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特許7448480取り外し可能なバッテリアセンブリのための位置合わせおよび係止機構
(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】
(24)【登録日】2024-03-04
(45)【発行日】2024-03-12
(54)【発明の名称】取り外し可能なバッテリアセンブリのための位置合わせおよび係止機構
(51)【国際特許分類】
B60K 1/04 20190101AFI20240305BHJP
H01M 50/244 20210101ALI20240305BHJP
H01M 50/249 20210101ALI20240305BHJP
B60L 53/80 20190101ALI20240305BHJP
【ＦＩ】
B60K1/04 A
H01M50/244 Z
H01M50/249
B60L53/80
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2020545246
(86)(22)【出願日】2019-02-27
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-06-17
(86)【国際出願番号】 US2019019741
(87)【国際公開番号】W WO2019168910
(87)【国際公開日】2019-09-06
【審査請求日】2021-12-27
(31)【優先権主張番号】15/908,804
(32)【優先日】2018-02-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】520325979
【氏名又は名称】アーティザン ヴィークル システムズ， インク．
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】ハフ， ブライアン アール．
(72)【発明者】
【氏名】ヒッキー， カイル
【審査官】中島 昭浩
(56)【参考文献】
【文献】実開昭５２－０２７０１２（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２００１－０８８５６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１３－５３６３３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－１７９６００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－１１８３９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特公昭４０－０２３４０７（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】特開平０７－２４６８４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５１－０３２８０８（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６０Ｋ １／０４
Ｈ０１Ｍ ５０／２０ － ５０／７７
Ｂ６０Ｌ ５３／８０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
高さ方向軸、幅方向軸、および長さ方向軸を有する電気自動車であって、前記電気自動車から着脱され得るバッテリケージであって、バッテリパックを保持するように構成され、第１の水平バー、第２の水平バー、第１の鉛直バー、および第２の鉛直バーを備えるバッテリケージと、
前記電気自動車のシャーシに固定され、前記シャーシ上に第１の鉛直位置を有する第１の受け部材と、
前記電気自動車のシャーシに固定され、前記シャーシ上に前記第１の鉛直位置とは異なる第２の鉛直位置を有する第２の受け部材と、
前記電気自動車のシャーシに固定され、前記シャーシ上に第１の水平位置を有する第３の受け部材と、
前記電気自動車のシャーシに固定され、前記シャーシ上に前記第１の水平位置とは異なる第２の水平位置を有する第４の受け部材とをさらに備え、
前記第１の受け部材が、前記バッテリケージが前記電気自動車に取り付けられている間、前記第１の水平バーを係合するように構成され、前記第２の受け部材が、前記バッテリケージが前記電気自動車に取り付けられている間、前記第２の水平バーを係合するように構成され、前記第３の受け部材が、前記バッテリケージが前記電気自動車に取り付けられている間、前記第１の鉛直バーを係合するように構成され、前記第４の受け部材が、前記バッテリケージが前記電気自動車に取り付けられている間、前記第２の鉛直バーを係合するように構成される、電気自動車。
【請求項2】
前記バッテリケージが、前記電気自動車に取り付けられる際に、前記第１の受け部材および前記第２の受け部材が、前記バッテリケージを前記高さ方向軸と平行な方向に沿って位置合わせする、請求項１に記載の電気自動車。
【請求項3】
前記バッテリケージが、前記電気自動車に取り付けられる際に、前記第３の受け部材および前記第４の受け部材が、前記バッテリケージを前記幅方向軸と平行な方向に沿って位置合わせする、請求項１に記載の電気自動車。
【請求項4】
前記電気自動車が、前記電気自動車のシャーシに固定され、前記シャーシ上に前記第１の鉛直位置を有し、前記第１の受け部材から水平に移動されており、前記バッテリケージが前記電気自動車に取り付けられている間、前記第１の水平バーを係合するように構成された、第５の受け部材を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の電気自動車。
【請求項5】
前記電気自動車が、前記電気自動車のシャーシに固定され、前記シャーシ上に前記第２の鉛直位置を有し、前記第２の受け部材から水平に移動されており、前記バッテリケージが前記電気自動車に取り付けられている間、前記第２の水平バーを係合するように構成された、第６の受け部材を備える、請求項４に記載の電気自動車。
【請求項6】
前記電気自動車が、前記電気自動車のシャーシに固定され、前記シャーシ上に前記第１の水平位置を有し、前記第３の受け部材から鉛直に移動されており、前記バッテリケージが前記電気自動車に取り付けられている間、前記第１の鉛直バーを係合するように構成された、第７の受け部材を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の電気自動車。
【請求項7】
前記電気自動車が、前記電気自動車のシャーシに固定され、前記シャーシ上に前記第２の水平位置を有し、前記第４の受け部材から鉛直に移動されており、前記バッテリケージが前記電気自動車に取り付けられている間、前記第２の鉛直バーを係合するように構成された、第８の受け部材を備える、請求項６に記載の電気自動車。
【請求項8】
前記第１の受け部材が、前記バッテリケージが前記電気自動車に取り付けられている間、前記第１の水平バーを前記シャーシに対して適所に係止するための第１の係止機構を有し、前記第２の受け部材が、前記バッテリケージが前記電気自動車に取り付けられている間、前記第２の水平バーを前記シャーシに対して適所に係止するための第２の係止機構を有する、請求項１に記載の電気自動車。
【請求項9】
前記第１の係止機構が、前記第１の水平バーの周りの閉じるように構成された第１のラッチであり、前記第２の係止機構が、前記第２の水平バーの周りの閉じるように構成された第２のラッチである、請求項８に記載の電気自動車。
【請求項10】
前記第３の受け部材が、前記バッテリケージが前記電気自動車に取り付けられている間、前記第１の鉛直バーを前記シャーシに対して適所に係止するための第３の係止機構を有し、前記第４の受け部材が、前記バッテリケージが前記電気自動車に取り付けられている間、前記第２の鉛直バーを前記シャーシに対して適所に係止するための第４の係止機構を有する、請求項１に記載の電気自動車。
【請求項11】
前記第３の係止機構が、前記第１の鉛直バーの周りの閉じるように構成された第３のラッチであり、前記第４の係止機構が、前記第２の鉛直バーの周りの閉じるように構成された第４のラッチである、請求項１０に記載の電気自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
[0001] 本PCT出願は、2018年2月28日に出願された米国実用新案登録出願第15/908,804号の優先権を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
[0001] 本PCT出願は、2018年2月28日に出願された米国実用新案登録出願第15/908,804号の優先権を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【0002】
[0002] 本発明は、広くは、採掘車両に関する。
【0003】
[0003] 様々な種類の採掘車両を使用して、鉱山作業において材料を取り出し、輸送することができる。１種類の車両、すなわち運搬トラックを使用することができる。従来の運搬トラックは、ディーゼルエンジンで動くことがある。
【0004】
[0004] ディーゼル駆動の運搬トラックは、種々の運搬能力を持つことができる。トラックの中には、３５メートルトンまたはそれ以上の運搬能力を持つものがある。
【0005】
[0005] 電気自動車は、バッテリによって電力供給される１以上の電気モータで動作することができる。車や他の種類の車両などの電気自動車のバッテリは、大型で重い場合がある。バッテリを取り外すには、クレーン、リフト、またはその他のシステムなどの外部インフラが必要な場合がある。
【発明の概要】
【0006】
[0006] 採掘車両の様々な実施形態が開示される。実施形態は、ディーゼル駆動ではなくバッテリ駆動の採掘車両を提供する。
【0007】
[0007] 一態様では、高さ方向軸、幅方向軸、および長さ方向軸を有する電気自動車が、電気自動車から着脱可能なバッテリケージを含む。バッテリケージは、バッテリパックを保持するように構成されている。この車両は、電気自動車のシャーシに固定された受け部材を含み、この受け部材は、位置合わせ部分と係止部分とを備えている。バッテリケージは、バッテリケージが車両に取り付けられている間、受け部材によって係合されるように構成された少なくとも1つの取り付け要素を含む。
【0008】
[0008] 別の一態様では、高さ方向軸、幅方向軸、および長さ方向軸を有する電気自動車が、電気自動車から着脱可能なバッテリケージを含み、このバッテリケージは、バッテリパックを保持するように構成されている。この車両は、電気自動車のフレームに固定された位置合わせ部材も含む。バッテリケージは、バッテリアセンブリが車両に取り付けられている間、位置合わせ部材によって係合されるように構成された位置合わせ要素を含む。
【0009】
[0009] 別の一態様では、高さ方向軸、幅方向軸、および長さ方向軸を有する電気自動車が、電気自動車から着脱可能なバッテリケージを含み、このバッテリケージは、バッテリパックを保持するように構成されている。また、車両は、電気自動車のシャーシに固定された第１の受け部材であって、シャーシ上に第１の垂直位置を有する第１の受け部材、および、シャーシに固定された第２の受け部材であって、シャーシ上に第２の垂直位置を有する第２の受け部材も含む。バッテリケージは、バッテリケージが車両に取り付けられている間に第１の受け部材によって係合されるように構成された第１の取り付け要素、および、バッテリケージが車両に取り付けられている間に第２の受け部材によって係合されるように構成された第２の取り付け要素を含む。第１の垂直位置は、第２の垂直位置と実質的に異なる。
【0010】
[0010] 本発明の他のシステム、方法、特徴、および利点は、以下の図面および詳細な説明を検討することにより、当業者に明らかになるであろう。このような追加のシステム、方法、特徴、および利点はすべて、この説明およびこの概要内に含まれ、本発明の範囲内にあり、以下の特許請求の範囲によって保護されることが意図される。
【0011】
[0011] 本発明は、以下の図面および説明を参照することにより、より良く理解することができる。図中の構成要素は、必ずしも縮尺通りではなく、本発明の原理を示すことに重点が置かれている。さらに、図面に関し、同一の参照符号は、互いに異なる図全体にわたり対応する部分を示している。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】[0012] 採掘車両の一実施形態の概略図を示す。
【図2】[0013] 採掘車両の一実施形態の概略側面図を示す。
【図3】[0014] 一実施形態による、採掘車両の様々な内部構成要素の概略図を示す。
【図4】[0015] 採掘車両の一実施形態の概略側面図である。
【図5】[0016] 採掘車両の一実施形態の概略後面図である。
【図6】[0017] 旋回姿勢にある採掘車両の一実施形態の概略上面図である。
【図7】[0018] 採掘車両の一実施形態の概略図であり、車両のエンベロープ容積が概略的に示されている。
【図8】[0019] バッテリアセンブリを有さない採掘車両の一実施形態の概略図である。
【図12】[0021] 採掘車両のいくつかの異なる実施形態の寸法表の概略図である。
【図13】[0022] いくつかの採掘車両の空車重量および牽引重量を示すチャートの一実施形態の概略図である。
【図14】[0023] いくつかの採掘車両の出力を示すチャートの一実施形態の概略図である。
【図15】[0024] いくつかの採掘車両の出力対重量比を示すチャートの一実施形態の概略図である。
【図16】[0025] バッテリパックを交換するための場所に接近する車両の一実施形態の概略図である。
【図17】[0026] 一実施形態による、所定の場所に向かって移動する車両の概略図である。
【図18】[0027] 一実施形態による、車両のバッテリパックから切り離されている電力ケーブル一式の概略図である。
【図21】[0029] 一実施形態による、取り外されたバッテリアセンブリからバックして離れる車両の概略図である。
【図22】[0030] 一実施形態による、第１の位置から充電されたバッテリアセンブリに近い第２の位置に移動する車両の概略図である。
【図23】[0031] 一実施形態による、取り付けシステムをバッテリアセンブリと位置合わせするステップの概略図である。
【図26】[0033] 一実施形態による、バッテリアセンブリ内のバッテリパックに再度取り付けられた電力ケーブル一式の一実施形態の概略図である。
【図28】[0035] 一実施形態による、電気自動車内のバッテリを交換するためのプロセスの概略図である。
【図29】[0036] バッテリアセンブリの一実施形態の概略斜視図である。
【図30】[0037] バッテリアセンブリの一実施形態の概略斜視分解図である。
【図31】[0038] バッテリアセンブリの一実施形態の概略後面図である。
【図32】[0039] 一実施形態による、着脱システムを備える車両の前端の概略斜視図である。
【図33】[0040] リンク機構アセンブリの一実施形態の概略斜視図である。
