WO2024117120A1 - バッテリ交換装置、バッテリ交換方法、及びプログラム - Google Patents

バッテリ交換装置、バッテリ交換方法、及びプログラム Download PDF

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WO2024117120A1
WO2024117120A1 PCT/JP2023/042528 JP2023042528W WO2024117120A1 WO 2024117120 A1 WO2024117120 A1 WO 2024117120A1 JP 2023042528 W JP2023042528 W JP 2023042528W WO 2024117120 A1 WO2024117120 A1 WO 2024117120A1
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battery
unit
lock
electric vehicle
control device
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PCT/JP2023/042528
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French (fr)
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裕康 小間
顯 阿部
達寛 横田
浩之 山田
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フォロフライ株式会社
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/04Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/80Exchanging energy storage elements, e.g. removable batteries
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery exchange device, a battery exchange method, and a program.
  • the present invention was made in consideration of these circumstances, and aims to realize a battery exchange system for electric vehicles at low cost and easily in desired locations such as depopulated areas.
  • a battery exchange system comprises: A battery exchange system for exchanging a battery that is installed in a state locked by a locking unit under a body of an electric vehicle, comprising: A mobile object that transports the battery to be replaced; a control device that controls the movement of the moving body, The moving body is A drive unit that drives based on the control of the control device; A detection unit that detects the position of the lock unit and transmits the position to the control device; A placement section for placing the battery; a lock/unlock execution unit that executes locking or unlocking of the lock unit based on control of the control device; Equipped with The control device includes: a first moving means for driving the drive unit to move the moving body below a lower surface of the body of the electric vehicle, on the condition that the moving body is movable below a lower surface of the body of the electric vehicle; a second moving means for driving the driving unit based on a detection result of the detection unit to move the moving body to a position of the lock unit; a battery removal unit that causes the unlock
  • the battery exchange method and program of one aspect of the present invention are methods and programs corresponding to the battery exchange system of one aspect of the present invention described above.
  • the present invention makes it possible to easily and inexpensively realize a battery exchange system for electric vehicles in desired locations, such as depopulated areas.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing an overview of a battery exchange system according to an embodiment of the present invention
  • 2 is a diagram showing an example of the external configuration of an electric vehicle that is a target for battery exchange by the battery exchange system of FIG. 1
  • 2 is a perspective view showing an example of an external configuration of a transport robot in the battery exchange system of FIG. 1
  • 2 is a diagram illustrating an example of a configuration of the battery exchange system of FIG. 1 as an information processing system.
  • 5 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of a control unit in the battery exchange system as the information processing system of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a functional block diagram showing an outline of a functional configuration of the control device of FIG. 5 .
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a flow of battery exchange by the battery exchange system of FIG. 1, which is executed under the control of a control device having the functional configuration of FIG. 6;
  • FIG. 8 is a diagram specifically explaining step S11 in the flowchart of FIG. 7, and is a schematic diagram showing a state before the electric vehicle moves onto the slope.
  • FIG. 8 is a diagram specifically explaining step S11 in the flowchart of FIG. 7, and is a schematic diagram showing a state after the electric vehicle has moved onto the slope.
  • FIG. 8 is a diagram specifically explaining step S12 in the flowchart of FIG. 7, and is a schematic diagram showing how the transport robot moves from between the slopes to the underside of the body of the electric vehicle.
  • FIG. 8 is a diagram specifically explaining step S11 in the flowchart of FIG. 7, and is a schematic diagram showing a state before the electric vehicle moves onto the slope.
  • FIG. 8 is a diagram specifically explaining step S11 in the flowchart of FIG. 7, and is a schematic diagram
  • FIG. 8 is a diagram specifically explaining steps S13 and S14 in the flowchart of FIG. 7, and is a schematic diagram showing how the transport robot removes the battery from the electric vehicle.
  • FIG. 8 is a diagram specifically explaining steps S15 and S16 in the flowchart of FIG. 7, and is a schematic diagram showing how the transport robot mounts the battery on the electric vehicle.
  • 11 is a schematic diagram showing an image of a transport robot attaching a battery to an electric vehicle when a screw-type mechanism is used as a locking mechanism.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of the external configuration of a transport robot when the screw mechanism of FIG. 13 is used as a lock mechanism, that is, an example different from that of FIG. 3 .
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing an image of a locking mechanism that uses a striker and a catch to bring the device into a locked state.
  • 1 is a diagram showing an example of the configuration of a battery module of an electric vehicle that is a target for battery replacement by a battery replacement system
  • FIG. 17 is a perspective view showing an example of an external configuration of a transport robot that is applied to the electric vehicle of FIG. 16 in the battery exchange system.
  • FIG. 17 is a perspective view showing an example of a battery frame constituting the battery module of FIG. 16 .
  • FIG. 17 is a perspective view showing an example of a battery body constituting the battery module of FIG. 16 .
  • 17 is a perspective view showing an example of a state in which the battery main body is removed from the battery frame of FIG. 16.
  • 17 is a perspective view showing an example of a state in which a battery main body is attached to the battery frame of FIG. 16.
  • 17 is a cross-sectional view showing an example of a state immediately before the battery
  • FIG. 1 is an image diagram showing an overview of a battery exchange system according to one embodiment of the present invention.
  • a battery exchange system 1 is a system that uses a freely movable transport robot 3 to exchange an old battery BO attached to the bottom of the body of an electric vehicle 2 for a new battery BN.
  • the transport robot 3 is a self-propelled robot that is driven based on the control of the control device 4 .
  • the electric vehicle 2 climbs up a slope SL that functions as a battery exchange station and comes to a stop.
  • the transport robot 3 then starts moving with the new battery BN that has been fully charged at the battery charging site 4 loaded thereon, and moves between the slopes SL and below the body of the electric vehicle 2.
  • the old battery BO is in a locked state by a locking unit (locking unit 21 in FIG. 2 described below) of the electric vehicle 2, i.e., is attached to the electric vehicle 2.
  • the transport robot 3 removes the old battery BO from the electric vehicle 2 by releasing the locking unit from the locked state.
  • the transport robot 3 moves the new battery BO to the bottom of the body of the electric vehicle 2 and locks it with the locking part, thereby mounting the new battery BO to the electric vehicle 2. Then, the transport robot 3 starts moving with the old battery BO mounted thereon, and moves to the battery charging site 4. As a result, the old battery BO starts charging, and after being fully charged, it comes to function as a new battery BN.
  • the battery exchange system can be constructed inexpensively and simply. Furthermore, as long as there is the slope SL and the battery charging site 4, there is no need for large-scale facilities as in the past, so that the battery exchange system can be realized in a desired location, such as a depopulated area.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the external configuration of an electric vehicle that is a target for battery exchange by the battery exchange system of FIG.
  • FIG. 2A is a schematic side view of an electric vehicle with a battery attached.
  • FIG. 2B is a schematic diagram showing the underside of the electric vehicle with the battery removed.
  • the electric vehicle 2 has a locking section 21 on the lower part of the body.
  • the battery B is attached by locking it with the locking section 21, and the electric vehicle 2 is powered and driven by the power supplied from the battery B.
  • the battery B is adapted to be removed from the electric vehicle 2 when the locking unit 21 is released.
  • the locking mechanism of the locking portion 21 is not particularly limited, but for the sake of convenience of explanation, this embodiment is assumed to have a mechanism for locking the battery B by magnetic force.
  • the locking unit 21 has a permanent magnet of a predetermined polarity (e.g., N pole) on the mounting surface of the battery B.
  • the contact portion BR of the battery B that comes into contact with the locking unit 21 has a permanent magnet whose magnetic property is reversed by the transport robot 3 described below.
  • the contact portion BR of the battery B is locked by the lock portion 21 as shown in Figure 2 (A) by setting the polarity of its permanent magnet to the opposite polarity (e.g., S pole) to the specified polarity of the lock portion 21, and the battery B is attached to the electric vehicle 2.
  • the contact portion BR of the battery B is unlocked by the lock portion 21 as shown in FIG. 2(B) by setting the polarity of the permanent magnet of the battery B to the same polarity (e.g., N pole) as the predetermined polarity of the lock portion 21, and the battery B is attached to the electric vehicle 2.
  • a marker M as shown in FIG. 2(B) is attached to the locking portion 21 itself or in its vicinity so that the transport robot 3 can recognize the position of the locking portion 21.
  • FIG. 3 is a perspective view showing an example of an external configuration of a transport robot in the battery exchange system of FIG. 1 .
  • the transport robot 3 has a control unit 31, a drive unit 32, sensor units 33O, 33N, placement units 34O, 34N, and lock/unlock execution units 35O, 35N.
  • the transport robot 3 of this embodiment has the function of transporting the old battery BO to be removed and the new battery BN to be attached. For this reason, the parts that are intended for the old battery BO are marked with an "O" at the end of the reference numeral, and the parts that are intended for the new battery BN are marked with an "N" at the end of the reference numeral.
  • the control unit 31 communicates with the control device 4 and controls the overall operation of the transport robot 31 .
  • the drive unit 32 exerts a driving force based on the control of the control unit 31 to cause the transport robot 3 to move, the placement unit 34 to raise and lower, and the lock/unlock execution unit 35 to lock or unlock.
  • the sensor unit 33 detects the position of the lock unit 21 ( FIG. 2 ) of the electric vehicle 2 and transmits the position to the control unit 31. In this embodiment, as shown in FIG.
  • a marker M is provided on the lock unit 21 or in its vicinity, so the sensor unit 33 is configured as, for example, an optical sensor, and detects the position of the lock unit 21 of the electric vehicle 2 by recognizing the mark M and transmits the position to the control unit 31.
  • the placement unit 34 places the battery B, and performs a lifting operation when the battery B is attached to or detached from the electric vehicle 2 based on the control of the control unit 31 .
  • the lock/unlock execution unit 35 executes locking or unlocking of the lock unit 21 based on the control of the control unit 31.
  • the unlock execution unit 35 when the unlock execution unit 35 executes locking of the lock unit 21, it inverts the polarity of the permanent magnet of the contact portion BR of the battery B to a polarity opposite to the predetermined polarity of the lock unit 21 (e.g., S pole).
  • the unlock execution unit 35 executes unlocking of the lock unit 21, it inverts the polarity of the permanent magnet of the contact portion BR of the battery B to the same polarity as the predetermined polarity of the lock unit 21 (e.g., N pole).
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of the battery exchange system in FIG. 1 as an information processing system.
  • the battery exchange system shown in FIG. 4 is configured by connecting the control unit 31 of the transport robot 3 and the control device 4 to each other via a predetermined network NW.
