JP2013247091A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】無接点充電に適した位置に受電コイルを配置可能とする。
【解決手段】充電可能な一以上の二次電池と、二次電池の電力を外部に出力するための出力端子３１と、二次電池を保持する電池ホルダー２０と、外部の送電コイル５１と電磁結合されて受電可能な受電コイル４０と、電池ホルダー２０及び受電コイル４０を内部に収納し、かつ出力端子３１を表出させる外ケース１０とを備える電池パック１００であって、外ケース１０は、第一ケース１１と、第二ケース１２に分割されており、第一ケース１１は、電池ホルダー２０と固定するための第一固定構造２１を設けており、第二ケース１２は、第一ケース１１と接合する接合部分の周縁において、該第一ケース１１を固定するための第二固定構造１５を設けており、受電コイル４０と第一固定構造２１とが平面視において重なるように配置されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、外装ケースに充電可能な二次電池を内蔵した電池パックに関し、特に外部に接続される電気機器に電力を供給可能な携帯式の電源として利用可能な電池パックに関する。

電磁誘導の作用で送電コイルから受電コイルに電力搬送して、携帯電話に内蔵している電池を充電する携帯電話の充電台は開発されている（特許文献１参照）。特許文献１に開示される充電台２５０は、図１６に示すように、携帯電話２６０に内蔵している電池を、受電コイル２６１に誘導される電力で充電する。充電台は、受電コイル２６１に起電力を誘導する送電コイル２５１と、上面に携帯電話２６０を載せる上面プレート２２１を有する充電台ケース２２０と、送電コイル２５１を上面プレート２２１の内面に沿って移動させる移動機構２１３と、上面プレート２２１に載せられる携帯電話２６０の受電コイルの位置を検出して移動機構２１３を制御し、送電コイル２５１を携帯電話２６０の受電コイル２６１に接近させる位置検出制御器とを備える。この充電台２５０は、充電台ケース２２０の上面プレート２２１に携帯電話２６０が載せられると、この携帯電話２６０の位置を位置検出制御器が検出し、移動機構２１３で送電コイル２５１を移動させて携帯電話２６０の受電コイル２６１に接近させる。

特開２００９−２４７１９４号公報

以上の充電台を用いることで、充電対象の電気機器に対して無接点充電を実現することができる。また、このような無接点式の充電台を用いて充電可能な機器として、電気機器のみならず、電気機器に対して電力を供給する携帯式の電池パックも利用可能である。電池パックは、内部に充電可能な二次電池を備えており、また外部に出力端子と給電端子とを設けており、出力端子から二次電池の電力を出力可能であり、また給電端子から、二次電池を充電する電力を受電可能である。

この電池パック２００は、図１７に示すようにＵＳＢケーブル等を介して出力端子を電気機器ＢＤと接続し、電気機器ＢＤに電力を供給してこれを駆動したり、あるいは電気機器ＢＤに内蔵される電池を充電することができる。また電池パック２００は、二次電池を放電した後、外部電源を給電端子に接続して、外部から電力を受けて二次電池を充電することで繰り返し利用できる。例えば図１８に示す例では、給電端子にマイクロＵＳＢ端子を利用しており、ここにＵＳＢケーブル等を介して外部電源と接続して、二次電池を充電できる。

このような電池パックに、受電コイルと、この受電コイルで受けた電力を変換する電力変換回路を設けることで、充電台に載置した無接点充電に対応させることが可能となる。例えば図１９に示すように、電池パック２００の外ケースの一面に面するように受電コイル２４０を設けることで、図２０に示すように電池パック２００を充電台２５０に載置すると、充電台２５０側の送電コイル２５１を、電池パック２００の載置位置に応じて移動させて、受電コイル２４０と電磁結合させることにより充電が可能となる。

一方、電池パック２００は、図２１の断面図に示すように、外ケース２１０を上ケース２１１と下ケース２１２に二分割して構成することが一般的である。二分割されたケースは、十分な接合強度を得るためにねじ２２４を用いて固定されることが多い。ねじ止めによる固定の場合は、ねじ２２４を挿通するねじ穴を開口した筒状のねじ用ボス２１９を設ける。このようなねじ用ボス２１９は、図２１の断面図に示すように外ケース２１０の中間部分に配置することで、機械的な連結強度を効果的に高めることが可能となる。

