電気自動車のための同心コネクター
３軸ソケット及び３軸フラグを含む電気接続システムであり、内方、中間、そして、外方接触部の３つの同心円接触部各々が備えるもの。接続のプロセスにおいて、外方接触部が最初に接続し、内方接触部が２番目に接続し、中間接触部が３番目に接続する。プラグ内方接続部を除く全ての接続部は、そのプラグ内方接続部の放射側を覆う絶縁体に接続され、そのプラグ内方接続部の端を超えて延びる。２つの絶縁体は、成されたそれらの接続の何れかの前に、中間接続部から内方接続部を孤立させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００８年４月２８日に出願の、全ての目的のため参照により本願に組み込まれる、米国特許仮出願第６１／１２５，５６９号の利益を主張する。
【背景技術】
【０００２】
［発明の背景］
本発明は、一般に、電気接続システムに関し、より詳細には、電気自動車を充電するための３軸同心円接続システムに関する。
【０００３】
電気自動車市場が発達するにつれて、それらの自動車に「燃料補給する」ための、安全で便利な充電システムを持つことが必要とされている。従来のガソリン自動車燃料補給からの移行を容易にするために、電気自動車燃料補給の経験は、ガソリン動力自動車のそれと同様であることが好ましい。したがって、ガソリン補給ポンプと同様、現今の充電システムは、燃料補給（すなわち、電気）を管理するための基礎ユニット、燃料輸送ホース（すなわち、電気をクルマに安全に運ぶ伝達ケーブル）、及び、ユーザーによる作業、又はユーザーに対するリスクを最小にしながら、電気を自動車に送ることが可能なコネクターを有する充電ステーションとして設計される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電気自動車充電の必要事項は様々であるが、充電ステーション設計を標準化し、単一の充電ステーションが、どのような自動車の要求にも応えることが可能となるようにすると有利である。したがって、ホース及びコネクターは、ユーザーを、ショックを受けるという重大な危険に曝すことなく大量のエネルギーを送ることを可能とされるべきである。
【０００５】
したがって、これまでもずっと、安全で効率的な、簡単に使用可能な燃料補給ステーションが求められていた。本発明の好ましい実施例は、これら、及びその他の要求を満たし、さらに関連利点を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［発明の要約］
種々の実施例において、本発明は、上述の要求のいくつか、又は全てを解決し、電気自動車充電ステーション用の接続システム、関連充電ステーション、及び、該充電ステーションの使用に備えて装備した自動車を提供する。
【０００７】
本発明によれば、電気接続システムは、プラグ及びソケットを含む。ソケットは、近位ソケット末端から遠位ソケット末端まで長軸方向に延びる。ソケットは、長軸方向に延びる内方ソケット口を定める内方ソケット突起、内方ソケット突起の周囲に同心円状に延びてその間に中間ソケット口を形成する、中間ソケット突起、及び、中間ソケット突起の周囲に同心円状に延びてその間に外方ソケット口を形成する、外方ソケット突起を含む。各ソケット口は、開放遠位端、及び、ソケットの近位端から各導体距離へ延びる、内向き電気導体を有する。同様に、プラグも、近位プラグ末端から遠位プラグ末端まで長軸方向に延びる。プラグは、内方プラグ突起、内方プラグ突起の周囲に同心円状に延びる中間プラグ突起、及び、中間突起の周囲に同心円状に延びる外方プラグ突起を含む。各プラグ突起は、プラグの近位端から各導体距離へ延びる、外向き電気導体を持つように構成され、かつ、各ソケット口において、各ソケット突起の内向き導体によって一致的に受容されるように構成される。
【０００８】
外方プラグ突起と外方ソケット突起の導体距離の合計は、内方プラグ突起と内方ソケット突起の導体距離の合計、又は、中間プラグ突起と中間ソケット突起の合計のいずれよりも大きい。さらに、内方プラグ突起と内方ソケット突起の導体距離の合計は、中間プラグ突起と中間ソケット突起の合計よりも大きい。さらに、これらの特色によって、外方突起は、物理的障壁としても、アースとしても使用することが可能となるので、充電された内方及び中間導体が、それぞれ連続的に接続された時に、ユーザーがそれらに誤って暴露されることがないように保護する。
【０００９】
各ソケット突起は、ソケットの近位端から、該ソケット突起の各導体距離よりも大きい絶縁距離まで延びる、外向き電気絶縁体を有する。これによって、電源に接続されてもよいソケットは、その導体の外部暴露を最小とすることが可能となり、それによって、ユーザーが、通電導体に偶発的に接触する危険性は抑えられる。
【００１０】
中間プラグ突起は、プラグの近位端から絶縁距離まで延びる、内向き電気導体を有する。内方ソケット突起と中間プラグ突起の絶縁体距離の合計は、内方プラグ突起と内方ソケット突起の導体距離の合計よりも大きい。これによって、これら二つの絶縁体は、中間導体ペアから内方導体ペアを、これら導体ペアのいずれかが電気的に接続される前に、絶縁することを可能とする。
【００１１】
本発明のその他の特色及び利点は、具体例により本発明の原理を説明する添付の図面を共にする好ましい実施例に関する下記の詳細な説明から明白となろう。本発明の実施例を構築・使用することを可能とするように以下に記載される、特定の好ましい実施例に関する、詳細な説明は、列挙される特許請求の範囲を限定することを意図するものではなく、むしろ、ここに特許が請求される本発明の特定の実施例として機能することが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明を具現化したソケットの縦断した正面図である。
【００１３】
【図２】図２は、本発明を具現化したプラグの縦断した正面図である。
【００１４】
【図３】図３は、図１のソケットを含み、本発明を具現化した充電ステーションの斜視図である。
【００１５】
【図４】図４は、図３の４−４線に沿って、図３に描かれる充電ステーションに使用されるような伝達ケーブルの断面図である。
【００１６】
【図５】図５は、図１及び２のプラグとソケットの縦断した斜視図である。
【００１７】
【図６】図６は、図５のプラグとソケットの斜視図である。
【００１８】
【図７】図７は、第１の、完全に分離した相対位置における、図５のプラグとソケットの縦断した正面図である。
【００１９】
【図８】図８は、第２の相対位置における、図５のプラグとソケットの縦断した正面図である。
【００２０】
【図９】図９は、第３の相対位置における、図５のプラグとソケットの縦断した正面図である。
【００２１】
【図１０】図１０は、第４の相対位置における、図５のプラグとソケットの縦断した正面図である。
【００２２】
【図１１】図１１は、第５の相対位置における、図５のプラグとソケットの縦断した正面図である。
【００２３】
【図１２】図１２は、第６の、完全に係合した相対位置における、図５のプラグとソケットの縦断した正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
［好ましい実施例の詳細な説明］
上術のように要約され、列挙される特許請求項によって定義される本発明は、添付の図面と共に読まれるであろう下記の詳細な説明を参照することによってより良く理解されよう。本発明の特定の実施例を構築・使用することを可能とするように下記に記載される、本発明の特定の好ましい実施例に関する、この詳細な説明は、数列挙される特許請求項を限定することを意図するものではなく、むしろそれら特許請求項の特定の実施例を提供することが意図される。
【００２５】
［ソケット］
【００２６】
図１を参照すると、本発明の第１実施例は、挿入軸１０７に沿って近位端１０３から遠位端１０５へ長軸方向に延びるソケット１０１を含む電気接続システムにある。このソケットは、それぞれが、円筒形外面、及び、双曲線状内面を持つ環形を有する、三つのソケット突起を含む。これらのソケット突起は、ほぼ円筒形の、第１の、内方ソケット口１２１を定める、第１内方ソケット突起１１１を含む。ソケット突起はさらに、内方ソケット突起１１１の周囲に同心円状に延び、その間に、環状の、第２の、中間ソケット口１２２を定める、第２の、中間ソケット突起１１２を含む。ソケット突起はさらに、中間ソケット突起１１２の周囲に同心円状に延び、その間に、環状の、外方、外方ソケット口１２３を定める、第３の、外方ソケット突起１１３を含む。
【００２７】
各ソケット口１２１、１２２、１２３は、挿入軸１０７に沿って（すなわち、同心円状にそれを取り囲んで）、ソケット近位端１０３の、又はその近傍の閉鎖近位端から、ソケット遠位端１０５の、又はそれに対面する開放遠位端まで長軸方向に延びる。本実施例では、各ソケット口の近位端は、挿入軸に沿って単一長軸部位１６１にあるが、別の実施例では、それらは様々な部位にあってもよい。
【００２８】
各ソケット突起には、電気的に絶縁された、同心円状、内向きの電気導体、さらに、同心円状、外向きの電気絶縁体が設けられる。より詳細には、内方ソケット突起１１１には、第１の、内方ソケット導体１３１、及び、第１の、内方ソケット絶縁体１４１が設けられる。同様に、中間ソケット突起１１２には、第２の、中間ソケット導体１３２、及び、第２の、中間ソケット絶縁体１４２が設けられ、外方ソケット突起１１３には、第３の、外方ソケット導体１３３、及び、第３の、外方ソケット絶縁体１４３が設けられる。
【００２９】
ソケット導体は、典型的には、直列双曲線状放射型ソケット形態を持ち、この形態は、当該技術分野においてメス型直列電気コネクターにおいて知られるように、導体の内径の周囲に双曲線状に配列され、長軸方向に対して傾く、接触要素アレイによって特徴づけられる。このソケット導体は、ＲＡＤＳＯＫ（登録商標）高電流電気ターミナルであってもよい。各ソケット導体（１３１、１３２、及び１３３）には、その近位端又はその近傍において接触部（ｃｏｎｔａｃｔ）（それぞれ、１３４、１３５、及び１３６）が設けられる。接触部は、電気自動車を充電するように構成されるシステムなどの、充電システムの電気システムにコネクターを電気的に接続するためのものである。三つの絶縁体は、構造的に分離していてもよいし、あるいは、単一体の部分であってもよい。
【００３０】
各ソケット導体は、ソケットの近位端１０３から遠位方向に個々のソケット導体距離へ延びる。同様に、各ソケット絶縁体も、ソケットの近位端１０３から遠位方向に個々の絶縁体距離へ延びる。ソケット導体距離及びソケット絶縁体距離は、全て互いに異なって特異であるという点で個別的であるが、必ずしもそうでなくともよい、ということが理解される。さらに、ソケット導体及びソケット絶縁体は、必ずしもソケットの近位端まで延びなくともよいことが理解される。むしろ、ソケットの近位端は、本明細書では、共通の参照部位として、すなわち、ソケット導体が延長し、かつ、プラグ導体による電気的接触のために暴露される遠位幅を測定するための参照部位として使用されることが理解される。さらにまた、ソケットの近位端は、ソケット絶縁体が延長し、電気的絶縁を実現する遠位幅を測定するための、共通参照部位として使用されることが理解される。
【００３１】
内方ソケット導体１３１、中間ソケット導体１３２、及び外方ソケット導体１３３は、それぞれ、ソケットの近位端１０３から、各ソケット導体距離Ｓ３１、Ｓ３２、及びＳ３３へ延びる。この実施例では、Ｓ３１はＳ３２に等しく、したがって、内方及び中間ソケット導体は、遠位方向へ、単一の長軸末端部位１７１に延びるが、一方、Ｓ３３は、Ｓ３１及びＳ３２よりも大きく、したがって、外方ソケット導体は、内方及び中間ソケット導体の長軸末端部位１７１の遠位にある、異なる長軸末端部位１７３に延びる。
【００３２】
内方ソケット絶縁体１４１、中間ソケット絶縁体１４２、及び外方ソケット絶縁体１４３は、それぞれ、ソケット１０１の近位端１０３から各絶縁体距離Ｓ４１、Ｓ４２、及びＳ４３へ延びる。この実施例では、Ｓ４１はＳ４２に等しく、したがって、内方及び中間ソケット絶縁体は、遠位方向へ、単一の末端部位１８１に延びるが、一方、Ｓ４３は、Ｓ４１及びＳ４２よりも大きく、したがって、外方ソケット絶縁体は、遠位方向、内方及び中間ソケット絶縁体の長軸末端部位１７１の遠位にある、異なる長軸末端部位１８３に延びる。
【００３３】
各ソケット突起について、それぞれのソケット絶縁体−距離は、ソケット導体−距離よりも大きい（すなわち、Ｓ４１＞Ｓ３１、Ｓ４２＞Ｓ３２、及びＳ４３＞Ｓ３３）。したがって、各ソケット絶縁体は、それぞれのソケット導体を過ぎてさらに遠位に延びる。さらに、各ソケット突起（１１１、１１２、及び１１３）について、それぞれのソケット絶縁体（１４１、１４２、及び１４３）の遠位部分は、放射方向内側挿入軸の方に延び、それぞれのソケット導体（１３１、１３２、及び１３３）の遠位端を覆う末端キャップ（それぞれ、１４４、１４５、及び１４６）を形成する。これらの末端キャップは、プラグ−及びソケット−導体の、接近・結合ペア間における物理的接触の前、又は、プラグ−及びソケット−導体の、離別・結合ペア間において物理的接触が破られた後、電気的アーク放電が起こる蓋然性を下げる可能性がある。
【００３４】
［プラグ］
【００３５】
図１及び２を参照すると、本接続システムはさらに、挿入軸２０７に沿って近位端２０３から遠位端２０５へ長軸方向に延びるプラグ２０１を含む。このプラグは、それぞれが、円筒形外面、及び、双曲線状内面を持つ環形を有する、三つのプラグ突起を含み、これらは、それぞれ、円筒形の、第１の、内方プラグ口２２１を定める、第１内方プラグ突起２１１、内方プラグ突起２１１の周囲に同心円状に延び、その間に、環状の、第２の、中間プラグ口２２２を定める、第２の、中間プラグ突起２１２、及び、中間プラグ突起２１２の周囲に同心円状に延び、その間に、環状の、第３の、外方プラグ口２２３を定める、第３の、外方プラグ突起２１３を含む。
【００３６】
各プラグ口２２１、２２２、２２３は、挿入軸２０７に沿って（すなわち、同心円状にそれを取り囲んで）、プラグ近位端２０３の、又はその近傍の閉鎖近位端から、プラグ遠位端２０５の、又はそれに対面する開放遠位端まで長軸方向に延びる。本実施例では、各プラグ口の近位端は、挿入軸に沿って単一長軸部位２６１にあるが、別の実施例では、それらは様々な部位にあってもよい。
