JP2010257318A

JP2010257318A - 電池式移動装置

Info

Publication number: JP2010257318A
Application number: JP2009107953A
Authority: JP
Inventors: Shintaro Kinoshita; 愼太郎木下; Tatsuo Sakai; 龍雄酒井; Hiroyuki Uematsu; 弘幸上松; Ryosuke Murai; 亮介村井
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2009-04-27
Filing date: 2009-04-27
Publication date: 2010-11-11
Anticipated expiration: 2029-04-27
Also published as: JP5241592B2

Abstract

【課題】電池式移動装置において、簡単な構成により、電池交換のために要する時間の短縮と装置の稼働率向上をを可能とする。
【解決手段】移動装置１は、複数の電池ＢＴを搭載する電池搭載部１１と、搭載された電池ＢＴのいずれか１つを動力源として装置本体１０を移動させる走行部１２と、現在使用中の電池ＢＴから他の電池ＢＴに切り替えるタイミングを判定する電池切替判定部１４と、次に用いる電池ＢＴを選定する電池切替制御部１５と、選定結果に基づいて動力源を次の電池ＢＴに切り替える接続切替部１６と、電池ＢＴの切り替えが行われた時、使用済みの電池ＢＴを充電済みの電池ＢＴと交換するために、外部に電池交換要求を出す電池交換要求部１７と、を備えている。電池交換要求によって電池を持ってきてもらい、交換させるので、電池交換中においても移動装置１の本来の作業を中断することなく続行できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池の交換を効率的に行える電池式移動装置に関する。

従来、装置に据え付け式の電池を駆動源とする移動装置においては、電池の充電中は動くことができないので装置の稼動率が下がるという問題があった。そこで、取り外し交換可能な電池を装置に複数搭載可能とし、使用中の電池の残量が低下してきた場合に、電池交換場所に自ら赴いて充電済みの電池を搭載し、その後、使用済みの電池を取り外して交換するようにした電池式移動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−１１６６４１号公報

しかしながら、上述した特許文献１に示されるような電池式移動装置においては、電池を交換するために、特定の場所に行かなければならず、そのために作業を止める必要があり、作業効率が落ちてしまうという問題がある。

本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により、電池交換のために要する時間を短縮することができ、装置の稼働率向上を実現できる電池式移動装置を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために、請求項１の発明は、複数の電池を搭載し、前記電池のいずれかを動力源として走行する電池式移動装置において、動力源を現在使用中の電池から他の電池に切り替えるタイミングを判定する電池切替判定部と、前記電池切替判定部からの電池切替要求を受けて現在使用中の電池の次に用いる電池を選定する電池切替制御部と、前記電池切替制御部による選定結果に基づいて動力源を現在使用中の電池から次の電池に切り替える接続切替部と、前記接続切替部によって電池の切り替えが行われた時、使用済みの電池を未使用の電池と交換するために、外部に電池交換要求を出す電池交換要求部と、を備えているものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の電池式移動装置において、当該装置に対して作業者が電池交換作業の開始を伝える入力部を有し、前記入力部が入力を受けた時、走行を停止するものである。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の電池式移動装置において、当該装置に対して作業者が電池交換作業の開始を伝える入力部を有し、前記入力部が入力を受けた時、使用済みの電池の固定を解除するものである。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電池式移動装置において、前記電池切替判定部は、電池の放電可能時間を予め記憶しており、現在使用中の電池の使用開始からの経過時間が前記放電可能時間を越える時を前記切り替えのタイミングとして判定するものである。

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電池式移動装置において、前記電池切替判定部は、現在使用中の電池の電圧を検出する電圧検出部を有し、前記電圧検出部によって検出した電圧が予め設定した閾値よりも下がった時を前記切り替えのタイミングとして判定するものである。

請求項６の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電池式移動装置において、前記電池切替判定部は、現在使用中の電池の電圧の低下速度を検出する電圧変化検出部を有し、前記電圧変化検出部によって検出した電圧の低下速度が予め設定した閾値よりも大きくなった時を前記切り替えのタイミングとして判定するものである。

請求項７の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の電池式移動装置において、前記電池交換要求部は、外部に音声を出力する音声出力部を有し、前記音声出力部によって音声を出力することにより前記電池交換要求を出すものである。

請求項８の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の電池式移動装置において、前記電池交換要求部は、外部に光を出力する発光部を有し、前記発光部によって前記電池交換要求を出すものである。

請求項９の発明は、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の電池式移動装置において、前記電池交換要求部は、無線通信手段と表示手段とを備えた監視用表示装置に対して無線信号を送受信する無線通信部を有し、前記無線通信部によって無線信号を出力して前記監視用表示装置に電池交換要求を表示することにより前記電池交換要求を出すものである。

請求項１０の発明は、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の電池式移動装置において、前記電池切替制御部は、未使用の電池の中から電圧値の低い順に、次に用いられる電池を選定するものである。

