JP2024080979A - 電池交換装置および電池交換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電動車両や電池の種類に拘わらず電池交換を行うことが可能な電池交換装置を提供する。【解決手段】電池交換装置１００は、駆動装置３０（駆動部）と、駆動装置３０を制御するプロセッサ１１（制御部）と、電動車両２００および電池２０１（第１電池）に関する情報を通信により取得する通信部１３とを備える。プロセッサ１１は、通信部１３を通じて取得された上記情報に基づいて駆動装置３０の位置を調整するとともに、位置が調整された駆動装置３０を制御することにより電池２０１を電池１０１（第２電池）に交換する制御を行う。【選択図】図１

Description

本開示は、電池交換装置および電池交換方法に関する。

特開２０１２－１９２７８３号公報（特許文献１）には、電動車両のバッテリを交換するバッテリ交換装置が開示されている。バッテリ交換装置は、バッテリの交換に用いられる駆動部（たとえば車両持ち上げ部材など）を備えている。

特開２０１２－１９２７８３号公報

ここで、特許文献１に記載されているバッテリ交換装置においては、互いに種類が異なる（これに起因して互いにサイズや形状等が異なる）複数の電動車両およびバッテリに対して、共通の駆動部が用いられると考えられる。このため、上記バッテリ交換装置では、電動車両やバッテリの種類によっては、駆動部の位置が電動車両およびバッテリに適合しない場合がある。この場合、駆動部を用いてバッテリ交換を行うことが困難になると考えられる。したがって、電動車両やバッテリの種類に拘わらずバッテリ交換を行うことが可能なバッテリ交換装置が望まれている。

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電動車両や電池の種類に拘わらず電池交換を行うことが可能な電池交換装置および電池交換方法を提供することである。

本開示の第１の局面に係る電池交換装置は、電動車両に取り付けられている第１電池を第２電池に交換するための電池交換装置であって、少なくとも１つの駆動部と、駆動部を制御する制御部と、電動車両および第１電池の少なくとも一方に関する情報を通信により取得する通信部と、を備え、制御部は、通信部を通じて取得された情報に基づいて駆動部の位置を調整するとともに、位置が調整された駆動部を制御することにより第１電池を第２電池に交換する制御を行う。

本開示の第１の局面に係る電池交換装置では、上記のように、電動車両および第１電池の少なくとも一方に関する情報に基づいて駆動部の位置が調整される。これにより、電動車両および第１電池の少なくとも一方に適合するように駆動部の位置を調整することができる。その結果、電動車両や第１電池の種類（サイズや形状等）に拘わらず、駆動部を用いて電池交換を行うことができる。

上記第１の局面に係る電池交換装置において、好ましくは、駆動部は、電動車両の車輪を位置決めする輪留め部と、電動車両を昇降させるための昇降部と、電動車両から取り外された第１電池、および、電動車両に取り付けられる第２電池の少なくとも一方が載置されるとともに、電動車両の下方において少なくとも水平方向に移動可能な電池載置台と、電動車両と電池載置台との水平方向における位置合わせに用いられる位置合わせピンと、のうち少なくとも１つを含む。このように構成すれば、輪留め部、昇降部、電池載置台、および、位置合わせピンの少なくとも１つの位置を、電動車両および第１電池の少なくとも一方に適合するように調整することができる。

上記第１の局面に係る電池交換装置において、好ましくは、上記情報は、電動車両に関する情報、および、第１電池に関する情報、および、第２電池に関する情報のうち少なくとも１つの情報を含む。このように構成すれば、電動車両、第１電池、および、第２電池の少なくとも１つの種類に拘わらず、駆動部を用いて電池交換を行うことができる。

上記第１の局面に係る電池交換装置において、好ましくは、通信部は、電動車両と通信可能に構成されているとともに、電動車両から上記情報を取得する。このように構成すれば、電動車両を用いて上記情報を容易に通信部に送信することができる。

本開示の第２の局面に係る電池交換方法は、電池交換装置を用いて電動車両に取り付けられている第１電池を第２電池に交換するための電池交換方法であって、電動車両から、電動車両および第１電池の少なくとも一方に関する情報を通信により取得する通信工程と、通信工程において取得された情報に基づいて、電池交換装置の少なくとも１つの駆動部の位置を調整する調整工程と、調整工程において位置が調整された駆動部により、第１電池を第２電池に交換する交換工程と、を備える。

本開示の第２の局面に係る電池交換方法では、上記のように、電動車両および第１電池の少なくとも一方に関する情報に基づいて駆動部の位置が調整される。これにより、電動車両や第１電池の種類（サイズや形状等）に拘わらず、駆動部を用いて電池交換を行うことが可能な電池交換方法を提供することができる。

