JP2019536204A - 片面再使用可能電池インジケータ - Google Patents

片面再使用可能電池インジケータ Download PDF

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Abstract

再使用可能電池インジケータは、電圧センサと、電圧センサに通信可能に接続される通信回路と、通信回路に作用的に結合されるアンテナと、第１のコネクタとリテーナとを有する接続機構とを含む。第１のコネクタ及びリテーナは電圧センサに電気的に接続され、第１のコネクタは、第１の電池端子に取り外し可能に接続されるようになっており、それにより、電圧センサと第１の電池端子との間に電気的接続部がもたらされる。リテーナが電圧センサを電池の缶に取り外し可能に固定するようになっており、それにより、電圧センサと電池の缶との間の電気的接続部がもたらされる。電圧センサと第１の電池端子との間及び電圧センサと缶との間に電気回路が完成される。

Description

本開示は、一般に電池インジケータに関し、より具体的には片面再使用可能電池特性インジケータに関する。
電気化学セル又は電池は、一般に、電気エネルギー源として使用される。電池は、一般に陰極と呼ばれる負電極と、一般に陽極と呼ばれる正電極とを含む。陰極は、酸化され得る電気化学的に活性な陰極材料を含む。陽極は、還元され得る電気化学的に活性な陽極材料を含む。電気化学的に活性な陰極材料は、電気化学的に活性な陽極材料を還元することができる。陰極と陽極との間にはセパレータが配置される。電池構成要素は、一般に金属から形成される缶又はハウジングの内部に配置される。
電池が電子機器の電気エネルギー源として使用される場合には、電気的な接触が陰極と陽極との間でなされ、それにより、電子が機器を通じて流れることができるようにする回路が完成し、その結果、電子機器に対する電力を生み出すそれぞれの酸化反応及び還元反応がもたらされる。電解質が陰極、陽極、及び、セパレータと接触している。電解質は、放電中に電池の全体にわたって電荷平衡を維持するために陰極と陽極との間のセパレータを通じて流れるイオンを含む。
玩具、リモコン装置、オーディオ機器、懐中電灯、デジタルカメラ及び周辺写真撮影機器、電子ゲーム、歯ブラシ、ラジオ、時計、並びに、他の携帯型電子機器などの電子機器のための携帯型電源の必要性が高まっている。消費者は、これらの電子機器に容易に利用できる電力を有する必要がある。電池はそれらが使用されるにつれて必然的に時間に伴って消耗されるようになるため、消費者は、予備の電池にアクセスできる（及び／又は完全に充電された充電式電池にアクセスできる）必要がある。消費者が必要な数の交換電池に迅速にアクセスできるように消費者が現在使用中の電池の電力状態を知ることは有用である。電池には、ＡＮＳＩ規格ごとに、所定の外形寸法及び制約された内容積を有する、単３形、単４形、単６形、単２形、単１形の電池サイズなどの一般的なサイズがある。
現在、幾つかの電池は、電池がほぼ消耗して交換を要する時期を消費者が判断するのを助けるためにオンセル電池充電インジケータを含む。しかしながら、これらの現在のオンセル電池充電インジケータは、使い捨てである（すなわち、単一の電池セルに取り付けられる）とともに、扱いにくい（一般に、インジケータを作動させるために２つの接触ボタンを同時に押さなければならないからである）。更に、これらのオンセル電池インジケータは、インジケータを使用するために電子機器（又はパッケージ）から電池を取り外す必要がある。
幾つかの態様によれば、再使用可能電池インジケータは、電池の感知されたアナログ特性をデジタル情報に変換するように構成される電圧センサと、電圧センサに通信可能に接続される通信回路と、通信回路に作用的に結合されるアンテナと、第１のコネクタとリテーナとを有する接続機構とを含む。第１のコネクタとリテーナとが電圧センサに電気的に接続され、また、第１のコネクタが第１の電池端子に取り外し可能に接続されるようになっており、それにより、第１のコネクタが第１の電池端子に接続されるときに電圧センサと第１の電池端子との間に電気的接続部がもたらされる。リテーナが電圧センサを電池の缶に取り外し可能に固定するようになっており、それにより、電圧センサと電池の缶との間の電気的接続部がもたらされる。接続機構が第１の電池端子及び缶に結合されるときに電圧センサと第１の電池端子との間及び電圧センサと缶との間に電気回路が完成される。
