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[Technisches Gebiet]
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie und ein Batteriesystem.
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[Allgemeiner Stand der Technik]
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In den letzten Jahren sind medizinische Vorrichtungen drahtlos geworden, und es wurde begonnen, Behandlungswerkzeuge vorzuschlagen, in denen Energie von einer Batterie geliefert wird.
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In diesem Fall wird erwartet, dass im Allgemeinen Lithium-Ionen-Batterien mit einer hohen Energiedichte pro Masseneinheit genutzt werden.
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Eine übliche Batterie umfasst eine Batteriezelle, die geladen und entladen werden kann, eine leitfähige Batterieklemme zum elektrischen Verbinden mit einem externen Ladegerät oder einer medizinische Vorrichtung und dergleichen (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1). Beim Aufladen oder Entladen der Batterie werden eine Klemme der Batterie und eine in dem Ladegerät bereitgestellte leitfähige Klemme oder dergleichen miteinander in Kontakt gebracht, um die Klemmen elektrisch miteinander zu verbinden.
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[Liste der Entgegenhaltungen]
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[Patentliteratur]
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[Patentdokument 1]
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Japanisches Patent Nr. 4554222
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[Kurzdarstellung der Erfindung]
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[Technisches Problem]
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Da in der in der Patentliteratur 1 beschriebenen Batterieeinheit die leitfähige Klemme an der Außenfläche freigelegt ist, ist die Handhabung schwierig; es ist zum Beispiel notwendig, Vorsicht walten zu lassen, um zu verhindern, dass die Klemme feucht wird.
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Um die Klemme der Batterie mit der in dem Ladegerät bereitgestellten Klemme oder dergleichen in Kontakt zu bringen, ist es weiterhin notwendig, die Batterie in einem Ladegerät oder dergleichen in einer vorbestimmten Richtung einzusetzen, was ebenfalls das Handling kompliziert macht.
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Angesichts der obengenannten Umstände ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Batterie und ein Batteriesystem bereitzustellen, die einfach handzuhaben sind.
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[Lösung des Problems]
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Batterie: eine aufladbare und entladbare Batteriezelle; eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode, die mit der Batterie verbunden sind und mit einer externen Elektrode in einem kontaktlosen Zustand verbunden sind; eine Schalteinheit, die in einem die Batteriezelle, die erste Elektrode und die zweite Elektrode umfassenden Batterieschaltkreis bereitgestellt ist und den in dem Batterieschaltkreis fließenden Strom in einen Wechselstrom oder einen Gleichstrom umschaltet; und ein Isoliergehäuse, das die Batteriezelle, die erste Elektrode, die zweite Elektrode und die Schalteinheit darin unterbringt.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Batteriesystem bereitgestellt, das umfasst: die Batterie der vorliegenden Erfindung; und eine Verbindungsvorrichtung, die eine Aussparung aufweist, in der die Batterie eingesetzt ist, und eine verbindungsvorrichtungsseitige erste Elektrode und eine verbindungsvorrichtungsseitige zweite Elektrode, die entlang von Innenflächen der Aussparung darin angeordnet sind, wobei, wenn die Batterie in der Aussparung eingesetzt ist, die erste Elektrode und die zweite Elektrode der verbindungsvorrichtungsseitigen ersten Elektrode und der verbindungsvorrichtungsseitigen zweiten Elektrode gegenüberliegen, um kapazitiv verkoppelt zu sein.
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[Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung]
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Da die Batterie der vorliegenden Erfindung so konfiguriert ist, dass ein leitfähiges Teil, wie eine Klemme, nicht durch die Außenfläche freigelegt ist, ist sie einfach handhabbar.
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Das Batteriesystem der vorliegenden Erfindung ist während des Aufladens und Entladens einfach handhabbar.
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[Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Batterie gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist eine Schnittansicht der Batterie.
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3 ist eine perspektivische Ansicht, die ein mit der Batterie und einem Ladegerät ausgestattetes Batteriesystem zeigt.
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4 ist eine schematische Teilschnittansicht des Ladegeräts.
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5 ist ein Schaltplan des Ladens.
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6 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Behandlungswerkzeug zeigt, an dem eine Batterie montiert ist.
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7 ist ein Schaltplan des Entladens des Behandlungswerkzeugs.
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8 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel eines Zustands zeigt, in dem die Batterie an dem Behandlungswerkzeug eingesetzt ist.
