(57)【要約】【課題】      本発明の目的は、通常の市販電池と交換が可能で、バッテリ・セイフティ・ユニットと、カソードとアノードを持つ少なくとも２個の個別電池と、リチャージ電極中の電流が過充電であった場合に電流を遮断し、ディスチャージ電極の出力電圧が既定電圧を下回った場合にバッテリ・パックのディスチャージを中止するよう設計したバッテリ・セイフティ・ユニットを搭載した回路基板とを有する、充電式バッテリ・パックを提供することである。【解決手段】  カソード接続コンダクタは、リチャージ電極とディスチャージ電極を個別電池のカソード端子に接続し、アノード接続コンダクタは、リチャージ電極とディスチャージ電極を個別電池のアノード端子に接続する。回路基板を有したカバーは、個別電池と、カソード接続コンダクタと、アノード接続コンダクタと、回路基板とを、個別電池の上部と下部を有する１個のバッテリ・パックとして連結する。カソード接続コンダクタとアノード接続コンダクタの少なくとも一つは、回路基板に電気的に接続される。本発明のバッテリ・パックは、例えばリチウム・イオン電池であったり、デジタル・カメラ等のポータブル電子機器に利用することが可能である。
2005520313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リチャージ電極とディスチャージ電極と、
リチャージ電極において電流が過充電された場合に、電流を遮断し、ディスチャージ電極の出力電圧が既定電圧以下に落ち込んだ場合に、前記バッテリ・パックのディスチャージを中止する、バッテリ・セイフティ・ユニットを搭載した、回路基板と、
個別電池のカソード端子にリチャージ電極とディスチャージ電極とを接続する、カソード接続コンダクタと、
個別電池のアノード端子にリチャージ電極とディスチャージ電極とを接続する、アノード接続コンダクタと、
回路基板を持ち、個別電池と、カソード接続コンダクタと、アノード接続コンダクタと、回路基板とを、カソード端子が形成される個別電池の上部と、アノード端子が形成される個別電池の下部とを有する１個のバッテリ・パック形体として連結する、カバーとを有し、
カソード接続コンダクタとアノード接続コンダクタとのうち、少なくとも１つが、回路基板に電気的に接続される、
夫々がカソード端子およびアノード端子を有する、少なくとも２個の個別の電池を有する、充電式バッテリ・パック。
【請求項２】
請求項１に記載の充電式バッテリ・パックにおいて、
前記カソード接続コンダクタは、略十字の接続コンダクタであり、個別電池のカソード端子とアノード端子とを横断し、
前記アノード接続コンダクタは、個別電池のアノード端子に直接接続される第二アノード接続コンダクタと、カソード端子とアノード端子とを横断する略十字の第一アノード接続端子とを含むことを特徴とする、
充電式バッテリ・パック。
【請求項３】
請求項１に記載の充電式バッテリ・パックにおいて、
前記カソード接続コンダクタは、個別電池のカソード端子に直接接続される第一板状接続コンダクタと、第一絶縁板に取り付けられ、個別電池のアノード端子に伸長する前に第一板状接続コンダクタに接続される第一線形サブ・コンダクタとを含み、
前記アノード接続コンダクタは、個別電池のアノード端子に直接接続される第二板状接続コンダクタと、第二絶縁板に取り付けられ、個別電池のカソード端子に伸長する前に第二板状接続コンダクタに接続される第二線形サブ・コンダクタとを含むことを特徴とする、
充電式バッテリ・パック。
【請求項４】
請求項１に記載の充電式バッテリ・パックにおいて、前記バッテリ・セイフティティ・ユニットは、
前記バッテリ・パックと外部電子機器または外部充電装置との間に接続された、遮断スイッチと、
前記バッテリ・パックの出力電圧を検知する、電圧センサと、
前記出力電圧が規定過充電電圧を超えた場合に遮断スイッチを稼動させる、第一電圧コンパレータと、
前記電圧が規定過充電電圧を下回った場合に遮断スイッチを稼動させる、第二電圧コンパレータとを具備することを特徴とする、
充電式バッテリ・パック
【請求項５】
請求項１に記載の充電式バッテリ・パックにおいて、
前記バッテリ・セイフティ・ユニットは、過充電検知器と、過ディスチャージ検知器と、過電流検知器と、短絡検知器と、充電コンパレータと、ディスチャージ・スイッチと、充電スイッチと、サーキット・コントローラとを含み、
前記サーキット・コントローラは、バッテリ・パックの電極と、スイッチと、個別電池とに接続され、
前記過充電検知器は、バッテリ・パックの電圧が、検知した過充電電圧閾値を下回った場合、コントローラを通じて、充電スイッチをオフし、
前記過ディスチャージ検知器は、バッテリ・パックの電圧が、検知した過ディスチャージ電圧閾値を下回った場合、ディスチャージ・スイッチをオフにし、
前記か電流検知器と前記短絡検知器とは、バッテリ・パックのディスチャージ電流が基準値を超えた場合、前記充電スイッチをオフにすることを特徴とする、
充電式バッテリ・パック
【請求項６】
請求項４または６に記載の充電式バッテリ・パックにおいて、
更に、個別電池の出力電圧をコントロールする定電圧回路を含むことを特徴とする、
充電式バッテリ・パック。
【請求項７】
リチャージ電極とディスチャージ電極と、
リチャージ電極における電流が過充電であった場合、電池への電流を遮断し、ディスチャージ電極の出力電圧が既定電圧を下回った場合、バッテリ・パックのディスチャージを中止する、バッテリ・セイフティ・ユニットを含む回路基板と、
リチャージ電極と個別電池のカソード端子とを直列に配列して、電気的に接続するカソード接続コンダクタと、
アノード端子を直列に配列し、電気的に接続し、前記回路基板中のバッテリ・セイフティ・ユニットを通じて電極の充ディスチャージを行う、アノード接続コンダクタと、
前記回路基板を保持する、固定キャップと、
個別電池と、固定キャップと、カソード接続コンダクタと、アノード接続コンダクタと、回路基板とを、カソード端子を持つ個別電池の上部とアノード端子を持つ個別電池の下部とを有する１個のバッテリ・パック形体として連結する、カバーとより構成する、
夫々がカソード端子およびアノード端子を有する、少なくとも２個の個別の電池を含む充電式バッテリ・パック。
【請求項８】
リチャージ電極とディスチャージ電極と、
リチャージ電極における電流が過充電であった場合、電池への電流を遮断し、ディスチャージ電極の出力電圧が規定電圧を下回った場合、バッテリ・パックのディスチャージを中止する、バッテリ・セイフティ・ユニットを含む回路基板と、
個別電池のカソード端子を電気的に接続し、電極の充ディスチャージを行い、個別電池のカソード端子に直接接続される第一板状接続コンダクタと第一絶縁板に取り付けられ、個別電池のアノード端子に伸長する前に第一板状接続コンダクタに接続される、第一線形接続コンダクタを含む、カソード接続コンダクタと、
個別電池のアノード端子を電気的に接続し、回路基板上のバッテリ・セイフティ・ユニットを通じて電極の充ディスチャージを行い、個別電池のアノード端子に直接接続される第二板状接続コンダクタと第二絶縁板に取り付けられ、カソード端子に伸長する前に第二板状接続コンダクタに接続される、第二線形接続コンダクタを含む、アノード接続コンダクタと、
個別電池と、固定キャップと、カソード接続コンダクタと、アノード接続コンダクタと、回路基板とを、カソード端子を持つ個別電池の上部とアノード端子を持つ個別電池の下部とを有する１個のバッテリ・パック形体として連結する、カバーとより構成する、
夫々がカソード端子およびアノード端子を有する、少なくとも２個の個別の電池を有する、充電式バッテリ・パック。
【請求項９】
請求項７または８に記載の充電式バッテリ・パックにおいて、前記バッテリ・セイフティ・ユニットは、
前記バッテリ・パックと外部電子機器または外部充電装置との間に接続された、遮断スイッチと、
前記バッテリ・パックの出力電圧を検知する、電圧センサと、
