JP2011181415A - 安定化回路を備えるバッテリパック - Google Patents

安定化回路を備えるバッテリパック Download PDF

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Abstract

【課題】回路基板表面の絶縁抵抗の低下を防止しながら発熱部品による弊害を防止し、発熱部品を効率よく冷却する。
【解決手段】バッテリパックは、充電できる電池1と、この電池1の出力電圧を安定化する安定化回路20を実装してなるメイン回路基板2と、安定化回路20の出力側に接続してなる出力用の電子部品40を実装してなるサブ回路基板4と、電池1とメイン回路基板2とサブ回路基板4とを収納してなる外装ケース6とを備えている。バッテリパックは、メイン回路基板2を防水構造として外装ケース6に収納して外装ケース6の定位置に配置すると共に、サブ回路基板4を非防水構造として外装ケース6に収納して外装ケース6の定位置に固定して、このサブ回路基板4に出力コネクタ41を実装している。
【選択図】図2

Description

本発明は、充電できる電池の電圧を安定化して出力する安定化回路を備えるバッテリパックに関し、とくに、出力電圧を9Vとする006Pの電池に代わって音楽機器などの電源に使用するのに最適なバッテリパックに関する。
出力電圧を9Vとする006Pの電池は、屋外で使用される音楽機器、例えば、シンセサイザ、キーボード、電子ドラム等の電子楽器やエフェクタ、マルチトラックレコーダ、アンプ等の楽器周辺機器の電源に使用されることから、この電池に代わって使用できるバッテリパックは防水構造が要求される。防水構造のバッテリパックとして、複数の電池に回路基板を接続して電池のコアパックとし、電池のコアパックを、防水性である袋状の防水袋に水密構造に収納し、さらにコアパックを収納している防水袋を外装ケースに収納する構造が開発されている。(特許文献1参照)
特開2007−317579号公報
特許文献1のバッテリパックは、多数の電池に回路基板を接続してなるコアパックを防水袋に収納して、外装ケースに収納するので、電池と回路基板を好ましい防水構造に収納できる。この構造のバッテリパックは、屋外で使用される電動自転車の電源に使用されるもので、回路基板には、電池の充放電を制御して電池を過充電や過放電から防止する保護回路を実装している。このバッテリパックは、全ての電子部品を防水袋に収納している回路基板に実装するので、電池に加えて回路基板も防水袋で水密構造にできる特徴がある。しかしながら、このバッテリパックは、大電流が流れて発熱するダイオード等の発熱部品を回路基板に実装するのが難しい。それは、発熱部品を防水袋の内面に配置すると、その熱で防水袋が変質し、あるいは破損して保水性を阻害する原因となるからである。また、防水袋の内部に配置している発熱部品は、防水袋で断熱されて効率よく放熱するのが難しい欠点もある。
この弊害は、回路基板を防水袋の外部に配置し、たとえばポッティング樹脂に埋設して防水することで解消できる。ただ、この構造は、ポッティング樹脂による理想的な防水が難しいばかりでなく、高価なポッティング樹脂を使用することから製造コストが高くなる欠点がある。
さらに、出力電圧を安定化して出力するバッテリパックは、DC/DCコンバータ等の複雑な回路構成を実現する多数の電子部品を密集して回路基板に配置している。このため、防水性が十分でないと、回路基板表面の絶縁性が低下するので、絶縁抵抗の低下に弱い電子回路が故障しやすく、寿命が短くなる欠点が弊害がある。
本発明は、以上の欠点を解消することを目的として開発されたもので、本発明の重要な目的は、複雑な回路構成であって回路基板表面の絶縁抵抗が低下して発生する故障を防止しながら発熱部品による弊害を防止し、さらに、発熱部品を効率よく冷却できる安定化回路を備えるバッテリパックを提供することにある。
課題を解決するための手段及び発明の効果
本発明の安定化回路を備えるバッテリパックは、充電できる電池1と、この電池1の出力電圧を安定化する安定化回路20を実装してなるメイン回路基板2と、安定化回路20の出力側に接続してなる出力用の電子部品40を実装してなるサブ回路基板4と、電池1とメイン回路基板2とサブ回路基板4とを収納してなる外装ケース6とを備えている。バッテリパックは、メイン回路基板2を防水構造として外装ケース6に収納して外装ケース6の定位置に配置すると共に、サブ回路基板4を非防水構造として外装ケース6に収納して外装ケース6の定位置に固定して、このサブ回路基板4に出力コネクタ41を実装している。
以上の安定化回路を備えるバッテリパックは、複雑な回路構成であって回路基板表面の絶縁抵抗が低下して発生する故障を有効に防止しながら発熱部品による弊害を防止し、さらに発熱部品を効率よく冷却できる特徴を実現する。それは、以上のバッテリパックが、安定化回路を実現する複雑な回路構成を実現する電子部品を実装するメイン回路基板を防水構造として外装ケースに収納し、大電流が流れて発熱する発熱部品をサブ回路基板に配置して、サブ回路基板を防水構造とすることなく外装ケースの内部に配置しているからである。とくに、以上のバッテリパックは、出力コネクタを固定しているサブ回路基板に発熱部品を配置するので、発熱部品を配置するために専用の回路基板を設ける必要がない。また、安定化回路の出力側に接続している発熱部品は、出力コネクタに接続される部品であるから、これをサブ回路基板に配置することで、発熱部品と出力コネクタとをリード線などで接続する必要がない。このため、発熱部品と出力コネクタとを確実に接続して、接触不良などの故障を防止できる。さらに、サブ回路基板は、メイン回路基板のように防水構造とされないが、安定化回路の出力側に接続されるダイオードなどの発熱部品は、メイン回路基板に実装する安定化回路のように複雑な回路構成とはならず、サブ回路基板表面の絶縁抵抗の低下による故障を少なくできる。このため、発熱部品は侵入する水分による故障を少なくしながら、熱を効率よく放熱できる特徴がある。
本発明の安定化回路を備えるバッテリパックは、電池1とメイン回路基板2を電池のコアパック3として、可撓性シート50を水密構造に密閉して袋状としてなる防水袋5に収納すると共に、この防水袋5から、メイン回路基板2に接続してなるリード線7を水密構造に引き出して、このリード線7をサブ回路基板4に接続することができる。
以上のバッテリパックは、複雑な回路構成を実現する電子部品を実装するメイン回路基板を電池と一緒に防水袋に収納して、外装ケースに収納し、大電流が流れて発熱する発熱部品をサブ回路基板に配置して、サブ回路基板を防水袋に収納することなく外装ケースの内部に配置するので、メイン回路基板と電池とを防水袋に収納して優れた防水性を実現しながら、発熱部品による防水袋の弊害を確実に防止できる。さらに、発熱部品を防水袋に収納することなく外装ケースの内部に配置するので、発熱部品を効率よく冷却できる。
本発明の安定化回路を備えるバッテリパックは、出力コネクタ41を防水構造で外装ケース6に固定することができる。
以上のバッテリパックは、出力コネクタを防水構造で外装ケースに固定しているので、出力コネクタと外装ケースとの間からの水の侵入を防止して、サブ回路基板に実装している発熱部品の水による故障を有効に防止できる。
本発明の安定化回路を備えるバッテリパックは、サブ回路基板4に接続してなる出力用の電子部品40を、ダイオード43とスイッチング素子45Aとノイズフィルター46のいずれかひとつ又は複数とすることができる。
以上のバッテリパックは、逆流を防止するダイオードや、安定化回路からの出力をオンオフに切り換えるスイッチング素子、あるいはノイズを減少させるノイズフィルターなどを効率よく放熱しながら、これらが発熱して防水袋に熱による弊害を与えるのを有効に防止できる。