【図39】[0042] 一実施形態による、取り付けシステムとバッテリアセンブリの取り付けバーとの間の対応の概略斜視図である。
【図49】[0045] 一実施形態による、車両およびバッテリアセンブリの異なる積み込み位置の概略図である。
【図50】[0046] 一実施形態による、バッテリアセンブリのための位置合わせおよび係止システムを備える車両の前端の概略図である。
【図61】[0052] 一実施形態による、バッテリアセンブリのための位置合わせおよび係止システムの別の一実施形態である。
【図62】[0053] 一実施形態による、バッテリアセンブリと車両シャーシとの間の物理的接続を示す車両の概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
[0054] 採掘車両の概観
[0055] 実施形態は、車両を対象とする。この車両は、ゼロエミッション電気自動車で、従来のディーゼルエンジンに代わってバッテリだけで車両に動力を供給する。車両は、採掘作業に使用することができる。実施形態は、電力のみを使用して、少なくとも40メートルトンの運搬能力を有する運搬トラックに動力を供給することを可能にする様々な設備を含む。
[0055] 実施形態は、車両を対象とする。この車両は、ゼロエミッション電気自動車で、従来のディーゼルエンジンに代わってバッテリだけで車両に動力を供給する。車両は、採掘作業に使用することができる。実施形態は、電力のみを使用して、少なくとも40メートルトンの運搬能力を有する運搬トラックに動力を供給することを可能にする様々な設備を含む。
【0014】
[0056] 本明細書に記載される車両は、地下の鉱山のような連続作業環境内で作動するように設計された重負荷工業用電気自動車である。地下鉱山環境の概要および地下鉱山のための電気自動車および電力システムの一般的な説明は、2016年4月20日に出願された「採掘作業に動力を供給するためのシステムおよび方法」という名称の同時係属出願第15/133,478号に記載されており、参照によってその内容全体が本明細書に組み込まれる。電気採掘車両は、パックハウジング内に収容された複数のバッテリモジュールから構成される少なくとも１つの重負荷高出力バッテリパックによって動力を供給される。各モジュールは、複数のセルから構成される。モジュールは、動作センサのアレイを備えることができ、センサからのデータを別個の保守ネットワークに提供するための電子部品を備えることができる。センサは、温度センサ、タイミング装置、電荷レベル検出装置、ならびにモジュールの性能およびその性能履歴に関する正確でリアルタイムなデータをオペレーションセンターに提供するために採用され得る他のモニタリングデバイスを含むことができる。これらの種類のバッテリパックならびに関連するデータ生成およびモニタリングの詳細は、2014年9月23日に出願された「モジュールバックボーンシステム」という名称の同時係属出願第14/494,138号、2014年10月31日に出願された「バッテリパック充電およびリモートアクセスのためのシステムおよび方法」という名称の出願第14/529,853号、ならびに2015年5月26日に出願された「モジュールメンテナンスシステム」という名称の出願第14/721,726号に見出すことができ、これらの全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【0015】
[0057] 明確にするために、以下の用語が、詳細な説明および明細書において使用され得る。用語「運搬能力」または単に能力は、車両のベッドに保持され、輸送され得る材料の量を特徴付けるために使用される。運搬能力は、「トラミング（tramming）能力」とも呼ばれる。
【0016】
[0058] 図１は、車両１００の概略斜視図を示している。図２は、車両１００の概略側面図である。図１～図２を参照すると、車両１００は、フレーム１０１(またはシャーシ)、車輪一式１１０、およびベッド１１２を備えることができる。ベッド１１２は、フレーム１０１に連結されてもよく、下降位置（図1に示される）と上昇位置（図2に示される）との間で傾斜されてもよい。
【0017】
[0059] 参考までに、車両１００はまた、前端９０、後端９２、第１の側面９４、および第２の側面９６（図1参照）を有するものとして特徴付けられる。
【0018】
[0060] 車両１００はまた、1人または複数の運転者を受け入れるための運転室１１６のような種々の標準的な車両設備を備えている。
【0019】
[0061] いくつかの実施形態では、車両１００が、第１のフレーム部分１２２と第２のフレーム部分１２４とに分割されてもよい（図2参照）。第１のフレーム部分１２２は、運転室１１６に関連する前部分であってもよい。第２のフレーム部分１２４は、ベッド１１２に関連する後方部分であってもよい。いくつかの実施形態では、機械的リンク機構１２５が、第1のフレーム部分１２２と第２のフレーム部分１２４とを連結し、２つの部分が互いに対して移動（例えば、旋回または枢動）できるようにする。
【0020】
[0062] 図３は、いくつかの内部構成要素が見える車両１００の概略図である。車両１００はまた、1つまたは複数のバッテリによって電力が供給される1つまたは複数の電気モータを備える推進システムを含む。いくつかの実施形態では、車両１００が、車輪の各対に電力を供給するための少なくとも２つの電気モータを含んでもよい。いくつかの実施形態では、車両１００が、4つの電気モータを含んでもよく、ここで、各モータは、4つの車輪のうちの１つに独立して動力を供給する。図３の実施形態では、車両１００が、第１の電気モータ１８０と、第２の電気モータ１８２と、第３の電気モータ１８４と、第４の電気モータ１８６とを含み、それらは、集合的にモータ一式１８８と称される。説明のために、モータ一式１８８内の各モータのおよその位置が、概略的にのみ示されている。各モータの正確な位置は、一実施形態から別の一実施形態へと変動し得ることを理解されたい。
【0021】
[0063] 一実施形態では、車両１００内の電気モータが、約２０００ニュートンメートルの合成連続トルクで動作する。他の実施形態では、車両１００内の電気モータが、約１５００～２５００ニュートンメートルの範囲内の合成連続トルクで動作してもよい。
【0022】
[0064] 一実施形態では、車両１００内の電気モータが、４４０キロワット（５９０馬力）の合成連続電力と５６０キロワット（７５０馬力）の合成ピーク電力とで動作する。他の実施形態では、車両１００内の電気モータが、約４００～５００キロワットの範囲内の合成連続電力で動作してもよい。他の実施形態では、車両１００内の電気モータが、約５００～６００キロワットの範囲内の合成ピーク電力で動作してもよい。
【0023】
[0065] いくつかの実施形態は、補助モータ（図示せず）を装備することもできる。場合によっては、補助モータが、約７００ニュートンメートルの連続トルクで動作することがある。場合によっては、補助モータが、１２５キロワット（１６７馬力）の合成電力で動作することがある。いくつかの実施形態では、補助モータを使用して、車両１００の他のサブシステム、例えば、バッテリの着脱に使用することができる機械システムを駆動することができる。任意選択的に、他の実施形態では、補助モータを使用しなくてもよい。
【0024】
[0066] 実施形態は、モータ一式１８８および/または補助モータに電力を供給するために、1つまたは複数のバッテリを組み込むことができる。本明細書で使用する「バッテリパック」という用語は、一般に、重負荷のパックハウジング内の複数のバッテリモジュールを指す。各モジュールは、複数のバッテリセルから構成される。このようにして、バッテリパックは、個々のバッテリセルの集合をも指す。バッテリセル、したがってモジュールは、先に組み込まれた係属中の出願に記載されているように、機能的に相互接続されている。
【0025】
[0067] 異なる実施形態では、バッテリパックが、任意の適切な種類のバッテリセルを組み込むことができる。バッテリセルの例としては、キャパシタ、ウルトラキャパシタ、および電気化学セルが挙げられる。電気化学セルの例には、一次（例えば、使い捨て）および二次（例えば、再充電可能）が含まれる。二次電気化学セルの例には、鉛酸、バルブ調整鉛酸（VRLA）、ゲル、吸収ガラスマット（AGM）、ニッケル－カドミウム（NiCd）、ニッケル－亜鉛（NiZn）、ニッケル金属水素化物（NiMH）、リチウムイオン（Li?イオン）などが含まれる。バッテリセルは、様々な電圧レベルを有することができる。特に、場合によっては、バッテリパック内の2つの異なるバッテリセルは、異なる電圧レベルを有することができる。同様に、バッテリセルは、様々なエネルギー容量レベルを有することができる。特に、場合によっては、バッテリパック内の２つの異なるバッテリセルが、異なる容量レベルを有することができる。
【0026】
[0068] 場合によっては、複数のバッテリパックを使用することが望ましいだろう。本明細書で使用される用語「バッテリパックアセンブリ」、または単に「バッテリアセンブリ」は、２つ以上のバッテリパック一式を指す。いくつかの実施形態では、バッテリアセンブリはまた、別個のバッテリパックを一緒に保持するためのケージまたは同様の容器を含んでもよい。
【0027】
[0069] 図１～図３で見られるように、車両１００は、一次バッテリアセンブリ１０４を備えるように構成されている。いくつかの実施態様において、一次バッテリアセンブリ１０４は、車両１００の前端９０および第２の側面９６に位置付けられてもよい。特に、一次バッテリアセンブリ１０４は、車両１００の前端９０および第１の側面９４に位置付けられた運転室１１６に隣接して配置することができる。
【0028】
[0070] 車両１００はまた、補助バッテリパック１０５を含んでもよい。補助バッテリパック１０５は、一次バッテリアセンブリ１０４とは別の場所に配置することができる。図３で最もよく見られるように、補助バッテリパック１０５は、車両１００の内部に配置されてもよい。車両１００の内部は、車両の外面（図7を参照して後述する）の内側に配置された領域であってもよい。場合によっては、補助バッテリパック１０５が、補助バッテリパック１０５を保持するように設計されたフレーム１０１のコンパートメント内に配置されてもよい。後述するように、補助バッテリパック１０５を使用して、一次バッテリアセンブリが交換されている間、車両１００に電力を供給することができる。補助バッテリパック１０５は、「トラミングバッテリ」とも称され得る。
【0029】
[0071] 図１～図２で見られるように、バッテリアセンブリ１０４は、車両１００の外装として露出している。具体的には、1つまたは複数のバッテリパックを収容するハウジング（すなわち、バッテリケージ２１０）の様々な外面が、車両１００の外装の一部を構成することができる。対照的に、補助バッテリパック１０５は、内部バッテリであり、車両１００のシャーシ内に保持される。
【0030】
[0072] バッテリアセンブリ１０４は、車両１００に取り外し可能に取り付けられてもよい。本明細書で使用される「取り外し可能に取り付けられ」という用語は、互いに接合されるが、一方または他方の構成要素を破壊することなく分離することができる２つの構成要素を指す。すなわち、この構成要素は、互いに非破壊的に取り外すことができる。「取り外し可能なアタッチメント」の例示的なモダリティは、取り外し可能なファスナ、ラッチ、係止部材、フック、磁気接続、ならびに他の種類の接続を使用して行われる接続を含む。
【0031】
[0073] 補助バッテリパック１０５は、車両１００に「固定的に取り付けられ」てもよい。すなわち、補助バッテリパック１０５は、車両１００の一部を分解する必要なしに、および/または1つまたは複数の部品を破壊することなしに、車両１００から分離することができない。
【0032】
[0074] 図１～図３に示す実施例では、一次バッテリアセンブリ１０４が、２つのバッテリパックを備える。これらは、第１のバッテリパック２００および第２のバッテリパック２０２（図３参照）を含む。第1のバッテリパック２００および第2のバッテリパック２０２は、第２のバッテリパック２０２の上に第1のバッテリパック200が配置された積み重ね構成で配置されてもよい。さらに、一部の実施形態では、第１のバッテリパック２００および第2のバッテリパック２０２は、バッテリケージ２１０内に保持されている。
【0033】
[0075] いくつかの実施態様において、一次バッテリアセンブリ１０４は、約340～360キロワット時の仕事量を供給することができる。ある場合には、第１のバッテリパック２００および第２のバッテリパック２０２の各々が、約１７０～１８０キロワット時の仕事量を供給することができる。いくつかの実施態様において、補助バッテリパック１０５は、約４０～５０キロワット時の仕事量を供給することができる。
【0034】
[0076] いくつかの実施形態では、一次バッテリアセンブリ１０４の各バッテリパックが、異なるモータ一式（したがって、異なる車輪一式）に電力を供給することができる。場合によっては、各バッテリパックが、特定の車軸（例えば、前車軸または後車軸）上の一対のモータに電力を供給することができる。図３で示す一実施形態では、第１のバッテリパック２００が、電源ケーブル２１５を介して、前車軸アセンブリ２１６上の構成要素に接続されてもよい。より具体的には、第１のバッテリパック２００が、第１の電気モータ１８０と第２の電気モータ１８２の両方に電力を供給して、前輪一式に動力を供給することができる。同様に、第２のバッテリパック２０２は、電源ケーブル２１７を介して後車軸アセンブリ２１７の構成要素に接続されてもよい。より具体的には、第２のバッテリパック２０２が、第３の電気モータ１８４と第４の電気モータ１８６の両方に電力を供給して、後輪一式に動力を供給することができる。別々のバッテリパックを使用して前後の車軸に電力を供給することにより、単一のソースに供給しなければならない電力量が減少する。これは、管理がより容易であり、かつ/または故障しにくい、より小さい電力ケーブル（またはより低い電流定格を有するケーブル）の使用を可能にし得る。
【0035】
[0077] 実施形態は、1つまたは複数のバッテリパックを着脱するためのシステムを含むことができる。図２で見られる実施形態では、車両１００が、搭載型着脱システム２５０を組み込んでもよい。着脱システム２５０は、一次バッテリアセンブリ１０４を持ち上げたり下げたりするのに必要な全ての構成要素を含んでもよい。着脱システム２５０の詳細は、以下でさらに詳細に論じられ、例えば図３２～図４５で示される。
【0036】
【0037】
[0079] この実施形態は、同様のサイズのディーゼル駆動車両と同等の運搬能力を有するゼロエミッション電気自動車を提供することができる。
【0038】
[0080] 車両の形状因子を議論する際には、その説明は、車両の全長、全幅、および全高、ならびに他の様々な寸法について議論する。ここで使用される全長という用語は、車両上の最前方位置と車両上の最後方位置との間の距離を指す。場合によっては、最前方位置は、運転室またはバッテリアセンブリ上に位置付けられることがある。全幅という用語は、車両の両方の側面間の距離を指し、両方の側面に沿った「最も外側の」位置で測定される。全高という用語は、車両の最低点（通常は車輪の最下部）と車両の最高点との間の距離を指す。
【0039】
