電気自動車のバッテリー交換方法｛ＢａｔｔｅｒｙＥｘｃｈａｎｇｉｎｇＭｅｔｈｏｄｆｏｒＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ｝
【課題】車両の運行に不便にならないようにバッテリーを上部から交替するバッテリー交換方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る電気自動車のバッテリー交換方法は、(a)バッテリー装着モジュールの保護蓋をオープンする段階; (b)既装着のバッテリーの施錠装置を解く段階; (c)イメージセンサーを利用して上記バッテリーの装着位置を判断し、貯蔵する段階; (d)既装着の上記バッテリーを上記バッテリー装着モジュールのバッテリー安着ベースから取り出す段階; (e)用意中の緩衝バッテリーを上記バッテリー装着モジュールの位置に移動させ、上記バッテリー安着ベースに装着する段階; (f)上記電気自動車にバッテリー装着完了信号を送信する段階;及び(g)上記バッテリーの接続部連結を確認した後、装着された上記緩衝バッテリーをロッキングする段階を含む。
【解決手段】本発明に係る電気自動車のバッテリー交換方法は、(a)バッテリー装着モジュールの保護蓋をオープンする段階; (b)既装着のバッテリーの施錠装置を解く段階; (c)イメージセンサーを利用して上記バッテリーの装着位置を判断し、貯蔵する段階; (d)既装着の上記バッテリーを上記バッテリー装着モジュールのバッテリー安着ベースから取り出す段階; (e)用意中の緩衝バッテリーを上記バッテリー装着モジュールの位置に移動させ、上記バッテリー安着ベースに装着する段階; (f)上記電気自動車にバッテリー装着完了信号を送信する段階;及び(g)上記バッテリーの接続部連結を確認した後、装着された上記緩衝バッテリーをロッキングする段階を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車のバッテリー交換方法に関するもので、更に具体的には、電気自動車のバッテリーを容易且つ便利で迅速に交換することができる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人間の生活や社会活動に必須の手段として位置付ける自動車は、石油のような化石エネルギーをエネルギー源として動く移動手段である。しかし、化石エネルギーは埋蔵量が限られた資源で時間が進むほど枯渇しており、その価格も持続的に上昇している実情にある。
【０００３】
特に、化石エネルギーはその使用過程において大気環境を汚染する多様な排気ガスが排出されるだけでなく地球温暖化の主要原因として作用する二酸化炭素を多量に排出する問題により、世界各国では全産業分野にわたり二酸化炭素排出量低減のための多様な研究開発活動を行っており、その代案として電気をエネルギー源に移動する電気自動車が開発されている。
【０００４】
電気自動車は純粋電気自動車(Battery powered electric
vehicle)、 電動機とエンジンを利用するハイブリッド電気自動車(Hybrid electric
vehicle)、燃料電池電気自動車(Fuel cell electric vehicle)等が開発されている。また、電気自動車の活性化と普及拡大のためには、いつでもどこでも容易に充電できる充電インフラの構築が必要不可欠であるので、これについても多様な研究が進められている。
【０００５】
しかし、電気自動車は石油(揮発油、軽油等)や天然ガスを利用する自動車と違って、プラグイン方式でバッテリーに電力を充電するので、消費者は長い待機時間を強いられ、非常に不便であり、充電施設を運営する業者は余りにも長い待機時間のため経済性がない実情にある。
【０００６】
上記の問題点を解決するため、最近では、電気自動車のバッテリーに電源を直接充電することなくあらかじめバッテリーを充電して緩衝されたバッテリー自体を交換する方式(以下、「バッテリー交替方式」とする。)の充電技術が提案されている。
【０００７】
このようなバッテリー交替方式は、充電を必要とする消費者が充電ステーションを訪問すると、既使用のバッテリーをあらかじめ緩衝されたバッテリーと交替、装着するので、別途の充電時間を要することなく便利に利用することができるという利点がある。
【０００８】
しかし、従来バッテリー交替方式の場合、車両の底でバッテリーを交替する方式を取るため、交替システムを地下に設けなければならず、交替システムの設置及び運用にコストが多くかかるという問題がある。
【０００９】
また、路線電気バスのような一定の運行経路を運行する車両をバッテリー交換方式の電気車として使用する場合、運行経路を外れることなく便利且つ迅速にバッテリーを交換できる方法が必要となってくる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第８０１３５７１号明細書
【特許文献２】米国特許第８１６４３００号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の目的は、車両の運行に不便にならないようにバッテリーを上部から交替するバッテリー交換方法を提供することにある。また、バッテリー交替作業を電気自動車と充電ステーション間の通信を介して自動的に行えるようにすることにより、効率的且つ便利にバッテリーを交換することができる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した目的を達成するための本発明に係る電気自動車のバッテリー交換方法は、(a)電気自動車がバッテリー充電ステーションに進入すると、進入位置を確認し、上記電気自動車に確認信号を伝送する段階; (b)上記バッテリー充電ステーションに設けられた保護ガイドを下降させ、上記電気自動車の上部に装着されたバッテリー装着モジュールを密閉し、密閉確認信号を上記電気自動車に送信する段階; (c)上記バッテリー充電ステーションにおいて、イメージセンサーを利用して上記バッテリー装着モジュールに装着されたバッテリーの位置を判断し、
貯蔵する段階; (d)上記バッテリー充電ステーションにおいて、上記バッテリーのアンロッキング情報が上記電気自動車から送信されたことを確認すると、バッテリー交替ロボットの移動及び動作を制御し、既装着の上記バッテリーを上記バッテリー装着モジュールのバッテリー安着ベースから取り出す段階; (e)上記バッテリー充電ステーションにおいて、上記バッテリー交替ロボットを制御し、用意中の緩衝バッテリーを上記バッテリー装着モジュールの位置に移動させ、上記バッテリー安着ベースに装着する段階; 及び (f)上記バッテリー充電ステーションにおいて、上記電気自動車に装着完了情報を送信する段階を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、車両の運行に不便にならないようにバッテリーを上部から交替するバッテリー交換方法が提供される。また、バッテリー交替作業を電気自動車と充電ステーション間の通信を介して自動的に行えるようにすることにより、効率的且つ便利にバッテリーを交換することができる方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例に係る電気自動車のバッテリー交換システムを説明するためのブロック図である。
【図２】本発明の一実施例に係る電気自動車のバッテリー交換システムを説明するための概略的な構成図である。
【図３】本発明の一実施例に係る電気自動車のバッテリー交換システムの外観構造を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施例に係るバッテリー交換方式の電気自動車のバッテリー交換システムのバッテリー交替時の外部構造を示す要部拡大斜視図である。
【図５】本発明の一実施例に係る電気自動車のバッテリー交換システムにおいてバッテリー交替ロボットとバッテリー装着モジュールの構造及び作用を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施例に係る電気自動車のバッテリー交換方法を示すフロー図である。
【図７】本発明の一実施例に係る電気自動車のバッテリー交換方法を示すフロー図である。
【図８】本発明の一実施例に係る電気自動車のバッテリー交換方法を示すフロー図である。
【図９】本発明の一実施例に係る電気自動車のバッテリー交換方法を示すフロー図である。
【図１０】本発明の一実施例に係る電気自動車のバッテリー交換方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の具体的な実施例について説明する。
【００１６】
図1は本発明の一実施例に係る電気自動車のバッテリー交換システムを説明するためのブロック図、図2は本発明の一実施例に係る電気自動車のバッテリー交換システムを説明するための概略的な構成図、図3は本発明の一実施例に係る電気自動車のバッテリー交換システムの外観構造を示す斜視図である。
【００１７】