  • the specified network NW is a wireless network using Wi-Fi (registered trademark), but is not particularly limited to this, and a wireless network using Bluetooth (registered trademark) may be adopted when the control device 3 is in close proximity to the transport robot 3, or the Internet may be adopted when the control device 3 is in a remote location.
  • FIG. 5 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the control measures in the battery exchange system serving as the information processing system in FIG. 4.
  • the control device 4 includes a CPU (Central Processing Unit) 11, a ROM (Read Only Memory) 12, a RAM (Random Access Memory) 13, a bus 14, an input/output interface 15, an input unit 16, an output unit 17, a memory unit 18, a communication unit 19, and a drive 20.
  • a CPU Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the CPU 11 executes various processes according to a program recorded in the ROM 12 or a program loaded from the storage unit 18 to the RAM 13 .
  • the RAM 13 also stores data and the like necessary for the CPU 11 to execute various processes.
  • the CPU 11, ROM 12, and RAM 13 are interconnected via a bus 14.
  • An input/output interface 15 is also connected to this bus 14.
  • An input unit 16, an output unit 17, a memory unit 18, a communication unit 19, and a drive 20 are connected to the input/output interface 15.
  • the input unit 16 is composed of various hardware leads and the like, and inputs various types of information.
  • the output unit 17 is composed of various liquid crystal displays and the like, and outputs various information.
  • the storage unit 18 is configured with a dynamic random access memory (DRAM) or the like, and stores various data.
  • the communication unit 19 controls communications with other devices via a network including the Internet.
  • the drive 20 is provided as necessary.
  • Programs read from the removable media 21 by the drive 20 are installed in the storage unit 18 as necessary.
  • the removable media 21 can also store various data stored in the storage unit 18 in the same way as the storage unit 18.
  • control unit 31 of the transport robot 3 also has the hardware configuration shown in FIG. 5, and a drive unit 32, a sensor unit 33, a placement unit 34, and an unlock execution unit 35 are connected to the input/output interface 15.
  • FIG. 6 is a functional block diagram showing an overview of the functional configuration of the control device in FIG. 5.
  • the CPU 11 of the control device 4 functions as a robot first movement unit 51, a robot second movement unit 52, a battery attachment portion 53, a robot third movement unit 54, a battery attachment portion 55, and a robot fourth movement unit 56.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining the flow of battery exchange by the battery exchange system of FIG. 1, which is executed under the control of the control device having the functional configuration of FIG.
  • step S11 the electric vehicle 2 moves onto the slope SL. Specifically, the electric vehicle 2 moves from the state shown in FIG. 8 to the state shown in FIG. 9 and then comes to a standstill.
  • FIG. 8 is a diagram specifically explaining step S11 in the flowchart of FIG. 7, and is a schematic diagram showing a state before the electric vehicle moves onto the slope.
  • FIG. 9 is a diagram specifically explaining step S11 in the flowchart of FIG. 7, and is a schematic diagram showing a state after the electric vehicle has moved onto the slope.
  • a sensor is disposed on the slope SL for detecting when the electric vehicle 2 has been placed (moved) to a fixed position, and the detection result by the sensor is transmitted to the control device 4.
  • the control device 4 receives the detection result from the sensor, i.e., when it detects that the electric vehicle 2 has been placed (moved) to its designated position on the slope SL, it recognizes that the transport robot 3 is now able to move below the underside of the body of the electric vehicle 2, and proceeds with the process from step S11 to step S12.
  • the transport robot 3 can move freely below the underside of the body of the electric vehicle 2.
  • the battery exchange system can be adopted anywhere where there is a slope SL, that is, even if there is no large-scale facility such as a conventional fixed type.
  • step S ⁇ b>12 the first lot movement unit 51 of the control device 4 drives the drive unit 32 via the control unit 31 of the transport robot 3 to move the transport robot 3 below the underside of the body of the electric vehicle 2 . That is, the transport robot 3 loads the new battery BN at the battery charging site 5 in FIG. 1, and moves from between the slopes SL to the underside of the body of the electric vehicle 2, as shown in FIG.
  • FIG. 10 is a diagram specifically explaining step S12 in the flowchart of FIG. 7, and is a schematic diagram showing how the transport robot moves from between the slopes to the underside of the body of the electric vehicle.
  • step S13 the robot second movement unit 52 of the control device 4 drives the drive unit 32 based on the detection result of the sensor unit 33 via the control unit 31 of the transport robot 3, and moves the transport robot 3 to the position of the lock unit 21 on the underside of the body of the electric vehicle 2.
  • step S14 the battery attachment portion 53 of the control device 4 causes the lock/unlock execution portion 35 to unlock the lock portion 21 via the control portion 31 of the transport robot 3, and removes the old battery BO from the electric vehicle 2 and places it in the placement portion 34O.
  • FIG. 11 is a diagram specifically explaining steps S13 and S14 in the flowchart of FIG. 7, and is a schematic diagram showing how the transport robot removes the battery from the electric vehicle.
  • step S13 the transport robot 3 moves to the position shown in Fig. 11.
  • the transport robot 3 of this embodiment has a placement section 34O in which the old battery BO is placed, and a placement section 34N in which the new battery BN is placed.
  • the movement in step S13 is for removing the old battery BO, and therefore the sensor unit 33O on the placement unit 34O side moves until it recognizes the marker M (see FIG. 2B) of the electric vehicle 2 and detects the position of the lock unit 21. That is, as shown in FIG. 11, the transport robot 3 moves so that the placement unit 34O is located at the position where the old battery BO is attached.
  • step S14 the placement unit 34O of the transport robot 3 rises and brings the lock/unlock execution unit 35O into contact with the old battery BO, and the lock/unlock execution unit 350 reverses the polarity of the permanent magnet at the contact part BR of the old battery BO to the same polarity (e.g., north pole) as the specified polarity of the lock unit 21, thereby releasing the locked state of the lock unit 21. Then, when the placement unit 340 descends, the old battery BO is removed from the electric vehicle 2, as shown in FIG. 11.
  • step S15 the robot third movement unit 54 of the control device 4 drives the drive unit 32 to move the transport robot 3 based on the detection result of the sensor unit 33 via the control unit 31 of the transport robot 3, thereby positioning the new battery BN at the position of the lock unit 21 on the underside of the body of the electric vehicle 2.
  • step S16 the battery mounting unit 55 of the control device 4 mounts the new battery BN under the body of the electric vehicle 2 via the control unit 31 of the transport robot 3, and causes the lock/unlock execution unit 35 to lock it with the lock unit 21.
  • FIG. 12 is a diagram specifically explaining steps S15 and S16 in the flowchart of FIG. 7, and is a schematic diagram showing how the transport robot mounts the battery on the electric vehicle.
  • step S15 the transport robot 3 moves to the position shown in FIG. Specifically, as shown in FIG. 3, the transport robot 3 of this embodiment has a placement section 34O in which the old battery BO is placed, and a placement section 34N in which the new battery BN is placed.
  • the movement in step S15 is for mounting the new battery BN, and therefore the sensor unit 33N on the placement unit 34N side moves until it recognizes the marker M (see FIG. 2B) of the electric vehicle 2 and detects the position of the lock unit 21. That is, as shown in FIG. 12, the transport robot 3 moves so that the placement unit 34N is at the mounting position for the new battery BN (a position below the lock unit 21).
  • step S16 the placement unit 34N of the transport robot 3 rises and attaches the new battery BN to the bottom of the body of the electric vehicle 2, after which the lock/unlock execution unit 35L reverses the polarity of the permanent magnet at the contact part BR of the new battery BN to the opposite polarity (e.g., S pole) to the specified polarity of the lock unit 21, thereby locking it with the lock unit 21.
  • the lock/unlock execution unit 35L reverses the polarity of the permanent magnet at the contact part BR of the new battery BN to the opposite polarity (e.g., S pole) to the specified polarity of the lock unit 21, thereby locking it with the lock unit 21.
  • step S18 the electric vehicle 2 moves off the slope SL. This completes the battery exchange for the electric vehicle 2.
  • the mechanism by which the locking section 21 of the electric vehicle 2 locks the battery B (hereinafter referred to as the "locking mechanism") uses a magnetic force, but is not limited to this and various other mechanisms can be used.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing an image of a transport robot mounting a battery on an electric vehicle when a screw-type mechanism is used as the locking mechanism.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of the external configuration of a transport robot when the screw mechanism of FIG. 13 is used as the lock mechanism, that is, an example different from that of FIG.
  • Fig. 13 and Fig. 14 the same components as those in Fig. 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • Fig. 13 is a schematic diagram showing an image of a transport robot mounting a battery on an electric vehicle when a screw-type mechanism is used as the locking mechanism.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of the external configuration of a transport robot when the screw mechanism of FIG. 13 is used as the lock mechanism, that is, an example different from that of FIG.
  • Fig. 13 and Fig. 14 the same components as those in Fig. 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will
  • the new battery BN and the old battery BO are not distinguished from each other and are depicted as battery B, so that "O" and "N" are not attached to the reference numerals.
  • the transport robot 3 in the example of Figure 14 has similar configurations for the control unit 31, drive unit 32, sensor units 33O, 33N, and placement units 34O, 34N, but has a different locking mechanism and therefore has lock/unlock execution units 350O, 350N that are different from the example of Figure 3.
  • the locking section 21 of the screw mechanism is configured as a screw hole into which a screw is screwed in.
  • the lock/unlock execution section 350 is configured as a manipulator having a driver function (a function of attaching a screw and rotating it to screw it in or loosening it to remove it). 13 when the battery B is mounted on the electric vehicle 2, the lock/unlock execution unit 350 inserts a screw into the screw hole (lock unit 21) and rotates it in a predetermined direction to screw the screw into the screw hole (lock unit 21). This causes the lock unit 21 to enter a locked state. On the other hand, when the battery B is to be removed from the electric vehicle 2, the lock/unlock execution unit 350 rotates the screw in the direction opposite to the above-mentioned predetermined direction to loosen and remove the screw from the screw hole (lock unit 21). This releases the locked state of the lock unit 21.
  • a driver function a function of attaching a screw and rotating it to screw it in or loosening it to remove it.
  • FIG. 15 is a schematic diagram showing an image of a case in which a mechanism for locking the device with a striker and a catch is adopted as the locking mechanism.
  • the lock portion 21 is configured as a striker
  • the battery B is provided with a catch BC.
  • the lock/unlock execution unit (not shown in the figure, therefore no reference number is given) of the transport robot 3 fits the catch BC into the striker (lock unit 21) as shown in Fig. 15(A) and rotates the catch BC as shown in Fig.
  • the lock/unlock execution unit 350 changes the state of Fig. 15(B) to the state of Fig. 15(A), whereby the locked state of the lock unit 21 is released.
