JP2019517230A - コネクタ、安全制御装置、充電装置および移動可能な機器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、充電装置のコネクタを開示し、このコネクタは、第１電極が取り付けられた雄プラグと、第２電極が取り付けられた雌レセプタクルと、第１電極側に配置された第１制御部材と、第２電極側に配置された第２制御部材と、を備える制御部材と、を備る。制御部材は、現在のコネクタが前段のコネクタに接続される場合、現在のコネクタの第１電極が前段のコネクタの第２電極と接触された後に、現在のコネクタの第１制御部材が前段のコネクタの第２制御部材と関連付けられており、現在のコネクタが前段のコネクタから離脱される場合、現在のコネクタの第１電極が前段のコネクタの第２電極から分離される前に、現在のコネクタの第１制御部材が前段のコネクタの第２制御部材との関連付けが解除されるように構成される。本発明は、上記したコネクタが付いている安全制御装置、充電システムおよび移動可能な機器を開示し、アーク現象が発生し、さらに電気火花のような安全上の隠れた危険が発生してしまうことを防止することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、移動可能な機器の充電技術に関し、特に、複数の移動可能な機器が直列に接続されて充電されるように使用可能なコネクタ、安全制御装置、充電装置および移動可能な機器に関するものである。

商業と公共サービス産業の発展に伴って、ショッピングモール、スーパーマーケット、空港などの公共の場所では、使用者が商品や荷物などを持ち運びやすくするために、トロリーや荷物カートなどの移動可能な機器が広く使用されていた。通常、従来のハンドカートおよび荷物カートにおいて、使用者が商人の位置情報、ナビゲーション情報、広告情報および他の関連情報を取得することを容易にするために、電子再生装置が装備されている。これらの機器は、自身の充電問題を解決する必要がある。これらの機器は公共サービスの場所で使用されるため、充電中に安全な弱電圧が必要である。さらに、トロリーのような機器の数が多いために、トロリーがバッチで積み重ねられて（トロリーの頭部と尾部が直列に接続されて）充電されることが必要である。

通常、トロリーが積み重ねられて充電される場合、充電列における前方トロリーと後方トロリーまたは先頭のトロリーが充電装置の電極に接触すると、すぐに回路がオンされて充電が行われる。トロリーが取られる場合、前方トロリーと後方トロリーまたは先頭のトロリーが充電装置の電極から分離すると、すぐに回路がオフにされて充電が終了する。複数のトロリーが積み重ね充電方式で同時に充電されるので、トロリーの充電用電源バス（以下、充電バスという）に流れる電流は比較的大きい。特に、充電電源に接続された最前方に位置するトロリー（先頭のトロリー）については、その充電バスに流れる電流が定電流充電の段階において非常に高い。各トロリーの充電給電入力端には、充電回路の安定した動作を確保するために、充電部分のスイッチング電源により発生する大きなリップル電流を吸収するための大容量の高周波低抵抗入力フィルタコンデンサが接続されている。これらのフィルタコンデンサの存在により、トロリーが充電電源に接続された瞬間に、電源がトロリーの入力フィルタコンデンサを充電し、給電回路上に瞬間的に大きなコンデンサの充電電流が生成される。複数のトロリーが直列に積み重ねられる場合、直列に積み重ねられるデバイスの数が増えるほど、回路に接続された入力フィルタコンデンサの容量が大きくなり、充電電源がオンされる瞬間に給電回路上に生成されるコンデンサの充電電流が大きくなる。コンデンサの瞬間的な充電電流が充分なレベルに達すると、充電電源が機器に接続された瞬間に、充電電源の弾性接触片と機器の充電バスの平面電極片との間に接触電気火花が発生し、弾性接触片と平面電極片が極めて容易に焼損される。同様に、直列に積み重ねられて充電される過程において、充電バスの電流が大きいため、給電電源を切らずに充電中の機器を取ると、トロリーが充電電源から分離された瞬間に、充電電源の弾性接触片と機器の充電バスの平面電極片との間に電気火花が発生し、弾性接触片と平面電極片が火傷を受けて焼損されてしまう。また、従来の充電中の機器の後ろに複数台のトロリーが同時に積み重ねられたり・取られたりする場合、このような動作により、トロリーとトロリーとの間に電気的に接続された弾性接触片と平面電極片とが瞬間的に接触または離間することが発生し、これにより、電気火花が発生し、弾性接触片と平面電極片が焼損されてしまう。

本発明の目的の１つは、従来技術の上述の欠点の少なくとも１つを解消することである。 この目的のために、コネクタ、安全制御装置、充電装置、及び移動可能な機器が開示されている。

本発明の一態様によれば、コネクタを提供しており、このコネクタは、第１電極が取り付けられた雄プラグと、第２電極が取り付けられた雌レセプタクルと、前記第１電極側に配置された第１制御部材と、前記第２電極側に配置され、且つ前記第１制御部材に電気的に接続された第２制御部材と、を備える制御部材と、を備えており、前記制御部材は、現在のコネクタが前段のコネクタに接続される場合、前記現在のコネクタの第１電極が前記前段のコネクタの第２電極と接触された後に、前記現在のコネクタの第１制御部材が前記前段のコネクタの第２制御部材と関連付けられており、現在のコネクタが前段のコネクタから離脱される場合、前記現在のコネクタの第１電極が前記前段のコネクタの第２電極から分離される前に、前記現在のコネクタの第１制御部材が前記前段のコネクタの第２制御部材との関連付けが解除されるように構成される。

