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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-08-14
(54)【発明の名称】電池交換装置及び電池交換システム
(51)【国際特許分類】
   B60L 53/80 20190101AFI20240806BHJP
   B60L 50/60 20190101ALI20240806BHJP
   H01M 50/244 20210101ALI20240806BHJP
   H01M 50/249 20210101ALI20240806BHJP
【FI】
B60L53/80
B60L50/60
H01M50/244 Z
H01M50/249
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024500590
(86)(22)【出願日】2022-09-30
(85)【翻訳文提出日】2024-01-09
(86)【国際出願番号】 CN2022123425
(87)【国際公開番号】W WO2023082893
(87)【国際公開日】2023-05-19
(31)【優先権主張番号】202122749834.0
(32)【優先日】2021-11-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【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】陳狄松
(72)【発明者】
【氏名】呉元和
(72)【発明者】
【氏名】叶慶豊
(72)【発明者】
【氏名】帥令
(72)【発明者】
【氏名】楊欣
【テーマコード(参考)】
5H040
5H125
【Fターム(参考)】
5H040AA38
5H040AS04
5H040AS07
5H040AS19
5H040AS26
5H040AT06
5H040AY14
5H040CC42
5H040CC57
5H125AA01
5H125AC13
5H125BC26
(57)【要約】
本願は電池交換装置及び電池交換システムを提供し、電力消費装置の電池交換技術分野に関する。電池交換装置は浮動プラットフォームとロック/ロック解除機構と位置決め機構とを含む。ロック/ロック解除機構は浮動プラットフォームに設置される。位置決め機構は浮動プラットフォームに設置され、浮動プラットフォームと電力消費装置との位置決めのために位置決め部材と駆動部材とを含み、駆動部材は、高さ調整のため、位置決め部材を電池交換装置の高さ方向に移動させる。駆動部材は、位置決め部材を下方へ駆動させ、電池交換装置の高さ寸法を小さくして電池交換装置の空間寸法を減少させる。位置決め部材を上げるため、駆動部材は位置決め部材を上方へ駆動させ、電力消費装置に対する位置決め部材の位置決め嵌合を行い、浮動プラットフォームと電力消費装置との位置決めを行い、電力消費装置に対する位置決め部材の位置決め嵌合を容易とする。
【選択図】図4
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電力消費装置の電池を交換するための電池交換装置であって、
浮動プラットフォームと、
前記浮動プラットフォームに設置され、前記電池を前記電力消費装置にロックし又は前記電池を前記電力消費装置からロック解除することに用いられるロック/ロック解除機構と、
前記浮動プラットフォームに設置され、前記浮動プラットフォームと前記電力消費装置との位置決めを実現することに用いられる位置決め機構と、を含み、
前記位置決め機構は位置決め部材と、駆動部材と、を含み、前記駆動部材は、前記位置決め部材の高さを調整するために、前記位置決め部材が前記電池交換装置の高さ方向に沿って移動することを駆動するように配置される、電池交換装置。
【請求項2】
前記位置決め機構は伝動アセンブリを含み、前記駆動部材と前記位置決め部材は前記伝動アセンブリを介して伝動可能に接続され、
前記伝動アセンブリは前記駆動部材の出力端の回転を前記位置決め部材の直線移動に変換するように配置される、請求項1に記載の電池交換装置。
【請求項3】
前記伝動アセンブリは第1歯車と、第2歯車と、リードスクリューと、を含み、前記第1歯車は前記第2歯車と噛み合い、前記第1歯車は前記駆動部材の出力端に接続され、前記第2歯車は前記リードスクリューに嵌設され且つ前記リードスクリューと螺合し、前記位置決め部材は前記リードスクリューに接続され、
前記第1歯車の回転軸線、前記第2歯車の回転軸線及び前記リードスクリューの軸線はいずれも前記電池交換装置の高さ方向と一致する、請求項2に記載の電池交換装置。
【請求項4】
前記位置決め機構はさらに第1取り付け座と、接続板と、第1ガイド軸と、を含み、前記取り付け座は前記浮動プラットフォームに固定され、前記駆動部材、前記第1歯車及び前記第2歯車はいずれも前記取り付け座に取り付けられ、前記接続板は前記リードスクリューに接続され、前記位置決め部材は前記接続板に接続され、前記第1ガイド軸は前記第1取り付け座に摺動可能に穿設され且つ前記接続板に接続される、請求項3に記載の電池交換装置。
【請求項5】
前記位置決め機構はさらに、前記位置決め部材の高さ情報を検出することに用いられる第1検出ユニットを含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の電池交換装置。
【請求項6】
さらに支持機構を含み、前記支持機構は第2取り付け座と、支持部材と、弾性部材と、を含み、前記第2取り付け座は前記浮動プラットフォームに固定され、前記弾性部材は前記支持部材と前記第2取り付け座との間に弾性的に支持され、前記支持部材は前記電池を支持するように配置される、請求項1~5のいずれか一項に記載の電池交換装置。
【請求項7】
前記支持機構はさらに第2ガイド軸を含み、前記第2ガイド軸は前記第2取り付け座に摺動可能に穿設され且つ前記支持部材に接続される、請求項6に記載の電池交換装置。
【請求項8】
前記支持機構はさらに、前記支持部材が前記電池と接触しているか否かを検出することに用いられる第2検出ユニットを含む、請求項6又は7に記載の電池交換装置。
【請求項9】
さらに移動ベースと、昇降プラットフォームと、リフト機構を含み、
前記浮動プラットフォームは前記昇降プラットフォームに浮動接続され、
前記リフト機構は前記移動ベースと前記昇降プラットフォームとの間に設置され、前記リフト機構は前記昇降プラットフォームを持ち上げることに用いられる、請求項1~8のいずれか一項に記載の電池交換装置。
【請求項10】
さらに、前記浮動プラットフォームを前記昇降プラットフォームにロックし、又は前記浮動プラットフォームを前記昇降プラットフォームから解放するように配置されたロックアセンブリを含む、請求項9に記載の電池交換装置。
【請求項11】
前記ロックアセンブリは電磁石と、磁石吸着板と、を含み、前記電磁石は前記昇降プラットフォーム及び前記浮動プラットフォームのうちの一方に設置され、前記磁石吸着板は前記昇降プラットフォーム及び前記浮動プラットフォームのうちの他方に設置される、請求項10に記載の電池交換装置。
【請求項12】
レールと、
前記レールに移動可能に設置され、請求項1~11のいずれか一項に記載の電池交換装置と、
前記レールの一端に位置する電池交換プラットフォームと、
前記レールの他端に位置する電池出し入れ装置と、を含む電池交換システム。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は電力消費装置の電池交換技術分野に関し、具体的には、電池交換装置及び電池交換システムに関する。
【0002】
(関連出願の相互参照)
本願は2021年11月10日に出願された、出願番号202122749834.0、名称「電池交換装置及び電池交換システム」の中国特許出願の優先権を主張し、該出願内容の全体は参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【0003】
新エネルギー技術の発展に伴い、電池を使用する装置が増えている。電力消費装置の電気エネルギーが切れると、一般的には充電設備に接続する方法で電気エネルギーを補充する。また、電池を交換する方法で電気エネルギーを迅速に補充することもあり、その場合、専用の装置(即ち電池交換装置)で電池を交換する必要がある。
【0004】
従来の電池交換装置はその構造の制限により、電池交換操作がしにくく、電池交換の交換効率が低い。
【発明の概要】
【0005】
本願の実施例は、電池交換装置の電池交換操作がしにくいという問題を改善する、電池交換装置及び電池交換システムを提供する。
【0006】
第1態様によれば、本願の実施例は、浮動プラットフォームと、ロック/ロック解除機構と、位置決め機構と、を含み、前記ロック/ロック解除機構は前記浮動プラットフォームに設置され、前記電池を前記電力消費装置にロックし又は前記電池を前記電力消費装置からロック解除することに用いられ、前記位置決め機構は前記浮動プラットフォームに設置され、前記浮動プラットフォームと前記電力消費装置との位置決めを実現することに用いられ、前記位置決め機構は位置決め部材と、駆動部材と、を含み、前記駆動部材は、前記位置決め部材の高さを調整するために、前記位置決め部材が前記電池交換装置の高さ方向に沿って移動することを駆動するように配置される電池交換装置を提供する。
