(57)【要約】      （修正有）【課題】予備の二次電池持ち運ぶ際の短絡等を防止し得る二次電池の充電装置を提供する。【解決手段】二次電池２０を接続、保持する電池ホルダ１と、交流電圧を充電用直流電圧に変換するための電源制御機能および充電制御機能を有する充電機能部材３０とを着脱可能に分割する。【効果】電池ホルダを充電装置から分離可能にすることによって二次電池を電池ホルダのホルダ本体３に保持した状態で充電装置から取り外しできるので、例えば予備の二時電池をホルダによって保護し、短絡等を防いで安全な状態で携帯することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池を接続、保持する電池ホルダと、入力電圧を充電用直流電圧に変換するための電源制御機能および充電制御機能を有する充電機能部材とを着脱可能に分割したことを特徴とする二次電池の充電装置。
【請求項２】
前記充電機能部材は、要求される充電能力に応じて取替可能であることを特徴とする請求項１記載の二次電池の充電装置。
【請求項３】
前記電池ホルダは、二次電池の温度測定素子を有し、この温度測定素子はコネクタを通して前記充電機能部材に接続されていることを特徴とする請求項１記載の二次電池の充電装置。
【請求項４】
前記電池ホルダは、二次電池が接触される底部に穴が開口されていることを特徴とする請求項１記載の二次電池の充電装置。
【請求項５】
前記電池ホルダは、二次電池が接触される底部に穴が開口され、かつ前記充電機能部材は前記電池ホルダが装着された時にそのホルダ底部の穴と合致する位置に温度測定素子を有することを特徴とする請求項１記載の二次電池の充電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池の充電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ニッケル水素蓄電池のような二次電池は、ユーザが使用により放電された後に充電装置に装填して充電することが行なわれている。
【０００３】
前記二次電池の充電装置としては、特許文献１に記載のように電池ホルダ部と交流電圧を充電用直流電圧に変換するための電源制御機能および充電制御機能を有する充電機能部とが一体になった構造のものが知られている。すなわち、この充電装置は電池ホルダ部として機能する凹部を有するケース（筐体）と、この凹部に互いに対向して取付けられた充電端子と、前記ケースに内蔵され、前記充電端子に接続される充電機能部とを備えた構造を有する。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３３９７４３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示された二次電池の充電装置は次のような問題があった。
【０００６】
（１）予備として用いる二次電池は、単体で持ち運ばれ、その端子が絶縁保護されていないため、ネックレス等の金属片と一緒に持ち運ぶと、二次電池の端子間が金属片で短絡する。
【０００７】
（２）外出先で二次電池を充電したい場合には、充電装置を携帯する必要がある。通常、家庭に設置される充電装置は、短時間で充電することを目的とした充電出力の大きな大出力型で、寸法、質量ともに大きいために、携帯に不向きである。携帯性の点から、充電出力に小さい小型で軽量な充電装置をさらに１つ揃えることも考えられるが、２つの充電装置を購入することに伴ってユーザに金銭的負担を強いることになる。
【０００８】
本発明は、予備の二次電池を電池ホルダで保護した状態にて持ち運び可能で短絡等を防止し得る二次電池の充電装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る二次電池の充電装置は、二次電池を接続、保持する電池ホルダと、交流電圧を充電用直流電圧に変換するための電源制御機能および充電制御機能を有する充電機能部材とを着脱可能に分割したことを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、この第１実施形態に係る二次電池の充電装置を示す斜視図である。
【００１２】
二次電池を接続、保持する電池ホルダ１は、入力電圧（例えば交流電圧）を充電用直流電圧に変換するための電源制御機能および充電制御機能を有する充電機能部材１０に対して着脱可能に分割されている。
【００１３】
