JP2022104034A - 保持装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】適切な移動速度で電気機器の第1端子と保持装置の第2端子とを良好に接続することで、第1端子及び第2端子を適切に保護することができる保持装置を提供する。【解決手段】保持装置としてのバッテリ交換機10は、バッテリ12を保持可能なスロット14と、バッテリ12のコネクタ12bに接続されるコネクタ34と、スロット14が第1の位置に位置するときに、第2の位置の方向への移動を規制するトレイロック機構38と、スロット14の第2の位置の方向への移動を規制する規制状態と、該移動を規制しない非規制状態とに電気的に切り替える切替部(モータ61、アクチュエータ67)とを有する。【選択図】図9
Description
本発明は、第1端子を有する電気機器を収容又は載置して保持する保持装置に関する。
特許文献1には、可搬型のバッテリを充電器のバッテリ開口に挿入してステージに載置することで、バッテリ及びステージを共に移動させ、バッテリの端子を充電器の端子部に嵌合させる際に、緩衝機構によってバッテリ及びステージの移動速度を遅くすることが開示されている。
特許文献2には、充電装置の充電用トレイにバッテリを載置した後、充電用トレイを移動方向の奥側(最後方)に位置決め固定することが開示されている。
特許文献1では、機械的な機構である緩衝機構によってステージの移動を規制しているが、バッテリの挿入速度に応じた移動速度でバッテリの端子と充電器の端子部とが嵌合する可能性がある。
また、特許文献1及び2では、充電装置(保持装置)におけるバッテリ(電気機器)の移動方向の奥側にトレイ(保持部)を位置決め固定する。そのため、特許文献1及び2には、電気機器の第1端子と保持装置の第2端子とを接続する前に電気機器の挿入速度(移動速度)を減衰させ、適切な移動速度で第1端子と第2端子とを接続することは検討されていない。従って、第1端子及び第2端子の保護に関して、改良の余地がある。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、適切な移動速度で電気機器の第1端子と保持装置の第2端子とを良好に接続することで、第1端子及び第2端子を適切に保護することができる保持装置を提供することを目的とする。
本発明の態様は、第1端子を有する電気機器を収容又は載置して保持する保持装置であって、少なくとも第1の位置と第2の位置とに移動可能であり、前記電気機器を保持可能な保持部と、前記保持部に対して相対移動可能に設けられ、前記第1端子に接続される第2端子と、前記保持部が前記第1の位置に位置するときに、前記第2の位置の方向への移動を規制する移動規制部と、前記保持部の前記第2の位置の方向への移動を規制する規制状態と、該移動を規制しない非規制状態とに電気的に切り替える切替部とを有する。
本発明では、第1の位置で電気機器が収容又は載置された際、保持部の移動が規制されているので、電気機器の挿入速度を略0に減衰させることができる。その後、保持部を電気的に規制状態から非規制状態から切り替え、第2の位置に移動させると、電気機器の自重に応じた移動速度で、第1端子と第2端子とが接続される。これにより、電気機器の挿入速度のばらつきに関わりなく、第1端子と第2端子とを適切な移動速度で良好に接続することができる。この結果、第1端子及び第2端子を適切に保護することができる。
[1.本実施形態の構成]
図1は、バッテリ交換機10(保持装置)の外観模式図である。バッテリ交換機10は、その内部にモバイルバッテリ12(電気機器)を収容し、モバイルバッテリ12の充電を行う装置である。ユーザは、残容量(SOC)が少なくなったモバイルバッテリ12をバッテリ交換機10に預け、充電が完了した別のモバイルバッテリ12をバッテリ交換機10から受け取る。
図1は、バッテリ交換機10(保持装置)の外観模式図である。バッテリ交換機10は、その内部にモバイルバッテリ12(電気機器)を収容し、モバイルバッテリ12の充電を行う装置である。ユーザは、残容量(SOC)が少なくなったモバイルバッテリ12をバッテリ交換機10に預け、充電が完了した別のモバイルバッテリ12をバッテリ交換機10から受け取る。
バッテリ交換機10は、8つのスロット14(保持部)、及び、1つの操作パネル16を有している。スロット14にはモバイルバッテリ12が収容される。ユーザがモバイルバッテリ12をスロット14に収容して扉18を閉じると、バッテリ交換機10は、モバイルバッテリ12の充電を開始する。スロット14の上部には、インジケータ20が設けられている。インジケータ20は、スロット14に収容されているモバイルバッテリ12の充電状態を、点灯する色、点滅等により表示する。操作パネル16は、ユーザにより操作される装置である。ユーザは、操作パネル16を操作することにより、例えば、料金の支払い等を行う。
スロット14は、バッテリ交換機10の前面10aに開口している。バッテリ交換機10の前面10aは、垂直方向(重力方向)に対して傾斜しており、ユーザが前面10aに向かって立っている状態で、前面10aの下部よりも上部がユーザに対して奥に位置する。これにより、ユーザがモバイルバッテリ12をスロット14に挿入するときに、ユーザは前傾姿勢を取ることができ、モバイルバッテリ12をスロット14に挿入し易くなる。
図2は、バッテリ交換機10の断面図である。バッテリ交換機10は、スロット14の上方に制御装置22(切替制御部、遅延部)を有している。制御装置22は、モバイルバッテリ12の充電制御等を行う。バッテリ交換機10は、スロット14の下方にユーティリティスペース24を有している。ユーティリティスペース24には、オプションとしてバッテリ交換機10の内部を冷却する冷却装置等が設置される。
