自動車の駆動エンジンに電力を供給するエネルギー容器を交換するための方法とシステム
本発明は自動車の駆動エンジンに電力を供給するエネルギー容器を交換する方法に関する。自動車は地面上に位置し、縦軸、横軸および垂直軸を含む。交換方法は、自動車の駆動エンジンからの作動がないときに、地面に対して自動車を位置決定する第1のステップを含み、前記方法はエネルギー容器を自動車に連結する連結拘束を解除するステップを含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動車を駆動するモータに電力を供給するエネルギー容器を交換するための方法とシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
電気自動車またはハイブリッド自動車などの特定の種類の自動車は、電気モータに電力を供給する電動バッテリなどの、駆動モータに電力を供給するためのエネルギー容器を含む。エネルギー容器のエネルギーレベルが低いときに、このエネルギー容器を、エネルギーを充填した新しい容器と交換することは効果があると分かっているといえる。エネルギー容器の交換は、自動車のガソリンタンクにガソリンを充填することができるガソリンスタンドと同様のスタンドで行われてもよい。
【0003】
特許文献1から、電気自動車を駆動するモータに電力を供給する電気バッテリを交換するためのスタンドは既知であり、電気バッテリの交換を行う方法は既知である。記載されている交換スタンドでは、運転手は、スタンドの装置の部品に関して縦方向の車止めに対して、レールの中での自動車のおおよその位置を決定する。次の段階では、ほぼ自動的に、電気バッテリを除去するための可動手段および自動車に新しいバッテリを取り付けるための可動手段は、センサを用いて、自動車に対して自らの位置を決定する。交換スタンドが機能するために必要となるセンサおよび電気手段の個数のせいで、信頼できる結果を得ることが困難であり、また、このことは、該スタンドの動作があまり確実ではないことを暗示している。
【0004】
(ほとんど技術的技能を必要としない)エネルギー容器を交換するためのスタンドを容易に配置するために、これらのスタンドでの動作を信頼できる確実なものにする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】米国特許第5,612,606号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
したがって、本発明の目的は上記の欠点を解決し、先行文献の既知の交換方法を改善するエネルギー容器の交換方法を提供することである。具体的には、本発明はエネルギー容器を交換するための、簡潔で、信頼できる確実な方法を提案する。また、本発明はエネルギー容器を交換するためのシステムにも関する。さらに、本発明はエネルギー容器を交換するためのシステムを装備する交換スタンドにも関する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明によれば、床上に配置され、縦軸と横軸と垂直軸とを含む自動車を駆動するモータに電力を供給するエネルギー容器を交換するための方法は、自動車を駆動するモータの動作がないときに、自動車を床に対して位置決定する第1のステップを含み、エネルギー容器を自動車に連結する拘束連結要素を解除するステップを含むことを特徴とする。
【0008】
拘束連結要素を解除する前記ステップは、エネルギー容器に印加される垂直力を吸収するための手段を固定することと、前もって自動車のエネルギー容器の下部に配置されたパレットをエネルギー容器と接触させる手段を固定することを含む。
【0009】
前記垂直力を吸収するための手段を固定することは、自動車の姿勢が変化しないように、アクチュエータが及ぼす垂直力を吸収することができる取り外し可能な要素の回転を含んでいてもよい。
【0010】
第1の位置決定ステップは、
−自動車を床に対して、縦軸に沿って位置決定すること、および/または、
−自動車を床に対して、垂直軸の周囲に位置決定すること
を含んでいてもよい。
【0011】
本交換方法は、自動車を駆動するモータに電力を供給するエネルギー容器を交換するためのシステムを、自動車に対して位置決定する第2のステップを含んでいてもよい。
【0012】
第2の位置決定ステップは、
−交換システムを自動車に対して、横軸に沿って位置決定すること
を含んでいてもよい。
【0013】
本交換方法は、自動車を駆動するモータの動作がないときに、自動車の位置を床に対して正確に決定する第3のステップを含んでいてもよい。
【0014】
第3の位置決定ステップは、位置決定手段の相互作用によって、
−自動車を床に対して、縦軸に沿って位置決定すること、および/または、
−自動車を床に対して、垂直軸の周囲に位置決定すること
を含んでいてもよい。
【0015】
本交換方法は、自動車の車体の位置を床に対して決定する第4の位置決定ステップを含んでいてもよい。
【0016】
第4の位置決定ステップは、
−自動車の車体を床に対して、垂直軸に沿って位置決定すること、および/または、
−自動車の車体を床に対して、縦軸の周囲に位置決定すすること、および/または、
−自動車の車体を床に対して、横軸の周囲に位置決定すること
を含んでいてもよい。
【0017】
本交換方法は、エネルギー容器が本交換システムによって除去される第5のステップを含んでいてもよい。
【0018】
前記拘束連結要素を解除するステップは、前記第5のステップにおいてエネルギー容器が本交換システムによって除去された後に行ってもよい。
【0019】
本発明によれば、自動車を駆動するモータに電力を供給するエネルギー容器を交換するためのシステムは、上記に定義する交換方法を適用するためのハードウェア手段および/またはソフトウェア手段を含むことを特徴とする。
【0020】
本発明によれば、自動車を駆動するモータに電力を供給するエネルギー容器を交換するためのスタンドは、上記に定義する本交換システムを含むことを特徴とする。
【0021】
添付図面は、本発明によるエネルギー容器を交換するためのシステムの2つの実施形態を例として表す。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本発明によるエネルギー容器を交換するためのシステムの1実施形態の略側面図である。
【図2】本発明によるエネルギー容器を交換するためのシステムの1実施形態を上面から見た略図である。
【図3】本発明によるエネルギー容器を交換するためのシステムの1実施形態を上面から見た略図である。
【図4】自動車を位置決定するための装置の略詳細図である。
【図5】エネルギー容器を交換するためのシステムの第1の実施形態の略側面図であって、本システムによって垂直に位置決定された自動車を示す。
