KR102638278B1 - 접속 부재, 전원 장치, 전자 기기, 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
오랫동안 사용할 수 있는 장치를 실현한다. 탈착하기 쉽고 사용 시에 분리되지 않는, 전원, 전원의 접속 방법, 또는 접속 부재를 제공한다. 교환하기 쉬운 전원, 전원의 접속 방법, 또는 접속 부재를 제공한다. 의장성이 높은 전원을 제공한다. 파이프, 스프링, 및 한 쌍의 피벗을 포함하는 접속 부재를 통하여, 전지로부터의 전력을 전자 기기에 공급한다. 한 쌍의 피벗은 서로 전기적으로 절연되고, 전지의 한 쌍의 전극 중 어느 하나와 전기적으로 접속된다. 한 쌍의 피벗이 삽입되는 전자 기기는 전력을 수신할 수 있는 한 쌍의 베어링을 포함한다.
Description
본 발명의 일 형태는 전지에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 전지의 전력 전송 기구에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 웨어러블 전자 기기에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 전지의 충방전 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 일 형태는 상술한 기술분야에 한정되지 않는다. 본 명세서에 개시(開示)된 본 발명의 일 형태의 기술분야의 예에는 반도체 장치, 표시 장치, 발광 장치, 축전 장치, 기억 장치, 전자 기기, 조명 장치, 입력 장치, 입출력 장치, 이들의 구동 방법, 및 이들의 제작 방법이 포함된다.
스마트폰 및 태블릿 장치로 대표되는 휴대 정보 단말이 활발히 개발되고 있다. 이러한 휴대 정보 단말은 예를 들어, 경량이며 소형인 것이 요구되고 있다.
근년, 웨어러블 전자 기기(웨어러블 장치라고도 함)가 특히 활발히 개발되고 있다. 웨어러블 장치의 예에는, 팔에 장착되는 손목시계형 장치, 머리에 장착되는 안경형 장치, 및 목에 장착되는 목걸이형 장치가 포함된다. 예를 들어, 손목시계형 장치는 종래의 손목시계의 문자반 대신에 크기가 작은 디스플레이를 포함하여 시각에 더하여 다양한 정보를 사용자에 제공한다. 이러한 웨어러블 장치는 의료 용도 또는 건강의 자기 관리를 위한 용도 등에 주목을 받고 있고, 점점 실용화되고 있다.
휴대 장치는 반복적으로 충방전할 수 있는 이차 전지를 포함하는 경우가 많다. 웨어러블 장치는 특히 소형의 이차 전지를 포함하기 때문에 이차 전지는 경량이며 소형이어야 하고, 오랫동안 사용할 수 있어야 한다.
예를 들어, 특허문헌 1에는 필름을 외장체로서 사용하는 가요성 이차 전지를 포함하는 웨어러블 장치가 개시되어 있다.
본 발명의 일 형태의 과제는 오랫동안 사용할 수 있는 장치를 실현하는 것이다.
본 발명의 일 형태의 다른 과제는 탈착하기 쉽고 사용 시에 분리되지 않는 전원 장치를 제공하는 것이다. 다른 과제는 쉽게 교환할 수 있는 전원 장치를 제공하는 것이다. 다른 과제는 의장성이 높은 전원 장치를 제공하는 것이다. 다른 과제는 편안하게 장착할 수 있는 전원 장치를 제공하는 것이다.
다른 과제는 이러한 전원 장치의 접속 방법 또는 접속 부재를 제공하는 것이다. 다른 과제는 이러한 전원 장치를 접속할 수 있는 장치를 제공하는 것이다. 다른 과제는 이러한 전원 장치가 사용된 전자 기기 및 이 전자 기기를 포함하는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 형태는 한 쌍의 피벗, 파이프, 및 스프링을 포함하는 접속 부재이다. 각 피벗은 선단부, 칼라부, 축부, 및 단부를 포함한다. 스프링은 파이프 내에 위치하고, 한 쌍의 피벗 사이에 위치한다. 단부는 파이프 내에 위치하는 부분이다. 선단부 및 칼라부는 자연 상태에서 파이프로부터 돌출되는 부분이다. 축부는 칼라부와 단부 사이에 위치하는 부분이다. 축부는 자연 상태에서 파이프로부터 돌출되고, 스프링이 눌러져 있을 때 파이프 내에 위치하는 부분을 포함한다. 축부 및 선단부는 각각 도전성을 갖는 부분을 갖는다. 한 쌍의 피벗은 서로 전기적으로 절연된다.
이상에서, 한 쌍의 피벗 각각에서의, 단부의 표면 및 단부 측의 축부의 일부의 표면은 각각 절연성을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 2개의 스프링이 제공되고 상기 2개의 스프링 사이에 완충 부재가 제공되는 것이 바람직하다. 이 구조에서, 완충 부재의 표면은 절연성을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 이 구조에서 완충 부재와 파이프는 서로 일체화되어 있는 것이 바람직하다.
이상에서, 스프링의 표면은 절연성을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 일 형태는 상술한 접속 부재, 전지, 및 띠 형상의 외장체를 포함하는 전원 장치이다. 전지는 한 쌍의 전극을 포함한다. 한 쌍의 전극은 축부와 전기적으로 접속된다. 외장체는 전지 및 접속 부재의 파이프를 덮는다. 접속 부재의 선단부는 외장체로 덮여 있지 않다.
상술한 구조는 한 쌍의 도전성 부재를 포함하는 것이 바람직하다. 도전성 부재는 전지의 전극과 전기적으로 접속되는 것이 바람직하다. 서로 접촉되도록 축부가 도전성 부재에 들어맞는 것이 바람직하다.
이상에서, 축부는 회전 방향으로 회전할 수 있고 축부의 연장 방향으로 미끄러질 수 있도록, 도전성 부재에 들어맞는 것이 바람직하다.
또는, 이상에서, 축부는 회전 방향으로 고정되고 축부의 연장 방향으로 미끄러질 수 있도록, 도전성 부재에 들어맞는 것이 바람직하다.
이상에서, 외장체는 가요성을 갖는 것이 바람직하다. 전지는 외장체의 형상의 변화에 따라 그 형상이 변화되는 기능을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 일 형태는 상술한 접속 부재 또는 상술한 전원 장치를 장착할 수 있는 전자 기기이다. 전자 기기는 하우징 및 전력 제어 회로를 포함한다. 하우징은 한 쌍의 베어링을 포함한다. 전력 제어 회로는 하우징 내에 위치한다. 베어링은 접속 부재의 선단부와 전기적으로 접속할 수 있다. 한 쌍의 베어링은 각각, 배선에 의하여 전력 제어 회로와 전기적으로 접속되는 것이 바람직하다.
이상에서, 하우징은 한 쌍의 베어링이 서로 전기적으로 절연되어 있는지 또는 전기적으로 접속되어 있는지 여부를 검지하는 기능을 갖는 센서를 포함하는 것이 바람직하다.
또는, 이상에서, 하우징은 한 쌍의 베어링 사이의 전위차를 검지하는 기능을 갖는 센서를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 일 형태는 한 쌍의 베어링, 제어부, 전원 제어 회로, 제 1 전지, 센서, 및 기능 회로를 포함하는 시스템이다. 센서는 한 쌍의 베어링 사이의 전위차를 전위 정보로서 제어부에 출력하는 기능을 갖는다. 전원 제어부는 제어부에 의하여 제어되고, 제 1 전지의 전력 및 한 쌍의 베어링으로부터 공급되는 전력 중 어느 한쪽을 기능 회로에 출력하는 기능을 갖는다. 제어부는, 전위 정보가 도전 상태, 절연 상태, 및 전위차가 소정의 값 미만인 상태 중 임의의 것을 나타내는 정보인 경우에, 제 1 전지의 전력이 출력되도록 전원 제어부를 제어하는 기능을 갖는다. 또한, 제어부는, 전위 정보가 전위차가 소정의 값 이상인 상태를 나타내는 정보인 경우에, 한 쌍의 베어링으로부터 공급되는 전력이 출력되도록 전원 제어부를 제어하는 기능을 갖는다.
상술한 구조는 수전부를 포함하는 것이 바람직하다. 전원 제어부는 수전부로부터 공급되는 전력을 제 1 전지 및 한 쌍의 베어링에 출력하는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 제어부는, 전위 정보가 전위차가 소정의 값 미만인 상태를 나타내는 정보인 경우에, 수전부로부터 공급되는 전력이 한 쌍의 베어링에 출력되도록 전원 제어부를 제어하는 기능을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 오랫동안 사용할 수 있는 장치를 실현할 수 있다. 탈착하기 쉽고 사용 시에 분리되지 않는 전원 장치를 제공할 수 있다. 쉽게 교환할 수 있는 전원 장치를 제공할 수 있다. 의장성이 높은 전원 장치를 제공할 수 있다. 편안하게 장착할 수 있는 전원 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 이러한 전원 장치의 접속 방법 또는 접속 부재를 제공할 수 있다. 이러한 전원 장치를 접속할 수 있는 장치를 제공할 수 있다. 이러한 전원 장치가 사용된 전자 기기 및 이 전자 기기를 포함하는 시스템을 제공할 수 있다.
첨부 도면에 있어서:
도 1의 (A) 내지 (E)는 각각, 실시형태의 전자 기기, 전원 장치, 및 접속 부재를 도시한 것이다.
도 2의 (A) 내지 (E)는 각각, 실시형태의 접속 부재를 도시한 것이다.
도 3의 (A) 내지 (D)는 각각, 실시형태의 전원 장치를 도시한 것이다.
도 4의 (A) 내지 (G)는 각각, 실시형태의 도전성 부재를 도시한 것이다.
도 5의 (A) 및 (B)는 실시형태의 전원 장치를 도시한 것이다.
도 6의 (A) 및 (B)는 실시형태의 전원 장치를 도시한 것이다.
도 7의 (A) 및 (B)는 각각, 실시형태의 전원 장치를 도시한 것이다.
도 8의 (A) 내지 (D)는 각각, 실시형태의 전자 기기를 도시한 것이다.
도 9의 (A) 및 (B)는 실시형태의 시스템을 나타낸 것이다.
도 10은 실시형태의 시스템의 동작 방법을 나타낸 것이다.
도 11은 실시형태의 시스템의 동작 방법을 나타낸 것이다.
도 12는 실시형태의 시스템의 동작 방법을 나타낸 것이다.
도 13의 (A) 내지 (E)는 각각, 실시형태의 전자 기기를 도시한 것이다.
도 14의 (A) 및 (B)는 각각, 실시형태의 전자 기기를 도시한 것이다.
도 15는 실시형태의 이차 전지의 구조를 도시한 것이다.
도 16의 (A) 및 (B)는 실시형태의 이차 전지의 구조를 도시한 것이다.
도 17의 (A) 내지 (C)는 실시형태의 이차 전지의 제작 방법을 도시한 것이다.
도 18의 (A) 및 (B)는 실시형태의 이차 전지의 제작 방법을 도시한 것이다.
도 19의 (A) 및 (B)는 실시형태의 이차 전지의 제작 방법을 도시한 것이다.
도 20의 (A) 및 (B)는 이차 전지의 구조 및 이의 제작 방법을 도시한 것이다.
도 1의 (A) 내지 (E)는 각각, 실시형태의 전자 기기, 전원 장치, 및 접속 부재를 도시한 것이다.
도 2의 (A) 내지 (E)는 각각, 실시형태의 접속 부재를 도시한 것이다.
도 3의 (A) 내지 (D)는 각각, 실시형태의 전원 장치를 도시한 것이다.
도 4의 (A) 내지 (G)는 각각, 실시형태의 도전성 부재를 도시한 것이다.
도 5의 (A) 및 (B)는 실시형태의 전원 장치를 도시한 것이다.
도 6의 (A) 및 (B)는 실시형태의 전원 장치를 도시한 것이다.
도 7의 (A) 및 (B)는 각각, 실시형태의 전원 장치를 도시한 것이다.
도 8의 (A) 내지 (D)는 각각, 실시형태의 전자 기기를 도시한 것이다.
도 9의 (A) 및 (B)는 실시형태의 시스템을 나타낸 것이다.
도 10은 실시형태의 시스템의 동작 방법을 나타낸 것이다.
도 11은 실시형태의 시스템의 동작 방법을 나타낸 것이다.
도 12는 실시형태의 시스템의 동작 방법을 나타낸 것이다.
도 13의 (A) 내지 (E)는 각각, 실시형태의 전자 기기를 도시한 것이다.
도 14의 (A) 및 (B)는 각각, 실시형태의 전자 기기를 도시한 것이다.
도 15는 실시형태의 이차 전지의 구조를 도시한 것이다.
도 16의 (A) 및 (B)는 실시형태의 이차 전지의 구조를 도시한 것이다.
도 17의 (A) 내지 (C)는 실시형태의 이차 전지의 제작 방법을 도시한 것이다.
도 18의 (A) 및 (B)는 실시형태의 이차 전지의 제작 방법을 도시한 것이다.
도 19의 (A) 및 (B)는 실시형태의 이차 전지의 제작 방법을 도시한 것이다.
도 20의 (A) 및 (B)는 이차 전지의 구조 및 이의 제작 방법을 도시한 것이다.
실시형태에 대하여 도면을 참조하여 자세히 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않는다. 본 발명의 취지 및 범위에서 벗어나지 않고 본 발명의 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 통상의 기술자에 의하여 쉽게 이해된다. 따라서, 본 발명은 이하의 실시형태의 설명에 한정하여 해석되지 말아야 한다.
또한, 이하에서 설명하는 본 발명의 구조에서, 같은 부분 또는 비슷한 기능을 갖는 부분은 다른 도면에서 같은 부호로 나타내어지며, 그 설명은 반복되지 않는다. 또한, 비슷한 기능을 갖는 부분에는 동일한 해칭 패턴을 적용하고, 그 부분을 특별히 부호로 나타내지 않는 경우가 있다.
또한, 본 명세서에서 설명하는 각 도면에서 각 구성 요소의 크기, 층의 두께, 또는 영역은 명료화를 위하여 과장되어 있는 경우가 있다. 그러므로, 크기, 층의 두께, 또는 영역은 도시된 스케일에 한정되지 않는다.
또한, 본 명세서 등에서 "제 1" 및 "제 2" 등의 서수사는 구성 요소 간의 혼동을 피하기 위하여 사용되는 것으로, 수를 한정하는 것은 아니다.
(실시형태 1)
본 발명의 일 형태는 파이프, 스프링, 및 한 쌍의 피벗을 포함하는 접속 부재이다. 예를 들어 손목시계형 장치에서, 접속 부재는 하우징(본체 또는 케이스 등이라고도 함)에 밴드(스트랩 또는 벨트라고도 함)를 장착하기 위한 스프링바로서 사용할 수 있다. 또한 이하에서, 본 발명의 일 형태의 접속 부재를 스프링바라고 할 경우가 있다.
본 발명의 일 형태의 접속 부재의 피벗은 각각, 선단부, 칼라부, 축부, 및 단부를 포함한다. 한 쌍의 피벗은 서로 전기적으로 절연된다. 피벗의 선단부 및 축부는 서로 전기적으로 접속되고, 이들의 표면은 도전성을 갖는다.
피벗의 축부는 전지의 한 쌍의 전극(태브 또는 배선 등) 중 한쪽과 전기적으로 접속될 수 있다. 이 구조에서 접속 부재에 포함되는 한 쌍의 피벗은 서로 절연되어 있기 때문에, 전지의 한 쌍의 전극이 서로 전기적으로 접속되는 것을 방지할 수 있다. 이에 의하여, 접속 부재의 양단에 위치하는 2개의 선단부는 각각, 전지의 한 쌍의 전극 중 어느 한쪽과 전기적으로 접속된다. 즉, 2개의 선단부는 전지의 한 쌍의 단자로서 기능할 수 있다.
전지가 이러한 식으로 접속되는 접속 부재를 전자 기기에 장착하여, 상기 전지를 전자 기기의 보조 전원으로서 사용할 수 있다. 구체적으로, 전자 기기는 접속 부재를 장착할 수 있는 한 쌍의 베어링이 제공되고, 전지로부터의 전력은 상기 베어링 및 상기 접속 부재를 통하여 전자 기기에 공급된다.
이차 전지를 전지로서 사용하는 경우, 전자 기기의 베어링 및 접속 부재를 통하여 전지를 충전할 수 있다. 전자 기기 자체가 주요 전원으로서 기능하는 전지를 가져도 좋다. 이 경우, 접속 부재를 통하여 전자 기기에 장착되는 전지, 또는 전자 기기 자체에 포함되는 전지의 어느 전지를 우선적으로 충전할지를 미리 설정하거나, 또는 사용자에 의하여 선택할 수 있는 것이 바람직하다.
전지의 외장체에 가요성 필름을 포함하고, 반복적으로 구부리고 펼 수 있는 전지를 전지로서 접합하게 사용할 수 있다. 이에 의하여, 전지 및 접속 부재의 일부를 띠 형상의 외장체 내에 배치할 수 있다. 그러므로, 띠 형상의 외장체는, 전지를 포함하지 않는 종래의 밴드(스트랩 또는 벨트 등)와 외관 또는 장착감을 비슷하게 할 수 있다.
또한, 구부릴 수 없는 전지를 전지로서 사용하는 경우에는, 띠 형상의 외장체에서 구부러져 있지 않은 부분에 전지를 배치할 수 있다. 여기서는 전지로서, 코인형(또는 버튼형) 전지, 원통형 전지, 또는 각기둥형 전지 등의 다양한 전지 중 임의의 것을 사용할 수 있다.
이러한 띠 형상의 전원 장치는 상술한 접속 부재를 사용하는 전자 기기에 장착할 수 있으므로, 사용자에 의하여 쉽게 교환할 수 있다. 예를 들어, 전지의 충전량이 감소한 경우, 전지가 열화된 경우, 및 일차 전지를 전지로서 사용한 경우에는, 전지를 쉽게 교환할 수 있다. 보조 전원이 필요 없는 경우에는, 사용자가 종래의 스프링바를 사용하여 종래의 밴드(전지 없음)와 상기 전원 장치를 교환할 수 있다. 사용자는 용도 또는 그들의 취향에 따라, 띠 형상의 전원 장치 및 종래의 밴드 중 어느 쪽을 자유로이 선택하고, 그들 중 한쪽을 전자 기기에 장착할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 접속 부재 또는 전원 장치를 장착할 수 있는 전자 기기는, 한 쌍의 베어링 사이의 전위차를 검지하는 기능 또는 한 쌍의 베어링 사이의 도통 상태 또는 절연 상태를 검지하는 기능을 갖는 것이 바람직하다.
예를 들어, 본 발명의 일 형태의 접속 부재 또는 종래의 스프링바 등을 전자 기기에 장착하지 않는 경우, 한 쌍의 베어링은 서로 절연되고, 각 베어링은 전기적으로 플로팅 상태가 된다. 또한, 전지가 접속되어 있지 않은 본 발명의 일 형태의 접속 부재를 전자 기기에 장착하는 경우에는, 한 쌍의 베어링은 서로 전기적으로 절연된다. 종래의 스프링바를 전자 기기에 장착하는 경우, 한 쌍의 베어링은 스프링바의 재료에 따라, 절연 또는 도통(단락) 상태가 된다. 한 쌍의 베어링이 서로 전기적으로 접속되어 있거나, 서로 절연되어 있는 상태를 상술한 바와 같이 검지하는 경우에는, 전지가 접속되어 있는 접속 부재가 장착되어 있지 않다고 판정될 수 있어, 전자 기기는 전자 기기 자체에 포함되는 다른 전지의 전력을 사용하여 동작할 수 있다.
한편, 전지가 접속되는 본 발명의 일 형태의 접속 부재가 전자 기기에 정착되어 있는 경우에는, 전지의 출력 전압에 대응하는 전위차가 한 쌍의 베어링 사이에서 발생한다. 이 전위차를 검지하는 것에 의하여, 전지가 접속되는 접속 부재가 장착되어 있다고 판정할 수 있고, 전자 기기는 전지로부터 공급되는 전력을 사용하여 동작할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 접속 부재, 전원 장치, 및 전자 기기의 구체적인 구성예 및 본 발명의 일 형태의 시스템의 예에 대하여 도면을 참조하여 이하에서 설명한다.
[적용예]
우선, 이하에서 설명하는 접속 부재 및 전원 장치가 장착되는 전자 기기의 예에 대하여 설명한다. 여기서는 전자 기기의 예로서 손목시계형 정보 단말기에 대하여 설명한다.
