JP2950433B2 - バッテリ収納装置 - Google Patents

バッテリ収納装置

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Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、形態型コンピュータを始めとするバッテリ
駆動型の電気・電子機器に用いられるバッテリ収納装置
及びバッテリ・パックに係り、特に、バッテリ・パック
を能率的に交換することができるバッテリ収納装置及び
バッテリ・パックに関する。更に詳しくは、本発明は、
電気・電子機器への給電状態を一瞬たりとも断たれるこ
となく、バッテリ・パックを交換することを許すバッテ
リ収納装置及びバッテリ・パックに関する。
［背景技術］ 昨今の技術革新に伴い、屋外での携帯的・可搬的な使
用を考量して小型且つ軽量に設計・製作された電気・電
子機器が普及してきた。いわゆる「ノートブック・コン
ピュータ」（Notebook Computer:以下、単に「PC」又は
「システム」ともいう。）はその良い例である。
第20図には、ノートブック・コンピュータ（以下、単
に「PC」又は「システム」という）100の外観構造を示
している。同図は、本出願人に譲渡されている意願平06
−30003号（当社整理番号:JA9−94−621）に係る電子計
算機と略同一である。図示のPC100は、薄形の本体110
と、この本体110に対して開閉可能に設けられた蓋体120
とで構成される、いわゆる「蓋付構造体」である。
蓋体120は、浅底の上ケーシング121を備えている。上
ケーシング121の下端縁部には略円筒形状の一対の突起1
22が一体的に形成されており、該一対の突起122が本体1
10に回転可能に軸支されることによって、蓋体120は本
体110にヒンジ結合されている。また、上ケーシング121
の開放側（すなわち蓋体120の裏面側）の略中央部に
は、PC100の表示手段としての液晶ディスプレイ（LCD）
123が埋設されている。本体110に対する蓋体120の開閉
操作は、上ケーシング121の左右各側面の略前方部分に
設けられた開閉操作部124を前後方向に滑動させること
によって行われる。
一方、本体110は浅底の下ケーシング111を備えてい
る。下ケーシング111には、その上方開口の後方部分を
覆い隠すための所定寸法の支持板112が敷設されてい
る。また、該上方開口の略中央部分には、PC100の入力
手段としてのキーボード／トラックポイント113（“Tra
ckPoint"は米IBM社の商標）が配設されている。キーボ
ード113より手前側の左右両隅部には、オーディオ出力
のための一対のスピーカ114が埋設されている。キーボ
ード113の後縁部には、略円筒形状の一対の舌片115が一
体的に形成されており、該一対の舌片115が支持板112の
前端縁に軸支されることによって、キーボード113は支
持板112に開閉可能にヒンジ結合されている。また、下
ケーシング111後端のヒンジ部上面には、バッテリの残
存容量、PCカードの使用状況、フロッピー・ディスク・
ドライブ（FDD）の使用状況、ハード・ディスク・ドラ
イブ（HDD）の使用状況、電源投入中などのシステム100
のスタータスを表示するためのインジケータ部115Aが配
設されている。
第21図には、PC100の蓋体120及びキーボード113を開
放して、本体100の内部構造が露出した状態を示してい
る。同図において、下ケーシング111内には、前方室と
後方室とを仕切るための隔壁116が、薄肉の金属板を所
定形状に屈曲させるなどして形設されている。支持板11
2と隔壁116によって覆い隠された後方室の中には、CPU
（Central Processing Unit）や、システム・メモリ、
メモリ・コントローラ、ROM、ビデオ・コントローラ、
オーディオ・コントローラなどのような主要な電気部品
を表面に実装したシステム・ボード（図示しない）が収
容されている。この後方室は比較的狭く、従って、該室
内における電気部品の実装密度は非常に高くなってい
る。また、隔壁116より手前の前方室には、HDDパック11
7、CD−ROMドライブ118などの入出力デバイス類や、主
要電源としてのバッテリ・パック119が、それぞれ取り
外し可能（リムーバブル）に装着されている。隔壁116
の前側面部には、これらHDDパック117、CD−ROMドライ
ブ118、及びバッテリ・パック119の各ターミナルと機械
的及び電気的に結合するための対応コネクタ部が設けら
れている（図示しない）。
このような携帯型パーソナル・コンピュータの１つの
特徴は、筐体（下ケーシング111）の表面積が非常に狭
いため、各デバイス類の着脱や交換のために設け得る開
口部やコネクタの個数には限りがある、という点であ
る。例えば、本体110の前側面部には、第20図に示すよ
うに、記憶媒体であるCDを交換するための引出し（Draw
er）が設けられている。また、本体100の右側面部に
は、バッテリ・パック119を挿脱するための交換口132が
穿設され、さらにその奥側には、PCカード（Type I/II
カードを２枚、またはType IIIカードを１枚）を装着す
るためのPCカード・スロット134と、外付けキーボード
／マウス（図示しない）用の入力ポートが設けられてい
る。また、本体110の後側面部には、第22図に示すよう
に、外部電源（ACアダプタ）のコネクタを取付けるため
のジャック135が埋設されている他、保護用の背面扉（r
ear door）の内部には、シリアル・ポート，パラレル・
ポート,CRTポート,SCSIポートなどが配設されている。
また、本体110の左側面部には、第22図に示すように、I
SAバス（ISAバスはPC100内の入出力バスの１つ。ISAは
