(57)【要約】      （修正有）【課題】ＵＳＢプラグを備えた携帯型オーディオプレーヤー等、ＵＳＢバスパワー充電のみを可能とするＵＳＢ端子搭載電子機器を、屋外等で容易に充電することが可能なバッテリーパックを得る。【解決手段】内部に二次電池、充電制御回路２および放電制御回路２６等を有し、充電制御回路に接続されたＵＳＢプラグ１１と、放電制御回路に接続されたＵＳＢレセプタクル１２とが外装体に設けられたバッテリーパック１０とする。バッテリーパック充電時には、バッテリーパックのＵＳＢプラグをパーソナルコンピュータに差込む。また、パーソナルコンピュータのＵＳＢ端子が容易に得られない屋外等の場所でＵＳＢ端子搭載電子機器を充電する場合には、ＵＳＢ端子搭載電子機器のＵＳＢプラグをバッテリーパックのＵＳＢレセプタクルと接続する。【選択図】図３
2007095417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＵＳＢプラグおよびＵＳＢレセプタクルが外装体に設けられ、
上記ＵＳＢプラグと充電制御回路を介して接続された二次電池と、
上記二次電池と放電制御回路を介して接続された上記ＵＳＢレセプタクル
とを備えたことを特徴とするバッテリーパック。
【請求項２】
上記ＵＳＢプラグの通信ピンと、上記ＵＳＢレセプタクルの通信ピンとが接続された請求項１に記載のバッテリ−パック。
【請求項３】
上記二次電池は、リチウムイオン二次電池であることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項４】
上記ＵＳＢプラグおよび上記ＵＳＢレセプタクルは、それぞれ長方形形状を有するシリーズＡプラグであることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項５】
上記バッテリーパックの上記外装体が、直方体形状であることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項６】
上記バッテリーパックの上記外装体が、キャッシュカードの規格に定められた長辺と短辺のサイズまたはそれ以下のサイズを有する薄型形状であることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項７】
上記バッテリーパックに収容される二次電池は、ラミネートフィルムで外装された薄型のリチウムイオン二次電池であることを特徴とする請求項６に記載のバッテリーパック。
【請求項８】
上記バッテリーパックの側面に少なくとも１つのＵＳＢバス端子が設けられたことを特徴とする請求項６に記載のバッテリーパック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はバッテリーパックに関し、特に汎用シリアスバス（ＵＳＢ）インタフェースを有するバッテリーパックに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在用いられる電子機器の多くは内部に二次電池が内蔵され、電子機器を直接充電器等に接続して充電を行う場合が多く見受けられる。これら充電器は、商用電源に接続されて電子機器を充電する構成がほとんどであり、電子機器には充電用アダプタの差込口や、クレードルと称される専用充電器に載置することで電気的に接続される接点が設けられている。
【０００３】
一方、近年ではメモリー内蔵携帯型オーディオプレーヤー等の本体サイズの小型化に伴い、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）コネクタを備え、ＵＳＢバスパワー充電のみを可能とする携帯型オーディオプレーヤーが普及してきている。図１Ａに示すように、このような携帯型オーディオプレーヤー２は、充電の際にパーソナルコンピュータ１に搭載されたＵＳＢポートに差し込むことによって充電される。
【０００４】
ＵＳＢでは基本的に、１台のパーソナルコンピュータ（ホスト）を中心として様々な周辺機器が接続される。このとき、機器構成のミスを事前に防ぐために、いわゆる上流側であるパーソナルコンピュータ側には扁平形状のシリーズＡと呼ばれるコネクタが用いられ、いわゆる下流側である周辺機器側には四角形状のシリーズＢと呼ばれるコネクタが用いられる。
【０００５】
