(57)【要約】  １つ以上の再充電式電池をロード／アンロードするための機構が開示される。この機構は、１つ以上の再充電式電池を受容するように構成された１つ以上の充電区画と、１つ以上の再充電式電池を第１の位置から第２の位置に変位させるように構成された第１の作動装置とを備える。
2010521132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の再充電式電池をロード／アンロードするための機構であって、
１つ以上の再充電式電池を受容するように構成された１つ以上の充電区画と、
前記１つ以上の再充電式電池を第１の位置から第２の位置まで変位させるように構成された第１の作動装置、
とを備える機構。
【請求項２】
１つ以上の再充電式電池をロード／アンロードするための機構であって、
１つ以上の再充電式電池を受容するように構成された１つ以上の充電区画と、
前記１つ以上の充電区画の少なくとも一部分を、前記１つ以上の充電区画の中へ電池を挿入可能となるか又は前記１つ以上の充電区画から電池を取り出し可能となる第１の位置から、充電動作を開始することができる第２の位置に変位させるように構成された作動装置と、
を備える機構。
【請求項３】
前記１つ以上の再充電式電池との接触位置と、前記１つ以上の再充電式電池との非接触位置との間で変位されるように構成された１つ以上の変位可能な接点と、
前記１つ以上の接点を前記接触位置と前記非接触位置との間で変位させるように構成された第２の作動装置と、
を更に備える、請求項２に記載の機構。
【請求項４】
前記第１の作動装置は、第１の組の１つ以上の変位可能なアームに機械的に結合された第１のカムを有し、前記第２の作動装置は、第２の組の１つ以上の変位可能なアームに結合された第２のカムを有する、請求項３に記載の機構。
【請求項５】
前記１つ以上の充電区画は、前記第１の組の１つ以上の変位可能なアームと機械的に連係し、前記１つ以上の充電区画は、前記第１の組の前記１つ以上の変位可能なアームの変位に応じて変位されるように構成されている、請求項４に記載の機構。
【請求項６】
モーターと、
前記第１のカム及び前記第２のカムが取り付けられたスプールギヤと、
前記モーターに機械的に接続され、かつ前記スプールギヤと機械的に接触するウォームギヤであって、前記モーターが前記スプールギヤを動作させているとき、前記モーターからの回転運動を伝達するように構成されたウォームギヤと、
を更に備える、請求項４に記載の機構。
【請求項７】
充電電流を前記１つ以上の変位可能な接点に印加するように構成された充電モジュールを更に備える、請求項３に記載の機構。
【請求項８】
前記１つ以上の電池が前記第２の位置に達したとき前記モーターに作動を中止させるように構成された第１のリミットスイッチ、及び／又は、前記１つ以上の電池が前記第１の位置に戻ったとき前記モーターに作動を中止させるように構成された第２のリミットスイッチを更に備える、請求項６に記載の機構。
【請求項９】
１つ以上の再充電式電池を充電するように構成された充電装置であって、
１つ以上の再充電式電池を受容するように構成された１つ以上の充電区画と、前記１つ以上の充電区画の少なくとも一部分を、電池の挿入又は取り出しが可能となる第１の位置から、充電動作を開始することができる第２の位置に変位させるように構成された第１の作動装置とを有するロード／アンロード機構と、
前記１つ以上の再充電式電池に印加する電流レベルを決定するように構成されたコントローラと、
前記決定した電流レベルを前記１つ以上の再充電式電池に印加する回路と、
を備える装置。
【請求項１０】
１つ以上の再充電式電池を充電するための方法であって、
前記１つ以上の電池が第１の位置に位置するように、前記１つ以上の電池を、対応する１つ以上の充電区画内に受容する工程と、
前記１つ以上の電池を前記第１の位置から第２の位置に変位させる工程と、
前記１つ以上の電池に印加する電流レベルを決定する工程と、
実質的に前記決定した電流レベルを有する充電電流を前記電池に印加する工程と、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
典型的な電池充電器では、ユーザーが電池（例えば、ＡＡ又はＡＡＡ型の円柱状の再充電式電池）を手動で挿入し取り出すことが必要となる。そのような充電器に対して正しく電池を方向付けすることは、多くの場合、ユーザーを混乱させるものである。更に、電池を挿入する又は電池を取り出すには、ときに充電器を偶発的に損傷させる結果となり得る力を使用することが必要である。加えて、ユーザーは典型的には、電池が適切に充電されるようにするために、充電器と電池との間の接続を周期的に確認しなければならない。更に、充電器が充電動作の間に動かされるか又は揺さぶられた場合、充電操作は中断するか、あるいは停止することがある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
一態様において、１つ以上の再充電式電池をロード／アンロードするための機構が、１つ以上の再充電式電池を受容するように構成された１つ以上の充電区画と、１つ以上の再充電式電池を第１の位置から第２の位置まで変位させるように構成された第１の作動装置とを備える。
【０００３】
別の態様において、１つ以上の再充電式電池をロード／アンロードするための機構であって、１つ以上の再充電式電池を受容するように構成された１つ以上の充電区画と、１つ以上の充電区画の少なくとも一部分を、１つ以上の充電区画の中へ電池を挿入可能となるか又は１つ以上の充電区画から電池を取り出し可能となる第１の位置から、充電動作を開始することができる第２の位置に変位させるように構成された作動装置と、を備える。
【０００４】
以下は、この態様の範囲に含まれる。
【０００５】
この機構は、１つ以上の再充電式電池との接触位置と、１つ以上の再充電式電池との非接触位置との間で変位されるように構成された１つ以上の変位可能な接点と、１つ以上の接点を接触位置と非接触位置との間で変位させるように構成された第２の作動装置とを有する。第１の作動装置は、第１の組の１つ以上の変位可能なアームに機械的に結合された第１のカムを有し、第２の作動装置は、第２の組の１つ以上の変位可能なアームに結合された第２のカムを有する。１つ以上の充電区画は、第１の組の１つ以上の変位可能なアームと機械的に連係し、１つ以上の充電区画は、第１の組の１つ以上の変位可能なアームの変位に応じて変位されるように構成される。第１のカムは、第１の楕円形状の円板を有している。１つ以上の変位可能な接点は、第２の組の１つ以上のアームと機械的に連係し、また、１つ以上の変位可能な接点は、第２の組の１つ以上の変位可能なアームの変位に応じて変位されるように構成されている。第２のカムは、環状の円板と、実質的にその環状の円板によって画定された空間内に配された第２の楕円形状の円板とを有し、環状の円板と第２の楕円形状の円板は、カム従動子を受容するように構成された溝を画定する。この機構は、モーターと、第１のカム及び第２のカムが取り付けられたスプールギヤと、モーターに機械的に接続され、かつスプールギヤと機械的に接触するウォームギヤであって、モーターがスプールギヤを動作させているとき、モーターからの回転運動を伝達するように構成されたウォームギヤと、を備える。
【０００６】
第１の作動装置及び第２の作動装置は、指定順序の作動動作を実施するように構成される。この機構は、充電電流を１つ以上の変位可能な接点に印加するように構成された充電モジュールを有する。この機構は、１つ以上の電池が第２の位置に達したときモーターに作動を停止させるように構成された第１のリミットスイッチを有する。この機構は、１つ以上の電池が第１の位置に戻ったときモーターに作動を停止させるように構成された第２のリミットスイッチを有する。
