(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部（１０１）と、
グリッパー（１０５、７０５）と、
後退可能におよび延長可能に前記グリッパー（１０５、７０５）を前記ベース部（１０１）に接続する回収用アクチュエーター（１１０）と、
車両アライメント特徴部センシング装置（１０４、４０４、１１０４）であって、前記車両アライメント特徴部センシング装置（１０４、４０４、１１０４）は、少なくとも前記回収用アクチュエーター（１１０）に動作可能に接続されており、また、前記車両アライメント特徴部センシング装置（１０４、４０４、１１０４）に対して車両アライメント特徴部（１４）が位置合わせされた状態であることに応答して、前記回収用アクチュエーター（１１０）が前記グリッパー（１０５、７０５）のバッテリー係合位置まで延長することを引き起こすように構成されており、また、前記グリッパー（１０５、７０５）とバッテリー（１６）のラッチ係合に応答して、前記回収用アクチュエーター（１１０）が前記グリッパー（１０５、７０５）のバッテリー除去位置まで後退することを引き起こすように構成されており、前記バッテリー（１６）は、前記アライメント特徴部センシング装置（１０４、４０４、１１０４）に対して位置合わせされた状態になっている前記車両アライメント特徴部（１４）に対して、所定の場所において、車両（１０）の中に装着されている、車両アライメント特徴部センシング装置（１０４、４０４、１１０４）と
を含む、システム。
【請求項２】
前記グリッパー（１０５、７０５）は、プラットフォーム（１０６）を含み、前記プラッ トフォーム（１０６）は、前記車両（１０）の中に装着されている前記バッテリー（１６）の第１の表面に係合するように構成されており、また、前記グリッパー（１０５、７０５）は、前記プラットフォーム（１０６）からの少なくとも１つの突出部を含み、前記少なくとも１つの突出部は、前記プラットフォーム（１０６）が前記バッテリー（１６）の前記第１の表面に係合しているときに、前記車両（１０）の中に装着されている前記バッテリー（１６）の第２の表面に係合するように構成されている、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記グリッパー（１０５、７０５）は、ラッチユニット（１０８、７０８）を含み、前記ラッチユニット（１０８、７０８）は、少なくとも１つの接触センサーに動作可能に接続されており、前記ラッチユニット（１０８、７０８）は、前記少なくとも１つの接触センサーが前記グリッパー（１０５、７０５）の前記バッテリー係合位置を確認すると、前記グリッパー（１０５、７０５）を前記バッテリー（１６）とラッチ係合式に係合させるように構成されており、前記ラッチユニット（１０８、７０８）は、前記グリッパー（１０５、７０５）が前記バッテリー（１６）とラッチ係合させられると、前記回収用アクチュエーター（１１０）の後退を引き起こすように構成されている、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記システムは、前記回収用アクチュエーター（１１０）がそのバッテリー係合位置にあるときに、バッテリー係合信号を車両バッテリーキャッチコントローラー（２０）に送信するようにさらに構成されている、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記システムは、前記回収用アクチュエーター（１１０）がそのバッテリー係合位置まで延在している間に前記車両（１０）を一定の速度で維持するために、レディー信号を車両トラクションシステム（２２）に送信するようにさらに構成されている、請求項１記載の システム。
【請求項６】
前記システムは、前記回収用アクチュエーター（１１０）がそのバッテリー除去位置まで後退させられたときに、車両加速を許容するために、完了信号を前記車両トラクションシステム（２２）に送信するようにさらに構成されている、請求項５記載のシステム。
【請求項７】
前記システムは、横方向アクチュエーター（１１８）をさらに含み、
前記横方向アクチュ エーター（１１８）は、前記回収用アクチュエーター（１１０）の延長および後退に対して垂直の方向に沿って前記グリッパー（１０５、７０５）を移動させるように構成されており、
前記アライメント特徴部センシング装置（１０４、４０４、１１０４）は、前記アライメント特徴部センシング装置（１０４、４０４、１１０４）からの前記車両アライメント特徴部（１４）の横方向ミスアライメントにしたがって、前記横方向アクチュエーター（１１８）を調節するように動作可能に接続されている、請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記システムは、旋回アクチュエーター（１２０）をさらに含み、
前記旋回アクチュエーター（１２０）は、前記回収用アクチュエーター（１１０）の延長および後退に対して平行な軸線の周りで前記グリッパー（１０５、７０５）を回転させるように構成されており、
前記アライメント特徴部センシング装置（１０４、４０４、１１０４）は、前記アライメント特徴部センシング装置（１０４、４０４、１１０４）からの前記車両アライメント特徴部（１４）の角度的なミスアライメントにしたがって、前記旋回アクチュエーター（１２０）を調節するように動作可能に接続されている、請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記システムは、ハウジング（１１）をさらに含み、
前記ハウジング（１１）の中には、前記ベース部（１０１）、前記グリッパー（１０５、７０５）、および前記回収用アクチュエーター（１１０）が装着されており、
前記ハウジング（１１）は、回収用開口部（１３）を有しており、前記回収用開口部（１３）を通して、前記回収用アクチュエーター（１１０）が前記グリッパー（１０５、７０５）を延長および後退させるように構成されており、
前記システムは、前記回収用開口部（１３）を横切って移動可能に装着されているカバー（１０２、４０２）と、前記ハウジング（１１）を開口または閉鎖するために前記カバー（１０２、４０２）を移動させるように動作可能なカバーアクチュエーターとをさらに含み、
前記アライメント特徴部センシング装置（１０４、４０４、１１０４）は、前記アライメント特徴部センシング装置（１０４、４０４、１１０４）に対して前記車両アライメント特徴部（１４）が位置合わせされた状態であることに応答して、前記ハウジング（１１）を開口するために前記カバーアクチュエーターを作動させるように動作可能に接続されている、請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
前記車両アライメント特徴部（１４）は、前記ベース部（１０１）に固着された少なくとも１つの表面の上に配設されており、
前記アライメント特徴部センシング装置（１０４、 ４０４、１１０４）は、前記ベース部（１０１）に対して移動可能な車両（１０）の上に 配設されており、前記アライメント特徴部センシング装置（１０４、４０４、１１０４）は、ワイヤレス接続を介して前記回収用アクチュエーター（１１０）に動作可能に接続さ れている、請求項１記載のシステム。
【請求項１１】
エネルギー管理モジュール（１２１８）と、
第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイス（１２１２）であって、前記第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイス（１２１２）は、モーター（１２０７）を有する車両（１０）の車両本体部（１２０３）に装着するように、および、前記エネルギー管理モジュール（１２１８）を介して前記車両（１０）にパワーを供給するために接続するように構成されている、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイス（１２１２）と、
第２のエネルギー貯蔵デバイス（１２１４）であって、前記第２のエネルギー貯蔵デバイス（１２１４）は、前記車両本体部（１２０３）に装着するように、および、前記エネルギー管理モジュール（１２１８）を介して前記車両（１０）にパワーを供給するために接続するように構成されている、第２のエネルギー貯蔵デバイス（１２１４）と
を含む、システムであって、
前記エネルギー管理モジュール（１２１８）は、前記車両本体部（１２０３）に装着するように構成されており、また、定常的な動作の実行の間に、前記第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイス（１２１２）から、ならびに、前記第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイス（１２１２）の再充電の間の第１のモードにおいて、および、非定常的な動作の実行の間の第２のモードにおいて、前記第２のエネルギー貯蔵デバイス（１２１４）から、前記モーター（１２０７）を含む前記車両（１０）にパワーを与えるように構成されている、システム。
【請求項１２】
前記第２のエネルギー貯蔵デバイス（１２１４）は、前記車両本体部（１２０３）の外部に装着されるように構成されている、請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
前記第２のエネルギー貯蔵デバイス（１２１４）は、前記車両本体部（１２０３）に外部装着するために、フック、ラッチ、または引き込み可能な締結具のうちの少なくとも１つ を含む、請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
前記第２のエネルギー貯蔵デバイス（１２１４）は、装着装置（１２１５）によって前記車両本体部（１２０３）に装着するように構成されており、
また、前記装着装置（１２１５）が分離すると、前記第２のエネルギー貯蔵デバイス（１２１４）が前記車両本体部（１２０３）から落下またはスライドすることとなるように、位置決めされるように構成されている、請求項１２記載のシステム。
【請求項１５】
前記第２のエネルギー貯蔵デバイス（１２１４）は、装着装置（１２１５）によって前記車両本体部（１２０３）に装着するように構成されており、前記装着装置（１２１５）は、前記第２のエネルギー貯蔵デバイス（１２１４）の単一の除去運動によって、前記第２のエネルギー貯蔵デバイス（１２１４）から係合解除可能である、請求項１２記載のシステム。
【請求項１６】
前記エネルギー管理モジュール（１２１８）は、オポチュニティー充電ステーション（１２１０）を含まないルートを辿る前記車両（１０）に応答して、前記第２のエネルギー貯蔵デバイス（１２１４）から前記第１のエネルギー貯蔵デバイス（１２１２）を再充電するように構成されている、請求項１１記載のシステム。
【請求項１７】
前記車両（１０）がオポチュニティー充電ステーション（１２１０）を含む次のルートを選択することができない場合にだけ、前記エネルギー管理モジュール（１２１８）は、前記第２のエネルギー貯蔵デバイス（１２１４）から前記第１のエネルギー貯蔵デバイス（１２１２）を再充電するように構成されている、請求項１６記載のシステム。
【請求項１８】
前記エネルギー管理モジュール（１２１８）は、前記車両（１０）がオポチュニティー充電ステーション（１２１０）を含まないルートにそれることとなるということを示す信号を受信することに応答して、前記第２のエネルギー貯蔵デバイス（１２１４）から前記第１のエネルギー貯蔵デバイス（１２１２）を再充電するように構成されている、請求項１１記載のシステム。
【請求項１９】
前記第１のエネルギー貯蔵デバイス（１２１２）は、電気化学的なバッテリー（１６）であり、前記第１のエネルギー貯蔵デバイス（１２１２）は、６Ｗｈ／ｋｇを超えるエネルギー密度を備える再充電可能なパワーウルトラキャパシターである、請求項１１記載のシステム。
【請求項２０】
車両本体部（１２０３）を有する車両（１０）と、
前記車両本体部（１２０３）に装着されているモーター（１２０７）と、
第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイス（１２１２）であって、前記車両本体部（１２０３）に装着されており、かつ、エネルギー管理モジュール（１２１８）を介して前記車両（１０）にパワーを供給するように接続されている、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイス（１２１２）と、
第２のエネルギー貯蔵デバイス（１２１４）であって、前記車両本体部（１２０３）に装着されており、かつ、前記エネルギー管理モジュール（１２１８）を介して前記車両（１０）にパワーを供給するように接続されている、第２のエネルギー貯蔵デバイス（１２１４）と、を含む、システムであって、
