用于电动车辆的电池安装设备、用于电动车辆的电池单元运送设备以及安装电池单元的方法

专利名称：用于电动车辆的电池安装设备、用于电动车辆的电池单元运送设备以及安装电池单元的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于电动车辆的电池单元安装设备、与电池单元安装设备一起使用的电池单元运送设备以及用于安装电池单元的方法。
背景技术：
日本专利公报特开N0.2010-173364公开了一种常规的电池单元运送设备。该电池单元运送设备包括:用于将多面体夹具从电动车辆的下方升起的提升致动器、用于将电池单元固定在多面体夹具上的电池固定装置以及倾角调整装置。在电池单元运送设备中，电池固定装置将电池单元固定在多面体夹具上，并且提升致动器将多面体夹具升起。然后，倾角调整装置使多面体夹具转动，从而对电池固定装置的倾角进行调整。因此，电动车辆的车身的底部和多面体夹具上的电池单元变得彼此平行。因而，即使由于乘客和货物而使车身相对于水平面倾斜，也能够将电池单元固定至车身。因此，在将电池单元安装至车身时，即使电动车辆倾斜，电池单元运送设备也能够容易地将电池单元安装至车身。上述常规的电池单元运送设备的说明书中没有清楚地公开用于将电动车辆的车身与电池单元彼此固定的装置。然而，假定设置在车身的底部上的固定部和电池单元的待固定部彼此接合或彼此脱开，以便安装或移除电池单元。由于电池单元是较重的物体，因此优选的是，车身和电池单元在两个或更多个、特别地四个或更多个位置处彼此接合，使得即使在电动车辆行驶时电池单元也能够被稳固地安装在车身上。在下文中，将描述这样的情况:上述电池单元运送设备使用分别设置在四个位置处的固定部和待固定部将车身和电池单元彼此固定。由于制造公差，固定部和待固定部的高度发生变化。这种变化的高度引起了与车身的倾角不同的问题。因此，即使上述电池单元运送设备对电池单元的倾角进行调整来与车身的倾角相匹配，但仍无法解决高度变化的问题。

发明内容
一般地，当电池单元运送设备从电动车辆的下方升起电池单元时，固定部从位于车身与电池单元之间的最短距离的位置处的一个开始接触待固定部。随后，三个固定部和三个待固定部在三个位置处彼此接合，以便确定三个空间坐标。这确定了由车身的三个固定部限定的假想平面以及由电池单元的三个待固定部限定的假想平面。因此，车身和电池单元变得彼此平行。此后，位于最后位置处的固定部和待固定部彼此接合。固定部和待固定部的接合时间上的这种变化来源于由于制造公差产生的固定部和待固定部的高度差异。因此，即使使电池单元和车身的底部上的安装表面彼此平行，接合时间也会根据限定车身的假想平面的三个固定部的组合以及限定电池单元的假想平面的三个待固定部的组合而变化。因而，无法确认最后一个固定部和最后一个待固定部。因此，根据上述电池单元运送设备，最后位置处的接合必须通过在整个电池单元上施加大的负载来执行。换句话说，电池单元作为整体很可能接收到过量的负载，这会降低电池单元的耐久性。因此，本发明的目的是提供一种用于电动车辆的电池单元安装设备，该电池单元安装设备能够将电池单元适当地安装到车身的底部，同时确保电池单元的耐久性。为了实现上述目的并且根据本发明的第一方面，提供了一种用于电动车辆的电池单元安装设备。该设备包括构造成设置在电动车辆的车身的底部的四个或更多个固定部以及构造成设置在电池单元上的四个或更多个待固定部。每个待固定部均与固定部中的一个固定部相对应。当电池单元升起以接近车身底部时，电池单元安装设备用于使每个固定部与待固定部中的相应的一个待固定部相接合，从而将电池单元安装至车身底部。固定部和待固定部被分类成第一接合组和第二接合组，第一接合组由固定部中的三个固定部和待固定部中的相应的三个待固定部形成，第二接合组由固定部中剩余的一个或更多个固定部和待固定部中剩余的一个或更多个待固定部形成。第二接合组中的固定部和待固定部构造成在第一接合组中的固定部和待固定部全部接合之后彼此接合。根据本发明的第二方面，提供了一种与用于电动车辆的电池单元安装设备一起使用的用于电动车辆的电池单元运送设备。电池单元运送设备能够朝向车身的底部升起电池单元。电池单元安装设备包括构造成设置在电动车辆的车身的底部的四个或更多个固定部以及构造成设置在电池单元上的四个或更多个待固定部。每个待固定部均与固定部中的一个固定部相对应。固定部和待固定部被分类成第一接合组和第二接合组，第一接合组由固定部中的三个固定部和待固定部中的相应的三个待固定部形成，第二接合组由固定部中剩余的一个或更多个固定部和待固定部剩余的一个或更多个待固定部形成。第二接合组中的固定部和待固定部构造成在第一接合组中的固定部和待固定部全部接合之后彼此接合。电池单元运送设备包括能够从下方支撑第一接合组的三个待固定部的至少一个第一组台架以及能够从下方支撑第二接合组中的待固定部的第二组台架。