JP2013507724A - 低ノイズバッテリ - Google Patents

Abstract

第１の電極（図２、２０６）および第２の電極（図２、２０８）を有する、ケースと、第１の電極（図２、２０６）から第１の電流（図２、２１４）の配向するための第１の部分（図５、５０６および５１４）を有する第１の導体（図２、２１２）と、第２の電極（図２、２０８）からの第２の電流（図２、２１８）を配向するための第１の部分（図５、５０８および５１４）、第１の電流（図２、２１４）を第１の方向に搬送するための第１の導体（図２、２１２）の第２の部分、および第１の電流（図２、２１４）をそれぞれ第２の方向に搬送するための第１の導体（図２、２１２）の第３の部分を有する第２の導体（図２、２１６）とを備える方法およびバッテリが提供される。

Description

（技術分野）
本開示は、バッテリに関する。より具体的には、本開示は、低い磁気干渉を有するバッテリのための方法および装置に関する。

モバイル通信素子は、ビジネスおよび個人的使用に対して人気がある。そのような素子は、携帯端末（ＰＤＡ）、携帯電話、移動電話、スマートフォン、およびコンピュータを含む。これらのモバイル素子は、無線ネットワークを介して、無線双方向音声およびデータ通信を提供する。無線ネットワークは、ＧＳＭ（登録商標）／ＧＰＲＳ、ＣＤＰＤ、ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡ、ｉＤＥＮ Ｍｏｂｉｔｅｘ、ＤａｔａＴＡＣ、ＥＤＧＥ、ＥＶ−ＤＯ、ＵＭＴＳ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１の発展型、および他の無線ネットワークであり得るが、それらに限定されない。

電磁場は、電子素子によって生成される。電磁場は、他の近傍電子素子に干渉し得る。補聴器両立性（ＨＡＣ）に関する国際基準は、磁気干渉を最小にしながら、補聴器（人工内耳、および補助的聴取素子を含む）への有効磁気無線連結するための補聴器のＴ−コイルにおける最小の信号対雑音比を確立している。モバイル通信素子によって生成される磁場の存在下、要求される信号対雑音比を満たすための従来のアプローチは、モバイル通信素子内の受信機への電流を増加させ、モバイル通信素子内に別個のＴ−コイルを搭載し、信号を増加させ、モバイル通信素子内の電流ループおよび回路基板トレースを改変し、磁気干渉からの雑音を低減させるステップを含む。

したがって、前述の問題の少なくともいくつか、および可能性として他の問題を考慮する方法および装置を有することが実例となるであろう。

バッテリ内の雑音は、電極の異なる側に取着されるタブまたは導体、非対称であって、ケースの内側および外側の異なる場所にケース接続を有するタブまたは導体、および反対電流を整合させることなく配線された外部配線よって発生され得る。電子雑音は、すべての電子回路の不規則信号の特性であり得る。電子雑音は、電気導体内側の電流の平衡揺らぎおよび／または電気導体内の電流の不規則変動によって発生され得るが、それらに限定されない。

便宜上かつ例示の明確化のため、適切とみなされる場合、参照番号は、対応または類似要素を示すように、図面間で反復され得ることを理解されるであろう。加えて、多数の具体的詳細は、本明細書に説明される実施形態の完全なる理解を提供するために記載される。しかしながら、本明細書に説明される実施形態が、これらの具体的詳細を伴わずに実践され得ることは、当業者によって理解されるであろう。他の事例では、周知の方法、手順、および構成要素は、本明細書に説明される実施形態を曖昧にしないように、詳細に説明されない。また、説明は、本明細書に説明される実施形態の範囲を限定するものとしてみなされない。

本明細書に説明される実施形態は、概して、「ユーザ機器」と称される場合もある無線モバイル通信素子に関する。ユーザ機器は、送受信機局のネットワークを通して、他のユーザ機器またはコンピュータシステムと通信する能力を含む、高度データ通信能力を有する双方向通信素子である。ユーザ機器はまた、ボイス通信を可能にする能力を有してもよい。ユーザ機器によって提供される機能性に応じて、データメッセージング素子、双方向ポケベル、データメッセージング能力を伴う携帯電話、無線インターネット器具、またはデータ通信素子と称されてもよい。本データメッセージング素子は、電話による通信能力を有してもよく、または有していなくてもよい。

次に、本明細書に説明される種々の実施形態のより良い理解のため、かつそれらがどのように実施され得るかをより明確に示すために、単なる一例として、少なくとも１つの例示的実施形態を示す、付随の図面を参照する。
図１は、モバイル素子の例示的実施形態のブロック図である。 図２は、例示的実施形態による、バッテリを例示する、ブロック図である。 図３は、例示的実施形態による、従来のバッテリの斜視図である。 図４は、例示的実施形態による、バッテリの接点パッドに配線された、正導体および負導体を伴う、バッテリゼリーロールの最終層の概略図である。 図５は、例示的実施形態による、正導体および負導体を伴う、バッテリゼリーロールの最終層の概略図である。 図６は、例示的実施形態による、正導体および負導体を伴う、バッテリゼリーロールの最終層の概略図である。 図７は、例示的実施形態による、電気を伝送するためのプロセスの工程図である。

図１を参照すると、例示的実施形態によるユーザ機器１００の例示的実施形態のブロック図が、図示されている。ユーザ機器１００は、メインプロセッサ１０２、無線ネットワーク１３４からメッセージを受信し、そこへメッセージを送信する通信サブシステム１０４、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０６、フラッシュメモリ１０８、ディスプレイ１１０、補助入力／出力（Ｉ／Ｏ）サブシステム１１２、データポート１１４、キーボード１１６、受信機１１８、マイクロホン１２０、加入者識別モジュール／リムーバブルユーザ識別モジュールカード１２６、加入者識別モジュール／リムーバブルユーザ識別モジュールインターフェース１２８、短距離通信１２２、他の素子サブシステム１２４等の１つ以上の構成要素を含む。

