JP3027867U - 可動端子を備えた二次電池充電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 形状、寸法、電圧等の異なる二次電池に対し
て、短時間で常に適正充電を行うことが可能である、可
動端子を備えた二次電池用充電装置を提供することを課
題とする。 【解決手段】 可変電圧発生部１２と、電圧設定部１４
と、極性切替え部１６と、被充電二次電池の電極に合致
する部位に接続端子１８を移動せしめる端子位置設定部
２０と、を有する可動端子を備えた二次電池の充電装置
である。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、形状、寸法、電圧等の異なる二次電池に対して短時間で適正な充電 を行い得る、可動端子を備えた二次電池充電装置に関する。

【０００２】 近年、携帯式または移動式の各種電気・電子機器類、例えば、携帯電話、ノー トパソコンその他情報処理機器、ハンディターミナル、ビデオカメラ、充電式電 動工具、小形掃除機、各種電動カート、バッテリーフォークリフト、電気自動車 等が多方面において広く普及し、駆動源としての電池が不可欠となっている。

【０００３】 このような電池には、周知のように、ただ一度の放電のみ可能である一次電池 と、多数回にわたる充電および放電が可能な二次電池とが存在する。

【０００４】 マンガン電池やアルカリマンガン電池として広く使用されている一次電池は、 国際的にも規格化されており、広く市販されており手軽に使用できる利点がある が、完全な消耗品であるため不経済である。さらに、単位重量当たりの容量も限 られており、ますます小形および軽量化が進みかつ長時間作動の期待される携帯 機器類には適さない。

【０００５】 携帯電話や携帯形の情報処理端末装置（ハンディターミナル）等の通常の携帯 形の電気電子機器類の駆動には、特殊な電圧が必要であったりまたは小形軽量で ありながら持続時間もある程度長いものが要求される。

【０００６】 すなわち、高いエネルギー密度が要求され、小形二次電池としてはニッケル− カドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）電池、ニッケル−水素（ＮｉＭＨ）電池、リチウムイ オン（Ｌｉ）電池等が広く採用されている。

【０００７】 中でも、Ｎｉ−Ｃｄ電池は、１９６０年代に商品化されており圧倒的なシェア を占めている。このＮｉ−Ｃｄ電池の特徴は、（１）密閉形であり補液を必要と しない、（２）軽量である、（３）小型化が可能である、（４）電圧変動が少な く、大電流出力が可能である、（５）一次電池であるマンガン乾電池と比して、 繰り返し使用が可能であるため、使用上のコストが格段に小さくなる、等が挙げ られる。

【０００８】

【従来の技術】

このような多くの特徴を有する小形二次電池が存在するが、電池メーカーの推 奨する独自の充電装置を用い、所定充電条件によって、０．１Ｃ程度の電流で１ ０〜１５時間程度の充電を行うことが指定されている。このような長い充電時間 を必要とする充電は不便極まりなく、多くの特徴を減殺させている。

【０００９】 そこで、充電電流を０．３Ｃ程度に高く設定することによって充電時間を短縮 したり、特別に急速充電の可能な電池として、３０分〜１時間としているものも あるが、充電装置および二次電池共に特殊設計をしたものに限られる。

【００１０】 さらに、この種の二次電池の種類はその形状、寸法、電圧、有効容量等におい て多種多様なものがあり、充電装置もこれに合わせて次々と新たな形状および構 造のものが必要となる。

【００１１】 例えば、先発の携帯機器類と後発装置とは独自の電池を使用しており、競合他 社との規格統一は成されていないことが多い。むしろ後発装置は、小形軽量で高 容量の電池を使用することをセールスポイントにするような傾向もあり、これに 合わせて新たな充電装置が必要となる。

【００１２】 このような事情から、例えば複数系列の携帯電話を使用する場合はもとより、 極端な場合には、旧型と新型とでは使用する二次電池が異なることになり、例え ば図９に示すように電池の外形、電極位置、電極間隔等が異なり、これらの電池 に充電するためには多種多様の充電装置が必要となる。

【００１３】 特に、二次電池の電極は、図９（Ｂ）のＢ−Ｂ矢視断面に示すように、二次電 池のケースから突出して設けられているものがあり、また、図９（Ｄ）のＤ−Ｄ 矢視断面に示すように、電極が二次電池のケース表面から凹んだ位置に設けられ ているものがある。