“Industry Standard Architecture"の略）とピン互換
のある拡張デバイスを装着するためのコネクタ137や、
電源スイッチ138が設けられている。要するに、PC100の
狭い筐体表面は、各デバイス類で奪い合いになっている
のである。また、開口部やコネクタ部をこれ以上増設す
ると、筐体の機械的強度の劣化を招来しかねない状況に
ある。
また、このような携帯型パーソナル・コンピュータの
他の１つの特徴は、商用電源の届かない場所でも利用で
きるように、内蔵したバッテリでも駆動できる、すなわ
ち「バッテリ駆動型」になっている点である。そして、
内蔵バッテリは、実際には、システムに対して充分な電
力を供給できるように、複数個のバッテリ・セルを直列
又は並列に接続してパッケージ化された「バッテリ・パ
ック」の形態をとっている（例えば第21図のバッテリ・
パック119）。各バッテリ・セルには、再利用を考慮し
て、NiCd,MiMHあるいはLi−Ionなどのような充電式のも
のが採用されている。
商用電源が殆ど無尽蔵であるのに対して、バッテリ・
パックの容量は有限であることは、容易に推察できるで
あろう。例えばノートブック・コンピュータに用いられ
るバッテリ・パックの場合、１回の満充電当りのPCのオ
ペレーション時間は、機種や使用条件によっても変動す
るが、たかだか２〜３時間程度に過ぎない。したがっ
て、PCの使用途中にバッテリ・パックの容量が尽きて新
しい（若しくは満充電済みの）バッテリ・パックと交換
しなければならないケースも屡々起こり得る。
ところで、PC内の記憶装置類の中には、例えばDRAMで
構成されるシステム・メモリや、ビデオRAMなどのよう
に揮発性のもの多く存在する。したがって、PCの使用途
中で、一時的ではあってもその電源が断たれると、この
ような揮発性記憶装置中に保持された作業中のデータや
作成されたファイルは失われて、回復不能になってしま
う。その結果、ユーザは、最初から再度作業し直さなけ
ればならない。
このようなデータ・ロスの問題は、上述したバッテリ
・パックの交換時にも当然起こり得る。この問題に対処
するために、バッテリ駆動型電気・電子機器の中には、
メインのバッテリを交換するための短い時間のみをバッ
クアップするために、比較的小型に形成された補助バッ
テリ（あるいは「サブ・バッテリ」ともいう）を備えて
いるものが多い。サブ・バッテリと等価な補助電源を備
えた携帯型電気・電子機器については、例えば実公昭63
−27357号公報、実公平07−4662号公報、特開平05−130
749号公報などに記載されている。
第23図には、サブ・バッテリを併用したノートブック
・コンピュータ100の電力系統の概観構成（従来例）を
示している。
同図において、201は、商用電源（一般には交流100
V）からの入力電圧を直流電圧に変換するためのACアダ
プタである。202は、PC100に内蔵して用いられるバッテ
リ・パックであり、複数本のバッテリ・セルからなり、
１回当りの満充電で２〜３時間程度のオペレーション時
間をサポートする。203に示すブロックは、ACアダプタ2
01及びバッテリ・パック（以下、「メイン・バッテリ」
ともいう）202からの供給電力を選択的に接続するとと
もに、ACアダプタ201からの供給電力によってメイン・
バッテリ202を充電するための回路である。ACアダプタ2
01とメイン・バッテリ202の両方が装着されている場合
には、203はACアダプタ201からの供給電力を優先的に用
いるようになっている。204は、ACアダプタ201又はメイ
ン・バッテリ202から入力した直流電圧を、システム100
が利用可能な電圧レベルまで降圧するためのメインDC/D
Cコンバータである。206はサブ・バッテリである。サブ
・バッテリ206は、字義通り、メイン・バッテリ202を補
うためのものであり、メイン・バッテリ202を交換中と
いう短い時間のみ、システム100内の揮発性メモリをバ
ックアップするのに用いられる。サブ・バッテリ206
は、省スペース及び低コストの要請のため、例えば３個
程度のNiCdあるいはNiMHの充電式コイン・バッテリで構
成される小型の電源であり、低消費電力動作中（いわゆ
るサスペンド・モードなど）のシステム100に対して３
分程度の容量しか持たない。207に示すブロックは、サ
ブ・バッテリ206の充電オペレーションを司るための回
路である。208に示すブロックは、サブ・バッテリ206の
充電・放電を選択的に行わせるための回路である。209
は、サブ・バッテリ206の放電時に、その放電電圧をシ
ステム100の利用可能な電圧レベルに調整するためのサ
ブDC/DCコンバータである。205に示すブロックは、メイ
ンDC/DCコンバータ204,サブDC/DCコンバータ209のいず
れか一方の出力電圧のみを選択的にシステム負荷211に
供給するための回路である。システム負荷211とは、シ
ステム100内で実際に電力を消費する電気回路を指し、
例えばCPU、システム・メモリやHDD、CD−ROMドライブ
などがこれに含まれる。電力管理プロセッサ210は、各
電源201,202,206からの電力の流れを統制するための専
用プロセッサであり、システム負荷211の稼働状況をモ
ニタするとともに、ブロック203,204,207,208,209に対
して各制御信号を出力している。電力管理プロセッサ21
0の主な制御動作は、（１）メイン・バッテリ202よりも
ACアダプタ201からの給電を優先させる，（２）メイン
・バッテリ202及びサブ・バッテリ206の充放電を切り換
える，（３）メイン・バッテリ202及びサブ・バッテリ2
06の充電を行わせる，（４）通常動作時はメインDC/DC
コンバータ204からの給電を用い、メイン・バッテリ202
交換時のみサブDC/DCコンバータ209からの給電に切り換
える，などである。
