(57)【要約】【課題】正確な位置の調整を要することなく、二次電池の電極と充電装置の電極を接触させて充電可能な状態にする充電装置及びその充電装置が備える電極部材を提供する。【解決手段】二次電池１１の正極１２及び負極１３に接した状態で充電を行う充電装置１０において、縦横に複数個の端子１７が並べられ、複数の端子１７それぞれに電気的に接続された複数の第１のコネクタ１８ａ、及び、複数の端子１７それぞれに電気的に接続された複数の第２のコネクタ１９ａが外周に配置された板状の電極部材１４と、複数の第１のコネクタ１８ａ又は複数の第２のコネクタ１９ａに接続されて、正極１２及び負極１３がそれぞれ接している２つの端子１７を検出し、正極１２が接している端子１７に電流を供給して二次電池１１を充電する電気回路１５とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の正極及び負極に接した状態で該二次電池の充電を行う充電装置において、
縦横に複数個の端子が並べられ、前記複数の端子それぞれに電気的に接続された複数の第１のコネクタ、及び、前記複数の端子それぞれに電気的に接続された複数の第２のコネクタが外周に配置された板状の電極部材と、
前記複数の第１のコネクタ又は前記複数の第２のコネクタに接続されて、前記正極及び前記負極がそれぞれ接している２つの前記端子を検出し、前記正極が接している前記端子に電流を供給して前記二次電池を充電する電気回路とを備え、
前記電極部材は、一の該電極部材の複数の第１のコネクタと他の該電極部材の複数の第２のコネクタがそれぞれ連結されて、平面状に拡張可能であることを特徴とする充電装置。
【請求項２】
請求項１記載の充電装置において、前記複数の第１のコネクタからなる第１のコネクタ群及び前記複数の第２のコネクタからなる第２のコネクタ群は、それぞれ２つあって、前記電極部材は、対向する外縁部Ａ、Ｂ及び対向する外縁部Ｃ、Ｄを有して矩形状に形成され、前記外縁部Ａ、Ｂの一方に一の前記第１のコネクタ群、他方に一の前記第２のコネクタ群をそれぞれ備え、前記外縁部Ｃ、Ｄの一方に他の前記第１のコネクタ群、他方に他の前記第２のコネクタ群をそれぞれ備えることを特徴とする充電装置。
【請求項３】
請求項２記載の充電装置において、前記各端子は、平面視して矩形に形成され、隣り合う該端子の間隔は等しいことを特徴とする充電装置。
【請求項４】
接した状態の二次電池に、電気回路から供給された電流を与える電極部材において、
縦横に並べられた複数の端子を備えて板状に形成され、前記複数の端子それぞれに電気的に接続された複数の第１のコネクタ、及び、前記複数の端子それぞれに電気的に接続された複数の第２のコネクタが、外周に配置され、前記複数の第１のコネクタは、前記複数の第２のコネクタにそれぞれ連結可能な形状に形成されていることを特徴とする電極部材。
【請求項５】
請求項４記載の電極部材において、前記複数の第１のコネクタからなる第１のコネクタ群及び前記複数の第２のコネクタからなる第２のコネクタ群は、それぞれ２つあって、該電極部材は、対向する外縁部Ａ、Ｂ及び対向する外縁部Ｃ、Ｄを有して矩形状に形成され、前記外縁部Ａ、Ｂの一方に一の前記第１のコネクタ群、他方に一の前記第２のコネクタ群をそれぞれ備え、前記外縁部Ｃ、Ｄの一方に他の前記第１のコネクタ群、他方に他の前記第２のコネクタ群をそれぞれ備えることを特徴とする電極部材。
【請求項６】
請求項５記載の電極部材において、前記各端子は、平面視して矩形に形成され、隣り合う該端子の間隔は等しいことを特徴とする電極部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池を充電する充電装置及びその充電装置が備える電極部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯型ゲーム機、携帯電話、スマートフォンなどから自動車やロボットなどにわたって、二次電池で動作する家庭用電子機器や産業用電子機器が多数存在している。二次電池に対する充電は、接触型、即ち、充電装置を二次電池に接続して行うのが主流である。
