JP2007295684A - ポータブル電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】種々の形式の入出力に対応可能であるとともに、可搬性に優れるポータブル電源装置を提供する。
【解決手段】ポータブル電源装置１は、ケース１１、１２に対し、その内方に複数のリチウムイオン電池からなる組電池２０が収納され、出力経路の出力側端に、ＤＣ電力用の出力端子と、ＡＣ電力用のＡＣコンセント４３とが設けられている。ＤＣ電力用の出力端子としては、シガーライターソケット４２と、ＤＣジャック４４と、ＵＳＢコネクター４５とが設けられている。
また、入力端子としては、ＤＣ電力用としてＤＣジャック５４とＵＳＢコネクター５５とが設けられ、ＡＣ電力用としてＡＣコンセント５３が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ポータブル電源装置に関し、特に、パーソナルコンピュータおよびその付帯機器に対する可搬型の電源装置に関する。

従来から、屋外で電気機器を使用するためにポータブル電源装置が用いられている。従来のポータブル電源装置は、密閉型の鉛電池とその制御回路、およびＡＣ１００［Ｖ］を出力するためのＤＣ／ＡＣ変換部（インバータ回路）などが組み合わされた状態で、ケース内に収納された構成を有する（例えば、特許文献１、２を参照）。従来のポータブル電源装置では、入力及び出力としてＡＣ１００［Ｖ］とＤＣ１２［Ｖ］が設定されている。入力では、ＡＣ１００［Ｖ］を設定することで商用電源からの充電が可能となり、また、ＤＣ１２［Ｖ］を設定することで自動車などでの移動中の充電が可能となる。

また、出力では、ＡＣ１００［Ｖ］を設定することで、屋外などにおける商用電源を用いる電化製品の使用が可能となり、ＤＣ１２［Ｖ］を設定することで自動車用途に開発された電化製品の使用が可能となる。
このように、ポータブル電源装置の普及により、屋外などにおいて入力電源の種類を気にすることなく電化製品の使用が可能となる。
特開平０５−３２８６２０号公報 特開２０００−２２４７７４号公報

しかしながら、上記従来のポータブル電源装置では、近年普及が目覚しいパーソナルコンピュータやその付帯機器などの情報機器への対応が困難となる場合が生じる。即ち、パーソナルコンピュータなどの情報機器の電源としては、ＤＣ５［Ｖ］を使用するのが一般的となっており、例えば、上記従来のポータブル電源装置を用いようとする場合には、別途ＤＣ１２［Ｖ］からＤＣ５［Ｖ］への変換を行うためのＤＣ／ＤＣコンバータを携帯したり、ＡＣ１００［Ｖ］からＤＣ５［Ｖ］への変換を行うためのＡＣ／ＤＣアダプターなどを携帯する必要がある。このため、ポータブル電源装置に対しては、上記観点などから、より多くの形態の入出力を可能とすることが求められている。

また、パーソナルコンピュータの付帯機器の中には、ＵＳＢコネクターを介して電力の供給を受けることしかできないものもあり、上記従来のポータブル電源装置では対応し切れない場合も生じる。
さらに、従来のポータブル電源装置では、蓄電池として鉛電池が使われていたので重く、可搬性という観点から問題があり、このような点に関しても改善の要望がある。

本発明は、上記のような要望を受けてなされたものであって、種々の形式の出力に対応可能であるとともに、可搬性に優れるポータブル電源装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るポータブル電源装置は、ケースに対し、その内方に電力の出力経路が開設されてなる電力貯蔵部が収納され、出力経路の出力側端に電力供給端子が設けられてなる装置であって、電力貯蔵部として、複数のリチウムイオン電池からなる組電池が用いられ、電力供給端子として、直流（ＤＣ）電力用および交流（ＡＣ）電力用が設けられるとともに、ＤＣ電力用に設定電圧が互いに異なる２種以上の端子が設けられてなる、という構成を採用することとした。