前記出力電圧が規定過充電電圧を超えた場合に遮断スイッチを稼動させる、第一電圧コンパレータと、
前記電圧が規定過充電電圧を下回った場合に遮断スイッチを稼動させる、第二電圧コンパレータとを具備することを特徴とする、
充電式バッテリ・パック
【請求項１０】
請求項９に記載の充電式バッテリ・パックにおいて、
前記遮断スイッチは、充電スイッチとディスチャージ・スイッチの両方を含み、
前記バッテリ・セイフティ・ユニットは、ディスチャージ電圧が固定基準値を上回った場合に、ディスチャージ・スイッチをオフにする、過電流検知器と、短絡検知器とを含むことを特徴とする、
充電式バッテリ・パック。
【請求項１１】
結合材料を使用して個別電池を統合し、
リチャージ電極における電流が過電流であった場合、電池への電流を遮断し、ディスチャージ電極の出力電圧が既定電圧を下回った場合、バッテリ・パックのディスチャージを中止する、バッテリ・セイフティ・ユニットを含む、回路基板を準備し、
カソード接続コンダクタとアノード接続コンダクタとを回路基板に結合し、前記カソード接続コンダクタが、個別電池のカソード端子とリチャージ電極とを電気的に接続し、前記アノード接続コンダクタが、個別電池のアノード端子とリチャージ電極とを電気的に接続し、
個別電池と、カソード接続コンダクタと、アノード接続コンダクタと、回路基板とを、カソード端子を持つ個別電池の上部とアノード端子を持つ個別電池の下部とを有する１個のバッテリ・パック形体として連結する、カバーを組み立てる、
夫々がカソード端子およびアノード端子を有する、少なくとも２個の個別の電池を含む充電式バッテリ・パックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に蓄電池（以下、充電式電池または蓄電池）の技術に関するものであり、より具体的には、市販の電池と互換性が（交換可能で）あり、バッテリ・セイフティ・ユニット（以降、ＢＳＵ）を持つ複数の蓄電池を含む、充電式バッテリ・パックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
蓄電池は、例えば、水銀電池、マンガン電池、アルカリ電池、リチウム電池といった、蓄えられたエネルギーを一端使い果たしたら廃棄されなければならない、使い捨て電池とは違い、電池の排出電力を外部電源からリチャージすることによって再使用が可能であり、現在は広く利用されている。
【０００３】
主に蓄電池は、再利用が可能であり、使い捨て電池よりも大容量であるという理由から、蓄電池の携帯（移動）電話、パーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡ）、ラップトップ・コンピュータ、デジタル・カメラ等の携帯型大衆消費電子製品（家電）分野における要望が増加しつつある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
使い捨て電池は、ＡＡＡ，ＡＡ，Ｃ，またはＤといった規格で製造されるので、蓄電池とは規格が違う。したがって、蓄電池を通常の市販電池と交換することは難しいし、ポータブル電子機器の電圧や電流の規格に適合させるためには、使い捨て電池を利用する必要がある。
【０００５】
更に、幾つかの蓄電池を充分な容量を得たり、寿命を延ばすといった目的で利用することができるが、蓄電池の充電に要する時間が長いといった問題に直面する。
【０００６】
そして、ポータブル電子機器に利用する電池に関しては、複数の使い捨て電池を組み合わせた電池が存在するが、同じ規準に適合した充電式バッテリ・パックは、存在しない状態である。結果として、使い捨て電池と充電式バッテリ・パックは相互交換が不可能であり、したがってポータブル電子機器用の電池の寿命は、短くなり、リチャージが不可能ということになる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は、複数の蓄電池を一つのバッテリ・パックとして構成することによって、ポータブル電子機器に利用可される電池の寿命を延ばし、電池のリチャージを可能とし、したがって電池の再利用を可能とすることにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、より大きな電力容量を持ち、簡単に素早くリチャージが可能で、一般的な市販の電池または使い捨て電池（乾電池）と交換が可能な、充電式バッテリ・パックを提供することにある。
【０００９】
最後に、本発明は、蓄電池と共にＢＳＵを１つのバッテリ・パック内に構成することによって、電池の信頼性の向上を求めるものである。本発明に基づいて製造されたバッテリ・パックは、リチャージおよびディスチャージ（ディスチャージ）が可能であり、カソードとアノード端子を持った２個以上の独立した電池を含むものである。
【００１０】
本発明のバッテリ・パックは、リチャージ電極と、ディスチャージ電極と、リチャージ電極における電流が過充電であった場合に電池への電流を遮断し、ディスチャージ電極の出力電圧が規定電圧を下回った時にバッテリ・パックのディスチャージを中止するように設計したバッテリ・セイフティ・ユニットを含む回路基板と、リチャージ電極とディスチャージ電極とを個別電池のカソード端子に接続するカソード接続コンダクタと、リチャージ電極とディスチャージ電極とを個別電池のアノード端子に接続するアノード接続コンダクタと、回路基板を含み、２個以上の電池と、カソード接続コンダクタと、アノード接続コンダクタと、回路基板とを、カソード端子を持つ個別電池上部とアノード端子を持つ個別電池下部とを持った１個のバッテリ・パックという形体で連結するカバーとより構成されている。上述のカソード接続コンダクタとアノード接続コンダクタの少なくとも１つは、前記回路基板に電気的に接続される。
【００１１】
本発明の特徴の一つは、リチャージ電極とディスチャージ電極と、リチャージ電極における電流が過充電であった場合、電池への電流を遮断し、ディスチャージ電極の出力電圧が既定電圧を下回った場合、バッテリ・パックのディスチャージを中止する、バッテリ・セイフティ・ユニットを含む回路基板と、
リチャージ電極と個別電池のカソード端子とを直列に配列して、電気的に接続するカソード接続コンダクタと、アノード端子を直列に配列し、電気的に接続し、前記回路基板中のバッテリ・セイフティ・ユニットを通じて電極の充ディスチャージを行う、アノード接続コンダクタと、前記回路基板を保持する、固定キャップと、個別電池と、固定キャップと、カソード接続コンダクタと、アノード接続コンダクタと、回路基板とを、カソード端子を持つ個別電池の上部とアノード端子を持つ個別電池の下部とを有する１個のバッテリ・パック形体として連結する、カバーとより構成する、夫々がカソード端子およびアノード端子を有する、少なくとも２個の個別の電池を含む充電式バッテリ・パックを提供することである。
【００１２】
本発明の他の特徴は、リチャージ電極と、ディスチャージ電極と、リチャージ電極における電流が過充電であった場合に電池への電流を遮断し、ディスチャージ電極の出力電圧が規定電圧を下回った場合にバッテリ・パックのディスチャージを中止するよう設計した回路基板とを含む、バッテリ・パックを提供することである。
【００１３】
本発明のバッテリ・パックはまた、個別電池のカソード端子をリチャージ電極とディスチャージ電極とに電気的に接続するカソード接続コンダクタと、回路基板中にバッテリ・セイフティ・ユニットを通じてアノード端子をリチャージ電極とディスチャージ電極とに電気的に接続するアノード接続コンダクタと、２個以上の個別電池と、カソード接続コンダクタと、アノード接続コンダクタと、回路基板とをカソード端子を持つ個別電池の上部とアノード端子を持つ個別電池の下部とを有する１個のバッテリ・パック形体として連結するカバーとより構成することも可能である。
【００１４】
カソード接続コンダクタは、個別電池のカソード端子に直接接続される第一板状接続コンダクタと、第一絶縁板に取り付けられ、個別電池のアノード端子に伸長することで第一接続コンダクタと接続される第一線形サブ・コンダクタとを含むものである。
