JP2013126855A - 電気自動車用バッテリーの脱着装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】バッテリー取付部に対するバッテリーの電気的連結が安定的になされ、電気自動車の走行中に発生する揺動にも上記コネクタピンがコネクタピンホールに対して抜けないように構成され、電気的に安定化がなされる電気自動車用バッテリーの脱着装置を提供する。
【解決手段】昇降手段により昇降可能にコネクタピンモジュール５５０が設置されたバッテリー取付部５００と、上記バッテリー取付部に搭載されたバッテリー４００と交換するための完充電バッテリーを各々脱着可能に搭載する複数のバッテリー支え台が形成された積載台と、上記バッテリー取付部とバッテリー支え台５６６との間を移動装置によりＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に移動しながら、上記バッテリー取付部またはバッテリー支え台に取り付けられたバッテリーを脱去した後、上記バッテリー支え台またはバッテリー取付部５００に交換、取付するバッテリー脱着部を含むことを特徴とする。
【選択図】図１９

Description

本発明は、電気自動車用バッテリーの脱着装置に関し、より詳しくは、電気自動車のバッテリー取付部に搭載された放電予定のバッテリーと、別途の積載台に積載されている充電が完了したバッテリーを脱着して交換してくれる電気自動車用バッテリーの脱着装置に関する。
一般に、自動車は燃料としてガソリンと軽油などの石油と、ＬＰＧ、ＬＮＧなどのガスを主に使用しているが、このような石油とガスは限定された地下資源であるので徐々に価格負担が大きくなっており、また環境汚染を誘発する問題によって徐々に代替燃料に対する需要が急増している。
ここで、最近では自動車の代替燃料として電気バッテリーが多く商用化されている実状であるが、このような電気バッテリーは長時間充電しなければならない問題によって効率性が低下して未だ実用化されていない。
本発明は、電気自動車用バッテリーを長時間充電せず、放電予定のバッテリーを充電が完了したバッテリーに短時間内に、簡便に、かつ自動で交換してくれるようにする電気自動車用バッテリーの脱着装置を提供することをその目的とする。
特に、バスの場合、特定の乗降場などに充電が完了したバッテリーを複数個配置させ、この充電が完了したバッテリーのうちのいずれか１つを放電予定のバスのバッテリーと容易に脱着して交換してくれるようにする電気自動車用バッテリーの脱着装置を提供することをその目的とする。
また、本発明はさまざまな理由（タイヤ空気圧の差、乗客の偏り現象、運転手が正確な取替位置に電気自動車を停車させることの難しさ等）により電気自動車のバッテリー取付部を移動装置のバッテリー脱着部と同一垂直線上に位置させられなくて、多少外れた位置に位置させる場合にも、バッテリーの脱着が容易になされるようにする電気自動車用バッテリーの脱着装置を提供することをその目的とする。
さらに、本発明はバッテリー取付部にバッテリーが正確な位置に安着してセッティングがなされた場合に、バッテリー取付部で昇降可能に設置されたコネクタピンが上昇してバッテリーのコネクタピンホールに挿入されて電気的に連結がなされるようにし、電気自動車の走行中に発生する揺動にも上記コネクタピンがコネクタピンホールに対して抜けないようにして電気的に安定化をなすことができるようにした電気自動車用バッテリーの脱着装置を提供することをその目的とする。
上記のような目的を達成するための本発明に従う電気自動車用バッテリーの脱着装置は、電気自動車に形成されてバッテリーを脱着可能に搭載し、昇降手段により昇降可能にコネクタピンモジュールが設置されたバッテリー取付部と、上記バッテリー取付部に搭載されたバッテリーと交換するための完充電バッテリーを各々脱着可能に搭載する複数のバッテリー支え台が形成された積載台と、上記バッテリー取付部とバッテリー支え台との間を移動装置によりＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に移動しながら、上記バッテリー取付部またはバッテリー支え台に取り付けられたバッテリーを脱去した後、上記バッテリー支え台またはバッテリー取付部に交換、取付するバッテリー脱着部を含むことを特徴とする。
ここで、上記バッテリーは、その底面の一側に上記コネクタピンモジュールの上昇時、引き込まれるための空間である引込空間部が形成され、上記引込空間部の一面に上記コネクタピンモジュールのコネクタピンが挿入されるためのコネクタピンホールが形成されることが好ましい。
特に、上記コネクタピンの両側にはその周面に嵌合溝が形成された把持突起が突設され、上記コネクタピンホールの両側には上記把持突起が挟まれ、その周面に上記嵌合溝に挟まれるための板スプリングが設置された把持ホールが形成されることが好ましい。
また、上記昇降手段は、電気的信号により作動がなされるアクチュエータと、上記アクチュエータの作動により移動されるピストンと、上記ピストンの端部に連結されてピストンの移動時に連動して移動されるスライド部材と、上記スライド部材にその一端が連結されてスライド部材の移動時に水平方向から垂直方向に、または垂直方向から水平方向に回動されて上記コネクタピンモジュールを昇降させるリンクを含む構成でありうる。
以上のように、本発明に従う電気自動車用バッテリーの脱着装置によれば、電気自動車のバッテリー取付部に取り付けられている放電予定のバッテリーを、乗降場などに設置された充電完了したバッテリーの積載台からいずれか１つの充電完了したバッテリーと短時間内に容易に交換できるようになることで、効率性が格段に向上する効果が提供される。
