本發(fā)明涉及電池和電池系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，推進醫(yī)療設備的無線化，開始提出了使用電池來提供電力的類型的處置器具。

此時，預想普通地每單位質(zhì)量的能量密度較高的鋰離子電池被靈活運用的情況。

普通的電池具有電池單元和導電性的端子等，該電池單元能夠充電和放電，該導電性的端子用于與外部的充電器或醫(yī)療設備等電連接(例如，參照專利文獻1)。在給電池充電或從電池放電時，通過使電池的端子與設置于充電器等的導電性的端子等接觸而將兩者電連接。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特許第4554222號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

在專利文獻1所記載的電池組件中，導電性的端子在外表面上露出，因此需要注意使端子不被水弄濕等，操作繁雜。

并且，為了使電池的端子與設置于充電器等的端子等接觸，需要以規(guī)定的朝向?qū)㈦姵匮b填于充電器等中，在該點上操作也繁雜。

鑒于上述情況，本發(fā)明的目的在于，提供操作容易的電池和電池系統(tǒng)。

用于解決課題的手段

本發(fā)明的第一方式提供一種電池，其具有：電池單元，其能夠充電和放電；第一電極和第二電極，它們與所述電池單元連接，以非接觸狀態(tài)與外部的電極電連接；切換部，其被設置于包含所述電池單元、所述第一電極以及所述第二電極在內(nèi)的電池電路內(nèi)，將在所述電池電路內(nèi)流動的電流切換成交流或直流；以及絕緣性的殼體，其在內(nèi)部收納有所述電池單元、所述第一電極、所述第二電極以及所述切換部。

本發(fā)明的第二方式提供一種電池系統(tǒng)，其具有：本發(fā)明的電池；以及連接設備，其具有凹部以及連接設備側(cè)第一電極和連接設備側(cè)第二電極，所述凹部供所述電池裝填，所述連接設備側(cè)第一電極和所述連接設備側(cè)第二電極在所述連接設備自身的內(nèi)部沿著所述凹部的內(nèi)表面配置，當將所述電池裝填于所述凹部內(nèi)時，所述第一電極和所述第二電極與所述連接設備側(cè)第一電極和所述連接設備側(cè)第二電極以能夠電容耦合的方式對置。

發(fā)明效果

本發(fā)明的電池構(gòu)成為端子等導電性部件不在外表面上露出，因此操作容易。

本發(fā)明的電池系統(tǒng)在充電時和放電時的操作容易。

附圖說明

圖1是示出本發(fā)明的第一實施方式的電池的立體圖。

圖2是第一實施方式的電池的剖視圖。

圖3是示出具有第一實施方式的電池和充電器的電池系統(tǒng)的立體圖。

圖4是第一實施方式的充電器的示意性局部剖視圖。

圖5是充電時的電路圖。

圖6是示出安裝有第一實施方式的電池的處置器具的立體圖。

圖7是第一實施方式的向處置器具放電時的電路圖。

圖8是示出將第一實施方式的電池裝填于該處置器具中的狀態(tài)的一例的剖視圖。

圖9是示出將第一實施方式的電池裝填于該處置器具中的狀態(tài)的一例的剖視圖。

圖10是示出本發(fā)明的第二實施方式的電池的立體圖。

圖11是示出第二實施方式的電池的剖視圖。

圖12是示出第二實施方式的電池的變形例的立體圖。

圖13是示出本發(fā)明的電池的變形例的立體圖。

圖14是示出本發(fā)明的電池的變形例的電極配置的一例的剖視示意圖。

圖15是示出本發(fā)明的電池的變形例的立體圖。

具體實施方式

參照圖1至圖9對本發(fā)明的第一實施方式進行說明。

圖1是示出本實施方式的電池1的立體圖。電池1具有：絕緣性的殼體10，其構(gòu)成自身的外表面；以及第一電極21和第二電極22，它們配置于殼體10內(nèi)。