前記エネルギー管理モジュール（１２１８）は、前記車両本体部（１２０３）に装着されており、また、定常的な動作の実行の間に、前記第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイス（１２１２）から、ならびに、前記第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイス（１２１２）の再充電の第１のモードの間に、および、非定常的な動作の実行の間の第２のモードの間に、前記第２のエネルギー貯蔵デバイス（１２１４）から、前記モーター（１２０７）を含む前記車両（１０）にパワーを与えるように接続され、構成されている、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、概して、交換可能なエネルギー貯蔵デバイスからパワーを与えられる車両に関する。具体的な実施形態は、バッテリー駆動式の電気車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、外部供給源から連続的にパワーを与えられない車両は、ある種のエネルギー貯蔵装置、たとえば、バッテリーまたは燃料タンクを組み込んでおり、それは、定期的な再充電または再充填を必要とする。しかし、作業車両（たとえば、鉱山車両、レール機関車、または他のオフハイウェイ車両／ＯＨＶ）の文脈において、バッテリーまたは燃料タンクを再充電または再充填するために必要とされるダウンタイムを低減させるか、または実質的に排除することが一般的に望ましい。たとえば、バッテリー駆動式の電気車両にとって、消費されたバッテリーを迅速に除去するために、および、それを完全に充電されたバッテリーと置換するために、バッテリー交換装置を提供することが望ましい可能性がある。そのような装置に関して、バッテリーの除去および置換などを可能にする特定の交換位置に車両が位置決めされることが必要である可能性がある。
【０００３】
しかし、特定の作業環境では、バッテリーが交換され得る場所について制限が存在する可能性がある。たとえば、地下通路採掘作業は、２マイルもの深さまで垂直方向に延在し、何マイルにもわたって水平方向に地中へ延在する可能性がある。垂直方向のシャフトの中のエレベーターが、鉱山のより低いレベルから鉱石を持ち上げるために使用され得るが、数マイルの長さの通路のすべてに沿って垂直方向のシャフトを置くことは極めて高価である。したがって、車両は、エクストラクションシャフトまで通路に沿って鉱石を運搬するために使用される。地下鉱山の換気は、前々から困難なタスクであるので、そのような車両が最小エミッションを有することが望ましい。現在では、いくつかの鉱石運搬車は、「Ｔｉｅｒ  ３」エミッション規格で認定されたエンジンを備えて構築されている。たとえば、貯蔵エネルギーによってパワーを与えられるゼロエミッション車両として、これらの運搬車両を構築し、それらの動作からの任意の追加的な換気負荷を回避するようになっていることが、より望ましいこととなる。しかし、そのような車両のバッテリーを再充電することは、潜在的に問題がある。コストの理由に関して、バッテリー充電ステーションは、採掘作業の選択された領域の中だけで、典型的に、エクストラクションシャフトの近くに提供され得る。
【０００４】
電気駆動式の車両は、現在では、鉱山の中のクルー輸送のために使用されている。クルー輸送は、比較的に低い反復の事象であるので（典型的に、１シフト当たりに１回のインバウンドトリップおよび１回のアウトバウンドトリップ）、バッテリー駆動式のクルー輸送車両は、シフトの全体にわたって充電ステーションに止まっていることが可能であることが多い。充電に関するこの比較的に高い利用可能性は、比較的に低いパワーの取り出しによる充電ステーションの使用を可能にし、それによって、再充電バッテリー駆動式のクルー輸送車両の機器コストおよび動作コストを低減させる。
【０００５】
クルー輸送車両とは対照的に、鉱山作業は、典型的に、ほぼ連続的な運動状態にある鉱石運搬車両を有しており、鉱石運搬車両は、ローディングおよびアンローディングするときだけ一時停止する。ローディング場所は、作業場（ｗｏｒｋ  ｆａｃｅ）が前進または後退するにつれて連続的に移動しており、バッテリー充電ステーションをローディング場所に再配置し続けることは実行可能ではない。アンローディング場所は、アンローディングの間に、（エクストラクションシャフトを上へ進行するコンベヤーに隣接して）固定されているが、鉱石運搬車両は、大きくていくらか予想できない機械的な荷重をうける。追加的に、それぞれの鉱石運搬車両は、次の鉱石運搬車がローディングまたは投棄し始めることができるように、できる限り急速に、ローディング場所およびアンローディング場所を立ち退くように計画されている。認識されることとなるように、鉱石運搬車は、数人のクルーメンバーよりもかなり重い積載物を輸送しなければならず、鉱石運搬車にパワーを与えるために必須の高容量バッテリーは、（たとえば、数千ワットのオーダーの）比較的に高い電力であっても、これらの場所で再充電するには長い時間がかかりすぎることとなる。
【０００６】
少なくともこれらの理由のために、ローディング場所およびアンローディング場所は、鉱石運搬車両バッテリーを再充電するのに最適な場所ではない。したがって、バッテリー駆動式の鉱石運搬車両の使用は、ローディング動作、運搬動作、およびアンローディング動作から離れた場所でのバッテリー再充電を許容するために、運搬ルートに沿って追加的なストップまたはサイドトラックをスケジューリングすること必要とする可能性が高くなる。しかし、鉱石運搬車をサイドトラックに入れることは、運搬車がローディング、運搬、およびアンローディングしていない過度の時間を結果として生じさせる。この過度のタスク外の時間は、バッテリー駆動式の運搬車両の採用への障害であり、バッテリー駆動式の運搬車両は、そうでなければ、少なくとも深い通路の中の換気負荷を低減させることとなるので、望ましいこととなる。採用への別のハードルは、急速フル充電とともに数時間の動作を支持することができるエネルギー貯蔵デバイスのコストであった。
【０００７】
したがって、現在利用可能であるシステムおよび方法とは異なる車両装着式のエネルギー貯蔵デバイスを再充電するためのシステムおよび方法を提供し、たとえば、車両装着式のエネルギー貯蔵デバイスのオポチュニティー（ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ）（部分的な）充電を可能にし、および／または、特定のバッテリー交換場所に車両を持っていく必要なしにバッテリー交換を可能にすることが望ましい可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第９０３５６０７号明細書
【発明の概要】
【０００９】
ある実施形態では、システム（たとえば、車両バッテリー交換システム）は、ベース部と、グリッパーと、後退可能におよび延長可能にグリッパーをベース部に接続する回収用（ｒｅｔｒｉｅｖａｌ）アクチュエーターと、少なくとも回収用アクチュエーターに動作可能に接続されている車両アライメント特徴部センシング装置とを含む。車両アライメント特徴部センシング装置は、車両アライメント特徴部センシング装置に対して車両アライメント特徴部が位置合わせされた状態であることに応答して、回収用アクチュエーターがグリッパーのバッテリー係合位置まで延長することを引き起こすように構成されており、また、グリッパーとバッテリーのラッチ係合に応答して、回収用アクチュエーターがグリッパーのバッテリー除去位置まで後退することを引き起こすように構成されており、バッテリーは、アライメント特徴部センシング装置に対して位置合わせされた状態になっている車両アライメント特徴部に対して、所定の場所において、車両の中に装着されている。
【００１０】
ある実施形態では、システム（たとえば、車両バッテリー交換システム）は、車両アライメント特徴部と、車両アライメント特徴部に対して所定の位置に装着されているバッテリー受容部と、バッテリー受容部の中へバッテリーを受け入れることによって、バッテリーへの動作可能な接続のためにバッテリー受容部に装着されるパワーコネクターとを含む。
【００１１】
ある実施形態では、システム（たとえば、車両バッテリー交換システム）は、バッテリーと、キャッチユニットとを含み、キャッチユニットは、バッテリーの中へ組み込まれており、また、バッテリー受容部の中へのバッテリーの挿入に応答して、バッテリー受容部の中へバッテリーを固定するように構成されている。また、キャッチユニットは、解放信号の受信に応答して、バッテリー受容部からバッテリーを解放するように構成されている。
【００１２】
ある実施形態では、方法は、バッテリー交換装置に隣接するように車両を移動させるステップを含む。車両は、車両アライメント特徴部を含み、また、車両アライメント特徴部に対して所定の位置に装着されるバッテリーを含み、バッテリー交換装置は、アライメント特徴部センシング装置を含む。方法は、車両アライメント特徴部がアライメント特徴部センシング装置と位置合わせされた状態であるときに、アライメント特徴部センシング装置からのレディー信号を提供するステップと、レディー信号に応答して、車両からバッテリーを除去するように、バッテリー交換装置を作動させるステップとをさらに含む。
【００１３】
ある実施形態では、システム（たとえば、車両バッテリー充電システム）は、エネルギー管理モジュールと、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスであって、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスは、モーターを有する車両の車両本体部に装着するように、および、エネルギー管理モジュールを介して車両にパワーを供給するために接続するように構成されている、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスと、第２のエネルギー貯蔵デバイスであって、第２のエネルギー貯蔵デバイスは、車両本体部に装着するように、および、エネルギー管理モジュールを介して車両にパワーを供給するために接続するように構成されている、第２のエネルギー貯蔵デバイスとを含む。エネルギー管理モジュールは、車両本体部に装着するように構成されており、また、定常的な動作の実行の間に、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスから、ならびに、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスの再充電の間の第１のモードにおいて、および、非定常的な動作の実行の間の第２のモードにおいて、第２のエネルギー貯蔵デバイスから、モーターを含む車両にパワーを与えるように構成されている。
【００１４】
ある実施形態では、システム（たとえば、車両バッテリー充電システム）は、車両本体部と、車両本体部に装着されているモーターと、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスであって、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスは、車両本体部に装着されており、かつ、エネルギー管理モジュールを介して車両にパワーを供給するように接続されている、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスと、第２のエネルギー貯蔵デバイスであって、第２のエネルギー貯蔵デバイスは、車両本体部に装着されており、かつ、エネルギー管理モジュールを介して車両にパワーを供給する接続されている、第２のエネルギー貯蔵デバイスとを含む。エネルギー管理モジュールは、車両本体部に装着されており、また、定常的な動作の実行の間に、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスから、ならびに、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスの再充電の第１のモードの間に、および、非定常的な動作の実行の間の第２のモードの間に、第２のエネルギー貯蔵デバイスから、モーターを含む車両にパワーを与えるように接続され、構成されている。
【００１５】
ある実施形態では、方法は、車両のためのルートを選択するステップと、選択されたルートがオポチュニティー充電ステーションを含む場合には、ルートに沿って、再充電可能なバッテリーから車両を動作させるステップと、選択されたルートがオポチュニティー充電ステーションを含まない場合には、オポチュニティー充電ステーションを含む次のルートを選択するステップと、（ｉ）選択されたルートがオポチュニティー充電ステーションを含まない場合、および、（ｉｉ）オポチュニティー充電ステーションを含む選択可能な次のルートが存在しない場合には、選択されたルートに沿って、取り換え可能なバッテリーから車両を動作させるステップとを含む。
【００１６】
本発明は、添付の図面を参照して、非限定的な実施形態の以下の説明を読むことからより良く理解されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態によるピット装着式のバッテリー交換システムまたは装置の概略図である。
【図２】図１のバッテリー交換システムの動作を示す図である。
【図３】図１のバッテリー交換システムの動作を示す図である。
【図４】実施形態による天井装着式のバッテリー交換システムの概略図である。
【図５】図４のバッテリー交換システムの動作を示す図である。
【図６】図４のバッテリー交換システムの動作を示す図である。
【図７】実施形態による壁部装着式のバッテリー交換システムおよびその動作の概略図である。
