DE69920610T2

DE69920610T2 - Öffnungs- und Schliessvorrichtung für den Ladedeckel eines elektrischen Fahrzeugs

Info

Publication number: DE69920610T2
Application number: DE69920610T
Authority: DE
Inventors: Kenji Wako-shi Uchibori; Akira Wako-shi Ozawa; Toshihiro Wako-shi Sone; Michio Wako-shi Shimada
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1998-09-09
Filing date: 1999-09-07
Publication date: 2005-02-10
Anticipated expiration: 2019-09-08
Also published as: EP0985573A3; EP0985573A2; EP0985573B1; JP2000092617A; DE69920610D1; US6194854B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladedeckelöffnungs- und -schließvorrichtung zum Schutze einer Aufnahme-Kopplungseinrichtung an einem Elektrofahrzeug, welche mit elektrischer Energie gespeist wird, die von einer Batterie zugeführt wird.
Beschreibung des Standes der Technik
In den letzten Jahren war ein Fortschritt in der Entwicklung von Elektrofahrzeugen als Transportmittel festzustellen, um die Verbrauchsrate bestehender fossiler Kraftstoffe zu reduzieren und eine mögliche Umweltverschmutzung zu vermeiden. Elektrofahrzeuge werden durch elektrische Energie gespeist, welche in diesen angebrachten Batterien gespeichert und von diesen zugeführt wird. Die Batterie an einem Elektrofahrzeug muss von Zeit zu Zeit von einer externen Quelle mit elektrischer Energie geladen werden. Zum Zuführen von elektrischer Energie zur Batterie weist das Elektrofahrzeug eine Aufnahme-Kopplungseinrichtung auf, welche über eine Energiezufuhr-Kopplungseinrichtung einer Zuführstation von elektrischer Energie angebracht werden kann.
Falls dann, wenn das Elektrofahrzeug zu der Zuführstation für elektrische Energie bewegt wird, die Energiezufuhr-Kopplungseinrichtung automatisch die Aufnahme-Kopplungseinrichtung in Eingriff nehmen und das Laden der Batterie über die Aufnahme-Kopplungseinrichtung automatisch starten kann, kann die Last von Bedienungsleuten an der Zufuhrstation für elektrische Energie minimiert werden. Die Aufnahme-Kopplungseinrichtung des Elektrofahrzeugs muss gegen Schmutz und Staub geschützt werden und erfordert einen Deckel, welcher geöffnet und geschlossen werden kann, um dem Elektrofahrzeug ein nettes Erscheinungsbild zu verleihen. Wenn die Batterie durch die Aufnahme-Kopplungseinrichtung automatisch geladen werden soll, ist es wünschenswert, dass der öffenbare und schließbare Deckel automatisch geöffnet und geschlossen werden sollte.
Viele benzingetriebene Fahrzeuge weisen einen Kraftstoffeinlassdeckel auf, welcher zum Zuführen von Benzin zum Benzintank manuell geöffnet und geschlossen werden kann. Nutzer von Elektrofahrzeugen sind üblicherweise an einen solchen manuell öffenbaren und schließbaren Kraftstoffeinlassdeckel gewöhnt und neigen möglicherweise dazu, den öffenbaren und schließbaren Deckel für die Aufnahme-Kopplungseinrichtung manuell zu öffnen und zu schließen.
Wenn ein automatisch öffenbarer und schließbarer Deckel für die Aufnahme-Kopplungseinrichtung manuelle geöffnet und geschlossen wird, besteht die Wahrscheinlichkeit, dass eine übermäßige Last auf einen Mechanismus zum automatischen Öffnen und Schließen des Deckels ausgeübt wird. Wenn der Deckel manuell geöffnet und geschlossen wird, falls der Deckel nicht vollständig geöffnet ist, besteht die Möglichkeit, dass eine Speiser-Kopplungseinrichtung nicht in normaler Weise in die Aufnahme-Kopplungseinrichtung eingepasst wird. Wenn weiterhin der Deckel nicht vollständig geschlossen ist, wackelt der Deckel unter Umständen, da er teilweise offen ist und beeinflusst möglicherweise die Art und Weise nachteilig, in welcher das Elektrofahrzeug fährt.
Für zusätzlichen Hintergrund des Standes der Technik wird verwiesen auf die JP 10 152071 A und auf die US-A-5,443,292.
Die JP 10 152071 A offenbart einen schwenkbare Deckel eines Kraftfahrzeugs, welcher eine Steckdose abdeckt, in die ein Stecker eingesteckt werden kann.
Die US-A-5,443,292 offenbart einen Verriegelungsmechanismus, um einen Kofferraumdeckel eines Fahrzeugs endgültig zu schließen und anfänglich zu öffnen. Der Deckel muss manuell geschlossen werden, bis lediglich ein geringer Spalt zwischen einem Rand des Deckels und einem Rand der Kofferraumöffnung übrig ist. Dann fängt eine am Fahrzeug angebrachte Schlageinrichtung eines Deckelzugmechanismus den Verriegelungsmechanismus des Deckels ein und zieht den Kofferraumdeckel durch elektrische Energie in eine vollständig geschlossene Stellung. Das Einfangen und Ziehen des Kofferraumdeckels wird durch einen drehbar angetriebenen exzentrischen Nocken erreicht, welcher in einem langen bogenförmigen Nockenschlitz der Basisplatte der Schlageinrichtung geführt ist.
Bei weiterer Drehung des exzentrischen Nockens wird ein Arm des Verriegelungsmechanismus des schwenkbaren Kofferraumdeckels betätigt und dementsprechend wird der Kofferraumdeckel geringfügig aufgedrückt. Aus diesem Zustand muss der Kofferraumdeckel weiter manuell geöffnet werden, während der exzentrische Nocken durch weiteres Drehen zu seinem Anfangszustand gelangt, wo ein Einfangen des Verriegelungsmechanismus erneut möglich ist. In diesem Falle muss das automatische und das manuelle Öffnen und Schließen des Deckels aufeinanderfolgend ausgeführt werden, kann jedoch nicht alternativ ausgeführt werden.
ABRISS DER ERFINDUNG
Es ist daher eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Öffnen und Schließen eines Ladedeckels bereitzustellen, welche Vorrichtung ermöglicht, dass ein automatisch öffenbarer und schließbarer Ladedeckel manuell geöffnet und geschlossen wird, ohne dass eine unangemessene Last auf einen Mechanismus zum automatischen Öffnen und Schließen des Deckels ausgeübt wird und weiterhin den Ladedeckel zuverlässig in einem offenen oder geschlossenen Zustand hält.
Eine wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Öffnen und Schließen eines Ladedeckels bereitzustellen, welche einem Ladedeckel gestattet, automatisch von einem Modus manuellen Öffnens und Schließens zu einem Modus automatischen Öffnens und Schließens zu schalten.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Öffnen und Schließen eines Ladedeckels bereitzustellen, welche eine Motorleerlaufzeit verkürzen kann, wenn ein Ladedeckel von einem Modus manuellen Öffnens und Schließens zu einem Modus automatischen Öffnens und Schließens schaltet.
