車両のバッテリ交換装置
【課題】装置の大型化を招くことなく、バッテリ交換位置に停止した車体が傾斜した状態であっても支障なくバッテリ交換を行う。
【解決手段】バッテリ交換装置１１は、バッテリ載置部１３と、車両（電気自動車４１）に設けられたバッテリ支持部４３に対するバッテリユニット４２の脱着時にバッテリ載置部１３と一体に移動して車体に当接する車両持上げ部材１４と、バッテリ載置部１３を昇降移動する昇降手段１５とを備えている。車両持上げ部材１４は、車両の前後方向に延びる棒状に形成されるとともにバッテリ載置部１３に載置されたバッテリユニット４２の左右両側を挟むように延設されている。そして、バッテリ支持部４３に車両の下方からバッテリユニット４２を脱着する。
【解決手段】バッテリ交換装置１１は、バッテリ載置部１３と、車両（電気自動車４１）に設けられたバッテリ支持部４３に対するバッテリユニット４２の脱着時にバッテリ載置部１３と一体に移動して車体に当接する車両持上げ部材１４と、バッテリ載置部１３を昇降移動する昇降手段１５とを備えている。車両持上げ部材１４は、車両の前後方向に延びる棒状に形成されるとともにバッテリ載置部１３に載置されたバッテリユニット４２の左右両側を挟むように延設されている。そして、バッテリ支持部４３に車両の下方からバッテリユニット４２を脱着する。
【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係り、詳しくは車両に設けられたバッテリ支持部に車両の下方からバッテリを脱着する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に搭載された状態でバッテリの充電を行うか、消耗したバッテリを満充電されたバッテリと交換する必要がある。電気自動車のバッテリを交換する方式として、車両の下方に位置する昇降手段を用いて複数のバッテリを収納したバッテリユニットを出し入れする装置が公開されている（特許文献１参照）。このように、車両の下方に位置する昇降手段を用いてバッテリユニットを交換する方式では、対応するバッテリユニットを、車両の床面に沿った、薄く広い形状にできる。電気自動車用のバッテリユニットは、内部に多数のバッテリを有する重いものである為、バッテリを広い面積に分散して配置できる前記の構造は、車両の後方や側方からバッテリを水平に移動させて交換を行う方式に比べて、大型で重いバッテリを使用する電気自動車にて、車両の重量バランスに優れる。
【０００３】
ところが、特許文献１に記載の技術にあっては、バッテリユニットを単に上下に昇降させるのみであるため、乗員や積載物といった車載重量物の影響により車体が傾斜している状態では、着脱時、車両下面やバッテリユニットの一部に強い荷重が加わるという問題があった。この問題を解消するため、車体の傾斜に拘らずバッテリを着脱可能なバッテリ交換装置が提案されている（特許文献２参照）。特許文献２に記載のバッテリ交換装置は、バッテリを載置して固定するバッテリ固定手段の傾斜状態を調整し、この調整された傾斜状態で車両の下面からバッテリを取り付けることとした。具体的には、車両用基台に停止した車両に対し、位置検出センサにより車体のピッチ方向の傾きを検出し、その傾きに応じて回転駆動アクチュエータの第１回転軸周りの回転量を補正し、傾斜状態を調整する。また、位置検出センサにより車体のロール方向の傾きを検出し、その傾きに応じて回転駆動アクチュエータの第２回転軸周りの回転量を補正し、傾斜状態を調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２６２９５１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７３３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に記載のバッテリ交換装置は、特許文献１に記載の装置と異なり車体が傾斜している状態であってもバッテリの着脱（交換）を支障なく行うことができる。しかし、特許文献２に記載のバッテリ交換装置は、バッテリを載置して固定するバッテリ固定手段が配置された回転体である多面体治具と、車幅方向に延びる第１回転軸と、車両進行方向に延び第１回転軸の向きを回動する第２回転軸とにより、多面体治具を所定位置及び所定傾斜状態に駆動する回転駆動アクチュエータを有する。また、車幅方向運転席側に配置された一本の支柱を有し、支柱内に収容された回転駆動アクチュエータを支持すると共に、回転駆動アクチュエータを介して支持された多面体治具を片持ち支持する昇降アクチュエータを有する。そのため、バッテリ交換装置が大型化し、特に車両用基台の下に、高く広い床下スペースを必要とするという問題がある。
【０００６】
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置の大型化を招くことなく、バッテリ交換位置に停止した車体が傾斜した状態であっても支障なくバッテリ交換を行う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】
【０００７】
前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、車両に設けられたバッテリ支持部に、車両の下方からバッテリを脱着する車両のバッテリ交換装置である。そして、バッテリ載置部と、少なくとも前記バッテリ支持部に対する前記バッテリの脱着時に前記バッテリ載置部と一体に移動して車体に当接する車両持上げ部材と、前記バッテリ載置部を昇降移動する昇降手段とを備えている。ここで、「バッテリ」とは、１個の裸の状態のバッテリに限らず、複数のバッテリがバッテリケースに搭載されたバッテリユニットをも意味し、一般にはバッテリユニットの状態で使用される。
【０００８】
乗員及び積載物を含めた車両の左右又は前後の重量バランスにはバラツキが存在する。また、車両に取り付けられた複数のタイヤの状態（空気圧や摩耗の状態）やサスペンションの状態は異なる。そのため、車両がバッテリ交換位置に停止すると、車両のバッテリ支持部（バッテリ収納部）には水平方向に対する傾きが存在する。この発明では、バッテリ載置部と車両持上げ部材とが少なくともバッテリ支持部に対するバッテリの脱着時に一体に昇降手段により昇降される。そのため、車両がバッテリ交換位置に停止した状態で車両のバッテリ支持部に水平方向に対する傾きが存在しても、バッテリ載置部がバッテリ脱着位置に上昇移動された状態では、車両はバッテリ載置部と一体に移動された車両持上げ部材により持ち上げられて水平状態になる。そして、バッテリをバッテリ支持部にロックするロック手段のロックあるいはロック解除を支障なく行うことができる。したがって、装置の大型化を招くことなく、バッテリ交換位置に停止した車体が傾斜した状態であっても支障なくバッテリ交換を行うことができる。
【０００９】
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、前記車両持上げ部材は、車両の前後方向に延びる棒状に形成されるとともに、前記バッテリ載置部に載置された前記バッテリの左右両側を挟むように延設されている。ここで、「バッテリの左右」とは、バッテリが車両のバッテリ支持部に支持された状態で車両の左右に対応する部分を意味する。
【００１０】
車両を安定した状態で支持するには少なくとも３点で、かつ車両の重心がその３点で囲まれる範囲内に存在する必要がある。この発明では、車両持上げ部材は車両の前後方向に延びる棒状に形成されるとともに、バッテリ載置部に載置されたバッテリを挟むように延設されているため、車両を安定した状態で支持し易い。また、バッテリの前後両側を挟むように延接する場合に比べてバッテリ支持部が支持するバッテリの面積を広く確保し易い。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記車両持上げ部材は、前記バッテリ支持部の左右に配置されているアンダリーンフォースに当接して車両を支持する。車両持上げ部材が車両をロッカーで支持する構成の場合は意匠面に傷がつく虞がある。しかし、この発明では、アンダリーンフォースの部分で車両を支持するため、意匠面に傷がつかずに車両を支持することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記バッテリ載置部には、前記昇降手段による移動量に対し、前記バッテリにより小さな移動量を与えるバッテリ昇降部が配置されている。
【００１３】
バッテリ載置部が最上昇位置に移動した状態において、バッテリ載置部上に載置されたバッテリの上面が、車両のフロア下面に当接する状態になる構成では、バッテリを載置した状態でバッテリ載置部が最上昇位置まで移動される際に、車体が傾斜した状態においてフロアとバッテリとが干渉してフロアの下面やバッテリに過大な力が加わる場合がある。この発明では、フロアとバッテリとの干渉を回避するため、昇降手段による移動量ではバッテリ載置部が最上昇位置に移動した状態においては、バッテリの上面と、車両のフロア下面との間に隙間が形成される状態となる。そして、バッテリ昇降部によりバッテリをその上面がフロア下面に当接する位置まで上昇させて、フロア下面とバッテリの上面との間に隙間が存在しない状態でロック装置によりバッテリをロックすることができる。そのため、車両の走行中におけるバッテリのがたつきを防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、装置の大型化を招くことなく、バッテリ交換位置に停止した車体が傾斜した状態であっても支障なくバッテリ交換を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）はバッテリ交換装置の模式正面図、（ｂ）はバッテリ載置部の部分断面図。
【図２】（ａ）はバッテリ交換装置の模式側面図、（ｂ）は模式平面図。
【図３】（ａ）はバッテリ載置台とバッテリ載置部及び車両持上げ部材との関係を示す模式平面図、（ｂ）はバッテリ載置台を回動する構成を示す模式断面図。
【図４】（ａ）は車両がバッテリ交換位置に停止した状態の模式正面図、（ｂ）はバッテリ載置部が最上昇位置に移動した状態の模式図、（ｃ）はバッテリ昇降部が上昇位置に移動しロック装置のロックが解除された状態の模式図、（ｄ）はバッテリ載置部が待機位置に移動してバッテリがバッテリ載置台上に載置された状態の模式図。
【図５】（ａ），（ｂ）は車両が所定位置に対して斜めに停止した場合の、バッテリ載置台の回動調整作用を説明するための模式平面図。
【図６】（ａ）は待機位置のバッテリ載置部上に新たなバッテリが移載された状態の模式図、（ｂ）はバッテリ載置部が最上昇位置に移動した状態の模式図、（ｃ）はバッテリ昇降部が上昇位置に移動してバッテリがロック装置によりロックされた状態の模式図、（ｄ）はバッテリ載置部が待機位置に移動した状態の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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６にしたがって説明する。
