JP4319289B2 - バッテリ交換装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリ交換装置に関し、特に、電動機を駆動源とする電動車両に搭載されるバッテリの充電および貸出し等を集中して管理するのに好適なバッテリ交換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、人の脚力を補助するため、電動機を補助動力源として搭載した自転車（以下、「電動アシスト自転車」という）が利用されている。この電動機には、充電を繰り返して再使用することができるニッケル−カドミウム電池等のバッテリが電源として使用される。
【０００３】
ところで、電動アシスト自転車のユーザがバッテリを個人的に所有した場合、充電等の管理を自己で行わなければならない煩わしさがある。この煩わしさを解消するため、バッテリの充電を集中して管理するシステムが考えられる。例えば、電動アシスト自転車のユーザが、集中管理されているバッテリを借り受けて使用し、バッテリが消耗したならば、そのバッテリを返却してフル充電されたバッテリを新たに借り受けるバッテリ交換システムが考えられる。
【０００４】
特開平１０−２９３８７４号公報には、登録されたユーザに対して、バッテリの貸出しおよび返却を自動的に行うバッテリ交換装置が開示されている。このようなバッテリ交換装置を随所に配備することにより、ユーザは充電や保管等のバッテリ管理の煩わしさから解放されるだけでなく、バッテリ消耗を気にすることなく広い範囲で電動アシスト自転車を利用することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のバッテリの自動交換装置は、電動アシスト自転車等の車両で訪れるユーザの利用に便利なように、屋外設置に適した構造になっている。しかし、ユーザの利用の快適性を考慮すると、屋内設置も検討されるべきである。ところが、屋外設置を前提としているバッテリ交換装置は、設置地域、気候、気象等の状態に適合させたり、バッテリ充電時に生じる熱を排除したりするための空調装置が必須となっている。そのために、バッテリ交換装置が大型化し、屋内設置には適さないという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決し、屋内設置に適した小型のバッテリ交換装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、電動車両用バッテリを収納する複数の有底筒体からなる収納部と、前記バッテリを充電する充電器とを有し、充電済みバッテリを提供するバッテリ交換装置において、屋内設置され、内部雰囲気が設置雰囲気との換気にのみ依存して維持されるとともに、全高が略１１０〜１３０センチメートルに設定されており、前記有底筒体が、その底部側が下方に位置するようにバッテリ交換装置の正面から後下がりに傾斜させて設置されており、かつ該有底筒体の底部にはバッテリ充電のための端子が設けられている点に第１の特徴がある。第１の特徴によれば、バッテリ交換装置は屋内での利用に適したものとされ、特に、全体高さが１１０〜１３０ｃｍに設定されているので、収納部に対して人がバッテリを出入れしやすい上に、交換装置の上面に物を置くなどの有効な利用が図れる。
【０００８】
また、本発明は、前記バッテリ収納部における上下方向のバッテリの数よりも左右方向のバッテリの数を多くした点に第２の特徴がある。第２の特徴によれば、高さを１１０〜１３０ｃｍ程度と低くしながら、バッテリの収納数を多くできる。
【０００９】
また、本発明は、電源装置と、制御装置とを具備し、前記制御装置が、受入れたバッテリを前記収納部に保持するロック制御手段と、前記収納部に受入れたバッテリを充電するための充電制御手段と、充電済みバッテリを収納している収納部の保持を利用者の要求に応じて解除するロック解除制御手段とからなり、前記有底筒体の保持が解除された時に、バッテリを該有底筒体の開口側に押し出すためばねで付勢されている部材をさらに具備している点に第３の特徴がある。第３の特徴によれば、受け入れられたバッテリは収納部にロックされ、充電済みのバッテリはロック解除されて利用に供される。
【００１０】
また、本発明は、前記収納部が複数の有底筒体からなり、前記有底筒体のうち、空いている有底筒体、および充電済みバッテリを収納している有底筒体をそれぞれ認識可能に表示する表示手段を具備した点に第４の特徴がある。第４の特徴によれば、ユーザは、収納部内のバッテリの有無および充電済みバッテリの有無を、表示を通じて認識できる。
【００１１】
