車両のバッテリ交換装置
【課題】バッテリ交換時間の短縮を図ることができる車両のバッテリ交換装置を提供する。
【解決手段】テーブル１３ａの上面には検知スイッチ１７が設けられるとともに、地上におけるテーブル１３ａの下面と対向する位置には測距センサ１５が設けられている。そして、バッテリ収納部１１ａに収納されたバッテリＢを取り外す際に、測距センサ１５は、テーブル１３ａ上にバッテリＢが載置されたときのテーブル１３ａの高さを検出する。そして、バッテリ収納部１１ａに新たなバッテリＢを装着する際に、ＣＰＵは、測距センサ１５により検出されたテーブル１３ａの高さと車高変動量とを加算して得られた取付目標高さに、テーブル１３ａが停止するように昇降用モータを制御する。
【解決手段】テーブル１３ａの上面には検知スイッチ１７が設けられるとともに、地上におけるテーブル１３ａの下面と対向する位置には測距センサ１５が設けられている。そして、バッテリ収納部１１ａに収納されたバッテリＢを取り外す際に、測距センサ１５は、テーブル１３ａ上にバッテリＢが載置されたときのテーブル１３ａの高さを検出する。そして、バッテリ収納部１１ａに新たなバッテリＢを装着する際に、ＣＰＵは、測距センサ１５により検出されたテーブル１３ａの高さと車高変動量とを加算して得られた取付目標高さに、テーブル１３ａが停止するように昇降用モータを制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のバッテリ交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッドカーのように動力源として大型のバッテリ（バッテリユニット）を搭載した車両のうち、電気自動車においては、バッテリの充電量が所定量以下になると、電気自動車のバッテリ交換装置を用いてバッテリを満充電された新たなバッテリに交換することが考えられる。このような、電気自動車のバッテリ交換装置としては、例えば特許文献１のものがある。
【０００３】
特許文献１の電気自動車のバッテリ交換装置は、電気自動車が停止した状態において、電気自動車におけるバッテリ車体収納部の下方に配置される昇降手段を備えている。昇降手段は、バッテリユニットを載置可能な交換テーブルと、交換テーブルを昇降させる昇降装置とから構成されている。
【０００４】
そして、バッテリ交換時において、昇降装置により交換テーブルをバッテリ車体収納部に向けて上昇させ、バッテリユニットを交換テーブル上に支持する。そして、バッテリ車体収納部内に設けられたロック装置によりバッテリユニットがバッテリ車体収納部に対してロックされた状態を解除することで、バッテリユニットが交換テーブル上に載置されて、バッテリユニットがバッテリ車体収納部から取り外される。
【０００５】
また、新たなバッテリユニットをバッテリ車体収納部に装着する際には、新たなバッテリユニットが予め交換テーブル上に載置された状態で、昇降装置により交換テーブルをバッテリ車体収納部に向けて上昇させる。そして、新たなバッテリユニットがバッテリ車体収納部内に収納され、ロック装置により新たなバッテリユニットがロックされると、新たなバッテリユニットがバッテリ車体収納部に装着され、バッテリ交換作業が完了する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２６２９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、バッテリ車体収納部の下方に配置される昇降手段を用いてバッテリユニットをバッテリ車体収納部に装着する場合、交換テーブルがバッテリユニット下面に接触するまでの昇降装置の昇降ストロークは、タイヤの空気圧や乗車人員数等によって変動する。そして、バッテリユニットが取り外されると車両重量が軽くなるため、昇降装置の昇降ストロークが、バッテリユニット取り外し時と取り付け時とで異なってしまうことになる。
【０００８】
特許文献１の電気自動車のバッテリ交換装置では、交換テーブルを上昇させ、その交換テーブルにバッテリユニットが密着したことが検出されると、その密着に基づいて交換テーブルの上昇が停止される構成となっている。すなわち、交換テーブルがどの高さ位置で停止されるか決まっておらず、バッテリユニットとの接触が検出されるまで昇降装置は一定の低速を保ちながら交換テーブルを上昇させることになる。このため、特許文献１の電気自動車のバッテリ交換装置では、新たなバッテリユニットを取り付ける際にも、交換テーブルがバッテリユニットに密着するまで、その交換テーブルを一定速度で上昇させなければならず、バッテリユニットの交換時間の長時間化に繋がるという問題が生じていた。
【０００９】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、バッテリ交換時間の短縮を図ることができる車両のバッテリ交換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、車両下部に設けられたバッテリ収納部に対して下方からバッテリの脱着を行うために、前記バッテリが載置されるテーブルを昇降可能な昇降手段を備えた車両のバッテリ交換装置であって、前記バッテリ収納部に収納された前記バッテリの下面に対して前記テーブルの上面が当接するときの前記テーブルの高さを測定する測定手段と、前記昇降手段を制御して前記テーブルの高さを可変にする制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記バッテリ収納部に新たなバッテリを装着する際に、前記測定手段により測定された前記テーブルの高さに対し、前記バッテリが前記バッテリ収納部から取り外されたときに生じる前記車両の車高変動量を加算して得られる高さに、前記テーブルが位置するように前記昇降手段を制御することを要旨とする。
【００１１】
この発明によれば、バッテリがバッテリ収納部から取り外されると、車両の車高が変動し、その変動後の高さが新たなバッテリの装着高さとなるが、その変動後の高さを予め把握することができる。このため、変動後の高さまでテーブルを上昇させることができる。よって、変動後の高さが把握できず、例えば、リミットスイッチにより変動後の高さを検出する場合に比べて、テーブルを上昇させる時間を短縮することができ、バッテリ交換時間の短縮を図ることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記測定手段は、前記テーブルの上面に設けられる接触式の検知スイッチと、前記検知スイッチが前記バッテリの下面に接触してオンになったときの前記テーブルの高さを測定する測距センサとから構成されていることを要旨とする。
【００１３】
この発明によれば、バッテリの下面に対してテーブルの上面が当接するときのテーブルの高さを正確に測定することができる。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記検知スイッチは、前記テーブルの上面に複数設けられていることを要旨とする。
【００１４】
この発明によれば、検知スイッチが同時にオンされることで、バッテリの下面がテーブルの上面に対して傾いていないことを確認することができる。よって、検知スイッチが一つしか設けられていない場合と異なり、バッテリが傾いているか否かを正確に検出することができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、バッテリ交換時間の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態におけるバッテリ交換システムを示す模式図。
