DE69711963T2

DE69711963T2 - Verbindungssystem und -verfahren für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug

Info

Publication number: DE69711963T2
Application number: DE69711963T
Authority: DE
Inventors: Shuji Arisaka; Hiroshige Deguchi; Shuichi Kanagawa; Tomohiro Keishi; Heiji Kuki; Sho Miyazaki; Tsutomu Tanaka; Kunihiko Watanabe
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 1996-01-30
Filing date: 1997-01-29
Publication date: 2002-11-28
Anticipated expiration: 2017-01-30
Also published as: US5821731A; DE69711963D1; EP0788212B1; EP0788212A2; EP0788212A3; EP1061631A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verbindungssystem, insbesondere auf ein Lade- bzw. Aufladesystem, und auf ein Verbindungsverfahren, insbesondere auf ein Auflade- bzw. Beladeverfahren zum Laden bzw. Aufladen eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs bzw. Elektrofahrzeugs.
Ein bekanntes Ladesystem dieser Art, welches in praktische Verwendung genommen wurde, weist die Konstruktion auf, wie sie in Fig. 57 gezeigt ist. Ein Hauptkörper eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs 1 ist mit einem fahrzeugseitigen Anschluß bzw. Verbinder 2 versehen, welcher mit einer Antriebsbatterie verbunden ist, welche für ein Antreiben des Fahrzeugs verwendet wird, und ein Verbinder bzw. Stecker 3 für eine externe Leistungszufuhr ist mit dem fahrzeugseitigen Verbinder 2 verbunden. Der Leistungszufuhrverbinder 3 ist an dem vorderen Ende eines Kabels 5 vorgesehen, welches sich von einer Leistungsquelle 4 für das Laden erstreckt, welche außerhalb des Fahrzeugs installiert ist. Leistung bzw. Versorgung von einer derartigen Versorgungsquelle 4 wird der Antriebsbatterie über die Stecker bzw. Verbinder 2 und 3 zugeführt, wodurch ein Laden durchgeführt wird.
Das obige Ladesystem erfordert Vorgänge eines Entnehmens des Leistungszufuhrverbinders 3 von einer Ladeeinrichtung, Befördern desselben zu dem Fahrzeug 1, während das Kabel 5 entnommen wird, und Anschließen bzw. Verbinden mit dem fahrzeugseitigen Verbinder 2 nach einem Öffnen eines Verbinderdeckels 1a des Fahrzeugkörpers bzw. der Fahrzeugkarosserie. Diese Vorgänge sind sehr mühsam.
Darüber hinaus wirkt, da ein Ladeverbinder gemäß dem Stand der Technik konstruiert ist, so daß ein Leistungsdurchtritt aufgebaut wird, indem Anschlüsse bzw. Kontakte in Eingriff gebracht werden, ein großer Widerstand während des Eingriffs- bzw. Verbindungsvorgangs. Dementsprechend ist eine relativ große Kraft erforderlich, um die Verbinder miteinander in Eingriff zu bringen. Darüber hinaus muß eine Funktion vorgesehen werden, um ein Stromlecken aufgrund von Wassertropfen, wie beispielsweise Regentropfen, zu verhindern.
Die DE-A-42 36 286 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung für ein automatisches Laden einer Batterie eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs. Die Beladeenergie wird von einer primären Spule bzw. Primärspule, welche mit einer Leistungsversorgung verbunden ist, unter Verwendung eines hochfrequenten, kontaktlosen, magnetischen Induktionsvorgangs auf eine sekundäre Spule bzw. Sekundärspule übertragen, welche mit der Batterie verbunden ist. Vorzugsweise ist die Sekundärspule an der Unterseite des Fahrzeugs festgelegt bzw. angeordnet, um frei zugänglich zu sein. Das beschriebene Verfahren und die beschriebene Vorrichtung weisen starke Nachteile in einem Fall auf, daß eine Vielzahl von Fahrzeugen unterschiedlicher Art verwendet werden soll.
Die WO 94/09544 offenbart ein kontaktloses Batterieladesystem basierend auf einem Hochfrequenz-Transformator (2-50 kHz) mit koaxialer Wicklung. Derart werden keine primäre und sekundäre Spule bei dem Verbindungssystem vorgesehen, sondern es ist stattdessen eine Leistungsverbindung bzw. -kopplung des Klemmtyps, welcher mit einer Leistungsversorgung verbunden ist, konfiguriert bzw. ausgebildet, um an einer Sekundär-Leistungsaufnahme-Leiterschleife geklemmt bzw. festgelegt zu werden, welche an dem Fahrzeug montiert ist. Derart durchdringt kein axial gerichteter, mit der Zeit variierender, magnetischer Fluß, welcher von einer primären Spule erzeugt wird, axial eine sekundäre Spule. Die Beladeenergie wird von der Leistungsversorgung über die Verbindung bzw. den Anschluß und die Sekundär-Leistungsaufnahme-Leiterschleife auf die Batterie übertragen. Weiters ist ein automatischer Ladevorgang beschrieben, worin eine automatische Verbindung angeordnet ist, um automatisch an einer Pickup- bzw. Aufnahme-Schleife geklemmt bzw. festgelegt zu werden.
Die JP 62 61 423 bezieht sich auf ein Verfahren und ein System zum Zuführen von Leistung zu einer in einem Rohr verlaufenden Einheit und betrifft nicht ein Laden einer Batterie eines Kraftfahrzeugs. Eine Primärspule ist an der Außenseite eines Rohrs angeordnet und ist operativ angeordnet, um Energie auf eine Sekundärspule, welche mit einer Batterie verbunden ist, über einen magnetischen Induktionsvorgang zu übertragen.
Die WO 95/22191 offenbart ein System für eine Wiederzufuhr von Leistung zu einer unabhängigen, mobilen Ausrüstung, beinhaltend eine feststehende Station, welche eine externe Leistungsquelle aufweist und aus einem Hochfrequenzgenerator besteht. Induktions- und Pickupspulen werden verwendet, um kontaktlos eine Wiederaufladeenergie auf eine Batterieanordnung zu übertragen.
Die JP 40 54 805 beschreibt eine Ladeeinrichtung zum Laden einer Batterie eines automatisch geführten Fahrzeugs. Bei einer Ankunft des Fahrzeugs an einem einer Vielzahl von Ladepunkten bringt die Ladeeinrichtung eine Leistungszufuhrkopplungseinrichtung zu diesem Ladepunkt und verbindet die Leistungszufuhrkopplungseinrichtung mit einer Leistung empfangenden Kopplungseinrichtung an dem Fahrzeug.
Die JP 58 069 404 bezieht sich auf ein automatisch koppelndes Ladesystem für ein elektrisches Kraftfahrzeug. Eine Regel- bzw. Steuerschaltungsvorrichtung wird verwendet, um eine Batterie zu laden, wenn ein Fahrzeug in eine Bodenvorrichtung eintritt, und eine bodenseitige Kopplungsvorrichtung wird mit einer fahrzeugseitigen Elektromotor-Kopplungseinrichtung kontaktiert.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verbindungssystem und ein Verbindungsverfahren zur Verfügung zu stellen, welche ein einfaches Laden bzw. Aufladen von unterschiedlichen Arten von elektrisch betriebenen Fahrzeugen erlauben.
Dieses Ziel wird durch ein Verbindungssystem gemäß Anspruch 1 und ein Verbindungsverfahren gemäß Anspruch 16 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Gemäß der Erfindung umfaßt ein Verbindungssystem zum Aufladen einer Batterie oder Antriebsbatterie eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs bzw. Elektrofahrzeugs, welche zum Antreiben bzw. Fahren des Fahrzeugs verwendet wird, eine primäre Spule bzw. Primärspule, welche mit einer externen Leistungsquelle verbunden oder verbindbar ist, eine sekundäre Spule bzw. Sekundärspule, welche mit einer Batterie oder einer Last verbunden oder verbindbar ist, und eine Fahrzeugtyp-Unterscheidungsvorrichtung zum Unterscheiden bzw. Feststellen eines Typs des Fahrzeugs, welches zu parken oder geparkt ist,
wobei die Primärspule elektromagnetisch mit der Sekundärspule zum Induzieren eines Stroms in der Sekundärspule gekoppelt werden kann,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Verbindungssystem weiters umfaßt
wenigstens eine Radführung, welche so vorgesehen ist, um einen vorbestimmten oder vorbestimmbaren Positionszusammenhang relativ zu der Primärspule zu haben, wobei eines oder mehrere Räder des Fahrzeugs durch die Radführung zu einer elektromagnetischen Verbindungs- oder Kopplungsposition geführt oder führbar sind, wo die Sekundärspule des Fahrzeugs im wesentlichen elektromagnetisch mit der Primärspule verbunden ist oder werden kann, und
eine Positionseinstellvorrichtung zum Unterscheiden oder Einstellen von Relativpositionen der Radführung und der Primärspule,
worin die Sekundärspule des Fahrzeugs und die Primärspule zu der elektromagnetischen Verbindungsposition durch Antreiben der Positionseinstellvorrichtung in Übereinstimmung mit der durch die Fahrzeugtyp-Unterscheidungsvorrichtung festgestellten Fahrzeugtype geführt sind.
Mit der obigen Konstruktion kann, da die Spulen zu der elektromagnetischen Verbindungs- bzw. Anschlußposition durch ein Fahren des Fahrzeugs entlang der Radführung geführt werden, das Laden bzw. Aufladen des Fahrzeugs viel einfacher, konstant in einer identen oder gleichen Weise vorbereitet werden.
Darüber hinaus werden die Relativpositionen der Radführung und der Primärspule durch die Positionseinstellvorrichtung basierend auf dem Unterscheidungs- bzw. Bestimmungsresultat der Fahrzeugtyp-Unterscheidungsvorrichtung eingestellt. Dementsprechend können, selbst wenn der Positionszusammenhang der Räder und der Sekundärspule in Abhängigkeit von dem Fahrzeugtyp variiert, die Fahrzeuge von unterschiedlichen Typen zu den entsprechenden Ladepositionen geführt werden. Derart kann ein Allzweck-Ladesystem realisiert werden, welches unabhängig von dem Fahrzeugtyp ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Verbindungssystem weiters Spulenpositions-Detektionsmittel bzw. -einrichtungen zum Detektieren eines Positionszusammenhangs und/oder eines Verbindungszustands oder einer Kopplungsbedingung zwischen der primären und sekundären Spule (vorzugsweise für ein automatisches Koppeln oder Verbinden der Primär- und Sekundärspule) und weiters bevorzugt Spulenbewegungsmittel bzw. -einrichtungen, welche eine Antriebsvorrichtung aufweisen und adaptiert sind, um wenigstens eine der primären und sekundären Spule zu einer gewünschten Position zu bewegen.
Weiters bevorzugt umfaßt das Verbindungssystem weiters Regel- bzw. Steuermittel bzw. -einrichtungen zum Regeln bzw. Steuern der Antriebsvorrichtung der Spulenbewegungsmittel basierend auf dem Detektionsresultat der Spulenpositions- Detektionsmittel, um die Primärspule und/oder die Sekundärspule in einem vorbestimmten oder vorbestimmbaren Positionszusammenhang relativ zueinander zu positionieren oder anzuordnen, insbesondere um eine oder beide Spule(n) relativ zueinander zu einer Position zu führen, wo sie elektromagnetisch zu koppeln sind.
Noch weiter bevorzugt detektieren die Spulenpositions-Detektionsmittel den Positionszusammenhang zwischen der primären und sekundären Spule basierend auf einem alternierenden und/oder konstanten Magnetfeld, welches durch Erregen von wenigstens einer der primären oder sekundären Spule erzeugt wird.
Am meisten bevorzugt umfassen die Spulenpositions-Detektionsmittel einen magnetischen bzw. Magnetsensor oder eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Magnetsensoren, welche insbesondere an der Primärspule vorgesehen sind, und detektieren vorzugsweise den Positionszusammenhang zwischen der primären und sekundären Spule basierend auf einem Vergleichsresultat, welches durch ein Vergleichen der Magnetfeldintensitäten bzw. -stärken erhalten wird, welche durch den einzigen Magnetsensor an unterschiedlichen Positionen detektiert werden oder durch die Magnetsensoren detektiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfaßt (umfassen) der eine oder die mehreren Magnetsensor(en) wenigstens eine Spule, wenigstens eine Hall-Probe und/oder wenigstens eine Magnetoresistenzvorrichtung.
Bevorzugt umfassen die Spulenbewegungsmittel: einen Körper, welcher insbesondere auf einem Grund eines Parkplatzes, einer Tankstelle, einer Garage oder dgl. angeordnet oder anordenbar oder installiert ist, um die Primärspule abzustützen bzw. zu tragen, X-Achsen-Antriebsmittel bzw. -einrichtungen für ein lineares Bewegen des Körpers entlang einer bestimmten Richtung und Y-Achsen-Antriebsmittel bzw. -einrichtungen für ein lineares Bewegen des Körpers entlang einer Richtung, welche unter einem von 0º oder 180º verschiedenen Winkel relativ zu der, insbesondere im wesentlichen normal auf die Bewegungsrichtung des Körpers durch die X-Achsen-Antriebsmittel angeordnet ist.
Weiters bevorzugt umfassen die Spulenbewegungsmittel: einen Körper zum Abstützen der Primärspule, eines oder mehrere Räder, welche an dem Körper montiert bzw. festgelegt sind, um den Körper insbesondere auf dem Boden bzw. Grund anzutreiben, und einen Antriebsmechanismus, welcher insbesondere durch die Regel- bzw. Steuermittel geregelt bzw. gesteuert ist, um die Räder anzutreiben.
Gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform sind die Primärspule und die Spulenbewegungsmittel auf einer Wandoberfläche vorgesehen, welche unter einem von 0º oder 180º verschiedenen Winkel, insbesondere im wesentlichen normal zu dem Boden bzw. Grund beispielsweise eines Parkplatzes angeordnet ist, wobei die Spulenbewegungsmittel die Primärspule vorzugsweise entlang einer oder mehreren Richtungen im wesentlichen parallel zu dem Boden und/oder im wesentlichen normal dazu, vorzugsweise im wesentlichen parallel zu der Wandoberfläche bewegen.
Noch weiter bevorzugt sind die Spulenbewegungsmittel an einer Spulenpositioniervorrichtung vorgesehen, welche durch elastische Abstütz- bzw. Supportmittel bzw. -einrichtungen abgestützt ist, welche vorzugsweise auf einer Wandoberfläche vorgesehen sind, welche unter einem von 0º oder 180º verschiedenen Winkel, vorzugsweise im wesentlichen normal auf den Boden angeordnet sind, wobei die elastischen Abstützmittel ein elastisches Positionieren der Spulenpositioniervorrichtung vorzugsweise abhängend von einem Seitenwandabschnitt des Fahrzeugs, beispielsweise einer Stoßstange des Fahrzeugs, erlauben, um eine Verbindung oder Kopplung der primären und sekundären Spule zu erzielen.
Weiters bevorzugt wird eine Laderegel- bzw. -steuerschaltung zum Regeln bzw. Steuern der Erregung der Primärspule zur Verfügung gestellt, wobei die Laderegel- bzw. -steuerschaltung Restkapazitäts-Detektionsmittel bzw. -einrichtungen zum Detektieren einer verbleibenden bzw. Restkapazität der Batterie umfassen und vorzugsweise die Primärspule unter der Bedingung erregen, daß die Restkapazität, welche durch die Restkapazitäts-Detektionsmittel detektiert ist, gleich oder kleiner als ein vorbestimmter oder vorbestimmbarer Wert ist.
Noch weiter bevorzugt sind Anzeigemittel bzw. -einrichtungen zum Anzeigen eines beladenden oder beladenen Zustands entsprechend der Restkapazität der Batterie vorzugsweise in dem Parkplatz und/oder an dem Fahrzeug vorgesehen.
Weiters können Identifikationscode-Übertragungsmittel bzw. -einrichtungen, welche in Verbindung mit der Sekundärspule insbesondere in dem Fahrzeug vorgesehen sind, und Identifikationscode-Überprüfungsmittel vorgesehen sein, welche in Verbindung mit der Primärspule, insbesondere in dem Parkplatz vorgesehen sind, um einen Identifikationscode, welcher von den Identifikationscode-Übertragungsmitteln empfangen wird, mit einem vorgespeicherten Identifikationscode zu vergleichen, worin vorzugsweise eine Ladesteuerschaltung die Primärspule unter der Bedingung erregt, daß die durch die Identifikationscode-Überprüfungsmittel verglichenen Identifikationscodes übereinstimmen.
Am meisten bevorzugt umfassen die Spulenbewegungsmittel einen Scherenstromabnehmer- bzw. Pantographenmechanismus, einen Kugelumlaufspindelmechanismus und/oder einen Fluidzylindermechanismus.
Gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Verbindungssystem, insbesondere ein Ladesystem für ein Laden bzw. Aufladen einer Antriebsbatterie eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, welche zum Antreiben bzw. Fahren des Fahrzeugs verwendet wird, durch ein elektromagnetisches Koppeln einer Primärspule, welche mit einer externen Leistungsquelle verbunden ist, mit einer Sekundärspule zur Verfügung gestellt, welche mit der Antriebsbatterie verbunden ist, umfassend:
Spulenpositions-Detektionsmittel für ein Detektieren eines Positionszusammenhangs zwischen der primären und sekundären Spule,
Spulenbewegungsmittel, umfassend eine Antriebsvorrichtung und adaptiert, um wenigstens eine der primären und sekundären Spulen zu einer gewünschten Position zu bewegen, und Regel- bzw. Steuermittel zum Regeln bzw. Steuern der Antriebsvorrichtung der Spulenbewegungsmittel basierend auf dem Detektionsresultat der Spulenpositions-Detektionsmittel, um beide Spulen zu einer Position zu führen, wo sie elektromagnetisch zu koppeln sind.
Mit dieser Konstruktion wird, da die Spulen zu der Position geführt werden, wo sie elektromagnetisch zu koppeln sind, während die Positionen derselben detektiert werden, keine elektromagnetische Verbindung aufgebaut, während die Spulen voneinander versetzt bzw. verschoben sind. Derart kann ein Laden bzw. Aufladen mit einer guten Energieübertragungseffizienz durchgeführt werden.
Vorzugsweise detektieren die Spulenpositions-Detektionsmittel den Positionszusammenhang zwischen der primären und sekundären Spule basierend auf einem Magnetfeld, welches durch ein Erregen einer der primären und sekundären Spule erzeugt wird.
Mit dieser Konstruktion können, da die primäre und sekundäre Spule, welche im Prinzip für die Leistungs- bzw. Kraftübertragung vorgesehen sind, verwendet werden können, um den Positionszusammenhang derselben zu detektieren, Produktionskosten durch ein Reduzieren der Anzahl von Teilen reduziert werden.
Um den Positionszusammenhang der Spulen basierend auf einem magnetischen Feld zu detektieren, welches durch eine der Spulen erzeugt wird, können zwei Konstruktionen in Betracht gezogen werden: eine, in welcher magnetische Sensoren an der primären Spule vorgesehen sind und die sekundäre Spule, wie unten beschrieben, erregt wird, d. h. die Spulenpositions-Detektionsmittel umfassen eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Magnetsensoren, welche an der primären Spule vorgesehen sind, und detektieren den Positionszusammenhang zwischen der primären und sekundären Spule basierend auf einem Vergleichsresultat, welches durch ein Vergleichen der Magnetfeldintensitäten erhalten wird, welche durch die Magnetsensoren detektiert werden, und die andere, in welcher die primäre Spule lediglich ohne Vorsehen der Magnetsensoren erregt wird. In der letzteren Konstruktion unterscheidet sich, wenn die primäre Spule erregt wird, die Phase eines durch die primäre Spule fließenden Stroms in Abhängigkeit von dem Ausmaß einer magnetischen Verbindung bzw. Kopplung zwischen der primären und sekundären Spule.
Dementsprechend kann ein Abstand zwischen den zwei Spulen durch ein Messen der Phasendifferenz zwischen einer Erregungsspannung und einem Erregungsstrom detektiert werden.
