CN102142700A - 充电器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种结构极其简单且能够有效防止金属异物等与配置在安装部的两侧的充电端子接触而导致短路的充电器。充电器上装卸自如地安置内置有能够充电的电池而形成的封装电池(30)并对其进行充电。充电器具备壳体(1)和多个连接端子(3)，壳体(1)具有将封装电池(30)安装成装卸自如的安装部(2)，多个连接端子(3)配设成在安装部(2)外露且与封装电池(30)的外部端子(33)连接。多个连接端子(3)配置成多列，并且具备在两侧配置的正负的充电端子(4)和在所述充电端子(4)之间配置的非充电端子(5)。并且，非充电端子(5)配设成比两侧的充电端子(4)突出。

Description

充电器

技术领域

本发明主要涉及一种对装卸自如地安装在电动工具等电动设备上而供给电力的封装电池进行充电的充电器。

背景技术

电动工具等电动设备通过装卸自如地安装内置能够充电的电池的封装电池，成为无电源线而便利地在现场等中使用。另外，通过从电动设备取下封装电池而对其充电，能够反复使用该电池。内置的电池的剩余容量

(日语：残容量)减少的封装电池安置于充电器而进行充电。作为这种对封装电池充电的充电器，在壳体的上表面具有装卸自如地安装封装电池的安装部且将充电端子设置成在该安装部外露的充电器得到实际应用。该充电器中，安装于安装部的封装电池的外部端子与充电端子连接，从充电端子输出充电电力而对封装电池充电(参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2008-236882号公报

在图1示出专利文献1所记载的充电器。该充电器中，在将封装电池安装成装卸自如的安装部92上排列设置多个连接端子93。多个连接端子93为彼此平行配设的金属板，由在两侧配置的正负的充电端子94和在所述充电端子94之间配置的多个信号端子95构成。在该充电器中，通过在两侧分开配置正负充电端子94，从而降低金属异物等接触所述充电端子94而导致短路的概率。但是，如图2的虚线所示，即使利用该结构，当杆状的金属异物90、例如钉子90A、金属丝90B等跨两侧的充电端子94而与其接触时，产生使所述充电端子94短路的弊端。

发明内容

本发明是为了解决该缺陷而开发得到的。本发明的重要目的在于提供一种结构极其简单并且能够有效防止金属异物等与配置在安装部的两侧的充电端子接触而导致短路的充电器。

用于解决问题的手段及发明效果

本发明的充电器中，装卸自如地安置内置有能够充电的电池而形成的封装电池30并对其进行充电。充电器具备壳体1和多个连接端子3，所述壳体1具有将封装电池30安装成装卸自如的安装部2，所述多个连接端子3配设成在安装部2外露且与封装电池30的外部端子33连接。多个连接端子3配置成多列，并且具备在两侧配置的正负的充电端子4和在所述充电端子4之间配置的非充电端子5。并且，充电器中非充电端子5配设成比两侧的充电端子4突出。

其中，在本说明书中，“非充电端子配设成比两侧的充电端子突出”是指非充电端子的端缘比连结两侧的充电端子的端缘的线突出的状态。

以上的充电器的优点在于，结构极其简单并且能够有效防止金属异物等与配置在安装部的两侧的充电端子接触而发生短路。这是因为，在本发明的充电器中，在安装部外露并配置成多列的连接端子由在两侧配置的正负的充电端子和在所述充电端子之间配置的非充电端子构成，该非充电端子配设成比两侧的充电端子突出。这种结构的充电器即使在杆状或板状的金属异物等与在安装部外露的多个连接端子接触的状态下，通过突出的非充电端子也能够阻止金属异物等跨配置在两侧的正负的充电端子而它们接触，从而阻止发生短路。如图8和图9的虚线A～D所示，是因为比充电端子突出的非充电端子优先与金属异物的中央部接触，从而防止金属异物的两端部与两侧的充电端子同时接触。如此，本发明的充电器结构极其简单且能够可靠地防止配置在安装部的两侧的充电端子因金属异物等而短路。

