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JP2012221854A - 出力コネクタを備えるバッテリパック - Google Patents

出力コネクタを備えるバッテリパック Download PDF

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JP2012221854A
JP2012221854A JP2011088617A JP2011088617A JP2012221854A JP 2012221854 A JP2012221854 A JP 2012221854A JP 2011088617 A JP2011088617 A JP 2011088617A JP 2011088617 A JP2011088617 A JP 2011088617A JP 2012221854 A JP2012221854 A JP 2012221854A
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Shoichi Toya
正一 遠矢
Toshiki Nakao
年紀 中生
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

【課題】内蔵電池を無接点で充電して、携帯電子機器に接続してこれらを充電する。
【解決手段】バッテリパックは、受電コイル5と内蔵電池1と出力コネクタ8と充電回路50を実装する回路基板4とケーシング2とを備える。ケーシング2は、平面状の底プレート22と、この底プレート22から離れて対向する上面プレート21と、周壁23とで閉鎖構造の収納スペース25を内部に設けて、この収納スペース25に内蔵電池1と受電コイル5と回路基板4とを配置している。内蔵電池1は円筒形電池1Aで、底プレート22と平行な姿勢で側壁23Aの内側に配置し、受電コイル5は平面コイルで、底プレート22の内面であって収納スペース25の底部に配設している。バッテリパックは、回路基板4を上面プレート21の内面に受電コイル5から離して配設して、回路基板4と受電コイル5と内蔵電池1とで囲まれる領域に放熱スペース26を設けている。
【選択図】図7

Description

本発明は、充電できる内蔵電池と、この内蔵電池を磁気誘導作用で充電する充電機能とを備え、さらに外部に接続される電子機器に電力を供給する出力コネクタを備える携帯式の電源に最適なバッテリパックに関する。
電磁誘導の作用で送電コイルから受電コイルに電力を搬送して、内蔵する電池を充電するバッテリパックとこのバッテリパックを充電する充電台は開発されている。(特許文献1)
特許文献1に記載される充電装置は、充電台に、交流電源で励磁される送電コイルを内蔵し、バッテリパックには送電コイルに電磁結合される受電コイルを内蔵している。バッテリパックは、受電コイルに誘導される交流を整流し、これを電池に供給して充電する回路も内蔵している。この構造によると、充電台の上にバッテリパックを載せて、無接点でバッテリパックの電池を充電できる。
特開2010−98861号公報
磁気誘導の作用を利用して無接点で二次電池を充電する充電システムは、接点を接続することなく充電台に載せて便利に充電できる。また、接点の規格を一致させることなく、無接点で電力搬送して二次電池を充電できることから、不特定多数のユーザーに使用される、コインを投入して所定の時間充電できるコイン充電器などに特に便利に使用できる。
図1は、特許文献1のバッテリパック200を充電台290にセットした状態を示す断面図である。このバッテリパック200は、ケーシング202の底に受電コイル205を配置して、この受電コイル205の上に角形の内蔵電池201を積層するように内蔵している。このバッテリパック200は、充電されるにしたがって温度が高くなる内蔵電池201が、受電コイル205の発熱や回路基板の発熱でさらに加温されて温度上昇する欠点がある。内蔵電池201の発熱を少なくするために、充電電流を小さく設定すると充電に時間がかかって速やかに充電できなくなる。
本発明は、さらにこのような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、携帯電話などの携帯電子機器に接続してこれらを充電するのに使用でき、かつ内蔵電池を磁気誘導作用で電力搬送することで無接点で充電して、接触不良を皆無にしながら確実に充電でき、さらに、充電される二次電池の温度上昇を少なくしながら速やかに充電できる、出力コネクタを備えるバッテリパックを提供することにある。
課題を解決するための手段及び発明の効果
本発明の出力コネクタを備えるバッテリパックは、電磁誘導作用で電力を搬送して充電する送電コイル105を有する充電台110に載せられて、送電コイル105から電力を受け取る受電コイル5と、この受電コイル5に誘導される電力で充電される内蔵電池1と、この内蔵電池1の出力を外部に出力する電源用の出力コネクタ8と、受電コイル5に誘導される電力で内蔵電池1を充電する充電回路50を実装する回路基板4と、この回路基板4と受電コイル5と内蔵電池1とを内蔵するケーシング2、62とを備えている。ケーシング2、62は、充電台110に載せられる平面状の底プレート22、82と、この底プレート22、82から離して対向する姿勢に配置している上面プレート21、81と、底プレート22、82及び上面プレート21、81の両側縁の側壁23A、83Aと両端縁の対向壁23B、83Bとからなる周壁23、83を有し、底プレート22、82と上面プレート21、81と周壁23、83とで閉鎖構造の収納スペース25、85を内部に設けて、この収納スペース25、85に内蔵電池1と受電コイル5と回路基板4とを配置している。内蔵電池1は円筒形電池1Aで、この円筒形電池1Aを収納スペース25、85に、底プレート22、82と平行な姿勢であって側壁23A、83Aの内側に配置している。受電コイル5は平面コイルで、底プレート22、82の内面であって収納スペース25、85の底部に配設している。バッテリパックは、回路基板4を上面プレート21、81の内面に受電コイル5から離して配設して、回路基板4と受電コイル5と内蔵電池1とで囲まれる領域に放熱スペース26、86を設けている。
以上のバッテリパックは、出力コネクタに携帯電話などの携帯電子機器を接続してこれらを充電できる。また、内蔵電池を磁気誘導作用で電力搬送することで無接点で充電して、接触不良を皆無にしながら確実に充電できる。それは、内蔵している受電コイルを充電台の送電コイルに電磁結合して電力搬送して、内蔵電池を充電するからである。さらに、以上のバッテリパックは、充電される二次電池の温度上昇を少なくしながら、速やかに充電できる特徴がある。それは、内蔵電池を円筒形電池とし、この円筒形電池を底プレートと平行な姿勢としてケーシングの周壁内側に配置して収納スペースに配置し、さらに、平面コイルの受電コイルを底プレート内面の収納スペースの底部に配設し、さらにまた、回路基板を上面プレートの内面に受電コイルから離して配設して、回路基板と受電コイルと内蔵電池とで囲まれる領域に放熱スペースを設けているからである。この構造のバッテリパックは、受電コイルや回路基板の発熱を放熱スペースに放熱でき、また、円筒形電池の内蔵電池と受電コイルとの熱結合を少なくして、受電コイルや回路基板の発熱による内蔵電池の温度上昇を有効に防止できる。内蔵電池の温度上昇を少なくできることは、内蔵電池の温度による劣化を少なくし、さらに、これをより大きな電流で急速充電して、より短時間で速やかに満充電できる特徴も実現する。
本発明の出力コネクタを備えるバッテリパックは、受電コイル5と円筒形電池1Aとの間にクッション材7を配置することができる。
以上のバッテリパックは、クッション材でもって受電コイルを底プレートの内面に密着できる。このため、バッテリパックを充電台にセットする状態で、受電コイルを送電コイルにより接近させて、効率よく内蔵電池を充電できる。また、クッション材は、受電コイルと内蔵電池との熱伝導を遮断するので、発熱する受電コイルによる内蔵電池の温度上昇を理想的な状態で遮断できる特徴も実現する。
本発明の出力コネクタを備えるバッテリパックは、回路基板4を、内蔵電池1である円筒形電池1Aの最高位置の接線位置よりも下方に配置することができる。
以上のバッテリパックは、回路基板の上面に押しボタンスイッチや電子部品などを実装して、ケーシングの収納スペースに配置できる。
本発明の出力コネクタを備えるバッテリパックは、平面コイルである受電コイル5を、内蔵電池1である円筒形電池1Aの最低位置の接線位置よりも外側に配設することができる。
以上のバッテリパックは、内蔵電池である円筒形電池から受電コイルを離して配置して、受電コイルによる内蔵電池の温度上昇をより少なくできる。
本発明の出力コネクタを備えるバッテリパックは、ケーシング2の収納スペース25の両側に一対の内蔵電池1を配置して、一対の内蔵電池1の間に放熱スペース26を設けることができる。
以上のバッテリパックは、2本の内蔵電池の間に放熱スペースを設けるので、2本の内蔵電池で容量を大きくしながら、ケーシングの外形を小さくできる。
本発明の出力コネクタを備えるバッテリパックは、ケーシング2の収納スペース25の両側に一対の内蔵電池1を配置して、一対の内蔵電池1の最低位置となる頂部の間に受電コイル5を配置することができる。
以上のバッテリパックは、2本の内蔵電池の頂部の間に受電コイルを配置するので、ケーシングの厚さを大きくすることなく、収納スペースの底部に受電コイルトを収納できる。
本発明の出力コネクタを備えるバッテリパックは、ケーシング62の収納スペース85の片側に1本の内蔵電池1を配置して、内蔵電池1の側部に放熱スペース86を設けることができる。
以上のバッテリパックは、受電コイルと回路基板と内蔵電池と片側の側壁とで囲まれる領域を放熱スペースとするので、放熱スペースをより効率よく放熱できる。それは、放熱スペースの一部に側壁が位置して、放熱スペース内の熱を側壁から外部に放熱できるからである。
本発明の出力コネクタを備えるバッテリパックは、回路基板4の上面に押しボタンスイッチ16を固定して、ケーシング2、62の上面プレート21、81が、押しボタンスイッチ16の上方に、押しボタンスイッチ16をオンオフに切り換える操作部12を設けることができる。
以上のバッテリパックは、上面プレートに押しボタンスイッチの操作部を設けているので、ユーザーが便利に押しボタンスイッチを操作できる。
本出願人が先に出願した携帯電子機器の充電装置の垂直断面図である。 本発明の一実施例にかかるバッテリパックを充電台にセットする状態を示す斜視図である。 本発明の一実施例にかかるバッテリパックを充電台にセットした状態を示すブロック図である。 本発明の実施例1にかかるバッテリパックの斜視図である。 図4に示すバッテリパックを下側から見た背面斜視図である。 図4に示すバッテリパックのVI−VI線断面図である。 図4に示すバッテリパックのVII−VII線断面図である。 図4に示すバッテリパックのVIII−VIII線断面図である。 図4に示すバッテリパックのIX−IX線断面図である。 図4に示すバッテリパックの分解斜視図である。 図10に示すバッテリパックを下側から見た分解斜視図である。 図10に示すバッテリパックの内蔵電池と絶縁ホルダーの連結状態を示す分解斜視図である。 図12に示すバッテリパックを下側から見た分解斜視図である。 本発明の一実施例にかかるバッテリパックのブロック図である。 本発明の実施例2にかかるバッテリパックの斜視図である。 図15に示すバッテリパックを下側から見た背面斜視図である。 図15に示すバッテリパックのXVII−XVII線断面図である。 図15に示すバッテリパックのXVIII−XVIII線断面図である。 図15に示すバッテリパックの分解斜視図である。 図19に示すバッテリパックを下側から見た分解斜視図である。 図20に示すバッテリパックの内蔵電池と絶縁ホルダーの連結状態を示す分解斜視図である。 図21に示すバッテリパックを背面から見た分解斜視図である。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための出力コネクタを備えるバッテリパックを例示するものであって、本発明は出力コネクタを備えるバッテリパックを以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
本発明のバッテリパックは、図2と図3に示すように、磁気誘導作用で電力を搬送する充電台110に載せて充電され、さらに、外部電源120に接続されて充電される内蔵電池1を備えている。さらに、充電された内蔵電池1の電力を外部に出力する電源用の出力コネクタ8も備えている。
(充電台)
磁気誘導作用でバッテリパックの内蔵電池1を充電する充電台110は、図2と図3に示すように、バッテリパック10に磁気誘導作用で電力を供給する送電コイル105を内蔵している。バッテリパック10は、この送電コイル105に電磁結合される受電コイル5と、この受電コイル5に誘導される交流を直流に変換して電池を充電する充電機能を備える。
図2と図3に示す充電台110は、送電コイル105に交流電力を供給する交流電源101と、この交流電源101と送電コイル105とを内蔵する外装ケース102とを備えている。外装ケース102は、バッテリパック10を脱着自在に載せる平面状の載せプレート106を上面に設けている。図2の充電台110は、載せプレート106の外形をバッテリパック10の外形よりも大きくしている。この充電台110は、バッテリパック10を安定して載せプレート106の上にセットできる。充電台110は、載せプレート106の下面に送電コイル105を配置している。送電コイル105は、載せプレート106の下面に沿うように固定され、あるいは、載せプレートの下面に沿って移動するように配置される。
送電コイル105を固定している外装ケース102は、送電コイル105の位置、いいかえると、バッテリパック10をセットする位置を表示して、送電コイル105から受電コイル5に効率よく磁気誘導作用で電力を搬送する。図2の載せプレート106は、バッテリパック10を載せる位置を示すセット位置を図形107で表示して、バッテリパック10を正常なセット位置に配置するようにしている。図の外装ケース102は、載せプレート106の上面に、バッテリパック10の外形を示す図形107を印刷してセット位置を表示している。この充電台110は、図形107の外形に合わせてバッテリパック10をセットして、正常なセット位置に配置できる。さらに、図に示す載せプレート106は、複数種のバッテリパック10を正しいセット位置に配置できるように、複数のセット位置を図形107で印刷して表示している。この充電台110は、種々のバッテリパック10を、正確な位置にセットできる特長がある。
送電コイルが載せプレートの下面に沿って移動する充電台は、図示しないが、載せプレートの上にセットされるバッテリパックの受電コイルの位置を検出して、受電コイルに接近するように送電コイルを移動させる。この構造の充電台は、バッテリパックをセットする位置を特定しない。載せプレートのあらゆる位置にセットされるバッテリパックの受電コイルに送電コイルを接近して効率よく磁気誘導作用で電力搬送できるからである。
送電コイル105は、載せプレート106の下に水平に配置できるように、渦巻き状に巻かれた平面状のコイルとしている。送電コイルは、プラスチック製の載せプレートにインサート成形して固定することができる。送電コイルを載せプレートにインサート成形する充電台は、全体を薄くできる。また、送電コイルをしっかりと外装ケースに固定しながら、載せプレートの表面に接近するように送電コイルを配置して、受電コイルとの間隔を狭くして、効率よく交流電力を受電コイルに伝送できる。送電コイルのインダクタンスは、交流電力の周波数により最適値に設定される。たとえば、供給される交流電力の周波数を100kHz〜500kHzとする送電コイルは、インダクタンスを数十μHないし数mHとする。ただし、充電台は、送電コイルに供給する交流電力の周波数をこの範囲には特定しない。送電コイルには、100kHzよりも低く、あるいは500kHzよりも高い周波数の交流電力を供給して、バッテリパックに磁気誘導作用で電力搬送できるからである。送電コイルのインダクタンスは、交流電力の周波数が高くなると小さく、周波数が低くなると大きくして、磁気誘導作用で効率よく受電コイルに電力搬送できる。
交流電源101は、入力される電力を送電コイル105に供給する周波数の交流に変換して出力する。交流電源101は、ACアダプタ109から直流が入力され、あるいはUSBコネクタなどのコネクタから直流が入力される。また、交流電源は、交流の商用電源を入力して、これを送電コイル105に供給する周波数の交流に変換して出力することもできる。交流電源101は、入力される直流や交流を所定の周波数と電圧の交流に変換して、送電コイル105に出力する。ACアダプタ109やコネクタから直流電力を入力する交流電源101は、DC/ACインバータで直流を交流に変換して出力する。商用電源の交流を入力する交流電源は、交流を整流回路で直流に変換し、整流回路から出力される直流をDC/ACインバータで交流に変換して送電コイル105に出力する。