【0007】
上記技術的解決手段において、駆動部材は、位置決め部材の高さを調整するために、位置決め部材を駆動して電池交換装置の高さ方向に沿って移動させることができる。電池交換装置が電池を搬送しており又は電池交換装置が作動していない状況で、駆動部材は、位置決め部材の高さを下げるために位置決め部材を駆動して下方に移動させ、それにより電池交換装置の高さ寸法を小さくして、電池交換装置が高さ方向に占める空間寸法を減少させる。電池交換装置が電池を搬送する過程において、電池交換装置の高さ寸法を小さくすることにより、電池交換装置の通過性を向上させ、電力消費装置を持ち上げる高さを低下させることができる。電池交換装置が電力消費装置の電池を交換する過程において、位置決め部材の高さを上げるために、駆動部材によって位置決め部材を駆動して上方に移動させ、電力消費装置に対する位置決め部材の位置決め嵌合を行い、それにより浮動プラットフォームと電力消費装置との位置決めを行い、電力消費装置に対する位置決め部材の位置決め嵌合を実現しやすくする。位置決め部材を移動させることにより電力消費装置との位置決め嵌合を実現し、操作が簡単で、効率が高く、且つ位置決め部材を異なる高さ位置に調整し、位置決め部材を異なる高さの電力消費装置に合わせることができる。
【0008】
本願の第1態様のいくつかの実施例において、前記位置決め機構は伝動アセンブリを含み、前記駆動部材と前記位置決め部材は前記伝動アセンブリを介して伝動可能に接続され、前記伝動アセンブリは前記駆動部材の出力端の回転を前記位置決め部材の直線移動に変換するように配置される。
【0009】
上記技術的解決手段において、伝動アセンブリは駆動部材の出力端の回転を位置決め部材の直線移動に変換することができ、これにより位置決め機構の高さ方向の寸法を小さくして、位置決め機構が高さ方向に占める空間を減少させることができる。
【0010】
本願の第1態様のいくつかの実施例において、前記伝動アセンブリは第1歯車と、第2歯車と、リードスクリューと、を含み、前記第1歯車は前記第2歯車と噛み合い、前記第1歯車は前記駆動部材の出力端に接続され、前記第2歯車は前記リードスクリューに嵌設され且つ前記リードスクリューと螺合し、前記位置決め部材は前記リードスクリューに接続され、前記第1歯車の回転軸線、前記第2歯車の回転及び前記リードスクリューの軸線はいずれも前記電池交換装置の高さ方向と一致する。
【0011】
上記技術的解決手段において、第1歯車は第2歯車と噛み合い、第2歯車はリードスクリューに嵌設され且つリードスクリューと螺合し、且つ第1歯車の回転軸線、第2歯車の回転軸線及びリードスクリューの軸線はいずれも電池交換装置の高さ方向と一致し、従って、第1歯車、第2歯車及びリードスクリューの三者が協働し、駆動部材の出力端の回転を位置決め部材の直線移動に変換することができる。該伝動アセンブリが駆動部材と位置決め部材との間に伝動可能に接続されることにより、位置決め機構の高さ方向の寸法を小さくして、位置決め機構が高さ方向に占める空間を減少させることができる。
【0012】
本願の第1態様のいくつかの実施例において、前記位置決め機構はさらに第1取り付け座と、接続板と、第1ガイド軸と、を含み、前記取り付け座は前記浮動プラットフォームに固定され、前記駆動部材、前記第1歯車及び前記第2歯車はいずれも前記取り付け座に取り付けられ、前記接続板は前記リードスクリューに接続され、前記位置決め部材は前記接続板に接続され、前記第1ガイド軸は前記第1取り付け座に摺動可能に穿設され且つ前記接続板に接続される。
【0013】
上記技術的解決手段において、第1ガイド軸は接続板に接続され、第1ガイド軸は第1取り付け座に摺動可能に穿設され、位置決め部材が電池交換装置の高さ方向に沿って移動する時にガイドする役割を果たすことができ、位置決め部材の移動の安定性を向上させ、それにより位置決め部材と電力消費装置との位置決め嵌合の精度を向上させる。
【0014】
本願の第1態様のいくつかの実施例において、前記位置決め機構はさらに、前記位置決め部材の高さ情報を検出することに用いられる第1検出ユニットを含む。
【0015】
上記技術的解決手段において、第1検出ユニットを介して位置決め部材の高さ情報を検出し、位置決め部材が電力消費装置と位置決め嵌合されたか否かを判断するための基準を提供することができ、それにより位置決め部材と電力消費装置との位置決め嵌合の実現を保証する。第1検出ユニットで位置決め部材の高さ情報を検出することにより、位置決め部材の高さ調整が不十分であったり又は調整し過ぎたりすることを回避できる。
【0016】
本願の第1態様のいくつかの実施例において、前記電池交換装置はさらに支持機構を含み、前記支持機構は第2取り付け座と、支持部材と、弾性部材と、を含み、前記第2取り付け座は前記浮動プラットフォームに固定され、前記弾性部材は前記支持部材と前記第2取り付け座との間に弾性的に支持され、前記支持部材は前記電池を支持するように配置される。
【0017】
上記技術的解決手段において、弾性部材は支持部材と第2取り付け座との間に弾性的に支持され、支持部材は電池を支持することに用いられ、電力消費装置又は電池に一定量の傾斜が存在する場合、支持機構は弾性部材が圧縮することによって電力消費装置又は電池の傾斜に適合し、電池と電力消費装置との密着が保持され、それにより電池の取り付け又は取り外しの成功率を向上させる。
【0018】
本願の第1態様のいくつかの実施例において、前記支持機構はさらに第2ガイド軸を含み、前記第2ガイド軸は前記第2取り付け座に摺動可能に穿設され且つ前記支持部材に接続される。
【0019】
上記技術的解決手段において、第2ガイド軸は支持部材に接続され、第2ガイド軸は第2取り付け座に摺動可能に穿設され、弾性部材が圧縮又は伸長される過程においてガイドする役割を果たすことができ、弾性部材が一定の経路に沿って圧縮又は伸長されること、及び支持部材が一定の経路に沿って移動することを保証して、支持部材の移動の安定性を向上させ、それにより電池に対する支持部材の支持の安定性を向上させる。
【0020】
本願の第1態様のいくつかの実施例において、前記支持機構はさらに、前記支持部材が前記電池と接触しているか否かを検出することに用いられる第2検出ユニットを含む。
【0021】
上記技術的解決手段において、第2検出ユニットで支持部材が電池と接触しているか否かを検出することにより、支持部材が電池と接触していないか又は接触が完全ではない場合、電池と接触するように支持部材を調整することができ、それにより電池を電力消費装置からロック解除する成功率を向上させる。
【0022】
本願の第1態様のいくつかの実施例において、前記電池交換装置はさらに移動ベースと、昇降プラットフォームと、リフト機構を含み、前記浮動プラットフォームは前記昇降プラットフォームに浮動接続され、前記リフト機構は前記移動ベースと前記昇降プラットフォームとの間に設置され、前記リフト機構は前記昇降プラットフォームを持ち上げることに用いられる。
【0023】
上記技術的解決手段において、浮動プラットフォームは昇降プラットフォームに浮動接続され、それにより昇降プラットフォームに対して浮動プラットフォームを浮動させることができ、昇降プラットフォームに対して浮動プラットフォームが浮動することにより、位置決め機構の位置決め部材と電力消費装置の位置決めを実現しやすい。リフト機構は浮動プラットフォーム及び浮動プラットフォーム上に設置された位置決め機構を異なる高さに持ち上げて、様々な電力消費装置に適応させることができる。
【0024】
本願の第1態様のいくつかの実施例において、前記電池交換装置はさらに、前記浮動プラットフォームを前記昇降プラットフォームにロックし、又は前記浮動プラットフォームを前記昇降プラットフォームから解放するように配置されたロックアセンブリを含む。
【0025】
上記技術的解決手段において、ロックアセンブリは浮動プラットフォームを昇降プラットフォームにロックし、又は浮動プラットフォームを昇降プラットフォームから解放するように配置され、位置決め機構の位置決め部材と電力消費装置を位置決めする必要がある時、ロックアセンブリは浮動プラットフォームを昇降プラットフォームから解放し、それにより昇降プラットフォームに対して浮動プラットフォームを浮動させることができ、位置決め部材と電力消費装置の位置決めを実現しやすい。ロック/ロック解除機構が電池を電力消費装置にロックし又は電池を電力消費装置からロック解除する過程において、及び電池交換装置が電池を搬送する過程において、ロックアセンブリは浮動プラットフォームを昇降プラットフォームにロックし、それにより浮動プラットフォーム上に電池を安定して置くことができ、電池の着脱の安定性及び電池の搬送の安定性を向上させる。
【0026】
本願の第1態様のいくつかの実施例において、前記ロックアセンブリは電磁石と、磁石吸着板と、を含み、前記電磁石は前記昇降プラットフォーム及び前記浮動プラットフォームのうちの一方に設置され、前記磁石吸着板は前記昇降プラットフォーム及び前記浮動プラットフォームのうちの他方に設置される。
【0027】
