JP2015088376A - 電池ユニット及び充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】電子機器に用いられている一次電池との置換に際し、電子機器の変更が不要な電池ユニット、及びこれを備える充電システムを提供する。
【解決手段】電子機器に用いられる一次電池と互換性を有する電池ユニット１０であって、二次電池１と、電池ユニット１０の外部から供給される電力を受電する受電コイル２と、二次電池１及び受電コイル２と電気的に接続され、受電コイル２が受電した電力を用いて二次電池１の充電を行う回路基板３と、二次電池１、受電コイル２、及び回路基板３を収容するケース６と、回路基板３と電気的に接続され、一次電池の正極に相当する位置に設けられる正極出力端子４１と、回路基板３と電気的に接続され、一次電池の負極に相当する位置に設けられる負極出力端子５１と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器に用いられる一次電池と互換性を有する電池ユニット、及びこれを備える充電システムに関する。

従来、充電可能な二次電池を備え、この二次電池の充電を非接触で行うことが可能な電子機器が知られている。例えば、特許文献１には、二次電池及び受電コイルを内蔵する電子機器が開示されている。この電子機器の二次電池は、給電コイルを有する充電器によって充電される。具体的には、充電器の挿入部に電子機器を挿入し、給電コイルに電圧を印加すると、給電コイルに発生した磁束の影響によって電子機器内の受電コイルに誘導電流が流れる。この電流が二次電池に流れることにより、二次電池が充電される。

特開２００８−２０６２８７号公報

ところで、一次電池が用いられている電子機器について、その一次電池を二次電池に置換することが要求される場合がある。しかしながら、この場合、単純に一次電池を二次電池に置き換えることはできず、例えば充電回路の追加等、電子機器の変更が必要になるという問題があった。

そこで、本発明は、電子機器に用いられている一次電池との置換に際し、電子機器の変更が不要な電池ユニット、及びこれを備える充電システムを提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、電子機器に用いられる一次電池と互換性を有する電池ユニットであって、二次電池と、電池ユニットの外部から供給される電力を受電する受電コイルと、二次電池及び受電コイルと電気的に接続され、受電コイルが受電した電力を用いて二次電池の充電を行う第１の回路基板と、二次電池、受電コイル、及び第１の回路基板を収容するケースと、第１の回路基板と電気的に接続され、一次電池の正極に相当する位置に設けられる正極出力端子と、第１の回路基板と電気的に接続され、一次電池の負極に相当する位置に設けられる負極出力端子と、を備える。

本発明に係る電池ユニットは、二次電池だけでなく、二次電池の充電に必要な受電コイル及び第１の回路基板を備えている。このため、電子機器の一次電池を電池ユニットに置換する際、二次電池の充電に必要な構成を電子機器に追加する必要がない。また、電池ユニットの正極出力端子及び負極出力端子は、それぞれ、置換される一次電池の正極及び負極に相当する位置に設けられている。これにより、電子機器の正極入力端子及び負極入力端子の位置を変更しなくても、電子機器の一次電池を電池ユニットに置換することができる。このように、本発明に係る電池ユニットは、電子機器を変更することなく、電子機器の一次電池と置換することができる。

上記電池ユニットにおいて、第１の回路基板、二次電池、及び受電コイルは、ケースの中心軸方向に沿ってこの順で積層されていてもよい。この構成によれば、第１の回路基板、二次電池、及び受電コイルの積層体の端に第１の回路基板及び受電コイルが配置される。このため、第１の回路基板と正極出力端子及び負極出力端子との接続を容易に行うことができ、また、受電コイルによる受電も容易に行うことができる。

正極出力端子及び負極出力端子の少なくとも一方は、第１の回路基板、二次電池、及び受電コイルの積層方向から見た場合に、受電コイルと重ならない位置に設けられることが好ましい。この構成によれば、受電コイルに発生する磁束と出力端子との干渉を軽減することができる。

正極出力端子及び負極出力端子の少なくとも一方は、第１の回路基板、二次電池、及び受電コイルの積層体の上面に沿って設けられる上部と、積層体の底面に沿って設けられる底部と、積層体の側面に沿って設けられ、上部と底部とを連結する連結部を含んでいてもよい。この構成によれば、出力端子が積層体の表面に沿って設けられるため、電池ユニット全体をコンパクトにすることができる。

