充電器
【課題】充電器の発熱に起因する弊害を抑制した充電器を提供する
【解決手段】外形を箱形とし、その上面の面積を装着される電池パックＢＰの底面よりも大きくしている本体ケース１０と、本体ケース１０の上面に設けられた、電池パックＢＰを直立姿勢で装着するための装着部２０と、本体ケース１０に内蔵される、装着部２０に装着された電池パックＢＰを充電するため電力を供給する充電回路３２を実装した回路基板３０と、本体ケース１０の表面を被覆する、断熱性を有するカバー部１４と、を備え、本体ケース１０の内部を、装着部２０を設けた電池装着領域と、充電回路３２を配した回路配置領域と、に区分けしており、かつ装着部２０を、本体ケース１０の中心から偏心した位置に設ける。
【解決手段】外形を箱形とし、その上面の面積を装着される電池パックＢＰの底面よりも大きくしている本体ケース１０と、本体ケース１０の上面に設けられた、電池パックＢＰを直立姿勢で装着するための装着部２０と、本体ケース１０に内蔵される、装着部２０に装着された電池パックＢＰを充電するため電力を供給する充電回路３２を実装した回路基板３０と、本体ケース１０の表面を被覆する、断熱性を有するカバー部１４と、を備え、本体ケース１０の内部を、装着部２０を設けた電池装着領域と、充電回路３２を配した回路配置領域と、に区分けしており、かつ装着部２０を、本体ケース１０の中心から偏心した位置に設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として電動バイクやアシスト自転車、電動カートなどの電動車両に脱着自在にセットされて、電動車両を走行させるモータに電力を供給する電池パックを充電するための充電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動バイクなどの電動車両を走行させるモータに電力を供給する電池パックは、出力を大きく、すなわち電動車両に供給する放電電力を大きくするために、大容量の電池を内蔵し、あるいは多数の電池を内蔵して、出力電圧や出力電流を大きくしている。この電池パックは、電池パックケースにコネクタを設けて、電動車両に脱着自在にセットできる構造とし、電池パックを放電させて電力を供給する。また電動車両から電池パックを取り外して充電器にセットし、充電器でもって電池パックに内蔵される電池を充電する。
【０００３】
電池パックを充電器にセットした状態の一例を、図１２に示す。この充電器１００Ｘは、角形の充電器の本体ケース１０Ｘで構成され、その上面に電池パックＢＰＸを直立姿勢で挿入するパック挿入部を備えている。
【０００４】
このような充電器は、外部から電力供給を受けて、電池パックの充電に適切な電圧に変換するための充電回路を内蔵している。この充電回路は、パワー系半導体素子であるＦＥＴやダイオード、トランス等の部材を実装しており、これらは通電によって発熱する。特に消費電力が１００Ｗ以上の場合は、発熱量も大きくなり、充電器の内部に熱が籠もりやすくなる。このため、充電時にはこのような発熱部材の発熱によって、本体ケースの表面が熱くなるという問題があった。本体ケースの表面が熱くなると、ユーザが充電器の故障と誤解したり、電池パックが輻射熱によって加熱されるなどの問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２３６４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来のこのような問題点を解決することを目的になされたものである。本発明の主な目的は、充電器の発熱に起因する弊害を抑制可能な充電器を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
本発明に係る第１の充電器は、一方向に延長された電池パックＢＰを直立姿勢にセットして、これを充電するための充電器であって、外形を箱形とし、その上面の面積を装着される電池パックＢＰの底面よりも大きくしている本体ケース１０と、前記本体ケース１０の上面に設けられた、電池パックＢＰを直立姿勢で装着するための装着部２０と、前記本体ケース１０に内蔵される、前記装着部２０に装着された電池パックＢＰを充電するため電力を供給する充電回路３２を実装した回路基板３０と、前記本体ケース１０の表面を被覆する、断熱性を有するカバー部１４と、を備え、前記本体ケース１０の内部を、前記装着部２０を設けた電池装着領域と、充電回路３２を配した回路配置領域と、に区分けしており、かつ前記装着部２０を、前記本体ケース１０の中心から偏心した位置に設けることができる。これにより、電池パックの底面よりも充電器の上面を大きくして、電池パックを縦置きに装着した状態で安定的に電池パックを保持する充電器において、電池パックをセットする位置を中心でなく、中心からずらした位置とすることで、内部の空間を連続して確保し、部品等を配置し易くする。さらに発熱する充電回路を配置する回路配置領域を、電池パックを装着する電池装着領域と重ならせず、離して配置することにより、電池パックが充電回路等で加熱されることを回避できる。また、本体ケースの表面に設けられた断熱性のカバー部によって、回路基板に実装された充電回路の発熱が充電器の表面からの発熱を抑制できる。
【０００８】
また第２の充電器は、前記カバー部１４と本体ケース１０の表面との間に、隙間ＧＰを形成することができる。これにより、断熱性のカバー部に加え、さらにこのカバー部と充電器表面との間に空気層の断熱を介在できるので、充電器の表面からの放熱をさらに抑制できる。
【０００９】
さらにまた第３の充電器は、さらに前記本体ケース１０の底面において、隅部に設けられた脚部４４と、前記本体ケース１０の内部の底面側に配置される放熱プレート４０と、を備えることができる。これにより、本体ケースの底面側からも放熱することができ、表面側からの放熱量を相対的に低減できる利点が得られる。
【００１０】
さらにまた第４の充電器は、前記放熱プレート４０と前記回路基板３０との間に、熱伝導シート４２を介在させ、前記熱伝導シート４２でもって、前記放熱プレート４０と回路基板３０とを熱結合させることができる。これにより、回路基板の発熱を放熱プレートに効率よく熱伝導させることができ、充電器の底面側からの放熱性能を高めることができる。
【００１１】
さらにまた第５の充電器は、さらに、前記本体ケース１０の上面に設けられる表示手段５０を備えており、前記表示手段５０を、半導体発光素子で構成できる。これにより、表示手段によって充電器の動作を確認でき、仮に充電器の表面温度が上昇しても、動作中であることをユーザに示すことで異常な発熱と誤解される事態を回避できる。
【００１２】
さらにまた第６の充電器は、前記カバー部１４が、透光性を有することができる。これにより、カバー部に透光性を持たせることで、充電器の外観見栄えを改善でき、またカバー部を交換することで意匠を変更することも容易に行える。さらに、表示手段における半導体発光素子の発光を拡散させて、より見栄えの良い表示が実現される。
【００１３】
さらにまた第７の充電器は、前記本体ケース１０の内部において、前記電池装着領域と回路配置領域とを、対角状に配置することができる。これにより、電池パックを装着する部位と、発熱する部材を設ける部位とを、本体ケース内の限られた空間において、極力離間させることができ、熱が電池パックに与え得る影響を低減できる。
【００１４】