特に、本発明はさまざまな理由（タイヤ空気圧の差、乗客の偏り現象、運転手が正確な取替位置に電気自動車を停車させることの難しさ等）により電気自動車のバッテリー取付部が移動装置のバッテリー脱着部と同一垂直線上に位置できなくて多少外れた位置に位置しても、バッテリーがバッテリー取付部に対して脱着が容易になされるようになる効果も提供される。
さらに、本発明はバッテリー取付部にバッテリーが正確な位置に安着してセッティングがなされた場合のみにバッテリー取付部で昇降可能に設置されたコネクタピンが上昇してバッテリーのコネクタピンホールに挿入されて電気的に連結がなされることによって、バッテリー取付部に対するバッテリーの電気的連結が安定的になされるようになる効果が提供される。
また、電気自動車の走行中に発生する揺動にも上記コネクタピンがコネクタピンホールに対して抜けないように構成されることによって、電気的に安定化がなされる効果も提供される。
本発明の第１実施形態に従う電気自動車用バッテリーの脱着装置を用いるために電気自動車の上面の一側にバッテリーが設置された状態を示す一部斜視図である。 図１において、本発明の第１実施形態に従う電気自動車用バッテリーの脱着装置を用いて電気自動車に搭載されたバッテリーをピックアップする過程を示す一部斜視図である。 図２の正面図である。 本発明の第１実施形態に従う電気自動車用バッテリーの脱着装置の分離斜視図である。 本発明の第１実施形態に従う電気自動車用バッテリー脱着装置を用いてバッテリーを脱着して交換する過程を順次に示す斜視図及び正面図である。 本発明の第１実施形態に従う電気自動車用バッテリー脱着装置を用いてバッテリーを脱着して交換する過程を順次に示す斜視図及び正面図である。 本発明の第１実施形態に従う電気自動車用バッテリー脱着装置を用いてバッテリーを脱着して交換する過程を順次に示す斜視図及び正面図である。 本発明の第１実施形態に従う電気自動車用バッテリー脱着装置を用いてバッテリーを脱着して交換する過程を順次に示す斜視図及び正面図である。 本発明の第１実施形態に従う電気自動車用バッテリー脱着装置を用いてバッテリーを脱着して交換する過程を順次に示す斜視図及び正面図である。 本発明の第１実施形態に従う電気自動車用バッテリー脱着装置を用いてバッテリーを脱着して交換する過程を順次に示す斜視図及び正面図である。 本発明の第１実施形態に従う電気自動車用バッテリー脱着装置を用いてバッテリーを脱着して交換する過程を順次に示す斜視図及び正面図である。 本発明の第１実施形態に従う電気自動車用バッテリー脱着装置を用いてバッテリーを脱着して交換する過程を順次に示す斜視図及び正面図である。 本発明の第１実施形態に従う電気自動車用バッテリー脱着装置を用いてバッテリーを脱着して交換する過程を順次に示す斜視図及び正面図である。 本発明の第２実施形態に従う電気自動車用バッテリー脱着装置におけるバッテリーとバッテリー取付部の分離斜視図である。 図１４において、バッテリーの底部構造が表れるように示す分離斜視図である。 図１４の結合斜視図である。 図１６の正面図及び側面図である。 図１６の正面図及び側面図である。 本発明の第２実施形態に従う電気自動車用バッテリーの脱着装置において、バッテリー取付部の一側底部に昇降可能に設置されたコネクタピンがバッテリーのコネクタピンホールに挿入される過程を示す断面構成図である。 本発明の第２実施形態に従う電気自動車用バッテリーの脱着装置において、バッテリー取付部の一側底部に昇降可能に設置されたコネクタピンがバッテリーのコネクタピンホールに挿入される過程を示す断面構成図である。 図１９及び図２０において、コネクタピンがコネクタピンホールに挿入される過程を他の方向から見た状態の断面構成図である。 図１９及び図２０において、コネクタピンがコネクタピンホールに挿入される過程を他の方向から見た状態の断面構成図である。
以下、本発明の好ましい実施形態を添付した例示図面に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態に従う電気自動車用バッテリーの脱着装置を用いるために電気自動車の上面の一側にバッテリーが設置された状態を示す一部斜視図であり、図２は図１において、本発明の第１実施形態に従う電気自動車用バッテリーの脱着装置を用いて電気自動車に搭載されたバッテリーをピックアップする過程を示す一部斜視図であり、図３は図２の正面図であり、図４は本発明の第１実施形態に従う電気自動車用バッテリーの脱着装置の分離斜視図である。
図示したように、本発明の第１実施形態に従う電気自動車用バッテリーの脱着装置は、充電が完了したバッテリー（以下、‘完充電バッテリー’という）が複数個積載された積載台（図示せず）と、電気自動車のバッテリー取付部１００を含み、バッテリー取付部１００と積載台との間を移動装置２００によりＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に移動しながら、上記バッテリー取付部１００または積載台に搭載されたバッテリー１０を脱去した後、また積載台またはバッテリー取付部１００に交換、取付するバッテリー脱着部３００を含む。
参考に、本発明の第１実施形態において、電気自動車はバス２を一例に挙げて説明する。
上記バッテリー脱着部３００は、複数個の完充電バッテリーが積載された積載台と、バス２のバッテリー取付部１００に対し、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に移動可能にするために、バッテリー取付部１００はバス２の上部側に設置され、完充電バッテリーの積載台はバス２の車高より高い位置に形成されることが好ましい。