【図８】実施形態による壁部装着式のバッテリー交換システムおよびその動作の概略図である。
【図９】バッテリー交換システムの実施形態の概略図である。
【図１０】バッテリー交換システムの実施形態の概略図である。
【図１１】実施形態によるバッテリー交換追跡システムの概略図である。
【図１２】車両装着式のエネルギー貯蔵デバイスを再充電するためのシステムの概略図である。
【図１３】車両装着式のエネルギー貯蔵デバイスからどのように車両にパワーを与えるかということを決定するための方法の実施形態を図示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の例示的な実施形態が以下に詳細に参照されることとなり、その例は、添付の図面に図示されている。可能である限り、図面の全体を通して使用されている同じ参照符号は、重複した説明をすることなく、同じまたは同様のパーツを表している。
【００１９】
本発明の実施形態は、バッテリーによってパワーを与えられる車両の動作の間のバッテリー交換の容易さを提供することを意図している。例示的な実施形態は、電気車両を参照して説明されているが、本発明の実施形態は、交換可能なエネルギー貯蔵デバイス（たとえば、空気シリンダー、ガスボトル）からパワーを与えられる任意の種類の車両を伴う使用にも適用可能である。また、本発明の実施形態は、自動誘導式の車両または自動化された車両を伴う使用にも適切である可能性がある。本明細書で使用されているように、「ゼロエミッション」車両は、その動作の間に、その付近にある呼吸可能な空気の利用可能性を低減させないものであり、一方、「ハイブリッド」車両は、「二次的な」エネルギー貯蔵デバイス（たとえば、容易に再充電可能なエネルギー貯蔵デバイス）および「一次的な」化学的なエネルギー生産デバイス（たとえば、燃焼エンジン）の両方を設けられた車両である。
【００２０】
本明細書で使用されているように、「実質的に」、「一般的に」、および「約」の用語は、コンポーネントまたはアッセンブリの機能的な目的を実現するために適切な合理的に実現可能な製造公差および組み立て公差の中の条件を示している。
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施形態によるピット装着式のバッテリー交換装置またはシステム１００を概略的に示す図である。ピット装着式のバッテリー交換システムは、図２〜図３に全体的に示されているように、貯蔵エネルギー車両１０（たとえば、電気車両）と相互作用する。システム１００は、ピット（または、他のハウジング）１１の中のベース部１０１の上に装着されており、ピット１１は、車両１０が通行するトラック、道路、または経路の通行表面１２の下に配設されている。システム１００は、回収用開口部１３（すなわち、ピットの上部）を開閉するように移動可能である引き込み可能なカバー１０２と、車両アライメント特徴部センシング装置１０４と、グリッパー１０５と、回収用アクチュエーター１１０とを含む。グリッパー１０５は、バッテリー（たとえば、エネルギー貯蔵カートリッジ）回収用プラットフォーム１０６と、プラットフォーム１０６から突出するバッテリー（たとえば、エネルギー貯蔵カートリッジ）ラッチユニット１０８とを含む。回収用アクチュエーター１１０は、カバー１０２の後退と同調してピット１１からグリッパー１０５を延在させるように配置されており、また、カバー１０２がピットをカバーするように延在させられるときに、ピットの中にグリッパー１０５を維持するように配置されている。車両アライメント特徴部センシング装置１０４は、たとえば、カバー１０２、グリッパー１０５、および回収用アクチュエーター１１０を含む、バッテリー交換装置１００の他のコンポーネントに動作可能に接続されている。たとえば、車両アライメント特徴部センシング装置１０４は、コントローラー１１２を含むことが可能であり、または、コントローラーを介して、ピット装着式のバッテリー交換システムの他のコンポーネントに動作可能に接続され得る。本明細書で使用されているように、「車両アライメント特徴部」は、周囲構造体から区別可能な明確なマーキングまたは表面形態を表している。
【００２２】
システム１００は、車両アライメント特徴部１４による車両アライメント特徴部センシング装置１０４の作動を介して、車両１０と相互作用するように構成されており、車両アライメント特徴部１４は、車両１０の上に配設されている。また、車両１０は、バッテリー（たとえば、エネルギー貯蔵カートリッジ）１６を含み、バッテリー（たとえば、エネルギー貯蔵カートリッジ）１６は、車両アライメント特徴部１４に対して所定の場所において（たとえば、バッテリー受容部１７の中に）、車両１０の中にまたは車両１０の上に除去可能に装着されている。追加的に、車両１０は、車両バッテリーキャッチユニット１８であって、車両バッテリーキャッチユニット１８は、車両の中のまたは車両の上の適切な場所にバッテリーを保持する、車両バッテリーキャッチユニット１８；パワーコネクター１９であって、パワーコネクター１９は、バッテリー受容部の中へバッテリーを受け入れることによって、バッテリー１６への動作可能な接続のためにバッテリー受容部１７に装着されている、パワーコネクター１９；および／または、バッテリーキャッチコントローラー２０であって、バッテリーキャッチコントローラー２０は、コマンド信号に応答して車両バッテリーキャッチユニット１８を動作させることが可能である、バッテリーキャッチコントローラー２０を含むことが可能である。この文脈では、コマンド信号は、たとえば、バッテリー１６からパワーコネクター１９へのパワーの提供、および／または、バッテリー１６の第１の表面に対するグリッパー１０５の係合による接触センサー１１４の作動を含むことが可能である。
【００２３】
特定の実施形態では、車両バッテリーキャッチユニット１８は、自己動作するデバイス、たとえば、機械的なデバイスまたは電気機械的なデバイスであることが可能であり、それは、バッテリーをバッテリー受容部１７の中へ受け入れると、または、バッテリー１６からパワーコネクター１９へパワーが提供されると、バッテリー１６を自動的に固定するように作動させられ、また、バッテリーの第１の表面に対するグリッパー１０５の係合に応答して、バッテリー１６を解放するように作動させられる。特定の実施形態では、バッテリーキャッチユニット１８は、バッテリーをバッテリー受容部１７の中へ固定するために、バッテリー１６の中へ統合され得る。そのようなケースでは、バッテリー受容部１７は、バッテリー装着式のキャッチユニット１８による係合のために、戻り止めを含むことが可能である。
【００２４】
パワーコネクター１９は、パワーコネクター１９がバッテリー受容部１７の挿入開口部２１に向かって突出するように、バッテリー受容部１７の中に配設され得、受容部の中へ自動的に挿入されるバッテリー１６が、パワーコネクター１９に動作可能に接続されることとなるようになっている。
【００２５】
他の実施形態では、車両アライメント特徴部センシング装置１０４は、バッテリー１６に対して所定の場所において、車両１０の上に配設され得、車両アライメント特徴部１４は、グリッパー１０５に対して所定の場所において、トラック表面１２の上にまたは別の表面の上に配設されている。このケースでは、車両アライメント特徴部センシング装置１０４は、たとえば、コントローラー１１２とのワイヤレス通信を介して、バッテリー交換装置１００の他のコンポーネントに動作可能に接続され得る。複数の車両アライメント特徴部センシング装置は、異なる車両１０がバッテリー交換装置１００の近くを通行するときに、コントローラー１１２に連続的にワイヤレスで接続され得る。
【００２６】
動作時に、図２〜図３に示されているように、車両アライメント特徴部１４は、車両アライメント特徴部センシング装置１０４に対して、位置合わせされた状態（事前決定された場所または経路）になる。したがって、車両アライメント特徴部センシング装置１０４は、車両アライメント特徴部１４を検出する。車両アライメント特徴部を検出することに応答して、車両アライメント特徴部センシング装置１０４は、たとえば、カバーモーター（図示せず）の直接的な制御によって、または、カバーを後退させるようにコントローラー１１２に信号を送ることによって、カバー１０２の後退を引き起こす。また、車両アライメント特徴部センシング装置は、たとえば、回収用アクチュエーターの直接的な制御によって、または、回収用アクチュエーターを動作させるようにコントローラー１１２に信号を送ることによって、回収用アクチュエーター１１０の延長を引き起こす。回収用アクチュエーター１１０の延長は、バッテリー回収用プラットフォーム１０６をバッテリー１６に対して係合させる。同時に、コントローラー１１２は、バッテリーキャッチコントローラー２０にコマンド信号（たとえば、バッテリー係合信号）を送信し、車両バッテリーキャッチユニット１８をラッチ解除または解放することが可能である。
【００２７】
グリッパー１０５が（図３に示されているように）バッテリー係合位置に到達したということを確認するために、（たとえば、接触センサー１１４の作動によって）バッテリー１６の第１の表面に対するバッテリー回収用プラットフォーム１０６の接触を検出した後に、および、随意的に、バッテリー係合信号の受信確認をバッテリーキャッチコントローラー２０から受信した後に、システム１００は、バッテリー１６の第２の表面にラッチ係合式に係合するようにバッテリーラッチユニット１０８を作動させる。たとえば、バッテリーラッチユニット１０８は、接触センサー１１４もしくは回収用アクチュエーター１１０から直接的に来る信号（たとえば、完全に延長させられた状態のストップリミット信号）によって作動させられるか、または、間接的にコントローラー１１２を介して作動させられ得る。バッテリーラッチユニット１０８は、バッテリーキャッチユニット１８によって係合されるものと同じ表面または特徴部に係合することが可能である。代替的に、バッテリーラッチユニット１０８は、バッテリーキャッチユニット１８によって係合されるものとは異なる表面または特徴部に係合することが可能である。
【００２８】
バッテリーラッチユニット１０８がグリッパー１０５をバッテリー１６にラッチ係合式に係合させると、次いで、バッテリー交換システム１００は、たとえば、バッテリーラッチユニット１０８が回収用アクチュエーター１１０を直接的に作動させることによって、または、バッテリーラッチユニット１０８がコントローラー１１２に信号を送り、回収用アクチュエーター１１０を間接的に動作させることによって、（図１に示されているように）ピット１１の中のバッテリー除去位置までグリッパー１０５を後退させる。たとえば、バッテリーラッチユニット１０８は、接触センサー（図示せず）を装備していることが可能であり、接触センサーは、バッテリーラッチユニットがバッテリー１６に完全に係合されたときに、回収用アクチュエーター１１０を作動させる。
【００２９】
本発明の特定の態様によれば、バッテリー交換装置コントローラー１１２は、車両１０のトラクションシステム２２と通信するためのトランスポンダー１１６を備えて構成され得る。たとえば、コントローラー１１２は、回収用アクチュエーター１１０がそのバッテリー係合位置へ延長し始めるときに、レディー信号を車両トラクションシステム２２に送信するように構成され得る。そのようなレディー信号に応答して、車両トラクションシステム２２は、回収用アクチュエーターが延長している間に、一定の（たとえば、ゼロであるか、またはゼロでない）速度を維持することが可能である。コントローラー１１２は、回収用アクチュエーター１１０がそのバッテリー除去位置まで引き出されたまたは後退させられたときに、車両加速を許容するために、完了信号を車両トラクション制御システム２２に送信するようにさらに構成され得る。
【００３０】
図２にさらに示されているように、回収用アクチュエーター１１０は、回収用アクチュエーター１１０の延長および後退に対して垂直の方向に沿ってグリッパー１０５を移動させるための横方向アクチュエーター１１８、ならびに／または、回収用アクチュエーター１１０の延長および後退に対して平行な軸線の周りでグリッパー１０５を回転させるための旋回アクチュエーター１２０のうちの少なくとも１つを組み込むことが可能である。したがって、車両アライメント特徴部センシング装置１０４（または、コントローラー１１２）は、車両アライメント特徴部センシング装置１０４からの車両アライメント特徴部１４のそれぞれの横方向ミスアライメントおよび／または角度的なミスアライメントにしたがって、横方向アクチュエーターおよび／または旋回アクチュエーターを調節するために動作可能に接続され得る。たとえば、車両アライメント特徴部センシング装置１０４がグリッパー１０５の上に装着され得るケースでは、車両アライメント特徴部センシング装置１０４に対する車両アライメント特徴部１４のアピアランス（ａｐｐｅａｒａｎｃｅ）が、コントローラー１１２の中に構成されている目標アピアランスに接近するまで、コントローラー１１２は、横方向アクチュエーターおよび／または旋回アクチュエーターを調節することが可能である。
【００３１】
