JP2012505494A - 電池パックを固定するシステム及び関連する組付／分解の自動化方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、電池パック（２０）を収容体（１１）に嵌合する方法に関し、前記電池パック（２０）はハウジング（３）を含み、このハウジング（３）は、ハウジング（３）を収容体（１１）に固定するための少なくとも１つの装置（１８）を有し、この装置は、収容体（１１）の相補的形状（１４）と協働可能な位置合わせ形状（１３）と、回転駆動するツール（１２）を受け入れる空洞部（１５）とを有する回転シャフト（１）、及びシャフト（１）によって回転駆動し、収容体（１１）のハウジング（１６）に出し入れできる延伸部（１７）を有するカム（４）を備えている。前記収容体（１１）には、各固定装置（１８）の向かい側に相補的形状（１４）とハウジング（１６）とが設けられている。また、このような固定システムを含む電池パック（２０）の組付／分解を自動化する方法も開示される。
【選択図】なし

Description

本発明は、電池パックを自動車のボディシェル等のボディシェルに装着するシステムに関し、このような電池パックを着脱する自動化可能な方法に関する。

車両に電源電池を装着する分野では、自動化可能な着脱が可能なシステム／方法は全く知られていない。

本発明では、電源電池の初期取付け及び交換を自動化可能にする、即ち、例えば給油所で、人手による技術的介入なしに行えるようにすることを提案する。

本発明の主題は、電池パックをボディシェルに装着するためのシステムであり、前記電池パックはハウジングを含み、ハウジングとボディシェルとが互いの間に電池を受容可能な空間を画定するシステムであって、前記ハウジングは、軸に沿ってボディシェルにハウジングを装着するための装置を少なくとも１つ備え、各装置は、
− 前記ハウジングに固定されて、ハウジングに対して自在に回転できるシャフトであって、一方の端部に、ボディシェルに存在する相補的形状と対応可能な軸周りに回転するセンタリング形状を有し、他方の端部に、軸周りに回転するためのツールを受容可能な凹部を有するシャフトと、
− シャフトに固定されて、軸周りに回転するカムであって、前記シャフトの回転角度に応じて、ボディシェルに形成したケーシングに出し入れ可能な、軸に垂直な平面内で略平坦な延伸部を有し、ケーシングが略平坦で軸に垂直とする、カムと
を含み、
ボディシェルは、同じ相補的形状と、各装着装置に対向するケーシングとを複数備えている。

また、別の有利な特徴によると、各装着装置は弾性手段を含み、弾性手段は、弛緩すると前記カムの延伸部を前記ケーシングの壁部に押し付ける支持力を生成するように、カムをケーシング内に配置したとき、軸上の、ハウジングとボディシェルとの間で圧縮されるように配置されている。

また、本発明は、このような装着システムを含む電池パックを装着する自動化可能な方法に関し、この方法は、
− 電池を嵌合したハウジングを、デッキ上の、ボディシェル近くに配置するステップと、
− ハウジングの複数の装着装置の各センタリング形状を、対応するボディシェルの相補的形状と位置合わせするために、デッキを移動させるステップと、
− ハウジングの複数の装着装置の各センタリング形状を、ボディシェルの対応する相補的形状に挿入するために、軸に沿ってデッキを移動させるステップと、
− 複数のカムの各々を対応する各ケーシングに配置するように、各凹部に係合させたツールによって各シャフトを回転させるステップと、
− デッキを除去するステップと
を含む。

また、本発明は、このような装着システムを含む電池パックを取外す自動化可能な方法に関し、この方法は、
− ハウジングに接触させてデッキを配置するステップと、
− 各シャフトを、各凹部に係合させたツールによって回転させることにより、複数のカムの各々を各対応するケーシングから外すステップと、
− ハウジングの複数の装着装置の各センタリング形状を、ボディシェルの対応する相補的形状から取出すために、デッキを軸に沿って移動させるステップと、
− デッキを除去して電池パックを取去るステップと
を含む。

また、本発明の別の特徴によると、着脱方法は、必要に応じて各弾性手段を圧縮することにより、デッキを軸に沿って移動させることと、デッキの除去を、必要に応じて各弾性手段を弛緩させることにより行うこととを含む。