他の態様によれば、遠隔電池表示システムが電池と再使用可能電池インジケータとを含む。再使用可能電池インジケータは、電池の感知されたアナログ特性をデジタル情報に変換するように構成される電圧センサと、電圧センサに通信可能に接続される通信回路と、通信回路に作用的に結合されるアンテナと、第１のコネクタとリテーナとを有する接続機構とを含む。第１のコネクタとリテーナとが電圧センサに電気的に接続される。第１のコネクタが第１の電池端子に取り外し可能に接続されるようになっており、それにより、第１のコネクタが第１の電池端子に接続されるときに電圧センサと第１の電池端子との間に電気的接続部がもたらされる。リテーナが電圧センサを電池の缶に取り外し可能に固定するようになっており、それにより、電圧センサと電池の缶との間の電気的接続部がもたらされる。第１のコネクタは、電圧センサが電池の特性を感知するように第１の電池端子に電気的に取り付けられる。
本開示の教示によれば、再使用可能電池インジケータ又は遠隔電池表示システムの前述の態様のうちの任意の１つ以上は、以下の随意的な形態のうちの任意の１つ以上を更に含んでもよい。
幾つかの随意的な形態では、第１のコネクタが電池の負電極に接続され、リテーナが電池の正電極に接続される。
他の随意的な形態において、第１のコネクタは、成形バネ、インピーダンスを測定するために別個の電力端子及び感知端子を含むケルビン接続部、分割ワイヤ、板バネ、及び、これらの組合せのうちの１つである。
更に他の随意的な形態では、電圧ブースタが電圧センサに電気的に接続される又は組み込まれる。
更に他の随意的な形態では、第１のコネクタが少なくとも１つの金属と少なくとも１つの絶縁体とを備える。
更に他の随意的な形態において、通信回路は、無線周波数識別回路、ブルートゥース回路、ブルートゥース低エネルギー回路、Ｗｉ−Ｆｉ回路、Ｚｉｇｂｅｅ回路、ＬＯＲＡ回路、及び、Ｚ波回路のうちの少なくとも１つを備える。
更に他の随意的な形態において、電圧センサは、１．８ボルト未満の開回路電圧を読み取ることができる。
更に他の随意的な形態において、電圧センサ及び通信回路は、第１のコネクタと第１のリテーナとの間に挿入されるようになっているプリント回路基板上に形成される。
更に他の随意的な形態において、電圧センサ及び通信回路がハウジング内に装着され、ハウジングは、並んで配置される２つの円筒状の電池の間に嵌合するように寸法付けられて形成される。
更に他の随意的な形態では、ハウジングが三角柱の形状を成す断面を有する。
更に他の随意的な形態では、ハウジングが凹状である１つの側面又は凹状である２つの側面を有する。
更に他の随意的な形態では、ハウジングが約１０２ｍｍ３〜約１６５ｍｍ３の容積を有する。
更に他の随意的な形態において、電圧センサは、円筒状の電池セルの一端に適合するようにディスク形状を成して配置される。
更に他の随意的な形態において、電圧センサは、薄型ディスクＢＬＥ、ＵＨＦ、又は、ＲＦモジュールである。
他の随意的な形態では、コンピューティングデバイスが通信回路に通信可能に接続され、コンピューティングデバイスがアンテナを介して通信回路から情報を受信する。
更に他の随意的な形態では、コンピューティングデバイスがプロセッサとメモリとを含み、メモリがソフトウェアルーチンを記憶し、該ソフトウェアルーチンにより、プロセッサは、再使用可能電池インジケータからの無線通信信号を検出し、再使用可能電池インジケータを介して電池回路を遠隔制御して電池特性データを決定するとともに、電池特性データをユーザインタフェースに送信する。
更に他の随意的な形態において、電池特性データは、電気容量、電圧、インピーダンス、温度、電流、劣化、充電／放電サイクル数、及び、クーロン数のうちの少なくとも１つを含む。
更に他の随意的な形態において、ソフトウェアルーチンは、プロセッサにより実行されるときに、プロセッサに、電池タイプ、電池の物理的位置、及び、電池が給電している電気機器のうちの少なくとも１つを決定させる。
本明細書は、本発明を形成すると見なされる主題を特に指摘して明確に請求する特許請求の範囲で終わるが、本発明は、添付図面と併せて解釈される以下の説明からより良く理解される。
本開示の教示にしたがって構成される再使用可能電池インジケータの斜視図であり、再使用可能電池インジケータは電池セルに接続される。 図１の再使用可能電池インジケータの底面斜視図である。 図１の再使用可能電池インジケータ及び電池セルの側断面図である。 図１の再使用可能電池インジケータの電子回路概略図である。 図１の再使用可能電池インジケータのプリント回路基板の平面図である。 本開示の教示にしたがって構成される再使用可能電池インジケータの第２の実施形態の端面図である。 本開示の教示にしたがって構成される再使用可能電池インジケータの第３の実施形態の端面図である。 ２つの電池セルと、電池セルのうちの１つに接続される再使用可能電池インジケータの第４の実施形態とを含む電子機器の電池コンパートメントの底面斜視図である。 単一の電池セルと、電池セルに接続される再使用可能電池インジケータの第５の実施形態とを含む電子機器の電池コンパートメントの別の実施形態の側面斜視図である。 図１の再使用可能電池インジケータを含む電池表示システムの概略図である。 