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9 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel eines Zustands zeigt, in dem die Batterie an dem Behandlungswerkzeug eingesetzt ist.
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10 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Batterie gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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11 ist eine Schnittansicht der Batterie.
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12 ist eine perspektivische Ansicht, die ein modifiziertes Beispiel der Batterie zeigt.
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13 ist eine perspektivische Ansicht, die ein modifiziertes Beispiel der Batterie der vorliegenden Erfindung zeigt.
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14 ist eine schematische Schnittansicht, die ein modifiziertes Beispiel der Elektrodenanordnung in dem modifizierten Beispiel zeigt.
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15 ist eine perspektivische Ansicht, die ein modifiziertes Beispiel der Batterie der vorliegenden Erfindung zeigt.
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[Beschreibung von Ausführungsformen]
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Nachfolgend wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 1 bis 9 beschrieben.
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Die 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Batterie 1 der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Die Batterie 1 umfasst ein Isoliergehäuse 10, das eine Außenfläche der Batterie 1 bildet, und eine erste Elektrode 21 und eine zweite Elektrode 22, die im Innern des Gehäuses 10 angeordnet sind.
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Das Gehäuse 10 ist aus einem Isoliermaterial gebildet. Ein Harz ist bevorzugt ein Material zum Ausbilden des Gehäuses 10. Beispielsweise können Polycarbonat, ein Fluorharz, Polyetheretherketon (PEEK) und dergleichen als das Material verwendet werden. Die Dielektrizitätskonstante des Isoliermaterials, das das Gehäuse 10 bildet, ist vorzugsweise 2 oder mehr. Wenn ein Gehäuse 10 aus einem Material mit hoher Dielektrizitätskonstante mit einer Dielektrizitätskonstante von 2 oder mehr besteht, ist es möglich, die zum Zeitpunkt der später beschriebenen Energieübertragung/-aufnahme erzeugte elektrostatische Kapazität zu erhöhen und den an die Elektrode zum Zeitpunkt der Energieübertragung/-aufnahme angelegten Spannungswert zu senken.
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Die 2 ist eine Schnittansicht der Batterie 1 und zeigt einen Zustand von einer rechten Seite der in 1 gezeigten Oberfläche 13 aus gesehen. Eine Batteriezelle 23, die aufgeladen und entladen werden kann, und eine Schalteinheit 24 sind im Innern des Gehäuses 10 untergebracht. Die Schalteinheit 24 ist mit der Batterie 23, einer ersten Elektrode 21 und einer zweiten Elektrode 22 elektrisch verbunden. Die erste Elektrode 21, die zweite Elektrode 22, die Batteriezelle 23 und die Schalteinheit 24 sind durch eine Verdrahtung 25 verbunden, um einen Batterieschaltkreis 25 zu bilden.
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Die Schalteinheit 24 hat zwei Funktionen. Eine der Funktionen ist, den im Innern des Batterieschaltkreises fließenden Strom zwischen AC und DC umzuschalten, und ihre andere Funktion ist, umzuschalten, um entweder den AC-Strom zur Außenseite der Batterie zu entladen oder die Batteriezelle mit dem DC-Strom aufzuladen. Somit fließt der Strom durch die Batteriezellenseite 23 der Schalteinheit 24, der AC-Strom fließt durch die erste Elektrode 21 und die zweite Elektrode 22, und der Entlademodus und der Auflademodus werden umgeschaltet.
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Selbst dann, wenn die Batterie keine Umschaltfunktion für einen Auflade- und Entlademodus aufweist, kann die Batterie beispielsweise als eine Einweg-Batterie verwendet werden, die nur entladen werden kann.
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Als die Batteriezelle 23 kann jede Batterie verwendet werden, solange sie aufgeladen und entladen werden kann, und es können beispielsweise Batteriezellen verschiedener bekannter Strukturen, wie etwa eine Lithium-Ionen-Batteriezelle, entsprechend ausgewählt und verwendet werden.
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Die erste Elektrode 21 und die zweite Elektrode 22 sind in einer ebenen Form durch ein Leitermaterial ausgebildet und sind symmetrisch angeordnet, um sich entlang einer Vorderfläche 11 beziehungsweise einer Rückfläche 12 des Gehäuses 10 zu erstrecken. Als Material zum Ausbilden der ersten Elektrode 21 und der zweiten Elektrode 22 kann eine Metallfolie oder dergleichen verwendet werden.