ユーザ機器１００は、バッテリ駆動素子であって、再充電可能であり得る、少なくとも１つのバッテリ１３０を受容するためのバッテリインターフェース１３２を含む。少なくともいくつかの実施形態では、バッテリ１３０は、内蔵マイクロプロセッサを有するスマートバッテリであることが可能である。バッテリインターフェース１３２は、バッテリ１３０が電力Ｖ＋をユーザ機器１００に提供することを補助するレギュレータ（図示せず）に連結される。現在の技術は、バッテリを利用するが、マイクロ燃料電池等の将来の技術が、電力をユーザ機器１００に提供してもよい。

次に、図２を参照すると、例示的実施形態によるバッテリのブロック図が、図示される。バッテリシステム２０２は、図１のユーザ機器１００等のユーザ機器のための図１のバッテリ１３０の一実装であってもよい。バッテリシステム２０２は、ケース２０４を備える。ケース２０４の外側には、負接点パッド２６４および正接点パッド２６６がある。負接点パッド２６４および正接点パッド２６６は、ユーザ機器内の構成要素の残りに電力を提供するために使用されてもよい。正接点パッド２６４および負接点パッド２６６は、それぞれ、第１の導体２１２および第２の導体２１６に接続される、その一部である、またはその拡張部であってもよい。

ケース２０４は、ゼリーロール構成２６２と、それぞれ、第１の導体２１２および第２の導体２１６の内側部分２４０および２４２とを含有する。ゼリーロール構成２６２は、巻回され、平坦化された複数の層２５６等の塗膜金属膜を備える。また、「ゼリーロール」電極アセンブリと称される。電極は、回路の非金属部分、例えば、半導体、電解質、および／または真空と接点するために使用される電気導体であってもよい。ゼリーロール構成２６２の塗膜金属膜は、電極であってもよい。異なる実施形態では、ケース２０４は、ゼリーロール構成の代わりに、アコーディオンのように前後に折畳まれる積層された構成を備えてもよい（Ｚ型電極アセンブリと称される）。以下、「ゼリーロール」電極アセンブリの構造および設計を参照するが、当業者は、本明細書に記載される原理が、電極アセンブリの他の設計および構成にも等しく適用されることを理解されるであろう。

ゼリーロール構成２６２は、複数の層２５６を備えてもよい。複数の層２５６は、電極２０６と、分離板２１０と、正電極２０８とを備えてもよい。分離板２１０は、電解質を備える。バッテリシステム２０２内のイオンは、電解質を通って流動する。異なる例示的実施形態では、分離板２１０は、負電極２０６と正電極２０８との間に、電解質の１つ以上の層を備えてもよい。異なる実施形態では、分離板２１０はまた、負電極２０６および／または正電極２０８の他側に、１つ以上の層を備えてもよい。

分離板２１０は、エーテル等の有機溶媒中に、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、またはＬｉＣｌＯ４等のリチウム塩等の電解質を含有する。電解質はまた、鉛酸バッテリにおけるように酸性であってもよく、アルカリ電解質は、通常、ニッケル水素またはニッケルカドミウムにおける水酸化カリウムである。電流が、正電極２０８から負電極２０６に流動するように、正電極２０８は、酸化コバルトリチウム（ＬｉＣｏＯ２）または他の好適な材料によって、両側（例えば、片側あたり６０−７０μｍ）に塗膜されるアルミニウムの薄いシート（例えば、１５μｍ）を備えてもよい一方、負電極２０６は、黒鉛（例えば、片側あたり６０−７０μｍ）によって両側に塗膜される銅箔の薄いシート（例えば、１０μｍ）を備えてもよい。分離板２１０は、電解液を正電極２０８と負電極２０６との間に浸透させる開口部をその中に有する。したがって、分離板２１０は、２つの電極シートを物理的に分離する一方、その間にイオンを流動させる。分離板２１０は、厚さ約２０μｍを有してもよい。しかしながら、異なる実施形態では、分離板２１０は、他の厚さを有してもよい。

異なる実施形態は、バッテリ２０２等のバッテリ内の磁気雑音の源が、ゼリーロール構成２６２内を流動する第１の電流、電解液内のイオン電流、負電極２０６および正電極２０８から負フィードスルー２４４および正フィードスルー２４６に、導体２１２および２１６の内側部分２４０および２４２内を流動する電流、ケース２０４内を流動する電流、ならびに導体２１２および２１６の外側部分２５０および２５２内を流動する電流等の電流からの雑音を含むことを認識する。

負電極２０６は、導電率２３６および最終層２５８を備える。導電率２３６は、２つの点間に電流を伝導する物体または回路の能力の測定値である。導電率２３６は、物体の材料および形状に依存し得る。最終層２５８は、ゼリーロール構成２６２内の最終層であって、ゼリーロール構成２６２の外側層である。最終層２５８は、端部２６８を備える。端部２６８は、最終層２５８の任意の端部であってもよい。端部２６８は、ゼリーロール構成２６２の回転軸に垂直または水平であってもよい。端部２６８は、最終層２５８の縁であってもよく、または最終層２５８の縁までの最終層２５８の一部であってもよい。例えば、端部２６８は、最終層２５８の縁まで５ミリメートルであってもよい。端部２６８は、５ミリメートル超または未満であってもよい。