도 1의 (A) 및 (B)는 접속 부재(10), 전원 장치(20a), 및 전원 장치(20b)가 접속되는 전자 기기(30)의 예를 나타낸 것이다. 도 1의 (A)는 정면도이고, 도 1의 (B)는 측면도이다.
전자 기기(30)는 하우징(31) 및 스위치(35)를 포함한다. 스위치(35)는 하우징(31)의 측면에 제공된다. 하우징(31)은 표시부(32), 러그(33), 및 베어링(34)을 포함한다.
다양한 화상 정보를 표시부(32)에 표시할 수 있다. 액정 소자 또는 유기 EL 소자 등의 표시 소자를 사용하는 표시 장치는 표시부(32)에 사용할 수 있다. 또한, 터치 센서로서 기능하는 터치 패널을 표시부(32)에 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 정보 단말기로서가 아니라 아날로그 시계로서 전자 기기(30)를 사용하기 위하여, 표시부(32)를 시침, 분침, 및 초침 중 적어도 하나를 포함하는 손목시계의 문자반으로 교체할 수 있다. 디지털 시계로서 전자 기기(30)를 사용하기 위하여, 표시부(32)를 세그먼트 방식의 액정 소자 등을 포함하는 손목시계의 문자반으로 교체할 수 있다.
스위치(35)는 유저 인터페이스의 하나로서 기능한다. 예를 들어, 사용자는 밀기, 당기기, 돌리기, 또는 상하 또는 전후로 미끄러뜨리기 등, 스위치(35)를 조작할 수 있다. 전자 기기(30)는 이들 조작에 응하여, 애플리케이션을 시작 또는 변환하거나 또는 다른 처리를 실행할 수 있다. 또한, 여기서는 하우징(31)이 하나의 스위치(35)를 포함하는 예를 설명하지만, 하우징(31)은 다른 스위치 등을 포함하여도 좋다.
하우징(31)에 제공되는 러그(33)는, 접속 부재(10)에 더하여 스프링바 등이 장착되는 부분이다. 또는, 하우징(31)의 일부는 러그(33)로서 기능하여도 좋다. 하우징(31)에는 대칭으로 제공된 한 쌍의 러그(33)가 있다. 한 쌍의 러그(33)는 서로 대향한다. 각 러그(33)는 그 내측의 대향하는 면에 베어링(34)을 포함한다. 그러므로, 접속 부재(10)는 서로 대향하는 한 쌍의 베어링(34)에 장착할 수 있다.
각 베어링(34)은, 나중에 설명하는 접속 부재(10)에 포함되는 피벗(12)의 선단부(12a)가 삽입되는 오목부를 포함한다. 베어링(34)은 선단부(12a)의 전위가 인가되는 도전성을 갖는 부분을 포함한다.
전원 장치(20a) 및 전원 장치(20b)는 각각, 전자 기기(30)를 팔 등에 장착할 때 사용되는 장착 도구(밴드, 스트랩, 또는 벨트 등)로서 기능한다.
전원 장치(20a) 및 전원 장치(20b)는 각각, 띠 형상의 외장체(21)를 포함한다. 전지(22)를 외장체(21) 내부에 제공한다. 외장체(21)로부터 부분적으로 돌출하도록 접속 부재(10)를 제공한다. 전지(22)는 한 쌍의 태브(23)를 포함하고, 이는 각각 도전성 부재(25)와 접합된다. 도전성 부재(25)는 나중에 설명하는 접속 부재(10)에 포함되는 피벗(12)의 축부(12c)에 맞으므로, 도전성 부재(25)와 피벗(12)은 서로 전기적으로 접속된다.
전지(22)의 한 쌍의 태브(23)는 각각, 접속 부재(10)를 통하여 베어링(34)과 전기적으로 접속된다. 이에 의하여 전지(22)로부터 전자 기기(30)에 전력을 공급할 수 있게 되고, 전자 기기(30)에 의하여 전지(22)를 충전할 수 있게 된다.
또한, 여기서는 전원 장치(20a) 및 전원 장치(20b)의 2개의 전원 장치를 전자 기기(30)에 장착하는 예에 대하여 설명하지만, 어느 한쪽을 통상의 장착 도구(밴드, 벨트, 또는 스트랩 등)와 교체하여도 좋다.
[접속 부재의 구성예]
도 1의 (C)는 접속 부재(10)의 축 방향에 평행한 방향에서의 단면 개략도이다.
접속 부재(10)는 파이프(11), 한 쌍의 피벗(12), 및 스프링(13)을 포함한다.
피벗(12)은 선단부(12a), 칼라부(12b), 축부(12c), 및 단부(12d)를 외측으로부터 이 순서대로 포함한다.
파이프(11)는 속이 비어 있고, 이의 단부가 좁아지고 있다. 파이프(11) 내부에는, 스프링(13) 및 한 쌍의 피벗(12)의 단부(12d)가 제공된다. 스프링(13)은 자연 상태에서 그 자연 길이보다 짧아지도록 제공된다. 스프링(13)의 복원력에 의하여, 한 쌍의 피벗(12)에 외측으로의 힘이 가해진다.
선단부(12a) 및 칼라부(12b)는 자연 상태에서 파이프(11)로부터 돌출되는 부분이다. 축부(12c)는 자연 상태에서 파이프(11)로부터 돌출되는 부분을 포함한다. 축부(12c)는, 스프링(13)이 눌리는 방향에 외력이 가해졌을 때 축부(12c)의 일부가 파이프(11)에 삽입되는 부분도 포함한다. 단부(12d)는 자연 상태에서 파이프(11) 내에 위치하는 부분이다. 여기서 자연 상태는, 접속 부재(10)의 축 방향(세로 방향)에 외력이 가해져 있지 않은 상태이다.
단부(12d)의 직경은 파이프(11)의 단부의 구멍의 직경보다 크다. 축부(12c)의 직경은 파이프(11)의 단부의 구멍의 직경과 같거나, 또는 파이프(11)의 단부의 구멍의 직경보다 작다. 이에 의하여, 스프링(13)으로부터 피벗(12)에 힘이 가해지더라도, 피벗(12)이 파이프(11)로부터 나오는 것을 방지할 수 있다.
선단부(12a)는 전자 기기(30)의 베어링(34)의 구멍에 삽입되는 부분이다. 칼라부(12b)는 베어링(34)의 오목부와 맞물리는 부분이다. 베어링(34)에 선단부(12a)를 삽입하는 것 뿐만 아니라 베어링(34)의 일부와 칼라부(12b)를 맞물리게 하는 것에 의하여 전자 기기(30)에 접속 부재(10)를 장착하면, 더 안정적인 장착을 실현할 수 있다.
칼라부(12b)는, 접속 부재(10)를 탈착하기 위하여 사용할 수 있는 분리 지그와 맞물리는 부분으로서 사용할 수도 있다. 이에 의하여, 접속 부재(10)를 전자 기기(30)에 장착하거나 전자 기기(30)로부터 분리하기 쉬워진다. 칼라부(12b)는 직경이 선단부(12a) 및 축부(12c)보다 큰 부분을 하나 이상 갖는다. 도 1의 (C)에 도시된 바와 같이, 칼라부(12b)가 직경이 다른 부분보다 큰 부분을 2개 이상 가지면 편의성이 향상되기 때문에 바람직하다. 예를 들어, 분리 지그는 직경이 더 큰 2개의 부분 사이에 배치될 수 있다.
도 1의 (C)는 접속 부재(10)에 장착되는 도전성 부재(25)를 도시한 것이다. 도전성 부재(25)는 축부(12c)가 들어맞는 부분을 포함한다. 축부(12c)가 도전성 부재(25)에 들어맞는 식으로, 축부(12c)에 도전성 부재(25)를 장착할 수 있다. 여기서 도전성 부재(25)는, 축 방향으로 미끄러질 수 있도록 축부(12c)에 장착되는 것이 바람직하다.
도 1의 (D)는, 도 1의 (C)의 상태로부터 변화된 상태의 단면 개략도이고, 이 상태에서 스프링(13)은 한 쌍의 피벗(12)에 가해지는 외력에 의하여 눌려져 있다. 도 1의 (D)에 도시된 바와 같이, 외력이 가해지고 나서 스프링(13)이 눌려짐으로써 축부(12c)의 일부는 파이프(11)에 삽입된다.
도 1의 (D)는, 축 방향에서의 도전성 부재(25)의 폭이 파이프(11)로부터 돌출되는 축부(12c)의 일부의 축 방향에서의 폭과 동일한 상태를 도시한 것이다. 도전성 부재(25)의 한쪽 단부는 파이프(11)의 단부와 접촉하고, 도전성 부재(25)의 다른 쪽 단부는 칼라부(12b)와 접촉한다. 즉, 도 1의 (D)에서는, 피벗(12)은 더 이상 내측으로 미끄러질 수 없고, 접속 부재(10)는 가장 눌려져 있다고 할 수도 있다.
외력을 완화하면, 도 1의 (D)에 도시된 상태가 다시 도 1의 (C)에 도시된 상태가 된다. 이때, 축부(12c)에 장착되는 도전성 부재(25)는 미끄러질 수 있으므로 도전성 부재(25)의 위치는 도 1의 (C)에서의 도전성 부재(25)의 위치를 유지한다.
여기서, 선단부(12a), 칼라부(12b), 및 축부(12c)의 일부는 도 1의 (C) 및 (D)에서 도전성을 갖는 표면을 갖는다. 한편, 축부(12c)의 다른 일부 및 단부(12d)는 절연 표면을 갖는다. 도 1의 (C) 및 (D)에서는, 도전성을 갖는 표면 및 절연 표면에 상이한 해칭 패턴을 사용한다.
스프링(13)이 도전성을 갖더라도, 단부(12d)의 절연 표면에 의하여 한 쌍의 피벗(12)은 서로 전기적으로 절연될 수 있다.
파이프(11)가 도전성을 갖더라도, 단부(12d), 및 축부(12c)의 일부의 절연성에 의하여 한 쌍의 피벗(12)은 서로 전기적으로 절연될 수 있다. 도 1의 (D)에 도시된 바와 같이 피벗(12)이 가장 내측에 위치할 때, 파이프(11)의 단부와 접촉하는 축부(12c)의 일부는 절연성을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 도 1의 (C)에 도시된 바와 같이 피벗(12)이 가장 외측에 위치할 때, 축부(12c)의 도전성을 갖는 부분이 도전성 부재(25)와 접촉하는 것이 중요하다.
파이프(11)의 단부의 표면 및 도전성 부재(25)의 단부의 표면이 각각 도전성을 갖는 경우에는, 도 1의 (C)에 도시된 바와 같이 도전성 부재(25) 및 파이프(11)가 서로 접촉될 때, 한 쌍의 도전성 부재(25)가 전기적으로 단락되는 경우가 있다. 이를 방지하기 위하여, 도 1의 (E)에 도시된 바와 같이, 절연 완충재(14)를 도전성 부재(25)와 파이프(11) 사이에 제공하는 것이 바람직하다. 완충재(14)로서, 고무 또는 플라스틱 등의 링 형상의 부품을 사용할 수 있다.
여기서, 파이프(11), 피벗(12), 및 스프링(13)에 스테인리스로 대표되는 금속을 사용할 수 있다. 이러한 금속을 사용하는 경우, 이들 표면을 부분적으로 또는 전체적으로 절연시키기 위하여, 예를 들어 표면을 산화시키는 방법, 도금법 등에 의하여 절연 피막을 형성하는 방법, 또는 절연 수지 등으로 표면을 덮는 방법을 사용할 수 있다. 수지 등의 절연 재료는 파이프(11), 피벗(12), 및 스프링(13)에 사용할 수도 있다. 수지를 사용하는 경우, 도전성을 표면의 일부 또는 전체에 부여하여도 좋다. 예를 들어, 도금법에 의하여 도전 피막을 형성하는 방법을 사용할 수 있다.
여기서, 접속 부재(10)의 구성은 도 1의 (C) 및 다른 도면에 도시된 구성에 한정되지 않고, 구성은 서로 전기적으로 절연되는 한 쌍의 피벗(12)을 포함하는 구성이기만 하면 좋다. 도전성 부재(10)의 다른 예에 대하여 이하에서 설명한다.
도 2의 (A)에서 접속 부재(10)에 포함되는 각 피벗(12)에 있어서, 축부(12c)의 표면 및 단부(12d)의 표면은 각각 도전성을 갖는다. 적어도 파이프(11)의 내측 표면 및 파이프(11)의 개구의 표면은 절연성을 갖는다. 파이프(11)는 2개의 스프링(스프링(13a) 및 스프링(13b)) 및 이들 사이의 완충재(15)를 포함한다. 완충재(15)는 절연 표면을 갖는다.
도 2의 (A)에서, 스프링(13a) 및 스프링(13b)은 완충재(15)에 의하여 서로 분리되어 있다. 스프링(13a) 및 스프링(13b)은 파이프(11)와 각각 접촉하고, 접촉 표면은 절연성을 갖는다. 그러므로, 스프링(13a) 및 스프링(13b)은 서로 전기적으로 절연된다. 한 쌍의 피벗(12)이 각각 도전성을 갖는 경우에도, 상술한 구성은 스프링(13a) 및 스프링(13b)을 통하여 전기적으로 단락되는 것을 방지하고, 한 쌍의 피벗(12)은 서로 전기적으로 절연된다.
또한, 이 구성으로 함으로써, 피벗(12)의 축부(12c)의 표면 전체는 도전성을 가질 수 있다. 이에 의하여, 축부(12c)가 도전성 부재(25)와 접촉하는 면적을 증대시킬 수 있고, 이들 사이의 접촉 저항을 저감시킬 수 있다.
도 2의 (B)는, 파이프(11)가 도 2의 (A)에 도시된 바와 같은 완충재(15)를 포함하지 않지만, 격벽(11a)을 포함하는 예를 도시한 것이다. 격벽(11a)은 파이프(11)의 거의 중심에 위치하고, 스프링(13a)과 스프링(13b)을 서로 분리시키는 기능을 갖는다.
도 2의 (C)는, 파이프(11)의 표면 및 스프링(13)의 표면이 각각 절연성을 갖는 예를 도시한 것이다.
상술한 구성에서는, 도전성 부재(25)는 피벗(12)의 축부(12c)와 접촉하기 때문에, 도전성 부재(25)와 피벗(12)은 서로 전기적으로 접속된다. 그러나, 상기 구성은 이에 한정되지 않고, 구성은 도전성 부재(25)와, 피벗(12)의 선단부(12a)가 서로 전기적으로 접속되기만 하면 좋다.
도 2의 (D)는, 파이프(11)가 한 쌍의 도전성을 갖는 부분(11b), 및 이 부분(11b) 사이에 위치하는 절연 부분(11c)을 포함하는 예를 도시한 것이다. 한 쌍의 부분(11b)은 서로 전기적으로 절연된다. 부분(11b)은 도전성 부재(25)에 들어맞는다. 그러므로, 피벗(12)과 도전성 부재(25)는 부분(11b)을 통하여 서로 전기적으로 접속된다.
도 2의 (D)에 도시된 바와 같이, 부분(11b) 및 부분(11c)은 이들을 고정하는 나사 구조를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 부분(11b)과 부분(11c)은 접착제 등으로 서로 접합되어도 좋다.
도 2의 (D)는, 스프링(13a) 및 스프링(13b)이 완충재(15)에 의하여 서로 분리되어 있는 예를 도시한 것이지만, 스프링(13a) 및 스프링(13b)은 도 2의 (B)에 도시된 구조처럼 파이프(11)의 격벽(11a)에 의하여 서로 분리되어 있어도 좋다. 또한, 완충재(15)를 포함하지 않지만 도 2의 (E)에 도시된 바와 같은 절연 표면을 갖는 스프링(13)을 포함하는 구조를 사용하여도 좋다.
이상이 접속 부재에 대한 설명이다.
[전지의 구성예]
전원 장치(20)에 사용할 수 있는 전지(22)의 구성예에 대하여 이하에서 설명한다.
도 3의 (A)는 도전성 부재(25)가 접속되는 전지(22)의 상면 개략도이다. 전지(22)는 한 쌍의 태브(23), 외장체(26), 및 내용물(27)을 포함한다. 전지(22)는 이차 전지인 것이 바람직하다.
가요성을 갖고 방습성이 높은 필름을 외장체(26)에 사용할 수 있다. 예를 들어, 금속 필름과 플라스틱 필름의 적층 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 구부릴 수 있는 전지(22)를 실현할 수 있다.
내용물(27)을 외장체(26)에 의하여 밀봉한다. 외장체(26)는 내용물(27)의 외측에서 열압착되고 접합된다. 내용물(27)은 적어도 양극, 음극, 및 전해질을 포함한다. 자세한 사항에 대해서는 나중에 설명한다.
한 쌍의 태브(23)는 각각, 양극 또는 음극 중 어느 한쪽과 전기적으로 접속된다. 태브(23)는 외장체(26)로부터 부분적으로 돌출되어 있고 덮여 있지 않다.
한 쌍의 태브(23)는 각각, 초음파 접합법 등의 접합 방법에 의하여 도전성 부재(25)와 접합된다.
전지(22)는 보호 회로를 포함하여도 좋다. 도 3의 (B)는, 보호 회로(28)를 포함하는 기판(29)이 제공되는 예를 도시한 것이다.
예를 들어, PCB(printed circuit board) 또는 FPC(flexible printed circuit)를 기판(29)으로서 사용할 수 있다. 도 3의 (B)에 도시된 예에서, 보호 회로(28)는 기판(29)에 실장된 IC 칩이다.
보호 회로(28)로서, 예를 들어 전지(22)가 과충전된 경우에 충전을 정지하는 기능 또는 전지(22)가 과방전된 경우에 방전을 정지하는 기능 등을 갖는 회로를 사용할 수 있다. 또한, 보호 회로(28)는, 양극 및 음극이 전기적으로 단락되는 경우에 높은 전류가 흐르는 것을 방지하는 기능을 갖는 것이 바람직하다.
기판(29)은 태브(23)와 접속되는 한 쌍의 전극을 포함한다. 기판(29)은 배선(24)과 접속되는 한 쌍의 전극도 포함한다. 태브(23) 및 배선(24)은 초음파 접합법 등의 접합법에 의하여 기판(29)의 각 전극과 접합된다.
배선(24)은 도전성 부재(25)를 기판(29)과 전기적으로 접속시킨다. 배선(24)으로서, 케이블 배선 또는 FPC를 사용하여도 좋다.
또한, 태브(23)와 기판(29), 배선(24)과 기판(29), 및 배선(24)과 도전성 부재(25)를 접속시키기 위하여, 커넥터를 통하여 접속하는 방법을 사용하여도 좋다.
또한, 도 3의 (A) 및 (B)는 외장체(26)로서 필름을 사용하는 전지(22)의 구성예를 도시한 것이지만, 상기 구성은 이에 한정되지 않고 코인형(버튼형) 전지를 사용하여도 좋다.
도 3의 (C)는 코인형 전지(41)를 사용하는 예를 도시한 것이다. 도 3의 (D)는, 보호 회로(28)를 포함하는 기판(29)이 전지(41)와 접속되는 예를 도시한 것이다.
전지(41)의 외장체의 일부(그 표면 및 이면)는 양극 및 음극으로서 기능한다. 도 3의 (C)에 도시된 바와 같이, 전극(42a)이 전지(41)의 이면의 전극과 전기적으로 접속되고, 전극(42b)이 전지(41)의 표면의 전극과 전기적으로 접속된다. 전극(42a) 및 전극(42b)은 각각 도전성 부재(25)와 전기적으로 접속된다.
도 1의 (A) 및 다른 도면에 도시된 손목시계형 전자 기기(30)에 장착되는 전원 장치(20)에 코인형 전지(41)를 사용하기 위하여, 전원 장치(20)의 외장체(21)를 손목 등에 착용할 때 구부러지지 않는 부분에 전지(41)가 위치하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 전지(41)를 전원 장치(20)에서 전자 기기(30)와 가깝게, 또는 전자 기기(30)로부터 떨어져 배치시키고, 전지(41)를 중심 가까이에 배치시키지 않는 것이 바람직하다.
이상이 전지에 대한 설명이다.
[도전성 부재]
전지의 전극(태브)과 접속 부재(10)를 전기적으로 접속시키는 도전성 부재(25)의 예에 대하여 이하에서 설명한다.
