(57)【要約】【課題】電気自動車に対して電池の交換を速やかに実行することができる電池カートリッジを提供する。【解決手段】車両１０１に取り付けるキャリアフレーム１１と、キャリアフレーム１１と共に車両１０１に取り付ける電池アセンブリ１２と、キャリアフレーム１１を、車両１０１に取り付けることおよび車両１０１から取り外すことを行なう位置決め機構２００と、から構成された電池カートリッジ１００であって、位置決め機構２００は、一部がキャリアフレーム１１に設けられていると共に、他の一部が車両１０１に設けられ、一部および他の一部が互いに接合することによって、キャリアフレーム１１を車両１０１に取り付ける一方、加圧流体により位置決め機構２００に対して圧力を与えて一部および他の一部が互いに分離することによって、キャリアフレーム１１を車両１０１から取り外すことができる。【選択図】図１
2020181812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内に電池収容室を画成している車両に着脱可能に設けられているものであり、前記車両に取り付けることができるキャリアフレームと、前記キャリアフレーム上に前記車両における前記電池収容室内に収容可能となる形状に形成されている上、前記キャリアフレーム上に搭載されて該キャリアフレームと共に前記車両に取り付けることができる電池アセンブリと、前記電池アセンブリを搭載した前記キャリアフレームを、前記車両に取り付けることおよび前記車両から取り外すことを行なう少なくとも１つの位置決め機構と、から構成されている電池カートリッジであって、
前記位置決め機構は、一部が前記キャリアフレームに設けられていると共に、他の一部が前記車両に設けられており、前記一部および前記他の一部が互いに接合することによって、前記キャリアフレームを前記車両に取り付けることができる一方、加圧流体により圧力が与えられることで前記一部および前記他の一部が互いに分離することによって、前記キャリアフレームを前記車両から取り外すことができるように構成されている、
ことを特徴とする電池カートリッジ。
【請求項２】
前記位置決め機構は、前記一部および前記他の一部のいずれか１つである雄部材と、前記一部および前記他の一部における他の１つであって前記雄部材と対向して合わせるように設けられている雌部材と、前記雌部材内に移動可能に設けられている少なくとも１つの保持部材と、を備えており、
前記雄部材は、前記車両および前記キャリアフレームのいずれか１つに設けられている基体と、前記基体から突出しているプラグと、から構成されており、
前記雌部材は、前記雄部材の前記プラグが挿入することができるように凹設されているソケットと、それぞれ前記加圧流体を外部から導入および外部へ排出する流体入口および流体出口と連通している少なくとも１つの内室と、前記ソケットの内周面から径方向に沿って延伸するように凹設されていると共に、前記ソケットおよび前記内室と連通している少なくとも１つの案内溝と、を備えており、
前記保持部材は、前記雌部材の前記案内溝内に配置されている上、操作することによって前記雄部材の前記プラグと係合する位置と、前記雄部材の前記プラグから離れる位置と、の間に移動することができ、
また、前記雄部材の前記プラグが前記雌部材の前記ソケットに挿入して、前記保持部材が前記プラグと係合すると、前記雄部材および前記雌部材が相対移動することができない位置決め状態となり、そして前記加圧流体が前記加圧流体の源から前記流体入口を経由して前記内室に導入されると、前記保持部材が前記プラグから離れて前記雄部材および前記雌部材が相対移動することができる位置決め解除状態となる、
ことを特徴とする請求項１に記載の電池カートリッジ。
【請求項３】
前記雄部材の前記プラグは、突出方向を取り囲むように形成されている外周面と、前記外周面において該突出方向の回りに延伸するように凹陥されている保持溝と、を備えており、
前記保持部材は、両端が前記径方向に間隔をあけている第１の端部および第２の端部となっており、且つ、前記径方向に沿って、前記第１の端部が前記プラグの前記保持溝と係合して前記プラグを前記ソケット内に保持して前記位置決め状態となり前記キャリアフレームを前記車両に位置決めする位置と、前記第１の端部が前記ソケットから前記案内溝の方に引っ込められて前記プラグの前記保持溝から離れて前記位置決め解除状態となり前記キャリアフレームを前記車両から取り外すことを許可する位置と、の間に移動することができる、
ことを特徴とする請求項２に記載の電池カートリッジ。
【請求項４】
前記位置決め機構は、少なくとも１つのピストンと、少なくとも１つのアクチュエータと、少なくとも１つの付勢部材と、を更に備えており、