なお、第23図に示すごとく、ザブ・バッテリを含む電
力系統は、例えば日本アイ・ビー・エム（株）が市販す
るThinkPadシリース（“ThinkPad"は米IBM社の商標）に
も既に採用されている。
サブ・バッテリは、上述したように、メイン・バッテ
リからの給電が途切れた間を補う役割を果たすようにな
っている。しかしながら、電気・電子機器がメイン・バ
ッテリ以外にサブ・バッテリを装備した場合、以下のよ
うな問題点がある。
（１）本来の主電源（ACアダプタ201及びメイン・バッ
テリ202）以外に他の電力系統を持つことになる。これ
に伴って、当然ながら、サブ・バッテリ206用の余分な
回路が必要になってくる。第23図の破線で囲まれたブロ
ックは、サブ・バッテリ206の増設に伴う付加的な構成
要素である。これらは、省スペース、小重量、低コスト
などの厳しい制約条件を課せられているノートブックPC
にとっては、設計・製作上、大きな負担になる。また、
電力管理プロセッサ210は、これら付加的なブロックも
駆動制御しなければならない分、プログラムが複雑化す
る。
（２）サブ・バッテリ206の容量は極めて小さい。そこ
で、例えば前述したThinkPadシリーズでは、低消費電力
動作（サスペンド）モード時のみサブ・バッテリ206か
ら給電するようにしている。メイン・バッテリ202を交
換する際には、オペレータの手動又は自動的にシステム
100を低消費電力動作（サスペンド）モードに切り換え
ることによって、サブ・バッテリ206のバックアップを
受けるのである。ところが、オペレータがサスペンド・
モードへの切り換えを怠ったり、あるいはメイン・バッ
テリ202の交換作業が思いも寄らず手間取ったりして、
サブ・バッテリ206が消耗し切ってしまうと、やはりデ
ータ・ロスが起こってしまう。このようなデータ・ロス
の危険性は、メイン・バッテリ／サブ・バッテリの併用
方式を採用している限り避けられないと思われる。
このため、サブ・バッテリを用いなくても電力供給を
瞬断させないようなバッテリの交換手法が幾つか提案さ
れてきた。例えば、特開昭61−135050号公報、特開昭61
−250965号公報、特開平02−61959号公報、特開平04−2
86860号公報、実開昭59−141652号公報、実開昭59−146
861号公報、及び実公平04−19715号公報には、無停電状
態でバッテリを交換するための装置／方式について開示
されている。
これら公報に開示された装置／方式の殆どは、新バッ
テリをバッテリ収納スペースの一方端から押し込むこと
によってその他方端から旧バッテリを排出するという、
スライド方式である。新旧バッテリの正負各電極は交換
完了前から電気・電子機器側の共通電極の上を滑動して
いるため、給電が途絶えることはない。
しかしながら、このようなスライド方式の場合、新旧
バッテリの出入り口をPCの筐体表面に設ける必要があ
る。スペースに余裕がある機器ならともかく、ノートブ
ックPCの場合、既に述べたように、筐体表面の開口部は
他のデバイス類が奪い合いをしており、バッテリ・パッ
クのために２つも用意することは現実的ではない。ま
た、新たに開口部を穿設すると、筐体の機械的強度を劣
化させてしまうことになる。また、新旧バッテリ・パッ
クが通過するためのスペースも必要であるが、第21図で
示したようにデバイス類がひしめき合っている筐体内部
では、バッテリ・パックのフットプリント以上のスペー
スを割くことは許されない。
また、端子電圧が低下した旧バッテリと端子電圧が高
い新バッテリとが共通接片上を滑動するのであるから、
新バッテリから旧バッテリに大電流が流れ込んで両バッ
テリにダメージを与えてしまう、というショート事故の
危険性が当然つきまとうであろう。しかしながら、掲記
した公報では、バッテリ間のショート事故の問題につい
ては何ら指摘も解決もなされていない。
［発明の開示］ 本発明の目的は、携帯型コンピュータを始めとするバ
ッテリ駆動型の電気・電子機器に用いられる、優れたバ
ッテリ収納装置及びバッテリ・パックを提供することに
ある。
本発明の更なる目的は、バッテリ・パックを能率的に
交換することができるバッテリ収納装置及びバッテリ・
パックを提供することにある。
本発明の更なる目的は、電気・電子機器への給電状態
を一瞬たりとも断たれることなく、バッテリ・パックを
交換することを許すバッテリ収納装置及びバッテリ・パ
ックを提供することにある。
本発明の更なる目的は、サブ・バッテリなしでも、電
気・電子機器への給電状態を瞬断することなく、バッテ
リ・パックを交換できるバッテリ収納装置及びバッテリ
・パックを提供することにある。
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、
その第１の側面は、バッテリ駆動型の電気・電子機器に
用いられるバッテリ収納装置において、複数の正極端子
と複数の負極端子を含むことを特徴とするバッテリ収納
装置である。
また、本発明の第２の側面は、バッテリ駆動型の電気
・電子機器に用いられるバッテリ収納装置において、複
数の正極端子と複数の負極端子を含み、１組の正極及び
負極端子によってバッテリと接続する第１の装着状態
と、他の１組の正極及び負極端子によってバッテリと接
続する第２の装着状態と、前記第１及び第２の装着状態
を兼ねた第３の装着状態と、全ての正極及び負極端子に
よってバッテリと接続する第４の装着状態と、を有する
ことを特徴とするバッテリ収納装置である。
第２の側面に係るバッテリ収納装置は、前記第１の装
着状態ではバッテリの抜き取りを禁止するロック機構を
さらに備えていれば、なお好適である。
また、このロック機構は、前記第４の装着状態におい
てバッテリの抜き取りを許可するようにしてもよい。
また、本発明の第３の側面は、バッテリ駆動型の電気
