(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】2024-09-18
(54)【発明の名称】改良型車両バッテリ再充電システム及び関連の再充電方法
(51)【国際特許分類】
H02J 7/04 20060101AFI20240910BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20240910BHJP
B60K 1/04 20190101ALI20240910BHJP
B60L 58/26 20190101ALI20240910BHJP
B60L 53/10 20190101ALI20240910BHJP
B60L 3/00 20190101ALI20240910BHJP
【FI】
H02J7/04 L
H02J7/00 P
H02J7/00 301A
B60K1/04 Z
B60L58/26
B60L53/10
B60L3/00 S
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024513313
(86)(22)【出願日】2022-08-29
(85)【翻訳文提出日】2024-04-17
(86)【国際出願番号】 IB2022000482
(87)【国際公開番号】W WO2023031665
(87)【国際公開日】2023-03-09
(31)【優先権主張番号】102021000022544
(32)【優先日】2021-08-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】524069628
【氏名又は名称】イヴェコ フランス エス.アー.エス.
(74)【代理人】
【識別番号】110001416
【氏名又は名称】弁理士法人信栄事務所
(72)【発明者】
【氏名】コドロン,ステファン
【テーマコード(参考)】
3D235
5G503
5H125
【Fターム(参考)】
3D235AA05
3D235BB36
3D235BB41
3D235BB45
3D235CC15
3D235DD47
3D235FF13
3D235HH08
3D235HH63
5G503AA01
5G503BA01
5G503BB01
5G503CB11
5G503FA01
5G503FA06
5H125AA01
5H125AA20
5H125AC12
5H125AC22
5H125BC19
5H125BC21
5H125CD04
5H125CD06
5H125DD02
5H125EE25
5H125EE55
5H125FF11
5H125FF24
(57)【要約】
【要約】 少なくとも部分的な電気駆動装置を備え、少なくとも一つの電気バッテリモジュール(4)と、バッテリモジュール(4)に電気接続されることで電気再充電手段(110)による充電を可能にするように構成されている電気接続手段(6)と、バッテリモジュール(4)の温度を調節するように構成されている調整システム(7)とを具備する車両(1)であって、車両(1)の調整システム(7)を通してバッテリモジュール(4)を冷却するように構成されている車両(101)の外部の再充電冷却回路に調整システム(7)を流体接続するように構成されている流体接続手段(11)を具備する車両(1)。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも部分的に電気牽引を行なう、少なくとも一つの電気バッテリモジュール(4)を具備する車両(1)であって、
前記少なくとも一つのバッテリモジュール(4)に電気接続されて電気再充電手段(110)による再充電を可能にするように構成されている電気接続手段(6)を具備する車両であり、
前記少なくとも一つのバッテリモジュール(4)の温度を管理するように構成されている調整システム(7)を具備する車両であり、
車両(1)の前記調整システム(7)を通して前記少なくとも一つのバッテリモジュール(4)を冷却するように構成されている車両外部の再充電冷却回路(109)に前記調整システム(7)を流体接続するように構成されている流体接続手段(11)を具備する車両(1)であって、
前記調整システム(7)は、前記少なくとも一つのバッテリモジュール(4)の近傍での調整流体の循環を可能にするように構成されている送り管(8)及び戻り管(9)を具備し、前記流体接続手段(11)は、前記吐出導管(8)と前記戻り導管(9)との流体的に介在されて、前記再充電冷却回路(101)の吐出導管(112)及び戻り管(113)を接続するように構成されているバルブ手段を具備する、
