JP2005235676A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】充電可能な二次電池を含む二次電池パックを駆動用電源とする機器に着脱可能に装着され、二次電池パックと形状的互換性を有する電池パックにおいて、二次電池パックに対して形状的互換性に加えて、機能的互換性を併せ持つ電池パックを提供するものであり、特に二次電池パックに対して代替使用した場合でも機器側の機能、特性を維持できる電池パックを提供し、機器使用者の利便性を向上させる。
【解決手段】電池パックは、半殻状のケースを組み合わせて開閉自在に形成され、且つ機器へ電力供給する一次電池を収容しており、ケースの一方は一次電池を収容する電池収納部位、機器との接続端子、及び嵌合部位を具備すると共に、機器から要求される情報を出力する制御手段を有する点に特徴を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は一次電池を機器の駆動用電源として使用し、開閉自在な筐体内に前記一次電池を交換可能に収容した電池パックに関し、特に前記機器の駆動用電源に二次電池を用いた電池パックとの形状的互換性を有すると共に、前記機器が要求する情報を出力することで機能的互換性も兼ね備えた電池パックに関する。

携帯電話や携帯用情報端末等の機器はその駆動用電源として充電可能な二次電池を含む電池パックを使用しており、電池パックの意匠が機器筐体の意匠と一体化した構造を採用している。この種の機器は商用電源からの電力供給を受けず、電池パックから供給される電力のみによって動作させる形態を主流としている。このため、電池パックの放電容量が尽きると機器は使用不能な状態に陥ることから、使用者の利便性を大きく損ねてしまう。さらに前記機器は戸外等の使用形態が大半であり、商用電源が容易に確保できない状態であることから、放電容量が尽きた電池パックの充電は困難を極めるものである。そこで放電容量が尽きた電池パックを充電済みの電池パックに交換する対応法が多用されているが、使用者は複数の電池パックを保有、所持する必要があり、さらに個々の電池パックに充電を施す等といった使用上の負担も使用者に強いることになる。

上記と異なる対応法として一次電池、特に入手が容易な円筒形アルカリマンガン乾電池を電源として採用し、二次電池を含む電池パックと形状的な互換性を有する筐体に前記一次電池を交換可能な状態で収容した補助電池パックによる対応法も具現化されている。この対応法であれば使用者が一次電池を入手、交換することによって電池パックとしての機能を奏することが可能であり、さらに電池容量が尽きた場合でも一次電池のみを交換することで前記機能を復帰させることが可能である。このため一次電池が入手可能な環境であれば複数の予備電池パックを保有する必要が無く、且つ充電の必要もないことから一次電池を使用した電池パックは使用者の利便性を大きく向上させるものである。

上述した一次電池を交換可能に収容した電池パックは機器側へ電力供給を行う機能のみを有しており、単なる電力供給源に過ぎないものである。昨今の携帯用途を主とする機器は高機能化に伴う消費電力の増大に伴い電池パックの高容量化を必要とすると同時に高率の放電特性も必要としている。また前記機器の高機能化に対応して電池パックの状態に関する情報を機器側に伝達することで電池容量を有効に活用するための機能が付加されている。一方、機器の小型化に伴って機器が使用される環境は広範になり、過酷な温度環境での使用、放置が想定されることから、温度環境からの電池保護を目的として電池パックの温度を検出し、機器の利用を制限する機能も付加されている。このように電池パックには高機能化、使用環境の拡大に起因して機器側への情報伝達、及び高率での放電特性が要求されている。

然し乍、一次電池を用いた電池パックでは、上述の如く電力供給を行うのみであり、電池パックの情報を機器側へ伝達する機能を有していない。さらにアルカリ乾電池を用いた電池パックでは過酷な温度環境に曝された場合に放電特性の面で難があった。このような問題点に対し、複数個の一次電池を収容した電池ボックスを機器の外部に接続し、電力供給を行う構成が提案されている（特許文献１）。
特開平１１−２５９４４号公報

特許文献１は複数の一次電池を収容した電池ボックスの構造を開示しており、さらに図３に示すように携帯電話機の本体８がその筐体意匠と一体化した電池パック１０を備え、本体の下部に設けた多目的接続端子２０に電池ボックス９を接続する使用形態も開示している。この使用形態では電池パック１０の残存容量が減少した際に電池ボックス９を接続端子２０に接続し、電池ボックス９から本体８に電力供給を行うことで電池パック１０が充電される。このため、本体８は電池パック１０により駆動されることになり、電池パック１０が有する機能、特性を継続できるものである。しかし、電池ボックス９による電池パック１０の充電を実施する期間は本体８と電池ボックス９の接続を維持する必要を有し、さらに充電の完了には長時間を要することから、実使用では電池ボックス９を接続した状態で本体８を使用することになり、使用者の使い勝手を大きく悪化させる問題点を有している。また、前記接続は接続端子２０によって成されており、接続状態を維持した状態での機器の移動や収納、及び使用は接続部分に過大な応力を付加させる虞があり、接続部分の破損を招き易い問題点も有している。

