JPH11122829A - バッテリーの充電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バッテリーケースに収納したバッテリーを効
率よく冷却することができるようにして待機時間の短縮
および充電効率の向上を図る。 【解決手段】 バッテリーケース２が嵌合する凹陥部３
ａを有する充電器３にファン２３を設ける。このファン
２３の駆動により通風される通風口１９を前記凹陥部３
ａの側壁に形成する。この通風口１９に対向するバッテ
リーケース２の嵌合壁に通気口１１を形成する。通気口
１１が一端になるバッテリーケース２内の空気通路Ａを
他端の空気流入口１０から大気に開放した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バッテリーケース
を充電器に装着して充電するバッテリーの充電装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば電動自転車や電動車椅子な
どの電動車両としては、バッテリーを車体から外した状
態で充電することができるものがある。この種の電動車
両のバッテリーは、ニッケル・カドミウムバッテリー
や、ニッケル・水素バッテリーのセルを複数直列に接続
することによって形成し、バッテリーケースに収納した
状態で車体に備え付けている。このバッテリーケース
は、車体に対して着脱できるように形成している。

【０００３】前記バッテリーを充電する従来の充電器と
しては、充電時の取扱いが簡単になるように、充電器ケ
ースに形成した凹陥部にバッテリーケースを嵌合させる
ことによってバッテリーが電気的に接続する構造のもの
がある。

【０００４】一方、前記ニッケル・カドミウムバッテリ
ーやニッケル・水素バッテリーは、低温状態あるいは高
温状態で充電すると性能が低下したり、寿命が短くなる
ことが知られている。このため、この種のバッテリー
は、充電をすることができる温度の範囲（以下、これを
充電開始温度範囲という）が決められている。従来の電
動車両用バッテリーの充電器は、バッテリーケースに設
けた温度センサで温度を検出し、このバッテリー温度が
前記充電開始温度範囲に入っていなければ充電を開始し
ないようにしている。また、充電中にバッテリー温度が
充電が可能な温度の上限である充電停止温度に達したと
きには充電を停止するようにしている

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上述したよ
うにバッテリー温度に応じて充電を制限すると、バッテ
リー温度が前記充電開始温度範囲の上限温度を超えてい
る状態で充電を開始する場合には、バッテリー温度が低
下して充電開始温度範囲に入るまで待機しなければなら
ない。バッテリーは、バッテリーケースに収納されてい
るので、冷却され難く待機時間が長くなるという問題が
あった。

【０００６】また、バッテリー温度が前記充電開始範囲
の上限温度に近い状態で充電を開始した場合には、バッ
テリー温度が低下し難いので、充電効率が低い高温状態
のまま充電しなければならない。このため、高温状態で
は十分な充電容量が得られないという問題があった。

【０００７】さらに、ニッケル・水素バッテリーのよう
に充電時に発熱するバッテリーは、充電時に発する熱を
放散させ難いことが原因で充分に充電することができな
かった。これは、充電中にバッテリー温度が上昇して充
電開始温度範囲を越えると、充分に充電される以前に充
電停止温度に到達してしまい、充電が停止してしまうか
らである。このような不具合を解消するためには、充電
停止温度を十分に高く設定しておけばよい。しかし、充
電停止温度が高いことに起因して充電時にバッテリー温
度が過度に上昇してしまい、この種のバッテリーにおい
てはアルカリ電解液によってセパレータが劣化したり、
水素吸蔵合金が腐食されるため、バッテリーの寿命が著
しく短くなってしまう。

【０００８】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたもので、バッテリーケースに収納したバッテ
リーを効率よく冷却することができるようにして待機時
間の短縮および充電効率の向上を図ることを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明に係るバッテリーの充電装置は、バッテリーケ
ースを装着して充電する充電器にファンを設け、このフ
ァンの駆動により通風される通風口を充電時にバッテリ
ーケースが対接する部位に形成し、この通風口に対向す
るバッテリーケースの接続壁に通気口を形成し、この通
気口が一端になるバッテリーケース内の空気通路を他端
の空気流通口から大気に開放したものである。

【００１０】本発明によれば、バッテリーケースを充電
器に装着した状態でファンを駆動することにより、バッ
テリーケース内に空気流が生じ、バッテリーが強制空冷
によって冷却される。