一方、上記バッテリー脱着部３００は、移動装置２００により積載台とバス２のバッテリー取付部１００に対し、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に移動可能になるが、ここでの移動装置２００は積載台に一対に水平設置される固定ガイドレール２１０と、この固定ガイドレール２１０の上に直角方向に設置されてＸ軸またはＹ軸に水平移動可能な可変ガイドレール２２０と、この可変ガイドレール２２０に対し、Ｙ軸またはＸ軸に水平移動、そしてＺ軸に垂直移動可能な移動レール２３０を含む構成からなり、上記移動レール２３０の下段にバッテリー脱着部３００が設置されることが好ましい。
即ち、複数の完充電バッテリーが積載された積載台に並んで一対で設置された固定ガイドレール２１０に対し、可変ガイドレール２２０がＸ軸またはＹ軸に水平移動し、この可変ガイドレール２２０に対し、移動レール２３０がＹ軸またはＸ軸に水平移動すると共に、Ｚ軸に垂直移動するによって、移動レール２３０の下段に設置されたバッテリー脱着部３００が積載台に積載された完充電バッテリーとバス２のバッテリー取付部１００に搭載された放電予定のバッテリー（以下、‘放電バッテリー’という）をピックアップして交換するようになる。
本発明の第１実施形態に従うバッテリー脱着部３００は、バッテリー１０をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に移動させなければならないので、バッテリー１０を安全に把持することが非常に重要である。また、バッテリー１０はバス２のバッテリー取付部１００と積載台の各バッテリー支え台（図示せず）にも安定的に固定されなければならないので、上記バッテリー取付部１００と積載台の各バッテリー支え台に安定的に固定されるための構造と、上記バッテリー脱着部３００に安定的に固定されるための構造を有するようになるところ、まず本発明に適用されるバッテリー１０の構造について説明する。
本発明の第１実施形態に従うバッテリー脱着装置に適用されるバッテリー１０は、バス２のバッテリー取付部１００または積載台のバッテリー支え台の正確な位置に固定されるために、各隅側に結合孔１２が形成され、両側面部には底面部から一定高さの位置に係止段１６が形成された上面切欠部１４が形成され、前後面部には上面部から一定高さの位置に係止段２０が形成された下面切欠部１８が形成された構造からなっている。
このように構成されたバッテリー１０は、後述するバッテリー取付部１００またはバッテリー支え台により固定された状態で搭載されるようになる。
上記バッテリー取付部１００またはバッテリー支え台は、バッテリー１０が安着支持されるための一定面積の底面部１０２が形成されているが、この底面部１０２にはバッテリー１０の各隅に形成された結合孔１２に挿入されるための係止棒１０４が突設されている。また、バッテリー１０の上面切欠部１４の係止段１６に弾性力により係止または解除される把持ホルダー１０６が形成されている。
上記バッテリー取付部１００またはバッテリー支え台に形成される係止棒１０４は、バッテリー１０の結合孔１２と垂直方向に対応する位置と個数で形成され、把持ホルダー１０６もまたバッテリー１０の上面切欠部１４と対応する位置と個数で形成されている。
ここで、上記把持ホルダー１０６はスプリングなどの弾性部材１１２によって前後方向にヒンジ回動可能に設置されるが、バッテリー１０の上面切欠部１４に形成された係止段１６と水平に係止されるための段部１０８が形成され、この段部１０８の内側端面から外方に上向き傾斜する傾斜面部１１０が形成された構造からなっている。
したがって、図５に示すように、バッテリー取付部１００またはバッテリー支え台にバッテリー１０が取り付けられた状態では、係止棒１０４がバッテリー１０の結合孔１２に挿入された状態をなしてバッテリー１０が前後左右に水平移動がなされず、把持ホルダー１０６の段部１０８がバッテリー１０の上面切欠部１４の係止段１６と水平に係止された状態をなして、バッテリー１０が上下方向に垂直移動がなされないようになって、固定された状態で把持するようになる。
参考に、上記ではバッテリー取付部１００とバッテリー支え台が同一構成からなって各々係止棒１０４と把持ホルダー１０６が形成されたことを一例として説明したが、バス２のバッテリー取付部１００は、バス２の運行によってバッテリー１０を前後左右移動と上下への移動を拘束しなければならない一方、積載台のバッテリー支え台はバッテリーを正しい位置に固定させさえすればよいところ、把持ホルダー１０６の構成を排除し、底面部１０２と係止棒１０４の構成だけでなされることもできる。
一方、上記バッテリー脱着部３００は、前述したように、移動レール２３０の下段部に設置されてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に移動可能なものであって、バッテリー１０の形状に対応する大きさに形成された本体部３０２と、該本体部３０２の前後側面に形成されて電気的信号により垂直及び水平にヒンジ回動される把持部３１０と、上記本体部３０２の左右側面に形成されてやはり電気的信号により垂直と水平にヒンジ回動される係止解除部３２０を含んで構成されている。
ここで、上記把持部３１０はバッテリー１０の下面切欠部１８と垂直方向に対応する位置と個数で形成され、かつ電気的信号により垂直または水平にヒンジ回動される垂直部３１２と、この垂直部３１２の端部で直角方向に折曲形成された水平部３１４から構成されているが、上記水平部３１４は把持部３１０が縮まった状態でバッテリー１０の下面切欠部１８に形成された係止段２０と水平に係止されてバッテリー１０を把持する機能を担当するようになる。
また、上記係止解除部３２０もまたバッテリー１０の上面切欠部１４とバッテリー取付部１００、またはバッテリー支え台の把持ホルダー１０６と垂直方向に対応する位置と個数で形成されている。