【００３７】
各プラグ突起には、電気的に絶縁された、同心円状、外向きの、円筒形電気導体が設けられる。第２及び第３プラグ突起には、それぞれ、同心円状、内向きの電気絶縁体が設けられる。より詳細には、内方プラグ突起２１１は、第１の、内方プラグ導体２３１を備えるが、プラグ絶縁体を欠く。中間プラグ突起２１２には、第２の、中間プラグ導体２３２、及び、第２の、中間プラグ絶縁体２４２が設けられる。同様に、外方プラグ突起２１３にも、第３の、外方プラグ導体２３３、及び、第３の、外方プラグ絶縁体２４３が設けられる。
【００３８】
プラグ導体は、典型的には、円筒形形態を持ち、この形態は、当該技術分野において上述の直列双曲線状電気コネクターとの結合に関して知られるように、反復可能な高品質電気的接続を実現する。各プラグ導体（２３４、２３５、及び２３６）には、その近位端又はその近傍において接触部（それぞれ、２３４、２３５、及び２３６）が設けられる。接触部は、電気自動車などの再充電可能なデバイスの電気システムに対し該プラグ導体を電気的に接続するためのものである。二つの絶縁体は、構造的に分離していてもよいし、あるいは、単一体の部分であってもよい。
【００３９】
ソケット１０１の中にプラグ２０１を差し込むと、第１、第２、及び第３プラグ突起２１１、２１２、及び２１３は、それぞれ、第１、第２、及び第３ソケット口１２１、１２２、及び１２３の中に一致的に受容される。同時に、第１及び第２ソケット突起１１１及び１１２は、それぞれ、第２及び第３プラグ口２２２及び２２３の中に一致的に受容され、第３ソケット突起１１３は、第３プラグ突起２１３の上に、それを取り囲んで受容される。
【００４０】
さらに詳細には、各ソケット導体は、それぞれのプラグ導体を協調的に受容するように構成される、すなわち、内方ソケット導体１３１は、内方プラグ導体２３１を協調的に受容するように構成され、中間ソケット導体１３２は、中間プラグ導体２３２を協調的に受容するように構成され、外方ソケット導体１３３は、外方プラグ導体２３３を協調的に受容するように構成される。三つのプラグ導体が全てそれぞれのソケット導体によって受容されると、プラグ−及びソケット−導体の各ペアは、互いに電気的に導通し、プラグ−及びソケット−導体の他の二つの各ペアからは電気的に絶縁される。
【００４１】
各プラグ導体は、プラグの近位端２０３から遠位方向に個々のプラグ導体距離へ延びる。同様に、各プラグ絶縁体も、プラグの近位端２０３から遠位方向に個々のプラグ絶縁距離へ延びる。プラグ導体距離及びプラグ絶縁体距離は、全て互いに異なって特異であるという点で個別的であるが、必ずしもそうでなくともよい、ということが理解される。さらに、プラグ導体及びプラグ絶縁体は、必ずしもソケットの近位端まで延びなくともよいことが理解される。むしろ、プラグの近位端は、本明細書では、プラグ導体が延長し、かつ、ソケット−導体の一つによる電気的接触のために暴露される遠位幅を測定するための共通参照部位として使用されることが理解される。さらにまた、プラグの近位端は、プラグ絶縁体が延長し、電気的絶縁を実現する遠位幅を測定するための、共通参照部位として使用されることが理解される。
【００４２】
内方プラグ導体２３１、中間プラグ導体２３２、及び外方プラグ導体２３３は、それぞれ、プラグ２０１の近位端２０３から、各プラグ導体距離Ｐ３１、Ｐ３２、及びＰ３３へ延びる。この実施例では、Ｐ３１はＰ３２よりも大きく、したがって、内方プラグ導体は、遠位方向へ、中間プラグ導体の長軸末端部位２７２に対して遠位の長軸末端部位２７１に延びる。同様に、Ｐ３３はＰ３１よりも大きく、したがって、外方プラグ導体は、遠位方向へ、内方及び中間プラグ導体の長軸末端部位２７１及び２７２に対して遠位の長軸末端部位２７３に延びる。
【００４３】
中間プラグ絶縁体２４２及び外方プラグ絶縁体２４３は、それぞれ、プラグの近位端２０３から各プラグ絶縁体距離Ｐ４２及びＰ４３へ延びる。この実施例では、Ｐ４３はＰ４２よりも大きく、したがって、外方プラグ絶縁体は、遠位方向へ、中間プラグ絶縁体の長軸末端部位２８２の遠位にある長軸末端部位２８３に延びる。
【００４４】
中間及び外方プラグ突起それぞれについて、絶縁体距離は、それぞれの導体距離よりも大きい（すなわち、Ｐ４２＞Ｐ３２、及びＰ４３＞Ｐ３３）。したがって、各プラグ絶縁体は、それぞれのプラグ導体を過ぎてさらに遠位に延びる。さらに、各中間及び外方プラグ突起（２１２及び２１３）について、それぞれのプラグ絶縁体（２４２及び２４３）の遠位部分は、挿入軸から離れて放射方向外側に延び、それぞれのプラグ導体（２３２及び２３３）の遠位端を覆う末端キャップ（それぞれ、２４５及び２４６）を形成する。これらの末端キャップは、プラグ−及びソケット−導体の、接近・結合ペア間における物理的接触の前、又は、プラグ−及びソケット−導体の、離別・結合ペア間において物理的接触が破られた後、電気的アーク放電が起こる蓋然性を下げる可能性がある。それらはさらに、ユーザーが誤って熱い導体に触れる危険度を下げる可能性がある。
【００４５】
［充電ステーション］
【００４６】
図３及び４を参照すると、本実施例はさらに、電気自動車を充電するための充電ステーションにある。上述の電気接続システムのソケット１０１の外に、充電ステーションはさらに伝達ケーブル３０１及び基礎ステーション４０１を含む。伝達ケーブルは、それぞれ、ケーブル絶縁体によって囲まれる、内方ケーブル導体３３１、中間ケーブル導体３３２、及び外方ケーブル導体３３３を含む３軸ケーブルであり、該ケーブル絶縁体は、内方ケーブル導体を囲み、中間ケーブル導体によって囲まれる内方ケーブル絶縁体３４１、中間ケーブル導体を囲み、外方ケーブル導体によって囲まれる中間ケーブル絶縁体３４２、及び、外方ケーブル導体を囲む外方絶縁体３４３を含む。充電ステーションは、電気的に分離される基礎ステーションアース４３３と共に、第１基礎ステーションリード４３１及び第２基礎ステーションリード４３２を有する電源４１１を含むか、又は、該電源に接続される。
【００４７】
伝達ケーブル３０１は、基礎ステーション４０１をソケット１０１に物理的に接続する。さらに、内方ケーブル導体３３１は、内方ソケット導体１３１に第１基礎ステーションリード４３１を電気的に接続し、中間ケーブル導体３３２は、中間ソケット導体１３２に第２基礎ステーションリード４３２を電気的に接続し、外方ケーブル導体３３３は、外方ソケット導体１３３に基礎ステーションアース４３３を電気的に接続する。各ケーブル導体（３３１、３３２、及び３３３）は、上述のように、そのソケット導体の接触部（それぞれ、１３４、１３５、１３６）を介して、それぞれのソケット導体（１３１、１３２、及び１３３）に接続する。
【００４８】
ソケットには、ハンドル１９１及び引き金１９３が設けられ、これらは、ガソリン動力自動車を充填するのに使用されるものに近似する。
【００４９】
［電気自動車］
【００５０】
図５及び６を参照すると、内方プラグ導体２３１は、電気自動車５０１の第１の電気ＥＶ導体５３１に、内方プラグ導体の接触部２３４及び第１のＥＶ接触部５３４を介して電気的に接続する。同様に、中間プラグ導体２３２は、電気自動車の第２電気導体５３２に、中間プラグ導体の接触部２３５及び第２のＥＶ接触部５３５を介して電気的に接続する。さらに、外方プラグ導体２３３は、電気自動車の第３電気ＥＶ導体５３３に、中間プラグ導体の接触部２３６及び第３のＥＶ接触部５３６を介して電気的に接続する。
【００５１】
第１及び第２のＥＶ導体は、ＥＶの電気システム及びバッテリーに電気的に接続し、一方、第３のＥＶ導体は、ＥＶのフレーム５３９に接地される。プラグ２０１がソケット１０１の中に受容され、内方及び中間プラグ−及びソケット−導体が接続すると、ＥＶ充電システムは、それぞれ、基礎ステーションの第１及び第２導体４３１及び４３２に電気的に接続され、これは、基礎ステーションによって充電されるよう、クルマのバッテリーシステムを電気的に接続する。第３のＥＶ導体は、クルマのアースを充電ステーションのアースに接続する。
【００５２】
外方プラグ導体２３３には、該外方プラグ導体と一体のフランジ２３９が設けられる。このフランジは、それを通じて該フランジが、電気自動車の金属ボディーに対し恒久的又は半恒久的付着部を介して付着される、接続ホールを有する。半恒久的付着とは、プラグのある局面の現存する又は差し迫った不具合により、著しい努力をもってしてのみ取り消されることを意図するものと理解される。プラグがソケットに受容され、外方プラグ−及びソケット−導体が接続すると、フレーム５３９は、フランジを介して（第３のＥＶ導体の外にさらに）基礎ステーションのアース４３３に電気的に接続される。
【００５３】
［プラグとソケットの関係］
【００５４】
内方及び中間導体は、ＥＶを充電するための電力を運んでいるので、これらは、システムが損傷したり、適正に動作しない場合、危険性を孕む可能性のあるものとなる。保護策として、外方プラグ導体−距離Ｐ３３・プラス・外方ソケット導体−距離Ｓ３３の合計は、内方プラグ導体−距離Ｐ３１・プラス・内方ソケット導体−距離Ｓ３１の合計よりも大きい。したがって、プラグをソケットに接続するとき、外方プラグ−及びソケット−導体は、内方プラグ−及びソケット−導体の前に電気的に接続する。同様に、ソケットからプラグを抜去するとき、内方プラグ−及びソケット−導体は、外方プラグ−及びソケット−導体の前に電気的に非接続化（ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ）される。
【００５５】
有利なことに、このように外方導体の組み合わせ長さが比較的大きいために、接続及び抜去プロセスばかりでなく充電の際にも、接地シールドによる内方及び中間導体の完全な包囲が実現される。数学的には、この関係は以下のように表すことができる。
【００５６】
Ｐ３３ ＋ Ｓ３３ ＞ Ｐ３１ ＋ Ｓ３１
【００５７】
さらに、内方プラグ導体−距離Ｐ３１・プラス・内方ソケット導体−距離Ｓ３１の合計は、中間プラグ導体−距離Ｐ３２・プラス・中間ソケット導体−距離Ｓ３２の合計よりも大きい。したがって、プラグをソケットに接続するとき、内方プラグ−及びソケット−導体は、中間プラグ−及びソケット−導体の前に電気的に接続する。同様に、ソケットからプラグを抜去するとき、中間プラグ−及びソケット−導体は、内方プラグ−及びソケット−導体の前に電気的に非接続化する。
【００５８】
有利なことに、内方導体の組み合わせ長さが、中間導体の組み合わせ長さよりも大きいために、内方導体の接続はアーク放電無しに行われる。なぜなら、中間導体が接続されて回路を完成すること無しにはアーク放電は起こらないからである。数学的には、この関係は以下のように表すことができる。
【００５９】
Ｐ３１ ＋ Ｓ３１ ＞ Ｐ３２ ＋ Ｓ３２
【００６０】
中間プラグ絶縁体距離Ｐ４２は、中間プラグ導体距離Ｐ３２よりも大きく、中間ソケット絶縁体距離Ｓ４２は、中間ソケット−導体距離Ｓ３２よりも大きい。さらに、中間プラグ絶縁体及び中間ソケット絶縁体は共に、ソケット挿入時、それぞれの導体の遠位端を覆い、互いに一致的に当接するような大きさの末端キャップを有する（すなわち、それらは、適正な許容度において、プラグ外径とソケット内径を適合させる大きさを持つ）。
【００６１】
有利なことに、プラグ及びソケットの接続及び抜去の際、第１導体は既に電気的に接続されているにも拘わらず、一致的末端キャップは直接的暴露を阻止し、したがって、接近する中間プラグ−及びソケット−導体間における物理的接触の前、及び、離別する中間プラグ−及びソケット−導体間において物理的接触が破られた後、電気的アーク放電が起こる蓋然性を下げる。数学的には、この関係は以下のように表すことができる。
【００６２】
Ｐ４２ ＞ Ｐ３２ 及び Ｓ４２ ＞ Ｓ３２
【００６３】
さらに、中間プラグ絶縁体−距離Ｐ４２・プラス・内方ソケット絶縁体−距離Ｓ４１の合計は、内方プラグ導体−距離Ｐ３１・プラス・内方ソケット導体−距離Ｓ３１の合計よりも大きい。さらに、中間プラグ絶縁体−距離Ｐ４２・プラス・内方ソケット絶縁体−−距離Ｓ４１の合計は、中間プラグ導体−距離Ｐ３２・プラス・中間ソケット導体−距離Ｓ３２の合計よりも大きい。
【００６４】
したがって、プラグとソケットを接続するとき、中間プラグ導体と内方ソケット絶縁体は、同一幅を持ち、内方プラグ−及びソケット−導体の接触、又は、中間プラグ−及びソケット−導体の接触前に、内方プラグ−及びソケット−導体を中間プラグ−及びソケット−導体から電気的に絶縁する。同様に、プラグとソケットの接続を断つとき、中間プラグ導体と内方ソケット絶縁体は、同一幅を持ち、内方プラグ−及びソケット−導体が接触を断ち、かつ、中間プラグ−及びソケット−導体が接触を断つまで、内方プラグ−及びソケット−導体を中間プラグ−及びソケット−導体から電気的に絶縁する。数学的には、この関係は以下のように表すことができる。
【００６５】
Ｐ４２ ＋ Ｓ４１ ＞ Ｐ３１ ＋ Ｓ３１ 及び
Ｐ４２ ＋ Ｓ４１ ＞ Ｐ３２ ＋ Ｓ３２
【００６６】
［コントロールシステム］
【００６７】
図１−３及び５−６を参照すると、充電ステーションは、該充電ステーションの動作を制御するように構成されるコントロールシステムを含む。より詳細には、コントロールシステムは、基礎ステーション４０１におけるコントロールシステムコントローラー４６１、ソケット１０１の中に成分を持つセンサー機構、及び／又はプラグ２０１、及び又は、電気自動車内部のバッテリーコントロールシステム５６１を含む。
【００６８】
コントロールシステムの第１局面は、陽性挿入検出システムである。特に、プラグ２０１及び／又はソケット１０１は、センサー機構の一部であり、各プラグ導体及びそれぞれのソケット導体間のポジティブな接続を提供するためにプラグに対するソケットの十分な挿入を少なくとも検出するものであり、そしてより一般的には、各プラグ導体及びそれぞれのソケット導体間の効果的な信頼性のある安全な接続を提供するようにソケットへのプラグの完全挿入を検出するものである一つ以上のセンサー４６３を持つように構成される。これらのセンサーは、プラグ及びソケットの相対的位置、及び／又は、各導体の接触効率を感受するように構成されてもよい。これらのセンサーを用い、コントロールシステムコントローラー４６１は、プラグ及びソケットが完全に係合した時点に充電操作を限定することが可能であり、それによって、ユーザーは、電気的にチャージされた通電導体に曝される危険から保護される。