【０００７】
別の態様において、１つ以上の再充電式電池を充電するように構成された充電装置が、１つ以上の再充電式電池を受容するように構成された１つ以上の充電区画と、１つ以上の充電区画の少なくとも一部分を、電池を挿入可能となるか又は電池を取り出し可能となる第１の位置から、充電動作を開始することができる第２の位置に変位させるように構成された第１の作動装置とを有するロード／アンロード機構と、１つ以上の再充電式電池に印加する電流レベルを決定するように構成されたコントローラと、決定した電流レベルを１つ以上の再充電式電池に印加する回路と、を有している。
【０００８】
以下は、この態様の範囲に含まれる。
【０００９】
この装置は、１つ以上の再充電式電池との接触位置と、１つ以上の再充電式電池との非接触位置との間で変位されるように構成された１つ以上の変位可能な接点と、１つ以上の接点を接触位置と非接触位置との間で変位させるように構成された第２の作動装置とを有する。第１の作動装置は、第１の組の１つ以上の変位可能なアームに機械的に結合された第１のカムを有し、第２の作動装置は、第２の組の１つ以上の変位可能なアームに結合された第２のカムを有する。１つ以上の充電区画は、第１の組の１つ以上の変位可能なアームと機械的に連係し、また、１つ以上の充電区画は、第１の組の１つ以上の変位可能なアームの変位に応じて変位されるように構成される。１つ以上の変位可能な接点は、第２の組の１つ以上のアームと機械的に連係し、また、１つ以上の変位可能な接点は、第２の組の１つ以上の変位可能なアームの変位に応じて変位されるように構成される。この装置は、モーターと、第１のカム及び第２のカムが取り付けられたスプールギヤと、モーターに機械的に接続され、かつスプールギヤと機械的に接触するウォームギヤであって、モーターがスプールギヤを動作させているとき、モーターからの回転運動を伝達するように構成されたウォームギヤと、を備える。第１の作動装置及び第２の作動装置は、指定順序の作動動作を実施するように構成されている。
【００１０】
別の態様において、１つ以上の再充電式電池をロード／アンロードするための機構が、１つ以上の再充電式電池を受容するように構成された１つ以上の充電区画と、１つ以上の再充電式電池との接触位置と、１つ以上の再充電式電池との非接触位置との間で変位されるように構成された１つ以上の変位可能な接点と、モーターと、そのモーターに結合された作動装置であって、１つ以上の接点を接触位置と非接触位置との間で変位させるように構成された作動装置とを備える。
【００１１】
以下は、この態様の範囲に含まれる。
【００１２】
この機構は、モーターに結合された第２の作動装置であって、１つ以上の充電区画の少なくとも一部分を、電池を挿入可能となるか又は電池を取り出し可能となる第１の位置から、充電動作を開始することができる第２の位置に変位させるように構成された第２の作動装置と、を備える。
【００１３】
別の態様において、１つ以上の再充電式電池を充電するための方法が、１つ以上の電池が第１の位置に位置するように、１つ以上の電池を対応する１つ以上の充電区画内に受容する工程と、１つ以上の電池を第１の位置から第２の位置に変位させる工程と、１つ以上の電池に印加する電流レベルを決定する工程と、実質的にその決定した電流レベルを有する充電電流を電池に印加する工程とを含む。
【００１４】
以下は、この態様の範囲に含まれる。
【００１５】
１つ以上の電池を変位させる工程が、１つ以上の充電区画と機械的に連係する第１の組の変位可能なアームを、第１の作動装置を使用して作動させることを含む。この方法は、１つ以上の再充電式電池の端子と電気的に結合するように構成された充電器接点を、実質的にその１つ以上の充電区画の上の位置に変位させる工程を含む。変位させる工程は、充電器接点と機械的に連係する第２の組の変位可能なアームを、第２の作動装置を使用して作動させることを含む。
【００１６】
再充電式電池などの電池をロード及びアンロードするための機構が開示される。また、電池をロード及びアンロードするためのそのような機構を有する充電装置が開示され、そのようなシステムは、ロード／排出機構と呼ばれることがある。いくつかの実施形態において、そのような充電装置は、急速充電式で高電流の再充電用途のために構成される。この開示する機構及び装置は、自動的に、電池を機構の充電区画の中にロードし、充電動作を開始し、充電動作の完了時に電池をアンロードする。機構は、電池、特にＬｉ−Ｆｅ−Ｐ電池などの比較的高い充電速度で充電する電池を再充電するとき、保護層をユーザーに与える。そのような高い充電速度と共に、充電アンペア数は高くなる。自動ロード／排出機構１０を使用することにより、ユーザーが、高レベルの充電電流を通す接点と接する機会は相当少なくなる。この機構は、様々な電池のタイプ及び構成に対処するように構成することができ、この機構の消費者又はユーザーによる使用を容易にしている。機械的なロード／アンロード機構は、充電回路の一体部分から分離することができる。
【００１７】
本発明の１つ以上の実施形態の詳細を添付の図面及び以下の説明に記載する。本発明の他の特徴、目的、及び利点は、その説明と図面から、また特許請求の範囲から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】自動ロード／アンロード機構の例示的実施形態の正面斜視図。
【図２】電池の変位を制御するように構成された、図１の機構の第１の作動装置の部分斜視図。
【図３】図１の機構の背面斜視図。
【図４】充電器接点の変位を制御するように構成された第２の作動装置の部分斜視図。
【図５Ａ】動作中の図１の機構の正面及び背面斜視図であり、電池が上部から充電器の中に配置されているところを示す。
【図５Ｂ】動作中の図１の機構の正面及び背面斜視図であり、電池が上部から充電器の中に配置されているところを示す。
【図６Ａ】動作中の図１の機構の正面及び背面斜視図であり、電池が充電器の充電区画の中に変位され、充電器の接点が充電区画の上で摺動しているところを示す。
【図６Ｂ】動作中の図１の機構の正面及び背面斜視図であり、電池が充電器の充電区画の中に変位され、充電器の接点が充電区画の上で摺動しているところを示す。
【図７Ａ】動作中の図１の機構の正面及び背面斜視図であり、電池が接点に向かって変位されているところを示す。
【図７Ｂ】動作中の図１の機構の正面及び背面斜視図であり、電池が接点に向かって変位されているところを示す。
【図８Ａ】動作中の図１の機構の正面及び背面斜視図であり、接点が内向きに後退して充電区画の開口部を露出させているところを示す。
【図８Ｂ】動作中の図１の機構の正面及び背面斜視図であり、接点が内向きに後退して充電区画の開口部を露出させているところを示す。
【図９Ａ】動作中の図１の機構の正面及び背面斜視図であり、充電区画及びその中に配された電池が「アンロード」位置へと上方に移動しているところを示す。
【図９Ｂ】動作中の図１の機構の正面及び背面斜視図であり、充電区画及びその中に配された電池が「アンロード」位置へと上方に移動しているところを示す。
【図１０Ａ】充電回路を収容したハウジングに取り付けられた、図１の機構を有する充電装置の斜視図。
【図１０Ｂ】図１０Ａの充電装置を封入する充電器ケーシングの例示的実施形態の斜視図。
【図１１】図１０Ａのハウジング内に配された充電回路の例示的実施形態のブロック図。
【図１２】図１１の充電回路の回路図。
【図１３】図１０Ａの充電装置を使用して充電サイクルの間に実施される動作の例示的実施形態の流れ図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
