特許 7532657 電池交換装置および電池交換システム

(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】2024-08-02

(45)【発行日】2024-08-13

(54)【発明の名称】電池交換装置および電池交換システム

(51)【国際特許分類】

   B60L 53/80 20190101AFI20240805BHJP

【ＦＩ】

B60L53/80

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2023518778

(86)(22)【出願日】2021-09-22

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-11-02

(86)【国際出願番号】 CN2021119640

(87)【国際公開番号】W WO2023044607

(87)【国際公開日】2023-03-30

【審査請求日】2023-03-23

(73)【特許権者】

【識別番号】513196256

【氏名又は名称】寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ａｍｐｅｒｅｘ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｉｍｉｔｅｄ

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．２，Ｘｉｎｇａｎｇ Ｒｏａｄ，Ｚｈａｎｇｗａｎ Ｔｏｗｎ，Ｊｉａｏｃｈｅｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｎｉｎｇｄｅ Ｃｉｔｙ，Ｆｕｊｉａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ ３５２１００

(74)【代理人】

【識別番号】110000394

【氏名又は名称】弁理士法人岡田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】王 霞

【審査官】井古田 裕昭

(56)【参考文献】

【文献】特表２００８－５２０１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第０３７２５６０５（ＥＰ，Ａ１）

【文献】「Our lithium battery for electric bus」，YouTube [online] [video]，Shang Jack，2013年05月06日，[2024年1月19日検索], <https://www.youtube.com/watch?v=RpVZjq7i-gk>，0:49～2:50

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｌ ５３／８０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気設備の電池を交換するための電池交換装置であって、
前記電池交換装置を移動させる移動ベースと、
前記移動ベースに設けられ、前記電池交換装置に２つの前記電池を同時に交換させるように２つの前記電池を搭載するための２つの電池交換機構と、
前記移動ベースに設けられ、前記の２つの電池交換機構の位置置換を駆動するように配置される置換機構と、
を備え、
前記電池交換機構は、ロック・アンロック部品とカバーとを備え、前記ロック・アンロック部品はベースプレートとロック・アンロックユニットとを含み、前記ロック・アンロックユニットは、前記電池をロックするまたはアンロックするために用いられ、前記カバーは前記ベースプレートの上を覆い、前記カバーには、前記ロック・アンロックユニットがはみ出すための第１の開口部が設けられ、
前記ロック・アンロック部品は、さらに前記電池を位置決めするための位置決め部と、前記電池を支持するための支持部とを備え、前記カバーには、前記位置決め部がはみ出すための第２の開口部と、前記支持部がはみ出すための第３の開口部とが設けられる
ことを特徴とする電池交換装置。

【請求項2】

前記置換機構は駆動部と回転ベースとを備え、前記駆動部は、前記回転ベースを回動させるために用いられ、前記の２つの電池交換機構は、前記回転ベースに取り付けられて前記回転ベースの回動軸線に沿って対称的に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電池交換装置。

【請求項3】

前記駆動部は、前記移動ベースに固定され、前記置換機構は、さらに互いに噛み合う第１のギヤと第２のギヤとを含み、前記第１のギヤは前記駆動部の出力端に取り付けられ、前記第２のギヤは前記回転ベースに固定されることを特徴とする請求項２に記載の電池交換装置。

【請求項4】

前記の２つの電池交換機構は離間して設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電池交換装置。

【請求項5】

前記カバーの前記ロック・アンロック部品から離れる側には、フォークに挿入されて前記電池をピックアンドプレースするためのスロットが設けられることを特徴とする請求項１に記載の電池交換装置。

【請求項6】

前記電池交換機構は、さらに前記ロック・アンロック部品をリフトするためのリフト部品を備えることを特徴とする請求項１に記載の電池交換装置。

【請求項7】

前記ロック・アンロック部品は前記リフト部品に浮動的に接続されていることを特徴とする請求項６に記載の電池交換装置。

【請求項8】

レール、
前記レールに移動可能に設けられる請求項１から７のいずれか一項に記載の電池交換装置、
前記レールの一方の端に位置する電池交換ステージ、及び
前記レールの他端に位置する電池のピックアンドプレース装置
を備えることを特徴とする電池交換システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願発明は、電気設備の電池交換の技術分野に関し、具体的には、電池交換装置および電池交換システムに関する。

【背景技術】

【0002】

新エネルギー技術の発展に伴い、電池を用いる設備が増加しているが、電気設備は電気エネルギーが使い切られると、充電設備に接続することにより電気エネルギーを補充することが一般的である。それと同時に、電池交換により電気エネルギーを速く補充することがあるが、通常、専用の装置（電池交換装置と略称する）により電池を交換する必要がある。従来の電池交換装置では、操作が不便で、交換効率が低い。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

従来技術において電池交換の効率が低いという問題を解決するために、本願発明の目的は、電池交換装置および電池交換システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本願発明の実施形態は、以下のように実現される。

【0005】

第一の態様において、本願発明の実施形態は、電気設備の電池を交換するための電池交換装置であって、前記電池交換装置を移動させる移動ベースと、前記移動ベースに設けられ、前記電池交換装置に２つの前記電池を同時に交換させるように２つの前記電池を搭載するための２つの電池交換機構と、前記移動ベースに設けられ、前記２つの電池交換機構の位置置換を駆動するように配置される置換機構と、を備える。

【0006】

電池交換装置が電気設備まで移動すると、置換機構は、２つの電池交換機構をそれぞれ電気設備の電池取付位置に対応させるように駆動することで、２つの電池交換機構によりそれぞれ電気設備の電池取付位置に対して電池を取り外したり取り付けたりすることにより、電気設備の電池交換を実現する。また、電池交換装置が電池のピックアンドプレース装置まで移動すると、置換機構は、２つの電池交換機構を位置置換するように駆動することで、電池のピックアンドプレース装置のフォークが前後して２つの電池交換機構に対して電池を出したり入れたりすることができるように、２つの電池交換機構が前後して電池のピックアンドプレース装置に近づく。上述した方案によれば、従来の電池交換装置では、２つの電池の交換には少なくとも三回往復する必要があり、２つの電池を同時に交換することができないのに対して、本願発明で提供される電池交換装置は、電気設備と電池のピックアンドプレース装置との間で二回往復することで２つの電池を同時に交換することができる。本願発明は、２つの電池を同時に交換するというニーズを満たせるので、従来技術に比べ、往復回数が減少し、電池交換の効率が向上し、電池交換の効率が低いという問題を解決する。

【0007】

そして、一つの電池パックのみ交換する場合、従来技術では少なくとも二回往復する必要があるのに対して、本願発明の電池交換装置では一方の電池交換機構により電気設備の電池取付位置から電池を取り外し、他方の電池交換機構により電気設備の電池取付位置に電池を取り付けることになり、２つの電池交換機構は位置を置換でき、電池のピックアンドプレース装置と合わせて電池をピックアンドプレースすることができないという問題がないため、一回の往復で電池交換ができ、電池交換の効率が向上し、電池交換の効率が低いという問題を解決する。

【0008】

本願発明の一つの実施形態において、前記置換機構は、駆動部と回転ベースとを備え、前記駆動部は、前記回転ベースを回動させるために用いられ、前記２つの電池交換機構は、前記回転ベースに取り付けられて前記回転ベースの回動軸線に沿って対称的に設けられている。