正電極２０８は、導電率２３８および最終層２６０を備える。最終層２６０は、ゼリーロール構成２６２内の最終層であって、ゼリーロール構成２６２上の外側層を有する。最終層２６０は、端部２７２を備える。端部２７２は、最終層２６０の任意の端部であってもよい。端部２７２は、ゼリーロール構成２６２の回転軸に垂直または水平であってもよい。端部２７２は、最終層２６０の縁であってもよく、または最終層２６０の縁までの最終層２６０の一部であってもよい。例えば、端部２７２は、最終層２６０の縁まで５ミリメートルであってもよい。端部２７２は、５ミリメートル超または未満であってもよい。

第１の導体２１２は、端部２６８に沿って負電極２０６に接続される導体である。第１の導体２１２はまた、負接点パッド２６４に接続される。第１の導体２１２は、導電率２３２と、第１の電流２１４と、内側部分２４０と、外側部分２５０とを備える。第１の導体２１２の導電率２３２は、負電極２０６の導電率２３６より高く、第１の電流２１４等の電流を第１の導体２１２内に収集させる。電流は、より高い導電性材料内では、より容易に流動する。第１の導体２１２の材料は、負電極２０６の材料より伝導性が高くてもよい。

第１の電流２１４は、方向２２０と、大きさ２２４とを備える。電流は、電子電荷の流動である。方向２２０は、電流２１４の方向であって、大きさ２２４は、電流２１４の大きさである。第１の電流２１４は、磁場を生じさせる。正電流は、同方向に流動する負電流のものと反対の磁場をもたらすものである。また、正電流は、反対方向に流動する正電流のものと反対の磁場をもたらすものである。

内側部分２４０は、ケース２０４の内側に残留する第１の導体２１２の部分を備える。外側部分２５０は、ケース２０４の外側に残留する第１の導体２１２の部分を備える。

第２の導体２１６は、端部２７２に沿って、正電極２０８に接続される、導体である。第２の導体２１６はまた、正接点パッド２６６に接続される。第２の導体２１６は、導電率２３４と、第２の電流２１８と、内側部分２４２と、外側部分２５２とを備える。第２の導体２１６の導電率２３４は、正電極２０８の導電率２３８より高く、第２の電流２１８等の電流を第２の導体２１６内に収集させる。第２の導体２１６の材料は、正電極２０８の材料より導電率が高くてもよい。また、第１の導体２１２および第２の導体２１６の両方が、ケース２０４に接続されるように、図２では表されるが、１つの導体のみ、任意の所与の時間において、ケース２０４に物理的に接点または接続されてもよいことを認識されたい。

第２の電流２１８は、方向２２２と、大きさ２２６とを備える。電流は、電子電荷の流動である。方向２２２は、電流２１８の方向であって、大きさ２２６は、電流２１８の大きさである。第２の電流２１８は、磁場を生じさせる。

内側部分２４２は、ケース２０４の内側に残留する第２の導体２１６の部分を備える。外側部分２５２は、ケース２０４の外側に残留する第２の導体２１６の部分を備える。

正フィードスルー２４４および負フィードスルー２４６は、ケース２０４の部分であって、それぞれ、第１の導体２１２および第２の導体２１６は、ケース２０４から出射する。正フィードスルー２４４および負フィードスルー２４６は、分離距離２４８だけ分離される。分離距離は、任意の距離２５４であってもよい。

第１の導体２１２および第２の導体２１６は、正電極２０８および負電極２０６より約１０倍の導電率を有してもよい。導電率の増加は、第１の導体２１２および第２の導体２１６が、第１および第２の電極より約１０倍以上厚いため、達成され得る。正電極２０８および負電極２０６は、典型的には、わずか１０ミクロンの厚さである。

図２におけるバッテリ２０２の例示は、異なる例示的実施形態が実装され得る態様に、物理的または構造的制限を含意することを意味するものではない。例示されるもことに加え、および／またはの代わりに、他の構成要素が、使用されてもよい。いくつかの構成要素は、いくつかの例示的実施形態では、不必要であってもよい。また、ブロックは、いくつかの機能的構成要素を例示するために提示される。これらのブロックのうちの１つ以上は、異なる例示的実施形態に実装される時、異なるブロックに組み合わせられる、および／または分割されてもよい。

加えて、負接点パッド２６４および正接点パッド２６６は、接点パッドの種類だけでなくてもよい。例えば、また、温度接点パッドおよび暗号接点パッドならびに他の種類のパッドが存在してもよい。また、複数の層２５６内により多くの層が存在してもよい。例えば、第２の正電極、第２の負電極、および第２の分離板が存在してもよい。第２の電極および分離板セットは、第１の層、正電極２０８、分離板２１０、および負電極２０６とともに巻回されてもよい。

加えて、第１の導体２１２は、１つ以上の素子２７０を備える。１つ以上の素子２７０は、第１の導体２１２内の電流の流動を操作する、異なる構成要素を備えてもよい。例えば、１つ以上の素子２７０は、トランジスタ、電界効果トランジスタ、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ、リセッタブルヒューズ、非リセッタブルヒューズ、リセッタブル温度ヒューズ、および／または非リセッタブル温度ヒューズ等のスイッチを備えてもよいが、それらに限定されない。１つ以上の素子２７０は、第１の導体２１２を１つ以上の区画２２８に分割してもよい。１つ以上の素子２７０は、第１の導体２１２および／または他の電源を通って流動する電流から電力を受電してもよい。１つ以上の素子２７０は、ある条件に応答して、第１の導体２１２の異なる１つ以上の区画２２８間の接続を閉鎖してもよい。例えば、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタは、電圧が高過ぎるまたは低過ぎる場合、電流の流動を遮断するように設計されてもよい。