本開示によれば、電動車両や電池の種類に拘わらず電池交換を行うことができる。

一実施形態による電池交換装置の構成を示す図である。 一実施形態による電池交換装置の車両停止領域を示す平面図である。 電動車両の構成を示す図である。 一実施形態による電池交換装置の床下の構成を示す概略図である。 一実施形態による電池交換装置の電池載置台の構成を示す斜視図である。 一実施形態による電池交換装置の各工程を示すフロー図である。 電動車両を下方から見た下面図である。 図８（Ａ）は、電池載置台と電池との水平方向の位置が互いにずれている状態の概略図である。図８（Ｂ）は、電池載置台と電池との水平方向の位置のずれが解消された状態の概略図である。 図９（Ａ）は、位置合わせピンがピン挿入孔に挿入されている状態の概略図である。図９（Ｂ）は、施解錠工具が工具挿入孔に挿入されている状態の概略図である。図９（Ｃ）は、施解錠工具による解錠が行われている状態の概略図である。 図１０（Ａ）は、電動車両から取り外された電池が電池載置台により下方に移動された状態の概略図である。図１０（Ｂ）は、昇降部が下方に退避された状態の概略図である。図１０（Ｃ）は、電池が格納庫に収納された状態の概略図である。 図１１（Ａ）は、電池載置台の位置がメモリに記憶された電池載置台の位置とずれている状態を示す概略図である。図１１（Ｂ）は、電池載置台の位置がメモリに記憶された電池載置台の位置と重なった状態を示す概略図である。 図１２（Ａ）は、電池が電池載置台に載置された状態を示す概略図である。図１２（Ｂ）は、昇降部により電動車両が持ち上げられた状態を示す概略図である。図１２（Ｃ）は、電池が電動車両に取り付けられた状態を示す概略図である。 図１３（Ａ）は、電池の移動がストッパ部により規制されている状態を示す概略図である。図１３（Ｂ）は、可動部により電池の位置および向きが調整された状態を示す概略図である。 一実施形態の変形例によるレーダを示す概略図である。 電動車両の電池に設けられた孔部を示す図である。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図中、同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

（電池交換装置の構成）
図１は、本実施形態に係る電池交換装置１００と電動車両２００とを示す図である。電池交換装置１００は、電動車両２００に取り付けられている電池２０１を電池１０１に交換するための装置である。電池交換装置１００は、電池交換が行われる電池交換ステーション１００ａと、電池１０１が格納されている格納庫１００ｂとを備える。格納庫１００ｂは、電池交換ステーション１００ａに併設されている。電池交換ステーション１００ａには、電動車両２００が出入りするための出入口１０２が設けられている。なお、電池２０１および電池１０１は、それぞれ、本開示の「第１電池」および「第２電池」の一例である。

格納庫１００ｂに格納されている電池１０１は、床下領域Ｓに設けられている仮置場４０に移動された後、電動車両２００まで搬送される。なお、床下領域Ｓには、後述の、電池載置台３４、昇降部３５、および、搬送部３６が設けられている。

電池交換装置１００は、制御装置１０と、検出装置２０と、駆動装置３０とを備える。なお、検出装置２０および駆動装置３０は、それぞれ、本開示の「検知部」および「駆動部」の一例である。

制御装置１０は、プロセッサ１１と、メモリ１２と、通信部１３とを含む。メモリ１２には、プロセッサ１１に実行されるプログラムのほか、プログラムで使用される情報（たとえば、マップ、数式、および各種パラメータ）が記憶されている。後に詳細に説明するが、プロセッサ１１は、駆動装置３０を制御する。なお、プロセッサ１１は、本開示の「制御部」の一例である。

通信部１３は、各種通信Ｉ／Ｆを含む。プロセッサ１１は、通信部１３を制御する。通信部１３は、電動車両２００のＤＣＭ等と通信する。通信部１３と電動車両２００との間は、双方向に通信が可能である。なお、通信部１３は、電動車両２００のユーザが所有する携帯端末等と通信してもよい。

また、検出装置２０は、カメラ２１と、画像処理部２２とを含む。検出装置２０の詳細については後に詳細に説明する。

また、図２に示すように、電池交換装置１００には、車両停止領域１０３が設けられている。電動車両２００が車両停止領域１０３に停車している状態で、電動車両２００の図示しないナビゲーションシステムにおいて電池交換作業の開始を指示する操作がユーザにより行われた場合、通信部１３は電池交換作業を開始する指示信号を電動車両２００から受信する。プロセッサ１１は、通信部１３が上記指示信号を受信したことに基づいて、電池交換作業の制御を開始する。なお、電動車両２００は、前後方向がＸ方向でかつ左右方向がＹ方向となるように車両停止領域１０３に停車する。

また、図３を参照して、電動車両２００は、イグニッション電源（図示せず）がオフ状態にされることにより、電池２０１とＰＣＵ（Power Control Unit）２０３とを接続するＳＭＲ（System Main Relay）２０４をオフ状態にする。これにより、電池２０１は、ＰＣＵ２０３およびＭＧ（Motor Generator）２０５から電気的に切り離される。この状態で電池交換作業の開始を指示する操作が電動車両２００において行われることにより、電池交換装置１００が電池交換作業の制御を開始する。また、上記操作が行われたことに基づいて、車両側コネクタ２１０と電池２０１のコネクタ２１１とのロックが解除される。なお、ＳＭＲ２０４がオフ状態にされた後は、補機電池２０６の電力が、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０７およびＰＣＵ２０３を介して、ＭＧ２０５およびＤＣＭ等のアクセサリに供給される。