少子高齢化が進む日本においては、労働力の補助として自律行動型の介護ロボット、救助ロボットや産業ロボットの普及が望まれている。そのような自律行動型ロボットは、二次電池の残存エネルギーが少なくなった際、自動的に二次電池の充電を行えるのが望ましい。充電の操作を人間が行う場合、容易にその操作を行えるが、自律行動型ロボットがその操作を行うには、解決すべき課題が多く存在する。
【０００３】
主な課題として、自律行動型ロボットが装着した二次電池の電極、あるいは、自律行動型ロボットから取り外された二次電池の電極を、充電装置の電極に正確に接触させる点が挙げられる。
自律行動型ロボットに用いる二次電池の電極の位置は、自律行動型ロボットごとに異なることから、各種の自律行動型ロボットに合わせて二次電池の電極を充電装置の電極に接触させる仕組みを開発しようとすると、その開発のコストや期間の増大を招き、結果として、自律行動型ロボットの普及を妨げてしまう。
従って、統一された簡単な方法により、各種の二次電池の電極を充電装置の電極に接触できる仕組みを作ることができれば、自律行動型ロボットの普及に貢献できるといえる。
【０００４】
ここで、二次電池の電極の配置の制限を緩和できる充電装置の具体例が、特許文献１〜４に開示されている。
特許文献１には、二次電池が容易に装着できるような形状を備えた充電装置が記載され、特許文献２には、電極の形状が異なる二次電池に対応できる汎用的な充電装置が開示されている。また、特許文献３には、二次電池の電極の向きを考慮しなくてもよい充電装置が開示され、特許文献４には、ロボットと充電装置の電極に所定の範囲で位置ずれが生じていても充電が可能な充電装置が記されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２５５３７６号公報
【特許文献２】特開２００７−４８７２３号公報
【特許文献３】特開２００５−１１７７４８号公報
【特許文献４】特開２００２−１５８０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２に記載の充電装置は、二次電池の電極の向きや配置に自由度がないという課題がある。これに対し、特許文献３に記載の充電装置は、二次電池の電極の向きが自由であるが、二次電池により作動する機器から専用の容器に二次電池を正確に入れる必要があり、この点、特許文献１、２に記載の充電装置も同じである。ロボットにとって、二次電池を自ら取り出し、容器に正確に入れる作業は、高度な技術を要する。
【０００７】
また、特許文献４に記載の充電装置は、二次電池を充電装置に装着するための専用ガイドの位置を正確に検知する必要がある。従って、ロボットごとに二次電池の電極の位置が異なれば、ロボットごとに専用ガイドへの正確な位置調整を行うための高度な技術が必要となる。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、正確な位置の調整を要することなく、二次電池の電極と充電装置の電極を接触させて充電可能な状態にする充電装置及びその充電装置が備える電極部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的に沿う第１の発明に係る充電装置は、二次電池の正極及び負極に接した状態で該二次電池の充電を行う充電装置において、縦横に複数個の端子が並べられ、前記複数の端子それぞれに電気的に接続された複数の第１のコネクタ、及び、前記複数の端子それぞれに電気的に接続された複数の第２のコネクタが外周に配置された板状の電極部材と、前記複数の第１のコネクタ又は前記複数の第２のコネクタに接続されて、前記正極及び前記負極がそれぞれ接している２つの前記端子を検出し、前記正極が接している前記端子に電流を供給して前記二次電池を充電する電気回路とを備え、前記電極部材は、一の該電極部材の複数の第１のコネクタと他の該電極部材の複数の第２のコネクタがそれぞれ連結されて、平面状に拡張可能である。