図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、バッテリ交換装置１１は床面上に設けられ、バッテリ交換装置１１の上方には車両としての電気自動車４１を支持し、上面が水平な支持プレート１２が、バッテリ交換の際に電気自動車４１が水平状態で停止可能に設けられている。支持プレート１２上にはバッテリ交換の際に電気自動車４１の前輪に当接して電気自動車４１のバッテリ交換位置への位置決めを行う車輪止め（図示せず）が設けられている。支持プレート１２は、図示しないスロープから電気自動車４１が前進移動で走行してバッテリ交換位置に停止するように構成されている。
【００１７】
電気自動車４１にはバッテリユニット４２を車体の下方にて支持するバッテリ支持部（バッテリ収納部）４３が設けられている。バッテリユニット４２は、上方が開口したケース内に、複数のバッテリが収納されている。バッテリ支持部４３は、車両の底部に車両の前後方向に延びるように配設された左右一対のアンダリーンフォース４４の間に設けられている。バッテリ支持部４３には、バッテリユニット４２の落下を防止するロック装置４５が設けられており、ロック装置４５の操作によりバッテリユニット４２は着脱可能とされている。ロック装置４５は、ピストンロッド４５ａがバッテリケース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、バッテリユニット４２を複数個所（例えば、４箇所）でロック可能に構成されている。バッテリユニット４２はその上外縁が電気自動車４１のフロア４６の下面に当接した状態でロック装置４５によりロックされて支持されるようになっている。
【００１８】
支持プレート１２には、電気自動車４１が前輪を車輪止めに当接させてバッテリ交換位置に停止した状態において、バッテリ支持部４３とバッテリ交換装置１１との間におけるバッテリユニット４２の移動に支障を来さない大きさの開口１２ａが形成されている。
【００１９】
バッテリ交換装置１１は、バッテリ交換位置に停止した電気自動車４１のバッテリ支持部４３と対向する位置に配置されるとともにバッテリユニット４２が載置された状態で昇降可能なバッテリ載置部１３と、バッテリ載置部１３と一体に移動される車両持上げ部材１４と、バッテリ載置部１３を昇降移動する昇降手段１５とを備えている。バッテリ載置部１３は矩形板状に形成されている。また、バッテリ交換装置１１に隣接して、バッテリ載置部１３との間でバッテリユニット４２の授受が可能で、搬送方向がバッテリ交換位置に停止した電気自動車４１の前後方向と直交する方向になるように、搬送手段１６が設けられている。
【００２０】
車両持上げ部材１４は、支柱１４ａを介してバッテリ載置部１３の上面に固定され、車体に対する支持面を備えた棒状部材の一対であり、バッテリ載置部１３上に載置されるバッテリユニット４２の左右両側を挟むように延設配置されている。また、車両持上げ部材１４は、バッテリ支持部４３の左右に配置されているアンダリーンフォース４４の底面に当接して電気自動車４１の車体を支持可能な位置に配置されている。
【００２１】
車両持上げ部材１４上面のバッテリ載置部１３上面からの高さは、車両持上げ部材１４がバッテリ載置部１３と共に最上昇位置に移動され、電気自動車４１の車体を支持して水平に持ち上げた状態において、バッテリ載置部１３上に載置されたバッテリユニット４２の上面と、電気自動車４１のフロア４６の下面との間に隙間Δが形成されるように設定されている。この隙間Δは、バッテリ載置部１３と車両持上げ部材１４とが同時に上昇移動するときに電気自動車４１の車体が標準状態よりも水平方向に対して傾いた状態であっても、バッテリユニット４２が車体のフロア４６下面に当接することなく、車両持上げ部材１４によって車体が持ち上げられるようにするために設けられている。隙間Δの大きさは、車両の大きさにもよるが１０ｍｍ程度である。したがって、ロック装置４５によりロックされてバッテリ支持部４３に支持されているバッテリユニット４２を取り外すためにバッテリ載置部１３が最上昇位置に移動された状態においては、バッテリユニット４２の下面とバッテリ載置部１３の上面との間に隙間Δが存在する状態になる。
【００２２】
図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示すように、バッテリ載置部１３には、フロア４６の下面に当接した位置にあるバッテリユニット４２をバッテリ載置部１３上に移動させたり、フロア４６の下面との間に隙間Δが存在する状態でバッテリ載置部１３上に載置されているバッテリユニット４２を上昇させたりするためのバッテリ昇降部１７ａが設けられている。バッテリ昇降部１７ａはバッテリ載置部１３の中央部に設けられ、バッテリ載置部１３の下面に固定されたシリンダ１７のピストンロッドの先端に固定されている。バッテリ載置部１３の中央部にはバッテリ昇降部１７ａの移動を許容する孔１３ａが形成され、バッテリ昇降部１７ａはその上面がバッテリ載置部１３の上面より下がった位置と、バッテリ載置部１３上に載置されたバッテリユニット４２を隙間Δ分上昇移動させることが可能な突出位置とにシリンダ１７により駆動されるようになっている。即ち、バッテリ載置部１３には、昇降手段１５による移動量に対し、バッテリユニット４２により小さな移動量を与えるバッテリ昇降部１７ａが配置されている。
【００２３】
昇降手段１５はパンタグラフ式の構成で、バッテリ載置部１３を昇降させるパンタグラフ機構は２組の第１リンク１８ａ及び第２リンク１８ｂを備えている。両リンク１８ａ，１８ｂは、同じ長さで中央部が軸により回動可能に連結され、上端がバッテリ載置部１３に固定された一対の上側支持部材１９に連結され、下端が一対の下側支持部材２０に連結されている。第１リンク１８ａは下端が下側支持部材２０に回動可能に連結され、上端が上側支持部材１９に形成された長孔１９ａに沿って移動可能に設けられた上側支軸２１に回動可能に連結されている。第２リンク１８ｂは下端が下側支持部材２０に形成された長孔２０ａに沿って移動可能に設けられた下側支軸２２に回動可能に連結され、上端が上側支持部材１９に回動可能に連結されている。下側支軸２２はモータ２３（図２（ａ）にのみ図示）によって回動されるねじ軸２４により、ねじ軸２４に沿って移動するスライダ（図示せず）に固定されている。そして、モータ２３の正転駆動時には第１リンク１８ａ及び第２リンク１８ｂの端部の間隔が狭くなってバッテリ載置部１３が上昇し、モータ２３の逆転駆動時には第１リンク１８ａ及び第２リンク１８ｂの端部の間隔が広くなってバッテリ載置部１３が下降するようになっている。
【００２４】
バッテリユニット４２はバッテリ載置部１３から搬送手段１６へ、あるいは搬送手段１６からバッテリ載置部１３へ直接受け渡されるのではなくバッテリ載置台２５を介して受け渡される。図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、バッテリ載置台２５は、最下降位置である待機位置に配置されたバッテリ載置部１３より上方に配置されている。バッテリ載置台２５は、車両がバッテリ交換位置に正確に停止せずに、車両の前後方向が斜めにずれた状態に車両が停止した場合でも、支障なく新たなバッテリユニット４２をバッテリ支持部４３に支持可能にするため水平面内で回動可能に構成されている。
【００２５】
詳述すると、図３（ａ），（ｂ）に示すように、支持プレート１２の下方に支持部材２６がブラケット２７を介して水平に支持され、支持部材２６上に歯車２８が円環状の支持部２８ａにおいて軸受２９を介して回転可能に設けられている。バッテリ載置台２５は歯車２８の上面に固定されている。バッテリ載置台２５、支持部材２６及び歯車２８にはバッテリ載置部１３の通過を許容する孔２５ａ，２６ａ，２８ｂがそれぞれ形成されている。歯車２８は支持部材２６に固定された駆動モータ３０により駆動される駆動歯車３１と噛合し、駆動モータ３０により正逆両方向に回転可能になっている。即ち、バッテリ載置台２５は駆動モータ３０の駆動により水平面内で回動可能に構成されている。
【００２６】
搬送手段１６は、一対のチェーン３２を備えたチェーンコンベアで構成され、一対のチェーン３２上にバッテリユニット４２の長手方向がチェーンコンベアの搬送方向と直交する状態に支持してバッテリユニット４２を搬送する。搬送手段１６は、バッテリユニット４２をバッテリ載置台２５との間の移載位置と、バッテリ貯蔵部（保管場所）へのバッテリ搬送手段（いずれも図示せず）との間で搬送する。バッテリ貯蔵部とは、回収された使用済みバッテリを一時貯蔵するとともに、充電済みのバッテリを貯蔵する装置で、例えば、自動倉庫で構成される。チェーンコンベアは、バッテリ交換停止位置に停止した電気自動車４１の前後方向と直交する方向にバッテリユニット４２を搬送するように延設され、その一端がバッテリ載置台２５の近傍に位置するように配置されている。そして、搬送手段１６のバッテリ載置台２５寄りには、搬送手段１６の一端まで搬送された新たなバッテリユニット４２を搬送手段１６上からバッテリ載置台２５上に移載する移載装置３３が設けられている。
【００２７】
移載装置３３は、シリンダ３４により移動される押圧板３５を備え、シリンダ３４の駆動により押圧板３５がバッテリユニット４２を搬送手段１６上からバッテリ載置台２５上に移載する。シリンダ３４は、押圧板３５がバッテリユニット４２を押圧可能な位置と、バッテリの搬送に支障を来さない退避位置とに図示しない昇降装置により移動されるようになっている。なお、バッテリ載置台２５を挟んで移載装置３３と反対側には、バッテリ載置台２５上に載置されたバッテリユニット４２を搬送手段１６上に移載する移載装置３６が設けられている。
【００２８】
支持部材２６上のバッテリ載置台２５の近傍には、バッテリ支持部４３から昇降手段１５によりバッテリ載置台２５上に載置されたバッテリユニット４２の基準位置に対するズレを検出するズレ検出手段が設けられている。バッテリユニット４２の基準位置に対するズレとは、バッテリ載置台２５上に載置されたバッテリユニット４２の側面と、電気自動車４１の前後方向とのなす角度、即ちバッテリユニット４２の長手方向が電気自動車４１の前後方向と平行な状態の基準位置からどれだけ回動された状態にあるのかを意味する。この実施形態ではズレ検出手段は、２個の距離計測手段としてのレーザー距離センサ３７ａ，３７ｂでバッテリユニット４２との距離を計測してその距離に基づいて前記角度を検出する構成である。両レーザー距離センサ３７ａ，３７ｂはレーザーの照射方向が搬送手段１６の搬送方向と平行になり、照射されるレーザーが移載装置３６を避けて通過する位置に配置されている。
【００２９】
昇降手段１５、搬送手段１６、シリンダ１７、駆動モータ３０及び移載装置３３等は、制御装置３８（図２（ａ）及び図３（ａ）に図示）により制御される。制御装置３８は、バッテリ交換要求信号が入力されると、昇降手段１５の上昇駆動制御、シリンダ１７の突出駆動、ロック装置４５のロック解除制御、シリンダ１７の没入駆動、昇降手段１５の下降駆動制御を順次行うことにより充電を必要とするバッテリユニット４２をバッテリ支持部４３から離脱させて搬送手段１６への受け渡し位置まで移動させる。また、制御装置３８は、充電された新たなバッテリユニット４２がバッテリ載置部１３上に載置されると、昇降手段１５の上昇駆動制御、シリンダ１７の突出駆動、ロック装置４５のロック制御、シリンダ１７の没入駆動、昇降手段１５の下降駆動制御を順次行うことにより、新たなバッテリユニット４２のバッテリ支持部４３への装着を行う。なお、ロック装置４５のロック解除制御及びロック制御は正確には、制御装置３８が直接制御するのではなく、車両に装備された図示しない制御装置に対してロック装置４５のロック解除あるいはロックの駆動を行う指令を行い、車両側の制御装置がロック解除あるいはロックの制御を行う。