請求項１の発明によれば、複数の電池を切り換えて用いることができ、また、電池の交換は外部に電池交換要求を出すだけでよいので、電池が交換されるまでや交換中においても電池式移動装置（以下、移動装置または装置ともいう）の本来の作業を中断することなく続行でき、電池交換のために要する時間を短縮して装置の稼働率向上を実現できる。本装置は、電池の交換のために特定の場所に移動したり、充電のために停止したりすることなく、電池交換要求を出すことによって電池を持ってきてもらい、交換してもらうことができる。

請求項２の発明によれば、電池交換時に移動装置を確実に停止させることができるので、作業者が電池の交換作業をスムーズに行える。

請求項３の発明によれば、電池交換時に、交換すべき電池のみが固定解除されるので、作業者が間違った電池を交換してしまうということがない。

請求項４の発明によれば、電池の使用時間で管理するので、電圧計などのセンシング機能が不要であり、簡単な構成により、電池切替を適切に行うことができる。

請求項５の発明によれば、電池の残容量をリアルタイムに検出することができるので、電池を最後まで適切に使い切ることができ、また、充電回数を減らすことができ、過放電や不適切充電による電池寿命の短縮などを防止できる。

請求項６の発明によれば、請求項５の発明と同様の効果に加え、電池が劣化して放電可能時間、従って使用可能時間が短くなった場合であっても、電池電圧が落ちて移動装置が突然稼働停止するという事態を回避でき、装置の稼働率低下を防止することができる。

請求項７および請求項８の発明によれば、作業者に対して聴覚的または視覚的に電池交換を要求するので、電池交換を行う作業者が容易に電池がなくなったことを把握でき、適切かつ効率的に電池交換を行うことができる。

請求項９の発明によれば、無線信号によって監視用表示装置に電池交換要求を表示するので、移動装置から離れた場所や見えない場所からでも電池交換要求を電池交換作業者に伝達することができ、適切かつ効率的に電池交換を行うことができる。

請求項１０の発明によれば、使用可能時間の短い電池から先に使用することになるので、電池切替を行った後の電池使用可能時間に、より多くの余裕を持たせることができ、交換要求後から実際の交換までの許容時間を長くすることができる。

本発明の第１の実施形態に係る電池式移動装置のブロック構成図。同装置における電池切替に関する等価回路図。（ａ）は同装置の側面図、（ｂ）は同装置の後方斜視図。同装置の電池搭載部の斜視図。（ａ）は同装置における電池切替のフローチャート、（ｂ）は交換処理のフローチャート。同装置における作業者による電池交換処理のフローチャート。同装置の第１の変形例のブロック構成の部分図。同変形例における電池切替判定処理を示す部分フローチャート。同装置の第２の変形例のブロック構成の部分図。同変形例における電池切替に関する等価回路図。同変形例における電池切替判定処理を示す部分フローチャート。同装置の第３の変形例のブロック構成の部分図。同変形例における電池切替判定処理を示す部分フローチャート。第２の実施形態に係る電池式移動装置のブロック構成図。同装置における電池交換処理のフローチャート。同装置における作業者による電池交換処理のフローチャート。同装置の第１の変形例のブロック構成図。同変形例における電池切替処理のフローチャート。同変形例における作業者による電池交換処理のフローチャート。同装置の第２の変形例における作業者による電池交換処理のフローチャート。第３の実施形態に係る電池式移動装置のブロック構成の部分図。同装置における電池切替に関する等価回路図。同装置における電池交換要求処理を示す部分フローチャート。同装置の第１の変形例のブロック構成の部分図。同変形例における電池切替に関する等価回路図。同変形例における電池交換要求処理を示す部分フローチャート。同変形例における電池交換要求を説明する斜視図。同装置の第２の変形例のブロック構成の部分図。同変形例における電池切替に関する等価回路図。同変形例における電池交換要求処理を示す部分フローチャート。第４の実施形態に係る電池式移動装置のブロック構成図。同装置における電池選定処理を示す部分フローチャート。

以下、本発明の実施形態に係る電池式移動装置（以下、移動装置ともいう）について、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１乃至図６は第１の実施形態について示す。図１に示すように、移動装置１は、装置筐体を構成する装置本体１０と、３つの電池ＢＴを搭載する電池搭載部１１と、電池搭載部１１に搭載された電池ＢＴのいずれか１つを動力源として装置本体１０を移動させる走行部１２と、走行部１２を制御して装置本体１０を操舵運転する走行制御部１３と、を備えた自動装置である。