また、駆動装置３０は、輪留め部３１（図２参照）と、シャッタ３２（図２参照）と、洗浄部３３（図２参照）と、電池載置台３４（図１参照）と、昇降部３５（図１参照）と、搬送部３６（図１参照）と、調整部３７（図５参照）と、ガイド部３８（図１３（Ａ）参照）とを含む。

再び図２を参照して、車両停止領域１０３には、輪留め部３１が４つ設けられている。輪留め部３１は、電動車両２００の４つの車輪２０２の各々に対応するように設けられている。

輪留め部３１は、押圧部材３１ａと、一対の横ローラ部３１ｂと、スライダ部３１ｃとを含む。押圧部材３１ａは、一対の横ローラ部３１ｂおよびスライダ部３１ｃに跨がるように配置されている。押圧部材３１ａは、車輪２０２を外側（側方）から押圧することにより車輪２０２を移動させる。これにより、車輪２０２は、輪留め部３１により位置決めされる。

横ローラ部３１ｂは、スライダ部３１ｃのＸ１側およびＸ２側の各々に設けられている。一対の横ローラ部３１ｂの各々は、Ｘ方向に沿って回転軸が延びる複数のローラにより構成されている。横ローラ部３１ｂの複数のローラは、Ｙ方向に沿って並んでいる。横ローラ部３１ｂの複数のローラが回転することにより、押圧部材３１ａがＹ方向に沿って移動される。

スライダ部３１ｃは、輪留め部３１に載置される押圧部材３１ａをＸ方向に沿って移動させる。スライダ部３１ｃは、たとえばベルトコンベア式であってもよい。なお、輪留め部３１の構成は上記の例に限られない。たとえば、横ローラ部３１ｂまたはスライダ部３１ｃのいずれかが設けられていなくてもよい。

また、プロセッサ１１は、洗浄部３３を制御することにより、電池２０１を洗浄する制御を行う。洗浄部３３は、たとえば２つのノズル３３ａを含む。２つのノズル３３ａは、電動車両２００から取り外された電池２０１を退避させるための開口部３２ａをＹ方向に挟むように設けられている。ノズル３３ａは、電池２０１の下方から電池２０１に向かって放水する。これにより、電池２０１が洗浄されるとともに、電池２０１の底面に設けられた複数のマーカ２０１ｄ（図７参照）が洗浄される。なお、複数のマーカ２０１ｄは、平面視（下面視）において矩形形状を有する電池２０１の互いに異なる角部２０１ｅ（図７参照）の近傍に設けられている。また、上記の洗浄部３３の構成はあくまで一例であり、これに限られない。

また、シャッタ３２が開くことによって、開口部３２ａが露出する。図２では、シャッタ３２が両開きである例が図示されているが、シャッタ３２は片開きであってもよい。

図４に示すように、昇降部３５は、電動車両２００を下方から保持した状態で昇降することにより、電動車両２００を昇降させる。昇降部３５は、開口部３２ａを通って上下方向（Ｚ方向）に移動可能である。

昇降部３５は、一対の昇降バー３５ａを含む。一対の昇降バー３５ａの各々には、Ｚ１側に突出している２つの突出部３５ｂが設けられている。電動車両２００は、一対の昇降バー３５ａの各々の２つの突出部３５ｂ（すなわち４つの突出部３５ｂ）によって下方から支持される。

図５に示すように、電池載置台３４には、２つの位置決めピン３４ａと、４つの施解錠工具３４ｂと、ローラ部３４ｃとが設けられている。また、電池載置台３４には、カメラ２１が載置（固定）されている。カメラ２１は、たとえば電池載置台３４のＹ２側の縁部に載置されている。なお、カメラ２１は、電池載置台３４以外の箇所（たとえば昇降バー３５ａ）に設けられていてもよい。また、カメラ２１は、電池載置台３４に対して可動に構成されていてもよい。なお、位置決めピン３４ａの先端部には、テーパ面３４ｄ（図９参照）が設けられている。すなわち、位置決めピン３４ａは、Ｚ１側に向かって先細り形状を有する。

電池載置台３４は、電動車両２００の下方において水平方向に移動可能に構成されている。具体的には、電池載置台３４は、Ｘ方向（Ｘ１方向、Ｘ２方向）およびＹ方向（Ｙ１方向、Ｙ２方向）に移動可能である。また、電池載置台３４は、ＸＹ平面内における向き（角度）を変化させるように回転可能である。なお、一対の昇降バー３５ａの各々も電池載置台３４と同様に移動可能であってもよい。

