JP5263075B2 - 電気自動車のバッテリ交換位置決め装置 - Google Patents

Description

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。

電気自動車は、搭載されたバッテリに蓄電された電力によって走行することができるが、バッテリに蓄電された電力が放電された場合には、バッテリを充電するか、もしくはバッテリを交換する必要がある。バッテリ交換方式の電気自動車では、電気自動車から放電されたバッテリを外し、予め充電されているバッテリを装着することで、電気自動車の走行を連続して可能とするものである。

電気自動車に搭載されたバッテリを脱着する方法としては、車両の底部にバッテリを取付可能とした電気自動車を、バッテリ交換装置の上方に移動させ、車両下方よりバッテリの脱着を行う方法がある。この方法のバッテリ交換装置では、バッテリ交換装置より車両底部に向けて交換テーブルが上昇し、車両のバッテリ取付部まで到達したら、バッテリを車両から外し、バッテリが交換テーブルに乗せられる。そして、バッテリが乗せられた交換テーブルは下降し、バッテリ交換装置内に収納された後、所定の格納場所に運ばれる。そして、別の格納場所に格納されていた充電済のバッテリが、交換テーブルまで運ばれ、交換テーブルが車両に向けて上昇し、バッテリが車両のバッテリ取付部に配置されたら、バッテリをロックすることで、車両に充電済のバッテリが搭載される。

このバッテリ交換装置によるバッテリ搭載時において、充電済のバッテリを車両のバッテリ取付部に精度良く位置合せを行わないと、バッテリのロックが不十分となる恐れがある。また、バッテリ取付部が車両底面より窪んでおり、その窪みにバッテリを収納する構成の電気自動車の場合には、位置合せの精度が悪いと、車両とバッテリが接触し、破損するという不具合が生じる。

車両の位置合せには、バッテリ交換装置上部に車両を移動させるときに、車両の前輪又は後輪をバッテリ交換装置に設けられた車輪止めに当接させることが考えられる。しかし、この方法では、車両毎の車幅の違いや車両毎に装着されるタイヤの太さの違い、さらに、進行方向でない車両幅方向に対して、車輪止めによって位置合せをすることが容易ではないことから、車両幅方向に対してずれ易い。また、タイヤの外径の違いや車輪止めへのタイヤの当接状態によって車両前後方向においてもバッテリ取付部の位置がずれる事があり、この方法のみでは位置合せに限界がある。

このため、特許文献1に記載のバッテリ交換装置では、段差を検知可能なレーザー変位センサをバッテリ交換装置から車両底部に向けて照射させるように配置させている。そして、交換テーブルを上昇させる前に、車両前後方向及び車幅方向より交換テーブルの可動範囲内をエアシリンダによってレーザー変位センサを駆動させることによって車両のバッテリ取付部の詳細な位置を検出するようにしている。そして、検出した位置にシリンダユニットを用いてバッテリの位置を修正することでバッテリ取付部とバッテリの位置合せを行っている。

特開平６−２６２９５１号公報

しかしながら、電気自動車のバッテリ取付部を、車両の下方に配置されるバッテリ交換装置に設けられたセンサによって検出する方法では、センサの検出面が上方を向いているため、車両底部より剥離した汚れや雨水などが検出面に付着し、誤検出となる虞がある。
本発明の目的は、電気自動車底部に配置されたバッテリ取付部の位置を精度よく検出し、搭載バッテリの位置を合わせることである。

上記課題を達成するため、請求項１に記載の本発明では、底部にバッテリ取付部を備える電気自動車のバッテリ交換装置において、前記電気自動車を積載する積載手段と、を昇降する昇降手段と、前記昇降手段の側方に設置され、前記昇降手段により前記バッテリ取付部から下降された第１バッテリユニットの位置を検出する位置検出手段と、前記昇降手段へバッテリユニットを運搬する運搬手段と、前記バッテリ取付部へ取り付ける第２バッテリユニットを前記位置検出手段によって検出された位置に位置合わせする位置合せ手段と、前記第２バッテリユニットと当接するストッパ板と、を備え、前記積載手段には、バッテリユニットが通過可能な開口部が設けられ、前記位置検出手段は、前記開口部を除く積載手段の下方に配置され、前記ストッパ板は、前記開口部を除く積載手段の下方に配置され、前記第２バッテリユニットを昇降手段へ搬入する際、前記位置検出手段によって、前記第２バッテリユニットの位置を検出し、前記運搬手段は、前記第２バッテリユニットを昇降手段へ搬入する際、前記第２バッテリユニットを一旦前記ストッパ板に当接するように運搬し、前記第２バッテリユニットの検出位置を、前記第１バッテリユニットの検出位置と同じとなるように前記位置合せ手段によって位置合せを行うことを特徴とする。
なお、前記昇降手段により前記バッテリ取付部から下降された第１バッテリユニットの位置とは、前記昇降手段を昇降することによってバッテリユニットが移動可能な位置を示しており、この位置は、バッテリ取付部から鉛直下方向のみに限られない。
また、前記第１バッテリユニットは前記バッテリ取付部より取り外されたバッテリユニットであり、第２バッテリユニットは前記バッテリ取付部に装着されるバッテリユニットであればよく、第１バッテリユニットと第２バッテリユニットが同じ個体であっても良い。

