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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Aufnahmeeinrichtung mit einer
Struktur zum Verbinden eines mobilen Objekts mit einer Kraftstoffzuführvorrichtung,
um dem mobilen Objekt einen Kraftstoff und eine externe Leistung
zuzuführen.
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Technischer Hintergrund
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Brennstoffzellenfahrzeuge,
wie z. B. ein Brennstoffzellenautomobil, das sich unter Verwendung
der von einer Brennstoffzelle abgegebenen elektrischen Energie fortbewegt,
erhalten eine Kraftstoff- bzw. Brennstoffzufuhr, wie z. B. Wasserstoff, von
einer Kraftstoff- bzw. Brennstoffzuführvorrichtung. So
liegt bereits ein Vorschlag für ein Verfahren zum Verbinden
einer elektrischen Signalverbindungseinrichtung vor, um dadurch
den Verbindungsaufwand zu vereinfachen, so dass ein elektrisches Signal übertragen
werden kann, das die Zustände (z. B. Temperatur, Druck
etc. eines Tanks zum Speichern von Kraftstoff bzw. Brennstoff) eines
Fahrzeugs zu einem Zeitpunkt der Verbindung für eine Kraftstoffzufuhr
von dieser Kraftstoffzuführvorrichtung anzeigt (siehe beispielsweise
die
japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift 2003-104498 ).
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Offenbarung der Erfindung
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Wenn
hingegen einem Fahrzeug ein Kraftstoff zugeführt wird,
kann eine an dem Fahrzeug befestigte Batterie, nachdem der Kraftstoff
zugeführt worden ist etc., durch die Leistungsaufnahme
durch Leistungsverbrauchsvorrichtungen bzw. Verbraucher (z. B. Zubehörgeräte
wie eine Beleuchtungsvorrichtung, eine Klimaanlage und ein Temperatureinstellmechanismus,
die am Fahrzeug angebracht sind) während der Kraftstoffzuführung
aufgebraucht worden sein. Insbesondere im Fall eines Brennstoffzellen fahrzeugs
ist dort ein Hochdrucktank befestigt, in dem der Kraftstoff gespeichert
ist. Wenn der Kraftstoff zugeführt wird, kann die Temperatur
dieses Tanks durch einen Temperatureinstellmechanismus gesteuert
werden. Da die Leistungsaufnahme dieses Temperatureinstellmechanismus
hoch ist, kann die Batterie aufgebraucht werden, wenn der Temperatureinstellmechanismus
während der Kraftstoffzuführung weiterhin betrieben
wird. Folglich kann es dazu kommen, dass das Fahrzeug, während
der Kraftstoff zugeführt wird, nicht gestartet werden kann.
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Die
Erfindung ist angesichts der vorstehend geschilderten Problematik
entwickelt worden, und es ist eine ihr zugrundeliegende Aufgabe,
eine Aufnahmeeinrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, die betriebliche
Stabilität eines mobilen Objekts, nachdem ein Kraftstoff
zugeführt worden ist, zu verbessern.
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Zur
Lösung der vorstehend angeführten Aufgabe beinhaltet
eine erfindungsgemäße Aufnahmeeinrichtung eine
Struktur zum Verbinden eines eine Zuführöffnung
aufweisenden mobilen Objekts mit einer Kraftstoffzuführvorrichtung,
die mit der Zuführöffnung verbunden wird, um dem
mobilen Objekt einen Kraftstoff und eine externe Leistung zuzuführen.
Die Kraftstoffzuführvorrichtung ist mit einem ersten leitfähigen
Bereich versehen, der, wenn die Verbindung vollzogen ist, die Zuführöffnung
beinhaltet, der einen darin ausgebildeten Kraftstoffzuführkanal
aufweist, und der dem mobilen Objekt über den Kraftstoffzuführkanal
einen Kraftstoff zuführt, einen zweiten leitfähigen
Bereich, der auf der Außenumfangsseite des ersten leitfähigen
Bereichs angeordnet ist, um dem mobilen Objekt, wenn die Verbindung
vollzogen ist, eine externe Leistung zuzuführen, einen
Isolierbereich, der den ersten leitfähigen Bereich vom
zweiten leitfähigen Bereich elektrisch isoliert, und eine
Erdungsleitung, die den ersten leitfähigen Bereich erdet.
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Dieser
Konstruktion gemäß ist in dem ersten leitfähigen
Bereich der Kraftstoffzuführvorrichtung, wenn die Kraftstoffzuführvorrichtung
mit der Zuführöffnung des mobilen Objekts verbunden
wird, die Zuführöffnung enthalten, wodurch das
mobile Objekt über den inneren Kraftstoffzuführkanal
mit Kraftstoff bzw. Brennstoff versorgt wird. Zusätzlich
wird durch den zweiten leitfähigen Bereich, der so angeordnet ist,
dass er dadurch elektrisch isoliert ist, dass der Isolierbereich
zwischen ihm und der Außenumfangsseite des ersten leitfähigen
Bereichs angeordnet ist, dem mobilen Objekt eine externe Leistung
zugeführt. Folglich kann das mobile Objekt eine externe
Leistungszufuhr entsprechend der Kraftstoffzufuhr empfangen.
