(57)【要約】目的は二次電池の電池消耗に関する情報をユーザに通知することである。二次電池ユニット１０は、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又は並列状態で装着可能である。二次電池ユニットは、電池規格に準じた形状及び寸法を有し、正極端子１３と負極端子１５とを装備するケース１１と、ケース内に収納され、正極端子と負極端子とに電気的に接続される二次電池２０と、ケース内に収納されるアンテナ３２と、二次電池の端子間の電圧Ｖｔｅ又はそれに応じた電圧Ｖｄを検出する電圧検出部と、前記二次電池の端子間の電圧Ｖｔｅ又はそれに応じた電圧Ｖｄのデータをアンテナを介して外部情報処理装置に送信する送信部とを具備する。
2019044561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【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又は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とに電気的に接続される二次電池と、
前記ケースの内側又は外側に配置されるアンテナと、
前記二次電池の端子間の電圧又はそれに応じた電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部により検出された電圧のデータを前記アンテナを介して外部情報処理装置に送信する送信部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】
前記ケース内に収納される又は前記ケースの表面に設置されるＬＥＤと、
前記電圧検出部により検出された電圧に基づいて前記ＬＥＤを制御する制御部とをさらに具備す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４】
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又は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とに電気的に接続される二次電池と、
前記ケース内に収納される又は前記ケースの表面に設置されるＬＥＤと、
前記二次電池の端子間の電圧又はそれに応じた電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部により検出された電圧に基づいて前記ＬＥＤを制御する制御部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５】
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４記載の二次電池ユニット。
【請求項６】
外部負荷装置に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がそれぞれ装備され、前記正極端子と前記負極端子とに二次電池のそれぞれ対応する端子が接続され、前記二次電池の端子間の電圧又はそれに応じた電圧を電圧検出部で検出し、前記電圧検出部により検出された電圧のデータを外部情報処理装置に送信部から無線送信することを特徴とする二次電池ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池規格に準拠した形状及び寸法を有する二次電池ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
おもちゃ、ゲーム機器及び携帯用電子機器などの電池駆動型の機器には、単３形乾電池などの電池規格に準拠した電池が使用されることが多い。現在、このような機器に使用する電池として、環境への配慮や経済性から、使い捨ての一次電池から繰り返し充電可能な二次電池が広く普及している。二次電池を使用する場合、消耗した二次電池を電池駆動型の機器から取り外し、専用の充電器にセットすることで二次電池を充電することができる。しかし、既に機器に装着された二次電池の消耗を把握することは、装着した機器に電池残量の表示機能がない限り困難であり、動作中の機器が停止したことにより、ユーザは、二次電池の完全消耗を把握できるだけである。そのため、多くのユーザは、電池残量の有無にかかわらず、使用前に機器から二次電池を取り外し、充電する。一方で、二次電池の電池残量が残っていると思って機器を使用したら、すぐに電池残量がゼロとなってしまい、その機器を使用できなくなってしまい、結局外出先で新しい電池を購入するといったケースもある。このように、二次電池の電池消耗を把握できないことで、ユーザは多くの不便を強いる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
目的は、二次電池の電池消耗に関する情報をユーザに通知することができ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】
【０００４】
本実施形態に係る二次電池ユニットは、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又は並列状態で装着可能であり、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とに電気的に接続される二次電池と、前記ケースの内側又は外側に設置されるアンテナと、前記二次電池の端子間の電圧又はそれに応じた電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部により検出された電圧のデータを前記アンテナを介して前記外部情報処理装置に送信する送信部とを具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【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内部構造を示す図である。
