JP2018056127A

JP2018056127A - 低電圧バスシステム

Info

Publication number: JP2018056127A
Application number: JP2017188449A
Authority: JP
Inventors: ウェイビーマイケル; Weiby Michael; ティレルジェームズ; tyrell James; チェルッティジャスティン; Cerutti Justin; メイヤーアンドリュー; Meyer Andrew
Original assignee: Ideal Industries Inc
Current assignee: Ideal Industries Inc
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2018-04-05
Also published as: RU2017133516A3; AU2017235934A1; EP3301780A1; US10218113B2; BR102017020852A2; CN107887727B; MX2017012395A; US20180090877A1; RU2017133516A; CN107887727A

Abstract

【課題】第一導電レールと第二導電レールとの間に配置された中心レールを有する導電バスと共に使用可能な、充電モジュール。【解決手段】充電モジュールはベースを有し、ベース上には、中心電気接点及び第一の複数の電気接点が配置される。中心電気接点は、ハウジングが導電バス上の使用位置に置かれたときに中心電気接点が中心レールと係合することができるように、ベース上に配列される。第一の複数の電気接点は、ハウジングが全３６０度にわたって導電バスに対するハウジングの如何なる回転位置で導電バス上の使用位置に置かれたときでも、第一の複数の電気接点のうちの少なくとも一つが第一導電レールと係合することができ、且つ、第一の複数の電気接点のうちの少なくとも異なる一つが第二導電レールと係合することができるように、概して中心電気接点を中心とする第一の円の周囲に沿ってベース上に配列される。【選択図】図１

Description

［関連出願の情報］
本出願は、２０１６年９月２９日に出願された、米国出願第６２／４０１，５４６号の利益を主張する。当該出願の開示は、その全体について、参照により本明細書に組み込まれる。

米国出願第１４／９８６，２２５号、米国出願第１４／８５７，９１８号、米国出願第１４／０３０，７６８号、米国仮出願第６１／７２５，７９５号、米国仮出願第６１／７６８，９０７号、米国仮出願第６１／７４４，７７７号、及び米国仮出願第６１／７４４，７７９号は、これらの出願の各々はその全体について参照により本明細書に組み込まれ、導電バス及び導電バスに結合するように適合させられた充電モジュールから構成される低電圧バスシステムを開示する。

米国特許出願公開第２０１６／０２６８７２８号明細書米国特許出願公開第２０１６／０１９０７３５号明細書米国特許出願公開第２０１４／０１６７５０１号明細書

以下は、導電バスに対する充電モジュールの使用方向に関わらず、充電モジュールの電気接点が導電バスの充電レールとの連続的な電気接続を行い且つ維持することができることを確かにすることができる、低電圧バスシステムの製造方法を具体的に記述する。特に、以下は、第一導電レールと第二導電レールの中間に配置された中心レールを有する導電バスと共に使用可能な充電モジュールを開発するためのガイドラインを提供するように意図されている。充電モジュールはベースを有し、ガイドラインは、ベース上に中心電気接点及び第一の複数の電気接点を配列する（arrange）するために使用可能である。中心電気接点は、ハウジングが導電バス上の使用位置（use position）に置かれたときに中心電気接点が中心レールと係合することができるように、ベース上に配列されることができる。第一の複数の電気接点は、ハウジングが全３６０度にわたって導電バスに対するハウジングの如何なる回転位置で（in any rotational orientation）導電バス上の使用位置に置かれたときでも、第一の複数の電気接点のうちの少なくとも最初の一つが第一導電レールと係合する（engage with）ことができ、且つ、第一の複数の電気接点のうちの最初の一つと異なる、第一の複数の電気接点のうちの少なくとも二番目の一つが第二導電レールと係合することができるように、概して中心電気接点を中心とする第一仮想円（first virtual circle）の周囲に沿ってベース上に配列されることができる。この点について、全３６０度にわたってどのような使用位置においても、複数の電気接点のうちのいずれか一つが、第一導電レール及び第二導電レールを結合させることがなく、又は他の方法で第一導電レールと第二導電レールとの間に電気ショート状態を作り出すことがないことが、理解されるであろう。さらに、本明細書において開示されるアルゴリズムは、この目的を達成するために必要とされる最小数の電気接点を使用しながら、全３６０度にわたって導電バスに対するハウジングの如何なる回転位置においても導電バスと係合されることが可能な充電モジュールを設計する手段を提供するので、記述されるシステム及び方法は、余分なシステムコストを低減するために役立つという利点を有する。例えば、それは、充電モジュールを製造することに関連する原料コストを低減し、構成在庫品（construction inventory）等を購入及び維持することに関連するコストを低減する。

