JP2004047133A - 電池パック、電子機器及び液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】低温の環境における電池の特性劣化に対して半導体熱交換素子を用いて対策を行う。
【解決手段】温度検出信号ｔが温度制御回路５０で基準値と比較され、同温度検出信号ｔが同基準値よりも大きい（すなわち、電池３１の温度が常温よりも低い）ときにスイッチ４１がオン状態となり、加熱用電力ｈが半導体熱交換素子３３に供給される。そして、半導体熱交換素子３３が発熱することにより、電池３１が加熱される。また、温度検出信号ｔが基準値以下（すなわち、電池３１の温度が常温以上）のときにスイッチ４１がオフ状態となり、電池３１に対する加熱が停止される。従って、電池３１の温度が所定値に保持され、低温下における特性が改善される。
【選択図】 図５
【解決手段】温度検出信号ｔが温度制御回路５０で基準値と比較され、同温度検出信号ｔが同基準値よりも大きい（すなわち、電池３１の温度が常温よりも低い）ときにスイッチ４１がオン状態となり、加熱用電力ｈが半導体熱交換素子３３に供給される。そして、半導体熱交換素子３３が発熱することにより、電池３１が加熱される。また、温度検出信号ｔが基準値以下（すなわち、電池３１の温度が常温以上）のときにスイッチ４１がオフ状態となり、電池３１に対する加熱が停止される。従って、電池３１の温度が所定値に保持され、低温下における特性が改善される。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電池パック、電子機器及び液晶表示装置に係り、例えば−１０℃程度の低温の環境で用いて好適な電池パック、電子機器、及び液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ 、携帯情報端末）などの携帯用の電子機器は、低温から高温までが広範囲の温度の環境で使用される。これらの携帯用の電子機器では、その電源部に電池（たとえば、リチウムイオン２次電池）が用いられているが、この電池の内部では、放電時、イオンが負極活物質内部→負極空隙中電解液→セパレータ空隙中電解液→正極空隙中電解液→正極活物質中と移動する。放電特性は、これらのイオンの動きに関係する全ての部分の影響を受けるが、特に電解液による影響が大きい。この電解液は、例えば−１０℃程度の低温下では粘度が増加して不活性になるため、電池は、内部抵抗が高い状態となり、高負荷時に取り出せる電力が常温時の半分以下となる現象が発生する。この現象を改善するには、電池を加熱して常温に近づける必要があるため、低温下で電池を加熱する構成の電池パックが製作されている。
【０００３】
この種の電池パックは、従来では例えば図１１に示すものがある。この電池パック１０は、同図に示すように、電池１１と、サーミスタ１２と、電熱線１３と、電池保護回路１４と、加熱入力電極１５と、温度検出電極１６と、電池出力電極１７と、ＧＮＤ（グラウンド）電極１８とから構成されている。電池１１は、たとえばリチウムイオン２次電池で構成され、所定の起電力ｅを発生して電池出力電極１７から出力する。サーミスタ１２は、温度の上昇／下降に対応して抵抗値が減少／増加するＮＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）サーミスタで構成され、電池１１の温度を検出して同温度に対応した温度検出信号ｔを温度検出電極１６から出力する。電熱線１３は、ニクロム線で構成され、加熱入力電極１５から加熱用電力ｈが供給されたとき、同加熱用電力ｈを熱に変換して電池１１を加熱する。電池保護回路１４は、電池１１の放電時の電流を所定値（たとえば、同電池１１の定格電流値）に制限することにより、短絡や過負荷に対して保護する。
【０００４】
図１２、図１３及び図１４は、図１１の電池パック１０の構造を示す図であり、同図１２は正面透視図、同図１３は同図１２のＡ方向透視図、及び同図１４が同図１２のＢ方向矢視図である。
図１２及び図１３に示すように、電池パック１０では、表面が絶縁処理された電池１１の周囲に電熱線（ニクロム線）１３が巻回され、同電熱線１３が固定テープ１５によってテーピングされている。また、図１４に示すように、加熱入力電極１５、温度検出電極１６、電池出力電極１７、及びＧＮＤ電極１８が左側面に設けられている。
【０００５】
図１５は、図１１の電池パック１０が内蔵された携帯情報端末２０の要部を示す構成図である。
この携帯情報端末２０は、同図１５に示すように、スイッチ２１と、温度制御回路２２とを備えている。スイッチ２１は、たとえば、ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ（以下、「ｐＭＯＳ」という）で構成され、温度制御回路２２によってオン／オフ制御される。温度制御回路２２は、電池１１の温度を温度検出信号ｔに基づいて所定値に保持するための加熱用電力ｈを電池１１の起電力ｅからスイッチ２１を介して電熱線１３に供給する。
【０００６】
この携帯情報端末２０では、温度検出信号ｔが温度制御回路２２で基準値と比較され、同温度検出信号ｔが同基準値よりも大きい（すなわち、電池１１の温度が常温よりも低い）ときにスイッチ２１がオン状態となり、加熱用電力ｈが電熱線１３に供給される。そして、電熱線１３が発熱することにより、電池１１が加熱される。また、温度検出信号ｔが基準値以下（すなわち、電池１１の温度が常温以上）のときにスイッチ２１がオフ状態となり、電池１１に対する加熱が停止される。従って、電池１１の温度が所定値に保持される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電池パック１０では、次のような問題点があった。すなわち、電熱線（ニクロム線）１３によって電池１１が加熱されるため、同電池１１の表面の広い面積を均一に加熱するには、同電熱線１３を巻回する間隔を狭くする必要がある。この場合、電熱線１３が金属のため、重量が比較的大きく、さらに、巻回する間隔を狭くしたときの同電熱線１３の絶縁の不確実性、衝撃に対して断線する可能性、経年変化による劣化（たとえば、高湿度の環境で腐食する）の問題などがある。