さらに、本発明は、前記電源装置および制御装置を最下段に、前記収納部を中段に、前記表示手段を含む案内手段を最上段に配置した点に第５の特徴がある。第５の特徴によれば、案内手段は見易い位置に、バッテリは出入しやすい位置に配置される。
【００１２】
また、さらに、本発明は、内部雰囲気を換気するファンを具備した点に第６の特徴があり、前記屋内が、コンビニエンスストアの屋内である点に第７の特徴がある。第６の特徴によれば、バッテリ交換装置が設置された雰囲気で内部が換気される。第７の特徴によれば、当該バッテリ交換装置は高さ１１０〜１３０ｃｍに設定されているので、他の商品棚と一緒に並べて設置したときにコンビニエンスストアの店内の見通しが確保される上、交換装置の上面にも物や商品を置くのに好適となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るバッテリ交換装置を示す正面図、図２は同側面断面図である。図において、バッテリ交換装置１は、外形が直方体をなす筐体からなる。この筐体は、複数のバッテリ２、コントローラ（電源装置および制御装置からなる）３とを収容するスペースを有する本体１ａと、本体１ａに対して開閉自在な蓋体１ｂとからなる。なお、バッテリ２は複数のバッテリセルを樹脂等のケース内に装填したバッテリパックとして構成される。
【００１４】
本体１ａには、バッテリ２を１つずつ収納した収納部としてのスロット４が設けられており、スロット４はそれぞれ横に６列、縦に５段設けられている。すなわち、本実施形態のバッテリ交換装置１は合計３０個のバッテリを同時に収容可能である。スロット４はバッテリ２の保持機構（詳細は後述）５を有している。スロット４の底部つまり奥の壁面にはバッテリ充電のための端子６が設けられていて、この端子６は充電器７に接続されている。
【００１５】
スロット４はバッテリ２が挿入されたことを検出するセンサ手段（後述のリミットスイッチ５６）を有していて、バッテリ２の挿入が検出されたならば充電器７を付勢して該バッテリ２の充電を行う。バッテリ２の検出、充電の開始指示等は前記コントローラ３によって実行できる。コントローラ３の制御装置は、バッテリ２の充電が完了した場合、どのスロット４に充電済みバッテリが収納されているかが認識できるレジスタを含む制御手段を有している。このレジスタの内容によって後述の表示手段による充電バッテリ表示が行われる。なお、充電器７は個々のスロット４にそれぞれ別個に設けるのではなく、例えば、３つのスロットで１つの充電器７を共用することができる。
【００１６】
本体１ａの上部背面には排気用のファン８が設けられている。バッテリ交換装置１に空調手段を設けると、そのために大きいスペースをとることになり、屋内での使用に適しない。そこで、本実施形態では、スペースを大きくとる空調手段を用いず、ファン８で外気（設置場所の雰囲気）との換気をするだけにした。その結果、後述のようにバッテリ交換装置１の小型化が達成されている。
【００１７】
蓋体１ｂには、スロット４の配置に対応して横長の窓９が５段設けられていて、この窓９には６列のスロット４の前面を一体的に覆う共通の扉１０が設けられている。扉１０は透明の樹脂板で形成でき、上部に設けたヒンジ１１によって開閉自在に支持されている。窓９の縁には、扉１０を閉じたときにこの扉１０の下端部裏面が当接するストッパ１２が設けられている。ストッパ１２は緩衝機能があるゴム等の弾性材料であるのが好ましい。また、窓９には各スロット４に対応して表示灯（例えばＬＥＤ）１３が設けられていて、この表示灯１３が点灯または点滅しているスロット４およびこのスロット４に収容されているバッテリ２に関してユーザがアクセス可能である。図１においては図の繁雑を避けるため最下段のスロットについてのみストッパおよび表示灯を示す符号１２，１３を付している。
【００１８】
バッテリ２を収納するスロット４は、上述の数に限らないのはもちろんである。また、窓９は横長に限らず、スロット４の列に合わせて縦長としてもよい。この場合、扉１０も縦長となり、上下方向に伸びた回動軸を有するヒンジで支持するのがよいのはもちろんである。さらに、スロット４の数に応じて必要な数の窓９だけに開閉自在な扉１０を設けることとし、スロット４の数が少ない場合は、使用しない窓９に蓋を取付けて塞いでおくようにしてもよい。そして、スロット４を増設した場合は、これに応じて、塞いであった窓９を開放し、そこに扉１０を取付ければよい。
【００１９】