  • the number of markers M for allowing the transport robot 3 (sensor unit 33) to detect the position of the lock unit 21 is two in the above embodiment, but the present invention is not limited to this.
  • the control device 4 needs to grasp the size of the battery B and control the replacement of the battery B.
  • each of the multiple markers M may be attached to a position where the size of the battery B can be recognized (any position below the body of the electric vehicle 2).
  • the control device 4 further includes a battery size recognition unit that recognizes the size of the battery B based on the detection results of the sensor unit 33 of the transport robot 3.
  • the number of transport robots 3 is one in the above embodiment, but is not particularly limited to this, and may be multiple.
  • the transport robot 3 may be configured with a total of two robots, one for removing the old battery BO and one for mounting the new battery BN.
  • the control device 4 can control the first robot moving unit 51, the second robot moving unit 53, and the battery attachment unit 54 as the control target of the functional configuration of Figure 6, the second robot moving unit 54 and the battery attachment unit 55 as the control target of the robot, and the first and second robot moving units 56 as the control targets of the robot fourth moving unit 56.
  • control device 4 is provided outside the transport robot 3 in the above embodiment, it may be built into the transport robot 3. If built into the transport robot 3, the control device 4 and the control unit 31 may be provided separately, or may be integrated into one.
  • the old battery BO was removed and the new battery BN was attached by moving the electric vehicle 2 up and down (height direction), but it may be possible to remove and attach the battery by sliding (sliding motion) it left and right (width direction) along the underside of the electric vehicle 2 or back and forth (length direction) along the underside (which has the advantage of allowing for variation in battery removal and attachment).
  • FIG. 16 shows an example of the configuration of a battery module of an electric vehicle that is the subject of battery replacement by the battery replacement system.
  • a battery module 202 is mounted on the lower part 201 of the body of the electric vehicle 2.
  • This battery module 202 is composed of a battery frame BF and multiple battery bodies BH.
  • the multiple battery bodies BH can be freely attached and detached to the battery frame BF by a transport robot 3 shown in FIG. 17.
  • this embodiment will be described assuming that there are four battery bodies BH. Also, this embodiment will use a transport robot 3 having a structure suitable for attaching and detaching an even number of battery bodies BH.
  • FIG. 17 is a perspective view showing an example of the external configuration of a transport robot that is applied to the electric vehicle of FIG. 16 in the battery exchange system.
  • the transport robot 3 has a control unit 31, a drive unit 32, sensor units 33O and 33N, placement units 34O and 34N, lock/unlock execution units 35O and 35N, and rollers 36O and 36N.
  • the parts that are applicable to the old battery are marked with an "O” at the end of their reference numbers
  • the parts that are applicable to the new battery are marked with an "N" at the end of their reference numbers.
  • the description will be given without adding these "N" and "O" to the reference numbers.
  • the control unit 31 communicates with the control device 4 and controls the overall operation of the transport robot 31 .
  • the drive unit 32 exerts a driving force based on the control of the control unit 31, and causes the transport robot 3 to move, the battery body BH to slide in the placement unit 34, and the locking or unlocking operation of the lock/unlock execution unit 35 to be performed.
  • the sensor unit 33 detects the position of the locking unit 21 (see Figures 18 and 22) of the electric vehicle 2 and transmits the position to the control unit 31. Note that in this embodiment, the mark M as shown in Figure 2 (B) is omitted (the sensor unit 33 recognizes the mark M to detect the position of the locking unit 21 of the electric vehicle 2 and transmit the position to the control unit 31).
  • the placement unit 34 places the battery body BH on it, and performs the raising and lowering operation of the placement unit 34 itself when the battery body BH is attached to or detached from the electric vehicle 2 based on the control of the control unit 31.
  • the lock/unlock execution unit 35 executes locking or unlocking of the lock unit 21 based on the control of the control unit 31.
  • the lock/unlock execution unit 35 also executes an operation of sliding the battery main body BH.
  • the lock/unlock execution portion 35 of this embodiment tightens the bolt BT using a screwdriver SD provided in the lock/unlock execution portion 35.
  • the unlock execution unit 35 executes loosening of the bolt BT with a screwdriver SD.
  • the unlocking execution unit 35 of this embodiment can realize a quick release.
  • the lock/unlock execution unit 35 is controlled by the control unit 31 so as to operate in the left and right directions in FIG. 17 in order to slide the battery body BH.
  • the lock/unlock execution unit 35 moves in the left/right direction
  • the battery main body BH also slides in the left/right direction accordingly.
  • the lock/unlock execution unit 35 is formed in a generally rectangular prism shape extending in the vertical direction so as to be inserted into a hole BHc (described later) in the battery body BH.
  • a screwdriver SD is provided at the tip of the lock/unlock execution unit 35.
  • the rollers 36 are generally cylindrical with a rotation axis, and are arranged in a line in the left-right direction to facilitate the sliding movement of the battery body BH.
  • FIG. 18 is a perspective view showing an example of a battery frame constituting the battery module of FIG. 16 .
  • the battery frame BF has an upper frame portion BFa that is disposed so as to fit along the lower portion 201 of the body of the electric vehicle 2, and a central frame portion BFb that is continuous with the upper frame portion BFa.
  • the battery frame BF is disposed in the lower portion 201 of the body of the electric vehicle 2 so that its longitudinal direction coincides with the overall length of the electric vehicle 2 and its lateral direction coincides with the width direction of the electric vehicle 2.
  • the upper frame portion BFa is provided with a locking portion 21 and a pair of battery guide/receiving portions BFd.
  • the central frame portion BFb is provided with a frame side connector BFc, a frame side receiving portion BFe, and a wiring portion BFf (see FIG. 22).
  • the lock portion 21 provided on the frame upper portion BFa has a nut-shaped portion into which the bolt BT can be tightened.
  • the pair of battery guide/receiving portions BFd has a guide function for guiding the battery body BH to an appropriate connection position when the battery body BH is attached, and also functions as a receiving portion for restricting the movement of the battery body BH in the direction of gravity (e.g., downward).
  • the pair of battery guide/receiving portions BFd has the function of centering for connector connection and receiving the battery main body BH.
  • the pair of battery guides and receiving parts BFd are formed in a shape that is roughly the letter "V" when viewed from above.
  • each of the pair of battery guides and receiving parts BFd has a guide wall that is perpendicular to the upper frame BFa, and a receiving wall that is continuous with the end of the guide wall and parallel to the upper frame BFa, and is formed in an L-shaped cross section and in a shape that is roughly the letter "V" when viewed from above as a whole.
  • the locking portion 21 and the pair of battery guide/receiving portions BFd described above are provided in four locations on the upper frame BFa.
  • the frame side connector BFc provided in the frame center portion BFb is formed at an electrical connection portion with a battery side connector BHb of the battery main body BH, which will be described later.
  • each of the frame side connector BFc and the battery side connector BHb includes a connector housing and a plurality of terminals.
  • the frame-side receiving portion BFe functions as a receiving portion that restricts movement of the battery main body BH in the direction of gravity (for example, downward).
  • the wiring portion BFf is disposed inside the frame center portion BFb.
  • FIG. 22, in which the wiring portion BFf is shown, is a cross-sectional view showing an example of a state immediately before the battery body is completely attached to the battery frame of FIG.
  • the wiring section BFf although not specifically shown, is a section that brings together the wiring sections of bus bars and various sensors (current sensors, voltage sensors, temperature sensors, etc.), and is connected to a junction block (electrical connection box) or a control unit provided, for example, outside the battery module 202.
  • FIG. 19 is a perspective view showing an example of a battery main body constituting the battery module of FIG. 16. As shown in FIG.
  • the battery main body BH contains multiple batteries within a housing, and on the outside of the housing is a guided and receiving portion BHa which is guided to an appropriate connection position by a pair of battery guide and receiving portions BFd on the upper frame BFa, and which receives the battery main body BH so that movement in the direction of its own weight is restricted. Also provided on the exterior of the housing of the battery main body BH is a battery side connector BHb which is an electrical connection part with the frame side connector BFc of the frame upper part BFa.
  • the housing of the battery main body BH is provided with a hole BHc as shown in Figures 20 to 22.
  • This hole BHc is shaped so that the lock/unlock execution unit 35, which has a substantially rectangular prism shape, can be inserted into it.
  • FIG. 20 is a perspective view showing an example of a state in which the battery main body is removed from the battery frame of FIG. 16.
  • FIG. FIG. 21 is a perspective view showing an example of how the battery body is attached to the battery frame of FIG.
  • the transport robot 3 moves and the four new battery bodies BH are positioned in accordance with the position of the battery frame BF.
  • the lock/unlock execution unit 35 then performs a sliding operation, moving the four new battery bodies BH in the direction indicated by the arrow in FIG. 22. At this time, even if the battery bodies BH are slightly misaligned, they will be guided (centered) to the appropriate connection position by the above-mentioned guide function.
  • FIG. 5 is merely an example for achieving the objectives of the present invention and is not particularly limited.
  • the functional block diagram shown in FIG. 6 is merely an example and is not particularly limited. In other words, it is sufficient for the information processing system to be provided with a function that can execute the above-mentioned series of processes (the processes of the flowchart shown in FIG. 7) as a whole, and the type of functional block used to realize this function is not particularly limited to the example in FIG. 6.
  • the locations of the functional blocks are not limited to those shown in Fig. 6 and may be arbitrary.
  • at least some of the functional blocks on the control device 4 side may be provided in the transport robot 3 shown in Fig. 4 or other devices not shown, or vice versa.
  • a single functional block may be configured as a single piece of hardware, or may be configured in combination with a single piece of software.
  • the program constituting the software is installed into a computer or the like from a network or a recording medium.
  • the computer may be a computer built into dedicated hardware, or may be a computer capable of executing various functions by installing various programs, such as a server, a general-purpose smartphone, or a personal computer.
  • Recording media containing such programs are not only configured as removable media that are distributed separately from the device itself in order to provide each user with the program, but also as recording media etc. that are provided to each user in a state where they are already installed in the device itself.
  • the steps of describing a program to be recorded on a recording medium include not only processes that are performed chronologically in accordance with the order, but also processes that are not necessarily performed chronologically but are executed in parallel or individually.
  • the term "system” refers to an overall device that is composed of a plurality of devices, a plurality of means, etc.
  • the battery exchange system to which the present invention is applied may have the following configuration and may take a variety of different embodiments. That is, the battery exchange system to which the present invention is applied is A battery exchange system for exchanging a battery (e.g., old battery B in FIG. 1 ) that is installed in a state locked by a locking unit (e.g., locking unit 21 in FIG. 2B ) in a lower part of a body of an electric vehicle (e.g., electric vehicle 2 in FIG. 1 or FIG. 2 ), A moving body (e.g., the transport robot 3 in FIG. 1 or FIG. 3) that transports the battery to be replaced; A control device (e.g., the control device 4 in FIG. 1 or FIG.