【００３０】
次に前記のように構成されたバッテリ交換装置１１の作用を説明する。
電気自動車４１は、図示されないスロープを経由して支持プレート１２上まで走行し、支持プレート１２の車輪止めに前輪を載せた状態で停止する。電気自動車４１がバッテリ交換のためバッテリ交換位置に停止すると、図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、バッテリ支持部４３が昇降手段１５のバッテリ載置部１３と対向する状態になる。電気自動車４１は、複数のタイヤの状態（空気圧や摩耗の状態）やサスペンションの状態、さらには、乗員及び積載物を含めた車両左右又は前後の重量バランスにはバラツキが存在する。そのため、一般には、電気自動車４１がバッテリ交換位置に停止すると、例えば、図４（ａ）に示すように、電気自動車４１は標準状態に対し水平方向に対して傾き、バッテリ支持部４３もバッテリ載置部１３の上面に対して傾きが存在する状態になる。この状態からバッテリ交換装置１１はバッテリ交換を開始する。
【００３１】
先ず、昇降手段１５が上昇駆動されて、バッテリ載置部１３が車両持上げ部材１４と共に上昇移動される。上昇移動の途中に車両持上げ部材１４が電気自動車４１のアンダリーンフォース４４の下面の一部に当接する状態になる。その後、バッテリ載置部１３及び車両持上げ部材１４の上昇移動に伴い電気自動車４１が持ち上げられ、バッテリ載置部１３の上昇に伴って車体の傾きが修正されて水平になった時点で昇降手段１５の駆動が停止される。その状態では、図４（ｂ）に示すように、車体の傾きが水平に修正されるとともにバッテリ載置部１３の上面と、バッテリ支持部４３に支持されているバッテリユニット４２の下面との間に隙間Δが形成された状態になる。次にシリンダ１７が突出駆動されてバッテリ昇降部１７ａが上昇移動され、図４（ｃ）に示すように、バッテリユニット４２はその上面がフロア４６の下面に当接する状態になり、その状態でロック装置４５が駆動されてバッテリユニット４２のバッテリ支持部４３に対するロックが解除される。次にシリンダ１７が没入駆動されてバッテリユニット４２がバッテリ載置部１３上に載置された状態になる。次に、昇降手段１５が下降駆動され、バッテリユニット４２はバッテリ載置部１３に載置された状態で下降し、下降途中でバッテリユニット４２の下面がバッテリ載置台２５の上面と当接する状態になる。更に昇降手段１５の下降駆動が継続されてバッテリユニット４２がバッテリ載置台２５に受け渡されるとともにバッテリ載置部１３が待機位置まで下降して、図４（ｄ）に示す状態になる。また、車両持上げ部材１４がバッテリ載置部１３とともに下降することにより、車両持上げ部材１４による支持がなくなって電気自動車４１は傾いた状態に戻る。
【００３２】
電気自動車４１がバッテリ交換のためバッテリ交換停止位置に停止した場合、前輪の位置決めを行う車輪止めが存在しても、タイヤの状態やハンドル操作によっては、電気自動車４１の前後方向と搬送手段１６の搬送方向とが所定の位置関係とならずに水平面内で斜めにずれた状態となる場合がある。その場合、図５（ａ）に示すように、バッテリ支持部４３から取り外されてバッテリ載置台２５上に載置されたバッテリユニット４２は、基準位置に対して斜めにずれた状態になる。一方、搬送手段１６によりバッテリ載置台２５の近傍まで搬送された後、移載装置３３によってバッテリ載置台２５上に移載されたバッテリユニット４２は、図５（ｂ）に２点鎖線で示すように、基準位置に配置される。そのため、バッテリユニット４２が基準位置に配置された状態で昇降手段１５が上昇駆動されると、バッテリユニット４２は斜めに停止した電気自動車４１のバッテリ支持部４３に対して位置がずれた状態で上昇されることになり、新たなバッテリユニット４２のバッテリ支持部４３への装着に支障を来す。
【００３３】
電気自動車４１の前後方向と搬送手段１６の搬送方向とが所定の位置関係とならない場合でも、新たなバッテリユニット４２のバッテリ支持部４３への装着を支障なく行うため、バッテリ支持部４３からバッテリ載置台２５上に載置されたバッテリユニット４２の状態が制御装置３８のメモリに記憶される。具体的にはズレ検出手段としてのレーザー距離センサ３７ａ，３７ｂがバッテリ載置台２５上に載置された使用済みのバッテリユニット４２迄の距離を検出し、その検出データが制御装置３８のメモリに記憶される。次に移載装置３６が駆動されてバッテリユニット４２がバッテリ載置台２５上から搬送手段１６上に移載された後、搬送手段１６が駆動されて使用済みのバッテリユニット４２はバッテリ交換装置１１から搬出される。
【００３４】
次に満充電された新たなバッテリユニット４２がバッテリ貯蔵部からバッテリ搬送手段により搬送手段１６上に移載されてバッテリ交換装置１１に搬入される。そして、新たなバッテリユニット４２は搬送手段１６によりバッテリ載置台２５への受け渡し位置（移載位置）まで搬送される。その状態で移載装置３３が駆動され、新たなバッテリユニット４２は搬送手段１６上からバッテリ載置台２５上に移載されて図６（ａ）に示す状態になる。このときバッテリユニット４２は図５（ｂ）に２点鎖線で示すように、バッテリ載置台２５上の基準位置に載置される。一方、電気自動車４１は図５（ｂ）に２点鎖線で示すように、斜めに停止しているため、新たなバッテリユニット４２のバッテリ支持部４３への装着を支障なく行うために、バッテリ載置台２５上に載置された新たなバッテリユニット４２の位置（状態）の調整が必要になる。そこで、バッテリユニット４２の取り出し時に、レーザー距離センサ３７ａ，３７ｂによって検出されてメモリに記憶されている使用済みのバッテリユニット４２のデータに合わせるように、バッテリ載置台２５の位置が回動調整される。その結果、バッテリユニット４２は基準位置から水平面内で回動されて、図５（ｂ）に実線で示すように、バッテリ載置部１３が上昇移動されてもバッテリユニット４２の位置がバッテリ支持部４３への支持に支障のない状態となる。
【００３５】
新たなバッテリユニット４２の位置調整が終了した後、昇降手段１５が上昇駆動され、バッテリ載置部１３が車両持上げ部材１４とともに上昇移動される。上昇途中でバッテリ載置部１３がバッテリ載置台２５からバッテリユニット４２を受け取り、バッテリユニット４２がバッテリ載置部１３上に載置された状態で更に上昇を継続する。そして、前記と同様に、車両持上げ部材１４が電気自動車４１のアンダリーンフォース４４の下面の一部に当接する状態になる。その後、バッテリ載置部１３及び車両持上げ部材１４の上昇移動に伴い電気自動車４１が持ち上げられ、バッテリ載置部１３の上昇に伴って車体の傾きが修正されて水平になった時点で昇降手段１５の駆動が停止され、図６（ｂ）に示すように、バッテリユニット４２はフロア４６の下面との間に隙間Δが存在する状態でバッテリ載置部１３上に保持される。
【００３６】
次にシリンダ１７が突出駆動されてバッテリユニット４２はその上面がフロア４６の下面に当接する状態に配置され、その状態で図６（ｃ）に示すように、ロック装置４５がロック駆動される。次に昇降手段１５が下降駆動され、図６（ｄ）に示すように、新たなバッテリユニット４２はバッテリ支持部４３にピストンロッド４５ａにより支持されたロック状態で支持され、バッテリ載置部１３が下降位置に配置されることによりバッテリ交換作業が完了する。また、バッテリ載置台２５の位置が元の状態に戻される。
【００３７】
なお、電気自動車４１がバッテリ交換位置に停止した際、レアケースとしてバッテリ支持部４３が水平状態となるように停止する場合がある。その場合も同様に、昇降手段１５、シリンダ１７、ロック装置４５及び搬送手段１６等が同様に駆動制御されてバッテリユニット４２の交換作業が支障なく行われる。
【００３８】
この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）バッテリ交換装置１１は、バッテリ載置部１３と、車両（電気自動車４１）に設けられたバッテリ支持部４３に対するバッテリユニット４２の脱着時にバッテリ載置部１３と一体に移動して車体に当接する車両持上げ部材１４と、バッテリ載置部１３を昇降移動する昇降手段１５とを備えている。そして、バッテリ支持部４３に車両の下方からバッテリユニット４２を脱着する。そのため、車両がバッテリ交換位置に停止した状態で車両のバッテリ支持部４３に水平方向に対する傾きが存在しても、バッテリ載置部１３がバッテリ脱着位置に上昇移動された状態では、車両はバッテリ載置部１３と一体に移動された車両持上げ部材１４により持ち上げられて水平状態になる。したがって、装置の大型化を招くことなくバッテリ交換位置に停止した車体が傾斜した状態であっても支障なくバッテリ交換を行うことができる。
【００３９】
（２）車両持上げ部材１４は、レール状に形成されるとともにバッテリ載置部１３に載置されたバッテリユニット４２の左右両側を挟むように延設されている。したがって、車両を安定した状態で支持し易い。また、バッテリユニット４２の前後両側を挟むように延接する場合に比べてバッテリ支持部４３が支持するバッテリユニット４２の面積を広く確保し易い。後者を詳述すると、バッテリユニット４２を車両床面下に配置する電気自動車では、車体側面に側方より荷重が加わったときに、バッテリの損傷を抑制する為に、バッテリの両側端は車両側端よりも内側に設定されることが多い。つまり、車両フロア下で、バッテリユニット４２の車幅方向外側には、バッテリユニット４２を配置できない空間があり、本実施形態の車両持上げ部材１４は、この空間で車両を支持することが可能である。
【００４０】
（３）車両持上げ部材１４は、バッテリ支持部４３の左右に配置されているアンダリーンフォース４４に当接して車両を支持する。したがって、車両持上げ部材１４が車両をロッカーで支持する構成の場合と異なり、意匠面に傷がつかずに車両を支持することができる。
【００４１】
（４）車両持上げ部材１４は、常にバッテリ載置部１３と一体に移動するようにバッテリ載置部１３に固定されている。したがって、バッテリ載置部１３に対して相対移動可能に、かつバッテリユニット４２の脱着時にバッテリ載置部１３と一体に移動されるように構成された場合に比較して構成が簡単になる。
【００４２】
（５）車両持上げ部材１４のバッテリ載置部１３上面からの高さは、車両持上げ部材１４が電気自動車４１を支持して水平に持ち上げた状態において、バッテリ載置部１３上に載置されたバッテリユニット４２の上面と、電気自動車４１のフロア４６の下面との間に隙間Δが形成されるように設定されている。したがって、バッテリユニット４２を載置した状態でバッテリ載置部１３がバッテリ支持部４３と対応する位置まで上昇移動される際に、車体が傾斜した状態において車体とバッテリユニット４２とが干渉してフロア４６の下面やバッテリユニット４２の一部に過大な力が加わることを防止することができる。
【００４３】
（６）バッテリ載置部１３には、前記隙間Δの分、バッテリユニット４２を昇降可能なバッテリ昇降部１７ａが設けられている。したがって、バッテリ載置部１３が最上昇位置に移動した状態において、バッテリ昇降部１７ａによりバッテリユニット４２をその上面がフロア４６の下面に当接する位置まで上昇させて、フロア４６の下面とバッテリユニット４２の上面との間に隙間Δが存在しない状態でロック装置４５によりバッテリユニット４２をロックすることができる。そのため、車両の走行中におけるバッテリユニット４２のがたつきを防止することができる。
【００４４】
