JP2023521625A - 電池交換設備、電池交換ステーション及び電池交換方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、電池交換設備、電池交換ステーション及び電池交換方法を開示しており、前記電池交換設備は、反転機構を含み、前記反転機構は、電気車両から取り出された電欠のバッテリーパックを第一位置から第一方向に沿って第二位置に反転させるために使用され、又は、前記電池交換設備は、充電ビンから取り出された満充電のバッテリーパックを第三位置から第二方向に沿って第四位置に反転させるために使用され、前記第一方向と前記第二方向とは、反対である。本発明では、反転に必要な空間が少なく、反転機構は、構造上で、平面回転とされる電池交換設備に比べて大幅に削減できる。これにより、本発明の電池交換設備は、小さな空間及び構造で、充電ステーションにおいて大きなバッテリーパックの出し入れを遂行できる。したがって、電池交換ステーションの占有床面積をより小さくしながら、単一の大型バッテリーパックを用いた電気車両のバッテリー交換を実現することができ、その結果、バッテリーパックのコストが低減され、普及に有利である。

Description

関連出願の互いに参照
本願は、出願日が２０２０年４月３日である中国特許出願第ＣＮ２０２０１０２６２６７８２号及び第ＣＮ２０２０１０２６２６９６０号の優先権を主張する。上記中国特許出願の全文は、本願に援用される。
本発明は、電池交換設備、電池交換ステーション及び電池交換方法に関する。

現在、電気車両の電池交換の分野は、シャーシ電池交換とサイド電池交換との２種類に大別され、サイド電池交換の場合、電池交換設備によって電池交換車両からバッテリーパックを引き出してから、電池交換設備上で１８０°平面回転させて、充電口を車両に向く状態から充電ビンに向く状態にし、次にバッテリーを電池交換設備の他側における充電ビンに挿入して充電させる。車両自体の構造上の制約により、従来から、両側電池交換の方法が多く採用されている。両側電池交換の場合、電池交換設備は、バッテリーパックを設備上で１８０°回転させてから、充電ビンに入れて充電させる必要がある。

しかしながら、バッテリーパックを平面回転させる必要があるため、長尺状のバッテリーパックは、回転時に非常に大きな空間が必要となる。それにより、電池交換設備は、構造が複雑となるとともに体積が大きくなり、電池交換設備の製造難易度が直接影響されるだけでなく、電池交換ステーションの占有床面積も増加するため、電気車両は、複数の小さなバッテリーパックを用いた電池交換の形態とされるしかない。しかし、複数のバッテリーパックの形態の場合、車両のバッテリーパックに対するコスト要求が高く、市場側の受容性に大きな矛盾があり、量産及び普及に不利である。

本発明が解決しようとする課題は、先行技術における電池交換設備の構造が複雑であることに起因してその製造難易度が高く、電池交換ステーションの占有床面積が大きいという欠陥を克服するために、電池交換設備、電池交換ステーション及び電池交換方法を提供することにある。

本発明は、下記技術案により、上記課題が解決される。

電気車両と充電ビンとの間でバッテリーパックを移送するための電池交換設備であって、前記電池交換設備は、反転機構を含み、前記反転機構は、電気車両から取り出された電欠のバッテリーパックを第一位置から第一方向に沿って第二位置に反転させるために使用され、又は、前記電池交換設備は、充電ビンから取り出された満充電のバッテリーパックを第三位置から第二方向に沿って第四位置に反転させるために使用され、前記第一方向と前記第二方向とは、反対である、ことを特徴とする電池交換設備。
ここで、第一位置と第四位置とは、同じ位置であってもよく、第二位置と第三位置とは、同じ位置であってもよい。これにより、反転機構の反転は、主に２つの位置の間での反転となる。
本発明における反転機構は、反転の形でバッテリーパックを回転させる。バッテリーパック自身の反転に必要な空間が少なく、反転機構は、構造上で、平面回転とされる電池交換設備に比べて大幅に削減できる。これにより、本発明の電池交換設備は、小さな空間及び構造で、充電ステーションにおいて大きなバッテリーパックの出し入れを遂行できる。したがって、電池交換ステーションの占有床面積をより小さくしながら、単一の大型バッテリーパックを用いた電気車両のバッテリー交換を実現することができ、その結果、バッテリーパックのコストが低減され、普及に有利である。

好ましくは、前記反転機構は、第一反転部及び第二反転部を含み、前記第一反転部は、第一位置又は第四位置にあるバッテリーパックを載置するためのものであり、前記第二反転部は、第二位置又は第三位置にあるバッテリーパックを載置するためのものであり、前記第一反転部と前記第二反転部とは、同軸反転する。
第一反転部及び第二反転部は、異なる位置でのバッテリーパックの載置をそれぞれ実現し、電気車両側及び充電ビン側のバッテリーパックの出し入れにそれぞれ対応する。ここで、第一反転部は、第一位置及び第四位置に向く時に電気車両にドッキングしてバッテリーパックの出し入れを実現し、第二反転部は、第二位置及び第三位置に向く時に充電ビンにドッキングしてバッテリーパックの出し入れを実現する。

好ましくは、バッテリーパックは、互いに垂直な第一側面及び第二側面を有し、バッテリーパックが第一位置又は第四位置にある時に、第一側面は、第一反転部に載置され、第二側面は、第二反転部に押し付けられ、バッテリーパックが第二位置又は第三位置にある時に、第二側面は、第二反転部に載置され、第一側面は、第一反転部に押し付けられる。
第一反転部と第二反転部とは、互いに協働にして、バッテリーパックの両側面に対する限位及び押し付けの役割を果たす。これにより、バッテリーパックを反転させる際、バッテリーパックのがたつきを回避し、バッテリーパックの平穏な反転を確保することができる。

好ましくは、前記第一反転部と前記第二反転部とは、互いに垂直に設けられる。互いに垂直に設けられた第一反転部及び第二反転部は、９０度反転するだけでバッテリーパックの回転を実現可能となる。
ここで、第一位置及び第四位置にあるバッテリーパックの充電口は、電気車両へのドッキングが容易となるように水平に向けられ、第二位置及び第三位置にあるバッテリーパックは、充電設備へのドッキングが容易となるように垂直に向けられる。

好ましくは、前記第一反転部と前記第二反転部とは、同じ反転駆動装置によって駆動され、又は、前記第一反転部と前記第二反転部とは、異なる反転駆動装置によって駆動される。
同じ反転駆動装置によれば、第一反転部及び第二反転部の運動を同時に駆動でき、異なる反転駆動装置によれば、第一反転部及び第二反転部の運動を個別に制御できる。

好ましくは、前記反転駆動装置は、伸縮ロッドを含み、前記伸縮ロッドは、前記第一反転部及び／又は前記第二反転部に接続されて、前記第一反転部及び前記第二反転部を駆動して回動させる。
伸縮ロッドは、自身の長さ方向を通じて、第一反転部及び／又は第二反転部の運動を生じさせる。伸縮ロッドは、空圧又は液圧機構であってもよい。伸縮ロッドは、接続構造が簡単であり、簡単な直線運動で回動に変換できる。

好ましくは、前記反転機構は、ベースを含み、前記第一反転部及び前記第二反転部は、前記ベースに対して回転可能に設けられ、前記伸縮ロッドは、一端が前記第一反転部及び／又は前記第二反転部の底部に回動接続され、他端が前記ベースに回動接続される。
伸縮ロッド自身の長さ方向の運動、及び両端の回動によれば、運動の合成を実現可能で、動作時に行き詰まりを回避し、第一反転部及び／又は第二反転部の反転をスムーズに実現することが可能である。

好ましくは、前記反転駆動装置は、反転モータ及びギア群を含み、前記反転モータは、ギア群を駆動して回動させ、前記ギア群は、前記第一反転部及び／又は前記第二反転部に接続されて、前記第一反転部及び／又は前記第二反転部を駆動して回動させる。反転モータは、自身の回動によってギア群を駆動して回転させることで、第一反転部及び／又は第二反転部は、それに伴って一緒に回動する。反転モータは、自身の回動量を制御することで、第一反転部及び／又は第二反転部を正確な位置に反転させるのを確保することができる。

好ましくは、前記反転駆動装置は、反転モータ及びギア群を含み、前記ギア群は、少なくとも入力ギア及び出力ギアを含み、入力ギアと出力ギアとは、互いに噛み合い、前記反転モータは、直接又は間接的に前記入力ギアを駆動して回動させ、前記第一反転部及び前記第二反転部は、反転軸を介して前記出力ギアに固定接続されて、前記出力ギアに伴って回動する。入力ギアと出力ギアとの間は、直接出力とされてもよいし、他のギアを介した伝動とされてもよい。

好ましくは、前記第一反転部及び前記第二反転部は、何れもターンテーブルに接続され、前記反転駆動装置は、前記ターンテーブルに接続されて前記ターンテーブルを駆動して回動させる。ターンテーブルは、第一反転部と第二反転部との共用部分とされれば、駆動ターンテーブルは、第一反転部及び第二反転部を同時に駆動可能となる。そして、ターンテーブルは、バッテリーパックを載置するために使用されることも可能である。

好ましくは、第一反転部及び／又は第二反転部には、電気車両、充電ビンにあるバッテリーパックを取り出し、又はバッテリーパックを電気車両、充電ビンに置くための伸出機構が設けられている。伸出機構によって、電気車両及び充電ビンとの個別なドッキングが実現されるため、バッテリーパックの搬送が容易となる。伸出機構は、自身の移動によってバッテリーパックの伝達役割を達成可能であり、第一反転部及び第二反転部におけるバッテリーパックの移動が実現される。

好ましくは、前記第一反転部は、第一伸出機構を含み、前記第二反転部は、第二伸出機構を含み、前記第一伸出機構は、第一位置又は第四位置でバッテリーパックを出し入れし、前記第二伸出機構は、第二位置又は第三位置でバッテリーパックを出し入れする。ここで、第一伸出機構は、電気車両にドッキングしてバッテリーパックの出し入れを実現する。第二伸出機構は、充電ビンにドッキングしてバッテリーパックの出し入れを実現する。

好ましくは、前記第一伸出機構の延在方向と前記第二伸出機構の延在方向とが交差することで、バッテリーパックが前記第一伸出機構と前記第二伸出機構との間でリレー伝送される。バッテリーパックは、第一伸出機構上を搬送し切ると、自然に第二伸出機構と接触する。反転した後、第二伸出機構は、バッテリーパックを載置して搬送することになる。逆に、バッテリーパックは、第二伸出機構上を搬送し切ると、自然に第一伸出機構と接触する。反転した後、第一伸出機構は、バッテリーパックを載置して搬送することになる。

好ましくは、前記第一伸出機構及び前記第二伸出機構は、何れも伸縮フォークである。伸縮フォークは、長さ方向の伸縮を実現可能な既存の任意の設備であってもよい。

好ましくは、前記電池交換設備には、更に第一伝送モータ及び第二伝送モータがそれぞれ含まれ、前記第一伝送モータは、直接又は間接的に前記第一伸出機構を駆動し、前記第二伝送モータは、直接又は間接的に前記第二伸出機構を駆動する。

好ましくは、前記電池交換設備は、限界センサを更に含み、前記限界センサは、前記第一伸出機構及び前記第二伸出機構の伸出距離を検出し、前記第一伝送モータ及び前記第二伝送モータによって前記第一伸出機構及び前記第二伸出機構の伸出距離をそれぞれ調整するためのものである。

好ましくは、前記電池交換設備は、反転インポジションセンサを更に含み、前記反転インポジションセンサは、前記第一反転部及び前記第二反転部の反転角度を検出し、前記反転モータによって前記第一反転部及び前記第二反転部の反転角度を調整するためのものである。

好ましくは、前記反転機構は、ベースを含み、前記第一反転部及び前記第二反転部は、前記ベースに回動接続され、前記反転駆動装置は、前記第一反転部及び前記第二反転部を駆動して回転させる。