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Dadurch
wird verhindert, dass die Batterie des mobilen Objekts aufgebraucht
wird, selbst wenn die Leistungsverbrauchsvorrichtungen bzw. Verbraucher
(beispielsweise Zubehörgeräte, wie z. B. der Temperatureinstellmechanismus)
des mobilen Objekts betrieben werden, wenn der Kraftstoff zugeführt wird.
Da darüber hinaus der erste leitfähige Bereich mittels
einer Erdungsleitung geerdet ist, kann eine statische Elektrizität
abgeführt werden, wenn dieser mit der Zuführöffnung
verbunden ist. Außerdem weist die Kraftstoffzuführvorrichtung
eine einfache Struktur auf, bei der der erste leitfähige
Bereich, der dem mobilen Objekt einen Kraftstoff zuführt,
und der zweite leitfähige Bereich, der dem mobilen Objekt
eine externe Leistung zuführt, durch den Isolierbereich
isoliert sind.
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Darüber
hinaus kann der erste leitfähige Bereich mit einem leitfähigen,
kugelförmigen Körper und einem leitfähigen,
elastischen Körper versehen sein, der den kugelförmigen
Körper in Richtung der Zuführöffnung
vorspannt.
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Dieser
Konstruktion gemäß wird der leitfähige,
kugelförmige Körper des ersten leitfähigen
Bereichs durch den leitfähigen, elastischen Körper
vorgespannt und gut mit der Zuführöffnung verbunden. Somit
kann mit Hilfe der Erdungsleitung eine statische Elektrizität
abgeführt werden.
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Außerdem
kann die Zuführöffnung mit einem leitfähigen,
kugelförmigen Körper und einem leitfähigen,
elastischen Körper versehen sein, der den kugelförmigen
Körper in einer Richtung des ersten leitfähigen
Bereichs vorspannt.
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Dieser
Konstruktion gemäß wird der leitfähige,
kugelförmige Körper der Zuführöffnung
durch den leitfähigen, elastischen Körper vorgespannt
und mit dem ersten leit fähigen Bereich gut verbunden. Somit kann
mit Hilfe der Erdungsleitung die statische Elektrizität
abgeführt werden.
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Zusätzlich
kann das mobile Objekt mit einem leitfähigen Vorspannbereich
versehen sein, der mit dem zweiten leitfähigen Bereich
verbunden wird, während die Kraftstoffzuführvorrichtung
in einer Richtung entgegengesetzt zu einer Verbindungsrichtung vorgespannt
wird.
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Die
Kraftstoffzuführvorrichtung kann einer Batterie oder einem
Zubehörgerät des mobilen Objekts über
den zweiten leitfähigen Bereich eine externe Leistung zuführen.
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Da
erfindungsgemäß verhindert wird, dass eine Batterie
des mobilen Objekts aufgebraucht wird, während ein Kraftstoff
zugeführt wird, kann die betriebliche Stabilität
des mobilen Objekts, nachdem der Kraftstoff zugeführt worden
ist, verbessert werden. Darüber hinaus kann die statische
Elektrizität zum Zeitpunkt der Verbindung zwischen der
Kraftstoffzuführvorrichtung und dem mobilen Objekt abgeführt
werden. Außerdem kann dadurch die Struktur der Kraftstoffzuführvorrichtung
vereinfacht werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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1 ist
eine Ansicht, die eine Struktur eines Kraftstoffzuführsystems
darstellt, auf die eine erste Ausführungsform einer Aufnahmeeinrichtung
angewendet wird.
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2 ist
eine Ansicht, die eine Konstruktion der Kraftstoffzuführvorrichtung
des Kraftstoffzuführsystems darstellt.
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3 ist
eine Ansicht, die eine Konstruktion eines Brennstoffzellen-Automobils
des Kraftstoffzuführsystems darstellt.
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4 ist
eine Schnittansicht, die die erste Ausführungsform der
Aufnahmeeinrichtung darstellt.
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5 ist
eine Schnittansicht, die eine zweite Ausführungsform der
Aufnahmeeinrichtung darstellt.
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Beste Art und Weise zum Ausführen
der Erfindung
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Als
nächstes erfolgt unter Bezugnahme auf 1 bis 4 eine
Beschreibung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Aufnahmeeinrichtung.
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1 ist
eine Ansicht, die eine Konstruktion eines Kraftstoffzuführsystems 300 darstellt.
Das Kraftstoffzuführsystem 300 beinhaltet ein
Brennstoffzellenautomobil (mobiles Objekt) 100, in dem
ein Wasserstoffgas als Kraftstoff bzw. Brennstoff verwendet wird,
und eine Kraftstoffzuführvorrichtung 200, die
dem Brennstoffzellenautomobil 100 einen Kraftstoff und
eine externe Leistung zuführt. Wenngleich hier das Brennstoffzellenautomobil 100 dargestellt ist,
das unter Verwendung eines Wasserstoffgases als Kraftstoff betrieben
wird, kann die Aufnahmeeinrichtung darüber hinaus auch
auf ein Brennstoffzellenautomobil angewendet werden, in dem als
Kraftstoff Ethanol etc. verwendet wird.