本発明の別の態様によれば、安全制御装置を提供しており、この安全制御装置は、前記コネクタを備えており、前記現在のコネクタの第１制御部材と前段のコネクタの第２制御部材との関連付け状態または関連付け状態解除状態に応じてオンまたはオフされる検出制御スイッチをさらに備える。

本発明のさらに別の態様によれば、充電装置を提供し、この充電装置は、コネクタと、検出制御スイッチと、充電回路と、を備え、前記コネクタは、第１電極が取り付けられた雄プラグと、第２電極が取り付けられた雌レセプタクルと、前記第１電極側に配置されている第１制御部材、と前記第２電極側に配置され、且つ前記第１制御部材に電気的に接続されている第２制御部材とを備える制御部材と、を備えており、前記制御部材は、現在のコネクタが前段のコネクタに接続されている場合、前記現在のコネクタの第１電極が前記前段のコネクタの第２電極と接触された後に、前記現在のコネクタの第１制御部材が前記前段のコネクタの第２制御部材と関連付けられており、現在のコネクタが前段のコネクタから離脱する場合、前記現在のコネクタの第１電極が前記前段のコネクタの第２電極から分離される前に、前記現在のコネクタの第１制御部材が前記前段のコネクタの第２制御部材との関連付けが解除されるように構成され、前記検出制御スイッチは、前記制御部材に電気的に接続され、前記現在のコネクタの第１制御部材と前段のコネクタの第２制御部材との関連付け状態または関連付け解除状態に応じてオンまたはオフされ、前記充電回路は、前記検出制御スイッチを介して外部給電電源に接続されたり、外部給電電源から遮断されたりする。

いくつかの実施形態においては、前記検出制御スイッチは、隣接するコネクタのうちの、後段のコネクタの第１制御部材と前段のコネクタの第２制御部材とが関連付け状態であるか、それとも関連付け解除状態であるかを検出する検出部と、前記検出部の出力信号を受信し、前記信号に応じて、外部充電電源を充電回路に電気的に接続され充電を行わせたり、外部充電電源と充電回路との間の接続を遮断して充電回路の充電動作を停止させたりするスイッチ部と、を備えてもよい。

本発明の別の態様によれば、機器本体と、前記機器本体に取り付けられた上記の充電装置とを備える移動可能な機器を提供する。

したがって、上記した設計によれば、位置差によって異なる機器間の接続時間の遅延を生成することにより、充電装置が良好に接触した後に充電が開始するとともに、機器が離間される前に電源がオフになることを効果的に確保することができ、これらの動作により発生するアーキング現象が電気火花のような安全上の危険を及ぼすことを防止することができる。また、本発明の製品は、構造が単純で、使い勝手で、適応性が幅広い。

本発明の一実施形態に係るトロリーが直列に接続されて充電列に形成された概略図である。 本発明の一実施形態に係る移動可能な機器に用いられるタンデム充電装置のコネクタの概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る接触型コネクタの概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る光電感知型コネクタの概略構成図である。 本発明の充電装置の一実施形態の概略回路図である。 トロリーＡとトロリーＢが最初に接触したとき、接触型安全制御装置機構の状態の概略図である。 トロリーＡとトロリーＢにおける電極が完全に接触したとき、安全制御装置機構の平面状態の概略図である。 図５（ｂ）の立体状態の概略図である。 本発明の一実施形態に係る移動可能な機器に用いられるタンデム給電ベースの概略構成図である。 図３（ｂ）における赤外線検出受信モジュール及び赤外線検出送信モジュールの概略回路図である。 本発明の一実施形態に係る移動可能な機器が直列に接続された場合の赤外線検出受信モジュール及び赤外線検出送信モジュールの概略回路図である。 本発明の一実施形態に係る赤外線感知型トロリーの概略回路図である。

以下、図面を参照して本発明をより詳細に説明する。トロリーを移動可能な機器とする実施例を挙げて説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る直列に接続されて充電列に形成されたトロリーの概略図である。図１を参照して、タンデム充電装置は、トロリーをバッチで充電するために、トロリーを頭部と尾部で直列に接続して充電列を形成するものである。タンデム充電装置は、トロリーのフレームの底部に取り付けされてもよい。

タンデム充電装置は、移動可能な機器を頭部と尾部で直列に接続して充電列を形成するための、雄プラグおよび雌レセプタクルを有するコネクタを備えている。雄プラグに第１電極が取り付けられ、雌レセプタクルに第２電極が取り付けられている。具体的には、タンデム充電装置についての一般的な内容は、例えば、中国実用新案第２０１３２００１３０２２．２号（特許公報番号：ＣＮ２０３１０３７１１Ｕ、特許登録公告日：２０１３年７月３１日）を参考すればよい。この特許文献の内容全体が参照により本願の明細書に組み込まれる。