【００１４】 このような位置に設けられた電極を備えた二次電池の充電装置には特殊な接触 部がなければならない。

【００１５】 さらに、図９（Ｃ）のＣ−Ｃ矢視断面に示すように、二次電池の電極が、二次 電池のケースよりも凹部に設けられており、このような形態の二次電池の充電装 置には特殊な接触部がなければならない。

【００１６】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、形状、寸法、電圧等の異なる二次電池に対して、短時間で常に適正 充電を行うことが可能である、可動端子を備えた二次電池用充電装置を提供する ことを課題とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】

本考案の課題は、図１に示すように、可変電圧発生部１２と、電圧設定部１４ と、極性切替え部１６と、そして被充電二次電池の電極に合致する部位に接続端 子１８を移動せしめる端子位置設定部２０と、を有する可動端子を備えた二次電 池の充電装置によって解決される。

【００１８】 また、本考案は、前記端子位置設定部２０が、被充電二次電池の電極位置に合 わせて接続端子１８をそれぞれ二次元方向、即ち前後左右方向に移動可能である ものとすることにより有利な装置とすることができる。

【００１９】 本考案は、前記端子位置設定部２０が、被充電二次電池の電極位置に合わせて 接続端子１８をそれぞれ三次元方向、即ち前後、左右、上下方向に移動可能であ るものとすることにより更に有利な装置とすることができる。

【００２０】 さらに、本考案は、前記可変電圧発生部１２が、被充電二次電池の端子電圧の １．５〜３倍となるように選定され、被充電二次電池に悪影響を与えることなく 急速充電を可能にする微細パルス電圧機能を発生するものとすることにより有利 な装置を提供するものとすることができる。

【００２１】 なお、本考案は、前記端子位置設定部２０が、手動操作により被充電二次電池 の電極位置に合わせて接続端子１８を二次元方向または三次元方向に移動可能で あるものとすることにより有利な装置を提供するものとすることができる。

【００２２】 さらに本考案は、前記端子位置設定部２０が、被充電二次電池の形状、構造、 寸法、電圧等の特性データを予め記憶する記憶部２２を有し、該記憶された特性 データに対応する自動操作により被充電二次電池の電極位置に合わせて接続端子 １８を二次元方向または三次元方向に移動可能であるものとすることにより更に 有利な装置を提供するものとすることができる。

【００２３】 本考案に係る可動端子を備えた二次電池充電装置によれば、被充電二次電池に 対応して、可動電極の位置を調整し、電圧および極性を合わせて充電が行われる 。したがって、形状、構造、寸法、電圧、極性等の相違する被充電二次電池に対 して適正に充電処理を行うことができる。

【００２４】 本考案に係る可動端子を備えた二次電池充電装置に含まれる可変電圧発生部１ ２を、被充電二次電池の端子電圧よりも高い電圧が電圧パルスとして発生可能な 装置とすることにより、短時間での適正充電が可能となる。

【００２５】 なお、このような装置としては、同一出願人に係る平成１年９月２６日付け特 許出願、特願平７−２７０６５４号「二次電池の充電方法及び充電装置」に開示 する構成を採用することができる。

【００２６】 本考案に係る可動端子を備えた二次電池充電装置における電圧設定部１４、極 性切替え部１６、及び端子位置設定部２０に関するデータを被充電二次電池の型 式毎に記憶部２２に予め記憶しておき、この記憶内容に合わせて自動充電処理を 行うことができる。

【００２７】 本考案に係る可動端子を備えた二次電池充電装置は、条件判別部、例えばコイ ンまたはカードによる収金装置を備え、条件が合致した場合に、所定の充電動作 が行われるように構成することができる。

【００２８】 このような構成を採用し、レストラン、食堂、ホテルや銀行等のロビー、駅、 喫茶店、コンビニエンスストア、ガソリンスタンド、ドライブイン、集会所等に 設置しておくことにより、有料充電装置として公衆の充電依頼に応えることがで きる。