しかしながら、このように上ケース２１１と下ケース２１２をねじ２２４で固定する構成では、ねじ２２４を貫通させるようにねじ用ボス２１９を外ケース２１０の中央近傍に設ける必要があるところ、これでは受電コイル２４０と抵触してしまい、受電コイル２４０の配置位置が中央部分でなく、端部側に偏心した位置になってしまうという問題があった。すなわち受電コイル２４０は、送電コイルとの電磁結合効率を高めるため、極力送電コイルと近接させる必要があり、このため電池パック２００の外ケース２１０の内面に配置されている。しかしながら、図２１の断面図に示すように、上ケース２１１と下ケース２１２の固定を強固にするため、中央部分にねじ止めのためのねじ用ボス２１９を配置している関係上、このねじ用ボス２１９と抵触しない位置に受電コイル２４０を配置しなければならない。この結果、受電コイル２４０は図１９の斜視図に示すように、電池パック２００の中央から、端部に偏心した位置となってしまう。

一方で、このような電池パック２００を充電台２５０に載置して充電する場合、電池パック２００が充電台２５０の中央に置かれている場合は問題なく充電できるものの、充電台２５０の端部に置かれた場合は、適切な位置に送電コイルを移動できなくなる虞が生じる。すなわち、送電コイルを移動式とする充電台２５０でも、送電コイルを移動させるための物理的な構造上の制約から、充電台２５０上のあらゆる位置に送電コイルを移動させることができず、特に充電台２５０の端面近傍に、送電コイルを移動できない領域が存在する。このような状況において、電池パック２００の中心でなく端部に偏心された位置で受電コイル２４０を配置してしまうと、図２２の平面図に示すように、電池パック２００の姿勢によっては、受電コイル２４０が充電台２５０の端面側に近付いてしまい、物理的に送電コイルを移動できずに電磁結合効率が低下したり、あるいは充電そのものができなくなることがあった。

かといって、電池パック２００の上ケース２１１と下ケース２１２を固定するねじ用ボス２１９の位置を、受電コイル２４０を避けるように中心側から端部側にシフトさせると、固定位置が偏心して、十分な接合強度を発揮できなくなる。上ケース２１１と下ケース２１２の接合強度が不十分になると、例えば電池パック２００を誤って落下させた場合など、衝撃によって上ケース２１１と下ケース２１２が外れてしまう可能性もあった。このように、ねじ止めによる連結強度の維持と、受電コイルの適切な配置とは、相反する課題であり、これらを両立させることは困難であった。

本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、無接点充電に適した位置に受電コイルを配置可能な電池パック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

上記の目的を達成するため、本発明の第１の側面に係る電池パックによれば、充電可能な一以上の二次電池と、前記二次電池の電力を外部に出力するための出力端子と、前記二次電池を保持する電池ホルダーと、外部の送電コイルと電磁結合されて受電可能な受電コイルと、前記電池ホルダー及び受電コイルを内部に収納し、かつ前記出力端子を表出させる外ケースと、を備える電池パックであって、前記外ケースは、第一ケースと、第二ケースに分割されており、前記第一ケースは、前記電池ホルダーと固定するための第一固定構造を設けており、前記第二ケースは、前記第一ケースと接合する接合部分の周縁において、該第一ケースを固定するための第二固定構造を設けており、前記受電コイルと第一固定構造とが平面視において重なるように配置することができる。上記構成により、第一ケースと第二ケースを貫通するボスのような構造を排除することができ、この結果第一固定構造と重なるように受電コイルを配置することが可能となって、第一固定構造の位置に制約を受けることなく、受電コイルを外ケース内に配置でき、無接点充電に適した位置に受電コイルを配置できるようになる。その一方で、第一ケースと第二ケースとを接合する接合面に第二固定構造を設けることで、受電コイルと干渉することなく第一ケースと第二ケースとを固定して、連結強度を維持することができる。

また、第２の側面に係る電池パックによれば、前記第一固定構造は、前記第一ケースに設けられた、前記電池ホルダーと螺合するための固定用ボスと、前記電池ホルダーに設けられた、前記固定用ボスと芯合させたホルダー側ボスとを含むことができる。上記構成により、固定用ボスとホルダー側ボスとを螺合することで第一ケースと電池ホルダーとを容易に且つ強固に固定できる。

