(57)【要約】二次電池の有無を自動的に検出し、加えて、充電器内にある二次電池の各種類の違いを判別する方法および装置につき開示する。特定の二次電池は、インクよりなるバンドを備え、このバンドは、電池を取り囲み、充電性能を判別するため充電コンタクトを介して検出できる所定抵抗を有している。電池は、その外周の所定位置でかみ合う１対のコンタクトを用いて検出される。充電器は、検出した電池の種類に基づいて供給する電荷を変更する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を伝達するため、それぞれ陽極及び陰極に接続された正極及び負極と、
該正極及び負極を画定し、並びに前記陽極及び陰極を包含しているカンと、
第１の抵抗を有する前記カンの外周を取り囲むラベルと、
所定位置で該ラベルに印刷されているインクからなり、所定範囲内の抵抗を有するバンドと、
を備える所定レートで充電可能な電気化学二次電池。
【請求項２】
前記バンドが前記第１の抵抗より低い第２の抵抗を有する請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記第２の抵抗が１ｋΩから１００ｋΩである請求項２に記載の電池。
【請求項４】
前記第１の抵抗が５００ｋΩ以上である請求項３に記載の電池。
【請求項５】
電池内部圧力が所定レベルを超えると、前記陽極と前記正極間の接続を切断するスイッチを更に備えている請求項１に記載の電池。
【請求項６】
前記バンドを取り囲んでいる耐摩耗層を更に備えている請求項１に記載の電池。
【請求項７】
前記バンドが導電性のインクを使用して印刷される請求項１に記載の電池。
【請求項８】
前記バンドが導電性カーボンインクを使用して印刷される請求項１に記載の電池。
【請求項９】
前記バンドがＰＤ−０３４及びＳＳ２４６００で構成される混合物からなる請求項１に記載の電池。
【請求項１０】
前記バンドが導電性カーボンインクを混合した層を含む請求項８に記載の電池。
【請求項１１】
前記第２の抵抗が１ｋΩから２５０ｋΩである請求項２に記載の電池。
【請求項１２】
前記バンドがＰＤ−０３４及びＳＳ２４６００を混合した層を含む請求項９記載の電池。
【請求項１３】
前記バンドが個々に積層された導電性インクの層を含む請求項７に記載の電池。
【請求項１４】
前記バンドが個々に積層された導電性カーボンインクの層を含む請求項８に記載の電池。
【請求項１５】
前記バンドが個々に積層されたＰＤ−０３４及びＳＳ２４６００の層を含む請求項７に記載の電池。
【請求項１６】
前記電池が、さらに、ＮｉＭＨ電池、アルカリ電池、リチウムイオン電池、及び鉛酸電池の１つを構成している請求項１に記載の電池。
【請求項１７】
前記バンドが前記電池の負極端に近接して設けられる請求項１に記載の電池。
【請求項１８】
電力を伝達するため、それぞれ陽極及び陰極に接続された正極及び負極と、
該正極及び負極を画定し、並びに前記陽極及び陰極を包含しているカンと、
第１の抵抗を有する前記カンの外周を取り囲むラベルと、を備え、
該ラベルがバンドを含み、該バンドが所定位置で該バンド上に設けられており、該バンドが１ｋΩから１００ｋΩの第２の抵抗を有する、所定レートで充電可能な電気化学二次電池。
【請求項１９】
前記第１の抵抗が５００ｋΩ以上である請求項１８に記載の電池。
【請求項２０】
電池内部圧力が所定レベルを超えるとき、前記陽極と前記正極間の接続を切断するスイッチを更に備える請求項１８に記載の電池。
【請求項２１】
前記バンドを取り囲んでいる耐摩耗層を更に備える請求項１６に記載の電池。
【請求項２２】
前記バンドが導電性のインクを使用して印刷される請求項１８に記載の電池。
【請求項２３】
前記バンドが導電性カーボンインクを使用して印刷される請求項１８に記載の電池。
【請求項２４】
前記バンドがＰＤ−０３４及びＳＳ２４６００で構成される混合物からなる請求項１８に記載の電池。
【請求項２５】
前記バンドが導電性インクを混合した層を含む請求項１８に記載の電池。
【請求項２６】
前記バンドが導電性カーボンインクを混合した層を含む請求項１８に記載の電池。
【請求項２７】
前記バンドがＰＤ−０３４及びＳＳ２４６００を混合した層を含む請求項１８記載の電池。
【請求項２８】
前記バンドが個々に積層された導電性インクの層を含む請求項１８に記載の電池。
【請求項２９】
前記バンドが個々に積層された導電性カーボンインクの層を含む請求項１８に記載の電池。  
【請求項３０】
前記バンドが個々に積層されたＰＤ−０３４及びＳＳ２４６００の層を含む請求項１８に記載の電池。
【請求項３１】
前記電池が、さらに、ＮｉＭＨ電池、アルカリ電池、リチウムイオン電池、及び鉛酸電池の１つを構成している請求項１８に記載の電池。
【請求項３２】
前記バンドが前記電池の負極端に近接して設けられる請求項１８に記載の電池。
【請求項３３】
前記バンドが前記ラベルを取り囲む請求項１８に記載の電池。
【請求項３４】
電力を伝達するため、それぞれ陽極及び陰極に接続された正極及び負極と、
該正極及び負極を画定し、並びに前記陽極及び陰極を包含しているカンと、
第１の抵抗を有する前記カンの外周を取り囲むラベルと、
該ラベルの所定位置に配置され、電池内部圧力レベルが所定閾値を超えたとき、前記正極と前記陽極間の接続を切断する内部圧力応答スイッチを前記電池が含むことを認定する、所定範囲の抵抗を有するバンドと、
を備える所定レートで充電可能な電気化学二次電池。
【請求項３５】
４Ａ以上の充電電流に対応するよう構成された請求項３４に記載の電池。
【請求項３６】
前記バンドを取り囲んでいる耐摩耗層を更に備えている請求項３４に記載の電池。
【請求項３７】
前記バンドがＰＤ−０３４及びＳＳ２４６００で構成される混合物から選択される請求項３４に記載の電池。
【請求項３８】
前記バンドがＰＤ−０３４及びＳＳ２４６００を混合した層を含む請求項３７記載の電池。
【請求項３９】
前記バンドが個々に積層されたＰＤ−０３４及びＳＳ２４６００の層を含む請求項３７に記載の電池。
【請求項４０】
前記電池が、さらに、ＮｉＭＨ電池、アルカリ電池、リチウムイオン電池、及び鉛酸電池の１つを構成している請求項３９に記載の電池。
【請求項４１】
前記バンドが前記電池の負極端に近接して設けられる請求項３４記載の電池。
【請求項４２】
電気化学電池の対応する正極及び負極とかみ合うように構成された正及び負の充電コンタクトを備える少なくとも１つの電池室と、
電子回路に接続された第１の端、及び前記電気化学電池の外面とかみ合うように所定位置で前記電池室に延びている第２の端とを有する、隣り合った１対の押し下げることのできる抵抗検出コンタクトと、
前記検出コンタクト間で検出された抵抗に基づき、前記電気化学電池に電荷を供給する前記電子回路と、
を備える電気化学電池ごとの特性を判別する二次電池充電器。
【請求項４３】
前記電子回路が、前記抵抗検出コンタクトを通して測定される抵抗に基づき決定されるレートで、前記電気化学電池に電荷を供給する請求項４２に記載の充電器。
【請求項４４】
前記検出された抵抗が、内部に圧力散逸機構を有する二次電池に相当するものである場合、前記電子回路が４から１５Ａの電荷を供給する請求項４３に記載の充電器。
【請求項４５】
電池室の温度を測定するため、該電池室に設けられたサーミスタを更に備える請求項４２に記載の充電器。
【請求項４６】
前記電池室に外気を送るための換気装置を更に備える請求項４２に記載の充電器。
【請求項４７】
前記電子回路が、前記電気化学電池に一定の充電電流を供給する請求項４２に記載の充電器。
【請求項４８】
前記電子回路が、前記電気化学電池に一定の充電電圧を供給する請求項４２に記載の充電器。
【請求項４９】
前記検出された充電電流が所定閾値を下回った場合、前記充電が中止される請求項４８に記載の充電器。
【請求項５０】
１）正及び負の充電コンタクトを含む少なくとも１つの電池室と、２）電子回路に接続された第１の端、及び所定位置で前記電池室に延びている第２の端を有す１対の隣り合う抵抗検出コンタクトと、を含む充電器と、