【００２９】

【考案の実施の形態】

以下、添付図を参照しながら本考案の実施例を詳述する。なお、図１と同じ構 成要素には同一の参照符号を使用している。

【００３０】 図２は、本考案に係る可動端子を具備する二次電池充電装置の実施例の外観を 示すものであり、図３は本考案に係る接続端子ブロックの移動方向を説明する図 であり、図４は本考案に係る可動端子を具備する二次電池充電装置の電気接続図 を示すものである。

【００３１】 図２に示すように、ケースＣ内には、可変電圧発生部１２が内蔵されており、 該可変電圧発生部１２は図示していない外部商用電源を受けて、例えば、４Ｖ、 ６Ｖ、８Ｖ、・・・２５Ｖ等の直流電圧を発生する。このような電圧は、手動ま たは自動操作による電圧設定部１４により、被充電二次電池の特性に合わせて適 宜調整される。

【００３２】 ケースＣの上面には、一対の接続端子ブロック１８が設けられている。この接 続端子１８は、図３に示すようにケースＣの上面において、両頭矢印Ｘ_1,Ｘ₂ （ 左右方向）のように個別に運動し、また、Ｙ方向（前後方向）に一体的に移動し 、さらにＺ方向（上下方向）にも一体的に移動可能である。

【００３３】 その結果、両接続端子間の間隔、ケースＣ端部と接続端子との間隔、また、ケ ースＣ表面と接続端子との間隔、即ちケースＣ表面に載置された被充電二次電池 の電極部と接続端子との間隔を任意に設定できる。

【００３４】 従って、被充電二次電池の各電極間の幅の広狭、被充電二次電池の電極部の設 置部位、即ち、被充電二次電池の端部から電極部の設置部位までの長短や被充電 二次電池の表面から電極部の設置部位までの深さ又は高さに適切に対応できる。

【００３５】 なお、この両頭矢印Ｘ_1,Ｘ₂ 方向、Ｙ方向、及び／またはＺ方向の運動は、ネ ジ対偶、カム等の周知機構によって行うことができる。またこれらの位置設定が 手動で行い得ることはもとより、ステッピングモータやソレノイド等の駆動源お よびベルト、歯車等の連結機構等の周知手段を設けることにより、自動設定が可 能となる。

【００３６】 この端子ブロック１８は、図５に示すように、ピン状端子１８Ａとこれを担持 する端子担体１８Ｂとから構成される。ピン状端子１８Ａは、適宜弾性体１８Ｃ 、例えばコイルバネによって上方に付勢されており、両頭矢印Ｖのように上下に 運動する。

【００３７】 前記適宜弾性体１８Ｃの配設位置は、図５に示す部位に限られるものではなく 、例えば図６に示すような構成とすることができる。また、前記ピン状端子、端 子ブロックの形状も、図２、３、５、６に示されるものに限定されるものでなく 、例えば、円筒状、柱状でもよく、また端部に突出部を形成しない方形状や楕円 状等種々の形状とすることができることはいうまでもない。

【００３８】 このような構成によれば、ピン状端子１８Ａは、端子担体１８Ｂの両頭矢印Ｘ _1, Ｘ₂ およびＹ方向、またはＺ方向運動に従って移動する。ここで、被充電二次 電池Ｂの正負電極の位置に合わせてＸ方向およびＹ方向位置及び／またはＺ方向 位置を設定することができる。

【００３９】 この場合、ピン状端子１８Ａは、前述のように弾性体１８Ｃによって上方に付 勢されている。したがって、その上方に被充電二次電池Ｂの正負電極が載置され た際に、上方向に押圧し、電極とピン状端子１８Ａ間の接触抵抗を低減するよう に作用する。

【００４０】 この場合、被充電二次電池Ｂの浮き上がりを押さえるための電池押さえ（図示 していない）を図２の最上面に設けると都合がよい。

【００４１】 なお、上述のピン状端子１８Ａの弾性体１８ＣによるＶ方向運動に加えて、ネ ジまたはカム等によるＺ方向運動機構を設け、さらに大きな運動が必要な構造の 被充電二次電池への充電を可能にすることができる。

【００４２】 図７は、本考案に係る可動端子を具備する二次電池充電装置を、自動制御する 場合の代表的構成を示すブロック図である。記憶部２２、比較演算部２４、電池 センサ３０、駆動および設定部４０を有する。