도 4의 (A)는 도전성 부재(25) 및 피벗(12)의 축부(12c)의 일부를 도시한 사시 개략도이다. 또한, 여기서는 예로서 도전성 부재(25)를 축부(12c)와 접속하지만, 도전성 부재(25)의 직경을 증대시킴으로써, 도전성 부재(25)를 도 2의 (D) 및 다른 도면에 도시된 바와 같은 파이프(11)의 일부와 접속하여도 좋다.
도 4의 (A)에 도시된 도전성 부재(25)는, 축부(12c)에 맞는 구멍을 포함하는 관 형상의 부분 및 전지의 태브 등과 접합되는 다리부를 포함한다. 도 4의 (A)의 예에서, 도전성 부재(25)의 관 형상의 부분의 단면은 링 형상이고, 축부(12c)의 단면은 원형이다. 그러므로, 도전성 부재(25) 및 축부(12c)는, 도전성 부재(25)가 도 4의 (A)에서 화살표로 나타내어지는 회전 방향으로 축부(12c)를 중심으로 회전할 수 있고, 축부(12c)의 연장 방향으로 미끄러질 수 있는 구성을 가질 수 있다.
도 4의 (B)는, 축부(12c)의 단면이 부분적으로 잘라 내어진 형상을 갖는 예를 도시한 것이다. 축부(12c)에 맞기 위하여, 도전성 부재(25)의 구멍의 형상은 축부(12c)의 단면의 형상과 비슷하다. 이러한 구성으로 함으로써, 도전성 부재(25)와 축부(12c)가 회전 방향으로 고정되고 축부(12c)의 연장 방향으로 미끄러질 수 있는 상태에서 접속될 수 있다.
도 4의 (C)에 도시된 바와 같이, 축부(12c)의 단면을 실질적으로 다각형으로 하여도 좋다. 도 4의 (C)는, 축부(12c)의 단면이 구석이 동근 사각형인 예를 도시한 것이다. 이러한 구성으로 함으로써, 도전성 부재(25)와 축부(12c)가 회전 방향으로 고정되고 축부(12c)의 연장 방향으로 미끄러질 수 있는 상태에서 접속될 수도 있다.
도 4의 (A), (B), 및 (C)에 도시된 바와 같이 도전성 부재(25)의 일부가 관 형상을 가지면, 도전성 부재(25)가 축부(12c)와 접촉되는 면적을 증대시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 열 등에 의하여 수축하는 재료를 도전성 부재(25)로서 사용하며, 칼라부(12b)보다 직경이 큰 도전성 부재(25)를 선단부(12a) 측으로부터 삽입한 다음에 열 등에 의하여 그 직경을 수축시키는 식으로, 관 형상의 도전성 부재(25)를 형성하여도 좋다. 또는, 띠 형상의 부재를 축부(12c)에 감는 식으로 도전성 부재(25)의 관 형상의 부분을 형성하여도 좋다.
도 4의 (D)는, 부분적으로 잘라 내어진 관 형상(원형으로 호가 그려진 단면을 갖는 형상이라고도 함)을 도전성 부재(25)가 갖는 예를 도시한 것이다. 도 4의 (D)에서, 다리부와 반대 측의 일부가 잘라 내어져 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 축부(12c)를 도전성 부재(25)에 장착하는 것, 또한 도전성 부재(25)로부터 분리하는 것이 쉬워진다.
도 4의 (D)에서는, 도전성 부재(25)가 회전 방향으로 축부(12c)를 중심으로 회전할 수 있고, 축부(12c)의 연장 방향으로 미끄러질 수 있도록 축부(12c)와 접속된다.
도 4의 (E)는, 도전성 부재(25)의 잘라 내어진 부분의 위치가 도 4의 (D)의 도전성 부재(25)의 잘라 내어진 부분의 위치와 상이한 예를 도시한 것이다.
도 4의 (F) 및 (G)는, 축부(12c)의 단면이 원형이 아닌 예를 각각 도시한 것이다. 이러한 구성으로 함으로써, 도전성 부재(25)와 축부(12c)가 회전 방향으로 고정되고 축부(12c)의 연장 방향으로 미끄러질 수 있는 상태에서 접속될 수 있다. 또한, 도전성 부재(25) 및 축부(12c)는 서로 쉽게 장착되고 분리될 수 있다.
이상이 도전성 부재에 대한 설명이다.
[전원 장치의 구성예]
전자 기기에 장착할 수 있는 전원 장치의 예에 대하여 이하에서 설명한다. 특히, 여기서는 손목시계형 전자 기기(30)에 사용할 수 있는 전원 장치에 대하여 설명한다.
도 5의 (A)는 전원 장치(20a)의 사시 개략도이고, 도 5의 (B)는 전원 장치(20a)의 내부 구조를 도시한 사시 개략도이다.
전원 장치(20a)는 접속 부재(10), 전지(22), 외장체(21a), 외장체(21b), 및 버클(51) 등을 포함한다. 접속 부재(10)는 전원 장치(20a)로부터 부분적으로 돌출되어 있다.
도 5의 (B)에 도시된 바와 같이, 전지(22)는 외장체(21a)와 외장체(21b) 사이에 위치한다. 전지(22)가 제공되는 공간을 위한 오목부가 외장체(21a) 및 외장체(21b)의 내측에 형성된다. 이 구성으로 함으로써, 전지(22)를 포함하는 부분 및 전지(22)를 포함하지 않는 부분의 두께를 같게 할 수 있고, 장착감을 향상시킬 수 있다.
외장체(21a) 및 외장체(21b)에는, 통상의 밴드(전지 없음) 등에 사용되는 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어, 고무, 가죽, 천, 금속, 및 수지 등의 다양한 재료 중 임의의 것을 사용할 수 있다. 고무 또는 수지는 성형하기 쉽기 때문에 특히 바람직하다.
도 6의 (A) 및 (B)는, 전원 장치(20a)와 대응하는 것인 전원 장치(20b)의 사시 개략도이다. 전원 장치(20b)는 접속 부재(10), 전지(22), 외장체(21c), 및 외장체(21d) 등을 포함한다.
외장체(21c 및 21d)는, 버클(51) 대신에 복수의 구멍(52)이 제공되는 점에서, 외장체(21a 및 21b)와 상이하다.
이러한 식으로, 전원 장치(20a) 및 전원 장치(20b)는, 종래의 스프링바와, 밴드, 벨트, 또는 스트랩 등의 종래의 장착 도구(전지 등이 없음)가 조합된 부품과 거의 같은 외형을 가질 수 있다.
전자 기기(30)에 장착된 전원 장치(20a 및 20b)는, 장착 도구뿐만 아니라, 전자 기기(30)의 보조 전원 또는 주전원으로서도 기능한다.
본 발명의 일 형태의 전원 장치(20a) 또는 전원 장치(20b)를 사용함으로써, 보조 전원을 별도로 휴대할 필요가 없으므로, 편의성이 향상된다. 또한, 전원 장치(20a 또는 20b)가 장착되어 있는 전자 기기(30)는, 장착 도구가 제공된 종래의 전자 기기(30)와 달리, 그 자체에 보조 전원을 추가적으로 접속할 필요가 없다. 그러므로, 보조 전원에 접속되어 있지만, 전원 장치(20a 또는 20b)가 장착되어 있는 전자 기기(30)는 소형이고 사용자의 움직임을 방해하지 않는다. 또한, 커넥터 등을 사용하여 전자 기기(30)에 보조 전원을 접속할 필요가 없으므로, 보조 전원이 빠져서 떨어지는 위험이 없다. 전자 기기(30)에 상기 커넥터를 위한 단자를 제공할 필요가 없으므로, 높은 방수성 및 의장성이 높은 전자 기기를 실현할 수 있다.
전원 장치(20a) 및 전원 장치(20b)에 포함되는 전지(22)의 외장체(26)가 요철 표면을 가지면, 반복적으로 구부러지는 전지(22)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 7의 (A)는 외장체(26)가 메시 엠보싱된 표면을 갖는 예를 도시한 것이다. 도 7의 (B)는 외장체(26)가 스트라이프 엠보싱된 표면을 갖는 예를 도시한 것이다.
전지(22)가 구부러질 때, 굴곡부의 외측의 볼록부 및 오목부는 펴지고 굴곡부의 내측의 볼록부 및 오목부는 눌러지도록, 요철 표면을 갖는 외장체(26)가 변형된다. 이에 의하여, 외장체(26)에 가해지는 응력을 완화시킬 수 있다.
이상이 전원 장치에 대한 설명이다.
[전자 기기의 구성예]
상술한 전원 장치로부터 전력을 수신할 수 있는 전자 기기의 구체적인 구성예에 대하여 이하에서 설명한다.
도 8의 (A)는 전자 기기(30)의 주요 부분을 도시한 개략도이다. 전자 기기(30)는 제어부(61), 전원 제어부(62), 및 기능 회로(63) 등을 하우징(31)에 포함하고, 베어링(34)을 러그(33)에 더 포함한다.
베어링(34)은, 서로 대향하는 한 쌍의 러그(33)에서 서로 대향하도록 제공된다. 베어링(34)은 각각, 접속 부재(10)를 고정하는 기능, 및 접속 부재(10)의 선단부(12a)의 전위가 공급되는 단자로서의 기능을 갖는다.
도 8의 (A)는, 하우징(31)에서 상부의 한 쌍의 러그(33) 및 하부의 한 쌍의 러그(33)에 베어링(34)이 제공되는 예를 도시한 것이다. 4개의 베어링(34)은 전원 제어부(62)와 전기적으로 접속된다.
전원 제어부(62)는 전자 기기(30)에 장착되는 전원 장치(20)의 충방전을 제어하는 기능을 갖고, 전원 장치(20)로부터 얻은 전력을 제어부(61) 및 기능 회로(63)에 출력하는 기능을 더 갖는다. 전원 제어부(62)는, 전원 장치(20)의 전원 전압을 제어부(61) 및 기능 회로(63)에 공급하는 데 적합한 전압으로 변환하는 기능을 가져도 좋다.
제어부(61)는 전원 제어부(62) 및 기능 회로(63)의 동작을 제어하는 기능을 갖는다.
기능 회로(63)로서, 예를 들어, 입력 장치 또는 출력 장치를 사용할 수 있다. 입력 장치의 예에는, 다양한 스위치, 센서(터치 센서 또는 생체 센서를 포함함), 및 음성 입력 장치 등이 포함된다. 출력 장치의 예에는, 표시 장치, 음성 출력 장치, 진동 장치, 및 발광 장치 등이 포함된다.
도 8의 (B)는 전자 기기(30)의 더 구체적인 구성예를 도시한 것이다. 도 8의 (B)는, 도 8의 (A)에서 일점쇄선으로 나타낸 영역 R에서의 전자 기기(30)의 내부 구조를 도시한 개략도이다.
도 8의 (B)는, 접속 부재(10)가 접속되는 전자 기기(30)를 도시한 것이다. 도 8의 (B)는, 접속 부재(10)의 축부(12c)에 장착되는 도전성 부재(25), 및 도전성 부재(25)와 접합되는 태브(42)를 도시한 것이다. 접속 부재(10), 도전성 부재(25), 및 태브(42)를 덮는 외장체(21)를 파선으로 도시하였다.
러그(33)에 제공되는 베어링(34)은 접속 부재(10)의 선단부(12a)가 들어맞는 단자(71)를 포함한다. 단자(71)는 배선(72)과 전기적으로 접속된다.
도 8의 (B)에 도시된 바와 같이, 접속 부재(10)의 칼라부(12b)가 들어맞는 오목부가 러그(33)의 일부에 형성되는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 접속 부재(10)가 전자 기기(30)에 접속될 때, 안정성을 높일 수 있다.
도 8의 (B)는, 전원 제어부(62)가 IC칩 형태를 갖고 기판(75)에 실장되는 예를 도시한 것이다. 예를 들어, PCB 등을 기판(75)으로서 사용할 수 있다. 베어링(34) 및 기판(75)은 배선(72)에 의하여 서로 전기적으로 접속된다.
또한, 여기서는 예로서, FPC(76a) 및 FPC(76b)를 기판(75)과 접속한다.
제어부(61)가 실장되는 기판과 FPC(76a)가 전기적으로 접속된다. FPC(76a)는, 예를 들어, 제어부(61)로부터 전원 제어부(62)에 신호를 공급하는 배선, 및 전원 제어부(62)로부터 제어부(61)가 실장되는 기판에 전력을 공급하는 배선을 포함한다.
FPC(76b)는 예를 들어, 기능 회로(63) 또는 기능 회로(63)가 실장되는 기판에 전기적으로 접속된다. 또한, FPC(76b)의 수는 2개 이상이어도 좋다. 또는, FPC(76b)가 분할되고 복수의 기능 회로(63)와 접속되어도 좋다. 같은 전원 전압을 제어부(61) 및 기능 회로(63)에 공급하는 경우, FPC(76b)는 분할되어도 좋고, 분할된 부분이 제어부(61)가 실장되는 기판과 부분적으로 접속되어도 좋다.
이 구성으로 함으로써, 전원 장치(20)가 전자 기기(30)에 접속되는 경우에, 전원 장치(20)에 포함된 전지(22)(도시되지 않음)의 충방전을 접속 부재(10) 및 베어링(34)을 통하여 제어할 수 있다.
여기서, 베어링(34)은 물 또는 먼지가 하우징(31)에 들어가는 것을 방지하는 개스킷을 포함하는 것이 바람직하다. 물이 베어링(34)의 단자(71)에 접촉하면, 전지(22)가 전기적으로 단락하고 높은 전류가 흐르는 위험이 있기 때문에, 개스킷을 제공하는 것은 특히 효과적이다.
도 8의 (C) 및 (D)는 각각, 베어링(34)의 확대도이다. 도 8의 (C)는, 칼라부(12b)가 들어맞는 러그(33)의 일부에 완충부(73a)가 제공되는 예를 도시한 것이다. 도 8의 (D)는, 링 형상의 완충재(73b)가 러그(33)와 칼라부(12b) 사이에 제공되는 예를 도시한 것이다. 고무 등의 탄성체는, 예를 들어 완충부(73a) 및 완충재(73b)에 접합하게 사용된다. 그리스 등을 완충부(73a 또는 73b)의 표면에 도포하여도 좋다.
[시스템에 대하여]
전자 기기(30), 전원 장치(20), 및 접속 부재(10)를 포함하는 시스템의 구성예, 및 전자 기기(30) 및 전원 장치(20)에 포함되는 전지의 충방전을 제어하는 방법의 예에 대하여, 이하에서 설명한다.
(시스템의 구성예)
도 9의 (A)는, 이하에서 예로서 설명하는 시스템(50)의 블록도이다. 시스템(50)은 전자 기기(30) 및 전원 장치(20)를 포함한다.
본 명세서에 첨부된 블록도는 그 기능별로 분류된 구성 요소들을 독립된 블록으로 나타내지만, 실제의 구성 요소들을 그 기능에 따라 완전히 분류하는 것은 어렵고, 하나의 구성 요소가 복수의 기능을 가질 수 있다.
도 9의 (A)에 도시된 시스템(50)의 구성은 예에 불과하고, 모든 구성 요소를 포함할 필요는 없다. 시스템(50)은, 도 9의 (A)에 도시된 구성 요소 중 필요한 구성 요소를 포함하고, 도 9의 (A)의 구성 요소 이외의 구성 요소를 포함하여도 좋다.
전자 기기(30)는 제어부(61), 전원 제어부(62), 기능 회로(63), 센서(64), 전지(65), 수전부(66), 및 베어링(34) 등을 포함한다. 전원 장치(20)는 접속 부재(10) 및 전지(22) 등을 포함한다.
전원 장치(20) 및 접속 부재(10)에 대한 설명은 상술한 설명을 참조할 수 있기 때문에 생략된다.
제어부(61)는 예를 들어 CPU(central processing unit)로서 기능할 수 있다. 제어부(61)는 전원 제어부(62), 센서(64), 및 기능 회로(63) 등의 구성 요소를 제어하는 기능을 갖는다.
수전부(66)는, 외측으로부터 공급된 전력을 수신하고, 전원 제어부(62)에 전력을 공급하는 기능을 갖는다.
충전 시, 수전부(66)에 전력을 공급할 수 있는 충전기를 사용할 수 있다. 이때, 수전부(66)는 USB 커넥터 또는 AC 어댑터 등을 사용하여 배선을 통하여 전력을 수신하여도 좋고, 또는 수전부(66)는 전계 결합 방식, 전자기 유도 방식, 또는 전자기 공명(전자기 공진 결합) 방식 등의 무선 급전 방식에 의하여 전력을 수신하여도 좋다.
발전 장치는 전자 기기(30)에 제공되어도 좋고, 수전부(66)의 하나로서 사용되어도 좋다. 태양 전지를 발전 장치로서 대표적으로 사용할 수 있고, 표시부(32)의 일부 또는 하우징(31)(러그(33)를 포함함)의 일부와 중첩하도록 발전 장치를 제공할 수 있다. 또는, 예를 들어 전자 기기(30)를 흔들면 전력이 발생하는 장치, 예를 들어 전원 장치(20)를 구부리고 펴면 전력이 발생하는 장치를 발전 장치로서 사용하여도 좋다.
전지(65)는 전자 기기(30)의 주전원으로서 기능한다. 전지(65)의 충방전을 전원 제어부(62)에 의하여 제어한다.
전원 제어부(62)는 전지(65) 및 전지(22)의 충방전을 제어하는 기능을 갖는다. 전원 제어부(62)는, 예를 들어 전지(65) 및 전지(22)의 전지 잔량의 정보를 제어부(61)에 전송하는 기능을 갖는 것이 바람직하다.
센서(64)는 한 쌍의 베어링(34) 사이의 전위차를 취득하고, 제어부(61)에 정보를 출력하는 기능을 갖는다. 예를 들어 비교 회로 등을 사용하여, 베어링(34) 사이의 전위차에 대응하는 디지털 신호를 제어부(61)에 출력하여도 좋다. 또는, 베어링(34) 사이의 전위차에 대웅하는 아날로그 신호를 제어부(61)에 출력하여도 좋다. 이때, 아날로그-디지털 변환 회로를 센서(64)와 제어부(61) 사이에 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 한 쌍의 베어링(34) 사이의 전위차가 소정의 범위를 벗어나는 경우, 센서(64)는 제어부(61)에 신호를 출력하는 기능을 가져도 좋다. 예를 들어, 전위차가, 정격 전압 범위 등에 따라 규정되는 전지(22)의 만충전 상태의 전압을 넘는 경우, 또는 전위차가 방전 상태의 전압을 밑도는 경우에, 신호를 제어부(61)에 출력한다.
센서(64)는, 접속 부재(10) 또는 통상의 스프링바 등이 한 쌍의 베어링(34)에 삽입된 것을 검지하고, 검지한 정보를 출력하는 기능을 가져도 좋다. 예를 들어, 수광 소자 및 광원을 조합한 센서, 또는 물리적 스위치 등을 사용할 수 있다. 한 쌍의 베어링(34)에 아무것도 삽입되어 있지 않다고 판정된 경우, 전자 기기(30)는 전원으로서 전지(65)를 사용할 수 있다.
도 9의 (B)는, 기능 회로(63)에 사용할 수 있는 구성 요소의 예를 도시한 것이다. 기능 회로(63)로서, 표시 장치, 기억 장치, 사운드 컨트롤러, 통신 모듈, 자세 검출 모듈, 외부 인터페이스, 카메라 모듈, 진동 모듈, 또는 각종 센서 모듈을 들 수 있다. 또한, 이들 구성 요소 모두를 반드시 기능 회로(63)로서 사용할 필요는 없다. 또한, 이들 구성 요소들 이외의 구성 요소를 기능 회로(63)로서 사용하여도 좋다. 기능 회로(63)로서, 전자 기기(30)의 구성, 기능, 또는 용도 등에 따라 다양한 구성 요소를 조합하여 사용할 수 있다.
기능 회로(63)로서 사용할 수 있는 각 구성 요소는, 버스 라인(69)을 통하여 제어부(61)에 접속된다. 또한, 전원선(68)을 통하여 전원 제어부(62)로부터 각 구성 요소에 전력이 공급된다.
이상이 시스템의 구성예에 대한 설명이다.
시스템(50)에 포함되는 구성 요소에 대하여 이하에서 설명한다.