上記技術的解決手段において、電磁石と磁石吸着板との組み合わせにより、浮動プラットフォームを昇降プラットフォームにロックし、又は浮動プラットフォームを昇降プラットフォームから解放する動作の応答が速く、浮動プラットフォームを昇降プラットフォームにロックし、又は浮動プラットフォームを昇降プラットフォームから解放することを直ちに実現でき、電池の交換効率を向上させる。
【0028】
第2態様によれば、本願の実施例は、レールと、電池交換プラットフォームと、電池出し入れ装置と、第1態様の実施例が提供する電池交換装置と、を含み、前記電池交換装置は前記レールに移動可能に設置され、前記電池交換プラットフォームは前記レールの一端に位置し、前記電池出し入れ装置は前記レールの他端に位置する電池交換システムを提供する。
【0029】
上記技術的解決手段において、位置決め部材の高さを調整するために、電池交換装置の駆動部材は位置決め部材を駆動して電池交換装置の高さ方向に沿って移動させることができる。電池交換装置が電池を搬送しており又は電池交換装置が作動していない状況で、駆動部材は、位置決め部材の高さを下げるために位置決め部材を駆動して下方に移動させ、それにより電池交換装置の高さ寸法を小さくして、電池交換装置が高さ方向に占める空間寸法を減少させる。電池交換装置が電池を搬送する過程において、電池交換装置の高さ寸法を小さくすることにより、電池交換装置の通過性を向上させ、電力消費装置を持ち上げる高さを低下させることができる。電池交換装置が電力消費装置の電池を交換する過程において、位置決め部材の高さを上げるために、駆動部材によって位置決め部材を駆動して上方に移動させ、位置決め部材と電力消費装置との定位置嵌合を行い、電力消費装置と位置決め部材との定位置嵌合を実現しやすくする。且つ位置決め部材を異なる高さ位置に調整し、位置決め部材を異なる高さの電力消費装置に合わせることができ、それにより該電池交換システムを様々な電力消費装置の電池交換に適合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
本願の実施例の技術的解決手段をより明確に説明するために、以下に実施例に必要な図面を簡単に紹介し、理解すべきことは、以下の図面は本願のいくつかの実施例を示しているに過ぎず、範囲を限定するものと見なすべきではなく、当業者であれば、創造的な労力を要することなく、これらの図面に基づいて他の関連する図面を取得することができる。
【0031】
図1】本願のいくつかの実施例に係る電池交換システムの構造概略図である。
図2】本願のいくつかの実施例に係る電池交換装置の構造概略図である。
図3】本願のいくつかの実施例に係る位置決め機構の分解図である。
図4】本願のいくつかの実施例に係る位置決め機構の構造概略図である。
図5図2におけるI部の拡大図である。
図6図2におけるII部の拡大図である。
図7】本願のいくつかの実施例に係る支持機構の構造概略図である。
図8】本願の別の実施例に係る電池交換装置の構造概略図である。
図9図8におけるリフト機構の一部の構造概略図である。
図10】浮動プラットフォームと昇降プラットフォームが接続されていない概略図である。
図11】本願の別の実施例に係る電池交換装置の分解図である。
図12】本願の別の実施例に係る電池交換装置の構造概略図である。
図13】持ち上げられた車両の概略図である。
図14】電池交換装置が車両の下方に移動した状態の概略図である。
図15】リフト機構が昇降プラットフォームを駆動して上昇させ且つ位置決め部材が上昇した概略図である。
図16】車両の電池が車両からロック解除された状態を示す。
図17】リフト機構が昇降プラットフォームを駆動して下降させ且つ位置決め部材が下降した概略図である。
図18】電池交換装置が電池を運び去る概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0032】
本願の実施例の目的、技術的解決手段及び利点をより明確にするために、以下に本願の実施例における図面を参照しながら、本願の実施例における技術的解決手段を明確、完全に説明し、明らかに、説明される実施例は本願の一部の実施例であり、全ての実施例ではない。本明細書の図面に記載され示される本願の実施例の構成要素は、一般的に様々な異なる構成で配置及び設計され得る。
【0033】
したがって、図面に提供される本願の実施例の以下の詳細な説明は、保護請求される本願の範囲を限定することを意図するものではなく、本願の選択された実施例のみを示すものである。本願の実施例に基づき、当業者が創造的な労力を要することなく取得した全ての他の実施例は、いずれも本願の保護範囲に属する。
【0034】
なお、本願における実施例及び実施例における特徴は、矛盾しない限り、互いに組み合わせることができる。
【0035】
なお、類似の符号及びアルファベットは以下の図面において類似の項目を示し、従って、ある項目が1つの図面において定義されていれば、後続の図面においてそれを再定義し且つ解釈する必要はない。
【0036】
本願の実施例の説明において、指示方位又は位置関係は図面に示す方位又は位置関係に基づき、又は該出願の製品を使用する時に通常配置する方位又は位置関係であり、又は当業者が通常理解する方位又は位置関係であり、本願の説明を容易にして、説明を簡略化するためのものであるに過ぎず、対象の装置や素子が特定の方位を有し、特定の方位で構成され及び操作されるべきであることを示す又は暗示するものではなく、従って本願を限定するものと理解すべきではない。さらに、「第1」、「第2」、「第3」等の用語は、区別して説明するためのものであるに過ぎず、相対的な重要性を示す又は暗示するものと理解すべきではない。
【0037】
新エネルギー技術の発展に伴い、電池を使用する装置が増えている。電力消費装置の電気エネルギーが切れると、一般的には充電設備に接続する方法で電気エネルギーを補充し、例えば電動車両は充電スタンドに接続して充電することができる。充電スタンド等の充電設備に接続して電気エネルギーを補充する方法に比べて、電池交換は電気エネルギーの補充をより迅速に実現することができ、現在でも電池交換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出し入れ装置及び移動可能な電池交換装置が設けられ、電池交換装置は電力消費装置の電池を交換することに用いられる。
【0038】
現在の電池交換装置は浮動プラットフォームと、ロック/ロック解除機構と、位置決め機構と、を含む。ロック/ロック解除機構は浮動プラットフォームに設置され、ロック/ロック解除機構は電池を電力消費装置にロックし、又は電池を電力消費装置からロック解除することに用いられ、位置決め部材は浮動プラットフォームに設置され、位置決め部材は電力消費装置との位置決め嵌合によって浮動プラットフォームと電力消費装置との位置決めを実現する。
【0039】
発明者らは、位置決め部材が位置決めプラットフォームに固定されていることに注目した。位置決め部材は電池交換装置の高さ方向における最高位置を限定しているため、電池交換装置の高さ寸法が大きくなり、高さ方向に大きな空間を占めることになる。且つ位置決めピンが位置決めプラットフォームに固定されているため、電力消費装置を位置決めピンの高さに合わせる必要があるが、一般的に電力消費装置は体積が大きく、電力消費装置によって位置決めピンの高さに合わせる操作がしにくく、電池交換の交換効率が低い。
【0040】
電池交換装置の高さ方向に占める空間が大きいという問題、及び電力消費装置を位置決め部材の高さに合わせる必要があることで電池交換の効率が低いという問題を解決する必要がある。そのために本願は下記の技術的解決手段を提供し、位置決め部材の高さを調整するために、駆動部材によって位置決め部材を駆動して電池交換装置の高さ方向に沿って移動させ、電池交換装置が電池を搬送しており又は電池交換装置が作動していない状況で、駆動部材は、位置決め部材の高さを下げるために位置決め部材を駆動して下方に移動させ、それにより電池交換装置の高さ寸法を小さくして、電池交換装置が高さ方向に占める空間寸法を減少させる。電池交換装置が電池を搬送する過程において、電池交換装置の高さ寸法を小さくすることにより、電池交換装置の通過性を向上させ、電力消費装置を持ち上げる高さを低下させることができる。電池交換装置が電力消費装置の電池を交換する過程において、位置決め部材の高さを上げるために、駆動部材によって位置決め部材を駆動して上方に移動させ、電力消費装置に対する位置決め部材の位置決め嵌合を行い、電力消費装置に対する位置決め部材の位置決め嵌合を実現しやすくする。位置決め部材を移動させることにより電力消費装置に対する位置決め嵌合を実現し、操作が簡単で、効率が高く、且つ位置決め部材を異なる高さ位置に調整し、位置決め部材を異なる高さの電力消費装置に合わせることができる。
【0041】
本願の実施例に開示された電池交換装置及び電池交換システムは、車両の電池を交換することに用いられるがこれに限定されず、船舶、航空機等の他の電力消費装置、例えば電動玩具、電動工具、バッテリーカー、電気自動車、船舶、宇宙機等の電池を交換することに用いられてもよい。電動玩具は、例えば、ゲーム機、電動自動車玩具、電動船舶玩具、電動飛行機玩具等の固定式又は可動式が含まれてもよく、電動工具は、例えば、電動工作機械、電動清掃車等の固定式又は可動式が含まれてもよく、宇宙機は、航空機、ロケット、スペースシャトル、宇宙船等が含まれてもよい。