電気化学セルは、一次セル又は二次セルであることが可能である。一次電気化学セルは、一度だけ例えば使い尽くすまで放電させ、次いで廃棄するためものである。一次セルは、再充電することを意図したものではない。一次セルについては、例えば、デビッド・リンデン（David Linden）「電池ハンドブック（Handbook of Batteries）」（マグロウヒル（McGraw-Hill）、第２版、１９９５年）に記載されている。一方で、二次電気化学セルは、以下で再充電性セル又は電池とも呼ばれるものであり、例えば５０回、１００回など、多数回、再充電することができる。二次セルについては、例えば、フォーク（Falk）／サルキンド（Salkind）「アルカリ蓄電池（Alkaline Storage Batteries）」（ジョン・ワイリー・アンド・サンズ社（John Wiley & Sons, Inc.）、１９６９年）、米国特許第３４５，１２４号明細書、及び仏国特許第１６４，６８１号明細書に記載されており、これらはすべて参照によって本願に組込まれる。
【００２０】
図１は自動ロード／アンロード機構１０を示しており、この自動ロード／アンロード機構１０は、再充電式電池を充電区画の中に自動的にロードし、充電区画内にある間に電池を再充電し、充電動作が完了すると電池を機構１０から取り出すことができるように電池をアンロードするように構成されている。
【００２１】
図示のように、機構１０は、再充電式電池を受容するように構成された充電区画１２ａ及び１２ｂを有している。いくつかの実施形態において、機構１０などの自動ロード／アンロード機構を有する装置は、１つのみ充電区画を有してよく、また、３つ以上の充電区画を有してもよい。
【００２２】
本明細書で説明する実施形態において、充電区画１２ａ及び１２ｂは、円柱状の構造を有しており、この円柱状の構造は、例えば、いくつかの実施形態では少なくとも９０％の充電容量に５分〜１５分で再充電されるように適合されたリン酸鉄リチウムの電気化学セルに基づいた電池を含み、丸い再充電性のＡＡ及び／又はＡＡＡ電池を受容するように構成されている。リチウムイオン電池、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、及び銀亜鉛蓄電池などを含めて、他のセル化学作用に基づいた他の電池が使用されることがある。充電区画１２ａ及び１２ｂは、例えば、角柱状の電池、ボタンセル電池などを含めて、電池に関する他の機械的外形を受容するように構成されてもよい。
【００２３】
機構１０は、電池、特にＬｉ−Ｆｅ−Ｐ電池などの比較的高い充電速度で充電する電池を再充電するとき、保護層をユーザーに与える。そのような高い充電速度と共に、充電アンペア数は高くなる。自動ロード／排出機構１０を使用することにより、ユーザーが、高レベルの充電電流を通す接点と接する機会は相当少なくなる。
【００２４】
ロード／アンロード機構１０は、逆駆動防止ウォームギヤセットを介して第１の作動装置１６に機械的に結合された電気モーター１４を有しており、この逆駆動防止ウォームギヤセットは、ウォームギヤ２０を通じて電気モーター１４に機械的に結合された円板形状のスプールギヤ１８を有している。電気モーターは、例えば９６Ｖ〜２２０Ｖ及び５０Ｈｚ〜６０Ｈｚの定格若しくは他の地理的に好適な定格で電力を供給する外部ＡＣ電力源、１２ＶのＤＣ電力を供給する自動車のＤＣ電力供給源などのＤＣ電力供給源、並びに／又は電池を使用している。他の駆動機構、例えばクランク又はばね荷重式の機構が、モーターの代わりに使用されてもよい。ウォームギヤ２０は、モーター１４の動作中に中心の長手方向の軸線の周りに回転して、スプールギヤ１８をその中心の周りに回転させるように構成されている。このタイプの装置は、高減速比を有し、したがって高トルクをもたらすように構成される。この装置はまた、モーターが動作していないときに不要な運動が発生することを減じるか又はなくするために、逆駆動運動を防止するように構成される。
【００２５】
図示されるように、第１の作動装置１６は、電池を変位させるように構成されており、スプールギヤ１８に固着された回転可能な楕円形状のプレート２２を有するカム駆動装置と、充電器ハウジング又はエンクロージャに固定され、単一の自由度を有する、すなわちそれぞれの旋回点２６ａ及び２６ｂで上下に回転する、２つのアーム２４ａ及び２４ｂとを有している。スプールギヤ１８が回転すると、楕円形状の円板２２は、スプールギヤ１８の回転運動に追従し、一方でアーム２４ａ及び２４ｂは旋回点２６ａ及び２６ｂの周りに旋回する。アーム２４ａ及び２４ｂの他方の２つの端部は、それぞれ充電区画１２ａ及び１２ｂが設けられた第１及び第２の変位可能なステージ２８ａ及び２８ｂと機械的に連係している。変位可能なステージ２８ａは、ロッドレール２９ａ及び２９ｂ上に取り付けられており、ロッドレール２９ａ及び２９ｂは、変位可能なステージ２８ａ上に画定された孔を貫いている。変位可能なステージ２８ｂは同様に、ロッドレール２９ｃ及び２９ｄ（図３により明確に示す）上に取り付けられており、ロッドレール２９ｃ及び２９ｄは、変位可能なステージ２８ｂ上に画定された対応する孔を貫いている。
【００２６】
以下で明らかとなるように、ウォームギヤ１８及び楕円形状の円板２２の回転により、運動、例えば上下運動がアーム２４ａ及び２９ｂに付与され、ステージ２８ａ及び２８ｂは、それらが取り付けられているそれぞれのロッドレールに沿って垂直に変位され、したがって、充電区画１２ａ及び１２ｂ内に受容された電池の垂直位置が変化する（いくつかの実施形態において、アーム２４ａ及び２９ｂは、ある水平変位を同様に受ける）。
【００２７】
図１に示すように、アーム２４ａ及び２９ｂは、ステージ２８ａ及び２９ｂの垂直変位を促進するものであり、概ね水平な向きを有している。図１は、第１の作動装置１６が垂直変位を生じさせる実施形態を示しているが、いくつかの実施形態において、第１の作動装置は、他の方向に電池の変位を生じさせてもよい。例えば、いくつかの実施形態において、再充電式電池は、充電区画内に受容されたときに電池の長手方向の軸線が実質的に水平方向に向き付けられるように、側部から挿入されてもよい。これらの状況下で、第１の作動装置は、再充電式電池６０ａ及び６０ｂの水平変位を生じさせることができる。水平向きの場合、重力、又は電池が露出したときの充電器の側方移動が原因で、電池が区画から落下するのを防止するために、磁石がステージ２８ａ及び２９ｂの孔の底部に置かれてもよい。
【００２８】
図２を参照すると、電池を変位させるように構成されたカム駆動装置の部分背面図が示されており、旋回点２６ａに近接するアーム２４ａのアーム端部区分３０ａが、楕円形状の円板２２と機械的に連係するタイヤ様のカム従動子３２を有している（明確にするため、スプールギヤ１８は、図２に示す図から除かれている）。楕円形状の円板が回転すると、カム従動子３２は、円形形状の円板２２の外縁部に追従する。楕円形状の円板２２は、中心の旋回点２３（楕円形状の円板がスプールギヤ１８に固着されている旋回点）から測定して不均一な半径を有しているため、カム従動子３２が、回転する楕円形状の円板２２の外縁部に追従するとき、その垂直位置が変動し、楕円形状の円板２２の外縁部上のどの点にカム従動子３２が接触しているかに応じて、カム従動子３２を上下させる。したがって、楕円形状の円板２２が、その先細の端部２５（円板２２の旋回点２３から最も長い距離を有する）が最高位置に達する、すなわち円板の回転経路内のいわゆるほぼ「１２時の位置」につくとき、カム従動子３２及びアーム２４ａの端部区間３０ａは、それらの最高位置に変位される。
【００２９】