[0081] これらの車両寸法の各々は、車両１００の軸または方向に対応してもよい。すなわち、車両１００の全長は、車両１００の長さ方向（または軸）に沿って取られてもよい。車両１００の全幅は、車両１００の幅方向（または軸）に沿って取ることができる。また、車両１００の全高は、車両１００の高さ方向（または軸）に沿って取られてもよい。
【0040】
[0082] 図４は、様々な寸法を示す目的で、（第１の側面９４から見た）車両１００の側面概略図を示している。車両１００は、車両１００の近似的に地面から最高点まで垂直に測定される全高３００を有する。一実施形態では、全高３００が、約２，２０６ミリメートルの値を有する。他の実施形態では、全高３００が、約１，５００～２，５００mmの範囲内の任意の値を有することができる。図４で示される例示的な実施形態において、全高３００は、両方の構成要素の頂部が近似的に同様の水平面内に存在するので、車輪からベッド１１２の頂部まで、または運転室１１６の頂部までのいずれかで測定することができることが分かるであろう。
【0041】
[0083] 車両１００は、フレーム１０１の最も後方の位置からフレーム１０１の最も前方の位置まで測定された全長３０２を有する。一実施形態では、全長３０２が、約１０，１７５mmの値を有する。他の実施形態では、全長３０２が、約９，０００～１２，０００mmの範囲内の任意の値を有することができる。
【0042】
[0084] 図４で見られるように、車両１００の全長は、前オーバーハング長３１０、ホイールベース長３１２、および後オーバーハング長３１４に分離することができる。具体的には、ホイールベース長３１２は、前輪３２０の中心と後輪３２２の中心との間で測定される。前オーバーハング長３１０は、前輪３２０の中心から車両１００の最前方位置（すなわち、運転室１１６の最前方位置）まで測定される。後オーバーハング長３１４は、後輪３２２の中心からベッド１１２の最後方位置まで測定される。一実施形態では、前オーバーハング長３１０が、約３，４２９mmの値を有し、ホイールベース長３１２が、約５，０００mmの値を有し、後オーバーハング長３１４が、約１，７４６mmの値を有する。無論、他の実施形態では、これらの値を、ホイールベース長、フレームの前方部分および/または後方部分の長さ、またはベッドのサイズおよび/または延在に対する望ましい修正に適応するように変更することができる。さらに、異なる実施形態では、全長が調整されるので、前オーバーハング長３１０、ホイールベース長３１２、および後方オーバーハング長３１４の値は、それに応じて変更されてもよいことを理解されたい。
【0043】
[0085] 図２および図４を参照すると、ベッド１１２の高さは、その作動位置に応じて変化してもよい。例えば、完全に下降した状態では、ベッド１１２の最上部の位置が、地面から測定される下降したベッド高３３０を有する。一実施形態では、下降したベッド高３３０が、車両１００の全高３００に近似的に等しい値（すなわち、約２，２００mm）を有する。完全に上昇した状態では、ベッド１１２の最上部の位置が、地面から測定される上昇したベッド高３３２を有する。一実施形態では、上昇したベッド高332は、約５，３８９mmの値を有する。さらに、ある場合には、上昇したベッド高３３２が、ベッド１１２が車両１００の水平面と角度３３９を形成するベッド１１２の位置に対応する。場合によっては、角度３３９が、約７０度の値を有する。
【0044】
[0086] 図２および図４で示すように、車両１００は、車輪の底部とフレーム１０１の下側面との間の垂直距離として定義されるクリアランス高３３５を有することができる。場合によっては、クリアランス高３３５は、図４で見られるように、ベッド１１２の最下部の高さに対応してもよい。一実施形態では、クリアランス高さ３３５が、約３２３mm (または１２．７インチ）の値を有する。他の実施形態では、クリアランス高さ３３５が、約２７５mmと３２５mmの間の範囲内とすることができる。
【0045】
[0087] 図５は、車両１００の後面図を示す。車両１００は、全幅３４０を有する。一実施形態では、全幅３４０が、約３，３５３mmの値を有する。他の実施形態では、全幅３４０が、約３，０００～４，０００mmの範囲内の任意の値を有することができる。
【0046】
[0088] 図６は、旋回姿勢にある車両１００の概略図である。特に、第１のフレーム部分１２２は、角度３７０において第２のフレーム部分１２４に対して角度が付けられている。一実施形態では、角度３７０が、約４５度の値を有する。他の実施形態では、角度３７０が、約３５度と５５度の間の範囲内の任意の値を有することができる。さらに、内側旋回経路は、半径３７２を有する。外側旋回経路は、半径３７４を有する。一実施形態では、半径３７２が、約４，３６３mmの値を有する。また、一実施形態では、半径３７４が、約９，０６５mmの値を有する。無論、角度３７０、半径３７２、および/または半径３７４のいずれも、他の実施形態では、車両の長さおよび/または幅が変更されるにつれて、および/または他の特徴（第１のフレーム部分１２２と第２のフレーム部分１２４との間の機械的連結など）が変更されるにつれて、変更することができる。
【0047】
[0089] 車両１００の設計は、他の運搬トラックよりも改善された視界を容易にすることができる。図４を参照すると、運転室１１６は、車両１００の最前の縁部３１９に非常に近接して配置されている。これは、運転室１１６内の乗員が、運転室１１６の前方窓１２３（図1参照）からの視界にほとんど制限がないことを意味する。この改善された見通し線は、バッテリ交換が必要な場合に、運転手が地上のバッテリアセンブリをより良好に見る助けとなり得る。
【0048】
[0090] 車両１００は、エンベロープのみならず設置面積によって特徴付けられてもよい。エンベロープは、車両の形状因子の二次元および三次元表現である。本明細書で使用される際に、「車両の設置面積」という用語は、車両の全長と全幅との積に等しい。さらに、「車両のエンベロープ容積」という用語は、車両の設置面積と車両の全高との積に等しい。
【0049】
[0091] 図７で見られるように、車両１００は、車両の設置面積５００を有する。車両１００はまた、車両のエンベロープ容積５０２を有する。一実施形態では、車両の設置面積５００が、約３４m2の値を有する。同様に、車両のエンベロープ容積５０２は、約７５m3の値を有する。無論、他の実施形態では、車両１００の全長、全幅、または全高のうちの1つまたは複数を変更することによって、設置面積およびエンベロープ容積の両方を変更することができる。他のいくつかの実施形態では、車両の設置面積が、およそ３２～３６m2の範囲内の任意の値を有してもよい。また、車両のエンベロープ容積は、約７０～８０m3の範囲内の任意の値を有することができる。
【0050】
[0092] 参考までに、車両１００は、外面を有するものとして特徴付けることができる。外面は、前部外面６１０および側部外面６１２を含む。
【0051】
[0093] 図７で見られるように、バッテリアセンブリ１０４は、車両１００の前角部に配置される。具体的には、バッテリアセンブリ１０４の外側ケージ６０１（すなわち、ハウジング）が、運転室１１６が配置されている第２の前角部６０４とは反対の第１の前角部６０２に配置されている。さらに、バッテリアセンブリ１０４が車両１００に取り付けられた状態で、バッテリアセンブリ１０４は、車両１００の前方面６１０、ならびに第１の側面６１２（すなわち、運転室１１６に隣接する第２の側面６１４の反対側の表面）の両方の部分を形成する。具体的には、ケージ６０１の前壁６２０が、前部外面６１０の一部分を形成し、ケージ６０１の第１の側壁６２２が、側部外面６１４の一部分を形成する。
【0052】
[0094] 加えて、バッテリアセンブリ１０４は、車両１００の上部外面６１６の一部分を形成する。具体的には、ケージ６０１の頂部または壁６２４が、頂部外面６１６の一部分を形成する。さらに、場合によっては、ケージ６０１の底部または壁６２６が、車両１００の底部外面の一部分を形成する（図7では見えない）。
【0053】
[0095] バッテリアセンブリ１０４が取り外されると、図８で見られるように、運転室１１６に隣接する車両１００の前方面６１０に沿って、大きな空間６３０または間隙が形成されてもよい。更に、車両１００の前端は、今や、車両シャーシの残りの部分から隔離して前方に延在する運転室１１６を備えたＬ状の幾何形状を有していてもよい。したがって、バッテリアセンブリの壁が搭載されたときに車両の外面の一部を形成するので、バッテリアセンブリが車両１００から取り外されると、その外面の幾何学的形状が変化する。
【0054】
[0096] 一次バッテリアセンブリを車両１００の外装に配置することにより、内部に位置付けられたバッテリを有する電気自動車と比較して、バッテリの取り付けおよび取り外しが容易になる場合がある。更に、バッテリケージは、バッテリパックを収容するための構造的支持を同時に提供することができ、更に、車両の外装上での構造的支持を提供することもできる。
【0055】
[0097] 車両１００の形状因子、重量、およびその他の特徴を文脈に入れる目的で、いくつかの基準（benchmark）車両が検討される。これには、比較的大容量（３９メートルトン）の地上トラックと、比較的小容量（３０メートルトン）の地下トラックが含まれる。
【0056】
[0098] 図９～図１１は、車両１００（図９）、車両７００（図１０）、および車両８００（図１１）のそれぞれと、それらの対応する運搬重量とを示す。加えて、図１２の表は、これらの車両の様々な寸法を示す。図９～図１２において、車両１００を基準車両７００および基準車両８００と比較することによって分かるように、車両１００は、これらの２つのディーゼル車両と同等のサイズおよび運搬能力を有する。すなわち、車両１００はゼロエミッション電気トラックであるが、同様なサイズのディーゼル車両の運搬能力を達成することは未だ可能である。
【0057】
[0099] 基準車両７００は、地下を移動することが可能な採掘車両を表すことが意図されている。図１２の表で示すように、基準車両７００は、車両１００と同様の全体的な形状因子を有することができる。具体的には、図１２で示すように、基準車両７００は、１０，１１８mmの長さ、２，６９０mmの幅、および２，５４７mmの高さを有することができる。この比較的小さな形状因子、特に全高は、基準車両７００が採掘トンネルを通って荷物を運搬することを可能にする。基準車両７００と同様の仕様を有する採掘車両の例は、キャタピラー社のAD30地下鉱山用トラックである。
【0058】
[00100] 基準車両８００は、車両１００と同様の運搬能力を有する採掘車両を表すことが意図されている。特に、基準車両８００は、３９メートルトンの運搬能力を有する。基準車両８００と同様な仕様を有する採掘車両の例は、Volve A40G連接運搬トラックである。
【0059】
[00101] 図１２の表で示されるように、基準車両８００は、車両１００よりもわずかに大きい形状因子を有してもよい。具体的には、図１２で示すように、基準車両８００は、１１，２６３mmの長さ、３，４０３mmの幅、および３，１３２mmの高さを有することができる。
【0060】
[00102] 車両１００の出力対重量比を理解する目的で、重量と出力の比較が図１３～図１４で行われている。図１３は、３つの運搬トラックの重量を示すチャートの概略図である。参考までに、各車両の牽引重量が、空車作動重量の横に表示されている。ここで、牽引重量は、運搬能力を重量（容積ではなく）で測定したときの運搬能力と均等である。図１３で見られるように、基準車両７００は、約２８．９メートルトンの空車重量を有する。基準車両７００は、約30メートルトンの牽引重量を有する。基準車両８００は、約２９．８メートルトンの空車重量を有する。基準車両800は、約39メートルトンの牽引重量を有する。
【0061】
[00103] 図１３で見られるように、車両１００は、約４５．４メートルトンの空車重量を有する。車両１００は、約４０メートルトンの牽引重量を有する。したがって、車両１００は、基準車両７００および基準車両８００の両方よりも実質的に重いことが分かる。
【0062】
[00104] 車両の重量が増えると、出力を増やさない場合にハンドリングに支障をきたすことがある。この例示的な実施形態において、基準車両よりも車両１００の重量を増加させることは、全体の出力を増加させることによって実現可能である。
【0063】
[00105] 図１４は、様々な車両によって生成される出力を示す概略図である。先に議論したように、車両１００の一実施形態は、約４００～５００キロワットの範囲内の連続電力で動作する電気モータ一式を含む。場合によっては、車両１００が、約５００～６００キロワットの範囲内のピーク電力で作動することができる。対照的に、３０メートルトンの運搬能力を有する基準車両７００は、３０５キロワットのピーク出力でしか作動することができない。さらに、３９メートルトンの運搬能力を有する基準車両８００は、３５０キロワットのピーク出力でしか作動することができない。
【0064】
[00106] 図１５は、いくつかの車両の出力対重量比を示すチャートの概略図である。図１５で見られるように、車両１００は、約０．０１２kg/m3の出力対重量比を有する。車両７００は、約０．０１０の立方メートル当たりのキログラムの出力対重量比を有する。車両800は、約0．012の立方メートル当たりのキログラムの出力対重量比を有する。したがって、これらの車両は、近似的に同様な車両対重量比を有することが分かるだろう。他の基準車両よりも著しく重いにもかかわらず、車両１００は、同等の出力対重量比によって示されるように、同様の走行性能を有し得る。
【0065】
[00107] バッテリ交換方法
[00108] 放電されたバッテリを完全に充電されたバッテリと効率的に交換して、車両が再充電を待つ間、長時間アイドル状態にならないようにすることができるシステムを有することが望ましい。
[00108] 放電されたバッテリを完全に充電されたバッテリと効率的に交換して、車両が再充電を待つ間、長時間アイドル状態にならないようにすることができるシステムを有することが望ましい。
【0066】
[00109] 電気自動車内のバッテリを交換するためのシステムの中には、実質的なインフラを必要とするものがある。電気自動車用のバッテリは大型で重い傾向があるので、バッテリを交換するためのシステムは、クレーン、フォークリフト、ローディングランプ、パレット、または、バッテリを車両から持ち上げ、下ろし、および輸送するための他の構成要素を含むことができる。空間は鉱山内（例えば、地下立坑内）で高度に封じ込められているので、必要とされるインフラの量を制限するバッテリ交換システムを有することが望ましい。
【0067】
[00110] いくつかの実施形態は、いわゆる「ゼロインフラ」バッテリ交換システムを利用することができる。このようなゼロインフラシステムの場合、放電されたバッテリを降ろし、完全に充電されたバッテリを再度積み込むためには、「空間と汚れ（space and dirt）」だけが必要である。
【0068】
[00111] いくつかの実施形態では、車両１００が、放電されたバッテリを取り外し、鉱山の地面上にある完全に充電されたバッテリを取り付けるために、必要なすべての設備を有するように構成されている。このような設備は、一次バッテリアセンブリ１０４用の着脱システム２５０を含むことができる。また、これらの設備は、一次バッテリアセンブリ１０４が取り外されたときに、車両１００に電力を供給するために使用される別個の「トラミング」バッテリ（すなわち、補助バッテリパック１０５）を含むことができる。