電池セルに接続される本開示の教示にしたがって構成される再使用可能電池インジケータの第４の実施形態の斜視（及び部分的に透明な）図である。 図１０Ａの再使用可能電池インジケータの上面図である。 電池セルに接続される本開示の教示にしたがって構成される再使用可能電池インジケータの第５の実施形態の上面斜視図及び電池セルの上方に持ち上げられた再使用可能電池インジケータの上面図である。 電池セルに接続される図１１Ａの再使用可能電池インジケータの上面斜視（及び部分的に透明な）図及び電池セルの上方に持ち上げられた再使用可能電池インジケータの底面図である。 電池セルに接続される本開示の教示にしたがって構成される再使用可能電池インジケータの第６の実施形態の上面斜視図及び電池セルの上方に持ち上げられた再使用可能電池インジケータの上面図である。 電池セルに接続される図１２Ａの再使用可能電池インジケータの上面斜視（及び部分的に透明な）図及び電池セルの上方に持ち上げられた再使用可能電池インジケータの底面図である。
電気化学セル又は電池は、一次電池又は二次電池であってもよい。一次電池は、例えば完全に消耗するまで一回だけ放電されてその後に廃棄されるようになっている。一次電池（又は使い捨て電池）は、例えば、Ｄａｖｉｄ ＬｉｎｄｅｎのＨａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ（第４版、２０１１）に記載されている。二次電池（又は充電式電池）は、何度も繰り返して再充電されて使用されるようになっている。二次電池は、何度も、例えば５０回を超えて、１００回を超えて、又は、それ以上にわたって放電及び再充電され得る。二次電池は、例えば、Ｄａｖｉｄ ＬｉｎｄｅｎのＨａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ（第４版、２０１１）に記載されている。したがって、電池は、様々な電気化学的結合及び電解質の組合せを含んでもよい。本明細書中で与えられる説明及び例は一般に一次アルカリ電気化学セル又は電池を対象としているが、本発明が水性、非水性、イオン液体、及び、固体システムの一次電池及び二次電池の両方に適用されることが理解されるべきである。例えば、一次アルカリ電池などの一次電池であることに加えて、電池は一次リチウムイオン電池であってもよい。或いは、電池は、二次電池、例えば、ニッケル水素（ＮｉＭＨ）電池、ニッケルカドミウム（ＮｉＣａｄ）電池、銀／亜鉛電池、ニッケル／亜鉛電池、又は、リチウム固体充電式電池などの二次電池であってもよい。したがって、前述のシステムの一次電池及び二次電池はこの出願の範囲内であり、また、本発明は任意の特定の実施形態に限定されない。
図１を参照すると、陽極１２、陰極１４、及び、ハウジング１８を含む一次アルカリ電気化学セル又は電池セル１０が示される。電池セル１０はエンドキャップ２４も含む。エンドキャップ２４は、電池セル１０のマイナス端子としての機能を果たす。エンドキャップ２４とは反対側の電池セル１０の端部にプラスピップ２６が位置される。プラスピップ２６は、電池セル１０のプラス端子としての機能を果たす。電池セル１０の全体にわたって電解液が分散される。電池セル１０は、例えば、単３、単４、単６、単２、又は、単１アルカリ電池であってもよい。更に、他の実施形態において、電池セル１０は、９Ｖ電池、カメラ電池、時計電池、又は、任意の他のタイプの一次電池或いは二次電池であってもよい。
ハウジング１８は、任意の適したタイプのハウジング基材、例えば冷間圧延鋼又はニッケルメッキ冷間圧延鋼から形成され得る。図１に示される実施形態では、ハウジング１８が円筒形状を有してもよい。他の実施形態では、ハウジング１８が任意の他の適した非円筒形状を有してもよい。ハウジング１８は、例えば、長方形、正方形、又は、角柱形状などの少なくとも２つの平行板を備える形状を有することができる。ハウジング１８は、例えば、冷間圧延鋼又はニッケルメッキ鋼などの基材のシートから深絞り加工されてもよい。ハウジング１８は、例えば、円筒形状へと絞り加工されてもよい。ハウジング１８は側壁を有してもよい。ハウジング１８の側壁の内面は、ハウジング１８の側壁の内面と陽極１２などの電極との間に低い電気接触抵抗をもたらす材料で処理されてもよい。ハウジング１８の側壁の内面は、例えばハウジング１８の側壁の内面と陽極１２との間の接触抵抗を減少させるために、例えばニッケル、コバルトでメッキされてもよく、及び／又は、炭素充填塗料で塗装されてもよい。