第１の回路基板、二次電池、及び受電コイルの積層方向と垂直な方向において、受電コイルの寸法は、二次電池の寸法よりも小さくすることができる。この構成によれば、受電コイルに発生する磁束と正極出力端子又は負極出力端子との干渉をより確実に軽減することができる。

上記電池ユニットにおいて、正極出力端子及び負極出力端子の少なくとも一方は、第１の回路基板の表面上に設けられた金属箔であってもよい。このように出力端子の厚さを薄くすることにより、電池ユニット全体のコンパクト化を図ることができる。

上記電池ユニットは、さらに、二次電池が出力する電圧を変換し、一次電池が出力する電圧と同等の大きさの電圧を出力する電圧レギュレータを備えることができる。この構成によれば、一次電池の出力電圧と電池ユニットの二次電池の出力電圧とが異なる場合であっても、一次電池を電池ユニットに置き換えることができる。

上記電池ユニットにおいて、ケースは、一次電池と同等の外径及び寸法を有することが好ましい。この構成によれば、電子機器における一次電池の収容部に二次電池を配置する際にスペーサ等を用いる必要がなく、より簡易に一次電池を電池ユニットに置き換えることができる。

本発明に係る充電システムは、上記のように構成された電池ユニットと、受電コイルに電力を供給する給電コイルと、給電コイルと電気的に接続され、給電コイルに電力を供給する第２の回路基板と、を備える。

上記充電システムにおいて、給電コイルを電池ユニットの受電コイルと対向するよう配置し、第２の回路基板から給電コイルに電力を供給すると、給電コイルに磁束が発生し、受電コイルに誘導電流が流れる。この誘導電流を二次電池に流すことにより、二次電池を非接触で充電することができる。

本発明の第１実施形態に係る電池ユニットの斜視図である。 図１の電池ユニットの正面図である。 図１の電池ユニットの平面図である。 図１の電池ユニットの底面図である。 分解された状態における図１の電池ユニットの概略を示す垂直断面図である。 組み立てられた状態における図１の電池ユニットの概略を示す垂直断面図である。 電子機器に装着された状態における図１の電池ユニットの概略を示す垂直断面図である。 第１実施形態に係る充電装置の概略を示す垂直断面図である。 本発明の第２実施形態に係る電池ユニットの正面図である。 図９の電池ユニットの平面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、同一及び相当する構成については、同一の符号を付し、同じ説明を繰り返さない。また、説明の便宜上、各図において、矢印Ｕで示す方向を上方向、矢印Ｄで示す方向を下方向と称することとする。

＜第１実施形態＞
［電池ユニットの構成］
図１から図４に示すように、第１実施形態に係る電池ユニット１０は、二次電池１と、受電コイル２と、回路基板３と、正極出力端子４１と、負極出力端子５１と、透明のケース６と、を備えている。電池ユニット１０は、電子機器に用いられている一次電池と置き換えることができる。

（二次電池）
図１及び図２に示すように、第１実施形態では、二次電池１は、コイン型のリチウムイオン二次電池であり、有底円筒状の外装缶１１と、外装缶１１の開口に嵌め込まれ、且つ開口を覆う封口缶１２と、を備えている。外装缶１１の開口の内周縁部と封口缶１２との間には、ガスケット（不図示）が配置される。外装缶１１と封口缶１２との間に形成される空間には、電極体（不図示）が配置されるとともに、非水電解液（不図示）が注入されている。

外装缶１１及び封口缶１２は、ステンレス等の金属材料で形成される。外装缶１１は、電極体の正極（不図示）と電気的に接続されることにより、正極端子として機能する。封口缶１２は、電極体の負極（不図示）と電気的に接続されることにより、負極端子として機能する。リチウムイオン二次電池の電極体の構成は公知であるので、詳細な説明を省略する。

二次電池１は、図２に示すように、正極接続端子４２及び負極接続端子５２を介して、回路基板３と電気的に接続される。

具体的には、正極接続端子４２は、導電性の金属材料からなり、プレート状に形成されている。正極接続端子４２は、回路基板３から上方且つ鉛直に延びる鉛直部４２ａと、鉛直部４２ａの上端から二次電池１の外装缶１１の表面に沿って水平に延びる水平部４２ｂと、有する。鉛直部４２ａの下端部は回路基板３に半田付けされ、水平部４２ｂの下面は外装缶１１に溶接される。