さらにまた第８の充電器は、さらに、前記装着部２０に、電池パックＢＰを機械的に係合させて連結させる係合構造を備えることができる。これにより、電池パックを充電器に装着した状態で、機械的に連結することができ、接続の安定性を高めつつ、電機接続の信頼性も向上できる。
【００１５】
さらにまた第９の充電器は、前記本体ケース１０の内部において、前記電池装着領域をリブ１６によって区画することができる。これにより、電池パックを装着する部位から水滴などが浸入しても、リブによって他の部位に浸水することを防止でき、電池パックへの発熱防止と、浸水による電子回路の腐食の防止とが図られ、充電器の信頼性が向上される。
【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器を示す外観斜視図である。
【図２】図１の充電器に電池パックを装着した状態を示す外観斜視図である。
【図３】図１の充電器の平面図である。
【図４】図１の充電器を背面から見た外観斜視図である。
【図５】図３の平面図のＶ−Ｖ線における垂直断面図である。
【図６】図１の充電器からカバー部及び上ケースを外した状態を示す分解斜視図である。
【図７】図３の平面図のＶＩＩ−ＶＩＩ線における垂直断面図である。
【図８】図１の充電器から下ケースを外した状態を斜め下方から見た斜視図である。
【図９】図８の充電器から放熱プレートと熱伝導シートを外した状態を示す分解斜視図である。
【図１０】図１の充電器を斜め下方から見た状態を示す外観斜視図である。
【図１１】充電器に電池パックを接続した状態を示す回路図である。
【図１２】従来の充電器に電池パックをセットした状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、本発明を以下のものに特定しない。また、本明細書においては、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
【００１８】
図１に、本発明の一実施の形態に係る充電器１００の外観を示す。この充電器１００は、電池パックＢＰをセットして、この電池パックＢＰを充電する。このため、充電器１００は商用電源等の外部電源と接続され、この外部電源から得た電力を、電池パックＢＰの充電に適した電力に変換して、電池パックＢＰに対して電力を供給することで充電する。このため、充電器１００の内部には、外部から供給される電力を充電電圧に変換するための充電回路３２が収納されている（詳細は後述）。
【００１９】
図１に示す充電器１００は、外形を箱形とした本体ケース１０で構成される。本体ケース１０の上面には、電池パックＢＰを直立姿勢にセットするための装着部２０が設けられている。電池パックＢＰは、図２に示すように、直立姿勢で装着部２０に挿入されて、充電される。この電池パックＢＰは、縦長に延長された箱状の外形としている。またその底面には、充電器１００の装着部２０と接続するためのパック側コネクタを備えている。ここでは、電池パックＢＰとしてアシスト自転車用のバッテリパックを示している。ただ、他の電動車両用、あるいは電動工具や電動バイク、携帯機器等その他の電池パックの充電器としても本発明を利用できる。
（装着部２０）
【００２０】
本体ケース１０の上面は、電池パックＢＰを載置するために、電池パックＢＰの底面よりも大きくしている。また電池ケースの上面には、電池パックＢＰを装着する装着部２０を設けている。装着部２０は、充電器１００の表面から凹状に窪ませて、この部分に電池パックＢＰを挿入させた状態で直立姿勢に保持する。図３の平面図に示す例では、装着部２０は、後述する電池装着領域に設けられている。ここでは、充電器１００の中央でなく、図において右側に偏心させた位置に設けられる。
【００２１】
一般に、縦長の電池パックを充電器にセットした状態で安定的に保持するためには、充電器の中央付近に装着部を設けることが、重心やバランス等の観点から好ましい。特に、アシスト自転車用バッテリパックのような、大型で重量のある電池パックを縦置きで装着するには、重量バランスを考慮することは重要であり、中心に配置することが望まれる。
【００２２】
ここで、電池パックを装着する装着部は、電池パックの下端を充電器内に部分的に埋没させるように、凹状に形成されることから、充電器の内部側の空間を部分的に占有することとなる。このため、中央に装着部を配置すると、充電器の内部空間が分断されることとなって、装着部で分断された両側の各空間の大きさが狭くなり、スペース効率が悪くなる。例えば、トランスやコイルのような比較的大型の部材を効率よく配置するためには、纏まった空間を確保することが好ましい。加えて、中央に装着部を配置すると、その周囲を囲むように充電回路が配置されることになる。充電回路を構成する電子部品の中には、パワートランジスタやダイオード、トランス等の発熱量の大きい部材が含まれる。このため、電池パックを装着する装着部の周りに、電池パックの周囲を囲むように発熱部材を配置すると、周囲から電池パックが加熱されることとなり、電池パックの寿命に影響を与えることが考えられる。
【００２３】
そこで、本実施の形態においては、充電器１００の中心からずらした位置に電池パックＢＰを装着する装着部２０を設けることで、発熱部材を電池パックＢＰと離間させて、熱の影響を緩和させている。また、装着部２０を中心からずらすことで、重心バランスが相対的に低下するところ、電池パックＢＰの下端を充電器１００に埋め込むように挿入することで、接続の安定性を向上させている。またこのような埋め込みを実現するため、装着部２０を凹状に形成することで、充電器１００の内部空間が部分的に分断されるところ、上述の通り中心から偏心させた位置に設けることによって、分断を最小限に抑えて、本体ケース１０内部の空間を広く確保している。
（係合構造）
【００２４】
加えて、装着部２０に電池パックＢＰを機械的に強固に連結させるように、機械的接続構造を付加することもできる。例えば、図１、図２、図４の例では、電池パックＢＰと充電器１００とを係合させる係合構造を設けている。ここでは、装着部２０の形状を凹状とすると共に、電池パックＢＰの底面と対応させて段差状に形成している。さらに、凹状の内壁面には、切り欠き１８を形成しており、電池パックＢＰに設けられた凸部１９と係合するように構成している。このような係合構造によって、電池パックＢＰを充電器１００に装着した状態で、機械的な接続構造を実現し、連結状態を維持できる。
【００２５】
また、装着部２０の底面には、電池パックＢＰと電気的に接続するための接続端子２２を設けている。接続端子２２は、図５の断面図に示すように、装着部２０の底面を貫通する平板状であり、本体ケース１０の内面側において充電回路３２等の電気部品と接続されている。接続端子２２は、電池パックＢＰの底面に設けられたパック側コネクタと接続される。これにより、電池パックＢＰに対して電力を供給し、また電気信号を電池パックＢＰと充電器１００との間でやりとりすることが可能となる。この例では、平板状の４枚の接続端子２２を平行に並べている。この内、両端の２枚の接続端子２２は高電圧端子、内側の２枚の接続端子２２は信号用端子としている。
（本体ケース１０）
【００２６】
充電器１００は、図６の分解斜視図に示すように、本体ケース１０を上ケース１１と下ケース１２に二分割している。この本体ケース１０は、断熱性及び耐熱性に優れた絶縁性の部材で構成する。この例では、ポリカーボネートＡＢＳ樹脂製としている。本体ケース１０の内部には、充電回路３２を実装した回路基板３０が収納される。充電回路３２は、装着部２０に装着された電池パックＢＰを充電するため電力を供給する回路である。ここでは、外部の電源から供給される電力を、充電に適した電力に変換する。
