JP3530870B2 - 電気自動車のバッテリ交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】この発明は、バッテリユニットを
電気自動車に脱着する電気自動車のバッテリ交換装置に
関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、バッテリを駆動源として走行する
電気自動車の開発が行われており、この電気自動車では
バッテリ充電方式とバッテリ交換方式がある。このバッ
テリ充電方式は、充電中電気自動車を使用することがで
きず、電気自動車を使用しない、例えば夜間に充電する
にはそれぞれの家庭に充電装置を備える必要があり、実
用的でない。 【０００３】一方、バッテリ交換方式は、例えば電力消
費量が少ない夜間にバッテリに予め充電して置き、電気
自動車に搭載されたバッテリが消耗すると、バッテリ交
換装置が設置されているところで、消耗されたバッテリ
を充電されたバッテリと交換する。このバッテリ交換方
式は、給油所と同様にバッテリ交換施設を設置すること
で、バッテリの交換作業を行うことができ、実用的であ
る。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】このようなバッテリ交
換方式には、例えば車両の後方から交換を行うものと、
車両の下方から交換を行うものがあるが、車両の後方か
ら交換を行うものでは、バッテリをスライドして脱着す
る必要があり、車両の構造が複雑となる等の問題があ
る。 【０００５】一方、車両の下方から交換を行うもので
は、バッテリの脱着が容易で、しかもバッテリ交換施設
を地下に設置すれば、設置スペースの確保が容易であ
る。このように、バッテリを車両の下方から交換を行う
ものが実用的であるが、自動的に、かつ迅速、確実にバ
ッテリの交換作業を行うようにする必要がある。 【０００６】この発明は、かかる点に鑑みてなされたも
ので、バッテリユニットを電気自動車の下方から自動的
に、かつ迅速、確実に交換することができる電気自動車
のバッテリ交換装置を提供することを目的としている。 【０００７】 【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、バッテリユニットを電気自
動車の下方よりバッテリ車体収納部に脱着する電気自動
車のバッテリ交換装置において、前記バッテリユニット
を交換テーブルに載置して昇降する昇降手段と、前記交
換テーブルの上面の外周縁に設けた前記バッテリユニッ
トの交換範囲を確認する交換範囲内確認用テープスイッ
チと、前記バッテリ車体収納部の位置を検出する位置検
出手段と、前記バッテリユニットの交換範囲を確認した
後に、前記バッテリ車体収納部の位置検出に基づき前記
昇降手段の交換テーブルに載置されたバッテリユニット
と前記バッテリ車体収納部との位置合せを行う位置合せ
手段と、消耗したバッテリユニットを前記交換テーブル
から取り出して仮置きする仮置台と、 充電されたバッテ
リユニットをラックから受け取り前記交換テーブルへ移
動し、その後前記仮置きの消耗したバッテリユニットを
前記ラックへ移動するキャリヤとを備えることを特徴と
する電気自動車のバッテリ交換装置である。 【０００８】 【作用】請求項１記載の発明では、位置検出手段でバッ
テリ車体収納部の位置を検出し、このバッテリ車体収納
部の位置検出に基づき、位置合せ手段で昇降手段に載置
されたバッテリユニットとバッテリ車体収納部との位置
合せを行い、昇降手段でバッテリユニットを上昇させ
て、電気自動車の下方よりバッテリ車体収納部に装着す
る。 【０００９】 【実施例】以下、この発明の電気自動車のバッテリ交換
装置の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。 【００１０】図１は電気自動車のバッテリ交換施設の平
面図、図２は電気自動車のバッテリ交換施設の左側面
図、図３は電気自動車のバッテリ交換施設の背面図、図
４はバッテリユニット落下防止ストッパの配置図、図５
は電気自動車にバッテリユニットを搭載した状態を示す
斜視図である。 【００１１】この電気自動車１のバッテリ交換施設２は
地下に設けられ、このバッテリ交換施設２で、バッテリ
ユニット３を電気自動車１の下方よりバッテリ車体収納
部４に脱着する。このバッテリ交換施設２の地下室５に
はタラップ６で出入りでき、この地下室５に、充電器
７、配電盤８、制御操作盤９、ラック１０、キャリヤ１
１、仮置台１２及びバッテリ交換装置１３が配置されて
いる。この地下室５の上にはストッパプレート１４が設
けられ、このストッパプレート１４上に設けられた車輪
止め２００にバッテリユニット３を交換する電気自動車
１の前輪２０１が当接して位置決めされる。この車輪止
め２００の近傍には車両有無確認用テープスイッチ１０
０が設けられ、この車両有無確認用テープスイッチ１０