・電子機器に用いられるバッテリ収納装置において、浅
底形状をなし、第１の側壁に複数の正極端子を配設する
とともに、該第１の側壁に対向する第２の側壁に複数の
負極端子を配設してなるバッテリ収納装置である。
また、本発明の第４の側面は、バッテリ駆動型の電気
・電子機器に用いられるバッテリ収納装置において、浅
底形状をなし、第１の側壁に複数の正極端子を配設する
とともに、該第１の側壁に対向する第２の側壁に複数の
負極端子を配設し、１組の正極及び負極端子によって１
個のバッテリと接続するととも他の１組の正極及び負極
端子によって他の１個のバッテリと接続することができ
ることを特徴とするバッテリ収納装置である。
第４の側面に係るバッテリ収納装置は、１組の正極及
び負極端子によって１個のバッテリとしか接続していな
い状態では該バッテリの抜き取りを禁止するロック機構
をさらに備えていれば、なお好適である。
また、さらに、他の１組の正極及び負極端子によって
他の１個のバッテリと接続していることを検出する検出
手段と、該検出手段による検出結果に応じて前記ロック
機構を解除するためのロック解除手段とを含むようにし
てもよい。
また、本発明の第５の側面は、バッテリ駆動型の電気
・電子機器に用いられ、３個の並列接続された第１の電
極端子と、第１の電極端子とは逆極性を持つ２個の並列
接続された電極端子とを含み、前記第１の電極端子のう
ちの２個には逆流防止素子が挿入されていることを特徴
とするバッテリ収納装置である。
また、本発明の第６の側面は、バッテリ駆動型の電気
・電子機器に用いられるバッテリ・パックにおいて、複
数の正極端子と複数の負極端子を含むことを特徴とする
バッテリ・パックである。
また、本発明の第７の側面は、バッテリ駆動型の電気
・電子機器に用いられるバッテリ・パックにおいて、略
半円筒状の側面部と、３個の正極端子を含む第１の端面
と、第１の端面に対向して２個の負極端子を含む第２の
端面を有する、平型且つ偏平形状のバッテリ・パックで
ある。
しかして、本発明に係るバッテリ収納装置及びバッテ
リ・パックによれば、電気・電子機器への給電状態を瞬
断することなく、バッテリ・パックを交換することがで
きる。
また、サブ・バッテリなどの補助的な電源を一切排除
できるので、DC/DCコンバータや充電回路を含む電力系
統を１本化できる。このため、システム内の電気回路は
簡素化され、機器の筐体内部を省スペース化できるとと
もにコストを低減することができる。
本発明のさらに他の目的は、特徴や利点は、後述する
本発明の実施例や添付する図面に基づくより詳細な説明
によって明らかになるであろう。
［図面の簡単な説明］ 第１図は、本発明の第１の実施例に供されるノートブ
ックPC100の外観構成を示した図である。
第２図は、バッテリ収容部10の拡大斜視図である。
第３図は、バッテリ収納部10の電気回路図である。
第４図は、バッテリ収納部10の端子部分の水平断面図
である。
第５図は、バッテリ収納部10の端子部分の垂直断面図
である。
第６図は、本発明の第１の実施例に供されるバッテリ
・パック20を左方斜視及び右方斜視した図である。
第７図は、バッテリ・パック20の模式的な電気回路図
である。
第８図は、バッテリ・パック20をバッテリ収納部10に
装着したときの概観を示した図である。
第９図は、バッテリ・パック20をバッテリ収納部10に
装着したときの模式的な電気回路図である。
第10図は、新しい（若しくは満充電済みの）バッテリ
・パック20′と交換するべく、古い（若しくは過放電直
前の）バッテリ・パック20を抜き取る途中の様子を示し
た図である。
第11図は、第10図に示したバッテリ・パック20抜き取
り途中の状態における模式的な電気回路図である。
第12図は、古いバッテリ・パック20と新しいバッテリ
・パック20′とを交換する様子を示した図である。
第13図は、第12図に示した状態における模式的な電気
回路図である。
第14図は、新しいバッテリ・パック20′をバッテリ収
納部10内に完全に装着する様子を示した図である。
第15図は、第14図に示した状態における模式的な電気
回路図である。
第16図は、本発明の第２の実施例に係るバッテリ収納
部10の斜視図である。
第17図は、第２の実施例に係るバッテリ収納部10の水
平断面図である。
第18図は、第２の実施例に係るバッテリ収納部10にて
新旧バッテリ・パック20,20′を交換している様子を示
した図である。
第19図は、バッテリ・パック20及びバッテリ収納部10
の変更例を示す電気回路図である。
第20図は、ノートブック・コンピュータ（PC）100の
外観構成を示した図である。
第21図は、PC100の蓋体120を開放させるとともに、キ
ーボード113を開放して、本体の内部構造が露出した状
態を示した図である。
第22図は、PC100を左後方より斜視した図である。
第23図は、サブ・バッテリを備えたノートブック・コ
ンピュータ100の電力系統の概観構成（従来例）を示し
た図である。
［符号の説明］ 10…バッテリ収納部、20…バッテリ・パック、 100…パーソナル・コンピュータ、110…本体、 111…下ケーシング、112…支持板、 113…キーボード／トラックポイント、114…スピー
カ、 115…舌片、115A…インジケータ部、116…隔壁、 117…HDDパック、118…CD−ROMドライブ、 119…バッテリ・パック、120…蓋体、121…上ケーシ
ング、 122…突起、123…LCD、124……開閉操作部、 201…ACアダプタ、 202…メイン・バッテリ（バッテリ・パック）、 203…AC/DC切換回路／メイン・バッテリ充電回路、 204…メインDC/DCコンバータ、 205…メイン／サブ電源切換回路、206…サブ・バッテ
リ、 207…サブ・バッテリ充電回路、208…充放電切換回
路、 209…サブDC/DCコンバータ、210…電力管理プロセッ