Weiters bevorzugt umfassen die Spulenpositions-Detektionsmittel eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Magnetsensoren, welche an der Primärspule vorgesehen sind, und detektieren den Positionszusammenhang zwischen der primären und sekundären Spule basierend auf einem Vergleichsresultat, welches durch ein Vergleichen der Magnetfeldintensitäten erhalten wird, welche durch die Magnetsensoren detektiert werden.
In dieser Konstruktion unterscheiden sich, da eine Vielzahl von Magnetsensoren voneinander beabstandet ist, das Detektionsresultat der Magnetfeldintensitäten, welche durch die entsprechenden Magnetsensoren detektiert werden, in Abhängigkeit von dem Abstand von der erregten Spule und den Richtungen davon. Dementsprechend kann der Positionszusammenhang der Spulen durch eine Berechnung basierend auf den unterschiedlichen Detektionsresultaten und dem Positionszusammenhang der Magnetsensoren detektiert werden.
Noch weiter bevorzugt umfassen die Spulenbewegungsmittel einen Körper, welcher auf einem Boden eines Parkplatzes installiert ist, um die Primärspule abzustützen, X-Achsen-Antriebsmittel bzw. -einrichtungen für ein lineares Bewegen des Körpers entlang einer bestimmten Richtung und Y-Achsen- Antriebsmittel für ein lineares Bewegen des Körpers entlang einer Richtung normal auf die Bewegungsrichtung des Körpers durch die X-Achsen-Antriebsmittel.
Mit der obigen Konstruktion kann die Primärspule frei zu der gewünschten Position durch die zwei Antriebsmittel bzw. -einrichtungen bewegt werden. Darüber hinaus können, da die zwei Antriebsmittel orthogonale Koordinatensysteme bilden, die Regel- bzw. Steuermittel leicht eine Berechnung für die Betätigung bzw. den Betrieb dieser Antriebsmittel durchführen.
Am meisten bevorzugt umfassen die Spulenbewegungsmittel einen Körper für ein Abstützen bzw. Tragen der Primärspule, Räder, welche an dem Körper montiert bzw. festgelegt sind, um den Körper auf dem Boden bzw. Grund anzutreiben, und einen Antriebsmechanismus, welcher durch die Regel- bzw. Steuermittel geregelt bzw. gesteuert wird, um die Räder anzutreiben.
In der obigen Konstruktion läuft der Körper, welcher die Primärspule trägt, zu der Sekundärspule auf dem Boden des Parkplatzes. Dementsprechend kann dieses Belade- bzw. Aufladesystem angenommen bzw. eingesetzt werden, ohne eine Rekonstruktion bzw. Neukonstruktion in großem Ausmaß in bereits bestehenden Parkplatzanlagen zu erfordern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Verbindungs- oder Beladesystem zum Aufladen eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs während eines Parkens zur Verfügung gestellt, wobei das Fahrzeug eine Batterie als eine Antriebsquelle und eine Sekundärspule umfaßt, welche vorzugsweise an dem Boden einer Fahrzeugkarosserie vorgesehen ist und mit einer externen Leistungsquelleneinheit verbunden ist,
worin eine Primärspule, welche mit der externen Leistungsquelleneinheit verbunden ist, vorzugsweise in einer Position vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt ist, wo das Fahrzeug zu parken ist und elektromagnetisch mit der Sekundärspule, insbesondere an dem Boden der Fahrzeugkarosserie, zu verbinden oder zu koppeln ist, um eine Leistung zu der Antriebsbatterie und/oder einer Last zuzuführen.
Mit der obigen Konstruktion wird, da die Sekundärspule an dem Boden des Fahrzeugs vorgesehen ist, bewirkt, daß die primäre und sekundäre Spule zueinander durch ein Parken des Fahrzeugs in einer vorbestimmten Position gerichtet sind. Dementsprechend kann eine Vorbereitung für das Aufladen des Fahrzeugs beträchtlich einfacher durchgeführt werden.
Vorzugsweise ist wenigstens eine der primären und sekundären Spule durch Spulenbewegungsmittel abgestützt bzw. getragen, welche zwischen einer Induktionsposition und einer Standby- bzw. Warteposition, insbesondere im wesentlichen nach oben und unten bewegbar sind.
Mit der obigen Konstruktion können, da die Spule(n) nach oben und unten durch die Spulenbewegungsmittel bewegt ist/sind, die zueinander gerichteten Spulen ausreichend nahe zueinander gebracht werden, wodurch das Ausmaß bzw. der Grad einer elektromagnetischen Verbindung bzw. Kopplung vergrößert wird. Dies führt zu einer verbesserten Leistungsübertragungseffizienz.
Weiters bevorzugt werden weiter Parkpositions-Detektionsmittel zur Durchführung einer Detektion zur Verfügung gestellt, daß sich das geparkte Fahrzeug in einer vorbestimmten Ladeposition befindet, und die Primärspule wird bei einer Durchführung dieser Detektion erregt.
Mit der obigen Konstruktion wird das Aufladen unter der Bedingung durchgeführt, daß sich das Fahrzeug in der Aufladeposition befindet. Dies verhindert, daß das Fahrzeug aufgeladen wird, während die primäre und sekundäre Spule voneinander versetzt bzw. verschoben sind. Dementsprechend können die Spulen ordnungsgemäß elektromagnetisch verbunden werden, um eine zufriedenstellende Beladeeffizienz sicherzustellen.
Gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform wird weiters eine Sekundärspulen-Meßvorrichtung zum Messen eines Positionszusammenhangs der Sekundärspule und der Räder des zu parkenden Fahrzeugs zur Verfügung gestellt und die Sekundärspule des Fahrzeugs und die Primärspule werden zu der elektromagnetischen Anschluß- bzw. Verbindungsposition durch ein Antreiben der Positionseinstellvorrichtung in Übereinstimmung mit der Position der Sekundärspule geführt, welche durch die Sekundärspulen-Positionsmeßvorrichtung gemessen wurde.
Mit der obigen Konstruktion wird die Position der Sekundärspule, welche an dem Boden des Fahrzeugs vorgesehen ist, als ein Positionszusammenhang zu den Rädern gemessen und die Relativpositionen der Radführung und der Primärspule werden durch die Positionseinstellvorrichtung basierend auf dem Meßresultat eingestellt. Dementsprechend können, selbst wenn der Positionszusammenhang der Räder und der Sekundärspule in Abhängigkeit von dem Fahrzeugtyp variiert, die Fahrzeuge unterschiedlicher Typen zu den entsprechenden ordnungsgemäßen Beladepositionen geführt werden. Derart kann ein Allzweck-Beladesystem realisiert werden, welches unabhängig von dem Fahrzeugtyp ist.
Gemäß der Erfindung wird weiters ein Verbindungsverfahren zum Aufladen einer Batterie oder Antriebsbatterie eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs bzw. Elektrofahrzeugs zur Verfügung gestellt, welche für ein Antreiben eines Fahrzeugs verwendet wird, insbesondere unter Verwendung eines Verbindungssystems gemäß der Erfindung, umfassend die Schritte:
elektromagnetisches Koppeln einer primären bzw. Primärspule, welche mit einer externen Leistungsquelle verbunden oder verbindbar ist, mit einer sekundären oder Sekundärspule, welche mit einer Batterie und/oder einer Last verbunden oder verbindbar ist;
Unterscheiden bzw. Feststellen eines Typs des Fahrzeugs, welches geparkt oder zu parken ist; und
Induzieren eines Stroms von der Primärspule in der Sekundärspule;
gekennzeichnet durch die Schritte eines Bereitstellens von wenigstens einer Radführung, um einen vorbestimmten oder vorbestimmbaren Positionszusammenhang relativ zu der Primärspule zu haben; und
Führens von einem Rad oder mehreren Rädern des Fahrzeugs durch die Radführung zu einer elektromagnetischen Verbindungs- oder Kopplungsposition, wo die Sekundärspule des Fahrzeugs im wesentlichen elektromagnetisch mit der Primärspule (10) verbunden ist oder werden kann,
worin Relativpositionen der Radführung und der Primärspule in Übereinstimmung mit dem unterschiedenen bzw. festgestellten Fahrzeugtyp geändert oder eingestellt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Verbindungsverfahren weiters den Schritt eines Bestimmens des Positionszusammenhangs und/oder eines Kopplungs- oder Verbindungszustands der primären und sekundären Spule relativ zu einander, und vorzugsweise eines Positionierens der primären und der sekundären Spule in einem vorbestimmten oder vorbestimmbaren, modifizierten Positionszusammenhang relativ zueinander, insbesondere basierend auf dem bestimmten Positionszusammenhang, worin der Positionierungsschritt bevorzugt automatisch durchgeführt wird.
Vorzugsweise umfaßt der Bestimmungsschritt einen Schritt eines Analysierens von einem oder mehreren Detektionssignal(en) von Spulenpositions-Detektionsmittel bzw. -einrichtungen und/oder Vergleichens von zwei oder mehreren Detektionssignalen von Spulenpositions-Detektionsmitteln, insbesondere eines Vergleichens von Magnetfeldintensitäten bzw. -stärken, welche durch einen oder mehrere Magnetsensor(en) der Spulenposition-Detektionsmittel detektiert werden, und Regeln bzw. Steuern von Spulenbewegungsmitteln bzw. -einrichtungen in Übereinstimmung mit dem Resultat des Analysierungsschritts und/oder des Vergleichsschritts.
Weiters bevorzugt umfaßt der Bestimmungsschritt einen Schritt eines Erregens von wenigstens einer der Primärspule und der Sekundärspule und vorzugsweise Detektierens der Induktion in der anderen der Primärspule und der Sekundärspule oder in Magnetsensormitteln bzw. -einrichtungen.
Am meisten bevorzugt wird die Erregung von wenigstens einer der Primärspule und der Sekundärspule mit einer bestimmten Frequenz durchgeführt und worin der Bestimmungsschritt weiters einen Schritt eines Vergleichens einer Phase einer Erregungsspannung mit der Phase des induzierten Stroms in der anderen der Primärspule und der Sekundärspule umfaßt.
Diese und andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher bei einer Lektüre der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung und aus den beigeschlossenen Zeichnungen ersichtlich werden (gleiche Bezugszeichen beziehen sich auf gleiche oder ähnliche Elemente).
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Verbindungssystems, welches nicht durch die Ansprüche umfaßt bzw. abgedeckt ist,
Fig. 2 ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, welche eine Sekundärspule in ihrer Montageposition in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug bzw. Elektrofahrzeug zeigt,
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht von Spulenbewegungsmitteln der ersten Ausführungsform,
Fig. 4 ist ein Schnitt entlang von 1 V-1 V der Fig. 3,
Fig. 5 ist ein Schnitt entlang von V-V der Fig. 4,
Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Zustand zeigt, wo eine Primärspule durch Aufweiten bzw. Erstrecken eines Pantographen bzw. Scherenstromabnehmers angehoben wird,
Fig. 7 ist ein Diagramm, welches einen Zustand zeigt, wo sich Magnetsensoren a, b in unterschiedlichem Abstand von der Sekundärspule befinden,
Fig. 8 ist ein Diagramm, welches einen Zustand zeigt, wo sich die Magnetsensoren a, b in gleichem Abstand von der Sekundärspule befinden,
Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, welches die Systemkonstruktion des Verbindungssystems der Fig. 1 zeigt,
Fig. 10 ist eine Draufsicht, welche einen Zustand zeigt, wo die Primärspule der Spulenbewegungsmittel von der zweiten Spule des Fahrzeugs beabstandet ist,
Fig. 11 ist eine Draufsicht, welche einen Zustand zeigt, wo keine Verschiebung entlang einer X-Richtung zwischen der Primär- und Sekundärspule vorliegt,
Fig. 12 ist eine Draufsicht, welche einen Zustand zeigt, wo keine Verschiebung entlang einer Y-Richtung zwischen der primären und sekundären Spule vorliegt,
Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Zustand zeigt, wo die primäre und sekundäre Spule in Kontakt miteinander gebracht werden,
Fig. 14 ist eine Seitenansicht, welche einen Zustand zeigt, wo die primäre und sekundäre Spule in Kontakt miteinander gebracht werden,
Fig. 15 ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren Verbindungssystems, welches nicht durch die Ansprüche umfaßt ist,
Fig. 16 ist eine Seitenansicht eines selbstangetriebenen Wagens als Spulenbewegungsmittel,
Fig. 17 ist eine Draufsicht auf den selbstangetriebenen Wagen,
Fig. 18 ist ein Schnitt entlang von XVIII-XVIII der Fig. 16,
Fig. 19 ist ein Schnitt entlang von XVIIII-XVIIII der Fig. 16,
Fig. 20 ist eine Draufsicht, welche einen Zustand zeigt, wo sich eine Primärspule des selbstangetriebenen Wagens in Abstand von der Sekundärspule des Wagens befindet,
Fig. 21 ist eine Draufsicht, welche einen Zustand zeigt, wo der selbstangetriebene Wagen zu der Sekundärspule gerichtet ist,
Fig. 22 ist eine Draufsicht, welche einen Zustand zeigt, wo der selbstangetriebene Wagen vorwärtsbewegt wird, um die Primärspule zu einer Position unterhalb der Sekundärspule zu bewegen,
Fig. 23 ist eine Seitenansicht, welche einen Zustand zeigt, wo sich die Primärspule des selbstangetriebenen Wagens in Abstand von der Sekundärspule des Fahrzeugs befindet,
Fig. 24 ist eine Seitenansicht, welche einen Zustand zeigt, wo der selbstangetriebene Wagen bewegt wird, um die Primärspule zu der Position unterhalb der Sekundärspule zu bewegen,
Fig. 25 ist eine Seitenansicht, welche einen Zustand zeigt, wo die Primär- und Sekundärspule in Kontakt miteinander gebracht werden,
Fig. 26 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Modifikation der Spulenbewegungsmittel als ein weiteres Verbindungssystem, welches nicht durch die Ansprüche umfaßt ist,
Fig. 27 ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Modifikation der Spulenbewegungsmittel als ein weiteres Verbindungssystem, welches nicht durch die Ansprüche umfaßt ist,
Fig. 28 ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren Verbindungssystems, welches nicht durch die Ansprüche umfaßt ist,
Fig. 29 ist eine Draufsicht auf das in Fig. 28 gezeigte Verbindungssystem,
Fig. 30 ist eine Seitenansicht des in Fig. 28 gezeigten Verbindungssystems,
Fig. 31 ist eine teilweise, vergrößerte Seitenansicht des in Fig. 28 gezeigten Verbindungssystems,
Fig. 32 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Zustand zeigt, wo Spulen des in Fig. 28 gezeigten Verbindungssystems elektromagnetisch verbunden sind,
Fig. 33 ist eine Seitenansicht einer Modifikation von Spulenbewegungsmitteln des in Fig. 28 gezeigten Verbindungssystems,
Fig. 34 ist eine Seitenansicht einer zweiten Modifikation der Spulenbewegungsmittel des in Fig. 28 gezeigten Verbindungssystems,
Fig. 35 ist eine Seitenansicht eines weiteren Verbindungssystems, welches nicht durch die Ansprüche umfaßt ist,
Fig. 36 ist ein Blockdiagramm des in Fig. 35 gezeigten Verbindungssystems,
Fig. 37 ist eine Seitenansicht einer ersten Modifikation von Parkpositions-Detektionsmitteln des in Fig. 35 gezeigten Verbindungssystems,
Fig. 38 ist eine Seitenansicht einer zweiten Modifikation von Parkpositions-Detektionsmitteln des in Fig. 35 gezeigten Verbindungssystems,
Fig. 39 eine Seitenansicht einer dritten Modifikation von Parkpositions-Detektionsmitteln des in Fig. 35 gezeigten Verbindungssystems
Fig. 40 ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren Verbindungssystems, welches nicht durch die Ansprüche umfaßt ist,
Fig. 41 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Modifikation einer Radführung des in Fig. 40 gezeigten Verbindungssystems,
Fig. 42 ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Modifikation der Radführung des in Fig. 40 gezeigten Verbindungssystems,
Fig. 43 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform gemäß der Erfindung,
Fig. 44 ist ein Blockdiagramm dieser Ausführungsform,
Fig. 45 ist eine perspektivische Ansicht einer Modifikation dieser Ausführungsform,
Fig. 46 ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren Verbindungssystems, welches nicht durch die Ansprüche umfaßt ist,
Fig. 47 ist eine schematische Draufsicht, welche die Anordnung von Sensoren des in Fig. 46 gezeigten Verbindungssystems zeigt,
Fig. 48 ist ein Flußdiagramm, welches einen Positioniervorgang gemäß dem in Fig. 46 gezeigten Verbindungssystem zeigt,
Fig. 49 ist eine perspektivische Ansicht eines Parkplatzes gemäß eines weiteren Verbindungssystems, welches nicht durch die Ansprüche umfaßt ist,
Fig. 50 ist eine Draufsicht auf ein elektrisch betriebenes Fahrzeug, welches in dem Parkplatz gemäß dem in Fig. 50 gezeigten Verbindungssystem geparkt ist,
Fig. 51 ist eine Draufsicht auf ein elektrisch betriebenes Fahrzeug, welches schräg in dem Parkplatz gemäß dem in Fig. 50 gezeigten Verbindungssystem geparkt ist,
Fig. 52 ist eine Draufsicht, welche einen elektromagnetisch verbundenen Zustand in dem in Fig. 50 gezeigten Verbindungssystem zeigt,
Fig. 53 ist eine Seitenansicht, welche den elektromagnetisch verbundenen Zustand in dem in Fig. 50 gezeigten Verbindungssystem zeigt,
Fig. 54 ist ein Blockdiagramm eines Aufladesystems gemäß einem weiteren Verbindungssystem, welches nicht durch die Ansprüche umfaßt ist,
Fig. 55 ist ein Blockdiagramm eines weiteren Verbindungssystems, welches nicht durch die Ansprüche umfaßt ist,
Fig. 56 ist ein Blockdiagramm eines Verbindungssystems, welches nicht durch die Ansprüche umfaßt ist, und
Fig. 57 ist eine Seitenansicht eines Aufladesystems gemäß dem Stand der Technik.
Nachfolgend wird ein Verbindungssystem, welches nicht durch die Ansprüche umfaßt bzw. abgedeckt ist, unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 14 beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein elektrisch betriebenes Fahrzeug bzw. Elektrofahrzeug E, welches sich in einen Parkplatz bewegt, welcher mit einem Beladesystem 11 gemäß der Erfindung ausgestattet ist.
Das Fahrzeug E beinhaltet als eine Hauptleistungsquelle eine Batterie 21, welche eine Lade- bzw. Aufladevorrichtung für eine Antriebsquelle ist. Bei einem Erhalt einer von der Batterie 21 zugeführten Leistung funktioniert ein Motor zum Antreiben des Fahrzeugs und eine Vielzahl von elektrischen Vorrichtungen bzw. Geräten. Eine sekundäre Spule bzw. Sekundärspule 20 ist mit der Batterie oder dem Speicher 21 über eine Lade- bzw. Aufladeschaltung 22 verbunden und ein Wechselstrom, welcher durch die Sekundärspule 20 induziert wird, wird geladen oder gespeichert, nachdem er gleichgerichtet wurde.
Die Sekundärspule 20 liegt insbesondere in der Form einer flachen Scheibe vor, welche beispielsweise durch ein Wickeln eines Drahts um einen magnetischen Kern aus Ferrit gebildet wurde, und wird in einem Schutzgehäuse beispielsweise aus einem synthetischen Harz aufgenommen. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die Sekundärspule 20 an dem Boden des Fahrzeugkörpers bzw. der Fahrzeugkarosserie montiert bzw. angeordnet, wobei die Längsachse des Magnetkerns entlang einer im wesentlichen vertikalen Richtung verläuft, um im wesentlichen zu dem Grund bzw. Boden gerichtet zu sein. Die Sekundärspule 20 erzeugt ein sich änderndes Magnetfeld, indem sie in einem bestimmten Zyklus in Übereinstimmung mit dem Betrieb einer Betriebs- bzw. Betätigungseinheit erregt wird, welche in dem Fahrzeug E vorgesehen ist. Das sich ändernde Magnetfeld wird für die Positionsdetektion verwendet.