【0042】
以下は電力消費機器が車両であることを例として、電池交換装置及び電池交換システムについて説明する。
【0043】
図1図2を参照すると、電池交換システム1000は電池交換装置100と、電池出し入れ装置200と、を含む。
【0044】
電池交換システム1000はさらに、電池2000を収納し且つ電池2000を充電することに用いられる電池充電装置(図示せず)を含む。電池出し入れ装置200はスタッカーであってもよく、電池出し入れ装置200にフォーク210(フォーク210はロボットアームで代替してもよい)が設けられ、フォーク210を利用して電池交換装置100上の充電対象の電池2000を取り出して電池充電装置に入れて回収し、且つ満充電された電池2000を電池充電装置から取り出して電池交換装置100上に置く。
【0045】
車両電池2000の交換を実現するために、電池交換装置100を介して電気エネルギーが切れた車両の電池2000を取り外し且つ電池充放電装置ベースまで搬送して充電し、次に電池交換装置100を介して満充電された電池2000を車両に搬送し且つ電池2000を車両に取り付ける必要がある。いくつかの実施例において、電池交換システム1000はさらにレール300を含み、電池交換装置100は、レール300に移動可能に設置される。
【0046】
電池交換装置100はレール300上を往復移動し、それにより電池交換装置100は車両と電池出し入れ装置200との間を移動し、電池交換装置100は車両上の充電対象の電池2000を取り外してレール300に沿って電池出し入れ装置200に搬送し、且つ電池出し入れ装置200によって満充電されている新規の電池2000を車両に取り付ける。
【0047】
電池交換システム1000はさらに、レール300の一端に位置する電池交換プラットフォーム400を含み、電池出し入れ装置200はレール300の他端に位置する。電池交換プラットフォーム400は車両を駐車することに用いられ、車両は電池交換プラットフォーム400上で電池2000を交換する。電池交換プラットフォーム400は車両全体を持ち上げることに用いられ、車両は電池交換プラットフォーム400の上方に位置し、電池交換プラットフォーム400に逃がし口410が形成され、車両の電池2000の取り付け位置(図示せず)は逃がし口410に対応し、電池交換装置100は逃がし口410の下方に停止し、電池交換装置100上の電池交換機構は逃がし口410を貫通して電池2000の取り外し又は取り付けを行う。電池交換装置100は、電池交換プラットフォーム400と電池出し入れ装置200との間を移動する。
【0048】
なお、電池2000の取り付け位置とは電力消費装置に形成された電池2000を収容するための空間であり、例えば、車両のシャーシに形成された上向きに凹む凹溝であり、該凹溝は電池2000が該凹溝内に位置する時、電池2000の表面がシャーシの他の部位とほぼ面一になるようにする。
【0049】
図2を参照すると、いくつかの実施例において、電池交換装置100は浮動プラットフォーム10と、ロック/ロック解除機構20と、位置決め機構30と、を含み、ロック/ロック解除機構20は浮動プラットフォーム10に設置され、電池2000を電力消費装置にロックし又は電池2000を電力消費装置からロック解除することに用いられ、位置決め機構30は浮動プラットフォーム10に設置され、浮動プラットフォーム10と前記電力消費装置との位置決めを実現することに用いられ、位置決め機構30は位置決め部材32と、駆動部材31と、を含み、駆動部材31は、位置決め部材32の高さを調整するために、位置決め部材32が電池交換装置100の高さ方向に沿って移動することを駆動するように配置される。
【0050】
電池2000と電力消費装置との接続関係の違いに基づき、ロック/ロック解除機構20は対応して異なる形式で設置される。例えば、いくつかの実施例において、電池2000に締め付けボルトが設けられ、車両のシャーシに可動ナットが設けられ、締め付けボルトは可動ナットと螺合され、ロック/ロック解除機構20は締め付けボルトを可動ナットにねじ込んで、電池2000を電池2000の取り付け位置に固定して取り付けることに用いられ、及びロック/ロック解除機構は締め付けボルトを可動ナットから取り外して、電池2000を車両からロック解除することに用いられる。例えば、ロック/ロック解除機構20はロック/ロック解除駆動モータ21と、ボルトスリーブ22と、を含み、ボルトスリーブ22の一端はロック/ロック解除駆動モータ21の出力端に接続され、ボルトスリーブ22の他端は締め付けボルトに嵌合され、ロック/ロック解除駆動モータ21はボルトスリーブ22を順方向又は逆方向に回転するように駆動し、それにより締め付けボルトを動かして可動ナットにねじ込むか又は取り外す。他の実施例において、ロック/ロック解除機構20は、電池2000をロックし及びロック解除する他の方法を採用してもよい。
【0051】
浮動プラットフォーム10は電力消費装置に対して浮動させることができるため、位置決め機構30が浮動プラットフォーム10と電力消費装置を固定することにより、ロック/ロック解除機構20が電池2000を電力消費装置にロックし又は電池2000を電力消費装置からロック解除しやすく、電池2000の着脱の成功率を向上させる。
【0052】
電池交換装置100の高さ方向は、浮動プラットフォーム10が位置する平面に垂直である。
【0053】
駆動部材31はモータ、エアシリンダ、液圧シリンダ等であってもよい。駆動部材31は位置決め部材32を直接駆動して電池交換装置100の高さ方向に沿って移動させてもよく、位置決め部材32を間接的に駆動して電池交換装置100の高さ方向に沿って移動させてもよい。
【0054】
位置決め機構30の数は1つ又は複数であってもよく、実際の応用に必要な位置決め機構30に基づいて合理的に設置される。位置決め機構30の数が複数である実施例において、複数の位置決め機構30は共同で浮動プラットフォーム10と電力消費装置を位置決めしてもよく、一部の位置決め機構30が浮動プラットフォーム10と電力消費装置を位置決めしてもよい。複数とは、2つ以上の数を意味する。
【0055】
駆動部材31は、位置決め部材32の高さを調整するために、位置決め部材32を駆動して電池交換装置100の高さ方向に沿って移動させることができる。電池交換装置100が電池2000を搬送しており又は電池交換装置100が作動していない状況で、駆動部材31は、位置決め部材32の高さを下げるために位置決め部材32を駆動して下方に移動させ、それにより電池交換装置100の高さ寸法を小さくして、電池交換装置100が高さ方向に占める空間寸法を減少させる。電池交換装置100が電池2000を搬送する過程において、電池交換装置100の高さ寸法を小さくすることにより、電池交換装置100の通過性を向上させ、電力消費装置の持ち上げ高さを低下させることができる。電池交換装置100が電力消費装置の電池2000を交換する過程において、位置決め部材32の高さを上げるために、駆動部材31によって位置決め部材32を駆動して上方に移動させ、位置決め部材32と電力消費装置との位置決め嵌合を行い、それにより浮動プラットフォーム10と電力消費装置との位置決めを行い、電力消費装置に対する位置決め部材32の位置決め嵌合を実現しやすくする。位置決め部材32を移動させることにより電力消費装置に対する位置決め嵌合を実現し、操作が簡単で、効率が高く、且つ位置決め部材32を異なる高さ位置に調整し、位置決め部材32を異なる高さの電力消費装置に合わせることができる。
【0056】
図3図4に示すように、いくつかの実施例において、位置決め機構30は伝動アセンブリ33を含み、駆動部材31と位置決め部材32は伝動アセンブリ33を介して伝動可能に接続され、伝動アセンブリ33は駆動部材31の出力端の回転を位置決め部材32の直線移動に変換するように配置される。
【0057】
駆動部材31は位置決め部材32に直接接続されて、位置決め部材32を直接駆動して移動させてもよく、又は間接的に接続されてもよい。駆動部材31は伝動アセンブリ33を介して位置決め部材32に伝動可能に接続され、即ち駆動部材31は伝動アセンブリ33を介して、位置決め部材32が電池交換装置100の高さ方向に沿って移動するように間接的に駆動する。
【0058】
伝動アセンブリ33は駆動部材31の出力端の回転を位置決め部材32の直線移動に変換することができ、これにより位置決め機構30の高さ方向の寸法を小さくして、位置決め機構30が高さ方向に占める空間を減少させることができる。
【0059】
駆動部材31の出力端の回転を位置決め部材32の直線移動に変換することが実現される。伝動アセンブリ33の構造形式はいくつもあり、例えば、図3図4に示すように、いくつかの実施例において、伝動アセンブリ33は第1歯車331と、第2歯車332と、リードスクリュー333と、を含み、第1歯車331は前記第2歯車332と噛み合い、第1歯車331は駆動部材31の出力端に接続され、第2歯車332はリードスクリュー333に嵌設され且つリードスクリュー333と螺合し、位置決め部材32はリードスクリュー333に接続され、第1歯車331の回転軸線、第2歯車332の回転及びリードスクリュー333の軸線はいずれも電池交換装置100の高さ方向と一致する。