１）電力を伝達するため、それぞれ陽極及び陰極に接続された正極及び負極と、２）該正極及び負極を画定し、並びに前記陽極及び陰極包含しているカンと、３）第１の抵抗を有する前記カンの外周を取り囲むラベルと、４）前記抵抗検出コンタクトとかみ合う所定位置で該ラベルに印刷されているインクからなり、所定抵抗を有す前記バンドと、を含み、前記正極及び負極が、対応する前記正及び負の充電コンタクトとかみ合うように前記電池室に配置されている二次電池と、
前記抵抗検出コンタクト間で検出された抵抗に基づき前記電池に電荷を供給する前記電子回路と、を備える電気化学二次電池充電システム。
【請求項５１】
電池内部圧力が所定閾値を超えたとき、前記正極から前記陽極を切断するスイッチを更に備える請求項５０に記載の充電システム。
【請求項５２】
前記充電器が前記電池に４から１５Ａの電荷を供給する請求項５１に記載の充電システム。
【請求項５３】
前記検出抵抗が１ｋΩから１００ｋΩの場合、前記充電器が前記電池に４から１５Ａの電荷を供給する請求項５０に記載の充電システム。
【請求項５４】
前記検出抵抗が５０ｋΩ以上の場合、前記充電器が前記電池に４Ａ未満の電荷を供給する請求項５０に記載の充電システム。
【請求項５５】
前記検出抵抗が１００ｋΩ以上の場合、前記充電器が前記電池に４Ａ未満の電荷を供給する請求項５０に記載の充電システム。
【請求項５６】
前記検出抵抗が２５０ｋΩ以上の場合、前記充電器が前記電池に４Ａ未満の電荷を供給する請求項５０に記載の充電システム。
【請求項５７】
前記検出抵抗が１ｋΩ未満の場合、前記充電器が前記電池に４Ａ未満の電荷を供給する請求項５０に記載の充電システム。
【請求項５８】
前記検出抵抗が１ｋΩ未満の場合、前記充電器が前記電池に電荷を供給しない請求項５０に記載の充電システム。
【請求項５９】
前記電池が前記電池室に差し込まれると、前記抵抗検出コンタクトが少なくとも１００ｇの力で押圧される請求項５０に記載の充電システム。
【請求項６０】
前記電子回路が前記電池に一定の充電電流を供給する請求項５０に記載の充電システム。
【請求項６１】
前記電子回路が前記電池に一定の充電電圧を供給する請求項５０に記載の充電システム。
【請求項６２】
対応する電池室に配置された複数の電池が並列接続される請求項５０に記載の充電システム。
【請求項６３】
１）電池室、２）電子回路、３）正及び負の充電コンタクト、及び４）前記電池室に延びており、前記電子回路と電気的に通信する抵抗検出コンタクト、を備える型の二次電池充電器において、電池ごとの種類を判定する方法であって、
（Ａ）前記抵抗検出コンタクトが電池の外面と所定位置でかみ合うように、前記電池室に前記電気化学電池を差し込むステップと、
（Ｂ）前記抵抗検出コンタクトを通して抵抗を測定するステップと、
（Ｃ）該抵抗が１ｋΩから１００ｋΩの範囲内であるかどうかを判定するステップと、
（Ｄ）該測定された抵抗が１ｋΩから１００ｋΩの範囲内であれば、前記電池に第１の所定電荷を供給するステップと、を含む方法。
【請求項６４】
電池の正極及び負極を通して電圧を測定し、並びに該測定電圧が所定値を超えている場合にのみ、前記ステップ（Ｄ）での電荷を供給するステップを更に含む請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
前記電池が、電池の陽極と正極間の接続を切断する圧力応答スイッチを含み、ステップ（Ｄ）が、該スイッチが接続を切断するか、又は所定時間が経過するまで前記第１の所定電荷を供給することを更に含む請求項６４に記載の方法。
【請求項６６】
前記所定時間が１５分である請求項６５記載の方法。
【請求項６７】
前記第１の所定電荷の供給完了後、第２の所定電荷が前記電池に供給される請求項６５に記載の方法。
【請求項６８】
前記第２の所定電荷が５００ｍＡ未満である請求項６７に記載の方法。
【請求項６９】
前記第２の所定電荷が所定時間供給される請求項６７に記載の方法。
【請求項７０】
前記第２の所定電荷の供給完了後、第３の所定電荷が前記電池に供給される請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
前記第３の所定電荷が１００ｍＡ未満である請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
前記測定抵抗が１ｋΩから１００ｋΩの範囲内でなく、電池の正極と負極間の横断電圧が所定値を超えているかどうかを判断するステップを更に含む請求項６３に記載の方法。
【請求項７３】
前記電圧が所定値を超えていない場合、前記電池に電荷が供給されない請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
前記電圧が所定値を超えている場合、前記電池に４Ａ未満の電荷を供給するステップを更に含む請求項７２に記載の方法。
【請求項７５】
前記電池が前記電池室内に差し込まれると、回路が切断される電池有無検出回路を前記充電器が更に含み、ステップ（Ｂ）より前に前記電池の有無を検出するステップを更に含む請求項６３に記載の方法。
【請求項７６】
１）電池室、２）電子回路、３）正及び負の充電コンタクト、及び４）前記電池室に延びており、前記電子回路と電気的に通信する抵抗検出コンタクト、を備える型の二次電池充電器において、電池ごとの種類を判定する方法であって、
（Ａ）前記抵抗検出コンタクトが電池の外面と所定位置でかみ合うように、前記電池室に前記電気化学電池を差し込むステップと、
（Ｂ）前記抵抗検出コンタクトを通して抵抗を測定するステップと、
（Ｃ）該抵抗が所定範囲内であるかを判定するステップと、
（Ｄ）該抵抗が該所定範囲内であれば、前記電池に４から１５Ａの範囲の電荷を供給するステップと、を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気化学電池に関し、特に自動的に二次電池の有無を検出し、かつ電池の種別を識別する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯用電子デバイスの大部分が電池で駆動される。そのようなデバイスを作動するのに必要とされる電池は、内部キャビティに挿入されるか、あるいはデバイスの外面に装着されるのが普通である。これらデバイスは、これまで、一度使い切ると捨てるしかない一次電池の電源を利用するものであった。例えばニッケルカドミウムなどの二次電池は、それ以降に電池式デバイスで使用するために開発されたもので、使い切ることができ、かつ更なる利用するために再充電できるものである。ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、およびアルカリマンガン二次電池が、ニッケルカドミウム電池に替わるものとしてその後報告されている。
【０００３】
一部のデバイスは自動充電機能を有している。例えば、携帯電話の電池は、電話をじかに電気コンセントに差し込めば簡単に充電でき、デバイスから電池を取り出す必要がない。また別のデバイスでは、ユーザが二次電池を取り外し、外部充電機器でそれらを再充電する必要がある。電池式デバイス内部での一次電池との互換性を保つため、二次電池はそれらの主要な対応部品が一次電池と同じサイズ及び形で作られている。このため、ユーザが電池を二次電池と誤解して、知らずに一次電池を充電機器に設置する恐れがある。充電電流および／又は充電電圧が一次電池に印加されると、熱および圧力が蓄積し電池が予想不可能な動作をする原因となる場合がある。
【０００４】
さらに、充電性能を変更している二次電池が報告されている。これら電池（高速充電電池）のいくつかは、他の電池（低速充電電池）よりも高い充電電流および充電電圧を許容でき、内圧が上昇するダメージで壊れることがない。
【０００５】
このように、一次電池が充電されるのを防ぐ為、充電機器が認識できる識別標示を有する二次電池が製造されることが望ましい。さらに、識別されている二次電池間の様々な性能を認定し、それに応じて充電電流又は充電電圧を供給する充電器が望ましい。
【特許文献１】米国特許第４５１８５２４号
【特許文献２】米国特許第５３９５８７６号
【発明の開示】
【０００６】
本発明は、正極端と負極端を有する二次電池と、電池の外面の少なくとも一部を取り囲む抵抗材からなるバンドとを備える電池充電システムを開示する。充電器は電池の正極端および負極端とかみ合うのに適した第１の一組のコンタクト、並びにバンドの有無を検出するための第２の一組のコンタクトとを有する。充電器はそのバンドが検出された場合のみ、自動的に電池に電荷を送る。
