JP5444418B2 - 電気自動車用バッテリーの自動交換システム - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車用バッテリーの自動交換システムに関し、より詳しくは、電気自動車の進入を確認して放電予定のバッテリーを充電が完了したバッテリーと自動で交換してくれるシステムに関する。

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、自動車の代替燃料としては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をしなければならない問題によって広く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自動交換システムを提供することをその目的とする。

特に、バスの場合、特定の乗り場などの交換所で放電予定のバッテリーを充電が完了したバッテリーと短時間内に簡便に交換できるようにすることによって、効率性を極大化させた電気自動車用バッテリーの自動交換システム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の第１実施形態に従う電気自動車用バッテリーの自動交換システムは、上部の一側に電気バッテリーが搭載される自動車にバッテリーを交換するシステムにおいて、上記電気自動車の車高より高い位置に形成される一定の面積の水平フレームと、上記水平フレームの底面に一定の間隔で複数個形成されたバッテリー支え台と、上記水平フレームの前後または左右の両側に一対で配設された固定ガイドレールと、上記固定ガイドレールに沿ってＸ軸またはＹ軸に水平移動する可変ガイドレールと、上記可変ガイドレールに沿ってＹ軸またはＸ軸に水平移動すると共に、上下に昇降される移動レールと、上記移動レールの下端に設置されて上記電気自動車のバッテリーまたは上記バッテリー支え台に安着されたバッテリーをピックアップして相互交換するようにする把持手段と、を含むことを特徴とする。

この際、上記バッテリー支え台がｎ個の場合、上記バッテリー支え台には少なくともｎ−１個の放電バッテリーまたは充電完了したバッテリーが安着されることが好ましい。

また、上記のような目的を達成するための本発明の第２実施形態に従う電気自動車用バッテリーの自動交換システムは、上部の一側に電気バッテリーが搭載される自動車にバッテリーを交換するシステムにおいて、上記電気自動車の車高より高い位置に形成され、多層、多列の積載空間部を有する積載台と、上記積載台の各積載空間部に配置されて他の列の積載空間部に水平移動されるバッテリー支え台と、上記積載台の上部と上記電気自動車の上部に対して前後または左右の両側に一対で配設された固定ガイドレールと、上記固定ガイドレールに沿ってＸ軸またはＹ軸に水平移動する可変ガイドレールと、上記可変ガイドレールに沿ってＹ軸またはＸ軸に水平移動すると共に、上下に昇降される移動レールと、上記移動レールの下端に設置されて上記電気自動車のバッテリーまたは上記積載台の上部に移送されたバッテリーをピックアップして相互交換するようにする把持手段と、を含むことを特徴とする。

この際、上記積載台の積載空間部は、多層で、また３列の構成からなり、中央列の積載空間部は上下に貫通されて、この貫通された部位に昇降棒が上下に昇降がなされて、上記中央列の積載空間部の両側に位置する左側及び右側列の積載空間部には完充電バッテリーが取り付けられたバッテリー支え台が水平方向にスライド移動可能に配置されることが好ましい。

ここで、上記バッテリー支え台には、上記昇降棒が通過するための貫通孔が形成されたことが好ましい。

また、上記左側または右側列の積載空間部の最下層部の一側には、上記積載台の積載空間部に完充電バッテリーまたは放電バッテリーが取り付けられたバッテリー支え台を収納するための収納空間部がさらに形成されたことが好ましい。

一方、上記した本発明の第１及び第２実施形態において、上記電気自動車が停止線に停止したか否かを感知する停止監視センサー部と、上記電気自動車が停止してバッテリー取付溝が移動レールの移動領域に位置したか否かを感知し、上記バッテリー取付溝が移動レールの絶対位置からどの範囲に位置するかを感知する画像感知装置と、上記画像感知装置から感知された信号によって上記可変ガイドレール及び上記移動レールを駆動させて、上記移動レールの把持手段が上記バッテリー取付溝と同一垂直線上に位置するように作動信号を印加する制御部をさらに含むことが好ましい。