電池セル１０には、再使用可能電池インジケータ４０などの通信機構の一実施形態が取り付けられる。再使用可能電池インジケータ４０は、ハウジング１８の一端に取り付き、図１に示される実施形態では、ハウジング１８のマイナス極又はエンドキャップ２４の端部に取り付く。再使用可能電池インジケータ４０は、プリント回路基板（ＰＣＢ）４２に組み込まれてもよい集積回路を含み、ＰＣＢ４２は、ＰＣＢ４２に電気的に接続される第１のコネクタ４４とＰＣＢ４２に電気的に接続されるリテーナ４６との間に挟まれる。一実施形態において、ＰＣＢ４２は、硬質エポキシ、結合銅トレースを伴うＦＲ４フェロニック、又は、結合銅トレースを伴う可撓性ポリエステル、ポリアミドであってもよい多層絶縁体／導電性構造体である。ＰＣＢ４２は、図１に示されるように、略環状の形状を有してもよく、また、ＰＣＢ４２は、概して第１のコネクタ４４及びリテーナ４６から離れて、ハウジング１８の外面に沿って延びるフレキシブルＰＣＢ４３内へと延在してもよい。フレキシブルＰＣＢ４３の一端には、チップアンテナ４５、ＩＣ、一体型アンテナを有するＩＣ、又は、受動部品などの付加的な電気構成要素が位置されてもよい。フレキシブルＰＣＢ４３の一端にアンテナ４５などの幾つかの電気部品を配置することは、特定の電気構成要素にとってより有利な位置を与え得る。例えば、フレキシブルＰＣＢ４３の一端にアンテナ４５を位置させることは、アンテナを第１のコネクタ４４及びリテーナ４６の近くに位置させるよりも優れた伝送特性を与え得る。他の実施形態において、アンテナ４５は、フレキシブルＰＣＢ４３の一体部分又は銅トレース層の一部として形成される硬質ＰＣＢ４２の一体部分であってもよい。
第１のコネクタ４４は、マイナスの電気的接続部を形成するためにエンドキャップ２４に取り外し可能に且つ電気的に接続されてもよく、また、リテーナ４６は、プラスの電気的接続部を形成するために、一般に正の電荷を有するハウジング１８に取り外し可能に且つ電気的に接続されてもよい。第１のコネクタ４４及びリテーナ４６は、第１のコネクタ４４及びリテーナ４６が電池セル１０及びＰＣＢ４２と電気的接続部を形成できるようにするとともに通常のデバイス端子アクセスを妨げない実質的に任意の物理的形態をとり得る。第１のコネクタ４４及びリテーナ４６は、電気情報などのアナログ情報を電池セルからＰＣＢ４２に伝える実質的に任意の材料から形成されてもよい。例えば、幾つかの実施形態において、第１のコネクタ４４及びリテーナ４６は、以下の材料、すなわち、金属、金属合金、冷間圧延鋼、硬質延伸鉄及び非鉄合金、高炭素鋼及び低炭素鋼合金、事後又は事前メッキされた鉄及び非鉄合金、炭素、或いは、これらの任意の組合せのうちの１つ以上から形成されてもよい。幾つかの実施形態において、第１のコネクタ４４及びリテーナ４６のうちの少なくとも一方は、金属及び絶縁体を備えてもよい。絶縁体は、コネクタ／リテーナ又は付加的な絶縁体リング（紙、フェノール、又は、ポリマー）に塗布される非導電性コーティング（ポリマー層、エポキシ、又は、不動態化剤など）であってもよい。
一般に、集積回路は、第１のコネクタ４４及びリテーナ４６からアンペア又はボルトなどの電気情報を受け、その電気情報は、電力又は充電レベルなどの電池特性情報を計算するために集積回路によって使用され、また、集積回路は、その後、消費者が使用するために、コンピュータ、スマートフォン、又は、携帯情報端末などの受信機に電池特性情報を伝える。このようにして、再使用可能電池インジケータ４０は、消費者が電池セルを電子機器から（又はパッケージから）取り外すことなく電池特性情報を取得できるようにする。第１のコネクタ４４及びリテーナ４６は、電池セルと電子機器との間の電気的接触を妨げることなく電気情報を集積回路に供給する。更に、再使用可能電池インジケータ４０は、何度も繰り返して再使用され得るように１つの電池セルから他の電池セルへ移動可能であり、それにより、消費者に対する全体のコストを低減する。
図２を参照すると、再使用可能電池インジケータ４０がより詳しく示される。第１のコネクタ４４は、環状に形成されるとともに、リテーナ４６とは反対のＰＣＢ４２の側に位置され、リテーナ４６も環状に形成される。第１のコネクタ４４は、エンドキャップ２４の隆起した中央部分を取り囲むように寸法付けられて形成される中央開口４７を含む。同様に、リテーナ４６は、エンドキャップ２４の隆起した中央部分を取り囲むように寸法付けられて形成される中央開口４９を含む。したがって、第１のコネクタ４４、ＰＣＢ４２、及び、リテーナ４６は、電池セル１０の一端（マイナス端）に嵌合するように寸法付けられるリング形状の（又は環状に形成された）サンドイッチ構造体を形成する。
第１のコネクタ４４は複数のコネクタタブ５１を含む。コネクタタブ５１は、第１のコネクタ４４から離れてリテーナ４６へ向かって延びる。コネクタタブ５１は、リテーナ４６から径方向内側に（中央開口４７の中心へ向かって）離間される。より具体的には、コネクタタブ５１は、ＰＣＢ４２によってリテーナ４６から離間される。コネクタタブ５１は、以下で更に説明されるように、電池セル１０のエンドキャップ２４と接触するように配置される。更に、コネクタタブ５１は、エンドキャップ２４との取り外し可能な接続を容易にする圧着端部５３を含む。