図1〜図3を参照すると、本発明の一実施例に係る電気自動車(200)のバッテリー交換システムは、電気自動車(200)のバッテリー装着モジュール(210)に設けられる充電式バッテリー(10)、緩衝されたバッテリーが保管され、実質的なバッテリーの交替作業が行われる充電ステーション本体(20)、バッテリー交替ロボット(30)、保護ガイド(40)、バッテリー交替ロボット(30)を制御してバッテリー(10)の交替作業が行われるようにする充電ステーション制御部(50)、通信モジュール(60)及びバッテリー積載部(70)を備えたもので、電気自動車(200)のエネルギー源として適用されるバッテリーをロボット技術を基盤として迅速且つ正確に交替できるようにバッテリー全体を交換するバッテリー交換方式に具現したものである。
【００１８】
図4は本発明の一実施例に係るバッテリー交換方式の電気自動車(200)のバッテリー交換システムのバッテリー交替時の外部構造を示す要部拡大斜視図、図5は本発明の一実施例に係る電気自動車(200)のバッテリー交換システムにおいてバッテリー交替ロボット(30)とバッテリー装着モジュール(210)の構造及び作用を説明するための図である。
【００１９】
充電ステーション本体(20)は、電気自動車(200)が進入した後、バッテリー(10)の交替作業が実質的に行われる領域の構造体で、電気自動車(200)の進入及び進出に妨害されない構造に形成され、バッテリー(10)の収納のためのバッテリー積載部(70)が備えられている。
【００２０】
また、充電ステーション本体(20)は電気自動車(200)の進入及び進出が容易でバッテリー(10)の交替作業を便利に行うことができればその構造や形態に制限はないが、本実施例では、雨、雪等の悪天候でもバッテリー交替作業を行うことができるように、図2に示すように、道路に接して垂直方向に形成される垂直本体(21)と、垂直本体(21)の上方に道路側に向けて延び形成される水平本体(22)を備えた構造で構成されている。
【００２１】
また、垂直本体(21)と道路との間には搭乗客が利用できる乗降場(24)が設けられており、水平本体(22)の底部にはバッテリー(10)の引出のための少なくとも一つ以上の引出口が形成されている。
【００２２】
特に、充電ステーション本体(20)はバッテリー(10)の交替時に外部環境の変化による悪影響を招来しないようにするため、電気自動車(200)の進入時にバッテリー(10)が内蔵されたバッテリー装着モジュール(210)を密閉させる保護ガイド(40)を備えている。この保護ガイド(40)はバッテリー(10)の交替過程においてバッテリー(10)を含むバッテリー装着モジュール(210)を効果的に密閉、保護できる構造であれば制限なく多様な構造に形成でき、本実施例では、充電ステーション本体(20)の内部に収納された状態で、バッテリー交替時にバッテリー装着モジュール(210)に向かって広がりながら排出され、バッテリー(10)の交替完了後にもとの位置に戻るしわ管体で構成される。
【００２３】
また、図3及び図4に示すように、保護ガイド(40)は、水平本体(22)の底面に形成された引出口に設けられるジャバラホースに類似する形態の密閉膜と、この密閉膜を充電ステーション制御部(50)の制御下で上下方向に作動させるドア駆動部(未図示)を含んで構成される。
【００２４】
バッテリー交替ロボット(30)は充電ステーション本体(20)に設けられて実質的にバッテリー(10)の交替作業を行う構成で、バッテリー(10)の交替作業を効果的に行うことができれば制限なく多様な産業分野で適用されている移送ロボットを採用することができる。
【００２５】
【００２６】
バッテリー移送及び装着ロボット(31)は、電気自動車(200)のバッテリー装着モジュール(210)に既に装着されている放電バッテリー(10)を除去し、バッテリー積載部(70)から排出される緩衝バッテリー(10)を移送してバッテリー装着モジュール(210)に装着するロボットであり、バッテリー引出及び収納ロボット(32)は、バッテリー積載部(70)に保管された緩衝バッテリー(10)を引き出してバッテリー移送及び装着ロボット(31)に提供し、若しくはバッテリー移送及び装着ロボット(31)から放電バッテリー(10)を引き継ぎ、バッテリー積載部(70)に収納するロボットで、バッテリー移送及び装着ロボット(31)とバッテリー引出及び収納ロボット(32)は、充電ステーション本体(20)の大きさ、バッテリー(10)の処理規模等に応じて少なくとも一対以上に適切に配置して構成される。
【００２７】
バッテリー移送及び装着ロボット(31)は、充電ステーション本体(20)の 上部に設けられる固定レール(31a)、この固定レール(31a)に対し直交方向に移動するように設けられる移送レール(31b)、移送レール(31b)の長手方向や直交方向に移動するように設けられる乗降ロード(31c)、乗降ロード(31c)の下段に設けられてバッテリー(10)の交替過程でロッキング及びアンロッキング動作を行うクランプ手段(31d)を含んで構成される。また、固定レール(31a)、移送レール(31b)、及び乗降ロード(31c)は図面に具体的に示してはいないがその移送のための動力を生成、印加する駆動装置が備えられていることはもちろんのことである。
【００２８】
図2において、バッテリー移送及び装着ロボット(31)は一つ示されているが、多数に構成されてもよい。例えば、一つの電気自動車(200)に対してバッテリー脱着及び装着を二つの移送及び装着ロボットが同時に行い、迅速にバッテリー交替作業が行われるようにすることができる。
【００２９】
充電ステーション制御部(50)は、バッテリー交替ロボット(30)及び保護ガイド(40)を制御し、バッテリー交替が行われるようにするもので、プロセッサ、コントローラ及び制御コードで具現可能である。
【００３０】
通信モジュール(60)は、電気自動車(200)との通信のためのもので、CDMA(Code Division Multiple Access)、近距離通信技術(NFC，Near Field Communication)、及びRFID(Radio-Frequency
Identification)等多様な通信方式が適用可能である。
【００３１】
データベース部(80)は、バッテリー積載部(70)に保管中のバッテリーの数、充電状態、予約情報等が貯蔵されたもので、バッテリー交替作業及び予約によりアップデートされる。
【００３２】
また、バッテリー充電ステーション(100)は、イメージセンサー(未図示)及び撮像したイメージを処理し、電気自動車(200)に装着されたバッテリー(10)の位置を認識するためのプロセッシングを行うためのアルゴリズムを含む。イメージセンサーは、バッテリー装着モジュール(210)を撮像するのに良い位置、例えば、保護ガイド(40)周辺に設けられることが好ましい。
【００３３】
図1及び図5を参照すると、電気自動車(200)は、上部にバッテリー(10)が装着されるバッテリー装着モジュール(210)を含む。バッテリー装着モジュール(210)は、電気自動車(200)のフレーム(未図示)に設けられ、バッテリー(10)が安着されて電気的に接続されるように端子部を備えた安着ベース(211)、バッテリー(10)を安着ベース(211)に固定する複数のバッテリー固定手段(212)、安着ベース(211)部分を密閉するために設けられ、バッテリー(10)の交替時に開放されるように構成された保護蓋(213、図2参照)を備える。
【００３４】
保護蓋(213)は、運行中、バッテリー(10)が安着される安着ベース(211)を効果的に密閉し、バッテリー(10)の交替時に開放されるとともにクランプ手段(31d)によるバッテリー(10)の交替作業が迅速に行われるようにする構造であれば多様な形態で構成されてもよい。例えば、保護蓋(213)は図4に示すように、安着ベース(211)の前後方向に開閉される構造に構成されてもよいが、バッテリー(10)の交替時にバッテリー(10)ができるだけ外部環境に露出されないように図2に簡略に示すように、保護ガイド(40)により覆われた内部空間で開閉される構造に形成されることが好ましい。
【００３５】
バッテリー固定手段(212)は、安着ベース(211)の端に設けられ、バッテリー(10)を固定又は解除するためにロッキング(locking)及びアンロッキング(unlocking)動作を行う。
【００３６】
以下、図1〜図5に係る電気自動車(200)のバッテリー交換システムの具体的なバッテリー交換方法について説明する。
【００３７】
図6〜図10は本発明の一実施例に係る電気自動車(200)のバッテリー交換方法を示すフロー図である。
【００３８】
図6を参照すると、バッテリー充電ステーション(100)は、バッテリー積載部(70)に保管中のバッテリー(10)の状態、予約状況等をモニタリングする(S10)。
【００３９】
電気自動車(200)がバッテリー充電ステーション(100)に進入するとき、識別情報又は予約情報をバッテリー充電ステーション(100)に伝送する(S11)。電気自動車(200)においてバッテリー充電ステーション(100)に識別情報及び/又は予約情報を伝送することは、バッテリー充電ステーション(100)に進入するとき、充電ステーションの要請により行われ、若しくは電気自動車(200)のユーザの伝送命令、又は電気自動車(200)において定期的に当該情報を伝送するように設定することにより行われ得る。