０上に電気自動車１の両側前輪２０１が乗ることでＯＮ
される。 【００１２】バッテリユニット３は、トレイ１５と、こ
のトレイ１５に置かれた複数のバッテリ１６から構成さ
れ、トレイ１５の両側にはロック金具１７と電気カプラ
１８が設けられている。一方、電気自動車１のバッテリ
車体収納部４にはそれぞれに対応してロック装置１９と
電気カプラ２０が設けられ、バッテリユニット３をバッ
テリ車体収納部４に挿入すると、自動的にロック金具１
７がロック装置１９にロックされ、それぞれの電気カプ
ラ１８，２０が接続されて、バッテリ１６と電気自動車
１が電気的に接続される。この電気自動車１の運転室２
１にはロック解除ボタン２２が設けられ、このロック解
除ボタン２２を操作することで、ロック装置１９のロッ
クが解除され、バッテリユニット３が交換可能になる。 【００１３】充電器７と、電気自動車１から外され消耗
したバッテリユニット３のトレイ１５に設けられた充電
用接続端子２０２とが電気的に接続され、このバッテリ
ユニット３のバッテリ１６に充電する。制御操作盤９で
は、バッテリ交換施設２の全制御が行われる。 【００１４】ラック１０にはローラ２３が設けられ、こ
のローラ２３でバッテリユニット３を容易に搬送でき
る。このラック１０にはキャリヤ側ストッパ２４が設け
られ、このキャリヤ側ストッパ２４でバッテリユニット
３の落下を防止している。キャリヤ１１はガイドレール
２５によって仮置台１２の側方とバッテリ交換装置１３
の側方との間を移動可能になっている。このキャリヤ１
１には一対のラック側ストッパ２６と、一対の仮置台側
ストッパ２７が設けられ、このラック側ストッパ２６及
び仮置台側ストッパ２７とで、それぞれバッテリユニッ
ト３のキャリヤ１１上からの落下を防止している。この
仮置台側ストッパ２７はバッテリ交換装置１３側へ移動
されたとき、交換テーブル側ストッパとして機能する。 【００１５】仮置台１２には複数個のフリーホイール２
８が回動可能に設けられ、この仮置台１２にバッテリ交
換装置１３の交換テーブル２９から消耗したバッテリユ
ニット３を取り出す。そして、キャリヤ１１をラック１
０と仮置台１２の間に位置させ、仮置台１２から消耗し
たバッテリユニット３をキャリヤ１１を介してラック１
０に移動する。この仮置台１２には一対のキャリヤ側ス
トッパ３０と、一対の交換テーブル側ストッパ３１が設
けられ、このキャリヤ側ストッパ３０及び交換テーブル
側ストッパ３１で、それぞれバッテリユニット３の仮置
台１２上からの落下を防止している。 【００１６】また、充電されたバッテリユニット３を交
換するときには、キャリヤ１１をラック１０と仮置台１
２の間に位置させ、ラック１０からバッテリユニット３
をキャリヤ１１に搬入し、このキャリヤ１１をガイドレ
ール２５によってバッテリ交換装置１３に対向する位置
に移動する。この位置で、キャリヤ１１からバッテリユ
ニット３をバッテリ交換装置１３の交換テーブル２９に
搬入する。 【００１７】このバッテリ交換装置１３の交換テーブル
２９には一対の仮置台側ストッパ３２ａと、一対のキャ
リヤ側ストッパ３３ａが設けられ、さらにそれらに対向
する位置には一対のストッパ３２ｂ，３３ｂがそれぞれ
設けられている。この仮置台側ストッパ３２ａ及びキャ
リヤ側ストッパ３３ａ、さらにストッパ３２ｂ，３３ｂ
で、それぞれバッテリユニット３の交換テーブル２９上
からの落下を防止している。 【００１８】バッテリ交換装置１３の交換テーブル２９
は支持枠３４に昇降可能に設けられ、この交換テーブル
２９は昇降装置３５の作動で、キャリヤ１１及び仮置台
１２の高さ位置と、交換テーブル２９が電気自動車１の
バッテリ車体収納部４に接近する高さ位置の間を移動す
る。この支持枠３４、交換テーブル２９及び昇降装置３
５で、バッテリユニット３を載置して昇降する昇降手段
Ａが構成されている。 【００１９】この交換テーブル２９が仮置台１２と対向
する位置で、消耗したバッテリユニット３の交換テーブ
ル２９から仮置台１２への搬出が行われ、交換テーブル
２９がキャリヤ１１と対向する位置で、充電されたバッ
テリユニット３のキャリヤ１１から交換テーブル２９へ
の搬入が行われる。また、交換テーブル２９が電気自動
車１のバッテリ車体収納部４に接近する高さ位置で、消
耗したバッテリユニット３のバッテリ車体収納部４から
の取り外し、またバッテリ車体収納部４へ充電されたバ
ッテリユニット３の装着がガイド部２０３にガイドされ
て行われる。 【００２０】バッテリ交換装置１３の支持枠３４には、
その一辺に２個の位置検知センサユニット３６が、この
辺と直交する辺の一つに１個の同様な位置検知センサユ
ニット３６が設けられ、このそれぞれの位置検知センサ
ユニット３６のレーザ変位センサ３７を移動してバッテ
リ車体収納部４の位置を検出する。このそれぞれの位置
検知センサユニット３６でバッテリ車体収納部４の位置
を検出する位置検出手段Ｂが構成され、このバッテリ車
体収納部４の位置情報は制御装置３８に入力される。な