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Zusätzlich
kann die Aufnahmeeinrichtung nicht nur auf das Brennstoffzellenautomobil,
sondern auch auf andere Fahrzeuge, wie z. B. ein Hybridauto und
ein mit Benzin betriebenes Auto, angewendet werden. Das heißt,
dass der für ein Fahrzeug verwendete Kraftstoff auch ein
gasförmiger Kraftstoff (Wasserstoffgas, Erdgas) oder ein
flüssiger Kraftstoff (Benzin, Ethanol, Leichtöl,
flüssiger Wasserstoff) sein kann. Zusätzlich kann
die Aufnahmeeinrichtung nicht nur auf ein Fahrzeug, sondern auch
auf andere mobile Karosserien 10, wie z. B. Wasserfahrzeuge
oder ein Flugzeug, angewendet werden.
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2 ist
eine Ansicht, die eine Konstruktion der Kraftstoffzuführvorrichtung 200 darstellt.
Die Kraftstoffzuführvorrichtung 200 beinhaltet
eine Kraftstoffzuführquelle 210 zur Versorgung
einer Hochdruckpumpe (nicht gezeigt) etc., die einen als Kraftstoff
verwendeten Wasserstoff unter Druck setzt, und, wenn eine Kraftstoffzuführung
erfolgt, den Kraftstoff einem Brennstoffzellenautomobil zuführt,
eine Leistungszu führquelle 220, um dem Brennstoffzellenautomobil 100 eine
externe Leistung zuzuführen, wenn eine Kraftstoffzuführung
erfolgt, und eine Steuerung 230, die die Kraftstoffzuführung
und die Leistungszuführung zum Brennstoffzellenautomobil 100 von
der Kraftstoffzuführvorrichtung 200 steuert.
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Während
das als Brenngas verwendete Wasserstoffgas dem Brennstoffzellenautomobil 100 über
einen Kraftstoffzuführkanal 211 von der Kraftstoffzuführquelle 210 der
Kraftstoffzuführvorrichtung 200 zugeführt
wird, wird dem Brennstoffzellenautomobil 100 eine elektrische
Leistung über einen Leistungszuführkanal 221 von
der Leistungszuführquelle 220 der Kraftstoffzuführvorrichtung 200 zugeführt. Ein
distales Ende des Kraftstoffzuführkanals 211 und ein
distales Ende des Leistungszuführkanals 221 sind
in einer Düse 240 integriert.
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Dadurch
wird eine Verbindung der Düse 240 der Kraftstoffzuführvorrichtung 200 mit
einer in dem Brennstoffzellenautomobil 100 angeordneten
Kraftstoffaufnahmeeinrichtung (Zuführöffnung) 110 ermöglicht,
wodurch der Kraftstoff und die elektrische Leistung dem Brennstoffzellenautomobil 100 von
der Kraftstoffzuführvorrichtung 200 gleichzeitig
zugeführt werden können. Dadurch wird die Durchführbarkeit des
Zuführ- bzw. Versorgungsbetriebs in der Kraftstoffzuführvorrichtung 200 verbessert.
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In
diesem Fall ist der Kraftstoffzuführkanal 211 mit
einem Strömungssteuerungsventil 211a versehen,
das die Strömungsrate steuert, wenn der Kraftstoff dem
Brennstoffzellenautomobil 100 zugeführt wird,
einem Sperrventil 211a', das im Steuerungsbetrieb durch
die Steuerung 230 „geöffnet" wird, wenn
ein Kraftstoff zugeführt wird, und „geschlossen"
wird, nachdem der Kraftstoff zugeführt worden ist, einem
Drucksensor 211b, der den Druck erfasst, wenn der Kraftstoff
zugeführt wird, und einem Temperatursensor 211c,
der die Temperatur erfasst, wenn der Kraftstoff zugeführt
wird.
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Der
Leistungszuführkanal 221 ist hingegen mit einem
Schalter 221a versehen, der den Ein-/Aus-Betrieb etc. der
Zuführung der elektrischen Leistung zur Brennstoffzelle 100 steuert.
Die Steuerung 230 führt eine Ein-/Aus-Steuerung
des Schalters 221a auf Basis von beispielsweise einem Erfassungssignal
eines Sensors aus, der einen Ver bindungs-/Lostrennungszustand der
Düse 240 erfasst, wodurch die Leistungszuführung
gesteuert wird. Desgleichen führt die Steuerung 230 eine Öffnungs-/Schließ-Steuerung
des Sperrventils 221a' etc. auf Basis des Erfassungssignals
dieses Sensors oder eines Erfassungssignals des Drucksensors 211b oder
Temperatursensors 211c aus.
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3 ist
eine Ansicht, die eine Konstruktion auf Seite des Brennstoffzellenautomobils 100 darstellt.
Die in dem Brennstoffzellenautomobil 100 angeordnete Kraftstoffaufnahmeeinrichtung 110 ist
innerhalb einer Kraftstoffabdeckung (nicht gezeigt) vorgesehen,
die an der Oberfläche der Fahrzeugkarosserie des Brennstoffzellenautomobils 100 angeordnet
ist, und das distale Ende des Kraftstoffzuführkanals 111 und
das distale Ende eines Leistungszuführkanals 121 sind
mittels der Kraftstoffaufnahmeeinrichtung 110 integriert.