さらに、第３の側面に係る電池パックによれば、前記電池ホルダーは、両側に二次電池を配置し、該二次電池同士の間に、前記ホルダー側ボスを配置することができる。上記構成により、二次電池と固定用ボスとを干渉させることなく外ケース内に配置できる。特に固定用ボスを二次電池の間に配置したことで、中間部分で第一ケースと電池ホルダーとを強固に固定できる。

さらにまた、第４の側面に係る電池パックによれば、さらに前記電池セルの放電電流を電力変換する電力変換回路を実装した回路基板を備えており、前記電池ホルダーは、その第一の面に、前記回路基板を固定すると共に、前記第一の面と反対側の第二の面に、前記受電コイルを固定することができる。上記構成により、電池ホルダーを挟んで回路基板と受電コイルとを離間させ、これらの発熱が互いに影響しないように配置できる。

さらにまた、第５の側面に係る電池パックによれば、前記外ケースは平面視矩形状であり、前記第二固定構造を、前記外ケースの該矩形状を構成する各辺に設けることができる。上記構成により、各辺で第一ケースと第二ケースとを各辺で接合して、接合部分の距離をトータルで長くでき、接合強度の向上が図られる。

さらにまた、第６の側面に係る電池パックによれば、前記第二固定構造は、前記第二ケース又は前記第一ケースのいずれか一方に設けた係止爪と、前記第一ケース又は前記第にケースのいずれか他方に設けた、前記係止爪と対応する位置に開口されたスリットとで構成され、前記第二固定構造は、係止爪を前記スリットに係合することで係止することができる。上記構成により、容易に係止爪とスリットを形成して、これらを係止させることができる。

さらにまた、第７の側面に係る電池パックによれば、前記第二固定構造を、前記出力端子を配置した部位とは異なる位置に設けることができる。上記構成により、出力端子を避けて係止構造を配置し、係止構造と出力端子が重複して外ケースが厚型化し、電池パックの外形が大きくなる事態を回避できる。

さらにまた、第８の側面に係る電池パックによれば、さらに前記第一ケースと電池ホルダーとを固定するための両面テープを備えることができる。上記構成により、第一ケースと電池ホルダーとの固定をさらに強固にできる。

本発明の実施の形態に係る電池パックを示す斜視図である。 図１の電池パックを放電して電気機器を駆動する様子を示す模式図である。 図１の電池パックを充電台に電池パックを載置する様子を示す斜視図である。 図１の電池パックを背面側の斜め下方から見た斜視図である。 図１の電池パックの分解斜視図である。 図４の電池パックの分解斜視図である。 図５の電池パックの更なる分解斜視図である。 図６の電池パックの更なる分解斜視図である。 図１の電池パックのＩＸ−ＩＸ線における垂直断面図である。 図１の電池パックのＸ−Ｘ線における垂直断面図である。 図１の電池パックのＸＩ−ＸＩ線における垂直断面図である。 図１の電池パックから第二ケースを外した状態の底面図である。 図１の電池パックを底面側から見た斜視図である。 図１の電池パックを充電台に載置した状態を示す模式平面図である。 図１の電池パックを充電する様子を示す模式図である。 従来の無接点式充電台を示す模式斜視図である。 従来の電池パックを放電して電気機器を駆動する様子を示す模式図である。 従来の電池パックを充電する様子を示す模式図である。 従来の電池パックを底面側から見た斜視図である。 送電コイルを移動式とした充電台に電池パックを載置する様子を示す斜視図である。 従来の電池パックの垂直断面図である。 従来の電池パックを充電台に載置した状態を示す模式平面図である。

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電池パックを例示するものであって、本発明は電池パックを以下のものに特定しない。具体的には、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に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。

