JPH08113041A - 電気自動車用二次電池の充電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気自動車用電池の着脱交換システムに適し
た充電装置の提供。 【構成】 塔状支持体１と、塔状支持体１内に配設され
て周回軌道をつくる可撓線状伝動体５と、可撓線状伝動
体５の周回軌道にその下方に偏位してほぼ並行して配さ
れたガイド７と、上端部が前記可撓線状伝動体５に枢着
され、下端部が前記ガイド７に案内され、電池支持部が
ほぼ水平に配された多数の電池保持台８と、所定位置に
ある電池保持台８に対し、電気自動車用二次電池を搬出
入する電池搬出入部７と、充電用電源と、充電用電源か
ら各電池保持台８に配電する配電手段と、各電池保持台
８の配電手段接続端に電気自動車用二次電池の接続端を
着脱可能に接続する接続手段とを、有していることを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気自動車に搭載され
る大電気容量の動力用二次電池を順位に立体的に収容す
る収容機能と、収容した二次電池に必要な充電電流を供
給する電流供給機能とを併せ有する電気自動車用二次電
池の充電装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車に搭載される動力用の二次電
池は、総重量が約２５０Ｋｇ（総電圧９６Ｖ・容量１５
０Ａ／５時間の場合）と重いので、充電にさいしては車
内の二次電池と車外の充電用電源とを電力ケーブルでつ
ないでいる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このため、充電処理期
間中の電気自動車は運行できず、運行を拘束される時間
は、ときには８時間にもおよぶ。充電時間を短縮させる
一つの方法に急速充電があるが、このような強制充電法
を適用しても、充電時間を充分に短縮させることは不可
能である。そのうえ、急速充電においては大量の熱が発
生するので、強制冷却を必要とするなど電力消費量がか
さむ。しかも、高電圧・大電流を扱うことになるので危
険を伴うのみならず、二次電池の耐用寿命を縮めてしま
う。

【０００４】したがって、放電した電気自動車用二次電
池を、充電ずみの電気自動車用二次電池と短時間で交換
できるシステムの構築が今後の課題であり、本発明はか
かる課題の解決にさいして必要となる充電装置、すなわ
ち、限られたスペース内に多数の電気自動車用二次電池
を高密度で収容でき、収容した二次電池に対して、ただ
ちに必要な充電電流を安全に供給できる充電装置の提供
をその目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、塔状支持体
と、塔状支持体内に配設されて周回軌道をつくる可撓線
状伝動体と、可撓線状伝動体の周回軌道にその下方に偏
位してほぼ並行して配されたガイドと、上端部が前記可
撓線状伝動体に枢着され、下端部が前記ガイドに案内さ
れ、電池支持部がほぼ水平に配された多数の電池保持台
と、所定位置にある電池保持台に対し、電気自動車用二
次電池を搬出入する電池搬出入部と、充電用電源と、充
電用電源から各電池保持台に配電する配電手段と、各電
池保持台の配電手段接続端に電気自動車用二次電池の接
続端を着脱可能に接続する接続手段とを、有しているこ
とを特徴とする。ここで自動車用二次電池とは、電池単
体のものを指称するのみならず、複数の電池が連結固定
されたものや、ボックスやケース内に複数の電池が収納
されたもの全体をも指称する。

【０００６】また本発明は上記構成に加え、ガイド上部
及び下部に沿って配設され、電池保持台が左右方向に移
行するときに、ガイドによって案内される電池保持台の
下端部を、可撓線状伝動体によって駆動される電池保持
台の上端部の動きに同期して駆動する補助駆動手段を有
することを特徴とする。ここで電池保持台が左右方向に
移行するとは、ほぼ水平方向に移行するときのみなら
ず、円弧軌跡上等の軌跡上を移行し、結果的に左から
右、又は右から左へ移行する場合をも含む。

【０００７】配電手段は充電用電源に接続されて、可撓
線状伝動体の周回軌道に沿って配置された導電体と、電
池保持台から突出して前記導電体に弾接触する接触子と
を有している構成となすことができる。

