JP5343900B2 - 車両のバッテリ交換システム - Google Patents

Description

本発明は、車両のバッテリ交換システムに関する。

電気自動車やハイブリッドカーのように動力源として大型のバッテリ（バッテリユニット）を搭載した車両のうち、電気自動車においては、バッテリの充電量が所定量以下になると、電気自動車のバッテリ交換装置を用いてバッテリを満充電された新たなバッテリに交換することが考えられる。このような電気自動車のバッテリ交換装置としては、例えば特許文献１のものがある。

特許文献１の電気自動車のバッテリ交換装置は、電気自動車が停止した状態において、バッテリが収納されたバッテリ車体収納部の下方に配置される昇降手段を備えている。昇降手段は、バッテリユニットを載置可能な交換テーブルと、交換テーブルを昇降させる昇降装置とから構成されている。また、昇降手段の近傍には、バッテリユニットを保管するラックが設けられている。

そして、バッテリ交換時において、昇降装置により交換テーブルをバッテリ車体収納部側に向けて上昇させて、バッテリユニットの下面に交換テーブルの上面を当接させる。そして、バッテリ車体収納部内に設けられたロック装置によりバッテリユニットがバッテリ車体収納部に対してロックされた状態を解除することで、バッテリユニットが交換テーブル上に載置されて、バッテリユニットがバッテリ車体収納部から取り外される。その後、昇降手段とラックとの間にキャリヤを位置させ、消耗したバッテリユニットをキャリヤを介してラックに移動する。

また、新たなバッテリユニットをバッテリ車体収納部に装着する際には、ラックからバッテリユニットをキャリヤに搬入し、キャリヤから昇降手段の交換テーブル上に搬送する。そして、昇降装置により交換テーブルをバッテリ車体収納部側に向けて上昇させるとともに、新たなバッテリユニットをバッテリ車体収納部内に収納して、ロック装置により新たなバッテリユニットをロックする。これにより、新たなバッテリユニットがバッテリ車体収納部に装着され、バッテリ交換作業が完了する。

また、バッテリユニットを保管する棚とバッテリ交換装置とが離れている場合には、バッテリユニットの受け渡しをより効率的なものとするために、搬送装置を用いてバッテリユニットを棚とバッテリ交換装置との間で搬送することが考えられる。搬送装置としては、例えば、特許文献２に記載のパレット搬送装置がある。

特許文献２のパレット搬送装置は、パレットを複数格納可能なラックを有する自動倉庫に装備されるとともに、パレットをスタッカクレーンと板材加工機との間で搬送するものである。パレット搬送装置は、パレットを載せる可動フレームを備えるとともに、可動フレームを位置ずれ自在に支持する固定フレームを備えている。さらに、固定フレームは、パレットを移動させる走行体を備えている。また、走行体は、パレットと連結するためのパレット連結装置を備えている。そして、パレット搬送装置は、スタッカクレーンからパレットを受け取る際、又はスタッカクレーンにパレットを戻す際に、可動フレームを自由に動かして、スタッカクレーン等の位置ずれを吸収して、走行体に連結されたパレットをレールに引き込むことができる。

特開平６−２６２９５１号公報 特開平７−１９６１０４号公報

ところで、特許文献１においては、バッテリ車体収納部に収納されているバッテリユニットを取り出す際に、昇降手段における交換テーブル上の所定位置（脱着基準位置）に対してバッテリ車体収納部の中心がずれた状態で電気自動車が停止してしまう場合がある。この場合、昇降手段を用いてバッテリユニットを取り出したときに、バッテリユニットが交換テーブル上において脱着基準位置からずれた状態で載置されることになる。

そして、バッテリユニットの受け渡しを容易とするため、例えば、特許文献２のパレット搬送装置を用いて、バッテリユニットに走行体を連結するとともに走行体を可動フレームにより走行させて、バッテリユニットをスタッカクレーンまで搬送させる。このとき、特許文献２の可動フレームは長さが一定であるため、走行体が可動フレームの終端で停止したとき、脱着基準位置からのずれが原因で、バッテリユニットは、ラックの所定の格納位置とずれた状態で格納されてしまう。

