JP2013119288A - 電気自動車のバッテリユニット装着装置及び電気自動車のバッテリユニット移載装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリユニットの耐久性を確保しながら、車体底部にバッテリユニットを確実性高く装着させることが可能な電気自動車のバッテリユニット装着装置と、それに用いられる電気自動車のバッテリユニット移載装置とを提供する。
【解決手段】バッテリユニット装着装置は、４個のストライカ装置９と、４個のロック装置５とを備えている。そして、ストライカ装置９及びロック装置５は第１係合群と第２係合群とに分類されている。移載装置本体７０は、ロック装置５を下方から支持可能な個別載置台を備えている。このバッテリユニット装着装置では、第１係合群のストライカ装置９及びロック装置５が全て係合した後に、第２係合群のストライカ装置９及びロック装置５が係合する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車のバッテリユニット装着装置と、この電気自動車のバッテリユニット装着装置とともに用いられる電気自動車のバッテリユニット移載装置とに関する。

特許文献１に従来のバッテリユニット移載装置が開示されている。このバッテリユニット移載装置は、電気自動車の下方から多面体冶具を上昇させる昇降アクチュエータと、多面体冶具上でバッテリユニットを固定するバッテリ固定手段と、傾斜状態調整手段とを備えている。

このバッテリユニット移載装置では、バッテリ固定手段が多面体冶具上でバッテリユニットを固定し、昇降アクチュエータがその多面体冶具を上昇させる。そして、傾斜状態調整手段が多面体冶具を回転し、バッテリ固定手段の傾斜状態を調整する。このため、電気自動車の車体底部と多面体冶具上のバッテリユニットとが平行な状態とされる。このため、例え、乗員や荷物等によって車体が傾斜した状態であっても、車体にバッテリユニットを固定させることが可能となる。このため、このバッテリユニット移載装置によれば、バッテリユニットを車体に装着させる際に、電気自動車が傾斜していても、その車体に対してバッテリユニットを容易に装着させることが可能となる。

特開２０１０‐１７３３６４号公報

上記従来のバッテリユニット移載装置では、電気自動車の車体とバッテリユニットとを固定する手段について明確な開示はされていないものの、車体底部に設けられる固定部と、バッテリユニットに設けられる被固定部とを互いに係脱させることで、両者を固定又は取り外すことが考えられる。バッテリユニットは重量物であることから、電気自動車が走行中であっても安定してバッテリユニットを車体に装着するためには、車体とバッテリユニットとが複数個所、特に４箇所以上で係合されることが好ましい。以下、上記バッテリユニット移載装置により４箇所の固定部及び被固定部がそれぞれ係合されることで、車体とバッテリユニットとが固定される場合を想定する。

このような固定部や被固定部には、製造時の公差が存在することから、互いに高さ方向のずれが生じ得る。これらの高さ方向のずれは、車体の傾斜とは異なる問題であるため、例え上記バッテリユニット移載装置によって車体の傾斜に合わせてバッテリユニットを傾斜させたとしても解消できない。

すなわち、上記バッテリユニット移載装置によって、電気自動車の下方からバッテリユニットを上昇させると、車体とバッテリユニットが最も近接する位置の固定部から順に被固定部と係合することとなる。そして、３箇所で固定部と被固定部とが各々係合することにより空間上の３座標が決定され、車体側の仮想面とバッテリユニット側の仮想面とが決定されることとなる。こうして、車体とバッテリユニットとが平行になる。この後、最後の１箇所の固定部と被固定部とが係合されることとなる。

このような各固定部及び被固定部間における係合時期の相違は、製造時の公差による固定部や被固定部の高さ方向のずれに由来することから、バッテリユニットと、車体底部の取付面とを平行にしたとしても、車体側の仮想面とバッテリユニット側の仮想面とを決定する３箇所の固定部及び被固定部の組み合わせによって変動することとなる。このため、最後の１箇所の固定部及び被固定部も特定されないこととなる。このため、上記バッテリユニット移載装置では、バッテリユニット全体に大きな荷重を付加して最後の１箇所を係合せざるを得ず、バッテリユニット全体に過剰な荷重を加えるおそれがあり、バッテリユニットの耐久性が懸念される。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、バッテリユニットの耐久性を確保しながら、車体底部にバッテリユニットを確実性高く装着させることが可能な電気自動車のバッテリユニット装着装置を提供することを解決すべき課題としている。また、本発明は、この電気自動車のバッテリユニット装着装置とともに用いられる電気自動車のバッテリユニット移載装置を提供することも解決すべき課題としている。

本発明の電気自動車のバッテリユニット装着装置は、車体底部に設けられる４個以上の固定部と、バッテリユニットに設けられ、各該固定部と対応する被固定部とを備え、
該車体底部に対して該バッテリユニットを上昇させ、各該固定部と各該被固定部とが係合することにより、該車体底部に該バッテリユニットを装着させる電気自動車のバッテリユニット装着装置であって、
各前記固定部及び各前記被固定部は、互いに対応する３個の該固定部及び該被固定部からなる第１係合群と、互いに対応する残りの該固定部及び該被固定部からなる第２係合群とに分類され、
該第２係合群の該固定部及び該被固定部は、該第１係合群の各該固定部及び各該被固定部が全て係合した後に係合するように構成されていることを特徴とする（請求項１）。

本発明の電気自動車のバッテリユニット装着装置（以下、バッテリユニット装着装置という。）は、４個以上の固定部と、それらに個々に対応する被固定部とがそれぞれ備えている。これにより、このバッテリユニット装着装置では、４箇所以上で固定部と被固定部とが係合されるため、電気自動車が走行中であっても、バッテリユニットを車体に安定して装着させることが可能となる。

また、このバッテリユニット装着装置では、４個以上の固定部及び被固定部の組み合わせのうち、３個の固定部及び被固定部が第１係合群に分類され、残りの固定部と被固定部との組み合わせが第２係合群に分類される。例えば、４個の固定部及び被固定部の組み合わせＡ〜Ｄが存在する場合、組み合わせＡ〜Ｃが第１係合群に属し、残りの組み合わせＤが第２係合群に属する。また、例えば、５個の固定部及び被固定部の組み合わせＡ〜Ｅが存在する場合、組み合わせＡ〜Ｃが第１係合群に属し、残りの組み合わせＤと組み合わせＥとが第２係合群に属する。第２係合群は単数又は複数である。なお、これらの組み合わせＡ〜Ｄ又はＡ〜Ｅのうち、いずれの３個の組み合わせを第１係合群に分類するかは任意に決定可能である。