【0009】

上述した方案において、２つの電池交換機構は、回転により位置を置換し、回転ベースの回動軸線に沿って対称的に設けられており、回転ベースが１８０°回動した後、２つの電池交換機構が互いに相手の位置にあることになり、置換操作が簡単で利便であり、電池のピックアンドプレース装置の電池ピックアンドプレースに利便である。また、電気設備の電池取付位置の配置方向が異なる場合、回転ベースを回動させて電池交換機構の位置を変化すればよい。本方案は、様々な電池取付位置の配置方向が異なる電気設備に広く適用できる。

【0010】

本願発明の一つの実施形態において、前記駆動部は、前記移動ベースに固定され、前記置換機構はさらに、互いに噛み合う第１のギヤと第２のギヤとを含み、前記第１のギヤは前記駆動部の出力端に取り付けられ、前記第２のギヤは前記回転ベースに固定される。

【0011】

上述した技術方案において、同一の平面上で伝動するギヤセットにより回転を実現し、回転ベースと移動ベースとの間の距離が小さく、電池交換装置が全体としてコンパクトであり、重心が低く、移動が安定して通過性が良好である。

【0012】

本願発明の一つの実施形態において、前記２つの電池交換機構は離間して設けられる。

【0013】

上述した技術方案において、２つの電池交換機構は、互いに干渉してそれぞれの電池交換に影響を与えることを避けるように離間する。

【0014】

本願発明の一つの実施形態において、前記電池交換機構は、ロック・アンロック部品とカバーとを備え、前記ロック・アンロック部品はベースプレートとロック・アンロックユニットとを含み、前記ロック・アンロックユニットは、前記電池をロックするまたはアンロックするために用いられ、前記カバーは前記ベースプレートの上を覆い、前記カバーには、前記ロック・アンロックユニットがはみ出すための第１の開口部が設けられる。

【0015】

上述した技術方案において、カバーがロック・アンロック部品を遮蔽し、保護作用を果たすが、ロック・アンロックユニットの正常作動に影響を与えない。

【0016】

本願発明の一つの実施形態において、前記ロック・アンロック部品はさらに、前記電池を位置決めするための位置決め部と、前記電池を支持するための支持部とを備え、前記カバーには、前記位置決め部がはみ出すための第２の開口部と、前記支持部がはみ出すための第３の開口部とが設けられる。

【0017】

上述した技術方案において、支持部により電池を支持することで、カバーが受ける力を減少させ、位置決め部により電池をロック・アンロック部品に位置決めし、また位置決め部によりロック・アンロック部品と電気設備の電池取付位置とを対応させることで、電池の取付位置を定め、電池が電気設備の電池取付位置に対応することを確保する。

【0018】

本願発明の一つの実施形態において、前記カバーの前記ロック・アンロック部品から離れる側には、フォークに挿入されて前記電池をピックアンドプレースするためのスロットが設けられる。

【0019】

上述した技術方案において、フォークはスロットにおいて電池の底面以下にあり、上げると電池を取ることができ、スロットを設けることにより、フォークが電池の底面に擦れて電池を傷つけることを避ける。

【0020】

本願発明の一つの実施形態において、前記電池交換機構はさらに、前記ロック・アンロック部品をリフトするためのリフト部品を備える。

【0021】

上述した技術方案において、リフト部品により、電池交換装置は移動するときに高さを低くし、電池交換装置が全体機構としてよりコンパクトで、重心がより低くすることができ、電池交換装置の通過性が向上し、電気設備まで到達すると、リフト部品が電池交換機構をリフトすることで、ロック・アンロック部品が電気設備に近づいて電池のアンロックとロックを行い、電池の取り外しや取り付けを完成できる。

【0022】

本願発明の一つの実施形態において、前記ロック・アンロック部品は前記リフト部品に浮動的に接続されている。

【0023】

上述した技術方案において、２つのロック・アンロック部品はそれぞれ浮動的に設けられているので、各々水平での調整余裕があり、ロック・アンロック部品が電気設備に対して水平位置に誤差がある場合、２つの電池と電気設備の電池位置との対応を確保する。

【0024】

第二の態様において、本願発明の実施形態は、レール、前記レールに移動可能に設けられる前述した電池交換装置、前記レールの一方の端に位置する電池交換ステージ、及び前記レールの他端に位置する電池のピックアンドプレース装置を備える、電池交換システムを提供する。

【0025】

本願発明で提供される電池交換システムは、その電池交換装置が位置を置換できる２つの電池交換機構を有するので、電池のピックアンドプレース装置のフォークが前後して２つの電池交換機構に対して電池を出したり入れたりするように、２つの電池交換機構が前後して電池のピックアンドプレース装置に近づくことができ、２つの電池を同時に交換するニーズに満たし、電池交換の効率を向上させる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

本願発明の実施形態に係る技術方案をより明らかに説明するために、以下に実施形態で使用される添付図面について簡単に説明するが、以下の添付図面には本願発明のいくつかの実施形態が示されているのみであって、本願発明の範囲を限定するものではなく、当業者であれば、創作的労働を必要としない前提において、これらの添付図面に基づいてその他の関連図面を得ることができることは、理解されるであろう。

【0027】

【図1】本願発明の実施形態で提供される電池交換システムの構造模式図である。

【図2】本願発明の実施形態で提供される電池交換装置に電池が搭載されてリフトされた状態における側面図である。

【図3】本願発明の実施形態で提供される電池交換装置に電池が搭載されている状態における斜視模式図である。

【図4】本願発明の実施形態で提供される電池交換装置の斜視模式図である。

【図5】本願発明の実施形態で提供される電池交換装置の分解模式図である。

【図6】本願発明の実施形態で提供される移動ベースの構造模式図である。

【図7】本願発明の実施形態で提供される回転ベースの上面模式図である。

【図8】本願発明の実施形態で提供される回転ベースの下面模式図である。

【図9】本願発明の実施形態で提供される電池交換装置のカバーを省略した構造模式図である。

【図10】本願発明の実施形態で提供される電池交換機構のロック・アンロック部品の構造模式図である。

【図11】本願発明の実施形態で提供されるカバーの構造模式図である。

【図12】本願発明の実施形態で提供されるロック・アンロック部品のアンロック原理の模式図である。

【図13】本願発明の実施形態で提供される電池交換装置のリフト部品のリフト状態図である。

【図14】本願発明の実施形態で提供されるシザーズ型支持アームの構造模式図である。

【図15】本願発明の実施形態で提供されるリフト部品とロック・アンロック部品との接続構造模式図である。

【図16】本願発明の実施形態で提供される電池交換装置が車の底部まで移動する過程の模式図である。

【図17】本願発明の実施形態で提供される電池交換装置の電池を取り外す前の模式図である。

【図18】本願発明の実施形態で提供される電池交換装置の電池を取り外した後の模式図である。

【図19】本願発明の実施形態で提供される電池交換装置が電池のピックアンドプレース装置まで移動する過程の模式図である。

【図20】本実施形態で提供される電池のピックアンドプレース装置の電池交換装置に対する電池のピックアンドプレースの模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、添付図面を参照しながら本願発明の技術方案の実施形態について詳しく説明する。以下の実施形態は単に本願発明の技術方案をより明らかに説明するために用いられるものであり、例示に過ぎず、これにより本願発明の保護範囲を制限することはない。