車両。
【請求項2】
前記車両(1)は、乗客を運ぶ為の空間を画定する複数の側壁部(2a)と屋根(2b)と床部とを具備し、前記少なくとも一つのバッテリモジュール(4)と前記電気接続手段(6)と前記流体接続手段(11)とが前記屋根(2b)によって支持される、請求項1に記載の車両。
【請求項3】
前記再充電ステーション(100)は、充電冷却回路(101)と電気充電手段(110)とを具備し、前記再充電冷却回路(101)は、車両(1)の前記流体連通手段(11)に流体接続されるように構成されている液圧接続手段(106)と、前記電気接続手段(6)と電気的に協働するように構成されている電気再充電手段(114)とを具備する、請求項1又は2に記載の車両(1)の為の再充電ステーション(100)。
【請求項4】
前記液圧接続手段(106)と前記電気再充電手段(114)とを少なくとも三つの運動自由度で動かすように構成されている少なくとも一つのロボットアーム(111,115)により、前記再充電冷却回路(101)と前記電気再充電手段(110)とが支持される、請求項3に記載の再充電ステーション。
【請求項5】
前記ロボットアームは、支柱(112,116)と、前記支柱(112,116)に対して移動可能に支持される多関節アーム(113,117)とを具備する、請求項4に記載の再充電ステーション。
【請求項6】
前記充電冷却回路(101)は第1ロボットアーム(111)により支持され、前記電気再充電手段(110)は、前記第1ロボットアーム(111)とは別の第2ロボットアーム(115)により支持される、請求項4又は5に記載の再充電ステーション。
【請求項7】
前記再充電冷却回路(101)は、各々が前記流体接続手段(106)を備える送り管(112)と戻り管(113)とを具備し、前記再充電冷却回路(101)は、前記導管(112,113)を流れる調整流体から熱を放散させるように構成されている熱交換器(104)を具備する、請求項3乃至6のいずれか一項に記載の再充電ステーション。
【請求項8】
前記再充電冷却回路(101)は、前記導管(112,113)での前記流体の循環を可能にするように構成されているポンプ手段(105)を具備する、請求項7に記載の充電ステーション。
【請求項9】
前記再充電冷却回路(101)は、前記熱交換器(104)に気流を提供するように構成されている換気手段を具備する、請求項7又は8に記載の再充電ステーション。
【請求項10】
前記再充電冷却回路(101)は、前記導管(112,113)に流体接続されるリザーバ(107)を具備する、請求項7乃至9のいずれか一項に記載の再充電ステーション。
【請求項11】
請求項3乃至10に記載の再充電ステーション(100)と請求項1又は2に記載の車両(1)とを具備するシステム。
【請求項12】
少なくとも部分的な電気牽引車両のバッテリモジュールを再充電する方法であって、
i)前記車両のバッテリモジュールを電気再充電システムに電気接続する段階と、
ii)バッテリモジュール調整システムを再充電冷却回路に流体接続する段階と、
iii)段階i)及びii)の動作が完了すると、前記バッテリモジュールを再充電し、並行して、前記再充電冷却回路を介して冷却流体を循環させる段階と、
を包含する方法。
【請求項13】
iv)前記バッテリが充電される時に、段階(iii)を中断する段階と、
v)前記車両バッテリモジュールを前記電気充電システムから電気遮断する段階と、
vi)前記バッテリモジュールの為の前記調整システムを前記再充電冷却回路から流体遮断する段階、
も包含する、請求項12に記載の再充電方法。
【請求項14】
段階i)及びii)の各々が、
i’)前記充電ステーションに対する車両1の位置を検出することと、
i’’)項目i’’で検出された前記位置に応じてロボットアームを制御して前記車両のバッテリモジュールを前記電気充電システムに接続することと、
i’’’)項目i’で検出された前記位置に応じてロボットアームを制御して前記バッテリモジュールの前記調整システムを前記再充電冷却ユニットに接続することと、
を包含する、請求項12又は13に記載の再充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
(関連出願の相互参照)
