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公開番号2020145922
公報種別公開特許公報(A)
公開日20200910
出願番号2020078089
出願日20200427
発明の名称二次電池モジュール
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類H02J 7/00 20060101AFI20200814BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】ウェアラブルデバイスへの非接触給電が可能な二次電池モジュールを提供する。また、電子デバイスへの給電システムを提供する。
【解決手段】二次電池モジュールにおいて、可撓性を有する二次電池102と、非接触電力伝送を行う送電部と、可撓性を有する熱電発電装置104と、可撓性を有する二次電池と非接触電力伝送を行う送電部と、を収納するベルト部101を有する。また、電子デバイスにおいて、非接触電力伝送を行う受電部を有し、二次電池モジュールが有する前記非接触電力伝送を行う送電部から、電子デバイスが有する非接触電力伝送を行う受電部に送電可能である。。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
可撓性を有する二次電池と、電力伝送装置と、が設けられたベルト部と、を有し、
前記可撓性を有する二次電池と前記電力伝送装置は重畳し、
前記可撓性を有する二次電池は、前記ベルト部の表側と前記ベルト部の裏側との間に設けられている、二次電池モジュール。
続きを表示(約 520 文字)【請求項2】
可撓性を有する二次電池と、電力伝送装置と、が設けられたベルト部と、を有し、
前記電力伝送装置は、非接触で電力を送電及び受電する機能を有し、
前記可撓性を有する二次電池と前記電力伝送装置は重畳し、
前記可撓性を有する二次電池は、前記ベルト部の表側と前記ベルト部の裏側との間に設けられている、二次電池モジュール。
【請求項3】
可撓性を有する二次電池と、電力伝送装置と、可撓性を有する発電装置と、が設けられたベルト部と、を有し、
前記電力伝送装置は、非接触で電力を送電及び受電する機能を有し、
前記可撓性を有する二次電池と前記電力伝送装置は重畳し、
前記可撓性を有する二次電池は、前記ベルト部の表側と前記ベルト部の裏側との間に設けられ、
前記可撓性を有する二次電池は、前記電力伝送装置が受電した電力及び前記可撓性を有する発電装置が発電した電力が充電される機能を有する、二次電池モジュール。
【請求項4】
請求項1乃至3のいずれか一において、
前記電力伝送装置は、電子デバイスへ電力を送電する機能を有する、二次電池モジュール。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明は、プロセス、マシン
、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関する。特に
、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、それらの駆動方法、
または、それらの製造方法に関する。特に、本発明の一態様は、二次電池、二次電池モジ
ュールおよび給電システムに関する。
続きを表示(約 9,200 文字)【背景技術】
【0002】
近年、スマートフォンやタブレット端末に代表される携帯情報端末や、ノートPC、携帯
ゲーム機といったモバイル機器が活発に開発されている。さらにスマートグラスやスマー
トウォッチをはじめとする、ウェアラブルデバイスの開発も盛んに行われている。例えば
特許文献1には、ユーザの身体活動をモニターできるスマートウォッチが開示されている
。なお、本明細書等において、携帯情報端末、モバイル機器、ウェアラブルデバイス等は
すべて電子デバイスに含まれる。
【0003】
これらのユーザは、スマートフォン、タブレット端末およびスマートウォッチといったよ
うに、複数の電子デバイスを持ち歩くことが多い。
【0004】
これらの電子デバイスは、繰り返し充電または放電が可能な二次電池を搭載することが多
いが、携帯情報端末やウェアラブルデバイスは、軽量化、小型化を求められるがゆえに、
大きく重くなりがちな大容量の電池を搭載することが難しい。そのため継続使用時間が限
られてしまう傾向にあった。
【0005】
予備の電池を持ち歩き適宜交換する、またはたびたびケーブルを介して充電するといった
方法もあるが、持ち歩く電子デバイスが増えるほど煩雑であり、携帯情報端末やウェアラ
ブルデバイスの利点を損ないかねない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
特開2013−146557号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
そのため、本発明の一態様では、新規な構造の二次電池モジュールおよび新規な給電シス
テムを提供することを課題とする。具体的には、電子デバイスへの非接触給電が可能な二
次電池モジュールを提供することを課題とする。また、電子デバイスへの給電システムを
提供することを課題とする。
【0008】
または、本発明の一態様は、新規な蓄電装置、新規な二次電池モジュールを搭載した電子
機器、新規な給電システムを用いた電子機器などを提供することを課題とする。なお、こ
れらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、
必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。なお、これら以外の課題は、明細