【００６９】
コントロールシステムの第２局面は、バッテリー充電コントローラーであり、センサー機構はこれからバッテリー充電パラメータを受容することが可能である。この局面では、バッテリーコントロールシステム５６１は、コントローラー４６１と交信し、その充電要件及びパラメータを伝え、最適又は好適な充電特性を実現するよう、充電ステーションに準備を整えさせる。
【００７０】
これら二つの局面のいずれかにおいて、センサー機構は、その感受情報を、例えば、一つ以上のケーブル導体による非接地のＲＦ通信信号を介して、コントロールシステムコントローラー４６１に通信するように構成される。
【００７１】
コントロールシステムの第３局面は、充電コントローラーであるように構成されるコントローラーである。特に、コントロールシステムコントローラー４６１は、プラグ及びソケットが完全に係合したことを示すセンサー読み取り、充電要件を示すセンサー読み取り又は顧客の入力、及び、その他の取引情報（例えば、小売り施設において電力が配給される場合の支払い情報）に基づいて、伝達ケーブル及びソケットへの電力の適用を制御する。
【００７２】
［冷却システム］
【００７３】
図１−４を参照すると、充電ステーションはさらに、基礎ステーション４０１を冷却するために冷却剤を補給するように構成される、冷却剤補給６０１及び冷却剤補給路６２１を含む冷却システム、及び／又は、伝達ケーブル３０１、及び／又は、ソケット１０１、及び／又はプラグ２０１を備える。より詳細には、冷却システムは、伝達ケーブル３０１を通ってソケット１０１へ、ケーブル冷却剤通路３２１に沿って冷却剤（例えば、空気）を押し流すように構成される。伝達ケーブル内では、ケーブル冷却剤通路は、内方ケーブル絶縁体３４１内の内方ケーブル導体３３１に接する。必要に応じて、ケーブル冷却剤通路は、内方ケーブル導体の中心を同心円的に通過するようにしてもよい。
【００７４】
ケーブル冷却剤通路３２１及びソケット１０１は、該ケーブル冷却剤通路が、ソケット開口１５１を通じてソケットと、より詳細には、内方ソケット口１２１と、液的に流通するように構成される。したがって、冷却システムの動作時、冷却剤は、ケーブル冷却剤通路から吐出されて内方ソケット口に入る。プラグ２０１がソケットの中に差し込まれると、内方プラグ口２２１は、内方ソケット口１２１と（著明な重複を持ちながら）液的に流通する。したがって、冷却システムの動作時、冷却剤は内方プラグ口２２１の中を通過する。内方プラグ口２２１の近位端では、開口２５１が、冷却剤に対し該プラグからの出口を提供する。したがって、冷却剤は、基礎ステーション４０１から、伝達ケーブル３０１、ソケット１０１、及びプラグ２０１を通り、恐らくは四つ全てを冷却しながら通過し、プラグから出る。
【００７５】
［本実施例の異態様例］
【００７６】
本実施例の一変異実施例では、ソケットがＥＶに付着され、一方、プラグは、伝達ケーブルに付着されることも、やろうと思えば可能である。このような実施例では、各基礎ステーション及びＥＶ、開口などに対する上述の接続は、冷却システムの接続も含めて全て、システムの動作が等価的になるように、典型的には、プラグとソケットの間で逆転させることが考えられる。
【００７７】
本実施例の別の変異実施例では、冷却剤は、別のガスであってもよいし、液体であってもよいし、又は、伝達ケーブル３０１、ソケット１０１、及び／又はプラグ２０１を通過する間、熱を吸収するにつれて状態変化を経過する冷却剤であってもよい。さらに、ケーブル及び／又はソケット及び／又はプラグの中に第２通路を、冷却剤が該第２通路からケーブル３０１を介して基礎ユニット４０１に帰還されるように（例えば、冷却剤が液体である場合）設けることもしようと思えば可能である。その他の変異態様も、本発明の範囲内にある。
【００７８】
［方法］
【００７９】
本実施例の方法は、図７−１２に示されるように、ソケットハンドルを保持するユーザーが、ソケットを動かしながら順次経験する、一連の位置を経過する挿入ステップを含む。次いで、充電システムによるＥＶの充電が行われる。充電の完全終了、又は、充電の不完全終了時、本実施例の方法はさらに、図７−１２に示すように（逆順序に見る）、ユーザーが、ソケットを動かしながら順次経験する、一連の位置を経過する抜去ステップを含む。
【００８０】
図７を参照すると、本実施例の方法によれば、プラグ２０１及びソケット１０１は、それぞれの挿入軸１０７及び２０７を軸揃えさせ、かつ、その開放、遠位末端１０５、２０５を互いに直面させ、対面的関係に置かれる。この時点では（すなわち、この図示の部位では）、コントロールシステムコントローラー４６１は、伝達ケーブル及びソケットの内方及び中間導体に対する電力の印加を阻止するが（すなわち、ソケットは熱くない）、基礎ステーションアースの方は、外方ケーブル及びソケット導体に接続する。基礎ステーションアースは、このプロセスの間ずっと、外方ケーブル及びソケット導体に接続されたままである。
【００８１】
図８を参照すると、ソケット１０１は、プラグ２０１に向けて、その挿入軸１０７に沿って、遠位方向に動かされる。外方ソケット絶縁体末端キャップ１４６は、外方プラグ絶縁体キャップ２４６の周囲を一致的に移動し、次いでそれを通過する。これらの末端キャップ間の一致的関係は、外方ソケット導体１３３を、外方プラグ導体２３３から電気的に絶縁し、それらの間の電気的アーク放電を、外方導体が物理的に接続する前にそのような電気的アーク放電の可能性が仮に存在するにしても、阻止する。本発明の目的のために、電気的絶縁という用語は、関連導体において、それらを完全に物理的に分離するために、該関連導体の間に固体の電気的絶縁体を介在させることを表す。一旦末端キャップが相互を通過すると、外方ソケット導体及び外方プラグ導体は、物理的にも、電気的にも互いに接続し、それによって、プラグ及びソケットの内方及び中間導体の全長を取り囲む接地シールド（両方の外方導体を含む）が形成される。
【００８２】
図９を参照すると、ソケット１０１は、プラグ２０１に向けて、その挿入軸１０７に沿って、さらに遠位方向に動かされる。内方ソケット絶縁体末端キャップ１４４は、中間プラグ絶縁体末端キャップ２４５内で一致的に重複を開始する。これら末端キャップのそれぞれの絶縁体間の一致的関係は、内方導体を中間導体から電気的に絶縁するために該絶縁体を効果的に使用する。この電気的絶縁は、内方導体の内の一つと中間導体の内の一つとの間の電気的アーク放電を、内方又は中間導体が物理的に接続する前にそのようなアーク放電の可能性が仮にあるとしても、阻止する。一旦、末端キャップが、内方導体を中間導体から絶縁する相対的位置を確立すると、内方ソケット導体１３１及び内方プラグ導体２３１は、物理的にも、電気的にも互いに接続し、それによって、基礎ステーションとＥＶの間に第１電気接続が形成され、電力が印加されるとＥＶには陽性電荷が与えられる。
【００８３】
図１０を参照すると、ソケット１０１は、プラグ２０１に向けて、その挿入軸１０７に沿って、さらに遠位方向に動かされる。中間ソケット絶縁体末端キャップ１４５は、中間プラグ絶縁体キャップ２４５の周囲を一致的に移動し、次いでそれを通過する。これらの末端キャップ間の一致的関係は、内方導体を中間導体から電気的に絶縁するために、これらの絶縁体を効果的に使用する。この電気的絶縁は、中間ソケット導体１３２及び中間プラグ導体２３２間の電気的アーク放電を、それらの中間導体が物理的に接続する前にそのようなアーク放電の可能性が仮に存在するにしても、阻止する。一旦末端キャップが相互を通過すると、中間ソケット導体及び中間プラグ導体は、物理的にも、電気的にも互いに接続し、それによって、基礎ステーションとＥＶの間に第２電気接続が形成され、電力が印加されるとＥＶには陰性電荷が与えられる。
【００８４】
図１１を参照すると、ソケット１０１は、プラグ２０１に向けて、その挿入軸１０７に沿って、さらに遠位方向に動かされる。この図示部位では、各ソケット導体は、それぞれのプラグ導体に電気的、物理的に接続するが、電力は印加されない（すなわち、ソケットはまだ熱くはない）。
【００８５】
図３及び１２を参照すると、ソケット１０１はさらにその挿入軸１０７に沿ってプラグ２０１に向かって遠位方向に、プラグフランジ２３９がソケットがさらに進むことを物理的に阻止するまで、移動する。この位置に到達すると、ソケットは、センサー４６３を活性化し、これは、プラグに被さるソケットの十分な挿入を検出し、これらのセンサーは次に、コントロールシステムコントローラー４６１に対し、ソケットが完全にプラグに係合し、充電の準備を整えたことを送信する。これが前回行われなかった場合、ユーザーは、任意の必要情報（例えば、充電パラメータ、及び／又は、支払い情報）を入力し、スタートスイッチ（例えば、ソケット１０１に付属するハンドル１９１上のトリガー１９３）を活性化する。それに反応して、コントローラー４６１は、伝達ケーブル３０１を通ってソケットへ、ケーブル冷却剤通路３２１に沿って冷却剤（例えば、空気）を押し流し、さらに、伝達ケーブル及びソケットの内方導体に陽性電荷を、中間導体には陰性電荷を印加し（すなわち、これはソケットを熱くする）、充電が始まる。
【００８６】
システムは、この物理的／電気的形態に、充電が完了するまで置かれる。充電が完了する前に、ソケットがプラグから部分的に引き抜かれることが仮にあったとしても、センサー４６３は、コントロールシステムコントローラー４６１に対し、ソケットがプラグから外れたことを送信する。次に、コントロールシステムコントローラー４６１は、伝達ケーブル及びソケットに対する電力の印加を遮断する（すなわち、ソケットはもはや熱くない）。これが起こったならば、改めてソケットをプラグに係合させ、再びスタートスイッチを押すことによって充電を再開してもよい。それとは別に、充電を十分行わない段階で終え、プロセスを、プラグからソケットを抜去するためのステップに続けて進めてもよい。
【００８７】
図１１を参照すると、一旦充電が完了すると（又は、充電が十分行われない段階で終了されると）、ソケット１０１は、その挿入軸１０７に沿って、プラグ２０１から離れて近位方向に動かされる。この時点（すなわち、この図示の部位）では、各ソケット導体は、電気的、物理的に、それぞれのプラグ導体に接続されているが、再び電力は印加されない（すなわち、ソケットは再び熱くない）。
【００８８】
図１０を参照すると、ソケット１０１は、その挿入軸１０７に沿って、プラグ２０１から離れて近位方向にさらに動かされる。中間ソケット導体及び中間プラグ導体は共に、物理的にも、電気的にも、互いに非接続化し、それによって、基礎ステーションとＥＶの間の、第２電気接続が破れる。中間ソケット絶縁体末端キャップ１４５は、中間プラグ絶縁体末端キャップ２４５の周囲を一致的に移動する。これらの末端キャップ間の一致的関係は、中間ソケット導体１３２及び中間プラグ導体２３２間の電気的アーク放電を、それらの中間導体が物理的に非接続化した後にそのようなアーク放電の可能性が仮に存在するにしても、阻止する。
【００８９】
図９を参照すると、ソケット１０１は、その挿入軸１０７に沿って、プラグ２０１から離れて近位方向にさらに動かされる。内方ソケット導体１３１及び内方プラグ導体２３１は共に、物理的にも、電気的にも、互いに非接続化し、それによって、基礎ステーションとＥＶの間の、第１電気接続が破れる。内方ソケット絶縁体末端キャップ１４４は、中間プラグ絶縁体末端キャップ２４５と一致的に重複することを続け、ソケット導体のどれかと、プラグ導体のどれかとの間の電気的アーク放電を、それらの内方導体が物理的に非接続化した後にもそのようなアーク放電の可能性が依然として存在しているにしても、阻止する。
【００９０】
図８を参照すると、ソケット１０１は、その挿入軸１０７に沿って、プラグ２０１から離れて近位方向にさらに動かされる。一旦内方及び中間プラグ−及びソケット−導体が十分に分離されると、外方ソケット導体及び外方プラグ導体は、物理的にも、電気的にも互いに非接続化され、それによって、内方及び中間プラグ−及びソケット−導体の全長を取り囲む接地シールドが破られる。外方ソケット絶縁体末端キャップ１４６は、外方プラグ絶縁体末端キャップ２４６の周囲を一致的に移動し、離れる。これらの末端キャップ間の一致的関係は、外方ソケット導体１３３と外方プラグ導体２３３とを電気的に絶縁し、それらの間の電気的アーク放電を、それらの外方導体が物理的に非接続化した後にもそのようなアーク放電の可能性が依然として存在しているにしても、阻止する。
【００９１】
本発明は、充電システム及び接続システムを設計、生産するための装置及び方法の外に、それら充電システム及び接続システムそれ自体を使用するための装置及び方法を含むことが理解される。さらに、本発明の各種実施例は、上述の特色の様々な組み合わせを組み入れることが可能である。要するに、上に開示される特色は、本発明の想定範囲内で、多様な形態において組み合わせることが可能である。
【００９２】
これまで本発明の特定形態を図示し、説明してきたわけであるが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく各種改変の実行が可能であることは明白であろう。したがって、本発明は、好ましい実施例のみを参照しながらこれまで詳述してきたわけであるが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく種々の改変を実行することが可能であることを了解するであろう。したがって、本発明は、上記説明によって限定されることを意図するものではなく、下記の特許請求項に対する参照によって定義されるものである。
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００８年４月２８日に出願の、全ての目的のため参照により本願に組み込まれる、米国特許仮出願第６１／１２５，５６９号の利益を主張する。
【背景技術】
【０００２】
［発明の背景］
本発明は、一般に、電気接続システムに関し、より詳細には、電気自動車を充電するための３軸同心円接続システムに関する。
【０００３】