【００１１】他の発明に係るバッテリーの充電装置は、
上述した発明に係るバッテリーの充電装置において、充
電器内の空気通路を充電器内の発熱部品の周囲に空気が
流れるように形成したものである。

【００１２】本発明によれば一つのファンでバッテリー
と充電器の両方を冷却することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るバッテリーの
充電装置を図１ないし図９によって詳細に説明する。図
１は本発明に係るバッテリーの充電装置を示す正面図、
図２は同じく平面図である。図３はバッテリーケースを
示す図で、同図（ａ）は左側面図、同図（ｂ）は正面
図、同図（ｃ）は右側面図である。図４は充電器の平面
図、図５は図４におけるＶ−Ｖ線断面図、図６は図４に
おけるVI−VI線断面図、図７は図２におけるVII−VII線
断面図である。図８は本発明に係る充電装置の充電時の
動作を説明するためのフローチャート、図９はリフレッ
シュ時の動作を説明するためのフローチャートである。

【００１４】これらの図において、符号１はこの実施の
形態による充電装置を示す。この充電装置１は、バッテ
リーケース２と充電器３とから構成している。バッテリ
ーケース２は、電動自転車や電動車椅子などの電動車両
に装填して使用するもので、バッテリー４（図７参照）
を収納し、充電器３の凹陥部３ａ（図４〜図６参照）お
よび電動車両のバッテリー接続部（図示せず）に着脱自
在に嵌合するように形成している。なお、バッテリー４
は、ニッケル・水素バッテリーのセル４ａを直列に複数
接続することによって構成している。

【００１５】また、バッテリーケース２は、図１〜図３
に示すように、上端部に把手２ａを一体に形成するとと
もに、下部に充電器３の凹陥部３ａあるいは電動車両の
バッテリー接続部に嵌合する嵌合部２ｂを形成してい
る。この嵌合部２ｂの一側壁にバッテリー４を充電器３
や電動車両に接続するための端子５〜８を設けている。
また、前記嵌合部２ｂには、充電器３あるいは電動車両
のバッテリー接続部に係止する係止片（図示せず）を収
納している。この係止片は、前記把手２ａに設けた解除
ボタン２ｃを押下げることによって係止状態を解除でき
るような構造を採っている。

【００１６】バッテリーケース２内のバッテリー４は、
図７に示すように、各セル４ａをホルダー９に保持させ
た状態でバッテリーケース２内に収納している。このホ
ルダー９は、セル４ａどうしの間と、セル４ａとバッテ
リーケース内壁面との間に隙間が形成されるようにセル
４ａを保持している。このようにバッテリー４をバッテ
リーケース２に収納することによって、各セル４ａの周
囲に空気通路Ａが形成される。

【００１７】前記空気通路Ａは、この実施の形態では、
バッテリーケース２における前記把手２ａの下側で上方
を指向する上部に形成した空気流入口１０が上流端にな
るとともに、バッテリーケース２の前記嵌合部２ｂにお
ける前記端子５〜８とは反対側の他側部に形成した通気
口１１が下流端になるように形成し、空気流入口１０お
よび通気口１１から大気に開放している。前記空気流入
口１０および通気口１１は、バッテリーケース２に形成
した凹溝１０ａ，１１ａと、この凹溝１０ａ，１１ａの
側壁に開口させた複数のスリットとから構成している。
前記空気流入口１０が本発明に係る空気流通口を構成し
ている。なお、図７においてバッテリーケース２内の下
部に設けた符号１２で示すものは、バッテリー４の温度
を検出するためのサーミスタである。このサーミスタ１
２は、前記セル４ａに接触する状態で図示してないテー
プなどによって固定してあり、リード線１２ａおよびコ
ネクタ１２ｂを介してバッテリーケース２の端子６，７
に接続している。

【００１８】前記充電器３は、図４〜図６に示すよう
に、充電器ケース１３と、この充電器ケース１３内に収
納した充電器本体１４とから構成している。充電器ケー
ス１３は、前記凹陥部３ａを有する上側ケース１３ａ
と、この上側ケース１３ａの下部を閉塞する下側ケース
１３ｂとから構成している。

