(57)【要約】バッテリが分散バッテリであってバッテリセルがなければ空のスペースに装置全体にわたって配置された複数のバッテリセルからなる分散バッテリである可搬のバッテリ給電型電気装置が提供される。
2010511373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリ給電型電気装置であって、
複数の電気的被給電部材を含む複数の独立した部材、及び
前記電気的被給電部材に電力を供給するために結合された前記装置内の複数のバッテリセルからなる分散バッテリ
を備え、前記バッテリセルのうちの第１のバッテリセルが前記独立した部材のうちの第１の独立部材の容積内に配置され、前記バッテリセルのうちの第２のバッテリセルが前記独立した部材のうちの第２の独立部材に配置された装置。
【請求項２】
請求項１の装置において、前記第１の独立部材及び前記第２の独立部材が機械部材である装置。
【請求項３】
前記装置が携帯電話である請求項１の装置。
【請求項４】
請求項１の装置において、前記第１の独立部材がキーパッドである装置。
【請求項５】
請求項１の装置において、前記第１の独立部材が第１のキーバッドであり、前記第２の機械部材が第２のキーパッドである装置。
【請求項６】
請求項１の装置において、前記第１の独立部材がＬＣＤディスプレイである装置。
【請求項７】
請求項１の装置において、前記複数のバッテリセルが、前記バッテリセルによって個別に供給されるよりも高い電圧を供給するように直列に接続された装置。
【請求項８】
請求項１の装置において、前記複数のバッテリセルが、前記バッテリセルによって個別に供給されるよりも大きい電流を供給するように並列に接続された装置。
【請求項９】
前記装置が可搬型である請求項１の装置。
【請求項１０】
請求項１の装置において、前記分散バッテリセルが多形性バッテリセルからなる装置。
【請求項１１】
請求項１の装置において、前記複数の電気的被給電部材が、第１の電気的被給電部材及び第２の電気的被給電部材からなり、前記第１の電気的被給電部材が前記バッテリセルの第１のサブセットから電力を受けるように結合され、前記第２の電気的被給電部材が前記バッテリセルの第２のサブセットから電力を受けるように結合される装置。
【請求項１２】
請求項１１の装置において、前記バッテリセルの第１のサブセット及び前記バッテリセルの第２のサブセットが重複しないサブセットである装置。
【請求項１３】
請求項１２の装置において、前記バッテリセルの第１のサブセットが前記第２の電気部材よりも前記第１の電気部材に近接して配置され、前記バッテリセルの第２のサブセットが前記第１の電気部材よりも前記第２の電気部材に近接して配置される装置。
【請求項１４】
請求項１３の装置において、前記バッテリセルの第１のサブセットが互いに直列に接続されたバッテリセルからなり、前記バッテリセルの第２のサブセットが互いに直列に接続されたバッテリセルからなり、前記バッテリセルの第１のサブセットと前記バッテリセルの第２のサブセットは互いに独立している装置。
【請求項１５】
請求項１１の装置において、前記第１の機械部材が前記第２の機械部材から物理的に分離可能である装置。
【請求項１６】
請求項１の装置において、前記装置がモジュール化され、前記装置から物理的に分離可能な少なくとも１つの部分からなり、前記１つの部分が前記バッテリセルのサブセットを含む装置。
【請求項１７】
請求項１の装置において、前記バッテリセルのうちの第１のバッテリセルが前記独立した部材のうちの第１の独立部材に給電するが前記独立した部材のうちの第２の独立部材には給電せず、前記バッテリセルのうちの第２のバッテリセルが前記独立した部材のうちの第２の独立部材に給電するが前記独立した部材のうちの第１の独立部材には給電しない装置。
【請求項１８】
バッテリ給電型電気装置であって、
複数の電気的被給電部材を含む複数の独立した部材、及び