前記ピストンは、前記内室内に設けられていると共に、前記加圧流体による圧力によって、前記流体入口と前記流体出口との連通を遮断する第１の位置と、前記流体入口と前記流体出口との連通を開放する第２の位置と、の間に移動することができるものであり、
前記アクチュエータは、前記ピストンから前記保持部材の方に延伸して、前記ピストンと共に前記第１の位置と前記第２の位置との間に移動することができるものであり、
前記付勢部材は、前記内室内に設けられていると共に、前記ピストンを前記第１の位置に移動させる付勢力を与え続けるように配置されているものであり、
また、前記加圧流体が前記ピストンに圧力を与えて、前記ピストンおよび前記アクチュエータが共に前記第１の位置から前記第２の位置へ移動されることによって、前記保持部材を前記保持溝と係合している位置から前記保持溝から離れる位置へ移動する、
ことを特徴とする請求項３に記載の電池カートリッジ。
【請求項５】
前記車両は、前記キャリアフレームが中央領域と前記中央領域の周囲にある周辺領域とを有すると共に、前記電池アセンブリが複数の電池モジュールを有し且つ前記キャリアフレームの前記中央領域上に固定されているものであって、
前記雄部材の前記基体は、前記キャリアフレームにおける前記周辺領域に設けられており、
前記雌部材は、前記車両に当接している第１の主面と、前記第１の主面の反対側にあると共に前記基体に対向して当接することができる第２の主面と、を有している、
ことを特徴とする請求項２に記載の電池カートリッジ。
【請求項６】
前記位置決め機構を複数備えている電池カートリッジであって、
各前記位置決め機構における前記雄部材の前記基体は、前記キャリアフレームの前記周辺領域の上に設けられており、
各前記位置決め機構における前記雌部材の前記第１の主面は、前記車両において１つの前記雄部材に対応する箇所に設けられている、
ことを特徴とする請求項５に記載の電池カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池カートリッジに関し、具体的には、電気車両に適用される電池カートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
人々の環境意識の高まりに伴い、充電式電池を用いて電気をエネルギー源として走行することで、大気汚染物質や温室効果ガスを排出しない電気自動車（electric vehicles、略称：ＥＶｓ）が開発されると共に世間の注目を集めている。
【０００３】
現在、電気自動車の充電インフラは、主に、自宅や出先の駐車場で充電を実行する家庭用充電設備と、車両の出入りに便利な場所で充電サービスを提供する公共用充電スタンドと、の２種類がある。
【０００４】
しかし、電気自動車で長距離走行するためには、充電スタンドで電池を再充電するのに時間と手間がかかるという欠点がある。そこで、カートリッジ式の電池を即時に交換することができる電池交換ステーションを設置して、電気自動車が電池交換ステーションにおいて電池を交換することにより、充電の手間を軽減しながら航続距離を確保する方式が注目されつつある。
【０００５】
特許文献１には、電池交換ステーションでスライディングドアシステム（sliding door system）を設置することによって、電気自動車から交換しようとする電池を取り外し、そして充電済み電池を電気自動車に取り付ける方法が記載されている。
【０００６】
当該方法は、電池を電気自動車の床下に垂直軸に沿って挿入または抜去することができるように、ドアとドアの中に設けられたコンベヤシステム(conveyor system)とを備えたスライディングドアシステムを設置するステップと、電気自動車をスライディングドアシステムの上で止めて、コンベヤシステムの支持面上に電気自動車の車輪を支持するステップと、コンベヤシステムの支持面が電気自動車の車輪を支持しながら、ドアを所定の方向にスライドに移動させて、電気自動車の床下を露出して電池交換を実行するステップと、が含まれている。
【０００７】
特許文献２には、従来の電気自動車用の電池パックのリフトシステム（battery pack lift system）が記載されている。
【０００８】