上記のような構成からなるバッテリー脱着装置を用いてバス２のバッテリー取付部１００または積載台のバッテリー支え台に固定されるように取り付けられたバッテリーを交換する過程を図５乃至図１３を参照して説明すれば、次の通りである。
参考に、バス２のバッテリー取付部１００または積載台に形成されたバッテリー支え台は、前述したように、同一な構造からなっているところ、図５乃至図１３で、バッテリー１０を取り付けている構造物は、バス２のバッテリー取付部１００または積載台に形成されたバッテリー支え台でありうるが、以下ではバス２のバッテリー取付部１００に限定して説明する。
まず、図５に示すように、バス２のバッテリー取付部１００にバッテリー１０が搭載されて固定された状態をなしている。
即ち、バッテリー取付部１００の底面部１０２から突出した係止棒１０４がバッテリー１０の結合孔１２が垂直方向に挿入されてバッテリー１０が前後左右方向に移動されることなく固定され、バッテリー取付部１００の把持ホルダー１０６がスプリングからなる弾性部材１１２により垂直に立ち上がった状態を維持するによって、この把持ホルダー１０６の段部１０８がバッテリー１０の上面切欠部１４の係止段１６の上部に水平に載せられた状態で係止されているところ、バッテリー１０が上下に移動することなく固定された状態で搭載されている。
この状態で、バッテリー脱着部３００が移動装置２００によりバッテリー取付部１００と同一垂直線上に位置する。即ち、積載台の固定ガイドレール２１０に対して可変ガイドレール２２０がＸ軸またはＹ軸に水平移動し、可変ガイドレール２２０に対して移動レール２３０がＹ軸またはＸ軸に水平移動して、バッテリー取付部１００に対して同一垂直線上に位置する。
この際、バッテリー脱着部３００の把持部３１０は電気的信号によって外側方向に広がった状態となり、係止解除部３２０は電気的信号によって内側に縮まって垂直状態をなすようになり、移動レール２３０が可変ガイドレール２２０に対してＺ軸方向、即ち下方に下降するようになれば、バッテリー１０をバッテリー取付部１００に対して分離させると共に、把持するようになる。
即ち、図６及び図７に示すように、バッテリー脱着部３００が下降するにつれて、係止解除部３２０はバッテリー取付部１００の把持ホルダー１０６の傾斜面部１１０を乗って滑りながらバッテリー１０の上面切欠部１４に引き込まれる。したがって、バッテリー取付部１００の把持ホルダー１０６は、弾性部材１１２を圧縮させながら外側に広がるようになるところ、把持ホルダー１０６によるバッテリー１０の上下の係止が解除される。
次に、バッテリー脱着部３００の把持部３１０は、電気的信号により内側に縮まりながら垂直状態をなすようになるによって、把持部３１０の水平部３１４がバッテリー１０の下部切欠部１８に引き込まれて上記下部切欠部１８の係止段２０の下部で水平方向に係止される。
この状態で、移動レール２３０を可変ガイドレール２２０に対してＺ軸方向に上昇させるによって、バッテリー脱着部３００が連動して上昇し、ここにバッテリー脱着部３００の把持部３１０により係止されて把持されたバッテリー１０も同時に上昇するようになる。
この際、バッテリー取付部１００の係止棒１０４はバッテリー１０の結合孔１２に対して垂直方向に挿入されているところ、バッテリー１０の上昇に阻害されないようになり、バッテリー１０がバッテリー脱着部３００と共に上昇するようになれば、バッテリー取付部１００の把持ホルダー１０６はまた弾性部材１１２の復原力により元の状態に回動して垂直状態をなすようになる。
このように、バッテリー脱着部３００がバッテリー１０を把持してＺ軸に上昇し、移動レール２３０が可変ガイドレール２２０に対してＹ軸またはＸ軸方向に水平移動すると共に、この可変ガイドレール２２０が固定ガイドレール２１０に対してＸ軸またはＹ軸方向に水平移動して積載台のバッテリー支え台と同一垂直線上をなすように移動した後、移動レール２３０がまたＺ軸方向に下降してバッテリー支え台にバッテリー１０を取り付ければよい。
参考に、バッテリー脱着部３００がバッテリー１０を積載台のバッテリー支え台に取り付ける過程は、後述するバス２のバッテリー取付部１００に取付させる過程と同一であるので、これに対しては後述する。
次に、バッテリー脱着部３００が移動レール２３０のＺ軸、Ｘ軸、Ｙ軸移動により積載台の他のバッテリー支え台に搭載された完充電バッテリーを前述したようにバス２のバッテリー取付部１００でバッテリー１０をピックアップする過程と同一な過程をピックアップし、また移動レール２３０のＺ軸、Ｘ軸、Ｙ軸移動によりバス２のバッテリー取付部１００の上部に同一垂直線上に位置させる。
この際、バッテリー脱着部３００がバッテリー１０を把持している状態で、図７及び図８に示すように、バッテリー脱着部３００の係止解除部３２０は、バッテリー１０の上面切欠部１４に引き込まれた状態で電気的信号により外側方向に広がった状態をなすようになる。その理由は、バッテリー１０が下降してバッテリー取付部１００に搭載される時、把持ホルダー１０６がバッテリー１０の上面切欠部１４に引き込まれて把持することを阻害しないようにするためである。
この状態で、移動レール２３０が可変ガイドレール２２０に対してＺ軸方向に下降するようになれば、図９及び図１０に示すように、バッテリー１０の底面部、即ち、上面切欠部１４の係止段１６の下部の底面部がバッテリー取付部１００の把持ホルダー１０６の傾斜面部１１０に沿って滑るようになることで、上記把持ホルダー１０６を外側に広がりながら引続き下降するようになる。
これと同時に、バッテリー取付部１００の係止棒１０４はバッテリー１０の結合孔１２に挿入がなされるようになる。