【００１９】前記凹陥部３ａは、上側ケース１３ａの一
部を下方へ凹ませるようにして形成している。この凹陥
部３ａの側壁に、前記バッテリーケース２の端子５〜８
が接続する端子１５〜１８を突設するとともに、バッテ
リーケース２の前記通気口１１と対向する通風口１９を
形成している。この通風口１９もバッテリーケース２の
空気流入口１０や通気口１１と同様に、上側ケース１３
ａに形成した凹溝１９ａと、この凹溝１９ａの側壁に開
口させた複数のスリットとから構成している。

【００２０】前記下側ケース１３ｂは、充電器ケース１
３を上方から見たとき（図４参照）の対角線と交差する
ような二つの側部に、図１、図５および図６に示すよう
に空気流出口２０をそれぞれ形成している。この空気流
出口２０も前記通風口１９と同様に凹溝と複数のスリッ
トとから構成している。すなわち、この下側ケース１３
ｂに上側ケース１３ａを取付けることによって、通風口
１９から空気流出口２０に至る空気通路Ｂが充電器ケー
ス１３内に形成される。この空気通路Ｂは、充電器３の
凹陥部３ａにバッテリーケース２を嵌合させることによ
って、通風口１９およびバッテリーケース２の通気口１
１を介してバッテリーケース２内の空気通路Ａに接続す
る。

【００２１】前記充電器本体１４は、前記下側ケース１
３ｂに固定したプリント配線板２１と、このプリント配
線板２１上に実装した充電制御装置２２および送風用フ
ァン２３などから構成している。充電制御装置２２とフ
ァン２３は、前記凹陥部３ａを挟んで一方と他方に配設
している。なお、前記端子１５〜１８もプリント配線板
２１に実装している。

【００２２】充電制御装置２２は、この充電器３にバッ
テリーケース２を装着した状態で電源スイッチ２４（図
１、図２および図４参照）をオン操作することによっ
て、バッテリー４を満充電状態になるまで充電する構成
を採っている。また、この充電器３にバッテリーケース
２を装着した状態でリフレッシュスイッチ２５（図２お
および図４参照）をオン操作したときには、バッテリー
４のリフレッシュを実施するようにしている。さらに、
この充電制御装置２２は、前記サーミスタ１２が検出し
たバッテリー温度に応じて前記ファン２３を駆動するよ
うにしている。

【００２３】このファン２３は、図７に示すように、前
記通風口１９に隣接させて充電器３内の空気通路Ｂ中に
介在するように配設し、冷却風が図７において右側から
左側へ流れるように、すなわちバッテリーケース２内の
空気通路Ａから充電器３内の空気通路Ｂへ冷却風が吹込
むように回転方向を設定している。このファン２３の駆
動によりバッテリーケース２の空気流入口１０からバッ
テリーケース２内に外気が冷却風として流入し、バッテ
リー４に接触しながらバッテリーケース２内を下方へ流
れ、通気口１１および通風口１９を通って充電器ケース
１３内に流入する。このようにバッテリー４の周囲に冷
却風が流れることによって、バッテリー４が冷却され
る。充電器ケース１３内に流入した前記冷却風は、空気
通路Ｂ内を二箇所の空気流出口２０，２０に向けて流
れ、この空気流出口２０から充電器３の外に排出され
る。

【００２４】図１、図２および図４において符号２６〜
２８で示すものはＬＥＤである。これらのＬＥＤ２６〜
２８のうち最も右側のＬＥＤ２６は電源オンの状態で点
灯し、最も左側のＬＥＤ２７は充電状態で点灯し、中央
のＬＥＤ２８は充電待機状態のときに点灯する。なお、
リフレッシュ時にはリフレッシュスイッチ２５に設けた
ランプが点灯する。