請求項１に記載の本願発明によれば、昇降手段の側方に設置された位置検出手段によって、バッテリ取付部より下降された第１バッテリユニットの位置を検出し、当該検出位置に位置合せ手段によってバッテリ取付部へ取り付ける第２バッテリユニットの位置を合わせるため、電気自動車のバッテリ取付部を電気自動車の下方より検出する必要がなく、位置検出手段の検出面を上方に向けて配置する必要がないため、検出面に汚れ等が付着することを防止できる。また、センサの駆動装置を設ける必要がなく、構造を簡素化することができる。

また、位置検出手段の上方には積載手段が配置されており、位置検出手段に電気自動車の底面から剥離する汚れ等が付着する事を防止できる。

また、より正確に第２バッテリユニットの位置合せを行うことが可能となるとともに、部品点数を少なくすることができる。さらに、位置合せを行うための部品点数を少なくすることができるとともに、構造を簡素化することができる。

請求項２に記載の本発明では、前記位置検出手段は、前記バッテリユニットの側面までの距離を検出する距離検出手段であることを特徴とする。そのため、バッテリユニットの位置を検出することが簡易になる。

請求項３に記載の本発明では、前記位置検出手段は、前記電気自動車の車幅方向に対応する前記第１バッテリユニットの位置を検出することを特徴とする。そのため、車輪止めによる位置合せではずれ幅が大きい車両車幅方向のバッテリユニットの位置を合わせることができる。

請求項４に記載の本発明では、前記運搬手段が前記電気自動車の車幅方向の片面より運搬される様に設置され、前記位置検出手段は、前記運搬手段の設置される方向とは逆の方向に配置されることを特徴とする。そのため、バッテリユニットの運搬と位置の検出を同時に行うことができ、バッテリユニットの運搬及び位置合せにかかる時間を短縮する事ができる。

本願発明は、簡単な構成によって、電気自動車のバッテリ取付部の位置を精度良く検出し、搭載バッテリの位置合せを行うことができるという優れた効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係るバッテリ交換装置の概要を示す側断面図ある。 同じく上断面図である。 同じく正断面図である。 取り外されたバッテリユニットがバッテリ貯蔵手段へ移送される状態を示す模式平面図である。 新たなバッテリユニットが電気自動車へ搭載される状態を示す模式平面図である。 本発明の第２の実施形態に係るバッテリ交換装置の概要を示す上断面図である。

（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係る電気自動車のバッテリ交換装置１０を図１ないし図３に基づいて説明する。

電気自動車１のバッテリ交換装置１０は、下部は地下に設けられ、上部は地上に配置されている。バッテリ交換装置１０は、上方に電気自動車１を移動させた状態で、電気自動車１の底部に向けてバッテリユニット８を移載可能な昇降手段２０を昇降することによってバッテリユニット８を脱着するための装置である。

電気自動車１の底部２には、バッテリユニット８を車両下方より脱着可能なバッテリ取付部としてのバッテリ収納部３が設けられており、バッテリ収納部３内の車両前方向の側面および左右方向の側面に対応する壁面には、バッテリユニット８の落下を防止するロック機構４が設けられている。ロック機構４は車内に設けられた図示しないロック機構切替装置を手動で作動する事によってロック機構の開錠、施錠を切り替える。ロック機構の切り替えはこの実施の形態に限らず、バッテリ収納部にバッテリが収納されたことを検知するセンサや後述する移載テーブルがバッテリに当接したことを検知するセンサ等を設けることによって自動で開錠、施錠を切り替えるようにしても良い。また、バッテリ収納部３には、バッテリユニット８と電気的に接続するための図示しない車体側電気カプラが設けられている。バッテリ収納部３の前後左右における側面の下部は、車両下方に向けてバッテリ収納部３が広がる方向にテーパ状に形成されたガイド部５が設けられている。なお、ガイド部５はプレート等を取りつけることで構成されていても良い。

バッテリユニット８は、バッテリケース７の中に複数のバッテリセル、及び、コントローラ（ともに図示せず）が搭載されており、バッテリケース７における電気自動車の車体側電気カプラに対応した箇所には、バッテリケース側電気カプラが設けられている。なお、バッテリユニット８は、一つのバッテリセルのみによって構成されていても良い。

バッテリ交換装置１０の上部には、電気自動車１を積載可能な水平な積載台１１が設けられ、積載台１１にはバッテリユニット８及びバッテリユニット８を昇降する昇降手段２０が昇降及び通過可能な開口部１２が設けられている。さらに積載台１１上部には、開口部１２を挟んで、電気自動車１のバッテリ収納部３が開口部１２上方に配置されるように電気自動車１の車幅方向の位置決めを行う一対の位置決めレール１３が設置される。そして、位置決めレール１３の一端には、電気自動車１のバッテリ収納部３が開口部１２上方に配置されるように電気自動車１の前後方向の位置決めを行う二コブ山形状の車輪止め１４が設置されている。