また、バッテリー脱着部３００及びバッテリー１０が引続き下降してバッテリー取付部１００の底面部１０２に安着しながらバッテリー１０の上面切欠部１４に把持ホルダー１０６の段部１０８が上部側に位置するようになれば、把持ホルダー１０６は弾性部材１１２の弾性復原力によりまた内側に縮まりながら垂直に立ち上がった状態をなすようになり、これによって把持ホルダー１０６の段部１０８がバッテリー１０の上面切欠部１４の係止段１６の上部に水平方向に位置するようになって係止されることで、バッテリー１０の上下移動を拘束するようになる。
ここで、バッテリー取付部１００の係止棒１０４は、前述したように、バッテリー１０の結合孔１２に挿入された状態をなすようになるところ、バッテリー１０は前後左右方向にも移動されることがなく、拘束された状態をなすようになる。
この状態で、バッテリー脱着部３００の把持部３１０を図１１乃至図１３に示すように、電気的信号によりヒンジ回動させて外側に広げることによって、上記把持部３１０の水平部３１４がバッテリー１０の下部切欠部１８の係止段２０に対する係止を解除させた後、移動レール２３０のＺ軸方向上昇によりバッテリー脱着装置を上昇させるようになれば、完充電バッテリーはバス２のバッテリー取付部１００に固定されるように搭載される。
したがって、バス２の放電バッテリーを積載台のバッテリー支え台に搭載された完充電バッテリーと短時間内に容易に交換できるようになる。
＜第２実施形態＞
図１４は本発明の第２実施形態に従う電気自動車用バッテリー脱着装置におけるバッテリーとバッテリー取付部の分離斜視図であり、図１５は図１４において、バッテリーの底部構造が表れるように示す分離斜視図であり、図１６は図１４の結合斜視図であり、図１７及び図１８は図１６の正面図及び側面図である。
図示したように、本発明の第２実施形態に従う電気自動車用バッテリーの脱着装置は、充電が完了したバッテリー（以下、‘完充電バッテリー’という）が複数個積載された積載台（図示せず）と、電気自動車のバッテリー取付部５００を含み、バッテリー取付部５００と積載台との間を移動装置（第２実施形態では図示せず）によりＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に移動しながら、上記バッテリー取付部５００または積載台に搭載されたバッテリーを脱去した後、また積載台またはバッテリー取付部５００に交換、取付するバッテリー脱着部（第２実施形態では図示せず）を含む。
参考に、本発明の第２実施形態でも電気自動車はバス２を一例に挙げて説明する。
上記バッテリー脱着部は、複数個の完充電バッテリーが積載された積載台と、バス２のバッテリー取付部５００に対してＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に移動可能にするために、バッテリー取付部５００はバス２の上部側に設置され、完充電バッテリーの積載台はバス２の車高より高い位置に形成されることが好ましい。
一方、上記バッテリー脱着部は、移動装置により積載台とバス２のバッテリー取付部５００に対し、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に移動可能になるが、ここでの移動装置は先の第１実施形態での移動装置２００とその構成及び作動関係が同一であるので、本第２実施形態では反復説明を省略する。
即ち、本発明の第２実施形態は先の第１実施形態と同様に、バッテリー脱着部と、バッテリー４００及びバッテリー取付部５００、またはバッテリー支え台から構成され、その有機的な作動関係は同一または極めて類似しているが、各々の細部的な構成の差を有するようになって、より向上した作用効果を表すようになるものであって、これを詳細に後述する。
まず、本発明の第２実施形態に適用されるバッテリー４００の構造について説明する。
本発明の第２実施形態に従うバッテリー脱着装置に適用されるバッテリー４００は、バス２のバッテリー取付部５００または積載台のバッテリー支え台に正確な位置に固定されるために、各隅側に浅い深さのコーン型（cone type）凹溝４２０が形成され、両側面部には底面部と上面部から各々一定高さの位置に上部係止段４１４及び下部係止段４１２が形成された切欠溝４１０を有する構造からなっている。
ここで、上記コーン型凹溝４２０は入口端の間隔が広く、内側へ行くほど間隔が狭くなるコーン（cone）、即ち円錐形態に形成されている。
また、バッテリー４００の各側面の下部は一定高さだけ下へ行くほど断面積が狭くなるように一定角度だけ傾斜面をなすテーパー面４０２が形成されている。ここで、テーパー面４０２の傾斜角は略１０〜２０位のものが好ましく、最も好ましくは１５度のものが良い。
一方、バッテリー４００の前後左右面の各隅側の端部には一定間隔だけの摩耗防止用蓋板４０４が重ねて当てられた状態で結合されている。即ち、バッテリー４００の前後左右面の各隅側の端部でテーパー面４０２と該テーパー面４０２の上部側の前後左右側面に亘って一定間隔だけ摩耗防止用蓋板４０４が重ねて当てられた状態で結合されている。
ここで、摩耗防止用蓋板４０４は後述するバッテリー取付部５００のガイド片５３０と頻繁な摩擦と摩擦熱にも十分に耐えることができるように耐摩耗性に優れる特殊合金材質を適用することが好ましい。
特に、摩耗防止用蓋板４０４は、頻繁な摩擦と摩擦熱により摩耗が発生する場合、これだけを取替可能にバッテリーに対して着脱可能に結合されることが好ましい。
このように構成されたバッテリー４００は、後述するバッテリー取付部５００またはバッテリー支え台により固定された状態で搭載されるようになる。
上記バッテリー取付部５００とバッテリー支え台の構成は同一なものが適用されるので、以下ではバッテリー取付部５００に限定して説明する。
上記バッテリー取付部５００は、バッテリー４００が安着支持されるための一定の面積の底面部５０２が形成されているが、この底面部５０２にはバッテリー４００の底面部５０２の隅に形成されたコーン型凹溝４２０に挿入されるための低い高さのコーン型要部５１０が突設されている。