【００１５】
アノード接続コンダクタは、個別電池のアノード端子に直接接続される第二板状接続コンダクタと第二絶縁板に取り付けられる第二線形サブ・コンダクタとを含み、カソード端子に伸長することで第二接続コンダクタと接続される。
【００１６】
本発明のバッテリ・セイフティ・ユニットは、例えばバッテリ・パックと外部電子機器または外部充電装置との間に接続される遮断スイッチと、バッテリ・パックの出力電圧を検知する電圧検知器と、出力電圧が過充電のために既定電圧を超える場合に遮断スイッチを可動させる第一電圧コンパレータと、電圧が過充電のために既定電圧を下回った場合に遮断スイッチを可動させる第二電圧コンパレータとより構成することが可能である。
【００１７】
他には、電極と、スイッチと、個別電池と、バッテリ・パックの電圧が過充電のために既定電圧を超える場合に回路コントローラを通じて充電スイッチをオフにする過充電検知器と、電圧が過放電のために既定電圧を下回った場合に回路コントローラを通じてディスチャージ・スイッチをオフにする過放電検知器と、バッテリ・パックの放電電流が既定値を超えた場合にディスチャージ・スイッチをオフにする過電流検知器と、短絡検知器とより構成することが可能である。
【００１８】
バッテリ・セイフティ・ユニットとは別に、バッテリ・パックの定出力電圧を維持する定電圧回路を利用することも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の好適な実施例に関し、以下に図を参照しながら説明していく。図示された実施例は、本発明の構成や効果を説明するものであるが、本発明を定義したり権利の範囲を限定するものではない。図示された構成は、実寸法を示すものでもないし、実寸法を正確な比率で拡大または縮小したものではない。そして、図面における同部材または対応する構成部品に対しては、同じ符号が使用されている。
【００２０】
第一実施例
図１は、本発明の第一実施例に対応するバッテリ・パックの透視図である。バッテリ・パック１００は、２個の個別電池１０ａ，１０ｂと電気的にこれらの電池を接続する接続コンダクタとを含むものである。
【００２１】
個別電池１０ａ，１０ｂは、Ｎｉ（ＯＨ）２をカソードとして使い、Ｃｄをアノードとして使い、アルカリ水溶液を電極として使うニッケル・カドミウム（Ｎｉ−ＣｄＯ）電池と、Ｎｉ（ＯＨ）２をカソードとして使い、金属水素化物（ＭＨ）をアノードとして使い、アルカリ水溶液を電極として使うニッケル水素（ＮｉＭＨ）電池と、アルカリ水溶液を電極として使い、炭素（Ｃ）またはグラファイトをアノードとして使い、ＬｉＣｏＯ２をカソードとして使い、リチウム塩有機溶剤を電極として使う、リチウム・イオン（Ｌｉ−Ｉｏｎ）電池とを含む。
【００２２】
しかし、個別電池にはリチウム・イオン（Ｌｉ−Ｉｏｎ）電池が適していると云えよう。リチウム・イオン（Ｌｉ−Ｉｏｎ）電池は、ニッケル・カドミウム電池より、４０〜５０％小さく、ニッケル水素電池より２０〜３０％小さい。リチウム・イオン電池は、約５０％軽量であるにも係わらず、高エネルギー密度で、高出力容量を持ち、カドミウムや、鉛や、水銀といったコンタミネーションを利用しなく、長い寿命を誇るものである。リチウム・イオン電池を利用する他の利点は、メモリ効果が無いことと、充電時間が短くてすむということである。これらの利点があることを考慮にいれると、リチウム・イオン電池は、市販のポータブルな電子機器の電源として適していることが判る。
【００２３】
図１は、円筒状の電池１０ａ，１０ｂを説明しているが、この他の形状の電池を採用することも可能である。接続コンダクタは、個別電池１０ａ，１０ｂを外部で接続し、カソード接続コンダクタ２０と、第一アノード接続コンダクタ２２と、第二アノード接続コンダクタ２４とを含むものである。
【００２４】
図５および図６に示したように、本電池の電気接続構造について以下に説明する。
【００２５】
個別電池１０ａ，１０ｂの図１に示すカソード端子１２ａ，１２ｂと図４に示すアノード端子１４ａ，１４ｂとは、夫々が上部回路基板５０と下部回路基板６０とに接続される。上部回路基板５０は、ディスチャージ・カソード端子とディスチャージ・アノード端子とを有し、下部回路基板６０は、リチャージ・カソード端子６２ａとリチャージ・アノード端子６２ｂとを有する。
【００２６】
そして、個別電池１０ａ，１０ｂ中の電力が、コンダクタ２０，２２，２４とディスチャージ端子５２ａ，５２ｂを通じて外部へ排出され、排出されたこれら電池中の電力を、充電端子６２ａ，６２ｂを通じて外部電源よりリチャージ可能となる。
【００２７】
上部回路基板５０は、上部固定キャップ３０によって電池１０ａ，１０ｂの上部に取り付けられ、一方下部回路基板６０は、下部固定キャップによって電池１０ａ，１０ｂの下部に取り付けられる。尚、上部、下部等の位置を示す用語は、単に図１における上方と下方を意味するだけで、上部が実際のカソードの位置する部分である必要はない。
【００２８】
上部キャップ３０は、上部回路基板５０を保持可能な上部キャップ穴３２を有しており、下部キャップ４０は、下部キャップ穴４２と切り欠き部４５とを有するものであり、夫々が下部回路基板６０と第二アノード接続コンダクタ２４の曲線部とを保持可能なように構成してある。上部回路基板５０と連結する上部キャップ３０は、上部カバー７０によってバッテリ・パック１００の上部に取り付けられ、一方下部回路基板６０と連結する下部キャップ４０は、下部カバー８０によってバッテリ・パック１００の下部に取り付けられる。
【００２９】
図２ａおよび図２ｂに示される上部カバー７０と下部カバー８０とが連結されることによって、バッテリ・パックの構成部材が一つのユニットなる。上部カバー７０は、上部カバー本体７２と、上部カバー本体７２に形成された上部カバー貫通穴７４ａ，７４ｂと、上部カバー本体７２の両側から下向きに突出した上部カバー第一接続脚部７６と上部カバー第二接続脚部７８とを含む。また、下部カバー８０は、下部カバー本体８２と、下部カバー貫通穴８４ａ，８４ｂと、下部カバー本体８２より下方向に突出した下部カバー第一接続脚部８６と下部カバー第二接続脚部８８とを含む。
【００３０】
上部カバー７０および下部カバー８０の前記上部カバー貫通穴７４ａ，７４ｂおよび下部カバー貫通穴８４ａ，８４ｂは、夫々が上部回路基板５０のディスチャージ・カソード端子５２ａと、ディスチャージ・アノード端子５２ｂ、充電カソード端子６２ａと、そして充電アノード端子６２ｂとを外部に露出させるように設計されている。
【００３１】
一方、上部カバー７０の第二接続脚部７８の端部には、第二接続脚部８８の端部に形成された下部第二脚部穴８９に挿入することで上部カバー７０と下部カバー８０とを連結する上部カバー第二脚部連結リブ７９が配置されている。そして、上部カバー７０から伸長する第一脚部７６の先端に形成された上部カバー第一接続脚部突部７７は、下部カバー８０の第一脚部８６に直接連結されるというよりむしろ下部カバー第一接続脚部８６の内側に接触する。上部カバー７０の第二接続脚部７８を下部カバー８０の第一接続脚部８６と接続連結する構造は、図７ｇと図１７ａに図示されたように、組み立てが完成したバッテリ・パックの片側中央部付近に段差部８５が形成されて、電子機器または充電装置に装着される設計となっているので、カソード端子とアノード端子の逆装着の防止対策のためである。前記段差部８５は、本発明の構成要件である必要はないので、上部カバー７０の第二接続脚部７８と下部カバー８０の第一接続脚部８６とを直接連結させることによって、両部材を固定させることが可能である。
【００３２】
図３ａと図３ｂは、第一実施例に利用することが可能な上部回路基板５０の底面図である。印刷回路版（以降、ＰＣＢ）をその回路基板５０として利用することが可能である。
【００３３】