車両１０は、図面を横切って、すなわち、左から右へ、または、右から左へ進行し、また、車両１０は、グリッパー１０５がバッテリー１６係合してコンパートメントまたはインデンテーション２４からバッテリー１６を回収するように、バッテリー交換システム１００に隣接して停止または一時停止するということを図２〜図３から理解することが可能である。しかし、車両１０がゼロでない（随意的に、一定の）速度で運動し続けている間に、バッテリー１６を除去して交換することを意図するケースでは、車両１０が図面の中へまたは図面の外へ進行し、グリッパー１０５がバッテリー１６に係合するときに、グリッパーおよびバッテリーの両方が、車両の運動の方向に沿って車両の中に形成されている溝部２４に沿って通行するようになっているということを考慮することが可能である。換言すれば、コンパートメントまたはインデンテーション２４は、ゼロでない速度での車両移動の間のバッテリー交換を促進させるために細長くすることが可能である。
【００３２】
ピット装着式のバッテリー交換システム１００とは対照的に、図４は、本発明の第２の実施形態による天井装着式のバッテリー交換システム４００を概略的に示している。システム４００は、グリッパー１０５を含み、グリッパー１０５は、回収用アクチュエーター１１０によって天井装着されている。グリッパー１０５は、車両アライメント特徴部センシング装置４０４を装着している。グリッパーは、プラットフォーム１０６およびラッチユニット１０８を含む。動作時に、車両１０は、所定の経路に沿って天井装着式のバッテリー交換装置４００の下にアプローチし、それは、車両アライメント特徴部センシング装置４０４の範囲または視界の中へ車両アライメント特徴部１４を持っていく。次いで、車両アライメント特徴部センシング装置４０４は、天井装着式のバッテリー交換システム４００を活性化させ、随意的に、車両に信号を送り、バッテリーコンパートメントカバー４０２を後退させる。活性化に応答して、天井装着式のバッテリー交換装置４００は、受容部１７の中に保持されているバッテリー１６にグリッパー１０５を係合させるために、回収用アクチュエーター１１０を延在させ、受容部１７は、車両１０の上側表面に形成されているコンパートメントまたは溝部２４の中に配設されている。一般的に、（図５〜図６に示されているような）天井装着式のバッテリー交換システム４００の動作は、図１〜図３を参照して上記に議論されているようなピット装着式のバッテリー交換システム１００の動作と実質的に同様に進む。
【００３３】
図７〜図８は、本発明の第３の実施形態による壁部装着式の（水平方向に動作する）バッテリー交換システム７００およびその動作を概略的に示している。水平方向に動作するバッテリー交換装置７００は、グリッパー７０５を有しており、グリッパー７０５は、グリッパーの２つの概して直交する表面にバッテリーラッチユニット７０８を組み込んでいる。それは、その他の点では、図１〜図６に示されている実施形態と同様である。
【００３４】
図９および図１０は、バッテリー交換システム７００の変形例９００、１０００を概略的に示している。フロアトラベリングシステム９００は、ホイールまたはローラー９２２を有しており、ホイールまたはローラー９２２は、グリッパー１０５の運動を支持し、または、追加的に駆動することが可能である。たとえば、ローラー９２２は、回収用アクチュエーター１１０とともに、横方向および旋回式アクチュエーター１１８、１２０としての役割を果たすことが可能である。オーバートラベリングシステム１０００は、横方向アクチュエーター１１８と組み合わせて回収用アクチュエーター１１０を使用し、横方向アクチュエーター１１８は、車両１０からバッテリー１６を回収するために、グリッパー１０５を低下および上昇させる。また、オーバートラベリングシステム１０００は、旋回式アクチュエーター１２０を組み込む。
【００３５】
図１１は、本発明の別の実施形態によるバッテリー交換追跡システム１１００を概略的に示している。バッテリー交換追跡装置１１００は、車両アライメント特徴部センシング装置１１０４を含み、車両アライメント特徴部センシング装置１１０４は、追跡装置１１００を車両１０の後方バッテリー開口部に整合させるための基準表面として、車両アライメント特徴部１４を使用し、それは、「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  ｏｆ  ａ  Ｖｅｈｉｃｌｅ」についての同時係属中の同一所有者による米国特許出願１４／９６６，７２３（代理人整理番号２７２５５１Ａ）に実質的に説明されているようなものであり、それは、その全体が、参照により本明細書に組み込まれている。追跡車両１１００のホイール１１２２は、上述の出願に実質的に説明されているように、横方向および旋回アクチュエーター１１８、１２０としての役割を果たすことが可能である。本発明の態様は、車両１０がその次の仕事場所または投棄場所に向かって運動し続けている間に、追跡装置１１００がバッテリー１６の交換を可能にするということである。
【００３６】
図１２〜図１３は、車両システムおよび制御方法に関するものであり、それは、図１〜図１１のバッテリー交換システムまたは方法のうちの１つまたは複数とともに利用され得る。たとえば、ある実施形態では、システム（たとえば、車両バッテリー充電システム）は、エネルギー管理モジュールと、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスと、第２のエネルギー貯蔵デバイスとを含み、それらのすべては、車両の本体部（すなわち、シャーシー）に装着するように構成されている。車両は、電気モーターを含み、また、第１および第２のエネルギー貯蔵デバイスは、（たとえば、モーターにパワーを与え、車両を移動させるために）エネルギー管理モジュールを通して車両にパワーを供給するように構成されている。エネルギー管理モジュールは、定常的な動作の実行の間に、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスから、車両（モーターを含む）にパワーを与えるように構成されており、また、第１の動作のモードにおいて、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスの再充電の間に、および、第２の動作のモードにおいて、非定常的な動作の実行の間に、第２のエネルギー貯蔵デバイスから、車両（モーターを含む）にパワーを与えるように構成されている。第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスは、オポチュニティー（たとえば、迅速なもしくは部分的な、および／または通行中の）充電をするように構成され得、一方、第２のエネルギー貯蔵デバイスは、図１〜図１１の方法のシステムのうちの１つまたは複数を使用して、急速な交換または取り換えをするように構成され得る。このように、定常的な動作の間にダウンタイムはほとんど存在しないか、またはまったく存在せず、バッテリー取り換えに起因する車両サイクルタイム全体に対する影響は少ししか存在しない。その理由は、第２のエネルギー貯蔵デバイスの交換は、非定常的な動作の間に起こるからである。また、オポチュニティー充電は、主な充電方法として使用されているので、これは、必要とされるエネルギー貯蔵サイズ（たとえば、重量および／または体積）を低減させ、それは、たとえば、閉じ込められた採掘スペースの中での車両サイズを低減させるのを助ける。
【００３７】
本明細書で使用されているように、１つの態様では、定常的な動作は、車両のデューティーサイクルの５０％以上に結び付くものであり、一方、非定常的な動作は、車両のデューティーサイクルの５０％未満に結び付くものである。別の態様では、定常的な動作は、車両のデューティーサイクルの７５％以上に結び付くものであることが可能であり、一方、非定常的な動作は、車両のデューティーサイクルの２５％未満に結び付くものである。別の態様では、定常的な動作は、車両のデューティーサイクルの少なくとも９０％に結び付くものであり、一方、非定常的な動作は、車両のデューティーサイクルのわずか１０％に結び付くものである。
【００３８】
実施形態は、電気材料／人々の輸送車両（たとえば、鉱石運搬車および／またはクルー輸送機）に関し、それは、同じまたは異なるタイプの２つ以上のエネルギー貯蔵デバイス／システム、たとえば、同じタイプであるが２つの別々のモジュール、または、２つの異なるタイプ（高出力密度対高エネルギー密度）、または、１つのバッテリーモジュールおよび１つのウルトラキャパシターモジュールなどを含有する。ウルトラキャパシターまたはスーパーキャパシターは、電解キャパシターおよび誘電体キャパシターよりも数十倍から数千倍のオーダーのエネルギー密度を有し、また、電気化学的なバッテリーよりも数十倍から数百倍のオーダーのパワー密度を有している。たとえば、特定の実施形態は、６Ｗｈ／ｋｇを超える重量エネルギー密度または比エネルギーを備えるウルトラキャパシターを用いることが可能である。
【００３９】
第１のエネルギー貯蔵デバイス（たとえば、より小さいエネルギー貯蔵デバイスであり、高出力密度を備える）は、オポチュニティー充電によって頻繁に放電および再充電されることとなり、一方、第２のエネルギー貯蔵デバイス（たとえば、より大きいエネルギー貯蔵デバイスであり、高エネルギー密度を備える）は、その設計の低充電状態まで放電され、次いで、完全に充電された置換エネルギー貯蔵デバイスと取り換えられ／交換されることとなる。（認識されるべきであるように、第２のエネルギー貯蔵デバイスも、再充電可能であり得るが、第２のエネルギー貯蔵デバイスが再充電可能である実施形態では、それは、第１のエネルギー貯蔵デバイスとは異なる充電特性を有し、たとえば、それは、完全に充電するためにより長い時間がかかる可能性がある。）適切な第１の（たとえば、急速に再充電可能な）エネルギー貯蔵デバイスの例は、電気化学的なバッテリー、ウルトラキャパシターなどを含む。適切な第２の（たとえば、交換可能な／取り換え可能な）エネルギー貯蔵デバイスの例は、金属空気バッテリー、燃料電池などを含む。定常的なローディングを伴う反復ルートに関して、第１のエネルギー貯蔵デバイスだけが利用されることとなる。この使用ケースでは、第１のエネルギー貯蔵デバイスのオポチュニティー充電が、簡単であり、決定論的であることとなる。他方では、可変のルートおよび可変のローディング条件に関して、第１のエネルギー貯蔵デバイスのオポチュニティー充電は、適応性／オンデマンド型であることが可能であり、また、オポチュニティー充電が非定常的な（たとえば、変則的なまたは可変の）サイクルまたはミッションに必要とされるフルエネルギーおよびパワーを提供することができるケースでは、第２のエネルギー貯蔵デバイスは、エネルギーギャップを充填するために利用され得る。
【００４０】
ある実施形態では、図１２に示されているように、車両１２００は、ローディングサイト１２０４（たとえば、ローディングサイト１２０４において、鉱石運搬車などのような車両が、その荷台１２０５の中に鉱石を受け入れ、または、人員運搬車が、その本体部１２０３の上にクルーを受け入れる）から、アンローディングサイト１２０６（たとえば、アンローディングサイト１２０６において、鉱石運搬車はその荷台１２０５を投棄する）へ、ルート１２０２を進行し、次いで、戻りルート１２０８を進行し、ローディングサイトへ戻る。車両１２００のための牽引力は、ゼロエミッションモーター１２０７（たとえば、電気モーター）によって提供され、ゼロエミッションモーター１２０７は、車両本体部１２０３に装着され、エネルギー貯蔵デバイスからパワーを与えられる。ルート１２０２および／または戻りルート１２０８（それは、典型的に、別々であるが隣接した進行レーンに沿って走っている可能性がある）に沿ったどこかで、オポチュニティー充電ステーション１２１０が存在している。オポチュニティー充電ステーション１２１０は、駐車式の充電装置（駐車式の充電装置によって、車両１２００は、プラグ−アンド−ケーブルもしくはプラグ−アンド−ホース、または、車両１２００が動きを止めることを必要とする他の配置によって、パワー供給部に接続されることとなる）および／または「可動式の」充電装置を含むことが可能である。可動式の充電装置は、たとえば、カテナリー／ブラシ装置；誘導充電装置；および／または、パワーを与えられるレール／ローラー装置、または、車両がオポチュニティー充電ステーションを通って移動しながら、固定された供給点から車両への電気エネルギーの伝達を許容する任意の他の装置を含むことが可能である。実際に、車両１２００が回生ブレーキを組み込むケースでは、可動式の充電装置は、ルート１２０２、１２０８の任意の下り坂部分を含むように考慮され得る。
【００４１】