第二组台架能够与第一组台架同步升起，并且第二组台架能够相对于第一组台架升起。根据本发明的第三方面，一种用于电动车辆的电池单元安装设备，所述设备包括构造成支撑电池单元的多个台架。所述台架包括被分类为第一组台架的三个单独的台架以及被分类为第二组台架的至少一个单独的台架。第一组台架的单独的台架同步地升起。第二组台架能够与第一组台架同步地升起、能够独立于第一组台架升起、以及能够升起至比第一组台架的位置高的位置。根据本发明的第四方面，一种通过使用电池单元安装设备将电池单元安装至电动车辆的底部的方法，该电池单元安装设备包括构造成设置在电动车辆的车身的底部的四个或更多个固定部以及构造成设置在电池单元上的四个或更多个待固定部。每个待固定部均与固定部中的一个固定部相对应。固定部和待固定部被分类成第一接合组和第二接合组，第一接合组由固定部中的三个固定部和待固定部中的相应的三个待固定部形成，第二接合组由固定部中剩余的一个或更多个固定部和待固定部中剩余的一个或更多个待固定部形成。第一接合组中的三个固定部基本上设置在相同的高度处，第二接合组的固定部位于比第一接合组的固定部高的位置处。该方法包括:升起电池单元使得电池单元接近车身底部，由此同步升起第一接合组中的三个固定部和第二接合组中的固定部；使第一接合组中的固定部和待固定部全部接合；对第一接合组中的固定部和待固定部的全部接合进行检测；在检测到第一接合组中的固定部和待固定部全部接合后，停止升起第一接合组中的固定部；以及，升起第二接合组中的固定部，使得第二接合组中的固定部与第二接合组中的待固定部接合。通过结合以示例本发明原理的方式示出的附图进行的下文描述，本发明的其他方面和优点将变得明显。


通过参照当前优选的实施方式的以下描述以及附图，可以最好地理解本发明及其目的和优点，在附图中:图1为示出将电池单元到安装到车身以及将电池单元从车身移除的侧视图；图2为示出将电池单元到安装到车身以及将电池单元从车身移除的侧视图；图3为示出撞击部装置、锁定装置、单独的台架以及伸缩杆的截面图；图4A为示出根据第一实施方式的电池单元、锁定装置、支撑台上的单独的台架以及伸缩杆之间的位置关系的立体图，其中，电池单元和锁定装置安装在处于升起状态的台架上；图4B示出了单独的台架被降下的状态；图5A为根据第一实施方式的运送设备的侧视图，示出了整体提升机构升起的状态；图5B示出了整体提升机构和单独的台架两者都升起的状态；图6为示出单独的台架的升起范围的立体图；图7为在用于将电池单元安装至车身的过程期间的运送设备的控制流程图；以及图8为示出根据第二实施方式的电池单元、锁定装置以及单独的台架的立体图。
具体实施例方式现在将参照附图对本发明的第一实施方式和第二实施方式进行描述。在以下实施方式中，出于说明性的目的，假定电池单元的上表面和车身的底部设置成彼此平行，在车身的底部中设置有电动车辆的安装空间。(第一实施方式)如图1和图2所示，根据第一实施方式的电池单元安装设备为电动车辆I而设计。电动车辆I具有用于将电池单元3安装在车身Ia的下部中的安装空间lb。车身Ia具有框架lc、ld，该框架lc、ld位于车身Ia的右侧和左侧并且沿前后方向延伸。框架lc、ld形成了安装空间Ib的侧边缘。图1示出了位于车身Ia的右侧的框架lc，图2示出了位于车身Ia的左侧的框架Id。当电池单元3的存储量由于车辆I的行驶减少时，电池单元安装设备将电池单元3从车身Ia移除并且替换成充电后的电池单元3。电池单元3的替换或安装电池单元3的过程在电池替换站10 (下文称为站10)上执行。站10包括上板层IOa和位于上板层IOa下面的下板层10b。电动车辆可以停驻在上板层IOa上。上板层IOa中形成有连通开口 IOc以允许上板层IOa上方的空间与位于上板层IOa与下板层IOb之间的空间连通。在电池单元安装设备中使用的传送设备7位于站10的下板层IOb上。运送设备7位于下板层10b上。运送设备7包括运送设备主体70和位于运送设备主体70附近的控制单元70a。如图3所示，电池单元安装设备包括四个撞击装置9a至9d以及相应的锁定装置5a至5d。撞击装置9a至9d固定至位于车身1a的底部处的框架1c或框架1d。如图4A和图4B所示，锁定装置5a至5d设置在电池单元3上。撞击装置9a至9d与固定部相对应，锁定装置5a至5d与待固定部相对应。所有的撞击装置9a至9d都具有相同的结构，并且所有的锁定装置5a至5d都具有相同的结构。撞击装置9a至9d和锁定装置5a至5d被分类成第一接合组和第二接合组。具体地，撞击装置9a至9c以及相应的锁定装置5a至5c形成第一接合组。并且，撞击装置9d和相应的锁定装置5d形成第二接合组。如图3所示，撞击装置9a至9d中的每个均具有固定至图1中示出的框架Ic或框架Id的基板90a以及固定至基板90a的撞击部90b。基板90a具有用于将基板90a固定至框架Ic或Id的螺栓孔90c。