【０００８】
また、電熱線１３を固定テープ１５によってテーピングする必要があるが、同テーピングは担当者の手作業で行う以外に方法がないため、生産効率が低いという問題点がある。また、電熱線１３の巻回の密度によっては、加熱が不十分になることがあるという問題点がある。また、電熱線１３の熱転換率は、約５７％であり、比較的低いという問題点がある。また、電熱線１３は、材質が硬質なため、衝撃に弱いという問題点がある。
【０００９】
また、−１０℃以下の低温下では、上記電池パック１０の他、液晶表示装置でも、内部の液晶パネルの反応が遅くなるため、種々の問題点が発生する。たとえば、画面が必要以上に明るくなる現象や、表示用画像データの変化に対する画面の変化に時間（数秒〜数１０秒）がかかり、動画の表示が不完全になるという現象が発生する。
【００１０】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、低温の環境で用いても特性の劣化を生じない電池パック、電子機器及び液晶表示装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、電池と、該電池又はその近傍の温度を検出して該温度に対応した温度検出信号を出力する温度検出部と、前記電池の温度を前記温度検出信号に基づいて所定値に保持するための加熱用電力が供給され、該加熱用電力に基づいて前記電池を加熱する加熱部とを備えてなる電池パックに係り、前記加熱部は、前記加熱用電力が供給されたとき、ペルチェ効果に基づいて発熱する半導体熱交換素子を備えてなることを特徴としている。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電池パックに係り、前記加熱用電力は、前記電池の起電力から供給される構成にされていることを特徴としている。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の電池パックに係り、前記半導体熱交換素子は、可撓性を有する薄膜状に形成され、かつ前記電池に密着して装着されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の電池パックに係り、前記半導体熱交換素子は、ポリテトラフルオロエチレンを基材とする薄膜状に形成され、かつ前記電池に密着して装着されていることを特徴としている。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の電子機器に係り、電池と、該電池又はその近傍の温度を検出して該温度に対応した温度検出信号を出力する温度検出部と、供給された加熱用電力に基づいて前記電池を加熱する加熱部と、前記電池の温度を前記温度検出信号に基づいて所定値に保持するための前記加熱用電力を前記加熱部に供給する温度制御部とを備えてなる電子機器に係り、前記加熱部は、前記加熱用電力が供給されたとき、ペルチェ効果に基づいて発熱する半導体熱交換素子を備えてなることを特徴としている。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項４記載の電子機器に係り、前記電池の起電力から供給される構成にされていることを特徴としている。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項５又は６記載の電子機器に係り、前記半導体熱交換素子は、可撓性を有する薄膜状に形成され、かつ前記電池に密着して装着されていることを特徴としている。
【００１８】
請求項８記載の発明は、請求項５又は６記載の電子機器に係り、前記半導体熱交換素子は、ポリテトラフルオロエチレンを基材とする薄膜状に形成され、かつ前記電池に密着して装着されていることを特徴としている。
【００１９】
請求項９記載の発明は、液晶表示装置に係り、液晶パネルと、該液晶パネルの温度を検出して該温度に対応した温度検出信号を出力する温度検出部と、供給された加熱用電力に基づいて前記液晶パネルを加熱する加熱部と、前記液晶パネルの温度を前記温度検出信号に基づいて所定値に保持するための前記加熱用電力を前記加熱部に供給する温度制御部とを備え、前記加熱部は、前記加熱用電力が供給されたとき、ペルチェ効果に基づいて発熱する半導体熱交換素子を備えてなることを特徴としている。
【００２０】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の液晶表示装置に係り、前記半導体熱交換素子は、可撓性を有する薄膜状に形成され、かつ前記液晶パネルの裏面に密着して装着されていることを特徴としている。
【００２１】
請求項１１記載の発明は、請求項９記載の液晶表示装置に係り、前記半導体熱交換素子は、ポリテトラフルオロエチレンを基材とする薄膜状に形成され、かつ前記電池に密着して装着されていることを特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。
第１の実施形態
図１は、この発明の第１の実施形態である電池パックの電気的構成を示す回路図である。