電気自動車市場が発達するにつれて、それらの自動車に「燃料補給する」ための、安全で便利な充電システムを持つことが必要とされている。従来のガソリン自動車燃料補給からの移行を容易にするために、電気自動車燃料補給の経験は、ガソリン動力自動車のそれと同様であることが好ましい。したがって、ガソリン補給ポンプと同様、現今の充電システムは、燃料補給（すなわち、電気）を管理するための基礎ユニット、燃料輸送ホース（すなわち、電気をクルマに安全に運ぶ伝達ケーブル）、及び、ユーザーによる作業、又はユーザーに対するリスクを最小にしながら、電気を自動車に送ることが可能なコネクターを有する充電ステーションとして設計される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電気自動車充電の必要事項は様々であるが、充電ステーション設計を標準化し、単一の充電ステーションが、どのような自動車の要求にも応えることが可能となるようにすると有利である。したがって、ホース及びコネクターは、ユーザーを、ショックを受けるという重大な危険に曝すことなく大量のエネルギーを送ることを可能とされるべきである。
【０００５】
したがって、これまでもずっと、安全で効率的な、簡単に使用可能な燃料補給ステーションが求められていた。本発明の好ましい実施例は、これら、及びその他の要求を満たし、さらに関連利点を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［発明の要約］
種々の実施例において、本発明は、上述の要求のいくつか、又は全てを解決し、電気自動車充電ステーション用の接続システム、関連充電ステーション、及び、該充電ステーションの使用に備えて装備した自動車を提供する。
【０００７】
本発明によれば、電気接続システムは、プラグ及びソケットを含む。ソケットは、近位ソケット末端から遠位ソケット末端まで長軸方向に延びる。ソケットは、長軸方向に延びる内方ソケット口を定める内方ソケット突起、内方ソケット突起の周囲に同心円状に延びてその間に中間ソケット口を形成する、中間ソケット突起、及び、中間ソケット突起の周囲に同心円状に延びてその間に外方ソケット口を形成する、外方ソケット突起を含む。各ソケット口は、開放遠位端、及び、ソケットの近位端から各導体距離へ延びる、内向き電気導体を有する。同様に、プラグも、近位プラグ末端から遠位プラグ末端まで長軸方向に延びる。プラグは、内方プラグ突起、内方プラグ突起の周囲に同心円状に延びる中間プラグ突起、及び、中間突起の周囲に同心円状に延びる外方プラグ突起を含む。各プラグ突起は、プラグの近位端から各導体距離へ延びる、外向き電気導体を持つように構成され、かつ、各ソケット口において、各ソケット突起の内向き導体によって一致的に受容されるように構成される。
【０００８】
外方プラグ突起と外方ソケット突起の導体距離の合計は、内方プラグ突起と内方ソケット突起の導体距離の合計、又は、中間プラグ突起と中間ソケット突起の合計のいずれよりも大きい。さらに、内方プラグ突起と内方ソケット突起の導体距離の合計は、中間プラグ突起と中間ソケット突起の合計よりも大きい。さらに、これらの特色によって、外方突起は、物理的障壁としても、アースとしても使用することが可能となるので、充電された内方及び中間導体が、それぞれ連続的に接続された時に、ユーザーがそれらに誤って暴露されることがないように保護する。
【０００９】
各ソケット突起は、ソケットの近位端から、該ソケット突起の各導体距離よりも大きい絶縁距離まで延びる、外向き電気絶縁体を有する。これによって、電源に接続されてもよいソケットは、その導体の外部暴露を最小とすることが可能となり、それによって、ユーザーが、通電導体に偶発的に接触する危険性は抑えられる。
【００１０】
中間プラグ突起は、プラグの近位端から絶縁距離まで延びる、内向き電気導体を有する。内方ソケット突起と中間プラグ突起の絶縁体距離の合計は、内方プラグ突起と内方ソケット突起の導体距離の合計よりも大きい。これによって、これら二つの絶縁体は、中間導体ペアから内方導体ペアを、これら導体ペアのいずれかが電気的に接続される前に、絶縁することを可能とする。
【００１１】
本発明のその他の特色及び利点は、具体例により本発明の原理を説明する添付の図面を共にする好ましい実施例に関する下記の詳細な説明から明白となろう。本発明の実施例を構築・使用することを可能とするように以下に記載される、特定の好ましい実施例に関する、詳細な説明は、列挙される特許請求の範囲を限定することを意図するものではなく、むしろ、ここに特許が請求される本発明の特定の実施例として機能することが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明を具現化したソケットの縦断した正面図である。
【００１３】
【図２】図２は、本発明を具現化したプラグの縦断した正面図である。
【００１４】
【図３】図３は、図１のソケットを含み、本発明を具現化した充電ステーションの斜視図である。
【００１５】
【図４】図４は、図３の４−４線に沿って、図３に描かれる充電ステーションに使用されるような伝達ケーブルの断面図である。
【００１６】
【図５】図５は、図１及び２のプラグとソケットの縦断した斜視図である。
【００１７】
【図６】図６は、図５のプラグとソケットの斜視図である。
【００１８】
【図７】図７は、第１の、完全に分離した相対位置における、図５のプラグとソケットの縦断した正面図である。
【００１９】
【図８】図８は、第２の相対位置における、図５のプラグとソケットの縦断した正面図である。
【００２０】
【図９】図９は、第３の相対位置における、図５のプラグとソケットの縦断した正面図である。
【００２１】
【図１０】図１０は、第４の相対位置における、図５のプラグとソケットの縦断した正面図である。
【００２２】
【図１１】図１１は、第５の相対位置における、図５のプラグとソケットの縦断した正面図である。
【００２３】
【図１２】図１２は、第６の、完全に係合した相対位置における、図５のプラグとソケットの縦断した正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
［好ましい実施例の詳細な説明］
上術のように要約され、列挙される特許請求項によって定義される本発明は、添付の図面と共に読まれるであろう下記の詳細な説明を参照することによってより良く理解されよう。本発明の特定の実施例を構築・使用することを可能とするように下記に記載される、本発明の特定の好ましい実施例に関する、この詳細な説明は、数列挙される特許請求項を限定することを意図するものではなく、むしろそれら特許請求項の特定の実施例を提供することが意図される。
【００２５】
［ソケット］
【００２６】
図１を参照すると、本発明の第１実施例は、挿入軸１０７に沿って近位端１０３から遠位端１０５へ長軸方向に延びるソケット１０１を含む電気接続システムにある。このソケットは、それぞれが、円筒形外面、及び、双曲線状内面を持つ環形を有する、三つのソケット突起を含む。これらのソケット突起は、ほぼ円筒形の、第１の、内方ソケット口１２１を定める、第１内方ソケット突起１１１を含む。ソケット突起はさらに、内方ソケット突起１１１の周囲に同心円状に延び、その間に、環状の、第２の、中間ソケット口１２２を定める、第２の、中間ソケット突起１１２を含む。ソケット突起はさらに、中間ソケット突起１１２の周囲に同心円状に延び、その間に、環状の、外方、外方ソケット口１２３を定める、第３の、外方ソケット突起１１３を含む。
【００２７】
各ソケット口１２１、１２２、１２３は、挿入軸１０７に沿って（すなわち、同心円状にそれを取り囲んで）、ソケット近位端１０３の、又はその近傍の閉鎖近位端から、ソケット遠位端１０５の、又はそれに対面する開放遠位端まで長軸方向に延びる。本実施例では、各ソケット口の近位端は、挿入軸に沿って単一長軸部位１６１にあるが、別の実施例では、それらは様々な部位にあってもよい。
【００２８】
各ソケット突起には、電気的に絶縁された、同心円状、内向きの電気導体、さらに、同心円状、外向きの電気絶縁体が設けられる。より詳細には、内方ソケット突起１１１には、第１の、内方ソケット導体１３１、及び、第１の、内方ソケット絶縁体１４１が設けられる。同様に、中間ソケット突起１１２には、第２の、中間ソケット導体１３２、及び、第２の、中間ソケット絶縁体１４２が設けられ、外方ソケット突起１１３には、第３の、外方ソケット導体１３３、及び、第３の、外方ソケット絶縁体１４３が設けられる。
【００２９】
ソケット導体は、典型的には、直列双曲線状放射型ソケット形態を持ち、この形態は、当該技術分野においてメス型直列電気コネクターにおいて知られるように、導体の内径の周囲に双曲線状に配列され、長軸方向に対して傾く、接触要素アレイによって特徴づけられる。このソケット導体は、ＲＡＤＳＯＫ（登録商標）高電流電気ターミナルであってもよい。各ソケット導体（１３１、１３２、及び１３３）には、その近位端又はその近傍において接触部（ｃｏｎｔａｃｔ）（それぞれ、１３４、１３５、及び１３６）が設けられる。接触部は、電気自動車を充電するように構成されるシステムなどの、充電システムの電気システムにコネクターを電気的に接続するためのものである。三つの絶縁体は、構造的に分離していてもよいし、あるいは、単一体の部分であってもよい。
【００３０】
各ソケット導体は、ソケットの近位端１０３から遠位方向に個々のソケット導体距離へ延びる。同様に、各ソケット絶縁体も、ソケットの近位端１０３から遠位方向に個々の絶縁体距離へ延びる。ソケット導体距離及びソケット絶縁体距離は、全て互いに異なって特異であるという点で個別的であるが、必ずしもそうでなくともよい、ということが理解される。さらに、ソケット導体及びソケット絶縁体は、必ずしもソケットの近位端まで延びなくともよいことが理解される。むしろ、ソケットの近位端は、本明細書では、共通の参照部位として、すなわち、ソケット導体が延長し、かつ、プラグ導体による電気的接触のために暴露される遠位幅を測定するための参照部位として使用されることが理解される。さらにまた、ソケットの近位端は、ソケット絶縁体が延長し、電気的絶縁を実現する遠位幅を測定するための、共通参照部位として使用されることが理解される。
【００３１】
内方ソケット導体１３１、中間ソケット導体１３２、及び外方ソケット導体１３３は、それぞれ、ソケットの近位端１０３から、各ソケット導体距離Ｓ３１、Ｓ３２、及びＳ３３へ延びる。この実施例では、Ｓ３１はＳ３２に等しく、したがって、内方及び中間ソケット導体は、遠位方向へ、単一の長軸末端部位１７１に延びるが、一方、Ｓ３３は、Ｓ３１及びＳ３２よりも大きく、したがって、外方ソケット導体は、内方及び中間ソケット導体の長軸末端部位１７１の遠位にある、異なる長軸末端部位１７３に延びる。
【００３２】
内方ソケット絶縁体１４１、中間ソケット絶縁体１４２、及び外方ソケット絶縁体１４３は、それぞれ、ソケット１０１の近位端１０３から各絶縁体距離Ｓ４１、Ｓ４２、及びＳ４３へ延びる。この実施例では、Ｓ４１はＳ４２に等しく、したがって、内方及び中間ソケット絶縁体は、遠位方向へ、単一の末端部位１８１に延びるが、一方、Ｓ４３は、Ｓ４１及びＳ４２よりも大きく、したがって、外方ソケット絶縁体は、遠位方向、内方及び中間ソケット絶縁体の長軸末端部位１７１の遠位にある、異なる長軸末端部位１８３に延びる。
【００３３】
各ソケット突起について、それぞれのソケット絶縁体−距離は、ソケット導体−距離よりも大きい（すなわち、Ｓ４１＞Ｓ３１、Ｓ４２＞Ｓ３２、及びＳ４３＞Ｓ３３）。したがって、各ソケット絶縁体は、それぞれのソケット導体を過ぎてさらに遠位に延びる。さらに、各ソケット突起（１１１、１１２、及び１１３）について、それぞれのソケット絶縁体（１４１、１４２、及び１４３）の遠位部分は、放射方向内側挿入軸の方に延び、それぞれのソケット導体（１３１、１３２、及び１３３）の遠位端を覆う末端キャップ（それぞれ、１４４、１４５、及び１４６）を形成する。これらの末端キャップは、プラグ−及びソケット−導体の、接近・結合ペア間における物理的接触の前、又は、プラグ−及びソケット−導体の、離別・結合ペア間において物理的接触が破られた後、電気的アーク放電が起こる蓋然性を下げる可能性がある。
【００３４】
［プラグ］
【００３５】
図１及び２を参照すると、本接続システムはさらに、挿入軸２０７に沿って近位端２０３から遠位端２０５へ長軸方向に延びるプラグ２０１を含む。このプラグは、それぞれが、円筒形外面、及び、双曲線状内面を持つ環形を有する、三つのプラグ突起を含み、これらは、それぞれ、円筒形の、第１の、内方プラグ口２２１を定める、第１内方プラグ突起２１１、内方プラグ突起２１１の周囲に同心円状に延び、その間に、環状の、第２の、中間プラグ口２２２を定める、第２の、中間プラグ突起２１２、及び、中間プラグ突起２１２の周囲に同心円状に延び、その間に、環状の、第３の、外方プラグ口２２３を定める、第３の、外方プラグ突起２１３を含む。
【００３６】
各プラグ口２２１、２２２、２２３は、挿入軸２０７に沿って（すなわち、同心円状にそれを取り囲んで）、プラグ近位端２０３の、又はその近傍の閉鎖近位端から、プラグ遠位端２０５の、又はそれに対面する開放遠位端まで長軸方向に延びる。本実施例では、各プラグ口の近位端は、挿入軸に沿って単一長軸部位２６１にあるが、別の実施例では、それらは様々な部位にあってもよい。
【００３７】
各プラグ突起には、電気的に絶縁された、同心円状、外向きの、円筒形電気導体が設けられる。第２及び第３プラグ突起には、それぞれ、同心円状、内向きの電気絶縁体が設けられる。より詳細には、内方プラグ突起２１１は、第１の、内方プラグ導体２３１を備えるが、プラグ絶縁体を欠く。中間プラグ突起２１２には、第２の、中間プラグ導体２３２、及び、第２の、中間プラグ絶縁体２４２が設けられる。同様に、外方プラグ突起２１３にも、第３の、外方プラグ導体２３３、及び、第３の、外方プラグ絶縁体２４３が設けられる。
【００３８】
プラグ導体は、典型的には、円筒形形態を持ち、この形態は、当該技術分野において上述の直列双曲線状電気コネクターとの結合に関して知られるように、反復可能な高品質電気的接続を実現する。各プラグ導体（２３４、２３５、及び２３６）には、その近位端又はその近傍において接触部（それぞれ、２３４、２３５、及び２３６）が設けられる。接触部は、電気自動車などの再充電可能なデバイスの電気システムに対し該プラグ導体を電気的に接続するためのものである。二つの絶縁体は、構造的に分離していてもよいし、あるいは、単一体の部分であってもよい。
