JP7569480B2 - 電池交換機器及び電池交換システム - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２１年０９月３０日に提出された、名称が「電池交換機器及び電池交換システム」である中国特許出願２０２１１１１６６６４３．Ｘの優先権を主張し、当該出願の内容の全ては参照により本明細書に組み込まれる。

本出願は、電力消費機器の電池交換技術分野に関し、具体的には、電池交換機器及び電池交換システムに関する。

新しいエネルギー技術の発展に伴い、電池を使用する機器が増加し、電力消費機器の電気エネルギーが切れると、充電機器に接続する方式で電気エネルギーを補充することが多い。それと同時に、電池交換の方式で電気エネルギーを迅速に補充することもあり、一般的には、電池を交換するために専用電池交換機器を必要とする。

電池交換機器は、電力消費機器における電力不足の電池（即ち、充電待ちの電池）を取り外し、充電機器に移送して電気エネルギーを補充し、満充電の電池（即ち、満充電された電池）を電力消費機器に移送して取り付ける。移送中には、電池は、外部に露出して損傷しやすくなり、電池の安全性が低下する。

本出願は、従来技術における問題を解決するための電池交換機器及び電池交換システムを提供することを目的とする。

本出願の実施例は、以下のように実現される。

第１の態様によれば、本出願の実施例は、電池交換機器を提供し、前記電池交換機器は、
電気エネルギーを伝送するためのコネクタを有する電池を載置するための移動ベースと、
前記移動ベースに設置され、前記コネクタを防護するための防護装置と、を含み、前記防護装置は、駆動機構と、カバー部材と、を含み、前記駆動機構は、前記カバー部材を運動するように駆動することで、前記コネクタを被覆したり、開放したりするために用いられる。

本出願の技術案では、移動ベースに防護装置が設置され、移動ベースによって電池を移送するプロセスにおいて、防護装置の駆動機構は、電池のコネクタを覆うようにカバー部材を駆動し、カバー部材は、コネクタを保護することによって、コネクタに埃や水が入ることを回避し、所定位置まで移送した後に、駆動機構は、カバー部材がコネクタから離れるように駆動することによって、電池が移動ベースから離れることを容易にする。本出願の電池交換機器は、移送中、カバー部材が駆動機構の作用で、電池のコネクタを自動的に保護することを実現し、電池の安全性及びコネクタの耐用年数を効果的に向上させる。

本出願の一実施例では、前記防護装置は、伸ばし状態と、引き込み状態と、を有し、前記伸ばし状態では、前記カバー部材は、前記移動ベースから伸ばして前記コネクタを覆うために用いられ、前記引き込み状態では、前記カバー部材は、前記移動ベースに引き込まれる。

上記技術案では、駆動機構は、カバー部材が電池のコネクタから離れるように駆動し、カバー部材が移動ベースに引き込まれるように駆動することによって、電池交換機器全体の占有する空間が小さくなる。

本出願の一実施例では、前記移動ベースは、収容空間を有し、前記引き込み状態では、前記カバー部材の少なくとも一部は、前記収容空間に位置する。

上記技術案では、カバー部材が引き込まれると、少なくとも一部が収容空間に位置し、一部のみが移動ベースの外部に露出するか又は露出せず、電池交換機器の構造がよりコンパクトであり、電池交換機器の占有する空間の低減を実現し、さらに、カバー部材を保護する役割を果たし、カバー部材と異物との干渉による損傷を回避する。

本出願の一実施例では、前記引き込み状態では、前記カバー部材は、前記移動ベースの側面に位置し、前記伸ばし状態では、前記カバー部材は、前記移動ベースの上方に位置する。

上記技術案では、カバー部材は、移動ベースの側面に引き込まれ、移動ベースの上方の空間を占有せず、電池を移動ベースに置く時、カバー部材を回避することを考慮する必要がなく、このような設置は、電池の出し入れに影響を及ぼさない。また、電池交換機器は、電池を電力消費機器に上向きに取り付ける時、側面に位置するカバー部材が電力消費機器と干渉しにくくなる。

本出願の一実施例では、前記駆動機構の一端は、前記移動ベースに取り付けられ、前記カバー部材は、前記駆動機構の他端に接続される。

上記技術案では、カバー部材は、駆動機構によって移動ベースに直接接続され、接続構造が簡単である。

本出願の一実施例では、前記駆動機構は、駆動部材と、第１のリンクと、第２のリンクと、を含み、前記第１のリンクの一端と前記第２のリンクの一端は、それぞれ前記移動ベースにヒンジ接続され、前記第１のリンクの他端と前記第２のリンクの他端は、それぞれ前記カバー部材にヒンジ接続され、前記駆動部材は、前記第１のリンクが前記第１のリンクと前記移動ベースとのヒンジ接続点の周りを回転するように駆動するために用いられる。

上記技術案では、移動ベース、第１のリンク、カバー部材及び第２のリンクは、順にヒンジ接続されて４つのリンク機構を構成することによって、簡単な構造により、カバー部材が設定されたルートに沿って穏やかに運動することを保証し、カバー部材がコネクタを覆うことを確保する。

本出願の一実施例では、前記駆動機構は、第１の回転軸をさらに含み、前記第１のリンクの一端は、前記第１の回転軸を介して前記移動ベースにヒンジ接続され、前記第１の回転軸は、前記第１のリンクに固定され、前記駆動機構は、互いに噛み合うギアとラックをさらに含み、前記ギアは、前記第１の回転軸に固定され、前記駆動部材は、移動するように前記ラックを駆動することで、前記ギアによって前記第１のリンクを動かして揺動させるために用いられる。

