JP4563887B2 - 充電システム - Google Patents

Description

この発明は、充電用端子の劣化防止を可能にする充電システムに関するものである。

雨水や海水などに曝露することを想定した携帯用の電子機器（例えば携帯型の無線機）では、無線機本体及び無線機本体に装着される充電池パックともケースは防水構造となっている。

ところで、近年の充電池パックを用いた充電システムでは、充電池パックは充電器（例えば、クレドール）に載置して、充電池パックの充電用端子の接点と充電器の充電端子の接点とを接触させる方式を採用しているため、充電池パックの充電用端子（充電用正・負極及び電圧検出端子）は、どうしてもケースから露出させて設けることになる。

そのため、このような充電池パックは、無線機本体に装着していても、充電用端子が外部に露出するため、使用中に雨水や海水などに曝露されることになる。このとき、充電池パックを曝露された状態で放置すると、曝露した雨水や海水の塩分で充電用端子間に微少電流が流れて電蝕を起こし、その結果、前記端子の表面に酸化皮膜や金属疲労が発生することになる。

そのため、この酸化皮膜や金属疲労が発生した状態で充電器に載置して充電を行うと、充電池パックの充電用端子の接点と充電器の充電端子の接点とが接触不良となり、正常な充電が行えなくなる問題がある。

このような問題を解決する一つの方法として、例えば（特許文献１）には、図７に示すような消毒液などの電気伝導性流体が存在する雰囲気中で使用される携帯用の電子機器（以下、ハンドピース：ｈａｎｄｐｉｅｃｅ）１の充電用端子３と、その充電器２の充電端子６との電気腐食を防止するものが記載されている。

すなわち、図７に示すように、ハンドピース１の充電電池と充電用端子３間に逆流防止用のダイオード４を設けて、前記ダイオード４によって充電電流が充電用端子３から充電電池へ流れることを許可し、充電電池から充電用端子３へ漏洩電流が流れることを禁止する。こうすることで、前記ダイオード４が無い場合は充電用端子３間に充電電池の電圧がかかり、ハンドピース１を電気伝導性流体が存在する雰囲気の中で使用中（充電器２から外して）に充電用端子３間に流体膜が生じると、前記流体膜を通じて電流が流れ、充電用端子３の接点の金属表面に腐食を生じてしまう。一方、逆流阻止ダイオード４を充電電池と充電用端子３間に設けると、前記ダイオード４は充電電池から充電用端子３への電流を流さないので、腐食を生じないというものである。

さらに、図７のように、充電器２の充電回路９と充電端子６間に常開接点のリードスイッチ７を設け、他方のハンドピース１に磁石５を備えて、前記磁石５がハンドピース１を充電器２に載置してから充電器２のリードスイッチ７の接点を閉じて電流が流れるようにして、電気伝導性流体が存在する雰囲気中で使用される充電器２の充電端子６の腐食も防止するようにしている。

なお、図７で符号８は電子スイッチ、符号１０は抵抗器、符号１１は制御回路であって、制御回路１１は、充電端子６に挟まれた中央の感知ピンと接続している。こうすることで、制御回路１１は、充電電圧を印加する前に感知ピンへ感知電圧を印加して、充電端子６間に電解電流が流れるかどうかを検出し、電解電流が流れる場合は電子スイッチ８を開状態にして、充電端子６に電流が流れることを禁止するというものである。
特開２００４−３４２６１１号公報

しかしながら、上記のものでは、ハンドピースの充電用端子の腐食を防ぐために、ダイオードによる逆流防止回路を採用しているが、ダイオードは逆電圧が印加されると僅かに漏れ電流が流れるため、漏れ電流による腐食が起こってしまう問題がある。

そこで、この発明の課題は、充電以外に携帯型電子機器の充電用端子に電流（漏れ電流のような微少な電流でも）が流れないようにすることである。

上記の課題を解決するため、この発明は、充電池セルを収容するケースの一方の端部に充電用端子を露出させた充電池パックと、前記充電池パックを嵌入する開口が上方に向けて形成され、その上方に向けて形成された開口内に充電端子を設けて、その開口に充電池パックの一方の端部を下にして嵌合すると、充電池パックの露出した充電用端子と開口内の充電端子とが接触するようにした充電器とからなり、上記充電池パックに、充電用端子から充電池セルへ充電電流を流す回路間に接続されるとともに、前記充電用端子よりも上方に配置される常開接点のリードスイッチを備え、上記充電器の開口部分に、磁石が、充電池パックを充電器の開口内へ嵌入途中あるいは開口内から取り外し途中で、リードスイッチと最接近するように充電器の開口内の充電端子よりも上方に設け、前記充電池パックを開口へ嵌入した際に、充電池パックの充電用端子と充電器の開口内の充電端子とが接触するよりも先に前記充電池パックのリードスイッチが閉となり、かつ、前記充電池パックを充電器から取り外す際に、接触した前記充電用端子と充電端子とが分離したのち、前記充電池パックのリードスイッチが開となるようにした構成を採用したのである。