図２は、本発明の一実施形態に係る移動可能な機器に用いられるタンデム充電装置のコネクタの概略構成図である。本実施形態のコネクタは、第１電極１が取り付けられた雄プラグと、第２電極２が取り付けられた雌レセプタクルと、制御部材とを備えている。制御部材は、第１電極１側に配置されている第１制御部材３と、第２電極２側に配置され、且つ第１制御部材３に電気的に接続されている第２制御部材４とを備えている。制御部材は、現在のコネクタが前段のコネクタに接続されている場合、現在のコネクタの第１電極１が前段のコネクタの第２電極２と接触された後に、現在のコネクタの第１制御部材３が前段のコネクタの第２制御部材４と関連付けられるように構成されているとともに、現在のコネクタが前段のコネクタから離間されている場合、現在のコネクタの第１電極１が前段のコネクタの第２電極２から分離される前に、現在のコネクタの第１制御部材３が前段のコネクタの第２制御部材４との関連付けが解除されるように構成されている。

本実施形態におけるコネクタは、移動可能な機器同士の間の回路接続を実現するために、移動可能な機器（例えば、トロリー）に取り付けられるものである。制御部材のコネクタにおける位置を、現在の移動可能な機器の雄プラグに装着された第１電極１と前段の移動可能な機器の雌レセプタクルに装着された第２電極２との接続が安定した後にのみ、現在のコネクタの第１制御部材３と前段のコネクタの第２制御部材４とが関連付けられるように設定することにより、現在の移動可能な機器の充電装置を充電バスに接続することができる。また、２つの移動可能な機器が分離されている場合、現在のコネクタの第１制御部材３が前段のコネクタの第２制御部材４との関連付けが解除された後にのみ、現在の移動可能な機器の雄プラグに装着された第１電極１と前段の移動可能な機器の雌レセプタクルに装着された第２電極２との接続が遮断されるように構成されていることにより、現在のコネクタの第１電極１と前段のコネクタの第２電極２の接続とが不安定である場合、直接電源のＯＮ/ＯＦＦによりアークが発生して、移動可能な機器に装着されたコネクタに損傷を与えてしまうことを回避することができる。

一実施形態において、第１制御部材３の前端と第２制御部材４の後端との間の距離Ｌ２は、第１電極１の前端と第２電極２の後端との間の距離Ｌ１よりも短い。

本実施形態において、第１制御部材３の先端部と第２制御部材４の後端との間の距離Ｌ２と、第１電極１の先端部と第２電極２の後端との間の距離Ｌ１との間の長さ関係を限定することによって、移動可能な機器の安全な接続に対する制御が実現されている。すなわち、Ｌ２をＬ１よりも小さくすることにより、現在の移動可能な機器のコネクタの第１電極１と前段の移動可能な機器の第２電極２とが十分に安定して接触した後にのみ、現在の移動可能な機器のコネクタの第１制御部材３と前段の移動可能な機器のコネクタの第２制御部材４とがあわせて接続することができ、さらに現在の移動可能な機器と前段の移動可能な機器との間の安定した電気的接続が実現されている。

いくつかの実施形態において、第１制御部材３の後端と第２制御部材４の後端は、それぞれ第１電極１の後端と第２電極２の後端とが一直線になって、第１制御部材３及び第２制御部材４の長さは、それぞれ第１電極１及び第２電極２の長さよりも所定の値だけ短い。

本実施形態において、第１電極１、第１制御部材３、第２電極２および第２制御部材４の位置関係および長さ関係を限定することにより、現在のコネクタが前段のコネクタに接続される場合、現在のコネクタの第１電極１が前段のコネクタの第２電極２と互いに接触されてから、現在のコネクタの第１制御部材３が前段のコネクタの第２制御部材４と関連付けられる。また、現在のコネクタが前段のコネクタから離脱される場合、現在のコネクタの第１制御部材３が前段のコネクタの第２制御部材４との関連付けが解除されてから、現在のコネクタの第１電極１が前段のコネクタの第２電極２から分離される。

現在のコネクタの第１制御部材３が前段のコネクタの第２制御部材４と機械的接触または非接触センシングによって関連付けすることができる。

その中で、非接触センシングとして、赤外線感知方式、レーザー感知方式またはＲＦＩＤ近接場感知方式を採用することができる。

図３（ａ）は、接触型コネクタの概略構成図である。図３（ａ）に示すように、第１制御部材３は金属電極であり、第２制御部材４は金属弾性シートである。また、その逆であってもよい。充電列において金属電極が金属弾性シートと関連付けられ、充電を開始または停止することに用いられる。電気的接続を実現することができる他の構造も可能である。

図３（ｂ）は、光電感知型コネクタの概略構成図である。図３（ｂ）に示すように、第１制御部材３は赤外線検出受信モジュールであり、第２制御部材４は赤外線検出送信モジュールである。当業者であれば、第１制御部材３および第２制御部材４は、互いにマッチングするレーザーまたはＲＦＩＤなどのモジュールを採用することもできることを理解すべきである。

図２〜図４を参照して、本発明の前述実施形態に係るコネクタによれば、直列に接続されて充電される移動可能な機器に用いられる安全制御装置１００を構成することができる。この安全制御装置１００は、前述実施形態のいずれかのコネクタおよび検出制御スイッチ１０１とを備え、この検出制御スイッチ１０１は第１制御部材３と第２制御部材４との関連付け状態または関連付け解除状態に応じてオンまたはオフされる。