上記技術案では、ギア及びラックによって直線運動を回転に変換し、さらに第１のリンクを動かして揺動させることによってカバー部材を駆動し、一般的なエアシリンダ、電動シリンダなどを採用すれば駆動を実現でき、大トルクの回転駆動機器を使用する必要がなく、駆動機器に対する要求が低い。

本出願の一実施例では、前記駆動機構は、互いに係合するスライドレールとスライダをさらに含み、前記スライダは、前記移動ベースに固定接続され、前記ラックは、前記スライドレールに固定接続される。

上記技術案では、スライドレールとスライダは係合して案内し、ラックの移動を安定させ、駆動効果を保証する。

本出願の一実施例では、前記カバー部材は、前記コネクタに覆設されるためのカバー状の部材である。

上記技術案では、カバー状の構造は、コネクタを全方位から遮蔽し、全面的な防護を実現し、安全性が高い。

本出願の一実施例では、前記カバー部材は、天板と、端板と、二つの側板と、を含み、前記二つの側板は、前記天板の対向する両側に接続され、前記端板は、前記天板の一端に設置され且つ前記天板と前記二つの側板に接続され、前記カバー部材の前記天板に対向する側及び前記端板に対向する側はいずれも開放状態を呈する。

上記技術案では、カバー状の構造は、天板に対向する開口に加えて、端板に対向する開口をさらに有し、カバー部材が移動ベースから伸ばしてコネクタを覆うプロセスでは、端板に対向する側は、コネクタの他方側に到達するためにコネクタを越える必要があり、当該側に開口を設置することで、カバー状の構造とコネクタとの干渉を回避する。干渉が生じないため、移動ベースに比較的近くなるようにカバー部材の運動経路を設定することができ、防護装置に必要な作動空間が比較的に小さく、空間が狭い車の底で作動することが容易になる。

本出願の一実施例では、前記電池交換機器は、
前記防護装置が前記伸ばし状態にあることを検出した時に第１の信号を出力するように構成される第１の検出ユニット、及び／又は、
前記防護装置が前記引き込み状態にあることを検出した時に第２の信号を出力するように構成される第２の検出ユニットをさらに含む。

上記技術案では、第１の検出ユニットと第２の検出ユニットを設置することで、カバー部材の状態情報を取得することによって、異常をタイムリーに排除することを容易にし、電池の移送中の安全性を保証する。

第２の態様によれば、本出願の実施例は、電池交換システムを提供し、前記電池交換システムは、
電池交換プラットフォームと、
電池出し入れ機器と、
前記電池交換プラットフォームと前記電池出し入れ機器との間に移動して電池を搬送する上記本出願の第１の態様による電池交換機器と、を含む。

本出願による電池交換システムについて、その電池交換機器は、移動中、防護装置によってコネクタを保護し、電池が破損しにくい。

本出願の実施例の技術案をより明確に説明するために、以下では、実施例で使用する必要がある図面を簡単に説明するが、理解すべきこととして、以下の図面は、本出願のいくつかの実施例を示すに過ぎず、範囲を限定するものと見なされるべきではなく、当業者にとっては、創造的な労力を払わない前提で、更にこれらの図面に基づいて他の関連する図面を得ることができる。

本出願の実施例による電池交換システムの構造概略図である。 本出願の一実施例による電池交換機器の構造概略図である。 本出願の一実施例による電池交換機器のカバー部材が電池のコネクタを覆う構造概略図である。 図３のＡ－Ａ断面図である。 防護装置の引き込み状態の斜視概略図である。 防護装置の引き込み状態の正面概略図である。 防護装置の伸ばし状態の斜視概略図である。 防護装置の伸ばし状態の正面概略図である。 防護装置の引き込み状態の上面概略図である。 防護装置が伸ばし状態にある場合の第１のリンクと第２のリンクの模擬部材を示す概略図である。 防護装置が平行四辺形リンク機構から三角形リンク機構に変換される時の概略図である。 防護装置が引き込み状態にある場合の第１のリンクと第２のリンクの模式図である。 カバー部材の構造概略図である。 第１の検出ユニットのトリガー状態を示す構造分解図である。 第２の検出ユニットのトリガーを示す状態図である。

以下、図面を結び付けながら本出願の技術案の実施例を詳しく説明する。以下の実施例は、本出願の技術案をより明確に説明するためのものであり、例示に過ぎず、これによって本出願の保護範囲が制限されるものではない。

特に定義がない限り、本文に使用されるすべての技術と科学用語は、本出願の当業者に一般的に理解される意味と同じである。本明細書で使用される用語は、具体的な実施例を説明するためにのみ用いられ、本出願を制限することを意図するものではない。本出願の明細書と特許請求の範囲及び上記図面の説明における「含む」、「有する」という用語及びそれらの任意の変形は、非排他的な「含む」を意図的にカバーするものである。

本出願の実施例の説明では、用語「第１」、「第２」などは、異なる対象を区別する目的だけに用いられ、相対的な重要性を明示又は示唆する、又は指示された技術的特徴の数、特定の順序又は主副関係を暗黙的に示すと理解されない。本出願の実施例の説明では、特に具体的な限定が明確化されない限り、「複数」は二つ以上を意味する。

本文において「実施例」と言及する場合、実施例と合わせて説明された特定の特徴、構造又は特性が本出願の少なくとも一つの実施例に含まれ得ることを意味する。明細書における各位置での該フレーズの出現は、必ずしも全てが同じ実施例を指すものではなく、他の実施例と相互排他する独立した又は代替的な実施例でもない。当業者は、本明細書に記載の実施例が他の実施例と組み合わせ得ることを明示的及び暗黙的に理解することができる。