【0029】

別段に定義のない限り、本文で使用されるすべての技術や科学用語は、本願発明の技術分野に属する技術者が通常理解する意味と同じである。また、本文で使用される用語は、具体的な実施形態を説明する目的で用いられ、本願発明を制限する意図はない。また、本願発明の明細書や、特許請求の範囲および上述した添付図面の説明における「備える」と「有する」という用語、並びにそれらのいかなる変形は、非排他的な包含をカバーすることが意図される。

【0030】

本願発明の実施形態の説明において、「第１」、「第２」などという技術用語は、異なる対象を区別するためのものに過ぎず、相対的重要性を指示または示唆する、指示される技術的特徴の数、特定の順番や主従関係を暗示すると理解すべきではない。本願発明の実施形態の説明において、別に明らかに具体的に限定されない限り、「複数」という用語は、２つ以上のことをいう。

【0031】

本文で「実施形態」に言及すると、実施形態により説明される特定の特徴、構造または特性は、本願発明の少なくとも一つの実施形態に含まれてもよいことを意味する。明細書における各位置で出現される当該用語は、必ずしも同じ実施形態をいうことに限らず、その他の実施形態と排他的に独立したまたは予備的な実施形態でもない。当業者であれば、本文で説明される実施形態がその他の実施形態と組み合わせてもよいと暗黙的や明確的に理解される。

【0032】

本願発明の実施形態の説明において、「および／または」という用語はただ関連対象を説明する関連関係であり、三つの関係が存在してもよいことを示し、例えば、Ａおよび／またはＢとは、Ａが単独に存在すること、ＡとＢとが同時に存在すること、Ｂが単独に存在することという、三つの状況を表してもよい。また、本文における「／」という記号は、一般的に前後の関連対象が「または」という関係にあることを示す。

【0033】

本願発明の実施形態の説明において、「複数個」という用語は、２つ以上（２つを含む）のことをいい、同様に、「複数組」とは二組以上（二組を含む）のことをいい、「複数枚」とは二枚以上（二枚を含む）のことをいう。

【0034】

本願発明の実施形態の説明において、「中心」、「縦方向」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「鉛直」、「水平」、「トップ」、「ボトム」、「内」、「外」、「時計回り」、「反時計回り」、「軸方向」、「径方向」、「周方向」などの技術用語で指示される方位や位置関係は、添付図面に基づく方位や位置関係であり、本願発明の実施形態の説明の利便や簡素化のためのものに過ぎず、それで指す装置や素子が必ず特定の方位を有することや、特定の方位で構成したり操作したりすることを指示または示唆するものではないので、本願発明の実施形態を制限するものと理解すべきではない。

【0035】

本願発明の実施形態の説明において、別に明確な規定や限定がない限り、「取り付ける」、「つながる」、「接続」、「固定」などの技術用語は広義的に理解されるべきであり、例えば、固定的に接続してもよく、取り外し可能に接続してもよく、一体になってもよい。また、機械的に接続してもよく、電気的に接続してもよい。また、直接つながってもよく、中間媒体を介して間接的につながってもよく、２つの素子の内部の連通や２つの素子の相互作用の関係であってもよい。当業者であれば、具体的な状況により上述した用語が本願発明の実施形態における具体的な意味を理解することができる。

【0036】

新エネルギー技術の発展に伴い、電池を用いる設備が増加しているが、電気設備は電気エネルギーが使い切られると、充電設備に接続することにより電気エネルギーを補充することは一般的であり、例えば電動車を充電パイルに接続して充電することができる。充電パイルなどの充電設備に接続して電気エネルギーを補充することよりも、電池交換により電気エネルギーの補充をより速く実現することができ、現在電池交換に専用の電池交換システムがあり、電池交換システムには電池のピックアンドプレース装置および移動可能な電池交換装置が設けられており、電池交換装置が電気設備の電池を交換するために用いられる。

【0037】

発明者は、航続能力を向上させるために、いくつかの電気設備の電池数を増やし、例えばいくつかの電動車には２つの電池が設けられるが、従来の電池交換装置は毎回一つの電池しか搭載できず、このような２つの電池が設けられる車に対応するために、電池交換装置が車と電池のピックアンドプレース装置との間で少なくとも三つの往復を走行する必要があることに注目した。そして、車まで移動して近づくたびに、車に対して電池を取り外したり取り付けたりする前に、正確に電池を取り外したり取り付けたりするために電池交換装置を改めて位置決めする必要があり、交換効率が低い。

【0038】

効率を向上させるために、発明者は、電池交換装置で一回に搭載される電池の数を増やすことを考えたが、電池交換装置が２つの電池を搭載すれば、一方の電池が電池のピックアンドプレース装置のフォークの作動範囲以外にあることとなってしまい、電池のピックアンドプレース装置により電池交換装置で２つの電池をともに回収できず、電池交換装置へ２つの電池を入れることもできない。

【0039】

従来の電池交換装置の電池交換の効率が低いという問題を解決するために、本願発明は、電池交換装置に移動ベース、置換機構および２つの電池交換機構を設け、置換機構と２つの電池交換機構のいずれも移動ベースに設置し、２つの電池交換機構にそれぞれ一つの電池を搭載し、移動ベースにより電池交換装置を移動させて電気設備に近づかせる場合、２つの電池交換機構がそれぞれ電気設備の電池取付位置に合わせることにより、一回の位置決めで２つの電池を同時に取り外したり取り付けたりすることができ、２つの電池交換機構が前後して電池のピックアンドプレース装置のフォークの作動範囲にあるように、置換機構が２つの電池交換機構の位置置換を駆動するために用いられ、２つの電池の回収および更新を行う、という方案を提供する。上述した方案によれば、電池交換装置は、２つの電池の同時交換を実現し、往復して走行する回数が減少され、位置決めする回数が減少され、電池交換の効率が向上する。

【0040】

電池取付位置とは、使用される電気設備に形成される電池を収納するための空間、例えば車台に形成される上へ窪む凹部を指し、当該凹部により、電池がそれに位置する場合、電池の表面が車台の残りの部位とほぼ揃っていることをまず説明しておく。

【0041】

本願発明の実施形態に開示される電池交換装置および電池交換システムは、車の電池の交換に適用されてもよいがそれに限定されず、船、飛行体など、その他の電気設備の電池の交換にも適用され、例えば電動おもちゃ、電動工具、電気自転車、電動自動車、汽船、航空機などに用いられ。中でも電動おもちゃは据置型や携帯型のもの、例えばゲーム機、電動自動車おもちゃ、電動汽船おもちゃおよび電動飛行機おもちゃなどを含んでもよく、電動工具は据置型や携帯型のもの、例えば電動工作機械、電動掃除車などを含んでもよく、航空機は飛行機、ロケット、宇宙飛行機および宇宙船などを含んでもよい。

【0042】

以下、電気設備が車であることを例として、電池交換装置および電池交換システムについて説明する。

【0043】

図１を参照すると、電池交換システム１０００は電池交換装置１００および電池のピックアンドプレース装置２００を含む。

【0044】

電池交換システム１０００はさらに、電池２０００を置いて充電するための電池充電装置（不図示）を含む。電池のピックアンドプレース装置２００は、ロボット、パレタイザなどの装置であってもよく、電池のピックアンドプレース装置２００にはフォーク２０１（ロボットアームに代わってもよい）が設けられており、フォーク２０１を用いて電池交換装置１００における充電する電池２０００を出して電池充電装置に入れて回収し、フル充電された電池２０００を電池充電装置から取り出して電池交換装置１００に入れる。