【図２】電気自動車とリフタとの関係を示す模式図。
【図３】バッテリ交換装置の電気的構成を示すブロック図。
【図４】（ａ）は検知スイッチがバッテリの下面に接触してオンした状態を示す模式図、（ｂ）はバッテリがバッテリ収納部から取り出されてバッテリがテーブル上に載置された状態を示す模式図、（ｃ）はテーブルがバッテリを載置した状態で下降している状態を示す模式図、（ｄ）はテーブルから走行台にバッテリが授受されて走行台上にバッテリが載置された状態を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を電気自動車のバッテリ交換装置に具体化した一実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。
まず、本実施形態のバッテリ交換装置１０を備えたバッテリ交換システムＳの全体構成について説明する。図１に示すように、バッテリ交換システムＳは、地上に設けられるバッテリ交換装置１０と、バッテリ交換装置１０の上方に設けられるとともに車両としての電気自動車１１を支持する支持台１２と、矩形箱状をなすバッテリＢを格納するバッテリ用自動倉庫２０とを備えている。さらに、バッテリ交換システムＳは、バッテリ交換装置１０との間でバッテリＢを授受可能であるとともに、バッテリ用自動倉庫２０側へバッテリＢを搬送可能な搬送装置１４を備えている。
【００１８】
図２に示すように、電気自動車１１には、バッテリＢを車体の下方から出し入れ可能に収納するバッテリ収納部１１ａが設けられるとともに、バッテリ収納部１１ａの周囲には、バッテリ収納部１１ａに収納されたバッテリＢの落下を防止するロック装置１１ｂが設けられている。ロック装置１１ｂは、ピストンロッド１１ｃがバッテリＢに形成された掛止孔（図示せず）に進入、離脱可能に配設されたシリンダで構成され、バッテリＢを４箇所でロック可能になっている。そして、バッテリＢの充電量が所定量以下になると、そのバッテリＢはバッテリ交換装置１０を用いて、バッテリ用自動倉庫２０内に格納された満充電状態の新たなバッテリＢと交換される。
【００１９】
次に、支持台１２について説明する。
支持台１２は、バッテリ交換の際に電気自動車１１が水平状態で停止するように設けられるとともに、図示しないスロープから電気自動車１１が予め定められたバッテリ交換位置に停止するように構成されている。さらに、支持台１２には、電気自動車１１がバッテリ交換位置に停止した状態において、バッテリ収納部１１ａとバッテリ交換装置１０との間におけるバッテリＢの移動に支障を来たさない大きさの開口１２ａが形成されている。なお、この開口１２ａは、電気自動車１１がバッテリ交換位置に対して車幅方向にずれた位置に停止した状態であっても、バッテリ収納部１１ａとバッテリ交換装置１０との間におけるバッテリＢの移動に支障を来たさない大きさに形成されている。
【００２０】
次に、バッテリ用自動倉庫２０について説明する。
図１に示すように、バッテリ用自動倉庫２０は、ラック２１と、スタッカクレーン２５とを備えている。ラック２１は、床面に対して直交する上下方向に延びるとともに通路の長手方向（図１の紙面と垂直方向）に沿って立設される複数本の支柱２２と、隣り合う支柱２２で対をなすように上下方向に沿って等間隔おきに配設された棚板２３とから構成されている。そして、ラック２１には、支柱２２と棚板２３との枠組みにより、回収された使用済みのバッテリＢを一時格納するとともに、充電された新たなバッテリＢを格納可能な格納部２４が上下方向及び通路の長手方向にそれぞれ複数ずつ区画形成されている。なお、図示しないが、複数の格納部２４のうちの少なくとも一つには、使用済みのバッテリＢを充電する充電装置が設けられている。
【００２１】
スタッカクレーン２５は、通路の長手方向に沿って通路の底部に敷設された図示しない走行レール上を走行可能に配置されている。スタッカクレーン２５は、走行レール上を走行可能な走行輪２６ａを有する走行台２６と、走行台２６上に立設された一対のマスト２７と、一対のマスト２７間に上下動（昇降動作）可能に配設された昇降キャリッジ２８とを備えている。昇降キャリッジ２８は、図示しないワイヤを介してマスト２７間に吊り下げられている。
【００２２】
また、昇降キャリッジ２８上にはフォーク装置２９が設けられている。フォーク装置２９は、予め定められた移載基準位置に搬送されたバッテリＢをすくい上げたり、格納部２４に格納されている新たなバッテリＢをすくい上げて新たなバッテリＢを移載基準位置に搬送したりする。なお、この移載基準位置は、スタッカクレーン２５の走行により移動可能な位置であれば自由に設定できるようになっている。
【００２３】
次に、バッテリ交換装置１０について説明する。
バッテリ交換装置１０は、バッテリ収納部１１ａに対してバッテリＢを脱着するためにバッテリＢを昇降する昇降手段としてのリフタ１３を備えている。
【００２４】
図２に示すように、リフタ１３は、バッテリＢが載置されるテーブル１３ａを有するとともに、テーブル１３ａを昇降可能な２組のリンク３１，３２を備えたパンタグラフ式の構成になっている。両リンク３１，３２は、同じ長さで中央部が軸により回動可能に連結されるとともに、上端がテーブル１３ａに固定された一対の上側支持部材３３に連結され、下端が一対の下側支持部材３４に連結されている。第１リンク３１は下端が下側支持部材３４に回動可能に連結されるとともに、上端が上側支持部材３３に形成された長孔３３ａに沿って移動可能に設けられた上側支軸３５に回動可能に連結されている。第２リンク３２は下端が下側支持部材３４に形成された長孔３４ａに沿って移動可能に設けられた下側支軸３６に回動可能に連結されるとともに、上端が上側支持部材３３に回動可能に連結されている。
【００２５】
リフタ１３には、テーブル１３ａを昇降させるために２組のリンク３１，３２を駆動させるための昇降用モータ１３ｂ（図３参照）が設けられている。そして、昇降用モータ１３ｂの正転駆動時には第１リンク３１及び第２リンク３２の端部の間隔が狭くなってテーブル１３ａが上昇し、昇降用モータ１３ｂの逆転駆動時には第１リンク３１及び第２リンク３２の端部の間隔が広くなってテーブル１３ａが下降するようになっている。
【００２６】
このようにして、テーブル１３ａは、昇降用モータ１３ｂの駆動により２組のリンクが駆動されて、バッテリ収納部１１ａに対してバッテリＢを取り外すため、あるいはバッテリ収納部１１ａに対してバッテリＢを装着するために昇降されるようになっている。
【００２７】
地上におけるテーブル１３ａの下面と対向する位置には、テーブル１３ａの高さを測定する光学式の測距センサ１５が設けられている。測距センサ１５は、投受光型の光センサで構成されるとともに、図示しない投光部と受光部とを備えている。投光部と受光部とは一体で構成されるとともに、投光部及び受光部は、適宜、切換可能である。
【００２８】
また、測距センサ１５のレーザ光における出射方向と対向するテーブル１３ａの下面には、投光部から出射されたレーザ光を受光部に向けて反射させる反射板１６が設けられている。投光部から出射されたレーザ光は、反射板１６に入射するとともに反射板１６により反射され、反射板１６により反射された一定の方向性を持ったレーザ光が受光部へ受光されるようになっている。測距センサ１５は、受光部でのレーザ光の受光に基づき、測距センサ１５と反射板１６との距離を測定する機能を有している。
【００２９】