【0060】
駆動部材31はモータであり、駆動部材31の出力軸は回転して第1歯車331を動かして回転させ、第2歯車は浮動プラットフォーム10に回転可能に接続され、第1歯車331は回転して第2歯車332を動かして回転させ、第2歯車332はねじ孔を有し、リードスクリュー333はねじ孔に螺合する。第1歯車331は第2歯車332を動かしてリードスクリュー333の軸線の周囲を回転させ、第2歯車332はリードスクリュー333に螺合し、第2歯車332の回転はリードスクリュー333を動かして電池交換装置100の高さ方向に沿って移動させ、それにより位置決め部材32を動かして電池交換装置100の高さ方向に沿って移動させる。
【0061】
他の実施例において、伝動アセンブリ33はベルト伝動アセンブリ33、チェーン伝動アセンブリ33等の他の構造形式であってもよく、例えば、伝動アセンブリ33は被伝動アセンブリ33であり、伝動アセンブリ33は主動輪と、従動輪と、伝動ベルトと、リードスクリュー333と、を含み、主動輪は駆動部材31の出力端に接続され、従動輪はリードスクリュー333に嵌設され且つリードスクリュー333に螺合し、駆動部材31の出力軸は回転して主動輪の回転を駆動し、主動輪は伝動ベルトを介して従動輪の回転を動かし、従動輪の回転はリードスクリュー333を動かして電池交換装置100の高さ方向に沿って直線移動させ、それにより位置決め部材32を動かして電池交換装置100の高さ方向に沿って移動させる。
【0062】
第1歯車331は第2歯車332と噛み合い、第2歯車332はリードスクリュー333に嵌設され且つリードスクリュー333と螺合し、且つ第1歯車331の回転軸線、第2歯車332の回転軸線及びリードスクリュー333の軸線はいずれも電池交換装置100の高さ方向と一致し、従って、第1歯車331、第2歯車332及びリードスクリュー333の三者が協働し、駆動部材31の出力端の回転を位置決め部材32の直線移動に変換することができる。該伝動アセンブリ33が駆動部材31と位置決め部材32との間に伝動可能に接続されることにより、位置決め機構30の高さ方向の寸法を小さくして、位置決め機構30が高さ方向に占める空間を減少させることができる。
【0063】
図4図5に示すように、いくつかの実施例において、位置決め機構30はさらに第1取り付け座34と、接続板35と、第1ガイド軸36と、を含み、取り付け座は浮動プラットフォーム10に固定され、駆動部材31、第1歯車331及び第2歯車332はいずれも取り付け座に取り付けられ、接続板35はリードスクリュー333に接続され、位置決め部材32は接続板35に接続され、第1ガイド軸36は第1取り付け座34に摺動可能に穿設され且つ接続板35に接続される。
【0064】
駆動部材31、第1歯車331及び第2歯車332はいずれも取り付け座に取り付けられ、即ち駆動部材31、第1歯車331及び第2歯車332はいずれも取り付け座を介して浮動プラットフォーム10に間接的に取り付けられる。他の実施例において、駆動部材31、第1歯車331及び第2歯車332は浮動プラットフォーム10に直接固定されてもよい。
【0065】
第1取り付け座34に第1ガイド孔341が設けられ、第1ガイド軸36は第1ガイド孔341内に挿設される。第1ガイド軸36及び第1ガイド孔341の数はいずれも複数であり、第1ガイド軸36及び第1ガイド孔341は一対一で設置され、第1ガイド孔341は対応する第1ガイド孔341内に挿設されて、駆動部材31が位置決め部材32を駆動して電池交換装置100の高さ方向に沿って移動させる時、第1ガイド軸36は対応する第1ガイド孔341の軸方向に摺動する。他の実施例において、第1ガイド孔341は接続板35に設置されてもよく、第1ガイド部材は取り付け台に設置される。駆動部材31、第1歯車331及び第2歯車332がいずれも浮動プラットフォーム10に直接固定される実施例において、第1ガイド孔341は浮動プラットフォーム10に設置されてもよい。
【0066】
第1ガイド軸36は接続板35に接続され、第1ガイド軸36は第1取り付け座34に摺動可能に穿設され、位置決め部材32が電池交換装置100の高さ方向に沿って移動する時にガイドする役割を果たすことができ、位置決め部材32の移動の安定性を向上させ、それにより電力消費装置に対する位置決め部材32の位置決め嵌合の精度を向上させる。
【0067】
いくつかの実施例において、位置決め機構30はさらに、位置決め部材32の高さ情報を検出することに用いられる第1検出ユニット37(図4に示す)を含む。
【0068】
第1検出ユニット37は第1取り付け座34に取り付けられ且つ接続板35の下方に位置し、第1検出ユニット37は接続板35の高さを検出することにより、位置決め部材32の高さを間接的に検出することができる。第1検出ユニット37は、距離センサ、近接スイッチ、トリガスイッチなどであってもよい。
【0069】
第1検出ユニット37を介して位置決め部材32の高さ情報を検出し、位置決め部材32が電力消費装置と位置決め嵌合されたか否かを判断するための基準を提供することができ、それにより電力消費装置に対する位置決め部材32の位置決め嵌合の実現を保証する。第1検出ユニット37で位置決め部材32の高さ情報を検出することにより、位置決め部材32の高さ調整が不十分であったり又は調整し過ぎたりすることを回避できる。
【0070】
図6図7に示すように、いくつかの実施例において、電池交換装置100はさらに、第2取り付け座41と、支持部材42と、弾性部材43と、を含む支持機構40を含み、第2取り付け座41は浮動プラットフォーム10に固定され、弾性部材43は支持部材42と第2取り付け座41との間に弾性的に支持され、支持部材42は電池2000を支持するように配置される。
【0071】
弾性部材43は支持部材42と第2取り付け座41との間に弾性的に支持されることは、弾性部材43は第2取り付け座41を介して浮動プラットフォーム10に間接的に接続されるように理解できる。他の実施例において、弾性部材43は浮動プラットフォーム10に直接接続され、即ち弾性部材43は支持部材42と浮動プラットフォーム10との間に支持されてもよい。
【0072】
弾性部材43はゴムパッド、バネ等であってもよい。図6及び図7は弾性部材43がバネであることを示し、バネの軸方向の一端は支持部材42に接続され、他端は第2取り付け座41に接続される。各支持機構40は、1つ以上の弾性部材43を含むことができる。
【0073】
支持機構40の数は1つ又は複数であってもよく、実際の応用に必要な支持機構40に基づいて合理的に設置される。支持機構40の数が複数である実施例において、複数の支持機構40は電池2000を共同で支持してもよく、複数の支持機構40のうちの一部の支持機構40が電池2000を支持してもよい。
【0074】
弾性部材43は支持部材42と第2取り付け座41との間に弾性的に支持され、支持部材42は電池2000を支持することに用いられ、電力消費装置又は電池2000に一定量の傾斜が存在する場合、支持機構40は弾性部材43が圧縮することによって電力消費装置又は電池2000の傾斜に適合し、電池2000と電力消費装置との密着が保持され、それにより電池2000の取り付け又は取り外しの成功率を向上させる。
【0075】
図7を参照すると、いくつかの実施例において、支持機構40はさらに第2ガイド軸44を含み、第2ガイド軸44は第2取り付け座41に摺動可能に穿設され且つ支持部材42に接続される。
【0076】
第2取り付け座41に第2ガイド孔411が設けられ、第2ガイド軸44は第2ガイド孔411内に挿設される。第2ガイド軸44及び第2ガイド孔411の数はいずれも複数であってもよく、第2ガイド軸44及び第2ガイド孔411は一対一で設置され、第2ガイド孔411は対応する第2ガイド孔411内に挿設されて、弾性部材43が圧縮又は伸長されると、第2ガイド軸44は対応する第2ガイド孔411の軸方向に摺動する。弾性部材43が浮動プラットフォーム10に直接接続される実施例において、第2ガイド孔411は浮動プラットフォーム10に設置されてもよい。
【0077】
第2ガイド軸44は支持部材42に接続され、第2ガイド軸44は第2取り付け座41に摺動可能に穿設され、弾性部材43が圧縮又は伸長される過程においてガイドする役割を果たすことができ、弾性部材43が一定の経路に沿って圧縮又は伸長されること、及び支持部材42が一定の経路に沿って移動することを保証して、支持部材42の移動の安定性を向上させ、それにより電池2000に対する支持部材42の支持の安定性を向上させる。
【0078】
引き続き図7を参照すると、いくつかの実施例において、支持機構40はさらに、支持部材42が電池2000と接触しているか否かを検出することに用いられる第2検出ユニット45を含む。
【0079】
第2検出部材は支持部材42に取り付けられ、支持部材42における電池2000と接触するための表面の位置は第2検出部材の電池2000に近接する一端面より高く、第2検出部材における電池2000に近接する一端面と支持部材42における電池2000と接触するための表面との高さの差は一定である。第1検出ユニット37は、距離センサ、近接スイッチ、トリガスイッチなどであってもよい。