そして、第２係合群に属する固定部及び被固定部は、第１係合群に属する３個の固定部及び被固定部が全て係合した後で係合する。つまり、上記の例を基に説明すると、まず初めに、第１係合群に属する固定部及び被固定部の組み合わせＡ〜Ｃがそれぞれ係合する。これにより、組み合わせＡ〜Ｃの３箇所の座標によって車体側の仮想面とバッテリユニット側の仮想面とが平行になる。なお、この際における組み合わせＡ〜Ｃ間の係合の順序は製造時の誤差によって変動する。

この後、第２係合群に属する固定部及び被固定部の組み合わせＤが係合する。これは、例えば、組み合わせＡ〜Ｃの固定部及び被固定部が係合する高さよりも、組み合わせＤの固定部及び被固定部が係合する高さを高くすることで実現可能である。この際、組み合わせＤは予め特定されているため、バッテリユニットの特定位置の高さを他と変更することで組み合わせＤの係合が完了する。特定位置の高さの変更は、バッテリユニットの一部を敢えて撓ませたり、組み合わせＤの被固定部を高さ方向に移動可能としたりすることによって実現できる。このため、バッテリユニット全体に過剰な荷重を加えることがない。組み合わせＤ及び組み合わせＥを係合する場合も同様である。組み合わせＤの係合と組み合わせＥの係合とは別々に行われる。

したがって、本発明のバッテリユニット装着装置によれば、バッテリユニットの耐久性を確保しながら、車体底部にバッテリユニットを確実性高く装着させることが可能である。

本発明のバッテリユニット装着装置は、電気自動車の一部となり得る。本発明のバッテリユニット装着装置によって第１係合群に属する３箇所の固定部及び被固定部が係合した状態では、車体側の仮想面とバッテリユニット側の仮想面とが平行な状態となっている。その後、特許文献１記載のバッテリユニット移載装置を用いたとしても、第２係合群に属する固定部及び被固定部を係合させることができない。そこで、本発明の電気自動車のバッテリユニット移載装置を採用することが好ましい。

本発明の電気自動車のバッテリユニット移載装置は、請求項１の電気自動車のバッテリユニット装着装置とともに用いられ、前記車体底部に対して前記バッテリユニットを上昇可能な電気自動車のバッテリユニット移載装置であって、
前記第１係合群の全前記被固定部を下方より支持可能な第１群載置台と、前記第２係合群の該被固定部を下方より支持可能な第２群載置台とを備え、
該第２群載置台は、該第１群載置台と同期しつつ上昇可能であるとともに、該第１群載置台に対して相対的に上昇可能であることを特徴とする（請求項２）。

本発明の電気自動車のバッテリユニット移載装置（以下、移載装置という。）は、第１係合群に属する全ての被固定部を下方より支持可能な第１群載置台と、第２係合群に属する被固定部を下方より支持可能な第２群載置台とを備えている。そして、第２群載置台は、第１群載置台と同期しつつ上昇可能であるとともに、第１群載置台に対して相対的に上昇可能である。

このため、この移載装置では、第１係合群の固定部及び被固定部が全て係合した後は、第２群載置台のみを上昇させて、第２係合群の固定部及び被固定部を係合させることが可能となる。

したがって、本発明の移載装置によれば、バッテリユニットの耐久性を確保しながら、車体底部にバッテリユニットを確実性高く装着させることが可能である。この移載装置は、電気自動車のバッテリユニットを交換するためのステーション等に備えられ得る。

本発明のバッテリユニット装着装置及び移載装置において、固定部としては、例えばストライカ装置を採用することができる。この場合、被固定部としては、ストライカ装置におけるストライカを係止及び解放可能なロック装置等を採用することができる。

また、第１群載置台及び第２群載置台において、被固定部を下方より支持可能とは、第１群載置台及び第２群載置台に直接被固定部を載置して支持する場合の他、第１群載置台及び第２群載置台にバッテリユニットを載置することで、間接的に被固定部を支持する場合も含まれる。

さらに、第１群載置台は、第１係合群に属する３個の被固定部をそれぞれ個別に支持し、同期して昇降可能な３つの個別載置台によって構成されても良い。また、単一の第１群載置台によって、３個の被固定部を全て支持可能に構成しても良い。第２係合群に属する被固定部が２個以上存在する場合は、複数の被固定部をそれぞれ個別に支持し、同期又は個別に昇降可能な複数の個別載置台によって構成されても良い。また、単一の第２群載置台によって、複数の被固定部を全て支持可能に構成しても良い。

本発明のバッテリユニット装着装置によれば、バッテリユニットの耐久性を確保しながら、車体底部にバッテリユニットを確実性高く装着させることが可能となる。また、本発明の移載装置によれば、バッテリユニットの耐久性を確保しながら、車体底部にバッテリユニットを確実性高く装着させることが可能である。

車体とバッテリユニットとの装着及び取り外しの状態を示す側面図である。 車体とバッテリユニットとの装着及び取り外しの状態を示す側面図である。 ストライカ装置、ロック装置、個別載置台及び伸縮ロッドを示す断面図である。 実施例１に係り、バッテリユニット、ロック装置並びに、支持台上の個別載置台及び伸縮ロッドの各位置関係を示す斜視図である。図（Ａ）は、個別載置台上にバッテリユニット及び各ロック装置が載置された状態で、各個別載置台が上昇した状態を示している。図（Ｂ）は各個別載置台が下降した状態を示している。 実施例１の移載装置を示す側面図である。図（Ａ）は全体昇降機構が上昇した状態を示している。図（Ｂ）は全体昇降機構と、各個別載置台とが上昇した状態を示している。 各個別載置台における昇降範囲を示す斜視図である。 車体とバッテリユニットとの装着時における移載装置の制御フローである。 車体とバッテリユニットとの装着時における移載装置の制御フローである。 実施例２に係り、バッテリユニット、ロック装置及び個別載置台を示す斜視図である。