好ましくは、前記電池交換設備は、外部フレーム及び昇降機構を含み、前記ベースは、前記昇降機構を介して前記外部フレームに接続され、前記外部フレームに対して上下に移動する。昇降機構によれば、バッテリーパックの高さ方向における位置調整を実現可能であるため、異なる高さの充電ビンに対応できる。

好ましくは、前記昇降機構チェーン伝動機構を介して前記外部フレームに接続され、且つ前記昇降機構と前記外部フレームとの間は、ガイドホイールでガイドされる。
チェーン伝動機構は、反転機構をリフトアップする役割を果たし、ガイドホイールは、円摺なガイド役割を果たす。

電池交換ステーションであって、バッテリーパックの交換の為に電気車両が駐車するための車両載置プラットフォームと、バッテリーパックを置くためのいくつかの充電ビンを有する充電設備であって、充電ビン内には、充電の為に充電ビン内にあるバッテリーパックと電気的に接続するための電気コネクタが設けられている充電設備と、前記電池交換設備であって、電気車両と充電ビンとの間でバッテリーの出し入れ及び移送を行うために使用され、前記反転機構は、充電ビン又は電気車両から取り出されたバッテリーパックを鉛直反転させるためのものである電池交換設備とを含む、ことを特徴電池交換ステーションを提案する。

電池交換方法であって、前記電池交換方法は、前記電池交換設備を利用して実現され、電気車両から電欠のバッテリーパックを取り出して第一位置に置くことと、取り出された電欠のバッテリーパックを第一位置から第一方向に沿って第二位置に反転させることと、第二位置にある電欠のバッテリーパックを充電ビンに入れて充電させ、及び／又は、充電ビンから満充電のバッテリーパックを取り出して第三位置に置くことと、取り出された満充電のバッテリーパックを第三位置から第二方向に沿って第四位置に反転させることと、第四位置にある満充電のバッテリーパックを電気車両に入れることとを含む、ことを特徴とする電池交換方法を提案する。

電池交換設備であって、前記電池交換設備は、
反転機構であって、前記反転機構は、電気車両から取り出された電欠のバッテリーパックを第一位置から第一方向に沿って第二位置に反転させるために使用され、又は、前記電池交換設備は、充電ビンから取り出された満充電のバッテリーパックを第三位置から第二方向に沿って第四位置に反転させるために使用され、前記第一方向と前記第二方向とは、反対である反転機構と、
前記反転機構に接続され、且つ前記反転機構に対して往復移動するように設けられる押し引き機構であって、前記反転機構が第一位置にある時に、前記押し引き機構は、電気車両から電欠のバッテリーパックを引き出すために使用され、前記反転機構が第四位置にある時に、前記押し引き機構は、満充電のバッテリーパックを電気車両に押すために使用される押し引き機構とを含む。
ここで、第一位置と第四位置とは、同じ位置であってもよく、第二位置と第三位置とは、同じ位置であってもよい。これにより、反転機構の反転は、主に２つの位置の間での反転となる。

本技術案において、電気車両と充電ビンとの間でバッテリーパックを移送中には、反転機構を用いて縦方向の空間内でバッテリーパックを反転させるようにしており、反転に必要な空間が少なく、水平回転が大きな空間を占有してしまうという技術的難題を克服されるだけでなく、反転機構は、水平回転とされる電池交換設備に比べて、構造上でより簡単かつ実装し易くなる。そして、バッテリーパックのコストを低減しながら、電池交換ステーションの占有床面積を最適化することができ、普及に有利である。また、押し引き機構の往復移動により、迅速に車内の電欠のバッテリーパックを反転機構へ取り出したり、反転機構上の満充電のバッテリーパックを電気車両内に押し込むことができる。

好ましくは、前記反転機構は、第一反転部及び第二反転部を含み、前記押し引き機構は、前記第一反転部に接続され、且つ前記押し引き機構は、前記第一反転部に対して往復移動するように設けられる。
本技術案において、反転機構には、異なる位置でのバッテリーパックの載置を実現し、それぞれ電気車両及び充電ビンに対するバッテリーパックの出し入れに対応するために、第一反転部及び第二反転部が設けられており、バッテリーパックの移送が容易となる。具体的に、バッテリーパックが第一位置及び第四位置にある時に、第一反転部は、電気車両にドッキングしてバッテリーパックの出し入れを実現し、バッテリーパックが第二位置及び第三位置にある時に、第二反転部は、充電ビンにドッキングしてバッテリーパックの出し入れを実現する。また、バッテリーパックに対応する第一及び第四位置の時に、押し引き機構により、車両からのバッテリーパックの取り出し及び車両内へのバッテリーパックの押し送りを迅速に実現できる

好ましくは、前記押し引き機構は、トレイと、トレイ押しボックスとを含み、前記トレイは、前記第一反転部に接続されて前記第一反転部に伴って運動し、前記トレイ押しボックスは、前記トレイに設けられて、前記トレイに対して往復運動してバッテリーパックを押すか又は引くように設けられる。
本技術案において、トレイが第一反転部に伴って同期に前へ移動した後、トレイ押しボックスがトレイ上で更に前へ移動して前端に到達することでバッテリーパックが固定され、次に、トレイ押しボックスがトレイに沿って逆方向に移動することで、バッテリーパックをトレイに引くことが実現され、この時、トレイ押しボックスが再度トレイに沿って前へ移動すれば、バッテリーパックをトレイから離脱するように押すことが可能となり、その結果、トレイに対するトレイ押しボックスの往復運動によれば、バッテリーパックの押し引きを迅速に実現でき、構造が簡単かつ実装し易い。

好ましくは、前記トレイ押しボックスは、バッテリーパックにおけるロック解除部材にドッキングして、バッテリーパックを電気車両からロック解除するためのロック解除機構を含む。
バッテリーパックの脱落を防止するために、通常、電気車両には、バッテリーパックをロックするロック構造が設けられる。本技術案において、トレイ押しボックスにロック解除機構を設けることで、トレイ押しボックスがバッテリーパックに接触してそれを固定すると同時に、バッテリーパックのロック解除が同期に実現され、バッテリーパックの出し入れ効率が向上される。

好ましくは、前記トレイ押しボックスは、前記バッテリーパックに設けられた固定部材と協働して、前記トレイ押しボックスを前記バッテリーパックに接続させてバッテリーパックを引くか又は押すためのロック部材を更に含む。
本技術案において、トレイ押しボックスが前へ移動してトレイの前端に到達すると、ロック部材とバッテリーパック上の固定部材とが協働することで、バッテリーパックとトレイ押しボックスとの間の固定接続が実現され、バッテリーパックがトレイ押しボックスに伴って同期に移動できることを確保される。

好ましくは、前記固定部材は、磁力部材であり、前記ロック部材は、前記磁力部材を吸着してバッテリーパックと接続可能に設けられる。本技術案において、トレイ押しボックスとバッテリーパックとが磁力吸着を介して固定接続されることで、固定接続が容易となるとともに、迅速に固定接続を効率的に解除することもでき、磁力吸着を解除すれば済むため、便利で速い。

好ましくは、前記ロック部材は、前記バッテリーパックが第一位置又は第四位置にある時に吸着接続するように設けられるとともに、前記バッテリーパックが第二位置又は第三位置にある時に吸着接続を解除するように設けられる。
本技術案において、第一位置及び第四位置の時に、トレイ押しボックスが前へ移動することで、ロック部材がバッテリーパック上の固定部材を吸着して、トレイ押しボックスとバッテリーパックの固定接続が実現され、便利で速い一方で、第二位置及び第三位置で、制御ロック部材が吸着を解除すればバッテリーパックから分離可能となり、その結果、第二反転部によるバッテリーパックの移動への干渉が回避される。

好ましくは、前記押し引き機構は、トレイ押しガイドレール及びトレイ押し駆動装置を更に含み、前記トレイ押しガイドレールは、前記トレイに設けられ、前記トレイ押しボックスは、前記トレイ押しガイドレールに摺設され、前記トレイ押し駆動装置は、前記トレイ押しボックスを駆動して往復摺動させる。
本技術案において、トレイ押しガイドレールの案内により、トレイ上でのトレイ押しボックスの往復摺動が実現されることで、トレイ押しボックスの移動中の平穏性が向上され、バッテリーパックを押すか又は引く操作の安全性及び精確性が保証される。

好ましくは、前記トレイ押し駆動装置は、トレイ押しモータ及び同期ベルトを含み、前記同期ベルトの一端は、前記トレイに接続され、前記トレイ押しモータは、前記同期ベルトと協働し、前記同期ベルトを介して前記トレイ押しボックスを駆動して前記トレイに対して移動させる。
本技術案において、同期ベルトによれば、トレイ押しボックスの移動距離及び移動位置を精確に制御し、トレイ押しボックスのインポジション精度を向上させることができ、しかも、構造が簡単で、操作が便利である。

好ましくは、前記トレイには、いくつかの補助ローラが更に設けられており、前記補助ローラは、前記トレイ押しボックスの移動方向に転動可能に設けられ、前記トレイ押しボックスの底部に転動接触する。本技術案において、いくつかの補助ローラを設けることで、トレイ押しボックスがバッテリーパックを連れて同期に往復移動中の抵抗を低減でき、移動に有利であり、移動の平穏性が保証される一方で、バッテリーパックに一定の支持役割を果たすことができる。

好ましくは、前記第一反転部は、第一伸出機構を含み、前記第二反転部は、第二伸出機構を含み、前記押し引き機構は、前記第一伸出機構に接続され、前記第一伸出機構は、第一位置又は第四位置でバッテリーパックを出し入れし、前記第二伸出機構は、第二位置又は第三位置でバッテリーパックを出し入れし、前記トレイ押しボックスの往復移動方向と、前記第一伸出機構の伸縮方向とは、同じである。
本技術案において、第一伸出機構は、電気車両にドッキングしてバッテリーパックの出し入れを実現する。第二伸出機構は、充電ビンにドッキングしてバッテリーパックの出し入れを実現する。また、第一位置又は第四位置で、第一伸出機構は、電気車両に向かって伸出及び縮退することで、バッテリーパックの出し入れを実現し、この過程では、トレイ押しボックスが第一伸出機構に伴って同期に往復移動して、バッテリーパックに対する固定接続及び離脱が実現され、バッテリーパックの出し入れ効率が向上される。

好ましくは、前記トレイ押しボックスは、縮退して停止した時の位置が、前記第二伸出機構の所在する平面の位置を超えない。これにより、バッテリーパックが第二伸出機構に接触できることを確保される。
本技術案において、トレイ押しボックスが縮退した後、もしトレイ押しボックスが第二伸出機構の所在する平面を超えると、バッテリーパックは、第二伸出機構に押し付けられることができず、更に、反転した後、バッテリーパックは、第二伸出機構に平穏に着地できず、バッテリーパックが転倒し、バッテリーパックの破損に繋がる。トレイ押しボックスは、バッテリーパックを吸着して固定接続した後に縮退してバッテリーパックを連れ回して同期に移動し、トレイ押しボックスの縮退後の位置を制限することで、バッテリーパックが精確に移動して第二伸出機構に押し付けられることができるのを確保可能となり、バッテリーパックが反転後に第二伸出機構に平穏に着地できることを保証される。

好ましくは、前記第一反転部は、第一位置又は第四位置にあるバッテリーパックを載置するためのものであり、前記第二反転部は、第二位置又は第三位置にあるバッテリーパックを載置するためのものであり、前記第一反転部と前記第二反転部とは、同軸反転する。

好ましくは、バッテリーパックは、互いに垂直な第一側面及び第二側面を有し、バッテリーパックが第一位置又は第四位置にある時に、第一側面は、第一反転部に載置され、第二側面は、第二反転部に押し付けられ、バッテリーパックが第二位置又は第三位置にある時に、第二側面は、第二反転部に載置され、第一側面は、第一反転部に押し付けられる。第一反転部と第二反転部とは、互いに協働にして、バッテリーパックの両側面に対する限位及び押し付けの役割を果たす。これにより、バッテリーパックを反転させる際、バッテリーパックのがたつきを回避し、バッテリーパックの平穏な反転を確保することができる。