【0069】
[00112] 図１６～図２７は、採掘車両において、放電されたバッテリパックを有するバッテリアセンブリを、充電されたバッテリパックを有する別のバッテリアセンブリと交換するプロセスの概略図を示している。
【0070】
[00113] 図１６で見られるように、車両１００は鉱山の領域を走行している。例示のために、車両１００の作動状態に関する情報を与えることができる表示画面２０００が示されている。車両１００のいくつかの実施形態はディスプレイを設けてよいが、他の実施形態はディスプレイを含まなくてもよいことを理解されたい。さらに他の実施形態は、異なる種類の情報を示すディスプレイを含んでもよい。さらに、さらなる他の実施形態は、運転者に車両１００の作動状態に関する情報を提供するための任意の他の種類のインジケータ（ライト、音など）を利用することができる。
【0071】
[00114] 表示画面２０００は、バッテリ充電部２００２を含む。バッテリ充電部２００２は、一次バッテリアセンブリ１０４を含むバッテリパックに対する充電レベルを示す第1の充電インジケータ２００４を含んでもよい。バッテリ充電部２００２はまた、補助バッテリパック１０５に対する充電レベルを示す第２の充電インジケータ２００６を含んでもよい。
【0072】
[00115] また、表示画面２０００は、電力潮流部２０１０を含んでもよい。電力潮流部２０１０は、車両１００および推進システムに関連するいくつかの構成要素の概略図を提供してもよい。電力潮流部２０１０は、第１のバッテリパック２００、第２のバッテリパック２０２、および補助バッテリパック１０５の概略図を含んでもよい。さらに、電力潮流部２０１０は、どのバッテリパックが現在車両に電力を供給しているかを示す概略的な電力潮流線２０２０を含むことができる。説明のために、電力潮流線２０２０は、車両１００の4つの車輪のそれぞれに流れるように示されている。しかし、電力の流れは、実際には、1つまたは複数のバッテリパックから４つの電気モータ（すなわち、図３で示されるモータ一式１８８）の各々に流れることが理解され得る。次いで、各モータは、対応する車輪を駆動する。
【0073】
[00116] 図１６で見られるように、第１の充電インジケータ２００４は、一次バッテリアセンブリ１０４のバッテリパックが低充電を有することを示している。これを改善するために、車両１００の運転者は、完全に充電されたバッテリアセンブリ２０４０（すなわち、完全に充電されたバッテリパックを備えたアセンブリ）が配置されている開放エリアに向かって車両１００を移動させている。しかし、新しいバッテリアセンブリを装着する前に、車両１００は、充電されたバッテリアセンブリ２０４０に隣接する場所２０３２まで移動する。場所２０３２において、車両１００は、放電されたバッテリアセンブリ１０４を自動的に取り外すことができる。
【0074】
[00117] 図１７は、一次バッテリアセンブリ１０４の取り外し、すなわち「脱落」のために所定の場所２０３２に接近する車両１００の概略図を示している。参考のために、概略的な線は、一次バッテリアセンブリ１０４が所望の場所で取り外されることを確実にするために車両１００（例えば、車両100の最前端）が配置されるべきおよその停止点２０３４を示している。場合によっては、インフラがない完全に解放されたエリアのように、一次バッテリアセンブリ１０４を取り外す前に車両１００を配置すべき正確な場所を特定する必要がないこともある。しかし、バッテリアセンブリが、パレット、または他の局所構造（例えば、充電ベイまたはステーションの一部）上に落とされ得るいくつかの他の実施形態では、バッテリアセンブリを取り外す前に、車両１００を正確な場所（および正確な方向）に配置することが必要であり得る。
【0075】
[00118] 図１８において、車両１００は、停止点２０３４に配置され、一次バッテリアセンブリ１０４を取り外すことができるようになっていることが分かる。バッテリを取り外す前に、一次バッテリアセンブリ１０４と車両１００の他の構成要素との間の1つまたは複数の物理的接続を切断することができる。一例として、図１８は、バッテリアセンブリ１０４のバッテリパック２００から切り離されている単一の電気ケーブル２０５０の概略拡大図を含む。同様に、電気ケーブル２０５２が、バッテリパック２０２から切り離されるように示されている。
【0076】
[00119] 例示的な一実施形態において、一次バッテリアセンブリ１０４の各バッテリパックは、車両１００の1つまたは複数の電気回路から切り離されてもよい。そのような電気回路は、1つまたは複数のバッテリと1つまたは複数のモータとの間で電力を導く回路とすることができる。一実施形態では、各バッテリパックが、少なくとも1つのケーブルによって１つまたは複数の電気回路に接続される。したがって、各バッテリパックを電気的に切断するには、1つまたは複数のケーブルを切断する必要がある。
【0077】
[00120] 例示的な一実施形態において、各バッテリパックは、バッテリと車両１００との間で流体を流すチューブに接続することもできる。例えば、いくつかの実施形態は、バッテリを通る冷却のためのオイルを流すことができる。このような実施形態では、バッテリパックの１つまたは複数の流体ポートに接続するチューブも、バッテリアセンブリを取り外す前に切り離すべきである。あるいは、他の実施形態では、流体冷却に使用されるチューブが、バッテリパックが取り外されたときにのみ取り付けられてもよい（例えば、充電中に冷却されてもよい）。
【0078】
[00121] 異なる実施形態では、ケーブルおよび/またはチューブの切断が、手動でまたは自動的に行うことができる。一部の実施形態では、一次バッテリアセンブリを取り外す前に、車両の運転者が運転室から出て、一次バッテリアセンブリを備えた車両の反対側に歩いて行くことができる。次いで、運転者は、流体チューブと同様に、電気ケーブルを手動で切断することができる。あるいは、いくつかの他の実施形態では、電気接続（および/または流体接続）を自動的に切断することができることを理解されたい。
【0079】
[00122] バッテリアセンブリ１０４と車両１００との間で必要な切断がなされると、バッテリアセンブリ１０４を取り外すことができる。図１９～図２０は、着脱システム２５０を用いて一次バッテリアセンブリ１０４を取り外す連続した段階を示している。特に、バッテリアセンブリ１０４は、図１９において部分的に下降した位置２０７０で見られる。また、バッテリアセンブリ１０４は、図２０において完全に下降した位置２０６２で見られる。
【0080】
[00123] 図１９～２０で見られるように、バッテリアセンブリ１０４は、着脱システム２５０のリンク機構アセンブリを使用して下げられる。使用され得るリンク機構アセンブリの特定の設計は、以下でさらに詳細に議論され、そして例えば、図３２で示される。
【0081】
[00124] バッテリアセンブリ１０４は、取り外しの前に車両１００の任意のモータから切り離されなければならないためので、着脱システム２５０は、補助バッテリパック１０５からの電力を必要とする場合がある。すなわち、リンク機構アセンブリ２５２または着脱システム２５０の他の構成要素を動作させるために必要なあらゆる電力が、補助バッテリパック１０５によって供給されてもよい。
【0082】
[00125] 代替的な一実施形態では、バッテリアセンブリ１０４が地面に下ろされるにつれて、電気ケーブルが車両１００から延び出るように設計されてもよいと考えられる。このような実施形態では、取り外しが行われる際に、電気ケーブルを一次バッテリアセンブリ１０４のバッテリパックに取り付けたままにすることができる。したがって、第１のバッテリパック２００および/または第２のバッテリパック２０２からの電力を使用して、着脱システム２５０に電力を供給することができると考えられる。
【0083】
[00126] いくつかの実施形態では、一次バッテリアセンブリ１０４が下降した後で、再充電のために一方または両方のバッテリパックにプラグを差し込む選択肢を運転者に持たせることができる。例えば、一実施形態では、1つまたは複数の長い充電ケーブルを、場所２０３２の近傍に見つけることができる（図18参照）。充電ケーブルは、鉱山の他の場所（または鉱山の外側）に位置付けられた電源に接続することができる。
【0084】
[00127] 別の一実施形態では、バッテリ交換が、1つまたは複数の再充電ステーションに隣接して行われ得る。そのような実施形態では、バッテリが、再充電ステーションに直接的に隣接する場所で取り外されてもよい。
【0085】
[00128] さらに他の実施形態では、バッテリが、交換サイトで再充電されなくてもよいが、充電のために別の場所に移動されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、作業員たちの中の乗務員が、鉱山全体にわたって放電されたバッテリを収集し、充電設備が提供される鉱山内（または外部）の別の場所にバッテリを運ぶことができる。次いで、この同じ乗務員は、最近充電されたバッテリを、運搬トラックまたは他の電気採掘車両が稼動していると予想される坑内全域の場所に配送することができるであろう。
【0086】
[00129] 図２１では、車両１００が、バッテリアセンブリ１０４からバックして離れるように示されている。以下でさらに詳細に説明するように、着脱システム２５０は、バッテリアセンブリ１０４が最下位置に移動されると、バッテリアセンブリ１０４から自動的に外れるように構成することができる。特に、運転者が、バッテリアセンブリ１０４を着脱システム２５０から手動で取り外す必要はない。これは、運転者が、プロセス全体を通して運転室に出入りしなければならない回数を減らすことによって、交換プロセス中の時間を節約するのに役立ち得る。
【0087】
[00130] 図２２では、車両１００が、放電したバッテリアセンブリ１０４に隣接する第１の場所２０３２から、完全に充電されたバッテリアセンブリ２０４０に隣接する第２の場所２０３３に移動することが示されている。表示画面２０００は、車両１００が、第１の場所と第２の場所との間を移動するとき、車両１００が補助バッテリパック１０５によって給電されていることを示している。これは、第２の充電インジケータ２００６で示される（図１６で示される充電レベルと比較して）低い充電レベルによって示される。加えて、電力潮流部２０１０は、電力が、補助バッテリパック１０５から（各車輪に隣接して配置された電気モータを介して）車輪に流れていることを明示的に示している。
【0088】
[00131] 図２２で示される実施形態は、4つの車輪すべてに流れる電力を描いているが、いくつかの実施形態では、補助バッテリパック１０５が、一部の車輪にのみ電力を供給することができる。一実施形態では、補助バッテリパック１０５が、前輪のみに電力を供給することができる。別の一実施形態では、補助バッテリパック１０５が、後輪のみに電力を供給することができる。したがって、場合によっては、バッテリを交換する間、車両１００は、前輪駆動または後輪駆動のいずれかで作動することができる。
【0089】
[00132] 図２３は、完全に充電されたバッテリアセンブリ２０４０に接近する車両１００の概略図を示している。いくつかの実施態様において、車両１００は、車両１００およびバッテリアセンブリ２０４０の位置合わせを支援するための設備を含んでもよい。一実施形態では、車両１００が、着脱システム２５０上またはその近傍に配置された1つまたは複数のカメラを含むことができる。車両１００が近づくと、運転者は、ビデオフィードの表示を見て、着脱システム２５０をバッテリアセンブリ２０４０と位置合わせする助けとすることができる。
【0090】
[00133] 図２３を参照すると、第２の表示画面２１００の概略図が示されている。表示画面２１００は、例えば、着脱システム２５０の一部分に配置され得る装着カメラからの視界を表示してもよい。
【0091】
[00134] いくつかの実施形態は、バッテリアセンブリ上にしるしまたは他の視覚的インジケータを組み込むことができる。これらのしるしは、車両が適切に位置合わせされたときを運転者が特定するのを支援するために、ビデオフィード上で見ることができる。図２３の実施形態では、バッテリアセンブリ２０４０の後面側が、バッテリアセンブリ２０４０の上部および下部にそれぞれ第１の物理的指標２１０５および第２の物理的指標２１０７を備えるよう構成されてもよい。第１の仮想指標２１１０および第２の仮想指標２１１１を含む仮想指標一式が、バッテリアセンブリ２０４０のビデオ画像の上に重ねられる。運転手がバッテリアセンブリ２０４０に近づくにつれて、彼（又は彼女）は、仮想指標２１１０および仮想指標２１１１がそれぞれ物理的指標２１０５および物理的指標２１０７の上に位置合わせされるように、車両１００を操縦しようと試みてもよい。これは、運転手が、着脱システム２５０の構成要素を、バッテリアセンブリ２０４０の対応する特徴（握ることができるバーなど）と正確に位置合わせするのを支援することができる。
【0092】
[00135] 図２４は、充電されたバッテリアセンブリ２０４０が配置されている第２の場所２０３３に停止された車両１００の概略図を示している。車両１００は、着脱システム２５０が充電されたバッテリアセンブリ２０４０と接触するように配置される。
【0093】
[00136] 図２５は、充電されたバッテリアセンブリ２０４０が着脱システム２５０によって地面から持ち上げられたときの車両１００の概略図を示している。最後に、図２６で見られるように、バッテリアセンブリ２０４０は、最終的な取り付け位置まで持ち上げられる。この時点で、運転者は、電気ケーブルおよび/または他の物理的接続を、バッテリアセンブリ２０４０のバッテリパックに再接続してもよい。図２６で見られるように、ケーブル２０５０およびケーブル２０５２は、それぞれ、バッテリアセンブリ２０４０のバッテリパック２０６０およびバッテリパック２０６２と手動で再接続される。
【0094】
[00137] 代替的な一実施形態では、バッテリアセンブリ２０４０が地上に配置されている間に、電気ケーブルが車両１００から延び出るように設計されてもよいと考えられる。このような実施形態では、車両１００にバッテリアセンブリ２０４０を取り付ける前に、電気ケーブルを、バッテリアセンブリ２０４０のバッテリパックに取り付けることができる。したがって、バッテリパック２０６０およびバッテリパック２０６２からの電力を使用して、着脱システム２５０に電力を供給することができると考えられる。
【0095】
[00138] 図２７は、完全に充電された一次バッテリアセンブリを備えた状態で、第２の場所２０３３から離れて（バックして）走行する車両１００の概略図を示している。表示画面２０００の電力潮流部２０１０で見られるように、一次バッテリアセンブリ２０４０のバッテリパック２０６０およびバッテリパック２０６２は、車両１００の運動に電力を供給しており、補助バッテリパックはもはや使用されていない。
【0096】