この際、上記画像感知装置は、上記電気自動車が停止してバッテリー取付溝が移動レールの移動領域に位置したか否かを撮影するＣＣＤカメラと、上記ＣＣＤカメラから映像信号の入力を受けて処理する映像情報処理部と、上記移動レールの位置補正のための基準値を格納するメモリ部と、上記メモリ部に格納された基準値と上記映像情報処理部により検出された電気自動車の停止位置に基づいて位置補正値を算出する演算部を含み、上記演算部により算出された位置補正値に基づいて上記制御部が上記可変ガイドレールと移動レールの位置を絶対位置から補正位置に駆動するように駆動手段に作動信号を印加することが好ましい。

ここで、上記画像認識装置による画像認識時に発生する誤差を最小限に減らすために２台以上のＣＣＤカメラを対角線上に配置することが好ましい。

また、上記各バッテリー支え台には電気が通電されて、放電バッテリーを充電するように構成されたことが好ましい。

この場合、上記制御部は、上記バッテリー支え台と各々回路連結されて、バッテリーが安着したか否かを判断し、上記バッテリー支え台に安着したバッテリーの充電完了状態を各々判断して、電気自動車からピックアップされた放電バッテリーは空のバッテリー支え台に移送されるようにし、電気自動車には充電完了したバッテリーのみが移送されるように上記可変ガイドレールと移動レールの駆動手段を制御することが好ましい。

以上のように、本発明に従う電気自動車用バッテリーの自動交換システムによれば、電気自動車のバッテリー取付溝に取り付けられている放電予定のバッテリーを、乗り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。

本発明に従う電気自動車用バッテリー自動交換システムにおける電気自動車がバッテリーを交換する状態を示す斜視図である。 図１の側面図である。 本発明の第１実施形態に従う図１の正面図である。 本発明の第１実施形態に従うバッテリー自動交換システムの構成及び作動関係を示す内部構成図である。 図４のバッテリー自動交換システムのみを示す拡大斜視図である。 図５の一部拡大斜視図である。 本発明の第２実施形態に従う図１の正面図である。 本発明の第２実施形態に従うバッテリー自動交換システムの構成及び作動関係を示す内部構成図である。 図８の積載台のみを示す拡大斜視図である。 図９の一部拡大斜視図である。 本発明に従うバッテリー自動交換システムの制御関係を示すブロック図である。

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。また、本発明を説明するに当たって、説明の便宜上、本発明の実施形態において、電気自動車はバスを一例に挙げて説明することにし、放電予定のバッテリーは放電バッテリー、充電完了したバッテリーは完充電バッテリーと通称する。

図１は本発明に従う電気自動車用バッテリー自動交換システムにおける電気自動車がバッテリーを交換する状態を示す斜視図であり、図２は図１の側面図である。

図１及び図２に示すように、バス２の上部フレームの後側には電気バッテリーが脱着可能に取り付けられている。即ち、バス２の上部フレームの後側には電気バッテリーが取り付けられるためのバッテリー取付溝１０が形成されており、このバッテリー取付溝１０は前後にスライドされる開閉ドア１２により開放または閉鎖される構造からなっている。

一方、バス乗り場（または、特定のバッテリー交換所）には水平フレーム１２０と垂直フレーム１１０が略?字形状からなる昇降フレーム１００が設置されている。

ここで、昇降フレーム１００の垂直フレーム１１０は底面から支持台の機能を担当し、水平フレーム１２０は乗り場でバスに昇降する乗客を雪、雨等から保護する屋根の機能を担当するようになるが、特に水平フレーム１２０には複数の完充電バッテリーが設置されて、必要によってバスの放電予定のバッテリーを完充電バッテリーと交換してくれる機能を担当するようになる。

図３は本発明の第１実施形態に従う図１の正面図であり、図４は本発明の第１実施形態に従うバッテリー自動交換システムの構成及び作動関係を示す内部構成図であり、図５は図４のバッテリー自動交換システムのみを示す拡大斜視図であり、図６は図５の一部拡大斜視図である。

図３乃至図６を参照すると、本発明の第１実施形態では、上記水平フレーム１２０の底面に全体面積に亘って複数のバッテリー支え台２５０が設置されており、これらバッテリー支え台２５０には各々充電が完了したバッテリーまたは放電されたバッテリーＢが脱着可能に安着されている。

この際、上記バッテリー支え台２５０がｎ個の場合、ｎ個のバッテリー支え台２５０に全てバッテリーが各々取り付けられておらず、少なくともｎ−１個のバッテリーが取り付けられていることが好ましい。

