(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受電端子部を吸引する電磁石を設けた充電装置において、受電端子部を吸引する電磁石のコイルの励磁電流制御手段を有し、充電時には励磁電流制御手段によって電磁石のコイルに着磁用直流電流が印加され、満充電時または受電端子部の取り外し時には、励磁電流制御手段によって電磁石のコイルに消磁用電流が印加されることを特徴とする充電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、充電装置に関し、とくに電池パック等の受電端子部を電磁石の作用によって固定して充電を行う充電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
小型の電子機器の電源として各種の電池が用いられており、携帯電話、ノートパソコン、カムコーダ等の電源として、小型で大容量の密閉型電池が用いられており、高容量のリチウム電池やリチウムイオン二次電池等の非水電解液電池が用いられている。
リチウムイオン二次電池の充電は、比較的大きな電池使用機器においては電池使用機器内部に設けた充電装置に交流電源を接続して充電が行われているが、小型、携帯型あるいは移動型の電池使用機器においては、充電装置に電池使用機器を直接装着したり、電池使用機器から取り出した電池パックを装着したり、あるいは、電池使用機器に取り付けた充電用のコードのコネクタ部を充電装置に装着することによって充電が行われている。
【０００３】
これらの充電装置においては、充電時において充電装置と電池使用機器等との間の導電接続か不確実なものとなると、充電が全く行われなくなったり、接触不良による発熱が生じたり、充電が不充分となることがあった。
この様な問題点を解決するために、電池パック側あるいは充電装置側に永久磁石を設け、対応する位置には鉄片を設けて磁石の作用によって確実に固定した状態で充電する充電装置が提案された。ところが、こうした充電装置においては、電池パックと充電装置を切り離した際に、充電装置の永久磁石部に鉄粉や金属片が付着して接触が不充分となるおそれがあった。
【０００４】
そこで、充電装置には、充電装置に装着する電池パックの表面に設けた鉄片と対応する位置に、充電装置の２次回路に整流ダイオードと直列に電磁石を設け、充電時のみ電磁石が作用し、電池パックを吸着するようにして、充電時以外には、金属片が付着することがない充電装置が特開昭６１−１７０２４３号公報において提案されている。
【０００５】
ところが、電池パックとの導電接続を確実にするために、充電時に磁界を印加していると、電池パック内の金属が磁化し、鉄等の常磁性金属を引きつけるおそれがあった。入出力端子、あるいはその近傍が磁化すると、入出力端子部に鉄等の金属が引きつけられて、短絡が発生する可能性があった。また、短絡を生じない場合にも、比較的小さな金属が入出力端子部に吸引されると、入出力端子に表面に施された金めっき等のめっき面に傷が生じたり、あるいはめっき面が摩耗するという問題点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、電池パック等の受電端子部を磁石の吸引力によって、吸着して固定する充電装置において、充電時以外に電池パックの入出力端子部等に磁性金属が引きつけられて短絡等が生じることがない充電装置を提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、受電端子部を吸引する電磁石を設けた充電装置において、受電端子部を吸引する電磁石のコイルの励磁電流制御手段を有し、充電時には励磁電流制御手段によって電磁石のコイルに着磁用直流電流が印加され、満充電時または受電端子部の取り外し時には、励磁電流制御手段によって電磁石のコイルに消磁用電流が印加される充電装置によって解決することができる。
消磁用電流が、交流電流もしくは着磁用直流電流と通電方向が反対の直流電流が通電される前記の充電装置である。
また、励磁電流制御手段は、充電端子への受電端子の装着の検出によって着磁用直流電流を供給し、満充電状態の検出もしくは受電端子部の取り外し信号によって消磁用電流を通電する前記の充電装置である。
【０００８】
受電端子部が二次電池を内蔵した電池パックもしくは電池を電源とする機器に形成されたものである前記の充電装置である。
受電端子部が電池パックもしくは電池を電源とする機器に接続されたコネクタに形成されたものである前記の充電装置である。
受電端子部は、電磁石によって吸引される金属部材を装着したものである前記の充電装置である。
二次電池がリチウムイオン電池である前記の充電装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、電池パック等の被充電機器の受電端子部に軟鋼等の磁性金属製の金属板を設けて電磁石による吸引作用によって引きつけて充電を行う充電装置において充電を行った後にも、被充電機器に設けた磁性金属が磁性を帯びたり、あるいは充電装置の吸引用の電磁石が磁性を帯びる現象を、消磁用の電流を通電して充電装置の吸引用の電磁石および被充電機器に設けた磁性金属を消磁することによって可能であることを見いだしたものである。
【００１０】
図１は、本発明の充電装置の一実施例を説明する図である。
本発明の充電装置１は、電池パック、携帯型電池使用機器等の被充電機器２の受電端子３に対応して、充電端子４を有しており、充電端子の近傍には、電磁石５が配置されており、被充電器２の受電端子３を設けた受電端子部３Ａには、軟鋼等の常磁性体からなる吸着部材６が配置されている。
そして、電磁石５には、励磁電流制御手段７から励磁電流が給電される。励磁電流制御手段７は、変圧手段８の励磁用交流電源９に接続され、また整流手段１０によって整流された励磁用直流電源１１に接続されている。
【００１１】
充電装置１には、被充電機器２の特性に応じた充電電流、充電電圧を供給する充電制御手段１２が設けられている。例えば、充電制御手段は、定電流充電機能、定電圧充電機能等を有しており、リチウムイオン電池の場合には、所定の充電電流で定電流充電を行い、電池電圧が所定の値に達した後に定電圧充電によって所定時間充電して充電完了としている。
本発明の充電装置１に電池使用機器２が装着されると、充電制御手段１２は充電端子４の電圧の変化から充電を開始するとともに、充電制御手段１２から充電開始信号が充電状態信号１３として励磁電流制御手段７に入力される。
【００１２】
励磁電流制御手段７は、電磁石５に対して着磁用の直流電流を供給すると、電池使用機器２に装着した吸着部材６が電磁石に引きつけられて、受電端子３と充電端子４とが密着して充電電流が供給される。
充電制御手段１２によって所定の充電電流が供給されて満充電状態となると、充電制御手段１２は、満充電を示す信号を充電状態信号１３として励磁電流制御手段７に送出する。
【００１３】
励磁電流制御手段７は、これまでの着磁用の直流電流に代えて、励磁用交流電源９から消磁用の交流電流を電磁石５に供給される。消磁用の電流が所定の時間供給された後に、励磁電流制御手段７は電磁石５に対する通電を停止する。一方、充電制御手段も充電電流の供給を停止する。
【００１４】
また、本発明の充電装置には、充電強制停止スイッチ１４を設けることが好ましい。満充電に達しない場合に充電装置１から受電端子部３Ａを取り外す場合には、充電強制停止スイッチ１４を押すと、充電強制停止信号１５が励磁電流制御手段７に送られて電磁石５に対する着磁用の電流を停止した後に消磁用の交流電流が供給される。これによって、受電端子部の消磁が行われるとともに受電端子部の脱着が容易になる。
【００１５】
図２は、本発明の他の実施例を説明する図である。
図２の充電装置は、図１の充電装置においては、交流電流を消磁電流として供給する手段を設けたものであるのに対して、整流手段から励磁用直流電流と比べて、電流値が小さな消磁用直流電源１６が、励磁電流制御手段７に結合されていることを特徴としている。
消磁用直流電源からの電流は、励磁電流制御手段７によって着磁用直流電流と通電方向が逆方向となるように供給される。消磁用直流電流は、励磁用直流電流に比べて１０分の１程度の電流とすることが好ましい。
図２に示した充電装置においては、交流系の回路構成が簡単なものとなるという特徴を有しており、充電装置の機器構成においては、図２に示したものが有利となる場合がある。
【００１６】
図３は、充電端子部を充電装置本体から分離した実施例を説明する図である。
図３は、充電端子４、電磁石５、充電強制停止スイッチ１４を設けた、充電ユニット１５を充電装置本体とは分離して配置し、本体接続用コード１６によって接続した例を示す図である。
充電端子４には、受電コネクタ１７の受電端子３が導電接続し、受電コネクタ１７に接続した機器接続用コード１８を通じて、図１あるいは図２に示した例と同様に充電が行われる。また、受電コネクタ１７の受電端子部３Ａには、軟鋼等の常磁性金属からなる吸着部材６が設けられており、充電時には電磁石によって吸着が行われ、満充電時あるいは、充電強制停止スイッチの動作によって強制的に充電を停止する際には、消磁電流が通電されて消磁が行われる。
【００１７】
また、以上の説明では、電池パック等の電池使用機器への充電について説明をしたが、電気自動車の電池の充電用の充電装置、あるいは電気二重層キャパシタを用いた機器等の充電装置においても同様に適用することができる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の充電装置は、電池パック等の被充電機器の受電端子部を電磁石によって吸引した状態で充電を行うことができるので、安全確実に発熱等を起こすことなく充電を行うと共に、電磁石によって着磁した部材を消磁したので、磁性金属が不用意に吸着して短絡を生じる等の問題を生じることがない被充電機器を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の充電装置の一実施例を説明する図である。
【図２】図２は、本発明の他の実施例を説明する図である。
【図３】図３は、充電端子部を充電装置本体から分離した実施例を説明する図である。
【符号の説明】
１…充電装置、２…被充電機器、３…受電端子、３Ａ…受電端子部、４…充電端子、５…電磁石、６…吸着部材、７…励磁電流制御手段、８…変圧手段、９…励磁用交流電源、１０…整流手段、１１…励磁用直流電源、１２…充電制御手段、１３…充電状態信号、１４…充電強制停止スイッチ、１５…充電強制停止信号、１６…消磁用直流電源、１７…充電ユニット、１８…本体接続用コード、１９…受電コネクタ、２０…機器接続用コード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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