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Die Schalteinheit 24 ist nicht besonders eingeschränkt, solange sie eine DC/AC-Umschaltfunktion aufweist, und eine bekannte Wandlerschaltung oder dergleichen kann entsprechend unter Berücksichtigung der Größe der Batterie 1 und dergleichen ausgewählt werden.
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Mit der oben beschriebenen Ausgestaltung ist die gesamte Außenfläche der Batterie 1 mit dem Isoliergehäuse 10 derart abgedeckt, dass das leitungsfähige Teil, wie eine Klemme oder eine Elektrode, in keiner Weise durch die Außenfläche freigelegt ist.
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Als Nächstes wird der Betrieb, wenn die Batterie 1 verwendet wird, beschrieben. Die Batterie 1 kann als ein Batteriesystem in Kombination mit einer Verbindungsvorrichtung zum Übertragen und Empfangen von Energie zu und von der Batterie 1 verwendet werden.
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Die 3 zeigt ein Batteriesystem 2, das eine Batterie 1 und eine Ladegerät (Verbindungsvorrichtung) 100 zum Aufladen der Batterie 1 umfasst. Das Ladegerät 100 weist eine Aussparung 101 auf, die das Gehäuse der Batterie 1 aufnehmen kann, und die gesamte Außenfläche des Ladegeräts 100, das die Aussparung 101 umfasst, ist so ausgebildet, dass sie mit einem Isoliermaterial, wie Harz, abgedeckt ist.
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Die 4 ist ein Schaubild, das schematisch einen Querschnitt des Ladegeräts 100 zeigt. Das Ladegerät 100 umfasst eine erste Energieübertragungselektrode (eine verbindungsvorrichtungsseitige erste Elektrode) 102 und eine zweite Energieübertragungselektrode (eine verbindungsvorrichtungsseitige zweite Elektrode) 103. Die erste Energieübertragungselektrode 102 und die zweite Energieübertragungselektrode 103 sind entlang der zwei gegenüberliegenden Oberflächen von den Innenflächen der Aussparung 101 so angeordnet, dass sie nicht freigelegt sind.
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Um die Batterie 1 zu laden, setzt ein Benutzer die Batterie 1 in die Aussparung 101 derart ein, dass zwei Oberflächen, auf denen die erste Energieübertragungselektrode 102 und die zweite Energieübertragungselektrode 103 der Vorderfläche 11 und der Rückfläche 12, auf denen die erste Elektrode 21 und die zweite Elektrode 22 angeordnet sind, gegenüberliegend angeordnet sind.
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Die 5 ist ein Schaltplan, der einen Zustand zeigt, in dem die Batterie 1, wie oben beschrieben, in die Aussparung 101 eingesetzt ist. Da die erste Energieübertragungselektrode 102 und die zweite Energieübertragungselektrode 103 der ersten Elektrode 21 und der zweiten Elektrode 22 gegenüberliegen, sind die sich gegenüberliegenden Elektroden in einem kontaktlosen Zustand kapazitiv verkoppelt (elektrische Feldkopplung), um einen Schaltkreis zu bilden, der die Batterie 1 und das Ladegerät 100 umfasst. Die Dicke des Gehäuses 10 wird vorab festgelegt, um das oben beschriebene Verkoppeln zu ermöglichen. In 5 bezeichnet die Bezugsziffer 104 einen Stromversorgungskreis zum Einstellen des Modus eines Stroms, der von dem Ladegerät 100 zu der Batterie 1 übertragen wird.
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Wenn ein hochfrequenter AC-Strom von dem Ladegerät 100 in dem Zustand, in dem der oben beschriebene Schaltkreis gebildet wird, geliefert wird, kann Energie über die kapazitiv verkoppelten Elektroden an die Batterie 1 übertragen werden. Durch Umwandeln des von dem Ladegerät 100 übertragenen AC-Stroms in einen DC-Strom durch die Schalteinheit 24 kann die Batteriezelle 23 aufgeladen werden.
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Da der AC-Strom von dem Ladegerät 100 geliefert wird und solange die erste Energieübertragungselektrode 102 und die zweite Energieübertragungselektrode 102 der ersten Elektrode 21 und der zweiten Elektrode 22 gegenüberliegen, ist eine Korrespondenzbeziehung von einzelnen Elektroden kein Problem, und das Aufladen kann in einer beliebigen Korrespondenzbeziehung ausgeführt werden. Das heißt, die erste Elektrode 21 kann so angeordnet werden, dass sie der ersten Energieübertragungselektrode 102 gegenüberliegt, oder kann so angeordnet werden, dass sie der zweiten Energieübertragungselektrode 103 gegenüberliegt.
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Wie in 1 oder dergleichen gezeigt ist das Gehäuse 10 der Batterie 1 in einer rechtwinkligen Parallelepidform ausgebildet, in der die Vorderfläche 11 und die Rückfläche 12 in einer quadratischen Form ausgebildet sind. Da die Vorderfläche 11 und die Rückfläche 12 Figuren sind, die eine Rotationssymmetrie aufweisen, ist die Form der Batterie 1 in einer Lage, in der eine beliebige der vier Oberflächen, außer der Vorderfläche 11 und der Rückfläche 12, nach oben zeigt, immer dieselbe. Wenn des Weiteren sich eine von der Vorderfläche 11 oder der Rückfläche 12 auf der Vorderseite befindet, ändert sich ihre Form nicht. Wenn daher die Batterie 1 in die Aussparung 101 eingesetzt wird, liegen die erste Energieübertragungselektrode 102 und die zweite Energieübertragungselektrode 103 der ersten Elektrode 21 und der zweiten Elektrode 22 ungeachtet deren Richtung zwangsweise gegenüberüber, und ein Aufladen kann ausgeführt werden.
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Nachdem die Batterie 1 aufgeladen ist, wird die Batterie auf einer vorbestimmten Entladevorrichtung (Verbindungsvorrichtung) montiert und als Stromversorgung verwendet. Die 6 zeigt eine Greifzange 200, die ein Behandlungswerkzeug ist, das eine starre Einführeinheit 201 und eine an einem distalen Endabschnitt bereitgestellte Behandlungseinheit 202 umfasst, als ein Beispiel einer Entladungsvorrichtung. Die Ziel-Entladungsvorrichtung ist nicht auf ein Behandlungswerkzeug beschränkt und kann ohne besondere Beschränkung angewendet werden, solange sie verwendet wird, wenn sie unter Spannung steht.
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Ein Griff 203 der Greifzange 200 ist mit einer Aussparung 204 zum Unterbringen der Batterie 1 versehen. Die Form der Aussparung 204 kann dieselbe sein wie die der Aussparung 101 des Ladegeräts 100. Die Greifzange 200 umfasst ein Elektrodenpaar zum Empfangen von Energie der ersten Energieempfangselektrode (der verbindungsvorrichtungsseitigen ersten Elektrode) und der zweiten Energieempfangselektrode (der verbindungsvorrichtungsseitigen zweiten Elektrode). Obwohl dies nicht in 6 gezeigt wird, sind die erste Energieempfangselektrode und die zweite Energieempfangselektrode entlang der zwei gegenüberliegenden Oberflächen von den Innenflächen der Aussparung 201 so angeordnet, dass sie nicht zur Außenseite hin freigelegt sind. Das heißt, das Paar der energieempfangenden Elektroden ist im Innern der Greifzange 200 untergebracht.
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Die 7 ist ein Schaltplan eines Schaltkreises, der gebildet wird, wenn ein Entladen von der Batterie 1 zu der Greifzange 200 ausgeführt wird. Wenn, wie beim Laden, die erste Energieempfangselektrode 211 und die zweite Energieempfangselektrode 212 der ersten Elektrode 21 und der zweiten Elektrode 22 gegenüberliegen, sind die sich gegenüberliegenden Elektroden kapazitiv miteinander verkoppelt. Wenn ein Entladen von der Batterie 1 ausgeführt wird, dann wird der aus der Batteriezelle 23 abgezogene DC-Strom durch die Schalteinheit 24 in einen AC-Strom umgewandelt und an die Greifzange 200 übertragen. In der Greifzange 200 wird der von der Batterie 1 gelieferte AC-Strom durch den Energieempfangsschaltkreis 205 entsprechend angepasst und an die Behandlungseinheit 202, die die Last ist, geliefert.
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Wenn, wie beim Aufladen, die Batterie 1 in die Aussparung 204 eingesetzt wird, ist es möglich, ungeachtet der Richtung eine Entladung zu der Greifzange 200 auszuführen.
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Das heißt, die Batterie kann, wie in 8 gezeigt, in die Aussparung 204 in derselben Lage wie in 2 gezeigt eingesetzt werden, oder, wie in 9 gezeigt, die Batterie 1 kann in die Aussparung 201 in einer von der Lage in 8 vertikal umgekehrten Lage eingesetzt werden. Selbst wenn die Batterie 1 in die Aussparung 204 in der Lage eingesetzt wird, in der die Vorderfläche 11 und die Rückfläche 12 von der in den 8 und 9 gezeigten Lage umgekehrt sind, ist es weiterhin möglich, eine Entladung von der Batterie 1 zu der Greifzange 200 auszuführen.
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Wenn ein hochfrequenter Strom in der zu verwendenden Entladevorrichtung verwendet wird, kann der gelieferte AC-Strom verwendet werden wie er ist, indem die Spannung oder der Stromwert oder dergleichen durch den Energieempfangsschaltkreis 205 angepasst wird. Wenn der DC-Strom in der Entladevorrichtung verwendet wird, kann ein Wandlerschaltkreis 205 oder dergleichen in dem Energieempfangsschaltkreis 205 entsprechend so bereitgestellt werden, dass der gelieferte AC-Strom in den DC-Strom umgewandelt werden kann.
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Wie oben beschrieben kann die Batterie 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit einer Verbindungsvorrichtung, wie einem Ladegerät oder einer medizinischen Vorrichtung, elektrisch verbunden werden, ohne eine leitfähige Klemme, wie ein Metall, zu verwenden. Daher ist es möglich, Energie von der Verbindungsvorrichtung zu empfangen und zu ihr zu übertragen, während eine Konfiguration bereitgestellt wird, in der die gesamte Außenfläche mit dem Isoliergehäuse 10 abgedeckt ist, und sie kann in geeigneter Weise als eine Batterie verwendet werden. Im Unterschied zu einer normalen Batterie sind sowohl die Eingabe in die Batterie 1 als auch die Ausgabe von der Batterie 1 ein AC. Die Frequenz des AC ist bevorzugt die Frequenz eines Hochfrequenzbands von ungefähr 100 kHz bis 1 GHz.
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Da des Weiteren die Batterie 1 keinen Abschnitt aufweist, der aus einem Leiter, wie eine Klemme, gebildet ist, der durch die Außenfläche freigelegt ist und mit dem internen Mechanismus durch einen Leiter, wie eine Verdrahtung, verbunden ist, besteht keine Notwendigkeit Vorsicht walten zu lassen, um zu verhindern, dass die Klemme feucht wird, und sie ist einfach zu handhaben.
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Da des Weiteren keine Notwendigkeit besteht, die Verbindungsvorrichtung in Kontakt mit den Klemmen und dergleichen zu bringen, um Energie zu übertragen und zu empfangen, kann ein Freiheitsgrad des Einsetzens in die Verbindungseinheit höher angesetzt werden.
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In der vorliegenden Erfindung wird in einem Batteriesystem, das eine Batterie und mindestens eine Verbindungsvorrichtung umfasst, von den Lagen, in denen die Batterie in die Aussparung der Verbindungsvorrichtung eingesetzt werden kann, eine Lage, in der die erste Elektrode und die zweite Elektrode der eingesetzten Batterie der in der Verbindungsvorrichtung bereitgestellten verbindungsvorrichtungsseitigen ersten Elektrode und der verbindungsvorrichtungsseitigen zweiten Elektrode gegenüberliegen, um die kapazitive Verkopplung zu ermöglichen, als eine „energieübertragbare und energieempfangbare Lage” definiert. Wie oben beschrieben sind in dem Batteriesystem 2 alle Lagen, in denen die Batterie in die Aussparung der Verbindungsvorrichtung eingesetzt werden kann, energieübertragbare und energieempfangbare Lagen, und es gibt insgesamt acht energieübertragbare und energieempfangbare Lagen.
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Da eine gewöhnliche Batterie die Übertragung und den Empfang von Energie nicht ausführen kann, bevor die Verbindungsvorrichtung in Kontakt mit der Klemme oder dergleichen in Kontakt gebracht wird, gibt es grundsätzlich nur eine Lage, in der Energie zu einer einzelnen Verbindungsvorrichtung übertragen und von ihr empfangen werden kann. In dem Batteriesystem der vorliegenden Erfindung ist durch geeignetes Ändern der äußeren Form der Batterie 1, die im Wesentlichen durch die Form des Gehäuses 10, der Form der Aussparung der Verbindungsvorrichtung, der Anordnung der ersten Elektrode 21 und der zweiten Elektrode 22 und der Anordnung der Elektroden der Verbindungsanordnung bestimmt wird, möglich, die energieübertragbaren und energieempfangbaren Lagen auf eine willkürliche Anzahl von 2 oder mehr zu setzen.
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Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 10 und 11 beschrieben. Eine Batterie 51 der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der vorgenannten Batterie in der Art und Weise, wie die erste Elektrode und die zweite Elektrode angeordnet sind. In der folgenden Beschreibung werden dieselben Konfigurationen wie die bereits beschriebenen durch dieselben Bezugsziffern bezeichnet, und eine wiederholte Erklärung wird nicht bereitgestellt.
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Wie in 10 gezeigt sind in der Batterie 51 erste Elektroden 21 und zweite Elektroden 22 auf jeder von der Vorderfläche 11 und der Rückfläche 12 angeordnet. Das heißt, die Batterie 51 umfasst zwei erste Elektroden 21 und zwei zweite Elektroden 22.
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Die 11 ist eine Schnittansicht der Batterie 51. Die zwei ersten Elektroden 2 und die zwei zweiten Elektroden 22 sind durch die Verdrahtung 25 miteinander verbunden und liegen auf demselben Potential (gleiche Spannung und gleiche Phase).
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Obwohl nicht gezeigt, sind in der mit der Batterie 51 verbundenen Verbindungsvorrichtung eine verbindungsvorrichtungsseitige erste Elektrode und eine verbindungsvorrichtungsseitige zweite Elektrode ebenfalls entlang jeder der zwei Oberflächen, die der Vorderfläche 11 und der Rückfläche 12 von den inneren Oberflächen der Aussparung gegenüberliegen, angeordnet, wenn die Batterie 51 untergebracht ist.
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Ähnlich wie die Batterie 1 der ersten Ausführungsform ist die Batterie 51 der vorliegenden Ausführungsform leicht zu handhaben und kann ein Batteriesystem mit einem hohen Freiheitsgrad beim Einsetzen in die Verbindungsvorrichtung bilden.
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Da des Weiteren die ersten Elektroden 21 und die zweiten Elektroden 22 an jeder von der Vorderfläche 11 und der Rückfläche 12 bereitgestellt werden, dann wird, wenn sich die die Batterie 51 in die Aussparung in der Vorne-Hinten-Richtung (der Richtung zwischen der Vorderfläche 11 und der Rückfläche 12) bewegt, während sie in der Verbindungsvorrichtung eingesetzt ist, der Abstand zwischen den sich gegenüberliegenden Elektroden in einer von der Vorderfläche 11 und der Rückfläche 12 länger, wobei jedoch der Abstand zwischen den sich gegenüberliegenden Elektroden in der anderen der Flächen kürzer wird. Daher ist die kombinierte Kapazität des Kondensators, die zwischen der Batterie 51 und der Verbindungsvorrichtung hergestellt wird, schwer zu ändern, und in dem durch die Batterie 51 und die Verbindungsvorrichtung gebildeten Schaltkreis wird die Kapazitätsstabilität des Kondensators bemerkenswert verbessert, und die Steuerung ist einfach. Dadurch ist es möglich, ein stabileres Aufladen und Entladen auszuführen.
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Abhängig von der Lage, in der die Batterie 51 in die Verbindungsvorrichtung eingesetzt wird, und der Art und Weise, in der die verbindungsvorrichtungsseitige erste Elektrode und die verbindungsvorrichtungsseitige zweite Elektrode angeordnet sind und dergleichen, können jedoch die ersten Elektroden 21 und die zweiten Elektroden 22 sowohl der verbindungsvorrichtungsseitigen ersten Elektrode als auch der verbindungsvorrichtungsseitigen zweiten Elektrode gegenüberliegen. Da die Energie-Übertragung und der -Empfang nicht in einer solchen Lage ausgeführt werden, sollte angemerkt werden, dass es Fälle gibt, in denen die Anzahl von energieübertragbaren und energieempfangbaren Lagen kleiner wird als die von der Batterie 1.
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In der vorliegenden Ausführungsform können eine erste Elektrode 21 und eine zweite Elektrode 22 an nur einer von der Vorderfläche und der Rückfläche der Batterie bereitgestellt sein. Im Gegensatz dazu können in der Verbindungsvorrichtung die verbindungsvorrichtungsseitige erste Elektrode und die verbindungsvorrichtungsseitige zweite Elektrode nur in einer von den zwei der Vorderfläche 11 und der Rückfläche 12 gegenüberliegenden Oberflächen angeordnet sein, wenn die Batterie 51 untergebracht ist.
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Wenn die ersten Elektroden 21 und die zweiten Elektroden 22 an mehreren Oberflächen bereitgestellt sind, können die ersten Elektroden oder die zweiten Elektroden an jeder Oberfläche miteinander verbunden sein. Eine Batterie 51A des in 12 gezeigten modifizierten Beispiels weist eine quadratische säulenförmige äußere Form mit einem quadratischen Boden auf, und die ersten Elektroden 21 und die zweiten Elektroden 11 sind entlang von jeder der vier Außenflächen 52, 53, 54 und 55 angeordnet. Da die ersten Elektroden 21 und die zweiten Elektroden 22 an jeder Außenfläche miteinander verbunden sind, weist die Batterie 51A eine Struktur auf, in der die erste Elektrode 21 und die zweite Elektrode 22 an der Außenfläche über den gesamten Umfang angeordnet sind. Da die Batterie 51A eine solche Struktur aufweist, kann sie Energie zu der Verbindungsvorrichtung selbst dann übertragen oder von ihr empfangen, wenn die Batterie 51A ohne Berücksichtigung der relativen Positionsbeziehungen mit der Verbindungsvorrichtung in der Richtung um eine Achse X1 der in die Aussparung eingesetzten quadratischen Säule eingesetzt ist.
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Wenn des Weiteren die äußere Form der Batterie 51A säulenförmig mit einer kreisförmigen Bodenfläche ausgebildet ist und wenn sie in der Aussparung der Verbindungsvorrichtung untergebracht ist, ist es möglich, Energie selbst dann zu übertragen und zu empfangen, wenn die Batterie 51A in der Aussparung ohne Berücksichtigung der Positionsbeziehung mit der Verbindungsvorrichtung in der Umfangsrichtung (der Richtung um die Säulenachse herum) untergebracht ist. In diesem Fall gibt es unzählige energieübertragbare und energieempfangbare Lagen in dem Batteriesystem.
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Obwohl die jeweiligen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben beschrieben wurden, wird der technische Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und es ist möglich, innerhalb eines Umfangs, der nicht vom Erfindungsgedanken der vorliegenden Erfindung abweicht, Kombinationen von Bestandteilen zu ändern oder verschiedene Änderungen zu den jeweiligen Bestandteilen hinzuzufügen oder zu entfernen.
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Als Erstes ist die äußere Form der Batterie nicht auf die vorgenannte Form beschränkt, und die Batterie kann in beliebiger Weise ausgebildet werden, solange wie die Batterie in der Aussparung der Verbindungsvorrichtung untergebracht werden kann und zwei oder mehr energieübertagbare und energieempfangbare Lagen aufweist.
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Beispielsweise gibt es bei der in 3 gezeigten, in das Ladegerät 100 einzusetzenden Batterie keine Einschränkung der Form der Vorderflächen und Rückflächen des Gehäuses, solange die Batterie in die Aussparung 101 eingesetzt werden kann, und die Formen und Größen der Vorderfläche und der Rückfläche können unterschiedlich sein. Ferner können die Formen der kapazitiv zu verkoppelnden Oberflächen zwischen der Batterie und der Verbindungsfläche unterschiedlich sein.
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Des Weiteren können die Formen und Größen zwischen der Elektrode der Batterieseite und der Elektrode an der Verbindungsvorrichtungsseite, die kapazitiv miteinander verkoppelt sind, unterschiedlich sein.
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Weiterhin muss die äußere Form der Batterie und die Form der Aussparung nicht genau dieselbe sein. Wenn die Batterie in die Aussparung eingesetzt ist, selbst wenn ein Teil der Batterie aus der Aussparung vorsteht oder ein Zwischenraum in der Aussparung verbleibt, und solange wie die Elektrode auf der Batterieseite und die Elektrode auf der Verbindungsvorrichtungsseite einander so gegenüberliegen, dass die Elektroden miteinander kapazitiv verkoppelt werden können, funktionieren sie ohne Probleme als ein Batteriesystem.