車両１２００は、第１のエネルギー貯蔵デバイス１２１２によって、および／または、第２のエネルギー貯蔵デバイス１２１４によって、パワーを与えられるように構成されている。本発明の態様によれば、第１のエネルギー貯蔵デバイス１２１２は、車両の定常的な動作の間にパワーおよびエネルギー供給源を提供するメインエネルギー貯蔵として利用される。第１のエネルギー貯蔵デバイス１２１２は、高出力密度を有しており、それが、ルート１２０２および／または戻りルート１２０８に沿って、１つまたは複数のオポチュニティー充電ステーション１２１０において、好機なときに（ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｓｔｉｃａｌｌｙ）充電され得るようになっている。エネルギー貯蔵デバイス１２１２は、ルート１２０２および戻りルート１２０８に沿って（少なくとも）１つのサイクルを終えるために十分なパワーおよびエネルギーを提供するための重量および／または体積（および、実施形態では、コスト）を最小化するように設計されている。したがって、エネルギー貯蔵デバイス１２１２は、ルート１２０２および戻りルート１２０８の全体に沿って車両１２００にパワーを与えるようにサイズ決めされており、エネルギー貯蔵デバイス１２１２は、典型的に、並列に配置されている高出力密度タイプのエネルギー貯蔵デバイス、たとえば、ウルトラキャパシター、電解キャパシター、または高出力バッテリーである。エネルギー貯蔵デバイス１２１２は、比較的に高い出力密度を有しているので、エネルギー貯蔵デバイス１２１２は、最小時間のオフルートで、オポチュニティー充電ステーション１２１０において再充電され得る。第１のエネルギー貯蔵デバイス１２１２は、車両１２００の底部に配設されているものとして、図１２に示されている。しかし、第１のエネルギー貯蔵デバイス１２１２は、同様に、充電アクセスに関して都合の良い車両の上の任意の他の場所に配設され得る。
【００４２】
図１２において車両１２００の端部に示されている第２のエネルギー貯蔵デバイス１２１４は、車両１２００のための補完機能または補助機能にパワーを与えるために利用される。第２のエネルギー貯蔵デバイス１２１４は、部分的なサイクルから複数のサイクルの範囲にある多様な使用ケースのためにサイズ決めされ得、また、第２のエネルギー貯蔵デバイス１２１４は、典型的に、高エネルギー密度の一次タイプの貯蔵エレメントであり、それは、車両外の再充電のために交換され、または取り換えられ得る。第１のエネルギー貯蔵デバイス１２１２と同じように、図１２に示されているようなエネルギー貯蔵デバイス１２１４の場所は、単なる例である。どちらのエネルギー貯蔵デバイスも、その意図した目的のために都合の良いような、車両１２００の異なる場所に位置付けされ得る。たとえば、第２のエネルギー貯蔵デバイス１２１４は、車両１２００の端部というよりも側部に装着され得、または、第２のエネルギー貯蔵デバイス１２１４は、エジェクター装置の提供によって内部に装着され得、それは、たとえば、ＧＥ整理番号第２７２５５１Ｃ号「Ｅｎｅｒｇｙ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｄｅｖｉｃｅ，  Ｅｘｃｈａｎｇｅ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ，  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｆｏｒ  Ｅｘｃｈａｎｇｉｎｇ  Ａｎ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｄｅｖｉｃｅ」の同時係属中の出願第１４／９５９，４２４号に議論されているようなものであり、それは、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。
【００４３】
実施形態では、第２のエネルギー貯蔵デバイス１２１４は、交換可能または「取り換え可能」であり、たとえば、車両本体部からの急速な除去を許容する様式で、車両本体部の外部に装着されている。たとえば、第２のエネルギー貯蔵デバイス１２１４は、フック、ラッチ、または、引き込み可能な締結具のうちの少なくとも１つを含む装着装置１２１５によって、車両本体部の外部に装着され得、第２のエネルギー貯蔵デバイスの除去を許容するために、装着装置が、リモートコマンドによって迅速に引き出され、または非活性化させられ、または分離させられ得るようになっている。特定の実施形態では、装着装置１２１５を分離すると、第２のエネルギー貯蔵デバイスが車両１２００から落下またはスライドするように、第２のエネルギー貯蔵デバイス１２１４は装着されている。
【００４４】
ルートスケジューリングが、オポチュニティー充電ステーション１２１０での再充電を散発的に防止するケースでは（たとえば、車両１２００が、ルート１２０２および戻りルート１２０８に沿って２つもしくは３つの通行に一度だけ、オポチュニティー充電ステーション１２１０に停止するか、もしくは、オポチュニティー充電ステーション１２１０を通過することが可能であるケースでは）、または、車両１２００がサイドトラック１２１６にそれることを必要とされるケースでは、エネルギー貯蔵デバイス１２１２が取り換え可能なエネルギー貯蔵デバイス１２１４からオンボードで再充電され得るように、または、エネルギー貯蔵デバイス１２１４が車両１２００に直接的にパワーを提供することができるように、車両１２００は構成されている。
【００４５】
たとえば、第１および第２のエネルギー貯蔵デバイス１２１２、１２１４は、エネルギー管理モジュール１２１８に接続され得、エネルギー管理モジュール１２１８は、パワーバス（図示せず）を介して第１のエネルギー貯蔵デバイスを第２のエネルギー貯蔵デバイスと相互接続させるように構成されている。エネルギー管理モジュール１２１８は、１つまたは複数のコントローラー（たとえば、プロセッサー、マイクロコントローラー、コンピューターユニット）を含むことが可能であり、また、代替的にまたは追加的に、車両本体部の中に装着されている単一の中央コンポーネント、および／または、複数のコンポーネントを含むことが可能であり、複数のコンポーネントのうちのいくつかは、第１および／または第２のエネルギー貯蔵デバイスとモジュール式に組み立てられる。したがって、エネルギー管理モジュール１２１８の一部分は、エネルギー管理モジュールのそれらの部分によって制御されるエネルギー貯蔵デバイスとともに、置き換え可能であり得る。そのようなエネルギー管理モジュール（たとえば、２０１５年７月２３日付の米国公開公報第２０１５／０２０７３４４Ａ１号に開示されているものなどのようなものであり、それは、その全体が参照により本明細書に組み込まれている）は、エネルギー貯蔵モードの動作、エネルギーバランスモードの動作、および、エネルギー放電モードの動作の間から選択するように構成され得る。エネルギー貯蔵モードの動作のもとでは、エネルギー管理モジュールは、車両のパワーバスから電流を受け入れ、少なくとも１つの第１のエネルギー貯蔵ユニットおよび少なくとも１つの第２のエネルギー貯蔵ユニットの間で電流を割り当てる。エネルギーバランスモードの動作のもとでは、エネルギー管理モジュールは、少なくとも１つの第１のエネルギー貯蔵ユニットおよび少なくとも１つの第２のエネルギー貯蔵ユニットの間で電荷を伝達する。
【００４６】
エネルギー放電モードの動作のもとでは、エネルギー管理モジュールは、少なくとも１つの第１のエネルギー貯蔵ユニットおよび少なくとも１つの第２のエネルギー貯蔵ユニットのうちの少なくとも１つから、車両のパワーバスに電流を送達する。エネルギー管理モジュールは、次に予測されるモードの動作にしたがって、少なくとも１つの第１のエネルギー貯蔵ユニットおよび少なくとも１つの第２のエネルギー貯蔵ユニットの間で、電荷を伝達するように構成され得る。たとえば、エネルギー管理モジュールは、エネルギー貯蔵モードの動作を予測して、少なくとも１つの第１のエネルギー貯蔵ユニットから少なくとも１つの第２のエネルギー貯蔵ユニットへ、電荷を伝達するように構成され得る。別の例として、エネルギー管理モジュールは、エネルギー放電モードの動作を予測して、少なくとも１つの第２のエネルギー貯蔵ユニットから少なくとも１つの第１のエネルギー貯蔵ユニットへ、電荷を伝達するように構成され得る。エネルギー管理モジュールは、次に予測されるモードの動作を表す信号を受信するように構成され得る。特定の実施形態では、図１３を参照すると、エネルギー管理モジュール１２１８は、車両１２００がオポチュニティー充電場所にアプローチするルートの上にいるかどうかを評価する１３０２ことに基づいて、どちらのエネルギー供給源を使用するかを選択する１３００ように構成され得る。もしそうでない場合には、次いで、車両の次のルートがオポチュニティー充電を含むように選択され得るかどうかを評価する１３０４。デフォルト１３０６によって、エネルギー管理モジュール１２１８は、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイス１２１２から車両１２００を走らせることとなるが、しかし、現在のルートの上にオポチュニティー充電が期待されないケースでは、および、選択可能な次のルートがオポチュニティー充電ステーションを含まないケースでは、エネルギー管理モジュール１２１８は、第２の（取り換え可能な）エネルギー貯蔵デバイス１２１４から走らせる／再充電するように選択する１３０８こととなり、また、バッテリー取り換え装置を含む次のルートを選択することが可能であり、バッテリー取り換え装置は、たとえば、「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ａｕｔｏｍａｔｅｄ  ｅｎｅｒｇｙ  ｓｔｏｒａｇｅ  ｄｅｖｉｃｅ  ｅｘｃｈａｎｇｅ  ａｎｄ  ｒａｐｉｄ  ｃｈａｒｇｉｎｇ」という表題の２０１５年４月２９日に出願された同時係属中の米国出願第１４／６９９，１７３号に示され説明されているようなものであり、それは、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。この文脈では、「選択可能な次のルート」は、車両の現在選択されているルートに隣接している次のルートを意味している。
【００４７】
そのうえ、特定の実施形態では、オポチュニティー充電ステーション１２１０は、「ワイヤレス」再充電装置を提供され得、車両１２００が第２のエネルギー貯蔵デバイス１２１４からのパワーのもとで運動している間に、第１のエネルギー貯蔵デバイス１２１２が再充電され得るようになっている。
【００４８】
第１のエネルギー貯蔵デバイス１２１２の高出力密度および都合の良い場所は、オポチュニティー充電ステーション１２１０において第１のエネルギー貯蔵デバイスを再充電することを可能にし、一方、取り換え可能な第２のエネルギー貯蔵デバイス１２１４の提供は、オポチュニティー充電が容易に利用可能でない可能性のある様々な非典型的な動作シナリオに関するフレキシビリティーを提供する。追加的に、適応性／オンデマンド型オポチュニティー充電を提供するオポチュニティー充電ステーション１２１０の構成は、定常的な動作の間に第１のエネルギー貯蔵デバイス１２１２を再充電することを許容することによって、時間を節約する。また、異なるタイプのエネルギー貯蔵デバイス１２１２、１２１４の提供は、第１のエネルギー貯蔵デバイス１２１２が持続するのに十分なパワーまたはエネルギーを有しないケースにおいて、第２のエネルギー貯蔵デバイス１２１４が補完的支援を提供することが可能であるので、全体の車両性能を向上させる。
【００４９】
したがって、本発明の実施形態による車両１２００は、鉱山において使用され得、鉱山では、オポチュニティー充電が利用可能であるか、または、オポチュニティー充電インフラストラクチャーが利用可能でないときは、エネルギー貯蔵交換を使用するかのいずれかである。たとえば、車両がメンテナンス倉庫または異なる採掘場所に連れていかれる必要があるときなどに、追加的なエネルギー供給源は、非典型的な車両機能に必要ではない。
【００５０】
特定の実施形態では、ハイブリッド／デュアル／複数の異なるタイプのエネルギー貯蔵デバイス１２１２、１２１４が、車両１２００に搭載されて提供される。第１のエネルギー貯蔵デバイス１２１２は、たとえば、パワーバッテリー、パワーウルトラキャパシター、または高エネルギー密度（＞６Ｗｈ／ｋｇ）ウルトラキャパシターなど、オポチュニティー充電方法を使用する出力密度の高いエネルギー貯蔵デバイスであることが可能である。第１のエネルギー貯蔵デバイス１２１２は、定常的な機能／動作を行うために使用される。第２のエネルギー貯蔵デバイス１２１４は、充電／置換のためのエネルギー貯蔵デバイス取り換え方法を使用するエネルギー密度の高いエネルギー貯蔵デバイスであることが可能である。第２のエネルギー貯蔵デバイス１２１４は、部分的なまたは複数のサイクル動作をカバーするようにサイズ決めされ得る。第２のエネルギー貯蔵デバイス１２１４は、第１のエネルギー貯蔵デバイス１２１２に対する補完的なまたは補助的なパワー／エネルギー供給源であり、非定常的な機能／動作を行うために利用される。
【００５１】
ハイブリッド／デュアル／複数のエネルギー貯蔵デバイス１２１２、１２１４をオンボードで用いることによって、いずれかのエネルギー貯蔵デバイスが、車両にパワーを提供し、一方、他方のエネルギー貯蔵デバイスが充電／交換される。たとえば、第１のエネルギー貯蔵デバイス１２１２が好機なときに充電されるときに、第２のエネルギー貯蔵デバイス１２１４は、車両に必要なパワーおよびエネルギーを提供する。第２のエネルギー貯蔵デバイス１２１４が取り換えられ／交換されている間に、および、定常的な動作の間に、第１のエネルギー貯蔵デバイス１２１２が、車両に必要なパワーおよびエネルギーを提供する。したがって、第２のエネルギー貯蔵デバイス１２１４は、第１のエネルギー貯蔵デバイス１２１２が動作している間に交換され得る（「ホットスワップ」）。
【００５２】