【０００９】
第１の発明に係る充電装置において、前記複数の第１のコネクタからなる第１のコネクタ群及び前記複数の第２のコネクタからなる第２のコネクタ群は、それぞれ２つあって、前記電極部材は、対向する外縁部Ａ、Ｂ及び対向する外縁部Ｃ、Ｄを有して矩形状に形成され、前記外縁部Ａ、Ｂの一方に一の前記第１のコネクタ群、他方に一の前記第２のコネクタ群をそれぞれ備え、前記外縁部Ｃ、Ｄの一方に他の前記第１のコネクタ群、他方に他の前記第２のコネクタ群をそれぞれ備えるのが好ましい。
【００１０】
第１の発明に係る充電装置において、前記各端子は、平面視して矩形に形成され、隣り合う該端子の間隔は等しいのが好ましい。
【００１１】
前記目的に沿う第２の発明に係る電極部材は、接した状態の二次電池に、電気回路から供給された電流を与える電極部材において、縦横に並べられた複数の端子を備えて板状に形成され、前記複数の端子それぞれに電気的に接続された複数の第１のコネクタ、及び、前記複数の端子それぞれに電気的に接続された複数の第２のコネクタが、外周に配置され、前記複数の第１のコネクタは、前記複数の第２のコネクタにそれぞれ連結可能な形状に形成されている。
【００１２】
第２の発明に係る電極部材において、前記複数の第１のコネクタからなる第１のコネクタ群及び前記複数の第２のコネクタからなる第２のコネクタ群は、それぞれ２つあって、該電極部材は、対向する外縁部Ａ、Ｂ及び対向する外縁部Ｃ、Ｄを有して矩形状に形成され、前記外縁部Ａ、Ｂの一方に一の前記第１のコネクタ群、他方に一の前記第２のコネクタ群をそれぞれ備え、前記外縁部Ｃ、Ｄの一方に他の前記第１のコネクタ群、他方に他の前記第２のコネクタ群をそれぞれ備えるのが好ましい。
【００１３】
第２の発明に係る電極部材において、前記各端子は、平面視して矩形に形成され、隣り合う該端子の間隔は等しいのが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明に係る充電装置は、縦横に複数個の端子が並べられ、複数の端子それぞれに電気的に接続された複数の第１のコネクタ、及び、複数の端子それぞれに電気的に接続された複数の第２のコネクタが外周に配置された板状の電極部材と、複数の第１のコネクタ又は複数の第２のコネクタに接続されて、正極及び負極がそれぞれ接している２つの端子を検出し、正極が接している端子に電流を供給して二次電池を充電する電気回路を備えるので、正確な位置の調整を要することなく、二次電池の電極と充電装置の電極を接触させて充電可能な状態にすることが可能である。
【００１５】
また、第２の発明に係る電極部材は、縦横に並べられた複数の端子を備えて板状に形成され、複数の端子それぞれに電気的に接続された複数の第１のコネクタ、及び、複数の端子それぞれに電気的に接続された複数の第２のコネクタが、外周に配置されているので、第１の発明に係る充電装置の電極部材として採用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る充電装置の説明図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）は共に、電極部材が連結された状態を示す説明図である。
【図３】電極部材と二次電池の関係を示す説明図である。
【図４】連結された複数の電極部材によって充電可能な二次電池の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る充電装置１０は、二次電池１１の正極１２及び負極１３に板状の電極部材１４が接した状態で二次電池１１の充電を行うものであり、電極部材１４を介して二次電池１１に電流を与える電気回路１５を備えている。以下、これらについて詳細に説明する。