好ましくは、前記第一反転部と前記第二反転部とは、互いに垂直に設けられる。互いに垂直に設けられた第一反転部及び第二反転部は、９０度だけ反転するだけでバッテリーパックの反転を実現可能となる。ここで、第一位置及び第四位置にあるバッテリーパックの充電口は、電気車両へのドッキングが容易となるように水平に向けられ、第二位置及び第三位置にあるバッテリーパックは、充電設備へのドッキングが容易となるように垂直に向けられる。

好ましくは、前記第一反転部と前記第二反転部とは、同じ反転駆動装置によって駆動され、又は、前記第一反転部と前記第二反転部とは、異なる反転駆動装置によって駆動される。

好ましくは、前記反転駆動装置は、伸縮ロッドを含み、前記伸縮ロッドは、前記第一反転部及び／又は前記第二反転部に接続されて、前記第一反転部及び前記第二反転部を駆動して回動させる。伸縮ロッドは、自身の長さ方向を通じて、第一反転部及び／又は第二反転部の運動を生じさせる。伸縮ロッドは、空圧又は液圧機構であってもよい。

好ましくは、前記電池交換設備は、ベースを含み、前記第一反転部及び前記第二反転部は、前記ベースに対して回転可能に設けられ、前記伸縮ロッドは、一端が前記第一反転部及び／又は前記第二反転部の底部に回動接続され、他端が前記ベースに回動接続される。

好ましくは、前記反転駆動装置は、反転モータ及びギア群を含み、前記反転モータは、ギア群を駆動して回動させ、前記ギア群は、前記第一反転部及び／又は前記第二反転部に接続されて、前記第一反転部及び／又は前記第二反転部を駆動して回動させる。

好ましくは、前記反転駆動装置は、反転モータ及びギア群を含み、前記ギア群は、少なくとも入力ギア及び出力ギアを含み、入力ギアと出力ギアとは、互いに噛み合い、前記反転モータは、直接又は間接的に前記入力ギアを駆動して回動させ、前記第一反転部及び前記第二反転部は、反転軸を介して前記出力ギアに固定接続されて、前記出力ギアに伴って回動する。入力ギアと出力ギアとの間は、直接出力とされてもよいし、他のギアを介した伝動とされてもよい。

好ましくは、前記反転機構は、ベースを含み、前記第一反転部及び前記第二反転部は、前記ベースに回動接続され、前記反転駆動装置は、前記第一反転部及び前記第二反転部を駆動して回転させる。

好ましくは、前記第一反転部及び前記第二反転部は、何れもターンテーブルに接続され、前記反転駆動装置は、前記ターンテーブルに接続されて前記ターンテーブルを駆動して回動させる。ターンテーブルは、第一反転部と第二反転部との共用部分とされれば、駆動ターンテーブルは、第一反転部及び第二反転部を同時に駆動可能となる。そして、ターンテーブルは、バッテリーパックを載置するために使用されることも可能である。

好ましくは、前記電池交換設備は、外部フレーム及び昇降機構を含み、前記ベースは、前記昇降機構を介して前記外部フレームに接続され、前記外部フレームに対して上下に移動する。昇降機構によれば、バッテリーパックの高さ方向における位置調整を実現可能であるため、異なる高さの充電ビンに対応できる。

好ましくは、前記昇降機構チェーン伝動機構を介して前記外部フレームに接続され、且つ前記昇降機構と前記外部フレームとの間は、ガイドホイールでガイドされる。チェーン伝動機構は、反転機構をリフトアップする役割を果たし、ガイドホイールは、円摺なガイド役割を果たす。

電池交換ステーションであって、
バッテリーパックの交換の為に電気車両が駐車するための車両載置プラットフォームと、
バッテリーパックを置くためのいくつかの充電ビンを有する充電設備であって、充電ビン内には、充電の為に充電ビン内にあるバッテリーパックと電気的に接続するための電気コネクタが設けられている充電設備と、
前記電池交換設備であって、電気車両と充電ビンとの間でバッテリーの出し入れ及び移送を行うために使用され、前記反転機構は、充電ビン又は電気車両から取り出されたバッテリーパックを鉛直反転させるためのものである電池交換設備とを含む、ことを特徴とする電池交換ステーションを提案する。

電池交換方法であって、前記電池交換方法は、前記電池交換設備を利用して実現され、
押し引き機構によって電気車両内の電欠のバッテリーパックを第一位置に引き出すことと、
取り出された電欠のバッテリーパックを第一位置から第一方向に沿って第二位置に反転させることと、
電欠のバッテリーパックを充電ビンの対応する位置に置き、電欠のバッテリーパックを充電ビンに入れて充電させることと、
及び／又は
充電ビンから満充電のバッテリーパックを取り出して第三位置に置くことと、
取り出された満充電のバッテリーパックを第三位置から第二方向に沿って第四位置に反転させることと、
満充電のバッテリーパックを電気車両の対応する位置に置き、押し引き機構によって満充電のバッテリーパックを電気車両内に押すこととを含む、ことを特徴とする電池交換方法を提案する。

本発明の積極的な進歩及び効果は、以下の通りである。本発明における反転機構は、構造上で、平面回転とされる電池交換設備に比べて大幅に削減できる。小さな空間及び構造で、充電ステーションにおいて大きなバッテリーパックの出し入れを遂行できる。電池交換ステーションの占有床面積をより小さくしながら、単一の大型バッテリーパックを用いた電気車両のバッテリー交換を実現することができ、その結果、バッテリーパックのコストが低減され、普及に有利である。

本発明の実施例１に係る電池交換設備の全体構造模式図である。 本発明の実施例１における反転機構の全体構造模式図である。 本発明の実施例１及び実施例３における反転機構が９０度反転した模式図である。 本発明の実施例１及び実施例３における反転機構の底部構造模式図である。 本発明の実施例１における反転機構の頂部構造模式図である。 本発明の実施例１及び実施例３における伸出機構の伸出状態模式図である。 本発明の実施例１における反転機構によるバッテリーパックの取り出しの模式図である。 本発明の実施例１における反転機構によるバッテリーパックの収め込み の模式図である。 本発明の実施例１及び実施例３に係る電池交換ステーションの模式図である。 本発明の実施例２及び実施例４における反転機構の全体構造模式図である。 本発明の実施例２及び実施例４における反転機構の底部構造模式図である。 本発明の実施例３に係る電池交換設備の全体構造模式図である。 本発明の実施例３に係る電池交換設備の部分構造模式図である。 本発明の実施例３における押し引き機構の全体構造模式図である。 本発明の実施例３における押し引き機構の内部構造模式図である。

＜実施例１＞
図１～図９に示すように、本実施例は、電気車両３と充電ビンとの間でバッテリーパック４を移送する電池交換設備１を開示しており、電池交換設備１は、反転機構１０を含み、反転機構１０は、電気車両から取り出された電欠のバッテリーパック４を第一位置から第一方向に沿って第二位置に反転させるために使用され、又は、電池交換設備１は、充電ビンから取り出された満充電のバッテリーパック４を第三位置から第二方向に沿って第四位置に反転させるために使用され、第一方向と第二方向とは、反対である。

本実施例において、バッテリーパック４は、電気車両３に取り付けられて動力を供給するために使用され、充電ビンは、電池交換ステーション内に設けられ、バッテリーパックに充放電サービスを提供するために使用され、車両のバッテリーパックは、電気車両の走行を継続させる動力を供給するのに十分ではない場合、タイムリーに電池交換ステーション内へバッテリーの交換を行う必要がある。本技術案における電池交換設備は、電気車両のサイド電池交換に使用され、電池交換設備は、電池交換ステーション内に設けられ、バッテリーの出し入れ機能及びバッテリーの移送機能を兼備する。即ち、電池交換設備は、電気車両、充電ビン内からバッテリーを出し入れすることが可能であり、電気車両と充電ビンとの間でバッテリーを移送して、電欠のバッテリーパックを電気車両から充電ビンに移送したり、満充電のバッテリーを充電ビンから電気車両に移送することも可能である。先行技術において、電気車両に使用された電欠のバッテリーパックは、充電ビンに移送される前に１８０度回動させて、バッテリーパックの充電インターフェースと、充電ビン内の奥側にある電気コネクタとの間で水平方向の電気的な接続を実現されるようにする必要がある。しかし、商用車の電池交換バッテリーは、長さが長く幅が狭い特徴を持っており、商用車の電池交換バッテリーの水平回動に必要な空間の直径は、少なくともバッテリーパックの長さ方向の寸法よりも大きくなるため、バッテリー移送用の回転空間が大きく、大きな占有床面積が必要となる。これに対して、本実施例は、バッテリーパックを１つの回転軸に沿って９０度反転させ、バッテリーパックの充電インターフェースを上に向くようにすることで、充電ビン内の頂側にある電気コネクタとの間で鉛直方向に沿って電気的な接続を実現してバッテリーパックを充放電させており、本実施例におけるバッテリーパックを反転させるという技術案では、必要な占有空間は、１８０度水平回動させる場合に必要な占有空間に比べて大幅に減少され、電池交換用のバッテリー移送空間が節約され、電池交換ステーションの占有床面積が節約される。

他の実施形態において、電池交換設備バッテリーの移送機能のみを有し、バッテリーを電気車両、充電ビン内に出し入れする動作を別個のバッテリー出し入れ機構によって実行してもよい。

本実施例において、第一位置は、電気車両から取り出された電欠のバッテリーパック４の反転機構１０上での初期位置となり、第二位置は、第一方向に沿って反転した電欠のバッテリーパック４の反転機構１０上での位置となり、第三位置は、充電ビンから取り出された満充電のバッテリーパック４の反転機構１０上での初期位置となり、第四位置は、第二方向に沿って反転した満充電のバッテリーパック４の反転機構１０上での位置となり、ここで、電欠のバッテリーパック４とは、電量が０となったバッテリーパックを指すだけではなく、バッテリーパック４の残電量が電気車両の走行を継続させるのに十分ではない場合を含み、満充電のバッテリーパック４とは、電量が１００％のバッテリーパックを指すだけでなく、バッテリーパック４の電量が電気車両の走行を継続させるのに十分である場合を含む。

本技術案における反転機構１０を用いれば、電気車両３と充電ビンとの間でバッテリーパックを移送中にバッテリーパック４を反転させ、電気車両及び充電ビン内の電気コネクタの向きが異なる場合に適合させている。

本発明における反転機構１０は、反転の形でバッテリーパック４を回転させる。バッテリーパック４自身の反転に必要な空間が少なく、反転機構１０は、構造上で、平面回転とされる電池交換設備１に比べて大幅に削減できる。これにより、本発明の電池交換設備１は、小さな空間及び構造で、充電ステーションにおいて大きなバッテリーパック４の出し入れを遂行できる。したがって、電池交換ステーションの占有床面積をより小さくしながら、単一の大型バッテリーパック４を用いた電気車両３のバッテリー交換を実現することができ、その結果、バッテリーパック４のコストが低減され、普及に有利である。

図２及び図３に示すように、本実施例の反転機構１０は、第一反転部１１及び第二反転部１２を含み、第一反転部１１は、第一位置又は第四位置にあるバッテリーパック４を載置するためのものであり、第二反転部１２は、第二位置又は第三位置にあるバッテリーパック４を載置するためのものであり、第一反転部１１と第二反転部１２とは、同軸反転する。第一反転部１１及び第二反転部１２は、異なる位置でのバッテリーパック４の載置をそれぞれ実現し、電気車両３側及び充電ビン側のバッテリーパック４の出し入れにそれぞれ対応する。ここで、第一反転部１１は、第一位置及び第四位置に向く時に電気車両３にドッキングしてバッテリーパック４の出し入れを実現し、第二反転部１２は、第二位置及び第三位置に向く時に充電ビンにドッキングしてバッテリーパック４の出し入れを実現する。

