JP7596551B2 - 車両電池交換装置、二重フローティング吊り上げ電池交換ステーション及び電池交換システム - Google Patents

Description

本願は電池交換の技術分野に関し、特に車両電池交換装置、二重フローティング吊り上げ電池交換ステーション及び電池交換システムに関する。

ここ数年、新エネルギー自動車は急激な発展を遂げ、蓄電池を駆動エネルギーとする電気自動車は、ゼロエミッション、騒音が小さいというメリットがある。しかしながら、電気自動車の二つの従来からある難題は残されたままであり、航続距離への不安と充電時間の長さのせいで、採算重視の商用車分野で普及が進まない状況が続いている。乗用車の電池交換技術の応用と発展に伴い、電池交換技術は次第に商用車の分野にも応用されてきた。

従来の商用車の既存の電池交換モードの解決策には、以下のような問題点が存在する。電池ボックスは底部のＸ、Ｙ、Ｚの三方向の位置決めピンのみにより位置が制限され、ロック機構がない。また、商用車の電力消費量が高いため、電池システムの電池容量が高いため、電池システムの重心が高い。冲撃がある動作状況において、特に高速で緊急ブレーキをかける動作状況において、底部の構造が破壊され、システムの倒壊が発生しやすい。また、揺れの過程で震動幅が大きすぎて、電池交換中、電池パックの底部が剛性構造であるため、電池に損傷を与えやすい。なお、従来の電池交換システムはステーション内で電池を交換する際に、積載物の重量の不均一、車体自体の変形、タイヤ空気圧の不均一などの原因により、ステーション内での電池交換把持装置の位置決めが困難で、電池交換時に、揺れやすく安全上のリスクが生じてしまう。

本願の解決しようとするのは、車両の走行中に電池ボックスが揺れやすく、また、電池交換中に衝撃を受けて破損しやすいという技術的課題である。

上記の技術的課題を解決するために、本願は、第１電池モジュールと、第１フローティング構造と、固定装置とを含む車両電池交換装置を開示する。

前記固定装置は、前記第１電池モジュールを車両のサイドメンバーに固定するように構成されている。

前記固定装置は固定基板を含む。前記固定基板は、前記第１電池モジュールを支持するように構成されている。

前記第１フローティング構造は、前記第１電池モジュールと前記固定基板との間に設置されている。前記第１フローティング構造は、前記第１電池モジュールの振動幅を緩和するように構成されている。

さらに、第１フローティング構造は、第１フローティング部と、緩衝位置制限部と、電池フローティングプラットフォームとを含む。

前記電池フローティングプラットフォームの底面は、前記第１フローティング部を介して前記固定基板に接続され、前記電池フローティングプラットフォームの天面は、前記緩衝位置制限部を介して前記第１電池モジュールに接続されている。

さらに、前記電池フローティングプラットフォームには第１位置決め部と第２位置決め部とが設けられている。

前記固定基板には第３位置決め部が設けられている。

前記第１電池モジュールの底部には第４位置決め部と第５位置決め部とが設けられている。

前記第５位置決め部と前記第１位置決め部とはいずれも前記第３位置決め部と嵌合して接続され、前記第２位置決め部は前記第４位置決め部と嵌合して接続されている。

さらに、前記第１位置決め部と前記第５位置決め部とはいずれも第１位置決めピン孔であり、前記第３位置決め部は、前記第１位置決めピン孔と嵌合する第１位置決めピンである。

前記第２位置決め部は、第２位置決めピンである。前記第４位置決め部は、前記第２位置決めピンと嵌合する第２位置決めピン孔である。

さらに、コネクタを含む。

前記フローティングプラットフォーム構造は、コネクタフローティングプラットフォームと第２フローティング部とをさらに含む。

前記コネクタは、前記コネクタフローティングプラットフォームに固定されている。

前記コネクタフローティングプラットフォームは、前記第２フローティング部を介して前記電池フローティングプラットフォームに固定されている。

さらに、前記第１フローティング部は、複数のフローティング部材を含む。

前記緩衝位置制限部は、複数の緩衝部材を含む。

前記第２フローティング部は、複数のフローティング部材を含む。

さらに、前記フローティング部材は、弾性部材および／または緩衝部材を含む。

さらに、前記固定基板に設けられた緩衝部をさらに含む。

さらに、前記固定装置は、対向して設けられた第１サイドサポータと第２サイドサポータとをさらに含む。

前記第１サイドサポータと前記第２サイドサポータはそれぞれ前記固定基板に接続され、前記第１サイドサポータと前記第２サイドサポータはサイドメンバーの方向に対向して設置されている。

さらに、第１支持構造と第２支持構造とをさらに含み、前記第１支持構造と前記第２支持構造とは、一端がサイドメンバーにそれぞれ接続され、他端が前記第１サイドサポータと前記第２サイドサポータとにそれぞれ接続されている。

さらに、前記第１電池モジュールは、トップフレームを含む。

前記トップフレームには、位置決め構造とロック構造とが設けられており、前記位置決め構造と前記ロック構造は、電池交換ステーションの電池交換装置と協働して把持又は解放を実現するように構成されている。

さらに、前記第１電池モジュールは、サドル状にサイドメンバーに取り付けられ、前記第１電池モジュールの凹部はサイドメンバーの頂部に固定されている。

あるいは、前記第１電池モジュールは直方体構造であり、前記第１電池モジュールの底部はサイドメンバーの頂部に固定されている。

さらに、第２電池モジュールをさらに含み、前記第２電池モジュールは車両の何れかの側のサイドメンバー底部または側壁に固定されている。

さらに、前記第２電池モジュールは、第１電池分割ボックスと、第２電池分割ボックスと、電池フレームとを含み、前記第１電池分割ボックスと前記第２電池分割ボックスとは、前記電池フレームを介して接続され、前記電池フレームはサイドメンバーの底部に固定され、前記電池フレーム内にはクイック交換継手または電気コネクタが設けられている。