【００２７】
このように、本体ケース１０の内部には、充電回路３２を配した回路配置領域と、装着部２０を設けた電池装着領域とを区分けしている。いいかえると、発熱する部材は回路配置領域に配置し、電池装着領域には配置しないことで、電池パックＢＰに熱が伝わることを極力避けている。また、電池装着領域と回路配置領域とを、本体ケース１０の内部において対角状に配置することが好ましく、このような配置によって、電池パックＢＰを装着する部位と、発熱する部材を設ける部位とを、本体ケース１０内の限られた空間において極力離間させることができ、熱が電池パックＢＰに与え得る影響を低減できる。
【００２８】
また、充電器１００は防水構造としてもよい。この場合は、接続端子２２を設けた部位から本体ケース１０の内部に浸水しても、充電回路３２等の電子部品に影響を与えないよう、図５の断面図に示すように、接続端子２２の裏面側においてリブ１６を設けて、本体ケース１０内部を物理的に区画している。リブ１６によって電池装着領域は閉塞されるが密閉されない。また、区画された部屋の下面には水抜き穴を設けており、上部から浸水した水を外部に排出できる。このように、電池パックＢＰを配置する装着部２０の裏面側からは、電子部品を極力排除し、電池パックＢＰの下面に発熱部材を配置しないことにより上部に位置する電池パックＢＰに熱が伝わることを防止すると共に、水等が侵入しても、電子回路に影響を与えないようにでき、電池パックＢＰの信頼性を向上できる。
（表示手段５０）
【００２９】
さらに本体ケース１０の上面には、表示手段５０が設けられている。表示手段５０は、装着部２０と異なる部位に設けられる。図６の例では、装着部２０の左側に表示手段５０が設けられている。表示手段５０は、充電器１００が動作中であることを示す。例えば充電中には赤色で点滅し、充電が終了すると連続点灯に切り替わることで、ユーザに対して充電の進捗と終了を告知できる。表示手段５０としては、半導体発光素子が好適に利用できる。特にＬＥＤは低消費電力で、球切れの心配もなく好適に利用できる。このように表示手段５０によって充電器１００の動作を確認でき、仮に充電器の表面温度が上昇しても、動作中であることをユーザに示すことで異常な発熱と誤解される事態を回避できる。
（カバー部１４）
【００３０】
さらに上ケース１１の上面には、図６の分解斜視図に示すようにカバー部１４が被覆される。カバー部１４は、装着部２０を除く上ケース１１の上面を被覆できるよう、装着部２０を切り欠いた大きさ及び形状に形成される。
【００３１】
このカバー部１４は、断熱性に優れた部材とする。このように、断熱性の本体ケース１０の、さらに上面に断熱性のカバー部１４を配置することで、断熱効果を一層高めることができ、充電器内部の熱が充電器の表面に伝導されることを抑制する。特に、ユーザの手が触れやすい上カバーの上面での断熱効果を高めることで、充電中にユーザが手を触れることがあっても、高温のため異常と感じたり、低温火傷を生じることを回避できる。
【００３２】
またカバー部１４は、透光性を備えることが好ましい。これによって、充電器１００の意匠性を向上できる。例えば、カバー部１４の色や透明度を変更することで、様々な意匠の充電器に容易に変更できる。加えて、表示手段５０における半導体発光素子の発光を拡散させて、より見栄えの良い表示が実現される。例えば、ＬＥＤの発光部分の近辺をシボ加工として光を乱反射させ、面状の発光とすることができる。
【００３３】
さらに、上ケース１１にカバー部１４を重ねて本体ケース１０の上面を二重に保護でき、機械的強度を向上できる利点も得られる。特にアシスト自転車用のバッテリパックのような、比較的大きくて重量のある電池パックＢＰ用の充電器は、床に置いて使用することが多い。このため、ユーザが足で踏んだり、電池パックＢＰを充電器の上面に誤って落下させることも考えられる。このため、上ケース１１の表面を強度面から補強することで、このような外力に対抗できるという副次的な効果も得られる。このカバー部１４は、十分な強度を備えるため、ポリカーボネート製としている。
（隙間ＧＰ）
【００３４】
カバー部１４と本体ケース１０の表面との間には、隙間ＧＰを形成する。このような隙間ＧＰを形成することで、空気層の断熱層がさらに形成されることとなり、充電器１００の表面からの放熱量をさらに抑制できる。隙間ＧＰの大きさは、０．０５ｍｍ〜２ｍｍ程度、好ましくは０．２ｍｍ程度とする。またカバー部１４と本体ケース１０の表面との間とは、すべての部位で離間させる必要は無く、部分的に接触していてもよい。
（放熱プレート４０）
【００３５】
さらに、この充電器１００は、底面側に放熱させるための放熱機構を設けている。すなわち、本体ケース１０の内部において底面側に放熱プレート４０を配置している。図７の断面図に示す例では、回路基板３０の裏面側に放熱プレート４０を配置している。この放熱プレート４０は、熱伝導性に優れた金属製とし、例えばアルミニウム板等とする。放熱プレート４０は、回路基板３０の前面に設ける必要は必ずしもなく、好ましくは回路配置領域、より好ましくは特に発熱する部材の近辺に配置することで、効率よく放熱できる。図８の斜視図に示す例では、電池装着領域の対角線上の部位を中心に配置している。
（熱伝導シート４２）
【００３６】
さらに、図９の分解斜視図に示すように、放熱プレート４０と回路基板３０との間に、熱伝導シート４２を介在させる。熱伝導シート４２には、絶縁性を備えつつ、熱伝導性に優れた部材とする。これにより、放熱プレート４０と回路基板３０との熱結合を高め、回路基板３０から放熱プレート４０への熱伝導を促進して放熱性を高めることができる。また熱伝導シート４２は柔軟性を有することが好ましい。これにより、放熱プレート４０と回路基板３０との間で押圧して接触面での隙間を低減し、空気層の形成を防ぐことができる。放熱シート４０には、例えばサーコンシート（商品名）のような、シリコーン製の材質が好適に利用できる。また、回路基板３０の、放熱シート４０との接触面には、熱伝導を高めるために金属等の導電性の高い部材を被膜しておくことが好ましい。なお図９の例では、２枚の熱伝導シート４２を重ねて配置している。
【００３７】
加えて、本体ケース１０の底面には、放熱しやすいように脚部４４を設けて、本体ケース１０底面と充電器１００の設置面との間を離間させている。脚部４４は、図１０の底面から見た斜視図に示すように、下ケース１２の四隅に設ける。これによって、下ケース１２の裏面側からの放熱が促進される結果、上ケース１１への熱伝導を相対的に抑制できる。また、下ケース１２の裏面は、通常ユーザが手を触れる部位でないため、安全性も担保される。
（充電回路３２）
【００３８】
次に、充電回路３２の回路図を図１１に示す。装着部２０の接続端子２２の内、両端に配置される正負の充電端子２２ａは、装着部２０にセットされる電池パックＢＰの正負の充放電端子３４に接続されて、電池パックＢＰに充電電力を供給する。正極側の充電端子２２ａは、図１１の回路図に示すように、充電回路３２に接続されており、電池パックＢＰに電力を供給して、ここに内蔵される電池３９を充電する。図の充電器１００は、商用電源（図示せず）から供給される交流電源を整流回路３３で直流に変換し、この直流の電圧を充電回路３２で充電用の電圧に変換して充電端子２２ａから出力する。この充電回路３２は、例えば整流回路３３の出力側と正極側の充電端子２２ａとの間に接続しているスイッチング素子（図示せず）をＯＮ／ＯＦＦに制御するデューティ比を変化させて、電池パックＢＰの充電に最適な充電電圧と充電電流に調整する。