交流電源101は、バッテリパック10がセットされたことを検出し、あるいはユーザーが電源スイッチ(図示せず)をオンに切り換えて、送電コイル105に交流電力を出力する。バッテリパック10を検出する交流電源101は、バッテリパック10に設けている受電コイル5の検出回路(図示せず)を備えている。さらに、交流電源101は、バッテリパック10の内蔵電池1が満充電されたことを検出して、送電コイル105の交流電力の出力を停止する。交流電源101は、送電コイル105の電流変化を検出して、内蔵電池1の満充電を検出する。バッテリパック10の内蔵電池1が満充電されると、受電コイル5が無負荷となって受電コイル5の電流がほぼ遮断された状態となる。受電コイル5の電流がほぼ遮断されると、送電コイル105の電流も減少する。したがって、交流電源101は送電コイル105の電流が設定値よりも小さくなったことを検出して、バッテリパック10の内蔵電池1が満充電されたことを検出できる。
バッテリパック10は、図2ないし図14に示すように、電磁誘導作用で電力を搬送して充電する送電コイル105を有する充電台110に載せられて、送電コイル105から電力を受け取る受電コイル5と、この受電コイル5に誘導される電力で充電される内蔵電池1と、この内蔵電池1の出力を外部に出力する電源用の出力コネクタ8と、受電コイル5に誘導される電力で内蔵電池1を充電する充電回路50を実装する回路基板4と、この回路基板4と受電コイル5と内蔵電池1とを内蔵するケーシング2とを備える。さらに、バッテリパック10は、外部電源120に接続されて充電されるサブ充電回路57も内蔵している。
(ケーシング)
ケーシング2は、プラスチック製の上ケース2Aと下ケース2Bを連結して内部に収納スペース25を設けている。図4ないし図13のケーシング2は、充電台110に載せられる平面状の底プレート22と、この底プレート22から離して対向する姿勢に配置している上面プレート21と、底プレート22及び上面プレート21両側縁の側壁23Aと両端縁の端面壁23Bとからなる周壁23を有し、底プレート22と上面プレート21と周壁23とで閉鎖構造の収納スペース25を内部に設けている。
底プレート22は下ケース2Bに、上面プレート21は上ケース2Aに一体的に成形して設けている。さらに、上ケース2Aは、周壁23の上半分を一体的に成形して設けており、下ケース2Bは周壁23の下半分を一体的に成形して設けている。ケーシング2は、上ケース2Aと下ケース2Bを、周壁23の境界で連結して、内部に収納スペース25を設け、この収納スペース25に、内蔵電池1と受電コイル5と回路基板4とを配置している。
ケーシング2は、収納スペース25の内部に放熱スペース26を設けるように、円筒形電池1Aである内蔵電池1と、平面コイルの受電コイル5と、回路基板4とを収納している。放熱スペース26を設けるために、円筒形電池1Aの内蔵電池1は、底プレート22と平行な姿勢であって側壁23Aの内側に配置され、平面コイルの受電コイル5は底プレート22内面であって収納スペース25の底部に配設され、回路基板4は、上面プレート21の内面に受電コイル5から離して配設している。すなわち、収納スペース25の底部に受電コイル5を、上部に離して回路基板4を、その側部に円筒形電池1Aを配置して、受電コイル5と回路基板4と内蔵電池1とで囲まれる領域を放熱スペース26としている。
(内蔵電池)
内蔵電池1は円筒形電池1Aのリチウムイオン電池である。リチウムイオン電池は、ラップトップ型のマイクロコンピュータの電源などの種々の用途に多用されている18650の円筒形電池1Aが使用できる。ただし、本発明のバッテリパックは、内蔵電池をこのタイプに特定するものではない。内蔵電池1をリチウムイオン電池とするバッテリパック10は、バッテリパック10の外形を小さくして充電できる容量を大きくできる。さらに、内蔵電池には、リチウムイオン電池以外の円筒形電池、たとえば、ニッケル水素電池などの充電できる全ての電池を使用できる。
(受電コイル)
受電コイル5は、線材を平面に渦巻き状に巻いた平面コイルである。この平面コイルの受電コイル5は、渦巻きを1層又は複数層に巻いて、全体の形状を円板状として外形を円形としている。受電コイル5は、回路基板4側の表面にシールドプレート6を積層している。シールドプレート6は、受電コイル5に誘導される交流磁界から、回路基板4と内蔵電池1とをシールドしている。
(クッション材)
図7ないし図13のバッテリパック10は、受電コイル5と円筒形電池1Aとの間にクッション材7を配置している。クッション材7は、受電コイル5を底プレート22の内面に密着させると共に、受電コイル5と内蔵電池1との熱伝導を遮断する。クッション材7に押されて、底プレート22に密着される受電コイル5は、バッテリパック10を充電台110にセットする状態で送電コイル105により接近して、効率よく内蔵電池1を充電する。受電コイル5と内蔵電池1との熱伝導を遮断するクッション材7は、発熱する受電コイル5による内蔵電池1の温度上昇を理想的な状態で遮断する。ただ、受電コイルは、接着剤や両面テープ等を介して、底プレートの内面に接着して固定することもできる。
(回路基板)
回路基板4は、図7ないし図9に示すように、内蔵電池1である円筒形電池1Aの最高位置の接線位置よりも下方に配置して、回路基板4の上面に押しボタンスイッチ16や電子部品などを実装している。さらに、平面コイルの受電コイル5は、内蔵電池1である円筒形電池1Aの最低位置の接線位置よりも外側に配設している。このバッテリパック10は、内蔵電池1である円筒形電池1Aから受電コイル5を離して配置して、受電コイル5による内蔵電池1の温度上昇をより少なくできる。
(出力コネクタ、入力コネクタ)
さらに、バッテリパック10は、図3ないし図14に示すように、外部に接続される携帯電子機器130に電力を供給する出力コネクタ8を備えている。図のバッテリパック10は、出力コネクタ8としてUSBコネクタ8Aを備える。出力コネクタ8であるUSBコネクタ8Aは、標準USBコネクタであり、操作部12を押圧したとき、電力を出力する。ただ、出力コネクタはUSBコネクタには特定されない。出力コネクタには、外部に接続される携帯電子機器に電力を供給できる、USBコネクタ以外のコネクタ、例えば、携帯電話に接続される電源端子を接続するコネクタ等を使用することもできる。さらに、図のバッテリパック10は、内蔵電池1を充電するための入力コネクタ18も備える。図の出力コネクタ8と入力コネクタ18は、回路基板4に固定されて、収納スペース25の定位置に配置している。
回路基板4は、図14に示すように、受電コイル5に誘導される交流を直流に変換して内蔵電池1を充電する充電回路50と、外部電源120から入力される電力で内蔵電池1を充電するサブ充電回路57と、充電された内蔵電池1の電圧を一定の電圧に安定化して出力するDC/DCコンバータ58と、内蔵電池1の充電状態と出力コネクタ8への放電状態とを制御する制御回路40とを実装している。
(充電回路)
充電回路50は、受電コイル5に誘導される交流を整流して直流に変換する整流回路51と、この整流回路51で整流された脈流を平滑化する平滑回路52の平滑コンデンサー52Aと、この平滑回路52で平滑化された直流で内蔵電池1を充電する充電制御回路53とを備えている。充電回路50は、内蔵電池1を好ましい電圧と電流で充電する。内蔵電池1をリチウムイオン電池とするバッテリパック10の充電回路50は、充電制御回路53を、内蔵電池1を一定の電圧と電流で充電する定電圧・定電流回路とする。内蔵電池をニッケル水素電池などのアルカリ電池とするバッテリパックは、充電制御回路を定電流回路とする。
(サブ充電回路)
サブ充電回路57は、外部電源120から入力される電力で内蔵電池1を充電する。内蔵電池1をリチウムイオン電池とするバッテリパックにあっては、このサブ充電回路57が定電圧・定電流充電して内蔵電池1を充電する。また、内蔵電池をニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池とするバッテリパックにあっては、サブ充電回路が定電流充電して内蔵電池を充電する。さらに、サブ充電回路57は、内蔵電池1の満充電を検出して充電を停止する。図に示すバッテリパック10は、外部電源120からサブ充電回路57に電力を入力する入力コネクタ18を備えている。図に示す入力コネクタ18は、ミニ又はマイクロUSBコネクタ18Aとしている。ただ、入力コネクタは、外部電源から電力を入力できるミニ又はマイクロUSBコネクタ以外のコネクタ、例えば、ACアダプタに接続されるピンプラグを接続するコネクタ等を使用することもできる。
サブ充電回路57は、入力コネクタ18に外部電源120が接続されると、このことを入力電流、または入力電圧から検出できる。外部電源120が接続されると、外部電源120から電力が供給されるからである。サブ充電回路57は、外部電源120から電力が入力される状態において、外部電源120から供給される電力で内蔵電池1を充電する。ただ、バッテリパックは、充電専用の入力コネクタを設けることなく、出力コネクタを、外部から電力を入力するコネクタと外部に電力を出力するコネクタとに併用することもできる。このバッテリパックは、たとえば、出力コネクタを、切換スイッチを介してサブ充電回路とDC/DCコンバータに接続し、この切換スイッチを制御して出力コネクタをサブ充電回路とDC/DCコンバータのいずれかに接続する。
さらに、このバッテリパックは、入力コネクタ18に外部電源120が接続されて、かつ充電台110にセットされる状態において、外部電源120と充電台110のいずれか一方で内蔵電池1を充電する構造としている。図14の制御回路40は、バッテリパック10が充電台110にセットされたことを検出する充電台検出部41と、外部電源120の接続又は充電を検出する外部電源検出部42と、充電台検出部41と外部電源検出部42の検出信号で、内蔵電池1の充電を充電台110と外部電源120のいずれかに選択する充電選択部43を備える。
制御回路40は、バッテリパック10が充電台110にセットされ、かつ外部電源120の接続状態において、充電選択部43でもって、充電台110と外部電源120のいずれか一方で内蔵電池1を充電するように制御する。制御回路40は、好ましくは、バッテリパック10が充電台110にセットされて、外部電源120が接続される状態、すなわち、充電台110と外部電源120の両方で内蔵電池1を充電できる状態にあっては、充電台110から電力搬送される電力で内蔵電池1を充電することなく、外部電源120から供給される電力のみで内蔵電池1を充電する。ただし、バッテリパック10が充電台110にセットされて、外部電源120が接続される状態において、外部電源120から供給される電力で内蔵電池1を充電することなく、充電台110から電力搬送される電力でのみで内蔵電池1を充電することもできる。この場合は、スイッチ44をオフに制御してサブ充電回路57からの電力を遮断する。
制御回路40の充電台検出部41は、バッテリパック10が充電台110にセットされ、あるいは充電台110で充電される状態を検出する。この制御回路40は、受電コイル5の出力を直流に変換する整流回路51の出力を電源電圧として動作し、内蔵電池1から供給される電力では動作しない。すなわち、内蔵電池1は、制御回路40を動作させる電力を消費せず、充電台110から磁気誘導作用で供給される電力で動作する。このため、制御回路40は、バッテリパック10が充電台110にセットされる状態で動作状態となる。充電台検出部41は、制御回路40が動作状態になったことで、バッテリパック10が充電台110にセットされたことを検出する。この充電台検出部41は、簡単な回路構成で充電台110にセットされたことを検出できる。ただし、充電台検出部は、充電台から送信される信号を受信して、充電台にセットされたことを検出することもできる。
外部電源検出部42は、外部電源120の接続を検出し、あるいは外部電源120による内蔵電池1の充電を検出する。外部電源検出部42は、無接点充電を停止する状態で、外部電源120の接続や充電を検出する。無接点充電の停止は、充電回路50と内蔵電池1との間に接続しているスイッチ45をオフに切り換えて実現される。制御回路40は、外部電源120の接続や充電を検出するタイミングにおいて、スイッチ45をオフに保持して無接点充電を停止する。
制御回路40は、充電台検出部41で充電台110にセットされたことを検出し、さらに外部電源検出部42でもって、外部電源120の接続や充電を検出すると、充電選択部43でもって、充電台110に充電停止信号を伝送して、充電台110の充電を停止して、外部電源120で内蔵電池1を充電する。制御回路40は、バッテリパック10が充電台110にセットされない状態で、外部電源120が接続されると、外部電源120で内蔵電池1を充電する。バッテリパック10が充電台110にセットされない状態では、外部電源検出部42で外部電源120の接続や充電を検出する必要はない。内蔵電池1を理想的な状態で外部電源120で充電できるからである。バッテリパック10が充電台110にセットされる状態に限って、外部電源検出部42は外部電源120の接続や充電を検出するので、外部電源検出部42は、バッテリパック10が充電台110にセットされない状態で、外部電源120の接続や充電を検出する必要はない。したがって、充電台110から電力搬送される電力で制御回路40を動作状態とするバッテリパック10は、外部電源120の接続や充電を検出する状態に限って、動作状態となって、外部電源120の接続や充電を検出する。ただ、制御回路40は、つねに充電台検出部41と外部電源検出部42とを動作状態として、充電台110へのセットと、外部電源120の接続や充電を検出することもできる。この制御回路40は、充電台110にセットされて外部電源120が接続されない状態では、充電台110で内蔵電池1を充電し、充電台110にセットされない状態で外部電源120が接続される状態では、外部電源120で内蔵電池1を充電する。
制御回路40は、図14において、受電コイル5と並列に接続している並列コンデンサー54と直列に接続している信号スイッチ55をオン状態に保持して、充電台110に充電停止信号を送信する。充電台110は、並列コンデンサー56が受電コイル5と並列に接続されることを検出して、送電コイル101に交流を出力するのを停止する。また、制御回路40は、信号スイッチ55をオンに保持するのでなく、信号スイッチ55を特定の状態でオンオフに切り換えて、充電台110に外部電源120の接続を伝送することもできる。充電台110は、信号スイッチ55のオンオフを検出して、外部電源120の接続や充電を検出して、送電コイル101に交流を出力するのを停止する。送電コイル101に交流を入力しないように制御して、充電台110による内蔵電池1の充電を停止する回路構成は、無駄な電力消費を削減できると共に、バッテリパック10が送電コイル101から出力される電力で無駄に加温される弊害も防止できる。ただ、制御回路40は、外部電源120の接続や充電を検出する状態で、必ずしも送電コイル101に交流を出力しない状態とすることなく、送電コイル101に交流を出力しながら、バッテリパック10側で内蔵電池1への充電電流を遮断するスイッチ45をオフにして、充電台110による充電を停止することもできる。
整流回路51は、受電コイル5に誘導される交流を整流して、制御回路40に出力する。図のバッテリパック10は、受電コイル5と整流回路51の間に直列コンデンサー56を接続しており、この直列コンデンサー56を介して、受電コイル5に誘導される交流を整流回路51に入力している。直列コンデンサー56は、受電コイル5と直列共振回路を構成して、受電コイル5に誘導される交流を効率よく整流回路51に入力する。したがって、直列コンデンサー56の静電容量は、受電コイル5のインダクタンスで、誘導される交流の周波数に近くなるように設定される。
(DC/DCコンバータ)
DC/DCコンバータ58は、充電された内蔵電池1の電圧を一定の電圧に安定化して出力する。図14の回路図に示す回路基板4は、内蔵電池1とDC/DCコンバータ58との間に、放電スイッチ46を接続している。この放電スイッチ46は、制御回路40でオンオフに制御される。制御回路40は、操作部12を介して操作される押しボタンスイッチ16から入力される信号で放電スイッチ46をオンオフに切り変える。制御回路40は、押しボタンスイッチ16から一定の時間オン信号が入力されると放電スイッチ46をオンに切り換えて、内蔵電池1の出力をDC/DCコンバータ58に出力する。この状態でDC/DCコンバータ58は動作状態となって、出力側に接続している出力コネクタ8に安定化された電力を供給する。制御回路40は、出力コネクタ8に接続している携帯電子機器が外されると、出力コネクタ8から携帯電子機器が外されたことを、出力電流で検出できる。携帯電子機器が外されると出力電流が0Aとなるからである。