記述される本発明の目的、利点、特徴、性質及び関係のより良い理解は、本明細書において以下で表現される原理が用いられ得る様々な方法を指示する例示的な複数の実施形態を明らかにする、以下の詳細な説明及び添付の図面から得られるであろう。

対象の低電圧バスシステムのより良い理解のために、以下に続く図面に示される複数の好ましい実施形態への参照がなされてもよい。
本明細書において以下で記述される方法論の使用を介して作製された、充電モジュールの一つの例示的な接点構成を示す模式図である。充電モジュールに関連して使用するための、一つの例示的な導電バスのキャリアを示す。一つの例示的な充電モジュールを示す。一つの例示的な充電モジュールを示す。図中の要素は簡明さ及び明確さのために示されており、必ずしも縮尺通りに描かれていないことが留意されるべきである。例えば、図中のいくつかの要素の寸法は、以下に続く説明の理解を改善することを助けるために他の要素と比較して誇張され得る。

図面を参照して、一つの例示的な導電バスシステムがこれから記述される。概して、導電バスシステムは、導電バス２００に電気的に結合させられるように意図された充電モジュール１００を含む。充電モジュール１００は、図１及び図４に示されるように複数の電気接点１０２を概して接続するように第一の円１０４が視覚化されることができるように配列された複数の電気接点１０２を含む。充電モジュール１００は、同様に図１に示されるように複数の電気接点１０６を概して接続するように第二の円１０８が視覚化されることができるように、複数の電気接点１０６を更に含むか、又は代替的に含んでもよい。一つの好ましい実施形態において、複数の電気接点１０２は、導電バス２００から充電モジュール１００に第一の直流電圧／電流を提供するために使用されるように意図され、一方で、複数の電気接点１０６は、導電バス２００から充電モジュール１００に第二の直流電圧／電流を提供するために使用されるように意図される。充電モジュール１００は、導電バス２００から受け取られた直流電圧／電流を、充電モジュール１００に結合させられた装置に供給するための電気構成部分（electrical componentry）更に含むことができる。この目的のために、充電モジュール１００は、ほんの一例として、ＵＳＢコネクタを受容するためのユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポート１１０を含んでもよく、そのＵＳＢコネクタは、今度は、電話、コンピュータ、タブレット等のような充電されるべき装置に結合させられるであろう。充電モジュール１００は、充電モジュール１００が導電バス２００から直流電圧／電流を受け取っていることの表示を使用者に提供するための、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような表示器１１２を、その上更に含んでもよい。

図１及び図４に更に図示されているように、複数の電気接点１０２の中で中心にある、すなわち可視化された第一の円１０４の中で中心にある、且つ／或いは、複数の電気接点１０６の中で中心にある、すなわち可視化された第一の円１０８の中で中心にあるのは、更なる電気接点２である。一つの好ましい実施形態において、電気接点２は磁石の形式である。電気接点２は、導電バス２００を介して通信信号を受信するように意図されているが、そのために使用される必要はない。導電バス２００を介して受信された通信信号は、充電モジュール１００の機能的な動作を制御するために、例えば充電モジュールをオン／オフするため、充電モジュールが導電バス２００から引き出すであろう電流の量を減らすため等に使用されてもよい。導電バス２００を介して受信された通信信号は、追加的又は代替的に、充電モジュール１００を通過して、ポート１１０を介して充電モジュール１００に結合させられた装置に渡されて、それにより充電されている装置の機能的な動作が同様に望まれるように制御されることを可能にしてもよい。