Die obere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung noch offensichtlicher, wenn sie zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen herangezogen wird, in welchen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Anschauungsbeispiel dargestellt ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Draufsicht eines Systems zur Mitbenutzung eines Elektrofahrzeugs, welches die Grundgedanken der vorliegenden Erfindung aufweist;
2 ist eine schematische Draufsicht eines Ports zum Lagern von Elektrofahrzeugen des Mitbenutzungssystems für Elektrofahrzeuge;
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Elektrofahrzeugs und einer Batterieladevorrichtung in einem Ladeport;
4 ist eine Aufrissansicht des Elektrofahrzeugs und der Batterieladevorrichtung in dem Ladeport;
5 ist eine Querschnittsansicht einer Speiser-Kopplungseinrichtung eines Batterieladeroboters;
6 ist eine Querschnittsansicht der Speiser-Kopplungseinrichtung, welche in einer Winkelrichtung bewegt wurde;
7 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie VII-VII von 6;
8 ist eine Aufrissvorderansicht der in 5 gezeigten Speiser-Kopplungseinrichtung;
9 ist ein Blockdiagramm eines elektrischen Systems des Batterieladeroboters;
10 ist ein Blockdiagramm eines elektrischen Systems des Elektrofahrzeugs;
11 ist eine perspektivische Ansicht einer Aufnahme-Kopplungseinrichtung und eines Ladedeckels des Elektrofahrzeugs;
12 ist eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum Öffnen und Schließen eines Ladedeckels;
13 ist eine Querschnittsansicht der Vorrichtung zum Öffnen und Schließen eines Ladedeckels;
14 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Kupplungsmechanismus der Vorrichtung zum Öffnen und Schließen eines Ladedeckels;
15 ist eine Draufsicht, welche die Beziehung zwischen Kugeln des Kupplungsmechanismus und Eingriffsausnehmungen in einen Gleitbund desselben zeigt;
16 ist ein Flussdiagramm einer Verarbeitungssequenz von der Rückkehr eines Elektrofahrzeugs ausgehend zum Abschluss des Ladens der Batterie;
17 ist ein Flussdiagramm einer Verarbeitungssequenz eines Steuerprozesses zum Öffnen und Schließen des Ladedeckels;
18 ist ein Flussdiagramm einer Verarbeitungssequenz eines Prozesses zum Einpassen der Speiser-Kopplungseinrichtung, welcher durch den Batterieladeroboter ausgeführt wird;
19 ist ein Flussdiagramm einer Verarbeitungssequenz eines Batterieladeprozesses, welcher durch den Batterieladeroboter ausgeführt wird; und
20 ist ein Flussdiagramm einer Verarbeitungssequenz eines Prozesses zum Lösen der Speiser-Kopplungseinrichtung, welcher durch den Batterieladeroboter ausgeführt wird.
BESCHEIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
1 zeigt schematisch ein Mitbenutzungssystem für elektrische Fahrzeuge, welches die Grundgedanken der vorliegenden Erfindung enthält.
Das in 1 gezeigte Mitbenutzungssystem für Elektrofahrzeuge ist ein System, um einer Mehrzahl von Nutzern zu gestatten, eine Mehrzahl von Elektrofahrzeugen 10 gemeinsam zu nutzen. Das Mitbenutzungssystem für Elektrofahrzeuge deckt einen Bereich 12 ab, in welchem die Nutzer die verfügbaren Elektrofahrzeuge 10 fahren können. Der Bereich 12 ist kombiniert mit einer Mehrzahl von Ports 13, bei welchen eine Mehrzahl von Elektrofahrzeugen 10 geparkt werden können. Ein Nutzer, d. h. ein Fahrer, mietet ein Elektrofahrzeug 10 von einem Port 13 nahe des Hauses oder der Firma des Fahrers, fährt das Elektrofahrzeug 10 vom Port 13, z. B. zu einem nahegelegenen Bahnhof oder Supermarkt, führt dort aus, was immer er beabsichtigt und gibt danach das Elektrofahrzeug 10 an einem nahegelegenen Port 13 zurück. Das Gebiet 12 enthält eine Mehrzahl von Kommunikationsmitteln 14 zum Übertragen und Empfangen von Information bezüglich des Verwendungsstatus der Elektrofahrzeuge 10 mittels geeigneter Kommunikationen. Die empfangene Information wird von den Kommunikationsmitteln 14 zu einer zentralen Einrichtung 16 des Mitbenutzungssystems für elektrische Fahrzeuge gesendet.
2 zeigt schematisch in Draufsicht strukturelle Details eines jeden der Ports 13. Wie in 2 gezeigt ist umfasst der Port 13 eine Plattform 18, bei welcher Nutzer Elektrofahrzeuge 10 mieten und zurückgeben, sowie eine Mehrzahl von Parkbereichen 19, um eine Mehrzahl von Elektrofahrzeugen 10 zusammenzufassen. Die Plattform 18 weist eine Port-Endgeräte-Steuer-Regeleinheit 20 auf, um Fahrzeugmiet- und -rückgabeprozesse auszuführen. Genauer mietet einer Nutzer ein gewünschtes Elektrofahrzeug 10 oder gibt ein verwendetes Elektrofahrzeug 10 bei der Port-Endgeräte-Steuer-Regeleinheit 20 zurück, wobei er eine IC-Karte (IC = "Integrated Circuit", d. h. integrierter Schaltkreis) verwendet, welche Nutzungsinformation speichert, usw.
Induktionskabel 22 und magnetische Nägel 24 sind in jedem der Ports 13 entlang von Ruten zwischen der Plattform 18 und den Parkbereichen 19 eingebettet, um die Elektrofahrzeuge 10 automatisch zu fahren. Einem der Parkbereiche 19 ist eine Batterieladevorrichtung 26 zum Laden der Batterie an einem elektrischen Fahrzeug 10 zugeordnet, welches im Parkbereich 19 geparkt ist.
3 und 4 zeigen die Batterieladevorrichtung 26 und ein Elektrofahrzeug 10, welches im Parkbereich 19 geparkt ist, der mit der Batterieladevorrichtung 26 ausgestattet ist.
Die Batterieladevorrichtung 26 umfasst eine Ladeeinrichtung 28 zum Zuführen von elektrischer Energie auf Grundlage eines Ladebefehlssignals von dem Elektrofahrzeug 10 sowie zum Stoppen der Zufuhr von elektrischer Energie auf Grundlage eines Ladeabschlusssignals vom Elektrofahrzeug 10, sowie einen Batterieladeroboter 30, welcher mit der Ladeeinrichtung 28 verbunden ist, um die Batterie am Elektrofahrzeug 10 automatisch zu laden.
Der Batterieladeroboter 30 umfasst einen Roboterkörper 34, welcher auf eine Basis 32 montiert ist, einen ersten Arm 36 mit einem schwenkbar an dem Roboterkörper 34 gelagerten Ende, einen zweiten Arm 38 mit einem schwenkbar an dem anderen Ende des ersten Arms 36 gelagerten Ende sowie eine Speiser-Kopplungseinrichtung 40, welche in Winkelrichtung beweglich an dem anderen Ende des zweiten Arms 38 gelagert ist. Der Roboterkörper 34 ist in vertikaler Richtung entlang einer Y-Achse bewegbar, welche orthogonal zu der jeweils anderen horizontalen X- und Z-Achse ist. Weiterhin ist der erste Arm 36 und der zweite Arm 38 um jeweilige Achsen an dem Roboterkörper 34 und dem ersten Arm 36 schwenkbar. Daher kann die in Winkelrichtung bewegbar an dem Ende des zweiten Arms 38 gelagerte Speiser-Kopplungseinrichtung dreidimensional entlang einer X-, einer Y- und einer Z-Achse verlagert werden.
Ein Ultraschallsensor 42 zur Erfassung eines Abstandes von einer Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 des Elektrofahrzeugs 10 entlang der Z-Achse ist auf die Basis 32 des Batterieladeroboters 30 montiert. Der Parkbereich 19 weist weiterhin einen Reifenaufstandskraftsensor 44 auf, um die Position des Elektrofahrzeugs 10 entlang der X- und der Z-Achse auf Grundlage der Verlagerung eines Hinterrads des Elektrofahrzeugs 10 an dem Reifenaufstandskraftsensor 44 zu erfassen. Der Reifenaufstandskraftsensor 44 kann durch eine CCD-Kamera oder dergleichen ersetzt sein, um die Positionen des Elektrofahrzeugs 10 entlang der X- und der Z-Achse zu erfassen.