【図３】図３は、図１の二次電池ユニットの等価回路図である。
【図４】図４は、電池の放電特性の参考例を示す図である。
【図５】図５は、図１の二次電池ユニットによる電池消耗通知処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
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。本実施形態に係る二次電池ユニットは、電池規格に準じた形状及び寸法に構成され、そのケース内に二次電池と基板とを収納したものである。二次電池ユニットは、二次電池の端子間電圧に関するデータを外部情報処理装置に送信する機能と二次電池の電池消耗をユーザに通知する機能とを有する。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。
【０００７】
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の内部構造を示す図である。本実施形態に係る二次電池ユニット１０は、電池規格に準じた形状及び寸法で構成される。典型的には、図１に示すように、二次電池ユニット１０は、単３形電池規格に準じた形状及び寸法で構成される。具体的には、二次電池ユニット１０は有底の円筒形状のケース１１を有する。このケース１１の直径と高さとは、単３形電池規格に準拠している。ケース１１の上端面（前端面ともいう）の中央には単３形電池規格に準拠した高さを有する小突起（ピップ）が設けられ、その突起の表面には、正極端子１３として円形状の導電板が取り付けられる。ケース１１の下端面（後端面ともいう）の中央には円形の窪みが形成され、その窪みには負極端子１５として円形状の導電板が取り付けられる。これにより、二次電池ユニット１０は、単３形の電池で駆動する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１０は、単３乾電池の電池ボックスに装着できるのであれば、ケース１１、正極端子１３及び負極端子１５の形状と寸法とは、上記に限定されない。もちろん、二次電池ユニット１０は、他の電池規格に準じた外寸で構成されてもよい。
【０００８】
ケース１１の内部には、二次電池２０が収納される。二次電池２０は、典型的には、単４形電池規格に準じた形状及び寸法を有する。二次電池２１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、鉛蓄電池等のいずれの種類でもよい。二次電池２０は、ケース１１の中心軸に対して半径方向にオフセットした配置される。このオフセットは、ケース１１と二次電池２０との間にスペースを作る。この空いたスペースに二次電池２０の基板３０が配置される。二次電池２０の正極端子２３は、ケーブル等を介してケース１１に装備された正極端子１３と基板３０とに電気的に接続される。同様に、二次電池２０の負極端子２５は、ケーブル等を介してケース１１に装備された負極端子１５と基板３０とに電気的に接続される。
【０００９】
基板３０には、光源、典型的にはＬＥＤ３１が実装されている。基板３０は、ＬＥＤ３１がケース１１の半径方向の外側に向くように配置される。少なくとも、ケース１１の側面のＬＥＤ３１に対向する部分は透明または半透明の硬質樹脂により形成される。これにより、ユーザは二次電池ユニット１０のＬＥＤ３１の点灯を目視で確認することができる。なお、ＬＥＤ３１は、ケース１１の表面に設置されてもよい。ＬＥＤ３１をケース表面に設置することは、ケース１１に内蔵する場合に比べて実装することは難しいが、ＬＥＤ３１の点灯の視認性を向上させることができる。
【００１０】
図３は、図１の二次電池ユニット１０の等価回路図である。二次電池ユニット１０は、ＬＥＤ３１、アンテナ３２、ＲＦＩＣ３３、分圧抵抗３４，検出抵抗３５、ＲＦＩＣ３３、ＤＣＤＣコンバータ３６及びＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ-ｔｏ-Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：アナログ-デジタル変換器）３７を有する。これらの電子部品は基板３０に実装される。
【００１１】
二次電池２０の負極端子２５は、基板３０のＧＮＤに接続される。二次電池２０の正極端子２３はＤＣＤＣコンバータ３６の入力端子に接続される。ＤＣＤＣコンバータ３６の出力端子は、ＲＦＩＣ３３の電源端子とＡＤＣ３７の電源端子に接続される。ＤＣＤＣコンバータ３６は、二次電池２０の電圧（例えば、１．５Ｖ）Ｖｃｃを内部回路動作用の例えば３．０Ｖの電源電圧Ｖｄｄに昇圧する。ＤＣＤＣコンバータ３６により発生された電源電圧Ｖｄｄは、ＲＦＩＣ３３とＡＤＣ３７とに印加される。これにより、ＲＦＩＣ３３とＡＤＣ３７とが駆動される。ただし、ＲＦＩＣ３３及びＡＤＣ３７がＶｃｃ(例えば、１．５Ｖ)以下で動作するならＤＣＤＣコンバータ３６は必要ない。
【００１２】
二次電池２０に対して検出抵抗３５が並列に接続される。この検出抵抗３５と二次電池２０の正極端子２３との間には、分圧抵抗３４が介在される。分圧抵抗３４と検出抵抗３５との間の接続ノードにＡＤＣ３７の入力端子が接続される。ＡＤＣ３７の出力端子は、ＲＦＩＣ３３のＩｎｐｕｔ端子に接続される。分圧抵抗３４は、後述のＡＤＣ３７に、ＡＤＣ３７が計測可能な電圧（ここでは、駆動電圧Ｖｄｄ）以上の電圧が入力されないように、二次電池２０の電圧を分圧する。ＡＤＣ３７は、検出抵抗３５にかかるアナログ電圧Ｖｄをデジタル信号に変換する。ＡＤＣ３７によりデジタルデータに変換された電圧データは、ＲＦＩＣ３３に入力される。分圧抵抗３４の抵抗値と検出抵抗３５の抵抗値とは、ＡＤＣ３７の仕様、例えばＡＤＣ３７の基準電圧、ＡＤＣ３７の分解能、及び検出電圧に応じて予め調整されている。さらに、ＡＤＣ３７は、マイコン内蔵のものであってもよい。ＡＤＣ３７は分圧抵抗３４、検出抵抗３５とともに電圧検出部を構成する。