（７）バッテリ支持部４３から取り外されたバッテリユニット４２をバッテリ載置部１３から受け取り、充電された新たなバッテリユニット４２をバッテリ載置部１３に受け渡すバッテリ載置台２５が水平面内で回動可能に構成されている。そして、バッテリ支持部４３から昇降手段１５によりバッテリ載置台２５上に載置されたバッテリユニット４２の基準位置に対するズレを検出するズレ検出手段が設けられている。したがって、新たなバッテリユニット４２をバッテリ載置部１３上に載置して上昇させる前にバッテリ載置台２５上の新たなバッテリユニット４２の位置（水平面内における傾き）を必要に応じて調整することにより、電気自動車４１が所定の位置から水平面内で斜めにずれて停止した場合でも、バッテリユニット４２をバッテリ支持部４３に支障なく支持することができる。
【００４５】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ バッテリ載置部１３が最上昇位置に配置された状態において、バッテリ載置部１３上に載置されたバッテリユニット４２の上面と、電気自動車４１のフロア４６の下面との間に形成された隙間Δの分、バッテリユニット４２を上昇させる方法として、バッテリユニット４２の持上げ機能を有するロック装置を用いてもよい。例えば、ツメ形状のロック部材が垂直面内で回転することでバッテリユニット４２を支えるロック位置と、ロック解除位置とに配置される構成のロック装置を用いて、ロック時にバッテリユニット４２を持ち上げるようにしてもよい。
【００４６】
○ 電気自動車４１のフロア４６下面に隙間Δの分より大きな厚みを有するゴム等の弾性部材を固定してもよい。この場合、バッテリ載置部１３が最上昇位置に配置された状態では、弾性部材がバッテリユニット４２の上面とフロア４６の下面との間に隙間Δの厚さに圧縮された状態でバッテリユニット４２がロック装置４５によってロックされる。そのため、バッテリユニット４２は弾性部材の圧縮反力を受けた状態でバッテリ支持部４３に支持され、車両の走行中におけるバッテリユニット４２のがたつきが防止される。
【００４７】
○ 車両持上げ部材１４は、常にバッテリ載置部１３と一体に移動するようにバッテリ載置部１３に固定されている構成に限らない。例えば、バッテリ載置部１３の上昇途中にバッテリ載置部１３と当接した後、バッテリ載置部１３と共に上昇移動して最上昇位置まで移動し、バッテリ載置部１３の下降途中にバッテリ載置部１３との当接が解除されてバッテリ載置部１３の待機位置より上方に保持される構成としてもよい。
【００４８】
○ バッテリ載置部１３は昇降手段１５に分離不能に固定された構成に限らない。例えば、昇降手段１５に固定された部分と、その固定部分に対して分離可能で車両持上げ部材１４を備えるとともにバッテリユニット４２が載置されるパレットとで構成されてもよい。この場合、バッテリユニット４２はパレットごとバッテリ載置台２５上に配置され、バッテリ載置台２５と搬送手段１６との間で受け渡されて搬送される。
【００４９】
○ 車両持上げ部材１４は車両の前後方向に延びる棒状に形成されて車両を線で持ち上げる構成に限らず、点で持ち上げる構成としてもよい。例えば、車両持上げ部材１４の形状を棒状ではなく、棒状部材の両端に相当する位置にそれぞれ車両と当接可能な当接部が形成された形状としてもよい。
【００５０】
○ 車両の水平方向に対する傾きを検出する傾き検出手段を設け、傾き検出手段の検出情報に基づいて昇降手段１５によるバッテリ載置部１３及び車両持上げ部材１４の上昇量を調整してもよい。傾き検出手段の検出情報を用いない構成では、車両持上げ部材１４の上昇量をバッテリ支持部４３の高さ及び車輪の大きさに対応して予め設定された値とする必要がある。そのため、その値が同じ車両についてのみバッテリ交換を行うこととした場合には問題はないが、その値が異なる車両に対してもバッテリ交換を行う場合は、バッテリ交換に先立ってその値の情報を入手して車両持上げ部材１４の上昇量を設定する必要がある。しかし、傾き検出手段の検出情報を利用する場合は、車種に拘らず車両が水平になる位置まで車両持上げ部材１４を上昇させればよい。
【００５１】
○ 車両を車両持上げ部材１４の上昇により持ち上げて水平状態に車両の姿勢を調整する際、全ての車輪が支持プレート１２から浮く状態となるまで車両を上昇させる構成としてもよい。この構成の場合、車両のバッテリ支持部４３までの高さが異なる複数種の車両に対して車両持上げ部材１４の上昇量を同じ値にして対処することが可能になる。
【００５２】
○ 第１の実施形態のように車両持上げ部材１４がアンダリーンフォース４４と当接して車体を持ち上げる構成の場合、アンダリーンフォース４４の下面（底面）を拡げて車両持上げ部材１４との当接面積を増加させる補助部材をアンダリーンフォース４４に固定してもよい。
【００５３】
○ 第１の実施形態のように車両持上げ部材１４により車体を持ち上げることにより車両の姿勢を調整する場合、車両持上げ部材１４はバッテリ支持部４３の左右両側に位置するアンダリーンフォース４４と当接して車体を持ち上げる構成に限らず、例えば、ロッカーで支持するようにしてもよい。また、バッテリ支持部４３の左右両側において車両を支持する構成に代えて、バッテリ支持部４３の前後両側において車両を支持する構成としてもよい。
【００５４】
○ バッテリ交換停止位置に停止した状態において、電気自動車４１の前後方向と搬送手段１６の搬送方向とが所定の位置関係とならない場合でも、新たなバッテリユニット４２のバッテリ支持部４３への装着を支障なく行う構成は、バッテリ載置台２５を水平面内で回動可能にして水平面内においてバッテリユニット４２位置を回動調整する構成に限らない。例えば、搬送手段１６を、独立に駆動可能な左側搬送ベルト及び右側搬送ベルトを備えた構成にし、バッテリ載置部１３は両搬送ベルトの間を通過して、待機位置と、バッテリ支持部４３へバッテリユニット４２を支持する最上昇位置との間を移動する構成にする。バッテリ支持部４３から取り外された使用済みのバッテリユニット４２は、両搬送ベルトに跨る状態で搬送手段１６に受け渡される。バッテリ支持部４３から両搬送ベルト上に受け渡されたバッテリユニット４２の状態がレーザー距離センサ３７ａ，３７ｂにより検出されて、その検出データが制御装置３８のメモリに記憶される。制御装置３８は充電済みの新たなバッテリユニット４２のバッテリ載置部１３と対応する位置における状態（水平面内の基準位置からの傾き）を、使用済みのバッテリユニット４２がバッテリ支持部４３から搬送手段１６上に降ろされた際の状態に合わせるように、両搬送ベルトを制御する。左側搬送ベルト及び右側搬送ベルトの駆動量を変えることにより、両搬送ベルト上に載置されているバッテリユニット４２が水平面内で回動される。この場合、回動可能なバッテリ載置台２５を設ける構成に比べて、装置の構成が簡単になる。
【００５５】
○ 電気自動車４１がバッテリ交換停止位置に停止した状態において、電気自動車４１の前後方向と搬送手段１６の搬送方向とが所定の位置関係となるように、ガイド部を設けて電気自動車４１が所定の位置に停止する構成にしたり、電気自動車４１の所定の停止位置からずれて停止した場合には、停止をやり直す指示を行うようにしたりしてもよい。この場合、バッテリ載置台２５を回動調整する構成を設けたり、搬送手段１６を独立に駆動可能な左側搬送ベルト及び右側搬送ベルトを備えた構成にして、両搬送ベルト上に載置されているバッテリユニット４２を水平面内で回動するように制御したりする必要がない。
【００５６】
○ ロック装置４５は、ロックピン（ピストンロッド４５ａ）を水平にスライドさせてバッテリユニット４２側に形成された長孔に挿入してロックする構成に限らない。例えば、バッテリユニット４２側にピンを突設し、車両側にピンをつかむ把持装置を設けてもよい。
【００５７】
○ 昇降手段１５はパンタグラフ式の構成に限らず、例えば、油圧シリンダや電動シリンダ等のシリンダを利用してバッテリ載置部１３を昇降させる構成としてもよい。
○ 搬送手段１６の搬送方向と、バッテリ交換位置に停止した車両の前後方向との関係は、直交に限らず平行（同方向）であってもよい。
【００５８】
○ 車両が前進移動でバッテリ交換位置へ進んで停止するのではなく、後退移動でバッテリ交換位置へ進んで停止する構成としてもよい。この場合、車輪止めは、車両の後輪に当接して車両のバッテリ交換位置への位置決めを行う。
【００５９】
○ 搬送手段１６はチェーンコンベアに限らず、ベルトコンベアやローラコンベアで構成してもよい。ローラコンベアの場合、移載装置３３は、シリンダ３４が上昇位置と搬送手段１６の下方の下降位置とにリフタにより移動される構成は採用できず、ローラコンベアの上方で押圧板３５がバッテリユニット４２を押圧可能な位置と、押圧板３５がローラコンベア上のバッテリユニット４２と干渉しない位置とに移動可能に構成される。
【００６０】
○ バッテリ交換の際に車両がバッテリ交換装置１１の上方で停止する構成として、バッテリ交換装置１１を地上に形成したピット内に設け、車両はそのピットを覆うプレート上、あるいはピットを跨ぐように地上で停止する構成としてもよい。
【００６１】
○ 車両は動力源として大型のバッテリを搭載した車両であればよく、バッテリのみを走行用動力源として備えた電気自動車４１に限らず、モータ及びエンジンの両方を備えたハイブリッドカーであってもよい。
【００６２】
以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
（１）請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記車両持上げ部材の前記バッテリ載置部上面からの高さは、前記車両持上げ部材が車両を支持して水平に持ち上げた状態において、前記バッテリ載置部上に載置された前記バッテリの上面と、前記車両のフロアの下面との間に隙間Δが形成されるように設定されている。
【００６３】
（２）技術的思想（１）に記載の発明において、前記バッテリ載置部には、前記隙間Δの分、バッテリを昇降可能なバッテリ昇降部が設けられている。
（３）技術的思想（１）に記載の発明において、前記車両のフロアの下面には前記隙間Δの分より大きな厚みを有するゴム等の弾性部材が固定されている。
【符号の説明】
【００６４】
１１…バッテリ交換装置、１３…バッテリ載置部、１４…車両持上げ部材、１５…昇降手段、１７ａ…バッテリ昇降部、４１…車両としての電気自動車、４２…バッテリとしてのバッテリユニット、４３…バッテリ支持部、４４…アンダリーンフォース。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のバッテリ交換装置に係り、詳しくは車両に設けられたバッテリ支持部に車両の下方からバッテリを脱着する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に搭載された状態でバッテリの充電を行うか、消耗したバッテリを満充電されたバッテリと交換する必要がある。電気自動車のバッテリを交換する方式として、車両の下方に位置する昇降手段を用いて複数のバッテリを収納したバッテリユニットを出し入れする装置が公開されている（特許文献１参照）。このように、車両の下方に位置する昇降手段を用いてバッテリユニットを交換する方式では、対応するバッテリユニットを、車両の床面に沿った、薄く広い形状にできる。電気自動車用のバッテリユニットは、内部に多数のバッテリを有する重いものである為、バッテリを広い面積に分散して配置できる前記の構造は、車両の後方や側方からバッテリを水平に移動させて交換を行う方式に比べて、大型で重いバッテリを使用する電気自動車にて、車両の重量バランスに優れる。
