JP2018133887A - 充電装置及び充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで、且つ高い耐久性で、二次電池搭載装置への大電流急速充電の際の、接続部の発熱を抑制することができる、充電装置の提供。
【解決手段】二次電池搭載装置３０に対して急速充電が可能な充電装置１０であって、二次電池搭載装置３０は、充放電可能な二次電池３１と、充電装置１０から給電され、二次電池へ電力を供給する受電側接続部３２，３３と、を備えており、充電装置１０は、大電流を供給可能な電源１１と、二次電池搭載装置３０の受電側接続部３２，３３に接触して給電する給電側接続部１４，１５と、を備えており、充電の際に発生する熱を吸収可能な吸熱膜２３，２４が給電側接続部１４，１５に設けられている、充電装置１０。
【選択図】図３

Description

本発明は、二次電池搭載装置の充電を行う充電装置、及び該二次電池搭載装置と該充電装置とを含む充電システムに関する。

近年、電池技術の向上に伴い、充電電流を多く流すことによって充電時間の短縮を狙った急速充電器の開発が盛んに行われている。

ここで、二次電池へ数１０［Ａ］クラスの大電流を流して充電すると、大電流対応の二次電池や、電池を並列に接続した電池パックにおいて、電池（電池パック）や接続部の温度が高くなるため、様々な発熱対策が行われている。例えば、特許文献１には、電池パック内部や充電装置内部にサーミスタや温度ヒューズ等を搭載して温度を監視しながら、冷却ファンや放熱フィン等で発熱を抑制する方法が挙げられている。

しかし、電池パックや充電器の本体は、内部の空間が適宜設定できるため、上記のような対策を実施すれば解決するが、充電器と電池パックとの接続部で発熱する場合は、発熱への対策が難しかった。

接続部の一般的な安全対策として、接続部に温度センサを配置し、大電流での充電時に接続部の温度をモニタリングし、一定温度を超えたら充電を停止して自然放熱を待って再び充電することが知られている。

しかし、充電期間中に充電の停止を挟むと、連続充電ができないことで充電時間が長くなり、急速に充電できないという問題がある。

そこで、充電の際の接続部を冷却する技術として、特許文献２では、接続部と電池とを含むケース全体を、冷媒を循環させたり、ペルチェ素子などの半導体素子を接触させたりして、冷却することが提案されている。

また、別の発熱対策として、特許文献３では、接続部の金属部材の材料を選択し、金属部材の厚さを最適にすることにより、発熱に寄与する接続部のインピーダンスを低減する方法が提案されている。

しかし、引用文献２のように電池と接続部を含むケース全体を冷却すると、レイアウトが複雑になり、装置が大掛かりになり、さらにコストもかかってしまう。

また、接続部の厚さは、設計上の制約により薄さが要求されているにも関わらず、引用文献３のように、電気抵抗を優先して電極を構成する金属部材を選択すると、選択した接続部の金属材料によっては、何千回、何万回と繰り返し接続部を接触させることに対して、耐久性の課題が残る。

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、低コストで、且つ高い耐久性で、二次電池搭載装置への大電流急速充電の際の、接続部の発熱を抑制することができる、充電装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様では、二次電池搭載装置に対して急速充電が可能な充電装置であって、
前記二次電池搭載装置は、充放電可能な二次電池と、前記充電装置から給電され、前記二次電池へ電力を供給する受電側接続部と、を備えており、
前記充電装置は、
大電流を供給可能な電源と、
前記二次電池搭載装置の前記受電側接続部に接触して給電する給電側接続部と、を備えており、
充電の際に発生する熱を吸収可能な吸熱膜が前記給電側接続部に設けられている、
充電装置を提供する。

一態様によれば、充電装置において、低コストで、且つ高い耐久性で、二次電池搭載装置への大電流急速充電の際の、接続部の発熱を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る充電システムにおいて電子機器が充電中の全体説明図。 本発明の第１実施形態に係る充電装置のアーム部及び給電側接続部と、電子機器の受電側接続部の構成を示す斜視概略図。 図２の充電装置のアーム部及び給電側接続部の伸縮方向の側面断面模式図。 本発明の第２実施形態に係る充電装置のアーム部及び給電側接続部と、電子機器の受電側接続部の構成を示す斜視概略図。 図４の給電側接続部の構成を示す上面図、及び当接面側の側面図。 本発明の第３実施形態に係る充電装置のアーム部及び給電側接続部と、電子機器の受電側接続部の構成を示す斜視概略図。 図６の給電側接続部の構成を示す上面図、及び当接面側の側面図。 本発明の第４実施形態に係る充電装置のアーム部及び給電側接続部と、電子機器の受電側接続部の構成を示す斜視概略図。 図８の充電装置のアーム部及び給電側接続部の伸縮方向の側面断面模式図。 本発明の第５実施形態に係る充電装置のアーム部及び給電側接続部と、電子機器の受電側接続部の構成を示す斜視概略図。 図１０の充電装置のアーム部及び給電側接続部の伸縮方向の側面断面模式図。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