Andererseits ist eine Vertiefung bzw. Ausnehmung A in dem Boden des Parkplatzes ausgebildet und eine Spulenbewegungsvorrichtung 30 (Spulenbewegungsmittel) für ein bewegbares Abstützen bzw. Tragen einer primären bzw. Primärspule 10 ist in der Vertiefung A vorgesehen. Die Breite der Vertiefung A ist geringfügig schmäler als der Abstand zwischen den linken und rechten Rädern des Fahrzeugs E und die Länge davon beträgt etwa die Hälfte der Länge des Fahrzeugs E.
Die Spulenbewegungsvorrichtung 30 in der Vertiefung A beinhaltet, wie in Fig. 3 gezeigt, einen sogenannten X-Y-Tisch zum Bewegen eines flachen, schachtel- bzw. kastenartigen Körpers 40 in zwei aufeinander normal stehenden Richtungen durch zwei Schiebe- bzw. Gleiteinheiten 31.
Nachfolgend wird die Konstruktion der Schiebeeinheiten beschrieben. Die zwei Schiebeeinheiten werden voneinander durch Hinzufügen von Beifügungen x, y zu Bezugszeichen (31 bis 37) unterschieden. Wenn keine Beifügungen x, y gegeben sind, wird auf beide Schiebeeinheiten Bezug genommen.
Die Schiebeeinheit 31 beinhaltet ein Paar von Schienen 32, welche parallel abgestützt sind, und eine Schiebe- bzw. Gleiteinrichtung 33, um eine lineare Bewegung entlang der Schienen 32 mit einer geringen Reibung durchzuführen. Zwischen den Schienen 32 ist ein Kugelumlaufspindelmechanismus, welcher einen mit einem Innengewinde versehenen Abschnitt bzw. Bereich 34 und einen mit einem Außengewinde versehenen Abschnitt 35 beinhaltet, im wesentlichen parallel zu den Schienen 32 vorgesehen. Der mit einem Innengewinde versehene Abschnitt 34 ist an einem durch den Schieber 33 abgestützten Gegenstand montiert bzw. angeordnet und der mit einem Außengewinde versehene Abschnitt 35 ist mit einer drehbaren Welle eines Motors 36 gekoppelt. Das Gehäuse des Motors 36 ist an einer Seite gesichert, wo die Schienen 32 abgestützt sind. Eine Antriebskraft des Motors 36 wirkt, um das durch den Schieber 33 getragene Objekt entlang der Schienen 32 zu bewegen.
In der Spulenbewegungsvorrichtung 30 sind die Schienen 32x einer Schiebereinheit an der Bodenoberfläche der Vertiefung A gesichert (diese Schiebereinheit wird eine X-Achsen-Antriebseinheit 31x genannt), und die Schienen 32y der anderen Schiebereinheit werden auf dem Schieber 33x der X-Achsen-Antriebseinheit 31x abgestützt bzw. getragen, um sich in einer Richtung normal auf die Schienen 32x zu erstrecken (diese andere Schiebereinheit wird eine Y-Achsen-Antriebseinheit 31y genannt). Der flache, schachtelartige Körper 40 wird auf dem Schieber 33y der Y-Achsen-Antriebseinheit 31x abgestützt und wird zu jeder gewünschten Position relativ zu dem Boden des Parkplatzes durch ein Bewegen der Antriebseinheiten 31x, 31y bewegt. Die Bewegungsrichtung der X-Achsen-Antriebseinheit 31x ist eine Richtung, entlang welcher sich das Fahrzeug E in den Parkplatz bewegt, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist (nachfolgend werden die Bewegungsrichtung der X- und Y-Achsen-Antriebseinheit als X- Richtung bzw. Y-Richtung bezeichnet).
Wie in Fig. 4 und 6 gezeigt, weist der Körper 40 eine kreisförmige Öffnung 41 in seiner oberen Oberfläche auf.
Die Primärspule 10 ist in der Öffnung 41 vorgesehen und drei Magnetsensoren 50 (Spulenpositions-Detektionsmittel) sind um die Öffnung 41 angeordnet. Weiters ist ein Scherenstromabnehmer bzw. Pantograph 43, welcher sich aufweitet bzw. erstreckt und kontrahiert, indem er durch einen in Fig. 5 gezeigten Motor 42 angetrieben wird, in dem Körper 40 vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt. Ein Ende des Pantographen 43 ist an der Bodenoberfläche gesichert und das andere Ende davon ist an der Bodenoberfläche der Primärspule 10 gesichert, wodurch die Primärspule 10 nach oben und unten, d. h. in der Richtung zu dem Kraftfahrzeug E, bewegbar gemacht wird, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist.
Die Primärspule 10 liegt in der Form einer flachen Platte vor, welche durch ein Wickeln eines Drahts um einen Magnetkern, beispielsweise aus Ferrit, gebildet wird, und wird in einem kreisförmigen Schutzgehäuse, beispielsweise aus synthetischem Harz, aufgenommen. Der Außendurchmesser des Schutzgehäuses ist derart, daß es in die Öffnung 41 mit einem geringen Abstand bzw. Spiel dazwischen eingepaßt ist. Mit anderen Worten sind die Primärspule 10, die Öffnung 41 und ein Kreis (L1 in Fig. 3 und 5), entlang welchem die Sensoren 50 im wesentlichen angeordnet sind, vorzugsweise konzentrische Kreise. Die Sensoren 50 sind so angeordnet, um den Kreis L1 in drei Teile zu unterteilen.
Zahnräder bzw. Ritzel 44, 45 sind an Teilen des Pantographen 43 so vorgesehen, daß sich der Pantograph 43 seitlich symmetrisch bewegt, wodurch der Pantograph 43 entlang der vertikalen Richtung erstreckbar bzw. ausfahrbar und kontrahierbar bzw. zusammenfahrbar gemacht wird. Der Motor 42 ist mit einem der Ritzel 44, 45 gekoppelt, um die Antriebskraft davon zu übertragen. Der Motor 42 ist mit einem Drehzahluntersetzungsgetriebe 42a versehen, um eine geeignete Antriebskraft bei einer geeigneten Geschwindigkeit bzw. Drehzahl zu erzeugen. Obwohl der Pantograph 43 verwendet wird, um die Primärspule 10 nach oben und unten zu bewegen, kann eine Kugelumlaufspindel oder ein Luftzylinder verwendet werden.
Jeder der drei Magnetsensor 50 ist beispielsweise durch ein Formen einer kleinen Spule, welche durch einen Draht gewickelt wird, mit synthetischem Harz ausgebildet und detektiert die Intensität des Magnetfelds durch eine elektromotorische Kraft, welche in der kleinen Spule induziert wird. Einer der Sensoren 50 ist auf einer Linie (L2 in Fig. 3 und 5) angeordnet, welche durch das Zentrum der Primärspule 10 parallel zu der Y-Richtung hindurchtritt, und ist so um die Öffnung 41 angeordnet, um den Kreis L1 mit den zwei anderen Sensoren 50, wie oben beschrieben, in drei Teile zu unterteilen (nachfolgend wird der Magnetsensor, welcher auf der Linie L2 angeordnet ist, durch 50a identifiziert und die anderen zwei Sensoren werden durch 50b, 50c in der Uhrzeigerrichtung von dem Sensor 50a identifiziert).
Das Basisprinzip der Spulenpositionsdetektion ist wie folgt.
Wie schematisch in Fig. 7 gezeigt, unterscheiden sich, wenn das Fahrzeug E auf dem Parkplatz geparkt wird und ein konstantes oder sich änderndes Magnetfeld durch Erregen der Sekundärspule 20 erzeugt wird, die Magnetfeldintensitäten, welche durch die Magnetsensoren (51, 52 in Fig. 7) detektiert werden, welche von der Sekundärspule 20 um unterschiedliche Abstände (R1, R2 in Fig. 7) beabstandet sind. Da der Körper 40 zu dem Magnetsensor 51 bewegt wird, welcher die stärkere Magnetfeldintensität detektiert hat, werden die entsprechenden Magnetsensoren 51, 52 von der Sekundärspule 20 gleich beabstandet, woraus resultiert, daß die Magnetfeldintensitäten, welche durch die Sensoren 51, 52 detektiert werden, im wesentlichen übereinstimmen. Wenn dieses Prinzip auf die drei Sensoren 50a, 50b, 50c dieses Verbindungssystems angewandt wird, liegt die Primärspule 10, welche konzentrisch zu dem Kreis L1 ist, im wesentlichen gegenüber der Sekundärspule 20, wenn die Magnetfeldintensitäten, welche durch diese Sensoren 50 detektiert werden, übereinstimmen.
Die Magnetsensoren sind nicht auf diejenigen des oben erwähnten Spulentyps beschränkt, sondern es können auch Hall- Vorrichtungen, Magnetresistenzvorrichtungen oder dgl. verwendet werden.
Signalleitungen oder Leistungsübertragungsleitungen der oben erwähnten Primärspule 10, drei Magnetsensoren 50 und Motoren (36x, 36y, 42) sind mit einem Hauptregel- bzw. -steuergerät 12 (Regel- bzw. Steuermittel) oder Leistungsversorgungsschaltungen bzw. -schaltkreisen 13a bis 13e (die Magnetsensoren 50 sind über einen Verstärker 14 angeschlossen) in der Ausrüstung 11 für eine externe Leistungsversorgung angeschlossen bzw. verbunden. Die durch die Magnetsensoren 50 detektierten Signale werden durch die Hauptsteuereinrichtung 12 verarbeitet, um die entsprechenden Elemente zu betätigen bzw. zu betreiben. Der Algorithmus der Datenverarbeitung durch das Hauptsteuergerät 12 wird unten gemeinsam mit dem Lade- bzw. Aufladevorgang dieses Verbindungssystems beschrieben.
Das Fahrzeug E wird in den Parkplatz (Fig. 1) bewegt, um es derart zu parken, daß die Vertiefung A zwischen dem linken und rechten Rad des Fahrzeugs E (Fig. 10) angeordnet ist, und die Sekundärspule 20 wird zu einem eine Aufladung vorbereitenden Zustand durch die Betätigungseinheit des Fahrzeugs E umgeschaltet.
Dann wird die Sekundärspule 20 erregt, um ein bestimmtes, sich änderndes Magnetfeld in dem Parkplatz zu erzeugen. Wenn die sekundäre und primäre Spule 20, 10 einander nicht genau gegenüberliegen, unterscheiden sich Abstände Ra, Rb, Rc zwischen den drei Magnetsensoren 50a, 50b, 50c und dem Mittelpunkt der Sekundärspule 20, woraus resultiert, daß sich die durch diese Sensoren 50 detektierten Magnetfeldintensitäten auch unterscheiden.
Die unterschiedlichen Detektionsresultate der Sensoren 50 werden in der Hauptsteuervorrichtung 12, wie unten beschrieben, verglichen und die Spulenbewegungsvorrichtung 30 wird basierend auf dem Vergleichsresultat angetrieben.
Zuerst werden für eine Korrektur der Verschiebung der Spulen 10, 20 entlang der X-Richtung die Detektionsresultate der Magnetsensoren 50b, 50c, welche entlang der X-Richtung angeordnet sind, verglichen. Die Sekundärspule 10 wird durch die X-Achsen-Antriebseinheit 31x zu dem Magnetsensor 50c bewegt, welcher die stärkere Magnetfeldintensität detektiert hat, bis die Detektionsresultate übereinstimmen. Wenn die primäre und sekundäre Spule 10, 20 auf derselben Linie parallel zu der Y-Richtung angeordnet sind, wie dies in Fig. 11 gezeigt ist, d. h., daß keine Verschiebung entlang der X-Richtung vorliegt, sind die Magnetsensoren 50b, 50c im wesentlichen gleich beabstandet von der Sekundärspule 20 (Rb = Rc) und die X-Achsen-Antriebseinheit 31x stoppt.
Nachfolgend werden für eine Korrektur einer Verschiebung entlang der Y-Richtung die Detektionsresultate der Magnetsensoren 50b (kann auch 50c sein) und 50a verglichen und die Y-Achsen-Antriebseinheit 31y wird auf dieselbe Weise wie oben angetrieben. Dann werden, wie in Fig. 12 gezeigt, beide Sensoren im wesentlichen gleich beabstandet von der Sekundärspule 20 in einer Position, wo die primäre und sekundäre Spule 10, 20 einander genau gegenüberliegen, und die Y-Achsen-Antriebseinheit 31y stoppt.
Wenn die Hauptsteuereinrichtung 12 bestätigt, daß die Detektionsresultate der drei Sensoren 50 in dieser Position im wesentlichen gleich sind (die Primärspule 10 wird wiederum positioniert, wenn sich die Detektionsresultate wesentlich unterscheiden), wird der Motor 42 angetrieben, um den Pantographen 43 nach oben zu erstrecken, wie dies in Fig. 13 und 14 gezeigt ist, wobei die Schutzgehäuse von beiden Spulen 10, 20 in Kontakt gebracht werden. An dieser Stufe wird ein Stromwert des Motors 42 zu der Hauptsteuereinrichtung 12 rückgeführt, um zu verhindern, daß die Spulen 10, 20 zwangsweise gegeneinander gedrückt werden. Darüber hinaus wird bei einer Bestätigung des Kontakts der Spulen 10, 20 durch das Feedback bzw. die Rückführung des Stromwerts die Primärspule 10 erregt. In dem Fahrzeug E bestätigt die Aufladeschaltung 22 die Vervollständigung der Aufladevorbereitung basierend auf der Spannung, welche in der Sekundärspule 20 durch das Magnetfeld der Primärspule 10 erzeugt wird, und eine Erregung der Sekundärspule 20 wird gestoppt bzw. unterbrochen, um die Batterie 21 aufzuladen.
Nach Beendigung des Aufladens der Batterie 21 wird die Sekundärspule 20 wieder erregt, um ein Magnetfeld zu erzeugen. In der Primärspule 10 wird die resultierende Änderung des Magnetfelds durch die Magnetsensoren 50 detektiert. Dann wird die Erregung gestoppt bzw. unterbrochen und die Primärspule 10 wird abgesenkt. Derart ist das Beladen eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs E abgeschlossen bzw. beendet.
Wenn ein anderes elektrisch betriebenes Fahrzeug E nachfolgend in dem Parkplatz geparkt wird, wird das Aufladen durch ein elektromagnetisches Koppeln der primären und sekundären Spule 10, 20 auf dieselbe Weise durchgeführt. Da die Magnetsensoren 50 die Position der Sekundärspule 20 detektieren, kann jedes elektrisch betriebene Fahrzeug ohne Aufwand gehandhabt werden. Daher kann beispielsweise ein unbeaufsichtigter Parkplatz für ein Aufladen von elektrisch betriebenen Fahrzeugen betrieben werden.
Dieses weitere Verbindungssystem, welches nicht durch die Ansprüche umfaßt ist, ist ein System, welches einen selbstangetriebenen Wagen 60, welcher eine Primärspule trägt, als Spulenbewegungsmittel einsetzt bzw. anwendet, um die Primärspule zu einer Position zu führen, wo sie elektromagnetisch mit einer Sekundärspule zu koppeln ist. Nachfolgend wird der Inhalt dieses Verbindungssystems unter Bezugnahme auf Fig. 15 bis 25 beschrieben.
Fig. 15 zeigt ein elektrisch betriebenes Fahrzeug E, welches in einen mit dem obigen System ausgestatteten Parkplatz fährt.
Auf dem Boden des Parkplatzes wartet der selbstangetriebene Wagen 60, welcher mit einer Ausrüstung 11 einer externen Leistungszufuhr verbunden ist, in einem Standby- bzw. Wartezustand. Der Wagen 60 weist vorzugsweise vier Räder an dem Boden eines flachen, kastenartigen Wagenkörpers 61 auf und kann auf dem Boden des Parkplatzes fahren. Die vier Räder beinhalten größere Vorderräder 62 und kleinere Hinterräder 63, wie dies in Fig. 16 und 17 gezeigt ist. Wie in Fig. 18 gezeigt, sind Motoren 64 mit den Vorderrädern 62 über Untersetzungsgetriebe 64a verbunden, so daß die Vorderräder 62 getrennt angetrieben werden können, und Schwenkrollen werden als Hinterräder 63 verwendet, so daß die Fahr- bzw. Laufrichtung frei geändert werden kann. Dementsprechend bewegt sich der Wagen 60 linear, wenn das linke und rechte Vorderrad 62 gleichmäßig angetrieben wird, während er seine Richtung ändert, wenn die Vorderräder 62 unterschiedlich angetrieben werden.
Wie in Fig. 19 gezeigt, ist eine Öffnung 65 in der oberen Oberfläche des Wagenkörpers 61 ausgebildet. Eine Primärspule 10 ist in der Öffnung 65 vorgesehen und drei Magnetsensoren 50 sind gleichmäßig um die Öffnung 65 beabstandet. Wie in Fig. 17 gezeigt, sind die Primärspule 10 und die Magnetsensoren 50 symmetrisch relativ zu einer Mittellinie (M in Fig. 17) entlang der Breitenrichtung der Räder angeordnet und einer der drei Magnetsensoren 50 (Magnetsensor 50a) ist auf der Mittellinie M an der Vorderseite des Wagenkörpers 61 angeordnet. Ähnlich zu dem Verbindungssystem, welches unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 14 beschrieben wurde, sind ein Pantograph 43 oder dgl. und ein Antriebsmotor 42 hiefür in dem Wagenkörper 61 vorgesehen, um die Primärspule 10 nach oben und unten zu bewegen.
Energie- bzw. Leistungsübertragungsleitungen oder Signalleitungen der oben erwähnten Motoren 64, des Motors 42 und der Primärspule 10 sind an der rückwärtigen Oberfläche des Wagenkörpers 61 gebündelt und mit der Ausrüstung 11 der externen Leistungsversorgung verbunden.
Da die andere Konstruktion ähnlich zu derjenigen des Verbindungssystems ist, welches unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 14 beschrieben wurde, wird keine Beschreibung hiefür gegeben, indem dieselben Teile durch dieselben Bezugszeichen identifiziert werden, um eine Wiederholung zu vermeiden. Nachfolgend wird der Betrieb des Aufladesystems beschrieben.
Das Fahrzeug E wird in den Parkplatz gefahren und in einer geeigneten Position vor oder in der Nähe des Wagens 60 geparkt, welches auf dem Boden wartet (Fig. 20, 23). Die Sekundärspule 20 wird in einen eine Beladung vorbereitenden Zustand durch eine Betätigungseinheit des Fahrzeugs E umgeschaltet, um ein sich änderndes Magnetfeld zu erzeugen, welches für die Positionsdetektion verwendet wird.
Dann erstreckt sich das Magnetfeld zu den drei Magnetsensoren 50, welche an dem Wagen 60 vorgesehen sind, und die Intensität davon wird durch die Sensoren 50 detektiert. Die Detektionsresultate der Sensoren 50 werden durch eine Hauptsteuereinrichtung 12 wie folgt verglichen und eine Spulenbewegungsvorrichtung 30 wird in Übereinstimmung mit dem Vergleichsresultat angetrieben.
Zuerst werden, um eine Richtung relativ zu der Sekundärspule 20 oder zu dem Kraftfahrzeug E zu bestimmen, in welcher das Fahrzeug 60 vorbewegt wird, die Detektionsresultate der zwei Magnetsensoren 50b, 50c, welche an dem rückwärtigen Teil der Wagenkarosserie 61 angeordnet sind, verglichen (50b, 50c beziehen sich auf die Magnetsensoren, welche im Uhrzeigersinn von dem Magnetsensor 50a angeordnet sind). Das Vorderrad 62 als ein Antriebsrad der Seite, wo der Magnetsensor 50b, welcher die schwächere Magnetfeldintensität detektiert hat, vorgesehen ist, wird nach vorne angetrieben, bis die Intensitätsabweichung null wird, d. h. die Magnetsensoren 50b, 50c im wesentlichen gleiche magnetische Intensitäten detektieren. Als ein Resultat stoppt, wie in Fig. 21 gezeigt, der Wagen 60, welcher zu der Sekundärspule 20 gerichtet ist.
Nachfolgend werden die Detektionsresultate des Magnetsensors 50a und des Magnetsensors 50b (kann auch 50c sein) an der rückwärtigen Seite der Wagenkarosserie 61 verglichen und das linke und rechte Vorderrad 62 werden nach vorne angetrieben, bis beide Detektionsresultate übereinstimmen, wodurch der Wagen 60 nach vorne gefahren wird. Als ein Resultat stoppt, wie in Fig. 22 und 24 gezeigt, der Wagen 60 in einer Position, wo die primäre und sekundäre Spule 10, 20 einander gegenüberliegen.
In dieser Position wird der Pantograph 43 ausgedehnt bzw. ausgefahren, um die Schutzgehäuse von beiden Spulen 10, 20 im wesentlichen in Kontakt (25) zu bringen, und das Laden bzw. Aufladen, wie oben erwähnt, wird durchgeführt. Bei einer Vervollständigung bzw. nach einem Abschluß des Aufladens werden die Antriebsmotoren 64 in einer Reihenfolge entgegengesetzt zu der oben erwähnten angetrieben, um den Wagen 60 zu seiner Standby-Position zu bringen. Wenn ein anderes elektrisch betriebenes Fahrzeug E nachfolgend in dem Parkplatz geparkt wird, wird das Aufladen durch ein elektromagnetisches Koppeln der primären und sekundären Spule 10, 20 auf dieselbe Weise durchgeführt.
In diesem Verbindungssystem ist es ausreichend, das Kraftfahrzeug E vor dem Wagen 60 zu parken, und es ist daher ein Parken nicht sehr beschränkt. Dementsprechend kann das Fahrzeug E leicht geparkt werden. Darüber hinaus nimmt, da der Wagen 60 zu seiner Standby-Position bewegt werden kann, wenn ein Beladen nicht durchgeführt wird, die Beladevorrichtung nicht einen großen Raum ein. Darüber hinaus kann dieses System in bereits bestehenden Parkplatzanlagen ohne eine Neukonstruktion bzw. Abänderung in großem Maßstab erfolgen.
Darüber hinaus kann das Folgende berücksichtigt bzw. in Betracht gezogen werden:

(1) Spulenpositions-Detektionsmittel

Obwohl die Spulenpositions-Detektionsmittel bzw. -einrichtungen die Position der Spule unter Verwendung der Magnetsensoren in den vorangehenden Verbindungssystemen detektieren, kann es beispielsweise so sein, daß eine Lichtquelle an der Sekundärspule vorgesehen ist, während eine Vielzahl von Fotodetektoren an der Primärspule vorgesehen ist, um die Position der Sekundärspule zu detektieren. Alternativ kann eine Funkwellen- bzw. Radiowellen-Übertragungsquelle an der Sekundärspule vorgesehen sein und die Position der Spule kann darauf basierend detektiert werden. Wenn die Spulenpositions-Detektionsmittel, welche ein Magnetfeld nutzen, verwendet werden, kann jedoch ein Magnetfeld, welches für die Positionsdetektion verwendet wird, unter Verwendung einer Spule erzeugt werden, welche für das Aufladen verwendet wird. Dementsprechend ist es nicht notwendig, zusätzlich eine Lichtquelle oder eine Funkwellen-Übertragungsquelle zur Verfügung zu stellen, wobei dies zu reduzierten Produktionskosten führt.
Wie unten beschrieben, muß eine Vielzahl von Magnetsensoren nicht notwendig sein, sondern es kann ein einzelner Magnetsensor fähig sein, die Primärspule zu der Position zu führen, wo sie mit der Sekundärspule zu koppeln ist. Mit anderen Worten ist die Magnetfeldintensität, welche durch den Magnetsensor detektiert werden, umgekehrt proportional zu dem Abstand zu der Sekundärspule. Dementsprechend wird die Primärspule experimentell bzw. versuchsweise in einer vorbestimmten Richtung um einen vorbestimmten Abstand bzw. Weg bewegt. Die Primärspule wird in der entgegengesetzten Richtung bewegt, wenn die Magnetfeldintensität, welche durch den Magnetsensor detektiert wird, schwächer wird, während sie weiter in derselben Richtung bewegt wird, wenn sie stärker wird, wodurch die Magnetfeldintensität konstant stärker gemacht wird. Nachfolgend wird die Primärspule versuchsweise in einer Richtung insbesondere gedreht um etwa 90º bewegt, um eine Richtung zu finden, in welcher die Magnetfeldintensität stärker wird. Wenn der obige Vorgang wiederholt wird, nähert sich die Primärspule der Sekundärspule entlang eines Zickzack-Wegs an und erreicht dementsprechend die Position, wo sie mit der Sekundärspule zu koppeln ist.
Darüber hinaus ermöglicht die folgende Anordnung die Verwendung der Primärspule als einen Magnetsensor für die Positionsdetektion. Mit anderen Worten wird, wo das Fahrzeug geparkt wird, die Sekundärspule mit einer bestimmten Frequenz erregt, um ein magnetisches Wechselfeld für die Positionsdetektion zu erzeugen. Dieses Magnetfeld erstreckt sich zu der Primärspule, wodurch eine elektromotorische Kraft derselben Frequenz in der Primärspule induziert wird. Die Intensität dieser elektromotorischen Kraft ist umgekehrt proportional zu dem Abstand zwischen der Primär- und Sekundärspule. Dementsprechend kann durch Messung der elektromotorischen Kraft, welche in der Primärspule induziert wird, die Intensität des Magnetfelds, welches durch die Sekundärspule erzeugt wird, gemessen werden und es kann daher der Abstand zu der Sekundärspule gemessen werden.
Darüber hinaus macht es die folgende Anordnung unnotwendig, ein sich änderndes Magnetfeld für die Positionsdetektion zu erzeugen. Wo das Fahrzeug geparkt wird, wird die Sekundärspule mit einer bestimmten Frequenz erregt. Dann koppelt ein magnetischer Fluß von der Primärspule mit der Sekundärspule, wodurch eine induzierte, elektromotorische Kraft in der Sekundärspule erzeugt wird. An dieser Stufe fließt, wenn eine geeignete Last mit der Sekundärspule verbunden ist, ein Strom durch die Sekundärspule und auch durch die Primärspule durch die Wirkung einer gegenseitigen Induktion. Eine Phasendifferenz zwischen dem Laststrom an der Primärspule und der Erregungsspannung unterscheidet sich in Abhängigkeit von dem Ausmaß einer Verbindung bzw. Kopplung von beiden Spulen, d. h. dem Abstand zwischen beiden Spulen. Je kürzer der Abstand zwischen den Spulen ist, umso höher ist das Ausmaß einer elektrischen Verbindung bzw. Kopplung, d. h. die Phasendifferenz zwischen dem Laststrom an der Primärspule und der Erregungsspannung der Primärspule wird kleiner. Daher kann der Abstand zwischen den Spulen durch ein Messen der obigen Phasendifferenz gemessen werden.

(2) Spulenbewegungsmittel

Anstelle der oben erwähnten Spulenbewegungsmittel bzw. -einrichtungen kann beispielsweise ein Manipulator 70, welcher zwei oder mehr bewegbare Glieder bzw. Elemente und zwei oder mehr Antriebswellenmittel aufweist, wie in Fig. 26, verwendet werden, und die Primärspule 10 und die Magnetsensoren 50 können an seinem vorderen Ende vorgesehen sein. Derartige Spulenbewegungsmittel können elektrisch betriebene Fahrzeuge E handhaben, in welchen die Sekundärspule an einer Seitenoberfläche oder der Deckenoberfläche davon vorgesehen ist, indem die Montageposition des Manipulators 70 geändert wird. Darüber hinaus kann, selbst wenn die Anzahl von Antriebswellen des Manipulators 70 selbst erhöht wird, dem Obigen ohne Änderung der Montageposition Rechnung getragen werden.
Spulenbewegungsmittel können (nicht gezeigt) mit einem teleskopischen Arm versehen sein, welcher insbesondere rotierbar an einem Ende gegenüberliegend einem Ende abgestützt ist, wo die Primärspule montiert ist. Die Spulenbewegungsmittel können weiters einen rotierbaren Arm umfassen, welcher rotierbar oder schwenkbar an dem Ende montiert bzw. angeordnet ist, wo die Primärspule montiert ist.
Die Spulenbewegungsmittel müssen nicht notwendigerweise so konstruiert sein, daß sie nur die Primärspule 10 bewegen. Beispielsweise kann, wie in Fig. 27 gezeigt, ein schwenkbarer Hebel 80 als Spulenbewegungsmittel an der Sekundärspule des Fahrzeugs E vorgesehen sein, so daß die Primärspule 10 bewegt wird, während die Sekundärspule 20 bewegt wird. Darüber hinaus kann eine große Verschiebung zwischen den Spulenbewegungsmitteln des Fahrzeugs E korrigiert werden und ein Feinpositionieren kann durch die Spulenbewegungsmittel durchgeführt werden, welche an dem Parkplatz vorgesehen sind.