【０００３】
ところが、特許文献１に記載の技術にあっては、バッテリユニットを単に上下に昇降させるのみであるため、乗員や積載物といった車載重量物の影響により車体が傾斜している状態では、着脱時、車両下面やバッテリユニットの一部に強い荷重が加わるという問題があった。この問題を解消するため、車体の傾斜に拘らずバッテリを着脱可能なバッテリ交換装置が提案されている（特許文献２参照）。特許文献２に記載のバッテリ交換装置は、バッテリを載置して固定するバッテリ固定手段の傾斜状態を調整し、この調整された傾斜状態で車両の下面からバッテリを取り付けることとした。具体的には、車両用基台に停止した車両に対し、位置検出センサにより車体のピッチ方向の傾きを検出し、その傾きに応じて回転駆動アクチュエータの第１回転軸周りの回転量を補正し、傾斜状態を調整する。また、位置検出センサにより車体のロール方向の傾きを検出し、その傾きに応じて回転駆動アクチュエータの第２回転軸周りの回転量を補正し、傾斜状態を調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２６２９５１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７３３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に記載のバッテリ交換装置は、特許文献１に記載の装置と異なり車体が傾斜している状態であってもバッテリの着脱（交換）を支障なく行うことができる。しかし、特許文献２に記載のバッテリ交換装置は、バッテリを載置して固定するバッテリ固定手段が配置された回転体である多面体治具と、車幅方向に延びる第１回転軸と、車両進行方向に延び第１回転軸の向きを回動する第２回転軸とにより、多面体治具を所定位置及び所定傾斜状態に駆動する回転駆動アクチュエータを有する。また、車幅方向運転席側に配置された一本の支柱を有し、支柱内に収容された回転駆動アクチュエータを支持すると共に、回転駆動アクチュエータを介して支持された多面体治具を片持ち支持する昇降アクチュエータを有する。そのため、バッテリ交換装置が大型化し、特に車両用基台の下に、高く広い床下スペースを必要とするという問題がある。
【０００６】
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置の大型化を招くことなく、バッテリ交換位置に停止した車体が傾斜した状態であっても支障なくバッテリ交換を行う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】
【０００７】
前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、車両に設けられたバッテリ支持部に、車両の下方からバッテリを脱着する車両のバッテリ交換装置である。そして、バッテリ載置部と、少なくとも前記バッテリ支持部に対する前記バッテリの脱着時に前記バッテリ載置部と一体に移動して車体に当接する車両持上げ部材と、前記バッテリ載置部を昇降移動する昇降手段とを備えている。ここで、「バッテリ」とは、１個の裸の状態のバッテリに限らず、複数のバッテリがバッテリケースに搭載されたバッテリユニットをも意味し、一般にはバッテリユニットの状態で使用される。
【０００８】
乗員及び積載物を含めた車両の左右又は前後の重量バランスにはバラツキが存在する。また、車両に取り付けられた複数のタイヤの状態（空気圧や摩耗の状態）やサスペンションの状態は異なる。そのため、車両がバッテリ交換位置に停止すると、車両のバッテリ支持部（バッテリ収納部）には水平方向に対する傾きが存在する。この発明では、バッテリ載置部と車両持上げ部材とが少なくともバッテリ支持部に対するバッテリの脱着時に一体に昇降手段により昇降される。そのため、車両がバッテリ交換位置に停止した状態で車両のバッテリ支持部に水平方向に対する傾きが存在しても、バッテリ載置部がバッテリ脱着位置に上昇移動された状態では、車両はバッテリ載置部と一体に移動された車両持上げ部材により持ち上げられて水平状態になる。そして、バッテリをバッテリ支持部にロックするロック手段のロックあるいはロック解除を支障なく行うことができる。したがって、装置の大型化を招くことなく、バッテリ交換位置に停止した車体が傾斜した状態であっても支障なくバッテリ交換を行うことができる。
【０００９】
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、前記車両持上げ部材は、車両の前後方向に延びる棒状に形成されるとともに、前記バッテリ載置部に載置された前記バッテリの左右両側を挟むように延設されている。ここで、「バッテリの左右」とは、バッテリが車両のバッテリ支持部に支持された状態で車両の左右に対応する部分を意味する。
【００１０】
車両を安定した状態で支持するには少なくとも３点で、かつ車両の重心がその３点で囲まれる範囲内に存在する必要がある。この発明では、車両持上げ部材は車両の前後方向に延びる棒状に形成されるとともに、バッテリ載置部に載置されたバッテリを挟むように延設されているため、車両を安定した状態で支持し易い。また、バッテリの前後両側を挟むように延接する場合に比べてバッテリ支持部が支持するバッテリの面積を広く確保し易い。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記車両持上げ部材は、前記バッテリ支持部の左右に配置されているアンダリーンフォースに当接して車両を支持する。車両持上げ部材が車両をロッカーで支持する構成の場合は意匠面に傷がつく虞がある。しかし、この発明では、アンダリーンフォースの部分で車両を支持するため、意匠面に傷がつかずに車両を支持することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記バッテリ載置部には、前記昇降手段による移動量に対し、前記バッテリにより小さな移動量を与えるバッテリ昇降部が配置されている。
【００１３】
バッテリ載置部が最上昇位置に移動した状態において、バッテリ載置部上に載置されたバッテリの上面が、車両のフロア下面に当接する状態になる構成では、バッテリを載置した状態でバッテリ載置部が最上昇位置まで移動される際に、車体が傾斜した状態においてフロアとバッテリとが干渉してフロアの下面やバッテリに過大な力が加わる場合がある。この発明では、フロアとバッテリとの干渉を回避するため、昇降手段による移動量ではバッテリ載置部が最上昇位置に移動した状態においては、バッテリの上面と、車両のフロア下面との間に隙間が形成される状態となる。そして、バッテリ昇降部によりバッテリをその上面がフロア下面に当接する位置まで上昇させて、フロア下面とバッテリの上面との間に隙間が存在しない状態でロック装置によりバッテリをロックすることができる。そのため、車両の走行中におけるバッテリのがたつきを防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、装置の大型化を招くことなく、バッテリ交換位置に停止した車体が傾斜した状態であっても支障なくバッテリ交換を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）はバッテリ交換装置の模式正面図、（ｂ）はバッテリ載置部の部分断面図。
【図２】（ａ）はバッテリ交換装置の模式側面図、（ｂ）は模式平面図。
【図３】（ａ）はバッテリ載置台とバッテリ載置部及び車両持上げ部材との関係を示す模式平面図、（ｂ）はバッテリ載置台を回動する構成を示す模式断面図。
【図４】（ａ）は車両がバッテリ交換位置に停止した状態の模式正面図、（ｂ）はバッテリ載置部が最上昇位置に移動した状態の模式図、（ｃ）はバッテリ昇降部が上昇位置に移動しロック装置のロックが解除された状態の模式図、（ｄ）はバッテリ載置部が待機位置に移動してバッテリがバッテリ載置台上に載置された状態の模式図。
【図５】（ａ），（ｂ）は車両が所定位置に対して斜めに停止した場合の、バッテリ載置台の回動調整作用を説明するための模式平面図。
【図６】（ａ）は待機位置のバッテリ載置部上に新たなバッテリが移載された状態の模式図、（ｂ）はバッテリ載置部が最上昇位置に移動した状態の模式図、（ｃ）はバッテリ昇降部が上昇位置に移動してバッテリがロック装置によりロックされた状態の模式図、（ｄ）はバッテリ載置部が待機位置に移動した状態の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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６にしたがって説明する。
図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、バッテリ交換装置１１は床面上に設けられ、バッテリ交換装置１１の上方には車両としての電気自動車４１を支持し、上面が水平な支持プレート１２が、バッテリ交換の際に電気自動車４１が水平状態で停止可能に設けられている。支持プレート１２上にはバッテリ交換の際に電気自動車４１の前輪に当接して電気自動車４１のバッテリ交換位置への位置決めを行う車輪止め（図示せず）が設けられている。支持プレート１２は、図示しないスロープから電気自動車４１が前進移動で走行してバッテリ交換位置に停止するように構成されている。
【００１７】
電気自動車４１にはバッテリユニット４２を車体の下方にて支持するバッテリ支持部（バッテリ収納部）４３が設けられている。バッテリユニット４２は、上方が開口したケース内に、複数のバッテリが収納されている。バッテリ支持部４３は、車両の底部に車両の前後方向に延びるように配設された左右一対のアンダリーンフォース４４の間に設けられている。バッテリ支持部４３には、バッテリユニット４２の落下を防止するロック装置４５が設けられており、ロック装置４５の操作によりバッテリユニット４２は着脱可能とされている。ロック装置４５は、ピストンロッド４５ａがバッテリケース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、バッテリユニット４２を複数個所（例えば、４箇所）でロック可能に構成されている。バッテリユニット４２はその上外縁が電気自動車４１のフロア４６の下面に当接した状態でロック装置４５によりロックされて支持されるようになっている。
【００１８】
支持プレート１２には、電気自動車４１が前輪を車輪止めに当接させてバッテリ交換位置に停止した状態において、バッテリ支持部４３とバッテリ交換装置１１との間におけるバッテリユニット４２の移動に支障を来さない大きさの開口１２ａが形成されている。
【００１９】
バッテリ交換装置１１は、バッテリ交換位置に停止した電気自動車４１のバッテリ支持部４３と対向する位置に配置されるとともにバッテリユニット４２が載置された状態で昇降可能なバッテリ載置部１３と、バッテリ載置部１３と一体に移動される車両持上げ部材１４と、バッテリ載置部１３を昇降移動する昇降手段１５とを備えている。バッテリ載置部１３は矩形板状に形成されている。また、バッテリ交換装置１１に隣接して、バッテリ載置部１３との間でバッテリユニット４２の授受が可能で、搬送方向がバッテリ交換位置に停止した電気自動車４１の前後方向と直交する方向になるように、搬送手段１６が設けられている。