【0080】
支持機構40の数が複数である実施例において、第2検出ユニット45の数も複数である。例えば、浮動プラットフォーム10には一般的に3つ以上の第2検出ユニット45が設置され、第2検出ユニット45は支持部材42上に電池2000があるか否かを検出することができ、ロック/ロック解除機構20が電池2000の取り付け又は取り外しを完了し且つ下降する時、複数の第2検出ユニット45の信号が一致しない場合、電池2000が完全にロック又はロック解除されておらず、電池2000が傾斜したことを示し、その場合電池交換装置100の浮動プラットフォーム10は下降を停止し、ロック又はロック解除をやり直し、又は故障警報を発する。第2検出ユニット45は、電池の片側だけがロック又はロック解除された状況で、電池交換装置100の浮動プラットフォーム10が下降する場合に電池2000が落下することを防止することができる。
【0081】
第2検出ユニット45で支持部材42が電池2000と接触しているか否かを検出することにより、支持部材42が電池2000と接触していないか又は接触が完全ではない場合、電池2000と接触するように支持部材42を調整することができ、それにより電池2000を電力消費装置からロック解除する成功率を向上させる。
【0082】
図8を参照すると、いくつかの実施例において、電池交換装置100はさらに、移動ベース50と、昇降プラットフォーム60と、リフト機構70と、を含み、浮動プラットフォーム10は昇降プラットフォーム60に浮動接続され、リフト機構70は移動ベース50と昇降プラットフォーム60との間に設置され、リフト機構70は昇降プラットフォーム60を持ち上げることに用いられる。
【0083】
移動ベース50は、底板51と、駆動モータ52と、歯車53と、を含む。駆動モータ52は底板51に取り付けられ、歯車53は駆動モータ52の出力端に取り付けられ、歯車53はラック(図示せず)と噛み合い、ラックは地面に固定されてもよく、ラックはレール300に固定されてもよい。駆動モータ52は歯車53を駆動して回転させ、歯車53がラックと噛み合うことで、歯車53が回転する過程において、移動ベース50がラックの延伸方向に沿って移動するように駆動することができ、それにより電池交換装置100をラックの延伸方向に沿って移動させ、ラックの延伸方向はレール300の延伸方向と同じである。
【0084】
いくつかの実施例において、移動ベース50はさらにローラ54を含む。ローラ54はレール300と係合する。駆動モータ52は歯車53を駆動して回転させ、ローラ54はレール300に沿って転動し、それにより電池交換装置100がレール300に沿って移動することを実現する。駆動モータ52は駆動モータ、液圧駆動ロッド等で代替してもよい。
【0085】
浮動プラットフォーム10は昇降プラットフォーム60に浮動接続され、それにより昇降プラットフォーム60に対して浮動プラットフォーム10を水平面で移動させることができ、電力消費装置に対する位置決め部材32の位置決め嵌合を容易にする。
【0086】
浮動プラットフォーム10と昇降プラットフォーム60の浮動接続を実現する方式はいくつもあり、例えば、図8に示すように、浮動プラットフォーム10の下方に複数の取り付け部材11が間隔をあけて設置され、取り付け部材11は第1接続部111と、第2接続部112と、を含み、第1接続部111の一端は浮動プラットフォーム10に接続され、第1接続部111の他端は昇降プラットフォーム60の下方に延伸し且つ第2接続部112に接続され、第2接続部112と第1接続部111はL字形の取り付け部材11を形成する。昇降プラットフォーム60に複数の浮動チェーン61が接続され、浮動チェーン61の数は取り付け部材11の数と同じであり、浮動チェーン61は取り付け部材11と一対一で対応して設置される。浮動チェーン61の一端は昇降プラットフォーム60に接続され、浮動チェーン61の他端は対応する取り付け部材11の第2接続部112に接続される。他の外力作用がない場合、浮動チェーン61の長さによって、浮動プラットフォーム10は昇降プラットフォーム60と接触せず、宙に浮いており、昇降プラットフォーム60に対して浮動プラットフォーム10が水平に浮動することがより容易になり、昇降プラットフォーム60に対して浮動プラットフォーム10が水平に浮動する時に浮動プラットフォーム10と昇降プラットフォーム60との間が摩擦接触して、浮動が妨げられることを防止する。
【0087】
リフト機構70には複数の形式があり、例えばリフト機構70は、昇降プラットフォーム60が電池交換装置100の高さ方向に沿って昇降するように駆動するための昇降エアシリンダ、液圧シリンダ等の動力部材であってもよい。さらに、図8図9に示すように、リフト機構70はシザース式昇降機構であり、電池交換装置100はさらに移動ベース50を含む。リフト機構70は移動ベース50と昇降プラットフォーム60との間に設置される。
【0088】
シザース式昇降機構は2つのシザースユニット71と、駆動部材72と、2つの第1伝動部材73と、2つの第2伝動部材74と、スクリューロッド75と、ナット76と、を含む。2つのシザースユニット71は対向して設置され、シザースユニット71は互いにヒンジ接続された第1シザースアーム711及び第2シザースアーム712を含み、第1シザースアーム711の一端は昇降プラットフォーム60にヒンジ接続され、第1シザースアーム711の他端は移動ベース50に移動可能に設置される。第2シザースアーム712の一端は移動ベース50にヒンジ接続され、第2シザースアーム712の他端は昇降プラットフォーム60に移動可能に設置される。移動ベース50の底板51に第1スライドレール511が設けられ、第1シザースアーム711の一端に第1スライダ7111がヒンジ接続され、第1スライダ7111は第1スライドレール511に摺動可能に係合され、昇降プラットフォーム60に第2スライドレール62が設けられ、第2シザースアーム712の一端に第2スライダ7121がヒンジ接続され、第2スライダ7121は第2スライドレール62に摺動可能に係合される。第2伝動部材74は取り付け軸77に取り付けられた第1伝動部材73の斜面741に係合され、第2伝動部材74が移動すると、第1伝動部材73は取り付け軸77を昇降させるように動かし、第1スライダ7111は第1スライドレール511に沿って移動し、第2スライダ7121は第2スライドレール62に沿って移動し、第1シザースアーム711及び第2シザースアーム712は相対的に回転し、それによりシザースユニット71は垂直昇降運動する。
【0089】
シザース式昇降機構はさらに取り付け軸77を含み、取り付け軸77は2つのシザースユニット71の間に設置され、取り付け軸77は第1シザースアーム711及び第2シザースアーム712のヒンジ接続箇所に接続され、且つ第1シザースアーム711及び第2シザースアーム712のヒンジ接続軸線に沿って延伸し、第1伝動部材73は取り付け軸77に取り付けられる。ナット76はスクリューロッド75に嵌設され且つスクリューロッド75と螺合し、駆動部材72はスクリューロッド75を駆動して回転させることに用いられる。
【0090】
第1伝動部材73は取り付け軸77に回転可能に取り付けられるローラ54であり、第2伝動部材74はローラ54と係合する斜面741を有する。第2伝動部材74は、ナット76に固定される。
【0091】
昇降プラットフォーム60を駆動して上昇させる必要がある場合、駆動部材72はスクリューロッド75を駆動して正回転させ、ナット76はスクリューロッド75に沿って順方向に移動し、ローラ54は第2伝動部材74の斜面741に対して「坂を上がる」運動を行い、それにより取り付け軸77を上昇させ且つシザースユニット71は垂直昇降運動して、シザース式昇降機構がロック/ロック解除機構20を駆動して上昇させることを実現する。
【0092】
昇降プラットフォーム60を駆動して下降させる必要がある場合、駆動部材72はスクリューロッド75を駆動して逆回転させ、ナット76はスクリューロッド75に沿って逆方向に移動し、ローラ54は第2伝動部材74の斜面741に対して「坂を下りる」運動を行い、それにより取り付け軸77を下降させ且つシザースユニット71は垂直昇降運動して、シザース式昇降機構がロック/ロック解除機構20を駆動して下降させることを実現する。
【0093】
リフト機構70は昇降プラットフォーム60を持ち上げることに用いられ、浮動プラットフォーム10及び浮動プラットフォーム10に設置された位置決め機構30を間接的に持ち上げて、それにより位置決め機構30の位置決め部材32を電力消費装置と位置決め嵌合して、浮動プラットフォーム10を電力消費装置と位置決めする。リフト機構70は浮動プラットフォーム10及び浮動プラットフォーム10上に設置された位置決め機構30を異なる高さに持ち上げて、様々な電力消費装置に合わせることができる。且つ浮動プラットフォーム10は昇降プラットフォーム60に浮動接続され、それにより昇降プラットフォーム60に対して浮動プラットフォーム10を浮動させることができ、昇降プラットフォーム60に対して浮動プラットフォーム10が浮動することにより、位置決め機構30の位置決め部材32と電力消費装置の位置決めを実現しやすい。
【0094】