【００３９】
ソケット１０１の中にプラグ２０１を差し込むと、第１、第２、及び第３プラグ突起２１１、２１２、及び２１３は、それぞれ、第１、第２、及び第３ソケット口１２１、１２２、及び１２３の中に一致的に受容される。同時に、第１及び第２ソケット突起１１１及び１１２は、それぞれ、第２及び第３プラグ口２２２及び２２３の中に一致的に受容され、第３ソケット突起１１３は、第３プラグ突起２１３の上に、それを取り囲んで受容される。
【００４０】
さらに詳細には、各ソケット導体は、それぞれのプラグ導体を協調的に受容するように構成される、すなわち、内方ソケット導体１３１は、内方プラグ導体２３１を協調的に受容するように構成され、中間ソケット導体１３２は、中間プラグ導体２３２を協調的に受容するように構成され、外方ソケット導体１３３は、外方プラグ導体２３３を協調的に受容するように構成される。三つのプラグ導体が全てそれぞれのソケット導体によって受容されると、プラグ−及びソケット−導体の各ペアは、互いに電気的に導通し、プラグ−及びソケット−導体の他の二つの各ペアからは電気的に絶縁される。
【００４１】
各プラグ導体は、プラグの近位端２０３から遠位方向に個々のプラグ導体距離へ延びる。同様に、各プラグ絶縁体も、プラグの近位端２０３から遠位方向に個々のプラグ絶縁距離へ延びる。プラグ導体距離及びプラグ絶縁体距離は、全て互いに異なって特異であるという点で個別的であるが、必ずしもそうでなくともよい、ということが理解される。さらに、プラグ導体及びプラグ絶縁体は、必ずしもソケットの近位端まで延びなくともよいことが理解される。むしろ、プラグの近位端は、本明細書では、プラグ導体が延長し、かつ、ソケット−導体の一つによる電気的接触のために暴露される遠位幅を測定するための共通参照部位として使用されることが理解される。さらにまた、プラグの近位端は、プラグ絶縁体が延長し、電気的絶縁を実現する遠位幅を測定するための、共通参照部位として使用されることが理解される。
【００４２】
内方プラグ導体２３１、中間プラグ導体２３２、及び外方プラグ導体２３３は、それぞれ、プラグ２０１の近位端２０３から、各プラグ導体距離Ｐ３１、Ｐ３２、及びＰ３３へ延びる。この実施例では、Ｐ３１はＰ３２よりも大きく、したがって、内方プラグ導体は、遠位方向へ、中間プラグ導体の長軸末端部位２７２に対して遠位の長軸末端部位２７１に延びる。同様に、Ｐ３３はＰ３１よりも大きく、したがって、外方プラグ導体は、遠位方向へ、内方及び中間プラグ導体の長軸末端部位２７１及び２７２に対して遠位の長軸末端部位２７３に延びる。
【００４３】
中間プラグ絶縁体２４２及び外方プラグ絶縁体２４３は、それぞれ、プラグの近位端２０３から各プラグ絶縁体距離Ｐ４２及びＰ４３へ延びる。この実施例では、Ｐ４３はＰ４２よりも大きく、したがって、外方プラグ絶縁体は、遠位方向へ、中間プラグ絶縁体の長軸末端部位２８２の遠位にある長軸末端部位２８３に延びる。
【００４４】
中間及び外方プラグ突起それぞれについて、絶縁体距離は、それぞれの導体距離よりも大きい（すなわち、Ｐ４２＞Ｐ３２、及びＰ４３＞Ｐ３３）。したがって、各プラグ絶縁体は、それぞれのプラグ導体を過ぎてさらに遠位に延びる。さらに、各中間及び外方プラグ突起（２１２及び２１３）について、それぞれのプラグ絶縁体（２４２及び２４３）の遠位部分は、挿入軸から離れて放射方向外側に延び、それぞれのプラグ導体（２３２及び２３３）の遠位端を覆う末端キャップ（それぞれ、２４５及び２４６）を形成する。これらの末端キャップは、プラグ−及びソケット−導体の、接近・結合ペア間における物理的接触の前、又は、プラグ−及びソケット−導体の、離別・結合ペア間において物理的接触が破られた後、電気的アーク放電が起こる蓋然性を下げる可能性がある。それらはさらに、ユーザーが誤って熱い導体に触れる危険度を下げる可能性がある。
【００４５】
［充電ステーション］
【００４６】
図３及び４を参照すると、本実施例はさらに、電気自動車を充電するための充電ステーションにある。上述の電気接続システムのソケット１０１の外に、充電ステーションはさらに伝達ケーブル３０１及び基礎ステーション４０１を含む。伝達ケーブルは、それぞれ、ケーブル絶縁体によって囲まれる、内方ケーブル導体３３１、中間ケーブル導体３３２、及び外方ケーブル導体３３３を含む３軸ケーブルであり、該ケーブル絶縁体は、内方ケーブル導体を囲み、中間ケーブル導体によって囲まれる内方ケーブル絶縁体３４１、中間ケーブル導体を囲み、外方ケーブル導体によって囲まれる中間ケーブル絶縁体３４２、及び、外方ケーブル導体を囲む外方絶縁体３４３を含む。充電ステーションは、電気的に分離される基礎ステーションアース４３３と共に、第１基礎ステーションリード４３１及び第２基礎ステーションリード４３２を有する電源４１１を含むか、又は、該電源に接続される。
【００４７】
伝達ケーブル３０１は、基礎ステーション４０１をソケット１０１に物理的に接続する。さらに、内方ケーブル導体３３１は、内方ソケット導体１３１に第１基礎ステーションリード４３１を電気的に接続し、中間ケーブル導体３３２は、中間ソケット導体１３２に第２基礎ステーションリード４３２を電気的に接続し、外方ケーブル導体３３３は、外方ソケット導体１３３に基礎ステーションアース４３３を電気的に接続する。各ケーブル導体（３３１、３３２、及び３３３）は、上述のように、そのソケット導体の接触部（それぞれ、１３４、１３５、１３６）を介して、それぞれのソケット導体（１３１、１３２、及び１３３）に接続する。
【００４８】
ソケットには、ハンドル１９１及び引き金１９３が設けられ、これらは、ガソリン動力自動車を充填するのに使用されるものに近似する。
【００４９】
［電気自動車］
【００５０】
図５及び６を参照すると、内方プラグ導体２３１は、電気自動車５０１の第１の電気ＥＶ導体５３１に、内方プラグ導体の接触部２３４及び第１のＥＶ接触部５３４を介して電気的に接続する。同様に、中間プラグ導体２３２は、電気自動車の第２電気導体５３２に、中間プラグ導体の接触部２３５及び第２のＥＶ接触部５３５を介して電気的に接続する。さらに、外方プラグ導体２３３は、電気自動車の第３電気ＥＶ導体５３３に、中間プラグ導体の接触部２３６及び第３のＥＶ接触部５３６を介して電気的に接続する。
【００５１】
第１及び第２のＥＶ導体は、ＥＶの電気システム及びバッテリーに電気的に接続し、一方、第３のＥＶ導体は、ＥＶのフレーム５３９に接地される。プラグ２０１がソケット１０１の中に受容され、内方及び中間プラグ−及びソケット−導体が接続すると、ＥＶ充電システムは、それぞれ、基礎ステーションの第１及び第２導体４３１及び４３２に電気的に接続され、これは、基礎ステーションによって充電されるよう、クルマのバッテリーシステムを電気的に接続する。第３のＥＶ導体は、クルマのアースを充電ステーションのアースに接続する。
【００５２】
外方プラグ導体２３３には、該外方プラグ導体と一体のフランジ２３９が設けられる。このフランジは、それを通じて該フランジが、電気自動車の金属ボディーに対し恒久的又は半恒久的付着部を介して付着される、接続ホールを有する。半恒久的付着とは、プラグのある局面の現存する又は差し迫った不具合により、著しい努力をもってしてのみ取り消されることを意図するものと理解される。プラグがソケットに受容され、外方プラグ−及びソケット−導体が接続すると、フレーム５３９は、フランジを介して（第３のＥＶ導体の外にさらに）基礎ステーションのアース４３３に電気的に接続される。
【００５３】
［プラグとソケットの関係］
【００５４】
内方及び中間導体は、ＥＶを充電するための電力を運んでいるので、これらは、システムが損傷したり、適正に動作しない場合、危険性を孕む可能性のあるものとなる。保護策として、外方プラグ導体−距離Ｐ３３・プラス・外方ソケット導体−距離Ｓ３３の合計は、内方プラグ導体−距離Ｐ３１・プラス・内方ソケット導体−距離Ｓ３１の合計よりも大きい。したがって、プラグをソケットに接続するとき、外方プラグ−及びソケット−導体は、内方プラグ−及びソケット−導体の前に電気的に接続する。同様に、ソケットからプラグを抜去するとき、内方プラグ−及びソケット−導体は、外方プラグ−及びソケット−導体の前に電気的に非接続化（ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ）される。
【００５５】
有利なことに、このように外方導体の組み合わせ長さが比較的大きいために、接続及び抜去プロセスばかりでなく充電の際にも、接地シールドによる内方及び中間導体の完全な包囲が実現される。数学的には、この関係は以下のように表すことができる。
【００５６】
Ｐ３３ ＋ Ｓ３３ ＞ Ｐ３１ ＋ Ｓ３１
【００５７】
さらに、内方プラグ導体−距離Ｐ３１・プラス・内方ソケット導体−距離Ｓ３１の合計は、中間プラグ導体−距離Ｐ３２・プラス・中間ソケット導体−距離Ｓ３２の合計よりも大きい。したがって、プラグをソケットに接続するとき、内方プラグ−及びソケット−導体は、中間プラグ−及びソケット−導体の前に電気的に接続する。同様に、ソケットからプラグを抜去するとき、中間プラグ−及びソケット−導体は、内方プラグ−及びソケット−導体の前に電気的に非接続化する。
【００５８】
有利なことに、内方導体の組み合わせ長さが、中間導体の組み合わせ長さよりも大きいために、内方導体の接続はアーク放電無しに行われる。なぜなら、中間導体が接続されて回路を完成すること無しにはアーク放電は起こらないからである。数学的には、この関係は以下のように表すことができる。
【００５９】
Ｐ３１ ＋ Ｓ３１ ＞ Ｐ３２ ＋ Ｓ３２
【００６０】
中間プラグ絶縁体距離Ｐ４２は、中間プラグ導体距離Ｐ３２よりも大きく、中間ソケット絶縁体距離Ｓ４２は、中間ソケット−導体距離Ｓ３２よりも大きい。さらに、中間プラグ絶縁体及び中間ソケット絶縁体は共に、ソケット挿入時、それぞれの導体の遠位端を覆い、互いに一致的に当接するような大きさの末端キャップを有する（すなわち、それらは、適正な許容度において、プラグ外径とソケット内径を適合させる大きさを持つ）。
【００６１】
有利なことに、プラグ及びソケットの接続及び抜去の際、第１導体は既に電気的に接続されているにも拘わらず、一致的末端キャップは直接的暴露を阻止し、したがって、接近する中間プラグ−及びソケット−導体間における物理的接触の前、及び、離別する中間プラグ−及びソケット−導体間において物理的接触が破られた後、電気的アーク放電が起こる蓋然性を下げる。数学的には、この関係は以下のように表すことができる。
【００６２】
Ｐ４２ ＞ Ｐ３２ 及び Ｓ４２ ＞ Ｓ３２
【００６３】
さらに、中間プラグ絶縁体−距離Ｐ４２・プラス・内方ソケット絶縁体−距離Ｓ４１の合計は、内方プラグ導体−距離Ｐ３１・プラス・内方ソケット導体−距離Ｓ３１の合計よりも大きい。さらに、中間プラグ絶縁体−距離Ｐ４２・プラス・内方ソケット絶縁体−−距離Ｓ４１の合計は、中間プラグ導体−距離Ｐ３２・プラス・中間ソケット導体−距離Ｓ３２の合計よりも大きい。
【００６４】
したがって、プラグとソケットを接続するとき、中間プラグ導体と内方ソケット絶縁体は、同一幅を持ち、内方プラグ−及びソケット−導体の接触、又は、中間プラグ−及びソケット−導体の接触前に、内方プラグ−及びソケット−導体を中間プラグ−及びソケット−導体から電気的に絶縁する。同様に、プラグとソケットの接続を断つとき、中間プラグ導体と内方ソケット絶縁体は、同一幅を持ち、内方プラグ−及びソケット−導体が接触を断ち、かつ、中間プラグ−及びソケット−導体が接触を断つまで、内方プラグ−及びソケット−導体を中間プラグ−及びソケット−導体から電気的に絶縁する。数学的には、この関係は以下のように表すことができる。
【００６５】
Ｐ４２ ＋ Ｓ４１ ＞ Ｐ３１ ＋ Ｓ３１ 及び
Ｐ４２ ＋ Ｓ４１ ＞ Ｐ３２ ＋ Ｓ３２
【００６６】
［コントロールシステム］
【００６７】
図１−３及び５−６を参照すると、充電ステーションは、該充電ステーションの動作を制御するように構成されるコントロールシステムを含む。より詳細には、コントロールシステムは、基礎ステーション４０１におけるコントロールシステムコントローラー４６１、ソケット１０１の中に成分を持つセンサー機構、及び／又はプラグ２０１、及び又は、電気自動車内部のバッテリーコントロールシステム５６１を含む。
【００６８】
コントロールシステムの第１局面は、陽性挿入検出システムである。特に、プラグ２０１及び／又はソケット１０１は、センサー機構の一部であり、各プラグ導体及びそれぞれのソケット導体間のポジティブな接続を提供するためにプラグに対するソケットの十分な挿入を少なくとも検出するものであり、そしてより一般的には、各プラグ導体及びそれぞれのソケット導体間の効果的な信頼性のある安全な接続を提供するようにソケットへのプラグの完全挿入を検出するものである一つ以上のセンサー４６３を持つように構成される。これらのセンサーは、プラグ及びソケットの相対的位置、及び／又は、各導体の接触効率を感受するように構成されてもよい。これらのセンサーを用い、コントロールシステムコントローラー４６１は、プラグ及びソケットが完全に係合した時点に充電操作を限定することが可能であり、それによって、ユーザーは、電気的にチャージされた通電導体に曝される危険から保護される。
【００６９】
コントロールシステムの第２局面は、バッテリー充電コントローラーであり、センサー機構はこれからバッテリー充電パラメータを受容することが可能である。この局面では、バッテリーコントロールシステム５６１は、コントローラー４６１と交信し、その充電要件及びパラメータを伝え、最適又は好適な充電特性を実現するよう、充電ステーションに準備を整えさせる。
【００７０】
これら二つの局面のいずれかにおいて、センサー機構は、その感受情報を、例えば、一つ以上のケーブル導体による非接地のＲＦ通信信号を介して、コントロールシステムコントローラー４６１に通信するように構成される。
【００７１】
コントロールシステムの第３局面は、充電コントローラーであるように構成されるコントローラーである。特に、コントロールシステムコントローラー４６１は、プラグ及びソケットが完全に係合したことを示すセンサー読み取り、充電要件を示すセンサー読み取り又は顧客の入力、及び、その他の取引情報（例えば、小売り施設において電力が配給される場合の支払い情報）に基づいて、伝達ケーブル及びソケットへの電力の適用を制御する。