お、この制御装置３８は前記制御操作盤９内に設けても
良い。 【００２１】この位置検知センサユニット３６の下方位
置には、位置合せガイドバーユニット３９が設けられ、
この位置合せガイドバーユニット３９のガイドバー４０
を制御装置３８の制御でバッテリ車体収納部４の位置に
合わせて移動する。この位置合せガイドバーユニット３
９と対向する位置に押出しシリンダユニット４１が設け
られ、制御装置３８の制御で押出しシリンダユニット４
１のロッド４２でバッテリユニット３を位置合せガイド
バーユニット３９のガイドバー４０に押し当てて位置合
せを行う。この位置合せガイドバーユニット３９、押出
しシリンダユニット４１及び制御装置３８で、バッテリ
車体収納部４の位置検出に基づき昇降手段Ａに載置され
たバッテリユニット３とバッテリ車体収納部４との位置
合せを行う位置合せ手段Ｃが構成されている。 【００２２】このように、位置検出手段Ｂを構成する位
置検知センサユニット３６でバッテリ車体収納部４の位
置を検出し、このバッテリ車体収納部４の位置検出に基
づき、位置合せ手段Ｃを構成する位置合せガイドバーユ
ニット３９、押出しシリンダユニット４１及び制御装置
３８で、昇降手段Ａを構成する交換テーブル２９に載置
されたバッテリユニット３とバッテリ車体収納部４との
位置合せを行い、電気自動車１の下方よりバッテリユニ
ット３をバッテリ車体収納部４に装着するから、電気自
動車１の下方から自動的に、かつ迅速、確実にバッテリ
ユニット３の交換を行うことができる。 【００２３】図６はバッテリ交換装置の平面図、図７は
バッテリ交換装置の背面図、図８はバッテリ交換装置の
右側面図、図９は交換テーブルのフリーホイール部の断
面図である。このバッテリ交換装置１３の交換テーブル
２９には例えば４８個のフリーホイール４３（前記仮置
台１２のフリーホイール２８と同様のもの）が一部が突
出するように設けられている。この交換テーブル２９内
には昇降用パワーユニット４４が配置され、この昇降用
パワーユニット４４にフリーホイール支持プレート４５
が設けられている。このフリーホイール支持プレート４
５は昇降用パワーユニット４４で昇降され、このフリー
ホイール支持プレート４５の位置は交換テーブル２９に
固定されたフリーホイール昇降位置検知用近接スイッチ
４６で検知される。 【００２４】フリーホイール支持プレート４５の保持部
４７にはフリーホイールフレーム４８がスプリング４９
とガイドバー５０，５１で上下動可能になっている。こ
のフリーホイールフレーム４８にフリーホイール４３が
回動可能に保持され、スプリング４９でフリーホイール
４３を常に交換テーブル２９の窓部５２の方に付勢して
いる。全４８箇所のフリーホイール４３の内の４箇所の
保持部４７には密着確認用近接スイッチ５３がそれぞれ
設けられ、この密着確認用近接スイッチ５３が４箇所と
もフリーホイールフレーム４８の上下動によりＯＮにな
った時、交換テーブル２９とバッテリユニット３が密着
状態と判断する。 【００２５】即ち、バッテリユニット３が交換テーブル
２９に接触する前は、交換テーブル２９の上面の窓部５
２からフリーホイール４３が突出しており、そのまま交
換テーブル２９を上昇させると、バッテリユニット３の
下面によりフリーホイール４３は強制的に押し下げられ
る。このとき、昇降用パワーユニット４４は支持力に余
裕があるため、フリーホイール４３のみ下がり、全４８
箇所のフリーホイール４３の内の４箇所の密着確認用近
接スイッチ５３がＯＮになった状態を確認し密着状態と
判断する。このようにして、交換テーブル２９とバッテ
リユニット３の密着状態が確認される。 【００２６】図１０は交換テーブルの斜視図、図１１は
交換テーブルにバッテリユニットを載置する状態を示す
平面図である。バッテリ交換装置１３の交換テーブル２
９には、その上面の外周縁に交換範囲内確認用テープス
イッチ５４が設けられ、図１１に示すようにバッテリユ
ニット３が交換テーブル２９より食み出して載置される
と、交換範囲内確認用テープスイッチ５４が押されてＯ
Ｎされる。交換範囲内確認用テープスイッチ５４がＯＦ
Ｆ状態であればバッテリユニット３は交換テーブル２９
より食み出していないと判断される。このようにして、
バッテリユニット３の離脱及び収納作業時に交換テーブ
ル２９上からバッテリユニット３が食み出していないこ
とを確認する。また、交換テーブル２９にはバッテリ有
無確認用センサ１１４が設けられ、このバッテリ有無確
認用センサ１１４によってバッテリユニット３が交換テ
ーブル２９上に位置することを確認する。 【００２７】図１２は位置検知センサユニット及び位置
合せガイドバーユニットの側面図、図１３は位置検知セ
ンサユニットで検出する状態を示す概略図、図１４は位
置合せガイドバーユニットのガイドバーの先端部の平面
図、図１５は位置合せガイドバーユニットのガイドバー
の先端部の断面図である。 【００２８】ユニットホルダ５５をバッテリ交換装置１