前記電池ホルダ１は、例えば２個の二次電池が保持される四角形状凹部２を有する例えばプラスチック製の扁平四角柱状のホルダ本体３を備えている。２対の充電端子４は、前記本体３の凹部２の長手方向と直交する２つの内側面にそれぞれ対向して取付けられている。前記充電端子４に接続された凸状コネクタ５は、前記本体２の長手方向と直交する側面（右側面）に取付けられている。
【００１４】
前記充電機能部材１０は、例えばプラスチック製の扁平四角柱状の筐体１１を有する。凹状コネクタ１２は、前記筐体１１の長手方向と直交する側面（左側面）に取付けられている。電池ホルダ１を前記充電機能部材１０に装着するには、前記ホルダ本体３の凸状コネクタ５を前記筐体１１の凹状コネクタ１２に嵌合させる。電源端子１３、１４は、前記筐体１１の底部に取付けられている。前記筐体１１には、前記電源端子１３，１４と接続される交流電圧を充電用直流電圧に変換するための電源制御機能部品（例えば電源トランスおよび整流平滑回路）と、この平滑回路に一端が接続され、他端が前記凹状コネクタ１２に接続された例えばトランジスタからなる電流制御素子と、電流制御素子に接続される−ΔＶ制御方式の制御回路（いずれも図示せず）とを内蔵している。前記制御回路は、前記凹状コネクタ１２を通して前記電池ホルダ１に保持される二次電池の端子間電圧を測定し、充電末期において電池電圧がピークに達した時点からΔＶだけ低下した時点で前記電流制御素子をオフさせて充電を停止する。
【００１５】
このような図１に示す構成の充電装置において、２つの二次電池（例えばニッケル水素蓄電池）２０を電池ホルダ１のホルダ本体３における四角形状凹部２内に保持し、それら電池２０の正負極端子をその凹部２内面の充電端子４にそれぞれ接続する。このホルダ本体３の凸状コネクタ５を充電機能部材１０の筐体１１の凹状コネクタ１２に嵌合させることによって、前記電池ホルダ１が前記充電機能部材１０に装着されて一体化される。この状態で、前記筐体１１の電源端子１３，１４を商用交流電源に差し込むことによって、前記電池ホルダ１のホルダ本体３に保持された２個の二次電池２０の充電がなされる。
【００１６】
すなわち、前記充電機能部材１０の筐体１１の電源端子１３，１４を商用交流電源に差し込むと、商用交流電源からの交流入力電力は筐体１１に内蔵した電源トランスを経由して整流平滑回路に伝達され、直流に変換される。変換された直流電力は、整流平滑回路から電流制御素子、凹状コネクタ１２、ホルダ本体３の凸状コネクタ５およびこのホルダ本体３の充電端子４を通して同ホルダ本体３の凹部２内に保持された２個の二次電池２０に充電電流として供給される。充電末期において二次電池２０の電圧がピークに達した時点からΔＶだけ低下すると、この電圧低下（−ΔＶ）を前記筐体１１に内蔵した制御回路が検出し、この制御回路から前記電流制御素子をオフする信号が出力されて充電が停止される。
【００１７】
以上、第１実施形態によれば電池ホルダ１を充電装置から分離可能にすることによって、ユーザは二次電池２０を電池ホルダ１のホルダ本体３に保持した状態で充電装置から取り外しできる。その結果、二次電池（例えば予備の二次電池）２０を電池ホルダ１によって保護し、短絡等を防いで安全性な状態で携帯することができる。
【００１８】
また、第１実施形態の充電装置は二次電池２０を接続、保持する電池ホルダ１と交流電圧を充電用直流電圧に変換するための電源制御機能および充電制御機能を有する充電機能部材１０とが着脱可能に分割されているため、充電機能部材１０のみを要求される充電能力に応じて取替ることが可能、例えば充電出力が大きな充電機能部材と、軽量で充電出力の小さな充電機能部材とに取替ることが可能である。その結果、家庭内では二次電池を接続、保持した電池ホルダ１を充電出力が大きな充電機能部材に装着することにより短時間で二次電池２０を充電できる。一方、軽量で充電出力の小さい充電機能部材は携帯に便利であるため、電池ホルダ１と共に持ち運んで外出先で二次電池を充電することができる。このような用途に応じた充電機能部材１０の使い分けにおいて、電池ホルダ１はそれらの充電機能部材１０に対して共用できるため、従来のように２つの充電装置を購入することに伴うユーザへの金銭的負担を軽減できる。
【００１９】
（第２実施形態）
図２は、この第２実施形態に係る二次電池の充電装置を示す斜視図である。
【００２０】
二次電池を接続、保持する電池ホルダ１は、電源端子および充電制御機能を有する充電機能部材３０に対して着脱可能に分割されている。
【００２１】
前記電池ホルダ１は、前述した第１実施形態と同様に２個の二次電池が保持される四角形状凹部２を有するプラスチック製の扁平四角柱状のホルダ本体３と、２対の充電端子４と、これらの充電端子４に接続された凸状コネクタ５とを備えた構造を有する。