[00139] 車両１００は、今や、現在の一次バッテリアセンブリが充電されたままである限り、鉱山内（または外部）の材料運搬に戻ることができる。現在のバッテリアセンブリが完全に（または略完全に）放電されると、車両１００は、放電されたバッテリを完全に充電されたバッテリと交換するこの同じプロセスを繰り返すことができる。
【0097】
[00140] 図２８は、上述したステップによる、バッテリ交換のためのプロセスを示すフローチャートである。いくつかの実施形態では、これらのステップのいくつかは任意選択的であってもよいことを理解されたい。他の実施形態では、追加のステップが含まれてもよい。
【0098】
[00141] 第１のステップ２３００の間、第１のバッテリアセンブリを備える１つまたは複数の交換可能バッテリパックを備える車両は、第１の場所に移動してもよい。場合によっては、第１の場所は、1つまたは複数の充電されたバッテリパックを含む第２のバッテリアセンブリが配置された第２の場所に隣接することができる。
【0099】
[00142] 第２のステップ２３０２では、第１のバッテリアセンブリの１つまたは複数のバッテリパックを車両から切り離すことができる。これには、電源ケーブルの切断が含まれる場合がある。場合によっては、電源ケーブルは手動で切断されてもよい。他の場合には、電力ケーブルを自動的に切断することができる。
【0100】
[00143] 第３のステップ２３０４では、搭載型着脱システムを使用して、第１のバッテリアセンブリを車両から取り外すことができる。場合によっては、これは、1つまたは複数のラッチと同様に、液圧作動リンク機構アセンブリを含むことができる。特に、場合によっては、第１のバッテリアセンブリを車両に対して適所に保持しているラッチが解放され、リンク機構アセンブリを使用して第１のバッテリアセンブリを地面に下げることができる。場合によっては、バッテリアセンブリが地上に配置されると、リンク機構システムは自動的に第１のバッテリアセンブリから外れる。
【0101】
[00144] 第４のステップ２３０６では、車両が、第１のバッテリアセンブリから離れ、第２のバッテリアセンブリが位置付けられている第２の場所に移動することができる。この間、車両は、常に車両に搭載されている補助バッテリからの電力を使用して作動することができる。
【0102】
[00145] 第５のステップ２３０８で、車両は、第２のバッテリアセンブリに接近し、第２のバッテリアセンブリと着脱システムとの間で接触を行うことができる。場合によっては、ビデオフィードを使用して、着脱システムを第２のバッテリアセンブリに適切に位置合わせする助けとすることができる。場合によっては、位置合わせを容易にするために、バッテリアセンブリに指標を設けることができる。他の場合には、ビデオフィードが、バッテリアセンブリの部分（おそらく、バッテリ上の他の物理的なしるし）と位置合わせされる１つまたは複数のしるしを投影してもよい。
【0103】
[00146] 第６のステップ２３１０では、着脱システムを使用して、第２のバッテリアセンブリを持ち上げ、車両の適所に係止することができる。場合によっては、第２のバッテリアセンブリが最高位置まで持ち上げられると、バッテリアセンブリの1つまたは複数の部分が、バッテリアセンブリを適所に係止するために、着脱システムの１つまたは複数のラッチによって把持され得る。
【0104】
[00147] 第７のステップ２３１２では、第２のバッテリアセンブリが車両に取り付けられたら、任意の電力ケーブルを第２のバッテリアセンブリのバッテリパックと再接続することができる。この時点で、車両は、補助バッテリではなく、第２のバッテリアセンブリによって給電されてもよい。
【0105】
[00148] いくつかの実施形態では、バッテリ交換を、1つまたは複数の固定位置（例えば、鉱山内の場所）で行うことができる。そのような場合、運転者は、これらの場所のマップまたはリストを有することができ、一次バッテリアセンブリを交換する必要があるときに、運転者は、最も近い既知の交換場所に車両を走行させることができる。他の実施形態では、特に、鉱山の一部の地域に主に位置するが他の地域には位置しない車両を用いて採掘作業が進むにつれて、バッテリ交換場所が変化する可能性がある。さらに他の実施形態では、バッテリ交換が、オンデマンドで行われてよい。すなわち、運転者は、バッテリアセンブリが低充電であることを認識すると、発送係を呼び出して、完全に充電されたバッテリアセンブリが近くの場所に配送されることを要求することができる。
【0106】
[00149] 本実施形態は、無載積車両とのバッテリ交換を示している。しかし、トラックのベッドに材料が積載されている間に、この同じバッテリ交換プロセスが起こり得ることが理解されよう。
【0107】
[00150] 実施形態は、補助バッテリパックを再充電するための設備を含んでもよい。いくつかの実施形態では、補助バッテリパックが、一次バッテリアセンブリの１つまたは複数のモジュールに接続される搭載型コンバータによって充電されてもよい。一実施形態では、搭載型の６００V～３００VのDC/DCコンバータを使用することができる。他の実施形態では、外部ソースによって補助バッテリパックを再充電することができる。このような場合、補助バッテリパックは、1日（またはトラックの他の作動サイクル）の終わりに再充電することができる。
【0108】
[00151] バッテリの着脱
[00152] 図２９～３１は、例示的なバッテリアセンブリ３０００の概略図を示している。バッテリアセンブリ３０００は、バッテリアセンブリ１０４（およびバッテリアセンブリ２０４０）と一部の設備を共有してもよい。しかし、異なる実施形態では、バッテリアセンブリの以下の特徴のいくつかは、任意選択的であり得ることが理解され得る。
[00152] 図２９～３１は、例示的なバッテリアセンブリ３０００の概略図を示している。バッテリアセンブリ３０００は、バッテリアセンブリ１０４（およびバッテリアセンブリ２０４０）と一部の設備を共有してもよい。しかし、異なる実施形態では、バッテリアセンブリの以下の特徴のいくつかは、任意選択的であり得ることが理解され得る。
【0109】
[00153] 図２９～３０を参照すると、バッテリアセンブリ３０００は、バッテリケージ３００２、第１のバッテリパック３００４、および第２のバッテリパック３００６から構成される。各バッテリパックは、1つまたは複数のバッテリセルをさらに有してもよい。
【0110】
[00154] バッテリケージ３００２は、第１のバッテリパック３００４および第２のバッテリパック３００６を保持および保護する役割を果たしてもよい。このために、バッテリケージ３００２は、第１のバッテリパック３００４および第２のバッテリパック３００６の各々を受け入れるようにサイズ決め、および寸法決めされてもよい。図２９～３０に示される実施形態では、バッテリケージ３００２が、積み重ね構成で２つのバッテリパックを保持できる内部空洞を有する比較的薄い外側ケーシングとして構成されている。特に、バッテリケージ３００２は、各バッテリパックの水平設置面積よりもわずかに大きい水平設置面積を有する。また、バッテリケージ３００２は、第１のバッテリパック３００４と第２のバッテリパック３００６とを組み合わせた高さよりもわずかに大きい垂直高さを有する。
【0111】
[00155] 図３０で見られるように、バッテリケージ３００２は、上側ケージ部分３０１０および下側ケージ部分３０１２を含む、分離され得る２つの別個の部品として構成される。上側ケージ部分３０１０は、第１のバッテリパック３００４を受け入れるようにサイズ決め、および寸法決めされる。下側ケージ部分３０１２は、第２のバッテリパック３００６を受け入れるように寸法決め、および寸法決めされる。上側ケージ部分３０１０および下側ケージ部分３０１２は、当技術分野で知られている任意の種類の締結具を使用して取り付けることができる。
【0112】
[00156] バッテリケージ３００２は、着脱を容易にするための設備を含んでもよい。いくつかの実施形態は、取り付けを容易にするように構成された1つまたは複数の水平バーを含むことができる。いくつかの実施形態は、取り付けを容易にするように構成された1つまたは複数の垂直バーを含むことができる。いくつかの実施形態は、取り付けを容易にするために、水平バーと垂直バーとの組み合わせを含むことができる。
【0113】
[00157] 図２９～３１に見られるように、バッテリケージ３００２は、上側水平取り付けバー３０２２および下側水平取り付けバー３０２４を含む、水平取り付けバー一式を含む。
【0114】
[00158] 各水平取り付けバーは、バッテリケージ３００２の後方側３０１５からわずかに後方に突出する。さらに、水平取り付けバーは、垂直に方向付けられた二組のブラケット３０３０によって保持される。これらの垂直に方向付けられたブラケット３０３０は、水平取り付けバーの両側の端部に位置付けられている。各対のブラケットは、固定距離だけ離間されていてもよい。一例として、第１の垂直配向ブラケット３０３１および第2の垂直配向ブラケット３０３２は、距離３０４０だけ離間される（図31参照）。この構成は、各水平バーを、着脱システムによって把持することができる別個のセクションに分割する。具体的には、上側水平取り付けバー３０２２は、第１の端部セグメント３０５０、中間セグメント３０５２、および第2の端部セグメント３０５４に分割されている。同様に、下側水平取り付けバー３０２４は、第１の端部セグメント３０６０、中間セグメント３０６２、および第２の端部セグメント３０６４に分割されている。
【0115】
[00159] いくつかの実施形態は、1つ以上の垂直バーを含むことができる。図２９～図３１で見られるように、バッテリケージ３００２は、垂直取り付けバー一式を含む。特に、バッテリケージ３００２は、第１の垂直取り付けバー３０７２および第2の垂直取り付けバー３０７４を備える。
【0116】
[00160] 各垂直取り付けバーは、下側ケージ部分３０１２の下側から上側ケージ部分３０１０の下側に延在する。さらに、垂直取り付けバーは、バッテリケージ３００２の両側の後方角部に配置されている。したがって、場合によっては、垂直に加えられた荷重の下で、各垂直取り付けバーは、バッテリケージ３００２にある程度の強度を提供するように構成されてもよい。場合によっては、構造的支持を与えるために、同様の垂直配向のバーが、バッテリケージ３００２の前角部の一方または両方に配置されてもよい。
【0117】
[00161] 水平バーおよび垂直バーの両方は、少なくとも３つの方法で取り付けを容易にすることができることが理解され得る。先ず、バッテリアセンブリの上昇および/または下降を支援するために、着脱システムの構成要素によって、いずれの種類のバーも把持することができる。次に、いずれの種類のバーも、着脱システムの対応する構成要素（例えば、バッテリケージを水平方向および/または垂直方向に自動的に位置合わせさせるのを助けることができるV字形ブロック）と相互作用することによって、水平および/または垂直位置合わせを容易にすることができる。最後に、いずれの種類のバーも、例えば、1つまたは複数のラッチまたは他の係止機構を使用して、適所に係止することができる。異なる実施形態では、水平バーおよび垂直バーは、異なる機能（例えば、持ち上げ、位置合わせし、およびラッチするための水平バー、並びに、位置合わせし、ラッチするが、持ち上げるためではない垂直バー）を達成するために使用され得ることが理解され得る。
【0118】
[00162] 図２９～図３１に示される本実施形態では、水平取り付けバー一式３０２０が、バッテリケージ３００２を持ち上げ/下げるため、バッテリケージ３００２を位置合わせするため、およびバッテリケージ３００２を（例えば、バーを把持するラッチを使用して）適所に係止するための、接触点として機能してもよい。対照的に、垂直取り付けバー一式３０７０は、バッテリケージ３００２を持ち上げ/下げる間、接触点として使用されなくてもよいが、バッテリケージ３００２を位置合わせおよび/または（例えば、バーを把持するラッチを使用して）適所に係止することを容易にするために使用されてもよい。
【0119】
[00163] バッテリケージ３００２は、主に、前面、上面、底面、および側面で閉じられてもよい。しかし、バッテリケージ３００２は、バッテリパックの接続ポートまたは他の設備を露出させることができるように、後側３０１５（ならびに側面の一部）で部分的に開いていてもよい。
【0120】
[00164] 一部の実施形態は、凹凸のある地表面上でバッテリを滑らせることを容易にするための設備を含むことができる。図３１で最もよく示されるように、バッテリケージ３００２は、摺動を容易にするために丸い角部３００７を有する底面３００５を有してもよい。
【0121】
[00165] バッテリケージ３００２は、第１のバッテリパック３００４および第２のバッテリパック３００６を保持および保護するように設計される。これを行うために、バッテリケージ３００２は、主に後方側面３０１５の取り付け点に沿って運搬トラックに固定されながら、十分な強度を有するように構成される。
【0122】
[00166] 異なる実施形態では、バッテリケージ３００２の材料を変えることができる。いくつかの実施態様において、バッテリケージ３００２は、金属または金属合金を含む材料で構成される。いくつかの実施形態では、バッテリケージ３００２が、車両１００のシャーシ（例えば、フレーム１０１）で使用される材料と同様の材料で構成される。
【0123】
[00167] 各バッテリパックは、電気ケーブルを受け入れるための1つまたは複数のポートを備えるように構成することができる。図３１で見られるように、第１のバッテリパック３００４は、電気ケーブルを接続するためのポート３０９０を含む。第２のバッテリパック３００６は、電気ケーブルを接続するためのポート３０９２を含む。これらのポートは、バッテリアセンブリ３０００が車両に取り付けられるときに、各バッテリパックを車両の1つまたは複数の回路に接続するために使用されてもよい。これらのポートは、バッテリアセンブリが車両から取り外されたときに、各バッテリパックを充電源に接続するために使用することもできる。しかし、他の実施形態では、各バッテリパックが、バッテリパックを車両の電気回路に接続するためのポートと、バッテリパックを充電するための別個のポートとを含む、2つ以上の電気ポートを含むことができる。
【0124】
[00168] 各バッテリパックは、バッテリパックを冷却するためのオイルまたは他の流体の流れを容易にするために、1つまたは複数のバルブまたは流体ポートを備えるように構成することもできる。図３１において、第１のバッテリパック３００４は、流体ポート一式３０９６を含む。また、第２のバッテリパック３００６は、流体部分一式３０９８を含む。
【0125】
[00169] 図３２は、前端９０における車両１００の一部分の概略図を示している。図３２で見られるように、着脱システム２５０は、運転室１１６に隣接する前端９０に配置されている。着脱システム２５０は、一対のリンク機構アセンブリ３１００を備える。具体的には、着脱システム２５０が、第１のリンク機構アセンブリ３１０２と、第１のリンク機構アセンブリ３１０２から離間している第２のリンク機構アセンブリ３１０４とを含む。
【0126】
[00170] 各リンク機構アセンブリは、少なくとも１つの液圧シリンダによって作動される。具体的には、第１のリンク機構アセンブリ３１０２は、第１の液圧シリンダ３１１０によって作動される。第２のリンク機構アセンブリ３１０４は、第２の液圧シリンダ３１１２によって作動される。