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、ラックにおける所定の格納位置にバッテリを格納することができる車両のバッテリ交換システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、バッテリを格納するラックと、車両下部に設けられたバッテリ収納部に対して下方から前記バッテリの脱着を行うために前記バッテリを昇降させる昇降手段と、前記ラックと前記昇降手段との間で前記バッテリを搬送するとともに前記バッテリを前記昇降手段から授受可能な搬送手段と、前記搬送手段により予め定められた移載基準位置に搬送された前記バッテリを移載して前記ラックに格納する移載装置と、前記昇降手段から受け渡されて前記搬送手段に載置された前記バッテリの位置を測定する測定手段と、前記測定手段により測定された前記バッテリの位置と、予め定められた前記搬送手段上での前記バッテリの脱着基準位置とのずれ量に基づいて、前記搬送手段の停止位置を制御し、前記バッテリを前記移載基準位置に位置させる制御手段と、を備えたことを要旨とする。

例えば、バッテリ交換の際に、脱着基準位置に対してバッテリ収納部の中心がずれた状態で車両が停止してしまう場合がある。この場合、昇降手段を用いてバッテリを取り出したときに、バッテリが搬送手段において脱着基準位置からずれた状態で載置されることになる。このとき、測定手段は搬送手段上でのバッテリの位置を測定するとともに、制御手段は、測定手段により測定されたバッテリの位置と脱着基準位置とのずれ量を算出して、このずれ量に基づいてバッテリが移載基準位置に位置するように、搬送手段をずれ量分だけ補正した位置に停止させるように制御する。これにより、搬送手段に載置されたバッテリの位置を移載基準位置に位置させることができ、移載装置は、移載基準位置に存在するバッテリをすくいあげて、ラックにおける所定の格納位置にバッテリを格納することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記測定手段は、前記搬送手段に設けられていることを要旨とする。
例えば、測定手段を搬送手段に設けずに地上に設けて搬送手段上のバッテリの位置を測定する場合、搬送手段が走行中に振動すると、搬送手段に載置されているバッテリが振動してしまい、正確にバッテリの位置を測定できない場合がある。しかし、測定手段を搬送手段に設けることで、搬送手段が走行中に振動して搬送手段に載置されているバッテリが振動しても、測定手段もバッテリの振動に追従して振動するため、バッテリの位置を正確に測定することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記ずれ量に基づいて設定された停止位置に前記搬送手段が停止した状態において、前記測定手段は、前記停止位置での前記バッテリのずれ量の変化量を検出し、前記制御手段は、前記搬送手段を前記変化量に基づく新たな停止位置に制御することを要旨とする。

この発明によれば、ずれ量に基づいて設定された停止位置に搬送手段が停止した状態において、バッテリのずれ量が変化したとしても、制御手段がその変化量に基づく新たな停止位置まで搬送手段を制御するため、バッテリを移載基準位置に位置させることができ、バッテリ交換作業を継続して行うことができる。

この発明によれば、ラックにおける所定の格納位置にバッテリを格納することができる。

第１の実施形態におけるバッテリ交換システムを示す模式図。 電気自動車とリフタとの関係を示す模式図。 バッテリ交換システムの電気的構成を示すブロック図。 搬送装置がリフタ側停止位置に停止した状態を示す模式図。 搬送装置が目標停止位置に停止した状態を示す模式図。 搬送装置がクレーン側停止位置に停止した状態を示す模式図。 搬送装置が目標停止位置に停止した状態を示す模式図。 第２の実施形態における搬送装置がリフタ側停止位置に停止した状態を示す模式図。 一方の走行台上の新たなバッテリが脱着基準位置よりもずれ量分だけずれた位置に存在する状態を示す模式図。 他方の走行台上のバッテリが移載基準位置に存在する状態を示す模式図。

（第１の実施形態）
以下、本発明を電気自動車のバッテリ交換システムに具体化した第１の実施形態を図１〜図７にしたがって説明する。

まず、バッテリ交換システムＳの全体構成について説明する。図１に示すように、バッテリ交換システムＳは、車両としての電気自動車１１を支持する支持台１２と、支持台１２の下方に設けられる昇降手段としてのリフタ１３と、バッテリＢを格納するバッテリ用自動倉庫２０とを備えている。さらに、バッテリ交換システムＳは、バッテリ用自動倉庫２０とリフタ１３との間でバッテリＢを搬送するとともに、リフタ１３からバッテリＢを授受可能な搬送手段としての搬送装置１４を備えている。

図２に示すように、電気自動車１１には、バッテリＢを車体の下方から出し入れ可能に収納するバッテリ収納部１１ａが設けられるとともに、バッテリ収納部１１ａの周囲には、バッテリ収納部１１ａに収納されたバッテリＢの落下を防止するロック装置１１ｂが設けられている。ロック装置１１ｂは、ピストンロッド１１ｃがバッテリＢに形成された掛止孔（図示せず）に進入、離脱可能に配設されたシリンダで構成され、バッテリＢを４箇所でロック可能になっている。そして、電気自動車１１では、バッテリＢの充電量が所定量以下になると、そのバッテリＢはバッテリ用自動倉庫２０内に格納された満充電状態の新たなバッテリＢと交換される。