また、再び図１を参照して、搬送部３６は、電池（２０１、１０１）を搬送可能に構成されている。具体的には、搬送部３６は、電動車両２００から取り外されて電池載置台３４に載置されている電池２０１を仮置場４０に搬送する。電池載置台３４に載置されている電池２０１は、電池載置台３４が搬送部３６と同じ高さ位置（Ｚ方向の位置）まで下降している状態で電池載置台３４のローラ部３４ｃ（図５参照）が回転することにより、Ｙ１側に移動されて搬送部３６に載置される。そして、搬送部３６は、電池２０１を仮置場４０に移動させる。なお、搬送部３６は、たとえばベルトコンベア式であってもよい。

また、搬送部３６は、格納庫１００ｂから仮置場４０に搬送された電池１０１を、Ｙ２側に移動させるとともに電池載置台３４に載置させる。この際、電池載置台３４のローラ部３４ｃが上記とは反対方向に回転することにより、電池１０１が電池載置台３４上においてＹ２側に移動される。

再び図５を参照して、調整部３７は、ストッパ部３７ａと、可動部３７ｂとを含む。ストッパ部３７ａは、可動部３７ｂに配置（固定）されている。

ストッパ部３７ａは、電池載置台３４に載置されている電池１０１がＸ２側およびＹ２側の各々に移動するのを規制する。ストッパ部３７ａは、電池載置台３４に載置されている電池１０１の角部１０１ａ（図１３（Ａ）参照）の水平方向における位置を仮止めする。

ストッパ部３７ａは、平面視において、Ｌ字形状を有する。なお、電池１０１は、平面視において矩形形状を有する。したがって、ストッパ部３７ａは、電池１０１のＸ２側に面１０１ｂ（図１３（Ａ）参照）およびＹ２側の面１０１ｃ（図１３（Ａ）参照）の各々と接触する。

また、調整部３７は、電池載置台３４とは独立して駆動する。具体的には、ストッパ部３７ａが配置されている可動部３７ｂは、電池載置台３４とは独立して、Ｘ方向（Ｘ１方向、Ｘ２方向）およびＹ方向（Ｙ１方向、Ｙ２方向）に移動可能である。また、可動部３７ｂは、電池載置台３４とは独立して、ＸＹ平面内における向き（角度）を変化させるように回転可能である。

（電池交換方法）
次に、図６のフロー図（シーケンス図）を参照して、電池交換装置１００を用いた電池交換方法について説明する。

［車両情報等の送信：電動車両］
まず、ステップＳ２１において、電動車両２００は、電動車両２００に関する情報、電池２０１に関する情報、および、マーカ２０１ｄに関する情報を、電池交換装置１００の通信部１３に送信する。たとえば、電動車両２００の図示しないナビゲーションシステムにおいて上記の各情報を送信する操作が行われることにより、上記の各情報が通信部１３に送信される。電動車両２００は、電池交換装置１００に進入する前に、上記の各情報を送信する。なお、上記の各情報は、電動車両２００が電池交換装置１００に進入した後に送信されてもよい。

［車両情報等の取得：電池交換装置］
次に、ステップＳ１では、電池交換装置１００の通信部１３は、ステップＳ２１において電動車両２００から送信された、電動車両２００に関する情報、電池２０１に関する情報、および、マーカ２０１ｄに関する情報を通信により取得する。取得された上記の各情報は、メモリ１２（図１参照）に記憶される。

具体的には、通信部１３は、電動車両２００の大きさ（車格）に関する情報を取得する。電動車両２００の大きさに関する情報は、電動車両２００の全長および車幅の情報を含む。また、電動車両２００の大きさに関する情報は、電動車両２００の車高および地上高の情報を含んでいてもよい。

また、通信部１３は、電池２０１の大きさに関する情報を取得する。具体的には、通信部１３は、電池２０１の長さＬ（図７参照）および幅Ｗ（図７参照）の情報を取得する。なお、通信部１３は、電池２０１の高さＨ（図４参照）の情報を取得してもよい。

また、通信部１３は、電池２０１の位置情報を取得する。具体的には、通信部１３は、電動車両２００の車体２００ａに対する電池２０１の位置情報を取得する。たとえば、通信部１３は、車体２００ａの前側端部２００ｂ（図７参照）と電池２０１の前側端部２０１ａ（図７参照）との間の距離Ｄ１（図７参照）の情報を取得する。また、通信部１３は、車体２００ａの側方端部２００ｃ（図７参照）と電池２０１の側方端部２０１ｂ（図７参照）との間の距離Ｄ２（図７参照）の情報を取得する。なお、電池２０１の位置情報は、上記の例に限られない。

また、通信部１３は、電池２０１の容量（充電容量）や電池２０１のＳＯＣ（State Of Charge）の情報を取得してもよい。

また、マーカ２０１ｄに関する情報（以下、マーカ情報）は、複数のマーカ２０１ｄの各々の、位置情報、形状に関する情報、および、型に関する情報（たとえば大きさや色の情報）を含む。なお、マーカ２０１ｄの位置情報とは、電池２０１が配置される領域における複数のマーカ２０１ｄの各々の位置（座標）の情報や、複数のマーカ２０１ｄ同士の位置関係に関する情報等を含む。