以下、本発明の本発明の実施の形態に係る電池パック１００を、図１〜図８に示す。これらの図において、図１は本発明の実施の形態に係る電池パック１００を示す斜視図、図２は図１の電池パック１００を放電して電気機器ＢＤを駆動する様子を示す模式図、図３は図１の電池パック１００を充電台５０に電池パック１００を載置する様子を示す斜視図、図４は図１の電池パック１００を背面側の斜め下方から見た斜視図、図５は図１の電池パック１００の分解斜視図、図６は図４の電池パック１００の分解斜視図、図７は図５の電池パック１００の更なる分解斜視図、図８は図６の電池パック１００の更なる分解斜視図を、それぞれ示している。この電池パック１００は、内部に電池セル１を２本内蔵しており、外部に表出させた出力端子３１から、電池セル１の電力を放電して、外部に接続した電気機器ＢＤを駆動、あるいは電気機器ＢＤに内蔵される電池セル１を充電できる。図２に示す例では、ＵＳＢケーブルを介して電気機器ＢＤである携帯電話を充電する様子を示している。さらにこの電池パック１００は、内部の電池セル１を充電するために、図３に示すように充電台５０に載置して、充電台５０に内蔵された送電コイル５１に、電池パック１００に内蔵された受電コイル４０を電磁結合させて、無接点で電池セル１を充電することが可能である。
（外ケース１０）

この電池パック１００は、外ケース１０と、外ケース１０内に収納される電池セル１や回路基板３０等を装着した電池ホルダー２０で構成される。電池パック１００の外観を構成する外ケース１０は、外形を面取りした箱形としている。ここでは平面視を長方形状とした矩形状に形成している。さらに底面側の端縁は、湾曲させている。このような湾曲面を設けることで、エッジ部分を少なくして携行に便利とできる。また外ケース１０は、絶縁性に優れた樹脂製、例えばポリカーボネート製とする。さらに外ケース１０の大きさは、電池セル１を複数本、平行に並べた状態で固定する電池ホルダー２０を収納できる大きさに設計される。

外ケース１０の一方の第一端面（図１において左側の端面）には出力端子３１を表出させている。このため第一端面には、出力端子３１を表出させる窓部１４を形成している。また背面側の第二端面（図４において右側の端面）には、有線接続で給電するための給電端子３２を表出させており、このための窓部１４が形成される。これら出力端子３１や給電端子３２は、規格化された端子とすることで、汎用性を高めることができる。図１等の例では、広く普及しているＵＳＢ端子を利用しており、出力端子３１をＵＳＢ端子（Ａ端子）とし、給電端子３２をマイクロＵＳＢ端子としている。
（釦３３）

さらに外ケース１０の上面には、釦３３が設けられている。このため外ケース１０の上面にも、釦３３を表出させるための窓部１４が開口される。釦３３を押下することで、回路基板３０上に実装された電源スイッチ３４を操作できる。釦３３は、外ケース１０の上面において出力端子３１から遠い側、給電端子３２から近い側に偏心されている。

これら釦３３や出力端子３１、給電端子３２は、後述する回路基板３０上に実装される。回路基板３０は、電池ホルダー２０に固定され、電池ホルダー２０を外ケース１０に収納した状態で、これら釦３３や出力端子３１、給電端子３２を外ケース１０に開口された各窓部１４から表出されるように構成される。また電池ホルダー２０は、後述する第一固定構造２１により、第一ケース１１と固定されている。
（第一ケース１１）

外ケース１０は、図５、図６に示すように第一ケース１１と第二ケース１２に二分割されている。この例では、第二ケース１２を有底箱状に形成し、その開口面を蓋状の第一ケース１１で閉塞するよう構成される。これら第一ケース１１と第二ケース１２は、互いに固定する際に接合する接合部分の周縁に、これらを固定するための第二固定構造１５を設けている。
（第二固定構造１５）

第二固定構造１５は、好ましくは接合部分の一部領域でなく、ほぼ全周に渡って設ける。このようにすることで、接合力を高めることができる。図５、図６の例では、外ケース１０の矩形状を構成する各辺にそれぞれ第二固定構造１５を設けている。これにより接合部分の距離をトータルで長くでき、接合強度の向上を図ることができる。

第二固定構造１５は、例えば係止爪１６と、係止爪１６と係合するスリット１７で構成できる。図５、図６の例では、第一ケース１１側の接合部分にスリット１７を開口し、第二ケース１２側の接合部分に係止爪１６を形成している。このような係止式の第二固定構造１５とすることにより、係止爪１６をスリット１７に係合させて容易に第一ケース１１と第二ケース１２とを嵌合により固定できる。