加えて、第２の導体２１６は、１つ以上の素子２７４を備える。１つ以上の素子２７４は、第２の導体２１６内の電流の流動を操作する、異なる構成要素を備えてもよい。例えば、１つ以上の素子２７４は、トランジスタ、電界効果トランジスタ、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ、リセッタブルヒューズ、非リセッタブルヒューズ、リセッタブル温度ヒューズ、および／または非リセッタブル温度ヒューズ等のスイッチを備えてもよいが、それらに限定されない。１つ以上の素子２７４は、第２の導体２１６を１つ以上の区画２３０に分割してもよい。１つ以上の素子２７４は、第２の導体２１６および／またはある他の電源を通って流動する電流から電力を受電してもよい。１つ以上の素子２７４は、ある条件に応答して、第２の導体２１６の異なる１つ以上の区画２３０間の接続を閉鎖してもよい。例えば、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタは、電圧が高過ぎるまたは低過ぎる場合、電流の流動を遮断するように設計されてもよい。

バッテリシステム２０２は、絶縁体２７６を備えてもよい。絶縁体２７６は、電流を伝導しない、または僅かな電流のみ伝導させる、材料である。絶縁体２７６は、プリント配線板またはプリント回路基板の一部である、あるいは一部を形成してもよい。絶縁体２７６は、２ミリメートル厚未満、例えば、０．５ミリメートル厚であってもよい。異なる例示的実施形態では、第１の導体２１２、第２の導体２１６、または両方は、絶縁体２７６上に部分的に位置してもよい。

スイッチは、ある状況下において、電流を操作し得るため、１つ以上の例示的実施形態は、バッテリの導体上にスイッチ等の１つ以上の素子を含む。例えば、バッテリ内の電圧が、高過ぎるまたは低過ぎる状態になる場合、バッテリ内に損傷が生じ得る。これらの状況下では、トランジスタまたはスイッチは、導体の異なる区画への電流の流動を停止してもよい。

絶縁体は、素子のより便宜的定置を可能にするため、１つ以上の例示的実施形態はまた、プリント配線板等の絶縁体上に位置する導体のうちの少なくとも１つの少なくとも一部分を有する。

次に、図３を参照すると、例示的実施形態による、ユーザ機器に給電するためのバッテリが、図示される。バッテリ３０２は、図２のバッテリシステム２０２の一実装の実施例である。本例示的実施例では、バッテリ３０２は、ケース３０４の内側に組み立てられた電極アセンブリを含み、正接点パッド３０６と、負接点パッド３１２と、温度接点パッド３１０と、バッテリ３０２の製造業者の真正性を試験するための暗号接点パッド３０８とを含む。ケース３０４は、図２のケース２０４の一実装であってもよい。

異なる実施形態では、パッドは、異なる順序または場所にあってもよい。加えて、暗号接点パッド３０８等のいくつかのパッドは、ケース上に存在しなくてもよい。他の実施形態では、他の種類のパッドが使用されてもよい。バッテリ３０２は、内部マイクロプロセッサと、バッテリ３０２が、所定のレベルを下回って放電する場合、バッテリへの損傷を回避するために、内部マイクロプロセッサによって開放される、正接点パッド３０６および負接点パッド３１２と直列のスイッチとを含んでもよい。同様に、バッテリ温度が、温度接点パッド３１０上に示されるように、所定のレベルを超えて上昇する場合、マイクロプロセッサは、スイッチを開放させてもよい。

次に、図４を参照すると、例示的実施形態による、接点パッドに配線された、正導体および負導体を有するバッテリゼリーロールの最終層の概略図が図示される。バッテリ４００は、図２におけるバッテリシステム２０２の一実装の実施例である。

本例示的実施例では、バッテリ４００は、ケース４０２と、ゼリーロール層４０４と、正導体４０６と、負導体４０８とを備える。ケース４０２は、層４０４を伴う、ゼリーロールを備える。層４０４は、ゼリーロールの最終層である。図４では、層４０４は、単一層であるように表されるが、層４０４は、図２の複数の層２５６等の複数の層を表してもよいことを認識されたい。複数の層は、正電極と、負電極と、分離板とを備えてもよい。加えて、図４では、負導体４０８および正導体４０６は両方とも、単一層に接続されるように表されるが、負導体４０８および正導体４０６は、異なる層に接続されることを認識されたい。例えば、正導体４０６は、層４０４の正電極に接続されてもよい。

また、図４では、負導体４０８および正導体４０６は、隣接して表されるが、負導体４０８および正導体４０６は、重層することを認識されたい。本提示は、例示的実施形態を説明する際の明確化の目的のために示される。また、層４０４は、単一長方形として表されるが、第１の部分４１６から最も遠く、図の上部にある部分は、表面下に纏着され、ゼリーロールの残りを形成し、第１の部分４１６に最も近く、図の底部にある部分は、終端し、ゼリーロールの最後部分となることを認識されたい。ここでは、ゼリーロールは、水平軸を有するであろう。