図3及び図4は、スロット14の斜視図である。図5は、スロット14の側面図である。本実施形態では、次のように定義されたX軸、Y軸及びZ軸に基づいて説明する。スロット14にモバイルバッテリ12が挿入される方向をZ軸方向とし、スロット14がバッテリ交換機10の前面10aに開口する側を正側とする。バッテリ交換機10の幅方向と平行な方向をX軸方向として、スロット14をバッテリ交換機10の前面10aに開口する側から見たときに右側を正側とする。Z軸及びX軸に直交する方向をY軸方向とし、上側を正側とする。
スロット14は、フレーム26(筐体、骨格部)、挿入口28、バッテリホルダ30、バッテリトレイ32、コネクタユニット35、トレイ保持機構36、トレイロック機構38(移動規制部)及びバッテリロック機構40を有している。
フレーム26は、メインフレーム26a~26d(延在部)とサイドフレーム26e~26hを有している(サイドフレーム26fは図6~図8参照)。メインフレーム26a~26dは、Z軸方向に延びる柱状の部材である。スロット14の外観は、Z軸方向を長手方向とする略直方体である。すなわち、スロット14は、Z軸方向負側に視て、略矩形に形成されている。
スロット14において、直方体の長手方向に延びる4つの辺に対応するそれぞれの箇所にメインフレーム26a~26dが設けられている。すなわち、メインフレーム26a~26dは、スロット14の矩形の四隅となる位置で、Z軸方向に延びるように配置されている。
サイドフレーム26e~26hは、スロット14のZ軸方向正側に2つ(サイドフレーム26e、26f)、Z軸方向負側に2つ(サイドフレーム26g、26h)設けられている。サイドフレーム26e及びサイドフレーム26gは、Y軸方向に隣接するメインフレーム26aとメインフレーム26bとに固定されている。サイドフレーム26f及びサイドフレーム26hは、Y軸方向に隣接するメインフレーム26cとメインフレーム26dとに固定されている。
挿入口28は、メインフレーム26a~26dのZ軸方向正側端部に取り付けられている。挿入口28は、樹脂により形成されており、Z軸方向に貫通する貫通穴を有している。挿入口28は、Y軸方向正側よりもY軸方向負側の方が、Z軸方向に突出して形成されている。これにより、ユーザがモバイルバッテリ12をスロット14に挿入するときに、ユーザは、モバイルバッテリ12を持ち上げて、モバイルバッテリ12の底面12a(図6参照)を挿入口28のY軸方向負側の部分に載せ、その後、モバイルバッテリ12をスロット14に挿入することができる。
バッテリホルダ30は、挿入口28のZ軸方向負側に隣接して設けられている。バッテリホルダ30は、メインフレーム26a~26dに固定されている。バッテリホルダ30のZ軸方向両側は開口しており、バッテリホルダ30の内部の空間は、挿入口28の内部の空間と連通している。バッテリホルダ30の内周面の形状は、挿入口28の内周面の形状と略同形状に形成されている。
バッテリトレイ32は、バッテリホルダ30のZ軸方向負側に設けられている。バッテリトレイ32は、メインフレーム26a~26dに沿ってZ軸方向に移動可能であって、バッテリホルダ30のZ軸方向負側の側面に当接することにより、Z軸方向正側への移動が規制される。
バッテリトレイ32は、トレイ本体32fと、トレイ本体32fのZ軸方向負側を支持するように配置されたトレイブラケット52を有している。トレイ本体32fは、バッテリホルダ30側が開口し、その反対側に底部32a(後述する図9参照)を有している。トレイブラケット52は、底部32aのZ軸方向負側に配置されている。
バッテリトレイ32がバッテリホルダ30のZ軸方向負側の側面に当接している状態において、バッテリトレイ32の内部の空間は、バッテリホルダ30の内部の空間と連通する。バッテリトレイ32の内周面の形状は、バッテリホルダ30の内周面の形状と略同形状に形成されている。
バッテリトレイ32を構成するトレイ本体52fのX軸方向正側の側面と負側の側面とのそれぞれには、ロータリダンパ25(減衰部)が取り付けられている。ロータリダンパ25は、トレイ本体52fのY軸方向負側に設けられている。ロータリダンパ25のX軸方向に延びる回転軸25a(自転軸)には、外周面に歯部27a(第1歯部)が形成されたピニオン27(第1誘導子)が取り付けられている。ピニオン27は、ロータリダンパ25の駆動作用下に、回転軸25aが回転した際、回転軸25aを中心に回転する。
メインフレーム26b及びメインフレーム26cのY軸方向正側には、ピニオン27の歯部27aと互いに噛み合う歯部29a(第2歯部)を有するラック29(第2誘導子)が配置されている。ピニオン27及びラック29は、誘導部31を構成する。この場合、ピニオン27が回転して移動することで、バッテリトレイ32をメインフレーム26b及びメインフレーム26cに沿ってZ軸方向に案内することができる。そのため、誘導部31は、トレイブラケット52のZ軸方向の変位を妨げる減衰力を発生させるダンパ機能を有する。
なお、本実施形態では、バッテリトレイ32をZ軸方向に案内することができるものであれば、誘導部31は、ピニオン27及びラック29以外の構成であってもよい。例えば、誘導部31は、互いに当接するか、又は、互いに摺動するような構成であってもよい。
コネクタユニット35は、コネクタ34(第2端子)を有している。コネクタ34は、モバイルバッテリ12の底面12aのコネクタ12b(第1端子)(後述する図9参照)に接続され、モバイルバッテリ12に電力を供給する。コネクタユニット35は、スロット14のZ軸方向負側の端部において、サイドフレーム26gとサイドフレーム26hに固定されたコネクタブラケット42に設置されている。コネクタユニット35は、X軸方向において、スロット14の中央部付近であって、且つ、Y軸方向においてスロット14の中央部よりも正側寄りに配置されている。
図9に示すように、コネクタユニット35は、Y軸方向においてスロット14の中央部よりも正側寄りに配置されている。そのため、スロット14がバッテリ交換機10内に設置されている状態において、コネクタユニット35を地面から遠い側に配置することができ、コネクタユニット35に水等が触れることを抑制することができる。