例えば、図４及び図５の例示のように、昇降フレーム１００の水平フレーム１２０に形成されたバッテリー支え台２５０が横６列、縦４列で、総２４個が備えられた場合、この２４個のバッテリー支え台２５０に各々２４個のバッテリーが取り付けられず、少なくとも２４−１の２３個またはその以下のバッテリーのみ取り付けられることが好ましい。

その理由は、バッテリー支え台２５０毎に各々バッテリーが取り付けられている場合、バス２が進入してバス内の放電されたバッテリーをピックアップした後、これを取り付ける空間がなくなるようになって、円滑なバッテリー交換作業がなされないためである。

ここで、バッテリー支え台２５０には完充電バッテリーを別途の積載車両へ移送した後、これを水平フレーム１２０のバッテリー支え台２５０に各々取り付け、これら完充電バッテリーが全て放電バッテリーと交換された場合、また別途の積載車両を用いて放電バッテリーを完充電バッテリーと交換するようにすればよい。

また、上記バッテリー支え台２５０には各々電気が通電されるようにして、該バッテリー支え台２５０に取り付けられた放電バッテリーに充電されるようにすることで、放電バッテリーと完充電バッテリーの交換作業を排除することもできる。

一方、水平フレーム１２０の前面上側と後面上側には各々水平方向に並んでいる一対の固定ガイドレール２１０が設置されており、この固定ガイドレール２１０に沿って横方向に水平移動する可変ガイドレール２２０が設置されている。

上記可変ガイドレール２２０には縦方向に設置されて上記可変ガイドレール２２０に対して昇降されると共に、可変ガイドレール２２０に沿って縦方向に水平移動する移動レール２３０が設置されているが、この移動レール２３０の下端にはバッテリーＢを把持するための把持手段２４０が設置されている。

図面中、未説明符号２００は、上記固定ガイドレール２１０、可変ガイドレール２２０、移動レール２３０、及び把持手段２４０を通称するものであって、バッテリーの交換システムを示すものである。

参考に、本発明の第１実施形態では固定ガイドレール２１０が水平フレーム１２０の前面上側と後面上側に各々水平方向に並んで１対で設置され、上記可変ガイドレール２２０は固定ガイドレール２１０に対して縦方向に設置されたことを一例に挙げたが、場合によって、上記固定ガイドレール２１０が水平フレーム１２０の左右面の上側に各々並べて一対で設置され、可変ガイドレール２２０は固定ガイドレール２１０に対して横方向に設置されることもできることは勿論である。

また、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自動交換システム２００、即ち、複数のバッテリー支え台２５０が設置された水平フレーム１２０、固定ガイドレール２１０、可変ガイドレール２２０、及び移動レール２３０は、指定された位置に固定された状態をなすが、乗り場内に進入するバス２は可変的で、特に精密な位置制御が不可能であるので、設定された絶対位置に従って移動レール２３０の把持手段２４０がバスの取付溝に安着されたバッテリーと常に同一垂直線上に位置することは非常に困難になる。

即ち、バス２はガイド停止線に沿って設定位置に停車してバッテリー交換のための位置領域に位置することはできるが、正確にセッティングされた位置（移動レール２３０の把持手段２４０がセッティングされた位置）に停車できないので、移動レール２３０がバス２のバッテリー取付溝１０に搭載されたバッテリーの位置を自ら探して同一垂直線上に整列されるようにすることが重要である。

ここに、本発明の第１実施形態では、図１１に示すように、画像認識装置を用いて移動レール２３０の把持手段２４０とバスのバッテリー取付溝１０に搭載されたバッテリーの位置の差を検出して制御部に位置補正データを転送することによって、正確な同一線上の位置を検出して移動レール２３０の把持手段２４０がバスのバッテリーと同一垂直線上に位置するようにした。

したがって、バスが停止線に停止したか否かを感知する停止監視センサー部と、バスが停止してバッテリー取付溝１０に搭載されたバッテリーが移動レール２３０の移動領域に位置したか否かを感知し、上記バッテリー取付溝１０に搭載されたバッテリーが移動レール２３０の絶対位置からどの範囲に位置するかを感知する画像感知部とを含む。

また、上記画像感知部から感知された信号によって、可変ガイドレール２２０及び移動レール２３０を駆動させるための駆動手段に作動信号を印加して上記移動レール２３０の把持手段２４０が上記バッテリー取付溝１０と同一垂直線上に位置するようにする制御部をさらに含む。