本発明に係るポータブル電源装置では、ＡＣ電力用の電力供給端子と、異なる電圧設定の少なくとも２種のＤＣ電力用の電力供給端子とが設けられているので、屋外でのＡＣ電力および複数の電圧のＤＣ電力とを外部機器の仕様に応じて選択的に供給し得る。このため、従来のポータブル電源装置のように、電力供給対象となる機器と電源装置との間に電圧変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータなど）を介挿させる必要がない。具体的には、上記従来のポータブル電源装置では、ＤＣ出力端子としてシガーライターソケットだけを装備しているのが一般的であり、ＤＣ出力としては１２［Ｖ］あるいは２４［Ｖ］だけが取り出せるようになっていた。このため、従来のポータブル電源装置を用いて、例えばパーソナルコンピュータなどを起動させようとする場合、間にＤＣ１２［Ｖ］をＤＣ５［Ｖ］などに変換するコンバータなどを別途用いる必要があった。

これに対して、本発明に係るポータブル電源装置では、複数の電圧設定の電力供給端子を備えているので、一方を１２［Ｖ］、もう一方を５［Ｖ］の出力としておけば、カーアクセサリー機器とＤＣ５［Ｖ］仕様の情報機器などとの両駆動を、間にコンバータなどを別途挿設することなく、実行させることが可能である。
また、本発明に係るポータブル電源装置では、電力貯蔵部として、複数のリチウムイオン電池を組み合わせてなる組電池を用いているので、上記従来のポータブル電源装置に比べて軽量・小型化が可能となる。これは、本発明に係るポータブル電源装置で電力貯蔵部として用いるリチウムイオン電池は、鉛電池やニッケルカドミウム電池などと比べて高いエネルギ密度を有し、同じ出力を供給しようとする場合には、軽量・小型化が可能となる。

従って、本発明に係るポータブル電源装置は、種々の形式の出力に対応可能であるとともに、可搬性に優れる。
上記本発明に係るポータブル電源装置では、次のようなバリエーションを採用することができる。
上記本発明に係るポータブル電源装置では、ＡＣ電力用の電力供給端子としては、商用電力用のＡＣコンセントが設けられ、ＤＣ電力用の電力供給端子としては、シガーライターソケットおよびＤＣジャックおよびＵＳＢコネクターが設けられている、という構成を採用することができる。本発明に係るポータブル電源装置では、このような構成を採用することにより、シガーライターソケットを備えるカーアクセサリー機器や、ＵＳＢコネクターを備える対応機器、さらには、ＤＣジャックを備えるノートブック型パーソナルコンピュータ（以下では、「ノートＰＣ」と記載する。）などを、コンバータなどの別機器を間に介挿しなくても使用できる。このため、本発明に係るポータブル電源装置を用いれば、利便性の向上が図れる。

また、上記本発明に係るポータブル電源装置では、電力貯蔵部に対する電力の入力経路が設けられており、入力経路の入力側端には、交流電力用およびＤＣ電力用が設けられるとともに、ＤＣ電力用に設定電圧が互いに異なる２種以上の端子が設けられている、という構成を採用することができる。これにより、本発明に係るポータブル電源装置では、内蔵の電力貯蔵部に対し充電を実行するのに際して、場所的な制約が緩和される。

また、上記本発明に係るポータブル電源装置では、出力経路および入力経路の各々には、電力貯蔵部に対する電力の入出力を制御する制御回路が設けられている、という構成を採用することができる。これは、リチウムイオン電池が過充電、過放電および大電流などに対する耐性が低いことに配慮したものである。このため、この構成を採用する本発明に係るポータブル電源では、一層高い安全性を確保することができる。

また、上記本発明に係るポータブル電源装置では、出力経路中には、電力貯蔵部からの出力電力を交流へと変換するインバータ回路が組み込まれており、ケース内では、電力貯蔵部とインバータ回路との間に、互いの間の熱的影響を抑制する熱遮蔽体が挿設され、あるいは間隙があけられている、という構成を採用することができる。この構成は、本装置の駆動に際して高い発熱をする電力貯蔵部とインバータ回路とを熱的に分離することで、互いの熱的影響を極力抑制し、装置全体としての高い信頼性と長い寿命とを確保するためのものである。