(제어부)
제어부(61)는, 다양한 프로그램으로부터의 명령을 프로세서에 의하여 해석하고 실행함으로써 각종 데이터를 처리하고 프로그램을 제어한다. 프로세서에 의하여 실행할 수 있는 프로그램을 프로세서의 기억 영역 또는 기억 장치에 저장하여도 좋다.
CPU, 및 DSP(digital signal processor) 또는 GPU(graphics processing unit) 등의 다른 마이크로프로세서를 단독으로 또는 조합하여 제어부(61)로서 사용할 수 있다. 또한, 이러한 마이크로프로세서를 FPGA(field programmable gate array) 또는 FPAA(field programmable analog array) 등의 PLD(programmable logic device)에 의하여 얻어도 좋다.
또한, 채널 형성 영역에 산화물 반도체를 포함하며 오프 상태 전류가 매우 낮은 트랜지스터를, 제어부(61) 또는 다른 구성 요소에 포함되는 IC 등에 사용할 수 있다. 기억 소자로서 기능하는 용량 소자로 흘러드는 전하(데이터)를 유지하기 위한 스위치로서, 오프 상태 전류가 매우 낮은 상기 트랜지스터를 사용함으로써, 긴 데이터 유지 기간을 확보할 수 있다. 이 특성을 제어부(61)의 레지스터 또는 캐시 메모리에 이용함으로써, 필요할 때만 제어부(61)를 동작시키고, 그 외의 시간에는 전의 처리에 대한 데이터를 기억 소자에 저장하는 노멀리 오프 컴퓨팅이 실현되기 때문에, 전자 기기(30)의 소비전력을 저감할 수 있다.
제어부(61)는 메인 메모리를 포함하여도 좋다. 상기 메인 메모리는 RAM(random access memory) 등의 휘발성 메모리 및 ROM(read only memory) 등의 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
예를 들어, 메인 메모리에 포함되는 RAM에 DRAM(dynamic random access memory)을 사용하면, 제어부(61)의 작업 공간으로서의 기억 공간이 가상적으로 할당되고 사용된다. 기억 장치에 저장된 운영 체계, 애플리케이션 프로그램, 프로그램 모듈, 및 프로그램 데이터 등은 RAM에 로드되고 실행된다. RAM에 로드된 데이터, 프로그램, 및 프로그램 모듈은 제어부(61)에 의하여 직접 액세스되고 조작된다.
ROM에는, 재기록할 필요가 없는 BIOS(basic input/output system) 및 펌웨어(firmware) 등이 저장될 수 있다. ROM으로서는, 마스크 ROM, OTPROM(one-time programmable read only memory), 또는 EPROM(erasable programmable read only memory) 등이 사용될 수 있다. EPROM으로서는, 저장된 데이터를 자외선을 조사함으로써 지울 수 있는 UV-EPROM(ultra-violet erasable programmable read only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read only memory), 및 플래시 메모리 등을 들 수 있다.
(전원 제어부)
전원 제어부(62)는 예를 들어, BMU(battery management unit)를 포함하여도 좋다. BMU는, 예를 들어 전지의 셀 전압 또는 셀 온도에 대한 데이터를 수집하고, 과충전 및 과방전을 감시하고, 셀 밸런서를 제어하고, 전지의 열화 상태를 관리하고, 전지 잔량(state of charge: SOC)을 산출하고, 고장 검출을 제어한다.
전원 제어부(62)는, 버스 라인(69) 또는 전원선을 통하여 구성 요소로의 전력 전송을 제어한다. 전원 제어부(62)는 복수의 채널을 갖는 전력 컨버터, 인버터, 및 보호 회로 등을 포함할 수 있다.
전원 제어부(62)는 소비전력을 저감시키는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 소비전력을 저감시키는 기능으로서, 예를 들어 전자 기기(30)로의 입력이 일정 기간 없는 것을 검출한 후에, 전원 제어부(62)는, 클록 주파수를 낮추거나 또는 제어부(61)의 클록의 입력을 정지시키고, 제어부(61) 자체의 동작을 정지시키고, 보조 메모리의 동작을 정지시키고, 구성 요소로의 전력 공급을 저감시킴으로써 소비전력을 저감시킨다. 이러한 기능은, 전원 제어부(62) 단독 또는 제어부(61)와 연동하는 전원 제어부(62)에 의하여 수행할 수 있다.
(전지)
전지(65) 및 전지(22)는 각각, 예를 들어 하나 이상의 일차 전지 또는 이차 전지를 포함한다. 전지(65)로서 사용될 수 있는 이차 전지의 예에는, 리듐 이온 이차 전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차 전지가 포함된다. 이러한 전지에 더하여, 전지(65)에는 과충전 및 과방전 등을 방지하기 위한 보호 회로가 제공되어도 좋다.
실내 사용 등의 경우, 전지(65) 및 전지(22)에 의하여 공급된 전력을 사용하지 않고 교류(AC) 전원 등의 외부 전원을 사용하여도 좋다. 무선 급전에 의하여 공급되는 전력을 사용하여도 좋다.
전지(65) 및 전지(22)로서는, 코인형(또는 버튼형) 외장체, 원통형 외장체, 또는 각기둥형 외장체를 포함하는 전지를 사용할 수 있다. 특히, 가볍고 얇은 코인형 전지를 웨어러블 장치의 전지(65)로서 사용하는 것이 바람직하다.
가요성 전지를 전지(65) 및 전지(22)로서 사용하는 것이 바람직하다. 특히 전지(22)에 이러한 전지를 사용하는 것이 바람직하다.
가요성 전지에 사용될 수 있는 이차 전지의 예에는, 리튬 이온 이차 전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차 전지가 포함된다. 전지가 가요성을 갖도록, 전지의 외장 용기로서 래미네이트 봉지가 사용되는 것이 바람직하다.
래미네이트 봉지에 사용되는 필름은 금속 필름(예를 들어, 알루미늄 필름, 스테인리스 스틸 필름, 또는 니켈 스틸 필름), 유기 재료로 이루어진 플라스틱 필름, 유기 재료(예를 들어, 유기 수지 또는 섬유) 및 무기 재료(예를 들어, 세라믹)를 포함하는 하이브리드 재료 필름, 및 탄소 함유 무기 필름(예를 들어, 카본 필름 또는 흑연 필름) 중에서 선택된 단층 필름, 또는 상술한 필름 중 2개 이상을 포함하는 적층 필름이다. 금속 필름은 쉽게 엠보싱할 수 있다. 엠보싱에 의하여 금속 필름의 표면에 오목부 또는 볼록부를 형성하는 것은 외기에 노출되는 필름의 표면적을 증대시켜, 우수한 열방산이 실현된다.
엠보싱에 의한 오목부 및 볼록부를 갖는 금속막을 포함하는 래미네이트 봉지를 사용하는 것이 특히 바람직하고, 이 경우, 래미네이트 봉지에 가해지는 응력에 의하여 발생한 변형을 완화시킬 수 있어, 이차 전지를 구부리는 것으로 인한 래미네이트 봉지의 파손 등의 결함을 효과적으로 저감할 수 있다.
(기능 회로)
기능 회로(63)에 사용될 수 있는 구성 요소의 예에 대하여 이하에서 설명한다.
<표시 장치>
표시 장치로서, 세그먼트형 표시 장치, 패시브 매트릭스형 표시 장치, 또는 액티브 매트릭스형 표시 장치 등을 사용할 수 있다. 또한, 터치 센서로서 기능하는 터치 패널을 표시부에 사용하는 것이 바람직하다.
표시 장치는 표시 패널 및 표시 컨트롤러를 포함한다. 터치 패널을 표시 장치에 사용하는 경우, 표시 패널은 터치 패널, 표시 컨트롤러, 및 터치 센서 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 표시 컨트롤러는 인셀형 터치 패널 등에서 터치 패널 컨트롤러로서 기능하는 경우도 있다. 특히 터치 패널을 사용하는 경우의 자세한 사항에 대해서는, 이하에서 설명한다.
터치 패널은 표시 컨트롤러 및 터치 센서 컨트롤러와 접속된다. 표시 컨트롤러 및 터치 센서 컨트롤러는 버스 라인(69)을 통하여 제어부(61)와 접속된다.
표시 컨트롤러는, 터치 패널의 표시면에 소정의 화상이 표시되도록, 버스 라인(69)을 통하여 제어부(61)로부터 입력되는 묘화 명령에 대응하여 터치 패널을 제어한다.
터치 센서 컨트롤러는, 버스 라인(69)을 통하여 제어부(61)로부터 입력되는 요구에 대응하여 터치 패널의 터치 센서를 제어한다. 또한, 터치 센서 컨트롤러는 터치 센서에 의하여 수신된 신호를 버스 라인(69)을 통하여 제어부(61)에 출력한다. 또한, 터치 센서에 의하여 수신된 신호로부터 터치 위치 정보를 산출하는 기능을 터치 센서 컨트롤러 또는 제어부(61)에 제공하여도 좋다.
터치 패널은 표시 컨트롤러로부터 공급되는 신호에 기초하여 화상을 표시할 수 있다. 또한, 터치 패널은, 터치 센서 컨트롤러로부터 공급되는 신호에 기초하여 손가락 또는 스타일러스 등의 물체의 근접 또는 접촉을 검지할 수 있고, 터치 센서 컨트롤러에 상기 물체의 위치 정보를 출력할 수 있다.
터치 센서 및 터치 센서 컨트롤러는, 높이 방향에서의 검지면과 물체 사이의 거리를 취득하는 기능, 물체에 의하여 검지면에 가해지는 압력의 수준을 취득하는 기능, 및 물체와 접촉하는 검지면의 표면의 크기를 취득하는 기능을 갖는 것이 바람직하다.
터치 패널에는, 표시 패널과 중첩하도록, 터치 센서를 포함하는 모듈이 표시 패널의 표시면 측에 제공될 수 있다. 이 경우, 터치 센서를 포함하는 모듈의 적어도 일부는, 표시 패널의 구부림을 따르도록 가요성을 갖는 것이 바람직하다. 터치 센서를 포함하는 모듈은 접착제 등으로 표시 패널과 접착할 수 있다. 편광판 또는 완충재(예를 들어, 세퍼레이터)를 상기 모듈과 상기 표시 패널 사이에 제공하여도 좋다. 터치 센서를 포함하는 모듈의 두께는 표시 패널의 두께 이하인 것이 바람직하다.
터치 패널로서, 표시 패널과 터치 센서가 조합된 터치 패널을 사용하여도 좋다. 예를 들어, 터치 패널은, 온셀형 터치 패널 또는 인셀형 터치 패널인 것이 바람직하다. 온셀형 또는 인셀형 터치 패널은 두께가 얇기 때문에, 가볍게 할 수 있다. 또한, 온셀형 또는 인셀형 터치 패널의 부품 수를 줄일 수 있기 때문에, 비용을 저감할 수 있다.
터치 패널에 포함되는 터치 센서로서, 손가락 등의 물체의 근접 또는 접촉을 검지할 수 있는 다양한 센서를 사용할 수 있다. 예를 들어, 정전 용량 방식, 저항막 방식, 표면 탄성파 방식, 적외선 방식, 또는 광학 방식의 센서를 사용할 수 있다. 또한, 광전 변환 소자를 사용하는 광학 센서 또는 감압 소자를 사용하는 감압 센서 등을 사용하여도 좋다. 2개 이상의 상이한 방식의 센서를 사용하여도 좋고, 또는 2개 이상의 같은 방식의 센서를 사용하여도 좋다.
정전 용량 터치 센서의 예에는, 표면형 정전 용량 터치 센서 및 투영형 정전 용량 터치 센서가 있다. 투영형 정전 용량 터치 센서의 예에는 자기 정전 용량 터치 센서 및 상호 정전 용량 터치 센서가 포함된다. 상호 정전 용량 터치 센서를 사용하면, 여러 지점을 동시에 검출하는 것을 쉽게 수행할 수 있기 때문에 바람직하다.
가요성 터치 패널, 표시 패널, 및 터치 센서 등을 사용할 수 있다. 이는, 예를 들어 표시 소자, 표시 소자를 구동시키기 위한 회로, 및 터치 센서에 포함되는 회로 등을 지지하는 기판으로서 가요성 기판을 사용하는 경우에 실현할 수 있다.
가요성 기판의 재료의 대표적인 예는 유기 수지이다. 또한, 가요성을 가질 정도로 얇은 유리, 금속, 합금, 또는 반도체 등, 또는 유기 수지, 유리, 금속, 합금, 및 반도체 등 중 2개 이상을 포함하는 복합 재료 또는 적층 재료를 사용할 수 있다.
터치 패널에 포함되는 표시 소자로서, OLED(organic light-emitting diode), LED(light-emitting diode), 또는 QLED(quantum-dot light-emitting diode) 등의 자기 발광의 발광 소자를 사용할 수 있다. 또는, 투과형, 반사형, 또는 반투과형 액정 소자를 사용하여도 좋다. 이 외에, 예를 들어, MEMS(micro electro mechanical systems) 소자 또는 전자 방출체 등의 표시 소자를 사용할 수 있다. MEMS 표시 소자의 예에는 MEMS 셔터 표시 소자 및 광학 간섭형 MEMS 표시 소자 등이 포함된다. 카본 나노튜브를 전자 방출체에 사용하여도 좋다. 또는, 전자 종이를 사용하여도 좋다. 전자 종이로서는, 마이크로캡슐 방식, 전기 영동 방식, 일렉트로 웨팅 방식, 또는 전자 분류체(電子粉流體, Electronic Liquid Powder(등록 상표)) 방식 등을 사용하는 소자를 사용할 수 있다.
<기억 장치>
기억 장치의 예에는, 플래시 메모리, MRAM(magnetoresistive random access memory), PRAM(phase change RAM), ReRAM(resistance RAM), 또는 FeRAM(ferroelectric RAM) 등의 비휘발성 기억 소자를 포함하는 기억 장치, 및 DRAM(dynamic RAM) 또는 SRAM(static RAM) 등의 휘발성 기억 소자를 포함하는 기억 장치가 있다. 또는, 예를 들어 HDD(hard disk drive) 또는 SSD(solid state drive) 등의 기억 매체 드라이브를 사용하여도 좋다.
기억 장치로서, HDD 또는 SSD 등, 커넥터에 의하여 외부 인터페이스와 접속 또는 외부 인터페이스로부터 분리할 수 있는 기억 장치, 또는 플래시 메모리, 블루레이 디스크, 또는 DVD 등의 기억 매체 드라이브를 사용할 수도 있다. 또한, 상기 기억 장치를 반드시 전자 기기(30)에 내장할 필요는 없고, 전자 기기(30)의 외부의 기억 장치를 사용하여도 좋다. 이 경우, 상기 기억 장치를 외부 인터페이스를 통하여 접속하여도 좋고, 또는 데이터의 송수신을 통신 모듈을 사용하여 무선으로 수행하여도 좋다.
<사운드 컨트롤러>
사운드 컨트롤러는 음성 입력부 및 음성 출력부를 제어하는 기능을 갖는다. 예를 들어, 음성 입력부는 마이크로폰 또는 음성 입력 커넥터 등을 포함한다. 예를 들어, 음성 출력부는 스피커 또는 음성 출력 커넥터 등을 포함한다. 음성 입력부 및 음성 출력부는 사운드 컨트롤러와 접속되고, 버스 라인(69)을 통하여 제어부(61)와 접속된다. 음성 입력부에 입력되는 음성 데이터는 사운드 컨트롤러에서 디지털 신호로 변환되고 나서, 사운드 컨트롤러 및 제어부(61)에서 처리된다. 한편, 사운드 컨트롤러는 제어부(61)로부터의 명령에 대응하여 사용자가 들을 수 있는 아날로그 음성 신호를 생성하고, 음성 출력부에 아날로그 음성 신호를 출력한다. 음성 출력부의 음성 출력 커넥터에는, 이어폰, 헤드폰, 또는 헤드셋 등의 음성 출력 장치를 접속할 수 있고, 사운드 컨트롤러에서 생성된 음성은 상기 장치에 출력된다.
<통신 모듈>
통신 모듈은 안테나를 통하여 통신할 수 있다. 예를 들어 통신 모듈은, 제어부(61)로부터의 명령에 대응하여 컴퓨터 네트워크에 전자 기기(30)를 접속하기 위한 제어 신호를 제어하고, 상기 컴퓨터 네트워크에 상기 신호를 전송한다. 이로써 통신은, WWW(World Wide Web)의 기반인 인터넷, 인트라넷(intranet), 엑스트라넷(extranet), PAN(personal area network), LAN(local area network), CAN(campus area network), MAN(metropolitan area network), WAN(wide area network), 또는 GAN(global area network) 등의 컴퓨터 네트워크에 전자 기기(30)를 접속시킴으로써 수행될 수 있다. 복수의 통신 방법을 사용하는 경우, 전자 기기(30)는 통신 방법용으로 복수의 안테나를 가져도 좋다.
예를 들어, 고주파 회로(RF 회로)는 RF 신호를 송수신하는 통신 모듈에 포함된다. 각국 법제로 설정된 주파수 대역의 전자기 신호와 전기 신호 사이의 변환을 수행하고, 상기 전자기 신호를 사용하여 무선으로 다른 통신 기기와 통신을 수행한다. 수십 킬로헤르츠 내지 수십 기가헤르츠가 일반적으로 사용되는 실용적인 주파수 대역이다. 안테나에 접속되는 고주파 회로는, 복수의 주파수 대역과 호환되는 고주파 회로부를 포함하고, 고주파 회로부는 증폭기, 믹서, 필터, DSP, 또는 RF 트랜스시버 등을 포함할 수 있다. 이하의 무선 통신을 위한 통신 프로토콜 또는 통신 기술에는, LTE(Long Term Evolution), GSM(Global System for Mobile Communication)(등록 상표), EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution), CDMA2000(Code Division Multiple Access 2000), 또는 W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)(등록 상표) 등의 통신 규격, 또는 Wi-Fi(등록 상표), Bluetooth(등록 상표), 또는 ZigBee(등록 상표) 등의 IEEE에 의하여 개발된 통신 규격을 사용할 수 있다.
통신 모듈은, 전화 회선에 전자 기기(30)를 접속하는 기능을 가져도 좋다. 전화 회선을 통한 통화의 경우, 통신 모듈은 제어부(61)로부터의 명령에 대응하여 전자 기기(30)를 전화 회선에 접속하기 위한 접속 신호를 제어하고, 전화 회선에 상기 신호를 전송한다.
통신 모듈은, 안테나에 의하여 수신한 방송파로부터 화상 신호를 생성하는 튜너를 포함하여도 좋다. 화상 신호는 터치 패널 등에 출력된다. 예를 들어, 상기 튜너는 복조 회로, 아날로그-디지털(AD) 변환 회로, 및 디코더 회로 등을 포함할 수 있다. 복조 회로는 안테나로부터 입력된 신호를 복조하는 기능을 갖는다. AD 변환 회로는 복조된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 기능을 갖는다. 다코더 회로는 디지털 신호에 포함되는 화상 데이터를 복호하고 표시 컨트롤러에 전송하는 신호를 생성하는 기능을 갖는다.
또는, 디코더는 분할 회로 및 복수의 프로세서를 포함하여도 좋다. 분할 회로는 입력 화상 데이터를 시공간(時空間)적으로 분할하고, 그것을 프로세서에 출력하는 기능을 갖는다. 복수의 프로세서는 입력 화상 데이터를 복호하고, 표시 컨트롤러에 전송하는 신호를 생성한다. 디코더는 병렬 데이터 처리를 수행하는 복수의 프로세서를 포함하기 때문에, 방대한 정보량을 포함하는 화상 데이터를 복호할 수 있다. 특히, 풀 HD(full high definition)보다 해상도가 높은 화상을 표시하는 경우, 압축된 데이터를 복호하는 디코더 회로는 매우 고속의 처리 능력을 갖는 프로세서를 포함하는 것이 바람직하다. 디코더 회로는 4 이상, 바람직하게는 8 이상, 더 바람직하게는 16 이상의 병렬 처리를 수행할 수 있는 복수의 프로세서를 포함하는 것이 바람직하다. 디코더는 입력 신호에 포함되는 화상 신호를 다른 신호(예를 들어, 문자 정보, 방송 프로그램 정보, 및 인증 정보)와 구분하는 회로를 포함하여도 좋다.