図５、図６の例では、蓋状の第一ケース１１の端縁に、第二ケース１２との接合面よりも内側に壁状のリブ１８を形成し、このリブ１８の付け根部分近傍にスリット１７を開口している。スリット１７は、一定の距離を離間させて複数箇所に設ける。図５、図６の例では、矩形状のスリット１７２つを一組として、側面側にそれぞれ３組、また端面側には２組設けている。特に第一端面には、中間に出力端子３１としてＵＳＢ端子（Ａ端子）を２段、配置していている。このため、出力端子３１の配置部分には係合構造を設けない。このように、出力端子３１を避けて第二固定構造１５を配置することで、第二固定構造１５と出力端子３１が重複して外ケース１０が厚型化し、電池パックの外形が大きくなる事態を回避できる。また同様に第二端面側にも、給電端子３２を配置し易くするため、中央に給電端子３２を配置する領域には第二固定構造を省略している。このため第一端面、第二端面ではそれぞれ中央の端子配置領域を除いて、両側に第二固定構造１５をそれぞれ設けている。

なお、以上の例では第二固定構造１５を、係止爪１６とスリット１７による係止構造としたが、本発明は第一ケースと第二ケースとを固定する第二固定構造を、該構造に特定しない。例えば、第一ケース側に係止爪を設けて、第二ケース側にスリットを形成してもよい。また、爪同士を係合させる構造や、外ケースの四隅を螺合する構成、あるいは第一ケースと第二ケースとの接合面を接着材や溶接などによって固定する構成等としてもよい。
（電池ホルダー２０）

電池ホルダー２０は、外ケース１０内に電池セル１や回路基板３０等を装着して、これらを位置決めして保持する。この電池ホルダー２０は、図７、図８に示すように、２本の電池セル１を平行姿勢で離間させて保持し、さらにこれらの間に回路基板３０を配置している。このため電池ホルダー２０の側面には、円筒状の電池セル１の側面形状に応じた湾曲面を形成し、さらにその上面に回路基板３０を保持できるよう、枠状に形成されている。このような配置によって、充放電により発熱する電池セル１を離間させて、一方の電池セルの発熱が他方の電池セルに伝搬する事態を抑制できる。さらに電池セル１同士の間の空間に回路基板３０を配置したことで、回路基板３０上に実装されたパワー系半導体等の発熱も、電池セル１側に熱伝導する事態を抑制できる。特に回路基板３０を図９、図１０の断面図に示すように第一ケース１１の内面に近付けるように配置したことで、第一ケース１１を介して外部に放熱し易くできる。この電池ホルダー２０も、絶縁性の材質で構成され、例えばポリカーボネート等の樹脂製とできる。
（電池セル１）

電池セル１は、外形を円筒状とする二次電池セルが利用できる。このような電池セル１としては、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等が利用できる。中でも、リチウムイオン二次電池は体積あたりの電気容量が高く、小型化に適しており携行可能な電池パック１００として好ましい。ここでは１８６５０型のリチウムイオン二次電池を利用している。なお、電池パックに収納する電池セルの本数は、２本に限らず、１本又は３本以上としてもよい。
（受電コイル４０）

さらに電池ホルダー２０には、図１２の第二ケース１２を外した底面図に示すように、無接点充電を実現するための受電コイル４０も固定される。受電コイル４０は、図７、図８の分解斜視図及び図１１の断面図に示すように、回路基板３０を固定した面と反対面側に固定される。このような配置によって、通電により発熱する受電コイル４０を回路基板３０と離間させて、空気層による絶縁空間を配置し、受電コイル４０の発熱から回路基板３０を保護できる。

この受電コイル４０は、図１２、図１３等に示すように、電池ホルダー２０の内部において中央側に配置することが好ましい。これによって、図１４に示すように電池パック１００を充電台５０の端縁近傍に載置した場合でも、電池パック１００の受電コイル４０と充電台５０の送電コイル５１とを電磁結合させて、電池パック１００内の電池セル１を充電できるように構成できる。
（第一固定構造２１）