層４０４は、電流４１４を備える。電流４１４の正電流は、矢印４１２によって示される方向に流動し、電流４１４の負電流は、矢印４１０によって示される方向に流動し得る。電流４１４は、電流の流動の１つの例示にすぎない。電流４１４は、他の方向に流動してもよい。例えば、正および負電流は、反対方向に流動してもよい。層４０４はまた、複数の層を備える。複数の層は、正電極と、分離板と、負電極とを含んでもよいが、それらに限定されない。電流４１４の正電流および負電流は、実質的に、反対方向であって、実質的に、層４０４全体を通して大きさが等しく、また、電流４１４は、「整合している」、「実質的に、整合している」、「実質的に、整合されている」、または「整合されている」とも称され得る。代替として、正または負電流は、それ自体が、反対方向に整合されてもよい。例えば、負電流を伴う導体の一部分は、同一負電流を伴う反対方向に導体の一部分によって、整合されてもよい。

これらの図示される実施例では、電流４１４は、負導体４０８および正導体４０６が、正および負電極から電流を引っ張ることに伴って、負導体４０８および正導体４０６が、負および正電極にわたって対称であるため、整合されている。用語「対称」は、相互に近接し、類似形状であるものとして定義される。負導体４０８および正導体４０６が、負および正電極にわたって対称である時、電極内の電流４１４は、負導体４０８および正導体４０６に均一に引っ張られ、正および負電流を整合状態に維持する。異なる実施形態では、負導体４０８および正導体４０６は、層４０４の端部の全長にわたって延在する、層４０４の異なる端部および／または端部の一部のみにわたって延在してもよい。負導体４０８は、層４０４の負電極に接続され、正導体４０６は、層４０４の正電極に接続される。負導体４０８および正導体４０６は、層４０４の端部の全長にわたって延在されるため、電流４１４の正電流および負電流は、層４０４にわたって均一に垂直に引っ張られる。

正導体４０６内の正電流および負導体４０８内の負電流はすべて、実質的に、整合されている。第１の部分４１６では、負導体４０８は、正導体４０６に重層し、対称である。代替として、正導体４０６は、負導体４０８に重層してもよい。また、第２の部分４１８および第５の部分４２６では、負導体４０８は、正導体４０６に重層する。第１の部分４１６、第２の部分４１８、および第５の部分４２６では、正導体４０６内の正電流および負導体４０８内の負電流は、実質的に反対方向にあって、実質的に大きさが等しく、したがって、整合されている。第２の部分４１８は、第１の部分４１６から電流を受容し、正導体４０６および負導体４０８の残りに電流を配向させる。第３の部分４２０では、負電流が整合するいかなる正電流も伴わずに、負導体４０８内の負電流のみ存在してもよい。第３の部分４２０は、正フィードスルーと負フィードスルーとの間の分離距離に沿って存在する。分離距離は、任意の距離であってもよい。加えて、第３の部分４２０内の負導体４０８の２つの部分は、２つの部分間のケース４０２によって、約１ｍｍ以下だけ分離されてもよい。しかしながら、負電流は、ケース内側の負導体４０８を通って流動する電流が、一方向に流動し、次いで、ケース外側の負導体４０８を通って、近接して反対方向に流動するため、それ自体が整合する。加えて、第４の部分４２４は、第３の部分４２０と同様に動作する。ケース４０２の内側の正電流は、ケース４０２の外側の正電流とそれ自体が整合する。加えて、第１の部分４１６、第２の部分４１８、第３の部分４２０のケース内側部分、および第４の部分４２４のケース内側部分はすべて、層４０４の端部に位置する。第１の部分４１６は、層４０４の端部の全長にわたって延在するため、正および負電極からの電流４１４は、第３の部分４２０および第４の部分４２４に流動できない。異なる例示的実施形態は、電流が整合または実質的に整合されると、導体および電極を囲繞する磁場が減少されることを認識されたい。図４に示されるように、電流が整合されている時、バッテリ４００を囲繞する磁場は、約２０−３０ｄＢだけ低減され得る。加えて、正導体４０６は、素子４２８および４３０を備える。素子４２８および４３０は、正導体４０６内の電流の流動を操作する、異なる構成要素を備えてもよい。例えば、素子４２８および４３０は、トランジスタ、電界効果トランジスタ、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ、リセッタブルヒューズ、非リセッタブルヒューズ、リセッタブル温度ヒューズ、および／または非リセッタブル温度ヒューズ等のスイッチを備えてもよいが、それらに限定されない。素子４２８および４３０は、正導体４０６を区画４３２、４３４、および４３６に分割してもよい。素子４２８および４３０は、正導体４０６、負導体４０８から、および／またはある他の電源を通して、電力を受電してもよい。素子４２８および４３０は、ある条件に応答して、正導体４０６の異なる区画４３２、４３４、および４３６間の接続を閉鎖してもよい。例えば、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタは、電圧が高過ぎるまたは低過ぎる場合、電流の流動を遮断するように設計されてもよい。素子４２８および４３０の機能は、同様に、負導体４０８上で動作してもよいことを理解されたい。

次に、図５を参照すると、例示的実施形態による、絶縁体ととともに、正導体および負導体を伴う、バッテリゼリーロールの最終層の概略図が、図示される。バッテリ５００は、図２におけるバッテリシステム２０２の一実装の実施例である。

本例示的実施例では、バッテリ５００は、ケース５０２と、層５０４を有するゼリーロールと、正導体５０６と、負導体５０８とを備える。層５０４は、ゼリーロールの最終層である。図５では、層５０４は、単一層であるように表されるが、層５０４は、図２の複数の層２５６等の複数の層を表してもよいことを認識されたい。複数の層は、正電極と、負電極と、分離版とを備えてもよい。加えて、図５では、負導体５０８および正導体５０６は両方とも、単一層に接続されるように表されるが、負導体５０８および正導体５０６は、異なる層に接続されることを認識されたい。例えば、正導体５０６は、層５０４の正電極に接続されてもよい。正導体５０６および負導体５０８は、接点パッド５０９で終端する。