【図6】自動車の位置を決定する手段の略図である。
【図7】自動車の位置を決定する手段の略図である。
【図8】エネルギー容器を交換するためのシステムの第1の実施形態の略側面図であって、自動車のエネルギー容器が本交換システムによって除去されているところを示す。
【図9】エネルギー容器を交換するためのシステムの第1の実施形態の略背面図であって、容器を自動車に連結するために用いる拘束要素を解除するステップを示す。
【図10】エネルギー容器を交換するためのシステムの第1の実施形態の略背面図であって、容器を自動車に連結するために用いる拘束要素を解除するステップを示す。
【図11】エネルギー容器を交換するためのシステムの第1の実施形態の略背面図であって、容器を自動車に連結するために用いる拘束要素を解除するステップを示す。
【図12】自動車の位置を測定する手段の略図であって、本位置特定手段は別の機能も遂行する。
【図13】エネルギー容器を交換するためのシステムの第2の実施形態の略側面図であって、本システム内にある自動車を示す。
【図14】本発明によるエネルギー容器を交換するためのシステムの第2の実施形態を上面から見た略詳細図である。
【図15】エネルギー容器を交換するためのシステムの第2の実施形態の略側面図であって、本システムにおいて様々な状況にある自動車を示す。
【図16】エネルギー容器を交換するためのシステムの第2の実施形態の略側面図であって、本システムにおいて様々な状況にある自動車を示す。
【図17】エネルギー容器を交換するためのシステムの第2の実施形態の略側面図であって、本システムにおいて様々な状況にある自動車を示す。
【図18】エネルギー容器を交換するためのシステムの第2の実施形態の略側面図であって、本システムにおいて様々な状況にある自動車を示す。
【発明を実施するための形態】
【0023】
図1から図11は、現場でエネルギー容器20を交換するためのシステム10の第1の実施形態の第1の自動車11を表し、図13から図18は現場でエネルギー容器42を交換するためのシステム40の第2の実施形態の第2の自動車41を表す。
【0024】
第1の自動車は駆動モータに電力を供給するエネルギー容器の設置において、第2の自動車とは異なる。第1の自動車では、エネルギー容器は後部トランクに設置されるが、第2の自動車ではシャーシ下に設置される。どちらの場合でも、エネルギー容器は、自動車を駆動する電気モータに電力を供給する電気バッテリであることが好ましい。エネルギー容器の交換について、自動車を駆動する電気モータに電力を供給するバッテリを交換することの説明を通して、下記で説明する。
【0025】
図では、自動車の通常の軸を示す。自動車の縦軸はXで、自動車の横軸はYで、自動車の垂直軸はZで表す。
【0026】
自動車はその駆動モータの作動によって床80上を移動し、バッテリを交換するためのシステム10の第1の実施形態において位置決定される。本バッテリ交換システムに対して自動車を最善に位置決定するために、本交換システムはレール16を含んでいてもよい。レール16はたとえば、自動車の運転席側または助手席側の前輪12および後輪13を誘導するように設計され、離間して設置された2つの金属部分部品で形成される。したがって、運転手は車輪をレール内で位置決定するために、レールに垂直に配置された本交換システムの2つのローラ17の間に自動車の後輪が配置されるまで、自動車を駆動する。この位置において、前輪のそれぞれは1つのボールベアリングプレート18上に位置するか、または前輪のどちらもが1つのボールベアリングプレート上に位置する。この1または複数のボールベアリングプレートは本交換システムの一部を形成する。
【0027】
自動車がこの位置に配置されると、ローラ17の回転およびプレート18のボールベアリングの回転が解放される。これによって、自動車を床80に対して、または縦軸Xの地心座標系に対して位置決定すること、および自動車を床80に対して、または垂直軸Zの地心座標系に対して回転させることができる。
【0028】
プレート18のボールベアリングが解放されると、プレート18はレール16に対して自由に直角に、またはレール16に対して直角および平行に動くことができる。
【0029】
ボールべアリングおよびローラの回転は自動車が本交換システムに到達する段階、または自動車が本交換システムを出る段階では停止される。その間、自動車はモータの作動によって駆動される。
【0030】
図2に示すように、本バッテリ交換システムはまた、自動車の横軸Yに沿って自動車の位置を感知するための装置を含んでいる。本感知装置はたとえば自動車の側面に圧接する、あるいは自動車の後車軸システムの車輪の2つの側面に圧接する、2つの感知手段31を含む。したがって、感知手段が提供するデータによって、より一般的には感知手段によって、本バッテリ交換システムの1つの軸32を自動車に対して位置決定することができる。
【0031】
この位置決定によって、次のステップである自動車の位置を決定するステップおよびバッテリを除去するステップを正しく実行できるようになるため、この位置決定は重要である。この位置決定によって、たとえば自動車を床に対しておよそ15mmに配置することができる。
【0032】
具体的には、本バッテリ交換システムが上記のステップによって自動車に対して位置決定されると、本バッテリ交換システムの一部を形成する第1の位置決定手段24が移動し、自動車上に設置された、たとえばバッテリ20周囲の枠21上に設置された第2の位置決定手段23と相互作用する。第1の位置決定手段24および第2の位置決定手段23は第1の位置決定装置22を形成する。第1の位置決定手段はたとえばガイドピンであり、第2の位置決定手段はたとえば自動車の車体から延在する取っ手、棒または穴である。図3から図7に示すように、第1の位置決定手段は第2の位置決定手段と、第1の手段を第2の手段に挿入するか、または第2の手段を第1の手段に挿入することによって、相互作用することが好ましい。
【0033】
第1および第2の位置決定手段の相互作用によって、床および本バッテリ交換システムに対して、特に自動車の縦軸Xに沿って、および自動車の垂直軸Zの周囲を回転して、自動車の位置決定の精度を高めることができる。
【0034】
さらに、図5に示すように、本バッテリ交換システムのベアリング表面25は自動車の前面で自動車の車体に作用する。ベアリング表面の機能は自動車の前面で自動車の車体を持ち上げることである。同様の機能が、第1および第2の位置決定手段の相互作用によって行われる。したがって、自動車の車体は、床および本バッテリ交換システムに対して、自動車の垂直軸Zに沿った位置に配置することができるが、床および本バッテリ交換システムに対して、自動車のX軸およびY軸の周囲を回転する位置に配置することもできる。つまり、自動車は所定の姿勢に導かれる。