【０００８】

【作用】可撓線状伝動体の周回移動に伴い、電池保持台
を上昇または下降させることができるので、限られた敷
地面積内に多数の電気自動車用二次電池を高密度で収容
でき、しかもこの二次電池の出し入れおよびその管理
を、電池搬出入部でまとめて行うことができる。また、
電池を搬出入している間においても、充電用電源から他
の収容二次電池への給電を継続させることも可能なの
で、必要最小限の時間で効率よくかつ安全に充電処理を
施すことができる。さらに、可撓線状伝動体に上端部が
枢着され、ガイドに下端部が案内された電池保持台は二
次電池を常に略水平位に確実に保つので、電池液が動揺
したり片寄ったりすることはほとんどない。配電手段お
よび接続手段は、充電用電源に対する二次電池の接続を
最短距離で行わせ、かつ接続の着脱を容易にする。

【０００９】また、請求項２に記載の構成によっては、
補助駆動手段の働きで、塔状支持体内の上部及び下部で
の電池保持台の左右動をスムースに行なわせることがで
きる。

【００１０】請求項３に記載の構成によっては、電池保
持台の周回移動中においても給電を継続させることがで
きる。

【００１１】

【実施例】つぎに、本発明の実施例を図面とともに説明
する。図１に示すように、建造物たる塔状支持体１（建
物内に設けられていてもよい。）には、左右１対の上部
輪状体３ａ、３ｂおよび左右１対の下部輪状体４ａ、４
ｂが片持ち支持され、これら輪状体３ａ、３ｂ、４ａ、
４ｂ間に隅丸長方形の軌道をつくる可撓線状伝動体５が
張架されている。上部輪状体３ａ、３ｂおよび下部輪状
体４ａ、４ｂにスプロケットを用い、可撓線状伝動体５
にリンク・チェーンを用いることができる。

【００１２】図１に示した上部輪状体３ａ、３ｂ、下部
輪状体４ａ、４ｂおよび可撓線状伝動体５は、いずれも
手前に位置するもので、図２、図３に示すように実際に
はその向こう側にも同様のものがもう一基並設されてい
る。そしてこれらの輪状体の内の１つ３ａがモータ２に
連結された駆動体となっている。

【００１３】両可撓線状伝動体５の周回軌道の夫々の下
方には、所定量下方に偏位してほぼ前記周回軌道に並行
して配設されたガイド７が設けられている。このガイド
７は図１及び図２に示すように、前後、左右の両方向の
いずれにおいても、両可撓線状伝動体５の周回軌道の内
側に位置している。このガイド７の両鉛直部７ｄの下端
近傍部には、断絶部７ａが設けられ、電池保持台８の上
端軸８ａが通過しうるように構成されている。

【００１４】電池保持台８は図４に示すように、上端軸
８ａ、背面壁８ｂ、電池支持部８ｃ、側枠８ｄを有し、
その上端軸８ａは両端において左右の可撓線状伝動体５
に、軸受６を介して回動可能に取付けられている。また
電池支持部８ｃの後方突出部の両側面に突出軸８ｅが設
けられ、かつこの突出軸８ｅにローラ８ｆが回動自在に
支持されている。そして、ローラ８ｆはガイド７に案内
され、ガイド７に沿って移動する。

【００１５】上記のように電池保持台８は、その上端部
が可撓線状伝動体５に枢着され、その下端部がガイド７
に案内され、かつ図１に示すように、電池支持部８ｃが
ほぼ水平に維持されるように配設されている。多数の電
池保持台８が等ピッチで可撓線状伝動体５に枢着される
ことによって、これら電池保持台８が一定間隔を置きつ
つ、一斉に周回移動する。