後者の問題点を解決するために電池ボックス９から延出された電源コードの先端に接続端子を設け、この端子を本体８側の接続端子２０に接続する構成も提案されている。この構成であれば、電池ボックス９と本体８とが接続部分を介して一体化される構造を回避できることから応力付加に伴う破損は抑制される。しかし、本体８の使用時には、本体８と別個に電池ボックス９を保持する必要が生じ、使用者の使い勝手をより悪化させることなる。また電源コードを介して接続部分に応力が付加される虞もあり、接続部分の破損が確実に抑制されるものでもない。従って、電池ボックスを用いた構成は、電池パックが装着された状態を維持することで電池パックが有する機能を発揮できるが、使用者の使い勝手を大きく損ねる点で問題を有すると言える。

本発明は従来構成における問題を解決した電池パックを提供するものであり、その目的とするところは使用者の使い勝手を向上させた電池パックを提供することにある。

上記の目的を達成するために本発明の電池パックは、充電可能な電池を含む二次電池パックを駆動用電源とする機器に着脱可能に装着され、前記二次電池パックと形状的互換性を備えており、半殻状のケースを組み合わせて開閉自在に形成され、且つ前記機器へ電力供給する一次電池を収容しており、前記ケースの一方は前記一次電池を収容する電池収納部位、前記機器との接続端子、及び嵌合部位を具備すると共に、前記機器から要求される情報を出力する制御手段を有することを特徴とする。

尚、本発明において二次電池パックとは二次電池を駆動用電源として使用する機器に用いられる電池パックであり、前記機器はこのパックを主電源として使用するものである。また、本発明の電池パックは一次電池を電源として使用しており、前記機器において二次電池パックに対して補助的、あるいは互換的に使用される電池パックである。

上記の構成によれば、本発明の電池パックは機器側に一次電池から電力供給を行うと共に、機器が要求する電池パック、特に電池セルに関する情報を機器に出力しており、機器側にて前記情報に基づき残量表示等の用途に活用できる。このため、機器は二次電池パックと同等の処理を実現できることから機器の機能を損ねることはなく、機器の使用者は通常の使用を継続できる。

さらに本発明の電池パックは、二次電池パックと形状的互換性も備えており、本体に着脱可能な構成とすることで機器への直接接続を可能としている。このため、機器に設けられた接続端子を介して一次電池を含む電池ボックスと二次電池パックを併用する構成、すなわち特許文献１に開示された構成を採用する必要はない。とりわけ本発明の電池パックは、上述した機能面において二次電池パックとの互換性を有し、さらに形状面での互換性も併せ持っている。このため、一次電池を含む電池パック単独で本体と組み合わせるだけで、本体と電池パックの意匠が一体化されるだけでなく、二次電池パックに対して機能面と形状面の代替を両立することでき、電池ボックスを機器本体に接続する構成で認められた不具合、すなわち接続部分の破損や形状面の使い勝手の悪化を招くことはない。これに対して、従来の一次電池を含む電池パックは単なる電力供給源としての機能しか持っておらず、本発明の電池パックにおける技術思想を示唆するものでないことは明白である。

またさらに本発明の電池パックは、筐体を開閉自在な構成としており、筐体内部に収容した一次電池の交換を容易にしており、一次電池が入手可能な使用環境であれば電池交換により機器の継続使用を可能にしており、使用者の利便性を大きく向上させるものである。

一方、本発明の電池パックは上述した構成に加えて一次電池の電力を機器へ供給する放電経路に充電制御手段を介装してなり、充電電流が電池パックに供給された場合に前記充電制御手段が一次電池への充電電流を遮断する構成を備えるものである。