【0035】
この位置決定およびこの姿勢での配置によって、たとえば、自動車を床および本バッテリ交換システムに対しておよそ1mmに配置することができる。
【0036】
図8に示すように、自動車がこの位置に配置されると、パレット25はバッテリの下部に、たとえばリフトテーブル26によって位置決定される。つまり、自動車に取り付けられたバッテリは本バッテリ交換システムによって除去される。
【0037】
図9から図11に示すように、本バッテリ交換システムのアクチュエータ27、28はパレットに作用し、パレットはバッテリに対して上部への垂直作用を及ぼし、本交換システムはバッテリを自動車に取り付けるために用いられる拘束連結要素を解除することができる。拘束要素が解除されると、バッテリはパレット上に配置され、パレットはアクチュエータ27、28によって支持される。次のステップでは、アクチュエータはパレットとバッテリのアセンブリをリフトテーブル26上に配置し、次にリフトテーブル26はバッテリを取り除く。
【0038】
上部への垂直作用によって自動車の位置または姿勢が変わらないように、第1の位置決定手段は取り外し可能な要素29を含んでいてもよく、それによってアクチュエータ27、28が及ぼす垂直力を吸収することができる。図12に示すように、この取り外し可能な要素29は棒29から構成されてもよい。棒29は、第1の位置決定手段が第2の位置決定手段からもはや垂直に出ることができない「固定された」第1の位置と、第1の位置決定手段が第2の位置決定手段から垂直に出ることができる「固定されていない」第2の位置との間で、第1の位置決定手段の軸の周囲を回転することができる。
【0039】
したがって、拘束要素を解除するこのような機械および力を吸収する機械は本交換方法が実施されている間に自動車の姿勢を維持する主な効果を持つ。この姿勢の維持は特に有利であり、特に安全性、信頼性および反復性という観点において、本交換方法を最適化することができる。
【0040】
本交換システムの第2の実勢形態を以下に図13から図18を参照して説明する。自動車41はその駆動モータの作動によって床80上を移動し、本バッテリ交換システムの第2の実施形態において位置決定される。第1の実施形態と同様に、本バッテリ交換システムに対して自動車を最善に位置決定するために、本交換システムはレール16を含んでいてもよい。レール16はたとえば、自動車の運転席側または助手席側の前輪12および後輪13を誘導するように離間して設計された2つの金属部分部品で形成される。したがって、運転手は車輪をレール内で位置決定するために、レールに垂直に配置された本交換システムの2つのローラ17の間に自動車の後輪が配置されるまで自動車を駆動する。この位置において、前輪のそれぞれは1つのボールベアリングプレート18上に位置するか、または前輪のどちらもが1つのボールベアリングプレート上に位置する。この1または複数のボールベアリングプレートは本交換システムの一部を形成する。
【0041】
自動車がこの位置に配置されると、ローラ17の回転およびプレート18のボールベアリングの回転が解放される。これによって、自動車を床80に対して、または縦軸Xの地心座標系に沿って縦方向に位置決定すること、および自動車を床80に対して、または垂直軸Zの地心座標系に対して回転させることができる。
【0042】
プレート18のボールベアリングが解放されると、プレート18はレール16に対して自由に直角に、またはレール16に対して同時に垂直および平行に動くことができる。
【0043】
図2に示すように、本バッテリ交換システムはまた、床80に対する、または自動車の横軸Yに沿った地心座標系に対する自動車の位置を感知するための装置も含む。本感知装置は、たとえば自動車の側面に載置された、たとえば自動車の後車軸システムの車輪の2つの側面に載置された、2つの感知手段31を含む。したがって、感知手段が提供するデータによって、より一般的には感知手段によって、本バッテリ交換システムの1つの軸32を自動車に対して位置決定することができる。
【0044】
この位置決定によって、次のステップである自動車の位置を決定するステップおよびバッテリを除去するステップを正しく実行できるようになるため、重要である。この位置決定によって、たとえば自動車を床に対しておよそ15mmに配置することができる。
【0045】
具体的には、本バッテリ交換システムが上記のステップによって自動車に対して位置決定されると、本バッテリ交換システムの一部を形成する第1の位置決定手段43が移動し、自動車上に設置された、具体的には自動車のバッテリ上に設置された第2の位置決定手段44と相互作用する。第1の位置決定手段43および第2の位置決定手段44は第1の位置決定装置45を形成する。第1の位置決定手段はたとえばガイドピンであり、第2の位置決定手段はたとえばバッテリから突出する取っ手、棒または穴である。図14から図16に示すように、第1の位置決定手段は第2の位置決定手段と、第1の手段を第2の手段に挿入するか、または第2の手段を第1の手段に挿入することによって、相互作用することが好ましい。
【0046】
第1および第2の位置決定手段の相互作用によって、床および本バッテリ交換システムに対して、特に自動車の縦軸Xに沿って、および自動車の垂直軸Zの周囲を回転して、自動車の位置決定の精度を高めることができる。
【0047】
第1および第2の位置決定手段が相互作用すると、本バッテリ交換システムの一部を形成する第3の位置決定手段48が移動し、自動車の車体に設置された第4の位置決定手段47と相互作用する。第3の位置決定手段48および第4の位置決定手段47は第2の位置決定装置46を形成する。第4の位置決定手段はたとえばガイドピンであり、第3の位置決定手段はたとえば取っ手または穴である。図15および図16に示すように、第3の位置決定手段は第4の位置決定手段と、第4の手段を第3の手段に挿入するか、または第3の手段を第4の手段に挿入することによって、相互作用することが好ましい。
【0048】
第3および第4の位置決定手段の相互作用によって、床および本バッテリ交換システムに対して、特に自動車の縦軸Xに沿って、および自動車の垂直軸Zの周囲を回転して、自動車の位置決定の精度を高めることができる。
【0049】
第2の位置決定装置を用いて、第1の装置よりも正確に自動車の位置を決定する。
【0050】
第2の位置決定装置の第3および第4の位置決定手段が相互作用すると、図17に示すように、第1の位置決定装置の第1および第2の位置決定手段の相互作用は終了してもよい。
【0051】