３の支持枠３４に取り付け、このユニットホルダ５５の
上側に位置検知センサユニット３６が、下側に位置合せ
ガイドバーユニット３９が取り付けられている。位置検
知センサユニット３６にはセンサ送出し用エアシリンダ
５６が備えられ、このセンサ送出し用エアシリンダ５６
を作動させることで、レーザ変位センサ３７が図１３に
示すように軸方向へ移動する。この位置検知センサユニ
ット３６は、ストロークしながらパルスを発生させるリ
ニアスケール１０１を内蔵するセンサ送出し用エアシリ
ンダ５６を使用し、制御装置３８でカウンタによりパル
ス数を読取ることでストローク量を換算しており、スト
ローク量を同時に読み取ることができる機能を持ってい
る。 【００２９】このレーザ変位センサ３７には、段差を検
知可能なセンサ又は内壁を検知可能なセンサであり、例
えばレーザー変位センサ３７を使用することで、測定範
囲外となったポイントを段差のための角部４ａと判断し
ている。また、位置測定精度を上げるため、スポット的
なセンシングが必要であり、センサから離れる程測定範
囲が広がると精度が悪くなるが、例えば測定光源がレー
ザーのため拡散しない。このようにして、電気自動車１
のバッテリ車体収納部４の内壁の角部４ａを検出するこ
とで、バッテリ車体収納部４の位置を検出する。なお、
これ以外にも電気自動車１の底部の適宜位置にレーザー
を強く反射する特殊な反射テープを貼付し、それを位置
検出の基準とするようにしても良い。 【００３０】位置合せガイドバーユニット３９にはブレ
ーキ付きのガイドバー送出し用モータ５７が備えられ、
このガイドバー送出し用モータ５７を駆動させること
で、ボールネジ５８が回転してガイドバー４０を図１２
に示すように軸方向へ移動させる。このガイドバー４０
の先端にはホルダ５９が支持ピン６０で軸方向へ移動可
能に支持され、このホルダ５９はスプリング６１で常に
突出方向へ付勢されている。このホルダ５９には支持ピ
ン６２を介してローラ６３が回動可能に設けられてい
る。このローラ６３でバッテリユニット３の移動を容易
にしており、このように位置合せ時にガイドバー４０に
沿って滑らかにバッテリユニット３が移動するような構
造になっている。 【００３１】また、ボールネジ５８の回転はエンコーダ
６４で検出され、このエンコーダ６４からの情報でガイ
ドバー送出し用モータ５７を制御し、所定位置に保持す
る。このように、ガイドバー送出し用モータ５７をエン
コーダ６４及びボールネジ５８を使用し、指示位置での
停止精度を上げると共にガイドバー送出し用モータ５７
内のブレーキにより位置保持をさせる構造とし、指示位
置までガイドバー４０を前進させて精度良く停止後、反
対方向から作用する力に対して現位置を保持可能な構造
になっている。 【００３２】また、ガイドバー４０の先端のホルダ５９
にはスイッチ接片２００がビス止めされ、このスイッチ
接片２００に対向して位置合せ終了確認用近接スイッチ
６５がガイドバー４０に取り付けられている。バッテリ
ユニット３の車体収納前の位置合せの終了時点は、バッ
テリユニット３がローラ６３及びホルダ５９を押圧移動
させガイドバー４０の先端に取り付けた位置合せ終了確
認用近接スイッチ６５が全てＯＮすることにより判断す
る。 【００３３】図１６は押出しシリンダユニットの右側面
図である。ユニットホルダ６６をバッテリ交換装置１３
の支持枠３４に取り付け、このユニットホルダ６６の下
側に押出し用エアシリンダ６７が取り付けられている。
この押出し用エアシリンダ６７の作動でロッド４２が図
１６に示すように軸方向へ移動する。このロッド４２の
先端部にはローラ６８が取り付けられており、このよう
に先端にローラ６８を取付けることで、バッテリユニッ
ト３を滑らかに移動可能にし、位置合せ時にガイドバー
４０に沿って滑らかにバッテリユニット３が移動するよ
うな構造になっている。 【００３４】図１７は交換テーブルの停止構造を示す左
側面図である。バッテリ交換装置１３の支持枠３４に交
換テーブル長期停止ストッパ６９を固定し、この交換テ
ーブル長期停止ストッパ６９にストッパロッド７０が前
後進可能になっている。このストッパロッド７０が前進
すると、その先端部７０ａが支持枠３４の内側へ突出
し、この先端部７０ａに交換テーブル２９のストッパ受
部７１が保持される。このようにして、交換テーブル２
９を中間停止状態にて保持させるため、交換テーブル２
９を支持枠３４の上部に停止させ、交換テーブル２９を
地上面と同一面にして電気自動車１が走行し、所定の位
置へ停止できるようにしている。 【００３５】次に、図１８乃至図２３に基づいて、電気
自動車１のバッテリ車体収納部４の位置検出と、このバ
ッテリ車体収納部４の位置検出に基づき載置されたバッ
テリユニット３とバッテリ車体収納部４との位置合せに
ついて説明する。 【００３６】図１８は電気自動車と、位置検知センサユ
ニット及び位置合せガイドバーユニットの位置関係を示