【００４０】
充電ステーション制御部(50)は、電気自動車(200)の識別情報や予約情報を確認して既予約の車両であるかを確認し(S12)、このとき、伝送された情報のみで確認することもでき、既貯蔵のデータベース部(80)の情報と比較して確認することもできる。
【００４１】
既予約の車両と確認されると、電気自動車(200)に進入グラント信号を伝送し(S13)、電気自動車(200)が交替位置に進入するようにする(S14)。予約情報が確認されない場合は、予約なしに現場で交替をするか否かにより進入
グラント信号を伝送し、若しくは進入待機モードに入る(S13、S14、S15)。
【００４２】
バッテリー充電ステーション(100)において電気自動車(200)の進入位置が正常と判断されると、保護ガイド(40)を下降してバッテリー交替作業が外部にあらわれることなく安定的に行われるようにし、これに関する情報を電気自動車(200)に送信する(S16)。反面、電気自動車(200)の進入位置が良くない場合は、電気自動車(200)に再進入を要請する(S17)。
【００４３】
電気自動車(200)は、保護ガイド(40)が下降すると(S18)、バッテリー保護蓋(213)を開放し、これに関する情報をバッテリー充電ステーション(100)に送信する(S19)。もし、保護ガイド(40)が下降したという情報を受信しなかったり、下降しないと判断されると、バッテリー充電ステーション(100)に保護ガイド(40)の下降を要請する(S20)。
【００４４】
バッテリー充電ステーション(100)は、保護蓋(213)がオープンされたと 確認されると(S21)、図7のように、バッテリー交替作業を本格的に行うことになる。もし、保護蓋(213)がオープンされたという情報を受信しなかったり、オープンされないと判断されると、電気自動車(200)に保護蓋(213)のオープンを要請する(S22)。
【００４５】
図7を参照すると、バッテリー充電ステーション(100)はまず、イメージセンサー(未図示)を利用してバッテリー(10)の位置を認識して位置情報を貯蔵する(S23)。
【００４６】
バッテリー(10)の位置判断は、イメージセンサーを利用して撮像した映像を分析して客体(バッテリー)の位置を判断する多様なアルゴリズムにより具現可能である。
【００４７】
バッテリー(10)の位置が決定及び貯蔵されると、バッテリー充電ステーション(100)は、バッテリー交替ロボット(30)(バッテリー移送及び装着ロボット(31))の移動及び位置を制御し(S24)、決定されたバッテリーの位置に移動させてバッテリー(10)の脱着及び装着を行う。
【００４８】
一方、電気自動車(200)は、バッテリー交替のために始動をオフし(S25)、バッテリー固定手段(212)を解いてバッテリー安着ベース(211)にてアンロッキングし(S26)、これに関する情報をバッテリー充電ステーション(100)に送信する(S27)。
【００４９】
バッテリー充電ステーション(100)は、バッテリー交替ロボット(30)(バッテリー移送及び装着ロボット(31))の位置情報をセンシングして(S28)貯蔵されたバッテリー(10)の位置に対応すれば、次の交替段階であるS29に移動し、センシングした位置がバッテリー(10)の位置に対応しなければ、バッテリー交替ロボット(30)(バッテリー移送及び装着ロボット(31))の移動及び位置を再び制御した後、位置センシングを行う(S24、S25)。
【００５０】
バッテリー充電ステーション(100)は、バッテリー(10)がアンロッキングされたと判断されると(S29)、バッテリー交替ロボット(30)(バッテリー 移送及び装着ロボット(31))を制御してバッテリー(10)をバッテリー安着ベース(211)から取り出し(S30)、これに関する情報を電気自動車(200)に送信する(S31)。反面、バッテリー(10)がアンロッキングされていないと確認されると、バッテリー充電ステーション(100)は電気自動車(200)にアンロッキングを再要請する(S32)。
【００５１】
電気自動車(200)から取り出したバッテリー(10)はバッテリー引出及び収納ロボット(32)に引き継がれてバッテリー積載部(70)の充電保管台に装着されて(S33)、充電及び管理が行われるようにする(S34)。
【００５２】
図8は、電気自動車(200)のバッテリー交換方法のうちバッテリー(10)を装着する方法を示すフロート図である。
【００５３】
図8を参照すると、バッテリー充電ステーション(100)は、電気自動車(200)から受信した情報又は当該電気自動車(200)の既貯蔵の予約情報に基づいて当該電気自動車(200)に装着する緩衝バッテリー(10)を用意する(S40)。
【００５４】
バッテリー充電ステーション(100)は、バッテリー交替ロボット(バッテリー移送及び装着ロボット(31))の移動及び位置を制御し(S41)、貯蔵されたバッテリー(10)の位置情報を確認する(S42)。バッテリー交替ロボット(30)(バッテリー移送及び装着ロボット(31))の位置をセンシングし(S43)、貯蔵されたバッテリー(10)の位置に対応すれば緩衝バッテリー(10)を装着した後(S44)、当該情報を電気自動車(200)に送信する(S45)。もし、バッテリー交替ロボット(30)の位置がバッテリー(10)の位置に対応しなければ、再び移動及び位置を制御してセンシングを行う(S41、S43)。
【００５５】
ここで、バッテリー(10)の脱着と装着は同時多発的に行われることもあるので、図7の過程と図8の過程は順次行われないこともあることに留意しなければならない。すなわち、バッテリー移送及び装着ロボット(31)二つが同時に動作し、一つはバッテリー脱着を行い、他の一つは装着を行って緩衝バッテリー(10)の用意過程と脱着が同時に行われるようにすることができる。
【００５６】
図9を参照すると、電気自動車(200)は、バッテリー装着情報を受信すると、バッテリー接続状態が良好であるか否かを確認する(S46)。
【００５７】
もし、バッテリー接続状態が良好であればバッテリー固定手段(212)を介してバッテリー(10)をロッキングし(S47)、ロッキング情報をバッテリー充電ステーション(100)に送信する(S48)。
【００５８】
反面、バッテリー接続状態が不良であればバッテリー充電ステーション(100)にバッテリー再装着を要請する(S49)。バッテリー充電ステーション(100)はバッテリー再装着要請を受信すると(S50)、バッテリー脱着を行い(S51)、図8のS41段階に移行し、再び再装着を行う(S41〜S45)。
【００５９】
バッテリー充電ステーション(100)は、バッテリーロッキングが確認されれば(S52)、バッテリー交換完了情報を電気自動車(200)に送信する(S53)。もし、ロッキングが確認されなければ電気自動車(200)にバッテリーロッキングを要請する(S54)。
【００６０】
図10を参照すると、電気自動車(200)がバッテリー交換完了情報を受信すると(S55)、バッテリー保護蓋(213)を覆い、当該情報をバッテリー充電ステーション(100)に送信する(S56)。もし、バッテリー交換完了情報を受信できなければ、完了情報をバッテリー充電ステーション(100)に要請し(S57)、バッテリー充電ステーション(100)はロッキングを確認して完了情報を送信する(S52、S53)。
【００６１】
バッテリー充電ステーション(100)は、保護蓋(213)の閉鎖(Close)情報を確認し(S58)、保護ガイド(40)を上昇し、これに関する情報を電気自動車(200)に送信する(S59)。もし、保護蓋(213)が閉鎖されないと確認されると、再び閉鎖要請をする(S60)。
【００６２】
電気自動車(200)は、保護ガイド(40)が上昇したと確認されなければ(S61)、バッテリー充電ステーション(100)に上昇要請する(S62)。
【００６３】
一方、バッテリー充電ステーション(100)は、保護ガイド(40)を上昇した後に出庫グラント信号を電気自動車(200)に送信する(S63)。電気自動車(200)は、出庫グラント信号を受信すると(S64)、始動をオンした後(S65)、バッテリー交換情報を貯蔵して(S66)出庫する(S67)。
【００６４】
バッテリー充電ステーション(100)が出庫情報を受信し(S69)、バッテリー交換情報を貯蔵し、データベース部(80)に貯蔵されたバッテリー(10)の情報及び予約情報がアップデートされる(S70)。
【００６５】
なお、本発明のいくつかの実施例が示されて説明されているが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する当業者であれば本発明の原則や精神から外れることなく本実施例を変形できることが分かる。発明の範囲は添付の請求項とその均等物により定まってくる。
【符号の説明】
【００６６】
10: バッテリー
20: 充電ステーション本体
21: 垂直本体
22: 水平本体
30: バッテリー交替ロボット
31: バッテリー移送及び装着ロボット
31a: 固定レール
31b: 移送レール
31c: 乗降ロード
