電池更換機(jī)器人、電池更換系統(tǒng)以及電池更換機(jī)器人的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于更換裝設(shè)于車輛的電池的電池更換機(jī)器人以及具有該電池更換機(jī)器人的電池更換系統(tǒng)。并且，本發(fā)明涉及該電池更換機(jī)器人的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，本專利的申請人提出了具有用于更換裝設(shè)于巴士的電池的電池更換機(jī)器人的電池更換系統(tǒng)(例如，參照專利文獻(xiàn)I?3)。在專利文獻(xiàn)I?3記載的電池更換系統(tǒng)中，收容電池的電池收容部安裝于巴士。在電池收容部安裝有用于將電池與巴士電連接的連接器。在電池的背面安裝有與電池收容部的連接器連接的連接器。
[0003]并且，在專利文獻(xiàn)I?3記載的電池更換系統(tǒng)中，電池更換機(jī)器人具有進(jìn)行電池從電池收容部的拔出以及電池朝向電池收容部的插入的電池拔插機(jī)構(gòu)。電池拔插機(jī)構(gòu)具有:電池裝設(shè)機(jī)構(gòu)，其具有在電池的拔出時以及插入時裝設(shè)電池的電池裝設(shè)部；以及電池移動機(jī)構(gòu)，其具有在電池的拔出時以及插入時與電池卡合并在電池裝設(shè)部上使電池移動電池卡合部。
[0004]并且，在專利文獻(xiàn)I?3記載的電池更換系統(tǒng)中，電池裝設(shè)機(jī)構(gòu)除了電池裝設(shè)部之夕卜，還具有裝設(shè)部移動機(jī)構(gòu)，所述裝設(shè)部移動機(jī)構(gòu)使電池裝設(shè)部朝向靠近巴士的方向以及遠(yuǎn)離巴士的方向移動。電池移動機(jī)構(gòu)除了電池卡合部之外，還具有卡合部移動機(jī)構(gòu)，所述卡合部移動機(jī)構(gòu)使電池卡合部朝向靠近巴士的方向以及遠(yuǎn)離巴士的方向移動。電池卡合部具有:與安裝于電池的把手部卡合的卡合爪部;使卡合爪部上下移動的氣缸；以及安裝有氣缸的基部。
[0005]在專利文獻(xiàn)I?3記載的電池更換系統(tǒng)中，在進(jìn)行從巴士拔出電池時，首先，在電池裝設(shè)部朝向靠近巴士的方向移動，并且電池卡合部朝向靠近巴士的方向移動后，卡合爪部下降并與電池的把手部卡合。然后，電池卡合部朝向遠(yuǎn)離巴士的方向移動。并且，當(dāng)電池卡合部移動規(guī)定量，電池裝設(shè)于電池裝設(shè)部時，電池裝設(shè)部與電池卡合部同步朝向遠(yuǎn)離巴士的方向移動。并且，在進(jìn)行向巴士插入電池時，首先，裝設(shè)有電池的電池裝設(shè)部與電池卡合部同步朝向靠近巴士的方向移動。然后，與電池的把手部卡合的電池卡合部朝向靠近巴士的方向移動，進(jìn)行向巴士插入電池。
[0006]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:國際公開第2012/105528號
[0009]專利文獻(xiàn)2:國際公開第2012/105529號
[0010]專利文獻(xiàn)3:國際公開第2012/105530號

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]發(fā)明所要解決的課題