【００１８】
電極部材１４は、図１に示すように、矩形のベース板１６を備え、ベース板１６には、複数の導電性の端子１７が、縦に複数個並べられ、横にも複数個並べられている。即ち、端子１７が複数列、複数行、ベース板１６に配置されている。
ベース板１６は、外周が、対向する直線部１８、１９及び対向する直線部２０、２１からなり、直線部１８には、複数の第１のコネクタ１８ａ（一の第１のコネクタ群）が固定され、直線部１９には、複数の第２のコネクタ１９ａ（一の第２のコネクタ群）が固定され、直線部２０には、複数の第２のコネクタ２０ａ（他の第２のコネクタ群）が固定され、直線部２１には、複数の第１のコネクタ２１ａ（他の第１のコネクタ群）が固定されている。
【００１９】
電極部材１４の外周に配置された複数の第１のコネクタ１８ａ、複数の第２のコネクタ１９ａ、複数の第２のコネクタ２０ａ及び複数の第１のコネクタ２１ａの各数は、それぞれ端子１７と同数（複数）である。各端子１７は、１つの第１のコネクタ１８ａ、１つの第２のコネクタ１９ａ、１つの第２のコネクタ２０ａ及び１つの第１のコネクタ２１ａにそれぞれ電気的に接続され、他の端子１７には電気的に接続されていない。
なお、図１においては、縦横にそれぞれ３個の端子１７を並べた例を記載しているが、これに限定されない。
【００２０】
ここで、複数の第１のコネクタ１８ａが設けられた領域を、電極部材１４の外縁部１８ｂ（外縁部Ａ）、複数の第２のコネクタ１９ａが設けられた領域を、電極部材１４の外縁部１９ｂ（外縁部Ｂ）、複数の第２のコネクタ２０ａが設けられた領域を、電極部材１４の外縁部２０ｂ（外縁部Ｃ）、複数の第１のコネクタ２１ａが設けられた領域を、電極部材１４の外縁部２１ｂ（外縁部Ｄ）として、本実施の形態では、電極部材１４が、対向する外縁部１８ｂ、１９ｂ及び対向する外縁部２０ｂ、２１ｂを有して、平面視して矩形状に形成されている。
【００２１】
なお、外縁部Ａ、Ｂの一方に複数の第１のコネクタが配置され、他方に複数の第２のコネクタが配置されていればよく、外縁部Ｃ、Ｄの一方に複数の第１のコネクタが配置され、他方に複数の第２のコネクタが配置されていればよい。従って、例えば、外縁部１８ｂに、複数の第２のコネクタが配置され、外縁部１９ｂに複数の第１のコネクタが配置されていてもよい。
【００２２】
図示しない導線によって、複数の第１のコネクタ１８ａはそれぞれ、１つの第２のコネクタ１９ａ、１つの第２のコネクタ２０ａ及び１つの第１のコネクタ２１ａに電気的に接続され、複数の第２のコネクタ１９ａはそれぞれ、１つの第１のコネクタ１８ａ、１つの第２のコネクタ２０ａ及び１つの第１のコネクタ２１ａに電気的に接続されている。同様に、図示しない導線によって、複数の第２のコネクタ２０ａはそれぞれ、１つの第１のコネクタ１８ａ、１つの第２のコネクタ１９ａ及び１つの第１のコネクタ２１ａに電気的に接続され、複数の第１のコネクタ２１ａはそれぞれ、１つの第１のコネクタ１８ａ、１つの第２のコネクタ１９ａ及び１つの第２のコネクタ２０ａに電気的に接続されている。
【００２３】
左（一側）からｋ番目にある第１のコネクタ１８ａは、左からｋ番目にある第２のコネクタ１９ａに連結可能な形状に形成され、上（一側）からｋ’番目にある第１のコネクタ２１ａは、上からｋ’番目にある第２のコネクタ２０ａに連結可能な形状に形成されている。このため、電極部材１４が複数ある場合、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、一の電極部材１４の複数の第１のコネクタ１８ａと他の電極部材１４の複数の第２のコネクタ１９ａがそれぞれ連結されることによって、あるいは、一の電極部材１４の複数の第１のコネクタ２１ａと他の電極部材１４の複数の第２のコネクタ２０ａがそれぞれ連結されることによって、電極部材１４同士が接続され、平面状に拡張される。