本発明の安定化回路を備えるバッテリパックは、外装ケース6を、プラスチック製の上ケース61と下ケース62で構成し、上ケース61は天板61Aの周囲に周壁61Bを有し、下ケース62は底板62Aの周囲に周壁62Bを有し、上ケース61の周壁61Bと下ケース62の周壁62Bを連結して内部に収納スペース63を設けることができる。さらに、バッテリパックは、防水袋5に収納してなるメイン回路基板2を、上ケース61の天板61Aに対向して配置すると共に、メイン回路基板2の上面には押しボタンスイッチ31を固定することができる。
以上のバッテリパックは、上面には押しボタンスイッチを固定しているメイン回路基板を、上ケースの天板に対向して配置するので、押しボタンスイッチを操作するための機構を簡単にできる。
本発明の安定化回路を備えるバッテリパックは、上ケース61の天板61Aに、押しボタンスイッチ31を操作する上下プレート81を設けることができる。このバッテリパックは、天板61Aに上下プレート81を外部に表出させる天窓71を開口すると共に、この天窓71と上下プレート81との間に上下プレート81の移動隙間を設けて、この上下プレート81を介して押しボタンスイッチ31を操作することができる。
以上のバッテリパックは、簡単な構造としながら、外装ケースの外部から上下プレートを押して、メイン回路基板に直接に固定している押しボタンスイッチを簡単に操作できる特徴がある。とくに、上下プレートで防水袋の可撓性シートを介して押しボタンスイッチを操作するので、押しボタンスイッチを固定したメイン回路基板を防水袋に収納しながら、外装ケースの外部から簡単に操作できる。さらに、このバッテリパックは、天板に開口した天窓と上下プレートとの間にできる移動隙間から水が侵入しても、この水がメイン回路基板や電池をショートさせることはなく、侵入する水による弊害を確実に防止できる。
本発明の安定化回路を備えるバッテリパックは、押しボタンスイッチ31を、電源スイッチ、又は、電池1の残容量を表示する表示スイッチのいずれか又は両方とすることができる。
以上のバッテリパックは、押しボタンスイッチを操作して電源スイッチをオンオフに切り換えて電池の無駄な消耗を防止し、あるいは押しボタンスイッチを操作して電池の残容量を検出できる。このため、使用している途中で残容量がなくなって楽器などの機器への電力供給が不意に遮断されることがなく、ユーザーは便利に使用できる。
本発明の安定化回路を備えるバッテリパックは、外装ケース6を、プラスチック製の上ケース61と下ケース62で構成し、上ケース61は天板61Aの周囲に周壁61Bを有し、下ケース62は底板62Aの周囲62Bに周壁を有し、上ケース61の周壁61Bと下ケース62の周壁62Bを連結して内部に収納スペース63を設けることができる。さらに、下ケース62は、底板62Aから上方に突出して筒状の連結ボス67を一体的に成形して設けて、上ケース61は、連結ボス67と対向する位置にネジボス66を一体的に成形して設けて、この筒状の連結ボス67に止ネジ76を挿入して、この止ネジ76を上ケース61のネジボス66にねじ込んで上ケース61と下ケース62とを連結することができる。さらに、バッテリパックは、下ケース62の底板62Aに、排水穴68を設けることができる。
以上のバッテリパックは、簡単な構造としながら、外装ケースを構成する上ケースと下ケースとを連結できると共に、外装ケースに侵入した水を、下ケースに設けた排水穴から配水できる。
本発明の安定化回路を備えるバッテリパックは、充電できる電池1をひとつ以上のリチウムイオン電池とすることができる。
以上のバッテリパックは、小型で大容量のリチウムイオン電池を使用するので、全体を小さくしながら出力できる容量を大きくできる。また、リチウムイオン電池に特有の特性である、残容量によって出力電圧が変化する欠点を電圧安定化回路で解消できる。したがって、小型化しながら一定の電圧を長時間連結して出力できる理想的な特徴を実現する。
本発明の安定化回路を備えるバッテリパックは、安定化回路20が、互いに並列に接続してなる複数組のDC/DCコンバータ21を備えることができる。
以上のバッテリパックは、電圧安定化回路を複数組のDC/DCコンバータで実現するので、各々のDC/DCコンバータに小出力、小型、低発熱のものを使用しながら、出力を大きくできる特徴がある。とくに、防水袋に収納しているメイン回路基板に実装する安定化回路を小型で低発熱量のDC/DCコンバータとするので、防水袋内の発熱量を少なくしながら、出力を大きくできる特徴がある。
本発明の一実施例にかかる安定化回路を備えるバッテリパックの斜視図である。 図1に示すバッテリパックの分解斜視図である。 図1に示すバッテリパックを底面から見た分解斜視図である。 図1に示すバッテリパックの垂直断面図であって図6のIV−IV線断面に相当する図である。 図1に示すバッテリパックの垂直断面図であって図6のV−V線断面に相当する図である。 図1に示すバッテリパックの上ケースを取り外した平面図である。 電池のコアパックを防水袋に収納する状態を示す斜視図である。 図7に示す電池のコアパックの分解斜視図である。 図8に示す電池ホルダの分解斜視図である。 図2に示すバッテリパックの下ケースにサブ回路基板を固定した状態を示す背面斜視図である。 本発明の一実施例にかかる安定化回路を備えるバッテリパックのブロック図である。 図11に示すバッテリパックの使用状態の一例を示す概略ブロック図である。 図11に示すバッテリパックの使用状態の他の一例を示す概略ブロック図である。 図11に示すバッテリパックの使用状態の他の一例を示す概略ブロック図である。 本発明の他の実施例にかかる安定化回路を備えるバッテリパックのブロック図である。 図15に示すバッテリパックの使用状態の一例を示す概略ブロック図である。 図15に示すバッテリパックの使用状態の他の一例を示す概略ブロック図である。 図1に示すバッテリパックの使用状態の一例を示す平面図である。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための安定化回路を備えるバッテリパックを例示するものであって、本発明はバッテリパックを以下のものに特定しない。
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
本発明の安定化回路を備えるバッテリパックは、屋内だけでなく屋外でも使用されることのある電子機器に電源として接続されて、これらの電子機器に電力を供給する。この電子機器として、電子楽器や、楽器の周辺機器等である音楽機器が使用できる。本発明のバッテリパックは、たとえば、シンセサイザーやキーボード、電子ドラム等の電子楽器の電源として使用でき、あるいは、エフェクタ、マルチトラックレコーダ、グラフィックイコライザ、シーケンサー、アンプ等の楽器周辺機器の電源として使用できる。ただ、本発明のバッテリパックは、その用途を、電子楽器や楽器周辺機器等の音楽機器に特定しない。本発明のバッテリパックは、音楽機器以外の電子機器であって、屋外でも使用される電子機器、たとえば、無線機やラジオ等に使用することもできる。
図1ないし図11に示すバッテリパックは、充電できる電池1と、この電池1の出力電圧を安定化する安定化回路20を実装してなるメイン回路基板2と、安定化回路20の出力側に接続してなる出力用の電子部品40を実装してなるサブ回路基板4と、電池1とメイン回路基板2とサブ回路基板4とを収納してなる外装ケース6とを備えている。バッテリパックは、メイン回路基板2を防水構造として外装ケース6に収納して外装ケース6の定位置に配置すると共に、サブ回路基板4を非防水構造として外装ケース6に収納して外装ケース6の定位置に固定している。図2ないし図9に示すバッテリパックは、電池1とメイン回路基板2を電池のコアパック3として防水袋5に収納しており、さらに、防水袋5に収納された電池のコアパック3を外装ケース6に収納して、電池1とメイン回路基板2とを防水構造としている。
[電池のコアパック3]