本発明による装置の一つの効果は、電源電池パックの取付け及び交換を自動化可能にする点である。

本システムの別の効果は、単純な機械的要素に基づいており、そのため良好なロバスト性を有し、産業上での利用が容易である点である。

本発明の他の特徴、詳細及び効果については、以下で図面を参照して示す詳細な説明により更に明確となるであろう。

電池パックの実施例の上面図である。 同じ電池パックの側面図であり、電池パックの車両への取付けを示している。 本発明による装着装置の斜視図である。 同装置の分解図である。 装置の上面図であり、断面１及び２を示している。 本発明による装着装置の断面１に沿った断面図である。 本発明による装着装置の断面２に沿った断面図である。 装着装置をボディシェルに取付ける際の１ステップを説明している。 装着装置をボディシェルに取付ける際の１ステップを説明している。

図１に示すように、電池パック２０の形は複雑となる場合がある。本発明によると、電池パック２０は、電池パック２０をボディシェル１１に装着可能にするために、少なくとも一つの、本実施例では８つの、電池パックの周縁部に分散させた装着装置１８を備える。

図２は、分かり易く示すために、車両１９の真下に前記電池パック２０を取付ける実施例を示している。このような取付けを、有利には可動デッキ１０を用いて行う。

図３及び図４は、装着装置１８の好適な実施形態の、それぞれ斜視図（図３）及び分解図（図４）であり、図６及び図７は同実施形態の二つの垂直断面図であり、電池パック２０に固定されたハウジング３も部分的に示されている。前記ハウジング３には丸穴９を穿孔する。この穴９に、必要に応じて、センタリングリング２を用いて、回転軸Ｚを有する円形シャフト１を取付ける。このようにして、前記シャフト１は軸Ｚ周りに回転自在となる。図示のように、前記シャフト１は、ハウジング３に接するための肩部を有する。シャフト１は、その一方の端部に、軸Ｚ周りに回転するセンタリング形状１３を有する。このセンタリング形状１３は、ボディシェル１１に形成された相補的形状１４と相互作用できる。図示の実施例では、センタリング形状１３を筒状凸形とし、相補的形状１４を、センタリング形状１３を受容して軸Ｚに沿った並進移動を可能にするために若干直径を大きくした筒状凹形とする。形状１３、１４をそれぞれ、他の回転形状（例えば、円錐）としてもよく、二つの形状１３、１４が互いに相補的である限り、センタリング形状１３を凹形とし、相補的形状１４を凸形とすることができる。シャフト１は、他方の端部に、軸Ｚ周りに回転するためのツール１２を受容できる凹部１５を含む。この凹部は、図６〜図９に明示されている。

また、シャフト１上の、ハウジング３に対する肩部の反対側に、カム４を取付ける。このカム４を、シャフト１に対して回転可能な状態で固定する。このような固定は、シャフト１とカム４をそれらの接合部分で相補的な柱体形状にすることにより達成できる（解決手段については図示せず）。また、このような固定は、図示の実施例のように、二本のネジ７によりカム４をシャフト１に装着することでも達成できる。このような装着では、カム４とシャフト１の間にハウジング３が捕捉されており、装着装置１８をハウジング３に固定する。

カム４は、軸Ｚに垂直な平面内で略平坦とし、主に径方向に延伸する延伸部１７以外は、この同じ平面で略円形とする。

次に、図８及び図９を参照して、前記装着装置１８の動作方法について更に詳細に説明する。延伸部１７は、カム４と前記シャフト１の回転角度に応じて、ボディシェル１１内に形成されたケーシング１６に出し入れ可能であり、このケーシングは、略平坦で軸Ｚに垂直であり、装着装置１８のシャフト１のセンタリング形状１３が相補的形状１４に係合するとカム４と対向するように配置される。

図８及び図９では、ボディシェル１１の詳部に対して、側面から見た装着装置１８を断面図で示しており、ボディシェル１１は、シャフト１のセンタリング形状１３を受容できる相補的形状１４と、ケーシング１６とを備える。図８では、カム４の方向が、延伸部１７がケーシング１６から外れるように向けられており、その結果装着装置が解除されている。一方、図９では、カム４の方向は、延伸部１７がケーシング１６内に留まるように向けられており、その結果装着装置が係止されている。