＜充電システム＞
図１は本発明に係る充電システムにおいて電子機器が充電中の全体説明図である。図１に示すように、本発明の実施形態に係る充電システム１は、充電装置１０と、電子機器３０と、を備える。充電装置１０は、電子機器３０に対して急速給電が可能である。

ここで、電子機器３０は、二次電池を動力源として動作する二次電池搭載装置（大電流充電アプリケーション）の一例である。二次電池搭載装置は、自動的に充電装置１０の近傍に帰還する自動移動可能な自動移動体でありうる。自動移動体は、例えば、自動運転電気自動車、セグウェイの様な電動二輪車、荷物搬送車、ロボット（掃除ロボット、ペットロボット、災害用ロボットや、飛行可能なラジコンや浮遊体等の空中を移動する自動飛翔体）等のアプリケータ（アプリケーション）である。

または、二次電池搭載装置は、ユーザーによって充電位置に設置される、スマートフォンやスマートウォッチなどの携帯機器、携帯型ノートパソコン、電気自動車、及び電動工具など、二次電池を動力源として動作する、自動帰還を前提としない各種装置であってもよい。

図１を参照して、充電装置１０は、電源１１と、アーム部１２，１３と、給電側接続部１４，１５とを備えている。さらに、充電装置１０は商業用コンセントと接続可能な電源プラグ１６を備えていてもよい。充電装置１０は、図は省略するが、ホストコンピューター、充電制御部、接続機構制御部、充電側通信部などを備えていてもよい。

電源１１は、装置筐体１７内に内蔵され、大電流充電を可能にする充電器である。

アーム部（充電アーム）１２，１３は、装置筐体１７から突出している。アーム部１２，１３は、先端が給電側接続部１４，１５に連結され、伸縮することで給電側接続部１４，１５の位置を移動可能である。アーム部１２，１３は、例えば、複数の大きさの違う筒が重なり合うテレスコピック構造によって、伸縮が可能になっている。

アーム部１２，１３の先端に設けられる、給電側接続部（給電部）１４には電極板である正極電極２１が設けられ、給電側接続部（給電部）１５には、電極板である負極電極２２が設けられている。

伸縮可能な充電用のアーム部１２，１３は、図１に示すように、正極の電極板２１を含む給電側接続部１４に対応する正極アーム１２と、負極の電極板２２を含む給電側接続部１５に対応する負極アーム１３として、夫々設けられている。

また、図１に示す例では、二次電池搭載装置の一例である電子機器３０は、充放電可能な二次電池３１と、受電側接続部３２，３３とを有する。

電子機器３０において、二次電池３１は、例えば複数の電池を含む電池パックであり、充放電可能である。受電側接続部３２，３３は、充電装置１０から給電され、二次電池３１へ電力を供給する。二次電池３１へ供給された電力は、電子機器３０を動作させる。

受電側接続部（受電部）３２，３３は、電子機器３０に内蔵されて、又は電子機器３０の機器筐体３４に取り付けられている。受電側接続部（受電部）３２には正極電極（電極板）４１が設けられ、受電側接続部３３には、負極電極（電極板）４２が設けられている。

充電を行うときは、接触給電できるように、充電装置１０の給電側接続部１４，１５の電極板２１，２２と、電子機器３０内に設けられた受電側接続部３２，３３の、電極板４１（正極電極）、電極板（負極電極）４２とを接触させて接続する。

電源（充電器）１１から出力された電流は、アーム部１２，１３と給電側接続部１４，１５の電極板２１，２２を通った後、電子機器３０の受電側接続部３２，３３の電極板４１，４２を介して、二次電池３１の正極、負極に流れることで充電する。

ここで、一般的に、充電時には必ず接続部（給電側接続部と受電側接続部）を接触させるため、接続部は、特に磨耗や耐久性を考慮する必要がある。詳しくは、接続部は充電器や電池パックと異なり雰囲気中に晒される時間が長いため、劣化や酸化被膜形成等がより進行しやすい。

そのため、時間の経過とともに、接触部の接触抵抗が増大して、そこに大電流を流すことで電力ロスは大きくなり、高温になる事案が増えてしまうおそれがあった。この際、充電電流を大きくするほど、接触抵抗による発熱量は増えてしまう。