以下、本発明を具体化した実施例１、２を図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施例では、説明が容易となるように、バッテリユニットの上面と、それに対応し、電気自動車側の搭載スペースが配置される車体底部とは、予め平行に配置されているものとする。

（実施例１）
図１、２に示すように、実施例１におけるバッテリユニット装着装置は、電気自動車１に備えられている。この電気自動車１には、車体１ａの下方にバッテリユニット３を搭載可能な搭載スペース１ｂが形成されている。また、車体１ａには、車体１ａの右側と左側とで互いに前後方向に延びる一対のフレーム１ｃ、１ｄが設けられており、各フレーム１ｃ、１ｄは搭載スペース１ｂの両側縁を形成している。なお、図１では車体１ａの右側に設けられたフレーム１ｃを図示しており、図２では車体１ａの左側に設けられたフレーム１ｄを図示している。

上記のバッテリユニット装着装置により、この電気自動車１では、走行によって蓄電量が減少したバッテリユニット３を車体１ａから取り外し、充電が完了したバッテリユニット３と交換することが可能となっている。

バッテリユニット３の交換作業、すなわち、バッテリユニット３の装着作業は、バッテリ交換ステーション１０（以下、ステーション１０という。）において行われる。このステーション１０は、上床１０ａと、上床１０ａの床下に位置する下床１０ｂとを有している。上床１０ａには電気自動車１が停車可能になっている。また、この上床１０ａには、下床１０ｂに連通する連通口１０ｃが形成されている。そして、ステーション１０の下床１０ｂには、上記のバッテリユニット装着装置に用いる移載装置７が設けられている。移載装置７は下床１０ｂに配置されている。この移載装置７は、移載装置本体７０と、移載装置本体７０の近傍に配置された制御装置７０ａとで構成されている。

図３に示すように、バッテリユニット装着装置は、４個のストライカ装置９ａ〜９ｄと、各ストライカ装置９ａ〜９ｄに各々対応する４個のロック装置５ａ〜５ｄとで構成されている。各ストライカ装置９ａ〜９ｄは、車体１ａの底部において、フレーム１ｃ又はフレーム１ｄに固定されている。一方、各ロック装置５ａ〜５ｄは、図４に示すように、バッテリユニット３に設けられている。これらのストライカ装置９ａ〜９ｄが固定部に相当し、ロック装置５ａ〜５ｄが被固定部に相当する。なお、各ストライカ装置９ａ〜９ｄ同士及び各ロック装置５ａ〜５ｄ同士は、いずれも同じ構成である。

これらのストライカ装置９ａ〜９ｄ及びロック装置５ａ〜５ｄは、第１係合群と第２係合群とに分類されている。具体的には、ストライカ装置９ａ〜９ｃと、これらに対応するロック装置５ａ〜５ｃとにより、第１係合群が形成されている。また、ストライカ装置９ｄと、これに対応するロック装置５ｄとにより、第２係合群が形成されている。なお、ストライカ装置９ａ〜９ｄ及びロック装置５ａ〜５ｄの組み合わせのうち、いずれの組み合わせ３つを第１係合群に分類するかは任意に決定可能である。

図３に示すように、各ストライカ装置９ａ〜９ｄは、図１又は図２に示すフレーム１ｃ又はフレーム１ｄに固定されるベースプレート９０ａと、ベースプレート９０ａに固定されたストライカ９０ｂとを有している。ベースプレート９０ａには、フレーム１ｃ又はフレーム１ｄにベースプレート９０ａを固定するための複数のボルト孔９０ｃが形成されている。ストライカ９０ｂは、鋼材に対して複数回の曲げ加工が施されることで形成されており、略環状を呈している。このベースプレート９０ａとストライカ９０ｂとは溶接により一体とされている。

これらのストライカ装置９ａ〜９ｄのうち、ストライカ装置９ａ、９ｂは、図１に示すように、フレーム１ｃに固定されて搭載スペース１ｂ内に位置している。また、ストライカ装置９ｃ、９ｄは、図２に示すように、フレーム１ｄに固定されて搭載スペース１ｂ内に位置している。

ここで、ストライカ装置９ａ及びストライカ装置９ｂは、部品毎の公差や組立時における公差を有するものの、フレーム１ｃにおいて、ほぼ同じ高さで固定されている。ストライカ装置９ｃは、ストライカ装置９ａ、９ｂとほぼ同じ高さとなるように、フレーム１ｄに固定されている。一方、フレーム１ｄにおいて、ストライカ装置９ｄは、ストライカ装置９ｃよりも上方側で固定されている。つまり、搭載スペース１ｂにおいて、ストライカ装置９ｄは、ストライカ装置９ａ〜９ｃよりも高い位置に位置している。

図４に示すように、バッテリユニット３は、矩形の箱形状のケース３ａと、このケース３ａ内に収納された詳細を図示しない複数個のバッテリとからなる。また、ケース３ａには、図１に示す車体１ａと各バッテリとを電気的に接続可能な図示しない接続端子が設けられている。また、バッテリユニット３内には、無線通信手段を有したユニット内制御装置（図示せず）が設けられており、このユニット内制御装置は、上記の制御装置７０ａと通信を行なう。なお、ケース３ａの形状は、図１に示す搭載スペース１ｂの形状に応じて適宜変更が可能である。

各ロック装置５ａ〜５ｄは、上記の各ストライカ装置９ａ〜９ｄと対応する位置にて、ケース３ａにおける左右の長辺側の側面に各々２個ずつ取り付けられている。具体的には、ケース３ａにおける右辺側にロック装置５ａ、５ｂが固定されている。一方、ケース３ａにおける左辺側にロック装置５ｃ、５ｄが固定されている。ここで、部品毎の公差やケース３ａに固定する際における公差を有しているものの、ケース３ａにおいて、各ロック装置５ａ〜５ｄは、ほぼ同じ高さに位置している。

各ロック装置５ａ〜５ｄは、図３に示すように、ハウジング１３と、ラッチ１５と、ポール１７と、第１ソレノイド１９とを有している。第１ソレノイド１９には、ロックピン２５が固定されている。また、各ロック装置５ａ〜５ｄには、近接センサ２０がそれぞれ設けられている。この近接センサ２０としては、種々のセンサを採用することができる。この近接センサ２０としては、ラッチ１５の接近を磁気的に検出する磁気センサを採用している。