殼體10由絕緣性的材料形成。作為形成殼體10的材料優(yōu)選樹脂。例如，作為材料可以使用聚碳酸酯、氟樹脂、peek(聚醚醚酮)等。形成殼體10的絕緣性材料的介電常數(shù)優(yōu)選在2以上。若由介電常數(shù)在2以上的高介電常數(shù)的材料構(gòu)成殼體10時，能夠增大在后述的送電/受電時產(chǎn)生的靜電容量，能夠降低在送電/受電時作用于電極的電壓值。

圖2是電池1的剖視圖，示出了從圖1所示的右側(cè)面13側(cè)觀察時的狀態(tài)。在殼體10的內(nèi)部收納有：電池單元23，其能夠充電和放電；以及切換部24，其與電池單元23、第一電極21以及第二電極22電連接。第一電極21、第二電極22、電池單元23以及切換部24通過配線25而連接，從而形成電池電路。

切換部24具有兩個功能。一個功能是切換在該電池電路內(nèi)流動的電流的交流/直流，另一個功能是切換使交流電流向電池外放電或利用直流電流對電池單元進行充電。由此，通過切換部24使電池單元23側(cè)流動直流電流，使第一電極21和第二電極22側(cè)流動交流電流，并且切換放電和充電的模式。

另外，即使不具有充電/放電的模式切換功能，也能夠作為例如僅能夠放電的一次性的電池來使用。

作為電池單元23，只要能夠充電和放電即可，例如能夠適當選擇鋰離子電池單元等公知的各種構(gòu)造的電池單元來使用。

第一電極21和第二電極22為導體且形成為面狀，以分別沿著殼體10的正面11和背面12的方式對稱配置。作為形成第一電極21和第二電極22的材料，例如能夠列舉出金屬箔等。

關(guān)于切換部24，只要具有dc/ac轉(zhuǎn)換功能就沒有特別限制，可以考慮電池1的尺寸等而適當選擇公知的轉(zhuǎn)換器電路等。

通過上述那樣的結(jié)構(gòu)，電池1構(gòu)成為絕緣性的殼體10覆蓋整個外表面，端子和電極等導電性部件完全不在外表面上露出。

接下來，對使用電池1時的動作進行說明。能夠通過使電池1與用于對電池1進行送電/受電的連接設備組合而作為電池系統(tǒng)來使用。

在圖3中示出了具有電池1和充電器(連接設備)100的電池系統(tǒng)2，其中，該充電器(連接設備)100用于對電池1進行充電。充電器100具有能夠收納電池1的凹部101，形成為包含凹部101在內(nèi)的充電器100的整個外表面被樹脂等絕緣性的材料覆蓋。

圖4是示意性地示出充電器100的截面的圖。充電器100具有面狀的第一送電電極(連接設備側(cè)第一電極)102和第二送電電極(連接設備側(cè)第二電極)103。第一送電電極102和第二送電電極103被配置為沿著凹部101的內(nèi)表面中的對置的兩個面并且不露出。

在對電池1進行充電時，使用者以如下的方式將電池1裝填于凹部101內(nèi)：配置有第一送電電極102和第二送電電極103的兩個面與配置有第一電極21和第二電極22的正面11和背面12對置。

圖5是示出電池1像上述那樣裝填于凹部101內(nèi)的狀態(tài)的電路圖。通過使第一送電電極102和第二送電電極103與第一電極21和第二電極22對置，而使對置的電極之間以非接觸狀態(tài)進行電容耦合(電場耦合)，從而形成了包含電池1和充電器100在內(nèi)的電路。殼體10的厚度被預先設定為能夠進行上述的電容耦合。在圖5中，標號104所示的是電源電路，標號105所示的是用于調(diào)節(jié)從充電器100向電池1送電的電流的方式的送電電路。

在形成了上述的電路的狀態(tài)下，當從充電器100提供高頻的交流電流時，能夠經(jīng)由電容耦合后的電極向電池1送電。通過利用切換部24將從充電器100送來的交流電流轉(zhuǎn)換為直流電流，能夠?qū)﹄姵貑卧?3進行充電。