充電モジュール１００が結合させられるべき導電バス２００は、非導電性材料から構成される細長いキャリア２０２を含む。一つの好ましい実施形態において、キャリア２０２は、強磁性レール２０４が配置されるチャネル２０３を含む。チャネル２０３内に配置されたときに、強磁性レール２０４の表面４は、好ましくは、導電バス２００から露出され、そのため、電気接点２は、充電モジュール１００が導電バス２００上に配置されるときに、強磁性レール２０４と直接的に係合することが可能になるであろう。必須ではないが、強磁性レール２０４は、上で説明されたような電気接点２を介した充電モジュールへの提供のために、導電バス２００に結合させられたコントローラから受信された通信信号を伝達するために使用されてもよい。キャリア２０２は、導電レール２０７及び２０８をそれぞれ支えるためのチャネル２０５及び２０６を更に含む。チャネル２０５及び２０６内に配置されたときに、導電レール２０７及び２０８の表面３は、好ましくは、導電バス２００から露出され、そのため、複数の電気接点１０２のうちの少なくとも一つは、導電レール２０７と直接的に係合することが可能になり、電気接点１０２のうちの少なくとも一つは、導電レール２０８と直接的に係合することが可能になるであろう。キャリア２０２は、追加的又は代替的に、導電レール２１１及び２１２をそれぞれ支えるためのチャネル２０９及び２１０を更に含んでもよい。チャネル２０９及び２１０内に配置されたときに、導電レール２１１及び２１２の表面３は、好ましくは、導電バス２００から露出され、そのため、複数の電気接点１０６のうちの少なくとも一つは、導電レール２１１と直接的に係合することが可能になり、電気接点１０６のうちの少なくとも一つは、導電レール２１２と直接的に係合することが可能になるであろう。キャリア２０２のための異なる構成が必要に応じて利用されてもよく、そのため、図２に図示されるキャリア２０２は単なる例として提供されていることが、理解されるであろう。

導電バス２００上に位置付けられたときに充電モジュール１００の使用位置（use orientation）に関わらず、すなわち、図１に示されるように接点２がレール２０４と係合させられたときに可視化された円１０４及び／又は１０８の全３６０度の全体を通して充電モジュール１００の如何なる位置においても、充電モジュール１００が導電バス２００と係合し、それにより充電モジュール１００が導電レールに電気的に結合させられることを可能にすることを確かにするために、本明細書において以下で明らかにされるアルゴリズムは、充電モジュールの構築に使用するために利用可能な導電バス２００及び／又は接点の設計考慮点（design considerations）を所与として（given）、複数の接点の各々のセットに含まれるべき接点１０２及び／又は１０４の数、接点１０２及び／又は１０４（並びに接点２）の位置、等を決定するために使用されるべきである。接点２に関しては、接点２がレール２０４の近傍に位置付けられる、すなわち磁気によってレール２０４に引き付けられ得るときに、充電モジュール１００が概してそれ自体の中心となる、すなわち中心線２０４’上で概して仮想円１０２及び／又は１０６の中心となり、そのため、導電バス２０４に対する充電モジュール１００の如何なる位置及び全ての位置においても、複数の電気接点１０２のうちの少なくとも一つは導電レール２０７と直接的に係合することができ、複数の電気接点１０２のうちの少なくとも一つは導電レール２０８と直接的に係合することができ、使用される場合又は代替において、複数の電気接点１０６のうちの少なくとも一つは導電レール２１１と直接的に係合することができ、複数の電気接点１０６のうちの少なくとも一つは導電レール２１２と直接的に係合することができるように、接点２が大きさを定められ且つ充電モジュール１００のベース上に配置されることが好ましい。

より具体的に、また以下で更に説明される／図示されるように、充電モジュール及び／又はレールの形状に依存してレール／充電器インターフェイスを設定するために変更され得る、１６個の設計入力が存在する。それに応じて、本明細書において以下で説明されるアルゴリズムは、導電バス２００及び／又は充電モジュール１００の設計考慮点、すなわち前述の入力を所与として、充電モジュール１００のベース上に位置付けられるべき接点の定位置（orientation）及び数を最適化及び出力するように機能する。