なお、電気自動車１において、前輪車軸に対するバッテリ収納部３の位置は全車種において規格化し、統一しておく事が望ましい。そして、電気自動車１のバッテリ交換の際には、電気自動車１の前輪６間に位置決めレール１３が配置されるように電気自動車１を移動する。そして、前輪６が二コブ山形状の車輪止め１４の中央に位置するように停車することで、電気自動車１のバッテリ収納部３とバッテリ交換装置１０の昇降手段２０とにおいて、ある程度の位置合せを行う。これによって、車輪止め１４へのタイヤの当接状態の違いに起因する車両前後方向におけるバッテリ収納部３の位置と、昇降手段２０との位置のずれを数十ｍｍ程度に抑えることが可能である。

バッテリ交換装置１０には、積載台１１の開口部１２を通り、上下方向に昇降可能な位置に昇降手段２０が設けられている。昇降手段２０は、基台２１、移載テーブル２２、アーム２３、２４、回動軸２５、くさびローラ２６、油圧シリンダ２７より構成されている。基台２１は、バッテリ交換装置１０の底面に水平に置かれている。移載テーブル２２は、開口部１２より一回り小さく、基台２１に対して平行を保ったまま、開口部１２を通ってバッテリ交換装置１０内外を昇降可能である。アーム２３、２４は、それぞれの一端が基台２１と移載テーブル２２に支持され、中央部である回動軸２５においてＸ状に交差して互いに回動される。さらに、それぞれの他端は基台２１と移載テーブル２２をスライドする様に支持されている。アーム２３、２４の回動軸２５には油圧シリンダ２７が取りつけられている。油圧シリンダ２７は、アーム２３、２４の端部であって回動軸２５と水平方向の交点に配置され、アーム２３、２４によって挟まれるくさびローラ２６と回動軸２５との距離を伸縮することで変更することができる。なお、一対のアーム２３、２４は、移載テーブル２２における車両幅方向の２辺上にそれぞれ設けられている。

上記によって構成される昇降手段２０において、移載テーブル２２を昇降する場合は、油圧シリンダ２７を収縮させ、くさびローラ２６と回動軸２５の距離を縮める。そうすると、アーム２３、２４の他端側においてアーム２３、２４と基台２１及び移載テーブル２２がスライドされ、基台２１及び移載テーブル２２に対するアーム２３、２４の劣角が大きくなることで、一対のアーム２３、２４の鉛直方向の高さが高くなる。これによって、移載テーブル２２が上昇される。反対に移載テーブル２２を下降する場合は、油圧シリンダ２７を延出させればよい。

この昇降手段２０によって、電気自動車１のバッテリ収納部３のロック機構４が解除され移載テーブル２２に載せられたバッテリユニット８が、バッテリ交換装置１０内に下降される。また、バッテリ交換装置１０内の移載テーブル２２上のバッテリユニット８が、電気自動車１のバッテリ収納部３へ運ばれる。
なお、昇降手段２０は、本実施例の構成に限らず、移載テーブル２２を水平を保ったまま昇降可能な手段であればよい。例えば、一対のアーム２３、２４間に油圧シリンダを鉛直方向に取りつけ、ロッドが鉛直方向に移動するシリンダと、シリンダにより水平状態で昇降される移載テーブルより構成されていても良い。

バッテリ交換装置１０内の昇降手段２０の周りには運搬手段３０が設置されている。運搬手段３０は、バッテリユニット８を昇降手段２０との間で移載する移載位置と、図示しないバッテリ貯蔵手段との間において、バッテリユニット８を運搬する装置である。運搬手段３０は、チェーンコンベア３８よりなっており、チェーンコンベア３８は、脚部３１によって支持された一対のフレーム３２を備え、各フレーム３２は複数の連結部材３３により連結されている。各フレーム３２のバッテリ貯蔵手段側の端部にはそれぞれ駆動モータ３４により駆動可能な駆動スプロケット３５が設けられ、移載位置側の端部には被動スプロケット３６がフレーム３２に架設された支軸を介してそれぞれ回転可能に支持されている。そして、駆動スプロケット３５と被動スプロケット３６との間に、チェーン３７が巻き掛かけられてチェーンコンベア３８が構成されている。

駆動モータ３４は正逆回転駆動可能に構成され、駆動制御装置６０（図２のみに記載）により駆動制御されるようになっている。チェーンコンベア３８は、駆動モータ３４の正転時には上面のチェーン３７が駆動スプロケット３５側から被動スプロケット３６側へ向かう方向に回転し、逆転時にはその逆方向へ向かう方向に回転するようになっている。なお、本実施形態では、駆動モータ３４の正転時が搬入方向であり、逆転時が搬出方向である。また、バッテリ貯蔵手段とは、回収された使用済みのバッテリユニット８を一時貯蔵するとともに、充電された充電済みバッテリユニット８を貯蔵する装置であり、例えば、自動倉庫で構成される。
なお、本実施形態では、運搬手段３０が位置合せ手段として作用する。