トレイ保持機構36は、バッテリトレイ32のZ軸方向負側に配置されている。トレイ保持機構36は、前述の誘導部31に加え、Xリンク44、ストッパ46、及び戻しばね47(押戻部)を有している。
Xリンク44は、トレイブラケット52と、サイドフレーム26g及びサイドフレーム26hとの間に設けられている。Xリンク44は、バッテリトレイ32のX軸方向負側と正側に、それぞれ1つずつ設けられている。
ストッパ46は、スロット14のZ軸方向負側の端部において、サイドフレーム26gとサイドフレーム26hに固定されたストッパブラケット54に設置されている。ストッパ46は、コネクタユニット35の背面(Y軸方向正側)に、X軸方向に離間して2つ配置されている。
戻しばね47は、サイドフレーム26g及びサイドフレーム26h(に固定されたストッパブラケット54)とトレイブラケット52との間に設置されている。戻しばね47は、トレイブラケット52をZ軸方向正側に付勢することで、バッテリトレイ32をZ軸方向正側に押し戻すように機能する。
トレイロック機構38は、バッテリトレイ32のZ軸方向負側への移動を規制するものである。トレイロック機構38については、後に詳述する。
バッテリロック機構40は、モバイルバッテリ12がスロット14に収容された状態で、モバイルバッテリ12のZ軸方向正側への移動を規制するものである。バッテリロック機構40については、後に詳述する。
図6~図8は、スロット14にモバイルバッテリ12が収容される様子を示す図である。ユーザは、スロット14にモバイルバッテリ12を収容するときには、モバイルバッテリ12のハンドル12cを把持して、モバイルバッテリ12を挿入口28に挿入する(図6)。そして、モバイルバッテリ12の全体がスロット14内に挿入された状態(図7)から、ユーザは、モバイルバッテリ12をさらに押し込む(図8)。これにより、バッテリトレイ32がモバイルバッテリ12と共にZ軸方向負側に移動し、モバイルバッテリ12のコネクタ12bとコネクタ34とが接続される。
以下では、図7に示すスロット14の状態を、モバイルバッテリ12がスロット14に挿入された状態と記載することがある。また、図8に示すスロット14の状態を、モバイルバッテリ12がスロット14に押し込まれた状態と記載することがある。
トレイロック機構38(移動規制部)は、モバイルバッテリ12がスロット14に挿入された状態(第2の位置)では、バッテリトレイ32のZ軸方向負側(第2の位置の方向)への移動を許容する。また、トレイロック機構38は、モバイルバッテリ12がスロット14に挿入されていない状態(第1の位置)では、バッテリトレイ32のZ軸方向負側の移動を規制する。
図9は、スロット14の断面図である。図9に示すスロット14は、YZ平面に平行な面で切断されている。図9は、モバイルバッテリ12がスロット14内に挿入された状態を示す。図9では、モバイルバッテリ12は部分断面図として示されている。トレイロック機構38は、スロット14のY軸方向正側の側面に設置されている。トレイロック機構38は、ラッチ58(第2係合子)とストライク60(第1係合子)を有している。
ラッチ58は、バッテリトレイ32のトレイ本体32fのY軸方向正側の側面に設置されている。ラッチ58は、ラッチボルト58a、ラッチボルトホルダ58b及びスプリング58c(付勢部)を有している。ラッチボルトホルダ58bのZ軸方向負側は開口しており、ラッチボルト58aのZ軸方向負側において、ラッチボルトホルダ58bの開口部分に対向する箇所には、ラック59が形成されている。また、ストライク60のY軸方向負側の側面、又は、トレイ本体32fのY軸方向正側の側面には、モータ61(駆動部)が取り付けられている。モータ61のX軸方向負側に延びる回転軸61aには、ラック59に噛み合うピニオン63が取り付けられている。なお、図9では、トレイ本体32fのY軸方向正側の側面にモータ61を取り付けた場合を図示しているが、ストライク60のY軸方向負側の側面に取り付けてもよい。
ラッチボルト58aは、バッテリトレイ32に固定されたラッチボルトホルダ58b内をY軸方向に移動可能に設けられている。ラッチボルト58aは、ラッチボルトホルダ58b内に設けられたスプリング58cによりY軸方向正側に付勢されている。
モータ61の駆動作用下に回転軸61a及びピニオン63が回転すると、ラック59は、ピニオン63の回転運動をY軸方向への直線運動に変換する。これにより、ラッチボルト58aは、スプリング58cの付勢力に抗して、Y軸方向負側に移動可能である。なお、モータ61は、回転軸61a及びピニオン63を回転させ、この回転運動をラック59で直線運動に変換し、ラッチボルト58aをY軸方向正側に移動させることも可能である。
ストライク60は、バッテリホルダ30のY軸方向正側の面に固定されている。図4に示すように、ストライク60は、バッテリホルダ30からZ軸方向負側にバッテリホルダ30の端部を超えて延びて形成されており、Z軸方向負側の端部において、X軸方向に延びる係止部60aを有している。バッテリトレイ32が最もZ軸方向正側に移動している状態、換言すると、バッテリトレイ32がバッテリホルダ30のZ軸方向負側の側面に当接している状態において、ラッチボルト58aはストライク60の係止部60aよりもZ軸方向正側に位置する。
トレイロック機構38は、ラッチ58のラッチボルト58aがストライク60の係止部60aよりもZ軸方向正側に位置し、且つ、ラッチボルト58aのY軸方向正側の先端が係止部60aよりもY軸方向正側に位置する状態(ロック状態)のときには、バッテリトレイ32のZ軸方向負側への移動を規制する。トレイロック機構38は、ラッチ58のラッチボルト58aのY軸方向正側の先端が、ストライク60の係止部60aよりもY軸方向負側に位置する状態(アンロック状態)のときには、バッテリトレイ32のZ軸方向負側への移動を許容する。
図9に示すように、スロット14の底部32aには検知スイッチ65(保持取得部)が設けられている。検知スイッチ65は、スロット14にモバイルバッテリ12が挿入され、モバイルバッテリ12の底面12aがスロット14の底部32aに接触すると、モバイルバッテリ12により押圧されて、オフからオンに切り替わる。検知スイッチ65の検知結果は、制御装置22に出力される。
