

Claims

Integrierter struktureller und elektrischer Verbinder, der umfasst: einen oder mehrere Anschlüsse, die in einem Verbinderkörper untergebracht sind; wobei der Verbinderkörper ausgestaltet und angeordnet ist, um ein Trägerfahrzeug mit einer Zusatzkomponente strukturell zu verbinden, an welcher der integrierte elektrische Verbinder mechanisch befestigt werden soll und mit welcher er elektrisch gekoppelt werden soll; wobei der Verbinderkörper ausgestaltet ist, um das elektrische Koppeln einer elektrischen Schaltung der Zusatzkomponente mit dem Trägerfahrzeug zu ermöglichen; und wobei der Verbinderkörper ausgestaltet ist, um die Übertragung von Informationen zwischen der Zusatzkomponente und dem Trägerfahrzeug zu ermöglichen.
Integrierter struktureller und elektrischer Verbinder nach Anspruch 1, der ferner einen Ladekoppler umfasst, der im Verbinderkörper untergebracht ist.
Integrierter struktureller und elektrischer Verbinder nach Anspruch 1, wobei der Verbinderkörper eine Buchsenaufnahme definiert, die entlang einer Längsachse orientiert ist und eine Öffnung aufweist, die das Einstecken passender Strukturen entlang der Längsachse und in die Aufnahme hinein ermöglicht.
Integrierter struktureller und elektrischer Verbinder nach Anspruch 1, der ferner eine oder mehrere Montagestreben umfasst, die ausgestaltet und positioniert sind, um eine strukturelle Befestigung des Verbinderkörpers an einem oder mehreren strukturellen Elementen eines Trägerfahrzeugs zu ermöglichen.
Integrierter struktureller und elektrischer Verbinder nach Anspruch 1, wobei der Verbinderkörper eine Stahlaußenwand mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt umfasst, die eine Öffnung mit ungefähr zwei Zoll (5,08 cm) Breite definiert.
Integrierter struktureller und elektrischer Verbinder nach Anspruch 1, wobei der Verbinderkörper ausgestaltet ist, um einen Zusatzgenerator strukturell abzustützen, der zum Wiederaufladen eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs ausgestaltet ist.
Integrierter struktureller und elektrischer Verbinder nach Anspruch 2, wobei der Ladekoppler einen oder mehrere Anschlüsse umfasst, die ausgestaltet sind, um elektrische Verbindungen zwischen dem Trägerfahrzeug und der Zusatzkomponente zu ermöglichen.
Integrierter struktureller und elektrischer Verbinder nach Anspruch 7, wobei die Anschlüsse mindestens sechs Zoll (15,24 cm) von der Öffnung entfernt positioniert sind.
Integrierter struktureller und elektrischer Verbinder nach Anspruch 7, wobei die Anschlüsse mit Batterien des Trägerfahrzeugs elektrisch gekoppelt sind.
Integrierter struktureller und elektrischer Verbinder nach Anspruch 7, wobei der Ladekoppler eine oder mehrere Signalverbindungen bereitstellt, um eine Kontrolle über den Transfer von Energie zwischen der Zusatzkomponente und dem Trägerfahrzeug zu ermöglichen.