ここで、上記制御部は、バッテリー支え台２５０と各々回路連結されて、バッテリーが安着したか否かを判断し、上記バッテリー支え台２５０に安着されたバッテリーの充電完了状態を各々判断する機能も担当する。

したがって、電気自動車（バス）からピックアップされた放電バッテリーは、空のバッテリー支え台２５０に移送されるようにし、電気自動車には完充電バッテリーのみ移送されるように上記可変ガイドレール２２０と移動レール２３０の駆動手段を制御する機能も担当するようになる。

また、上記画像感知部は、バスが停止してバッテリー取付溝１０が移動レール２３０の移動領域に位置したか否かを撮影するＣＣＤカメラと、このＣＣＤカメラから映像信号の入力を受けて処理する映像情報処理部と、位置補正のための基準値を格納するためのメモリ部と、このメモリ部に格納された基準値と映像情報処理部により検出されたバスの停止位置に基づいて位置補正値を算出する演算部をさらに含むようになり、この演算部により算出された位置補正値に基づいて上記制御部が可変ガイドレール２２０と移動レール２３０の位置を絶対位置から補正位置に駆動させる作動信号を駆動手段に印加するようになる。

参考に、画像認識装置による画像認識時に発生する誤差を最小限に減らすために、２台以上のＣＣＤカメラを対角線上に配置して各ＣＣＤカメラから抽出されたデータを比較して位置データを算出するようにすることが好ましく、上記メモリ部には予め設定された絶対位置が格納されている。

上記のように構成された本発明の第１実施形態に従う電気自動車用バッテリーの自動交換システムに対する作動関係を説明すれば、次の通りである。

まず、完充電バッテリーまたは完充電バッテリーと放電バッテリーが水平フレーム１２０のバッテリー支え台２５０に取り付けられた状態で、バス２が乗り場内に進入してバッテリー交換のための信号を入力するようになれば、放電バッテリーを完充電バッテリーと交換作業を遂行するようになる。

即ち、バス２が乗り場に進入して停止線に沿って停車された後、バッテリー交換信号を入力すると共に、バッテリー取付溝１０の開閉カバー１２を開放させれば、画像認識装置及び制御部が作動して移動レール２３０の位置補正を遂行した後、その下端に設置された把持手段２４０がバスの取付溝１０に搭載されたバッテリーと同一垂直線上に移動するようになるが、その過程をより詳細に説明すれば、次の通りである。

バス２が乗り場に進入して停止線に沿って停車され、バッテリー取付溝１０の開閉カバー１２を開放させれば、バッテリー取付溝１０に搭載されたバッテリーは移動レール２３０の把持手段２４０と近接した同一垂直線上に位置するようになるところ、画像認識装置はこれを制御部に送出して移動レール２３０の位置を補正するようになる。

即ち、ＣＣＤカメラが撮影したバッテリー取付溝１０の位置が移動レール２３０の把持手段２４０と同一垂直線上に位置しない画像を撮影して映像情報処理部に送信すれば、撮影された位置と現在移動レール２３０の把持手段２４０が位置し、絶対位置の座標値を演算部が演算して制御部に送信し、制御部は送信された座標値によって可変ガイドレール２２０及び移動レール２３０を駆動手段により補正された位置に移動するように作動信号を印加することによって、バスのバッテリー取付溝１０に搭載されたバッテリーと移動レール２３０の把持手段２４０は同一垂直線上に位置するように補正される。

即ち、制御部による駆動手段の駆動信号の印加により１対の固定ガイドレール２１０に沿って可変ガイドレール２２０がＸ軸またはＹ軸方向に移動し、上記可変ガイドレール２２０に沿って移動レール２３０がＹ軸またはＸ軸方向に移動されることによって、移動レール２３０の下端に設置された把持手段２４０がバスのバッテリー取付溝１０と一致する位置に移動されて位置補正がなされる。

このように、可変ガイドレール２２０と移動レール２３０が移動して移動レール２３０の把持手段２４０がバスのバッテリー取付溝１０に搭載されたバッテリーと同一垂直線上に位置するようになれば、移動レール２３０の把持手段２４０が下降してバッテリーを把持した状態で昇降した後、水平フレーム１２０のバッテリー支え台２５０のうち、制御部により印加された空のバッテリー支え台２５０に移動されて放電されたバッテリーを安着させ、やはり制御部により印加された完充電バッテリーを上記のような方法により把持した後、バスのバッテリー取付溝１０に移動させて搭載させれば、バス２のバッテリー交換が自動でなされる。