代替的に、第１のエネルギー貯蔵デバイス１２１２が動作していない間に、または、パワーシステムの残りの部分から接続解除されている間に、第２のエネルギー貯蔵デバイス１２１４が交換され得る（「コールドスワップ」）。エネルギー貯蔵デバイスのいずれかまたは両方は、車両に関する放電の間に必要な完全なまたは部分的なパワーおよびエネルギーを提供し、設計された機能を行うことが可能である。
【００５３】
したがって、本発明の態様では、ハイブリッド／デュアル／複数のオンボードエネルギー貯蔵デバイス１２１２、１２１４を備える車両１２００が、所定のルート１２０２および戻りルート１２０８に沿って材料または人々を輸送するために使用される。また、特定の態様では、車両１２００は、１つまたは複数の不規則なサイドトラック１２１６を横断することが可能である。サイドトラック１２１６は、たとえば、所定のルート１２０２、１２０８に沿った交通障害物または他の障害物の存在に基づいて選択され得る。
【００５４】
ある実施形態では、装置またはシステムは、車両アライメント特徴部と、車両アライメント特徴部に対して所定の位置に装着されているバッテリー受容部と、バッテリー受容部の中へバッテリーを受け入れることによって、バッテリーへの動作可能な接続のためにバッテリー受容部に装着されるパワーコネクターとを含む。
【００５５】
ある実施形態では、装置またはシステムは、車両アライメント特徴部と、車両アライメント特徴部に対して所定の位置に装着されているバッテリー受容部と、バッテリー受容部の中へバッテリーを受け入れることによって、バッテリーへの動作可能な接続のためにバッテリー受容部に装着されるパワーコネクターと、バッテリー受容部の中へバッテリーを解放可能に固定するためにバッテリー受容部に動作可能に接続されるキャッチユニットとを含む。
【００５６】
ある実施形態では、装置またはシステムは、車両アライメント特徴部と、車両アライメント特徴部に対して所定の位置に装着されているバッテリー受容部と、バッテリー受容部の中へバッテリーを受け入れることによって、バッテリーへの動作可能な接続のためにバッテリー受容部に装着されるパワーコネクターと、バッテリー受容部の中へバッテリーを解放可能に固定するためにバッテリー受容部に動作可能に接続されるキャッチユニットと、キャッチユニットに動作可能に接続されているコントローラーとを含む。キャッチユニットは、解放信号を受信することに応答して、バッテリー受容部からバッテリーを解放するように動作可能である。コントローラーは、バッテリー係合信号をバッテリー交換装置から受信することに応答して、解放信号をキャッチユニットに送信するように構成されている。
【００５７】
ある実施形態では、装置またはシステムは、車両アライメント特徴部と、車両アライメント特徴部に対して所定の位置に装着されているバッテリー受容部と、バッテリー受容部の中へバッテリーを受け入れることによって、バッテリーへの動作可能な接続のためにバッテリー受容部に装着されるパワーコネクターと、バッテリー受容部の中へバッテリーを解放可能に固定するためにバッテリー受容部に動作可能に接続されるキャッチユニットとを含む。キャッチユニットは、パワーコネクターを介してバッテリーからパワーを受け入れることに応答して、バッテリー受容部の中へバッテリーを固定するように動作可能である。
【００５８】
ある実施形態では、装置またはシステムは、車両アライメント特徴部と、車両アライメント特徴部に対して所定の位置に装着されているバッテリー受容部と、バッテリー受容部の中へバッテリーを受け入れることによって、バッテリーへの動作可能な接続のためにバッテリー受容部に装着されるパワーコネクターと、バッテリー受容部の中へバッテリーを解放可能に固定するためにバッテリー受容部に動作可能に接続されるキャッチユニットとを含む。キャッチユニットは、バッテリー受容部の移動可能なエレメントに動作可能に接続されており、バッテリー受容部の中へバッテリーを受け入れると、バッテリーを自動的に固定するようになっている。
【００５９】
ある実施形態では、装置またはシステムは、車両アライメント特徴部と、車両アライメント特徴部に対して所定の位置に装着されているバッテリー受容部と、バッテリー受容部の中へバッテリーを受け入れることによって、バッテリーへの動作可能な接続のためにバッテリー受容部に装着されるパワーコネクターと、バッテリー受容部の中へバッテリーを解放可能に固定するためにバッテリー受容部に動作可能に接続されるキャッチユニットとを含む。キャッチユニットは、移動可能なエレメントを含み、移動可能なエレメントは、バッテリーがグリッパーによって係合された場合には、キャッチユニットがバッテリーを解放することを引き起こす。
【００６０】
ある実施形態では、装置またはシステムは、車両アライメント特徴部と、車両アライメント特徴部に対して所定の位置に装着されているバッテリー受容部と、バッテリー受容部の中へバッテリーを受け入れることによって、バッテリーへの動作可能な接続のためにバッテリー受容部に装着されるパワーコネクターとを含む。バッテリー受容部は、戻り止めを含み、戻り止めは、バッテリー受容部の中へバッテリーを固定するために、バッテリーの中へ統合されているキャッチユニットによって係合されるように構成されている。
【００６１】
ある実施形態では、装置またはシステムは、車両アライメント特徴部と、車両アライメント特徴部に対して所定の位置に装着されているバッテリー受容部と、バッテリー受容部の中へバッテリーを受け入れることによって、バッテリーへの動作可能な接続のためにバッテリー受容部に装着されるパワーコネクターとを含む。バッテリー受容部は、挿入領域を画定しており、挿入領域を通して、バッテリーは、バッテリー受容部の中へ受け入れられ得、パワーコネクターは、挿入領域に向かって突出している。
【００６２】
ある実施形態では、装置またはシステムは、車両アライメント特徴部と、車両アライメント特徴部に対して所定の位置に装着されているバッテリー受容部と、バッテリー受容部の中へバッテリーを受け入れることによって、バッテリーへの動作可能な接続のためにバッテリー受容部に装着されるパワーコネクターとを含む。バッテリー受容部は、挿入領域を画定しており、挿入領域を通して、バッテリーは、バッテリー受容部の中へ受け入れられ得、パワーコネクターは、挿入領域に向かって突出している。装置またはシステムは、挿入領域を横切って移動可能に装着されているカバーと、バッテリー受容部をアクセス可能にするために、挿入領域からカバーを除去するように動作可能であるカバーアクチュエーターと、カバーアクチュエーターに動作可能に接続されているトランスポンダーであって、トランスポンダーは、アライメント特徴部センシング装置から受信されるレディー信号に応答して、バッテリー受容部を開口させるために、カバーアクチュエーターを動作させるように構成されている、トランスポンダーとをさらに含む。
【００６３】
ある実施形態では、システムまたは装置は、バッテリーと、キャッチユニットとを含み、キャッチユニットは、バッテリーの中へ組み込まれており、また、バッテリー受容部の中へのバッテリーの挿入に応答して、バッテリー受容部の中へバッテリーを固定するように構成されている。また、キャッチユニットは、解放信号の受信に応答して、バッテリー受容部からバッテリーを解放するように構成されている。
【００６４】
ある実施形態では、システムまたは装置は、バッテリーと、キャッチユニットとを含み、キャッチユニットは、バッテリーの中へ組み込まれており、また、バッテリー受容部の中へのバッテリーの挿入に応答して、バッテリー受容部の中へバッテリーを固定するように構成されている。また、キャッチユニットは、解放信号の受信に応答して、バッテリー受容部からバッテリーを解放するように構成されており、また、バッテリーの表面に対するグリッパーの係合によって解放信号を得るように構成されている。
【００６５】
ある実施形態では、方法は、バッテリー交換装置に隣接するように車両を移動させるステップを含む。車両は、車両アライメント特徴部と、車両アライメント特徴部に対して所定の位置に装着されるバッテリーとを含む。バッテリー交換装置は、アライメント特徴部センシング装置を含む。方法は、車両アライメント特徴部がアライメント特徴部センシング装置と位置合わせされた状態であるときに、アライメント特徴部センシング装置からのレディー信号を提供するステップと、レディー信号に応答して、車両からバッテリーを除去するように、バッテリー交換装置を作動させるステップとをさらに含む。
【００６６】
ある実施形態では、方法は、バッテリー交換装置に隣接するように車両を移動させるステップを含む。車両は、車両アライメント特徴部と、車両アライメント特徴部に対して所定の位置に装着されるバッテリーとを含む。バッテリー交換装置は、アライメント特徴部センシング装置を含む。方法は、車両アライメント特徴部がアライメント特徴部センシング装置と位置合わせされた状態であるときに、アライメント特徴部センシング装置からのレディー信号を提供するステップと、レディー信号に応答して、車両からバッテリーを除去するように、バッテリー交換装置を作動させるステップと、レディー信号に応答して、車両からの除去のためにバッテリーをアクセス可能にするステップとをさらに含む。
【００６７】
ある実施形態では、方法は、バッテリー交換装置に隣接するように車両を移動させるステップを含む。車両は、車両アライメント特徴部と、車両アライメント特徴部に対して所定の位置に装着されるバッテリーとを含む。バッテリー交換装置は、アライメント特徴部センシング装置を含む。方法は、車両アライメント特徴部がアライメント特徴部センシング装置と位置合わせされた状態であるときに、アライメント特徴部センシング装置からのレディー信号を提供するステップと、レディー信号に応答して、車両からバッテリーを除去するように、バッテリー交換装置を作動させるステップと、レディー信号に応答して、車両からの除去のためにバッテリーをアクセス可能にするステップとをさらに含む。バッテリーを除去するステップは、貯蔵エネルギー車両の底部からバッテリーを落とすステップ；貯蔵エネルギー車両から横向きにまたは上向きにバッテリーを取り出すステップ；貯蔵エネルギー車両のマニピュレーターを使用して表面の上にバッテリーを置くステップ；または、貯蔵エネルギー車両からバッテリーを把持および除去するステップのうちの１つによって達成される。
【００６８】
ある実施形態では、方法は、バッテリー交換装置に隣接するように車両を移動させるステップを含む。車両は、車両アライメント特徴部と、車両アライメント特徴部に対して所定の位置に装着されるバッテリーとを含む。バッテリー交換装置は、アライメント特徴部センシング装置を含む。方法は、車両アライメント特徴部がアライメント特徴部センシング装置と位置合わせされた状態であるときに、アライメント特徴部センシング装置からのレディー信号を提供するステップと、レディー信号に応答して、車両からバッテリーを除去するように、バッテリー交換装置を作動させるステップと、レディー信号に応答して、車両からの除去のためにバッテリーをアクセス可能にするステップとをさらに含む。バッテリーを除去するステップは、貯蔵エネルギー車両が未積載の帰路通行を行っている間に、バッテリーを除去するステップを含む。
【００６９】
ある実施形態では、方法は、バッテリー交換装置に隣接するように車両を移動させるステップを含む。車両は、車両アライメント特徴部と、車両アライメント特徴部に対して所定の位置に装着されるバッテリーとを含む。バッテリー交換装置は、アライメント特徴部センシング装置を含む。方法は、車両アライメント特徴部がアライメント特徴部センシング装置と位置合わせされた状態であるときに、アライメント特徴部センシング装置からのレディー信号を提供するステップと、レディー信号に応答して、車両からバッテリーを除去するように、バッテリー交換装置を作動させるステップとをさらに含む。バッテリーを除去するステップは、貯蔵エネルギー車両が作業場所にアクセスすることを待っている間に、バッテリーを除去するステップを含む。
【００７０】
ある実施形態では、方法は、バッテリー交換装置に隣接するように車両を移動させるステップを含む。車両は、車両アライメント特徴部と、車両アライメント特徴部に対して所定の位置に装着されるバッテリーとを含む。バッテリー交換装置は、アライメント特徴部センシング装置を含む。方法は、車両アライメント特徴部がアライメント特徴部センシング装置と位置合わせされた状態であるときに、アライメント特徴部センシング装置からのレディー信号を提供するステップと、レディー信号に応答して、車両からバッテリーを除去するように、バッテリー交換装置を作動させるステップと、貯蔵エネルギー車両からバッテリーを機械的に除去するステップと、貯蔵エネルギー車両の中へ置換バッテリーを機械的に設置するステップとをさらに含む。
【００７１】
ある実施形態では、方法は、バッテリー交換装置に隣接するように車両を移動させるステップを含む。車両は、車両アライメント特徴部と、車両アライメント特徴部に対して所定の位置に装着されるバッテリーとを含む。バッテリー交換装置は、アライメント特徴部センシング装置を含む。方法は、車両アライメント特徴部がアライメント特徴部センシング装置と位置合わせされた状態であるときに、アライメント特徴部センシング装置からのレディー信号を提供するステップと、レディー信号に応答して、車両からバッテリーを除去するように、バッテリー交換装置を作動させるステップと、貯蔵エネルギー車両からバッテリーを機械的に除去するステップと、貯蔵エネルギー車両の中へ置換バッテリーを機械的に設置するステップと、バッテリーを除去するステップと置換バッテリーを設置するステップとの間に貯蔵エネルギー車両を移動させるステップとをさらに含む。置換バッテリーを機械的に設置するステップは、（ｉ）貯蔵エネルギー車両が運動している間に達成され得、および／または、（ｉｉ）貯蔵エネルギー車両の中へ置換バッテリーを落とすステップ；貯蔵エネルギー車両の中へ置換バッテリーを押し込むステップ；または、貯蔵エネルギー車両の中へ置換バッテリーを持ち上げるステップのうちの１つによって達成され得る。