一方で電池ホルダー２０は、第一ケース１１側に固定される。このため第一ケース１１は、電池ホルダー２０と固定するための第一固定構造２１を設けている。図６、図８の分解斜視図に示す例では、第一固定構造２１として固定用ボス１９を採用している。固定用ボス１９は、ねじ２４により電池ホルダー２０を貫通して螺合させる。このため電池ホルダー２０には、図７の拡大斜視図及び図１１の断面図に示すように、固定用ボス１９と当接させるホルダー側ボス２２が形成されている。ホルダー側ボス２２は、電池ホルダー２０の底面側からねじ２４を挿通できるように、内面にねじ溝を切った筒状に形成されている。このホルダー側ボス２２は電池ホルダー２０と一体成型される。これにより、図１１の断面図に示すように電池ホルダー２０の底面側からねじ２４を挿入し、ホルダー側ボス２２と固定用ボス１９とに螺合することで、電池ホルダー２０と第一ケース１１とを固定できる。

このような構成によって、従来のように第一ケースと第二ケースとを直接螺合させる構成でなく、第一ケース１１と第二ケース１２の固定構造である第二固定構造１５と、第一ケース１１と電池ホルダー２０との固定構造とを分離することが可能となる。この結果、第一ケース１１と第二ケース１２とを貫通するボスを排除することができ、固定用ボス１９と重なるように受電コイル４０を配置することが可能となる。上述の通り、受電コイル４０は電池パック１００の内部で、中央側に配置することが好ましい。逆に図１９に示すように電池パック２００の端面側に配置すると、図２２の平面図に示すように充電台２５０の端縁近傍に載置された場合に、充電台２５０の送電コイル５１と電池パック２００の受電コイル２４０とを電磁結合させることができなくなるおそれがあるからである。

その一方で、電池パック２００の内部には従来、図２１に示すように外ケース２１０を螺合するためのねじ用ボス２１９が配置されていた。このため、ねじ用ボス２１９を避けるように受電コイル２４０を配置しようとすれば、電池パック２００の中央側から端面側にずらして配置しなければならなかった。なぜなら、螺合による外ケース２１０の結合強度を高めるには、外ケース２１０の中央近傍にねじ用ボス２１９を配置する必要があるからである。このため、外ケース２１０の強度を増すことと、受電コイル２４０を充電に適した位置に配置することとは、互いに相反し両立させることができなかった。

これに対して本実施の形態では、上述の通り外ケース１０の第二固定構造１５と電池ホルダー２０の第一固定構造２１とを分離したことで、外ケース１０の内部を貫通するねじ用ボスを省略することに成功し、もってねじ用ボスによる制約を受けることなく電池ケース内の所望の位置に受電コイル４０を配置することを可能としている。この結果、従来のような充電台の隅部に載置された場合でも電池パックを充電できなくなる可能性を低減でき、使い勝手に優れた電池パックの充電が実現できるようになる。一般に、電池パックの端縁に近い位置に受電コイルを配置するほど、充電台で電磁結合効率の高い状態での充電が困難になる傾向にある。例えば図１９に示すように、外ケース２１０の端縁から受電コイル２４０の中心までの距離ｌ₁が近いほど、充電台２５０は送電コイルを受電コイル２４０に近接させることが困難となる。これに対して本実施の形態によれば、上述の通りねじ用ボスの制約を受けることなく受電コイル４０を配置できるので、図１３及び図１４に示すように、外ケース１０の端縁から受電コイル４０の中心までの距離ｌ₂をより大きく取ることができ、この結果、充電台５０の端縁近傍に電池パック１００が置かれても、送電コイルと電磁結合させて充電できる可能性が高くなる。

また、第一ケース１１と電池ホルダー２０と第一固定構造２１で固定させる構成を採用した結果、第一ケース１１と第二ケース１２との接合を担う第二固定構造１５は、ケース同士の接合のみを担えば足りる。いいかえると、電池ホルダー２０を固定するための強度が第一ケース１１と第二ケース１２との接合に求められないことから、従来よりも接合の強度が低くても足りる。この結果、比較的簡素な固定構造でも対応でき、螺合によらずとも十分な接合を実現できる。

このようにして、受電コイル４０と第一固定構造２１とを、平面視において重なるように配置することが可能となり、電池ホルダー２０の固定と無接点充電の両方に適した配置を採用でき、使い勝手と信頼性の向上が図られる。
（両面テープ２６）