図３に示すように、上部回路基板５０の表面５０ａには、ディスチャージ・カソード端子５２ａとディスチャージ・アノード端子とがある。図３に示すように、カソード接続端子５５ａとアノード接続端子５５ｂは、回路基板５０の背面５０ｂに形成される。図３ｂに示すように、回路基板５０の背面５０ｂには、接続電圧回路５６が形成される。回路基板５０の表面５０ａと背面５０ｂには、低電圧回路５６をディスチャージ端子５２ａ，５２ｂに電気的に接続するコンダクタ・パターンと、接続端子５５ａ，５５ｂを回路または／およびカソード端子５２ａとアノード端子５２ｂに電気的に接続するコンダクタ・パターンと、定電圧回路５６を形成する回路パターンとがあるが、図を簡単にしたために、それらの構成は図示されていない。
【００３４】
下部回路基板６０は、図４ａと図４ｂに図示され、上部回路基板５０と同じようにＰＣＢを形成することが可能である。回路基板６０の表面６０ａ充電カソード端子６２ａと、充電アノード端子６２ｂと、Ｐ＋１端子６５ｂとがある。一方、Ｂ端子６７は、バッテリ・セイフティ・ユニット６６にワイヤ６８を介して電気的に接続され、回路基板６０の背面６０ｂに形成される。
【００３５】
図３と図４に示される回路基板５０，６０の端子５２ａ，５２ｂ，６２ａ，６２ｂは、ニッケルまたは銅で形成されており、表面を金で鍍金し、端子の電気抵抗を減らすことが可能である。表面の金鍍金は、コンダクタ端子６５ａ，６５ｂ，６７にも使用することが可能である
【００３６】
一方、当業者にとっては、カソード端子、アノード端子、接続端子の調整を、本発明の請求の範囲と精神を逸脱しない範囲で変更することは容易に考えられ、したがって図３や図４に示されたものは単なる一例であり、端子の一を変更することは可能である。
【００３７】
図５は、本発明の第一実施例に基づく、カソード接続コンダクタ２０と、個別電池１０ａ，１０ｂと、上部回路基板５０および下部回路基板６０と、カソード端子５２ａ，６２ａとに関する電気接続構造を説明する図面である。
【００３８】
略十字に形成されたカソード接続コンダクタ２０は、ニッケルから成り、上方リード線２３と、左方リード線２５と、右方リード線２７と、下方リード線２９とより構成され、これらの全構成部が、導電性が非常に高い金属で被覆される。リード線を除くカソード接続コンダクタ２０のメイン・ボディは、（図７ａでは２８の）絶縁テープに取り付けられるか（図５で示される）隔離コーティングでもって鍍金が可能である。カソード接続コンダクタ２０の上方リード線２３は、上部回路基板５０の接続端子５５ａに半田付けされる一方、左方リード線２５は、カソード端子１２ａに半田付けされ、右方リード線２７は、電池１０ｂのカソード端子１２ｂに、そして下方リード線２９は、下部回路基板６０のＰ＋１端子６５ａに半田付けされる。
【００３９】
図６は、第一実施例中のアノード接続端子２２，２４と、個別電池１０ａ，１０ｂと、上部回路基板５０と、下部回路基板６０と、アノード端子６２ｂとの接続構造を図示するものである。
【００４０】
直線状に形成された第一アノード接続コンダクタ２２は、上部回路基板５０のアノード接続端子５５ｂに、そして下部回路基板６０のＰ−１端子６５ｂに半田付けされる。一方、第二アノード接続コンダクタ２４は、電池１０ａ，１０ｂを直列につなぐために、アノード端子１４ａ，１４ｂに半田付けされ、一端が、下部回路基板６０のＢ端子６７に半田付けされる。
【００４１】
図５と図６に示された相互電気接続構造によれば、すなわち（出力のような）ディスチャージ・カソード・パワーは、以下の経路を経て外部に供給するこが可能である：
（１）個別電池１０ａ，１０ｂのカソード端子１２ａ，１２ｂ;
（２）左右リード線２５，２７とカソード接続コンダクタ２０の上方リード線２３；
（３）上部回路基板５０の定電圧回路５６；
（４）上部回路基板５０のディスチャージ・カソード端子５２ａ。
【００４２】
一方、ディスチャージアノード・パワーは、以下の経路を経て外部に供給することが可能である：
（１）個別電池１０ａ，１０ｂのアノード端子１４ａ，１４ｂ；
（２）第二アノード接続コンダクタ２４；
（３）下部回路基板６０のＢ端子６７；
（４）下部回路基板６０のセイフティ・ユニット６６；
（５）下部回路基板６０のＰ１端子６５ｂ；
（６）第一アノード接続コンダクタ２２；
（７）上部回路基板５０のアノード接続端子５５ｂ；
（８）上部回路基板５０のディスチャージ・アノード端子５２ｂ。
【００４３】
図５と図６を参照しながら上に説明したように、個別電池１０ａ，１０ｂのカソード端子は、カソード端子間で接続され、アノード端子がアノード端子間で接続される。したがって、一つのバッテリ・パックを構成する電池１０ａ，１０ｂは、夫々が平行に電気接続される。
【００４４】
一方、充電式陽極電源は、リチャージ電力を、以下の経路を経て個別電池１０ａ，１０ｂのカソード電極１２ａ，１２ｂに供給する：
（１）外部充電電源（図１１で符号３８０）
（２）下部回路基板６０の充電カソード電極６２ａ；
（３）下部回路基板６０のＰ＋１電極６５ａ；
（４）カソード接続コンダクタ２０の下方リード線２９，右方リード線２５，左方リード線２７．
【００４５】
充電式陰極電源は、チャージ電力を、以下の経路を経て個別電池１０ａ，１０ｂのアノード電極１４ａ，１４ｂに供給する：
（１）外部チャージ電源：
（２）下部回路基板６０のリチャージ・アノード電極６２ｂ；
（３）下部回路基板６０のＢ電極６７；
（４）第二アノード接続コンダクタ２４。
【００４６】
バッテリ・パックが、リチウム・イオン電池であった場合、電池のリチャージ用には、固定電流の定電圧チャージャを利用することが望ましい。
【００４７】
本発明のバッテリ・パックがリチウム・イオン電池であった場合、充電力がバッテリ・パックに供給される時に、リチウム・イオンは、ＬｉＣｏＯ２からアノード結晶へと流れる。一方、バッテリ・パックがディスチャージされる時、逆反応が起こり、リチウム・イオンが、電解液にドリフトすることによって、アノードのグラファイト格子構造からカソードの結晶構造へと流れる。すなわち、バッテリ・パックがリチャージまたはディスチャージされる際のリチウム・イオンは、カソードとアノードとの間を行き来することとなる。
【００４８】
実施例１に係わるバッテリ・パックの組み立て工程
【００４９】
本発明が具体的に示す例１に基づいて構成されたバッテリ・パック１００の組み立て工程を、図７ａ〜図７ｆを参照しながら説明する。
【００５０】
図７ａに示されるように、カソード接続コンダクタ２０は、下部回路基板６０のＰ＋１端子６５ａに、第一アノード接続コンダクタは、Ｐ−１端子６５ｂに、そして第二アノード接続コンダクタ２４は、Ｂ−１端子６７に半田付けされる。リード線の端部を除いたカソード接続端子２０の本体断面は、絶縁テープ２８または絶縁コーティングに付着される。アノード接続コンダクタ２２，２４とは違い、カソード接続コンダクタ２０だけが絶縁処理されている理由は、個別電池１０ａ，１０ｂ自体の表面が、接地線、すなわちアノードとして機能し、したがってカソード接続コンダクタ２０をバッテリ表面から導通するのを防ぐ必要があるためである。
【００５１】
図７に示されるように、第二アノード接続コンダクタ２４は、粘着テープ１５または接着剤で接続される個別電池１０ａ，１０ｂのアノード端子１４ａ，１４ｂに半田付けされる。そして、下部固定キャップ４０が組み立てられ（矢印Ａ方向）、下部回路基板６０は、下部固定キャップ４０（矢印Ｂ方向）に挿入される。下部回路基板６０は、オープニング４２で受け入れられ、第二アノード接続コンダクタ２４が、切り欠き４５にそってカーブされている。
【００５２】
図７ｃに示されるように、カソード接続コンダクタ２０と第一アノード接続コンダクタ２２は、曲げられて下部固定キャップ４０に連結される電池１０ａ，１０ｂのメイン・ボディ側の中間部に取り付けられ、アノード端子側の下部カバー８０に装着される。
【００５３】
図７ｄに示されるように、カソード接続コンダクタ２０の左右リード線２５，２７は、下部カバー８０が固定される電池１０ａ，１０ｂのカソード端子１２ａ，１２ｂに半田付けされる。