該電池パックのリフトシステムは、電池パック用の締結部材のパターンに従って取り付けられたナットランナーを有するフレームと、フレームを昇降するように構成されているリフト装置と、フレームおよびリフト装置の間に配置されていると共に、フレームおよびリフト装置の相対移動を実行するための第１の空気軸受と、フレームおよび電池パックの相対移動を実行するための第２の空気軸受と、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第８０１３５７１号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１６０１０７６１９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載された電気自動車の電池を交換する方法でも、特許文献２に記載された電気自動車用の電池パックのリフトシステムでも、電池交換工程が自動化され、運転者にとって充電時間がかからずに電気自動車を運転し続けることができるが、電池アセンブリを迅速に交換することについて、依然として課題が残っている。そのため、電池アセンブリを電気自動車に保持するものに関する設計を改善する余地がある。
【００１１】
よって、本発明は上記問題点に鑑みて、電池の交換を速やかに実行することができる電池カートリッジを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成すべく、本発明は以下の電池カートリッジを提供する。
即ち、内に電池収容室を画成している車両に着脱可能に設けられているものであり、前記車両に取り付けることができるキャリアフレームと、前記キャリアフレーム上に前記車両における前記電池収容室内に収容可能となる形状に形成されている上、前記キャリアフレーム上に搭載されて該キャリアフレームと共に前記車両に取り付けることができる電池アセンブリと、前記電池アセンブリを搭載した前記キャリアフレームを、前記車両に取り付けることおよび前記車両から取り外すことを行なう少なくとも１つの位置決め機構と、から構成されている電池カートリッジであって、
前記位置決め機構は、一部が前記キャリアフレームに設けられていると共に、他の一部が前記車両に設けられており、前記一部および前記他の一部が互いに接合することによって、前記キャリアフレームを前記車両に取り付けることができる一方、加圧流体により前記位置決め機構に対して圧力を与えて前記一部および前記他の一部が互いに分離することによって、前記キャリアフレームを前記車両から取り外すことができる電池カートリッジを提供する。
【発明の効果】
【００１３】
上記構成により、本発明に係る電池カートリッジは、加圧流体を位置決め機構に導入し、該加圧流体による圧力を位置決め機構に与えることによって、位置決め機構の接合または分離を切り替えて、キャリアフレームを車両から取り外し、または車両に取り付けることができる。
【００１４】
これによって、電気自動車に対して電池の交換を従来よりも速やかに実行することができ、電気自動車の航続距離を確保することができるようになる。そのため、一般的な電気自動車にも自動車競技用の電気自動車にも適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る電池カートリッジを取り付けた車両の一部が示される分解斜視図である。
【図２】図１に示される電池カートリッジを取り付けた車両の一部を別の角度から見た分解斜視図である。
【図３】該実施形態の位置決め機構の雄部材が示される斜視図である。
【図４】該実施形態の位置決め機構の雌部材が示される斜視図である。
【図５】該実施形態の位置決め機構のピストンが第１の位置にあり、保持部材がプラグの保持溝と係合した状態を説明する断面図である。
【図６】該実施形態の位置決め機構のピストンが第２の位置にあり、保持部材がプラグの保持溝から離れた状態を説明する断面図である。
【図７】該実施形態の加圧流体の源と、制御部材と、電池カートリッジの位置決め機構と、の関係を示す模式図である。
【図８】該実施形態の車両が電池カートリッジを交換する準備位置にある状態を説明する模式図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る車両に対して、電池カートリッジを交換する方法が示されるブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る電池カートリッジ１００は、主に電池交換式の電気自動車に適用することができるものである。
【００１７】
以下、本発明に係る電池カートリッジ１００について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１及び図２を参照して本発明に係る電池カートリッジ１００の一実施形態を説明する。ここで、図１は本発明の一実施形態に係る電池カートリッジ１００を取り付けた車両１０１の一部が示される分解斜視図であり、また、図２は図１に示される電池カートリッジ１００を取り付けた車両１０１の一部を別の角度から見た分解斜視図である。
【００１９】
本発明に係る電池カートリッジ１００は、図1及び図２に示されるように、電池交換式の電気自動車である車両１０１に着脱可能に設けられているものである。