図10は、ロック状態のトレイロック機構38の断面図である。図11は、ロック状態のトレイロック機構38の断面斜視図である。また、図12は、アンロック状態のトレイロック機構38の断面図である。図13は、アンロック状態のトレイロック機構38の断面斜視図である。図10~図13に示すトレイロック機構38は、YZ平面に平行な面で切断されている。
図12に示すように、スロット14にモバイルバッテリ12が挿入され、モバイルバッテリ12の底面12aがスロット14の底部32aに接触すると、検知スイッチ65が押圧され、オフからオンに切り替わる。検知スイッチ65は、オフからオンに切り替わったことを示す検知結果を制御装置22に出力する。
制御装置22は、検知スイッチ65がオンに切り替わったことを受けて、モータ61を駆動させるための制御信号を該モータ61に出力する。この場合、制御装置22は、検知スイッチ65の検知結果の受信後、モータ61に対して制御信号を直ちに出力するのではなく、検知結果の受信後、一定時間の間隔を空けて(一定時間遅延させて)制御信号をモータ61に出力する。
これにより、モータ61は、制御装置22からの制御信号に従って駆動し、回転軸61aを回転させる。この結果、ピニオン63が回転し、ラック59は、ピニオン63の回転運動をY軸方向負側への直線運動に変換する。この結果、ラッチボルト58aは、スプリング58cのY軸方向正側への付勢力に抗して、Y軸方向負側に移動するので、ラッチボルト58aのY軸方向正側の端部は、ストライク60の係止部60aよりもY軸方向負側に位置する。
なお、バッテリトレイ32がバッテリホルダ30のZ軸方向負側の側面に当接している状態において、ラッチボルト58aはストライク60の係止部60aよりもZ軸方向正側に位置する。つまり、バッテリトレイ32が最もZ軸方向正側に位置する状態で、ラッチボルト58aと係止部60aとが接触しない。このため、バッテリホルダ30に対してバッテリトレイ32がガタついた場合であっても、ラッチ58及びストライク60には過大な力が作用しない。
トレイ保持機構36のストッパ46は、バッテリトレイ32のZ軸方向負側の移動を規制する。バッテリトレイ32が最もZ軸方向負側に移動すると、トレイブラケット52がストッパ46に当接する。これにより、バッテリトレイ32はZ軸方向負側への移動が規制されるため、モバイルバッテリ12からコネクタ34に過度な力が作用することを抑制することができる。
バッテリロック機構40は、モバイルバッテリ12がスロット14に押し込まれた状態で、モバイルバッテリ12のZ軸方向正側への移動を規制する。これにより、モバイルバッテリ12がスロット14に押し込まれた状態が維持される。
図15は、スロット14の断面図である。図15に示すスロット14は、YZ平面に平行な面で切断されている。
バッテリロック機構40は、スロット14のY軸方向正側の側面に設置されている。バッテリロック機構40は、シャフト68、ストッパ駆動部70、ストッパロック部72、ストッパロック解除部74(図3~図8参照)を有している。
シャフト68は、Z軸方向に延びるように配置されている。シャフト68は、バッテリホルダ30のY軸方向正側の側面に設置された2つの軸受76a、76bにより回動可能に支持されている。
ストッパ駆動部70は、バッテリホルダ30のY軸方向正側の側面に設置されたプレート80a及びプレート80b等を有し、モバイルバッテリ12がスロット14から引き抜かれようとしたときに、モバイルバッテリ12のZ軸方向正側の移動を規制する。
ストッパロック部72は、カム84、ラッチ86及びコイルスプリング88を有している。カム84は、シャフト68のZ軸方向負側に、シャフト68と一体に回動可能に設けられている。
ラッチ86は、メインフレーム26aに取り付けられたラッチホルダ90内にZ軸方向に移動可能であって、シャフト68の軸回りに回動不能に設けられている。
シャフト68は、ラッチホルダ90に回動可能に支持されている。ラッチ86は、ラッチホルダ90にシャフト68の軸方向(Z軸方向)に移動可能で支持されているが、シャフト68の軸を中心とする回動方向には変位不能に支持されている。ラッチ86は、ラッチホルダ90内に設けられたコイルスプリング88によりカム84側に付勢されている。
ラッチ86がカム84側に位置するとき、ラッチ86は、カム84を介してシャフト68の回動を規制する。
一方、ラッチ86がカム84側に位置するときであっても、Z軸方向負側から見て、シャフト68と共にカム84が右回りに回動する場合には、シャフト68は回動することができる。
ラッチ86がカム84から離れて位置するときには、Z軸方向負側から見て、シャフト68と共にカム84が左回りに回動する場合であっても、右回りに回動する場合であっても、シャフト68は回動可能となる。
ストッパロック解除部74は、モータ92を有している。モータ92は、バッテリホルダ30のY軸方向正側の側面に設置されている。モータ92の駆動軸にはピニオン92aが取り付けられている。モータ92のピニオン92aは、シャフト68に取り付けられ、シャフト68と一体に回動する歯車94と噛み合っている。モータ92が回転駆動することにより、シャフト68を回動させることができる。
そして、モバイルバッテリ12がスロット14に挿入されている状態において、モバイルバッテリ12のハンドル12cは、挿入口28のY軸方向正側の縁よりもZ軸方向正側に位置し、挿入口28のY軸方向負側の縁よりもZ軸方向負側に位置する。これにより、モバイルバッテリ12のハンドル12cの一部が、スロット14の外部に露出しているため、ユーザは、モバイルバッテリ12をバッテリ交換機10から受け取る際に、ハンドル12cを把持し易い。また、モバイルバッテリ12は、スロット14からZ軸方向正側に突出していないため、ユーザは、モバイルバッテリ12をバッテリ交換機10から受け取る際に、モバイルバッテリ12の底面12aが、下方のスロット14に挿入されているモバイルバッテリ12に衝突することを抑制することができる。