蓋体１ｂの上部には表示パネル１４が形成され、電源ランプ１５、準備中表示器１６、操作手順表示器１７，１８，１９、カード返却ランプ２０、およびカード使用残数表示器２１が設けられている。準備中表示器１６ならびに操作手順表示器１７，１８，１９は、予めメッセージを書込んだ文字板と、この文字板を照射するランプとからなる。準備中表示器１６には「準備中」の文字が、操作手順表示器１７には「充電池を点灯の所に入れて下さい」の文字が、操作手順表示器１８には「カードを入れて下さい」の文字が、操作手順表示器１９には「点滅の所から充電池を取出して下さい」の文字がそれぞれ表示される。蓋体１ｂの最上段の窓９の側部にはプリペイドカードを挿入するための挿入口２２が形成されている。挿入口２２には、開閉自在な透明樹脂カバー２２ａを設けることができる。
【００２０】
バッテリ交換装置１の下部には、脚２３が設けられている。このバッテリ交換装置１の高さＨは１２０ｃｍ、奥行Ｄは４５ｃｍ、幅Ｂは７２．５ｃｍである。これらの寸法のうち、特に高さＨは、人間工学的にみたバッテリ２の出し入れ容易性や、コンビニエンスストア等の店舗に設置した場合の見通しの確保ならびに他の商品陳列台と共に配列したときの美観を考慮して決定するのが好ましく、１２０ｃｍ前後１０ｃｍの範囲であることが好ましい。
【００２１】
次に、バッテリ交換装置１の動作について説明する。バッテリ交換装置１は、充電済みのバッテリ２がない場合は準備中表示器１６をオンにして「準備中」の文字を表示している。充電済みバッテリ２を貸出しできる場合は、準備中表示器１６をオフにして「準備中」の文字を消し、これに代わって操作手順表示器１７をオンにして「充電池を点灯の所に入れて下さい」の文字を表示する。また、この表示と共に、空きスロット４に対応した表示灯１３を点灯させる。空きスロット４が複数あるときは、それらのすべての表示灯１３を点灯させてもよいし、各スロット４が平均して利用されるようにスロット４のうち１つを選択して表示灯１３を点灯させてもよい。
【００２２】
図３はバッテリ交換の処理を示すフローチャートである。この処理はコントローラ３内の制御装置（マイクロコンピュータを含む）によって実行される。ステップＳ１では、バッテリ２がスロット４に入ったか否かが判別される。バッテリ２が入れられたならばステップＳ２に進み、受入れたバッテリ２が純正なものかどうかをチェックする。バッテリ２が純正のものであって、かつ異常がない場合（ステップＳ３が否定）はステップＳ４に進む。なお、異常の際に点灯して注意を促す警告ランプを前記蓋体１ｂに設けることができる。
【００２３】
ステップＳ４では操作手順表示器１８をオンにして操作手順表示器１７をオフにする。これによって、「充電池を点灯のところに入れて下さい」の文字は消え、代わりに「カードを入れて下さい」の文字が表示される。ステップＳ５では、プリペイドカードが前記挿入口２２に挿入されたか否かを判断する。カードが挿入されたならばステップＳ６に進み、挿入されたカードのチェックを行う。具体的には、受入れたカードがバッテリ交換装置１に適合し、予定の貸出し条件に合致した適正なプリペイドカードであるか否かを判断し、正しいカードの場合に料金を減算して残数をカード使用残数表示器２１に表示する。
【００２４】
ステップＳ７では、操作手順表示器１８をオフにし、操作手順表示器１９をオンにする。これによって、「カードを入れて下さい」の文字は消え、代わりに「点滅の所から充電池を取り出して下さい」の文字が表示される。この「点滅の所から充電池を取り出して下さい」の文字の表示と共に、充電済みバッテリ２が収容されているスロット４に対応した表示灯１３を点滅させる。
【００２５】
充電済みバッテリ２が複数あるときは、それらのすべてに対応するスロット４の表示灯１３を点滅させてもよいし、すべてのスロット４がまんべんなく利用されるように、例えばランダムにスロット４の１つを選択して表示灯１３を点滅させてもよい。ステップＳ８では、バッテリ２が取り出されたか否かが判断される。バッテリ２が取出されたならばステップＳ９に進み、カード返却ランプ２０をオンにしてカードを返却する。
【００２６】
上述の例では、バッテリ交換装置１を利用するためにプリペイドカードを使用するようにしたが、予め登録ユーザにだけ発行されたＩＤカードが使用された場合にのみバッテリ２の交換をできるようにしてもよい。
【００２７】
バッテリ交換装置１は複数台を集中して管理するようにしてもよい。図４は複数のバッテリ交換装置１を集中して管理するバッテリ・レンタルシステムの構成図である。バッテリ交換装置１はネットワーク２４を介して管理装置２５に接続されている。バッテリ交換装置１は、例えばコンビニエンスストア等に配備されており、管理装置２５は複数台のバッテリ交換装置１を集中して管理している。ユーザはシステム提供者と契約してユーザ登録し、ＩＤカードの発行を受ける。ＩＤカードが使用された場合、バッテリ交換装置１はＩＤカードに記述された情報を認識し、管理装置２５との通信によりユーザの個人情報をやり取りしてバッテリ２の受付け（返却）や貸出しを行う。このようなバッテリ・レンタルシステムについては本出願人による先願（特開平１０−２９３８７４号）に詳述されている。また、プリペイドカードやＩＤカードに限らず、現金を受付けてバッテリ交換に応じるようにしてもよいのはもちろんである。
