JP2005278377A - 二次電池の充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 非使用時に充電端子を外界から保護すると共に、小型化が可能な二次電池の充電装置を提供する。
【解決手段】 入力電圧に接続される充電電源機能部材と二次電池を接続、保持する充電端子が取付けられた収納部を有する電池ホルダとが互いに電気的に接離可能に分割された構造の二次電池の充電装置であって、
前記充電電源機能部材および前記電池ホルダは、非使用時にその充電電源機能部材の一部が電池ホルダの収納部に嵌合されるように互いに重ね合わされることを特徴とする二次電池の充電装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、二次電池の充電装置に関する。

ニッケル水素二次電池のような二次電池は、ユーザが使用により放電された後に充電装置に装填して充電することが行なわれている。

前記二次電池の充電装置としては、電池ホルダ部と交流電圧を充電用直流電圧に変換するための電源制御機能および充電制御機能を有する充電機能部とが一体になった構造のものが知られている。すなわち、この充電装置は電池ホルダ部として機能する凹部を有するケース（筐体）と、この凹部に互いに対向して取付けられた充電端子と、前記ケースに内蔵され、前記充電端子に接続される充電機能部とを備えた構造を有する。

しかしながら、従来の充電装置は細長状で嵩張るために携帯に不向きであった。また、携帯する場合には充電端子が露出しているために汚れ等が付着し、それが接続不良の原因になる等の問題があった。
一方、特許文献１には例えば携帯電話において搭載された二次電池が放電して使用できない緊急時に充電するための充電器であって、充電回路を内蔵した本体ケースと、充電電源用の電池を出し入れ可能に収容する電池収容ケースとを備え、前記本体ケースはこれの一端に被充電機器の外部機器接続端子と接続可能に接続する充電用接続部を、他端に前記電池と接続する電極部をそれぞれ有し、前記電池収容ケースは本体ケースに対し電池を前記電極部と接触する状態に収容保持する使用姿勢と電池を取り出した空の状態で前記充電用接続部を被覆保護する不使用姿勢とにわたって姿勢切り換え自在に組み合わされる充電器が開示されている。
特開平１０−２８４１３４号公報

本発明は、非使用時に充電端子を外界から保護すると共に、小型化が可能な二次電池の充電装置を提供しようとするものである。

本発明によると入力電圧に接続される充電電源機能部材と二次電池を接続、保持する充電端子が取付けられた収納部を有する電池ホルダとが互いに電気的に接離可能に分割された構造の二次電池の充電装置であって、
前記充電電源機能部材および前記電池ホルダは、非使用時にその充電電源機能部材の一部が電池ホルダの収納部に嵌合されるように互いに重ね合わされることを特徴とする二次電池の充電装置が提供される。

また本発明によると、入力電圧に接続される充電電源機能部材と二次電池を接続、保持する充電端子が取付けられた収納部を有する電池ホルダとを連結部材により折り曲げ可能に連結された構造の二次電池の充電装置であって、
前記充電電源機能部材および前記電池ホルダは、非使用時にその充電電源機能部材の一部が電池ホルダの収納部に嵌合されるように前記連結部材で互いに折り曲げられることを特徴とする二次電池の充電装置が提供される。

本発明は、非使用時に電池ホルダの充電端子を外界から保護できると共に、小型化でき、高信頼性で、携帯に便利な二次電池の充電装置を提供できる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、この第１実施形態に係る二次電池の充電装置を示す斜視図、図２は図１の充電装置の断面図、図３は非使用時における二次電池の充電装置を示す斜視図、図４は図１の充電装置の等価回路図である。

二次電池を接続、保持する電池ホルダ１と入力電圧（例えば交流電圧）に接続される充電電源機能部材２１とは、互いに電気的に接離可能に分割されている。

前記電池ホルダ１は、例えばプラスチック製の扁平四角柱状のホルダ本体２を備えている。例えば２個の二次電池が保持される四角柱状収納凹部３は、前記ホルダ本体２に形成されている。この四角柱状収納凹部３の長手方向の両側には、肉厚側壁４，５が形成されている。前記四角柱状収納凹部３の幅手方向の両側には、長手方向の両端部において前記側壁４，５と同高さで一体的に繋がる肉薄の側壁部６ａ、６ｂ、７ａ，７ｂが形成され、かつこれらの側壁部６ａ、６ｂ間、側壁部７ａ，７ｂ間にはそれらの側壁部より低い高さの側壁部６ｃ、７ｃが形成されている。すなわち、これらの肉薄側壁は両端部付近を除いて切欠された凹状をなしている。なお、前記肉薄の側壁部６ａ、６ｂ、７ａ，７ｂにおける前記四角柱状収納凹部３の長手方向に沿う長さは、前記肉厚側壁４，５の対向面に取付けられる後述する折込型充電端子の厚さより僅かに長くなっている。
充電制御部品８が搭載された充電制御回路基板９は、図２に示すように前記凹部３底部のホルダ本体２部分に内蔵されている。２対の充電端子１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂは、前記本体２の肉厚側壁４，５の対向面に取付けられている。これらの充電端子１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂは、前記充電制御回路基板９に接続されている。２つの端子を持つ凸状の挿入側コネクタ１２は、前記本体２の右側の肉厚側壁５に取付けられている。このコネクタ１２は、前記充電制御回路基板９に接続されている。
前記充電電源機能部材２１は、例えばプラスチックからなり、突起部２２を有する扁平四角柱状の筐体２３を備えている。この突起部２２は、筺体２３と同幅で、その筺体２３の長手方向の両端部付近を除く上面から突出されている。すなわち、突起部２２を有する扁平四角柱状の筐体２３はその長手方向に沿う断面が凸状をなしている。なお、前記突起部２２の高さは前記ホルダ本体２の肉薄の側壁部６ａ、６ｂ、７ａ，７ｂと側壁部６ｃ、７ｃとの間の段差と同等で、かつ前記突起部２２の長手方向に沿う長さは前記側壁部６ｃ、７ｃの長さと同等である。また、前記突起部２２の長手方向の両側に位置する筺体２３の上面長さは、それぞれ前記ホルダ本体２の肉厚側壁４と肉薄の側壁部６ａ（または７ａ）および肉厚側壁５と肉薄の側壁部６ｂ（または７ｂ）を足した長さと同等である。
電源制御部品２４が搭載された電源制御回路基板２５は、図２に示すように前記筺体２３に内蔵されている。２つの端子を持つ凹状の受け側コネクタ２６は、前記筐体２３の長手方向と直交する側面（左側面）に取付けられている。このコネクタ２６は、前記電源制御回路基板２５に接続されている。電池ホルダ１を前記充電電源機能部材２１に装着するには、前記ホルダ本体２の挿入側コネクタ１２を前記筐体２３の受け側コネクタ２６に嵌合させる。電源端子２７、２８は、前記筐体２３の底部に出し入れ可能に取付けられている。この電源端子２７、２８は、前記電源制御回路基板２５に接続されている。
図４は、前記電池ホルダ１および前記充電電源機能部材２１をコネクタ１２、２６を介して互いに嵌合、接続した充電装置の等価回路を示す。この充電装置は、ＡＣ商用電源に接続されるＡＣ入力のためのＡＣ接続端子１０１，１０２（電源端子２７，２８）と、これらのＡＣ接続端子１０１，１０２に接続された変圧回路１０３と、この変圧回路１０３に接続された整流平滑回路１０４と、この整流平滑回路１０４に前記コネクタ２６，１２の２つの端子部１０５，１０６を通して接続された充電端子１０７，１０８（１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ）と、端子部１０５と充電端子１０７間に介装されたトランジスタからなる充電制御素子１０９と、前記充電端子１０７，１０８に接続された二次電池Ｂの端子間電圧を測定するための電圧測定回路１１０と、この電圧測定回路１１０に接続され、前記充電制御素子１０９を開閉制御するための例えば−ΔＶ制御方式の制御回路１１１とを備えている。前記充電端子１０７，１０８には、例えば２個の二次電池Ｂの正極端子および負極端子がそれぞれ接続されている。前記制御回路１１１は、マイクロコンピュータを用いて構成され、前記電圧測定回路１１０から出力された二次電池の端子間電圧が充電末期においてピークに達した時点からΔＶだけ低下した時点で前記充電制御素子１０９をオフさせて充電を停止する機能を有する。

なお、前記変圧回路１０３および整流平滑回路１０４は前記充電電源機能部材２１側に電源制御部品２４として電源制御回路基板２５に搭載され、前記充電制御素子１０９、電圧測定回路１１０および制御回路１１１は前記電池ホルダ１側に充電制御部品８として充電制御回路基板９に搭載されている。
このような図１〜図３に示す構成において、前記電池ホルダ１および前記充電電源機能部材２１をコネクタ１２、２６を介して互いに嵌合、接続して充電装置として機能させる。２つの二次電池（例えばニッケル水素蓄電池）Ｂを前記電池ホルダ１のホルダ本体２における四角柱状収納凹部３内に収納保持し、それら電池Ｂの正負極の端子をその凹部３内面の充電端子１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂにそれぞれ接続する。この状態で、前記筐体２３の電源端子２７，２８を商用交流電源に差し込むことによって、前記電池ホルダ１のホルダ本体２に保持された２個の二次電池Ｂの充電がなされる。

すなわち、前記充電電源機能部材２１の筐体２３の電源端子２７，２８を商用交流電源に差し込むと、商用交流電源からの交流入力電力は筐体２３に内蔵した電源制御部品２４である変圧回路１０３および整流平滑回路１０４に伝達され、この整流平滑回路１０４で直流に変換される。変換された直流電力は、整流平滑回路１０４から凸状コネクタ１２および凹状コネクタ２６を通して充電制御部品８である充電制御素子１０９および充電端子１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ（１０７，１０８）を通して同ホルダ本体２の凹部３内に保持された２個の二次電池Ｂに充電電流として供給される。充電末期において二次電池Ｂの電圧がピークに達した時点からΔＶだけ低下すると、この電圧低下（−ΔＶ）を前記ホルダ本体２に内蔵した充電制御部品８である電圧測定回路１１０および−ΔＶ制御方式の制御回路１１１が検出し、この制御回路１１１から前記充電制御素子１０９をオフする信号が出力されて充電が停止される。

一方、充電装置の非使用時においては前記電池ホルダ１および前記充電電源機能部材２１のコネクタ１２、２６による結合を解いて分離させ、充電電源機能部材２１の筺体２３をその突起部２２が下方に位置するように逆さにし、前記電池ホルダ１に重ねることによって、図３に示すようにその突起部２２を含む筺体２３の面が前記電池ホルダ１のホルダ本体２の凹部３周辺に位置する肉厚側壁４，５および肉薄の側壁部６ａ、６ｂ、６ｃ、７ａ，７ｂ、７ｃに係合されて四角柱状のブロック体になる。このブロック体は、前記ホルダ本体２および筺体２３に形成した例えば爪と受け穴からなるロック機構（図示せず）により電池ホルダ１と充電電源機能部材２１が重なった状態で相互に固定される。このような形態において、前記ホルダ本体２内の２対の充電端子１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂが突起部２２を有する筺体２３で覆われて外界から保護される。また、充電電源機能部材２１の突起部２２を含む筺体２３を電池ホルダ１のホルダ本体２の凹部３内に嵌合させる際、肉薄の側壁部６ａ、６ｂ、７ａ，７ｂが前記凹部３内の肉厚側壁４，５に取付けた充電端子１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂの面より突出されているため、前記突起部２２側面が充電端子１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂに摺接せず、保護することが可能になる。
以上、第１実施形態の二次電池の充電装置は電池ホルダ１と充電電源機能部材２１とを凸状、凹状のコネクタ１２、２６を介して互いに電気的に接離可能に分割し得る構造を有するため、使用時には前記電池ホルダ１および前記充電電源機能部材２１をコネクタ１２、２６を介して互いに嵌合、接続し、例えば２つの二次電池Ｂを前記電池ホルダ１のホルダ本体２における四角柱状収納凹部３内に収納し、それら電池Ｂの正負極の端子をその凹部３内面の充電端子１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂにそれぞれ接続し、電源端子２７，２８を商用交流電源に差し込むことによって、二次電池Ｂを良好に充電することができる。
一方、非使用時には前記電池ホルダ１および前記充電電源機能部材２１のコネクタ１２、２６による結合を解いて分離させ、充電電源機能部材２１の突起部２２を有する筺体２３を電池ホルダ１のホルダ本体２の収納凹部３に嵌合されて互いに重ね合わることによって、四角柱状のブロック体として携帯に便利な小型にすることができる。また、このような形態において、前記ホルダ本体２内の２対の充電端子１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂを突起部２２を有する筺体２３で覆って外界から保護できるため、二次電池の正負極の端子との接続不良などの不具合を回避できる。
したがって、非使用時に充電端子を外界から保護すると共に、小型化でき、高信頼性で、携帯に便利な二次電池の充電装置を提供することができる。
なお、第１実施形態では電池ホルダ１と充電電源機能部材２１が重ね合わさった状態で相互に固定する手段として爪と受け穴からなるロック機構を用いたが、磁力を利用したロック機構、マジックテープのようなバンドを用いて行ってもよい。
（第２実施形態）
図５は、この第２実施形態に係る二次電池の充電装置を示す斜視図、図６は図５の充電装置の断面図、図７は非使用時における二次電池の充電装置を示す斜視図である。なお、図５〜図７において前述した第１実施形態の図１〜図３と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。
この充電装置は、充電電源機能部材２１が突起部のない扁平四角柱状の筺体２９を有する。２つの端子を持つ受側コネクタ３０は、電池ホルダ１のホルダ本体２に取付けられている。前記受側コネクタ３０に接続される挿入側コネクタ３１は、前記充電電源機能部材２１の筺体２９にケーブル３２を通して接続されている。また、前記ホルダ本体の肉厚側壁（図５中の左側の肉厚側壁）４には電池ホルダ１と充電電源機能部材２１とを互いに重ね合わせる際に前記ケーブル３２を導出するための溝３３が切欠されている。
前記充電装置は、前記電池ホルダ１と前記充電電源機能部材２１との接続において前述した図４と同様な等価回路を構成する。
このような図５〜図７に示す構成において、前記電池ホルダ１および前記充電電源機能部材２１を受側コネクタ３０、ケーブル３２に繋がる挿入側コネクタ３１を互いに嵌合、接続し、２つの二次電池（例えばニッケル水素蓄電池）Ｂを前記電池ホルダ１のホルダ本体２における四角柱状収納凹部３内に収納保持し、それら電池Ｂの正負極の端子をその凹部３内面の充電端子１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂにそれぞれ接続し、前記筐体２９の電源端子２７，２８を商用交流電源に差し込むことによって、前述した第１実施形態と同様に前記電池ホルダ１のホルダ本体２に保持された２個の二次電池Ｂを充電できる。

一方、充電装置の非使用時においては前記電池ホルダ１および前記充電電源機能部材２１の受側コネクタ３０、挿入側コネクタ３１による結合を解いて分離させ、充電電源機能部材２１の筺体２９をそのままの姿勢（電源端子２７，２８を収納した面が下面になる姿勢）で、前記電池ホルダ１に重ねることによって、図７に示すように筺体２９の面が前記電池ホルダ１のホルダ本体２の凹部３周辺に位置する肉薄の側壁部６ａ、６ｂ、６ｃ、７ａ，７ｂ、７ｃに係合されて筺体２９の一部が突出した四角柱状のブロック体になる。なお、筺体２９に接続されたケーブル３２はホルダ本体２の溝を通して外部に延出し、さらにその先端の挿入側コネクタ３１を前記ホルダ本体を筺体の重ね合わせ側面に位置させ、例えば図示しないバンドで止めることによって、挿入側コネクタ３１を固定できる共に、ブロック体の前記電池ホルダ１および前記充電電源機能部材２１を互いに重なった状態で相互に固定できる。このような形態において、前記ホルダ本体２内の２対の充電端子１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂが筺体２９で覆われて外界から保護される。また、充電電源機能部材２１の筺体２９を電池ホルダ１のホルダ本体２の凹部３内に嵌合させる際、肉薄の側壁部６ａ、６ｂ、７ａ，７ｂが前記凹部３内の肉厚側壁４，５に取付けた充電端子１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂの面より突出されているため、前記筺体２９側面が充電端子１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂに摺接せず、保護することが可能になる。
したがって、第２実施形態によれば前述した第１実施形態と同様に非使用時に充電端子を外界から保護すると共に、小型化でき、高信頼性で、携帯に便利な二次電池の充電装置を提供することができる。
また、前記電池ホルダ１および前記充電電源機能部材２１をケーブル３２を通して接続することによって、前記充電電源機能部材２１の電源端子２７，２８を商用電源に差し込んで電池ホルダ１の二次電池Ｂを充電する際、電池ホルダ１を充電電源機能部材２１から離して設置できるため、第１実施形態に比べて使い易い二次電池の充電装置を提供することができる。
（第３実施形態）
図８は、この第３実施形態に係る二次電池の充電装置を示す斜視図、図９は図８の充電装置の断面図、図１０は非使用時における二次電池の充電装置を示す斜視図である。なお、図８〜図１０において前述した第１実施形態の図１〜図３と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。
この充電装置は、電池ホルダ１と充電電源機能部材２１とを連結部材であるヒンジ部材３４により折り曲げ可能に連結した構造を有する。フレキシブル印刷配線板３５は、前記ヒンジ部材３４を経由して電池ホルダ１の充電制御回路基板９と充電電源機能部材２１の電源制御回路基板２５とを接続している。この充電装置は、前述した図４と同様な等価回路を構成する。
このような図８〜図１０に示す構成において、充電電源機能部材２１を電池ホルダ１に対してヒンジ部材３４を介して開いた状態にし、２つの二次電池（例えばニッケル水素蓄電池）Ｂを前記電池ホルダ１のホルダ本体２における四角柱状収納凹部３内に収納保持し、それら電池Ｂの正負極の端子をその凹部３内面の充電端子１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂにそれぞれ接続し、前記充電電源機能部材２１の筐体２３の電源端子２７，２８を商用交流電源に差し込むことによって、前述した第１実施形態と同様に前記電池ホルダ１のホルダ本体２に保持された２個の二次電池Ｂを充電できる。

一方、充電装置の非使用時においては前記充電電源機能部材２１をヒンジ部材３４を介して折り曲げて前記電池ホルダ１に重ねることによって、図１０に示すように充電電源機能部材２１における突起部２２を含む筺体２３の面が前記電池ホルダ１のホルダ本体２の凹部３周辺に位置する肉厚側壁４，５および肉薄の側壁部６ａ、６ｂ、６ｃ、７ａ，７ｂ、７ｃに係合されて四角柱状のブロック体になる。このような形態において、前記ホルダ本体２内の２対の充電端子１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂが突起部２２を有する筺体２３で覆われて外界から保護される。また、充電電源機能部材２１の突起部２２を含む筺体２３を電池ホルダ１のホルダ本体２の凹部３内に嵌合させる際、肉薄の側壁部６ａ、６ｂ、７ａ，７ｂが前記凹部３内の肉厚側壁４，５に取付けた充電端子１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂの面より突出されているため、前記突起部２２側面が充電端子１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂに摺接せず、保護することが可能になる。
したがって、第３実施形態によれば前述した第１実施形態と同様に非使用時に充電端子を外界から保護できると共に、小型化でき、高信頼性で、携帯に便利な二次電池の充電装置を提供することができる。
なお、前記ホルダ本体２および筺体２３に例えば爪と受け穴からなるロック機構（図示せず）を取付けて電池ホルダ１と充電電源機能部材２１が重ね合わせた時に前記ロック機構により相互に固定してもよい。
前述した第１実施形態〜第３実施形態では、電池ホルダは２個の二次電池を保持させる構造にしたが、これに限定されない。電池ホルダは、例えば１個、または３個以上の二次電池を保持させる構造にしてもよい。

また、第１実施形態〜第３実施形態では入力電圧を交流電圧としたが、商用交流電圧以外の電圧、例えば太陽電池または燃料電池などから得られる直流電圧であってもよい。

本発明の第１実施形態に係る二次電池の充電装置を示す斜視図。 図１の充電装置の断面図。 非使用時における二次電池の充電装置を示す斜視図。 図１の充電装置の等価回路図。 本発明の第２実施形態に係る二次電池の充電装置を示す斜視図。 図５の充電装置の断面図。 非使用時における二次電池の充電装置を示す斜視図。 本発明の第３実施形態に係る二次電池の充電装置を示す斜視図。 図８の充電装置の断面図。 非使用時における二次電池の充電装置を示す斜視図。

符号の説明

１…電池ホルダ、２…ホルダ本体、３…四角柱状収納凹部、８…充電制御部品、１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ…充電端子、１２、２６、３０、３１…コネクタ、２１…充電電源機能部材、２３、２９…筐体、２４…電源制御部品、２７，２８…電源端子、３２…ケーブル、３４…ヒンジ部材、Ｂ…二次電池。

Claims (4)

1. 入力電圧に接続される充電電源機能部材と二次電池を接続、保持する充電端子が取付けられた収納部を有する電池ホルダとが互いに電気的に接離可能に分割された構造の二次電池の充電装置であって、
   前記充電電源機能部材および前記電池ホルダは、非使用時にその充電電源機能部材の一部が電池ホルダの収納部に嵌合されるように互いに重ね合わされることを特徴とする二次電池の充電装置。
2. 前記充電電源機能部材と前記電池ホルダは、コネクタを介して電気的に接離されることを特徴とする請求項１記載の二次電池の充電装置。
3. 前記充電電源機能部材と前記電池ホルダは、いずれか一方の部材に接続されたケーブルと、このケーブルの他端に接続された挿入側コネクタと、他方の部材に形成され、前記挿入側コネクタが嵌合される受け側コネクタとを介して電気的に接離されることを特徴とする請求項１記載の二次電池の充電装置。
4. 入力電圧に接続される充電電源機能部材と二次電池を接続、保持する充電端子が取付けられた収納部を有する電池ホルダとを連結部材により折り曲げ可能に連結された構造の二次電池の充電装置であって、
   前記充電電源機能部材および前記電池ホルダは、非使用時にその充電電源機能部材の一部が電池ホルダの収納部に嵌合されるように前記連結部材で互いに折り曲げられることを特徴とする二次電池の充電装置。

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