挿入口28は、挿入口28単体で取り換え可能に取り付けられていてもよい。挿入口28は、バッテリ交換機10内に設置されるスロット14の傾きに応じて、形状が異なるようにしてもよい。また、挿入口28は、バッテリ交換機10が設置される地域に応じて材質が異なるようにしてもよい。
バッテリ交換機10の扉18はオプションで取り付けられるようにしてもよい。本実施形態では、ユーザがモバイルバッテリ12をスロット14に収容して扉18を閉じると、バッテリ交換機10はモバイルバッテリ12の充電を開始するようにしている。これを、モバイルバッテリ12がスロット14に押し込まれた状態となれば、バッテリ交換機10はモバイルバッテリ12の充電を開始するようにしてもよい。
[2.本実施形態の変形例]
次に、本実施形態の変形例について、図16~図25を参照しながら説明する。
次に、本実施形態の変形例について、図16~図25を参照しながら説明する。
図16~図19では、前述のモータ61、ピニオン63及びラック59(図6~図14参照)に代えて、レバー58d及びアクチュエータ67を用いてラッチボルト58aをY軸方向に移動させてもよい。なお、図16~図19では、スプリング58cの図示を省略している。
すなわち、ラッチ58は、レバー58dを有している。レバー58dは、そのZ軸方向正側の端部がラッチボルト58aに接続されている。レバー58dは、そのZ軸方向の中間部において、ラッチボルトホルダ58bに固定された回動軸58eを中心にラッチボルトホルダ58bに対して回動可能に設けられている。
ラッチボルト58aは、ラッチボルトホルダ58bをX軸方向に貫通し、ラッチボルトホルダ58bの外側まで延びる接続軸58a1を有している。レバー58dのZ軸方向正側の端部には長穴58d1が形成されており、ラッチボルトホルダ58bの外側において、この長穴58d1にラッチボルト58aの接続軸58a1が挿入されている。
ストライク60のY軸方向負側の側面、又は、トレイ本体32fのY軸方向正側の側面には、アクチュエータ67(駆動部)が取り付けられている。アクチュエータ67のX軸方向負側に延びる軸67aには、レバー58dのZ軸方向負側の端部におけるY軸方向負側の側面を、Y軸方向正側に押圧するための押圧部67bが取り付けられている。押圧部67bは、Y軸方向正側の側面が、X軸方向負側に向かって傾斜(先細り)するように形成されている。なお、図16~図19では、トレイ本体32fのY軸方向正側の側面にアクチュエータ67を取り付けた場合を図示しているが、ストライク60のY軸方向負側の側面に取り付けてもよい。
ここで、スロット14へのモバイルバッテリ12の挿入前、ラッチボルト58aのY軸方向正側の端部は、スプリング58cのY軸方向正側への付勢力によって、Y軸方向正側に突出している。すなわち、ロック状態にある。この場合、アクチュエータ67の軸67a及び押圧部67bは、X軸方向正側に後退しているので、レバー58dのZ軸方向負側の端部は、押圧部67bから押圧されていない。従って、レバー58dは、図16及び図17に示す状態にある。
次に、図19に示すように、スロット14にモバイルバッテリ12が挿入されると、モバイルバッテリ12の底面12aがスロット14の底部32aに接触し、検知スイッチ65が押圧され、オフからオンに切り替わる。制御装置22は、検知スイッチ65の検知結果を受けて、該検知結果の受信後、一定時間遅延させて、アクチュエータ67に制御信号を出力する。
これにより、アクチュエータ67は、アクチュエータ67からの制御信号に従って、軸67a及び押圧部67bをX軸方向負側に進行させる。この結果、押圧部67bのY軸方向正側の側面は、レバー58dのZ軸方向負側の端部におけるY軸方向負側の側面に接触し、Y軸方向正側に押圧する。そのため、レバー58dは、回動軸58eを中心に回動する。これにより、レバー58dの回動軸58eよりもZ軸方向正側はY軸方向負側に移動し、ラッチボルト58aの接続軸58a1がY軸方向負側に引っ張られる。この結果、ラッチボルト58aはY軸方向負側に移動し、ラッチボルト58aのY軸方向正側の端部は、ストライク60の係止部60aよりもY軸方向負側に位置する。従って、アンロック状態に移行する。
図20A~図21Bは、誘導部31を模式的に図示している。図20A及び図20Bは、図3~図8の誘導部31を模式的に図示している。図20Aは、モバイルバッテリ12がスロット14に挿入された状態を示し、図20Bは、モバイルバッテリ12がスロット14に押し込まれた状態を示す。
本実施形態では、バッテリトレイ32(トレイ本体32f)及びフレーム26(メインフレーム26a~26d)のうち、いずれか一方にラック29を設けると共に、他方にロータリダンパ25及びピニオン27を設ければよい。これにより、モバイルバッテリ12をスロット14に挿入した際、モバイルバッテリ12の挿入速度を略0に低下させ、その後、モバイルバッテリ12の自重に応じた適切な移動速度で、コネクタ12bとコネクタ34とを嵌合させることができる。
従って、誘導部31の構成は、モバイルバッテリ12の挿入速度を低下させることができるのであれば、図20A及び図20Bの構成に代えて、図21A及び図21Bの構成にしてもよい。図21A及び図21Bでは、バッテリトレイ32(トレイ本体32f)にラック29を設け、フレーム26(メインフレーム26a~26d)にロータリダンパ25及びピニオン27を設けた場合を図示している。
図22~図24は、誘導部31の他の構成例を示す。なお、図22~図24では、扉18等を含め、スロット14の形状が、図1~図19の例と異なる箇所があることに留意する。
図3~図9の例では、X軸方向負側のメインフレーム26b及びX軸方向正側のメインフレーム26cにラック29をそれぞれ設け、バッテリトレイ32(トレイ本体32f)のX軸方向負側及びX軸方向正側の各側面にロータリダンパ25及びピニオン27を設けた場合を説明した。