【００２２】
前記充電機能部材３０は、前記電池ホルダ１が載置される台座部３１が一体的に延出された例えばプラスチック製の扁平四角柱状の筐体３２を有する。凹状コネクタ３３は、前記筐体３２の台座部３１延出側の側面に取付けられている。電池ホルダ１を前記充電機能部材３０に装着するには、ホルダ本体３を台座部３１上に載せて筐体３２に向けてスライドさせ、ホルダ本体３の凸状コネクタ５を前記筐体３２の凹状コネクタ３３に嵌合させる。電源端子３４，３５は、前記筐体３２の底部に取付けられている。前記筐体３２には、前述した第１実施形態と同様に前記電源端子３４，３５と接続される交流電圧を充電用直流電圧に変換するための電源制御機能部品（例えば電源トランスおよび整流平滑回路）と、この平滑回路に一端が接続され、他端が前記凹状コネクタ１２に接続された例えばトランジスタからなる電流制御素子と、電流制御素子に接続される−ΔＶ制御方式の制御回路（いずれも図示せず）とを内蔵している。前記制御回路は、前記凹状コネクタ３３を通して前記電池ホルダ１に保持される二次電池の端子間電圧を測定し、充電末期において電池電圧がピークに達した時点からΔＶだけ低下した時点で前記電流制御素子をオフさせて充電を停止する。
【００２３】
このような第２実施形態によれば、前述した第１実施形態と同様、二次電池（例えば予備の二次電池）２０を電池ホルダ１によって保護し、短絡等を防いで安全性な状態で携帯することができる。また、充電機能部材３０のみを要求される充電能力に応じて取替ることが可能で、家庭内での短時間での二次電池２０の充電、携帯による外出先での二次電池の充電のように用途に応じて充電機能部材３０を使い分けることができ、かつこれらの使用時に電池ホルダ１をそれらの充電機能部材３０に対して共用できるため、従来のように２つの充電装置を購入することに伴うユーザへの金銭的負担を軽減できる。
【００２４】
さらに、第２実施形態によれば電池ホルダ１を充電機能部材３０に装着する際、前記充電機能部材３０は台座部３１が一体的に延出された筐体３２を有するため、この台座部３１上に前記電池ホルダ１のホルダ本体３を載置できる。その結果、前記電池ホルダ１を充電機能部材３０に対して安定して装着することができる。
【００２５】
なお、第２実施形態において１つの電池ホルダ１を充電機能部材３０に着脱可能に分割した構成にしたが、これに限定されない。例えば、図３に示すように充電機能部材３０の筐体３２およびこの筐体３２に一体的に延出された台座部３１を２つの電池ホルダ１が装着し得る幅に拡張し、かつ前記台座部３１にその長手方向に沿って隔壁３６を形成し、さらに前記筐体３２の台座部３１延出側で、前記隔壁３５を境にして両側の側面に２つの凹状コネクタ３３１、３３２をそれぞれ取付けた構造にしてもよい。
【００２６】
このような図３に示す構成によれば、２つの電池ホルダ１のホルダ本体３を充電機能部材３０の隔壁３６で分離された前記台座部３１上に載せ、それらのホルダ本体３の凸状コネクタ５を充電機能部材３０の筐体３２の凹状コネクタ３３１、３３２にそれぞれ嵌合させることによって、２つの電池ホルダ１を前記充電機能部材３０に装着することが可能になる。
【００２７】
（第３実施形態）
図４は、この第３実施形態に係る二次電池の充電装置を示す斜視図である。なお、図４において前述した図２と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。
【００２８】
この充電装置は、サーミスタのような２本の温度測定素子６が電池ホルダ１のホルダ本体３の長手方向に沿いかつ互いに対向する側壁にそれぞれ内蔵され、凸状コネクタ５を通して充電機能部材３０に接続されている。この温度測定素子６は、前記ホルダ本体３の凹部２に保持される２個の二次電池の温度を検出する。このような温度測定素子６を有する充電装置の等価回路を図５を参照して以下に説明する。
【００２９】
この充電装置は、ＡＣ商用電源に接続されるＡＣ入力のためのＡＣ接続端子４１，４２（電源端子３４，３５）と、これらのＡＣ接続端子４１，４２に一次側が接続された電源トランス４３と、この電源トランス４３の二次側に接続された整流平滑回路４４と、トランジスタからなる電流制御素子４５と、この電流制御素子４５を制御するｄＴ／ｄｔ方式の制御回路４６と、温度検出回路４７と、充電端子４８，４９および温度検出端子５０を備えている。前記充電端子４８，４９には二次電池２０の両端が接続され、前記温度検出端子５０には前記電池ホルダ１のホルダ本体３側壁に内蔵された、つまりホルダ本体３に保持された２個の二次電池２０に近接して配置された温度検出素子６が接続されている。前記制御回路４６は、マイクロコンピュータを用いて構成され、前記温度検出回路４７からの電池温度情報をＡ／Ｄ変換器によりディジタル化してから、二次電池の単位時間当たりの温度上昇率（以下、単に温度上昇率という）ｄＴ／ｄｔ、いわゆる温度微分値を算出し、この温度上昇率ｄＴ／ｄｔに基づいて電流制御素子４５の制御を行う。