また、一対のチェーンコンベア３８における上面の車両前後方向外側には、各フレーム３２より上部に向けて外側に広くなるようにテーパ面を設けたガイド板３９が設けられており、運搬中におけるバッテリユニット８の落下が防止されている。
なお、本実施形態では、バッテリユニット８の車両前後方向の全長に対して、移載テーブル２２の同方向長さは小さく設定されている。また、チェーンコンベア３８は移載テーブル２２の車両前後方向の外側に配置されている。そして、電気自動車１の前輪６を車輪止め１４に当接させた状態では、バッテリユニット８を移載テーブル２２に積載すると、車両前後の両方向へバッテリユニット８が飛び出すようになっている。

それによって、バッテリユニット８の下降時は、チェーンコンベア３８の上面より移載テーブル２２が下降する事で、移載テーブル２２上からチェーンコンベア３８へバッテリユニット８が載せかえられる。また、運搬手段３０から昇降手段２０にバッテリユニット８を載せかえる時は、バッテリユニット８をチェーンコンベア３８により移載位置に運搬する。そして、チェーンコンベア３８上面より下に下降されていた移載テーブル２２を上昇する事で、バッテリユニット８を移載テーブル２２に載せかえる事ができる。なお、移載テーブル２２とチェーンコンベア３８との間でバッテリユニット８を移載することができれば、この実施例に限らない。

昇降手段２０におけるバッテリ貯蔵手段と反対側の側方には、基台２１に取り付けられた支持体４１を介して位置検出手段及び距離検出手段としてのレーザー距離センサ４２を設ける。なお、レーザー距離センサ４２は、正面視において、積載台１１に設けられた開口部１２の周囲、すなわち、開口部１２を除く積載台１１の下方に配置する。また、チェーンコンベア３８上に積載されたバッテリユニット８におけるバッテリ貯蔵手段と反対側の側面までの水平距離を検出する事が可能な位置に配置される。これによって、移載テーブル２２によってチェーンコンベア３８に移載されたバッテリユニット８の側面までの距離及び、チェーンコンベア３８に乗って、移動するバッテリユニット８の側面までの距離を測ることができる。

同じく昇降手段２０におけるバッテリ貯蔵手段と反対側の側方には、基台２１に取り付けられた支持体５１を介して位置決めレール１３と平行で、かつチェーンコンベア３８上に積載されたバッテリユニット８と当接する位置にストッパ板５２を設ける。バッテリ貯蔵手段より運搬手段３０に載せられたバッテリユニット８は、一旦ストッパ板５２まで、運搬される。バッテリユニット８がストッパ板５２まで運搬された後も、駆動モータ３４は、正回転で回転することで、バッテリユニット８の一側面の全辺がストッパ板５２に当接する。これによって、バッテリユニット８の傾きを位置決めレール１３と平行に保つ事ができる。

バッテリ交換装置１０を制御する駆動制御装置６０は、ＣＰＵ６１及びメモリ６２（ともに図２のみに記載）を備えており、ＣＰＵ６１は、メモリ６２に記憶された制御プログラムに従ってバッテリ交換作業時に、油圧シリンダ２７、駆動モータ３４を駆動制御する。ＣＰＵ６１は、バッテリ交換作業時に移載テーブル２２からチェーンコンベア３８上に移載された時点でのレーザー距離センサ４２からの信号を検出し、その値をメモリ６２に記憶する。そして、新たなバッテリユニット８を移載テーブル２２にてバッテリ収納部３に収納する際は、新たなバッテリユニット８までの距離の値が記憶された値に一致するように、駆動モータ３４を駆動する。

次に前記のように構成されたバッテリ交換装置１０の作用を図４及び図５を用いて説明する。なお、図４及び図５では、ガイド板３９は図示していない。また、説明に際して、電気自動車１のバッテリ収納部３から取り外され、バッテリ貯蔵手段へ収納されるバッテリユニット８を第１バッテリユニット８ａ、バッテリ貯蔵手段から取り出され、電気自動車１のバッテリ取付部へ搭載されるバッテリユニット８を第２バッテリユニット８ｂとして説明する。

電気自動車１のバッテリ交換時には、電気自動車１の前輪６間に位置決めレール１３が配置されるように電気自動車１を移動し、前輪６が二コブ山形状の車輪止め１４の中央に位置するように停止させる。停止後にバッテリ交換装置１０のＣＰＵ６１にバッテリ交換の指令が出されると、ＣＰＵ６１は、昇降手段２０の油圧シリンダ２７を収縮方向に動作させることで、初期位置に停止されていた移載テーブル２２を上昇させる。なお、初期位置とは、積載台１１の上面と移載テーブル２２上面の位置が一致する位置であり、この位置は、メモリ６２に予め設定されている。