【0127】
[00171] また、着脱システム２５０は、バッテリアセンブリを車両１００上の適所に係止するための設備を含むことができる。着脱システム２５０は、車両１００上の適所にバッテリアセンブリを固定するために使用され得る受け部材一式３１９９を含む。
【0128】
[00172] 図３３は、第１のリンク機構アセンブリ３１０２（単にリンク機構アセンブリ３１０２とも呼ばれる)、液圧シリンダ３１１０、および別の構造要素３１１１の分解斜視図である。構造要素３１１１の第１の端部は、液圧シリンダ３１１０のシリンダバレル３１１４に旋回可能に接続されてもよい。いくつかの実施形態では、構造要素３１１１の第２の端部が、車両１００の別の一部分に取り付けられてもよい。いくつかの実施形態では、構造要素３１１１の第２の端部が、リンク機構アセンブリ３１０２内のリンクのうちの1つに固定され得る。
【0129】
[00173] リンク機構アセンブリ３１０２は、４本バーリンク機構であってもよい。すなわち、リンク機構アセンブリ３１０２は、ループ状に配置され、４つの回転ジョイントによって互いに接続された4つのリンクを備える。より具体的には、リンク機構アセンブリ３１０２が、リンクが平行な平面内で移動するように封じ込められているので、平面的な４本バーリンク機構であってもよい。
【0130】
[00174] リンク機構アセンブリ３１０２は、グラウンドリンク３１２１（固定リンクまたはフレームとも呼ばれる）、上側グラウンドリンク３１２２、下側グラウンドリンク３１２３、および浮動リンク３１２４を含む４つのリンクを備える。図３２で見られるように、グラウンドリンク３１２１は、車両１００上の略垂直な位置に固定されてもよい。浮動リンク３１２４は、グラウンドリンク３１２１とほぼ平行（すなわち、ほぼ垂直方向に方向付けられる）のままである。上側グラウンドリンク３１２２および下側グラウンドリンク３１２３の方向は、リンク機構が作動するときに変化してもよい。
【0131】
[00175] 浮動リンク３１２４は、第１のフック３１４０および第２のフック３１４２を含む。第１のフック３１４０および第２のフック３１４２は、車両１００上に配置される場合、フックがリンク機構アセンブリ３１０２の最前部であってもよいように、浮動リンク３１２４から前方に延在する。第１のフック３１４０は、第２のフック３１４２の上方に配置されてもよい。すなわち、第１のフック３１４０および第２のフック３１４２は、異なる垂直位置を有してもよい。第１のフック３１４０は、上側グラウンドリンク３１２２と浮動リンク３１２４との間の枢動ジョイント３１４７の直下に配置されてもよい。同様に、第２のフック３１４２は、下側グラウンドリンク３１２３と浮動リンク３１２４との間の枢動ジョイント３１４９の直下に配置されてもよい。
【0132】
[00176] 各フックは、リンク機構アセンブリ３１０２が、第２のリンク機構アセンブリ３１０４と一緒にバッテリケージと係合して持ち上げ（または下げ）ることができるように、バッテリケージの対応する部分を受け入れるように形作られ、設計されている。例えば、第１のフック３１４０は、上側水平取り付けバー３０２２のセグメントを受け入れるようにサイズ決めされ、形作られてもよい。第２のフック３１４２は、下側水平取り付けバー３０２４のセグメントを受け入れるようにサイズ決めされ、形作られてもよい。
【0133】
[00177] リンク機構アセンブリ３１０２は、液圧シリンダ３１１０のピストンロッド３１１５によって作動される。具体的には、ピストンロッド３１１５の端部は、上側グラウンドリンク３１２２の端部３１２９と旋回可能に結合されてもよい。端部３１２９は、グラウンドリンク３１２１に接続される上側グラウンドリンク３１２２の端部であってもよい。したがって、ピストンロッド３１１５がシリンダバレル３１１４から延在すると、上側グラウンドリンク３１２２の端部３１２９は下方に押し下げられ、上側グラウンドリンク３１２２を上方に傾斜させるように作用し、その結果、浮動リンク３１２４は上方に持ち上げられる。同様に、ピストンロッド３１１５がシリンダバレル３１１４内で収縮すると、上側グラウンドリンク３１２２の端部３１２９は、引き上げられ、下方向に上側グラウンドリンク３１２２を傾斜させるように作用し、その結果、浮動リンク３１２４は下げられる。リンク機構アセンブリ３１０２のこの構成のため、下側グラウンドリンク３１２４は、作動中、アクチュエータ（液圧シリンダ３１１０のような）と直接接触していなくてもよいと考えられるが、上側グラウンドリンク３１２２と同様な様態で移動する。
【0134】
[00178] 本実施形態は、リンク機構アセンブリを組み込んでいるが、他の実施形態では、他の機械アセンブリを使用して、バッテリアセンブリを昇降させることができることが理解されよう。より広義には、バッテリ着脱システムは、作動可能アセンブリ（例えば、リンク機構アセンブリおよび液圧シリンダ）と、作動可能アセンブリを動かすためのアクチュエータとを含んでもよい。該システムは、作動可能アセンブリ上の係合構成要素（例えば、浮動リンク）をさらに含み得る。係合構成要素は、作動可能アセンブリが作動されるときにバッテリアセンブリを上昇または下降させることができるように、バッテリアセンブリと係合するための少なくとも２つの垂直方向に間隔を置いたフックを含んでもよい。
【0135】
[00179] 本明細書で使用される「フック」という用語は、特定のサイズまたは形状に限定されることを意図しないことも理解されよう。本明細書で使用されるように、フックは、他の要素を保持し、捕捉し、または他の方法で係合する目的で湾曲したまたは曲げられた任意の材料片（例えば、金属）を指す。
【0136】
[00180] 図３４～図３８は、リンク機構アセンブリ３１０２の可動範囲の概略図を示している。分かりやすくするために、浮動リンク３１２４の全体位置を参照し、ならびにその全体位置の垂直および水平成分を参照する。位置の垂直成分は、構造要素３１１１のような、固定垂直位置を有する要素に対するものとしてみなされてもよい。同様に、位置の水平成分は、グラウンドリンク３１２１のような、固定水平位置を有する要素に対するものとみなされてもよい。
【0137】
[00181] 最初に、図３４で見られるように、リンク機構アセンブリ３１０２は、第１の垂直位置および第１の水平位置に対応する第１の位置に配置されることが分かる。この第１の位置では、浮動リンク３１２４は、その運動範囲内のその最低垂直位置にある。また、上側グラウンドリンク３１２２および下側グラウンドリンク３１２３は、下方に傾斜する。
【0138】
[00182] 図３５は、第２の垂直位置および第２の水平位置に対応する、第２の位置におけるリンク機構アセンブリ３１０２を示している。この第２の位置では、上側グラウンドリンク３１２２および下側グラウンドリンク３１２３は、両方とも、略水平（したがって、浮動リンク３１２４に対してほぼ垂直）である。図３４と比較すると分かるように、浮動リンク３１２４は上方に移動している。また、浮動リンク３１２４は、前方へ（例えば、グラウンドリンク３１２１から離れる方向へ）何らかの小さな動きを達成している。浮動リンク３１２４のこの初期掃引前進は、以下にさらに詳述されるように、バッテリアセンブリとの適切な係合を保証するのに役立つ可能性がある。
【0139】
[00183] 図３６は、第３の位置におけるリンク機構アセンブリ３１０２を示し、これは、第３の垂直位置および第３の水平位置に対応する。この第３の位置では、上側グラウンドリンク３１２２および下側グラウンドリンク３１２３は、両方とも、浮動リンク３１２４が持ち上げられるように上方に傾斜する。図３５の第２の位置と比較すると、浮動リンク３１２４は、主として垂直方向に上昇し、水平方向の動きは比較的少ない。これは、バッテリアセンブリを車両上に持ち上げるために使用されるエネルギーが、地面から持ち上げられるときにバッテリアセンブリを広範囲の水平運動を通じて移動させる際にもエネルギーを浪費するのではなく、主に垂直リフトのために使用されることを確実にするのに役立つ。
【0140】
[00184] 図３７は、第４の垂直位置および第４の水平位置に対応する、第４の位置におけるリンク機構アセンブリ３１０２を示す。この第４の位置では、上側グラウンドリンク３１２２および下側グラウンドリンク３１２３が、図３６で示される第３の位置におけるそれらの方向と比較して、より厳しく傾斜する。第３の位置からこの第４の位置に向かって、浮動リンク３１２４は、その水平方向の動きを逆行し始め、その結果、今や、地上リンク３１２１（および車両１００）に向かって戻るように移動する。さらに、第３の位置と第４の位置との間の垂直運動の速度は、その水平運動の速度よりも小さい。
【0141】
[00185] 図３８は、第５の垂直位置および第５の水平位置に対応する、第５のおよび最後の位置におけるリンク機構アセンブリ３１０２を示している。この第５の位置では、上側グラウンドリンク３１２２および下側グラウンドリンク３１２３が、それらの方向においてほぼ垂直である。また、浮動リンク３１２４は、グラウンドリンク３１２１に直接隣接して（および場合によっては接して）配置される。図３７の第４の位置とこの第５の位置との間で、浮動リンク３１２４の運動のほとんど全ては、最小の垂直運動で水平方向に向けられる。これは、バッテリアセンブリが、係止機構（ラッチなど）に接触して係合するための十分な水平運動量を有することを確実にするのに役立つ。
【0142】
[00186] 上記の説明は第１のリンク機構アセンブリ３１０２に向けられているが、同様の設備が第２のリンク機構アセンブリ３１０４に適用されることが理解され得る。さらに、第１のリンク機構アセンブリ３１０２および第２のリンク機構アセンブリ３１０４は、互いに平行に作用し、バッテリアセンブリが車両から持ち上げられるかまたは下げられるときに、実質的に同一の運動を受け、負荷を共有するように構成される。
【0143】
[00187] 図３９は、車両１００の前端９０と、取り外されたバッテリアセンブリ３０００との概略図である。図３９で概略的に示されるように、着脱システム２５０の各フックは、バッテリケージ３００２の水平取り付けバーのうちの１つに対応してもよい。すなわち、各フックは、これら2つのバーのうちの1つを把持するように構成されてもよい。
【0144】
[00188] 第１のリンク機構アセンブリ３１０２の第１のフック３１４０は、上側水平取り付けバー３０２２と係合するように配置される。同様に、第２のリンク機構アセンブリ３１０４の第１のフック３１８０も、上側水平取り付けバー３０２２と係合するように配置される。第１のリンク機構アセンブリ３１０２の第２のフック３１４２は、下側水平取り付けバー３０２２と係合するように配置される。同様に、第２のリンク機構アセンブリ３１０４の第２のフック３１８２も、下側水平取り付けバー３０２４と係合するように配置される。この構成は、着脱システム２５０とバッテリアセンブリ３０００との間の4つの係合点を提供する。
【0145】
[00189] 一般に、各フックは、対応する水平バーの任意のセグメントを把持することができる。いくつかの実施態様において、フックが、上側水平取り付けバー３０２２の中間セグメント３０５２および下側水平取り付けバー３０２４の中間セグメント３０６２などの、バーの中間セグメントを把持することが望ましい場合がある(図３１参照)。他の実施形態では、フックが、バーの端部セグメントを把持することが望ましい場合がある。これは、上側水平取り付けバー３０２２の第１の端部セグメント３０５０および第２の端部セグメント３０５４を含む。これはまた、下側水平取り付けバー３０２４の第１の端部セグメント３０６０および第２の端部セグメント３０６４を含む。
【0146】
[00190] 図４０～図４５は、バッテリアセンブリを取り付けるプロセスの概略図を示している。明確にするために、第１のリンク機構アセンブリ３１０２のみが図４０～図４５で示されているが、第２のリンク機構アセンブリ３１０４は、第１のリンク機構アセンブリ３１０２と実質的に同一の様態で作動し得ることが理解され得る。さらに、このプロセスの間における、上側水平取り付けバー３０２２および下側水平取り付けバー３０２４のセクションが見えるように、バッテリアセンブリ３０００の部分は、仮想線で示されている。
【0147】
[00191] 最初に、図４０で示されるように、バッテリアセンブリ３０００は、地表面３２００上に配置されている。車両１００が、（例えば、図２３で示されるように）バッテリアセンブリ３０００に近づく際に、リンク機構アセンブリ３１０２は、下降位置にあってもよい。具体的には、リンク機構アセンブリ３１０２を、第１のフック３１４０が上側水平取り付けバー３０２２よりも十分に低く、第２のフック３１４２が下側水平取り付けバー３０２４よりも十分に低くなる位置まで下降させることができる。これは、フックが、（図４１で示されるように）バッテリケージ３００２の後方側部３０１５と接触するときに、第１のフック３１４０および第２のフック３１４２が、取り付けバーのすぐ下の位置に移動され得ることを確実にする。
【0148】
[00192] 一旦、第１のフック３１４０および第２のフック３１４２がバッテリケージ３００２と接触すると、液圧シリンダ３１１０は、図４２で示されるように、リンク機構アセンブリ３１０２を作動させてもよい。上述したように、最低位置から始まって、リンク機構アセンブリ３１０２は、浮動リンク３１２４が上昇し始めると同時に、水平方向にわずかに前方に移動するように移動する。このわずかな前方水平運動は、第１のフック３１４０および第２のフック３１４２をさらにバッテリケージ３００２内に押し込む効果を有してもよい。場合によっては、この力は、バッテリケージ３００２（または代替的に、車両１００）が、水平方向にわずかに変位するように、またはわずかに（図４２で見られるように）傾けられるようなものであってもよい。しかし、この前方運動は、第１のフック３１４０および第２のフック３１４２が、上側水平取り付けバー３０２２および下側水平取り付けバー３０２４と完全に係合することを確実にすることが意図されている。
【0149】
[00193] 図４２で示すように、システムが取り付けバーリンク機構と適切に係合した状態で、リンク機構アセンブリ３１０２は、図４３で示すように、浮動リンク３１２４が主に垂直方向に移動する状態で移動し続けることができる。浮動リンク３１２４がさらに上昇すると、バッテリアセンブリ３０００は、地表面３２００から持ち上げられる。
【0150】
[00194] 最終的に、図４４～図４５で示されるように、リンク機構アセンブリ３１０２の運動は、バッテリアセンブリ３０００が主に後方方向に平行移動されるようなものになる。これは、バッテリアセンブリ３０００が、係止機構（例えば、ラッチ）によって適所に係合および係止されるのに十分な後方運動量を有することを確実にするのに役立つ。
【0151】
[00195] 浮動リンク３１２０の異なる垂直位置におけるフックの使用は、バッテリアセンブリ３０００の安定性および適切な積み込みの確保を支援することが理解され得る。具体的には、（両方のリンク機構アセンブリを横切る）フックの上側一式とフックの下側一式の両方を使用することは、持ち上げプロセスの期間を通して、バッテリアセンブリを実質的に一定の向きに維持する助けとなる。例えば、図４０で示されるように、バッテリケージ３００２の中心垂直軸３２１０は、バッテリケージ３００２と係合する前に、浮動リンク３１２０（すなわち、浮動リンク３１２０の中心垂直軸３２１２）と略平行である。バッテリケージ３００２が持ち上げられ、図４２におけるその最下位置と図４５におけるその最高位置との間で水平方向および垂直方向の両方に移動される際に、バッテリケージ３００２は、実質的に一定の向きを保持する。すなわち、中心垂直軸３２１０は、浮動リンク３１２０と実質的に平行のままである。言い換えると、これは、持ち上げプロセス全体を通して、バッテリケージ３００２が傾いたり、不安定になったりすることがないということである。これは、そのようなロッキングが、持ち上げ機構の効率を低下させ、また、バッテリアセンブリ３０００と任意の係止機構との間の整合をより困難にし得るので、バッテリアセンブリ３０００の所望でないロッキングが生じないことを確実にするのに役立つ。
【0152】
[00196] 車両１００から地表面３２００へバッテリアセンブリ３０００を下げるために、図４０～４５に記載された上述のプロセスを逆にしてもよいことが理解されよう。バッテリアセンブリ３０００が地表面３２００まで下げられると、リンク機構アセンブリ３１０２は、第１のフック３１４０および第２のフック３１４２が、上側水平取り付けバー３０２２および下側水平取り付けバー３０２４と係合解除するのに十分な低さになるまで下降されてもよい。一旦、フックが係合解除されると、車両１００は、別のバッテリアセンブリを取り付けることができる場所（例えば、図２１に示されるように）に移動するために、バッテリアセンブリ３０００からバックして離れることができる。
【0153】
[00197] 図４６～図４８は、バッテリを昇降させるためのシステムの代替的な一実施形態の概略図を示している。図４６では、バッテリ３３００が、最初に、持ち上げプラットフォーム３３０２上に配置される。リンク機構アセンブリ３３０４は、バッテリ３３００の上部中央部分を、持ち上げプラットフォーム３３０２に接続する。リンク機構アセンブリ３３０４が回転して延びると、バッテリ３３００は、図４７～図４８で示されるように、プラットフォーム３３０２から持ち上げられ、プラットフォーム３３０２から外れた位置まで下げられる。しかし、図４７で明らかに示されるように、バッテリ３３００は、バッテリが単一の垂直位置でのみ係合されるという作用のために、下降するにつれてロッキングまたは揺動することがある。
【0154】
[00198] 採掘環境では、地表面が水平でないことがある。これは、車両がバッテリアセンブリを取り付けたり取り外したりしようとするとき、バッテリが上昇（または下降）する地面のパッチ（patch）が、車両の車輪が位置する地面のパッチに対してわずかに高くなったり低くなったりすることを意味する。車両の一部の実施形態は、バッテリを平坦でない地面に取り付けたり取り外したりできるようにするための設備を含むことができる。
【0155】
[00199] 図４９は、車両１００の着脱システム２５０の積み込みエンベロープを特徴付ける目的で、車両１００の一部分の概略図を示している。ここで、車両１００の車輪は、地面のパッチ３４０２上に着座している。地面のパッチ３４０２の高さは、参考のために地面レベル３４０３とみなす。例示的な一実施形態では、着脱システム250が、地面の隆起パッチ３４０４からバッテリアセンブリ３４１０を積み込むことができる。地面のパッチ３４０４は、高さ３４２０だけ、地面レベル３４０３から隆起してもよい。加えて、着脱システム２５０は、地面の陥凹パッチ３４０６からバッテリアセンブリ３４１１を積み込むことができる。地面のパッチ３４０６は、高さ３４２２だけ、地面レベル３４０３の下に窪んでいてもよい。説明のために、地面の隆起パッチ３４０４および地面の陥凹パッチ３４０６が、互いに隣接して示されている。
【0156】
[00200] 地面の陥凹パッチ３４０６と地面の隆起パッチ３４０４との間の全体的な垂直距離は、着脱システム250の「積み込みエンベロープ」と呼ばれる。この距離は、図４９の積み込みエンベロープ３４２４によって示され、高さ３４２０と高さ３４２２の合計に等しい。
【0157】
[00201] 積み込みエンベロープのサイズは、着脱システム２５０のリンク機構アセンブリの運動範囲、ならびにこれらアセンブリの地面レベルからの相対的な高さによって特定されてもよい。フックは、最初にバッテリケージに係合するときに、バッテリケージ上の水平取り付けバーよりも低くなければならないので、各リンク機構アセンブリ上のフックが、地面レベルに対してどれくらい低いかによって、最低積み込み位置が制約される。場合によっては、最も高い積み込み位置は、リンク機構アセンブリが後方に後退し始める高さ（地面レベルに対する）によって制約され、したがって、水平取り付けバーと係合できなくなる可能性がある。
【0158】
[00202] 異なる実施形態では、最低の積み込み位置、最高の積み込み位置、および全体の積み込みエンベロープの値が、変化し得る。いくつかの実施形態では、最低積み込み位置が、地面レベル（これは、前輪が配置される地面の高さによって規定される）から下、約６インチから１０インチの間の範囲内で変動し得る。一実施形態では、最低積み込み位置が、地面レベルから下、約８インチの値を有する。いくつかの実施形態では、最も高い積み込み位置が、地面レベルから下、約２インチから４インチの間の範囲内で変動し得る。一実施形態では、最も高い積み込み位置が、地面レベルから上、約２．７５インチの値を有する。
【0159】
[00203] いくつかの実施形態では、重量が８～１０キログラムのバッテリアセンブリを持ち上げるのに十分な着脱システムがあることが理解されよう。したがって、各リンク機構アセンブリの構成要素は、この制約を念頭に置いて設計することができることを理解されたい。
【0160】
[00204] バッテリ自動位置合わせ・係止システム
[00205] 前述のように、着脱システム２５０がバッテリアセンブリを車両上の所望の位置まで持ち上げると、何らかの機構を使用してバッテリアセンブリを車両上の適所に係止することができる。加えて、いくつかの実施形態では、着脱システムは、バッテリアセンブリの位置合わせに役立つ設備も含むことができる。そのような設備は、バッテリアセンブリが１つまたは複数の係止機構（例えば、ラッチ）によって適切に係合され得ることを確実にするために、バッテリアセンブリを適所に案内する自動位置合わせ構成要素を含み得る。
[00205] 前述のように、着脱システム２５０がバッテリアセンブリを車両上の所望の位置まで持ち上げると、何らかの機構を使用してバッテリアセンブリを車両上の適所に係止することができる。加えて、いくつかの実施形態では、着脱システムは、バッテリアセンブリの位置合わせに役立つ設備も含むことができる。そのような設備は、バッテリアセンブリが１つまたは複数の係止機構（例えば、ラッチ）によって適切に係合され得ることを確実にするために、バッテリアセンブリを適所に案内する自動位置合わせ構成要素を含み得る。
【0161】
[00206] 図５０は、車両１００の前端の概略斜視図である。図５０を参照すると、着脱システム２５０は、位置合わせ・係止システムの構成要素と総称されることがある、自律的な位置合わせ特徴および係止特徴の両方を組み込むことができる。
【0162】
[00207] 車両100は、複数の受け部材を含むことができる。受け部材は、バッテリケージの取り付けバーまたは他の取り付け要素を受け入れて保持するように構成された任意の構成要素とすることができる。いくつかの実施形態では、受け部材は、取り付けバーまたは他の要素を適所に案内するための位置合わせ部分を含むことができる。いくつかの実施形態では、受け部材はまた、取り付けバーまたは他の要素を適所に係止するための係止機構を含むことができる。代替的に、他の実施形態では、受け部材が、位置合わせ部分ではなく係止機構のみを含むことができる。
【0163】
[00208] 具体的には、図５０において、車両１００が、第１の受け部材４０１１と、第２の受け部材４０１２と、第３の受け部材４０１３と、第４の受け部材４０１４と、第５の受け部材４０１５と、第６の受け部材４０１６と、第７の受け部材４０１７と、第８の受け部材４０１８とを含み、これらをまとめて複数の受け部材４０１０と呼ぶことができる。例示の目的で、受け部材は、図５０で概略的に示されている。
【0164】
[00209] 複数の受け部材４０１０は、バッテリアセンブリの水平取り付けバーと係合するように構成された受け部材一式と、バッテリアセンブリの垂直取り付けバーと係合するように構成された別の受け部材一式とに分割されてもよい。具体的には、第１の受け部材４０１１、第２の受け部材４０１２、第３の受け部材４０１３、および第４の受け部材４０１４は、水平取り付けバーと係合するように構成された第１の受け部材一式４０２０を集合的に備える。加えて、第５の受け部材４０１５、第６の受け部材４０１６、第７の受け部材４０１７、および第８の受け部材４０１８は、垂直取り付けバーと係合するように構成された第２の受け部材一式４０３０を集合的に備える。
【0165】
[00210] 第１の受け部材一式４０２０は、水平方向に関して、第１のリンク機構アセンブリ３１０２と第２のリンク機構アセンブリ３１０４との間で、車両１００上に配置されてもよい。さらに、第１の受け部材一式４０２０は、上側の受け部材一式４０２２（第１の受け部材４０１１および第２の受け部材４０１２を含む）と、下側の受け部材一式４０２４（第３の受け部材４０１３および第４の受け部材４０１４を含む）とに配置することができる。上側の受け部材一式４０２２は、共通の垂直位置を有し、バッテリアセンブリ３０００の上側水平取り付けバー３０２２と係合してもよい。下側の受け部材一式４０２４は、上側の受け部材一式４０２２の下方にある共通の垂直位置を有する。下側の受け部材一式４０２４は、バッテリアセンブリ３０００の下側水平取り付けバー３０２４と係合してもよい。
【0166】
[00211] 第１の受け部材一式４０２０は、全て共通の向きを有してもよい。具体的には、各受け部材は、その長さ方向を上下方向に合わせて方向付けられている。この向きは、各受け部材の開口部が、バッテリアセンブリからの水平に向けられたバーによって係合され得ることを確実にする。
【0167】
[00212] 第２の受け部材一式４０３０は、車両１００上に配置されてもよい。具体的には、第５の受け部材４０１５および第６の受け部材４０１６が、第１のリンク機構アセンブリ３１０２に隣接して配置されてもよく、第７の受け部材４０１７および第８の受け部材４０１８が、第２のリンク機構アセンブリ３１０４に隣接して配置されてもよい。しかし、リンク機構の間およびリンク機構の内側に隣接して配置される第１の受け部材一式４０２０とは異なり、第２の受け部材一式４０３０の受け部材は、リンク機構の外側の両側に隣接して配置される。
【0168】
[00213] 第２の受け部材一式４０３０は、全て共通の向きを有してもよい。具体的には、各受け部材は、その長さ方向を幅方向に揃えて方向付けられる。この向きは、各受け部材の開口部が、バッテリアセンブリから垂直に向けられたバーによって係合され得ることを確実にする。
【0169】
[00214] 図５１～図５２は、本システムと共に使用され得る例示的な受け部材４４００の概略図を示している。具体的には、図５１は、開位置にある受け部材４４００の概略斜視図であり、図５２は、閉位置にある受け部材４４００の概略斜視図である。
【0170】
[00215] 受け部材４４００は、外側ハウジング４４０２と、内側係止部材４４０４とを含んでもよい。内側係止部材４４０４は、外側ハウジング４４０２の受け空洞４４０６内に配置される。さらに、内側係止部材４４０４は、受け空洞４４０６内で枢動可能であってもよい。
【0171】
[00216] 外側ハウジング４４０２は、受け空洞４４０６の境界を形成するベース部分４４２０および隆起側壁４４２２を含む。側壁４４２２は、側壁４４２２が、受け部材４４００の端部で最も高く、受け部材４４００の中央で最も低いように、ベース部分４４２０に向かって傾斜してもよい。すなわち、側壁４４２２は、受け部材４４００の一方の側に第１のノッチ４４２４を含み、受け部材４４００の第２の側に第２のノッチ４４２６を含んでもよい。
【0172】
[00217] 内側係止部材４４０４は、開口側部４４１０を有する開ループまたはフック状形状を有してもよい。開口側部４４１０が第１のノッチ４４２４および第２のノッチ４４２６に隣接して配置されるように、内側係止部材４４０４が回転されたときに、図５１で見られるように、受け部材４４００は、「開放」位置にある。この開位置では、取り付けバーのセクションを、第１のノッチ４４２４、第２のノッチ４４２６、および同じく内側係止部材４４０４の開口側部４４１０内に配置することができる。また、開位置では、取り付けバー４４５０が、受け部材４４００から取り外され得る。
【0173】
[00218] 開口側部４４１０がベース部分４４２０内に配置されるように、内側係止部材４４０４が回転されるときに、受け部材４４００は、図５２で見られるように閉位置にある。閉位置では、取り付けバーのセクションは、内側係止部材４４０４と外側ハウジング４４０２の部分との間で係止されてもよい。取り付けバーと受け部材の構成要素との間の張力に応じて、取り付けバーは、内側係止部材４４０４と外側ハウジング４４０２のベース部分４４２０との間に形成される間隙を通って摺動することができる場合とできない場合がある。
【0174】
[00219] いくつかの実施態様において、受け部材４４００は、液圧によって動力供給されてもよい。例えば、一実施形態では、受け部材４４００が、液圧ラッチであってもよい。他の実施形態では、受け部材４４００を、ばね荷重受け部材とすることができる。さらに他の実施形態では、受け部材４４００を、要素を適所に係止するために使用することができる任意の追加の機械的構成要素（リンク機構など）を使用して作動させることができる。
【0175】
[00220] いくつかの実施形態では、受け部材が、開位置に付勢され得る。他の実施形態では、受け部材が、閉位置に付勢され得る。さらに他の実施形態では、受け部材が、開位置または閉位置のいずれにも付勢されなくてよい。
【0176】
[00221] 当然のことながら、受け部材４４００は、着脱システム２５０と共に使用することができる受け部材の種類の例示的な一実施形態に過ぎない。いくつかの実施形態では、第１の受け部材一式４２２０および/または第２の受け部材一式４２３０のいずれかにおける受け部材のうちの１つまたは複数が、受け部材４４００と同様の設備で構成され得る。すなわち、本実施形態の受け部材のうちの1つまたは複数は、受け部材の中心に向かって傾斜する側壁、ならびに取り付けバーの周りで回転し、枢動し、または他の方法で開閉する内部係止部材を含むことができる。
【0177】