[0012]在專利文獻(xiàn)I?3記載的電池更換系統(tǒng)中，為了將收容于電池收容部的電池可靠地固定于電池收容部，優(yōu)選將電池的鎖定機(jī)構(gòu)設(shè)置于電池收容部。因此，研究了將通過電池卡合部將電池向電池收容部插入的插入力動作并鎖定電池的機(jī)械式的鎖定機(jī)構(gòu)設(shè)置于電池收容部的方案。并且，在專利文獻(xiàn)I?3記載的電池更換系統(tǒng)中，設(shè)置于電池的連接器和設(shè)置于電池收容部的連接器通過電池卡合部將電池向電池收容部插入的插入力連接。
[0013]在專利文獻(xiàn)I?3記載的電池更換系統(tǒng)中，在將通過電池卡合部插入電池的插入力動作并鎖定電池的機(jī)械式的鎖定機(jī)構(gòu)設(shè)置于電池收容部的情況下，例如，在通過鎖定機(jī)構(gòu)鎖定電池時，若電池相對于鎖定機(jī)構(gòu)發(fā)生位置偏移而導(dǎo)致鎖定機(jī)構(gòu)與電池干涉，則會對鎖定機(jī)構(gòu)或者電池卡合部等施加超負(fù)荷，存在電池收容部、電池以及電池更換機(jī)器人損傷的擔(dān)憂。并且，在專利文獻(xiàn)I?3記載的電池更換系統(tǒng)中，設(shè)置于電池的連接器與設(shè)置于電池收容部的連接器通過電池卡合部將電池向電池收容部插入的插入力連接，因此在將連接器彼此連接時，若連接器彼此發(fā)生位置偏移而干涉，則會對連接器或者電池卡合部等施加超負(fù)荷，存在電池收容部、電池以及電池更換機(jī)器人損傷的擔(dān)憂。
[0014]因此，本發(fā)明的第一課題是提供一種電池更換機(jī)器人、電池更換系統(tǒng)以及電池更換機(jī)器人的控制方法，其即使在通過將電池向電池收容部插入的插入力動作并鎖定電池的機(jī)械式的鎖定機(jī)構(gòu)設(shè)置于電池收容部，且通過將電池向電池收容部插入的插入力將電池側(cè)的連接器與電池收容部側(cè)的連接器連接的情況下，也能夠防止電池收容部、電池以及電池更換機(jī)器人的損傷。
[0015]因此，本發(fā)明的第二課題是提供一種電池更換機(jī)器人、電池更換系統(tǒng)以及電池更換機(jī)器人的控制方法，其即使在將通過將電池向電池收容部插入的插入力動作并鎖定電池的機(jī)械式的鎖定機(jī)構(gòu)設(shè)置于電池收容部，且通過將電池向電池收容部插入的插入力將電池側(cè)的連接器與電池收容部側(cè)的連接器連接的情況下，也能夠防止電池收容部、電池以及電池更換機(jī)器人的損傷，且能夠通過鎖定機(jī)構(gòu)鎖定電池、將電池側(cè)的連接器與收容部側(cè)的連接器連接。
[0016]用于解決課題的方案
[0017]為了解決上述第一課題，本發(fā)明的電池更換機(jī)器人是一種用于更換裝設(shè)于車輛的電池的電池更換機(jī)器人，包括:電池拔插機(jī)構(gòu)，其從安裝于車輛并收容了電池的電池收容部拔出電池以及向電池收容部插入電池；以及控制部，其控制電池拔插機(jī)構(gòu)，電池具有用于將車輛與電池電連接的電池側(cè)連接器，電池收容部具有:鎖定機(jī)構(gòu)，其鎖定被收容的電池；以及收容部側(cè)連接器，其與電池側(cè)連接器連接，電池拔插機(jī)構(gòu)具有:電池裝設(shè)部，其裝設(shè)電池；電池卡合部，其與電池卡合并使電池移動；以及馬達(dá)，其用于驅(qū)動電池卡合部，鎖定機(jī)構(gòu)是通過電池卡合部將電池向電池收容部插入的插入力動作并鎖定電池的機(jī)械式的鎖定機(jī)構(gòu)，電池側(cè)連接器與收容部側(cè)連接器通過電池卡合部將電池向電池收容部插入的插入力連接，在進(jìn)行將電池向電池收容部插入的插入動作時，控制部通過位置控制來控制馬達(dá)，并且在進(jìn)行插入動作時，若進(jìn)行鎖定機(jī)構(gòu)鎖定電池、以及電池側(cè)連接器與收容部側(cè)連