【００７２】
［冷却システム］
【００７３】
図１−４を参照すると、充電ステーションはさらに、基礎ステーション４０１を冷却するために冷却剤を補給するように構成される、冷却剤補給６０１及び冷却剤補給路６２１を含む冷却システム、及び／又は、伝達ケーブル３０１、及び／又は、ソケット１０１、及び／又はプラグ２０１を備える。より詳細には、冷却システムは、伝達ケーブル３０１を通ってソケット１０１へ、ケーブル冷却剤通路３２１に沿って冷却剤（例えば、空気）を押し流すように構成される。伝達ケーブル内では、ケーブル冷却剤通路は、内方ケーブル絶縁体３４１内の内方ケーブル導体３３１に接する。必要に応じて、ケーブル冷却剤通路は、内方ケーブル導体の中心を同心円的に通過するようにしてもよい。
【００７４】
ケーブル冷却剤通路３２１及びソケット１０１は、該ケーブル冷却剤通路が、ソケット開口１５１を通じてソケットと、より詳細には、内方ソケット口１２１と、液的に流通するように構成される。したがって、冷却システムの動作時、冷却剤は、ケーブル冷却剤通路から吐出されて内方ソケット口に入る。プラグ２０１がソケットの中に差し込まれると、内方プラグ口２２１は、内方ソケット口１２１と（著明な重複を持ちながら）液的に流通する。したがって、冷却システムの動作時、冷却剤は内方プラグ口２２１の中を通過する。内方プラグ口２２１の近位端では、開口２５１が、冷却剤に対し該プラグからの出口を提供する。したがって、冷却剤は、基礎ステーション４０１から、伝達ケーブル３０１、ソケット１０１、及びプラグ２０１を通り、恐らくは四つ全てを冷却しながら通過し、プラグから出る。
【００７５】
［本実施例の異態様例］
【００７６】
本実施例の一変異実施例では、ソケットがＥＶに付着され、一方、プラグは、伝達ケーブルに付着されることも、やろうと思えば可能である。このような実施例では、各基礎ステーション及びＥＶ、開口などに対する上述の接続は、冷却システムの接続も含めて全て、システムの動作が等価的になるように、典型的には、プラグとソケットの間で逆転させることが考えられる。
【００７７】
本実施例の別の変異実施例では、冷却剤は、別のガスであってもよいし、液体であってもよいし、又は、伝達ケーブル３０１、ソケット１０１、及び／又はプラグ２０１を通過する間、熱を吸収するにつれて状態変化を経過する冷却剤であってもよい。さらに、ケーブル及び／又はソケット及び／又はプラグの中に第２通路を、冷却剤が該第２通路からケーブル３０１を介して基礎ユニット４０１に帰還されるように（例えば、冷却剤が液体である場合）設けることもしようと思えば可能である。その他の変異態様も、本発明の範囲内にある。
【００７８】
［方法］
【００７９】
本実施例の方法は、図７−１２に示されるように、ソケットハンドルを保持するユーザーが、ソケットを動かしながら順次経験する、一連の位置を経過する挿入ステップを含む。次いで、充電システムによるＥＶの充電が行われる。充電の完全終了、又は、充電の不完全終了時、本実施例の方法はさらに、図７−１２に示すように（逆順序に見る）、ユーザーが、ソケットを動かしながら順次経験する、一連の位置を経過する抜去ステップを含む。
【００８０】
図７を参照すると、本実施例の方法によれば、プラグ２０１及びソケット１０１は、それぞれの挿入軸１０７及び２０７を軸揃えさせ、かつ、その開放、遠位末端１０５、２０５を互いに直面させ、対面的関係に置かれる。この時点では（すなわち、この図示の部位では）、コントロールシステムコントローラー４６１は、伝達ケーブル及びソケットの内方及び中間導体に対する電力の印加を阻止するが（すなわち、ソケットは熱くない）、基礎ステーションアースの方は、外方ケーブル及びソケット導体に接続する。基礎ステーションアースは、このプロセスの間ずっと、外方ケーブル及びソケット導体に接続されたままである。
【００８１】
図８を参照すると、ソケット１０１は、プラグ２０１に向けて、その挿入軸１０７に沿って、遠位方向に動かされる。外方ソケット絶縁体末端キャップ１４６は、外方プラグ絶縁体キャップ２４６の周囲を一致的に移動し、次いでそれを通過する。これらの末端キャップ間の一致的関係は、外方ソケット導体１３３を、外方プラグ導体２３３から電気的に絶縁し、それらの間の電気的アーク放電を、外方導体が物理的に接続する前にそのような電気的アーク放電の可能性が仮に存在するにしても、阻止する。本発明の目的のために、電気的絶縁という用語は、関連導体において、それらを完全に物理的に分離するために、該関連導体の間に固体の電気的絶縁体を介在させることを表す。一旦末端キャップが相互を通過すると、外方ソケット導体及び外方プラグ導体は、物理的にも、電気的にも互いに接続し、それによって、プラグ及びソケットの内方及び中間導体の全長を取り囲む接地シールド（両方の外方導体を含む）が形成される。
【００８２】
図９を参照すると、ソケット１０１は、プラグ２０１に向けて、その挿入軸１０７に沿って、さらに遠位方向に動かされる。内方ソケット絶縁体末端キャップ１４４は、中間プラグ絶縁体末端キャップ２４５内で一致的に重複を開始する。これら末端キャップのそれぞれの絶縁体間の一致的関係は、内方導体を中間導体から電気的に絶縁するために該絶縁体を効果的に使用する。この電気的絶縁は、内方導体の内の一つと中間導体の内の一つとの間の電気的アーク放電を、内方又は中間導体が物理的に接続する前にそのようなアーク放電の可能性が仮にあるとしても、阻止する。一旦、末端キャップが、内方導体を中間導体から絶縁する相対的位置を確立すると、内方ソケット導体１３１及び内方プラグ導体２３１は、物理的にも、電気的にも互いに接続し、それによって、基礎ステーションとＥＶの間に第１電気接続が形成され、電力が印加されるとＥＶには陽性電荷が与えられる。
【００８３】
図１０を参照すると、ソケット１０１は、プラグ２０１に向けて、その挿入軸１０７に沿って、さらに遠位方向に動かされる。中間ソケット絶縁体末端キャップ１４５は、中間プラグ絶縁体キャップ２４５の周囲を一致的に移動し、次いでそれを通過する。これらの末端キャップ間の一致的関係は、内方導体を中間導体から電気的に絶縁するために、これらの絶縁体を効果的に使用する。この電気的絶縁は、中間ソケット導体１３２及び中間プラグ導体２３２間の電気的アーク放電を、それらの中間導体が物理的に接続する前にそのようなアーク放電の可能性が仮に存在するにしても、阻止する。一旦末端キャップが相互を通過すると、中間ソケット導体及び中間プラグ導体は、物理的にも、電気的にも互いに接続し、それによって、基礎ステーションとＥＶの間に第２電気接続が形成され、電力が印加されるとＥＶには陰性電荷が与えられる。
【００８４】
図１１を参照すると、ソケット１０１は、プラグ２０１に向けて、その挿入軸１０７に沿って、さらに遠位方向に動かされる。この図示部位では、各ソケット導体は、それぞれのプラグ導体に電気的、物理的に接続するが、電力は印加されない（すなわち、ソケットはまだ熱くはない）。
【００８５】
図３及び１２を参照すると、ソケット１０１はさらにその挿入軸１０７に沿ってプラグ２０１に向かって遠位方向に、プラグフランジ２３９がソケットがさらに進むことを物理的に阻止するまで、移動する。この位置に到達すると、ソケットは、センサー４６３を活性化し、これは、プラグに被さるソケットの十分な挿入を検出し、これらのセンサーは次に、コントロールシステムコントローラー４６１に対し、ソケットが完全にプラグに係合し、充電の準備を整えたことを送信する。これが前回行われなかった場合、ユーザーは、任意の必要情報（例えば、充電パラメータ、及び／又は、支払い情報）を入力し、スタートスイッチ（例えば、ソケット１０１に付属するハンドル１９１上のトリガー１９３）を活性化する。それに反応して、コントローラー４６１は、伝達ケーブル３０１を通ってソケットへ、ケーブル冷却剤通路３２１に沿って冷却剤（例えば、空気）を押し流し、さらに、伝達ケーブル及びソケットの内方導体に陽性電荷を、中間導体には陰性電荷を印加し（すなわち、これはソケットを熱くする）、充電が始まる。
【００８６】
システムは、この物理的／電気的形態に、充電が完了するまで置かれる。充電が完了する前に、ソケットがプラグから部分的に引き抜かれることが仮にあったとしても、センサー４６３は、コントロールシステムコントローラー４６１に対し、ソケットがプラグから外れたことを送信する。次に、コントロールシステムコントローラー４６１は、伝達ケーブル及びソケットに対する電力の印加を遮断する（すなわち、ソケットはもはや熱くない）。これが起こったならば、改めてソケットをプラグに係合させ、再びスタートスイッチを押すことによって充電を再開してもよい。それとは別に、充電を十分行わない段階で終え、プロセスを、プラグからソケットを抜去するためのステップに続けて進めてもよい。
【００８７】
図１１を参照すると、一旦充電が完了すると（又は、充電が十分行われない段階で終了されると）、ソケット１０１は、その挿入軸１０７に沿って、プラグ２０１から離れて近位方向に動かされる。この時点（すなわち、この図示の部位）では、各ソケット導体は、電気的、物理的に、それぞれのプラグ導体に接続されているが、再び電力は印加されない（すなわち、ソケットは再び熱くない）。
【００８８】
図１０を参照すると、ソケット１０１は、その挿入軸１０７に沿って、プラグ２０１から離れて近位方向にさらに動かされる。中間ソケット導体及び中間プラグ導体は共に、物理的にも、電気的にも、互いに非接続化し、それによって、基礎ステーションとＥＶの間の、第２電気接続が破れる。中間ソケット絶縁体末端キャップ１４５は、中間プラグ絶縁体末端キャップ２４５の周囲を一致的に移動する。これらの末端キャップ間の一致的関係は、中間ソケット導体１３２及び中間プラグ導体２３２間の電気的アーク放電を、それらの中間導体が物理的に非接続化した後にそのようなアーク放電の可能性が仮に存在するにしても、阻止する。
【００８９】
図９を参照すると、ソケット１０１は、その挿入軸１０７に沿って、プラグ２０１から離れて近位方向にさらに動かされる。内方ソケット導体１３１及び内方プラグ導体２３１は共に、物理的にも、電気的にも、互いに非接続化し、それによって、基礎ステーションとＥＶの間の、第１電気接続が破れる。内方ソケット絶縁体末端キャップ１４４は、中間プラグ絶縁体末端キャップ２４５と一致的に重複することを続け、ソケット導体のどれかと、プラグ導体のどれかとの間の電気的アーク放電を、それらの内方導体が物理的に非接続化した後にもそのようなアーク放電の可能性が依然として存在しているにしても、阻止する。
【００９０】
図８を参照すると、ソケット１０１は、その挿入軸１０７に沿って、プラグ２０１から離れて近位方向にさらに動かされる。一旦内方及び中間プラグ−及びソケット−導体が十分に分離されると、外方ソケット導体及び外方プラグ導体は、物理的にも、電気的にも互いに非接続化され、それによって、内方及び中間プラグ−及びソケット−導体の全長を取り囲む接地シールドが破られる。外方ソケット絶縁体末端キャップ１４６は、外方プラグ絶縁体末端キャップ２４６の周囲を一致的に移動し、離れる。これらの末端キャップ間の一致的関係は、外方ソケット導体１３３と外方プラグ導体２３３とを電気的に絶縁し、それらの間の電気的アーク放電を、それらの外方導体が物理的に非接続化した後にもそのようなアーク放電の可能性が依然として存在しているにしても、阻止する。
【００９１】
本発明は、充電システム及び接続システムを設計、生産するための装置及び方法の外に、それら充電システム及び接続システムそれ自体を使用するための装置及び方法を含むことが理解される。さらに、本発明の各種実施例は、上述の特色の様々な組み合わせを組み入れることが可能である。要するに、上に開示される特色は、本発明の想定範囲内で、多様な形態において組み合わせることが可能である。
【００９２】
これまで本発明の特定形態を図示し、説明してきたわけであるが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく各種改変の実行が可能であることは明白であろう。したがって、本発明は、好ましい実施例のみを参照しながらこれまで詳述してきたわけであるが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく種々の改変を実行することが可能であることを了解するであろう。したがって、本発明は、上記説明によって限定されることを意図するものではなく、下記の特許請求項に対する参照によって定義されるものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
近位ソケット末端から遠位ソケット末端まで長軸方向に延びるものであって、長軸方向に延びる内方ソケット口を規定する内方ソケット突起、中間ソケット口を内方ソケット突起との間に形成する内方ソケット突起の周囲に同心円状に延びる中間ソケット突起、及び、外方ソケット口を中間ソケット突起との間に形成する中間ソケット突起の周囲に同心円状に延びる外方ソケット突起を含むソケットと、ここで、各ソケット口が、そのソケットの近位端から各導体距離へ延びる内向き電気導体及び開放遠位端を有し、及び、
近位プラグ末端から遠位プラグ末端まで長軸方向に延びるものであって、内方プラグ突起、内方プラグ突起の周囲に同心円状に延びる中間プラグ突起、及び、中間突起の周囲に同心円状に延びる外方プラグ突起を含むプラグとを含む電気接続システムであって、ここで各プラグ突起がプラグの近位端から各導体距離を延ばし各ソケット突起の内向き導体によって各ソケット口内において合致するよう受容されるように構成される外向き電気導体で構成され、
前記外方プラグ突起と前記外方ソケット突起の導体距離の合計が、前記内方プラグ突起と前記内方ソケット突起の導体距離の合計よりも大きいことを特徴とする電気接続システム。
【請求項２】
前記内方プラグ突起及び前記内方ソケット突起の導体距離の合計が、前記中間プラグ突起及び前記中間ソケット突起の導体距離の合計よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の電気接続システム。
【請求項３】
各ソケット突起が、前記ソケットの近位端から、そのソケット突起の各導体距離よりも大きい絶縁体距離まで延びる、外向き電気絶縁体を有することを特徴とする請求項２に記載の電気接続システム。