移動装置１は、動力源を安定に確保して稼働するために、動力源を現在使用中の電池ＢＴから他の電池ＢＴに切り替えるタイミングを判定する電池切替判定部１４と、電池切替判定部１４からの電池切替要求を受けて現在使用中の電池ＢＴの次に用いる電池ＢＴを選定する電池切替制御部１５と、電池切替制御部１５による選定結果に基づいて動力源を現在使用中の電池ＢＴから次の電池ＢＴに切り替える接続切替部１６と、を備えている。また、移動装置１は、接続切替部１６によって電池ＢＴの切り替えが行われた時、使用済みの電池ＢＴを未使用の電池と交換するために、外部に電池交換要求を出す電池交換要求部１７を備えている。ここで、未使用の電池とは、使用済みに対する未使用ということであって放電可能な電池のことであり、新品の電池や充電済みの２次電池などのことである。なお、図１のブロック構成は、電池ＢＴを含む電源部Ａ、接続切替部１６を含む切替部Ｂ、電池切替判定部１４と電池切替制御部１５と電池交換要求部１７とを含む切替制御部Ｃ、走行部１２と走行制御部１３と装置本体１０とを含む負荷部Ｄのように大別される。

図２に示すように、電池切替に関する等価回路図において、電源部Ａは電池２１から成り、切替部Ｂは逆流防止ダイオード２２とパワーＭＯＳ−ＦＥＴによるスイッチング素子２３とから成り、切替制御部Ｃはマイコン２４から成り、負荷部Ｄは走行移動や作業による負荷２５から成る。移動装置１の稼働中は、通常、１つのスイッチング素子２３のみが導通状態とされている。また、電池切替の際には、互いに切り換えられる電池２１に対応する２つのスイッチング素子２３が同時に導通状態とされる。また、電池２１から逆流防止ダイオード２２とスイッチング素子２３を経由して負荷２５に至る回路にコンデンサを並列接続してもよい。この場合、瞬間的に全てのスイッチング素子２３が同時に非導通となったとしても、コンデンサから負荷２５に電力供給が持続されるので、２つのスイッチング素子２３を同時に導通状態とする必要はない。

切替制御部Ｃにおける電池切替判定部１４、電池切替制御部１５、および電池交換要求部１７は、マイコン２４上のソフトウエアによるプロセスとして構成され、切替制御部Ｃの処理はマイコン２４によって行われる。マイコン２４は、ワンチップマイコンやＰＬＣなどを用いることができ、この他に、ロジック回路やＭＰＵなどを用いて構成してもよく、一般的なコンピュータを用いてもよい。マイコン２４は、不図示の入出力部を有し、電池ＢＴの交換に際し、何れの電池ＢＴを交換するかを作業員（作業者）が認識したり、何れの電池ＢＴが交換されたかをマイコン２４が認識したりできるようになっている。また、マイコン２４は、記憶部を内蔵したり、外付けしたりすることができ、必要な情報やパラメータ、およびプログラムを記憶部に記憶し、切替制御部Ｃとして必要な処理をソフトウエアによって行う。

図３（ａ）（ｂ）に示すように、移動装置１は、略箱形の装置本体１０の下部に駆動輪１２ａを備え、電池ＢＴの出し入れ交換口を背面側に有する電池搭載部１１を備えている。走行部１２は、左右の２輪の駆動輪１２ａと不図示の補助輪や、駆動輪１２ａの回転量から装置本体１０の移動量を求めるためのエンコーダなどを備えて構成されている。移動装置１は、走行部１２による移動機能に加え、不図示の構成による、例えば、運搬、移載、清掃、監視などの与えられた任務を遂行する機能を装置本体１０に備えることができる。装置本体１０には、不図示の中央制御部が備えられている。その中央制御部は、対外情報交換を行い、移動装置１が任務を遂行するように装置全体の制御を行うと共に、走行制御部１３を介して走行移動を制御する。このような移動装置１は、その稼働領域の地図情報や環境情報を取得するセンサを備えて自己位置認識を行いつつ移動経路を生成して自律的に移動する自律移動装置に適用できる他、所定の経路に沿って半自律的または非自律的に移動する無人移動車、例えば無人搬送車（ＡＧＶ）などとしても、適用することができる。

図４に示すように、電池搭載部１１は、３つの電池ＢＴを水平に並列配置して搭載する構成とされ、その配置面には電気接続用のコネクタ１１ａが設けられている。作業員が電池ＢＴを電池搭載部１１にスライドして挿入することにより、電池ＢＴの下面に備えたコネクタ１１ｂがコネクタ１１ａに電気接続される。また、電池ＢＴを電池搭載部１１から引き抜くことにより、コネクタ１１ａ，１１ｂ間の電気接続が解消される。