この形態の電池パック３０は、同図に示すように、電池３１と、サーミスタ３２と、半導体熱交換素子３３と、電池保護回路３４と、加熱入力電極３５と、温度検出電極３６と、電池出力電極３７と、ＧＮＤ（グラウンド）電極３８とから構成されている。電池３１は、たとえばリチウムイオン２次電池で構成され、所定の起電力ｅを発生して電池出力電極３７から出力する。サーミスタ３２は、温度の上昇／下降に対応して抵抗値が減少／増加するＮＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）サーミスタで構成され、電池３１の温度を検出して同温度に対応した温度検出信号ｔを温度検出電極３６から出力する。このサーミスタの適用温度範囲は、−５０〜３００℃程度である。
【００２３】
半導体熱交換素子３３は、加熱入力電極３５から加熱用電力ｈが供給されたとき、ペルチェ効果に基づいて発熱して電池３１を加熱する。この半導体熱交換素子３３は、朝日電子工業株式会社から商品名「ＲＭＺ」で発売され、熱交換率のきわめて高い無輻射かつ無雑音の半導体である。
【００２４】
電池保護回路３４は、電池３１の充電時及び放電時における電流を制限することにより、同電池３１を保護する。たとえば、電池３１の起電力ｅが２．５Ｖ以下になると、電池保護回路３４がオフ状態となって放電が止まり、過放電が防止される。また、充電時では、通常、４．２Ｖまで充電されるが、４．４Ｖ以上になると電池保護回路３４がオフ状態となって充電が止まり、過充電が防止される。また、通常、２Ｃ放電（“Ｃ”は時間率であり、“１Ｃ”は電池３１の公称容量を１時間で充放電できる電流を表す）まで安定して行われるが、４Ｃ放電以上になると危険なため、電池保護回路３４がオフ状態となって放電が止まり、過電流が防止される。
【００２５】
図２、図３及び図４は、図１の電池パック３０の構造を示す図であり、同図２は正面透視図、同図３は同図２のＡ方向透視図、及び同図４が同図２のＢ方向矢視図である。
この電池パック３０では、図２及び図３に示すように、半導体熱交換素子３３は、たとえばポリテトラフルオロエチレンを基材として可撓性を有する薄膜状（厚みは、たとえば０．２ｍｍ以下）に形成され、かつ電池３１に密着して包囲するように装着されている。半導体熱交換素子３３には、電極３３ａ，３３ｂが設けられ、同電極３３ａ，３３ｂがスペーサ３３ｃを介して固定されている。また、図４に示すように、加熱入力電極３５、温度検出電極３６、電池出力電極３７、及びＧＮＤ電極３８が左側面に設けられている。
【００２６】
図５は、図１の電池パック３０を内蔵した電子機器の要部の電気的構成を示すブロック図である。
この電子機器は、図５に示すように、たとえばＰＤＡのような携帯情報端末４０であり、スイッチ４１と、温度制御回路５０とを備えている。スイッチ４１は、たとえばｐＭＯＳで構成され、温度制御回路５０によってオン／オフ制御される。温度制御回路５０は、電池３１の温度を温度検出信号ｔに基づいて所定値に保持するための加熱用電力ｈを電池３１の起電力ｅからスイッチ４１を介して半導体熱交換素子３３に供給する。
【００２７】
図６は、図５中の温度制御回路５０の電気的構成を示す回路図である。
この温度制御回路５０は、抵抗５１と、ツェナ・ダイオード５２と、抵抗５３と、コンパレータ５４とから構成されている。この温度制御回路５０では、温度検出信号ｔがツェナ・ダイオード５２による基準値と比較され、同温度検出信号ｔが同基準値よりも大きいときにコンパレータ５４の出力信号Ｑが低レベル（“Ｌ”）となり、同温度検出信号ｔが同基準値よりも小さいときに同出力信号Ｑが高レベル（“Ｈ”）となる。
【００２８】
次に、この形態の電池パック３０及び携帯情報端末４０の動作について説明する。
この携帯情報端末４０では、温度検出信号ｔが温度制御回路５０で基準値と比較され、同温度検出信号ｔが同基準値よりも大きい（すなわち、電池３１の温度が常温よりも低い）ときにスイッチ４１がオン状態となり、加熱用電力ｈが半導体熱交換素子３３に供給される。そして、半導体熱交換素子３３が発熱することにより、電池３１が加熱される。また、温度検出信号ｔが基準値以下（すなわち、電池３１の温度が常温以上）のときにスイッチ４１がオフ状態となり、電池３１に対する加熱が停止される。従って、電池３１の温度が所定値に保持され、低温下における特性が改善される。
【００２９】
以上のように、この第１の実施形態では、可撓性を有する薄膜状に形成された半導体熱交換素子３３が電池３１に密着して包囲するように装着されるので、テーピングのような作業が不要となり、生産効率が向上する。また、半導体熱交換素子３３では、薄膜全体が均一に発熱するので、電池３１は、温度が一定となり、安定して動作する。さらに、半導体熱交換素子３３の熱転換率が９３％であるので、電池３１を加熱するための消費電力が低減される。また、半導体熱交換素子３３は、ポリテトラフルオロエチレンを基材とする薄膜状に形成され、柔軟な材質なので、電池パック３０が衝撃に強くなる。また、半導体熱交換素子３３は、その材質が金属ではないため、高湿度の環境でも腐食しないので、電池パック３０の寿命が長くなる。
【００３０】
第２の実施形態
図７は、この発明の第２の実施形態である液晶表示装置の電気的構成の要部を示す図である。
この形態の液晶表示装置は、図７に示すように、液晶パネル６１と、サーミスタ６２と、半導体熱交換素子６３と、スイッチ６４と、温度制御回路６５とを備えている。液晶パネル６１は、たとえば、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）液晶などで構成され、与えられた画像データを画面に表示する。サーミスタ６２は、液晶パネル６１の温度を検出して同温度に対応した温度検出信号ｔを出力する。
【００３１】
半導体熱交換素子６３は、加熱用電力ｈが供給されたとき、ペルチェ効果に基づいて発熱して液晶パネル６１を加熱する。スイッチ６４は、たとえばｐＭＯＳで構成され、温度制御回路６５によってオン／オフ制御される。温度制御回路６５は、液晶パネル６１の温度を温度検出信号ｔに基づいて所定値に保持するための加熱用電力ｈを図示しない電池からスイッチ４１を介して半導体熱交換素子６３に供給する。