本出願の実施例の説明において、用語「及び／又は」は、関連対象の関連関係を説明するものに過ぎず、三つの関係が存在し得ることを表し、例えば、Ａ及び／又はＢは、単独のＡ、ＡとＢとの組み合わせ、単独のＢの三つのケースを表してもよい。また、本文における「／」といる文字は、一般的には前後関連対象が「又は」の関係であることを表す。

本出願の実施例の説明において、「複数」という用語は、２つ以上（２つを含む）を指し、同様に、「複数のグループ」は、２つ以上のグループ（２つのグループを含む）を指し、「複数の片」は、２つ以上の片（２つの片を含む）を指す。

本出願の実施例の説明において、技術用語「中心」、「縦方向」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「鉛直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」、「時計回り」、「反時計回り」、「軸方向」、「径方向」、「周方向」などの用語によって示された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、本出願の実施例の説明の便宜又は説明の簡略化を図るためのものであり、言及された装置又は素子が特定の方位を有し、特定の方位で構造及び操作される必要があることを指示又は暗示するものではなく、本出願の実施例を限定するものと理解されるべきでない。

本出願の実施例の説明において、特に明確に規定、限定されていない限り、技術用語「装着」、「繋がる」、「接続」、「固定」などの用語は、広義に理解されるべきであり、例えば、固定接続されていてもよいし、取り外し可能に接続されていてもよいし、又は一体化されてもよいし、機械的接続であってもよいし、電気的接続であってもよいし、直接接続されていてもよいし、中間媒体を介して間接的に接続されていてもよいし、両素子の内部の連通又は両素子の相互作用関係であってもよい。当業者は、具体的な状況に応じて、上記用語の本出願の実施例における具体的な意味を理解することができる。

新エネルギー技術の発展に伴い、電池を使用する機器が増加し、電力消費機器の電気エネルギーが切れると、充電機器に接続する方式で電気エネルギーを補充することが多く、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。充電スタンドなどの充電機器に接続して電気エネルギーを補充する方式に比べて、電池を交換すると、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、現在では、電池交換専用の電池交換システムもあり、電池交換システムに電池出し入れ機器と移動可能な電池交換機器が設置される。電池出し入れ機器は、電池を電池交換機器に置き、又は電池交換機器上の電池を取り、電池を充電機器に移して充電するために用いられる。電池交換機器は、電池を載置し、電力消費機器と電池出し入れ機器との間で移動し、即ち、電力消費機器と電池出し入れ機器との間で電池を移送し、電池を電力消費機器に取り付けられるか、又は電力消費機器上の電池を取り外される。電池が電力消費機器に取り付けられる時、電池のコネクタと電力消費機器のコネクタは差し込み嵌合することで、電気エネルギーを電力消費機器に出力し、電池が充電される時、電池のコネクタと充電機器のコネクタは差し込み嵌合することによって、電池に電気エネルギーを出力する。

電池が電力消費機器に接続されたときに短絡の現象が生じることがあり、電池が充電機器に接続されて充電を行うときにも短絡現象が生じ、安全上のリスクを招き、電力消費機器及び充電機器との電気的接続不良が発生し、電池の電気エネルギーの正常な出力又は入力ができなくなることもある。発明者らは、以上の現象の多くが、電池のコネクタに水が入ったり、埃が入ったりすることに起因することを見出した。発明者らは、電池交換機器によって電池を移送するプロセスにおいて、電池のコネクタが露出している場合が多く、埃又は水が入りやすく、埃が入ると、電気的接続不良を起こしやすく、水が入ると、短絡を起こしやすく、水が入ると、コネクタに埃が付着しやすくなり、接続の安定性に影響を及ぼし、電池の安全性の低下、電流輸送の安定性の低下を招くことに着目した。

これに鑑みて、本出願は、電池交換機器を提供し、電池交換機器は、移動ベースと、防護装置と、を含み、防護装置は、移動ベースに設置され、コネクタを防護するために用いられ、防護装置は、駆動機構と、カバー部材と、を含み、駆動機構は、運動するように前記カバー部材を駆動することで、コネクタを被覆したり、開放したりするために用いられる。電池を移送するプロセスでは、駆動機構は、コネクタを覆うようにカバー部材を駆動することで、コネクタに埃や水が入るのを回避し、移送が完了した後に、例えば、電池交換機器及び電池が電力消費機器の電池取り付け位置に到着する時、駆動機構は、カバー部材が電池から離れるように駆動し、コネクタを再露出させることで、電池のコネクタと電力消費機器の電流入力ポートとの接続を容易にする。これによって、本出願の電池交換機器は、移送中、カバー部材が駆動機構の作用で、電池のコネクタを自動的に保護することを実現し、コネクタに水や埃が入るという問題を効果的に緩和させ、電池の安全性と電流輸送の安定性を向上させる。

説明すべきこととして、電池取り付け位置とは、電力消費機器に形成される、電池を収容するための空間、例えば、車両のシャーシに形成される上へ凹む凹溝であり、この凹溝は、電池取り付け位置として、電池を収容するために用いられ、電力消費機器のコネクタは、電池取り付け位置に設置される。

本出願の実施例が開示する電池交換機器及び電池交換システムは、車両の電池を交換するために用いられてもよいが、これに限らず、さらに、船舶、航空機などの他の電力消費機器、例えば、電動玩具、電動工具、バッテリ車、電気自動車、汽船、宇宙航空機などの電池を交換するために用いられてもよい。ここで、電動玩具は、据置型又は移動型、例えば、ゲーム機、電気自動車玩具、電気汽船玩具及び電気飛行機玩具などを含んでもよく、電動工具は、据置型又は移動型、例えば、電動工作機械、電動清掃車などを含んでもよく、宇宙航空機は、飛行機、ロケット、スペースシャトル及び宇宙船などを含んでもよい。