ここで、第一位置と第四位置とは、同じ位置であってもよく、第二位置と第三位置とは、同じ位置であってもよい。図２及び図３に示すように、本実施例において、第一位置及び第四位置を同じ位置にし、即ち、第一反転部１１は、第一位置及び第四位置で水平に保持され、第二反転部１２は、第一位置及び第四位置で垂直に保持される。本実施例において、第二位置及び第三位置を同じ位置にし、即ち、第一反転部１１は、第二位置及び第三位置で垂直に保持され、第二反転部１２は、第二位置及び第三位置で水平に保持される。これにより、反転機構１０の反転は、主に２つの位置の間での反転となる。

図２、図７及び図８に示すように、本実施例のバッテリーパック４は、互いに垂直な第一側面及び第二側面を有し、バッテリーパック４が第一位置又は第四位置にある時に、第一側面は、第一反転部１１に載置され、第二側面は、第二反転部１２に押し付けられ、バッテリーパック４が第二位置又は第三位置にある時に、第二側面は、第二反転部１２に載置され、第一側面は、第一反転部１１に押し付けられる。第一反転部１１と第二反転部１２とは、互いに協働して、バッテリーパック４の両側面に対する限位及び押し付けの役割を果たす。これにより、バッテリーパック４を反転させる際、バッテリーパック４のがたつきを回避し、バッテリーパック４の平穏な反転を確保することができる。

図２及び図３に示すように、本実施例における第一反転部１１と第二反転部１２とは、互いに垂直に設けられる。互いに垂直に設けられた第一反転部１１及び第二反転部１２は、９０度反転するだけでバッテリーパック４の回転を実現可能となる。ここで、第一位置及び第四位置にあるバッテリーパック４の充電口は、電気車両３上の電気コネクタへのドッキングが容易となるように水平に向けられ、第二位置及び第三位置にあるバッテリーパック４の充電口は、充電ビン内の充電設備２へのドッキングが容易となるように垂直に向けられる。

本実施例において、第一反転部１１と第二反転部１２とは、同じ反転駆動装置によって駆動され、又は、第一反転部１１と第二反転部１２とは、異なる反転駆動装置によって駆動される。同じ反転駆動装置によれば、第一反転部１１及び第二反転部１２の運動を同時に駆動でき、異なる反転駆動装置によれば、第一反転部１１及び第二反転部１２の運動を個別に制御できる。

図２及び図４に示すように、本実施例の反転駆動装置は、反転モータ１５７及びギア群１６を含み、反転モータ１５７は、ギア群１６を駆動して回動させ、ギア群１６は、第一反転部１１及び／又は第二反転部１２に接続されて、第一反転部１１及び／又は第二反転部１２を駆動して回動させる。反転モータ１５７は、自身の回動によってギア群１６を駆動して回転させることで、第一反転部１１及び／又は第二反転部１２は、それに伴って一緒に回動する。反転モータ１５７は、自身の回動量を制御することで、第一反転部１１及び／又は第二反転部１２を正確な位置に反転させるのを確保することができる。ここで、反転モータ１５７は、方向転換器１５８を介して伝動軸１５９に接続することで、ギア群１６を駆動して回転させる。

図２及び図４に示すように、本実施例の反転駆動装置は、反転モータ１５７及びギア群１６を含み、ギア群１６は、少なくとも入力ギア１６１及び出力ギア１６２を含み、入力ギア１６１と出力ギア１６２とは、互いに噛み合い、反転モータ１５７は、直接又は間接的に入力ギア１６１を駆動して回動させ、第一反転部１１及び第二反転部１２は、反転軸を介して出力ギア１６２に固定接続されて、出力ギア１６２に伴って回動する。入力ギア１６１と出力ギア１６２との間は、直接出力とされてもよいし、他のギアを介した伝動とされてもよい。入力ギア１６６１と出力ギア１６２との間でギア伝動の形で伝動することにより、減速機構の役割を果たすとともに、出力のトルクを増加させることが可能であるため、第一反転部１１及び第二反転部１２を駆動できる。図２及び図４に示すように、本実施例の第一反転部１１は、第一伸出機構１１１及びターンテーブル１３を含み、第二反転部１２は、第二伸出機構１２１及びターンテーブル１３を含む。ここで、本実施例におけるターンテーブル１３は、第一反転部１１と第二反転部１２とによって共用される部分となる。第一反転部１１は、第一伸出機構１１１及びターンテーブル１３を含み、第二反転部１２は、第二伸出機構１２１のみを含むと理解し、又は第一反転部１１は、第一伸出機構１１１のみを含み、第二反転部１２は、第二伸出機構１２１及びターンテーブル１３を含むとして理解することも可能である。

ターンテーブル１３の底部と出力ギア１６２とは、回動軸１６３を介して接続される。そのため、回動の際、ターンテーブル１３は、一緒に回動する。この場合、第一反転部１１及び第二反転部１２については、同時反転が実現される。

反転駆動装置は、ターンテーブル１３に接続されてターンテーブル１３を駆動して回動させる。ターンテーブル１３は、第一反転部１１と第二反転部１２との共用部分とされれば、駆動ターンテーブル１３は、第一反転部１１及び第二反転部１２を同時に駆動可能となる。そして、ターンテーブル１３は、バッテリーパック４を載置するために使用されることも可能である。

図２及び図４に示すように、本実施例の第一反転部１１及び／又は第二反転部１２には、電気車両３、充電ビンにあるバッテリーパック４を取り出して反転機構上の第一位置、第三位置に置き、又は反転機構上の第四位置、第二位置にあるバッテリーパック４を電気車両３、充電ビンに置くための伸出機構が設けられている。伸出機構によって、反転機構上の異なる位置にあるバッテリーパックと電気車両３又は充電ビンとの個別なドッキングが実現されるため、バッテリーパック４の出し入れ又は移送が実現される。

図５及び図６に示すように、本実施例の第一反転部１１は、第一伸出機構１１１を含み、第二反転部１２は、第二伸出機構１２１を含む。ここで、第一伸出機構１１１は、ターンテーブル１３の上面に接続され、第二伸出機構１２１は、ターンテーブル１３の両側に接続される。第一伸出機構１１１及び第二伸出機構１２１は、図６に示すように伸出することが可能である。第一伸出機構１１１は、第一位置又は第四位置でバッテリーパック４を出し入れし、第二伸出機構１２１は、第二位置又は第三位置でバッテリーパック４を出し入れする。第一伸出機構１１１は、電気車両３にドッキングしてバッテリーパック４の出し入れを実現する。第二伸出機構１２１は、充電ビンにドッキングしてバッテリーパック４の出し入れを実現する。

図７及び図８に示すように、バッテリーの取り出しの際、第一伸出機構１１１は、電気車両３からバッテリーパックを取り出した後に縮退してバッテリーパック４を第一反転部１１上の第一位置に置き、図３及び図９に示すように、反転機構を駆動して第一方向に沿って９０度反転させると、バッテリーパック４は、第二反転部１２の第二位置に位置するようになり、第二伸出機構１２１は、伸出して第二位置にあるバッテリーパック４を対応する充電ビンに送り込み、第二伸出機構１２１は、初期位置に縮退する。バッテリーの交換の際、電池交換設備１を満充電のバッテリーパック４が置かれている充電ビンに移動させ、第二伸出機構１２１は、伸出して充電ビン内の満充電のバッテリーパック４を取り出し、図３及び図９に示すように、縮退してバッテリーパック４を第二反転部１２上の第三位置に置き、反転機構１０を駆動して第二方向に沿って９０度反転させると、図８に示すように、バッテリーパック４は、第一反転部１１の第四位置に位置するようになり、図７に示すように、第一伸出機構１２１は、第四位置にあるバッテリーパック４を電気車両３内に送り込み、第一伸出機構１２１は、初期位置に縮退する。

好ましくは、第一伸出機構１１１の延在方向と第二伸出機構１２１の延在方向とが交差することで、バッテリーパック４が第一伸出機構１１１と第二伸出機構１２１との間でリレー伝送される。バッテリーパック４は、第一伸出機構１１１上を搬送し切ると、自然に第二伸出機構１２１と接触する。反転した後、第二伸出機構１２１は、バッテリーパック４を載置して搬送することになる。逆に、バッテリーパック４は、第二伸出機構１２１上を搬送し切ると、自然に第一伸出機構１１１と接触する。反転した後、第一伸出機構１１１は、バッテリーパック４を載置して搬送することになる。

本実施例において、第一伸出機構１１１及び第二伸出機構１２１は、何れも伸縮フォークである。伸縮フォークは、長さ方向の伸縮を実現可能な既存の任意の設備であってもよい。本実施例における第一伸出機構１１１及び第二伸出機構１２１は、内部が電磁力、プーリー、スプロケット又はギア等の構造によって駆動される伸出可能な軌道構造である。ここで、伝動軸１５３及び伝動軸１５６は、それぞれ第一伸出機構１１１及び第二伸出機構１２１の内部構造と接続される。運転の際、伝動軸１５３及び伝動軸１５６が発生する回動は、電磁力、プーリー、スプロケット又はギア等の構造を介して第一伸出機構１１１及び第二伸出機構１２１の伸出及び縮退運動に変えられる。

図２及び図４に示すように、本実施例の電池交換設備１には、更に第一伝送モータ１５１及び第二伝送モータ１５４がそれぞれ設けられ、第一伝送モータ１５１及び第二伝送モータ１５４は、何れもターンテーブル１３の下方に接続される。ここで、第一伝送モータ１５１は、直接又は間接的に第一伸出機構１１１を駆動し、第二伝送モータ１５４は、直接又は間接的に第二伸出機構１２１を駆動する。図４に示すように、第一伝送モータ１５１は、方向転換器１５２を介して伝動軸１５３に接続することで、第一伸出機構１１１を駆動して運動させる。第二伝送モータ１５４は、転換器１５５を介して伝動軸１５６に接続することで、第二伸出機構１１１を駆動して運動させる。方向転換器１５２及び方向転換器１５５の内部は、ベベルギア等の構造であってもよく、第一伝送モータ１５１及び第二伝送モータ１５４の運動軸を９０度切り替えた後、伝動軸１５３及び伝動軸１５６を介して第一伸出機構１１１及び第二伸出機構１２１を駆動する。

本実施例において、電池交換設備１は、限界センサを更に含み、限界センサは、リミットスイッチ又は距離センサ等であってもよい。ここで、限界センサは、第一伸出機構１１１の非運動部分に設けられて、第一伸出機構の運動部分の移動距離又は位置を検出してもよいし、限界センサは、ターンテーブル１３に設けられて、第一伸出機構の運動部分の移動距離又は位置を検出してもよい。限界センサは、第一伸出機構１１１及び第二伸出機構１２１の伸出距離を検出し、第一伝送モータ１５１及び第二伝送モータ１５４によって第一伸出機構１１１及び第二伸出機構１２１の伸出距離をそれぞれ調整するためのものである。例えば、検出された第一伸出機構１１１の伸出距離が設定距離未満であれば、第一伝送モータ１５１を回動させ続けて、プリセットされた位置に到達させ、これにより、クローズドループ制御が実現され、第一伸出機構１１１及び第二伸出機構１２１の精確なインポジションが確保される。

本実施例において、電池交換設備１は、反転インポジションセンサを更に含み、反転インポジションセンサは、第一反転部１１及び第二反転部１２の反転角度を検出し、反転モータ１５７によって第一反転部１１及び第二反転部１２の反転角度を調整するためのものである。反転インポジションセンサは、リミットスイッチ、角度センサ、格子スケール等であってもよい。ここで、反転インポジションセンサは、ベース１４に設けられてターンテーブル１３の反転角度を検出することで、第一反転部１１及び第二反転部１２の反転角度を得てもよい。例えば、検出されたターンテーブル１３が設定反転角度未満であれば、反転モータ１５７を回動させ続けて、プリセットされた位置を到達させ、これにより、クローズドループ制御が実現され、第一反転部１１及び第二反転部１２の精確なインポジションが確保される。図２及び図３に示すように、本実施例の反転機構１０は、ベース１４を含み、ターンテーブル１３は、ベース１４に回動接続され、これにより、第一反転部１１及び第二反転部１２は、ベース１４に回動接続され、反転駆動装置（反転モータ１５７及びギア群１６）は、第一反転部１１及び第二反転部１２を駆動して回転させる。反転モータ１５７は、ターンテーブル１３に接続され、ギア群は、ベース１４に接続される。