【００１６】ガイド７の上部７ｂの下方には、図５に示
すように、エンドレス伝動体９ａ、エンドレス伝動体９
ａに所定ピッチで設けた駆動ピン９ｂ、エンドレス伝動
体９ａを駆動するモータ９ｃ等からなる上側補助駆動手
段９が設けられている。この上側補助駆動手段９は可撓
線状伝動体５と同速度に駆動され、これによって、電池
保持台８の左右動をスムースにする。すなわち、上昇し
てきた電池保持台８の下端部の突出軸８ｅを、これに係
合する前記駆動ピン９ｂによって左方（又は右方）に駆
動し、電池保持台８の下端部がガイド７の上部７ｂに沿
ってスムースに移動して、下降位置に達するようにして
いる。

【００１７】ガイド７の下部７ｃの上方には、図５に示
すように、エンドレス伝動体１０ａ、エンドレス伝動体
１０ａに所定ピッチで設けた駆動ピン１０ｂ、エンドレ
ス伝動体１０ａを駆動するモータ１０ｃ等からなる下側
補助駆動手段１０が設けられている。この下側補助駆動
手段１０は可撓線状伝動体５と同速度に駆動され、これ
によって、電池保持台８の左右動をスムースにする。す
なわち、下降してきた電池保持台８の下端部の突出軸８
ｅを、これに係合する前記駆動ピン１０ｂによって右方
（又は左方）に駆動し、電池保持台８の下端部がガイド
７の下部７ｃに沿ってスムースに移動して、上昇位置に
達するようにしている。

【００１８】１対の可撓線状伝動体５、５の各外側に
は、１対の導電体１１が配置されている。両導電体１１
は固定のもので、可撓線状伝動体５、５の周回軌道に沿
った内面１１ａおよび端子１１ｂをそれぞれ有し、端子
１１ｂは充電用電源（図示せず）に接続されている。

【００１９】電池保持台８の上端軸８ａの一端部から、
図４に示すように、導電性の接触子１２ａが出没自在に
突出している。接触子１２ａは上端軸８ａと絶縁されて
いて、導電体１１の内面１１ａに弾接触している。そし
て、接触子１２ａに一端を接続したケーブル１３ａが上
端軸８ａの中空部を通って当該電池保持台８上に延び、
その接続端１４ａが自動車用二次電池１５の一方の電極
端子に着脱可能に接続されている。また、上端軸８ａの
他端部からも導電性の接触子１２ｂが出没自在に突出し
ており、この接触子１２ｂは導電体１１の内面１１ａに
弾接触している。接触子１２ｂも上端軸８ａと絶縁され
ており、接触子１２ｂに一端を接続したケーブル１３ｂ
も当該電磁保持台８上に延び、その接触端１４ｂが二次
電池１５の他方の電極端子に着脱可能に接続されてい
る。

【００２０】充電用電源は変圧器を介して整流器を接続
したいわゆる整流電源である。図示した実施例のもので
は太陽電池１６を併用している。

【００２１】１７は、二次電池１５を搬出入するための
開閉自在な電池搬出入部である。そして、電池搬出入部
１７が設けられた水平面に対し、凹所１８が設けられて
おり、１対の可撓線状伝動体５、５の周回軌道及びガイ
ド７、７の軌跡の一部が凹所１８内に入り込んでいる。
凹所１８は地下で、ここに塔状支持体１の裾部が埋設さ
れている。塔状支持体１の最上部には、充電処理中に発
生した熱やガスを集約して回収または処理するための隔
離室１９が設けられている。

【００２２】二次電池１５の搬入にさいしては、電池搬
出入部１７の位置に空きの電池保持台８または充電処理
を終えた電池保持台８が移動してくるまで、１対の可撓
線状伝動体５、５を周回移動させる。充電を必要とする
電池保持台８上の二次電池１５に対しては、充電用電源
から１対の導電体１１、１１、１対の接触子１２ａ、１
２ｂおよびこれに連なるケーブルからなる配電手段なら
びにその端部たる接続端１４ａ、１４ｂを通じて充電電
流が供給されている。この給電系回路は、１対の可撓線
状伝動体５、５が周回移動をしている間も成立するの
で、充電電流の供給は途絶えない。