図７は本発明の第２実施形態に従う図１の正面図であり、図８は本発明の第２実施形態に従うバッテリー自動交換システムの構成及び作動関係を示す内部構成図であり、図９は図８の積載台のみを示す拡大斜視図であり、図１０は図９の一部拡大斜視図である。

図７乃至図１０を参照すると、本発明の第２実施形態に従うバッテリー自動交換システムも上述した図１及び図２に図示されたバス乗り場（または、特定のバッテリー交換所）に同一に適用される。即ち、このようなバス乗り場には水平フレーム１２０と垂直フレーム１１０が略?字形状からなる昇降フレーム１００が設置される。

本発明の第２実施形態では、上記垂直フレーム１１０に縦方向に多層、多列の積載空間部３１０、３２０を有する積載台３００が形成されているが、この積載台３００の積載空間部３１０、３２０には各々水平方向に他の水平列の積載空間部にスライド移送されるバッテリー支え台２５０が各々設置されている。

ここで、上記積載空間部３１０、３２０はその層数を制限する必要はないが、横列は３列で構成することが好ましい。その理由は、中央列の積載空間部３１０を基準に左右側列の積載空間部３２０に配置されたバッテリー支え台２５０が中央列の積載空間部３１０にスライド移送されるようにするためである。

即ち、多層で、かつ横方向に３列からなる積載空間部３１０、３２０のうち、中央列の積載空間部３１０には別途にバッテリー支え台が配置されず、左右側列の積載空間部３２０のみにバッテリー支え台２５０が配置されるようにすることで、この左右側列の積載空間部３２０に配置されたバッテリー支え台２５０が電気的信号によって中央列の積載空間部３１０に水平移動されるようにするためである。

ここで、上記各積載空間部３１０、３２０は上下に貫通した形態からなるが、特に中央列の積載空間部３１０は必ず上下に貫通した形態からなり、左右側列の積載空間部３２０は貫通した形態からなるか、または遮蔽した形態からなっても関係ない。

また、バッテリーＢが搭載され、積載空間部３２０に配置されて水平にスライド移動するようになるバッテリー支え台２５０も中央部位に貫通孔２５２が形成された構造からなっている。

一方、上記積載台３００のうち、中央列の積載空間部３１０の上を垂直方向に昇降しながら、該中央列のどの積載空間部に位置するバッテリー支え台２５０に搭載されたバッテリーＢを昇降させる昇降棒３５０が備えられている。

また、積載台３００の左右側列の積載空間部３２０のうち、いずれか一側の最下部列の一側には完充電バッテリーが搭載されたバッテリー支え台を上記積載台３００の空の積載空間部３２０に供給したり、または放電バッテリーが搭載されたバッテリーが搭載されたバッテリー支え台を回収するための収納空間部３４０が形成されている。

このように構成された本発明の第２実施形態では、積載台３００で各積載空間部３１０、３２０と収納空間部３４０及び昇降棒３５０は、上記した制御部と回路連結されて電気的信号に従う作動印加により各積載空間部３１０、３２０に配置されたバッテリー支え台２５０を水平方向に移動させ、収納空間部３４０と積載空間部３１０、３２０にバッテリー支え台２５０を水平移動させ、昇降棒３５０を昇降させるようになるが、これに対する詳細な説明は後述する。

一方、水平フレーム１２０の前面上側と後面上側には各々水平方向に並んでいる一対の固定ガイドレール２１０が設置されており、この固定ガイドレール２１０に沿って横方向に水平移動する可変ガイドレール２２０が設置されている。

上記可変ガイドレール２２０には縦方向に設置されて上記可変ガイドレール２２０に対して昇降されると共に、可変ガイドレール２２０に沿って縦方向に水平移動する移動レール２３０が設置されているが、該移動レール２３０の下端にはバッテリーを把持するための把持手段２４０が設置されている。