電池のコアパック3は、複数の電池1とメイン回路基板2を、電池ホルダ10で定位置に配置している。図7と図8は電池のコアパック3の斜視図及び分解斜視図を、図9は電池ホルダ10の分解斜視図をそれぞれ示している。これ等の図に示すコアパック3は、複数の電池1を平行な姿勢で、電池ホルダ10の底部に収納すると共に、メイン回路基板2を電池ホルダ10の上部の定位置に配置している。図のコアパック3は、底部に3個の電池1を互いに平行な姿勢で並べている。3個の電池1は、端面電極1Aをリード板30で互いに並列に接続している。このように、複数の電池1を並列接続する構造は、出力電流を大きくできる。図に示すバッテリパックは、3個の電池1を内蔵しているが、バッテリパックは、1個または2個の電池を内蔵し、あるいは4個以上の電池を内蔵することもできる。さらに、複数の電池を内蔵するバッテリパックは、これらの電池を直列に接続し、あるいは、並列と直列に接続することもできる。
[電池1]
電池1は、充電可能な二次電池である。本実施例においては、電池1として円筒型のリチウムイオン二次電池を使用している。リチウムイオン二次電池は、バッテリパックに内蔵する電池として適している。それは、複数のリチウムイオン二次電池を並列に接続して、内部抵抗を小さくして出力電流を大きくできるからである。また、リチウムイオン二次電池は、充電容量も大きいので、大電流を必要とする用途の場合でも、容量不足を招かずに十分な使用時間を確保できる。ただし、本発明のバッテリパックは、電池をリチウムイオン二次電池に特定せず、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の充電できる他の全ての電池も使用できる。
[電池ホルダ10]
電池ホルダ10は、図7ないし図9に示すように、電池1を挿通して保持する保持筒11の両端に、対向壁12を一体的に成形して連結すると共に、一対の対向壁12の両側であって、保持筒11の両側に、一対の支持側壁13を一体的に成形して連結している。この電池ホルダ10は、一対の対向壁12と支持側壁13の対向する内側に保持筒11を設けて、この保持筒11に電池1を挿入して、電池1を定位置に保持している。この電池ホルダ10は絶縁材を成形して製作される。電池ホルダ10を成形する絶縁材はプラスチックである。保持筒11は、電池1を挿通する複数の挿通穴14を貫通して設けている。電池ホルダ10は、保持筒11の挿通穴14に電池1を挿通して、複数の電池1を所定の位置に保持している。図の電池ホルダ10は、3個の電池1を挿入して保持するので、対向壁12に3個の保持筒11を設けて、各々の保持筒11に挿通穴14を設けている。これらの保持筒11は、3個の電池1を平行な姿勢で配置できるように、対向壁12に一体成形して設けている。
図9に示す電池ホルダ10は、保持筒11と支持側壁13を軸方向の中間で2分割して、一対のホルダユニット10Aに分割している。各々のホルダユニット10Aは、中間で分割された保持筒11と支持側壁13を対向壁12に一体的に成形して連結している。この電池ホルダ10は、保持筒11の分割端である開口部を挿通穴14として電池1を挿入し、一対のホルダユニット10Aを連結して、複数の電池1を電池ホルダ10に収納している。図に示す一対のホルダユニット10Aは、止ネジ36を介して互いに連結している。一対のホルダユニット10Aは、互いに対向する分割端部の上部に、止ネジ36を貫通させる連結片15と、この連結片15に挿通する止ネジ36をねじ込む固定ボス16とをそれぞれ一体成形して設けている。一対のホルダユニット10Aは、一方のホルダユニット10Aに設けた連結片15に挿通する止ネジ36を、他方のホルダユニット10Aに設けた固定ボス16にねじ込んで互いに連結される。ただ、図示しないが、分割されたホルダユニットは、係止構造で連結し、あるいは接着して連結し、あるいはまた、これらを組み合わせて連結することもできる。
以上の電池ホルダ10は、保持筒11及び支持側壁13の半分と対向壁12とを一体的に成形してホルダユニット10Aとしているが、電池ホルダは、以上の構造に特定しない。電池ホルダは、複数の電池を所定の位置に保持できる他の全ての構造とすることができる。電池ホルダは、たとえば、保持筒と支持側壁を分割することなく一体構造とすることも、保持筒と両端の対向壁とを分割してなる構造とすることもできる。以上のように、複数の電池1を電池ホルダ10で定位置に保持して電池のコアパック3とする構造は、コアパック3の組み立てを簡単かつ容易にできる特長がある。
保持筒11は、図9に示すように、電池1の表面のほぼ全周に沿う筒状に挿通穴14を開口している。ただ、保持筒は、必ずしも電池の全周に沿う筒状に挿通穴を開口する必要はない。図9に示す電池ホルダ10は、各々の保持筒11の一部、図において上面に開口部11Aを設けている。図の電池ホルダ10は、分割された保持筒11の対向する開口端部を切欠して開口部11Aを設けている。この電池ホルダ10は、図4に示すように、保持筒11に設けた開口部11Aに、温度センサ33を配設している。このバッテリパックは、温度センサ33で電池1の温度異常を検出しながら、電池1の充放電を制御できる特徴がある。
中間で分割される保持筒11は、図示しないが、分割端側から対向壁12側に向かって次第に内径が小さくなるテーパー状に内面を成形している。この保持筒11は、対向壁12側の端部の内面に突出する部分を電池1の表面に面接触させて電池1を定位置に保持できる。このように、保持筒11を分割する構造は、プラスチックを成形する金型の設計を簡単にして、プラスチック成形を容易にできる特長がある。
一対の対向壁12は、保持筒11の両端に位置して、互いに平行な姿勢で設けられている。対向壁12は、保持筒11に対して直交する板状に成形されている。さらに、一対の支持側壁13は、保持筒11の両側に位置して、互いに平行な垂直姿勢で設けられている。電池ホルダ10は、下部に保持筒11を設けて、上部にメイン回路基板2の収納部17を設けている。電池ホルダ10は、一対の支持側壁13を、対向壁12よりも上方に突出させており、一対の支持側壁13の間に、メイン回路基板2を収納する収納部17を設けている。この収納部17は、支持側壁13の間隔で幅が特定され、支持側壁13が対向壁12から上方に突出する突出高さで深さが特定される。収納部17の深さ、すなわち、支持側壁13の突出高さは、収納部17にメイン回路基板2を収納できる高さとする。さらに、一対の対向壁12は、支持側壁13との境界部分を支持側壁13と同じ高さとなるように上方に突出させており、この突出部12Aでメイン回路基板2を定位置に位置決めしている。すなわち、電池ホルダ10は、対向する支持側壁13をメイン回路基板2の両側縁に対向させてメイン回路基板2の左右を位置決めし、支持側壁13の両端において、対向壁12の突出部12Aをメイン回路基板2のコーナー部に対向させて、メイン回路基板2の前後を位置決めしている。以上の構造により、メイン回路基板2を電池ホルダ10の収納部17の定位置に配置している。さらに、電池ホルダ10は、各々のホルダユニット10Aの上面に、メイン回路基板2を固定するための固定ボス18を一体成形して設けている。この電池ホルダ10は、メイン回路基板2を貫通する止ネジ38を固定ボス18にねじ込んで、メイン回路基板2を電池ホルダ10の定位置に固定している。
さらに、電池ホルダ10は、両側に位置する対向壁12の外側に、リード板30を配設している。対向壁12は、保持筒11の外側において、挿通穴14の開口部である電極窓から表出する端面電極1Aにリード板30を溶着して連結している。図7と図8の対向壁12は、リード板30を嵌入する位置決凹部19を外側面に設けており、この位置決凹部19にリード板30を入れて定位置に配置している。位置決凹部19は、リード板30の外形よりもわずかに大きい外形として、ここにリード板30を入れて定位置に配置している。電池ホルダ10に収納される複数の電池1は、両端の端面電極1Aに接続されるリード板30を介して互いに並列に接続している。
[リード板30]
リード板30は、電池の端面電極1Aにスポット溶接やレーザ溶接等の方法で溶接して接続している。このリード板30として、表面をニッケル等のメッキをした鉄板、ニッケル板、銅板、アルミニウム板等の金属板が好適に使用できる。図のリード板30は、電池ホルダ10の両端面において、3個の電池1を並列に接続している。各々のリード板30は、その上端から突出する突出片30Aを備えており、この突出片30Aをメイン回路基板2に接続している。リード板30は、突出片30Aの先端部をL字状に折曲して接続部30aとしており、この接続部30aをハンダ付け等の方法でメイン回路基板2の上面に接続している。