負極接続端子５２は、正極接続端子４２と対向するよう配置される。負極接続端子５２は、導電性の金属材料からなり、プレート状に形成されている。負極接続端子５２は、回路基板３から上方且つ鉛直に延びる鉛直部５２ａと、鉛直部５２ａの上端から二次電池１の封口缶１２の表面に沿って水平に延びる水平部５２ｂと、有する。鉛直部５２ａの下端部は回路基板３に半田付けされ、水平部５２ｂの上面は封口缶１２に溶接される。

（受電コイル）
受電コイル２は、電池ユニット１０の外部から供給される電力を受電するものであり、図１及び図２に示すように、二次電池１の上方に配置されている。図３に示すように、受電コイル２は、その外径が二次電池１の外径よりも小さく、且つ、平面視で、その中心軸の位置が二次電池１の中心軸の位置と一致していない。すなわち、受電コイル２は、平面視で、二次電池１の周縁部寄りに配置されている。受電コイル２と二次電池１との間には、受電コイル２に生じる磁束が二次電池１に影響を与えるのを防止するための防磁シート（不図示）が配置されている。

受電コイル２は、銅線等の線材を巻くことで環状に形成されている。図２に示すように、受電コイル２を構成する線材の端部２１は、下方に延び、回路基板３に半田付けされている。これにより、受電コイル２は、回路基板３と電気的に接続されている。

（回路基板）
回路基板３は、図２及び図４に示すように、円板状をなし、二次電池１の下方に配置されている。回路基板３の外径は、二次電池１の外径よりも大きく、且つケース６の外径と実質的に等しい。回路基板３は、上述したように、二次電池１及び受電コイル２と電気的に接続されている。

回路基板３の上面には、複数の回路部品３１が実装されている。すなわち、回路基板３は、回路部品３１が実装された面が二次電池１に対向するよう配置されている。回路部品３１は、二次電池１が出力する電圧を変換し、置換される一次電池が出力する電圧と同等の大きさの電圧を出力する電圧レギュレータを含む。また、回路部品３１には、例えば、二次電池１の充電を制御するための充電ＩＣや保護ＩＣ等が含まれる。

（正極出力端子）
正極出力端子４１は、プレート状をなし、図２に示すように、回路基板３、二次電池１、及び受電コイル２の積層体Ｌの上面に沿って設けられる上部４１ａと、積層体Ｌの下面に沿って設けられる底部４１ｂと、上部４１ａと底部４１ｂとを連結する連結部４１ｃと、を含む。正極出力端子４１の上部４１ａは、置換される一次電池の正極に相当する位置に配置される。

なお、第１実施形態では、上部４１ａの上面は、積層体Ｌの上端に位置する受電コイル２の上面よりもわずかに上方に位置するが、特にこれに限定されるものではない。例えば、上部４１ａの上面と受電コイル２の上面とが同一平面上に位置していてもよいし、上下方向において、上部４１ａの上面が、二次電池１の上面と受電コイル２の上面との間に位置していてもよい。

図３及び図４に示すように、正極出力端子４１の上部４１ａ及び底部４１ｂは、ケース６の周縁部から受電コイル２の方へと延びるが、受電コイル２までは到達していない。すなわち、正極出力端子４１は、回路基板３、二次電池１、及び受電コイル２の積層方向から見た場合に、受電コイル２と重ならない位置に設けられている。

正極出力端子４１は、回路基板３と電気的に接続される。具体的には、正極出力端子４１は、導電性の金属板であり、底部４１ｂが回路基板３に半田付けされている。正極出力端子４１を構成する金属板は、例えばリン酸銅等からなり、金又は錫等でメッキが施されていてもよい。

（負極出力端子）
負極出力端子５１は、置換される一次電池の負極に相当する位置に設けられる。具体的には、図４に示すように、負極出力端子５１は、円板状をなし、回路基板３の下面において回路基板３の周縁部寄りに設けられている。

負極出力端子５１は、回路基板３と電気的に接続される。具体的には、負極出力端子５１は、導電性の金属箔又は金属板であり、回路基板３の銅箔パターンに半田付けされている。負極出力端子５１を構成する金属箔又は金属板は、例えばリン青銅等で形成することができ、金又は錫等でメッキが施されていてもよい。あるいは負極出力端子５１は導電性の金属箔又は金属板を使用することなく銅箔パターンのみでもよい。この場合の銅箔パターンには半田メッキや金メッキを施してもよい。