［電池交換作業の指示信号を送信；電動車両］
次に、ステップＳ２２において、車両停止領域１０３に停車している電動車両２００は、電池交換作業を開始する指示信号を通信部１３に送信する。なお、電動車両２００は、上記指示信号を通信部１３に送信した後、ＳＭＲ２０４（図３参照）をオフにする。この際、補機電池２０６（図３参照）からの電力供給により、電動車両２００と通信部１３との通信は維持される。

［電池交換作業の指示信号を受信：電池交換装置］
次に、ステップＳ２では、通信部１３は、ステップＳ２２において電動車両２００から送信された上記指示信号を受信する。なお、ステップＳ２において、プロセッサ１１は、上記指示信号を受信した後、通信部１３を通じて電動車両２００のユーザに、イグニッション電源をオフ状態にさせるための指示メッセージ等を送信してもよい。

［輪留め部の制御：電池交換装置］
次に、ステップＳ３では、プロセッサ１１は、ステップＳ１において通信部１３を通じて取得された情報（車両情報および電池情報）に基づいて、輪留め部３１（図２参照）の位置を調整する。

具体的には、プロセッサ１１は、電動車両２００の車幅の情報に基づいて、一対の横ローラ部３１ｂ（図２参照）の駆動を制御する。また、プロセッサ１１は、電動車両２００の全長に基づいて、スライダ部３１ｃ（図２参照）の駆動を制御する。また、プロセッサ１１は、電池２０１の車体２００ａに対する位置情報に基づいて、輪留め部３１（横ローラ部３１ｂおよびスライダ部３１ｃ）を制御する。これらの制御により、各押圧部材３１ａのＸ方向およびＹ方向の各々の位置が調整される。なお、プロセッサ１１は、４つの輪留め部３１の各々を互いに独立して制御してもよい。

これにより、車体２００ａの水平方向における位置および向きが調整されるとともに、電池２０１の水平方向における位置および向きが調整される。その結果、開口部３２ａの上方の所定位置に電池２０１を移動させることが可能である。

［マーカの洗浄：電池交換装置］
次に、ステップＳ４では、プロセッサ１１は、洗浄部３３のノズル３３ａ（図２参照）を制御することにより、電池２０１を洗浄する。これにより、電池２０１に設けられたマーカ２０１ｄが洗浄される。なお、洗浄とは、汚れや異物を除去するだけでなく、車体の下面に付着した雪や氷を除去することをも含む。雪や氷の除去は、たとえば、融雪剤、高温水、および、温風等を用いて行われる。

［車体を水平に保持：電池交換装置］
次に、ステップＳ５では、プロセッサ１１は、シャッタ３２を開状態にするとともに、シャッタ３２を開状態にした状態で昇降バー３５ａを上昇させる。これにより、昇降バー３５ａが開口部３２ａを通過するとともに、電動車両２００が昇降バー３５ａによって持ち上げられる（図４参照）。そして、プロセッサ１１は、昇降バー３５ａを所定の高さ位置まで上昇させることにより、電動車両２００を水平方向に対して平行に保持する。なお、図４には、車輪２０２が地面から離間している状態が図示されているが、車輪２０２と地面とが接触していてもよい。

ステップＳ５において、プロセッサ１１は、ステップＳ１において取得された電動車両２００の地上高に関する情報に基づいて、昇降バー３５ａを上昇させる距離を調整してもよい。この際、電動車両２００の地上高が一定になるように昇降部３５が制御されてもよい。

また、ステップＳ５において、プロセッサ１１は、電動車両２００の車幅に基づいて、昇降バー３５ａ同士の間の距離（符号付さず）を変化させてもよい。また、図５では、各昇降バー３５ａに設けられている２つの突出部３５ｂ同士の位置関係が一定である例を示しているが、電動車両２００の全長等に基づいて上記２つの突出部３５ｂ同士の位置関係が調整されてもよい。

［電池の位置および向きを検知：電池交換装置］
次に、ステップＳ６において、検出装置２０（図１参照）は、昇降部３５により保持された電動車両２００の電池２０１の位置および向きを検知する。

具体的には、カメラ２１は、下方側（Ｚ２側）から電池２０１を撮像することによって、電池２０１の底面に設けられた３つのマーカ２０１ｄ（図７参照）の画像を取得する。そして、画像処理部２２は、カメラ２１により取得されたマーカ２０１ｄの画像に基づいて、電池２０１の位置および向きを検知する。

ここで、検出装置２０（画像処理部２２）は、ステップＳ１において通信部１３により取得されたマーカ情報に基づいて、マーカ２０１ｄを検知する。画像処理部２２は、マーカ情報に含まれる、マーカ２０１ｄ同士の位置関係、マーカ２０１ｄの形状の情報、および、マーカ２０１ｄの型の情報の少なくとも１つに基づいて、カメラ２１によって取得された画像においてマーカ２０１ｄを特定する。たとえば、画像処理部２２は、取得されているマーカ２０１ｄの形状や型の情報と一致する形状や型を有する被写体をマーカ２０１ｄと判定する。また、画像処理部２２は、取得されているマーカ２０１ｄ同士の位置関係の情報と一致する位置関係の複数の被写体をマーカ２０１ｄと判定する。