図１を参照して、表１及び表２は、生成されるべき様々な設計の入力並びに出力を示し、生成される出力は、充電モジュール１００を構築するために利用される。次いで、これらの出力を生成するためのアルゴリズムが続く。加えて、以下の専門語は、対象の導電バスシステム及び記述される方法に適用可能である。

導体レール（Conductor rail）‐正又は負の電荷をもつ、銅又は他の導電性材料の細長い片（レール）、例えばレール２０７、２０８、２１１及び２１２であり、正及び負の導体レールと電気接点が接触したときに、電力が充電モジュール１００（“ＣＭ”）から流れることができる。

電気接点‐導体レールと接触して電力がＣＭに流れることを可能にし得る、ＣＭ内の導電性の突出部、例えば接点１０２及び／又は１０６であり、それは円形の断面形状を有すると想定されるが、設計に影響することなく異なる形状を取り得る。

通信接点（Com contact）‐Com（通信）レール、例えばレール２０４と接触し、ＣＭ（及びいくつかの場合には、充電されている装置）がレールソフトウェアと通信することを可能にし得る、ＣＭ内の導電性の突出部、例えば接点２であり、それは円形の断面形状を有すると想定されるが、設計に影響することなく異なる形状を取り得る。

通信レール（Com rail）‐ＣＭが永久的でない方法で、例えば磁気によってレールに張り付くことを可能にし、レールがＣＭと通信することを可能にする、鉄又は他の鉄材料の細長い片（レール）、例えばレール２０４である。

許容誤差（Tolerance）‐真の寸法（true dimension）と比較した、実際の寸法の極端な低値及び高値を記述する距離であり、これは、製造者から概して供給される許容可能な変動である。

完全なシナリオ（Perfect scenario）‐実際の製品の全ての寸法が真の寸法である（許容誤差がゼロ）であり、電気接点円の中心が通信レール、例えばレールの中心線２０４’にあり、且つ電気接点円、例えば仮想円１０４及び／又は１０８の半径が導体レールの中心線に接する場合を記述する。

最悪のシナリオ‐電気接点円の中心が、通信レールの中心線から最大の許容可能な量（Ｔ_ｐ）だけ横方向に移動させられ、且つ許容誤差が最大値である場合を記述する。

根二乗和‐値が二乗して合計され、その合計の平方根が取られる数学公式を記述し、これは、単一のオブジェクトに対する多数の許容誤差についての正確な測定を提供する：

ハウジング‐プラスチック又は類似の非導電性の材料で作られた、導体及び電気レールを所定の場所、例えばキャリア２０２に保持する、レールの一部分。

充電モジュール（ＣＭ）‐外部装置に電力を送信するために電気接点及び必要な電気部品を収容する装置。

表内において：
＊は、これらの値は入力のみであり、そのため、以下のアルゴリズム節において列挙されるこれらのための等式が存在しないことを意味する；
＊＊は、これらの値は、条件因子に起因して、画像により表示を必要としないか又は明確に視覚的に表示することができないことを意味する；
＊＊＊は、任意の値の入力であることを意味する（以下参照）。

したがって、上で表１及び表２に記された入力を使用して、導体レールと充電モジュール１００内の電気接点との間の一定の電気接続を確かにするための電気接点の間隔等に到達するためのアルゴリズムが以下に示される。

入力‐使用者によって変更される。

固定値‐製造者から、又は製造者若しくはプロセスの間で変動し得る他の内部の出所（sources）から。

中間計算（Intermediate calculations）‐これらは、設計要件を求めるために使用されるが、ＣＭの設計において直接的に見られ得ない値である。

設計要件（Design requirements）‐これらの計算は、入力及び固定値に基づいて最適な電気接点レイアウトを記述し、いくつかの設計出力は、以下で概説される判定出力（conditional outputs）に基づいて、使用されなくてもよい。