안테나는 지상파 또는 위성파 등의 방송파를 수신할 수 있다. 안테나는 아날로그 방송 및 디지털 방송 등, 및 화상과 음성만의 방송 및 음성만의 방송 등을 위한 방송파를 수신할 수 있다. 예를 들어, 안테나는 UHF대(약 300MHz 내지 3GHz) 또는 VHF대(30MHz 내지 300MHz) 등, 특정한 주파수 대역에서 전송되는 방송파를 수신할 수 있다. 복수의 주파수 대역에서 수신된 복수의 데이터를 사용하면, 전송 레이트를 높일 수 있기 때문에, 더 많은 정보를 얻을 수 있다. 이에 의하여, 4K-2K, 8K-4K, 16K-8K, 또는 그 이상 등, 풀 HD보다 해상도가 높은 화상을 터치 패널 등에 표시할 수 있다.
또는, 튜너는 컴퓨터 네트워크를 통한 데이터 전송 기술에 의하여 전송된 방송 데이터를 사용하여 신호를 생성하여도 좋다. 상기 신호는 표시 컨트롤러에 전송된다. 튜너가 디지털 신호를 수신하는 경우, 튜너는 복조 회로 및 AD 변환 회로를 반드시 포함할 필요는 없다.
<자세 측정 모듈>
자세 측정 모듈은 전자 기기(30)의 기울기 및 자세 등을 측정하는 기능을 갖는다. 예를 들어, 자세 측정 모듈에는 가속도 센서, 각속도 센서, 진동 센서, 압력 센서, 또는 자이로스코프 센서 등을 사용할 수 있다. 또는, 이들 센서를 조합하여도 좋다.
<외부 인터페이스>
외부 인터페이스의 예에는 하우징(31)에 제공되는, 하나 이상의 버튼 또는 스위치(하우징 스위치라고도 함), 및 다른 입력 컴포넌트를 접속할 수 있는 외부 포트가 포함된다. 외부 인터페이스는 버스 라인(69)을 통하여 제어부(61)에 접속된다. 하우징 스위치의 예에는, 전원을 온/오프로 하는 것과 관련된 스위치, 음량을 조정하기 위한 버튼, 및 카메라 버튼이 포함된다.
외부 인터페이스의 외부 포트는, 예를 들어 컴퓨터, 프린터, 비디오 재생 장치 등의 외부 장치에 케이블을 통하여 접속될 수 있다. USB(universal serial bus) 단자가 대표적인 예이다. 외부 포트로서, LAN(local area network) 접속 단자, 디지털 방송 수신 단자, 또는 AC 어댑터 접속 단자 등을 제공하여도 좋다. 유선 통신에 한정되지 않고, 적외선, 가시광, 또는 자외선 등을 사용하는 광통신용의 송수신기를 제공하여도 좋다.
<카메라 모듈>
카메라 모듈은 정지 화상 및 동영상을 촬영하는 기능을 갖는다. 카메라 모듈은, 예를 들어 버스 라인(69)을 통하여 제어부(61)에 접속된다. 카메라 모듈은, 예를 들어 하우징에 제공된 스위치를 누르거나, 터치 패널을 터치하는 것과 동기하여 정지 화상 또는 동영상을 촬영할 수 있다. 카메라 모듈은 화상을 촬영하기 위한 광원을 포함하여도 좋다. 예를 들어, 제논 램프 등의 램프, 또는 LED 또는 유기 EL 소자 등의 발광 소자 등을 사용할 수 있다. 또는, 화상을 촬영하기 위한 광원으로서 터치 패널을 사용하여도 좋고, 이 경우, 화상을 촬영하기 위하여 백색에 더하여 다양한 색의 광을 사용하여도 좋다.
<진동 모듈>
진동 모듈은, 전자 기기(30)를 진동시키는 진동 소자 및 진동 소자를 제어하는 진동 컨트롤러를 포함한다. 진동 소자로서, 진동 모터(편심 모터), 공진 액추에이터, 자왜 소자, 또는 압전 소자 등, 전자 신호 또는 자기 신호를 진동으로 변환할 수 있는 소자를 사용할 수 있다.
진동 모듈은, 제어부(61)로부터의 명령에 따라 진동 소자의 진동 수, 진폭, 및 진동 시간 등을 제어함으로써, 다양한 진동 패턴에 따라 전자 기기(30)를 진동시킬 수 있다. 진동 모듈은, 다양한 애플리케이션에 의하여 실행되는 동작에 기초한 다양한 진동 패턴으로 진동을 생성할 수 있다. 이러한 진동의 예에는, 하우징 스위치 등의 조작과 연동하는 진동, 전자 기기(30)의 기동과 연동하는 진동, 동영상의 재생용 애플리케이션에 의하여 재생되는 동영상 또는 음성과 연동하는 진동, 전자 메일의 수신과 연동하는 진동, 및 터치 패널로의 입력 동작과 연동하는 진동이 포함된다.
<센서 모듈>
센서 모듈은, 센서 유닛 및 센서 컨트롤러를 포함한다. 센서 컨트롤러는 전지 모듈 등으로부터 센서 유닛에 전력을 공급한다. 또한, 센서 컨트롤러는 센서 유닛으로부터의 입력을 제어 신호로 변환하고, 그것을 버스 라인(69)을 통하여 제어부(61)에 출력한다. 센서 컨트롤러는 센서 유닛에 의하여 생긴 에러를 관리하여도 좋고, 또는 센서 유닛을 교정(校正)하여도 좋다. 또한, 센서 컨트롤러는 센서 유닛을 제어하기 위한 복수의 컨트롤러를 포함하여도 좋다.
센서 모듈은, 힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 및 적외선을 측정하는 다양한 센서 중 임의의 것을 포함하여도 좋다.
또한, 센서 모듈에 포함되는 센서로서, 생체 정보를 취득하는 센서를 사용할 수 있다. 생체 정보의 예에는, 체온, 혈압, 맥박수, 발한량, 폐활량, 혈당치, 혈중 알코올 농도, 및 SpO2(혈중 산소 포화도) 등이 포함된다. 이러한 생체 정보를 취득함으로써, 전자 기기(30)를 건강 관리 시스템으로서 사용할 수 있다.
또한, 센서 모듈에 포함되는 센서로서, 지문, 정맥, 홍채, 또는 성문(聲紋) 등의 생체 정보를 취득하는 센서를 사용할 수도 있다. 이러한 센서를 사용함으로써, 생체 인증 기능을 수행할 수 있고, 타인에 의한 전자 기기(30)의 부정 사용을 방지할 수 있기 때문에, 보안 등급을 높일 수 있다.
이상이 기능 회로(63)로서 사용할 수 있는 구성 요소의 예에 대한 설명이다.
[시스템의 동작 방법의 예]
다음으로, 도 9의 (A)에 도시된 시스템(50)의 동작에 대하여 설명한다.
(동작 방법의 예 1)
도 10은 시스템(50)의 동작의 흐름도이다. 도 10은, 전지(22) 또는 전지(65) 중 어느 한쪽의 전력을 사용하도록 동작을 수행하는 예이다. 이하의 동작은 주로 제어부(61)에 의하여 수행된다.
우선, 단계 S00에서 동작이 시작된다. 예를 들어 전자 기기(30)를 온으로 하거나 시스템(50)을 사용자가 유효로 설정하는 경우에, 동작이 시작된다. 또는, 예를 들어 접속 부재(10) 또는 종래의 스프링바 등의 구성 요소를 베어링(34)에 장착하거나, 또는 베어링(34)으로부터 분리하는 경우에, 동작이 시작되어도 좋다.
다음으로, 한 쌍의 베어링(34)의 전위의 정보(이하, 전위 정보라고도 함)를 단계 S01에서 취득한다. 구체적으로, 제어부(61)는 센서(64)를 제어하여 한 쌍의 베어링(34) 사이의 전위의 정보를 취득한다. 센서(64)는 취득한 전위 정보를 제어부(61)에 출력한다.
다음으로, 한 쌍의 베어링(34)이 서로 전기적으로 단락 또는 절연되어 있는지 여부가 단계 S02에서 판정된다. 한 쌍의 베어링(34)이 서로 전기적으로 단락 또는 절연되어 있다고 판정되면, 단계 S02는 단계 S05로 시프트하고, 한 쌍의 베어링(34)이 서로 전기적으로 단락 및 절연되어 있지 않다고 판정되면, 단계 S02는 단계 S03으로 시프트한다.
단계 S02는, 전원 장치(20)가 전자 기기(30)와 접속되어 있는지 여부를 판정하는 단계에 상당한다.
구체적으로, 한 쌍의 베어링(34) 사이의 전위차가 0V 또는 이 근방인 경우, 한 쌍의 베어링(34)은 서로 전기적으로 단락 또는 절연되어 있다고 판정된다. 이때, 전지(22)가 제공된 전원 장치(20)는, 적어도 한 쌍의 베어링(34)과 접속되어 있지 않다고 판정될 수 있다.
한편, 한 쌍의 베어링(34) 사이의 전위차가 0.5V 이상 또는 1V 이상 등인 경우, 한 쌍의 베어링(34)은 서로 전기적으로 단락 및 절연되어 있지 않다고 판정된다. 이때, 전원 장치(20)는 한 쌍의 베어링(34)과 접속되어 있다고 판정될 수 있다.
다음으로, 한 쌍의 베어링(34)의 전위차가 소정의 전위차의 범위 내인지 여부를 단계 S03에서 판정한다. 소정의 전위차의 범위 내인 경우, 단계 S03은 단계 S04로 시프트하고, 한편, 소정의 전위차의 범위 내가 아닌 경우, 단계 S03은 단계 S05로 시프트한다.
단계 S03은 전원 장치(20)의 전지(22)의 잔량을 확인하는 단계에 상당한다. 여기서는, 정격 전압 범위 등에 따라 규정된 범위에서의 출력 전압의 값을 사용하여 전지(22)의 잔량을 측정할 수 있다. 예를 들어, 정격 전압 범위에서, 만충전된 전압을 100%, 방전된 전압을 0%로 가정할 수 있다. 이때, 단계 S03에서, 한 쌍의 베어링(34) 사이의 전위차가 정격 전압 범위에서의 전위차의 0% 이상 5% 미만, 또는 0% 이상 3% 미만인 경우, 전지(22)의 잔량은 충분하지 않다고 판정될 수 있다.
단계 S03은, 전지(22)의 출력 전압이 예상된 전압의 범위를 넘는 경우에 그 전압을 제외하는 단계에도 상당한다. 전지(22)의 출력 전압이 예상된 전압을 넘는 경우, 전자 기기(30)의 구성 요소가 고장날 수 있다. 예를 들어, 한 쌍의 베어링(34)의 전위차가 미리 설정된 전자 기기(30)에 입력될 수 있는 전압의 최대 값을 넘는 경우, 전위차는 소정의 전위차의 범위 내가 아니라고 판정된다.
또한, 전지(22)의 잔량은 한 쌍의 베어링(34) 사이의 전위차를 사용하여 측정되지만, 이에 한정되지 않는다. 상기 잔량은 전류량 또는 전력량 등을 사용하여 측정되어도 좋다.
다음으로, 베어링(34)으로부터 공급되는 전력을 사용할지 여부를 단계 S04에서 판정한다. 전력을 사용하는 경우에는, 단계 S04는 단계 S06으로 시프트하고, 사용하지 않는 경우에는, 단계 S04는 단계 S05로 시프트한다.
단계 S04에서, 제어부(61)의 동작은 미리 설정된 설정 정보에 따라 규정될 수 있다. 상기 설정 정보는 출하 전에 미리 설정되어도 좋다. 또한, 상기 설정 정보는 사용자에 의하여 변경할 수 있어도 좋다. 또한, 전지(65)의 잔량이 10% 미만이 되면, 베어링(34)으로부터 공급되는 전력을 사용하는 등의 조건을 설정 정보에 추가하여도 좋다.
단계 S05에서는, 전자 기기(30)에 포함되는 전지(65)에 의한 전력을 사용하여 전자 기기(30)를 구동시킨다. 구체적으로는, 전지(65)로부터 공급되는 전력이 구성 요소에 출력되도록, 제어부(61)가 전원 제어부(62)를 제어한다. 그 후, 단계 S05는 단계 S07로 시프트한다.
단계 S06에서는, 한 쌍의 베어링(34)으로부터 공급되는 전력을 사용하여 전자 기기(30)를 구동시킨다. 구체적으로는, 전원 장치(20)에 포함되는 전지(22)로부터 접속 부재(10) 및 베어링(34)을 통하여 입력되는 전력이 구성 요소에 출력되도록, 제어부(61)가 전원 제어부(62)를 제어한다. 그 후, 단계 S06은 단계 S07로 시프트한다.
단계 S07에서, 동작이 종료된다.
이상이 도 10에 나타낸 흐름에 대한 설명이다.
여기서 나타낸 방법을 사용함으로써, 전지(22) 및 접속 부재(10)를 포함하는 전원 장치(20) 또는 이들을 포함하지 않는 통상의 장착 도구의 어느 쪽이 한 쌍의 베어링(34)과 접속되어 있는지를 쉽게 판정할 수 있다. 통상의 장착 도구가 한 쌍의 베어링(34)과 접속되는 경우, 전자 기기(30)는 전자 기기(30) 자체에 포함되는 전지(65)를 전원으로서 사용하여 구동될 수 있다.
[동작 방법의 예 2]
도 11은 시스템(50)의 동작의 흐름도이다. 도 11은 전지(22) 및 전지(65)를 충전하는 동작의 흐름도이다. 특히, 도 11은 전지(22)가 우선적으로 충전되는 경우의 예이다. 이하의 동작은 주로 제어부(61)에 의하여 수행된다.
우선, 단계 S10에서 동작이 시작된다.
다음으로, 단계 S11에서는, 전력이 수신되어 있는지 여부를 판정한다. 구체적으로는, 수전부(66)가 전력을 수신하고 있는지 여부가 판정된다. 전력이 수신되어 있는 경우에는, 단계 S11은 단계 S12로 시프트하고, 전력이 수신되어 있지 않은 경우에는, 단계 S11은 단계 S18로 시프트한다.
단계 S12에서, 위치 정보를 취득한다.
단계 S13에서는, 한 쌍의 베어링(34)이 서로 전기적으로 단락 또는 절연되어 있는지 여부가 판정된다. 한 쌍의 베어링(34)이 서로 전기적으로 단락 또는 절연되어 있다고 판정된 경우, 단계 S13은 단계 S17로 시프트하고, 한 쌍의 베어링(34)이 서로 전기적으로 단락 및 절연되어 있지 않다고 판정된 경우, 단계 S13은 단계 S14로 시프트한다.
단계 S14에서는, 한 쌍의 베어링(34)의 전위차가 소정의 전위차 미만인지 여부가 판정된다. 소정의 전위차 미만인 경우에는, 단계 S14는 단계 S15로 시프트하지만, 소정의 전위차 이상인 경우에는, 단계 S14는 단계 S17로 시프트한다.
단계 S14는, 전원 장치(20)의 전지(22)가 만충전인지 여부를 확인하는 단계에 상당한다. 예를 들어, 단계 S14에서의 소정의 전위차를 전지(22)의 만충전 상태(정격 전압 범위에서 출력 전압이 100%인 상태)의 전위차에 상당하는 전위차로 설정할 수 있다.
단계 S15에서는, 전력이 한 쌍의 베어링(34)에 출력됨으로써, 전지(22)가 충전된다. 구체적으로는, 수전부(66)로부터 공급되는 전력이 한 쌍의 베어링(34)에 출력되도록, 제어부(61)가 전원 제어부(62)를 제어한다. 전원 제어부(62)는, 전지(22)를 충전하기 위한 전위차를 한 쌍의 베어링(34)에 부여한다. 이에 의하여, 접속 부재(10)를 통하여 전지(22)를 충전할 수 있다. 그 후, 단계 S15는 단계 S16으로 시프트한다.
단계 S15는 전지(22)가 만충전이 되거나, 또는 그 근방의 상태가 될 때까지 계속된다. 구체적으로는, 한 쌍의 베어링(34) 사이의 전위차가 만충전된 전지(22)의 전위차에 상당하는 전위차와 같거나, 또는 상기 전위차의 95% 이상인 경우에 충전이 완료된다. 한편, 상기 전위차가 전지의 충전 상태가 100% 미만 또는 95% 미만인 상태의 전위차에 상당하는 경우, 충전은 계속된다.
단계 S16에서는, 전지(65)가 완전히 충전되었는지 여부를 판정한다. 전지(65)가 완전히 충전된 경우에는, 단계 S16은 단계 S18로 시프트한다. 한편, 전지(65)가 완전히 충전되지 않은 경우에는, 단계 S16은 단계 S17로 시프트한다.
구체적으로는, 전지(65)의 충전 상태가 만충전 상태 또는 95% 이상인 경우, 전지(65)는 완전히 충전되었다고 판정된다. 한편, 충전 상태가 100% 또는 95% 미만인 경우, 전지(65)는 완전히 충전되지 않았다고 판정된다.
단계 S17에서는, 전력이 전지(65)에 출력됨으로써 전지(65)가 충전된다. 구체적으로는, 수전부(66)로부터 공급되는 전력이 전지(65)에 출력되도록, 제어부(61)가 전원 제어부(62)를 제어한다. 그 후, 단계 S17은 단계 S18로 시프트한다.
단계 S17은 단계 S15와 같이, 전지(65)가 만충전이 되거나, 또는 그 근방의 상태가 될 때까지 계속된다.
단계 S18에서, 동작이 종료된다. 이때, 전지(22) 및 전지(65)는 완전히 충전되어 있다.
이상이 동작 방법의 예 2에 대한 설명이다.
(동작 방법의 예 3)
도 12는, 시스템(50)의 동작의 흐름도이다. 도 12는 전지(22) 및 전지(65)를 충전하는 동작의 흐름도이다. 특히, 도 12는 전지(65)가 우선적으로 충전되는 경우의 예이다. 이하의 동작은 주로 제어부(61)에 의하여 수행된다.
우선, 단계 S20에서 동작이 시작된다.
다음으로, 단계 S21에서는, 전력이 수신되어 있는지 여부를 판정한다. 전력이 수신되어 있는 경우에는, 단계 S21은 단계 S22로 시프트하고, 전력이 수신되어 있지 않은 경우에는, 단계 S21은 단계 S27로 시프트한다.
단계 S22에서는, 전력이 전지(65)에 출력됨으로써 전지(65)가 충전된다. 구체적으로는, 수전부(66)로부터 공급되는 전력이 전지(65)에 출력되도록, 제어부(61)가 전원 제어부(62)를 제어한다. 전지(65)가 완전히 충전된 경우에, 단계 S22는 단계 S23으로 시프트한다.
단계 S23에서, 위치 정보를 취득한다.
단계 S24에서는, 한 쌍의 베어링(34)이 서로 전기적으로 단락 또는 절연되어 있는지 여부가 판정된다. 한 쌍의 베어링(34)이 서로 전기적으로 단락 또는 절연되어 있다고 판정되면, 단계 S24는 단계 S27로 시프트하고, 한 쌍의 베어링(34)이 서로 전기적으로 단락 및 절연되어 있지 않다고 판정되면, 단계 S24는 단계 S25로 시프트한다.
단계 S25에서는, 한 쌍의 베어링(34)의 전위차가 소정의 전위차 미만인지 여부가 판정된다. 소정의 전위차 미만인 경우에는, 단계 S25는 단계 S26으로 시프트하지만, 소정의 전위차 이상인 경우에는, 단계 S25는 단계 S27로 시프트한다.
단계 S25의 판정 기준에 대하여 상술한 설명을 참조할 수 있다.
단계 S26에서는, 전력이 한 쌍의 베어링(34)에 출력됨으로써, 전지(22)가 충전된다. 전지(22)가 완전히 충전된 후에, 단계 S26은 단계 S27로 시프트한다.
단계 S27에서, 동작이 종료된다. 이때, 전지(22) 및 전지(65)는 완전히 충전되어 있다.
이상이 동작 방법의 예 3에 대한 설명이다.
여기서는 전지(22) 및 전지(65)를 충전하는 2가지 방법에 대하여 설명한다. 어느 전지가 우선적으로 충전되는지에 따라 어느 한쪽의 방법을 선택할 수 있다. 또한, 어느 방법을 사용하는지는 미리 설정 정보로서 설정되어도 좋고, 또는 사용자에 의하여 변경될 수 있어도 좋다.