【００４３】 記憶部２２は、被充電二次電池に関する寸法、形状、電圧、電極位置等の所要 データを記憶するものである。当初は、対象とする被充電二次電池に関するデー タを記憶せしめておき、その後充電対象電池の増減に応じて、適宜書換えが可能 な記憶手段であることが望ましい。

【００４４】 電池センサ３０は、例えば厚さセンサ３０Ｔ、幅センサ３０Ｗ、長さセンサ３ ０Ｌ、極性センサ３０Ｐ等を設けることができる。なお、特定の充電用途に限定 する場合、例えば、充電対象電池の種類がある程度限定された場合は、これらの センサ中の幾つかのセンサを省略することができる。

【００４５】 駆動および設定部４０は、ピン状端子１８Ａの間隔を調整するために端子担体 １８ＢをＸ_1,Ｘ₂ 方向に移動させるためのモータＭ_1,Ｍ₂ 、端子ブロック１８を Ｙ方向に移動させるＭ₃ 、端子ブロック１８をＺ方向（高さ方向）に移動させる Ｍ₄ ならびにこれらに対応する機構部および端子への電圧極性切替えリレーＲＬ 等を内蔵するものとすることができる。

【００４６】 比較演算部２４は、記憶部２２におけるデータとセンサ３０からの出力とを比 較および演算し、その出力によって駆動および設定部４０の対応する部分の駆動 および設定を行い、端子ブロック１８の位置ならびに出力電圧の極性を被充電電 池の特性に合致せしめるものである。なお、駆動および設定部４０による動作状 態は、通常のフィードバック制御等により正確に制御されるが、ここでは省略し ている。

【００４７】 図８は本考案に係る可動端子を備えた二次電池充電装置の図７の実施例の動作 を示すフロー図である。充電処理の開始に伴って、先ず手動設定か自動設定かが 判定される（ステップＳ１）。

【００４８】 この判定において、手動設定の場合には、被充電二次電池の種類および型式等 の手動設定が行われる（ステップＳ２）。

【００４９】 一方、自動設定である場合には、各センサが作動し、所定位置に載置された被 充電二次電池に関する所要情報、電極間隔、極性、電圧等を取り込む（ステップ Ｓ３）。

【００５０】 その後、センサ群で得られた所要情報と記憶部から読み出されたデータとによ り、比較・演算部２４が比較演算を行う（ステップＳ４）。

【００５１】 次いで、手動設定された被充電二次電池の所要情報または比較演算された情報 に基づき対応する駆動部に作動出力を与え、両者間の差異が許容範囲に納まるよ うに調整が行われる（ステップＳ５）。

【００５２】 その後、被充電二次電池の種類および型式等に応じたデータと設定とが一致し たか否かが判定される（ステップＳ６）。一致するまで駆動部を作動せしめ、調 整動作を持続する。

【００５３】 調整が完了し、両者が一致した場合には、充電を開始する（ステップＳ７）。 その後充電が完了したか否かを判定し（ステップＳ８）、充電が完了していない と判定された場合は、ステップＳ７に戻り、充電が完了するまで充電を行う。

【００５４】 なお、充電の完了は、被充電二次電池の電極間電圧及び／又は充電電流の変化 等により判断することができる。

【００５５】 前記ステップＳ８において、充電完了と判断された場合には、一連の処理を終 了する。

【００５６】

【考案の効果】

本考案に係る可動端子を備えた二次電池充電装置によれば、形状、寸法、電圧 、容量等の異なる二次電池に対して同一の充電装置によって充電処理を実行する ことができる。

【００５７】 したがって、本考案によれば例えば、製造者やシステム構成の異なる形態機器 類の二次電池の充電を、全て一つの充電装置によって行うことが可能となる。家 庭等の小規模ユーザーが複数システムを利用する場合にも一台の充電装置によっ て対応することができる利点が得られる。

【００５８】 このような利点は、企業等において各別に異なる電池を採用する複数システム の多数の機器類を使用する場合にも有利に機能する。例えば、携帯電話とハンデ ィターミナルとを使用する場合にも、同一充電装置で充電することができ、かつ 高電圧パルスにより急速充電が可能となり、時間および経費の節減が可能となる 。