テーブル１３ａの上面には、検知スイッチ１７がテーブル１３ａの上面から突出するように複数（本実施形態では二つ）設けられている。二つの検知スイッチ１７は、テーブル１３ａにおいて、その長手方向の両側に配設されている。検知スイッチ１７は、バッテリＢの下面に接触してオンになる接触式のリミットスイッチで構成されるとともに、各検知スイッチ１７の上面はそれぞれ同一平面上に位置するようになっている。そして、検知スイッチ１７がオン状態になると、検知スイッチ１７はテーブル１３ａの上面から没入して、テーブル１３ａ上にバッテリＢが載置されたことが検出されるようになっている。
【００３０】
次に、搬送装置１４について説明する。
搬送装置１４は、バッテリ交換位置に停止した電気自動車１１の前後方向と直交する方向（以下、「搬送方向」とする。）に移動可能になっている。また、搬送装置１４は、搬送方向に沿うように床面に敷設された図示しないレール上を走行可能な走行輪１４ｂを有する走行台１４ａを備えている。走行台１４ａは、搬送方向へ長辺が延びる矩形板状をなすとともに、走行台１４ａ上にバッテリＢが載置されるようになっている。走行台１４ａには、走行輪１４ｂを回転駆動するための走行用モータ（図示せず）が設けられている。そして、搬送装置１４は、走行用モータの駆動により走行輪１４ｂが回転駆動されて、搬送方向に沿って走行するようになっている。
【００３１】
また、搬送装置１４は、走行台１４ａが、下降状態におけるリフタ１３のテーブル１３ａよりも上方に位置するように、支持台１２の下まで移動可能になっている。走行台１４ａの略中央部には、リフタ１３のテーブル１３ａが通過可能な貫通孔（図示せず）が形成されている。この貫通孔は、バッテリＢが走行台１４ａ上に載置されたときに、バッテリＢが貫通孔を介して落下してしまうことのない開口面積となるように形成されている。
【００３２】
次に、本実施形態におけるバッテリ交換装置１０の電気的構成について説明する。
図３に示すように、バッテリ交換装置１０は、中央演算装置であるＣＰＵ（CENTRAL PROCESSING UNIT）１９ａ及びメモリ１９ｂを有する制御装置１９を備えている。メモリ１９ｂには、リフタ１３の昇降及び搬送装置１４の走行を制御するための各種制御用プログラムが記憶されるとともに、各種演算処理結果や各種制御データ等が記憶される。また、メモリ１９ｂには、バッテリＢがバッテリ収納部１１ａから取り外されたときに生じる電気自動車１１の車高変動量Ｙ（図４（ｂ）参照）が予め記憶されている。この車高変動量Ｙは、バッテリＢの重さや車種毎に異なり、予め測定されている。
【００３３】
また、制御装置１９は、昇降用モータ１３ｂと電気的に接続されている。そして、ＣＰＵ１９ａは、メモリ１９ｂに記憶された各制御用プログラムに従ってバッテリ交換作業時に昇降用モータ１３ｂを制御する。また、制御装置１９は測距センサ１５と信号接続されるとともに、測距センサ１５の検出信号は、ＣＰＵ１９ａへ出力されるようになっている。そして、ＣＰＵ１９ａは、この検出信号に基づいてテーブル１３ａの高さを検出するようになっている。
【００３４】
さらに、制御装置１９は検知スイッチ１７と電気的に接続されている。そして、バッテリ収納部１１ａに収納されたバッテリＢの下面に検知スイッチ１７が接触してオンされると、すなわち、テーブル１３ａ上にバッテリＢが載置されると、オンされた旨の信号がＣＰＵ１９ａに出力される。さらに、この信号を受信したＣＰＵ１９ａは、測距センサ１５の検出信号に基づいて、テーブル１３ａの上面がバッテリＢの下面に当接したときのテーブル１３ａの高さを検出する。よって、検知スイッチ１７及び測距センサ１５は、バッテリＢがバッテリ収納部１１ａに収納された状態において、テーブル１３ａの上面がバッテリＢの下面に当接するときのテーブル１３ａの高さを測定する測定手段を構成している。
【００３５】
次に、上記構成のバッテリ交換装置１０における作用について説明する。
電気自動車１１がバッテリ交換位置に停止した状態において、走行台１４ａが下降状態におけるリフタ１３のテーブル１３ａよりも上方に位置するように、支持台１２の下方で停止すると、ＣＰＵ１９ａは、昇降用モータ１３ｂを制御してテーブル１３ａを上昇させる。そして、図４（ａ）に示すように、テーブル１３ａが搬送装置１４の開口及び支持台１２の開口１２ａを介してバッテリＢの下面まで到達するとともに、各検知スイッチ１７がバッテリＢの下面に接触して同時にオン状態になる。
【００３６】
ここで、各検知スイッチ１７が同時にオンされず、例えば、一方の検知スイッチ１７がオンされてから所定時間経過した後に他方の検知スイッチ１７がオンされた場合、ＣＰＵ１９ａは、バッテリＢがテーブル１３ａに対して大きく傾いた状態になっていると判断して、バッテリ交換作業を強制終了させる。
【００３７】
各検知スイッチ１７が同時にオンされると、オンされた旨の信号がＣＰＵ１９ａに送信されて、ＣＰＵ１９ａは、まず昇降用モータ１３ｂの駆動を停止させる。さらに、測距センサ１５の検出信号に基づいて、各検知スイッチ１７がバッテリＢの下面に接触して同時にオンになったときのテーブル１３ａの高さを検出するとともにこの検出結果がメモリ１９ｂに記憶される。
【００３８】
次に、図４（ｂ）に示すように、テーブル１３ａの上面がバッテリＢの下面に当接した状態において、ロック装置１１ｂのピストンロッド１１ｃがバッテリＢの掛止孔から離脱して、バッテリＢのロック状態が解除されるとともに、バッテリＢがバッテリ収納部１１ａから取り出されて、バッテリＢがテーブル１３ａに支持される。このとき、電気自動車１１は、バッテリＢがバッテリ収納部１１ａから取り外されたときに生じる車高変動量Ｙ分だけ車高が高くなる。
【００３９】
図４（ｃ）に示すように、テーブル１３ａ上にバッテリＢが載置された状態において、ＣＰＵ１９ａは、昇降用モータ１３ｂを制御してテーブル１３ａを下降させる。そして、テーブル１３ａが搬送装置１４の開口を通過する際に、テーブル１３ａ上に載置されていたバッテリＢは、図４（ｄ）に示すように、搬送装置１４の走行台１４ａに授受されて、走行台１４ａ上に載置される。その後、搬送装置１４により使用済みのバッテリＢが移載基準位置に搬送されるとともに、フォーク装置２９により使用済みのバッテリＢが所定の格納部２４に一時格納される。
【００４０】
次に、格納部２４に格納されている満充電状態の新たなバッテリＢがフォーク装置２９により搬送装置１４の走行台１４ａ上に移載される。そして、搬送装置１４により新たなバッテリＢがリフタ１３側へ搬送される。
【００４１】
次に、ＣＰＵ１９ａは、昇降用モータ１３ｂを制御してテーブル１３ａを上昇させる。このとき、ＣＰＵ１９ａは、メモリ１９ｂに記憶されている測距センサ１５の検出結果と車高変動量Ｙとを加算して得られた取付目標高さを予め算出し、その取付目標高さにテーブル１３ａが停止するように昇降用モータ１３ｂを制御する。また、テーブル１３ａが搬送装置１４の開口を通過する際には、走行台１４ａ上に載置された新たなバッテリＢは、テーブル１３ａに授受されて、テーブル１３ａ上に載置される。このとき、検知スイッチ１７がオン状態になることで、走行台１４ａとテーブル１３ａとの間の授受動作が正常に行われたことを確認することができる。一方、このとき、検知スイッチ１７がオン状態にならない場合、走行台１４ａとテーブル１３ａとの間の授受動作が正常に行われなかったとして、ＣＰＵ１９ａは、昇降用モータ１３ｂの駆動を停止するように制御する。
【００４２】
そして、テーブル１３ａが取付目標高さに停止されると、新たなバッテリＢが、バッテリ収納部１１ａ内においてバッテリＢが取り付けられていた位置に配置される。そして、ロック装置１１ｂのピストンロッド１１ｃをバッテリＢの掛止孔に進入することにより新たなバッテリＢをロックする。これにより、新たなバッテリＢがバッテリ収納部１１ａに装着されて、バッテリ交換作業が完了する。