安全制御装置１００は、移動可能な機器同士の間の直列充電の安全な接続を実現するために、移動可能な機器の充電装置に用いられるものである。検出制御スイッチ１０１は、現在のコネクタの第１制御部材３と前段のコネクタの第２制御部材４とが関連付け状態であるか、それとも関連付け解除状態であるかを検出し、検出結果に応じて充電回路をオンまたはオフさせるためのものである（この部分については、詳細は後述する）。検出制御スイッチ１０１は、現在のコネクタの第１制御部材３と前段のコネクタの第２制御部材４とが関連付け状態にあることを検出すると、当該移動可能な機器の充電装置を充電バス回路に接続するように第１モードに調整される。検出制御スイッチ１０１は、現在のコネクタの第１制御部材３と前段のコネクタの第２制御部材４とが関連付けら解除状態にあることを検出すると、当該移動可能な機器の充電装置を充電バス回路から切り離すように第２モードに調整される。

図４に示すように、検出制御スイッチ１０１は、
隣接する移動可能な機器について、後段の移動可能な機器の第１制御部材３と前段の移動可能な機器の第２制御部材４とが関連付け状態であるか、それとも関連付け解除状態であるかを検出する検出部５と、
検出部５の出力信号を受信し、当該信号に応じて外部充電電源と充電回路との間を導通したり遮断したりして充電または充電停止を実現するスイッチ部６と、
を備えていることができる。

このような安全制御装置１００によれば、検出制御スイッチ１０１は現在のコネクタの第１制御部材３と前段のコネクタの第２制御部材４とが関連付け状態（接続状態）であることを検出する場合、第１電極１と第２電極２とは安定で十分な接続を形成している。このとき、充電装置が充電バス回路に接続すれば、第１電極１と第２電極２にはアークが発生しない。同様に、検出制御スイッチ１０１は現在のコネクタの第１制御部材３と前段のコネクタの第２制御部材４とが関連付け解除状態にあり、且つ、現在のコネクタの第１電極１と前段のコネクタの第２電極２が依然として完全な関連付け解除状態でないことを検出すると、充電装置が充電バス回路から切り離されるため、現在のコネクタの第１電極１が前段のコネクタの第２電極２から分離されるときにアークが発生するという現象はない。したがって、本実施形態に係る安全制御装置は、移動可能な機器の充電接続の安全性の問題を根本的に解決することができる。

このような安全制御装置によれば、図４に示すように、充電装置を提供することもできる。この充電装置は、コネクタ２００と、制御部材２０１と、検出制御スイッチ１０１と、充電回路３００とを備えている。当該コネクタ２００は、第１電極１が取り付けられた雄プラグと、第２電極２が取り付けられた雌レセプタクルとを備えている。この制御部材２０１は、第１電極１側に配置された第１制御部材３と、第１制御部材３に電気的に接続され、且つ第２電極２側に配置された第２制御部材４とを備えている。この検出制御スイッチ１０１は、制御部材２０１に電気的に接続され、現在のコネクタの第１制御部材３と前段のコネクタの第２制御部材４との関連付け状態又は関連付け解除状態に応じてオン/オフすることができる。充電回路３００は、検出制御スイッチ１０１に含まれる制御スイッチ６によって外部給電電源に接続される。

充電回路３００の主な電気部品は、充電電流検出部７と、位置検出部８と、充電管理制御部９と、ＤＣ / ＤＣ（直流 / 直流電源）１１と、制御管理部１２と、バッテリ１３と、プレーヤ給電出力端１４とを備えている。

コネクタと充電電源および充電装置における充電回路との接続関係は以下の通りである。

コネクタの第１電極１の正極および負極は、それぞれ充電電源（充電バス回路の給電端）１０の正極および負極に接続されている。第２電極２の正極および負極は、それぞれその直後に直列に接続されたトロリーの正極および負極に接続されている。第１制御部材３は、第２制御部材４に接続されている。第１制御部材３は、充電電源１０の制御要素（第２制御部材４の構造と同じ）に接続することができる。検出制御部５は、電子スイッチ６を介してトロリーの充電回路に接続されている。この電子スイッチ６は、検出制御部５による制御に応じてオン・オフされる。

充電管理制御部９は、それぞれ位置検出部８と充電電流検出部７により検出された信号を受信する。充電管理制御部９は、３本の充電回路を制御・管理する。各充電回路は、それぞれＤＣ / ＤＣ１１、制御管理部１２およびバッテリ１３を経て、トロリーに搭載されたプレーヤ給電出力端１４に至る。

本実施形態において、位置検出部８は、充電されるトロリーの直列に接続された充電列の位置の情報を検出するためのものである。充電電流検出部７は、直列に接続された充電回路バスに流れる電流の情報を検出するためのものである。充電管理制御部９は、位置検出部８により検出された位置情報と、充電電流検出部７によって検出された電流情報とを取得するためのものである。

本発明の実施形態は、さらに、機器本体と、当該機器本体に取り付けられた本発明の前述実施形態のいずれかの充電装置とを備える移動可能な機器を提供する。

以下、トロリーＡと前のトロリーＢが直列に接続された後に充電列に接続する過程を３つの状態に分けて、本発明をさらに説明する。なお、本実施の形態による移動可能な機器は、トロリーであってもよいが、これに限定されるものではなく、接触型コネクタを用いたものが例示される。