次に、支持台１２について説明する。
支持台１２は、バッテリ交換の際に電気自動車１１が水平状態で停止するように設けられるとともに、図示しないスロープから電気自動車１１が予め定められたバッテリ交換位置に停止するように構成されている。さらに、支持台１２には、電気自動車１１がバッテリ交換位置に停止した状態において、バッテリ収納部１１ａとリフタ１３との間におけるバッテリＢの移動に支障を来たさない大きさの開口１２ａが形成されている。なお、この開口１２ａは、電気自動車１１がバッテリ交換位置に対して車幅方向にずれた位置に停止した状態であっても、バッテリ収納部１１ａとリフタ１３との間におけるバッテリＢの移動に支障を来たさない大きさに形成されている。

次に、バッテリ用自動倉庫２０について説明する。
図１に示すように、バッテリ用自動倉庫２０は、ラック２１と、スタッカクレーン２５とを備えている。ラック２１は、床面に対して直交する上下方向に延びるとともに通路の長手方向（図１の紙面と垂直方向）に沿って立設される複数本の支柱２２と、隣り合う支柱２２で対をなすように上下方向に沿って等間隔おきに配設された棚板２３とから構成されている。そして、ラック２１には、支柱２２と棚板２３との枠組みにより、回収された使用済みのバッテリＢを一時格納するとともに、充電された新たなバッテリＢを格納可能な格納部２４が上下方向及び通路の長手方向にそれぞれ複数ずつ区画形成されている。

スタッカクレーン２５は、通路の長手方向に沿って通路の底部に敷設された図示しない走行レール上を走行可能に配置されている。スタッカクレーン２５は、走行レール上を走行可能な走行輪２６ａを有する走行台２６と、走行台２６上に立設された一対のマスト２７と、一対のマスト２７間に上下動（昇降動作）可能に配設された昇降キャリッジ２８とを備えている。昇降キャリッジ２８は、図示しないワイヤを介してマスト２７間に吊り下げられている。

また、昇降キャリッジ２８上には移載装置としてのフォーク装置２９が設けられている。フォーク装置２９は、予め定められた移載基準位置に搬送されたバッテリＢをすくい上げたり、格納部２４に格納されている新たなバッテリＢをすくい上げて新たなバッテリＢを移載基準位置に移送したりする。ここで、移載基準位置とは、フォーク装置２９によりバッテリＢをすくうのに適した位置である。また、この移載基準位置は、スタッカクレーン２５の走行により移動可能な位置であれば自由に設定できるようになっている。

次に、リフタ１３について説明する。
図２に示すように、リフタ１３は、バッテリＢが載置されるテーブル１３ａを有するとともに、テーブル１３ａを昇降可能な２組のリンク３１，３２を備えたパンタグラフ式の構成になっている。両リンク３１，３２は、同じ長さで中央部が軸により回動可能に連結されるとともに、上端がテーブル１３ａに固定された一対の上側支持部材３３に連結され、下端が一対の下側支持部材３４に連結されている。第１リンク３１は下端が下側支持部材３４に回動可能に連結されるとともに、上端が上側支持部材３３に形成された長孔３３ａに沿って移動可能に設けられた上側支軸３５に回動可能に連結されている。第２リンク３２は下端が下側支持部材３４に形成された長孔３４ａに沿って移動可能に設けられた下側支軸３６に回動可能に連結されるとともに、上端が上側支持部材３３に回動可能に連結されている。

リフタ１３には、テーブル１３ａを昇降させるために２組のリンク３１，３２を駆動させるための昇降用モータ１３ｂ（図３参照）が設けられている。そして、昇降用モータ１３ｂの正転駆動時には第１リンク３１及び第２リンク３２の端部の間隔が狭くなってテーブル１３ａが上昇し、昇降用モータ１３ｂの逆転駆動時には第１リンク３１及び第２リンク３２の端部の間隔が広くなってテーブル１３ａが下降するようになっている。

このようにして、テーブル１３ａは、昇降用モータ１３ｂの駆動により２組のリンクが駆動されて、バッテリ収納部１１ａに対してバッテリＢを取り外すため、あるいはバッテリ収納部１１ａに対してバッテリＢを装着するために昇降されるようになっている。