そこで、本発明の実施形態では、充電の際に発生する熱を吸収可能な吸熱膜（２３，２４）、（４３，４４）を、少なくとも充電装置１０の給電側接続部１４，１５、又は電子機器３０の受電側接続部３２，３３のいずれか一方に設ける。

下記、吸熱膜（２３，２４）、（４３，４４）を含む接続部（給電側接続部１４，１５、受電側接続部３２，３３）の構造について具体的に説明する。

＜第１実施形態＞
図２は、本発明の第１実施形態に係る充電装置１０のアーム部１２，１３及び給電側接続部１４，１５と、電子機器３０の受電側接続部３２，３３の構成を示す斜視概略図である。図３は、図２の充電装置１０の給電側接続部１４（１５）の伸縮方向の側面断面模式図である。

図２、図３に示すように、本実施形態では、充電装置１０側において、吸熱膜２３，２４は、給電側接続部１４，１５の電極板２１，２２の側面を取り囲むように（巻かれて）設けられている。

さらに、本実施形態では、電子機器３０側において、吸熱膜４３，４４は、受電側接続部３２，３３の電極板４１，４２の側面を取り囲むように（巻かれて）設けられている。

なお、図２、図３では、吸熱膜（２３，２４）、（４３，４４）は、電極板（２１，２２）、（４１，４２）の側面の全面を取り囲む例を示しているが、吸熱膜（２３，２４）、（４３，４４）は、電極板（２１，２２）、（４１，４２）の側面の少なくとも一部を取り囲んでいればよい。

ここで設けられる吸熱膜２３，２４、４３，４４は、例えば吸熱シート（放熱シート）等の熱吸収素材である。なお、吸熱膜として、吸熱シート以外に放熱ゲル、放熱グリスを用いて、薄膜状に塗布してもよい。吸熱膜は、例えば、１ｃｍ以下の、数ｍｍ程度の薄膜であり、例えば、グラフェン(graphene)で構成される。

この構成により、図３に示す充電装置１０側の正極電極を例にすると、急速充電を行うために大電流を流した際、電極板２１の接触部分である当接面（電極面）２１０で発生する熱を、矢印に示すように、吸熱膜２３で、吸収することができる。他の接触部でも同様である。

したがって、急速充電を行うために大電流を流した際、接触させた電極板間での発熱による接続部の劣化や、周辺の樹脂性部品の温度上昇を防ぐことができる。

また、本実施形態では、給電側及び受電側の接続部の電極自体は一般的な金属材料である、例えばアルミ等で構成されている。

したがって、接続部の電極の金属材質は変更しないため、接触部同士を、繰り返し何千回、何万回と接触させても、電極の材質に起因する耐久性の問題は生じない。

さらに、上記構成では、熱吸収素材である吸熱膜を設けることで一般的な放熱対策と知られている冷却ファンを設けるスペースが不要になるので、部品の削減に繋がる。また、冷却ファンを駆動するための配線も不要となる。

なお、本実施形態では、給電側接続部１４，１５と、受電側接続部３２，３３との両方に、吸熱膜（２３，２４）、（４３，４４）を設ける構成を示したが、吸熱膜はすべての電極板に設ける必要はなく、充電装置１０側または電子機器３０側、どちらか一方の接続部の電極だけに設けてもよい。

この場合、電流値（充電量）や、電極の接触面積の大小に応じて熱吸収素材の装着状態を変更するものとする。充電量に応じて、充電装置１０側または電子機器３０側のどちらか一方の接続部のみに吸熱膜を設けることで、温度上昇への安全対策を行いながら、部品コストをさらに削減できる。

また、本実施形態では、給電側接続部１４，１５の電極板２１，２２と受電側接続部３２，３３の電極板４１，４２とが対向する当接面２１０，２２０、４１０，４２０は平板状である例を示しているが、電極の当接面は図２、図３に示した板状形状でなくてもよい。電極板及び吸熱膜が異なる形状である例を、下記実施形態で示す。

＜第２実施形態＞
図４は、本発明の第２実施形態に係る充電装置１０Ａのアーム部１２及び給電側接続部１４Ａ（１５Ａ）と、電子機器３０Ａの受電側接続部３２Ａの構成を示す斜視概略図である。図５は、図４の給電側接続部１４Ａ（１５Ａ）を示しており、（ａ）は上面図、（ｂ）は当接面側の側面図である。なお、図４、図５では、正極側のみの接続部１４Ａ，３２Ａを例として示し、下記正極側を例として説明するが、負極側の接続部１５Ａ，３３Ａも同様の構成である。

本実施形態では、図４に示すように、吸熱膜２３Ａは、給電側接続部１４Ａの電極２１Ａの、電子機器３０Ａの受電側接続部３２Ａと当接する、電極面（当接面）２１０Ａに取り付けられている。