【００７２】
ある実施形態では、システム（たとえば、車両バッテリー充電システム）は、エネルギー管理モジュールと、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスであって、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスは、モーターを有する車両の車両本体部に装着するように、および、エネルギー管理モジュールを介して車両にパワーを供給するために接続するように構成されている、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスと、第２のエネルギー貯蔵デバイスであって、第２のエネルギー貯蔵デバイスは、車両本体部に装着するように、および、エネルギー管理モジュールを介して車両にパワーを供給するために接続するように構成されている、第２のエネルギー貯蔵デバイスとを含む。エネルギー管理モジュールは、車両本体部に装着するように構成されており、また、定常的な動作の実行の間に、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスから、ならびに、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスの再充電の間の第１のモードにおいて、および、非定常的な動作の実行の間の第２のモードにおいて、第２のエネルギー貯蔵デバイスから、モーターを含む車両にパワーを与えるように構成されている。
【００７３】
ある実施形態では、システム（たとえば、車両バッテリー充電システム）は、エネルギー管理モジュールと、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスであって、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスは、モーターを有する車両の車両本体部に装着するように、および、エネルギー管理モジュールを介して車両にパワーを供給するために接続するように構成されている、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスと、第２のエネルギー貯蔵デバイスであって、第２のエネルギー貯蔵デバイスは、車両本体部に装着するように、および、エネルギー管理モジュールを介して車両にパワーを供給するために接続するように構成されている、第２のエネルギー貯蔵デバイスとを含む。エネルギー管理モジュールは、車両本体部に装着するように構成されており、また、定常的な動作の実行の間に、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスから、ならびに、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスの再充電の間の第１のモードにおいて、および、非定常的な動作の実行の間の第２のモードにおいて、第２のエネルギー貯蔵デバイスから、モーターを含む車両にパワーを与えるように構成されている。第２のエネルギー貯蔵デバイスは、車両本体部の外部に装着されるように構成されている。たとえば、第２のエネルギー貯蔵デバイスは、車両本体部に外部装着するために、フック、ラッチ、または引き込み可能な締結具のうちの少なくとも１つを含むことが可能である。
【００７４】
ある実施形態では、システム（たとえば、車両バッテリー充電システム）は、エネルギー管理モジュールと、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスであって、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスは、モーターを有する車両の車両本体部に装着するように、および、エネルギー管理モジュールを介して車両にパワーを供給するために接続するように構成されている、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスと、第２のエネルギー貯蔵デバイスであって、第２のエネルギー貯蔵デバイスは、車両本体部に装着するように、および、エネルギー管理モジュールを介して車両にパワーを供給するために接続するように構成されている、第２のエネルギー貯蔵デバイスとを含む。エネルギー管理モジュールは、車両本体部に装着するように構成されており、また、定常的な動作の実行の間に、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスから、ならびに、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスの再充電の間の第１のモードにおいて、および、非定常的な動作の実行の間の第２のモードにおいて、第２のエネルギー貯蔵デバイスから、モーターを含む車両にパワーを与えるように構成されている。第２のエネルギー貯蔵デバイスは、車両本体部の外部に装着されるように構成されている。第２のエネルギー貯蔵デバイスは、装着装置によって車両本体部に装着するように構成されており、また、装着装置が分離すると、第２のエネルギー貯蔵デバイスが車両本体部から落下またはスライドすることとなるように、位置決めされるように構成されている。
【００７５】
ある実施形態では、システム（たとえば、車両バッテリー充電システム）は、エネルギー管理モジュールと、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスであって、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスは、モーターを有する車両の車両本体部に装着するように、および、エネルギー管理モジュールを介して車両にパワーを供給するために接続するように構成されている、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスと、第２のエネルギー貯蔵デバイスであって、第２のエネルギー貯蔵デバイスは、車両本体部に装着するように、および、エネルギー管理モジュールを介して車両にパワーを供給するために接続するように構成されている、第２のエネルギー貯蔵デバイスとを含む。エネルギー管理モジュールは、車両本体部に装着するように構成されており、また、定常的な動作の実行の間に、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスから、ならびに、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスの再充電の間の第１のモードにおいて、および、非定常的な動作の実行の間の第２のモードにおいて、第２のエネルギー貯蔵デバイスから、モーターを含む車両にパワーを与えるように構成されている。第２のエネルギー貯蔵デバイスは、車両本体部の外部に装着されるように構成されている。第２のエネルギー貯蔵デバイスは、装着装置によって車両本体部に装着するように構成されており、装着装置は、第２のエネルギー貯蔵デバイスの単一の除去運動によって、第２のエネルギー貯蔵デバイスから係合解除可能である。
【００７６】
ある実施形態では、システム（たとえば、車両バッテリー充電システム）は、エネルギー管理モジュールと、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスであって、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスは、モーターを有する車両の車両本体部に装着するように、および、エネルギー管理モジュールを介して車両にパワーを供給するために接続するように構成されている、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスと、第２のエネルギー貯蔵デバイスであって、第２のエネルギー貯蔵デバイスは、車両本体部に装着するように、および、エネルギー管理モジュールを介して車両にパワーを供給するために接続するように構成されている、第２のエネルギー貯蔵デバイスとを含む。エネルギー管理モジュールは、車両本体部に装着するように構成されており、また、定常的な動作の実行の間に、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスから、ならびに、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスの再充電の間の第１のモードにおいて、および、非定常的な動作の実行の間の第２のモードにおいて、第２のエネルギー貯蔵デバイスから、モーターを含む車両にパワーを与えるように構成されている。エネルギー管理モジュールは、オポチュニティー充電ステーションを含まないルートを辿る車両に応答して、第２のエネルギー貯蔵デバイスから第１のエネルギー貯蔵デバイスを再充電するように構成されている。
【００７７】
ある実施形態では、システム（たとえば、車両バッテリー充電システム）は、エネルギー管理モジュールと、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスであって、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスは、モーターを有する車両の車両本体部に装着するように、および、エネルギー管理モジュールを介して車両にパワーを供給するために接続するように構成されている、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスと、第２のエネルギー貯蔵デバイスであって、第２のエネルギー貯蔵デバイスは、車両本体部に装着するように、および、エネルギー管理モジュールを介して車両にパワーを供給するために接続するように構成されている、第２のエネルギー貯蔵デバイスとを含む。エネルギー管理モジュールは、車両本体部に装着するように構成されており、また、定常的な動作の実行の間に、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスから、ならびに、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスの再充電の間の第１のモードにおいて、および、非定常的な動作の実行の間の第２のモードにおいて、第２のエネルギー貯蔵デバイスから、モーターを含む車両にパワーを与えるように構成されている。エネルギー管理モジュールは、オポチュニティー充電ステーションを含まないルートを辿る車両に応答して、第２のエネルギー貯蔵デバイスから第１のエネルギー貯蔵デバイスを再充電するように構成されている。車両がオポチュニティー充電ステーションを含む次のルートを選択することができない場合にだけ、エネルギー管理モジュールは、第２のエネルギー貯蔵デバイスから第１のエネルギー貯蔵デバイスを再充電するように構成されている。
【００７８】
ある実施形態では、システム（たとえば、車両バッテリー充電システム）は、エネルギー管理モジュールと、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスであって、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスは、モーターを有する車両の車両本体部に装着するように、および、エネルギー管理モジュールを介して車両にパワーを供給するために接続するように構成されている、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスと、第２のエネルギー貯蔵デバイスであって、第２のエネルギー貯蔵デバイスは、車両本体部に装着するように、および、エネルギー管理モジュールを介して車両にパワーを供給するために接続するように構成されている、第２のエネルギー貯蔵デバイスとを含む。エネルギー管理モジュールは、車両本体部に装着するように構成されており、また、定常的な動作の実行の間に、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスから、ならびに、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスの再充電の間の第１のモードにおいて、および、非定常的な動作の実行の間の第２のモードにおいて、第２のエネルギー貯蔵デバイスから、モーターを含む車両にパワーを与えるように構成されている。エネルギー管理モジュールは、車両がオポチュニティー充電ステーションを含まないルートにそれることとなるということを示す信号を受信することに応答して、第２のエネルギー貯蔵デバイスから第１のエネルギー貯蔵デバイスを再充電するように構成されている。