内側導体レールについて、

通信レールと内側導体レールとの間と、内側導体レールと外側導体レールとの間とで、Ｇ_ｒが一定である場合は、外側導体レールについて、

通信レールと内側導体レールとの間と、内側導体レールと外側導体レールとの間とで、Ｇ_ｒが一定でない場合は、外側導体レールについて、

内側導体レールについて、

これは、Ｎ_ｃの上限及び下限の可能性を記述する。

内側導体レールについて、

外側導体レールについて、

内側導体レールについて、

外側導体レールについて、

今理解されるように、上述のアルゴリズムは、この目的を達成するために必要とされる最小数の電気接点を使用しながら、全３６０度にわたって導電バスに対するハウジングの如何なる回転位置においても導電バスと係合されることが可能な充電モジュールを設計する手段を提供する。したがって、記述されたシステム及び方法は、とりわけ、充電モジュールを製造すること関連する原料コストを低減することを助けるという利点を有する。さらに、充電モジュールの構成において同じ（又は非常に類似した）電気接点が使用される、例えば、導電レールと係合するための電気接点は全て、概して同じレール表面係合寸法を有することが考えられるので、構成在庫品を購入及び維持することに関連するコストも低減されることができる。

本発明の特定の実施形態が詳細に説明されたが、本開示の全体的な教示に照らして、それらの詳細に対する様々な変更及び代替が開発され得ることが、当業者に理解されるであろう。それ故に、開示された具体的な構成は、例示的であるようにのみ意図されており、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、添付の特許請求の範囲及びその均等物の全範囲が与えられるべきである。