さらに、第２電池モジュールをさらに含み、前記第２電池モジュールは、第１電池分割ボックスと、第２電池分割ボックスと、電池フレームとを含み、前記第１電池分割ボックスと前記第２電池分割ボックスとはそれぞれ前記第１電池モジュールの両端の下方に固定され、前記電池フレームはサイドメンバーの底部に固定され、前記電池フレーム内にはクイック交換継手または電気コネクタが設けられている。

本願の第２態様は、電池把持構造を含む二重フローティング吊り上げ電池交換ステーションを提供し、前記電池把持構造は、把持プレートと第２フローティング構造とを含む。

前記第２フローティング構造は、前記把持プレートの把持側に固定されている。

前記把持プレートは、前記第２フローティング構造を介して、車両の第１電池モジュールと協働して、第１電池モジュールの把持または解放を実現し、前記第２フローティング構造は、前記電池モジュールを把持する際の前記電池把持構造の揺れの幅を緩和するように構成されている。

さらに、前記第２フローティング構造は、第２フローティングプラットフォームと第３フローティング部とを含む。

前記第２フローティングプラットフォームは、前記第３フローティング部を介して前記把持プレートに接続されている。

さらに、前記電池把持構造は把持部をさらに含み、前記把持部は、前記第２フローティングプラットフォームを貫通している。前記把持部は、前記第１電池モジュールと協働して把持または解放を実現するように構成されている。

さらに、前記第３フローティング部が前記把持部の外部に嵌設されていることを特徴とする。

さらに、グリッパ回転モータをさらに含み、前記グリッパ回転モータは前記把持部に電気的に接続されている。

さらに、前記第２フローティングプラットフォームには第１ロック部が設けられ、前記第１ロック部は、前記第１電池モジュールと嵌合して接続されて、ロックまたはロック解除を実現するように構成されている。

さらに、前記第２フローティングプラットフォームには、ロック駆動モータが設けられている。

前記ロック駆動モータは、前記第１ロック部に電気的に接続されている。

さらに、前記フローティングプラットフォームには、第６位置決め部が設けられている。

前記第６位置決め部は、前記第１電池モジュールと嵌合して接続されて、位置決めを実現する。

さらに、圧力センサをさらに含み、前記圧力センサは前記把持部に設けられている。

本願の第３態様において、前記車両電池交換装置と前記二重フローティング電池交換ステーションを含む車両二重フローティング吊り上げ電池交換システムを提供する。

上述の技術方案を採用することにより、本願は以下のような有益な効果を有する。

本願により提供される車両電池交換装置において、第１電池モジュールと固定基板との間に、第１電池モジュールと車両とをフローティング接続する第１フローティング構造が設けられている。車両走行中における第１電池モジュールの振動幅を効果的に緩和するとともに、電池交換時における第１電池モジュールへの衝撃を緩和することができる。

本発明の実施例の技術案をより明確に説明するため、以下では、実施例の説明に必要とされる添付図面を簡単に説明する。以下で説明される添付図面は本発明のいくつか実施例に過ぎないことは明らかであって、当業者にとって、創造的な労働を行わないことを前提に、これらの添付図面により他の添付図面を得ることができる。
本願の実施例にかかる車両における車両電池交換装置の位置分布模式図である。 本願の実施例にかかる車両電池交換装置の構造模式図である。 本願の実施例にかかる第１フローティング構造の構造模式図である。 本願の実施例にかかる固定基板の構造模式図である。 本願の実施例にかかる第１サイドサポータと第２サイドサポータとの構造模式図である。 本願の実施例にかかる固定装置の構造模式図である。 本願の実施例にかかる電池モジュールの構造模式図である。 本願の実施例にかかる車両における車両電池交換装置の位置分布模式図である。 本願の実施例にかかる第２電池モジュールの構造模式図である。 本願の実施例にかかる固定フレームの構造模式図である。 本願の実施例にかかる固定フレームと第２電池モジュールとの協働模式図である。 本願の実施例にかかる第２電池モジュールの構造模式図である。 本願の実施例にかかる車両における車両電池交換装置の位置分布模式図である。 本願の実施例にかかる車両における車両電池交換装置の位置分布模式図である。 本願の実施例にかかる二重フローティング電池交換ステーションの構造模式図である。 本願の実施例にかかる車両電池交換装置と二重フローティング電池交換ステーションとの協働模式図である。

以下では、図面についてさらに詳しく説明する。
以下、本願の実施例における添付図面を参照し、本願の実施例における技術案について明確かつ完全に説明する。説明される実施形態は本願の全ての実施形態ではなく、一部の実施形態に過ぎないことは明らかである。本願における実施例に基づいて、当業者が創造的な労働を行わないことを前提に得られる全ての他の実施例は、本願の保護する範囲に属す。

本明細書で言う「一つの実施例」または「実施例」とは、本明細書の少なくとも一つの実施態様に含まれることができる特定の特徴、構造、または特性を意味する。本願の実施例の説明において、「上」、「下」、「最上」、「最下」などの用語がさす方位或いは位置関係は図面に基づいて示す方位或いは位置関係であり、本願の説明の便宜及び説明の簡略化のためのものだけであって、そのさす装置或いは素子が必ず特定の方位を持ち、特定の方位で構成或いは操作されなければならないと提示或いは暗示するわけではないので、本願に対する制限として理解すべきではない。また、用語「第一」、「第二」は説明のために使用されるものだけであって、相対的重要性を提示又は暗示する、或いは提示される技術的特徴の数を暗黙的に指定するように理解すべきではない。これにより、「第一」、「第二」に限定されている特徴は明示的或いは暗黙的に一つ或いはそれ以上の当該特徴を含んでもよい。また、用語「第一」、「第二」等は類似の対象を区別するためのものであり、必ずしも特定の順序又は前後の順番を記述するためのものではない。本明細書に記載された本願の実施形態が本明細書に図示または記載されたものとは異なる順序で実施されることを可能にするために、このように使用されるデータは適宜交換されてもよいことを、理解すべきである。

図１は本願の実施例にかかる車両における車両電池交換装置の位置分布模式図である。図２は車両電池交換装置の具体的な構造模式図である。図２に示すように、この車両電池交換装置は、第１電池モジュール１００と、第１フローティング構造２００と、固定装置とを含む。本願の実施例において、第１電池モジュール１００は複数の電池からなる組電池と組電池外部フレームとを含む。前記固定装置は、前記第１電池モジュール１００を車両のサイドメンバーに固定するように構成されている。