本特許出願は、2021年8月30日に出願されたイタリア特許出願第102021000022544号の優先権を主張し、同出願の開示全体が参照により本明細書に援用される。
【0002】
本発明は、少なくとも部分的な電気駆動車両の再充電システムに関する。
【0003】
本発明は、大量乗客輸送用車両の再充電ステーションを独占的ではないが好適な用途とする。以下では、単なる例としてこの用途に言及する。
【背景技術】
【0004】
電気駆動車両では、高い効率を確保して熱的不安定性など熱関連の問題を回避する為に、好ましくはおよそ25°の一定温度に電気バッテリが維持されなければならない。
【0005】
この目的のため、冬期にはバッテリを加熱し、特に夏期にはこれを冷却するように構成されているバッテリ調整システムが通常設けられる。
【0006】
この調整システムは概して、バッテリの近くを流れる流体に内含される熱を放散するように構成されている流体熱交換器を具備する。
【0007】
調整システムのサイズは、バッテリ再充電段階を考慮して選択される。実際に、妥当な再充電時間を確保する為に、バッテリは高電圧で充電されて大量の熱を放散する必要がある。それゆえ、この熱を放散して熱的不安定性という危険な状況を回避するように、バッテリが充電される時に調整システムが起動する。
【0008】
車両充電中の調整システムの使用は、それが大型でない限りあまり効果的ではない。
【0009】
調整システムの大型化は、製造コストを高めて、車両で使用可能な空間を縮小する。
【0010】
調整システムの過度の大型化を回避する為に、バッテリ充電の為の最大電流が制限される。この制限は、結果的に車両充電時間の増加を招く。
【0011】
それゆえ、バッテリ充電時間を短縮してコストとともに占有空間を削減する為に、周知の電気バッテリ調整システムが改良される必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
本発明は、上述の短所を最適かつ経済的な手法で解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0014】
再充電ステーションによって、そして添付の請求項によるシステムを具備する車両と関連の再充電方法によって、上述の目的が達せられる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
添付図面を参照して、単に例示的かつ非限定的な例として提示される以下の記載を熟読することで、本発明の更なる特徴及び利点がより良く理解されるだろう。
【
図1】本発明による調整システムを具備する車両再充電ステーションの斜視図である。
【
図2】
図1のステーション及び車両の上部からの概略図である。
【
図3】本発明による再充電ステーション及び車両の上部からの、二つの作動状態における概略図である。
【
図4】本発明による再充電ステーション及び車両の上部からの、二つの作動状態における概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
図1及び2は、車両1の乗客を収容できる内容積を画定するように互いに結合される複数の壁部2、すなわち一対の側壁部2aと屋根2bと床部(不図示)とを具備する大量乗客輸送の為の車両1を示す。
【0017】
車両1は、複数の車輪3にトルクを提供するように構成されているパワートレイン(不図示)により地上で走行する。車両1は、車両3にトルクを提供する為にパワートレインにより使用される動力を蓄積するように構成されている複数のバッテリモジュール4を具備する。その結果、車両1は少なくとも部分的な電気駆動車両である。
【0018】
本明細書に記載される実施形態において、複数のバッテリモジュール4は屋根2bに、好ましくは共通ハウジング5の内側に収納される。
【0019】
車両1は、周知のように、再充電ステーション100でのバッテリモジュール4の充電を可能にするように構成されている電気接続手段6を具備する。電気接続手段6は、バッテリモジュール4を充電する高電圧/高強度の伝送を許容するように構成されているパッド、コネクタ、又は磁気誘導プレートであり得る。
【0020】
更に、周知のように、車両1は、バッテリモジュール4の温度を調節する流体調整システム7を具備する。
【0021】
添付の図に示されているように、第1温度の流体をバッテリモジュール4へ送るように構成されている送り管8と、第2温度の流体をバッテリモジュール4から受け取るように構成されている戻り管9とを調整システム7が具備すると、有利である。