また、上記本発明に係るポータブル電源装置では、ケースにおける外方の一方端に、取手が設けられており、電力貯蔵部は、ケース内において、取手が設けられたのとは反対側に配されている、という構成を採用することができる。このような構成を採用することで、装置を持ち運ぶ際の重量バランスという観点から優れる。

以下では、本発明を実施するための最良の形態について、一例を示して説明する。なお、以下の説明で用いる実施の形態は、本発明の構成および効果を分かりやすく説明するために用いる一例であって、本発明は、その本質的な特徴以外、何ら以下の形態に限定を受けるものではない。
１．装置構成
実施の形態に係るポータブル電源装置一の構成について、図１を用い説明する。図１では、ポータブル電源装置１の内部構造が分かるように、上カバー１１と下ケース１２とを開放して示す。

図１に示すように、ポータブル電源装置１は、上カバー１１と下ケース１２とで構成される内部空間に、組電池２０と回路基板３０とが収納された構成を有する。下ケース１２は、図１のＸ−Ｚ断面において、コの字形状をしており、Ｘ軸方向の両側に端面１２ａ、１２ｂが形成されている。上カバー１１には、本装置１の可搬性を考慮して、取手１３が設けられている。取手１３は、上カバー１１のＹ軸方向手前端面に設けられている。

図１では詳しく示していないが、組電池２０は、６×２×２［本］の円筒型リチウムイオン電池が直並列に接続され構成されている。各電池のサイズは、例えば、直径ｄが約１８［ｍｍ］であり、長さｌが約６５［ｍｍ］である。
図１のＸ軸方向左側の端面１２ａには、本装置１のメイン電源スイッチ４１が形成されており、この他に電力出力用の出力端子４２〜４５が形成されている。このうち、シガーライターソケット４２は、自動車用のアクセサリー機器が接続可能な出力端子として設けられている。また、端面１２ａにおけるシガーライターソケット４２の横には、ＡＣ１００［Ｖ］の出力が可能なＡＣコンセント４３が配されている。

さらに、本実施の形態に係るポータブル電源装置１では、端面１２ａに２つのＤＣジャック４４と４つのＵＳＢコネクタ４５が配されている。２つのＤＣジャック４４は、同じ電圧のＤＣ電圧を出力するために設けられているものであり、例えば、ノートＰＣの電源として使用ができる。また、ＵＳＢコネクター４５からは、ＤＣ５［Ｖ］出力ができるようになっており、パーソナルコンピュータの付帯機器などでＵＳＢ対応の機器を接続可能となっている。また、ＵＳＢコネクター４５を用い、携帯電話などのモバイル機器に内蔵されている電池を充電するということもできる。

なお、２つのＤＣジャック４４については、互いに同じ電圧値に設定することもできるし、互いに異なる電圧値（例えば、一方が９［Ｖ］で、他方が３［Ｖ］）とすることも可能である。
下ケース１２の端面１２ａには、上記の他に、セレクトスイッチ４６が設けられている。このセレクトスイッチ４６は、ユーザが出力端子の切り換えを実行するため、即ち、どの出力端子４２〜４５を用いるかを選択するために設けられているものである。ただし、ユーザは、セレクトスイッチ４６を用い選択的に一つの出力端子４２〜４５だけを選択できるのではなく、例えば、ＤＣジャック４４を用いた電力の出力と、ＵＳＢコネクター４５を用いた電力の出力とを併用することもできるようになっている。このようにすることで、パーソナルコンピュータとその付帯機器とを併用する場合にも、本装置１だけを電力供給源として用いれば済む。