(3) Regel- bzw. Steuermittel

Die oben erwähnten Regel- bzw. Steuermittel regeln bzw. steuern die Spulenbewegungsmittel in zwei Stufen (Verschiebung entlang von X- und Y-Richtungen in dem Verbindungssystem, welches unter Bezugnahme auf Fig. 1-14 beschrieben wurde, und Orientierung und Abstand in dem Verbindungssystem, welches unter Bezugnahme auf Fig. 15-25 beschrieben wurde) durch Vergleichen der Detektionsresultate von jeweils zwei der drei Sensoren. Die Regel- bzw. Steuermittel können jedoch eine kontinuierliche Regelung durch ein Vergleichen der Detektionsresultate der drei Sensoren gleichzeitig ohne Vergleichen in zwei Stufen durchführen oder können eine kürzeste Route zu einer Zielposition basierend auf den Detektionsresultaten berechnen, welche variieren, wenn sich die Sensoren bewegen, um die primäre und sekundäre Spule zu positionieren.
Nachfolgend wird ein weiteres Verbindungssystem, welches nicht durch die Ansprüche umfaßt ist, unter Bezugnahme auf Fig. 28 bis 32 beschreiben.
Fig. 28 zeigt ein elektrisch betriebenes Fahrzeug E, welches mit einer Primärspule 20 versehen ist, welches sich in einen Parkplatz bewegt, welcher mit einer Sekundärspule 10 ausgerüstet ist.
Das Fahrzeug E beinhaltet als eine Hauptleistungsquelle eine Last und/oder eine Batterie 21, welche eine Auflade- oder Speichervorrichtung für eine Antriebsquelle ist. Bei einem Erhalt von Leistung, welche von der Batterie 21 zugeführt wird, funktionieren ein Motor zum Antreiben des Fahrzeugs und eine Vielzahl von elektrischen Vorrichtungen. Eine Sekundärspule 20 ist mit der Batterie 21 über eine Aufladeschaltung 22 verbunden und die Batterie 21 wird durch ein Gleichrichten eines Wechselstroms, welcher durch die Sekundärspule 20 induziert wird, aufgeladen.
Die Sekundärspule 20 liegt vorzugsweise in der Form einer flachen Platte vor, welche beispielsweise durch ein Wickeln eines Drahts um einen magnetischen Kern aus Ferrit gebildet ist, und wird in einem Schutzgehäuse, beispielsweise aus einem synthetischen Harz, aufgenommen. Die Sekundärspule 20 ist insbesondere an einem Bodenabschnitt der Fahrzeugkarosserie montiert, wobei die Längsachse des Magnetkerns im wesentlichen entlang der vertikalen Richtung angeordnet ist, um zu dem Boden bzw. Grund gerichtet zu sein.
Andererseits ist der Parkplatz mit einer externen Leistungsquelleneinheit 11 ausgestattet, welche für das externe Aufladen verwendet wird, und eine Primärspuleneinheit 10, welche mit dieser externen Leistungsquelleneinheit 11 verbunden ist, ist in dem Boden des Parkplatzes installiert. Wie in Fig. 31 gezeigt, beinhaltet die Primärspuleneinheit die Primärspule 10, welche in der Form einer flachen Platte vorliegt, welche beispielsweise durch ein Wickeln eines Drahts um einen Magnetkern aus Ferrit gebildet wird, und in einem Schutzgehäuse aufgenommen ist. Die Primärspule 10 wird an dem vorderen Ende einer Antriebswelle 141 eines Luftzylinders 140 abgestützt bzw. getragen, wobei die Längsachse ihres Magnetkerns entlang der vertikalen Richtung verläuft. Dieser Luftzylinder 140 ist in einer Vertiefung bzw. Ausnehmung C eingebettet, welche in dem Boden des Parkplatzes ausgebildet ist, so daß nur die Primärspule 10 aus dem Boden vorragt. Dem Luftzylinder 140 wird Druckluft von einem Kompressor 143 über ein elektromagnetisches Ventil 142 zugeführt. Durch ein Öffnen und Schließen des elektromagnetischen Ventils 142 unter Verwendung eines Bedienungspults 112, welches in der externen Leistungsquelleneinheit 11 vorgesehen ist, wird die Antriebswelle 141 entlang einer Erstreckungsrichtung des Luftzylinders 140, beispielsweise im wesentlichen nach oben und unten angetrieben. Wenn die Antriebswelle 141 nach unten angetrieben wird, ist die Primärspule 10 auf einer Höhe angeordnet, wo sie nicht mit dem Boden des Fahrzeugs E zusammenstößt oder es unwahrscheinlich ist, daß sie zusammenstößt. Wenn die angetriebene Welle 141 nach oben angetrieben wird, werden die Schutzgehäuse der Spulen 10, 20 im wesentlichen in Kontakt gebracht, wodurch beträchtlich ein Ausmaß bzw. Grad einer elektrischen Verbindung bzw. Kopplung der Spulen 10, 20 erhöht wird. Da Druckluft zu dem Luftzylinder 140 weiter zugeführt wird, während sich die Spulen 10, 20 in Kontakt miteinander befinden, werden die Spülen 10, 20 gegeneinander gedrückt. Die Antriebskraft des Zylinders 140 ist so eingestellt, daß nicht eine übermäßig große Kraft auf die Spulen 10, 20 ausgeübt wird. Alternativ können Verriegelungsmittel für ein Verriegeln des Luftzylinders 140 in seiner ausgefahrenen bzw. erstreckten Position vorgesehen sein.
Als nächstes wird beschrieben, wie das elektrische Fahrzeug E in diesem Verbindungssystem aufgeladen wird.
Wenn das Fahrzeug E in den Parkplatz bewegt wird, wird die Antriebswelle 141 des Luftzylinders 140 zu ihrer zurückgezogenen oder Standby-Position bewegt, beispielsweise im wesentlichen abgesenkt, so daß die Primärspule 10 nicht mit dem Boden des elektrischen Fahrzeugs E zusammentrifft, wie dies in Fig. 28 und 30 gezeigt ist. Als nächstes wird das Fahrzeug E in einer Auflade- bzw. Beladeposition geparkt und die Sekundärspule 20, welche an dem Boden des Fahrzeugs E vorgesehen ist, wird in eine Position im wesentlichen oberhalb der Primärspule 10 gebracht, welche in dem Boden des Parkplatzes installiert ist. Da der Boden des Fahrzeugs E (abhängig von dem Typ des Fahrzeugs E) konstant bei einer bestimmten Höhe von dem Boden des Parkplatzes angeordnet ist, wird bewirkt, daß sich die Spulen 10, 20 in einem vorbestimmten Abstand voneinander nur durch ein Parken des Fahrzeugs E gegenüberliegen, so daß die Primärspule 10 zwischen den Rädern des Fahrzeugs E angeordnet ist. Mit anderen Worten besteht keine Wahrscheinlichkeit, daß das Beladen bzw. Aufladen nicht durchgeführt werden kann, da das Fahrzeug geparkt ist, wobei die Spulen 10, 20 voreinander beabstandet sind, da befürchtet wird, daß die Spulen in Kontakt miteinander gelangen. Da sich die Längsachsen der Magnetkerne der entsprechenden Spulen 10, 20 im wesentlichen entlang der vertikalen Richtung erstrecken und der Boden des Fahrzeugs E im wesentlichen parallel zum Boden des Parkplatzes liegt, sind die Längsachsen der Magnetkerne der Spulen 10, 20 nicht geneigt bzw. schräg zueinander gerichtet, unabhängig davon, in welcher Richtung das Fahrzeug E orientiert ist. Mit anderen Worten kann das Fahrzeug E leicht für das Aufladen durch ein Festlegen eines Abstands zwischen den Spulen 10, 20 und der Orientierung davon unabhängig davon geparkt werden, wie das Fahrzeug E geparkt ist.
Nachdem das Fahrzeug E in einer bestimmten Position geparkt wurde, wird die Primärspuleneinheit durch das Betätigungspult 112 betätigt, welches an der externen Leistungsquelleneinheit 11 vorgesehen ist, um die Primärspule 10 durch den Luftzylinder 140 zu bewegen oder zu verschieben. Dann werden, wie in Fig. 31 und 32 gezeigt, die Sekundärspule 20 und die Primärspule 10 gehalten, wobei sich die Schutzgehäuse derselben in Kontakt miteinander befinden. Da der obige Vorgang unterhalb der Karosserie des Fahrzeugs E durchgeführt wird, gelangt ein Hindernis oder dgl. nicht zwischen die in Kontakt miteinander gehaltenen Spulen.
Nachdem die Spulen 10, 20 im wesentlichen in Kontakt zueinander gerichtet sind, wird die externe Leistungsguelleneinheit 11 betätigt, um die Primärspule 10 zu erregen. Dann wird eine Spannung in der Sekundärspule 20 durch elektromagnetische Induktion erzeugt und die Belade- bzw. Ladeschaltung 22 lädt die Batterie 21 des Fahrzeugs E. Wenn die Batterie 21 bis zu einem bestimmten Ausmaß aufgeladen ist, wird die Erregung der Primärspule 10 unterbrochen und die Primärspule 10 wird abgesenkt, wodurch das Aufladen abgeschlossen wird.
Obwohl die Spulenbewegungsmittel aus einem luftbetätigten Zylinder in diesem Verbindungssystem bestehen, können sie einen Hebemechanismus, wie beispielsweise einen Parallelogrammlenkermechanismus 144, wie in Fig. 33 gezeigt, oder einen Pantographenmechanismus 146 aufweisen, wie in Fig. 34 gezeigt, welcher durch einen Motor 145 oder 147 angetrieben wird. Die Spulenbewegungsmittel, beinhaltend den Parallelogrammlenkermechanismus 144 und den Pantographenmechanismus 146, können eine geringere Höhe im Vergleich zu den Zylindertyp-Spulenbewegungsmitteln aufweisen.
Obwohl die Zufuhr von Druckluft weitergeführt bzw. fortgesetzt wird, während die Spulen 10, 20 in Kontakt miteinander in diesem Verbindungssystem gehalten werden, müssen die Spulen 10, 20 nicht notwendigerweise gegeneinander gedrückt bzw. gepreßt werden, nachdem sie im wesentlichen in Kontakt miteinander gebracht wurden. Beispielsweise kann ein Drucksensor oder dgl. an der Primärspule 10 vorgesehen sein, um den Kontakt der Spulen 10, 20 zu detektieren, und die Erstreckung bzw. das Ausfahren, insbesondere im wesentlichen die Aufwärtsbewegung, der Primärspule 10 wird in einer Position eines wesentlichen Kontakts unterbrochen. In einem derartigen Fall kann die Detektion des Kontakts der Spulen 10, 20 die automatische Aktivierung der externen Leistungsquelleneinheit 11 für das automatische Aufladen auslösen oder starten.
Dieses Verbindungssystem, welches nicht durch die Ansprüche umfaßt ist, bezieht sich auf ein Beladesystem für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug, welches mit Parkpositions-Detektionsmitteln bzw. -einrichtungen zum Detektieren versehen ist, daß ein elektrisch betriebenes Fahrzeug E in einer Beladeposition geparkt wurde. Nachfolgend werden die Inhalte dieses Verbindungssystems unter Bezugnahme auf Fig. 35 bis 38 beschrieben.
Eine Primärspule 10 ähnlich zu derjenigen in dem Verbindungssystem, welches unter Bezugnahme auf Fig. 28 bis 32 beschrieben wurde, ist in dem Boden eines Parkplatzes installiert und ein Kontaktdrucksensor 150 zum Detektieren eines Kontakts oder einer Last, welche von oben wirkt, ist in einer Vertiefung bzw. Ausnehmung angeordnet, welche vor der Primärspule 10 ausgebildet ist (linke Seite in Fig. 36). Der Drucksensor 150 ist so angeordnet, um unmittelbar unterhalb von Vorderrädern angeordnet zu sein, wenn das Fahrzeug E derart geparkt ist, daß die Primär- und Sekundärspule 10, 20 zueinander gerichtet sind. Mit anderen Worten bildet der Drucksensor 150 die Parkpositions-Detektionsmittel für ein Detektieren, ob das Fahrzeug E ordnungsgemäß in einer Aufladeposition geparkt ist.
Eine Signalleitung, welche sich von dem Drucksensor 150 erstreckt, ist mit einer Hauptsteuereinrichtung 113 verbunden, welche in einer externen Leistungsquelleneinheit 11 vorgesehen ist, wie dies in einem Blockdiagramm von Fig. 36 gezeigt ist. In Übereinstimmung mit einem Sensorsignal von dem Drucksensor 150 werden eine ein elektromagnetisches Ventil öffnende Schaltung 114 zum Betätigen eines Luftzylinders 140 und eine Primärleistungsversorgungsschaltung 115 zum Erregen der Primärspule 10 geregelt bzw. gesteuert. Signalisier- oder Anzeigemittel, beispielsweise eine Lampe 51, sind an der externen Leistungsguelleneinheit 11 vorgesehen, um einem Fahrer mitzuteilen, daß sich das Fahrzeug E in einer ordnungsgemäßen Aufladeposition befindet, wenn der Drucksensor 150 eine Last detektiert. Die Lampe 151 wird durch die Hauptregel- bzw. -steuereinrichtung 113 geregelt bzw. gesteuert, um in Antwort auf den Drucksensor 150 einzuschalten. Hier kann ein Summer oder dgl. anstelle der Lampe 151 verwendet werden.
Da die andere Konstruktion ähnlich zu dem Verbindungssystem ist, welches unter Bezugnahme auf Fig. 28 bis 32 beschrieben wurde, wird keine wiederholende Beschreibung dafür gegeben, indem dieselben Elemente durch dieselben Bezugszeichen identifiziert sind. Der Betrieb dieses Aufladesystems wird nachfolgend beschrieben.
Das Fahrzeug E wird in dem Parkplatz geparkt. Wenn das Fahrzeug E die ordnungsgemäße Aufladeposition erreicht, sind die Vorderräder des Fahrzeugs E auf dem Drucksensor 150 positioniert. Dementsprechend wirkt eine große Last auf den Drucksensor 150 und ein Sensorsignal wird an die Hauptsteuereinrichtung 113 gesandt. Bei dem Erhalt des Sensorsignals setzt die Hauptsteuereinrichtung 113 ein Flag, welches beispielsweise einen eine Beladung erlaubenden Zustand anzeigt, wodurch eine Serie von Vorgängen für das Aufladen, wie beispielsweise das Antreiben des Luftzylinders 140 und das Erregen der Spule 10, wie oben beschrieben, ermöglicht wird. Wenn die Vorderräder des Fahrzeugs E nicht den Drucksensor 150 erreichen oder diesen passieren, wird kein Sensorsignal von dem Drucksensor 150 ausgesandt, woraus resultiert, daß die Hauptsteuereinrichtung 113 feststellt, daß sich das Fahrzeug E nicht in der vorbestimmten Aufladeposition befindet, und das Aufladen wird nicht durchgeführt. Es besteht daher keine Wahrscheinlichkeit, daß das Aufladen gestartet wird, während die Spulen 10, 20 voneinander verschoben bzw. versetzt sind.
Obwohl die Parkpositions-Detektionsmittel gemäß diesem Verbindungssystem derart sind, daß die Vorderräder des Fahrzeugs E auf dem Drucksensor 150 angeordnet sind, können sie die Parkposition detektieren, indem eine Stoßstange des Fahrzeugs E in Kontakt mit einem Grenzschalter oder einem Annäherungsschalter gebracht wird. Darüber hinaus können ein Induktionssensor oder ein Infrarotsensor oder ein Radarsensor oder ähnliche kontaktlose Sensoren vorgesehen sein, um zu detektieren, ob ein Fahrzeug E eine vorbestimmte oder vorbestimmbare Position erreicht hat. Darüber hinaus können bei den Parkpositions-Detektionsmitteln, welche den Drucksensor beinhalten, Vorsprünge bzw. Fortsätze 152 an dem Umfang der Vertiefung vorgesehen sein, wie dies in Fig. 37 gezeigt ist, oder ein abgeschrägter Abschnitt X kann an dem Umfang einer Vertiefung Y zur Aufnahme des Drucksensors 150 ausgebildet sein, wie dies in Fig. 38 gezeigt ist. Weiters kann, wie in Fig. 39 gezeigt, ein Anschlag 153 auf dem Parkplatz vorgesehen sein und der Drucksensor 150 kann auf einer Seitenoberfläche des Anschlags 153 vorgesehen sein, so daß das Rad damit in Kontakt gelangt. Mit den Parkpositions-Detektionsmitteln, wie in Fig. 37 bis 39 gezeigt, kann ein Fahrer von einer Vibration, welche von Reifen übertragen wird, feststellen bzw. erfühlen, daß das Fahrzeug die ordnungsgemäße Aufladeposition erreicht hat.
Dieses Verbindungssystem, welches nicht durch die Ansprüche umfaßt ist, bezieht sich auf ein Aufladesystem für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug, welches ein elektrisch betriebenes Fahrzeug zu einer Aufladeposition durch eine Radführung führt. Nachfolgend werden die Inhalte dieses Verbindungssystems unter Bezugnahme auf Fig. 40 bis 42 beschrieben.
Fig. 40 ist eine perspektivische Ansicht, welche ein elektrisch betriebenes Fahrzeug E zeigt, welches in einen Parkplatz vorbewegt wird, welcher mit einer Radführung 160 ausgestattet bzw. ausgerüstet ist. Die Radführung 160 beinhaltet zwei vorragende, vorzugsweise aufragende, im wesentlichen L-förmige Schienen, welche symmetrisch auf dem Boden des Parkplatzes angeordnet sind, wobei ihre längeren Seiten 160a in im wesentlichen parallelen Richtungen ausgerichtet bzw. zueinander gerichtet sind. Die längeren Seiten 160a sind so beabstandet, um einpassend zwischen den linken und rechten Rädern des Fahrzeugs E angeordnet zu sein, und weisen ihre vorderen Enden gebogen auf, so daß ein Abstand dazwischen zu den vorderen Enden abnimmt. Kürzere Seiten 160b erstrecken sich in gegenüberliegenden Richtungen oder nach auswärts von den längeren Seiten 160a und weisen eine derartige Länge auf, daß die Vorderräder des Fahrzeugs E in Kontakt damit gelangen können. Dementsprechend stoppt, wenn das Fahrzeug E in den Parkplatz gefahren wird, wobei die längeren Seiten 160a zwischen den linken und rechten Rädern angeordnet sind, es dort, wo die Vorderräder in Kontakt mit den kürzeren Seiten 160b gelangen. Genauer wird das Fahrzeug E geparkt, während seine Orientierung und Position durch die Radführung 150 bestimmt sind.
Die Primärspuleneinheit ist auf dem Boden zwischen den längeren Seiten 160a montiert. Wenn das Fahrzeug E entlang der Radführung 160 geparkt ist, gelangt die Sekundärspule 20 gegenüberliegend zu der Primärspule 10. Weiters ist ein Drucksensor 150 an jeder kürzeren Seite 160b vorgesehen, wo das entsprechende Vorderrad in Kontakt gelangt. Die Drucksensoren 150 detektieren, daß das Fahrzeug E entlang der Radführung 160 geparkt wurde, und ihre Detektionsresultate werden an eine Hauptsteuereinrichtung 113 gesandt, welche in einer externen Leistungsversorgungseinheit 11 vorgesehen ist.
Da die andere Konstruktion ähnlich zu dem Verbindungssystem ist, welches unter Bezugnahme auf Fig. 28 bis 39 beschrieben wurde, wird keine wiederholende Beschreibung dafür gegeben, wobei dieselben Elemente durch dieselben Bezugszeichen identifiziert sind. Der Betrieb dieses Aufladesystems wird nachfolgend beschrieben.