【００３９】
一対の充電端子２２ａの間には、非充電端子として信号端子２２ｂを配置している。図に示す接続端子２２は２枚の信号端子２２ｂを備えている。これらの信号端子２２ｂは、電池パックＢＰに内蔵される電池３９の異常信号が入力される異常信号端子、電池パックＢＰに内蔵される電池３９の温度信号が入力される温度信号端子、電池パックＢＰに内蔵される電池３９の識別信号が入力される識別信号端子等とできる。この例では、２枚の信号端子２２ｂを設けているが、３枚以上又は１枚のみとしてもよい。また、信号端子は、これら以外の信号、例えば、電池の充電状態や、電池の種々の情報を伝達する信号端子とすることもできる。
【００４０】
制御回路３１は、異常信号端子２２ｂに異常信号が入力されると、電池パックＢＰの異常と判定して、充電回路３２をオフに切り換えて充電を停止する。さらに制御回路３１は、温度信号端子５ｂに入力される温度信号から、電池パックＢＰに内蔵される電池３９の温度を検出する。この制御回路３１は、電池温度が最高温度よりも高くなると、充電電流を遮断して充電を中断し、あるいは充電電流を少なくして、電池温度を低下させる。電池温度が設定温度よりも低くなると、正常な充電電流で充電する。
【００４１】
さらに、制御回路３１は、識別信号端子から入力される電池の識別信号から電池パックＢＰを充電する最適な電圧と電流値を判別して充電端子２２ａから出力する充電電圧と充電電流を変更する。この充電器１００は、電池パックＢＰが装着されると、電池パックＢＰの制御部３６から出力される電池の識別信号を制御回路３１で受信し、制御回路３１が、入力された電池の識別信号から電池パックＢＰのタイプを判別して、この電池パックＢＰを充電するのに最適な電圧と電流値となるように充電回路３２を制御する。この充電器１００は、電池パックＢＰを充電する充電電圧と充電電流を、電池パックＢＰから入力される電池の識別信号から判別して最適な電圧に切り換えて充電するので、一の充電器１００で出力電圧の異なる複数種の電池パックＢＰを充電できる。ただ充電器は、必ずしも出力電圧を切り換える必要はなく、一定の出力電圧で電池パックを充電することもできる。
【００４２】
電池パックＢＰは、電動工具等の電気機器に脱着自在に装着されて、これらの機器に電力を供給する。この電池パックＢＰは、図示しないが、ケーシング内に複数の充電できる二次電池を内蔵している。電池パックＢＰに内蔵される二次電池は、リチウムイオン電池である。ただ、二次電池は、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池、ポリマー電池等の充電できる他の全ての電池とすることもできる。複数の二次電池は、図示しないが、複数本を直列に接続して出力電圧を高くすると共に、複数本を並列に接続して出力電流を大きくしている。二次電池をリチウムイオン電池とする電池パックＢＰは、たとえば、１６本の電池を４直４並に接続して出力電圧を１４．４Ｖとし、あるいは、２０本の電池を５直４並に接続して出力電圧を１８Ｖとする。ただ、電池パックは、内蔵する二次電池の本数や接続状態を特定しない。電池パックは、使用する電気機器の種類や用途に応じて内蔵する二次電池の本数と出力電圧を種々に設計できる。
【００４３】
さらに、図１１に示す電池パックＢＰは、充電器１００の装着部２０に配置される複数の接続端子２２と接続される複数の外部端子３７を備えている。複数の外部端子３７は、電池パックＢＰを充電器１００の装着部２０に装着する状態で、装着部２０の底面と対向する底面に配置している。図１の電池パックＢＰは、電池パックケースの下端の側面に複数の凸部１９を設けており、充電器１００の装着部２０に設けた切り欠き１８に案内して装着部２０の定位置にセットされるようにしている。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明に係る充電器は、例えば電動アシスト自転車用のバッテリパック用充電器や、電動バイク、電動工具、携帯機器等の電池パック用の充電器として好適に利用できる。
【符号の説明】
【００４５】
１００、１００Ｘ…充電器
１０、１０Ｘ…本体ケース
１１…上ケース
１２…下ケース
１４…カバー部
１６…リブ
１８…切り欠き
１９…凸部
２０…装着部
２２…接続端子；２２ａ…充電端子；２２ｂ…信号端子
３０…回路基板
３１…制御回路
３２…充電回路
３３…整流回路
３４…充放電端子
３６…制御部
３７…外部端子
３９…電池
４０…放熱プレート
４２…熱伝導シート
４４…脚部
５０…表示手段
ＢＰ、ＢＰＸ…電池パック
ＧＰ…隙間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として電動バイクやアシスト自転車、電動カートなどの電動車両に脱着自在にセットされて、電動車両を走行させるモータに電力を供給する電池パックを充電するための充電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動バイクなどの電動車両を走行させるモータに電力を供給する電池パックは、出力を大きく、すなわち電動車両に供給する放電電力を大きくするために、大容量の電池を内蔵し、あるいは多数の電池を内蔵して、出力電圧や出力電流を大きくしている。この電池パックは、電池パックケースにコネクタを設けて、電動車両に脱着自在にセットできる構造とし、電池パックを放電させて電力を供給する。また電動車両から電池パックを取り外して充電器にセットし、充電器でもって電池パックに内蔵される電池を充電する。
【０００３】
電池パックを充電器にセットした状態の一例を、図１２に示す。この充電器１００Ｘは、角形の充電器の本体ケース１０Ｘで構成され、その上面に電池パックＢＰＸを直立姿勢で挿入するパック挿入部を備えている。
【０００４】
このような充電器は、外部から電力供給を受けて、電池パックの充電に適切な電圧に変換するための充電回路を内蔵している。この充電回路は、パワー系半導体素子であるＦＥＴやダイオード、トランス等の部材を実装しており、これらは通電によって発熱する。特に消費電力が１００Ｗ以上の場合は、発熱量も大きくなり、充電器の内部に熱が籠もりやすくなる。このため、充電時にはこのような発熱部材の発熱によって、本体ケースの表面が熱くなるという問題があった。本体ケースの表面が熱くなると、ユーザが充電器の故障と誤解したり、電池パックが輻射熱によって加熱されるなどの問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２３６４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来のこのような問題点を解決することを目的になされたものである。本発明の主な目的は、充電器の発熱に起因する弊害を抑制可能な充電器を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