そして、吸熱膜２３Ａの当接面（吸熱当接面）２３０Ａと、吸熱膜２３Ａが設けられていない部分の電極２１Ａの電極面（当接面）２１０Ａの位置が異なることで、給電側接続部１４Ａの当接面に凹凸が設けられている。

一方、受電側接続部３２Ａの電極４１Ａの当接面４１０Ａにおいて、縁部周辺が段状に凹んだ段状切欠き部４１５が形成されている。よって、受電側接続部３２Ａの当接面３２０Ａには凹凸が設けられている。

このように、電極の当接面と吸熱膜の当接面との位置の差による凹凸、又は電極の表面に形成された段差（切欠き）による凹凸により、接続部の当接面に凹凸を設けることで、給電側接続部と受電側接続部との接続の際に、凸部が凹部によってガイドされるため、接続部の電極板間の密着性を高めることができる。

密着性が高まることにより、電極板間（２１Ａと４１Ａ、２２Ａと４２Ａ）の接触抵抗の低減が可能となり、発熱を抑制することができる。

さらに、本実施形態において、図５（ｂ）に示すように、吸熱膜２３Ａは、給電側接続部１４Ａの電極２１Ａの当接面２１０Ａの縁部近傍に枠状に取り付けられている。

このように、吸熱膜２３Ａ，２４Ａを縁部に設けることで、中央部分である電極面（２１Ａと４１Ａ、２２Ａと４２Ａ）で発生した熱を籠らせず、効率よく放熱することができる。

さらに本実施形態では、上記のように吸熱膜（熱吸収素材）２３Ａが設けられた電極２１Ａの当接面２１０Ａが、凹んだ形状である。そのため、対応する電子機器３０側の受電側接続部３２Ａの電極４１Ａの当接面４１０Ａに凸形状としている。

例えば、電子機器３０Ａが、ロボットなどの自動移動体の場合、ユーザーなどの人の目の確認なしで充電が開始されることになる。その場合、充電装置１０Ａのアーム部１２，１３の先端にある給電側接続部１４Ａ，１５Ａと、電子機器（自動移動体）３０Ａの受電側接続部３２Ａ，３３Ａとの接触を確実にするために、給電側接続部１４Ａ，１５Ａの電極の当接面、あるいは、受電側接続部３２Ａ，３３Ａの電極の当接面とのどちらか一方が、先端が細くなっている凸状形状であることが望ましい。

図４、図５の例では、充電装置１０Ａの給電側接続部１４Ａでは、電極２１Ａでの当接面２１０Ａは、隣り合う２つの平面（２１１，２１２）で構成されるＶ型の凹み形状である。

また、電子機器３０Ａの受電側接続部３２Ａでは、電極４１Ａの当接面４１０Ａは、給電側接続部１４ＡのＶ型の凹み形状の電極２１Ａの２つの平面と密接可能になるように、２つの平面（４１１，４１２）を側面とする三角柱形状で構成されている。即ち、受電側接続部３２Ａの電極４１Ａは、逆Ｖ型の２面（４１１，４１２）を有する凸形状である。

このように、本実施形態では、受電側接続部３２Ａ，３３Ａの電極４１Ａ，４２Ａの当接面４１０Ａ，４２０Ａが、先端が細くなっている凸状形状であるため、給電側接続部１４Ａ，１５Ａに対する受電側接続部３２Ａ，３３Ａの接触の確実性を向上することができる。

＜第３実施形態＞
図６は、本発明の第３実施形態に係る充電装置１０Ｂのアーム部１２（１３）及び給電側接続部１４Ｂ（１５Ｂ）と、電子機器３０Ｂの受電側接続部３２Ｂ（３３Ｂ）の構成を示す斜視概略図である。図７は、図６の給電側接続部１４Ｂ（１５Ｂ）の構成を示しており、（ａ）は上面図、（ｂ）は当接面側の側面図である。なお、図６、図７では、正極側のみの接続部１４Ｂ，３２Ｂを例として図示し、下記正極側を例として説明するが、負極側の接続部１５Ｂ，３３Ｂも同様の構成である。

本実施形態では、第２実施形態と同様に、吸熱膜２３Ｂは、給電側接続部１４Ｂの電極２１Ｂの、電極面（当接面）２１０Ｂの縁部周辺に枠状に取り付けられている。

よって、吸熱膜２３Ｂの当接面（吸熱当接面）２３０Ｂと、電極２１Ｂの電極面（当接面）２１０Ｂの位置が異なることで、給電側接続部１４Ｂの当接面に凹凸が設けられている。