【請求項４】
前記中間及び外方プラグ突起が、それぞれ、前記プラグの近位端から、そのプラグ突起の各導体距離よりも大きい絶縁体距離まで延びる、内向き電気絶縁体を有することを特徴とする請求項２に記載の電気接続システム。
【請求項５】
各ソケット突起が、ソケットの近位端から、そのソケット突起の各導体距離よりも大きい絶縁体距離まで延びる、外向き電気絶縁体を有し；
前記中間及び外方プラグ突起が、それぞれ、前記プラグの近位端から、そのプラグ突起の各導体距離よりも大きい絶縁体距離まで延びる、内向き電気絶縁体を有し；かつ、
各絶縁体が、それぞれのソケット導体の遠位末端を覆う末端キャップを形成するように、放射方向に延びることを特徴とする請求項２に記載の電気接続システム。
【請求項６】
前記内方ソケット突起が、前記ソケットの近位端から絶縁体距離まで延びる外向き電気絶縁体を有し；
前記中間プラグ突起が、前記プラグの近位端から絶縁体距離まで延びる内向き電気絶縁体を有し；かつ、
前記内方ソケット突起及び前記中間プラグ突起の絶縁体距離の合計が、前記内方プラグ突起及び前記内方ソケット突起の導体距離の合計よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の電気接続システム。
【請求項７】
前記ステーション電気コネクターが、該ステーション電気コネクターの、前記デバイス電気コネクターとの完全係合を感受するためのセンサーを含み；かつ、
前記基礎ユニットは、前記ステーション電気コネクターの前記デバイス電気コネクターとの完全係合を前記センサーが示すときだけ、前記電源から前記内方及び中間導体への電力を印加するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の電気接続システム。
【請求項８】
前記基礎ユニットが、前記三つの導体の内の一つ以上を介して、前記センサーからの読み取り値を無線的に受容するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の電気接続システム。
【請求項９】
前記基礎ユニットが、前記三つのステーション電気コネクター導体の内の一つ以上を介して、前記電気デバイスからのバッテリー充電情報を無線的に受取るように構成されることを特徴とする請求項１に記載の電気接続システム。
【請求項１０】
前記ソケット及びプラグが、それぞれ、冷却剤を通過させるために、それぞれの内方口を通る通路を形成する近位オリフィスを備えるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の電気接続システム。
【請求項１１】
前記内方プラグ突起及び前記内方ソケット突起の導体距離の合計が、前記中間プラグ突起及び前記中間ソケット突起の導体距離の合計よりも大きく；
各ソケット突起は、前記ソケットの近位端から、そのソケット突起の各導体距離よりも大きい絶縁体距離まで延びる外向き電気絶縁体を有し；
前記中間及び外方プラグ突起が、それぞれ、前記プラグの近位端から、そのプラグ突起の各導体距離よりも大きい絶縁体距離まで延びる内向き電気絶縁体を有し；
各絶縁体は、それぞれのソケット導体の遠位末端を覆う末端キャップを形成するように放射方向に延び；
前記内方ソケット突起及び前記中間プラグ突起の絶縁体距離の合計が、前記内方プラグ突起及び前記内方ソケット突起の導体距離の合計よりも大きく；
前記ステーション電気コネクターが、前記デバイス電気コネクターと前記ステーション電気コネクターとの完全係合を感受するためのセンサーを含み；
前記基礎ユニットは、前記センサーが前記デバイス電気コネクターと前記ステーション電気コネクターとの完全係合を示す時にのみ、前記内方及び中間導体に前記電源からの電力を印加するように構成され；
前記基礎ユニットが、前記三つの導体の内の一つ以上を介して前記センサーからの読み取り値を無線的に受取るように構成され；
前記基礎ユニットが、前記三つのステーション電気コネクター導体の内の一つ以上を介して前記電気デバイスからのバッテリー充電情報を無線的に受取るように構成され；かつ、
前記ソケット及びプラグが、それぞれ、冷却剤を通過させるために、それぞれの内方口を通る通路を形成する近位オリフィスを備えるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の電気接続システム。
【請求項１２】
デバイス電気コネクターを有する再充電が可能なデバイスを充電するための充電ステーションであって：
電気アース、及び、第１リード及び第２リードを有する電源と共に構成される基礎ユニットと；
前記デバイス電気コネクターに係合するように構成され、そして、内方導体、中間導体、及び、外方導体を含む三つの電気的に絶縁された同心円導体、及び、近位端を有するステーション電気コネクターと、ここで、各ソケット導体が前記ソケットの近位端からそれぞれの導体距離を遠位方向に延ばすが；及び、
前記基礎ユニットをステーション電気導体に物理的に接続し、かつ、第１リードを内方導体に、第２リードを中間導体に、及び、電気アースを外方導体に電気的に接続する伝達ケーブルと；を含み、
前記外方導体・導体距離は、前記内方導体・導体距離よりも大きく；かつ、
前記外方導体・導体距離は、該中間導体・導体距離もよりも大きいことを特徴とする充電ステーション。
【請求項１３】
前記内方導体・導体距離が、前記中間導体・導体距離よりも大きいことを特徴とする請求項１２に記載の充電ステーション。
【請求項１４】
前記ステーション電気コネクターが、前記デバイス電気コネクターと前記ステーション電気コネクターとの完全係合を感受するためのセンサーを含み；かつ、
前記基礎ユニットは、前記センサーが、前記デバイス電気コネクターと前記ステーション電気コネクターとの完全係合を示す時にのみ、前記内方及び中間導体に前記電源からの電力を印加するように構成されることを特徴とする請求項１２に記載の充電ステーション。
【請求項１５】
前記基礎ユニットが、前記三つの導体の内の一つ以上を介して前記センサーからの読み取り値を無線的に受取るように構成されることを特徴とする請求項１４に記載の充電ステーション。
【請求項１６】
前記基礎ユニットが、前記三つのステーション電気コネクター導体の内の一つ以上を介して前記電気デバイスからのバッテリー充電情報を無線的に受取るように構成されることを特徴とする請求項１２に記載の充電ステーション。
【請求項１７】
前記内方導体・導体距離が前記中間導体・導体距離よりも大きく；
前記ステーション電気コネクターが、前記デバイス電気コネクターと前記ステーション電気コネクターとの完全係合を感受するためのセンサーを含み；
前記基礎ユニットは、前記センサーが、前記デバイス電気コネクターと前記ステーション電気コネクターとの完全係合を示す時にのみ、前記内方及び中間導体に前記電源からの電力を印加するように構成され；
前記基礎ユニットが、前記三つの導体の内の一つ以上を介して前記センサーからの読み取り値を無線的に受取るように構成され；かつ、
前記基礎ユニットが、該三つのステーション電気コネクター導体の内の一つ以上を介して前記電気デバイスからのバッテリー充電情報を無線的に受取るように構成されることを特徴とする請求項１２に記載の充電ステーション。
【請求項１８】
ステーション電気コネクター、電気アースと構成される基礎ユニット、第１リード及び第２リードを有する電源を有する充電ステーションによって再充電可能なデバイスであって；
前記再充電可能なデバイスのためにアースを形成するボディーと；
第１リード及び第２リードを有するバッテリーと；
前記ステーション電気コネクターと係合するように構成され、かつ、近位端、並びに、内方導体、中間導体、及び外方導体を含む三つの電気的に絶縁される同心円導体を有するデバイス電気コネクターとを含むが、ここで、各導体が、前記ソケットの近位端から、それぞれの導体距離を遠位方向に延ばし；
前記電源第１リードは前記内方導体に電気的に接続され、前記電源第２リードは前記中間導体に電気的に接続され、前記ボディーは前記外方導体に電気的に接続され；
前記外方導体・導体距離は、前記内方導体・導体距離よりも大きく；かつ、
前記外方導体・導体距離は、前記中間導体・導体距離よりも大きいことを特徴とする再充電可能デバイス。
【請求項１９】
前記内方導体・導体距離が、前記中間導体・導体距離よりも大きいことを特徴とする請求項１８に記載の再充電可能デバイス。
【請求項２０】
前記三つの導体の内の一つ以上を介してバッテリー充電情報を無線的に送信するように構成されるコントローラーをさらに含むことを特徴とする、請求項１８に記載の再充電可能デバイス。
【請求項２１】
電源を有し、かつ、内方、中間、及び外方同心円導体を含む第２コネクターを有する再充電ステーションを用いて、内方、中間、及び外方同心円導体を含む第１コネクターを有する再充電可能デバイスを充電する方法であって：
該第２コネクター外方導体をアースに接続する工程と；
前記第１コネクター外方導体と該第２コネクター外方導体を電気的に接続する工程と；
前記第１及び第２コネクターの外方導体が接続された後、前記第１コネクターの内方導体と前記第２コネクターの内方導体を電気的に接続する工程と；
前記第１及び第２コネクターの内方導体が接続された後、前記第１コネクターの中間導体と前記第２コネクターの中間導体を電気的に接続する工程と；及び、
前記第１及び第２コネクターの中間導体が接続された後、前記第２コネクターの内方及び中間導体を前記電源に接続する工程とを含む方法。
【請求項２２】
両内方導体が接続される前に、絶縁体で両中間導体から前記内方導体を電気的に絶縁する工程とをさらに含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１コネクターの内方導体が、前記第２コネクターの内方導体に接続されるまで、前記第２コネクターの内方導体から前記第１コネクターの内方導体を電気的に絶縁する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１コネクターの中間導体が、前記第２コネクターの中間導体に接続されるまで、前記第２コネクターの中間導体から前記第１コネクターの中間導体を電気的に絶縁する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記第１コネクター及び第２コネクターが完全係合状態に達するときに前記再充電ステーションにシグナルを送信する工程をさらに含み、前記第２コネクターの内方及び中間導体を前記電源に接続する工程は、シグナルを送信する工程の後となるまで為されないことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記内方導体が接続される前に、絶縁体によって、両中間導体から両内方導体を電気的に絶縁する工程と；
前記第１コネクターの内方導体が、前記第２コネクターの内方導体に接続されるまで、前記第２コネクターの内方導体から前記第１コネクターの内方導体を電気的に絶縁する工程と；
前記第１コネクターの中間導体が、前記第２コネクターの中間導体に接続されるまで、前記第２コネクターの中間導体から前記第１コネクターの中間導体を電気的に絶縁する工程と；及び、
前記第１コネクター及び第２コネクターが完全係合状態に達するとき、前記再充電ステーションに信号を送信する工程と、をさらに含むが、前記第２コネクターの内方及び中間導体を前記電源に接続する工程は、前記信号を送信する工程の後となるまで為されないことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
近位端、並びに、内方ソケット導体、中間ソケット導体、及び外方ソケット導体を含む三つの電気的に絶縁された同心円導体を有するソケットと、ここで、各ソケット導体は前記ソケットの近位端からそれぞれの導体距離だけ遠位方向に延びるが；及び、
近位端、並びに、内方プラグ導体、中間プラグ導体、及び外方プラグ導体を含む三つの電気的に絶縁された同心円導体を有するプラグとを含む電気接続システムにおいて、ここで、各プラグ導体は、前記プラグの近位端からそれぞれの導体距離だけ遠位方向に延びるが；
前記プラグの外方導体・導体距離足す前記ソケットの外方導体・導体距離の合計が、前記プラグの内方導体・導体距離足す前記ソケットの内方導体・導体距離の合計よりも大きいことを特徴とする電気接続システム。
【請求項２８】
前記プラグの内方導体・導体距離足すソケットの内方導体・導体距離の合計が、前記プラグの中間導体・導体距離足すソケットの中間導体・導体距離の合計よりも大きいことを特徴とする請求項２７に記載の電気接続システム。
【請求項１】
近位ソケット末端から遠位ソケット末端まで長軸方向に延びるものであって、長軸方向に延びる内方ソケット口を規定する内方ソケット突起、中間ソケット口を内方ソケット突起との間に形成する内方ソケット突起の周囲に同心円状に延びる中間ソケット突起、及び、外方ソケット口を中間ソケット突起との間に形成する中間ソケット突起の周囲に同心円状に延びる外方ソケット突起を含むソケットと、ここで、各ソケット口が、そのソケットの近位端から各導体距離へ延びる内向き電気導体及び開放遠位端を有し、及び、
近位プラグ末端から遠位プラグ末端まで長軸方向に延びるものであって、内方プラグ突起、内方プラグ突起の周囲に同心円状に延びる中間プラグ突起、及び、中間突起の周囲に同心円状に延びる外方プラグ突起を含むプラグとを含む電気接続システムであって、ここで各プラグ突起がプラグの近位端から各導体距離を延ばし各ソケット突起の内向き導体によって各ソケット口内において合致するよう受容されるように構成される外向き電気導体で構成され、
前記外方プラグ突起と前記外方ソケット突起の導体距離の合計が、前記内方プラグ突起と前記内方ソケット突起の導体距離の合計よりも大きいことを特徴とする電気接続システム。
【請求項２】
前記内方プラグ突起及び前記内方ソケット突起の導体距離の合計が、前記中間プラグ突起及び前記中間ソケット突起の導体距離の合計よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の電気接続システム。
【請求項３】
各ソケット突起が、前記ソケットの近位端から、そのソケット突起の各導体距離よりも大きい絶縁体距離まで延びる、外向き電気絶縁体を有することを特徴とする請求項２に記載の電気接続システム。