31d: クランプ手段
32: バッテリー引出及び収納ロボット
40: 保護ガイド
50: 充電ステーション制御部
60: 通信モジュール
70: バッテリー積載部
80: データベース部
100: バッテリー充電ステーション
200: 電気自動車
210: バッテリー装着モジュール
211: 安着ベース
212: バッテリー固定手段
213: 保護蓋
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車のバッテリー交換方法に関するもので、更に具体的には、電気自動車のバッテリーを容易且つ便利で迅速に交換することができる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人間の生活や社会活動に必須の手段として位置付ける自動車は、石油のような化石エネルギーをエネルギー源として動く移動手段である。しかし、化石エネルギーは埋蔵量が限られた資源で時間が進むほど枯渇しており、その価格も持続的に上昇している実情にある。
【０００３】
特に、化石エネルギーはその使用過程において大気環境を汚染する多様な排気ガスが排出されるだけでなく地球温暖化の主要原因として作用する二酸化炭素を多量に排出する問題により、世界各国では全産業分野にわたり二酸化炭素排出量低減のための多様な研究開発活動を行っており、その代案として電気をエネルギー源に移動する電気自動車が開発されている。
【０００４】
電気自動車は純粋電気自動車(Battery powered electric
vehicle)、 電動機とエンジンを利用するハイブリッド電気自動車(Hybrid electric
vehicle)、燃料電池電気自動車(Fuel cell electric vehicle)等が開発されている。また、電気自動車の活性化と普及拡大のためには、いつでもどこでも容易に充電できる充電インフラの構築が必要不可欠であるので、これについても多様な研究が進められている。
【０００５】
しかし、電気自動車は石油(揮発油、軽油等)や天然ガスを利用する自動車と違って、プラグイン方式でバッテリーに電力を充電するので、消費者は長い待機時間を強いられ、非常に不便であり、充電施設を運営する業者は余りにも長い待機時間のため経済性がない実情にある。
【０００６】
上記の問題点を解決するため、最近では、電気自動車のバッテリーに電源を直接充電することなくあらかじめバッテリーを充電して緩衝されたバッテリー自体を交換する方式(以下、「バッテリー交替方式」とする。)の充電技術が提案されている。
【０００７】
このようなバッテリー交替方式は、充電を必要とする消費者が充電ステーションを訪問すると、既使用のバッテリーをあらかじめ緩衝されたバッテリーと交替、装着するので、別途の充電時間を要することなく便利に利用することができるという利点がある。
【０００８】
しかし、従来バッテリー交替方式の場合、車両の底でバッテリーを交替する方式を取るため、交替システムを地下に設けなければならず、交替システムの設置及び運用にコストが多くかかるという問題がある。
【０００９】
また、路線電気バスのような一定の運行経路を運行する車両をバッテリー交換方式の電気車として使用する場合、運行経路を外れることなく便利且つ迅速にバッテリーを交換できる方法が必要となってくる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第８０１３５７１号明細書
【特許文献２】米国特許第８１６４３００号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の目的は、車両の運行に不便にならないようにバッテリーを上部から交替するバッテリー交換方法を提供することにある。また、バッテリー交替作業を電気自動車と充電ステーション間の通信を介して自動的に行えるようにすることにより、効率的且つ便利にバッテリーを交換することができる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した目的を達成するための本発明に係る電気自動車のバッテリー交換方法は、(a)電気自動車がバッテリー充電ステーションに進入すると、進入位置を確認し、上記電気自動車に確認信号を伝送する段階; (b)上記バッテリー充電ステーションに設けられた保護ガイドを下降させ、上記電気自動車の上部に装着されたバッテリー装着モジュールを密閉し、密閉確認信号を上記電気自動車に送信する段階; (c)上記バッテリー充電ステーションにおいて、イメージセンサーを利用して上記バッテリー装着モジュールに装着されたバッテリーの位置を判断し、
貯蔵する段階; (d)上記バッテリー充電ステーションにおいて、上記バッテリーのアンロッキング情報が上記電気自動車から送信されたことを確認すると、バッテリー交替ロボットの移動及び動作を制御し、既装着の上記バッテリーを上記バッテリー装着モジュールのバッテリー安着ベースから取り出す段階; (e)上記バッテリー充電ステーションにおいて、上記バッテリー交替ロボットを制御し、用意中の緩衝バッテリーを上記バッテリー装着モジュールの位置に移動させ、上記バッテリー安着ベースに装着する段階; 及び (f)上記バッテリー充電ステーションにおいて、上記電気自動車に装着完了情報を送信する段階を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、車両の運行に不便にならないようにバッテリーを上部から交替するバッテリー交換方法が提供される。また、バッテリー交替作業を電気自動車と充電ステーション間の通信を介して自動的に行えるようにすることにより、効率的且つ便利にバッテリーを交換することができる方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例に係る電気自動車のバッテリー交換システムを説明するためのブロック図である。
【図２】本発明の一実施例に係る電気自動車のバッテリー交換システムを説明するための概略的な構成図である。
【図３】本発明の一実施例に係る電気自動車のバッテリー交換システムの外観構造を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施例に係るバッテリー交換方式の電気自動車のバッテリー交換システムのバッテリー交替時の外部構造を示す要部拡大斜視図である。
【図５】本発明の一実施例に係る電気自動車のバッテリー交換システムにおいてバッテリー交替ロボットとバッテリー装着モジュールの構造及び作用を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施例に係る電気自動車のバッテリー交換方法を示すフロー図である。
【図７】本発明の一実施例に係る電気自動車のバッテリー交換方法を示すフロー図である。
【図８】本発明の一実施例に係る電気自動車のバッテリー交換方法を示すフロー図である。
【図９】本発明の一実施例に係る電気自動車のバッテリー交換方法を示すフロー図である。
【図１０】本発明の一実施例に係る電気自動車のバッテリー交換方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の具体的な実施例について説明する。
【００１６】
図1は本発明の一実施例に係る電気自動車のバッテリー交換システムを説明するためのブロック図、図2は本発明の一実施例に係る電気自動車のバッテリー交換システムを説明するための概略的な構成図、図3は本発明の一実施例に係る電気自動車のバッテリー交換システムの外観構造を示す斜視図である。
【００１７】
図1〜図3を参照すると、本発明の一実施例に係る電気自動車(200)のバッテリー交換システムは、電気自動車(200)のバッテリー装着モジュール(210)に設けられる充電式バッテリー(10)、緩衝されたバッテリーが保管され、実質的なバッテリーの交替作業が行われる充電ステーション本体(20)、バッテリー交替ロボット(30)、保護ガイド(40)、バッテリー交替ロボット(30)を制御してバッテリー(10)の交替作業が行われるようにする充電ステーション制御部(50)、通信モジュール(60)及びバッテリー積載部(70)を備えたもので、電気自動車(200)のエネルギー源として適用されるバッテリーをロボット技術を基盤として迅速且つ正確に交替できるようにバッテリー全体を交換するバッテリー交換方式に具現したものである。
【００１８】
図4は本発明の一実施例に係るバッテリー交換方式の電気自動車(200)のバッテリー交換システムのバッテリー交替時の外部構造を示す要部拡大斜視図、図5は本発明の一実施例に係る電気自動車(200)のバッテリー交換システムにおいてバッテリー交替ロボット(30)とバッテリー装着モジュール(210)の構造及び作用を説明するための図である。
【００１９】
充電ステーション本体(20)は、電気自動車(200)が進入した後、バッテリー(10)の交替作業が実質的に行われる領域の構造体で、電気自動車(200)の進入及び進出に妨害されない構造に形成され、バッテリー(10)の収納のためのバッテリー積載部(70)が備えられている。
【００２０】