図10を参照すると、いくつかの実施例において、電池交換装置100はさらに、浮動プラットフォーム10を昇降プラットフォーム60にロックし、又は浮動プラットフォーム10を昇降プラットフォーム60から解放するように配置されたロックアセンブリ80を含む。
【0095】
浮動プラットフォーム10が昇降プラットフォーム60にロックされることは、浮動プラットフォーム10が昇降プラットフォーム60に対して移動しないことを意味するが、浮動プラットフォーム10が昇降プラットフォーム60に固定されることに限定されず、浮動プラットフォーム10が昇降プラットフォーム60に対して宙に浮いて静止しており、即ち浮動プラットフォーム10と昇降プラットフォーム60は直接接触しないが、浮動プラットフォーム10が昇降プラットフォーム60に対して移動しないことであってもよい。浮動プラットフォーム10が昇降プラットフォーム60から解放されることは、昇降プラットフォーム60が位置する平面と平行な平面内で、浮動プラットフォーム10が昇降プラットフォーム60に対して運動できることを意味する。
【0096】
ロックアセンブリ80は浮動プラットフォーム10を昇降プラットフォーム60にロックし、又は浮動プラットフォーム10を昇降プラットフォーム60から解放するように配置され、位置決め機構30の位置決め部材32を電力消費装置と位置決めする必要がある時、ロックアセンブリ80は浮動プラットフォーム10を昇降プラットフォーム60から解放し、それにより昇降プラットフォーム60に対して浮動プラットフォーム10を浮動させることができ、電力消費装置に対する位置決め部材32の位置決めを実現しやすい。ロック/ロック解除機構20が電池2000を電力消費装置にロックし又は電池2000を電力消費装置からロック解除する過程において、及び電池交換装置100が電池2000を搬送する過程において、ロックアセンブリ80は浮動プラットフォーム10を昇降プラットフォーム60にロックし、それにより浮動プラットフォーム10上に電池2000を安定して置くことができ、電池2000の着脱の安定性及び電池2000の搬送の安定性を向上させる。
【0097】
ロックアセンブリ80の構造形式はいくつもあり、例えば、いくつかの実施例において、ロックアセンブリ80は電磁石81と、磁石吸着板82と、を含み、電磁石81は昇降プラットフォーム60及び浮動プラットフォーム10のうちの一方に設置され、磁石吸着板82は昇降プラットフォーム60及び浮動プラットフォーム10のうちの他方に設置される。
【0098】
図10に示すように、電磁石81は昇降プラットフォーム60に設置され、磁石吸着板82は浮動プラットフォーム10に設置される。電磁石81に通電すると、磁石吸着板82を吸着する磁気吸引力が発生し、それにより浮動プラットフォーム10を昇降プラットフォーム60にロックする。電磁石81への通電をオフにすると、磁石吸着板82を吸着する磁気吸引力が消失し、それにより浮動プラットフォーム10を昇降プラットフォーム60から解放する。他の実施例において、電磁石81は浮動プラットフォーム10に設置され、磁石吸着板82は昇降プラットフォーム60に設置されてもよい。
【0099】
電磁石81と磁石吸着板82との組み合わせにより、浮動プラットフォーム10を昇降プラットフォーム60にロックし、又は浮動プラットフォーム10を昇降プラットフォーム60から解放する動作の応答が速く、浮動プラットフォーム10を昇降プラットフォーム60にロックし、又は浮動プラットフォーム10を昇降プラットフォーム60から解放することを直ちに実現でき、電池2000の交換効率を向上させる。
【0100】
図11図12を参照すると、いくつかの実施例において、電池交換装置100はさらに保護カバー90を含み、保護カバー90は浮動プラットフォーム10の上方を覆い、且つ浮動プラットフォーム10に設置された固定ブロック12に固定される。外観の清潔さを保証し、電池交換装置100が水又はほこりで汚れることを防ぐ。
【0101】
保護カバー90には、位置決め部材32を延出させるための第1開口91と、ロック/ロック解除機構20を延出させるための第2開口92と、支持部材42を延出させるための第3開口93が設置される。駆動部材31は位置決め部材32を駆動して第1開口91から延出させて電力消費装置と位置決め嵌合し、それにより浮動プラットフォーム10と電力消費装置を位置決めし、ロック/ロック解除機構は第2開口92から延出し、それにより電池2000を電力消費装置にロックし又は電池2000を電力消費装置からロック解除することを実現する。支持部材42は第3開口93から延出して電池2000を支持する。
【0102】
保護カバー90の対向する外面にはさらに、フォーク210を挿入して電池2000を出し入れするためのスロット94が設けられる。保護カバー90にはさらに、移動ベース50のローラ54を逃がす切り欠き95が設けられる。
【0103】
本願の実施例は、浮動プラットフォーム10と、ロック/ロック解除機構20と、位置決め機構30と、支持機構40と、移動ベース50と、昇降プラットフォーム60と、リフト機構70と、ロックアセンブリ80と、を含む電池交換装置100を提供する。
【0104】
位置決め機構30及び支持機構40はいずれも浮動プラットフォーム10に取り付けられる。浮動プラットフォーム10は昇降プラットフォーム60に浮動接続される。リフト機構70は昇降プラットフォーム60と移動ベース50との間に接続され、昇降プラットフォーム60を持ち上げることに用いられる。ロックアセンブリ80は、浮動プラットフォーム10を昇降プラットフォーム60にロックし、又は昇降プラットフォーム60を浮動プラットフォーム10から解放することに用いられる。
【0105】
位置決め機構30は駆動部材31と、位置決め部材32と、伝動アセンブリ33と、第1取り付け座34と、接続板35と、第1ガイド軸36と、第1検出ユニット37と、を含む。第1取り付け座34は浮動プラットフォーム10に固定される。伝動アセンブリ33は第1歯車331と、第2歯車332と、リードスクリュー333と、を含み、第1歯車331は前記駆動部材31の出力端に接続され、第1歯車331は第2歯車332と噛み合い、第2歯車332はリードスクリュー333に嵌設され且つリードスクリュー333と螺合し、位置決め部材32は接続板35を介してリードスクリュー333に間接的に接続される。第1ガイド軸36は第1取り付け座34の第1ガイド孔341に摺動可能に穿設され且つ接続板35に接続される。駆動部材31と位置決め部材32は伝動アセンブリ33を介して伝動可能に接続され、位置決め部材32が電池交換装置100の高さ方向に沿って移動するように駆動する。第1検出ユニット37は、位置決め部材32の高さ情報を検出することに用いられる。
【0106】
支持機構40は、第2取り付け座41と、支持部材42と、弾性部材43と、第2ガイド軸44と、第2検出ユニット45と、を含み、第2取り付け座41は浮動プラットフォーム10に固定され、弾性部材43は支持部材42と第2取り付け座41との間に弾性的に支持され、支持部材42は電池2000を支持することに用いられる。第2ガイド軸44は第2取り付け座41の第2ガイド孔411に摺動可能に穿設され且つ支持部材42に接続される。第2検出ユニット45は、前記支持部材42が電池2000と接触しているか否かを検出することに用いられる。
【0107】
ロックアセンブリ80は、昇降プラットフォーム60に設置された電磁石81と、浮動プラットフォーム10に設置された磁石吸着板82と、を含み、電磁石81及び磁石吸着板82は協働して、浮動プラットフォーム10を昇降プラットフォーム60にロックし又は浮動プラットフォーム10を昇降プラットフォーム60から解放する。
【0108】
電池交換装置100の動作原理は以下のとおりである。電力消費装置の電池2000を取り外す必要がある場合、ロックアセンブリ80によって浮動プラットフォーム10を昇降プラットフォーム60からロック解除し、リフト機構70は昇降プラットフォーム60を持ち上げて、且つ駆動部材31は位置決め部材32を上昇させるように駆動し、それにより位置決め部材32を電力消費装置に位置決め嵌合し、且つ支持部材42に電池2000を支持させる。ロックアセンブリ80によって浮動プラットフォーム10を昇降プラットフォーム60にロックする。ロック/ロック解除機構20は、電池2000が電力消費装置から完全に離脱するまで、電池2000を電力消費装置から取り外すように動作する。リフト機構70は昇降プラットフォーム60を下降させ、且つ駆動部材31は位置決め部材32を駆動して下降させ、位置決め部材32を電力消費装置から離脱させ、移動ベース50の歯車53及びローラ54が回転して、電池交換装置100を動かして移動させ、それにより電池2000を動かして移動させる。
【0109】