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Während
der von der Kraftstoffzuführvorrichtung 200 zugeführte
Kraftstoff aus der Kraftstoffaufnahmeeinrichtung 110 über
den Kraftstoffzuführkanal 111 in einem Kraftstofftank 130 gespeichert
wird, wird die von der Kraftstoffzuführvorrichtung 200 zugeführte
elektrische Leistung aus der Kraftstoffaufnahmeeinrichtung 110 über
den Leistungszuführkanal 121 einer Hochspannungsbatterie
(Batterie) 140 zugeführt.
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Bei
dem Kraftstofftank 130 handelt es sich um einen Tank, der
den aus der Kraftstoffzuführvorrichtung 200 zugeführten
Kraftstoff unter hohem Druck stehend aufbewahrt. Obgleich in diesem
Fall von einem Hochdruck-Wasserstofftank als Kraftstofftank 130 ausgegangen
wird, ist auch ein Wasserstoffspeicherlegierungs-Tank etc. denkbar.
Der aus der Kraftstoffaufnahmeeinrichtung 110 zum Kraftstofftank 130 führende
Kraftstoffzuführkanal 111 ist mit einem Sperrventil 111a zur
elektromagnetischen Steuerung, einem Quellventil 111b,
das als ein Einlass in den Kraftstofftank 130 verwendet
wird, etc. versehen.
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Der
Kraftstofftank 130 ist hingegen mit einem Drucksensor 130a versehen,
der den Innendruck des Kraftstofftanks erfasst, um ein Drucksignal
auszugeben, und einem Temperatursensor 130b, der die Innentemperatur
des Kraftstofftanks erfasst, um ein Temperatursignal auszugeben,
und die jeweiligen Signale werden der Steuervorrich tung 190 zugeführt. Die
Steuervorrichtung 190 führt eine Öffnungs-/Schließ-Steuerung
des Sperrventils 111a, des Quellventils 111b etc.
auf Basis des von einem jeweiligen Sensor zugeführten Signals
aus.
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Die
Hochspannungsbatterie 140 funktioniert als eine für
den Fahrbetrieb eingesetzte Leistungszuführquelle und ist über
einen Inverter bzw. Wechselrichter 150 mit einem Motorgenerator 160 verbunden.
Als die Hochspannungsbatterie 140 kann beispielsweise eine
Nickel-Wasserstoffbatterie, eine Lithiumionenbatterie oder ein Kondensator
verwendet werden. Der aus dem Kraftstoff- bzw. Brennstoffaufnahmeeinrichtung
zur Hochspannungsbatterie 140 führende Leistungszuführkanal 121 ist
mit einem Schalter 121a versehen, der eine Leistungszuführung
zur Hochspannungsbatterie 140 steuert.
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Die
Steuerungsvorrichtung 190 erfasst auf Basis eines Erfassungssignals,
das von einem nicht gezeigten Sensor zugeführt wird, ob
die Düse 240 mit der Kraftstoffaufnahmeeinrichtung 110 verbunden
ist oder nicht. Wenn die Steuerungsvorrichtung 190 erfasst,
dass die Düse 240 mit der Kraftstoffaufnahmeeinrichtung 110 verbunden
ist und die Zuführung von Kraftstoff und die Zuführung
der elektrischen Leistung möglich geworden ist, überwacht
die Steuerungsvorrichtung die Laderate bzw. Stromaufnahme (SOC =
state of charge = Ladezustand) der Hochspannungsbatterie 140 und
bestimmt, ob die Zufuhr der elektrischen Leistung aus der Kraftstoffzuführungsvorrichtung 200 aufgenommen
worden ist.
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Wenn
die Laderate (SOC) der Hochspannungsbatterie 140 z. B.
einen voreingestellten Referenzwert V1 unterschreitet, schaltet
die Steuerungsvorrichtung 190 den Schalter 121a ein,
um die Zufuhr der elektrischen Leistung von der Kraftstoffzuführvorrichtung 200 zu
empfangen bzw. aufzunehmen. Wenn hingegen die Laderate (SOC) der
Hochspannungsbatterie 140 den Referenzwert V1 überschreitet,
schaltet die Steuerungsvorrichtung den Schalter 121a aus,
um die Zufuhr der elektrischen Leistung aus der Kraftstoffzuführvorrichtung 200 zu
sperren.
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Die
Steuerungsvorrichtung 190 steuert auf diese Weise die Zufuhr
der elektrischen Leistung zur Hochspannungsbatterie 140.
Darüber hinaus kann die Zuführmenge, der Referenzwert
V1 etc., der elektrischen Leistung zur Hochspannungsbatterie 140 entsprechend
der Betätigung durch den Benutzer etc. geeignet geändert
werden.
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Der
Motorgenerator (der Verbraucher bzw. die Leistungsverbrauchsvorrichtung) 160 erzeugt eine
Antriebskraft, die an ein (nicht gezeigtes) Antriebsrad abgegeben
werden soll, durch die von der Hochspannungsbatterie 140 zugeführte
elektrische Leistung. Neben seiner Funktion als Elektromotor (Motor),
kann der Motorgenerator 160 darüber hinaus eine
Funktion als elektrischer Generator aufweisen.
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Insbesondere
in einem Fall, wo der Motorgenerator 160 als ein Elektromotor
funktioniert, wird die in der Hochspannungsbatterie 140 gespeicherte elektrische
Leistung dem Motorgenerator 160 über den Inverter 150 zugeführt.