また、好適な実施形態では、装着装置１８は、弾性手段５、この場合エラストマ部品を含む。弾性手段５は、弛緩すると前記カム４の延伸部１７を前記ケーシング１６の壁部に押し付ける支持力を生成するように、カム４をケーシング１６内に配置したとき、軸Ｚ上のハウジング３とボディシェル１１との間で圧縮されるように配置される。したがって、図８で説明するように、装置１８は、軸Ｚ方向の圧力により、図面の上部の平面に移動され、これにより、弾性手段５が圧縮され、且つカム４がケーシング１６と対向して配置されることにより所定の位置に配置される。図９に示すように、このような回転が実行されると、前記圧力が緩和されて弾性手段５が部分的に弛緩する。カム４の延伸部１７が、軸Ｚに沿ってケーシング１６の一面と接触する。その結果、弾性手段５の残留圧力が、前記カム４の延伸部１７の前記ケーシング１６の壁部に対する圧力となる。センタリング形状１３を相補的形状１４に対してセンタリングする作用と、カム４をケーシング１６内に接触させる作用を組合せて、ボディシェル１１に対して装着装置１８を所定位置に保持する。弾性手段５による更なる圧力で、この位置保持力を強化し、車両１９で発生し得る衝撃や振動に対する装着の耐性が向上する。

エラストマ部品５を、ネジ７によってシャフト１に組付ける。二個の挿入スペーサ６は、ネジ７を螺着しても部品５を変形させないように、装着と同じレベルにおいて前記部品５の厚さと略同じ高さを有する。

有利には、エラストマ部品５を保護して、圧縮を分散するためにエラストマ部品５の上にプレート８を配置する。プレート８は、任意の既知の手段、例えば、接着又は加硫によって、部品５に組付けられる。

有利な構成によると、電池パック２０及びハウジング３をボディシェル１１の下に配置する。したがって、電池パック２０は保護され、例えばホイストによって車両の下に、又はピットに、着脱可能である。

相補的形状１４に対してセンタリング形状１３をセンタリングできるように、複数の装着装置１８のＺ軸は、有利には平行である。

下からアクセスできることと、更には重力を利用できることとの効果を組合せることで、電池パック２０をハウジング３に簡単に取付ける／交換するために、有利には、装着装置１８の軸Ｚは垂直である。

上述したように、装着システム１８により、有利には、人手の介入なしに自動的に着脱する方法を開発することが可能になる。

装着は、以下のステップを連続して含む。ハウジング３からなる、電池を備えた電池パック２０を、デッキ１０上のボディシェル１１の近くに、好適には車両１９の取付け領域の近くに配置する。装着装置１８の各センタリング形状１３の軸をボディシェル１１に形成された対応する相補的形状１４の軸と位置合わせするために、デッキ１０は、移動可能であり、移動される。次に、デッキ１０をボディシェル１１に接近させるために、軸Ｚに沿った並進移動によって、ボディシェル１１に対して平行移動させる。これにより、前記センタリング形状１３がボディシェル１１の前記相補的形状１４に挿入される。弾性手段５を有する実施形態の場合には、この移動中に弾性手段５が圧縮される。このようにして電池パック２０を保持しながら、カム４の延伸部１７をボディシェル１１の対応するケーシング１６に係合させるために、各装着装置１８のシャフト１を、例えば凹部１５に係合させたツール１２によって、回転させる。１つのツール１２だけで、全てのカム４を連続的に回転できる。或いは、装置１８一つにつき一つのツールを使用できる。電池パック２０をこの段階でボディシェル１１に装着し、デッキ１０を除去できる。弾性手段５を使用した場合、デッキを除去することで、前記弾性手段５は部分的に弛緩されるものの、弾性手段５がまだ部分的に圧縮状態のままとなるため、ケーシング１６内のカム４からの圧力がかかり、装着が強化される。

取外しは、装着とは略反対のステップを含む。取り外しは、以下のステップを連続的に含む。デッキ１０を、電池パック２０のハウジング３と接した状態に配置する。弾性手段５を使用した場合、追加ステップにより、カム４の係脱を容易にするように前述した圧力を除去するために、弾性手段５を圧縮し、カム４をケーシング１６と位置合わせするために、デッキ１０を軸Ｚに沿ってボディシェル１１に接近させる。次に、延伸部１７を対応するケーシング１６から外すようにカム４を回転させるために、装着装置１８のシャフト１を、例えばそれぞれ凹部１５に係合させた１つ又は複数のツール１２によって、回転させる。次に、センタリング形状１３をボディシェル１１の対応する相補的形状１４から取出すために、デッキ１０を軸Ｚに沿って、ボディシェル１１から離隔するよう移動させる。その後、電池パック２０をボディシェル１１から分離し、デッキ１０を除去することで、電池パック２０を回収できる。

当業者には、手動でだけでなく、有利には完全に自動化しても着脱ステップを実行できることが明白である。

Claims (9)