図１に示すように、本実施例の電池交換設備１は、外部フレーム１７及び昇降機構１８を含み、ベース１４は、昇降機構１８を介して外部フレーム１７に接続され、外部フレーム１７に対して上下に移動する。昇降機構１８によれば、バッテリーパック４の高さ方向における位置調整を実現可能であるため、異なる高さの充電ビンに対応できる。外部フレーム１７自体に水平移動機構を設け、軌道上又は地上を移動させることで、電気車両３と充電設備２との間での電池交換設備１の移動を実現してもよい。

図１に示すように、本実施例の昇降機構１８は、チェーン伝動機構１８１を介して外部フレーム１７に接続され、且つ昇降機構１８と外部フレーム１７との間は、ガイドホイール１８２でガイドされる。チェーン伝動機構１８１は、反転機構１０をリフトアップする役割を果たし、ガイドホイール１８２は、円摺なガイド役割を果たす。

図９に示すように、本実施例は、電池交換ステーションを更に提供しており、電池交換ステーションは、バッテリーパック４の交換の為に電気車両３が駐車するための車両載置プラットフォームと、バッテリーパック４を置くためのいくつかの充電ビンを有する充電設備２であって、充電ビン内には、充電の為に充電ビン内にあるバッテリーパック４と電気的に接続するための電気コネクタが設けられている充電設備２と、電池交換設備１であって、電気車両３と充電ビンとの間でバッテリーの出し入れ及び移送を行うために使用され、反転機構１０は、充電ビン又は電気車両から取り出されたバッテリーパック４を鉛直反転させるためのものである電池交換設備１とを含む。

本実施例は、電池交換方法を更に開示しており、当該電池交換方法は、
電気車両から電欠のバッテリーパックを取り出して第一位置に置くことであり、具体的に、第一伸出機構１１１又は別個のバッテリー出し入れ機構によって電気車両から電欠のバッテリーパック４を取り出して反転機構１０上の第一位置に置いてもよいことと、
取り出された電欠のバッテリーパックを第一位置から第一方向に沿って第二位置に反転させることであり、具体的に、反転機構１０を制御して第一方向に沿って反転させることで、第一伸出機構１１１と第二伸出機構１２１とを一緒に回動させて、取り出された電欠のバッテリーパック４を第一位置から第一方向に沿って第二位置に反転させることと、
第二位置にある電欠のバッテリーパックを充電ビンに入れて充電させ、及び／又は、充電ビンから満充電のバッテリーパックを取り出して第三位置に置くことであり、具体的に、第二伸出機構１２１又は別個のバッテリー出し入れ機構によって第二位置にある電欠のバッテリーパック４を充電ビンに入れて充電させ、及び／又は、充電ビンから満充電のバッテリーパック４を取り出して反転機構１０上の第三位置に置くことと、
取り出された満充電のバッテリーパックを第三位置から第二方向に沿って第四位置に反転させることであり、具体的に、反転機構１０を制御して第二方向に沿って反転させて、取り出された満充電のバッテリーパック４を第三位置から第二方向に沿って第四位置に反転させることと、
第四位置にある満充電のバッテリーパックを電気車両に入れることであり、具体的に、第一伸出機構１１１又は別個のバッテリー出し入れ機構によって第四位置にある満充電のバッテリーパック４を電気車両に入れることとを含む。

＜実施例２＞
図１０及び図１１に示すように、本実施例と実施例１との相違点は、本実施例において、反転駆動装置が伸縮ロッド１５７によって駆動されることにある。そのため、本実施例において、反転モータが含まれない。図１０及び図１１に示すように、本実施例の伸縮ロッド１５７は、第一反転部１１及び／又は第二反転部１２に接続されて、第一反転部１１及び第二反転部１２を駆動して回動させる。伸縮ロッド１５７は、伸縮ロッドの軸方向に沿った運動によって、第一反転部１１及び第二反転部１２を連れ回して運動させる。伸縮ロッド１５７は、空圧又は液圧機構であってもよい。

伸縮ロッド１５７は、複数設けられ、第一反転部１１及び第二反転部１２に個別に接続されてもよい。第一反転部１１及び第二反転部１２に同時に接続されるように設けられてもよい。本実施例において、第一反転部１１の底部及び第二反転部１２の底部が共にベース１４に接続されているため、伸縮ロッド１５７をベース１４に接続すれば、同時接続を実現可能となる。

図１０及び図１１に示すように、本実施例の反転機構１０は、ベース１４を含み、第一反転部１１及び第二反転部１２は、ベース１４に対して回転可能に設けられ、伸縮ロッド１５７は、一端が第一反転部１１及び第二反転部１２の共通の底部（即ちターンテーブル１３の底部）に回動接続され、他端がベース１４に回動接続される。ターンテーブル１３が回動軸１６３に接続されているため、ターンテーブル１３は、回動軸１６３の軸線周りに回転するように制限される。伸縮ロッド１５７は、伸縮することで、両端間の距離、つまりターンテーブル１３とベース１４との間の距離を変化させることが可能である。伸縮ロッド１５７が発生する伸縮力が回動軸１６３に対してトルクを発生していることで、ターンテーブル１３が回転するように駆動される。ターンテーブル１３上の全ての位置の運動軌跡が円弧となるため、伸縮ロッド１５７とターンテーブル１３の接続箇所とは、ターンテーブル１３に伴って円弧運動する、そこで、伸縮ロッド１５７の両端は、伸縮ロッド１５７が傾斜姿勢を調整することでターンテーブル１３に伴って回動し易くなるように、それぞれ回動接続とされる。

伸縮ロッド１５７自身の長さ方向の運動、及び両端の回動によれば、運動の合成を実現可能で、動作時に行き詰まりを回避し、第一反転部１１及び第二反転部１２の反転をスムーズに実現することが可能である。

本実施例における他の部分は、実施例１と同じ機構を採用するが、実施例１で使用可能な他の代替手段を採用することも可能であるため、ここで繰り返して述べない。

本発明における反転機構は、構造上で、平面回転とされる電池交換設備に比べて大幅に削減できる。小さな空間及び構造で、充電ステーションにおいて大きなバッテリーパックの出し入れを遂行できる。電池交換ステーションの占有床面積をより小さくしながら、単一の大型バッテリーパックを用いた電気車両のバッテリー交換を実現することができ、その結果、バッテリーパックのコストが低減され、普及に有利である。

＜実施例３＞
図９に示すように、本実施例は、電気自動車３に対してバッテリーパックの交換を行い、即ち、電欠のバッテリーパックを取り出して満充電のバッテリーパックを取り付けるための電池交換ステーションを更に開示している。電池交換ステーションは、車両載置プラットフォーム、充電ラック２及び電池交換設備１を含む。

車両載置プラットフォームは、電池交換を待つ電気車両３が駐車するための場所であり、本実施例において、具体的に、地上に設置された専用のパーキング領域を指す。

充電ラック２は、全体として直方体状をなし、バッテリーパックをそれぞれ置くためのいくつかの数量の充電ビンが設けられており、ここでのバッテリーパックとは、電気車両３から取り外された直後の電欠のバッテリーパックであってもよいし、電池交換ステーションに予め配置されている既に満充電となったバッテリーパックであってもよい。更に、何れの充電ビン内にも、充電ビン内に入れられたバッテリーパック上の電気コネクタとの電気的な接続を実現することでバッテリーパック４を充電するための電気コネクタが設けられている。

電池交換設備１は、車両載置プラットフォームに駐車されている電気車両３から電欠のバッテリーパックを取り外して充電ラック１の充電ビン内に置くために使用されるとともに、充電ビン内から満充電のバッテリーパックを取り出して電気車両３に取り付けるためにも使用される。つまり、電池交換設備１は、電気車両３と充電ビンとの間でバッテリーパックの出し入れ及び移送を行うことができる。

図１２に示すように、電池交換設備１は、外部フレーム１７、ベース１４、昇降機構１８、反転機構１０及び押し引き機構１９を含む。反転機構１０は、ベース１４に固定され、ベース１４は、昇降機構１８を介して外部フレーム１７に接続されることで、昇降機構１８の駆動により、ベース１４が連れ回されて外部フレーム１７に対して上下に移動され、その結果、ベース１４に載置されているバッテリーパックの高さ位置が調整されて、バッテリーパックは、異なる高さの充電ビンに対応可能となる。

昇降機構１８は、チェーン伝動機構１８１を介して外部フレーム１７に接続され、且つ昇降機構１８と外部フレーム１７との間は、ガイドホイール１８２でガイドされる。チェーン伝動機構１８１は、反転機構１０をリフトアップする役割を果たし、ガイドホイール１８２は、円摺なガイド役割を果たす。外部フレーム１７自体に水平移動機構を設け、軌道上又は地上を移動させることで、電気車両３と充電設備２との間での電池交換設備１の移動を実現してもよい。

本実施例において、第一位置は、電気車両から取り出された電欠のバッテリーパック４の反転機構１０上での初期位置となり、第二位置は、第一方向に沿って反転した電欠のバッテリーパック４の反転機構１０上での位置となり、第三位置は、充電ビンから取り出された満充電のバッテリーパック４の反転機構１０上での初期位置となり、第四位置は、第二方向に沿って反転した満充電のバッテリーパック４の反転機構１０上での位置となる。ここで、電欠のバッテリーパック４とは、電量が０となったバッテリーパック４を指すだけではなく、バッテリーパック４の残電量が電気車両の走行を継続させるのに十分ではない場合を含み、満充電のバッテリーパック４とは、電量が１００％のバッテリーパック４を指すだけでなく、バッテリーパック４の電量が電気車両の走行を継続させるのに十分である場合を含む。

図１３に示すように、反転機構１０は、電気車両から電欠のバッテリーパック４を取り出して、バッテリーパック４を連れ回して第一位置から第一方向に沿って第二位置に反転させるために使用され、反転機構１０は、充電ビンから満充電のバッテリーパック４を取り出して、バッテリーパック４を連れ回して第三位置から第二方向に沿って第四位置に反転させるためにも使用される。ここで、第一方向と第二方向とは、反対である。

具体的に、反転機構１０は、第一反転部１１及び第二反転部１２を含む。第一反転部１１及び第二反転部１２は、異なる位置でのバッテリーパック４の載置をそれぞれ実現し、電気車両３側及び充電ビン側のバッテリーパック４の出し入れにそれぞれ対応する。ここで、第一反転部１１は、第一位置及び第四位置に向く時に電気車両３にドッキングしてバッテリーパック４の出し入れを実現し、第二反転部１２は、第二位置及び第三位置に向く時に充電ビンにドッキングしてバッテリーパック４の出し入れを実現する。

本実施例において、第一位置と第四位置とは、同じ位置であってもよく、第二位置と第三位置とは、同じ位置であってもよい。図１３及び図３に示すように、本実施例において、第一位置及び第四位置を同じ位置にし、第一反転部１１は、バッテリーパック４が第一位置及び第四位置にある時に水平に保持され、第二反転部１２は、バッテリーパック４が第一位置及び第四位置にある時に垂直に保持される。本実施例において、第二位置及び第三位置を同じ位置にし、即ち、第一反転部１１は、バッテリーパック４が第二位置及び第三位置にある時に垂直に保持され、第二反転部１２は、バッテリーパック４が第二位置及び第三位置にある時に水平に保持される。これにより、反転機構１０の反転は、主に２つの位置の間での反転となる。