リテーナ４６は複数のリテーナタブ５５を含む。リテーナタブ５５は第１のコネクタ４４から離間して延びる。リテーナタブ５５は、（中央開口５９の中心から離れるように）径方向外側に離間される。より具体的には、リテーナタブ５５は、ＰＣＢ４２によって第１のコネクタ４４から離間される。リテーナタブ５５は、以下で更に説明されるように、電池セル１０の缶又はハウジング１８と接触するように配置される。更に、リテーナタブ５１は、ハウジング１８との取り外し可能な接続を容易にする圧着端部５７を含む。
ここで、図３を参照すると、ＰＣＢ４２はリテーナ４６よりも径方向に厚い。結果として、リテーナタブ５５は、コネクタタブ５１の径方向外側に位置される。リテーナタブ５５は、ハウジング１８の圧着壁６１とエンドキャップ２４との間に形成される缶空隙５９内へと延びる。電池インジケータ４０がエンドキャップ２４に押し付けられると、リテーナタブ５５の圧着端部５７は、該圧着端部５７がハウジング１８の圧着壁６１の端部を通り過ぎるまで径方向内側に押圧され、通り過ぎた時点で、圧着端部５７は、径方向外側に広がって、ハウジング１８の端部の所定位置でリテーナ４６に取り外し可能に係止し、プラスの電気的接続部をもたらす（ハウジングが正電荷を帯びているため）。
同様に、コネクタタブ５１は缶空隙５９内へと延びるが、コネクタタブ５１はエンドキャップ２４に当て付いて位置される。電池インジケータ４０がエンドキャップに押し付けられると、コネクタタブ５１が径方向外側に押圧され、それにより、コネクタタブ５１とエンドキャップとの間の物理的な接触が維持され、マイナスの電気的接続部がもたらされる（エンドキャップが負電荷を帯びているため）。結果として、ＰＣＢ４２は、コネクタタブ５１及びリテーナタブ５５を通じて電気情報（例えば、ボルト及びアンペア）を受ける。
ここで図４及び図５を参照すると、ＰＣＢ４２上に集積回路４８が形成され、この集積回路４８は、第１のコネクタ４４及びリテーナ４６に通信可能に接続される埋め込み電圧センサ５０を集積回路４８内に含む。埋め込み電圧センサ５０は、アンペア及び電圧などの電池セルのアナログ特性を感知し、感知されたアナログ特性をデジタル情報に変換する。また、ＰＣＢ４２は通信回路５２も含む。アンテナ５４が通信回路５２に作用的に結合される。通信回路５２は、無線周波数識別回路、ブルートゥース（登録商標）回路、ブルートゥース（登録商標）低エネルギー回路、Ｗｉ−Ｆｉ回路、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）回路、ＬＯＲＡ回路、及び、Ｚ波回路のうちの１つ以上を備えてもよい。一実施形態において、無線ブルートゥース低エネルギー電圧センサなどの集積回路は、アナログデジタル変換器、マイクロコントローラ、ブルートゥースラジオ、メモリデバイス、及び、ＤＣ／ＤＣ電圧変換器を組み込んでもよい。
電圧ブースタ５６が集積回路４８及び埋め込み電圧センサ５０に電気的に接続される。埋め込み電圧センサ５０及び電圧ブースタ５６は、例えば１．８ボルト未満であってもよい電池の開回路電圧を読み取ることができる。幾つかの実施形態において、通信回路５２は、薄型ディスクＢＬＥモジュール、ＵＨＦモジュール、又は、ＲＦモジュールのうちの１つ以上を備えてもよい。
図４及び図５に示される実施形態において、集積回路４８、電圧センサ５０、及び、通信回路５２は全て、第１のコネクタ４４及びリテーナ４６に接続されるＰＣＢ４２上に形成される。しかしながら、他の実施形態において、集積回路４８、電圧センサ５０、及び、通信回路５２は、互いに通信可能に且つ作用的に接続される別個の構成要素として形成されてもよい。
図６に示される実施形態において、同様の要素には、図１〜図５で番号付けされる要素よりも正確に１００大きい番号が付される。例えば、図１〜図４では電池セルに１０の番号が付され、図６では電池セルに１１０の番号が付される。別段に述べられなければ、任意の例示された実施形態からの任意の要素は、任意の他の例示された実施形態に組み込まれてもよい。
ここで図６を参照すると、第２の実施形態の再使用可能電池インジケータ１４０が電池セル１１０に取り付けられる。再使用可能電池インジケータ１４０は、図示されて２つの電池セル１１０間に位置される。図６の実施形態において、再使用可能電池インジケータ１４０は、１つ以上の電池及び電池レセプタクルによって画定される三角柱空隙領域の全体に至るまで該領域内に嵌合できる単一の凹面のみを有するハウジング１９８を含む。
図７は、再使用可能電池インジケータが嵌まり込むことができる別のハウジング形状領域を示す。この実施形態において、ハウジング２９８は、２つの円筒状の電池セル２１０により形成される空隙内に嵌合するように配置され、これらの電池セル２１０は、並んで配置されるとともに、電池セル２１０のそれぞれの長手方向軸が互いに平行になるように向けられる。図７に示される実施形態において、ハウジング２９８は、以下の方程式によって定義される断面形状を有する。