【0022】
調整システム7は更に、戻り管9を流れる流体が送り管8へ流入する前にこの流体が熱交換され得るように構成されている熱交換器10を具備する。
【0023】
作動条件及び環境に応じて、熱交換器10は、例えば換気手段によって戻り管9の流体から送り管8への熱の放出を促進できるか、あるいは、例えばジュール効果手段又は赤外線ラジエータにより、送り管8に向かう戻り管9の流体の熱の増加を促進できる。
【0024】
最新技術で周知のように、送り管8及び戻り管9は、バッテリモジュール4に直接到達するか熱交換管に接続されるようにハウジング5に装着されるように構成される。
【0025】
本発明によれば、上述した再充電ステーション100の一部である再充電冷却回路101に送り管8及び戻り管9が接続され得るように送り管8と戻り管9の各々の流体的に介在される流体接続手段11を車両1が備える。
【0026】
流体接続手段11は、送り及び戻り管9と再充電冷却回路101とバッテリモジュール4との間での流体連通を許容するように構成されているバルブ手段を具備し得る。必要であれば、流体接続手段11は、前出の要素に加えて、調整システム7の接続も可能である。
【0027】
再充電冷却回路101は基本的に、低温流体を送るように構成されている送り導管102と、高温流体を受け取るように構成されている戻り導管103とを具備する。戻り導管103と送り導管102との間には、戻り導管103を流れる流体の熱を外部に向けて放散するように構成されている熱交換器104が介在されている。再充電冷却回路101は、周囲との熱交換を促進する為に熱交換器104を流れる気流を提供するように構成されている換気手段を具備し得る。
【0028】
好ましくは熱交換器104の下流に置かれて、送り導管102と戻り導管103との間で流体を流すことができるように構成されているポンプ手段105を再充電冷却回路101が具備し得ると、有利である。
【0029】
送り導管102を送り管8に、戻り導管103を戻り管9に流体接続するべく、車両1に設けられた流体連通手段11と協働するように構成される流体接続手段106に、送り導管102と戻り導管103とが流体接続されている。
【0030】
再充電冷却回路101は、流体の充分な供給を行なうとともに、必要な場合に再充電冷却回路101の充填を可能にするように構成されているリザーバ107も具備すると有利である。既に上述したように、再充電冷却回路101は再充電ステーション101の一部である。
【0031】
再充電ステーションは、ロボットアーム111により可動式に支持されると有利である電気再充電手段110を具備する。ロボットアーム111は、支柱112と、電気接続手段6と電気的に協働するように構成されている電気再充電手段114を端部に支持されるように構成されている少なくとも一つの多関節アーム113とを具備する。単なる例としてのこの構造の一例は、特許文献1に示されている。
【0032】
再充電冷却回路101は、電気再充電手段110の支柱112に収納され得るか、あるいは本明細書に示されているように、再充電手段110とは別の、支柱116と多関節アーム117とを具備するロボットアーム115によって支持され得る。
【0033】
ロボットアーム111,115は、液圧接続手段106と電気再充電手段114とを少なくとも三つの運動自由度で動かすように構成されている。
【0034】
上述の再充電システムの動作は、
図3及び4を参照して以下に記載される。
【0035】
再充電ステーション100に接近している車両1は、電気再充電手段114と再充電冷却回路101とがそれぞれ電気接続手段6と水接続手段11に接続され得るような位置に置かれる。
【0036】
周知の制御手段により、ロボットアーム111,115は、電気再充電手段114と再充電冷却回路101とを電気接続手段6と流体接続手段11とに接続するように制御される。
【0037】
上述の要素が互いに接続されると、電気再充電手段110はバッテリモジュール4の充電を開始する。同時に、温度を低く保って高い電流強度での充電を可能にする為に冷却後の調整流体がバッテリモジュール4の間に流れるように、再充電冷却回路101が並行して起動される。
【0038】
上記ゆえに、以下のステップ、すなわち、
i)車両のバッテリモジュールを電気再充電システムに電気接続するステップと、