ＵＳＢケーブルの両端は、シリーズＡプラグ（Ａプラグ）およびシリーズＢプラグ（Ｂプラグ）となっており、それぞれのプラグを差し込むために、パーソナルコンピュータにはシリーズＡの差込口（Ａレセプタクル）が設けられており、周辺機器にはシリーズＢの差込口（Ｂレセプタクル）が設けられている。このため、携帯型オーディオプレーヤーにはＡプラグが備えられており、図１Ａのように差し込んで充電およびデータの転送を行うか、もしくは例えば図１Ｂに示すように、ＵＳＢコネクタを有するＡＣ電源アダプタ３と接続し、充電のみを行うことも可能である。
【０００６】
以下の特許文献１には、パーソナルコンピュータに例えば二次電池の充電用ホルダや携帯電話用充電器等を接続し、二次電池や携帯電話を充電する充電装置について記載されている。パーソナルコンピュータには充電処理操作プログラムが内蔵された国際規格のＰＣＩ（ＰＣインタフェース）等の機器、または充電処理操作プログラムがインストールされたハードディスクが搭載されており、二次電池または携帯電話のような二次電池が内蔵された電子機器に対して所定の充電操作を行うことができるものである。
【特許文献１】特開２００２−２７６７８号公報
【０００７】
また、このような構成の充電装置において、例えばＵＳＢのようなインタフェースに電子機器を接続してパーソナルコンピュータ内の電源回路と接続し、充電を行うことも可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、現在、電子機器の小型化、多機能化により、電子機器を屋外にて長時間使用することが多く、屋外での使用中に充電を必要とする機会が多い。携帯型オーディオプレーヤーも例外でなく、屋外でのバッテリー切れの際に充電することが困難である。
【０００９】
例えば、携帯電話等では一次電池を使用した充電用コネクタや一次電池の電池パックを使用した簡易充電器は多数市販されており、比較的入手しやすい。しかし、携帯型オーディオプレーヤーにＵＳＢコネクタを介して充電する簡易充電器は入手することが難しい。また、携帯型オーディオプレーヤーを充電することが可能であり、なおかつそれ自身を充電して再使用が可能なＵＳＢ端子付バッテリーパックは商品化されていない。
【００１０】
したがって、この発明は、ＵＳＢバスパワー充電可能な電子機器を屋外等で簡単に充電可能であるだけでなく、携帯型オーディオプレーヤーの駆動用電源および内部電源と併用して使用時間の延長を図るための電源としても使用可能なＵＳＢ端子付バッテリーパックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、この発明は、充放電可能な二次電池と、二次電池と接続された充電および放電の制御を行う充電制御回路および放電制御回路とを有し、充電制御回路と接続されたＵＳＢプラグと、放電制御回路と接続されたＵＳＢレセプタクルとが外装体に設けられた構成を有するバッテリーパックとする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、容易に持ち運ぶことが可能となり、パーソナルコンピュータ等に搭載されたＵＳＢ端子が得られない屋外等の場所においてもＵＳＢレセプタクルを経由して電子機器の充電が可能となる。また、バッテリーパックにＵＳＢプラグも搭載することにより、バッテリーパック自体の専用充電器を必要とせずに充電することが可能となる。
【００１３】
また、バッテリーパックと接続して充電用バッテリーとして用いるだけでなく、電子機器の動作電源として用いたり、内部電源と併用して使用時間の延長を図ることも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図２は、この発明が適用されたバッテリーパック１０の外観である。バッテリーパック１０は、全体として略直方体形状を有しており、その一端部にＵＳＢプラグ１１が設けられ、他端部には携帯型オーディオプレーヤー等の電子機器と接続するためのＵＳＢレセプタクル１２が設けられている。ＵＳＢプラグ１１は、バッテリーパックを充電する際にパーソナルコンピュータと接続され、ＵＳＢレセプタクル１２は、電子機器と接続してこの電子機器を充電するか、もしくは動作電源として用いる場合に接続される。また、バッテリーパック１０内部には二次電池ならびにバッテリーパックの充電および放電を制御する充電制御回路および放電制御回路とが収容されている。