図５（ａ）（ｂ）によって、稼働中の移動装置１における電池切替と電池交換の動作を説明する。動作の大略を述べると、上述の切替制御部Ｃと負荷部Ｄの走行制御部１３とは、互いに情報のやり取りを行いつつ、それぞれ独立の処理フローのもとで動作している。そこで、切替制御部Ｃの動作と、走行制御部１３の動作とは、それぞれ個別に図５（ａ）（ｂ）のように示される。まず、図５（ａ）に示すように、移動装置１が稼働を開始すると切替制御部Ｃが動作を開始し、電池切替制御部１５は、未使用の電池ＢＴがあるか否かを確認する（Ｓ１）。その確認は、接続切替部１６による電池切替の情報、および電池搭載部１１における各電池搭載場所における電池交換履歴の情報などに基づいて行うことができる。電池交換履歴は、電池ＢＴの挿入や引き抜きによってオンオフされる簡単な電池有無確認センサを電池搭載部１１に設けて、そのセンサ信号を記録することによって取得できる。電池切替制御部１５が、現在使用中の１つの電池ＢＴの他に、未使用の電池ＢＴが電池搭載部１１に１つでもあることを確認すると（Ｓ１でＹｅｓ）、走行制御部１３に対する電池交換場所への移動要求を取り下げる（Ｓ２）。なお、電池交換場所への移動要求は、後述のステップ（Ｓ８）で出されるものである。

その後、電池切替判定部１４が電池切替の必要性の有無を判定する（Ｓ３）。電池切替の必要性の有無は、例えば、現在使用中の電池ＢＴに切替えてからの経過時間、走行移動距離、稼働時間、消費電力等に基づいて、電池ＢＴの使用実績や仕様と比較して判定するようにすることができる。電池切替が必要とされた時点が、電池切替タイミングとして判定される。電池切替が不要ならば（Ｓ３でＮｏ）、制御は最初のステップ（Ｓ１）に戻される。

電池切替が必要ならば（Ｓ３でＹｅｓ）、電池切替制御部１５が、次に使用する電池ＢＴを選定する（Ｓ４）。電池の選定は、例えば、電池交換がなされた順番で、より早く交換された電池を選定すればよい。その選定に従って、接続切替部１６が電池切替を行う（Ｓ５）。具体的には、図４の等価回路において、マイコン２４からの信号によって、前記によって選定された電池ＢＴ（電池２１）に対応するスイッチング素子２３が導通状態とされた後、現在使用中の電池ＢＴ（電池２１）に対応するスイッチング素子２３が遮断状態とされて電池切替が完了する。電池切替が完了すると、電池交換要求部１７から移動装置１の外部に対して電池交換要求の出力がなされる（Ｓ６）。その後、制御は最初のステップ（Ｓ１）に戻される。このような処理が、マイコン２４における所定の制御周期のもとで繰り返される。その繰り返しのなかで、ステップ（Ｓ１）において、未使用電池がない状態（Ｓ１でＮｏ）、からある状態（Ｓ１でＹｅｓ）、へと変化する。これは、電池交換作業が、特定の場所ではなく、どこででも実施可能な作業であり、移動装置１にとって受動的な作業だからである。

上述のステップ（Ｓ１）において、未使用電池がない場合には（Ｓ１でＮｏ）、上記とは別の処理が行われる。すなわち、電池搭載部１１には３つの電池ＢＴを搭載可能であるところ、現在使用中の１個の電池ＢＴしか搭載されてなかったり、２つ目、３つ目が搭載されていても、何れも使用済みの電池などの場合には（Ｓ１でＮｏ）、現在使用中の電池ＢＴの残量について判断される（Ｓ７）。電池ＢＴの残量がまだ多くあり、所定の閾値以下ではない場合には（Ｓ７でＮｏ）、制御はステップ（Ｓ６）に進められ、電池交換要求の出力がなされる。また、電池ＢＴの残量が少なく、所定の閾値以下の場合には（Ｓ７でＹｅｓ）、走行制御部１３に対する電池交換場所への移動要求を行い（Ｓ８）、制御はステップ（Ｓ６）に進められ、電池交換要求の出力がなされる。

図５（ｂ）に示すように、移動装置１が稼働を開始すると（Ｓ１０）、走行制御部１３では、電池交換場所への移動要求が切替制御部Ｃからあるか否か調べられ（Ｓ１１）、要求がなければ（Ｓ１１でＮｏ）、制御は最初のステップ（Ｓ１０）に戻される。要求があれば（Ｓ１１でＹｅｓ）、走行制御部１３は走行部１２を制御して電池交換場所に向けて装置本体を移動させる（Ｓ１２）。すなわち、移動装置１が自ら電池交換を求めて、所定の電池交換場所に向けて移動する。その後、電池交換場所に移動完了したか否かを判断し（Ｓ１３）、移動完了していない場合には（Ｓ１３でＮｏ）、制御はステップ（Ｓ１１）に戻されて電池交換場所への移動要求の有無が確認される。これは、電池交換は移動中においても可能性であり、そのような電池交換がなされると、図５（ａ）におけるステップ（Ｓ２）で要求が取り消されるからである。電池交換場所に移動完了している場合には（Ｓ１３でＹｅｓ）、移動装置１は電源をオフし（Ｓ１４）、移動停止して電池交換を待ち続ける（Ｓ１５）。作業員による電池交換が行われて（Ｓ１６）、電源が投入されると（Ｓ１７）、制御は最初のステップ（Ｓ１０）に戻される。なお、電池交換は、このステップ（Ｓ１６）におけるように明示的に行われるだけでなく、所定の制御周期で繰り返される一連のステップ（Ｓ１０〜Ｓ１７）の処理のいずれの時点でも行われる。これは、上述したように、電池交換作業は、電池交換要求を受けて対応する作業員の判断によって行われる作業であって、特定の場所や時間ではなく、どこででも、いつでも実施可能な作業だからである。