図１３及び図３に示すように、本実施例の第一反転部１１は、第一伸出機構１１１を含み、第二反転部１２は、第二伸出機構１２１を含み、押し引き機構１９は、第一伸出機構１１１に接続され、ここで、第一伸出機構１１１は、ターンテーブル１３の上面に接続され、第二伸出機構１２１は、ターンテーブル１３の両側に接続される。第一伸出機構１１１及び第二伸出機構１２１は、図６に示すような状態で伸出することが可能であり、これにより、前後の移動が実現される。

本実施例において、第一伸出機構１１１及び第二伸出機構１２１は、何れも伸縮フォークである。伸縮フォークは、長さ方向の伸縮を実現可能な既存の任意の設備であってもよい。本実施例における第一伸出機構１１１及び第二伸出機構１２１は、内部が電磁力、プーリー、スプロケット又はギア等の構造によって駆動される伸出可能な軌道構造である。ここで、伝動軸１５３及び伝動軸１５６は、それぞれ第一伸出機構１１１及び第二伸出機構１２１の内部構造と接続される。運転の際、伝動軸１５３及び伝動軸１５６が発生する回動は、電磁力、プーリー、スプロケット又はギア等の構造を介して第一伸出機構１１１及び第二伸出機構１２１の伸出及び縮退運動に変えられる。
第一伸出機構１１１は、第一位置又は第四位置でバッテリーパック４を出し入れし、第二伸出機構１２１は、第二位置又は第三位置でバッテリーパック４を出し入れする。

具体的に、本実施例において、バッテリーの取り出しの際、第一伸出機構１１１は、電気車両３からバッテリーパックを取り出した後に縮退してバッテリーパック４を第一反転部１１上の第一位置に置き、図１２及び図１３に示すように、反転機構を駆動して第一方向に沿って９０度反転させると、バッテリーパック４は、第二反転部１２の第二位置に位置するようになり、第二伸出機構１２１は、伸出して第二位置にあるバッテリーパック４を対応する充電ビンに送り込み、第二伸出機構１２１は、初期位置に縮退する。バッテリーの交換の際、電池交換設備１を満充電のバッテリーパック４が置かれている充電ビンに移動させ、第二伸出機構１２１は、伸出して充電ビン内の満充電のバッテリーパック４を取り出し、図１２及び図１３に示すように、縮退してバッテリーパック４を第二反転部１２上の第三位置に置き、反転機構１０を駆動して第二方向に沿って９０度反転させると、バッテリーパック４は、第一反転部１１の第四位置に位置することになる。

図１３及び図３に示すように、本実施例のバッテリーパック４は、互いに垂直な第一側面及び第二側面を有し、バッテリーパック４が第一位置又は第四位置にある時に、第一側面は、第一反転部１１に載置され、第二側面は、第二反転部１２に押し付けられ、バッテリーパック４が第二位置又は第三位置にある時に、第二側面は、第二反転部１２に載置され、第一側面は、第一反転部１１に押し付けられる。第一反転部１１と第二反転部１２とは、互いに協働して、バッテリーパック４の両側面に対する限位及び押し付けの役割を果たす。これにより、バッテリーパック４を反転させる際、バッテリーパック４のがたつきを回避し、バッテリーパック４の平穏な反転を確保することができる。

図１３及び図３に示すように、本実施例における第一反転部１１と第二反転部１２とは、互いに垂直に設けられる。互いに垂直に設けられた第一反転部１１及び第二反転部１２は、９０度反転するだけでバッテリーパック４の回転を実現可能となる。ここで、第一位置及び第四位置にあるバッテリーパック４の充電口は、電気車両３へのドッキングが容易となるように水平に向けられ、第二位置及び第三位置にあるバッテリーパック４は、充電ラックへのドッキングが容易となるように垂直に向けられる。

図１３及び図３に示すように、本実施例の第一反転部１１と第二反転部１２とは、同じ反転駆動装置によって駆動され、又は、第一反転部１１と第二反転部１２とは、異なる反転駆動装置によって駆動される。

図１３及び図３に示すように、本実施例の反転機構１０は、ベース１４を含み、第一反転部１１及び第二反転部１２は、ベース１４に回動接続され、反転駆動装置は、第一反転部１１及び第二反転部１２を駆動して回転させる。

図１３及び図３に示すように、本実施例の第一反転部１１及び第二反転部１２は、何れもターンテーブル１３に接続され、反転駆動装置は、ターンテーブル１３に接続されてターンテーブル１３を駆動して回動させる。ここで、ターンテーブル１３は、第一反転部１１と第二反転部１２との共用部分とされれば、駆動ターンテーブル１３は、第一反転部１１及び第二反転部１２を同時に駆動可能となる。そして、ターンテーブル１３は、バッテリーパック４を載置するために使用されることも可能である。

図３及び図４に示すように、本実施例の反転駆動装置は、反転モータ及びギア群１６を含み、ここで、ギア群１６は、少なくとも入力ギア１６１及び出力ギア１６２を含み、入力ギア１６１と出力ギア１６２とは、互いに噛み合い、反転モータは、直接又は間接的に駆動入力ギア１６１を回動し、第一反転部１１及び第二反転部１２は、反転軸を介して出力ギア１６２に固定接続されて、出力ギア１６２に伴って回動する。入力ギア１６１と出力ギア１６２との間は、直接出力とされてもよいし、他のギアを介した伝動とされてもよい。ここで、反転モータ１５７は、方向転換器１５８を介して伝動軸１５９に接続することで、ギア群１６を駆動して回転させる。

図４に示すように、本実施例の反転駆動装置は、反転モータ１５７及びギア群１６を含み、反転モータは、ギア群１６を駆動して回動させ、ギア群１６は、第一反転部１１及び／又は第二反転部１２に接続されて、第一反転部１１及び／又は第二反転部１２を駆動して回動させる。

本実施例において、電池交換設備１は、反転インポジションセンサを更に含み、反転インポジションセンサは、第一反転部１１及び第二反転部１２の反転角度を検出し、反転モータ１５７によって第一反転部１１及び第二反転部１２の反転角度を調整するためのものである。反転インポジションセンサは、リミットスイッチ、角度センサ、格子スケール等であってもよい。ここで、反転インポジションセンサは、ベース１４に設けられてターンテーブル１３の反転角度を検出することで、第一反転部１１及び第二反転部１２の反転角度を得てもよい。例えば、検出されたターンテーブル１３が設定反転角度未満であれば、反転モータ１５７を回動させ続けて、プリセットされた位置を到達させ、これにより、クローズドループ制御が実現され、第一反転部１１及び第二反転部１２の精確なインポジションが確保される。

図４に示すように、本実施例の電池交換設備１には、更に第一伝送モータ１５１及び第二伝送モータ１５４がそれぞれ設けられ、第一伝送モータ１５１及び第二伝送モータ１５４は、何れもターンテーブル１３の下方に接続される。ここで、第一伝送モータ１５１は、直接又は間接的に第一伸出機構１１１を駆動し、第二伝送モータ１５４は、直接又は間接的に第二伸出機構１２１を駆動する。図６に示すように、第一伝送モータ１５１は、方向転換器１５２を介して伝動軸１５３に接続することで、第一伸出機構１１１を駆動して運動させる。第二伝送モータ１５４は、方向転換器１５５を介して伝動軸１５６に接続することで、第二伸出機構１１１を駆動して運動させる。
方向転換器１５２及び方向転換器１５５の内部は、ベベルギア等の構造であってもよく、第一伝送モータ１５１及び第二伝送モータ１５４の運動軸を９０度切り替えた後、伝動軸１５３及び伝動軸１５６を介して第一伸出機構１１１及び第二伸出機構１２１を駆動する。

本実施例において、電池交換設備１は、限界センサを更に含み、限界センサは、リミットスイッチ又は距離センサ等であってもよい。ここで、限界センサは、第一伸出機構１１１の非運動部分に設けられて、第一伸出機構の運動部分の移動距離又は位置を検出してもよいし、限界センサは、ターンテーブル１３に設けられて、第一伸出機構の運動部分の移動距離又は位置を検出してもよい。限界センサは、第一伸出機構１１１及び第二伸出機構１２１の伸出距離を検出し、第一伝送モータ１５１及び第二伝送モータ１５４によって第一伸出機構１１１及び第二伸出機構１２１の伸出距離をそれぞれ調整するためのものである。例えば、検出された第一伸出機構１１１の伸出距離が設定距離未満であれば、第一伝送モータ１５１を回動させ続けて、プリセットされた位置に到達させ、これにより、クローズドループ制御が実現され、第一伸出機構１１１及び第二伸出機構１２１の精確なインポジションが確保される。

押し引き機構１９は、反転機構１０に設けられ、電気自動車上のバッテリーパックを反転機構１０に引くために使用され、反転機構１０上のバッテリーパックを電気車両に押し送るためにも使用可能である。押し引き機構１９は、第一反転部１１に対して往復移動するように設けられることで、電欠のバッテリーパック４又は満充電のバッテリーパック４に対する固定接続、及び引っ張り又は押し当て操作を実現する。

具体的に、反転機構１０が第一位置にある時に、押し引き機構１９は、電気車両３から電欠のバッテリーパック４を引き出すために使用され、反転機構１０が第四位置にある時に、押し引き機構１９は、満充電のバッテリーパック４を電気車両３に押すために使用される。

図１４及び図１５に示すように、本実施例の押し引き機構１９は、トレイ１９０及びトレイ押しボックス１９１を含み、トレイ１９０は、第一反転部１１に接続されて第一反転部１１に伴って移動し、トレイ押しボックス１９１は、トレイ１９０に設けられて、トレイ１９０に対して往復運動してバッテリーパック４を押すか又は引くように設けられ、トレイ押しボックス１９１の往復移動方向と、第一伸出機構１１１の伸縮方向とは、同じである。トレイ押しボックス１９１とバッテリーパック４とは、固定接続された後に一緒にトレイ１９０に対して往復移動するように設けられる。トレイ１９０が第一反転部１１に伴って一緒に移動すると同時に、トレイ押しボックス１９１がトレイ１９０に対して更に移動することで、トレイ押しボックス１９１は、第一反転部１１に対する位置が変更可能であり、その結果、第一反転部１１上でのバッテリーパックの位置が変更されてバッテリーパック４に対する押し引きが実現される。トレイ押しボックス１９１は、縮退して停止した時の位置が第二伸出機構１２１の所在する平面の位置を超えないことで、トレイ押しボックス１９１の縮退がインポジションとなった時にバッテリーパック４がちょうど第二伸出機構１２１に押し付けられることができることを確保されるため、反転した後、バッテリーパック４は、第二伸出機構１２１に平穏に着地でき、バッテリーパック４の転倒現象の発生が防止される。

図４及び図１４に示すように、本実施例のトレイ押しボックス１９１は、バッテリーパック４に設けられた固定部材と協働して固定接続してトレイ押しボックス１９１とバッテリーパック４との固定接続を実現することで、トレイ押しボックス１９１によってバッテリーパック４を引くか又は押すためのロック部材１９２を含む。ロック部材１９２によれば、バッテリーパック４は、トレイ押しボックス１９１との確実な接続が確保されることで、トレイ押しボックス１９１に伴って一緒に移動される。ここで、ロック部材１９２は、一般的な電磁吸着機構であってもよく、それに応じて、バッテリーパック４上の固定部材が磁力部材であれば、ロック部材１９２は、吸着磁力部材を介してバッテリーパック４と固定接続される。

図１４及び図１５に示すように、本実施例のロック部材１９２は、反転機構１０が第一位置及び第四位置にある時にバッテリーパック４に吸着固定し、反転機構１０が第二位置又は第三位置に反転した時に、ロック部材１９２は、バッテリーパック４との間の吸着力を解除する。つまり、第一位置及び第四位置では、トレイ押しボックス１９１がロック部材１９２を介してバッテリーパック４に吸着固定されてバッテリーパック４を更に押し引き易くなり、第二位置及び第三位置では、ロック部材１９２は、バッテリーパック４との間の吸着を解除し、第二伸出機構１２によるバッテリーパック４の移動への干渉が回避される。