【００１６】
このバッテリーパック１０に収容される二次電池としては、例えば円筒形リチウムイオン二次電池が挙げられる。この発明で用いることができる円筒形リチウムイオン二次電池について、以下に説明する。
【００１７】
この円筒形リチウムイオン二次電池は、例えば正極および負極がセパレータを介して積層され、巻回することにより電池素子を作製した後、金属缶に収容され、さらにバッテリーパック内に収容されるものである。
【００１８】
［正極］
正極は、正極活物質を含有する正極活物質層が、正極集電体の両面上に形成されたものである。正極集電体は、例えばアルミニウム（Ａｌ）箔，ニッケル（Ｎｉ）箔あるいはステンレス（ＳＵＳ）箔などの金属箔により構成されている。
【００１９】
正極活物質層は、例えば正極活物質と、導電剤と、結着剤とを含有して構成されている。正極活物質、導電剤、結着剤および溶剤は、均一に分散していればよく、その混合比は問わない。
【００２０】
正極活物質としては、例えばＬｉＭＯ2（式中、Ｍは１種以上の遷移金属を表す）を主体とする、リチウムと遷移金属との複合酸化物またはリチウムを含んだ層間化合物が用いられる。これらを構成する遷移金属としては、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、バナジウム（Ｖ）、チタン（Ｔｉ）のうち少なくとも１種類が選択される。また、ＬｉaＭＸb（式中、Ｍは上述の遷移金属から選ばれる１種であり、ＸはＳ、Ｓｅ、ＰＯ4から選ばれ、ａ、ｂは整数である。）を用いることもできる。
【００２１】
また、正極活物質としてＬｉyＭＩＯ2またはＬｉyＭII2Ｏ4で表されるリチウム複合酸化物を用いることもできる。このようなリチウム複合酸化物は正極活物質として用いることにより高電圧を発生させることができ、エネルギー密度に優れるため、特に好ましい材料である。これらの組成式においてＭＩは１種類以上の遷移金属元素を表しており、具体的にはコバルトおよびニッケルのうちの少なくとも１種を含むことが好ましい。ＭIIは１種類以上の遷移金属元素を表しており、具体的にはマンガン（Ｍｎ）が好ましい。また、ｙの値は電池の充放電状態によって異なり、通常、０.０５以上１.１０以下の範囲内である。このようなリチウム複合酸化物の具体例としては、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＮｉzＣｏ1-zＯ2（式中、０＜ｚ＜１である。）あるいはＬｉＭｎ2Ｏ4等が挙げられる。
【００２２】
導電剤としては、例えばカーボンブラックあるいはグラファイトなどの炭素材料等が用いられる。また、結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド等が用いられる。また、溶剤としては、例えばＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等が用いられる。
【００２３】
上述の正極活物質、結着剤、導電剤を均一に混合して正極合剤とし、この正極合剤を溶剤中に分散させてスラリー状にする。次いで、このスラリーをドクターブレード法等により正極集電体の両面に均一に塗布する。さらに、高温で乾燥させて溶剤を飛ばすことにより正極活物質層が形成される。
【００２４】
正極は正極集電体の長手方向略中央部にスポット溶接または超音波溶接で接続された１本の正極端子を有している。この正極端子は金属箔、網目状のものが望ましいが、電気化学的および化学的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなくとも問題はない。正極端子の材料としては、例えばＡｌ等が挙げられる。また、正極集電体上の正極端子溶接部分は、正極活物質層を形成しない正極集電体露呈部としてもよい。この場合、正極端子が容易に溶接できる他、正極端子溶接時に発生する熱や振動によって活物質層がダメージを受け、活物質層の脱落などが生じる場合があり、これを防止することができる。
【００２５】
［負極］
負極は、負極活物質を含有する負極活物質層が、負極集電体の両面上に形成されたものである。負極集電体は、例えば銅箔，ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。
【００２６】