以下では、電力消費機器が車両であることを例として、電池交換機器及び電池交換システムを説明する。

図１を参照すると、電池交換システムは、電池交換機器１０００と、電池出し入れ機器４０００と、を含む。

電池交換システムは、充電機器（図示せず）をさらに含み、充電機器は、電池２０００を保存して電池２０００を充電するために用いられる。電池出し入れ機器４０００は、ロボット、スタッカなどの装置であってもよく、電池出し入れ機器４０００にフォーク４００１（フォーク４００１は、ロボットアームに置き換えられてもよい）が設けられ、フォーク４００１を利用して電池交換機器１０００上の電力不足の電池２０００を取り出して充電機器に入れて回収し、満充電の電池２０００を充電機器から取り出して電池交換機器１０００に置く。

電池交換機器１０００は、車両と電池出し入れ機器４０００との間に移動し、電池交換機器１０００は、車両上の電力不足の電池２０００を取り外して電池出し入れ機器４０００に搬送し、電池出し入れ機器４０００は、電力不足の電池２０００を電池交換機器１０００上から取って充電機器に入れ、充電機器から満充電の電池２０００を取り出して電池交換機器１０００に置き、電池交換機器１０００はさらに、満充電の電池２０００を車両に移送して車両に取り付ける。

電力消費機器が移動型の機器、例えば車両である場合、電池交換システムは、車両を駐車するための電池交換プラットフォーム３０００をさらに含んでもよい。電池交換機器１０００は、電池交換プラットフォーム３０００と電池出し入れ機器４０００との間に移動する。電池交換プラットフォーム３０００は、車両全体を持ち上げるために用いられ、車両は、電池交換プラットフォーム３０００の上方に位置し、電池交換プラットフォーム３０００に回避口３００１が形成され、車両の電池２０００の取り付け位置（図示せず）は、回避口３００１に対応し、電池交換機器１０００は、車両の回避口３００１の下方に駐車され、電池交換機器１０００上の電池２０００は、回避口３００１を貫通して車両の電池２０００の取り付け位置に取り付けられ、又は車両の電池２０００の取り付け位置上の電池２０００が取り外された後に回避口３００１を貫通して電池交換機器１０００に落ちる。

図２に示すように、電池交換機器１０００は、移動ベース１００と、防護装置２００と、を含む。移動ベース１００は、電池２０００を載置するために用いられ、電池２０００は、電気エネルギーを伝送するためのコネクタ２００１を有する。防護装置２００は、移動ベース１００に設置され、コネクタ２００１を防護するために用いられ、防護装置２００は、駆動機構と、カバー部材２２０と、を含み、駆動機構は、運動するようにカバー部材２２０を駆動することで、コネクタ２００１を被覆したり、開放したりするために用いられる。

移動ベース１００は、電池出し入れ機器４０００と車両との間に移動するための装置であるとともに、移送中に電池２０００を載置するための装置であり、換言すれば、移動ベース１００は、電池出し入れ機器４０００と車両との間に移動して電池２０００を移送する。移動ベース１００は、モータによって駆動される台車であってもよく、台車は、設定される経路に沿って電池出し入れ機器４０００と車両との間に移動し、電池出し入れ機器４０００と車両との間に、経路を設定するためにレールを設置してもよく、台車は、レールに取り付けられてレールに沿って移動する。

電池２０００が移動ベース１００に位置する時、電池２０００のコネクタ２００１は一般的には上向きであり、それによって車両のシャーシ上の電池２０００の取り付け位置のコネクタ２００１との接続を容易にする。

防護装置２００は、電池２０００のコネクタ２００１を保護するための装置であり、防護装置２００は、移動ベース１００に設置される。移動ベース１００が電池２０００を載置して電池出し入れ機器４０００と車両との間に移動する時、防護装置２００は、電池２０００のコネクタ２００１を外部の埃や水などの物質による汚染から保護する。

カバー部材２２０は、防護装置２００の、コネクタ２００１を覆うための部材である。カバー部材２２０がコネクタ２００１を覆うことは、防護装置２００がカバー部材２２０によって少なくともコネクタ２００１の上方端面を遮蔽することで、コネクタ２００１の電力消費機器と充電機器に接続するための端が水に接触することを回避し、例えば、雨が降っている時に、カバー部材２２０が、コネクタ２００１を濡れるのを保護することができ、コネクタ２００１の上方端面に開口がある時、水が開口からコネクタ２００１の内部に入ることを防止することである。カバー部材２２０がコネクタ２００１を開放することは、カバー部材２２０がコネクタ２００１の上方から離れることで、コネクタ２００１が電力消費機器と充電機器に接続されることを容易にすることである。

駆動機構は、カバー部材２２０に動力を提供するための部材であり、カバー部材２２０がコネクタ２００１を覆う位置とコネクタ２００１を開放する位置との間に切り換えられることを実現する。

本出願の技術案では、移動ベース１００に防護装置２００が設置され、防護装置２００の駆動機構は、カバー部材２２０が電池２０００のコネクタ２００１を覆うように駆動し、移動ベース１００によって電池２０００を移送するプロセスにおいて、カバー部材２２０は、コネクタ２００１を保護することによって、コネクタ２００１に埃や水が入ることを回避し、所定位置まで移送した後に、駆動機構は、カバー部材２２０がコネクタ２００１から離れるように駆動することで、電池２０００が移動ベース１００から離れることを容易にする。本出願の電池交換機器１０００について、移送中、カバー部材２２０は駆動機構の作用で、電池２０００のコネクタ２００１を自動的に保護することを実現し、電池２０００の安全性及びコネクタ２００１の耐用年数を効果的に向上させる。