書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求
項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の一態様は、可撓性を有する二次電池と、非接触電力伝送を行う送電部と、可撓性
を有する熱電発電装置と、可撓性を有する二次電池と、非接触電力伝送を行う送電部と、
可撓性を有する熱電発電装置と、を収納するベルト部を有し、ベルト部には、可撓性を有
する二次電池の残量を表示可能な表示部が設けられている、二次電池モジュールである。
【0010】
また、本発明の別の一態様は、二次電池モジュールと、電子デバイスと、を有し、二次電
池モジュールは、可撓性を有する二次電池と、非接触電力伝送を行う送電部と、可撓性を
有する熱電発電装置と、可撓性を有する二次電池と、非接触電力伝送を行う送電部と、可
撓性を有する熱電発電装置と、を収納するベルト部を有し、ベルト部には、可撓性を有す
る二次電池の残量を表示可能な表示部が設けられ、電子デバイスは、非接触電力伝送を行
う受電部を有し、二次電池モジュールが有する非接触電力伝送を行う送電部から、電子デ
バイスが有する非接触電力伝送を行う受電部に送電可能な、給電システムである。
【発明の効果】
【0011】
新規な構造の二次電池モジュールおよび新規な給電システムを提供することができる。具
体的には、ウェアラブルデバイスへの非接触給電が可能な二次電池モジュールを提供する
ことができる。また、ウェアラブルデバイスへの給電システムを提供することができる。
【0012】
または、新規な蓄電装置、新規な二次電池モジュールを搭載した電子機器、新規な給電シ
ステムを用いた電子機器などを提供することができる。なお、これらの効果の記載は、他
の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果
の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記
載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら
以外の効果を抽出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0013】
本発明の一態様を説明する図。
本発明の一態様を説明する図。
本発明の一態様を説明する図。
本発明の一態様を説明する図。
本発明の一態様を説明する図。
二次電池の構成を説明する図。
二次電池の構成を説明する図。
二次電池の構成を説明する図。
二次電池の作製方法を説明する図。
二次電池の作製方法を説明する図。
二次電池の作製方法を説明する図。
二次電池の構成および作製方法を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は
以下の説明に限定されず、その形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれ
ば容易に理解される。また、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈さ
れるものではない。
【0015】
「電気的に接続」には、「何らかの電気的作用を有するもの」を介して接続されている場
合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの」は、接続対象間での電気信
号の授受を可能とするものであれば、特に制限はない。
【0016】
図面等において示す各構成の、位置、大きさ、長さ、範囲などは、理解を容易にするため
、実際の位置、大きさ、長さ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する
発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
【0017】
「第1」、「第2」、「第3」などの序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すもの
である。
【0018】
(実施の形態1)
本実施の形態では、図1乃至図3を用いて、本発明の一態様に係る二次電池モジュールお
よび給電システムについて説明する。
【0019】
まず、二次電池モジュール100について説明する。図1(A)は二次電池モジュール1
00を湾曲させた場合の斜視図、図1(B)は二次電池モジュール100の正面図、図1
(C)は二次電池モジュール100の背面図、図1(D)は二次電池モジュール100の
上面図である。図1(E)は、図1(B)のX1−Y1における断面図である。
【0020】
二次電池モジュール100は、二次電池102と、電力伝送装置103を有する。また、
二次電池モジュール100は発電装置104を有することが好ましい。二次電池102、
電力伝送装置103および発電装置104はベルト部101に収納される。またベルト部
101は、表示部105を有することが好ましい。また、表示部105はタッチセンサを
有していてもよい。
【0021】
さらに、二次電池モジュール100は、カメラ107、スピーカー108およびモーショ
ンセンサを有していてもよい。
【0022】
二次電池102としては、可撓性を有する二次電池を用いる。二次電池102が可撓性を
有することで、ベルト部101に収納し、ベルトとして身に着けることができ、携帯が容
易となる。また、二次電池102としては一つの二次電池を用いることが好ましい。一つ
の二次電池を用いることで、限られた空間を配線や外装体に占められることなく最大限利
用することができ、二次電池モジュール100の電池容量を増大させることができる。
【0023】
なお、本明細書等において一つの二次電池とは、一つの外装体に覆われていることをいう