そして、画像処理部２２は、３つのマーカ２０１ｄの位置関係等に基づいて、電池２０１が配置されている領域を算出（検出）する。具体的には、画像処理部２２は、電池２０１の水平方向における位置および向きを検出する。すなわち、画像処理部２２は、電池２０１の、Ｘ方向における位置、Ｙ方向における位置、および、ＸＹ平面内における向き（角度）を検出する。また、この際検出された電池２０１の位置および向きは、メモリ１２に記憶される。

また、画像処理部２２は、３つのマーカ２０１ｄの位置関係等に基づいて、上下方向（Ｚ方向）における電池２０１の位置（高さ位置）を検出する。

［電池載置台の位置および向きを制御：電池交換装置］
次に、ステップＳ７では、プロセッサ１１は、ステップＳ６において画像処理部２２によって検出された電池２０１の水平方向における位置および向きに基づいて、電池載置台３４の水平方向における位置および向きを制御する。

図８（Ａ）は、電動車両２００の電池２０１（破線参照）と電池載置台３４との位置がずれている状態を示す平面図である。この状態から電池載置台３４の位置および向きが制御されることにより、電池２０１と電池載置台３４との位置ずれが解消される（図８（Ｂ）参照）。なお、図８（Ａ）および（Ｂ）は、電動車両２００を基準として見たときの平面図である。

詳細には、電池載置台３４の位置決めピン３４ａと、電動車両２００に設けられているピン挿入孔２０８とが、平面視において重なるように、電池載置台３４の位置および向きが制御される。これに伴い、電池載置台３４の施解錠工具３４ｂと、電動車両２００（電池２０１）に設けられている工具挿入孔２０１ｆとが、平面視において重なる。また、この際制御された電池載置台３４の位置および向きは、メモリ１２に記憶される。なお、位置決めピン３４ａおよび施解錠工具３４ｂの少なくとも一方の水平方向における位置および向きが、電池載置台３４とは独立して制御可能であってもよい。

［電池の取り外し：電池交換装置］
次に、ステップＳ８において、電池２０１が電動車両２００の車体２００ａから取り外される。まず、プロセッサ１１は、ステップＳ６において取得された電池２０１の高さ位置の情報に基づいた距離だけ、電池載置台３４を上昇させる。これにより、位置決めピン３４ａがピン挿入孔２０８に挿入されるとともに、施解錠工具３４ｂが工具挿入孔２０１ｆに挿入される（図９（Ｂ）参照）。その結果、電池載置台３４は、電動車両２００（電池２０１）に対して位置決めされる。なお、この際、施解錠工具３４ｂが工具挿入孔２０１ｆに挿入されるよりも先に、位置決めピン３４ａがピン挿入孔２０８に挿入される（図９（Ａ）参照）。また、この際の上昇された電池載置台３４の高さ位置は、メモリ１２に記憶される。なお、電池載置台３４を上昇させる距離は、常に一定になるように制御されていてもよい。

次に、プロセッサ１１は、図９（Ｃ）に示すように、施解錠工具３４ｂが工具挿入孔２０１ｆに挿入された状態で、施解錠工具３４ｂを上昇させる。そして、プロセッサ１１は、工具挿入孔２０１ｆに挿入された施解錠工具３４ｂを駆動（回転）させる。これにより、工具挿入孔２０１ｆ内のボルト２０１ｇが解錠される。その結果、電池２０１は、車体２００ａから取り外され、電池載置台３４に載置される。なお、位置決めピン３４ａがピン挿入孔２０８に挿入されるタイミングと、施解錠工具３４ｂが工具挿入孔２０１ｆに挿入されるタイミングとが互いに同じであってもよい。

［電池を格納庫に搬送：電池交換装置］
次に、ステップＳ９では、ステップＳ８において車体２００ａから取り外された電池２０１が格納庫１００ｂ（図１０参照）に搬送される。まず、図１０（Ａ）に示すように、プロセッサ１１は、電池２０１が載置された電池載置台３４を搬送部３６（図１参照）の高さ位置まで下降させる。次に、図１０（Ｂ）に示すように、プロセッサ１１は、昇降部３５（昇降バー３５ａ）を、電池載置台３４よりも下方の位置まで下降させる。これにより、電動車両２００の車体２００ａは、昇降バー３５ａにより保持されずに地面に載置される。次に、プロセッサ１１は、電池載置台３４のローラ部３４ｃ（図５参照）を駆動させる。これにより、電池載置台３４に載置されている電池２０１が、ローラ部３４ｃによりＹ１側（搬送部３６側）に移動されるとともに電池載置台３４から搬出される（図１０（Ｃ）参照）。そして、電池２０１は、搬送部３６により仮置場４０に搬送された後、格納庫１００ｂに格納される。