在本发明的充电器中，相对于安装部2的底面2A，非充电端子5的上端缘能够比充电端子4的上端缘突出。

该充电器即使在杆状或板状的金属异物等与在安装部外露的多列连接端子的上侧接触的状态下，通过突出的非充电端子也能可靠地阻止配置在两侧的正负的充电端子的短路。

在本发明的充电器中，使封装电池30沿安装部2的底面2A滑动而装卸自如地安装封装电池30，并且在封装电池30的安装方向上，非充电端子5的前端缘比充电端子4的前端缘突出。

该充电器通过使封装电池沿安装部的底面滑动而将其装卸，能够将封装电池简单且容易地安装在规定位置上，并且即使在杆状或板状的金属异物等与在封装电池的安装方向上外露的多列连接端子的前端侧接触的状态下，通过突出的非充电端子也能够可靠地阻止配置在两侧的正负的充电端子的短路。

在本发明的充电器中，多个连接端子3为以相互平行的姿态配置的板状，且能够以与安装部2的底面2A垂直且沿封装电池30的安装方向延伸的姿态配设板状的连接端子3。

在该充电器中，连接端子形成为板状，从而以最简单的结构将多个连接端子配置得节省空间，能够进行理想地连接。

本发明的充电器中，能够在正负的充电端子4之间配置多个非充电端子5，所述非充电端子5为信号端子5A。

在该充电器中，将配置在中间的非充电端子作为信号端子，在封装电池之间交换电池的信息并传递各种信息，从而能够理想地对封装电池的电池进行充电。

附图说明

图1是以往的充电器的立体图。

图2是表示图1所示的充电器的正负的充电端子因金属异物而短路的状态的俯视图。

图3是本发明的一个实施例的充电器的立体图。

图4是表示在图3所示的充电器上安装封装电池的状态的立体图。

图5是表示在图3所示的充电器上安置封装电池后的状态的垂直剖视图。

图6是图3所示的充电器的安装部的放大剖视图，是相当于图5的VI-VI线的剖面的图。

图7是图3所示的充电器的安装部的放大俯视图。

图8是表示金属异物与图6所示的连接端子接触的状态的放大图。

图9是表示金属异物与图7所示的连接端子接触的状态的放大图。

图10是表示将封装电池与本发明的一个实施例的充电器连接后的状态的电路图。

图11是图3所示的封装电池的仰视立体图。

符号说明：

1壳体

2安装部

2A底面

2B连结开口部

3连接端子

4充电端子

5非充电端子

5A信号端子

5a异常信号端子

5b温度信号端子

5c识别信号端子

6侧壁

8连结板部

9固定凸部

10金属板

10A连接部

11间隙

13引线

14电路基板

20充电电路

21控制电路

22整流电路

30封装电池

31外壳

32安置面

33外部端子

34充放电端子

35通信端子

35A信号端子

35a异常信号端子

35b温度信号端子

35c识别信号端子

36台阶凹部

38纵槽

39电池

40控制部

41充放电开关

42温度传感器

43电流检测电阻

90金属异物

90A钉子

90B金属丝

92安装部

93连接端子

94充电端子

95信号端子

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的实施例。需要说明的是，以下所示的实施例例示出用于将本发明的技术思想具体化的充电器，而本发明的充电器不限于以下的结构。

并且，为了便于理解权利要求书，在本说明书中，对在“权利要求书”及“用于解决问题的手段”栏中示出的构件标注与实施例所示的构件对应的编号。但是，权利要求书所示的构件绝不限于实施例的构件。

图3至图10的充电器具备壳体1和多个连接端子3，该壳体1具有能够将收纳有能够充电的电池39的封装电池30安装成装卸自如的安装部2，所述多个连接端子3配置成在安装部2外露且与封装电池30的外部端子33连接。并且，充电器在壳体1中内置有用于对安装于安装部2的封装电池30进行充电的充电电路。