図２に更に示すように、アーム２４ａのもう一方の端部に、ステージ２８ａの底部表面と機械的に連係する転がり軸受３４ａを有する転動境界面が取り付けられている。転がり軸受３４ａは、変位可能なステージ２８ａの底部表面に沿って変位されるように構成されている。いくつかの実施形態において、転動境界面は、他のタイプの摺動機構を有してもよい。円板２２が回転すると、アーム２４ａの端部区分３０ａに取り付けられたカム従動子３２が変位され、アーム２４ａを水平方向と垂直方向の双方に変位させる。例えば、円板２２の先細の端部２５が一番上の位置に向かって移動するように円板２２が回転すると、カム従動子３２によってアーム２４ａが上昇される。アーム２４ａが上昇されるとき、アーム２４ａは、アーム２４ａに取り付けられた転がり軸受３４ａを介して、変位可能なステージ２８ａを上方に押す。アーム２４ａは旋回点２６ａの周りに旋回しているため、アーム２４ａの上昇により、アーム２４ａもまた水平方向に内方に変位される。アーム２４ａに取り付けられた転がり軸受３４ａは、このようにして、変位可能なステージ２８ａの底部表面に沿って摺動する。
【００３０】
再び図１を参照すると、アーム２４ａの端部区分３０ａに、三日月形又はＣ字形状のギヤ３６ａが取り付けられている。Ｃ字形状のギヤは、対称的に相補的なＣ字形状のギヤ３６ｂと機械的に連係しており、この対称的に相補的なＣ字形状のギヤ３６ｂは、ギヤ３６ａ及び３６ｂのそれぞれの開放端部が反対方向に面するように、アーム２４ｂの端部区分３０ｂに取り付けられている。アーム２４ａの端部区分３０ａが概ね半径方向の経路において移動すると、端部区分３０ａに固定されたＣ字形状のギヤ３６ａは同じ方向に移動する。結果として、Ｃ字形状のギヤ３６ａの運動により、Ｃ字形状のギヤ３６ｂは、概ね対称的に反対の半径方向経路において移動される。例えば、Ｃ字形状のギヤ３６ａが、概ね時計回りの方向に移動すると、Ｃ字形状のギヤ３６ａは、概ね反時計回りの方向に移動するようにＣ字形状のギヤ３６ｂを作動させる。
【００３１】
Ｃ字形状のギヤ３６ｂは、アーム２４ｂに固定されている。変位可能なステージ２８ｂの下方のアーム２４ｂの端部区分に、転がり軸受３４ａと類似した転がり軸受３４ｂを有する転動境界面が取り付けられている。転がり軸受３４ｂは、アーム２４ｂが移動しているとき、変位可能なステージ２８ｂの底部表面に沿って変位されるように構成されている。このように、アーム２４ａが、カム従動子３２を介して垂直に変位するように作動されると、アーム２４ａは、アーム２４ａ及び２４ｂの各端部区分３０ａ及び３０ｂに取り付けられたＣ字形状のギヤ３６ａと３６ｂとの間の相互作用によって、同様に垂直に変位されるようにアーム２４ｂを作動する。結果的に、アーム２４ｂが垂直に変位すると、アーム２４ｂは、転がり軸受３４ｂを介して、変位可能なステージ２８ｂを垂直に変位させる。
【００３２】
図３を参照すると、ロード／アンロード機構１０は、充電器接点４２ａ、４２ｂの変位を制御するように構成された第２の作動装置４０を有しており、充電器接点４２ａ、４２ｂは、充電区画１２ａ及び１２ｂ内に受容された電池の端子に電気的に結合する。充電器接点はまた、電気接点を介して充電電流を電池に供給する充電回路に電気的に結合される。図３に示す実施形態において、第２の作動装置は、電池を充電区画の中に挿入できるように、充電器接点４２ａ及び４２ｂを水平に移動させている。第２の作動装置４０は、第１の作動装置１６が配されている側の反対の、スプールギヤ１８の側部に配されている。充電器接点４２ａ及び４２ｂは、ロッドレール４３ａ及び４３ｂ（図１に示す）上に取り付けられており、ロッドレール４３ａ及び４３ｂは、充電器接点４２ａ及び４２ｂの側部に近接して位置する長手方向の孔を貫いている。充電器接点４２ａ及び４２ｂはこのように、ロッドレール４３ａ及び４３ｂに沿って摺動可能に変位されるように構成されている。充電器接点４２ａ及び４２ｂには、例えば、市販のニッケルメッキ付き冷間圧延鋼のばね接点が挙げられる。充電器接点４２ａ及び４２ｂの水平位置は、充電器接点４２ａ及び４２ｂに取り付けられた、概ね垂直な向きに配置された２つのアーム４４ａ及び４４ｂを使用して制御される。
【００３３】
円柱状の電池用の図示した実施形態において、充電器接点４２ａ及び４２ｂはそれぞれ、例えば電池６０ａ及び６０ｂの正端子と接触し、それらの電池の負端子は、充電区画の底部に配された接点（図示せず）と接触することが理解されよう。その一方で、角柱状の電池の場合、接点４２ａ及び４２ｂは、正端子と負端子（図示せず）の双方を持ち、角柱状の電池上の対応する端子と接触する。円柱状の電池のように電池の両端部に接点を有する他のタイプの角柱状の電池は、円柱状の電池と同様の方式で収容することができる。
【００３４】
図４を参照すると、作動装置４０は、環状の円板部分４６と、その環状の円板部分４６の実質的に中央に配された楕円形状の円板部分４８とを有する閉形のカム駆動装置である（明確にするため、スプールギヤ１８など、ロード／アンロード機構１０の各種の要素が、図４の部分図に示されていない）。楕円形状の円板部分４８はスプールギヤ１８に固定されており、そのため、スプールギヤが回転すると楕円形状の円板部分は、旋回点４９の周りに回転する。楕円形状の円板部分４８は、旋回点４９においてスプールギヤ１８に固定されている。
【００３５】
円板部分４８と環状の円板部分４６は、１つの部品として設けることができる。円板部分４８は、最初は中実である。円筒状及び楕円状の「レーストラック」溝が、一方の側に機械加工されている。これは、従動子を示すために図４では破断図として示されており、したがって図においては２つの部品に見える。環状の円板部分４６と楕円形状の円板部分４８（以下、環状の円板４６と楕円形状の円板４８）は１つの部品として実現されており、これらは、スプールギヤ１８に接合され、旋回点４９の周りに回転する。
【００３６】
環状の円板４６及びその中に配された楕円形状の円板４８は、「レーストラック」溝５０を画定している。レーストラック溝５０の内部に、タイヤ様のカム従動子５２が配されており、このタイヤ様のカム従動子５２は、楕円形状の円板４８が回転すると溝５０内部の楕円形状の円板４８に追従するように構成されている。図４に更に示すように、カム従動子５２は、回転する楕円形状の円板４８によってカム従動子５２が変位されるとアーム４４ａが水平に変位されるように、アーム４４ａに固定されている。アーム４４ａは先端部５４ａを有し、先端部５４ａは、充電器接点４２ａの底部表面から延びる穴５６ａ内に受容されている。アーム４４ａが、カム従動子５２に作用する楕円形状の円板４８によって作動されると、アーム４４ａは水平に変位され（アーム４４ａは垂直変位も受ける）、したがって充電器接点４２ａをレールロッド４３ａ及び４３ｂに沿って水平に摺動させる。
【００３７】
再び図３を参照すると、アーム４４ａ及び４４ｂは、プッシュプルロッド５７を通じて互いに取り付けられている。したがって、カム従動子５２に作用する楕円形状の円板４８による作動を通じてアーム４４ａが変位することにより、アーム４４ｂが変位される。例えば、アーム４４ａが水平方向外方に変位されるように作動されると、アーム４４ｂは、反対方向に水平方向外方に変位されるように、プッシュプルロッド５７を通じて作動される。
【００３８】
以下で明らかとなるように、いくつかの実施形態において、第１及び第２の作動装置は、作動装置に結合されたそれぞれのアームの変位を特定の順序で生じさせる機械的調時機構を実現するように構成される。詳しくは、いくつかの実施形態において、第２の作動装置４０は、例えば、第１の作動装置１６によってアーム２４ａ及び２９ｂが変位可能なステージ２８ａ及び２８ｂをそれらの低位置に変位させるまで、アーム４４ａ及び４４ｂが、受容された電池の上の閉位置に変位されないように構成されている。換言すれば、作動装置１６及び４０は、異なる時間に作動させるそれぞれのアームの変位を生じさせ、したがって、電池が下降され、次いで充電器接点４２ａ及び４２ｂがその下降された電池の上に変位される、指定順序での動作が可能となる。充電動作が完了した後、第２の作動装置４０は、充電器接点を開放させ、第１の作動装置はそれに続いて、変位可能なステージ２８ａ及び２８ｂを上昇させ、このようにして充電された電池の取り出しを可能にする。