Ａｖ＝（ＤＢ ２−Π／４ｘＤＢ ２）／２、ここで
Ａｖはハウジング２９８の断面積であり、
ＤＢは、１つの電池セル２１０の直径である。
先の方程式によって定義される断面形状を有するハウジングは、電池セル間の使用可能空間を最大にする。例えば、先に定義された断面形状を有するハウジングは、（ハウジングの長さが電池セルの長さに等しいと仮定して）所定の電池サイズに関して以下のハウジング容積をもたらす。単４電池の場合には、ハウジングが５２６ｍｍ３の容積を有し、単３電池の場合には、ハウジングが１１４０ｍｍ３の容積を有する。
ここで、図８Ａを参照すると、更なる他の実施形態の再使用可能電池インジケータ３４０が示される。図８Ａの実施形態において、再使用可能電池インジケータは、ハウジング３９８、集積回路、電圧センサ、及び、ハウジング３９８内に装着されている通信回路を含む。図８Ａの実施形態において、ハウジング３９８は、長手方向に並んで配置される２つの円筒状の電池セル３１０間に嵌合するように寸法付けられて形成される。図８Ａに示される実施形態では、ハウジング３９８が三角柱の形状を成す断面を有する。より具体的には、ハウジング３９８は、凹状の第１の側面３９７と凹状の第２の側面３９９とを有する。図８Ａの実施形態において、再使用可能電池インジケータ３４０は、電池セル３１０間及び電子機器４００の電池レセプタクル３９５内に装着される。他の実施形態において、ハウジング３９８は、２つのセルと電池レセプタクルとによって画定される三角柱空隙領域の全体に至るまで該領域内に嵌合できる任意の長方形、台形、楕円形、半円形、及び、可変角柱を有してもよい。
ここで図８Ｂを参照すると、更なる他の別の実施形態の再使用可能電池インジケータ３４０が示される。図８Ｂの実施形態において、再使用可能電池インジケータは、ハウジング３９８、集積回路、電圧センサ、及び、ハウジング３９８内に装着されている通信回路を含む。図８Ｂの実施形態において、ハウジング３９８は、単一の円筒状の電池セル３１０に隣接して間に嵌合するように寸法付けられて形成される。図８Ｂに示される実施形態において、ハウジング３９８は、図７に関して前述した三角柱などの三角柱の１／２の断面内に嵌合する断面を有する。より具体的には、ハウジング３９８は凹状の単一の側面３９７を有する。図８Ｂの実施形態において、再使用可能電池インジケータ３４０は、電池セル３１０に隣接して電子機器４００の電池レセプタクル３９５内に装着される。ハウジング３９８は、以下の式によって定義される容積内に嵌合する断面を有する。
Ａｖ／２；ここで、
Ａｖ＝（ＤＢ ２−Π／４ｘＤＢ ２）／２である。
ここで、図９を参照すると、コンピューティングデバイス８００が再使用可能電池インジケータ７４０内の通信回路に通信可能に接続される。コンピューティングデバイスは、再使用可能電池インジケータ７４０内のアンテナによって送信される無線信号を介して通信回路から情報を受信する。例えば、無線信号は、ＷｉＦｉ信号、ブルートゥース（登録商標）信号、ＲＦＩＤ信号、又は、任意の他の無線信号のうちの１つ以上であってもよい。他の実施形態において、コンピューティングデバイス８００及び再使用可能電池インジケータ７４０は、有線接続によって通信可能に接続されてもよい。
コンピューティングデバイス８００は、プロセッサ８０２及びメモリ８０４を含む。メモリ８０４は、プロセッサ８０２によって実行されるときに再使用可能電池インジケータ７４０からの無線通信信号をプロセッサ８０２に検出させるプロセッサ実行可能命令を記憶してもよい。幾つかの実施形態において、メモリ８０４は、製品としてプロセッサ実行可能命令が組み込まれた非一時的コンピュータ可読媒体を備えてもよい。また、プロセッサ実行可能命令により、プロセッサ８０２は、再使用可能電池インジケータ７４０を介して電池回路を遠隔制御するために無線信号を再使用可能電池インジケータ７４０に送り返してもよい。このようにして、プロセッサ８０２により、再使用可能電池インジケータ７４０は、電池特性データを決定するとともに、電池特性データをコンピューティングデバイス８００上のディスプレイ８０６などのユーザインタフェースに送信してもよい。
幾つかの実施形態において、電池特性データは、電気容量、電圧、インピーダンス、温度、電流、劣化、充電／放電サイクル数、及び、クーロン数のうちの少なくとも１つを含んでもよい。
他の実施形態において、プロセッサ実行可能命令は、プロセッサ８０２によって実行されると、プロセッサ８０２に、再使用可能電池インジケータ７４０と通信することによって、電池タイプ、電池の物理的位置、及び、電池が給電している電気機器のうちの少なくとも１つを決定させる。