[メイン回路基板2]
メイン回路基板2は、図11のブロック図に示すように、電池1を外部入力電力で充電する充電回路22と、電池1の出力電圧を安定化する安定化回路20と、充電回路22と安定化回路20の動作状態を制御する制御回路23とを備えている。
充電回路22は、ACアダプタから供給される外部入力電力で電池1を充電する。電池1をリチウムイオン電池とするバッテリパックにあっては、この充電回路22が定電圧・定電流充電して電池1を満充電する。また、電池をニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池とするバッテリパックにあっては、充電回路22が定電流充電して電池を満充電する。充電回路22は、外部入力電力の電圧や電流をコントロールして電池1を充電する。
充電回路22は、図12に示すように、外部入力端子である入力コネクタ42にACアダプタ92が接続されて、入力コネクタ42から外部入力電力が供給される状態で電池1を充電する。充電回路22は、ACアダプタ92から電力が供給されることを制御回路23が検出すると、制御回路23に制御されて電池1の充電を開始する。ACアダプタ92から電力が供給されるかどうかは、たとえば、入力コネクタ42の電位により判定することができる。さらに、充電回路22は、電池1が満充電されると電池1の充電を終了する。
安定化回路20は、DC/DCコンバータ21を備えている。DC/DCコンバータ21は、入力される電力を、外部に接続される電子機器に供給する最適な電圧、電流となるように変換して出力する。DC/DCコンバータ21は、入力側の入力ライン24を電池1に接続しており、電池1から出力される電力を所定の電圧、電流に変換して出力する。また、DC/DCコンバータ21は、入力コネクタ42にACアダプタ92が接続されて充電回路22に外部入力電力が供給される状態においては、入力ライン24を介して充電回路22から供給される電力を所定の電圧、電流に変換して出力する。
DC/DCコンバータ21は、入力ライン24から入力される電力を、スイッチング素子やコイル、平滑コンデンサ(各々図示せず)を用いて、最適な電圧と電流に変換する。このDC/DCコンバータ21は、スイッチング素子をオンオフに切り換えるデューティーを調整して、最大出力の電圧と電流を一定に安定化する定電圧特性を有する。すなわち、DC/DCコンバータ21は、出力を定電圧に安定化する特性を有する。DC/DCコンバータ21は、出力を安定化するために、出力電圧をフィードバックする電圧フィードバック回路(図示せず)を備える。電圧フィードバック回路は、DC/DCコンバータ21の出力電圧でスイッチング素子のデューティーを制御して最大出力電圧を一定に安定化する。ただ、DC/DCコンバータには、定電圧・定電流特性を有するものも使用できる。図に示すDC/DCコンバータ21は、電池1または充電回路22から入力ライン24に供給される約3.6Vの入力電圧を昇圧して、その出力電圧を9V、最大出力電流を1Aとしている。これにより、出力電圧が9Vの電池を使用する電子機器の電源として便利に使用できる。ただ、本発明のバッテリパックは、出力電圧を9V、最大出力電流を1Aに特定するものではない。バッテリパックは、その用途や需要に応じて出力電圧及び最大出力電流を種々に変更することもできる。
図11に示す安定化回路20は、複数のDC/DCコンバータ21を備えており、入力ライン24から入力される電力を複数のDC/DCコンバータ21で所定の電圧、電流に変換して出力している。このように、複数のDC/DCコンバータ21を備える安定化回路20は、各々のDC/DCコンバータ21に小出力で小型のものを使用することにより、放熱効率を向上しながら全体の出力電流を大きくできる特徴がある。ただ、安定化回路20として複数のDC/DCコンバータ21を備えるバッテリパックは、これらのDC/DCコンバータ21に同じものを使用すると可聴音ノイズが増幅される場合がある。とくに、このバッテリパックを音楽機器に使用する用途では、バッテリパックから可聴音ノイズが出力されると、この可聴音ノイズがアンプ等で増幅されて、大きくて不快な雑音となることがある。したがって、図のバッテリパックは、可聴音ノイズの発生を防止するために、複数のDC/DCコンバータ21の動作周波数を異なるように設定している。
複数のDC/DCコンバータ21は、図示しないが、各々のDC/DCコンバータ21に内蔵されるスイッチング素子を特定の周波数でスイッチングする発振回路を備えている。この発振回路として、例えば、コントロールICが使用できる。コントロールICである発振回路は、スイッチング素子をオンオフに制御する動作周波数が所定の周波数となるように時定数を調整している。このDC/DCコンバータ21は、コントロールICからの発振信号でスイッチング素子を所定の動作周波数でオンオフにスイッチングして、入力ライン24から入力される電力を所定の出力電圧に変換して出力している。
複数のDC/DCコンバータ21は、動作周波数を100kHz以上、好ましくは200kHz以上であって、1MHz以下としている。さらに、複数のDC/DCコンバータ21は、可聴音ノイズの発生を有効に防止するために、各々の動作周波数の差を10kHz以上、好ましくは15kHZ以上、さらに好ましくは20kHz以上としている。
図に示す安定化回路20は、複数のDC/DCコンバータ21として、第1のDC/DCコンバータ21Aと第2のDC/DCコンバータ21Bとを備えている。第1のDC/DCコンバータ21Aと第2のDC/DCコンバータ21Bは、入力ライン24を介して電池1に接続している。第1のDC/DCコンバータ21Aと第2のDC/DCコンバータ21Bは、各々の動作周波数を320kHz±5〜50kHzとして電圧の変換効率を低下させることなく、効果的に可聴音ノイズの発生を防止できる。この安定化回路20は、第1のDC/DCコンバータ21の動作周波数を350kHzとし、第2のDC/DCコンバータ21の動作周波数を290kHzとしている。
以上の安定化回路20で所定の電圧と電流に変換された出力は、リード線7を介してメイン回路基板2からサブ回路基板4に出力される。図7と図8に示すメイン回路基板2は、リード線7を脱着自在に接続できるように接続コネクタ29を固定している。リード線7は、両端に連結コネクタ70を備えており、この連結コネクタ70を接続コネクタ29に挿入して、リード線7をメイン回路基板2に脱着自在に連結して電気接続している。メイン回路基板2にリード線7が接続された電池のコアパック3は、リード線7を水密構造で引き出す状態で防水袋5に収納される。
制御回路23は、メイン回路基板2に実装される充電回路22と安定化回路20と入力ライン24に接続された入力スイッチ25を制御して、電池1の充放電を制御している。さらに、制御回路23は、電池1の残容量を検出する残容量検出回路26を備えており、この残容量検出回路26で電池1の残容量を検出しながら、電池1の充電と放電とを制御している。残容量検出回路26は、電池1を充放電する電流を積算して残容量を演算し、また、電圧を検出して残容量を検出することができる。
[防水袋5]
防水袋5は、可撓性シート50を水密構造に密閉して袋状に成形している。防水袋5の可撓性シート50には、プラスチックシートが使用できる。プラスチックシートには、ポリイミド(PI)、ポリエチレンイミド(PEI)、ペット(PET)等が使用できる。袋状の防水袋5は、図7に示すように、開口部51から電池のコアパック3を挿入すると共に、図2に示すように、開口部51からリード線7を引き出した状態で、開口部51を水密に閉塞して防水構造としている。このバッテリパックは、電池1にメイン回路基板2を接続してなる電池のコアパック3を防水袋5に収納するので、電池1に加えてメイン回路基板2も一緒に防水構造として外装ケース6に収納できる。さらに、このバッテリパックは、防水袋5で電池のコアパック3を防水しながら、これをクッション材に使用して、外装ケース6の衝撃を吸収して、耐衝撃強度を向上することもできる。