す図である。電気自動車１の下方位置に、バッテリ車体
収納部４の一辺に対向して２個の位置検知センサユニッ
ト３６が配置され、またこの辺に直交する辺の１つに対
向して１個の位置検知センサユニット３６が配置されて
いる。なお、この位置検知センサユニット３６は図１９
に示すように２個にしても良い。この位置検知センサユ
ニット３６の真下に平行に位置合せガイドバーユニット
３９がそれぞれ配置され、この位置合せガイドバーユニ
ット３９に対向して押出しシリンダユニット４１が配置
されている。 【００３７】図１９及び図２０は電気自動車のバッテリ
車体収納部の位置検出を示す図である。まず、基準位置
を直交して設定し、この基準位置は位置検出時も位置合
せ時も同じ基準である。そして、位置検知センサユニッ
ト３６の先端部に取り付けたレーザ変位センサ３７をセ
ンサ送出し用エアシリンダ５６にて押出す。このとき、
レーザ変位センサ３７のストローク量を読取りながら押
出す。センシングライン上のバッテリ車体収納部４の内
壁下部の開口縁との仮想交点、図１９において測定ポイ
ントＡ〜Ｃ（Ｄ）をレーザ変位センサ３７にて検知し、
その時の押出しストローク量を読取り、設定した基準に
対する３点（又は４点）の位置関係（基準位置から各仮
想交点までの長さ：Ｌａ〜Ｌｃ（Ｌｄ））を求めること
でバッテリ車体収納部４の位置を測定する。 【００３８】図２１はバッテリユニットの位置換算及び
位置合せを説明する図である。今、電気自動車１のバッ
テリ車体収納部４にバッテリユニット３が収納されてい
る状態を想定し、先に求めた仮想交点Ａ〜Ｃ（Ｄ）の延
長上（センシングライン上）で、想定したバッテリユニ
ット３の外周との仮想交点Ｄ〜Ｆ（Ｇ）までの基準位置
からの距離Ｘａ〜Ｘｃ（Ｘｄ）を計算し、基準位置に対
する３点（又は４点）の位置関係を求めることで、測定
したバッテリ車体収納部４に対するバッテリユニット３
の収納位置を把握する。 【００３９】このようにして求めた基準位置に対する３
点（又は４点）Ｄ〜Ｆ（Ｇ）の位置関係を基に、各点に
相当する位置に位置合せガイドバーユニット４１のガイ
ドバー４０の先端を配置し、それらにバッテリユニット
３を倣わせることで位置を合せる。 【００４０】図２２乃至図２３はバッテリユニットの位
置合せ工程を説明する図である。図２２に示すように、
計算距離Ｘａ〜Ｘｃ（Ｘｄ）より各位置合せガイドバー
ユニット３９のガイドバー４０のストローク量を求め、
前進させた後、停止・固定する。次に、図２３に示すよ
うに、押出しシリンダユニット４１のロッド４２を前進
させてバッテリユニット３をガイドバー４０の先端に押
し付けて位置を倣わせる。このようにして、バッテリユ
ニット３の位置合せをした後、交換テーブル２９を上昇
させてバッテリ車体収納部４に新たなバッテリユニット
３を収納させてバッテリ交換を行う。 【００４１】図２４は電気自動車のバッテリ交換装置の
制御ブロック図である。車両有無確認部、位置検出部、
位置合せ部、交換テーブル昇降部、フリーホイール昇降
部、バッテリの交換テーブル上有無確認部には、それぞ
れ検出手段９０が設けられ、この検出手段９０からの情
報はインターフェース９１を介して制御装置３８に入力
される。この制御装置３８ではそれぞれの検出手段９０
からの情報に基づいて、アクチュエータ９２を制御す
る。 【００４２】車両有無確認部には検出手段９０として、
車両有無確認用テープスイッチ１００が設けられてい
る。位置検出部には検出手段９０として、リニアスケー
ル１０１、レザー変位センサ３７及び制御装置３８に設
けられたアンプ１０２、センサ送出しエアシリンダ前進
端・後退端確認スイッチ１０３が設けられており、これ
らの情報に基づいてセンサ送出し用エアシリンダ５６の
制御が行われる。位置合せ部には検出手段９０として、
エンコーダ６４、位置合せ終了確認用近接スイッチ６
５、ガイドバー前進端・後退端確認スイッチ１０４、押
出し用エアシリンダー前進端・後退端確認スイッチ１０
５が設けられており、これらの情報に基づいてガイドバ
ー送出し用モータ５７及び押出し用エアシリンダ６７を
制御する。交換テーブル昇降部には検出手段９０とし
て、交換範囲内確認用テープスイッチ５４、最下位置検
知用リミットスイッチ１０６、位置合せ作業位置検知用
リミットスイッチ１０７、床面位置検知用リミットスイ
ッチ１０８、交換テーブル２９とバッテリユニット３と
の密着確認用近接スイッチ５３、上昇限度検知用リミッ
トスイッチ１０９が設けられており、これらの情報に基
づいて交換テーブル昇降リフト上昇動作用油圧モータ１
１０、交換テーブル昇降リフト下降動作用作動バルブ１
１１、交換テーブル昇降リフト停止動作用作動バルブ１
１２を制御する。フリーホイール昇降部には検出手段９
０として、フリーホイール上昇位置検知用リミットスイ
ッチ１１３、フリーホイール昇降位置検知用近接スイッ
チ４６が設けられており、これらの情報に基づいて昇降
用パワーユニット４４を制御する。また、バッテリの交
