WO2025248652A1 - 電池モジュール - Google Patents
電池モジュールInfo
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Definitions
- the present invention relates to a battery module.
- the small devices described above are powered by primary batteries, when the batteries run out, they must be removed from inside the device, discarded, and replaced with new ones. Furthermore, when the devices are powered by secondary batteries, when the batteries run out, they must be removed from inside the device, charged in a charger, and then reinstalled inside the device. In this way, when a small device is powered by batteries, when the batteries run out, it is necessary to remove the batteries from inside the device and replace them, which is a burden on the user.
- the present invention was made to solve the above problems and aims to reduce the burden of replacing batteries when they run out.
- the battery module of the present invention comprises a secondary battery, a power receiving antenna and a power receiving circuit for receiving power from an external power supply system, a charge/discharge circuit that controls the charging of the secondary battery with power received by the power receiving circuit and the discharging of the secondary battery, a cylindrical housing that houses the secondary battery, the charge/discharge circuit, the power receiving antenna, and the power receiving circuit, an external positive terminal provided on the outside of the housing and connected to the positive discharge terminal of the charge/discharge circuit, and an external negative terminal provided on the outside of the housing and connected to the negative terminal of the secondary battery, the negative charge/discharge terminal of the charge/discharge circuit, and the negative power supply terminal of the power receiving circuit.
- a secondary battery, receiving antenna, non-contact power receiving circuit, and charging/discharging circuit are housed in a cylindrical housing, for example, which reduces the burden of replacing the batteries when they run out.
- FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a battery module according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a diagram showing the configuration of another battery module according to the first embodiment of the present invention.
- 3A, 3B, and 3C are a plan view, a side view, and a side view showing the configuration of a battery module according to a second embodiment of the present invention.
- 4A, 4B, and 4C are a plan view, a side view, and a side view showing the configuration of another battery module according to the second embodiment of the present invention.
- This battery module comprises a secondary battery 101, a power receiving antenna 102 and a non-contact power receiving circuit 103 for receiving power from an external non-contact power supply system, a charge/discharge circuit 104, and a housing 100.
- the power receiving antenna 102 is arranged along the inner side surface of the housing 100.
- the charge/discharge circuit 104 controls the charging of the secondary battery 101 with power received by the non-contact power receiving circuit 103 and the discharging of power from the secondary battery 101.
- the housing 100 is cylindrical and houses the secondary battery 101, the charge/discharge circuit 104, the power receiving antenna 102, and the non-contact power receiving circuit 103.
- the housing 100 also has an external positive terminal 105 and an external negative terminal 106 on the outside.
- the housing 100 can be cylindrical.
- the external positive terminal 105 can be provided on the top surface of the cylindrical housing 100, and the external negative terminal 106 can be provided on the bottom surface of the cylindrical housing 100.
- the outer positive terminal 105 is connected to the positive discharge terminal of the charge/discharge circuit 104.
- the outer negative terminal 106 is connected to the negative electrode of the secondary battery 101, the negative charge/discharge terminal of the charge/discharge circuit 104, and the negative power supply terminal of the non-contact power receiving circuit 103.
- An inner positive terminal 107 and an inner negative terminal 108 are formed on the inner surface of the housing 100.
- the inner positive terminal 107 is electrically connected to the outer positive terminal 105.
- the outer positive terminal 105 is connected to the positive discharge terminal of the charge/discharge circuit 104 via the inner positive terminal 107.
- the inner negative terminal 108 is electrically connected to the outer negative terminal 106.
- the outer negative terminal 106 is connected to the negative electrode of the secondary battery 101, the negative charge/discharge terminal of the charge/discharge circuit 104, and the negative power supply terminal of the non-contact power receiving circuit 103 via the inner negative terminal 108.
- the exterior shape of the housing 100 is suitable for use with battery shapes that are widely used as power sources for small devices, such as IEC standard R20 (D), R14 (C), R6 (AA), R03 (AAA), R1 (AAA), 6F22 (9V), and coin shapes.