さらに、回路基板4は、図14に示すように、内蔵電池1の充放電を制御する保護回路47を実装している。保護回路47は、電池温度と電池の電圧を検出して電池の充放電をコントロールする。電池の温度は、内蔵電池1の表面に熱結合状態に固定している温度センサ19で検出される。したがって、保護回路47には温度センサ19を接続している。保護回路47は、電池の充放電電流を制限する温度を記憶するメモリ48を備えている。メモリ48は、電池の温度に対する許容電流を記憶している。許容電流は、その温度において電池に流すことができる最大電流であって、この電流よりも少ない電流で使用される。したがって、保護回路47は、電池温度から電池を充放電する電流を許容電流よりも小さく制御して電池を保護する。また、保護回路47は、電池の充放電を許容する最高温度と最低温度を記憶して、この最高温度と最低温度との間で充放電を許容するように制御することもできる。最高温度と最低温度は、電池の種類により最適温度に設定され、たとえばリチウムイオン電池においては、最高温度を約60℃〜70℃、最低温度を約−10℃〜0℃とすることができる。
さらに、保護回路47は、内蔵電池1の電圧を検出して充放電を制御する。この保護回路47は、充電している電池の電圧が最高電圧まで上昇すると充電を停止し、また、放電している電池の電圧が最低電圧まで低下すると放電を停止する。図14に示す保護回路47は、電池温度や電池電圧の異常を検出すると、充電回路50を制御して内蔵電池1の充電を停止し、また、放電スイッチ46をオフに制御して内蔵電池1の放電を停止する。
さらに、図14に示すバッテリパックは、内蔵電池1とDC/DCコンバータ58との間に、放電スイッチ46を接続している。この放電スイッチ46は、制御回路40でオンオフに制御される。制御回路40は、押しボタンスイッチ16から入力される信号で放電スイッチ46をオンオフに切り変える。制御回路40は、押しボタンスイッチ16から一定の時間オン信号が入力されると放電スイッチ46をオンに切り換えて、内蔵電池1の出力をDC/DCコンバータ58に出力する。この状態でDC/DCコンバータ58は動作状態となって、出力側に接続している出力コネクタ8に安定化された電力を供給する。制御回路40は、出力コネクタ8に接続している携帯電子機器130が外されると、出力コネクタ8から携帯電子機器130が外されたことを、出力電流で検出できる。携帯電子機器130が外されると出力電流が0Aとなるからである。
さらに、図14に示すバッテリパックは、内蔵電池1の残容量を検出する残容量検出回路49も実装している。この残容量検出回路49は、内蔵電池1の電圧や電池の電流から残容量を演算して、発光ダイオード17の発光色や点灯個数で残容量を表示する。この残容量検出回路49は、押しボタンスイッチ16からオン信号が入力されると、発光ダイオード17を点灯して所定の時間にわたって残容量を表示する。発光ダイオード17は、図6に示すように、回路基板4に固定しており、残容量検出回路49に制御されて内蔵電池1の残容量を表示する。バッテリパック10は、発光ダイオード17の上方に位置する上面プレート21を、透光性を有するプラスチックで製作している。さらに、図6に示すケーシング2の上面プレート21は、発光ダイオード17と対向する部分を薄く成形して、発光ダイオード17から照射される光を外部に透過する透光部21dを設けている。このケーシング2は、発光ダイオード17を表出させる開口窓を設けることなく、発光ダイオード17の発光を透過させて外部に表示できる。ただ、ケースは、開口窓を設けて発光ダイオードをケースから表出させて外部に表示することもできる。
さらに、制御回路は、内蔵電池1の満充電を検出して、内蔵電池1の充電を停止する。充電回路50は、内蔵電池1の満充電を検出すると、満充電されたことを示す満充電信号を充電台110に伝送する。充電台110は、満充電信号を検出して充電を停止する。
[実施例1]
図4ないし図13に示すバッテリパックは、ケーシング2の収納スペース25に2本の内蔵電池1を配置している。ケーシング2に内蔵する2本の内蔵電池1は円筒形電池1Aで、この円筒形電池1Aを収納スペース25に、底プレート22と平行な姿勢であって側壁23Aの内側に配置している。このバッテリパック10は、収納スペース25の両側に一対の内蔵電池1を配置して、一対の内蔵電池1の間に放熱スペース26を設けている。
図4ないし図13に示すバッテリパック10は、一対の円筒形電池1Aと回路基板4と絶縁ホルダー3からなる電池組立9をケーシング2に内蔵している。さらに、このバッテリパック10の電池組立9は、一対の円筒形電池1Aを互いに平行な姿勢で所定の間隔離して、その間に放熱スペース26ができるように絶縁材の絶縁ホルダー3で配設して、この絶縁ホルダー3でもって、回路基板4と円筒形電池1Aと受電コイル5とを定位置に配置している。図7と図9のバッテリパック10は、収納スペース25の両側に配置された一対の内蔵電池1の最低位置となる頂部の間に受電コイル5を配置している。
(ケーシング)
ケーシング2は、その内部に電池組立9を収納している。図4ないし図13のケーシング2は、上ケース2Aと下ケース2Bからなる。上ケース2Aに設けている上面プレート21と、下ケース2Bに設けている底プレート22は四角形で、上面プレート21と底プレート22の間に、平行に並べた2本の内蔵電池1を収納している。ケーシング2の両側部分に位置する周壁23は、内蔵電池1の表面に沿う湾曲面としている。ケーシング2の周壁23は、両側に設けた側壁23Aと、その両端部に設けた端面壁23Bとからなる。図のケーシング2は、側壁23Aを円筒形電池1Aの表面に沿って湾曲する形状として、端面壁23Bを平面状としている。上ケース2Aと下ケース2Bは、側壁23Aと端面壁23Bとからなる周壁23を一体的に成形して設けた形状に、プラスチックを成形して製作している。
上ケース2Aと下ケース2Bは、互いに周壁23の開口端を連結して、内部を閉鎖する構造に連結している。図のケーシング2は、上ケース2Aと下ケース2Bを止ネジ13で連結して固定している。止ネジ13をねじ込んで連結するために、下ケース2Bは、底プレート22の内面に突出して、止ネジ13を挿通する挿入ボス22aを一体的に成形して設けて、上ケース2Aは、上面プレート21の内面に突出するように、止ネジ13をねじこむ連結ボス21aを一体的に成形して設けている。止ネジ13は、下ケース2Bの外側面に設けた挿入凹部22bから挿入ボス22aに挿入されて、下ケース2Bを貫通し、連結ボス21aにねじ込まれて、上ケース2Aと下ケース2Bを連結する。互いに連結される上ケース2Aと下ケース2Bの周壁23は、開口端を超音波溶着し、あるいは接着し、あるいは係止構造として確実に連結できる。さらに、下ケース2Bの表面には、ラベル14を付着して止ネジ13を挿入する挿入凹部22bを外側から見えなくしている。
さらに、図10の下ケース2Bは、底プレート22に配置する受電コイル5を定位置に配置できるように、底プレート22の内面に、受電コイル5を収納できる円形凹部22dを設ける共に、この円形凹部22dの中心に位置して、受電コイル5の中心孔に挿通する位置決めボス22cを一体成形して設けている。図に示す位置決めボス22cは円筒状で、受電コイル5とシールドプレート6の中心孔を嵌入して、これらを定位置に配置している。
ケーシング2は、一方の端面壁23Bに、2組のUSBコネクタ8Aを2段積みにして外部に表出させる2個のコネクタ窓28を開口して、他方の端面壁23Bには、ひとつのミニ又はマイクロUSBコネクタ18Aのコネクタ窓28を開口している。さらに、上ケース2Aは、押しボタンスイッチ16を操作する操作部12を外部に表出するためのスイッチ窓21cを上面プレート21に開口している。
(絶縁ホルダー)
絶縁ホルダー3は、回路基板4を、一対の円筒形電池1Aの間隔が広くなる外側部に配置して、出力コネクタ8と入力コネクタ18を円筒形電池1Aの間の放熱スペース26に配置している。絶縁ホルダー3は、図7ないし図9に示すように、回路基板4を、2本の円筒形電池1Aの最高位置の接線位置よりも下方に位置して配置して、回路基板4よりも内側部に出力コネクタ8と入力コネクタ18を配設している。絶縁ホルダー3は、絶縁材のプラスチックを成形して制作される。絶縁ホルダー3は、その長手方向をケーシング2の側壁23Aと平行な姿勢として、ケーシング2の中央部に配設される。絶縁ホルダー3は、ケーシング2の両端に設けている一対の端面壁23Bの間に配設されて、ケーシング2の両端の端面壁23Bで長手方向の位置ずれを阻止している。したがって、図6、及び図10ないし図13の絶縁ホルダー3は、長手方向の長さ、すなわちその全長を、対向する端面壁23Bの内側間隔として、端面壁23Bの間に配設している。
絶縁ホルダー3は、その内側の定位置に回路基板4を配置して、両側に一対の内蔵電池1を配置する。図7ないし図11の絶縁ホルダー3は、両側の対向壁31と、対向壁31を連結する連結プレート32とをプラスチックで一体的に成形している。両側の対向壁31は、互いに平行に配設されて、その外側に配置される内蔵電池1の表面に沿う形状としている。連結プレート32は、ケーシング2の底プレート22の内側にあって、両側の対向壁31をその片側で連結している。
対向壁31は、底プレート22側を平面部31Aとして、上面プレート21側を湾曲部31Bとして、平面部31Aの片側を連結プレート32に連結している。すなわち、図7ないし図11の対向壁31は、片側を平面部31Aとして、その反対側を湾曲部31Bとして、平面部31Aを連結プレート32に連結している。湾曲部31Bは、内蔵電池1の表面に沿って湾曲するので、上面プレート21に向かって、その内幅が広くなる。内幅が広くなる湾曲部31Bの上面プレート21側に、回路基板4を連結している。この形状の絶縁ホルダー3は、対向壁31を内蔵電池1に沿う形状として内蔵電池1を安定して定位置に配置しながら、湾曲部31Bに回路基板4を配置することで、幅の広い、すなわち多数の電子部品を実装する回路基板4を配置できる。また、ここに配設される回路基板4は、上面プレート21との対向面の反対側の面である内面に突出して、電子部品を配置できる。ここに配置される電子部品は、回路基板4と一対の対向壁31の内側にできるスペースに有効に配置される。
回路基板4は、連結プレート32と平行な姿勢で、一対の対向壁31の内側に連結される。回路基板4を定位置に配置するために、一対の対向壁31は、回路基板4の両側に位置して、回路基板4の表面よりも突出する一対の保持リブ34を設けて、これらの保持リブ34の対向する内側に段差部35と係止フック36とを設けている。係止フック36は、絶縁ホルダー3に一体的に成形して設けている。段差部35は、ここに回路基板4の両側を載せて定位置に配置する。
さらに、絶縁ホルダー3は、図8、図11、及び図13に示すように、対向壁31の内側に配置している回路基板4にリード線19Bを連結している温度センサ19の温度検出部19Aを、絶縁ホルダー3の外側に配置している内蔵電池1に熱結合するために、リード線19Bの引き出し穴39を設けている。各々の温度センサ19のリード線19Bが引き出し穴39に挿通されて、リード線19Bの先端に設けている温度検出部19Aが内蔵電池1の表面の湾曲面に熱結合されている。2個の温度センサ19が各々の内蔵電池1の表面に熱結合して配置されるので、絶縁ホルダー3は、各々の温度センサ19のリード線19Bを挿通する一対の引き出し穴39を設けている。
引き出し穴39は連結プレート32の両側部であって対向壁31とのコーナー部に設けている。引き出し穴39に挿通される温度センサ19のリード線19Bは、可撓性があって変形できる。温度センサ19のリード線19Bは、回路基板4に垂直姿勢に固定されて、対向壁31の平面部31Aの内面に沿って垂直方向に伸びて引き出し穴39に挿通され、引き出し穴39から絶縁ホルダー3の外部に引き出されて、内蔵電池1の表面に向かって外側に折曲されて温度検出部19Aを内蔵電池1の表面に接近させている。さらに、温度センサ19の温度検出部19Aは、受電コイル5と円筒形電池1Aとの間に配置されたクッション材7で押圧されて、内蔵電池1に熱結合状態に固定している。このため、引き出し穴39から引き出されたリード線19Bの先端の温度検出部19Aを確実に内蔵電池1の表面に接触させて熱結合できる。ただ、温度センサーの温度検出部は、必ずしもクッション材で内蔵電池の表面に押圧する必要はなく、温度センサの温度検出部を内蔵電池の表面に接近する状態で、温度検出部を熱伝導ペーストを介して内蔵電池の表面に熱結合することもできる。
さらに、絶縁ホルダー3は、ケーシング2の定位置に連結するために、ケーシング2と対向壁31とを嵌合構造で連結している。嵌合構造は、ケーシング2の上面プレート21に設けた嵌着凸部21bと、絶縁ホルダー3の対向壁31に設けた嵌着凹部31bで構成し、嵌着凸部21bを嵌着凹部31bに案内して、絶縁ホルダー3をケーシング2の定位置に配置している。絶縁ホルダー3は、対向壁31の湾曲部31Bの端縁部であって、上面プレート21に接触する面に嵌着凹部31bを設けている。図7ないし図9に示す絶縁ホルダー3は、湾曲部31Bの端縁部であって、対向する保持リブ34の外側に長手方向に伸びる溝形の嵌着凹部31bを設けている。この嵌着凹部31bに挿通される嵌着凸部21bは、上面プレート21の内面に突出して設けている。溝形の嵌着凹部31bに案内するために、嵌着凸部21bは細長い凸条としている。
さらに、絶縁ホルダー3をケーシング2の定位置に配置するために、絶縁ホルダー3には位置決め穴32aを設けている。位置決め穴32aは、絶縁ホルダー3の連結プレート32に設けている。さらに、連結プレート32は、内面に突出するようにガイドボス32bを一体的に成形して設けて、このガイドボス32bの中心に位置決め穴32aを設けている。位置決め穴32aは、絶縁ホルダー3をケーシング2の定位置に配置して、ケーシング2の挿入ボス22aが挿通される位置に設けている。ガイドボス32bの中心に設けている位置決め穴32aに、ケーシング2の挿入ボス22aが挿通されて、絶縁ホルダー3はケーシング2の定位置に配置される。したがって、位置決め穴32aの内形は、挿入ボス22aの外径にほぼ等しく、挿入ボス22aが位置決め穴32aに挿通されて、絶縁ホルダー3をケーシング2の定位置に配置できる構造としている。
さらに、バッテリパック10は、図6と図7に示すように、上プレート21のスイッチ窓21cから、押しボタンスイッチ16を操作する操作部12を表出させている。操作部12は、回路基板4に固定している押しボタンスイッチ16を押してオンオフに切り変える。押しボタンスイッチ16は、図14に示すように、回路基板4に実装している内蔵電池1の残容量検出回路49に表示信号を出力して、残容量を表示させる。残容量検出回路49は、発光ダイオード17の点灯色や点灯状態で内蔵電池1の残容量を表示する。残容量検出回路49は、押しボタンスイッチ16から表示信号が入力されると、一定の時間、発光ダイオード17を点灯して残容量を表示する。
また、押しボタンスイッチ16は、DC/DCコンバータ58を動作状態に切り換えることもできる。押しボタンスイッチ16のオンオフ信号で残容量を表示し、またDC/DCコンバータ58の動作状態を切り換えるバッテリパック10は、押しボタンスイッチ16を短く押すと残容量を表示し、押しボタンスイッチ16を長く押すとDC/DCコンバータ58を動作状態に切り換えることができる。DC/DCコンバータ58は、押しボタンスイッチ16から入力されるオン信号が設定時間よりも長いことを判定して、動作状態に切り換えられる。このバッテリパック10は、押しボタンスイッチ16を長く押さない状態でDC/DCコンバータ58を動作しない状態に保持できるので、出力コネクタ8に携帯電子機器130を接続しない状態で、電池の無駄な消費を防止できる。それは、DC/DCコンバータ58が動作状態にあると負荷に携帯電子機器130を接続しない状態で電力を消費するからである。
さらに、図の絶縁ホルダー3は、回路基板4に固定される押しボタンスイッチ16の下方に位置して、回路基板4の下面を支持する支持ボス32cを連結プレート32に一体成形して設けている。この構造は、押しボタンスイッチ16が固定された回路基板4の下方を支持ボス32cで支持するので、操作部12を軽く押して、押しボタンスイッチ16を確実に操作できる。
さらに、図10と図12に示す回路基板4は、操作部12との対向面に、可撓性がある遮光性の絶縁シート15を配設している。この絶縁シート15は、貫通孔を有し、この貫通孔から押しボタンスイッチ16を表出させる状態で配設している。この絶縁シート15には、たとえば、ポリエステル等のプラスチックシートが使用できる。この絶縁シート15は、静電気の放電経路を長くして、静電気による放電を防止しながら、ケーシング2内で点灯する発光ダイオード17の光がスイッチ窓21cから外部に漏れるのを防止する。
(リード板)