接器連接中的至少任意一方的連接動作開始，則控制部除了位置控制之外，還通過超負(fù)荷控制來控制馬達(dá)，在所述超負(fù)荷控制中，即使馬達(dá)的負(fù)荷超過規(guī)定的基準(zhǔn)值，也在馬達(dá)的負(fù)荷超過基準(zhǔn)值的狀態(tài)下，使馬達(dá)驅(qū)動直到經(jīng)過了規(guī)定的基準(zhǔn)時間，并且當(dāng)在馬達(dá)的負(fù)荷超過基準(zhǔn)值的狀態(tài)下經(jīng)過了基準(zhǔn)時間時，使馬達(dá)停止。
[0018]并且，為了解決上述第一課題，本發(fā)明的電池更換機(jī)器人的控制方法中，電池更換機(jī)器人具有電池拔插機(jī)構(gòu)，所述電池拔插機(jī)構(gòu)從安裝于車輛并收容了電池的電池收容部拔出電池以及向電池收容部插入電池，電池具有用于將車輛與電池電連接的電池側(cè)連接器，電池收容部具有:鎖定機(jī)構(gòu)，其鎖定被收容的電池；以及收容部側(cè)連接器，其與電池側(cè)連接器連接，電池拔插機(jī)構(gòu)具有:電池裝設(shè)部，其裝設(shè)電池；電池卡合部，其與電池卡合并使電池移動；以及馬達(dá)，其用于驅(qū)動電池卡合部，鎖定機(jī)構(gòu)是通過電池卡合部將電池向電池收容部插入的插入力動作并鎖定電池的機(jī)械式的鎖定機(jī)構(gòu)，電池側(cè)連接器與收容部側(cè)連接器通過電池卡合部將電池向電池收容部插入的插入力連接，在進(jìn)行將電池向電池收容部插入的插入動作時，通過位置控制來控制馬達(dá)，并且在進(jìn)行插入動作時，若進(jìn)行鎖定機(jī)構(gòu)鎖定電池、以及電池側(cè)連接器與收容部側(cè)連接器連接中的至少任意一方的連接動作開始，則除了位置控制之外，還通過超負(fù)荷控制來控制馬達(dá)，在所述超負(fù)荷控制中，即使馬達(dá)的負(fù)荷超過規(guī)定的基準(zhǔn)值，也在馬達(dá)的負(fù)荷超過基準(zhǔn)值的狀態(tài)下，使馬達(dá)驅(qū)動直到經(jīng)過了規(guī)定的基準(zhǔn)時間，并且當(dāng)在馬達(dá)的負(fù)荷超過基準(zhǔn)值的狀態(tài)下經(jīng)過了基準(zhǔn)時間時，使馬達(dá)停止。
[0019]為了解決上述第一課題，在本發(fā)明的電池更換機(jī)器人中，在進(jìn)行將電池向電池收容部插入的插入動作時，若進(jìn)行鎖定機(jī)構(gòu)鎖定電池、以及電池側(cè)連接器與收容部側(cè)連接器連接中的至少任意一方的連接動作開始，則控制部除了位置控制之外，還通過超負(fù)荷控制來控制馬達(dá)，在所述超負(fù)荷控制中，即使馬達(dá)的負(fù)荷超過規(guī)定的基準(zhǔn)值，也在馬達(dá)的負(fù)荷超過基準(zhǔn)值的狀態(tài)下，使馬達(dá)驅(qū)動直到經(jīng)過了規(guī)定的基準(zhǔn)時間，并且當(dāng)在馬達(dá)的負(fù)荷超過基準(zhǔn)值的狀態(tài)下經(jīng)過了基準(zhǔn)時間時，使馬達(dá)停止。并且，在本發(fā)明的電池更換機(jī)器人的控制方法中，在進(jìn)行將電池向電池收容部插入的插入動作時，若進(jìn)行鎖定機(jī)構(gòu)鎖定電池、以及電池側(cè)連接器與收容部側(cè)連接器連接中的至少任意一方的連接動作開始，則除了位置控制之夕卜，還通過超負(fù)荷控制來控制馬達(dá)，在所述超負(fù)荷控制中，即使馬達(dá)的負(fù)荷超過規(guī)定的基準(zhǔn)值，也在馬達(dá)的負(fù)荷超過基準(zhǔn)值的狀態(tài)下，使馬達(dá)驅(qū)動直到經(jīng)過了規(guī)定的基準(zhǔn)時間，并且當(dāng)在馬達(dá)的負(fù)荷超過基準(zhǔn)值的狀態(tài)下經(jīng)過了基準(zhǔn)時間時，使馬達(dá)停止。