第１状態：
図５（ａ）は、トロリーＡとトロリーＢが最初に接触したときの接触型コネクタの状態の概略図である。図５（ａ）を参照して、トロリーＡの第１電極１とトロリーＢの第２電極２が最初に接触したとき、トロリーＡの第１制御部材３とトロリーＢの第２制御部材４との距離はＬであり、電気的接触はない。トロリーＡの検出制御部５によりこの電気的接触状態が検出されず（例えば、第１制御部材３を介した微小電流が検出されず）、電子スイッチ６はオフのままである。トロリーＡの第１電極１が前のトロリーＢの雌レセプタクル上の第２電極２（充電電極）に接続されているが、充電回路はオンにならず、トロリーＡのバッテリを充電することができない。

第２状態：
トロリーＡがさらにトロリーＢに近づくことにより、トロリーＡの第１電極１とトロリーＢの第２電極２が互いにより深く挿着される。両者が互いに重なる長さがＬより小さい場合、トロリーＡの第１制御部材３とトロリーＢの第２制御部材４との間にはまだ距離がある。このとき、まだトロリーＡを充電することができない。

第３の状態：
図５（ｂ）は、トロリーＡとトロリーＢにおける電極が完全に接触したときのコネクタの平面構造の概略図である。図５（ｃ）は、図５（ｂ）の立体構造の概略図である。トロリーＡの第１電極１とトロリーＢの第２電極２は互いに引き続き挿着される。両者が互いに重なる長さがＬより大きい場合（図５（ｂ）、図５（ｃ）を参照）、第１制御部材３と第２制御部材４とが接触している。この時、トロリーの充電回路をオンにすることができる。

一方、トロリーＡとトロリーＢとを切り離す過程は、３つの状態に分けられている。

第１状態：
トロリーＡがトロリーＢから分離し始めたばかりの場合、図５（ｂ）および図５（ｃ）を参照して、トロリーＡの第１電極１とトロリーＢの第２電極２が互いに重なる長さがＬ以上であれば、トロリーＡの第１制御部材３とトロリーＢの第２制御部材４とは互いに接触している。このとき、トロリーは充電状態にある。

第２状態：
トロリーＡがさらにトロリーＢから分離される場合、トロリーＡの第１電極１とトロリーＢの第２電極２が互いに重なる長さがＬ未満であれば、トロリーＡの第１制御部材３とトロリーＢの第２制御部材４は互いに分離されている。トロリーＡの検出制御部５により電気的関連付けら解除状態が検出されると、電子スイッチ６がオフされ、充電回路がオフされ、トロリーＡのバッテリへの充電が停止される。トロリーＡの第１電極１は、トロリーＢの第２電極２と接触したままである。

第３の状態：
トロリーＡはさらにトロリーＢから分離され、トロリーＡの第１電極１はトロリーＢの第２電極２から完全に分離され、トロリーＡは充電列から取り出される。

また、第１制御部材３の前端と第２制御部材４の位置は、柔軟に配置されてもよい。例えば、第１制御部材３は、第１電極１における正極と負極との間に所定距離Ｌだけ上向きずれた位置に配置されてもよく、対応する第２制御部材４は、第２電極２における正極と負極との間に所定距離Ｌだけ上向きずれた位置に配置されてもよい。

好ましくは、第１制御部材３の後端と第２制御部材４の後端は、それぞれ第１電極１の後端と第２電極２の後端ととが一直線になっている（当業者であれば、ここでの一直線になるとは、おおまかに一直線になるだけでよいと理解すべきである）。第１制御部材３の長さと第２制御部材４の長さは、それぞれ第１電極１の長さと第２電極２の長さよりも所定の値だけ短い。

本実施形態において、Ｌは２５ｃｍ〜３５ｃｍであってもよい。第１電極１の長さと第２電極２の長さは等しく、その値は４０ｃｍ〜５０ｃｍであってもよい。大量の実験データからわかるように、コネクタとして機械的接触方式を使用すると、第１電極１の長さと第２電極２の長さは好ましくは４５ｃｍであり、Ｌは好ましくは２７ｃｍである。このとき、第１電極１と第２電極２の機械的な接続や電気的導通の効果が最良であるとともに、電極の材料が節約される。コネクタとして非接触センシング方式を使用すると、第１電極１と第２電極２の長さは好ましくは４７ｃｍであり、Ｌは好ましくは３３ｃｍである。

そこで、本発明は、位置および構造に対する独特な設計を行うことによって、距離差Lを使用して時間上の遅延を取得することができ（トロリーが充電列に接続されると、充電の起動が遅延され、トロリーが充電列から取り出されると、電極の離脱が遅延される）、トロリーは接触が良好になった後に充電を開始し、分離される前に充電が切断されることを確保することができ、アーク現象の発生を完全に防止し、さらに電気火花のような安全上の隠れた危険を解消ことができる。

電気火花を除去する原理は次のとおりです。

一方では、トロリーが充電列に接続され充電されると、トロリーの充電バスの前端の正極および負極の平面電極片と、充電電源（好ましくはＤＣ２７Ｖ）の出力端の正極および負極の弾性接触片との確実な接触が保持されている。トロリーの充電バスと給電入力回路との間の電子スイッチをオンにし、トロリーに電力が供給される。すなわち、先ず大電流の接触片（第１電極１と第２電極２）が良好に接触した後に、小電流の接触片（第１制御部材３と第２制御部材４）により電子スイッチを制御してトロリーに電力を供給する。