【００２０】
該車両１０１は、底部にシャーシ底面１０３を有するシャーシ１０２を備え、内にシャーシ底面１０３に開口している電池収容室１０４が画成されている。なお、ここで電池収容室１０４は、車両１０１の底部側に位置されるが、他の実施形態において、電池収容室１０４は、例えば、車両１０１の上部側または側部側に画成されてもよい。
【００２１】
本実施形態の電池カートリッジ１００は、図1及び図２に示されるように、キャリアフレーム１１と、電池アセンブリ１２と、少なくとも１つの位置決め機構２００と、から構成されている。
【００２２】
キャリアフレーム１１は、図1に示されるように、車両１０１に取り付けることができるものであり、且つ、中央領域１１２と、中央領域１１２の周囲にある周辺領域１１３と、を有している。また、周辺領域１１３は、前部１１４および後部１１５に区分されている。
【００２３】
電池アセンブリ１２は、図1に示されるように、キャリアフレーム１１上に車両１０１における電池収容室１０４内に収容可能となる形状に形成されている上、キャリアフレーム１１上に搭載されて該キャリアフレーム１１と共に車両１０１に取り付けることができる。
【００２４】
なお、本実施形態では、電池アセンブリ１２は、図1に示されるように、複数の電池モジュール１２１から構成されているとともに、キャリアフレーム１１の中央領域１１２の上に固定されている。
【００２５】
また、各電池モジュール１２１は、複数の電池セルを含んでいる。該電池セルは、例えば、ニッケルカドミウム（Nickel-Cadmium、略称：ＮｉＣｄ）電池、ニッケル−金属水素化物（Nickel-metal-hydride、略称：ＮｉＭＨ）電池、リチウムイオン（Lithium-ion）電池といった充電式電池である。勿論、ここでそれらに限定されず、他の実施形態において他の充電式電池を選定してもよい。
【００２６】
位置決め機構２００は、図1及び図２に示されるように、操作することによって、
電池アセンブリ１２を搭載したキャリアフレーム１１を車両１０１に取り付けること、および車両１０１から取り外すことを行なうことができるものである。
【００２７】
より具体的に言うと、位置決め機構２００は、図1及び図２に示されるように、一部がキャリアフレーム１１に設けられていると共に、他の一部が車両１０１のシャーシ底面１０３に設けられており、一部および他の一部が互いに接合することによって、キャリアフレーム１１を車両１０１に取り付けることができる一方、加圧流体により圧力が与えられることで上記一部および上記他の一部が互いに分離することによって、キャリアフレーム１１を車両１０１から取り外すことができるように構成されている。
【００２８】
なお、本実施形態では、該加圧流体は、加圧空気である。勿論、ここでそれに限定されず、他の実施形態において油圧流体（hydraulic fluid）を採用してもよい。
【００２９】
図３及び図６を参照して本実施形態に係る電池カートリッジ１００の位置決め機構２００の構成について説明する。ここで、図３は該実施形態の位置決め機構２００の雄部材２１が示される斜視図であり、図４は該実施形態の位置決め機構２００の雌部材２２が示される斜視図である。
【００３０】
また、図５は該実施形態の位置決め機構２００のピストン２４が第１の位置にあり、保持部材２３がプラグ２１２の保持溝２１３と係合した状態を説明する断面図である。また、図６は該実施形態の位置決め機構２００のピストン２４が第２の位置にあり、保持部材２３がプラグ２１２の保持溝２１３から離れた状態を説明する断面図である。
【００３１】
位置決め機構２００は、図１〜図５に示されるように、上記した一部および他の一部のいずれか１つである雄部材２１と、上記した一部および他の一部における他の１つであって雄部材２１と対向して合わせるように設けられている雌部材２２と、雌部材２２内に移動可能に設けられている少なくとも１つの保持部材２３と、を備えている。
【００３２】
より具体的に言うと、雄部材２１は、車両１０１のシャーシ底面１０３またはキャリアフレーム１１に設けられており、そして雄部材２１が車両１０１のシャーシ底面１０３に設けられる場合、対応する雌部材２２はキャリアフレーム１１に設けられる一方、雄部材２１がキャリアフレーム１１に設けられる場合、対応する雌部材２２は車両１０１のシャーシ底面１０３に設けられる。
【００３３】
雄部材２１は、図１〜図３と図５に示されるように、車両１０１のシャーシ底面１０３およびキャリアフレーム１１のいずれか１つに連接するように設けられている基体２１１と、基体２１１から突出しているプラグ２１２と、から構成されている。
【００３４】