また、図５では、負導体５０８および正導体５０６は、隣接して表されるが、負導体５０８および正導体５０６はまた、重層されてもよいことを認識されたい。いくつかの実施形態は、対称性を最大限にし、正導体５０６と負導体５０８との間の分離を最小にし、導体５０６および５０８の重層を提案する。本提示は、例示的実施形態として示される。また、層５０４は、単一の長方形として表されるが、図の左の縁は、左側で表面下に纏着され、ゼリーロールの残りを形成し、右側で端部５２４で終端することを認識されたい。層５１０は、別の層であって、図の右側で表面下に纏着され、最終的に、層５０４となるであろう。層５１０は、端部５２４が左に接近することに伴って、層５０４の表面下に入る。ここでは、ゼリーロールは、垂直軸を有するであろう。最終層は、ゼリーロールの中央または外側縁にあり得る。

層５０４は、正電流５１２を備える。正電流５１２は、電流の流動の一例示にすぎない。層５０４はまた、複数の層を備える。複数の層は、正電極と、分離板と、負電極とを含んでもよいが、それらに限定されない。正電流５１２と負電流とは、実質的に反対方向であって、実質的に、層５０４全体を通して大きさが等しく、これはまた、電流は、「整合している」、「実質的に、整合している」、「実質的に、整合されている」、または「整合されている」とも称され得る。代替として、正電流５１２または負電流は、それ自体が、反対方向に整合されてもよい。例えば、負電流を伴う導体の一部分は、同一負電流を伴う反対方向に導体の一部分によって、整合されてもよい。

これらの図示される実施例では、電流は、負導体５０８および正導体５０６が、正および負電極から電流を引っ張ることに伴って、負導体５０８と正導体５０６とが、負および正電極にわたって対称であるので、整合されている。用語「対称」は、相互に近接し、類似形状であるものとして定義される。負導体５０８と正導体５０６とが、負および正電極にわたって対称であるとき、電極内の電流は、負導体５０８および正導体５０６に均一に引っ張られ、正および負電流を整合状態に維持する。異なる実施形態では、負導体５０８および正導体５０６は、層５０４の端部の全長にわたって延在される、層５０４の異なる端部および／またはの端部の一部のみにわたって延在してもよい。負導体５０８は、層５０４の負電極に接続され、正導体５０６は、層５０４の正電極に接続される。負導体５０８および正導体５０６の前縁は、層５０４の端部の全長にわたって延在されるため、電流の正および負電流は、層５０４にわたって均一に引っ張られる。

正導体５０６内の正電流と負導体５０８内の負電流とはすべて、実質的に整合されている。第１の部分５１４では、負導体５０８は、正導体５０６と実質的に対称である。第２の部分５１６では、負電流が整合するいかなる正電流も伴わずに、負導体５０８内の負電流のみが存在する。代わりに、第２の部分５１６内の負電流は、第３の部分５１８内で反対方向に流動する負電流と整合される。加えて、負導体５０８の第２の部分５１６および第３の部分５１８は、第２の部分５１６と第３の部分５１８との間の絶縁体５２０によって、約２ｍｍ以下だけ分離され得る。絶縁体５２０は、電流を伝導しないか、または僅かな電流のみを伝導させるような材料である。絶縁体５２０は、プリント配線板またはプリント回路基板の一部であるか、あるいは一部を形成してもよい。異なる例示的実施形態は、電流が、整合または実質的に整合されているとき、導体および電極を囲繞する電磁場が、低減されることを認識されたい。本明細書に示されるように、電流が整合されているとき、バッテリ５００を囲繞する電磁場は、約２０−３０ｄＢだけ低減され得る。

加えて、負導体５０８は、素子５２２を備える。素子５２２は、負導体５０８内の電流の流動を操作する異なる構成要素を備えてもよい。例えば、素子５２２は、トランジスタ、電界効果トランジスタ、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ、リセッタブルヒューズ、非リセッタブルヒューズ、リセッタブル温度ヒューズ、および／または非リセッタブル温度ヒューズ等のスイッチを備えてもよいが、それらに限定されない。素子５２２は、負導体５０８を区画に分割してもよい。素子５２２は、負導体５０８および／またはある他の電源を通して流動する電流から電力を受電してもよい。素子５２２は、ある条件に応答して、負導体５０８の異なる区画間の接続を閉鎖してもよい。例えば、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタは、電圧が高過ぎるまたは低過ぎる場合、電流の流動を遮断するように設計されてもよい。他の実施形態では、素子５２２は、正導体５０６上に位置してもよい。

次に、図６を参照すると、例示的実施形態による、絶縁体とともに、正導体および負導体を伴う、バッテリゼリーロールの最終層の概略図が、図示される。バッテリ６００は、図２におけるバッテリシステム２０２の一実装の実施例である。

本例示的実施例では、バッテリ６００は、ケース６０２と、ゼリーロール層６０４と、正導体６０６と、負導体６０８とを備える。層６０４は、ゼリーロールの最終層である。図６では、層６０４は、単一層であるように表されるが、層６０４は、図２の複数の層２５６等の複数の層を表してもよいことを認識されたい。複数の層は、正電極と、負電極と、分離板とを備えてもよい。加えて、図６では、負導体６０８および正導体６０６は両方とも、単一層に接続されるように表されるが、負導体６０８および正導体６０６は、異なる層に接続されることを認識されたい。例えば、正導体６０６は、層６０４の正電極に接続されてもよい。正導体６０６および負導体６０８は、接点パッド６０９で終端する。接点パッド６０９、正導体６０６の一部、負導体６０８の一部、および１つ以上の素子６２２は、絶縁体６２０上に位置してもよい。絶縁体６２０は、電流を伝導しない、または僅かな電流のみ伝導させるような材料である。絶縁体６２０は、プリント配線板またはプリント回路基板の一部であるか、あるいは一部を形成してもよい。