第一ケース１１と電池ホルダー２０とはさらに、両面テープ２６で固定している。両面テープ２６はスリップ状に形成され、図６に示すように、釦３３を跨いで左右にそれぞれ貼付されている。これによって、螺合に加えて両面テープ２６の粘着力で第一ケース１１と電池ホルダー２０とをさらに強固に固定できる。
（回路基板３０）

回路基板３０には、電池セル１の放電電流を電力変換する電力変換回路や、電池セル１の温度やセル電圧等の状態を監視する監視回路等の電子回路を実装することもできる。なお図７の例では、２本の電池セル１を互いに並列に接続しているため、セル電圧と全体の総電圧が等しくなっている。例えば電池セルを直列に接続する場合は、電池セルの端面同士を接続するリード板３６からの電位を測定することで、セル電圧を検出する。また電池セル１には、温度センサも接続しており、セル温度を検出して監視回路で所定の閾値温度を超えないよう監視し、閾値温度を超えた場合は充放電を停止するなどの処理を行う。

さらに回路基板３０は、出力端子３１と給電端子３２を備えている。ここでは、出力端子３１であるＵＳＢのコネクタを回路基板３０上に直接実装した状態で、回路基板３０を電池ホルダー２０に固定して外ケース１０に収納すると、外ケース１０に設けられた窓部１４から出力端子３１が表出するように構成されている。これによって、出力端子３１の位置決めが図られ、組立によって出力端子３１が所定の窓部１４から表出するように構成できる。同様に給電端子３２も、回路基板３０上の所定の位置、ここでは出力端子３１を設けた端縁と反対側の端縁に実装することで、組み立てられた外ケース１０の所定の窓部１４から表出するよう構成される。加えて釦３３と対応する位置に、回路基板３０上には電源スイッチ３４が実装されている。またこれらの端子類は、必要に応じて防塵や防水を図ることもできる。図７の例では、回路基板３０に実装された電源スイッチ２４の上面に、絶縁シート３５が介在される。絶縁シート３５は、電源スイッチ３４上に配置される釦３３よりも大きく形成されており、釦３３と窓部１４との隙間から埃等が外ケース１０内に侵入する事態を阻止する。また、端子類をゴム製の防水キャップ等で非使用時に閉塞するようにしてもよい。

上述の通り、この電池パック１００は、図２に示すように外部の電気機器ＢＤと接続して、この電気機器ＢＤに対して電力を供給でき、電気機器ＢＤを駆動したり、これに代えてあるいはこれに加えて、電気機器ＢＤに内蔵される二次電池を充電する。また、電池セル１の残容量が低下すると、これを充電するため、図１５に示すように、給電端子３２にＵＳＢケーブル等を接続して、外部のＡＣアダプターやＵＳＢ給電などによって電池セル１を充電できる。
（無接点充電）

さらにこの電池パック１００は、図３に示すように、充電台５０に載置して、充電台５０から送出される電力でもって無接点で電池セル１を充電することも可能としている。このため電池パック１００は、上述の通り受電コイル４０を備えている。受電コイル４０は、図６の分解斜視図等に示すように電池ホルダー２０の背面側に固定されており、受電コイル４０の端縁は回路基板３０上に実装された充電回路と接続される。この受電コイル４０は図９、図１１の垂直断面図に示すように、第二ケース１２の内面側に面して固定され、電池パック１００を充電台５０に載置することで、受電コイル４０を充電台５０に近接させる。

一方充電台５０側には、送電コイル５１が設けられており、送電コイル５１と受電コイル４０とを電磁結合させることによって、送電コイル５１からの電力を受電コイル４０側で受領でき、これを電力変換して電池セル１を充電することが可能となる。このような無接点充電を行うため、充電台５０の送電コイル５１と、受電コイル４０を対向させるように、電池パック１００を充電台５０に載置する必要がある。このため電池パック１００と充電台５０との間に、位置決め機構を設けている。ここでは、位置決め機構として充電台の内面で、送電コイル５１をＸＹ平面に沿って移動可能な移動機構を設けている。これにより、充電台の上面の充電エリア内の任意の位置に載置された電池パックに対して、送電コイル５１を電磁結合させることができる適切な位置まで移動させて、充電を開始する。