負極活物質層は、例えば負極活物質と、必要であれば導電剤と、結着剤とを含有して構成されている。負極活物質、導電剤、結着剤および溶剤は、正極活物質と同様に、その混合比は問わない。
【００２７】
負極活物質としては、リチウムをドープ／脱ドープ可能な炭素材料、結晶質、非結晶質金属酸化物が用いられる。具体的に、リチウムをドープ／脱ドープ可能な炭素材料としては、グラファイト、難黒鉛化性炭素材料、易黒鉛化性炭素材料、結晶構造が発達した高結晶性炭素材料等が挙げられる。より具体的には、熱分解炭素類、コークス類（ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス）、黒鉛類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体（フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成し炭素化したもの）、炭素繊維、活性炭等の炭素材料を使用することができる。
【００２８】
また、他の負極活物質材料として、リチウムと合金を形成可能な金属、またはこのような金属の合金化合物が挙げられる。ここで言う合金化合物とは、具体的にはリチウムと合金を形成可能なある金属元素をＭとしたとき、ＭpＭ'qＬｉr（式中、Ｍ'はＬｉ元素およびＭ元素以外の１つ以上の金属元素である。また、ｐは０より大きい数値であり、ｑ，ｒは０以上の数値である。）で表される化合物である。さらに、この発明では半導体元素であるＢ，Ｓｉ，Ａｓ等の元素も金属元素に含めることとする、具体的には、Ｍｇ，Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｃｄ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙの各金属とそれらの合金化合物、すなわち、例えばＬｉ−Ａｌ，Ｌｉ−Ａｌ−Ｍ（式中、Ｍは１２ａ族、３Ｂ族、４Ｂ族遷移金属元素のうち１つ以上からなる。）、ＡｌＳｂ、ＣｕＭｇＳｂ等が挙げられる。
【００２９】
上述したような元素の中でも、３Ｂ族典型元素の他、ＳｉやＳｎ等の元素またはその合金を用いるのが好ましく、さらにＳｉまたはＳｉ合金が特に好適である。ＳｉまたはＳｉ合金として具体的には、ＭxＳｉ、ＭxＳｎ（式中、ＭはＳｉまたはＳｎを除く１つ以上の金属元素である。）で表される化合物で、具体的にはＳｉＢ4、ＳｉＢ6、Ｍｇ2Ｓｉ、Ｍｇ2Ｓｎ、Ｎｉ2Ｓｉ、ＴｉＳｉ2、ＭｏＳｉ2、ＣｏＳｉ2、ＮｉＳｉ2、ＣａＳｉ2、ＣｒＳｉ2、Ｃｕ5Ｓｉ、ＦｅＳｉ2、ＭｎＳｉ2、ＮｂＳｉ2、ＴａＳｉ2、ＶＳｉ2、ＷＳｉ2、ＺｎＳｉ2等が挙げられる。
【００３０】
結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン、スチレンブタジエンゴム等が用いられる。また、溶剤としては、例えばＮ−メチル−２−ピロリドン、メチルエチルケトン等が用いられる。
【００３１】
上述の負極活物質、結着剤、導電剤を均一に混合して負極合剤とし、溶剤中に分散させてスラリー状にする。次いで、このスラリーをドクターブレード法等により負極集電体の両面に均一に塗布する。さらに、高温で乾燥させて溶剤を飛ばすことにより負極活物質層が形成される。
【００３２】
また、負極は集電体の両端部にスポット溶接または超音波溶接で接続された負極端子を有している。この負極端子は電気化学的および化学的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなくとも問題はない。負極端子の材料としては、例えば銅、ニッケル等が挙げられる。正極端子溶接部分と同様に、負極端子溶接部分を負極集電体露呈部としても良く、これにより負極端子溶接時の活物質の脱落などを防止することができる。
【００３３】
［電解液］
電解液は、非水溶媒に電解質塩が溶解されたものであり、リチウムイオン電池に一般的に使用される材料が使用可能である。非水溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、２−ジメトキシエタン、１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリルあるいはプロピオニトリル等が好ましく、これらのうちのいずれか１種または２種以上を混合して用いることができる。
【００３４】