このような構成を採用したことにより、充電しないときは、回路を遮断して充電用端子に電流が流れないようにする。ここで、回路を遮断する開閉素子に半導体を使用することが考えられる。しかし、半導体はＯＮ抵抗（約１００ｍΩ）を持つため、充電中に正確な電圧を検出できず、誤差を生じて満充電にならないなどの不具合が起きる。このとき、リードスイッチと磁石とを用いることにより、回路の開閉が電源を要せずに可能となり、充電しないときは、回路を完全に遮断することができる。また、充電時のＯＮ抵抗も４０ｍΩ〜６０ｍΩと低くできるので、充電時の電圧検出の誤差も許容できる。
また、このとき、充電池パックの充電用端子が充電器の充電端子と接触する前にリードスイッチがＯＮとなり、接触した充電用端子と充電端子とを分離後にリードスイッチがＯＦＦとなるようにすることにより、リードスイッチの接点に突入電流が流れないようにできる。

また、このような構成は、充電池セルと接続された充電用端子を、前記充電池セルを収容するケースの一方の端部に露出させた携帯用の電子機器に適用できる。

この発明は、以上のように構成したことにより、例えば、雨水や海水が頻繁にかかるような場所で使用した場合でも、充電用端子の劣化を起こさない。そのため、乾燥させれば繰り返し充電が可能である。

また、その際、回路を開閉するために採用したリードスイッチは、電源を必要とせず、また、その接点の開閉も非接触でできるので、漏れ電流を生じない。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

この形態の充電システムは、図１に示すように、充電池パック２０と充電器３０とで構成されている。

充電池パック２０は、携帯無線機用のもので、図１のように、充電池セル２１と充放電保護回路（以下、充電回路）２２及びリードスイッチ２４を収容したケースの一方の端部に、充電用端子２３を露出させている。

また、この充電池パック２０は、防水構造を採用しており、充電池パック２０に水がかかることがあっても充電池パック２０の内部に水が浸入することはないようにしてある。

このとき、前記露出させた充電池パック２０の充電用端子２３には、電食以外の腐食を防止するため、純ニッケル材料または金メッキした金属材料を使用すると、錆びを有効に防止することができる。

この充電池パック２０は、図２の回路ブロック図に示すように、この充電用端子２３のプラス端子とマイナス端子は、充電回路２２を介して充電池セル２１に接続する構成となっており、この形態では、充電用端子２３から充電池セル２１へ充電電流を流す回路、すなわち、充電用端子２３のプラス端子と充電回路２２間にリードスイッチ２４を配置した構成となっている。

前記リードスイッチ２４は、常開（メーク）接点のもので、図１のように充電用端子２３の上方に設けられている。

また、前記充電池セル２１は、この形態では、２ｐｃｓのＬｉ−ｉｏｎセルを直列に接続したものである。

充電回路２２は、充電池セル２１の電圧を監視して過充電と過放電を防止するための充放電を管理する保護回路である。

また、充電池パック２０には、プラスの放電用端子２５とマイナスの放電用端子２５が設けられており、図２のように、プラスの放電用端子２５をリードスイッチ２４と充電回路２２間に接続し、マイナスの放電用端子２５は充電回路２２に接続する構成となっている。

一方、充電器３０は、図１のように、開口３１を上方に向けて形成し、その上方に向けて形成した開口３１内に充電端子３２を設けた構成となっている。

前記開口３１は、充電池パック２０と嵌合する形状に形成され、充電池パック２０の充電用端子２３の露出した一方の端部を下にして嵌入すると、露出した充電池パック２０の充電用端子２３と開口３１内に設けた充電端子３２とが接触するようにしてある。

この開口３１には、充電端子３２の上方に、磁石３３を設けてある。この磁石３３は、充電池パック２０のリードスイッチ２４の接点をオンにするためのもので、磁石３３は、開口３１の側壁に埋設して見えなくしても良いし、露出させるようにしても良い。また、磁石３３は、充電池パック２０を開口３１へ嵌入した際に、充電池パック２０の充電用端子２３と開口３１内の充電端子３２とが接触するよりも先に充電池パック２０のリードスイッチ２４が閉になり、逆に、前記充電池パック２０を充電器３０から取出す際には、接触した前記充電用端子２３と充電端子３２とが分離してから、前記充電池パック２０のリードスイッチ２４が開となる位置に配置する。

なお、図では記載していないが、充電器３０には、充電用電源及び充電コントロール回路を備えていることは当然である。

この形態は、上記のように構成されており、充電池パック２０は、充電器３０から分離しているとき（携帯型の電子機器に装着時も）は、図１のように、リードスイッチ２４の接点は開となっているので、充電用端子２３には電流が流れず、腐食は起きない。

次に、充電を行うため、充電池パック２０の充電用端子２３の露出した一方の端部を下にして、充電器３０の開口３１へ嵌入すると、充電器３０の開口３１に設けた磁石３３により、まず、図３のように、充電池パック２０のリードスイッチ２４の接点が閉となる。このとき、充電池パック２０の充電用端子２３は充電器３０の充電端子３２と未だ接触していないので、リードスイッチ２４の接点には、突入電流が流れず、接点を傷めることはない。さらに、充電池パック２０を嵌入すると、図４のように、充電池パック２０の充電用端子２３と開口３１内の充電端子３２とが接触して充電を開始する。