図６によって、電池交換作業員の動作を説明する。作業員は、移動装置１の稼働領域において作業したり待機したりしている（＃１，＃２）。作業員は、移動装置１からの電池交換要求を認めると（＃２でＹｅｓ）、未使用電池である充電済みの電池ＢＴを持って、電池交換要求を出している移動装置１の所に赴き、電池搭載部１１から使用済み電池を抜き取り、充電済みの電池ＢＴを電池搭載部１１に挿入して取り付ける。作業員は、必要に応じて、移動装置１の移動や動作を停止させて、電池交換を行う。移動装置１が、停止状態で稼働中の場合や、低速移動中の場合などは、移動装置１に対してその動作を妨げることなく、電池交換をすることができる。複数の電池ＢＴのうち、どの電池を交換すべきかは、接続切替部１６の動作履歴や、電池切替制御部１５からの出力情報などによって作業員が判断できるようにすることができる。電池ＢＴとして、使用済みか未使用かを判断できるインジケータを有する電池を用いるようにしてもよい。また、作業員は、交換して新たに電池搭載部１１に搭載した電池ＢＴについての情報を、マイコン２４の入出力部を介して移動装置１に伝達することができる。

本実施形態によれば、複数の電池ＢＴを切り換えて用いることができ、また、電池の交換は外部に電池交換要求を出すだけでよいので、電池ＢＴが交換されるまでや交換中においても移動装置１本来の作業を中断することなく続行でき、従来よりも電池交換のために要する時間を短縮して装置の稼働率向上を実現できる。移動装置１は、電池交換のために特定の場所に移動したり、充電のために停止したりすることなく、電池交換要求を出すことによって電池を持ってきてもらい、交換してもらうことができる。

（第１の実施形態の第１の変形例）
図７、図８は第１の変形例について示す。本変形例は、図７に示すように、上述の第１の実施形態における移動装置１において、電池切替判定部１４が、電池ＢＴの放電可能時間すなわち１個の電池が消費に使用される使用可能時間を予め記憶しており、現在使用中の電池ＢＴの使用開始からの経過時間をタイマ１４ａによって計測し、計測された経過時間が放電可能時間を越える時を切り替えのタイミングとして判定するものである。電池切替判定部１４は、放電可能時間を記憶する記憶部やタイマ１４ａを備えており、これらは、例えば、マイコン２４に備えた機能によって構成することができる。電池切替判定部１４がこのような判定を行うことから、図８に示すように、上述の図５（ａ）におけるステップ（Ｓ３）が、ステップ（Ｓ３０１）のように、電池ＢＴの使用経過時間が放電可能時間すなわち時間判定閾値に達したか否かを判定し、達した時に電池切替のタイミングであると判定する内容となる。本変形例によれば、電池ＢＴの使用時間によって電池切替を管理するので、電池の電圧を測る電圧計などのセンシング機能が不要であり、簡単な構成により、電池切替と電池交換を適切に行うことができる。

（第１の実施形態の第２の変形例）
図９、図１０、図１１は第２の変形例について示す。本変形例は、図９に示すように、上述の第１の実施形態における移動装置１において、電池切替判定部１４が、現在使用中の電池の電圧を検出する電圧検出部１４ｂを有し、電圧検出部１４ｂによって検出した電圧が予め設定した閾値よりも下がった時を切り替えのタイミングとして判定するものである。なお、電圧検出部１４ｂは、図１０においては、マイコン２４に内蔵されている（不図示）。また、電圧検出部１４ｂは、マイコン２４に内蔵されていない外付けの電圧検出用のＩＣを用いてもよい。電池切替判定部１４がこのような判定を行うことから、図１１に示すように、上述の図５（ａ）におけるステップ（Ｓ３）が、ステップ（Ｓ３０２）のように、電池ＢＴの電圧が所定閾値よりも低下したか否かを判定し、低下した時に電池切替のタイミングであると判定する内容となる。本変形例によれば、電池切替判定部１４に電圧検出機能が含まれており、使用中の電池ＢＴの電池電圧を監視して電池ＢＴの残容量をリアルタイムに検出することができるので、電池を最後まで適切に使い切ることや、充電回数を減らすことが可能であり、過放電や不適切充電による電池寿命の短縮などを防止できる。