撞击部90b通过对钢材多次施用弯曲工艺而形成，并且大致具有圈状的形状。基板90a和撞击部90b通过焊接结合。在撞击装置9a至9d中，撞击装置9a、9b固定至图1中示出的框架Ic以定位在安装空间Ib的内部。撞击装置9c、9d固定至图2中示出的框架Id以定位在安装空间Ib的内部。尽管撞击装置9a和撞击装置9b具有部件公差和组装公差，但是撞击装置9a和撞击装置9b基本上固定在框架Ic上的相同的高度处。撞击装置9c固定至框架Id以基本上位于与撞击装置9a、9b相同的高度处。与此相反，撞击装置9d固定在框架Id上的比撞击装置9c高的位置处。也就是说，在安装空间Ib中，撞击装置9d位于比撞击装置9a至9c高的位置处。如图4A和图4B所示，电池单元3具有形状为矩形的平行六面体的壳体3a以及容纳在壳体3a中的电池(未图示)。壳体3a还具有连接端子，该连接端子能够将车身Ia与电池电连接。电池单元3中具有单元内控制器，该单元内控制器具有无线通信单元(未图示)。该单元内控制器执行与控制单元70a的通信。壳体3a的形状可以根据图1中示出的安装空间Ib的形状的需求改变。锁定装置5a至5d在与撞击装置9a至9d相对应的位置处附接至左侧长边和右侧长边。也就是说，锁定装置5a至5d中的两个附接至任一侧表面。具体地，锁定装置5a、5b固定至壳体3a的右侧。锁定装置5c、5d固定至壳体3a的左侧。尽管锁定装置5a至5(!具有部件公差和组装公差，但是锁定装置5a至5d基本上固定在壳体3a上的相同的高度处。如图3所示，锁定装置5a至5d每个均具有外壳13、闭锁部15、卡爪17和第一螺线管19。锁定销25固定至第一螺线管19。锁定装置5a至5d每个均具有近程传感器20。不同类型的传感器可以用作近程传感器20。磁性地检测闭锁部15的接近的磁性传感器可以用作近程传感器20。如图4A和4B所示，外壳13固定至电池单元3的壳体3a的一侧。如图3所示，夕卜壳13具有入口部13b，该入口部13b向上敞开并且向下延伸以允许撞击部90b进入。外壳13具有插入孔13c，该插入孔13c从外壳13的下端延伸至内部。插入孔13c接纳销11。用于引导销11的引导部13d通过弯曲外壳13的一部分而围绕插入孔13c形成。外壳13还在三个位置处具有螺栓孔13e。外壳13通过插入到螺栓孔13e中的螺栓(未图示)固定至壳体3a。在闭锁部15的一部分中形成有大致U型的凹部15c。在凹部15c上方的位置处形成有上爪形部15a，在凹部15c下方的位置处形成有下爪形部15b。凹部15c具有用于接纳进入外壳13的入口部13b的撞击部90b的形状。另外，在上爪形部15a的附近形成有接合表面15d。接合表面15d位于凹部15c的相对侧上。闭锁部15由第一摆动轴21支撑以允许进行摆动。闭锁部15在接合状态与释放状态之间摆动，在接合状态中闭锁部15锁定入口部13b中的撞击部90b，在释放状态中闭锁部15释放入口部13b中的撞击部90b。闭锁部15由螺旋弹簧(未图示)朝向释放状态迫压。卡爪17具有大致彼此垂直的锁定件17a和操作件17b。卡爪17大致呈L形。卡爪17由第二摆动轴23支撑以允许摆动。随着卡爪17摆动，锁定件17a在锁定闭锁部15防止其摆动的状态与允许闭锁部15摆动的状态之间进行切换。卡爪17被螺旋弹簧(未图示)迫压以抑制闭锁部15的摆动。第一螺线管19电连接至单元内控制器并且由控制单元70a通过单元内控制器和无线通信单元进行控制。图3中示出的第一螺线管19由控制单元70a驱动以在锁定销25水平地凸出到外壳13中 的状态与锁定销25收回到第一螺线管19中的状态之间进行切换。当锁定销25水平地凸出到外壳13中时，卡爪17被锁定而不能摆动。近程传感器20设置在外壳13中。近程传感器20电连接至单元内控制器并且经由单元内控制器和无线通信单元将检测信号传输至控制单元70a。当锁定装置5a至5(!与撞击部90b接合时，近程传感器20将检测信号发送至控制单元70a。如上所述，由于锁定装置5a至5d固定至壳体3a (电池单元3)，因此近程传感器20单独地检测锁定装置5a至5d与撞击部90b之间的接合。也就是说，控制单元70a接收来自四个位置的检测信号。如图5A和图5B所示，运送设备7的主体70包括:固定至下板层IOb的基座33、整体提升机构36、支撑台26、四个伸缩杆27e至27h(在图4A和图4B中示出并且用作单独提升机构)以及四个单独的台架27a至27d。参照图5A和图5B，基座33容纳马达(未图示)和将马达的力传输至整体提升机构36的齿轮系。马达电连接至控制单元70a。整体提升机构36包括下保持构件31、一对第一连杆构件35、一对第二连杆构件37以及上保持构件29。下保持构件31固定至基座33。下保持构件31具有在水平方向上延伸的一对长形孔31a。