5 bis 8 zeigen strukturelle Details der Speiser-Kopplungseinrichtung 40 des Batterieladeroboters 30. Die Speiser-Kopplungseinrichtung 40 ist am Ende des zweiten Arms 38 durch eine erste Halterung 46 angebracht. Mit der ersten Halterung 46 ist eine zweite Halterung 52 durch zwei Stifte 48, 50 für eine Verlagerung entlang der X-Achse gekoppelt, d. h. Richtungen normal zu den Blätter der 5 und 6. Die zweite Halterung 52 weist eine integrale Hülse 53 auf, welche in horizontaler Richtung verläuft und einen Zwischenabschnitt umfasst, welcher eine prismatische äußere Gestalt aufweist. Eine Welle 54 ist axial verschieblich in die Hülse 53 eingeführt. Die Hülse 53 weist ein offenes Ende auf, welches fern von der ersten Halterung 46 angeordnet ist und als eine Einfassung 56 mit einer kreisförmigen Außenkontur gestaltet ist.
Ein Anschlagstift 60 ist durch eine Platte 58 mit einem Ende der Welle 54 gekoppelt, welches durch die zweite Halterung 52 hindurchgeht. Wenn der Anschlagstift 60 in ein Loch 62 eingreift, welches in der ersten Halterung 46 definiert ist, wird verhindert, dass die Speiser-Kopplungseinrichtung 40 entlang der X-Achse verlagert wird. Ein Grenzschalter 63 zur Erfassung einer axialen Verlagerung der Welle 54 ist nahe dem Ende der Welle 54 angeordnet, welches nahe der ersten Halterung 46 ist. Eine Kugel 64 ist am anderen Ende der Welle 54 montiert, und zwar mit einem Bund 66, welcher an die Welle 54 gegen die Kugel 64 montiert ist. Eine Schraubenfeder 68 ist um die Welle 54 zwischen der Einfassung 56 und dem Bund 66 angeordnet.
Die Speiser-Kopplungseinheit 40 weist einen Kopplungseinrichtungskörper 72 auf, welcher in Winkelrichtung bewegbar an der Kugel 64 an dem Ende der Welle 54 durch eine Lagerung 70 gelagert ist. Der Kopplungseinrichtungskörper 72 umfasst eine Halterung 73, welche die Lagerung 70 stützt, einen mit der Halterung 73 verbundenen Kern 74 sowie eine Speiser-Spule 76, welche um einen Block des Kerns 74 herumgewickelt ist, der zum Elektrofahrzeug 10 hin vorsteht. Die Halterung 73 weist ein hohles zylindrisches zentrales Element auf, welches in sich einen Doughnut-förmigen Anschlagring 78 hält, der im Eingriff mit der Einfassung 56 der zweiten Halterung 52 ist. Mit der Halterung 73 ist ein Halter 75 verbunden, welcher in sich vier Federn 80, 82, 84, 86 hält, die in radialer Richtung verlaufen und winkelmäßig bei gleichen Winkelabständen positioniert sind. Die Federn 80, 82, 84, 86 weisen jeweilige radial innere Enden auf, welche gegen jeweilige Außenflächen des Zwischenabschnitts der Hülse 53 gehalten sind, der die prismatische äußere Gestalt aufweist.
Die Speiser-Kopplungseinrichtung 40 weist weiterhin ein Gehäuse 88 auf, welche ihre Bestandteile umgibt. Drei Verriegelungshaken 92 sind in Winkelrichtung beweglich durch Wellen 90 an einer Innenfläche des Gehäuses 88 nahe des Elektrofahrzeugs 10 montiert. Die Verriegelungshaken 92 sind in Verriegelungseingriff mit dem Elektrofahrzeug 10 gehalten, wenn die Batterie am Elektrofahrzeug 10 durch den Batterieladeroboter 30 geladen wird. Die Verriegelungshaken 92, welche in Winkelrichtung um die Wellen 90 beweglich sind, sind normalerweise in einer Richtung vorgespannt, um einen Verriegelungseingriff mit dem Elektrofahrzeug 10 zu erhalten, und zwar durch Federn 94, welche zwischen der Halterung 73 und Enden der Verriegelungshaken 92 wirken. Die Speiser-Kopplungseinrichtung 40 weist an ihrer zum Elektrofahrzeug 10 hinweisenden Fläche ein Paar von Licht aussendenden und erfassenden Elementen 96 auf, um die Position des Elektrofahrzeugs 10 bezüglich des Batterieladeroboters 30 zu bestätigen, sowie ein Paar von Licht aussendenden und erfassenden Elementen 98, um verschiedene Signale bezüglich des Ladens der Batterie auszutauschen, z. B. um ein Ladebefehlssignal und ein Ladeabschlusssignal vom Elektrofahrzeug 10 zu empfangen.
9 zeigt ein elektrisches System einschließlich einer Steuer/Regelschaltung des Batterieladeroboters 30. Die Steuer/Regelschaltung weist eine Laderoboter-Steuer/Regeleinrichtung 99 zum Steuern/Regeln eines Betriebs des Batterieladeroboters 30 auf und weist eine Ladesteuer/Regeleinrichtung 101 zum Steuern/Regeln des Ladens der Batterie auf Grundlage von Steuer/Regelsignalen von dem Elektrofahrzeug 10 auf. Der Ultraschallsensor 42, der Reifenaufstandskraftsensor 44 und die Licht aussendenden und erfassenden Elemente 96 sind mit der Laderoboter-Steuer/Regeleinrichtung 99 zum Steuern/Regeln eines Betriebs des Roboterkörpers 34, des ersten Arms 36 und des zweiten Arms 38 verbunden. Die Ladeeinrichtung 28, die Ladespule 76 und die Licht aussendenden und erfassenden Elemente 98 sind mit der Ladesteuer/Regeleinrichtung 101 verbunden.
Das Elektrofahrzeug 10, welches automatisch durch die Batterieladevorrichtung 26 geladen werden kann, ist wie in 10 gezeigt aufgebaut. Wie in 10 gezeigt ist, umfasst das Elektrofahrzeug 10 eine Fahrzeugsteuerungs/Regelungs- ECU 100 zum Steuern/Regeln des gesamten Betriebs des Elektrofahrzeugs 10, einschließlich eines Fahrzeugfahrbetriebs und eines Batterieladebetriebs, eine Batterie 102 zum Speichern elektrischer Energie für einen Antrieb des Elektrofahrzeugs 10 sowie einen Elektromotor 104 zum Antreiben des Elektrofahrzeugs 10 auf Grundlage der von der Batterie 102 gelieferten elektrischen Energie. Mit der Fahrzeugsteuer/Regel-ECU 100 sind eine Kommunikationseinheit 106 zur Ausführung von Kommunikation mit einer externen Schaltung, eine Bremssteuer/Regeleinrichtung 108 und eine Lenksteuer/Regeleinrichtung 110 zum automatischen Fahren des Elektrofahrzeugs 10, ein Paar von Sensoren 112, 114 zur Erfassung der in dem Port 13 eingebetteten Induktionskabel 22 (siehe 2) sowie ein Sensor 116 zur Erfassung der in den Port 13 eingebetteten magnetischen Nägel 24 verbunden.
Die Sensoren 112, 114 dienen dazu, ein Magnetfeld zu erfassen, welches durch einen Wechselstrom erzeugt wird, der durch ein Induktionskabel 22 (siehe 2) hindurchströmt, und sind in Querrichtung mit Abstand entlang der Hinterachse des Elektrofahrzeugs 10 angeordnet. Wenn das Elektrofahrzeug 10 entlang und über ein Induktionskabel 22 fährt, erzeugen die Sensoren 112, 114 identische Ausgabesignale. Wenn das Elektrofahrzeug 10 in Seitenrichtung verlagert ist, erzeugt einer der Sensoren 112, 114 ein Ausgabesignal, welches größer als das Ausgabesignal ist, das durch den anderen der Sensoren 112, 114 erzeugt wird, was erfasst, dass das Elektrofahrzeug 10 nicht korrekt entlang einer gewünschten Rute fährt.