  • a battery exchange system for exchanging a battery e.g., old battery B in FIG. 1
  • a locking unit e.g., locking unit 21 in FIG. 2B
  • a moving body e.g., the transport robot 3 in FIG. 1 or FIG. 3
  • a control device
  • the moving body is A drive unit (e.g., the drive unit 32 in FIG. 3 ) that drives based on the control of the control device;
  • a detection unit e.g., sensor units 33O and 33N in FIG. 3 that detects the position of the lock unit and transmits the detected position to the control device;
  • a placement section e.g., placement sections 34O and 34N in FIG. 3) in which the battery is placed;
  • a lock/unlock execution unit e.g., lock/unlock execution units 35O, 35N in FIG. 3) that executes locking or unlocking of the lock unit based on control of the control device; Equipped with
  • the control device includes: a first moving means (e.g., robot first moving unit 51 in FIG.
  • a second moving means e.g., robot second moving unit 52 in FIG. 6
  • a battery removal means e.g., the battery removal portion 53 in FIG.
  • a third moving means e.g., robot third moving unit 54 in FIG. 6 ) that drives the drive unit to move the moving body to the position of the lock unit (e.g., to the position in FIG. 12 ) based on the detection result of the detection unit when a new replacement battery (e.g., new battery BN in FIG. 1 or FIG.
  • a battery attachment unit e.g., the battery attachment unit 55 in FIG. 6 . It will be enough to have this.
  • the battery exchange system can be constructed inexpensively and simply. Furthermore, by simply preparing a general-purpose self-propelled mini-transport robot (with an existing control unit, etc.) and attaching a detection unit (a general-purpose sensor) and a general-purpose lock/unlock execution unit, a moving body can be manufactured cheaply and easily. Furthermore, the control device can be manufactured simply by producing inexpensive and simple software for the first moving means through the battery mounting means. In this way, the battery exchange system can be constructed more simply and at lower cost. Furthermore, as long as the location is below the underside of the electric vehicle body and the mobile object can move, large-scale facilities as in the past are not required, so the battery exchange system can be realized in any desired location, such as a depopulated area.
  • the first moving means moves the moving body below a lower surface of the body of the electric vehicle, on the condition that the electric vehicle has moved and is placed on a slope (e.g., the slope SL in FIG. 1 or FIG. 7) that has been installed in advance. be able to.
  • a slope e.g., the slope SL in FIG. 1 or FIG. 7
  • the battery exchange system can be used anywhere a ramp can be installed, meaning it does not have to be installed in locations that require large-scale facilities like conventional fixed systems.
  • one or more markers are attached to the lock unit or a position in the vicinity of the lock unit on the underside of the body of the electric vehicle,
  • the detection unit detects positions of the plurality of markers as positions of the lock unit and transmits the positions to the control device. be able to.
  • the control device may further include a battery size recognition means for recognizing a size of the battery based on a detection result of the detection unit.
  • battery sizes vary depending on the type of electric vehicle. Therefore, if the size of the battery can be recognized before replacing it, an appropriate new battery can be prepared immediately. As a result, battery replacement can be made more efficient.
  • the control device includes: Regarding the first moving means, the second moving means, and the battery removal means, a first moving body is set as a control object, The third moving means and the battery mounting means are configured to control the second moving body. be able to.
  • the battery removal means and the battery attachment means slide the lock/unlock execution unit (e.g., the lock/unlock execution unit 35 in FIG. 17 ) along the lower surface (e.g., a movement in the left-right direction in FIG. 17 ) to perform a sliding movement of the battery (e.g., the arrow indicating the movement of the battery main body BH in FIGS. 20 and 21 ). be able to.
  • the lock/unlock execution unit e.g., the lock/unlock execution unit 35 in FIG. 17
  • the lower surface e.g., a movement in the left-right direction in FIG. 17
  • a sliding movement of the battery e.g., the arrow indicating the movement of the battery main body BH in FIGS. 20 and 21 .

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Abstract

電気自動車のバッテリ交換システムを所望な場所に低コストかつ簡易に実現させること。 バッテリ交換場のスロープSLに電気自動車2が上って静止すると、運搬ロボット3は、バッテリ充電場所4から新バッテリBNを搭載して、スロープSLの間を通過して、電気自動車2のボディの下方で停止する。運搬ロボット3は、旧バッテリBOを電気自動車2から取り外す。運搬ロボット3は、電気自動車2のボディの下部に新バッテリBOを装着させる。運搬ロボット3は、旧バッテリBOを搭載した状態で移動を開始し、バッテリ充電場所4まで移動する。

Description

バッテリ交換装置、バッテリ交換方法、及びプログラム
 本発明は、バッテリ交換装置、バッテリ交換方法、及びプログラムに関する。
 近年、電気自動車の中には、ボディから脱着可能なバッテリで駆動するものが登場してきている。このような電気自動車のためには、バッテリ交換場所が必要になってくる(例えば特許文献1乃至3参照)。
特開2012―192782号公報 特開2012-8019号公報 特開2012-6591号公報
 しかしながら、特許文献1乃至3に記載の技術を含め従来のバッテリ交換設備は、固定式で大掛かりなものであったことから、設置場所も限られており、設置場所があったとしても高コストで実現するのが容易でない状況である。
 本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、電気自動車のバッテリ交換システムを過疎地等所望な場所に低コストかつ簡易に実現させることを目的とする。
 本発明の一態様のバッテリ交換システムは、
 電気自動車のボディの下部においてロック部によりロックされた状態で装着されているバッテリを交換するバッテリ交換システムであって、
 交換対象の前記バッテリを運搬する移動体と、
 前記移動体の移動の制御を実行する制御装置とを含み、
 前記移動体は、
  前記制御装置の制御に基づいて駆動する駆動部と、
  前記ロック部の位置を検出して前記制御装置に送信する検出部と、