［電池載置台の位置および向きを制御：電池交換装置］
次に、ステップＳ１０では、プロセッサ１１は、ステップＳ７においてメモリ１２に記憶された電池載置台３４の位置および向きに基づいて電池載置台３４を移動させることにより、電池載置台３４の位置および向きを制御する。具体的には、プロセッサ１１は、電池載置台３４の位置および向きとメモリ１２に記憶された電池載置台３４の位置および向き（図１１（Ａ）の破線参照）との間にずれが生じている場合（図１１（Ａ）参照）、上記ずれが解消される（図１１（Ｂ）参照）ように、電池載置台３４を水平方向において移動および回転させる。

［電池載置台の電池の位置および向きを調整：電池交換装置］
次に、ステップＳ１１では、プロセッサ１１は、電池載置台３４に載置された電池１０１の位置および向きを調整する。具体的には、プロセッサ１１は、ストッパ部３７ａ（図５および図１２（Ａ）参照）を用いて、電池１０１の位置および向きを調整する。

まず、プロセッサ１１は、格納庫１００ｂから仮置場４０に電池１０１を移動させる。そして、プロセッサ１１は、搬送部３６を制御することにより、電池１０１を仮置場４０から電池載置台３４に移動させる。また、プロセッサ１１は、電池載置台３４のローラ部３４ｃを制御することにより、電池載置台３４に載置された電池１０１をＹ２側に移動させる。この際、ローラ部３４ｃによって移動されている電池１０１は、ストッパ部３７ａに接触することにより停止する。電池１０１は、Ｘ２側およびＹ２側への移動がストッパ部３７ａにより規制される（図１３（Ａ）参照）。これにより、電池１０１の角部１０１ａ（図１３（Ａ）参照）の水平方向における位置が仮決めされる。

なお、電池１０１は、一対のガイド部３８（図１３（Ａ）参照）によりガイドされながらＹ２側に移動されてもよい。また、プロセッサ１１は、電池１０１の情報（サイズや種類等の情報）に基づいて、一対のガイド部３８同士の間の距離Ｄ３（図１３（Ａ）参照）を調整してもよい。

そして、プロセッサ１１は、ストッパ部３７ａにより角部１０１ａの位置が仮決めされた状態で、電池１０１の位置および向きを調整する。具体的には、プロセッサ１１は、ステップＳ６においてメモリ１２に記憶された電池２０１の位置および向き（図１３（Ａ）の破線参照）に基づいて、電池載置台３４に載置されている電池１０１の位置および向きを調整する。詳細には、図１３（Ｂ）に示すように、プロセッサ１１は、電池載置台３４に載置されている電池１０１の水平方向における位置および向きが、メモリ１２に記憶された電池２０１の水平方向における位置および向きと同じになるように、ストッパ部３７ａ（可動部３７ｂ）を移動させる。なお、ストッパ部３７ａ（可動部３７ｂ）が移動している間、電池載置台３４は停止している。

なお、調整部３７により電池１０１と電池載置台３４との位置合わせを行ってもよい。この場合、電池１０１と電池載置台３４との位置合わせが行われた後に、電池載置台３４の位置および向きの制御（ステップＳ１０の制御）が行われてもよい。

［電池の装着：電池交換装置］
次に、ステップＳ１２において、プロセッサ１１は、電池１０１を車体２００ａに取り付ける制御を行う。具体的には、プロセッサ１１は、昇降部３５（昇降バー３５ａ）を、ステップＳ５において上昇された昇降部３５（昇降バー３５ａ）と同じ高さ位置まで上昇させる。これにより、車体２００ａは、ステップＳ５において昇降部３５（昇降バー３５ａ）によって保持された車体２００ａと同じ高さ位置において、水平方向に対して平行に保持される（図１２（Ｂ）参照）。なお、この制御の前に、プロセッサ１１は、昇降部３５の水平方向における位置がステップＳ５における昇降部３５の水平方向における位置と同じになるように、昇降部３５を水平方向に移動させてもよい。

次に、図１２（Ｃ）に示すように、プロセッサ１１は、電池載置台３４を、ステップＳ８においてメモリ１２に記憶された電池載置台３４の高さ位置まで上昇させる。これにより、位置決めピン３４ａ（図５参照）がピン挿入孔２０８（図７参照）に挿入される。この状態で、プロセッサ１１は、施解錠工具３４ｂを上昇させる。これにより、施解錠工具３４ｂが、電池１０１の図示しない工具挿入孔に挿入される。そして、プロセッサ１１は、施解錠工具３４ｂを駆動（回転）させることにより、上記工具挿入孔内の図示しないボルトが施錠される。全てのボルトが施錠されたことが検知されると、車両側コネクタ２１０と電池１０１の図示しないコネクタとがロックされる。その結果、電池１０１の車体２００ａへの取り付けが完了する。なお、電池載置台３４が上昇される前に、ストッパ部３７ａが退避（電池１０１から離間するように移動）されてもよい。

［電池載置台および昇降部の退避：電池交換装置］
次に、ステップＳ１３では、プロセッサ１１は、電池載置台３４および昇降部３５を下降させるとともに電動車両２００から退避させる。その後、プロセッサ１１は、シャッタ３２（図２参照）を閉状態にする。