換テーブル上有無確認部には検出手段９０として、バッ
テリ有無確認用センサ１１４が設けられている。 【００４３】図２５乃至図２９は電気自動車のバッテリ
交換装置の動作フローチャートである。ステップＳ１で
作業者が車両進入可能か否かの判断を行い、車両進入可
能の場合にはステップＳ２で車両進入、ステップＳ３で
車両セットを行い、ステップＳ４で車両有無確認用テー
プスイッチ１００によりストッパプレート１４の所定位
置に電気自動車１が乗ったか（システムスタート可能
か）否かの判断を行う。 【００４４】ストッパプレート１４上に電気自動車１が
乗っている場合には、ステップＳ５で制御操作盤９に設
けられた手押しボタンを押してシステムをスタートさせ
る。そして、ステップＳ６で交換テーブル２９上のフリ
ーホイール４３が上昇し、さらにステップＳ７で交換テ
ーブル２９が上昇し、ステップＳ８で交換テーブル２９
がバッテリユニット３のトレイ１５に密着したか否かの
判断を行う。交換テーブル２９がトレイ１５に密着する
と、ステップＳ９で交換テーブル２９の停止を行い、ス
テップＳ１０でトレイ１５が交換テーブル２９上の交換
可能範囲にあるか否かの判断を行い、トレイ１５が交換
テーブル２９上の交換可能範囲にない場合には、ステッ
プＳ１１で交換テーブル２９を、この交換テーブル２９
とストッパプレート１４の各上面が同じ高さになる位置
まで下降させ、ステップＳ１２で交換テーブル２９上の
フリーホイール４３を下降させ、ステップＳ１３で車両
脱出を行い、ステップＳ１に移行する。 【００４５】ステップＳ１０でトレイ１５が交換テーブ
ル２９上の交換可能範囲にある場合には、ステップＳ１
４で交換テーブル２９上のフリーホイール４３を下降さ
せ、ステップＳ１５でロック解除ボタン２２を押して車
体側ロック解除（手作業）を行い、ステップＳ１６で制
御操作盤９に設けられた図示しない解除終了確認ボタン
（手押しボタン）をＯＮし、ステップＳ１７で交換テー
ブル長期停止ストッパのストッパロッド７０を後退さ
せ、ステップＳ１８で交換テーブル２９を下降させ、ス
テップＳ１９でトレイ１５が交換テーブル２９と共に下
降しているか否かの判断を行う。この判断は、交換テー
ブル２９上に設けられた４つのバッテリ有無確認用セン
サ１１４からの信号の有無により行う。 【００４６】トレイ１５が交換テーブル２９と共に下降
していない場合には、ステップＳ２０で交換テーブル２
９上のフリーホイール４３を上昇させ、ステップＳ２１
で交換テーブル２９の上昇を行い、ステップＳ２２で密
着確認をする。そして、ステップＳ２３で交換テーブル
２９上のフリーホイール４３が下降すると、ステップＳ
１５へ移行して前記の作動を行う。 【００４７】ステップＳ１９でトレイ１５が交換テーブ
ル２９と共に下降している場合には、ステップＳ２４で
交換テーブル２９上の落下防止ストッパ３２ａ，３２
ｂ，３３ａ，３３ｂを上昇させ、ステップＳ２５で交換
テーブル２９を最下点位置まで下降させ、ステップＳ２
６で交換テーブル２９を停止させ、そして新旧バッテリ
ユニット３の入替えを行う。 【００４８】即ち、ステップＳ２７で制御操作盤９に設
けられた不図示の昇降ボタンを作業者がＳＯＮすると、
ステップＳ２８で交換テーブル２９上のフリーホイール
４３が上昇し、ステップＳ２９で交換テーブル２９の仮
置台側ストッパ３２ａと、仮置台１２の交換テーブル側
ストッパ３１を制御操作盤９に設けられた不図示の昇降
ボタンをＯＮすることにより、ステップＳ３０で交換テ
ーブル２９の仮置台側ストッパ３２ａと、仮置台１２の
交換テーブル側ストッパ３１が下降し、ステップＳ３１
で手作業により、旧バッテリユニット３の搬出を行う。 【００４９】そして、ステップＳ３２で交換テーブル２
９の仮置台側ストッパ３２ａと仮置台１２の交換テーブ
ル側ストッパ３１を上記昇降ボタンをＯＮすることによ
り、ステップＳ３３で交換テーブル２９の仮置台側スト
ッパ３２ａと仮置台１２の交換テーブル側ストッパ３１
が上昇する。次に、ステップＳ３４で交換テーブル２９
のキャリヤ側ストッパ３３ａとキャリヤ１１の仮置台側
ストッパ２７を制御操作盤９に設けられた不図示の他の
昇降ボタンをＯＮすることにより、ステップＳ３５で交
換テーブル２９のキャリヤ側ストッパ３３ａが下降し、
キャリヤ１１の仮置台側ストッパ２７が下降し、ステッ
プＳ３６で手作業で新バッテリユニット３を搬入する。 【００５０】そして、ステップＳ３７で交換テーブル２
９のキャリヤ側ストッパ３３ａとキャリヤ１１の仮置台
側ストッパ２７を昇降ボタンをＯＮすることにより、ス
テップＳ３８で交換テーブル２９のキャリヤ側ストッパ
３３ａが上昇し、キャリヤ１１の仮置台側ストッパ２７
が上昇する。ついで、ステップＳ３９で交換テーブル２
９上のフリーホイール４３を昇降ボタンをＯＮすること
により、ステップＳ４０で交換テーブル２９上のフリー
ホイール４３が下降する。 【００５１】そして、バッテリ車体収納部４の位置の測