一方、受電側接続部３２Ｂも、第３実施形態と同様に、電極４１Ｂの当接面４１０Ｂにおいて、縁部周辺が段状に凹んだ段状切欠き部４１６が形成されている。よって、受電側接続部３２Ｂの当接面には凹凸が設けられている。

このように、電極及び吸熱膜の差による凹凸、又は電極単体表面の凹凸により、当接面に凹凸を設けることで、給電側接続部と受電側接続部との接続の際に、凸部が凹部によってガイドされるため、接続部の密着性を高まり、電極板間（２１Ｂと４１Ｂ、２２Ｂと４２Ｂ）の接触抵抗の低減が可能となり、発熱を抑制することができる。

さらに、吸熱膜２３Ｂ，２４Ｂを、当接面の縁部に設けることで、図７に示すように、中央部分である電極面（２１Ｂと４１Ｂ、２２Ｂと４２Ｂ）で発生した熱を籠らせず、効率よく放熱することができる。

さらに、本実施形態では、電極面の形状が第２実施形態とは異なる。本実施形態では、給電側接続部１４Ｂ，１５Ｂの電極２１Ｂ，２２Ｂの当接面２１０Ｂ，２２０Ｂが、凸形状である。そのため、対応する電子機器３０Ｂ側の受電側接続部３２Ｂ，３３Ｂの電極４１Ｂ，４２Ｂの当接面４１０Ｂ，４２０Ｂが凹形状となっている。

詳しくは、図６、図７の例では、電子機器３０Ｂの受電側接続部３２Ｂでは、電極４１Ｂの当接面４１０Ｂは、隣り合う２つの平面（４１３，４１４）で構成されるＶ型の凹み形状である。

また、充電装置１０Ｂの給電側接続部１４Ｂでは、電極２１Ｂの当接面２１０Ｂは、受電側接続部３２ＢのＶ型の凹み形状の電極４１Ｂの２つの平面と密接可能な、２つの平面（２１３，２１４）を側面とする三角柱形状で構成されている。即ち、充電装置１０Ｂの給電側接続部１４Ｂの電極２１Ｂは、逆Ｖ型の２面（２１３，２１４）を有する凸形状である。

このように、本実施形態では、給電側接続部１４Ｂ，１５Ｂの電極２１Ｂ，２２Ｂの当接面２１０Ｂ，２２０Ｂが、先端が細くなっている凸状形状であるため、受電側接続部３２Ｂ，３３Ｂに対する、給電側接続部１４Ｂ，１５Ｂの接触の確実性を向上することができる。

なお、図４〜図７に示した第２実施形態及び第３実施形態では、充電装置１０側の給電側接続部１４Ａ，１５Ａ（１４Ｂ，１５Ｂ）に吸熱膜を設けているが、吸収膜の配置場所はこれに限らない。熱吸収素材である吸熱膜２３Ａ〜４４Ａ、２３Ｂ〜４４Ｂは、電子機器３０（二次電池搭載装置）側に設けてもよいし、充電装置側（給電側）及び電子機器側（受電側）の両側に設けてもよい。

また、接続の際の対向面である当接面の凹凸形状も上記図４〜図７に示す構成例に限らない。例えば、当接面において、複数の凹凸を設けてもよい。

上記第１実施形態〜第３実施形態では、電極板間の熱を逃がすために、吸熱膜を設けたが、吸熱膜に加えて、熱を放出可能な放熱部材を設けてもよい。

＜第４実施形態＞
図８は、本発明の第４実施形態に係る充電装置１０Ｃのアーム部１２，１３及び給電側接続部１４Ｃ，１５Ｃと、電子機器３０Ｃの受電側接続部３２Ｃ，３３Ｃの構成を示す斜視概略図である。図９は、図８の充電装置１０Ｃの給電側接続部１４Ｃ（１５Ｃ）の伸縮方向の側面断面模式図である。

本実施形態では、給電側接続部１４Ｃ，１５Ｃ及び受電側接続部３２Ｃ，３３Ｃにおいて、吸熱膜２３Ｃ，２４Ｃ、４３Ｃ，４４Ｃの周囲に放熱部材（放熱板）２５，２６、４５，４６を設けている点が、図２、図３に示す第１実施形態とは異なる。

詳しくは、本実施形態では、給電側接続部１４Ｃ，１５Ｃにおいて、吸熱膜２３Ｃ，２４Ｃは、電極２１Ｃ，２２Ｃの側面を取り囲むように設けられる。そして、放熱部材２５，２６は、吸熱膜２３Ｃ，２４Ｃの外側の、少なくとも一部（例えば、受電側接続部３２Ｃ，３３Ｃと当接する電極面（当接面）２１０Ｃ，２２０Ｃに近い部分）を取り囲むように設けられている。