前記電気的被給電部材に電力を供給するために結合された前記装置内の複数のバッテリセルからなる分散バッテリ
を備え、前記バッテリセルのうちの第１のバッテリセルが前記独立した部材のうちの第１の独立部材に集積され、前記バッテリセルのうちの第２のバッテリセルが前記独立した部材のうちの第２の独立部材に集積された装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバッテリ給電される電気装置、特に可搬型電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に電子産業において、特に無線通信産業においては、電気装置、特に個人によって持ち運ばれる可搬型電子装置の小型化の要望がある。このような装置として、携帯電話、ウォーキートーキー、ＡＭ／ＦＭラジオ、ポータブルＣＤプレーヤー、ポータブルオーディオテーププレーヤー、種々のポータブルデジタル音楽プレーヤー、カメラ、ビデオカメラ、ポータブルＤＶＤプレーヤー、口述再生器、ノートブックコンピュータ、及びＧＰＳ装置等がある。
【０００３】
図１は例示の携帯電話１００の主要な部材を示すブロック図である。本明細書の図面において、データ経路（例えば、データ及び／又は制御信号が伝搬する電気接続経路）は破線で示され、電源供給経路（例えば、電力が部材に供給される電気接続経路）は実線で示される。一般に、無線通信装置及び他の可搬電子装置は、可搬装置１００内に収容された単一の大きなバッテリパック１１０によって給電され、バッテリパック１１０はバッテリによって供給される電流及び／又は電圧を調整し、調整された電力を装置１００の電気的被給電部材に送る電源１１２を介して装置の電気部材の全てに給電する。バッテリパックは、標準的な携帯電話でみられるように単一のユニットであり、充電可能なことが多く、又は標準的なポータブルＣＤプレーヤーでみられるように１以上の使い捨てバッテリからなることもある。バッテリ１１０は取り外し可能なことも固定的に組み込まれたものもある。装置は一般に、動作のために電力（即ち、電流／電圧）が必要な複数の独立した電気部材からなる。例えば、携帯電話は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１１４、マイクロフォン１１８、スピーカ１１６、ＬＣＤディスプレイ１２２、（通常はそれ自体の電力を必要としないアンテナ１２６に結合された）送受信機１２４、キーパッド１２８、及びメモリ１２９のような、電力を必要とする任意数の部材からなる。ポータブルデジタルオーディオプレーヤーの場合における他の例（不図示）として、それはハードドライブ、ＬＣＤディスプレイ、及びＤＳＰからなり、それら全ては電力を必要とする。
【０００４】
個人は自身のポケット、ハンドバッグ、ブリーフケース、ブックバッグ等に多数の可搬電子装置を持ち歩いているので、それらを人が持ち運び易くするためにこれらの装置のサイズを最小化したいという要望がある。
【０００５】
このような可搬電子装置における素子は（主に装置の体積を最小にする目的のために）通常はかなりの密度でパッケージ化されているが、それでもなお、そのような装置には相当量の空のスペース即ち空気のスペースがある。例えば、携帯電話では、キーパッドのキーは通常は空洞である。さらに、ＬＣＤディスプレイスクリーンの裏には相当量の空スペースがあることが多い。またさらに、ポータブルデジタル音楽プレーヤーでは、スピーカ、マイクロフォン、ＬＣＤディスプレイ、並びにハードディスク、ＤＶＤ及びＣＤのような記憶ディスクを回転させるモーターの内部又は周辺に空スペースがある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
バッテリが分散バッテリであって装置全体にわたって元々空であったスペースに配置された複数のバッテリセルからなる分散バッテリである可搬バッテリ給電型電気装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は従来の携帯電話の基本的な主要部材を示すブロック図である。
【図２】図２は本発明の第１の実施例による携帯電話の基本的な主要部材を示すブロック図である。
【図３】図３は本発明の第２の実施例による携帯電話の基本的な主要部材を示すブロック図である。
【図４】図４は本発明の第３の実施例による携帯電話の基本的な主要部材を示すブロック図である。
【図５】図５Ａ及び５Ｂは本発明の他の実施例による本発明の構成を示す携帯電話の鳥瞰図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の原理によって、大きなまとまったスペースを使用する従来のバッテリを、複数の分散バッテリセルであってそれがなかったとしたら空の（又は空気によってのみ占有されている）スペースに可搬装置全体にわたって分散された複数の分散バッテリセルに置き換えることによって、電気装置及び、特に、可搬電子装置が小型化される。実質的にあらゆる形状及び／又は大きさに作製できる多形性バッテリのような分散バッテリ技術が、そのようなバッテリセルを装置内のあらゆる利用可能なスペースに配置することによる利点を得るために使用される。複数の分散バッテリセルの各々は装置全体の１つ（又は幾つか）の部材に給電するために個々に使用することができる。好ましくは、分散バッテリセルが用いられて、物理的にそれに近い１又は幾つかの部材に電力を供給する。あるいは、いずれか１つのバッテリが個別に供給するよりも大きい電圧及び／又は電流の単一電源を提供するために、２以上の分散バッテリセルを直列又は並列に接続することもできる。その合計された電圧／電流が供給されて装置上の素子全てを給電することもできる。あるいは、他のサブセット又は個々のセルが装置の他の部材を給電する一方で、複数の分散バッテリのサブセットが互いに並列又は直列に接続されて装置の１以上の部材に給電するために使用することができる。
【０００９】
好適な実施例では、バッテリセルは、携帯電話又はデジタル音楽プレーヤーのキーパッドのような装置の１以上の機械部材の内部に組み込まれ、それとともに集積され、又は隣接配置される。キーパッド、スピーカ、マイクロフォン及びモーターのような機械部材（動的部材を有する部品）はそれらの内部又は周辺に相当量の空スペースを有していることが多い。例えば、携帯電話の通常のキーパッドのキーは空洞であることが多い。小型の多形性バッテリセルは、そのようなキーパッドの各キーの裏の空間に組み込まれ、従ってキーパッドに集積される。また、電子部材によってはそれに関する多少の自由空間を通常は有している。例えば、液晶ダイオードディスプレイ（ＬＣＤ）はディスプレイの裏に相当の空間を有していることが多く、それは１以上の多形性バッテリセルで満たすことができる。
【００１０】
好適な一実施例では、バッテリセルは、それらが組み込まれる部材だけに給電するために結合される。例えば、キーパッドに配置される単数のセル又は複数のセルは、キーをバックライトで明るくすること又はキーのマトリクスに給電すること等のように、キーパッドに給電するために使用することができる。キー内のバッテリセルはキーパッド全体を給電するための単一の電源をまとめて提供するために並列又は直列に接続されてもよい。代替的に、個々のセル各々はキーパッドの各キーに電力を供給することができる。実際に、分散されたバッテリセルのいずれか１以上は、キーパッドの１列のキーのようなキーパッドのいずれかの部分を給電するために結合することもできる。さらに代替の実施例として、キーパッドに配置された分散バッテリセルの１以上が使用されてキーパッドやキーパッドのすぐ近くにある他の素子に給電してもよい。
【００１１】