図２、図３及び図４に示すように、本出願の一実施例では、防護装置２００は、伸ばし状態と、引き込み状態と、を有し、伸ばし状態では、カバー部材２２０は、移動ベース１００から伸ばしてコネクタ２００１を覆うために用いられ、引き込み状態では、カバー部材２２０は、移動ベース１００に引き込まれる。

換言すれば、駆動機構は、カバー部材２２０が伸ばされるか又は引き込まれるように駆動することができる。電池２０００が移動ベース１００に置かれた後に、駆動機構は、カバー部材２２０が伸ばされて電池２０００のコネクタ２００１を覆うように駆動し、移動ベース１００が電池２０００を所定位置まで移送した後に、駆動機構は、カバー部材２２０が移動ベース１００に引き込まれるように駆動し、電池２０００が移動ベース１００上から離れるための空間を空ける。

上記技術案では、駆動機構は、カバー部材２２０が電池２０００のコネクタ２００１から離れるように駆動し、カバー部材２２０が移動ベース１００に引き込まれるように駆動し、電池交換機器１０００全体の占有する空間が小さくなる。

本出願は、防護装置２００の数を限定せず、一実施例では、移動ベース１００に一つの防護装置２００が設置され、別の実施例では、移動ベース１００に二つの防護装置２００が設置され、二つの防護装置２００は、移動ベース１００に関して対称に設置されてもよく、それによって移動ベース１００に載置される二つの電池２０００に対して防護を行い、又は、一つの電池２０００の二つのコネクタ２００１に対して防護を行う。

図４に示すように、本出願の一実施例では、移動ベース１００は、収容空間１２０を有し、引き込み状態では、カバー部材２２０の少なくとも一部は、収容空間１２０に位置する。

上記収容空間１２０は、移動ベース１００の外輪郭内の空間であり、移動ベース１００が収容空間１２０内に位置する時、カバー部材２２０は、移動ベース１００に嵌め込まれる。

上記技術案では、カバー部材２２０が引き込まれる時、少なくとも一部が収容空間１２０に位置し、一部のみが移動ベース１００の外部に露出するか又は露出せず、電池交換機器１０００の構造がよりコンパクトであり、電池交換機器１０００の占有する空間の低減を実現し、さらに、カバー部材２２０を保護する役割を果たし、カバー部材２２０と異物との干渉による損傷を回避する。

本出願の一実施例では、図４、図５、図６に示すように、伸ばし状態では、カバー部材２２０は、移動ベース１００の上方に位置し、図４、図７、図８に示すように、引き込み状態では、カバー部材２２０は、移動ベース１００の側面に位置する。

移動ベース１００は、一般的には、頂面と、底面と、側面と、を含み、頂面と底面は、重力方向において対向し、頂面は、電池２０００を放置するために用いられ、底面に走行輪が設置され、側面は、頂面と底面との間に位置し且つ頂面と底面とを接続する。引き込み状態では、駆動機構は、カバー部材２２０を移動ベース１００の側面に引き込む。伸ばし状態では、駆動機構は、カバー部材２２０を電池２０００の上方に持ち上げ、上方から電池２０００のコネクタ２００１を覆う。

上記技術案では、カバー部材２２０は、移動ベース１００の側面に引き込まれ、移動ベース１００の上方の空間を占有せず、電池２０００を移動ベース１００に置く時、カバー部材２２０を回避することを考慮する必要がなく、このような設置は、電池２０００の出し入れに影響を及ぼさない。また、電池交換機器１０００は、電池２０００を電力消費機器に上向きに取り付ける時、側面に位置するカバー部材２２０が電力消費機器と干渉しにくくなる。

他の実施例では、引き込み状態では、カバー部材２２０は、移動ベース１００の頂面又は底面に位置してもよく、本出願はこれを限定しない。

図４に示すように、本出願の一実施例では、駆動機構の一端は、移動ベース１００に取り付けられ、カバー部材２２０は、駆動機構の他端に接続される。

上記技術案では、起動機構は、ロボットアームと類似しており、カバー部材２２０は、駆動機構の出力端に接続され、カバー部材２２０が駆動機構の駆動で複数の自由度の運動を完了することを容易にすることができ、それによってコネクタ２００１を被覆したり、開放したりすることを実現する。

図９に示すように、本出願の一実施例では、駆動機構は、駆動部材２１０と、第１のリンク２１２１と、第２のリンク２１２２と、を含み、第１のリンク２１２１の一端と第２のリンク２１２２の一端は、それぞれ移動ベース１００にヒンジ接続され、第１のリンク２１２１の他端と第２のリンク２１２２の他端は、それぞれカバー部材２２０にヒンジ接続され、駆動部材２１０は、第１のリンク２１２１が第１のリンク２１２１と移動ベース１００とのヒンジ接続点の周りを回転するように駆動するために用いられる。

上記技術案では、移動ベース１００、第１のリンク２１２１、カバー部材２２０及び第２のリンク２１２２は、順にヒンジ接続され、第１のリンク２１２１は、能動部材であり、第１のリンク２１２１は、カバー部材２２０と第２のリンク２１２２を動かして回転させ、第１のリンク２１２１と第２のリンク２１２２は、カバー部材２２０に対して制約を形成し、カバー部材２２０の運動の安定性を保証し、カバー部材２２０によって各回覆われる位置の一致性を確保し、コネクタ２００１に対して干渉を引き起さない。

