JP7193030B1 - バッテリ交換装置用制御装置およびバッテリ交換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
移動体としての電動車両30は、バッテリ40を着脱可能かつ搭載可能に構成される。電動車両30は、例えば塵芥車や配送車などの車両からなり、電気によって駆動される電気自動車の構成を有する。電動車両30は、ID出力部31と検出ドグ33とを備える。ID出力部31は、例えばRFID(Radio Frequency IDentification)機器などからなり、個々の電動車両30を互いに識別するための車両識別IDの情報を出力する。
バッテリ交換装置用制御装置としての制御装置10は、制御部11、記憶部12、および通信部13を備える。制御装置10は、ハードウェアを有する制御手段としてバッテリ交換施設20を制御する。
バッテリ交換施設20は、通信部21aを有する制御部21、少なくとも1つの保管ラック23と、少なくとも1式のフォーク24と、センサ部25とを備えたバッテリ交換設備22、IDセンサ26、および報知部27を備える。バッテリ交換設備22の各構成要素は、制御部21によって制御される。
ΔLb-(ΔLa1+ΔLa2)/2=0 …(1)
L=ΔLb-(ΔLa1+ΔLa2)/2 …(1-1)
L=ΔLb-(ΔLa1+ΔLa2)/2>0 …(2)
(ΔLa1+ΔLa2)/2-ΔLb>0 …(3)
L=ΔLb-(ΔLa1+ΔLa2)/2<0 …(3-1)
θ=arctan(((ΔLa3+δ3)-(ΔLa4+δ4))/DS) …(4)
2Δθ=d×(L2/L1) …(5)
以下に、バッテリ交換処理について説明する。なお、バッテリ交換施設20の各構成要素は、制御装置10から通信部13,21aを介して取得した信号に基づいて制御部21により制御され、制御部21が取得した情報も、適宜または取得した都度、制御装置10に送信される。そのため、バッテリ交換施設20の各構成要素は、制御装置10の制御部11によって間接的に制御されるが、情報の送受信や通信についての都度の説明は省略する。なお、バッテリ交換施設20に制御装置10が設けられている場合には、制御部21が制御装置10に置き換えられる。
すなわち、電動車両30がバッテリ交換施設20に近づく。バッテリ交換施設20の制御部21は、電動車両30のID出力部31とIDセンサ26との非接触通信によって、電動車両30の車両識別IDを取得する。これにより、制御装置10の制御部11は、電動車両30の車両識別IDを取得して、記憶部12の車両情報データベース121に格納する。制御部11の車両識別部112は、取得した車両識別IDに基づいて、記憶部12の車両情報データベース121から、近づいた電動車両30に搭載するバッテリ40の種類を確定する。なお、電動車両30の車種が略1種類とみなせる場合には、車両識別工程を省略できる。また、バッテリ40の種類が1種類と見なせる場合には、バッテリ40の種類を確定する処理を省略できる。バッテリ40の種類情報は、制御部11の交換制御部111に出力される。
電動車両30が停止すると、センサ250~254によって、センサ測距工程が実行される。すなわち、第1センサ250によって、バッテリ交換設備22から電動車両30まで、詳細には基準面331までの距離ΔLbが計測される。並行して、第2センサ251および第3センサ252によって段差面332までの距離ΔLa1,ΔLa2が計測される。なお、計測された距離ΔLb,ΔLa1,ΔLa2の計測データは、通信部21aおよびネットワーク2を介して制御装置10に送信され、記憶部12に格納される。なお、バッテリ交換設備22によって計測される種々のデータは、ネットワーク2を介して、計測の都度または適宜、制御装置10に送信されるが、この点についての都度の説明は省略する。また、第4センサ253によって、バッテリ交換設備22から電動車両30まで、詳細には基準面333までの距離ΔLa3が計測されるとともに、第5センサ254によって電動車両30の車体側面の距離ΔLa4が計測される。計測された計測データは、制御装置10に送信される。
すなわち、電動車両30がバッテリ交換設備22に横付けした状態で、運転手が交換開始ボタンを押下するなどの、交換開始を指示する処理を実行して、交換処理の開始信号を出力する。交換制御部111は、交換処理の開始信号を取得すると、バッテリ交換設備22における交換用開口部22aの扉を開放する。
次に、交換制御部111は、フォーク24を制御して先端の把持部24aをバッテリ40まで延伸させて把持する。なお、バッテリ40の上部にフォークポケットが設けられている場合には、フォークポケットに把持部24aを差し込んでフォークポケットを把持する。その後、交換制御部111は、フォーク24を短縮させることにより、バッテリ交換設備22内にバッテリ40を引き込む。続いて、交換制御部111はフォーク24を制御して、バッテリ交換設備22に設置された保管ラック23のうちから空いている保管ラック23まで旋回させた後、バッテリ40を解放して空の保管ラック23に収納させる。以上により、バッテリ回収工程が実行される。