【００２０】
車両持上げ部材１４は、支柱１４ａを介してバッテリ載置部１３の上面に固定され、車体に対する支持面を備えた棒状部材の一対であり、バッテリ載置部１３上に載置されるバッテリユニット４２の左右両側を挟むように延設配置されている。また、車両持上げ部材１４は、バッテリ支持部４３の左右に配置されているアンダリーンフォース４４の底面に当接して電気自動車４１の車体を支持可能な位置に配置されている。
【００２１】
車両持上げ部材１４上面のバッテリ載置部１３上面からの高さは、車両持上げ部材１４がバッテリ載置部１３と共に最上昇位置に移動され、電気自動車４１の車体を支持して水平に持ち上げた状態において、バッテリ載置部１３上に載置されたバッテリユニット４２の上面と、電気自動車４１のフロア４６の下面との間に隙間Δが形成されるように設定されている。この隙間Δは、バッテリ載置部１３と車両持上げ部材１４とが同時に上昇移動するときに電気自動車４１の車体が標準状態よりも水平方向に対して傾いた状態であっても、バッテリユニット４２が車体のフロア４６下面に当接することなく、車両持上げ部材１４によって車体が持ち上げられるようにするために設けられている。隙間Δの大きさは、車両の大きさにもよるが１０ｍｍ程度である。したがって、ロック装置４５によりロックされてバッテリ支持部４３に支持されているバッテリユニット４２を取り外すためにバッテリ載置部１３が最上昇位置に移動された状態においては、バッテリユニット４２の下面とバッテリ載置部１３の上面との間に隙間Δが存在する状態になる。
【００２２】
図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示すように、バッテリ載置部１３には、フロア４６の下面に当接した位置にあるバッテリユニット４２をバッテリ載置部１３上に移動させたり、フロア４６の下面との間に隙間Δが存在する状態でバッテリ載置部１３上に載置されているバッテリユニット４２を上昇させたりするためのバッテリ昇降部１７ａが設けられている。バッテリ昇降部１７ａはバッテリ載置部１３の中央部に設けられ、バッテリ載置部１３の下面に固定されたシリンダ１７のピストンロッドの先端に固定されている。バッテリ載置部１３の中央部にはバッテリ昇降部１７ａの移動を許容する孔１３ａが形成され、バッテリ昇降部１７ａはその上面がバッテリ載置部１３の上面より下がった位置と、バッテリ載置部１３上に載置されたバッテリユニット４２を隙間Δ分上昇移動させることが可能な突出位置とにシリンダ１７により駆動されるようになっている。即ち、バッテリ載置部１３には、昇降手段１５による移動量に対し、バッテリユニット４２により小さな移動量を与えるバッテリ昇降部１７ａが配置されている。
【００２３】
昇降手段１５はパンタグラフ式の構成で、バッテリ載置部１３を昇降させるパンタグラフ機構は２組の第１リンク１８ａ及び第２リンク１８ｂを備えている。両リンク１８ａ，１８ｂは、同じ長さで中央部が軸により回動可能に連結され、上端がバッテリ載置部１３に固定された一対の上側支持部材１９に連結され、下端が一対の下側支持部材２０に連結されている。第１リンク１８ａは下端が下側支持部材２０に回動可能に連結され、上端が上側支持部材１９に形成された長孔１９ａに沿って移動可能に設けられた上側支軸２１に回動可能に連結されている。第２リンク１８ｂは下端が下側支持部材２０に形成された長孔２０ａに沿って移動可能に設けられた下側支軸２２に回動可能に連結され、上端が上側支持部材１９に回動可能に連結されている。下側支軸２２はモータ２３（図２（ａ）にのみ図示）によって回動されるねじ軸２４により、ねじ軸２４に沿って移動するスライダ（図示せず）に固定されている。そして、モータ２３の正転駆動時には第１リンク１８ａ及び第２リンク１８ｂの端部の間隔が狭くなってバッテリ載置部１３が上昇し、モータ２３の逆転駆動時には第１リンク１８ａ及び第２リンク１８ｂの端部の間隔が広くなってバッテリ載置部１３が下降するようになっている。
【００２４】
バッテリユニット４２はバッテリ載置部１３から搬送手段１６へ、あるいは搬送手段１６からバッテリ載置部１３へ直接受け渡されるのではなくバッテリ載置台２５を介して受け渡される。図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、バッテリ載置台２５は、最下降位置である待機位置に配置されたバッテリ載置部１３より上方に配置されている。バッテリ載置台２５は、車両がバッテリ交換位置に正確に停止せずに、車両の前後方向が斜めにずれた状態に車両が停止した場合でも、支障なく新たなバッテリユニット４２をバッテリ支持部４３に支持可能にするため水平面内で回動可能に構成されている。
【００２５】
詳述すると、図３（ａ），（ｂ）に示すように、支持プレート１２の下方に支持部材２６がブラケット２７を介して水平に支持され、支持部材２６上に歯車２８が円環状の支持部２８ａにおいて軸受２９を介して回転可能に設けられている。バッテリ載置台２５は歯車２８の上面に固定されている。バッテリ載置台２５、支持部材２６及び歯車２８にはバッテリ載置部１３の通過を許容する孔２５ａ，２６ａ，２８ｂがそれぞれ形成されている。歯車２８は支持部材２６に固定された駆動モータ３０により駆動される駆動歯車３１と噛合し、駆動モータ３０により正逆両方向に回転可能になっている。即ち、バッテリ載置台２５は駆動モータ３０の駆動により水平面内で回動可能に構成されている。
【００２６】
搬送手段１６は、一対のチェーン３２を備えたチェーンコンベアで構成され、一対のチェーン３２上にバッテリユニット４２の長手方向がチェーンコンベアの搬送方向と直交する状態に支持してバッテリユニット４２を搬送する。搬送手段１６は、バッテリユニット４２をバッテリ載置台２５との間の移載位置と、バッテリ貯蔵部（保管場所）へのバッテリ搬送手段（いずれも図示せず）との間で搬送する。バッテリ貯蔵部とは、回収された使用済みバッテリを一時貯蔵するとともに、充電済みのバッテリを貯蔵する装置で、例えば、自動倉庫で構成される。チェーンコンベアは、バッテリ交換停止位置に停止した電気自動車４１の前後方向と直交する方向にバッテリユニット４２を搬送するように延設され、その一端がバッテリ載置台２５の近傍に位置するように配置されている。そして、搬送手段１６のバッテリ載置台２５寄りには、搬送手段１６の一端まで搬送された新たなバッテリユニット４２を搬送手段１６上からバッテリ載置台２５上に移載する移載装置３３が設けられている。
【００２７】
移載装置３３は、シリンダ３４により移動される押圧板３５を備え、シリンダ３４の駆動により押圧板３５がバッテリユニット４２を搬送手段１６上からバッテリ載置台２５上に移載する。シリンダ３４は、押圧板３５がバッテリユニット４２を押圧可能な位置と、バッテリの搬送に支障を来さない退避位置とに図示しない昇降装置により移動されるようになっている。なお、バッテリ載置台２５を挟んで移載装置３３と反対側には、バッテリ載置台２５上に載置されたバッテリユニット４２を搬送手段１６上に移載する移載装置３６が設けられている。
【００２８】
支持部材２６上のバッテリ載置台２５の近傍には、バッテリ支持部４３から昇降手段１５によりバッテリ載置台２５上に載置されたバッテリユニット４２の基準位置に対するズレを検出するズレ検出手段が設けられている。バッテリユニット４２の基準位置に対するズレとは、バッテリ載置台２５上に載置されたバッテリユニット４２の側面と、電気自動車４１の前後方向とのなす角度、即ちバッテリユニット４２の長手方向が電気自動車４１の前後方向と平行な状態の基準位置からどれだけ回動された状態にあるのかを意味する。この実施形態ではズレ検出手段は、２個の距離計測手段としてのレーザー距離センサ３７ａ，３７ｂでバッテリユニット４２との距離を計測してその距離に基づいて前記角度を検出する構成である。両レーザー距離センサ３７ａ，３７ｂはレーザーの照射方向が搬送手段１６の搬送方向と平行になり、照射されるレーザーが移載装置３６を避けて通過する位置に配置されている。
【００２９】
昇降手段１５、搬送手段１６、シリンダ１７、駆動モータ３０及び移載装置３３等は、制御装置３８（図２（ａ）及び図３（ａ）に図示）により制御される。制御装置３８は、バッテリ交換要求信号が入力されると、昇降手段１５の上昇駆動制御、シリンダ１７の突出駆動、ロック装置４５のロック解除制御、シリンダ１７の没入駆動、昇降手段１５の下降駆動制御を順次行うことにより充電を必要とするバッテリユニット４２をバッテリ支持部４３から離脱させて搬送手段１６への受け渡し位置まで移動させる。また、制御装置３８は、充電された新たなバッテリユニット４２がバッテリ載置部１３上に載置されると、昇降手段１５の上昇駆動制御、シリンダ１７の突出駆動、ロック装置４５のロック制御、シリンダ１７の没入駆動、昇降手段１５の下降駆動制御を順次行うことにより、新たなバッテリユニット４２のバッテリ支持部４３への装着を行う。なお、ロック装置４５のロック解除制御及びロック制御は正確には、制御装置３８が直接制御するのではなく、車両に装備された図示しない制御装置に対してロック装置４５のロック解除あるいはロックの駆動を行う指令を行い、車両側の制御装置がロック解除あるいはロックの制御を行う。
【００３０】
次に前記のように構成されたバッテリ交換装置１１の作用を説明する。
電気自動車４１は、図示されないスロープを経由して支持プレート１２上まで走行し、支持プレート１２の車輪止めに前輪を載せた状態で停止する。電気自動車４１がバッテリ交換のためバッテリ交換位置に停止すると、図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、バッテリ支持部４３が昇降手段１５のバッテリ載置部１３と対向する状態になる。電気自動車４１は、複数のタイヤの状態（空気圧や摩耗の状態）やサスペンションの状態、さらには、乗員及び積載物を含めた車両左右又は前後の重量バランスにはバラツキが存在する。そのため、一般には、電気自動車４１がバッテリ交換位置に停止すると、例えば、図４（ａ）に示すように、電気自動車４１は標準状態に対し水平方向に対して傾き、バッテリ支持部４３もバッテリ載置部１３の上面に対して傾きが存在する状態になる。この状態からバッテリ交換装置１１はバッテリ交換を開始する。
【００３１】
先ず、昇降手段１５が上昇駆動されて、バッテリ載置部１３が車両持上げ部材１４と共に上昇移動される。上昇移動の途中に車両持上げ部材１４が電気自動車４１のアンダリーンフォース４４の下面の一部に当接する状態になる。その後、バッテリ載置部１３及び車両持上げ部材１４の上昇移動に伴い電気自動車４１が持ち上げられ、バッテリ載置部１３の上昇に伴って車体の傾きが修正されて水平になった時点で昇降手段１５の駆動が停止される。その状態では、図４（ｂ）に示すように、車体の傾きが水平に修正されるとともにバッテリ載置部１３の上面と、バッテリ支持部４３に支持されているバッテリユニット４２の下面との間に隙間Δが形成された状態になる。次にシリンダ１７が突出駆動されてバッテリ昇降部１７ａが上昇移動され、図４（ｃ）に示すように、バッテリユニット４２はその上面がフロア４６の下面に当接する状態になり、その状態でロック装置４５が駆動されてバッテリユニット４２のバッテリ支持部４３に対するロックが解除される。次にシリンダ１７が没入駆動されてバッテリユニット４２がバッテリ載置部１３上に載置された状態になる。次に、昇降手段１５が下降駆動され、バッテリユニット４２はバッテリ載置部１３に載置された状態で下降し、下降途中でバッテリユニット４２の下面がバッテリ載置台２５の上面と当接する状態になる。更に昇降手段１５の下降駆動が継続されてバッテリユニット４２がバッテリ載置台２５に受け渡されるとともにバッテリ載置部１３が待機位置まで下降して、図４（ｄ）に示す状態になる。また、車両持上げ部材１４がバッテリ載置部１３とともに下降することにより、車両持上げ部材１４による支持がなくなって電気自動車４１は傾いた状態に戻る。