さらに、第2の位置決定装置によって、自動車の車体に、たとえばバッテリの正面に作用することができる。本交換システムは1または複数のアーム50を含み、アーム50によっても、たとえばバッテリ後部のベアリング表面49上の自動車の車体上で作用することができる。これらの作用の機能は自動車の車体を持ち上げることである。したがって、自動車の車体は床および本バッテリ交換システムに対して、および自動車の垂直軸Zに沿った位置に配置されてもよいが、床および本バッテリ交換システムに対して、自動車のX軸およびY軸の周囲を回転する位置に配置されてもよい。つまり、自動車は所定の姿勢に導かれる。
【0052】
この位置決定およびこの姿勢での配置によって、たとえば、自動車を床および本バッテリ交換システムに対しておよそ1mmに配置することができる。
【0053】
図18に示すように、自動車がこの位置に配置されると、パレット51はバッテリの下部に、たとえばリフトテーブル(図示せず)によって位置決定される。つまり、自動車に取り付けられたバッテリは本バッテリ交換システムによって除去される。
【0054】
このように、バッテリは上記で図9から図11を参照して説明したように、除去されてよい。より具体的には、拘束要素を解除するための機構および力を吸収するための機構を用いて、バッテリ交換中の自動車の姿勢を維持する(図9から図11参照)。
【0055】
本発明の目的である本交換システムは明らかに、上記で説明したハードウェア手段に加え、本発明の目的である本交換システムを適用するために、ハードウェア手段を連続して作用させるソフトウェア手段を含む。ソフトウェア手段は特にコンピュータプログラムを含んでいてよい。
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動車を駆動するモータに電力を供給するエネルギー容器を交換するための方法とシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
電気自動車またはハイブリッド自動車などの特定の種類の自動車は、電気モータに電力を供給する電動バッテリなどの、駆動モータに電力を供給するためのエネルギー容器を含む。エネルギー容器のエネルギーレベルが低いときに、このエネルギー容器を、エネルギーを充填した新しい容器と交換することは効果があると分かっているといえる。エネルギー容器の交換は、自動車のガソリンタンクにガソリンを充填することができるガソリンスタンドと同様のスタンドで行われてもよい。
【0003】
特許文献1から、電気自動車を駆動するモータに電力を供給する電気バッテリを交換するためのスタンドは既知であり、電気バッテリの交換を行う方法は既知である。記載されている交換スタンドでは、運転手は、スタンドの装置の部品に関して縦方向の車止めに対して、レールの中での自動車のおおよその位置を決定する。次の段階では、ほぼ自動的に、電気バッテリを除去するための可動手段および自動車に新しいバッテリを取り付けるための可動手段は、センサを用いて、自動車に対して自らの位置を決定する。交換スタンドが機能するために必要となるセンサおよび電気手段の個数のせいで、信頼できる結果を得ることが困難であり、また、このことは、該スタンドの動作があまり確実ではないことを暗示している。
【0004】
(ほとんど技術的技能を必要としない)エネルギー容器を交換するためのスタンドを容易に配置するために、これらのスタンドでの動作を信頼できる確実なものにする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】米国特許第5,612,606号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
したがって、本発明の目的は上記の欠点を解決し、先行文献の既知の交換方法を改善するエネルギー容器の交換方法を提供することである。具体的には、本発明はエネルギー容器を交換するための、簡潔で、信頼できる確実な方法を提案する。また、本発明はエネルギー容器を交換するためのシステムにも関する。さらに、本発明はエネルギー容器を交換するためのシステムを装備する交換スタンドにも関する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明によれば、床上に配置され、縦軸と横軸と垂直軸とを含む自動車を駆動するモータに電力を供給するエネルギー容器を交換するための方法は、自動車を駆動するモータの動作がないときに、自動車を床に対して位置決定する第1のステップを含み、エネルギー容器を自動車に連結する拘束連結要素を解除するステップを含むことを特徴とする。
【0008】
拘束連結要素を解除する前記ステップは、エネルギー容器に印加される垂直力を吸収するための手段を固定することと、前もって自動車のエネルギー容器の下部に配置されたパレットをエネルギー容器と接触させる手段を固定することを含む。
【0009】
前記垂直力を吸収するための手段を固定することは、自動車の姿勢が変化しないように、アクチュエータが及ぼす垂直力を吸収することができる取り外し可能な要素の回転を含んでいてもよい。
【0010】
第1の位置決定ステップは、
−自動車を床に対して、縦軸に沿って位置決定すること、および/または、
−自動車を床に対して、垂直軸の周囲に位置決定すること
を含んでいてもよい。
【0011】
本交換方法は、自動車を駆動するモータに電力を供給するエネルギー容器を交換するためのシステムを、自動車に対して位置決定する第2のステップを含んでいてもよい。
【0012】
第2の位置決定ステップは、
−交換システムを自動車に対して、横軸に沿って位置決定すること
を含んでいてもよい。
【0013】
本交換方法は、自動車を駆動するモータの動作がないときに、自動車の位置を床に対して正確に決定する第3のステップを含んでいてもよい。
【0014】
第3の位置決定ステップは、位置決定手段の相互作用によって、
−自動車を床に対して、縦軸に沿って位置決定すること、および/または、
−自動車を床に対して、垂直軸の周囲に位置決定すること
を含んでいてもよい。
【0015】
本交換方法は、自動車の車体の位置を床に対して決定する第4の位置決定ステップを含んでいてもよい。
【0016】
第4の位置決定ステップは、
−自動車の車体を床に対して、垂直軸に沿って位置決定すること、および/または、
−自動車の車体を床に対して、縦軸の周囲に位置決定すすること、および/または、
−自動車の車体を床に対して、横軸の周囲に位置決定すること
を含んでいてもよい。
【0017】
本交換方法は、エネルギー容器が本交換システムによって除去される第5のステップを含んでいてもよい。
【0018】
前記拘束連結要素を解除するステップは、前記第5のステップにおいてエネルギー容器が本交換システムによって除去された後に行ってもよい。
【0019】