これに対して、図22~図24の例では、フレーム26のX軸方向正側の側面に2つのロータリダンパ25及び2つのピニオン27をそれぞれ設け、バッテリトレイ32(トレイ本体32f)のX軸方向正側の側面に、2つのラック29をそれぞれ設けている。
つまり、本実施形態では、バッテリトレイ32(トレイ本体32f)及びフレーム26(メインフレーム26a~26d)のうち、いずれか一方に複数のラック29を設け、他方に複数のロータリダンパ25及びピニオン27を設けることで、モバイルバッテリ12の挿入速度を略0に低下させ、モバイルバッテリ12の自重に応じた適切な移動速度で、コネクタ12bとコネクタ34とを嵌合させることができる。
図25の例では、国際公開第2019/176240号に開示されている充電器100のスロット102に対して、本実施形態の誘導部31の構成を適用したものである。充電器100において、スロット102は、モバイルバッテリ12の挿入方向に沿って、奥側の基台104と手前側のステージ106とを有する。ステージ106は、基台104から挿入方向に延びる複数の柱108によって、挿入方向に移動可能である。
この場合、1つの柱108を挟んで、ステージ106の一側面の両側にロータリダンパ25及びピニオン27がそれぞれ配置されている。また、柱108の上部には、柱108の長手方向に直交する方向(水平方向)に延びる支持体110が取り付けられている。さらに、基台104には、柱108を挟んで、該柱108と平行に支柱112が延び、該支柱112からラック29がさらに延びている。ラック29の端部は、支持体110に固定されている。ラック29は、ピニオン27に噛み合っている。
この場合、ステージ106にモバイルバッテリ12が載置され、該ステージ106が各柱108に沿って基台104側に移動する際、誘導部31によって、モバイルバッテリ12の挿入速度(モバイルバッテリ12及びステージ106の移動速度)が減衰する。これにより、モバイルバッテリ12の自重に応じた適切な移動速度で、コネクタ12bと、スロット102側に設けられた不図示のコネクタとを嵌合させることができる。
なお、本実施形態では、バッテリトレイ32側でラッチボルト58aを駆動させているが、ストライク60側にラッチボルト58aを設けて駆動させてもよい。また、本実施形態では、モータ61等によってラッチボルト58aを駆動させるので、ラッチボルト58aをY軸方向正側のみ、Y軸方向負側のみ、又は、Y軸方向正側及び負側の双方に駆動させてもよい。Y軸方向正側のみ、又は、Y軸方向負側のみに駆動させる場合には、スプリング58cによって逆方向にラッチボルト58aを付勢させればよい。
また、本実施形態において、コネクタ34はZ軸方向に可動するように構成されてもよいし、又は、一定位置に固定されていてもよい。
[3.本実施形態の効果]
以上説明したように、本実施形態は、コネクタ12b(第1端子)を有するモバイルバッテリ12(電気機器)を収容又は載置して保持するバッテリ交換機10(保持装置)に関する。
以上説明したように、本実施形態は、コネクタ12b(第1端子)を有するモバイルバッテリ12(電気機器)を収容又は載置して保持するバッテリ交換機10(保持装置)に関する。
そして、本実施形態では、バッテリ交換機10が、少なくとも第1の位置と第2の位置とに移動可能であり、モバイルバッテリ12を保持可能なスロット14(保持部)と、スロット14に対して相対移動可能に設けられ、コネクタ12bに接続されるコネクタ34(第2端子)と、スロット14が第1の位置に位置するときに、第2の位置の方向への移動を規制するトレイロック機構38(移動規制部)と、スロット14の第2の位置の方向への移動を規制する規制状態と、該移動を規制しない非規制状態とに電気的に切り替える切替部(モータ61、アクチュエータ67)とを有する。
このように、本実施形態では、第1の位置でモバイルバッテリ12が収容又は載置された際、スロット14の移動が規制されているので、モバイルバッテリ12の挿入速度を略0にすることができる。その後、スロット14を電気的に規制状態から非規制状態から切り替え、第2の位置に移動させると、モバイルバッテリ12の自重に応じた移動速度で、コネクタ12bとコネクタ34とが接続される。これにより、モバイルバッテリ12の挿入速度のばらつきに関わりなく、コネクタ12bとコネクタ34とを適切な移動速度で良好に接続することができる。この結果、コネクタ12b及びコネクタ34を適切に保護することができる。
ここで、トレイロック機構38は、バッテリ交換機10のフレーム26(筐体又は骨格部)に配置されるストライク60(第1係合子)と、ストライク60と係脱可能に設けられ、スロット14に配置されるラッチ58(第2係合子)とを有し、切替部は、ストライク60及びラッチ58の少なくとも一方を駆動させる駆動部(モータ61、アクチュエータ67)として機能する。
これにより、スロット14を規制状態から非規制状態から電気的に容易に切り替えることができる。
また、駆動部は、ストライク60とラッチ58とが離脱するように設けられており、切替部は、ストライク60とラッチ58とが係合するように、ストライク60及びラッチ58の少なくとも一方を付勢する付勢部(スプリング58c)を有する。
これにより、駆動部に何らかの異常が発生した場合に、スロット14を規制状態に維持することができる。
この場合、駆動部は、ストライク60を駆動するよう設けられてもよい。
駆動部を不動部材であるフレーム26側に設けることで、駆動部に対する電力供給等の制御が容易となる。
また、スロット14が第2の位置に位置するときにコネクタ12bとコネクタ34とが接続されるように、コネクタ34は、バッテリ交換機10のフレーム26に配置される。
これにより、コネクタ12bとコネクタ34とを確実に接続することができる。
また、バッテリ交換機10は、モバイルバッテリ12がスロット14に保持されたことを取得する検知スイッチ65(保持取得部)をさらに有する。
これにより、モバイルバッテリ12がスロット14に保持されたかどうかを確実且つ効率よく検知することができる。