【００４３】
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）バッテリ収納部１１ａに収納されたバッテリＢを取り外す際に、測距センサ１５は、テーブル１３ａ上にバッテリＢが載置されたときのテーブル１３ａの高さを検出する。そして、バッテリ収納部１１ａに新たなバッテリＢを装着する際に、ＣＰＵ１９ａは、測距センサ１５により検出されたテーブル１３ａの高さと車高変動量Ｙとを加算して得られた取付目標高さに、テーブル１３ａが停止するように昇降用モータ１３ｂを制御する。よって、バッテリＢがバッテリ収納部１１ａから取り外されて、電気自動車１１の車高が変動しても、その変動した高さを予め把握しておき、その変動後の高さまでテーブル１３ａを上昇させることができる。したがって、変動後の高さが把握できず、例えば、リミットスイッチにより変動後の高さを検出する場合に比べて、テーブルを上昇させる時間を短縮することができ、バッテリ交換時間の短縮を図ることができる。
【００４４】
（２）バッテリＢを取り外す際に、テーブル１３ａにバッテリＢが載置されたときのテーブル１３ａの高さを測距センサ１５により検出し、その検出結果に基づいて、新たなバッテリＢを装着するときのテーブル１３ａの高さ（取付目標高さ）を算出する。このため、電気自動車１１に人が乗っていたり、タイヤ空気圧の差により車高が異なっていたりしても、その都度、バッテリ交換時の高さを直接検出することができるため、バッテリＢを装着するときの高さ（取付目標高さ）までテーブル１３ａを正確に上昇させることができる。
【００４５】
（３）テーブル１３ａの上面には検知スイッチ１７が設けられるとともに、地上におけるテーブル１３ａの下面と対向する位置には測距センサ１５が設けられている。そして、測距センサ１５は、検知スイッチ１７がバッテリＢの下面に接触してオンになったときのテーブル１３ａの高さを測定する。よって、例えば、非接触式のセンサにより、バッテリＢの下面に対してテーブル１３ａの上面が当接するときのテーブル１３ａの高さを測定する場合に比べて、バッテリＢの下面に対してテーブル１３ａの上面が当接するときのテーブル１３ａの高さを正確に測定することができる。
【００４６】
（４）テーブル１３ａの上面には、検知スイッチ１７が二つ設けられている。よって、各検知スイッチ１７が同時にオンされた場合、バッテリＢの下面がテーブル１３ａの上面に対して傾いていないことを確認することができる。したがって、検知スイッチ１７が一つしか設けられていない場合と異なり、バッテリＢが傾いているか否かを正確に検出することができる。
【００４７】
（５）テーブル１３ａの上面には、検知スイッチ１７が二つ設けられている。そして、二つの検知スイッチ１７が同時にオンせずに、一方の検知スイッチ１７がオンされてから所定時間経過した後に他方の検知スイッチ１７がオンされた場合、ＣＰＵ１９ａは、バッテリＢがテーブル１３ａに対して大きく傾いた状態になっていると判断して、バッテリ交換作業を強制終了させる。よって、傾いたバッテリＢの取り外し作業を行ってしまうことを回避することができる。
【００４８】
（６）バッテリ収納部１１ａに新たなバッテリＢを装着する場合、テーブル１３ａ上にバッテリＢが載置されたとき、検知スイッチ１７がオン状態になることで、テーブル１３ａ上にバッテリＢが載置されていることを確認することができる。すなわち、検知スイッチ１７は、テーブル１３ａ上にバッテリＢが載置されているか否かを検知する在荷センサとしても機能する。
【００４９】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態では、検知スイッチ１７がバッテリＢの下面に接触したときのテーブル１３ａの高さを測距センサ１５により検出することで、テーブル１３ａにバッテリＢが載置されたときのテーブル１３ａの高さを測定したが、これに限らない。例えば、検知スイッチ１７を設けずに、光学式の測距センサにより直接バッテリＢの高さを検出して、テーブル１３ａの上面とバッテリＢの下面とが当接するときのテーブル１３ａの高さを測定してもよい。これによれば、バッテリ収納部１１ａに新たなバッテリＢを装着する際に、測距センサにより直接バッテリＢの高さを検出することで、バッテリ収納部１１ａに収納されているときのバッテリＢの高さに対して車高変動量Ｙを加算して得られる取付目標高さを直接測定することができる。
【００５０】
○ 実施形態では、レーザ光を使用する光学式の測距センサ１５を用いたが、これに限らず、例えば、赤外線を使用する測距センサや可視光を使用する測距センサ、又は超音波式の測距センサを用いてもよい。
【００５１】
○ 実施形態において、テーブル１３ａの上面には検知スイッチ１７が二つ設けられていたが、これに限らず、検知スイッチ１７は、テーブル１３ａの上面に一つ又は三つ以上設けられていてもよい。
【００５２】
○ 実施形態において、リフタ１３は、パンタグラフ式の構成であったが、これに限らず、例えば、鉛直方向に延びるボールねじを利用してテーブル１３ａを昇降させる構成としてもよい。
【００５３】
○ 実施形態において、検知スイッチ１７は、接触式のリミットスイッチで構成されていたが、これに限らず、リードスイッチや光電スイッチ等の非接触式のスイッチで構成されていてもよい。
【００５４】
○ 本発明を、電気自動車のバッテリ交換装置に具体化したが、これに限らず、例えば、モータ及びエンジンの両方を備えたハイブリッドカーのバッテリ交換装置に具体化してもよい。
【００５５】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記複数の検知スイッチが前記バッテリの下面に接触する際に、各検知スイッチが同時にオン状態にならない場合には、前記制御手段はバッテリ交換作業を強制終了させることを特徴とする請求項３に記載の車両のバッテリ交換装置。
【００５６】
（ロ）前記車両は電気自動車であることを特徴とする請求項１〜請求項３、及び前記技術的思想（イ）のいずれか一項に記載の車両のバッテリ交換装置。
【符号の説明】
【００５７】
Ｂ…バッテリ、１０…バッテリ交換装置、１１…車両としての電気自動車、１１ａ…バッテリ収納部、１３…昇降手段としてのリフタ、１３ａ…テーブル、１５…測定手段を構成する測距センサ、１７…測定手段を構成する検知スイッチ、１９ａ…制御手段としてのＣＰＵ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のバッテリ交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッドカーのように動力源として大型のバッテリ（バッテリユニット）を搭載した車両のうち、電気自動車においては、バッテリの充電量が所定量以下になると、電気自動車のバッテリ交換装置を用いてバッテリを満充電された新たなバッテリに交換することが考えられる。このような、電気自動車のバッテリ交換装置としては、例えば特許文献１のものがある。
【０００３】
特許文献１の電気自動車のバッテリ交換装置は、電気自動車が停止した状態において、電気自動車におけるバッテリ車体収納部の下方に配置される昇降手段を備えている。昇降手段は、バッテリユニットを載置可能な交換テーブルと、交換テーブルを昇降させる昇降装置とから構成されている。
【０００４】