次に、搬送装置１４について説明する。
搬送装置１４は、バッテリ交換位置に停止した電気自動車１１の前後方向と直交する方向（以下、「搬送方向」とする。）に移動可能になっている。また、搬送装置１４は、搬送方向に沿うように床面に敷設された図示しないレール上を走行可能な走行輪１４ｂを有する走行台１４ａを備えるとともに、走行台１４ａにバッテリＢが載置されるようになっている。走行台１４ａには、走行輪１４ｂを回転駆動するための走行用モータ１４ｃ（図３参照）が設けられている。そして、搬送装置１４は、走行用モータ１４ｃの駆動により走行輪１４ｂが回転駆動されて、搬送方向に沿って走行するようになっている。搬送装置１４は、レールの一端と他端との間を走行するが、レール上において予め定められたクレーン側停止位置とリフタ側停止位置に停止するようになっている。

また、搬送装置１４は、走行台１４ａが、下降状態におけるリフタ１３のテーブル１３ａよりも上方に位置するように、支持台１２の下まで移動可能になっている。そして、電気自動車１１が正確なバッテリ交換位置に停止したときに、バッテリＢを降ろして走行台１４ａに載せたときの走行台１４ａでのバッテリＢの位置が、搬送装置１４上でのバッテリＢの脱着基準位置になる。

また、走行台１４ａの略中央部には、リフタ１３のテーブル１３ａが通過可能な貫通孔（図示せず）が形成されている。この貫通孔は、バッテリＢが走行台１４ａに載置されたときに、バッテリＢが貫通孔を介して落下してしまうことのない開口面積となるように形成されている。

走行台１４ａには、走行台１４ａに載置されたバッテリＢの位置を測定する測定手段としての光学式の測距センサ１５が設けられている。測距センサ１５は、投受光型の光センサで構成されるとともに、図示しない投光部と受光部とを備えている。投光部と受光部とは一体で構成されるとともに、投光部及び受光部は、適宜、切換可能である。また、測距センサ１５のレーザ光における出射方向と対向するバッテリＢの一側面には、投光部から出射された光を受光部に反射可能な反射板（図示せず）が設けられている。

投光部から出射されたレーザ光は、反射板に入射するとともに反射板により反射され、反射板により反射された一定の方向性を持ったレーザ光が受光部へ受光されるようになっている。測距センサ１５は、受光部でのレーザ光の受光に基づき、測距センサ１５と反射板との距離を測定する機能を有している。

また、バッテリ交換システムＳは、搬送装置１４の位置を測定するための測距センサ１６を備えている。この測距センサ１６は、搬送装置１４がリフタ側停止位置に位置したときに、搬送装置１４までの距離が０になる位置に設けられている。なお、測距センサ１６の構成は、既に説明した測距センサ１５の構成とほぼ同一であるため、その詳細な説明を省略する。また、測距センサ１６のレーザ光における出射方向と対向する搬送装置１４の一側面には、投光部から出射された光を受光部に反射可能な反射板（図示せず）が設けられている。そして、測距センサ１６は、受光部でのレーザ光の受光に基づき、リフタ側停止位置からの搬送装置１４の走行距離を測定するようになっている。

次に、本実施形態におけるバッテリ交換システムＳの電気的構成について説明する。
図３に示すように、バッテリ交換システムＳは、中央演算装置であるＣＰＵ（CENTRAL PROCESSING UNIT）１９ａ及びメモリ１９ｂを有する制御装置１９を備えている。メモリ１９ｂには、リフタ１３の昇降及び搬送装置１４の走行を制御するための各種制御用プログラムが記憶されるとともに、各種演算処理結果や各種制御データ等が記憶される。

また、制御装置１９は、昇降用モータ１３ｂ及び走行用モータ１４ｃと電気的に接続されている。そして、ＣＰＵ１９ａは、メモリ１９ｂに記憶された各制御用プログラムに従ってバッテリ交換作業時に、昇降用モータ１３ｂ及び走行用モータ１４ｃを制御する。また、制御装置１９は測距センサ１６と電気的に接続されるとともに、測距センサ１６の検出信号は、ＣＰＵ１９ａへ出力されるようになっている。そして、ＣＰＵ１９ａは、測距センサ１６の検出信号に基づいて搬送装置１４の位置を算出するようになっている。なお、メモリ１９ｂには、搬送装置１４のリフタ側停止位置からクレーン側停止位置までの距離に関する距離データが予め記憶されている。