【００１３】
ＲＦＩＣ３３は、二次電池ユニット１０を統括して制御する。ＲＦＩＣ３３のＬＥＤ端子にはＬＥＤ３１が接続される。ＲＦＩＣ３３のＡＮＴ端子には無線通信用のアンテナ３２が接続される。ＲＦＩＣ３３のＧＮＤ端子は、基板３０のＧＮＤに接続される。ＲＦＩＣ３３は、機能上、無線通信部（送信部）、端子間電圧計算部、制御部等を備える。
【００１４】
無線通信部は、制御部の制御に従って、無線通信用のアンテナ３２を介して外部情報処理装置とＢｌｕｅｔｏｏｔｈ(登録商標)規格に準拠した無線通信を行う。なお、無線通信部は、他の無線通信規格、例えば無線ＬＡＮ、ＬＴＥ等の規格に準拠した無線通信を行ってもよい。
【００１５】
端子間電圧計算部は、電圧検出部からの出力に基づいて、二次電池２０の端子間電圧Ｖｔｅを計算する。二次電池２０の端子間電圧Ｖｔｅは、分圧抵抗３４の抵抗値と、検出抵抗３５の抵抗値と、検出抵抗３５にかかる電圧Ｖｄとに基づいて計算することができる。
【００１６】
制御部は、無線通信部を制御し、電圧検出部により検出された二次電池２０の端子間電圧に関するデータを外部情報処理装置に送信する。二次電池ユニット１０から外部情報処理装置に送信されるデータは、電圧検出部により検出された電圧Ｖｄの生データと端子間電圧計算部により計算された二次電池２０の端子間電圧Ｖｔｅのデータとのいずれでもよい。また、制御部は、電圧検出部により検出された電圧に基づいて、ＬＥＤ３１を制御する。
【００１７】
二次電池ユニット１０が有する二次電池２０の端子間電圧通知機能に係る処理の手順を図５を参照して説明する。既に説明したＲＦＩＣ３３の機能により、二次電池２０の端子間電圧Ｖｔｅが計算される（Ｓ１１）。制御部は、端子間電圧Ｖｔｅを予め決められた第１閾値電圧Ｖｔｈ１に対して比較する（Ｓ１２）。端子間電圧Ｖｔｅが第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上であるとき（Ｓ１２のＮＯ）、制御部は、ＬＥＤ３１の制御を行わない、つまり、ＬＥＤ３１は点灯せずに、消灯された状態で維持される。端子間電圧Ｖｔｅが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも小さいとき（Ｓ１２のＹＥＳ）、制御部は、端子間電圧Ｖｔｅを予め決められた第２閾値電圧Ｖｔｈ２（Ｖｔｈ２＜Ｖｔｈ１）に対して比較する（Ｓ１３）。端子間電圧Ｖｔｅが第２閾値電圧Ｖｔｈ２以上であるとき（Ｓ１３のＮＯ）、制御部は、予め設定された第１点滅間隔Ｔ１でＬＥＤ３１を点滅させるために、ＬＥＤ３１を制御する（Ｓ１４）。端子間電圧Ｖｔｅが第２閾値電圧Ｖｔｈ２よりも小さいとき（Ｓ１３のＹＥＳ）、制御部は、予め設定された第２点滅間隔Ｔ２（Ｔ２＜Ｔ１）でＬＥＤ３１を点滅させるために、ＬＥＤ３１を制御する（Ｓ１５）。このＬＥＤ３１の点滅間隔の変動は、電池の消耗の度合いを表現する。
【００１８】
なお、第１、第２閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２は、二次電池２０の放電特性を参考に、任意の値に決めることができる。放電特性は、端子間電圧を縦軸に、放電容量を横軸にした図４に示すようなグラフで表すことができる。放電特性グラフは、二次電池２０の端子間電圧Ｖｔｅの放電容量に対する依存性を示している。例えば、第１閾値電圧Ｖｔｈ１は、放電特性グラフにおいて、二次電池の定格容量Ｒｃの５０％を消耗した時点に対応する端子間電圧に設定される。同様に、第２閾値電圧Ｖｔｈ２は、放電特性グラフにおいて、二次電池の定格容量Ｒｃのうち８０％を消耗した時点に対応する端子間電圧に設定される。
【００１９】
図５のフローチャートでは、ステップＳ１１で二次電池２０の端子間電圧Ｖｔｅを特定し、端子間電圧Ｖｔｅの電圧値に従って、ＬＥＤ３１を制御していたが、端子間電圧Ｖｔｅは、電圧検出部により検出される検出電圧Ｖｄに対応することから、端子間電圧Ｖｔｅに代わって検出電圧Ｖｄを用いて処理することができる。
【００２０】
以上説明した本実施形態に係る二次電池ユニット１０によれば、二次電池２０の端子間電圧Ｖｔｅを特定し、端子間電圧Ｖｔｅに応じてＬＥＤ３１の表示態様を変化させることにより、二次電池ユニット１０を使用するユーザに対して視覚的に二次電池２０の消耗の度合いを通知することができる。また、二次電池ユニット１０は、外部情報処理装置に対して二次電池２０の端子間電圧に関するデータを送信する機能を備える。例えば、スマートフォン等の外部情報処理装置に、受信した端子間電圧に関するデータから電池の消耗度合いを特定するアプリケーションソフトをインストールしておくことで、ユーザは、二次電池ユニット１０が備える二次電池２０の消耗度合いを確認することができる。このように、本実施形態に係る二次電池ユニット１０は、ユーザに対して二次電池の消耗度合い通知することを実現する。
【００２１】
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】
【００２２】
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）、２０…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、３１…ＬＥＤ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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