【０００７】
本発明の上記および他の態様は、本発明の範囲を定めることを意図するものではなく、その目的のために特許請求の範囲が規定されている。以下の説明において、本明細書の一部を構成する添付図面を参照するが、それは限定的ではなく、例示的に本発明の好ましい実施形態を示すものである。このような実施形態は、本発明の範囲を規定するものではなく、従って、その目的に対しては特許請求の範囲を参照されるべきである。
【０００８】
添付図面が参照される場合、全体を通じて同じ参照番号は同じ要素に対応する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１を参照すると、単３のニッケル水素二次電池１０は正極端１９と負極端３９を有する。電池１０は以下の説明で明らかなように、従来の二次電池と比べて高充電電流に対応するよう構成されている。しかし、当然のことながら、本発明はニッケルベースの二次電池、アルカリ金属電池、リチウム二次電池、鉛酸二次電池、或いはその他の電気化学二次電池に同じように適用できる。さらに、単３電池を例にあげて説明しているが、本発明が他の型の電池、例えば単４、単２および単１に同じように適用できることは明らかである。
【００１０】
次に図２Ａを参照すると、軸方向に延びる電池１０は、閉じた端（図示せず）と、軸方向下流にそれと対向配置された開放端１３とを有するカン１２を備えている。キャップ組立体３１は、電池に対する蓋を形成するように負のカン１２の開放端に固定される正極エンドキャップ１８を備えている。より詳細には、エンドキャップ組立体３１およびカン１２の開放端は、円筒状の金属水素二次電池の組立て中に負のカン１２を圧着することによって、エンドキャップ組立体３１が開放端に密封式に配置されるように、サイズおよび形状が形成される。カンの密閉端は従来型であり、図示されていない。
【００１１】
電池１０は、陽極１４（例えば、水酸化ニッケル）を正極キャップ１８と電気的に切り離しできるように接続して配置する圧力応答スイッチ１１を備えている。陰極２１（例えば、水素化物電極）はカン１２と電気的に接続し、及びアルカリ電解液（例えば、水酸化カリウム）を単独で、又は他のアルカリ金属水酸化物と組み合わせて接続する。電極は内部キャビティ１５に配置され、セパレータ１６により分離される。カン１２およびエンドキャップ組立体３１を備える電池は、さらに従来の陽極１４および陰極２１の巻線型電極をその内部に含むこともできるが、これらの電極の相対的なサイズは、電池の物理的および電気的仕様を満足するように調整できる。
【００１２】
正極キャップ１８は、電池１０にとっての正極を形成するようなサイズおよび形状にされた接管２０を有する。圧力応答スイッチ１１は、開放端１３にしっかりと嵌合するサイズおよび形状にされた柔軟な非導電性で単安定のグロメット２２状をした構成を備えている。グロメットは、半径方向外部シール２５と、内部ハブ２７と、実質的に半径方向に延びてそのシールをそのハブに接続するアーム２９とを備えている。さらにグロメット２２は、ハブ２７を貫通して軸方向に延びる中央に配置された開口１５を備え、そこには導電性の糸巻き状コネクタ２４が据え付けられ、これは、一対の対向配置された半径方向に延びる外部フランジ２３を有する。グロメット２２の外面と正極エンドキャップ１８の内面との間の空間は、エンドキャップ組立体３１内のキャビティ１７の形状を定める。
【００１３】
コネクタ２４は、導電性コネクタがグロメットに合わせて移動するように、グロメット２２の開口にしっかり固定される。ここに示す実施形態では金属ワッシャーである第１の環状導電性コンタクト２６は、コネクタ２４のハブを取り巻き、上部フランジ２３に電気的に接続する上面を有している。第２の環状導電性コンタクト２８（これも金属ワッシャーで良い）はグロメットを取り巻き、軸方向上流に配置され、第１のコンタクト２６に隣接する。第１および第２のコンタクト２６、２８は、図２Ａでは円形プレートであるが、当業者であれば理解できるように、他の形状で設けることもできる。コンタクト２８は正極キャップと電気的に接続する上面４３を有し、第１のコンタクト２６の下面と取り外し可能に機械的（その結果電気的）接続される。
【００１４】
グロメット２２は、電池の化学的性質に悪影響を及ぼさない十分に柔軟で、非導電性の不活性材料で形成することができる。適当な材料は、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ナイロン、およびそれらに相当するものを含むが、これに限定されない。
【００１５】
グロメット２２の外部シール２５は、上方および半径方向内側に延びる周囲リップ３８を含み、それがカンの開放端と緊密なシールを形成し、電池の内部と外部との間のバリアを備える形状およびサイズにされる。またリップ３８は、外部シール２５のキャビティの形状も部分的に定め、ここには正極エンドキャップ１８の外端および第２のコンタクト２８が配置される。リップ３８は、電池の組立て中にグロメット２２上にカン１２を圧着できるように半径方向凸状外面を与える。組立て中にカン１２の軸方向下流端がグロメット２２に圧着されると、グロメット２２と、第２のコンタクト２８と、正極エンドキャップ１８との間に緊密なシールが形成され、電池の内部を周囲環境から分離する。アスファルトやタールのような任意の密封材をエンドキャップ組立体３１とカン１２の間に使用してシールを強化することもできる。
【００１６】
柔軟な導電性タブ３０は、導電性コネクタ２４を電池内部の陽極１４と電気的に接続する。導電性コネクタ２４は、その両端を圧着してフランジ２３を形成することにより中央開口に固定されるアイレット又はリベットであり、このフランジ２３はグロメット２２のハブ２７と第１のコンタクト２６を固定する。導電性コネクタ２４は、第１のコンタクト２６と電気的かつ物理的に接続し、それによって、導電性コネクタ２４を所定位置に固定する上で助けとなる。
【００１７】
図２Ａは、エンドキャップ組立体を、グロメット２２がその安定位置にある低圧状態で示している。この低圧状態では、陽極１４が導電性タブ３０、コネクタ２４、第１のコンタクト２４、および第２のコンタクトを介して正極キャップ１８に電気的に接続する。従って、電池は再充電電流又は電圧を電池に導入することにより充電することができる。好都合にも、電池の内部圧力が所定閾値を超えて蓄積したときは、グロメット２２が矢印Ａの方向に沿って軸方向下流に曲がり（可逆に）、図２Ａに示す第１の位置から図２Ｂに示す第２の位置へ圧力応答をバイアスする。その所定閾値が、使用されている対象充電形式（例えば、一定電流、一定電圧など）に依存し、グロメット用に選定される材料、アーム２９の厚み及び柔軟性によって決定されることは明らかであろう。
【００１８】
図２Ｂを参照すると、電池の内部圧力がグロメット２２を曲げるのに十分なほど所定閾値を超えると、ハブ２７が軸方向下流に移動され、それにより第１のコンタクトも第２のコンタクトに対して軸方向下流に移動し、両者間の電気的接続を除去する。スイッチ１１が開口する結果、接管２０における電気的接続が電池内の陽極１４へ伝達されず、過圧力状態がおさまり、スイッチが閉じ、充電が続けられるようになるまで、更なる充電は防止される。
【００１９】
任意であるが、接管２０によりその形状が画定される内部キャビティに絶縁過圧ストッパー３２を設けることもできる。その過圧ストッパー３２は、必要に応じて接触圧力を予めかけるのに使用することもでき、電池内部圧力が高いときに接管２０の方向における導電性コネクタ２４の移動を制限することができる。また、第２のコンタクト２８と正極エンドキャップ１８の間に任意でストップワッシャー３４を設置して、グロメット２２が曲がる際の第２コンタクトの移動を抑制することもでき、それによって、高圧状態の間、二つのコンタクト間で電気的接続が切断されるよう更に予防することができる。
【００２０】