一対の内蔵電池1は、図10ないし図13に示すように、正負の端面電極をリード板11を介して回路基板4に連結している。図に示す一対の内蔵電池1は、一方の端面電極同士を第1のリード板11Aで接続すると共に、他方の端面電極同士を第2のリード板11Bで接続している。すなわち、一対の内蔵電池1は、リード板11で互いに並列に接続して回路基板4に接続している。ただ、一対の円筒形電池は、互いに直列に接続することもできる。
図のリード板11は、端面電極に接続される接続部を、連結部で連結してなる形状としている。第1のリード板11Aは、上下2段のUSBコネクタ8Aが配設される端面に位置する端面電極を連結している。この第1のリード板11Aは、上下2段のUSBコネクタ8Aに接触しないように、連結部を底面側に折曲すると共に、USBコネクタ8Aの底面の周囲に沿うコ字状に折曲して、絶縁ホルダー3の連結プレート32の下面に配置している。さらに、第1のリード板11Aは、連結部に設けた接続片11aを、絶縁ホルダー3に設けたスリット孔38に通過させて回路基板4に接続している。第2のリード板11Bは、上下2段のUSBコネクタ8Aが配設される端面と反対側の端面に位置する端面電極を連結している。この第2のリード板11Bは、USBコネクタ8Aに接触しないように、連結部を絶縁ホルダー3の端面の下部に配置している。さらに、第2のリード板11Bは、連結部に設けた接続片11aを絶縁ホルダー3の連結プレート32の下面に配置し、さらに、この接続片11aを折曲して絶縁ホルダー3に設けたスリット孔38に通過させて回路基板4に接続している。
(出力コネクタ、入力コネクタ)
出力コネクタ8と入力コネクタ18は、回路基板4に固定されて、内蔵電池1の間に設けている放熱スペース26に配置される。図6、図9、及び図10ないし図13は、出力コネクタ8であるUSBコネクタ8Aと入力コネクタ18であるミニ又はマイクロUSBコネクタ18Aとを定位置に配置する状態を示している。これ等の図に示す回路基板4は、一端部には標準USBコネクタである出力コネクタ8を、他端部にはミニ又はマイクロUSBコネクタ18Aである入力コネクタ18を固定している。出力コネクタ8と入力コネクタ18は、回路基板4にハンダ付けして固定される。出力コネクタ8と入力コネクタ18は、複数の接続ピンを回路基板4に挿入して物理的に連結し、この状態で接続ピンを回路基板4の導電部にハンダ付けして回路基板4に固定し、また電気接続される。以上の回路基板4は、標準USBコネクタであるUSBコネクタ8Aを2段に連結して回路基板4の一端部に固定して、他端部にはミニ又はマイクロUSBコネクタ18Aをハンダ付けして固定している。出力コネクタ8と入力コネクタ18は、回路基板4の両端部にあって、ケーシング2のコネクタ窓28を貫通するUSBプラグが挿入される。回路基板4に固定されるUSBコネクタ8Aは、2段に連結されて、絶縁ホルダー3に設けている嵌着凹部37に案内され、絶縁ホルダー3で定位置に保持される。絶縁ホルダー3は、標準USBコネクタであるUSBコネクタ8Aを案内する嵌着凹部37を設けて、ここにUSBコネクタ8Aを配置している。
以上の実施例のバッテリパック10は、一対の円筒形電池1Aをケーシング2に内蔵している。ただ、本発明のバッテリパックは、1本の円筒形電池をケーシングに内蔵することもできる。以下、1本の円筒形電池を内蔵するバッテリパックの実施例を詳述する。なお、以下に示す実施例において、前述の実施例と同じ構成要素については、同符号を付してその詳細な説明は省略する。
[実施例2]
図15ないし図22に示すバッテリパック60は、ケーシング62の収納スペース85に1本の内蔵電池1を配置している。ケーシング62に内蔵する1本の内蔵電池1は円筒形電池1Aで、この円筒形電池1Aを収納スペース85に、底プレート82と平行な姿勢であって片側の側壁83Aの内側に配置している。このバッテリパック60は、収納スペース85の片側に1本の内蔵電池1を配置して、内蔵電池1の側部に放熱スペース86を設けている。
図15ないし図22に示すバッテリパック10は、1本の円筒形電池1Aと回路基板4と絶縁ホルダー63とからなる電池組立69をケーシング62に内蔵している。さらに、このバッテリパック60は、ケーシング62に内蔵される円筒形電池1Aとケーシング62の側壁83Aとの間を所定の間隔離して、その間に放熱スペース86ができるように絶縁材の絶縁ホルダー63を配設して、この絶縁ホルダー63でもって回路基板4と内蔵電池1と受電コイル5とを定位置に配置している。
(ケーシング)
ケーシング62は、上面プレート81と底プレート82の周囲に周壁83を設けた形状であって、その内部に電池組立69を収納している。図15ないし図22のケーシング62は、上ケース62Aと下ケース62Bからなる。ケーシング62は、その片側部分に1本の円筒形電池1Aを収納し、反対側の片側部分に回路基板4と出力コネクタ8と入力コネクタ18を収納している。ケーシング62の周壁83は、両側に設けた側壁83Aと、その両端部に設けた端面壁83Bとからなる。ケーシング62の両側部分に位置する側壁83Aは、円筒形電池1Aを収納する片側を、円筒形電池1Aの表面に沿って湾曲する湾曲壁83aとし、反対側の片側を垂直面である垂直壁83bとしている。上ケース62Aと下ケース62Bは、互いに周壁83の開口端を連結して、内部を閉鎖する構造に連結している。
図のケーシング62は、上ケース62Aと下ケース62Bを止ネジ13で連結して固定している。止ネジ13をねじ込んで連結するために、下ケース62Bは、底プレート82の内面に突出して、止ネジ13を挿通する挿入ボス82aを一体的に成形して設けて、上ケース62Aは、上面プレート81の内面に突出するように、止ネジ13をねじこむ連結ボス81aを一体的に成形して設けている。止ネジ13は、下ケース62Bの外側面に設けた挿入凹部82bから挿入ボス82aに挿入されて、下ケース62Bを貫通し、連結ボス81aにねじ込まれて、上ケース62Aと下ケース26Bを連結する。さらに、下ケース62Bの表面には、ラベル14を付着している。
さらに、図19の下ケース62Bは、底プレート82に配置する受電コイル5を定位置に配置できるように、底プレート82の内面に、受電コイル5を収納できる円形凹部82dを設ける共に、この円形凹部82dの中心に位置して、受電コイル5の中心孔に挿通する位置決めボス82cを一体成形して設けている。図に示す位置決めボス82cは円筒状で、受電コイル5とシールドプレート6の中心孔を嵌入して、これらを定位置に配置している。さらに、図20に示す下ケース62Bは、下面の両側に、円形凹部82dの外形の沿う形状に湾曲された円形突出部82eを設けて、底プレート82に配置する受電コイル5の外形を大きくできるようにしている。この円形突出部82eは、内側に受電コイル5が配置されるので、バッテリパック60を充電台110にセットする時の受電コイル5の位置を表示する目印ともなる。
ケーシング62は、両端の端面壁83Bに、出力コネクタ8であるUSBコネクタ8Aと入力コネクタ18であるミニ又はマイクロUSBコネクタ18Aを外部に表出させるコネクタ窓28を開口している。ケーシング62は、一方の端面壁83Bに、出力コネクタ8である標準USBコネクタを外部に表出させるコネクタ窓28を開口し、他方の端面壁83Bには、入力コネクタ18であるミニ又はマイクロUSBコネクタ18Aを外部に表出させるコネクタ窓28を開口している。さらに、上ケース62Aは、押しボタンスイッチ12を外部に表出するためのスイッチ窓81cを上面プレート81に開口している。
(絶縁ホルダー)
絶縁ホルダー63は、ケーシング62の片側であって、円筒形電池1Aと側壁83Aの垂直壁83bとの間に配置している。絶縁ホルダー63は、内蔵電池1と垂直壁83bの間隔が広くなる外側部に回路基板4を配設して、回路基板4よりも内側部の放熱スペース86に出力コネクタ8と入力コネクタ18を配設している。絶縁ホルダー3は、図17と図18に示すように、回路基板4を、円筒形電池1Aの最高位置の接線位置よりも下方に位置して配置して、回路基板4よりも内側部に出力コネクタ8と入力コネクタ18を配設している。絶縁ホルダー63は、絶縁材のプラスチックを成形して制作される。絶縁ホルダー63は、その長手方向をケーシング62の側壁83Aと平行な姿勢として、ケーシング62の片側に配設される。絶縁ホルダー63は、ケーシング62の両端に設けている一対の端面壁83Bの間に配設されて、ケーシング62の両端の端面壁83Bで長手方向の位置ずれを阻止している。したがって、図の絶縁ホルダー63は、長手方向の長さ、すなわちその全長を、対向する端面壁83Bの内側間隔として、端面壁83Bの間に配設している。
絶縁ホルダー63は、その内側の定位置に回路基板4を配置して、片側に内蔵電池1を配置する。図17と図18の絶縁ホルダー63は、円筒形電池1Aの対向面に沿う電池側の対向壁91と、ケーシング62の一方の側壁83Aである垂直壁83bに沿う側壁83A側の対向壁90と、電池側の対向壁91と側壁83A側の対向壁90を連結する連結プレート92と、電池側の対向壁91及び側壁83A側の対向壁90と連結プレート92の両端に設けている端面プレート93とをプラスチックで一体的に成形している。電池側の対向壁91と側壁83A側の対向壁90は、互いに平行に配設されている。円筒形電池1Aと対向する電池側の対向壁91は、その外側に配置される円筒形電池1Aの表面に沿う形状としている。ケーシング62の垂直壁83bと対向する側壁83A側の対向壁90は、垂直壁83bの内面に沿う形状としている。連結プレート92は、ケーシング62の底プレート82の内側にあって、電池側の対向壁91と側壁83A側の対向壁90とをその片側で連結している。端面プレート93は、電池側の対向壁91と側壁83A側の対向壁90と連結プレート92の端部に連結するように設けられる。図の絶縁ホルダー63は、一端に標準USBコネクタであるUSBコネクタ8Aを、他端にミニ又はマイクロUSBコネクタ18Aを配置しているので、両端の端面プレート93に開口部を設けて、各々の開口部からUSBコネクタ8Aとミニ又はマイクロUSBコネクタ18Aを表出させている。
電池側の対向壁91は、底プレート82側を平面部91Aとして、上面プレート81側を湾曲部91Bとして、平面部91Aの片側を連結プレート92に連結している。すなわち、図17と図18に示す電池側の対向壁91は、片側を平面部91Aとして、その反対側を湾曲部91Bとして、平面部91Aを連結プレート92に連結している。湾曲部91Bは、内蔵電池1の表面に沿って湾曲するので、上面プレート81に向かって、その内幅が広くなる。内幅が広くなる湾曲部91Bの上面プレート81側に、回路基板4を連結している。
側壁83A側の対向壁90は、底プレート82側から上面プレート81側に向かって、側壁83Aである垂直壁83bとの間隔を狭くする傾斜面として、底プレート81側の片側を連結プレート92に連結している。すなわち、図17と図18に示す側壁83A側の対向壁90は、上面プレート81に向かって、その内幅が広くなる傾斜面としている。傾斜面である側壁83A側の対向壁90は、内幅が広くなる上面プレート81側に、回路基板4を連結している。ただ、側壁83A側の端面壁83Bは、必ずしも傾斜面とする必要はなく、垂直面とすることも湾曲面とすることもできる。
絶縁ホルダー63は、電池側の対向壁91と側壁83A側の対向壁90の内側に、連結プレート92と平行な姿勢で回路基板4を連結している。回路基板4を定位置に配置するために、電池側の対向壁91と側壁83A側の対向壁90は、図17ないし図19に示すように、回路基板4の両側に位置して、回路基板4の表面よりも突出する一対の保持リブ34を設けて、これらの保持リブ34の対向する内側に段差部35と係止フック36とを設けている。
(リード板)
さらに、内蔵電池1は、図19ないし図22に示すように、正負の端面電極を一対のリード板71を介して回路基板4に連結している。一対のリード板71は、端面電極に接続される接続部と、この接続部から引き出されて回路基板4に接続される接続片71aとを備える。これらのリード板71は、絶縁ホルダー63の両端に配置されて、接続部が内蔵電池1の端面電極に接続されると共に、接続片71aを、絶縁ホルダー63に設けたスリット孔38に通過させて回路基板4に接続している。
(出力コネクタ、入力コネクタ)
出力コネクタ8と入力コネクタ18は、回路基板4に固定されて、内蔵電池1と垂直壁83bの間に設けている放熱スペース86に配置される。図19と図20は、出力コネクタ8であるUSBコネクタ8Aと入力コネクタ18であるミニ又はマイクロUSBコネクタ18Aとを定位置に配置する状態を示している。これ等の図に示す回路基板4は、一端部には標準USBコネクタである出力コネクタ8を、他端部にはミニ又はマイクロUSBコネクタ18Aである入力コネクタ18を固定している。出力コネクタ8と入力コネクタ18は、回路基板4の両端部にあって、ケーシング62のコネクタ窓28を貫通するUSBプラグが挿入される。USBコネクタ8Aは、回路基板4にハンダ付けして固定される。USBコネクタ8Aは、複数の接続ピンを回路基板4に挿入して物理的に連結し、この状態で接続ピンを回路基板4の導電部にハンダ付けして回路基板4に固定し、また電気接続される。
さらに、図18ないし図22に示すUSBコネクタ8Aは、USBプラグが挿入される長方形の挿入部の短辺側の一辺が、回路基板4の表面と対向する姿勢となるように回路基板4に固定している。すなわち、この回路基板4は、標準USBコネクタであるUSBコネクタ8Aの長辺側の一辺が側壁83Aである垂直壁83bと平行な姿勢となるように、USBコネクタ8Aを固定している。この構造は、図18に示すように、内蔵電池1と側壁83Aである垂直壁83bとの間にできる放熱スペース86を狭くして、いいかえると全体の外形をよりコンパクトにしながら、標準USBコネクタであるUSBコネクタ8Aを定位置に配置できる。回路基板4に固定されるUSBコネクタ8Aは、絶縁ホルダー63に設けている嵌着凹部97に案内され、絶縁ホルダー63で定位置に保持される。絶縁ホルダー63は、USBコネクタ8Aを案内する嵌着凹部97を設けて、ここにUSBコネクタ8Aを配置している。
1…内蔵電池 1A…円筒形電池
2…ケーシング 2A…上ケース
2B…下ケース
3…絶縁ホルダー
4…回路基板
5…受電コイル
6…シールドプレート
7…クッション材
8…出力コネクタ 8A…USBコネクタ
9…電池組立
10…バッテリパック
11…リード板 11A…第1のリード板
11B…第2のリード板
11a…接続片
12…操作部
13…止ネジ
14…ラベル
15…絶縁シート
16…押しボタンスイッチ
17…発光ダイオード
18…入力コネクタ 18A…ミニ又はマイクロUSBコネクタ
19…温度センサ 19A…温度検出部
19B…リード線
21…上面プレート 21a…連結ボス
21b…嵌着凸部
21c…スイッチ窓
21d…透光部
22…底プレート 22a…挿入ボス
22b…挿入凹部
22c…位置決めボス
22d…円形凹部
23…周壁 23A…側壁
23B…端面壁
25…収納スペース
26…放熱スペース
28…コネクタ窓
31…対向壁 31A…平面部
31B…湾曲部
31b…嵌着凹部
32…連結プレート 32a…位置決め穴
32b…ガイドボス
32c…支持ボス
34…保持リブ
35…段差部
36…係止フック
37…嵌着凹部
38…スリット孔
39…引き出し穴
40…制御回路
41…充電台検出部
42…外部電源検出部
43…充電選択部
44…スイッチ
45…スイッチ
46…放電スイッチ
47…保護回路
48…メモリ
49…残容量検出回路
50…充電回路
51…整流回路
52…平滑回路 52A…平滑コンデンサー
53…充電制御回路
54…並列コンデンサー
55…信号スイッチ
56…直列コンデンサー
57…サブ充電回路
58…DC/DCコンバータ
60…バッテリパック
62…ケーシング 62A…上ケース
62B…下ケース
63…絶縁ホルダー
69…電池組立
71…リード板 71a…接続片
81…上面プレート 81a…連結ボス
81c…スイッチ窓
82…底プレート 82a…挿入ボス
82b…挿入凹部
82c…位置決めボス
82d…円形凹部
82e…円形突出部
83…周壁 83A…側壁
83a…湾曲壁
83b…垂直壁
83B…端面壁
85…収納スペース
86…放熱スペース
90…対向壁
91…対向壁 91A…平面部
91B…湾曲部
92…連結プレート
93…端面プレート
97…嵌着凹部
101…交流電源
102…ケーシング
105…送電コイル
106…載せプレート
107…図形
109…ACアダプタ
110…充電台
120…外部電源
130…携帯電子機器
200…バッテリパック
201…内蔵電池
202…ケーシング
205…受電コイル
290…充電台
本発明は、充電できる内蔵電池と、この内蔵電池を磁気誘導作用で充電する充電機能とを備え、さらに外部に接続される電子機器に電力を供給する出力コネクタを備える携帯式の電源に最適なバッテリパックに関する。
電磁誘導の作用で送電コイルから受電コイルに電力を搬送して、内蔵する電池を充電するバッテリパックとこのバッテリパックを充電する充電台は開発されている。(特許文献1)