そして、バッテリ交換時において、昇降装置により交換テーブルをバッテリ車体収納部に向けて上昇させ、バッテリユニットを交換テーブル上に支持する。そして、バッテリ車体収納部内に設けられたロック装置によりバッテリユニットがバッテリ車体収納部に対してロックされた状態を解除することで、バッテリユニットが交換テーブル上に載置されて、バッテリユニットがバッテリ車体収納部から取り外される。
【０００５】
また、新たなバッテリユニットをバッテリ車体収納部に装着する際には、新たなバッテリユニットが予め交換テーブル上に載置された状態で、昇降装置により交換テーブルをバッテリ車体収納部に向けて上昇させる。そして、新たなバッテリユニットがバッテリ車体収納部内に収納され、ロック装置により新たなバッテリユニットがロックされると、新たなバッテリユニットがバッテリ車体収納部に装着され、バッテリ交換作業が完了する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２６２９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、バッテリ車体収納部の下方に配置される昇降手段を用いてバッテリユニットをバッテリ車体収納部に装着する場合、交換テーブルがバッテリユニット下面に接触するまでの昇降装置の昇降ストロークは、タイヤの空気圧や乗車人員数等によって変動する。そして、バッテリユニットが取り外されると車両重量が軽くなるため、昇降装置の昇降ストロークが、バッテリユニット取り外し時と取り付け時とで異なってしまうことになる。
【０００８】
特許文献１の電気自動車のバッテリ交換装置では、交換テーブルを上昇させ、その交換テーブルにバッテリユニットが密着したことが検出されると、その密着に基づいて交換テーブルの上昇が停止される構成となっている。すなわち、交換テーブルがどの高さ位置で停止されるか決まっておらず、バッテリユニットとの接触が検出されるまで昇降装置は一定の低速を保ちながら交換テーブルを上昇させることになる。このため、特許文献１の電気自動車のバッテリ交換装置では、新たなバッテリユニットを取り付ける際にも、交換テーブルがバッテリユニットに密着するまで、その交換テーブルを一定速度で上昇させなければならず、バッテリユニットの交換時間の長時間化に繋がるという問題が生じていた。
【０００９】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、バッテリ交換時間の短縮を図ることができる車両のバッテリ交換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、車両下部に設けられたバッテリ収納部に対して下方からバッテリの脱着を行うために、前記バッテリが載置されるテーブルを昇降可能な昇降手段を備えた車両のバッテリ交換装置であって、前記バッテリ収納部に収納された前記バッテリの下面に対して前記テーブルの上面が当接するときの前記テーブルの高さを測定する測定手段と、前記昇降手段を制御して前記テーブルの高さを可変にする制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記バッテリ収納部に新たなバッテリを装着する際に、前記測定手段により測定された前記テーブルの高さに対し、前記バッテリが前記バッテリ収納部から取り外されたときに生じる前記車両の車高変動量を加算して得られる高さに、前記テーブルが位置するように前記昇降手段を制御することを要旨とする。
【００１１】
この発明によれば、バッテリがバッテリ収納部から取り外されると、車両の車高が変動し、その変動後の高さが新たなバッテリの装着高さとなるが、その変動後の高さを予め把握することができる。このため、変動後の高さまでテーブルを上昇させることができる。よって、変動後の高さが把握できず、例えば、リミットスイッチにより変動後の高さを検出する場合に比べて、テーブルを上昇させる時間を短縮することができ、バッテリ交換時間の短縮を図ることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記測定手段は、前記テーブルの上面に設けられる接触式の検知スイッチと、前記検知スイッチが前記バッテリの下面に接触してオンになったときの前記テーブルの高さを測定する測距センサとから構成されていることを要旨とする。
【００１３】
この発明によれば、バッテリの下面に対してテーブルの上面が当接するときのテーブルの高さを正確に測定することができる。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記検知スイッチは、前記テーブルの上面に複数設けられていることを要旨とする。
【００１４】
この発明によれば、検知スイッチが同時にオンされることで、バッテリの下面がテーブルの上面に対して傾いていないことを確認することができる。よって、検知スイッチが一つしか設けられていない場合と異なり、バッテリが傾いているか否かを正確に検出することができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、バッテリ交換時間の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態におけるバッテリ交換システムを示す模式図。
【図２】電気自動車とリフタとの関係を示す模式図。
【図３】バッテリ交換装置の電気的構成を示すブロック図。
【図４】（ａ）は検知スイッチがバッテリの下面に接触してオンした状態を示す模式図、（ｂ）はバッテリがバッテリ収納部から取り出されてバッテリがテーブル上に載置された状態を示す模式図、（ｃ）はテーブルがバッテリを載置した状態で下降している状態を示す模式図、（ｄ）はテーブルから走行台にバッテリが授受されて走行台上にバッテリが載置された状態を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を電気自動車のバッテリ交換装置に具体化した一実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。
まず、本実施形態のバッテリ交換装置１０を備えたバッテリ交換システムＳの全体構成について説明する。図１に示すように、バッテリ交換システムＳは、地上に設けられるバッテリ交換装置１０と、バッテリ交換装置１０の上方に設けられるとともに車両としての電気自動車１１を支持する支持台１２と、矩形箱状をなすバッテリＢを格納するバッテリ用自動倉庫２０とを備えている。さらに、バッテリ交換システムＳは、バッテリ交換装置１０との間でバッテリＢを授受可能であるとともに、バッテリ用自動倉庫２０側へバッテリＢを搬送可能な搬送装置１４を備えている。
【００１８】
図２に示すように、電気自動車１１には、バッテリＢを車体の下方から出し入れ可能に収納するバッテリ収納部１１ａが設けられるとともに、バッテリ収納部１１ａの周囲には、バッテリ収納部１１ａに収納されたバッテリＢの落下を防止するロック装置１１ｂが設けられている。ロック装置１１ｂは、ピストンロッド１１ｃがバッテリＢに形成された掛止孔（図示せず）に進入、離脱可能に配設されたシリンダで構成され、バッテリＢを４箇所でロック可能になっている。そして、バッテリＢの充電量が所定量以下になると、そのバッテリＢはバッテリ交換装置１０を用いて、バッテリ用自動倉庫２０内に格納された満充電状態の新たなバッテリＢと交換される。
【００１９】
次に、支持台１２について説明する。