  前記バッテリを配置する配置部と、
  前記制御装置の制御に基づいて、前記ロック部に対するロック又はその解除を実行するロック/解除実行部と、
 を備え、
 前記制御装置は、
  前記電気自動車の前記ボディの下面よりも下方において前記移動体が移動可能となったことを条件として、前記駆動部を駆動して、前記電気自動車の前記ボディの下面よりも下方に前記移動体を移動させる第1移動手段と、
  前記検出部の検出結果に基づいて、前記駆動部を駆動して、前記ロック部の位置に前記移動体を移動させる第2移動手段と、
  前記ロック解除実行部により前記ロック部を解除させ、前記バッテリを前記電気自動車から取り外して前記配置部に配置させるバッテリ取外手段と、
  交換用の新たなバッテリが前記配置部に配置された状態で、前記駆動部を駆動して、前記移動体を、前記検出部の検出結果に基づいて前記ロック部の位置に移動させる第3移動手段と、
  前記新たなバッテリを前記電気自動車の前記ボディの下部に装着して、前記ロック解除実行部により前記ロック部をロックさせるバッテリ装着手段と、
 を備える。
 本発明の一態様のバッテリ交換方法及びプログラムの夫々は、上述の本発明の一態様のバッテリ交換システムに対応する方法及びプログラムの夫々である。
 本発明によれば、電気自動車のバッテリ交換システムを過疎地等所望な場所に低コストかつ簡易に実現させることができる。
本発明の一実施形態のバッテリ交換システムの概要を示すイメージ図である。 図1のバッテリ交換システムによるバッテリ交換の対象となる電気自動車の外観構成の一例を示す図である。 図1のバッテリ交換システムのうち運搬ロボットの外観構成の一例を示す斜視図である。 図1のバッテリ交換システムの情報処理システムとしての構成例を示す図である。 図4の情報処理システムとしてのバッテリ交換システムのうち制御措置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 図5の制御装置の機能的構成の概要を示す機能ブロック図である。 図6の機能的構成の制御装置の制御により実行される、図1のバッテリ交換システムによるバッテリ交換の流れを説明するフローチャートである。 図7のフローチャートのステップS11を具体的に説明する図であって、電気自動車がスロープに移動する前の状態を示す概要図である。 図7のフローチャートのステップS11を具体的に説明する図であって、電気自動車がスロープに移動した後の状態を示す概要図である。 図7のフローチャートのステップS12を具体的に説明する図であって、運搬ロボットがスロープの間から電気自動車のボディの下面に移動する様子を示す概要図である。 図7のフローチャートのステップS13,S14を具体的に説明する図であって、運搬ロボットがバッテリを電気自動車から取り外す様子を示す概要図である。 図7のフローチャートのステップS15,S16を具体的に説明する図であって、運搬ロボットがバッテリを電気自動車に装着させる様子を示す概要図である。 ロック機構としてネジ式機構を採用した場合の、運搬ロボットがバッテリを電気自動車に装着するイメージを示す概略図である。 ロック機構として図13のネジ式機構を採用した場合の運搬ロボットの外観構成の一例、即ち図3とは異なる例を示す図である。 ロック機構として、ストライカーとキャッチでロック状態にさせる機構を採用した場合のイメージを示す概略図である。 バッテリ交換システムによるバッテリ交換の対象となる電気自動車のバッテリモジュールの構成の一例を示す図である。 バッテリ交換システムのうち図16の電気自動車で適用される運搬ロボットの外観構成の一例を示す斜視図である。 図16のバッテリモジュールを構成するバッテリフレームの一例を示す斜視図である。 図16のバッテリモジュールを構成するバッテリ本体の一例を示す斜視図である。 図16のバッテリフレームからバッテリ本体を取り外す様子の一例を示す斜視図である。 図16のバッテリフレームに対しバッテリ本体を装着する様子の一例を示す斜視図である。 図16のバッテリフレームに対しバッテリ本体を装着し終える直前の様子の一例を示す断面図である。
 以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
 図1は、本発明の一実施形態のバッテリ交換システムの概要を示すイメージ図である。
 本発明の一実施形態のバッテリ交換システム1は、移動自在な運搬ロボット3を用いて、電気自動車2のボディの下部に装着されている旧バッテリBOを新バッテリBNに交換するシステムである。
 運搬ロボット3は、制御装置4の制御に基づいて駆動する、自走式のロボットである。
 具体的には例えば、図1に示すように、先ず、電気自動車2は、バッテリ交換場として機能するスロープSLに登って静止する。
 すると、運搬ロボット3は、バッテリ充電場所4でフル充電された新バッテリBNを搭載して移動を開始し、スロープSLの間から、電気自動車2のボディの下方に移動する。
 この段階では、旧バッテリBOは、電気自動車2のロック部(後述の図2のロック部21)によりロックされた状態、即ち電気自動車2に装着された状態である。そこで、運搬ロボット3は、ロック部のロック状態を解除することで、旧バッテリBOを電気自動車2から取り外す。
 次に、運搬ロボット3は、電気自動車2のボディの下部に新バッテリBOを移動させてロック部によりロックさせることで、当該新バッテリBOを電気自動車2に装着させる。
 そして、運搬ロボット3は、旧バッテリBOを搭載した状態で移動を開始し、バッテリ充電場所4まで移動する。これにより、旧バッテリBOは、充電を開始し、フル充電の後には新バッテリBNとして機能するようになる。
 このようにして、運搬ロボット3と制御装置4だけ用意すればよいので、バッテリ交換システムを安価かつ簡易に構成することが可能になる。
 また、スロープSLとバッテリ充電場所4さえあれば、従来のような大掛かりな設備は不要であるので、例えば過疎地等の所望な場所で、バッテリ交換システムを実現することが可能になる。
 図2は、図1のバッテリ交換システムによるバッテリ交換の対象となる電気自動車の外観構成の一例を示す図である。
 図2(A)は、電気自動車の側面の概要であって、バッテリを装着した状態を示す図である。
 図2(B)は、電気自動車の下面の概要であって、バッテリを取り外した状態を示す図である。
 図2(A)に示すように、電気自動車2は、ボディの下部にロック部21を有しており、当該ロック部21によりバッテリBをロックすることで装着して、当該バッテリBから供給される電力を用いて駆動して走行する。
 図2(B)に示すように、バッテリBは、ロック部21によるロックが解除されると、電気自動車2から取り外されるようになされている。
 ここで、ロック部21のロックの機構は特に限定されないが、本実施形態では説明の便宜上、磁力によりバッテリBをロックする機構を有しているものとする。
 具体的には例えば、ロック部21は、バッテリBの装着面に所定極性(例えばN極)の永久磁石を有しているものとする。また、バッテリBのうち、ロック部21と接触する接触部BRは、後述の運搬ロボット3により磁性反転がなされる永久磁石を有しているものとする。
 これにより、バッテリBの接触部BRは、その永久磁石の極性を、ロック部21の所定極性と逆極性(例えばS極)とすることで、図2(A)のようにロック部21によりロックされて、電気自動車2に装着される。
 一方、バッテリBの接触部BRは、その永久磁石の極性を、ロック部21の所定極性と同一極性(例えばN極)とすることで、図2(B)のようにロック部21によりロックが解除されて、電気自動車2に装着される。
 また、運搬ロボット3がロック部21の位置を認識すべく、当該ロック部21自体又はその近傍には、図2(B)に示すようなマーカMが付されている。
 図3は、図1のバッテリ交換システムのうち運搬ロボットの外観構成の一例を示す斜視図である。
 運搬ロボット3は、制御部31と、駆動部32と、センサ部33O,33Nと、配置部34O,34Nと、ロック/解除実行部35O,35Nとを有している。
 ここで、図3に示すように、本実施形態の運搬ロボット3は、取り外し対象の旧バッテリBOを運搬すると共に、装着対象の新バッテリBNを運搬する機能を有している。このため、旧バッテリBOを対象とする部位には符号の最後に「O」を付し、新バッテリBNを対象とする部位には符号の最後に「N」を付している。ただし、旧バッテリBOと新バッテリBNとを区別する必要がない場合(単に「バッテリB」としている場合)には、これら「N」及び「O」を符号に付けずに説明するものとする。
 制御部31は、制御装置4と通信をして、運搬ロボット31の動作全体を制御する。
 駆動部32は、制御部31の制御に基づいて駆動力を発揮し、運搬ロボット3の移動動作、配置部34の昇降動作、ロック/解除実行部35のロック又は解除の動作を実行させる。
 センサ部33は、電気自動車2のロック部21(図2)の位置を検出して、制御部31に送信する。本実施形態では、図2(B)に示すように、ロック部21又はその近傍にはマーカMが付されているので、センサ部33は、例えば光学センサとして構成され、マークMを認識することで、電気自動車2のロック部21の位置を検出して、制御部31に送信する。
 配置部34は、バッテリBを配置して、制御部31の制御に基づいて、当該バッテリBの電気自動車2への脱着時に昇降動作を実行する。
 ロック/解除実行部35は、制御部31の制御に基づいて、ロック部21に対するロック又はその解除を実行する。具体的には例えば本実施形態では、ロック解除実行部35は、ロック部21に対するロックを実行する場合には、バッテリBの接触部BRの永久磁石の極性を、ロック部21の所定極性と逆極性(例えばS極)に反転させる。一方、ロック解除実行部35は、ロック部21に対するロックの解除を実行する場合には、バッテリBの接触部BRの永久磁石の極性を、ロック部21の所定極性と同一極性(例えばN極)に反転させる。
 図4は、図1のバッテリ交換システムの情報処理システムとしての構成例を示す図である。
 図4に示すバッテリ交換システムは、運搬ロボット3の制御部31と、制御装置4とが、所定のネットワークNWを介して相互に接続されることで構成される。
 ここで、所定のネットワークNWは、例えば本実施形態では、Wi-Fi(登録商標)を用いた無線ネットワークが採用されているが、特に限定されず、制御装置3が運搬ロボット3と近接している場合にはBluetooth(登録商標)を用いた無線ネットワークが採用されてもよいし、制御装置3が遠隔地に存在する場合にはインターネットが採用されてもよい。
 図5は、図4の情報処理システムとしてのバッテリ交換システムのうち制御措置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
 制御装置4は、CPU(Central Processing Unit)11と、ROM(Read Only Memory)12と、RAM(Random Access Memory)13と、バス14と、入出力インターフェース15と、入力部16と、出力部17と、記憶部18と、通信部19と、ドライブ20とを備えている。
 CPU11は、ROM12に記録されているプログラム、又は、記憶部18からRAM13にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。
 RAM13には、CPU11が各種の処理を実行する上において必要なデータ等も適宜記憶される。
 CPU11、ROM12及びRAM13は、バス14を介して相互に接続されている。このバス14にはまた、入出力インターフェース15も接続されている。入出力インターフェース15には、入力部16、出力部17、記憶部18、通信部19及びドライブ20が接続されている。
 入力部16は、各種ハードウェア鉛等で構成され、各種情報を入力する。
 出力部17は、各種液晶ディスプレイ等で構成され、各種情報を出力する。
 記憶部18は、DRAM(Dynamic Random Access Memory)等で構成され、各種データを記憶する。
 通信部19は、インターネットを含むネットワークを介して他の装置との間で行う通信を制御する。
 ドライブ20は、必要に応じて設けられる。ドライブ20には磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリ等よりなる、リムーバブルメディア21が適宜装着される。ドライブ20によってリムーバブルメディア21から読み出されたプログラムは、必要に応じて記憶部18にインストールされる。またリムーバブルメディア21は、記憶部18に記憶されている各種データも、記憶部18と同様に記憶することができる。