前記固定装置は固定基板３００を含む。

前記第１フローティング構造２００は、前記第１電池モジュール１００と前記固定基板３００との間に設置されている。前記第１フローティング構造２００は、前記第１電池モジュール１００の振動幅を緩和するように構成されている。

本願により提供される車両電池交換装置において、第１電池モジュール１００と固定基板３００との間に、第１電池モジュール１００と車両とをフローティング接続する第１フローティング構造２００が設けられている。車両走行中における第１電池モジュール１００の振動幅を効果的に緩和するとともに、電池交換時における第１電池モジュール１００への衝撃を緩和することができる。

本発明の実施例において、固定装置内の固定基板３００は、底部が車両のサイドメンバーに接続され、頂部が第１フローティング構造２００に接続されている。

本願の実施例において、図３は、本願の実施例にかかる第１フローティング構造の模式図である。図２に示すように、前記第１フローティング構造はフローティングプラットフォーム構造と、第１フローティング部２０１と、緩衝位置制限部２０２とを含む。

前記フローティングプラットフォーム構造は、電池フローティングプラットフォーム２０３を含む。

前記電池フローティングプラットフォーム２０３の底部は、前記第１フローティング部２０１を介して前記固定基板３００に接続され、前記電池フローティングプラットフォーム２０３の頂部は、前記緩衝位置制限部２０２を介して前記第１電池モジュール１００に接続されている。

本願の実施例において、前記電池フローティングプラットフォーム２０３には第１位置決め部２０４と第２位置決め部２０５とが設けられている。図４（ａ）は本願の実施例にかかる固定基板の模式図である。前記固定基板３００には第３位置決め部３０１が設けられている。前記第１電池モジュール１００の底部には第４位置決め部１０１と第５位置決め部１０５とが設けられている。第５位置決め部１０５と前記第１位置決め部２０４とはいずれも前記第３位置決め部３０１と嵌合して接続されている。前記第２位置決め部２０５は前記第４位置決め部１０１と嵌合して接続されている。図４（ａ）には、第１フローティング部を取り付けるための第１フローティング部取付部がさらに含まれる。本発明の実施において、固定基板３００の下方には２つの固定ブサポータ３０４が設けられており、２つの固定サポータ３０４は、車両サイドメンバーの両側にそれぞれ設けられている。

本実施例においえ５位置決め部１０５と第１位置決め部２０４は、いずれも第１位置決めピン孔としてもよく、前記第３位置決め部３０１は、前記第１位置決めピン孔と嵌合する第１位置決めピンである。前記第２位置決め部２０５は、第２位置決めピンである。前記第４位置決め部１０１は、前記第２位置決めピンと嵌合する第２位置決めピン孔を含む。固定基板３００に設計される位置決めピンは、電池フローティングプラットフォーム２０３の案内機構およびシステムの第１段階の位置決めとされる。

本発明の実施例において、コネクタ２０６がさらに含まれ、コネクタ２０６は、第１電池モジュール１００下部のコネクタに接続されている。

前記フローティングプラットフォーム構造は、コネクタフローティングプラットフォーム２０７と第２フローティング部２０８とをさらに含む。

前記コネクタ２０６は、前記コネクタフローティングプラットフォーム２０７に固定されている。

前記コネクタフローティングプラットフォーム２０７は、前記第２フローティング部２０８を介して前記電池フローティングプラットフォーム２０３に固定されている。

本願の実施例において、コネクタフローティングプラットフォーム２０７に設けられた冷却液出し入れ口２０９をさらに含む。

本願の実施例にいて、電池フローティングプラットフォーム２０３の下部は、第１フローティング機構を介して固定基板３００に接続されており、システムの第１段階のフローティングとして、電池交換中の電池パックへの衝撃および車両走行中の振動を減少させることができる。本願の実施例において、固定基板３００に設計された第３位置決め部３０１は、電池フローティングプラットフォーム２０３上の第１位置決め部２０４と協働して、電池フローティングプラットフォーム２０３の案内機構として機能するとともに、そのＸ、Ｙ方向でのフローティング範囲を制限して、システムの第１段階の位置決めを実現する。電池フローティングプラットフォーム２０３に設けられた第２位置決め部２０５は、第１電池モジュール１００に設けられた第４位置決め部１０１と協働して、システムの第２段階の位置決めを実現し、電池の取付精度をさらに確保する。前記コネクタフローティングプラットフォーム２０７は、前記第２フローティング部２０８を介して前記電池フローティングプラットフォーム２０３に固定されている。電池交換中のコネクタ２０６への衝撃を減少させ、第１電池モジュール１００に対しても第２段階のフローティング保護の役割を果たす。コネクタ２０６、コネクタフローティングプラットフォーム２０７、およびその上の冷却液出し入れ口は一緒にフローティングできるように設計されており、システムの第３段階のフローティングとして、車全体の振動を緩和して、コネクタ２０６の接続の信頼性を確保することができる。同時に、コネクタ２０６には位置決めピンが設計されており、システムの第３段階の位置決めとして、システムの正確な接続を実現する。

本願の実施例において、電池フローティングプラットフォーム２０３上に、システムの第２段階の緩衝機構として、ゴム緩衝ブロックが設計されている。本願の実施例において、緩衝部３０２がさらに含まれ、前記緩衝部３０２は前記固定基板３００に設けられ、システム全体の第１段階の緩衝とされる。電池フローティングプラットフォーム２０３には第２フローティングが設けられ、この緩衝位置制限部２０２は好ましくは緩衝部材とされ、システム全体の二段階の緩衝を実現し、システム全体の安定性および冗長性を向上させることができる。本発明の実施例にかかる車両電池交換装置は、固定基板３００と第１フローティング構造２００とにより、三段階の位置決め、三段階のフローティング、および二段階の緩衝を共同して実現する。三段階の位置決め装置により電池交換の正確な位置決めを実現する。三段階のフローティングにより、車両走行中の第１電池モジュール１００の振動幅の緩衝を実現して、安定性及び冗長性を向上させることができる。