移載テーブル２２の上昇が進むと、図４（ａ）に示すように、移載テーブル２２の上面は、電気自動車１のバッテリ収納部３に収納されている第１バッテリユニット８ａの下面に当接する。当接後、ロック機構４を開錠し、第１バッテリユニット８ａのロックが解除されると、ＣＰＵ６１は、油圧シリンダ２７を延出させるように指令を出すことによって、移載テーブル２２を下降させる。第１バッテリユニット８ａを載せた移載テーブル２２は開口部１２を通ってバッテリ交換装置１０内に搬入される。さらに移載テーブル２２を下降させると、図４（ｂ）に示すように、移載テーブル２２がチェーンコンベア３８の上面より下降され、第１バッテリユニット８ａはチェーンコンベア３８に移載される。

第１バッテリユニット８ａがチェーンコンベア３８に移載されると、ＣＰＵ６１は、レーザー距離センサ４２によって、第１バッテリユニット８ａにおけるバッテリ貯蔵手段と反対側の側面８ａａまでの距離をバッテリ取り外し距離としてメモリ６２に記憶する。その後、図４（ｃ）に示すように、ＣＰＵ６１は、駆動モータ３４を逆回転で回転させ、第１バッテリユニット８ａをバッテリ貯蔵手段に搬出し、第１バッテリユニット８ａはバッテリ貯蔵手段に保管される。

次に、既に充電された第２バッテリユニット８ｂが、バッテリ貯蔵手段より取り出され、チェーンコンベア３８まで搬送される。チェーンコンベア３８まで搬送された第２バッテリユニット８ｂがチェーンコンベア３８に載せられると、ＣＰＵ６１は駆動モータ３４を正回転で駆動させ、第２バッテリユニット８ｂを移載位置の方向へ搬入させる。ＣＰＵ６１は移動中の第２バッテリユニット８ｂにおける側面８ａａに対応する側面８ｂａまでの距離をレーザー距離センサ４２にて測定する。

図５（ａ）に示すように、レーザー距離センサ４２の検出値が、予めメモリ６２にレーザー距離センサとストッパ板５２との間の距離として設定されている値と同じ値になってから所定時間は駆動モータ３４を正回転で駆動させる。これによって、バッテリ貯蔵手段からの取り出し時やチェーンコンベア３８による移動中に第２バッテリユニット８ｂが傾くことがあっても、その傾きを吸収し、位置決めレール１３と平行となるように傾きを修正する。

その後、図５（ｂ）に示すように、ＣＰＵ６１は駆動モータ３４を逆回転させ、レーザー距離センサ４２による側面８ｂａの値が、メモリ６２に記憶されているバッテリ取り外し距離と同じになった時点で、駆動モータ３４の回転を止める。なお、この場合、第２バッテリユニット８ｂの移動に関して、チェーンコンベア３８に載せられた時点より移載位置を通り越して一旦ストッパ板５２に当接させるまでの、駆動モータ３４を正回転にて回転する時は、駆動モータの回転を早めて制御する。また、ストッパ板５２からバッテリ取り外し距離まで戻す駆動モータを逆回転にて回転するときは、駆動モータ３４をゆっくり回転させるように制御する。

第２バッテリユニット８ｂの側面８ｂａを、バッテリ取り外し距離に合わせたら、図５（ｃ）に示すように、ＣＰＵ６１は、油圧シリンダ２７を収縮させるように制御し、移載テーブル２２を上昇させる。このとき、第２バッテリユニット８ｂの車幅方向の位置は、バッテリ取り外し位置にあわせられているため、バッテリ収納部３に一致する。なお、この実施形態では、電気自動車１のタイヤの外形の違いや、タイヤの車輪止め１４への当接状態の違いに起因するバッテリ収納部３に対する車両前後方向のずれ、及び、電気自動車１がバッテリ交換装置１０に対して傾いて停止される事による第２バッテリユニット８ｂの傾きは、電気自動車１のバッテリ収納部３の下部に形成されているガイド部５によって吸収される。

このため、移載テーブル２２に載せられた第２バッテリユニット８ｂが上昇されると、電気自動車１のバッテリ収納部３に第２バッテリユニット８ｂが挿入される。第２バッテリユニット８ｂがバッテリ収納部３に挿入されたらロック機構４を施錠することで第２バッテリユニット８ｂが電気自動車１のバッテリ収納部３に搭載される。ロック機構４が施錠されると、移載テーブル２２を下降し、初期位置に戻った時点でＣＰＵ６１は、油圧シリンダ２７の可動を停止させる。