そして、充電が終了して、充電池パック２０を充電器３０から取外す場合は、図５のように充電池パック２０の充電用端子２３と充電器３０の充電端子３２とが分離した直後は、リードスイッチ２４の接点は磁石３３によって閉じた状態に保たれる。

そののち、図６のように、充電池パック２０が離れると、磁石３３の磁界が作用しなくなって、充電池パック２０のリードスイッチ２４の接点が開となる。このとき、リードスイッチ２４が開となっても充電池パック２０の充電用端子２３と充電器３０の充電端子３２とは離れた状態なので、リードスイッチ２４に突入電流が流れることはなく接点を傷めることはない。

こうして、充電池パック２０は、充電器３０から取外すと、図１のように、リードスイッチ２４の接点は開となっているので、充電用端子２３に電流は流れず、腐食は起きない。

このように、リードスイッチ２４は回路の開閉が電源を要せず可能である。また、充電しないときは、回路を完全に遮断することができる。その際、充電時のＯＮ抵抗値も４０ｍΩ〜６０ｍΩと低くできるので、充電時の電圧検出の誤差も許容できる。

なお、実施形態では、リードスイッチ２４をプラスの充電用端子２３にのみ設けたものを示したが、これに限定されることはなく、プラス端子とマイナス端子の両側に設けるようにしても良い。

また、実施形態では、リードスイッチ２４を充電用端子２３と充電回路２２間に設けたものについて述べたが、これに限定されるものではない。例えば、充電用端子２３からの充電電流を直接（充電回路２２を介さずに）充電池セル２１へ流すタイプの充電池パックでは、充電用端子２３から充電池セル２１へ充電電流を流す回路、すなわち、充電用端子２３と充電池セル２１間にリードスイッチ２４を配置する。

また、実施形態では、充電池パック２０の充電電圧を充電器３０に知らせる電圧検出用の端子については述べなかったが、このような端子を設ける場合は、リードスイッチ２４のＯＮ抵抗が低いので、充電用端子２３を電圧検出用の端子と兼用することが可能である。

ところで、この形態の充電池パック２０と同様な構成を有する携帯用の電子機器、つまり、充電池セル２１と充電回路２２を介して接続された充電用端子２３を、前記充電池セル２１と充電回路２２とを収容するケースの一方の端部に露出させた電子機器であれば、本願の充電システムを構成できる。

すなわち、充電用端子と充電回路間にリードスイッチを設け、前記電子機器の充電器に磁石を設ければ、本願の充電システムを簡単に構成できる。

実施形態のブロック図 実施形態の回路ブロック図 実施形態の作用説明図 実施形態の作用説明図 実施形態の作用説明図 実施形態の作用説明図 従来例のブロック図

符号の説明

２０ 充電池パック
２１ 充電池セル
２２ 充電回路
２３ 充電用端子
２４ リードスイッチ
３０ 充電器
３１ 開口
３２ 充電端子
３３ 磁石

Claims (2)

1. 充電池セル（２１）を収容するケースの一方の端部に充電用端子（２３）を露出させた充電池パック（２０）と、前記充電池パック（２０）を嵌入する開口（３１）が上方に向けて形成され、その上方に向けて形成された開口（３１）内に充電端子（３２）を設けて、その開口（３１）に充電池パック（２０）の一方の端部を下にして嵌合すると、充電池パック（２０）の露出した充電用端子（２３）と開口（３１）内の充電端子（３２）とが接触するようにした充電器（３０）とからなり、
   上記充電池パック（２０）に、充電用端子（２３）から充電池セル（２１）へ充電電流を流す回路（２２）間に接続されるとともに、前記充電用端子（２３）よりも上方に配置される常開接点のリードスイッチ（２４）を備え、
   上記充電器（３０）の開口（３１）部分に、磁石（３３）が、充電池パック（２０）を充電器（３０）の開口（３１）内へ嵌入途中あるいは開口（３１）内から取り外し途中で、リードスイッチ（２４）と最接近するように充電器の開口（３１）内の充電端子（３２）よりも上方に設け、前記充電池パック（２０）を開口（３１）へ嵌入した際に、充電池パック（２０）の充電用端子（２３）と充電器（３０）の開口（３１）内の充電端子（３２）とが接触するよりも先に前記充電池パック（２０）のリードスイッチ（２４）が閉となり、かつ、前記充電池パック（２０）を充電器（３０）から取り外す際に、接触した前記充電用端子（２３）と充電端子（３２）とが分離したのち、前記充電池パック（２０）のリードスイッチ（２４）が開となるようにした充電システム。
2. 上記充電池パック（２０）に代えて、充電池セル（２１）と接続された充電用端子（２３）を、前記充電池セル（２１）を収容するケースの一方の端部に露出させた携帯用の電子機器であることとした請求項１に記載の充電システム。

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