本願の実施例において、前記第１フローティング部２０１は、複数のフローティング部材を含み、前記緩衝位置制限部２０２は、複数の緩衝部材を含み、前記第２フローティング部２０８は、複数のフローティング部材を含む。本願の実施例において、前記フローティング部材は、弾性部材および／または緩衝部材を含む。本願の実施例において、第１フローティング部２０１と第２フローティング部２０８との両方に弾性部材を採用することが可能で、この弾性部材としてばねを使用することができる。緩衝位置制限部２０２は緩衝部材であることが好ましく、例えばゴム緩衝ブロックを使用することができる。本願の実施例において、第１フローティング部２０１のばねも、図４（ｂ）に示すように、前記第３位置決め部３０１に取り付けることができる。

本願の実施例において、第１電池モジュール１００は、外部フレームを含み、第４位置決め部１０１は外部フレームの底部に設けられており、外部フレームの底部には、前記第３位置決め部３０１と嵌合する位置決め構造１０３がさらに設けられており、位置決めピン孔であってもよい。

本願の実施例において、外部フレームの底部には、コネクタ２０６と冷却液出入口との固定機構が設けられており、固定機構には弾性部材が設計されており、この弾性部材はばねとしてもよく、コネクタ２０６の可撓性接続を実現するとともに、システムの冗長度を向上させ、震動の幅を低減し、システムの嵌合精度と効率を向上させることができる。

本願の実施例において、図５に示すように、前記固定装置は、対向して設けられた第１サイドサポータ４０１と第２サイドサポータ４０２とをさらに含む。図６は固定装置の構造模式図である。

前記第１サイドサポータ４０１と前記第２サイドサポータ４０２とはそれぞれ前記固定基板３００に接続され、前記第１サイドサポータ４０１と前記第２サイドサポータ４０２はサイドメンバーの方向に対向して設置されている。

本願の実施例において、第１支持構造４０３と第２支持構造とをさらに含み、前記第１支持構造４０３と前記第２支持構造とは、一端がサイドメンバーにそれぞれ接続され、他端が前記第１サイドサポータ４０１と前記第２サイドサポータ４０２とにそれぞれ接続されている。本願の実施例において、前記第１サイドサポータ４０１と前記第２サイドサポータ４０２とのうちのいずれにも、頂部にロック機構テーパ孔４０４が設けられている、この固定装置はさらに、電池システム冷却液タンク４０５と、アダプタサポータ４０６とを含む。本願の実施例において、固定装置は、下部で位置を制限し、上部でロックする機能を有し、ロック点は質量中心よりも上方にある。第１電池モジュールの上端と下端を同時に固定することで、第１電池モジュールの位置を制限してロックでき、さらには電池輸送の安全性を向上させることができる。

本願の実施例において、図７に示すように、前記第１電池モジュール１００はトップフレーム１０２を含む。本願の実施例において、前記第１電池モジュール１００はトップフレーム１０２を含み、前記トップフレーム１０２には、位置決め構造１０３とロック構造１０４とが設けられており、前記位置決め構造１０３と前記ロック構造１０４は、電池交換ステーションの電池交換装置と協働して把持又は解放を実現するように構成されている。位置決め構造１０３は、下記把持装置の第６位置決め部と協働して把持や位置決めを実現し、ロック構造１０４は、下記把持装置の第１ロック部と協働してロックまたはロック解除を実現する。本願の実施例において、第１電池モジュール１００の底部は第５位置決め部１０５をさらに含み、この位置決め孔は固定基板上の位置決めピンと嵌合して接続される。また、コネクタと冷却液出し入れ口とを固定するように構成された固定構造１０６をさらに含む。また、電池側水出し入れ部１０７及び電池側高圧コネクタ１０８とをさらに含む。固定構造１０６にはばねが設計されており、これによりコネクタの可撓性接続を実現することができる。

本願の実施例において、実装可能な態様において、前記トップフレーム１０２に位置決めピンを追加することができ、ロック機構テーパ孔４０４の横に対応する位置に位置決め孔を追加することができ、トップフレーム１０２と前記第１サイドサポータ４０１および前記第２サイドサポータ４０２とのロック面に位置決めを１か所追加して、ロック精度を向上させることができる。

本願の実施例において、第２電池モジュールを含んでもよい。第２電池モジュールの設置案はさまざまあるが、以下では、そのうちのいくつかを例に挙げて説明する。

一つの実施可能な案において、図８に示すように、前記第２電池モジュールは車両の何れかの側のサイドメンバー底部または側壁に固定されている。実施可能な態様において、車両の両側のサイドメンバーの底部または側壁にすべて第２電池モジュールを配置してもよい。前記第２電池モジュールは、図９に示すように、第１電池分割ボックス６０１と、第２電池分割ボックス６０２と、電池フレーム６０３とを含み、前記第１電池分割ボックス６０１と前記第２電池分割ボックス６０２とは、前記電池フレーム６０３を介して接続され、前記電池フレーム６０３はサイドメンバーの底部に固定されている。実施可能な態様において、前記電池フレーム６０３は固定フレームを用いて車両のサイドメンバーの底部または側壁部に固定されている。本願の実施例では、実施可能な態様において、固定フレームは、図１０に示すように、電池フレーム６０３が固定フレームの一端に接続され、固定フレームの他端がサイドメンバーの底部または側壁に接続されるように構成できる。図１１は固定フレームと第２電池モジュールとの協働模式図である。本願の実施例において、前記電池フレーム内には、クイック交換継手または電気コネクタが設けられている。

別の実施可能な案において、第２電池モジュールは全体として一体化してサイドメンバーの底部に設置されるとともに、サイドメンバーの片側に単独で設置されない。この実施態様において、前記第２電池モジュールは第１電池と、第２電池分割ボックス６０２と、電池フレーム６０３とを含み、前記第１電池分割ボックス６０１と前記第２電池分割ボックス６０２とは、前記電池フレーム６０３を介して接続されている。前記第１電池分割ボックスと前記第２電池分割ボックスとはそれぞれ前記第１電池モジュールの両端の下方に固定され、前記電池フレームはサイドメンバーの底部に固定され、前記電池フレーム内にはクイック交換継手または電気コネクタが設けられている。この実施態様において、この実施態様において、前記電池フレーム内には、クイック交換継手または電気コネクタが設けられている。