ここで、上記コーン型要部５１０は先端の間隔が狭く、下へ行くほど間隔が広くなるコーン（cone）、即ち、円錐形態からなっている。
したがって、バッテリー取付部５００のコーン型要部５１０がバッテリー４００のコーン型凹溝４２０に挿入される場合には、コーン型凹溝４２０の入口端よりコーン型要部５１０の先端間隔が相対的に狭く形成されることによって、その引込が容易になされるようになるが、これに対する作動関係は後述する。
参考に、上記コーン型凹溝４２０とコーン型凹溝４２０の傾斜角は６０度内外のものが好ましい。
また、バッテリー取付部５００の底面部５０２の両側には、バッテリー切欠溝４１０の下部係止段４１２に係止または解除される把持ホルダー５２０が形成されているが、この把持ホルダー５２０は電気的信号により一定角度位その中心軸を中心に回転がなされて上記下部係止段４１２に係止または解除される。
ここで、把持ホルダー５２０はバッテリーの切欠溝４１０に形成された下部係止段４１２と水平に係止されるための段部５２２が形成された構造からなっている。
一方、バッテリー取付部５００の底面部５０２の前後左右側の各隅側にはバッテリー４００の摩耗防止用蓋板４０４と接触しながらバッテリーがバッテリー取付部５００への下降時の滑りにより定位置に安着するようにガイドするガイド片５３０が各々設置されている。
ここで、ガイド片５３０の内側面にはバッテリーのテーパー面４０２の角度と同一に１０〜２０度の傾斜面５３２が形成されている。
したがって、図１７及び図１８に示すように、バッテリー取付部５００またはバッテリー支え台にバッテリー４００が安着した状態では、コーン型要部５１０がバッテリーのコーン型凹溝４２０に挿入された状態をなしてバッテリー４００が前後左右に水平移動がなされず、把持ホルダー５２０の段部５２２がバッテリー切欠溝４１０の下部係止段４１２と水平に係止された状態をなしてバッテリー４００が上下方向に垂直移動がなされないようになって、固定された状態で把持がなされるようになる。
一方、上記バッテリー脱着部は、本第２実施形態で別途に図示してはいないが、移動レールの下段部に設置されてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に移動可能なものであって、バッテリー４００の形状に対応する大きさに形成された本体部と、該本体部の両側面に形成されて電気的信号により垂直及び水平にヒンジ回動される把持部から構成される。
ここで、上記把持部はバッテリー４００の切欠溝４１０と垂直方向に対応する位置と個数で形成され、かつ電気的信号により垂直または水平にヒンジ回動される垂直部と、この垂直部の端部で直角方向に折曲形成された水平部から構成されるが、上記水平部は把持部が縮まった状態でバッテリー４００の切欠溝４１０に形成された上部係止段４１４と水平に係止されてバッテリー４００を把持する機能を担当するようになる。
上記のような構成からなるバッテリー脱着装置を用いてバス２のバッテリー取付部５００または積載台のバッテリー支え台に固定されるように取り付けられたバッテリーを交換する作動関係を説明すれば、次の通りである。
参考に、バス２のバッテリー取付部５００または積載台に形成されたバッテリー支え台は、前述したように、同一な構造からなっているところ、図１４乃至図１８で、バッテリー４００が安着する構造物は、バス２のバッテリー取付部５００または積載台に形成されたバッテリー支え台でありうるが、以下ではバス２のバッテリー取付部５００に限定して説明する。
バッテリー脱着部がバッテリー４００を把持している状態で、移動レールのＺ軸、Ｘ軸、Ｙ軸移動によりバス２のバッテリー取付部５００の上部に同一垂直線上に位置させる。
この際、さまざまな要因、例えば、タイヤ空気圧の差、乗客の偏り現象、運転手が正確な取替位置に電気自動車を停車させることの難しさなどの理由により電気自動車のバッテリー取付部５００が移動装置のバッテリー脱着部と同一垂直線上に位置できなくて、多少外れた位置に位置するようになる場合が非常に多くなる。
したがって、バッテリー脱着部が把持しているバッテリー４００と、バッテリー取付部５００が同一垂直線上に位置できなくて多少外れた位置に位置するようになっても、その外れた位置が既設定された誤差範囲内に入れば、バッテリー脱着部の下降によりバッテリー４００のバッテリー取付部５００に対する取付が可能になる。
勿論、この場合、バッテリー４００を把持しているバッテリー脱着部とバッテリー取付部５００の外れた位置が既設定された誤差範囲から外れれば、バッテリー脱着部が下降しないようにし、バスをまた誤差範囲内に入るように再停車する過程を経なければならない。
上記のように、バッテリー４００を把持しているバッテリー脱着部とバッテリー取付部５００が誤差範囲内に外れた状態であるので、移動レールが可変ガイドレールに対してＺ軸方向に下降し、バッテリー４００の底面部の周りがバッテリー取付部５００の各隅側に設置されたガイド片５３０の内側に位置して、少なくともいずれか一部位が接触するようになれば、バッテリー脱着部が把持しているバッテリー４００を解除してバッテリーが自重により下降がなされるようにする。
ここに、図１４、図１６、図１７、及び図１８のように、バッテリー４００の各隅側テーパー面４０２と側面部に亘って重ねて当てられた摩耗防止用蓋板４０４がバッテリー取付部５００の底面部５０２の各隅側に設置されたガイド片５３０の傾斜面５３２に沿って滑りながら定位置、即ち、バッテリー４００とバッテリー取付部５００が同一垂直線上をなす定位置に位置調整されながら安着がなされるようになる。