Wenn das Fahrzeug E in den Parkplatz gefahren wird, wobei sich die längeren Seiten 160a der Radführung 160 zwischen den linken und rechten Rädern befinden, wird es geführt, wobei seine Fortbewegungsrichtung durch die längeren Seiten 160a begrenzt bzw. beschränkt ist. Das Fahrzeug E kann nicht weiter vorwärts fahren, wenn die Vorderräder zu Positionen gelangen, wo sie sich in Kontakt mit den kürzeren Seiten 160b befinden, woraus resultiert, daß ein Fahrer erkennen kann, daß sich das Fahrzeug E in der Aufladeposition befindet. Wenn die Drucksensoren 150 durch die Vorderräder gedrückt werden, wird eine Lampe 151, welche an der externen Leistungsquelleneinheit 11 vorgesehen ist, eingeschaltet. Der Fahrer kann auch von dieser Lampe 151 erkennen, daß sich das Fahrzeug E in der Aufladeposition befindet. Wenn das Fahrzeug E in der Aufladeposition gestoppt wird, liegt die Sekundärspule 20 der Primärspule 10 gegenüber. Nachfolgend wird auf dieselbe Weise, wie dies in dem Verbindungssystem beschrieben wurde, welches unter Bezugnahme auf die Fig. 28 bis 34 beschrieben wurde, die Primärspule 10 zu einer Induktionsposition, beispielsweise im wesentlichen nach oben bewegt, um die Sekundärspule 20 zu kontaktieren, und eine Batterie des Fahrzeugs E wird in diesem Zustand aufgeladen.
Wie oben beschrieben, kann, sobald das Fahrzeug E zu der Radführung gebracht wird, das Fahrzeug leicht in der Aufladeposition unabhängig von der Einparktechnik des Fahrers geparkt werden.
Obwohl die Radführung und die Primärspule getrennt ausgebildet sind und so angeordnet sind, um einen bestimmten Positionszusammenhang in diesem Verbindungssystem aufzuweisen, können die Primärspule und die Radführung als eine einzige Einheit ausgebildet und in dem Parkplatz angeordnet werden. Darüber hinaus kann, obwohl die linken und rechten Räder des Fahrzeugs E in diesem Verbindungssystem geführt werden, das Fahrzeug E durch ein Beschränken der gegenüberliegenden Seitenoberfläche des Rads des Fahrzeugs E an einer Seite durch eine schmale bzw. enge, im wesentlichen U-förmige Radführung 161 geführt werden, wie dies in Fig. 41 gezeigt ist.
Darüber hinaus sind, wie in Fig. 42 gezeigt, zwei U-förmige Radführungen 161 im wesentlichen symmetrisch an den gegenüberliegenden Seiten der Primärspuleneinheit angeordnet, um eine Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs E in die Radführungen 161 zu erleichtern.
Diese Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf ein Aufladesystem für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug, welches den Typ eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs E, welches zu parken ist, durch eine Fahrzeugtyp-Unterscheidungsvorrichtung unterscheidet bzw. feststellt und automatisch die Positionen von Radführungen relativ zu derjenigen einer Primärspule 10 in Übereinstimmung mit dem unterschiedenen bzw. festgestellten Fahrzeugtyp einstellt, um das Fahrzeug zu einer geeigneten Aufladeposition zu führen. Nachfolgend wird diese Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 43 und 44 beschrieben.
Fig. 43 ist eine perspektivische Ansicht, welche ein elektrisch betriebenes Fahrzeug E zeigt, welches in einen Parkplatz gefahren wird, welcher mit einer Positionseinstellvorrichtung für ein Einstellen der Position von Radführungen 163 und derjenigen einer Primärspule 10 ausgerüstet ist.
Die Primärspule 10 ist in einer flachen, kastenartigen Basis 170 vorgesehen, welche auf dem Boden des Parkplatzes festgelegt ist, und ist zwischen einer Induktionsposition und einer Warte- oder Standby-Position vorzugsweise im wesentlichen nach oben und unten durch eine Hebevorrichtung bewegbar, welche in der Basis 170 vorgesehen ist. Die Hebevorrichtung kann durch einen Pantographenmechanismus konstruiert sein, wie dies in Fig. 34 gezeigt ist, und ist in der Basis 170 enthalten, wenn die Primärspule 10 abgesenkt ist.
Enge bzw. schmale, U-förmige Radführungen 163 sind so an den gegenüberliegenden Seitenoberflächen der Basis 170 angeordnet, um in derselben Richtung zu öffnen. Die Radführungen 163 wirken, um das Fahrzeug E zu einer vorbestimmten Parkposition durch ein Beschränken der inneren und äußeren Oberflächen der Räder auf dieselbe Weise wie die Radführungen 161, welche in Fig. 42 gezeigt sind, zu führen. Paare von Schiebe- bzw. Gleitvorrichtungen 171 (beispielsweise beinhaltend einen mit einer Absolut-Codiereinrichtung ausgestatteten Motor und eine Kugelumlaufspindel in Kombination) sind an den gegenüberliegenden Seiten in der Basis 170 vorgesehen. Antriebswellen 172 der Schiebevorrichtungen 171 ragen von den gegenüberliegenden Seitenoberflächen der Basis 170 vor, um mit den Radführungen 163 verbunden zu werden, so daß die Radführungen 163 entlang einer Breitenrichtung, d. h. einer Richtung unter einem von 0º und 180º verschiedenen Winkel, insbesondere im wesentlichen normal auf die Länge der Basis 170 oder die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs E gleitbar bzw. schiebbar sind. Im wesentlichen an dem geschlossenen Ende von jeder U-förmigen Radführung 163 ist eine Schiebevorrichtung 173 vorgesehen. Eine Antriebswelle 174 von jeder Schiebevorrichtung 173 ist mit einer Kontaktplatte 164 verbunden, so daß die Tiefe der Radführung 163 frei änderbar ist. Mit anderen Worten stellen die Schiebe- bzw. Gleitvorrichtungen 171, 173 die Positionseinstellvorrichtung für ein Ändern der relativen Positionen der Primärspule 10 und der Radführungen 164 dar. Mit den Schiebevorrichtungen 171, 173 kann das Fahrzeug E, welches mit der Sekundärspule 20 versehen ist, in jeder gewünschten Position relativ zu der Basis 170 angeordnet werden, welche mit der Primärspule 10 versehen ist. Nicht dargestellte Schwenkrollen sind an den Bodenoberflächen der Radführungen 163 vorgesehen, so daß keine starke Biegelast bzw. -beanspruchung auf die Antriebswellen 172 ausgeübt werden soll.
Andererseits beinhaltet die Fahrzeugtyp-Unterscheidungsvorrichtung einen Transmitter 180, welcher an dem Fahrzeug E montiert bzw. angeordnet ist, und einen Empfänger 181, welcher in dem Parkplatz installiert ist, und es wird beispielsweise eine Radio- oder Infrarotkommunikation betreffend den Fahrzeugtyp dazwischen durchgeführt. Der Empfänger 181 ist mit einer Hauptsteuereinrichtung 113 für ein zentrales Regeln bzw. Steuern dieses Aufladesystems über eine Kommunikations- bzw. Verbindungsregel- bzw. -steuereinrichtung 182 in der externen Leistungsquelleneinheit 11 verbunden.
Darüber hinaus ist, wie in Fig. 44 gezeigt, eine Speichervorrichtung 183 für ein Speichern der Positionszusammenhänge der Räder und der Sekundärspule für unterschiedliche Arten bzw. Typen von Fahrzeugen mit der Hauptsteuereinrichtung 113 verbunden. Der Positionszusammenhang entsprechend der erhaltenen Fahrzeugtyp-Information wird der Hauptsteuereinrichtung 113 zugeführt, welche wiederum die oben erwähnte Positionseinstellvorrichtung 113 antreibt, um die Radführungen 163 in Übereinstimmung mit jedem Fahrzeug E zu positionieren.
Da die andere Konstruktion ähnlich zu den Verbindungssystemen ist, welche unter Bezugnahme auf Fig. 28 bis 42 beschrieben wurden, wird keine wiederholte Beschreibung hiefür gegeben, wobei dieselben Elemente durch dieselben Bezugszeichen identifiziert werden. Der Betrieb dieses Aufladesystems wird nachfolgend beschrieben.
Wenn sich das Fahrzeug dem Parkplatz nähert, wird die Fahrzeugtyp-Information von dem Sender bzw. Transmitter 180 des Fahrzeugs E übertragen. Diese Fahrzeugtyp-Information wird durch den Empfänger 181 empfangen, welcher in dem Parkplatz installiert ist, und der Hauptsteuereinrichtung 113 zugeführt. Die Hauptsteuereinrichtung 113 greift auf die Speichervorrichtung 183 zu, um eine Information betreffend den Positionszusammenhang der Räder und der Sekundärspule für diesen Fahrzeugtyp zu lesen. Die Schiebevorrichtungen 171, 173 werden in Übereinstimmung mit dieser Positionszusammenhangsinformation angetrieben, um die Relativposition der Primärspule 10 relativ zu den Radführungen 163 mit dem Positionszusammenhang der Sekundärspule an dem Boden des Fahrzeugs relativ zu den Rädern in Übereinstimmung zu bringen. Der Abstand zwischen den Radführungen 163 wird auf den Abstand zwischen den linken und rechten Rädern des Fahrzeugs E eingestellt, wodurch eine Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs E zu der Aufladeposition ermöglicht wird. Wenn das Fahrzeug E zu der Position vorwärts bewegt wird, wo die Vorderräder in Kontakt mit den Kontaktplatten 164 an den geschlossenen Enden der Radführungen 163 gelangen, ist die Sekundärspule zu der Primärspule gerichtet. Nachfolgend wird eine Serie von Vorgängen für das Aufladen ähnlich zu denjenigen durchgeführt, welche in den Verbindungssystemen beschrieben wurden, welche unter Bezugnahme auf Fig. 28 bis 42 beschrieben wurden. Wenn ein elektrisch betriebenes Fahrzeug E eines anderen Typs zu dem Parkplatz gelangt, nachdem dieses Fahrzeug E diesen verläßt, wird der Positionszusammenhang der Radführungen und der Primärspule in Übereinstimmung mit diesem Fahrzeugtyp neuerlich eingestellt.
Dementsprechend erlaubt dieses Beladesystem das Aufladen für eine Vielzahl von Typen von elektrisch betriebenen Fahrzeugen bzw. Elektrofahrzeugen in demselben Parkplatz.
Obwohl die Fahrzeugtyp-Information der Regel- bzw. Steuereinrichtung über die Kommunikationsmittel in der beschriebenen Ausführungsform zugeführt wird, kann sie durch einen Eingabeapparat eingegeben werden, welcher in einer bestimmten Position des Parkplatzes installiert ist, oder sie kann von einen Datenübertragungsgerät übertragen werden, welches in einem Fahrzeug E vorgesehen ist und ein Speichermittel zum Speichern des Positionszusammenhangs der Sekundärspule 20 aufweist (relativ zu einer vorbestimmten oder vorbestimmbaren Position an oder bei dem Fahrzeug E). Beispielsweise kann, wenn Zahlboxen 190 für ein Einsammeln einer Aufladegebühr in dem Parkplatz installiert sind, wie dies in Fig. 45 gezeigt ist, die Fahrzeugtyp-Information durch eine numerische Tastatur 191 eingegeben werden, welche an jeder Bezahlungsbox 190 vorgesehen ist. Alternativ kann unter Verwendung einer Prepaid-Card bzw. Wertkarte oder dgl. die darin aufgenommene Fahrzeugtyp-Information eingegeben werden. In einem derartigen Fall können, wenn die Primärspule 10 bewegbar gemacht ist, während die Radführung 163 in dem Parkplatz fixiert ist, die primäre und sekundäre Spule 10, 20 verbindbar in Übereinstimmung mit der eingegebenen Fahrzeugtyp-Information positioniert werden, nachdem das Fahrzeug E ordnungsgemäß relativ zu der Radführung 163 geparkt wurde. Die Radführung 163 ist U-förmig und Antriebswellen 172 einer Schiebevorrichtung, welche in der Basis 170 vorgesehen ist, sind mit einer Seitenoberfläche verbunden. Darüber hinaus ist die Radführung 163 an dem Boden festgelegt und die Basis 170 ist mit Schwenkrollen an ihrem Boden ausgerüstet. Innerhalb der Basis 170 ist die Primärspuleneinheit, beinhaltend eine Hebevorrichtung, so abgestützt bzw. getragen, um durch die Schiebevorrichtung in einer Richtung normal auf die Betätigungsrichtung des oben erwähnten Luftzylinders positionierbar zu sein.
Die obige Konstruktion arbeitet wie folgt.
Das Fahrzeug E wird vorwärts bewegt, bis das Rad an einer Seite in Kontakt mit dem geschlossenen Ende der Radführung 163 gelangt, und parkt dort. Ein Drucksensor 150 detektiert diesen Kontakt und eine Lampe 151, welche in dem Bezahlungsgehäuse 190 vorgesehen ist, wird eingeschaltet, um den Fahrer von seiner Detektion zu informieren. Der Fahrer gibt seine gewünschte Auflademenge und den Fahrzeugtyp mit Hilfe der numerischen Tastatur 191 des Bezahlungsgehäuses 190 ein und zahlt die Auflade- und Parkgebühr. Anstelle der Eingabe durch die numerische Tastatur 191 kann der Fahrer die Fahrzeugtyp-Information durch eine Wertkarte eingeben und die Gebühr mit dieser zahlen. Nach der Beendigung eines Aufladens wird die Lampe 151 wieder eingeschaltet, um den Fahrer davon zu informieren. Darüber hinaus kann, wenn der Aufenthalt die Parkzeit überschreitet, der Fahrer durch ein blinkendes Einschalten der Lampe 151 gewarnt werden.
Da die andere Konstruktion ähnlich zu den Verbindungssystemen ist, welche unter Bezugnahme auf Fig. 28 bis 45 beschrieben sind, wird keine wiederholende Beschreibung hiefür gegeben, wobei dieselben Elemente durch dieselben Bezugszeichen identifiziert sind.
Dieses Verbindungssystem, welches nicht durch die Ansprüche umfaßt ist, bezieht sich auf ein Aufladesystem für ein Elektrofahrzeug, welches einen Positionszusammenhang der Räder eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs und einer Sekundärspule 20 durch eine Meßvorrichtung mißt und automatisch die Relativpositionen einer Radführung 163 und einer Primärspule 10 in Übereinstimmung mit dem Meßresultat einstellt. Nachfolgend wird dieses Verbindungssystem unter Bezugnahme auf Fig. 46 und 47 beschrieben.
Fig. 46 ist eine perspektivische Ansicht eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs E, welches in einen Parkplatz fährt, welcher mit der obengenannten Meßvorrichtung ausgerüstet ist. Eine Radführung 163 und eine Basis 170 sind im wesentlichen dieselben, wie sie in der Modifikation des Verbindungssystems beschrieben wurden, welches in Fig. 45 gezeigt ist. Dieses Verbindungssystem ist weiters mit einem Radpositionssensor 100 zum Detektieren der Position eines Rads und einem Spulenpositionssensor 101 zum Detektieren der Position einer Sekundärspule 20 versehen.
Beide Sensoren 100, 101 sind durch ein lineares Anordnen von Fotosensoren ausgebildet. Der Radpositionssensor 100 ist entlang einer inneren Oberfläche der Radführung 163 montiert, während der Spulenpositionssensor 101 in dem Boden des Parkplatzes vor der Basis 170 eingebettet ist, um sich in einer Richtung normal auf die Vorwärtsbewegungsrichtung des Fahrzeugs E zu erstrecken. Da die Sekundärspule 20 des Fahrzeugs E mit einem Reflexionsabschnitt oder einem Reflexionsspiegel (nicht gezeigt) für ein Reflektieren von Licht (oder anderen Wellen oder Signalen) ausgestattet ist, welche von den Fotosensoren (oder Wellen- oder Signalsendeeinrichtungen) ausgesandt werden, um das Reflexionslicht (oder andere Wellen oder Signale) mehr als der andere Teil zu verstärken, kann der Spulenpositionssensor 101 die Position der Sekundärspule 20 detektieren.
Die Ausgaben von beiden Sensoren 100, 101 werden zu einer Hauptsteuereinrichtung 113 gesandt, welche in einer externen Leistungsquelleneinheit 11 vorgesehen ist, und die Hauptsteuereinrichtung 113 berechnet einen Positionszusammenhang der Räder und der Sekundärspule 20 in dem Fahrzeug E basierend auf den Detektionsdaten. Insbesondere sind, wie in Fig. 47 gezeigt, die entsprechenden Fotosensoren für eine Datenverarbeitung numeriert und die Positionsdetektion wird wie folgt in Übereinstimmung mit einem Flußdiagramm der Fig. 48 durchgeführt.
In Schritt 200 wird festgestellt bzw. unterschieden, ob eine Menge an Licht oder Wellen oder Signalen, welche durch den Spulenpositionssensor 101 empfangen werden, größer ist als ein vorbestimmter Wert K. Bei dem Passieren des Reflexionsspiegels der Sekundärspule 20 überschreitet die empfangene Lichtmenge den vorbestimmten Wert K. Dann wird das Unterscheidungs- bzw. Feststellungsresultat "JA", gefolgt durch Schritt 201. In Schritt 201 wird eine Zahl "i" des Kontaktsensors oder Fotosensors oder Fotosensors, wo das Rad passiert hat, und eine Zahl "j" des Fotosensors, wo die empfangene Lichtmenge aufgrund des Passierens des Reflexionsabschnitts, welcher an der Sekundärspule 20 vorgesehen ist, ein Maximum war, in Speichern M, N gespeichert. Nachfolgend werden in Schritt 202 Antriebsgrößen (X, Y), um welche die Schiebevorrichtungen der Radführungen 163 und der Primärspule 10 aus einer Dimensionskarte D(M, N) gelesen werden, welche in der Speichervorrichtung 183 vorgesehen ist. Die entsprechenden Schiebevorrichtungen werden basierend auf den gelesenen Daten in Schritt 203 angetrieben. Zu diesem Zeitpunkt ist, wenn das Fahrzeug E in Kontakt mit der Wand des geschlossenen Endes der Radführungen 163 geparkt ist, die Sekundärspule 20 unmittelbar über der Primärspule 10 positioniert.
Nachdem die Primärspule 10 relativ zu der Sekundärspule 20 wie oben positioniert ist, wird eine Serie von Vorgängen für das Aufladen ähnlich zu denjenigen, wie oben beschrieben, durchgeführt.
Da die andere Konstruktion ähnlich zu den Verbindungssystemen ist, welche unter Bezugnahme auf Fig. 28 bis 45 beschrieben wurden, wird keine wiederholte Beschreibung hiefür gegeben, wobei gleiche Elemente durch die gleichen Bezugszeichen identifiziert sind.
In diesem weiteren Verbindungssystem, welches nicht durch die Ansprüche umfaßt ist, ist eine Spulenpositioniervorrichtung 280 neigbar relativ zu der Wandoberfläche W in einer im wesentlichen horizontalen Ebene über einen elastischen Abstütz- bzw. Supportmechanismus 290 abgestützt bzw. gehalten, so daß die Spulen automatisch entlang der Seitenrichtung positioniert werden können und automatisch parallel zueinander einander gegenüberliegend angeordnet werden können. Nachfolgend wird dieses Verbindungssystem unter Bezugnahme auf Fig. 49 bis 53 beschrieben.