また、充電ステーション本体(20)は電気自動車(200)の進入及び進出が容易でバッテリー(10)の交替作業を便利に行うことができればその構造や形態に制限はないが、本実施例では、雨、雪等の悪天候でもバッテリー交替作業を行うことができるように、図2に示すように、道路に接して垂直方向に形成される垂直本体(21)と、垂直本体(21)の上方に道路側に向けて延び形成される水平本体(22)を備えた構造で構成されている。
【００２１】
また、垂直本体(21)と道路との間には搭乗客が利用できる乗降場(24)が設けられており、水平本体(22)の底部にはバッテリー(10)の引出のための少なくとも一つ以上の引出口が形成されている。
【００２２】
特に、充電ステーション本体(20)はバッテリー(10)の交替時に外部環境の変化による悪影響を招来しないようにするため、電気自動車(200)の進入時にバッテリー(10)が内蔵されたバッテリー装着モジュール(210)を密閉させる保護ガイド(40)を備えている。この保護ガイド(40)はバッテリー(10)の交替過程においてバッテリー(10)を含むバッテリー装着モジュール(210)を効果的に密閉、保護できる構造であれば制限なく多様な構造に形成でき、本実施例では、充電ステーション本体(20)の内部に収納された状態で、バッテリー交替時にバッテリー装着モジュール(210)に向かって広がりながら排出され、バッテリー(10)の交替完了後にもとの位置に戻るしわ管体で構成される。
【００２３】
また、図3及び図4に示すように、保護ガイド(40)は、水平本体(22)の底面に形成された引出口に設けられるジャバラホースに類似する形態の密閉膜と、この密閉膜を充電ステーション制御部(50)の制御下で上下方向に作動させるドア駆動部(未図示)を含んで構成される。
【００２４】
バッテリー交替ロボット(30)は充電ステーション本体(20)に設けられて実質的にバッテリー(10)の交替作業を行う構成で、バッテリー(10)の交替作業を効果的に行うことができれば制限なく多様な産業分野で適用されている移送ロボットを採用することができる。
【００２５】
【００２６】
バッテリー移送及び装着ロボット(31)は、電気自動車(200)のバッテリー装着モジュール(210)に既に装着されている放電バッテリー(10)を除去し、バッテリー積載部(70)から排出される緩衝バッテリー(10)を移送してバッテリー装着モジュール(210)に装着するロボットであり、バッテリー引出及び収納ロボット(32)は、バッテリー積載部(70)に保管された緩衝バッテリー(10)を引き出してバッテリー移送及び装着ロボット(31)に提供し、若しくはバッテリー移送及び装着ロボット(31)から放電バッテリー(10)を引き継ぎ、バッテリー積載部(70)に収納するロボットで、バッテリー移送及び装着ロボット(31)とバッテリー引出及び収納ロボット(32)は、充電ステーション本体(20)の大きさ、バッテリー(10)の処理規模等に応じて少なくとも一対以上に適切に配置して構成される。
【００２７】
バッテリー移送及び装着ロボット(31)は、充電ステーション本体(20)の 上部に設けられる固定レール(31a)、この固定レール(31a)に対し直交方向に移動するように設けられる移送レール(31b)、移送レール(31b)の長手方向や直交方向に移動するように設けられる乗降ロード(31c)、乗降ロード(31c)の下段に設けられてバッテリー(10)の交替過程でロッキング及びアンロッキング動作を行うクランプ手段(31d)を含んで構成される。また、固定レール(31a)、移送レール(31b)、及び乗降ロード(31c)は図面に具体的に示してはいないがその移送のための動力を生成、印加する駆動装置が備えられていることはもちろんのことである。
【００２８】
図2において、バッテリー移送及び装着ロボット(31)は一つ示されているが、多数に構成されてもよい。例えば、一つの電気自動車(200)に対してバッテリー脱着及び装着を二つの移送及び装着ロボットが同時に行い、迅速にバッテリー交替作業が行われるようにすることができる。
【００２９】
充電ステーション制御部(50)は、バッテリー交替ロボット(30)及び保護ガイド(40)を制御し、バッテリー交替が行われるようにするもので、プロセッサ、コントローラ及び制御コードで具現可能である。
【００３０】
通信モジュール(60)は、電気自動車(200)との通信のためのもので、CDMA(Code Division Multiple Access)、近距離通信技術(NFC，Near Field Communication)、及びRFID(Radio-Frequency
Identification)等多様な通信方式が適用可能である。
【００３１】
データベース部(80)は、バッテリー積載部(70)に保管中のバッテリーの数、充電状態、予約情報等が貯蔵されたもので、バッテリー交替作業及び予約によりアップデートされる。
【００３２】
また、バッテリー充電ステーション(100)は、イメージセンサー(未図示)及び撮像したイメージを処理し、電気自動車(200)に装着されたバッテリー(10)の位置を認識するためのプロセッシングを行うためのアルゴリズムを含む。イメージセンサーは、バッテリー装着モジュール(210)を撮像するのに良い位置、例えば、保護ガイド(40)周辺に設けられることが好ましい。
【００３３】
図1及び図5を参照すると、電気自動車(200)は、上部にバッテリー(10)が装着されるバッテリー装着モジュール(210)を含む。バッテリー装着モジュール(210)は、電気自動車(200)のフレーム(未図示)に設けられ、バッテリー(10)が安着されて電気的に接続されるように端子部を備えた安着ベース(211)、バッテリー(10)を安着ベース(211)に固定する複数のバッテリー固定手段(212)、安着ベース(211)部分を密閉するために設けられ、バッテリー(10)の交替時に開放されるように構成された保護蓋(213、図2参照)を備える。
【００３４】
保護蓋(213)は、運行中、バッテリー(10)が安着される安着ベース(211)を効果的に密閉し、バッテリー(10)の交替時に開放されるとともにクランプ手段(31d)によるバッテリー(10)の交替作業が迅速に行われるようにする構造であれば多様な形態で構成されてもよい。例えば、保護蓋(213)は図4に示すように、安着ベース(211)の前後方向に開閉される構造に構成されてもよいが、バッテリー(10)の交替時にバッテリー(10)ができるだけ外部環境に露出されないように図2に簡略に示すように、保護ガイド(40)により覆われた内部空間で開閉される構造に形成されることが好ましい。
【００３５】
バッテリー固定手段(212)は、安着ベース(211)の端に設けられ、バッテリー(10)を固定又は解除するためにロッキング(locking)及びアンロッキング(unlocking)動作を行う。
【００３６】
以下、図1〜図5に係る電気自動車(200)のバッテリー交換システムの具体的なバッテリー交換方法について説明する。
【００３７】
図6〜図10は本発明の一実施例に係る電気自動車(200)のバッテリー交換方法を示すフロー図である。
【００３８】
図6を参照すると、バッテリー充電ステーション(100)は、バッテリー積載部(70)に保管中のバッテリー(10)の状態、予約状況等をモニタリングする(S10)。
【００３９】
電気自動車(200)がバッテリー充電ステーション(100)に進入するとき、識別情報又は予約情報をバッテリー充電ステーション(100)に伝送する(S11)。電気自動車(200)においてバッテリー充電ステーション(100)に識別情報及び/又は予約情報を伝送することは、バッテリー充電ステーション(100)に進入するとき、充電ステーションの要請により行われ、若しくは電気自動車(200)のユーザの伝送命令、又は電気自動車(200)において定期的に当該情報を伝送するように設定することにより行われ得る。
【００４０】
充電ステーション制御部(50)は、電気自動車(200)の識別情報や予約情報を確認して既予約の車両であるかを確認し(S12)、このとき、伝送された情報のみで確認することもでき、既貯蔵のデータベース部(80)の情報と比較して確認することもできる。
【００４１】
既予約の車両と確認されると、電気自動車(200)に進入グラント信号を伝送し(S13)、電気自動車(200)が交替位置に進入するようにする(S14)。予約情報が確認されない場合は、予約なしに現場で交替をするか否かにより進入
グラント信号を伝送し、若しくは進入待機モードに入る(S13、S14、S15)。
【００４２】
バッテリー充電ステーション(100)において電気自動車(200)の進入位置が正常と判断されると、保護ガイド(40)を下降してバッテリー交替作業が外部にあらわれることなく安定的に行われるようにし、これに関する情報を電気自動車(200)に送信する(S16)。反面、電気自動車(200)の進入位置が良くない場合は、電気自動車(200)に再進入を要請する(S17)。
【００４３】
電気自動車(200)は、保護ガイド(40)が下降すると(S18)、バッテリー保護蓋(213)を開放し、これに関する情報をバッテリー充電ステーション(100)に送信する(S19)。もし、保護ガイド(40)が下降したという情報を受信しなかったり、下降しないと判断されると、バッテリー充電ステーション(100)に保護ガイド(40)の下降を要請する(S20)。