図2の防水袋5は、開口部51から引き出されるリード線7の外側に沿って、開口部51のほぼ全体を熱溶着して閉塞している。さらに、図2の防水袋5は、熱溶着された溶着部52の間にできる隙間であって、リード線7に沿う挿通隙間53にシリコン樹脂等のシール材54を充填している。このように、挿通隙間53にシール材54を充填する構造は、リード線7を開口部51から水密構造で引き出して、防水袋5を確実に防水できる特長がある。リード線7をシール材54で閉塞する防水袋5は、閉塞部分を気密に閉塞することができる。このバッテリパックは、防水袋5内の空気温度が変化して膨張し、あるいは収縮するとき、可撓性シート50が変形し、防水袋5から空気が排気されたり、防水袋5に空気が吸入されることがない。したがって、温度変化で防水袋5の内部に外気が侵入するのを理想的な状態で阻止して、結露水に起因する電池1やリード板30の腐食を確実に阻止できる。さらに、気密に閉塞される防水袋は、内部に残存する気体を、乾燥された空気や不活性ガスとして、結露等を有効に防止することもできる。
以上のようにして、防水袋5から水密構造で引き出されたリード線7は、サブ回路基板4に接続される。このリード線7は、先端に設けた連結コネクタ70を、サブ回路基板4に固定してなる連結コネクタ49に挿入して、サブ回路基板4に脱着自在に連結しながら電気接続される。
[サブ回路基板4]
サブ回路基板4は、防水袋5に収納することなく、外装ケース6に収納して、外装ケース6の定位置に固定している。図2に示すサブ回路基板4は、外装ケース6の一方の端面であって、出力コネクタ41及び入力コネクタ42を表出させる開口窓64、65を開口してなる端面壁62Cの内側に水平な姿勢で配置している。サブ回路基板4は、図2と図10に示すように、これを貫通する止ネジ79を下ケース62に設けた固定ボス69にねじ込んで、外装ケース6の定位置に固定している。
サブ回路基板4は、安定化回路20の出力側に接続される出力用の電子部品40と、安定化回路20の出力を外部に出力する出力コネクタ41と、ACアダプタ92から外部入力電力が供給される入力コネクタ42とを実装している。出力用の電子部品40は、DC/DCコンバータ21の出力側に接続される逆流を阻止するダイオード43や、DC/DCコンバータ21からの出力をオンオフに切り換える出力スイッチ45であるスイッチング素子45A、あるいはまた、DC/DCコンバータ21からの出力ライン44に接続されるノイズフィルター46等である。
バッテリパックは、図11に示すように、サブ回路基板4上において、第1のDC/DCコンバータ21Aと第2のDC/DCコンバータ21Bの出力側に、逆流を阻止するダイオード43を接続すると共に、各々のダイオード43の出力側に出力スイッチ45であるスイッチング素子45Aを接続している。出力スイッチ45であるスイッチング素子45Aは、メイン回路基板2に実装される制御回路23でオンオフに制御される。このバッテリパックは、大電流が流れて発熱する発熱部品であるダイオード43やスイッチング素子45Aをサブ回路基板4に配置している。このサブ回路基板4は、防水袋5に収納されないので、発熱部品で発生する熱で防水袋5が変質し、あるいは破損して保水性を阻害するのを有効に防止できる。また、これらの発熱部品を防水袋の内部に収納すると、防水袋で断熱されて効率よく放熱するのが難しくなるが、本発明の構造では、発熱部品をサブ回路基板4に配置して外装ケース6の内部に配置するので、発熱部品から発生する熱を外装ケース6の内部で効率よく放熱できる。さらにまた、安定化回路20の出力側に接続している出力用の電子部品40は、出力コネクタ41に接続される部品であるため、これをサブ回路基板4に配置することで、出力用の電子部品40と出力コネクタ41とをサブ回路基板4上で確実に接続して、接触不良などを有効に防止できる。
さらに、図11に示すバッテリパックは、各々のダイオード43の出力側を互いに接続して、出力ライン44としている。すなわち、このバッテリパックは、第1のDC/DCコンバータ21Aと第2のDC/DCコンバータ21Bを、ダイオード43を介して互いに並列に接続している。さらに、バッテリパックは、複数のDC/DCコンバータ21からの出力ライン44に出力コネクタ41を接続している。図11のバッテリパックは、出力ライン44に、複数の出力コネクタ41を並列に並べて接続している。このように、出力ライン44に、複数の出力コネクタ41を並列に接続する構造は、図13に示すように、複数の電子機器90を接続して、これらの電子機器90に効率よく電力供給できる特徴がある。図に示すバッテリパックは、2個の出力コネクタ41を並列に接続しているが、バッテリパックは、1個の出力コネクタを配置し、あるいは3個以上の出力コネクタを並列に接続することもできる。
このように、複数のDC/DCコンバータ21を並列に接続してひとつの出力ライン44に接続する構造は、各々のDC/DCコンバータ21に流れる最大電流を小さくできる特徴がある。例えば、図11に示すように、最大電流を1Aとする第1のDC/DCコンバータ21Aと第2のDC/DCコンバータ21Bとを並列に接続する構造は、出力ライン44での最大電流を2Aにできる。したがって、複数の出力コネクタ41からの出力電流の和が2Aとなるまで出力しながら、第1のDC/DCコンバータ21Aと第2のDC/DCコンバータ21Bに許容値を超えた電流が流れるのを有効に防止して安全性を向上できる。
バッテリパックは、例えば、図14に示すように、複数に分岐された接続コード91Xを介して、ひとつの出力コネクタ41に複数の電子機器90が並列に接続されることもある。このとき、ひとつの出力コネクタ41から出力される電流の総和が各々のDC/DCコンバータ21の最大出力電流である1Aを超える可能性がある。ただ、このバッテリパックは、複数のDC/DCコンバータ21を並列に接続して、ひとつの出力ライン44に出力コネクタ41を設けているので、ひとつの出力コネクタ41から出力される電流の総和が個々のDC/DCコンバータ21の最大電流を超える場合においても、各々のDC/DCコンバータ21に流れる電流を1A以下としてDC/DCコンバータ21の負担を軽減できる。
ただ、本発明のバッテリパックは、必ずしも複数のDC/DCコンバータ21を並列に接続してひとつの出力ラインから出力する必要はない。図15に示すバッテリパックは、複数のDC/DCコンバータ21の出力を、互いに独立する出力ライン84を介して個別に出力コネクタ41に接続している。このバッテリパックは、図16に示すように、各々の出力コネクタ41から出力される電力を、互いに接続されない電子機器90に供給することで可聴音ノイズの発生を確実に防止できる。ただ、図17に示すように、各々の出力コネクタ41から出力される電力を、互いに接続される電子機器90に供給することもある。この場合においても、複数のDC/DCコンバータ21の動作周波数を異なるように設定しているので、可聴音ノイズの発生を防止できる。
さらに、図11と図15に示すバッテリパックは、サブ回路基板4上において、出力ライン44、84にノイズフィルター46を接続している。このノイズフィルター46は、直流電流を阻止することなく、特定の周波数領域以上の周波数に対して高いインピーダンスを与えるものである。このノイズフィルター46は、たとえば、可聴音よりも高い周波数領域の交流をカットするものを使用して、出力コネクタ41から出力される電流を遮断することなく、特定のノイズ成分を有効にカットできる。図11に示すバッテリパックは、出力ライン44をひとつとしているので、この出力ライン44にひとつのノイズフィルター46を配置している。図15のバッテリパックは、2本の出力ライン84にそれぞれノイズフィルター46を配置している。