電気車両３に取り付けられたバッテリーパック４の確実な接続を確保し、車両走行中のがたつきによるバッテリーパック４の離脱現象の発生を回避するためには、通常、ロック機構を設けてバッテリーパック４を電気車両３の底部にしっかりとロックすることになる。こうした場合、バッテリーパック４の交換が必要となると、バッテリーパック４を取り出せるには、バッテリーパック４と電気車両３との間のロック機構をロック解除しておく必要がある。本実施例のトレイ押しボックス１９１は、バッテリーパック４上のロック解除部材にドッキングすることでバッテリーパック４を電気車両３からロック解除するためのロック解除機構（不図示）を含む。トレイ押しボックス１９１とバッテリーパックとが接触して固定接続が実現されると同時に、ロック解除機構によってバッテリーパック４のロック解除が実現され、出し入れ効率が向上される。

図１４及び図１５に示すように、本実施例の押し引き機構１９は、トレイ押しガイドレール１９３及びトレイ押し駆動装置を更に含み、トレイ押しガイドレール１９３は、トレイ１９０に設けられ、トレイ押しボックス１９１は、トレイ押しガイドレール１９３に摺設され、トレイ押し駆動装置は、トレイ押しボックス１９１を駆動して往復摺動させる。トレイ押しガイドレール１９３によって案内役割が果たされ、トレイ押しボックス１９１は、軌跡に従って平穏に移動し易くなる。

図１４及び図１５に示すように、本実施例のトレイ１９０には、いくつかの補助ローラ１９４が更に設けられており、補助ローラ１９４は、トレイ押しボックス１９１の移動方向に転動可能に設けられ、トレイ押しボックス１９１の底部に転動接触する。補助ローラ１９４によれば、トレイ押しボックス１９１の抵抗を低減できるとともに、下方で支持役割を果たすことができる。

図１５に示すように、本実施例のトレイ押し駆動装置は、トレイ押しモータ１９５及び同期ベルト（不図示）を含み、同期ベルトの一端は、トレイ１９０に接続され、トレイ押しモータ１９５は、同期ベルトと協働し、同期ベルトを介してトレイ押しボックス１９１を駆動してトレイ１９０に対して移動させる。ここで、本実施例において、コロ１９６によって同期ベルトを緊張させることが可能である。同期ベルトによれば、トレイ押しボックス１９１の移動距離及び移動位置を精確に制御し、トレイ押しボックスのインポジション精度を向上させることができる。

本発明において、電気車両３と充電ビンとの間でバッテリーパック４を移送中には、反転機構１０を用いて縦方向の空間内でバッテリーパック４を反転させるようにしており、反転に必要な空間が少なく、水平回転が大きな空間を占有してしまうという技術的難題を克服されるだけでなく、反転機構１０は、構造上で、水平回転とされる電池交換設備に比べて簡単となる。これにより、本発明の電池交換設備１は、小さな空間及び簡単かつ実装し易い構造で、電気車両との充電ビンとの間で大きなバッテリーパックの出し入れを遂行できるとともに、バッテリーパックのコストを低減することもでき、普及し易い。更に、電池交換ステーションの占有床面積を最適化可能である。また、押し引き機構１９の往復移動により、迅速に車内の電欠のバッテリーパック４を反転機構１０へ取り出したり、反転機構１０上の満充電のバッテリーパック４を電気車両内に押し込むことができる。

本実施例は、電池交換方法を更に開示しており、電池交換方法は、上記電池交換設備１を利用して実現され、電気車両３から電欠のバッテリーパック４を取り外して充電ビン内に入れて充電させ易くする手順と、充電ビン内から満充電のバッテリーパック４を取り出して電気車両３に取り付けて電気車両３に給電する手順とを含む。

一、電気車両３から電欠のバッテリーパック４を取り外して充電ビン内に入れる手順は、以下の通りである。
第一伸出機構１１１を制御して、所定位置に駐車されている電気車両３におけるバッテリーパック４の取り付け位置、即ち電欠のバッテリーパック４に伸出させ、この過程では、第一伸出機構１１１によって、押し引き機構１９全体が連れ回されて同期に電欠のバッテリーパック４に向かって移動される。
第一伸出機構１１１の伸出がインポジションとなった後、トレイ押しボックス１９１を制御してトレイ１９０に沿って更に前へ移動させ、トレイ押しボックス１９１を電欠のバッテリーパック４に更に近接させると、トレイ押しボックス１９１の前端に位置するロック部材１９２と電欠のバッテリーパック４上の固定部材とが互いに吸着することで、電欠のバッテリーパック４とトレイ押しボックス１９１とが固定接続される。
トレイ押しボックス１９１と電欠のバッテリーパック４とが確実に接続された後、トレイ押しボックス１９１を制御してトレイ１９０に沿って後へ移動させ、即ち逆方向に縮退させ、トレイ押しボックス１９１は、縮退の際、固定接続されているバッテリーパック４を連れ回して、バッテリーパック４がトレイ１９０に引かれるまで同期に後へ移動させる。そうすると、電欠のバッテリーパック４の所在する位置は、反転機構１０の第一位置となり、且つ第一伸出機構１１１によって電欠のバッテリーパック４が載置される。
トレイ押しボックス１９１の縮退がインポジションとなった後、第一伸出機構１１１を制御して更に縮退させる。第一伸出機構１１１の縮退がインポジションとなった後、反転機構１０を制御して第一方向に沿って９０度を反転させることで、第一位置にある電欠のバッテリーパック４を第一方向に沿って第二位置に反転させると、第二伸出機構によって電欠のバッテリーパック４が載置される。第一位置では、第一伸出機構１１１が水平状態にあり、且つ第二伸出機構１２１が鉛直状態にあり、ここでの第一方向は、第一伸出機構１１１が鉛直状態となるとともに第二伸出機構１２１が水平状態となる反転方向である。更に、第二位置では、電欠のバッテリーパック４の電気コネクタの所在する側面は、上に向く状態にある。
反転がインポジションとなった後、ロック部材１９２を制御して電欠のバッテリーパック４との間の吸着力を解除させ、トレイ押しボックス１９１と電欠のバッテリーパック４とを互いに分離した状態にする。その同時に、電池交換設備１を制御して電欠のバッテリーパック４を連れて充電ビンに対応する位置に移動させる。ここで、吸着解除の制御と電池交換設備の移動の制御との順序は、問わない。
最後に、第二伸出機構１２１を制御して伸出させ、電欠のバッテリーパック４を充電ビン内の載置ラックに送り込み、充電ビン内の頂部に設けられた電気コネクタが降下して電欠のバッテリーパック４の電気コネクタと電気的に接続することで、電欠のバッテリーパック４を充電し易くなる。

二、充電ビン内から満充電のバッテリーパック４を取り出して電気車両３に取り付ける手順は、以下の通りである。
第二伸出機構１２１を制御して充電ビン内の満充電のバッテリーパック４に向かって伸出させ、満充電のバッテリーパック４を充電ビン内の載置ラックから搬出する。第二伸出機構１２１は、満充電のバッテリーパック４を第三位置に送り出す。
次に、反転機構１０を制御して第二方向に沿って９０度反転させることで、満充電のバッテリーパックを第三位置から第四位置に回転させる。電池交換設備１を制御して満充電のバッテリーパック４を連れて電気車両３に対応する位置に移動させる。ここで、電池交換設備１の移動の制御と反転機構１０の反転の制御との順序は問わない。第三位置では、第一伸出機構１１１が垂直状態にあり、且つ第二伸出機構１２１が水平状態にあり、ここでの第二方向は、第一伸出機構１１１が水平状態となるとともに第二伸出機構１２１が垂直状態となる反転方向である。更に、第三位置では、満充電のバッテリーパック４の電気コネクタの所在する側面は、上に向く状態にある。
次に、ロック部材１９２を制御して満充電のバッテリーパック４に吸着させ、トレイ押しボックス１９１を満充電のバッテリーパック４と固定された状態にする。ここで、ロック部材１９２と満充電のバッテリーパック４とは、互いに吸着しなくてもよい。
第一伸出機構１１１が電気車両３にドッキングして伸出し、トレイ押しボックス１９１を制御してトレイ１９０に沿って前へ移動させ、トレイ押しボックス１９１が前進時に固定接続のバッテリーパック４を連れ回して、バッテリーパック４が電気車両３に押されるまで同期に前へ移動することになる。

＜実施例４＞
図１０及び図１１に示すように、本実施例と実施例３との相違点は、本実施例において、反転駆動装置が伸縮ロッド１５７によって駆動されることにある。そのため、本実施例において、反転モータが含まれない。図１０及び図１１に示すように、本実施例の伸縮ロッド１５７は、第一反転部１１及び／又は第二反転部１２に接続されて、第一反転部１１及び第二反転部１２を駆動して回動させる。伸縮ロッド１５７は、自身の長さ方向を通じて第一反転部１１及び第二反転部１２の運動を生じさせる。伸縮ロッド１５７は、空圧又は液圧機構であってもよい。

ターンテーブル１３が回動軸に接続されているため、ターンテーブル１３は、回動軸の軸線周りに回転するように制限される。伸縮ロッド１５７は、伸縮することで、両端間の距離、つまりターンテーブル１３とベース１４との間の距離を変化させることが可能である。伸縮ロッド１５７が発生する伸縮力が回動軸に対してトルクを発生していることで、ターンテーブル１３が回転するように駆動される。ターンテーブル１３上の全ての位置の運動軌跡が円弧となるため、伸縮ロッド１５７とターンテーブル１３の接続箇所とは、ターンテーブル１３に伴って円弧運動する、そこで、伸縮ロッド１５７の両端は、伸縮ロッド１５７が傾斜姿勢を調整することでターンテーブル１３に伴って回動し易くなるように、それぞれ回動接続とされる。

伸縮ロッド１５７は、複数設けられ、第一反転部１１及び第二反転部１２に個別に接続されてもよい。第一反転部１１及び第二反転部１２に同時に接続されるように設けられてもよい。本実施例において、第一反転部１１の底部及び第二反転部１２の底部が共にベース１４に接続されているため、伸縮ロッド１５７をベース１４に接続すれば、同時接続を実現可能となる。

図１０及び図１１に示すように、本実施例の反転機構１０は、ベース１４を含み、第一反転部１１及び第二反転部１２は、ベース１４に対して回転可能に設けられ、伸縮ロッド１５７は、一端が第一反転部１１及び第二反転部１２の共通の底部（即ちターンテーブル１３の底部）に回動接続され、他端がベース１４に回動接続される。伸縮ロッド１５７自身の長さ方向の運動、及び両端の回動によれば、運動の合成を実現可能で、動作時に行き詰まりを回避し、第一反転部１１及び第二反転部１２の反転をスムーズに実現することが可能である。

本実施例における他の部分は、実施例３と同じ機構を採用するが、実施例３で使用可能な他の代替手段を採用することも可能であるため、ここで繰り返して述べない。

本発明において、電気車両と充電ビンとの間でバッテリーパックを移送中には、反転機構を用いて縦方向の空間内でバッテリーパックを反転させるようにしており、反転に必要な空間が少なく、水平回転が大きな空間を占有してしまうという技術的難題を克服されるだけでなく、反転機構は、構造上で、水平回転とされる電池交換設備に比べて簡単となる。これにより、本発明の電池交換設備は、小さな空間及び簡単かつ実装し易い構造で、電気車両との充電ビンとの間で大きなバッテリーパックの出し入れを遂行できるとともに、バッテリーパックのコストを低減することもでき、普及し易い。更に、電池交換ステーションの占有床面積を最適化可能である。また、押し引き機構の往復移動により、迅速に車内の電欠のバッテリーパックを反転機構へ取り出したり、反転機構上の満充電のバッテリーパックを電気車両内に押し込むことができる。

以上、本発明の具体的な実施形態を説明したが、当業者であれば、これらは例示的な説明に過ぎず、本発明の原理及び本質から逸脱することなく、これらの実施形態に対して様々な変更又は修正の加えが可能であることを理解すべきである。そのため、本発明の保護範囲は、添付の特許請求の範囲によって規定される。