上記の実施形態において、第２電池モジュールはいずれも底部から持ち上げる方法で電池を交換することができる。底部から持ち上げる方式の電池交換とすることにより、第２電池モジュールは車両全体の下方で持ち上げ機構により取り外され、上部での吊り上げ電池交換をこれと同時に行うことができるため、電池交換速度を上げることができる。また、電池容量が一定の場合、頂部のみに電池モジュールを取り付ける案を、頂部の電池モジュールと下部の電池モジュールとを組み合わせた案に切り替えることができるため、頂部の第１電池モジュール１００の高さを低くして、電池の重心を低くし、電池の安定性を向上させることができる。一方、全体の電池モジュールを上下２つの部分の電池モジュールに分割することで、上部の第１電池モジュール１００と下部の第２電池モジュールの両方をサイドメンバーに固定的に接続することができるため、電池の安定性がさらに向上する。

上記の実施態様において、電池フレーム６０３と、サイドメンバーまたは第２電池モジュールをサイドメンバーに固定するための固定サポータとの間は、いずれも、ロック装置を介して接続でき、前記ロック装置は、第１ロック部と第２ロック部とを含むことができ、前記第１ロック部は前記電池フレームの外側面に設けられ、前記第２ロック部は、前記サイドメンバーの底部に設けられ、前記電池フレームは、前記第１ロック部と前記第２ロック部との嵌合によるロックを利用して、サイドメンバーの底部に固定されている。本願の実施例において、前記第１ロック部は、複数の第１ロック部材を含み、前記複数の第１ロック部材は、前記電池フレームの外側面を取り囲んで設置されている。例えば、四つの第１ロック部材を、サイドフレームと垂直な前記電池フレームの二つの外側面に設置し、各側面ごとに二つの第１ロック部材を設置することが可能である。実施可能な態様において、必要に応じてロック部材の数を増やすことも可能である。前記第２ロック部は複数の第２ロック部材を含み、前記複数の第２ロック部材は、前記複数の第１ロック部材と１対１に対応して設けられている。本願の実施例において、前記ロック装置の設置方法はさまざまあるが、以下では、そのうちのいくつかを例に挙げて説明する。第１実施可能な案において、ロック装置は締結部材をさらに含んでもよく、前記第１ロック部材はロック貫通孔を含み、前記第２ロック部材は、前記ロック貫通孔と嵌合するロック柱を含み、前記ロック柱は、前記ロック貫通孔を貫通して前記締結部材と嵌合して接続することができる。ここで、前記締結部材は、固定ナットとしてもよく、前記ロック柱の先端には、前記ナットに合わせたねじ山が設けられている。第２実施可能な案において、ロック装置は締結部材を含み、前記第１ロック部材は第１ロック貫通孔を含み、前記第２ロック部材は第２ロック貫通孔を含み、前記締結部材は、前記第１ロック貫通孔と前記第２ロック貫通孔とを順に貫通し、前記第２ロック貫通孔に嵌合して接続されている。ここで、前記第２ロック貫通孔内には雌ねじが設けられており、前記締結部材は雄ねじ付きボルトである。このロック装置により、ロックの機能だけでなく、電池ボックスのぐらつきや移動を防止する位置制限機能を果たすこともできる。

第３実施可能な態様において、図１２に示すように、前記第２電池モジュールは、第１電池分割ボックス６０１と第２電池分割ボックス６０２とを含む。前記第１電池分割ボックス６０１と前記第２電池分割ボックス６０２とはそれぞれ前記第１電池モジュール１００の両端の下方に固定されている。本実施態様において、第２電池モジュールは、第１電池モジュール１００と一体的に設置されてもよい。すなわち、第１電池モジュール１００内の電池と第２電池モジュール内の電池とが一つの完全な電池モジュールとして接続され、電池モジュールの外部に一つの全体的なフレームを設置する。また、第２電池モジュールと第１電池モジュール１００とを別体として設置することもできる。二つの電池分割ボックスにそれぞれ別個のフレームを設け、別個のフレームを介して第１電池モジュール１００のフレームにそれぞれ接続することにより、分解および修理を容易にする。上記のように、電池容量が一定の場合、頂部のみに電池モジュールを取り付ける案を、頂部の電池モジュールと下部の電池モジュールとを組み合わせた案に切り替えることができるため、頂部の第１電池モジュール１００の高さを低くして、電池の重心を低くし、電池の安定性を向上させることができる。次に、上部の第１フローティング構造と組み合わせて、下部の第２電池モジュールの引張により、頂部の第１電池モジュール１００の震動の幅をさらに低減することができる。

本願の実施例において、第１電池モジュールは直方体構造とすることができ、前記第１電池モジュールは全体的サイドメンバーの頂部に位置する。実施可能な態様において、第１電池モジュールを他の形状として、全体的にサイドメンバーの上部に設けてもよい。実施可能な態様において、図１３に示すように、前記第１電池モジュール１００の断面は逆凹字状構造としてもよく、前記第１電池モジュール１００の凹部はサイドメンバーの頂部に固定され、第１電池モジュール１００はサドル状に車両のサイドメンバーに取り付けられ、サイドメンバーは電池ボックスの凹部を支持する。両側はサイドメンバーの側部と接続されている。電池ボックスが直方体構造で全体的にサイドメンバーの頂部に設置される案に比べて、この構成により、電池ボックスの重心を効果的に低くして、電池ボックス１の安定性を高めることができる。本願の実施例において、逆凹字状構造の前記第１電池モジュール１００は、鏡面対称の２つの別体として設置された逆Ｌ状電池分割ボックスで構成されている。一つの実施可能な態様において、この第１電池モジュール１００内の電池は、一体型の逆凹字状電池であり、外部電池フレームも逆凹字状フレームである。この凹状電池は、この逆凹字状フレーム内に配置されている。別の実施可能な態様において、電池は一体型逆凹字状電池であり、電池フレームは二つの別体のＬ状フレームを組み合わせたものである。なお、上記第１電池モジュールは、図１に示す直方体構造であっても、上記逆凹字状構造であっても、いずれも上記の第２電池モジュールの設置案を採用することができる。