図１０Ａ及び図１０Ｂは、更なる他の実施形態の再使用可能電池インジケータ９４０を示す。再使用可能電池インジケータ９４０は、マイナスに帯電されるハウジング９１８とプラスに帯電されるピップ９２６とを有する電池セル９１０で使用されてもよい。そのような電池セルは、リチウムイオン電池、ニッケル水素（ＮｉＭＨ）電池、ニッケルカドミウム（ＮｉＣａｄ）電池、銀／亜鉛電池、ニッケル／亜鉛電池、又は、リチウム固体充電式電池を含むが、これらに限定されない。これらのタイプの電池は、負電荷を帯びる電池ハウジングを有する。再使用可能電池インジケータは、プラスピップ９２６上にわたって嵌合する環状のＰＣＢ９４２を含む。ＰＣＢ９４２は送信機又はアンテナ９４５を含んでもよい。ワイヤクリップ９１１などの接続機構がプラスピップ９２６内の電池ベントにＰＣＢ９４２を固定してもよい。
図１１Ａ及び図１１Ｂは、更なる他の実施形態の再使用可能電池インジケータ１０４０を示す。再使用可能電池インジケータ１０４０は、マイナスに帯電されるハウジング１０１８とプラスに帯電されるピップ１０２６とを有する電池セル１０１０で使用されてもよい。そのような電池セルは、リチウムイオン電池、ニッケル水素（ＮｉＭＨ）電池、ニッケルカドミウム（ＮｉＣａｄ）電池、銀／亜鉛電池、ニッケル／亜鉛電池、又は、リチウム固体充電式電池を含むが、これらに限定されない。これらのタイプの電池は、負電荷を帯びる電池ハウジングを有する。再使用可能電池インジケータは、プラスピップ１０２６上にわたって嵌合する環状のＰＣＢ１０４２を含む。ＰＣＢ１０４２は送信機又はアンテナ１０４５を含んでもよい。クリップ１０１１などの接続機構がプラスピップ１０２６内の電池ベントにＰＣＢ１０４２を固定してもよい。
図１２Ａ及び図１２Ｂは、更なる他の実施形態の再使用可能電池インジケータ１１４０を示す。再使用可能電池インジケータ１１４０は、マイナスに帯電されるハウジング１１１８とプラスに帯電されるピップ１１２６とを有する電池セル１１１０で使用されてもよい。そのような電池セルは、リチウムイオン電池、ニッケル水素（ＮｉＭＨ）電池、ニッケルカドミウム（ＮｉＣａｄ）電池、銀／亜鉛電池、ニッケル／亜鉛電池、又は、リチウム固体充電式電池を含むが、これらに限定されない。これらのタイプの電池は、負電荷を帯びる電池ハウジングを有する。再使用可能電池インジケータは、プラスピップ１１２６上にわたって嵌合する環状のＰＣＢ１１４２を含む。ＰＣＢ１１４２は送信機又はアンテナ１１４５を含んでもよい。ピップキャップ１１１１などの接続機構がプラスピップ１１２６内の電池ベントにＰＣＢ１１４２を固定してもよい。
本明細書に開示される寸法及び値は、列挙された正確な数値に厳密に限定されると理解されるべきではない。代わりに、別段に特定されなければ、そのような各寸法は、列挙された値とその値を囲む機能的に等価な範囲との両方を意味するように意図される。例えば、「４０ｍｍ」として開示された寸法は、「約４０ｍｍ」を意味するように意図される。
任意の相互参照又は関連する特許又は出願、及び、この出願が優先権又はその利益を主張する任意の特許出願又は特許を含む本明細書中で引用される全ての文書は、明示的に排除され又は別段に制限されなければ、その全体が参照により本明細書中に組み入れられる。いかなる文書の引用も、それが本明細書中に開示又は請求された任意の発明に対する先行技術であること或いはそれが単独で又は任意の他の１つ以上の引用文献との組合せで任意のそのような発明を教示、示唆、又は、開示することの承認ではない。更に、この文書中の用語の任意の意味又は定義が参照により組み入れられる文書中の同じ用語の任意の意味又は定義と矛盾する限りでは、この文書中のその用語に割り当てられた意味又は定義が支配するものとする。
本発明の特定の実施形態を図示して説明してきたが、当業者であれば分かるように、本発明の思想及び範囲から逸脱することなく他の様々な変更及び修正を行なうことができる。したがって、この発明の範囲内にあるそのような全ての変更及び修正を添付の特許請求の範囲で網羅することを意図している。

Claims (20)

  1. 電池の感知されたアナログ特性をデジタル情報に変換するように構成される電圧センサと、
    前記電圧センサに通信可能に接続される通信回路と、
    前記通信回路に作用的に結合されるアンテナと、
    第１のコネクタとリテーナとを有する接続機構であって、前記第１のコネクタと前記リテーナとが前記電圧センサに電気的に接続され、前記第１のコネクタが第１の電池端子に取り外し可能に接続されるようになっており、それにより、前記第１のコネクタが前記第１の電池端子に接続されるときに前記電圧センサと前記第１の電池端子との間に電気的接続部がもたらされ、前記リテーナが前記電圧センサを電池の缶に取り外し可能に固定するようになっており、それにより、前記電圧センサと前記電池の缶との間の電気的接続部がもたらされる、接続機構と、
    を備え、
    前記接続機構が前記第１の電池端子及び前記缶に結合されるときに前記電圧センサと前記第１の電池端子との間及び前記電圧センサと前記缶との間に電気回路が完成される、再使用可能電池インジケータ。