電池2000を電力消費装置に取り付ける必要がある場合、ロックアセンブリ80によって浮動プラットフォーム10を昇降プラットフォーム60にロックし、リフト機構70は昇降プラットフォーム60を最低点まで下降させて、電池2000を支持部材42に支持させる。移動ベース50の歯車53及びローラ54が回転し、電池2000を搭載した電池交換装置100を動かして電池交換装置100まで移動させる。ロックアセンブリ80によって浮動プラットフォーム10を昇降プラットフォーム60からロック解除し、リフト機構70は昇降プラットフォーム60を持ち上げて、且つ駆動部材31は位置決め部材32を上昇させるように駆動し、それにより位置決め部材32を電力消費装置に位置決め嵌合し、且つ電池2000と電力消費装置の取り付けを位置合わせする。ロック/ロック解除機構20は、電池2000を電力消費装置に取り付けるように動作する。リフト機構70は昇降プラットフォーム60を下降させ、且つ駆動部材31は位置決め部材32を駆動して下降させる。
【0110】
本願の実施例はさらに、レール300と、電池交換プラットフォーム400と、電池出し入れ装置200と、上記いずれかの実施例が提供する電池交換装置100と、を含み、電池交換装置100はレール300に移動可能に設置され、電池交換プラットフォーム400はレール300の一端に位置し、電池出し入れ装置200はレール300の他端に位置する電池交換システム1000を提供する。
【0111】
電池交換プラットフォーム400は車両を駐車することに用いられ、車両は電池交換プラットフォーム400上で電池2000を交換する。電池交換プラットフォーム400は車両全体を持ち上げることに用いられ、車両は電池交換プラットフォーム400の上方に位置する。電池出し入れ装置200は電池交換装置100上の充電対象の電池2000を取り出し又は電池2000を電池交換装置100上に置くことに用いられる。
【0112】
電気エネルギーが切れた電池2000を車両3000から取り外す場合を例に、電池交換システム1000の動作過程を説明する。
【0113】
図13図18に示すように、車両3000は電池交換プラットフォーム400上に駐車され、車両3000は電池交換プラットフォーム400によって地面から持ち上げられる。電池交換装置100は、レール300に沿って車両3000の下方の電池2000と正対する位置まで移動する。シザース式リフト機構70は昇降プラットフォーム60を駆動して上昇させ、且つ駆動部材31は、位置決め部材32と車両3000が位置決め嵌合を完了するまで位置決め部材32を駆動して上昇させ且つ保護カバー90から延出する。ロック/ロック解除機構20によって電池2000を車両3000からロック解除し、電池2000は電池交換装置100に完全に落下する。電池2000が電池交換装置100に完全に落下した後、シザース式リフト機構70はロック/ロック解除機構20を駆動して下降させ、それにより電池2000を車両3000から完全に離脱させ、且つ駆動部材31は位置決め部材32を駆動して下降させる。電池交換装置100はレール300に沿って電池出し入れ装置200まで移動し、電池出し入れ装置200は交換装置100上の電池2000を取り外す。
【0114】
以上の記載は本願の好ましい実施例に過ぎず、本願を限定するものではなく、当業者にとって、本願は様々な修正及び変更が可能である。本願の主旨及び原則の範囲内でなされる任意の修正、等価置換、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。
【符号の説明】
【0115】
1000 電池交換システム
100 電池交換装置
10 浮動プラットフォーム
11 取り付け部材
12 固定ブロック
111 第1接続部
112 第2接続部
20 ロック/ロック解除機構
21 ロック/ロック解除駆動モータ
22 ボルトスリーブ
30 位置決め機構
31 駆動部材
32 位置決め部材
33 伝動アセンブリ
331 第1歯車
332 第2歯車
333 リードスクリュー
34 第1取り付け座
341 第1ガイド孔
35 接続板
36 第1ガイド軸
37 第1検出ユニット
40 支持機構
41 第2取り付け座
411 第2ガイド孔
42 支持部材
43 弾性部材
44 第2ガイド軸
45 第2検出ユニット
50 移動ベース
51 底板
511 第1スライドレール
52 駆動モータ
53 歯車
54 ローラ
60 昇降プラットフォーム
61 浮動チェーン
62 第2スライドレール
70 リフト機構
71 シザースユニット
711 第1シザースアーム
7111 第1スライダ
712 第2シザースアーム
7121 第2スライダ
72 駆動部材
73 第1伝動部材
74 第2伝動部材
741 斜面
75 スクリューロッド
76 ナット
77 取り付け軸
80 ロックアセンブリ
81 電磁石
82 磁石吸着板
90 保護カバー
91 第1開口
92 第2開口
93 第3開口
94 スロット
95 切り欠き
200 電池出し入れ装置
210 フォーク
300 レール
400 電池交換プラットフォーム
410 逃がし口
2000 電池
3000 車両

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
【手続補正書】
【提出日】2024-01-09
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電力消費装置の電池を交換するための電池交換装置であって、
浮動プラットフォームと、
前記浮動プラットフォームに設置され、前記電池を前記電力消費装置にロックし又は前記電池を前記電力消費装置からロック解除することに用いられるロック/ロック解除機構と、
前記浮動プラットフォームに設置され、前記浮動プラットフォームと前記電力消費装置との位置決めを実現することに用いられる位置決め機構と、を含み、
前記位置決め機構は位置決め部材と、駆動部材と、を含み、前記駆動部材は、前記位置決め部材の高さを調整するために、前記位置決め部材が前記電池交換装置の高さ方向に沿って移動することを駆動するように配置される、電池交換装置。
【請求項2】
前記位置決め機構は伝動アセンブリを含み、前記駆動部材と前記位置決め部材は前記伝動アセンブリを介して伝動可能に接続され、
前記伝動アセンブリは前記駆動部材の出力端の回転を前記位置決め部材の直線移動に変換するように配置される、請求項1に記載の電池交換装置。
【請求項3】
前記伝動アセンブリは第1歯車と、第2歯車と、リードスクリューと、を含み、前記第1歯車は前記第2歯車と噛み合い、前記第1歯車は前記駆動部材の出力端に接続され、前記第2歯車は前記リードスクリューに嵌設され且つ前記リードスクリューと螺合し、前記位置決め部材は前記リードスクリューに接続され、
前記第1歯車の回転軸線、前記第2歯車の回転軸線及び前記リードスクリューの軸線はいずれも前記電池交換装置の高さ方向と一致する、請求項2に記載の電池交換装置。
【請求項4】
前記位置決め機構はさらに第1取り付け座と、接続板と、第1ガイド軸と、を含み、前記取り付け座は前記浮動プラットフォームに固定され、前記駆動部材、前記第1歯車及び前記第2歯車はいずれも前記取り付け座に取り付けられ、前記接続板は前記リードスクリューに接続され、前記位置決め部材は前記接続板に接続され、前記第1ガイド軸は前記第1取り付け座に摺動可能に穿設され且つ前記接続板に接続される、請求項3に記載の電池交換装置。
【請求項5】
前記位置決め機構はさらに、前記位置決め部材の高さ情報を検出することに用いられる第1検出ユニットを含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の電池交換装置。
【請求項6】
さらに支持機構を含み、前記支持機構は第2取り付け座と、支持部材と、弾性部材と、を含み、前記第2取り付け座は前記浮動プラットフォームに固定され、前記弾性部材は前記支持部材と前記第2取り付け座との間に弾性的に支持され、前記支持部材は前記電池を支持するように配置される、請求項1~のいずれか一項に記載の電池交換装置。
【請求項7】
前記支持機構はさらに第2ガイド軸を含み、前記第2ガイド軸は前記第2取り付け座に摺動可能に穿設され且つ前記支持部材に接続される、請求項6に記載の電池交換装置。
【請求項8】
前記支持機構はさらに、前記支持部材が前記電池と接触しているか否かを検出することに用いられる第2検出ユニットを含む、請求項に記載の電池交換装置。
【請求項9】
さらに移動ベースと、昇降プラットフォームと、リフト機構を含み、
前記浮動プラットフォームは前記昇降プラットフォームに浮動接続され、
前記リフト機構は前記移動ベースと前記昇降プラットフォームとの間に設置され、前記リフト機構は前記昇降プラットフォームを持ち上げることに用いられる、請求項1~のいずれか一項に記載の電池交換装置。
【請求項10】
さらに、前記浮動プラットフォームを前記昇降プラットフォームにロックし、又は前記浮動プラットフォームを前記昇降プラットフォームから解放するように配置されたロックアセンブリを含む、請求項9に記載の電池交換装置。
【請求項11】
前記ロックアセンブリは電磁石と、磁石吸着板と、を含み、前記電磁石は前記昇降プラットフォーム及び前記浮動プラットフォームのうちの一方に設置され、前記磁石吸着板は前記昇降プラットフォーム及び前記浮動プラットフォームのうちの他方に設置される、請求項10に記載の電池交換装置。
【請求項12】
レールと、
前記レールに移動可能に設置され、請求項1~のいずれか一項に記載の電池交換装置と、
前記レールの一端に位置する電池交換プラットフォームと、
前記レールの他端に位置する電池出し入れ装置と、を含む電池交換システム。
【国際調査報告】