ハウジング１３は、図４に示すように、バッテリユニット３のケース３ａに固定されている。ハウジング１３には、図３に示すように、上端が開き、下方に延びてストライカ９０ｂを進入させる進入口１３ｂが形成されている。また、ハウジング１３には、下端からハウジング１３内に向かって開けられ、ピン１１を挿通させる挿通孔１３ｃが形成されている。挿通孔１３ｃの周囲には、ハウジング１３が曲げ加工されることにより、ピン１１を案内するガイド部１３ｄが形成されている。さらに、ハウジング１３には、３箇所にボルト孔１３ｅが形成されている。ハウジング１３は、各ボルト孔１３ｅにそれぞれ挿通された図示しないボルトによりケース３ａに固定されている。

ラッチ１５は、一部に凹部１５ｃが形成されて略Ｕ字形状を呈している。そして、凹部１５ｃの上方側が上側爪部１５ａとされ、凹部１５ｃの下方側が下側爪部１５ｂとされている。凹部１５ｃには、ハウジング１３の進入口１３ｂ内に進入したストライカ９０ｂが収まる形状とされている。さらに、上側爪部１５ａの近傍には、凹部１５ｃとは逆側に係合面１５ｄが形成されている。

ラッチ１５は、第１揺動軸２１に対して揺動可能に軸支されている。ラッチ１５は揺動することにより、進入口１３ｂ内でストライカ９０ｂを係止する係止状態と、進入口１３ｂ内でストライカ９０ｂを解放する解放状態とを切り替える。ラッチ１５は図示しないコイルばねにより、解放状態で付勢されている。

ポール１７には互いに略直交した係止片１７ａと操作片１７ｂとが形成され、ポール１７は略Ｌ字形状を呈している。ポール１７は、第２揺動軸２３に対して揺動可能に軸支されている。ポール１７は揺動することにより、係止片１７ａがラッチ１５の揺動を固定する状態と、ラッチ１５の揺動を解放する状態とを切り替える。ポール１７は図示しないコイルばねにより、ラッチ１５の揺動を固定する状態で付勢されている。

第１ソレノイド１９は、上記のユニット内制御装置に電気的に接続され、ユニット内制御装置及び無線通信手段を介することで、図１に示す制御装置７０ａにより制御される。図３に示す第１ソレノイド１９は、制御装置７０ａによって駆動されることにより、ハウジング１３内にロックピン２５を水平に突出させた状態と、第１ソレノイド１９内にロックピン２５が収納された状態とを切り替えることが可能なっている。ロックピン２５がハウジング１３内に水平に突出することで、ポール１７の揺動を固定することが可能となっている。

近接センサ２０はハウジング１３内に配置されている。この近接センサ２０は、ユニット内制御装置に電気的に接続されており、ユニット内制御装置及び無線通信手段を介することで、検知信号を制御装置７０ａに送信する。近接センサ２０は、ロック装置５ａ〜５ｄとストライカ９０ｂとが係合した場合に、制御装置７０ａに対して検知信号を送信する。

上記のように、ロック装置５ａ〜５ｄがケース３ａ（バッテリユニット３）に対して固定されていることから、近接センサ２０は、対応するロック装置５ａ〜５ｄとストライカ９０ｂとの各係合を個々に検知する。つまり、制御装置７０ａは、４箇所分の検知信号を受信する。

移載装置７における移載装置本体７０は、図５に示すように、下床１０ｂ上に固定された基部３３と、全体昇降機構３６と、支持台２６と、図４に示す個別昇降機構としての４つの伸縮ロッド２７ｅ〜２７ｈと、４つの個別載置台２７ａ〜２７ｄとを備えている。

図５に示すように、基部３３内には、図示しないモータと、モータによって、全体昇降機構３６に動力を伝達可能な図示しないギヤ列とが設けられている。このモータは制御装置７０ａと電気的に接続されている。

全体昇降機構３６は、下部保持部材３１と、一対の第１リンク部材３５及び第２リンク部材３７と、上部保持部材２９とからなる。下部保持部材３１は基部３３上に固定されている。下部保持部材３１には水平方向に延びる一対の長孔３１ａが形成されている。また、上部保持部材２９にも水平方向に延びる一対の長孔２９ａが形成されている。第１、２リンク部材３５、３７は、互いに同じ長さに形成され、互いの中央部で連結ピン３９によって揺動可能に連結されている。第１リンク部材３５の下端は、連結軸４１ｂによって下部保持部材３１と揺動可能に連結されている。一方、第２リンク部材３７の下端は、上記のギヤ列と接続した連結軸４１ｄに連結されており、第２リンク部材３７は、下部保持部材３１と揺動可能かつ長孔３１ａ内を摺動可能となっている。また、第２リンク部材３７の上端は、連結軸４１ｃによって上部保持部材２９と揺動可能に連結されている。一方、第１リンク部材３５の上端は、連結軸４１ａによって上部保持部材２９と揺動可能かつ長孔２９ａ内を摺動可能となっている。支持台２６は上部保持部材２９に固定されている。なお、電動直動シリンダや油圧シリンダ等を全体昇降機構３６として採用することも可能である。

図４の（Ａ）に示すように、支持台２６上には、伸縮ロッド２７ｅ〜２７ｈと、個別載置台２７ａ〜２７ｄとが配置されている。各個別載置台２７ａ〜２７ｄはその背面側で、各伸縮ロッド２７ｅ〜２７ｈにそれぞれ接続されている。各個別載置台２７ａ〜２７ｄ上には、バッテリユニット３を載置可能になっている。このようにバッテリユニット３が載置された状態で、各個別載置台２７ａ〜２７ｄは、各ロック装置５ａ〜５ｄにそれぞれ当接し、個別載置台２７ａ〜２７ｄは、それぞれに対応するロック装置５ａ〜５ｄを下方より支持する。具体的には、個別載置台２７ａがロック装置５ａを下方より支持可能であり、個別載置台２７ｂがロック装置５ｂを下方より支持可能である。また、個別載置台２７ｃがロック装置５ｃを下方より支持可能であり、個別載置台２７ｄがロック装置５ｄを下方より支持可能である。