電解質塩としては、上記非水溶媒に溶解するものが用いられ、カチオンとアニオンが組み合わされてなる。カチオンにはアルカリ金属やアルカリ土類金属が用いられ、アニオンには、Ｃｌ-，Ｂｒ-，Ｉ-，ＳＣＮ-，ＣｌＯ4-，ＢＦ4-，ＰＦ6-，ＣＦ3ＳＯ3-等が用いられる。具体的には、例えばＬｉＣｌ、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＢ（Ｃ6Ｈ5）4、ＬｉＢｒ、ＣＨ3ＳＯ3Ｌｉ、ＣＦ3ＳＯ3Ｌｉ、Ｎ（ＣｎＦ2n+１ＳＯ2）2Ｌｉなどがあり、これらのうちのいずれか１種または２種以上が混合して用いられている。中でも、ＬｉＰＦ6を主として用いることが好ましい。また、電解質塩濃度としては、上記非水溶媒に溶解することができる濃度であれば問題ないが、リチウムイオン濃度が非水溶媒に対して０．４ｍｏｌ／ｋｇ以上、２．０ｍｏｌ／ｋｇ以下の範囲であることが好ましい。
【００３５】
また、導電性高分子化合物の単体あるいは混合物を含有する高分子固体電解質や、膨潤溶媒を含有するゲル状電解質を用いてもよい。高分子固体電解質やゲル状電解質に含有される導電性高分子化合物としては電解液に相溶するものであり、具体的にシリコンゲル、アクリルゲル、アクリロニトリルゲル、ポリフォスファゼン変性ポリマー、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、フッ素系ポリマー、およびこれらの複合ポリマーや架橋ポリマー、変性ポリマー等が使用可能である。フッ素系ポリマーとしては、例えばポリ（ビニリデンフルオライド）、ポリ（ビニリデンフルオライド−ｃｏ−ヘキサフルオロプロピレン）、ポリ（ビニリデンフルオロライド−ｃｏ−トリフルオロエチレン），或いはポリ（ビニリデンフルオロライド−ｃｏ−テトラフルオロエチレン）等の高分子材料、およびこれらの混合物が使用される。
【００３６】
［セパレータ］
セパレータは、例えばポリプロピレン（ＰＰ）あるいはポリエチレン（ＰＥ）などのポリオレフィン系の材料よりなる多孔質膜、またはセラミック製の不織布などの無機材料よりなる多孔質膜により構成されており、これら２種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。中でも、ポリエチレン、ポリプロピレンの多孔質フィルムが最も有効である。
【００３７】
一般的にセパレータの厚みは５〜５０μｍが好適に使用可能であるが、７〜３０μｍがより好ましい。セパレータは、厚すぎると活物質の充填量が低下して電池容量が低下するとともに、イオン伝導性が低下して電流特性が低下する。逆に薄すぎると、膜の機械的強度が低下する。
【００３８】
［電池素子の作製］
上述のようにして作製した正極および負極を、正極、セパレータ、負極、セパレータの順に積層して巻回し、最外周の巻き端部をテープで固定して、巻回型の電池素子を作製した。
【００３９】
次いで、上述の電池素子を電池缶に収容する。このとき、電池素子の巻回面の負極端子導出側が、絶縁性樹脂により作製された絶縁板で覆われるようにして収容する。この後、一方の電極棒を電池素子巻回中心部から挿入し、もう一方の電極棒を電池缶底面外側に配置して抵抗溶接を行い、負極端子を電池缶底面に固着する。
【００４０】
負極端子を電池缶と溶接した後、センターピンを挿入し、電池缶開放端部に位置する巻回面部分にも絶縁板を配置して電解液を注液する。さらに、内側に安全弁機構およびＰＴＣ素子を設けた正極端子板に正極端子を接続するとともに、この正極端子板が絶縁封口ガスケットを介してかしめられることにより取り付けられ、電池缶の内部が密閉されることにより、円筒形リチウムイオン二次電池を作製することができる。
【００４１】
このような構成の二次電池をバッテリーパック内部に収容する。なお、二次電池としては上述のような構成に限ったものではなく、ラミネートフィルムで外装されたポリマー電解質を有する薄型リチウムイオン二次電池、ボタン型、コイン型等の扁平型電池、角型電池、ニッケル水素（Ｎｉ−ＭＨ）電池またはニッカド（Ｎｉ−ｃｄ）電池なども用いることができる。上記電池は単数で用いるか、または用途によって複数の電池を直列または並列に接続して収容しても良い。
【００４２】
図３に、バッテリーパック１０の回路構成を示す。なお、図３では電池１セルが配置された例を示す。ＵＳＢプラグ１１には、電源ピン２１ａおよび２１ｂと、信号ピン２３ａおよび２３ｂが配列されており、ＵＳＢレセプタクル１２には電源ピン２２ａおよび２２ｂと、信号ピン２４ａおよび２４ｂが配列されている。