【００３９】
いくつかの実施形態において、このタイプの指定順序での動作は、作動装置１６及び４０のそれぞれの楕円形状の円板を、それらの先細の端部が異なる半径方向位置につく（すなわち、それらが互いに対して位相を異にする）ように位置合わせすることによって実現されてもよい。したがって、楕円形状の円板２２と４８の双方が固定されたスプールギヤ１８が回転し始めると、一方の楕円形状の、例えば円板２２は、アーム２４ａ及び２４ｂの作動を生じさせる一方で、同時に、他方の回転する楕円形状の円板４８は、その経路の半径方向区分において進行するが、その半径方向区分では、円板４８は、円板４８が作用するアームに大きな変位を生じることがない。機械的調時機構を実現するように作動装置１６及び４０を構成することにより、例えば、作動装置１６及び４０によって作動される各アームの絡み合いが原因で、偶発的なアームの誤動作が起こる可能性が減じられる。
【００４０】
図５〜９は、動作中のロード／アンロード機構１０を示す。
【００４１】
図５Ａ及び５Ｂを参照すると、２つの電池６０ａ及び６０ｂが、それぞれ充電区画１２ａ及び１２ｂの中に挿入されている。電池ロード位置において、楕円形状の円板２２（図５Ａに示す）は、先細の端部２５が実質的に回転経路の最も高い位置にあるように向き付けされている。したがって、アーム端部３０ａに固定されたカム従動子３２とＣ字形状のギヤ３６ａ及び３６ｂとを介して円板２２によって作動されるアーム２４ａ及び２４ｂは、ステージ２８ａ及び２９ｂがそれらの最も高い位置につくように、広げられる。
【００４２】
図５Ｂに示すように、作動装置４０の楕円形状の円板４８は、円板４８の先細の端部が実質的に、回転経路の１０時の位置につくように向き付けられており、そのため、電池カバー４４ａ及び４４ｂに固定されたアーム４４ａ及び４４ｂの端部区分は、最も内向きの位置につき、したがってカバーは実質的にレール４３ａ及び４３ｂの中央に集まることになり、したがって電池６０ａ及び６０ｂを受容するための充電区画が開放される。図示のように、楕円形状の円板２２及び４８のそれぞれの先細の端部は、円板が追従する回転経路に沿って異なる半径方向位置につき、それによって、機構１０は、以下で明らかになるように、指定された作動順序を実現することが可能となっている。
【００４３】
図６Ａ及び６Ｂを参照すると、充電サイクルの開始時に（例えば、ユーザーが、例えばロード／アンロード機構が配された充電装置の外部ケーシング上に配置された「開始（START）」ボタンを押すことによるか、又は、電池が充電区画内に受容されたというセンサーの指示にコントローラモジュールが応答することによる）、電気モーター１４が動作し始めて、ウォームギヤ２０及びスプールギヤ１８を回転させる。スプールギヤは時計回りに回転するが（図６Ａの正面図から見て）、スプールギヤ１８に固定された楕円形状の円板２２は、円板２２の先細の端部２５が半径方向経路の最も低い位置から約４５°をなす（すなわち、先細の端部が半径方向経路の約「４時」の位置にある）半径方向位置へと回転する。この位置では、アーム２４ａのアーム端部区分３０に取り付けられたカム従動子３２は、円板２２の幅広の端部に近接する円板２２の区分と機械的に接触する位置へと作動されている。楕円形状の円板２２の幅広の端部の又はその近くの点は、円板の先細の端部２５から測定した半径と比較して、円板２２の旋回点２３へのより短い半径を有している。したがって、カム従動子３２は、実質的に、達することができる最も低い位置にあり、結果的に、アーム２４ａは最低垂直位置に作動されている。加えて、アーム２４ａに取り付けられたＣ字形状のギヤ３６ａは、時計回りに回転され、したがって、アーム２４ｂに取り付けられたＣ字形状のギヤ３６ｂを反時計回りに回転させ、したがってアーム２４ｂを最低垂直位置に作動させている。結果として、ステージ２８ａ及び２８ｂは最低垂直位置に変位され、したがって、充電区画１２ａ及び１２ｂ内に受容された電池６０ａ及び６０ｂを下降させている。
【００４４】
図６Ｂを参照すると、図６Ａに示したロード／アンロード機構の背面図が示されており、楕円形状の円板４８及び環状の円板４６によって画定された「レーストラック」溝５０を有するカム駆動装置４０は、楕円形状の円板４８の先細の端部及び溝５０の先細の端部が実質的に、楕円形状の円板４８の回転経路の「３時」の位置につくように向き付けられている。この位置で、アーム４４ａに取り付けられたカム従動子５２は、旋回点２３から最も遠い位置にあり、したがって、アーム４４ａをその最外方の水平位置に作動させている。結果として、充電器接点４２ａは、最外方の水平位置にあり、この位置で、実質的に充電区画１２ａの上に配置される。アーム４４ａをその最外方の水平位置に作動させることにより、アーム４４ｂがプッシュプルロッド５７を通じてその最外方の水平位置に作動され、したがって、充電器接点４２ｂは実質的に充電器区画１２ｂの上の位置につく。
【００４５】
電池６０ａ及び６０ｂはそれらの最低位置に下降されると、全体的に見えなくなる。
【００４６】
いくつかの実施形態において、ロード／アンロード機構１０は、電池／接点の境界面の過剰な側面荷重を防止するように構成される。具体的には、ステージ２８ａ及び２８ｂの垂直変位を制御するために使用される作動装置は、充電器接点４２ａ及び４２ｂが充電区画１２ａ及び１２ｂの上の位置に変位された後にステージ２８ａ及び２８ｂを上方にわずかに変位させるように、アーム２４ａ及び２４ｂを作動させる。
【００４７】
図７Ａを参照すると、楕円形状の円板２２は、円板２２の先細の端部２５が実質的にその最低位置（すなわち、実質的に「６時」の位置）につく位置へと、時計回り方向に更に回転している。この位置で、カム従動子３２は、楕円形状の円板２２の先細の端部２５が実質的に「４時」の位置にあったときに達した位置よりもわずかに高い垂直位置に作動されており、同様に、アーム２４ａもまた、先細の端部２５が「４時」の位置にあったときに有していた位置よりも高い垂直位置に作動される。
【００４８】
図７Ｂを参照すると、充電器接点４２ａ及び４３ｂの水平変位を制御するカム従動子４０の回転により、カバー４２ａ及び４２ｂの水平変位に小さな変化が生じるが、電池カバーは全体として、実質的に充電区画１２ａ及び１２ｂの上に留まる。カバー４２ａ及び４２ｂは、電池が接触するために上方に移動するとき、電池の上で静止している。
【００４９】
電池が、接点４２ａ及び４２ｂと電気的にかつ機械的に接触するために上昇するとき、充電区画１２ｂのリムは、電池カバー４２ｂの側部から延びるタブ５９ｂに固定された「充電位置」電気機械式リミットスイッチ５８ｂと接触する（図１も参照）。上昇する充電区画１２ｂとリミットスイッチ５８ｂとの間の機械的接触により、リミットスイッチ５８ｂは、直接モーター１４に、又は、モーター１４に動作を中止させることを含めてモーター１４を制御するように構成されたコントローラ８０（図１１に示す）に供給される信号を生成し、このようにして、ステージ２８ａ及び２８ｂの作動並びに充電器接点４２ａ及び４２ｂの作動を中断させる。モーター１４が動作を中断すると、以下でより詳細に説明する充電手順が開始される。
【００５０】
図８Ａを参照すると、充電手順が完了した後、モーター１４は、例えばモーター１４に動作を再開させる制御信号をコントローラ８０に送信させることによって再始動されている。楕円形状の円板２２は、回転を再開しており、ステージ２８ａ及び２８ｂを垂直下方にわずかに変位させるように、カム従動子３２を、したがってアーム２４ａを作動させている。