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Weiterhin ist die äußere Form der Batterie nicht auf eine Form beschränkt, bei der die Außenfläche nur eine flache Oberfläche umfasst. Folglich kann die äußere Form die oben beschriebene Säulenform oder eine elliptische Säulenform, bei der beide Seiten in der axialen Richtung elliptisch sind, oder eine mehreckige Säulenform mit gerundeten Ecken oder Rändern aufweisen, so wie die in 13 gezeigte Batterie 61. Zu diesem Zeitpunkt ist es nicht nötig, die erste Elektrode und die zweite Elektrode mit einer Hauptachse oder einer Nebenachse der elliptischen Oberfläche auf beiden Seiten der elliptischen Säule in der axialen Richtung parallel anzuordnen. Wie beispielsweise schematisch in 14 gezeigt können die erste Elektrode und die zweite Elektrode einander gegenüberliegend in einer Richtung angeordnet sein, die weder mit der Nebenachse XS noch mit der Hauptachse XL parallel angeordnet ist.
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In dem in 15 gezeigten modifizierten Beispiel ist die äußere Form der Batterie 71 ein Würfel, und die ersten Elektroden 21 sind auf jeder von in 15 gezeigten drei aneinandergrenzenden Oberflächen angeordnet. Die zweiten Elektroden 22 sind auf jeder der drei verbleibenden Oberflächen, die nicht in 15 gezeigt sind, angeordnet, und die Batterie 71 weist drei erste Elektroden 21 und drei zweite Elektroden 22 auf.
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Als die Verbindungsvorrichtung der Batterie 71 ist eine Vorrichtung angefertigt, die eine kubische Aussparung aufweist und die verbindungsvorrichtungsseitige erste Elektrode und die verbindungsvorrichtungsseitige zweite Elektrode an einem Paar von gegenüberliegenden Oberflächen von den Aussparungsinnenflächen aufweist. Wenn in dem Batteriesystem mit einer solchen Konfiguration die Batterie 71 ungeachtet der Einsetzlagen der Batterie 71 in der Aussparung eingesetzt ist, dann liegt eine der drei ersten Elektroden 21 zwangsweise einer von der verbindungsvorrichtungsseitigen ersten Elektrode und der verbindungsvorrichtungsseitigen zweiten Elektrode gegenüber und eine der drei zweiten Elektroden 22 liegt der anderen der verbindungsvorrichtungsseitigen ersten Elektrode und der verbindungsvorrichtungsseitigen zweiten Elektrode gegenüber. Daher gibt es in dem Batteriesystem vierundzwanzig energieübertragbare und energieempfangbare Lagen, und die Nutzungsfähigkeit kann bemerkenswert verbessert werden.
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Des Weiteren kann in jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen ein Umschalten zwischen Aufladen und Entladen unter Verwendung der Schalteinheit automatisch durchgeführt werden, indem beispielsweise eine Vorrichtung identifiziert wird, mit der die Batterie verbunden ist, oder kann so konfiguriert werden, dass ein Benutzer den Schaltmodus bestimmt. Im letzteren Fall kann ein Schalter zum Umschalten des Modus an der Außenfläche der Batterie bereitgestellt werden.
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[Industrielle Anwendbarkeit]
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Die vorliegende Erfindung kann auf eine Batterie und ein Batteriesystem, das die Batterie und die Verbindungsvorrichtung umfasst, angewendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 51, 51a, 61
- Batterie
- 2
- Batteriesystem
- 10
- Gehäuse
- 21
- Erste Elektrode
- 22
- Zweite Elektrode
- 23
- Batteriezelle
- 24
- Schalteinheit
- 100
- Ladegerät (Verbindungsvorrichtung)
- 101
- Aussparung
- 102
- Erste Energieübertragungselektrode (verbindungsvorrichtungsseitige erste Elektrode)
- 103
- Zweite Energieübertragungselektrode (verbindungsvorrichtungsseitige erste Elektrode)
- 200
- Greifzange (Verbindungsvorrichtung)
- 201
- Aussparung
- 211
- Erste Energieempfangselektrode (verbindungsvorrichtungsseitige erste Elektrode)
- 212
- Zweite Energieempfangselektrode (verbindungsvorrichtungsseitige zweite Elektrode)