また、制御装置１９は測距センサ１５と信号接続されるとともに、測距センサ１５の検出信号は、ＣＰＵ１９ａへ出力されるようになっている。そして、ＣＰＵ１９ａは、測距センサ１５の検出信号から得られる距離データと、メモリ１９ｂに予め記憶されている脱着基準位置から移載基準位置までの距離データとを照合して、搬送装置１４の走行距離を算出するようになっている。この算出された走行距離に関するデータはメモリ１９ｂに記憶されるようになっている。

次に、上記構成のバッテリ交換システムＳのバッテリ交換方法について説明する。
電気自動車１１が支持台１２上に停止した状態において、まず、ＣＰＵ１９ａは、搬送装置１４がリフタ側停止位置に停止するように走行用モータ１４ｃを制御する。搬送装置１４がリフタ側停止位置に停止すると、ＣＰＵ１９ａは、昇降用モータ１３ｂを制御してテーブル１３ａを上昇させる。そして、テーブル１３ａが搬送装置１４の開口及び支持台１２の開口１２ａを介してバッテリＢの下面まで到達するとともに、テーブル１３ａの上面がバッテリＢの下面に当接した状態になる。

テーブル１３ａの上面とバッテリＢの下面とが当接した状態になると、ロック装置１１ｂのピストンロッド１１ｃがバッテリＢの掛止孔から離脱して、バッテリＢのロック状態が解除されるとともに、バッテリＢがバッテリ収納部１１ａから取り出されて、バッテリＢがテーブル１３ａに載置される。

テーブル１３ａにバッテリＢが載置された状態において、ＣＰＵ１９ａは、昇降用モータ１３ｂを制御してテーブル１３ａを下降させる。そして、テーブル１３ａが搬送装置１４の開口を通過する際に、テーブル１３ａに載置されていたバッテリＢは、搬送装置１４の走行台１４ａに授受されて、走行台１４ａに載置される。

このとき、図４に示すように、電気自動車１１が、正確なバッテリ交換位置に対してスタッカクレーン２５側へずれた位置に停止しているとする。すると、バッテリＢが走行台１４ａに載置された状態において、バッテリＢは、搬送装置１４上でのバッテリＢの脱着基準位置から搬送装置１４の搬送方向に沿ってずれた位置に載置される。

ここで、例えば、走行台１４ａ上において、バッテリＢが脱着基準位置に載置されたとき（図４において二点鎖線で示す）の搬送装置１４における搬送方向に沿ったバッテリＢの中心を基準点Ｂ１とし、バッテリＢが脱着基準位置からずれた位置に載置されたときの搬送装置１４における搬送方向に沿ったバッテリＢの中心を基準点Ｂ２とする。

バッテリＢが走行台１４ａに載置された状態において、測距センサ１５によりバッテリＢの位置が検出される。そして、ＣＰＵ１９ａは、測距センサ１５により検出された距離データと、メモリ１９ｂに予め記憶された脱着基準位置に関する距離データとを照合して、バッテリＢにおける脱着基準位置からのずれ量Ｘを算出する。このずれ量Ｘは、メモリ１９ｂに記憶される。

次に、ＣＰＵ１９ａは、リフタ側停止位置からクレーン側停止位置までの距離データとずれ量Ｘとから、搬送装置１４の補正走行距離を算出する。すなわち、リフタ側停止位置からクレーン側停止位置までの距離データからずれ量Ｘを差し引いて走行距離を算出する。

次に、ＣＰＵ１９ａは、搬送装置１４が移載基準位置に向かって補正走行距離を走行するように走行用モータ１４ｃを制御する。搬送装置１４の位置は、測距センサ１６によって測定され、搬送装置１４の走行距離が補正走行距離に達すると、ＣＰＵ１９ａは、測距センサ１６からの検出信号に基づき、走行用モータ１４ｃの駆動を停止させるよう制御する。

搬送装置１４が補正走行距離を走行した状態において、測距センサ１５によりバッテリＢの位置が測定される。そして、ＣＰＵ１９ａは、測距センサ１５により検出された距離データと、メモリ１９ｂに予め記憶された移載基準位置に関する距離データとを照合して、バッテリＢにおける移載基準位置からのずれ量Ｘを算出する。そして、ＣＰＵ１９ａは、バッテリＢにおける移載基準位置からのずれ量Ｘが、搬送装置１４の走行前に算出したずれ量Ｘと同じが否かを判定する。

この判定結果が否定の場合、ＣＰＵ１９ａは、搬送装置１４によりバッテリＢを搬送する際に、走行台１４ａ上でバッテリＢが移動してしまったとして異常と判断し、バッテリ交換作業を強制終了させる。一方、判定結果が肯定の場合は、バッテリＢが走行台１４ａから移動せずに、搬送装置１４によりバッテリＢが移載基準位置に搬送されたと判断する。