なお、正極出力端子４１及び負極出力端子５１の位置は、それぞれ、置換される一次電池の正極及び負極の位置に合わせて適宜変更することができる。また、正極出力端子４１及び負極出力端子５１の形状は、上述のものに限定されず、例えば、電子機器の正極入力端子及び負極出力端子の位置若しくは形状、あるいは電子機器に設けられている電池の配置スペースの大きさ若しくは形状等、様々な要因を考慮して変更することができる。

（ケース）
ケース６は、二次電池１、受電コイル２、及び回路基板３を収容するものであり、図１及び図２に示すように、側壁６１を有し、略円筒状に形成されている。回路基板３、二次電池１、及び受電コイル２は、ケース６の中心軸方向に沿ってこの順で積層されている。

ケース６は、置換される一次電池と同等の外径及び寸法を有している。これにより、電子機器に設けられている電池の配置スペースにスペーサ等を配置することなく、一次電池を電池ユニット１０に置換することが可能となる。ケース６の材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、アクリル樹脂又はＰＰ（ポリプロピレン）等を挙げることができる。

ケース６は、図５及び図６に示すように、電池収容部６２、及び電池収容部６２の上方に設けられたコイル収容部６３を有する。電池収容部６２及びコイル収容部６３は、それぞれ、二次電池１及び受電コイル２を収容する中空の部分であり、電池収容部６２の大きさはコイル収容部６３の大きさよりも大きい。すなわち、コイル収容部６３は、受電コイル２を取り囲むよう設けられる側面６３ａによって画定され、電池収容部６２は、コイル収容部６３の下方において、受電コイル２よりも外径の大きい二次電池１を取り囲むよう設けられる側面６２ａによって画定される。電池収容部６２の上方において、コイル収容部６３以外の部分は中実（中実部６４）となっている。ここで、「中実」の部分とは、その内部に空間を有していない部分のことをいう。なお、ケース６において、コイル収容部６３の側面６３ａは、ほとんどの部分が電池収容部６２の側面６２ａよりも内側に位置しているが、一部が側面６２ａよりも外側に位置している。これにより、側面６２ａと側面６３ａとの間に、受電コイル２の一部を載置可能な載置部６５が形成される。

ケース６には、正極出力端子４１を収容する出力端子収容部６６、及び受電コイル２を構成する線材の端部を収容する線材収容部６７が設けられている。また、ケース６には、正極接続端子４２及び負極接続端子５２をそれぞれ収容する接続端子収容部６８，６９も設けられる。

詳述すると、出力端子収容部６６は、正極出力端子４１の上部４１ａ、底部４１ｂ、及び連結部４１ｃがそれぞれ配置される凹部６６ａ，６６ｂ，６６ｃを有する。凹部６６ａは中実部６４の上面に形成されており、凹部６６ｂは側壁６１の下端面に形成されている。凹部６６ｃは、側壁６１の外周面において上下方向に延びるよう形成され、凹部６６ａ，６６ｂと連続する。なお、凹部６６ｃに代えて、側壁６１を上下方向に貫通し、凹部６６ａ，６６ｂと連続する孔を設けてもよい。

線材収容部６７は、出力端子収容部６６と対向する位置に設けられ、凹部６７ａ，６７ｂ，６７ｃを有する。凹部６７ａは、側壁６１の上端面に形成され、凹部６７ｂは、側壁６１の下端面に形成されている。凹部６７ｃは、側壁６１の外周面において上下方向に延びるよう形成され、凹部６７ａ，６７ｂと連続する。なお、線材収容部６７は、側壁６１の内周面に設けられ上下方向に延びる凹部であってもよく、また、側壁６１を上下方向に貫通する孔であってもよい。

接続端子収容部６８，６９は、側壁６１の内周面に形成され、上下方向に延びる凹部であり、互いに対向する位置に配置されている。接続端子収容部６８内には、正極出力端子４２の鉛直部４２ａが配置され、接続端子収容部６９内には、負極出力端子５２の鉛直部５２ａが配置される。なお、接続端子収容部６８，６９は、側壁６１の下端面から上方に延び、且つ内周面に開口する孔であってもよい。