Der Sensor 116 dient dazu, ein von Magneten (magnetischen Nägeln 24), welche entlang einer Rute eingebettet sind, erzeugtes Magnetfeld zu erfassen. Der Sensor 116 erzeugt ein Ausgabesignal in dem Augenblick, in welchem das Elektrofahrzeug 10 über einen magnetischen Nagel 24 hinweggeht. Da die magnetischen Nägel 24 einen gewissen Abstand nach rechts oder nach links von den Induktionskabeln 22 ausgehend verlagert sind, wie in 2 gezeigt ist, ist auch der Sensor 116 in Querrichtung von der Längsmittelachse des Elektrofahrzeugs 10 verlagert, wie in 10 gezeigt ist.
Die Induktionskabel 22 haben lediglich eine Funktion, zu erfassen, wann das Elektrofahrzeug 10 in Querrichtung von der Rute weg verlagert ist. Die magnetischen Nägel 24 weisen jedoch eine Funktion auf, eine Position des Elektrofahrzeugs 10 in seiner Verfahrrichtung genau zu erfassen, z. B. eine Position, bei welcher das Elektrofahrzeug 10 anhält. Die magnetischen Nägel 24 werden ebenso hilfsweise verwendet, falls eine durch ein Induktionskabel 22 definierte Route abrupt gekrümmt ist.
Da die Sensoren 112, 114, 116 dazu dienen, ein Magnetfeld zu erfassen, sollten sie vorzugsweise an dem Elektrofahrzeug 10 in Positionen von magnetischen Körpern entfernt eingebaut sein, um eine magnetische Störung zu vermeiden. Beispielsweise ist es bevorzugt, Anbringungselemente aus Kunstharz zur Anbringung der Sensoren 112, 114, 116 an Ort und Stelle zu verwenden. Da das Elektrofahrzeug 10 unterschiedlichen Krümmungsradien von Wegen ausgesetzt ist, welche von äußeren Rädern beim Abbiegen durchfahren werden, sind die Sensoren 112, 114, 116 entlang der Achse der Hinterräder anstelle der lenkbaren Räder (Vorderräder) positioniert. Weiterhin wird das Elektrofahrzeug 10 mit der Achse der Hinterräder als ein Ziel für die Route gesteuert/geregelt, um dadurch die Genauigkeit zu erhöhen, mit welcher das Elektrofahrzeug 10 einer gewünschten Trajektorie folgen soll, wenn es automatisch gefahren wird.
Das Elektrofahrzeug 10 weist eine Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 zum Laden der Batterie 102 mit der Batterieladevorrichtung 26 auf und weist eine Ladedeckelöffnungs- und -schließvorrichtung 112 zum Öffnen und Schließen eines Ladedeckels 120 auf, welcher die Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 abdeckt. Wie in 11 gezeigt ist, umfasst die Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 eine Aufnahmespule 126, welche um einen Kern 124 herumgewickelt und mit der Batterie 102 über einen Gleichrichter 127 und eine Kontaktiereinrichtung 129 verbunden ist (siehe 10). Der Kern 124 weist Reflektoren 132, 133 auf, um ein Lichtsignal von den Licht aussendenden und erfassenden Elementen 96 am Kern 74 der Speiser-Kopplungseinrichtung 40 zu reflektieren, und weist Licht aussendende und erfassende Elemente 134 auf, um ein Lichtsignal zu den Licht aussendenden und erfassenden Elementen 98 zu senden und ein Lichtsignal von diesen zu empfangen.
Der Ladedeckelöffnungs- und -schließvorrichtung 122 ist wie in 12 und 13 gezeigt aufgebaut. Die Ladedeckelöffnungs- und -schließvorrichtung 122 weist ein Gehäuse 123 auf, welches seine Bauteile umgibt, und weist eine drehbare Welle 125 mit entgegengesetzten Enden auf, welche aus dem Gehäuse 123 heraus vorstehen. Streben 131, 135, welche durch Halterungen 128, 130 mit dem Ladedeckel 120 verbunden sind, sind mit den jeweiligen entgegengesetzten Enden der drehbaren Welle 125 verbunden.
Das Gehäuse 123 beherbergt in sich einen Elektromotor 138, welcher eine Antriebswelle 136 auf Grundlage eines Befehlssignals zum Öffnen und Schließen des Ladedeckels 120 dreht, welches von der Fahrzeugsteuer/Regel-ECU 100 zugeführt wird. Eine an der Antriebswelle 136 montierte Schnecke 140 ist in Kämmung mit einem Schneckenrad 142 gehalten, mit welchem ein Getriebezug 144 als eine Drehzahlreduktionsvorrichtung gekoppelt ist, welche eine Mehrzahl von kämmenden Zahnrädern mit unterschiedlichen Durchmessern umfasst. Der Getriebezug 144 weist ein Endzahnrad 146 auf, welches in Kämmung mit einer Außenverzahnung einer Basisplatte 148 gehalten ist.
Die drehbare Welle 125, welche mit dem Ladedeckel 120 verbunden ist, ist drehbar zentral durch die Basisplatte 148 hindurch eingeführt. Wie in 14 und 15 gezeigt ist, weist die Basisplatte 148 eine Mehrzahl von Nuten 150 auf, welche in einer Fläche desselben um die zentrale Achse der Basisplatte 148 herum definiert sind, wobei Kugeln 152 in die jeweiligen Nuten 150 eingreifen. Ein Gleitbund 154 ist über der drehbaren Welle 125 in axialer Gegenüberstellungsbeziehung zu der Basisplatte 148 angebracht. Der Gleitbund 154 ist in Eingriff mit einer Eingriffsfläche 156 der drehbaren Welle 125 und ist in der axialen Richtung der drehbaren Welle 125 verlagerbar. Ein Bund 157 ist fest an die drehbare Welle 125 mit axialem Abstand zum Gleitbund 154 montiert. Eine Schraubenfeder 159 ist um die drehbare Welle 125 zwischen dem Bund 157 und dem Gleitbund 154 angeordnet, um den Gleitbund 154 normalerweise vom Bund 157 weg vorzuspannen. Der Gleitbund 154 weist eine Mehrzahl von Eingriffsausnehmungen 158 auf, welche in einer zur Basisplatte 148 weisenden Oberfläche desselben definiert sind, wobei die Eingriffsausnehmungen 158 in Bereichen angeordnet sind, welche den Nuten 150 sowie Bereichen zwischen den Nuten 150 entsprechen. Die Kugeln 152 sind mit den Eingriffsausnehmungen 158 in Eingriff bringbar. Jede der Eingriffsausnehmungen 158 weist eine konische Gestalt auf, um einer der Kugeln 152 zu gestatten, in Eingriff mit ihr zu gelangen und außer Eingriff von ihr zu gelangen.
Eine Klaue 164 ist fest an die drehbare Welle 125 montiert. Ein Ladedeckelöffnungs- und -schließsensor 166 ist in dem Gehäuse 123 untergebracht und an diesem befestigt, um eine Winkelverlagerung der Klaue 164 zu erfassen, die durch die drehbare Welle 125 bewirkt wird.
Das Elektrofahrzeug 10, die Batterieladevorrichtung 26 und die Ladedeckelöffnungs- und -schließvorrichtung 122 sind im Grunde so aufgebaut, wie oben beschrieben wurde. Ein Betrieb des Elektrofahrzeugs 10, der Batterieladevorrichtung 26 und der Ladedeckelöffnungs- und -schließvorrichtung 122 wird unten beschrieben werden.
Als erstes wird kurz ein Prozess zum Mieten eines Elektrofahrzeugs 10 in dem Elektrofahrzeug-Mitbenutzungssystem unter Bezugnahme auf 1 und 2 im Folgenden beschrieben.
Ein Nutzer prüft, beispielsweise mit der Port-Endgerätesteuer/Regeleinheit 20 an der Plattform 18 eines beliebigen Ports 13, all die Information, welche auf einer IC-Karte basiert, und wählt ein Elektrofahrzeug 10 aus. Das gewählte Elektrofahrzeug 10 wird automatisch zur Plattform 18 gefahren, indem es durch das Induktionskabel 22 und die Magnetnägel 24 in den Parkbereich 19 geführt wird.