壳体1中，在壳体1的上表面设置有以能够装卸的方式安置封装电池30的安装部2。在图3和图6的充电器中，在壳体1的上表面的单侧(图中为右侧)设有安装部2。该安装部2形成为在底面2A的两侧具有侧壁6的形状，其全体的形状形成为槽形。槽形的安装部2形成为使封装电池30沿槽滑动而进行装卸的结构。该安装部2使封装电池30沿底面2A滑动，并使其沿两侧的侧壁6滑动而将其向规定位置引导。因此，一对侧壁6的间隔与封装电池30的宽度大致相等或比封装电池30稍大，从而能够使封装电池30沿安装部2的侧壁6滑动。图7的壳体1中，一对侧壁6的间隔朝向封装电池的插入方向而逐渐变窄。在将封装电池30安置到安装部2时，该结构能够将封装电池30的插入侧顺畅地向安装部2的槽内引导，并且能够使较深地插入安装部2的封装电池30在规定位置可靠地停止。

而且，图中的壳体1的安装部2的底面2A形成为倾斜面。图5所示的安装部2的底面2A朝向封装电池30的安装方向倾斜成下降坡度。底面2A形成为下降坡度的倾斜面的安装部2使安装的封装电池30沿着作为倾斜面的底面2A从上方向下方滑动而能够将其安装到规定位置。尤其是在安装有封装电池的状态下，封装电池30的重力的沿倾斜面的分力作用于使封装电池30向下滑动的方向上。因此，即使是重的封装电池30，也能够容易地安装到安装部2的规定位置，并且能够将安置在安装部2上的封装电池30稳定地保持在规定位置。

并且，虽未图示，但为了使封装电池沿着安装部的底面以正确的姿态滑动，可以在壳体的对置的侧壁上设置从内表面突出的引导凸部，在封装电池的外壳的两侧面设置引导该引导凸部的引导槽。当向安装部安装封装电池时，该引导凸部在设置于封装电池的两侧面的引导槽内引导，从而能够将封装电池以正确的姿态引导到安装部。引导凸部例如可以设置成在对置的侧壁的内表面位于倾斜成下降坡度的安装部的斜上方、换言之位于插入有封装电池的一侧而与侧壁一体成形。引导凸部沿着封装电池的安装方向延伸设置，使安装于安装部的封装电池沿着引导凸部滑动，从而使封装电池的外部端子与安装部的连接端子能够以正确的姿态接触。

并且，安装部2中外露地设置有与封装电池30的外部端子33连接的多个连接端子3。所述连接端子3与安置在安装部2上的封装电池30的外部端子33连接，从而向封装电池30供给充电电力或接收发送各种信号。图中的安装部2中配设有位于底面2A的中央部且从底面2A突出的多个连接端子3。多个连接端子3配置为横向排成一列。

图示的连接端子3为板状的金属板10，其形成为大致相同的外形并以相互平行的姿态排列。板状的连接端子3处于与安装部2的底面2A垂直的姿态，且以沿着封装电池30的插入方向的姿态配置。作为金属板10的连接端子3由镍板、铜板、铜合金板等具有优良的导电性的金属板制成。但是，连接端子并非一定限于板状。连接端子可以为在安装部的内侧外露而与安装于此的封装电池的外部端子连接的各种形状。

图5所示的连接端子3通过对金属板10进行镶嵌而配置在安装部2的规定位置。图中的安装部2中将镶嵌有金属板10的连结板部8作为不同构件而由塑料成形，镶嵌成形有金属板10的连结板部8固定于在安装部2的底面2A开口的连结开口部2B上，从而固定在安装部2的规定位置。该连结板部8中一体成形而设置有在上表面突出的多列固定凸部9，以从该固定凸部9向封装电池30的插入侧突出的姿态固定金属板10。图5所示的金属板10的整体的形状形成为四边形，下端部镶嵌于连结板部8且后端部镶嵌于固定凸部9，即，四边形的两边镶嵌于连结板部8和固定凸部9而固定。该结构能够将作为金属板10的连接端子3牢固地固定于安装部2的规定位置。但是，作为金属板的连接端子仅镶嵌四边形的一边、即仅下端部镶嵌于连结板部或仅后端部镶嵌于固定凸部也能够固定于规定位置。图示的金属板10具备从下端突出的连接部10A，经由与该连接部10A连接的引线13而与配置在壳体1内的电路基板14连接。