【００３２】
図８、図９及び図１０は、図７中の液晶パネル６１の構造を示す図であり、同図８は表面図、同図９は裏面図、及び同図１０が同図８のＡ方向矢視図である。図８に示すように、液晶パネル６１は、画像データを表示する画面部６１ａ、及び額縁の役目をするフレーム６１ｂを有し、画像データ及び走査信号を入力するための信号ケーブル７１、及び加熱用電力ｈを入力するためのコネクタ７２が接続されている。また、図９に示すように、液晶パネル６１の裏面には、半導体熱交換素子６３が装着され、同半導体熱交換素子６３の両端には、加熱用電力ｈを入力するための電極７３が設けられている。また、図１０に示すように、半導体熱交換素子６３は、薄膜状に形成され、かつ液晶パネル６１の裏面に接着剤（たとえば、両面テープ）７４を介して密着して装着されている。
【００３３】
次に、この形態の液晶表示装置の動作について説明する。
この液晶表示装置では、温度検出信号ｔが温度制御回路６５で基準値と比較され、同温度検出信号ｔが同基準値よりも大きい（すなわち、液晶パネル６１の温度が常温よりも低い）ときにスイッチ６４がオン状態となり、加熱用電力ｈが半導体熱交換素子６３に供給される。そして、半導体熱交換素子６３が発熱することにより、液晶パネル６１が加熱される。また、温度検出信号ｔが基準値以下（すなわち、液晶パネル６１の温度が常温以上）のときにスイッチ６４がオフ状態となり、液晶パネル６１に対する加熱が停止される。従って、液晶パネル６１の温度が所定値に保持され、低温下における特性が改善される。
【００３４】
以上のように、この第２の実施形態では、−１０℃以下の低温下の環境で液晶パネル６１が加熱されるので、画面が必要以上に明るくなる現象が回避されると共に、表示用画像データの変化に対して高速に対応でき、動画の表示が良好になる。
【００３５】
以上、この発明の実施形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあってもこの発明に含まれる。
例えば、第１の実施形態では、加熱用電力ｈが電池３１の起電力ｅから供給されるようになっているが、加熱専用の電池を別途設けても良い。また、サーミスタ３２，６２は、温度検出センサ（温度に対応した電圧を出力する集積回路）、赤外線センサ、サーモスタット（バイメタル）、熱電対など、温度を検出する機能を有するものであれば、任意のもので良い。電池３１は、リチウムイオン２次電池の他、たとえばマンガン電池などでも良い。また、第１の実施形態では、電池パック３０は携帯情報端末４０に内蔵されているが、同電池パック３０がケーブルなどを介して同携帯情報端末４０に接続されているだけでも良い。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の構成によれば、薄膜状に形成された半導体熱交換素子が電池に密着して包囲するように装着されるので、テーピングのような作業が不要となり、生産効率を向上できる。また、半導体熱交換素子では、薄膜全体が均一に発熱するので、電池は、温度が一定となり、安定して動作する。さらに、半導体熱交換素子の熱転換率が良好なので、電池を加熱するための消費電力を低減できる。また、半導体熱交換素子は、ポリテトラフルオロエチレンを基材とする薄膜状に形成され、柔軟な材質なので、電池パックを衝撃に強くできる。また、半導体熱交換素子は、その材質が金属ではないため、高湿度の環境でも腐食しないので、電池パックの寿命を長くできる。また、低温下の環境で液晶パネルが加熱されるので、画面が必要以上に明るくなる現象を回避できると共に、表示用画像データの変化に対して高速に対応でき、動画の表示を良好にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態である電池パックの電気的構成を示す回路図である。
【図２】図１の電池パック３０の構造を示す図である。
【図３】図２のＡ方向透視図である。
【図４】図２のＢ方向矢視図である。
【図５】図１の電池パック３０を内蔵した電子機器の要部の電気的構成を示すブロック図である。
【図６】図５中の温度制御回路５０の電気的構成を示す回路図である。
【図７】この発明の第２の実施形態である液晶表示装置の電気的構成の要部を示す図である。
【図８】図７中の液晶パネル６１の構造を示す図である。
【図９】図７中の液晶パネル６１の構造を示す図である。
【図１０】図８のＡ方向矢視図である。
【図１１】従来の電池パックの電気的構成を示す回路図である。
【図１２】図１１の電池パック１０の構造を示す図である。
【図１３】図１２のＡ方向透視図である。
【図１４】図１２のＢ方向矢視図である。
【図１５】図１１の電池パック１０が内蔵された携帯情報端末２０の要部を示す構成図である。
【符号の説明】
３０ 電池パック
３１ 電池
３２，６２ サーミスタ（温度検出部）
３３，６３ 半導体熱交換素子（加熱部）
４０ 携帯情報端末（電子機器）
４１，６４ スイッチ（温度制御部）
５０，６５ 温度制御回路（温度制御部）
６１ 液晶パネル
【発明の属する技術分野】
この発明は、電池パック、電子機器及び液晶表示装置に係り、例えば−１０℃程度の低温の環境で用いて好適な電池パック、電子機器、及び液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ 、携帯情報端末）などの携帯用の電子機器は、低温から高温までが広範囲の温度の環境で使用される。これらの携帯用の電子機器では、その電源部に電池（たとえば、リチウムイオン２次電池）が用いられているが、この電池の内部では、放電時、イオンが負極活物質内部→負極空隙中電解液→セパレータ空隙中電解液→正極空隙中電解液→正極活物質中と移動する。放電特性は、これらのイオンの動きに関係する全ての部分の影響を受けるが、特に電解液による影響が大きい。この電解液は、例えば−１０℃程度の低温下では粘度が増加して不活性になるため、電池は、内部抵抗が高い状態となり、高負荷時に取り出せる電力が常温時の半分以下となる現象が発生する。この現象を改善するには、電池を加熱して常温に近づける必要があるため、低温下で電池を加熱する構成の電池パックが製作されている。
