特許 7194261 電力供給用電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-13

(45)【発行日】2022-12-21

(54)【発明の名称】電力供給用電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/267 20210101AFI20221214BHJP

   H01M 50/284 20210101ALI20221214BHJP

   H01M 50/238 20210101ALI20221214BHJP

   H01M 50/202 20210101ALI20221214BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20221214BHJP

【ＦＩ】

H01M50/267

H01M50/284

H01M50/238

H01M50/202 501C

H01M10/48 Z

H01M10/48 P

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021507830

(86)(22)【出願日】2018-08-16

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-12-09

(86)【国際出願番号】 EP2018072245

(87)【国際公開番号】W WO2020035144

(87)【国際公開日】2020-02-20

【審査請求日】2021-04-23

(73)【特許権者】

【識別番号】513121384

【氏名又は名称】ベステル エレクトロニク サナイー ベ ティカレト エー．エス．

(74)【代理人】

【識別番号】110000637

【氏名又は名称】特許業務法人樹之下知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】ユルディズ カディル

(72)【発明者】

【氏名】アクデミル オヌール

【審査官】井原 純

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００９／０１２９０６９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特公昭５８－０００６６１（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】中国実用新案第２０１２７０３６４（ＣＮ，Ｙ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／２０－５０／２９８

Ｈ０１Ｍ １０／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電池電圧で電力を供給するための電池であって、
第１端と第２端を有する本体と、
前記第１端にある第１極性の第１端子と、
前記第２端にある第２極性の第２端子と、
回路と、
当該電池の長さの測定値を前記回路に提供するように構成されるセンサと、を備え、
前記本体は、当該電池の長さを変化させるために前記第１端子及び前記第２端子を互いに離間させたり互いに接近させたりして、その長さに沿ってそれぞれ拡張可能かつ折り畳み可能であり、
前記回路は、測定された当該電池の長さに応じて前記電池電圧を設定するように構成される、ことを特徴とする電池。

【請求項2】

請求項１に記載の電池であって、前記センサは近接センサである、ことを特徴とする電池。

【請求項3】

請求項２に記載の電池であって、前記センサは、前記本体の上側及び下側の内壁の間の距離の前記測定値を提供するために、前記本体の内部に配置される、請求項２に記載の電池。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載の電池であって、前記回路は、当該電池の長さが３０ｍｍより長い場合、前記電池電圧を１．５Ｖに設定し、当該電池の長さが３０ｍｍより短い場合、前記電池電圧を１２Ｖに設定するように構成される、ことを特徴とする電池。

【請求項5】

請求項１から３のいずれか一項に記載の電池であって、当該電池の前記本体に力がかかっていない静止状態にあるとき、当該電池の長さが最大になるように構成される、ことを特徴とする電池。

【請求項6】

請求項１から３のいずれか一項に記載の電池であって、前記本体はその幅にわたって拡張可能かつ折り畳み可能である、ことを特徴とする電池。

【請求項7】

請求項１から３のいずれか一項に記載の電池であって、前記本体はその幅にわたって拡張可能又は折り畳み可能でない、ことを特徴とする電池。

【請求項8】

組み合わされる、キャリアと請求項１から３のいずれか一項に記載の電池であって、当該キャリアは当該キャリアの幅を規定する外壁を有し、当該電池を受け入れ可能な中空内部を有する、ことを特徴とするキャリアと電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電力供給用電池に関する。

【背景技術】

【0002】

電池は多くの標準型で製造及び供給されている。一般に、標準型が異なれば形状やサイズが異なり、いずれかの特定の電圧で電力を供給する。特定の装置又は機器にはある特定の型の電池が１つ以上必要であり、異なる型の電池を収容できない場合がしばしばある。したがって、異なる装置用の多くの異なる型の電池を購入し、また通常はストックしておかねばならず、消費者にとって不都合である。

【発明の概要】

【0003】

本明細書に開示される一態様によれば、電池電圧で電力を供給するための電池であって、
第１端と第２端を有する本体と、
前記第１端にある第１極性の第１端子と、
前記第２端にある第２極性の第２端子と、
回路と、を備え、
前記本体は、当該電池の長さを変化させるため、前記第１端子及び前記第２端子を互いに離間させたり互いに接近させたりするため、その長さに沿ってそれぞれ拡張可能かつ折り畳み可能であり、
前記回路は、当該電池の長さに応じて前記電池電圧を設定するように構成される、ことを特徴とする電池が提供される。