- battery shapes that are widely used as power sources for small devices, such as IEC standard R20 (D), R14 (C), R6 (AA), R03 (AAA), R1 (AAA), 6F22 (9V), and coin shapes.
- the housing 100 be made of a non-metallic material (non-metallic material) except for the outer positive terminal 105, outer negative terminal 106, inner positive terminal 107, and inner negative terminal 108.
- the housing 100 can be made of a resin such as ABS or a ceramic material.
- the secondary battery 101 can be used without any particular restrictions as long as it is small enough to fit into the housing 100.
- the charge/discharge circuit 104 can be any circuit suitable for controlling the secondary battery 101.
- the contactless power receiving circuit 103 and power receiving antenna 102 can be any contactless power receiving circuit and antenna that are appropriately adjusted so as to output a current and voltage that the charge/discharge circuit 104 can handle.
- Contactless power supply systems include electromagnetic induction systems, magnetic field resonance systems, electric field coupling systems, and radio wave reception systems, and a power receiving circuit and antenna of one of these systems can be provided, or power receiving circuits and antennas of multiple systems can be provided in parallel.
- the receiving antenna 102 may be shaped to suit the contactless power supply system, and multiple receiving antennas may be provided. When receiving antennas 102 are provided in multiple locations, they may be arranged in an array at equal intervals along the cylindrical inner surface of the housing 100. This configuration is even more preferable, as it allows the battery module according to the embodiment to efficiently receive power contactlessly regardless of the orientation in which it is attached to the small device.
- the receiving antenna 102 is arranged along the inner surface of the housing 100.
- the portion of the housing 100 where the receiving antenna 102 is arranged can be made entirely of a non-metallic material. This configuration is even better because it prevents the metal material from blocking the contactless power supplied to the receiving antenna 102 and from generating heat.
- the outer positive terminal 105, outer negative terminal 106, inner positive terminal 107, and inner negative terminal 108 can be made of a metal material such as Ni plating.
- a cylindrical battery module can be formed by sealing both ends of the cylindrical housing 100 with metal caps.
- the metal caps can also serve as the outer positive electrode terminal 105 and inner positive electrode terminal 107, or the outer negative electrode terminal 106 and inner negative electrode terminal 108.
- a step-up/step-down circuit 109 can be provided between the positive electrode discharge terminal of the charge/discharge circuit 104 and the outer positive electrode terminal 105.
- the step-up/step-down circuit 109 it is possible to output a drive voltage for a small device to which this battery module is attached, regardless of the electromotive force of the secondary battery 101.
- the output voltage of the step-up/step-down circuit 109 can be changed, and the device can further include a wireless communication unit and output voltage control unit (not shown).
- a wireless communication unit and output voltage control unit (not shown).
- a user can communicate with the wireless communication unit using a smartphone or the like and transmit the desired output voltage, causing the output voltage control unit to control the step-up/step-down circuit 109 and change the output voltage.
- the battery module according to this embodiment can be coin-shaped.
- an outer annular positive electrode terminal 105' can be formed concentrically around the central axis of the cylinder on the top surface of the cylindrical housing 100'.
- an outer negative electrode terminal 106' is formed on the bottom surface of the cylindrical housing 100'.
- an outer positive electrode terminal 105'a can be formed concentrically around the central axis of the cylinder on the side of the cylindrical housing 100'.
- the outer negative electrode terminal 106' is formed on the bottom surface of the cylinder.
- a secondary battery, a power receiving antenna, a non-contact power receiving circuit, and a charge/discharge circuit are housed in a housing, such as a cylindrical housing, thereby reducing the burden of replacing batteries when they run out.