 なお、図示はしないが、運搬ロボット3の制御部31も図5に示すハードウェア構成を有しており、入出力インターフェース15に対して、駆動部32と、センサ部33と、配置部34と、ロック解除実行部35とが接続されている。
 図6は、図5の制御装置の機能的構成の概要を示す機能ブロック図である。
 図6に示すように、制御装置4のCPU11においては、ロボット第1移動部51と、ロボット第2移動部52と、バッテリ取外部53と、ロボット第3移動部54と、バッテリ装着部55と、ロボット第4移動部56とが機能する。
 制御装置4の図6に示す各機能ブロックの機能については、図7のフローチャートを参照しつつ説明する。
 図7は、図6の機能的構成の制御装置の制御により実行される、図1のバッテリ交換システムによるバッテリ交換の流れを説明するフローチャートである。
 ステップS11において、電気自動車2は、スロープSLに移動する。
 具体的には、電気自動車2は、図8に示す状態から、図9に示す状態に移動して静止する。
 図8は、図7のフローチャートのステップS11を具体的に説明する図であって、電気自動車がスロープに移動する前の状態を示す概要図である。
 図9は、図7のフローチャートのステップS11を具体的に説明する図であって、電気自動車がスロープに移動した後の状態を示す概要図である。
 なお、図示はしないが、スロープSLには、電気自動車2が定位置に載った(移動した)ことを検出するセンサが配置され、当該センサによる検出結果は制御装置4に送信される。
 制御装置4は、当該センサによる検出結果を受信すると、即ち、電気自動車2がスロープSLに定位置に載った(移動した)ことが検出されると、電気自動車2のボディの下面よりも下方において運搬ロボット3が移動可能となったと認識して、処理をステップS11からステップS12に進める。
 このように、スロープSLさえあれば、運搬ロボット3は電気自動車2のボディの下面よりも下方において自在に移動できるようになる。即ち、スロープSLさえ設置できる場所であればどこでも、即ち従来の固定式のような大掛かりな設備がある場所でなくても、バッテリ交換システムを採用することができる。
 ステップS12において、制御装置4のロット第1移動部51は、運搬ロボット3の制御部31を介して駆動部32を駆動して、電気自動車2のボディの下面よりも下方に運搬ロボット3を移動させる。
 即ち、運搬ロボット3は、図1のバッテリ充電場所5において新バッテリBNを搭載して、図10に示すように、スローブSLの間から、電気自動車2のボディの下面まで移動する。
 図10は、図7のフローチャートのステップS12を具体的に説明する図であって、運搬ロボットがスロープの間から電気自動車のボディの下面に移動する様子を示す概要図である。
 ステップS13において、制御装置4のロボット第2移動部52は、運搬ロボット3の制御部31を介して、センサ部33の検出結果に基づいて駆動部32を駆動して、電気自動車2のボディの下面のロック部21の位置に運搬ロボット3を移動させる。
 ステップS14において、制御装置4のバッテリ取外部53は、運搬ロボット3の制御部31を介して、ロック/解除実行部35によりロック部21を解除させ、旧バッテリBOを電気自動車2から取り外して配置部34Oに配置させる。
 ステップS13,S14について、図11を参照して具体的に説明する。
 図11は、図7のフローチャートのステップS13,S14を具体的に説明する図であって、運搬ロボットがバッテリを電気自動車から取り外す様子を示す概要図である。
 例えば、ステップS13において、運搬ロボット3は、図11に示す位置まで移動する。なお、ステップS13の段階では、旧バッテリBOの取り外し前なので、図11のように旧バッテリBOは運搬装置3に配置されておらず、図示はしないが、旧バッテリBOは電気自動車2に装着された状態である。
 具体的には、本実施形態の運搬ロボット3は、図3に示すように、旧バッテリBOが配置される配置部34Oと、新バッテリBNが配置される配置部34Nとを有している。
 ステップS13の移動は、旧バッテリBOを取り外すための移動であるため、配置部34O側のセンサ部33Oが、電気自動車2のマーカM(図2(B)参照)を認識してロック部21の位置を検出するまで移動することになる。即ち、図11に示すように、配置部34Oが、旧バッテリBOが装着された位置にくるように、運搬ロボット3が移動する。
 ステップS14において、運搬ロボット3の配置部34Oは上昇してロック/解除実行部35Oを旧バッテリBOに接触させて、当該ロック/解除実行部350が旧バッテリBOの接触部BRの永久磁石の極性を、ロック部21の所定極性と同一極性(例えばN極)に反転させることで、ロック部21のロック状態を解除させる。そして、配置部340が下降すると、図11に示すように、旧バッテリBOは電気自動車2から取り外されることになる。
 次に、ステップS15において、制御装置4のロボット第3移動部54は、運搬ロボット3の制御部31を介して、センサ部33の検出結果に基づいて駆動部32を駆動して運搬ロボット3を移動させることで、新バッテリBNを、電気自動車2のボディの下面のロック部21の位置に配置させる。
 ステップS16において、制御装置4のバッテリ装着部55は、運搬ロボット3の制御部31を介して、新バッテリBNを電気自動車2のボディの下部に装着して、ロック/解除実行部35によりロック部21でロックさせる。
 ステップS15,S16について、図12を参照して具体的に説明する。
 図12は、図7のフローチャートのステップS15,S16を具体的に説明する図であって、運搬ロボットがバッテリを電気自動車に装着させる様子を示す概要図である。
 例えば、ステップS15において、運搬ロボット3は、図12に示す位置まで移動する。
 具体的には、本実施形態の運搬ロボット3は、図3に示すように、旧バッテリBOが配置される配置部34Oと、新バッテリBNが配置される配置部34Nとを有している。
 ステップS15の移動は、新バッテリBNを装着するための移動であるため、配置部34N側のセンサ部33Nが、電気自動車2のマーカM(図2(B)参照)を認識してロック部21の位置を検出するまで移動することになる。即ち、図12に示すように、配置部34Nが、新バッテリBNの装着位置(ロック部21の下方位置)にくるように、運搬ロボット3が移動する。
 ステップS16において、運搬ロボット3の配置部34Nは上昇して、新バッテリBNを電気自動車2のボディの下部に装着させ、その後、ロック/解除実行部35Lが新バッテリBNの接触部BRの永久磁石の極性を、ロック部21の所定極性と逆極性(例えばS極)に反転させることで、ロック部21でロックさせる。
 その後、配置部34Nが下降すると、制御装置4のロボット第4移動部56は、運搬ロボット3の制御部31を介して、駆動部32を駆動して運搬ロボット3をスロープSLの外に移動させる。
 これにより、処理はステップS17からステップS18に進む。
 ステップS18において、電気自動車2は、スロープSLから移動する。
 これにより、電気自動車2のバッテリ交換は終了となる。
 以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
 例えば、電気自動車2のロック部21がバッテリBをロックさせる機構(以下、「ロック機構」と呼ぶ)は、上述の実施形態では磁力を用いた機構が採用されたが、特にこれに限定されず、各種各様な機構を採用することができる。
 具体的には例えば、図13に示すように、ネジによりバッテリBを脱着させる機構(以下、「ネジ式機構」と呼ぶ)をロック機構として採用してもよい。
 図13は、ロック機構としてネジ式機構を採用した場合の、運搬ロボットがバッテリを電気自動車に装着するイメージを示す概略図である。
 図14は、ロック機構として図13のネジ式機構を採用した場合の運搬ロボットの外観構成の一例、即ち図3とは異なる例を示す図である。
 図13及び図14において、図3と同様の構成については同一符号で示しており、それらの説明は省略する。また、図13については、新バッテリBNと旧バッテリBOとを区別せずにバッテリBとして描画しているため、「O」や「N」は符号として付けていない。
 図14の例の運搬ロボット3は、図3の例の運搬ロボット3と比較して、制御部31、駆動部32、センサ部33O,33N、及び配置部34O,34Nについては同様の構成を有しているが、ロック機構が異なるため、図3の例とは異なるロック/解除実行部350O,350Nを有している。
 即ち、図13に示すように、ネジ式機構のロック部21は、ネジが捻じ込まれるネジ穴として構成されている。このため、ロック/解除実行部350は、ドライバ機能(ネジを取り付けて回転させて捻じ込んだり緩めて取り外す機能)を有するマニピュレータとして構成されている。
 この場合、図13に示すように、バッテリBが電気自動車2に装着されるときには、ロック/解除実行部350は、ネジをネジ穴(ロック部21)に差し込んで所定方向に回転させることで、ネジをネジ穴(ロック部21)に捻じ込む。これにより、ロック部21はロック状態になる。
 一方、バッテリBが電気自動車2から取り外されるときには、ロック/解除実行部350は、ネジを上述の所定方向とは逆方向に回転させることで、ネジをネジ穴(ロック部21)から緩めて取り出す。これにより、ロック部21のロック状態は解除される。
 また例えば、図15に示すように、乗用車のドアと同様にストライカーとキャッチでロック状態にさせる機構を、ロック機構として採用してもよい。
 図15は、ロック機構として、ストライカーとキャッチでロック状態にさせる機構を採用した場合のイメージを示す概略図である。
 図15に示すように、ロック部21はストライカーとして構成され、バッテリBにはキャッチBCが設けられている。
 バッテリBが電気自動車2に装着されるときには、運搬ロボット3のロック/解除実行部(図示しないため符号は記載せず)は、図15(A)に示すようにキャッチBCをストライカー(ロック部21)にはめ込み、図15(B)に示すようにキャッチBCを回転させる。これにより、ロック部21はロック状態になる。
 一方、バッテリBが電気自動車2から取り外されるときには、ロック/解除実行部350は、図15(B)の状態から図15(A)の状態にさせる。これにより、ロック部21のロック状態は解除される。
 また例えば、ロック部21の位置を運搬ロボット3(センサ部33)に検出させるためのマーカMは、上述の実施形態では2つとされたが、特にこれに限定されない。
 例えば、バッテリBのサイズは必ずしも統一されておらず電気自動車2の種類によってバラバラの場合には、制御装置4はバッテリBのサイズを把握したうえで、当該バッテリBの交換の制御をする必要がある。このような場合、複数のマーカMの夫々は、バッテリBのサイズを認識可能な位置(電気自動車2のボディの下方の任意の位置)に付されてもよい。
 この場合、図示はしないが、制御装置4は、さらに、運搬ロボット3のセンサ部33の検出結果に基づいて、バッテリBのサイズを認識するバッテリサイズ認識部を有することになる。
 また例えば、運搬ロボット3の台数は、上述の実施形態では1台とされたが、特にこれに限定されず、複数台でもよい。
 例えば、運搬ロボット3は、旧バッテリBOの取り外し用の1台と、新バッテリBNの装着用の1台との総計2台で構成してもよい。
 この場合、制御装置4は、図6の機能的構成のうち、ロボット第1移動部51、ロボット第2移動部53、及びバッテリ取外部54については、1台目を制御対象として、ロボット第3移動部54、及び前記バッテリ装着部55については、2台目を制御対象として、ロボット第4移動部56については、1台目及び2台目を制御対象にすることができる。
 例えば、制御装置4は、上述の実施形態では運搬ロボット3の外部に設けられたが、運搬ロボット3に内蔵されてもよい。内蔵された場合には、制御装置4と制御部31とは別々に設けられてもよいが、1つに統合されてもよい。
 また例えば、旧バッテリBOの取り外し及び新バッテリBNの装着が電気自動車2の上下方向(高さ方向)への移動にて脱着が行われていたが、電気自動車2の下面に沿った左右方向(幅方向)、若しくは、下面に沿った前後方向(全長方向)にスライド移動(スライド動作)させて脱着が行われるようにしてもよい(バッテリ脱着にバリエーションを持たせることができるという利点を有する)。
 以下、図16乃至図22を参照して、上記スライド移動にて行われるバッテリの脱着について説明する。
 なお、バッテリに関し、上述のような新旧を示す符号は省略するものとする。