一方、下ケース１２のＸ軸方向右側の端面１２ｂには、内蔵の組電池２０に対し充電を実行する際に用いる入力端子５３〜５５が設けられている。本実施の形態に係るポータブル電源装置１では、電力の入力に関してもＡＣとＤＣでの対応が可能となっている。具体的には、端面１２ｂには、ＡＣ１００［Ｖ］入力用として、ＡＣコンセント５３が設けられており、ＤＣ入力用として、２つのＤＣジャック５４と２つのＵＳＢコネクター５５が設けられている。なお、本実施の形態では、電力の入力用（組電池２０の充電用）としてのシガーライターソケットは設けていないが、これを設けることも可能である。

２．装置の内部構造
上記のように、本実施の形態に係るポータブル電源装置１は、電力の入力および出力の各々において、ＡＣ用およびＤＣ用の両端子４２〜４５、５３〜５５を備え、ＤＣ用として互いに設定電圧およびその形態が異なる複数の種類の端子を備えている。各端子４２〜４５、５３〜５５と組電池２０との関係について、図２を用い説明する。なお、図２では、メインスイッチ４１やセレクトスイッチ４６については、その図示を省略している。

図２に示すように、本実施の形態に係るポータブル電源装置１では、Ｘ軸方向における左側に電力の出力端子４２〜４５が設けられており、対する右側に電力の入力端子５３〜５５が設けられている。そして、下ケース１２（図２では、図示を省略。）の内方には、上記のように、組電池２０と回路基板３０とが収納され、入力端子５３〜５５と出力端子４２〜４５の間の電力流通経路に挿設されている。

図２に示すように、回路基板３０は、ＡＣ出力用のＡＣコンセント４３が接続されたＤＣ／ＡＣ変換部３０ａと、ＤＣ出力用のＤＣジャック４４およびＵＳＢコネクター４５が接続されたＤＣ／ＤＣ変換部３０ｂとを、出力側に有する。また、回路基板３０の入力側には、ＡＣ入力用のＡＣコンセント５３が接続されたＡＣ／ＤＣ変換部３０ｃと、ＤＣ入力用のＤＣジャック５４およびＵＳＢコネクター５５が接続されたＤＣ／ＤＣ変換部３０ｄを有する。そして、回路基板３０には、ＤＣ１２［Ｖ］出力用のシガーライターソケット４２および組電池２０が接続される充放電制御部３０ｅも有する。

なお、メインスイッチ４１およびセレクトスイッチ４６は、回路基板３０の充放電制御部３０ｅに接続されている（図２では、不図示）。
上記各部３０ａ〜３０ｅの内、ＤＣ／ＡＣ変換部３０ａは、ＤＣ電力をＡＣ電力へと変換するインバータ回路により構成されており、また、ＤＣ／ＤＣ変換部３０ｂは、組電池２０からの出力電力を対応する電圧値に変換するコンバータ回路により構成されている。また、ＡＣ／ＤＣ変換部３０は、公知のＡＣアダプター（ＡＣ１００［Ｖ］からＤＣ１２［Ｖ］へと変換するアダプター）と同一構成の回路となっている。

本実施の形態に係るポータブル電源装置１では、電力の入力用としてのシガーライターソケットを備えていないが、自動車内で組電池２０を充電しようとする場面も想定される。そのような場合に本実施の形態に係るポータブル電源装置１では、公知のシガーライタープラグと電圧変換器とを備えた接続ケーブルなどを用いることで実施できる。また、ポータブル電源装置１に電力の入力用としてのシガーライターソケットを設けることとしてもよい。

３．ポータブル電源装置１の優位性
上記構成を有する本実施の形態に係るポータブル電源装置１では、ＡＣ電力の出力用としてＡＣコンセント４３が設けられ、ＤＣ電力の出力用として設定電圧が互いに異なる３種のＤＣ出力端子４２、４４、４５が設けられているので、屋外でのＡＣ電力および複数の電圧のＤＣ電力を例えば、パーソナルコンピュータなどの外部機器の仕様に応じて選択的に供給し得る。このため、従来のポータブル電源装置のように、電力供給対象となる機器と電源装置との間に電圧変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータなど）を介挿させる必要がない。