由于從充電器100提供來的是交流電流，因此只要第一送電電極102和第二送電電極103與第一電極21和第二電極22對置，各個電極的對應關(guān)系就不會出現(xiàn)問題，不論是怎樣的對應關(guān)系都能夠進行充電。即，第一電極21可以與第一送電電極102對置配置，也可以與第二送電電極103對置配置。

如圖1等所示，電池1的殼體10形成為正面11和背面12是正方形的長方體狀。由于正面11和背面12是具有旋轉(zhuǎn)對稱性的圖形，因此在使除了正面11和背面12之外的四個面中的任意面朝上的姿勢下電池1的形狀都相同。而且，即使使正面11和背面12中的任意面朝前，形狀也不發(fā)生變化。因此，只要將電池1裝填于凹部101內(nèi)，不論其朝向如何，第一送電電極102和第二送電電極103與第一電極21和第二電極22一定對置，能夠進行充電。

在對電池1進行了充電之后，將該電池1安裝于規(guī)定的放電設備(連接設備)而作為電源來使用。在圖6中示出了把持鉗子200來作為放電設備的一例，其中，把持鉗子200是具有硬性的插入部201和設置于插入部201的前端部的處置部202的處置器具。作為對象的放電設備不限于處置器具，只要是通過通電來使用的設備就能夠沒有特別限制地適當使用。

在把持鉗子200的手柄203中設置有用于收納電池1的凹部204。凹部204的形狀可以與充電器100的凹部101相同。把持鉗子200具有第一受電電極(連接設備側(cè)第一電極)和第二受電電極(連接設備側(cè)第二電極)的受電用的一對電極。雖然在圖6中省略了圖示，但第一受電電極和第二受電電極被配置為沿著凹部204的內(nèi)表面中的對置的兩個面并且不在外部露出。即，受電用的一對電極被收納于把持鉗子200的內(nèi)部。

圖7是在利用電池1對把持鉗子200進行放電時所形成的電路的電路圖。通過使上述的第一受電電極211和第二受電電極212與第一電極21和第二電極22對置而使對置的電極之間進行電容耦合，該點與充電時相同。在從電池1放電時，利用切換部34將從電池單元23放出的直流的電流轉(zhuǎn)換為交流電流并送電給把持鉗子200。在把持鉗子200中，利用受電電路205適當調(diào)節(jié)從電池1提供來的交流電流，并提供給作為負載的處置部202。

只要將電池1裝填于凹部204內(nèi)，不論其朝向如何都能夠向把持鉗子200放電，該點與充電時相同。

即，電池1可以像圖8所示那樣以與圖2所示的姿勢相同的姿勢裝填于凹部204內(nèi)，也可以像圖9所示那樣以從圖8的姿勢上下反轉(zhuǎn)后的姿勢裝填于凹部204內(nèi)。而且，即使將電池1以從圖8和圖9所示的姿勢將正面11和背面12反轉(zhuǎn)后的姿勢裝填于凹部204內(nèi)，也能夠從電池1向把持鉗子200放電。

當在所應用的放電設備中使用高頻電流的情況下，也可以利用受電電路205僅調(diào)節(jié)所提供的交流電流的電壓或電流值等而直接使用交流電流。當在放電設備中使用直流電流的情況下，只要在受電電路205中適當設置轉(zhuǎn)換器電路等而構(gòu)成為能夠?qū)⑺峁┑慕涣麟娏鬓D(zhuǎn)換為直流電流即可。

像以上說明那樣，本實施方式的電池1能夠不經(jīng)由金屬等導電性的端子等而與充電器或醫(yī)療設備等連接設備電連接。因此，成為整個外表面被絕緣性的殼體10覆蓋的結(jié)構(gòu)并且能夠與連接設備進行受電和送電，能夠優(yōu)選作為電池來使用。但是，與一般的電池不同，對電池1的輸入和從電池1的輸出全部是交流。作為交流的頻率，優(yōu)選為100khz～1ghz左右的高頻波段的頻率。