［電池ユニットの組立方法］
次に、上記のように構成される電池ユニット１０の組立方法について説明する。

図５に示すように、まず、半田付けにより、負極出力端子５１と回路基板３とを電気的に接続する。また、半田付け及び溶接により、正極接続端子４２及び負極接続端子５２を介して、二次電池１と回路基板３とを電気的に接続する。二次電池１の上面には、防磁シート（不図示）が配置される。

次に、接続された二次電池１及び回路基板３を、ケース６の下方から電池収容部６２内に挿入する。このとき、正極接続端子４２及び負極接続端子５２は、それぞれ、接続端子収容部６８，６９内に配置される。また、回路基板３の外径がケース６の外径と実質的に等しいことにより、回路基板３の上面は、ケース６の側壁６１の下端面に当接する。

一方、受電コイル２は、ケース６の上方からコイル収容部６３内に挿入される。このとき、受電コイル２の一部は、載置部６５上に載置され、その他の部分は、防磁シート（不図示）を介して、二次電池１上に載置される。防磁シートは、受電コイル２と同等のサイズで受電コイル２の底面に配置するか、あるいは二次電池１と同等のサイズであって二次電池１の上面に配置してもよい。後者のほうがより防磁効果は大きい。なお、受電コイル２を保護するため、ケース６の上端の開口を保護フィルム（不図示）等で覆うことが好ましい。

さらに、図５及び図６に示すように、受電コイル２を構成する線材の端部２１を、線材収容部６７の凹部６７ａ，６７ｂ，６７ｃに通し、回路基板３の上面に半田付けする。また、出力端子収容部６６の凹部６６ａ，６６ｂ，６６ｃ内に、それぞれ、正極出力端子４１の上部４１ａ、底部４１ｂ、及び連結部４１ｃを配置し、底部４１ｂを回路基板３の上面に半田付けする。

その後、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等、熱収縮性の樹脂材料からなるシュリンクチューブ（不図示）をケース６の外周面に被せて加熱し、熱収縮させる。熱収縮後のシュリンクチューブによって、二次電池１、受電コイル２、回路基板３、正極出力端子４１、負極出力端子５１、及びケース６が一体化され、電池ユニット１０が完成する。熱収縮後のシュリンクチューブは、電池ユニット１０の側面、並びに上面及び底面の周縁部を覆うが、正極出力端子４１の上部４１ａ及び負極出力端子５１それぞれの少なくとも一部は、シュリンクチューブから露出する。なお、電池ユニット１０の各部品を一体化させる手段はシュリンクチューブに限定されるものではなく、例えば、接着剤等によって、各部品を一体化してもよい。

［電子機器に対する電池ユニットの挿着］
電池ユニット１０は、電子機器に用いられる一次電池と互換性を持たせるため、上述の通り、一次電池の正極及び負極に相当する位置に、それぞれ正極出力端子４１及び負極出力端子５１が設けられている。したがって、一次電池に代えて、電池ユニット１０が電子機器に挿着された際、図７に示すように、正極出力端子４１が電子機器の正極入力端子Ｐに接触し、負極出力端子５１が電子機器の負極入力端子Ｎに接触する。

電子機器に装着された電池ユニット１０は、電子機器に対して、電子機器が作動するのに必要な電力を供給する。このとき、電池ユニット１０は、回路基板３に設けられた回路部品３１（電圧レギュレータ）によって、二次電池１の出力電圧を変換し、置換した一次電池の出力電圧と同等の大きさの電圧を出力する。このため、二次電池１の出力電圧と置換された一次電池の出力電圧とが異なっていたとしても、電子機器の作動について問題は生じない。なお、電圧レギュレータは、二次電池１の出力電圧、及び電子機器に対して出力すべき電圧（一次電池の出力電圧）に応じて、適当なものを選択すればよい。

［電子機器の充電］
電池ユニット１０が挿着された電子機器では、二次電池１を非接触で充電することができる。二次電池１の充電を行うための充電システム２０は、図８に示すように、電池ユニット１０と、給電コイル７と、回路基板８と、を備える。

給電コイル７は、電池ユニット１０の受電コイル２に電力を供給する。給電コイル７は、銅線等の線材を巻くことで環状に形成されている。給電コイル７を構成する線材の端部が回路基板８に半田付けされることにより、給電コイル７と回路基板８とが電気的に接続されている。

回路基板８は、給電コイル７に電力を供給するものであり、その上面には、複数の回路部品８１が実装されている。回路部品８１には、受電コイル２に対する給電コイル７の電力供給を制御するための給電ＩＣ等が含まれる。

