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1. (WO2019044567) SECONDARY BATTERY UNIT
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明 細 書

発明の名称 二次電池ユニット

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0004  

課題を解決するための手段

0005  

図面の簡単な説明

0006  

発明を実施するための形態

0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020  

符号の説明

0021  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7  

図面

1   2   3   4A   4B   5  

明 細 書

発明の名称 : 二次電池ユニット

技術分野

[0001]
 本発明は二次電池ユニットに関する。

背景技術

[0002]
 電池駆動機器には単1、単3型乾電池などの規格化された一次電池が用いられる事が多い。電池が寿命に達した場合、電池交換が必要とされる。つまり古い電池を電池駆動機器から取り外し、新しい電池を装着する。二次電池であれば、放電しきった二次電池を機器から取り外して、充電器にセットして充電し、充電完了後に充電器から取り外して、機器に装着するためその負担は増大する。
[0003]
 このように従来の乾電池は使用可能時間が有限であり、寿命に達すると装着されている機器本体から取り外して、新しい乾電池と交換する手間が必要とされる。また充電可能な電池でも、充電の際には機器本体から取り外して充電器に装着する必要があり、いずれにしてもその電池交換の負担は避けられない。

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0004]
 目的は、電池交換の負担を軽減し得る二次電池ユニットを提供することにある。

課題を解決するための手段

[0005]
 本実施形態に係る二次電池ユニットは、外部負荷装置に対して接続される正極端子及び負極端子と、正極端子と負極端子に接続される二次電池と、外部の一次コイルからの交番磁束により誘起電流を発生させる複数の二次コイルと、二次コイルの出力を整流及び平滑して二次電池を充電するための複数の充電回路とが具備される。複数の充電回路は複数の二次コイルに個々に設けられ、二次電池に対して並列接続される。

図面の簡単な説明

[0006]
[図1] 図1は、本実施形態に係る二次電池ユニットの外観を示す斜視図である。
[図2] 図2は、図1の二次電池ユニットの縦断面図である。
[図3] 図3は、図1の二次電池ユニットに装備される充電回路の等価回路図である。
[図4A] 図4Aは、図3の二次コイルの構成を示す斜視図である。
[図4B] 図4Bは、図3の二次コイルの構成を示す展開図である。
[図5] 図5は、図3の充電回路の他の構成を示す等価回路図である。

発明を実施するための形態

[0007]
 以下、図面を参照しながら本実施形態に係る二次電池ユニットを説明する。以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
[0008]
 図1は、本実施形態に係る二次電池ユニット10の外観を示す斜視図である。図2は、図1の二次電池ユニット10の縦断面図である。本実施形態に係る二次電池ユニット10は、電池規格に準じた寸法で構成された有底の円筒形状のケース11を有する。典型的には、ケース11は単3形規格に準じた高さ及び直径の円筒体で構成される。円筒形状のケース11の前後端面には電池規格に準じて正極端子13と負極端子15が装備される。ケース11の内側には単4形規格の単一の二次電池21が収納される。二次電池21としてはニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リチウムイオン二次電池、その他のいずれの種類であってもよい。
[0009]
 二次電池21の正極端子23と負極端子25は、ケース11の前後端面の正極端子13と負極端子15にそれぞれ電気的に接続される。通常の単3形の一次電池又は二次電池に代替仕様が可能、つまり単3形電池で駆動する外部負荷装置の電池ボックスに単独で又は他の単3形電池と直列又は並列状態で装着することができる。なお、二次電池ユニットは他の電池規格に準じた形状及び寸法で形成したものでもよい。
[0010]
 二次電池21の中心軸は円筒形のケース11の中心軸に対して半径方向にオフセットされる。このオフセットは、ケース11と二次電池21との間に僅かなスペースを確保する。このスペースには、二次電池21の充電回路を形成した基板30が設置される。
[0011]
 図3に示すように、本実施形態に係る二次電池ユニット10に無接点充電機能を装備させるために複数の二次コイル101,201,301を有している。複数の二次コイル101,201,301はそれぞれ並列に接続された共振用コンデンサ103,203,303と共に複数の並列共振回路を構成する。これら並列共振回路の共振周波数は互いに同一に設定される。二次コイル101,201,301は、外部の一次コイルからの交番磁束により電流を誘起する。一次コイルは外部負荷装置の電池ボックスに装備されており、この電池ボックスに装着した状態で二次電池ユニット10の二次電池21を充電することが可能になっている。二次コイル101,201,301については後述する。
[0012]
 二次コイル101は共振用コンデンサ103とともに並列共振回路を構成する。並列共振回路には、二次コイル101に発生した誘起電流を整流するための整流用ダイオード105と整流用ダイオード105で整流された電流を平滑化する平滑用コンデンサ107とから構成される整流回路が接続される。整流回路により整流された電流により二次電池21が充電される。同様に、二次コイル201と共振用コンデンサ203とからなる並列共振回路には整流用ダイオード205と平滑用コンデンサ207とから構成される整流回路が接続され、二次コイル301と共振用コンデンサ303とからなる並列共振回路は整流用ダイオード305と平滑用コンデンサ307とから構成される整流回路が接続される。
二次電池21に対して複数系統の並列共振回路及び整流回路が並列に接続される。しかし図5に示すように、二次コイル101,201,301に対して単体の整流回路を並列に設けて整流回路を共用させる構成を否定するものではない。
[0013]
 図4Aにケース11に収納された二次コイル101,201,301の斜視図を示し、図4Bに二次コイル101,201,301の展開図を示す。二次コイル101,201,301は、フレキシブルな絶縁基板100の表面にメッキ法、エッチング法等でスパイラル形に導体パターンが形成されてなる平面コイルである。絶縁基板100はケース11の内寸とほぼ等価な長さ、ケース11の内周長とほぼ等価な幅に構成される。二次コイル101,201,301が形成された絶縁基板100は円筒状に湾曲され、円筒形のケース11の内面と、二次電池21や基板30との隙間に挿入される。それに伴って二次コイル101,201,301はケース11の内周面に沿って湾曲される。
[0014]
 二次コイル101,201,301は寸法、巻数、巻き方向に関して同一のコイルであり、ケース11の軸方向に長い長円、楕円又は矩形に構成される。二次コイル101,201,301を形成した絶縁基板100は円筒状に湾曲され、円筒形のケース11の内面と二次電池21や基板30との隙間に挿入される。結果的に二次コイル101,201,301はケース11の内周面に沿って湾曲される。
[0015]
 円筒状に湾曲された基板30上で二次コイル101,201,301が互いに正対しないように二次コイル101,201,301は奇数個、好ましくは図示したように3個である。二次コイル101,201,301が3個であれば、二次コイル101,201,301はケース11の周方向に沿って120°ずつずらして配置される。二次コイル101,201,301の個数を“2n-1”(n;正の整数)に一般化すると、二次コイル101,201,301は360°/(2n-1)ずつずらされる。さらに二次コイル101,201,301が互いにオーバーラップしないように、各二次コイル101,201,301は120°の範囲内、一般化すると360°/(2n-1)の範囲内に形成される。
[0016]
 本実施形態に係る二次電池ユニット10は二次電池と共に二次コイル及び充電回路を備えていることから電池ボックスに装着したままで充電することが可能となる。
[0017]
 また二次電池ユニット10は円筒形であり、軸回転し易く、どの向きで外部負荷装置の電池ボックスに装着されるかは不測である。どの向きで二次電池ユニット10が外部負荷装置の電池ボックスに装着されたとしても誘起電流を発生させ、効率的に二次電池21を充電可能とすることが望ましい。本実施形態では、上述したように、複数の二次コイル101,201,301を周面に沿って配列させているので、電池ボックスに装備された一次コイルに対して二次コイル101,201,301のいずれかが重なり、誘起電流を発生されて二次電池21を充電することができる。
[0018]
 また一次コイルに対して二次コイル101,201,301のいずれか2個がオーバーラップして、各コイルで電流が誘起されたときであっても、二次コイル101,201,301に対して個々に整流回路を独立して設け、これら整流回路を二次電池21に対して並列に接続していることから、各別に整流された電流を合成させることができ、損失無く効率的に二次電池21を充電することができる。
[0019]
 また奇数個の二次コイル101,201,301を周方向に分散して配置したことで、ある1個の二次コイルが一次コイルに正対したとき、二次電池21を挟んで反対側で他のコイルが一次コイルに正対することはなく、従って二次コイルが互いに磁束変化を打ち消しあう事態が生じることはない。
[0020]
 本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