[0020]為了解決上述第一課題，在本發(fā)明中，由于在連接動作開始后的超負(fù)荷控制中，當(dāng)在馬達(dá)的負(fù)荷超過規(guī)定的基準(zhǔn)值的狀態(tài)下經(jīng)過了規(guī)定的基準(zhǔn)時間時，使馬達(dá)停止，因此在通過鎖定機(jī)構(gòu)鎖定電池時電池相對于鎖定機(jī)構(gòu)發(fā)生位置偏移導(dǎo)致鎖定機(jī)構(gòu)與電池干涉、將電池更換機(jī)器人等會產(chǎn)生損傷的程度的超負(fù)荷施加于馬達(dá)時，或者在將電池側(cè)連接器與收容部側(cè)連接器連接時連接器彼此發(fā)生位置偏移而導(dǎo)致干涉、將電池更換機(jī)器人等會產(chǎn)生損傷的程度的超負(fù)荷施加于馬達(dá)時，能夠使馬達(dá)停止。因此，在本發(fā)明中，即使在將通過將電池向電池收容部插入的插入力動作并鎖定電池的機(jī)械式的鎖定機(jī)構(gòu)設(shè)置于電池收容部，且通過將電池向電池收容部插入的插入力將電池側(cè)的連接器與電池收容部側(cè)的連接器連接的情況下，也能夠防止電池收容部、電池以及電池更換機(jī)器人的損傷。
[0021]并且，為了解決上述第一課題，在本發(fā)明中，由于在超負(fù)荷控制中，即使馬達(dá)的負(fù)荷超過基準(zhǔn)值，也在馬達(dá)的負(fù)荷超過基準(zhǔn)值的狀態(tài)下，使馬達(dá)驅(qū)動直到經(jīng)過了基準(zhǔn)時間，因此在通過鎖定機(jī)構(gòu)鎖定電池時、或者將電池側(cè)連接器與收容部側(cè)連接器連接時，即使將電池更換機(jī)器人等不會產(chǎn)生損傷的程度的短時間的超負(fù)荷施加于馬達(dá)，也能夠通過鎖定機(jī)構(gòu)鎖定電池、將電池側(cè)連接器與收容部側(cè)連接器連接。即，在本發(fā)明中，能夠防止電池收容部、電池以及電池更換機(jī)器人的損傷，且能夠通過鎖定機(jī)構(gòu)鎖定電池、將電池側(cè)連接器與收容部側(cè)連接器連接。
[0022]并且，為了解決上述第一課題，在本發(fā)明中，即使在進(jìn)行連接動作時，也對馬達(dá)進(jìn)行位置控制，因此能夠根據(jù)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)量檢測鎖定機(jī)構(gòu)對電池的鎖定、以及電池側(cè)連接器與收容部側(cè)連接器的連接是否可靠地結(jié)束。
[0023]為了解決上述第一課題，在本發(fā)明中，超負(fù)荷控制例如是電流控制，在該電流控制中，即使馬達(dá)的電流值超過作為基準(zhǔn)值的基準(zhǔn)電流值，也在馬達(dá)的電流值超過基準(zhǔn)電流值的狀態(tài)下，使馬達(dá)驅(qū)動直到經(jīng)過了基準(zhǔn)時間，并且當(dāng)在馬達(dá)的電流值超過基準(zhǔn)電流值的狀態(tài)下經(jīng)過了基準(zhǔn)時間時，使馬達(dá)停止。
[0024]并且，為了解決上述第一課題，在本發(fā)明中，例如，當(dāng)電池卡合部移動至鎖定機(jī)構(gòu)開始鎖定電池的鎖定開始位置、以及電池側(cè)連接器與收容部側(cè)連接器開始連接的連接器連接開始位置中的至少任意一方時，開始連接動作。