上記従来のポータブル電源装置では、ＤＣ電力の出力端子としてシガーライターソケットだけを装備しているのが一般的であり、このため、ＤＣ出力としては１２［Ｖ］あるいは２４［Ｖ］だけが取り出せるようになっていた。このため、従来のポータブル電源装置を用いて、例えばパーソナルコンピュータなどを起動させようとする場合、間にＤＣ１２［Ｖ］をＤＣ５［Ｖ］などに変換するコンバータなどを別途用いる必要があった。

これに対して、本実施の形態に係るポータブル電源装置１では、シガーライターソケット４２とＤＣジャック４４とＵＳＢコネクター４５とをＤＣ電力用の出力端子として備え、また、ＡＣコンセント４３をＡＣ電力用の出力端子として備えている。よって、本実施の形態に係るポータブル電源装置１では、シガーライターソケット４２を用いてＤＣ１２［Ｖ］の出力、ＤＣジャック４４を用いてそれぞれに設定された電圧のＤＣ出力、ＵＳＢコネクター４５を用いてＤＣ５［Ｖ］の出力を得ることができ、カーアクセサリー機器とＤＣ５［Ｖ］仕様の情報機器などとの両駆動を、間に別のコンバータなどを挿設することなく、実行させることが可能である。

また、本実施の形態に係るポータブル電源装置１では、電力貯蔵部として、複数のリチウムイオン電池を組み合わせてなる組電池２０を用いているので、上記従来のポータブル電源装置に比べて軽量・小型化が可能となる。これは、本実施の形態に係るポータブル電源装置１で電力貯蔵部として用いるリチウムイオン電池は、鉛電池やニッケルカドミウム電池などと比べて高いエネルギ密度を有し、同じ出力を供給しようとする場合には、軽量・小型化が可能となる。

従って、本実施の形態に係るポータブル電源装置１は、種々の形式の出力に対応可能であるとともに、可搬性に優れる。
また、本実施の形態に係るポータブル電源装置１では、上カバー１１と下ケース１２との間の収納空間において、組電池２０と回路基板３０におけるＤＣ／ＡＣ変換部３０ａ（インバータ回路）とが間隙をあけて配されている（図１を参照）。組電池２０とＤＣ／ＡＣ変換部３０ａとは、駆動の際に発熱しやすい部分であり、両者を互いに接触するように配した場合には、互いに熱的な干渉を生じ、性能および寿命の両観点から望ましくない。これに対し、本実施の形態に係るポータブル電源装置１では、組電池２０とＤＣ／ＡＣ変換部３０ａとの間をあけているので、互いの間での熱的影響が抑えられ、性能および寿命の両観点から優れている。

さらに、図１に示すように、本実施の形態に係るポータブル電源装置１では、下ケース１２内に収納された組電池２０を、上カバー１１に配された取手１３とはＹ軸方向の反対側となるように配されている。このため、ユーザがポータブル電源装置１を持ち運ぶ際などに、そのバランスがよく、可搬性に優れている。なお、組電池２０の配置については、図１に示す形態に限らず、取手１３とは反対側となるように、且つ、回路基板３０の発熱の大きな箇所（例えば、インバータ回路）と間隙があくようにすれば、種々のバリエーションをとることも可能である。

また、組電池２０の構成を図１に示す形態以外とすることも当然に可能である。
また、本実施の形態では、組電池２０と回路基板３０におけるＤＣ／ＡＣ変換部３０ａとの間に隙間をあけるだけの構成としたが、より能動的に上記熱流通の遮断を行うべく、熱の遮蔽体を介挿させることとしてもよい。例えば、アルミニウム（Ａｌ）合金製の板などからなる冷却用のフィンを間に立設させることとしてもよいし、上カバー１１などにおける対応箇所に冷却ファンを設けることとしてもよい。