Claims (20)

1. 電気車両と充電ビンとの間でバッテリーパックを移送するための電池交換設備であって、前記電池交換設備は、反転機構を含み、前記反転機構は、電気車両から取り出された電欠のバッテリーパックを第一位置から第一方向に沿って第二位置に反転させるために使用され、又は、前記電池交換設備は、充電ビンから取り出された満充電のバッテリーパックを第三位置から第二方向に沿って第四位置に反転させるために使用され、前記第一方向と前記第二方向とは、反対である、ことを特徴とする電池交換設備。
2. 前記電池交換設備は、押し引き機構を含み、前記押し引き機構は、前記反転機構に接続され、且つ前記押し引き機構は、前記反転機構に対して往復移動するように設けられ、前記反転機構が第一位置にある時に、前記押し引き機構は、電気車両から電欠のバッテリーパックを引き出すために使用され、前記反転機構が第四位置にある時に、前記押し引き機構は、満充電のバッテリーパックを電気車両に押すために使用される、ことを特徴とする請求項１に記載の電池交換設備。
3. 前記反転機構は、第一反転部及び第二反転部を含み、前記押し引き機構は、前記第一反転部に接続され、且つ前記押し引き機構は、前記第一反転部に対して往復移動するように設けられる、ことを特徴とする請求項２に記載の電池交換設備。
4. 前記押し引き機構は、トレイと、トレイ押しボックスとを含み、前記トレイは、前記第一反転部に接続されて前記第一反転部に伴って運動し、前記トレイ押しボックスは、前記トレイに設けられて、前記トレイに対して往復運動してバッテリーパックを押すか又は引くように設けられ、
   好ましくは、前記トレイ押しボックスは、バッテリーパックにおけるロック解除部材にドッキングして、バッテリーパックを電気車両からロック解除するためのロック解除機構を含み、
   好ましくは、前記トレイ押しボックスは、前記バッテリーパックに設けられた固定部材と協働して、前記トレイ押しボックスを前記バッテリーパックに接続させてバッテリーパックを引くか又は押すためのロック部材を更に含む、ことを特徴とする請求項３に記載の電池交換設備。
5. 前記固定部材は、磁力部材であり、前記ロック部材は、前記磁力部材を吸着してバッテリーパックと接続可能に設けられ、
   好ましくは、前記ロック部材は、前記反転機構が第一位置又は第四位置にある時に前記バッテリーパックと吸着接続するように設けられるとともに、前記反転機構が第二位置又は第三位置にある時に吸着接続を解除するように設けられる、ことを特徴とする請求項４に記載の電池交換設備。
6. 前記押し引き機構は、トレイ押しガイドレール及びトレイ押し駆動装置を更に含み、そのうち、前記トレイ押しガイドレールは、前記トレイに設けられ、前記トレイ押しボックスは、前記トレイ押しガイドレールに摺設され、前記トレイ押し駆動装置は、前記トレイ押しボックスを駆動して往復摺動させ、
   好ましくは、前記トレイ押し駆動装置は、トレイ押しモータ及び同期ベルトを含み、前記同期ベルトの一端は、前記トレイに接続され、前記トレイ押しモータは、前記同期ベルトと協働し、前記同期ベルトを介して前記トレイ押しボックスを駆動して前記トレイに対して移動させ、
   更に好ましくは、前記トレイには、いくつかの補助ローラが更に設けられており、前記補助ローラは、前記トレイ押しボックスの移動方向に転動可能に設けられ、前記トレイ押しボックスの底部に転動接触する、ことを特徴とする請求項５に記載の電池交換設備。
7. 前記第一反転部は、第一伸出機構を含み、前記第二反転部は、第二伸出機構を含み、前記押し引き機構は、前記第一伸出機構に接続され、前記第一伸出機構は、第一位置又は第四位置でバッテリーパックを出し入れし、前記第二伸出機構は、第二位置又は第三位置でバッテリーパックを出し入れし、前記トレイ押しボックスの往復移動方向と、前記第一伸出機構の伸縮方向とは、同じであり、
   好ましくは、前記トレイ押しボックスは、縮退して停止した時の位置が、前記第二伸出機構の所在する平面の位置を超えない、ことを特徴とする請求項４～６の少なくとも一項に記載の電池交換設備。
8. 前記反転機構は、第一反転部及び第二反転部を含み、前記第一反転部は、第一位置又は第四位置にあるバッテリーパックを載置するために使用され、前記第二反転部は、第二位置又は第三位置にあるバッテリーパックを載置するために使用され、前記第一反転部と前記第二反転部とは、同軸反転し、
   好ましくは、バッテリーパックは、互いに垂直な第一側面及び第二側面を有し、バッテリーパックが第一位置又は第四位置にある時に、第一側面は、第一反転部に載置され、第二側面は、第二反転部に押し付けられ、バッテリーパックが第二位置又は第三位置にある時に、第二側面は、第二反転部に載置され、第一側面は、第一反転部に押し付けられ、
   好ましくは、前記第一反転部と前記第二反転部とは、互いに垂直に設けられ、
   好ましくは、前記第一反転部と前記第二反転部とは、同じ反転駆動装置によって駆動され、又は、前記第一反転部と前記第二反転部とは、異なる反転駆動装置によって駆動される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電池交換設備。
9. 前記反転駆動装置は、伸縮ロッドを含み、前記伸縮ロッドは、前記第一反転部及び／又は前記第二反転部に接続されて、前記第一反転部及び前記第二反転部を駆動して回動させ、
   好ましくは、前記反転機構は、ベースを含み、前記第一反転部及び前記第二反転部は、前記ベースに対して回転可能に設けられ、そのうち、前記伸縮ロッドは、一端が前記第一反転部及び／又は前記第二反転部の底部に回動接続され、他端が前記ベースに回動接続される、ことを特徴とする請求項８に記載の電池交換設備。
10. 前記反転駆動装置は、反転モータ及びギア群を含み、前記反転モータは、ギア群を駆動して回動させ、前記ギア群は、前記第一反転部及び／又は前記第二反転部に接続されて、前記第一反転部及び／又は前記第二反転部を駆動して回動させ、
    好ましくは、前記反転駆動装置は、反転モータ及びギア群を含み、前記ギア群は、少なくとも入力ギア及び出力ギアを含み、入力ギアと出力ギアとは、互いに噛み合い、前記反転モータは、直接又は間接的に前記入力ギアを駆動して回動させ、前記第一反転部及び前記第二反転部は、反転軸を介して前記出力ギアに固定接続されて、前記出力ギアに伴って回動する、ことを特徴とする請求項８又は９に記載の電池交換設備。
11. 前記第一反転部及び前記第二反転部は、何れもターンテーブルに接続され、前記反転駆動装置は、前記ターンテーブルに接続されて前記ターンテーブルを駆動して回動させる、ことを特徴とする請求項８～１０の少なくとも一項に記載の電池交換設備。
12. 第一反転部及び／又は第二反転部には、電気車両、充電ビンにあるバッテリーパックを取り出し、又はバッテリーパックを電気車両、充電ビンに置くための伸出機構が設けられている、ことを特徴とする請求項１、８～１１の少なくとも一項に記載の電池交換設備。
13. 前記第一反転部は、第一伸出機構を含み、前記第二反転部は、第二伸出機構を含み、前記第一伸出機構は、第一位置又は第四位置でバッテリーパックを出し入れし、前記第二伸出機構は、第二位置又は第三位置でバッテリーパックを出し入れし、
    好ましくは、前記第一伸出機構の延在方向と前記第二伸出機構の延在方向とが交差することで、バッテリーパックが前記第一伸出機構と前記第二伸出機構との間でリレー伝送され、
    好ましくは、前記第一伸出機構及び前記第二伸出機構は、何れも伸縮フォークであり、
    好ましくは、前記電池交換設備には、更に第一伝送モータ及び第二伝送モータがそれぞれ含まれ、前記第一伝送モータは、直接又は間接的に前記第一伸出機構を駆動し、前記第二伝送モータは、直接又は間接的に前記第二伸出機構を駆動する、ことを特徴とする請求項１２に記載の電池交換設備。
14. 前記電池交換設備は、限界センサを更に含み、前記限界センサは、前記第一伸出機構及び前記第二伸出機構の伸出距離を検出し、前記第一伝送モータ及び前記第二伝送モータによって前記第一伸出機構及び前記第二伸出機構の伸出距離をそれぞれ調整するために使用される、ことを特徴とする請求項１３に記載の電池交換設備。
15. 前記電池交換設備は、反転インポジションセンサを更に含み、前記反転インポジションセンサは、前記第一反転部及び前記第二反転部の反転角度を検出し、前記反転モータによって前記第一反転部及び前記第二反転部の反転角度を調整するためのに使用される、ことを特徴とする請求項１０～１４の少なくとも一項に記載の電池交換設備。
16. 前記反転機構は、ベースを含み、前記第一反転部及び前記第二反転部は、前記ベースに回動接続され、前記反転駆動装置は、前記第一反転部及び前記第二反転部を駆動して回転させる、ことを特徴とする請求項８～１５の少なくとも一項に記載の電池交換設備。
17. 前記電池交換設備は、外部フレーム及び昇降機構を含み、前記ベースは、前記昇降機構を介して前記外部フレームに接続され、前記外部フレームに対して上下に移動し、
    好ましくは、前記昇降機構チェーン伝動機構を介して前記外部フレームに接続され、且つ前記昇降機構と前記外部フレームとの間は、ガイドホイールでガイドされる、ことを特徴とする請求項１６に記載の電池交換設備。
18. 電池交換ステーションであって、前記電池交換ステーションは、
    バッテリーパックの交換の為に電気車両が駐車するための車両載置プラットフォームと、
    バッテリーパックを置くためのいくつかの充電ビンを有する充電設備であって、充電ビン内には、充電の為に充電ビン内にあるバッテリーパックと電気的に接続するための電気コネクタが設けられている充電設備と、
    請求項１、２、８～１７の少なくとも一項に記載の電池交換設備であって、電気車両と充電ビンとの間でバッテリーの出し入れ及び移送を行うために使用され、前記反転機構は、充電ビン又は電気車両から取り出されたバッテリーパックを鉛直反転させるためのに使用される電池交換設備とを含む、ことを特徴とする電池交換ステーション。
19. 電池交換方法であって、前記電池交換方法は、請求項１、８～１７の少なくとも一項に記載の電池交換設備を利用して実現され、
    電気車両から電欠のバッテリーパックを取り出して第一位置に置くことと、
    取り出された電欠のバッテリーパックを第一位置から第一方向に沿って第二位置に反転させることと、
    第二位置にある電欠のバッテリーパックを充電ビンに入れて充電させ、及び／又は、充電ビンから満充電のバッテリーパックを取り出して第三位置に置くことと、
    取り出された満充電のバッテリーパックを第三位置から第二方向に沿って第四位置に反転させることと、
    第四位置にある満充電のバッテリーパックを電気車両に入れることとを含む、ことを特徴とする電池交換方法。
20. 電池交換方法であって、前記電池交換方法は、請求項２～１７の少なくとも一項に記載の電池交換設備を利用して実現され、
    押し引き機構によって電気車両内の電欠のバッテリーパックを第一位置に引き出すことと、
    取り出された電欠のバッテリーパックを第一位置から第一方向に沿って第二位置に反転させることと、
    電欠のバッテリーパックを充電ビンの対応する位置に置き、電欠のバッテリーパックを充電ビンに入れて充電させることと、
    及び／又は、
    充電ビンから満充電のバッテリーパックを取り出して第三位置に置くことと、
    取り出された満充電のバッテリーパックを第三位置から第二方向に沿って第四位置に反転させることと、
    満充電のバッテリーパックを電気車両の対応する位置に置き、押し引き機構によって満充電のバッテリーパックを電気車両内に押すこととを含む、ことを特徴とする電池交換方法。

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