さらに、本出願の一実施例では、図４、図７、図９に示すように、移動ベース１００は、ベース本体１１０と、第３のリンク１３０と、弾性リセット部材１４０と、を含み、第３のリンク１３０と第１のリンク２１２１は、いずれもベース本体１１０にヒンジ接続され且つ両者のヒンジ接続軸線は、同一の直線にあり、第２のリンク２１２２の一端は、カバー部材２２０にヒンジ接続され、第２のリンク２１２２の他端は、第３のリンク１３０にヒンジ接続され、弾性リセット部材１４０は、第３のリンク１３０を初期位置に保持するために用いられる。

図１０に示すように、防護装置２００が伸ばし状態から引き込み状態へ運動するプロセスでは、第１のリンク２１２１、カバー部材２２０、第２のリンク２１２２及び第３のリンク１３０は、まず平行四辺形リンク機構を構成し、第１のリンク２１２１が時計回りに回転するプロセスでは、カバー部材２２０の角度が一定に保たれ、カバー部材２２０は、回転することなく、並進のみを行い、図１１に示すように、第１のリンク２１２１が時計回りに回転して第３のリンク１３０に当接する時に、第１のリンク２１２１は、第３のリンク１３０を、弾性リセット部材１４０の弾性力に抗するように動かして時計回りに回転させ、この時、リンク機構は、平行四辺形リンク機構から三角形リンク機構に縮退し、図１２に示すように、リンク機構全体は、第３のリンク１３０に追従して第３のリンク１３０とベース本体１１０とのヒンジ接続軸線の周りを回転運動し、カバー部材２２０の角度が変化する。

本出願の実施例に記述された時計回りは、図示される時計回り方向αであり、防護装置２００が引き込み状態から伸ばし状態へ運動するプロセスでは、第１のリンク２１２１は、反時計回り方向βに沿って回転し、リンク機構は、三角形リンク機構から平行四辺形リンク機構に変換する。

さらに、第３のリンク１３０にストッパボス１３１が設置され、第１のリンク２１２１が時計回りに回転してストッパボス１３１に当接する時、第１のリンク２１２１は、第３のリンク１３０を、弾性リセット部材１４０の弾性力に抗するように動かして時計回りに回転させ、この時、リンク機構は、平行四辺形リンク機構から三角形リンク機構に縮退する。

さらに、弾性リセット部材１４０は、ねじりバネであってもよく、ねじりバネの一端は、第３のリンク１３０に当接され、他端は、ベース本体１１０に当接され、それにより第３のリンク１３０を初期位置に保持する。

本出願の一実施例では、駆動機構は、第１の回転軸２１２３をさらに含み、第１のリンク２１２１の一端は、第１の回転軸２１２３を介して移動ベース１００にヒンジ接続され、第１の回転軸２１２３は、第１のリンク２１２１に固定され、駆動機構は、互いに噛み合うギア２１３２とラック２１３１をさらに含み、ギア２１３２は、第１の回転軸２１２３に固定され、駆動部材２１０は、ギア２１３２によって第１のリンク２１２１を動かして揺動させるようにラック２１３１を駆動して移動させるために用いられる。

第１の回転軸２１２３は、溶接又は一体成形の方式によって第１のリンク２１２１に固定されてもよい。ギア２１３２は、締まり嵌め又は一体成形の方式によって第１の回転軸２１２３に固定されてもよく、ラック２１３１とギア２１３２は噛み合い、駆動部材２１０がラック２１３１をその延在方向に沿って移動させるように駆動する時、ラック２１３１は、ギア２１３２を動かして回転させることで、第１のリンク２１２１を揺動させることによって、カバー部材２２０を動かして運動させる。

上記技術案では、ギア２１３２、ラック２１３１によって直線運動を回転に変換し、さらに第１のリンク２１２１を動かして揺動させることで、カバー部材２２０を駆動し、一般的なエアシリンダ、電動シリンダなどを採用すれば駆動を実現でき、大きなトルクの駆動部材２１０を使用する必要がなく、駆動部材２１０に対する要求が低い。

さらに、駆動機構は、接続部材２１１をさらに含み、駆動部材２１０の出力端は、接続部材２１１を介してラック２１３１に接続される。

本出願の一実施例では、駆動機構は、互いに係合するスライドレール２１３３及びスライダ２１３４をさらに含み、スライダ２１３４は、移動ベース１００に固定接続され、ラック２１３１は、スライドレール２１３３に固定接続される。

上記技術案では、スライダ２１３４は、移動ベース１００に固定され、スライドレール２１３３は、ラック２１３１の延在方向に沿って延在し、且つスライダ２１３４とスライド嵌合し、駆動部材２１０がラック２１３１を駆動して移動させる時、スライドレール２１３３とスライダ２１３４とが比較的にスライドし、スライドレール２１３３とスライダ２１３４とが係合して案内することによって、ラック２１３１の移動を安定させ、駆動効果を保証する。

図１３に示すように、本出願の一実施例では、カバー部材２２０は、コネクタ２００１に覆設されるためのカバー状の部材である。

上記カバー状の部材は、収容空間１２０と、収容空間１２０に連通する開口と、を有する部材であり、上記技術案では、カバー状の構造は、コネクタ２００１を全方位から遮蔽し、全面的な防護を実現し、安全性が高い。