【請求項４】
前記中間及び外方プラグ突起が、それぞれ、前記プラグの近位端から、そのプラグ突起の各導体距離よりも大きい絶縁体距離まで延びる、内向き電気絶縁体を有することを特徴とする請求項２に記載の電気接続システム。
【請求項５】
各ソケット突起が、ソケットの近位端から、そのソケット突起の各導体距離よりも大きい絶縁体距離まで延びる、外向き電気絶縁体を有し；
前記中間及び外方プラグ突起が、それぞれ、前記プラグの近位端から、そのプラグ突起の各導体距離よりも大きい絶縁体距離まで延びる、内向き電気絶縁体を有し；かつ、
各絶縁体が、それぞれのソケット導体の遠位末端を覆う末端キャップを形成するように、放射方向に延びることを特徴とする請求項２に記載の電気接続システム。
【請求項６】
前記内方ソケット突起が、前記ソケットの近位端から絶縁体距離まで延びる外向き電気絶縁体を有し；
前記中間プラグ突起が、前記プラグの近位端から絶縁体距離まで延びる内向き電気絶縁体を有し；かつ、
前記内方ソケット突起及び前記中間プラグ突起の絶縁体距離の合計が、前記内方プラグ突起及び前記内方ソケット突起の導体距離の合計よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の電気接続システム。
【請求項７】
前記ステーション電気コネクターが、該ステーション電気コネクターの、前記デバイス電気コネクターとの完全係合を感受するためのセンサーを含み；かつ、
前記基礎ユニットは、前記ステーション電気コネクターの前記デバイス電気コネクターとの完全係合を前記センサーが示すときだけ、前記電源から前記内方及び中間導体への電力を印加するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の電気接続システム。
【請求項８】
前記基礎ユニットが、前記三つの導体の内の一つ以上を介して、前記センサーからの読み取り値を無線的に受容するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の電気接続システム。
【請求項９】
前記基礎ユニットが、前記三つのステーション電気コネクター導体の内の一つ以上を介して、前記電気デバイスからのバッテリー充電情報を無線的に受取るように構成されることを特徴とする請求項１に記載の電気接続システム。
【請求項１０】
前記ソケット及びプラグが、それぞれ、冷却剤を通過させるために、それぞれの内方口を通る通路を形成する近位オリフィスを備えるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の電気接続システム。
【請求項１１】
前記内方プラグ突起及び前記内方ソケット突起の導体距離の合計が、前記中間プラグ突起及び前記中間ソケット突起の導体距離の合計よりも大きく；
各ソケット突起は、前記ソケットの近位端から、そのソケット突起の各導体距離よりも大きい絶縁体距離まで延びる外向き電気絶縁体を有し；
前記中間及び外方プラグ突起が、それぞれ、前記プラグの近位端から、そのプラグ突起の各導体距離よりも大きい絶縁体距離まで延びる内向き電気絶縁体を有し；
各絶縁体は、それぞれのソケット導体の遠位末端を覆う末端キャップを形成するように放射方向に延び；
前記内方ソケット突起及び前記中間プラグ突起の絶縁体距離の合計が、前記内方プラグ突起及び前記内方ソケット突起の導体距離の合計よりも大きく；
前記ステーション電気コネクターが、前記デバイス電気コネクターと前記ステーション電気コネクターとの完全係合を感受するためのセンサーを含み；
前記基礎ユニットは、前記センサーが前記デバイス電気コネクターと前記ステーション電気コネクターとの完全係合を示す時にのみ、前記内方及び中間導体に前記電源からの電力を印加するように構成され；
前記基礎ユニットが、前記三つの導体の内の一つ以上を介して前記センサーからの読み取り値を無線的に受取るように構成され；
前記基礎ユニットが、前記三つのステーション電気コネクター導体の内の一つ以上を介して前記電気デバイスからのバッテリー充電情報を無線的に受取るように構成され；かつ、
前記ソケット及びプラグが、それぞれ、冷却剤を通過させるために、それぞれの内方口を通る通路を形成する近位オリフィスを備えるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の電気接続システム。
【請求項１２】
デバイス電気コネクターを有する再充電が可能なデバイスを充電するための充電ステーションであって：
電気アース、及び、第１リード及び第２リードを有する電源と共に構成される基礎ユニットと；
前記デバイス電気コネクターに係合するように構成され、そして、内方導体、中間導体、及び、外方導体を含む三つの電気的に絶縁された同心円導体、及び、近位端を有するステーション電気コネクターと、ここで、各ソケット導体が前記ソケットの近位端からそれぞれの導体距離を遠位方向に延ばすが；及び、
前記基礎ユニットをステーション電気導体に物理的に接続し、かつ、第１リードを内方導体に、第２リードを中間導体に、及び、電気アースを外方導体に電気的に接続する伝達ケーブルと；を含み、
前記外方導体・導体距離は、前記内方導体・導体距離よりも大きく；かつ、
前記外方導体・導体距離は、該中間導体・導体距離もよりも大きいことを特徴とする充電ステーション。
【請求項１３】
前記内方導体・導体距離が、前記中間導体・導体距離よりも大きいことを特徴とする請求項１２に記載の充電ステーション。
【請求項１４】
前記ステーション電気コネクターが、前記デバイス電気コネクターと前記ステーション電気コネクターとの完全係合を感受するためのセンサーを含み；かつ、
前記基礎ユニットは、前記センサーが、前記デバイス電気コネクターと前記ステーション電気コネクターとの完全係合を示す時にのみ、前記内方及び中間導体に前記電源からの電力を印加するように構成されることを特徴とする請求項１２に記載の充電ステーション。
【請求項１５】
前記基礎ユニットが、前記三つの導体の内の一つ以上を介して前記センサーからの読み取り値を無線的に受取るように構成されることを特徴とする請求項１４に記載の充電ステーション。
【請求項１６】
前記基礎ユニットが、前記三つのステーション電気コネクター導体の内の一つ以上を介して前記電気デバイスからのバッテリー充電情報を無線的に受取るように構成されることを特徴とする請求項１２に記載の充電ステーション。
【請求項１７】
前記内方導体・導体距離が前記中間導体・導体距離よりも大きく；
前記ステーション電気コネクターが、前記デバイス電気コネクターと前記ステーション電気コネクターとの完全係合を感受するためのセンサーを含み；
前記基礎ユニットは、前記センサーが、前記デバイス電気コネクターと前記ステーション電気コネクターとの完全係合を示す時にのみ、前記内方及び中間導体に前記電源からの電力を印加するように構成され；
前記基礎ユニットが、前記三つの導体の内の一つ以上を介して前記センサーからの読み取り値を無線的に受取るように構成され；かつ、
前記基礎ユニットが、該三つのステーション電気コネクター導体の内の一つ以上を介して前記電気デバイスからのバッテリー充電情報を無線的に受取るように構成されることを特徴とする請求項１２に記載の充電ステーション。
【請求項１８】
ステーション電気コネクター、電気アースと構成される基礎ユニット、第１リード及び第２リードを有する電源を有する充電ステーションによって再充電可能なデバイスであって；
前記再充電可能なデバイスのためにアースを形成するボディーと；
第１リード及び第２リードを有するバッテリーと；
前記ステーション電気コネクターと係合するように構成され、かつ、近位端、並びに、内方導体、中間導体、及び外方導体を含む三つの電気的に絶縁される同心円導体を有するデバイス電気コネクターとを含むが、ここで、各導体が、前記ソケットの近位端から、それぞれの導体距離を遠位方向に延ばし；
前記電源第１リードは前記内方導体に電気的に接続され、前記電源第２リードは前記中間導体に電気的に接続され、前記ボディーは前記外方導体に電気的に接続され；
前記外方導体・導体距離は、前記内方導体・導体距離よりも大きく；かつ、
前記外方導体・導体距離は、前記中間導体・導体距離よりも大きいことを特徴とする再充電可能デバイス。
【請求項１９】
前記内方導体・導体距離が、前記中間導体・導体距離よりも大きいことを特徴とする請求項１８に記載の再充電可能デバイス。
【請求項２０】
前記三つの導体の内の一つ以上を介してバッテリー充電情報を無線的に送信するように構成されるコントローラーをさらに含むことを特徴とする、請求項１８に記載の再充電可能デバイス。
【請求項２１】
電源を有し、かつ、内方、中間、及び外方同心円導体を含む第２コネクターを有する再充電ステーションを用いて、内方、中間、及び外方同心円導体を含む第１コネクターを有する再充電可能デバイスを充電する方法であって：
該第２コネクター外方導体をアースに接続する工程と；
前記第１コネクター外方導体と該第２コネクター外方導体を電気的に接続する工程と；
前記第１及び第２コネクターの外方導体が接続された後、前記第１コネクターの内方導体と前記第２コネクターの内方導体を電気的に接続する工程と；
前記第１及び第２コネクターの内方導体が接続された後、前記第１コネクターの中間導体と前記第２コネクターの中間導体を電気的に接続する工程と；及び、
前記第１及び第２コネクターの中間導体が接続された後、前記第２コネクターの内方及び中間導体を前記電源に接続する工程とを含む方法。
【請求項２２】
両内方導体が接続される前に、絶縁体で両中間導体から前記内方導体を電気的に絶縁する工程とをさらに含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１コネクターの内方導体が、前記第２コネクターの内方導体に接続されるまで、前記第２コネクターの内方導体から前記第１コネクターの内方導体を電気的に絶縁する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１コネクターの中間導体が、前記第２コネクターの中間導体に接続されるまで、前記第２コネクターの中間導体から前記第１コネクターの中間導体を電気的に絶縁する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記第１コネクター及び第２コネクターが完全係合状態に達するときに前記再充電ステーションにシグナルを送信する工程をさらに含み、前記第２コネクターの内方及び中間導体を前記電源に接続する工程は、シグナルを送信する工程の後となるまで為されないことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記内方導体が接続される前に、絶縁体によって、両中間導体から両内方導体を電気的に絶縁する工程と；
前記第１コネクターの内方導体が、前記第２コネクターの内方導体に接続されるまで、前記第２コネクターの内方導体から前記第１コネクターの内方導体を電気的に絶縁する工程と；
前記第１コネクターの中間導体が、前記第２コネクターの中間導体に接続されるまで、前記第２コネクターの中間導体から前記第１コネクターの中間導体を電気的に絶縁する工程と；及び、
前記第１コネクター及び第２コネクターが完全係合状態に達するとき、前記再充電ステーションに信号を送信する工程と、をさらに含むが、前記第２コネクターの内方及び中間導体を前記電源に接続する工程は、前記信号を送信する工程の後となるまで為されないことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
近位端、並びに、内方ソケット導体、中間ソケット導体、及び外方ソケット導体を含む三つの電気的に絶縁された同心円導体を有するソケットと、ここで、各ソケット導体は前記ソケットの近位端からそれぞれの導体距離だけ遠位方向に延びるが；及び、
近位端、並びに、内方プラグ導体、中間プラグ導体、及び外方プラグ導体を含む三つの電気的に絶縁された同心円導体を有するプラグとを含む電気接続システムにおいて、ここで、各プラグ導体は、前記プラグの近位端からそれぞれの導体距離だけ遠位方向に延びるが；
前記プラグの外方導体・導体距離足す前記ソケットの外方導体・導体距離の合計が、前記プラグの内方導体・導体距離足す前記ソケットの内方導体・導体距離の合計よりも大きいことを特徴とする電気接続システム。
【請求項２８】
前記プラグの内方導体・導体距離足すソケットの内方導体・導体距離の合計が、前記プラグの中間導体・導体距離足すソケットの中間導体・導体距離の合計よりも大きいことを特徴とする請求項２７に記載の電気接続システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公表番号】特表２０１１−５１９１４５（Ｐ２０１１−５１９１４５Ａ）
【公表日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５０７４３７（Ｐ２０１１−５０７４３７）
【出願日】平成２１年４月２８日（２００９．４．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／００２６２２
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１３４３７９
【国際公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【出願人】（５０６００８８８１）エアロヴァイロンメント インコーポレイテッド (4)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２８日（２００９．４．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／００２６２２
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１３４３７９
【国際公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【出願人】（５０６００８８８１）エアロヴァイロンメント インコーポレイテッド (4)
【Ｆターム（参考）】
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