サ、 211…システム負荷。
［発明を実施するための最良の形態］ 以下、図面を参照しながら本発明の実施例を詳解す
る。
A.第１の実施例 まず、第１図乃至第７図を用いて、本発明の第１の実
施例に係るPC100、バッテリ収納部10、及びバッテリ・
パック20の構成について説明する。なお、第20図乃至第
23図と略同一の構成要素については同一の参照番号を付
してある。
第１図には、本発明の実施に供されるノートブックPC
100の外観構成を示している。同図において、PC100は、
［背景技術］及び第20図、第21図で記載したものと同様
の蓋付構造体であり、蓋体120及びキーボード113は本体
110に対して開放させた状態である。キーボード113によ
って覆われた本体110の前方スペースは、HDDパック,FDD
パック,CD−ROMドライブなどのリムーバブル・デバイス
やバッテリ・パック（メイン・バッテリ）20を収容する
ために設けられている。この例では、該前方スペースの
略中央部をバッテリ・パックの収納部10として用いられ
ている。
第２図には、バッテリ収納部10を拡大斜視している。
バッテリ収納部10は、右側壁10−１、左側壁10−２、
後側壁10−３、及び前側壁10−４によってその四方を定
められている。本実施例に係るバッテリ収納部10及びバ
ッテリ・パック20は、正負それぞれ複数の端子を持つ多
端子構造をなしている（正極端子を３個及び負極端子を
２個）。右側壁10−１は、バッテリ・パックの正極側と
係合するための面であり、３つの端子部10−a,10−b,10
−ｃを含んでいる。また、左側壁10−２は、バッテリ・
パックの負極側と係合するための面であり、２つの端子
部10−d,10−ｅを含んでいる。各端子部10−a,10−ｂ…
は、舌片状の凹部を形設されているとともに、該凹部の
略中央に端子（接触子）が埋設されている（後述、及び
第４図、第５図参照）。前及び後の各側壁10−3,10−４
の底縁部は、弓状に曲面加工が施されており、バッテリ
・パック20の側面部の曲面と適合するようになっている
（後述）。
第３図には、バッテリ収納部10の電気回路を示してい
る。３本の正極側端子10−a,10−b,10−ｃ、及び２本の
負極側端子10−d,10−ｅは、それぞれ１本の電力線に終
結して、PC100内のDC/DCコンバータ204に向かってい
る。両端の正極側端子10−a,10−ｃの各々には、逆流防
止用ダイオードD1,Dが、バッテリの放電方向を順方向に
して接続されている。バッテリ・パック20が完全に装着
されて全ての正極端子10−a,10−b,10−ｃと接触してい
る状態では、ダイオードD1,D2の内部抵抗のため、端子1
0−ｂのみから放電電流が流れる（後述）。また、端子1
0−ａと10−ｃの間はダイオードD1とD2がカソード側を
対向させて連結しているため、両端子間を電流が流れる
ことはない。D1及びD2によって交換中の新旧バッテリ間
でのショート事故を未然に防止できるが、このことは後
の説明によって明らかになるであろう。
第４図及び第５図には、バッテリ収納部10の端子部分
10−ａの水平断面、及び垂直断面を示している。他の端
子部分10−b,10−ｃ…はこれと略同一の構造であると理
解されたい。
舌片状凹部は、その略中央に、端子（接触子）11を露
出するための開口部12を有している。また、その裏側に
は、該接触子を埋設するための室13が設けられている。
接触子11は、略中央に突起部を持った導電性の部品であ
り、例えば薄形で延性に富む金属片をプレス成形して作
られる。接触子11の突起部の背面にはスプリング14が配
設されており、接触子11は該スプリング14の復元力によ
って付勢されて、開口部12から突出するようになってい
る。また、接触子11の一端には、所定の電気回路（DC/D
Cコンバータ204）と電気的に連絡するために、リード線
15がハンダなどによって結合されている。
第６図には、本実施例に供されるバッテリ・パック20
の外観形状を、左方斜視及び右方斜視により示してい
る。
バッテリ・パック20の筐体は、前後両側面20−3,20−
４が略半円筒形状をなす平型の偏平体であり、上述した
バッテリ収納部10よりも若干小さいフットプリントを持
つ。該筐体は、一般には、ポリカーボネートのような丈
夫且つ絶縁性の材料によって作られる。バッテリ・パッ
ク20は、その右側面に３個の正極端子20−a,20−b,20−
ｃが、左側面に２個の負極端子20−d,20−ｅが、それぞ
れ設けられている「多端子構造」である。各端子20−a,
20−ｂ…は、バッテリ収納部10の各端子部10−a,10−ｂ
…に対応している。各端子20−a,20−ｂ…の周縁は、輪
環状の突起部で囲われている。該輪環状突起部は、バッ
テリ・パック20の筐体と一体的に形成された絶縁材質で
あり、その外径は、バッテリ収納部10の対応する舌片状
凹部の幅よりやや小さめに形成されている。該輪環状突
起部は、バッテリ・パック20のバッテリ収納部10内への
係止のために利用される（後述）他に、導電性異物の接
触によるショート事故を防止できることが予想される。
バッテリ・パック20の半円筒状側面20−3,20−４は、バ
ッテリ収納部10の各側壁10−3,10−４と略同一の曲率に
て形成されている。後述するように、バッテリ・パック
20はバッテリ収納部10内に埋め込まれる形で装着される
が、抜き取りの便宜を計るため、バッテリ・パック20の
上面部にはリボン21が止着されている。
第７図には、バッテリ・パック20の模式的な電気回路
図を示している。
バッテリ・パック20は、NiCdあるいはNiMHなどのバッ
テリ・セルを複数個直列（又は並列）接続してなる、バ
ッテリ・セルの本数は、PCが必要とする駆動電圧や容量
に応じて定まるものであり、本発明の要旨とは関連な