【0004】

これにより、使用の際に電池が搭載され得る電池ホルダやレセプタクル等の大きさに応じて長さを調整できる、構成可能な電池が提供される。使用者が手で電池の長さを調整できるように、本体は手動で拡張可能かつ折り畳み可能であってもよい。電池によって供給される電圧は、電池の長さに応じて自動的に調整可能である。これに関するいくつかの具体例は後ほど説明される。

【0005】

一例において、当該電池は、当該電池の長さの測定値を前記回路に提供するように構成されるセンサを備え、前記回路は当該電池の前記測定された長さに応じて前記電池電圧を設定するように構成される。

【0006】

一例において、前記センサは近接センサである。

【0007】

一例において、前記回路は、当該電池の長さが約３０ｍｍより長い場合、前記電池電圧を約１．５Ｖに設定し、当該電池の長さが約３０ｍｍより短い場合、前記電池電圧を約１２Ｖに設定するように構成される。

【0008】

一例において、当該電池の長さを変化させて、選択的に型ＡＡＡＡ、ＡＡＡ、ＡＡ、Ａ、Ｃ、Ｄ、Ａ２３、及び、Ａ２７の電池の長さと同じにするために、前記本体は拡張可能かつ折り畳み可能である。ＡＡＡＡ、ＡＡＡ、ＡＡ、Ａ、Ｃ、及び、Ｄ電池は全て１．５Ｖの電圧を供給するのに対し、Ａ２３及びＡ２７電池は１２Ｖの電圧を供給する。

【0009】

一例において、当該電池は、当該電池が静止状態にあるとき、当該電池の長さが最大になるように構成される。すなわち、電池に力がかかっていない場合、特に、本体に力がかかっていない場合、電池の長さが最大になる。

【0010】

一例において、前記本体はその幅にわたって拡張可能かつ折り畳み可能である。

【0011】

別の例において、前記本体はその幅にわたって拡張可能又は折り畳み可能でない。

【0012】

また、キャリアと前述したような電池であって、当該キャリアは当該キャリアの幅を規定する外壁を有し、当該電池を受け入れ可能な中空内部を有する、ことを特徴とするキャリアと電池が組み合わせて提供される。

【0013】

本例において、拡張可能／折り畳み可能な電池は、拡張可能／折り畳み可能な電池によって「模倣」又は実現される電池の型のうち最も狭い幅を有してもよい。電池の幅より広い幅を電池が有する必要がある電池ホルダやレセプタクルに拡張可能／折り畳み可能な電池が受け入れられる場合、電池はキャリアに挿入されることにより、スペースを埋めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

本開示の理解を促し、かつ、実施形態がどのように実施されうるかを示すために、例として、以下の添付図面が参照される。

【0015】

【図1】第１の構成における本開示に係る電池の一例を概略的に示す。

【図2】第２の構成における図１の電池を概略的に示す。

【図3】標準の電池型の例を概略的に示す。

【図4】本開示に係る電池の別の例を概略的に示す。

【図5】本開示に係る電池及びキャリアの一例を概略的に示す。

【図6】本開示に係る電池の一例を、電池に使用される回路の一例と共に概略的に示す。

【発明を実施するための形態】

【0016】

上記の通り、また、周知のように、電池は多くの標準型で製造及び供給されている。このことは使用者にとって不都合である。

【0017】

本明細書に記載される例では、電池の長さが調整可能で、電池によって供給される電圧が電池の長さに応じて設定される電池が提供される。これにより、「模倣された」又は実現された電池の型に合うように電池電圧を設定できる、調整可能な電池が使用者に提供される。

【0018】

図１及び２を参照し、同図は第１の拡張構成及び第２の折り畳み構成における、本開示に係る電池１の例をそれぞれ示す。電池１は、通常筒状であり、長さｌ及び幅ｗを有する。本例において電池１の断面形状は円形であり、本例において「幅」は電池１の直径である。

【0019】

電池１は本体２を有する。本体２は、電池１の長さに沿って拡張可能かつ折り畳み可能である。本例における本体２は、使用者が手で電池１を拡張及び折り畳めるように、手動で拡張可能及び折り畳み可能である。拡張及び折り畳みを可能にする本体２に関する構成の例は以下で説明される。

