特開 2022-24223 二次電池無接点充電システム、受電ユニット及び二次電池筐体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022024223

(43)【公開日】2022-02-09

(54)【発明の名称】二次電池無接点充電システム、受電ユニット及び二次電池筐体

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20220202BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20220202BHJP

   H02J 50/10 20160101ALI20220202BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20220202BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 301D

H02J7/02 F

H02J7/00 301B

H02J50/10

H01M10/44 Q

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020115638

(22)【出願日】2020-07-03

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2022-01-14

(71)【出願人】

【識別番号】520244522

【氏名又は名称】佐佐木 健二

(74)【代理人】

【識別番号】100166545

【弁理士】

【氏名又は名称】折坂 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】佐佐木 健二

【テーマコード（参考）】

5G503

5H030

【Ｆターム（参考）】

5G503AA01

5G503BA02

5G503BB01

5G503FA03

5G503GB08

5H030AA01

5H030AS20

5H030BB01

5H030DD18

(57)【要約】

【課題】複数並んだ二次電池に充電する際、二次電池の容量を電力レシーバを二次電池毎に設ける構成より大きくできる二次電池無接点充電システムを提供する。
【解決手段】電力レシーバが無接点で受電した電力の分配を受け正電極と負電極とからなる供給電極組から出力する複数の充電コントローラを備える受電ユニットを備え、二次電池筐体が、筐体外周に設けられる正電極と負電極とからなる複数の受電電極組と、いずれかの受電電極組を選択入力するための選択スイッチを有し、選択された受電電極組の正電極と負電極をそれぞれ二次電池の正電極と負電極とに導通させる電極組切替手段とを備え、供給電極組と受電電極組は１対１で対応しそれぞれの正電極同士及び負電極同士が受電ユニットと二次電池筐体とを隣接させたときに接触し、前記二次電池筐体同士を隣接させたときに相互に対応する受電電極組の正電極同士及び負電極同士が導通する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

隣接配置された複数の二次電池筐体のそれぞれに収容される二次電池に無接点充電を行う二次電池無接点充電システムであって、
外部から無接点で電力を受電する電力レシーバと、
それぞれが、前記電力レシーバが受電した電力の分配を受け、正電極と負電極とからなる供給電極組から出力する、前記複数の充電コントローラと、
を備える受電ユニットを備え、
前記二次電池筐体は、
筐体外周に設けられる、前記複数の、正電極と負電極とからなる受電電極組と、
利用者がいずれかの前記受電電極組を選択入力するための選択スイッチを有し、選択入力に基づき選択された前記受電電極組の正電極と負電極を、前記二次電池の正電極と負電極にそれぞれ電気的に導通させる電極組切替手段と、
を備え、
前記供給電極組と前記受電電極組は１対１で対応し、それぞれの正電極同士及び負電極同士が、前記受電ユニットと前記二次電池筐体とを隣接させたときに電気的に接触し、かつ、前記二次電池筐体同士を隣接させたときに、相互に対応する前記受電電極組の正電極同士及び負電極同士が電気的に導通する
ことを特徴とする二次電池無接点充電システム。

【請求項2】

それぞれの前記供給電極組は偶数組であるｎ組配列され、１組目から（ｎ／２）組目までの正電極と負電極の並び順と、{（ｎ／２）＋１}組目からｎ組目までの正電極と負電極の並び順が逆であり、
それぞれの前記受電電極組も前記ｎ組配列され、１組目から（ｎ／２）組目までの正電極と負電極の並び順と、{（ｎ／２）＋１}組目からｎ組目までの正電極と負電極の並び順が逆である
ことを特徴とする請求項１に記載の二次電池無接点充電システム。

【請求項3】

{（ｎ／２）＋１}組目からｎ組目までの前記受電電極組のそれぞれについて、正電極と負電極の並びが前記二次電池筐体内において反転され、
前記電極組切替手段は、前記二次電池の正電極と負電極にそれぞれ接続された正の接触部材と負の接触部材を一体的に移動させて、前記選択入力に基づき選択された前記受電電極組の正電極と負電極にそれぞれ接触させることにより、選択された前記受電電極組と前記二次電池との間を電気的に導通させる
ことを特徴とする請求項２に記載の二次電池無接点充電システム。

【請求項4】

それぞれの前記供給電極組と、それぞれの前記受電電極組とが電気的に接触するように、前記受電ユニット側と前記二次電池筐体側とにセットで設けられる第１位置合わせ手段を備える請求項１から３のいずれか１項に記載の二次電池無接点充電システム。

【請求項5】

隣接する前記二次電池筐体間で、それぞれの前記受電電極組が電気的に接触するように、一方の前記二次電池筐体側と他方の前記二次電池筐体側とにセットで設けられる第２位置合わせ手段を備える請求項１から４のいずれか１項に記載の二次電池無接点充電システム。

【請求項6】

それぞれの前記供給電極組の正電極と負電極が、隣接する前記二次電池筐体の対応する前記受電電極組の正電極と負電極にそれぞれ電気的に接触し、かつ、前記二次電池筐体のそれぞれの前記受電電極組の正電極と負電極が、隣接する別の前記二次電池筐体の対応する前記受電電極組の正電極と負電極にそれぞれ電気的に接触している状態を形成可能に、前記受電ユニットと前記複数の前記二次電池筐体を収容する電池ボックスを備える請求項１から５のいずれか１項に記載の二次電池無接点充電システム。