また、図２Ａ−Ｂは、過圧状態にあるときに電池から過剰圧力（ガス）を放出するための任意の安全システムを示している。具体的には、導電性コネクタ２４は、それを貫通して軸方向に延びる中央に配置された圧力解放チャネル３６を画定することができる。従って、電極で発生したガスは、電池内部１５から軸方向下流にチェネル３６を通ってエンドキャップの内部１７へ流すことができる。またエンドキャップ１８は、そのガスをエンドキャップ組立体３１から外部環境へ流すことができるように、それを貫通して延びる１つ以上の出口３５も画定する。この出口は、不要な漏洩に対して、ガスを電池から解放するよう予め選択された圧力レベルで発生する引張張力を適用したシール（図示せず）で固定することができる。そのシールは可逆であっても非可逆であっても良い。
【００２１】
また、出口３５は、常に環境へと開いていても良く、この場合には、圧力解放チャネル３６を塞ぐことにより電池内部に対する可逆の密封シールが維持される。具体的には、過圧力ストッパー３２は、圧力解放チャネル３６及び出口３５（環境へと開いていない場合）をシールするためにゴムのように適切に変形できるプラスチック材料で形成されていれば、過圧力解放制御器としても機能することができる。開示した変形し得る材料に加えて、圧力解放チャネルを解放可能に塞ぐための他の構造にはプラグ又はスプリングを含むが、これに限定されない。電池内部圧力が十分高いレベルに上昇すると、閉塞部はチャネル３６および出口３５から離され、電池内部から外部環境へ圧力解放経路が画定される。通気システムが電池内部圧力を解放する圧力は、電池がどれだけの内部圧力に耐え得るかに依存し、即ち過圧力ストッパー３２のプラスチック材料は、排気を要する圧力には応答するが、低圧ではしっかり定位置に保持されるように選択される。一般的に述べると、金属水素化物二次電池における安全通気システムは、約６００ｐｓｉｇ以上の電池内圧力、より一般的には約１０００から１２００ｐｓｉｇの範囲の電池内圧力に応答する。
【００２２】
チャネル３６及び出口３５を通る圧力解放経路の開閉は可逆に行うことができるが、最初の圧力上昇の後に圧力解放経路を有効に塞ぐことのできる形状、サイズ又は位置に戻らない材料で作られたブロックを使用することにより非可逆とすることもできる。当然のことながら、ここで開示した以外のブロックを可逆及び非可逆のいずれの通気システムにおいても使用することができる。
【００２３】
このように、電池１０は、電池内圧力が十分に強化されているため、従来型の二次電池で一般に利用できる充電電流より高い充電電流でも故障することなく充電できるのは明らかである。よって、電池１０を自動的に感知し、及び充電器内にある他の二次電池と区別し、検出した電池の種類に基づき適切な充電電流を供給することが望ましい。
【００２４】
従って、特に図１および図３をここで参照すると、電池２０の外周は、電池の充電器１００（図５参照）によって検出できる電池の識別標示を伝えるラベル５０で取り巻かれている。ラベル５０は形状全体のうち長方形又は正方形であり、１対の対向して縦方向に延びるエッジ５２を含む。エッジ５２は、第１の横方向に延びるエッジ５４と、対向して横方向に延びるエッジ５６につながっている。ラベル５０は、環を形成するように縦方向のエッジ５２の両方をつなげる（場合によっては重ねる）ことで、電池のカン１２の外面に設けられる。ラベルは正しい方向に置かれ、横方向エッジ５４が電池１０の正極端１９に近接するよう配置され、横方向エッジ５６が電池１０の負極端３９に近接するように配置される。
【００２５】
ラベル５０は電気的に絶縁されており、このため５００ｋΩから１ＭΩ或いはそれ以上の範囲の抵抗を有しているが、これは従来の電池ラベルの標準的なものである。バンド５３は対向する両縦方向エッジ５２の間に広がっており、横方向に延びるエッジ５６に近接して設けられている。バンド５３、横方向エッジ５６からわずかにオフセットを有すことが望ましく、それは縦方向に幅約５ｍｍである。バンド５３は導電性カーボンインクで構成することが望ましく、これは輪転グラビア印刷法によりラベル５０に貼り付けるか、或いはフレキソ印刷によりラベル５０に直接印刷される。従って、ラベル５０が環に巻き付けられ電池のカンの周囲に取り付けられる際、バンドは電池１０の負極端３９に近接して設けられる。バンド５３は、所定範囲の抵抗を有し、充電器１００がバンド５３の有無を検知し、電池１０が特定の充電電流を受けるのに適合したものであると識別するためのバンド抵抗を測定できるよう、負極端３９と相対的な所定位置に設けられている。さらに、インク２８の抵抗は、電池の型、化学的性質、種類、および／又は性能についても識別することができる。
【００２６】
基本的に、バンド５３は電池１０のどこにでも配置でき、例えば正極端１９に近接して、又は正極端１９と負極端３９の間のどこにでも配置できることは明らかである。負極端が望まれるのには、いくつかの理由がある。第１に、回路基板に密接して接続する筐体部品であること。第２に、電池１０の中心部の広い表面領域を空気が自由に流せるようにむき出しの状態にでき、それによってより素早く電池１０を冷却し、急速かつ完全に充電できること。更に、製造中、電池の負極端でのラベル５０は電池の端のまわりを縮ませることがなく、それによって、外部から電池端の周りにレベル５３を印刷することによる収縮に関しての処理や加工の問題を排除できること。最後に、電池１０が並べてパッケージに置かれる場合、電池１０の負極端は、衝突やバンド５３が擦り剥かれる確率が最も低いことである。
【００２７】
バンド５３は、充電器１００が識別できるようにするため、カン１２よりも大きい抵抗を有し、ラベル５０より低い抵抗を有する。一実施形態では、充電器がバンド５３の抵抗が所定範囲内であると判定し、それにより二次電池の存在が確認される。さらに、それぞれが所定および特定の抵抗を有する数種類のバンドを作成しても良い。この特定の抵抗レベルは、既知の電池の型、性能、化学的性質、容量に特有のものであり、さらに、高速充電のための高充電電流に対応できる二次電池（例えば、上述のタイプ）と、従来型の二次電池を区別することもできる。
【００２８】
好ましい実施形態において、バンド５３は、ＳＳ２４６００（付録Ａ−１で更に詳述）およびエレクトロダッグ（登録商標）ＰＤ−０３４（付録Ａ−２で更に詳述）の一方又は両方から構成することができ、その両者がミシガン州、ポートヒューロンに所在のアチソン・コロイズ・カンパニー（’Ａｃｈｅｓｏｎ  Ｃｏｌｌｏｉｄｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ’）から市販されている。バンド５３は、ＳＳ２４６００とＰＤ−０３４の混合物か、或いは複数の個々に積層された各材料層（即ち、垂直方向に重なっている）のいずれかで構成できる。さらに、バンド５３は、付録Ａ−３で特定される輪転グラビア印刷およびフレキソ印刷のコーティングを含め、その他の適当なコーティングで構成することができる。さらに、適当なコーティングおよびコーティング材が、次の、米国特許第４５１８５２４号、発明の名称「電子アプリケーションなどに使用するための銀コーティング組成」および、米国特許第５３９５８７６号、発明の名称「表面実装導電性粘性物質」に記載されており、それらが完全にここに記述しているかのように、参考のために本明細書に添付する。さらに、バンド５３は、要望があれば、透明又は色をつけることができる。
【００２９】
バンド５３が混合物の場合には、その２つの材料の比率はそのバンドの抵抗とその厚さを定め、バンド５３の全体抵抗を定めることとなり、当然のことであるが、カーボンベースのＳＳ２４６００が銀ベースのＰＤ−０３４より著しく高い抵抗を実現する。また、図４を参照すると、バンド５３は任意で薄い耐摩耗層５８で被覆することもできる。
【００３０】
バンド５３が複数の積層されたＳＳ２４６００およびＰＤ−０３４の層を構成する場合、各層の厚さはバンド５３の全体抵抗を定めることとなる。当然のことながら、任意で設ける耐摩耗層５８は、銀で構成できる。銀は摩耗に対してバンド５３が受ける影響を緩和できるが、その一方、バンド５３の抵抗を低下させもする。従って、バンド５３に個々の層が使用される場合、耐摩耗層５８はＰＤ−０３５とＳＳ２４６００の混合物で構成するのが望ましく、これにより耐摩耗層５８は必要な耐摩耗性を備え、その上、縦方向における十分な電気抵抗を示すため、厚さの薄い耐摩耗層５８の下に配置された層を通って半径方向に電流が流れ、その結果、信頼性の高いバンド抵抗の測定が可能となる。