これと同時に、バッテリー取付部５００のコーン型要部５１０は、バッテリー４００のコーン型凹溝４２０に引込がなされるようになる。
この際、バッテリー４００の底面部は、前述したように、側面の下部が傾斜したテーパー面４０２からなり、その底面部の断面積が狭く形成され、バッテリー取付部５００の底面部５０２の各隅側に形成された各ガイド片５３０もまた傾斜面５３２が形成されて、その上段部を連結する断面積が上記バッテリーの底面部の断面積に比べて大きく形成されているところ、バッテリー４００がバッテリー取付部５００に対して同一垂直線上に対して既設定された誤差範囲内に傾いたり歪んでいるとしても引込が可能であるので正確なセッティングがなされるようになる。
併せて、バッテリー４００のコーン型凹溝４２０の入口端よりバッテリー取付部５００のコーン型要部５１０の先端の間隔が相対的に狭く形成されることによって、その引込が容易になされるようになる。
続けて、バッテリー４００がバッテリー取付部５００の底面部５０２の正確な位置に安着すれば、バッテリー取付部５００の把持ホルダー５２０は動力手段により内側に縮まりながら垂直に立ち上がった状態をなすようになり、これによって、把持ホルダー５２０の段部５２２がバッテリー４００の切欠溝４１０の下部係止段４１２の上部に水平方向に位置するようになって係止されることで、バッテリー４００の上下移動を拘束するようになる。
以上、バッテリー４００を把持しているバッテリー脱着部と、バッテリー取付部５００が同一垂直線上を基準に誤差範囲内に外れた状態でバッテリー４００がバッテリー取付部５００に取り付けられる過程を説明したし、バッテリー取付部５００に取り付けられたバッテリー４００をバッテリー脱着部として脱去する過程については上述しなかったが、その理由は、バッテリー脱着部はその把持部が広がった状態で縮まりながらバッテリー４００の切欠溝４１０の上部係止段４１４のみに係止がなされればいいので、誤差範囲内であれば敢えて同一垂直線上に位置しなくてもピックアップすることには何らの問題がないためである。
したがって、本発明の第２実施形態に従う電気自動車用バッテリーの脱着装置またバス２の放電バッテリーを積載台のバッテリー支え台に搭載された完充電バッテリーと短時間内に容易に交換できるようになる。
一方、バッテリー取付部５００にバッテリー４００の安着がなされれば、バッテリー４００に充電された電気を電気自動車に供給するために電気的に連結しなければならないが、これは通常的にバッテリー取付部５００に突設されたコネクタピンがバッテリーの底面部に形成されるコネクタピンホールに挿入されることによって、電気的連結がなされるようになる。
ところが、本発明の第２実施形態に従う電気自動車用バッテリーの脱着装置は、先のさまざまな理由（タイヤ空気圧の差、乗客の偏り現象、運転手が正確な取替位置に電気自動車を停車させることの難しさ等）により電気自動車のバッテリー取付部５００が移動装置のバッテリー脱着部と同一垂直線上に位置できなくて、多少外れた位置に位置しても、バッテリー４００がバッテリー取付部５００に対して脱着が容易になされるようにしたものであると説明した。
したがって、通常的に、バッテリー取付部５００にコネクタピンが突設され、バッテリー４００が下降して安着しながら上記コネクタピンがバッテリー４００の底面部に形成されるコネクタピンホールに挿入がなされなければならないが、上記したように、バッテリー取付部５００に対してバッテリー４００が同一垂直線上でない、垂直及び水平に多少外れた状態で下降して安着がなされる場合に、上記コネクタピンがコネクタピンホールに正確に引き込まれ難くて、安着に阻害要因として作用するようになることは勿論、バッテリー４００の自重によりコネクタピンが曲がったり折れる恐れがある。
ここに、本発明の第２実施形態ではバッテリー取付部５００にバッテリー４００が正確な位置に安着してセッティングがなされた場合のみにバッテリー取付部５００で昇降可能に設置されたコネクタピン５５２が上昇してバッテリー４００のコネクタピンホール４３２に挿入されて電気的に連結がなされるようにすることで、バッテリー取付部５００に対するバッテリー４００の電気的連結が安定的になされるようにする構成をさらに含む。
図１９及び図２０は、本発明の第２実施形態に従う電気自動車用バッテリーの脱着装置において、バッテリー取付部の一側の底部に昇降可能に設置されたコネクタピンがバッテリーのコネクタピンホールに挿入される過程を示す断面構成図であり、図２１及び図２２は、図１９及び図２０において、コネクタピンがコネクタピンホールに挿入される過程を他の方向から見た状態の断面構成図である。
図１４乃至図２２に示すように、バッテリー取付部５００の底面部の下側には昇降可能に設置されたコネクタピンモジュール５５０が設置されており、バッテリー４００の底面部の一側には上記コネクタピンモジュール５５０の上昇時、引込空間を与えるための引込空間部４３０が形成されており、該引込空間部４３０の底面側に上記コネクタピンモジュール５５０のコネクタピン５５２に対応するコネクタピンホール４３２が形成されている。
ここで、コネクタピンモジュール５５０には、図２１及び図２２に示すように、複数のコネクタピン５５２が設置され、このコネクタピン５５２の両側には把持突起５７０が突設されている。
また、コネクタピンホール４３２の両側には上記把持突起５７０に対応する把持ホール４４０が形成されている。
上記把持ホール４４０の内部の一側には周りに亘って板スプリング４４２が設置されており、把持突起５７０の一側周りには上記板スプリング４４２が挟まれるための嵌合溝５７２が形成されている。
一方、コネクタピンモジュール５５０は、アクチュエータなどの昇降手段により昇降がなされるようになる。即ち、コネクタピンモジュール５５０は支え台５６６により支持され、この支え台５６６は複数のリンク５６４により連結されており、上記リンク５６４はアクチュエータのピストン５６０の端部と連結されたスライド部材５６２により連結された構造からなっている。