支持台１２は、バッテリ交換の際に電気自動車１１が水平状態で停止するように設けられるとともに、図示しないスロープから電気自動車１１が予め定められたバッテリ交換位置に停止するように構成されている。さらに、支持台１２には、電気自動車１１がバッテリ交換位置に停止した状態において、バッテリ収納部１１ａとバッテリ交換装置１０との間におけるバッテリＢの移動に支障を来たさない大きさの開口１２ａが形成されている。なお、この開口１２ａは、電気自動車１１がバッテリ交換位置に対して車幅方向にずれた位置に停止した状態であっても、バッテリ収納部１１ａとバッテリ交換装置１０との間におけるバッテリＢの移動に支障を来たさない大きさに形成されている。
【００２０】
次に、バッテリ用自動倉庫２０について説明する。
図１に示すように、バッテリ用自動倉庫２０は、ラック２１と、スタッカクレーン２５とを備えている。ラック２１は、床面に対して直交する上下方向に延びるとともに通路の長手方向（図１の紙面と垂直方向）に沿って立設される複数本の支柱２２と、隣り合う支柱２２で対をなすように上下方向に沿って等間隔おきに配設された棚板２３とから構成されている。そして、ラック２１には、支柱２２と棚板２３との枠組みにより、回収された使用済みのバッテリＢを一時格納するとともに、充電された新たなバッテリＢを格納可能な格納部２４が上下方向及び通路の長手方向にそれぞれ複数ずつ区画形成されている。なお、図示しないが、複数の格納部２４のうちの少なくとも一つには、使用済みのバッテリＢを充電する充電装置が設けられている。
【００２１】
スタッカクレーン２５は、通路の長手方向に沿って通路の底部に敷設された図示しない走行レール上を走行可能に配置されている。スタッカクレーン２５は、走行レール上を走行可能な走行輪２６ａを有する走行台２６と、走行台２６上に立設された一対のマスト２７と、一対のマスト２７間に上下動（昇降動作）可能に配設された昇降キャリッジ２８とを備えている。昇降キャリッジ２８は、図示しないワイヤを介してマスト２７間に吊り下げられている。
【００２２】
また、昇降キャリッジ２８上にはフォーク装置２９が設けられている。フォーク装置２９は、予め定められた移載基準位置に搬送されたバッテリＢをすくい上げたり、格納部２４に格納されている新たなバッテリＢをすくい上げて新たなバッテリＢを移載基準位置に搬送したりする。なお、この移載基準位置は、スタッカクレーン２５の走行により移動可能な位置であれば自由に設定できるようになっている。
【００２３】
次に、バッテリ交換装置１０について説明する。
バッテリ交換装置１０は、バッテリ収納部１１ａに対してバッテリＢを脱着するためにバッテリＢを昇降する昇降手段としてのリフタ１３を備えている。
【００２４】
図２に示すように、リフタ１３は、バッテリＢが載置されるテーブル１３ａを有するとともに、テーブル１３ａを昇降可能な２組のリンク３１，３２を備えたパンタグラフ式の構成になっている。両リンク３１，３２は、同じ長さで中央部が軸により回動可能に連結されるとともに、上端がテーブル１３ａに固定された一対の上側支持部材３３に連結され、下端が一対の下側支持部材３４に連結されている。第１リンク３１は下端が下側支持部材３４に回動可能に連結されるとともに、上端が上側支持部材３３に形成された長孔３３ａに沿って移動可能に設けられた上側支軸３５に回動可能に連結されている。第２リンク３２は下端が下側支持部材３４に形成された長孔３４ａに沿って移動可能に設けられた下側支軸３６に回動可能に連結されるとともに、上端が上側支持部材３３に回動可能に連結されている。
【００２５】
リフタ１３には、テーブル１３ａを昇降させるために２組のリンク３１，３２を駆動させるための昇降用モータ１３ｂ（図３参照）が設けられている。そして、昇降用モータ１３ｂの正転駆動時には第１リンク３１及び第２リンク３２の端部の間隔が狭くなってテーブル１３ａが上昇し、昇降用モータ１３ｂの逆転駆動時には第１リンク３１及び第２リンク３２の端部の間隔が広くなってテーブル１３ａが下降するようになっている。
【００２６】
このようにして、テーブル１３ａは、昇降用モータ１３ｂの駆動により２組のリンクが駆動されて、バッテリ収納部１１ａに対してバッテリＢを取り外すため、あるいはバッテリ収納部１１ａに対してバッテリＢを装着するために昇降されるようになっている。
【００２７】
地上におけるテーブル１３ａの下面と対向する位置には、テーブル１３ａの高さを測定する光学式の測距センサ１５が設けられている。測距センサ１５は、投受光型の光センサで構成されるとともに、図示しない投光部と受光部とを備えている。投光部と受光部とは一体で構成されるとともに、投光部及び受光部は、適宜、切換可能である。
【００２８】
また、測距センサ１５のレーザ光における出射方向と対向するテーブル１３ａの下面には、投光部から出射されたレーザ光を受光部に向けて反射させる反射板１６が設けられている。投光部から出射されたレーザ光は、反射板１６に入射するとともに反射板１６により反射され、反射板１６により反射された一定の方向性を持ったレーザ光が受光部へ受光されるようになっている。測距センサ１５は、受光部でのレーザ光の受光に基づき、測距センサ１５と反射板１６との距離を測定する機能を有している。
【００２９】
テーブル１３ａの上面には、検知スイッチ１７がテーブル１３ａの上面から突出するように複数（本実施形態では二つ）設けられている。二つの検知スイッチ１７は、テーブル１３ａにおいて、その長手方向の両側に配設されている。検知スイッチ１７は、バッテリＢの下面に接触してオンになる接触式のリミットスイッチで構成されるとともに、各検知スイッチ１７の上面はそれぞれ同一平面上に位置するようになっている。そして、検知スイッチ１７がオン状態になると、検知スイッチ１７はテーブル１３ａの上面から没入して、テーブル１３ａ上にバッテリＢが載置されたことが検出されるようになっている。
【００３０】
次に、搬送装置１４について説明する。
搬送装置１４は、バッテリ交換位置に停止した電気自動車１１の前後方向と直交する方向（以下、「搬送方向」とする。）に移動可能になっている。また、搬送装置１４は、搬送方向に沿うように床面に敷設された図示しないレール上を走行可能な走行輪１４ｂを有する走行台１４ａを備えている。走行台１４ａは、搬送方向へ長辺が延びる矩形板状をなすとともに、走行台１４ａ上にバッテリＢが載置されるようになっている。走行台１４ａには、走行輪１４ｂを回転駆動するための走行用モータ（図示せず）が設けられている。そして、搬送装置１４は、走行用モータの駆動により走行輪１４ｂが回転駆動されて、搬送方向に沿って走行するようになっている。
【００３１】
また、搬送装置１４は、走行台１４ａが、下降状態におけるリフタ１３のテーブル１３ａよりも上方に位置するように、支持台１２の下まで移動可能になっている。走行台１４ａの略中央部には、リフタ１３のテーブル１３ａが通過可能な貫通孔（図示せず）が形成されている。この貫通孔は、バッテリＢが走行台１４ａ上に載置されたときに、バッテリＢが貫通孔を介して落下してしまうことのない開口面積となるように形成されている。
【００３２】
次に、本実施形態におけるバッテリ交換装置１０の電気的構成について説明する。
図３に示すように、バッテリ交換装置１０は、中央演算装置であるＣＰＵ（CENTRAL PROCESSING UNIT）１９ａ及びメモリ１９ｂを有する制御装置１９を備えている。メモリ１９ｂには、リフタ１３の昇降及び搬送装置１４の走行を制御するための各種制御用プログラムが記憶されるとともに、各種演算処理結果や各種制御データ等が記憶される。また、メモリ１９ｂには、バッテリＢがバッテリ収納部１１ａから取り外されたときに生じる電気自動車１１の車高変動量Ｙ（図４（ｂ）参照）が予め記憶されている。この車高変動量Ｙは、バッテリＢの重さや車種毎に異なり、予め測定されている。
【００３３】