【００５１】
楕円形状の円板２２は、その先細の端部２５が「９時」の半径方向位置と「１０時」の半径方向位置との間につく位置へ回転し、その位置において、カム従動子３２は、円板２２の先細の端部２５が６時の位置についていたときにカム従動子３２がついていた垂直位置よりも低い垂直位置に載置されている。結果的に、ステージ２８ａ及び２８ｂ、並びに電池６０ａ及び６０ｂは、矢印６１ａ及び６１ｂで示すように、充電が実施されていたときよりも低い垂直位置に移動される。ステージ２８ａ及び２８ｂを下降させ、したがって電池６０ａ及び６０ｂを下降させることにより、電池端子は接点４２ａ及び４２ｂから解放され、それにより、接点４２ａ及び４２ｂを、損傷することなく充電区画１２及び１２ｂの上の位置から後退させることが可能となる。
【００５２】
図８Ｂを参照すると、モーター１４の動作を再開することにより、カム駆動装置４０もまた回転を再開され、したがって、アーム４４ａ及び４４ｂは、それらに固定されたカム従動子５０ａを介して内方の水平位置へ作動するようになる。
【００５３】
アーム４４ａ及び４４ｂの作動の間、カム従動子３２を大きく垂直変位させることがなく、それゆえに結果としてステージ２８ａ及び２８ｂを大きく垂直変位させることのない半径経路の一部分を通じて楕円形状の円板２２が進行するとき、カム従動子３２は、楕円形状の円板２２の縁部に追従する。結果的に、ステージ２８ａ及び２８ｂは、充電器接点４２ａ及び４２ｎが実質的に、ロッドレール４３ａ及び４３ｂのほぼ中央に後退した後に、上方の垂直変位のうちの大部分を受ける。
【００５４】
図９Ａ及び９Ｂを参照すると、充電器接点４２ａ及び４２ｂが実質的に、ロッドレール４３ａ及び４３ｂの中央に十分に後退したとき、電池６０ａ及び６０ｂは、取り出し位置へと上方に移動するように作動される。図示のように、楕円形状の円板２２は、その半径方向経路を完了し、円板の先細の端部２５が最も高い位置（すなわち、実質的に１２時の位置）につく位置に戻る。結果として、カム従動子３２は実質的に、楕円形状の円板２２の旋回点２９から最も遠い点にあり、結果的に、アーム２４ａ及び２４ｂは最上方の垂直変位へと作動されて、ステージ２８ａ及び２８ｂを上昇させ、電池６０ａ及び６０ｂを露出させる。楕円形状の円板２２が、先細の端部２５が１２時の位置につく半径方向位置に達すると、「アンロード（unload）」リミットスイッチ５８ａが係合し、モーターが停止される。
【００５５】
図９Ａに示すように、アンロードスイッチ５８ａは、図９Ａで見ると機構の右上の角に取り付けられている。プレート５９ａは、「排出（eject）」スイッチを接点４２ａに取り付けている。ねじ付きロッド５９ｂが、ステージ２８ａの底部に取り付けられており、ステージ２８ａは、電池が排出位置に達したときスイッチ５８ａを押し下げる（作動させる）。ロッド５９ｂとスイッチ５８ａは、接点４２ａ及び４２ｂが中央の位置につき、かつ電池のステージ２８ａ及び２８ｂが「排出」又は「アンロード」位置についたときに、互いに近接する。
【００５６】
図１０Ａ及び１０Ｂを参照すると、自動ロード／アンロード機構１０を有する電池充電装置７０が示されている。充電器７０は、充電回路（図１０Ａ〜１０Ｂには示さない）が配されたハウジング７２を有している。充電回路は、接点４２ａ及び４２ｂと電気的に結合されている。変位可能なカバー４２ａ及び４２ｂが充電区画１２ａ及び１２ｂの上の位置に作動され、充電区画１２ａ及び１２ｂ内部に受容された電池６０ａ及び６０ｂの端子と電気的に通信すると、充電回路は充電動作を開始させる。
【００５７】
図１０Ｂに示すように、電池充電装置７０は、充電器ケーシング７１に封入されている。ケーシング７１は、それぞれ充電区画１２ａ及び１２ｂに通じる開口部７３ａ及び７３ｂを有している。ユーザーは、電池６０ａ及び６０ｂなどの電池を、開口部７３ａ及び７３ｂを通じて配置する。
【００５８】
いくつかの実施形態において、充電器７０は、再充電式電池をその電池の充電容量の少なくとも９０％に１５分未満で充電するように構成される。いくつかの実施形態において、充電器７０は、少なくとも９０％の充電を約５分で達成する。他の充電プロファイルも考えられる。
【００５９】
図１１は、充電回路充電器７２の例示的実施形態を示す。充電回路７２は、ロード／アンロード機構１０の充電区画１２ａのうちの１つに受容された、電池６０ａ及び６０ｂなどの再充電式電池に、最初に定充電電流を印加するように構成されている。定電流が電池に送られている期間の間（充電器が定電流つまりＣＣモードで動作しているとされる期間の間）、電池６０ａの電圧は増加する。電池の電圧が、例えば３．８Ｖの所定の上限電圧（この上限電圧はクロスオーバー電圧と呼ばれることがある）に達すると、充電回路７２は、充電期間の残りの間、この値を有する電圧を電池６０ａに印加するように構成されている。所定のクロスオーバー値に実質的に等しい定電圧が電池６０ａに印加される期間の間、充電回路７２は、定電圧つまりＣＶモードで動作しているとされる。
【００６０】
充電回路７２は、電力変換モジュール７４に結合されている。この電力変換モジュール７４は、ＡＣ／ＤＣコンバータモジュール７６を有しており、このＡＣ／ＤＣコンバータモジュール７６は、８５Ｖ〜２６５Ｖ及び５０Ｈｚ〜６０Ｈｚの定格で電力を供給する電源など、充電器の外部のＡＣ電力源に電気的に結合されており、また、このＡＣ電力を低いＤＣ電圧（例えば５Ｖ〜２４Ｖ）に変換し、例えば、この低いＤＣ電圧を例えばＤＣ−ＤＣコンバータ７８に与えて、再充電式電池を充電するのに好適なレベルを得る（例えばリン酸鉄リチウムの電気化学セルを有する再充電式電池には、例えば約３．７Ｖ〜４．２Ｖの間のレベルのＤＣ電圧。）他のタイプのセルが、異なる電圧レベルを有してもよい）。
【００６１】
充電回路７２はコントローラ８０を有しており、このコントローラ８０は、電池６０ａ及び６０ｂに印加される充電電流を決定し、その決定した充電電流に実質的に等しい電流を電池６０ａ及び６０ｂに印加し、指定された又は所定の時間が経過した後に充電電流を終了するように構成されている。コントローラ８０はまた、所定の電池電圧又は充電レベルに達すると充電電流を終了するように構成されていてもよい。いくつかの実施形態において、コントローラ８０は、一定の１２Ｃの充電速度が当てはまるようにバックコンバータ９０を調整する（すなわち、１Ｃの充電速度は、１時間で電池を充電するのに必要とされる電流に相当し、したがって、１２Ｃは、約１／１２時間、すなわち５分で特定の電池を充電するのに必要とされる充電速度である）。そのような１２Ｃの充電速度は、所定の最大充電電圧に達するまで又は５分間の期間が終了するまで当てはめられる。最大充電電圧に達すると、コントローラ８０は制御モードを変更し、所定の充電時間、例えば５分間が終了するまで定電圧を電池６０ａ及び６０ｂに印加する。
【００６２】
いくつかの実施形態において、電池６０ａ及び６０ｂに印加される充電電流の決定は、例えば充電器７０のケーシング７１上に配されたユーザーインターフェースを通じて与えられたユーザー指定の入力に、少なくとも部分的に基づいていてもよい。そのようなユーザーインターフェースは、例えば再充電される電池の容量をユーザーが指示することができるスイッチ、ボタン、及び／又はノブを有していてもよい。加えて、いくつかの実施形態において、そのインターフェースは、例えば充電期間など、充電プロセスに密接に関係する他のパラメータをユーザーが指定できるように構成されてもよい（より長い充電期間、例えば１５分〜１時間が望まれる状況下で）。使用する特定の充電電流を決定するために、ユーザー指定のパラメータに対応する好適な充電電流を示すルックアップテーブルがアクセスされる。