【０００３】
この種の電池パックは、従来では例えば図１１に示すものがある。この電池パック１０は、同図に示すように、電池１１と、サーミスタ１２と、電熱線１３と、電池保護回路１４と、加熱入力電極１５と、温度検出電極１６と、電池出力電極１７と、ＧＮＤ（グラウンド）電極１８とから構成されている。電池１１は、たとえばリチウムイオン２次電池で構成され、所定の起電力ｅを発生して電池出力電極１７から出力する。サーミスタ１２は、温度の上昇／下降に対応して抵抗値が減少／増加するＮＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）サーミスタで構成され、電池１１の温度を検出して同温度に対応した温度検出信号ｔを温度検出電極１６から出力する。電熱線１３は、ニクロム線で構成され、加熱入力電極１５から加熱用電力ｈが供給されたとき、同加熱用電力ｈを熱に変換して電池１１を加熱する。電池保護回路１４は、電池１１の放電時の電流を所定値（たとえば、同電池１１の定格電流値）に制限することにより、短絡や過負荷に対して保護する。
【０００４】
図１２、図１３及び図１４は、図１１の電池パック１０の構造を示す図であり、同図１２は正面透視図、同図１３は同図１２のＡ方向透視図、及び同図１４が同図１２のＢ方向矢視図である。
図１２及び図１３に示すように、電池パック１０では、表面が絶縁処理された電池１１の周囲に電熱線（ニクロム線）１３が巻回され、同電熱線１３が固定テープ１５によってテーピングされている。また、図１４に示すように、加熱入力電極１５、温度検出電極１６、電池出力電極１７、及びＧＮＤ電極１８が左側面に設けられている。
【０００５】
図１５は、図１１の電池パック１０が内蔵された携帯情報端末２０の要部を示す構成図である。
この携帯情報端末２０は、同図１５に示すように、スイッチ２１と、温度制御回路２２とを備えている。スイッチ２１は、たとえば、ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ（以下、「ｐＭＯＳ」という）で構成され、温度制御回路２２によってオン／オフ制御される。温度制御回路２２は、電池１１の温度を温度検出信号ｔに基づいて所定値に保持するための加熱用電力ｈを電池１１の起電力ｅからスイッチ２１を介して電熱線１３に供給する。
【０００６】
この携帯情報端末２０では、温度検出信号ｔが温度制御回路２２で基準値と比較され、同温度検出信号ｔが同基準値よりも大きい（すなわち、電池１１の温度が常温よりも低い）ときにスイッチ２１がオン状態となり、加熱用電力ｈが電熱線１３に供給される。そして、電熱線１３が発熱することにより、電池１１が加熱される。また、温度検出信号ｔが基準値以下（すなわち、電池１１の温度が常温以上）のときにスイッチ２１がオフ状態となり、電池１１に対する加熱が停止される。従って、電池１１の温度が所定値に保持される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電池パック１０では、次のような問題点があった。すなわち、電熱線（ニクロム線）１３によって電池１１が加熱されるため、同電池１１の表面の広い面積を均一に加熱するには、同電熱線１３を巻回する間隔を狭くする必要がある。この場合、電熱線１３が金属のため、重量が比較的大きく、さらに、巻回する間隔を狭くしたときの同電熱線１３の絶縁の不確実性、衝撃に対して断線する可能性、経年変化による劣化（たとえば、高湿度の環境で腐食する）の問題などがある。
【０００８】
また、電熱線１３を固定テープ１５によってテーピングする必要があるが、同テーピングは担当者の手作業で行う以外に方法がないため、生産効率が低いという問題点がある。また、電熱線１３の巻回の密度によっては、加熱が不十分になることがあるという問題点がある。また、電熱線１３の熱転換率は、約５７％であり、比較的低いという問題点がある。また、電熱線１３は、材質が硬質なため、衝撃に弱いという問題点がある。
【０００９】
また、−１０℃以下の低温下では、上記電池パック１０の他、液晶表示装置でも、内部の液晶パネルの反応が遅くなるため、種々の問題点が発生する。たとえば、画面が必要以上に明るくなる現象や、表示用画像データの変化に対する画面の変化に時間（数秒〜数１０秒）がかかり、動画の表示が不完全になるという現象が発生する。
【００１０】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、低温の環境で用いても特性の劣化を生じない電池パック、電子機器及び液晶表示装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、電池と、該電池又はその近傍の温度を検出して該温度に対応した温度検出信号を出力する温度検出部と、前記電池の温度を前記温度検出信号に基づいて所定値に保持するための加熱用電力が供給され、該加熱用電力に基づいて前記電池を加熱する加熱部とを備えてなる電池パックに係り、前記加熱部は、前記加熱用電力が供給されたとき、ペルチェ効果に基づいて発熱する半導体熱交換素子を備えてなることを特徴としている。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電池パックに係り、前記加熱用電力は、前記電池の起電力から供給される構成にされていることを特徴としている。