【００３０】
このような図４に示す構成の充電装置において、２個の二次電池（例えばニッケル水素蓄電池）２０を電池ホルダ１のホルダ本体３における四角形状凹部２に保持し、それら電池２０の正負極端子をその凹部２内面の充電端子４にそれぞれ接続する。このホルダ本体３を充電機能部材３０の台座部３１上に載せ、そのホルダ本体３の凸状コネクタ５を充電機能部材３０の筐体３２の凹状コネクタ３３に嵌合させることによって、前記電池ホルダ１を前記充電機能部材３０に装着して一体化する。この状態で、前記筐体１１の電源端子３４，３５を商用交流電源に差し込むことによって、前記電池ホルダ１のホルダ本体３に保持された２個の二次電池２０の充電がなされる。
【００３１】
すなわち、図５に示すようにＡＣ接続端子４１，４２（電源端子３４，３５）に接続される図示しない商用交流電源からの交流入力電力は、電源トランス４３を経由して整流平滑回路４４に伝達され、直流に変換される。変換された直流電力は、整流平滑回路４４から電流制御素子４５および充電端子４８，４９を通して電池ホルダ１のホルダ本体３に保持された二次電池２０に充電電流が供給される。充電末期に二次電池２０の温度が急激に上昇すると、電池ホルダ１のホルダ本体３側壁に内蔵された温度検出素子６によりその二次電池２０温度が例えばサーミスタの抵抗値変化として検出され、さらにこの抵抗値変化は図５に示す温度検出回路４７によって電池温度情報に変換された後、制御回路４６に入力される。この制御回路４６は、前述したように温度検出回路４７からの電池温度情報をＡ／Ｄ変換器によりディジタル化してから、二次電池２０の単位時間当たりの温度上昇率（ｄＴ／ｄｔ）を算出する。この温度上昇率ｄＴ／ｄｔが所定値に達した時点をすぎると、前記制御回路４６から前記電流制御素子４５をオフする信号が出力されて充電が停止される。
【００３２】
このような第３実施形態によれば、前述した第２実施形態と同様な効果を奏する充電装置を得ることができる。
【００３３】
また、電池ホルダ１のホルダ本体３側壁に温度検出素子６を内蔵して、この温度検出素子６でそのホルダ本体３に保持した二次電池２０の充電時の温度を検出することによって、ｄＴ／ｄｔ制御等の温度による満充電制御を行うことが可能になる。
【００３４】
なお、前記第３実施形態においては温度検出素子６を電池ホルダ１のホルダ本体３側壁（二次電池が接触される個所）に内蔵した構成にしたが、温度検出素子を電池ホルダ１のホルダ本体３の二次電池が接触される個所、例えばホルダ本体３の底部に内蔵させてもよい。
【００３５】
（第４実施形態）
図６は、この第４実施形態に係る二次電池の充電装置を示す斜視図である。なお、図６において前述した図２と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。
【００３６】
この充電装置は、電池ホルダ１における例えば２個の二次電池が接触されるホルダ本体３底部に細長状穴７をそのホルダ本体３の長手方向に沿ってそれぞれ開口した構造を有する。
【００３７】
このような第４実施形態によれば、前述した第２実施形態と同様な効果を奏する充電装置を得ることができる。
【００３８】
また、２つの細長状穴７を電池ホルダ１のホルダ本体３底部にそのホルダ本体３の長手方向に沿ってそれぞれ開口することによって、２個の二次電池２０を前記ホルダ本体３の凹部２に保持し、充電機能部材３０に装着して充電を行い、前記電池ホルダ１を充電機能部材３０から取り外した後において、前記ホルダ本体３に保持された二次電池２０を前記細長状穴７を通して押し上げることにより容易に取り出すことができる。
【００３９】
（第５実施形態）
図７は、この第５実施形態に係る二次電池の充電装置を示す斜視図である。なお、図７において前述した図２と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。
【００４０】