Die Antriebssteuerung des Motorgenerators 160 wird dabei
durch die Steuerung des Inverters 150 ausgeführt.
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In
einem Fall hingegen, wo der Motorgenerator 160 als ein
elektrischer Generator funktioniert, wird die erzeugte elektrische
Leistung über den Inverter 150 der Hochspannungsbatterie 140 zugeführt.
Dabei wird die elektrische Erzeugungskapazität des Motorgenerators 160 durch
Einstellen der elektrischen Energie eingestellt, die der Hochspannungsbatterie 140 über
den Inverter 150 zugeführt werden soll.
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Darüber
hinaus ist ein Gleichstromwandler 170, bei dem es sich
um einen Leistungswandler handelt, mit der Hochspannungsbatterie 140 verbunden.
Dieser Gleichstromwandler 170 spielt beim Abwärtstransformieren
der Ausgangsspannung der Hochspannungsbatterie 140 und
beim Zuführen der elektrischen Leistung zu einer angeschlossenen
Niederspannungsbatterie 180 eine Rolle.
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Die
Niederspannungsbatterie 180 dient als eine Leistungszuführquelle
zu den jeweiligen Zubehörgeräten (Leistungsverbrauchsvorrichtung) 500, wie
z. B. einem Kühlmechanismus (Temperatureinstellmechanismus) 510 zum
Kühlen des Kraftstofftanks 130, wenn ein Kraftstoff
zugeführt wird etc., einer Klimaanlage 520 und
ver schiedenen Sensoren 530. Die Steuerungsvorrichtung 190 nimmt
die Einstellung der Leistungszufuhr aus der Hochspannungsbatterie 140 zur
Niederspannungsbatterie 180 vor, während die Laderate
(SOC) der Niederspannungsbatterie 180 überwacht
wird, und stellt die Leistungszufuhr aus der Niederspannungsbatterie 180 für
die jeweiligen Zubehörgeräte 500 ein.
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Wenn
darüber hinaus die Steuerungsvorrichtung 190 erfasst,
dass die Düse 240 mit der Kraftstoffaufnahmeeinrichtung 110 verbunden
ist und die Zuführung des Kraftstoffs und die Zuführung
der elektrischen Leistung möglich worden ist, überwacht die
Steuerungsvorrichtung die Laderate (SOC) der Niederspannungsbatterie 180 und
bestimmt, ob die Zufuhr der elektrischen Leistung aus der Hochspannungsbatterie 140 empfangen
worden ist oder nicht.
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Wenn
beispielsweise die Laderate (SOC) der Niederspannungsbatterie 180 einen
voreingestellten Referenzwert V2 unterschritten hat (< V1), führt
die Steuerungsvorrichtung 190 eine Steuerung aus, so dass
die elektrische Leistung aus der Hochspannungsbatterie 140 über
den Gleichstromwandler 170 der Niederspannungsbatterie 180 zugeführt
wird. Wenn hingegen die Laderate (SOC) der Niederspannungsbatterie 180 den
Referenzwert V2 überschreitet, führt die Steuerungsvorrichtung
die Steuerung derart aus, dass der Niederspannungsbatterie 180 keine
Leistung aus der Hochspannungsbatterie 140 zugeführt
wird.
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Auf
diese Weise steuert die Steuerungsvorrichtung 190 die Zufuhr
der elektrischen Leistung von der Hochspannungsbatterie 140 zur
Niederspannungsbatterie 180. Darüber hinaus kann
die Zuführmenge, der Referenzwert V2 etc. der elektrischen Leistung
an die Niederspannungsbatterie 180 entsprechend der Betätigung
durch den Benutzer etc. in geeignet Weise geändert werden.
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Auch
die erste Ausführungsform der Aufnahmeeinrichtung ist aus
einer Düse 240 der vorstehend angeführten
Kraftstoffzuführvorrichtung 200 und der Kraftstoffaufnahmeeinrichtung 110 des
Brennstoffzellenautomobils 100 aufgebaut. Wie in 4 gezeigt
ist, weist die Kraftstoffaufnahmeeinrichtung 110 des Brennstoffzellenautomobils 100 an deren
Außenseite einen vorsprungartigen, leitfähigen
Bereich 10 auf, der im Wesentlichen in einer zylindrischen Form
herausragt und aus einem leitfähigen Material gefertigt
ist, und die Mitte des vorsprungartigen, leitfähigen Bereichs 10 ist
aus dem Kraftstoffzuführkanal 111 gebildet.
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Darüber
hinaus weist die Kraftstoffaufnahmeeinrichtung 110 einen
Isolierbereich 11 auf, der aus einem ringförmigen
Isoliermaterial besteht, und über dem gesamten äußeren
Umfang des vorsprungartigen, leitfähigen Bereichs 10 ausgebildet
ist, und ein leitfähiger Bereich 12, der einen
Bereich des Leistungszuführkanals 121 bildet und
aus einem ringförmigen leitfähigen Material besteht,
ist an einem äußeren Umfang des Isolierbereichs 11 ausgebildet. Dadurch
können der vorsprungartige Bereich 10 und der
leitfähige Bereich 12 durch den Isolierbereich 11 voneinander
elektrisch isoliert werden. Der vorsprungartige, leitfähige
Bereich 10 ist zudem über eine Erdungsleitung 13 an
der Fahrzeugkarosserie geerdet.