（第１の実施形態の第３の変形例）
図１２、図１３は第３の変形例について示す。本変形例は、図１２に示すように、上述の第１の実施形態における移動装置１において、電池切替判定部１４は、現在使用中の電池ＢＴの電圧の低下速度を検出する電圧変化検出部１４ｃを有し、電圧変化検出部１４ｃによって検出した電圧の低下速度が予め設定した閾値よりも大きくなった時を切り替えのタイミングとして判定するものである。電池切替判定部１４がこのような判定を行うことから、図１３に示すように、上述の図５（ａ）におけるステップ（Ｓ３）が、ステップ（Ｓ３０３）のように、電池ＢＴの電圧低下速度が所定閾値よりも大きいか否かを判定し、大きくなった時に電池切替のタイミングであると判定する内容となる。本変形例によれば、電池切替判定部１４に電圧検出機能が含まれており、使用中の電池電圧の単位時間当たりの低下量を監視するので、上記第２の変形例と同様の効果に加え、電池が劣化して放電可能時間が短くなった場合であっても、例えば、使用経過時間によって電池切替管理を行っている場合とは異なり、突然電池電圧が落ちて移動装置１が可動停止して困るという事態を回避でき、移動装置１の稼働率低下を防止することができる。

（第２の実施形態）
図１４、図１５、図１６は第２の実施形態について示す。本実施形態は、図１４に示すように、上述の第１の実施形態における移動装置１において、移動装置１に対して作業者が電池交換作業の開始を伝える入力部１８を有し、入力部１８が入力を受けた時、走行を停止するものである。移動装置１は、入力部１８より電池交換を行う旨の入力がされ、作業者が電池交換を行う時、走行制御部１３を通じて走行部１２を止めて停止する。電池交換に先行して、予め入力部１８からの入力があることから、図１５に示すように、上述の図５（ｂ）におけるステップ（Ｓ１０）とステップ（Ｓ１１）との間に、ステップ（Ｓ２１〜Ｓ２４）が追加される。すなわち、電池交換作業の有無を判断するステップ（Ｓ２１）において、入力部１８から交換開始の入力があれば（Ｓ２１でＹｅｓ）、移動装置１は走行を停止し（Ｓ２２）、電池交換（Ｓ２３）の後、走行を開始する（Ｓ２４）。

また、図１６に示すように、上述の図６に示した電池交換作業員の動作が変更されている。すなわち、作業員は、移動装置１の稼働領域において作業したり待機したりしている（＃２１，＃２２）。作業員は、移動装置１からの電池交換要求を認めると（＃２２でＹｅｓ）、未使用電池である充電済みの電池ＢＴを持って、電池交換要求を出している移動装置１の所に赴き、入力部１８から交換開始する旨の入力を行う（＃２３）。その後、移動装置１が走行停止するのを待って、走行停止後、使用済み電池を充電済み電池に交換する（＃２４）。その後、入力部１８から交換完了した旨の入力を行い（＃２５）、電池交換作業を終了する。なお、電池交換の完了を自動的に把握するセンサを電池搭載部１１に設けたり、交換開始後の所定時間経過により交換完了と判断させたりすることにより、ステップ（＃２５）の完了入力を省略することもできる。本変形例によれば、電池交換時に移動装置１を確実に停止させることができるので、電池の交換作業をスムーズに行える。

（第２の実施形態の第１の変形例）
図１７、図１８、図１９は第１の変形例について示す。本変形例は、図１７に示すように、上述の第２の実施形態における移動装置１において、電池搭載部１１に搭載された電池ＢＴを固定する固定部１９と、固定部１９による固定を解除して電池ＢＴを交換可能とする電池固定制御部２０と、を備えている。電池固定制御部２０は、入力部１８が入力を受けた時、電池切替制御部１５からの指示に基づいて使用済みの電池の固定を解除する。そこで、図１８に示すように、上述の図５（ａ）におけるステップ（Ｓ１）の前に、電池交換作業の開始の有無を判断するステップ（Ｓ３１）と電池固定を解除するステップ（Ｓ３２）、および完了の有無を判断するステップ（Ｓ３３）と電池固定を行うステップ（Ｓ３４）が追加されている。入力部１８から交換開始の入力があれば（Ｓ３１でＹｅｓ）、移動装置１の電池固定制御部２０は、使用済みの電池ＢＴの固定を解除する（Ｓ３２）。また、作業員が電池交換を行った後に行う交換完了の入力が入力部１８からあれば（Ｓ３３でＹｅｓ）、電池固定制御部２０は電池を固定する（Ｓ３４）。この固定は作業員が行うようにしてもよい。

また、図１９に示すように、上述の図６に示した電池交換作業員の動作が変更されている。すなわち、作業員は、移動装置１の稼働領域において作業したり待機したりしている（＃３１，＃３２）。作業員は、移動装置１からの電池交換要求を認めると（＃３２でＹｅｓ）、未使用電池である充電済みの電池ＢＴを持って、電池交換要求を出している移動装置１の所に赴き、入力部１８から交換開始する旨の入力を行う（＃３３）。その後、電池ＢＴのいずれかが固定解除されるのを待って、固定解除された使用済み電池ＢＴを充電済み電池に交換する（＃３４）。その後、入力部１８から交換完了した旨の入力を行い（＃３５）、電池交換作業を終了する。このステップ（＃３５）は、上記図１６のステップ（＃２５）と同様に省略することができる。本変形例によれば、電池交換時に、交換すべき電池のみが固定解除されるので、間違った電池を交換してしまうことがない。