他方では、トロリーが充電列から分離されると、先ずトロリーの充電バスとトロリーの充電給電入力回路との間の電子スイッチ６をオフにし、トロリーの大電流部分の電力供給を遮断した後に、充電バスの前端の正極及び負極の平面電極片（第１電極１及び第２電極２）と充電電源の出力端の正極及び負極の弾性接触片との接続を遮断する。この制御原理は、同様に、トロリー間の接触電気火花の除去に適用可能である。

そこで、本実施形態によれば、小電流により大電流の回路の導通または遮断を制御することができ、充電されるトロリーが良好に接触してから充電され、トロリーが分離される前に電源がオフにされることを保証することができる。ことにより、複数台のトロリーは頭部と尾部が直列に接続されて充電されまたは電源がオフになった瞬間に大きなサージ電流が発生し、アーク現象が発生し、さらに電気火花のような安全上の隠れた危険が発生してしまうことを完全に防止することができる。

この例では、トロリーを充電しようとすると、トロリーの充電バスの正極及び負極の平面電極片と充電電源の正極及び負極の弾性接触片との良好な接触に加えて、トロリーの接触型制御電極と充電電源の接触型制御電極の弾性接触片との良好な接触が必要である。さらに、トロリーの充電バスの正負電極と接触型制御電極とがそれぞれ充電電源の対応する電極に接続される時間に関しては、一定の前後順番が存在する。すなわち、まずトロリーの充電バスの正極及び負極の平面電極片が充電電源の正極及び負極の弾性接触片に良好に接触された後、トロリーの接触型制御電極の金属電極片が充電電源の接触型制御電極の弾性接触片と良好に接触される。トロリーの接触型制御電極の金属電極片が充電電源の接触型制御電極の弾性接触片と良好に接触された後にのみ、トロリーの充電バスとトロリーの充電給電入力端との間に位置している電子スイッチがオンにされ、トロリーの充電入力回路に電力が供給される。トロリーとトロリーの間の充電接続にも同じなので、ここで、重複する説明は省略する。

トロリーが直列に積み重ねられる過程全体は、いつまでも、先ず大電流の接触片が良好に接触した後に、大電流の給電電子スイッチをオンにしてトロリーの充電入力回路に電力を供給するという考えに従うことにより、前後のトロリーの充電バスの弾性接触片と平面電極片との間には接触する瞬間に大電流または接触不良により接触電気火花が発生することが十分に回避され、充電バスの給電電極片の安全性が（電気火花によって損傷されることなく）確保される。充電バスの正極及び負極の平面電極片が接触型制御電極に接続されているときに、順番が存在するので、トロリーと電源、トロリーとトロリーとが分離するとき、先ず接触型制御電極が切断され、トロリーの充電入力回路へ電力を供給する大電流の給電電子スイッチがオフされる（すなわち、トロリーの大電流部分による電力供給が切断される）。同様に、後部に位置するトロリーは、当該トロリーの充電入力回路に電力を供給する電子スイッチが自動的に切断され、充電バスには大電流は流れない。トロリーが分離される過程の継続につれて、充電バスの正極および負極の電極片が切断される。このように、トロリーの充電バスの正極および負極の電極片を切断するとき、トロリーの充電バスには大電流が流れないことにより、充電バスの正極および負極の電極片が分離される場合、電気火花が発生しない。

図６は、本発明の一実施形態に係るトロリーのタンデム充電給電ベースの概略構成図である。タンデム充電給電ベースは、上述したタンデム充電システムと関連付けられるためのものである。図６に示すように、タンデム充電給電ベースは、トロリーの第１電極１に関連付けらる給電電極５と、給電電極５に対して配置された第２制御部材６とを備えている。当業者であれば、タンデム充電給電ベースは、トロリーの第２電極と電気的に関連付けられる給電電極と、給電電極に対して配置された第１制御部材とをさらに含むことができることを理解すべきである。製造を最適化するために、給電ベースの給電電極をトロリーの第１電極または第２電極として設計することができるので、設計を再利用することができ、柔軟な整合が可能となり、それによって製品の実用性が向上する。

図７は、本発明の一実施形態に係る赤外線検出受信モジュール及び赤外線検出送信モジュールの概略回路図である。図７に示すように、赤外線検出送信モジュール３は、第１発光ダイオードと第２発光ダイオードとを備え、第１発光ダイオードと第２発光ダイオードとが並列に接続されてから、それぞれＶｃｃ端と接地端に接続されている。赤外線検出受信モジュール４は、直列に接続された第１トランジスタと第２トランジスタとを備え、第１トランジスタがＶｃｃ端と直列に接続され、第２トランジスタがトランジスタを介して接地端に接続されたり、直接接地端に接続されたりしている。また、赤外線検出送信モジュール３と赤外線検出受信モジュール４は、必要に応じて設計されることもできる。例えば、赤外線検出送信モジュール３において、トランジスタの数を増減させる。あるいは、赤外線検出受信モジュール４において、発光ダイオードの数を増減させる。