1. 電池パック（２０）をボディシェル（１１）に装着するためのシステムであり、前記電池パック（２０）がハウジング（３）を含んでおり、ハウジング（３）とボディシェル（１１）とが互いの間に電池を受容可能な空間を画定しているシステムであって、
   前記ハウジングには、軸（Ｚ）に沿ってボディシェル（１１）にハウジング（３）を装着するための少なくとも１つの装置（１８）が設けられ、各装着装置（１８）が、
   − ハウジング（３）に固定されて、ハウジング（３）に対して軸（Ｚ）周りに自在に回転可能なシャフト（１）であって、一方の端部に、ボディシェル（１１）に存在する相補的形状（１４）と相互作用可能な、軸（Ｚ）周りに回転するセンタリング形状（１３）を有し、他方の端部に、軸（Ｚ）周りに回転するためのツール（１２）を受容可能な凹部（１５）を有するシャフト（１）と、
   − シャフト（１）に固定されて、シャフト（１）によって軸（Ｚ）周りに回転されるカム（４）であって、前記シャフト（１）の回転角度に応じて、ボディシェル（１１）に形成されたケーシング（１６）に出し入れ可能な、軸（Ｚ）に垂直な平面内で略平坦な延伸部（１７）を有し、ケーシングが略平坦で軸（Ｚ）に垂直であるカム（４）と
   を含むこと、並びに
   ボディシェル（１１）が、同じ相補的形状（１４）と、各装着装置（１８）に対向するケーシング（１６）とを、複数備えること
   を特徴とする、システム。
2. 各装着装置（１８）が弾性手段（５）も含み、弾性手段（５）が、弛緩するとカム（４）の延伸部（１７）を前記ケーシング（１６）の壁部に押し付ける支持力を生成させるように、カム（４）をケーシング（１６）に配置したとき、軸（Ｚ）上で、ハウジング（３）とボディシェル（１１）との間で圧縮されるように配置されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
3. ハウジング（３）がボディシェル（１１）の真下に配置されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のシステム。
4. 複数の装着装置（１８）の軸（Ｚ）が平行であることを特徴とする、請求項１ないし３の何れか１項に記載のシステム。
5. 装着装置（１８）の軸（Ｚ）が垂直であることを特徴とする、請求項１ないし４の何れか１項に記載のシステム。
6. 請求項１ないし５の何れか１項に記載の装着システムを含む電池パック（２０）を装着するための自動化可能な方法であって、
   − 電池を嵌合したハウジング（３）をデッキ（１０）上のボディシェル（１１）近くに配置するステップと、
   − ハウジング（３）の複数の装着装置（１８）の各センタリング形状（１３）を、ボディシェル（１１）の対応する相補的形状（１４）と位置合わせするために、デッキ（１０）を移動させるステップと、
   − ハウジング（３）の複数の装着装置（１８）の各センタリング形状（１３）を、ボディシェル（１１）の対応する相補的形状（１４）に挿入するために、軸（Ｚ）に沿ってデッキ（１０）を移動させるステップと、
   − 複数のカム（４）の各々を、対応する各ケーシング（１６）内に配置するように、各凹部（１５）に係合させたツール（１２）によって各シャフト（１）を回転させるステップと、
   − デッキ（１０）を除去するステップと
   を含むことを特徴とする方法。
7. 軸（Ｚ）に沿ったデッキ（１０）の移動を、必要に応じて、各弾性手段（５）を圧縮させることによって行うこと、及びデッキ（１０）の除去を、必要に応じて、各弾性手段（５）を弛緩させることによって行うことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 請求項１ないし５の何れか１項に記載の装着システムを含む電池パック（２０）を取外すための自動化可能な方法であって、
   − ハウジング（３）に接触させてデッキ（１０）を配置するステップと、
   − 各シャフト（１）を、各凹部（１５）に係合させたツール（１２）によって回転させることにより、複数のカム（４）の各々を対応するケーシング（１６）の各々から外すステップと、
   − ハウジング（３）の複数の装着装置（１８）の各センタリング形状（１３）を、ボディシェル（１１）の対応する相補的形状（１４）から取出すために、デッキ（１０）を軸（Ｚ）に沿って移動させるステップと、
   − デッキ（１０）を除去して電池パック（２０）を取去るステップと
   を含むことを特徴とする方法。
9. 回転ステップに先立って、必要に応じて各弾性手段（５）を圧縮することにより、デッキ（１０）を軸（Ｚ）に沿って移動させるステップを行うこと、及びデッキ（１０）の除去を、必要に応じて各弾性手段（５）を弛緩させることにより行うことを特徴とする、請求項８に記載の方法。

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