上記のように、ロック装置５ａ〜５ｃが第１係合群に分類されていることから、これらのロック装置５ａ〜５ｃに対応する個別載置台２７ａ〜２７ｃは、第１群載置台を構成する。また、ロック装置５ｄが第２係合群に分類されていることから、このロック装置５ｄに対応する個別載置台２７ｄは、第２群載置台を構成する。なお、上記のように、ロック装置５ａ〜５ｄのうち、いずれが第１係合群に属するかは任意に決定されるため、ロック装置５ａ〜５ｄにおける分類に応じて、個別載置台２７ａ〜２７ｄもいずれが第１群載置台及び第２群載置台をそれぞれ構成するかは、適宜決定される。

また、同図の（Ｂ）に示すように、各個別載置台２７ａ〜２７ｄの表面には、ピン１１と、リミットスイッチ２８とがそれぞれ取り付けられている。なお、ピン１１及びリミットスイッチ２８に関する詳細は後述する。

個別載置台２７ａ〜２７ｃにそれぞれ接続された各伸縮ロッド２７ｅ〜２７ｇは一定の範囲で伸縮可能となっている。具体的には、図６に示すように、各伸縮ロッド２７ｅ〜２７ｇは伸縮することにより、個別載置台２７ａ〜２７ｃをそれぞれ高さＨまでの範囲で昇降させることが可能になっている。

個別載置台２７ｄに接続された各伸縮ロッド２７ｈは、上記の伸縮ロッド２７ｅ〜２７ｇよりも大きい範囲で伸縮することが可能になっている。具体的には、伸縮ロッド２７ｈは伸縮することにより、個別載置台２７ｄについて、高さＨよりも高い高さＨ’までの範囲で昇降させることが可能になっている。つまり、個別載置台２７ｄは、他の個別載置台２７ａ〜ｃよりも支持台２６から高い位置まで上昇することが可能となっている。

支持台２６に設けられた図示しない駆動機構により、各伸縮ロッド２７ｅ〜２７ｇは高さＨまで同時に上昇する。このため、各個別載置台２７ａ〜２７ｃ同士は同期して上昇する。一方、伸縮ロッド２７ｈも駆動機構により、高さＨ’まで上昇する。この際、伸縮ロッド２７ｈは、高さＨに至るまでは、他の伸縮ロッド２７ｅ〜２７ｇと同時に上昇する。そして、高さＨに至った後、高さＨ’に至るまでは、伸縮ロッド２７ｈが単独で上昇する。換言すれば、高さＨに至るまでは、各個別載置台２７ａ〜２７ｄ同士（第１群載置台及び第２群載置台）が同期して上昇する。そして、高さＨ以降、高さＨ’までは、個別載置台２７ｄ（第２群載置台）のみが他の個別載置台２７ａ〜２７ｃ（第１群載置台）に対して相対的に上昇することとなる。なお、駆動機構は、制御装置７０ａと電気的に接続されている。

図５に示すように、制御装置７０ａは、移載装置本体７０の近傍に配置されている。制御装置７０ａには、図示しないスイッチが設けられている。操作者がこのスイッチを操作することで、移載装置本体７０に対するバッテリユニット３の昇降が指示される。この際、全体昇降機構３６及び各伸縮ロッド２７ｅ〜２７ｈは、制御装置７０ａにより制御される。この制御装置７０ａには、各伸縮ロッド２７ｅ〜２７ｈを制御するとともに、全体昇降機構３６を制御する制御プログラムが記憶されている。この制御装置７０ａは各伸縮ロッド２７ｅ〜２７ｈによる各個別載置台２７ａ〜２７ｄの上昇を停止させる停止手段としても機能する。

図４（Ｂ）に示すように、各リミットスイッチ２８は、各個別載置台２７ａ〜２７ｄの各表面において、対応する各ロック装置５ａ〜５ｄにおけるハウジング１３と当接可能となる位置にそれぞれ取り付けられている。各リミットスイッチ２８は、制御装置７０ａとそれぞれ電気的に接続されている。各リミットスイッチ２８は、各ハウジング１３によって押下されることにより、各ロック装置５ａ〜５ｄと、それらに対応する個別載置台２７ａ〜２７ｄとがそれぞれ当接したことを検知して、当接信号を発信することが可能となっている。なお、リミットスイッチ２８に替えて、各個別載置台２７ａ〜２７ｄ上にそれぞれ位置する各ロック装置５ａ〜５ｄの圧力を検知可能な圧力センサ等を採用しても良い。

各ピン１１は、図３に示すように、各個別載置台２７ａ〜２７ｄ上において、バッテリユニット３のケース３ａに固定された各ロック装置５ａ〜５ｄにおける各挿通孔１３ｃに挿通可能となる位置にそれぞれ配置されている。

各ピン１１は、各個別載置台２７ａ〜２７ｄの各表面から上方向へ垂直に延在している。各ピン１１は、各ピン１１に対応して各個別載置台２７ａ〜２７ｄ７内に設けられた各第２ソレノイド１１０とそれぞれ接続されている。これらの各第２ソレノイド１１０は、図５に示す制御装置７０ａに電気的に接続されている。

各第２ソレノイド１１０は、バッテリユニット３の取り外し時における、上記の各リミットスイッチ２８の当接信号に基づいて駆動され、各ピン１１の長さを変動させることが可能となっている。具体的には、当接信号に基づいて駆動されることにより、各ピン１１は突出され、通常時の長さよりも長い状態となる。この長い状態にある各ピン１１は、ポール１７と当接可能となる。なお、通常時の長さにある各ピン１１は、ロック装置５ａ〜５ｄにおける各挿通孔１３ｃ（図３参照）に挿通させた状態で、各個別載置台２７ａ〜２７ｄ上におけるバッテリユニット３の位置決めを行うことが可能となっている。

図１に示すステーション１０では、以下のようにして、車体１ａに対してバッテリユニット３の装着を行うとともに、車体１ａに対してバッテリユニット３の取り外しを行う。以下、制御装置７０ａによる移載装置本体７０の制御とともに、図７、８に示すフローを基に説明する。