また、測距センサ１６により、リフタ側停止位置からの搬送装置１４の走行距離が測定される。そして、ＣＰＵ１９ａは、測距センサ１６からの検出信号に基づき、実際の走行距離が目標停止位置の許容範囲内か否かを判定する。この判断結果が否定の場合は、ＣＰＵ１９ａは、搬送装置１４を目標停止位置に停止するように走行用モータ１４ｃを制御する。一方、判定結果が肯定の場合、ＣＰＵ１９ａは、搬送装置１４が目標停止位置に停止したと判断する。

ここで、例えば、搬送装置１４がクレーン側停止位置に停止したとき（図５において二点鎖線で示す）の搬送装置１４における搬送方向に沿った走行台１４ａの中心を基準点Ｔ１とし、搬送装置１４が目標停止位置に停止したときの搬送装置１４における搬送方向に沿った走行台１４ａの中心を基準点Ｔ２とする。基準点Ｔ２は基準点Ｔ１に対してずれ量Ｘずれている。

これにより、使用済みのバッテリＢが移載基準位置に搬送されるとともに、フォーク装置２９により使用済みのバッテリＢをすくい上げて、使用済みのバッテリＢを格納部２４における所定の格納位置に一時格納することができる。

次に、ＣＰＵ１９ａは、格納部２４に格納されている満充電状態の新たなバッテリＢを電気自動車１１に取り付けるための処理を行う。
まず、図６に示すように、ＣＰＵ１９ａは、搬送装置１４が、クレーン側停止位置よりもずれ量Ｘ分だけずれた目標停止位置からクレーン側停止位置に停止するように走行用モータ１４ｃを制御する。そして、搬送装置１４がクレーン側停止位置に停止した状態において、格納部２４に格納された新たなバッテリＢをフォーク装置２９により走行台１４ａ上に移載する。

次に、ＣＰＵ１９ａは、リフタ側停止位置に対してスタッカクレーン２５側へずれ量Ｘを足した搬送装置１４の補正走行距離を算出する。この補正走行距離の値は、リフタ側停止位置とクレーン側停止位置との間の距離からずれ量Ｘを差し引いた値となっている。そして、図７に示すように、ＣＰＵ１９ａは、メモリ１９ｂに記憶されたずれ量Ｘに基づいて、搬送装置１４がリフタ停止位置よりもずれ量Ｘ分だけスタッカクレーン２５側へずれた目標停止位置に停止するように走行用モータ１４ｃを制御する。

このとき、搬送装置１４の位置は測距センサ１６により測定され、搬送装置１４の走行距離が補正走行距離に達すると、ＣＰＵ１９ａは、測距センサ１６からの検出信号に基づき、走行用モータ１４ｃの駆動を停止させるよう制御する。そして、搬送装置１４が目標停止位置に停止すると、走行台１４ａに載置されている新たなバッテリＢも脱着基準位置よりもずれ量Ｘ分だけずれた位置に存在することになる。

次に、ＣＰＵ１９ａは、昇降用モータ１３ｂを制御してテーブル１３ａを上昇させる。また、テーブル１３ａが搬送装置１４の開口を通過する際には、走行台１４ａに載置された新たなバッテリＢは、テーブル１３ａに授受されて、テーブル１３ａに載置される。そして、新たなバッテリＢがバッテリ収納部１１ａ内における所定の装着位置に位置すると、ロック装置１１ｂのピストンロッド１１ｃがバッテリＢの掛止孔に進入して新たなバッテリＢがロックされる。これにより、新たなバッテリＢがバッテリ収納部１１ａに装着されて、バッテリ交換作業が完了する。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）搬送装置１４には、走行台１４ａに載置されたバッテリＢの位置を測定する測距センサ１５が設けられている。そして、ＣＰＵ１９ａは、測距センサ１５により測定されたバッテリＢの位置と脱着基準位置とのずれ量Ｘを算出して、このずれ量Ｘに基づいてバッテリＢが移載基準位置に位置するように搬送装置１４をずれ量Ｘ分だけずれた位置に停止させるように制御する。よって、走行台１４ａに載置されたバッテリＢの位置を移載基準位置に位置させることができ、フォーク装置２９は、移載基準位置に存在するバッテリＢをすくいあげて、ラック２１における所定の格納位置にバッテリＢを格納することができる。