【００６３】
いくつかの実施形態において、充電電流の決定は、例えば、電池の容量及び／又は電池のタイプを表すデータを提供する識別機構を使用して、充電器７０の充電区画内に配置された電池の容量を識別することによって実施されてもよい。電池の容量を表す抵抗率を有するＩＤ抵抗の使用に基づいた識別機構を有する例示的な充電装置の詳細な説明が、「電池判定を利用した超急速電池充電器（Ultra Fast Battery Charger with Battery Sensing）」という名称の、同時に出願される特許出願に提示されており、この特許出願の内容はすべて、参照によって本願に組込まれる。いくつかの実施形態において、充電電流の決定は、電池の容量及び／又はタイプ（例えば、電池の充電抵抗）を示す電池の電気特性のうちの少なくとも１つを測定することによって実施されてもよい。測定した電池の特性に基づいて充電電流を適応的に決定する例示的な充電装置の詳細な説明が、「適応的充電装置及び方法（Adaptive Charger Device and Method）」という名称の、同時に出願される特許出願に提示されており、この特許出願の内容はすべて、参照によって本願に組込まれる。
【００６４】
コントローラ８０は、電池６０ａ及び６０ｂに対して実施される充電動作を制御するように構成された処理デバイス８２を有している。処理デバイス８２は、マイクロチップテクノロジー社（Microchip Technology Inc.）によるＰＩＣ１８Ｆ１３２０マイクロコントローラなど、いかなるタイプの計算及び／又は処理デバイスであってもよい。コントローラ８０の実装に使用されている処理デバイス８２は、揮発性及び／又は不揮発性記憶素子を有しており、その揮発性及び／又は不揮発性記憶素子は、プロセッサに基づくデバイスの一般動作を可能にするためのコンピュータ命令、並びに、１５分未満に少なくとも９０％の充電容量を達成するような充電動作を含めた、充電器７０に結合された電池６０ａ及び６０ｂに対する充電動作を実施するための実行プログラムを含んだソフトウェアを格納するように構成されている。処理デバイス８２は、複数のアナログ及びデジタル入出力ラインを備えたアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ８４を有している。またコントローラ８０は、処理デバイス８２によって生成されたデジタル信号を受信し、それに応答して、充電回路７２のバックコンバータ９０などのスイッチング回路のデューティサイクルを調整する電気信号を生成するデジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータデバイス８６及び／又はパルス幅変調器（ＰＷＭ）８８を有している。
【００６５】
図１２はバックコンバータ９０を示し、このバックコンバータ９０は、２つの、例えばバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）９２及び９４と、インダクタ９６とを有しており、このインダクタ９６は、電力変換モジュール７４がバックコンバータ９０と電気的に連係しているときにはエネルギーを蓄積し、電力変換モジュール７４がバックコンバータ９０から電気的に隔離されている期間の間にはそのエネルギーを電流として放出する（明確にするため、回路図は電池６０ａのみを示している）。また、図１２に示すバックコンバータ９０は、同様にエネルギー蓄積要素としても使用されるコンデンサ９８を有している。インダクタ９６及びコンデンサ９８はまた、バックコンバータ９０の出力におけるスイッチング電流及び電圧リップルを減じるための出力フィルタとしても働く。図１２に示すバックコンバータ９０などのバックコンバータの動作については、例えば、「急速な電池充電装置及び方法（Fast Battery Charger Device and Method）」という名称の、同時に出願される特許出願においてより具体的に記載されており、この特許出願の内容はすべて、参照によって本願に組込まれる。
【００６６】
トランジスタのオン期間、つまりデューティサイクルは、初期には、コントローラ又はフィードバックループが出力電流及び電圧を測定する間、０％のデューティサイクルから逓増される。決定された充電電流に達すると、フィードバック制御ループは、例えば比例積分微分つまりＰＩＤ機構を使用して、閉ループ線形フィードバック計画を用いてトランジスタのデューティサイクルを管理する。充電器の電圧出力、又は端子出力がクロスオーバー電圧に達すると、トランジスタのデューティサイクルを制御するために、類似の制御機構が使用されてもよい。
【００６７】
したがって、トランジスタ９２のオン期間の間に電力変換モジュール７４によって供給される電流と、トランジスタ９２のオフ期間の間にインダクタ９６及び／又はコンデンサ９８によって供給される電流は、結果として、必要な充電電流に実質的に等しい有効電流となるはずである。
【００６８】
いくつかの実施形態において、コントローラ８０は、例えば、コントローラ８０の端子８０ｃ（ＩＳＥＮＳＥとマークされている）を介して一方又は双方の電池における測定値を伝える電流センサーによって測定された、電池６０ａ及び６０ｂを通じて流れる電流の測定値を周期的に受信する（例えば０．１秒毎）。受信したこの測定電流値に基づいて、コントローラ８０は、電池６０ａ及び６０ｂを通じて流れる電流が充電電流レベルに実質的に等しい値に収束するように、デューティサイクルを調節してこの電流の調節を生じさせる。このように、バックコンバータ９０は、電池６０ａ及び６０ｂに供給される調節可能な電流レベルをもたらす調節可能なデューティサイクルで動作するように構成される。
【００６９】
電圧センサー及び／又は電流センサーに加えて、充電器７０は、電池６０ａ及び６０ｂ及び／又は充電器７０のいずれかの他の特性を測定するように構成された他のセンサーを有していてもよい。例えば、充電器７０の温度制御が必要とされる実施形態において（例えば、１５分間を超える充電期間を有する充電器に対して）、充電器７０は、電池６０ａ及び６０ｂに結合された温度センサー（例えばサーミスタ）、及び／又は、充電回路７２が配され得る回路基板に結合された温度センサーを有していてもよい。
【００７０】
図１３は、再充電式電池６０ａ及び６０ｂを再充電するための例示的な充電手順１００を示す。電池６０ａ及び６０ｂは、機構１０及び回路ハウジング７２を封入するケーシング７１上の開口部７３ａ及び７３ｂを通じて配置される。次いで、ユーザーは、ケーシング７１上に配された「開始（START）」ボタンを押すことによって、充電サイクルを開始することができる。いくつかの実施形態において、感知機構が、電池が充電区画内に配置されたことを検知することができ、したがって充電サイクルを自動的に開始することができる。
【００７１】
充電サイクルが開始されると、モーター１４は動作を開始し、ステージ２８ａ及び２８ｂの変位を制御する作動装置を作動させて、第１の位置（すなわち受容位置）から、充電電流が印加される第２の位置（すなわち充電位置）に、電池６０ａ及び６０ｂを変位させる（１０２）。本明細書で説明する例示的実施形態において、モーター１４は、楕円形状の円板２２を有するカム駆動装置１６の回転を生じさせ、次にこの楕円形状の円板２２は、ステージ２８ａ及び２８ｂを機構１０の内側へと変位させるように、カム従動子３２を介してアーム２４ａ及び２４ｂを作動させる。モーター１４の動作はまた、第２の作動装置４０の回転を生じさせてアーム４４ａ及び４４ｂを作動させ、充電器接点４２ａ及び４２ｂが電池６０ａ及び６０ｂの端子に接触するように充電器接点４２ａ及び４２ｂを電池６０ａ及び６０ｂの上に変位させる。