そこで、本実施形態は、構造が単純であり、コストが低く、コストパフォーマンスが向上する。

図８は、本発明の一実施形態に係るトロリーが直列に接続された場合の赤外線検出受信モジュール及び赤外線検出送信モジュールの概略回路図である。図８に示すように、タンデム給電ベースは、直列に接続された複数のトロリーにそれぞれ電力を供給する。タンデム給電ベースは、赤外線検出送信モジュール４を備える。トロリー１の赤外線検出受信モジュール３は、タンデム給電ベースの赤外線検出送信モジュール４によって発せられた赤外線信号を受信し、トロリー１のスイッチをオンまたはオフにし、トロリー１への充電または充電の切断を行うように構成されている。同様に、トロリー２（図示せず）の赤外線検出受信モジュール３は、トロリー１の赤外線検出送信モジュール４によって発せられた赤外線信号を受信し、トロリー２のスイッチをオンまたはオフにし、トロリー２への充電または充電の切断を行うように構成されている。

具体的には、充電電源の出力端の正極および負極の弾性接触片の取り付け位置の近傍に赤外線送信装置が配置され、トロリーの充電バスの前端の正極および負極の平面金属電極片の近傍に赤外線受信装置が配置され、トロリーの充電バスの後端の正極および負極の弾性接触片の取り付け位置の近傍に赤外線送信装置が配置されている。トロリーは、充電バスの前端に位置する赤外線受信装置によって、充電電源の出力端の正極および負極の弾性接触片または前方のトロリーの充電バスの後端の正極および負極の弾性接触片の取り付け位置の近傍に取り付けられた赤外線送信装置から発せられた赤外線信号が受信されたか否かを検出することにより、トロリーの充電バスとトロリーの充電入力回路との間の電子スイッチ６のオン・オフを制御する。同時に、トロリーの充電バスの後端の正極および負極の弾性接触片の取り付け位置の近傍に取り付けられた赤外線送信装置のオン・オフを制御する。

図９は、赤外線感知型（非接触センシングによる）トロリーの概略回路図である。この回路図は、図４に示した回路図と類似しているので、両者の共通点については省略する。図９を参照して、赤外線感知方式による充電過程は、具体的には以下のように実施される。

充電電源１０の赤外線送信装置４は赤外線信号を発する。先頭のトロリーが充電電源の雌レセプタクルに挿入されると、赤外線受信装置が赤外線送信装置の位置が向かい合う場合、赤外線受信装置が赤外線送信装置からの赤外線信号を受信する。赤外線受信装置に接続されたトロリーの制御部は、赤外線信号に応じてトロリーの充電バスとトロリーの充電入力回路との間に位置する電子スイッチ６をオンしてトロリーの充電入力回路に電力を供給する。同時に、トロリーの制御部は、トロリーの充電バスの後端の正極および負極の弾性接触片の取り付け位置の近傍に設けられた赤外線送信装置を、赤外線信号を発して次のトロリーに制御信号を提供するように制御する。

トロリーが直列に積み重ねられる場合（機械的接触方式が例示される）、トロリーの充電バスの後端の正極および負極の平面金属電極片（すなわち、第１電極１と第２電極２）間の接触がより前であり、第１制御部材３と第２制御部材４との接触がそれに続く。二つの接触の間には時間差が存在する。同様に、赤外線感知方式も順番が存在すべきである。

充電電源が投入される場合、トロリーが充電電源に接続されている過程において、トロリーの充電バスの前端の正極および負極の平面金属電極片が充電電源の出力端の正極および負極の弾性接触片（第１電極１と第２電極２）に最初に接触され、徐々に良好に接触される。次に、トロリーの充電バスの先端部の正極および負極の平面金属電極片の近傍に位置する赤外線受信装置は、充電電源の出力端の正極および負極の弾性接触片の取り付け位置の近傍に設置された赤外線送信装置４からの赤外線信号を受信する。トロリーの充電バスの先端部の正極および負極の平面金属電極片の近傍に設置された赤外線受信装置３が充電電源の出力端の正極および負極の弾性接触片の取り付け位置の近傍に設置された赤外線送信装置４からの赤外線信号を受信した場合にのみ、トロリーの制御部は、制御信号を出力して、トロリーの充電バスとトロリーの充電入力回路との間に位置する電子スイッチ６を、トロリーの充電入力回路に電力を供給するように制御するとともに、制御信号を出力して、トロリーの充電バスの後端の正極および負極の弾性接触片の取付位置の近傍に位置する赤外線送信装置を、赤外線信号を送信して、その後に積み重ねられ接続されるトロリーに赤外線制御信号を提供するように制御する。

トロリーが既存の充電されているトロリーの後ろに引き続き直列に積み重ねて接続するときのオン過程についても同様である。すなわち、トロリーの直列に積み重ねる過程において、まず、後ろから積み重ねられるトロリーは、その充電バスの前端の正極および負極の平面金属電極片が前のトロリーの充電バスの後端の正極および負極の弾性接触片に接触され、徐々に良好に接触する。トロリーが直列に積み重ねられる過程の継続につれて、後ろのトロリーの充電バスの先端部の正極および負極の平面金属電極片の近傍に設置された赤外線受信装置が前のトロリーの充電バスの後端の正極および負極の弾性接触片の近傍に設置された赤外線送信装置から発せられた赤外線信号を受信する。ここまで、後ろに積み重ねられるトロリーの制御部が、制御信号を出力して、トロリーの充電バスとトロリーの充電入力回路との間に位置する電子スイッチ６を、トロリーの充電入力回路に電力を供給するように制御するとともに、制御信号を出力して、トロリーの充電バスの後端の正極および負極の弾性接触片の取付位置の近傍に位置する赤外線送信装置を、赤外線信号を送信して、後ろから積み重ねられるトロリーに赤外線制御信号を提供するように制御する。