特許文献1に記載される充電装置は、充電台に、交流電源で励磁される送電コイルを内蔵し、バッテリパックには送電コイルに電磁結合される受電コイルを内蔵している。バッテリパックは、受電コイルに誘導される交流を整流し、これを電池に供給して充電する回路も内蔵している。この構造によると、充電台の上にバッテリパックを載せて、無接点でバッテリパックの電池を充電できる。
特開2010−98861号公報
磁気誘導の作用を利用して無接点で二次電池を充電する充電システムは、接点を接続することなく充電台に載せて便利に充電できる。また、接点の規格を一致させることなく、無接点で電力搬送して二次電池を充電できることから、不特定多数のユーザーに使用される、コインを投入して所定の時間充電できるコイン充電器などに特に便利に使用できる。
図1は、特許文献1のバッテリパック200を充電台290にセットした状態を示す断面図である。このバッテリパック200は、ケーシング202の底に受電コイル205を配置して、この受電コイル205の上に角形の内蔵電池201を積層するように内蔵している。このバッテリパック200は、充電されるにしたがって温度が高くなる内蔵電池201が、受電コイル205の発熱や回路基板の発熱でさらに加温されて温度上昇する欠点がある。内蔵電池201の発熱を少なくするために、充電電流を小さく設定すると充電に時間がかかって速やかに充電できなくなる。
本発明は、さらにこのような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、携帯電話などの携帯電子機器に接続してこれらを充電するのに使用でき、かつ内蔵電池を磁気誘導作用で電力搬送することで無接点で充電して、接触不良を皆無にしながら確実に充電でき、さらに、充電される二次電池の温度上昇を少なくしながら速やかに充電できる、出力コネクタを備えるバッテリパックを提供することにある。
課題を解決するための手段及び発明の効果
本発明の出力コネクタを備えるバッテリパックは、電磁誘導作用で電力を搬送して充電する送電コイル105を有する充電台110に載せられて、送電コイル105から電力を受け取る受電コイル5と、この受電コイル5に誘導される電力で充電される内蔵電池1と、この内蔵電池1の出力を外部に出力する電源用の出力コネクタ8と、受電コイル5に誘導される電力で内蔵電池1を充電する充電回路50を実装する回路基板4と、この回路基板4と受電コイル5と内蔵電池1とを内蔵するケーシング2、62とを備えている。ケーシング2、62は、充電台110に載せられる平面状の底プレート22、82と、この底プレート22、82から離して対向する姿勢に配置している上面プレート21、81と、底プレート22、82及び上面プレート21、81の両側縁の側壁23A、83Aと両端縁の対向壁23B、83Bとからなる周壁23、83を有し、底プレート22、82と上面プレート21、81と周壁23、83とで閉鎖構造の収納スペース25、85を内部に設けて、この収納スペース25、85に内蔵電池1と受電コイル5と回路基板4とを配置している。内蔵電池1は円筒形電池1Aで、この円筒形電池1Aを収納スペース25、85に、底プレート22、82と平行な姿勢であって側壁23A、83Aの内側に配置している。受電コイル5は平面コイルで、底プレート22、82の内面であって収納スペース25、85の底部に配設している。バッテリパックは、回路基板4を上面プレート21、81の内面に受電コイル5から離して配設して、回路基板4と受電コイル5と内蔵電池1とで囲まれる領域に放熱スペース26、86を設けている。
以上のバッテリパックは、出力コネクタに携帯電話などの携帯電子機器を接続してこれらを充電できる。また、内蔵電池を磁気誘導作用で電力搬送することで無接点で充電して、接触不良を皆無にしながら確実に充電できる。それは、内蔵している受電コイルを充電台の送電コイルに電磁結合して電力搬送して、内蔵電池を充電するからである。さらに、以上のバッテリパックは、充電される二次電池の温度上昇を少なくしながら、速やかに充電できる特徴がある。それは、内蔵電池を円筒形電池とし、この円筒形電池を底プレートと平行な姿勢としてケーシングの周壁内側に配置して収納スペースに配置し、さらに、平面コイルの受電コイルを底プレート内面の収納スペースの底部に配設し、さらにまた、回路基板を上面プレートの内面に受電コイルから離して配設して、回路基板と受電コイルと内蔵電池とで囲まれる領域に放熱スペースを設けているからである。この構造のバッテリパックは、受電コイルや回路基板の発熱を放熱スペースに放熱でき、また、円筒形電池の内蔵電池と受電コイルとの熱結合を少なくして、受電コイルや回路基板の発熱による内蔵電池の温度上昇を有効に防止できる。内蔵電池の温度上昇を少なくできることは、内蔵電池の温度による劣化を少なくし、さらに、これをより大きな電流で急速充電して、より短時間で速やかに満充電できる特徴も実現する。
本発明の出力コネクタを備えるバッテリパックは、受電コイル5と円筒形電池1Aとの間にクッション材7を配置することができる。
以上のバッテリパックは、クッション材でもって受電コイルを底プレートの内面に密着できる。このため、バッテリパックを充電台にセットする状態で、受電コイルを送電コイルにより接近させて、効率よく内蔵電池を充電できる。また、クッション材は、受電コイルと内蔵電池との熱伝導を遮断するので、発熱する受電コイルによる内蔵電池の温度上昇を理想的な状態で遮断できる特徴も実現する。
本発明の出力コネクタを備えるバッテリパックは、回路基板4を、内蔵電池1である円筒形電池1Aの最高位置の接線位置よりも下方に配置することができる。
以上のバッテリパックは、回路基板の上面に押しボタンスイッチや電子部品などを実装して、ケーシングの収納スペースに配置できる。
本発明の出力コネクタを備えるバッテリパックは、平面コイルである受電コイル5を、内蔵電池1である円筒形電池1Aの最低位置の接線位置よりも外側に配設することができる。
以上のバッテリパックは、内蔵電池である円筒形電池から受電コイルを離して配置して、受電コイルによる内蔵電池の温度上昇をより少なくできる。
本発明の出力コネクタを備えるバッテリパックは、ケーシング2の収納スペース25の両側に一対の内蔵電池1を配置して、一対の内蔵電池1の間に放熱スペース26を設けることができる。
以上のバッテリパックは、2本の内蔵電池の間に放熱スペースを設けるので、2本の内蔵電池で容量を大きくしながら、ケーシングの外形を小さくできる。
本発明の出力コネクタを備えるバッテリパックは、ケーシング2の収納スペース25の両側に一対の内蔵電池1を配置して、一対の内蔵電池1の最低位置となる頂部の間に受電コイル5を配置することができる。
以上のバッテリパックは、2本の内蔵電池の頂部の間に受電コイルを配置するので、ケーシングの厚さを大きくすることなく、収納スペースの底部に受電コイルトを収納できる。
本発明の出力コネクタを備えるバッテリパックは、ケーシング62の収納スペース85の片側に1本の内蔵電池1を配置して、内蔵電池1の側部に放熱スペース86を設けることができる。
以上のバッテリパックは、受電コイルと回路基板と内蔵電池と片側の側壁とで囲まれる領域を放熱スペースとするので、放熱スペースをより効率よく放熱できる。それは、放熱スペースの一部に側壁が位置して、放熱スペース内の熱を側壁から外部に放熱できるからである。
本発明の出力コネクタを備えるバッテリパックは、回路基板4の上面に押しボタンスイッチ16を固定して、ケーシング2、62の上面プレート21、81が、押しボタンスイッチ16の上方に、押しボタンスイッチ16をオンオフに切り換える操作部12を設けることができる。
以上のバッテリパックは、上面プレートに押しボタンスイッチの操作部を設けているので、ユーザーが便利に押しボタンスイッチを操作できる。
本出願人が先に出願した携帯電子機器の充電装置の垂直断面図である。 本発明の一実施例にかかるバッテリパックを充電台にセットする状態を示す斜視図である。 本発明の一実施例にかかるバッテリパックを充電台にセットした状態を示すブロック図である。 本発明の実施例1にかかるバッテリパックの斜視図である。 図4に示すバッテリパックを下側から見た背面斜視図である。 図4に示すバッテリパックのVI−VI線断面図である。 図4に示すバッテリパックのVII−VII線断面図である。 図4に示すバッテリパックのVIII−VIII線断面図である。 図4に示すバッテリパックのIX−IX線断面図である。 図4に示すバッテリパックの分解斜視図である。 図10に示すバッテリパックを下側から見た分解斜視図である。 図10に示すバッテリパックの内蔵電池と絶縁ホルダーの連結状態を示す分解斜視図である。 図12に示すバッテリパックを下側から見た分解斜視図である。 本発明の一実施例にかかるバッテリパックのブロック図である。 本発明の実施例2にかかるバッテリパックの斜視図である。 図15に示すバッテリパックを下側から見た背面斜視図である。 図15に示すバッテリパックのXVII−XVII線断面図である。 図15に示すバッテリパックのXVIII−XVIII線断面図である。 図15に示すバッテリパックの分解斜視図である。 図19に示すバッテリパックを下側から見た分解斜視図である。 図20に示すバッテリパックの内蔵電池と絶縁ホルダーの連結状態を示す分解斜視図である。 図21に示すバッテリパックを背面から見た分解斜視図である。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための出力コネクタを備えるバッテリパックを例示するものであって、本発明は出力コネクタを備えるバッテリパックを以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
本発明のバッテリパックは、図2と図3に示すように、磁気誘導作用で電力を搬送する充電台110に載せて充電され、さらに、外部電源120に接続されて充電される内蔵電池1を備えている。さらに、充電された内蔵電池1の電力を外部に出力する電源用の出力コネクタ8も備えている。
(充電台)
磁気誘導作用でバッテリパックの内蔵電池1を充電する充電台110は、図2と図3に示すように、バッテリパック10に磁気誘導作用で電力を供給する送電コイル105を内蔵している。バッテリパック10は、この送電コイル105に電磁結合される受電コイル5と、この受電コイル5に誘導される交流を直流に変換して電池を充電する充電機能を備える。
図2と図3に示す充電台110は、送電コイル105に交流電力を供給する交流電源101と、この交流電源101と送電コイル105とを内蔵する外装ケース102とを備えている。外装ケース102は、バッテリパック10を脱着自在に載せる平面状の載せプレート106を上面に設けている。図2の充電台110は、載せプレート106の外形をバッテリパック10の外形よりも大きくしている。この充電台110は、バッテリパック10を安定して載せプレート106の上にセットできる。充電台110は、載せプレート106の下面に送電コイル105を配置している。送電コイル105は、載せプレート106の下面に沿うように固定され、あるいは、載せプレートの下面に沿って移動するように配置される。
送電コイル105を固定している外装ケース102は、送電コイル105の位置、いいかえると、バッテリパック10をセットする位置を表示して、送電コイル105から受電コイル5に効率よく磁気誘導作用で電力を搬送する。図2の載せプレート106は、バッテリパック10を載せる位置を示すセット位置を図形107で表示して、バッテリパック10を正常なセット位置に配置するようにしている。図の外装ケース102は、載せプレート106の上面に、バッテリパック10の外形を示す図形107を印刷してセット位置を表示している。この充電台110は、図形107の外形に合わせてバッテリパック10をセットして、正常なセット位置に配置できる。さらに、図に示す載せプレート106は、複数種のバッテリパック10を正しいセット位置に配置できるように、複数のセット位置を図形107で印刷して表示している。この充電台110は、種々のバッテリパック10を、正確な位置にセットできる特長がある。
送電コイルが載せプレートの下面に沿って移動する充電台は、図示しないが、載せプレートの上にセットされるバッテリパックの受電コイルの位置を検出して、受電コイルに接近するように送電コイルを移動させる。この構造の充電台は、バッテリパックをセットする位置を特定しない。載せプレートのあらゆる位置にセットされるバッテリパックの受電コイルに送電コイルを接近して効率よく磁気誘導作用で電力搬送できるからである。
送電コイル105は、載せプレート106の下に水平に配置できるように、渦巻き状に巻かれた平面状のコイルとしている。送電コイルは、プラスチック製の載せプレートにインサート成形して固定することができる。送電コイルを載せプレートにインサート成形する充電台は、全体を薄くできる。また、送電コイルをしっかりと外装ケースに固定しながら、載せプレートの表面に接近するように送電コイルを配置して、受電コイルとの間隔を狭くして、効率よく交流電力を受電コイルに伝送できる。送電コイルのインダクタンスは、交流電力の周波数により最適値に設定される。たとえば、供給される交流電力の周波数を100kHz〜500kHzとする送電コイルは、インダクタンスを数十μHないし数mHとする。ただし、充電台は、送電コイルに供給する交流電力の周波数をこの範囲には特定しない。送電コイルには、100kHzよりも低く、あるいは500kHzよりも高い周波数の交流電力を供給して、バッテリパックに磁気誘導作用で電力搬送できるからである。送電コイルのインダクタンスは、交流電力の周波数が高くなると小さく、周波数が低くなると大きくして、磁気誘導作用で効率よく受電コイルに電力搬送できる。
交流電源101は、入力される電力を送電コイル105に供給する周波数の交流に変換して出力する。交流電源101は、ACアダプタ109から直流が入力され、あるいはUSBコネクタなどのコネクタから直流が入力される。また、交流電源は、交流の商用電源を入力して、これを送電コイル105に供給する周波数の交流に変換して出力することもできる。交流電源101は、入力される直流や交流を所定の周波数と電圧の交流に変換して、送電コイル105に出力する。ACアダプタ109やコネクタから直流電力を入力する交流電源101は、DC/ACインバータで直流を交流に変換して出力する。商用電源の交流を入力する交流電源は、交流を整流回路で直流に変換し、整流回路から出力される直流をDC/ACインバータで交流に変換して送電コイル105に出力する。
交流電源101は、バッテリパック10がセットされたことを検出し、あるいはユーザーが電源スイッチ(図示せず)をオンに切り換えて、送電コイル105に交流電力を出力する。バッテリパック10を検出する交流電源101は、バッテリパック10に設けている受電コイル5の検出回路(図示せず)を備えている。さらに、交流電源101は、バッテリパック10の内蔵電池1が満充電されたことを検出して、送電コイル105の交流電力の出力を停止する。交流電源101は、送電コイル105の電流変化を検出して、内蔵電池1の満充電を検出する。バッテリパック10の内蔵電池1が満充電されると、受電コイル5が無負荷となって受電コイル5の電流がほぼ遮断された状態となる。受電コイル5の電流がほぼ遮断されると、送電コイル105の電流も減少する。したがって、交流電源101は送電コイル105の電流が設定値よりも小さくなったことを検出して、バッテリパック10の内蔵電池1が満充電されたことを検出できる。
バッテリパック10は、図2ないし図14に示すように、電磁誘導作用で電力を搬送して充電する送電コイル105を有する充電台110に載せられて、送電コイル105から電力を受け取る受電コイル5と、この受電コイル5に誘導される電力で充電される内蔵電池1と、この内蔵電池1の出力を外部に出力する電源用の出力コネクタ8と、受電コイル5に誘導される電力で内蔵電池1を充電する充電回路50を実装する回路基板4と、この回路基板4と受電コイル5と内蔵電池1とを内蔵するケーシング2とを備える。さらに、バッテリパック10は、外部電源120に接続されて充電されるサブ充電回路57も内蔵している。
(ケーシング)
ケーシング2は、プラスチック製の上ケース2Aと下ケース2Bを連結して内部に収納スペース25を設けている。図4ないし図13のケーシング2は、充電台110に載せられる平面状の底プレート22と、この底プレート22から離して対向する姿勢に配置している上面プレート21と、底プレート22及び上面プレート21両側縁の側壁23Aと両端縁の端面壁23Bとからなる周壁23を有し、底プレート22と上面プレート21と周壁23とで閉鎖構造の収納スペース25を内部に設けている。
底プレート22は下ケース2Bに、上面プレート21は上ケース2Aに一体的に成形して設けている。さらに、上ケース2Aは、周壁23の上半分を一体的に成形して設けており、下ケース2Bは周壁23の下半分を一体的に成形して設けている。ケーシング2は、上ケース2Aと下ケース2Bを、周壁23の境界で連結して、内部に収納スペース25を設け、この収納スペース25に、内蔵電池1と受電コイル5と回路基板4とを配置している。