【００２８】
図５は、バッテリ２の斜視図であり、図６はバッテリ２の正面図、図７は同底面図である。これらの図において、バッテリ２は複数のバッテリセル（図示せず）、およびバッテリセルを収容した略直方体のバッテリパック２６を有している。バッテリパック２６は、その長手方向に沿った割面２７で２分割されたパック部分２６Ｒ，２６Ｌからなり、これらパック部分２６Ｒ，２６Ｌは割面２７を境に対称形状に形成されている。パック部分２６Ｒ，２６Ｌの形状を割面２７に対して対称とすることにより、例えば、パック部分２６Ｒ，２６Ｌを成型するときの型の設計が容易になる。
【００２９】
バッテリ２の正面には、バッテリセルの正極および負極にそれぞれ接続される端子２８，２９が、前記割面２７に対して対称位置に露出して配置されている。バッテリパック２６の正面寄り頂部にはスロット４に設けられるロック装置（後述する）に係合する係合穴３０が形成されている。また、バッテリ２をスロット４に収容するときのスロット４の壁面との摺動性、および収容した後の安定性を確保するため、バッテリパック２６の底面には長手方向に延びた２条の筋状凸部３１が形成されている。
【００３０】
パック部分２６Ｒ，２６Ｌはネジ孔３２，３３を利用してボルト３３Ａ（図７）で一体に組み付けることができる。溝３４は持ち運びの際の手掛かりとなり、把持操作性の向上に貢献する。また、バッテリパック２６の横断面形状の寸法は、人が手でつかみ易いように、いわゆる手のひらサイズに設定されているのがよい。例えば、正面から見たときの高さｈは約８０ｍｍであり、幅ｂが手のひらサイズの約５５ｍｍである。
【００３１】
バッテリパック２６を横に貫通した孔３５は、バッテリ２を電動アシスト自転車に搭載したときに、鍵の一部をなすワイヤまたはロープ部分を通すのに利用できる。また、バッテリパック２６の角に形成された段部分３６はバッテリ２を電動アシスト自転車に搭載したときに、バッテリ２を車体に固定するのに利用される引掛部となる。バッテリ２を電動アシスト自転車に搭載した例は図１７等に関して後述する。バッテリパック２６の底面には、前記筋状凸部３１で挟まれた領域にバッテリ２の種類、製造者名、取扱注意表示等を記載したシール（意匠シール）３７が貼付けられている。このシール３７は筋状凸部３１間に貼ることにより、スロット４内への挿入や取出しの際に筋状凸部３１で保護され、傷みにくいという利点がある。
【００３２】
バッテリパック２６の形状をさらに説明する。なお、パック部分２６Ｒ，２６Ｌは対称形状であるので、パック部分２６Ｒで代表して説明する。図８はバッテリパック２６のパック部分２６Ｒの側面図、図９は同内面図、図１０は要部断面（図９のＡ−Ａ断面）図であり、図５と同符号は同一部分を示す。特に、図９および図１０において、パック部分２６Ｒの内面にはリブ３８が設けられ、パック部分２６Ｒの補強、収容されるバッテリセル３９の位置決め、および緩衝に供することができる。なお、リブ３８の形状はこれに限定されない。
【００３３】
図９において、バッテリセル３９は一部のみを想像線で示しているが、さらに図示した数以上のものが、例えば熱収縮性チューブ等で一体に形成されてバッテリパック２６に装填されている。パック部分２６Ｒの正面側の壁面には前記端子２９を固定するための多段の溝４０が形成されている。
【００３４】
バッテリ２の端子近傍をさらに説明する。図１１はバッテリパック２６の要部正面図であり、図１２はバッテリパック２６の要部断面図である。端子２８，２９は樹脂製のアタッチメント４１に所定の間隔を保持して組付けられている。端子２８，２９にはネジ部があり、このネジ部にはバッテリセル３９との接続のためのケーブル３９ａ，３９ｂを締結するためのナット４２が螺装されている。
【００３５】
アタッチメント４１はパック部分２６Ｒ，２６Ｌの多段溝４０に嵌合され、両者に挟まれて固定される。端子２８，２９の端部はパック部分２６Ｒ，２６Ｌの孔から外側に臨んでいる。なお、バッテリセル３９とパック部分との間にはゴム等の弾性材料からなるクッション３９ｃが配設されている。バッテリパック２６には、スロット４のロックロッド（後述）と係合される係合穴３０が形成されるほか、この係合穴３０が形成されている面とは反対側の面にもうひとつの係合穴３０Ａが形成することができる。これら係合穴３０，３０Ａの機能については後述する。
【００３６】