上保持构件29也具有在水平方向上延伸的一对长形孔29a。第一连杆构件35和第二连杆构件37具有相同的长度，并且通过联接销39在中间部分处彼此连接。每个第一连杆构件35的下端部均通过联接轴41b联接至下保持构件31以允许进行摆动。相反地，每个第二连杆构件37的下端部均联接至与齿轮系相连接的联接轴41d，并且允许第二连杆构件37相对于下保持构件31摆动以及在相应的长形孔31a中滑动。每个第二连杆构件37的上端均通过联接轴41c联接至上保持构件29以允许进行摆动。相反地，每个第一连杆构件35的上端部均通过联接轴41a联接至上保持构件29以允许进行摆动以及沿着长形孔29a滑动。支撑台26固定至上保持构件29。例如电直接作用缸或液压缸的驱动单元可以用作整体提升机构36。如图4A所示，支撑台26具有伸缩杆27e至27h以及单独的台架27a至27d。单独的台架27a至27d连接至背表面上或下表面上的伸缩杆27e至27h。电池单元3能够安装在单独的台架27a至27d上。在电池单元3安装在单独的台架27a至27d上的情况下，单独的台架27a至27d从下方接触并且支撑相应的锁定装置5a至5d。具体地，单独的台架27a能够从下方支撑锁定装置5a，并且单独的台架27b能够从下方支撑锁定装置5b。此外，单独的台架27c能够从下方支撑锁定装置5c,并且单独的台架27d能够从下方支撑锁定装置5d。由于如上所述，锁定装置5a至5c被分类到第一接合组中，因此与锁定装置5a至5c相对应的单独的台架27a至27c形成第一组台架。同样地，由于锁定装置5d被分类到第二接合组中，因此与锁定装置5d相对应的单独的台架27d形成第二组台架。另外，如图4B所示，销11和限位开关28附接至单独的台架27a至27d中的每个的表面。销和限位开关28的细节将在下面描述。连接至单独的台架27a至27c的伸缩杆27e至27g能够在预定范围内延伸和收缩。具体地，如图6所示，伸缩杆27e至27g能够延伸以将单独的台架27a至27c提升达到高度H0连接至单独的台架27d的伸缩杆27h在比其他伸缩杆27e至27g的范围大的范围内延伸和收缩。伸缩杆27h能够延伸以将单独的台架27d提升达到高于高度H的高度H’。也就是说，单独的台架27d能够从支撑台26升起到比其他单独的台架27a至27c高的位置。支撑台26具有将伸缩杆27e至27g升起到高度H的驱动机构(未图示)。因此，单独的台架27a至27c同步地一起升起。伸缩杆27h也通过驱动机构升起至高度H’。此时，伸缩杆27h与其他伸缩杆27e至27g同时升起达到高度H。在到达高度H后，仅伸缩杆27h升起直到其到达高度H’。换句话说，达到高度H时，单独的台架27a至27d (第一组台架和第二组台架)同步升起。高度H后，仅单独的台架27d (第二组台架)相对于其他单独的台架27a至27c (第一组台架)升起至高度H’。也就是说，单独的台架27d能够从单独的台架27a至27d中独立地升起。驱动机构电连接至控制单元70a。如图5a和图5B所示，控制单元70a位于运送设备主体70的附近。控制单元70a具有开关(未图示)。操作者操纵开关来指示运送设备主体升起或降下电池单元3。此时，整体提升结构36和伸缩杆27e至27h由控制单元70a控制。控制单元70a对伸缩杆27e至27h进行控制并且存储用于控制整体提升机构36的控制程序。控制单元70a也用作止挡部段，其止挡由伸缩杆27e至27h引起的单独的台架27a至27d的上升运动。如图4B所示，限位开关28附接至单独的台架27a至27d的表面的、相应的锁定装置5a至5d接触外壳13的一部分。限位开关28电连接至控制单元70a。当受到外壳13挤压时，限位开关28对锁定装置5a至5d接触单独的台架27a至27d进行检测并且输出接触信号。限位开关28可以由压力传感器替代，该压力传感器能够分别检测位于单独的台架27a至27d上的锁定装置5a至5d的压力。如图3所示，销11位于单独的台架27a至27d上以由固定至电池单元3的壳体3a的锁定装置5a至5d中的插入孔13c接纳。销11从单独的台架27a至27d的表面竖直向上延伸。每个销11均连接至设置在单独的台架27a至27d中的相应的一个中的相应的第二螺线管110。第二螺线管110电连接至在图5A和图5B中示出的控制单元70a。当电池单元3被移除时，每个第二螺线管110均基于相应的限位开关28的接触信号被启用，从而改变相应的销11的长度。具体地，当基于接触信号被启用时，每个销11均伸出以具有比正常长度长的长度。当在这种伸长状态时，销11接触卡爪17。当在正常长度时，销11位于锁定装置5a至5d的插入孔13c中(见图3)，并且确定电池单元3在单独的台架27a至27d上的位置。在图1中示出的站10中，电池单元3以如下方式安装至车身Ia以及从车身Ia移除。将参照图7和图8的流程图对操作以及通过控制单元70a对运送设备主体70的控制进行描述。首先，将电池单元3放置在单独的台架27a至27d上。然后，通过操作者对开关进行操纵，控制单元70a执行控制程序。因此，整体提升机构36升起至运送设备主体70中的预定位置(图7中的步骤SI)。预定位置为运送设备主体70的整体提升机构36的运动的预定范围的上限。因此，如图5A所示，支撑台26升起，单独的台架27a至27d以及连接至单独的台架27a至27d的伸缩杆27e至27h作为整体升起(见图5A中的黑色实心箭头)。