【００５４】
図７ｅに示されるように、上部固定キャップ３０は、カソード接続コンダクタ２０の左右リード線２５，２７が接続されるカソード端子１２ａ，１２ｂ側に組み立てられる。カソード接続コンダクタ２０の上方リード線２３が、上記の（図５に示される）ようにカソード接続端子５５ａに半田付けされ、第一アノード接続コンダクタ２２が上記の（図６に示される）ように上部回路基板５０のアノード接続端子５５ａに半田付けされた後、上部回路基板５０は、上部固定キャップ３０付近で組み立てられる。上部回路基板５０を構成する回路部品は、上部固定キャップ３０のオープニング３２中に配置される。
【００５５】
図７ｆに示されるように、上部カバー７０と下部カバー８０とは、上部固定キャップ３０と上部回路基板５０とが組み付けられる電池のカソード側で、上記の図２ａと図２ｂに示されるように上部カバー７０を組み付けることによって連結される。
【００５６】
図７ｇに示されるように、電池の本体を、上部カバー７０と下部カバー８０とを合わせることによって、完全にカバー（保護）するために、パッキング・ラベル９０が、前記本体に貼り付けられる。その時、パッキング・ラベル９０は、ラベルがステップ８５に貼り付けられないように、段差部８５を露出させた状態で貼り付けるようにする。組み立てが完成した電池に対して、一連の電気特性テスト、信頼性テスト、それから裸眼検査が行われる。
【００５７】
このような内部構成を持つ本発明のバッテリ・パックは、様々な外部構成のデザインが可能である。例えば、バッテリ・パックは、図１７ａに示すようにＣＲＶ３コンパチブルであることも可能であるし、図１７ｂに示すように６面体であることも可能である。バッテリ・パックの外部構成に関しては、以下の第二実施例と類似している。
【００５８】
第二実施例
【００５９】
図８は、本発明の第二実施例に係わるバッテリ・パック２００の分解透視図である。
【００６０】
個別電池２１０ａ，２１０ｂのカソード端子およびアノード端子は、夫々がカソード端子とアノード端子間で接続され、電気的に一列に接続されてバッテリ・パック２００を形成する。これらの個別電池は、板状の接続コンダクタ２１２と線状のサブ・コンダクタ２１６とによって電気的に接続される。サブ・コンダクタ２１６は、バッテリ・パック２００の上下両部分に形成されたカソードとアノード出力端子の両方を保持するために、接続コンダクタ２１２に接続され、伸長したサブ・コンダクタ２１６の端部は、夫々バッテリ・パック２００の反対側に位置して、バッテリ・パック２００の夫々の側に異なった電極を形成するものである。接続コンダクタ２１２とサブ・コンダクタ２１６との間には、絶縁板が配置され、接続コンダクタ２１２とサブ・コンダクタ２１６の電気短絡を防ぐものである。
【００６１】
例えば、図８に示したように、上部回路基板２２０に形成されたディスチャージ・カソード端子２２２は、第一サブ・コンダクタ２１６ａに半田付けされ、したがって第一接続コンダクタ２１２ａを通じて、カソード端子（すなわち、図８に示すような個別電池の下側に形成された電池端子）に電気的に接続される。ここで、第一絶縁板２１４ａ上に配置された第一サブ接続コンダクタ２１６ａは、電池２１０ａ，２１０ｂのアノード端子（すなわち、図８に示される個別電池の上側に形成された電池端子）に接続されることはない。一方、上部回路基板部２２０ａのディスチャージ・アノード端子２２４は、第二接続コンダクタ２１２ｂに半田付けされることによって、電池のアノード端子に電気的に接続される。ディスチャージ・アノード端子２２４と第二接続コンダクタ２１２ｂとの接続のために、第一絶縁板２１４ａは、貫通穴２１７を有している。上部回路基板２２０ａは、上部カバー２３０ａに保存され、固定される。上部カバー２３０ａは、電池の断面に対応した形状とし、回路基板２２０ａを保持可能なスペースを有するものである。上部カバー２３０ａ上に設けられた２つの貫通穴２３４が、ディスチャージ・カソード端子２２２とディスチャージ・アノード端子とが外部に露出するようにする。
【００６２】
一方、下部回路基板２２０ｂを通じて第二サブ・コンダクタ２１６ｂと接続されたディスチャージ・アノード端子２３２は、第二接続コンダクタ２１２ｂを通じて電池２１０ａ，２１０ｂのアノード端子にリンクされる。ディスチャージ・カソード端子２３４は、下部回路基板２２０ｂと第一接続コンダクタ２１２ａとを通じて電池のカソード端子と接続される。ディスチャージ・カソード端子２３４と第一接続端子２１２ａとの電気接続のためには、第二絶縁板２１４ｂが、貫通穴２１５を有する。下部回路基板２２０ｂは、下部カバー２３０ｂ中に保存されて、固定される。
【００６３】
図９ａと図９ｂとは、夫々が第二実施例に示した構成の電池のディスチャージ端子とリチャージ端子とを示すものである。図１０は、パッキング・ラベル２９０が貼り付けられる、個別電池２１０ａ，２１０ｂが組み立てられて形成されるバッテリ・パックの形状を示すものである。
【００６４】
図９に示すように、アノード端子とカソード端子は両方、バッテリ・パック２００の上部と下部の両側に形成され、これらの端子が、貫通穴を通じて外部に露出するディスチャージ端子２２２，２２４と突起を形成することによって外部に露出するリチャージ端子２３２，２３４とを含む。これらの端子の形状や外部の突起構造に関して、図９が示すものと反対の形状や構造や、リチャージ端子やディスチャージ端子を反対構造とし、同様の露出構造や、同様の突起構造を設けることは、当業者にとって自明なものである。
【００６５】
回路基板２２は、単体のバッテリ・セイフティ・ユニットかバッテリ・セイフティ・ユニットとディスチャージ定電圧回路の両方の何れかを有する。一般的に、ディスチャージ端子側に組み立てる、回路基板２２０ａに定電圧回路を設けることが好ましく、バッテリ・セイフティ・ユニットをリチャージ端子側に組み立てる回路基板２２０ｂに形成することが望ましい。バッテリ・セイフティ・ユニットは、過電流が電池２１０ａ，２１０ｂに起こった場合に、外部からの電流を遮断する役割を果たす。更に、バッテリ・セイフティ・ユニットは、バッテリ２１０ａ，２１０ｂが外部に過放電された場合に更なるディスチャージを回避する役割も果たすものである。電池が、バッテリ・パック２２に電圧を加えて充電される場合、外部充電器（図１１の符号３８０）からの電流が、バッテリ・セイフティ・ユニットを通じてバッテリ・パックへと流れる。バッテリ・パック２００に充電される電流が、（図１１における符号３７０の）外部電子機器にディスチャージされる場合、電池２１０ａ，２１０ｂに充電される電流が、バッテリ・セイフティ・ユニットを通じて定電圧回路に流れる。この定電圧回路を通じて、定電圧に変換された電圧が、外部電子機器に供給されるのである。
【００６６】
第一回路例
【００６７】
図１１は、本発明の第一実施例および第二実施例に基づいて構成されたバッテリ・パックに適用が可能なバッテリ・セイフティ・ユニット３５０と定電圧回路３６０を示す回路のブロック図である。
【００６８】
バッテリ・セイフティ・ユニット３５０は、電圧検知器３５２と、第一コンパレータ３５６と、遮断スイッチ３５８とを含むものである。バッテリ・セイフティ・ユニットは、外部充電器３８０を用いてバッテリ・パック１００，２００に電流を送ることによって、バッテリ・パックをリチャージする過程において、充電が完了した後、電流が継続して充電器から供給される場合に起こるバッテリの容量低下問題を排除する役割を果たす。例えば、リチウム・イオン電池が、４．５Ｖで充電される場合、電池中の電解液は、気化し、バッテリの内部圧力を上昇させ、この圧力を減少させる安全効果を働かせる。このメカニズムには、電解液が漏れるといった問題が伴う可能性がある。したがって、リチウム・イオン電池が、一定の電圧（例えば４．２Ｖ）以上で充電されないことを確認する必要がある。
【００６９】