まず、個別載置台２７ａ〜２７ｄ上に、バッテリユニット３を載置する。次に、操作者のスイッチ操作により、制御装置７０ａが制御プログラムを実行する。これにより、移載装置本体７０では全体昇降機構３６が所定の位置まで上昇する（図７に示すステップＳ１）。この所定の位置について、この移載装置本体７０では、全体昇降機構３６について、一定の可動範囲が設定されており、その可動範囲の上端が当該所定の位置となっている。これにより、図５の（Ａ）に示すように、支持台２６が上昇され、各個別載置台２７ａ〜２７ｄ及びこれらと接続する各伸縮ロッド２７ｅ〜２７ｈは、全体として上昇されることとなる（同図中の黒色矢印参照。）。

次に、図７に示すように、制御装置７０ａは、全体昇降機構３６が所定の位置に到達したか否かを判断する（ステップＳ２）。そして、全体昇降機構３６について、所定の位置に到達したと判断した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、制御装置７０ａは、全体昇降機構３６の上昇を停止させる（ステップＳ３）。一方、制御装置７０ａが全体昇降機構３６について、所定の位置に到達していない判断した場合（ステップＳ２：ＮＯ）、ステップＳ１が繰り返され、引き続き全体昇降機構３６が上昇する。

全体昇降機構３６の上昇が停止した後、制御装置７０ａは、駆動装置によって全ての伸縮ロッド２７ｅ〜２７ｈを同時に上昇させて、個別載置台２７ａ〜２７ｃ（第１群載置台）と個別載置台２７ｄ（第２群載置台）とを同期させながら上昇させる（図８に示すステップＳ４）。これにより、図５の（Ｂ）に示すように、全ての伸縮ロッド２７ｅ〜２７ｈが上昇し、全ての個別載置台２７ａ〜２７ｄ及びこれらに載置されたバッテリユニット３が上昇される（同図中の白色矢印参照。）。

個別載置台２７ａ〜２７ｄ及びバッテリユニット３が上昇されれば、まず、ロック装置５ａ〜５ｃと各ストライカ装置９ａ〜９ｃにおけるストライカ９０ｂとが係合される。具体的には、図３に示すように、進入口１３ｂ内に進入したストライカ９０ｂにより、ラッチ１５が押圧される。これにより、コイルばねの付勢力に抗してラッチ１５が揺動し、係止状態となる。また、ポール１７も揺動し、係止片１７ａがラッチ１５の係合面１５ｄと係合することで、ラッチ１５の揺動を固定する状態となる。さらに、ロックピン２５が突出し、ポール１７の揺動が固定される。これにより、近接センサ２０が検知信号を制御装置７０ａに向けて発信する。また、制御装置７０ａはユニット内制御装置を介して、各近接センサ２０から発信された検知信号を受信する。

上記のように、車体１ａ側に固定されたストライカ装置９ａ〜９ｄのうち、ストライカ装置９ａ〜９ｃは、搭載スペース１ｂにおいて、ほぼ同位置に固定されており、ストライカ装置９ｄは、他のストライカ装置９ａ〜９ｃよりも高い位置に固定されている。より詳細には、搭載スペース１ｂにおいて、ストライカ装置９ａ〜９ｃは、個別載置台２７ａ〜２７ｄにおける上昇範囲の上限となる高さＨとなるまでに、対応するロック装置５ａ〜５ｃと係合可能な位置に固定されている。一方、ストライカ装置９ｄは、上記の高さＨを超え、かつ、個別載置台２７ｄにおける上昇範囲の上限となる高さＨ’となるまでに、対応するロック装置５ｄと係合可能な位置に固定されている。

これらのため、個別載置台２７ａ〜２７ｄを上昇させることにより、まず、ストライカ装置９ａ〜９ｃにおけるストライカ９０ｂと、それらに対応する各ロック装置５ａ〜５ｃとが係合されることとなる。これにより、係合された３箇所の座標によって車体１ａ側の仮想面とバッテリユニット３側の仮想面とが平行になる。なお、上記のように、３箇所の係合の順序は製造時の誤差等によって変動する。

この間、図８に示すように、制御装置７０ａは、先に係合することとなる３箇所、すなわち、ロック装置５ａ〜５ｃの検知信号を全て受信したか否かを判断する（ステップＳ５）。そして、これらの３箇所全ての検知信号を受信していないと判断した場合（ステップＳ５：ＮＯ）、ステップＳ４が繰り返され、引き続き全ての伸縮ロッド２７ｅ〜２７ｈが上昇する。

一方、ロック装置５ａ〜５ｃの検知信号を全て受信した場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、制御装置７０ａは、伸縮ロッド２７ｅ〜２７ｇの上昇を停止させて、個別載置台２７ａ〜２７ｃの上昇を停止させる（ステップＳ６）。なお、上記のような組立時等の公差の他、バッテリユニット３には重量に起因する撓みが生じ得る。このため、先に係合する３箇所となるロック装置５ａ〜５ｃの近接センサ２０から発信される検知信号には、個々に若干の時間的なずれが生じることになる。

制御装置７０ａは、個別載置台２７ａ〜２７ｃの上昇を停止させた後も、引き続き伸縮ロッド２７ｈを上昇させて個別載置台２７ｄのみを上昇させる。

そして、個別載置台２７ｄのみが上昇することで、バッテリユニット３の特定位置（ロック装置５ｄの近辺）が僅かに撓むこととなる。この間、制御装置７０ａは、ロック装置５ｄにおける検知信号を受信したか否かを判断する（ステップＳ７）。ここで、ロック装置５ｄにおける検知信号を受信していない場合（ステップＳ７：ＮＯ）、ステップＳ７が繰り返され、引き続き個別載置台２７ｄのみが上昇される。

そして、残りの１箇所であるストライカ装置９ｄにおけるストライカ９０ｂと、ロック装置５ｄとが係合する。この際、ロック装置５ｄにおける近接センサ２０から検知信号が発信される。制御装置７０ａは、ロック装置５ｄにおける検知信号を受信、すなわち、４箇所全ての検知信号を受信することで（ステップＳ７：ＹＥＳ）、個別載置台２７ｄの上昇を停止させる（ステップＳ８）。