ケーシング2は、収納スペース25の内部に放熱スペース26を設けるように、円筒形電池1Aである内蔵電池1と、平面コイルの受電コイル5と、回路基板4とを収納している。放熱スペース26を設けるために、円筒形電池1Aの内蔵電池1は、底プレート22と平行な姿勢であって側壁23Aの内側に配置され、平面コイルの受電コイル5は底プレート22内面であって収納スペース25の底部に配設され、回路基板4は、上面プレート21の内面に受電コイル5から離して配設している。すなわち、収納スペース25の底部に受電コイル5を、上部に離して回路基板4を、その側部に円筒形電池1Aを配置して、受電コイル5と回路基板4と内蔵電池1とで囲まれる領域を放熱スペース26としている。
(内蔵電池)
内蔵電池1は円筒形電池1Aのリチウムイオン電池である。リチウムイオン電池は、ラップトップ型のマイクロコンピュータの電源などの種々の用途に多用されている18650の円筒形電池1Aが使用できる。ただし、本発明のバッテリパックは、内蔵電池をこのタイプに特定するものではない。内蔵電池1をリチウムイオン電池とするバッテリパック10は、バッテリパック10の外形を小さくして充電できる容量を大きくできる。さらに、内蔵電池には、リチウムイオン電池以外の円筒形電池、たとえば、ニッケル水素電池などの充電できる全ての電池を使用できる。
(受電コイル)
受電コイル5は、線材を平面に渦巻き状に巻いた平面コイルである。この平面コイルの受電コイル5は、渦巻きを1層又は複数層に巻いて、全体の形状を円板状として外形を円形としている。受電コイル5は、回路基板4側の表面にシールドプレート6を積層している。シールドプレート6は、受電コイル5に誘導される交流磁界から、回路基板4と内蔵電池1とをシールドしている。
(クッション材)
図7ないし図13のバッテリパック10は、受電コイル5と円筒形電池1Aとの間にクッション材7を配置している。クッション材7は、受電コイル5を底プレート22の内面に密着させると共に、受電コイル5と内蔵電池1との熱伝導を遮断する。クッション材7に押されて、底プレート22に密着される受電コイル5は、バッテリパック10を充電台110にセットする状態で送電コイル105により接近して、効率よく内蔵電池1を充電する。受電コイル5と内蔵電池1との熱伝導を遮断するクッション材7は、発熱する受電コイル5による内蔵電池1の温度上昇を理想的な状態で遮断する。ただ、受電コイルは、接着剤や両面テープ等を介して、底プレートの内面に接着して固定することもできる。
(回路基板)
回路基板4は、図7ないし図9に示すように、内蔵電池1である円筒形電池1Aの最高位置の接線位置よりも下方に配置して、回路基板4の上面に押しボタンスイッチ16や電子部品などを実装している。さらに、平面コイルの受電コイル5は、内蔵電池1である円筒形電池1Aの最低位置の接線位置よりも外側に配設している。このバッテリパック10は、内蔵電池1である円筒形電池1Aから受電コイル5を離して配置して、受電コイル5による内蔵電池1の温度上昇をより少なくできる。
(出力コネクタ、入力コネクタ)
さらに、バッテリパック10は、図3ないし図14に示すように、外部に接続される携帯電子機器130に電力を供給する出力コネクタ8を備えている。図のバッテリパック10は、出力コネクタ8としてUSBコネクタ8Aを備える。出力コネクタ8であるUSBコネクタ8Aは、標準USBコネクタであり、操作部12を押圧したとき、電力を出力する。ただ、出力コネクタはUSBコネクタには特定されない。出力コネクタには、外部に接続される携帯電子機器に電力を供給できる、USBコネクタ以外のコネクタ、例えば、携帯電話に接続される電源端子を接続するコネクタ等を使用することもできる。さらに、図のバッテリパック10は、内蔵電池1を充電するための入力コネクタ18も備える。図の出力コネクタ8と入力コネクタ18は、回路基板4に固定されて、収納スペース25の定位置に配置している。
回路基板4は、図14に示すように、受電コイル5に誘導される交流を直流に変換して内蔵電池1を充電する充電回路50と、外部電源120から入力される電力で内蔵電池1を充電するサブ充電回路57と、充電された内蔵電池1の電圧を一定の電圧に安定化して出力するDC/DCコンバータ58と、内蔵電池1の充電状態と出力コネクタ8への放電状態とを制御する制御回路40とを実装している。
(充電回路)
充電回路50は、受電コイル5に誘導される交流を整流して直流に変換する整流回路51と、この整流回路51で整流された脈流を平滑化する平滑回路52の平滑コンデンサー52Aと、この平滑回路52で平滑化された直流で内蔵電池1を充電する充電制御回路53とを備えている。充電回路50は、内蔵電池1を好ましい電圧と電流で充電する。内蔵電池1をリチウムイオン電池とするバッテリパック10の充電回路50は、充電制御回路53を、内蔵電池1を一定の電圧と電流で充電する定電圧・定電流回路とする。内蔵電池をニッケル水素電池などのアルカリ電池とするバッテリパックは、充電制御回路を定電流回路とする。
(サブ充電回路)
サブ充電回路57は、外部電源120から入力される電力で内蔵電池1を充電する。内蔵電池1をリチウムイオン電池とするバッテリパックにあっては、このサブ充電回路57が定電圧・定電流充電して内蔵電池1を充電する。また、内蔵電池をニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池とするバッテリパックにあっては、サブ充電回路が定電流充電して内蔵電池を充電する。さらに、サブ充電回路57は、内蔵電池1の満充電を検出して充電を停止する。図に示すバッテリパック10は、外部電源120からサブ充電回路57に電力を入力する入力コネクタ18を備えている。図に示す入力コネクタ18は、ミニ又はマイクロUSBコネクタ18Aとしている。ただ、入力コネクタは、外部電源から電力を入力できるミニ又はマイクロUSBコネクタ以外のコネクタ、例えば、ACアダプタに接続されるピンプラグを接続するコネクタ等を使用することもできる。
サブ充電回路57は、入力コネクタ18に外部電源120が接続されると、このことを入力電流、または入力電圧から検出できる。外部電源120が接続されると、外部電源120から電力が供給されるからである。サブ充電回路57は、外部電源120から電力が入力される状態において、外部電源120から供給される電力で内蔵電池1を充電する。ただ、バッテリパックは、充電専用の入力コネクタを設けることなく、出力コネクタを、外部から電力を入力するコネクタと外部に電力を出力するコネクタとに併用することもできる。このバッテリパックは、たとえば、出力コネクタを、切換スイッチを介してサブ充電回路とDC/DCコンバータに接続し、この切換スイッチを制御して出力コネクタをサブ充電回路とDC/DCコンバータのいずれかに接続する。
さらに、このバッテリパックは、入力コネクタ18に外部電源120が接続されて、かつ充電台110にセットされる状態において、外部電源120と充電台110のいずれか一方で内蔵電池1を充電する構造としている。図14の制御回路40は、バッテリパック10が充電台110にセットされたことを検出する充電台検出部41と、外部電源120の接続又は充電を検出する外部電源検出部42と、充電台検出部41と外部電源検出部42の検出信号で、内蔵電池1の充電を充電台110と外部電源120のいずれかに選択する充電選択部43を備える。
制御回路40は、バッテリパック10が充電台110にセットされ、かつ外部電源120の接続状態において、充電選択部43でもって、充電台110と外部電源120のいずれか一方で内蔵電池1を充電するように制御する。制御回路40は、好ましくは、バッテリパック10が充電台110にセットされて、外部電源120が接続される状態、すなわち、充電台110と外部電源120の両方で内蔵電池1を充電できる状態にあっては、充電台110から電力搬送される電力で内蔵電池1を充電することなく、外部電源120から供給される電力のみで内蔵電池1を充電する。ただし、バッテリパック10が充電台110にセットされて、外部電源120が接続される状態において、外部電源120から供給される電力で内蔵電池1を充電することなく、充電台110から電力搬送される電力でのみで内蔵電池1を充電することもできる。この場合は、スイッチ44をオフに制御してサブ充電回路57からの電力を遮断する。
制御回路40の充電台検出部41は、バッテリパック10が充電台110にセットされ、あるいは充電台110で充電される状態を検出する。この制御回路40は、受電コイル5の出力を直流に変換する整流回路51の出力を電源電圧として動作し、内蔵電池1から供給される電力では動作しない。すなわち、内蔵電池1は、制御回路40を動作させる電力を消費せず、充電台110から磁気誘導作用で供給される電力で動作する。このため、制御回路40は、バッテリパック10が充電台110にセットされる状態で動作状態となる。充電台検出部41は、制御回路40が動作状態になったことで、バッテリパック10が充電台110にセットされたことを検出する。この充電台検出部41は、簡単な回路構成で充電台110にセットされたことを検出できる。ただし、充電台検出部は、充電台から送信される信号を受信して、充電台にセットされたことを検出することもできる。
外部電源検出部42は、外部電源120の接続を検出し、あるいは外部電源120による内蔵電池1の充電を検出する。外部電源検出部42は、無接点充電を停止する状態で、外部電源120の接続や充電を検出する。無接点充電の停止は、充電回路50と内蔵電池1との間に接続しているスイッチ45をオフに切り換えて実現される。制御回路40は、外部電源120の接続や充電を検出するタイミングにおいて、スイッチ45をオフに保持して無接点充電を停止する。
制御回路40は、充電台検出部41で充電台110にセットされたことを検出し、さらに外部電源検出部42でもって、外部電源120の接続や充電を検出すると、充電選択部43でもって、充電台110に充電停止信号を伝送して、充電台110の充電を停止して、外部電源120で内蔵電池1を充電する。制御回路40は、バッテリパック10が充電台110にセットされない状態で、外部電源120が接続されると、外部電源120で内蔵電池1を充電する。バッテリパック10が充電台110にセットされない状態では、外部電源検出部42で外部電源120の接続や充電を検出する必要はない。内蔵電池1を理想的な状態で外部電源120で充電できるからである。バッテリパック10が充電台110にセットされる状態に限って、外部電源検出部42は外部電源120の接続や充電を検出するので、外部電源検出部42は、バッテリパック10が充電台110にセットされない状態で、外部電源120の接続や充電を検出する必要はない。したがって、充電台110から電力搬送される電力で制御回路40を動作状態とするバッテリパック10は、外部電源120の接続や充電を検出する状態に限って、動作状態となって、外部電源120の接続や充電を検出する。ただ、制御回路40は、つねに充電台検出部41と外部電源検出部42とを動作状態として、充電台110へのセットと、外部電源120の接続や充電を検出することもできる。この制御回路40は、充電台110にセットされて外部電源120が接続されない状態では、充電台110で内蔵電池1を充電し、充電台110にセットされない状態で外部電源120が接続される状態では、外部電源120で内蔵電池1を充電する。
制御回路40は、図14において、受電コイル5と並列に接続している並列コンデンサー54と直列に接続している信号スイッチ55をオン状態に保持して、充電台110に充電停止信号を送信する。充電台110は、並列コンデンサー54が受電コイル5と並列に接続されることを検出して、送電コイル105に交流を出力するのを停止する。また、制御回路40は、信号スイッチ55をオンに保持するのでなく、信号スイッチ55を特定の状態でオンオフに切り換えて、充電台110に外部電源120の接続を伝送することもできる。充電台110は、信号スイッチ55のオンオフを検出して、外部電源120の接続や充電を検出して、送電コイル105に交流を出力するのを停止する。送電コイル105に交流を入力しないように制御して、充電台110による内蔵電池1の充電を停止する回路構成は、無駄な電力消費を削減できると共に、バッテリパック10が送電コイル105から出力される電力で無駄に加温される弊害も防止できる。ただ、制御回路40は、外部電源120の接続や充電を検出する状態で、必ずしも送電コイル105に交流を出力しない状態とすることなく、送電コイル105に交流を出力しながら、バッテリパック10側で内蔵電池1への充電電流を遮断するスイッチ45をオフにして、充電台110による充電を停止することもできる。
整流回路51は、受電コイル5に誘導される交流を整流して、制御回路40に出力する。図のバッテリパック10は、受電コイル5と整流回路51の間に直列コンデンサー56を接続しており、この直列コンデンサー56を介して、受電コイル5に誘導される交流を整流回路51に入力している。直列コンデンサー56は、受電コイル5と直列共振回路を構成して、受電コイル5に誘導される交流を効率よく整流回路51に入力する。したがって、直列コンデンサー56の静電容量は、受電コイル5のインダクタンスで、誘導される交流の周波数に近くなるように設定される。
(DC/DCコンバータ)
DC/DCコンバータ58は、充電された内蔵電池1の電圧を一定の電圧に安定化して出力する。図14の回路図に示す回路基板4は、内蔵電池1とDC/DCコンバータ58との間に、放電スイッチ46を接続している。この放電スイッチ46は、制御回路40でオンオフに制御される。制御回路40は、操作部12を介して操作される押しボタンスイッチ16から入力される信号で放電スイッチ46をオンオフに切り変える。制御回路40は、押しボタンスイッチ16から一定の時間オン信号が入力されると放電スイッチ46をオンに切り換えて、内蔵電池1の出力をDC/DCコンバータ58に出力する。この状態でDC/DCコンバータ58は動作状態となって、出力側に接続している出力コネクタ8に安定化された電力を供給する。制御回路40は、出力コネクタ8に接続している携帯電子機器が外されると、出力コネクタ8から携帯電子機器が外されたことを、出力電流で検出できる。携帯電子機器が外されると出力電流が0Aとなるからである。
さらに、回路基板4は、図14に示すように、内蔵電池1の充放電を制御する保護回路47を実装している。保護回路47は、電池温度と電池の電圧を検出して電池の充放電をコントロールする。電池の温度は、内蔵電池1の表面に熱結合状態に固定している温度センサ19で検出される。したがって、保護回路47には温度センサ19を接続している。保護回路47は、電池の充放電電流を制限する温度を記憶するメモリ48を備えている。メモリ48は、電池の温度に対する許容電流を記憶している。許容電流は、その温度において電池に流すことができる最大電流であって、この電流よりも少ない電流で使用される。したがって、保護回路47は、電池温度から電池を充放電する電流を許容電流よりも小さく制御して電池を保護する。また、保護回路47は、電池の充放電を許容する最高温度と最低温度を記憶して、この最高温度と最低温度との間で充放電を許容するように制御することもできる。最高温度と最低温度は、電池の種類により最適温度に設定され、たとえばリチウムイオン電池においては、最高温度を約60℃〜70℃、最低温度を約−10℃〜0℃とすることができる。
さらに、保護回路47は、内蔵電池1の電圧を検出して充放電を制御する。この保護回路47は、充電している電池の電圧が最高電圧まで上昇すると充電を停止し、また、放電している電池の電圧が最低電圧まで低下すると放電を停止する。図14に示す保護回路47は、電池温度や電池電圧の異常を検出すると、充電回路50を制御して内蔵電池1の充電を停止し、また、放電スイッチ46をオフに制御して内蔵電池1の放電を停止する。
さらに、図14に示すバッテリパックは、内蔵電池1とDC/DCコンバータ58との間に、放電スイッチ46を接続している。この放電スイッチ46は、制御回路40でオンオフに制御される。制御回路40は、押しボタンスイッチ16から入力される信号で放電スイッチ46をオンオフに切り変える。制御回路40は、押しボタンスイッチ16から一定の時間オン信号が入力されると放電スイッチ46をオンに切り換えて、内蔵電池1の出力をDC/DCコンバータ58に出力する。この状態でDC/DCコンバータ58は動作状態となって、出力側に接続している出力コネクタ8に安定化された電力を供給する。制御回路40は、出力コネクタ8に接続している携帯電子機器130が外されると、出力コネクタ8から携帯電子機器130が外されたことを、出力電流で検出できる。携帯電子機器130が外されると出力電流が0Aとなるからである。