本出願の一実施例では、カバー部材２２０は、天板２２１と、端板２２２と、二つの側板２２３と、を含み、二つの側板２２３は、天板２２１の対向する両側に接続され、端板２２２は、天板２２１の一端に設置され且つ天板２２１と二つの側板２２３とに接続され、カバー部材２２０の天板２２１に対向する側及び端板２２２に対向する側はいずれも開放状態を呈する。

上記技術案では、カバー状の構造は、天板２２１に対向する第１の開口２２４に加えて、端板２２２に対向する第２の開口２２５をさらに有し、カバー部材２２０が移動ベース１００から伸ばしてコネクタ２００１を覆うプロセスでは、端板２２２に対向する側は、コネクタ２００１の他方側に到達するためにコネクタ２００１を越える必要があり、この側に開口を設置することで、カバー状の構造とコネクタ２００１との干渉を回避する。干渉が生じないため、カバー部材２２０の運動経路を移動ベース１００に比較的に近づけて設置することができ、防護装置２００に必要な作動空間が比較的に小さく、空間が狭い車の底で作動することが容易になる。

図１４及び図１５に示すように、本出願の一実施例では、電池交換機器１０００は、防護装置２００が伸ばし状態にあることを検出した時に第１の信号を出力するように構成される第１の検出ユニット３００、及び／又は、防護装置２００が引き込み状態にあることを検出した時に第２の信号を出力するように構成される第２の検出ユニット４００をさらに含む。

図１４に示すように、防護装置２００が伸ばし状態に切り換わる時、第１の検出ユニット３００は、防護装置２００が所定位置まで伸びたことを検出すると、第１の信号を出力することによって、カバー部材２２０が既にコネクタ２００１を覆っており、電池２０００の移送を開始できることを制御システムにフィードバックする。図１５に示すように、防護装置２００が引き込み状態に切り換わる時、第２の検出ユニット４００は、防護装置２００が所定位置まで引き込まれたことを検出すると、第２の信号を出力することによって、カバー部材２２０が既にコネクタ２００１から離れており、電池２０００を移動ベース１００上から取り出すことができることを制御システムにフィードバックする。

具体的には、第１の検出ユニット３００と第２の検出ユニット４００は、所定位置到着センサであってもよく、第１の検出ユニット３００と第２の検出ユニット４００はいずれもベース本体１１０に取り付けられる。第１の検出ユニット３００は、接続部材２１１を検出するために用いられ、接続部材２１１が防護装置２００の伸ばし状態に対応する位置まで移動した時、接続部材２１１は、第１の検出ユニット３００が第１の信号を出力するようにトリガーする。第２の検出ユニット４００は、第２のリンク２１２２を検出するために用いられ、第２のリンク２１２２が防護装置２００の引き込み状態に対応する位置まで移動した時、第２のリンク２１２２は、第２の検出ユニット４００が第２の信号を出力するようにトリガーする。

上記技術案では、第１の検出ユニット３００と第２の検出ユニット４００を設置することで、カバー部材２２０の状態情報を取得することによって、異常をタイムリーに排除することを容易にし、電池２０００の移送中の安全性を保証する。

本出願の実施例は、電池交換プラットフォーム３０００と、電池出し入れ機器４０００と、本出願の実施例の電池交換機器１０００と、を含む電池交換システムをさらに提供する。

電池交換プラットフォーム３０００は、電池２０００が交換されるべき電力消費機器を載置するために用いられる。電池交換機器１０００は、電池交換プラットフォーム３０００と電池出し入れ機器４０００との間に移動して電池２０００を搬送する。電池出し入れ機器４０００は、ロボット、スタッカなどの装置であってもよく、電池出し入れ機器４０００にフォーク４００１（フォーク４００１は、ロボットアームに置き換えられてもよい）が設けられ、フォーク４００１を利用して電池交換機器１０００上の電力不足の電池２０００を取り出して充電機器に入れて回収し、満充電の電池２０００を充電機器から取り出して電池交換機器１０００に置く。

本出願のいくつかの実施例によれば、図２～図１５に示すように、本出願は、電池交換機器１０００を提供し、電池交換機器１０００は、移動ベース１００と、防護装置２００とを含み、防護装置２００は、移動ベース１００に設置され、コネクタ２００１を防護するために用いられ、防護装置２００は、駆動機構と、カバー部材２２０とを含み、駆動機構は、運動するようにカバー部材２２０を駆動することで、コネクタ２００１を被覆したり、開放したりするために用いられる。駆動機構は、駆動部材２１０と、第１の回転軸２１２３と、ギア２１３２と、ラック２１３１と、スライドレール２１３３と、スライダ２１３４と、第１のリンク２１２１と、第２のリンク２１２２と、を含み、移動ベース１００は、ベース本体１１０と、第３のリンク１３０と、弾性リセット部材１４０と、を含む。第１のリンク２１２１の一端と第３のリンク１３０の一端は、いずれもベース本体１１０にヒンジ接続され、且つ両者のヒンジ接続軸線は同一の直線にあり、第１のリンク２１２１の他端は、カバー部材２２０にヒンジ接続され、第２のリンク２１２２の一端は、カバー部材２２０にヒンジ接続され、第２のリンク２１２２の他端は、第３のリンク１３０にヒンジ接続される。弾性リセット部材１４０は、ねじりバネであり、ねじりバネの一端は、第４のリンクに当接され、他端は、ベース本体１１０に当接され、これにより第４のリンクを初期位置に保持する。第１の回転軸２１２３は、第１のリンク２１２１に固定される。ギア２１３２は、第１の回転軸２１２３に固定され、ラック２１３１とギア２１３２とが噛み合う。駆動部材２１０は、エアシリンダであり、エアシリンダの出力端は、接続部材２１１を介してラック２１３１に接続される。スライダ２１３４は、ベース本体１１０に固定接続され、ラック２１３１は、スライドレール２１３３に固定接続され、スライダ２１３４とスライドレール２１３３とは互いに係合する。カバー部材２２０は、天板２２１と、端板２２２と、二つの側板２２３と、を含み、二つの側板２２３は、天板２２１の対向する両側に接続され、端板２２２は、天板２２１の一端に設置され且つ天板２２１と二つの側板２２３とに接続され、カバー部材２２０の天板２２１に対向する側及び端板２２２に対向する側はいずれも開放状態を呈する。