これにより、車体１ａに対してバッテリユニット３が装着された状態となる。その後、制御装置７０ａは、全ての伸縮ロッド２７ｅ〜２７ｈを縮めて、個別載置台２７ａ〜２７ｄを全て下降させる（ステップＳ９）。そして、制御装置７０ａは、全体昇降機構３６を下降させる（ステップＳ１０）。こうして、移載装置本体７０の作動が終了する。

また、バッテリユニット３内のバッテリと電気自動車１との間における電気的な接続も同時に行われる。こうして、車体１ａに対するバッテリユニット３の装着が完了する。

ここで、最後に係合されることとなるストライカ装置９ｄ及びロック装置５ｄは予め特定されている。つまり、このバッテリユニット装着装置では、搭載スペース１ｂにおいて、ストライカ装置９ｄのみが他のストライカ装置９ａ〜９ｃよりも高い位置に固定されている。また、ストライカ装置９ａ〜９ｃとロック装置５ａ〜５ｃとが係合した後は、個別載置台２７ｄのみが上昇するため、この移載装置本体７０では、ストライカ装置９ｄとロック装置５ｄとを係合させる際に、既に係合が完了している組み合わせＡ〜Ｃ（ロック装置５ａ〜５ｃの近辺）を含むバッテリユニット３全体に過剰な荷重を加えることがない。

一方、バッテリユニット３の取り外しを行う場合には、まず、図２に示すように、ステーション１０の上床１０ａの所定の位置に電気自動車１を停車する。この状態において、図３に示すように、個別載置台２７ａ〜２７ｄ及び全体昇降機構３６をそれぞれ上昇させる。この際、高さＨとなる範囲までは、個別載置台２７ａ〜２７ｄが同期して上昇し、以後、高さＨ’となる範囲までは、個別載置台２７ｄのみが上昇することとなる。そして、個別載置台２７ａ〜２７ｄ上の各ピン１１ａを各挿通孔１３ｃにそれぞれ挿通させつつ、個別載置台２７ａ〜２７ｄとバッテリユニット３及び各対応するロック装置５ａ〜５ｄとを当接させる。また、第１ソレノイド１９が駆動され、ロックピン２５が第１ソレノイド１９内に収納された状態となる。これにより、ポール１７の揺動の固定が解放される。

さらに、個別載置台２７ａ〜２７ｄと対応するロック装置５ａ〜５ｄとが当接することによって、リミットスイッチ２８が押下され、当接信号が発信される。この当接信号により、制御装置７０ａは第２ソレノイド１１０を駆動させる。これにより、上記のように各ピン１１が突出し、ポール１７の操作片１７ｂを押圧する。このため、コイルばねの付勢力に抗してポール１７が揺動し、ポール１７によるラッチ１５の固定が解除されることとなる。これにより、ラッチ１５が揺動し、解放状態となることで、ストライカ９０ｂが解放される。

その後、個別載置台２７ａ〜２７ｄを下降させる。個別載置台２７ａ〜２７ｄの下降が完了した後に、全体昇降機構３６を下降させる。こうして、車体１ａからのバッテリユニット３の取り外しが完了する。この際、バッテリユニット３内のバッテリと電気自動車１との間における電気的な接続の解除も同時に行われる。

このように、このバッテリユニット装着装置は、４個のストライカ装置９ａ〜９ｄと、それらに個々に対応するロック装置５ａ〜５ｄとを備えている。これにより、このバッテリユニット装着装置では、４箇所においてストライカ装置９ａ〜９ｄとロック装置５ａ〜５ｄとが係合されるため、電気自動車１が走行中であっても安定してバッテリユニット３を車体１ａの搭載スペース１ｂに装着することが可能となっている。

また、このバッテリユニット装着装置では、ストライカ装置９ａ〜９ｄ及びロック装置５ａ〜５ｄの組み合わせのうち、ストライカ装置９ａ〜９ｃ及びロック装置５ａ〜５ｃが第１係合群に分類されており、残りのストライカ装置９ｄとロック装置５ｄとの組み合わせが第２係合群に分類されている。

そして、移載装置本体７０は、バッテリユニット３を載置することで、第１係合群に属するロック装置５ａ〜５ｃを各々下方より支持可能な個別載置台２７ａ〜２７ｃと、第２係合群に属するロック装置５ｄを下方より支持可能な個別載置台２７ｄとを備えている。この移載装置本体７０により、ステーション１０において、バッテリユニット３を上昇させ、連通口１０ｃを通過させながら、車体１ａの底部に設けられた搭載スペース１ｂに対してバッテリユニット３の装着を行うことが可能となっている。また、この移載装置本体７０を用いることで、搭載スペース１ｂに装着されたバッテリユニット３を取り外すことも可能となっている。

これらのため、バッテリユニット装着装置及び移載装置７（移載装置本体７０）では、搭載スペース１ｂに対してバッテリユニット３の装着を行う際、第２係合群に属するストライカ装置９ｄ及びロック装置５ｄについて、第１係合群に属するストライカ装置９ａ〜９ｃ及びロック装置５ａ〜５ｃが全て係合した後で係合させることが可能である。

したがって、実施例１のバッテリ装着装置及び移載装置７によれば、バッテリユニット３の耐久性を確保しながら、車体１ａ底部にバッテリユニット３を確実性高く装着させることが可能である。

特に、このバッテリユニット装着装置では、固定部及び被固定部として、それぞれストライカ装置９ａ〜９ｄ（ストライカ９０ｂ）と、ロック装置５ａ〜５ｄを採用している。このため、このバッテリユニット装着装置によれば、車体１ａにおける所定の装着位置、すなわち、搭載スペース１ｂまで移載装置本体７０によってバッテリユニット３を上昇させるだけで車体１ａに対するバッテリユニット３の装着と、その取り外しとを行うことが可能となっている。

さらに、ストライカ装置９ａ〜９ｄと、ロック装置５ａ〜５ｄとを採用することで、このバッテリユニット装着装置、ひいては、電気自動車１における車体１ａの構成を簡素化できる。このため、この電気自動車１では、車体１ａにおけるバッテリユニット３の装着位置等の設計に関する自由度が高くなっている。