この実施形態では、以下の効果を得ることができる。
（１）バッテリ交換装置１０は、バッテリユニット８を昇降する昇降手段２０と、昇降手段２０の側方に設置され、昇降手段２０によりバッテリ収納部３から下降された第１バッテリユニット８ａの側面８ａａまでの距離を検出するレーザー距離センサ４２と、バッテリ収納部３へ取り付ける第２バッテリユニット８ｂの側面８ｂａをレーザー距離センサ４２によって検出されたバッテリ取り外し位置に位置合わせする運搬手段３０を備えている。そのため、バッテリ収納部３を電気自動車１の下方から直接検出する必要がなく、レーザー距離センサ４２の検出面を上方に向けて配置する必要がないため、レーザー距離センサ４２の検出面に汚れ等が付着することを防止できる。また、レーザー距離センサ４２を駆動装置によって駆動する必要がなく、構造を簡素化することができる。また、昇降手段２０との接触を防ぐ制御を省く事ができる。
（２）レーザー距離センサ４２は、積載台１１の下方に配置されている。そのため、電気自動車から落ちる汚れ等がレーザー距離センサ４２に付着する事が防止できる。
（３）レーザー距離センサ４２によって第２バッテリユニット８ｂの位置を検出し、当該検出位置を第１バッテリユニット８ａの検出位置と同じとなるように運搬手段３０によって位置合せを行っている。そのため、より正確に第２バッテリユニット８ｂの位置合せを行うとともに、部品点数を少なくすることができる。
（４）バッテリ交換装置１０は、昇降手段２０へバッテリユニット８を運搬する運搬手段３０を備える。そして、運搬手段３０が第２バッテリユニット８ｂを昇降手段２０へ搬入する際、第２バッテリユニット８ｂのレーザー距離センサ４２の検出値を、第１バッテリユニット８ａのレーザー距離センサ４２における検出値と同じとなるように、運搬手段３０を停止させる。このため、部品点数を少なくすることができるとともに、構造を簡素化することができる。
（５）レーザー距離センサ４２は、前記電気自動車１の車幅方向に対応するバッテリユニット８ａの側面までの距離を検出している。そのため、車輪止め１４では位置決めし難い車両車幅方向の第２バッテリユニット８ｂの位置を合わせることができる。
（６）レーザー距離センサ４２は、第１バッテリユニット８ａの側面までの水平方向の距離を検出している。そのため、検出値をそのまま利用することができ、演算処理を省略する事ができる。
（７）運搬手段３０によって第２バッテリユニット８ｂを移載位置に運搬する時は、一旦移載位置を越えて、ストッパ板５２に当接する。これによって、バッテリユニット８ｂ運搬時に第２バッテリユニット８ｂが傾いても、その傾きを吸収できるので、運搬速度を速めることができ、バッテリ交換時間を短縮できる。
（第２の実施形態）

次に第２の実施形態であるバッテリ交換装置９０を図６にしたがって説明する。この実施形態では、第１バッテリユニット８ａの車両前後方向の側面位置を検出するレーザー距離センサ７２が設けられている点と、移載位置において、車両前後方向の位置合せを行う位置合せ手段８０が設けられている点とが第１の実施形態と大きく異なっている。第１の実施形態と基本的に同一部分は同一符号を付して詳しい説明を省略する。

昇降手段２０における車両前方向の側方には、基台２１に取り付けられた支持体７１を介して、チェーンコンベア３８上に載せられたバッテリユニットの車両前方向の側面までの距離を検出する事が可能な位置にレーザー距離センサ７２を設ける。これによって、移載テーブル２２によってチェーンコンベア３８に移載されたバッテリユニット８の側面までの距離及び、チェーンコンベア３８に乗って、移動するバッテリユニット８の側面までの距離を測ることができる。

そして、昇降手段２０の移載テーブル２２の車両車幅方向の両側面外側に位置合せ手段８０を設ける。位置合せ手段８０は、運搬手段３０と同様の部材より構成されるが、車両前後方向の全長が、チェーンコンベア３８間に収まるように形成されている。詳細には、図示しない脚部によって支持された一対のフレーム８２を備え、フレーム８２は複数の連結部材により連結されている。なお、連結部材は昇降手段２０の隙間を通され連結される。

各フレーム８２の車両前方向の端部にはそれぞれ駆動モータ８４により駆動可能な駆動スプロケット８５が設けられ、車両後方向の端部には被動スプロケット８６が各フレーム８２間に架設された図示しない支軸を介してそれぞれ回転可能に支持されている。そして、駆動スプロケット８５と被動スプロケット８６との間に、チェーン８７が巻き掛かけられてチェーンコンベア８８が構成されている。駆動モータ８４は正逆回転駆動可能に構成され、駆動制御装置６０により駆動制御されるようになっている。チェーンコンベア８８は、駆動モータ８４の正転時には上面のチェーン８７が駆動スプロケット８５側から被動スプロケット８６側へ向かう方向に回転し、逆転時にはその逆方向へ向かう方向に回転するようになっている。

また、ＣＰＵ６１は、バッテリ交換作業時に移載テーブル２２からチェーンコンベア３８上に移載された時点でのレーザー距離センサ７２からの信号を検出し、その値をメモリ６２に記憶する。そして、新たなバッテリユニット８を移載テーブル２２にてバッテリ収納部３に収納する際は、新たなバッテリユニット８までの距離の値が記憶された値に一致するように、駆動モータ８４を駆動する。