上記したのは、本出願の好適な実施例に過ぎず、本出願を制限するためのものではなく、当業者にとって、本出願は、種々な変更や変形が有り得る。本出願の精神及び原則内で行われる全ての修正、同等の置き換え、改善などは、いずれも本出願の保護範囲内に含まれるべきである。

１０００－電池交換機器、２０００－電池、２００１－コネクタ、３０００－電池交換プラットフォーム、３００１－回避口、４０００－電池出し入れ機器、４００１－フォーク、１００－移動ベース、１１０－ベース本体、１２０－収容空間、１３０－第３のリンク、１３１－ストッパボス、１４０－弾性リセット部材、２００－防護装置、２１０－駆動部材、２１１－接続部材、２１２１－第１のリンク、２１２２－第２のリンク、２１２３－第１の回転軸、２１３１－ラック、２１３２－ギア、２１３３－スライドレール、２１３４－スライダ、２２０－カバー部材、２２１－天板、２２２－端板、２２３－側板、２２４－第１の開口、２２５－第２の開口、３００－第１の検出ユニット、４００－第２の検出ユニット、α－時計回り方向、β－反時計回り方向

Claims (12)

1. 電池交換機器であって、
   電気エネルギーを伝送するためのコネクタを有する電池を載置するための移動ベースと、
   前記移動ベースに設置され、前記コネクタを防護するための防護装置と、
   を含み、
   前記防護装置は、駆動機構と、カバー部材と、を含み、前記駆動機構は、運動するように前記カバー部材を駆動することで、前記コネクタを被覆したり、開放したりするために用いられ、電池交換機器。
2. 前記防護装置は、伸ばし状態と、引き込み状態と、を有し、前記伸ばし状態では、前記カバー部材は、前記移動ベースから伸ばして前記コネクタを覆うために用いられ、前記引き込み状態では、前記カバー部材は、前記移動ベースに引き込まれる、請求項１に記載の電池交換機器。
3. 前記移動ベースは、収容空間を有し、前記引き込み状態では、前記カバー部材の少なくとも一部は、前記収容空間に位置する、請求項２に記載の電池交換機器。
4. 前記引き込み状態では、前記カバー部材は、前記移動ベースの側面に位置し、前記伸ばし状態では、前記カバー部材は、前記移動ベースの上方に位置する、請求項２に記載の電池交換機器。
5. 前記駆動機構の一端は、前記移動ベースに取り付けられ、前記カバー部材は、前記駆動機構の他端に接続される、請求項１に記載の電池交換機器。
6. 前記駆動機構は、駆動部材と、第１のリンクと、第２のリンクと、を含み、
   前記第１のリンクの一端と前記第２のリンクの一端は、それぞれ前記移動ベースにヒンジ接続され、前記第１のリンクの他端と前記第２のリンクの他端は、それぞれ前記カバー部材にヒンジ接続され、前記駆動部材は、前記第１のリンクが前記第１のリンクと前記移動ベースとのヒンジ接続点の周りを回転するように駆動するために用いられる、請求項１に記載の電池交換機器。
7. 前記駆動機構は、第１の回転軸をさらに含み、前記第１のリンクの一端は、前記第１の回転軸を介して前記移動ベースにヒンジ接続され、前記第１の回転軸は、前記第１のリンクに固定され、前記駆動機構は、互いに噛み合うギアとラックをさらに含み、前記ギアは、前記第１の回転軸に固定され、前記駆動部材は、移動するように前記ラックを駆動することで、前記ギアによって前記第１のリンクを動かして揺動させるために用いられる、請求項６に記載の電池交換機器。
8. 前記駆動機構は、互いに係合するスライドレールと、スライダと、をさらに含み、前記スライダは、前記移動ベースに固定接続され、前記ラックは、前記スライドレールに固定接続される、請求項７に記載の電池交換機器。
9. 前記カバー部材は、前記コネクタに覆設されるためのカバー状の部材である、請求項１から８のいずれか一項に記載の電池交換機器。
10. 前記カバー部材は、天板と、端板と、二つの側板と、を含み、前記二つの側板は、前記天板の対向する両側に接続され、前記端板は、前記天板の一端に設置され且つ前記天板と前記二つの側板とに接続され、前記カバー部材の前記天板に対向する側及び前記端板に対向する側は、いずれも開放状態を呈する、請求項９に記載の電池交換機器。
11. 前記電池交換機器は、
    前記防護装置が前記伸ばし状態にあることを検出した時に第１の信号を出力するように構成される第１の検出ユニット、及び／又は、
    前記防護装置が前記引き込み状態にあることを検出した時に第２の信号を出力するように構成される第２の検出ユニットをさらに含む、請求項２から４のいずれか一項に記載の電池交換機器。
12. 電池交換システムであって、
    電池交換プラットフォームと、
    電池出し入れ機器と、
    前記電池交換プラットフォームと前記電池出し入れ機器との間に移動して電池を搬送する請求項１から８のいずれか一項に記載の電池交換機器と、
    を含む、電池交換システム。

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