【0045】

電池交換装置１００は車と電池のピックアンドプレース装置２００との間で移動し、車における充電する電池２０００を取り外して電池のピックアンドプレース装置２００まで輸送し、電池のピックアンドプレース装置２００で更新されるフル充電された電池２０００を車に取り付ける。

【0046】

電気設備が移動型設備、たとえば車である場合には、電池交換システム１０００には、車を駐車するための電池交換ステージ３００がさらに含まれる。電池交換装置１００は、電池交換ステージ３００と電池のピックアンドプレース装置２００との間で移動する。電池交換ステージ３００は、車を全体としてリフトするために用いられ、車は電池交換ステージ３００の上方に位置し、電池交換ステージ３００には退避口３０１が形成され、車の電池取付位置（不図示）が退避口３０１に対応しており、電池交換装置１００が車の退避口３０１の下に停止し、電池交換装置１００における電池交換機構２が退避口３０１を通過して電池２０００を取り外したり取り付けたりする。

【0047】

電池交換システム１０００はさらに、一方の端が電池のピックアンドプレース装置２００のフォーク２０１の作動範囲内に延び、他端が電池交換ステージ３００まで延びるレール４００を含む。電池交換装置１００には、ローラ１２と走行駆動機構１３とが設けられており、ローラ１２とレール４００とが協働し、走行駆動機構１３がローラ１２を駆動してレール４００を転動させる。

【0048】

走行駆動機構１３は、駆動モータ、油圧駆動ロッドなどであってもよく、図２に示すように、本実施形態において、走行駆動機構１３は、電池交換装置１００に取り付けられる走行モータ１３１と、走行モータ１３１の出力端に設けられる走行ギヤ１３２を含む。図１および図２に示すように、電池交換システム１０００は、床面に固定されてレール４００に沿って延びて走行ギヤ１３２と噛み合うラック５００をさらに含み、走行モータ１３１は作動するときに走行ギヤ１３２を駆動してラック５００を回動させることにより、電池交換装置１００を移動させる。

【0049】

図３、図４および図５を参照すると、電池交換装置１００は、移動ベース１、置換機構３および２つの電池交換機構２を備える。移動ベース１は、電池交換装置１００を移動させるため、すなわち、前述したローラ１２、走行駆動機構１３を取り付けるために用いられ、置換機構３および２つの電池交換機構２は移動ベース１に設けられる。２つの電池交換機構２は、電池交換装置１００に２つの電池２０００を同時に交換させるように、それぞれに電池２０００を一つずつ搭載するために用いられる。置換機構３は、２つの電池交換機構２を駆動して位置を置換するために用いられる。

【0050】

電池交換装置１００は２つの電池２０００を交換するために電池のピックアンドプレース装置２００と車との間で二回しか往復する必要がない。一回目の往復は、以下のようである。すなわち、電池交換装置１００が無負荷で車の底部まで移動し、２つの電池交換機構２が同時に位置決めを行い、車における２つの充電する電池２０００を取り外す。その後、電池交換装置１００に２つの充電する電池２０００を搭載して電池のピックアンドプレース装置２００の近くまで移動し、一方の電池交換機構２が先に電池のピックアンドプレース装置２００のフォーク２０１の作動範囲内に位置するようにし、電池のピックアンドプレース装置２００が当該電池交換機構２から充電する電池２０００を取り出してフル充電された電池２０００を入れ、そして置換機構３が２つの電池交換機構２を駆動して位置を置換することで、他方の電池交換機構２が電池のピックアンドプレース装置２００のフォーク２０１の作動範囲内に位置するようにするという操作を、電池のピックアンドプレース装置２００が繰り返し、他方の電池交換機構２から充電する電池２０００を取り出してフル充電された電池２０００を入れる。二回目の往復は、電池交換装置１００が２つのフル充電された電池２０００を搭載して車の底部まで移動し、２つの電池交換機構２が同時に位置決めを行い、２つのフル充電された電池２０００を車の電池取付位置に取り付け、そして無負荷で元の位置に戻し、次の作動を待つ。

【0051】

従来の電池交換装置では２つの電池を交換するには少なくとも三回往復する必要があり、電池を取り外したり取り付けたりする前に車の底部で位置決めする必要があり、電池交換の全過程において、従来の電池交換装置に車の底部で四回位置決めする必要があり、一回で一つの電池しか交換できない。従来の電池交換装置に比べ、本実施形態で提供される電池交換装置１００によれば、２つの電池２０００の同時交換を実現でき、往復回数が減少し、電池交換装置１００が車の底部で位置決めする回数が減少し、２つの電池２０００の取り外し作動が同期して進み、また２つの電池２０００の取り付け作動が同期して進むので、電池交換の効率を効果的に向上させ、電池交換の効率が低いという問題を解決する。

【0052】

本実施形態で提供される電池交換装置１００は、２つの電池２０００を同時に交換するために用いられるだけでなく、一つの電池２０００を携帯している車の電池を交換する場合にも、電池交換の効率を向上させることができる。電池交換装置１００は一方の電池交換機構２を無負荷にし、他方の電池交換機構２にフル充電された電池２０００を搭載し、車の底部まで移動し、無負荷の電池交換機構２を位置決めして充電する電池２０００を取り外してから、置換機構３が２つの電池交換機構２の位置置換を駆動し、他方のフル充電された電池２０００を搭載している電池交換機構２を位置決めし、フル充電された電池２０００を車に取り付けた後、電池交換装置１００が当該充電する電池２０００を携帯して電池のピックアンドプレース装置２００まで移動する。従来の電池交換装置では少なくとも二回往復する必要があるのに対して、本実施形態では一回しか往復する必要がないため、電池交換の効率を効果的に向上させ、電池交換の効率が低いという問題を解決する。そして、２つの電池交換機構２の位置を置換することができるので、無負荷の電池交換機構２が正確に位置決めした限り、フル充電された電池２０００を搭載している電池交換機構２は、置換機構３で位置を置換することで正確に位置決めすることができ、位置決めする困難度が低下し、位置決めする速度が向上し、電池交換の効率を向上させることができる。

【0053】

図５に示すように、置換機構３は駆動部３２と回転ベース３１とを備え、駆動部３２は回転ベース３１を駆動して移動ベース１上を回動させるために用いられ、２つの電池交換機構２が回転ベース３１に取り付けられ、回転ベース３１が回動することにより２つの電池交換機構２が位置置換を行う。図５には回転ベース３１の回動軸線ａが示されており、２つの電池交換機構２が回転ベース３１の回動軸線ａに沿って対称的に設けられている。

【0054】

図５および図６に示すように、回転ベース３１は一方の側が移動ベース１に接続され、他方の側が２つの電池交換機構２を取り付けるために用いられ、回転ベース３１の回動軸線ａが水平面に垂直であり、回転ベース３１が回動すると２つの電池交換機構２の位置が変化する。

【0055】

２つの電池交換機構２は回転ベース３１に沿って対称的であるので、回転ベース３１が１８０°水平回転すれば、２つの電池交換機構２が位置を置換し、すなわち２つの電池交換機構２が互いに相手の位置にあるようになり、置換方法が簡単で利便である。