次に第２の実施形態のように構成されたバッテリ交換装置９０の作用を説明する。
なお、第１バッテリユニット８ａが運搬手段３０であるチェーンコンベア３８に移載されるまでは、第1の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
第１バッテリユニット８ａがチェーンコンベア３８に移載されると、ＣＰＵ６１は、レーザー距離センサ４２によって、第１バッテリユニット８ａにおけるバッテリ貯蔵手段と反対方向の側面までの距離をバッテリ取り外し車幅距離としてメモリ６２に記憶する。さらに、レーザー距離センサ７２によって検出される第１バッテリユニット８ａの車両前方向の側面までの距離をバッテリ取り外し前後距離としてメモリ６２に記憶する。その後、ＣＰＵ６１は、駆動モータ３４を逆回転で回転させ、第１バッテリユニット８ａをバッテリ貯蔵手段に運搬し、第１バッテリユニット８ａはバッテリ貯蔵手段に保管される。

次に、既に充電された第２バッテリユニット８ｂが、バッテリ貯蔵手段より取り出され、チェーンコンベア３８まで搬送される。チェーンコンベア３８まで搬送された第２バッテリユニット８ｂがチェーンコンベア３８に載せられると、ＣＰＵ６１は駆動モータ３４を正回転で駆動させ、第２バッテリユニット８ｂを移載位置の方向へ移動させる。ＣＰＵ６１は移動中の第２バッテリユニット８ｂのバッテリ貯蔵手段と反対側の側面までの距離をレーザー距離センサ４２にて測定する。レーザー距離センサ４２の検出値が、予めメモリ６２にレーザー距離センサからストッパ板５２までの距離として設定されている値と同じ値となってから所定時間は駆動モータ３４を正回転で駆動させ、第２バッテリユニット８ｂの傾きを修正する。そしてＣＰＵ６１は駆動モータ３４を逆回転させ、レーザー距離センサ４２の値が、バッテリ取り外し車幅距離と同じになった時点で、駆動モータ３４の回転を止める。

その後、レーザー距離センサ７２によって第２バッテリユニット８ｂの車両前方向の側面までの距離を検出する。ＣＰＵ６１は、その検出値と、バッテリ取り外し前後距離とを比較し、検出値がバッテリ取り外し前後距離より小さい場合は、ＣＰＵ６１は駆動モータ８４を正回転で回転させ、第２バッテリユニット８ｂを車両後方向へ移動させる。そして、レーザー距離センサ７２の値がバッテリ取り外し前後距離と同じになった時点で、駆動モータ８４の回転を止める。また、レーザー距離センサ７２の検出値が、バッテリ取り外し前後距離より大きい場合は、ＣＰＵ６１は駆動モータ８４を逆回転で回転させ、第２バッテリユニット８ｂを車両前方向へ移動させる。そして、レーザー距離センサ７２の値がバッテリ取り外し前後距離と同じになった時点で、駆動モータ８４の回転を止める。
その後、第１の実施形態と同様の方法で、第２バッテリユニット８ｂを電気自動車のバッテリ収納部３に搭載する。