本発明において、バッテリ・パックに電力が供給されて定格容量までチャージされた場合、バッテリ・セイフティ・ユニット３５０の電圧検知器３５２は、このような充電を検知し、第一コンパレータ３５４で以って検知された電圧値を認識するものである。電圧検知器３５２で以って認識された電圧値が、固定基準電圧値よりも高かった場合、第一コンパレータ３５４が、断続状態にするために、スイッチ３５８を遮断する信号を発する。このような状態で、一端スイッチ３５８がオフになったら、バッテリ・パックへの電力供給はされなくなり、したがってバッテリ・パックの過充電を防ぐこととなる。
【００７０】
一方、リチウム・イオン電池が、規定電圧以下で充電された場合、銅が電解液中に溶解し始め、電池容量を低下させることとなる。本発明において、バッテリ・パックにチャージされた電力が、バッテリ・セイフティ・ユニット３５０とディスチャージ定電圧回路３６０とを通じて外部電子機器３７０に供給される工程において、バッテリ・パックが固定電圧以下でディスチャージされた場合、バッテリ・セイフティ・ユニット３５０の電圧検知器３５２は、電池出力電圧を検知し、この出力電圧値を第二コンパレータ３５６に送る。第二コンパレータ３５６は、電圧検知器３５２が送った電圧値と基準の固定電圧値とを比較し、遮断スイッチ３５８に信号を発し、電池出力電圧が、基準値よりも低い場合に、スイッチ３５８をオンにして断続状態にする。この過放電セイフティ・ユニットは、電池が、例えば２．７Ｖを下回ってディスチャージされるのを防ぐものである。
【００７１】
図１１に示すように、ディスチャージ定電圧回路３６０は、外部電子機器に必要な規定電圧下における出力電圧の維持をするために、バッテリ・パックの出力電圧を制御するものである。リチウム・イオン電池でバッテリ・パックを形成する場合、電池のリチャージ電圧は、３Ｖ〜４．２Ｖの間の範囲であり、したがって電力が外部電子機器３７０に供給された場合、回路３６０は、固定電圧がバッテリ・パックからの外部電子機器へ確実に固定電圧を送るために、出力電圧を制御するものである。したがって、バッテリ・パックから生成される固定電圧は、バッテリ・パックに接続された外部電子機器３７０の作動電圧によって決定される。よって、固定電圧下色３６０から生成される固定電圧は、固定範囲内の時間に沿って決定される、（例えば３．２Ｖ〜２．０Ｖの）特定の電圧または曲線状電圧と成りうる。定電圧回路６０が図１１に示されるようにバッテリ・パック中に含まれる一方、定電圧回路３６０は、利用される電子機器の種類によっては、電子機器内部に構成することが可能である。その場合、ディスチャージ定電圧回路は、バッテリ・パック内部に収納されない。更に、図１１に示される回路の構成要素に関しては、バッテリ・セイフティ・ユニット３５０と定電圧回路３６０を合わせて１つのＩＣとして１つのチップにすることが可能であり、したがって回路基板上に収納が可能である。この場合、１つのチップをチップ・オン・ボード（ＣＯＢ）構成にパッケージすることが望ましい。
【００７２】
第二回路例
【００７３】
図１２は、本発明の他の実施例の回路に基づくバッテリ・セイフティ・ユニット４００のブロック回路図である。
【００７４】
本実施例に基づいて構成されたバッテリ・セイフティ・ユニット４００は、過充電検知器４１０と、過放電検知器４２０と、過電流検知器４３０と、短絡検知器４４０と、チャージャー検知器４５０と、コントローラと、ディスチャージ・スイッチＳ１，４７０と、リチャージ・スイッチＳ２，４８０とを含むものである。
【００７５】
バッテリ・パック中に収納される２つの電池１０ａ，２１０ａ，１０ｂ，２１０ｂは、コントローラ４６０とスイッチ４７０，４８０を通じて、一列にカソード端子（ＯＵＴ＋端子、Ｐ＋１端子、Ｐ＋端子）およびアノード端子（ＯＵＴ−端子、Ｐ−１端子、Ｐ−端子）に接続される。バッテリ・パックの電圧がＯＤＶ（過放電検知電圧）より下回るか、ＯＣＶ（過充電検知）を上回るかして、電圧検知ピンの電圧がＣＤＶ（チャージャー検知電圧）の範囲内にあった場合、前記電池のパフォーマンスが通常の状態である。このような通常のパフォーマンス状態にある場合、コントローラ４６０は、チャージャー接続がチャージャー検知器４５０で検知されたか否かによって、ＳＩスイッチ４７０またはＳ２スイッチ４８０をオンおよびオフにすることによって、バッテリ・パックのリチャージまたはディスチャージを起こすものである。
【００７６】
過充電検知器４１０は、バッテリ・パックの電圧が固定時間（例えば０．４〜２秒間）ＯＣＶを超える場合、コントローラ４６０によって、充電スイッチ４８０を遮断し、バッテリ・パックが通常のパフォーマンス状態でリチャージされる。バッテリ・パックの電圧がＯＣＶを下回った場合、過充電検知器４１０が、コントローラ４６０によって、バッテリ・パックを通常のパフォーマンス状態に戻す。一方、過放電検知器４２０は、バッテリ・パックの電圧が固定時間（例えば０．０４〜６００秒間）ＯＤＶを下回った場合、コントローラ４６０によってディスチャージ・スイッチ４７０を遮断し、バッテリ・パックが通常のパフォーマンス状態でディスチャージされる。バッテリ・パックの電圧がＯＤＶを上回る場合、バッテリ・パックが通常状態に戻る。
【００７７】
過電流検知器４３０は、ディスチャージ電流が規定基準値を超えた場合（例えば電圧検知ピンがＯＣＶを超えた場合）に、コントローラ４６０で以ってディスチャージ・スイッチ４７０を遮断する一方、バッテリ・パックは通常状態にディスチャージされる。このようなインターセプションはまた、カソード端子とアノード端子とが短絡した時に起き、短絡検知器４４０によって検知される。そのような検知を検知器で行った場合、コントローラ４６０が稼働し、スイッチをオフにする。
【００７８】
リチウム・イオン電池でバッテリ・パックを形成している場合、リチャージ電流が制御されて、バッテリ・パックに含まれる個別電池の電圧が、４．２Ｖまで上昇可能である。リチウム・イオン電池は、０．１ＣｍＡと１．５ＣｍＡの電流範囲でリチャージされ、電圧が低下し、最後に０に到達し、したがって電池の過放電を防ぐこととなる。
【００７９】
上記の構造のバッテリ・セイフティ・ユニット４００の内部回路構成の詳細は、様々な方法で実施が可能である。例えば、株式会社セイコーが販売するＳ−８４２１シリーズのＩＣが、上述の内部回路構成要素として利用可能である。バッテリ・セイフティ・ユニットとしては、図１１に説明されたように、ＣＯＢ形状にパッケージされた１チップ・モジュールを利用することが望ましい。更に、ディスチャージ定電圧回路３６０は、バッテリ・パック内にバッテリ・セイフティ・ユニットと共に収納が可能である。
【００８０】
電気特性
【００８１】
図１３〜図１５は、本発明に基づいて構成されたバッテリ・パックのディスチャージおよびリチャージの特性を説明する図である。
【００８２】
図１３の出力電圧特性を示す図において、特性曲線５１０は、バッテリ・パックに含まれる（リチウム・イオン電池等の）個別電池の出力電圧特性を示すものである。一方、基準曲線５１５は、本発明に基づいて構成されたバッテリ・パックの出力電圧を示し、曲線５２５は、従来のニッケル水素電池の出力電圧を示す。特性曲線５３０は、電池の出力電圧を説明するものである。図１３に示されるように、本発明は、一定の比率で個別電池の出力電圧（曲線５１）を減少させることによって、定電圧を生成し、継続して約２時間２０分の間通常の電圧を生成することが可能である。
【００８３】