本発明によれば、自動車を駆動するモータに電力を供給するエネルギー容器を交換するためのシステムは、上記に定義する交換方法を適用するためのハードウェア手段および/またはソフトウェア手段を含むことを特徴とする。
【0020】
本発明によれば、自動車を駆動するモータに電力を供給するエネルギー容器を交換するためのスタンドは、上記に定義する本交換システムを含むことを特徴とする。
【0021】
添付図面は、本発明によるエネルギー容器を交換するためのシステムの2つの実施形態を例として表す。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本発明によるエネルギー容器を交換するためのシステムの1実施形態の略側面図である。
【図2】本発明によるエネルギー容器を交換するためのシステムの1実施形態を上面から見た略図である。
【図3】本発明によるエネルギー容器を交換するためのシステムの1実施形態を上面から見た略図である。
【図4】自動車を位置決定するための装置の略詳細図である。
【図5】エネルギー容器を交換するためのシステムの第1の実施形態の略側面図であって、本システムによって垂直に位置決定された自動車を示す。
【図6】自動車の位置を決定する手段の略図である。
【図7】自動車の位置を決定する手段の略図である。
【図8】エネルギー容器を交換するためのシステムの第1の実施形態の略側面図であって、自動車のエネルギー容器が本交換システムによって除去されているところを示す。
【図9】エネルギー容器を交換するためのシステムの第1の実施形態の略背面図であって、容器を自動車に連結するために用いる拘束要素を解除するステップを示す。
【図10】エネルギー容器を交換するためのシステムの第1の実施形態の略背面図であって、容器を自動車に連結するために用いる拘束要素を解除するステップを示す。
【図11】エネルギー容器を交換するためのシステムの第1の実施形態の略背面図であって、容器を自動車に連結するために用いる拘束要素を解除するステップを示す。
【図12】自動車の位置を測定する手段の略図であって、本位置特定手段は別の機能も遂行する。
【図13】エネルギー容器を交換するためのシステムの第2の実施形態の略側面図であって、本システム内にある自動車を示す。
【図14】本発明によるエネルギー容器を交換するためのシステムの第2の実施形態を上面から見た略詳細図である。
【図15】エネルギー容器を交換するためのシステムの第2の実施形態の略側面図であって、本システムにおいて様々な状況にある自動車を示す。
【図16】エネルギー容器を交換するためのシステムの第2の実施形態の略側面図であって、本システムにおいて様々な状況にある自動車を示す。
【図17】エネルギー容器を交換するためのシステムの第2の実施形態の略側面図であって、本システムにおいて様々な状況にある自動車を示す。
【図18】エネルギー容器を交換するためのシステムの第2の実施形態の略側面図であって、本システムにおいて様々な状況にある自動車を示す。
【発明を実施するための形態】
【0023】
図1から図11は、現場でエネルギー容器20を交換するためのシステム10の第1の実施形態の第1の自動車11を表し、図13から図18は現場でエネルギー容器42を交換するためのシステム40の第2の実施形態の第2の自動車41を表す。
【0024】
第1の自動車は駆動モータに電力を供給するエネルギー容器の設置において、第2の自動車とは異なる。第1の自動車では、エネルギー容器は後部トランクに設置されるが、第2の自動車ではシャーシ下に設置される。どちらの場合でも、エネルギー容器は、自動車を駆動する電気モータに電力を供給する電気バッテリであることが好ましい。エネルギー容器の交換について、自動車を駆動する電気モータに電力を供給するバッテリを交換することの説明を通して、下記で説明する。
【0025】
図では、自動車の通常の軸を示す。自動車の縦軸はXで、自動車の横軸はYで、自動車の垂直軸はZで表す。
【0026】
自動車はその駆動モータの作動によって床80上を移動し、バッテリを交換するためのシステム10の第1の実施形態において位置決定される。本バッテリ交換システムに対して自動車を最善に位置決定するために、本交換システムはレール16を含んでいてもよい。レール16はたとえば、自動車の運転席側または助手席側の前輪12および後輪13を誘導するように設計され、離間して設置された2つの金属部分部品で形成される。したがって、運転手は車輪をレール内で位置決定するために、レールに垂直に配置された本交換システムの2つのローラ17の間に自動車の後輪が配置されるまで、自動車を駆動する。この位置において、前輪のそれぞれは1つのボールベアリングプレート18上に位置するか、または前輪のどちらもが1つのボールベアリングプレート上に位置する。この1または複数のボールベアリングプレートは本交換システムの一部を形成する。
【0027】
自動車がこの位置に配置されると、ローラ17の回転およびプレート18のボールベアリングの回転が解放される。これによって、自動車を床80に対して、または縦軸Xの地心座標系に対して位置決定すること、および自動車を床80に対して、または垂直軸Zの地心座標系に対して回転させることができる。
【0028】
プレート18のボールベアリングが解放されると、プレート18はレール16に対して自由に直角に、またはレール16に対して直角および平行に動くことができる。
【0029】
ボールべアリングおよびローラの回転は自動車が本交換システムに到達する段階、または自動車が本交換システムを出る段階では停止される。その間、自動車はモータの作動によって駆動される。
【0030】
図2に示すように、本バッテリ交換システムはまた、自動車の横軸Yに沿って自動車の位置を感知するための装置を含んでいる。本感知装置はたとえば自動車の側面に圧接する、あるいは自動車の後車軸システムの車輪の2つの側面に圧接する、2つの感知手段31を含む。したがって、感知手段が提供するデータによって、より一般的には感知手段によって、本バッテリ交換システムの1つの軸32を自動車に対して位置決定することができる。
【0031】
この位置決定によって、次のステップである自動車の位置を決定するステップおよびバッテリを除去するステップを正しく実行できるようになるため、この位置決定は重要である。この位置決定によって、たとえば自動車を床に対しておよそ15mmに配置することができる。
【0032】
具体的には、本バッテリ交換システムが上記のステップによって自動車に対して位置決定されると、本バッテリ交換システムの一部を形成する第1の位置決定手段24が移動し、自動車上に設置された、たとえばバッテリ20周囲の枠21上に設置された第2の位置決定手段23と相互作用する。第1の位置決定手段24および第2の位置決定手段23は第1の位置決定装置22を形成する。第1の位置決定手段はたとえばガイドピンであり、第2の位置決定手段はたとえば自動車の車体から延在する取っ手、棒または穴である。図3から図7に示すように、第1の位置決定手段は第2の位置決定手段と、第1の手段を第2の手段に挿入するか、または第2の手段を第1の手段に挿入することによって、相互作用することが好ましい。