【００５９】 また、本考案に係る可動端子を備えた二次電池充電装置を完全自動化し、さら に条件判定機構、例えば、コインの投入やクレジットカードの装入等を読み取る 手段を併設し、料金徴収等の条件が合致した場合にのみ充電可能となるように構 成することができる。

【００６０】 このような構成によれば、条件の合致、例えば所定料金が投入されたこと、あ るいは契約されたカード類が装入されたこと、等に基づいて始めて充電が可能と なるような装置とすることができる。

【００６１】 かかる装置は、有料充電装置とすることができ、レストラン、食堂、ガソリン スタンド、ドライブイン、駅、銀行やホテルのロビー等々に設置することにより 、急速かつ簡易な充電が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る可動端子を備えた二次電池充電装
置の基本構成を示すブロック図である。

【図２】本考案に係る可動端子を備えた二次電池充電装
置の実施例を示す外観図である。

【図３】本考案に係る可動端子を備えた二次電池充電装
置の接続端子ブロックの移動方向を説明する図である。

【図４】本考案に係る可動端子を備えた二次電池充電装
置の電気接続図を示す図である。

【図５】本考案に係る可動端子を備えた二次電池充電装
置の端子ブロックの構造例を示す側面図である。

【図６】本考案に係る可動端子を備えた二次電池充電装
置の端子ブロックの他の構造例を示す側面図である。

【図７】本考案に係る可動端子を備えた二次電池充電装
置を自動制御する場合の構成例を示すブロック図であ
る。

【図８】本考案に係る可動端子を備えた二次電池充電装
置の実施例の動作を示すフロー図である。

【図９】携帯電話やハンディターミナル等に使用される
二次電池の電極配置の状態を示す平面図および断面図で
ある。

【符号の説明】

１２ 可変電圧発生部 １４ 電圧設定部 １６ 極性切替え部 １８ 端子ブロック １８Ａ ピン状端子 １８Ｂ 端子担体 １８Ｃ 弾性体 ２０ 端子位置設定部 ２２ 記憶部 ２４ 比較・演算部 ３０ センサ ３０Ｔ 厚さセンサ ３０Ｗ 幅センサ ３０Ｌ 長さセンサ ３０Ｐ 極性センサ ４０ 駆動部 Ｃ ケース Ｂ 被充電二次電池 Ｍ モータ ＲＬ 極性切替えリレー

Claims (6)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 可変電圧発生部と、電圧設定部と、極性
   切替え部と、そして被充電二次電池の電極に合致する部
   位に接続端子を任意に移動せしめる端子位置設定部と、
   を具備することを特徴とする可動端子を備えた二次電池
   充電装置。
2. 【請求項２】 前記端子位置設定部が、被充電二次電池
   の電極位置に合わせて接続端子をそれぞれ二次元方向に
   移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の可動
   端子を備えた二次電池充電装置。
3. 【請求項３】 前記端子位置設定部が、被充電二次電池
   の電極位置に合わせて接続端子をそれぞれ三次元方向に
   移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の可動
   端子を備えた二次電池充電装置。
4. 【請求項４】 前記可変電圧発生部が、被充電二次電池
   の端子電圧の１．５〜３倍となるように選定され、被充
   電二次電池に悪影響を与えることなく急速充電を可能に
   する微細パルス電圧発生機能を具備することを特徴とす
   る請求項１ないし３のいずれかに記載の可動端子を備え
   た二次電池充電装置。
5. 【請求項５】 前記端子位置設定部が、手動操作により
   被充電二次電池の電極位置に合わせて接続端子を二次元
   方向または三次元方向に移動可能であることを特徴とす
   る請求項１ないし４のいずれかに記載の可動端子を備え
   た二次電池充電装置。
6. 【請求項６】 前記端子位置設定部が、被充電二次電池
   の形状、構造、寸法、電圧等の特性データを予め記憶す
   る記憶部を有し、該記憶された特性データに対応する自
   動操作により被充電二次電池の電極位置に合わせて接続
   端子を二次元方向または三次元方向に移動可能であるこ
   とを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の可
   動端子を備えた二次電池充電装置。