【0056】

現在の車において、電池取付位置の長さ方向が車体の長さ方向に垂直（すなわち横方向に配置）である車があり、電池取付位置の長さ方向が車体の長さ方向に沿っている（すなわち縦方向に配置）車もあるが、本実施形態で提供される電池交換装置１００は、その回転ベース３１が９０°回動する場合、２つの電池交換機構２に搭載されている電池２０００を対応する横方向または縦方向に切り替えることができる。車の電池取付位置が車体に対して他の方向配置にある場合、回転ベース３１の回転角度を他の角度に調整してもよい。そのため、車の電池取付位置が如何に配置されても、駆動部３２により回転ベース３１を適当な角度を回動するように駆動することで、２つの電池交換機構２およびそれに搭載されている電池２０００を車体の電池取付位置の配置方向に対応させることができ、本実施形態で提供される電池交換装置１００は電池交換の効率を向上させることができるだけでなく、幅広い適用性も持つ。

【0057】

本願発明の別の実施形態において、別の方法で２つの電池交換機構２の位置置換を実現してもよく、例えば、置換機構３はベルトとロッキングレバーとを備え、ベルトが移動ベース１に取り付けられ、２つの電池交換機構２がいずれもベルトに位置してベルトの移動方向に並べられ、説明の便宜上、２つの電池交換機構２をそれぞれ第１の電池交換機構２と第２の電池交換機構２と呼び、ロッキングレバーは一方の端が移動ベース１に接続され、他端が第１の電池交換機構２に接続されており、ロッキングレバーが揺れる場合、第１の電池交換機構２を上げて空間を空けるようにベルトから離脱させることで、ベルトにより第２の電池交換機構２を第１の電池交換機構２の位置まで移動させ、その後ロッキングレバーが揺れ続いて第１の電池交換機構２を第２の電池交換機構２の位置に置く。

【0058】

図６、図７および図８に示すように、駆動部３２は移動ベース１に固定され、置換機構３はさらに互いに噛み合う第１のギヤ３２１と第２のギヤ３１１とを備え、第１のギヤ３２１が駆動部３２の出力端に取り付けられ、第２のギヤ３１１が回転ベース３１に固定される。

【0059】

図６に示すように、移動ベース１はベース本体１１と台座１４とを備え、台座１４がベース本体１１に設けられ、台座１４には軸受１４１が設けられている。前述したローラ１２、走行駆動機構１３はいずれもベース本体１１に取り付けられ、駆動部３２はベース本体１１に取り付けられるサーボモータであり、サーボモータの出力端が第１のギヤ３２１の回転軸に接続され、第１のギヤ３２１の回動を駆動する。第２のギヤ３１１は回転ベース３１の移動ベース１に近い側に固定され、軸受１４１に接続し、かつ第１のギヤ３２１と噛み合う。このように、駆動部３２が第１のギヤ３２１を駆動して回動させると、第２のギヤ３１１はそれに伴って回動し、回転ベース３１を回転させる。

【0060】

第１のギヤ３２１と第２のギヤ３１１とが同一の平面に配置されているので、回転ベース３１と移動ベース１との間の距離が小さく、電池交換装置１００は全体構造としてコンパクトで、重心が低く、安定して移動し、かつ通過性が良好であり、車の底部まで移動することに有利である。

【0061】

選択肢として、サーボモータの出力軸が水平方向に延び、第１のギヤ３２１の回転軸が鉛直方向に延び、サーボモータの出力軸と第１のギヤ３２１の回転軸とがベベルギヤセットで伝動されることにより、縦方向の空間占用をさらに減少させる。

【0062】

いくつかの実施形態において、駆動部３２はその他の駆動部品であってもよく、例えば、駆動部３２はエアシリンダとラック５００とを備え、ラック５００は第１のギヤ３２１と噛み合い、エアシリンダの出力端に接続し、エアシリンダの出力端によりラック５００を駆動して移動させることで、第１のギヤ３２１を回動させる。

【0063】

いくつかの実施形態において、図９に示すように、２つの電池交換機構２は離間して設けられ、すなわち２つの電池交換機構２間に一定距離の間隔がある。当該間隔の距離で２つの電池交換機構２が互いに干渉することを避け、２つの電池交換機構２に搭載される２つの電池２０００が干渉することを防止することができ、２つの電池交換機構２が独立して電池２０００を交換することを確保する。

【0064】

図４、図５、図１０および図１１に示すように、電池交換機構２は、ベースプレート２１１とロック・アンロックユニット２１２とを含むロック・アンロック部品２１を備え、ロック・アンロックユニット２１２はベースプレート２１１に取り付けられる。電池交換機構２はさらに、ベースプレート２１１の上を覆うカバー２２を含み、カバー２２には第１の開口部２２１が設けられ、第１の開口部２２１は、ロック・アンロックユニット２１２が電池２０００に対してロックまたはアンロックするように、ロック・アンロックユニット２１２がはみ出すために用いられ、電池２０００を車の電池取付位置に固定し、または電池２０００を車の電池取付位置から取り外す。

【0065】

図１２に示すように、一般的には、電池２０００に締め付けボルト２００１が設けられ、車台に移動ナット３００１が設けられ、締め付けボルト２００１と移動ナット３００１とがねじで螺合し、ロック・アンロックユニット２１２は締め付けボルト２００１を移動ナット３００１にねじ込むことにより電池２０００を電池取付位置に固定して取り付け、また締め付けボルト２００１を移動ナット３００１から緩めて電池２０００を取り外す。例えば、ロック・アンロックユニット２１２は、ロック・アンロック駆動モータ２１２１とボルトスリーブ２１２２とを備え、ボルトスリーブ２１２２の一方の端がロック・アンロック駆動モータ２１２１の出力端に接続し、ボルトスリーブ２１２２の他端が締め付けボルト２００１に合っており、ロック・アンロック駆動モータ２１２１によりボルトスリーブ２１２２を正方向または逆方向に回動するように駆動し、締め付けボルト２００１を移動ナット３００１に対してねじ込んだり緩めたりする。別の実施形態において、ロック・アンロックユニット２１２は他の電池２０００をロックやアンロックする方法を採用してもよい。

【0066】

カバー２２はロック・アンロック部品２１を外部から遮蔽することにより、ロック・アンロック部品２１を保護し、例えば、パレタイザのフォーク２０１で電池交換機構２に対して電池２０００をピックアンドプレースする場合、カバー２２はフォーク２０１がロック・アンロック部品２１に直接当たることを防止し、ロック・アンロック部品２１が傷付くことを避け、かつカバー２２は、ロック・アンロックユニット２１２により電池２０００をロックまたはアンロックすることに影響しない。

【0067】

図４、図１０および図１１に示すように、ロック・アンロック部品２１はさらに位置決め部２１４と支持部２１３とを含み、位置決め部２１４と支持部２１３とがいずれもベースプレート２１１に取り付けられ、カバー２２には第２の開口部２２２および第３の開口部２２３が設けられ、位置決め部２１４は第２の開口部２２２からはみ出し、支持部２１３は第３の開口部２２３からはみ出す。位置決め部２１４は電池２０００を位置決めするために用いられ、支持部２１３は電池２０００を支持するために用いられる。