Landscapes
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Abstract
この電池モジュールは、二次電池（１０１）、外部の非接触給電システムから受電するための受電アンテナ（１０２）および非接触受電回路（１０３）、充放電回路（１０４）、および筐体（１００）を備える。受電アンテナ（１０２）は、筐体（１００）の内側側面に沿って配置されている。充放電回路（１０４）は、非接触受電回路（１０３）が受電した電力の二次電池（１０１）への充電と二次電池（１０１）からの放電とを制御する。筐体（１００）は、筒状とされ、二次電池（１０１）、充放電回路（１０４）、受電アンテナ（１０２）、および非接触受電回路（１０３）を収容する。
Description
本発明は、電池モジュールに関する。
テレビやエアコンなどの家電を制御するリモコンや、玩具、各種入力デバイス、さらには自動車やホームドアの電子錠など、乾電池を動力源として駆動する小型機器が多く普及している。
上述した小型機器を１次電池で駆動する場合、乾電池が消耗した際には機器の内部から消耗した乾電池を取り出して廃棄し、新しい乾電池に交換する必要がある。また、二次電池で駆動する場合、二次電池が消耗した際には機器の内部から消耗した二次電池を取り出し、充電器で充電した後に機器の内部に再度取り付ける必要がある。このように、乾電池を動力源として駆動する小型機器において、乾電池が消耗した場合に機器内部から乾電池を取り出し、交換する作業が必要であり、使用者の負担となっていた。
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、乾電池が消耗した場合の乾電池の交換作業の負担を軽減することを目的とする。
本発明に係る電池モジュールは、二次電池と、外部の非接触給電システムから受電するための受電アンテナおよび非接触受電回路と、非接触受電回路が受電した電力の二次電池への充電と二次電池からの放電とを制御する充放電回路と、二次電池、充放電回路、受電アンテナ、および非接触受電回路を収容する筒状の筐体と、筐体の外側に設けられて充放電回路の正極側放電端子に接続する外側正極端子と、筐体の外側に設けられ、二次電池の負極、充放電回路の負極側充放電端子、および非接触受電回路の負極側給電端子に接続する外側負極端子とを備える。
以上説明したように、本発明によれば、例えば円筒形状とした筐体に二次電池、受電アンテナ、非接触受電回路、充放電回路を収容したので、乾電池が消耗した場合の乾電池の交換作業の負担が軽減される。
以下、本発明の実施の形態に係る電池モジュールについて、図１を参照して説明する。この電池モジュールは、二次電池１０１、外部の非接触給電システムから受電するための受電アンテナ１０２および非接触受電回路１０３、充放電回路１０４、および筐体１００を備える。受電アンテナ１０２は、筐体１００の内側側面に沿って配置されている。充放電回路１０４は、非接触受電回路１０３が受電した電力の二次電池１０１への充電と二次電池１０１からの放電とを制御する。
筐体１００は、筒状とされ、二次電池１０１、充放電回路１０４、受電アンテナ１０２、および非接触受電回路１０３を収容する。また、筐体１００の外側には、外側正極端子１０５と外側負極端子１０６とを備える。例えば、筐体１００は円筒形状とすることができる。外側正極端子１０５は、円筒形状の筐体１００の上面に設け、外側負極端子１０６は、円筒形状の筐体１００の底面に設けることができる。
外側正極端子１０５は、充放電回路１０４の正極側放電端子に接続している。外側負極端子１０６は、二次電池１０１の負極、充放電回路１０４の負極側充放電端子、および非接触受電回路１０３の負極側給電端子に接続する。また、筐体１００の内側の表面には内側正極端子１０７および内側負極端子１０８が形成されている。内側正極端子１０７は、外側正極端子１０５に電気的に接続している。外側正極端子１０５は、内側正極端子１０７を介して充放電回路１０４の正極側放電端子に接続している。また、内側負極端子１０８は、外側負極端子１０６に電気的に接続されている。外側負極端子１０６は、内側負極端子１０８を介して二次電池１０１の負極、充放電回路１０４の負極側充放電端子、および非接触受電回路１０３の負極側給電端子に接続している。