い。
正極側は３本に分岐して、それぞれ端子20−a,20−b,
20−ｃから外部に取り出されている。また、負極側は２
本に分岐して、それぞれ端子20−d,20−ｅから外部に取
り出されている。
次いで、第８図乃至第15図を用いて、第１の実施例の
作用とともに、バッテリ・パック20の装着／交換時にお
ける操作方法について説明する。
第８図には、バッテリ・パック20をバッテリ収納部10
に装着したときの概観を示している。
前述の記載で容易に推察されるように、バッテリ・パ
ック20は、PCの本体110のキーボード下部に凹設された
バッテリ・収納部10内に埋め込む形で装着される。この
とき、バッテリ・パック20の左右各側面に設けられた端
子部20−a,20−ｂ…は、バッテリ収納部10側の対応する
端子部10−a,10−ｂ…とそれぞれ係合している。バッテ
リ・パック20の各端子部20−ａ…の周縁に突設された各
輪環状突起部は、バッテリ収納部10側の対応する端子部
10−ａに形設された舌片状凹部と略同一の幅を持ってお
り（前述）、取付け及び取り外し時には舌片状凹部に沿
って挿通されるようになっている。取付けの際には、輪
環状突起部は、スプリング14の復元力に抗して接触子11
の突起部を乗り越えなければならない。また、一旦取り
付けられると、接触子11が輪環状突起部の内輪中に突出
することによって、バッテリ・パック20を係止するよう
になっている。
第９図には、バッテリ・パック20をバッテリ収納部10
に装着したときの電気回路を模式的に示している。
同図に示すように、バッテリ・パック20の正極側は、
20−a,20−b,20−ｃ全ての端子によってPC100の本体側
と電気的に結合し、また、その負極側は、20−ｄ及び20
−ｅによって電気的に結合している。このうち正極側端
子20−ａと20−ｃには、バッテリの放電電流の方向を順
方向にして各ダイオードD1,D2が挿入されている（前
述）。３本の正極側端子はいずれも電気的には結合して
いるが、左右の端子20−a,20−ｃにはダイオードD1,D2
の内部抵抗があるため、放電電流は真中の端子端子20−
ｂのみから流れることになる。したがって、バッテリ・
パック20をきちんと装着して通常のバッテリ駆動を行っ
ている間は、ダイオードD1,D2の順方向電圧降下による
電力ロスや、電力ロスに付随する発熱の問題は生じな
い。
第10図には、新しい（若しくは満充電済みの）バッテ
リ・パック20′と交換するべく、古い（若しくは過放電
直前の）バッテリ・パック20を抜き取る途中の様子を示
している。
オペレータは、バッテリ・パック20の上面部に止着さ
れているリボン21を同図中矢印Ｐ方向に引っ張ることに
よって、バッテリ収納部10から抜き出すことができる。
このとき、リボン21に近い側の端子20−ａと10−ａ、20
−ｂと10−ｂ、及び20−ｄと10−ｄの各々の間で働いて
いたラッチ作用は、引張力Ｐによって比較的強いトルク
を受けることによって解除される。一方、リボン21から
離れた位置の端子20−ｃと10−ｃとの間ではトルクが比
較的小さいので、ラッチが解除されない。したがって、
図示の通り、バッテリ・パック20は、端子部20−ｃ（10
−ｃ）及び20−ｅ（10−ｅ）を結ぶ線を軸にして回転
し、直立させられる。バッテリ・パック20の前後各側面
20−3,20−４は半円状に形成され、またバッテリ収納部
10の前後各側壁10−3,10−４は弓状に形成されているの
で（上述）、このようなバッテリ・パック20の抜き取り
動作の際に、各側面20−3,20−４は各側壁10−3,10−４
の面上を好適に滑動する。
第11図には、第10図に示したバッテリ・パック20抜き
取り途中の状態における電気回路を模式的に示してい
る。
同図に示すように、バッテリ・パック20は、出力端子
20−ｃ及び20−ｅでのみ電気的に接続されている。した
がって、この間のバッテリの放電電流は、ダイオードD2
を順方向に流れることになる。
第12図には、古いバッテリ・パック20と新しいバッテ
リ・パック20′とを交換する様子を示している。
古いバッテリ・パック20を直立させると、第10図に示
すように端子部10−a,10−ｄが開放される。そこで、第
12図に示すように、新しいバッテリ・パック20′を、そ
の後方の半円筒状側面10−３側、すなわち端子部20−a,
20−ｄ側より、バッテリ収納部10に挿入することができ
る。
第13図には、第12図に示した状態におけるバッテリ・
パック20,20′の電気回路を模式的に示している。
古いバッテリ・パック20は、第11図で示したように、
端子部20−ｃ及び20−ｅにて電気的に接続している。ま
た、新しいバッテリ・パック20′は、古いバッテリ・パ
ック20から解放された端子部20−ａ及び20−ｄによって
電気的に接続している。一般にバッテリ・パックの交換
時には、古いバッテリ・パック20と新しいバッテリ・パ
ック20′とは、出力端子電圧や残存容量が著しく相違す
る。したがって、新旧バッテリの正極端子どうしがショ
ートすると、一方から他方に大電流が流れ込んで、双方
に重大なダメージを与えかねない。しかしながら、本実
施例では、両バッテリ・パック20,20′の正極端子の間
には、２個の逆流防止ダイオードD1,D2が夫々のカソー
ドを対向させる向きで挿入されているので（前述）、こ
のような電極ショートは発生しない。
第14図には、新しいバッテリ・パック20′をバッテリ
収納部10内に完全に装着する様子を示している。
まず、古いバッテリ・パック20を上方に引っ張る（図
示しない）。このとき、端子部20−ｃと10−c,20−ｅと
10−ｅとの間のラッチ作用を解除するために所定の力を
要する。ラッチが解除された後は、輪環状突起部の外周
が舌片状凹部の側面に沿うようにしてバッテリ・パック
20は抜き取られる。