ここで、可変ガイドレール２２０、移動レール２３０、及び把持手段２４０は、１つのセットのみで備えられることもできるが、バス２のバッテリー取付溝１０に搭載された放電バッテリーのピックアップと、積載台３００で完充電バッテリーをピックアップする過程が交互になされるように並んで２つのセットでなされることが好ましい。

図面中、未説明符号２００は、上記固定ガイドレール２１０、可変ガイドレール２２０、移動レール２３０、及び把持手段２４０を通称するものであって、バッテリーの交換システムを示すものである。

参考に、本発明の第２実施形態では固定ガイドレール２１０が水平フレーム１２０の前面上側と後面上側に各々水平方向に並んで一対で設置され、上記可変ガイドレール２２０は固定ガイドレール２１０に対して縦方向に設置されたことを一例に挙げたが、場合によっては、上記固定ガイドレール２１０が水平フレーム１２０の左右面の上側に各々並んで一対で設置され、可変ガイドレール２２０は固定ガイドレール２１０に対して横方向に設置されることもできることは勿論である。

また、本発明の第２実施形態では、複数のバッテリー支え台２５０が積載された積載台３００が備えられる垂直フレーム１１０、固定ガイドレール２１０、可変ガイドレール２２０、及び移動レール２３０は、指定された位置に固定された状態をなすが、乗り場内に進入するバス２は可変的で、特に精密な位置制御が不可能であるので、設定された絶対位置によって移動レール２３０の把持手段２４０がバスの取付溝に安着されたバッテリーと常に同一垂直線上に位置することは非常に困難になる。

即ち、バスはガイド停止線に沿って設定位置に停車してバッテリー交換のための位置領域に位置することはできるが、正確にセッティングされた位置（いずれか１つの移動レール２３０の把持手段２４０がセッティングされた位置）に停車できないので、移動レール２３０がバス２のバッテリー取付溝１０に搭載されたバッテリーの位置を自ら探して同一垂直線上に整列されるようにすることが重要である。

ここに、本発明の第２実施形態でも、図１１に示すように、画像認識装置を用いて移動レール２３０の把持手段２４０とバスのバッテリー取付溝１０に搭載されたバッテリーの位置の差を検出して制御部に位置補正データを転送することによって、正確な同一線上の位置を検出して、移動レール２３０の把持手段２４０がバスのバッテリーと同一垂直線上に位置するようにする。本発明の第２実施形態に対する画像認識装置の動作は、前述した第１実施形態と実質的に同一であるので、重複説明は省略する。

上記のように構成された本発明の第２実施形態に従う電気自動車用バッテリーの自動交換システムに対する作動関係を説明すれば、次の通りである。

まず、完充電バッテリー、または完充電バッテリーと放電バッテリーが垂直フレーム１１０の積載台３００、即ち、積載台３００の左右側列の積載空間部３２０に各々バッテリー支え台２５０に取り付けられた状態で、バスが乗り場内に進入してバッテリー交換のための信号を入力するようになれば、放電バッテリーを完充電バッテリーと交換作業を遂行するようになる。

即ち、バス２が乗り場に進入して停止線に沿って停車された後、バッテリー交換信号を入力すると共に、バッテリー取付溝１０の開閉カバー１２を開放させれば、画像認識装置及び制御部が作動して、いずれか１つの移動レール２３０の位置補正を遂行した後、その下端に設置された把持手段２４０がバスの取付溝１０に搭載されたバッテリーと同一垂直線上に移動するようになるが、この過程をより詳細に説明すれば、次の通りである。

バス２が乗り場に進入して停止線に沿って停車され、バッテリー取付溝１０の開閉カバー１２を開放させれば、バッテリー取付溝１０に搭載されたバッテリーはいずれか１つの移動レール２３０の把持手段２４０と近接した同一垂直線上に位置するようになるところ、画像認識装置はこれを制御部に送出して移動レール２３０の位置を補正するようになる。

即ち、ＣＣＤカメラが撮影したバッテリー取付溝１０の位置が移動レール２３０の把持手段２４０と同一垂直線上に位置しない画像を撮影して映像情報処理部に送信すれば、撮影された位置と現在移動レール２３０の把持手段２４０が位置し、絶対位置の座標値を演算部が演算して制御部に送信し、制御部は送信された座標値によって可変ガイドレール２２０及び移動レール２３０を駆動手段により補正された位置に移動するように作動信号を印加することによって、バスのバッテリー取付溝１０に搭載されたバッテリーと移動レール２３０の把持手段２４０は同一垂直線上に位置するように補正される。