図１４に示した出力電圧の特性を説明する図において、特性曲線５３５は、４．２９Ｗｈの容量を持つバッテリ・パックの出力電圧を示すものである。一方、特性曲線５４０は、従来の構成で４．３２Ｗｈの容量を持つニッケル水素電池の出力電圧を示すものであり、特質曲線５５０は、使い捨て電池の出力電圧を説明するものである。基準線５６０は、平均電気負荷が０．６Ａのカメラの移動電圧２．３Ｖを示すものである。図１４の特性曲線５４０に示されるように、従来のニッケル水素電池は、低出力電圧を持っている。そのため、出力電圧は、電流の過消費時にたちまち基準線を下回ることがあり、したがって（例えば、カメラのせん光電球が光った瞬間）過度の電気負荷を瞬時に引き起こすこととなる。そのような場合、カメラの電力供給の電力停止が起こる。しかしながら、本発明のバッテリ・パックは、既定値分基準電圧より高い出力電圧を維持するようになっている。したがって、たとえ瞬時に過度の電気的負荷が生じたとしても、そのようなカメラの電力供給の妨げとなるようなことがない。言い換えれば、ニッケル水素電池の定格容量が４．３２Ｗｈであり、したがって本発明（の４．２９Ｗｈ）より高かったとしても、カメラのような電子機器に利用された場合に、本発明のバッテリ・パックが、従来の電池よりも利用不可能な残量が少ないために、本発明のバッテリ・パックの消費寿命は、実質的に長いものとなる。
【００８４】
図１５は、本発明に基づいて構成されたバッテリ・パックのリチャージ電圧特性カーブを示す図である。図１５に示されるように、リチャージ電流が供給された時、バッテリ・パックのリチャージ電流は、直ちに基準出力電圧まで上昇し、基準値を維持する。
【００８５】
図１６は、本発明に基づいて構成されたバッテリ・パックのリチャージ特性を示す図である。図１６において、区よく先５７０，５７２，５７２，２７６は、夫々１．５ＣｍＡ（２７００ｍＡ），１．０ＣＭＡ（１８００ｍＡ），０．７ＣＭＡ（１２６０ｍＡ），０．５ＣｍＡ（９００ｍＡ）で充電された電池のリチャージ電圧特性を示す図である。ここで、１．０ＣｍＡとは、電池容量が１時間充電またはディスチャージされた時の電流の意味を示す。図１５における点線の特性線５０，５８２，５８４，５８６は、夫々１．５ＣｍＡ（２７００ｍＡ），１．０ＣＭＡ（１８００ｍＡ），０．７ＣＭＡ（１２６０ｍＡ），０．５ＣｍＡ（９００ｍＡ）で充電された電池のリチャージ電流特性を示す図である。これらの図に示されるように、リチウム・イオン電池が既定時間リチャージされ、電圧が固定電流環境に達した場合を示すものである。充電電流が、減少し、最終的に０になることによって、電池の過ディスチャージを回避することが可能である。一方、本発明のリチウム・イオン・バッテリ・パックは、１ＣｍＡ電圧電流でリチャージされる場合、約８０分間９０％の容量までリチャージされる必要があるだけである。
【００８６】
信頼性テストの結果
【００８７】
２００３年３月１７日〜２００３年３月２７日の間に実施された、３．２±０．０５Ｖの標準出力電圧を持ち最大基準リチャージ電流が９００ｍＡである１０個のバッテリ・パックに対する滴下試験、衝撃試験、耐久試験、高低温試験に係わる、信頼性テストの結果は以下の表２〜表７に示されている。
【００８８】
【表１】
2005520313.tif 000003
【００８９】
【表２】
2005520313.tif 000004
【００９０】
【表３】
2005520313.tif 000005
【００９１】
【表４】
2005520313.tif 000006
【００９２】
【表５】
2005520313.tif 000007
【００９３】
【表６】
2005520313.tif 000008
【００９４】
【表７】
2005520313.tif 000009
【００９５】
上記の信頼性に関する一連のテストに示すように、本発明のバッテリ・パックは、非常に優れた寿命と耐久性を持ち、過酷な状況にあってもその信頼性を期待できるといった特徴をもっている。
効果
【００９６】
上述のように本発明は、電池の使用時間を延長可能にするものであり、複数の充電式電池を一つのバッテリ・パックとして組み合わせることによって、電子機器用の電池を再利用することが可能なものである。
更に、本発明のバッテリ・パックは、一般の市販電池と交換が可能であり、素早く簡単に充電が可能なものである。
【００９７】
更に、本発明のバッテリ・パックは、内部バッテリ・セイフティ・ユニットを持ち、リチャージ電極における電流が過充電であった場合に電池への電流を遮断し、ディスチャージ電極の出力電圧が規定電圧を下回った場合にバッテリ・パックの出力電圧を中止することによって、電池の信頼性を工場させるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の第一実施例に基づくバッテリ・パック１００の分解透視図。
【図２】本発明の第一実施例のバッテリ・パックに利用可能な上部カバーおよび下部カバーの接続構造を説明する透視図。
【図３】本発明の第一実施例のバッテリ・パックに利用可能な下部回路基板の表面および背面の平面図。
【図４】本発明の第一実施例のバッテリ・パックに利用可能な下部回路基板の表面および背面の平面図。
【図５】本発明の第一実施例のバッテリ・パックに関し、カソード接続コンダクタと、電池と、回路基板との電気接続を説明する透視図。
【図６】本発明の第一実施例のバッテリ・パックに関し、第一アノード接続コンダクタと、第二アノード接続コンダクタと、電池と、回路基板との電気接続を説明する透視図。
【図７】本発明の第一実施例のバッテリ・パックの製造工程を説明する透視図。
【図８】本発明の第二実施例のバッテリ・パック２００を分解した透視図。
【図９】組み付けられた本発明の第二実施例のバッテリ・パックをディスチャージ端子と共に示した透視図。
【図１０】個別電池２１０ａ、２１０ｂが組み立てられパッキング・ラベル２９０が貼り付けられた後のバッテリ・パックの外見を表す透視図。
【図１１】本発明の第一実施例および第二実施例に基づくバッテリ・パックの構成に含むことが可能な、第一回路図例のバッテリ・セイフティ・ユニット３５０と定電圧回路３６０を示すブロック回路図。
【図１２】本発明の第一実施例および第二実施例に基づくバッテリ・パックの構成に含むことが可能な、第二回路図例のバッテリ・セイフティ・ユニット３５０と定電圧回路３６０を示すブロック回路図。
【図１３】本バッテリ・パックの出力電圧の特徴を示すグラフ。
【図１４】従来技術のニッケル水素電池と比較した場合の本発明のバッテリ・パックの出力電圧の特徴を示すグラフ。
【図１５】本発明のバッテリ・パックの充電電圧の特徴を示すグラフ。
【図１６】本発明のバッテリ・パックの充電の特徴を現すグラフ。
【図１７】本発明の実施例のバッテリ・パックの外形を表す透視図。
【符号の説明】
【００９９】
１００，２００                          バッテリ・パック
１０ａ，１０ｂ，２１０ａ，２１０ｂ      個別電池
１２ａ，１２ｂ                          カソード端子
１４ａ，１４ｂ                          アノード端子
２０                                    カソード接続コンダクタ
２２                                    第一アノード接続コンダクタ
２３                                    上方リード線
２４                                    第二アノード接続コンダクタ
２５                                    左方リード線
２７                                    右方リード線
２８                                    絶縁テープ
２９                                    下方リード線
３８０                                  外部充電電源
３０                                    上部キャップ
３２                                    上部キャップ穴
４０                                    下部キャップ
４２                                    下部キャップ穴