。一つの二次電池が、複数の正極集電体および複数の負極集電体を有していてもよい。
【0024】
電力伝送装置103は、非接触電力伝送を行う送電部および受電部を有する。電力の伝送
方法としては、非接触電力伝送が好ましい。非接触電力伝送の方式としては、電波方式、
電磁誘導方式、共鳴方式、電界結合方式等を用いることができるが、特に電波方式が好ま
しい。電波方式は、送電側と受電側の位置の自由度が高く、身に着けるため常に位置が動
くウェアラブルデバイスへの送電に好適なためである。
【0025】
電力伝送装置103の送電部は、他の電子デバイスへの送電に用いることができる。また
電力伝送装置103の受電部は、二次電池102への充電に用いることができる。
【0026】
発電装置104としては、熱電発電装置、太陽電池、圧電発電装置等を用いることができ
る。また発電装置104は可撓性を有することが好ましい。特に可撓性を有する熱電発電
装置を用いることが好ましい。二次電池モジュール100はベルトとして身に着ける際、
内側の温度がユーザの体温により上昇する。そのためベルト部101の内側に発電装置1
04を設けることで、ユーザの体温と外気温との差を利用して発電を行うことができる。
発電装置104で発電された電力は、二次電池102に充電することができる。
【0027】
また、発電装置104として太陽電池を用いる場合は、図2に示すように、発電装置10
4を二次電池モジュール100の表面に設けることが好ましい。図2(A)は、発電装置
104として太陽電池を用いる場合の二次電池モジュール100の正面図、図2(B)は
背面図、図2(C)は上面図である。図2(D)は、図2(A)のX2−Y2における断
面図である。
【0028】
ベルト部101は、二次電池102、電力伝送装置103および発電装置104を収納で
きる空間を有する。ベルト部101の材料としては、二次電池102、電力伝送装置10
3および発電装置104を安全に収納できる強度があればよく、皮革、布、樹脂等を用い
ることができる。また、ベルト部101はバックル部と、バックル部で固定するための穴
を有していることが好ましい。
【0029】
表示部105は、ベルト部101に設けられ、二次電池102の残量、他の電子デバイス
への送電の状況等を表示することができる。また表示部105はバリアングル表示部であ
ることが好ましい。表示部105とベルト部101との角度が可変であることで、二次電
池モジュール100を身に着けたまま、表示部105に示された情報を読み取ることが容
易となる。
【0030】
次に、図3を用いて給電システムについて説明する。本実施の形態では、二次電池モジュ
ール100から電力を伝送される電子デバイスとして、眼鏡型デバイス200と、リスト
バンド型デバイス300を適用する例について説明する。
【0031】
眼鏡型デバイス200は、二次電池201、制御部203、端子部204、電力伝送装置
205を有する。また眼鏡型デバイス200は、表示部202を有することが好ましい。
【0032】
電力伝送装置205は、非接触電力伝送を行う受電部を有する。電力伝送装置205で受
電した電力は、二次電池201に充電することができる。制御部203は、二次電池20
1の充放電、および表示部202に表示するデータを制御する。また二次電池201は、
端子部204からケーブルを介して充電することもできる。
【0033】
リストバンド型デバイス300は、二次電池301、表示部302、電力伝送装置303
、操作ボタン304、接続部305を有する。
【0034】
電力伝送装置303は、非接触電力伝送を行う受電部を有する。電力伝送装置303で受
電した電力は、二次電池301に充電することができる。またリストバンド型デバイス3
00の端部を環状に接続する接続部305は、外部接続端子の機能を有する。従って、リ
ストバンド型デバイス300に設けられた二次電池301は、接続部305を介して充電
することもできる。
【0035】
上記のように、二次電池モジュール100から、眼鏡型デバイス200およびリストバン
ド型デバイス300のような他の電子デバイスに、非接触電力伝送により送電することが
できる。
【0036】
眼鏡型デバイス200、リストバンド型デバイス300をはじめとする多くのウェアラブ
ルデバイスは、重量およびデザイン上の制約から大容量の二次電池を搭載することが難し
い。そこで、二次電池モジュール100からこれらの電子デバイスに送電することで、電
子デバイスの動作可能時間を延長することができる。さらに、複数の電子デバイスに同時
に送電することができ、利便性が向上する。
【0037】
なお非接触電力送電だけでなく、ケーブルを介した充電も可能な電子デバイスを用いるこ
とで、電子デバイスを使用しない時に集中して充電することも可能である。
【0038】
なお、本発明の一態様は、二次電池モジュールおよび給電システムだけでなく、様々な蓄
電装置および蓄電装置を有するシステムに対して適用させることができる。例えば、蓄電
装置の一例としては、電池、一次電池、二次電池、リチウムイオン二次電池、リチウム空
気電池、固体電池、鉛蓄電池、リチウムイオンポリマー二次電池、ニッケル・水素蓄電池
、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・鉄蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、酸化銀・
亜鉛蓄電池、などがあげられる。さらに、蓄電装置の別の例として、キャパシタを適用し
てもよい。例えば、本発明の一態様の蓄電装置には、リチウムイオンキャパシタなどのよ
うなキャパシタを適用してもよい。
【0039】
なお、本実施の形態において、本発明の一態様について述べた。または、他の実施の形態