【００２４】
ここで、一の電極部材１４の複数の第１のコネクタ１８ａが他の電極部材１４の複数の第２のコネクタ１９ａにそれぞれ連結された隣り合う電極部材１４は、一方の電極部材１４の複数の端子１７が、他方の電極部材１４の複数の端子１７にそれぞれ電気的に接続される。これは、一の電極部材１４の複数の第１のコネクタ２１ａが他の電極部材１４の複数の第２のコネクタ２０ａにそれぞれ連結された隣り合う電極部材１４においても同じである。
【００２５】
また、電気回路１５は、図１に示すように、複数の第１のコネクタ２１ａに接続可能な２つのスイッチ２２、２３、スイッチ２２にそれぞれ電気的に接続されたスイッチ２２ａ、２２ｂ、及び、スイッチ２３にそれぞれ電気的に接続されたスイッチ２３ａ、２３ｂを備えている。
スイッチ２２、２２ａ、２２ｂ、２３、２３ａ、２３ｂには、スイッチ２２、２２ａ、２２ｂ、２３、２３ａ、２３ｂそれぞれの接続状態を切り替える制御部２４が接続されている。
【００２６】
制御部２４は、スイッチ２２（スイッチ２３に対しても同じ）を、複数の第１のコネクタ２１ａのいずれか一つに接続させることができる。スイッチ２２ａ、２３ａの間には、抵抗２５が設けられ、制御部２４は、抵抗２５の両端に生じている電圧差を計測可能である。制御部２４は、例えば、マイコンである。
そして、電気回路１５は、スイッチ２２ｂ、２３ｂが電気的に接続可能な電源２６、及び、同じくスイッチ２２ｂ、２３ｂが電気的に接続可能なグランド２７を備えている。制御部２４は、スイッチ２２ｂ（スイッチ２３ｂに対しても同じ）を、電源２６に接続した状態、グランド２７に接続した状態、又は、電源２６及びグランド２７のいずれにも接続されていない状態にすることができる。
【００２７】
制御部２４は、電極部材１４に二次電池１１が接触したのを検知すると、スイッチ２２ａ、２３ａをオンにし、スイッチ２２、２３の接続先を順次切り替えながら、抵抗２５の両端の電圧差を計測することによって、正極１２及び負極１３がそれぞれ接している２つの端子１７を検出する。正極１２及び負極１３はそれぞれ、端子１７に、直接、接しても良いし、導電性の部材を介して、端子１７に接していても良い。
具体的には、まず、制御部２４は、スイッチ２２ａ、２３ａをオンにして抵抗２５をスイッチ２２、２３に電気的に接続させた状態にする。
【００２８】
スイッチ２２ｂ、２３ｂは共に、二次電池１１が電極部材１４に非接触であるときから、電源２６及びグランド２７に接続されていない状態が維持されている。これは、二次電池１１が電極部材１４に非接触な際に、端子１７に電流が供給されないようにするためである。
次に、制御部２４は、スイッチ２２を１番上に配された第１のコネクタ２１ａに接続し、スイッチ２３を、スイッチ２２が接続されている１番上の第１のコネクタ２１ａ以外の第１のコネクタ２１ａに順次接続する。
【００２９】
１番上の第１のコネクタ２１ａを除く全ての第１のコネクタ２１ａにスイッチ２３を接続し終えるまで、制御部２４が抵抗２５の両端に電圧差を計測できなかった場合、スイッチ２２の接続先を上から２番目の第１のコネクタ２１ａに変え、上から２番目の第１のコネクタ２１ａを除く第１のコネクタ２１ａに、順次、スイッチ２３を接続する。
制御部２４は、抵抗２５の両端に電圧差が計測されるまで、スイッチ２２、２３の接続先を順次、切り替え、抵抗２５の両端に電圧差を計測した時点で、計測された電圧差とスイッチ２２、２３の接続先とを基に、正極１２及び負極１３がそれぞれ接している２つの端子１７を特定する。
【００３０】
これは、二次電池１１の残存電荷を利用したものであり、スイッチ２２、２３がそれぞれ、正極１２に触れている端子１７に接続された第１のコネクタ２１ａ、及び、負極１３に触れている端子１７に接続された第１のコネクタ２１ａの一方及び他方に接続されることで、抵抗２５に電流が流れるためである。