次いで、直立状態の新しいバッテリ・パック20′の上
部に対して図中Ｑ方向の力を加える。すると、バッテリ
・パック20′には、端子部20−ａ（10−ａ）と20−ｄ
（10−ｄ）を結ぶ線を軸にして回転して、バッテリ収納
部10内に倒れ込む。このとき、バッテリ・パック20′の
半円筒状側面20−４はバッテリ収納部の弓状側壁10−４
の上を活動するので、回転力Ｑは比較的小さくて済む。
そして、端子部20−c,20−ｅの各輪環状突起部は、そ
れぞれ端子部10−c,10−ｅの舌片状凹部を挿通し、回転
力Ｑとバッテリ・パック20′の自重によって接触子を乗
り越えてこれと係合する。しかして、バッテリ・パック
20′は、第８図及び第９図に示す装着状態に復帰し、交
換作業は完了する。
第15図は、第14図に示した状態における模式的な電気
回路図である。
同図に示すように、バッテリ・パック20′は、出力端
子20−ａ及び20−ｄでのみ電気的に接続されている。し
たがって、この間のバッテリの放電電流は、逆流防止ダ
イオードD1を順方向に流れることになる。
第９図，第11図，第13図，及び第15図のいずれの段階
においても、PC100本体への給電が途絶えない、という
ことは上述の説明より容易に理解できるであろう。これ
によって、PC100は特に変化することなく稼働し続け、
揮発性のデータを完全に保護できる訳である。
なお、第11図，第13図，及び第15図の各状態では、バ
ッテリの放電電流はダイオードD1,D2の一方又は両方を
流れることになる。しかしながら、このような状況は、
現在には、バッテリ・パックの交換という短時間の間
に、一時的にしか起こらない。バッテリ・パックを完全
に装着した状態では、第９図に示すように、ダイオード
の介在しない出力端子20−ｂのみから放電電流が流れる
ので、ダイオードD1,D2による順方向電圧降下に伴う諸
問題は皆無に等しいのである。
なお、第２図や第６図では正確には描かれていない
が、バッテリ・パック20の各輪環状突起部の外径や、バ
ッテリ収納部10側の各舌片状凹部の幅は、対応する組合
せごとに寸法差を設けている。これによって、バッテリ
・パック20の所定の向き以外での装着を防止することが
できる。
また、第３図，第７図に示すように、本実施例では、
逆流防止ダイオードD1,D2をバッテリ収納部10側に設け
たが、第19図に示すように、バッテリ・パック20内部に
設けてもよい。この場合、バッテリ収納部10とPC100本
体間の配線本数を低減させることができる。
B.第２の実施例 第１の実施例によれば、PC100への給電状態を瞬断さ
せることなく、バッテリ・パック20を交換することがで
きること、及び交換中をバックアップするためのサブ・
バッテリを要しない、ということを、Ａ項より充分理解
されたであろう。
しかしながら、第１の実施例では、第10図に示すよう
にバッテリ・パック20からしか給電されていない状態で
あっても、オペレータはバッテリ・パック20を抜き取る
ことが可能である。なぜならば、バッテリ・パック20
は、端子部20−c,20−ｅにおいて輪環状突起部と接触子
との間のラッチ作用によって係止されている（前述）も
のの、このラッチの保持力は比較的低いからである。こ
れでは、気が早くてせっかちなオペレータは、交換手順
を誤って、第12図に示すように新しいバッテリ・パック
20′によってバックアップされる前に古いバッテリ・パ
ック20を完全に抜き取ってしまい、給電停止を起こしか
ねない。
第２の実施例は、新旧バッテリ・パック20の同時抜き
取りを未然に防止するためのメカニズム（“フール・プ
ルーフ”メカニズム）に向けられたものである。
第16図及び第17図は、第２の実施例に係るバッテリ収
納部10の斜視図及び水平断面図である。なお、同図に描
かれていない省略部分、及びバッテリ・パック20は、第
１の実施例の該当部分と略同一であると理解されたい。
第17図に示すように、バッテリ収納部10の右側壁10−
１の裏面側には、レバー31を内設するための室が形成さ
れている。レバー31は、その一端にラッチ34が形設され
た略Ｌ字状の部品である。レバー31は、その他端を支点
33によって回動自在に支持されているとともに、スプリ
ング32によって図中の矢印Ｒで示す回転方向に付勢され
ている。この付勢力によって、ラッチ34は、端子部10−
ｃに穿設された開口部からバッテリ収納部10の表面に突
出するようになっている（第16図参照）。ラッチ34の端
面形状は、バッテリ・パック20側の輪環状突起部の外周
面と噛合するように形成されており、比較的緩やかな曲
面に形成された接触子11よりもはるかに強いラッチ作用
を発揮するようになっている（後述）。また、レバー31
の略中央には、先端がテーパ形状をなすプランジャ35が
当接している。プランジャ35は、その背面をレバー31か
ら押圧されて、その先端テーパ部は端子部10−ａの近傍
に穿設された開口部から突出している（第16図）。
なお、第16図及び第17図には示していないが、バッテ
リ収納部の左側壁10−２側にも同様のフール・プルーフ
・メカニズムが内設されていると把握されたい。
第18図には、第２の実施例に係るバッテリ収納部10に
て新旧バッテリ・パック20,20′を交換している様子を
示している。
新しいバッテリ・パック20′が未だ装着されていない
か、あるいは装着の途中で略直立の状態（第18図）で
は、プランジャ35の先端部は開放されているので、レバ
ー31はスプリング32のみから矢印Ｒ方向の回転力を受け
る。この結果、ラッチ34は、古いバッテリ・パック20の
端子部20−ｃの輪環状突起部と噛合して、その抜き取り
を比較的強い力でロックする。
一方、新しいバッテリ・パック20′を倒していくと、
その左右側面部20−1,20−２の端縁がプランジャ35に当
接する。プランジャ35の先端はテーパ形状をなしており