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の電池パックに係り、前記半導体熱交換素子は、可撓性を有する薄膜状に形成され、かつ前記電池に密着して装着されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の電池パックに係り、前記半導体熱交換素子は、ポリテトラフルオロエチレンを基材とする薄膜状に形成され、かつ前記電池に密着して装着されていることを特徴としている。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の電子機器に係り、電池と、該電池又はその近傍の温度を検出して該温度に対応した温度検出信号を出力する温度検出部と、供給された加熱用電力に基づいて前記電池を加熱する加熱部と、前記電池の温度を前記温度検出信号に基づいて所定値に保持するための前記加熱用電力を前記加熱部に供給する温度制御部とを備えてなる電子機器に係り、前記加熱部は、前記加熱用電力が供給されたとき、ペルチェ効果に基づいて発熱する半導体熱交換素子を備えてなることを特徴としている。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項４記載の電子機器に係り、前記電池の起電力から供給される構成にされていることを特徴としている。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項５又は６記載の電子機器に係り、前記半導体熱交換素子は、可撓性を有する薄膜状に形成され、かつ前記電池に密着して装着されていることを特徴としている。
【００１８】
請求項８記載の発明は、請求項５又は６記載の電子機器に係り、前記半導体熱交換素子は、ポリテトラフルオロエチレンを基材とする薄膜状に形成され、かつ前記電池に密着して装着されていることを特徴としている。
【００１９】
請求項９記載の発明は、液晶表示装置に係り、液晶パネルと、該液晶パネルの温度を検出して該温度に対応した温度検出信号を出力する温度検出部と、供給された加熱用電力に基づいて前記液晶パネルを加熱する加熱部と、前記液晶パネルの温度を前記温度検出信号に基づいて所定値に保持するための前記加熱用電力を前記加熱部に供給する温度制御部とを備え、前記加熱部は、前記加熱用電力が供給されたとき、ペルチェ効果に基づいて発熱する半導体熱交換素子を備えてなることを特徴としている。
【００２０】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の液晶表示装置に係り、前記半導体熱交換素子は、可撓性を有する薄膜状に形成され、かつ前記液晶パネルの裏面に密着して装着されていることを特徴としている。
【００２１】
請求項１１記載の発明は、請求項９記載の液晶表示装置に係り、前記半導体熱交換素子は、ポリテトラフルオロエチレンを基材とする薄膜状に形成され、かつ前記電池に密着して装着されていることを特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。
第１の実施形態
図１は、この発明の第１の実施形態である電池パックの電気的構成を示す回路図である。
この形態の電池パック３０は、同図に示すように、電池３１と、サーミスタ３２と、半導体熱交換素子３３と、電池保護回路３４と、加熱入力電極３５と、温度検出電極３６と、電池出力電極３７と、ＧＮＤ（グラウンド）電極３８とから構成されている。電池３１は、たとえばリチウムイオン２次電池で構成され、所定の起電力ｅを発生して電池出力電極３７から出力する。サーミスタ３２は、温度の上昇／下降に対応して抵抗値が減少／増加するＮＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）サーミスタで構成され、電池３１の温度を検出して同温度に対応した温度検出信号ｔを温度検出電極３６から出力する。このサーミスタの適用温度範囲は、−５０〜３００℃程度である。
【００２３】
半導体熱交換素子３３は、加熱入力電極３５から加熱用電力ｈが供給されたとき、ペルチェ効果に基づいて発熱して電池３１を加熱する。この半導体熱交換素子３３は、朝日電子工業株式会社から商品名「ＲＭＺ」で発売され、熱交換率のきわめて高い無輻射かつ無雑音の半導体である。
【００２４】
電池保護回路３４は、電池３１の充電時及び放電時における電流を制限することにより、同電池３１を保護する。たとえば、電池３１の起電力ｅが２．５Ｖ以下になると、電池保護回路３４がオフ状態となって放電が止まり、過放電が防止される。また、充電時では、通常、４．２Ｖまで充電されるが、４．４Ｖ以上になると電池保護回路３４がオフ状態となって充電が止まり、過充電が防止される。また、通常、２Ｃ放電（“Ｃ”は時間率であり、“１Ｃ”は電池３１の公称容量を１時間で充放電できる電流を表す）まで安定して行われるが、４Ｃ放電以上になると危険なため、電池保護回路３４がオフ状態となって放電が止まり、過電流が防止される。
【００２５】
図２、図３及び図４は、図１の電池パック３０の構造を示す図であり、同図２は正面透視図、同図３は同図２のＡ方向透視図、及び同図４が同図２のＢ方向矢視図である。
この電池パック３０では、図２及び図３に示すように、半導体熱交換素子３３は、たとえばポリテトラフルオロエチレンを基材として可撓性を有する薄膜状（厚みは、たとえば０．２ｍｍ以下）に形成され、かつ電池３１に密着して包囲するように装着されている。半導体熱交換素子３３には、電極３３ａ，３３ｂが設けられ、同電極３３ａ，３３ｂがスペーサ３３ｃを介して固定されている。また、図４に示すように、加熱入力電極３５、温度検出電極３６、電池出力電極３７、及びＧＮＤ電極３８が左側面に設けられている。
【００２６】
図５は、図１の電池パック３０を内蔵した電子機器の要部の電気的構成を示すブロック図である。