图3、图4、图6及图7所示的固定凸部9被分割成多列，在各固定凸部9中镶嵌固定一片金属板10。该结构能够使侵入安装部2的尘埃、水滴等从相邻的固定凸部9之间的间隙11沿倾斜面流下。因此，多个连接端子3始终保持洁净的状态，能够有效防止因尘埃、水等导致的短路、腐蚀。另外，固定凸部也能整体形成为一个块，在该块中镶嵌固定多个连接端子。

多个连接端子3包括：用于对内置在封装电池30中的电池39充电的正负充电端子4；作为与封装电池30之间传递电池信息的信号端子5A的非充电端子5。图6至图9的充电器中，五个连接端子3横向排列成一列。五个连接端子3包括配置在两侧的一对充电端子4和在所述充电端子4之间配设的三个作为信号端子5A的非充电端子5。其中，非充电端子不需要一定为三个，也可以为两个以下或四个以上。

并且，多个连接端子3中，配置在充电端子4之间的非充电端子5配设成比两侧的充电端子4突出。在此，非充电端子5配设成比两侧的充电端子4突出是指非充电端子5的端缘比连结两侧的充电端子4的端缘的线突出的状态。在图8所示的连接端子3中，相对于安装部2的底面2A而言，非充电端子5的上端缘的高度(H2)比充电端子4的上端缘的高度(H1)高，非充电端子5的上端缘比充电端子4的上端缘突出。如图8的虚线A所示，在该结构中，在金属异物90与多个连接端子3的上表面接触的状态下，非充电端子5优先与金属异物90的中央部接触，以阻止金属异物的两端部与两侧的充电端子4接触。另外，如图8的虚线B所示，即使在金属异物90以倾斜的姿态与单侧(图中为左侧)的充电端子4接触的状态下，金属异物90与一方(图中为左侧)的充电端子4和与充电端子4邻接的非充电端子5接触，阻止金属异物90的相反侧的端部与另一方(图中为右侧)的充电端子4接触。该结构能够有效防止在金属异物落到连接端子3的上表面而与其接触的状态下一对充电端子4发生短路。配设在充电端子4之间的非充电端子5的上端缘比连结两侧的充电端子4的上端缘的线突出的突出量(t)为0.3mm～5mm，优选为0.4mm～2mm，进一步优选为0.5mm～2mm。

并且，在图9所示的连接端子3中，在封装电池3的安装方向上，非充电端子5的前端缘比充电端子4的前端缘突出。在图示的充电器中，由于多个固定凸部9的前端缘配置成同一条线，因此非充电端子5从固定凸部9突出的长度(L2)比充电端子4从固定凸部9突出的长度(L1)长，非充电端子5的前端缘比充电端子4的前端缘突出。如图9的虚线C所示，该结构在金属异物90与多个连接端子3的前端面接触的状态下，非充电端子5优先与金属异物90的中央部接触，阻止金属异物的两端部与两侧的充电端子4接触。另外，如图9的虚线D所示，即使在金属异物90以倾斜的姿态与单侧(图中为左侧)的充电端子4接触的状态下，金属异物90与一方(图中为左侧)的充电端子4和与充电端子4相邻的非充电端子5接触，阻止金属异物90的相反侧的端部与另一方(图中为右侧)的充电端子4接触。该结构能够有效防止在金属异物90与连接端子3的前端面侧接触的状态下、例如沿倾斜面落下的金属异物90与连接端子3的前端面接触的状态下的一对充电端子4发生短路。配设在充电端子4之间的非充电端子5的前端缘比连结两侧的充电端子4的前端缘的线突出的突出量(d)为0.3mm～5mm，优选为0.4mm～2mm，进一步优选为0.5mm～2mm。