接着，如图7所示，控制单元70a判定整体提升机构36是否已经到达预定位置(步骤S2)。当判定整体提升机构36已经达到预定位置时(步骤S2:是)，控制单元70a停止整体提升机构36的提升运动(步骤S3)。如果控制单元70a判定整体提升机构36还没有达到预定位置(步骤S2:否)，则重复步骤SI并且继续升起整体提升机构36。整体提升机构36的升起停止后，控制单元70a使驱动机构同步升起所有伸缩杆27e至27h，使得单独的台架27a至27c (第一组台架)和单独的台架27d (第二组台架)同步升起(步骤S4)。因此，如图5B所示，所有伸缩杆27e至27h都升起，使得置于伸缩杆27e至27h上的所有单独的台架27a至27d以及电池单元3都升起(见图5B中的黑色轮廓箭头)。当单独的台架27a至27d和电池单元3升起时，首先，撞击装置9a至9c中的撞击部90b与相应的锁定装置5a至5c接合。更具体地，如图3所示，已经进入入口部13b的撞击部90b挤压闭锁部15。这使得闭锁部15克服螺旋弹簧的力而摆动并且被锁定。卡爪17也摆动，使得锁定件17a与闭锁部15的接合表面15d接合，并且闭锁部15被锁定而防止摆动。此外，锁定销25凸出以锁定卡爪17而防止摆动。因此，近程传感器20传输检测信号至控制单元70a。控制单元70a也经由单元内控制器接收由近程传感器20输出的检测信号。如上所述,在固定至车身Ia的撞击装置9a至9d中，撞击装置9a至9c固定在安装空间Ib中的基本上相同的高度处，撞击装置9d固定在比其他撞击装置9a至9c高的位置处。更具体地，在安装空间Ib中，在单独的台架27a至27d达到高度H、即单独的台架27a至27d的竖向运动的范围内的上限以前，撞击装置9a至9c固定在撞击装置9a至9c与相应的锁定装置5a至5c接合的位置处。相反，当单独的台架27d达到高度H’、即单独的台架27d的坚向运动的范围内的上限时，撞击装置9d固定在撞击装置9d与相应的锁定装置5d接合的位置处。因此，当单独的台架27a至27d升起时，撞击装置9a至9c中的撞击部90b首先与相应的锁定装置5a至5c接合。通过调整三个接合位置，由车身Ia的撞击装置9a至9c限定的假想平面变得与由电池单元3的锁定装置5a至5c限定的假想平面平行。实现接合的三个位置的顺序根据制造公差而变化。在此期间，如图7所示，控制单元70a判定其是否已接收到来自锁定装置5a至5c的检测信号，该锁定装置5a至5c与接合的前三个位置相对应(步骤S5)。如果控制单元70a判定出其没有接收到来自所有三个位置的检测信号(步骤S5:否)，则重复步骤S4，并且继续升起所有伸缩杆27e至27h。当控制单元70a已经接收到来自所有锁定装置5a至5c的检测信号时(步骤S5:是)，控制单元70a停止升起伸缩杆27e至27g,从而停止升起单独的台架27a至27c (步骤S6)。除了上述的组装公差之外，电池单元3还具有由其自身重量引起的挠曲。因此，首先接合的三个锁定装置5a至5c的近程传感器20在不同时间输出检测信号。在停止升起单独的台架27a至27c后，控制单元70a继续升起伸缩杆27h，从而仅升起单独的台架27d。当仅升起单独的台架27d时，电池单元3的特定部分(在锁定装置5d附近的部分)略微挠曲。在此期间，控制单元70a判定其是否已经接收到来自锁定装置5d的检测信号(步骤S7)。如果控制单元70a还没有接收到来自锁定装置5d的检测信号(步骤S7:否)，则重复步骤S7,并且仅继续升起单独的台架27d。然后，剩余的一个撞击装置9d的撞击部90b与锁定装置5d彼此接合。此时，锁定装置5d的近程传感器20输出检测信号。当已接收到来自锁定装置5d的检测信号时，换句话说，当已经接收到来自所有四个位置的检测信号时(步骤S7:是)，控制单元70a停止升起单独的台架27d (步骤S8)。因而，将电池单元3安装到车身。此后，控制单元70a收回所有伸缩杆27e至27h，从而降下所有单独的台架27a至27d(步骤S9)。然后，控制单元70a降下整体提升机构36(步骤S10)。因而，完成了运送设备主体70的操作。同时，建立了电池单元3中的电池与电动车辆I之间的电连接。因而，完成了将电池单元3安装至车身la。将撞击装置9d和锁定装置5d预先选择为在安装过程中最后接合的一个。