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Darüber
hinaus weist die Kraftstoffaufnahmeeinrichtung 110 einen
leitfähigen Vorspannbereich 16 auf, der eine Schraubenfeder 14 beinhaltet,
die koaxial an der Außenseite des ringförmigen,
leitfähigen Bereichs 12 angebracht ist und aus
einem leitfähigen Material gefertigt ist, und einen Ring 15,
der an einem distalen Ende der Schraubenfeder 14 angebracht
ist und aus einem ringförmigen, leitfähigen Material
gefertigt ist.
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Die
Düse 240 der Kraftstoffzuführvorrichtung 200 weist
ein Einpassloch 20 auf, das so angefertigt ist, dass es
mit dem vorsprungartigen, leitfähigen Bereich 10 der
Kraftstoffaufnahmeeinrichtung 110, der an einem Ende derselben
ausgebildet ist, zusammenpasst. Dabei besteht ein im Wesentlichen
zylindrischer, leitfähiger Bereich (erster leitfähiger
Bereich) 21, der, wenn die Verbindung erfolgt ist, den
vorsprungartigen, leitfähigen Bereich 10 umfasst,
aus einem leitfähigen Material, und ein distales Ende des Kraftstoffzuführkanals 211 ist
an der Innenseite des leitfähigen Bereichs 21 so
ausgebildet, dass es zu einer Unterseite des Einpasslochs 20 offen
ist.
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Der
Kraftstoffzuführkanal 211 wird mit dem Kraftstoffzuführkanal 111 des
Brennstoffzellenautomobils 100 zum Zeitpunkt der Verbindung,
wenn das Einpassloch 20 mit dem vorsprungartigen, leitfähigen Bereich 10 zusammengepasst
wird, verbunden und führt eine Zuführung des Kraftstoffs
zum Brennstoffzellenautomobil 100 aus. Darüber
hinaus ist zwischen dem vorsprungartigen, leitfähigen Bereich 10 und
dem Einpassloch 20 ein (nicht gezeigter) Dichtungsbereich
angeordnet, so dass die Kraftstoffzuführkanäle 111 und 211 über
einen Zwischenraum zwischen dem leitfähigen Bereich und
dem Einpassloch nach außen hin nicht offen stehen.
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Darüber
hinaus ist ein Loch 22, das zu einer Innenwandung des Einpasslochs 20 hin
offen ist, entlang einer radialen Richtung im leitfähigen
Bereich 21 ausgebildet. Um die Tiefenabmessung des Lochs 22 sicherstellen
zu können, ist der leitfähige Bereich 21 mit
einem vorspringenden Bereich 21a ausgebildet, der in einer
Richtung entgegengesetzt zu einer Öffnung des Lochs 22 herausragt.
Eine Schraubenfeder (elastischer Körper) 23, die
aus einem leitfähigen Material gefertigt ist, ist in das
Loch 22 eingefügt, und ein Ende der Schraubenfeder 23 ist
an einer Unterseite des Lochs 22 befestigt.
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Ein
kugelförmiger Körper 24, der aus einem leitfähigen
Material besteht, ist an dem anderen Ende der Schraubenfeder 23 befestigt,
und wenn die Schraubenfeder 23 sich in einem freien Zustand
befindet, ragt der kugelförmige Körper 24 um
einen vorbestimmten Abstand aus der Öffnung des Lochs 22 heraus.
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Ein
im Wesentlichen zylindrischer Isolierbereich 30, der aus
einem Isoliermaterial besteht, ist konzentrisch auf der äußeren
Umfangsseite des leitfähigen Bereichs 21 über
fast den gesamten Umfang desselben ausgebildet, und ein im Wesentlichen
zylindrischer, leitfähiger Bereich (zweiter leitfähiger
Bereich) 40, der aus einem leitfähigen Material
gefertigt ist, ist an einem äußeren Umfang des
Isolierbereichs 30 über fast den gesamten Umfang
desselben ausgebildet. Darüber hinaus ist sogar im Isolierbereich 30 ein
hervorspringender Bereich 30a ausgebildet, um den vorspringenden
Bereich 21a des leitfähigen Bereichs 21 zu
bedecken, und ein vorspringender Bereich 40a ist sogar
im leitfähigen Bereich 40 ausgebildet, um den
vorspringenden Bereich 30a zu bedecken.
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Die
leitfähigen Bereiche 40 bilden ein distales Ende
des Leistungszuführkanals 221 aus. Darüber
hinaus ist der Isolierbereich 30 derart ausgebildet, dass
der zylindrische Bereich 31, d. h. ein Teil desselben,
durch den leitfähigen Bereich 40 in der radialen
Richtung verläuft. Folglich verläuft ein Durchgangsbereich 25 des
leitfähigen Bereichs 21 in einer ganz innen liegenden
Schicht in der radialen Richtung derart durch den leitfähigen
Bereich 40, dass er über die Innenseite des zylindrischen
Bereichs 31 elektrisch isoliert ist. Eine Erdungsleitung 50,
die den leitfähigen Bereich 21 erdet, ist mit
dem Durchgangsbereich 25 verbunden.