【００７９】
ある実施形態では、システム（たとえば、車両バッテリー充電システム）は、エネルギー管理モジュールと、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスであって、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスは、モーターを有する車両の車両本体部に装着するように、および、エネルギー管理モジュールを介して車両にパワーを供給するために接続するように構成されている、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスと、第２のエネルギー貯蔵デバイスであって、第２のエネルギー貯蔵デバイスは、車両本体部に装着するように、および、エネルギー管理モジュールを介して車両にパワーを供給するために接続するように構成されている、第２のエネルギー貯蔵デバイスとを含む。エネルギー管理モジュールは、車両本体部に装着するように構成されており、また、定常的な動作の実行の間に、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスから、ならびに、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスの再充電の間の第１のモードにおいて、および、非定常的な動作の実行の間の第２のモードにおいて、第２のエネルギー貯蔵デバイスから、モーターを含む車両にパワーを与えるように構成されている。第１のエネルギー貯蔵デバイスは、電気化学的なバッテリー、または、６Ｗｈ／ｋｇを超えるエネルギー密度を備える再充電可能なパワーウルトラキャパシターであることが可能である。第２のエネルギー貯蔵デバイスは、金属空気バッテリーまたは燃料電池を含むことが可能である。
【００８０】
ある実施形態では、システム（たとえば、車両バッテリー充電システム）は、車両本体部と、車両本体部に装着されているモーターと、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスであって、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスは、車両本体部に装着されており、かつ、エネルギー管理モジュールを介して車両にパワーを供給するように接続されている、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスと、第２のエネルギー貯蔵デバイスであって、第２のエネルギー貯蔵デバイスは、車両本体部に装着されており、かつ、エネルギー管理モジュールを介して車両にパワーを供給する接続されている、第２のエネルギー貯蔵デバイスとを含む。エネルギー管理モジュールは、車両本体部に装着されており、また、定常的な動作の実行の間に、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスから、ならびに、第１の再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスの再充電の第１のモードの間に、および、非定常的な動作の実行の間の第２のモードの間に、第２のエネルギー貯蔵デバイスから、モーターを含む車両にパワーを与えるように接続され、構成されている。
【００８１】
ある実施形態では、方法は、車両のためのルートを選択するステップと、選択されたルートがオポチュニティー充電ステーションを含む場合には、ルートに沿って、再充電可能なバッテリーから車両を動作させるステップと、選択されたルートがオポチュニティー充電ステーションを含まない場合には、オポチュニティー充電ステーションを含む次のルートを選択するステップと、（ｉ）選択されたルートがオポチュニティー充電ステーションを含まない場合、および、（ｉｉ）オポチュニティー充電ステーションを含む選択可能な次のルートが存在しない場合には、選択されたルートに沿って、取り換え可能なバッテリーから車両を動作させるステップとを含む。
【００８２】
ある実施形態では、方法は、車両のためのルートを選択するステップと、選択されたルートがオポチュニティー充電ステーションを含む場合には、ルートに沿って、再充電可能なバッテリーから車両を動作させるステップと、選択されたルートがオポチュニティー充電ステーションを含まない場合には、オポチュニティー充電ステーションを含む次のルートを選択するステップと、（ｉ）選択されたルートがオポチュニティー充電ステーションを含まない場合、および、（ｉｉ）オポチュニティー充電ステーションを含む選択可能な次のルートが存在しない場合には、選択されたルートに沿って、取り換え可能なバッテリーから車両を動作させるステップとを含む。ルートに沿って、取り換え可能なバッテリーから車両を動作させるステップは、次のルートがオポチュニティー充電ステーションを含まない場合にだけ行われる。
【００８３】
ある実施形態では、方法は、車両のためのルートを選択するステップと、選択されたルートがオポチュニティー充電ステーションを含む場合には、ルートに沿って、再充電可能なバッテリーから車両を動作させるステップと、選択されたルートがオポチュニティー充電ステーションを含まない場合には、オポチュニティー充電ステーションを含む次のルートを選択するステップと、（ｉ）選択されたルートがオポチュニティー充電ステーションを含まない場合、および、（ｉｉ）オポチュニティー充電ステーションを含む選択可能な次のルートが存在しない場合には、ルートに沿って、取り換え可能なバッテリーから選択された車両を動作させるステップとを含む。ルートに沿って、取り換え可能なバッテリーから車両を動作させるステップは、次のルートがオポチュニティー充電ステーションを含まない場合にだけ行われる。方法は、車両が、取り換え可能なバッテリーから、選択されたルートに沿って動作させる場合には、バッテリー取り換え装置を含む次のルートを選択するステップをさらに含む。
【００８４】
ある実施形態では、方法は、車両のためのルートを選択するステップと、選択されたルートがオポチュニティー充電ステーションを含む場合には、ルートに沿って、再充電可能なバッテリーから車両を動作させるステップと、選択されたルートがオポチュニティー充電ステーションを含まない場合には、オポチュニティー充電ステーションを含む次のルートを選択するステップと、（ｉ）選択されたルートがオポチュニティー充電ステーションを含まない場合、および、（ｉｉ）オポチュニティー充電ステーションを含む選択可能な次のルートが存在しない場合には、選択されたルートに沿って、取り換え可能なバッテリーから車両を動作させるステップと、選択されたルートがオポチュニティー充電ステーションを含む場合には、車両がオポチュニティー充電ステーションを通って移動している間に、車両のエネルギー貯蔵デバイスを再充電するステップとを含む。
【００８５】
ある実施形態では、方法は、車両のためのルートを選択するステップと、選択されたルートがオポチュニティー充電ステーションを含む場合には、ルートに沿って、再充電可能なバッテリーから車両を動作させるステップと、選択されたルートがオポチュニティー充電ステーションを含まない場合には、オポチュニティー充電ステーションを含む次のルートを選択するステップと、（ｉ）選択されたルートがオポチュニティー充電ステーションを含まない場合、および、（ｉｉ）オポチュニティー充電ステーションを含む選択可能な次のルートが存在しない場合には、選択されたルートに沿って、取り換え可能なバッテリーから車両を動作させるステップと、再充電可能なバッテリーの充電状態にしたがって、次のルートを選択するステップとを含む。
【００８６】
上記の説明は、制限的なものではなく、例示目的であることを意図しているということが理解されるべきである。たとえば、上述の実施形態（および／または、その態様）は、互いに組み合わせて使用され得る。加えて、多くの修正例は、本発明の範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を本発明の教示に適合するように作製され得る。本明細書で説明されている材料の寸法およびタイプは、本発明のパラメーターを規定することを意図しているが、それらは、決して限定するものではなく、例示的な実施形態である。多くの他の実施形態は、上記の説明を検討すれば、当業者に明らかになることとなる。本明細書で使用されているように、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「そこで（ｉｎ  ｗｈｉｃｈ）」の用語は、それぞれの用語の平易な英語の均等物の「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「そこで（ｗｈｅｒｅｉｎ）」として使用されている。そのうえ、「第１の」、「第２の」、「第３の」、「上側」、「下側」、「底部」、「上部」などのような用語は、単にラベルとして使用されており、それらの対象物に数字的な要件または位置的な要件を課すことを意図していない。さらに、限定は、ミーンズプラスファンクションフォーマットで記載されておらず、そのような限定が、さらなる構造がない機能の記述が以降に続く「ミーンズフォー（ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ）」の語句を明示的に使用していなければ、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．第１１２条第６段落に基づいて解釈されることを意図していない。
【００８７】
この書面による説明は、本発明のいくつかの実施形態を開示するために、また、任意の当業者が本発明の実施形態を実施（任意のデバイスまたはシステムを製造および使用すること、ならびに任意の組み込まれた方法を実行することを含む）することができるように、例（最良の形態を含む）を使用している。本明細書で使用されているように、単数形で記載され、「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」の用語とともに進められているエレメントまたはステップは、そのような除外が明確に述べられていない限り、複数のエレメントまたはステップを除外しないものとして理解されるべきである。そのうえ、本発明の「一実施形態」に対する参照は、同様に記載されている特徴を組み込む追加的な実施形態の存在を除外するものとして解釈されるべきでないということを意図している。そのうえ、明示的に反対のことが述べられていない限り、特定の特性を有する１つまたは複数のエレメントを「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」実施形態は、その特性を有さない追加的なそのようなエレメントを含むことが可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１０  貯蔵エネルギー車両
１１  ピット
１２  通行表面、トラック表面
１３  回収用開口部
１４  車両アライメント特徴部
１６  バッテリー
１７  バッテリー受容部
１８  車両バッテリーキャッチユニット
１９  パワーコネクター
２０  バッテリーキャッチコントローラー
２１  挿入開口部
２２  車両トラクションシステム
２４  インデンテーション、溝部
１００  ピット装着式のバッテリー交換システム
１０１  ベース部
１０２  カバー
１０４  車両アライメント特徴部センシング装置
１０５  グリッパー
１０６  バッテリー回収用プラットフォーム
１０８  バッテリーラッチユニット
１１０  回収用アクチュエーター
１１２  コントローラー
１１４  接触センサー
１１６  トランスポンダー
１１８  横方向アクチュエーター
１２０  旋回アクチュエーター
４００  天井装着式のバッテリー交換システム
４０２  バッテリーコンパートメントカバー
４０４  車両アライメント特徴部センシング装置
７００  壁部装着式のバッテリー交換システム
７０５  グリッパー
７０８  バッテリーラッチユニット
９００  フロアトラベリングシステム
９２２  ホイール、ローラー
１０００  オーバートラベリングシステム
１１００  バッテリー交換追跡システム、追跡車両、追跡装置
１１０４  車両アライメント特徴部センシング装置
１１２２  ホイール
１２００  車両
１２０２  ルート
１２０３  車両本体部
１２０４  ローディングサイト
１２０５  荷台
１２０６  アンローディングサイト
１２０７  ゼロエミッションモーター
１２０８  戻りルート
１２１０  オポチュニティー充電ステーション
１２１２  第１のエネルギー貯蔵デバイス
１２１４  第２のエネルギー貯蔵デバイス
１２１５  装着装置
１２１６  サイドトラック
１２１８  エネルギー管理モジュール
１３００  選択する
１３０２  評価する
１３０４  評価する
１３０６  デフォルト
１３０８  選択する
【図１】
0006691701.tif 000002
【図２】
0006691701.tif 000003
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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