（実施例２）
実施例２における移載装置７は、移載装置本体７１と制御装置７０ａとで構成されている。この移載装置本体７１は、図９に示すように、支持台２６上に個別載置台２７ｄ及び個別載置台２７ｉが配置されている。個別載置台２７ｉは、第１係合群に属するロック装置５ａ〜５ｃを下方より支持することが可能となっている。つまり、個別載置台２７ｉが第１群載置台を構成する。

また、図示を省略するものの、個別載置台２７ｉはその背面側で、各伸縮ロッド２７ｅ〜２７ｇに接続されている。なお、バッテリユニット３の重量の他、その重心等に応じて個別載置台２７ｉに接続される伸縮ロッドの数は適宜設計することが可能である。

一方、個別載置台２７ｉの表面には、ピン１１と、リミットスイッチ２８とがロック装置５ａ〜５ｃにそれぞれ対応する３箇所に取り付けられている。なお、個別載置台２７ｄを含む、この移載装置本体７１の他の構成は実施例１の移載装置本体７０と同様であり、同一の構成に関しては同一の符号を付して構成に関する詳細な説明を省略する。また、ロック装置５ａ〜５ｃを含むバッテリユニット装着装置の構成及び制御装置７０ａの構成も実施例１と同様である。

この移載装置本体７１では、一つの個別載置台２７ｉにより、ロック装置５ａ〜５ｃの３個を下方より支持することが可能であるため、実施例１における移載装置本体７０と比較して部品点数を削減することが可能となる。このため、移載装置本体７１の製造が容易となる。この移載装置本体７１を含む移載装置７における他の作用効果は、実施例１と同様である。

したがって、実施例２の移載装置７によっても、バッテリユニット３の耐久性を確保しながら、車体１ａ底部にバッテリユニット３を確実性高く装着させることが可能である。

以上において、本発明を実施例１、２に即して説明したが、本発明は上記実施例１、２に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

例えば、実施例１、２において、ケース３ａに４箇所の凹部を形成し、各凹部内に各ロック装置５ａ〜５ｄをそれぞれ位置させつつ、各ロック装置５ａ〜５ｄとケース３ａとを固定させても良い。この場合、バッテリユニット３から各ロック装置５ａ〜５ｄが突出せず、搭載スペース１ｂを小型化することが可能となる。

また、実施例１、２において、５個以上のストライカ装置と５個以上のロック装置とにより、５箇所以上で車体１ａとバッテリユニット３とを固定させても良い。この場合、第２係合群に属するロック装置が２個以上となる。この際、移載装置本体７０、７１では、第２係合群に属するロック装置毎に対応して支持可能な個別移載装置を設けても良く、第２係合群に属する複数のロック装置を支持可能な個別移載装置を設けても良い。

さらに、実施例１、２においては、車体１ａ側のストライカ装置９ａ〜９ｄうち、ストライカ装置９ｄについて、他のストライカ装置９ａ〜９ｃより高い位置に配置し、バッテリユニット３側のロック装置５ａ〜５ｄをほぼ同じ高さに配置している。しかし、ストライカ装置９ａ〜９ｄ及びロック装置５ａ〜５ｄの配置については、これに限定されない。例えば、車体１ａ側のストライカ装置９ａ〜９ｄをほぼ同じ高さに配置し、バッテリユニット３側のロック装置５ａ〜５ｄのうち、ロック装置５ｄについて、他のロック装置５ａ〜５ｃより低い位置に配置しても良い。また、各々のロック装置５ａ〜５ｄ又は各々のストライカ装置９ａ〜９ｄの上下位置についても、必ずしも揃える必要は無い。具体的には、電気自動車１の搭載スペース１ｂに対し、搭載の為にバッテリユニット３を接近させた状態にて、対となるロック装置５ａ〜５ｄ及びストライカ装置９ａ〜９ｄの距離が、一つの組合せ（例えば、ロック装置５ａとストライカ装置９ａ）のみ、他の組合せより離間しているように設定されれば良い。

また、実施例１、２においては、前述の如く、バッテリユニット３の上面と、それに対応し、電気自動車１側の搭載スペース１ｂが配置される車体底部とは、予め平行に配置されているものとして説明を行なった。しかし、本発明はこれに限定されず、例えば、特許文献１のように、車体底部の傾斜に対応するバッテリユニット移載装置と組み合わせて採用することも可能である。具体的には、特許文献１のバッテリユニット移載装置において、バッテリユニットが搭載される治具の上面に本発明を適用することが可能である。

本発明は電気自動車と、その電気自動車に対応可能なバッテリ交換ステーションに利用可能である。

１…電気自動車
１ａ…車体
３…バッテリユニット
５ａ〜５ｄ…ロック装置（被固定部）
７…移載装置（電気自動車のバッテリユニット移載装置）
９ａ〜９ｄ…ストライカ装置（固定部）
２７ａ〜２７ｃ、２７ｉ…個別載置台（第１群載置台）
２７ｄ…個別載置台（第２群載置台）
７０、７１…移載装置本体
７０ａ…制御装置

Claims (2)

1. 車体底部に設けられる４個以上の固定部と、バッテリユニットに設けられ、各該固定部と対応する被固定部とを備え、
   該車体底部に対して該バッテリユニットを上昇させ、各該固定部と各該被固定部とが係合することにより、該車体底部に該バッテリユニットを装着させる電気自動車のバッテリユニット装着装置であって、
   各前記固定部及び各前記被固定部は、互いに対応する３個の該固定部及び該被固定部からなる第１係合群と、互いに対応する残りの該固定部及び該被固定部からなる第２係合群とに分類され、
   該第２係合群の該固定部及び該被固定部は、該第１係合群の各該固定部及び各該被固定部が全て係合した後に係合するように構成されていることを特徴とする電気自動車のバッテリユニット装着装置。
2. 請求項１の電気自動車のバッテリユニット装着装置とともに用いられ、前記車体底部に対して前記バッテリユニットを上昇可能な電気自動車のバッテリユニット移載装置であって、
   前記第１係合群の全前記被固定部を下方より支持可能な第１群載置台と、前記第２係合群の該被固定部を下方より支持可能な第２群載置台とを備え、
   該第２群載置台は、該第１群載置台と同期しつつ上昇可能であるとともに、該第１群載置台に対して相対的に上昇可能であることを特徴とする電気自動車のバッテリユニット移載装置。

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