也就是说，在电池单元安装设备中，在安装空间Ib中只有撞击装置9d位于比其他撞击装置9a至9c高的位置处。在撞击装置9a至9c和锁定装置5a至5c接合后，仅升起单独的台架27d。因而，当撞击装置9d和锁定装置5d接合时，包括已经接合的组合A至C(锁定装置5a至5c附近)的电池单元3不会接收到运送设备主体70中的过度负载。当移除电池单元3时，电动车辆I停驻在站10的上板层IOa上的预定位置处，如图2所示。在该状态下，单独的台架27a至27d以及整体提升机构36升起，如图3所示。此时，单独的台架27a至27d同步升起直到达到高度H。此后，仅单独的台架27d升起直到达到高度H’。单独的台架27a至27d的销11插入到相应的插入孔13c中，并且使单独的台架27a至27d接触电池单元3和相应的锁定装置5a至5d。此外，第一螺线管19被启用，使得锁定销25收回到第一螺线管19中。这解锁了卡爪17使得卡爪17自由摆动。
此外，当单独的台架27a至27d接触锁定装置5a至5d时，限位开关28被挤压并且输出接触信号。基于接触信号，控制单元70a启用第二螺线管110。因此，每个销11均凸出以挤压相应的卡爪17的操作件17b。然后，卡爪17克服螺旋弹簧的力摆动，使得卡爪17将闭锁部15解锁。这使闭锁部15摆动以被释放，从而释放撞击部90b。此后，降下单独的台架27a至27d。在完成了单独的台架27a至27d的降下后，开始降下整体提升机构36。因而，完成了电池单元3从车身Ia的移除。此时，电池单元3中的电池与电动车辆I之间的电连接被同时消除。如上所述，电池单元安装设备包括四个撞击装置9a至9d以及相应的锁定装置5a至5d。在电池单元安装设备中，撞击装置9a至9d在四个位置处与锁定装置5a至5d接合。即使当电动车辆I行驶时，这也允许将电池单元3稳固地安装在车身Ia的安装空间Ib中。在电池单元安装设备中的撞击装置9a至9d与锁定装置5a至5d的组合中，撞击装置9a至9c与锁定装置5a至5c的组合分类为第一接合组,撞击装置9d与锁定装置5d的另一组合被分类为第二接合组。运送设备主体70具有单独的台架27a至27c以及单独的台架27d。当电池单元3放置在单独的台架27a至27d上时，单独的台架27a至27c从下方支撑锁定装置5a至5c，并且单独的台架27d从下方支撑属于第二接合组的锁定装置5d。运送设备主体在站10中升起电池单元3穿过连通开口 10c，并且将电池单元3安装至设置在车身Ia的底部中的安装空间lb。运送设备主体70也能够将电池单元3从安装空间Ib移除。因此，根据电池单元安装设备和运送设备7(运送设备主体70)，当将电池单元3安装至安装空间Ib时,在属于第一接合组的撞击装置9a至9c和锁定装置5a至5c全部接合之后，允许属于第二接合组的撞击装置9d和锁定装置5d接合。因此，第一实施方式的电池单元安装设备和运送设备7能够可靠地将电池单元3安装至车身Ia的底部，同时确保电池单元3的期望的耐久性。特别地，电池单元安装设备具有分别用作固定部和待固定部的撞击装置9a至9d(撞击部90b)和锁定装置5a至5d。因此，电池单元安装设备能够通过使用运送设备主体70将电池单元3升起至车身Ia中、即安装空间Ib中的预定安装位置，从而将电池单元3安装至车身Ia以及将电池单元3从车身Ia移除。此外，撞击装置9a至9d以及锁定装置5a至5d的使用简化了电池单元安装设备的结构以及电动车辆I的车身Ia的结构。因而，电动车辆I在确定电池单元3的安装位置时具有增强的灵活性。第一接合组可以由四对撞击装置9a至9d和相对应的锁定装置5a至5d中的任意三对形成。换言之，第二接合组可以由四对撞击装置9a至9d和相对应的锁定装置5a至5d中的任意一对形成。被选为第二接合组的撞击装置的位置被设定为比其他撞击装置高，并且相对应的单独的台架能够升起达到的高度被设定为比其他单独的台架能够升起达到的高度高。也就是说，与第二接合组的撞击装置相对应的单独的台架的升起范围被设定为比其他单独的台架的升起范围宽。(第二实施方式)根据第二实施方式的运送设备7包括运送设备主体71和控制单元70a。如图8中示出的，运送设备主体71具有单独的台架27d和支撑台26a上的单独的台架27i。单独的台架27i能够从下方支撑属于第一接合组的锁定装置5a至5c。也就是说，单独的台架27i形成了第一组台架。尽管没有示出，但单独的台架27i在其背侧或下侧连接至伸缩杆27e至27g。连接至单独的台架27i的伸缩杆的数量可以根据电池单元3的重心以及电池单元3的重量而按