【００４３】
また、充電時に二次電池の状態を監視し、充電完了時には充電電流を遮断する充電制御ＦＥＴ（Field Effect Transistor）を含む充電制御回路２６と、放電時に二次電池の状態を監視し、二次電池が規定の電圧以下になった場合には放電電流を遮断する放電制御ＦＥＴを含む充電制御回路２６がそれぞれ配置されており、充放電の制御を行う。なお、この発明においては、バッテリーパック１０の満充電検出方法については特に制限はなく、種々の方法が使用可能である。
【００４４】
電源ピン２１ａおよび２１ｂは、充電制御回路２５を介して二次電池１３の正極側および負極側に接続されており、また電源ピン２２ａおよび２２ｂは、放電制御回路２６を介して二次電池１３の正極側および負極側に接続されている。また、信号ピン２３ａおよび２３ｂは、信号ピン２４ａおよび２４ｂにそれぞれ接続されている。
【００４５】
このとき、図４に示すように、信号ピン２３ａおよび２３ｂが充電制御回路と接続されるようにして、充電時に電池容量の情報をパーソナルコンピュータに送信し、この情報を受け取ったパーソナルコンピュータの液晶表示部に例えば電池容量や、残り充電時間などを表示するようにすることも可能である。
【００４６】
図５に、バッテリーパック１０をデスクトップ型またはノートブック型のパーソナルコンピュータ３０に接続し、バッテリーパック１０を充電する場合の回路構成を示す。パーソナルコンピュータ３０には、ＵＳＢレセプタクル３１が装備されており、バッテリーパックのＵＳＢプラグ１１を差し込んで接続することで、二次電池１３の充電が開始される。ＵＳＢバスパワー充電の場合、最大で５００ｍＡの電流での充電が可能である。
【００４７】
リチウムイオン二次電池を用いる場合、定電流定電圧制御により満充電検出を行う。まず、充電開始直後は小電流により予備充電を行う。次いで、規定の電池電圧（例えば３Ｖ）に達した段階で急速充電を行う。急速充電は、１Ｃ程度の電流で充電が行われる。
【００４８】
電池電圧が４．２Ｖに達した後、さらに定電圧にて充電する。定電圧充電を行った場合、充電が進むにつれて充電電流が減少し、充電電流が規定値以下となった時点で充電終了となるよう制御している。また、充電量を多くするために、充電電流が規定値以下となった後、小電流で例えば１０〜３０分間タイマー充電を行ってもよい。
【００４９】
また、ニッケル水素電池やニッカド電池を用いる場合は、これらの電池特有の満充電時の電圧降下を検出する−ΔＶ／Δｔ（一定時間内に電圧変化が負になる点を検出する）方法を用いる。電池電圧は、充電の初期で比較的急に電池電圧が上昇し、次に、電池電圧がほとんど変化しない期間を迎える。その後、再び電池電圧が上昇し、ピークを迎えた後で少し降下する。
【００５０】
ここでは、最初の電圧上昇カーブが緩やかになるポイントを「初期終息」と称し、再度電圧上昇カーブが一定係数以上上向きになるポイントを「末期上昇」と称する。また、末期上昇後に電圧上昇カーブが緩やかになるポイントを「末期終息」と称する。このように、ニッケル水素電池やニッカド電池といった二次電池の充電においては、電池電圧が一定のパターンで変化することが知られている。この変化から、末期上昇期または末期終息期であることを検知し、充電終了の判断を行う。
【００５１】
また、電池温度の上昇を観察し、温度が急上昇する現象を検知し、満充電と判別する方法もある。一般的に、二次電池が満充電を迎えると急速に温度が上昇し始める。この時、電池温度について、ΔＴ／Δｔ（一定時間内の温度上昇が規定値以上変化する点を検出する）方式を用い、満充電を検知して充電終了の判断を行うものである。
【００５２】
このようにして充電されたバッテリーパック１０は、パーソナルコンピュータ３０から取り外し、携帯して持ち運ぶことで、屋外やパーソナルコンピュータによる充電が不可能な場所でＵＳＢ端子搭載電子機器を充電したり、動作用電源として用いることができる。
【００５３】
図６に、バッテリーパック１０と、携帯型オーディオプレーヤー等のＵＳＢ端子搭載電子機器４０を接続し、ＵＳＢ端子搭載電子機器４０の二次電池４４を充電する場合の回路構成を示す。二次電池４４と並列に接続された抵抗は、ＵＳＢ端子搭載電子機器４０に含まれる負荷を表している。ＵＳＢ端子搭載電子機器４０にはＵＳＢプラグ４１が装備されており、バッテリーパックのＵＳＢレセプタクル１２に差し込んで接続することで、ＵＳＢ端子搭載電子機器４０の充電（バッテリーパック１０の放電）が開始される。
【００５４】
バッテリーパック１０には放電制御回路２７が設けられており、過放電が起こらないよう制御される。なお、この発明において、バッテリーパック１０の過放電検出方法については特に制限はなく、種々の方法が使用可能である。
【００５５】
例えば、電圧法による残容量検出は、電池セルの端子電圧を測定し、二次電池の電圧と電池容量（残容量率）の相関性に基づいて残容量を算出するため、例えばリチウムイオン電池の場合は電池電圧が４．２Ｖ／セルで満充電、２．４Ｖ／セルになると過放電状態であると判別でき、測定が容易にできる。
【００５６】
また、電流積算法による残容量検出は、電流を測定し、一定時間毎に積算する電流積算と、電圧と電流を測定し、これらを掛け合わせることで電力量を算出し、さらに一定時間毎に電力量を積算する電力積算法がある。いずれも、放電電流量または放電電力量を求め、電池のもつ使用可能な電流量または電力量との割合から二次電池の残容量を求めることができるので、電圧の変動に左右されることなく、安定した残容量検出が可能となる。
【００５７】
また、上述の電流積算法と電圧法を併用して電池容量の検出をより精密に行う方法もある。例えば、あらかじめ設定された電流値より小さいときは電圧法を、大きいときは電流積算法を用い、各方法を切り替えて電池容量を計測することにより、電池容量の算出精度を高めることが可能となる。
【００５８】
このようにして、ＵＳＢ端子搭載電子機器４０の二次電池４４を充電することができる。
【００５９】
また、他の使用方法として、充電用バッテリーとして用いるだけでなく、ＵＳＢ端子搭載電子機器４０の動作電源として用いることも可能である。
【００６０】
例えば図７に示すように、ＵＳＢ端子搭載電子機器４０の内蔵バッテリーがなくなった場合に、図６に示すＵＳＢ端子搭載電子機器４０の充電の場合と同様に接続し、二次電池４４と並列に接続された抵抗（ＵＳＢ端子搭載電子機器４０に含まれる負荷）に電流を流すことにより、バッテリーパックからの電流のみでＵＳＢ端子搭載電子機器４０を駆動することも可能である。
【００６１】
また、ＵＳＢ端子搭載電子機器４０の内蔵バッテリーに残容量がある場合でも、バッテリーパックを接続することにより、内蔵バッテリーとバッテリーパックとを一緒に使用してＵＳＢ端子搭載電子機器４０を駆動することが可能であり、使用時間を伸ばすことが出来る。
【００６２】
さらに、図８に示すように、パーソナルコンピュータ３０のＵＳＢレセプタクル３１にバッテリーパック１０のＵＳＢプラグ１１を接続し、さらにバッテリーパック１０のＵＳＢレセプタクル１２にＵＳＢ端子搭載電子機器のＵＳＢプラグ４１を接続することも可能である。この場合、パーソナルコンピュータ３０の信号ピン３３ａおよび３３ｂがバッテリーパック１０を介してＵＳＢ端子搭載電子機器４０の信号ピン４３ａおよび４３ｂにそれぞれ接続される。このため、バッテリーパック１０の充電と並行して、パーソナルコンピュータ３０からＵＳＢ端子搭載電子機器４０に音楽データ等の情報を転送することができる。なお、二次電池４４と並列に接続された抵抗は、ＵＳＢ端子搭載電子機器４０に含まれる負荷を表している。
【００６３】
また、図２に示すような外観のバッテリーパックの他、以下で示すような形状としても良い。
【００６４】
例えば図９Ａおよび図９Ｂに示すような、カード型バッテリーパック５０としても良い。ここで、図９Ａはカード型バッテリーパック５０の上面図であり、図９Ｂはカード型バッテリーパック５０の側面図である。
【００６５】
このカード型バッテリーパック５０は、例えば縦５２ｍｍ、横８４．５ｍｍ、厚さ１０ｍｍとなるように構成する。この場合、縦５２ｍｍ、横８４．５ｍｍ、厚さ３ｍｍの薄型二次電池を作製してカード型バッテリーパック５０の底面部に収容する。また、充電制御回路および放電制御回路を含む回路をカード型バッテリーパック５０の上面に位置する回路収容部５０ａに収容し、回路収容部５０ａから導出されたＵＳＢケーブルの先端にＵＳＢプラグ５１およびＵＳＢレセプタクル５２がそれぞれ接続されるようにして構成することにより、厚さ以外は一般的に使用されているキャッシュカードと同等のサイズとなり、携帯が容易であるという利点がある。
【００６６】
また、図１０に示すように、カード型バッテリーパック５０の側面にＵＳＢバス端子５３を設けることによりＵＳＢハブとしての機能を有するように構成し、他のＵＳＢ端子搭載電子機器を接続してデータの通信を行うことも可能である。ここで、図１０はカード型バッテリーパック５０の側面図である。
【００６７】
なお、上述のようなカード型バッテリーパックとする場合、円筒型リチウムイオン二次電池のような形状ではバッテリーパック内部に収容できないため、ラミネートフィルムにて外装され、ポリマー電解質を有する二次電池を用いることが望ましい。
【００６８】
さらに、図１１に示すように、ＵＳＢ端子搭載電子機器と接続するＵＳＢレセプタクル６２の胴体部分６２ａが可動であり、例えば胴体部分６２ａが１８０度回転してＵＳＢプラグ６１の胴体部分６１ａ上に固定できるように構成しても良い。このとき、胴体部分６１ａおよび胴体部分６２ａのそれぞれに凹部６３ａと凸部６３ｂを設けて嵌め込むことにより、固定することができるようにする。
【００６９】
このような構成とすることで、ＵＳＢ端子搭載電子機器に接続したままでも携帯性が損なわれないため、オーディオプレーヤー等に接続して長時間使用したい場合にも便利である。
【００７０】
以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【００７１】
例えば、上述の実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。
【００７２】
また、ＵＳＢプラグおよびＵＳＢレセプタクル、並びに内部に収容された二次電池および回路を有していればどのような外観であっても良く、またＵＳＢコネクタの形状も必要に応じてＡタイプ、Ｂタイプ、ｍｉｎｉＡタイプ、ｍｉｎｉＢタイプ等の様々な形状を組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】メモリー内蔵携帯型オーディオプレーヤーをパーソナルコンピュータに接続して充電する場合の使用方法を示す模式図である。
【図２】この発明が適用されたバッテリーパックの外観を示す模式図である。
【図３】この発明が適用されたバッテリーパックの回路構成の一例を示す模式図である。
【図４】この発明が適用されたバッテリーパックの回路構成の一例を示す模式図である。
【図５】この発明が適用されたバッテリーパックを充電する場合の回路構成の一例を示す模式図である。
【図６】この発明が適用されたバッテリーパックの使用方法の一例を示す模式図である。
【図７】この発明が適用されたバッテリーパックの使用方法の一例を示す模式図である。
【図８】この発明が適用されたバッテリーパックの使用方法の一例を示す模式図である。
【図９】この発明が適用されたバッテリーパックの構成の一例を示す模式図である。
【図１０】この発明が適用されたバッテリーパックの構成の一例を示す模式図である。
【図１１】この発明が適用されたバッテリーパックの構成の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７４】
１・・・パーソナルコンピュータ
２・・・携帯型オーディオプレーヤー
３・・・ＡＣ電源アダプタ
１０，６０・・・バッテリーパック
１１，４１，５１，６１・・・ＵＳＢプラグ
１２，３１，５２，６２・・・ＵＳＢレセプタクル
２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂ，４２ａ，４２ｂ・・・電源ピン
２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ，３３ａ，３３ｂ，４３ａ，４３ｂ・・・信号ピン
２５，４４・・・二次電池
２６・・・充電制御回路
２７・・・放電制御回路
３０・・・パーソナルコンピュータ
４０・・・ＵＳＢ端子搭載電子機器
５０・・・カード型バッテリーパック
５０ａ・・・回路収容部
５３・・・ＵＳＢバス端子
６１ａ，６２ａ・・・胴体部分
６３ａ・・・凹部
６３ｂ・・・凸部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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