ii)バッテリモジュール調整システムを再充電冷却回路に流体接続するステップと、
iii)ステップi)及びii)の動作が完了すると、バッテリモジュールを再充電し、並行して、再充電冷却回路を介して冷却流体を循環させるステップと、
を包含する少なくとも部分的な電気駆動車両の再充電方法に、本発明が関することは明白である。
【0039】
上に記載の方法は、
iv)バッテリが充電される時に、ステップiii)を中断するステップと、
v)車両バッテリモジュールを電気再充電システムから電気遮断するステップと、
vi)バッテリモジュールの調整システムを再充電冷却回路から流体遮断するステップと、
も包含する。
【0040】
特に、ステップi)及びii)の各々は、
i’)再充電ステーションに対する車両1の位置を検出することと、
i’’)項目i’)で検出された位置に応じて、車両のバッテリモジュールを電気再充電システムに接続するようにロボットアームを制御することと、
i’’’)項目i’)で検出された位置に応じて、バッテリモジュールの調整システムを再充電冷却回路に接続するようにロボットアームを制御することと、
を包含する。
【0041】
再充電ステーションは更に、再充電ステーション100のアクチュエータ及び作動要素に電気接続されるように構成されている本明細書では不図示の電子制御ユニットを具備するとともに、その動作を制御するように設計されている処理手段とを具備する。
【0042】
電子制御ユニットは、特定のソフトウェアコードで開発されて電子ユニットにダウンロードされ得る推奨プロセスに従う自動方式でロボットアーム111,115と電気再充電手段110と再充電冷却回路101とによる上記要素を制御するように構成されるとともに、上に記載の再充電方法を行なうように構成されている。
【0043】
既に上述したように、コンピュータプログラムを通して制御ユニットによりプロセスが行われ得る。このコンピュータプログラムは、制御ユニットによりプログラムが実行される時に制御ユニットにプロセスを行なわせる命令を包含する。コンピュータプログラムは、コンピュータが読み取り得るデバイスに記憶され得る。
【0044】
上記ゆえに、本発明によるシステムと車両と方法の利点は確実に明白である。
【0045】
本明細書に開示されるシステムにより、車両のバッテリが大いに冷却されて、通常のものと比較して高い電流強度でバッテリが充電され得ることで、ユーザにより許容可能と見なされる時間(5分未満)まで充電時間が短縮される。
【0046】
実際には、外側に向かって冷却回路を流れる流体から大量の熱を放散させることで非常に高い電圧/電流強度での充電が許容されるように、再充電液圧回路のサイズが決定され得る。
【0047】
車両から離れた再充電液圧回路の使用により、車両の調整回路は標準動作の為に排他的にサイズ決定されることで占有空間とその重量とそのコストとを縮小し得る。
【0048】
更に、再充電冷却回路が外部にあるという事実により、バッテリの充電はより効果的に、電流は高く、時間は短くなる。
【0049】
最後に、本発明によるシステムと車両と方法とが変更及び変形を受け得ることは明白であるが、それでも請求項に規定された保護範囲を逸脱するものであってはならない。
【0050】
例えば、再充電液圧回路と電気再充電手段とを格納する一対の多関節アームを備える単一の支柱を再充電ステーションが具備してもよい。
【0051】
液圧のタイプと再充電冷却回路に含まれる要素とが車両の必要性に応じて変更され得ることは明白である。
【手続補正書】
【提出日】2024-04-26
【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】
少なくとも部分的に電気牽引を行なう、少なくとも一つの電気バッテリモジュール(4)を具備する車両(1)であって、
前記少なくとも一つのバッテリモジュール(4)に電気接続されて電気再充電手段(110)による再充電を可能にするように構成されている電気接続手段(6)を具備する車両であり、
前記少なくとも一つのバッテリモジュール(4)の温度を管理するように構成されている調整システム(7)を具備する車両であり、
車両(1)の前記調整システム(7)を通して前記少なくとも一つのバッテリモジュール(4)を冷却するように構成されている車両外部の再充電冷却回路(109)に前記調整システム(7)を流体接続するように構成されている流体接続手段(11)を具備する車両(1)であって、