符号の説明

[0021]
 10…二次電池ユニット、11…ケース、13…正極端子(ケース)、15…負極端子(ケース)、21…二次電池、23…正極端子(二次電池)、25…負極端子(二次電池)、30…基板、101、201、301…二次コイル、103、203、303…共振用コンデンサ、105,205,305…整流用ダイオード、107,207,307…平滑用コンデンサ。

請求の範囲

[請求項1]
 外部負荷装置の電池ボックスに単独又は他の外部電池と直列/並列状態で装着可能な二次電池ユニットにおいて、
 電池規格に準じた形状及び寸法を有し、正極端子と負極端子とを装備するケースと、
 前記ケース内に収納され、前記正極端子と前記負極端子に電気的に接続される二次電池と、
 前記ケースの内面又は外面に配列され、外部の一次コイルからの交番磁束により誘起電流を発生させる複数の平面型の二次コイルと、
 前記ケース内に収納され、前記複数の二次コイルに個々に設けられ、前記二次電池に対して並列接続され、前記二次コイルの出力を整流及び平滑して前記二次電池を充電する複数の充電回路とを具備することを特徴とする二次電池ユニット。
[請求項2]
 前記ケースは有底の円筒形状を有し、前記ケースの上端面と下端面とに前記正極端子と前記負極端子とがそれぞれ装備されることを特徴とする請求項1記載の二次電池ユニット。
[請求項3]
 前記二次コイルの個数は奇数であることを特徴とする請求項2記載の二次電池ユニット。
[請求項4]
 前記二次コイルの個数は3であり、前記ケースの周方向に沿って120°ずつずれて配列されることを特徴とする請求項3記載の二次電池ユニット。
[請求項5]
 前記二次コイルは、前記ケースの内面に沿って湾曲されることを特徴とする請求項2記載の二次電池ユニット。
[請求項6]
 前記二次コイルは、前記ケースの軸方向に長い長円、楕円又は矩形のコイル形状を有することを特徴とする請求項2記載の二次電池ユニット。
[請求項7]
 外部負荷装置に対して電気的に接続される正極端子と負極端子と、
 前記正極端子と前記負極端子とに接続される二次電池と、
 外部の一次コイルからの交番磁束により誘起電流を発生させる複数の二次コイルと、
 前記複数の二次コイルに個々に設けられ、前記二次電池に対して並列接続され、前記二次コイルの出力を整流及び平滑して前記二次電池を充電する複数の充電回路とを具備することを特徴とする二次電池ユニット。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4A]

[ 図 4B]

[ 図 5]