バッテリ交換機10は、検知スイッチ65の取得結果に基づいて、切替部を制御する制御装置22(切替制御部)をさらに有する。
これにより、検知スイッチ65の取得結果に基づき、規制状態と非規制状態との切り替えを容易且つ確実に行うことができる。
この場合、制御装置22は、モバイルバッテリ12がスロット14に保持されたことを検知スイッチ65が取得したときに、切替部を制御して、非規制状態に切り替えればよい。
これにより、規制状態から非規制状態への切り替えを効率よく行うことができる。
制御装置22は、モバイルバッテリ12がスロット14に保持されたことを検知スイッチ65が取得してから切替部を制御するまでの時間を遅延させる遅延部として機能する。
これにより、モバイルバッテリ12がスロット14に挿入され、挿入速度が略0になった後(モバイルバッテリ12の投入エネルギがスロット14で吸収された後)に規制状態から非規制状態に切り替わる。この結果、コネクタ12bとコネクタ34とを適切に保護することができる。
本実施形態において、バッテリ交換機10は、スロット14に配置される第1誘導子(ピニオン27)と、バッテリ交換機10のフレーム26に配置され、第1誘導子と互いに噛み合うか、互いに当接するか、又は、互いに摺動する第2誘導子(ラック29)とを備える誘導部31をさらに有する。
このように、第1誘導子と第2誘導子とが互いに噛み合うか、互いに当接するか、又は、互いに摺動するため、第1の位置でモバイルバッテリ12が収容又は載置された際、誘導部31がダンパとして機能し、モバイルバッテリ12の挿入速度を遅くすることができる。これにより、モバイルバッテリ12の挿入速度のばらつきに関わりなく、コネクタ12bとコネクタ34とを適切な移動速度で良好に接続することができる。この結果、コネクタ12b及びコネクタ34を適切に保護することができる。なお、互いに噛み合う場合には、滑りや空転の発生が抑制されるので、より安定的にスロット14を移動させることができる。
また、バッテリ交換機10は、第1誘導子と機械的に接続されるロータリダンパ25(減衰部)をさらに有する。
これにより、モバイルバッテリ12の挿入速度を効率よく減衰させることができる。
バッテリ交換機10は、第2の位置に位置するスロット14を、第1の位置の方向に押し戻す戻しばね47(押戻部)をさらに有する。
これにより、スロット14からモバイルバッテリ12を抜き取る際、スロット14を第1の位置に容易に戻すことができる。
この場合、第1誘導子及び第2誘導子のうち、一方は、外周に歯部27a(第1歯部)を有し、自転可能に設けられる回転体としてのピニオン27であり、他方は、歯部27aと噛み合う歯部29a(第2歯部)を有する直線体としてのラック29である。
これにより、モバイルバッテリ12が挿入されたスロット14を該モバイルバッテリ12の挿入方向に案内しつつ、挿入速度を減衰させることができる。
第2誘導子(ラック29)は、直線体であり、フレーム26に配置されている。また、スロット14は、該スロット14の移動方向視で、略矩形に形成されている。さらに、フレーム26は、スロット14の矩形の四隅となる位置で、スロット14の移動方向に延びるように配置されるメインフレーム26a~26d(延在部)を有する。
この場合でも、モバイルバッテリ12が挿入されたスロット14を該モバイルバッテリ12の挿入方向に案内しつつ、挿入速度を減衰させることができる。
第1誘導子が回転体(ピニオン27)であれば、スロット14を容易に移動させることができる。
スロット14は、モバイルバッテリ12の底面12aに対向する底部32aと、該底部32aからモバイルバッテリ12の移動方向に延びるトレイ本体32fの側部とを有する。ピニオン27は、トレイ本体32fの側部の外表面でモバイルバッテリ12の移動方向に直交する方向に延びる回転軸25a(自転軸)を中心として自転可能に設けられる。
これにより、モバイルバッテリ12の移動方向にスロット14を容易に移動させることができる。
この場合、モバイルバッテリ12は、蓄電装置であり、バッテリ交換機10は、コネクタ12bとコネクタ34とが接続された状態で、モバイルバッテリ12を充電する充電装置である。また、モバイルバッテリ12は、該モバイルバッテリ12からの電力供給によって駆動する電力装置に着脱自在に装着され、一方で、スロット14に対して挿抜可能である。さらに、モバイルバッテリ12は、電力装置の駆動によって走行する車両に着脱自在に搭載される。
また、バッテリ交換機10は、複数のスロット14を有し、複数のスロット14に対応して、複数のコネクタ34、複数のトレイロック機構38及び複数の切替部が設けられている。また、バッテリ交換機10は、複数のスロット14を有し、複数のスロット14に対応して、複数のコネクタ34及び複数の誘導部31が設けられている。
これにより、複数のモバイルバッテリ12を好適に保持して充電することが可能となる。
本発明についての好適な実施形態を上述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。
10…バッテリ交換機(保持装置、充電装置)
12…モバイルバッテリ(電気機器、蓄電装置)
12a…底面
12b…コネクタ(第1端子) 14…スロット(保持部)
22…制御装置(切替制御部、遅延部) 25…ロータリダンパ(減衰部)
25a…回転軸(自転軸) 26…フレーム(筐体又は骨格部)
26a~26d…メインフレーム(延在部)
27…ピニオン(第1誘導子、回転体) 27a…歯部(第1歯部)
29…ラック(第2誘導子、直線体) 29a…歯部(第2歯部)
31…誘導部 32a…底部
32f…トレイ本体 34…コネクタ(第2端子)
38…トレイロック機構(移動規制部) 47…戻しばね(押戻部)
58…ラッチ(第2係合子) 58c…スプリング(付勢部)
60…ストライク(第1係合子) 61…モータ(切替部、駆動部)
65…検知スイッチ(保持取得部)
67…アクチュエータ(切替部、駆動部)
12…モバイルバッテリ(電気機器、蓄電装置)
12a…底面
12b…コネクタ(第1端子) 14…スロット(保持部)