定を行う。即ち、ステップＳ４１でセンサ送出し用エア
シリンダ５６を前進させ、ステップＳ４２でバッテリ車
体収納部４の開口部測定を行い、ステップＳ４３で測定
完了か否かの判断を行い、測定が完了していない場合に
はステップＳ４４でセンサ送出し用エアシリンダ５６を
後退させ、ステップＳ４１へ移行する。ステップＳ４３
で測定が完了している場合には、ステップＳ４５でセン
サ送出し用エアシリンダ５６を後退させる。 【００５２】次に、ステップＳ４６で作業者が新旧バッ
テリユニット３の入れ替え終了確認を行い、入れ替えが
終了していれば制御操作盤９に設けられた新旧バッテリ
ユニット入替え終了確認ボタン（不図示）を押す。さら
に、ステップＳ４７で交換テーブル上昇可能か否かの判
断を行い、交換テーブル上昇可能の場合には、ステップ
Ｓ４８で交換テーブル２９を上昇させ、ステップＳ４９
で交換テーブル２９がバッテリユニット３の位置合せ位
置に到達したか否かの判断を行う。バッテリユニット３
の位置合せ位置に到達した場合には、ステップＳ５０で
交換テーブル２９の停止を行い、ステップＳ５１で交換
テーブル２９上のフリーホイール４３を上昇させ、ステ
ップＳ５２で落下防止ストッパ３２ａ，３２ｂ，３３
ａ，３３ｂを下降させる。 【００５３】そして、新バッテリユニット３の位置合せ
を行う。即ち、ステップＳ５３で位置合せガイドバーユ
ニット３９のガイドバー４０を前進させ、ステップＳ５
４でガイドバー停止位置か否かの判断を行い、ガイドバ
ー停止位置の場合にはステップＳ５５でガイドバー４０
を停止し、ステップＳ５６でガイドバー４０の固定を行
う。次に、ステップＳ５７で押出しシリンダユニット４
１のロッド４２を前進させ、ステップＳ５８で位置合せ
終了か否かの判断を行う。位置合せ終了の場合には、ス
テップＳ５９で押出しシリンダユニット４１のロッド４
２及び位置合わせガイドバーユニット３９のガイドバー
４０を後退させる。 【００５４】そして、ステップＳ６０で落下防止ストッ
パ３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂを上昇させ、ステッ
プＳ６１で交換テーブル２９上のフリーホイール４３を
下降させ、ステップＳ６２で交換テーブル上昇可能か否
かの判断を行う。交換テーブル上昇可能の場合にはステ
ップＳ６３で交換テーブル２９を上昇させる。そして、
ステップＳ６４でバッテリユニット３の上端が車体収納
部４の下端近傍に到達したか否かの判断を行い、到達し
た場合にはステップＳ６５で交換テーブル２９を一旦停
止させ、ステップＳ６６で交換テーブル２９上のフリー
ホイール４３を上昇させる。その後さらに、ステップＳ
６７で交換テーブル２９を上昇させ、ステップＳ６８で
交換テーブル２９とストッパプレート１４の各上面が同
じ高さになったか否かの判断を行い、同じ高さになった
時点でステップＳ６９で交換テーブル上落下防止ストッ
パ３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂを下降させる。交換
テーブル２９の上昇途中でバッテリユニット３の上端が
電気自動車１のバッテリ車体収納部４の下端周縁部に設
けられた８個のガイド部２０３（図５）にガイドされて
収納部４へ正確に収納されるようになっている。 【００５５】次に、ステップＳ７０で交換テーブル２９
がトレイ１５に密着したか否かの判断を行い、交換テー
ブル２９がトレイ１５に密着している場合にはステップ
Ｓ７１で交換テーブル２９を停止させ、ステップＳ７２
で車体側ロック自動施錠を行い、ステップＳ７３で制御
操作盤９に設けられた不図示施錠終了確認ボタンを作業
者がＯＮし、ステップＳ７４で交換テーブル２９上のフ
リーホイール４３を下降させる。 【００５６】そして、ステップＳ７５で交換テーブル２
９を下降させ、ステップＳ７６で前記バッテリ有無確認
センサ１１４からの信号の有無によってレイ１５が交換
テーブル２９上に無いか否かの判断を行い、トレイ１５
が交換テーブル２９上にある場合にはステップＳ７７で
交換テーブル２９の停止を行い、ステップＳ７８で制御
操作盤９に設けられた不図示の表示盤にロック解除指示
の表示を行い、ステップＳ７９で手作業でロック解除ボ
タン２２を押して、ロック解除を行い、ステップＳ８０
で制御操作盤９に設けられた不図示の再トライ指示ボタ
ンをＯＮし、ステップＳ６９へ移行する。 【００５７】ステップＳ７６でトレイ１５が交換テーブ
ル２９上に無い場合には、ステップＳ８１で交換テーブ
ル長期停止ストッパ６９のストッパロッド７０を前進さ
せ、ステップＳ８２で交換テーブル２９とストッパプレ
ート１４の各上面が同じ高さになったか否かの判断を行
う。交換テーブル２９が同じ高さになった場合には、ス
テップＳ８３で交換テーブル２９を停止し、ステップＳ
８４で電気自動車１を後退させてバッテリ交換が終了す
る。 【００５８】なお、この実施例では、バッテリユニット
