JPWO1997003473A1 - バッテリ・パック収納装置及びバッテリ・パック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 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であって、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。該バッテリ収納装置では、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。これによって電気・電子機器本体は、サブ・バッテリなどの補助的な電源を持つ必要がなくなるので、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。

Description

【発明の詳細な説明】 バッテリ・パック収納装置及びバッテリ・パック ［技術分野］ 本発明は、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ＰＣ１０ ０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１２２が一体的に形成されており、該一 対の突起１２２が本体１１０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１ ２０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１ １１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（"ＴｒａｃｋＰｏｉｎｔ"は米ＩＢ Ｍ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のステータ 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１１２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１１７、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（Drawer）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（ＴｙｐｅI／IIカードを２枚、またはＴｙｐｅIII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２ ２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（rear 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、ＩＳＡ バス（ＩＳＡバスはＰＣ１００内の入出力バスの１つ。ＩＳＡは"Industry Stan dard 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，ＮｉＭＨ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０５−１３０７４９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１００Ｖ）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２０１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２０１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／ＤＣ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ど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いずれか一方の出力電圧のみを選択的にシステム負荷２１ １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２ ０１，２０２，２０６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２０３，２０ ４，２０７，２０８，２０９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２１０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２０６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２ ０４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、サブ・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シリーズ（"ＴｈｉｎｋＰ ａｄ"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２０ ６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Ｐ Ｃ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Ｔｈ ｉｎｋＰａｄ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のパックア 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０４−２８６８６０号公報、実開昭５９−１４１６５２号公報、実開昭５９− １４６８６１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Ｐ Ｃ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、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１１ ３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ＰＣ１００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・デバィスやバッテリ・パック（メイン・バッテリ）２ ０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・バックの収納部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、舌片状の凹部が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本の電力線に集結して、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，Ｄ２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１０−ｂのみから放電電流が流れる（後述）。また、端子１０−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絡しているため、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１ ２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／ＤＣ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２ ０−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１ ０−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ぃ。

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２０−３，２ ０−４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１０−３，１ ０−４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。一般的にバッテリ・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２ ０'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 、逆混防止ダイオード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、ＰＣ １００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、現実には、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３ ３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１ ０−２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社内 (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社内 （注）この公表は、国際事務局（ＷＩＰＯ）により国際公開された公報を基に作 成したものである。 なおこの公表に係る日本語特許出願（日本語実用新案登録出願）の国際公開の 効果は、特許法第１８４条の１０第１項（実用新案法第４８条の１３第２項）に より生ずるものであり、本掲載とは関係ありません。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．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
2. ２．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
3. 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. 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. ５．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
6. ６．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
7. 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 ６に記載のバッテリ収納装置
8. 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. ９．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
10. １０．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
11. １１．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