【0020】

電池１は本体２内に電気化学セル３を含む。電気化学セル３は、それ自体周知の方法で電力を生成する。電気化学セル３は、電池１が「一次」ないし「ディスポーザブル」電池の場合、使い捨て型でもよく、電池１が「二次」ないし充電式電池の場合、充電式でもよい。電池１は一端に第１端子４を有し、他端に第２端子５を有する。第１端子４は「突起」型でもよく、通常は正極である。第２端子５は平坦な円盤型でもよく、通常は負極である。第１及び第２端子４、５は、電気化学セル３と電気的に連通している。電気化学セル３と第１及び第２端子４、５との間の接続は、例えば、電池１が拡張ないし折り畳まれる際に電気的接続を維持するフレキシブル接続ワイヤ（図示されず）によって実現されてもよい。

【0021】

本例の電池１はさらに、後ほど説明される回路７と連通している、電池１の長さの測定値を得るためのセンサ６を有する。センサ６は、例えば、セル３の頂部に配置されてもよく、セル３の頂部と電池１の本体２の頂部（すなわち、正極４付近）の内壁８との間の距離を測定することができる。このことは、本体２の上部のみが拡張可能かつ折り畳み可能な場合に適していると思われる。あるいは、センサ６は、例えば、セル３の底部に配置されてもよく、セル３の底部と電池１の本体２の底部（すなわち、負極５付近）の内壁９との間の距離を測定することができる。このことは、本体２の下部のみが拡張可能かつ折り畳み可能な場合に適していると思われる。図示例において、センサ６は本体２内に位置し、本体２の上側及び下側の内壁８、９間の距離の測定値を与える。このことは、本体２が頂部及び底部において、又は、より一般的にはその長さに沿ったいずれかの位置において拡張可能な場合に、特に適している。別の例では、セルから本体２の頂部及び底部までの距離を測定するための各センサ６がセル３の頂部及び底部それぞれにあってもよい。

【0022】

センサ６は、例えば、近接センサでもよい。近接センサ６は、例えば、光電子近接センサ等の光学センサ、容量近接センサ、誘導近接センサ等でもよい。近接センサ６は、通常、電池１の長さの測定値を高精度で与えることができる。近接センサを使用する代わりとして、センサ６はスライドポテンショメータ又は他のタイプのセンサでもよい。

【0023】

回路７は、電池１の本体２内に含まれる。好適な回路７の具体例は、後ほど説明される。回路７は、センサ６から電池１の長さの測定値を受信する。回路７は、使用時に適宜電池１によって供給される出力電圧を電池１の長さに基づき設定することができる。

【0024】

電池１によって「模倣」又は有効に実現可能な電池の異なる型の例が、表１にまとめられるとともに、図３に図示される。図３において、表１にあるように、各寸法はミリメートルで示される。また、表示された電圧は電池１によって供給される公称電圧であり、例えば、電気化学セルが使用により枯渇することにより、電池によって供給される実際の電圧は時間と共に変化し得ることが分かる。

【0025】

【表1】

【0026】

回路７は、電池１が型ＡＡＡＡ、ＡＡＡ、ＡＡ、Ａ、Ｃ、又はＤの電池を模倣している場合、電池１が１．５Ｖの（公称）電圧を供給するように構成されている。一方で、電池１が型Ａ２３又はＡ２７の電池を模倣している場合、回路７は電池１が１２Ｖの（公称）電圧を供給するように動作する。このことは、電池１によって異なる電池サイズが得られるだけでなく、電池１が必要に応じて電池１によって供給される電圧を調整するので、使用者にとって特に都合が良い。

【0027】

回路７は、電池１の長さが例えば３０ｍｍより長い場合、電池１が１．５Ｖの電圧を供給し、一方で、長さが例えば３０ｍｍ未満の場合、電池１が１２Ｖの電圧を供給するように構成されてもよい。閾値長さは異なってもよい。例えば、閾値長さが、例えば３５ｍｍ程度であれば、電池１の長さの測定値における許容誤差をより大きくすることができる。約４０ｍｍまでの閾値長さであれば他の例で使用されてもよい。

【0028】

電池１を拡張可能かつ折り畳み可能にする多くの異なる構成が考えられる。

【0029】

例えば、電池１の本体２は１つ以上の「コンサーティーナ状」（もしくはジグザグ、又は、蛇腹状、又は、「Ｚ字」）部を有し、当該部を拡張又は縮小可能にする多数のひだを有してもよい。この一例が図４に概略的に示される。図４の例において、電池１０は２つのコンサーティーナ状部１２、１３を有する本体１１を有する。第１コンサーティーナ状部１２は、電池セル１４／回路１５と上側の正極１６との間で、本体１１の上部に向かって設けられる。第２コンサーティーナ状部１３は、電池セル１４／回路１５と下側の負極１７との間で、本体１１の下部に向かって設けられる。コンサーティーナ状部１２、１３により、使用者は、必要に応じて、電池１をその長さに沿って手動で拡張及び折り畳むことができる。

【0030】

別の例（図示されず）では、電池は、部分的又は全体的に粘弾性ポリウレタンフォームといった「メモリフォーム」で形成された本体を有してもよい。これによっても、必要に応じて、電池がその長さに沿って手動で拡張可能かつ折り畳み可能となる。

【0031】

いくつかの例において、電池は静止状態にあるときにその長さが最大になるように構成される。すなわち、電池に力がかかっていない場合、特に、本体に力がかかっていない場合、電池の長さが最大になる。このような場合、長さがより短い電池を得る際に使用者は本体を折り畳み、すなわち、縮小さえすればよく、電池を最大長さに緩めれば、必要とされる電池の最長長さが得られる。

【0032】

いくつかの例では、電池はその長さに沿って拡張可能かつ折り畳み可能であり、また、その幅にわたっても拡張可能かつ折り畳み可能である。これにより、電池自体を「標準の」電池サイズの範囲により近づけて適合することができる。

【0033】

他の例において、電池はその長さに沿ってのみ拡張可能かつ折り畳み可能であって、その幅にわたっては拡張可能又は折り畳み可能でない。すなわち、本例では、使用者が通常手動で本体をその幅にわたって折り畳んだり拡張したりすることができないほど、本体が十分に硬い。これには、電池自体が、その幅にわたって拡張可能かつ折り畳み可能な電池よりも製造しやすくなり得るという利点がある。

【0034】

これらの例のいずれかにおいて、電池はキャリアと協働で使用されてもよい。この一例が図５に概略的に示される。図５において、その長さに沿って拡張可能かつ折り畳み可能であるが、その幅にわたっては（必ずしも）拡張可能かつ折り畳み可能でない電池２０の立面図が左側に示される。図５の右側には、電池２０を受け入れるキャリア３０の斜視図が示される。キャリア３０は一般的にはスリーブ状であり、筒状で中空内部３２を有する。キャリア３０の対向端３４、３６の少なくとも一方は、また、いくつかの例においてキャリア３０の対向端３４、３６の両方は、電池２０をキャリア３０の中空内部３２に対し挿入及び取り外しできるように開放されている。キャリア３０により、電池２０の有効幅を広げることができる。

【0035】

電池２０がその幅にわたって拡張可能又は折り畳み可能でない場合、電池２０は、拡張可能／折り畳み可能な電池によって模倣又は実現される電池の型のうち最も狭い幅を有するように形成されてもよい。表１を参照し、具体例において、電池の幅は約８ｍｍであり、ＡＡＡＡ又はＡ２７型の電池に対応する。そして、電池２０はキャリア３０に挿入することができ、より大きな有効幅を得る。

【0036】

このようなキャリア３０により、電池２０の本体の幅を大きく変化させる必要なく、より様々な電池幅が有効に実現可能かつ適合可能となるので、電池２０がその幅にわたって拡張可能かつ折り畳み可能であっても有用であり得る。キャリア３０の中空内部３２は、静止状態において電池２０の幅より若干狭い幅（あるいは直径）を有してもよい。このような場合、使用者は電池２０をその幅にわたって圧縮し、電池２０をキャリア３０に嵌入することができる。そして、電池２０が緩まると、キャリア３０内でしっかり保持されるようにその幅を広げることできる。

【0037】

キャリア３０は、実質的に硬くてもよく、特に、使用者による垂直力の作用時に縮まない程度に硬くてもよい。他の例では、キャリア３０自体が、特にその幅にわたって拡張可能かつ折り畳み可能であってもよい。これにより、電池２０及びキャリア３０の組み合わせで有効に実現され得るサイズの範囲、特に幅の範囲がさらに広がる。

【0038】

図６を参照し、同図は、電池１０において使用される回路２１の例と共に、本開示に係る電池１０の一例を概略的に示す。本例の電池１０は、概して前述の各例に類似かつ準じてもよく、ここでは様々な類似する構成要素の記載は詳細には繰り返されない。

【0039】

簡潔にかつ前述の各例と同様に、電池１０は、電池１０の長さに沿って拡張可能かつ折り畳み可能な本体１１を有する。電池１０は、本体１１内に電気化学セル３を含む。電池１０は、一端に第１端子１６（正極）を有し、他端に第２端子１７（負極）を有する。本例の電池１０は、例えば近接センサであってもよい、電池１０の長さの測定値を得るためのセンサ６を有する。

【0040】

回路２１は電池１０の本体１１内に含まれる。本例の回路２１は、制御部２２と、電力変換ブロック２４と、スイッチ回路ブロック２６とを備える。制御部２２は、例えば、プログラム可能なシステム・オン・チップすなわちＳＯＣといったプロセッサであっても、又は、当該プロセッサを備えてもよい。プログラム可能なＳＯＣは非常に小さくなり得、電池１０の本体１１内部に配置するのに適している。

【0041】

前述のように、センサ６は電池１０の長さの測定結果を得る。図６に示される例において、近接センサ６は電池１０の一端に向かって（すなわち、本例における負極１７付近に）配置され、電池１０の他端（すなわち、本例における正極１６付近）までの距離を測定する。電池１０の製造生産ないしキャリブレーション段階において、センサ６は、拡張可能／折り畳み可能な電池によって「模倣」される全ての型の電池に関し、電池１０の長さを測定することができる。測定結果は制御部２２のソフトウェアに恒久的に保存可能である。同様に、これらの長さに対応する電圧値も制御部２２のソフトウェアに恒久的に保存可能である。

【0042】

使用時、センサ６は電池１０の長さを測定し、測定データを制御部２２に送る。そして制御部２２は測定された長さの値を保存されている電圧－長さ値と比較し、電池の型と所望の電圧レベルを決定する。そして制御部２２は、電池１０の電力変換ブロック２４が正確で対応する電圧を出力するように、スイッチ回路ブロック２６を制御することができる。

【0043】

一例において、電力変換ブロック２４は、電力変換集積回路、すなわち、ＩＣを備える。電力変換ブロック２４のＩＣによって出力された電圧は、スイッチ回路ブロック２６によって制御されるフィードバックピンによって制御可能である。

【0044】

このため、本例のスイッチ回路ブロック２６は２つのトランジスタ２８、２９を有し、これらはトランジスタ２８、２９のベースに制御信号（電圧）を送る制御部２２の制御の下でスイッチとして動作する。第１レジスタＲ１は電力変換ブロック２４のフィードバック回路に設けられる。第２及び第３のレジスタのＲ２、Ｒ３はそれぞれ、トランジスタ２８、２９のコレクタとフィードバック回路との間に設けられ、トランジスタ２８、２９のエミッタはアース（例えば、電池１０の本体１１）に接続される。センサ６と協働で制御部２２によって電池１０の長さから決定された電池の型に応じて、電力変換ブロック２４から所望の出力電圧が実現されるように、レジスタＲ１、Ｒ２、及びＲ３の値は設定される。

【0045】

なお、本明細書において言及されるプロセッサ、又は、処理システム、又は、回路は、実際のところ、１つのチップ又は集積回路、もしくは、複数のチップ又は集積回路によって実現されてもよく、任意でチップセットや、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）や、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）や、デジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）や、グラフィックス・プロセッシング・ユニット（ＧＰＵ）等として実現されてもよい。チップ又は複数のチップは、上記例示的な実施形態に従って動作するように構成可能な、データプロセッサ又は複数のデータプロセッサと、デジタル信号プロセッサ又は複数のデジタル信号プロセッサと、ベースバンド回路と、無線周波数回路のうち１つ以上を具現化するための回路（ファームウェアでも可）を備えてもよい。これに関し、各例示的な実施形態は、少なくとも一部が、（非一時的な）メモリに保存され、プロセッサによって、又は、ハードウェアによって、又は、実体的に保存されたソフトウェアとハードウェア（及び実体的に保存されたファームウェア）の組み合わせによって実行可能なコンピュータソフトウェアによって実現されてもよい。

【0046】

本明細書に記載される例は、本発明の実施形態の説明を目的とした例として理解されるものである。さらなる実施形態及び例が想定される。いずれか１つの例又は実施形態に関連して記載される特徴事項は、単独で使用されてもよいし、他の特徴事項と組み合わせて使用されてもよい。また、いずれかの例又は実施形態に関連して記載される特徴事項は、他の例又は実施形態の１つ以上の特徴事項と組み合わせて用いられてもよく、又、他の例又は実施形態と組み合わせて用いられてもよい。さらにまた、本明細書で記載されない均等物及び変形例もまた、特許請求の範囲で規定される本発明の範囲内で採用されてもよい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】