【００３２】
電気自動車４１がバッテリ交換のためバッテリ交換停止位置に停止した場合、前輪の位置決めを行う車輪止めが存在しても、タイヤの状態やハンドル操作によっては、電気自動車４１の前後方向と搬送手段１６の搬送方向とが所定の位置関係とならずに水平面内で斜めにずれた状態となる場合がある。その場合、図５（ａ）に示すように、バッテリ支持部４３から取り外されてバッテリ載置台２５上に載置されたバッテリユニット４２は、基準位置に対して斜めにずれた状態になる。一方、搬送手段１６によりバッテリ載置台２５の近傍まで搬送された後、移載装置３３によってバッテリ載置台２５上に移載されたバッテリユニット４２は、図５（ｂ）に２点鎖線で示すように、基準位置に配置される。そのため、バッテリユニット４２が基準位置に配置された状態で昇降手段１５が上昇駆動されると、バッテリユニット４２は斜めに停止した電気自動車４１のバッテリ支持部４３に対して位置がずれた状態で上昇されることになり、新たなバッテリユニット４２のバッテリ支持部４３への装着に支障を来す。
【００３３】
電気自動車４１の前後方向と搬送手段１６の搬送方向とが所定の位置関係とならない場合でも、新たなバッテリユニット４２のバッテリ支持部４３への装着を支障なく行うため、バッテリ支持部４３からバッテリ載置台２５上に載置されたバッテリユニット４２の状態が制御装置３８のメモリに記憶される。具体的にはズレ検出手段としてのレーザー距離センサ３７ａ，３７ｂがバッテリ載置台２５上に載置された使用済みのバッテリユニット４２迄の距離を検出し、その検出データが制御装置３８のメモリに記憶される。次に移載装置３６が駆動されてバッテリユニット４２がバッテリ載置台２５上から搬送手段１６上に移載された後、搬送手段１６が駆動されて使用済みのバッテリユニット４２はバッテリ交換装置１１から搬出される。
【００３４】
次に満充電された新たなバッテリユニット４２がバッテリ貯蔵部からバッテリ搬送手段により搬送手段１６上に移載されてバッテリ交換装置１１に搬入される。そして、新たなバッテリユニット４２は搬送手段１６によりバッテリ載置台２５への受け渡し位置（移載位置）まで搬送される。その状態で移載装置３３が駆動され、新たなバッテリユニット４２は搬送手段１６上からバッテリ載置台２５上に移載されて図６（ａ）に示す状態になる。このときバッテリユニット４２は図５（ｂ）に２点鎖線で示すように、バッテリ載置台２５上の基準位置に載置される。一方、電気自動車４１は図５（ｂ）に２点鎖線で示すように、斜めに停止しているため、新たなバッテリユニット４２のバッテリ支持部４３への装着を支障なく行うために、バッテリ載置台２５上に載置された新たなバッテリユニット４２の位置（状態）の調整が必要になる。そこで、バッテリユニット４２の取り出し時に、レーザー距離センサ３７ａ，３７ｂによって検出されてメモリに記憶されている使用済みのバッテリユニット４２のデータに合わせるように、バッテリ載置台２５の位置が回動調整される。その結果、バッテリユニット４２は基準位置から水平面内で回動されて、図５（ｂ）に実線で示すように、バッテリ載置部１３が上昇移動されてもバッテリユニット４２の位置がバッテリ支持部４３への支持に支障のない状態となる。
【００３５】
新たなバッテリユニット４２の位置調整が終了した後、昇降手段１５が上昇駆動され、バッテリ載置部１３が車両持上げ部材１４とともに上昇移動される。上昇途中でバッテリ載置部１３がバッテリ載置台２５からバッテリユニット４２を受け取り、バッテリユニット４２がバッテリ載置部１３上に載置された状態で更に上昇を継続する。そして、前記と同様に、車両持上げ部材１４が電気自動車４１のアンダリーンフォース４４の下面の一部に当接する状態になる。その後、バッテリ載置部１３及び車両持上げ部材１４の上昇移動に伴い電気自動車４１が持ち上げられ、バッテリ載置部１３の上昇に伴って車体の傾きが修正されて水平になった時点で昇降手段１５の駆動が停止され、図６（ｂ）に示すように、バッテリユニット４２はフロア４６の下面との間に隙間Δが存在する状態でバッテリ載置部１３上に保持される。
【００３６】
次にシリンダ１７が突出駆動されてバッテリユニット４２はその上面がフロア４６の下面に当接する状態に配置され、その状態で図６（ｃ）に示すように、ロック装置４５がロック駆動される。次に昇降手段１５が下降駆動され、図６（ｄ）に示すように、新たなバッテリユニット４２はバッテリ支持部４３にピストンロッド４５ａにより支持されたロック状態で支持され、バッテリ載置部１３が下降位置に配置されることによりバッテリ交換作業が完了する。また、バッテリ載置台２５の位置が元の状態に戻される。
【００３７】
なお、電気自動車４１がバッテリ交換位置に停止した際、レアケースとしてバッテリ支持部４３が水平状態となるように停止する場合がある。その場合も同様に、昇降手段１５、シリンダ１７、ロック装置４５及び搬送手段１６等が同様に駆動制御されてバッテリユニット４２の交換作業が支障なく行われる。
【００３８】
この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）バッテリ交換装置１１は、バッテリ載置部１３と、車両（電気自動車４１）に設けられたバッテリ支持部４３に対するバッテリユニット４２の脱着時にバッテリ載置部１３と一体に移動して車体に当接する車両持上げ部材１４と、バッテリ載置部１３を昇降移動する昇降手段１５とを備えている。そして、バッテリ支持部４３に車両の下方からバッテリユニット４２を脱着する。そのため、車両がバッテリ交換位置に停止した状態で車両のバッテリ支持部４３に水平方向に対する傾きが存在しても、バッテリ載置部１３がバッテリ脱着位置に上昇移動された状態では、車両はバッテリ載置部１３と一体に移動された車両持上げ部材１４により持ち上げられて水平状態になる。したがって、装置の大型化を招くことなくバッテリ交換位置に停止した車体が傾斜した状態であっても支障なくバッテリ交換を行うことができる。
【００３９】
（２）車両持上げ部材１４は、レール状に形成されるとともにバッテリ載置部１３に載置されたバッテリユニット４２の左右両側を挟むように延設されている。したがって、車両を安定した状態で支持し易い。また、バッテリユニット４２の前後両側を挟むように延接する場合に比べてバッテリ支持部４３が支持するバッテリユニット４２の面積を広く確保し易い。後者を詳述すると、バッテリユニット４２を車両床面下に配置する電気自動車では、車体側面に側方より荷重が加わったときに、バッテリの損傷を抑制する為に、バッテリの両側端は車両側端よりも内側に設定されることが多い。つまり、車両フロア下で、バッテリユニット４２の車幅方向外側には、バッテリユニット４２を配置できない空間があり、本実施形態の車両持上げ部材１４は、この空間で車両を支持することが可能である。
【００４０】
（３）車両持上げ部材１４は、バッテリ支持部４３の左右に配置されているアンダリーンフォース４４に当接して車両を支持する。したがって、車両持上げ部材１４が車両をロッカーで支持する構成の場合と異なり、意匠面に傷がつかずに車両を支持することができる。
【００４１】
（４）車両持上げ部材１４は、常にバッテリ載置部１３と一体に移動するようにバッテリ載置部１３に固定されている。したがって、バッテリ載置部１３に対して相対移動可能に、かつバッテリユニット４２の脱着時にバッテリ載置部１３と一体に移動されるように構成された場合に比較して構成が簡単になる。
【００４２】
（５）車両持上げ部材１４のバッテリ載置部１３上面からの高さは、車両持上げ部材１４が電気自動車４１を支持して水平に持ち上げた状態において、バッテリ載置部１３上に載置されたバッテリユニット４２の上面と、電気自動車４１のフロア４６の下面との間に隙間Δが形成されるように設定されている。したがって、バッテリユニット４２を載置した状態でバッテリ載置部１３がバッテリ支持部４３と対応する位置まで上昇移動される際に、車体が傾斜した状態において車体とバッテリユニット４２とが干渉してフロア４６の下面やバッテリユニット４２の一部に過大な力が加わることを防止することができる。
【００４３】
（６）バッテリ載置部１３には、前記隙間Δの分、バッテリユニット４２を昇降可能なバッテリ昇降部１７ａが設けられている。したがって、バッテリ載置部１３が最上昇位置に移動した状態において、バッテリ昇降部１７ａによりバッテリユニット４２をその上面がフロア４６の下面に当接する位置まで上昇させて、フロア４６の下面とバッテリユニット４２の上面との間に隙間Δが存在しない状態でロック装置４５によりバッテリユニット４２をロックすることができる。そのため、車両の走行中におけるバッテリユニット４２のがたつきを防止することができる。
【００４４】
（７）バッテリ支持部４３から取り外されたバッテリユニット４２をバッテリ載置部１３から受け取り、充電された新たなバッテリユニット４２をバッテリ載置部１３に受け渡すバッテリ載置台２５が水平面内で回動可能に構成されている。そして、バッテリ支持部４３から昇降手段１５によりバッテリ載置台２５上に載置されたバッテリユニット４２の基準位置に対するズレを検出するズレ検出手段が設けられている。したがって、新たなバッテリユニット４２をバッテリ載置部１３上に載置して上昇させる前にバッテリ載置台２５上の新たなバッテリユニット４２の位置（水平面内における傾き）を必要に応じて調整することにより、電気自動車４１が所定の位置から水平面内で斜めにずれて停止した場合でも、バッテリユニット４２をバッテリ支持部４３に支障なく支持することができる。
【００４５】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ バッテリ載置部１３が最上昇位置に配置された状態において、バッテリ載置部１３上に載置されたバッテリユニット４２の上面と、電気自動車４１のフロア４６の下面との間に形成された隙間Δの分、バッテリユニット４２を上昇させる方法として、バッテリユニット４２の持上げ機能を有するロック装置を用いてもよい。例えば、ツメ形状のロック部材が垂直面内で回転することでバッテリユニット４２を支えるロック位置と、ロック解除位置とに配置される構成のロック装置を用いて、ロック時にバッテリユニット４２を持ち上げるようにしてもよい。
【００４６】
○ 電気自動車４１のフロア４６下面に隙間Δの分より大きな厚みを有するゴム等の弾性部材を固定してもよい。この場合、バッテリ載置部１３が最上昇位置に配置された状態では、弾性部材がバッテリユニット４２の上面とフロア４６の下面との間に隙間Δの厚さに圧縮された状態でバッテリユニット４２がロック装置４５によってロックされる。そのため、バッテリユニット４２は弾性部材の圧縮反力を受けた状態でバッテリ支持部４３に支持され、車両の走行中におけるバッテリユニット４２のがたつきが防止される。
【００４７】