さらに、受電側接続部３２Ｃ，３３Ｃにおいて、吸熱膜４３Ｃ，４４Ｃは、電極４１Ｃ，４２Ｃの側面を取り囲むように設けられる。そして、放熱部材４５，４６は、吸熱膜４３Ｃ，４４Ｃの外側の、少なくとも一部（給電側接続部１４Ｃ，１５Ｃと当接する電極面（当接面）４１０Ｃ，４２０Ｃに近い部分）を取り囲むように設けられている。

本実施形態において、放熱部材２５，２６、４５，４６は、例えば、放熱板や、放熱フィン等である。放熱部材は１ｃｍ〜数ｃｍ程度であり、吸熱膜２３Ｃ，２４Ｃ、４３Ｃ，４４Ｃよりも厚いものとする。放熱部材は例えば、アルミや銅等の金属で構成される。

本実施形態では、放熱板を設けることによって、図９の矢印に示すように、電極２１Ｃの当接面２１０Ｃで発生した熱を、吸熱膜２３Ｃが電極２１Ｃの側面から吸収し、外側の放熱板２５Ｃがその熱を大気中へ積極的に放出する。よって、大電流を流したときに発生する熱を、さらに効率的に放熱することができる。

なお、図８乃至図９ではフィンのない放熱板で示したが、放熱板はこれに限らず、フィンを、側面から突出するように起立させてもよい。

なお、本実施形態では、給電側及び受電側の双方に放熱部材及び吸熱膜を設ける例を示しているが、どちらか一方に設けてもよい。

＜第５実施形態＞
図１０は、本発明の第５実施形態に係る充電装置１０Ｄのアーム部１２Ｄ，１３Ｄ及び給電側接続部１４Ｄ，１５Ｄと、電子機器３０Ｄの受電側接続部３２Ｄ，３３Ｄの構成を示す斜視概略図である。図１１は、図１０の充電装置１０Ｄのアーム部１２Ｄ（１３Ｄ）の伸縮方向の側面断面模式図である。

本実施形態は、吸熱膜に加えて、放熱部材を設ける場合の別の構成を示す。放熱部材を設ける場合、吸熱膜の近傍に、少なくとも給電側接続部又はアーム部のいずれか、あるいは、受電側接続部のいずれか一つに設けられていればよい。

第４実施形態との相違点は、吸熱膜及び放熱板を接続部の電極板２１Ｄ，２２Ｄの側面の周囲に設けるのではなく、電極板２１Ｄ，２２Ｄの背面２１７，２２７側から内側に吸熱膜２３Ｄ，２４Ｄおよび放熱部材２５Ｄ，２６Ｄを設けている点である。

詳しくは、図１１を参照して、本実施形態では、給電側接続部１４Ｄ，１５Ｄにおいて、吸熱膜２３Ｄ，２４Ｄは、アーム部１２Ｄ，１３Ｄの先端周辺の外周であって、電極板２１の背面２１７，２２７に対して、めり込むように設けられる。そして、放熱部材２５Ｄ，２６Ｄは、吸熱膜２３Ｄ，２４Ｄの外周側に筒状に設けられている。

なお、吸熱膜２３Ｄは、電極の厚さ方向に伸長しているが、当接面には達していない。このように構成することで、接続部において、電極間の充電を妨げずに、中央部分において、熱を吸熱し、放熱することができる。

詳しくは、図１１の示す給電側接続部１４Ｄでは、受電側接続部２２Ｄと当接する左側の当接面４１０Ｄが最も温度が高くなる。図１１に示すように、電極板２１Ｄを貫通しないように、吸熱膜及び放熱部材を設けることで、吸熱膜及び放熱部材が、電極板２１Ｄの背面側にめり込んだ部分から吸熱し、外気と接触する部分（右側）から熱を放出する。

このように、本実施形態では、放熱板を設けることによって、熱吸収素材である吸熱膜とともに電極板２１Ｄ，２２Ｄの中央部分から熱を奪って、背面２１７，２２７側から放出するため、大電流を流したときに発生する熱を、より効率的に放熱することができる。

なお、上記の実施形態では、「吸熱膜単体」や「吸熱膜と放熱部材」を接続部の電極に設ける例を説明したが、発熱を抑制する部材として、吸熱膜を設けずに、放熱部材（放熱板）のみを設けてもよい。

本発明では、上述の実施形態において、給電側接続部及び受電側接続部の少なくとも一方において、吸熱膜を設けることで、接続部の発熱を抑制することができ、例えば、温度が所定の閾値を超えた場合に強制的に充電動作を停止させる保護対策が施されていた場合でも、充電動作の停止を回避でき、所定の温度に下がるまでのダウンタイムを回避できる。