さらに、図14に示すバッテリパックは、内蔵電池1の残容量を検出する残容量検出回路49も実装している。この残容量検出回路49は、内蔵電池1の電圧や電池の電流から残容量を演算して、発光ダイオード17の発光色や点灯個数で残容量を表示する。この残容量検出回路49は、押しボタンスイッチ16からオン信号が入力されると、発光ダイオード17を点灯して所定の時間にわたって残容量を表示する。発光ダイオード17は、図6に示すように、回路基板4に固定しており、残容量検出回路49に制御されて内蔵電池1の残容量を表示する。バッテリパック10は、発光ダイオード17の上方に位置する上面プレート21を、透光性を有するプラスチックで製作している。さらに、図6に示すケーシング2の上面プレート21は、発光ダイオード17と対向する部分を薄く成形して、発光ダイオード17から照射される光を外部に透過する透光部21dを設けている。このケーシング2は、発光ダイオード17を表出させる開口窓を設けることなく、発光ダイオード17の発光を透過させて外部に表示できる。ただ、ケースは、開口窓を設けて発光ダイオードをケースから表出させて外部に表示することもできる。
さらに、充電回路は、内蔵電池1の満充電を検出して、内蔵電池1の充電を停止する。充電回路50は、内蔵電池1の満充電を検出すると、満充電されたことを示す満充電信号を充電台110に伝送する。充電台110は、満充電信号を検出して充電を停止する。
[実施例1]
図4ないし図13に示すバッテリパックは、ケーシング2の収納スペース25に2本の内蔵電池1を配置している。ケーシング2に内蔵する2本の内蔵電池1は円筒形電池1Aで、この円筒形電池1Aを収納スペース25に、底プレート22と平行な姿勢であって側壁23Aの内側に配置している。このバッテリパック10は、収納スペース25の両側に一対の内蔵電池1を配置して、一対の内蔵電池1の間に放熱スペース26を設けている。
図4ないし図13に示すバッテリパック10は、一対の円筒形電池1Aと回路基板4と絶縁ホルダー3からなる電池組立9をケーシング2に内蔵している。さらに、このバッテリパック10の電池組立9は、一対の円筒形電池1Aを互いに平行な姿勢で所定の間隔離して、その間に放熱スペース26ができるように絶縁材の絶縁ホルダー3で配設して、この絶縁ホルダー3でもって、回路基板4と円筒形電池1Aと受電コイル5とを定位置に配置している。図7と図9のバッテリパック10は、収納スペース25の両側に配置された一対の内蔵電池1の最低位置となる頂部の間に受電コイル5を配置している。
(ケーシング)
ケーシング2は、その内部に電池組立9を収納している。図4ないし図13のケーシング2は、上ケース2Aと下ケース2Bからなる。上ケース2Aに設けている上面プレート21と、下ケース2Bに設けている底プレート22は四角形で、上面プレート21と底プレート22の間に、平行に並べた2本の内蔵電池1を収納している。ケーシング2の両側部分に位置する周壁23は、内蔵電池1の表面に沿う湾曲面としている。ケーシング2の周壁23は、両側に設けた側壁23Aと、その両端部に設けた端面壁23Bとからなる。図のケーシング2は、側壁23Aを円筒形電池1Aの表面に沿って湾曲する形状として、端面壁23Bを平面状としている。上ケース2Aと下ケース2Bは、側壁23Aと端面壁23Bとからなる周壁23を一体的に成形して設けた形状に、プラスチックを成形して製作している。
上ケース2Aと下ケース2Bは、互いに周壁23の開口端を連結して、内部を閉鎖する構造に連結している。図のケーシング2は、上ケース2Aと下ケース2Bを止ネジ13で連結して固定している。止ネジ13をねじ込んで連結するために、下ケース2Bは、底プレート22の内面に突出して、止ネジ13を挿通する挿入ボス22aを一体的に成形して設けて、上ケース2Aは、上面プレート21の内面に突出するように、止ネジ13をねじこむ連結ボス21aを一体的に成形して設けている。止ネジ13は、下ケース2Bの外側面に設けた挿入凹部22bから挿入ボス22aに挿入されて、下ケース2Bを貫通し、連結ボス21aにねじ込まれて、上ケース2Aと下ケース2Bを連結する。互いに連結される上ケース2Aと下ケース2Bの周壁23は、開口端を超音波溶着し、あるいは接着し、あるいは係止構造として確実に連結できる。さらに、下ケース2Bの表面には、ラベル14を付着して止ネジ13を挿入する挿入凹部22bを外側から見えなくしている。
さらに、図10の下ケース2Bは、底プレート22に配置する受電コイル5を定位置に配置できるように、底プレート22の内面に、受電コイル5を収納できる円形凹部22dを設ける共に、この円形凹部22dの中心に位置して、受電コイル5の中心孔に挿通する位置決めボス22cを一体成形して設けている。図に示す位置決めボス22cは円筒状で、受電コイル5とシールドプレート6の中心孔を嵌入して、これらを定位置に配置している。
ケーシング2は、一方の端面壁23Bに、2組のUSBコネクタ8Aを2段積みにして外部に表出させる2個のコネクタ窓28を開口して、他方の端面壁23Bには、ひとつのミニ又はマイクロUSBコネクタ18Aのコネクタ窓28を開口している。さらに、上ケース2Aは、押しボタンスイッチ16を操作する操作部12を外部に表出するためのスイッチ窓21cを上面プレート21に開口している。
(絶縁ホルダー)
絶縁ホルダー3は、回路基板4を、一対の円筒形電池1Aの間隔が広くなる外側部に配置して、出力コネクタ8と入力コネクタ18を円筒形電池1Aの間の放熱スペース26に配置している。絶縁ホルダー3は、図7ないし図9に示すように、回路基板4を、2本の円筒形電池1Aの最高位置の接線位置よりも下方に位置して配置して、回路基板4よりも内側部に出力コネクタ8と入力コネクタ18を配設している。絶縁ホルダー3は、絶縁材のプラスチックを成形して制作される。絶縁ホルダー3は、その長手方向をケーシング2の側壁23Aと平行な姿勢として、ケーシング2の中央部に配設される。絶縁ホルダー3は、ケーシング2の両端に設けている一対の端面壁23Bの間に配設されて、ケーシング2の両端の端面壁23Bで長手方向の位置ずれを阻止している。したがって、図6、及び図10ないし図13の絶縁ホルダー3は、長手方向の長さ、すなわちその全長を、対向する端面壁23Bの内側間隔として、端面壁23Bの間に配設している。
絶縁ホルダー3は、その内側の定位置に回路基板4を配置して、両側に一対の内蔵電池1を配置する。図7ないし図11の絶縁ホルダー3は、両側の対向壁31と、対向壁31を連結する連結プレート32とをプラスチックで一体的に成形している。両側の対向壁31は、互いに平行に配設されて、その外側に配置される内蔵電池1の表面に沿う形状としている。連結プレート32は、ケーシング2の底プレート22の内側にあって、両側の対向壁31をその片側で連結している。
対向壁31は、底プレート22側を平面部31Aとして、上面プレート21側を湾曲部31Bとして、平面部31Aの片側を連結プレート32に連結している。すなわち、図7ないし図11の対向壁31は、片側を平面部31Aとして、その反対側を湾曲部31Bとして、平面部31Aを連結プレート32に連結している。湾曲部31Bは、内蔵電池1の表面に沿って湾曲するので、上面プレート21に向かって、その内幅が広くなる。内幅が広くなる湾曲部31Bの上面プレート21側に、回路基板4を連結している。この形状の絶縁ホルダー3は、対向壁31を内蔵電池1に沿う形状として内蔵電池1を安定して定位置に配置しながら、湾曲部31Bに回路基板4を配置することで、幅の広い、すなわち多数の電子部品を実装する回路基板4を配置できる。また、ここに配設される回路基板4は、上面プレート21との対向面の反対側の面である内面に突出して、電子部品を配置できる。ここに配置される電子部品は、回路基板4と一対の対向壁31の内側にできるスペースに有効に配置される。
回路基板4は、連結プレート32と平行な姿勢で、一対の対向壁31の内側に連結される。回路基板4を定位置に配置するために、一対の対向壁31は、回路基板4の両側に位置して、回路基板4の表面よりも突出する一対の保持リブ34を設けて、これらの保持リブ34の対向する内側に段差部35と係止フック36とを設けている。係止フック36は、絶縁ホルダー3に一体的に成形して設けている。段差部35は、ここに回路基板4の両側を載せて定位置に配置する。
さらに、絶縁ホルダー3は、図8、図11、及び図13に示すように、対向壁31の内側に配置している回路基板4にリード線19Bを連結している温度センサ19の温度検出部19Aを、絶縁ホルダー3の外側に配置している内蔵電池1に熱結合するために、リード線19Bの引き出し穴39を設けている。各々の温度センサ19のリード線19Bが引き出し穴39に挿通されて、リード線19Bの先端に設けている温度検出部19Aが内蔵電池1の表面の湾曲面に熱結合されている。2個の温度センサ19が各々の内蔵電池1の表面に熱結合して配置されるので、絶縁ホルダー3は、各々の温度センサ19のリード線19Bを挿通する一対の引き出し穴39を設けている。
引き出し穴39は連結プレート32の両側部であって対向壁31とのコーナー部に設けている。引き出し穴39に挿通される温度センサ19のリード線19Bは、可撓性があって変形できる。温度センサ19のリード線19Bは、回路基板4に垂直姿勢に固定されて、対向壁31の平面部31Aの内面に沿って垂直方向に伸びて引き出し穴39に挿通され、引き出し穴39から絶縁ホルダー3の外部に引き出されて、内蔵電池1の表面に向かって外側に折曲されて温度検出部19Aを内蔵電池1の表面に接近させている。さらに、温度センサ19の温度検出部19Aは、受電コイル5と円筒形電池1Aとの間に配置されたクッション材7で押圧されて、内蔵電池1に熱結合状態に固定している。このため、引き出し穴39から引き出されたリード線19Bの先端の温度検出部19Aを確実に内蔵電池1の表面に接触させて熱結合できる。ただ、温度センサーの温度検出部は、必ずしもクッション材で内蔵電池の表面に押圧する必要はなく、温度センサの温度検出部を内蔵電池の表面に接近する状態で、温度検出部を熱伝導ペーストを介して内蔵電池の表面に熱結合することもできる。
さらに、絶縁ホルダー3は、ケーシング2の定位置に連結するために、ケーシング2と対向壁31とを嵌合構造で連結している。嵌合構造は、ケーシング2の上面プレート21に設けた嵌着凸部21bと、絶縁ホルダー3の対向壁31に設けた嵌着凹部31bで構成し、嵌着凸部21bを嵌着凹部31bに案内して、絶縁ホルダー3をケーシング2の定位置に配置している。絶縁ホルダー3は、対向壁31の湾曲部31Bの端縁部であって、上面プレート21に接触する面に嵌着凹部31bを設けている。図7ないし図9に示す絶縁ホルダー3は、湾曲部31Bの端縁部であって、対向する保持リブ34の外側に長手方向に伸びる溝形の嵌着凹部31bを設けている。この嵌着凹部31bに挿通される嵌着凸部21bは、上面プレート21の内面に突出して設けている。溝形の嵌着凹部31bに案内するために、嵌着凸部21bは細長い凸条としている。
さらに、絶縁ホルダー3をケーシング2の定位置に配置するために、絶縁ホルダー3には位置決め穴32aを設けている。位置決め穴32aは、絶縁ホルダー3の連結プレート32に設けている。さらに、連結プレート32は、内面に突出するようにガイドボス32bを一体的に成形して設けて、このガイドボス32bの中心に位置決め穴32aを設けている。位置決め穴32aは、絶縁ホルダー3をケーシング2の定位置に配置して、ケーシング2の挿入ボス22aが挿通される位置に設けている。ガイドボス32bの中心に設けている位置決め穴32aに、ケーシング2の挿入ボス22aが挿通されて、絶縁ホルダー3はケーシング2の定位置に配置される。したがって、位置決め穴32aの内形は、挿入ボス22aの外径にほぼ等しく、挿入ボス22aが位置決め穴32aに挿通されて、絶縁ホルダー3をケーシング2の定位置に配置できる構造としている。
さらに、バッテリパック10は、図6と図7に示すように、上プレート21のスイッチ窓21cから、押しボタンスイッチ16を操作する操作部12を表出させている。操作部12は、回路基板4に固定している押しボタンスイッチ16を押してオンオフに切り変える。押しボタンスイッチ16は、図14に示すように、回路基板4に実装している内蔵電池1の残容量検出回路49に表示信号を出力して、残容量を表示させる。残容量検出回路49は、発光ダイオード17の点灯色や点灯状態で内蔵電池1の残容量を表示する。残容量検出回路49は、押しボタンスイッチ16から表示信号が入力されると、一定の時間、発光ダイオード17を点灯して残容量を表示する。
また、押しボタンスイッチ16は、DC/DCコンバータ58を動作状態に切り換えることもできる。押しボタンスイッチ16のオンオフ信号で残容量を表示し、またDC/DCコンバータ58の動作状態を切り換えるバッテリパック10は、押しボタンスイッチ16を短く押すと残容量を表示し、押しボタンスイッチ16を長く押すとDC/DCコンバータ58を動作状態に切り換えることができる。DC/DCコンバータ58は、押しボタンスイッチ16から入力されるオン信号が設定時間よりも長いことを判定して、動作状態に切り換えられる。このバッテリパック10は、押しボタンスイッチ16を長く押さない状態でDC/DCコンバータ58を動作しない状態に保持できるので、出力コネクタ8に携帯電子機器130を接続しない状態で、電池の無駄な消費を防止できる。それは、DC/DCコンバータ58が動作状態にあると負荷に携帯電子機器130を接続しない状態で電力を消費するからである。
さらに、図の絶縁ホルダー3は、回路基板4に固定される押しボタンスイッチ16の下方に位置して、回路基板4の下面を支持する支持ボス32cを連結プレート32に一体成形して設けている。この構造は、押しボタンスイッチ16が固定された回路基板4の下方を支持ボス32cで支持するので、操作部12を軽く押して、押しボタンスイッチ16を確実に操作できる。
さらに、図10と図12に示す回路基板4は、操作部12との対向面に、可撓性がある遮光性の絶縁シート15を配設している。この絶縁シート15は、貫通孔を有し、この貫通孔から押しボタンスイッチ16を表出させる状態で配設している。この絶縁シート15には、たとえば、ポリエステル等のプラスチックシートが使用できる。この絶縁シート15は、静電気の放電経路を長くして、静電気による放電を防止しながら、ケーシング2内で点灯する発光ダイオード17の光がスイッチ窓21cから外部に漏れるのを防止する。
(リード板)
一対の内蔵電池1は、図10ないし図13に示すように、正負の端面電極をリード板11を介して回路基板4に連結している。図に示す一対の内蔵電池1は、一方の端面電極同士を第1のリード板11Aで接続すると共に、他方の端面電極同士を第2のリード板11Bで接続している。すなわち、一対の内蔵電池1は、リード板11で互いに並列に接続して回路基板4に接続している。ただ、一対の円筒形電池は、互いに直列に接続することもできる。
図のリード板11は、端面電極に接続される接続部を、連結部で連結してなる形状としている。第1のリード板11Aは、上下2段のUSBコネクタ8Aが配設される端面に位置する端面電極を連結している。この第1のリード板11Aは、上下2段のUSBコネクタ8Aに接触しないように、連結部を底面側に折曲すると共に、USBコネクタ8Aの底面の周囲に沿うコ字状に折曲して、絶縁ホルダー3の連結プレート32の下面に配置している。さらに、第1のリード板11Aは、連結部に設けた接続片11aを、絶縁ホルダー3に設けたスリット孔38に通過させて回路基板4に接続している。第2のリード板11Bは、上下2段のUSBコネクタ8Aが配設される端面と反対側の端面に位置する端面電極を連結している。この第2のリード板11Bは、ミニ又はマイクロUSBコネクタ18Aに接触しないように、連結部を絶縁ホルダー3の端面の下部に配置している。さらに、第2のリード板11Bは、連結部に設けた接続片11aを絶縁ホルダー3の連結プレート32の下面に配置し、さらに、この接続片11aを折曲して絶縁ホルダー3に設けたスリット孔38に通過させて回路基板4に接続している。
(出力コネクタ、入力コネクタ)
出力コネクタ8と入力コネクタ18は、回路基板4に固定されて、内蔵電池1の間に設けている放熱スペース26に配置される。図6、図9、及び図10ないし図13は、出力コネクタ8であるUSBコネクタ8Aと入力コネクタ18であるミニ又はマイクロUSBコネクタ18Aとを定位置に配置する状態を示している。これ等の図に示す回路基板4は、一端部には標準USBコネクタである出力コネクタ8を、他端部にはミニ又はマイクロUSBコネクタ18Aである入力コネクタ18を固定している。出力コネクタ8と入力コネクタ18は、回路基板4にハンダ付けして固定される。出力コネクタ8と入力コネクタ18は、複数の接続ピンを回路基板4に挿入して物理的に連結し、この状態で接続ピンを回路基板4の導電部にハンダ付けして回路基板4に固定し、また電気接続される。以上の回路基板4は、標準USBコネクタであるUSBコネクタ8Aを2段に連結して回路基板4の一端部に固定して、他端部にはミニ又はマイクロUSBコネクタ18Aをハンダ付けして固定している。出力コネクタ8と入力コネクタ18は、回路基板4の両端部にあって、ケーシング2のコネクタ窓28を貫通するUSBプラグが挿入される。回路基板4に固定されるUSBコネクタ8Aは、2段に連結されて、絶縁ホルダー3に設けている嵌着凹部37に案内され、絶縁ホルダー3で定位置に保持される。絶縁ホルダー3は、標準USBコネクタであるUSBコネクタ8Aを案内する嵌着凹部37を設けて、ここにUSBコネクタ8Aを配置している。