【0068】

図４に示すように、各々の電池交換機構２は複数の支持部２１３を有し、複数の支持部２１３は一緒に一つの電池２０００を支持する。各々の電池２０００は複数点で支持する方法で電池交換機構２に置かれ、電池２０００が安定して置かれることを確保する。支持部２１３の作用で、カバー２２が受ける力が減少し、傷付きにくい。

【0069】

図１２に示すように、電池２０００の外周には第１のピンホール２００２が設けられ、位置決め部２１４が第１のピンホール２００２に穿設することにより、電池２０００がロック・アンロック部品２１に対して位置決めされる。選択肢として、車台３０００には第２のピンホール（不図示）が設けられ、位置決め部２１４が第１のピンホール２００２を通過して第２のピンホールに入ることにより、電池２０００を車台３０００に位置決めする。位置決め部２１４はピンとして配置され、ピンの端部がテーパー形状に形成され、テーパー形状の外周が傾斜面を形成してピンを第１のピンホール２００２と第２のピンホールに案内することに寄与し、位置決めする困難度を低下させる。

【0070】

位置決め部２１４と支持部２１３との組合せにより、ロック・アンロック部品２１、電池２０００および車台３０００を位置決め、電池２０００と車台３０００での電池取付位置とが対応することを確保する。

【0071】

選択肢として、支持部２１３は第１の支持ブロック２１３１、第２の支持ブロック２１３２および弾性部２１３３を含み、弾性部２１３３は第１の支持ブロック２１３１と第２の支持ブロック２１３２との間に接続される。第１の支持ブロック２１３１はベースプレート２１１に固定接続され、弾性部２１３３により第２の支持ブロック２１３２が支持されてカバー２２の第３の開口部２２３から弾性的にはみ出し、電池２０００の底面に接触する。

【0072】

支持部２１３により電池２０００とロック・アンロックユニット２１２との間縦方向における移動余裕があり、外力を受けると支持部２１３が圧縮され、電池２０００がロック・アンロックユニット２１２に近づき、ロック・アンロックユニット２１２と電池２０００の締め付けボルト２００１とが合っている。また、外力が消失すると支持部２１３が変形を回復し、電池２０００がロック・アンロックユニット２１２から相対的に離れ、ロック・アンロックユニット２１２と締め付けボルト２００１とが分離する。支持部２１３の作用で、電池２０００のロック・アンロックを制御することが利便であり、ロック・アンロックユニット２１２と電池２０００との干渉を避け、電池交換機構２に対して電池２０００を出したり入れたりすることが利便となる。

【0073】

ロック・アンロック部品２１と電池２０００とをより保護するために、図１１に示すように、カバー２２にはスロット２２４がさらに設けられ、スロット２２４はカバー２２のロック・アンロック部品２１から離れる側に位置し、フォーク２０１に電池２０００をピックアンドプレースするように挿入される。

【0074】

パレタイザのフォーク２０１には２つのアームがあり（図１参照）、図１１に示すように、各々のカバー２２には平行で離間しているスロット２２４が二本形成され、電池交換機構２に電池２０００が搭載されている場合、スロット２２４が電池２０００の下方に位置し（図３参照）、フォーク２０１の２つのアームがそれぞれ２つのスロット２２４の端部から水平に入ることを許容するように各々のスロット２２４の両端が開放されることで、２つのアームが電池２０００の底部に位置するようになり、２つのアームを上げることにより電池２０００を電池交換機構２からリフトして取り出す。電池交換機構２に電池２０００を入れる必要がある場合、２つのアームを下げて電池２０００を支持部２１３に接触させ、この際、２つのアームはそれぞれ２つのスロット２２４に入ることになる。２つのアームが２つのスロット２２４から水平に出ることにより、電池のピックアンドプレース装置２００はフルに充電される電池２０００を電池交換機構２に入れる動作を完了する。

【0075】

スロット２２４を設けることにより、フォーク２０１が電池２０００をピックアンドプレースすることが利便となる。さらには、フォーク２０１は電池２０００の底面よりも低く下げてから、水平に移動してスロット２２４に出入れる。フォーク２０１は水平に移動する過程において電池２０００の底面と接触せず、電池２０００を磨耗させることはない。

【0076】

電池交換機構２はさらに、ロック・アンロック部品２１をリフトするためのリフト部品２３を備える。

【0077】

図１３および図１４に示すように、リフト部品２３はシザーズ型支持アーム２３１、昇降駆動部２３２および取付ベース２３３を含む。ロック・アンロック部品２１は取付ベース２３３に取り付けられ、シザーズ型支持アーム２３１は上端が取付ベース２３３に接続し、下端が回転ベース３１に接続し、昇降駆動部２３２は、取付ベース２３３上のロック・アンロック部品２１を昇降させるように、シザーズ型支持アーム２３１の昇降を駆動するために用いられる。

【0078】

シザーズ型支持アーム２３１は第１の支持ロッド２３１１、第２の支持ロッド２３１２、第１の軸受台２３１３、第２の軸受台２３１４、第１のスライドレール２３１５および第２のスライドレール２３１６を含む。第１の支持ロッド２３１１と第２の支持ロッド２３１２との中央部が回転軸により接続される。また、第１の支持ロッド２３１１は一方の端が第１の軸受台２３１３に接続し、他端に第１のスライダ２３１１１が設けられ、第１のスライダ２３１１１が第１のスライドレール２３１５にスライド接続されている。また、第２の支持ロッド２３１２は一方の端が第２の軸受台２３１４に接続し、他端に第２のスライダ２３１２１が設けられ、第２のスライダ２３１２１が第２のスライドレール２３１６にスライド接続されている。第１の軸受台２３１３と第２のスライドレール２３１６とは回転ベース３１に固定され、第２の軸受台２３１４と第１のスライドレール２３１５とは取付ベース２３３に固定されている。

【0079】

昇降駆動部２３２は昇降モータ２３２１、送りねじ２３２２およびナット２３２３を含み、昇降モータ２３２１と送りねじ２３２２は回転ベース３１に取り付けられ、送りねじ２３２２は第１のスライドレール２３１５および第２のスライドレール２３１６に平行であり、昇降モータ２３２１の出力端には送りねじ２３２２の回動を駆動するように送りねじ２３２２が接続され、ナット２３２３と送りねじ２３２２とは螺合し、かつナット２３２３と第２のスライダ２３１２１とは固定接続されている。

【0080】

昇降モータ２３２１が作動すると、送りねじ２３２２が回動し、ナット２３２３が送りねじ２３２２に沿って移動し、第２のスライダ２３１２１を第２のスライドレール２３１６に沿って移動させ、さらに第１の支持ロッド２３１１と第２の支持ロッド２３１２を駆動し、取付ベース２３３に設けられるロック・アンロック部品２１を昇降させる。

【0081】

昇降部品は油圧シリンダ、エアシリンダ、電動シリンダ、送りねじ２３２２、ナット２３２３などで昇降を駆動する装置を採用してもよく、すなわち油圧シリンダ、エアシリンダ、電動シリンダ、送りねじ２３２２、ナット２３２３などでシザーズ型支持アーム２３１を駆動する、またはロック・アンロック部品２１を油圧シリンダ、エアシリンダ、電動シリンダ、送りねじ２３２２、ナット２３２３などの出力端に直接取り付ける。