并且，電池1不具有端子等那樣的由導體形成、在外表面上露出并且通過配線等導體而與內(nèi)部機構(gòu)連接的部位，因此例如無需注意不弄濕端子等，操作容易。

而且，無需為了送電/受電而使連接設備與端子等接觸，因此能夠?qū)⒃谶B接設備中裝填的自由度設定得較高。

在本發(fā)明中，在具有電池和至少一個連接設備的電池系統(tǒng)中，將能夠裝填于連接設備的凹部內(nèi)的電池的姿勢中的、所裝填的電池的第一電極和第二電極與設置于連接設備的連接設備側(cè)第一電極和連接設備側(cè)第二電極對置且處于能夠進行電容耦合的狀態(tài)的姿勢定義為“可送電/受電姿勢”。在上述的電池系統(tǒng)2中，像所說明的那樣，能夠裝填于連接設備的凹部內(nèi)的姿勢全部是可送電/受電姿勢，總計具有八個可送電/受電姿勢。

關(guān)于一般的電池，如果不使連接設備與端子等接觸，則無法進行送電/受電，因此基本上相對于一個連接設備僅具有一個可送電/受電姿勢。在本發(fā)明的電池系統(tǒng)中，通過適當變更實質(zhì)上由殼體10的形狀決定的電池1的外形與連接設備的凹部的形狀以及第一電極21和第二電極22的配置與連接設備的電極的配置，能夠?qū)⒖伤碗?受電的姿勢設定為2以上的任意數(shù)。

接下來，參照圖10和圖11對本發(fā)明的第二實施方式進行說明。本實施方式的電池51與上述的電池1不同之處是第一電極和第二電極的配置方式。在以后的說明中，對與已經(jīng)說明的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)標注相同的標號，并省略重復的說明。

如圖10所示，在電池51中，在正面11和背面12上各自配置有第一電極21和第二電極22。即，電池51具有第一電極21和第二電極22各兩個。

圖11是電池51的剖視圖。各設置有兩個的第一電極21和第二電極22分別通過配線25而連接，為相同電位(相同電壓且相同相位)。

雖然省略了圖示，但關(guān)于與電池51連接的連接設備，也分別沿著凹部的內(nèi)表面中的、在收納電池51時與正面11和背面12對置的兩個面預先配置連接設備側(cè)第一電極和連接設備側(cè)第二電極。

本實施方式的電池51也與第一實施方式的電池1同樣，操作非常容易，能夠構(gòu)成在連接設備中裝填的自由度較高的電池系統(tǒng)。

并且，由于在正面11和背面12上各自設置有第一電極21和第二電極22，因此在裝填于連接設備中時電池51在凹部內(nèi)沿前后方向(連結(jié)正面11和背面12的方向)移動的情況下，在正面11和背面12中的一個面上對置的電極之間的距離變長，在另一個面上對置的電極之間的距離變短。因此，在電池51與連接設備之間所建立的電容器的合成容量不容易發(fā)生變化，在由電池51和連接設備形成的電路中，電容器的容量穩(wěn)定性明顯提高，控制變得容易。其結(jié)果為，能夠進行更穩(wěn)定的充電/放電。

但是，在電池51中，根據(jù)在連接設備中裝填的姿勢、連接設備側(cè)第一電極和連接設備側(cè)第二電極的配置方式等，第一電極21和第二電極22有時與連接設備側(cè)第一電極和連接設備側(cè)第二電極的雙方對置。由于在這樣的姿勢下無法進行送電/受電，因此可送電/受電姿勢的數(shù)量比電池1少，需要注意該點。

在本實施方式中，也可以僅在電池的正面和背面中的一個面上設置第一電極21和第二電極22。相反地，在連接設備中，也可以僅在收納電池51時與正面11和背面12對置的兩個面中的一個面上配置連接設備側(cè)第一電極和連接設備側(cè)第二電極。

并且，在將第一電極21和第二電極22設置在多個面上的情況下，也可以將各面的第一電極之間或第二電極之間相互連接。圖12所示的變形例的電池51a具有底面是正方形的四棱柱狀的外形，被配置為第一電極21和第二電極22分別沿著四個外周面52、53、54、55。由于各外周面的第一電極21之間與第二電極22之間相互連接，因此電池51a具有在整個外周面上配置有第一電極21和第二電極22的構(gòu)造。由于電池51a是這樣的構(gòu)造，因此在裝填于凹部內(nèi)時，即使不考慮繞著四棱柱的軸線x1的方向上的與連接設備的相對位置關(guān)系地進行裝填，也能夠進行與連接設備的送電/受電。