【００４４】
バッテリー充電ステーション(100)は、保護蓋(213)がオープンされたと 確認されると(S21)、図7のように、バッテリー交替作業を本格的に行うことになる。もし、保護蓋(213)がオープンされたという情報を受信しなかったり、オープンされないと判断されると、電気自動車(200)に保護蓋(213)のオープンを要請する(S22)。
【００４５】
図7を参照すると、バッテリー充電ステーション(100)はまず、イメージセンサー(未図示)を利用してバッテリー(10)の位置を認識して位置情報を貯蔵する(S23)。
【００４６】
バッテリー(10)の位置判断は、イメージセンサーを利用して撮像した映像を分析して客体(バッテリー)の位置を判断する多様なアルゴリズムにより具現可能である。
【００４７】
バッテリー(10)の位置が決定及び貯蔵されると、バッテリー充電ステーション(100)は、バッテリー交替ロボット(30)(バッテリー移送及び装着ロボット(31))の移動及び位置を制御し(S24)、決定されたバッテリーの位置に移動させてバッテリー(10)の脱着及び装着を行う。
【００４８】
一方、電気自動車(200)は、バッテリー交替のために始動をオフし(S25)、バッテリー固定手段(212)を解いてバッテリー安着ベース(211)にてアンロッキングし(S26)、これに関する情報をバッテリー充電ステーション(100)に送信する(S27)。
【００４９】
バッテリー充電ステーション(100)は、バッテリー交替ロボット(30)(バッテリー移送及び装着ロボット(31))の位置情報をセンシングして(S28)貯蔵されたバッテリー(10)の位置に対応すれば、次の交替段階であるS29に移動し、センシングした位置がバッテリー(10)の位置に対応しなければ、バッテリー交替ロボット(30)(バッテリー移送及び装着ロボット(31))の移動及び位置を再び制御した後、位置センシングを行う(S24、S25)。
【００５０】
バッテリー充電ステーション(100)は、バッテリー(10)がアンロッキングされたと判断されると(S29)、バッテリー交替ロボット(30)(バッテリー 移送及び装着ロボット(31))を制御してバッテリー(10)をバッテリー安着ベース(211)から取り出し(S30)、これに関する情報を電気自動車(200)に送信する(S31)。反面、バッテリー(10)がアンロッキングされていないと確認されると、バッテリー充電ステーション(100)は電気自動車(200)にアンロッキングを再要請する(S32)。
【００５１】
電気自動車(200)から取り出したバッテリー(10)はバッテリー引出及び収納ロボット(32)に引き継がれてバッテリー積載部(70)の充電保管台に装着されて(S33)、充電及び管理が行われるようにする(S34)。
【００５２】
図8は、電気自動車(200)のバッテリー交換方法のうちバッテリー(10)を装着する方法を示すフロート図である。
【００５３】
図8を参照すると、バッテリー充電ステーション(100)は、電気自動車(200)から受信した情報又は当該電気自動車(200)の既貯蔵の予約情報に基づいて当該電気自動車(200)に装着する緩衝バッテリー(10)を用意する(S40)。
【００５４】
バッテリー充電ステーション(100)は、バッテリー交替ロボット(バッテリー移送及び装着ロボット(31))の移動及び位置を制御し(S41)、貯蔵されたバッテリー(10)の位置情報を確認する(S42)。バッテリー交替ロボット(30)(バッテリー移送及び装着ロボット(31))の位置をセンシングし(S43)、貯蔵されたバッテリー(10)の位置に対応すれば緩衝バッテリー(10)を装着した後(S44)、当該情報を電気自動車(200)に送信する(S45)。もし、バッテリー交替ロボット(30)の位置がバッテリー(10)の位置に対応しなければ、再び移動及び位置を制御してセンシングを行う(S41、S43)。
【００５５】
ここで、バッテリー(10)の脱着と装着は同時多発的に行われることもあるので、図7の過程と図8の過程は順次行われないこともあることに留意しなければならない。すなわち、バッテリー移送及び装着ロボット(31)二つが同時に動作し、一つはバッテリー脱着を行い、他の一つは装着を行って緩衝バッテリー(10)の用意過程と脱着が同時に行われるようにすることができる。
【００５６】
図9を参照すると、電気自動車(200)は、バッテリー装着情報を受信すると、バッテリー接続状態が良好であるか否かを確認する(S46)。
【００５７】
もし、バッテリー接続状態が良好であればバッテリー固定手段(212)を介してバッテリー(10)をロッキングし(S47)、ロッキング情報をバッテリー充電ステーション(100)に送信する(S48)。
【００５８】
反面、バッテリー接続状態が不良であればバッテリー充電ステーション(100)にバッテリー再装着を要請する(S49)。バッテリー充電ステーション(100)はバッテリー再装着要請を受信すると(S50)、バッテリー脱着を行い(S51)、図8のS41段階に移行し、再び再装着を行う(S41〜S45)。
【００５９】
バッテリー充電ステーション(100)は、バッテリーロッキングが確認されれば(S52)、バッテリー交換完了情報を電気自動車(200)に送信する(S53)。もし、ロッキングが確認されなければ電気自動車(200)にバッテリーロッキングを要請する(S54)。
【００６０】
図10を参照すると、電気自動車(200)がバッテリー交換完了情報を受信すると(S55)、バッテリー保護蓋(213)を覆い、当該情報をバッテリー充電ステーション(100)に送信する(S56)。もし、バッテリー交換完了情報を受信できなければ、完了情報をバッテリー充電ステーション(100)に要請し(S57)、バッテリー充電ステーション(100)はロッキングを確認して完了情報を送信する(S52、S53)。
【００６１】
バッテリー充電ステーション(100)は、保護蓋(213)の閉鎖(Close)情報を確認し(S58)、保護ガイド(40)を上昇し、これに関する情報を電気自動車(200)に送信する(S59)。もし、保護蓋(213)が閉鎖されないと確認されると、再び閉鎖要請をする(S60)。
【００６２】
電気自動車(200)は、保護ガイド(40)が上昇したと確認されなければ(S61)、バッテリー充電ステーション(100)に上昇要請する(S62)。
【００６３】
一方、バッテリー充電ステーション(100)は、保護ガイド(40)を上昇した後に出庫グラント信号を電気自動車(200)に送信する(S63)。電気自動車(200)は、出庫グラント信号を受信すると(S64)、始動をオンした後(S65)、バッテリー交換情報を貯蔵して(S66)出庫する(S67)。
【００６４】
バッテリー充電ステーション(100)が出庫情報を受信し(S69)、バッテリー交換情報を貯蔵し、データベース部(80)に貯蔵されたバッテリー(10)の情報及び予約情報がアップデートされる(S70)。
【００６５】
なお、本発明のいくつかの実施例が示されて説明されているが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する当業者であれば本発明の原則や精神から外れることなく本実施例を変形できることが分かる。発明の範囲は添付の請求項とその均等物により定まってくる。
【符号の説明】
【００６６】
10: バッテリー
20: 充電ステーション本体
21: 垂直本体
22: 水平本体
30: バッテリー交替ロボット
31: バッテリー移送及び装着ロボット
31a: 固定レール
31b: 移送レール
31c: 乗降ロード
31d: クランプ手段
32: バッテリー引出及び収納ロボット
40: 保護ガイド
50: 充電ステーション制御部
60: 通信モジュール
70: バッテリー積載部
80: データベース部
100: バッテリー充電ステーション
200: 電気自動車
210: バッテリー装着モジュール
211: 安着ベース
212: バッテリー固定手段
213: 保護蓋
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気自動車のバッテリー交換方法において、
(a)電気自動車がバッテリー充電ステーションに進入すると、進入位置を確認し、上記電気自動車に確認信号を伝送する段階;
(b)上記バッテリー充電ステーションに設けられた保護ガイドを下降させ、上記電気自動車の上部に装着されたバッテリー装着モジュールを密閉し、密閉確認信号を上記電気自動車に送信する段階;
(c)上記バッテリー充電ステーションにおいて、イメージセンサーを利用して上記バッテリー装着モジュールに装着されたバッテリーの位置を判断し、
貯蔵する段階;
(d)上記バッテリー充電ステーションにおいて、上記バッテリーのアンロッキング情報が上記電気自動車から送信されたことを確認すると、バッテリー交替ロボットの移動及び動作を制御し、既装着の上記バッテリーを上記バッテリー装着モジュールのバッテリー安着ベースから取り出す段階;