（２）測距センサ１５は、搬送装置１４の走行台１４ａに設けられている。例えば、測距センサ１５を走行台１４ａに設けずに地上に設けて走行台１４ａ上のバッテリＢの位置を測定する場合、搬送装置１４が走行中に振動すると、走行台１４ａに載置されているバッテリＢが振動してしまい、正確にバッテリＢの位置を測定できない場合がある。しかし、測距センサ１５を走行台１４ａに設けることで、搬送装置１４が走行中に振動して走行台１４ａに載置されているバッテリＢが振動しても、測距センサ１５もバッテリＢの振動に追従して振動するため、バッテリＢの位置を正確に測定することができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明を電気自動車のバッテリ交換装置に具体化した第２の実施形態を図８〜図１０にしたがって説明する。なお、以下に説明する第２の実施形態では、既に説明した第１の実施形態と同一構成について同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。

図８に示すように、搬送装置４１は、二つの走行台１４ａが搬送方向に沿って一体的に並設されることで構成されており、一方の走行台１４ａには新たなバッテリＢが載置されるとともに、他方の走行台１４ａにはバッテリ収納部１１ａから取り出されたバッテリＢが載置されるようになっている。

一方の走行台１４ａにはガイド４２が四つ設けられている。この四つのガイド４２は、新たなバッテリＢが走行台１４ａに載置された状態で、新たなバッテリＢの四隅が各ガイド４２に当接して、新たなバッテリＢが走行台１４ａ上で移動することを規制している。また、ガイド４２により新たなバッテリＢの移動が規制されて、搬送装置４１がクレーン側停止位置に停止した状態では、バッテリＢは移載基準位置に位置している。

上記構成のバッテリ交換システムＳにおけるバッテリ交換方法について説明する。なお、電気自動車１１は、バッテリ交換の際に、正確なバッテリ交換位置に対してスタッカクレーン２５側へずれた位置に停止しているとする。また、一方の走行台１４ａには、予め新たなバッテリＢが載置されているものとする。

まず、ＣＰＵ１９ａは、搬送装置４１がリフタ側停止位置で停止するように走行用モータ１４ｃを制御する。そして、第１の実施形態と同様にして、リフタ１３によりバッテリＢをバッテリ収納部１１ａから取り出す。

バッテリＢが他方の走行台１４ａに載置された状態において、測距センサ１５によりバッテリＢの位置が検出される。そして、ＣＰＵ１９ａは、測距センサ１５により検出された距離データと、メモリ１９ｂに予め記憶された脱着基準位置に関する距離データとを照合して、バッテリＢにおける脱着基準位置からのずれ量Ｘを算出する。この得られたずれ量Ｘは、メモリ１９ｂに記憶される。

次に、図９に示すように、ＣＰＵ１９ａは、メモリ１９ｂに記憶されたずれ量Ｘに基づいて、一方の走行台１４ａ上の新たなバッテリＢが脱着基準位置よりもずれ量Ｘ分だけずれた位置に存在するように搬送装置４１が停止するように走行用モータ１４ｃを制御する。そして、第１の実施形態と同様にして、リフタ１３により新たなバッテリＢをバッテリ収納部１１ａに装着する。

次に、図１０に示すように、ＣＰＵ１９ａは、メモリ１９ｂに記憶されたずれ量Ｘに基づいて、他方の走行台１４ａ上のバッテリＢが移載基準位置に位置するように走行用モータ１４ｃを制御する。これにより、使用済みのバッテリＢが移載基準位置に搬送されるとともに、フォーク装置２９により使用済みのバッテリＢをすくい上げて、使用済みのバッテリＢを格納部２４における所定の格部位置に一時格納することができる。

したがって、第２の実施形態によれば、第１の実施形態の効果（１）及び（２）と同様の効果に加えて、以下に示す効果を得ることができる。
（３）ＣＰＵ１９ａは、メモリ１９ｂに記憶されたずれ量Ｘに基づいて、一方の走行台１４ａ上の新たなバッテリＢが脱着基準位置よりもずれ量Ｘ分だけずれた位置に存在するように搬送装置４１が停止するように走行用モータ１４ｃを制御する。よって、一方の走行台１４ａに載置されている新たなバッテリＢが脱着基準位置よりもずれ量Ｘ分だけずれた位置に存在することになり、新たなバッテリＢをバッテリ収納部１１ａに装着することができる。