次に、交換制御部111は、フォーク24を、バッテリ40が収納されている保管ラック23まで旋回させ、把持部24aによって充電されたバッテリ40を把持し、保管ラック23から取り出す。その後、交換制御部111は、ラック&ピニオン機構のモータ(図示せず)を回転させてフォーク24を短縮させた後、バッテリ交換設備22内においてフォーク24を所定の旋回軸を中心として交換用開口部22aまで旋回させる。
一方、電動車両30から取り外されたバッテリ40は、空いている保管ラック23に収納されて充電が行われる。以上により、バッテリの交換処理が終了する。
次に、上述した一実施形態の変形例について説明する。図10は、本実施形態の変形例によるフォーク24の旋回機構について説明するための図8に対応する図である。なお、図10に示すフォーク24および昇降機構は、バッテリ交換設備22内に設けられる。
2 ネットワーク
10 制御装置
11,21 制御部
12 記憶部
13,21a 通信部
20 バッテリ交換施設
22 バッテリ交換設備
22a 交換用開口部
23 保管ラック
24 フォーク
24a 把持部
25 センサ部
26 IDセンサ
27 報知部
28 車輪止め
30 電動車両
31 ID出力部
32 キャリア
33 検出ドグ
34 前輪
40 バッテリ
50 モジュール
111 交換制御部
112 車両識別部
121 車両情報データベース
221 昇降機構
222 円柱
223,225 ガイドローラ
224 支柱
226 弾性体
241 固定側旋回用歯車
242 移動側旋回用歯車
243 旋回モータ
244 ベースフォーク
245 サードフォーク
246 セカンドフォーク
247 トップフォーク
250 第1センサ
251 第2センサ
252 第3センサ
253 第4センサ
254 第5センサ
331,333 基準面
332 段差面
334 車体表面
Claims (7)
- バッテリを着脱可能および搭載可能なキャリアと、前記キャリアから前記バッテリを回収する際および前記キャリアに前記バッテリを搭載する際に前記バッテリの移動を案内する案内部と、を備えた移動体に対して、前記バッテリを把持可能および解放可能ならびに所定方向に延伸可能に構成された把持部と、互いに噛合する固定側旋回用歯車と移動側旋回用歯車とを有して前記移動側旋回用歯車が前記固定側旋回用歯車の周りを噛合しつつ旋回することによって前記把持部を所定の旋回軸の周りに旋回可能に構成されているとともに、前記移動体における前記バッテリを前記案内部による案内可能な所定範囲内において、前記案内部による案内によって前記把持部が追従可能になるように、前記把持部の旋回方向におけるあそび量として前記固定側旋回用歯車と前記移動側旋回用歯車との噛合部分におけるバックラッシ量が設定された旋回機構と、前記移動体との距離を計測可能なセンサ部と、指示情報を外部に報知するよう構成された報知部と、を有する、前記移動体の前記バッテリを交換可能に構成されたバッテリ交換装置を制御するのに用いられる制御部を備えたバッテリ交換装置用制御装置であって、
前記制御部は、
前記移動体が前記バッテリ交換装置の近傍に停止した状態での前記センサ部による計測データに基づいて、
前記移動体が停止した状態における前記把持部の延伸により前記把持部による前記バッテリの搭載および回収を、前記旋回機構の旋回方向への旋回を停止させた状態で前記あそび量の範囲内で実行可能であるか否かの第1の判定を行い、
前記第1の判定の結果に応じた指示情報を前記報知部に出力する
バッテリ交換装置用制御装置。 - バッテリを着脱可能および搭載可能なキャリアと、前記キャリアから前記バッテリを回収する際および前記キャリアに前記バッテリを搭載する際に前記バッテリの移動を案内する案内部と、を備えた移動体に対し、前記バッテリを把持可能および解放可能に構成された把持部を先端に有し、所定方向に伸縮可能に構成された伸縮機構と、前記移動体との距離を計測可能なセンサ部と、指示情報を外部に報知するように構成された報知部と、を有する、前記移動体の前記バッテリを交換可能に構成されたバッテリ交換装置を制御するのに用いられる制御部を備えたバッテリ交換装置用制御装置であって、
前記移動体は、前記把持部によって側面側から前記バッテリを取り外し可能および搭載可能に構成され、
前記伸縮機構は、所定の回転面で所定のあそび量の範囲で回転するように回転方向に所定の伸縮量を有する弾性体を介して固定され、前記所定のあそび量は、前記移動体における前記バッテリを前記案内部による案内可能な所定範囲内において前記案内部による案内によって前記把持部が追従可能になるような前記弾性体の伸縮量で設定されており、