この構成によれば、一次電池を含む電池パックを誤って充電した際、電池パックに供給される充電電流を遮断し、筐体に収容された一次電池が充電されるのを防止する。本発明の電池パックは、形状面、機能面で二次電池パックと互換性を有しており、特に意匠面においても本体と一体化されていることから、使用者は一次電池を含む電池パックであることを意識することなく使用できる。このため、使用者が誤って本発明の電池パックを機器に装着した状態で充電を実施する虞もあり、一次電池への充電を防止する充電制御手段は不可欠な要素である。また、悪意を持った使用者が一次電池の充電を試みた場合、特に電池パックに直接充電電流を供給し、強制的に一次電池の充電を試みる場合であっても、電池パック自体に充電制御手段を付加することで、一次電池に付加される充電電流を確実に遮断することで電池パックにおける不具合の発生を効果的に抑制し、電池パックの信頼性を大きく向上させるものでもある。さらにまた充電制御手段が電池パックに収容された一次電池の電圧を測定し、測定値が機器の動作可能な電圧の閾値を下回った場合に、強制的に放電経路を開状態とする構成を採用しても良い。この構成であれば、一次電池の充電防止に加えて一次電池が過放電状態に陥るのも防止でき、電池パックの信頼性を一層向上させるものである。

尚、本発明の電池パックにおける充電制御手段としては、逆流防止ダイオードも使用できる。逆流防止ダイオードを放電経路に介装することで一次電池へ充電電流が供給されるのを確実に防止でき、充電制御を行うための回路構成も不要とすることからコストを重視する機器での適用が効果的である。

以上のように本発明の電池パックは、機器に対して脱着可能な状態で直接接続され、且つ筐体意匠の一体化も図られることから形状面で二次電池パックと高い互換性を有しており、さらに機器が要求する情報を出力する制御手段を備え、機器は前記情報を基づいて動作を行うことから機能面でも二次電池パックと高い互換性を有している。このため、機器の使用者は一次電池を含む電池パックであっても二次電池パックと同様の機器使用が可能である。特に二次電池パックの充電が困難な環境下であっても機器の使用を継続することが可能になり、使用者の使い勝手、利便性を大きく高めることから、その産業的価値は極めて大きい。

以下、本発明の実施形態を説明する。本実施形態、及び後述する実施例では電池パックを使用する機器として携帯電話を想定し、この機器に組み合わされる二次電池パックとしては前記携帯電話の外観意匠と一体化される筐体を採用した二次電池パックを主たる電源と想定する。

さらに本実施形態の電池パックは、一次電池としてコイン形リチウム電池の使用を想定している。一次電池としては、前記のコイン形リチウム電池に代えて円筒形リチウム一次電池やアルカリマンガン電池を使用できる。好適には主電源となる二次電池パックに使用される二次電池と同等の放電特性を奏し、且つ形状的に類似する一次電池が適用される。例えば、簡易型携帯電話等では高率での放電特性は要求されないが、広範な温度領域での使用が想定されることから過酷な温度環境でもあっても信頼性を維持できるリチウム一次電池が選択される。

本実施形態の電池パックは、上述のように二次電池パックと形状的互換性を備えており、半殻状のケースを組み合わせて開閉自在に形成されている。この電池パックは、ポリカーボネート等のエンジニアリングプラスチックよりなる開閉自在な第一ケースと第二ケースにコイン形リチウム一次電池を収納している。第一ケースは蓋体であり、第二ケースには携帯用電子機器に専用主電源として取り付けられる二次電池パックと互換形状である出力端子及び係合部を設けている。第一ケースと第二ケースは、片側の長辺においてヒンジ部により連結され、閉じた場合にはロック爪等のロック機構によって第一ケースと第二ケースが容易に開かないようになっている。また第二ケース内には、コイン形リチウム一次電池の封口板側（負極側）と接触する板バネ部とマイナス出力端子を一体に加工したマイナスリード板を設置するとともに、コイン形リチウム一次電池の正極ケース（正極側）と接触する板バネとプラス出力端子とを設けている。また、制御手段は、体積効率を考慮して第二ケース内の円形コイン形リチウム一次電池の占めるスペース以外のデッドスペースに配置している。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。尚、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

図１は実施例で用いた電池パックの組立構成図である。図１において第一ケース１はピリカーボネートを射出成形して製作しており、第二ケース２も同じくポリカーボネートを射出成形して製作している。これらケースはヒンジ部１ｂにより連結一体化されており、同時成形が可能である。第一ケースは第二ケースの蓋体として機能し、第一ケース１にはロック爪１ａが一体に形成されており、ヒンジ部１ｂを支店に第一ケースと第二ケースを閉じたときにロック爪１ａが第二ケースにひっかかり容易に開かないようになっている。

第二ケース２には、携帯電話機本体に主電源として取り付けられる角型リチウムイオン二次電池パックと互換形状である係合のためのロック爪２ａや凹み部２ｂ、あるいはコイン形二酸化マンガンリチウム電池３を位置決めするためにガイド凸部２ｃを一体に形成してある。

マイナスリード板４は、コイン形二酸化マンガンリチウム電池３の封口板３ｂ（負極側）と接触する板バネ部４ｂと出力端子部４ａを一体に加工してある。プラスリード５はコイン形リチウム電池３の正極ケース側面３ａ（正極側）と接触する板バネ部５ａを一体に加工してある。

制御手段６は素子本体６ａから出ているリード線６ｂ、６ｃが各々プラスリード板５とプラス出力端子板７を接続している。この制御手段６は第二ケース２のコーナーの隅に配置されており、コイン形二酸化マンガンリチウム電池３と干渉しない矩形と円形で囲まれたデッドスペースにある。

図２は本実施例で用いた電池パックの第一ケースと第二ケースを閉じた状態で第二ケースの底面側から見た外観斜視図を示す。第二ケース２の底面には出力端子窓２ｄが設けてあり、マイナスリード板４の出力端子部４ａとプラス出力端子板７の出力端子部７ａが端子窓２ｄより覗いている。尚、第二ケース２の底面には、ケースを開くときに第一ケース１のロック爪１ａを指でひっかかり易くするための凹み部２ｅを設けている。

本実施例のコイン形リチウム電池は乾電池と共にコンビニエンスストア等で広く安価で市販されている。このため使用の際に更なる電池切れが生じた場合にも、電池パックケースが開閉自在であるためコイン形リチウム一次電池を購入し、交換すれば容易に対応できる。従って主電源である二次電池パックを複数個購入するより高いコストメリットを有する。

さらに各出力端子は、第２ケースの内部で正負極の各出力端子に接続することで放電経路を形成しており、この放電経路中に充電制御手段を設けることで電池パックが誤って充電された際に一次電池への充電電流の供給を防止する。この充電制御手段は、前記の制御手段と同様にデッドスペースに配置することでパック内の空間を有効活用できるものであるが、放電経路に逆流防止ダイオードを配置する構成であれば一層の小型化を実現できる。

一方、制御手段は機器側からの要求に応じて情報の出力を行う。本実施形態の電池パックでは、制御手段から出力された情報は放電経路から供給される一次電池からの出力に重畳させることで機器側に伝達される。他の出力方法として出力端子と別個独立した出力端子を設け、この端子から機器側へ伝達する方法であっても良く、機器側の端子構成に応じた出力形態が採用されるものである。また制御手段から出力される情報としては、一次電池の放電電圧値を例示できる。出力された情報は機器側にて電池パックの残存容量の推定に活用され、機器の表示手段において電池の残容量が表示される。また、一次電池を含む電池パック内部の温度を機器側に出力することで、電池パック内の異状温度を検出し、機器の使用に制限を加える構成や、電池パックに収容された電池種別等の固有情報を機器側に出力し、この固有情報に基づき機器側の動作を制御する構成を採用することができる。これらの構成は何れも機器、及び電池パックの信頼性を向上させるものである。

以上のように本発明の電池パックは、二次電池パックを主たる電源とする機器に適用されるものである。商用電源と独立して使用される機器であれば適用可能であり、携帯電話や携帯型情報端末等の携帯機器に好適に用いられる。そして本発明の電池パックは、これら機器において前記二次電池パックと形状面、機能面で高い互換性を有することから、使用者の使い勝手、利便性を大きく高めるものである。

本実施例における電池パックの内部構造を示す斜視図 同電池パックの外観を示す斜視図 電池ボックスの使用形態を示す斜視図

符号の説明

１ 第１ケース
２ 第２ケース
３ コイン形リチウム一次電池
４ マイナスリード板
５ プラスリード板
６ 制御手段
８ 本体
１０ 電池パック
２０ 接続端子

Claims (3)

1. 充電可能な二次電池を含む二次電池パックを駆動用電源とする機器に着脱可能に装着され、前記二次電池パックと形状的互換性を有する電池パックであって、前記電池パックは、半殻状のケースを組み合わせて開閉自在に形成され、且つ前記機器へ電力供給する一次電池を収容しており、前記ケースの一方は前記一次電池を収容する電池収納部位、前記機器との接続端子、及び嵌合部位を具備すると共に、前記機器から要求される情報を出力する制御手段を有することを特徴とする電池パック。
2. 一次電池の電力を機器へ供給する放電経路に充電制御手段を介装してなり、充電電流が電池パックに供給された場合に前記充電制御手段が一次電池への充電電流を遮断する請求項１記載の電池パック。
3. 前記充電制御手段が逆流防止ダイオードである請求項２記載の電池パック。

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