【００２５】次に、上述したように構成した充電装置１
の動作を前記充電制御装置２２のさらに詳細な構成の説
明も含めて図８および図９のフローチャートによって説
明する。充電器３の電源スイッチ２４をオン操作するこ
とによって、図８のステップＳ１に示すように、充電制
御装置２２はバッテリーケース２が装着されているか否
かを判定し、バッテリーケース２の装着されているとき
にステップＳ２に進む。ステップＳ２ではバッテリー電
圧が著しく低下しているか否かを充電制御装置２２が判
定する。この実施の形態ではバッテリー電圧が１６Ｖ以
下の場合にはステップＳ３に進み、１６Ｖより高い場合
にはステップＳ４に進む。ステップＳ３では、充電制御
装置２２に設けたタイマー（図示せず）が計時を開始
し、予備充電を実施する。この予備充電は、ステップＳ
５でバッテリー電圧が１６Ｖ以上になるまで実施する。
予備充電時間が予め定めた予備充電タイマー値を越えた
場合には、ステップＳ６からステップＳ７へ進み、ＬＥ
Ｄ２７，２８を異常状態が判別できるように点滅させ
る。

【００２６】ステップＳ４では、サーミスタ１２によっ
て検出したバッテリー温度が予め定めた充電開始温度範
囲に入っているか否かを充電制御装置２２が判定する。
範囲外であると判定された場合にはステップＳ８に進ん
で前記バッテリー温度が充電開始温度範囲の上限温度を
越えているか否かを判定する。

【００２７】バッテリー温度が充電開始温度範囲の上限
温度を越えている場合には、ステップＳ９でファン２３
を駆動し、ステップＳ４に戻る。すなわち、バッテリー
温度が充電開始温度範囲を上回っている場合には、ファ
ン２３によって冷却風をバッテリーケース２内から充電
器３内に流し、バッテリー４を冷却風によって冷却す
る。また、バッテリー温度が充電開始温度範囲の下限温
度を下回っている場合には、ファン２３を駆動すること
なくステップＳ４に戻る。

【００２８】バッテリー温度が充電開始温度範囲に入っ
ている場合には、充電制御装置２２はステップＳ１０で
ファン２３を駆動してからステップＳ１１で示すように
充電を開始する。充電中に充電制御装置２２は、ステッ
プＳ１２に示すようにバッテリーが満充電状態に達した
か否かを判定するとともに、ステップＳ１３に示すよう
に充電時間が予め定めた最長充電時間を越えたか否かを
判定する。そして、これらの判定条件の一方が満たされ
たときに、ステップＳ１４で充電を終了し、ステップＳ
１５でファン２３を停止させる。なお、充電終了の判定
は、バッテリー充電上限温度の検出や、充電終了時に生
じる特有の現象を検出することによっても実施すること
ができる。

【００２９】また、充電器３にバッテリーケース２を装
着している状態でリフレッシュスイッチ２５をオン操作
したときには、充電制御装置２２は図９のステップＰ１
からステップＰ２に進んでファン２３を駆動し、次い
で、ステップＰ３に示すようにリフレッシュを開始す
る。リフレッシュは、バッテリー４の端子間電圧が予め
定めたリフレッシュ終了電圧に低下するまで実施する。
バッテリー電圧がリフレッシュ終了電圧まで低下した
後、ステップＰ４からステップＰ５に進んで充電制御装
置２２はファン２３を停止する。その後、充電制御装置
２２はステップＰ６に示すように充電メインプログラム
を実行する。この充電メインプログラムとは、前記図８
のフローチャートに記載したプログラムのことである。

【００３０】したがって、上述したように構成したバッ
テリーの充電装置１によれば、バッテリーケース２を充
電器３に装着した状態でファン２３を駆動することによ
り、バッテリーケース２内に空気流が生じ、バッテリー
４が強制空冷によって冷却される。このため、バッテリ
ーケース２に収納したバッテリー４を効率よく冷却する
ことができるから、充電開始時にバッテリー温度が充電
開始温度範囲を越えていても速くバッテリー温度が低下
して充電を開始することができる。

【００３１】また、バッテリー温度が充電開始時に高く
ても充電中に低下するようになり、充電効率を高くする
ことができる。その上、充電時に発熱するバッテリーで
も充電中にバッテリー温度が充電停止温度に到達するの
を阻止して充分に充電することができる。