この電子機器は、図５に示すように、たとえばＰＤＡのような携帯情報端末４０であり、スイッチ４１と、温度制御回路５０とを備えている。スイッチ４１は、たとえばｐＭＯＳで構成され、温度制御回路５０によってオン／オフ制御される。温度制御回路５０は、電池３１の温度を温度検出信号ｔに基づいて所定値に保持するための加熱用電力ｈを電池３１の起電力ｅからスイッチ４１を介して半導体熱交換素子３３に供給する。
【００２７】
図６は、図５中の温度制御回路５０の電気的構成を示す回路図である。
この温度制御回路５０は、抵抗５１と、ツェナ・ダイオード５２と、抵抗５３と、コンパレータ５４とから構成されている。この温度制御回路５０では、温度検出信号ｔがツェナ・ダイオード５２による基準値と比較され、同温度検出信号ｔが同基準値よりも大きいときにコンパレータ５４の出力信号Ｑが低レベル（“Ｌ”）となり、同温度検出信号ｔが同基準値よりも小さいときに同出力信号Ｑが高レベル（“Ｈ”）となる。
【００２８】
次に、この形態の電池パック３０及び携帯情報端末４０の動作について説明する。
この携帯情報端末４０では、温度検出信号ｔが温度制御回路５０で基準値と比較され、同温度検出信号ｔが同基準値よりも大きい（すなわち、電池３１の温度が常温よりも低い）ときにスイッチ４１がオン状態となり、加熱用電力ｈが半導体熱交換素子３３に供給される。そして、半導体熱交換素子３３が発熱することにより、電池３１が加熱される。また、温度検出信号ｔが基準値以下（すなわち、電池３１の温度が常温以上）のときにスイッチ４１がオフ状態となり、電池３１に対する加熱が停止される。従って、電池３１の温度が所定値に保持され、低温下における特性が改善される。
【００２９】
以上のように、この第１の実施形態では、可撓性を有する薄膜状に形成された半導体熱交換素子３３が電池３１に密着して包囲するように装着されるので、テーピングのような作業が不要となり、生産効率が向上する。また、半導体熱交換素子３３では、薄膜全体が均一に発熱するので、電池３１は、温度が一定となり、安定して動作する。さらに、半導体熱交換素子３３の熱転換率が９３％であるので、電池３１を加熱するための消費電力が低減される。また、半導体熱交換素子３３は、ポリテトラフルオロエチレンを基材とする薄膜状に形成され、柔軟な材質なので、電池パック３０が衝撃に強くなる。また、半導体熱交換素子３３は、その材質が金属ではないため、高湿度の環境でも腐食しないので、電池パック３０の寿命が長くなる。
【００３０】
第２の実施形態
図７は、この発明の第２の実施形態である液晶表示装置の電気的構成の要部を示す図である。
この形態の液晶表示装置は、図７に示すように、液晶パネル６１と、サーミスタ６２と、半導体熱交換素子６３と、スイッチ６４と、温度制御回路６５とを備えている。液晶パネル６１は、たとえば、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）液晶などで構成され、与えられた画像データを画面に表示する。サーミスタ６２は、液晶パネル６１の温度を検出して同温度に対応した温度検出信号ｔを出力する。
【００３１】
半導体熱交換素子６３は、加熱用電力ｈが供給されたとき、ペルチェ効果に基づいて発熱して液晶パネル６１を加熱する。スイッチ６４は、たとえばｐＭＯＳで構成され、温度制御回路６５によってオン／オフ制御される。温度制御回路６５は、液晶パネル６１の温度を温度検出信号ｔに基づいて所定値に保持するための加熱用電力ｈを図示しない電池からスイッチ４１を介して半導体熱交換素子６３に供給する。
【００３２】
図８、図９及び図１０は、図７中の液晶パネル６１の構造を示す図であり、同図８は表面図、同図９は裏面図、及び同図１０が同図８のＡ方向矢視図である。図８に示すように、液晶パネル６１は、画像データを表示する画面部６１ａ、及び額縁の役目をするフレーム６１ｂを有し、画像データ及び走査信号を入力するための信号ケーブル７１、及び加熱用電力ｈを入力するためのコネクタ７２が接続されている。また、図９に示すように、液晶パネル６１の裏面には、半導体熱交換素子６３が装着され、同半導体熱交換素子６３の両端には、加熱用電力ｈを入力するための電極７３が設けられている。また、図１０に示すように、半導体熱交換素子６３は、薄膜状に形成され、かつ液晶パネル６１の裏面に接着剤（たとえば、両面テープ）７４を介して密着して装着されている。
【００３３】
次に、この形態の液晶表示装置の動作について説明する。
この液晶表示装置では、温度検出信号ｔが温度制御回路６５で基準値と比較され、同温度検出信号ｔが同基準値よりも大きい（すなわち、液晶パネル６１の温度が常温よりも低い）ときにスイッチ６４がオン状態となり、加熱用電力ｈが半導体熱交換素子６３に供給される。そして、半導体熱交換素子６３が発熱することにより、液晶パネル６１が加熱される。また、温度検出信号ｔが基準値以下（すなわち、液晶パネル６１の温度が常温以上）のときにスイッチ６４がオフ状態となり、液晶パネル６１に対する加熱が停止される。従って、液晶パネル６１の温度が所定値に保持され、低温下における特性が改善される。
【００３４】
以上のように、この第２の実施形態では、−１０℃以下の低温下の環境で液晶パネル６１が加熱されるので、画面が必要以上に明るくなる現象が回避されると共に、表示用画像データの変化に対して高速に対応でき、動画の表示が良好になる。
【００３５】
以上、この発明の実施形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあってもこの発明に含まれる。