【請求項7】

請求項１から４のいずれか１項に記載の二次電池無接点充電システムを構成する受電ユニット。

【請求項8】

請求項１から５のいずれか１項に記載の二次電池無接点充電システムを構成する二次電池筐体。

【請求項9】

複数の前記二次電池筐体は円筒軸方向に沿って隣接配置され、
前記二次電池筐体同士を隣接させたときに、相互に対応する前記受電電極組の正電極同士及び負電極同士を導通させる軸方向配電部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の二次電池無接点充電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二次電池に無接点で充電可能な二次電池無接点充電システム、受電ユニット及び二次電池筐体に関する。

【背景技術】

【0002】

単３形、単４形などの乾電池と同サイズの二次電池が普及している。二次電池は、電源に接続された専用の充電器にセットすることにより接点を通じて充電されるものが一般的であるが、近年は充電器にセットすることなく無接点で充電されるものも増えてきている。例えば、特許文献１には、標準的な電池の筐体内に電力レシーバと二次電池たる充電式バッテリとを備え、電池が使用される装置に組み込まれた標準的な電池ボックスにセットしたままで無接点充電が可能な無線充電式バッテリが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６１００７８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の無線充電式バッテリは、標準的な電池の筐体内に電力レシーバを搭載しているため、その分、二次電池のサイズを小さくせざるを得ず容量が従来の二次電池と比べ大幅に小さくなってしまう。また、複数の二次電池を並べて使用する場合には、電力レシーバを二次電池の個数分備えることとなり不経済である。

【0005】

本発明は、複数並んだ二次電池に充電する場合に、それぞれの二次電池の容量を、電力レシーバを二次電池ごとに設ける構成より大きくすることができる二次電池無接点充電システム、受電ユニット及び二次電池筐体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】

【0006】

本発明の二次電池無接点充電システムは、隣接配置された複数の二次電池筐体のそれぞれに収容される二次電池に無接点充電を行う二次電池無接点充電システムであって、外部から無接点で電力を受電する電力レシーバと、それぞれが、電力レシーバが受電した電力の分配を受け、正電極と負電極とからなる供給電極組から出力する、複数の充電コントローラと、を備える受電ユニットを備え、二次電池筐体は、筐体外周に設けられる、複数の、正電極と負電極とからなる受電電極組と、利用者がいずれかの受電電極組を選択入力するための選択スイッチを有し、選択入力に基づき選択された受電電極組の正電極と負電極を、それぞれ二次電池の正電極と負電極とに電気的に導通させる電極組切替手段と、を備え、供給電極組と受電電極組は１対１で対応し、それぞれの正電極同士及び負電極同士が、受電ユニットと二次電池筐体とを隣接させたときに電気的に接触し、かつ、前記二次電池筐体同士を隣接させたときに、相互に対応する受電電極組の正電極同士及び負電極同士が電気的に導通することを特徴とする。

【0007】

このように構成された二次電池無接点充電システムによれば、二次電池を複数並べて使用する場合に、それぞれの二次電池の容量を、電力レシーバを個別に設ける場合より大きくすることができる。

【0008】

それぞれの供給電極組を偶数組であるｎ組配列し、１組目から（ｎ／２）組目までの正電極と負電極の並び順と、{（ｎ／２）＋１}組目からｎ組目までの正電極と負電極の並び順を逆にするとともに、それぞれの受電電極組を同じくｎ組配列し、１組目から（ｎ／２）組目までの正電極と負電極の並び順と、{（ｎ／２）＋１}組目からｎ組目までの正電極と負電極の並び順を逆にしてもよい。

【0009】

これにより、二次電池筐体の向きにかかわらず、供給電極組の正電極と負電極の並び順と、受電電極組の正電極と負電極の並び順とを一致させ、正しい極性で各二次電池筐体１３０の各受電電極組に電力を導通させることができる。

【0010】

また、この場合において例えば、{（ｎ／２）＋１}組目からｎ組目までの受電電極組のそれぞれについて、正電極と負電極の並びを二次電池筐体内において反転させ、電極組切替手段を、二次電池の正電極と負電極にそれぞれ接続された正の接触部材と負の接触部材を一体的に移動させて、利用者による選択入力に基づき選択された受電電極組の正電極と負電極にそれぞれ接触させることで、選択された受電電極組と二次電池との間を電気的に導通させるようにしてもよい。

【0011】

それぞれの供給電極組と、それぞれの受電電極組とが電気的に接触するように、受電ユニット側と二次電池筐体側とにセットで設けられる第１位置合わせ手段を備えてもよい。

【0012】

これにより、供給電極組と受電電極組とを導通させるための位置合わせを容易に行うことが可能となる。

【0013】

隣接する二次電池筐体間で、それぞれの受電電極組が電気的に接触するように、一方の二次電池筐体側と他方の二次電池筐体側とにセットで設けられる第２位置合わせ手段を備えてもよい。