電子機器に挿着された電池ユニット１０の二次電池１を充電する場合、給電コイル７を受電コイル２に対向するよう配置する。この状態で回路基板８から給電コイル７に電力を供給すると、給電コイル７に磁束が発生し、この磁束の影響を受けて、受電コイル２に誘導電流が流れる。受電コイル２に流れた誘導電流は、回路基板３を介し、二次電池１に供給される。このようにして、電池ユニット１０の二次電池１が非接触で充電される。

以上のように、第１実施形態に係る電池ユニット１０は、二次電池１の充電に必要な受電コイル２及び回路基板３を備えている。また、電池ユニット１０では、電子機器に挿着される一次電池の正極及び負極に相当する位置に、それぞれ、正極及び負極出力端子４１，５１が設けられている。よって、電子機器を変更しなくても、電子機器の一次電池を電池ユニット１０に置き換えることができる。

また、電池ユニット１０において、正極出力端子４１は、回路基板３、二次電池１、及び受電コイル２の積層方向から見た場合に、受電コイル２と重ならないように設けられている。これにより、受電コイル２に誘導電流が流れた際、受電コイル２に発生する磁束が正極出力端子４１と干渉するのを軽減することができる。

＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態に係る電池ユニット１０Ａについて、図９及び図１０を参照しつつ説明する。電池ユニット１０Ａは、正極出力端子４１Ａ及びケース６Ａの構成が第１実施形態に係る電池ユニット１０と異なるが、その他の構成については電池ユニット１０と同一である。

正極出力端子４１Ａは、ケース６Ａの側壁６１Ａの外周面に沿い、側壁６１Ａの半周に亘って設けられている。正極出力端子４１Ａの下端は、回路基板３の上面に半田付けされている。正極出力端子４１Ａの内周面には、上下方向に延びる凸部４１Ａｄが形成されている。ケース６Ａの側壁６１Ａの外周面には、上下方向に延びる凹状の出力端子収容部６６Ａが形成されている。この出力端子収容部６６Ａ内に正極出力端子４１Ａの凸部４１Ａｄが配置されることにより、ケース６Ａによって正極出力端子４１Ａが支持されている。

なお、正極出力端子４１Ａは、電池ユニット１０Ａが電子機器に挿着された際に電子機器の正極入力端子に接触することができればよい。例えば、正極出力端子４１Ａの周方向の長さが側壁６１Ａの半周の長さよりも長くても短くてもよいし、正極出力端子４１Ａが側壁６１Ａの全周に亘って設けられてもよい。

第１実施形態と同様、電池ユニット１０Ａの正極出力端子４１Ａは、置換される一次電池の正極に相当する位置に設けられている。すなわち、特に図示しないが、電池ユニット１０Ａを一次電池に代えて電子機器に挿着した際、正極出力端子４１Ａは電子機器の正極入力端子に接触する。このため、電池ユニット１０Ａも、電子機器を変更することなく、電子機器の一次電池と置き換えることができる。なお、前述のように、正極出力端子４１Ａは、接着剤等によって他の部品と一体化することができる。また、正極出力端子４１Ａ以外の部品をシュリンクチューブによって一体化し、シュリンクチューブの外側から、シュリンクチューブで一体化された部品の上下を挟むように正極出力端子４１Ａを配置した後、正極出力端子４１Ａを回路基板３の底面に半田付けしてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、回路基板、二次電池、及び受電コイルは、ケースの中心軸方向に沿ってこの順で積層されていたがこれに限定されるものではなく、二次電池、回路基板、及び受電コイルの順に積層することもできる。

上記実施形態では、受電コイルの外径が二次電池の外径よりも小さかったが、受電コイルの外径と二次電池の外径とが等しくてもよいし、受電コイルの外径が二次電池の外径よりも大きくてもよい。また、二次電池及び受電コイルの中心軸の位置は、平面視で一致していてもよいし、一致していなくてもよい。

上記実施形態では、ケースが円筒状であったが、特にこれに限定されるものではない。ケースは、水平断面が多角形、楕円形、又は扇形の筒状等、種々の形状とすることができる。

