特許 5788912 電動車両用バッテリを接続するためのシステムおよび関連付けられたバッテリセット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5788912

(24)【登録日】2015年8月7日

(45)【発行日】2015年10月7日

(54)【発明の名称】電動車両用バッテリを接続するためのシステムおよび関連付けられたバッテリセット

(51)【国際特許分類】

   B60K 1/04 20060101AFI20150917BHJP

   B60L 3/00 20060101ALI20150917BHJP

   H01M 10/42 20060101ALI20150917BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20150917BHJP

   B60L 11/18 20060101ALI20150917BHJP

【ＦＩ】

   B60K1/04 A

   B60L3/00 S

   H01M10/42 P

   H02J7/00 P

   B60L11/18 Z

【請求項の数】7

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2012-554390(P2012-554390)

(86)(22)【出願日】2011年2月4日

(65)【公表番号】特表2013-527067(P2013-527067A)

(43)【公表日】2013年6月27日

(86)【国際出願番号】FR2011050225

(87)【国際公開番号】WO2011104460

(87)【国際公開日】20110901

【審査請求日】2014年2月3日

(31)【優先権主張番号】1051316

(32)【優先日】2010年2月24日

(33)【優先権主張国】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】507308902

【氏名又は名称】ルノー エス．ア．エス．

(74)【代理人】

【識別番号】100109726

【弁理士】

【氏名又は名称】園田 吉隆

(74)【代理人】

【識別番号】100101199

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 義教

(72)【発明者】

【氏名】ジャフレジーク， グザヴィエ

【審査官】 芦原 康裕

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−１７２１９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｋ １／０４

Ｂ６０Ｌ ３／００

Ｂ６０Ｌ １１／１８

Ｈ０１Ｍ １０／４２

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動車両を推進するための少なくとも１つの電気モータに動力を供給するように設計され、かつ、前記車両に設けられたコンパートメント（２）に収容されるように設計されたバッテリパック（４）のための接続システム（２０）であって、
各バッテリ（５）は、論理処理部（２４）と、通信モジュール（２５）と、前記モータへの接続のための接続手段（２７）とを含み、
前記車両は、固定された補助バッテリに接続された論理処理部（３０）と、各バッテリ（５）の前記通信モジュール（２５）と通信することができる通信モジュール（３１）と、前記バッテリ（５）を固定して適切な位置で動かないようにするための手段とを含み、
接続システム（２０）は、各バッテリ（５）を固定して適切な位置で動かないようにするための前記手段の状態を検出することができ前記バッテリの各々に関連付けられている第２の検出手段（２６、３２）を含み、
さらに接続システム（２０）は、前記コンパートメント（２）を固定かつ閉鎖するための手段と、前記コンパートメント（２）を固定かつ閉鎖するための前記手段の状態を検出することができ、前記車両に関連付けられている第１の検出手段（３２）とを含む、
接続システム（２０）。

【請求項2】

請求項１に記載の接続システムにおいて、前記接続手段（２７）が、前記車両の前記電気モータに前記バッテリを接続することができる機械作動素子を含む、接続システム。

【請求項3】

請求項１または２に記載の接続システムにおいて、前記接続手段（２７）が、前記車両の前記電気モータに前記バッテリを接続することができる電気作動素子を含む、接続システム。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか一項に記載の接続システムにおいて、前記バッテリ（５）および前記車両の前記通信モジュール（２５、３１）が、光学データ交換手段を含む、接続システム。

【請求項5】

請求項１または２に記載の接続システムにおいて、前記バッテリ（５）および前記車両の前記通信モジュール（２５、３１）が、電波送受信手段を含む、接続システム。

【請求項6】

請求項１〜５のいずれか一項に記載の接続システム用のバッテリパック（４）であって、電動車両を推進するための少なくとも１つの電気モータに動力を供給するように設計され、各バッテリ（５）が、論理処理部（２４）と、通信モジュール（２５）と、前記車両への接続のための接続手段（２７）と、前記各バッテリ（５）が固定され適切な位置で動かないようにされていることを検出するための検出手段（２６）とを含む、バッテリパック（４）。

【請求項7】

請求項６に記載のバッテリパックにおいて、前記接続手段（２７）が、前記車両の前記電気モータに前記バッテリ（５）を接続することができる作動素子を含む、バッテリパック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両に設けられたコンパートメントに収容されるように設計されたバッテリを含む、電気的に推進される電動車両に関する。

【0002】

より具体的には、本発明は、電動車両の電気モータにバッテリを接続するための接続システムに関する。

【背景技術】

【0003】

今日、電動車両の中にあるバッテリの走行距離は比較的短い。消費者のニーズに応えるため、バッテリは、電気がなくなった際、迅速に交換するため脱着可能となるように修正されている。バッテリはバッテリパックの中に配置され、次いで、車両の床の下に位置する専用コンパートメントに挿入される。したがって、より長い走行距離を車利用者に提供するように、バッテリが放電した際、これらを迅速に取り替えるために接近し易くなければならない。この取り替え作業は、迅速で、かつ完全に保護されなければならない。

【0004】

この目的を達成するために、従来技術において既に試みがなされている。

【0005】

この点において、電動車両中のバッテリパックを容易かつ迅速に入れ替えできる装置を提案している仏国特許第２７９８３４２号明細書を参照することができる。バッテリパックは電動車両のシャシの下に挿入され、次いで、フックにより適切な位置で動かないようにされる。スマートカードはバッテリパック上に位置しており、バッテリパックを充電するコストを確認することができる。この明細書によると、バッテリと、車両の電気モータとの間に得られるべき保護された電気接続が得られない。

【0006】

また、電動車両のシャシの下に設けられたコンパートメントへのバッテリの挿入、および、コンパートメント中にバッテリを固定するための手段を記述している国際公開第０２／０４２７５号明細書を参照することができる。バッテリがコンパートメントに挿入されている場合、その端子は車両の電気手段に接触しているため、バッテリと車両との間のエネルギー交換が可能となる。バッテリがコンパートメントに挿入されている場合、バッテリと車両とが電気的に接続している。バッテリが電気モータへ電気的に接続される前には、バッテリが適切な位置で動かないようにされ、固定されていることの確認は行われない。

【0007】

従来技術で提案された解決策では、完全に保護されたバッテリ取り替え作業を実行することはできない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

したがって、本発明の目的は、これらの欠点を軽減し、バッテリが適切に位置付けされず、車両中の専用コンパートメントに固定されていない場合、バッテリと車両との間のエネルギー交換を最小化し、かつバッテリを短絡させる危険を最小化するために、迅速で、自動化され、保護されたバッテリパック接続システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

一実施形態では、本発明は、電動車両を推進するための少なくとも１つの電気モータに動力を供給するように設計され、かつ、車両に設けられたコンパートメントに収容されるように設計されたバッテリパックのための接続システムに関する。

【0010】

各バッテリは、論理処理部と、通信モジュールと、モータへの接続のための接続手段とを含む。車両は、固定された補助バッテリに接続された論理処理部と、各バッテリの通信モジュールと通信することができる通信モジュールと、バッテリを固定して適切な位置で動かないようにするための手段とを含む。バッテリは、それ自身のエネルギーを使用して通信モジュール間の通信を提供する。このように、バッテリが車両の通信モジュールから許可信号を受け取るまで、バッテリと車両との間でエネルギー交換は起こらない。

【0011】

接続システムはまた、コンパートメントを固定かつ閉鎖するための手段と、車両に関連付けられた第１の検出手段とを含む。第１の検出手段は、コンパートメントを固定かつ閉鎖するための手段の状態を検出することができる。

【0012】

有利には、接続システムは、バッテリの各々、および／または、車両に関連付けられた第２の検出手段を含む。第２の検出手段は、各バッテリを固定して適切な位置で動かないようにするための手段の状態を検出することができる。このように、接続システムの安全性は、バッテリを適切な位置に固定して動かないようにするための手段を二重チェックすることにより向上する。

【0013】

接続手段は、車両の電気モータにバッテリを接続することができる機械作動素子を含んでもよい。その機械素子はマイクロアクチュエータタイプであってもよい。

【0014】

接続手段は、車両の電気モータにバッテリを接続することができる電気作動素子を含んでもよい。その電気素子は継電器タイプであってもよい。

【0015】

有利には、バッテリおよび車両の通信モジュールは、光学データ交換手段を含んでもよい。

【0016】

バッテリおよび車両の通信モジュールはまた、電波送受信手段を含んでもよい。

【0017】

第２の態様によれば、本発明は、電動車両を推進するための少なくとも１つの電気モータに動力を供給するように設計されたバッテリパックに関する。各バッテリは、論理処理部と、通信モジュールと、車両への接続のための接続手段とを含む。

【0018】

有利には、各バッテリは、それ自身が固定され適切な位置で動かないようにされていることを検出するための検出手段を含む。

【0019】

接続手段は、車両の電気モータにバッテリを接続することができる機械作動素子または電気作動素子を含んでもよい。

【0020】

バッテリパックおよび車両の通信モジュールは、光学データ交換手段または電波送受信手段を含んでもよい。

【0021】

本発明の他の目的、特徴および利点は、非限定的例としてのみ示し、添付図面を参照して以下に述べる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明によるバッテリパックが取り付けられた車両シャシの断面図を非常に概略的に示す。

【図2】図１のＩＩ−ＩＩに沿った断面図を示す。

【図3】図２の別の実施形態を示す。

【図4】本発明による、車両にバッテリを接続するためのシステムの主要な要素を概略的に示す。

【発明を実施するための形態】

【0023】

図１に示した車両のシャシ１は、車両の床３の下に固定されたコンパートメント２を含む。手段７を用いて車両に固定された接続手段６により電気的にバッテリ５を接続するために、コンパートメント２はバッテリ５のパック４を収容するように作られている。接続手段６ａは陽極に相当し、接続手段６ｂは陰極に相当する。バッテリ５は、非限定的例として、２列に置いてもよい。しかしながら、エネルギー所要量応じて、コンパートメント２の中に、２列を超える多数の列のバッテリ５を挿入することを構想することは可能である。

【0024】

バッテリパック４は、コンパートメント２を閉鎖するための手段８により、コンパートメント２に密閉される。

【0025】

各バッテリ５は、端子９および通信手段１０を含む。端子９は合計２つある。端子の一方である９ａは陽極に相当し、もう一方の端子９ｂは陰極に相当する。車両に位置する接続手段６ａおよび６ｂは合計２つあり、それぞれ、バッテリ５の各々の陽極およびバッテリ５の各々の陰極に接触している。次いで、これらの接続手段６ａおよび６ｂは、電気的に車両を推進するために、車両の電気モータの電源（図示せず）に連結されている。

【0026】

通信手段１０は、図３を検討する時にわかるように、論理処理部に接続された通信モジュールを含む。通信手段１０の論理処理部は、脱着可能なバッテリ５のうちの１つに固定されているため、「可動」と呼ばれる。バッテリ５は、それら自身のエネルギーを使用して通信手段１０に動力を供給する。

【0027】

車両のシャシ１はまた、コンパートメント２と前記車両の車体構造１３との間のハウジング１２に位置する通信手段１１を含む。通信手段１１は支持体１４に固定され、図３を検討する時にわかるように、通信モジュールおよび論理処理部を含む。車両の通信モジュールは各バッテリ５の上に位置する各通信モジュールと通信するように構成されている。通信手段９の通信モジュールは、車両に位置しているために「固定された」と呼ばれる論理処理部に接続されている。車両は、バッテリ５とエネルギー交換せずに通信手段１１を作動可能とする固定された補助バッテリ（図示せず）を含む。

【0028】

図２は、図１のＩＩ−ＩＩに沿ったシャシ１の断面図を示す。バッテリ５は、非限定的例として、合計６つある。バッテリ５の各々は２つの端子９ａおよび９ｂを含む。車両に位置する接続手段６ａおよび６ｂは接触棒であり、バッテリ５の陽極６ａおよびバッテリ５の陰極６ｂにそれぞれ接触している。次いで、これらの接続手段６ａおよび６ｂは、車両を電気的に推進するために、車両の電気モータの電源（図示せず）に連結されている。

【0029】

通信手段１０および１１は、電波送受信手段（図示せず）を含んでもよい。この実施形態では、外部波が通信手段１０および１１を妨害できないように、保護され、かつ暗号化されたプロトコルの確立を必要とする。

【0030】

図３で示した実施形態では、通信手段１０および１１は、例として、光学データ交換手段（図示せず）を含んでもよい。バッテリ５がコンパートメント２に正しく配置されている場合に限り、データ交換が起こるように、各バッテリはウィンドウ１０を含み、そのウィンドウを介して光学手段（図示せず）は車両に位置するｌｉａ光学手段とデータを交換することができる。コンパートメント２がウィンドウ１５を含み、バッテリパック４もまたウィンドウ１６を含む場合のみ、データ交換が可能である。ウィンドウ１０、１６、１５およびｌｉａ光学手段は同軸上にあり、光学データストリームが通過できるようになっている。通信手段１１は合計２つあり、２列のバッテリ５と通信できるようになっている。

【0031】

バッテリ５が正しく位置していない場合、通信は可能でないため、光学データ交換手段を介したバッテリ５と車両との間の通信により、バッテリ５が適切な位置で動かないようにされていることを二重に安全確保する。さらに、光の存在は、光学手段を用いて容易に検出される。このように、コンパートメント２が適切に閉鎖しているかを検出するのは容易である。

【0032】

ここで一例として、車両にバッテリパックを接続するための接続システムの主要な要素を示す図４を参照すると、接続システム２０は、各バッテリ５に関連付けられたモジュール２１および車両に関連付けられたモジュール２２を含む。

【0033】

モジュール２１は、作動手段２３と、可動論理処理部２４と、通信モジュール２５と、バッテリ５が固定され適切な位置で動かないようにされているかを検出するための検出手段２６と、車両の電気モータにバッテリ５を接続するための電気接続手段２７とを含む。バッテリパック４が図２で示したコンパートメント２にはめ込まれている場合、作動手段２３は、接触器２８およびバッテリ５用の電源２９を介して可動論理処理部２４に動力を供給する。

【0034】

モジュール２２は、固定された論理処理部３０と、通信モジュール３１と、コンパートメント２の固定および閉鎖、ならびに、バッテリ５の固定を検出するための検出手段３２とを含む。通信モジュール２５は通信モジュール３１と通信することができる。

【0035】

バッテリは、非限定的例として、手動で固定することができる。しかしながら、固定は電気機械式とすることもできる。バッテリ５を固定して適切な位置で動かないようにしている状態は、車両およびバッテリと、車両とバッテリの両方もしくは車両またはバッテリによって確認される。コンパートメント２の閉鎖および固定の状態は、車両によってのみ確認される。コンパートメント２の閉鎖および固定の状態がバッテリ５の各々によっても確認されることは構想可能である。

【0036】

バッテリ５が車両の外部にある場合、接続手段２７は作動しない。このように、取り扱いおよび短絡の危険を防ぐことができる。バッテリ５のエネルギーによって動力が供給される可動論理処理部２４もまた、バッテリの不必要な放電を防ぐために車両の外側では作動しない。

【0037】

バッテリパック４がコンパートメント２に挿入されている場合、作動手段２３は接触器２８を介して可動論理処理部２４を作動させる。可動論理処理部２４は、バッテリ５の通信モジュール２５と車両の通信モジュール３１との間の通信を確立する。通信モジュール２５は、接続手段２７が作動できるかを確認するために、通信モジュール３１へ要求を出す。接続するための許可が通信モジュール３１から得られるまで、その要求は連続ループで出される。通信モジュール２５および３１の各々は、対応するバッテリ５が正しく固定され、コンパートメント２の中に適切な位置で動かないようにされていることを確認する。バッテリ５が固定され適切な位置で動かないようにされていることを検出するための検出手段２６および３２は、それぞれ通信モジュール２５および３１に、バッテリ５が固定され、位置付けされた状態を反映する信号を送る。検出手段３２によっても、コンパートメント２が固定され閉鎖されている状態を確認することができる。

【0038】

通信モジュール３１は、コンパートメント２が固定および閉鎖されているという信号を受け取ると、通信モジュール２５によって送信された要求に肯定的に応答する。一旦肯定応答が通信モジュール２５によって受信され、かつ、一旦通信モジュール２５もまた、バッテリ５が適切な位置に固定され動かないようにされている状態を反映する信号を、手段２６を介して受け取ると、通信モジュール２５は接続手段２７を作動させる。接続手段２７により、車両の電気モータへのバッテリ５の接続Ｃが可能となる。

【0039】

接続手段２７はいくつかのタイプであってもよい。非限定的例として、図１、図２および図３に示したバッテリは、露出した端子９を備えたバッテリ５である。本実施形態では、バッテリ５の端子９ａおよび９ｂは不活性で、エネルギーを交換しない。この場合、接続手段２７は、端子９ａおよび９ｂに動力を供給し、車両の電気モータへバッテリ５を電気的に接続Ｃするための継電器からなってもよい。

【0040】

しかしながら、マスクされた活性端子を備えたバッテリを使用することを構想してもよい。本実施形態では、接続手段２７は、バッテリの端子を露出させるようにそれらを作動させるために使用する、マイクロアクチュエータを含んでもよい。後者の実施形態は、取り扱い中、バッテリの端子を保護するという利点を有する。

【0041】

以上で記述してきた本発明によって、電動車両を推進するための電気モータに動力を供給するように設計されたバッテリパックの接続は、保護され、迅速であり、自動化される。本発明により、ヒートエンジンを用いた場合と同程度の長い走行距離を有するように、電動車両のユーザーはバッテリを簡単かつ迅速に交換することができる。バッテリの各々および車両は、すべての安全パラメータが、車両によって、および／またはバッテリの各々によって、確認された場合に限り電気モータにバッテリを接続するように互いに通信する、スタンドアロンシステムであると考えられる。このように、電気がなくなったバッテリの充電済バッテリとの取り替えは、完全に保護され、より迅速に実行することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】