Wie in 10 gezeigt ist, weist das Elektrofahrzeug 10 die Sensoren 112, 114 auf, welche symmetrisch entlang der Hinterradachse angeordnet sind. Die Fahrzeugsteuer/Regel-ECU 100 steuert/regelt die Lenksteuer/Regeleinrichtung 110 um die von den Sensoren 112, 114 erfassten Stärken eines Magnetfelds zu egalisieren, welches durch einen Strom erzeugt wird, der durch das Induktionskabel 22 fließt, um dadurch das Elektrofahrzeug 10 entlang des Induktionskabels 22 zur Plattform 18 zu leiten. Auf Grundlage der Stärken des Magnetfelds, welches durch die magnetischen Nägel 24 erzeugt wird, die durch den Sensor 116 erfasst werden, erfasst die Fahrzeugsteuer/Regel-ECU 100 die Position des Elektrofahrzeugs 10 in der Verfahrrichtung. Wenn das Elektrofahrzeug 10 bei der Plattform 18 angelangt, steuert/regelt die Fahrzeugsteuer/Regel-ECU 100 die Bremssteuer/Regeleinrichtung 108, um das Elektrofahrzeug 10 zu stoppen.
Wenn das Elektrofahrzeug 10 bei der Plattform 18 angelangt, wird der automatische Fahrmodus des Elektrofahrzeugs 10 gelöscht. Danach steigt der Nutzer in das Elektrofahrzeug 10 ein und fährt das Elektrofahrzeug 10 von Hand zu einem Zielort.
Ein Prozess zum Zurückgeben des Elektrofahrzeugs 10 und zum Bereitstellen des Elektrofahrzeugs 10 in einen Parkbereich 19 wird im Folgenden mit Bezug auf 16 erläutert werden.
Der Nutzer steigt aus dem Elektrofahrzeug 10 an der Plattform 18 an einem beliebigen Port 13 aus und betätigt dann die Port-Endgerätesteuer/Regeleinheit 20, um das Elektrofahrzeug 10 in Schritt S1 zurückzugeben. Wenn die Rückgabeprozedur durch den Nutzer abgeschlossen ist, wird das Elektrofahrzeug 10 automatisch zu einer Position (Ladeport) gefahren, bei welcher die Batterieladevorrichtung 26 in dem Parkbereich 19 vorgesehen ist, und zwar in Schritt S2. Zu dieser Zeit wird das Elektrofahrzeug 10 unter Verwendung des Induktionskabels 22 und der Magnetnägel 24 im Parkbereich 19 in der gleichen Art und Weise gesteuert/geregelt, wie dann, wenn das Elektrofahrzeug 10 gemietet wird.
Wie in 3 gezeigt ist, weist der Ladeport die Batterieladevorrichtung 26 und den Radaufstandskraftsensor 44 zur Erfassung der Position des Elektrofahrzeugs 10 auf. Der Radaufstandskraftsensor 44 erfasst, ob die Hinterräder des Elektrofahrzeugs 10 innerhalb vorbestimmter Bereiche entlang der X- und der Z-Achsen bezüglich der Batterieladevorrichtung 26 positioniert sind, und zwar in Schritt S3.
Auf Grundlage eines erfassten Signals von der Batterieladevorrichtung 26 entscheidet die Batterieladevorrichtung 26, ob das Elektrofahrzeug sich in einer Einpassstellung befindet, in welcher die Speiser-Ankopplungseinrichtung 40 der Batterieladevorrichtung 26 in die Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 des Elektrofahrzeugs 10 eingepasst werden kann, und zwar in Schritt S4. Wenn sich das Elektrofahrzeug 10 nicht in der Einpassstellung befindet, dann wird in Schritt S5 die Position, bei welcher das Elektrofahrzeug 10 angehalten ist, bezüglich des Ladeports eingestellt. Danach wird die Verarbeitung in den Schritten S3, S4 wiederholt.
Wenn sich das Elektrofahrzeug 10 Schritt S4 in der Einpassstellung befindet, dann wird der Ladedeckel 120 des Elektrofahrzeugs 10 in Schritt S6 automatisch geöffnet. Ein Steuer/Regelprozess zum Öffnen und Schließen des Ladedeckels 120 wird im Folgenden mit Bezugnahme auf 17 beschrieben werden.
Wenn die Fahrzeugsteuer/Regel-ECU 100 ein Deckelöffnungsbefehlssignal von der Batterieladevorrichtung 26 in Schritt S6a empfängt, bestromt die Fahrzeugsteuer/Regel-ECU 100 den Motor 138 der Ladedeckelöffnungs- und -schließvorrichtung 122, um ihre Antriebswelle 136 in einer Richtung zum Öffnen des Ladedeckels 120 zu drehen, und zwar in Schritt 6b.
Genauer wird die mit der Antriebswelle 136 gekoppelte Schnecke 140 gedreht, um den Getriebezug 144, welcher als die Geschwindigkeitsreduziervorrichtung dient, einschießlich des mit der Schnecke 140 kämmenden Schneckenrads 142, zur Drehung der Basisplatte 148 zu veranlassen. Der Gleitbund 144 ist koaxial mit der Basisplatte 148 durch die Kugeln 152 verbunden. Wenn der Gleitbund 154 gedreht wird, wird die drehbare Welle 125 gedreht. der Ladedeckel 120, welche mit der drehbaren Welle 125 durch die Halterungen 128, 130 und die Streben 131, 135 verbunden ist, wird geöffnet.
Die Fahrzeugsteuer/Regel-ECU 100 erfasst einen Antriebsstrom des Motors 138 in Schritt S6c. Wenn der erfasste Antriebsstrom in Schritt S6d größer als ein vorbestimmter Wert ist, d. h. wenn der Motor 138 einer Last ausgesetzt ist, welche größer als eine vorbestimmte Last ist, dann bestimmt die Fahrzeugsteuer/Regel-ECU 100, dass der Ladedeckel 120 vollständig geöffnet ist und entstromt den Motor 138 in Schritt S6e.
Nachdem der Ladedeckel 120 geöffnet ist, wird der Batterieladeroboter 30 der Batterieladevorrichtung 26 betätigt, um die Speiser-Kopplungseinrichtung 40 in Einpasseingriff mit der Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 des Elektrofahrzeugs 10 zu bringen, und zwar in Schritt S7 (siehe 16). Ein Steuer/Regelprozess zum Anbringen der Speiser-Kopplungseinrichtung 40 an der Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 wird unten mit Bezug auf 18 beschrieben werden. Der Ultraschallsensor 42 an der Basis 32 des Batterieladeroboters 30 erfasst einen Abstand von dem Batterieladeroboter 30 zur Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 in Schritt S7a. Auf Grundlage des erfassten Abstands zur Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 betätigt der Batterieladeroboter 30 den ersten Arm 36 und den zweiten Arm 38, um die Speiser-Kopplungseinrichtung 40 entlang der Z-Achse zur Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 zu bewegen, und zwar in Schritt S7b. Dann hält der Batterieladeroboter 30 die Speiser-Kopplungseinrichtung 40 in ihrer Position entlang der Z-Achse und bewegt die Speiser-Kopplungseinrichtung 40 entlang der X- und der Y-Achse, und zwar in Schritt S7c. Der Batterieladeroboter 30 erfasst reflektierte Lichtstrahlen von den Reflektoren 132, 133 an der Aufnahme-Kopplungseinrichtung 138, und zwar in Schritt S7d.
Genauer sendet das Licht aussendende Element 96 an der Speiser-Kopplungseinrichtung 40 einen Lichtstrahl zur Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 aus und der Batterieladeroboter 30 erfasst eine Position, bei welcher ein reflektierter Lichtstrahl vom Reflektor 132 an der Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 durch das Licht erfassende Element 96 erfasst werden kann. Der Batterieladeroboter 30 speichert die Position der Speiser-Kopplungseinrichtung 40 in einem Speicher, wenn der reflektierte Lichtstrahl von dem Reflektor 132 von dem Licht erfassenden Element 96 erfasst wird, und zwar in Schritt S7e.