ここで、図２は発明の一実施例による例示的な携帯電話機２００を示すブロック図である。電話機２００はＤＳＰ２１４、スピーカ２１６、マイクロフォン２１８、ディスプレイ２２２、キーパッド２２８、送信／受信回路２２４、メモリ２２９及びアンテナ２２６のような標準的な電気部材を含む。本実施例では、複数の分散バッテリセル２５０、２５１、２５２、２５３、２５４、及び２５５が電話機２００全体にわたって分散されている。例えば、バッテリセル２５０がスピーカ２１６内又は付近に配置され、バッテリセル２５１がマイクロフォン２１８内又は付近に配置され、バッテリセル２５２がＤＳＰ２１４内又は付近に配置され、バッテリセル２５３がディスプレイ２２２内又は付近に配置され、バッテリセル２５４がキーパッド２２８内又は付近に配置され、バッテリセル２５５が送信／受信回路２２４内又は付近に配置される。本実施例では、個々の分散バッテリセル各々が、それが配置される部材内又は付近に電力を供給する。例えば、バッテリセル２５０がスピーカ２１６に電力を供給し、バッテリセル２５１がマイクロフォン２１８に電力を供給し、バッテリセル２５２がＤＳＰ２１４に電力を供給し、バッテリセル２５３がディスプレイ２２２に電力を供給し、バッテリセル２５４がキーパッド２２８に電力を供給する。さらに、バッテリセル２５５が送信／受信回路２２４やメモリ２２９に電力を供給する。なお、メモリは送信／受信回路付近に配置されることが好ましい。
【００１２】
単数のバッテリ又は複数のバッテリの出力を調整するための何らかの回路が必要な場合は、それは、調整すべきバッテリが配置される領域又は部材内若しくは付近に組み込まれてもよい。代替的に、１以上の電源レギュレータが装置内に設けられてもよいし、種々のバッテリの出力が電源レギュレータに経由され、レギュレータの出力が被給電部材に戻されるようにしてもよい。
【００１３】
図３に、セルのいずれかが個別に供給するよりも高い電圧を分散バッテリセルがまとめて供給するように直列に接続される本発明の他の実施例を示す。図１及び２のように、実線は装置の電気部材に電力を供給する経路を表し、破線はデータ又は信号経路を表す。一方これに加えて、点線は個々のバッテリセルが互いに直列に接続される電気接続を表している。
【００１４】
図３において、電話機３００はＤＳＰ３１４、スピーカ３１６、マイクロフォン３１８、ディスプレイ３２２、キーパッド３２８、送信／受信回路３２４、メモリ３２９及びアンテナ３２６のような標準的な電気部材を含む。本実施例では、複数の分散バッテリセル３５１、３５２、３５３、３５４、３５５、３５６、３５７、３５８、３５９、３６０、及び３６１が電話機３００全体にわたって分散されている。例えば、バッテリセル３５１がスピーカ３１６内又は付近に配置され、バッテリセル３５２及び３５３がマイクロフォン３１８内又は付近に配置され、バッテリセル３５４が装置の様々な領域に配置され、バッテリセル３５５がＤＳＰ３１４内又は付近に配置され、バッテリセル３５６は電話機内の他の様々な空間に配置され、バッテリセル３５７は送信／受信回路３２４内又は付近に配置され、バッテリセル３５８及び３５９はキーパッド３２８内又は付近に配置され、バッテリセル３６０及び３６１はディスプレイ３２２内又は付近に配置される。全てのバッテリセルは図示するように点線で直列に配置され、電源３１２に接続されている。電源３１２は一連のバッテリセルによって供給される電力を調整し、調整された電力を図示する実線を介して、スピーカ３１６、マイクロフォン３１８、ＤＳＰ３１４、ディスプレイ３２２、キーパッド３２８、送信／受信回路３２４、及びメモリ３２９等の装置の種々の部材に供給する。
【００１５】
図４に、基本的には上述の種々の実施例の複合型である、本発明のさらなる他の実施例を示す。特に、図４の実施例では、バッテリセルの幾つかは電力を装置の単一の部材に個別に供給し、バッテリセルの幾つかは電力を１以上の部材にまとめて供給するために直列に接続され、バッテリセルの幾つかは電力を１以上の部材にまとめて供給するために並列に接続され、バッテリセルの幾つかは電力を１以上の部材にまとめて供給するために並列及び直列に接続されている。
【００１６】