【0033】
第1および第2の位置決定手段の相互作用によって、床および本バッテリ交換システムに対して、特に自動車の縦軸Xに沿って、および自動車の垂直軸Zの周囲を回転して、自動車の位置決定の精度を高めることができる。
【0034】
さらに、図5に示すように、本バッテリ交換システムのベアリング表面25は自動車の前面で自動車の車体に作用する。ベアリング表面の機能は自動車の前面で自動車の車体を持ち上げることである。同様の機能が、第1および第2の位置決定手段の相互作用によって行われる。したがって、自動車の車体は、床および本バッテリ交換システムに対して、自動車の垂直軸Zに沿った位置に配置することができるが、床および本バッテリ交換システムに対して、自動車のX軸およびY軸の周囲を回転する位置に配置することもできる。つまり、自動車は所定の姿勢に導かれる。
【0035】
この位置決定およびこの姿勢での配置によって、たとえば、自動車を床および本バッテリ交換システムに対しておよそ1mmに配置することができる。
【0036】
図8に示すように、自動車がこの位置に配置されると、パレット25はバッテリの下部に、たとえばリフトテーブル26によって位置決定される。つまり、自動車に取り付けられたバッテリは本バッテリ交換システムによって除去される。
【0037】
図9から図11に示すように、本バッテリ交換システムのアクチュエータ27、28はパレットに作用し、パレットはバッテリに対して上部への垂直作用を及ぼし、本交換システムはバッテリを自動車に取り付けるために用いられる拘束連結要素を解除することができる。拘束要素が解除されると、バッテリはパレット上に配置され、パレットはアクチュエータ27、28によって支持される。次のステップでは、アクチュエータはパレットとバッテリのアセンブリをリフトテーブル26上に配置し、次にリフトテーブル26はバッテリを取り除く。
【0038】
上部への垂直作用によって自動車の位置または姿勢が変わらないように、第1の位置決定手段は取り外し可能な要素29を含んでいてもよく、それによってアクチュエータ27、28が及ぼす垂直力を吸収することができる。図12に示すように、この取り外し可能な要素29は棒29から構成されてもよい。棒29は、第1の位置決定手段が第2の位置決定手段からもはや垂直に出ることができない「固定された」第1の位置と、第1の位置決定手段が第2の位置決定手段から垂直に出ることができる「固定されていない」第2の位置との間で、第1の位置決定手段の軸の周囲を回転することができる。
【0039】
したがって、拘束要素を解除するこのような機械および力を吸収する機械は本交換方法が実施されている間に自動車の姿勢を維持する主な効果を持つ。この姿勢の維持は特に有利であり、特に安全性、信頼性および反復性という観点において、本交換方法を最適化することができる。
【0040】
本交換システムの第2の実勢形態を以下に図13から図18を参照して説明する。自動車41はその駆動モータの作動によって床80上を移動し、本バッテリ交換システムの第2の実施形態において位置決定される。第1の実施形態と同様に、本バッテリ交換システムに対して自動車を最善に位置決定するために、本交換システムはレール16を含んでいてもよい。レール16はたとえば、自動車の運転席側または助手席側の前輪12および後輪13を誘導するように離間して設計された2つの金属部分部品で形成される。したがって、運転手は車輪をレール内で位置決定するために、レールに垂直に配置された本交換システムの2つのローラ17の間に自動車の後輪が配置されるまで自動車を駆動する。この位置において、前輪のそれぞれは1つのボールベアリングプレート18上に位置するか、または前輪のどちらもが1つのボールベアリングプレート上に位置する。この1または複数のボールベアリングプレートは本交換システムの一部を形成する。
【0041】
自動車がこの位置に配置されると、ローラ17の回転およびプレート18のボールベアリングの回転が解放される。これによって、自動車を床80に対して、または縦軸Xの地心座標系に沿って縦方向に位置決定すること、および自動車を床80に対して、または垂直軸Zの地心座標系に対して回転させることができる。
【0042】
プレート18のボールベアリングが解放されると、プレート18はレール16に対して自由に直角に、またはレール16に対して同時に垂直および平行に動くことができる。
【0043】
図2に示すように、本バッテリ交換システムはまた、床80に対する、または自動車の横軸Yに沿った地心座標系に対する自動車の位置を感知するための装置も含む。本感知装置は、たとえば自動車の側面に載置された、たとえば自動車の後車軸システムの車輪の2つの側面に載置された、2つの感知手段31を含む。したがって、感知手段が提供するデータによって、より一般的には感知手段によって、本バッテリ交換システムの1つの軸32を自動車に対して位置決定することができる。
【0044】
この位置決定によって、次のステップである自動車の位置を決定するステップおよびバッテリを除去するステップを正しく実行できるようになるため、重要である。この位置決定によって、たとえば自動車を床に対しておよそ15mmに配置することができる。
【0045】
具体的には、本バッテリ交換システムが上記のステップによって自動車に対して位置決定されると、本バッテリ交換システムの一部を形成する第1の位置決定手段43が移動し、自動車上に設置された、具体的には自動車のバッテリ上に設置された第2の位置決定手段44と相互作用する。第1の位置決定手段43および第2の位置決定手段44は第1の位置決定装置45を形成する。第1の位置決定手段はたとえばガイドピンであり、第2の位置決定手段はたとえばバッテリから突出する取っ手、棒または穴である。図14から図16に示すように、第1の位置決定手段は第2の位置決定手段と、第1の手段を第2の手段に挿入するか、または第2の手段を第1の手段に挿入することによって、相互作用することが好ましい。
【0046】
第1および第2の位置決定手段の相互作用によって、床および本バッテリ交換システムに対して、特に自動車の縦軸Xに沿って、および自動車の垂直軸Zの周囲を回転して、自動車の位置決定の精度を高めることができる。
【0047】