In ähnlicher Weise erfasst der Batterieladeroboter 30 eine Position, bei welcher ein reflektierter Lichtstrahl vom Reflektor 133 an der Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 durch das Licht erfassende Element 96 erfasst werden kann. Der Batterieladeroboter 30 speichert die Position der Speiser-Kopplungseinrichtung 40 in einem Speicher, wenn der reflektierte Lichtstrahl von dem Reflektor 133 von dem Licht erfassenden Element 96 erfasst wird, und zwar in den Schritten S7c bis S7f.
Von den zwei Positionen der Speiser-Kopplungseinrichtung 40, bei welcher die reflektierten Strahlen erfasst werden, berechnet der Batterieladeroboter 30 die Position der Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118, und zwar in Schritt S7g. Da die Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 somit positionsmäßig erfasst ist, kann die Speiser-Kopplungseinrichtung 40 mit hoher Genauigkeit in die Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 eingepasst werden.
Auf Grundlage der Position der Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118, welche in Schritt S7 berechnet wurde, verlagert der Batterieladeroboter 30 die Speiser-Kopplungseinrichtung 40 entlang der X- und der Y-Achse, um die Position der Speiser-Kopplungseinrichtung 40 zu korrigieren, und zwar in Schritt S7h. Danach betätigt der Batterieladeroboter 30 den ersten Arm 36 und den zweiten Arm 38, um die Speiser-Kopplungseinrichtung 40 zu der Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 des Elektrofahrzeugs 10 hin zu bewegen und zwar in Schritt S7i.
Die Batterieladevorrichtung 26 überwacht in Schritt S7j zu allen Zeiten, ob ein reflektierter Lichtstrahl vom Reflektor 132 der Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 vorhanden ist oder nicht. Der Batterieladeroboter 30 bewegt kontinuierlich die Speiser-Kopplungseinrichtung 40, bis ein reflektierter Lichtstrahl vom Reflektor 132 vorhanden ist. Weiterhin wird die Speiser-Kopplungseinrichtung 40 in Einpasseingriff mit der Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 gebracht, und zwar in Schritt S7k.
Die Speiser-Kopplungseinrichtung 40 wird in die Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 wie folgt eingepasst:
In 5, wenn die Speiser-Kopplungseinrichtung 40 auf die Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 zubewegt wird und das spitzenseitige Ende der Speiser-Kopplungseinrichtung 40 nahe des Kerns 74 durch das spitzenseitige Ende der Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 nahe des Kerns 124 gedrückt wird, wird der Kopplungseinrichtungskörper 72 der Speiser-Kopplungseinrichtung 40 gemeinsam mit der Welle 54 auf die erste Halterung 46 zu verlagert. Der Anschlagring 78 im Kopplungseinrichtungskörper 72 wird außer Eingriff mit der Einfassung 56 genommen und der Anschlagstift 60 wird aus dem Loch 62 herausgenommen und wird somit außer Eingriff mit der ersten Halterung 46 genommen. Als Folge wird der Kopplungseinrichtungskörper 72 in Winkelrichtung um die Kugel 64 an der Welle 54 bewegbar und ist geringfügig entlang der X-Achse in der Längsrichtung des Elektrofahrzeugs 10 verlagerbar. Selbst wenn eine kleine Positionsfehlausrichtung zwischen der Speiser-Kopplungseinrichtung 40 und der Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 vorliegt, wenn die Speiser-Kopplungseinrichtung 40 durch die Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 gedrückt wird, kann die Speiser-Kopplungseinrichtung 40 sanft in die Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 geführt werden (siehe 6 und 7).
Nachdem die Speiser-Kopplungseinrichtung 40 in die Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 eingepasst ist, wenn die Speiser-Kopplungseinrichtung 40 weiter auf die Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 zu verlagert wird, nimmt das Ende der Welle 54 den Grenzschalter 36 in Eingriff, welcher den vollständigen Einpasseingriff der Speiser-Kopplungseinrichtung 40 mit der Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 erfasst.
Bei einer Erfassung des vollständigen Einpasseingriffs der Speiser-Kopplungseinrichtung 40 mit der Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 stoppt die Batterieladevorrichtung 26 die Bewegung der Aufnahme-Kopplungseinrichtung 40 in Schritt S7m. Der Einpasseingriff der Speiser-Kopplungseinrichtung 40 mit der Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 ist nun abgeschlossen.
Dann, wenn ein reflektierter Lichtstrahl vom Reflektor 132 in Schritt S7j nicht erfasst wird, bestimmt die Batterieladevorrichtung 26, dass eine unerwartete Situation eingetreten ist, z. B. dass ein fremdes Objekt zwischen die Speiser-Kopplungseinrichtung 40 und die Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 gelangt ist, welche den reflektierten Lichtstrahl blockiert, oder der Ladedeckel 120 ist unbeabsichtigterweise geschlossen. Die Batterieladevorrichtung 26 stellt die Speiser-Kopplungseinrichtung 40 zu ihrem Ursprung zurück, d. h. in die Standby-Position, und stoppt eine Bewegung der Speiser-Kopplungseinrichtung 40 in Schritt S7n. Wenn in Schritt S7j ein reflektierter Lichtstrahl vom Reflektor 132 nicht erfasst wird, stellt die Batterieladevorrichtung 26 die Speiser-Kopplungseinrichtung 40 unter Umständen nicht zu ihrem Ursprung zurück und stoppt eine Bewegung der Speiser-Kopplungseinrichtung 40. Vielmehr stoppt die Batterieladevorrichtung 26 unter Umständen die Speiser-Kopplungseinrichtung 40 und startet dann ein Ankoppeln der Speiser-Kopplungseinrichtung 40 an die Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 erneut oder stellt unter Umständen die Speiser-Kopplungseinrichtung 40 zu ihrem Ursprung zurück und startet dann ein Ankoppeln der Speiser-Kopplungseinrichtung 40 an die Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 erneut.
Wenn die Speiser-Kopplungseinrichtung 40 korrekt in die Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 eingepasst ist, wird in Schritt S8 ein Batterieladeprozess durch den Batterieladeroboter ausgeführt (16). Der Batterieladeprozess wird unten mit Bezug auf 19 beschrieben werden.
Die Fahrzeugsteuer/Regel-ECU 100 prüft einen Ladungszustand der Batterie 102. Die Fahrzeugsteuer/Regel-ECU 100 sendet ein Ladebefehlssignal von dem Licht aussendenden Element 134 an der Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 zu dem Licht aussendenden Element 98 an der Speiser-Kopplungseinrichtung 40, und zwar in Schritt S8a. In Antwort auf das Ladebefehlssignal liefert die Batterieladevorrichtung 26 einen Strom zur Speiserspule 76 der Speiser-Kopplungseinrichtung 40. Der der Speiserspule 76 zugeführte Strom erzeugt ein Magnetfeld, welches einen Strom in der Aufnahmespule 126 der Aufnahme-Kopplungseinheit 118 erzeugt. Der erzeugte Strom wird durch den Gleichrichter 127 in einen Gleichstrom gleichgerichtet, welcher über die Kontaktiereinrichtung 129, die durch die Fahrzeugsteuer/Regel-ECU 100 leitend gemacht ist, der Batterie 102 zugeführt wird, um dadurch die Batterie 102 zu laden, und zwar in Schritt S8b.
Die Fahrzeug/Regel-ECU 100 prüft den Ladungszustand der Batterie 102 zu allen Zeiten. Wenn die Fahrzeugsteuer/Regel-ECU 100 bestimmt, dass die Batterie 102 vollständig geladen ist, sendet die Fahrzeugsteuer/Regel-ECU 100 ein Ladeabschlusssignal über das Licht aussendende Element 134 zu der Batterieladevorrichtung 26 und schaltet die Kontaktiereinrichtung 129 aus, und zwar in Schritt S8c. In Antwort auf das Ladeabschlusssignal stoppt die Batterieladevorrichtung 26 eine Zufuhr des Stroms zur Speiserspule 126 und das Laden der Batterie 102 wird abgeschlossen, und zwar in Schritt S8d.