（第２の実施形態の第２の変形例）
図２０は第２の変形例について示す。本変形例は、上述の第２の実施形態および第２の実施形態の第１の変形例を組み合わせたものである。従って、稼働中の移動装置１における電池切替と電池交換の動作は、切替制御部Ｃの動作については、上述の図１５の処理フローによって示され、負荷部Ｄの走行制御部１３の動作については、上述の図１８の処理フローによって示される。すなわち、本変形例では、上述の図１５、図１８に示すように、入力部１８から入力される電池交換開始の信号によって、移動装置１の走行停止（Ｓ２２）、および電池ＢＴの固定解除（Ｓ３２）が行われ、電池交換（Ｓ２３）の後、電池固定（Ｓ３４）、および走行開始（Ｓ２４）が行われる。また、作業者は、図２０に示すように、移動装置１の移動停止と電池ＢＴの固定解除の後に、使用済み電池を充電済み電池に交換する（＃４４）。作業者による他の処理は、図１６、図１９における処理と同様である。本変形例によると、電池交換時に移動装置１を確実に停止させ、また、交換すべき電池のみが固定解除されるので、電池の交換作業をスムーズに間違うことなく行える。

（第３の実施形態）
図２１、図２２、図２３は第３の実施形態について示す。本実施形態は、図２１、図２２に示すように、上述の第１の実施形態における移動装置１において、電池交換要求部１７が、外部に音声を出力する音声出力部１７ａを有し、音声出力部１７ａによって音声を出力することにより電池交換要求を出すものである。そこで、図２３に示すように、上述の図５におけるステップ（Ｓ６）が、ステップ（Ｓ６０１）のように、電池交換要求部１７が音声出力部１７ａを構成するスピーカからの出力により電池交換要求を出す内容となる。電池交換要求のための出力音声は、スピーカによる人が文章をしゃべるような発話音声に限らず、スピーカやブザーにより、１個目の電池がなくなったら１回、２個目は２回などのように、使用した電池の個数、すなわち交換が必要な電池ＢＴの個数に応じてブザー音を鳴らす回数を変化させるようにしてもよい。また、使用可能な電池ＢＴが現在使用中の最後の１個のみになった場合にはブザー音を連続吹鳴し続けて、交換を要求する。本実施形態によれば、聴覚的に電池交換を要求するので、電池交換が必要なことを、電池交換を行う作業者が容易に把握でき、適切かつ効率的に電池交換を行うことができる。

（第３の実施形態の第１の変形例）
図２４乃至図２７は第１の変形例を示す。本変形例は、図２４、図２５に示すように、上述の第３の実施形態における移動装置１において、電池交換要求部１７が、外部に光を出力する発光部１７ｂを有し、発光部１７ｂによって電池交換要求を出すものである。そこで、図２６に示すように、上述の図５におけるステップ（Ｓ６）が、ステップ（Ｓ６０２）のように、電池交換要求部１７が発光部１７ｂを構成するＬＥＤ（発行ダイオード）の表示により電池交換要求を出す内容となる。図２７に示すように、ＬＥＤは各電池ＢＴ毎に、その搭載場所の近くに実装配置されている。ＬＥＤによる表示は、例えば、電池ＢＴが使用済みの場合には消灯Ｌ１、使用中の場合には点滅Ｌ２、未使用の場合には点灯Ｌ３のように区別される。このような区別は、発光色の違いや、１つの電池当たり複数のＬＥＤを設けて発光状態の組合せなどによって行ってもよい。本変形例によれば、視覚的に電池交換を要求するので、電池交換を行う作業者が容易に電池がなくなったことを把握でき、適切かつ効率的に電池交換を行うことができる。

（第３の実施形態の第２の変形例）
図２８、図２９、図３０は第２の変形例について示す。本変形例は、図２８、図２９に示すように、上述の第３の実施形態における移動装置１において、電池交換要求部１７が、無線通信手段と表示手段とを備えた監視用表示装置（不図示）に対して、無線信号を送受信する無線通信部１７ｃを有し、無線通信部１７ｃによって無線信号を出力して監視用表示装置に電池交換要求を表示することにより電池交換要求を出すものである。そこで、図３０に示すように、上述の図５におけるステップ（Ｓ６）が、ステップ（Ｓ６０３）のように、電池交換要求部１７が無線通信により電池交換要求を出す内容となる。監視用表示装置は無線送受信機と表示モニタを備えた一般的なコンピュータを用いることができる。また、監視用表示装置は固定装置ではない携帯用装置でもよく、その表示手段はモニタ画面などではなく音声、光、振動などにより、作業者に情報を伝達できる表示手段であればよい。また、通信手段は、例えば、無線ＬＡＮの他に、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＰＨＳなどを用いることができる。本変形例によれば、無線信号によって監視用表示装置に電池交換要求を表示したり、作業者に直接、交換要求情報を伝達したりするので、移動装置１から離れた場所や見えない場所からでも電池交換要求を電池交換作業者に伝達することができ、適切かつ効率的に電池交換を行うことができる。