図４では、電話機４００はＤＳＰ４１４、スピーカ４１６、マイクロフォン４１８、ディスプレイ４２２、キーパッド４２８、送信／受信回路４２４、メモリ４２９、及びアンテナ４２６のような標準的な電気部材を含む。本実施例では、複数の分散バッテリセル４５０、４５１、４５２、４５３、４５４、４５５、４５６、４５７、４５８、４５９、４６０、及び４６１が電話機４００全体にわたって様々な異なる組合せ及び構成で分散されている。例えば、バッテリセル４５０はスピーカ４１４内又は付近に配置され、電力をスピーカ４１４に個々に供給する。バッテリセル４５１及び４５２はマイクロフォン４１８内又は付近に配置され、互いに並列に接続され、一方、バッテリセル４５３及び４５４も電話機４００内の様々な空間に互いに並列に接続され、さらにバッテリセル４５１及び４５２に直列に接続されている。これらの４個のバッテリセルの合計電力出力が電源４１２に対して接続され、それはバッテリ４５１、４５２、４５３及び４５４から供給される電力を調整し、調整された電力をＤＳＰ４１５及びマイクロフォン４１８等の装置４００内の種々の部材に供給する。さらに、バッテリセル４５５はＤＳＰ内又は付近に配置され、電話機４００内の他の様々な空間に配置されるバッテリセル４５６と直列に接続されている。バッテリセル４５５及び４５６の出力は電源４１２に接続され、それは調整された電力を経路４９１を介してマイクロフォン４１８に、経路４９２を介して送信／受信回路４２４等の装置上の他の部材に戻す等する。送信／受信回路４２４内又は付近にあるバッテリセル４５６は電力をメモリ４２９に個別に供給する。キーパッド４２８内に配置されたバッテリセル４５７及び４５８は並列に接続され、キーパッド４２８に電力をまとめて供給し、バッテリセル４５９及び４６０はディスプレイ４２４内又は付近に配置され、直列に接続され、ディスプレイに電力をまとめて供給する。
【００１７】
ＤＳＰ４１４内又は付近に配置されたバッテリセル４６１及び電話機４００の様々な空スペースに配置されたバッテリセル４６２は、それらの合計出力がレギュレータ４１２に入力されるように直列に接続されている。レギュレータ４１２は直列バッテリセル４６１、４６２によって供給される電力を調整し、電力をＤＳＰ４１４に電力経路４９３を介して供給する。
【００１８】
上記の実施例は単なる代表的、例示的な実施例である。他の無数の構成が可能であることが分かるはずである。
【００１９】
携帯電話及び他の可搬電子装置において、分散バッテリセルが配置され得る十分な空の容積を持ち得る他の領域として、ＰＣＢ（印刷回路基板）の上部及び周囲の領域、特にコンデンサ及びインダクタ等のＰＣＢから立ち上がる大きなアナログ回路デバイスを囲む空間等がある。他の可能性ある領域としてハードドライブ、ＤＶＤ、及びデジタル音楽プレーヤーにおけるＣＤを回転させるモーターを囲む空間等がある。
【００２０】
本発明は基本的にはバッテリ給電されるあらゆる装置で具現化できるが、もちろん、体積（サイズ）の小型化が大きな利益となるような可搬装置に特に適する。そのような装置として、携帯電話、ラップトップコンピュータ、ＣＤプレーヤー、ＤＶＤプレーヤー及びＭＰ３デジタルプレーヤー等の可搬オーディオ／ビデオプレーヤー、カメラ、ビデオカメラ、ＧＰＳ（グローバル測位システム）装置、雪崩用ビーコン、ウォーキートーキー、可搬型口述再生器及び他の可搬記録装置、デジタルカメラ、従来のフィルム式カメラ等がある。
【００２１】
ここに記載する分散バッテリ技術において、そのような技術によって非常に小さいサイズでかつ実質的に任意形状のバッテリセルの製造が可能となるので、多形性バッテリは個別のバッテリセルでの使用に特に適している。
【００２２】
任意の所与の分散バッテリセルのサイズ及び／又は形状は通常、それが配置される利用可能な容積によって支配されることになる。多形性バッテリ技術によると、一連のバッテリ形状は、可搬バッテリ動作装置によって与えられる特定の各空洞スペースに嵌るようにモールドすることができる。大きな生産単位体積によって溶液についてのより良い全体的なバッテリコストを促進できることを考慮すると、多形性バッテリは携帯電話及びＭＰ３プレーヤーのような大きな容積のアプリケーションに特に適している。