３とバッテリ車体収納部４との位置合せに、バッテリユ
ニット３を移動させて行っているが、電気自動車１を動
かしても良い。 【００５９】 【発明の効果】前記のように、請求項１記載の発明は、
位置検出手段でバッテリ車体収納部の位置を検出し、こ
のバッテリ車体収納部の位置検出に基づき、位置合せ手
段で昇降手段に載置位置されたバッテリユニットとバッ
テリ車体収納部との位置合せを行い、昇降手段でバッテ
リユニットを上昇させて、電気自動車の下方よりバッテ
リ車体収納部に装着するから、バッテリユニットを電気
自動車の下方から自動的に、かつ迅速、確実に交換を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】電気自動車のバッテリ交換施設の平面図であ
る。 【図２】電気自動車のバッテリ交換施設の左側面図であ
る。 【図３】電気自動車のバッテリ交換施設の背面図であ
る。 【図４】バッテリユニット落下防止ストッパの配置図で
ある。 【図５】電気自動車にバッテリユニットを搭載した状態
を示す斜視図である。 【図６】バッテリ交換装置の平面図である。 【図７】バッテリ交換装置の背面図である。 【図８】バッテリ交換装置の右側面図である。 【図９】交換テーブルのフリーホイール部の断面図であ
る。 【図１０】交換テーブルの斜視図である。 【図１１】交換テーブルにバッテリユニットを載置する
状態を示す平面図である。 【図１２】位置検知センサユニット及び位置合せガイド
バーユニットの側面図である。 【図１３】位置検知センサユニットで検出する状態を示
す概略図である。 【図１４】位置合せガイドバーユニットのガイドバー先
端部の側面図である。 【図１５】位置合せガイドバーユニットのガイドバー先
端部の断面図である。 【図１６】押出しシリンダユニットの右側面図である。 【図１７】交換テーブルの停止構造を示す左側面図であ
る。 【図１８】電気自動車と、位置検知センサユニット及び
位置合せガイドバーユニットの位置関係を示す図であ
る。 【図１９】電気自動車のバッテリ車体収納部の位置検出
を示す図である。 【図２０】電気自動車のバッテリ車体収納部の位置検出
を示す図である。 【図２１】バッテリユニットの位置換算及び位置合せを
説明する図である。 【図２２】バッテリユニットの位置合せ工程を説明する
図である。 【図２３】バッテリユニットの位置合せ工程を説明する
図である。 【図２４】電気自動車のバッテリ交換装置の制御ブロッ
ク図である。 【図２５】電気自動車のバッテリ交換装置の動作フロー
チャートである。 【図２６】電気自動車のバッテリ交換装置の動作フロー
チャートである。 【図２７】電気自動車のバッテリ交換装置の動作フロー
チャートである。 【図２８】電気自動車のバッテリ交換装置の動作フロー
チャートである。 【図２９】電気自動車のバッテリ交換装置の動作フロー
チャートである。 【符号の説明】 １ 電気自動車 ３ バッテリユニット ４ バッテリ車体収納部 １３ バッテリ交換装置 Ａ 昇降手段 Ｂ 位置検出手段 Ｃ 位置合せ手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 慎司 京都府京都市左京区八瀬花尻町198番地 −１ 株式会社童夢内 (72)発明者 黒田 和男 静岡県浜松市元城町115番地の１住友生 命ビル６Ｆ 株式会社ワイ・イー・シー 内 (56)参考文献 特開 昭49−57330（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−269092（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60K 1/04 B60L 11/18 H01M 2/10

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】バッテリユニットを電気自動車の下方より
   バッテリ車体収納部に脱着する電気自動車のバッテリ交
   換装置において、 前記バッテリユニットを交換テーブルに載置して昇降す
   る昇降手段と、前記交換テーブルの上面の外周縁に設けた前記バッテリ
   ユニットの交換範囲を確認する交換範囲内確認用テープ
   スイッチと、 前記バッテリ車体収納部の位置を検出する位置検出手段
   と、前記バッテリユニットの交換範囲を確認した後に、 前記
   バッテリ車体収納部の位置検出に基づき前記昇降手段の
   交換テーブルに載置されたバッテリユニットと前記バッ
   テリ車体収納部との位置合せを行う位置合せ手段と、消耗したバッテリユニットを前記交換テーブルから取り
   出して仮置きする仮置台と、 充電されたバッテリユニットをラックから受け取り前記
   交換テーブルへ移動し、その後前記仮置きの消耗したバ
   ッテリユニットを前記ラックへ移動するキャリヤとを備
   え ることを特徴とする電気自動車のバッテリ交換装置。