また、図６では、負導体６０８および正導体６０６は、隣接して表されるが、負導体６０８および正導体６０６は、重層してもよいことを認識されたい。本提示は、例示的実施形態として示される。また、層６０４は、単一長方形として表されるが、図の右の縁は、右側で表面下に纏着され、端部６２４に到達すると、左側で終端することを認識されたい。層６１０は、別の層であって、図の左側で表面下に纏着され、最終的に、層６０４となるであろう。層６１０は、端部６２４が右に接近することに伴って、層６０４の表面下に入る。ここでは、ゼリーロールは、垂直軸を有する。

層６０４は、正電流６１２を備える。正電流６１２は、電流の流動の一例示にすぎない。層６０４はまた、複数の層を備える。複数の層は、正電極と、分離板と、負電極とを含んでもよいが、それらに限定されない。正電流６１２と負電流とは、実質的に反対方向であって、実質的に、層６０４全体を通して大きさが等しく、これはまた、電流は、「整合している」、「実質的に、整合している」、「実質的に、整合されている」、または「整合されている」とも称され得る。代替として、正電流６１２または負電流は、それ自体が、反対方向に整合されてもよい。例えば、負電流を伴う導体の一部分は、同一負電流を伴う反対方向に導体の一部分によって、整合されてもよい。

これらの図示される実施例では、電流は、負導体６０８および正導体６０６が、正および負電極から電流を引っ張ることに伴って、負導体６０８と正導体６０６とが、負および正電極にわたって対称であるため、整合されている。用語「対称」は、相互に近接し、類似形状であるものとして定義される。負導体６０８および正導体６０６が、負および正電極にわたって対称であるとき、電極内の電流は、負導体６０８および正導体６０６に均一に引っ張られ、正および負電流を整合状態に維持する。異なる実施形態では、負導体６０８および正導体６０６は、層６０４の端部の全長にわたって延在する層６０４の端部の異なる側および／または一部のみにわたって延在してもよい。負導体６０８は、層６０４の負電極に接続され、正導体６０６は、層６０４の正電極に接続される。負導体６０８および正導体６０６の前縁は、層６０４の端部の全長にわたって延在されるため、電流は、層６０４にわたって均一に引っ張られる。

加えて、負導体６０８は、素子６２２を備える。素子６２２は、負導体６０８内の電流の流動を操作する異なる構成要素を備えてもよい。例えば、素子６２２は、トランジスタ、電界効果トランジスタ、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ、リセッタブルヒューズ、非リセッタブルヒューズ、リセッタブル温度ヒューズ、および／または非リセッタブル温度ヒューズ等のスイッチを備えてもよいが、それらに限定されない。素子６２２は、負導体６０８を区画に分割してもよい。素子６２２は、導体６０６および／または導体６０８から、および／またはある他の電源を通して、電力を受電してもよい。素子６２２は、ある条件に応答して、負導体６０８の異なる区画間の接続を閉鎖してもよい。例えば、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタは、電圧が高過ぎるまたは低過ぎる場合、電流の流動を遮断するように設計されてもよい。

図７を参照すると、例示的実施形態による、電気を伝送するためのプロセスの工程図が、図示される。図７に例示されるプロセスは、図１におけるユーザ機器１００等の素子の中に実装されてもよく、そこでは、図２におけるバッテリシステム２０２等のバッテリが使用される。

プロセスは、第１の導体の第１の部分によって、第１の電極からの第１の電流を配向するステップから開始する（ステップ７０２）。プロセスはまた、第２の導体の第１の部分によって、第２の電極からの第２の電流を配向するステップを提供する（ステップ７０４）。第１の導体の第１の部分と第２の導体の第１の部分とは、実質的に対称であって、近接する。加えて、プロセスは、絶縁体に沿って、第１の導体の第２の部分によって、第１の方向に、第１の電流を搬送するステップとを提供する（ステップ７０６）。また、プロセスは、第２の部分から絶縁体の反対側に沿って、および第２の部分に近接して、第１の導体の第３の部分によって、第３の方向に、第１の電流を搬送するステップを提供する（ステップ７０８）。第２の部分および第３の部分は、ケースの外側にあって、および第１の方向は、第２の方向と実質的に反対である。加えて、第１の導体および／または第２の導体は、１つ以上の区画を備えてもよい。１つ以上の素子は、第１の導体および第２の導体のうちの少なくとも１つの１つ以上の区画間に設置されてもよい。１つ以上の素子は、１つ以上のスイッチを備えてもよい。１つ以上のスイッチは、トランジスタ、電界効果トランジスタ、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ、リセッタブルヒューズ、非リセッタブルヒューズ、リセッタブル温度ヒューズ、および／または非リセッタブル温度ヒューズのうちの少なくとも１つを備えてもよい。

加えて、前述のバッテリ設計規則は、高電流を搬送するバッテリ導体に関連して論じられるが、当業者は、いかなる有意な電流も引き込まない、他のバッテリ導体および端子は、前述の設計規則に固執する必要はないことを理解するであろう。例えば、電流が、小さい割合である場合（例えば、高電流搬送導体および端子の電流の１３分の１乃至４０分の１）、前述の設計規則をそのようなバッテリ導体および端子に適用する必要はない。また、リチウムバッテリの例示的実施形態が前述されたが、本明細書に記載された原理は、リチウムイオンポリマーバッテリ、リチウムイオンプリズムバッテリ、鉛酸バッテリ、ニッケル水素化物バッテリ、ニッケルカドミウムバッテリ、アルカリバッテリ、または今後設計されるバッテリ等の他のバッテリにも適用される。