 図16は、バッテリ交換システムによるバッテリ交換の対象となる電気自動車のバッテリモジュールの構成の一例を示す図である。
 電気自動車2のボディの下部201には、バッテリモジュール202が搭載されている。このバッテリモジュール202は、バッテリフレームBFと、複数のバッテリ本体BHとを備えて構成されている。複数のバッテリ本体BHは、図17に示す運搬ロボット3によりバッテリフレームBFに対して脱着自在となっている。
 なお、数は特に限定しないが、本実施形態においては、バッテリ本体BHが4つあるものとして説明する。また、本実施形態においては、偶数個のバッテリ本体BHの脱着に好適な構造を有する運搬ロボット3を使用するものとする。
 先ず、図17を参照し、運搬ロボット3について説明する。
 図17は、バッテリ交換システムのうち図16の電気自動車で適用される運搬ロボットの外観構成の一例を示す斜視図である。
 運搬ロボット3は、制御部31と、駆動部32と、センサ部33O及びセンサ部33Nと、配置部34O及び配置部34Nと、ロック/解除実行部35O及びロック/解除実行部35Nと、ローラ36O及びローラ36Nとを有している。
 なお、ここでは、旧バッテリを対象とする部位には符号の最後に「O」を付し、新バッテリを対象とする部位には符号の最後に「N」を付している。ただし、旧バッテリと新バッテリとを区別する必要がない場合には、これら「N」及び「O」を符号に付けずに説明するものとする。
 図17の本実施形態の運搬ロボット3は、上述(図3を参照して説明)の運搬ロボット3と同様に、取り外し対象の旧バッテリ(バッテリ本体BH)を運搬すると共に、装着対象の新バッテリ(バッテリ本体BH)を運搬する機能を有している。
 制御部31は、制御装置4と通信をして、運搬ロボット31の動作全体を制御する。
 駆動部32は、制御部31の制御に基づいて駆動力を発揮し、運搬ロボット3の移動動作、配置部34でのバッテリ本体BHのスライド動作、ロック/解除実行部35のロック又は解除の動作を実行させる。
 センサ部33は、電気自動車2のロック部21(図18及び図22参照)の位置を検出して、制御部31に送信する。なお、本実施形態では、図2(B)に示すようなマークMの図示は省略するものとする(センサ部33がマークMを認識することで、電気自動車2のロック部21の位置を検出して、制御部31に送信する)。
 配置部34は、バッテリ本体BHを載置して、制御部31の制御に基づき当該バッテリ本体BHの電気自動車2への脱着時に、配置部34自体の昇降動作を実行する。
 ロック/解除実行部35は、制御部31の制御に基づいて、ロック部21に対するロック又はその解除を実行する。また、ロック/解除実行部35は、バッテリ本体BHをスライド移動させる動作も実行する。
 本実施形態のロック/解除実行部35は、例えばナット状のロック部21に対するロックを実行する場合に、ロック/解除実行部35に設けられたスクリュードライバーSDにてボルトBTを締め込むことを実行する。
 一方、ロック解除実行部35は、ロック部21に対しボルトBTが締め込まれたロック状態の解除を実行する場合に、ボルトBTをスクリュードライバーSDにて緩めることを実行する。
 本実施形態のロック解除実行部35では、クイックリリースを実現することができる。
 ロック/解除実行部35は、バッテリ本体BHをスライド移動させるため、図17の左右方向に動作するよう制御部31にて制御される。
 本実施形態では、ロック/解除実行部35の左右方向の動作により、バッテリ本体BHも追従して左右方向にスライド移動するようになっている。
 ロック/解除実行部35は、バッテリ本体BHの後述する穴部BHcに対し差し込むような上下方向にのびる略四角柱形状に形成されている。このようなロック/解除実行部35の先端には、スクリュードライバーSDが設けられている。
 ローラ36は、回転軸を有する略円柱形状のものであって、バッテリ本体BHのスライド移動を容易にするために、左右方向に複数個並ぶように配置されている。
 次に、図18を参照して、図16のバッテリモジュール202を構成するバッテリフレームBFについて説明する。
 図18は、図16のバッテリモジュールを構成するバッテリフレームの一例を示す斜視図である。
 バッテリフレームBFは、電気自動車2のボディの下部201に添わせるように配置されるフレーム上部BFaと、このフレーム上部BFaに連続するフレーム中央部BFbとを有している。
 バッテリフレームBFは、この長手方向が電気自動車2の全長方向に、また、短手方向が電気自動車2の幅方向に合うように電気自動車2のボディの下部201に配置されている。
 フレーム上部BFaには、ロック部21と、一対のバッテリガイド・受け部BFdとが設けられている。また、フレーム中央部BFbには、フレーム側コネクタBFcと、フレーム側受け部BFeと、配線部BFf(図22参照)とが設けられている。
 フレーム上部BFaに設けられるロック部21は、ボルトBTの締め込みが可能なナット形状の部分を有している。
 一対のバッテリガイド・受け部BFdは、バッテリ本体BHの装着時において、バッテリ本体BHを適切な接続位置に案内するガイド機能を有している。また、一対のバッテリガイド・受け部BFdは、バッテリ本体BHの重力方向(例えば下方向)への移動を規制する受け部分としての機能も有している。
 言い換えれば、一対のバッテリガイド・受け部BFdは、コネクタ接続のためのセンタリングをし、かつ、バッテリ本体BHを受ける機能を有している。
 一対のバッテリガイド・受け部BFdは、平面視略「ハ」の字となるような形状に形成されている。また、一対のバッテリガイド・受け部BFdは、夫々、フレーム上部BFaに対し垂直となるガイド用の壁と、このガイド用の壁の端部に連続してフレーム上部BFaに平行となる受け用の壁とを有して、断面L字状、かつ、全体が上記のように平面視略「ハ」の字となるような形状に形成されている。
 以上のようなロック部21及び一対のバッテリガイド・受け部BFdは、フレーム上部BFaに対し4箇所設けられている。
 フレーム中央部BFbに設けられるフレーム側コネクタBFcは、バッテリ本体BHの後述するバッテリ側コネクタBHbとの電気的な接続部分に形成されている。なお、特に図示しないが、フレーム側コネクタBFc及びバッテリ側コネクタBHbは、夫々、コネクタハウジングと複数の端子とを備えて構成されている。
 フレーム側受け部BFeは、バッテリ本体BHの重力方向(例えば下方向)への移動を規制する受け部分としての機能を有している。
 配線部BFfは、フレーム中央部BFbの内部に配置されている。
 なお、配線部BFfが示されている図22は、図16のバッテリフレームに対しバッテリ本体を装着し終える直前の様子の一例を示す断面図である。
 配線部BFfは、特に図示しないが、バスバーや各種センサ(電流センサ、電圧センサ、温度センサ等)の配線部等をまとめた部分であって、バッテリモジュール202の例えば外部に設けられたジャンクションブロック(電気接続箱)やコントロールユニットに接続されている。
 次に、図19を参照して、図16のバッテリモジュール202を構成するバッテリ本体BHについて説明する。
 図19は、図16のバッテリモジュールを構成するバッテリ本体の一例を示す斜視図である。
 バッテリ本体BHは、筐体内に複数の電池を収容したものであって、筐体外部には、フレーム上部BFaの一対のバッテリガイド・受け部BFdによるガイドにて適切な接続位置に案内され、かつ、バッテリ本体BHの自重方向への移動が規制されるように受けられる、被ガイド・受け部BHaが設けられている。
 また、バッテリ本体BHの筐体外部には、フレーム上部BFaのフレーム側コネクタBFcとの電気的な接続部分であるバッテリ側コネクタBHbも設けられている。
 バッテリ本体BHの筐体には、図20乃至図22に示すような穴部BHcが設けられている。この穴部BHcは、略四角柱形状のロック/解除実行部35が差し込まれるような形状に形成されている。
 このようなバッテリ本体BHは、交換のために図20に示すような状態で取り外され、かつ、図21に示すような状態で取り付けられる。
 図20は、図16のバッテリフレームからバッテリ本体を取り外す様子の一例を示す斜視図である。
 また、図21は、図16のバッテリフレームに対しバッテリ本体を装着する様子の一例を示す斜視図である。
 図21において、バッテリ本体BHの穴部BHcにロック/解除実行部35が差し込まれ、かつ、スクリュードライバーSDがボルトBTを緩めた後に、制御部31の制御によりロック/解除実行部35の解除動作が実行されると、4つの古いバッテリ本体BHは夫々図中の矢印に示す方向に移動し、これによって古いバッテリ本体BHの取り外しが完了する(4つ全部を取り外すのではなく、古いバッテリ本体BHのみを取り外して交換することであってもよいものとする)。
 古いバッテリ本体BHの取り外しをした後、運搬ロボット3が移動してバッテリフレームBFの位置に合わせて4つの新しいバッテリ本体BHが配置されると、この後にロック/解除実行部35がスライド動作することで、図22の矢印に示す方向に4つの新しいバッテリ本体BHが移動する。なお、この時、バッテリ本体BHの配置が多少ずれていても上記ガイド機能により適切な接続位置に案内される(センタリングされる)。
 図22に示すようにコネクタ同士の接続がなされ、スクリュードライバーSDがボルトBTをロック部21に対し締め付けると、4つの新しいバッテリ本体BHの装着(交換)が完了する。
 以上、図16乃至図22から分かるように、バッテリ脱着に係りバリエーションを持たせることができる。
 また、図5に示すハードウェア構成は、本発明の目的を達成するための例示に過ぎず、特に限定されない。
 また、図6に示す機能ブロック図は、例示に過ぎず、特に限定されない。即ち、上述した一連の処理(図7に示すフローチャートの処理)を全体として実行できる機能が情報処理システムに備えられていれば足り、この機能を実現するためにどのような機能ブロックを用いるのかは、特に図6の例に限定されない。
 また、機能ブロックの存在場所も、図6に限定されず、任意でよい。例えば制御装置4側の機能ブロックの少なくとも一部を、図4に示す運搬ロボット3又はその他の図示せぬ装置に設けてもよいし、その逆でもよい。
 そして、1つの機能ブロックは、ハードウェア単体で構成してもよいし、ソフトウェア単体との組み合わせで構成してもよい。
 各機能ブロックの処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータ等にネットワークや記録媒体からインストールされる。
 コンピュータは、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータであってもよい。また、コンピュータは、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能なコンピュータ、例えばサーバの他汎用のスマートフォンやパーソナルコンピュータであってもよい。
 このようなプログラムを含む記録媒体は、各ユーザにプログラムを提供するために装置本体とは別に配布される、リムーバブルメディアにより構成されるだけではなく、装置本体に予め組み込まれた状態で各ユーザに提供される記録媒体等で構成される。
 なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、その順序に添って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的或いは個別に実行される処理をも含むものである。
 また、本明細書において、システムの用語は、複数の装置や複数の手段等より構成される全体的な装置を意味するものとする。
 以上まとめると、本発明が適用されるバッテリ交換システムは、次のような構成を取れば足り、各種各様な実施形態を取ることができる。
 即ち、本発明が適用されるバッテリ交換システムは、
 電気自動車(例えば図1や図2の電気自動車2)のボディの下部においてロック部(例えば図2(B)のロック部21)によりロックされた状態で装着されているバッテリ(例えば図1の旧バッテリB)を交換するバッテリ交換システムであって、
 交換対象の前記バッテリを運搬する移動体(例えば図1や図3の運搬ロボット3)と、
 前記移動体の移動の制御を実行する制御装置(例えば図1や図4の制御装置4)とを含み、
 前記移動体は、
  前記制御装置の制御に基づいて駆動する駆動部(例えば図3の駆動部32)と、
  前記ロック部の位置を検出して前記制御装置に送信する検出部(例えば図3のセンサ部33O,33N)と、