次に、スロット４の構造を説明する。図１３は、バッテリ保持機構を含むスロット４の側面図、図１４はスロット４の要部横断面図、図１５はスロット４の内面を示す透視図である。これらの図において、スロット４にはバッテリ２の挿入が容易となるようにテーパ４３ａを施した入口部材４３が設けられ、この入口部材４３は板金加工によって形成されたスロット本体４４に、ボルト４３ｂで固定されている。スロット本体４４は、バッテリ２を収容するスペースを確保するための下板４４ａおよび上板４４ｂからなる。上板４４ｂはバッテリ保持機構５を搭載するベースを兼ねている。上板４４ｂ上には上下動自在なロックロッド４５と、ロックロッド４５を上下動させるアーム４６と、アーム４６を一方に付勢するソレノイド４７と、アーム４６をソレノイド４７による付勢方向とは逆方向に付勢する引張コイルばね４８とを有する。
【００３７】
ロックロッド４５は部材４９，５０によって上下動自在に支持されており、アーム４６はピボット軸５１ａによって部材５１に回動自在に支持されている。アーム４６の一端はフォーク状に二叉になっていて、その二叉がロックロッド４５のピン４５ａに係合している。アーム４６の他端には引張コイルばね４８の一端が引掛けられていて、引張コイルばね４８の他端は部材５２に引掛けられている。ピボット軸５１ａと引張コイルばね４８一端の引掛部との中間部には連結ロッド５３の一端が引掛けられていて、連結ロッド５３の他端はソレノイド４７のプランジャ５４に引掛けられている。
【００３８】
部材５２にはピボット軸５５ａで支持された揺動板５５が設けられている。この揺動板５５の一端はリミットスイッチ５６のアクチュエータ５６ａに当接可能に設定されており、他端はスロット４に挿入されたバッテリ２の上面に当接可能に設定されている。揺動板５５の前記他端はねじりコイルばね５７でバッテリ２側に付勢されている。
【００３９】
上板４４ｂに対して摺動自在なプレート５８が設けられていて、このプレート５８にはその立板５８ａを貫通してシャフト５９が係合されている。シャフト５９の両端は上板４４ｂの側板６０に設けられた長孔６０ａに係合している。シャフト５９の、前記長孔６０ａから外方に突出した部分にはブラケット６１の一端が結合されている。ブラケット６１の他端には、スロット４を横断するように下板４４ａを貫通しているプッシュバー６２が結合されている。プッシュバー６２は下板４４ａの側板に穿たれたガイド溝６３によってバッテリ２の出し入れ方向に移動可能に案内されている。
【００４０】
上板４４ｂに固定されたプレート６４の一方の立板６４ａには前記リミットスイッチ５６が取付けられている。プレート６４の他方の立板６４ｂには引張コイルばね６５の一端が引掛けられており、引張コイルばね６５の他端はシャフト５９に引掛けられている。引張コイルばね６５の作用によって、プレート５８はスロット４の開口側に付勢されている。スロット４の底部つまり奥には端子板６６が設けられ、この端子板６６には前記充電器７に接続される端子６，６（図１５）が埋設されている。なお、バッテリ２が挿入されてバッテリ２の端子２８，２９が端子６，６に接触する位置に達したとき、ロックロッド４５が下方向に偏倚してバッテリ２の係合穴３０に係合できるように、プレート６４には落とし孔５８ｃが形成されている。
【００４１】
動作時、バッテリ２が挿入されていない時は、ソレノイド４７が付勢されていて、プランジャ５４がソレノイド４７内に引き込まれている。そのため、アーム４６は図１３において時計方向に回動し、ロックロッド４５は上方に引き上げられている。ロックロッド４５が引き上げられているときは、プレート５８とロックロッド４５の係合が解除されており、プレート５８は引張コイルばね６５に引っ張られて図１３において左方向に偏倚している。これにより、ブラケット６１を介してプレート５８に結合されているプッシュバー６２は、ガイド溝６３内でスロットの開口寄りに偏倚されている。
【００４２】
バッテリ２がスロット４内に挿入されると、バッテリ２の端面（前記端子２８，２９が配置されている面）がプッシュバー６２に当接して、プッシュバー６２はスロット４の奥の方へ押しやられる。一方、バッテリ２が挿入されることにより、バッテリ２の上面がアクチュエータ５６ａに当接してこれを上方に押し上げるため、リミットスイッチ５６がオンになる。このリミットスイッチ５６のオン動作は前記コントローラ３で認識され、コントローラ３はソレノイド４７の付勢を停止する信号を出力する。この信号に応答してソレノイド４７の付勢が停止されると、アーム４６は引張コイルばね４８に引張られて反時計方向に回動し、ロックロッド４５は下方に付勢される。但し、プッシュバー６２がスロット４の奥へ押しやられ、この動きに伴ってプレート５８が所定位置へ偏倚するまでは、プレート５８の上面にロックロッド４５の下端面が当接するので、ロックロッド４５はそのストロークの下端に至らず、途中でとどまっている。
【００４３】