【００２３】また、搬入する二次電池１５に対し、その
電池にとって必要な充電所要時間を、電池保持台単位で
設けたタイマーによってあらかじめ設定しておくと、充
電予定時間の終了とともに給電を自動停止させることが
できる。また、充電用電源から各電池保持台８に通じる
配電手段ごとに、過電流防止機器を接続しておくと、そ
れぞれの充電完了時期を集中管理したり、視認したりす
ることができる。さらに、全電池保持台８上の時どきの
進捗状況を集中管理することによって、充電処理を完了
した電池保持台８や空きの電池保持台８を、電池搬出入
部１７に最短距離で移動させることができる。

【００２４】接触子１２ａ、１２ｂは出没形式のもので
なくてもよく、要するに上端軸８ａ付近から突出して導
電体１１に弾接触するものであればよく、パンタグラフ
状のものや、ブラシ状のものを採用することができる。
さらに、導電体１１、１１を１対の可撓線状伝動体５、
５の各外側に配置する構成に代えて、片側に集約して配
置してもよい。

【００２５】上述した実施例では、１対の導電体１１、
１１が固定構造であったが、可撓線状伝動体５とともに
周回移動をさせてもよい。この場合、１対の導電体は可
撓線状伝動体５に沿って配置され、充電用電源に対し、
１対の接続子を介して接続されることになるが、１対の
導電体から各電池保持台８への給電路はケーブルのみ
で、直接行うことができる。

【００２６】また、可撓線状伝動体５が周回移動してい
る間は給電を中断させてもよい。この場合、いずれか一
つの電池保持台８が電池搬出入部１７に位置している定
常期間に限って各二次電池１５への給電が行われるの
で、接触子の損傷を軽減させることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によると、限られた
床面積に多数の電気自動車用二次電池を高密度で、かつ
安全に収容できるのみならず、二次電池の出し入れおよ
びその管理が簡便にでき、しかも、出し入れの間におい
ても他の二次電池に必要な充電電流を継続供給できるよ
うに構成することも可能で充電の処理効率は高く、電気
自動車用二次電池の充電処理および保管をつかさどるバ
ッテリ交換システムに適用してすぐれた実効を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における全体構成正面図。

【図２】本発明の一実施例における全体構成側面図。

【図３】本発明の一実施例における要部の斜視図。

【図４】本発明の一実施例における要部の斜視図。

【図５】本発明の一実施例における要部の正面図。

【符号の説明】

１ 塔状支持体 ５ 可撓線状伝動体 ７ ガイド ８ 電池保持台 ９、１０ 補助駆動手段 １１ 導電体 １２ａ、１２ｂ 接触子 １４ａ、１４ｂ 接触端 １５ 電気自動車用二次電池 １７ 電池搬出入部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塔状支持体と、 塔状支持体内に配設されて周回軌道をつくる可撓線状伝
   動体と、 可撓線状伝動体の周回軌道にその下方に偏位してほぼ並
   行して配されたガイドと、 上端部が前記可撓線状伝動体に枢着され、下端部が前記
   ガイドに案内され、電池支持部がほぼ水平に配された多
   数の電池保持台と、 所定位置にある電池保持台に対し、電気自動車用二次電
   池を搬出入する電池搬出入部と、 充電用電源と、 充電用電源から各電池保持台に配電する配電手段と、 各電池保持台の配電手段接続端に電気自動車用二次電池
   の接続端を着脱可能に接続する接続手段とを、 有していることを特徴とする電気自動車用二次電池の充
   電装置。
2. 【請求項２】 ガイド上部及び下部に沿って配設され、
   電池保持台が左右方向に移行するときに、ガイドによっ
   て案内される電池保持台の下端部を、可撓線状伝動体に
   よって駆動される電池保持台の上端部の動きに同期して
   駆動する補助駆動手段を有することを特徴とする請求項
   １記載の電気自動車用二次電池の充電装置。
3. 【請求項３】 配電手段は充電用電源に接続されて、可
   撓線状伝動体の周回軌道に沿って配置された導電体と、
   電池保持台から突出して前記導電体に弾接触する接触子
   とを有していることを特徴とする請求項１または２記載
   の電気自動車用二次電池の充電装置。