なお、正極１２及び負極１３のいずれか一方、あるいは、その両方が、複数の端子１７に跨って接していた場合、正極１２が接している複数の端子１７の中の一つが、正極１２が接している端子１７として制御部２４によって検出され、負極１３が接している複数の端子１７の中の一つが、負極１３が接している端子１７として制御部２４によって検出された時点で、正極１２及び負極１３が接している端子１７の検出作業が完了する。
【００３１】
次に、制御部２４は、正極１２が接している端子１７に接続された第１のコネクタ２１ａに、スイッチ２２、２３の一方を接続し、かつ、スイッチ２２、２３の他方を、負極１３が接している端子１７に接続された第１のコネクタ２１ａに接続した状態を維持し、スイッチ２２ａ、２３ａをオフにして、抵抗２５を切り離す。そして、スイッチ２２ｂ、２３ｂの一方を電源２６に、他方をグランド２７にそれぞれ接続して、正極１２が接している端子１７に電源２６からの電流を供給し、二次電池１１を充電する。
【００３２】
本実施の形態では、二次電池１１の充電前、あるいは、二次電池１１の充電後に、二次電池１１を、電極部材１４に接触させた状態で、上下左右に動かし、二次電池１１を電極部材１４にこすり合わせる。これによって、時間の経過と共に生じ得る端子１７の表面の酸化や端子１７に付着したごみを取り除くことができる。そして、電極部材１４は、二次電池１１が電極部材１４に接触していない間、複数の端子１７が、カバーによって覆われるように設計されていてもよい。
【００３３】
なお、二次電池１１を充電する際のスイッチ２２、２３の接続先は、第１のコネクタ２１ａに限定されない。スイッチ２２、２３の接続先が、第１のコネクタ１８ａ、２１ａ、第２のコネクタ１９ａ、２０ａのいずれであっても、同様の方法により、正極１２及び負極１３がそれぞれ接している端子１７の検出、及び、二次電池１１の充電が可能であることは言うまでもない。これは、各端子１７に、一つの第１のコネクタ１８ａ、一つの第１のコネクタ２１ａ、一つの第２のコネクタ１９ａ及び一つの第２のコネクタ２０ａが電気的に接続されているためである。
【００３４】
また、複数の電極部材１４が連結された場合でも、電気回路１５は一つでよい。
連結された複数の電極部材１４の一の電極部材１４の第１のコネクタ１８ａ、２１ａ及び第２のコネクタ１９ａ、２０ａのいずれかに、スイッチ２２、２３を接続することで、二次電池１１の正極１２及び負極１３がそれぞれ接している端子１７の検出と二次電池１１の充電とが可能である。これは、連結された複数の電極部材１４において、各電極部材１４の複数の端子１７が、他の電極部材１４の第１のコネクタ１８ａ、２１ａ及び第２のコネクタ１９ａ、２０ａにそれぞれ接続されているためである。
【００３５】
複数の電極部材１４を一方向のみに拡張する場合、対となる複数の第１のコネクタ１８ａ及び複数の第２のコネクタ１９ａか、対となる複数の第１のコネクタ２１ａ及び複数の第２のコネクタ２０ａのいずれかの組を省略することができる。即ち、第１のコネクタ群及び第２のコネクタ群をそれぞれ１つずつにすることができる。
ここで、電極部材１４が備える複数の端子１７の数が確定すると、複数の第１のコネクタ１８ａの数、複数の第２のコネクタ１９ａの数、複数の第１のコネクタ２１ａの数、及び、複数の第２のコネクタ２０ａの数を決定でき、更に、電気回路１５のスイッチ２２、２３の動作パターンを定義するプログラミングも決定可能である。
【００３６】
従って、特定の数の端子１７を備えた所定の大きさの電極部材１４を複数個、製造し、充電装置１０を設ける現場に合わせて、電極部材１４を連結する場合、現場ごとに、端子１７の数を変え、あるいは、電極部材１４の大きさを変えて設計する場合に比べて、電極部材１４や電気回路１５の量産化が図れ、充電装置１０の製造コストを抑制することができる。
【００３７】
次に、充電装置１０によって充電できる二次電池１１について説明する。
ここでは、説明を簡略化するため、図３に示すように、二次電池１１は直線状のもので、正極１２及び負極１３を、直接、端子１７に接触させるものとし、正極１２及び負極１３の電極部材１４に接する面は、いずれも、二次電池１１の幅方向にｐの長さ、二次電池１１の長手方向にｑの長さを有し、正極１２と負極１３の間の距離はＬとする。
【００３８】
各端子１７は、平面視して矩形の板状であり、縦の長さがｈ、横の長さがｗとし、隣り合う端子１７の左右の間隔及び上下の間隔は共にｄとし、縦横にそれぞれｍ個の端子１７及びｎ個の端子１７が並べられているとする。そして、ベース板１６の外周に配された端子１７とベース板１６の端との距離はｄ／２とし、一番左に配された端子１７の左端と一番右に配された端子１７の右端との距離はｘとし、一番上に配された端子１７の上端と一番下に配された端子１７の下端との距離はｙとする。そうすると、ｘ及びｙは以下の式１、式２でそれぞれ表される。
【００３９】
【数１】
2016063685.tif 000003
【００４０】
なお、図３においては、複数の第１のコネクタ１８ａ、２１ａ及び複数の第２のコネクタ１９ａ、２０ａの記載が省略されている。
【００４１】
まず、充電装置１０が１つの電極部材１４を備えている場合について説明する。
二次電池１１の正極１２及び負極１３が同じ端子１７に接すると、正極１２及び負極１３が短絡して充電できない。従って、以下の式３を満たす必要がある。
【００４２】
【数２】
2016063685.tif 000004
【００４３】
一方、Ｌの値が大きすぎると、正極１２と負極１３がそれぞれ端子１７に触れることができなくなる。これを防ぐには、Ｌとｘ、ｙが以下の式４の条件を満たす必要がある。
【００４４】
【数３】
2016063685.tif 000005
【００４５】
式３及び式４から、Ｌは、以下の式５を満たす必要があることが分かる。
【００４６】
【数４】
2016063685.tif 000006
【００４７】
また、正極１２及び負極１３が小さすぎると、正極１２及び負極１３のいずれか、あるいは、両方がいずれの端子１７にも接しないことが生じ得るため、以下の式６を満たす必要がある。
【００４８】
【数５】
2016063685.tif 000007
【００４９】
そして、隣り合う端子１７間には必ず隙間が必要であるため、以下の式７を満たす必要がある。
【００５０】
【数６】
2016063685.tif 000008
【００５１】
以上から、上記の式５及び式７を満たす二次電池１１であれば充電できることが分かる。
【００５２】
次に、複数の電極部材１４を連結した場合について記す。
複数の電極部材１４を連結した場合、図４に示すように、隣り合った電極部材１４の一方の電極部材１４の端子１７に正極１２が接し、他方の電極部材１４において、正極１２が接している端子１７の電極部材１４における位置と同じ位置（例えば、左から２番目で上から１番目の端子１７）にある端子１７に負極１３が接すると短絡が生じ充電できない。これを回避するためには、二次電池１１の全長（即ち、Ｌ＋２ｑ）が、隣接する一方の電極部材１４の一の端子１７と、他方の電極部材１４において、その端子１７と同じ位置にある端子１７（即ち、一方の電極部材１４の左からｉ番目、上からｊ番目にある端子１７と他方の電極部材１４の左からｉ番目、上からｊ番目にある端子１７）の最短距離より短いことを要する。
よって、以下の式８及び式９を満たす必要がある。
【００５３】
【数７】
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【００５４】