上記実施形態では、回路基板、二次電池、及び受電コイルは、平面視で円状をなしていたが、これらの形状は適宜変更することができる。例えば、回路基板、二次電池、及び受電コイルの少なくとも一つが平面視で多角形状等であってもよい。二次電池の形状は、コイン型に限られず、例えば、コイン型以外の扁平形状や、円柱状若しくは角柱状等とすることもできる。

上記実施形態では、電池ユニットの二次電池は、リチウム二次イオン電池であり、外装缶が正極端子として機能するとともに封口缶が負極端子として機能していたが、外装缶を負極端子、封口缶を正極端子として機能させてもよい。なお、二次電池は、リチウム二次イオン電池以外のものであってもよい。

上記実施形態では、正極出力端子がケースの上面又は側面に沿って配置され、負極出力端子が回路基板の下面に沿って配置されていたが、正極出力端子の位置と負極出力端子の位置とを入れ替えることもできる。また、正極及び負極出力端子の双方を、基板の下面に沿って設けてもよいし、ケースの上面又は側面に沿って設けてもよい。すなわち、回路基板、二次電池、及び受電コイルの積層方向から見た場合に、負極出力端子が受電コイルと重ならないよう構成してもよいし、正極出力端子及び負極出力端子の双方が受電コイルと重ならないように構成してもよい。受電コイルの磁束と各出力端子との観点からは、積双方向から見た際、少なくとも一方の出力端子が受電コイルと重ならないよう設けられることが好ましいが、双方の出力端子を受電コイルと重なるように設けることも可能である。

１０，１０Ａ 電池ユニット
１ 二次電池
２ 受電コイル
３ 第１の回路基板
３１ 回路部品
４１ 正極出力端子
４１ａ 上部
４１ｂ 底部
４１ｃ 連結部
５１ 負極出力端子
６，６Ａ ケース
２０ 充電システム
７ 給電コイル
８ 第２の回路基板

Claims (9)

1. 電子機器に用いられる一次電池と互換性を有する電池ユニットであって、
   二次電池と、
   当該電池ユニットの外部から供給される電力を受電する受電コイルと、
   前記二次電池及び前記受電コイルと電気的に接続され、前記受電コイルが受電した電力を用いて前記二次電池の充電を行う第１の回路基板と、
   前記二次電池、前記受電コイル、及び前記第１の回路基板を収容するケースと、
   前記第１の回路基板と電気的に接続され、前記一次電池の正極に相当する位置に設けられる正極出力端子と、
   前記第１の回路基板と電気的に接続され、前記一次電池の負極に相当する位置に設けられる負極出力端子と、
   を備える、電池ユニット。
2. 請求項１に記載の電池ユニットであって、
   前記第１の回路基板、前記二次電池、及び前記受電コイルは、前記ケースの中心軸方向に沿ってこの順で積層されている、電池ユニット。
3. 請求項２に記載の電池ユニットであって、
   前記正極出力端子及び前記負極出力端子の少なくとも一方は、前記第１の回路基板、前記二次電池、及び前記受電コイルの積層方向から見た場合に、前記受電コイルと重ならない位置に設けられる、電池ユニット。
4. 請求項３に記載の電池ユニットであって、
   前記正極出力端子及び前記負極出力端子の少なくとも一方は、
   前記第１の回路基板、前記二次電池、及び前記受電コイルの積層体の上面に沿って設けられる上部と、
   前記積層体の底面に沿って設けられる底部と、
   前記積層体の側面に沿って設けられ、前記上部と前記底部とを連結する連結部と、
   を含む、電池ユニット。
5. 請求項３又は４に記載の電池ユニットであって、
   前記積層方向と垂直な方向において、前記受電コイルの寸法は、前記二次電池の寸法よりも小さい、電池ユニット。
6. 請求項１又は２に記載の電池ユニットであって、
   前記正極出力端子及び前記負極出力端子の少なくとも一方は、前記第１の回路基板の表面上に設けられた金属箔である、電池ユニット。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の電池ユニットであって、さらに、
   前記二次電池が出力する電圧を変換し、前記一次電池が出力する電圧と同等の大きさの電圧を出力する電圧レギュレータを備える、電池ユニット。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の電池ユニットであって、
   前記ケースは、前記一次電池と同等の外径及び寸法を有する、電池ユニット。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の電池ユニットと、
   前記受電コイルに電力を供給する給電コイルと、
   前記給電コイルと電気的に接続され、前記給電コイルに電力を供給する第２の回路基板と、
   を備える、充電システム。

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