そのような実施形態および用途はすべて、その最も広い側面において、および以下の請求項によって記載されるように、本開示の範囲内にあると考えられる。

Claims (19)

1. 低雑音を有するバッテリのための方法であって、
   第１の導体の第１の部分によって、第１の電極からの第１の電流を配向することと、
   第２の導体の第１の部分によって、第２の電極からの第２の電流を配向することとであって、該第１の導体の第１の部分と該第２の導体の第１の部分とは、実質的に対称であり、および近接している、ことと、
   該第１の導体の第２の部分によって、該第１の電流を第１の方向に搬送することと、
   該第１の導体の第３の部分によって、該第１の電流を第３の方向に搬送することであって、該第２の部分および該第３の部分は、該バッテリのケースの外側にあり、該第１の方向は、該第２の方向と実質的に反対であり、絶縁体が、該第２の部分と該第３の部分とを分離する、ことと
   を含む、方法。
2. 前記第２の部分と前記第３の部分とは、近接している、請求項１に記載の方法。
3. 前記絶縁体は、プリント配線板の一部である、請求項１に記載の方法。
4. 前記第１の導体および前記第２の導体のうちの少なくとも１つは、１つ以上の区画を備える、請求項１に記載の方法。
5. 前記第１の導体および前記第２の導体のうちの少なくとも１つの前記１つ以上の区画間に、１つ以上の素子を設置することをさらに備える、請求項４に記載の方法。
6. 前記１つ以上の素子は、１つ以上のスイッチを備える、請求項５に記載の方法。
7. 前記１つ以上の素子は、トランジスタ、電界効果トランジスタ、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ、リセッタブルヒューズ、非リセッタブルヒューズ、リセッタブル温度ヒューズ、および非リセッタブル温度ヒューズのうちの少なくとも１つを備える、請求項６に記載の方法。
8. ケースであって、第１の電極および第２の電極を含むケースと、
   該第１の電極からの第１の電流を配向するための第１の部分を有する第１の導体と、
   該第２の電極からの第２の電流を配向するための第１の部分を有する第２の導体であって、該第１の導体の第１の部分と該第２の導体の第１の部分とは、実質的に対称であり、および近接している、第２の導体と、
   該第１の電流を第１の方向に搬送するための該第１の導体の第２の部分と、
   該第１の電流を第２の方向に搬送するための該第１の導体の第３の部分であって、該第２の部分および該第３の部分は、該ケースの外側にあり、該第１の方向は、該第２の方向と実質的に反対である、第３の部分と、
   絶縁体であって、該第２の部分と該第３の部分との間に配置される絶縁体と
   を備える、バッテリ。
9. 前記第２の部分および前記第３の部分は、近接している、請求項８に記載のバッテリ。
10. 前記絶縁体は、プリント配線板の一部である、請求項８に記載のバッテリ。
11. 前記第１の導体および前記第２の導体のうちの少なくとも１つは、１つ以上の区画を備える、請求項８に記載のバッテリ。
12. １つ以上の素子をさらに備え、該１つ以上の素子は、前記第１の導体および前記第２の導体のうちの少なくとも１つの前記１つ以上の区画間に設置される、請求項１１に記載のバッテリ。
13. 前記１つ以上の素子は、１つ以上のスイッチを備える、請求項１２に記載のバッテリ。
14. 前記１つ以上の素子は、トランジスタ、電界効果トランジスタ、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ、リセッタブルヒューズ、非リセッタブルヒューズ、リセッタブル温度ヒューズ、および非リセッタブル温度ヒューズのうちの少なくとも１つを備える、請求項１２に記載のバッテリ。
15. ケースであって、第１の電極および第２の電極を含むケースと、
    該第１の電極からの第１の電流を配向するための第１の部分を有する第１の導体と、
    該第２の電極からの第２の電流を配向するための第１の部分を有する第２の導体であって、該第１の導体の第１の部分と該第２の導体の第１の部分とは、実質的に対称であり、および近接しており、該第１の導体および該第２の導体のうちの少なくとも１つは、１つ以上の区画を備える、第２の導体と、
    １つ以上の素子であって、該第１の導体および該第２の導体のうちの少なくとも１つの該１つ以上の区画間に設置される１つ以上の素子と
    を備える、バッテリ。
16. 前記第１の電流を搬送するための前記第１の導体の第２の部分と、
    前記第２の電流を搬送するための前記第２の導体の第２の部分と
    をさらに備え、該第１の導体の第２の部分と該第２の導体の第２の部分とは、実質的に対称であり、および近接している、請求項１５に記載のバッテリ。
17. 前記第１の電流を第１の方向に搬送するための前記第１の導体の第３の部分と、
    該第１の電流のうちの少なくとも１つを第２の方向に搬送するための該第１の導体の第４の部分と
    をさらに備え、該第３の部分は、前記第１および第２の電極を備えるケースの内側にあり、該第４の部分は、該ケースの外側にあり、該第１の方向は、該第２の方向と実質的に反対である、請求項１５に記載のバッテリ。
18. 前記１つ以上の素子は、１つ以上のスイッチを備える、請求項１５に記載のバッテリ。
19. 前記１つ以上の素子は、トランジスタ、電界効果トランジスタ、および金属酸化膜半導体電界効果トランジスタのうちの少なくとも１つを備える、請求項１５に記載のバッテリ。

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