(e)上記バッテリー充電ステーションにおいて、上記バッテリー交替ロボットを制御し、用意中の緩衝バッテリーを上記バッテリー装着モジュールの位置に移動させ、上記バッテリー安着ベースに装着する段階; 及び
(f)上記バッテリー充電ステーションにおいて、上記電気自動車に装着完了情報を送信する段階を含むことを特徴とする電気自動車のバッテリー交換方法。
【請求項２】
電気自動車のバッテリー交換方法において、
(a)電気自動車が上部に設けられたバッテリー装着モジュールの保護蓋をオープンし、オープン信号をバッテリー充電ステーションに送信する段階;
(b)上記電気自動車が既装着のバッテリーの施錠装置を解き、アンロッキング信号を上記バッテリー充電ステーションに送信する段階;
(c)上記バッテリー充電ステーションにおいて、イメージセンサーを利用して上記バッテリーの装着位置を判断し、貯蔵する段階;
(d)上記バッテリー充電ステーションにおいて、上記バッテリーの上記
アンロッキング情報が確認されると、上記バッテリー交替ロボットの移動及び動作を制御して既装着の上記バッテリーを上記バッテリー装着モジュールのバッテリー安着ベースから取り出す段階;
(e)上記バッテリー充電ステーションにおいて、上記バッテリー交替ロボットの移動及び動作を制御し、用意中の緩衝バッテリーを上記バッテリー装着モジュールの位置に移動させ、上記バッテリー安着ベースに装着する段階;
(f)上記充電ステーションにおいて、上記電気自動車にバッテリー装着完了信号を送信する段階; 及び
(g)上記電気自動車において、上記バッテリーの接続部連結を確認した後、装着された上記緩衝バッテリーをロッキングする段階を含むことを特徴とする電気自動車のバッテリー交換方法。
【請求項３】
上記電気自動車のバッテリー交換方法は、上記(a)段階の前に、
(h)上記電気自動車が上記バッテリー充電ステーション本体に進入すると、上記バッテリー充電ステーションは上記電気自動車が既予約の車両であるかを確認する段階;
(i)既予約の車両の場合、上記電気自動車に進入グラント信号を送信し、上記電気自動車のバッテリータイプを確認し、上記電気自動車に交替する上記緩衝バッテリーを用意する段階を更に含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気自動車のバッテリー交換方法。
【請求項４】
上記電気自動車のバッテリー交換方法は、上記(a)段階の前に、
(j)上記電気自動車が上記バッテリー充電ステーションに進入すると、進入位置を確認する段階; 及び
(k)上記バッテリー充電ステーションに設けられた保護ガイドを下降させ、上記バッテリー装着モジュールを密閉する段階を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の電気自動車のバッテリー交換方法。
【請求項５】
上記(d)段階は、
(d-1)上記充電ステーションにおいて、バッテリー交替ロボットを上記バッテリーの位置に移動させ、上記バッテリーに位置するように制御する段階; 及び
(d-2)上記バッテリーの上記アンロッキング情報が確認されると、上記バッテリー交替ロボットの動作を制御し、既装着の上記バッテリーを上記バッテリー装着モジュールから取り出す段階を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気自動車のバッテリー交換方法。
【請求項６】
電気自動車のバッテリー交換方法において、
(a)電気自動車が上部に設けられたバッテリー装着モジュールの保護蓋をオープンし、オープン情報を上記充電ステーションに送信する段階;
(b)上記電気自動車が既装着のバッテリーの施錠装置を解き、アンロッキング情報を上記充電ステーションに送信する段階;
(c)上記電気自動車に既装着の上記バッテリーが除去され、緩衝されたバッテリーが上記バッテリー装着モジュールに装着される段階;
(d)上記電気自動車が上記充電ステーションから装着完了情報を受信する段階; 及び
(e)上記電気自動車において、上記バッテリーの接続部連結を確認した後、上記装着された緩衝バッテリーをロッキングし、ロッキング信号を上記バッテリー充電ステーションに送信する段階; 及び
(f)上記バッテリー充電ステーションからバッテリー保護ガイド上昇確認信号と出庫グラント信号が受信されると、上記電気自動車は上記バッテリー交換情報を貯蔵し、上記バッテリー充電ステーションを出庫する段階を含むことを特徴とする電気自動車のバッテリー交換方法。
【請求項７】
上記(e)段階は、
(e-1)上記バッテリーの接続が不良な場合、上記電気自動車が上記バッテリー充電ステーションにバッテリー再装着要請信号を送信する段階;
(e-2)上記バッテリー充電ステーションにおいて、上記バッテリー交替ロボットの移動及び動作を制御し、接続が不良な上記バッテリーを上記バッテリー安着ベースから取り出す段階; 及び
(e-3)上記バッテリーの装着位置に関する情報を確認し、上記バッテリー交替ロボットの移動及び動作を制御し、上記バッテリーを上記バッテリー安着ベースに再び装着する段階を含むことを特徴とする請求項６に記載の電気自動車のバッテリー交換方法。
【請求項８】
バッテリー交換方式の電気車充電ステーションシステムであって、
電気自動車のバッテリー装着モジュールに設けられる充電式バッテリー；
上記電気自動車の進入及び進出を妨害しない構造に形成され、上記バッテリーの収納のためのバッテリー積載部を備えた充電ステーション本体；
上記充電ステーション本体に設けられ、上記バッテリーの交替作業を行うバッテリー交替ロボット；及び
上記バッテリー交替ロボットを制御し、上記電気自動車のバッテリー交替作業が行われるようにする充電ステーション制御部を含むことを特徴とするバッテリー交換方式の電気車充電ステーションシステム。
【請求項９】
上記電気自動車からバッテリー交替予約情報を受信し、交替可否の確認情報を提供するための通信モジュールを更に含むことを特徴とする請求項８に記載のバッテリー交換方式の電気車充電ステーションシステム。
【請求項１０】
上記充電ステーション本体は、上記バッテリーの交替時、外部環境による悪影響が招来しないように、電気自動車の進入時に上記バッテリーが内蔵された上記バッテリー装着モジュールを密閉する保護ガイドを含むことを特徴とする請求項８に記載のバッテリー交換方式の電気車充電ステーションシステム。
【請求項１１】
上記保護ガイドは、上記充電ステーション本体の内部に収納された状態で、バッテリー交替時に上記バッテリー装着モジュールに向かって広がりながら排出され、交替完了時にもとの位置に戻るしわ管体で構成されることを特徴とする請求項１０に記載のバッテリー交換方式の電気車充電ステーションシステム。
【請求項１２】
上記充電ステーション本体は、道路に接して垂直方向に配置されるように形成される垂直本体、及び上記垂直本体の上方に道路側に向けて延び形成される水平本体を備え、
上記水平本体の底面に上記バッテリーの引出のための少なくとも一つ以上の引出口が形成され、上記引出口に上記保護ガイドが構成されることを特徴とする請求項１０に記載のバッテリー交換方式の電気車充電ステーションシステム。
【請求項１３】
上記バッテリー交替ロボットは、
上記バッテリー装着モジュールに既装着の放電バッテリーを除去し、上記バッテリー積載部から排出される緩衝バッテリーを移送し、上記バッテリー装着モジュールに装着するバッテリー移送及び装着ロボットと；
上記バッテリー積載部に保管された緩衝バッテリーを引き出して上記バッテリー移送及び装着ロボットに提供し、若しくは上記バッテリー移送及び装着ロボットから放電バッテリーを引き継いで上記バッテリー積載部に収納するバッテリー引出及び収納ロボットを含むことを特徴とする請求項８に記載のバッテリー交換方式の電気車充電ステーションシステム。
【請求項１４】
上記バッテリー移送及び装着ロボットは、
上記充電ステーション本体の上部に設けられる固定レール；
上記固定レールに対し直交する方向に移動するように設けられる移送レール；
上記移送レールの長手方向及び上記移送レールと直交する方向に移動するように設けられる乗降ロード；及び
上記乗降ロードの下段に設けられ、上記バッテリーの交替時、ロッキング及びアンロッキングを行うクランプ手段を含むことを特徴とする請求項１３に記載のバッテリー交換方式の電気車充電ステーションシステム。
【請求項１】
電気自動車のバッテリー交換方法において、
(a)電気自動車がバッテリー充電ステーションに進入すると、進入位置を確認し、上記電気自動車に確認信号を伝送する段階;
(b)上記バッテリー充電ステーションに設けられた保護ガイドを下降させ、上記電気自動車の上部に装着されたバッテリー装着モジュールを密閉し、密閉確認信号を上記電気自動車に送信する段階;
(c)上記バッテリー充電ステーションにおいて、イメージセンサーを利用して上記バッテリー装着モジュールに装着されたバッテリーの位置を判断し、
貯蔵する段階;
(d)上記バッテリー充電ステーションにおいて、上記バッテリーのアンロッキング情報が上記電気自動車から送信されたことを確認すると、バッテリー交替ロボットの移動及び動作を制御し、既装着の上記バッテリーを上記バッテリー装着モジュールのバッテリー安着ベースから取り出す段階;