【００３２】なお、充電器ケース１３の空気流出口２０
は、充電制御装置２２の近傍に配設することができる。
この構成を採ることによって、ファン２３が駆動すると
充電制御装置２２の周囲にも空気流が生じるようにな
り、充電制御装置２２を強制空冷によって冷却すること
ができる。このため、一つのファン２３でバッテリー４
と充電器３の両方を冷却することができる。特に、充電
制御装置２２の近傍に空気流出口２０を配設することに
より、リフレッシュ時にリフレッシュ装置を冷却した空
気を空気流出口２０から排出することができるから、リ
フレッシュ装置が発する熱でバッテリー４が加温される
のを阻止することができる。

【００３３】また、ファン２３の送風方向は、上述した
実施の形態を採るときとは逆方向に設定することができ
る。この構成を採る場合には、外気が充電器３の空気流
出口２０から充電器３内に流入し、通風口１９および通
気口１１を介してバッテリーケース２内に流入すること
によってバッテリー４が冷却される。

【００３４】さらに、上述した実施の形態では充電時に
充電器３の凹陥部３ａにバッテリーケース２を嵌合させ
る例を示したが、充電器３にバッテリーケース２を装着
する構造は適宜変更することができる。例えば、充電器
の上部にバッテリーケースの側壁を保持するホルダー
や、バッテリーケースの底壁に係合する位置決めピンを
立設して充電器上にバッテリーケースを載置させるよう
にすることもできる。この構成を採る場合には、充電器
の上面に通風口を形成するとともに、バッテリーケース
の下面に通気口を形成する。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、バ
ッテリーケースを充電器に装着した状態でファンを駆動
することにより、バッテリーケース内に空気流が生じ、
バッテリーが強制空冷によって冷却される。

【００３６】したがって、バッテリーケースに収納した
バッテリーを効率よく冷却することができるから、充電
開始時にバッテリー温度が充電開始温度範囲の上限温度
を越えていても速くバッテリー温度が低下して充電を開
始することができる。このため、従来に較べて充電時の
待機時間を短縮することができる。

【００３７】また、充電中にバッテリーを冷却すること
ができるから、バッテリー温度が充電開始時に高くても
充電中に低下するので、充電効率を高くすることができ
る。その上、充電時に発熱するバッテリーでも充電中に
バッテリー温度が充電停止温度に到達するのを阻止する
ことができるから、充分に充電することができる。特
に、ニッケル・水素バッテリーにおいては、過熱するこ
とによってセパレータが劣化したり、水素吸蔵合金が腐
食されるのを防ぐことができるので、寿命を長くするこ
とができる。

【００３８】充電器内の発熱部品の周囲に空気が流れる
ようにする他の発明によれば、一つのファンでバッテリ
ーと充電器の両方を冷却することができるから、二箇所
に分散する発熱物（バッテリーと充電器）の冷却を部品
数が増大することなく実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るバッテリーの充電装置を示す正
面図である。

【図２】 本発明に係るバッテリーの充電装置を示す平
面図である。

【図３】 バッテリーケースを示す図である。

【図４】 充電器の平面図である。

【図５】 図４におけるＶ−Ｖ線断面図である。

【図６】 図４におけるVI−VI線断面図である。

【図７】 図２におけるVII−VII線断面図である。

【図８】 本発明に係る充電装置の充電時の動作を説明
するためのフローチャートである。

【図９】 リフレッシュ時の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１…充電装置、２…バッテリーケース、２ｂ…嵌合部、
３…充電器、３ａ…凹陥部、４…バッテリー、１０…通
気口、１１…空気流出口、１９…通風口、２０…空気流
入口、２２…充電制御装置、２３…ファン、Ａ，Ｂ…空
気通路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 充電器に対して着脱できるように形成し
   たバッテリーケースを充電器に装着した状態で充電する
   バッテリーの充電装置において、前記充電器内にファン
   を設けるとともに、このファンの駆動により通風される
   通風口を、充電器ケースにおける充電時にバッテリーケ
   ースが対接する部位に形成し、この通風口に対向する前
   記バッテリーケースの接続壁に通気口を形成し、この通
   気口を一端として形成されるバッテリーケース内の空気
   通路の他端を空気流通口から大気に開放したことを特徴
   とするバッテリーの充電装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のバッテリーの充電装置に
   おいて、充電器内の空気通路を充電器内の発熱部品の周
   囲に空気が流れるように形成したことを特徴とするバッ
   テリーの充電装置。