また、制御装置１９は、昇降用モータ１３ｂと電気的に接続されている。そして、ＣＰＵ１９ａは、メモリ１９ｂに記憶された各制御用プログラムに従ってバッテリ交換作業時に昇降用モータ１３ｂを制御する。また、制御装置１９は測距センサ１５と信号接続されるとともに、測距センサ１５の検出信号は、ＣＰＵ１９ａへ出力されるようになっている。そして、ＣＰＵ１９ａは、この検出信号に基づいてテーブル１３ａの高さを検出するようになっている。
【００３４】
さらに、制御装置１９は検知スイッチ１７と電気的に接続されている。そして、バッテリ収納部１１ａに収納されたバッテリＢの下面に検知スイッチ１７が接触してオンされると、すなわち、テーブル１３ａ上にバッテリＢが載置されると、オンされた旨の信号がＣＰＵ１９ａに出力される。さらに、この信号を受信したＣＰＵ１９ａは、測距センサ１５の検出信号に基づいて、テーブル１３ａの上面がバッテリＢの下面に当接したときのテーブル１３ａの高さを検出する。よって、検知スイッチ１７及び測距センサ１５は、バッテリＢがバッテリ収納部１１ａに収納された状態において、テーブル１３ａの上面がバッテリＢの下面に当接するときのテーブル１３ａの高さを測定する測定手段を構成している。
【００３５】
次に、上記構成のバッテリ交換装置１０における作用について説明する。
電気自動車１１がバッテリ交換位置に停止した状態において、走行台１４ａが下降状態におけるリフタ１３のテーブル１３ａよりも上方に位置するように、支持台１２の下方で停止すると、ＣＰＵ１９ａは、昇降用モータ１３ｂを制御してテーブル１３ａを上昇させる。そして、図４（ａ）に示すように、テーブル１３ａが搬送装置１４の開口及び支持台１２の開口１２ａを介してバッテリＢの下面まで到達するとともに、各検知スイッチ１７がバッテリＢの下面に接触して同時にオン状態になる。
【００３６】
ここで、各検知スイッチ１７が同時にオンされず、例えば、一方の検知スイッチ１７がオンされてから所定時間経過した後に他方の検知スイッチ１７がオンされた場合、ＣＰＵ１９ａは、バッテリＢがテーブル１３ａに対して大きく傾いた状態になっていると判断して、バッテリ交換作業を強制終了させる。
【００３７】
各検知スイッチ１７が同時にオンされると、オンされた旨の信号がＣＰＵ１９ａに送信されて、ＣＰＵ１９ａは、まず昇降用モータ１３ｂの駆動を停止させる。さらに、測距センサ１５の検出信号に基づいて、各検知スイッチ１７がバッテリＢの下面に接触して同時にオンになったときのテーブル１３ａの高さを検出するとともにこの検出結果がメモリ１９ｂに記憶される。
【００３８】
次に、図４（ｂ）に示すように、テーブル１３ａの上面がバッテリＢの下面に当接した状態において、ロック装置１１ｂのピストンロッド１１ｃがバッテリＢの掛止孔から離脱して、バッテリＢのロック状態が解除されるとともに、バッテリＢがバッテリ収納部１１ａから取り出されて、バッテリＢがテーブル１３ａに支持される。このとき、電気自動車１１は、バッテリＢがバッテリ収納部１１ａから取り外されたときに生じる車高変動量Ｙ分だけ車高が高くなる。
【００３９】
図４（ｃ）に示すように、テーブル１３ａ上にバッテリＢが載置された状態において、ＣＰＵ１９ａは、昇降用モータ１３ｂを制御してテーブル１３ａを下降させる。そして、テーブル１３ａが搬送装置１４の開口を通過する際に、テーブル１３ａ上に載置されていたバッテリＢは、図４（ｄ）に示すように、搬送装置１４の走行台１４ａに授受されて、走行台１４ａ上に載置される。その後、搬送装置１４により使用済みのバッテリＢが移載基準位置に搬送されるとともに、フォーク装置２９により使用済みのバッテリＢが所定の格納部２４に一時格納される。
【００４０】
次に、格納部２４に格納されている満充電状態の新たなバッテリＢがフォーク装置２９により搬送装置１４の走行台１４ａ上に移載される。そして、搬送装置１４により新たなバッテリＢがリフタ１３側へ搬送される。
【００４１】
次に、ＣＰＵ１９ａは、昇降用モータ１３ｂを制御してテーブル１３ａを上昇させる。このとき、ＣＰＵ１９ａは、メモリ１９ｂに記憶されている測距センサ１５の検出結果と車高変動量Ｙとを加算して得られた取付目標高さを予め算出し、その取付目標高さにテーブル１３ａが停止するように昇降用モータ１３ｂを制御する。また、テーブル１３ａが搬送装置１４の開口を通過する際には、走行台１４ａ上に載置された新たなバッテリＢは、テーブル１３ａに授受されて、テーブル１３ａ上に載置される。このとき、検知スイッチ１７がオン状態になることで、走行台１４ａとテーブル１３ａとの間の授受動作が正常に行われたことを確認することができる。一方、このとき、検知スイッチ１７がオン状態にならない場合、走行台１４ａとテーブル１３ａとの間の授受動作が正常に行われなかったとして、ＣＰＵ１９ａは、昇降用モータ１３ｂの駆動を停止するように制御する。
【００４２】
そして、テーブル１３ａが取付目標高さに停止されると、新たなバッテリＢが、バッテリ収納部１１ａ内においてバッテリＢが取り付けられていた位置に配置される。そして、ロック装置１１ｂのピストンロッド１１ｃをバッテリＢの掛止孔に進入することにより新たなバッテリＢをロックする。これにより、新たなバッテリＢがバッテリ収納部１１ａに装着されて、バッテリ交換作業が完了する。
【００４３】
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）バッテリ収納部１１ａに収納されたバッテリＢを取り外す際に、測距センサ１５は、テーブル１３ａ上にバッテリＢが載置されたときのテーブル１３ａの高さを検出する。そして、バッテリ収納部１１ａに新たなバッテリＢを装着する際に、ＣＰＵ１９ａは、測距センサ１５により検出されたテーブル１３ａの高さと車高変動量Ｙとを加算して得られた取付目標高さに、テーブル１３ａが停止するように昇降用モータ１３ｂを制御する。よって、バッテリＢがバッテリ収納部１１ａから取り外されて、電気自動車１１の車高が変動しても、その変動した高さを予め把握しておき、その変動後の高さまでテーブル１３ａを上昇させることができる。したがって、変動後の高さが把握できず、例えば、リミットスイッチにより変動後の高さを検出する場合に比べて、テーブルを上昇させる時間を短縮することができ、バッテリ交換時間の短縮を図ることができる。
【００４４】
（２）バッテリＢを取り外す際に、テーブル１３ａにバッテリＢが載置されたときのテーブル１３ａの高さを測距センサ１５により検出し、その検出結果に基づいて、新たなバッテリＢを装着するときのテーブル１３ａの高さ（取付目標高さ）を算出する。このため、電気自動車１１に人が乗っていたり、タイヤ空気圧の差により車高が異なっていたりしても、その都度、バッテリ交換時の高さを直接検出することができるため、バッテリＢを装着するときの高さ（取付目標高さ）までテーブル１３ａを正確に上昇させることができる。
【００４５】
（３）テーブル１３ａの上面には検知スイッチ１７が設けられるとともに、地上におけるテーブル１３ａの下面と対向する位置には測距センサ１５が設けられている。そして、測距センサ１５は、検知スイッチ１７がバッテリＢの下面に接触してオンになったときのテーブル１３ａの高さを測定する。よって、例えば、非接触式のセンサにより、バッテリＢの下面に対してテーブル１３ａの上面が当接するときのテーブル１３ａの高さを測定する場合に比べて、バッテリＢの下面に対してテーブル１３ａの上面が当接するときのテーブル１３ａの高さを正確に測定することができる。
【００４６】
（４）テーブル１３ａの上面には、検知スイッチ１７が二つ設けられている。よって、各検知スイッチ１７が同時にオンされた場合、バッテリＢの下面がテーブル１３ａの上面に対して傾いていないことを確認することができる。したがって、検知スイッチ１７が一つしか設けられていない場合と異なり、バッテリＢが傾いているか否かを正確に検出することができる。