(e)上記バッテリー充電ステーションにおいて、上記バッテリー交替ロボットを制御し、用意中の緩衝バッテリーを上記バッテリー装着モジュールの位置に移動させ、上記バッテリー安着ベースに装着する段階; 及び
(f)上記バッテリー充電ステーションにおいて、上記電気自動車に装着完了情報を送信する段階を含むことを特徴とする電気自動車のバッテリー交換方法。
【請求項２】
電気自動車のバッテリー交換方法において、
(a)電気自動車が上部に設けられたバッテリー装着モジュールの保護蓋をオープンし、オープン信号をバッテリー充電ステーションに送信する段階;
(b)上記電気自動車が既装着のバッテリーの施錠装置を解き、アンロッキング信号を上記バッテリー充電ステーションに送信する段階;
(c)上記バッテリー充電ステーションにおいて、イメージセンサーを利用して上記バッテリーの装着位置を判断し、貯蔵する段階;
(d)上記バッテリー充電ステーションにおいて、上記バッテリーの上記
アンロッキング情報が確認されると、上記バッテリー交替ロボットの移動及び動作を制御して既装着の上記バッテリーを上記バッテリー装着モジュールのバッテリー安着ベースから取り出す段階;
(e)上記バッテリー充電ステーションにおいて、上記バッテリー交替ロボットの移動及び動作を制御し、用意中の緩衝バッテリーを上記バッテリー装着モジュールの位置に移動させ、上記バッテリー安着ベースに装着する段階;
(f)上記充電ステーションにおいて、上記電気自動車にバッテリー装着完了信号を送信する段階; 及び
(g)上記電気自動車において、上記バッテリーの接続部連結を確認した後、装着された上記緩衝バッテリーをロッキングする段階を含むことを特徴とする電気自動車のバッテリー交換方法。
【請求項３】
上記電気自動車のバッテリー交換方法は、上記(a)段階の前に、
(h)上記電気自動車が上記バッテリー充電ステーション本体に進入すると、上記バッテリー充電ステーションは上記電気自動車が既予約の車両であるかを確認する段階;
(i)既予約の車両の場合、上記電気自動車に進入グラント信号を送信し、上記電気自動車のバッテリータイプを確認し、上記電気自動車に交替する上記緩衝バッテリーを用意する段階を更に含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気自動車のバッテリー交換方法。
【請求項４】
上記電気自動車のバッテリー交換方法は、上記(a)段階の前に、
(j)上記電気自動車が上記バッテリー充電ステーションに進入すると、進入位置を確認する段階; 及び
(k)上記バッテリー充電ステーションに設けられた保護ガイドを下降させ、上記バッテリー装着モジュールを密閉する段階を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の電気自動車のバッテリー交換方法。
【請求項５】
上記(d)段階は、
(d-1)上記充電ステーションにおいて、バッテリー交替ロボットを上記バッテリーの位置に移動させ、上記バッテリーに位置するように制御する段階; 及び
(d-2)上記バッテリーの上記アンロッキング情報が確認されると、上記バッテリー交替ロボットの動作を制御し、既装着の上記バッテリーを上記バッテリー装着モジュールから取り出す段階を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気自動車のバッテリー交換方法。
【請求項６】
電気自動車のバッテリー交換方法において、
(a)電気自動車が上部に設けられたバッテリー装着モジュールの保護蓋をオープンし、オープン情報を上記充電ステーションに送信する段階;
(b)上記電気自動車が既装着のバッテリーの施錠装置を解き、アンロッキング情報を上記充電ステーションに送信する段階;
(c)上記電気自動車に既装着の上記バッテリーが除去され、緩衝されたバッテリーが上記バッテリー装着モジュールに装着される段階;
(d)上記電気自動車が上記充電ステーションから装着完了情報を受信する段階; 及び
(e)上記電気自動車において、上記バッテリーの接続部連結を確認した後、上記装着された緩衝バッテリーをロッキングし、ロッキング信号を上記バッテリー充電ステーションに送信する段階; 及び
(f)上記バッテリー充電ステーションからバッテリー保護ガイド上昇確認信号と出庫グラント信号が受信されると、上記電気自動車は上記バッテリー交換情報を貯蔵し、上記バッテリー充電ステーションを出庫する段階を含むことを特徴とする電気自動車のバッテリー交換方法。
【請求項７】
上記(e)段階は、
(e-1)上記バッテリーの接続が不良な場合、上記電気自動車が上記バッテリー充電ステーションにバッテリー再装着要請信号を送信する段階;
(e-2)上記バッテリー充電ステーションにおいて、上記バッテリー交替ロボットの移動及び動作を制御し、接続が不良な上記バッテリーを上記バッテリー安着ベースから取り出す段階; 及び
(e-3)上記バッテリーの装着位置に関する情報を確認し、上記バッテリー交替ロボットの移動及び動作を制御し、上記バッテリーを上記バッテリー安着ベースに再び装着する段階を含むことを特徴とする請求項６に記載の電気自動車のバッテリー交換方法。
【請求項８】
バッテリー交換方式の電気車充電ステーションシステムであって、
電気自動車のバッテリー装着モジュールに設けられる充電式バッテリー；
上記電気自動車の進入及び進出を妨害しない構造に形成され、上記バッテリーの収納のためのバッテリー積載部を備えた充電ステーション本体；
上記充電ステーション本体に設けられ、上記バッテリーの交替作業を行うバッテリー交替ロボット；及び
上記バッテリー交替ロボットを制御し、上記電気自動車のバッテリー交替作業が行われるようにする充電ステーション制御部を含むことを特徴とするバッテリー交換方式の電気車充電ステーションシステム。
【請求項９】
上記電気自動車からバッテリー交替予約情報を受信し、交替可否の確認情報を提供するための通信モジュールを更に含むことを特徴とする請求項８に記載のバッテリー交換方式の電気車充電ステーションシステム。
【請求項１０】
上記充電ステーション本体は、上記バッテリーの交替時、外部環境による悪影響が招来しないように、電気自動車の進入時に上記バッテリーが内蔵された上記バッテリー装着モジュールを密閉する保護ガイドを含むことを特徴とする請求項８に記載のバッテリー交換方式の電気車充電ステーションシステム。
【請求項１１】
上記保護ガイドは、上記充電ステーション本体の内部に収納された状態で、バッテリー交替時に上記バッテリー装着モジュールに向かって広がりながら排出され、交替完了時にもとの位置に戻るしわ管体で構成されることを特徴とする請求項１０に記載のバッテリー交換方式の電気車充電ステーションシステム。
【請求項１２】
上記充電ステーション本体は、道路に接して垂直方向に配置されるように形成される垂直本体、及び上記垂直本体の上方に道路側に向けて延び形成される水平本体を備え、
上記水平本体の底面に上記バッテリーの引出のための少なくとも一つ以上の引出口が形成され、上記引出口に上記保護ガイドが構成されることを特徴とする請求項１０に記載のバッテリー交換方式の電気車充電ステーションシステム。
【請求項１３】
上記バッテリー交替ロボットは、
上記バッテリー装着モジュールに既装着の放電バッテリーを除去し、上記バッテリー積載部から排出される緩衝バッテリーを移送し、上記バッテリー装着モジュールに装着するバッテリー移送及び装着ロボットと；
上記バッテリー積載部に保管された緩衝バッテリーを引き出して上記バッテリー移送及び装着ロボットに提供し、若しくは上記バッテリー移送及び装着ロボットから放電バッテリーを引き継いで上記バッテリー積載部に収納するバッテリー引出及び収納ロボットを含むことを特徴とする請求項８に記載のバッテリー交換方式の電気車充電ステーションシステム。
【請求項１４】
上記バッテリー移送及び装着ロボットは、
上記充電ステーション本体の上部に設けられる固定レール；
上記固定レールに対し直交する方向に移動するように設けられる移送レール；
上記移送レールの長手方向及び上記移送レールと直交する方向に移動するように設けられる乗降ロード；及び
上記乗降ロードの下段に設けられ、上記バッテリーの交替時、ロッキング及びアンロッキングを行うクランプ手段を含むことを特徴とする請求項１３に記載のバッテリー交換方式の電気車充電ステーションシステム。
【図１】
【図２】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２５４０１２（Ｐ２０１２−２５４０１２Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１２６０１３（Ｐ２０１２−１２６０１３）
【出願日】平成２４年６月１日（２０１２．６．１）
【出願人】（５１２１４５５７２）国民大学校産学協力団 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年６月１日（２０１２．６．１）
【出願人】（５１２１４５５７２）国民大学校産学協力団 (1)
【Ｆターム（参考）】
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