以上の実施例のバッテリパック10は、一対の円筒形電池1Aをケーシング2に内蔵している。ただ、本発明のバッテリパックは、1本の円筒形電池をケーシングに内蔵することもできる。以下、1本の円筒形電池を内蔵するバッテリパックの実施例を詳述する。なお、以下に示す実施例において、前述の実施例と同じ構成要素については、同符号を付してその詳細な説明は省略する。
[実施例2]
図15ないし図22に示すバッテリパック60は、ケーシング62の収納スペース85に1本の内蔵電池1を配置している。ケーシング62に内蔵する1本の内蔵電池1は円筒形電池1Aで、この円筒形電池1Aを収納スペース85に、底プレート82と平行な姿勢であって片側の側壁83Aの内側に配置している。このバッテリパック60は、収納スペース85の片側に1本の内蔵電池1を配置して、内蔵電池1の側部に放熱スペース86を設けている。
図15ないし図22に示すバッテリパック60は、1本の円筒形電池1Aと回路基板4と絶縁ホルダー63とからなる電池組立69をケーシング62に内蔵している。さらに、このバッテリパック60は、ケーシング62に内蔵される円筒形電池1Aとケーシング62の側壁83Aとの間を所定の間隔離して、その間に放熱スペース86ができるように絶縁材の絶縁ホルダー63を配設して、この絶縁ホルダー63でもって回路基板4と内蔵電池1と受電コイル5とを定位置に配置している。
(ケーシング)
ケーシング62は、上面プレート81と底プレート82の周囲に周壁83を設けた形状であって、その内部に電池組立69を収納している。図15ないし図22のケーシング62は、上ケース62Aと下ケース62Bからなる。ケーシング62は、その片側部分に1本の円筒形電池1Aを収納し、反対側の片側部分に回路基板4と出力コネクタ8と入力コネクタ18を収納している。ケーシング62の周壁83は、両側に設けた側壁83Aと、その両端部に設けた端面壁83Bとからなる。ケーシング62の両側部分に位置する側壁83Aは、円筒形電池1Aを収納する片側を、円筒形電池1Aの表面に沿って湾曲する湾曲壁83aとし、反対側の片側を垂直面である垂直壁83bとしている。上ケース62Aと下ケース62Bは、互いに周壁83の開口端を連結して、内部を閉鎖する構造に連結している。
図のケーシング62は、上ケース62Aと下ケース62Bを止ネジ13で連結して固定している。止ネジ13をねじ込んで連結するために、下ケース62Bは、底プレート82の内面に突出して、止ネジ13を挿通する挿入ボス82aを一体的に成形して設けて、上ケース62Aは、上面プレート81の内面に突出するように、止ネジ13をねじこむ連結ボス81aを一体的に成形して設けている。止ネジ13は、下ケース62Bの外側面に設けた挿入凹部82bから挿入ボス82aに挿入されて、下ケース62Bを貫通し、連結ボス81aにねじ込まれて、上ケース62Aと下ケース26Bを連結する。さらに、下ケース62Bの表面には、ラベル14を付着している。
さらに、図19の下ケース62Bは、底プレート82に配置する受電コイル5を定位置に配置できるように、底プレート82の内面に、受電コイル5を収納できる円形凹部82dを設ける共に、この円形凹部82dの中心に位置して、受電コイル5の中心孔に挿通する位置決めボス82cを一体成形して設けている。図に示す位置決めボス82cは円筒状で、受電コイル5とシールドプレート6の中心孔を嵌入して、これらを定位置に配置している。さらに、図20に示す下ケース62Bは、下面の両側に、円形凹部82dの外形の沿う形状に湾曲された円形突出部82eを設けて、底プレート82に配置する受電コイル5の外形を大きくできるようにしている。この円形突出部82eは、内側に受電コイル5が配置されるので、バッテリパック60を充電台110にセットする時の受電コイル5の位置を表示する目印ともなる。
ケーシング62は、両端の端面壁83Bに、出力コネクタ8であるUSBコネクタ8Aと入力コネクタ18であるミニ又はマイクロUSBコネクタ18Aを外部に表出させるコネクタ窓28を開口している。ケーシング62は、一方の端面壁83Bに、出力コネクタ8である標準USBコネクタを外部に表出させるコネクタ窓28を開口し、他方の端面壁83Bには、入力コネクタ18であるミニ又はマイクロUSBコネクタ18Aを外部に表出させるコネクタ窓28を開口している。さらに、上ケース62Aは、押しボタンスイッチ16の操作部12を外部に表出するためのスイッチ窓81cを上面プレート81に開口している。
(絶縁ホルダー)
絶縁ホルダー63は、ケーシング62の片側であって、円筒形電池1Aと側壁83Aの垂直壁83bとの間に配置している。絶縁ホルダー63は、内蔵電池1と垂直壁83bの間隔が広くなる外側部に回路基板4を配設して、回路基板4よりも内側部の放熱スペース86に出力コネクタ8と入力コネクタ18を配設している。絶縁ホルダー63は、図17と図18に示すように、回路基板4を、円筒形電池1Aの最高位置の接線位置よりも下方に位置して配置して、回路基板4よりも内側部に出力コネクタ8と入力コネクタ18を配設している。絶縁ホルダー63は、絶縁材のプラスチックを成形して制作される。絶縁ホルダー63は、その長手方向をケーシング62の側壁83Aと平行な姿勢として、ケーシング62の片側に配設される。絶縁ホルダー63は、ケーシング62の両端に設けている一対の端面壁83Bの間に配設されて、ケーシング62の両端の端面壁83Bで長手方向の位置ずれを阻止している。したがって、図の絶縁ホルダー63は、長手方向の長さ、すなわちその全長を、対向する端面壁83Bの内側間隔として、端面壁83Bの間に配設している。
絶縁ホルダー63は、その内側の定位置に回路基板4を配置して、片側に内蔵電池1を配置する。図17と図18の絶縁ホルダー63は、円筒形電池1Aの対向面に沿う電池側の対向壁91と、ケーシング62の一方の側壁83Aである垂直壁83bに沿う側壁83A側の対向壁90と、電池側の対向壁91と側壁83A側の対向壁90を連結する連結プレート92と、電池側の対向壁91及び側壁83A側の対向壁90と連結プレート92の両端に設けている端面プレート93とをプラスチックで一体的に成形している。電池側の対向壁91と側壁83A側の対向壁90は、互いに平行に配設されている。円筒形電池1Aと対向する電池側の対向壁91は、その外側に配置される円筒形電池1Aの表面に沿う形状としている。ケーシング62の垂直壁83bと対向する側壁83A側の対向壁90は、垂直壁83bの内面に沿う形状としている。連結プレート92は、ケーシング62の底プレート82の内側にあって、電池側の対向壁91と側壁83A側の対向壁90とをその片側で連結している。端面プレート93は、電池側の対向壁91と側壁83A側の対向壁90と連結プレート92の端部に連結するように設けられる。図の絶縁ホルダー63は、一端に標準USBコネクタであるUSBコネクタ8Aを、他端にミニ又はマイクロUSBコネクタ18Aを配置しているので、両端の端面プレート93に開口部を設けて、各々の開口部からUSBコネクタ8Aとミニ又はマイクロUSBコネクタ18Aを表出させている。
電池側の対向壁91は、底プレート82側を平面部91Aとして、上面プレート81側を湾曲部91Bとして、平面部91Aの片側を連結プレート92に連結している。すなわち、図17と図18に示す電池側の対向壁91は、片側を平面部91Aとして、その反対側を湾曲部91Bとして、平面部91Aを連結プレート92に連結している。湾曲部91Bは、内蔵電池1の表面に沿って湾曲するので、上面プレート81に向かって、その内幅が広くなる。内幅が広くなる湾曲部91Bの上面プレート81側に、回路基板4を連結している。
側壁83A側の対向壁90は、底プレート82側から上面プレート81側に向かって、側壁83Aである垂直壁83bとの間隔を狭くする傾斜面として、底プレート81側の片側を連結プレート92に連結している。すなわち、図17と図18に示す側壁83A側の対向壁90は、上面プレート81に向かって、その内幅が広くなる傾斜面としている。傾斜面である側壁83A側の対向壁90は、内幅が広くなる上面プレート81側に、回路基板4を連結している。ただ、側壁83A側の対向壁90は、必ずしも傾斜面とする必要はなく、垂直面とすることも湾曲面とすることもできる。
絶縁ホルダー63は、電池側の対向壁91と側壁83A側の対向壁90の内側に、連結プレート92と平行な姿勢で回路基板4を連結している。回路基板4を定位置に配置するために、電池側の対向壁91と側壁83A側の対向壁90は、図17ないし図19に示すように、回路基板4の両側に位置して、回路基板4の表面よりも突出する一対の保持リブ34を設けて、これらの保持リブ34の対向する内側に段差部35と係止フック36とを設けている。
(リード板)
さらに、内蔵電池1は、図19ないし図22に示すように、正負の端面電極を一対のリード板71を介して回路基板4に連結している。一対のリード板71は、端面電極に接続される接続部と、この接続部から引き出されて回路基板4に接続される接続片71aとを備える。これらのリード板71は、絶縁ホルダー63の両端に配置されて、接続部が内蔵電池1の端面電極に接続されると共に、接続片71aを、絶縁ホルダー63に設けたスリット孔38に通過させて回路基板4に接続している。
(出力コネクタ、入力コネクタ)
出力コネクタ8と入力コネクタ18は、回路基板4に固定されて、内蔵電池1と垂直壁83bの間に設けている放熱スペース86に配置される。図19と図20は、出力コネクタ8であるUSBコネクタ8Aと入力コネクタ18であるミニ又はマイクロUSBコネクタ18Aとを定位置に配置する状態を示している。これ等の図に示す回路基板4は、一端部には標準USBコネクタである出力コネクタ8を、他端部にはミニ又はマイクロUSBコネクタ18Aである入力コネクタ18を固定している。出力コネクタ8と入力コネクタ18は、回路基板4の両端部にあって、ケーシング62のコネクタ窓28を貫通するUSBプラグが挿入される。USBコネクタ8Aとミニ又はマイクロUSBコネクタ18Aは、回路基板4にハンダ付けして固定される。USBコネクタ8Aとミニ又はマイクロUSBコネクタ18Aは、複数の接続ピンを回路基板4に挿入して物理的に連結し、この状態で接続ピンを回路基板4の導電部にハンダ付けして回路基板4に固定し、また電気接続される。
さらに、図18ないし図22に示すUSBコネクタ8Aは、USBプラグが挿入される長方形の挿入部の短辺側の一辺が、回路基板4の表面と対向する姿勢となるように回路基板4に固定している。すなわち、この回路基板4は、標準USBコネクタであるUSBコネクタ8Aの長辺側の一辺が側壁83Aである垂直壁83bと平行な姿勢となるように、USBコネクタ8Aを固定している。この構造は、図18に示すように、内蔵電池1と側壁83Aである垂直壁83bとの間にできる放熱スペース86を狭くして、いいかえると全体の外形をよりコンパクトにしながら、標準USBコネクタであるUSBコネクタ8Aを定位置に配置できる。回路基板4に固定されるUSBコネクタ8Aは、絶縁ホルダー63に設けている嵌着凹部97に案内され、絶縁ホルダー63で定位置に保持される。絶縁ホルダー63は、USBコネクタ8Aを案内する嵌着凹部97を設けて、ここにUSBコネクタ8Aを配置している。
1…内蔵電池 1A…円筒形電池
2…ケーシング 2A…上ケース
2B…下ケース
3…絶縁ホルダー
4…回路基板
5…受電コイル
6…シールドプレート
7…クッション材
8…出力コネクタ 8A…USBコネクタ
9…電池組立
10…バッテリパック
11…リード板 11A…第1のリード板
11B…第2のリード板
11a…接続片
12…操作部
13…止ネジ
14…ラベル
15…絶縁シート
16…押しボタンスイッチ
17…発光ダイオード
18…入力コネクタ 18A…ミニ又はマイクロUSBコネクタ
19…温度センサ 19A…温度検出部
19B…リード線
21…上面プレート 21a…連結ボス
21b…嵌着凸部
21c…スイッチ窓
21d…透光部
22…底プレート 22a…挿入ボス
22b…挿入凹部
22c…位置決めボス
22d…円形凹部
23…周壁 23A…側壁
23B…端面壁
25…収納スペース
26…放熱スペース
28…コネクタ窓
31…対向壁 31A…平面部
31B…湾曲部
31b…嵌着凹部
32…連結プレート 32a…位置決め穴
32b…ガイドボス
32c…支持ボス
34…保持リブ
35…段差部
36…係止フック
37…嵌着凹部
38…スリット孔
39…引き出し穴
40…制御回路
41…充電台検出部
42…外部電源検出部
43…充電選択部
44…スイッチ
45…スイッチ
46…放電スイッチ
47…保護回路
48…メモリ
49…残容量検出回路
50…充電回路
51…整流回路
52…平滑回路 52A…平滑コンデンサー
53…充電制御回路
54…並列コンデンサー
55…信号スイッチ
56…直列コンデンサー
57…サブ充電回路
58…DC/DCコンバータ
60…バッテリパック
62…ケーシング 62A…上ケース
62B…下ケース
63…絶縁ホルダー
69…電池組立
71…リード板 71a…接続片
81…上面プレート 81a…連結ボス
81c…スイッチ窓
82…底プレート 82a…挿入ボス
82b…挿入凹部
82c…位置決めボス
82d…円形凹部
82e…円形突出部
83…周壁 83A…側壁
83a…湾曲壁
83b…垂直壁
83B…端面壁
85…収納スペース
86…放熱スペース
90…対向壁
91…対向壁 91A…平面部
91B…湾曲部
92…連結プレート
93…端面プレート
97…嵌着凹部
101…交流電源
102…ケーシング
105…送電コイル
106…載せプレート
107…図形
109…ACアダプタ
110…充電台
120…外部電源
130…携帯電子機器
200…バッテリパック
201…内蔵電池
202…ケーシング
205…受電コイル
290…充電台

Claims (8)

  1. 電磁誘導作用で電力を搬送して充電する送電コイルを有する充電台に載せられて、送電コイルから電力を受け取る受電コイルと、この受電コイルに誘導される電力で充電される内蔵電池と、この内蔵電池の出力を外部に出力する電源用の出力コネクタと、前記受電コイルに誘導される電力で内蔵電池を充電する充電回路を実装する回路基板と、この回路基板と前記受電コイルと前記内蔵電池とを内蔵するケーシングとを備える出力コネクタを備えるバッテリパックであって、
    前記ケーシングは、充電台に載せられる平面状の底プレートと、この底プレートから離して対向する姿勢に配置している上面プレートと、底プレート及び上面プレート両側縁の側壁と両端縁の端面壁とからなる周壁を有し、底プレートと上面プレートと周壁とで閉鎖構造の放熱スペースを内部に設けて、この放熱スペースに前記内蔵電池と前記受電コイルと前記回路基板とを配置しており、
    前記内蔵電池は円筒形電池で、この円筒形電池が前記放熱スペースに、底プレートと平行な姿勢であって前記側壁の内側に配置され、
    さらに前記受電コイルは平面コイルであって、前記底プレートの内面であって放熱スペースの底部に配設され、
    さらに、前記回路基板が、上面プレートの内面に前記受電コイルから離して配設されて、前記回路基板と前記受電コイルと内蔵電池とで囲まれる領域に放熱スペースを設けてなることを特徴とする出力コネクタを備えるバッテリパック。
  2. 前記受電コイルと円筒形電池との間にクッション材を配置してなる請求項1に記載される出力コネクタを備えるバッテリパック。
  3. 前記回路基板が、前記内蔵電池である円筒形電池の最高位置の接線位置よりも下方に配置されてなる請求項1又は2に記載される出力コネクタを備えるバッテリパック。
  4. 平面コイルである前記受電コイルが、内蔵電池である円筒形電池の最低位置の接線位置よりも外側に配設されてなる請求項1ないし3のいずれかに記載される出力コネクタを備えるバッテリパック。
  5. 前記ケーシングの放熱スペースの両側に一対の内蔵電池を配置して、一対の内蔵電池の間に放熱スペースを設けてなる請求項1ないし4のいずれかに記載される出力コネクタを備えるバッテリパック。
  6. 前記ケーシングの放熱スペースの両側に一対の内蔵電池を配置して、一対の内蔵電池の最低位置となる頂部の間に前記受電コイルを配置している請求項1ないし5のいずれかに記載される出力コネクタを備えるバッテリパック。
  7. 前記ケーシングの放熱スペースの片側に1本の内蔵電池を配置して、内蔵電池の側部に放熱スペースを設けてなる請求項1ないし4のいずれかに記載される出力コネクタを備えるバッテリパック。
  8. 前記回路基板の上面に押しボタンスイッチを固定しており、前記ケーシングの上面プレートは、押しボタンスイッチの上方に、押しボタンスイッチをオンオフに切り換える操作部を設けている請求項1ないし7のいずれかに記載される出力コネクタを備えるバッテリパック。
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