そして、充電装置では、ダウンタイム（充電停止時間）がないと、必要な充電量となる電力を、連続的に投入できるので、電力消費を低減することができる。詳しくは、充電装置側では、ダウンタイム（充電停止時間）がないと、一つの電子機器に必要な充電量を、充電の停止せずに一度の充電動作で完了できるとともに、充電完了後、例えば別の電子機器に対して、連続的に電力を投入できる。よって、電子機器側、充電装置側のいずれも、電力消費を低減することができる。

一方、電子機器側では、電子機器に必要な充電量を、充電の停止せずに、即ち、充電の待機時間（ダウンタイム）がなく、一度の充電動作で完了できる。

また、上記の複数の実施形態のように、充電装置１０側の給電側接続部１４，１５に吸熱膜２３，２４や放熱部材２５，２６を設けることで、充電完了後、接続部が電池側から離れた場合でも、即座に給電側接続部１４，１５を放熱させることができる。

そのため、仮に、所定の閾値を超えて高温になっても、充電装置において、高温による充電停止時間であるダウンタイムを短縮することが可能となる。充電装置側では、ダウンタイムが万一回避できない場合であっても、一つの電子機器に必要な充電量を、ダウンタイム時間が短縮されて、充電動作で完了できるとともに、充電完了後、例えば別の電子機器に対して、少ない待ち時間で連続的に電力を投入できる。

一方、図２、図４、図６、図８に示したように、電子機器３０側の受電側接続部３２，３３に吸熱膜４３，４４やの放熱部材４５，４６を設けることで、充電完了後、受電側接続部３２，３３が給電側接続部１４，１５から離れた場合でも、即座に受電側接続部３２，３３を放熱させることができる。

そのため、充電側と電池側の接続部が離れた場合でも放熱が可能となるので、仮に、所定の閾値を超えて高温になっても、電子機器側において、高温による充電待機時間（ダウンタイム）を短縮することができる。したがって、電子機器側では、必要な充電量を、充電の待機時間を最小限にして、充電動作で完了できる。

以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１ 充電システム
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ 充電装置
１１ 充電地
１２，１２Ｄ 正極側アーム部（アーム部）
１３，１３Ｄ 負極側アーム部（アーム部）
１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ 給電側接続部
１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ 給電側接続部
１６ 電源プラグ
１７ 充電装置筐体
２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ 正極（給電側接続部の電極）
２１０，２１０Ａ，２１０Ｂ，２１０Ｃ，２１０Ｄ 当接面（電極面）
２１１，２１２ 給電側電極凹部を形成する平面）
２１３，２１４ 給電側電極凸部を形成する平面
２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ 負極（給電側接続部の電極）
２２０，２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ，２２０Ｄ 当接面（電極面）
２２１，２２２ 給電側電極凹部を形成する平面）
２２３，２２４ 給電側電極凸部を形成する平面
２３，２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ 吸熱シート（吸熱膜）
２３０Ａ，２３０Ｂ 吸熱当接面
２４，２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄ 吸熱シート（吸熱膜）
２４０Ａ，２４０Ｂ 吸熱当接面
２５，２５Ｄ 放熱板（放熱部材）
２６，２６Ｄ 放熱板（放熱部材）
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ 電子機器（二次電池搭載装置）
３１ 二次電池
３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ 受電側接続部
３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ 受電側接続部
３４ 機器筐体
４１，４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ 正極（受電側接続部の電極）
４１０，４１０Ａ，４１０Ｂ，４１０Ｃ，４１０Ｄ 当接面
４１５，４１６ 段状切り欠き部
４１１，４１２ 受電側電極凸部を形成する平面
４１３，４１４ 受電側電極凹部を形成する平面
４２，４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ 負極（受電側接続部の電極）
４２０，４２０Ａ，４２０Ｂ，４２０Ｃ，４２０Ｄ 当接面
４２１，４２２ 受電側電極凸部を形成する平面
４２３，４２４ 受電側電極凹部を形成する平面
４２５，４２６ 段状切り欠き部
４３，４３Ｃ 吸熱シート（吸熱膜）
４４，４４Ｃ 吸熱シート（吸熱膜）
４５ 放熱板（放熱部材）
４６ 放熱板（放熱部材）

特開２０１３−０８５３９８号公報 特開２００４−２０８４７０号公報 特開２０１４−２２９４７４号公報

Claims (14)