○ 車両持上げ部材１４は、常にバッテリ載置部１３と一体に移動するようにバッテリ載置部１３に固定されている構成に限らない。例えば、バッテリ載置部１３の上昇途中にバッテリ載置部１３と当接した後、バッテリ載置部１３と共に上昇移動して最上昇位置まで移動し、バッテリ載置部１３の下降途中にバッテリ載置部１３との当接が解除されてバッテリ載置部１３の待機位置より上方に保持される構成としてもよい。
【００４８】
○ バッテリ載置部１３は昇降手段１５に分離不能に固定された構成に限らない。例えば、昇降手段１５に固定された部分と、その固定部分に対して分離可能で車両持上げ部材１４を備えるとともにバッテリユニット４２が載置されるパレットとで構成されてもよい。この場合、バッテリユニット４２はパレットごとバッテリ載置台２５上に配置され、バッテリ載置台２５と搬送手段１６との間で受け渡されて搬送される。
【００４９】
○ 車両持上げ部材１４は車両の前後方向に延びる棒状に形成されて車両を線で持ち上げる構成に限らず、点で持ち上げる構成としてもよい。例えば、車両持上げ部材１４の形状を棒状ではなく、棒状部材の両端に相当する位置にそれぞれ車両と当接可能な当接部が形成された形状としてもよい。
【００５０】
○ 車両の水平方向に対する傾きを検出する傾き検出手段を設け、傾き検出手段の検出情報に基づいて昇降手段１５によるバッテリ載置部１３及び車両持上げ部材１４の上昇量を調整してもよい。傾き検出手段の検出情報を用いない構成では、車両持上げ部材１４の上昇量をバッテリ支持部４３の高さ及び車輪の大きさに対応して予め設定された値とする必要がある。そのため、その値が同じ車両についてのみバッテリ交換を行うこととした場合には問題はないが、その値が異なる車両に対してもバッテリ交換を行う場合は、バッテリ交換に先立ってその値の情報を入手して車両持上げ部材１４の上昇量を設定する必要がある。しかし、傾き検出手段の検出情報を利用する場合は、車種に拘らず車両が水平になる位置まで車両持上げ部材１４を上昇させればよい。
【００５１】
○ 車両を車両持上げ部材１４の上昇により持ち上げて水平状態に車両の姿勢を調整する際、全ての車輪が支持プレート１２から浮く状態となるまで車両を上昇させる構成としてもよい。この構成の場合、車両のバッテリ支持部４３までの高さが異なる複数種の車両に対して車両持上げ部材１４の上昇量を同じ値にして対処することが可能になる。
【００５２】
○ 第１の実施形態のように車両持上げ部材１４がアンダリーンフォース４４と当接して車体を持ち上げる構成の場合、アンダリーンフォース４４の下面（底面）を拡げて車両持上げ部材１４との当接面積を増加させる補助部材をアンダリーンフォース４４に固定してもよい。
【００５３】
○ 第１の実施形態のように車両持上げ部材１４により車体を持ち上げることにより車両の姿勢を調整する場合、車両持上げ部材１４はバッテリ支持部４３の左右両側に位置するアンダリーンフォース４４と当接して車体を持ち上げる構成に限らず、例えば、ロッカーで支持するようにしてもよい。また、バッテリ支持部４３の左右両側において車両を支持する構成に代えて、バッテリ支持部４３の前後両側において車両を支持する構成としてもよい。
【００５４】
○ バッテリ交換停止位置に停止した状態において、電気自動車４１の前後方向と搬送手段１６の搬送方向とが所定の位置関係とならない場合でも、新たなバッテリユニット４２のバッテリ支持部４３への装着を支障なく行う構成は、バッテリ載置台２５を水平面内で回動可能にして水平面内においてバッテリユニット４２位置を回動調整する構成に限らない。例えば、搬送手段１６を、独立に駆動可能な左側搬送ベルト及び右側搬送ベルトを備えた構成にし、バッテリ載置部１３は両搬送ベルトの間を通過して、待機位置と、バッテリ支持部４３へバッテリユニット４２を支持する最上昇位置との間を移動する構成にする。バッテリ支持部４３から取り外された使用済みのバッテリユニット４２は、両搬送ベルトに跨る状態で搬送手段１６に受け渡される。バッテリ支持部４３から両搬送ベルト上に受け渡されたバッテリユニット４２の状態がレーザー距離センサ３７ａ，３７ｂにより検出されて、その検出データが制御装置３８のメモリに記憶される。制御装置３８は充電済みの新たなバッテリユニット４２のバッテリ載置部１３と対応する位置における状態（水平面内の基準位置からの傾き）を、使用済みのバッテリユニット４２がバッテリ支持部４３から搬送手段１６上に降ろされた際の状態に合わせるように、両搬送ベルトを制御する。左側搬送ベルト及び右側搬送ベルトの駆動量を変えることにより、両搬送ベルト上に載置されているバッテリユニット４２が水平面内で回動される。この場合、回動可能なバッテリ載置台２５を設ける構成に比べて、装置の構成が簡単になる。
【００５５】
○ 電気自動車４１がバッテリ交換停止位置に停止した状態において、電気自動車４１の前後方向と搬送手段１６の搬送方向とが所定の位置関係となるように、ガイド部を設けて電気自動車４１が所定の位置に停止する構成にしたり、電気自動車４１の所定の停止位置からずれて停止した場合には、停止をやり直す指示を行うようにしたりしてもよい。この場合、バッテリ載置台２５を回動調整する構成を設けたり、搬送手段１６を独立に駆動可能な左側搬送ベルト及び右側搬送ベルトを備えた構成にして、両搬送ベルト上に載置されているバッテリユニット４２を水平面内で回動するように制御したりする必要がない。
【００５６】
○ ロック装置４５は、ロックピン（ピストンロッド４５ａ）を水平にスライドさせてバッテリユニット４２側に形成された長孔に挿入してロックする構成に限らない。例えば、バッテリユニット４２側にピンを突設し、車両側にピンをつかむ把持装置を設けてもよい。
【００５７】
○ 昇降手段１５はパンタグラフ式の構成に限らず、例えば、油圧シリンダや電動シリンダ等のシリンダを利用してバッテリ載置部１３を昇降させる構成としてもよい。
○ 搬送手段１６の搬送方向と、バッテリ交換位置に停止した車両の前後方向との関係は、直交に限らず平行（同方向）であってもよい。
【００５８】
○ 車両が前進移動でバッテリ交換位置へ進んで停止するのではなく、後退移動でバッテリ交換位置へ進んで停止する構成としてもよい。この場合、車輪止めは、車両の後輪に当接して車両のバッテリ交換位置への位置決めを行う。
【００５９】
○ 搬送手段１６はチェーンコンベアに限らず、ベルトコンベアやローラコンベアで構成してもよい。ローラコンベアの場合、移載装置３３は、シリンダ３４が上昇位置と搬送手段１６の下方の下降位置とにリフタにより移動される構成は採用できず、ローラコンベアの上方で押圧板３５がバッテリユニット４２を押圧可能な位置と、押圧板３５がローラコンベア上のバッテリユニット４２と干渉しない位置とに移動可能に構成される。
【００６０】
○ バッテリ交換の際に車両がバッテリ交換装置１１の上方で停止する構成として、バッテリ交換装置１１を地上に形成したピット内に設け、車両はそのピットを覆うプレート上、あるいはピットを跨ぐように地上で停止する構成としてもよい。
【００６１】
○ 車両は動力源として大型のバッテリを搭載した車両であればよく、バッテリのみを走行用動力源として備えた電気自動車４１に限らず、モータ及びエンジンの両方を備えたハイブリッドカーであってもよい。
【００６２】
以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
（１）請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記車両持上げ部材の前記バッテリ載置部上面からの高さは、前記車両持上げ部材が車両を支持して水平に持ち上げた状態において、前記バッテリ載置部上に載置された前記バッテリの上面と、前記車両のフロアの下面との間に隙間Δが形成されるように設定されている。
【００６３】
（２）技術的思想（１）に記載の発明において、前記バッテリ載置部には、前記隙間Δの分、バッテリを昇降可能なバッテリ昇降部が設けられている。
（３）技術的思想（１）に記載の発明において、前記車両のフロアの下面には前記隙間Δの分より大きな厚みを有するゴム等の弾性部材が固定されている。
【符号の説明】
【００６４】
１１…バッテリ交換装置、１３…バッテリ載置部、１４…車両持上げ部材、１５…昇降手段、１７ａ…バッテリ昇降部、４１…車両としての電気自動車、４２…バッテリとしてのバッテリユニット、４３…バッテリ支持部、４４…アンダリーンフォース。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に設けられたバッテリ支持部に、車両の下方からバッテリを脱着する車両のバッテリ交換装置であって、
バッテリ載置部と、
少なくとも前記バッテリ支持部に対する前記バッテリの脱着時に前記バッテリ載置部と一体に移動して車体に当接する車両持上げ部材と、
前記バッテリ載置部を昇降移動する昇降手段と
を備えていることを特徴とする車両のバッテリ交換装置。
【請求項２】
前記車両持上げ部材は、車両の前後方向に延びる棒状に形成されるとともに、前記バッテリの左右両側を挟むように延設配置されている請求項１に記載の車両のバッテリ交換装置。
【請求項３】
前記車両持上げ部材は、前記バッテリ支持部の左右に配置されているアンダリーンフォースに当接して車両を支持する請求項１又は請求項２に記載の車両のバッテリ交換装置。
【請求項４】
前記バッテリ載置部には、前記昇降手段による移動量に対し、前記バッテリにより小さな移動量を与えるバッテリ昇降部が配置されている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車両のバッテリ交換装置。
【請求項１】
車両に設けられたバッテリ支持部に、車両の下方からバッテリを脱着する車両のバッテリ交換装置であって、
バッテリ載置部と、
少なくとも前記バッテリ支持部に対する前記バッテリの脱着時に前記バッテリ載置部と一体に移動して車体に当接する車両持上げ部材と、
前記バッテリ載置部を昇降移動する昇降手段と
を備えていることを特徴とする車両のバッテリ交換装置。
【請求項２】
前記車両持上げ部材は、車両の前後方向に延びる棒状に形成されるとともに、前記バッテリの左右両側を挟むように延設配置されている請求項１に記載の車両のバッテリ交換装置。
【請求項３】
前記車両持上げ部材は、前記バッテリ支持部の左右に配置されているアンダリーンフォースに当接して車両を支持する請求項１又は請求項２に記載の車両のバッテリ交換装置。
【請求項４】
前記バッテリ載置部には、前記昇降手段による移動量に対し、前記バッテリにより小さな移動量を与えるバッテリ昇降部が配置されている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車両のバッテリ交換装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１９２７８３（Ｐ２０１２−１９２７８３Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５６８４３（Ｐ２０１１−５６８４３）
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【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２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【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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