  2. 前記第１のコネクタが電池の負電極に接続され、前記リテーナが前記電池の正電極に接続される、請求項１に記載の再使用可能電池インジケータ。
  3. 前記第１のコネクタは、成形バネ、ケルビン接続部、分割ワイヤ、板バネ、及び、これらの組合せのうちの１つである、請求項１に記載の再使用可能電池インジケータ。
  4. 前記電圧センサに電気的に接続される又は前記電圧センサに組み込まれる電圧ブースタを更に備える、請求項１に記載の再使用可能電池インジケータ。
  5. 前記第１のコネクタが少なくとも１つの金属と少なくとも１つの絶縁体とを備える、請求項１に記載の再使用可能電池インジケータ。
  6. 前記通信回路は、無線周波数識別回路、ブルートゥース回路、ブルートゥース低エネルギー回路、Ｗｉ−Ｆｉ回路、Ｚｉｇｂｅｅ回路、ＬＯＲＡ回路、及び、Ｚ波回路のうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載の再使用可能電池インジケータ。
  7. 前記電圧センサは、１．８ボルト未満の開回路電圧を読み取ることができる、請求項１に記載の再使用可能電池インジケータ。
  8. 前記電圧センサ及び前記通信回路は、前記第１のコネクタと前記第１のリテーナとの間に挿入されるようになっているプリント回路基板上に形成される、請求項１に記載の再使用可能電池インジケータ。
  9. ハウジングを更に備え、前記電圧センサ及び前記通信回路が前記ハウジング内に装着され、前記ハウジングは、並んで配置される２つの円筒状の電池の間に嵌合するように寸法付けられて形成される、請求項１に記載の再使用可能電池インジケータ。
  10. 前記ハウジングが三角柱の形状を成す断面を有する、請求項９に記載の再使用可能電池インジケータ。
  11. 前記ハウジングが凹状である１つの側面を有する、請求項１０に記載の再使用可能電池インジケータ。
  12. 前記ハウジングが凹状である２つの側面を有する、請求項１０に記載の再使用可能電池インジケータ。
  13. 前記ハウジングが約１０２ｍｍ３〜約１６５ｍｍ３の間の有効空隙容積を有する、請求項１０に記載の再使用可能電池インジケータ。
  14. 前記電圧センサは、円筒状の電池セルの一端に適合するようにディスク形状を成して配置される、請求項１に記載の再使用可能電池インジケータ。
  15. 前記電圧センサが薄型ディスクＢＬＥ、ＵＨＦ、又は、ＲＦモジュールである、請求項１４に記載の再使用可能電池インジケータ。
  16. 遠隔電池表示システムであって、前記システムは、
    電池と、
    再使用可能電池インジケータであって、電池の感知されたアナログ特性をデジタル情報に変換するように構成される電圧センサと、前記電圧センサに通信可能に接続される通信回路と、前記通信回路に作用的に結合されるアンテナと、第１のコネクタとリテーナとを有する接続機構であって、前記第１のコネクタと前記リテーナとが前記電圧センサに電気的に接続され、前記第１のコネクタが第１の電池端子に取り外し可能に接続されるようになっており、それにより、前記第１のコネクタが前記第１の電池端子に接続されるときに前記電圧センサと前記第１の電池端子との間に電気的接続部がもたらされ、前記リテーナが前記電圧センサを電池の缶に取り外し可能に固定するようになっており、それにより、前記電圧センサと前記電池の缶との間の電気的接続部がもたらされる、接続機構と、を含む、再使用可能電池インジケータと、
    を備え、
    前記第１のコネクタは、前記電圧センサが前記電池の特性を感知するように第１の電池端子に電気的に取り付けられる、遠隔電池表示システム。
  17. 前記通信回路に通信可能に接続されるコンピューティングデバイスを更に備え、前記コンピューティングデバイスが前記アンテナを介して前記通信回路から情報を受信する、請求項１６に記載のシステム。
  18. 前記コンピューティングデバイスがプロセッサとメモリとを含み、前記メモリがソフトウェアルーチンを記憶し、前記ソフトウェアルーチンにより、前記プロセッサは、前記再使用可能電池インジケータからの無線通信信号を検出し、前記再使用可能電池インジケータを介して電池回路を遠隔制御して電池特性データを決定するとともに、前記電池特性データをユーザインタフェースに送信する、請求項１７に記載のシステム。
  19. 前記電池特性データは、電気容量、電圧、インピーダンス、温度、電流、劣化、充電／放電サイクル数、及び、クーロン数のうちの少なくとも１つを含む、請求項１８に記載のシステム。
  20. 前記ソフトウェアルーチンは、前記プロセッサにより実行されるときに、前記プロセッサに、電池タイプ、前記電池の物理的位置、及び、前記電池が給電している電気機器のうちの少なくとも１つを決定させる、請求項１８に記載のシステム。
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