図１４に示すように、第１電池の断面が逆凹字状構造であることに加えて、第２電池モジュールの他の設置案もあり得る。例えば、第２電池モジュールは、幅がサイドメンバーに相当する縦長型として、サイドメンバーの底部に縦方向に固定されていてもよい。この設置案によれば、凹状電池モジュールの凹部空間を合理的に利用し、電池全体の配置空間を小さくし、頂部の電池モジュールの高さを低くして、電池の安定性を向上させることができる。この案において、第２電池モジュールは底部から持ち上げる方法で電池を交換する。

本願の第２態様は、図１５に示すように、電池把持構造を含む二重フローティング吊り上げ電池交換ステーションを提供し、前記電池把持構造は、把持プレート５００と第２フローティング構造とを含む。本願にかかる電池交換ステーションにはフローティング構造が設けられ、車両上のフローティング構造と把持時に協働して、二重フローティング電池交換構成を構成する。

前記第２フローティング構造は、前記把持プレート５００の把持側に固定されている。

前記把持プレート５００は、前記第２フローティング構造を介して、車両の第１電池モジュール１００と協働して、第１電池モジュール１００の把持または解放を実現し、図７に示すように、前記第２フローティング構造は、前記電池モジュールを把持する際の前記電池把持構造の揺れの幅を緩和するように構成されている。本願の実施例において、前記第２フローティング構造は、第２フローティングプラットフォーム５０１と第３フローティング部５０２とを含む。

前記第２フローティングプラットフォーム５０１は、前記第３フローティング部５０２を介して前記把持プレート５００に接続されている。

本願の実施例において、前記電池把持構造は把持部５０６をさらに含み、前記把持部５０６は、前記第２フローティングプラットフォーム５０１を貫通し、前記把持部５０６は、前記第１電池モジュール１００と協働して把持または解放を実現するように構成されている。

本願の実施例において、前記第３フローティング部５０２は、前記把持部５０６の外部に嵌設されている。第３フローティング部５０２は、押え部材であってもよく、ばね等の弾性部材であってもよい。第２フローティング構造の設定によっても、電池の把持とロックの際の仮締め力を提供することができる。

本願の実施例において、グリッパ回転モータをさらに含み、前記グリッパ回転モータは前記把持部５０６に電気的に接続されている。

本願の実施例において、前記第２フローティングプラットフォーム５０１には第１ロック部５０３が設けられ、前記第１ロック部５０３は、前記第１電池モジュール１００と嵌合して接続されて、ロックまたはロック解除を実現するように構成されている。

本願の実施例において、前記第２フローティングプラットフォーム５０１には、ロック駆動モータ５０５が設けられている。前記ロック駆動モータ５０５はさらに、ロックの正確さを判定するために、回転角及びトルク情報を電池交換中に伝達することができる。

前記ロック駆動モータ５０５は、前記第１ロック部５０３に電気的に接続されている。

本願の実施例において、前記フローティングプラットフォームには第６位置決め部５０４が設けられている。前記第６位置決め部５０４は、前記第１電池モジュール１００と嵌合して接続されて、位置決めを実現する。

本願の実施例において、圧力センサをさらに含み、前記圧力センサは前記把持部５０６に設けられている。この圧力センサを用いて把持部５０６の圧力を感知して、把持状況を判断することができる。

従来の電池交換システムはステーション内で電池を交換する際に、積載物の重量の不均一、車体自体の変形、タイヤ空気圧の不均一などの原因により、ステーション内での電池交換把持装置の位置決めが困難で、電池交換時に、揺れやすく安全上のリスクが生じてしまう。本願の実施例により提供される電池交換ステーション側電池交換装置は、案内や位置決めを備えた素早くロック／ロック解除するフローティング把持プラットフォームを含み、正確な位置決め、素早いロック／ロックロックが可能であるとともに、第２フローティング構造の設置により、把持後の駆動用電池の重心と把持装置の中心との偏差によるシステムの揺動を減少させ、揺動または震動の幅を緩和し、電池交換プロシージャの安全性を向上させる。

本願の実施例により提供される電池交換ステーション側電池交換装置において、まず、前記第６位置決め部５０４が前記第１電池モジュール１００と嵌合して接続されて、位置決めを実現する。そして、前記ロック駆動モータ５０５は、前記第１ロック部５０３の動作を駆動して、システムのロックとロック解除を実現する。把持部５０６において第２フローティングプラットフォーム５０１に案内と位置制限を提供する。

把持部５０６と頂部の押さえるサポータとの協働により、第１電池モジュール１００の把持と解放が実現される。本発明の実施例において、グリッパ回転モータ５０７がさらに含まれ、グリッパ回転モータ５０７は、把持部５０６の回転を駆動でき、把持部５０６と電池頂部のサポータとの協働により、第１電池モジュールの把持と解放が実現される。図１６は、二重フローティング電池交換ステーションと車両電池交換装置との協働の模式図である。

本願の第３態様において、前記車両電池交換装置と前記二重フローティング吊り上げ電池交換ステーションを含む車両二重フローティング吊り上げ電池交換システムを提供する。

以上は本願の好適な実施例に過ぎず、本願を制限するためのものではない。本願の精神と原則内で行われた任意の修正、均等物による置換及び改良等は、いずれも本願の保護範囲内に含まれるべきである。