（前述）、バッテリ・パック20′の倒れ込みに従ってそ
の左右側面部20−1,20−２の端縁に押されるようにな
り、第17図の矢印Ｓ方向に徐々に押し戻される。これに
伴って、レバー32は矢印Ｓ方向に回動し、ラッチ34は内
部に引き籠もる。この結果、端子部20−c,20−ｅの輪環
状突起部に掛けられていたロック状態が解除されて、古
いバッテリ・パック20の抜き取りが可能になる。
なお、本例では、フール・プルーフ・メカニズムをバ
ッテリ収納部10側に配設したが、バッテリ・パック20側
に内蔵させることも当然可能である。
C.追補 以上、特定の実施例を参照しながら、本発明について
詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で当業者が該実施例の修正や代用を成し得ること
は自明である。例えばファクシミリ機器、移動無線端末
やコードレス電話機、電子手帳、ビデオ・カメラなどの
各種コードレス機器、ワード・プロセッサ等のような、
バッテリ駆動式の電気・電子機器に対しても、本発明を
適用することができる。要するに、例示という形態で本
発明を開示してきたのであり、限定的に解釈されるべき
ではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記
載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
［産業上の利用可能性］ 本発明は、ノートブック・コンピュータを始め、ファ
クシミリ機器、移動無線端末やコードレス電話機、電子
手帳、ビデオ・カメラなどの各種コードレス機器、ワー
ド・プロセッサ等のような、バッテリ駆動式の電気・電
子機器に利用可能な、優れたバッテリ収納装置及びバッ
テリ・パックを提供するものである。
本発明に係るバッテリ収納装置及びバッテリ・パック
によれば、電気・電子機器への給電状態を瞬断すること
なく、バッテリ・パックを交換することができる。ま
た、サブ・バッテリなどの補助的な電源を一切排除でき
るので、DC/DCコンバータや充電回路を含む電力系統を
１本化できる。このため、システム内の電気回路は簡素
化され、筐体内部を省スペース化できるとともにコスト
を低減することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀内 光雄 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本 アイ・ビー・エム株式会社 大和事業所 内 (72)発明者 小川 満 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本 アイ・ビー・エム株式会社 大和事業所 内 (56)参考文献 特開 平１−294351（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−138854（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−16868（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 2/10

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（削除）
  2. 【請求項２】（補正）バッテリ駆動型の電気・電子機器
    に用いられるバッテリ収納装置において、浅底の収納部
    と、前記収納部の側面に対向して設けられた２組の正極
    端子と負極端子、及び、前記２つの正極端子の間に設け
    られた第３の正極端子を含み、前記収納部側面の一端及
    び他端各々の１組の正極及び負極端子を結ぶ各直線回り
    にバッテリを回転自在に支持することができ、前記収納
    部側面の一端の１組の正極及び負極端子によって回転直
    立した姿勢のバッテリと接続する第１の装着状態と、前
    記収納部側面の他端の１組の正極及び負極端子によって
    回転直立した姿勢のバッテリと接続する第２の装着上状
    態と、前記収納部側面の一端の１組の正極及び負極端子
    によって回転直立した姿勢のバッテリと接続すると共に
    前記収納部側面の他端の１組の正極及び負極端子によっ
    て回転直立した姿勢のバッテリと接続する第３の装着状
    態と、全ての正極及び負極端子によって前記収納部内に
    倒れ込んだバッテリと接続する第４の装着状態と、を有
    することを特徴とするバッテリ収納装置
  3. 【請求項３】前記第１の装着状態ではバッテリの抜き取
    りを禁止するロック機構を有することを特徴とする請求
    項２に記載のバッテリ収納装置
  4. 【請求項４】前記ロック機構は、前記第４の装着状態に
    おいてバッテリの抜き取りを許可することを特徴とする
    請求項３に記載のバッテリ収納装置
  5. 【請求項５】（削除）
  6. 【請求項６】（削除）
  7. 【請求項７】１組の正極及び負極端子によって１個のバ
    ッテリとしか接続していない状態では該バッテリの抜き
    取りを禁止するロック機構を含むことを特徴とする請求
    項２に記載のバッテリ収納装置
  8. 【請求項８】他の１組の正極及び負極端子によって他の
    １個のバッテリと接続していることを検出する検出手段
    と、該検出手段による検出結果に応じて前記ロック機構
    を解除するためのロック解除手段とを含むことを特徴と
    する請求項７に記載のバッテリ収納装置
  9. 【請求項９】（削除）
  10. 【請求項１０】（削除）
  11. 【請求項１１】（削除）
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