第1および第2の位置決定手段が相互作用すると、本バッテリ交換システムの一部を形成する第3の位置決定手段48が移動し、自動車の車体に設置された第4の位置決定手段47と相互作用する。第3の位置決定手段48および第4の位置決定手段47は第2の位置決定装置46を形成する。第4の位置決定手段はたとえばガイドピンであり、第3の位置決定手段はたとえば取っ手または穴である。図15および図16に示すように、第3の位置決定手段は第4の位置決定手段と、第4の手段を第3の手段に挿入するか、または第3の手段を第4の手段に挿入することによって、相互作用することが好ましい。
【0048】
第3および第4の位置決定手段の相互作用によって、床および本バッテリ交換システムに対して、特に自動車の縦軸Xに沿って、および自動車の垂直軸Zの周囲を回転して、自動車の位置決定の精度を高めることができる。
【0049】
第2の位置決定装置を用いて、第1の装置よりも正確に自動車の位置を決定する。
【0050】
第2の位置決定装置の第3および第4の位置決定手段が相互作用すると、図17に示すように、第1の位置決定装置の第1および第2の位置決定手段の相互作用は終了してもよい。
【0051】
さらに、第2の位置決定装置によって、自動車の車体に、たとえばバッテリの正面に作用することができる。本交換システムは1または複数のアーム50を含み、アーム50によっても、たとえばバッテリ後部のベアリング表面49上の自動車の車体上で作用することができる。これらの作用の機能は自動車の車体を持ち上げることである。したがって、自動車の車体は床および本バッテリ交換システムに対して、および自動車の垂直軸Zに沿った位置に配置されてもよいが、床および本バッテリ交換システムに対して、自動車のX軸およびY軸の周囲を回転する位置に配置されてもよい。つまり、自動車は所定の姿勢に導かれる。
【0052】
この位置決定およびこの姿勢での配置によって、たとえば、自動車を床および本バッテリ交換システムに対しておよそ1mmに配置することができる。
【0053】
図18に示すように、自動車がこの位置に配置されると、パレット51はバッテリの下部に、たとえばリフトテーブル(図示せず)によって位置決定される。つまり、自動車に取り付けられたバッテリは本バッテリ交換システムによって除去される。
【0054】
このように、バッテリは上記で図9から図11を参照して説明したように、除去されてよい。より具体的には、拘束要素を解除するための機構および力を吸収するための機構を用いて、バッテリ交換中の自動車の姿勢を維持する(図9から図11参照)。
【0055】
本発明の目的である本交換システムは明らかに、上記で説明したハードウェア手段に加え、本発明の目的である本交換システムを適用するために、ハードウェア手段を連続して作用させるソフトウェア手段を含む。ソフトウェア手段は特にコンピュータプログラムを含んでいてよい。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
自動車(11;41)を駆動するモータに電力を供給するエネルギー容器(20;42)を交換するための方法であって、前記自動車は床上に位置し、縦軸(X)、横軸(Y)および垂直軸(Z)を含み、前記交換方法は前記自動車を駆動するモータが作動していないときに、前記自動車を前記床(80)に対して位置決定する第1のステップを含み、前記エネルギー容器を前記自動車に連結する拘束連結要素を解除するステップを含むことを特徴とする、交換方法。
【請求項2】
前記拘束連結要素を解除する前記ステップは、前記エネルギー容器に印加される垂直力を吸収し、パレット(25;51)を前記エネルギー容器と接触させる手段(29)を固定することを含み、前記パレット(25;51)は前もって前記自動車の前記エネルギー容器の下部に配置されることを特徴とする、請求項1に記載の交換方法。
【請求項3】
垂直力を吸収する手段の前記固定は、アクチュエータ(27、28)が及ぼす前記垂直力を吸収することができる取り外し可能な要素(29)の回転を含み、前記自動車の姿勢が変更されないようにすることを特徴とする、請求項2に記載の交換方法。
【請求項4】
前記第1の位置決定ステップは、
前記自動車を前記床に対して、前記縦軸に沿って位置決定するステップおよび/または、
前記自動車を前記床に対して、前記垂直軸の周囲に位置決定するステップと、
を含むことを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の交換方法。
【請求項5】
自動車を駆動するモータに電力を供給するエネルギー容器を交換するためのシステム(10;40)を前記自動車に対して位置決定する、第2のステップを含むことを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の交換方法。
【請求項6】
前記第2の位置決定ステップは、
前記交換システムを前記自動車に対して前記横軸に沿って位置決定するステップを含むことを特徴とする、請求項5に記載の交換方法。
【請求項7】
前記自動車を駆動するモータが作動していないときに、前記自動車を前記床に対して正確に位置決定するための第3のステップを含むことを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の交換方法。
【請求項8】
前記第3の位置決定ステップは、位置決定手段(23、24;43、44、47、48)の相互作用によって、
前記自動車を前記床に対して、前記縦軸に沿って位置決定するステップおよび/または、
前記自動車を前記床に対して、前記垂直軸の周囲に位置決定するステップ
を含むことを特徴とする、請求項7に記載の交換方法。
【請求項9】
前記交換方法は、前記自動車の車体を前記床に対して位置決定するための第4のステップを含むことを特徴とする、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の交換方法。
【請求項10】
前記第4の位置決定ステップは、
前記自動車の前記車体を前記床に対して、前記垂直軸に沿って位置決定するステップおよび/または、
前記自動車の前記車体を前記床に対して、前記縦軸の周囲に位置決定するステップおよび/または、
前記自動車の前記車体を前記床に対して、前記横軸の周囲に位置決定するステップ
を含むことを特徴とする、請求項9に記載の交換方法。
【請求項11】
前記交換方法は、前記交換システムによって前記エネルギー容器を除去する第5のステップを含むことを特徴とする、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の交換方法。
【請求項12】
前記拘束連結要素を解除する前記ステップは、前記交換システムによって前記エネルギー容器が除去される前記第5のステップの後に実行されることを特徴とする、請求項11に記載の交換方法。
【請求項13】