プッシュバー６２がスロット４の奥へ押しやられ、それによってプレート５８がプッシュバー６２と同方向に偏倚し、バッテリ２の端子２８，２９が端子６，６にそれぞれ接触したときに前記落とし孔５８ｂを貫通してロックロッド４５は下方に落下する。こうしてバッテリ２の係合穴３０にロックロッド４５の下端が係合してバッテリ２はスロット４内にロックされる。
【００４４】
バッテリ２がスロット４内に挿入されると、コントローラ３は充電器７を付勢して当該バッテリ２の充電を開始する。バッテリ２が充電され、ユーザがバッテリ２をスロット４から取出す準備ができると、コントローラ３の指示によりソレノイド４７が付勢されてロックロッド４５が上方に引き上げられ、ロックが解除される。その結果、プッシュバー６２は引張コイルばね６５で引っ張られてバッテリ２をスロット４から押し出すように作用する。
【００４５】
図１６はスロット４の形状を模式的に示した断面図である。この図のように、スロット４はバッテリ２が支持される奥部分４ａと、バッテリ２が突出していて、ユーザが手で掴み易いように形成された膨出部分４ｂとからなり、この膨出部分４ｂは入口部材４３から前方方向つまり前記扉１０寄りへ開口されている。図中鎖線で示したように、バッテリ２はプッシュバー６２による押し出し動作によって扉１０方向に突出される。
【００４６】
上記押し出し動作により、バッテリ２の先端つまりスロット４から外に臨んでいる部分が他のスロット４のバッテリ２より前方に突出するのでユーザの取り出し操作は容易になる。また、前記膨出部分４ｂにより、バッテリ２の断面形状が手のひらサイズであることも相俟ってその端部はをより一層つかみ易くなっている。
【００４７】
次に、上記バッテリ２を搭載した電動アシスト自転車を説明する。図１７，図１８および図１９は、いずれも電動アシスト自転車の右側面図であり、互いに同符号は同一または同等部分を示す。図１７において、車体フレーム６７は、その前端のヘッドパイプ６８と、ヘッドパイプ６８から後下がりに延びるダウンパイプ６９と、ダウンパイプ６９の下端近傍に結合されたリアフォーク７０と、ダウンパイプ６９の下端に結合され、後上方に立ち上がるシートポスト７１とを有する。前記ヘッドパイプ６８にはフロントフォーク７２が操舵可能に支承され、フロントフォーク７２の下端には前輪７３が軸支されている。フロントフォーク７２の上端にはハンドル７４が結合されている。
【００４８】
シートポスト７１にはこのシートポスト７１に対して伸縮自在に嵌合された支持軸７５が設けられ、かつ支持軸７５の上端にはシート７６が装着されている。シートポスト７１の上端から後下がりにステー７７が延び、このステー７７とリアフォーク７０との交差部は一体的に結合されて後輪７８の軸受を形成している。
【００４９】
シートポスト７１とダウンパイプ６９との交差部には車体の左右に延びた軸受パイプ（図示せず）が結合されていて、この軸受パイプを貫通したクランク軸にはペダル７９および前スプロケット８０が設けられている。ペダル７９は車体左側にも設けられているのはもちろんである。後輪７８の中心には後スプロケット８１が連結され、前スプロケット８０および後スプロケット８１間にはチェーン８２が架けられている。
【００５０】
電動アシスト自転車にはペダル７９にかかる踏力を補助するための動力を与える電動機を含むパワーユニット８６が設けられ、その電動機の出力軸８３が前スプロケット８０後方に隣接して配置されている。出力軸８３に結合されたアシストスプロケット８４には、その上部に載るようにチェーン８２が架けられている。チェーン８２の張力は張力調節スプロケット８５の位置を変化させることによって調節される。パワーユニット８６はリアフォーク７０に溶接等で固定されたブラケット７０ａとダウンパイプ６９の下端に溶接等で固定されたブラケット（図示せず）にボルト締めされて結合されている。
【００５１】
シートポスト７１には、後輪７８との間のスペースにバッテリ受８７が溶接されている。バッテリ受８７は皿状に形成されていてバッテリ２が前記端子２８，２９を下にしてシートポスト７１に沿って縦長で収まっている。シートポスト７１には、さらにバックル８８とバックル８８に連結された止め輪８９が設けられている。止め輪８９をバッテリ２の上端部角の前記段部分３６に引掛け、かつバックル８８を回動させることによってバッテリ２の上端がシートポスト７１に確実に固定される。
【００５２】
バッテリ２の下端には前記端子２８，２９と接触する接点を含む給電部９０が設けられていて、この給電部９０を通じてパワーユニット８６に電力が供給される。チェーン８２上側を覆うチェーンカバー９１は、さらに前スプロケット８０およびアシストスプロケット８４を全体的に覆うように形状が設定されている。バッテリ受８７にはバッテリパック２６に穿たれた貫通孔３５に適合する孔９２が形成されているので、この孔９２およびバッテリパック２６の貫通孔３５に鍵の一部をなすワイヤまたはロープ部分を通し、それを後輪７８にかけ渡して施錠することにより、電動アシスト自転車の盗難だけでなくバッテリ２の盗難防止が図られる。