또한, 프로그램이 전자 기기(30)에 포함되는 기억부에 저장되고, 제어부(61)에 의하여 판독되고 실행되는 식으로, 본 발명의 일 형태를 실현하여도 좋다. 즉, 본 발명의 다른 일 형태는, 제어부(61)가 상술한 흐름의 동작을 수행하게 하는 프로그램이다.
이상이 시스템의 동작 방법의 예에 대한 설명이다.
[적용]
본 발명의 일 형태의 접속 부재 및 전원 장치 등을 사용할 수 있는 전자 기기의 예로서, 손목시계형 정보 단말에 대하여 상술하였지만, 전자 기기는 이에 한정되지 않는다. 접속 부재 및 전원 장치 등은 다양한 전자 기기에 사용할 수 있다. 상기와 상이한 전자 기기의 예에 대하여 이하에서 설명한다.
본 발명의 일 형태의 전원 장치는, 띠 형상 또는 가요성 등의 특징에 의하여, 다양한 용도에 사용할 수 있다. 예를 들어, 팔, 발, 또는 허리 등에 장치를 장착하기 위한 장착 도구로서 전원 장치를 사용할 수 있다. 또한, 전원 장치는, 그 손잡이, 또는 어깨 또는 목에 매달기 위한 스트랩으로서 기능하는 장치의 부분에 사용할 수 있고, 또는 휴대 전화 줄과 같이, 미끄러져 떨어지는 것을 방지하기 위하여 사용되기도 하는 액세서리로서 사용할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 전원 장치를 사용할 수 있는 장치의 예에는, 손목시계형 전자 기기, 안경형 전자 기기, 및 HMD(head mounted display) 등의 웨어러블 장치가 포함된다. 또한, 전원 장치는 혈압계, 심전계, 및 보수계 등의 생체 정보 기기에 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 휴대 전화, 스마트폰, 및 태블릿 장치 등의 휴대 정보 단말, 디지털 카메라, 음향 재생 장치, 동영상 재생 장치, 모바일 라우터 등의 통신 기기, 무선 이어폰, 무선 헤드폰, 및 스피커 등, 다양한 전자 기기를 들 수 있다.
전원 장치는 전자 기기뿐만 아니라 가방 및 옷(모자를 포함함) 등에도 사용할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 전원 장치는, 얇고, 가볍고, 가요성을 갖기 때문에 그 경량함 또는 장착감을 손상시키지 않고 가방 또는 옷에 사용할 수 있다.
예를 들어, 손잡이 또는 스트랩이 본 발명의 일 형태의 전원 장치를 포함하는 가방은, 가방에 들어 있는 전자 기기를 충전하는 충전기로서 기능한다. 또한 예를 들어, 통신 기능, 또는 음성 또는 진동을 전송하는 기능 등, 전력을 사용하는 다양한 기능을 가방 자체에 추가할 수 있다.
옷에 포함되는 전원 장치는, 옷에 제공된 전극 또는 센서에 의하여 생체 정보를 취득하는 기능을 추가할 수 있고, 옷의 일부로부터 광을 방출시키거나 옷의 일부에 화상을 표시시킴으로써 그 의장을 변경시킬 수 있고, 그리고 옷을 늘릴 수 있다.
본 발명의 일 형태의 전원 장치는 예를 들어 쉽게 탈착할 수 있고, 옷을 세탁할 때 쉽게 분리할 수 있으므로, 전지가 단락되는 등의 위험을 방지할 수 있다.
도 13의 (A) 및 (B)는 헤드 마운트 디스플레이(300)의 외관도이다.
헤드 마운트 디스플레이(300)는 하우징(301), 표시부(302), 및 조작 버튼(303)을 포함한다. 스트랩 형상의 전원 장치(20)가 하우징(301)에 장착된다. 전원 장치(20)는 전지(22)를 포함한다.
헤드 마운트 디스플레이(300)는 하우징(301)에 제공된 전지 및 전원 장치(20)에 제공된 전지(22)를 그 전원으로서 사용할 수 있다.
헤드 마운트 디스플레이(300)는 하우징(301)에 태양 전지 등의 발전 장치를 포함하여도 좋다. 예를 들어 헤드 마운트 디스플레이(300)를 흔들면 전력이 발생하는 장치, 예를 들어 전원 장치(20)를 구부리고 펴면 전력이 발생하는 장치를 발전 장치로서 사용하여도 좋다.
하우징(301)은 화상 데이터 등의 영상 데이터를 수신하기 위하여 무선 수신기 또는 커넥터 등을 포함하고, 화상 데이터 등의 영상 데이터를 표시부(302)에 표시한다. 헤드 마운트 디스플레이(300)는 하우징(301)에 포함되는 가속도 센서 등으로 사용자의 머리의 움직임 등을 검지하여, 사용자의 머리의 움직임 등과 동기하여 표시부(302)에 표시되는 화상을 움직이게 하는 기능을 갖는 것이 바람직히다.
하우징(301)의 카메라에 의하여 사용자의 눈알 및 눈꺼풀의 움직임을 파악한 다음에, 파악한 데이터를 사용하여 사용자의 시점의 좌표를 산출함으로써 사용자의 눈을 입력 수단으로서 이용한다. 하우징(301)은 사용자와 접촉하는 복수의 전극을 포함하여도 좋다. 하우징(301)은 사용자의 눈알의 움직임에 따라 전극을 흐르는 전류를 검지하여 그들의 눈의 방향을 인식하여도 좋다. 하우징(301)은 상기 전극을 흐르는 전류를 검지하여 사용자의 맥박을 모니터링하여도 좋다. 하우징(301)은 사용자의 생체 정보를 표시부(302)에 표시할 수 있도록 온도 센서, 압력 센서, 또는 가속도 센서 등의 센서를 포함하여도 좋다.
조작 버튼(303)은 전원 버튼 등으로서 기능한다. 조작 버튼(303) 이외의 버튼을 포함하여도 좋다.
도 13의 (C)에 도시된 바와 같이, 렌즈(305)를 표시부(302)와 사용자의 눈 사이에 제공하여도 좋다. 렌즈(305)에 의하여, 사용자는 확대된 표시부(302)의 화상을 볼 수 있기 때문에, 현장감이 더 높아진다. 이 경우, 도 13의 (C)에 도시된 바와 같이, 시인성을 조정하기 위하여 렌즈의 위치를 조정하는 다이얼(306)을 포함하여도 좋다.
표시부(302)는 오른쪽 영역 및 왼쪽 영역에 각각 오른쪽 눈용 화상 및 왼쪽 눈용 화상을 나란히 표시할 수 있다. 따라서, 양안 시차를 사용한 입체적인 화상을 표시할 수 있다.
양안으로 시인할 수 있는 하나의 화상을 표시부(302)의 영역 전체에 표시하여도 좋다. 따라서, 시야의 끝에서 끝까지 파노라마 화상을 표시할 수 있으므로, 현실감이 높아진다.
도 13의 (C)에 도시된 바와 같이 제공된 렌즈(305)에 의하여, 2개의 화상을 표시부(302)에 나란히 표시시켜도 좋고, 또는 하나의 화상을 표시부(302)에 표시시키고 렌즈(305)를 통하여 양안으로 봐도 좋다.
도 13의 (D)는, 만곡된 디스플레이를 표시부(302)로서 사용하는 예를 도시한 것이다. 이 구성은 평탄한 표시면을 갖는 디스플레이를 사용하는 경우보다 더 현장감이 있는 표시를 수행할 수 있다.
도 13의 (E)는, 오른쪽 눈용 디스플레이 및 왼쪽 눈용 디스플레이의 2개의 디스플레이가 표시부(302)로서 제공되는 예를 도시한 것이다.
2개의 표시부(302)에 의하여, 사용자는 한쪽 눈으로 하나의 표시부(302)를 볼 수 있다. 이에 의하여, 시차를 사용한 입체적인 표시 등이 수행되더라도, 해상도가 높은 화상을 표시할 수 있다. 또한, 표시부(302)는 사용자의 눈을 대략 중심으로 한 원호를 따라 각각 만곡된다. 이로써, 사용자의 눈과 표시부(302)의 표시면 사이의 거리가 일정해지기 때문에, 사용자는 더 자연스러운 화상을 볼 수 있다. 표시부(302)로부터 방출되는 광의 지향성이 높고, 광의 휘도 또는 색도가 사용자가 보는 각도에 따라 변화되더라도, 사용자의 눈은 표시부(302)의 표시면의 법선 방향에 위치하기 때문에, 상기 변화의 영향을 실질적으로 무시할 수 있어, 더 현실적인 화상을 표시할 수 있다.
도 14의 (A)는 휴대 정보 단말의 예를 도시한 것이다. 도 14의 (A)에 도시된 휴대 정보 단말(310)은 하우징(311), 표시부(312), 조작 버튼(313), 외부 접속 포트(314), 스피커(315), 마이크로폰(316), 및 카메라(317) 등을 포함한다. 띠 형상의 전원 장치(20)가 하우징(311)에 장착된다. 전원 장치(20)는 전지(22)를 포함한다.
휴대 정보 단말(310)은 하우징(311)에 제공된 전지 및 전원 장치(20)에 제공된 전지(22)를 그 전원으로서 사용할 수 있다.
휴대 정보 단말(310)은 하우징(311)에 태양 전지 등의 발전 장치를 포함하여도 좋다. 예를 들어 휴대 정보 단말(310)을 흔들면 전력이 발생하는 장치, 예를 들어 전원 장치(20)를 구부리고 펴면 전력이 발생하는 장치를 발전 장치로서 사용하여도 좋다.
휴대 정보 단말(310)은 표시부(312)에 터치 센서를 포함한다. 손가락 또는 스타일러스 등으로 표시부(312)를 터치함으로써 전화를 걸거나 문자를 입력하는 등의 조작을 수행할 수 있다.
조작 버튼(313)에 의하여, 전원의 온 및 오프를 전환할 수 있다. 또한, 표시부(312)에 표시되는 화상의 종류를 전환할 수 있고, 예를 들어 조작 버튼(313)에 의하여 메일 작성 화면에서 메인 메뉴 화면으로의 화상 전환을 수행한다.
자이로스코프 센서 또는 가속도 센서 등의 검지 장치를 휴대 정보 단말(310) 내부에 제공하는 경우, 휴대 정보 단말(310)의 방향(휴대 정보 단말이 수평으로 위치하는지 또는 수직으로 위치하는지)을 판정함으로써 표시부(312)의 화면에서의 표시의 방향을 자동적으로 변경할 수 있다. 또한, 표시부(312)의 터치, 조작 버튼(313)으로의 조작, 또는 마이크로폰(316)을 사용한 음성 입력 등에 의하여, 스크린에서의 표시의 방향을 변경할 수 있다.
휴대 정보 단말(310)은 예를 들어, 전화기, 노트, 및 정보 열람 시스템 중 하나 이상의 기능을 갖는다. 구체적으로는, 휴대 정보 단말(310)은 스마트폰으로서 사용할 수 있다. 예를 들어, 휴대 정보 단말(310)은 이동 전화, 이메일, 문장의 열람 및 편집, 음악 재생, 동영상 재생, 인터넷 통신, 및 컴퓨터 게임 등의 다양한 애플리케이션을 실행할 수 있다.
도 14의 (B)는 카메라의 예를 도시한 것이다. 카메라(320)는 하우징(321), 표시부(322), 조작 버튼(323), 및 셔터 버튼(324) 등을 포함한다. 또한, 탈착 가능한 렌즈(326)가 카메라(320)에 장착된다. 띠 형상의 전원 장치(20)가 하우징(321)에 장착된다. 전원 장치(20)는 전지(22)를 포함한다.
카메라(320)는 하우징(321)에 제공된 전지 및 전원 장치(20)에 제공된 전지(22)를 그 전원으로서 사용할 수 있다.
카메라(320)는 하우징(321)에 태양 전지 등의 발전 장치를 포함하여도 좋다. 예를 들어 카메라(320)를 흔들면 전력이 발생하는 장치, 예를 들어 전원 장치(20)를 구부리고 펴면 전력이 발생하는 장치를 발전 장치로서 사용하여도 좋다.
여기서는 카메라(320)의 렌즈(326)는 교환을 위하여 하우징(321)으로부터 분리할 수 있지만, 렌즈(326)는 하우징에 포함되어도 좋다.
카메라(320)는 셔터 버튼(324)을 누르면 정지 화상 또는 동영상을 촬영할 수 있다. 또한, 표시부(322)는 터치 패널로서 기능하고, 표시부(322)를 터치하면 촬영을 수행할 수도 있다.
또한, 카메라(320)는 스트로보스코프 또는 뷰파인더 등이 추가적으로 제공될 수 있다. 또는, 이들은 하우징(321)에 내장되어도 좋다.
이상이 적용예에 대한 설명이다.
본 실시형태는, 본 명세서에서 설명하는 다른 실시형태 중 임의의 것과 적절히 조합하여 실행할 수 있다.
(실시형태 2)
본 발명의 일 형태의 전지(22) 등에 사용될 수 있는 이차 전지의 구성예 및 제작 방법의 예에 대하여 도면을 참조하여 이하에서 설명한다. 특히, 구부릴 수 있는 이차 전지의 예에 대하여 이하에서 설명한다.
[구성예]
도 15는 이차 전지(102)의 외관을 나타낸 사시도이다. 도 16의 (A)는, 도 15의 일점쇄선 A1-A2를 따라 취한 단면도이다. 도 16의 (B)는, 도 15의 일점쇄선 B1-B2를 따라 취한 단면도이다.
본 발명의 일 형태의 이차 전지(102)는 외장체(507)에, 세퍼레이터(503)로 덮인 양극(511), 음극(515), 및 전해액(504)을 포함한다. 도 15 및 도 16의 (A) 및 (B)의 예에서, 이차 전지는 양극 집전체(501)의 한쪽에 양극 활물질층(502)을 포함하는 하나의 양극, 양극 집전체(501)의 양쪽에 양극 활물질층(502)을 포함하는 하나의 양극, 음극 집전체(505)의 한쪽에 음극 활물질층(506)을 포함하는 하나의 음극, 및 음극 집전체(505)의 양쪽에 음극 활물질층(506)을 포함하는 하나의 음극을 포함한다. 양극(511)은 양극 리드(521)와 전기적으로 접속된다. 음극(515)은 음극 리드(525)와 전기적으로 접속된다. 양극 리드(521) 및 음극 리드(525)는 각각 리드 전극 또는 리드 단자라고도 한다. 양극 리드(521) 및 음극 리드(525)의 일부는 외장체 외측에 위치한다. 이차 전지(102)는 양극 리드(521) 및 음극 리드(525)를 통하여 충방전된다.
또한, 도 16의 (A) 및 (B)는 양극(511)이 세퍼레이터(503)로 덮인 예를 도시한 것이지만, 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 양극(511)이 세퍼레이터(503)로 반드시 덮일 필요는 없다. 예를 들어, 양극(511) 대신에 음극(515)이 세퍼레이터(503)로 덮여도 좋다.
(양극)
양극(511)은 예를 들어, 양극 집전체(501), 및 양극 집전체(501) 위에 형성된 양극 활물질층(502)을 포함한다. 도 16의 (A) 및 (B)는, 시트 형상(또는 띠 형상)의 양극 집전체(501)의 한쪽에만 양극 활물질층(502)을 포함하는 하나의 양극(511), 및 양극 집전체(501)의 양쪽에 양극 활물질층(502)을 포함하는 하나의 양극(511)의 예를 도시한 것이지만, 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않는다. 양극 집전체(501)의 한쪽에만 양극 활물질층(502)을 각각 포함하는 양극(511)만을 사용하여도 좋다. 양극 집전체(501)의 양쪽에 양극 활물질층(502)을 각각 포함하는 양극(511)만을 사용하여도 좋다. 양극 집전체(501)의 양쪽에 양극 활물질층(502)을 포함하는 양극(511)을 사용함으로써, 이차 전지(102)의 용량을 크게 할 수 있다. 또한, 이차 전지(102)는 3개 이상의 양극(511)을 포함하여도 좋다. 이차 전지(102)에서의 양극(511)의 수를 증가시키면 이차 전지(102)의 용량을 증대시킬 수 있다.
양극 집전체(501)는 스테인리스 스틸, 금, 백금, 알루미늄, 또는 타이타늄으로 대표되는 금속 또는 그 합금 등, 도전성이 높고, 양극의 전위에서 용해되지 않는 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 또는, 실리콘, 타이타늄, 네오디뮴, 스칸듐, 또는 몰리브데넘 등 내열성을 향상시키는 원소가 첨가된 알루미늄 합금을 사용할 수 있다. 또는, 실리콘과 반응하여 실리사이드를 형성하는 금속 원소를 사용할 수 있다. 실리콘과 반응하여 실리사이드를 형성하는 금속 원소의 예는, 지르코늄, 타이타늄, 하프늄, 바나듐, 나이오븀, 탄탈럼, 크로뮴, 몰리브데넘, 텅스텐, 코발트, 및 니켈 등이다. 양극 집전체(501)는 박(foil) 형상, 판 형상(시트 형상), 그물 형상, 펀칭 메탈 형상, 또는 강망(expanded-metal) 형상 등을 적절히 가질 수 있다. 양극 집전체(501)는 두께가 5μm 이상 30μm 이하인 것이 바람직하다. 양극 집전체(501)의 표면에는 흑연 등을 사용한 오버코트가 제공되어도 좋다.
양극 활물질층(502)은 양극 활물질에 더하여 양극 활물질의 접착력을 높이기 위한 바인더, 및 양극 활물질층(502)의 도전성을 높이기 위한 도전조제 등을 더 포함하여도 좋다.
양극 활물질층(502)에 사용할 수 있는 양극 활물질의 예에는, 올리빈 구조를 갖는 복합 산화물, 층상 암염 구조를 갖는 복합 산화물, 및 스피넬 구조를 갖는 복합 산화물이 포함된다. 예를 들어, 양극 활물질로서, LiFeO2, LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, V2O5, Cr2O5, 또는 MnO2 등의 화합물을 사용할 수 있다.
특히, 예를 들어 LiCoO2는 용량이 크고, LiNiO2보다 대기에서의 안정성이 높고 열 안정성이 높기 때문에 바람직하다.
LiMn2O4 등의 망가니즈를 포함하는 스피넬 구조를 갖는 리튬 함유 재료에 소량의 리튬 니켈 산화물(LiNiO2 또는 LiNi1- x M x O2(0<x<1)(M=Co 또는 Al 등))을 첨가하는 것은, 이러한 재료를 사용한 이차 전지의 특성이 향상될 수 있기 때문에 바람직하다.
또는, 복합 재료(LiMPO4(일반식)(M은 Fe(II), Mn(II), Co(II), 및 Ni(II) 중 하나 이상))를 사용할 수 있다. 재료로서 사용할 수 있는 일반식 LiMPO4의 대표적인 예로서는 LiFePO4, LiNiPO4, LiCoPO4, LiMnPO4, LiFe a Ni b PO4, LiFe a Co b PO4, LiFe a Mn b PO4, LiNi a Co b PO4, LiNi a Mn b PO4(a+b≤1, 0<a<1, 및 0<b<1), LiFe c Ni d Co e PO4, LiFe c Ni d Mn e PO4, LiNi c Co d Mn e PO4(c+d+e≤1, 0<c<1, 0<d<1, 및 0<e<1), 및 LiFe f Ni g Co h Mn i PO4(f+g+h+i≤1, 0<f<l, 0<g<l, 0<h<l, 및 0<i<1) 등의 리튬 화합물이 있다.
LiFePO4는 안전성, 안정성, 고용량 밀도, 및 초기 산화(충전)에서 추출될 수 있는 리튬 이온의 존재 등, 양극 활물질에 필요한 조건을 균형있게 충족시킬 수 있기 때문에 특히 바람직하다.
또는, Li(2- j ) MSiO4(일반식)(M은 Fe(II), Mn(II), Co(II), 및 Ni(II) 중 하나 이상; 0≤j≤2) 등의 복합 재료를 사용할 수 있다. 재료로서 사용할 수 있는 일반식 Li(2- j ) MSiO4의 대표적인 예로서는 Li(2- j )FeSiO4, Li(2- j )NiSiO4, Li(2- j )CoSiO4, Li(2- j )MnSiO4, Li(2- j )Fe k Ni l SiO4, Li(2- j )Fe k Co l SiO4, Li(2- j )Fe k Mn l SiO4, Li(2- j )Ni k Co l SiO4, Li(2- j )Ni k Mn l SiO4(k+l≤1, 0<k<1, 및 0<l<1), Li(2- j )Fe m Ni n Co q SiO4, Li(2- j )Fe m Ni n Mn q SiO4, Li(2- j )Ni m Co n Mn q SiO4(m+n+q≤1, 0<m<1, 0<n<1, 및 0<q<1), 및 Li(2- j )Fe r Ni s Co t Mn u SiO4(r+s+t+u≤1, 0<r<1, 0<s<1, 0<t<1, 및 0<u<1) 등의 리튬 화합물이 있다.