したがって、アクチュエータに電気的信号が印加されれば、ピストン５６０が側方向移動をするようになり、ここに、スライド部材５６２が図２０に示すようにスライドされれば、リンク５６４が水平から垂直方向に回転されて支え台５６６を上昇させることによって、コネクタピンモジュール５５０を上昇させるようになる。
即ち、バッテリー取付部５００にバッテリー４００が正確な位置に安着し、この信号をアクチュエータに印加すれば、アクチュエータのピストン５６０とスライド部材５６２及びリンク５６４の作動によりコネクタピンモジュール５５０が上昇するにつれて、コネクタピンモジュール５５０のコネクタピン５５２がバッテリー４００のコネクタピンホール４３２に挿入されて電気的連結がなされるようになる。
この際、コネクタピンモジュール５５０の両側に突設された把持突起５７０もまたコネクタピンホール４３２の両側に形成された把持ホール４４０に挿入がなされるようになるが、把持突起５７０の嵌合溝５７２に把持ホール４４０の板スプリング４４２がかちゃかちゃと音がなりながら挟まれるようになれば、コネクタピンホール４３２にコネクタピン５５２が挿入された状態を強固に維持するようになるところ、電気自動車の走行中に発生する揺動にもコネクタピンホール４３２に対してコネクタピン５５２が容易に抜けないで、より安定的に通電がなされるようになる。
一方、バッテリー４００を取替しようとする場合には、また上記昇降手段であるアクチュエータに電気的信号を印加してコネクタピンモジュール５５０を下降させてコネクタピンがコネクタピンホール４３２から抜けるようにした後、取替作業を遂行すればよい。
以上、本発明の実施形態で説明した技術的事象は各々独立的に実施することができ、互いに組合わせて実施することもできる。また、本発明は図面及び発明の詳細な説明に記載された実施形態を通じて説明されたが、これは例示に過ぎないものであり、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能である。したがって、本発明の技術的保護範囲は添付した特許請求範囲により定まるべきである。
２ 電気自動車（バス）
１０ バッテリー
１２ 結合孔
１４ 上部切欠部
１６ 係止段
１８ 下部切欠部
２０ 係止段
１００ バッテリー取付部
１０４ 係止棒
１０６ 把持ホルダー
１０８ 段部
１１０ 傾斜面部
１１２ 弾性部材
２００ 移動装置
２１０ 固定ガイドレール
２２０ 可変ガイドレール
２３０ 移動レール
３００ バッテリー取付部
３０２ 本体部
３１０ 把持部
３１２ 垂直部
３１４ 水平部
３２０ 係止解除部
４００ バッテリー
４０２ テーパー面
４０４ 摩耗防止用蓋板
４１０ 切欠溝
４１２ 下部係止段
４１４ 上部係止段
４２０ コーン型凹溝
４３０ 引込空間部
４３２ コネクタピンホール
４４０ 把持ホール
４４２ 板スプリング
５００ バッテリー取付部
５０２ 底面部
５１０ コーン型要部
５２０ 把持ホルダー
５２２ 段部
５３０ ガイド片
５３２ 傾斜面
５５０ コネクタピンモジュール
５５２ コネクタピン
５６０ ピストン
５６２ スライド部材
５６４ リンク
５６６ 支え台
５７０ 把持突起
５７２ 嵌合溝

Claims (4)

  1. 電気自動車に形成されてバッテリーを脱着可能に搭載し、昇降手段により昇降可能にコネクタピンモジュールが設置されたバッテリー取付部と、
    前記バッテリー取付部に搭載されたバッテリーと交換するための完充電バッテリーを各々脱着可能に搭載する複数のバッテリー支え台が形成された積載台と、
    前記バッテリー取付部とバッテリー支え台との間を移動装置によりＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に移動しながら、前記バッテリー取付部、またはバッテリー支え台に取り付けられたバッテリーを脱去した後、前記バッテリー支え台またはバッテリー取付部に交換、取付するバッテリー脱着部と、
    を含むことを特徴とする、電気自動車用バッテリーの脱着装置。
  2. 前記バッテリーは、その底面の一側に前記コネクタピンモジュールの上昇時に引き込まれるための空間である引込空間部が形成され、前記引込空間部の一面に前記コネクタピンモジュールのコネクタピンが挿入されるためのコネクタピンホールが形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の電気自動車用バッテリーの脱着装置。
  3. 前記コネクタピンの両側にはその周面に嵌合溝が形成された把持突起が突設され、前記コネクタピンホールの両側には前記把持突起が挟まれ、その周面に前記嵌合溝に挟まれるための板スプリングが設置された把持ホールが形成されることを特徴とする、請求項２に記載の電気自動車用バッテリーの脱着装置。
  4. 前記昇降手段は、
    電気的信号により作動がなされるアクチュエータと、
    前記アクチュエータの作動により移動されるピストンと、
    前記ピストンの端部に連結されてピストンの移動時に連動して移動されるスライド部材と、
    前記スライド部材にその一端が連結されてスライド部材の移動時に水平方向から垂直方向に、または垂直方向から水平方向に回動されて前記コネクタピンモジュールを昇降させるリンクと、
    を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電気自動車用バッテリーの脱着装置。
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