【００３１】
ところで、バンド５３は、特定の電池の型、性能、化学的性質、及び電池の種類に固有である抵抗レベルのいくつかの利用できる狭い範囲のうち１つの範囲内で構成できる。例えば、単一の混合層を用意するために２つの材料が混合される場合、銀ベースのＰＤ−０３２に比べ高抵抗のＳＳ２４６００の量が多いと、同等の厚さであればより高い抵抗が得られるであろう。逆に、ＳＳ２４６００に対してＰＤ−０３４の割合が高ければ、抵抗は低下するであろう。また、バンド５３の厚さの増減に応じて、抵抗も増減するであろう。このように、所定の割合を有し、対応する所定抵抗、つまり、電池の型、性能、化学的性質、および充電性能が固有の抵抗に対応するように設計され、それに基づき電池のラベルに印刷されるに適した所定抵抗を有するバンドを量産できる。
【００３２】
さらに当業者であれば理解できることであるが、１又は複数のＰＤ−０３４が印刷された層上に、１又は複数の個々にＳＳ２４６００が印刷された層を積層することでもバンド５３の所定抵抗を実現できる。また、印刷された個々の層の厚さが印刷された材料の取得抵抗に影響を及ぼし、それによって、最終的なバンド抵抗に影響を及ぼすことが技術的に知られている。さらに、付加的な保護層（図示せず）がバンド５３の半径方向の外側エッジに塗布され、このため、表面が高くなって耐摩耗性が付加され、その上、抵抗面が選択的に、バンド抵抗測定のために容易に接続できる状態にできることも明らかである。同様に、当業者であれば理解できることであるが、抵抗膜の耐摩耗性は、導電性の低い耐摩耗性材料を導電性の高いインクに加えることで有効に改善でき、それにより有効範囲内で抵抗を保持する膜を実現でき、しかも使用時の摩耗に対し優れた耐性を有する。
【００３３】
次に、図５および図６を参照すると、本発明では、充電中に電池を過度の温度に曝しており、これが電池の内部圧力を大きくする原因となり、その結果電池の充電性能が劣化し、上述したタイプの圧力応答スイッチが早く作動してしまう。
【００３４】
図示した軸方向に延びる充電器１００は、筐体１０２を有し、これは軸方向に延びる側壁１０４及び１０６、上壁１０８、土台１１０、並びに第１及び第２のそれぞれ横方向に延びる端壁１１２及び１１４により形状が画定されている。第２の端壁１１４は、第１の壁１１２の軸方向下流に配置されている。充電器１００に電力を供給するため、導線（図示せず）が筐体１０２から延びており、電気コンセントに対応する標準規格のプラグにより電力を供給する。替わりに、一般にシガレット・ライター・アダプタと称される１２Ｖアダプタを通じて電力を供給しても良い。充電器１００は、テーブル上、車のシート、車床、又はそれと同等の平面上で静止するようデザインされており、通常の電気コンセント（図示せず）から電力を受ける。
【００３５】
上壁１０８の第２の端壁１１４に近接した部分には開口部が形成されており、電池室１１６を備えている。その電池室１１６は、軸方向に延びる複数の溝１１８（４つの溝が示されている）を含み、そのそれぞれが、単３電池１０を参照して上記したように構成される単４二次電池１０’が収容できる大きさに合わせて作られている。それぞれの溝１１８は、第１の端壁１２２と、この第１の端壁から下流に配置されている第２の端壁１２４、および電池１０’の円筒型の外壁がはまる湾曲した土台１２５により画定されている。特に、電池１０’は、第１の端壁１２２が正極端の界面と連結し、第２の端壁１２４が負極端の界面と連結するように溝１１８に差し込まれる。
【００３６】
プラスチック又は他の非導電性プラグ１３０が端壁１２２からそれぞれの溝１１８に延びており、差し込まれた電池１０’の長さに応じてその軸方向の位置を調整できるようにスプリングが装着されている。そのプラグは、円筒型の穴をその軸方向外面で画定しており、その穴は、そこに配置されているコンタクト１２９が電池１０’の正極端１９とかみ合うように、電池１０’の接管がはまる形に成形されている。複数の充電コンタクト１３１が端壁１２４から延びており、電池１０’の負極端３９とかみ合う。特に、電池のサイズが変わってもかみ合うようにするため、上部負充電コンタクトが、一対の負充電コンタクト１３１の上方に（横方向中間に）配置されている（図１４参照）。
【００３７】
プラグ１３０と負充電コンタクト１３１からの全結合力は、単４電池で２ポンド、また単３電池で少なくとも３ポンドに相当し、その結果、電池を差し込む際の電池の表面コンタクトを擦り付けることと相まって、高速充電電流に対して低抵抗を実現する。単４電池１０’は、図１０に示すように、下方の充電コンタクト１３１とかみ合っている。コンタクト１３９と１３１は、充電器１００中の回路基板１３５に配置されたマイクロプロセッサ１３７の形で電子回路と接続されている。このマイクロプロセッサ１３７は電池１０’に供給される充電電流（又は充電電圧）を決定する。単４電池に対応する充電器１００を例示したが、当業者であれば理解できるように、本発明の原理にしたがって構成される充電器は、単３電池、単２電池、及び単１電池、単５電池、並びにその他の電池にも適用できる。
【００３８】
また、次に図１４を参照すると、充電器１００は、導線１４１を介してマイクロプロセッサ１３７に接続されているサーミスタ１３９を更に備えている。このサーミスタ１３９は、充電中、マイクロプロセッサ１３７が電池や周囲環境の温度を感知できるようにするもので、電池室１１６内温度が所定レベルに達すると、電池の種類に応じて電池に供給する負荷を調整する。サーミスタ１３９は電池１０の負極端３９又は正極端１９に直接かみ合わせることができ、或いは電池室１１６内のどこにでも配置できる。いったんマイクロプロセッサがサーミスタ１３９から入力信号を受信し、溝１１８内の電池の温度が所定閾値を超えたことを決定すると、充電が中断され、電池の種類に応じて、その間維持電荷が電池に供給される。その熱遮断装置は、内部圧力応答スイッチを有する電池や、電池内部圧力又は温度が限度を超えた場合に充電電流の供給を中断するような任意の代替二次電池と組み合わせて使用できる。
【００３９】
次に図５、図６、及び図８を参照すると、充電器１００は、電池室１１６を通って冷たい外気を循環させる換気装置１４０を備える。換気装置１４０は、一般に従来型の電池を充電する際に生ずる限度を超えた温度上昇を抑制することができる。具体的に説明すると、棚状のもの１４２が、隣接した溝１１８の間に配置され、概ね水平の上面１４４を画定している。空気取り入れ孔１４６は、各棚状のもの１４２の上面１４４を貫通して横方向に延びる複数のスロット１４８を備えている。スロット１４８は電池１０に対して窪んでいる。空気排気孔１５０は、端壁１１２に近接する上壁１０８を貫通して横方向に延びる複数のスロット１５２を備えている。充電器１００の内部は、孔１４６と孔１５０の間の通り道を確保するため、十分な空間がある。
【００４０】
強制換気源１０３は、充電器１００の内部で、筐体１０２の内部の空気が孔１５０を介して筐体から外へ排出するに適した任意の場所に配置される。孔１５０からの空気の排気は、孔１４６を介して冷たい外気を筐体１０２の中へ押し入れる吸引力を引き起こす。従って、空気は、矢印Ｘの方向に沿って、孔１４６から筐体１０２を通って流れ、孔１５０で充電器１００を出る。それぞれの孔１４６が電池１０に隣接して配置され、かつ電池に対して窪んでいるため、外見上、電池の外周部分は孔１４６に対して配置されるが、そのまわりには冷たい外気が流れる。このように、電池１０は空気の対流によって冷やされる。従って、換気装置１４０は、充電している個々の電池のまわりに熱い空気が蓄積しないようにし、その結果電池の充電性能を拡張する。円滑に流れる状態で孔１４６及び１５０が設けられているため、筐体１０２の内部は十分な空間を有しているが、その筐体の外端として孔１４６及び１５０を有する筐体１０２内部に空気の通り道（図示せず）を構成することも当然可能である。その場合、強制換気源１０３が、所望の方向に空気が流れるようにその通り道に配置できる。
【００４１】