Claims

非導電キャリアを有する導電バスと関連して使用するための充電モジュールであって、前記非導電キャリアは、第一導電レールと第二導電レールの中間に配置された中心レールを支え、当該充電モジュールは：
ベースを有するハウジングであり、前記ベース上には、中心電気接点及び第一の複数の電気接点が配置され、
前記中心電気接点は、該ハウジングが前記導電バス上の使用位置に置かれたときに前記中心電気接点が前記中心レールと係合することができるように、前記ベース上に配列され、
前記第一の複数の電気接点は、該ハウジングが全３６０度にわたって前記導電バスに対する該ハウジングの如何なる回転位置で前記導電バス上の前記使用位置に置かれたときでも、前記第一の複数の電気接点のうちの少なくとも最初の一つが前記第一導電レールと係合することができ、且つ、前記第一の複数の電気接点のうちの前記最初の一つと異なる、前記第一の複数の電気接点のうちの少なくとも二番目の一つが前記第二導電レールと係合することができるように、概して前記中心電気接点を中心とする第一仮想円の周囲に沿って前記ベース上に配列され、
前記第一の複数の電気接点と前記第一導電レール及び／又は前記第二導電レールとの間の係合を介して前記導電バスから受け取られた電力は、当該充電モジュールに結合させられた装置に提供されることがきる、
ハウジング、
を有する、充電モジュール。
前記非導電キャリアは、第三導電レールと第四導電レールを支え、
第二の複数の電気接点は、前記ハウジングの前記ベース上に配置され、
前記第二の複数の電気接点は、該ハウジングが全３６０度にわたって前記導電バスに対する該ハウジングの如何なる回転位置で前記導電バス上の前記使用位置に置かれたときでも、前記第二の複数の電気接点のうちの少なくとも最初の一つが前記第三導電レールと係合することができ、且つ、前記第二の複数の電気接点のうちの前記最初の一つと異なる、前記第二の複数の電気接点のうちの少なくとも二番目の一つが前記第四導電レールと係合することができるように、概して前記中心電気接点を中心とする第二仮想円の周囲に沿って前記ベース上に配列され、
前記第二の複数の電気接点と前記第三導電レール及び／又は前記第四導電レールとの間の係合を介して前記導電バスから受け取られた電力は、当該充電モジュールに結合させられた装置に提供されることがきる、
請求項１に記載の充電モジュール。
前記第一の複数の電気接点は、少なくとも５つの電気接点を含む、請求項１に記載の充電モジュール。
前記第一の複数の電気接点は、少なくとも５つの電気接点を含み、
前記第二の複数の電気接点は、少なくとも９つの電気接点を含む、
請求項２に記載の充電モジュール。
前記中心電気接点は、前記導電バス上の前記使用位置で、磁気によって前記中心レールに結合させられている、請求項１に記載の充電モジュール。
前記ハウジングは、前記中心電気接点が前記中心レールから磁気によって引き付けられる距離内で自由に位置付けられているときに、前記ハウジング自体を前記導電バス上の前記使用位置に自動的に置くことができる、請求項５に記載の充電モジュール。
前記中心レールは、通信信号を搬送し、
前記中心電気接点は、前記ハウジングが前記導電バス上の前記使用位置にあるときに、当該充電モジュール及び／又は当該充電モジュールに結合させられた装置による使用のために、前記中心レールから前記通信信号を受信するために使用可能である、
請求項１に記載の充電モジュール。
前記ハウジングは、前記装置を当該充電モジュールに電気的に結合させることに使用するためのポートを有する、請求項１に記載の充電モジュール。
前記ポートは、ユニバーサルシリアルバスポートを有する、請求項８に記載の充電モジュール。
前記ハウジングは、前記装置を当該充電モジュールに電気的に且つ通信可能に結合させることに使用するためのポートを有する、請求項７に記載の充電モジュール。
前記ポートは、ユニバーサルシリアルバスポートを有する、請求項１０に記載の充電モジュール。
前記中心電気接点は、前記導電バス上の前記使用位置で、磁気によって前記中心レールに結合させられている、請求項２に記載の充電モジュール。
前記ハウジングは、前記中心電気接点が前記中心レールから磁気によって引き付けられる距離内で自由に位置付けられているときに、前記ハウジング自体を前記導電バス上の前記使用位置に自動的に置くことができる、請求項１２に記載の充電モジュール。
前記中心レールは、通信信号を搬送し、
前記中心電気接点は、前記ハウジングが前記導電バス上の前記使用位置にあるときに、当該充電モジュール及び／又は当該充電モジュールに結合させられた装置による使用のために、前記中心レールから前記通信信号を受信するために使用可能である、
請求項２に記載の充電モジュール。
前記ハウジングは、前記装置を当該充電モジュールに電気的に結合させることに使用するためのポートを有する、請求項２に記載の充電モジュール。
前記ポートは、ユニバーサルシリアルバスポートを有する、請求項１５に記載の充電モジュール。
前記ハウジングは、前記装置を当該充電モジュールに電気的に且つ通信可能に結合させることに使用するためのポートを有する、請求項１４に記載の充電モジュール。
前記ポートは、ユニバーサルシリアルバスポートを有する、請求項１７に記載の充電モジュール。
前記第一の複数の電気接点は、前記第一導電レール及び前記第二導電レールとの係合のための類似した大きさの表面をそれぞれ提供し、
前記第一の複数の電気接点は、全３６０度にわたって前記導電バスに対する前記ハウジングの如何なる回転位置でも、当該充電モジュールの使用位置が包含することを可能にするために必要とされる、計算された最小数の電気接点より多くを有しない、
請求項１に記載の充電モジュール。
前記第一の複数の電気接点は、前記第一導電レール及び前記第二導電レールとの係合のための類似した大きさの表面をそれぞれ提供し、
前記第一の複数の電気接点は、全３６０度にわたって前記導電バスに対する前記ハウジングの如何なる回転位置でも、当該充電モジュールの使用位置が包含することを可能にするために必要とされる、計算された最小数の電気接点より多くを有さず、
前記第二の複数の電気接点は、前記第三導電レール及び前記第四導電レールとの係合のための類似した大きさの表面をそれぞれ提供し、
前記第二の複数の電気接点は、全３６０度にわたって前記導電バスに対する前記ハウジングの如何なる回転位置でも、当該充電モジュールの使用位置が包含することを可能にするために必要とされる、計算された最小数の電気接点より多くを有しない、
請求項２に記載の充電モジュール。