即ち、制御部による駆動手段の駆動信号の印加により一対の固定ガイドレール２１０に沿っていずれか１つの可変ガイドレール２２０がＸ軸またはＹ軸方向に移動し、上記可変ガイドレール２２０に沿って移動レール２３０がＹ軸またはＸ軸方向に移動することによって、移動レール２３０の下端に設置された把持手段２４０がバスのバッテリー取付溝１０と一致する位置に移動して位置補正がなされる。

このように、可変ガイドレール２２０と移動レール２３０が移動して、移動レール２３０の把持手段２４０がバスのバッテリー取付溝１０に搭載されたバッテリーと同一垂直線上に位置するようになれば、移動レール２３０の把持手段２４０が下降してバッテリーを把持した状態で昇降した後、積載台３００の昇降棒３５０の上部にＸ軸及びＹ軸に水平移動するようになる。

一方、可変ガイドレール２２０のうち、もう１つの可変ガイドレールはＸ軸及びＹ軸に水平移動して積載台３００の昇降棒３５０により昇降されている完充電バッテリーをピックアップした後、バス２のバッテリー取付溝１０と同一垂直線上をなすようにまたＸ軸及びＹ軸に水平移動するようになる。

したがって、放電バッテリーを把持している把持手段及び移動レールは、Ｚ軸に下降して積載台３００の昇降棒３５０に上記放電バッテリーを安着させ、完充電バッテリーを把持している把持手段及び移動レールもＺ軸に下降してバス２のバッテリー取付溝１０に上記完充電バッテリーを安着させるようになることで、放電バッテリーと完充電バッテリーとの交換がなされるようになる。

ここで、上記積載台３００における完充電バッテリーの移送過程を簡略に説明すれば、次の通りである。

電気的信号により積載台３００の左右側列の積載空間部３２０のうち、ある選択された積載空間部に位置しているバッテリー支え台２５０が水平移動して中央列の積載空間部３１０に位置し、この状態で昇降棒３５０が上昇するようになれば、昇降棒３５０が中央列の積載空間部３１０の貫通された部位とバッテリー支え台２５０の貫通孔２５２を通過しながら完充電バッテリーのみを中央列の積載空間部３１０の上部に上昇させるようになる。

この状態で、いずれか１つの移動レールの把持手段により完充電バッテリーを供給し、もう１つの移動レールの把持手段により放電バッテリーを回収するようになる。この際、上記昇降棒２５０に放電バッテリーが安着されれば、また電気的信号により下降して完充電バッテリーが脱去されたバッテリー支え台２５０に安着され、このバッテリー支え台２５０はまた中央列の積載空間部３１０から元の左右側列の積載空間部３２０に水平移動すればよい。

ここで、上記バッテリー支え台２５０が左右側列の積載空間部３２０から中央列の積載空間部３１０に水平移動することは、ローラーやタイミングベルトなどの駆動手段や、シリンダーなどによるプッシュなど、従来に公知されたいかなる構成でも具現可能であるところ、これに対する詳細な説明は省略する。

一方、積載台３００の左右側列の積載空間部３２０に放電バッテリーが搭載された状態では、やはり制御部の電気的信号により放電バッテリーが搭載されたバッテリー支え台２５０を水平移動させ、これを昇降棒３５０により昇降させて、収納空間部３４０に送り、また収納空間部３４０で完充電バッテリーの供給を受けて上記左右側列の積載空間部３２０に移動させればよい。

ここで、積載台３００の積載空間部３２０に放電バッテリーが搭載された状態で、バッテリー支え台２５０の水平移動と昇降棒３５０の上昇により放電バッテリーを中央列の積載空間部３１０の上部に位置させ、これを完充電バッテリーと交換してまた積載台３００の左右側列の積載空間部３２０に完充電バッテリーが搭載されるようにすることもできる。

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くて、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。

Ｂ バッテリー
２ 電気自動車（バス）
１０ バッテリー取付溝
１２ 開閉カバー
１００ 乗り場（バッテリー交換所）
２１０ 固定ガイドレール
２２０ 可変ガイドレール
２３０ 移動レール
２４０ 把持手段
２５０ バッテリー支え台
２５２ 貫通孔
３００ 積載台
３１０ 中央列の積載空間部
３２０ 左右側列の積載空間部
３４０ 収納空間部
３５０ 昇降棒