（４）上記構成の搬送装置４１によれば、一方の走行台１４ａに予め新たなバッテリＢを載置した状態で、リフタ側停止位置側に搬送装置４１を一度走行させるだけで、バッテリ収納部１１ａからのバッテリＢの取り出し作業と、新たなバッテリＢをバッテリ収納部１１ａへ装着する装着作業との双方を行うことができる。よって、第１の実施形態における搬送装置１４を用いたバッテリ交換に比べて、バッテリ交換にかかる時間を短くすることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 第１の実施形態において、搬送装置１４が目標停止位置に停止した状態において、ＣＰＵ１９ａは、バッテリＢのずれ量Ｘを算出し、このずれ量Ｘが、搬送装置１４の走行前に算出したずれ量Ｘと同じか否かを判定し、その判定結果が否定の場合はバッテリ交換作業を強制終了させたが、これに限らない。例えば、ＣＰＵ１９ａは、搬送装置１４が目標停止位置に停止したときのバッテリＢのずれ量Ｘが、搬送装置１４の走行前に算出したずれ量Ｘに対して変化した場合に、その変化量に基づいて走行用モータ１４ｃを制御するようにしてもよい。これによれば、バッテリＢ取り外し時のずれ量Ｘに基づいて設定された目標停止位置に搬送装置１４が停止した状態においてバッテリＢのずれ量Ｘが変化していたとしても、ＣＰＵ１９ａがその変化量に基づく新たな停止位置へ搬送装置１４を制御するため、バッテリＢを移載基準位置に位置させることができる。その結果、バッテリ交換作業を継続して行うことができる。

○ 第１の実施形態において、搬送装置１４上に新たなバッテリＢを移載する前に、ＣＰＵ１９ａは、搬送装置１４が、クレーン側停止位置よりもずれ量Ｘ分だけずれた目標停止位置からクレーン側停止位置に停止するように走行用モータ１４ｃを制御したが、この制御を省略してもよい。これによれば、搬送装置１４上に新たなバッテリＢを移載する際に、搬送装置１４がクレーン側停止位置よりもずれ量Ｘ分だけずれた位置に停止した状態で、搬送装置１４上に新たなバッテリＢが移載されることになる。そして、この場合、ＣＰＵ１９ａは、搬送装置１４をリフタ側停止位置に停止するように走行用モータ１４ｃを制御すればよくなるため、搬送装置１４の位置制御を簡素化させることができる。

○ 上記各実施形態において、測距センサ１５は、搬送装置１４の走行台１４ａに設けられていたが、これに限らず、例えば、地上に設けてもよい。この場合、測距センサ１５は、地上において、測距センサ１５から出射されるレーザ光が、バッテリＢの一側面に設けられた反射板に反射可能な位置に設けられている。

○ 上記各実施形態において、リフタ１３はパンタグラフ式の構成であったが、これに限らず、例えば、鉛直方向に延びるボールねじを利用してテーブル１３ａを昇降させる構成としてもよい。

○ 本発明を、電気自動車のバッテリ交換システムに具体化したが、これに限らず、例えば、モータ及びエンジンの両方を備えたハイブリッドカーのバッテリ交換システムに具体化してもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記車両は電気自動車であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の車両のバッテリ交換システム。

Ｂ…バッテリ、Ｓ…バッテリ交換システム、１１…車両としての電気自動車、１１ａ…バッテリ収納部、１３…昇降手段としてのリフタ、１４…搬送手段としての搬送装置、１５…測定手段としての測距センサ、１９ａ…制御手段としてのＣＰＵ、２１…ラック、２９…移載装置としてのフォーク装置。

Claims (3)

1. バッテリを格納するラックと、
   車両下部に設けられたバッテリ収納部に対して下方から前記バッテリの脱着を行うために前記バッテリを昇降させる昇降手段と、
   前記ラックと前記昇降手段との間で前記バッテリを搬送するとともに前記バッテリを前記昇降手段から授受可能な搬送手段と、
   前記搬送手段により予め定められた移載基準位置に搬送された前記バッテリを移載して前記ラックに格納する移載装置と、
   前記昇降手段から受け渡されて前記搬送手段に載置された前記バッテリの位置を測定する測定手段と、
   前記測定手段により測定された前記バッテリの位置と、予め定められた前記搬送手段上での前記バッテリの脱着基準位置とのずれ量に基づいて、前記搬送手段の停止位置を制御し、前記バッテリを前記移載基準位置に位置させる制御手段と、を備えたことを特徴とする車両のバッテリ交換システム。
2. 前記測定手段は、前記搬送手段に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両のバッテリ交換システム。
3. 前記ずれ量に基づいて設定された停止位置に前記搬送手段が停止した状態において、前記測定手段は、前記停止位置での前記バッテリのずれ量の変化量を検出し、前記制御手段は、前記搬送手段を前記変化量に基づく新たな停止位置に制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両のバッテリ交換システム。

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