[0025]為了解決上述第一課題，在本發(fā)明中，優(yōu)選當(dāng)連接動作開始時，控制部開始測量連接動作開始后的馬達(dá)的驅(qū)動時間，若在電池卡合部移動至鎖定機(jī)構(gòu)對電池的鎖定、以及電池側(cè)連接器與收容部側(cè)連接器的連接結(jié)束的連接動作結(jié)束位置期間，連接動作開始后的馬達(dá)的驅(qū)動時間經(jīng)過了規(guī)定時間，則控制部使電池卡合部向電池的拔出方向退避。在連接動作開始后的馬達(dá)的驅(qū)動時間經(jīng)過了規(guī)定時間，但是電池卡合部沒有移動至連接動作結(jié)束位置的情況下，料想是發(fā)生了鎖定機(jī)構(gòu)與電池干涉、電池側(cè)連接器與收容部側(cè)連接器干涉等，對這些機(jī)構(gòu)施加了超負(fù)荷的情況。因此，若像這樣構(gòu)成，則能夠消除施加于鎖定機(jī)構(gòu)等的超負(fù)荷，能夠防止電池收容部、電池以及電池更換機(jī)器人的損傷。另外，在連接動作開始后的馬達(dá)的驅(qū)動時間經(jīng)過了規(guī)定時間時，還能夠使馬達(dá)停止并使電池卡合部停止，但是即使電池卡合部停止，也不能夠消除施加于鎖定機(jī)構(gòu)等的超負(fù)荷，因此存在電池收容部、電池以及電池更換機(jī)器人損傷的擔(dān)憂。
[0026]為了解決上述第一課題，本發(fā)明的電池更換機(jī)器人能夠用于具有電池收容部的電池更換系統(tǒng)。在該電池更換系統(tǒng)中，即使在將通過將電池向電池收容部插入的插入力動作并鎖定電池的機(jī)械式的鎖定機(jī)構(gòu)設(shè)置于電池收容部，且通過將電池向電池收容部插入的插入力將電池側(cè)的連接器與電池收容部側(cè)的連接器連接的情況下，也能夠防止電池收容部、電池以及電池更換機(jī)器人的損傷。并且，在該電池更換系統(tǒng)中，在通過鎖定機(jī)構(gòu)鎖定電池時、或者將電池側(cè)連接器與收容部側(cè)連接器連接時，即使將電池更換機(jī)器人等不會產(chǎn)生損傷的程度的短時間的超負(fù)荷施加于馬達(dá)，也能夠通過鎖定機(jī)構(gòu)鎖定電池、或者將電池側(cè)連接器與收容部側(cè)連接器連接。并且，在該電池更換系統(tǒng)中，能夠檢測鎖定機(jī)構(gòu)對電池的鎖定、以及電池側(cè)連接器與收容部側(cè)連接器的連接是否可靠地結(jié)束。
[0027]為了解決上述第二課題，本發(fā)明的電池更換機(jī)器人是用于更換裝設(shè)于車輛的電池的電池更換機(jī)器人，包括:電池拔插機(jī)構(gòu)，其從安裝于車輛并收容了電池的電池收容部拔出電池以及向電池收容部插入電池；以及控制部，其控制電池拔插機(jī)構(gòu)，電池具有用于將車輛與電池電連接的電池側(cè)連接器，電池收容部具有:鎖定機(jī)構(gòu)，其將被收容的電池鎖定；以及收容部側(cè)連接器，其與電池側(cè)連接器連接，電池拔插機(jī)構(gòu)具有:電池裝設(shè)部，其裝設(shè)電池；電池卡合部，其與電池卡合并使電池移動；以及馬達(dá)，其用于驅(qū)動電池卡合部，鎖定機(jī)構(gòu)是通過電池卡合部將電池向電池收容部插入的插入力動作并鎖定電池的機(jī)械式的鎖定機(jī)構(gòu)，電池側(cè)連接器與收容部側(cè)連接器通過電池卡合部將電池向電池收容部插入的插入力連接，在進(jìn)行將電池向電池收容部插入的插入動作時，在進(jìn)行鎖定機(jī)構(gòu)鎖定電池、以及將電池側(cè)連接器與收容部側(cè)連接器連接的至少任意一方的連接動作開始前，控制部通過第一控制控制馬達(dá)，在所述第一控制