需要改变。销11和限位开关28在与锁定装置5a至5c相对应的位置处设置在的单独的台架27 的表面上。包括单独的台架27d的运送设备主体71的其他结构与根据第一实施方式的运送设备主体70的结构相同，并且为与第一实施方式的相应的部件相似或相同的部件给出了相似或相同附的图标记且省略了详细说明。包括锁定装置5a至5c的电池单元安装设备的结构以及控制单元70a的结构与第一实施方式的结构相同。根据运送设备主体71，由于单个单独的台架27i从下方支撑三个锁定装置5a至5c,因此与第一实施方式的运送设备主体70相比，部件的数量减少。这便利了运送设备主体71的制造。除此之外，具有运送设备主体71的运送设备7具有与第一实施方式相同的优点。因此，第二实施方式的运送设备7 也能够将电池单元3可靠地安装至车身Ia的底部，同时确保电池单元3的期望的耐久性。尽管到目前为止仅描述了第一实施方式和第二实施方式，但是本发明不限于此，而是可以在不超出本发明的范围的情况下进行如下改型。例如，在第一实施方式和第二实施方式中，在壳体3a中可以形成有四个凹部，并且可以将锁定装置5a至5d置于凹部中以将锁定装置5a至5d固定至壳体3a。在这种情况下，锁定装置5a至5d并不从电池单元3伸出，从而能够减小安装空间Ib的尺寸。在第一和第二实施方式中，可以设置五个或更多个撞击装置以及五个或更多个锁定装置，并且车身Ia和电池单元3可以在五个或更多个位置处彼此固定。在这种情况下，两个或更多个锁定装置属于第二接合组。运送设备主体70，71可以包括与属于第二接合组的锁定装置中的每个相对应的单独的运送设备。可替代地，可以设置能够对属于第二接合组的锁定装置进行支撑的单个单独的运送设备。在第一和第二实施方式中，车身Ia的撞击装置9a至9d中的撞击装置9d位于比其他撞击装置9a至9c高的位置处，并且电池单元3的锁定装置5a至5d基本上位于相同的高度处。然而，撞击装置9a至9d以及锁定装置5a至5d的布置不限于上述布置。例如，车身Ia的撞击装置9a至9(!可以基本上位于相同的高度处，并且电池单元3的锁定装置5a至5d中的锁定装置5d可以位于比其他锁定装置5a至5c低的位置处。此外，锁定装置5a至5d与撞击装置9a至9d的竖向位置或在上下方向上的位置不需要相同。具体地，只要在使电池单元3接近电动车辆I的安装空间Ib以进行安装的状态下，成对的锁定装置5a至5d和撞击装置9a至9d中的一对中的距离(例如，锁定装置5a和撞击装置9a之间的距离)大于其他对的距离，则竖向位置即可以不同。已经基于这样的假设对第一实施方式和第二实施方式进行了描述:预先将电池单元3的上表面和电动车辆I的安装空间Ib的底部表面设置成彼此平行。然而，本发明不限于这种构型。例如,如在日本专利公报特开N0.2010-173364中公开的设备的情况中，本发明可以与处理车身的底部的倾角的电池单元运送设备结合。具体地，本发明可以用在该公开的电池单元运送设备中的安装有电池单元的夹具的上表面上。因此，当前的示例和实施方式应被视为是说明性的而不是限制性的，并且本发明不限于这里给出的细节，而是可以在所附权利要求的范围和等同范围内修改。
权利要求
1.一种用于电动车辆的电池单元安装设备，所述设备包括: 四个或更多个固定部(9a-9d)，所述固定部(9a-9d)构造成设置在电动车辆(I)的车身的底部;以及 四个或更多个待固定部(5a-5d)，所述待固定部(5a-5d)构造成设置在电池单元(3)上，每个所述待固定部(5a-5d)均与所述固定部(9a-9d)中的一个固定部相对应,其中:当所述电池单元(3 )被升起以接近所述车身底部时，所述电池单元安装设备用于使每个所述固定部(9a_9d)均与所述待固定部(5a_5d)中的相应的一个待固定部接合，从而将所述电池单元(3)安装至所述车身底部， 所述电池单元安装设备的特征在于: 所述固定部(9a_9d)和所述待固定部(5a_5d)被分类成第一接合组和第二接合组，所述第一接合组由所述固定部中的三个固定部(9a_9c)和所述待固定部中的相应的三个待固定部(5a_5c)形成,所述第二接合组由所述固定部中剩余的一个或更多个固定部(9d)和所述待固定部中剩余的一个或更多个待固定部(5d)形成，并且 所述第二接合组中的所述固定部(9d)和所述待固定部(5d)构造成在所述第一接合组中的所述固定部和所述待固定部(5a-5c)全部接合之后彼此接合。
2.根据权利要求1所述的用于电动车辆的电池单元安装设备，其中: 所述第一接合组中的所述三个固定部(9a-9c)基本上设置在相同的高度(H)处，并且所述第二接合组的所述固定部(9d)位于比所述第一接合组中的所述固定部(9a-9c)高的位置(H’)处。