において、本発明の一態様について述べる。ただし、本発明の一態様は、これらに限定さ
れない。例えば、本発明の一態様として、二次電池モジュールが可撓性を有する二次電池
と、非接触電力伝送を行う送電部と、およびこれらを収納するベルト部を有する場合の例
を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。場合によっては、または、状況に
応じて、本発明の一態様における電解質は、ポリマー以外の物質を有していてもよい。ま
たは例えば、場合によっては、または、状況に応じて、本発明の一態様は、二次電池モジ
ュールが可撓性を有する二次電池、非接触電力伝送を行う送電部、およびこれらを収納す
るベルト部を有していなくてもよい。例えば、本発明の一態様として、可撓性を有する二
次電池を有する場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。場合によ
っては、または、状況に応じて、本発明の一態様では、蓄電装置は曲げる、伸ばす等、随
時変形してもよいし、何らかの形状のままに固定してもよく、湾曲させないままの状態と
してもよく、可撓性を有していなくてもよい。
【0040】
(実施の形態2)
本実施の形態では、図4および図5を用いて、本発明の一態様に係る二次電池モジュール
および給電システムの他の例について説明する。
【0041】
実施の形態1では、二次電池モジュール100から電力を伝送される電子デバイスとして
、眼鏡型デバイス200と、リストバンド型デバイス300を適用する例について説明し
たが、本発明の一態様の給電システムでは、他のさまざまな形状、機能を有する電子デバ
イスに二次電池モジュール100から電力を伝送することができる。
【0042】
例えば図4(A)に示すように、ヘッドセット型デバイス401に二次電池モジュール1
00から電力を伝送することができる。ヘッドセット型デバイス401は、マイク部40
1aと、フレキシブルパイプ401bと、イヤフォン部401cを有する。フレキシブル
パイプ401b内またはイヤフォン部401c内に、二次電池および電力伝送装置を有す
る。電力伝送装置は、非接触電力伝送を行う受電部を有する。電力伝送装置で受電した電
力は、二次電池に充電することができる。
【0043】
また、身体に直接取り付け可能なデバイス402に二次電池モジュール100から電力を
伝送することができる。デバイス402は、デバイス402の薄型の筐体402aの中に
、二次電池402bおよび電力伝送装置を有する。電力伝送装置は、非接触電力伝送を行
う受電部を有する。電力伝送装置で受電した電力は、二次電池402bに充電することが
できる。
【0044】
また、衣服に取り付け可能なデバイス403に二次電池モジュール100から電力を伝送
することができる。デバイス403は、デバイス403の薄型の筐体403aの中に、二
次電池403cおよび電力伝送装置を有する。電力伝送装置は、非接触電力伝送を行う受
電部を有する。電力伝送装置で受電した電力は、二次電池403bに充電することができ
る。
【0045】
また、腕章型デバイス404に二次電池モジュール100から電力を伝送することができ
る。腕章型デバイス404は、本体404a上に表示部404bを有し、本体404aの
中に二次電池404cおよび電力伝送装置を有する。電力伝送装置は、非接触電力伝送を
行う受電部を有する。電力伝送装置で受電した電力は、二次電池404cに充電すること
ができる。
【0046】
また、腕時計型デバイス405に二次電池モジュール100から電力を伝送することがで
きる。腕時計型デバイス405は、ケース405aおよびバンド405bを有し、ケース
405aの中に二次電池および電力伝送装置を有する。電力伝送装置は、非接触電力伝送
を行う受電部を有する。電力伝送装置で受電した電力は、二次電池に充電することができ
る。
【0047】
また、図4(B)に示すように、二次電池モジュール100に無線通信モジュール106
を搭載してもよい。無線通信モジュール106を搭載することで、例えばDSRC(De
dicated Short Range Communications)により、付
近を通行するDSRC対応車載機を搭載した車両410と通信を行うことができる。無線
通信モジュール106を搭載した二次電池モジュール100と、車両410双方で位置情
報を交換することにより、例えば両者が接触する危険が生じていることを、警告音により
二次電池モジュール100の着用者および車両410の運転者に知らせることができる。
このようにして、歩行者を発見することの遅れ等による歩行者と車両の交通事故を防止す
ることができる。
【0048】
また、無線通信モジュール106としてGPS受信機を搭載してもよい。GPS受信機を
搭載することで、二次電池モジュール100の着用者の位置を、着用者およびその家族等
が知ることができる。
【0049】
また、図1乃至図4では二次電池モジュール100として腰に着用するものについて説明
したが、本発明の一態様はこれに限らない。例えば、図5(A)に示すように、頭部およ
び首に着用する二次電池モジュール100としてもよい。これらの場合、腰に着用するも
のと同様の形状である必要はなく、例えば接続部109によって二次電池モジュール10
0の端部を環状に接続する構成としてもよい。
【0050】
また図5(B)に示すように、二次電池モジュール100を有する帽子としてもよい。こ
の場合、接続部を有さない、あらかじめ環状に形成された二次電池モジュール100とし
てもよい。
(【0051】以降は省略されています)

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