１００ 第１電池モジュール１００、
１０１ 第４位置決め部、
１０２ トップフレーム、
１０３ 位置決め構造、
１０４ ロック構造、
２００ 第１フローティング構造、
２０１ 第１フローティング部、
２０２ 緩衝位置制限部、
２０３ 電池フローティングプラットフォーム、
２０４ 第１位置決め部、
２０５ 第２位置決め部、
２０６ コネクタ、
２０７ コネクタフローティングプラットフォーム、
２０８ 第２フローティング部、
３００ 固定基板、
３０１ 第３位置決め部、
３０２ 緩衝部、
３０３ 固定サポータ。
４０１ 第１サイドサポータ、
４０２ 第２サイドサポータ、
４０３ 第１支持構造、
５００ 把持プレート、
５０１ 第２フローティングプラットフォーム、
５０２ 第３フローティング部、
５０３ 第１ロック部、
５０４ 第６位置決め部、
５０５ ロック駆動モータ、
５０６ 把持部、
６０１ 第１電池分割ボックス、
６０２ 第２電池分割ボックス、
６０３ 電池フレーム。

Claims (23)

1. 車両電池交換装置であって、
   第１電池モジュール（１００）と、第１フローティング構造（２００）と、固定装置とを含み、
   前記固定装置は、前記第１電池モジュール（１００）を車両のサイドメンバーに固定するように構成され、
   前記固定装置は固定基板（３００）を含み、前記固定基板（３００）は、前記第１電池モジュール（１００）を支持するように構成され、
   前記第１フローティング構造（２００）は、前記第１電池モジュール（１００）と前記固定基板（３００）との間に設置され、前記第１フローティング構造（２００）は、前記第１電池モジュール（１００）の振動幅を緩和するように構成されており、
   前記第１フローティング構造（２００）は、第１フローティング部（２０１）と、緩衝位置制限部（２０２）と、電池フローティングプラットフォーム（２０３）とを含み、
   前記電池フローティングプラットフォーム（２０３）の底面は、前記第１フローティング部（２０１）を介して前記固定基板（３００）に接続され、前記電池フローティングプラットフォーム（２０３）の天面は、前記緩衝位置制限部（２０２）を介して前記第１電池モジュール（１００）に接続されている
   ことを特徴とする車両電池交換装置。
2. 前記電池フローティングプラットフォーム（２０３）には第１位置決め部（２０４）と第２位置決め部（２０５）とが設けられており、
   前記固定基板（３００）には第３位置決め部（３０１）が設けられており、
   前記第１電池モジュール（１００）の底部には第４位置決め部（１０１）と第５位置決め部（１０５）とが設けられており、
   前記第５位置決め部（１０５）と前記第１位置決め部（２０４）とはいずれも前記第３位置決め部（３０１）と嵌合して接続されており、前記第２位置決め部（２０５）は前記第４位置決め部（１０１）と嵌合して接続されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両電池交換装置。
3. 前記第１位置決め部（２０４）と前記第５位置決め部とはいずれも第１位置決めピン孔であり、前記第３位置決め部（３０１）は、前記第１位置決めピン孔と嵌合する第１位置決めピンであり、
   前記第２位置決め部（２０５）は第２位置決めピンであり、前記第４位置決め部（１０１）は前記第２位置決めピンと嵌合する第２位置決めピン孔である
   ことを特徴とする請求項２に記載の車両電池交換装置。
4. コネクタ（２０６）をさらに含み、
   前記第１フローティング構造（２００）は、コネクタフローティングプラットフォーム（２０７）と第２フローティング部（２０８）とをさらに含み、
   前記コネクタ（２０６）は、前記コネクタフローティングプラットフォーム（２０７）に固定されており、
   前記コネクタフローティングプラットフォーム（２０７）は、前記第２フローティング部（２０８）を介して前記電池フローティングプラットフォーム（２０３）に固定されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両電池交換装置。
5. 前記第１フローティング部（２０１）は、複数のフローティング部材を含み、
   前記緩衝位置制限部（２０２）は、複数の緩衝部材を含み、
   前記第２フローティング部（２０８）は、複数のフローティング部材を含む
   ことを特徴とする請求項４に記載の車両電池交換装置。
6. 前記フローティング部材は弾性部材を含む
   ことを特徴とする請求項５に記載の車両電池交換装置。
7. 車両電池交換装置であって、
   第１電池モジュール（１００）と、第１フローティング構造（２００）と、固定装置とを含み、
   前記固定装置は、前記第１電池モジュール（１００）を車両のサイドメンバーに固定するように構成され、
   前記固定装置は固定基板（３００）を含み、前記固定基板（３００）は、前記第１電池モジュール（１００）を支持するように構成され、
   前記第１フローティング構造（２００）は、前記第１電池モジュール（１００）と前記固定基板（３００）との間に設置され、前記第１フローティング構造（２００）は、前記第１電池モジュール（１００）の振動幅を緩和するように構成されており、
   緩衝部（３０２）をさらに含み、前記緩衝部（３０２）は前記固定基板（３００）に設けられている
   ことを特徴とする車両電池交換装置。
8. 車両電池交換装置であって、
   第１電池モジュール（１００）と、第１フローティング構造（２００）と、固定装置とを含み、
   前記固定装置は、前記第１電池モジュール（１００）を車両のサイドメンバーに固定するように構成され、
   前記固定装置は固定基板（３００）を含み、前記固定基板（３００）は、前記第１電池モジュール（１００）を支持するように構成され、
   前記第１フローティング構造（２００）は、前記第１電池モジュール（１００）と前記固定基板（３００）との間に設置され、前記第１フローティング構造（２００）は、前記第１電池モジュール（１００）の振動幅を緩和するように構成されており、
   前記固定装置は、対向して設けられた第１サイドサポータ（４０１）と第２サイドサポータ（４０２）とをさらに含み、
   前記第１サイドサポータ（４０１）と前記第２サイドサポータ（４０２）とはそれぞれ前記固定基板（３００）に接続され、前記第１サイドサポータ（４０１）と前記第２サイドサポータ（４０２）はサイドメンバーの方向に対向して設置されている
   ことを特徴とする車両電池交換装置。