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Wie
vorstehend beschrieben, ist in diesem Fall der Kraftstoffzuführkanal 211 der
Kraftstoffzuführvorrichtung 200 mit dem Kraftstoffzuführkanal 111 des
Brennstoffzellenautomobils 100 zum Zeitpunkt der Verbindung
verbunden, wenn der vorsprungartige, leitfähige Bereich 10 der
Kraftstoffaufnahmeeinrichtung 110 in das Einpassloch 20 der Düse 240 gepasst
worden ist. Dabei gleitet der kugelförmige Körper 24,
der in dem Einpassloch 20 der Düse 240 angeordnet
ist, auf einer äußeren Umfangsoberfläche
des vorsprungartigen, leitfähigen Bereichs 10,
während er sich dabei mit dem vorsprungartigen, leitfähigen
Bereich 10 in Kontakt befindet, um zu bewirken, dass die
Schraubenfeder 14 eingezogen wird.
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Zusätzlich
stößt dabei eine distale Fläche des leitfähigen
Bereichs 40 an der äußeren Umfangsseite
der Düse 240 am Ring 15 des Vorspannbereichs 16 der
Kraftstoffaufnahmeeinrichtung 110 an, um zu bewirken, dass
die Schraubenfeder 14 eingezogen wird. Folglich wird der
Vorspannbereich 16 mit dem leitfähigen Bereich 40 verbunden,
während die Düse 240 der Kraftstoffzuführvorrichtung 200 in
einer Richtung entgegengesetzt zur Verbindungsrichtung vorgespannt
wird, wodurch der Leistungszuführkanal 221 der
Kraftstoffzuführvorrichtung 200 und der Leistungszuführkanal 121 des
Brennstoffzellenautomobils 100 miteinander elektrisch verbunden
werden.
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Gemäß der
ersten Ausführungsform einer derartigen Aufnahmeeinrichtung
umfasst der leitfähige Bereich 21 innerhalb der
Kraftstoffzuführvorrichtung 200, wenn die Düse 240 der
Kraftstoffzuführvorrichtung 200 mit der Kraftstoffaufnahmeeinrichtung 110 des
Brennstoffzellenautomobils 100 verbunden worden ist, den
vorsprungarti gen, leitfähigen Bereich 10 der Kraftstoffaufnahmeeinrichtung 110,
wodurch die Kraftstoffzuführung zum Kraftstoffzuführkanal 111 des
Brennstoffzellenautomobils 100 über den inneren
Kraftstoffzuführkanal 2111 ausgeführt
wird. Zusätzlich wird der Vorspannbereich 16 des
Leistungszuführkanals 121 durch den leitfähigen
Bereich 40 auf der äußeren Umfangsseite
kontaktiert, der so angeordnet ist, dass der dadurch elektrisch
isoliert ist, dass der Isolierbereich 30 zwischen ihm und
der äußeren Umfangsseite des leitfähigen
Bereichs 21 angeordnet ist, wodurch dadurch eine externe
Leistungszuführung von der Leistungszuführungsquelle 220 zum
Brennstoffzellenautomobil 100 ausgeführt wird.
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Folglich
kann das Brennstoffzellenautomobil 100 der Kraftstoffzufuhr
entsprechend eine externe Leistungszufuhr empfangen. Dadurch wird
verhindert, dass die Niederspannungsbatterie 180 und die Hochspannungsbatterie 140 des
Brennstoffzellenautomobils 100 aufgebraucht werden, selbst
wenn die Zubehörgeräte 500, wie z. B.
der Kühlungsmechanismus 510, die Klimaanlage 520 und
der Sensor 530, des Brennstoffzellenautomobils 100 bei
der Kraftstoffzuführung betrieben werden.
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Da
der innere leitfähige Bereich 21 durch die Erdungsleitung 50 geerdet
ist, kann darüber hinaus eine statische Elektrizität
abgeleitet werden, wenn dieser mit der Kraftstoffaufnahmeeinrichtung 110 verbunden
ist. Außerdem weist die Kraftstoffzuführvorrichtung 200 eine
einfache Struktur auf, bei der der leitfähige Bereich 21,
der die Kraftstoffzuführung zum Brennstoffzellenautomobil 100 vornimmt,
und der leitfähige Bereich 40, der die externe
Leistungszuführung zum Brennstoffzellenautomobil 100 vornimmt, durch
den Isolierbereich 30 isoliert sind.
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Da
verhindert wird, dass die Niederspannungsbatterie 180 und
die Hochspannungsbatterie 140 des Brennstoffzellenautomobils 100 bei
Kraftstoffzuführung aufgebraucht werden, kann dementsprechend
die betriebliche Stabilität des Brennstoffzellenautomobils 100,
nachdem der Kraftstoff zugeführt worden ist, verbessert
werden. Zusätzlich kann eine statische Elektrizität
zum Zeitpunkt der Verbindung zwischen der Kraftstoffzuführvorrichtung 200 und
dem Brennstoffzellenautomobil 100 abgeleitet werden. Außerdem
ist eine einfache Ausführung der Struktur der Kraftstoffzuführvorrichtung 200 möglich.