1. 二次電池搭載装置に対して急速充電が可能な充電装置であって、
   前記二次電池搭載装置は、充放電可能な二次電池と、前記充電装置から給電され、前記二次電池へ電力を供給する受電側接続部と、を備えており、
   前記充電装置は、
   大電流を供給可能な電源と、
   前記二次電池搭載装置の前記受電側接続部に接触して給電する給電側接続部と、を備えており、
   充電の際に発生する熱を吸収可能な吸熱膜が前記給電側接続部に設けられている、
   充電装置。
2. 前記吸熱膜は、前記給電側接続部の、前記二次電池搭載装置の前記受電側接続部と当接する電極面に取り付けられ、
   前記吸熱膜の吸熱当接面と、前記給電側接続部の前記吸熱膜が設けられていない部分の前記電極面の位置が異なることで、
   前記給電側接続部の、前記受電側接続部と当接する面に凹凸が設けられている、
   請求項１に記載の充電装置。
3. 前記吸熱膜は、前記給電側接続部の、前記受電側接続部と当接する電極面の縁部近傍に枠状に取り付けられている、
   請求項１又は２に記載の充電装置。
4. 前記吸熱膜は、前記給電側接続部の電極の側面の少なくとも一部を取り囲むように設けられている、
   請求項１に記載の充電装置。
5. 熱を放出可能な放熱部材が、前記吸熱膜の近傍に、少なくとも前記給電側接続部に設けられている、
   請求項１に記載の充電装置。
6. 前記吸熱膜は、前記給電側接続部の電極の側面の少なくとも一部を取り囲むように設けられ、
   前記放熱部材は、前記吸熱膜の外側の、少なくとも一部を取り囲むように設けられている、
   請求項５に記載の充電装置。
7. 先端が前記給電側接続部に連結され、伸縮することで前記給電側接続部の位置を移動可能なアーム部、を備えており、
   前記吸熱膜は、前記アーム部の先端周辺の外周であって、前記給電側接続部の背面に対してめり込むように設けられ、
   前記放熱部材は、前記吸熱膜の外周側に設けられている、
   請求項５に記載の充電装置。
8. 二次電池搭載装置と、該二次電池搭載装置に対して急速給電が可能な充電装置を備える充電システムであって、
   前記二次電池搭載装置は、
   充放電可能な二次電池と、
   前記充電装置から給電され、前記二次電池へ電力を供給する受電側接続部と、を備えており、
   前記充電装置は、
   大電流を供給可能な電源と、
   前記二次電池搭載装置の前記受電側接続部に接触して給電する給電側接続部と、を備えており、
   充電の際に発生する熱を吸収可能な吸熱膜が、少なくとも前記充電装置の前記給電側接続部、又は前記二次電池搭載装置の前記受電側接続部のいずれか一方に設けられている、
   充電システム。
9. 前記吸熱膜は前記充電装置の前記給電側接続部の、前記二次電池搭載装置の前記受電側接続部と当接する電極面に設けられ、
   前記吸熱膜の吸熱当接面と前記給電側接続部の前記吸熱膜が設けられていない部分の前記電極面の位置が異なることで、前記給電側接続部の、前記受電側接続部と当接する面に凹凸が設けられており、
   前記二次電池搭載装置の前記受電側接続部の、前記給電側接続部と当接する面には、前記給電側接続部の前記凹凸に対して密接可能な凹凸が設けられている、
   請求項８に記載の充電システム。
10. 前記二次電池搭載装置の前記受電側接続部の、前記給電側接続部と接触する面は隣り合う２つの平面で構成されるＶ型の凹み形状であり、
    前記充電装置の前記給電側接続部は、前記受電側接続部の前記Ｖ型の凹み形状と密接可能な２つの平面が、前記受電側接続部に対して逆Ｖ型の凸形状である、
    請求項８又は９のいずれか一項に記載の充電システム。
11. 前記充電装置の前記給電側接続部は、前記受電側接続部と接触する面は隣り合う２つの平面で構成されるＶ型の凹み形状であり、
    前記二次電池搭載装置の前記受電側接続部の、前記給電側接続部と接触する面は、前記給電側接続部の前記Ｖ型の凹み形状と密接可能な２つの平面が、前記給電側接続部に対して逆Ｖ型の凸形状である、
    請求項８又は９のいずれか一項に記載の充電システム。
12. 前記吸熱膜は、前記二次電池搭載装置の前記受電側接続部の電極の側面を取り囲むように設けられている、
    請求項８に記載の充電システム。
13. 熱を放出可能な放熱部材が、前記吸熱膜の近傍に、少なくとも前記二次電池搭載装置の前記受電側接続部、又は前記充電装置の前記給電側接続部のいずれか一方に設けられている、
    請求項８に記載の充電システム。
14. 前記吸熱膜は、前記二次電池搭載装置の前記受電側接続部の電極の側面の少なくとも一部を取り囲むように設けられ、
    前記放熱部材は、前記吸熱膜の外側の、少なくとも一部を取り囲むように設けられている、
    請求項１３に記載の充電システム。

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