［電池交換作業完了の通知：電池交換装置］
次に、ステップＳ１４では、プロセッサ１１は、通信部１３を通じて、電池交換作業が完了したことを電動車両２００に通知する。

［電池交換作業完了通知の受信：電動車両］
そして、ステップＳ２３では、電動車両２００は、ステップＳ１４において電池交換装置１００の通信部１３から送信された上記通知を受信する。これにより、電動車両２００は、イグニッション電源をオンさせることが可能な状態にされる。その後、処理が終了される。

以上のように、本実施形態においては、調整部３７は、検出装置２０により検知された電池２０１の位置および向きに基づいて、電池載置台３４に載置されている電池１０１の位置および向きを調整する。これにより、電池載置台３４の位置および向きに拘わらず、電池１０１の位置および向きを調整部３７により容易に調整することができる。また、電池載置台３４を調整せずに電池１０１の位置および向きを調整することができる。

上記実施形態では、電動車両２００および電池２０１の各々に関する情報に基づいて、駆動装置３０の位置が調整される例を示したが、本開示はこれに限られない。電動車両２００および電池２０１のいずれか一方に関する情報に基づいて、駆動装置３０の位置が調整されてもよい。

上記実施形態では、ストッパ部３７ａが電池載置台３４とは独立して駆動することにより、電池１０１の位置および向きが調整される例を示したが、本開示はこれに限られない。ストッパ部３７ａは電池載置台３４と連動してもよい。

上記実施形態では、カメラ２１により撮像されたマーカ２０１ｄの画像に基づいて電池２０１の位置および向きが検知される例を示したが、本開示はこれに限られない。図１４に示すように、電池２０１に電波（実線矢印参照）を照射するレーダ１２１を用いて電池２０１の位置および向きが検知されてもよい。具体的には、レーダ１２１は、電池２０１からの反射波（破線矢印参照）に基づいて電池２０１までの距離を検知する。なお、レーダ１２１は複数設けられていてもよい。

上記実施形態では、カメラ２１により撮像されたマーカ２０１ｄの画像に基づいて電池２０１の位置および向きが検知される例を示したが、本開示はこれに限られない。図１５に示すように、電池３０１に設けられた複数の孔部３０１ｄの画像に基づいて電池３０１の位置および向きが検知されてもよい。なお、電池３０１および孔部３０１ｄは、本開示の「第１電池」の一例である。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１１ プロセッサ（制御部），１２ メモリ，１３ 通信部，２０ 検出装置（検知部），２１ カメラ，２２ 画像処理部，３０ 駆動装置（駆動部），３１ 輪留め部，３３ 洗浄部，３４ 電池載置台，３４ａ 位置合わせピン，３５ 昇降部，３７ 調整部，３７ａ ストッパ部，１００ 電池交換装置，１０１ 電池（第２電池），１２１ レーダ，２００ 電動車両，２００ａ 車体，２０１、３０１ 電池（第１電池），２０１ｄ マーカ，３０１ｄ 孔部。

Claims (5)

1. 電動車両に取り付けられている第１電池を第２電池に交換するための電池交換装置であって、
   少なくとも１つの駆動部と、
   前記駆動部を制御する制御部と、
   前記電動車両および前記第１電池の少なくとも一方に関する情報を通信により取得する通信部と、を備え、
   前記制御部は、前記通信部を通じて取得された前記情報に基づいて前記駆動部の位置を調整するとともに、位置が調整された前記駆動部を制御することにより前記第１電池を前記第２電池に交換する制御を行う、電池交換装置。
2. 前記駆動部は、
   前記電動車両の車輪を位置決めする輪留め部と、
   前記電動車両を昇降させるための昇降部と、
   前記電動車両から取り外された前記第１電池、および、前記電動車両に取り付けられる前記第２電池の少なくとも一方が載置されるとともに、前記電動車両の下方において少なくとも水平方向に移動可能な電池載置台と、
   前記電動車両と前記電池載置台との前記水平方向における位置合わせに用いられる位置合わせピンと、のうち少なくとも１つを含む、請求項１に記載の電池交換装置。
3. 前記情報は、前記電動車両に関する情報、および、前記第１電池に関する情報、および、前記第２電池に関する情報のうち少なくとも１つの情報を含む、請求項１または２に記載の電池交換装置。
4. 前記通信部は、前記電動車両と通信可能に構成されているとともに、前記電動車両から前記情報を取得する、請求項１または２に記載の電池交換装置。
5. 電池交換装置を用いて電動車両に取り付けられている第１電池を第２電池に交換するための電池交換方法であって、
   前記電動車両から、前記電動車両および前記第１電池の少なくとも一方に関する情報を通信により取得する通信工程と、
   前記通信工程において取得された前記情報に基づいて、前記電池交換装置の少なくとも１つの駆動部の位置を調整する調整工程と、
   前記調整工程において位置が調整された前記駆動部により、前記第１電池を前記第２電池に交換する交換工程と、を備える、電池交換方法。

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