また、上記実施の形態に係るポータブル電源装置１の外観形状、即ち、上カバー１１と下ケース１２の形状については、図１に示すものに限定を受けるものではないが、上記ポータブル電源装置１は屋外でのレジャー用途に加え、屋内あるいは車両（自動車、列車）での移動中などでのノートＰＣやタブレットＰＣなど、さらにはこれらＰＣに付帯する各種情報機器に対する電力供給を想定している。このため、ポータブル電源装置１の外観形状を、ノートＰＣの使用時において、その下に敷くことができるよう、例えばＡ４サイズあるいはＢ５サイズの薄型直方体とすることができる。これにより、ポータブル電源装置１を会議室などで用いる際にも、机の上にポータブル電源装置１とノートＰＣなどとを順に積み重ねることができ、非常に使い勝手がよいものとなる。

また、列車や飛行機の中でＰＣとともに上記ポータブル電源装置１を用いる場合に、互いの間の滑りを防止すべく、例えば、上カバー１１の表面に滑り止めシート（樹脂あるいはゴムからなるシートで摩擦抵抗が大きいシート）を貼り付けたり、あるいは、ゴム製の突起を複数設けておくことにしてもよい。
また、ポータブル電源装置１における電池残量が分かりやすいように、上カバー１１や下ケース１２にインジケータ（複数のＬＥＤランプや残量計）を設けることとしてもよい。

本発明は、パーソナルコンピュータやこれの付帯機器をはじめ、種々の機器に対応可能であり、且つ、高い可搬性を有するポータブル電源装置を実現するのに有効な技術である。

実施の形態に係るポータブル電源装置１の全体構成を模式的に示す展開斜視図である。 ポータブル電源装置１の回路構成の概略を示すブロック構成図である。

符号の説明

１．ポータブル電源装置
１１．上カバー
１２．下ケース
１３．取手
２０．組電池
３０．回路基板
３０ａ．ＤＣ／ＡＣ変換部
４１．メインスイッチ
４２．シガーライターソケット
４３、５３．ＡＣコンセント
４４、５４．ＤＣジャック
４５、５５．ＵＳＢコネクター
４６．セレクトスイッチ

Claims (6)

1. ケースに対し、その内方に電力の出力経路が開設されてなる電力貯蔵部が収納され、前記出力経路の出力側端に電力供給端子が設けられてなるポータブル電源装置であって、
   前記電力貯蔵部として、複数のリチウムイオン電池からなる組電池が用いられ、
   前記電力供給端子として、交流電力用および直流電力用が設けられるとともに、前記直流電力用に設定電圧が互いに異なる２種以上の端子が設けられている
   ことを特徴とするポータブル電源装置。
2. 前記交流電力用の電力供給端子としては、商用電力用のＡＣコンセントが設けられ、
   前記直流電力用の電力供給端子としては、シガーライターソケットおよびＤＣジャックおよびＵＳＢコネクターが設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載のポータブル電源装置。
3. 前記電力貯蔵部に対する電力の入力経路が設けられており、
   前記入力経路の入力側端には、交流電力用および直流電力用が設けられるとともに、前記直流電力用に設定電圧が互いに異なる２種以上の端子が設けられている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のポータブル電源装置。
4. 前記出力経路および前記入力経路の各々には、前記電力貯蔵部に対する電力の入出力を制御する制御回路が設けられている
   ことを特徴とする請求項３に記載のポータブル電源装置。
5. 前記出力経路中には、前記電力貯蔵部からの出力電力を交流へと変換するインバータ回路が組み込まれており、
   前記ケース内では、前記電力貯蔵部と前記インバータ回路との間に、互いの間の熱的影響を抑制する熱遮蔽体が挿設され、あるいは間隙があけられている
   ことを特徴とする請求項１から４の何れかにポータブル電源装置。
6. 前記ケースにおける外方の一方端には、取手が設けられており、
   前記電力貯蔵部は、前記ケース内において、前記取手が設けられたのとは反対側に配されている
   ことを特徴とする請求項１から５の何れかに記載のポータブル電源装置。