本発明に係る第１の充電器は、一方向に延長された電池パックＢＰを直立姿勢にセットして、これを充電するための充電器であって、外形を箱形とし、その上面の面積を装着される電池パックＢＰの底面よりも大きくしている本体ケース１０と、前記本体ケース１０の上面に設けられた、電池パックＢＰを直立姿勢で装着するための装着部２０と、前記本体ケース１０に内蔵される、前記装着部２０に装着された電池パックＢＰを充電するため電力を供給する充電回路３２を実装した回路基板３０と、前記本体ケース１０の表面を被覆する、断熱性を有するカバー部１４と、を備え、前記本体ケース１０の内部を、前記装着部２０を設けた電池装着領域と、充電回路３２を配した回路配置領域と、に区分けしており、かつ前記装着部２０を、前記本体ケース１０の中心から偏心した位置に設けることができる。これにより、電池パックの底面よりも充電器の上面を大きくして、電池パックを縦置きに装着した状態で安定的に電池パックを保持する充電器において、電池パックをセットする位置を中心でなく、中心からずらした位置とすることで、内部の空間を連続して確保し、部品等を配置し易くする。さらに発熱する充電回路を配置する回路配置領域を、電池パックを装着する電池装着領域と重ならせず、離して配置することにより、電池パックが充電回路等で加熱されることを回避できる。また、本体ケースの表面に設けられた断熱性のカバー部によって、回路基板に実装された充電回路の発熱が充電器の表面からの発熱を抑制できる。
【０００８】
また第２の充電器は、前記カバー部１４と本体ケース１０の表面との間に、隙間ＧＰを形成することができる。これにより、断熱性のカバー部に加え、さらにこのカバー部と充電器表面との間に空気層の断熱を介在できるので、充電器の表面からの放熱をさらに抑制できる。
【０００９】
さらにまた第３の充電器は、さらに前記本体ケース１０の底面において、隅部に設けられた脚部４４と、前記本体ケース１０の内部の底面側に配置される放熱プレート４０と、を備えることができる。これにより、本体ケースの底面側からも放熱することができ、表面側からの放熱量を相対的に低減できる利点が得られる。
【００１０】
さらにまた第４の充電器は、前記放熱プレート４０と前記回路基板３０との間に、熱伝導シート４２を介在させ、前記熱伝導シート４２でもって、前記放熱プレート４０と回路基板３０とを熱結合させることができる。これにより、回路基板の発熱を放熱プレートに効率よく熱伝導させることができ、充電器の底面側からの放熱性能を高めることができる。
【００１１】
さらにまた第５の充電器は、さらに、前記本体ケース１０の上面に設けられる表示手段５０を備えており、前記表示手段５０を、半導体発光素子で構成できる。これにより、表示手段によって充電器の動作を確認でき、仮に充電器の表面温度が上昇しても、動作中であることをユーザに示すことで異常な発熱と誤解される事態を回避できる。
【００１２】
さらにまた第６の充電器は、前記カバー部１４が、透光性を有することができる。これにより、カバー部に透光性を持たせることで、充電器の外観見栄えを改善でき、またカバー部を交換することで意匠を変更することも容易に行える。さらに、表示手段における半導体発光素子の発光を拡散させて、より見栄えの良い表示が実現される。
【００１３】
さらにまた第７の充電器は、前記本体ケース１０の内部において、前記電池装着領域と回路配置領域とを、対角状に配置することができる。これにより、電池パックを装着する部位と、発熱する部材を設ける部位とを、本体ケース内の限られた空間において、極力離間させることができ、熱が電池パックに与え得る影響を低減できる。
【００１４】
さらにまた第８の充電器は、さらに、前記装着部２０に、電池パックＢＰを機械的に係合させて連結させる係合構造を備えることができる。これにより、電池パックを充電器に装着した状態で、機械的に連結することができ、接続の安定性を高めつつ、電機接続の信頼性も向上できる。
【００１５】
さらにまた第９の充電器は、前記本体ケース１０の内部において、前記電池装着領域をリブ１６によって区画することができる。これにより、電池パックを装着する部位から水滴などが浸入しても、リブによって他の部位に浸水することを防止でき、電池パックへの発熱防止と、浸水による電子回路の腐食の防止とが図られ、充電器の信頼性が向上される。
【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器を示す外観斜視図である。
【図２】図１の充電器に電池パックを装着した状態を示す外観斜視図である。
【図３】図１の充電器の平面図である。
【図４】図１の充電器を背面から見た外観斜視図である。
【図５】図３の平面図のＶ−Ｖ線における垂直断面図である。
【図６】図１の充電器からカバー部及び上ケースを外した状態を示す分解斜視図である。
【図７】図３の平面図のＶＩＩ−ＶＩＩ線における垂直断面図である。
【図８】図１の充電器から下ケースを外した状態を斜め下方から見た斜視図である。
【図９】図８の充電器から放熱プレートと熱伝導シートを外した状態を示す分解斜視図である。
【図１０】図１の充電器を斜め下方から見た状態を示す外観斜視図である。
【図１１】充電器に電池パックを接続した状態を示す回路図である。
【図１２】従来の充電器に電池パックをセットした状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、本発明を以下のものに特定しない。また、本明細書においては、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
【００１８】
図１に、本発明の一実施の形態に係る充電器１００の外観を示す。この充電器１００は、電池パックＢＰをセットして、この電池パックＢＰを充電する。このため、充電器１００は商用電源等の外部電源と接続され、この外部電源から得た電力を、電池パックＢＰの充電に適した電力に変換して、電池パックＢＰに対して電力を供給することで充電する。このため、充電器１００の内部には、外部から供給される電力を充電電圧に変換するための充電回路３２が収納されている（詳細は後述）。
【００１９】
図１に示す充電器１００は、外形を箱形とした本体ケース１０で構成される。本体ケース１０の上面には、電池パックＢＰを直立姿勢にセットするための装着部２０が設けられている。電池パックＢＰは、図２に示すように、直立姿勢で装着部２０に挿入されて、充電される。この電池パックＢＰは、縦長に延長された箱状の外形としている。またその底面には、充電器１００の装着部２０と接続するためのパック側コネクタを備えている。ここでは、電池パックＢＰとしてアシスト自転車用のバッテリパックを示している。ただ、他の電動車両用、あるいは電動工具や電動バイク、携帯機器等その他の電池パックの充電器としても本発明を利用できる。
（装着部２０）
【００２０】
本体ケース１０の上面は、電池パックＢＰを載置するために、電池パックＢＰの底面よりも大きくしている。また電池ケースの上面には、電池パックＢＰを装着する装着部２０を設けている。装着部２０は、充電器１００の表面から凹状に窪ませて、この部分に電池パックＢＰを挿入させた状態で直立姿勢に保持する。図３の平面図に示す例では、装着部２０は、後述する電池装着領域に設けられている。ここでは、充電器１００の中央でなく、図において右側に偏心させた位置に設けられる。
【００２１】
一般に、縦長の電池パックを充電器にセットした状態で安定的に保持するためには、充電器の中央付近に装着部を設けることが、重心やバランス等の観点から好ましい。特に、アシスト自転車用バッテリパックのような、大型で重量のある電池パックを縦置きで装着するには、重量バランスを考慮することは重要であり、中心に配置することが望まれる。
【００２２】
ここで、電池パックを装着する装着部は、電池パックの下端を充電器内に部分的に埋没させるように、凹状に形成されることから、充電器の内部側の空間を部分的に占有することとなる。このため、中央に装着部を配置すると、充電器の内部空間が分断されることとなって、装着部で分断された両側の各空間の大きさが狭くなり、スペース効率が悪くなる。例えば、トランスやコイルのような比較的大型の部材を効率よく配置するためには、纏まった空間を確保することが好ましい。加えて、中央に装着部を配置すると、その周囲を囲むように充電回路が配置されることになる。充電回路を構成する電子部品の中には、パワートランジスタやダイオード、トランス等の発熱量の大きい部材が含まれる。このため、電池パックを装着する装着部の周りに、電池パックの周囲を囲むように発熱部材を配置すると、周囲から電池パックが加熱されることとなり、電池パックの寿命に影響を与えることが考えられる。
【００２３】
そこで、本実施の形態においては、充電器１００の中心からずらした位置に電池パックＢＰを装着する装着部２０を設けることで、発熱部材を電池パックＢＰと離間させて、熱の影響を緩和させている。また、装着部２０を中心からずらすことで、重心バランスが相対的に低下するところ、電池パックＢＰの下端を充電器１００に埋め込むように挿入することで、接続の安定性を向上させている。またこのような埋め込みを実現するため、装着部２０を凹状に形成することで、充電器１００の内部空間が部分的に分断されるところ、上述の通り中心から偏心させた位置に設けることによって、分断を最小限に抑えて、本体ケース１０内部の空間を広く確保している。
（係合構造）
【００２４】
加えて、装着部２０に電池パックＢＰを機械的に強固に連結させるように、機械的接続構造を付加することもできる。例えば、図１、図２、図４の例では、電池パックＢＰと充電器１００とを係合させる係合構造を設けている。ここでは、装着部２０の形状を凹状とすると共に、電池パックＢＰの底面と対応させて段差状に形成している。さらに、凹状の内壁面には、切り欠き１８を形成しており、電池パックＢＰに設けられた凸部１９と係合するように構成している。このような係合構造によって、電池パックＢＰを充電器１００に装着した状態で、機械的な接続構造を実現し、連結状態を維持できる。
【００２５】
また、装着部２０の底面には、電池パックＢＰと電気的に接続するための接続端子２２を設けている。接続端子２２は、図５の断面図に示すように、装着部２０の底面を貫通する平板状であり、本体ケース１０の内面側において充電回路３２等の電気部品と接続されている。接続端子２２は、電池パックＢＰの底面に設けられたパック側コネクタと接続される。これにより、電池パックＢＰに対して電力を供給し、また電気信号を電池パックＢＰと充電器１００との間でやりとりすることが可能となる。この例では、平板状の４枚の接続端子２２を平行に並べている。この内、両端の２枚の接続端子２２は高電圧端子、内側の２枚の接続端子２２は信号用端子としている。
（本体ケース１０）
【００２６】
充電器１００は、図６の分解斜視図に示すように、本体ケース１０を上ケース１１と下ケース１２に二分割している。この本体ケース１０は、断熱性及び耐熱性に優れた絶縁性の部材で構成する。この例では、ポリカーボネートＡＢＳ樹脂製としている。本体ケース１０の内部には、充電回路３２を実装した回路基板３０が収納される。充電回路３２は、装着部２０に装着された電池パックＢＰを充電するため電力を供給する回路である。ここでは、外部の電源から供給される電力を、充電に適した電力に変換する。
【００２７】
このように、本体ケース１０の内部には、充電回路３２を配した回路配置領域と、装着部２０を設けた電池装着領域とを区分けしている。いいかえると、発熱する部材は回路配置領域に配置し、電池装着領域には配置しないことで、電池パックＢＰに熱が伝わることを極力避けている。また、電池装着領域と回路配置領域とを、本体ケース１０の内部において対角状に配置することが好ましく、このような配置によって、電池パックＢＰを装着する部位と、発熱する部材を設ける部位とを、本体ケース１０内の限られた空間において極力離間させることができ、熱が電池パックＢＰに与え得る影響を低減できる。
【００２８】
また、充電器１００は防水構造としてもよい。この場合は、接続端子２２を設けた部位から本体ケース１０の内部に浸水しても、充電回路３２等の電子部品に影響を与えないよう、図５の断面図に示すように、接続端子２２の裏面側においてリブ１６を設けて、本体ケース１０内部を物理的に区画している。リブ１６によって電池装着領域は閉塞されるが密閉されない。また、区画された部屋の下面には水抜き穴を設けており、上部から浸水した水を外部に排出できる。このように、電池パックＢＰを配置する装着部２０の裏面側からは、電子部品を極力排除し、電池パックＢＰの下面に発熱部材を配置しないことにより上部に位置する電池パックＢＰに熱が伝わることを防止すると共に、水等が侵入しても、電子回路に影響を与えないようにでき、電池パックＢＰの信頼性を向上できる。
（表示手段５０）
【００２９】
さらに本体ケース１０の上面には、表示手段５０が設けられている。表示手段５０は、装着部２０と異なる部位に設けられる。図６の例では、装着部２０の左側に表示手段５０が設けられている。表示手段５０は、充電器１００が動作中であることを示す。例えば充電中には赤色で点滅し、充電が終了すると連続点灯に切り替わることで、ユーザに対して充電の進捗と終了を告知できる。表示手段５０としては、半導体発光素子が好適に利用できる。特にＬＥＤは低消費電力で、球切れの心配もなく好適に利用できる。このように表示手段５０によって充電器１００の動作を確認でき、仮に充電器の表面温度が上昇しても、動作中であることをユーザに示すことで異常な発熱と誤解される事態を回避できる。
（カバー部１４）
【００３０】
さらに上ケース１１の上面には、図６の分解斜視図に示すようにカバー部１４が被覆される。カバー部１４は、装着部２０を除く上ケース１１の上面を被覆できるよう、装着部２０を切り欠いた大きさ及び形状に形成される。
【００３１】
このカバー部１４は、断熱性に優れた部材とする。このように、断熱性の本体ケース１０の、さらに上面に断熱性のカバー部１４を配置することで、断熱効果を一層高めることができ、充電器内部の熱が充電器の表面に伝導されることを抑制する。特に、ユーザの手が触れやすい上カバーの上面での断熱効果を高めることで、充電中にユーザが手を触れることがあっても、高温のため異常と感じたり、低温火傷を生じることを回避できる。
【００３２】
またカバー部１４は、透光性を備えることが好ましい。これによって、充電器１００の意匠性を向上できる。例えば、カバー部１４の色や透明度を変更することで、様々な意匠の充電器に容易に変更できる。加えて、表示手段５０における半導体発光素子の発光を拡散させて、より見栄えの良い表示が実現される。例えば、ＬＥＤの発光部分の近辺をシボ加工として光を乱反射させ、面状の発光とすることができる。
【００３３】
さらに、上ケース１１にカバー部１４を重ねて本体ケース１０の上面を二重に保護でき、機械的強度を向上できる利点も得られる。特にアシスト自転車用のバッテリパックのような、比較的大きくて重量のある電池パックＢＰ用の充電器は、床に置いて使用することが多い。このため、ユーザが足で踏んだり、電池パックＢＰを充電器の上面に誤って落下させることも考えられる。このため、上ケース１１の表面を強度面から補強することで、このような外力に対抗できるという副次的な効果も得られる。このカバー部１４は、十分な強度を備えるため、ポリカーボネート製としている。
（隙間ＧＰ）
【００３４】
カバー部１４と本体ケース１０の表面との間には、隙間ＧＰを形成する。このような隙間ＧＰを形成することで、空気層の断熱層がさらに形成されることとなり、充電器１００の表面からの放熱量をさらに抑制できる。隙間ＧＰの大きさは、０．０５ｍｍ〜２ｍｍ程度、好ましくは０．２ｍｍ程度とする。またカバー部１４と本体ケース１０の表面との間とは、すべての部位で離間させる必要は無く、部分的に接触していてもよい。
（放熱プレート４０）
【００３５】
さらに、この充電器１００は、底面側に放熱させるための放熱機構を設けている。すなわち、本体ケース１０の内部において底面側に放熱プレート４０を配置している。図７の断面図に示す例では、回路基板３０の裏面側に放熱プレート４０を配置している。この放熱プレート４０は、熱伝導性に優れた金属製とし、例えばアルミニウム板等とする。放熱プレート４０は、回路基板３０の前面に設ける必要は必ずしもなく、好ましくは回路配置領域、より好ましくは特に発熱する部材の近辺に配置することで、効率よく放熱できる。図８の斜視図に示す例では、電池装着領域の対角線上の部位を中心に配置している。
（熱伝導シート４２）
【００３６】
さらに、図９の分解斜視図に示すように、放熱プレート４０と回路基板３０との間に、熱伝導シート４２を介在させる。熱伝導シート４２には、絶縁性を備えつつ、熱伝導性に優れた部材とする。これにより、放熱プレート４０と回路基板３０との熱結合を高め、回路基板３０から放熱プレート４０への熱伝導を促進して放熱性を高めることができる。また熱伝導シート４２は柔軟性を有することが好ましい。これにより、放熱プレート４０と回路基板３０との間で押圧して接触面での隙間を低減し、空気層の形成を防ぐことができる。放熱シート４０には、例えばサーコンシート（商品名）のような、シリコーン製の材質が好適に利用できる。また、回路基板３０の、放熱シート４０との接触面には、熱伝導を高めるために金属等の導電性の高い部材を被膜しておくことが好ましい。なお図９の例では、２枚の熱伝導シート４２を重ねて配置している。
【００３７】
加えて、本体ケース１０の底面には、放熱しやすいように脚部４４を設けて、本体ケース１０底面と充電器１００の設置面との間を離間させている。脚部４４は、図１０の底面から見た斜視図に示すように、下ケース１２の四隅に設ける。これによって、下ケース１２の裏面側からの放熱が促進される結果、上ケース１１への熱伝導を相対的に抑制できる。また、下ケース１２の裏面は、通常ユーザが手を触れる部位でないため、安全性も担保される。
（充電回路３２）
【００３８】
次に、充電回路３２の回路図を図１１に示す。装着部２０の接続端子２２の内、両端に配置される正負の充電端子２２ａは、装着部２０にセットされる電池パックＢＰの正負の充放電端子３４に接続されて、電池パックＢＰに充電電力を供給する。正極側の充電端子２２ａは、図１１の回路図に示すように、充電回路３２に接続されており、電池パックＢＰに電力を供給して、ここに内蔵される電池３９を充電する。図の充電器１００は、商用電源（図示せず）から供給される交流電源を整流回路３３で直流に変換し、この直流の電圧を充電回路３２で充電用の電圧に変換して充電端子２２ａから出力する。この充電回路３２は、例えば整流回路３３の出力側と正極側の充電端子２２ａとの間に接続しているスイッチング素子（図示せず）をＯＮ／ＯＦＦに制御するデューティ比を変化させて、電池パックＢＰの充電に最適な充電電圧と充電電流に調整する。
【００３９】
一対の充電端子２２ａの間には、非充電端子として信号端子２２ｂを配置している。図に示す接続端子２２は２枚の信号端子２２ｂを備えている。これらの信号端子２２ｂは、電池パックＢＰに内蔵される電池３９の異常信号が入力される異常信号端子、電池パックＢＰに内蔵される電池３９の温度信号が入力される温度信号端子、電池パックＢＰに内蔵される電池３９の識別信号が入力される識別信号端子等とできる。この例では、２枚の信号端子２２ｂを設けているが、３枚以上又は１枚のみとしてもよい。また、信号端子は、これら以外の信号、例えば、電池の充電状態や、電池の種々の情報を伝達する信号端子とすることもできる。
【００４０】
制御回路３１は、異常信号端子２２ｂに異常信号が入力されると、電池パックＢＰの異常と判定して、充電回路３２をオフに切り換えて充電を停止する。さらに制御回路３１は、温度信号端子５ｂに入力される温度信号から、電池パックＢＰに内蔵される電池３９の温度を検出する。この制御回路３１は、電池温度が最高温度よりも高くなると、充電電流を遮断して充電を中断し、あるいは充電電流を少なくして、電池温度を低下させる。電池温度が設定温度よりも低くなると、正常な充電電流で充電する。
【００４１】
さらに、制御回路３１は、識別信号端子から入力される電池の識別信号から電池パックＢＰを充電する最適な電圧と電流値を判別して充電端子２２ａから出力する充電電圧と充電電流を変更する。この充電器１００は、電池パックＢＰが装着されると、電池パックＢＰの制御部３６から出力される電池の識別信号を制御回路３１で受信し、制御回路３１が、入力された電池の識別信号から電池パックＢＰのタイプを判別して、この電池パックＢＰを充電するのに最適な電圧と電流値となるように充電回路３２を制御する。この充電器１００は、電池パックＢＰを充電する充電電圧と充電電流を、電池パックＢＰから入力される電池の識別信号から判別して最適な電圧に切り換えて充電するので、一の充電器１００で出力電圧の異なる複数種の電池パックＢＰを充電できる。ただ充電器は、必ずしも出力電圧を切り換える必要はなく、一定の出力電圧で電池パックを充電することもできる。
【００４２】
電池パックＢＰは、電動工具等の電気機器に脱着自在に装着されて、これらの機器に電力を供給する。この電池パックＢＰは、図示しないが、ケーシング内に複数の充電できる二次電池を内蔵している。電池パックＢＰに内蔵される二次電池は、リチウムイオン電池である。ただ、二次電池は、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池、ポリマー電池等の充電できる他の全ての電池とすることもできる。複数の二次電池は、図示しないが、複数本を直列に接続して出力電圧を高くすると共に、複数本を並列に接続して出力電流を大きくしている。二次電池をリチウムイオン電池とする電池パックＢＰは、たとえば、１６本の電池を４直４並に接続して出力電圧を１４．４Ｖとし、あるいは、２０本の電池を５直４並に接続して出力電圧を１８Ｖとする。ただ、電池パックは、内蔵する二次電池の本数や接続状態を特定しない。電池パックは、使用する電気機器の種類や用途に応じて内蔵する二次電池の本数と出力電圧を種々に設計できる。
【００４３】
さらに、図１１に示す電池パックＢＰは、充電器１００の装着部２０に配置される複数の接続端子２２と接続される複数の外部端子３７を備えている。複数の外部端子３７は、電池パックＢＰを充電器１００の装着部２０に装着する状態で、装着部２０の底面と対向する底面に配置している。図１の電池パックＢＰは、電池パックケースの下端の側面に複数の凸部１９を設けており、充電器１００の装着部２０に設けた切り欠き１８に案内して装着部２０の定位置にセットされるようにしている。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明に係る充電器は、例えば電動アシスト自転車用のバッテリパック用充電器や、電動バイク、電動工具、携帯機器等の電池パック用の充電器として好適に利用できる。