４５                                    切り欠き部
５０                                    上部回路基板
５０ａ                                  表面
５０ｂ                                  背面
５２ａ                                  ディスチャージ・カソード端子
５２ｂ                                  ディスチャージ・アノード端子
５５ａ                                  カソード接続端子
５６                                    定電圧回路
６０                                    下部回路基板
６０ａ                                  表面
６０ｂ                                  背面
６２ａ                                  リチャージ・カソード端子
６２ｂ                                  リチャージ・アノード端子
６５ａ，６５ｂ                          Ｐ＋１端子
６６，３５０，４００                    バッテリ・セイフティ・ユニット
６７                                    Ｂ端子
６８                                    ワイヤ
７０                                    上部カバー
７２                                    上部カバー本体
７４ａ，７４ｂ                          上部カバー貫通穴
７６                                    上部カバー第一接続脚部
７８                                    上部カバー第二接続脚部
７９                                    上部カバー第二脚部連結リブ
８０                                    下部カバー
８２                                    下部カバー本体
８４ａ，８４ｂ                          下部カバー貫通穴
８５                                    段差部
８６                                    下部カバー第一接続脚部
８８                                    下部カバー第二接続脚部
８９                                    下部第二脚部穴
９０                                    パッキング・ラベル
２１２                                  板状接続コンダクタ
２１２ａ                                第一接続コンダクタ
２１２ｂ                                第二接続コンダクタ
２１４ａ                                第一絶縁板
２１６                                  サブ・コンダクタ
２１６ａ                                第一サブ・コンダクタ
２１６ｂ                                第二サブ・コンダクタ
２２０                                  上部回路基板
２２０ａ                                上部回路基板部
２２０ｂ                                下部回路基板部
２２２                                  ディスチャージ・カソード端子
２２４，２３２                          ディスチャージ・アノード端子
２３０ａ                                上部カバー
２３０ｂ                                下部カバー
２３４                                  貫通穴
３５２                                  電圧検知器
３５４                                  第一コンパレータ
３５６                                  第二コンパレータ
３５８                                  遮断スイッチ
３６０                                  定電圧回路
３７０                                  外部電子機器
３８０                                  外部充電器
４１０                                  過充電検知器
４２０                                  過放電検知器
４３０                                  過電流検知器
４４０                                  短絡検知器
４５０                                  チャージャー検知器
４６０                                  コントローラ
４７０                                  ディスチャージ・スイッチ
４８０                                  リチャージ・スイッチ
５１０，５３０，５３５，５４０，５５０  特性曲線
５２５                                  曲線
【図１】
2005520313.tif 000010
2005520313.tif 000011
2005520313.tif 000012
2005520313.tif 000013
2005520313.tif 000014
【図５】
2005520313.tif 000015
【図６】
2005520313.tif 000016
2005520313.tif 000017
2005520313.tif 000018
2005520313.tif 000019
2005520313.tif 000020
2005520313.tif 000021
2005520313.tif 000022
【図８】
2005520313.tif 000023
2005520313.tif 000024
2005520313.tif 000025
【図１０】
2005520313.tif 000026
【図１１】
2005520313.tif 000027
【図１２】
2005520313.tif 000028
【図１３】
2005520313.tif 000029
【図１４】
2005520313.tif 000030
【図１５】
2005520313.tif 000031
【図１６】
2005520313.tif 000032
2005520313.tif 000033
2005520313.tif 000034
【国際調査報告】
2005520313.tif 000035