[00222] 図５３～図５４は、バッテリアセンブリ３０００が、第１の受け部材一式４０２０に向かって持ち上げられるときに、第１の受け部材一式４０２０が、上側水平取り付けバー３０２２および下側水平取り付けバー３０２４と係合する方法を示している。具体的には、図５３で見られるように、リンク機構アセンブリは、バッテリアセンブリ３０００を第１の受け部材一式４０２０に向かって持ち上げるように作用し得る。図５４で見られるように、上側水平取り付けバー３０２２および下側水平取り付けバー３０２４が一対の対応する受け部材内に配置されると、受け部材は自動的に閉じられ、バッテリアセンブリ３０００を車両１００上の適所に固定する。すなわち、第１の受け部材４１１１および第２の受け部材４１１２は、上側水平取り付けバー３０２２に係合し、その周りを閉じる。具体的には、第１の受け部材４１１１の内側係止部材４０８０が、上側水平取り付けバー３０２２の周囲を閉鎖し、第３の受け部材４１１３の内側係止部材４０８２が、下側水平取り付けバー３０２４の周囲を閉鎖する。また、第３の受け部材４１１３および第４の受け部材４１１４（図５３～図５４では見えない）は、下側水平取り付けバー３０２４に係合し、その周りを閉じる。
【0178】
[00223] 図５５～図５６は、バッテリアセンブリ３０００が第２の受け部材一式４０３０に向かって水平方向に押されるときに、第２の受け部材一式４０３０が、上側水平取り付けバー３０２２および下側水平取り付けバー３０２４と係合する方法を示している。図５３～図５４は、車両１００上のバッテリアセンブリ３０００および対応する受け部材の側面概略図を示すが、対照的に、図５５～図５６は、バッテリアセンブリ３０００および対応する受け部材の上面図を示す。
【0179】
[00224] 図５５で見られるように、リンク機構アセンブリは、バッテリアセンブリ３０００を第２の受け部材一式４０３０に向かって持ち上げるように作用し得る。図５６で見られるように、第１の垂直取り付けバー３０７２および第２の垂直取り付けバー３０７４が一対の対応する受け部材内に配置されると、受け部材は、車両１００上の適所にバッテリアセンブリ３０００を固定するために自動的に閉じられる。すなわち、第５の受け部材４１１５は、第２の垂直取り付けバー３０７４の周囲で係合および閉鎖する。また、第７の受け部材４１１７は、第１の垂直取り付けバー３０７２の周囲で係合および閉鎖する。具体的には、第５の受け部材４１１５の内側係止部材４０９０は、第２の垂直取り付けバー３０７４の周囲を閉じ、第７の受け部材４１１７の内側係止部材４０９２は、第１の垂直取り付けバー３０７２の周囲を閉じる。この図には示されていないが、第６の受け部材４１１６は、第１の垂直取り付けバー３０７２の周囲で係合および閉鎖してもよい。また、第８の受け部材４０１８は、第２の垂直取り付けバー３０７４の周囲で係合および閉鎖してもよい。
【0180】
[00225] 図５３～図５６は、バッテリアセンブリを適所に係止することによって車両シャーシに取り付けるプロセスを示しているが、取り外し中に逆のプロセスを使用してもよいことが理解されよう。すなわち、バッテリアセンブリを取り外すために、取り付けバーの周囲で閉じられた任意の係止機構を開いて、バッテリアセンブリを解除できるようにしてもよい。バッテリアセンブリが解放されると、リンク機構を作動させて、バッテリアセンブリを地面に下げることができる。
【0181】
[00226] 実施形態は、車両に搭載されるときに、バッテリアセンブリを自律的に位置合わせするための設備を含むことができる。いくつかの実施形態では、自律的な位置合わせは、単一の方向（例えば、車両に対する垂直方向の位置合わせ）で行われ得る。他の実施形態では、自律的な位置合わせは、２つ以上の方向において同時に起こり得る（例えば、水平および垂直方向の位置合わせ）。
【0182】
[00227] 図５７～図５８は、垂直方向に対して位置合わせされているバッテリアセンブリの概略図を示している。具体的には、図５７～図５８は、第１の受け部材４１１１および第３の受け部材４１１３がバッテリアセンブリ３０００と係合するときを含む、車両１００のいくつかの構成要素の側面概略図を示している。
【0183】
[00228] 最初に、図５７で見られるように、バッテリアセンブリ３０００は、第１の受け部材４１１１および第３の受け部材４１１３との位置合わせがずれる。上側水平取り付けバー３０２２および下側水平取り付けバー３０２４が、それぞれ、第１の受け部材４１１１および第３の受け部材４１１３と接触すると、バーの運動は、受け部材の中央領域に向かって下方に向けられる。例えば、上側水平取り付けバー３０２２が、第１の受け部材４１１１の傾斜表面４１７０に押圧されると、上側水平取り付けバー３０２２は、第１の受け部材４１１１の中央領域４１７２に近づくにつれて、下方に摺動してもよい。同様に、下側水平取り付けバー３０２４が、第３の受け部材４１１３の傾斜表面４１７４に押圧されると、下側水平取り付けバー３０２４は、第３の受け取り部材４１１３の中央領域４１７６に近づくにつれて、下方に摺動してもよい。
【0184】
[00229] 図５８において、第１の受け部材４１１１および第３の受け部材４１１３は、バッテリアセンブリ３０００が垂直位置に対して適切に位置合わせされるまで継続する。この時点で、係止機構は、バッテリアセンブリ３０００を車両シャーシに固定するために、上側水平取り付けバー３０２２および下側水平取り付けバー３０２４の周囲をそれぞれ閉じることができる。
【0185】
[00230] 図５７～図５８は、バッテリアセンブリ３０００が、必要な最終位置合わせ位置よりも高い垂直位置を有する場合の自律的位置合わせのプロセスを示すが、バッテリアセンブリ３０００が、最終位置合わせ位置よりも低い垂直位置を有する場合に同様のプロセスが生じることが理解され得る。
【0186】
[00231] 図５９～図６０は、車両１００の水平方向（具体的には、幅方向)に対して位置合わせされているバッテリアセンブリの概略図を示している。具体的には、図５９～６０は、バッテリアセンブリ３０００と係合する際の、第５の受け部材４１１５および第７の受け部材４１１７を含む、車両１００のいくつかの構成要素の側面概略図を示す。
【0187】
[00232] 最初に、図５９で見られるように、バッテリアセンブリ３０００は、第５の受け部材４１１５および第７の受け部材４１１７と位置合わせがずれる。具体的には、バッテリアセンブリ３０００は、所望の整合境界４３００に対して垂直な方向におけるオフセット４３１０だけ水平方向に変位される。
【0188】
[00233] 第１の垂直取り付けバー３０７２および第２の垂直取り付けバー３０７４が、それぞれ、第７の受け部材４１１７および第５の受け部材４１１５と接触すると、バーの運動は、受け部材の中央領域に向かって水平方向に向けられる。例えば、第２の垂直取り付けバー３０７４が、第５の受け部材４１１５の傾斜表面４１８０に押圧されると、第２の垂直取り付けバー３０７４は、第５の受け部材４１１５の中央領域４１８２に近づくにつれて、水平に摺動してもよい。同様に、第１の垂直取り付けバー３０７２が、第７の受け部材４１１７の傾斜表面４１８４に押圧されると、第１の垂直取り付けバー３０７２は、第７の受け部材４１１７の中央領域４１８６に近づくにつれて、水平に摺動してもよい。
【0189】
[00234] 図６０において、バッテリアセンブリ３０００が水平位置に対して適切に位置合わせされるまで、第５の受け部材４１１５および第７の受け部材４１１７は継続する。この時点で、係止機構は、第１の垂直取り付けバー３０７２および第２の垂直取り付けバー３０７４の周囲をそれぞれ閉じて、バッテリアセンブリ３０００を車両シャーシに固定することができる。あるいは、いくつかの他の実施形態では、第５の受け部材４１１５および第７の受け部材４１１７は、係止機構を組み込まなくてもよい。
【0190】
[00235] 図５９～図６０は、バッテリアセンブリ３０００が、必要な最終位置合わせ位置から第１の方向（例えば、左方向）に水平に変位した場合の自律的な位置合わせのプロセスを示しているが、バッテリアセンブリ３０００が、最終位置合わせ位置から第２の方向（例えば、右方向）に水平に変位した場合に同様のプロセスが生じることが理解され得る。
【0191】
[00236] 上述したように、バッテリアセンブリの位置合わせは、バッテリアセンブリを上昇させ、それを受け入れ部材一式の方へ引っ張るリンク機構によって、バッテリアセンブリの水平バーおよび/または垂直バーが車両の方へ水平に押されるときに行われる。垂直方向または水平方向のいずれかにおけるバッテリアセンブリの任意の不整合は、バッテリアセンブリの垂直位置および水平位置を適切な整合位置に向けるように作用する、受け部材の傾斜した側壁によって自律的に補正され得る。次いで、適切な位置合わせにより、水平取り付けバー（および/または垂直取り付けバー）を適所に係止することができ、それによってバッテリケージを車両シャーシ上の適所に固定することができる。
【0192】
[00237] 異なる実施形態では、垂直位置および水平位置の許容誤差は変化し得る。つまり、受け部材一式に近づけられるにつれて、バッテリケージを水平方向または垂直方向に位置ずれさせることができる程度は、変化し得る。一般に、許容誤差は、各受け部材の寸法だけでなく、中央に位置合わせされた位置に向かって取り付けバーを案内することを意図した側壁の特定の幾何学的形状を含む種々の要因によって決定され得る。
【0193】
[00238] いくつかの実施形態では、1つまたは複数の受け部材が任意選択的であり得ることが理解され得る。いくつかの他の実施形態では、例えば、第２の受け部材一式４０３０は、位置合わせ部材で置き換えることができる。(任意選択的に)バーを適所に係止するための設備を含むことができる受け部材とは対照的に、位置合わせ部材は、位置合わせを補助するだけで係止を補助しないように構成することができる。
【0194】
[00239] 図６１は、バッテリアセンブリの垂直に位置合わせされた取り付けバーに係合するための受け部材を欠く車両１００の代替的な一実施形態である。代わりに、車両１００は、車両１００のシャーシに取り付けられる位置合わせ部材一式４５０２を含む。位置合わせ部材一式４５０２は、第１の位置合わせ部材４５１１と、第２の位置合わせ部材４５１２と、第３の位置合わせ部材４５１３と、第４の位置合わせ部材４５１４とを含む。
【0195】
[00240] 第１の位置合わせ部材４５１１は、V字形の切り欠きを有する材料のブロックを含む。これにより、中央位置で合流する両側の傾斜面が形成される。上述の受け部材の傾斜面と同様に、位置合わせ部材の傾斜面は、垂直取り付けバーを水平方向に対して中央に位置合わせした位置に押し込むように作用する。第２の位置合わせ部材４５１２、第３の位置合わせ部材４５１３、および第４の位置合わせ部材４５１４はすべて、第１の位置合わせ部材４５１１と同様の形状を有することが分かる。
【0196】
[00241] 図６１には、水平取り付けバーを固定するための受け部材一式４５６０も示されている。受け部材一式４５６０は、第１の受け部材４５６１、第２の受け部材４５６２、第３の受け部材４５６３、および第４の受け部材４５６４を含む。
【0197】
[00242] 受け部材一式４５６０は、図５１～図５２で示される受け部材とはわずかに異なる設計を有してもよい。ここで示される受け部材は、バッテリアセンブリの水平取り付けバーに使用され得る任意の種類の既知の係止機構に関連することができる。ある場合には、受け部材一式４５６０が、液圧作動される係止機構を含んでもよい。
【0198】
[00243] この構成を使用して、受け部材がバッテリアセンブリを垂直方向に対して位置合わせする際に、位置合わせ部材を使用して、バッテリアセンブリを水平方向に対して位置合わせするのを支援することができる。さらに、受け部材は、バッテリアセンブリを適所に係止するための係止機構を含むことができる。
【0199】
[00244] 受け部材と位置合わせ部材の両方が凸状開口部を含むことが分かる。各開口部は、受け入れ方向に関連付けられてもよい。受け入れ方向は、凸状開口内に受け入れられ得る細長い部材の方向に関連する。例えば、図５１に戻って参照すると、受け部材４４００の受け入れ方向は、ノッチ４４２４とノッチ４４２６との間に延在し、取り付けバー4450と平行な方向である。
【0200】
[00245] 図６１で見られるように、位置合わせ部材（例えば、位置合わせ部材４５１１および位置合わせ部材４５１２）および受け部材（例えば、受け部材４５６１および受け部材４５６２）は、平行でない受け入れ方向を有する。具体的には、位置合わせ部材および受け部材の受け入れ方向（すなわち、凸状開口の向き）は、互いに略垂直であることが分かる。
【0201】
[00246] 本実施形態は、バッテリアセンブリを車両に配置するだけでなく、バッテリケージを車両のシャーシと一体化する着脱システムを提供する。これは、作動可能アセンブリによって特定の位置に持ち上げられた後に、バッテリケージを把持する予め装填された係止機構を使用することによって達成される。
【0202】
[00247] 図６２は、車両１００のシャーシ４６００にバッテリアセンブリ３０００を取り付けた、車両１００の一実施形態の概略図である。具体的には、第１の受け部材４６０２および第２の受け部材４６０４が、シャーシ４６００に固定される。さらに、第１の受け部材４６０２および第２の受け部材４６０４は、それぞれ、上側水平取り付けバー３０２２および下側水平取り付けバー３０２４に係止される。この側面図には示されていないが、バッテリアセンブリ３０００はまた、水平取り付けバーに係合する追加の受け部材によって、および/またはバッテリアセンブリ３０００の第１の垂直取り付けバー３０７２および/または第２の垂直取り付けバー３０７４に係合する追加の受け部材（または位置合わせ部材）によって、シャーシ４６００に接続されてもよい。
【0203】
[00248] バッテリアセンブリ３０００を受け部材一式で適所に係止することによって、バッテリアセンブリ３０００は、シャーシ４６００に対して移動しなくてもよい。これは、任意の外力が加えられたときに適切な負荷伝達を達成するように、車両１００のバッテリアセンブリ３０００とシャーシ４６００との間の機械的接続における任意の緩みを最小化するのに役立つ。
【0204】
[00249] 一例として、図６２は、前方衝撃力４６１０が、バッテリケージ３００２の前側３００９に加えられる例示的な一つの状況を示している。バッテリアセンブリ３０００は、予め装填された係止機構を使用して固定されているため、力は、装着点で発生する構造的障害なしに、受け部材４６０２および受け部材４６０４を通って、バッテリケージ３００２からシャーシ４６００に伝達されてもよい。
【0205】
[00250] 本発明の様々な実施形態を説明してきたが、この説明は、限定ではなく例示を意図したものであり、当業者には、本発明の範囲内にあるより多くの実施形態および実装が可能であることが明らかであろう。任意の実施形態の任意の要素は、特に除外される場合を除いて、任意の他の実施形態の別の要素と置換されてもよく、または別の実施形態に追加されてもよい。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびその均等物を考慮しない限り、限定されるべきではない。また、添付の特許請求の範囲の範囲内で、様々な修正および変更を行うことができる。
【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13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】
【図44】
【図45】
【図46】
【図47】
【図48】
【図49】
【図50】
【図51】
【図52】
【図53】
【図54】
【図55】
【図56】
【図57】
【図58】
【図59】
【図60】
【図61】
【図62】