【００２３】
適切な多形性バッテリの例はリチウムポリマーバッテリ（ＬＰＢ）である。ＬＰＢは可鍛性であり、多くの異なる空間／容積の要件を満たす必要性に応じて形成できる。しかし、ＬＰＢは角柱底面のものに限られ、一般に円柱、球又は他の派生的な形状には形成されない。ＬＰＢは充電可能なバッテリであるので、単一のバッテリ充電器が全てのセルを充電するために使用できるように分散バッテリシステムに並列又は直列に接続されるのが最も適切である。低コストのバッテリ充電器があれば、２以上のバッテリ充電器を可搬装置に集積そて多形性バッテリシステムの分散充電を可能としてもよい。ＬＰＢの製造は日本、兵庫県、洲本市の三洋電気（株）等がある。さらに、Letourneau, J. 他, “Progress in Lithium Polymer Battery Development for Telecommunication System” Telecommunications Energy Conference, １９９８年, INTELEC, 第２０回国際、米国カリフォルニア州サンフランシスコ、１９９８年１０月４−８日、６５６−６６２ページ、はＬＰＢ技術の主要な特徴を開示している。
【００２４】
他にも多形性バッテリアプリケーションに使える適切なバッテリ技術があるが、ＬＰＢを一例として挙げた。可搬バッテリ動作装置のニーズに適するように、より洗練された分散バッテリ技術が設計され得るレベルにまでに現在又は将来のバッテリ技術が成長することも予想される。
【００２５】
前述したように、発明の好適な実施例において、電子装置の異なる部分が分散バッテリの異なるセルによって個別に給電される。そのような状況で、装置の別々の部分が個別に交換されることができるように装置から物理的に分離されるという意味において、電子装置をモジュール化することが望ましいこともある。これは、分散バッテリの１つのセルが消耗し、又はそうでなくても故障した状況において特に有利である。装置全体を修理又は交換しなければならないのではなく、故障したバッテリを含む装置の部分のみを交換することができる。例えば、図５Ａ及び５Ｂは、片側部分５０１、及び電話機の本体５０４から切り離し可能なＬＣＤディスプレイ５０３を含む表示部５０２がついた片側部分５０３からなる従来のクラムシェル又はフリップフォンデザインの携帯電話５００を示す。必要な電気的及び機械的取付けを与えるために適切な電気接点５１２並びにラッチ及びキャッチメカニズム５１８、５１９のような適当な機械取付けメカニズム５１６が設けられる。取り外し可能な表示部５０２は、ボタン５１１のような表示部５０２内に配置された分散バッテリセルから電力を受ける他の何らかの部材を含んでいてもよいし、いなくてもよい。
【００２６】
同様に、キーパッド、マイクロフォン、又はスピーカのような、１以上の分散バッテリセルを含む他の部材を電話機本体から分離可能なものとしてもよい。
【００２７】
発明の具体的実施例を幾つか記載してきたが、種々の変形、修正及び改良は当業者には容易に分かるものである。本開示によって自明なものとなるそのような変形、修正及び改良は、ここに明記していないものの本説明の一部となることが意図され、本発明の精神及び範囲内のものとなることが意図されている。従って、上記は例示目的のみのものであって、限定的なものではない。本発明は以降の特許請求の範囲及びその均等のものに規定されるように限定される。
【図１】
2010511373.tif 000003
【図２】
2010511373.tif 000004
【図３】
2010511373.tif 000005
【図４】
2010511373.tif 000006
【図５】
2010511373.tif 000007
【国際調査報告】
2010511373.tif 000008