【００４７】
（５）テーブル１３ａの上面には、検知スイッチ１７が二つ設けられている。そして、二つの検知スイッチ１７が同時にオンせずに、一方の検知スイッチ１７がオンされてから所定時間経過した後に他方の検知スイッチ１７がオンされた場合、ＣＰＵ１９ａは、バッテリＢがテーブル１３ａに対して大きく傾いた状態になっていると判断して、バッテリ交換作業を強制終了させる。よって、傾いたバッテリＢの取り外し作業を行ってしまうことを回避することができる。
【００４８】
（６）バッテリ収納部１１ａに新たなバッテリＢを装着する場合、テーブル１３ａ上にバッテリＢが載置されたとき、検知スイッチ１７がオン状態になることで、テーブル１３ａ上にバッテリＢが載置されていることを確認することができる。すなわち、検知スイッチ１７は、テーブル１３ａ上にバッテリＢが載置されているか否かを検知する在荷センサとしても機能する。
【００４９】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態では、検知スイッチ１７がバッテリＢの下面に接触したときのテーブル１３ａの高さを測距センサ１５により検出することで、テーブル１３ａにバッテリＢが載置されたときのテーブル１３ａの高さを測定したが、これに限らない。例えば、検知スイッチ１７を設けずに、光学式の測距センサにより直接バッテリＢの高さを検出して、テーブル１３ａの上面とバッテリＢの下面とが当接するときのテーブル１３ａの高さを測定してもよい。これによれば、バッテリ収納部１１ａに新たなバッテリＢを装着する際に、測距センサにより直接バッテリＢの高さを検出することで、バッテリ収納部１１ａに収納されているときのバッテリＢの高さに対して車高変動量Ｙを加算して得られる取付目標高さを直接測定することができる。
【００５０】
○ 実施形態では、レーザ光を使用する光学式の測距センサ１５を用いたが、これに限らず、例えば、赤外線を使用する測距センサや可視光を使用する測距センサ、又は超音波式の測距センサを用いてもよい。
【００５１】
○ 実施形態において、テーブル１３ａの上面には検知スイッチ１７が二つ設けられていたが、これに限らず、検知スイッチ１７は、テーブル１３ａの上面に一つ又は三つ以上設けられていてもよい。
【００５２】
○ 実施形態において、リフタ１３は、パンタグラフ式の構成であったが、これに限らず、例えば、鉛直方向に延びるボールねじを利用してテーブル１３ａを昇降させる構成としてもよい。
【００５３】
○ 実施形態において、検知スイッチ１７は、接触式のリミットスイッチで構成されていたが、これに限らず、リードスイッチや光電スイッチ等の非接触式のスイッチで構成されていてもよい。
【００５４】
○ 本発明を、電気自動車のバッテリ交換装置に具体化したが、これに限らず、例えば、モータ及びエンジンの両方を備えたハイブリッドカーのバッテリ交換装置に具体化してもよい。
【００５５】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記複数の検知スイッチが前記バッテリの下面に接触する際に、各検知スイッチが同時にオン状態にならない場合には、前記制御手段はバッテリ交換作業を強制終了させることを特徴とする請求項３に記載の車両のバッテリ交換装置。
【００５６】
（ロ）前記車両は電気自動車であることを特徴とする請求項１〜請求項３、及び前記技術的思想（イ）のいずれか一項に記載の車両のバッテリ交換装置。
【符号の説明】
【００５７】
Ｂ…バッテリ、１０…バッテリ交換装置、１１…車両としての電気自動車、１１ａ…バッテリ収納部、１３…昇降手段としてのリフタ、１３ａ…テーブル、１５…測定手段を構成する測距センサ、１７…測定手段を構成する検知スイッチ、１９ａ…制御手段としてのＣＰＵ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両下部に設けられたバッテリ収納部に対して下方からバッテリの脱着を行うために、前記バッテリが載置されるテーブルを昇降可能な昇降手段を備えた車両のバッテリ交換装置であって、
前記バッテリ収納部に収納された前記バッテリの下面に対して前記テーブルの上面が当接するときの前記テーブルの高さを測定する測定手段と、
前記昇降手段を制御して前記テーブルの高さを可変にする制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記バッテリ収納部に新たなバッテリを装着する際に、前記測定手段により測定された前記テーブルの高さに対し、前記バッテリが前記バッテリ収納部から取り外されたときに生じる前記車両の車高変動量を加算して得られる高さに、前記テーブルが位置するように前記昇降手段を制御することを特徴とする車両のバッテリ交換装置。
【請求項２】
前記測定手段は、前記テーブルの上面に設けられる接触式の検知スイッチと、前記検知スイッチが前記バッテリの下面に接触してオンになったときの前記テーブルの高さを測定する測距センサとから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両のバッテリ交換装置。
【請求項３】
前記検知スイッチは、前記テーブルの上面に複数設けられていることを特徴とする請求項２に記載の車両のバッテリ交換装置。
【請求項１】
車両下部に設けられたバッテリ収納部に対して下方からバッテリの脱着を行うために、前記バッテリが載置されるテーブルを昇降可能な昇降手段を備えた車両のバッテリ交換装置であって、
前記バッテリ収納部に収納された前記バッテリの下面に対して前記テーブルの上面が当接するときの前記テーブルの高さを測定する測定手段と、
前記昇降手段を制御して前記テーブルの高さを可変にする制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記バッテリ収納部に新たなバッテリを装着する際に、前記測定手段により測定された前記テーブルの高さに対し、前記バッテリが前記バッテリ収納部から取り外されたときに生じる前記車両の車高変動量を加算して得られる高さに、前記テーブルが位置するように前記昇降手段を制御することを特徴とする車両のバッテリ交換装置。
【請求項２】
前記測定手段は、前記テーブルの上面に設けられる接触式の検知スイッチと、前記検知スイッチが前記バッテリの下面に接触してオンになったときの前記テーブルの高さを測定する測距センサとから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両のバッテリ交換装置。
【請求項３】
前記検知スイッチは、前記テーブルの上面に複数設けられていることを特徴とする請求項２に記載の車両のバッテリ交換装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１８９９０９（Ｐ２０１１−１８９９０９Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５９９７３（Ｐ２０１０−５９９７３）
【出願日】平成２２年３月１６日（２０１０．３．１６）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１６日（２０１０．３．１６）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
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