以上は、本発明のいくつかの実施形態に過ぎない。当業者にとっては、本発明の発明概念から逸脱しない限り、様々な変更および改良が可能であることが明らかであり、これらはすべて本発明の保護範囲に含まれる。

Claims (11)

1. 第１電極が取り付けられた雄プラグと、
   第２電極が取り付けられた雌レセプタクルと、
   前記第１電極側に配置された第１制御部材と、前記第２電極側に配置され、且つ前記第１制御部材に電気的に接続された第２制御部材と、を備える制御部材と、
   を備えており、
   前記制御部材は、
   現在のコネクタが前段のコネクタに接続される場合、前記現在のコネクタの第１電極が前記前段のコネクタの第２電極と接触された後に、前記現在のコネクタの第１制御部材が前記前段のコネクタの第２制御部材と関連付けられており、
   現在のコネクタが前段のコネクタから離脱される場合、前記現在のコネクタの第１電極が前記前段のコネクタの第２電極から分離される前に、前記現在のコネクタの第１制御部材が前記前段のコネクタの第２制御部材との関連付けが解除されるように構成される
   ことを特徴とするコネクタ。
2. 前記第１制御部材の前端と前記第２制御部材の後端との間の距離は、前記第１電極の前端と前記第２電極の後端との間の距離よりも短い
   ことを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。
3. 前記第１制御部材と前記第２制御部材の後端は、それぞれ前記第１電極と前記第２電極の後端と一直線になって、前記第１制御部材の長さと前記第２制御部材の長さは、それぞれ前記第１電極の長さと前記第２電極の長さよりも所定の値だけ短い
   ことを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。
4. 前記現在のコネクタの第１制御部材は、機械的接触方式、または非接触センシング方式によって、前記前段のコネクタの第２制御部材と関連付けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。
5. 前記非接触センシング方式は、赤外線感知方式、レーザー感知方式、及びＲＦＩＤ近接場感知方式を含む
   ことを特徴とする請求項４に記載のコネクタ。
6. 前記第１制御部材は金属電極であり、前記第２制御部材は金属弾性片である
   ことを特徴とする請求項４に記載のコネクタ。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載のコネクタと、
   前記第１制御部材と前記第２制御部材との関連付け状態または関連付け解除状態に応じてオンまたはオフされる検出制御スイッチと、を備える
   ことを特徴とする安全制御装置。
8. 前記検出制御スイッチは、
   隣接するコネクタのうちの、後段のコネクタの第１制御部材と前段のコネクタの第２制御部材とが関連付け状態であるか、それとも関連付け解除状態であるかを検出する検出部と、
   前記検出部の出力信号を受信し、前記信号に応じて、外部充電電源を充電回路に電気的に接続され充電を行わせたり、外部充電電源と充電回路との間の接続を遮断して充電回路の充電動作を停止させたりするスイッチ部と、を備える
   ことを特徴とする請求項７に記載の安全制御装置。
9. コネクタと、検出制御スイッチと、充電回路と、を備え、
   前記コネクタは、
   第１電極が取り付けられた雄プラグと、第２電極が取り付けられた雌レセプタクルと、前記第１電極側に配置されている第１制御部材と、前記第２電極側に配置され、且つ前記第１制御部材に電気的に接続されている第２制御部材とを備える制御部材と、を備えており、
   前記制御部材は、現在のコネクタが前段のコネクタに接続される場合、前記現在のコネクタの第１電極が前記前段のコネクタの第２電極と接触された後に、前記現在のコネクタの第１制御部材が前記前段のコネクタの第２制御部材と関連付けられており、現在のコネクタが前段のコネクタから離脱する場合、前記現在のコネクタの第１電極が前記前段のコネクタの第２電極から分離される前に、前記現在のコネクタの第１制御部材が前記前段のコネクタの第２制御部材との関連付けが解除されるように構成され、
   前記検出制御スイッチは、前記制御部材に電気的に接続され、前記現在のコネクタの第１制御部材と前段のコネクタの第２制御部材との関連付け状態または関連付け解除状態に応じてオンまたはオフされ、
   前記充電回路は、前記検出制御スイッチを介して外部給電電源に接続されたり、外部給電電源から遮断されたりする
   ことを特徴とする充電装置。
10. 前記検出制御スイッチは、
    隣接する移動可能な機器のうちの、後段の移動可能な機器の第１制御部材と前段の移動可能な機器の第２制御部材とが関連付け状態であるか、それとも関連付け解除状態であるかを検出する検出部と、
    前記検出部の出力信号を受信し、前記信号に応じて、外部電源を充電回路に電気的に接続して充電を行わせたり、外部電源と充電回路との間の接続を遮断して充電回路の充電動作を停止させたりするスイッチ部と、を備える
    ことを特徴とする請求項９に記載の充電装置。
11. 機器本体と、
    前記機器本体に取り付けられた請求項９または請求項１０に記載の充電装置とを備える
    ことを特徴とする移動可能な機器。