プラグ２１２は、図３に示されるように、突出方向Ａを取り囲むように形成されている外周面と、外周面において該突出方向Ａの回りに延伸するように凹陥されている保持溝２１３と、を備えている。
【００３５】
雌部材２２は、図１と図２と図４と図５に示されるように、車両１０１のシャーシ底面１０３およびキャリアフレーム１１における他の１つに設けられ、且つ、雄部材２１のプラグ２１２が挿入することができるように凹設されているソケット２２０と、それぞれ加圧流体を外部から導入および外部へ排出する流体入口２２３および流体出口２２４と連通している少なくとも１つの内室２２１と、ソケット２２０の内周面から径方向に沿って延伸するように凹設されていると共に、ソケット２２０および内室２２１と連通している少なくとも１つの案内溝２２２と、を備えている。
【００３６】
なお、本実施形態では、図１〜図５に示されるように、雄部材２１の基体２１１は、キャリアフレーム１１における周辺領域１１３に設けられている。一方、雌部材２２は、特に図５に示されているように、車両１０１に当接している第１の主面２２５と、第１の主面２２５の反対側にあると共に基体２１１に対向して当接することができる第２の主面２２６と、を有している。
【００３７】
保持部材２３は、図５及び図６に示されるように、雌部材２２の案内溝２２２内に配置されている上、操作することによって雄部材２１のプラグ２１２と係合する位置(図５参照）と、雄部材２１のプラグ２１２から離れる位置（図６参照）と、の間に移動することができるように配置されている。
【００３８】
なお、本実施形態では、図５及び図６に示されるように、保持部材２３は、両端が径方向に間隔をあけている第１の端部２３１および第２の端部２３２となって、第１の端部２３１と第２の端部２３２との間が中間区間部２３３となっている。そして、該第１の端部２３１は、雄部材２１のプラグ２１２と係合するように、部分的に切り取られたくさび状の断面形状、或いは、Ｖ字形断面形状に形成されている。
【００３９】
より詳しく言うと、保持部材２３は、図５及び図６に示されるように、径方向に沿って、第１の端部２３１がプラグ２１２の保持溝２１３と係合していてプラグ２１２をソケット２２０内に保持してキャリアフレーム１１を車両１０１に位置決めする位置(図５参照）と、第１の端部２３１がソケット２２０から案内溝２２２の方に引っ込められていてプラグ２１２の保持溝２１３から離れてキャリアフレーム１１を車両１０１から取り外すことを許可する位置（図６参照）と、の間に移動することができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、保持部材２３は、図５及び図６に示されるように、両端がそれぞれ第１の端部２３１および第２の端部２３２である細長く形成されているものであり、且つ、第１の端部２３１が、操作することによってソケット２２０および案内溝２２２の間に移動され得る一方、第２の端部２３２が、操作することによって案内溝２２２内に移動され得る。
【００４１】
さらに、位置決め機構２００には、図５に示されるように、少なくとも１つのピストン２４と、少なくとも１つのアクチュエータ２５と、少なくとも１つの付勢部材２６と、が更に備わっている。
【００４２】
ピストン２４は、図５及び図６に示されるように、雌部材２２の内室２２１内に設けられていると共に、加圧流体による圧力によって、流体入口２２３と流体出口２２４との連通を遮断する第１の位置（図５参照）と、流体入口２２３と流体出口２２４との連通を開放する第２の位置（図６参照）と、の間に移動することができるものである。また、加圧流体が流れる方向は、図６に示されるように、矢印により示されている。
【００４３】
アクチュエータ２５は、図５及び図６に示されるように、ピストン２４から保持部材２３の方に延伸して、ピストン２４と共に第１の位置と第２の位置との間に移動することができるものである。
【００４４】
付勢部材２６は、図５及び図６に示されるように、雌部材２２の内室２２１内に設けられていると共に、ピストン２４を第１の位置に移動させる付勢力を与え続けるように配置されているものである。
【００４５】
なお、本実施形態では、位置決め機構２００は、図５及び図６に示されるように、雌部材２２の内室２２１内に設けられている少なくとも１つの弾性部材２７を更に備えている。該弾性部材２７は、雄部材２１のプラグ２１２が雌部材２２のソケット２２０に挿入されることに応じて、保持部材２３に対して、第１の端部２３１がソケット２２０の方に移動されて、プラグ２１２の保持溝２１３と係合する位置に移動させる付勢力を与え続けるように配置されているものである。
【００４６】