筐体１００の外形状は、小型機器の動力源として広く普及している電池形状、例えばＩＥＣ規格のＲ２０（単一形）、Ｒ１４（単二形）、Ｒ６（単三形）、Ｒ０３（単四形）、Ｒ１（単五形）、６Ｆ２２（９Ｖ型）、またコイン型などの形状を好適に用いることができる。これらの形状とすることで、電池が消耗した際には電池を取り出して交換することを想定して製造された小型機器には変更を加えることなく、電池を非接触で給電することができ、電池を交換する作業の負担を軽減することができる。
また、筐体１００は、外側正極端子１０５および外側負極端子１０６および内側正極端子１０７および内側負極端子１０８の部分以外は非金属素材（非金属材料）で構成されることが望ましい。例えば、筐体１００は、ＡＢＳなどの樹脂やセラミック素材から構成することができる。筐体１００を非金属素材で構成することで、受電アンテナ１０２による非接触の電力受信が阻害されず、効率よく電力伝送が可能となる。
二次電池１０１は、筐体１００に格納できる大きさであれば、特に制約なく用いることができる。充放電回路１０４は、二次電池１０１の制御に適した回路を適宜用いることができる。非接触受電回路１０３および受電アンテナ１０２は、充放電回路１０４が処理可能な電流・電圧を出力するように適宜調整された非接触受電回路およびアンテナを用いることができる。非接触給電システムとして電磁誘導方式、磁界共鳴方式、電界結合方式、電波受信方式などが挙げられるが、これらの中の一つの方式の受電回路およびアンテナを備えることができ、複数の方式の受電回路およびアンテナを並列に備えることができる。
受電アンテナ１０２は、非接触給電システムに合わせた形状のものを備えることができ、複数備えることができる。複数の箇所に受電アンテナ１０２を備える場合は、筐体１００の円筒状の内側面に沿ってアレイ状に等間隔で備えることができる。このように構成することで、実施の形態に係る電池モジュールが、小型機器に装着される向きによらず、効率よく非接触での受電が可能になるため、さらにこのましい。
なお、受電アンテナ１０２は筐体１００の内側面に沿って配置される。筐体１００の受電アンテナ１０２が配置される部分は全て非金属素材で形成することができる。このように構成することで、受電アンテナ１０２に入力される非接触給電の電力が金属素材で阻害されたり、金属素材が発熱したりすることがなくなるため、さらに良い。外側正極端子１０５および外側負極端子１０６および内側正極端子１０７および内側負極端子１０８は、Ｎｉめっきなどの金属素材を好適に用いることができる。
また、円筒状の筐体１００の両端を金属製のキャップで封止して円筒形状の電池モジュールを形成することができる。このように構成することで、金属製キャップを、外側正極端子１０５および内側正極端子１０７または外側負極端子１０６および内側負極端子１０８を兼ねる構成とすることができる。
また、図２に示すように、充放電回路１０４の正極側放電端子と外側正極端子１０５との間に設けられた昇降圧回路１０９をさらに備えることができる。昇降圧回路１０９を備えることで、二次電池１０１の起電力によらず、この電池モジュールを装着する小型機器の駆動電圧を出力することができる。
また、昇降圧回路１０９の出力電圧を変更可能とし、図示しない無線通信部と出力電圧制御部をさらに備え、例えばユーザがスマートフォンなどで無線通信部と通信し、所望の出力電圧を送信することで、出力電圧制御部が昇降圧回路１０９を制御して出力電圧を変更する構成とすることができる。
また、図３、図４に示すように、実施の形態に係る電池モジュールは、コイン型とすることができる。例えば、図３に示すように円筒状の筐体１００’の上面に、円筒の中心軸を中心とする同心円状に環状の外側正極端子１０５’を形成することができる。この場合、外側負極端子１０６’は、円筒状の筐体１００’の底面に形成される。
また、図４に示すように、円筒状の筐体１００’の側面に、円筒の中心軸を中心とする同心円状に外側正極端子１０５’ａを形成することができる。この場合、外側負極端子１０６’は、円筒の底面に形成される。
図３の（ｃ）および図４の（ｃ）に示すように、現在普及しているコイン状の電池は、底面および上面または側面から電池ソケットなどの小型機器側の端子がバネなどで接触する(参考文献１、参考文献２）。このため、上記のように外側正極端子１０５’（外側正極端子１０５’ａ）および外側負極端子１０６’を円筒形状の筐体１００’の中心軸を中心とする同心円状に形成することで、実施の形態に係る電池モジュールが小型機器に装着される向きによらず、小型機器側の端子を接触させることができる。なお、外側正極端子１０５’（外側正極端子１０５’ａ）は、複数の箇所に設けることができ、円筒形状の筐体１００’の上面および側面に備えることができる。