Die Spulenpositioniervorrichtung 280 beinhaltet ein seitlich langes Gehäuse 281, wie dies in Fig. 49 oder 50 gezeigt ist. Eine Support- bzw. Abstützschiene 51, eine Kugelumlaufspindel 55 und dgl. sind in dem Gehäuse 281 aufgenommen, um dieselbe Funktion wie die Spulenpositioniervorrichtung 50 zu ergeben, welche in dem Verbindungssystem beschrieben wurde, welches unter Bezugnahme auf Fig. 27 beschrieben wurde.
Ein nicht illustrierter Druckschalter 40 ist in dem Gehäuse 281 vorgesehen, um zu detektieren, daß die Supportschiene 51, welche an der vorderen Oberfläche des Gehäuses 281 vorgesehen ist, gedrückt ist. Darüber hinaus ist eine Infrarot-Kommunikationsvorrichtung (nicht gezeigt) in einer bestimmten Position des unteren Teils des Gehäuses 281 vorgesehen, um Teile einer notwendigen Information, wie beispielsweise eine aufgeladene Menge des Fahrzeugs E, zu erhalten.
Das Gehäuse 281 ist an der Wandoberfläche W des Parkraums über die elastischen Abstützmechanismen 290 montiert, welche jeweils eine Abstützklammer bzw. einen Abstützträger 291, welche(r) sich von der rückwärtigen Oberfläche des Gehäuses 281 erstreckt, und eine Strebe 292 beinhalten, welche von der Wandoberfläche W des Parkplatzes vorragt. Die Streben 292 der Mechanismen 290 sind nebeneinander entlang der horizontalen Richtung um denselben Abstand wie die Abstützträger 291 der Mechanismen 290 beabstandet voneinander angeordnet.
Wie in Fig. 53 gezeigt, ist das vordere Ende von jeder Strebe 292 im wesentlichen U-förmig und in zwei Teile unterteilt: obere und untere Teile, und eine Welle 294 ist durch diese oberen und unteren Teile und den Abstützträger 291 montiert, welcher zwischen diesen oberen und unteren Teilen angeordnet ist. Durchtrittslöcher, welche in der Strebe 292 ausgebildet sind, durch welche die Welle 294 eingesetzt bzw. eingeführt ist, weisen denselben Durchmesser wie die Welle 294 auf, wobei Durchtrittslöcher, welche in dem Abstützträger 291 ausgebildet sind, längliche Löcher sind, um zu erlauben, daß sich der Abstützträger 291 entlang von Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen relativ zu der Welle 294 bewegt. Dementsprechend ist der Abstützträger 291 schwenkbar und gleitbar mit dem vorderen Ende der Strebe 292 über die Welle 294 gekoppelt. Der Abstützträger 291 ist auch neigbar, da die Welle 294 in den Langlöchern geneigt werden kann.
Wie in Fig. 53 gezeigt, sind die gegenüberliegenden Enden der Welle 294 beispielsweise durch Clips bzw. Klammern, Schrauben oder dgl. gesichert.
Die Streben 292 und die Supportträger 291, welche wie oben beschrieben gekoppelt sind, sind in einer vorragenden Richtung durch Druckschraubenfedern 293 vorgespannt, welche darauf gepaßt sind. Dementsprechend werden die Abstützträger 294 sicher und stabil in ihren vorragenden Positionen gehalten und wirken wie folgt. Beispielsweise gelangt, wenn das Fährzeug E schräg geparkt wird, ein Ende der Stoßstange B in Kontakt mit einem Ende des Spulenpositioniergeräts 280. Derart gleitet nur der elastische Supportmechanismus 290 an der Seite, welche durch die Stoßstange B gedrückt wird, und derjenige an der anderen Seite rotiert, woraus resultiert, daß die Spulenpositioniervorrichtung 280 relativ zu der Wandoberfläche W entlang der horizontalen Ebene geneigt ist, so daß die Stoßstange B des Fahrzeugs E und die Spulenpositioniervorrichtung 280 parallel zueinander einander gegenüberliegen. Darüber hinaus wird, wenn das Fahrzeug E gerade geparkt wird, die Spulenpositioniervorrichtung 280 gleichmäßig durch die Stoßstange B gedrückt. Dementsprechend machen beide elastischen Supportmechanismen 290 eine gleitende Bewegung und der Stoß bzw. Aufprall wird durch die Kompressionsschraubenfedern 293 absorbiert. Darüber hinaus sind sie, da die elastischen Supportmechanismen 290 entlang von Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen neigbar sind, fähig, die Spulenpositioniervorrichtung 280 und die Stoßstange B in unmittelbaren Kontakt durch ein Ausgleichen der Neigungen der Spulenpositioniervorrichtung 280 und der Stoßstange B entlang der Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen zu bringen.
Andererseits ist das Fahrzeug E mit einer Sekundärspule 20 an seiner vorderen Oberfläche versehen. Die elektromagnetische Verbindungsoberfläche der Sekundärspule 20 ist in Übereinstimmung mit einer Kontaktoberfläche der Stoßstange B mit der Spulenpositioniervorrichtung 280 orientiert. Dementsprechend liegen, wenn die Spulenpositioniervorrichtung 280 und die Stoßstange B einander parallel, wie oben beschrieben, gegenüberliegen, die elektromagnetischen Verbindungsoberflächen der Spulen 10, 20 parallel zueinander einander gegenüber. Darüber hinaus kann, da die Spulenpositioniervorrichtung 280 entlang der Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen, wie oben beschrieben, neigbar ist, wenn die Kontaktoberfläche der Stoßstange B geneigt ist, die elektromagnetische Verbindungsoberfläche der Sekundärspule 20 entsprechend geneigt werden.
Da die andere Konstruktion ähnlich zu dem Verbindungssystem ist, welches in Fig. 27 beschrieben ist, wird keine wiederholende Beschreibung hier gegeben, wobei dieselben Elemente durch dieselben Bezugszeichen identifiziert sind.
Als nächstes wird beschrieben, wie das Fahrzeug E gemäß diesem Verbindungssystem aufgeladen wird. Das Fahrzeug E wird in den Parkplatz gefahren, um die Stoßstange B in Kontakt mit der Spulenpositioniervorrichtung 280 zu bringen, welche von der Wandoberfläche W vorragt. Das Fahrzeug E wird gestoppt bzw. angehalten, wenn eine Stoplampe 241 in Antwort auf einen Druckschalter 240 eingeschaltet wird. Zu diesem Zeitpunkt wirken, selbst wenn das Fahrzeug E in Kontakt mit der Spulenpositioniervorrichtung 280 entlang einer geneigten Richtung gelangt, die elastischen Supportmechanismen 290, um die resultierende Neigung auszugleichen, wodurch der Stoßstange B des Fahrzeugs E erlaubt wird, im wesentlichen gerade der Spulenpositioniervorrichtung 280 gegenüber zu liegen. Demgemäß muß der Fahrer einen Winkel eines Fahrzeugs relativ zu der Spulenpositioniervorrichtung 280 nicht berücksichtigen. Derart kann jegliche Neigung bzw. Schrägstellung des Fahrzeugs E relativ zu der Spulenpositioniervorrichtung 280 kompensiert werden.
Gleichzeitig startet die Spulenpositioniervorrichtung 280 ihren Betrieb in Antwort auf den Druckschalter 240, wodurch die Primärspule 10 zu einer Position geführt wird, wo sie elektromagnetisch mit der Sekundärspule 20 auf dieselbe Weise wie in dem Verbindungssystem verbindbar ist, welches unter Bezugnahme auf Fig. 27 beschrieben ist. Zu diesem Zeitpunkt können, da die Stoßstange B des Fahrzeugs E und die Spulenpositioniervorrichtung 280 im wesentlichen einander gerade gegenüberliegen, die Spulen 10, 20 konstant in ihre ordnungsgemäßen, elektromagnetisch verbindbaren bzw. anschließbaren Positionen gebracht werden. Daher kann das Aufladen effizient bzw. wirksam durchgeführt werden.
Die elektrische Konstruktion des Verbindungs- oder Aufladesystems gemäß einem weiteren Verbindungssystem, welches nicht durch die Ansprüche umfaßt ist, kann so ausgebildet sein, wie dies in Fig. 54 gezeigt ist. Eine Leistungszufuhrschaltung 244, welche in dem Parkplatz vorgesehen ist, ist mit der Primärspule 10 verbunden. Die Leistungszufuhrschaltung 244 liefert einen Hochfreguenzstrom von beispielsweise 40 kHz zu der Primärspule 10 durch ein geeignetes Formen, beispielsweise durch ein Gleichrichten und/oder Umschalten einer kommerziellen Leistungs- bzw. Energiequelle 245. Eine Fahrzeugpositions-Detektionsschaltung 246 detektiert, daß das Fahrzeug E in der bestimmten Position geparkt wurde, bei Erhalt eines Signals von dem Drucksensor 240. Basierend auf dieser Detektion schaltet die Detektionsschaltung 246 die Stoplampe 241 ein und gibt ein Fahrzeug-Detektionssignal Sev an eine Aufladesteuerschaltung 247 aus. Nach Erhalt des Signals Sev von der Fahrzeugpositions-Detektionsschaltung 246 und einem Kapazitätsmangelsignal Scg von einer Kommunikations- bzw. Verbindungssteuerschaltung 248 betätigt die Aufladesteuerschaltung 247 die Leistungszufuhrschaltung 244, um die Primärspule 10 zu erregen. Die Kommunikationssteuerschaltung 248 ist mit der Infrarot-Kommunikationsvorrichtung 242 verbunden und empfängt eine Information betreffend das Aufladen von einer Kapazitätsdetektionsschaltung über die Infrarot-Kommunikationsvorrichtung 215 und eine Kommunikationsregel- bzw. -steuerschaltung 216 des Fahrzeugs E.
Andererseits ist in dem Fahrzeug E eine Aufladeschaltung 218 mit der Sekundärspule 20 verbunden, um eine Batterie 219 aufzuladen. Die Aufladeschaltung 218 richtet einen Wechselstrom gleich, welcher in der Sekundärspule 20 induziert wird, und erzeugt eine Gleichstromspannung, welche für ein Aufladen der Batterie 219 erforderlich ist. Eine Motorantriebsschaltung 221 ist mit der Batterie 219 über einen Hauptschalter 220 zum Antreiben eines Antriebsmotors 222 des Fahrzeugs E verbunden. Eine Detektionsschaltung 217 für die Restkapazität erhält eine Information betreffend die verbleibende bzw. Restkapazität der Batterie 219 über eine Ausgabe- bzw. Ausgangsleitung der Batterie 219. Beispielsweise schätzt die Restkapazitäts-Detektionsschaltung 217 die Restkapazität der Batterie 219 durch eine Addition von verbrauchter Leistung bzw. Energie basierend auf dem Strom, welcher in der Ausgangsleitung geflossen ist, ab und gibt das Kapazitätsmangelsignal Scg aus, wenn die abgeschätzte Restkapazität geringer wird als ein vorgegebener Wert. Die Restkapazitäts-Detektionsschaltung 217 erhält auch von der Aufladeschaltung 218 eine Information betreffend einen Ladestrom, welcher in die Batterie 219 fließt; schätzt die Restkapazität, welche durch das Aufladen ansteigt, basierend auf der erhaltenen Information ab; und unterbricht ein Ausgeben des Kapazitätsmangelsignals Scg, wenn die abgeschätzte Restkapazität den vorbestimmten, festgesetzten Wert erreicht. Alternativ kann die Restkapazitäts-Detektionsschaltung 217 direkt die Restkapazität der Batterie 219 beispielsweise basierend auf Änderungen einer Induktanz bzw. Induktivität oder Kapazität der Batterie 219 messen. Die Restkapazitäts-Detektionsschaltung 217 kann auch eine Temperatur der Batterie 219 zum Bestimmen der Restkapazität zumindest als einen Faktor für eine derartige Bestimmung messen.
Als nächstes wird beschrieben, wie das Fahrzeug E in diesem Verbindungssystem aufgeladen wird. Das Fahrzeug E wird langsam zu der Wandoberfläche W in dem Parkplatz gefahren. Wenn das Fahrzeug E zu einer Position gelangt, wo die Primärspuleneinheit 10 mit der Sekundärspuleneinheit 20 koppelbar oder verbindbar ist, kann die vordere Stoßstange B des Fahrzeugs E den Druckschalter 240 drücken, wodurch derselbe betätigt wird. Dementsprechend wird die Stoplampe 241 in Antwort auf das Signal von der Fahrzeugpositions-Detektionsschaltung 246 eingeschaltet. Wenn das Fahrzeug E in dieser Position angehalten wird, ist die Primärspule 10 im wesentlichen koaxial zu der Sekundärspule 20 in der Aufnahme 211 angeordnet, wodurch ermöglicht wird, sie elektromagnetisch mit der Sekundärspule 20 zu verbinden.
Gleichzeitig gibt die Fahrzeugpositions-Detektionsschaltung 246 das Fahrzeugdetektionssignal Sev an die Ladesteuerschaltung 247 aus. Zu diesem Zeitpunkt wird, außer die Restkapazität der Batterie 219 überschreitet den vorbestimmten Wert, das Kapazitätsmangelsignal Scg an die Aufladesteuerschaltung 247 von der Restkapazitäts-Detektionsschaltung 217 über die Infrarot-Kommunikationsvorrichtung 215, 242 gesandt, woraus resultiert, daß die Energieversorgungsschaltung 244 arbeitet, um die Primärspule 10 zu erregen. Als ein Resultat wird eine Spannung in der Sekundärspule 20 durch ein elektromagnetisches Induktionsphänomen erzeugt und die Aufladeschaltung 218 lädt die Batterie 219 des Fahrzeugs E mit der erzeugten Spannung. Wenn die Restkapazität der Batterie 219 den vorbestimmbaren oder vorbestimmten, festgesetzten Wert durch das Aufladen erreicht, wird die Ausgabe des Kapazitätsmangelsignals Scg gestoppt bzw. unterbrochen. Derart wird die Erregung der Primärspule 10 durch die Aufladeschaltung 218 gestoppt, wodurch das Aufladen abgeschlossen bzw. beendet wird.
Gemäß diesem Verbindungssystem werden die primäre und sekundäre Spule 10, 20 nur durch eine gewöhnliche Betätigung eines Parkens des Fahrzeugs E in der bestimmten Position des Parkplatzes, der Garage, der Parkplatzanlage, der Tankstelle oder dgl. verbunden und Leistung bzw. Energie wird der Aufladeschaltung 218 des Fahrzeugs E von der kommerziellen Energieversorgungsquelle 245 in dem Parkplatz zugeführt, um die Batterie 219 aufzuladen, wodurch ein Erfordernis für das Eingreifen der Verbinder bzw. Stecker wie im Stand der Technik vollkommen vermieden wird. Derart ermöglicht das Aufladesystem gemäß diesem Verbindungssystem ein bemerkenswert einfaches Aufladen und ist auch sehr für die Verwendung zu Hause geeignet.
Das folgende, weitere Verbindungssystem, welches nicht durch die Ansprüche umfaßt ist, ist ähnlich zu dem vorangehenden Verbindungssystem, mit der Ausnahme, daß Anzeigemittel für ein Anzeigen eines aufgeladenen bzw. beladenen Zustands entsprechend der Restkapazität der Batterie 219 zusätzlich in dem Parkplatz vorgesehen sind. Dementsprechend wird keine Beschreibung betreffend die idente oder ähnliche Konstruktion gegeben, indem dieselben Elemente durch dieselben Bezugszeichen identifiziert werden, und nur eine unterschiedliche Konstruktion wird unter Bezugnahme auf Fig. 55 beschrieben.
An einem oberen Teil der Wandoberfläche W des Parkplatzes ist eine Anzeigeeinheit 260 vorgesehen, welche regel- bzw. steuerbar durch eine Anzeigeregel- bzw. -steuerschaltung 261 eingeschaltet wird. Die Anzeigeeinheit 260 beinhaltet eine Stoplampe 241 und eine Restkapazitätsanzeigeeinrichtung 262, welche beispielsweise durch ein vertikales Anordnen einer Vielzahl von Leuchtdioden bzw. LEDs gebildet ist.
Eine Restkapazitäts-Detektionsschaltung 263, welche in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug E vorgesehen ist, detektiert konstant die Restkapazität einer Batterie 219, welche aufgeladen wird, und sendet die Detektionsdaten an die Anzeigesteuerschaltung 261 über Infrarot-Kommunikationsvorrichtung 215, 242 (oder dgl.), um eine Anzeige entsprechend der detektierten Restkapazität in der Kapazitätsanzeigeeinrichtung 262 zu machen. Mit anderen Worten wird eine Anzeige in Übereinstimmung mit der Restkapazität in diesem Verbindungssystem durchgeführt: alle LEDs der Kapazitätsanzeigeeinrichtung 262 sind eingeschaltet, wenn die Batterie 219 voll geladen ist, und die Hälfte der Anzahl der LEDs wird eingeschaltet, wenn die Batterie 219 halb aufgeladen ist. Eine derartige Anzeige ist angenehm, da die Restkapazität der zu beladenden Batterie 219 leicht sichtbar ist.
Das folgende, weitere Verbindungssystem, welches nicht durch die Ansprüche umfaßt ist, ist ähnlich zu dem Verbindungssystem, welches unter Bezugnahme auf Fig. 54 beschrieben wurde, mit der Ausnahme, daß das Aufladen nur durchgeführt wird, wenn Identifikations-(ID)-Codes des Fahrzeugs übereinstimmen. Dementsprechend wird keine wiederholte Beschreibung betreffend die idente oder ähnliche Konstruktion gegeben, indem dieselben Elemente durch dieselben Bezugszeichen identifiziert werden, und nur eine unterschiedliche Konstruktion wird unter Bezugnahme auf Fig. 56 beschrieben.
Ein elektrisch betriebenes Fahrzeug E ist mit einer ID- Code-Übertragungsschaltung 270 versehen, welche mit einer Kommunikationssteuerschaltung 216 verbunden ist. In einem Parkplatz ist eine ID-Code-Überprüfungsschaltung 271 vorgesehen, welche mit einer Kommunikationssteuerschaltung 248 und einer Ladesteuerschaltung 247 verbunden ist. Nach Erhalt eines Fahrzeug-Detektionssignals Sev von einer Fahrzeugpositions-Detektionsschaltung 246 sendet die ID-Code- Überprüfungsschaltung 271 ein Signal an die ID-Code-Übertragungsschaltung 270 des Fahrzeugs E über Infrarot-Kommunikationsvorrichtungen 215, 242, wodurch bewirkt wird, daß die ID-Code-Übertragungsschaltung 270 durch ein Senden eines ID-Codes speziell für das Fahrzeug E über die Infrarot-Kommunikationsvorichtungen 215, 242 antwortet. Wenn der empfangene bzw. erhaltene ID-Code mit dem in der ID-Code- Überprüfungsschaltung 271 gespeicherten Code übereinstimmt, gibt die ID-Code-Überprüfungsschaltung 271 ein Übereinstimmungssignal Ssm an die Aufladesteuerschaltung 247 aus. In diesem Verbindungssystem startet die Aufladesteuerschaltung 247 das Erregen der Primärspule 10 unter der Bedingung, daß sie das Fahrzeug-Detektionssignal Sev, das Kapazitätsmangelsignal Scg und das Übereinstimmungssignal Ssm erhalten hat.
Durch Konstruieren des Aufladesystems wie oben wird das Aufladen nicht gestartet, außer der ID-Code von dem Fahrzeug E stimmt mit dem ID-Code überein, welcher vorher in der ID-Code-Überprüfungsschaltung 271 gespeichert ist. Derart kann sicher eine Möglichkeit verhindert werden, daß das Fahrzeug eines Dritten, welches in dem Parkplatz geparkt wird, aufgeladen wird oder daß das Fahrzeug eines Dritten in den Parkplatz gefahren und ohne Erlaubnis aufgeladen wird.

LISTE DER BEZUGSZEICHEN

10 ... primäre Spule bzw. Primärspule
11 ... externe Leistungsversorgungsausstattung
12 ... Hauptsteuer- bzw. -regelgerät
20 ... sekundäre Spule bzw. Sekundärspule
21 ... Batterie
30 ... Spulenbewegungsvorrichtung
31x ... X-Achsen-Antriebseinheit
31y ... Y-Achsen-Antriebseinheit
40 ... Körper bzw. Karosserie
50 ... Magnetsensor
50a, 50b, 50c ... Magnetsensor
60 ... selbstangetriebener Wagen
61 ... Wagenkörper
62 ... Vorderrad
63 ... Hinterrad

Claims

1. Verbindungssystem zum Laden einer Batterie oder Antriebsbatterie (21) eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs bzw. Elektrofahrzeugs (E), welche zum Antreiben bzw. Fahren des Fahrzeugs (E) verwendet wird, umfassend

eine primäre Spule bzw. Primärspule (10), welche mit einer externen Leistungsquelle (11) verbunden oder verbindbar ist,

eine sekundäre Spule bzw. Sekundärspule (20), welche mit einer Batterie (21) oder einer Last verbunden oder verbindbar ist, und

eine Fahrzeugtyp-Unterscheidungsvorrichtung (180; 181) zum Unterscheiden bzw. Feststellen eines Typs des Fahrzeugs (E), welches zu parken oder geparkt ist, wobei die Primärspule (10) elektromagnetisch mit der Sekundärspule (20) zum Induzieren eines Stroms in der Sekundärspule (20) gekoppelt werden kann,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Verbindungssystem weiters umfaßt

wenigstens eine Radführung (160; 163), welche so vorgesehen ist, um einen vorbestimmten oder vorbestimmbaren Positionszusammenhang relativ zu der Primärspule (10) zu haben, wobei eines oder mehrere Räder des Fahrzeugs (E) durch die Radführung (160; 163) zu einer elektromagnetischen Verbindungs- oder Kopplungsposition geführt oder führbar sind, wo die Sekundärspule (20) des Fahrzeugs (E) im wesentlichen elektromagnetisch mit der Primärspule (10) verbunden ist oder werden kann, und

eine Positionseinstellvorrichtung (171; 173) zum Unterscheiden oder Einstellen von Relativpositionen der Radführung (160; 163) und der Primärspule (10),

worin die Sekundärspule (20) des Fahrzeugs (E) und die Primärspule (10) zu der elektromagnetischen Verbindungsposition durch Antreiben der Positionseinstellvorrichtung (170; 171) in Übereinstimmung mit der durch die Fahrzeugtyp-Unterscheidungsvorrichtung (180; 181) festgestellten Fahrzeugtype geführt sind.

2. Verbindungssystem nach Anspruch 1, weiters umfassend Spulenpositions- Detektionsmittel bzw. -einrichtungen (50; 150; 164; 100; 101) zum Detektieren eines Positionszusammenhangs (Ra-Rc) und/oder eines Verbindungszustands zwischen der primären (10) und sekundären (20) Spule, vorzugsweise für ein automatisches Koppeln der Primär- und Sekundärspule (10, 20).

3. Verbindungssystem nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, weiters umfassend Spulenbewegungsmittel bzw. -einrichtungen (30; 43; 60; 70; 80; 140, 141; 144, 145; 146, 147), welche eine Antriebsvorrichtung (36; 64) aufweisen und adaptiert sind, um wenigstens eine der primären (10) und sekundären (20) Spule zu einer gewünschten Position zu bewegen.

4. Verbindungssystem nach Anspruch 2 und Anspruch 3, weiters umfassend Regel- bzw. Steuermittel bzw. -einrichtungen (12; 113) zum Regeln bzw. Steuern der Antriebsvorrichtung (36; 64) der Spulenbewegungsmittel (30; 60; 70; 80; 140, 141; 144, 145; 146, 147) basierend auf dem Detektionsresultat der Spulenpositions- Detektionsmittel (50; 150; 164; 100; 101), um die Primärspule (10) und/oder die Sekundärspule (20) in einem vorbestimmten oder vorbestimmbaren Positionszusammenhang relativ zueinander zu positionieren oder anzuordnen, insbesondere um eine oder beide Spule(n) (10; 20) relativ zueinander zu einer Position zu führen, wo sie elektromagnetisch zu koppeln sind.

5. Verbindungssystem nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche und Anspruch 2, worin die Spulenpositions-Detektionsmittel (50; 150; 164; 100; 101) den Positionszusammenhang zwischen der primären (10) und sekundären (20) Spule basierend auf einem alternierenden und/oder konstanten Magnetfeld detektieren, welches durch Erregen von wenigstens einer der primären (10) oder sekundären (20) Spule erzeugt wird.

6. Verbindungssystem nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche und Anspruch 2, worin die Spulenpositions-Detektionsmittel (50; 150; 164; 100; 101) einen magnetischen bzw. Magnetsensor oder eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Magnetsensoren (50a-50c) umfassen, welche insbesondere an der Primärspule (10) vorgesehen sind, und vorzugsweise den Positionszusammenhang zwischen der primären (10) und sekundären (20) Spule basierend auf einem Vergleichsresultat detektieren, welches durch ein Vergleichen der Magnetfeldintensitäten bzw. -stärken erhalten wird, welche durch den einzigen Magnetsensor an unterschiedlichen Positionen detektiert werden oder durch die Magnetsensoren (50a -50c) detektiert werden.

7. Verbindungssystem nach Anspruch 6, worin der eine oder die mehreren Magnetsensor(en) (50a-50c) wenigstens eine Spule, wenigstens eine Hall-Probe und/oder wenigstens eine Magnetoresistenzvorrichtung umfassen.

8. Verbindungssystem nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche und Anspruch 3, worin die Spulenbewegungsmittel (30) umfassen:

einen Körper (40), welcher insbesondere auf einem Grund eines Parkplatzes, einer Tankstelle, einer Garage oder dgl. angeordnet oder anordenbar oder installiert ist, um die Primärspule (10) zu versorgen bzw. zutragen,

X-Achsen-Antriebsmittel bzw. -einrichtungen (31X-36X) für ein lineares Bewegen des Körpers (40) entlang einer bestimmten Richtung (X) und

Y-Achsen-Antriebsmittel bzw. -einrichtungen (31Y-36Y) für ein lineares Bewegen des Körpers (40) entlang einer Richtung, welche unter einem von 0º oder 180º relativ zu der und insbesondere im wesentlichen normal auf die Bewegungsrichtung (X) des Körpers (40) durch die X-Achsen-Antriebsmittel (31X-36X) angeordnet ist.

9. Verbindungssystem nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche und Anspruch 3, worin die Spulenbewegungsmittel (60) umfassen:

einen Körper (60) zum Abstützen der Primärspule (10),

eines oder mehrere Räder (62, 63), welche an dem Körper (60) montiert bzw. festgelegt sind, um den Körper (60) insbesondere auf dem Boden bzw. Grund anzutreiben, und

einen Antriebsmechanismus (64), welcher insbesondere durch die Regel- bzw. Steuermittel (12; 113) geregelt bzw. gesteuert ist, um die Räder (62, 63) anzutreiben.

10. Verbindungssystem nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche und Anspruch 3, worin die Primärspule (10) und die Spulenbewegungsmittel (30; 43; 60; 70; 80; 140, 141; 144, 145, 146, 147) an einer Wandoberfläche vorgesehen sind, welche unter einem von 0º oder 180º verschiedenen Winkel, insbesondere im wesentlichen normal zu dem Boden bzw. Grund beispielsweise eines Parkplatzes angeordnet ist, wobei die Spulenbewegungsmittel die Primärspule (10) vorzugsweise entlang einer oder mehreren Richtungen im wesentlichen parallel zu dem Boden und/oder im wesentlichen normal dazu, vorzugsweise im wesentlichen parallel zu der Wandoberfläche bewegen.

11. Verbindungssystem nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche und Anspruch 3, worin die Spulenbewegungsmittel (30; 43; 60; 70; 80; 140, 141; 144, 145; 146, 147) an einer Spulenpositioniervorrichtung (280) vorgesehen sind, welche durch elastische Abstütz- bzw. Supportmittel bzw. -einrichtungen (290) abgestützt ist, welche vorzugsweise an einer Wandoberfläche (W) vorgesehen sind, welche unter einem von 0º oder 180º verschiedenen Winkel, vorzugsweise im wesentlichen normal zu dem Boden angeordnet sind, wobei die elastischen Abstützmittel (290) ein elastisches Positionieren der Spulenpositioniervorrichtung (280) vorzugsweise abhängig an einem Seitenwandabschnitt des Fahrzeugs (E) erlauben, um eine Verbindung der primären und sekundären Spule (10; 20) zu erzielen.

12. Verbindungssystem nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, worin eine Laderegel- bzw. -steuerschaltung (247) zum Regeln bzw. Steuern der Erregung der Primärspule (10) Restkapazitäts-Detektionsmittel bzw. -einrichtungen (263) zum Detektieren einer verbleibenden bzw. Restkapazität der Batterie (21) umfassen und vorzugsweise die Primärspule (10) unter der Bedingung erregen, daß die Restkapazität, welche durch die Restkapazitäts-Detektionsmittel (263) detektiert ist, gleich oder kleiner als ein vorbestimmter oder vorbestimmbarer Wert ist.

13. Verbindungssystem nach Anspruch 12, worin Anzeigemittel bzw. -einrichtungen (260; 262; 241) zum Anzeigen eines beladenen oder geladenen Zustands entsprechend der Restkapazität der Batterie (21) vorzugsweise in dem Parkplatz und/oder dem Fahrzeug (E) vorgesehen ist.

14. Verbindungssystem nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, weiters umfassend Identifikationscode-Übertragungsmittel bzw. -einrichtungen (270), welche in Verbindung mit der Sekundärspule (20) insbesondere in dem Fahrzeug (E) vorgesehen sind, und Identifikationscode-Überprüfungsmittel (271), welche in Verbindung mit der Primärspule (10), insbesondere in dem Parkplatz vorgesehen sind, um einen Identifikationscode, welcher von den Identifikationscode- Übertragungsmitteln (270) empfangen wird, mit einem vorgespeicherten Identifikationscode zu vergleichen, worin vorzugsweise eine Ladesteuerschaltung (247) die Primärspule (10) unter der Bedingung erregt, daß die durch die Identifikationscode- Überprüfungsmittel (271) verglichenen Identifikationscodes übereinstimmen.

15. Verbindungssystem nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche und Anspruch 3, worin die Spulenbewegungsmittel (30; 43; 60; 70; 80; 140, 141; 144, 145; 146, 147) einen Scherenstromabnehmer- oder Pantographenmechanismus (43), einen Kugelumlaufspindelmechanismus und/oder einen Fluidzylindermechanismus umfassen.

16. Verbindungsverfahren zum Laden einer Batterie oder Antriebsbatterie (21) eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs bzw. Elektrokraftfahrzeugs (E), welche für ein Antreiben eines Fahrzeugs (E) verwendet wird, insbesondere unter Verwendung eines Verbindungssystems nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, umfassend die Schritte:

elektromagnetisches Koppeln einer primären bzw. Primärspule (10), welche mit einer externen Leistungsquelle (11) verbunden oder verbindbar ist, mit einer sekundären oder Sekundärspule (20), welche mit einer Batterie (21) und/oder Last verbunden oder verbindbar ist;

Unterscheiden bzw. Feststellen eines Typs des Fahrzeugs (E), welches geparkt oder zu parken ist; und

Induzieren eines Stroms von der Primärspule (10) in der Sekundärspule (20);

gekennzeichnet durch die Schritte eines Bereitstellens von wenigstens einer Radführung (160; 163), um einen vorbestimmten oder vorbestimmbaren Positionszusammenhang relativ zu der Primärspule (10) zu haben; und

Führens von einem Rad oder mehreren Rädern des Fahrzeugs (E) durch die Radführung (160; 163) zu einer elektromagnetischen Verbindungs- oder Kopplungsposition, wo die Sekundärspule (20) des Fahrzeugs (E) im wesentlichen elektromagnetisch mit der Primärspule (10) verbunden ist oder werden kann,

worin Relativpositionen der Radführung (160; 163) und der Primärspule (10) in Übereinstimmung mit dem unterschiedenen bzw. festgestellten Fahrzeugtyp geändert oder eingestellt werden.

17. Verbindungsverfahren nach Anspruch 16, weiters umfassend den Schritt eines Bestimmens des Positionszusammenhangs (Ra-Rc) und/oder des Verbindungszustands der primären (10) und sekundären (20) Spule relativ zu einander, und vorzugsweise

eines Positionierens der primären (10) und der sekundären (20) Spule in einem vorbestimmten oder vorbestimmbaren modifizierten Positionszusammenhang relativ zueinander, insbesondere basierend auf dem bestimmten Positionszusammenhang (Ra-Rc), worin der Positionierungsschritt am bevorzugtesten automatisch durchgeführt wird.

18. Verbindungsverfahren nach Anspruch 17, worin der Bestimmungsschritt umfaßt einen Schritt eines Analysierens von einem oder mehreren Detektionssignal(en) von Spulenpositions-Detektionsmittel bzw. -einrichtungen (50; 150; 164; 100; 101) und/oder Vergleichens von zwei oder mehreren Detektionssignalen von Spulenpositions-Detektionsmitteln (50; 150; 164; 100; 101), insbesondere eines Vergleichens von Magnetfeldintensitäten bzw. -stärken, welche durch einen oder mehrere Magnetsensor(en) (50a-50c) der Spulenposition-Detektionsmittel (50; 150; 164; 100; 101)detektiert werden, und

Regeln bzw. Steuern von Spulenbewegungsmitteln bzw. -einrichtungen (30; 43; 60; 70; 80; 140, 141; 144, 145; 146, 147) in Übereinstimmung mit dem Resultat des Analysierungsschritts und/oder des Vergleichsschritts.

19. Verbindungsverfahren nach Anspruch 17 oder 18, worin der Bestimmungsschritt umfaßt einen Schritt eines Erregens von wenigstens einer der Primärspule (10) und der Sekundärspule (20) und vorzugsweise Detektieren der Induktion in der anderen der Primärspule (10) und der Sekundärspule (20) oder in Magnetsensormitteln bzw. -einrichtungen (50a-50c).

20. Verbindungsverfahren nach Anspruch 19, worin die Erregung von wenigstens einer der Primärspule (10) und der Sekundärspule (20) mit einer bestimmten Frequenz durchgeführt wird und worin der Bestimmungsschritt weiters einen Schritt eines Vergleichens einer Phase einer Erregungsspannung mit der Phase des induzierten Stroms in der anderen der Primärspule (10) und der Sekundärspule (20) umfaßt.