Nachdem das Laden der Batterie 102 abgeschlossen ist, löst der Batterieladeroboter 30 die Speiser-Kopplungseinrichtung 40 von der Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 und Schritt S9 (siehe 14). Ein Prozess zum Lösen der Speiser-Kopplungseinrichtung 40 von der Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 wird unten mit Bezugnahme auf 20 beschrieben werden.
Die Batterieladevorrichtung 26 erfasst die Position der Speiser-Kopplungseinrichtung 40 entlang der X- und der Y-Achse auf Grundlage von Signalen von (nicht dargestellten) Sensoren, welche an dem Roboterkörper 34, dem ersten Arm 36 und dem zweiten Arm 38 des Batterieladeroboters 30 angebracht sind und zwar in Schritt S9a. Während die erfasste Position der Speiser-Kopplungseinrichtung 40 entlang der X- und der Y-Achse gehalten wird, betätigt die Batterieladevorrichtung 26 den ersten Arm 36 und den zweiten Arm 38, um die Speiser-Kopplungseinrichtung 40 entlang der Z-Achse zu bewegen, und zwar in Schritt S9b. Auf diese Art und Weise kann die Speiser-Kopplungseinrichtung 40 von der Aufnahme-Kopplungeinrichtung 118 gelöst werden, ohne einen Schaden an der Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 zu verursachen. Nachdem in Schritt S9c erfasst wurde, dass die Speiser-Kopplungseinrichtung 40 mit einem vorbestimmten Abstand von der Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 angeordnet ist, bewegt die Batterieladevorrichtung 26 den Roboterkörper 34, den ersten Arm 36 und den zweiten Arm 38 zu Ursprüngen entlang der X-, der Y- und der Z-Achse, um dadurch den Batterieladeroboter 30 zu seinem Ursprung zurückzustellen, und zwar in Schritt S9d.
Danach wird ein Prozess zum Schließen des Ladedeckels 120 in Schritt S10 ausgeführt (siehe 14). Der Prozess zum Schließen des Ladedeckels 120 wird unten mit Bezug auf 17 beschrieben werden.
Wenn die Speiser-Kopplungseinrichtung 40 mit ausreichendem Abstand vom Elektrofahrzeug 10 angeordnet ist und die Fahrzeugsteuer/Regel-ECU 100 ein Deckelschließbefehlssignal zum Schließen des Ladedeckels 120 in Schritt S10a liefert, bestromt die Fahrzeugsteuer/Regel-ECU 100 den Motor 138 der Ladedeckelöffnungs- und Schließvorrichtung 122, um ihre Drehwelle 138 in einer Richtung zum Schließen des Ladedeckels 120 zu drehen, und zwar in Schritt S10b.
Genauer wird die mit der Antriebswelle 136 gekoppelte Schnecke 140 gedreht, um den Getriebezug 144, die Basisplatte 148 drehen zu lassen. Die Drehung der Basisplatte 148 bewirkt, dass die Kugeln 152 den Gleitbund 154 drehen, wobei sie somit die drehbare Welle 125 drehen. der Ladedeckel 120 wird nun geschlossen.
Die Fahrzeugsteuer/Regel-ECU 100 erfasst einen Antriebsstrom des Motors 138 in Schritt S10c. Wenn der erfasste Antriebsstrom in Schritt S10d größer als ein vorbestimmter Wert ist, bestimmt die Fahrzeugsteuer/Regel-ECU 100, dass der Ladedeckel 120 vollständig geschlossen ist und entstromt den Motor 138 in Schritt S10e.
Es wurde oben beschrieben, dass der Ladedeckel 120 in Antwort auf ein Deckelöffnungsbefehlssignal von der Batterieladevorrichtung 26 geöffnet wird und in Antwort auf ein Deckelschließbefehlssignal von der Fahrzeugsteuer/Regel-ECU 100 geöffnet wird. Jedoch kann der Ladedeckel 120 geöffnet und geschlossen werden, wenn der Nutzer des Elektrofahrzeugs 10 einen Deckelöffnungs- und -schließschalter betätigt.
Der Ladedeckel 120, welche offen ist, kann manuell mit Kraft geschlossen werden. Genauer wird dann, wenn der Nutzer z. B. des Elektrofahrzeugs 10 den Ladedeckel 120 in einer Richtung zum Schließen desselben verlagert, die drehbare Welle 125 gedreht, wobei der Gleitbund 154 gedreht wird.
Genauer ist die Basisplatte 148 gegen Drehung blockiert, da die betriebsmäßig durch die Kugeln 152 mit dem Gleitbund 154 gekoppelte Basisplatte 148 durch den Getriebezug 144 mit der Schnecke 140 verbunden ist. Wenn eine Kraft auf die drehbare Welle 125 ausgeübt wird, welche größer als ein bestimmtes Niveau ist, bewirkt die drehbare Welle 125, dass sich der Gleitbund 154 mit dieser über die Kugeln 152 hinweg dreht und sich somit gegen die Vorspannkraft der Feder 159 in axialer Richtung entlang der drehbaren Welle 125 bewegt. Die Kugeln 152 werden in den Eingriffsausnehmungen 158 aus dem Eingriff gelöst. Während hingegen die Basisplatte 148 gegen Drehung gehalten ist, werden daher die drehbare Welle 125 und der Gleitbund 154 dadurch gedreht, um den Ladedeckel 120 in der Schließrichtung zu verlagern.
Wenn der Ladedeckel 120 in Winkelrichtung um einen Winkel θ1 (siehe 15) in der Schließrichtung bewegt wird, wird die mit der drehbaren Welle 125 rotierende Klaue 164 durch den Ladedeckelöffnungs- und -schließsensor 166 erfasst, was die Fahrzeugsteuer/Regel-ECU 100 in die Lage versetzt, zu erkennen, dass der Ladedeckel 120 geschlossen wird, und zwar in Schritt S10f. Die Fahrzeugsteuer/Regel-ECU 100 bestromt nun den Motor 138, um seine Antriebswelle 136 in der Richtung zum Schließen des Ladedeckels 120 zu drehen, und zwar in Schritt S10b.
Wenn die Antriebswelle 136 des Motors 138 dreht, dreht die Basisplatte 148 anfänglich unabhängig von dem Gleitbund 154, da die Kugeln 152 nicht in den Eingriffsausnehmungen 158 im Gleitbund 154 aufgenommen sind. Wenn die Basisplatte 148 an den bestimmten Winkel 82 (siehe 15) in Winkelrichtung bewegt wird, geraten die Kugeln 152 zurück in Eingriff in die Eingriffsausnehmungen 158 und koppeln somit die Basisplatte 148 und den Gleitbund 154 miteinander. Daher wird der Ladedeckel 120 zwangsweise durch den Motor 138 in der Schließrichtung verlagert. Der Gleitbund 154 weist die Mehrzahl von Eingriffsausnehmungen 158 auf. Wenn der Gleitbund 154 andere Eingriffsausnehmungen 158 bei Winkelpositionen aufweist, wobei θ2 > θ3 gilt, dann wird der Gleitbund 154 mit der Basisplatte 148 gekoppelt, nachdem die Basisplatte 148 in Winkelrichtung sich den Winkel θ3 bewegt hat. Dementsprechend kann der Ladedeckel 120 in einer kürzeren Leerlaufzeit des Motors 138 geschlossen werden.
Danach erfasst die Fahrzeugsteuer/Regel-ECU in Schritt S10c einen Antriebsstrom des Motors 138. Wenn der erfasste Antriebsstrom in Schritt S10d größer als ein vorbestimmter Wert ist, dann bestimmt die Fahrzeugsteuer/Regel-ECU 100, dass der Ladedeckel 120 vollständig geschlossen ist und entstromt den Motor 138 in Schritt S10e.