또는, A x M 2(XO4)3(일반식)(A=Li, Na, 또는 Mg, M=Fe, Mn, Ti, V, 또는 Nb, X=S, P, Mo, W, As, 또는 Si)으로 표시되는 나시콘(nasicon) 화합물을 양극 활물질에 사용할 수 있다. 나시콘 화합물의 예로서는 Fe2(MnO4)3, Fe2(SO4)3, 및 Li3Fe2(PO4)3이 있다. 또는, Li2 MPO4F, Li2 MP2O7, 또는 Li5 MO4(일반식)(M=Fe 또는 Mn)로 표시되는 화합물, NaFeF3 및 FeF3 등의 페로브스카이트(perovskite) 플루오린화물, TiS2 및 MoS2 등의 금속 칼코게나이드(chalcogenide)(황화물, 셀레늄화물, 또는 텔루륨화물), LiMVO4 등의 역 스피넬 구조를 갖는 산화물, 바나듐 산화물(V2O5, V6O13, 또는 LiV3O8 등), 망가니즈 산화물, 또는 유기 황 화합물 등을 양극 활물질로서 사용할 수 있다.
캐리어 이온이 리튬 이온 이외의 알칼리 금속 이온, 또는 알칼리 토금속 이온인 경우, 리튬 대신에 알칼리 금속(예를 들어, 소듐 또는 포타슘), 또는 알칼리 토금속(예를 들어, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 베릴륨, 또는 마그네슘)을 포함하는 재료를 양극 활물질로서 사용하여도 좋다. 예를 들어, 양극 활물질은 NaFeO2 또는 Na2/3[Fe1/2Mn1/2]O2 등 소듐을 포함하는 층상 산화물이어도 좋다.
또는, 상술한 재료 중 임의의 것을 양극 활물질로서 사용하기 위하여 조합하여도 좋다. 예를 들어, 상술한 재료 중 2개 이상을 조합하여 얻어진 고용체를 양극 활물질로서 사용할 수 있다. 예를 들어 LiCo1/3Mn1/3Ni1/3O2 및 Li2MnO3의 고용체를 양극 활물질로서 사용할 수 있다.
또한, 도시하지 않았지만, 양극 활물질층(502) 표면에 탄소층 등의 도전성 재료를 제공하여도 좋다. 탄소층 등의 도전성 재료를 사용함으로써 전극의 도전성을 높일 수 있다. 예를 들어, 양극 활물질의 소성 시에 글루코스 등의 탄수화물을 혼합함으로써, 양극 활물질층(502)을 탄소층으로 덮을 수 있다.
양극 활물질층(502)의 일차 입자의 평균 입경은 50nm 이상 100μm 이하가 바람직하다.
도전조제의 예에는 아세틸렌 블랙(AB), 그래파이트(흑연) 입자, 카본 나노 튜브, 그래핀, 및 풀러렌이 포함된다.
도전조제에 의하여 양극(511)에 전기 전도를 위한 네트워크를 형성할 수 있다. 도전조제에 의하여, 양극 활물질층(502)의 입자들 사이의 전기 전도를 위한 경로를 유지할 수도 있다. 양극 활물질층(502)에 도전조제를 첨가함으로써 양극 활물질층(502)의 전기 전도성이 높아진다.
바인더로서, 대표적인 폴리플루오린화바이닐리덴(PVDF) 대신에, 폴리이미드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리바이닐클로라이드, 에틸렌-프로필렌-다이엔 폴리머, 스타이렌-뷰타다이엔 고무, 아크릴로나이트릴-뷰타다이엔 고무, 플루오린 고무, 폴리아세트산바이닐, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리에틸렌, 또는 나이트로셀룰로스 등을 사용할 수 있다.
양극 활물질층(502) 내의 바인더의 함유량은 1wt% 이상 10wt% 이하인 것이 바람직하고, 2wt% 이상 8wt% 이하인 것이 더 바람직하고, 3wt% 이상 5wt% 이하인 것이 더욱 바람직하다. 양극 활물질층(502) 내의 도전조제의 함유량은 1wt% 이상 10wt% 이하인 것이 바람직하고, 1wt% 이상 5wt% 이하인 것이 더 바람직하다.
도포법에 의하여 양극 활물질층(502)을 형성하는 경우에는, 양극 활물질, 바인더, 및 도전조제를 혼합하여 양극 페이스트(슬러리)를 형성하고, 이 양극 페이스트를 양극 집전체(501)에 도포하고 건조시킨다.
(음극)
음극(515)은 예를 들어, 음극 집전체(505), 및 음극 집전체(505) 위에 형성된 음극 활물질층(506)을 포함한다. 도 16의 (A) 및 (B)는, 시트 형상(또는 띠 형상)의 음극 집전체(505)의 한쪽에만 음극 활물질층(506)을 포함하는 하나의 음극(515), 및 음극 집전체(505)의 양쪽에 음극 활물질층(506)을 포함하는 하나의 음극(515)의 예를 도시한 것이지만, 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않는다. 음극 집전체(505)의 한쪽에만 음극 활물질층(506)을 각각 포함하는 음극(515)만을 사용하여도 좋다. 이 경우, 음극 활물질층(506)이 제공되지 않는 음극 집전체(505)의 각 측면이 서로 접촉되도록 위치하면, 접촉면 사이의 마찰을 적게 할 수 있어, 이차 전지(102)가 만곡될 때 발생하는 응력을 완화하기 쉬기 때문에 바람직하다. 음극 집전체(505)의 양쪽에 음극 활물질층(506)을 각각 포함하는 음극(515)만을 사용하여도 좋다. 음극 집전체(505)의 양쪽에 음극 활물질층(506)을 포함하는 음극(515)을 사용함으로써, 이차 전지(102)의 용량을 크게 할 수 있다. 또한, 이차 전지(102)는 3개 이상의 음극(515)을 포함하여도 좋다. 이차 전지(102)에서의 음극(515)의 수를 증가시키면 이차 전지(102)의 용량을 증대시킬 수 있다.
음극 집전체(505)는, 스테인리스 스틸, 금, 백금, 철, 구리, 타이타늄, 또는 이들의 합금 등, 도전성이 높으며 리튬 등의 캐리어 이온과 합금화되지 않는 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 또는, 실리콘, 타이타늄, 네오디뮴, 스칸듐, 또는 몰리브데넘 등 내열성을 향상시키는 원소가 첨가된 알루미늄 합금을 사용할 수 있다. 음극 집전체(505)는 박 형상, 판 형상(시트 형상), 그물 형상, 펀칭 메탈 형상, 또는 강망 형상 등을 적절히 가질 수 있다. 음극 집전체(505)는 두께가 5μm 이상 30μm 이하인 것이 바람직하다. 음극 집전체(505)의 표면에는 흑연 등을 사용한 오버코트가 제공되어도 좋다.
음극 활물질층(506)은 음극 활물질에 더하여 음극 활물질의 접착력을 높이기 위한 바인더, 및 음극 활물질층(506)의 도전성을 높이기 위한 도전조제 등을 더 포함하여도 좋다.
리튬이 용해 및 석출될 수 있거나 리튬 이온이 삽입 및 추출될 수 있는 재료이기만 하면 음극 활물질에 특별한 한정은 없다. 리튬 금속 또는 타이타늄산 리튬 이외에, 전력 저장 분야에서 일반적으로 사용되는 탄소계 재료, 또는 합금계 재료 등을 음극 활물질층(506)에 사용할 수도 있다.
리튬 금속은, 산화환원 전위가 낮고(표준 수소 전극보다 3.045V 낮음), 단위 중량당 및 단위 체적당 비용량이 크기(3860mAh/g 및 2062mAh/cm3) 때문에 바람직하다.
탄소계 재료의 예에는 흑연, 흑연화 탄소(소프트 카본), 비(非)흑연화 탄소(하드 카본), 카본 나노튜브, 그래핀, 및 카본 블랙 등이 포함된다.
흑연의 예에는 메소카본 마이크로비즈(MCMB), 코크스계 인조 흑연, 또는 피치계 인조 흑연 등의 인조 흑연, 및 구상(spherical) 천연 흑연 등의 천연 흑연이 포함된다.
흑연은, 리튬 이온이 흑연에 삽입되었을 때(리튬-흑연 층간 화합물이 형성될 때), 리튬 금속과 실질적으로 같은 낮은 전위를 갖는다(0.1V 내지 0.3V vs. Li/Li+). 이 이유로, 리튬 이온 전지는 높은 작동 전압을 가질 수 있다. 또한 흑연은, 단위 체적당 용량이 비교적 높고, 체적 팽창이 작고, 가격이 싸고, 리튬 금속보다 안전성이 높은 등의 이점이 있으므로 바람직하다.
음극 활물질에는, 리튬과의 합금화 및 탈합금화 반응에 의하여 충방전 반응을 가능하게 하는 합금계 재료 또는 산화물을 사용할 수 있다. 리튬 이온이 캐리어 이온인 경우, 예를 들어, 합금계 재료는 Mg, Ca, Al, Si, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, 및 In 등 중 적어도 하나를 포함하는 재료이다. 이러한 원소는 탄소보다 용량이 크다. 특히, 실리콘은 4200mAh/g이라는 현저히 높은 이론 용량을 갖는다. 이 이유로, 음극 활물질로서 실리콘을 사용하는 것이 바람직하다. 이런 원소를 사용하는 합금계 재료의 예에는, Mg2Si, Mg2Ge, Mg2Sn, SnS2, V2Sn3, FeSn2, CoSn2, Ni3Sn2, Cu6Sn5, Ag3Sn, Ag3Sb, Ni2MnSb, CeSb3, LaSn3, La3Co2Sn7, CoSb3, InSb, 및 SbSn 등이 포함된다.
또는, SiO, SnO, SnO2, 산화 타이타늄(TiO2), 리튬 타이타늄 산화물(Li4Ti5O12), 리튬-흑연 층간 화합물(Li x C6), 산화 나이오븀(Nb2O5), 산화 텅스텐(WO2), 또는 산화 몰리브데넘(MoO2) 등의 산화물을 음극 활물질에 사용할 수 있다.
또는, 리튬 및 전이 금속을 포함하는 질화물인, Li3N 구조를 갖는 Li(3- x ) M x N(M은 Co, Ni, 또는 Cu)을 음극 활물질에 사용할 수 있다. 예를 들어, Li2.6Co0.4N3은 충방전 용량이 크기(900mAh/g 및 1890mAh/cm3) 때문에 바람직하다.
리튬 및 전이 금속을 포함하는 질화물을 사용하면, 음극 활물질에 리튬 이온이 포함되기 때문에, 음극 활물질을, V2O5 또는 Cr3O8 등 리튬 이온을 포함하지 않는 양극 활물질의 재료와 조합하여 사용할 수 있으므로 바람직하다. 또한, 양극 활물질로서 리튬 이온을 포함하는 재료를 사용하는 경우에는, 양극 활물질에 포함되는 리튬 이온을 미리 추출함으로써, 리튬 및 전이 금속을 포함하는 질화물을 음극 활물질로서 사용할 수 있다.
또는, 컨버전 반응(conversion reaction)을 일으키는 재료를 음극 활물질로서 사용할 수 있다. 예를 들어, 산화 코발트(CoO), 산화 니켈(NiO), 또는 산화 철(FeO) 등 리튬과의 합금화 반응이 일어나지 않는 전이 금속 산화물을 음극 활물질에 사용하여도 좋다. 컨버전 반응을 일으키는 재료의 다른 예에는, Fe2O3, CuO, Cu2O, RuO2, 및 Cr2O3 등의 산화물, CoS0.89, NiS, 또는 CuS 등의 황화물, Zn3N2, Cu3N, 및 Ge3N4 등의 질화물, NiP2, FeP2, 및 CoP3 등의 인화물, 및 FeF3 및 BiF3 등의 플루오린화물이 포함된다. 또한, 전극 전위가 높기 때문에 상기 플루오린화물 중 임의의 것을 양극 활물질로서 사용할 수 있다.
도포법에 의하여 음극 활물질층(506)을 형성하는 경우에는, 음극 활물질 및 바인더를 혼합하여 음극 페이스트(슬러리)를 형성하고, 이 음극 페이스트를 음극 집전체(505)에 도포하고 건조시킨다. 또한 음극 페이스트에 도전조제를 첨가하여도 좋다.
음극 활물질층(506)의 표면에 그래핀을 형성하여도 좋다. 음극 활물질로서 실리콘을 사용하는 경우, 충방전 사이클에 있어서 캐리어 이온의 흡장 및 방출로 인하여 실리콘의 체적이 크게 변화된다. 그러므로, 음극 집전체(505)와 음극 활물질층(506) 사이의 접착력이 저하되고, 결과적으로 충방전에 의하여 전지 특성이 열화된다. 따라서, 실리콘을 포함하는 음극 활물질층(506)의 표면에 그래핀이 형성되면, 충방전 사이클에 있어서 실리콘의 체적이 변화된 경우에도 음극 집전체(505)와 음극 활물질층(506) 사이의 접착력의 저하를 억제할 수 있어, 전지 특성의 열화를 저감시킬 수 있으므로 바람직하다.
또는, 음극 활물질층(506)의 표면에 산화물 등의 도포막이 형성되어도 좋다. 충전 시에 전해액 등의 분해 등에 의하여 형성되는 도포막은 그 형성 시에 사용된 전하를 방출할 수 없어, 비가역 용량을 형성한다. 한편, 음극 활물질층(506)의 표면에 미리 제공된 산화물 등의 막은 비가역 용량의 발생을 저감시키거나 또는 방지할 수 있다.
음극 활물질층(506)을 도포하는 도포막으로서, 나이오븀, 타이타늄, 바나듐, 탄탈럼, 텅스텐, 지르코늄, 몰리브데넘, 하프늄, 크로뮴, 알루미늄, 및 실리콘 중 어느 하나의 산화물막, 또는 이들 원소 중 어느 하나와 리튬을 포함하는 산화물막을 사용할 수 있다. 이러한 도포막은, 종래의 전해액의 분해 생성물로 인하여 음극의 표면에 형성된 도포막보다 치밀하다.
예를 들어 산화 나이오븀(Nb2O5)은, 전기 전도성이 10-9S/cm로 낮고, 절연성이 높다. 이 이유로, 산화 나이오븀막은 음극 활물질과 전해액 사이의 전기화학적 분해 반응을 저해한다. 반면, 산화 나이오븀은 리튬 확산 계수가 10-9cm2/sec이고, 리튬 이온 전도성이 높다. 그러므로, 산화 나이오븀은 리튬 이온을 투과시킬 수 있다. 또는, 산화 실리콘 또는 산화 알루미늄을 사용하여도 좋다.
졸-겔법은 예를 들어 음극 활물질층(506)을 도포막으로 도포하기 위하여 사용될 수 있다. 졸-겔법은, 가수 분해 반응 및 중축합 반응에 의하여 금속 알콕사이드 또는 금속염 등의 용액을 유동성이 상실된 겔로 변화시키고, 이 겔을 소성하는 식으로 박막을 형성하는 방법이다. 이 졸-겔법에서 박막은 액상으로부터 형성되기 때문에, 원료가 분자 레벨로 균일하게 혼합될 수 있다. 이 이유로, 용매인 금속 산화물막의 원료에 흑연과 같은 음극 활물질을 첨가함으로써, 활물질이 겔 중으로 쉽게 분산될 수 있다. 이와 같이 하여, 음극 활물질층(506)의 표면에 도포막을 형성할 수 있다. 전력 저장 유닛의 용량의 저감은 도포막을 사용하여 방지할 수 있다.
(세퍼레이터)
세퍼레이터(503)의 재료로서, 셀룰로스, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리뷰텐, 나일론, 폴리에스터, 폴리설폰, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리플루오린화바이닐리덴, 테트라플루오로에틸렌, 또는 폴리페닐렌설파이드 등의 다공성 절연체를 사용할 수 있다. 또는, 유리 섬유 등의 부직포, 또는 유리 섬유와 고분자 섬유를 혼합한 격막(diaphragm)을 사용하여도 좋다.
(전해액)
전해액(504)의 전해질로서, 캐리어 이온 이동성을 가지며 캐리어 이온으로서 기능하는 리튬 이온을 포함하는 재료를 사용한다. 전해질의 대표적인 예로서는 LiPF6, LiClO4, LiAsF6, LiBF4, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, Li(C2F5SO2)2N, 및 Li(SO2F)2N 등의 리튬염이 있다. 이들 전해질 중 하나를 단독으로 사용하여도 좋고, 또는 이들 중 2개 이상을 적절한 조합 및 적절한 비율로 사용하여도 좋다.
전해액(504)의 용매로서는, 캐리어 이온 이동성을 갖는 재료를 사용한다. 전해액의 용매로서는, 비양성자성 유기 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 비양성자성 유기 용매의 대표적인 예에는 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트, 다이메틸 카보네이트, 다이에틸 카보네이트(DEC), 에틸메틸 카보네이트(EMC), γ-뷰틸로락톤, 아세토나이트릴, 다이메톡시에테인, 및 테트라하이드로퓨란 등이 포함되며, 이들 재료 중 하나 이상을 사용할 수 있다. 예를 들어 겔화된 고분자 재료를 전해액의 용매로서 사용하거나, 전해액에 겔화를 위한 고분자 재료를 첨가하면, 액체 누설 등에 대한 안전성이 향상된다. 또한, 축전지를 더 얇고 더 가볍게 할 수 있다. 겔화된 고분자 재료의 대표적인 예에는, 실리콘 겔, 아크릴 겔, 아크릴로나이트릴 겔, 폴리에틸렌옥사이드계 겔, 폴리프로필렌옥사이드계 겔, 및 플루오린계 폴리머의 겔 등이 포함된다. 또는, 전해액의 용매로서, 불연성 및 비휘발성의 특징을 갖는 이온성 액체(상온 용융염)를 1종류 이상 사용함으로써, 축전지가 내부 단락되거나 과충전 등으로 인하여 내부 온도가 상승하더라도, 축전지가 폭발 또는 발화되는 것을 방지할 수 있다. 이온성 액체는 유동 상태의 염이며 이온 이동성(전도성)이 높다. 이온성 액체는 양이온 및 음이온을 포함한다. 이온성 액체의 예에는, 에틸메틸이미다졸륨(EMI) 양이온을 포함하는 이온성 액체 및 N-메틸-N-프로필피페리디늄(PP13) 양이온을 포함하는 이온성 액체가 포함된다.
(외장체)
다양한 이차 전지의 구조가 있고, 본 실시형태에서는 외장체(507)의 형성에 필름을 사용한다. 또한, 외장체(507)에 사용되는 필름은 금속 필름(예를 들어, 알루미늄 필름, 스테인리스 스틸 필름, 및 니켈 스틸 필름), 유기 재료로 이루어진 플라스틱 필름, 유기 재료(예를 들어, 유기 수지 또는 섬유) 및 무기 재료(예를 들어, 세라믹)를 포함하는 하이브리드 재료 필름, 및 탄소 함유 무기 필름(예를 들어, 카본 필름 또는 흑연 필름) 중에서 선택된 단층 필름, 또는 상술한 필름 중 2개 이상을 포함하는 적층 필름이다. 엠보싱에 의하여 금속 필름의 표면에 오목부 또는 볼록부를 형성하는 것은 외기에 노출되는 외장체(507)의 표면적을 증대시켜, 우수한 열방산이 실현된다.
외부로부터 가해지는 힘에 의하여 이차 전지(102)가 변형되는 경우, 이차 전지(102)의 외장체(507)에 휨 응력이 외부로부터 가해진다. 이에 의하여 외장체(507)가 부분적으로 변형되거나 손상될 수 있다. 외장체(507)에 형성된 볼록부 또는 오목부는 외장체(507)에 가해진 응력에 기인한 스트레인을 완화할 수 있다. 그러므로, 이차 전지(102)는 신뢰성을 높일 수 있다. 또한 "스트레인"은 물체의 참조(초기) 길이에 대한 물체의 점의 변위를 가리키는 변형의 스케일이다. 오목부 또는 볼록부를 갖는 외장체(507)는 전력 저장 유닛에 외력이 가해짐으로 인한 스트레인의 영향을 허용 수준으로 줄일 수 있다. 따라서, 신뢰성이 높은 전력 저장 유닛을 제공할 수 있다.