なお、以上の例では充電台を、送電コイルを移動式とした例で説明した。ただ、本発明はこの例に限らず、例えば送電コイルを固定式とした充電台に対しても好適に利用できる。

本発明に係る電池パックは、携帯電話やスマートフォン、タブレット（スレート）ＰＣ、携帯型音楽プレーヤ等を充電する緊急充電器、あるいは緊急充電器を充電するための充電器等として好適に利用できる。

１００、２００…電池パック
１…電池セル
１０…外ケース
１１…第一ケース
１２…第二ケース
１４…窓部
１５…第二固定構造
１６…係止爪
１７…スリット
１８…リブ
１９…固定用ボス
２０…電池ホルダー
２１…第一固定構造
２２…ホルダー側ボス
２４…ねじ
２６…両面テープ
３０…回路基板
３１…出力端子
３２…給電端子
３３…釦
３４…電源スイッチ
３５…絶縁シート
３６…リード板
４０…受電コイル
５０…充電台
５１…送電コイル
２１０…外ケース
２１１…上ケース
２１２…下ケース
２１３…移動機構
２１９…ねじ用ボス
２２０…充電台ケース
２２１…上面プレート
２２４…ねじ
２４０…受電コイル
２５０…充電台
２５１…送電コイル
２６０…携帯電話
２６１…受電コイル
ＢＤ…電気機器
ｌ₁…外ケースの端縁から受電コイルの中心までの距離
ｌ₂…外ケースの端縁から受電コイルの中心までの距離

Claims (8)

1. 充電可能な一以上の二次電池と、
   前記二次電池の電力を外部に出力するための出力端子と、
   前記二次電池を保持する電池ホルダーと、
   外部の送電コイルと電磁結合されて受電可能な受電コイルと、
   前記電池ホルダー及び受電コイルを内部に収納し、かつ前記出力端子を表出させる外ケースと、
   を備える電池パックであって、
   前記外ケースは、第一ケースと、第二ケースに分割されており、
   前記第一ケースは、前記電池ホルダーと固定するための第一固定構造を設けており、
   前記第二ケースは、前記第一ケースと接合する接合部分の周縁において、該第一ケースを固定するための第二固定構造を設けており、
   前記受電コイルと第一固定構造とが平面視において重なるように配置されてなることを特徴とする電池パック。
2. 請求項１に記載の電池パックであって、
   前記第一固定構造は、
   前記第一ケースに設けられた、前記電池ホルダーと螺合するための固定用ボスと、
   前記電池ホルダーに設けられた、前記固定用ボスと芯合させたホルダー側ボスと、
   を含むことを特徴とする電池パック。
3. 請求項２に記載の電池パックであって、
   前記電池ホルダーは、両側に二次電池を配置し、該二次電池同士の間に、前記ホルダー側ボスを配置してなることを特徴とする電池パック。
4. 請求項１から３のいずれか一に記載の電池パックであって、さらに、
   前記電池セルの放電電流を電力変換する電力変換回路を実装した回路基板
   を備えており、
   前記電池ホルダーは、その第一の面に、前記回路基板を固定すると共に、
   前記第一の面と反対側の第二の面に、前記受電コイルを固定してなることを特徴とする電池パック。
5. 請求項１から４のいずれか一に記載の電池パックであって、
   前記外ケースは平面視矩形状であり、
   前記第二固定構造を、前記外ケースの該矩形状を構成する各辺に設けてなることを特徴とする電池パック。
6. 請求項１から５のいずれか一に記載の電池パックであって、
   前記第二固定構造は、前記第二ケース又は前記第一ケースのいずれか一方に設けた係止爪と、前記第一ケース又は前記第にケースのいずれか他方に設けた、前記係止爪と対応する位置に開口されたスリットとで構成され、
   前記第二固定構造は、係止爪を前記スリットに係合することで係止されてなることを特徴とする電池パック。
7. 請求項１から６のいずれか一に記載の電池パックであって、
   前記第二固定構造を、前記出力端子を配置した部位とは異なる位置に設けてなることを特徴とする電池パック。
8. 請求項１から７のいずれか一に記載の電池パックであって、さらに、
   前記第一ケースと電池ホルダーとを固定するための両面テープを備えてなることを特徴とする電池パック。

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