【0014】

これにより、各受電電極組を導通させるための位置合わせを容易に行うことが可能となる。

【0015】

複数の二次電池筐体は円筒軸方向に沿って隣接配置されてもよい。この場合、二次電池筐体同士を隣接させたときに、相互に対応する受電電極組の正電極同士及び負電極同士を導通させる軸方向配電部材をさらに備えるとよい。

【0016】

それぞれの供給電極組の正電極と負電極が、隣接する二次電池筐体の対応する受電電極組の正電極と負電極にそれぞれ電気的に接触し、かつ、二次電池筐体のそれぞれの受電電極組の正電極と負電極が、隣接する別の二次電池筐体の対応する受電電極組の正電極と負電極にそれぞれ電気的に接触している状態を形成可能に、受電ユニットと複数の二次電池筐体を収容する電池ボックスを備えてもよい。

【0017】

これにより、互いに隣接する供給電極組と受電電極組とが電気的に接触し、かつ、互いに隣接する受電電極組同士が電気的に接触する位置関係の形成及び維持が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の二次電池無接点充電システム１００の構成例を示す図である。

【図2】二次電池筐体１３０の内部構成例を示す図である。

【図3】電極組切替手段の具体的な構成の一例を示す図である。

【図4】本発明の二次電池無接点充電システム１０１の構成例を示す図である。

【図5】二次電池筐体１３０の別の内部構成例を示す図である。

【図6】第３実施形態に係る二次電池無接点充電システム１００の構成例を示す図である。

【図7】本発明の二次電池無接点充電システム１００の別の構成例を説明する図である。

【図8】軸方向配電部材１４０を連結可能とするための構造の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、同一の構成要素には同一の符号を付し、一度説明した構成要素については適宜その説明を省略する。

【0020】

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の二次電池無接点充電システム１００の構成例を示す図であり、図２は、二次電池筐体１３０の内部構成例を示す長手方向の断面図である。

【0021】

本発明の二次電池無接点充電システム１００は、外部から電力レシーバである受電ユニット１２０が無接点で受電した電力を、隣接配置された複数の二次電池筐体１３０のそれぞれに収容される二次電池に充電するシステムである。以下では、二次電池筐体１３０が４個である場合を例にとって説明するが、他の個数の場合も同様に実現可能である。

【0022】

受電ユニット１２０は、例えば、外部の送電コイル１０から無接点で電力を受電する受電コイル１２１と、それぞれが、受電コイル１２１が受電した電力の分配を受け、充電のための所定の制御の下で正電極及び負電極からなる供給電極組から出力する、複数の充電コントローラ１２２ａ～１２２ｄと、を備える。

【0023】

無接点による電力の送受電の方式は、電磁誘導方式や磁界共振方式など、任意の方式を採用してよい。

【0024】

充電する二次電池筐体１３０を４個とする場合、受電コイル１２１が受電した電力は、例えば、図１に示すように４個の充電コントローラ１２２ａ～１２２ｄに分配され、それぞれの充電コントローラに対応する供給電極組１２２ａｐ～１２２ｄｐから出力される。

【0025】

供給電極組１２２ａｐ～１２２ｄｐは、二次電池筐体１３０の受電電極組１３１ａ～１３１ｄと１対１で対応し、二次電池筐体１３０と隣接させたときに図１に示すように、供給電極組１２２ａｐ～１２２ｄｐそれぞれの正電極と負電極に、二次電池筐体１３０の受電電極組１３１ａ～１３１ｄそれぞれの正電極と負電極が電気的に接触する配置状態及び突出状態で設けられる。

【0026】

二次電池筐体１３０は、筐体外周に設けられる正電極及び負電極からなる受電電極組１３１ａ～１３１ｄと、利用者がいずれかの受電電極組を選択入力するための選択スイッチ１３３ａを有し、選択入力に基づき選択された受電電極組の正電極と負電極を、それぞれ二次電池１３４の正電極と負電極に電気的に導通させる電極組切替手段と、を備える。

【0027】

二次電池筐体１３０の外部形状は、各図面では典型的な乾電池で採用される円筒形状のものを想定した記載となっているが、複数配列したときに本発明の構成を適用できる形状であれば、任意の形状を採用してよい。

【0028】

図１に示すように供給電極組が４組の場合、それに対応して、筐体外周には図１に示すように４組の受電電極組１３１ａ～１３１ｄが設けられる。

【0029】

受電電極組１３１ａ～１３１ｄは、受電ユニット１２０の供給電極組１２２ａｐ～１２２ｄｐと１対１で対応し、受電ユニット１２０と隣接させたときに図１に示すように、供給電極組１２２ａｐ～１２２ｄｐそれぞれの正電極と負電極に、受電電極組１３１ａ～１３１ｄそれぞれの正電極と負電極が電気的に接触し、かつ、二次電池筐体１３０同士を隣接させたときに、相互に対応する受電電極組１３１ａ～１３１ｄの正電極同士及び負電極同士が電気的に接触する配置状態及び突出状態で設けられる。

【0030】

なお、各受電電極組を構成するそれぞれの電極は、必ずしも筐体の外周を一周している必要はなく、充電実行時に隣接する供給電極組や受電電極組と電気的接触がとれることを条件に、部分的であってもよいし、断続的であってもよい。

【0031】

二次電池筐体１３０は、選択スイッチ１３３ａでの選択入力操作により、受電電極組１３１ａ～１３１ｄのいずれかを選択でき、かつ、選択された受電電極組の正電極と負電極を、それぞれ二次電池１３４の正電極と負電極と電気的に導通させることができる構成になっていれば、具体的な内部構成は任意である。

【0032】

図２に示す例では、二次電池筐体１３０は次のように構成されている。

【0033】

受電電極組１３１ａ～１３１ｄのそれぞれの正電極と負電極は、二次電池筐体１３０の内部に延伸され、先端は開口される。

【0034】

電極組切替手段は、選択スイッチ１３３ａ、移動部材１３３ｂ及び接触部材１３３ｃを備える。

【0035】

供給電極組１２２ａｐ～１２２ｄｐ（及びこれらにそれぞれ対応する受電電極組１３１ａ～１３１ｄ）のそれぞれにおいて、正電極と負電極との間隔が等間隔であることを前提に、これと同じ間隔で、導体である２個の接触部材１３３ｃが、移動部材１３３ｂに設けられる。

【0036】

移動部材１３３ｂは、二次電池筐体１３０の表面に一部が露出された選択スイッチ１３３ａへの利用者による選択入力操作に応じ、受電電極組１３１ａ～１３１ｄのそれぞれに対応する位置に移動し、移動部材１３３ｂと一体的に移動する２個の接触部材１３３ｃが、それぞれ正電極の開口部と負電極の開口部に嵌まり込む形で接触する。

【0037】

選択スイッチ１３３ａへの選択入力操作により、移動部材１３３ｂを移動させる電極組切替手段の具体的な構成は任意である。図３は、具体的な構成の一例を示す図である。

【0038】

移動部材１３３ｂの一端に、線状のストリング１３３ｄの一端を接続し、二次電池筐体１３０の長手方向の一端側に設けられた折り返し軸１３３ｆで折り返した上で、ストリング１３３ｄの他端を円筒状の選択スイッチ１３３ａの側面に反時計回りで固定する。また、移動部材１３３ｂの他端に、線状のストリング１３３ｅの一端を接続し、二次電池筐体１３０の長手方向の他端側に設けられた折り返し軸１３３ｇで折り返した上で、ストリング１３３ｅの他端を円筒状の選択スイッチ１３３ａの側面に時計回りで固定する。

【0039】

これにより、選択スイッチ１３３ａを反時計回りに回すことで、ストリング１３３ｄが選択スイッチ１３３ａに巻き取られて（ストリング１３３ｅが選択スイッチ１３３ａから解かれて）、移動部材１３３ｂが図３(a)に示すように折り返し軸１３３ｆ側に移動させることができる。また、選択スイッチ１３３ａを時計回りに回すことで、ストリング１３３ｅが選択スイッチ１３３ａに巻き取られて（ストリング１３３ｄが選択スイッチ１３３ａから解かれて）、移動部材１３３ｂが図３(b)に示すように折り返し軸１３３ｇ側に移動させることができる。

【0040】

なお、ストリング１３３ｄ及び１３３ｅは、上記の動作原理における役割を果たしうる素材であれば任意の素材を採用してよい。

【0041】

図２(a)は、移動部材１３３ｂを受電電極組１３１ｂに対応する位置に移動させたときの状態を示したものであり、図２(b)は、移動部材１３３ｂを受電電極組１３１ｃに対応する位置に移動させたときの状態を示したものである。

【0042】

なお、移動部材１３３ｂの移動に際し、接触部材１３３ｃの各電極の開口部への挿抜がスムーズに行われるように、各電極の二次電池筐体１３０内への延伸部が移動部材１３３ｂの移動方向に弾性変位するようにしてもよいし、各電極の開口部の両端を例えば図２に示すように丸めてもよい。

【0043】

供給電極組１２２ａｐ～１２２ｄｐ、及びこれらにそれぞれ対応する受電電極組１３１ａ～１３１ｄのいずれもが、正電極、負電極の順に配列されているとき、正電極に接する接触部材１３３ｃが正の接触部材として二次電池１３４の正電極に、負電極に接する接触部材１３３ｃが負の接触部材として二次電池１３４の負電極に、それぞれ電気的に接続されていることで、選択スイッチ１３３ａにおいて選択された受電電極組１３１ａ～１３１ｄのいずれかと、二次電池１３４とが電気的に導通する。

【0044】

以上のような構成の下、それぞれの供給電極組の正電極と負電極が、隣接する二次電池筐体１３０の対応する受電電極組の正電極と負電極にそれぞれ電気的に接触し、かつ、二次電池筐体１３０のそれぞれの受電電極組の正電極と負電極が、隣接する別の二次電池筐体１３０の対応する受電電極組の正電極と負電極にそれぞれ電気的に接触している状態で、利用者がそれぞれの二次電池筐体１３０の電極組切替手段において、例えば互いに異なる受電電極組を選択入力する。

【0045】

図１の例では、供給電極組１２２ａｐ～１２２ｄｐの正電極と負電極が、隣接する二次電池筐体１３０の対応する受電電極組１３１ａ～１３１ｄの正電極と負電極にそれぞれ電気的に接触し、かつ、それぞれの二次電池筐体１３０の受電電極組１３１ａ～１３１ｄの正電極と負電極が、隣接する別の二次電池筐体１３０の対応する受電電極組１３１ａ～１３１ｄの正電極と負電極にそれぞれ電気的に接触している状態で、利用者がそれぞれの二次電池筐体１３０の電極組切替手段において、互いに異なる受電電極組を選択入力する。

【0046】

これにより、受電コイル１２１が受電した電力が、充電コントローラ１２２ａ～１２２ｄに分配され、それぞれ異なる受電電極組を介して、４個の二次電池筐体１３０内の二次電池１３４のそれぞれに供給され、充電が行われる。

【0047】

なお、利用者はそれぞれの二次電池筐体１３０について、必ずしも互いに異なる受電電極組を選択する必要はない。また、そのような観点から、図１に示す例では、供給電極組及び受電電極組の組数を、配列する二次電池筐体１３０の個数と合わせているが、必ずしも合わせなくてもよい。

【0048】

しかし、複数の充電コントローラにそれぞれ分配された電力を、それぞれの二次電池筐体１３０内の二次電池１３４に効率的に充電する観点からは、供給電極組及び受電電極組の組数を、配列する二次電池筐体１３０の個数と同数備え、それぞれの二次電池筐体１３０について互いに異なる受電電極組を選択するという使用態様を採るのが好適である。この場合、複数の充電コントローラにそれぞれ分配された電力は、二次電池筐体１３０ごとに選択されたそれぞれ異なる受電電極組を介して、それぞれの二次電池筐体１３０内の二次電池１３４に供給され、充電が行われる。

【0049】

受電ユニット１２０と各二次電池筐体１３０は、例えば、本システムが使用される機器に設けられた電池収納スペースに収納するようにしてもよいし、単体の電池ボックス１１０に収納してもよい。これにより、互いに隣接する供給電極組と受電電極組とが電気的に接触し、かつ、互いに隣接する受電電極組同士が電気的に接触する位置関係の形成及び維持が容易になる。

【0050】

また、互いに隣接する供給電極組と受電電極組との電気的な接触を容易に確保すべく、受電ユニット側と二次電池筐体側とにセットで設けられる第１位置合わせ手段を備えてもよい。

【0051】

第１位置合わせ手段の実現方法は任意であり、例えば、受電ユニット１２０に凸部１２０ａを、二次電池筐体１３０に凹部１３０ｂを設け、これらを嵌め合わせることで実現してもよい。位置合わせの精度を高めるために、凸部１２０ａ及び凹部１３０ｂを複数ずつ設けて、これらを同時に嵌め合わせるように構成してもよい。

【0052】

また、互いに隣接する受電電極組同士の電気的な接触を容易に確保すべく、二次電池筐体１３０にセットで設けられる第２位置合わせ手段を備えてもよい。

【0053】

第２位置合わせ手段の実現方法は任意であり、例えば、第１位置合わせ手段を設けた場合には、更に凸部１３０ａを設け、二次電池筐体１３０の凸部１３０ａと隣接する二次電池筐体１３０の凹部１３０ｂとを嵌め合わせることで実現してもよい。位置合わせの精度を高めるために、凸部１２０ａ及び凹部１３０ｂを複数ずつ設けて、これらを同時に嵌め合わせるように構成してもよい。

【0054】

なお、ここでは二次電池筐体１３０の凹部１３０ｂが、受電ユニット１２０との位置合わせ用と、隣接する二次電池筐体１３０との位置合わせ用との両用である場合を例示したが、二次電池筐体１３０に更に別の凹部を設け、受電ユニット１２０との位置合わせ用と隣接する二次電池筐体１３０との位置合わせ用に分けてもよい。

【0055】

以上のように構成された本発明の二次電池無接点充電システム１００は、電力レシーバを二次電池筐体の外部に設け、かつ、複数の二次電池で共有するため、それぞれの二次電池筐体内の二次電池の容量を、電力レシーバを二次電池筐体ごとに設ける従来の構成より大きくすることができる。

【0056】

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、受電ユニット１２０の全ての供給電極組及び二次電池筐体１３０の全ての受電電極組のそれぞれにおける正電極と負電極が、正電極、負電極の順に並んでおり、かつ、全ての二次電池筐体１３０が同じ向きに配列されている、図１に示す構成を例にとって説明した。

【0057】

しかし、複数の電池を同時に並べて使用する場合には、直列繋ぎを実現すべく、それぞれの二次電池筐体１３０の向きを互い違いにして配列する場合が多い。二次電池筐体１３０を逆向きにすると、受電電極組における各電極の並びが負電極、正電極の順になる。そのため、正電極、負電極の順に並んでいる供給電極組との極性と合わなくなり、当該逆向きの二次電池筐体１３０の二次電池１３４には充電することができない。

【0058】

本実施形態は、このような問題を解消する構成に係るものであり、具体的には、供給電極組及び受電電極組の組数を偶数組とするとともに、電極の並び順を前半の電極組と後半の電極組とで逆にし、前半と後半とで電極の並び順が対称になるようにする。

【0059】

すなわち、偶数組であるｎ組配列されるそれぞれの供給電極組の、１組目から（ｎ／２）組目までの正電極と負電極の並び順と、{（ｎ／２）＋１}組目からｎ組目までの正電極と負電極の並び順を逆にするとともに、同じくｎ組配列されるそれぞれの受電電極組の、１組目から（ｎ／２）組目までの正電極と負電極の並び順と、{（ｎ／２）＋１}組目からｎ組目までの正電極と負電極の並び順を逆にする。

【0060】

図４に、本実施形態に係る二次電池無接点充電システム１０１の構成例を示す。二次電池無接点充電システム１０１では、４組配列された供給電極組１２２ａｐ～１２２ｄｐのうち、前半である１組目、２組目の供給電極組１２２ａｐ、１２２ｂｐについては正電極、負電極の順に並び、後半である３組目、４組目の供給電極組１２２ｃｐ、１２２ｄｐについては負電極、正電極の順に並んでいる。同じく４組配列された受電電極組１３１ａ～１３１ｄについても、前半である１組目、２組目の受電電極組１３１ａ、１３１ｂについては正電極、負電極の順に並び、後半である３組目、４組目の受電電極組１３１ｃ、１３１ｄについては負電極、正電極の順に並んでいる。

【0061】

このような構成によると、互いに向きが異なる二次電池筐体１３０において、一方の二次電池筐体１３０の受電電極組１３１ａと他方の二次電池筐体１３０の受電電極組１３１ｄ、及び一方の二次電池筐体１３０の受電電極組１３１ｂと他方の二次電池筐体１３０の受電電極組１３１ｃがそれぞれ隣接する。

【0062】

一方の二次電池筐体１３０において、受電電極組１３１ａ及び１３１ｂが正電極、負電極の順に並んでおり、受電電極組１３１ｃ及び１３１ｄが負電極、正電極の順に並んでいるとき、他方の逆向きの二次電池筐体１３０では、受電電極組１３１ｃ及び１３１ｄが正電極、負電極の順に並び、受電電極組１３１ａ及び１３１ｂが負電極、正電極の順に並ぶことになる。

【0063】

その結果、一方の二次電池筐体１３０の受電電極組１３１ａと他方の二次電池筐体１３０の受電電極組１３１ｄは、共に正電極、負電極の順に並び、一方の二次電池筐体１３０の受電電極組１３１ｂと他方の二次電池筐体１３０の受電電極組１３１ｃは、共に負電極、正電極の順に並ぶことになる。

【0064】

そのため、上記のような二次電池筐体１３０の受電電極組の電極の並びと、受電ユニット１２０の供給電極組の電極の並びとを合わせることで、二次電池筐体の向きの反転の有無にかかわらず、正しい極性で各二次電池筐体１３０の各受電電極組に電力を導通させることができる。

【0065】

二次電池無接点充電システム１０１においても、二次電池筐体１３０の具体的な内部構成は、選択スイッチ１３３ａでの選択入力操作により、受電電極組１３１ａ～１３１ｄのいずれかを選択でき、かつ、選択された受電電極組の正電極と負電極を、それぞれ二次電池１３４の正電極と負電極と電気的に導通させることができる構成になっていれば任意である。

【0066】

ただし、図２に示す二次電池筐体１３０内の構成を採った場合には不都合が生じる。図２に示す構成は、受電電極組１３１ａ～１３１ｄにおける電極の並びが全て、正電極、負電極の順になっており、図４に示すように受電電極組１３１ｃ及び１３１ｄにおける各電極の並びが負電極、正電極の順になっている場合、例えば、図２(b)に示すように移動部材１３３ｂが受電電極組１３１ｃの位置にあるとき、受電電極組１３１ｃの各電極の正負が逆だと、負電極が二次電池１３４の正電極に、正電極が二次電池１３４の負電極に、それぞれ繋がってしまう。

【0067】

このような問題は、図２に例示する構成を、例えば図５に示すように変形させることで解消することができる。

【0068】

すなわち、各電極の二次電池筐体１３０の表面露出部分において、電極の並びが負電極、正電極の順になっている受電電極組１３１ｃ及び１３１ｄについて、各電極の表面露出部分から筐体内部に延伸された先端の開口部との間で、電極の並びを反転させ、先端の開口部において電極の並びが正電極、負電極の順になるように構成すればよい。

【0069】

つまり、{（ｎ／２）＋１}組目からｎ組目までの受電電極組のそれぞれについて、正電極及び負電極の並びを二次電池筐体内において反転させる。

【0070】

そして、電極組切替手段を、二次電池１３４の正電極及び負電極にそれぞれ接続された正負の接触部材１３３ｃが設けられた移動部材１３３ｂを、利用者による選択入力に基づき移動させ、選択された受電電極組の正電極及び負電極のそれぞれと接触させることにより電気的導通をとるように構成する。

【0071】

このように構成した本発明の二次電池無接点充電システム１０１によれば、二次電池筐体の向きにかかわらず、供給電極組の正電極と負電極の並び順と、受電電極組の正電極と負電極の並び順とを一致させ、正しい極性で各二次電池筐体１３０の各受電電極組に電力を導通させることができる。

【0072】

＜第３実施形態＞
第２実施形態では、直列繋ぎを実現すべく複数の電池が互い違いに横に並べて配列される構成であったが、電池が使用される機器によっては複数の電池を縦に並べて直列繋ぎを実現している場合がある。

【0073】

本実施形態は、このような電池を縦に並べる構成に係るものであり、具体的には、図６に示すように、第１実施形態の構成に、軸方向配電部材１４０をさらに設けた構成となっている。なお、図６（ａ）は斜視図であり、図６（ｂ）は平面図である。

【0074】

図６に示すように、軸方向配電部材１４０は、二次電池筐体１３０の軸方向の長さの２倍と略等しい長さの扁平な部材であり、二次電池筐体１３０に取り付けて用いられる。軸方向配電部材１４０は、正配線及び負配線からなる配線対１４１を備える。正配線及び負配線は、それぞれ軸方向配電部材１４０の長手方向に沿った直線状の導体配線である。

【0075】

正配線は、二次電池筐体（１３０－１、１３０－２）に取り付けられた状態において、縦に並べて配置された２本の二次電池筐体（１３０－１、１３０－２）のそれぞれにおける受電電極組１３１ａの正電極と交差する位置に、受電電極組１３１ａの正電極と電気的に接続するための接続端子（図中の黒丸）を有する。すなわち、軸方向配電部材１４０の正配線は、二次電池筐体１３０－１の受電電極組１３１ａの正電極と二次電池筐体１３０－２の受電電極組１３１ａの正電極とを電気的に接続する。

【0076】

負配線も同様に、二次電池筐体（１３０－１、１３０－２）に取り付けられた状態において、縦に並べて配置された２本の二次電池筐体（１３０－１、１３０－２）のそれぞれにおける受電電極組１３１ａの負電極と交差する位置に、受電電極組１３１ａの負電極と電気的に接続するための接続端子（図中の黒丸）を有する。すなわち、軸方向配電部材１４０の負配線は、二次電池筐体１３０－１の受電電極組１３１ａの負電極と二次電池筐体１３０－２の受電電極組１３１ａの負電極とを電気的に接続する。

【0077】

このように縦方向に並べた２本の二次電池筐体（１３０－１、１３０－２）を軸方向配電部材１４０で接続することにより、第１実施形態と同様の受電ユニット１２０を用いて２本の二次電池を充電することが可能となる。

【0078】

なお、正電極と負電極の対を軸方向配電部材１４０に複数組設けるとともに、軸方向配電部材１４０の長さを正電極と負電極の対の数に応じた長さとすることで、２本以上の二次電池を縦に並べた状態での充電を可能とすることができる。

【0079】

本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではない。各実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。すなわち、本発明において表現されている技術的思想の範囲内で適宜変更が可能であり、その様な変更や改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含む。

【0080】

例えば、供給電極組及び受電電極組の配列は、図１及び図２に示した配列には限定されない。

【0081】

図７は、充電コントローラ１２２ａ～１２２ｄのそれぞれに対する供給電極組の配列が特定されていない状態を示す図である。充電コントローラ１２２ａの正の出力端がＡ、負の出力端がＢ、充電コントローラ１２２ｂの正の出力端がＣ、負の出力端がＤ、充電コントローラ１２２ｃの正の出力端がＥ、負の出力端がＦ、充電コントローラ１２２ｄの正の出力端がＧ、負の出力端がＨであるとする。第１実施形態では、出力端Ａと電極Ｓ、出力端Ｂと電極Ｔがそれぞれ結線されて、電極Ｓと電極Ｔとで供給電極組１２２ａｐを構成し、出力端Ｃと電極Ｕ、出力端Ｄと電極Ｖがそれぞれ結線されて、電極Ｕと電極Ｖとで供給電極組１２２ｂｐを構成し、出力端Ｅと電極Ｗ、出力端Ｆと電極Ｘがそれぞれ結線されて、電極Ｗと電極Ｘとで供給電極組１２２ｃｐを構成し、出力端Ｇと電極Ｙ、出力端Ｈと電極Ｚがそれぞれ結線されて、電極Ｙと電極Ｚとで供給電極組１２２ｄｐを構成している。また、第２実施形態では、出力端Ｅと電極Ｘ、出力端Ｆと電極Ｗがそれぞれ結線されて、電極Ｗと電極Ｘとで供給電極組１２２ｃｐを構成し、出力端Ｈと電極Ｙ、出力端Ｇと電極Ｚがそれぞれ結線されて、電極Ｙと電極Ｚとで供給電極組１２２ｄｐを構成している。

【0082】

しかし、例えば出力端Ａと電極Ｓ、出力端Ｂと電極Ｗをそれぞれ結線して、電極Ｓと電極Ｗとで供給電極組１２２ａｐを構成し、出力端Ｃと電極Ｔ、出力端Ｄと電極Ｘをそれぞれ結線して、電極Ｔと電極Ｘとで供給電極組１２２ｂｐを構成し、出力端Ｅと電極Ｕ、出力端Ｆと電極Ｙをそれぞれ結線して、電極Ｕと電極Ｙとで供給電極組１２２ｃｐを構成し、出力端Ｇと電極Ｖ、出力端Ｈと電極Ｚをそれぞれ結線して、電極Ｖと電極Ｚとで供給電極組１２２ｄｐを構成するなどし、その構成に対応させて受電電極組１３１ａ～１３１ｄ及び二次電池筐体１３０内を構成することで、各二次電池１３４への充電を実現してもよい。

【0083】

また、上記の第３実施形態では、軸方向配電部材１４０の長さを正電極と負電極の対の数に応じた長さとしたが、軸方向配電部材１４０の長さを二次電池筐体の１本分の長さとし、図８に示すように、正電極及び負電極の一端に凸接続部、他端に凸部と篏合する形状の凹接続部を設け、１つの軸方向配電部材１４０の凸接続部を他の軸方向配電部材１４０の凹接続部と篏合させて連結することで、同時に充電する二次電池の数に合わせて軸方向に配電する長さを可変としてもよい。

【符号の説明】

【0084】

１０…送電コイル
１００、１０１…二次電池無接点充電システム
１１０…電池ボックス
１２０…受電ユニット
１２０ａ、１３０ａ…凸部
１２１…受電コイル
１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ…充電コントローラ
１２２ａｐ、１２２ｂｐ、１２２ｃｐ、１２２ｄｐ…供給電極組
１３０…二次電池筐体
１３０ｂ…凹部
１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ…受電電極組
１３３ａ…選択スイッチ
１３３ｂ…移動部材
１３３ｃ…接触部材
１３３ｄ、１３３ｅ…ストリング
１３３ｆ、１３３ｇ…折り返し軸
１３４…二次電池

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【手続補正書】

【提出日】2021-09-16

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

隣接配置された複数の二次電池筐体のそれぞれに収容される二次電池に無接点充電を行う二次電池無接点充電システムであって、
外部から無接点で電力を受電する電力レシーバと、
それぞれが、前記電力レシーバが受電した電力の分配を受け、正電極と負電極とからなる供給電極組から出力する、複数の充電コントローラと、
を備える受電ユニットを備え、
前記二次電池筐体は、
筐体外周に設けられる、前記複数の、正電極と負電極とからなる受電電極組と、
利用者がいずれかの前記受電電極組を選択入力するための選択スイッチを有し、選択入力に基づき選択された前記受電電極組の正電極と負電極を、前記二次電池の正電極と負電極にそれぞれ電気的に導通させる電極組切替手段と、
を備え、
前記供給電極組と前記受電電極組は１対１で対応し、それぞれの正電極同士及び負電極同士が、前記受電ユニットと前記二次電池筐体とを隣接させたときに電気的に接触し、かつ、前記二次電池筐体同士を隣接させたときに、相互に対応する前記受電電極組の正電極同士及び負電極同士が電気的に導通する
ことを特徴とする二次電池無接点充電システム。

【請求項2】

それぞれの前記供給電極組は偶数組であるｎ組配列され、１組目から（ｎ／２）組目までの正電極と負電極の並び順と、{（ｎ／２）＋１}組目からｎ組目までの正電極と負電極の並び順が逆であり、
それぞれの前記受電電極組も前記ｎ組配列され、１組目から（ｎ／２）組目までの正電極と負電極の並び順と、{（ｎ／２）＋１}組目からｎ組目までの正電極と負電極の並び順が逆である
ことを特徴とする請求項１に記載の二次電池無接点充電システム。

【請求項3】

{（ｎ／２）＋１}組目からｎ組目までの前記受電電極組のそれぞれについて、正電極と負電極の並びが前記二次電池筐体内において反転され、
前記電極組切替手段は、前記二次電池の正電極と負電極にそれぞれ接続された正の接触部材と負の接触部材を一体的に移動させて、前記選択入力に基づき選択された前記受電電極組の正電極と負電極にそれぞれ接触させることにより、選択された前記受電電極組と前記二次電池との間を電気的に導通させる
ことを特徴とする請求項２に記載の二次電池無接点充電システム。

【請求項4】

それぞれの前記供給電極組と、それぞれの前記受電電極組とが電気的に接触するように、前記受電ユニット側と前記二次電池筐体側とにセットで設けられる第１位置合わせ手段を備える請求項１から３のいずれか１項に記載の二次電池無接点充電システム。

【請求項5】

隣接する前記二次電池筐体間で、それぞれの前記受電電極組が電気的に接触するように、一方の前記二次電池筐体側と他方の前記二次電池筐体側とにセットで設けられる第２位置合わせ手段を備える請求項１から４のいずれか１項に記載の二次電池無接点充電システム。

【請求項6】

それぞれの前記供給電極組の正電極と負電極が、隣接する前記二次電池筐体の対応する前記受電電極組の正電極と負電極にそれぞれ電気的に接触し、かつ、前記二次電池筐体のそれぞれの前記受電電極組の正電極と負電極が、隣接する別の前記二次電池筐体の対応する前記受電電極組の正電極と負電極にそれぞれ電気的に接触している状態を形成可能に、前記受電ユニットと前記複数の前記二次電池筐体を収容する電池ボックスを備える請求項１から５のいずれか１項に記載の二次電池無接点充電システム。

【請求項7】

請求項１から５のいずれか１項に記載の二次電池無接点充電システムを構成する二次電池筐体。

【請求項8】

複数の前記二次電池筐体は円筒軸方向に沿って隣接配置され、
前記二次電池筐体同士を隣接させたときに、相互に対応する前記受電電極組の正電極同士及び負電極同士を導通させる軸方向配電部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の二次電池無接点充電システム。