Claims (9)

1. 上部の一側に電気バッテリーが搭載される電気自動車にバッテリーを交換するシステムであって、
   前記電気自動車の車高より高い位置に形成され、多層、多列の積載空間部を有する積載台と、
   前記積載台の各積載空間部に配置されて他の列の積載空間部に水平移動されるバッテリー支え台と、
   前記積載台の上部と前記電気自動車の上部に対して前後または左右の両側に一対で配設された固定ガイドレールと、
   前記固定ガイドレールに沿ってＸ軸またはＹ軸に水平移動する可変ガイドレールと、
   前記可変ガイドレールに沿ってＹ軸またはＸ軸に水平移動すると共に、上下に昇降される移動レールと、
   前記移動レールの下端に設置されて前記電気自動車のバッテリーまたは前記積載台の上部に移送されたバッテリーをピックアップして相互交換するようにする把持手段と、
   を含むことを特徴とする、電気自動車用バッテリーの自動交換システム。
2. 前記積載台の積載空間部は、
   多層で、かつ３列の構成からなり、中央列の積載空間部は上下に貫通されて、該貫通された部位に昇降棒が上下に昇降がなされて、前記中央列の積載空間部の両側に位置する左側及び右側列の積載空間部には完充電バッテリーが取り付けられたバッテリー支え台が水平方向にスライド移動可能に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の電気自動車用バッテリーの自動交換システム。
3. 前記バッテリー支え台には、前記昇降棒が通過するための貫通孔が形成されたことを特徴とする、請求項２に記載の電気自動車用バッテリーの自動交換システム。
4. 前記左側または右側列の積載空間部の最下層部の一側には、前記積載台の積載空間部に完充電バッテリーまたは放電バッテリーが取り付けられたバッテリー支え台を収納するための収納空間部がさらに形成されたことを特徴とする、請求項２に記載の電気自動車用バッテリーの自動交換システム。
5. 前記電気自動車が停止線に停止したか否かを感知する停止監視センサー部と、
   前記電気自動車が停止してバッテリー取付溝が移動レールの移動領域に位置したか否かを感知し、前記バッテリー取付溝が移動レールの絶対位置からどの範囲に位置するかを感知する画像感知装置と、
   前記画像感知装置から感知された信号によって前記可変ガイドレール及び前記移動レールを駆動させて、前記移動レールの把持手段が前記バッテリー取付溝と同一垂直線上に位置するように作動信号を印加する制御部と、
   をさらに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自動交換システム。
6. 前記画像感知装置は、
   前記電気自動車が停止してバッテリー取付溝が移動レールの移動領域に位置したか否かを撮影するＣＣＤカメラと、
   前記ＣＣＤカメラから映像信号の入力を受けて処理する映像情報処理部と、
   前記移動レールの位置補正のための基準値を格納するメモリ部と、
   前記メモリ部に格納された基準値と前記映像情報処理部により検出された電気自動車の停止位置に基づいて位置補正値を算出する演算部と、を含み、
   前記演算部により算出された位置補正値に基づいて前記制御部が前記可変ガイドレールと移動レールの位置を絶対位置から補正位置に駆動するように駆動手段に作動信号を印加することを特徴とする、請求項５に記載の電気自動車用バッテリーの自動交換システム。
7. 前記画像感知装置による画像認識時に発生する誤差を最小限に減らすために２台以上のＣＣＤカメラを対角線上に配置することを特徴とする、請求項６に記載の電気自動車用バッテリーの自動交換システム。
8. 前記各バッテリー支え台には電気が通電されて、放電バッテリーを充電するように構成されたことを特徴とする、請求項５に記載の電気自動車用バッテリーの自動交換システム。
9. 前記制御部は、
   前記バッテリー支え台と各々回路連結されて、バッテリーが安着したか否かを判断し、前記バッテリー支え台に安着されたバッテリーの充電完了状態を各々判断して、電気自動車からピックアップされた放電バッテリーは空のバッテリー支え台に移送されるようにし、電気自動車には充電完了したバッテリーのみが移送されるように前記可変ガイドレールと移動レールの駆動手段を制御することを特徴とする、請求項８に記載の電気自動車用バッテリーの自動交換システム。