이상이 구성예에 대한 설명이다.
[제작 방법의 예]
이차 전지(102)의 제작 방법의 예에 대하여 이하에서 설명한다.
(양극을 준비하기 및 그것을 세퍼레이터로 덮기)
우선, 양극 활물질층(502)을 포함하는 양극(511)을 세퍼레이터(503) 위에 배치한다(도 17의 (A) 참조). 도 17의 (A)는, 슬릿이 형성된 구불구불한 형상을 갖는 양극 집전체(501)의 양쪽에 양극 활물질층(502)이 제공되는 예를 도시한 것이다.
양극 집전체(501)에 형성된 슬릿에 의하여, 이차 전지(102)가 만곡될 때 복수의 집전체의 단부의 위치가 어긋나는 것을 억제할 수 있다. 상기 슬릿은 곡률 중심에서 먼 집전체에 가해지는 장력을 완화시킬 수도 있다.
또한, 나중의 단계에서 양극(511)과 음극(515)이 적층될 때, 나중에 설명하는 음극(515)의 슬릿과 중첩되는 영역(511a)에는, 양극 활물질층(502)이 없다. 음극(515)의 슬릿과 중첩하는 영역(511a)에 양극 활물질층(502)이 존재하면, 영역(511a)의 양극 활물질층(502)의 상하에 음극 활물질층(506)이 없으므로, 전지 반응에서 문제가 일어날 수 있다. 구체적으로는 이에 의하여, 슬릿에 가장 가까운 영역의 음극 활물질층(506)에 양극 활물질층(502)으로부터 방출된 캐리어 이온이 집중될 수 있어, 음극 활물질층(506)에 캐리어 이온이 퇴적될 수 있다. 따라서, 음극(515)의 슬릿과 중첩되는 영역(511a)에 양극 활물질층(502)이 없을 때, 음극 활물질층(506)에 캐리어 이온이 퇴적되는 것을 억제할 수 있다.
그리고, 세퍼레이터(503)를 도 17의 (A)의 점선을 따라 접어, 세퍼레이터(503)의 대향하는 부분들 사이에 양극(511)을 개재(介在)시킨다. 다음으로, 양극(511) 외측인, 세퍼레이터(503)의 외주부(outer edges)를 접착하여 봉지 형상의 세퍼레이터(503)를 형성한다(도 17의 (B) 참조). 세퍼레이터(503)의 외주부의 접착은 접착제 등을 사용하거나, 초음파 용접, 또는 열 융합(thermal fusion) 접착에 의하여 수행할 수 있다.
본 실시형태에서는, 세퍼레이터(503)로서 폴리프로필렌을 사용하여 세퍼레이터(503)의 외주부를 가열에 의하여 서로 접착한다. 도 17의 (B)에 접착 부분(503a)을 도시하였다. 이러한 식으로, 양극(511)을 세퍼레이터(503)로 덮을 수 있다. 세퍼레이터(503)는 양극 활물질층(502)을 덮도록 형성되고, 반드시 양극(511)의 전체를 덮을 필요는 없다.
또한 도 17의 (A) 및 (B)는 세퍼레이터(503)가 접혀 있는 예를 도시한 것이지만, 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 2개의 세퍼레이터 사이에 양극(511)이 개재되어도 좋다. 이 경우, 접착 부분(503a)이 양극(511)의 4변의 거의 모두를 둘러싸도록 형성되어도 좋다.
세퍼레이터(503)의 외주부는 간헐적으로 접착되어도 좋고, 일정 간격으로 제공된 점상 접착 부분에서 접착되어도 좋다.
또는, 외주부의 1변만을 따라 접착을 수행하여도 좋다. 또는, 외주부의 2변만을 따라 접착을 수행하여도 좋다. 또는, 외주부의 4변을 따라 접착을 수행하여도 좋고, 이에 의하여 4변은 균일한 상태가 될 수 있다.
또한, 도 17의 (A) 및 (B) 등에는 양극(511)이 세퍼레이터(503)로 덮인 경우를 나타내었지만, 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 양극(511)이 세퍼레이터(503)로 반드시 덮일 필요는 없다. 예를 들어, 양극(511) 대신에 음극(515)이 세퍼레이터(503)로 덮여도 좋다.
(음극을 준비하기)
다음으로, 음극(515)을 준비한다(도 17의 (C) 참조). 도 17의 (C)는, 슬릿이 형성된 구불구불한 형상을 갖는 음극 집전체(505)의 양쪽에 음극 활물질층(506)이 제공되는 예를 도시한 것이다.
음극 집전체(505)에 형성된 슬릿에 의하여, 이차 전지(102)가 만곡될 때 복수의 집전체의 단부의 위치가 어긋나는 것을 억제할 수 있다. 상기 슬릿은 곡률 중심에서 먼 집전체에 가해지는 장력을 완화시킬 수도 있다.
(양극 및 음극을 서로 중첩시켜 리드를 접속하기)
다음으로, 양극(511) 및 음극(515)을 적층한다(도 18의 (A) 참조). 본 실시형태는 2개의 양극(511) 및 2개의 음극(515)을 사용하는 예를 나타낸다.
다음으로, 압력을 가하면서 초음파 조사함으로써, 밀봉층(520)을 포함하는 양극 리드(521)를 복수의 양극 집전체(501)의 양극 태브(tab)와 전기적으로 접속시킨다(초음파 용접).
리드는 전력 저장 유닛의 제작 후에 가해진 외력으로 인한 응력에 의하여 깨지거나 절단되기 쉽다.
초음파 용접될 때, 양극 리드(521)가 볼록부가 제공된 본딩 다이 사이에 위치함으로써, 양극 태브에 접속 영역 및 만곡된 부분을 형성할 수 있다(도 18의 (B)).
이 만곡된 부분은 이차 전지(102)의 제작 후에 가해진 외력으로 인한 응력을 완화시킬 수 있다. 그러므로, 이차 전지(102)의 신뢰성을 높일 수 있다.
만곡된 부분은 반드시 양극 태브에 형성될 필요는 없다. 양극 집전체는 이차 전지의 제작 후에 가해진 외력으로 인한 응력을 쉽게 완화하기 위하여, 스테인리스 스틸 등 고강도 재료를 사용하여 두께 10μm 이하로 형성하여도 좋다.
상술한 예 중 2개 이상을 조합하여 양극 태브의 응력 집중을 완화시켜도 좋은 것은 말할 나위 없다.
그리고, 양극 집전체(501)와 마찬가지로, 밀봉층(520)을 포함하는 음극 리드(525)를 초음파 용접에 의하여 음극 집전체(505)의 음극 태브와 전기적으로 접속한다.
(외장체를 준비하여 양극 및 음극을 덮기)
외장체로서 사용되는 필름을 접고, 접은 외장체의 1변을 따라 열 압착을 수행한다. 접은 외장체(507)의 1변을 따라 열 압착이 수행되는 부분을 도 18의 (B)에 접착 부분(507a)으로서 나타내었다. 얻어진 외장체(507)에 의하여 양극(511) 및 음극(515)을 덮는다.
(전해액을 주입하기)
다음으로, 양극 리드(521)에 제공된 밀봉층(520) 및 음극 리드(525)에 제공된 밀봉층(520)과 중첩되는 외장체(507)의 1변을 따라, 상기와 마찬가지로 열 압착도 수행한다(도 19의 (A)). 그 후, 도 19의 (A)에 도시된, 외장체(507)의 밀봉되지 않은 변(507b)으로부터 외장체(507)로 덮인 영역에 전해액(504)을 주입한다.
그리고, 진공, 가열, 및 가압하에서 외장체(507)의 남은 열린 변을 밀봉함으로써, 이차 전지(102)를 형성할 수 있다(도 19의 (B)). 전해액의 주입 및 밀봉은 산소를 제거한 환경, 예를 들어 글러브 박스에서 수행한다. 진공 배기는 진공 실러(vacuum sealer) 또는 주액 실러(liquid pouring sealer) 등으로 수행하는 것이 바람직하다. 실러에 포함되는 2개의 가열 가능한 바 사이에 위치하는 밀봉되지 않은 변(507b)에 가열 및 가압을 수행할 수 있다. 조건의 예는 다음과 같다: 진공도가 60kPa, 가열 온도가 190℃, 압력이 0.1MPa, 그리고 시간이 3초이다. 여기서는, 외장체(507)를 위쪽에서 누르면서 밀봉을 수행하여도 좋다. 이에 의하여, 전해액을 주입할 때 양극과 음극 사이에 들어가는 기포를 제거할 수 있다.
(변형예)
도 20의 (A)는 이차 전지(102)의 변형예를 도시한 것이다. 도 20의 (A)에 도시된 이차 전지(102)는 양극 리드(521)와 음극 리드(525)의 배치가 도 15에 나타낸 이차 전지(102)와 다르다. 구체적으로는, 도 15의 이차 전지(102)의 양극 리드(521) 및 음극 리드(525)는 외장체(507)의 같은 변에 제공되지만, 도 20의 (A) 및 (B)의 이차 전지(102)의 양극 리드(521) 및 음극 리드(525)는 외장체(507)의 상이한 변에 제공된다. 이에 의하여, 본 발명의 일 형태의 이차 전지의 리드는 자유로이 위치할 수 있기 때문에, 설계 자유도가 높다. 따라서, 본 발명의 일 형태의 이차 전지를 포함하는 제품은 설계 자유도를 더 높일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태의 이차 전지를 각각 포함하는 제품의 수율을 높일 수 있다.
도 20의 (B)는 도 20의 (A)의 이차 전지(102)의 제작 공정을 도시한 것이다. 자세한 사항에 대해서는 도 15의 이차 전지(102)의 제작 방법을 참조할 수 있다. 또한 도 20의 (B)에서는, 전해액(504)을 도시하지 않았다.
외장체(507)로서 사용되는 필름의 표면에 미리 요철을 형성하기 위하여 프레스(예를 들어 엠보싱)를 수행하여도 좋다. 필름의 표면의 요철은 이차 전지의 가요성을 높이고 응력을 더 완화시킨다. 엠보싱에 의하여 필름의 표면(또는 이면)에 형성된 오목부 또는 볼록부는 밀봉 구조의 벽의 일부로서 기능하는 필름에 의하여 밀봉되고, 그 내부 부피가 변동될 수 있는 폐쇄 공간을 형성한다. 이 폐쇄 공간에서 필름의 오목부 또는 볼록부가 아코디언 구조(벨로우즈 구조)를 형성한다고 할 수 있다. 또한 프레스의 일종인 엠보싱을 반드시 적용할 필요는 없으며, 필름의 일부에 돋을새김을 형성할 수 있는 방법을 적용한다.
또한, 본 발명의 일 형태는 이들에 한정되지 않는다. 본 실시형태 및 다른 실시형태에서는, 발명의 다양한 형태가 기재되어 있고, 본 발명의 일 형태는 특정한 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 리튬 이온 이차 전지에서의 본 발명의 일 형태의 사용예에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 형태는 다양한 이차 전지, 납 축전지, 리튬 이온 폴리머 이차 전지, 니켈-수소 축전지, 니켈-카드뮴 축전지, 니켈-철 축전지, 니켈-아연 축전지, 산화 은-아연 축전지, 고체 전지, 공기 전지, 일차 전지, 커패시터, 또는 리튬 이온 커패시터 등에 사용할 수 있다. 본 발명의 일 형태는 반드시 리튬 이온 이차 전지에 사용할 필요는 없다.
이상이 제작 방법의 예에 대한 설명이다.
본 실시형태의 적어도 일부는, 본 명세서에서 설명하는 다른 실시형태 중 임의의 것과 적절히 조합하여 실행할 수 있다.
10: 접속 부재, 11: 파이프, 11a: 격벽, 11b: 부분, 11c: 부분, 12: 피벗, 12a: 선단부, 12b: 칼라부, 12c: 축부, 12d: 단부, 13: 스프링, 13a: 스프링, 13b: 스프링, 14: 완충재, 15: 완충재, 20: 전원 장치, 20a: 전원 장치, 20b: 전원 장치, 21: 외장체, 21a: 외장체, 21b: 외장체, 21c: 외장체, 21d: 외장체, 22: 배터리, 23: 태브, 24: 배선, 25: 도전성 부재, 26: 외장체, 27: 내용물, 28: 보호 회로, 29: 기판, 30: 전자 기기, 31: 하우징, 32: 표시부, 33: 러그, 34: 베어링, 35: 스위치, 41: 배터리, 42: 태브, 42a: 전극, 42b: 전극, 50: 시스템, 51: 버클, 52: 구멍, 61: 제어부, 62: 전원 제어부, 63: 기능 회로, 64: 센서, 65: 배터리, 66: 수전부, 68: 전원선, 69: 버스 라인, 71: 단자, 72: 배선, 73a: 완충부, 73b: 완충재, 75: 기판, 76a: FPC, 76b: FPC, 102: 이차 전지, 300: 헤드 마운트 디스플레이, 301: 하우징, 302: 표시부, 303: 조작 버튼, 305: 렌즈, 306: 다이얼, 310: 휴대 정보 단말, 311: 하우징, 312: 표시부, 313: 조작 버튼, 314: 외부 접속 포트, 315: 스피커, 316: 마이크로폰, 317: 카메라, 320: 카메라, 321: 하우징, 322: 표시부, 323: 조작 버튼, 324: 셔터 버튼, 326: 렌즈, 501: 양극 집전체, 502: 양극 활물질층, 503: 세퍼레이터, 503a: 접착 부분, 504: 전해액, 505: 음극 집전체, 506: 음극 활물질층, 507: 외장체, 507a: 접합부, 507b: 변, 511: 양극, 511a: 영역, 515: 음극, 520: 밀봉층, 521: 양극 리드, 525: 음극 리드
본 출원은 2016년 2월 26일에 일본 특허청에 출원된 일련 번호 2016-035810의 일본 특허 출원에 기초하고, 본 명세서에 그 전문이 참조로 통합된다.
본 출원은 2016년 2월 26일에 일본 특허청에 출원된 일련 번호 2016-035810의 일본 특허 출원에 기초하고, 본 명세서에 그 전문이 참조로 통합된다.
Claims (15)
- 접속 부재로서,
한 쌍의 피벗;
파이프; 및
제1 스프링을 포함하고,
상기 피벗은 각각 선단부, 칼라부, 축부, 및 단부를 포함하고,
상기 제1 스프링은 상기 파이프 내에 위치하고, 상기 한 쌍의 피벗 사이에 위치하고,
상기 단부는 상기 파이프 내에 위치하는 부분이고,
상기 선단부 및 상기 칼라부는 각각 자연 상태에서 상기 파이프로부터 돌출되는 부분이고,
상기 축부는 상기 칼라부와 상기 단부 사이에 위치하는 부분이고,
상기 축부는 자연 상태에서 상기 파이프로부터 돌출되어 있고, 상기 제1 스프링이 눌러져 있을 때 상기 파이프 내에 위치하는 부분을 포함하고,
상기 축부 및 상기 선단부는 각각 도전성을 갖는 부분을 포함하고,
상기 한 쌍의 피벗은 서로 전기적으로 절연되고,
상기 파이프는 상기 피벗 각각으로부터 전기적으로 절연되는, 접속 부재. - 제 1 항에 있어서,
상기 한 쌍의 피벗 각각에서의, 상기 단부의 표면 및 상기 단부 측의 상기 축부의 일부의 표면은 각각 절연성을 갖는, 접속 부재. - 제 1 항에 있어서, 제2 스프링을 추가로 포함하고,
상기 제2 스프링은 상기 파이프 내에 위치하고, 상기 한 쌍의 피벗 사이에 위치하고,
상기 제1 스프링과 상기 제2 스프링 사이에 완충 부재가 위치하고,
상기 완충 부재의 표면은 절연성을 갖는, 접속 부재. - 제 3 항에 있어서,
상기 완충 부재 및 상기 파이프는 서로 일체화되어 있는, 접속 부재. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 스프링의 표면은 절연성을 갖는, 접속 부재. - 전원 장치로서,
제 1 항에 따른 접속 부재;
전지; 및
띠 형상의 외장체를 포함하고,
상기 전지는 한 쌍의 전극을 포함하고,
상기 한 쌍의 전극은 각각 상기 축부와 전기적으로 접속되고,
상기 띠 형상의 외장체는 상기 전지 및 상기 접속 부재의 상기 파이프를 덮도록 제공되고,
상기 접속 부재의 상기 선단부는 상기 띠 형상의 외장체로 덮이지 않도록 제공되는, 전원 장치. - 제 6 항에 있어서,
한 쌍의 도전성 부재를 포함하고,
상기 도전성 부재는 상기 전지의 상기 전극과 전기적으로 접속되고,
서로 접촉되도록 상기 축부가 상기 도전성 부재에 들어맞는, 전원 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 축부는 회전 방향으로 회전할 수 있고 상기 축부의 연장 방향으로 미끄러질 수 있도록 상기 도전성 부재에 들어맞는, 전원 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 축부는 회전 방향으로 고정되고 상기 축부의 연장 방향으로 미끄러질 수 있도록 상기 도전성 부재에 들어맞는, 전원 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 띠 형상의 외장체는 가요성을 갖고,
상기 전지는 상기 띠 형상의 외장체의 형상의 변화에 따라 그 형상이 변화되는, 전원 장치. - 전자 기기로서,
하우징; 및
전력 제어 회로를 포함하고,
상기 하우징은 한 쌍의 베어링을 포함하고,
상기 전력 제어 회로는 상기 하우징 내에 위치하고,
상기 베어링은 각각 상기 접속 부재의 상기 선단부와 전기적으로 접속할 수 있고,
상기 한 쌍의 베어링은 각각 배선에 의하여 상기 전력 제어 회로와 전기적으로 접속되고,
상기 전자 기기에는 제 1 항에 따른 접속 부재를 장착할 수 있는, 전자 기기. - 제 11 항에 있어서,
상기 하우징 내에 센서를 포함하고,
상기 센서는 상기 한 쌍의 베어링이 서로 전기적으로 절연되어 있는지 또는 전기적으로 접속되어 있는지 여부를 검지하는, 전자 기기. - 제 11 항에 있어서,
상기 하우징 내에 센서를 포함하고,
상기 센서는 상기 한 쌍의 베어링 사이의 전위차를 검지하는, 전자 기기. - 시스템으로서,
하우징;
한 쌍의 베어링;
제어부;
전원 제어부;
제 1 전지;
센서; 및
기능 회로를 포함하고,
상기 한 쌍의 베어링, 상기 제어부, 상기 전원 제어부, 상기 제 1 전지, 상기 센서, 및 상기 기능 회로는 상기 하우징 내에 제공되고,
상기 센서는 상기 한 쌍의 베어링 사이의 전위차를 전위 정보로서 상기 제어부에 출력하고,
상기 전원 제어부는 상기 제어부에 의하여 제어되고, 상기 제 1 전지의 전력 및 상기 한 쌍의 베어링으로부터 공급되는 전력 중 어느 한쪽을 상기 기능 회로에 출력하고,
상기 제어부는, 상기 전위 정보가 도전 상태, 절연 상태, 및 상기 전위차가 소정의 값 미만인 상태 중 임의의 것을 나타내는 정보인 경우에, 상기 제 1 전지의 전력을 출력하도록 상기 전원 제어부를 제어하고, 상기 전위 정보가 상기 전위차가 상기 소정의 값 이상인 상태를 나타내는 정보인 경우에, 상기 한 쌍의 베어링으로부터 공급되는 상기 전력을 출력하도록 상기 전원 제어부를 제어하는, 시스템. - 제 14 항에 있어서,
수전부를 포함하고,
상기 전원 제어부는 상기 수전부로부터 공급되는 전력을 상기 제 1 전지 및 상기 한 쌍의 베어링에 출력하고,
상기 제어부는, 상기 전위 정보가 상기 전위차가 상기 소정의 값 미만인 상태를 나타내는 정보인 경우에, 상기 수전부로부터 공급되는 상기 전력을 상기 베어링에 출력하도록 상기 전원 제어부를 제어하는, 시스템.
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