前記調整システム(7)は、前記少なくとも一つのバッテリモジュール(4)の近傍での調整流体の循環を可能にするように構成されている送り管(8)及び戻り管(9)を具備し、前記流体接続手段(11)は、前記吐出導管(8)と前記戻り導管(9)との流体的に介在されて、前記再充電冷却回路(101)の吐出導管(112)及び戻り管(113)を接続するように構成されているバルブ手段を具備する、
車両。
【請求項2】
前記車両(1)は、乗客を運ぶ為の空間を画定する複数の側壁部(2a)と屋根(2b)と床部とを具備し、前記少なくとも一つのバッテリモジュール(4)と前記電気接続手段(6)と前記流体接続手段(11)とが前記屋根(2b)によって支持される、請求項1に記載の車両。
【請求項3】
前記再充電ステーション(100)は、充電冷却回路(101)と電気充電手段(110)とを具備し、前記再充電冷却回路(101)は、車両(1)の前記流体連通手段(11)に流体接続されるように構成されている液圧接続手段(106)と、前記電気接続手段(6)と電気的に協働するように構成されている電気再充電手段(114)とを具備する、請求項
1に記載の車両(1)の為の再充電ステーション(100)。
【請求項4】
前記液圧接続手段(106)と前記電気再充電手段(114)とを少なくとも三つの運動自由度で動かすように構成されている少なくとも一つのロボットアーム(111,115)により、前記再充電冷却回路(101)と前記電気再充電手段(110)とが支持される、請求項3に記載の再充電ステーション。
【請求項5】
前記ロボットアームは、支柱(112,116)と、前記支柱(112,116)に対して移動可能に支持される多関節アーム(113,117)とを具備する、請求項4に記載の再充電ステーション。
【請求項6】
前記充電冷却回路(101)は第1ロボットアーム(111)により支持され、前記電気再充電手段(110)は、前記第1ロボットアーム(111)とは別の第2ロボットアーム(115)により支持される、請求項
4に記載の再充電ステーション。
【請求項7】
前記再充電冷却回路(101)は、各々が前記流体接続手段(106)を備える送り管(112)と戻り管(113)とを具備し、前記再充電冷却回路(101)は、前記導管(112,113)を流れる調整流体から熱を放散させるように構成されている熱交換器(104)を具備する、請求項
3に記載の再充電ステーション。
【請求項8】
前記再充電冷却回路(101)は、前記導管(112,113)での前記流体の循環を可能にするように構成されているポンプ手段(105)を具備する、請求項7に記載の充電ステーション。
【請求項9】
前記再充電冷却回路(101)は、前記熱交換器(104)に気流を提供するように構成されている換気手段を具備する、請求項
7に記載の再充電ステーション。
【請求項10】
前記再充電冷却回路(101)は、前記導管(112,113)に流体接続されるリザーバ(107)を具備する、請求項
7に記載の再充電ステーション。
【請求項11】
請求項
3に記載の再充電ステーション(100)と請求項
1に記載の車両(1)とを具備するシステム。
【請求項12】
少なくとも部分的な電気牽引車両のバッテリモジュールを再充電する方法であって、
i)前記車両のバッテリモジュールを電気再充電システムに電気接続する段階と、
ii)バッテリモジュール調整システムを再充電冷却回路に流体接続する段階と、
iii)段階i)及びii)の動作が完了すると、前記バッテリモジュールを再充電し、並行して、前記再充電冷却回路を介して冷却流体を循環させる段階と、
を包含する方法。
【請求項13】
iv)前記バッテリが充電される時に、段階(iii)を中断する段階と、
v)前記車両バッテリモジュールを前記電気充電システムから電気遮断する段階と、
vi)前記バッテリモジュールの為の前記調整システムを前記再充電冷却回路から流体遮断する段階、
も包含する、請求項12に記載の再充電方法。
【請求項14】
段階i)及びii)の各々が、
i’)前記充電ステーションに対する車両1の位置を検出することと、
i’’)項目i’’で検出された前記位置に応じてロボットアームを制御して前記車両のバッテリモジュールを前記電気充電システムに接続することと、
i’’’)項目i’で検出された前記位置に応じてロボットアームを制御して前記バッテリモジュールの前記調整システムを前記再充電冷却ユニットに接続することと、
を包含する、請求項
12に記載の再充電方法。
【国際調査報告】