換気装置及び熱遮断装置は、充電器に単独で或いは組み合わせて使うことができる。さらに、当然のことであるが、強制換気源１０３を送風機とし、孔１５０に近接した位置で筐体１０２内に配置しても良いし、或いはその替わりに、空気を孔１４６と孔１５０の間で流すことのできる何らかの装置を構成しても良い。さらに、空気の流れを逆にし、空気を孔１５０で筐体１０２に取り込み、孔１４６で筐体から排出するようにしても良いことは当然である。さらに、外気は、一般に、電池を通り過ぎ充電器１００を横断する方向に流れるが、選択的に、電池室１１６を、側面方向、軸方向、電池１０の下側、電池のまわりを通って流れるようにでき、あるいはまた、孔１４６が電池室１１６内で空気の渦を作るよう構成することもできる。
【００４２】
また、次に図１１及び図１３を参照すると、横方向に変形された１対のバンド抵抗検出コンタクト１３２及び１３４は、回路基板１３５から上方へと延びており、土台１２５（図１５参照）を貫通して延びる開口１４５を通りぬけ、電池室１１６へと延びている。コンタクト１３２及び１３４は、例えば、ニッケル又はニッケルメッキ金属などの適切な任意の導電性材料で形成される。コンタクト１３２及び１３４のそれぞれは、第１のＵ字型端１５６及び１５８をそれぞれ備え、それは回路基板１３５の中を通り、好ましくははんだで接続さる。第１の端１５６及び１５８は、通常、回路基板１３５から上方へ延びており、それぞれアーム１６０及び１６２に接続され、このアームは軸の位置１６１及び１６３で、電池１０’の負極端３９に向かって軸方向に延びている。アーム１６０及び１６２は、第２のフック端１６４及び１６６と一体的に接続され、このフック端は、負充電コンタクト１３１から所定の位置で、電池室１６の中に延びている。従って、フック端１６４及び１６６を電池室１６内に押し下げるため、コンタクト１３２は、だいたい１６１及び１６３の位置で回転することができる。電池室１１６に電池が無いときにフック端１６４及び１６６に予め下方にバイアスをかけるため、１対のノッチ１６８（１つ表示）が土台１２５の下面から下方に延びおり、それによって、コンタクト１３２及び１３４には予め負荷がかかっており、コンタクトを下方にバイアスするためには１００ｇの力が最低必要であることを確保している。
【００４３】
また、次に図１２を参照すると、電池有無検出スイッチ１７０は、コンタクト１３４と垂直方向に位置合わせした状態で土台１２５底面に固定されている金属板１７２を備える。金属板１７２は縦方向に延びる壁１７８を含み、この壁は横方向に延びるフランジ１８０と、壁１７８の正側の一番端で接続されている。フランジ１８０の外側縦方向の端は、垂直方向に延びるフランジ１８２と一体的に接続されている。フランジ１８２は回路基板１３５まで延びており、マイクロプロセッサ１３７と電気的に通信する。１対の開口１７４が、壁１７８を貫通して延びており、そしてそれに対応する１対の止めピン１７６がはめ込まれ、そのピンは、適当な位置で金属板１７２を固定するため、土台１２５から下方に延びている。
【００４４】
また、次に図８を参照すると、電池室１１６に電池１０が差し込まれていない場合、コンタクト１３４は、アーム１６２がフランジ１８０と接触する場所の上方の位置に向かってバイアスされている。従って、マイクロプロセッサ１３７、回路基板１３５、コンタクト１３４、及び金属板１７２により形成される回路は接続状態にあり、その結果、電池が適切に電池室１１６に差し込まれていないことをマイクロプロセッサが判断できる。次に図９を参照すると、いったん電池１０が電池室１１６に差し込まれると、バンド５３がコンタクト１３２及び１３４を下方へ押し込み、その結果、アーム１６２をフランジ１８０との接触状態から切り離し、スイッチ１７０が開く。これにより、マイクロプロセッサ１３７は電池が差し込まれたことを判断し、そして以下で詳細に説明するように、充電ルーチンを開始する。
【００４５】
当然のことながら、図９における充電器１００に差し込まれた電池１０は単３電池であり、一方、図１０及び図１５で示しているように、充電器１００に差し込まれている電池１０’は単４電池である。図解したように、単３電池１０は、単４電池１０’より土台１２５からの垂直方向のオフセット量が大きく、１対の上部充電コンタクト１３１とかみ合い、一方、単４電池１０’は下部充電コンタクトとかみ合っている。それにもかかわらず、コンタクト１３４及び１３６は、単３電池１０と土台１２５間のオフセットよりも大きい間隔で電池室１１６中に突き出ているため、スイッチ１７０が開き、バンド５３の抵抗が測定できる。更に、バンド５３が電池の負極端３９と相対的に配置され、また、フック端１６４及び１６６も負充電コンタクト１３１と相対的に配置されているため、電池の型に関わらず、フック端１６４がバンド５３と並ぶように調整される。このように、当業者であれば当然理解できることであるが、本発明の本質を逸脱することなく、充電器１００を任意の型の電池に対応するように構成できる。
【００４６】
充電器１００を参照して上記した電池室１１６は、本発明に基づき利用できる多数の構成のうちの１つに過ぎないと考える。そこで、図１６−図１７では、代替実施形態で構成する電池室１８４を示している。
【００４７】
具体的には、単３電池１０が、いろいろな型の複数の電池を入れられるよう構成されている電池室１８４に設置されている。電池室１８４は、土台１８７から垂直方向に延びる第１の壁１９２を備え、電池１０の負極端３９にかみ合うように負のバネ付きコンタクト１９３を有する。第２の壁１９４は、第１の壁１９２と並んで、土台１８７の反対側から垂直方向に延び、電池室１８４の形状を画定している。スライド式の壁１９５が、電池室１８４内に設けられ、電池１０の正極端１９とかみ合うように内側に延びている正のコンタクト１９６を有している。このようにして、電池室１８４は電池１０に充電電流を供給できる。この充電器が一定の充電電圧又は一定の充電電流を供給でき、電池１０のような高速充電電池を充電する際に高電流レベルを使用できることは当然である。
【００４８】
いろいろな型の電池に対応するため、壁４２がガイドレール（図示せず）に沿って矢印Ａ及びＢの方向にスライドでき、長さが短い電池および長い電池、それぞれに対応できる。
【００４９】
１対のクレードル１８５及び１８６は、電池室１８４の土台１８７に対して電池の中央部分が浮くように、正極端１９及び負極端３９を支持する。この形は、充電中空気が電池を流れ過ぎるようにでき、それによって電池をより素早く冷却し、結果として、より急速かつ完全に充電ができる。
【００５０】
クレードル１８６は、適切な材料、望ましくは非導電性材料ででき、一般に、軸方向に延びる半円筒型又は部分的に円筒型の溝１８９を有している筐体１８８を構成している。クレードル１８６は、土台１８７の上又は電池室１８４のほかの場所に、電池室に取り付けた時に電池１０の負極端３９が近接して配置されるように取り付けられる。同様のクレードル１８５が、電池１０の正極端１９を支持する位置で電池室１８４の内部に取り付けられる。
【００５１】
１対の抵抗検出コンタクト１９０及び１９１は、クレードル１８６から内側に延び、バンド５３の接点と軸方向に揃えられており、また、それぞれ異なる位置でバンドとかみ合うことで半径方向にオフセットし、それによって所定位置で抵抗を測定できるようにしている。加えて、充電器１００に関して上記したように、クレードル１８６に対してコンタクトはバネ式であり、電池室１８４内の電池のサイズや半径方向の配置に関わらずバンド５３の接点とかみ合うようになっている。更に、コンタクト１９０及び１９１は、制御回路やマイクロプロセッサ、又は、上記の通り、好ましい場合に充電器に配置されるものと同等のもの（図示せず）と電気的に接続されている。また、制御回路を充電器の外部に設けることができることも自明である。また、電池室１８４が、充電器１００に関して上記した形の電池有無検出スイッチを備えることもできる。
【００５２】
バンド５３は、負極端３９から軸方向に間隔Ｄ１とＤ２の間に広がっており、電池１０の外周全体に半径方向に広がっている。コンタクト１９０及び１９１は、Ｄ１とＤ２の間に配置され、その結果、コンタクトの両側で十分なゆとりをもってバンド５３と位置合わせされるように、壁１９２から所定間隔で配置される。バンド５３の配置とサイズは電池１０の負極端３９からの距離に基づくため、バンド５３は電池１０のサイズに関わらずコンタクト１９０及び１９１と位置が揃う。このようにして、充電器は導電性バンド５３を有する電池の存在を確実に認識できる。