例えば、第１の実施形態では、加熱用電力ｈが電池３１の起電力ｅから供給されるようになっているが、加熱専用の電池を別途設けても良い。また、サーミスタ３２，６２は、温度検出センサ（温度に対応した電圧を出力する集積回路）、赤外線センサ、サーモスタット（バイメタル）、熱電対など、温度を検出する機能を有するものであれば、任意のもので良い。電池３１は、リチウムイオン２次電池の他、たとえばマンガン電池などでも良い。また、第１の実施形態では、電池パック３０は携帯情報端末４０に内蔵されているが、同電池パック３０がケーブルなどを介して同携帯情報端末４０に接続されているだけでも良い。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の構成によれば、薄膜状に形成された半導体熱交換素子が電池に密着して包囲するように装着されるので、テーピングのような作業が不要となり、生産効率を向上できる。また、半導体熱交換素子では、薄膜全体が均一に発熱するので、電池は、温度が一定となり、安定して動作する。さらに、半導体熱交換素子の熱転換率が良好なので、電池を加熱するための消費電力を低減できる。また、半導体熱交換素子は、ポリテトラフルオロエチレンを基材とする薄膜状に形成され、柔軟な材質なので、電池パックを衝撃に強くできる。また、半導体熱交換素子は、その材質が金属ではないため、高湿度の環境でも腐食しないので、電池パックの寿命を長くできる。また、低温下の環境で液晶パネルが加熱されるので、画面が必要以上に明るくなる現象を回避できると共に、表示用画像データの変化に対して高速に対応でき、動画の表示を良好にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態である電池パックの電気的構成を示す回路図である。
【図２】図１の電池パック３０の構造を示す図である。
【図３】図２のＡ方向透視図である。
【図４】図２のＢ方向矢視図である。
【図５】図１の電池パック３０を内蔵した電子機器の要部の電気的構成を示すブロック図である。
【図６】図５中の温度制御回路５０の電気的構成を示す回路図である。
【図７】この発明の第２の実施形態である液晶表示装置の電気的構成の要部を示す図である。
【図８】図７中の液晶パネル６１の構造を示す図である。
【図９】図７中の液晶パネル６１の構造を示す図である。
【図１０】図８のＡ方向矢視図である。
【図１１】従来の電池パックの電気的構成を示す回路図である。
【図１２】図１１の電池パック１０の構造を示す図である。
【図１３】図１２のＡ方向透視図である。
【図１４】図１２のＢ方向矢視図である。
【図１５】図１１の電池パック１０が内蔵された携帯情報端末２０の要部を示す構成図である。
【符号の説明】
３０ 電池パック
３１ 電池
３２，６２ サーミスタ（温度検出部）
３３，６３ 半導体熱交換素子（加熱部）
４０ 携帯情報端末（電子機器）
４１，６４ スイッチ（温度制御部）
５０，６５ 温度制御回路（温度制御部）
６１ 液晶パネル
Claims (11)
- 電池と、該電池又はその近傍の温度を検出して該温度に対応した温度検出信号を出力する温度検出部と、前記電池の温度を前記温度検出信号に基づいて所定値に保持するための加熱用電力が供給され、該加熱用電力に基づいて前記電池を加熱する加熱部とを備えてなる電池パックであって、
前記加熱部は、
前記加熱用電力が供給されたとき、ペルチェ効果に基づいて発熱する半導体熱交換素子を備えてなることを特徴とする電池パック。 - 前記加熱用電力は、
前記電池の起電力から供給される構成にされていることを特徴とする請求項１記載の電池パック。 - 前記半導体熱交換素子は、
可撓性を有する薄膜状に形成され、かつ前記電池に密着して装着されていることを特徴とする請求項１又は２記載の電池パック。 - 前記半導体熱交換素子は、
ポリテトラフルオロエチレンを基材とする薄膜状に形成され、かつ前記電池に密着して装着されていることを特徴とする請求項１又は２記載の電池パック。 - 電池と、該電池又はその近傍の温度を検出して該温度に対応した温度検出信号を出力する温度検出部と、供給された加熱用電力に基づいて前記電池を加熱する加熱部と、前記電池の温度を前記温度検出信号に基づいて所定値に保持するための前記加熱用電力を前記加熱部に供給する温度制御部とを備えてなる電子機器であって、
前記加熱部は、
前記加熱用電力が供給されたとき、ペルチェ効果に基づいて発熱する半導体熱交換素子を備えてなることを特徴とする電子機器。 - 前記加熱用電力は、
前記電池の起電力から供給される構成にされていることを特徴とする請求項４記載の電子機器。 - 前記半導体熱交換素子は、
可撓性を有する薄膜状に形成され、かつ前記電池に密着して装着されていることを特徴とする請求項５又は６記載の電子機器。 - 前記半導体熱交換素子は、
ポリテトラフルオロエチレンを基材とする薄膜状に形成され、かつ前記電池に密着して装着されていることを特徴とする請求項５又は６記載の電子機器。 - 液晶パネルと、
該液晶パネルの温度を検出して該温度に対応した温度検出信号を出力する温度検出部と、
供給された加熱用電力に基づいて前記液晶パネルを加熱する加熱部と、
前記液晶パネルの温度を前記温度検出信号に基づいて所定値に保持するための前記加熱用電力を前記加熱部に供給する温度制御部とを備え、
前記加熱部は、
前記加熱用電力が供給されたとき、ペルチェ効果に基づいて発熱する半導体熱交換素子を備えてなることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記半導体熱交換素子は、
可撓性を有する薄膜状に形成され、かつ前記液晶パネルの裏面に密着して装着されていることを特徴とする請求項９記載の液晶表示装置。 - 前記半導体熱交換素子は、
ポリテトラフルオロエチレンを基材とする薄膜状に形成され、かつ前記電池に密着して装着されていることを特徴とする請求項９記載の液晶表示装置。
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