出力コネクタ41は、接続コード91を介して電子機器90に接続できるように、外装ケース6の外部に表出して配置している。図2と図10に示すサブ回路基板4は、2個の出力コネクタ41を、端面壁62Cに開口した開口窓64に対向する位置に並べて固定している。この出力コネクタ41は、図11と図15に示すように、出力ライン44、84に接続しており、安定化回路20で安定化された電力が供給される。図2の出力コネクタ41は、接続コード91の先端連結具(図示せず)が挿入される円筒状の筒部41Xを有しており、この筒部41Xの内部に設けた中心軸41Aを負極、その外周に設けた弾性接点41Bを正極としている。図11と図15の出力コネクタ41は、中心軸41Aを負極、その外周に設けた弾性接点41Bを正極としているが、出力コネクタは、極性を逆に構成することもできる。また、出力コネクタの極性を反転させるアダプタ(図示せず)を使用することで、容易に極性を反転することもできる。さらに、中心軸がプラスの電子機器を使用する場合には、極性変換ケーブル(図示せず)を接続して、簡単に極性を変換しながら電力供給することもできる。
入力コネクタ42は、ACアダプタ92の接続ケーブル93を接続できるように、外装ケース6の外部に表出して配置している。図2と図10に示すサブ回路基板4は、端面壁62Cに開口した開口窓65に対向する位置であって、出力コネクタ41と逆側に入力コネクタ42を固定している。サブ回路基板4に固定される入力コネクタ42は、リード線7を介して、メイン回路基板2に設けた充電回路22に接続しており、ACアダプタ92から供給される外部入力電力を充電回路22に供給している。図2の入力コネクタ42は、接続ケーブル93の先端連結具(図示せず)が挿入される円筒状の筒部42Xを有しており、この筒部42Xの内部に設けた中心軸42Aを正極、その外周に設けた弾性接点42Bを負極としている。
以上の出力コネクタ41と入力コネクタ42は、防水構造で外装ケース6に固定している。図10に示す出力コネクタ41と入力コネクタ42は、周囲に絶縁樹脂47を充填して、防水構造を実現している。この絶縁樹脂47は、外装ケース6との境界部分やサブ回路基板4との接続部分を被覆する状態で充填している。外装ケース6との境界部分に充填される絶縁樹脂47は、開口窓64、65から水分が侵入するのを確実に防止する。また、サブ回路基板4との接続部分に充填される絶縁樹脂47は、出力コネクタ41や入力コネクタ42とサブ回路基板4との接続部分を防水構造としながら、これらを強固に連結できる特徴もある。とくに、出力コネクタ41と入力コネクタ42は、外部に接続される接続コード91や接続ケーブル93の先端連結具(図示せず)を脱着する時に無理な力が作用することがあるが、このように、絶縁樹脂47を介してサブ回路基板4に固定することで、サブ回路基板4との接続状態が不安定になって、接触不良の原因となるのを有効に防止できる。以上の絶縁樹脂47には、ウレタン系樹脂、シリコン系樹脂、エポキシ系樹脂等の樹脂が利用できる。
以上の構造は、電池1とメイン回路基板2を防水袋5に収納して防水構造としている。ただ、本発明のバッテリパックは、メイン回路基板や電池を防水する構造を防水袋に特定しない。メイン回路基板や電池は、たとえば、絶縁樹脂をポッティングして防水構造とすることもできる。この構造は、メイン回路基板を絶縁樹脂に埋設して絶縁し、電池の端面電極とリード板との接続部を絶縁樹脂でモールドして絶縁することができる。
[外装ケース6]
外装ケース6は、図1ないし図5に示すように、プラスチック製の上ケース61と下ケース62とからなる。上ケース61は、天板61Aの周囲に周壁61Bを有し、下ケース62は、底板62Aの周囲に周壁62Bを有している。外装ケース6は、上ケース61と下ケース62の周壁を連結して内部に収納スペース63を設けており、この収納スペース63に、防水袋5に収納された電池のコアパック3と、サブ回路基板4とを収納している。
下ケース62は、底板62Aから上方に突出して筒状の連結ボス67を一体的に成形して設けている。上ケース61は、この連結ボス67と対向する位置にネジボス66を一体的に成形して設けている。上ケース61と下ケース62は、この筒状の連結ボス67に止ネジ76を挿入し、この止ネジ76を上ケース61のネジボス66にねじ込んで互いに連結している。
下ケース62は、サブ回路基板4が配置される側の端面を端面壁62Cとして、他の3辺に設けた周壁62Bよりも高く成形している。この端面壁62Cには、出力コネクタ41を外部に表出させる開口窓64と、入力コネクタ42を外部に表出させる開口窓65とを開口している。さらに、上ケース61は、この端面壁62Cと対向する面において、端面壁62Cを案内する凹部61Cを設けている。
さらに、下ケース62は、底板62Aに、排水穴68を開口して設けている。図に示す下ケース62は、底板62Aの四隅に貫通孔を開口して排水穴68としている。さらに、図の下ケース62は、排水穴68の内側に位置して、外部からの異物の侵入を阻止する侵入阻止部77を排水穴68に対向して設けている。この侵入阻止部77は、外装ケース6からの排水を妨げないように、排水穴68の開口縁部に設けた連結部78を介して、排水穴68から離れた位置に配置している。この外装ケース6は、内部に侵入した水を、図5の矢印で示すように、下ケース62の底板62Aに設けた排水穴68から外部に排水する。
さらに、上ケース61と下ケース62は、収納スペース63に収納される電池のコアパック3を定位置に配置するために位置決リブ74、75を一体成形して設けている。図に示す上ケース61は、天板61Aの下面から突出して、電池ホルダ10の前後を位置決めする位置決リブ74を設けている。この位置決リブ74は、電池ホルダ10の前後の対向面12に平行な垂直壁で、対向面12の上端部に対向して設けている。さらに、図に示す下ケース62は、底板62Aの上面から突出して、電池ホルダ10の前後を位置決めする位置決リブ75を設けている。この位置決めリブ75も、電池ホルダ3の前後の対向面12に平行な垂直壁で、対向面12の下端部に対向して設けている。電池のコアパック3は、電池ホルダ10の前後が位置決リブ74、75で位置決めされて、外装ケース6の定位置に正確に配置される。とくに、電池のコアパック3は、可撓性シート50からなる防水袋5に収納しているので、外装ケース6に収納する状態では、外装ケース6の内面との間に防水袋5の可撓性シート50を介在する状態で上ケース61と下ケース62に挟着されて、がたつきのない安定した状態で収納される。このように、外装ケース6に対して正確な位置にコアパック3を配置できる構造は、メイン回路基板2に固定された押しボタンスイッチ31と発光ダイオード32を外装ケース6の正確な位置に配置できる特徴がある。
バッテリパックは、図4に示すように、外装ケース6の収納スペース63に、電池のコアパック3を収納する状態において、防水袋5に収納してなるメイン回路基板2を、上ケース61の天板61Aに対向して配置している。メイン回路基板2は、上面に押しボタンスイッチ31を固定している。この押しボタンスイッチ31は、電源スイッチ、または、電池の残容量を表示する表示スイッチのいずれか、または両方とすることができる。さらに、上ケース61は、天板61Aの内面に、押しボタンスイッチ31を操作するための上下プレート81を配置している。上下プレート81は、本体部81Aの両側に弾性アーム81Bを一体成形して設けており、本体部81Aを上ケース61の天板61Aに設けた天窓71から外部に表出させている。天板61Aに開口した天窓71とこの天窓71に配置される上下プレート81の本体部81Aとの間には、移動隙間を設けており、上下プレート81を上下方向に往復運動できるようにしている。上下プレート81は、一対の弾性アーム81Bを天板61Aの内面に固定して、弾性的に上下に往復運動できるようにしている。この上下プレート81は、天板61Aの天窓71から表出する本体部81Aを押し下げる状態で、上下プレート81の下面が防水袋5の可撓性シート50を介して押しボタンスイッチ31を押すようにしている。この構造は、押しボタンスイッチ31を固定したメイン回路基板2を防水袋5に収納しながら、外装ケース6の外部から操作できる。したがって、上下プレート81と天窓71との間にできる移動隙間から内側に水が侵入しても、この水はメイン回路基板2や電池1をショートさせることなく、防水袋5に沿って流下されて、下ケース62の排水穴68から排水できる。このため、天窓71から侵入する水による弊害を防止できる。