【００５３】
図１８において、バッテリ受８７はシートポスト７１の前方に固定されていて、バッテリ２はシートポスト７１前方に位置している。このように、シートポスト７１後方に設置スペースが確保できない車体フレームにおいてもバッテリ２を搭載することができる。また、チェーンカバー９１は前スプロケット８０についてはその一部（上部）のみを覆うような形状に設定されている。
【００５４】
図１９においては、ダウンパイプ６９はシートポスト７１の中間部に端部が突合わされて結合されている。そして、リアフォーク７０はシートポスト７１の下端部つまりクランク軸付近から後方に延びている。このような車体フレーム６７の構造では、パワーユニット８６を前スプロケット８０の後方に配置するスペースの確保が困難である。そこで、パワーユニット８６は前スプロケット８０よりも前方に配置して、アシストスプロケット８４は前スプロケット８０より前方でチェーン８２に巻き架けられるようにしている。このようなパワーユニット８６の配置を実現するため、パワーユニット８６の一部はダウンパイプ６９の下部に溶接されたブラケット９３を介して車体フレーム６７に結合されている。
【００５５】
車体フレーム６７に対するパワーユニット８６の取付態様をさらに説明する。図２０は電動アシスト自転車の要部を示す図１７の要部拡大図であり、図１７と同符号は同一部分である。チェーンカバー９１は取り除いてある。図２０において、パワーユニット８６は電動機９４を内蔵しており、この電動機９４の回転は図示しない伝達機構を介して出力軸２３に伝達される。ケーシング９５にはボス９６，９７が外方に張出すようにして形成されている。ボス９６はリアフォーク７０に設けられたブラケット７０ａにボルト・ナット９８で結合され、ボス９７はダウンパイプ６９およびシートポスト７１を結合している軸受パイプ９９から下方に突出したブラケット１００にボルト・ナット１０１で結合されている。
【００５６】
パワーユニット８６は、種々想定される車体フレームの型に対応できることが製造上好ましい。そこで、共通の「型」を使用してケーシング９５を製造し、かつ種々の車体フレームに適合して取り付けられるようにした。すなわち、ボス９６，９７に形成されるボルト孔の距離をＳとしたとき、これら双方のボルト孔から距離Ｓの位置にボルト孔が位置するように第３のボス１０２を想定する。そして、これらのボスのいずれを成品に残すかは、取付けられる車体フレームの型に応じて決定する。このように製造の「型」を設定することにより、多様な取付け態様にも対応できる種々のケーシングを容易に製造できる。
【００５７】
張力調節スプロケット８５は、ケーシング９５にピボット軸１０３で軸支されたレバー１０４に取付けられている。レバー１０４は図示しないばね手段により、図中反時計方向に回動付勢されており、これによって、張力調節スプロケット８５が回動し、チェーン８２に適当な張力が付与されている。
【００５８】
上述の実施形態では、バッテリ２を電動アシスト自転車に搭載した。しかし、このバッテリ２はこれに限らず他の電気製品、例えば、ポータブルのカセットデッキやＣＤプレーヤに使用できる。これらの電気製品の電源として使用する場合、バッテリ２とこれら電気製品の入力端子とを接続するためのアダプタが必要となる。そして、このアダプタをバッテリ２に確実に結合させるときに前記係合穴３０，３０Ａが有用である。
【００５９】
すなわち、図１２において、係合穴３０，３０Ａを利用してアダプタ１０５をバッテリパック２６に保持させることができる。アダプタ１０５は、このアダプタ１０５がバッテリパック２６に結合されたときに前記端子２８，２９と接触する端子（図示せず）を有していて、この端子から引出されたコード１０６を通じてバッテリ２を電気製品に接続することができる。
【００６０】
こうして、バッテリ２は電動アシスト自転車およびその他の電気製品で共用できるので、例えば、電動アシスト自転車を使用したサイクリング先で、電動アシスト自転車からバッテリを外して音響製品に電力を供給し、野外等で容易に電源が得られないときにも音楽を楽しむことができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１ないし請求項７の発明によれば、屋内での利用に適した小型のバッテリ交換装置が提供される。特に、請求項１の発明では、内部雰囲気を設置雰囲気に依存させているので空調装置が不要である。請求項２の発明では、高さを低くしつつも、多くのバッテリ収納数を確保することができる。請求項３の発明では、充電期間中は収納部にバッテリは確実に保持される。請求項４の発明では、バッテリの受入状態および充電済みバッテリの有無を認識でき、利便性が高められている。