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Da
der leitfähige Bereich 21 innerhalb der Düse 240 der
Kraftstoffzuführvorrichtung 200 mit dem leitfähigen,
kugelförmigen Körper 24 und der leitfähigen
Schraubenfeder 23 versehen ist, die den kugelförmigen
Körper 24 in der Richtung der Kraftstoffaufnahmeeinrichtung 110 vorspannt,
wird der leitfähige, kugelförmige Körper 24 des
leitfähigen Bereichs 21 durch die leitfähige
Schraubenfeder 23 vorgespannt und zudem gut mit der Kraftstoffaufnahmeeinrichtung 110 verbunden,
so dass eine statische Elektrizität durch die Erdungsleitungen 13 und 50 abgeleitet
werden kann.
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Als
nächstes erfolgt unter Bezugnahme auf 5 eine
Beschreibung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Aufnahmeeinrichtung vorwiegend in Bezug auf Bereiche, die sich von
der ersten Ausführungsform unterscheiden.
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In
der zweiten Ausführungsform ist die Düse 240 der
Kraftstoffzuführvorrichtung 200 nicht mit dem kugelförmigen
Körper 24, der Schraubenfeder 23, dem
Loch 22 und den vorspringenden Bereichen 21a, 30a und 40a der
ersten Ausführungsform versehen, sondern in der Kraftstoffaufnahmeeinrichtung 110 der
Brennstoffzellenautomobils 100 ist eine diesen Elementen
entsprechende Konstruktion vorgesehen.
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Das
heißt, dass radial ein Loch 60, das zu einer äußeren
Umfangsoberfläche offen ist, in dem vorsprungsartigen,
leitfähigen Bereich 10 der Kraftstoffaufnahmeeinrichtung 110 entlang
der radialen Richtung ausgebildet ist, und eine Schraubenfeder (ein elastischer
Körper) 61, die aus einem leitfähigen
Material gefertigt ist, in das Loch 60 eingefügt
ist. Ein Ende der Schraubenfeder 61 ist an der Unterseite des
Lochs 60 befestigt, und ein kugelförmiger Körper 62,
der aus einem leitfähigen Material gefertigt ist, ist mit
dem anderen Ende der Schraubenfeder verbunden. Der kugelförmige
Körper 62 ragt um einen vorbestimmten Abstand
aus der Öffnung des Lochs 60 heraus, wenn sich
die Schraubenfeder 61 in einem freien bzw. spannungslosen
Zustand befindet.
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Auch
bei einer derartigen zweiten Ausführungsform gleitet der
leitfähige, kugelförmige Körper 62,
der an dem vorsprungartigen, leitfähigen Bereich 10 der
Kraftstoffaufnahmeeinrichtung 110 angeordnet ist, zum Zeitpunkt
einer Verbindung, wenn der vorsprungartige, leitfähige
Bereich 10 der Kraftstoffaufnahmeeinrichtung 110 in
das Einpassloch 20 der Düse 240 eingepasst
ist, auf einer äußeren Umfangsoberfläche
des Einpasslochs 20 des leitfähigen Bereichs 21,
während er sich mit der inneren Umfangsseite des leitfähigen
Bereichs 21 der Düse 240 in Kontakt befindet,
um zu bewirken, dass die leitfähige Schraubenfeder 61 eingezogen
wird, und steht daher auch in guter Verbindung mit dem leitfähigen
Bereich 21, so dass eine statische Elektrizität
durch die Erdungsleitungen 13 und 50 abgeleitet
werden kann.
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Darüber
hinaus kann in der ersten und in der zweiten Ausführungsform
der Isolierbereich 30, der den leitfähigen Bereich 21 und
den leitfähigen Bereich 40 elektrisch isoliert,
durch einen elastischen Körper ausgebildet sein, der eine
Vorspannung in eine beliebige Richtung entweder einer axialen oder radialen
Richtung ausführt, so dass der vorsprungartige, leitfähige
Bereich 10 der Kraftstoffaufnahmeeinrichtung 110 und
die Düse 240 miteinander in Kontakt gebracht werden.
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Zusammenfassung
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Aufnahmeeinrichtung
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Es
wird eine Aufnahmeeinrichtung geschaffen, die eine Struktur zum
Verbinden eines eine Zuführöffnung 110 aufweisenden,
mobilen Objekts 100 mit einer Kraftstoffzuführvorrichtung 200 beinhaltet, die
mit der Zuführöffnung 110 verbunden wird,
um dem mobilen Objekt 110 einen Kraftstoff und eine externe
Leistung zuzuführen. Die Kraftstoffzuführvorrichtung 200 ist
mit einem ersten leitfähigen Bereich 21, der die
Zuführöffnung 110 umfasst, wenn die Verbindung
erfolgt ist, und der dem mobilen Objekt 100 über
einen in derselben ausgebildeten Kraftstoffzuführkanal 211 den
Kraftstoff zuführt, einem zweiten leitfähigen
Bereich 40, der auf der äußeren Umfangsseite
des ersten leitfähigen Bereichs 21 angeordnet ist,
um dem mobilen Objekt die externe Leistung zuzuführen,
wenn die Verbindung erfolgt ist, einem Isolierbereich 30,
der den ersten leitfähigen Bereich 21 von dem
zweiten leitfähigen Bereich 40 elektrisch isoliert,
und einer Erdungsleitung 50 versehen, die den ersten leitfähigen
Bereich 21 erdet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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