前記制御部は、
前記移動体が前記バッテリ交換装置の近傍に停止した状態での前記センサ部による計測データに基づいて、
前記移動体が停止した状態における前記伸縮機構の延伸により前記把持部による前記バッテリの搭載および回収を、前記所定のあそび量の範囲内で実行可能であるか否かの第1の判定を行い、
前記第1の判定の結果に応じた指示情報を前記報知部に出力する
バッテリ交換装置用制御装置。 - 前記センサ部は、複数の測距センサから構成され、
前記制御部は、前記複数の測距センサから取得した複数の計測値に基づいて、前記移動体における、前記所定方向に平行な左右方向、水平方向で前記左右方向に対して直角の前後方向、および前記前後方向に対して傾斜した傾斜角度を導出する
請求項1または2に記載のバッテリ交換装置用制御装置。 - 前記制御部は、
前記移動体の停止位置の前記バッテリ交換装置からの距離があらかじめ設定された距離の範囲内であるか否かの第2の判定を行い、
前記第2の判定の結果に応じた指示情報を前記報知部に出力する
請求項1または2に記載のバッテリ交換装置用制御装置。 - 移動体に着脱可能に搭載されたバッテリを保管可能な保管部と、前記移動体に着脱可能に搭載されたバッテリを把持可能および解放可能ならびに所定方向に延伸可能に構成された把持部と、前記把持部を旋回可能、かつ旋回方向において所定のあそび量を有する旋回機構と、前記移動体との距離を計測可能なセンサ部と、指示情報を外部に報知するよう構成された報知部とを備え、前記移動体の前記バッテリを交換可能に構成されたバッテリ交換設備を制御する制御部を備えたバッテリ交換装置であって、
前記移動体は、前記把持部によって側面側から前記バッテリを取り外し可能および搭載可能に構成されるとともに、前記移動体のキャリアから前記バッテリを回収する際および前記キャリアに前記バッテリを搭載する際に、前記バッテリの移動を案内する案内部を備え、
前記旋回機構は、互いに噛合する固定側旋回用歯車と移動側旋回用歯車とを有し、前記移動側旋回用歯車が前記固定側旋回用歯車の周りを噛合しつつ旋回することにより、前記把持部を所定の旋回軸の周りに旋回可能に構成され、前記固定側旋回用歯車と前記移動側旋回用歯車との噛合部分におけるバックラッシ量は、前記移動体における前記バッテリを前記案内部による案内可能な所定範囲内において、前記案内部による案内によって前記把持部が追従可能になる前記所定のあそび量として設定され、
前記制御部は、
前記移動体が前記バッテリ交換設備の近傍に停止した状態での前記センサ部による計測データに基づいて、
前記移動体が停止した状態における前記把持部の延伸により前記把持部による前記バッテリの搭載および回収を、前記旋回機構の旋回方向への旋回を停止させた状態で前記あそび量の範囲内で実行可能であるか否かの第1の判定を行い、
前記第1の判定の結果に応じた指示情報を前記報知部に出力する
バッテリ交換装置。 - 移動体に着脱可能に搭載されたバッテリを保管可能な保管部と、前記移動体に着脱可能に搭載されたバッテリを把持可能および解放可能に構成された把持部を先端に有し、所定方向に伸縮可能に構成された伸縮機構と、前記移動体との距離を計測可能なセンサ部と、指示情報を外部に報知するよう構成された報知部とを備え、前記移動体の前記バッテリを交換可能に構成されたバッテリ交換設備を制御する制御部を備えたバッテリ交換装置であって、
前記移動体は、前記把持部によって側面側から前記バッテリを取り外し可能および搭載可能に構成されるとともに、前記移動体のキャリアから前記バッテリを回収する際および前記キャリアに前記バッテリを搭載する際に、前記キャリアの移動を案内する案内部を備え、
前記伸縮機構は、所定の回転面で所定のあそび量の範囲で回転するように回転方向に所定の伸縮量を有する弾性体を介して固定され、前記所定のあそび量は前記移動体における前記バッテリを前記案内部による案内可能な所定範囲内において前記案内部による案内によって前記把持部が追従可能になるような前記弾性体の伸縮量で設定されており、
前記制御部は、
前記移動体が前記バッテリ交換設備の近傍に停止した状態での前記センサ部による計測データに基づいて、
前記移動体が停止した状態における前記把持部の延伸により前記把持部による前記バッテリの搭載および回収を、前記所定のあそび量の範囲内で実行可能であるか否かの第1の判定を行い、
前記第1の判定の結果に応じた指示情報を前記報知部に出力する
バッテリ交換装置。 - 前記制御部は、
前記移動体の停止位置の前記バッテリ交換設備からの距離があらかじめ設定された距離の範囲内であるか否かの第2の判定を行い、
前記第2の判定の結果に応じた指示情報を前記報知部に出力する
請求項5または6に記載のバッテリ交換装置。
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