【００６２】
請求項５の発明では、バッテリの収納部が装置中間高さにあるのでバッテリの出入が容易であるとともに、案内手段の視認が容易である。請求項６の発明では、設置雰囲気と機内雰囲気がファンによって強制的に換気される。請求項７の発明では、コンビニエンストアに設置されることによって、特に、店内の見通しや美観の確保による効果が一層顕著である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係るバッテリ交換装置の正面図である。
【図２】 本発明の一実施形態に係るバッテリ交換装置の側面断面図である。
【図３】 バッテリ交換のフローチャートである。
【図４】 バッテリ・レンタルシステムの構成図である。
【図５】 バッテリの斜視図である。
【図６】 バッテリの正面図である。
【図７】 バッテリの底面図である。
【図８】 バッテリパックのパック部分の側面図である。
【図９】 パック部分の内面図である。
【図１０】 図９のＡ−Ａ断面図である。
【図１１】 バッテリパックの要部正面図である。
【図１２】 バッテリパックの要部断面図である。
【図１３】 スロットの側面図である。
【図１４】 スロットの要部横断面図である。
【図１５】 スロットの内面を示す透視図である。
【図１６】 スロットの形状を模式的に示した断面図である。
【図１７】 電動アシスト自転車の右側面図である。
【図１８】 電動アシスト自転車の右側面図である。
【図１９】 電動アシスト自転車の右側面図である。
【図２０】 電動アシスト自転車の要部を示す要部拡大図である。
【符号の説明】
１…バッテリ交換装置、 ２…バッテリ、 ３…コントローラ、 ４…スロット、 ５…バッテリ保持機構、 ６…端子、 ７…充電器、 ９…窓、 １０…扉、 １１…ヒンジ、 １２…ストッパ、 １３…表示灯、 １４…表示パネル、２２…カード挿入口、 ２６…バッテリパック、 ２６Ｌ，２６Ｒ…パック部分、 ２７…割面、 ２８，２９…端子、 ３０，３０Ａ…係合穴、 ３１…筋状凸部、 ３５…貫通孔、 ３６…段部分、 ３７…意匠シール、 ３９…バッテリセル、 ４０…端子固定溝、 ４５…ロックロッド、 ４６…アーム、 ４７…ソレノイド、 ５６…リミットスイッチ、 ６１…ブラケット、 ６２…プッシュバー、 ７１…シートポスト、 ８６…パワーユニット、 ８７…バッテリ受、 ８８…バックル、 ８９…止め輪

Claims (4)

1. 電動車両用バッテリを収納する複数の有底筒体からなる収納部と、電源装置と、前記バッテリを充電する充電器とを有し、充電済みバッテリを提供するバッテリ交換装置において、
   前記バッテリの収納部における上下方向のバッテリの数よりも左右方向のバッテリの数を多くし、
   屋内設置され、内部雰囲気が設置雰囲気との換気にのみ依存して維持されるとともに、
   全高が略１１０〜１３０センチメートルに設定されており、
   前記有底筒体が、その底部側が下方に位置するようにバッテリ交換装置の正面から後下がりに傾斜させて設置されており、かつ該有底筒体の底部の上部分にはバッテリ充電のための端子が設けられ、
   受入れたバッテリを前記収納部に保持するロック制御手段と、前記収納部に受入れたバッテリを充電するための充電制御手段と、充電済みバッテリを収納している収納部の保持を利用者の要求に応じて解除するロック解除制御手段とからなる制御装置と、
   前記有底筒体の保持が解除された時に、バッテリを該有底筒体の開口側に押し出すためばねで付勢されている部材と、
   前記複数の有底筒体のうち、空いている有底筒体、および充電済みバッテリを収納している有底筒体をそれぞれ認識可能に表示する表示手段とを具備していることを特徴とするバッテリ交換装置。
2. 前記電源装置および制御装置を最下段に、
   前記収納部を中段に、
   前記表示手段を含む案内手段を最上段に配置したことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ交換装置。
3. 内部雰囲気を換気するファンを具備したことを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリ交換装置。
4. 前記屋内が、コンビニエンスストアの屋内であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のバッテリ交換装置。

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