（第４の実施形態）
図３１、図３２は第４の実施形態について示す。本実施形態は、図３１に示すように、上述の第１の実施形態における移動装置１において、電池切替制御部１５が、使用済みでない電池ＢＴの中から電圧値の低い順に、次に用いる電池ＢＴを選定するものである。電池切替制御部１５には電圧検出部１５ａが含まれており、電池切替制御部１５は、電圧検出部１５ａによって搭載している電池ＢＴの電圧を計測し、未使用の電池が複数有れば、次に用いる電池ＢＴとして電圧値の低いものから順に選定する。そこで、図３２に示すように、上述の図５におけるステップ（Ｓ４）が、ステップ（Ｓ４０１）のように、電池切替制御部１５が未使用電池の電圧を比較し、電圧の低い電池から順に切替用の電池として選定する内容となる。本実施形態によれば、使用可能時間の短い電池ＢＴから先に使用することになるので、電池切替を行った後の電池使用可能時間に、より多くの余裕を持たせることができ、交換要求後から実際の交換までの許容時間を長くすることができる。

なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、上述した各実施形態や各変形例の構成を互いに組み合わせた構成とすることができる。電池は２次電池を好適に用いることができる他、使い切り電池なども用いることができる。電池の搭載個数は、３つに限らず、２つや４つ以上とすることができる。また、電池の形状や種類は種々のものを混在して用いることができる。この場合、各電池の使用可能時間（放電可能時間）等の諸元、判定処理や選定処理に用いる所定の閾値などの情報は、必要に応じて、それぞれ個別にマイコン２４に記憶させて使用することができる。

１電池式移動装置
１４電池切替判定部
１５電池切替制御部
１６接続切替部
１７電池交換要求部
１８入力部
１４ｂ電圧検出部
１４ｃ電圧変化検出部
１７ａ音声出力部
１７ｂ発光部
１７ｃ無線通信部
ＢＴ電池

Claims

複数の電池を搭載し、前記電池のいずれかを動力源として走行する電池式移動装置において、
動力源を現在使用中の電池から他の電池に切り替えるタイミングを判定する電池切替判定部と、
前記電池切替判定部からの電池切替要求を受けて現在使用中の電池の次に用いる電池を選定する電池切替制御部と、
前記電池切替制御部による選定結果に基づいて動力源を現在使用中の電池から次の電池に切り替える接続切替部と、
前記接続切替部によって電池の切り替えが行われた時、使用済みの電池を未使用の電池と交換するために、外部に電池交換要求を出す電池交換要求部と、を備えていることを特徴とする電池式移動装置。
当該装置に対して作業者が電池交換作業の開始を伝える入力部を有し、前記入力部が入力を受けた時、走行を停止することを特徴とする請求項１に記載の電池式移動装置。
当該装置に対して作業者が電池交換作業の開始を伝える入力部を有し、前記入力部が入力を受けた時、使用済みの電池の固定を解除することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電池式移動装置。
前記電池切替判定部は、電池の放電可能時間を予め記憶しており、現在使用中の電池の使用開始からの経過時間が前記放電可能時間を越える時を前記切り替えのタイミングとして判定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電池式移動装置。
前記電池切替判定部は、現在使用中の電池の電圧を検出する電圧検出部を有し、前記電圧検出部によって検出した電圧が予め設定した閾値よりも下がった時を前記切り替えのタイミングとして判定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電池式移動装置。
前記電池切替判定部は、現在使用中の電池の電圧の低下速度を検出する電圧変化検出部を有し、前記電圧変化検出部によって検出した電圧の低下速度が予め設定した閾値よりも大きくなった時を前記切り替えのタイミングとして判定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電池式移動装置。
前記電池交換要求部は、外部に音声を出力する音声出力部を有し、前記音声出力部によって音声を出力することにより前記電池交換要求を出すことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の電池式移動装置。
前記電池交換要求部は、外部に光を出力する発光部を有し、前記発光部によって前記電池交換要求を出すことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の電池式移動装置。
前記電池交換要求部は、無線通信手段と表示手段とを備えた監視用表示装置に対して無線信号を送受信する無線通信部を有し、前記無線通信部によって無線信号を出力して前記監視用表示装置に電池交換要求を表示することにより前記電池交換要求を出すことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の電池式移動装置。
前記電池切替制御部は、未使用の電池の中から電圧値の低い順に、次に用いられる電池を選定することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の電池式移動装置。