【0082】

リフト部品２３を設けることにより、電池交換装置１００は移動する過程において高さを下げることができ、電池交換装置１００が全体機構としてよりコンパクトで、重心がより低く、電池交換装置１００の通過性を高める。また、電池交換装置１００が電気設備まで到達すると、リフト部品２３が電池交換機構２をリフトすることで、ロック・アンロック部品２１が車台３０００に近づき、位置決め動作、電池２０００のアンロックおよびロック動作を行い、電池２０００の取り外しおよび取り付けを完了する。

【0083】

いくつかの実施形態において、ロック・アンロック部品はリフト部品２３に浮動的に接続される。

【0084】

図１５に示すように、ロック・アンロック部品２１のベースプレート２１１は取付ベース２３３の上方に位置し、ベースプレート２１１と取付ベース２３３との間は離間しており、ベースプレート２１１には複数の支持コラム２１１１が設けられ、支持コラム２１１１が曲がって取付ベース２３３の下方まで延び、支持コラム２１１１と取付ベース２３３とはチェーン２１１２により接続される。チェーン２１１２は支持コラム２１１１よりも長さが小さく、それによりベースプレート２１１と取付ベース２３３との間隔を保持し、ベースプレート２１１を取付ベース２３３の上方で浮上させる。

【0085】

本実施形態において、ベースプレート２１１は矩形であり、取付ベース２３３はベースプレート２１１よりも面積が小さく、ベースプレート２１１の水平投影は取付ベース２３３をカバーし、ベースプレート２１１には四つの支持コラム２１１１が設けられ、四つの支持コラム２１１１はそれぞれ矩形の四隅にあり、取付ベース２３３には対応して四本のチェーン２１１２が設けられ、各支持コラム２１１１はＬ型であり、Ｌ型の一端がベースプレート２１１に接続され、他端がチェーン２１１２に接続される。四つの支持コラム２１１１と四つのチェーン２１１２とは一緒に作用し、ベースプレート２１１、四つの支持コラム２１１１はいずれも取付ベース２３３に接触せず、ロック・アンロック部品２１のフローティングが阻害されることを避ける。

【0086】

２つのロック・アンロック部品２１はそれぞれリフト部品２３に浮動的に設けられるので、位置決めする過程においてそれぞれに水平に調整する余裕があり、ロック・アンロック部品２１が車の電池取付位置に対して誤差がある場合、水平に移動して位置を調整することができ、２つの電池２０００はそれぞれ車の電池取付位置と対応することを確保する。

【0087】

本願発明のいくつかの実施形態によれば、本願発明は、図１に示すように、レール４００、前述した電池交換装置１００、電池交換ステージ３００および電池のピックアンドプレース装置２００を備える電池交換システム１０００を提供する。電池交換ステージ３００はレール４００の一端に位置し、電池のピックアンドプレース装置２００はレール４００の他端に位置し、電池交換装置１００はレール４００に移動可能に設けられる。

【0088】

電池交換装置１００は、２つの電池２０００を同時に交換することができ、かつ、電池交換の効率が高い。また、電池交換装置１００は一つの電池２０００のみを交換する場合、電池交換の効率も高い。また、電池交換装置１００の置換機構３はさらに、異なる車の電池取付位置に適応させるように電池交換機構２およびそれに搭載される電池２０００の位置を調整することができる。そのため、本願発明の実施形態で提供される電池交換システム１０００は広く適用され、様々なタイプの車（またはその他の電気設備）の電池交換ニーズを満たすことができ、かつ、電池交換の効率が高い。

【0089】

本願発明のいくつかの実施形態によれば、図３から図１５に示すように、本願発明は、移動ベース１、置換機構３および２つの電池交換機構２を備え、置換機構３および２つの電池交換機構２が移動ベース１に設けられ、電池交換装置１００により２つの電池２０００を同時に交換するように２つの電池交換機構２が２つの電池２０００を搭載するために用いられ、置換機構３が２つの電池交換機構２を駆動して位置を置換するために用いられる、電池交換装置１００を提供する。中でも、置換機構３は移動ベース１に取り付けられる駆動部３２および回転ベース３１を含み、駆動部３２が回転ベース３１を駆動して移動ベース１で鉛直な回動軸線ａ回りに回動させる。駆動部３２はサーボモータであり、図２に示すように、サーボモータの出力端に第１のギヤ３２１が設けられ、回転ベース３１に第２のギヤ３１１が設けられ、第１のギヤ３２１と第２のギヤ３１１とは噛み合い、サーボモータは第１のギヤ３２１および第２のギヤ３１１により回転ベース３１の回動を駆動する。図９に示すように、２つの電池交換機構２は離間して回転ベース３１に設けられ、２つの電池交換機構２は回転ベース３１の回動軸線ａに沿って対称的である。

【0090】

各電池交換機構２はいずれもリフト部品２３、ロック・アンロック部品２１およびカバー２２を含み、リフト部品２３は回転ベース３１に接続し、ロック・アンロック部品２１はリフト部品２３に接続され、カバー２２はロック・アンロック部品２１を覆って設けられる。リフト部品２３はシザーズ型支持アーム２３１、昇降駆動部２３２および取付ベース２３３を含み、シザーズ型支持アーム２３１は回転ベース３１と取付ベース２３３とを接続し、昇降駆動部２３２はシザーズ型支持アーム２３１の動作を駆動し、取付ベース２３３を回転ベース３１に対して上昇または降下させる。ロック・アンロック部品２１はベースプレート２１１、四つのロック・アンロックユニット２１２、四つの位置決め部２１４および六つの支持部２１３を含み、四つのロック・アンロックユニット２１２、四つの位置決め部２１４および六つの支持部２１３はいずれもベースプレート２１１に取り付けられる。ベースプレート２１１はチェーン２１１２および支持コラム２１１１により取付ベース２３３に浮動的に接続され、それによりロック・アンロック部品２１が全体として取付ベース２３３に対して水平に移動する余裕がある。カバー２２はベースプレート２１１に接続され、カバー２２には四つの第１の開口部２２１、四つの第２の開口部２２２および六つの第３の開口部２２３が設けられ、そのうち四つの第１の開口部２２１と四つのロック・アンロックユニット２１２とは位置が対応し、四つの第２の開口部２２２と四つの位置決め部２１４とは位置が対応し、六つの第３の開口部２２３と六つの支持部２１３とは位置が対応する。六つの支持部２１３は六つの第３の開口部２２３からはみ出して電池２０００を支持し、四つの位置決め部２１４は四つの第２の開口部２２２からはみ出して車上の位置決め構造と合わせて電池２０００を位置決め、四つのロック・アンロックユニット２１２は四つの第１の開口部２２１からはみ出して電池２０００の外部に設けられる締め付けボルト２００１の回動を駆動する。

【0091】

本実施形態において、六つの支持部２１３はいずれもベースプレート２１１の中央部に設けられ、それにより電池２０００へ均一に支持力を提供する。図４に示すように、四つの支持部２１３は電池２０００の四隅を支持するために用いられ、２つの支持部２１３は電池２０００の中央部位置を支持するために用いられる。四つの位置決め部２１４は、空間を空けて電池２０００を置くためにベースプレート２１１の縁に分散して設けられる。四つのロック・アンロック部品２１は四つの支持部２１３に近づけて設けられ、それにより電池２０００の外周に近づき、電池２０００の外部に設けられる締め付けボルト２００１を駆動する。