【符号の説明】
【００４５】
１００、１００Ｘ…充電器
１０、１０Ｘ…本体ケース
１１…上ケース
１２…下ケース
１４…カバー部
１６…リブ
１８…切り欠き
１９…凸部
２０…装着部
２２…接続端子；２２ａ…充電端子；２２ｂ…信号端子
３０…回路基板
３１…制御回路
３２…充電回路
３３…整流回路
３４…充放電端子
３６…制御部
３７…外部端子
３９…電池
４０…放熱プレート
４２…熱伝導シート
４４…脚部
５０…表示手段
ＢＰ、ＢＰＸ…電池パック
ＧＰ…隙間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に延長された電池パック(BP)を直立姿勢にセットして、これを充電するための充電器であって、
外形を箱形とし、その上面の面積を装着される電池パック(BP)の底面よりも大きくしている本体ケース(10)と、
前記本体ケース(10)の上面に設けられた、電池パック(BP)を直立姿勢で装着するための装着部(20)と、
前記本体ケース(10)に内蔵される、前記装着部(20)に装着された電池パック(BP)を充電するため電力を供給する充電回路(32)を実装した回路基板(30)と、
前記本体ケース(10)の表面を被覆する、断熱性を有するカバー部(14)と、
を備え、
前記本体ケース(10)の内部を、
前記装着部(20)を設けた電池装着領域と、
充電回路(32)を配した回路配置領域と、
に区分けしており、
かつ前記装着部(20)を、前記本体ケース(10)の中心から偏心した位置に設けてなることを特徴とする充電器。
【請求項２】
請求項１に記載の充電器であって、
前記カバー部(14)と本体ケース(10)の表面との間に、隙間(GP)を形成してなることを特徴とする充電器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の充電器であって、さらに、
前記本体ケース(10)の底面において、隅部に設けられた脚部(44)と、
前記本体ケース(10)の内部の底面側に配置される放熱プレート(40)と、
を備えることを特徴とする充電器。
【請求項４】
請求項３に記載の充電器であって、
前記放熱プレート(40)と前記回路基板(30)との間に、熱伝導シート(42)を介在させ、
前記熱伝導シート(42)でもって、前記放熱プレート(40)と回路基板(30)とを熱結合させてなることを特徴とする充電器。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一に記載の充電器であって、さらに、
前記本体ケース(10)の上面に設けられる表示手段(50)
を備えており、
前記表示手段(50)が、半導体発光素子で構成されてなることを特徴とする充電器。
【請求項６】
請求項５に記載の充電器であって、
前記カバー部(14)が、透光性を有することを特徴とする充電器。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一に記載の充電器であって、
前記本体ケース(10)の内部において、前記電池装着領域と回路配置領域とを、対角状に配置してなることを特徴とする充電器。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一に記載の充電器であって、さらに、
前記装着部(20)に、電池パック(BP)を機械的に係合させて連結させる係合構造を備えてなることを特徴とする充電器。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一に記載の充電器であって、
前記本体ケース(10)の内部において、前記電池装着領域がリブ(16)によって区画されてなることを特徴とする充電器。
【請求項１】
一方向に延長された電池パック(BP)を直立姿勢にセットして、これを充電するための充電器であって、
外形を箱形とし、その上面の面積を装着される電池パック(BP)の底面よりも大きくしている本体ケース(10)と、
前記本体ケース(10)の上面に設けられた、電池パック(BP)を直立姿勢で装着するための装着部(20)と、
前記本体ケース(10)に内蔵される、前記装着部(20)に装着された電池パック(BP)を充電するため電力を供給する充電回路(32)を実装した回路基板(30)と、
前記本体ケース(10)の表面を被覆する、断熱性を有するカバー部(14)と、
を備え、
前記本体ケース(10)の内部を、
前記装着部(20)を設けた電池装着領域と、
充電回路(32)を配した回路配置領域と、
に区分けしており、
かつ前記装着部(20)を、前記本体ケース(10)の中心から偏心した位置に設けてなることを特徴とする充電器。
【請求項２】
請求項１に記載の充電器であって、
前記カバー部(14)と本体ケース(10)の表面との間に、隙間(GP)を形成してなることを特徴とする充電器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の充電器であって、さらに、
前記本体ケース(10)の底面において、隅部に設けられた脚部(44)と、
前記本体ケース(10)の内部の底面側に配置される放熱プレート(40)と、
を備えることを特徴とする充電器。
【請求項４】
請求項３に記載の充電器であって、
前記放熱プレート(40)と前記回路基板(30)との間に、熱伝導シート(42)を介在させ、
前記熱伝導シート(42)でもって、前記放熱プレート(40)と回路基板(30)とを熱結合させてなることを特徴とする充電器。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一に記載の充電器であって、さらに、
前記本体ケース(10)の上面に設けられる表示手段(50)
を備えており、
前記表示手段(50)が、半導体発光素子で構成されてなることを特徴とする充電器。
【請求項６】
請求項５に記載の充電器であって、
前記カバー部(14)が、透光性を有することを特徴とする充電器。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一に記載の充電器であって、
前記本体ケース(10)の内部において、前記電池装着領域と回路配置領域とを、対角状に配置してなることを特徴とする充電器。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一に記載の充電器であって、さらに、
前記装着部(20)に、電池パック(BP)を機械的に係合させて連結させる係合構造を備えてなることを特徴とする充電器。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一に記載の充電器であって、
前記本体ケース(10)の内部において、前記電池装着領域がリブ(16)によって区画されてなることを特徴とする充電器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−９９１１９（Ｐ２０１３−９９１１９Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３９７８４（Ｐ２０１１−２３９７８４）
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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