  前記バッテリを配置する配置部(例えば図3の配置部34O,34N)と、
  前記制御装置の制御に基づいて、前記ロック部に対するロック又はその解除を実行するロック/解除実行部(例えば図3のロック/解除実行部35O,35N)と、
 を備え、
 前記制御装置は、
  前記電気自動車の前記ボディの下面よりも下方において前記移動体が移動可能となったことを条件(例えば図9に示すようにスロープSLに電気自動車2が載ったことを条件)として、前記駆動部を駆動して、前記電気自動車の前記ボディの下面よりも下方に前記移動体を移動させる(例えば図10のように移動させる)第1移動手段(例えば図6のロボット第1移動部51)と、
  前記検出部の検出結果に基づいて、前記駆動部を駆動して、前記ロック部の位置に前記移動体を移動させる(例えば図11の位置に移動させる)第2移動手段(例えば図6のロボット第2移動部52)と、
  前記ロック/解除実行部により前記ロック部を解除させ、前記バッテリ(例えば図1や図11の旧バッテリBO)を前記電気自動車から取り外して前記配置部に配置させる(例えば図11参照)バッテリ取外手段(例えば図6のバッテリ取外部53)と、
  交換用の新たなバッテリ(例えば図1や図12の新バッテリBN)が前記配置部に配置された状態で、前記駆動部を駆動して、前記移動体を、前記検出部の検出結果に基づいて前記ロック部の位置に移動させる(例えば図12の位置に移動させる)第3移動手段(例えば図6のロボット第3移動部54)と、
  前記新たなバッテリを前記電気自動車の前記ボディの下部に装着して、前記ロック/解除実行部により前記ロック部をロックさせる(例えば図12参照)バッテリ装着手段(例えば図6のバッテリ装着部55)と、
 を備えれば足りる。
 このようにして、移動体とその制御装置だけ用意すればよいので、バッテリ交換システムを安価かつ簡易に構成することが可能になる。
 さらに、例えば汎用の自走式ミニ搬送ロボット(制御部等が既存のもの)を用意して、検出部(汎用のセンサ)と汎用のロック/解除実行部とを取り付けるだけで、移動体を安価かつ簡易に製造することができる。
 また、第1移動手段乃至バッテリ装着手段を安価かつ簡易なソフトウェアを製作するだけで、制御装置も製造することができる。
 このようにして、バッテリ交換システムをさらに一段と安価かつ簡易に構成することが可能になる。
 また、電気自動車のボディの下面よりも下方において移動体が移動可能となる場所であれば、従来のような大掛かりな設備は不要であるので、例えば過疎地等の所望な場所で、バッテリ交換システムを実現することができる。
 また、前記第1移動手段は、前記電気自動車が移動して、予め設置されたスロープ(例えば図1や図7のスロープSL)に載ったことを前記条件として、前記電気自動車の前記ボディの下面よりも下方に前記移動体を移動させる、
 ことができる。
 これにより、スローブさえ設置できる場所であればどこでも、即ち従来の固定式のような大掛かりな設備がある場所でなくても、バッテリ交換システムを採用することができる。
 また、前記電気自動車の前記ボディの下面のうち、前記ロック部又はその近傍の位置には1以上のマーカ(例えば図2(B)のマーカM)が付されており、
 前記検出部は、前記複数のマーカの位置を前記ロック部の位置として検出して前記制御装置に送信する、
 ことができる。
 これにより、検出部として、マーカを検出する汎用のセンサを採用することができるので、バッテリ交換システムをより安価かつ簡易に構成することが可能になる。
 前記複数のマーカの夫々は、前記バッテリのサイズを認識可能な位置に付されており、
 前記制御装置は、さらに、前記検出部の検出結果に基づいて、前記バッテリのサイズを認識するバッテリサイズ認識手段
 をさらに備えることができる。
 即ち、バッテリのサイズは電気自動車の種類によってまちまちである。従って、バッテリの交換前にそのサイズを認識することができれば、新たなバッテリとして適切なものを即座に用意することができるようになる。その結果、バッテリの交換をより効率的にすることができる。
 前記移動体は2台存在し、
 前記制御装置は、
 前記第1移動手段、前記第2移動手段、及び前記バッテリ取外手段については、1台目の前記移動体を制御対象として、
 前記第3移動手段、及び前記バッテリ装着手段については、2台目の前記移動体を制御対象とする、
 ことができる。
 前記バッテリ取外手段及び前記バッテリ装着手段は、前記バッテリ(例えば図20及び図21のバッテリ本体BH)の前記取り外し及び前記装着にあたり、前記ロック/解除実行部(例えば図17のロック/解除実行部35)を前記下面に沿ってスライド動作(例えば図17の左右方向の動作)させることで当該バッテリのスライド移動(例えば図20及び図21のバッテリ本体BHの移動を示す矢印)を行う、
 ことができる。
 バッテリ取り外し用の移動体(1台目)と、新たなバッテリ装着用の移動体(2台目)とを用意することで、バッテリ交換が効率的に行えるようになる。
 1:バッテリ交換システム、2:電気自動車、3:運搬ロボット、4:制御装置、5:バッテリ充電場所、11:CPU、12:ROM、13:RAM、14:バス、15:入出力インターフェース、16:入力部、17:出力部、18:記憶部、19:通信部、20:ドライブ、21:リムーバブルメディア、31:制御部31、32:駆動部32、33,33O,33L:センサ部、34,34O,34N:配置部、35,35O,35N:ロック/解除実行部、51:ロボット第1移動部、52:ロボット第2移動部、53:バッテリ取外部、54:ロボット第3移動部、55:バッテリ装着部、56:ロボット第4移動部、B:バッテリ、BO:旧バッテリ、BN:新バッテリ、:マーカ、SL:スロープ

Claims (8)

  1.  電気自動車のボディの下部においてロック部によりロックされた状態で装着されているバッテリを交換するバッテリ交換システムであって、
     交換対象の前記バッテリを運搬する移動体と、
     前記移動体の移動の制御を実行する制御装置とを含み、
     前記移動体は、
      前記制御装置の制御に基づいて駆動する駆動部と、
      前記ロック部の位置を検出して前記制御装置に送信する検出部と、
      前記バッテリを配置する配置部と、
      前記制御装置の制御に基づいて、前記ロック部に対するロック又はその解除を実行するロック/解除実行部と、
     を備え、
     前記制御装置は、
      前記電気自動車の前記ボディの下面よりも下方において前記移動体が移動可能となったことを条件として、前記駆動部を駆動して、前記電気自動車の前記ボディの下面よりも下方に前記移動体を移動させる第1移動手段と、
      前記検出部の検出結果に基づいて、前記駆動部を駆動して、前記ロック部の位置に前記移動体を移動させる第2移動手段と、
      前記ロック/解除実行部により前記ロック部を解除させ、前記バッテリを前記電気自動車から取り外して前記配置部に配置させるバッテリ取外手段と、
      交換用の新たなバッテリが前記配置部に配置された状態で、前記駆動部を駆動して、前記移動体を、前記検出部の検出結果に基づいて前記ロック部の位置に移動させる第3移動手段と、
      前記新たなバッテリを前記電気自動車の前記ボディの下部に装着して、前記ロック/解除実行部により前記ロック部をロックさせるバッテリ装着手段と、
     を備えるバッテリ交換システム。
  2.  前記第1移動手段は、前記電気自動車が移動して、予め設置されたスロープに載ったことを前記条件として、前記電気自動車の前記ボディの下面よりも下方に前記移動体を移動させる、
     請求項1に記載のバッテリ交換システム。
  3.  前記電気自動車の前記ボディの下面のうち、前記ロック部又はその近傍の位置には1以上のマーカが付されており、
     前記検出部は、複数の前記マーカの位置を前記ロック部の位置として検出して前記制御装置に送信する、
     請求項1に記載のバッテリ交換システム。
  4.  前記複数のマーカの夫々は、前記バッテリのサイズを認識可能な位置に付されており、
     前記制御装置は、さらに、前記検出部の検出結果に基づいて、前記バッテリのサイズを認識するバッテリサイズ認識手段
     をさらに備える請求項3に記載のバッテリ交換システム。
  5.  前記移動体は2台存在し、
     前記制御装置は、
     前記第1移動手段、前記第2移動手段、及び前記バッテリ取外手段については、1台目の前記移動体を制御対象として、
     前記第3移動手段、及び前記バッテリ装着手段については、2台目の前記移動体を制御対象とする、
     請求項1に記載のバッテリ交換システム。
  6.  前記バッテリ取外手段及び前記バッテリ装着手段は、前記バッテリの前記取り外し及び前記装着にあたり、前記ロック/解除実行部を前記下面に沿ってスライド動作させることで当該バッテリのスライド移動を行う、
     請求項1に記載のバッテリ交換システム。
  7.  電気自動車のボディの下部においてロック部によりロックされた状態で装着されているバッテリを交換するバッテリ交換システムであって、
     交換対象の前記バッテリを運搬する移動体と、
     前記移動体の移動の制御を実行する制御装置とを含み、
     前記移動体は、
      前記制御装置の制御に基づいて駆動する駆動部と、
      前記ロック部の位置を検出して前記制御装置に送信する検出部と、
      前記バッテリを配置する配置部と、
      前記制御装置の制御に基づいて、前記ロック部に対するロック又はその解除を実行するロック/解除実行部と、
     を備えるバッテリ交換システムのうち、
     前記制御装置が実行するバッテリ交換方法であって、
      前記電気自動車の前記ボディの下面よりも下方において前記移動体が移動可能となったことを条件として、前記駆動部を駆動して、前記電気自動車の前記ボディの下面よりも下方に前記移動体を移動させる第1移動ステップと、
      前記検出部の検出結果に基づいて、前記駆動部を駆動して、前記ロック部の位置に前記移動体を移動させる第2移動ステップと、
      前記ロック/解除実行部により前記ロック部を解除させ、前記バッテリを前記電気自動車から取り外して前記配置部に配置させるバッテリ取外ステップと、
      交換用の新たなバッテリが前記配置部に配置された状態で、前記駆動部を駆動して、前記移動体を、前記検出部の検出結果に基づいて前記ロック部の位置に移動させる第3移動ステップと、
      前記新たなバッテリを前記電気自動車の前記ボディの下部に装着して、前記ロック/解除実行部により前記ロック部をロックさせるバッテリ装着ステップと、
     を含むバッテリ交換方法。
  8.  電気自動車のボディの下部においてロック部によりロックされた状態で装着されているバッテリを交換するバッテリ交換システムであって、
     交換対象の前記バッテリを運搬する移動体と、
     前記移動体の移動の制御を実行する制御装置とを含み、
     前記移動体は、
      前記制御装置の制御に基づいて駆動する駆動部と、
      前記ロック部の位置を検出して前記制御装置に送信する検出部と、
      前記バッテリを配置する配置部と、
      前記制御装置の制御に基づいて、前記ロック部に対するロック又はその解除を実行するロック/解除実行部と、
     を備えるバッテリ交換システムのうち、
     前記制御装置を制御するコンピュータに、
      前記電気自動車の前記ボディの下面よりも下方において前記移動体が移動可能となったことを条件として、前記駆動部を駆動して、前記電気自動車の前記ボディの下面よりも下方に前記移動体を移動させる第1移動ステップと、
      前記検出部の検出結果に基づいて、前記駆動部を駆動して、前記ロック部の位置に前記移動体を移動させる第2移動ステップと、
      前記ロック/解除実行部により前記ロック部を解除させ、前記バッテリを前記電気自動車から取り外して前記配置部に配置させるバッテリ取外ステップと、
      交換用の新たなバッテリが前記配置部に配置された状態で、前記駆動部を駆動して、前記移動体を、前記検出部の検出結果に基づいて前記ロック部の位置に移動させる第3移動ステップと、
      前記新たなバッテリを前記電気自動車の前記ボディの下部に装着して、前記ロック/解除実行部により前記ロック部をロックさせるバッテリ装着ステップと、
     を含む制御処理を実行させるプログラム。
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