この充電装置は、電池ホルダ１における例えば２個の二次電池が接触されるホルダ本体３底部に細長状穴７をそのホルダ本体３の長手方向に沿ってそれぞれ開口されている。また、サーミスタのような２本の温度測定素子６は充電機能部材３０の台座部３１に前記電池ホルダ１が載置された時に前記ホルダ本体３底部の２つの細長状穴７とそれぞれ合致するように植設されている。このような温度測定素子６を有する充電装置は前述した図５と同様な等価回路を有する。なお、これら温度測定素子６は前記台座部３１に上下動可能に植設することを許容する。
【００４１】
このような第５実施形態によれば、前述した第２実施形態と同様な効果を奏する充電装置を得ることができる。
【００４２】
また、前述した第３実施形態と同様に２個の二次電池２０を電池ホルダ１のホルダ本体３の凹部２に保持、接続し、このホルダ本体３を充電機能部材３０の台座部３１上に載せ、そのホルダ本体３の凸状コネクタ５を充電機能部材３０の筐体３２の凹状コネクタ３３に嵌合させて、前記電池ホルダ１と前記充電機能部材３０とを装着して一体化した後に充電を行う際、２本の温度測定素子６をホルダ本体３底部の細長状穴７を通して２個の二次電池２０にそれぞれ接触させることが可能になる。その結果、二次電池２０の充電時の温度を前記温度測定素子６でより正確に検出することができるため、ｄＴ／ｄｔ制御等の温度による満充電制御をより精度よく行うことが可能になる。
【００４３】
さらに、２つの細長状穴７を電池ホルダ１のホルダ本体３底部にそのホルダ本体３の長手方向に沿ってそれぞれ開口することによって、例えば２個の二次電池２０を前記ホルダ本体３の凹部２に保持し、充電機能部材３０に装着して充電を行い、前記電池ホルダ１を充電機能部材３０から取り外した後において、前記ホルダ本体３に保持された二次電池２０を前記細長状穴７を通して押し上げることにより容易に取り出すことができる。
【００４４】
なお、前述した第５実施形態において電池ホルダのホルダ本体への細長状穴の代わりにアルミニウム、熱伝導性ゴムのような良熱伝導性材料を台座部に植設した温度測定素子に対応するホルダ本体に埋設し、温度測定素子により前記ホルダ本体に保持された二次電池の温度を前記良熱伝導性材料を通して測定してもよい。
【００４５】
前述した第３実施形態〜第５実施形態において、充電機能部材は１つの電池ホルダが装着される形態に限らず、２つ以上の電池ホルダ、例えば図３に示すように２つの電池ホルダ、を装着し得る構造にしてもよい。
【００４６】
また、第１実施形態〜第５実施形態では電池ホルダは２個の二次電池を保持させる構造にしたが、これに限定されない。電池ホルダは、例えば１個、または３個以上の二次電池を保持させる構造にしてもよい。
【００４７】
さらに、第１実施形態〜第５実施形態では入力電圧を交流電圧としたが、商用交流電圧以外の電圧、例えば太陽電池または燃料電池などから得られる直流電圧であってもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、予備の二次電池を電池ホルダで保護した状態にて持ち運び可能で短絡等を防止し得る二次電池の充電装置を提供できる。
【００４９】
また、本発明の二次電池の充電装置は充電機能部材のみを要求される充電能力に応じて取替ることが可能で、家庭内での短時間での二次電池の充電、携帯による外出先での二次電池の充電のように用途に応じて充電機能部材を使い分けることができ、かつこれらの使用時に電池ホルダをそれらの充電機能部材に対して共用して従来のように２つの充電装置を購入することに伴うユーザへの金銭的負担を軽減することできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る二次電池の充電装置を示す斜視図。
【図２】本発明の第２実施形態に係る二次電池の充電装置を示す斜視図。
【図３】本発明の第２実施形態に係る二次電池の充電装置の変形例を示す斜視図。
【図４】本発明の第３実施形態に係る二次電池の充電装置を示す斜視図。
【図５】本発明の第３実施形態に係る二次電池の充電装置の等価回路図。
【図６】本発明の第４実施形態に係る二次電池の充電装置を示す斜視図。
【図７】本発明の第５実施形態に係る二次電池の充電装置を示す斜視図。
【符号の説明】
１…電池ホルダ、３…ホルダ本体、５…凸状コネクタ、６…温度測定素子、７…細長状穴、１０，３０…充電機能部材、１１，３２…筐体、１２，３３…凹状コネクタ、２０…二次電池、３１…台座部。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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