上記した位置決め機構２００の構成によって、図５に示されるように、雄部材２１のプラグ２１２が雌部材２２のソケット２２０に挿入して、保持部材２３の第１の端部２３１が弾性部材２７の付勢力でプラグ２１２と係合してから、雄部材２１および雌部材２２が相対移動することができない位置決め状態、すなわち、キャリアフレーム１１を車両１０１に取り付けた状態となる。
【００４７】
そして、図６に示されるように、加圧流体が加圧流体の源(図６において示されていない)から流体入口２２３を経由して内室２２１に導入されると、当該加圧流体がピストン２４に圧力を与えて、ピストン２４およびアクチュエータ２５が共に第１の位置から第２の位置へ移動され、アクチュエータ２５が保持部材２３の中間区間部２３３と連結するようになることによって、弾性部材２７による付勢力に抗して保持部材２３を保持溝２１３と係合している位置から保持溝２１３から離れる位置へ移動して、雄部材２１および雌部材２２が相対移動することができる位置決め解除状態、すなわち、キャリアフレーム１１を車両１０１から取り外すことができる状態となる。
【００４８】
なお、本実施形態では、位置決め機構２００の雌部材２２においては、それぞれ互いにソケット２２０の周囲にずれて位置されている複数の内室２２１と、それぞれソケット２２０の内周面から径方向に沿って延伸するように凹設されていると共に、ソケット２２０および対応する内室２２１と連通している複数の案内溝２２２と、が備わっている。
【００４９】
そして、保持部材２３、ピストン２４、アクチュエータ２５、付勢部材２６、及び弾性部材２７のそれぞれの数量は、当該雌部材２２における内室２２１および案内溝２２２の数量に従って決められる。
【００５０】
ここで、位置決め機構２００の雌部材２２における、内室２２１、案内溝２２２、保持部材２３、ピストン２４、アクチュエータ２５、付勢部材２６、及び弾性部材２７のそれぞれの数量は本実施形態における複数に限定されず、少なくとも１つ設置すれば同様な効果が得られるが、数量が多ければ多いほどより良い保持効果を得ることができる。
【００５１】
本実施形態では、図１及び図２に示されるように、電池カートリッジ１００は、位置決め機構２００を複数備えている。
【００５２】
各位置決め機構２００における雄部材２１の基体２１１は、図１及び図２に示されるように、キャリアフレーム１１の周辺領域１１３の上に設けられている一方、各位置決め機構２００における雌部材２２の第１の主面２２５は、車両１０１において１つの雄部材２１に対応する箇所に設けられている。
【００５３】
また、本実施形態において、車両１０１の内に、図１及び図２に示されるように、流体輸送経路１０７を形成する流体マニホールド３２が配置されて、加圧流体が位置決め機構２００に均等に分配されるように提供され得る。
【００５４】
勿論、ここで該流体マニホールド３２が車両１０１の内に配置されることに限定されず、他の実施形態において、位置決め機構２００の雌部材２２がキャリアフレーム１１に設けられる場合、流体マニホールド３２がキャリアフレーム１１側に配置される場合もある。
【００５５】
図７〜図９を参照して本実施形態に係る電池交換式の電気自動車である車両１０１に対して電池カートリッジ１００を交換する方法について説明する。ここで、図７は該実施形態の加圧流体の源１０５と、制御部材１０６と、電池カートリッジ１００の位置決め機構２００と、の関係を示す模式図であり、図８は該実施形態の車両１０１が電池カートリッジ１００を交換する準備位置にある状態を説明する模式図であり、また、図９は本発明の一実施形態に係る車両１０１に対して、電池カートリッジ１００を交換する方法が示されるブロック図である。
＜電池カートリッジ１００の交換方法＞
【００５６】
本実施形態の車両１０１に対して、本実施形態に係る電池カートリッジ１００を交換する方法は、図９に示されるように、以下のステップＳ９０１〜ステップＳ９０８を含む。
【００５７】
ステップＳ９０１において、取り外そうとする第１の電池カートリッジ１００を装着した車両１０１を図８に示されるような電池交換装置の上に止める。
【００５８】
ステップＳ９０２において、図８に示されるように、載置台３１を、車両１０１に装着された第１の電池カートリッジ１００のキャリアフレーム１１の下側に配置する。
【００５９】
ステップＳ９０３において、図８に示されるように、載置台３１が、操作することによって上昇され、第１の電池カートリッジ１００を載せた状態となる。
【００６０】
ステップＳ９０４において、加圧流体を、加圧流体の源１０５から車両１０１の流体輸送経路１０７を経由して、車両１０１のシャーシ１０２に設けられたそれぞれの位置決め機構２００の雌部材２２における内室２２１に導入する。
【００６１】