この第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果に加えて以下の効果を得ることができる。
（８）前記電気自動車１の車両前後方向に対応する第１バッテリユニット８ａの側面までの距離を検出するレーザー距離センサ７２および、第２バッテリユニット８ｂの側面までの距離を検出値に位置合せを行う位置合せ手段８０を備える。これによって、タイヤの外形の違い、及び、車輪止め１４へのタイヤの当接状態に起因する車両前後方向のバッテリユニット８ａのずれを検出し、搭載する第２バッテリユニット８ｂの位置を修正する事ができる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 第１バッテリユニット８ａの位置を検出するために、第１バッテリユニット８ａの側面までの距離を検出する事で位置を特定したが、これに限られない。例えば、画像処理によって位置を検出しても良いし、運搬手段３０によって、予め定められた速度で、予め定められた位置まで移動する時間を測定することで位置を検出してもよい。
○ 位置検出手段としてレーザー距離センサ４２、７２を用いたが、これに限らず、他の距離センサ、例えば、赤外線距離センサ、超音波距離センサ、ＰＳＤ（Position Sensitive Detector ）距離センサ（光位置センサ）等を使用してもよい。また、第１バッテリユニット８ａ及び第２バッテリユニット８ｂの上面に突起を設け、突起の側面までの距離を検出するようにしても良い。
○ 位置検出手段としてのレーザー距離センサ４２、７２を、昇降手段２０の側方で、チェーンコンベア３８上に移載された第１バッテリユニット８ａの側面に対して垂直方向に投射した平面上に設置し、水平方向の距離を検出したが、これに限らず、測定する第１バッテリユニットの側面に対して、上方および水平方向にずらして配置し、チェーンコンベア３８上の第１バッテリユニット８ａの側面までの距離を検出するようにしてもよい。
○ 第１バッテリユニット８ａの位置を、昇降手段２０によって、チェーンコンベア３８に載せた状態の第１バッテリユニット８ａの側面８ａａまでの距離を測定する事で検出したが、これに限らず、昇降手段２０によって下降状態の第１バッテリユニット８ａの側面８ａａまでの距離を検出しても良い。また、第１バッテリユニット８ａをチェーンコンベア３８に移載した後、予め設定した所定の距離移動させた状態で側面８ａａまでの距離を検出してもよい。この場合、第２バッテリユニット８ｂの側面８ｂａまでの距離を８ａａの距離から所定の距離を加算又は減算した距離に合うように運搬手段３０にて位置合せさせても良いし、第１バッテリユニット８ａの側面８ａａまでの距離と一致するように第２バッテリユニット８ｂの側面８ｂａまでの距離を運搬手段３０にて位置合せさせ、その後、所定の距離移動させることで電気自動車１のバッテリ収納部３に位置合せさせても良い。
○ 昇降手段２０は移載テーブル２２を鉛直方向にのみ昇降するように構成されているが、電気自動車１のバッテリ収納部３へバッテリユニットを出し入れするとき以外は、上下方向のみではなく水平方向に移動するように昇降させてもよい。
○ 第２バッテリユニット８ｂの位置合せをチェーンコンベア３８、８８によって行ったが、これに限らず、先行技術のように、所定位置において、シリンダ等によって、第２バッテリユニット８ｂを移動させることでおこなっても良い。
○ 第２バッテリユニット８ｂの位置合せを、レーザー距離センサ４２、７２によって検出した値となるように位置合せ手段を操作したが、これに限らない。例えば、ストッパ板５２からの位置を駆動モータ３４、８４の回転速度や時間などによって設定しておき、対応位置までの回転速度や時間によって駆動モータを駆動することで、位置合せを行っても良い。
○ 運搬手段３０、位置合せ手段８０はチェーンコンベアに限らず、アーム等でバッテリユニットを持ち上げ運搬する様に構成しても良い。また、コンベアに載せて運搬する場合は、チェーンコンベアに限らず、ベルトコンベアで構成しても良い。
○ 運搬手段３０は、電気自動車１の車幅方向の片面より運搬される様に設置される内容に限定されない。例えば車両前後方向より運搬される様に設置されていても良いし、片側より搬入され、他側に搬出されるように搬入方向と搬出方向が異なるように設置されていても良い。搬入方向と搬出方向とを別に設ける構成では、バッテリ交換にかかる時間を短縮する事ができる。
○ 電気自動車１が前進移動で車輪止め１４まで進んで停止するのではなく、後退移動でバッテリ交換停止位置へ進んで停止する構成としても良い。この場合、車輪止め１４は、車両の後輪に当接して車両のバッテリ交換停止位置への位置決めを行う。
○ 電気自動車１のバッテリ収納部３の下部にガイド部５を設けたが、これに限らず、バッテリユニット８側にガイド部を設けても良い。例えば、バッテリユニットに別部材のプレートを斜めに設置しても良いし、バッテリケースの側面と上面との交点をテーパ状に成形する形状としても良い。

１…電気自動車、 ３…バッテリ収納部、 ８…バッテリユニット、 ８ａ…第１バッテリユニット、 ８ｂ…第２バッテリユニット、 １０…バッテリ交換装置、 １１…積載台（積載手段）、 １２…開口部、 ２０…昇降手段、 ４２…位置検出手段としてのレーザー距離センサ、 ３０…運搬手段（位置合せ手段）、 ８０…位置合せ手段、 ９０…バッテリ交換装置

Claims (4)

1. 底部にバッテリ取付部を備える電気自動車のバッテリ交換装置において、
   前記電気自動車を積載する積載手段と、
   バッテリユニットを昇降する昇降手段と、
   前記昇降手段の側方に設置され、前記昇降手段により前記バッテリ取付部から下降された第１バッテリユニットの位置を検出する位置検出手段と、
   前記昇降手段へバッテリユニットを運搬する運搬手段と、
   前記バッテリ取付部へ取り付ける第２バッテリユニットを前記位置検出手段によって検出された位置に位置合わせする位置合せ手段と、
   前記第２バッテリユニットと当接するストッパ板と、を備え、
   前記積載手段には、バッテリユニットが通過可能な開口部が設けられ、
   前記位置検出手段は、前記開口部を除く積載手段の下方に配置され、
   前記ストッパ板は、前記開口部を除く積載手段の下方に配置され、
   前記第２バッテリユニットを昇降手段へ搬入する際、前記位置検出手段によって、前記第２バッテリユニットの位置を検出し、
   前記運搬手段は、前記第２バッテリユニットを昇降手段へ搬入する際、前記第２バッテリユニットを一旦前記ストッパ板に当接するように運搬し、
   前記第２バッテリユニットの検出位置を、前記第１バッテリユニットの検出位置と同じとなるように前記位置合せ手段によって位置合せを行うことを特徴とする電気自動車のバッテリ交換装置。
2. 前記位置検出手段は、前記バッテリユニットの側面までの距離を検出する距離検出手段であることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車のバッテリ交換装置。
3. 前記位置検出手段は、前記電気自動車の車幅方向に対応する前記第１バッテリユニットの位置を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気自動車のバッテリ交換装置。
4. 前記運搬手段が前記電気自動車の車幅方向の片面より運搬される様に設置され、前記位置検出手段は、前記運搬手段の設置される方向とは逆の方向に配置されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電気自動車のバッテリ交換装置。