以上に説明したように、本発明の実施の形態によれば、例えば円筒形状とした筐体に二次電池、受電アンテナ、非接触受電回路、充放電回路を収容したので、乾電池が消耗した場合の乾電池の交換作業の負担が軽減されるようになる。
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。
［参考文献］
［参考文献１］株式会社タカチ電機工業、「金属製コイン電池ホルダー ＳＭＴＭ・ＢＫ・ＢＳシリーズ」、［令和６年５月１４日検索］、（https://www.takachi-el.co.jp/products/SMTM_BK）。
［参考文献２］株式会社タカチ電機工業、「ＣＲ２４５０ 縦型コイン電池ホルダーＢＶ－５０Ｎ」、［令和６年５月１４日検索］、（https://www.takachi-el.co.jp/products/BV-50）。
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１００…筐体、１０１…二次電池、１０２…受電アンテナ、１０３…非接触受電回路、１０４…充放電回路、１０５…外側正極端子、１０６…外側負極端子、１０７…内側正極端子、１０８…内側負極端子。
Claims (4)
- 二次電池と、
外部の非接触給電システムから受電するための受電アンテナおよび非接触受電回路と、
非接触受電回路が受電した電力の前記二次電池への充電と前記二次電池からの放電とを制御する充放電回路と、
前記二次電池、前記充放電回路、前記受電アンテナ、および前記非接触受電回路を収容する筒状の筐体と、
前記筐体の外側に設けられて前記充放電回路の正極側放電端子に接続する外側正極端子と、
前記筐体の外側に設けられ、前記二次電池の負極、前記充放電回路の負極側充放電端子、および前記非接触受電回路の負極側給電端子に接続する外側負極端子と
を備える電池モジュール。 - 請求項１記載の電池モジュールにおいて、
前記充放電回路の正極側放電端子と前記外側正極端子との間に設けられた昇降圧回路をさらに備える電池モジュール。 - 請求項１記載の電池モジュールにおいて、
前記受電アンテナは、前記筐体の内側側面に沿って配置され、
前記受電アンテナが配置されている部分の前記筐体は非金属材料から構成されている電池モジュール。 - 請求項１～３のいずれか１項に記載の電池モジュールにおいて、
前記筐体は円筒形状とされ、
前記外側正極端子は、前記筐体の上面に設けられ、
前記外側負極端子は、前記筐体の底面に設けられ、
前記外側正極端子および前記外側負極端子は、前記筐体の中心軸を中心とする同心円状の形状とされている電池モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2024/019625 WO2025248652A1 (ja) | 2024-05-29 | 2024-05-29 | 電池モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2024/019625 WO2025248652A1 (ja) | 2024-05-29 | 2024-05-29 | 電池モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2025248652A1 true WO2025248652A1 (ja) | 2025-12-04 |
Family
ID=97869841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2024/019625 Pending WO2025248652A1 (ja) | 2024-05-29 | 2024-05-29 | 電池モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2025248652A1 (ja) |
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2024
- 2024-05-29 WO PCT/JP2024/019625 patent/WO2025248652A1/ja active Pending
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 24941818 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |