(57)【要約】【課題】充電及び放電をすることが可能であって、種々の電圧で充電及び放電することが可能なＵＳＢインターフェースを備えた二次電池モジュールを提供する。【解決手段】ＵＳＢインターフェース１１と、電力を充電により蓄えることが可能な二次電池２０と、ＵＳＢインターフェース１１及び二次電池２０と接続され、ＵＳＢインターフェース１１を介して接続された外部機器の指令に基づき、二次電池２０に充電する電力及び二次電池から放電する電力を調整する充放電回路３０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＵＳＢインターフェースと、
電力を充電により蓄えることが可能な二次電池と、
前記ＵＳＢインターフェース及び前記二次電池と接続され、前記ＵＳＢインターフェースを介して接続された外部機器の指令に基づき、前記二次電池に充電する電力及び前記二次電池から放電する電力を調整する充放電回路
とを備えることを特徴とする二次電池モジュール。
【請求項２】
前記充放電回路は、
前記二次電池に電力を充電する充電モードと前記二次電池から前記外部機器に電力を放電する放電モードとの切替制御、及び前記二次電池への入力電力と前記二次電池からの出力電力の電力制御を行う制御回路と、
前記制御回路からの前記電力制御の指令を受けて、前記入力電力と前記出力電力の電力変換を行う電力変換回路と、
前記電力変換回路の電圧値及び電流値を測定し、測定した値を前記制御回路に送信する回路センサ
とを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の二次電池モジュール。
【請求項３】
前記二次電池に電力を充電する充電モードと前記二次電池から前記外部機器に電力を放電する放電モードとを切り替える充放電切替スイッチを更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の二次電池モジュール。
【請求項４】
前記二次電池に蓄えられている電力の残存量を表示するバッテリー残存容量表示器を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の二次電池モジュール。
【請求項５】
前記ＵＳＢインターフェースは、複数設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の二次電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池モジュールに関し、特に、汎用シリアルバス（ＵＳＢ）インターフェースを備えた二次電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
ノートパソコン、携帯電話、及び携帯用音楽プレイヤー等の携帯用電子機器は、外部電源がない環境では電池パック等の充電電力を使用して動作させている。したがって、携帯用電子機器に備えている二次電池の充電電力が無くなってしまうと、携帯用電子機器の使用は制限されてしまう。そこで、携帯用電子機器は、何らかの方法で充電をしなければならない。
【０００３】
携帯用電子機器の主な充電方法としては、商用電源に接続して充電をする方法である。その他の充電方法として、携帯用電子機器にＵＳＢコネクタを備えている場合に、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）のＵＳＢポートに接続して充電する方法もある。
【０００４】
商用電源等の外部電源がない場所では、携帯用電子機器の二次電池の充電電力が無くなってしまうと、携帯用電子機器が使えなくなってしまう。そのような場合に備えて、携帯用電子機器の非常時用の電力として、乾電池などを導入する充電用一次バッテリーパック等が商品化されている。又は、備えているＵＳＢコネクタをパーソナルコンピュータのＵＳＢポートに接続して内蔵する二次電池を充電し、屋外等の外部電源がない場所では携帯用電子機器に電源を供給するバッテリーパックが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
しかしながら、従来のバッテリーパックは、充電及び放電するときの電圧は固定であり、汎用性が低かった。例えば、バッテリーパックが供給する電圧と携帯用電子機器で使用する電圧が異なる場合には、バッテリーパックから供給する電圧を変圧器等によって変圧してから携帯用電子機器に供給する必要があった。また、バッテリーパックに充電する場合、バッテリーパックで決まっている電圧以外では充電することができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−９５４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、充電及び放電をすることが可能であって、種々の電圧で充電及び放電することが可能なＵＳＢインターフェースを備えた二次電池モジュール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】
【０００８】
本願発明の一態様によれば、ＵＳＢインターフェースと、電力を充電により蓄えることが可能な二次電池と、ＵＳＢインターフェース及び二次電池と接続され、ＵＳＢインターフェースを介して接続された外部機器の指令に基づき、二次電池に充電する電力及び二次電池から放電する電力を調整する充放電回路とを備える二次電池モジュールであることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、充電及び放電をすることが可能であって、種々の電圧で充電及び放電することが可能なＵＳＢインターフェースを備えた二次電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る二次電池モジュールの概略図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る二次電池モジュールの概略図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る二次電池モジュールの概略図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る二次電池モジュールの概略図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係る二次電池モジュールの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１２】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る二次電池モジュール１ａは、図１に示すように、ＵＳＢインターフェース１１と、電力を充電により蓄えることが可能な二次電池２０と、ＵＳＢインターフェース１１及び二次電池２０と接続され、ＵＳＢインターフェース１１を介して接続された外部機器の指令に基づき、二次電池２０に充電する電力及び二次電池から放電する電力を調整する充放電回路３０とを備える。
【００１３】
ＵＳＢインターフェース１１は、共通のコネクタで様々な周辺機器を接続することができるインターフェース規格に基づくものである。図１に示すＵＳＢインターフェース１１は、プラグ形状であり、パーソナルコンピュータ、外部電源、及び携帯用電子機器のＵＳＢポートに接続可能である。ＵＳＢインターフェース１１は、電力を受電送電するためのパワー端子Ｔ１，Ｔ２と、信号を送信受信するためのシグナル端子Ｔ３，Ｔ４とを備える。
【００１４】
二次電池モジュール１ａは、ＵＳＢインターフェース１１を介して、パーソナルコンピュータや外部電源のＵＳＢポートに接続して内蔵する二次電池２０を充電することができる。また、二次電池モジュール１ａは、ＵＳＢインターフェース１１を介して、携帯用電子機器のＵＳＢポートに接続して、内蔵する二次電池２０から携帯用電子機器に電力を放電することができる。
【００１５】
二次電池２０は、蓄電部２０１と、セルセンサ２０２と、保護回路２０３とを備える。蓄電部２０１は、電池セルを複数備えており、充電時には電力を貯蔵し、放電時には外部に電力を放出する。セルセンサ２０２は、電池セルの電圧及び温度を検出し、バッテリー残存容量（ＳＯＣ：State Of Charge）を演算する。セルセンサ２０２は、演算したＳＯＣ情報を保護回路２０３に送信する。保護回路２０３は、ＳＯＣ情報に基づいて、過充電・過放電と判断した場合には、充放電回路３０へアラームを出して充放電を停止する。保護回路２０３は、過電流を検出した場合に、電流を遮断して蓄電部２０１を保護する。保護回路２０３は、過充電となった電池セルの切り離し等を行うことによって、セル電圧のバランスを調整する。保護回路２０３は、ＳＯＣ情報を充放電回路３０の制御回路３０１に送信する。
【００１６】
充放電回路３０は、制御回路３０１と、電力変換回路３０２と、回路センサ３０３とを備える。制御回路３０１は、二次電池２０に電力を充電する充電モードと二次電池２０から外部機器に電力を放電する放電モードとの切替制御を行う。更に、制御回路３０１は、二次電池２０への入力電力と二次電池２０からの出力電力の電力制御を行う。電力変換回路３０２は、制御回路３０１からの電力制御の指令を受けて、入力電力と出力電力の電力変換を行う。電力変換回路３０２は、ＤＣＤＣコンバータや昇降圧チョッパ等である。回路センサ３０３は、電力変換回路３０２の電圧値及び電流値を測定し、測定した値を制御回路３０１に送信する。
【００１７】
充電モードでの制御回路３０１の制御方法について説明する。制御回路３０１は、二次電池２０の保護回路２０３からＳＯＣ情報を受信し、ＳＯＣ情報に基づいて入力電力（充電電流）を制御する。制御回路３０１は、蓄電部２０１が過充電になったとＳＯＣ情報により判断した場合、充電を停止する制御を行う。また、制御回路３０１は、回路センサ３０３から受信した電力変換回路３０２の電圧値及び電流値に基づき、二次電池２０の過電圧保護、過電流保護、及び過温度保護のための制御を行う。
【００１８】
放電モードでの制御回路３０１の制御方法について説明する。制御回路３０１は、ＵＳＢインターフェース１１に接続された外部機器からの電圧指令値を受信し、電圧指令値に基づいて出力電圧（放電電流）を制御する。制御回路３０１は、蓄電部２０１の残存容量（ＳＯＣ）が規定値より下回ったとＳＯＣ情報により判断した場合、放電を停止する制御を行う。また、制御回路３０１は、回路センサ３０３から受信した電力変換回路３０２の電圧値及び電流値に基づき、二次電池２０の過電圧保護、過電流保護、及び過温度保護のための制御を行う。
【００１９】
第１の実施の形態に係る二次電池モジュール１ａは、二次電池２０に電力を充電する充電モードと二次電池２０から外部機器に電力を放電する放電モードとを切り替える充放電切替スイッチ４０を更に備える。充放電切替スイッチ４０は、ユーザによって外部から充電モードと放電モードとの切替を行うことができ、充電及び放電の動作を切り替えることができる。
【００２０】
第１の実施の形態に係る二次電池モジュール１ａは、二次電池２０に蓄えられている電力の残存量を表示するバッテリー残存容量表示器５０を更に備える。バッテリー残存容量表示器５０は、二次電池２０に蓄えられている電力の残存量をディスプレイやメータ等で表示することによってユーザに報知するための表示器である。バッテリー残存容量表示器５０は、二次電池２０に蓄えられている電力の残存量が満タンである場合や、一定の値になった場合にアラーム等を発することでユーザに知らせる装置であっても構わない。
【００２１】
以下に、第１の実施の形態に係る二次電池モジュール１ａの放電時の動作について説明する。
【００２２】
外部電源がない場所でＰＣ、携帯電話、及び携帯音楽プレイヤー等の携帯電子機器に内臓されている二次電池が空になってしまった場合、携帯用電子機器（外部機器）に設けられているＵＳＢ端子（ＵＳＢレセプタクル）に二次電池モジュール１ａを挿入する。
【００２３】
次に、二次電池モジュール１ａを「放電モード」とするために、充放電切替スイッチ４０を切り替えて「放電モード」を選択する。「放電モード」となった二次電池モジュール１ａは、二次電池２０からの放電を開始する。このとき、二次電池モジュール１ａは、携帯用電子機器が求める電力の電圧指令値をＵＳＢインターフェース１１のシグナル端子Ｔ３，Ｔ４を介して取得する。
【００２４】
電圧指令値を取得した二次電池モジュール１ａの充放電回路３０は、電圧指令値に基づいて出力電圧（放電電流）を制御する。そして、二次電池モジュール１ａは、ＵＳＢインターフェース１１のパワー端子Ｔ１，Ｔ２を介して、携帯用電子機器（外部機器）に放電する。
【００２５】
以下に、第１の実施の形態に係る二次電池モジュール１ａの充電時の動作について説明する。
【００２６】
二次電池モジュール１ａを充電するためには、商用電源等の外部電源に接続されているＰＣ等の携帯電子機器に設けられているＵＳＢ端子にＵＳＢインターフェース１１を挿入する。
【００２７】
次に、二次電池モジュール１ａを「充電モード」とするために、充放電切替スイッチ４０を切り替えて「充電モード」を選択する。「充電モード」となった二次電池モジュール１ａは、外部電源からの充電を開始する。このとき、二次電池モジュール１ａは、外部電源から得られる電力の入力電力値をＵＳＢインターフェース１１のシグナル端子Ｔ３，Ｔ４を介して取得する。
【００２８】
入力電力値を取得した二次電池モジュール１ａの充放電回路３０は、入力電力値に基づいて入力電力（充電電流）を制御する。そして、二次電池モジュール１ａは、ＵＳＢインターフェース１１のパワー端子Ｔ１，Ｔ２を介して、二次電池２０に充電する。
【００２９】
本発明の第１の実施の形態に係る二次電池モジュール１ａによれば、携帯用電子機器が求める電力の電圧指令値に基づいて、充放電回路３０で出力電圧を制御するので、出力電圧を任意の値とすることができ、任意の電圧供給手段として使用することができる。
【００３０】
また、第１の実施の形態に係る二次電池モジュール１ａは、ＰＣ、携帯電話、及び携帯音楽プレイヤー等の携帯電子機器に対応することができるマルチ電圧出力電池として使用することができる。
【００３１】
また、第１の実施の形態に係る二次電池モジュール１ａは、充放電回路３０が１つで充電モードと放電モードのいずれにも対応することができるので、リアクトルの個数も少なくて済むので、小型化を図ることができる。
【００３２】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る二次電池モジュール１ｂは、図２に示すように、図１に示した二次電池モジュール１ａと比して、プラグ型のＵＳＢインターフェース１１の他に、レセプタクル型のＵＳＢインターフェース１２を備える点が異なる。その他に関しては、実質的に同様であるので、重複する記載を省略する。
【００３３】
ＵＳＢインターフェース１１は、プラグ形状であり、パーソナルコンピュータ、外部電源、及び携帯用電子機器のＵＳＢポートに接続可能である。ＵＳＢインターフェース１１は、電力を受電送電するためのパワー端子Ｔ１，Ｔ２と、信号を送信受信するためのシグナル端子Ｔ３，Ｔ４とを備える。
【００３４】
ＵＳＢインターフェース１２は、レセプタクル形状であり、パーソナルコンピュータ、外部電源、及び携帯用電子機器のＵＳＢポートに接続可能である。ＵＳＢインターフェース１２は、電力を受電送電するためのパワー端子Ｔ１１，Ｔ１２と、信号を送信受信するためのシグナル端子Ｔ１３，Ｔ１４とを備える。
【００３５】
第２の実施の形態に係る二次電池モジュール１ｂでも、第１の実施の形態に係る二次電池モジュール１ａと同様の効果を得ることができる。
【００３６】
また、第２の実施の形態に係る二次電池モジュール１ｂは、レセプタクル型のＵＳＢインターフェース１２を備えているので、レセプタクル型に対応するインターフェースを有する携帯用電子機器にも対応することが可能となり、適用範囲を広げることができる。
【００３７】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係る二次電池モジュール１ｃは、図３に示すように、図１に示した二次電池モジュール１ａと比して、プラグ型のＵＳＢインターフェース１１の他に、異なる形状の充電端子接続部１３と充電端子１４を備える点が異なる。その他に関しては、実質的に同様であるので、重複する記載を省略する。
【００３８】
充電端子１４は、携帯用電子機器の充電をするための端子と接続可能な端子である。充電端子１４は、例えば、ｍｉｎｉ−Ｂ端子、ｍｉｃｒｏＵＳＢ端子等に接続することができる。充電端子１４は、充電端子接続部１３から取り外して、他の形状のものに付け替え可能である。
【００３９】
充電端子接続部１３は、二次電池モジュール１ｃ本体と充電端子１４とを接続する。充電端子接続部１３は、電力を受電送電するためのパワー端子（図示せず）、及び信号を送信受信するためのシグナル端子（図示せず）を備える。
【００４０】
第３の実施の形態に係る二次電池モジュール１ｃでも、第１の実施の形態に係る二次電池モジュール１ａと同様の効果を得ることができる。
【００４１】
また、第３の実施の形態に係る二次電池モジュール１ｃは、充電端子１４を付け替え可能であるので、種々の充電インターフェースを有する携帯用電子機器にも対応することが可能となり、適用範囲を広げることができる。
【００４２】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態に係る二次電池モジュール１ｄは、図４に示すように、図３に示した二次電池モジュール１ｃと比して、充放電回路３０，３１を複数備え、充放電切替スイッチ４０，４１を複数備える点が異なる。その他に関しては、実質的に同様であるので、重複する記載を省略する。
【００４３】
二次電池モジュール１ｄは、ＵＳＢインターフェース１１と充電端子接続部１３（充電端子１４）とのそれぞれに、充放電回路３０，３１が接続されている。充放電回路３０，３１のそれぞれには、充放電切替スイッチ４０，４１が設けられていて、それぞれ個別に「充電モード」と「放電モード」を選択することができる。
【００４４】
第４の実施の形態に係る二次電池モジュール１ｄでも、第１及び３の実施の形態に係る二次電池モジュール１ａ，１ｃと同様の効果を得ることができる。
【００４５】
また、第４の実施の形態に係る二次電池モジュール１ｄは、ＵＳＢインターフェース１１と充電端子接続部１３とのそれぞれに充放電回路３０，３１が接続されているので、ＵＳＢインターフェース１１から二次電池２０を充電しながら、もう一方の充電端子１４から電力を供給することもできる。
【００４６】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態に係る二次電池モジュール１ｅは、図５に示すように、図４に示した二次電池モジュール１ｄと比して、複数の充電端子１４ａ1，１４ａ2，・・・・・１４ａnを備え、複数の充電端子接続部１３ａ1，１３ａ2，・・・・・１３ａnを備え、複数の充放電回路３０，３１ａ1，３１ａ2，・・・・・３１ａnを備え、複数の充放電切替スイッチ４０，４１ａ1，４１ａ2，・・・・・４１ａnを備えている点が異なる。その他に関しては、実質的に同様であるので、重複する記載を省略する。
【００４７】
第５の実施の形態に係る二次電池モジュール１ｅでも、第１及び４の実施の形態に係る二次電池モジュール１ａ，１ｄと同様の効果を得ることができる。
【００４８】
また、第５の実施の形態に係る二次電池モジュール１ｅの構成とすることで、外部電源がない場所でもテープルタップのように多くの携帯電子機器に二次電池２０から電力を供給することができる。
【００４９】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。
【００５０】
例えば、第４の実施の形態に係る二次電池モジュール１ｄでは、端子の取りだし形状を第３の実施の形態に係る充電端子１４と同じものとしたが、第２の実施の形態に係るＵＳＢインターフェース１２（レセプタクル端子）を設置することもできる。
【００５１】
また、第５の実施の形態に係る二次電池モジュール１ｅでは、複数の充電端子１４ａ1，１４ａ2，・・・・・１４ａnを備え、複数の充電端子接続部１３ａ1，１３ａ2，・・・・・１３ａnを備える構成で記載したが、同じ種類の端子に統一する必要はなく、いろいろな種類の端子とすることも可能である。いろいろな種類の端子を備えることによって、いろいろな種類の携帯用電子機器にも対応することが可能となり、適用範囲を広げることができる。
【００５２】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【符号の説明】
【００５３】
１ａ〜１ｅ…二次電池モジュール
１１，１２…ＵＳＢインターフェース
１３…充電端子接続部
１４…充電端子
２０…二次電池
３０…充放電回路
３０，３１…充放電回路
４０，４１…充放電切替スイッチ
５０…バッテリー残存容量表示器
２０１…蓄電部
２０２…セルセンサ
２０３…保護回路
３０１…制御回路
３０２…電力変換回路
３０３…回路センサ
【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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