従って、複数の電極部材１４を連結する場合、上記の式７、式８及び式９を満たす二次電池１１であれば充電できると言える。なお、図４において、○印を付した二次電池１１は充電が可能であることを示し、×印を付した二次電池１１は充電ができないことを示している。
【００５５】
また、二次電池１１を充電可能な状態にする方法として、以下が考えられる。
例えば、二次電池１１に磁石を固定し、ロボットに装着しておく。二次電池１１は、ロボットに電力供給している際、ロボットの所定の箇所から外れないようにロックされている。ロボットは、二次電池１１の充電のため電極部材１４に近づくと、二次電池１１のロックを解除する。二次電池１１は、ロックが解除されると、二次電池１１に固定された磁石の磁力によって、鉛直に配置された電極部材１４に引き付けられて、接触する。
【００５６】
充電装置１０に、電極部材１４に二次電池１１が接触したことを検知するセンサ（例えば、圧力センサ）を設けることで、充電装置１０は、二次電池１１の接触を検出して、充電のための手順を開始する。ロボットと二次電池１１はワイヤー等でつなげておき、二次電池１１の充電が完了すると、ロボットはワイヤーを引き込んで二次電池１１を所定の箇所に再び装着する。
【００５７】
上記の例では、充電の際、ロボットから二次電池１１を取り外す必要があるが、二次電池１１をロボットに装着したまま、充電を行うようにすることもできる。
例えば、電極部材１４を弾性体で支持し、鉛直に配置した電極部材１４が傾斜できるようにする。二次電池１１は、正極１２及び負極１３が露出した状態でロボットに装着しておく。
【００５８】
ロボットが、充電のために電極部材１４に近づき、二次電池１１が電極部材１４に接触した際、二次電池１１が電極部材１４の接触面に対して非平行で、正極１２及び負極１３のいずれか一方のみが電極部材１４に接した状態であったとしても、ロボットを電極部材１４に向かって更に進めることにより、電極部材１４は、二次電池１１に押されて傾斜し、二次電池１１の正極１２及び負極１３を共に接触させた状態にすることができる。
なお、電極部材１４を傾斜可能にする代わりに、ロボットが弾性部材を用いて二次電池１１を傾斜可能に支持するようにしても、同様の効果を得ることが可能である。
【００５９】
また、二次電池１１の充電が完了してから、次に、ロボットが充電のために電極部材１４に近づくまで、二次電池１１は、露出しない状態にしてもよい。そして、二次電池１１の正極１２及び負極１３それぞれに、一側がロボットから露出した導電性の端子の他側を接続し、その端子を介して、正極１２及び負極１３が、電極部材１４側の端子１７に接続するようにしてもよい。
【００６０】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、電極部材は矩形状に限定されず、他の形状であってもよく、平行四辺形や台形、あるいは、三角形や、六角形であってもよい。
また、端子も矩形でなくてもよく、他の形状、例えば、平行四辺形や台形、あるいは、三角形や、六角形、円形であってもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１０：充電装置、１１：二次電池、１２：正極、１３：負極、１４：電極部材、１５：電気回路、１６：ベース板、１７：端子、１８：直線部、１８ａ：第１のコネクタ、１８ｂ：外縁部、１９：直線部、１９ａ：第２のコネクタ、１９ｂ：外縁部、２０：直線部、２０ａ：第２のコネクタ、２０ｂ：外縁部、２１：直線部、２１ａ：第１のコネクタ、２１ｂ：外縁部、２２、２２ａ、２２ｂ、２３、２３ａ、２３ｂ：スイッチ、２４：制御部、２５：抵抗、２６：電源、２７：グランド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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