【００７２】
電池６０ａ及び６０ｂがそれらの充電位置に変位された後、「充電位置」リミットスイッチ５８ａはモーター１４の動作を中断させ、したがって、ステージ２８ａ及び２８ｂの、そして充電接点４２ａ及び４２ｂの変位を停止する。
【００７３】
これで電池がそれらの充電位置につき、電池の端子が接点４２ａ及び４２ｂの電気接点と電気的に連係する状態となり、充電プロセスを進めることができる。所望により、充電手順を始めるのに先立って、充電器７０は、特定の障害状態が存在するか否かを判断する。例えば、充電器７０は、電池６０ａ及び６０ｂの電圧Ｖａ及びＶｂをそれぞれ測定する（１０４）。充電器７０は、測定電圧が所定の範囲（例えば２Ｖ〜３．８Ｖ）にあるか否かを判断する（１０６）。電池６０ａ及び６０ｂのいずれの測定電圧Ｖａ及びＶｂも所定の許容範囲になく、したがって現在の状態での充電動作が不安全となると判断される状況下では、充電器は充電動作を続行せず、充電手順は終了してもよい。これらの状況下で、電池は、本明細書で説明するようにアンロードされる（１２０）。
【００７４】
充電器７０は、電池のタイプ、充電期間、電池の容量などを含めた、充電プロセスと密接に関係する情報に基づいて、電池６０ａ及び６０ｂを充電するために使用される充電電流及び／又は充電期間を決定する（１０８）。例えば、充電器７０は、電池６０ａ及び６０ｂを少なくとも９０％の充電容量に１５分未満で充電する充電電流を決定するように構成されていてもよい。いくつかの実施形態において、より長い充電期間（例えば１時間〜４時間）、種々の電池容量、及び種々の充電レベルに好適な充電電流が決定されてもよい。
【００７５】
充電電流を決定するために使用される情報は、例えば充電器７０のケーシング７１上に配されたユーザーインターフェースを通じて与えられてもよい。それに加えてかつ／又はそれに代わって、そのような情報は、電池の特性（例えば、容量、タイプ）を表す情報を電池が充電器に通信することができる識別機構を通じて与えられてもよい。いくつかの実施形態において、印加する充電電流の決定は、電池の電気特性（例えば充電抵抗）を測定し、そのような測定に基づいて電池６０ａ及び６０ｂのタイプ及び／又は容量を判断することによって得られた情報に基づいてもよい。充電器７０が、特定のタイプの容量を有する特定のタイプの電池を受容するように構成されている場合、充電器７０は、その特定の電池及び容量に好適な所定の充電電流を使用する。充電電流の決定は、充電電流を種々の電池の容量、電池のタイプ、充電期間などと関連付けるルックアップテーブルにアクセスすることによって実施されてもよい。
【００７６】
電池６０ａ及び６０ｂに印加される充電電流を決定すると、予め指定された充電動作の時間を測定するように構成されたタイマーが始動される（１１０）。タイマーは、例えば、プロセッサ８４の専用のタイマーモジュールであってもよく、また、プロセッサ８４の内部又は外部クロックによって測定される一定の時間間隔で増分されるカウンタであってもよい。
【００７７】
例えば図１２に示すバックコンバータ９０などの電流／電圧調整回路が、決定された電流に実質的に等しい定電流が再充電式電池６０ａ及び６０ｂに印加されるように制御される（１１２）。説明したように、決定された充電電流は、その充電電流に実質的に等しい電流が電池１２に印加されるように、例えばバックコンバータ９０のトランジスタ９２に印加されるデューティサイクル信号を生成するために使用される。このように、コントローラの出力信号は、例えばバックコンバータ９０のトランジスタ９２に印加されて、電力変換モジュール７４からの電圧が電池６０ａ及び６０ｂに印加される。特定のデューティサイクルのオフ時間の間、電力変換モジュール７４は、電池６０ａ及び６０ｂから遮断され、インダクタ９６及び／又はコンデンサ９８に蓄積されたエネルギーが、電流として電池に放出される。電力変換モジュール７４から印加される電流と、インダクタ９６及び／又はコンデンサ９８から放出される電流とが組合わされ、結果として、決定された充電電流に実質的に等しい有効電流となる。
【００７８】
いくつかの実施形態において、充電器７０は、ＣＣ／ＣＶ充電プロセスを実施する。したがって、そのような実施形態において、所定の上限電圧（すなわちクロスオーバー電圧）にいつ達したかを判断するために、電池６０ａ及び６０ｂの端子における電圧が周期的に測定される（１１４）。電池６０ａ及び６０ｂの端子における電圧が、所定の上限電圧、例えば４．２Ｖに達すると、電流／電圧調整回路は、クロスオーバー電圧レベルに実質的に等しい定電圧レベルが電池６０ａ及び６０ｂの端子において維持されるように（例えば、トランジスタ９２及び９４の電気的作動を通じて）制御される（１１６）。
【００７９】
充電時間に実質的に等しい期間が経過したと判断された後（１１８）、又は（電池６０ａ及び６０ｂの周期的測定を通じて判断できるように）特定の充電又は電圧レベルに達した後、（例えば、トランジスタ９２の電気的作動を中断して、電力変換モジュール７４から送られる電力を終了させることによって）電池６０ａ及び６０ｂに印加される充電電流が終了される。
【００８０】
電池６０ａ及び６０ｂは、モーター１４の動作を再開することによって、充電器から取り出すことができる（１２０）。モーター１４の動作により、スプールギヤ１８は回転を再開され、したがって、カム駆動装置１６及び４０は、それらが作用するそれぞれのアームを作動させる。２つの作動装置によって実現される指定順序での動作において、回転する楕円形状の円板２２を有するカム駆動装置１６は、充電器接点４２ａ及び４２ｂが、損傷を受けることなく充電区画１２ａ及び１２ｂの上の位置から後退し始めることを可能にするために、２つの電池をわずかに変位させるようにアーム２４ａ及び２４ｂを作動させる。楕円形状の円板４８と、それと共にレーストラック溝５０を画定する環状の円板４６とを有するカム駆動装置４０は、充電器接点４２ａ及び４２ｂを実質的にロッドレール４３ａ及び４３ｂの中央に後退させるように、アーム４４ａ及び４４ｂを作動させる。回転する楕円形状の円板２２は、ステージ２８ａ及び２８ｂを変位させ、したがって電池６０ａ及び６０ｂをそれらのアンロード位置に移動させるように、アーム２４ａ及び２４ｂを作動させる。その位置で、「アンロード」リミットスイッチが係合し、モーター１４の動作が中断し、電池６０ａ及び６０はユーザーによって取り出すことができる。
【００８１】
充電回路及び充電手順の更なる例示的実施形態については、例えば、「急速な電池充電の装置及び方法（Fast Battery Charger Device and Method）」及び「リン酸鉄リチウム超急速電池充電器（Lithium Iron Phosphate Ultra Fast Battery Charger）」という名称の、同時に出願される特許出願において記載されており、これらすべての特許出願の内容はすべて、参照によって本願に組込まれる。
【００８２】
その他の実施形態
本発明の多数の実施形態について説明してきた。例えば、充電区画は、移動可能な底部分と、固定された、例えば円筒状の側壁とを有することができ、移動可能な底部分は電池を第１の位置と第２の位置との間で変位させるように機構１０によって作動され、一方で充電区画の側壁は依然として静止する。それでもなお、様々な修正が、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなくなされ得ることは理解されよう。それゆえに、他の実施形態は以下の特許請求の範囲に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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