22…制御装置(切替制御部、遅延部) 25…ロータリダンパ(減衰部)
25a…回転軸(自転軸) 26…フレーム(筐体又は骨格部)
26a~26d…メインフレーム(延在部)
27…ピニオン(第1誘導子、回転体) 27a…歯部(第1歯部)
29…ラック(第2誘導子、直線体) 29a…歯部(第2歯部)
31…誘導部 32a…底部
32f…トレイ本体 34…コネクタ(第2端子)
38…トレイロック機構(移動規制部) 47…戻しばね(押戻部)
58…ラッチ(第2係合子) 58c…スプリング(付勢部)
60…ストライク(第1係合子) 61…モータ(切替部、駆動部)
65…検知スイッチ(保持取得部)
67…アクチュエータ(切替部、駆動部)
Claims (20)
- 第1端子を有する電気機器を収容又は載置して保持する保持装置であって、
少なくとも第1の位置と第2の位置とに移動可能であり、前記電気機器を保持可能な保持部と、
前記保持部に対して相対移動可能に設けられ、前記第1端子に接続される第2端子と、
前記保持部が前記第1の位置に位置するときに、前記第2の位置の方向への移動を規制する移動規制部と、
前記保持部の前記第2の位置の方向への移動を規制する規制状態と、該移動を規制しない非規制状態とに電気的に切り替える切替部と、
を有する、保持装置。 - 請求項1に記載の保持装置であって、
前記移動規制部は、前記保持装置の筐体又は骨格部に配置される第1係合子と、前記第1係合子と係脱可能に設けられ、前記保持部に配置される第2係合子とを有し、
前記切替部は、前記第1係合子及び前記第2係合子の少なくとも一方を駆動させる駆動部を有する、保持装置。 - 請求項2に記載の保持装置であって、
前記駆動部は、前記第1係合子と前記第2係合子とが離脱するように設けられ、
前記切替部は、前記第1係合子と前記第2係合子とが係合するように、前記第1係合子及び前記第2係合子の少なくとも一方を付勢する付勢部を有する、保持装置。 - 請求項2又は3に記載の保持装置であって、
前記駆動部は、前記第1係合子を駆動するよう設けられる、保持装置。 - 請求項1~4のいずれか1項に記載の保持装置であって、
前記保持部が前記第2の位置に位置するときに前記第1端子と前記第2端子とが接続されるように、前記第2端子は、前記保持装置の筐体又は骨格部に配置される、保持装置。 - 請求項1~5のいずれか1項に記載の保持装置であって、
前記電気機器が前記保持部に保持されたことを取得する保持取得部をさらに有する、保持装置。 - 請求項6に記載の保持装置であって、
前記保持取得部の取得結果に基づいて、前記切替部を制御する切替制御部をさらに有する、保持装置。 - 請求項7に記載の保持装置であって、
前記切替制御部は、前記電気機器が前記保持部に保持されたことを前記保持取得部が取得したときに、前記切替部を制御して、前記非規制状態に切り替える、保持装置。 - 請求項7又は8に記載の保持装置であって、
前記切替制御部は、前記電気機器が前記保持部に保持されたことを前記保持取得部が取得してから前記切替部を制御するまでの時間を遅延させる遅延部を有する、保持装置。 - 請求項1~9のいずれか1項に記載の保持装置であって、
前記保持部に配置される第1誘導子と、前記保持装置の筐体又は骨格部に配置され、前記第1誘導子と互いに噛み合うか、互いに当接するか、又は、互いに摺動する第2誘導子とを備える誘導部をさらに有する、保持装置。 - 請求項10に記載の保持装置であって、
前記第1誘導子と機械的に接続される減衰部をさらに有する、保持装置。 - 請求項10又は11に記載の保持装置であって、
前記第2の位置に位置する前記保持部を、前記第1の位置の方向に押し戻す押戻部をさらに有する、保持装置。 - 請求項10~12のいずれか1項に記載の保持装置であって、
前記第1誘導子及び前記第2誘導子のうち、一方は、外周に第1歯部を有し、自転可能に設けられる回転体であり、
他方は、前記第1歯部と噛み合う第2歯部を有する直線体である、保持装置。 - 請求項13に記載の保持装置であって、
前記第2誘導子は、前記直線体であり、前記骨格部に配置され、
前記保持部は、該保持部の移動方向視で、略矩形に形成され、
前記骨格部は、前記保持部の前記矩形の四隅となる位置で、前記移動方向に延びるように配置される延在部を有する、保持装置。 - 請求項13又は14に記載の保持装置であって、
前記第1誘導子は、前記回転体である、保持装置。 - 請求項15に記載の保持装置であって、
前記保持部は、前記電気機器の底面に対向する底部と、該底部から前記保持部の移動方向に延びる側部とを有し、
前記回転体は、前記側部の外表面で前記移動方向に直交する方向に延びる自転軸を中心として自転可能に設けられる、保持装置。 - 請求項1~16のいずれか1項に記載の保持装置であって、
前記電気機器は、蓄電装置であり、
前記保持装置は、前記第1端子と前記第2端子とが接続された状態で、前記蓄電装置を充電する充電装置である、保持装置。 - 請求項17に記載の保持装置であって、
前記蓄電装置は、該蓄電装置からの電力供給によって駆動する電力装置に着脱自在に装着され、一方で、前記保持部に対して挿抜可能である、保持装置。 - 請求項18に記載の保持装置であって、
前記蓄電装置は、前記電力装置の駆動によって走行する車両に着脱自在に搭載される、保持装置。 - 請求項1~19のいずれか1項に記載の保持装置であって、
前記保持装置は、複数の前記保持部を有し、
複数の前記保持部に対応して、複数の前記第2端子、複数の前記移動規制部及び複数の前記切替部が設けられている、保持装置。
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WO2024090430A1 (ja) * | 2022-10-24 | 2024-05-02 | 本田技研工業株式会社 | 制御方法、情報処理装置、プログラム及び記憶装置 |
-
2020
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