【0092】

図１から図４、および図１６から図２０に示すように、電池交換装置１００は以下のように電池を交換する。

【0093】

本実施形態では、２つの電池２０００がいずれも横置きである車の電池交換過程を例として説明する。電池２０００が横置きである車では、電池２０００の長さ方向は車体の長さ方向に垂直であり、２つの電池２０００は車体の長さ方向に沿って並べられ、車が電池交換ステージ３００で駐車している場合、車体の長さ方向はレール４００に垂直であり、車台における電池取付位置は電池交換ステージ３００の退避口３０１の上方にある。また、本願発明で言及される車体の長さ方向はヘッドからテールへの方向である。すなわち、車が電池交換ステージ３００で駐車している場合、ヘッドがレール４００の一方の側の上方に、テールがレール４００の他方の側の上方にあり、２つの電池２０００がヘッドからテールへの方向に沿って並べられて車台における電池取付位置に接続され、電池２０００が退避口３０１の上方に位置する。

【0094】

図１６に示すように、電池交換装置１００はレール４００に沿って無負荷で電池交換ステージ３００へ移動し、電池交換ステージ３００の退避口３０１の下方まで移動すると、駆動部３２は回転ベース３１を駆動して９０°回動させ、２つの電池交換機構２が位置を調整し、図１７に示すように、２つの電池交換機構２がそれぞれ車台で横置きの２つの電池取付位置に対応するようにする。

【0095】

次に、リフト部品２３はロック・アンロック部品２１をリフトし、ロック・アンロック部品２１における位置決め部２１４は車台における位置決め構造（すなわち、第２のピンホール）と協働し、位置決め部２１４は端部が円錐状のピンであり、ロック・アンロック部品２１の位置に誤差がある場合、第２のピンホールの内壁がピンの円錐状部に作用して案内力を生じ、ベースプレート２１１を取付ベース２３３に対して水平移動させることにより、第２のピンホールとピンとを揃え、さらにロック・アンロック部品２１が正確な位置まで自己整合的に調整される。

【0096】

リフト部品２３のリフトが続くと、ロック・アンロック部品２１における支持部２１３が電池２０００に接触し、リフト部品２３が所定の位置までリフトすると、電池２０００は支持部２１３を圧縮し、ロック・アンロックユニット２１２と電池２０００における締め付けボルト２００１とが協働し、ロック・アンロックユニット２１２により締め付けボルト２００１を車台から緩め、充電する電池２０００をアンロックする。

【0097】

図１８に示すように、２つの電池交換機構２のロック・アンロック部品２１によりそれぞれ電池２０００をアンロックした後、リフト部品２３は降下し、２つの電池交換機構２に各々アンロックした充電する電池２０００が搭載される。次に、図１９に示すように、駆動部３２は回転ベース３１を駆動して９０°回動させることにより、２つの電池交換機構２の位置を調整し、電池交換装置１００はレール４００に沿って電池のピックアンドプレース装置２００へ移動する。

【0098】

図２０に示すように、電池交換装置１００は全体としてレール４００に沿って電池のピックアンドプレース装置２００まで戻り、一方の電池交換機構２は電池のピックアンドプレース装置２００のフォーク２０１の作動範囲に近づき、フォーク２０１を当該電池交換機構２のカバー２２のスロット２２４に挿入し、充電する電池２０００を電池交換機構２から上へリフトし、電池充電装置まで戻してから、フル充電された電池２０００を当該電池交換機構２に置く。フル充電された電池２０００を置く過程において、ロック・アンロック部品２１における位置決め部２１４と電池２０００における第１のピンホール２００２とが協働し、電池２０００の位置に誤差がある場合、第１のピンホール２００２の内壁はピンの円錐状部に作用して案内力を生じ、ベースプレート２１１を取付ベース２３３に対して水平移動させることにより、第１のピンホール２００２とピンとをそろえ、さらに電池２０００を正確に位置決めする。

【0099】

そして、駆動部３２は回転ベース３１を駆動して１８０°回動させ、２つの電池交換機構２が位置を置換し、他方の電池交換機構２が電池のピックアンドプレース装置２００のフォーク２０１の作動範囲内にあるようにし、電池のピックアンドプレース装置２００は前述した動作を繰り返すことにより、他方の電池交換機構２から充電する電池２０００を取り出してからフル充電された電池２０００を入れる。

【0100】

２つの電池２０００をともに更新した後、電池交換装置１００は２つのフル充電された電池２０００を搭載してレール４００に沿って電池交換ステージ３００まで移動し、駆動部３２は回転ベース３１を駆動して９０°回動させ、２つの電池交換機構２が位置を調整し、再び２つの電池交換機構２をそれぞれ車台における２つの電池取付位置に対応させる。リフト部品２３はロック・アンロック部品２１をリフトし、位置決め部２１４と車台における第２のピンホールとが協働して案内することにより、ロック・アンロック部品２１と電池２０００とが車台に対して正確に位置決めされ、電池２０００が電池取付位置に入ることを確保する。次に、ロック・アンロックユニット２１２は電池２０００における締め付けボルト２００１と車台における移動ナット３００１を駆動して電池２０００を一緒にロックする。

【0101】

２つの電池２０００のロックが完了すると、リフト部品２３が降下し、初期位置まで戻り、次の電池交換を待機する。初期位置はレール４００における電池のピックアンドプレース装置２００と電池交換ステージ３００の作動を影響しない任意の位置である。

【0102】

以上は、本願発明の好ましい実施形態に過ぎず、本願発明を制限するものではなく、当業者であれば、本願発明に様々な変更や変化を加えることができる。本願発明の精神および原則から逸脱しない限り、加えられるいかなる補正、同等置換、改良などは、いずれも本願発明の保護範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0103】

１０００ 電池交換システム
２０００ 電池
２００１ 締め付けボルト
２００２ 第１のピンホール
３０００ 車台
３００１ 移動ナット
１００ 電池交換装置
２００ 電池のピックアンドプレース装置
２０１ フォーク
３００ 電池交換ステージ
３０１ 退避口
４００ レール
５００ ラック
１ 移動ベース
１１ ベース本体
１２ ローラ
１３ 走行駆動機構
１３１ 走行モータ
１３２ 走行ギヤ
１４ 台座
１４１ 軸受
２ 電池交換機構
２１ ロック・アンロック部品
２１１ ベースプレート
２１１１ 支持コラム
２１１２ チェーン
２１２ ロック・アンロックユニット
２１２１ 駆動モータ
２１２２ ボルトスリーブ
２１３ 支持部
２１３１ 第１の支持ブロック
２１３２ 第２の支持ブロック
２１３３ 弾性部
２１４ 位置決め部
２２ カバー
２２１ 第１の開口部
２２２ 第２の開口部
２２３ 第３の開口部
２２４ スロット
２３ リフト部品
２３１ シザーズ型支持アーム
２３１１ 第１の支持ロッド
２３１１１ 第１のスライダ
２３１２ 第２の支持ロッド
２３１２１ 第２のスライダ
２３１３ 第１の軸受台
２３１４ 第２の軸受台
２３１５ 第１のスライドレール
２３１６ 第２のスライドレール
２３２ 昇降駆動部
２３２１ 昇降モータ
２３２２ 送りねじ
２３２３ ナット
２３３ 取付ベース
３ 置換機構
３１ 回転ベース
３１１ 第２のギヤ
３２ 駆動部
３２１ 第１のギヤ
ａ 回動軸線

【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】