さらに、メイン回路基板2は、バッテリパックの充電状態や電池1の残容量を外部に表示する表示部として、発光ダイオード32を上面に固定している。さらに、この発光ダイオード32の光を外装ケース6の外部に確実に表示させるために、上ケース61の天板61Aには、表示窓72を開口すると共に、発光ダイオード32の光をこの表示窓72に案内するライトガイド82を配設している。ライトガイド82は、透光性を有するプラスチック等を柱状に成形したもので、メイン回路基板2に固定される発光ダイオード32と対向する位置に固定している。図に示す上ケース61は、ライトガイド82を定位置に固定するために、筒状の保持部73を天板61Aの内面に突出して一体成形して設けている。発光ダイオード32の光は、防水袋5を透過してライトガイド82の下面に照射されて、ライトガイド82を透過して表示窓72から外部に照射される。したがって、防水袋5は、少なくとも上面側を、透光性を有する可撓性シート50で成形している。この構造も、発光ダイオード32を固定したメイン回路基板2を防水袋5に収納しながら、発光ダイオード32の光を外装ケース6の外部に確実に照射できる。
メイン回路基板2に固定される押しボタンスイッチ31は、図11に示すように、制御回路23に接続している。この押しボタンスイッチ16は、出力コネクタ41から外部への電力供給をオンオフに切り換える電源スイッチと、電池1の残容量を表示する表示スイッチの両方に併用している。この押しボタンスイッチ31は、押す時間の長さで、残容量の表示スイッチとバッテリパックの電源スイッチとを切り換えている。押しボタンスイッチ31は、たとえば、短く押されると表示スイッチが操作されたと判定し、長く押されると電源スイッチが操作されたと判定することができる。この制御回路23は、押しボタンスイッチ31から入力されるオン信号が設定時間よりも短いと表示スイッチが操作されたと判定し、設定時間よりも長いと電源スイッチが操作されたと判定する。ただ、バッテリパックは、外部への電力供給を制御する電源スイッチと電池の残容量を表示する表示スイッチとを別々に設けることもできる。さらに、バッテリパックは、電池の残容量を表示する表示スイッチをなくし、放電中、充電中の容量を、発光ダイオードを点灯して表示することもできる。このバッテリパックは、放電中の電池の残容量を発光ダイオードの点灯にてリアルタイムで表示することにより、使用者が、常にこの表示を確認しながら使用できる。このため、使用中、例えば、楽器の演奏中において、電池の残容量が低下していることを随時確認しながら使用でき、使用中において、突然のバッテリ切れにより使用できなくなる弊害を確実に防止できる。
制御回路23は、押しボタンスイッチ31が短い時間押されると、表示スイッチが操作されたと判定して、電池1の残容量検出回路26に表示信号を出力して残容量を表示させる。残容量検出回路26は、表示部である発光ダイオード32の点灯色や点灯状態で電池1の残容量を表示する。この残容量検出回路26は、押しボタンスイッチ31から表示信号が入力されると、一定の時間、発光ダイオード32を点灯して電池1の残容量を表示する。
さらに、制御回路23は、押しボタンスイッチ31が長い時間押されると、電源スイッチが操作されたと判定する。電源スイッチがオフ状態からオン状態に操作されると、制御回路は、入力スイッチ25をオンに切り換えて入力ライン24から安定化回路20に電力を供給し、さらに、各々のDC/DCコンバータ21をオン状態として入力ライン24から供給される電力を所定の出力電圧に変換し、さらにまた、出力スイッチ45であるスイッチング素子45Aをオンに切り換えて、安定化回路20から出力される電力を出力コネクタ41から出力する。さらに、制御回路23は、電源スイッチがオン状態からオフ状態に操作されると、入力スイッチ25をオフに切り換えて入力ライン24から安定化回路20への電力供給を停止すると共に、各々のDC/DCコンバータ21と出力スイッチ45をオフに切り換えて、出力コネクタ41への電力供給を停止する。
以上のバッテリパックは、押しボタンスイッチ31を長く押さない状態では安定化回路20を動作しない状態に保持できるので、出力コネクタ41に電子機器90を接続しない状態や、出力コネクタ41に電子機器90を接続するが電子機器90を使用しない状態では、電池1の無駄な消費を防止できる。それは、安定化回路20が動作状態にあると、電子機器90を接続しない状態でも電力を消費するからである。さらに、以上の制御回路23は、待機状態ではスリープ状態にあって電力消費を最小限としている。制御回路23は、押しボタンスイッチ31から信号(トリガー信号)が入力され、あるいは、入力コネクタ42にACアダプタ92が接続されて外部入力電力が供給されると動作状態となる。
以上のバッテリパックは、以下のようにして、出力コネクタ41に接続される電子機器90に電力を供給し、また、内蔵される電池1を充電する。
[内蔵される電池から電子機器に電力供給する状態]
入力コネクタ42にACアダプタ92が接続されない状態において、押しボタンスイッチ31が長押しされて、電源スイッチがオンに操作されたことを検出すると、制御回路23は、入力スイッチ25と出力スイッチ45をオンに切り換えると共に、DC/DCコンバータ21を動作状態とする。この状態で、電池1から出力される電力が、DC/DCコンバータ21で所定の電圧に変換されて出力コネクタ41から出力され、出力コネクタ41に接続される電子機器90に電力を供給する。このとき、制御回路23は、電池1の残容量が設定容量よりも大きいことを検出しながら電池1を放電する。このバッテリパックは、電池1の残容量を検出して電池1から放電するので、電池1が過放電されるのを防止できる。制御回路23は、電池1の残容量が最低容量よりも小さくなると、DC/DCコンバータ21を停止すると共に、入力スイッチ25と出力スイッチ45をオフに切り換えて電池1からの放電を中止する。
[ACアダプタから供給される外部入力電力で電子機器に電力供給する状態]
入力コネクタ42にACアダプタ92が接続される状態において、押しボタンスイッチ31が長押しされて、電源スイッチがオンに操作されたことを検出すると、制御回路23は、入力スイッチ25と出力スイッチ45をオンに切り換えると共に、DC/DCコンバータ21を動作状態とする。入力コネクタ42にACアダプタ92が接続される状態では、動作状態にある充電回路22から電力が出力される。このため、充電回路22から供給ライン24に供給される電力が、DC/DCコンバータ21で所定の電圧に変換されて出力コネクタ41から出力され、出力コネクタ41に接続される電子機器90に電力を供給する。
ただ、制御回路は、外部入力端子にACアダプタが接続される状態では、充電回路から出力される電力で電池を充電しながら、DC/DCコンバータへ電力供給することもできる。
[外部入力端子にACアダプタを接続して電池を充電する状態]
制御回路23は、入力コネクタ42にACアダプタ92が接続されて、ACアダプタ92から外部入力電力が供給されることを検出すると、電池1の充電を開始する。制御回路23は、ACアダプタ92から外部入力電力が供給される状態であって、外部に電子機器90の接続されない状態、あるいは電子機器90が接続されるが、この電子機器90に電力を供給しない状態、すなわちバッテリパックの電源スイッチがオフの状態において電池1を充電する。制御回路23は、入力スイッチ25と出力スイッチ45をオフに保持すると共に、DC/DCコンバータ21を停止した状態で、充電回路22を動作状態として電池1を充電する。制御回路23は、残容量検出回路26で電池1の残容量を検出しながら、充電回路22を制御して電池1を充電する。電池1が満充電されると、制御回路23は、充電回路22を停止して電池1の充電を終了する。