9. 第１支持構造（４０３）と第２支持構造とをさらに含み、前記第１支持構造（４０３）と前記第２支持構造とは、一端がサイドメンバーにそれぞれ接続され、他端が前記第１サイドサポータ（４０１）と前記第２サイドサポータ（４０２）とにそれぞれ接続されている
   ことを特徴とする請求項８に記載の車両電池交換装置。
10. トップフレームをさらに含み、前記トップフレーム（１０２）は、前記第１電池モジュール（１００）の頂部に設けられ、前記トップフレーム（１０２）は、前記第１サイドサポータ（４０１）および前記第２サイドサポータ（４０２）にそれぞれロックされ、
    前記トップフレーム（１０２）には、位置決め構造（１０３）とロック構造（１０４）とが設けられており、前記位置決め構造（１０３）と前記ロック構造（１０４）は、電池交換ステーションの電池交換装置と協働して把持又は解放を実現するように構成されている
    ことを特徴とする請求項８に記載の車両電池交換装置。
11. 車両電池交換装置であって、
    第１電池モジュール（１００）と、第１フローティング構造（２００）と、固定装置とを含み、
    前記固定装置は、前記第１電池モジュール（１００）を車両のサイドメンバーに固定するように構成され、
    前記固定装置は固定基板（３００）を含み、前記固定基板（３００）は、前記第１電池モジュール（１００）を支持するように構成され、
    前記第１フローティング構造（２００）は、前記第１電池モジュール（１００）と前記固定基板（３００）との間に設置され、前記第１フローティング構造（２００）は、前記第１電池モジュール（１００）の振動幅を緩和するように構成されており、
    前記第１電池モジュール（１００）の断面は逆凹字状構造であり、前記第１電池モジュールは、サドル状にサイドメンバーに取り付けられ、前記第１電池モジュール（１００）の凹部はサイドメンバーの頂部に固定され、
    あるいは、
    前記第１電池モジュール（１００）は直方体構造であり、前記第１電池モジュール（１００）の底部はサイドメンバーの頂部に固定されている
    ことを特徴とする車両電池交換装置。
12. 第２電池モジュールをさらに含み、前記第２電池モジュールは車両の何れかの側のサイドメンバー底部または側壁に固定されている
    ことを特徴とする請求項１１に記載の車両電池交換装置。
13. 前記第２電池モジュールは、第１電池分割ボックス（６０１）と、第２電池分割ボックス（６０２）と、電池フレーム（６０３）とを含み、前記第１電池分割ボックス（６０１）と前記第２電池分割ボックス（６０２）とは、前記電池フレーム（６０３）を介して接続され、前記電池フレーム（６０３）はサイドメンバーの底部に固定され、前記電池フレーム（６０３）内にはクイック交換継手または電気コネクタが設けられている
    ことを特徴とする請求項１２に記載の車両電池交換装置。
14. 第２電池モジュールをさらに含み、前記第２電池モジュールは、第１電池分割ボックス（６０１）と、第２電池分割ボックス（６０２）と、電池フレーム（６０３）とを含み、前記第１電池分割ボックス（６０１）と前記第２電池分割ボックス（６０２）とはそれぞれ前記第１電池モジュール（１００）の両端の下方に固定され、前記電池フレーム（６０３）はサイドメンバーの底部に固定され、前記電池フレーム（６０３）内にはクイック交換継手または電気コネクタが設けられている
    ことを特徴とする請求項１１に記載の車両電池交換装置。
15. 二重フローティング吊り上げ電池交換ステーション、および、前記二重フローティング吊り上げ電池交換ステーションと協働可能な車両電池交換装置を備える車両吊り上げ電池交換システムであって、
    前記二重フローティング吊り上げ電池交換ステーションは、電池把持構造を含み、前記電池把持構造は、把持プレート（５００）と第２フローティング構造とを含み、
    前記第２フローティング構造は、前記把持プレート（５００）の把持側に固定されており、
    前記把持プレート（５００）は、前記第２フローティング構造を介して、車両の第１電池モジュール（１００）と協働して、第１電池モジュール（１００）の把持または解放を実現し、前記第２フローティング構造は、前記第１電池モジュールを把持する際の前記電池把持構造の揺れの幅を緩和するように構成されており、
    前記車両電池交換装置は、請求項１から１４の何れか一項に記載の車両電池交換装置である
    ことを特徴とする車両吊り上げ電池交換システム。
16. 前記第２フローティング構造は、第２フローティングプラットフォーム（５０１）と第３フローティング部（５０２）とを含み、
    前記第２フローティングプラットフォーム（５０１）は、前記第３フローティング部（５０２）を介して前記把持プレート（５００）に接続されている
    請求項１５に記載の車両吊り上げ電池交換システム。
17. 前記電池把持構造は把持部（５０６）をさらに含み、前記把持部（５０６）は、前記第２フローティングプラットフォーム（５０１）を貫通し、前記把持部（５０６）は、前記第１電池モジュール（１００）と協働して把持または解放を実現するように構成されている
    請求項１６に記載の車両吊り上げ電池交換システム。
18. 前記第３フローティング部（５０２）は、前記把持部（５０６）の外部に嵌設されている
    ことを特徴とする請求項１７に記載の車両吊り上げ電池交換システム。
19. グリッパ回転モータをさらに含み、前記グリッパ回転モータは前記把持部（５０６）に電気的に接続されている
    ことを特徴とする請求項１７に記載の車両吊り上げ電池交換システム。
20. 前記第２フローティングプラットフォーム（５０１）には第１ロック部（５０３）が設けられ、前記第１ロック部（５０３）は、前記第１電池モジュール（１００）と嵌合して接続されて、ロックまたはロック解除を実現するように構成されている
    ことを特徴とする請求項１６に記載の車両吊り上げ電池交換システム。
21. 前記第２フローティングプラットフォーム（５０１）には、ロック駆動モータ（５０５）が設けられており、前記ロック駆動モータ（５０５）は、前記第１ロック部（５０３）に電気的に接続されている
    ことを特徴とする請求項２０に記載の車両吊り上げ電池交換システム。
22. 前記第２フローティングプラットフォームには第６位置決め部（５０４）が設けられており、前記第６位置決め部（５０４）は、前記第１電池モジュール（１００）と嵌合して接続されて、位置決めを実現する
    ことを特徴とする請求項１６に記載の車両吊り上げ電池交換システム。
23. 圧力センサをさらに含み、前記圧力センサは前記把持部（５０６）に設けられている
    ことを特徴とする請求項１７に記載の車両吊り上げ電池交換システム。