自動車(11;41)を駆動するモータに電力を供給するエネルギー容器(20;42)を交換するためのシステム(10;40)であって、前記システムは請求項1乃至12のいずれか1項に記載の前記交換方法を適用するための、ハードウェア手段(17、18、31、32、22、25、26、27、28、29;17、18、31、45、46、51)および/またはソフトウェア手段を含むことを特徴とするシステム。
【請求項14】
自動車を駆動するモータに電力を供給するエネルギー容器を交換するためのスタンドであって、請求項1乃至13のいずれか1項に記載の交換システムを含むことを特徴とするスタンド。
【請求項1】
自動車(11;41)を駆動するモータに電力を供給するエネルギー容器(20;42)を交換するための方法であって、前記自動車は床上に位置し、縦軸(X)、横軸(Y)および垂直軸(Z)を含み、前記交換方法は前記自動車を駆動するモータが作動していないときに、前記自動車を前記床(80)に対して位置決定する第1のステップを含み、前記エネルギー容器を前記自動車に連結する拘束連結要素を解除するステップを含むことを特徴とする、交換方法。
【請求項2】
前記拘束連結要素を解除する前記ステップは、前記エネルギー容器に印加される垂直力を吸収し、パレット(25;51)を前記エネルギー容器と接触させる手段(29)を固定することを含み、前記パレット(25;51)は前もって前記自動車の前記エネルギー容器の下部に配置されることを特徴とする、請求項1に記載の交換方法。
【請求項3】
垂直力を吸収する手段の前記固定は、アクチュエータ(27、28)が及ぼす前記垂直力を吸収することができる取り外し可能な要素(29)の回転を含み、前記自動車の姿勢が変更されないようにすることを特徴とする、請求項2に記載の交換方法。
【請求項4】
前記第1の位置決定ステップは、
前記自動車を前記床に対して、前記縦軸に沿って位置決定するステップおよび/または、
前記自動車を前記床に対して、前記垂直軸の周囲に位置決定するステップと、
を含むことを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の交換方法。
【請求項5】
自動車を駆動するモータに電力を供給するエネルギー容器を交換するためのシステム(10;40)を前記自動車に対して位置決定する、第2のステップを含むことを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の交換方法。
【請求項6】
前記第2の位置決定ステップは、
前記交換システムを前記自動車に対して前記横軸に沿って位置決定するステップを含むことを特徴とする、請求項5に記載の交換方法。
【請求項7】
前記自動車を駆動するモータが作動していないときに、前記自動車を前記床に対して正確に位置決定するための第3のステップを含むことを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の交換方法。
【請求項8】
前記第3の位置決定ステップは、位置決定手段(23、24;43、44、47、48)の相互作用によって、
前記自動車を前記床に対して、前記縦軸に沿って位置決定するステップおよび/または、
前記自動車を前記床に対して、前記垂直軸の周囲に位置決定するステップ
を含むことを特徴とする、請求項7に記載の交換方法。
【請求項9】
前記交換方法は、前記自動車の車体を前記床に対して位置決定するための第4のステップを含むことを特徴とする、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の交換方法。
【請求項10】
前記第4の位置決定ステップは、
前記自動車の前記車体を前記床に対して、前記垂直軸に沿って位置決定するステップおよび/または、
前記自動車の前記車体を前記床に対して、前記縦軸の周囲に位置決定するステップおよび/または、
前記自動車の前記車体を前記床に対して、前記横軸の周囲に位置決定するステップ
を含むことを特徴とする、請求項9に記載の交換方法。
【請求項11】
前記交換方法は、前記交換システムによって前記エネルギー容器を除去する第5のステップを含むことを特徴とする、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の交換方法。
【請求項12】
前記拘束連結要素を解除する前記ステップは、前記交換システムによって前記エネルギー容器が除去される前記第5のステップの後に実行されることを特徴とする、請求項11に記載の交換方法。
【請求項13】
自動車(11;41)を駆動するモータに電力を供給するエネルギー容器(20;42)を交換するためのシステム(10;40)であって、前記システムは請求項1乃至12のいずれか1項に記載の前記交換方法を適用するための、ハードウェア手段(17、18、31、32、22、25、26、27、28、29;17、18、31、45、46、51)および/またはソフトウェア手段を含むことを特徴とするシステム。
【請求項14】
自動車を駆動するモータに電力を供給するエネルギー容器を交換するためのスタンドであって、請求項1乃至13のいずれか1項に記載の交換システムを含むことを特徴とするスタンド。
【図1】
【図2】
【図3−4】
【図5】
【図6−7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図2】
【図3−4】
【図5】
【図6−7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【公表番号】特表2012−531342(P2012−531342A)
【公表日】平成24年12月10日(2012.12.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−516821(P2012−516821)
【出願日】平成22年6月22日(2010.6.22)
【国際出願番号】PCT/FR2010/051268
【国際公開番号】WO2011/001066
【国際公開日】平成23年1月6日(2011.1.6)
【出願人】(507308902)ルノー・エス・アー・エス (281)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成24年12月10日(2012.12.10)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年6月22日(2010.6.22)
【国際出願番号】PCT/FR2010/051268
【国際公開番号】WO2011/001066
【国際公開日】平成23年1月6日(2011.1.6)
【出願人】(507308902)ルノー・エス・アー・エス (281)
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]