配置在两侧的正负充电端子4与安置在安装部2上的封装电池30的正负充放电端子34连接，向封装电池30供给充电电力。如图10的电路图所示，正极侧的充电端子4与充电电路20相连，向封装电池30供给电力而对内置的电池39充电。图中的充电器通过整流电路22将从商用电源(未图示)供给的交流电源变换为直流，通过充电电路20将该直流的电压变换为充电用的电压并从充电端子4输出。该充电电路20例如改变将连接在整流电路22的输出侧与正极侧的充电端子4之间的开关元件(未图示)控制成接通或断开的占空比(duty)，来调整成最适合封装电池30的充电电压和充电电流。

配置在一对充电端子4之间的非充电端子5为信号端子5A。图示的连接端子具备三个信号端子5A。所述信号端子5A为输入内置在封装电池30中的电池39的异常信号的异常信号端子5a、输入内置在封装电池30中的电池39的温度信号的温度信号端子5b、输入内置在封装电池30中的电池39的识别信号的识别信号端子5c。但是，信号端子也能够传递上述以外的信号、例如作为传递电池的充电状态、电池的各种信息的信号端子。

当向异常信号端子5a输入异常信号时，控制电路21判定为封装电池30异常，将充电电路20切换为断开而停止充电。并且，控制电路21根据向温度信号端子5b输入的温度信号而检测内置在封装电池30中的电池39的温度。当电池温度比最高温度高时，该控制电路21隔断充电电流而中断充电或者减少充电电流而使电池温度降低。当电池温度比设定温度低时，以正常的充电电流进行充电。

并且，控制电路21根据从识别信号端子5c输入的电池的识别信号判别对封装电池30充电的最佳的电压和电流值，来变更从充电端子4输出的充电电压和充电电流。当安装有封装电池30时，该充电器通过控制电路21接收从封装电池30的控制部40输出的电池的识别信号，控制电路21根据该输入的电池的识别信号来判别封装电池30的类型，从而控制充电电路20，以形成最适合对该封装电池30充电的电压和电流值。由于该充电器根据从封装电池30输入的电池的识别信号来判别对封装电池30充电的充电电压和充电电流，并切换为最佳的电压来进行充电，因此能够通过一个充电器对输出电压不同的多种封装电池进行充电。但是，充电器无需一定切换输出电压，也可以以一定的输出电压对封装电池进行充电。

封装电池30装卸自如地安装于电动工具等电气设备上，向所述设备供给电力。虽未图示，在该封装电池30的外壳中内置有多个能够充电的二次电池。内置在封装电池中的二次电池为锂离子电池。但是，二次电池也可以是镍氢电池、镍镉电池、聚合物电池等能够充电的其它所有的电池。虽未图示，多个二次电池多根串联连接而增大输出电压，并且多根并联连接而增大输出电流。对于二次电池为锂离子电池的封装电池30，例如16根电池连接成四串四并，其输出电压为14.4V，或者20根电池连接成五串四并，其输出电压为18V。但是，对于封装电池中内置的二次电池的个数、连接状态没有特定。封装电池可以根据使用的电气设备的种类、用途而对内置的二次电池的个数和输出电压进行各种设计。

并且，图10和图11的封装电池30具备与配置在充电器的安装部2的多个连接端子3连接的多个外部端子33。多个外部端子33配置于在封装电池30安装于充电器的安装部2的状态下与安装部2的底面2A对置的底面即安置面32上。在图中的封装电池中，在外壳31的底面设有台阶凹部36，将在充电器的安装部2上突出的固定凸部9向该台阶凹部36引导而将封装电池30安置在安装部2的规定位置。

并且，在图11的封装电池30中，在安置面32上平行地设置多列纵槽38，并且在该纵槽38的内侧设有作为弹性触点的外部端子33。作为弹性触点的外部端子33在从两侧弹性按压插入纵槽38内的板状的连接端子3的状态下夹持连接端子3而进行电连接。图中的外部端子33具备配置在两侧的充放电端子34、配置在所述充放电端子34之间的通信端子35。两侧的充放电端子34与充电器的充电端子4连接，中间的通信端子35与作为充电器的信号端子5A的非充电端子5连接。多个通信端子35是用于向外部传递内置在封装电池30中的多个二次电池39的信息的信号端子。图10所示的通信端子35具备：输出内置在封装电池30中的电池39的异常信号的异常信号端子35a；输出电池39的温度信号的温度信号端子35b；输出内置在封装电池30中的电池39的识别信号的识别信号端子35c。

并且，虽未图示，封装电池中可以设置有在封装电池安装于安装部的状态下将封装电池保持在规定位置的保持凸部。保持凸部可以设置成自由进出外壳的底面的端部，且在其前端设置有卡止钩。该保持凸部通过螺旋弹簧等向下方加力，在封装电池安置在安装部的状态下，能够将前端的卡止钩向设在安装部上的卡止凹部内引导而保持，以免其脱落。用手推上凸部而解除卡止钩的卡止状态，从而能够从充电器取下该封装电池。

并且，图10所示的封装电池30具备与能够充电的电池39串联连接的充放电开关41和检测电池39的异常而将充放电开关41控制成断开的控制部40。在电池充满电时，将充放电开关41从接通切换为断开，来防止电池的过充电。另外，在电池完全放电时，将充放电开关41切换为断开，来防止电池的过放电。

控制部40检测流过电池39的电流，还检测电压，对电池的剩余容量进行计算。具备与电池串联连接的电流检测电阻43，以检测电池的电流。检测该电流检测电阻43的两端的电压，判别并检测流过电池的充电电流和放电电流。并且，控制部40检测电池39的过电流，或者当电池39的温度异常高时将充放电开关41切换为断开，以隔断电流。并且，控制部40检测到内置的电池39的异常时，将异常信号从通信端子35向外部输出。

并且，图中的封装电池具备检测电池温度的温度传感器42。温度传感器42为接近电池39并以热结合状态配设的热敏电阻。温度传感器因电池39的温度而电阻发生变化，来检测电池温度。当温度传感器42检测到的电池温度比设定温度高时，控制部40将充放电开关41切换为断开，来停止充电、放电。并且从通信端子35输出电池温度异常高的情况。

Claims (5)

1.一种充电器，其是装卸自如地安置内置有能够充电的电池(39)而形成的封装电池(30)并对其进行充电的充电器，其特征在于，

具备壳体(1)和多个连接端子(3)，所述壳体(1)具有将所述封装电池(30)安装成装卸自如的安装部(2)，所述多个连接端子(3)配设成在所述安装部(2)外露且与所述封装电池(30)的外部端子(33)连接，

所述多个连接端子(3)配置成多列，并且具备在两侧配置的正负的充电端子(4)和在所述充电端子(4)之间配置的非充电端子(5)，

所述非充电端子(5)配设成比两侧的充电端子(4)突出。

2.根据权利要求1所述的充电器，其中，

相对于所述安装部(2)的底面(2A)，所述非充电端子(5)的上端缘比所述充电端子(4)的上端缘突出。

3.根据权利要求1或2所述的充电器，其中，

使所述封装电池(30)沿所述安装部(2)的底面(2A)滑动而装卸自如地安装所述封装电池(30)，并且在所述封装电池(30)的安装方向上，所述非充电端子(5)的前端缘比所述充电端子(4)的前端缘突出。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的充电器，其中，

所述多个连接端子(3)为以相互平行的姿态配置的板状，且形成与所述安装部(2)的底面(2A)垂直且沿所述封装电池(30)的安装方向延伸的姿态。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的充电器，其中，

在所述正负的充电端子(4)之间配置有多个非充电端子(5)，所述非充电端子(5)为信号端子(5A)。

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