3.一种与用于电动车 辆的电池单元安装设备一起使用的用于电动车辆的电池单元运送设备，所述电池单元运送设备能够朝向车身的底部升起电池单元(3)，其中，所述电池单元安装设备包括: 四个或更多个固定部(9a_9d)，所述固定部(9a_9d)构造成设置在电动车辆(I)的车身的底部;以及 四个或更多个待固定部(5a_5d)，所述待固定部(5a_5d)构造成设置在所述电池单元(3)上，每个所述待固定部(5a-5d)均与所述固定部(9a-9d)中的一个固定部相对应，其中:所述固定部(9a_9d)和所述待固定部(5a_5d)被分类成第一接合组和第二接合组，所述第一接合组由所述固定部中的三个固定部(9a_9c)和所述待固定部中的相应的三个待固定部(5a_5c)形成,所述第二接合组由所述固定部中剩余的一个或更多个固定部(9d)和所述待定部中剩余的一个或更多个待固定部(5d)形成， 所述第二接合组中的所述固定部(9d)和所述待固定部(5d)构造成在所述第一接合组中的所述固定部和所述待固定部(5a-5c)全部接合之后彼此接合，并且所述电池单元运送设备包括: 至少一个第一组台架(27a-27c ;27i)，所述第一组台架(27a_27c ；27i)能够从下方支撑所述第一接合组的所述三个待固定部(5a-5c )， 第二组台架(27d)，所述第二组台架(27d)能够从下方支撑所述第二接合组中的所述待固定部(5d)，并且 所述第二组台架(27d)能够与所述第一组台架(27a-27c ；27i)同步升起，并且所述第二组台架(27d)能够相对于所述第一组台架(27a-27c ;27i)升起。
4.根据权利要求3所述的用于电动车辆的电池单元运送设备，其中，所述至少一个第一组台架包括三个单独的台架(27a-27c)，所述三个单独的台架中的每一个均支撑所述待固定部中的三个待固定部(5a-5c)中的一个待固定部。
5.根据权利要求3所述的用于电动车辆的电池单元运送设备，其中，所述至少一个第一组台架包括用于支撑所述待固定部中的三个待固定部(5a-5c)的单个的台架(27i )。
6.一种用于电动车辆的电池单元安装设备，所述设备包括构造成支撑电池单元(3)的多个台架(27a-27d)，其中: 所述台架包括被分 类为第一组台架的三个单独的台架(27a-27c)以及被分类为第二组台架的至少一个单独的台架(27d), 所述第一组台架的单独的所述台架(27a-27c)被同步升起，并且所述第二组台架(27d)能够与所述第一组台架(27a-27c)同步升起、能够独立于所述第一组台架(27a-27c)升起、以及能够升起至比所述第一组台架(27a-27c)的位置高的位置。
7.—种通过使用电池单元安装设备将电池单元安装至电动车辆的底部的方法，所述电池单元安装设备包括: 四个或更多个固定部(9a_9d)，所述固定部(9a_9d)构造成设置在电动车辆(I)的车身的底部;以及 四个或更多个待固定部(5a-5d)，所述待固定部(5a-5d)构造成设置在电池单元(3)上，每个待固定部(5a_5d)均与所述固定部(9a_9d)中的一个固定部相对应，其中: 所述固定部(9a_9d)和所述待固定部(5a_5d)被分类成第一接合组和第二接合组，所述第一接合组由所述固定部中的三个固定部(9a_9c)和所述待固定部中的相应的三个待固定部(5a_5c)形成,所述第二接合组由所述固定部中剩余的一个或更多个固定部(9d)和所述待固定部中剩余的一个或更多个待固定部(5d)形成，所述第一接合组中的所述三个固定部(9a-9c)基本上设置在相同的高度(H)处，并且所述第二接合组的所述固定部(9d)位于比所述第一接合组中的所述固定部(9a-9c)高的位置(H’)处， 所述方法包括: 升起所述电池单元(3)使得所述电池单元(3)接近所述车身底部，由此同步升起所述第一接合组中的所述三个固定部(9a-9c)以及所述第二接合组中的所述固定部(9d)；使所述第一接合组中的所述固定部(9a_9c)以及所述待固定部(5a_5c)全部接合；对所述第一接合组中的所述固定部(9a-9c )和所述待固定部(5a-5c )的全部接合进行检测； 在检测到所述第一接合组中的所述固定部(9a_9c)和所述待固定部(5a_5c)全部接合后，停止升起所述第一接合组中的所述固定部(9a_9c)；以及 升起所述第二接合组中的所述固定部(9d)使得所述第二接合组中的所述固定部(9d)与所述第二接合组中的所述待固定部(5d)接合。
全文摘要
一种用于电动车辆的电池单元安装设备，包括四个或更多个固定部，所述固定部构造成设置在电动车辆的底部处；以及位于电池单元上的相应的四个或更多个待固定部。当朝向车辆升起电池单元时，电池单元安装设备使每个固定部均与待固定部中的相应的一个待固定部接合。存在由所述固定部中的三个固定部和所述待固定部中的相应的三个待固定部形成的第一组以及由所述固定部中剩余的一个或更多个固定部和所述待固定部中剩余的一个或更多个待固定部形成的第二组。第二组中的固定部和待固定部构造成在第一组中的固定部和待固定部接合之后彼此接合。
文档编号B60S5/06GK103144614SQ20121051784
公开日2013年6月12日 申请日期2012年12月5日 优先权日2011年12月6日
发明者尾岛嘉男, 深川敬畅, 村濑贵司 申请人:株式会社丰田自动织机