Wie oben beschrieben wurde, kann der Ladedeckel 120 manuell geschlossen werden. Wenn der Ladedeckel 120 nicht manuell bis zu seiner vollständig geschlossenen Stellung geschlossen wird, dann wird der Motor 138 bestromt, um den Ladedeckel 120 vollständig zu schließen.
In der dargestellten Ausführungsform schaltet der Ladedeckel 120, wenn er geschlossen wird, automatisch von einem manuellen Schließmodus zu einem automatischen Schließmodus. Wenn jedoch der Ladedeckel 120 geöffnet wird, kann er automatisch von einem manuellen Öffnungsmodus zu einem automatischen Öffnungsmodus schalten. Genauer erfasst dann, wenn der Ladedeckel 120 manuell geöffnet wird, der Ladedeckelöffnungs- und -schließsensor 166, wenn der Ladedeckel einen vorbestimmten Winkel geöffnet wurde, und dann wird der Motor 138 bestromt, um die Drehwelle 136 in einer Richtung zum Öffnen des Ladedeckels 120 zu drehen. Folglich kann der Ladedeckel 120 vollständig geöffnet werden, nachdem er anfänglich manuell geschlossen wurde. Als Folge wird dann, wenn die Speiser-Kopplungseinrichtung 40 in die Aufnahme-Kopplungseinrichtung 118 eingepasst ist, verhindert, dass die Speiser-Kopplungseinrichtung 40 körperlich mit dem Ladedeckel 120 kollidiert, welcher andernfalls teilweise geöffnet verbliebe.
Das Elektrofahrzeug 10 mit dem geschlossenen Ladedeckel 120 wird dann zu einer Miet-Standby-Position im Parkbereich 19 bewegt, und zwar in Schritt S11.
Obwohl eine bestimmte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich gezeigt und beschrieben wurde, sollte verstanden werden, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen daran ausgeführt werden können, ohne vom Grundgedanken der angehängten Ansprüche abzuweichen.
Wenn ein Ladedeckel (120) manuell geöffnet oder geschlossen wird, wir dadurch eine drehbare Welle (125) gedreht. Zu dieser Zeit dreht ein zweites Drehelement (154) um die drehbare Welle (125) und bewegt sich in axialer Richtung entlang der drehbaren Welle (125). Kugeln (159) werden aus Eingriffsausnehmungen (158) gelöst, welche in dem zweiten Drehelement (154) definiert sind, wobei ein erstes Drehelement (148) von dem zweiten Drehelement (154) getrennt wird. der Ladedeckel (120) kann somit in einfacher Weise manuell geöffnet oder geschlossen werden. Wenn die drehbare Welle (125) einen gegebenen Winkel gedreht wird, erfasst ein Sensor (166) die Winkelverlagerung der drehbaren Welle (125) und gibt ein erfasstes Signal aus. In Antwort auf das erfasste Signal wird ein Motor (138) bestromt, um die drehbare Welle (125) zu drehen, um den Ladedeckel (120) mit Kraft zu öffnen oder zu schließen.

Claims

Ladedeckelöffnungs- und -schließvorrichtung (122) zum Öffnen und Schließen eines Ladedeckels (120), welcher eine Aufnahme-Kopplungseinrichtung (118) an einem elektrischen Fahrzeug (10) schützt, das durch von einer Batterie zugeführte elektrische Energie mit Energie versorgt wird, wobei der Ladedeckel (120) mit einer drehbaren Welle (125) zur gemeinsamen Drehung verbunden ist, wobei die Ladedeckelöffnungs- und -schließvorrichtung (122) umfasst: einen Motor (138), welcher in Antwort auf ein Deckelöffnungs/Schließbefehlssignal bestrombar ist, wobei der Motor (138) über eine Antriebswelle (136) eine Drehbewegung ausgibt, einen Überlastkupplungsmechanismus (148, 152, 154, 159), welcher betriebsmäßig zwischen der drehbaren Welle (125) des Ladedeckels (120) und der Antriebswelle (136) des Motors (138) angeschlossen ist und welcher dazu ausgebildet ist, eine vom Motor (138) induzierte Drehung der Antriebswelle (136) in einem normalen Betriebszustand zu der drehbaren Welle (125) zu übertragen, wobei der Überlastkupplungsmechanismus (148, 152, 154, 159) dazu ausgebildet ist, die Antriebswelle (136) und die drehbare Welle voneinander zu trennen und dadurch in einem Überlastzustand eine Drehung lediglich der drehbaren Welle (125) zu gestatten, wenn eine äußere Kraft, welche größer als ein vorbestimmtes Niveau ist, auf den Ladedeckel (120) ausgeübt wird, um den Ladedeckel (120) zu öffnen oder zu schließen; Erfassungsmittel (164, 166) zum Erfassen, wann der Ladedeckel (120) einen vorbestimmten Winkel geöffnet oder geschlossen ist, und zum Ausgeben eines Erfassungssignals; sowie Steuer/Regelmittel (100) zum Bestromen des Motors (138), um die Antriebswelle (135) in einer Richtung zum Öffnen oder Schließen des Ladedeckels (120) in Antwort auf das Erfassungssignal von den Erfassungsmitteln (164, 166) zu drehen.
Ladedeckelöffnungs- und -schließvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kupplungsmechanismus umfasst: ein erstes Drehelement (148); ein zweites Drehelement (154); ein Druckelement (159), um das erste Drehelement und das zweite Drehelement gegeneinander zu drücken; sowie eine Mehrzahl von Kugeln (152), welche zwischen dem ersten Drehelement und dem zweiten Drehelement angeordnet und mit diesen in Eingriff bringbar sind, um eine Drehung des ersten Drehelements zu dem zweiten Drehelement zu übertragen; wobei wenigstens ein Element aus dem ersten Drehelement und dem zweiten Drehelement auf das andere Element aus dem ersten Drehelement und dem zweiten Drehelement zu und von diesem weg verlagerbar ist, wobei die Anordnung derart ist, dass die Kugeln aus einem Eingriff mit dem einen Element aus dem ersten Drehelement und dem zweiten Drehelement gelöst werden können, wenn die äußere Kraft, welche größer als das vorbestimmte Niveau ist, auf den Ladedeckel ausgeübt wird, um den Ladedeckel zu öffnen oder zu schließen.
Ladedeckelöffnungs- und -schließvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die drehbare Welle eine Eingriffsfläche (156) aufweist, welche durch das zweite Drehelement in Eingriff genommen ist, wobei das zweite Drehelement in axialen Richtungen der drehbaren Welle verlagerbar ist.
Ladedeckelöffnungs- und -schließvorrichtung nach Anspruch 2, wobei wenigstens ein Element aus dem ersten Drehelement und dem zweiten Drehelement eine Mehrzahl von Eingriffsausnehmungen (158) aufweist, wobei die Kugeln lösbar mit den Eingriffsausnehmungen in Eingriff bringbar sind, wobei die Anordnung derart ist, dass die Kugeln aus den Eingriffsausnehmungen gelöst werden können, wenn die äußere Kraft, welche größer als das vorbestimmte Niveau ist, auf den Ladedeckel ausgeübt wird, um den Ladedeckel zu öffnen oder zu schließen, und wobei die Kugeln in Eingriff mit den nächstgelegenen der Eingriffsausnehmungen gelangen können, wenn der Motor bestromt wird.
Ladedeckelöffnungs- und -schließvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Eingriffsausnehmungen bei Abständen definiert sind, welche kleiner als Abstände zwischen den Kugeln sind, welche um eine Mittelachse des ersten Drehelements oder des zweiten Drehelements herum angeordnet sind.
Ladedeckelöffnungs- und -schließvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Erfassungsmittel umfassen: eine Klaue (164), welche gemeinsam mit der drehbaren Welle drehbar ist; sowie einen Sensor (166), um zu erfassen, wenn die Klaue (164) einen vorbestimmten Winkel in Winkelrichtung bewegt wurde.