さらに、バッテリパックは、表示部である発光ダイオード32の発光色や点灯状態を変化させて、電池1が充電中であることを表示し、また、電池1の充電が終了したことを表示することもできる。
以上のバッテリパックは、例えば、図18に示すように、電気ギターの音色を変換するエフェクタ90Aの電源として便利に使用できる。このバッテリパック100は、外装ケース6の外形をエフェクタ90Aの外形に近似する大きさと形状としている。このバッテリパック100は、例えば、エフェクタ90Aを収納するハードケース94に、エフェクタ90Aに代わって収納しながら便利に持ち運びできる。さらに、図のバッテリパック100は、複数の出力コネクタ41を備えることで、分岐された接続コード91Xを介して複数のエフェクタ90Aに安定して電力を供給しながら、他の電子機器90Bに電力供給して便利に使用できる。ただ、本発明のバッテリパックは、その外形を、図18に示すエフェクタの外形と近似する大きさと形状には特定しない。バッテリパックは、その用途に応じて種々の大きさと形状にすることができる。
本発明にかかるバッテリパックは、シンセサイザー、キーボード、電子ドラム等の電子楽器や、エフェクタ、マルチトラックレコーダ、グラフィックイコライザ、シーケンサー、アンプ等の楽器の周辺機器である音楽機器用の電源として好適に利用できる。
1…電池 1A…端面電極
2…メイン回路基板
3…コアパック
4…サブ回路基板
5…防水袋
6…外装ケース
7…リード線
10…電池ホルダ 10A…ホルダユニット
11…保持筒 11A…開口部
12…対向壁 12A…突出部
13…支持側壁
14…挿通穴
15…連結片
16…固定ボス
17…収納部
18…固定ボス
19…位置決凹部
20…安定化回路
21…DC/DCコンバータ 21A…第1のDC/DCコンバータ
21B…第2のDC/DCコンバータ
22…充電回路
23…制御回路
24…入力ライン
25…入力スイッチ
26…残容量検出回路
29…接続コネクタ
30…リード板 30A…突出片
30a…接続部
31…押しボタンスイッチ
32…発光ダイオード
33…温度センサ
36…止ネジ
38…止ネジ
40…出力用の電子部品
41…出力コネクタ 41X…筒部
41A…中心軸
41B…弾性接点
42…入力コネクタ 42X…筒部
42A…中心軸
42B…弾性接点
43…ダイオード
44…出力ライン
45…出力スイッチ 45A…スイッチング素子
46…ノイズフィルター
47…絶縁樹脂
49…接続コネクタ
50…可撓性シート
51…開口部
52…溶着部
53…挿通隙間
54…シール材
61…上ケース 61A…天板
61B…周壁
61C…凹部
62…下ケース 62A…底板
62B…周壁
62C…端面壁
63…収納スペース
64…開口窓
65…開口窓
66…ネジボス
67…連結ボス
68…排水穴
69…固定ボス
70…接続コネクタ
71…天窓
72…表示窓
73…保持筒
74…位置決リブ
75…位置決リブ
76…止ネジ
77…侵入阻止部
78…連結部
79…止ネジ
81…上下プレート 81A…本体部
81B…弾性アーム部
82…ライトガイド
84…出力ライン
90…電子機器 90A…エフェクタ
90B…他の電子機器
91…接続コード 91X…分岐された接続コード
92…ACアダプタ
93…接続ケーブル
94…ハードケース

Claims (10)

  1. 充電できる電池(1)と、この電池(1)の出力電圧を安定化する安定化回路(20)を実装してなるメイン回路基板(2)と、前記安定化回路(20)の出力側に接続してなる出力用の電子部品(40)を実装してなるサブ回路基板(4)と、前記電池(1)とメイン回路基板(2)と前記サブ回路基板(4)とを収納してなる外装ケース(6)とを備える安定化回路を備えるバッテリパックであって、
    前記メイン回路基板(2)を防水構造として前記外装ケース(6)に収納して外装ケース(6)の定位置に配置すると共に、前記サブ回路基板(4)を非防水構造として前記外装ケース(6)に収納して外装ケース(6)の定位置に固定して、このサブ回路基板(4)に出力コネクタ(41)を実装してなる安定化回路を備えるバッテリパック。
  2. 前記電池(1)と前記メイン回路基板(2)を電池のコアパック(3)として、可撓性シート(50)を水密構造に密閉して袋状としてなる防水袋(5)に収納しており、この防水袋(5)から、メイン回路基板(2)に接続してなるリード線(7)を水密構造に引き出して、このリード線(7)をサブ回路基板(4)に接続してなる請求項1に記載される安定化回路を備えるバッテリパック。
  3. 前記出力コネクタ(41)を防水構造で外装ケース(6)に固定してなる請求項1または2に記載される安定化回路を備えるバッテリパック。
  4. 前記サブ回路基板(4)に接続してなる出力用の電子部品(40)がダイオード(43)とスイッチング素子(45A)とノイズフィルター(46)のいずれか又は複数である請求項1ないし3のいずれかに記載される安定化回路を備えるバッテリパック。
  5. 前記外装ケース(6)が、プラスチック製の上ケース(61)と下ケース(62)とからなり、上ケース(61)は天板(61A)の周囲に周壁(61B)を有し、下ケース(62)は底板(62A)の周囲に周壁(62B)を有し、
    上ケース(61)の周壁(61B)と下ケース(62)の周壁(62B)が連結されて内部に収納スペース(63)を設けており、
    さらに、前記防水袋(5)に収納してなるメイン回路基板(2)を、上ケース(61)の天板(61A)に対向して配置すると共に、メイン回路基板(2)の上面には押しボタンスイッチ(31)を固定してなる請求項2に記載される安定化回路を備えるバッテリパック。
  6. 前記上ケース(61)の天板(61A)には、前記押しボタンスイッチ(31)を操作する上下プレート(81)を設けており、前記天板(61A)に上下プレート(81)を外部に表出させる天窓(71)を開口すると共に、この天窓(71)と上下プレート(81)との間に上下プレート(81)の移動隙間を設けており、この上下プレート(81)を介して前記押しボタンスイッチ(31)を操作するようにしてなる請求項5に記載される安定化回路を備えるバッテリパック。
  7. 前記押しボタンスイッチ(31)が電源スイッチ、又は、電池の残容量を表示する表示スイッチのいずれか又は両方である請求項5または6に記載される安定化回路を備えるバッテリパック。
  8. 前記外装ケース(6)が、プラスチック製の上ケース(61)と下ケース(62)とからなり、上ケース(61)は天板(61A)の周囲に周壁(61B)を有し、下ケース(62)は底板(62A)の周囲に周壁(62B)を有し、
    上ケース(61)の周壁(61B)と下ケース(62)の周壁(62B)が連結されて内部に収納スペース(63)を設けており、
    さらに、下ケース(62)は、底板(62A)から上方に突出して筒状の連結ボス(67)を一体的に成形して設けており、上ケース(61)は、この連結ボス(67)と対向する位置にネジボス(66)を一体的に成形して設けており、
    この筒状の連結ボス(67)に止ネジ(76)が挿入され、この止ネジ(76)が上ケース(61)のネジボス(66)にねじ込まれて上ケース(61)と下ケース(62)とが連結され、
    さらにまた、下ケース(62)の底板(62A)に、排水穴(68)を設けてなる請求項1ないし7のいずれかに記載される安定化回路を備えるバッテリパック。
  9. 前記充電できる電池(1)がひとつ以上のリチウムイオン電池である請求項1ないし8のいずれかに記載される安定化回路を備えるバッテリパック。
  10. 前記安定化回路(20)が、互いに並列に接続してなる複数組のDC/DCコンバータ(21)である請求項1ないし9のいずれかに記載される安定化回路を備えるバッテリパック。
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