そして、加圧流体による圧力は、それぞれの位置決め機構２００の雌部材２２におけるピストン２４に加えられ、すべての保持部材２３の第１の端部２３１が対応するプラグ２１２の保持溝２１３から完全に離れて、第１の電池カートリッジ１００を車両１０１のシャーシ１０２から取り外すことができる状態となる。
【００６２】
なお、図７に示されるように、加圧流体の源１０５の下流側と、すべての位置決め機構２００の上流側と、の間に制御部材１０６を設置することによって、加圧流体の供給または中断を制御することができる。
【００６３】
ステップＳ９０５において、第１の電池カートリッジ１００が載せられた載置台３１を下に移動して、第１の電池カートリッジ１００を車両１０１のシャーシ１０２から完全に分離する。
【００６４】
ステップＳ９０６において、載置台３１の上にある第１の電池カートリッジ１００を、車両１０１に取り付けようとする第２の電池カートリッジ１００に交換する。
【００６５】
ステップＳ９０７において、第２の電池カートリッジ１００が載せられた載置台３１が、操作することによって上昇されて、第２の電池カートリッジ１００を、第２の電池カートリッジ１００のキャリアフレーム１１に設けられたすべての位置決め機構２００の雄部材２１と、車両１０１のシャーシ１０２に設けられたすべての位置決め機構２００の雌部材２２とが互いに位置合わせて接合し、すなわち、すべての位置決め機構２００の雄部材２１におけるプラグ２１２が、それぞれ対応する位置決め機構２００の雌部材２２におけるソケット２２０に挿入することができる位置まで移動する。
【００６６】
ステップＳ９０８において、すべての位置決め機構２００の雄部材２１におけるプラグ２１２が、それぞれ対応する位置決め機構２００の雌部材２２におけるソケット２２０に挿入して、すべての位置決め機構２００の保持部材２３の第１の端部２３１が、それぞれ対応する雌部材２２におけるソケット２２０の保持溝２１３と係合して、第２の電池カートリッジ１００のキャリアフレーム１１を車両１０１に位置決めして、第２の電池カートリッジ１００を車両１０１に装着する。
【００６７】
それによって、本実施形態に係る電池カートリッジ１００の車両１０１に対する交換が完了する。
【００６８】
総括すると、本発明に係る電池カートリッジ１００は、加圧流体を位置決め機構２００に導入し、該加圧流体による圧力を位置決め機構２００に与えることによって、位置決め機構２００の接合または分離を切り替えて、キャリアフレーム１１を車両１０１から取り外し、または車両１０１に取り付けることができる。
【００６９】
これによって、電気自動車に対して電池の交換を従来よりも速やかに実行することができ、電気自動車の航続距離を確保することができるようになる。そのため、一般的な電気自動車にも自動車競技用の電気自動車にも適用され得る。
【００７０】
上記においては、本発明の全体的な理解を促すべく、多くの具体的な詳細が示された。しかしながら、当業者であれば、一またはそれ以上の他の実施形態が具体的な詳細を示さなくとも実施され得ることが明らかである。
【００７１】
以上、本発明の好ましい実施形態及び変化例を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、最も広い解釈の精神および範囲内に含まれる様々な構成として、全ての修飾および均等な構成を包含するものとする。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の電池カートリッジは、電気車両に対して電池を交換する効率を高めること有用である。そのため、産業上の利用可能性がある。
【符号の説明】
【００７３】
１００  電池カートリッジ
１０１  車両
１０２  シャーシ
１０３  シャーシ底面
１０４  電池収容室
１０５  加圧流体の源
１０６  制御部材
１０７  流体輸送経路
１１  キャリアフレーム
１１２  中央領域
１１３  周辺領域
１１４  前部
１１５  後部
１２  電池アセンブリ
１２１  電池モジュール
２００  位置決め機構
２１  雄部材
２１１  基体
２１２  プラグ
２１３  保持溝
２２  雌部材
２２０  ソケット
２２１  内室
２２２  案内溝
２２３  流体入口
２２４  流体出口
２２５  第１の主面
２２６  第２の主面
２３  保持部材
２３１  第１の端部
２３２  第２の端部
２３３  中間区間部
２４  ピストン
２５  アクチュエータ
２６  付勢部材
２７  弾性部材
３１  載置台
３２  流体マニホールド
Ａ  突出方向
Ｓ９０１〜Ｓ９０８  ステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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