【００５３】
更に、本発明は、正のコンタクト２４を選択的にスライド式にでき、バンド２８並びにコンタクト４６及び４８を壁３８から所定位置に配置することが考えられる。また、当業者であれば理解できるように、充電器は両極端間で９Ｖの電池に対応できるように構成され、電池の外周を囲むバンドとかみ合うコンタクト（図示せず）を有す。
【００５４】
次に図７を参照すると、充電器２００は代替実施形態により構成され、明瞭かつ便宜のため、特に指定がない限り、充電器１００と同じ要素に対応する参照番号に１００を加えて説明している。具体的には、垂直方向に延びる充電器２００が筐体２０２を有し、これが垂直方向に延びる側壁２０４及び２０６、水平方向に延びるそれぞれ上部及び下部の端壁２０８及び２１０、垂直方向に延びる近接壁（図示せず）、及び垂直方向に延びる正面壁２１４により画定されることを示している。標準電気プラグ（図示せず）が、筐体２０２から外に向かって横に延び、標準電気コンセントにはまる。このように充電器２００は、近接面が取り付ける壁面に向き合うように壁掛け式で構成され、使用中、正面壁２１４は壁から外側に向かって横に延びる。
【００５５】
１対の垂直方向に延びる空所が、側壁２０４及び２０６に近接した位置で正面壁２１４に形成され、それに対応する一対の電池室２１６を備えている。それぞれの電池室２１６は垂直方向に延びる溝２１８を備え、これは二次電池が差し込めるサイズに形成されている。各溝２１８は、第１の正端壁２２２、第２の負端壁２２４、及び電池の円筒型外壁に適合するように成形された湾曲した土台２２５により画定される。
【００５６】
充電器１００を参照して上記したように、プラスチック又は他の非導電性のプラグ２３０が、正端壁２２２から各溝２１８中に延びている。上記したように、導電性バンドの抵抗を感知及び測定するために、それぞれの第１及び第２のコンタクト２３２及び２３４が、負端壁２２４に近接して土台２２５から上方に延びている。上記したように、開路電圧を感知するため、及び電池に充電電流を供給するために、複数のコンタクト２３８が負端壁２２４から各溝２１８中に延びている。更に、充電器２００は、上記のように配置されるサーミスタを含む熱遮断装置を備える。
【００５７】
充電中、一般に電池に発生する過度の温度上昇を緩和するため、充電器２００は、電池室２１６を通って冷たい外気を循環する換気装置２４０を備える。具体的には、空気取り入れ孔２４８が各電池室２１６に配置され、土台２２５を貫通して延びる水平方向の複数のスロット２４８を備える。スロット２４８は、垂直方向に積み重ねられ、溝２１８の全体長に沿って十分に広がっている。それぞれのスロット２４８の一部は電池の下に設けられ、また一部は電池と隣接して設けられる。スロット２４８は、充電器２００に対して直角に外側方向へ向かう第１の端２４９と、上部及び下部の壁２０８及び２１０の方向と概ね並行方向へ向かう第２の端２５１とを画定する。空気排出孔２５０は、充電器２００の正面壁２１４を貫通して水平方向に延びている複数のスロット２５２を含む。充電器２００の内部は、孔２４６と２５０の間で内部に通り道ができるように十分な空間がある。
【００５８】
強制換気源２０３は、充電器２００の内部で、筐体２０２の内部の空気が孔２５０を介して筐体から外へ排出するに適した任意の場所に配置される。孔２５０からの空気の排気は、孔２４６を介して冷たい外気を筐体２０２の中へ押し入れる吸引力を引き起こす。孔２４６は、外気が各電池の周囲に流れるのを押し進めるように配置される。このように、空気は孔２４６から、筐体２０２を通って流れ、孔２５０で充電器２００を出る。孔２４６は電池に近接して設けられているため、電池は対流により冷やされる。従って、換気装置２４０は、充電している個々の電池のまわりに熱い空気が蓄積しないようにし、電池の充電性能を拡張する。充電器２００は、充電器１００を参照して上記した全ての代替案に従って択一的に構成することができる。
【００５９】
次に図１８を参照すると、４つの単３電池１０が充電器１００に取り付けられているのを概略的に示している。特に、電池１０は並列接続された２つの電池グループ１７７に分けられる。それぞれのグループ１７７はマイクロプロセッサに接続されている。従って、当然のことであるが、充電器２００が並列接続された２つの電池からなる１つのグループのみと接続できる。そのような状況では、１つの電池１０が完全に充電されている場合（或いは圧力応答スイッチ１１が繰り返し開閉している場合）、並列接続されている電池１０は少なくとも同じように、少なくとも現状状態で、受信しつづけ、以下詳細に記載するように充電が続く。また、スイッチ１１を備えている電池１０（高速充電電池）と圧力散逸機構を備えていない電池（低速充電電池）とが並列接続されている場合、マイクロプロセッサ１３７は低速充電電池がダメージを受けないように低速充電電流を供給する。また、当然のことであるが、電池１０は直列接続とでき、その場合、スイッチ（図示せず）が各電池室１１６と連結され、対応する電池が十分に充電された場合や電池室に電池が無い場合に、その電池室１１６を充電電流が迂回するようにできる。
【００６０】
次に、図１９を参照し、充電器１００に関して電池の識別方法及び充電ルーチン３００についてこれから説明するが、ルーチン３００がここに記載した任意の充電器又は本発明に適合するそれと同等のものに同じように適用できると考えられる。ルーチン３００はステップ３０２で始まり、充電器を標準電気コンセントにつなぐことにより、及び任意で電源スイッチ（図示せず）を起動することにより、マイクロプロセッサ１３７に電源が投入される。ブロック３０２の判定時に、マイクロプロセッサ１３７が、スイッチ１７０の状態に基づいて電池が電池室１１６に配置されているかどうかを判断する。電池が電池室１１６に見つからない場合、電池が設置されるまでルーチン３００がブロック３０４の判定処理をつづけ、対応するスイッチ１７０を閉じている。当然のことであるが、マイクロプロセッサ１３７は、充電器１００内の１つ１つの電池室１１６に対してルーチン３００を絶え間なく実行する。
【００６１】
いったん電池が電池室１１６に検出されたら、マイクロプロセッサは、電池室１１６に設置された電池にバンド５３が設けられていれば、それを検出するよう配置されている抵抗検出コンタクト１３２及び１３４を通して抵抗を判断する。特に、ここで図２０も参照すると、圧力分配回路３５０が規定されており、これがコンタクト１３２及び１３４と直列接続される回路基板１３５に配置された第１の抵抗Ｒ１を備えている。コンタクト１３２及び１３４は、第２の抵抗Ｒ２を規定し、これは、その両コンタクト間の位置を横断する電池抵抗に相当する。抵抗Ｒ１及びＲ２は電源３５２に直列接続され、それは望ましくは一定電圧であり、マイクロプロセッサ１３７によって規定される。
【００６２】
アナログ／デジタル変換器３５４が抵抗Ｒ１の両側に接続され、Ｒ１横断電圧（Ｖ１）がアナログ／デジタル変換器３５４を介してマイクロプロセッサ１３７により検出される。検出電圧Ｖ１および回路３５０に利用される既知電圧Ｖに基づき、Ｖ２（抵抗器Ｒ２の横断電圧）がＶとＶ１の差として計算される。いったんＶ１、Ｒ１、及びＶ２が既知となると、抵抗Ｒ２は既存の電圧分配技術、即ち、Ｖ１／Ｒ１＝Ｖ２／Ｒ２を用いて解くことができる。このように、マイクロプロセッサは検出抵抗１３２及び１３４の横断抵抗を解くことができる。
【００６３】
再度、図１９を参照すると、マイクロプロセッサ１３７は、検出抵抗Ｒ２が所定範囲内であるかどうか、好ましい実施形態の下では、それが１ｋΩと１００ｋΩの間であるかどうかを、ブロック１３７の判定時に決定する。その所定範囲は代替的に１−５０ｋΩとでき、さらに代替的に１−２５０ｋΩとできることも明らかである。ラベル５０のような既存のラベルは５００ｋΩ以上の抵抗を有することが望ましい。従って、バンド５３は既存のラベルがバンド５３と誤解されないように１００ｋΩ未満の抵抗を有すように作られる。さらに、バンド５３の抵抗は、カン１２などの地金のカンがバンド５３と誤解されないように１ｋΩ以上に保持される。このことから、バンド５３が従来の二次電池の内外に備わる他の構成材と容易に区別できることは明らかである。
【００６４】
ブロック３０６の判定時に、コンタクト１３２及び１３４で検出された抵抗が規定通りの所定範囲内でない場合、ルーチン３００はステップ３０８へ進み、そこで電池の正極と負極間の横断電圧が測定される。ブロック３１０の判定時、マイクロプロセッサ１３７は測定電圧が所定値（好ましい実施形態の下では０．４Ｖ）を超えているかどうかを判断し、それによって潜在的に充電機能のある電池であることを示している。測定電圧が所定値未満であれば、マイクロプロセッサ１３７はその電池に充電機能がないものと判断し、電荷を電池に供給せずにステップ３０４に戻る。また、電池が充電可能でないことをユーザに警告する表示器を充電器１００に備えることもできる。
【００６５】
ブロック３１０の判定時に、電池の横断電圧が規定通り０．４Ｖ以上であれば、マイクロプロセッサ１３７は、例えばスイッチ１１などの圧力散逸機構を電池内に有さない二次電池であるか、および／又は充電器１００に誤って配置された一次電池であるかが適切に判断されるステップ３１２に応じて、電荷が供給される。４Ａ以上の充電電流が電池に供給されると、既存の二次電池では急激な圧力蓄積が起こることが解っている。従って、充電器１００は４Ａ未満の一定充電電流を電池に供給し、また、電池室１１６に配置された電池が二次電池でないかもしれないため、０．５Ａ以下とするとより好ましい。この充電は、充電器から電池が取り除かれるまで無限に続く。また、検出抵抗が１ｋΩ未満であれば、マイクロプロセッサ１３７は、地金のカンが検出されているとの見込みに基づき、その電池は充電しない。
【００６６】
一方、ブロック３０６の判定時に、検出したコンタクト抵抗が規定通り所定範囲内であれば、マイクロプロセッサ３１７は、電池１０が既存の二次電池を超える改善された充電性能を有するものであると判断する。従って、正極端１９と負極端３９の横断電圧がステップ３１４で測定され、マイクロプロセッサ３１７は、ブロック３１０の判定に関して上記したように、ブロック３１６の判定時に測定電圧が０．４Ｖ以上であることを確認する。０．４Ｖ以上でない場合には、マイクロプロセッサ３１７は、その電池１０が充電可能でないと判断し、ステップ３０４に戻る。
【００６７】
電池の正負極間横断電圧が所定閾値以上であれば、マイクロプロセッサ３１７は、ステップ３１８において、従来の二次電池の充電と比較して、いわゆる「高速」充電を電池１０に適用する。高速充電は、１．２から２Ｖの範囲内の一定充電電圧を含み、更に好ましくは１．５から１．７Ｖの範囲内の電圧を含む。供給電流は４から１５Ａの値に限られる。一定充電電圧は、（１）スイッチ１１が開く、及び（２）充電開始から１５分が満了、のより早い方の時まで供給される。マイクロプロセッサ１３７は、一定電圧が充電中、電池１０に供給される電流量を監視することで、スイッチが開くのを検出する。例えば、充電電流レベルが所定値である２Ａを下回ると、マイクロプロセッサ１３７は電池が取り除かれたと判断する。
【００６８】
このことについて、再度図１８を参照すると、電池１０が並列接続で充電されている場合、電流が所定値まで下がるのは、両方のスイッチが切断される場合だけであることは明らかである。それ故に、いずれのスイッチとも切断するか、或いは１５分間が満了するまで充電は終わらない。しかしながら、一方の電池１０のスイッチ１１が切断されているが、他方の電池１０のスイッチ１１が繋がれている場合には、その繋がれている電池は、たとえ更なる電流が利用できるとしても、その電池の性能に合致したレベルの電流だけしか受電できないのは当然である。
【００６９】
いったん高速充電が完了すると、マイクロプロセッサ１３７は、電池が使える状態にあることをユーザに知らせる表示器を作動する。その電池を取り外さないと、マイクロプロセッサ１３７は、その後「トリクル」充電として知られている５００ｍＡ未満（そして望ましくは２７０ｍＡ）の一定電流を、充電開始から１時間のうちの残余時間、電池に供給する。１時間の修了の後、マイクロプロセッサ１３７は１００ｍＡ未満、望ましくは６４ｍＡの保持充電を供給する。保持充電はその電池が取り外されるまで無制限に続く。当然のことであるが、供給されている充電の種類に対応する表示器を充電器１００に設けても良い。
【００７０】
本発明は単独型の充電器に関して記載したが、例えば、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、カセットプレーヤー、ＣＤプレーヤー、携帯電話などの電子デバイスの電池室において本発明が実現できることは当然である。各々の高速充電電池１０が、上記した種類のバンド５３により判別できる。上記のように、電子デバイスは、電池の所定位置における検出抵抗に基づき、その電池が高充電電流に対応できるか、低充電電流に対応するものか、或いは充電電流が禁止されたものであるか、を判断することができる。従って、デバイスが充電器にセットされて充電される場合、上記のように、検出抵抗に基づき、電池に利用できる充電タイプも含めて電池のいろいろな特性を、デバイスは充電器に伝える。
【００７１】
本発明は、最も実用的で好ましい実施形態として現在考えられるものに関連して説明した。しかし、本発明は、例示的に示されたものであり、開示された実施形態に限定されるものではない。従って、本発明が、特許請求の範囲に示すような本発明の精神と範囲に含まれる全ての変更及び代替的構成を包含するものであることを当業者であれば理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】発明の好ましい実施形態に従って構成された抵抗バンドを備えている電気化学電池を示す図である。
【図２Ａ】図１に示す電池に設けられた圧力応答スイッチで、接続位置にあるものを示す側断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示すスイッチで、切断位置にあるものを示す側断面図である。
【図３】図１に示す抵抗バンドの側面図である。
【図４】図１に示す電池の部分側断面図である。
【図５】好ましい実施形態に従って構成された電池充電器の斜視図である。
【図６】図５に示す充電器の上面斜視図である。
【図７】発明の代替実施形態に従って構成された充電器の上面斜視図である。
【図８】図５および図６に示す充電器の断片側断面図である。
【図９】単３電池が差し込まれた図８に示す充電器の断片側断面図である。
【図１０】単４電池が差し込まれた図８に示す充電器の断片側断面図である。
【図１１】好ましい実施形態に従って構成された抵抗検出コンタクトおよび電圧検出スイッチの分解斜視図である。
【図１２】図１０の１２−１２ラインに沿って示す電圧検出スイッチの側断面図である。
【図１３】図１１に示す抵抗検出コンタクトの側断面図である。
【図１４】図１０の１４−１４ラインに沿った充電器の電池室の端面図である。
【図１５】抵抗検出コンタクトを示している、図１０の１５−１５ラインに沿った断面端面図である。
【図１６】発明の代替実施形態に従って構成された電池充電組立体の概略側断面図である。
【図１７】図１６に示す充電器内に配置された電池を支持するのに用いられるクレードルの一部の斜視図である。
【図１８】好ましい実施形態に従って並列接続で充電されている４本の電池の概略図である。
【図１９】好ましい実施形態に従って電池の充電手順を説明しているフローチャートである。
【図２０】好ましい実施形態に従って電池のバンド抵抗を検出するのに使用される分配回路の概略図である。
【００７３】
（付録Ａ−１）
2005535074.tif 000003
【００７４】
（付録Ａ−２）
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【００７５】
（付録Ａ−３）
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【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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