而且，當電池51a的外形采用底面是圓的圓柱狀時，在收納于連接設備的凹部內(nèi)時，即使完全不考慮周向(繞著圓柱的軸線的方向)上的與連接設備的位置關(guān)系地將電池51a收納于凹部內(nèi)，也能夠進行送電/受電。在該情況下，電池系統(tǒng)的可送電/受電姿勢存在無數(shù)個。

以上，對本發(fā)明的各實施方式進行了說明，但本發(fā)明的技術(shù)范圍不限于上述實施方式，能夠在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)改變結(jié)構(gòu)要素的組合，或?qū)Ω鹘Y(jié)構(gòu)要素增加或刪除各種變更。

首先，電池的外形不限于上述內(nèi)容，只要能夠收納于連接設備的凹部內(nèi)并且具有兩個以上的可送電/受電姿勢，就可以形成為任意形狀。

例如，作為裝填于圖3所示的充電器100中的電池，只要能夠裝填于凹部101內(nèi)，殼體的正面和背面的形狀就沒有任何限制，在正面與背面上面的形狀和大小也可以不同。并且，在電池和連接設備中電容耦合的面的形狀也可以不同。

并且，在電容耦合的電池側(cè)的電極與連接設備側(cè)的電極中形狀和大小也可以不同。

而且，電池的外形和凹部的形狀不需要完全相同。因此，即使在將電池裝填于凹部內(nèi)時電池的一部分從凹部突出或在凹部內(nèi)殘留有空間，只要電池側(cè)的電極與連接設備側(cè)的電極以能夠電容耦合的方式對置就不存在問題地作為電池系統(tǒng)發(fā)揮功能。

而且，電池的外形也不限于外表面僅由平面構(gòu)成的情況。因此，也可以是上述的圓柱狀、或圖13所示的電池61那樣的軸線方向兩側(cè)的面是橢圓形的橢圓柱狀、或角或棱線被倒圓后的多棱柱狀。此時，并不是必須使第一電極和第二電極與橢圓柱的軸線方向兩側(cè)的橢圓形面的長軸或短軸平行排列。例如，也可以像圖14中示意性示出那樣被配置為在與短軸xs和長軸xl中的任意軸都非平行的方向上對置。

在圖15所示的變形例中，使電池71的外形為立方體，在圖15所示的彼此相鄰的三個面上分別配置有第一電極21。在圖15中未示出的剩余的三個面上分別配置有第二電極22，電池71具有第一電極21和第二電極22各三個。

作為電池71的連接設備，準備了具有立方體狀的凹部、在凹部內(nèi)表面中的對置的一對面上分別配置有連接設備側(cè)第一電極和連接設備側(cè)第二電極的設備。在這樣的結(jié)構(gòu)的電池系統(tǒng)中，當將電池71裝填于凹部內(nèi)時，不論以何種姿勢裝填電池71，一定是三個第一電極21中的一個與連接設備側(cè)第一電極和連接設備側(cè)第二電極中的一方對置，并且三個第二電極22中的一個與連接設備側(cè)第一電極和連接設備側(cè)第二電極中的另一方對置。因此，在該電池系統(tǒng)中存在二十四個可送電/受電姿勢，能夠顯著地提高使用性。

并且，在上述的各實施方式中，切換部的充電與放電的切換可以通過識別連接有電池的設備等而自動地進行，也可以采用使用者指定切換方式的結(jié)構(gòu)。在后者的情況下也可以將用于切換的開關(guān)設置于電池的外表面上。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本發(fā)明能夠應用于電池以及具有電池和連接設備的電池系統(tǒng)。

標號說明

1、51、51a、61：電池；2：電池系統(tǒng)；10：殼體；21：第一電極；22：第二電極；23：電池單元；24：切換部；100：充電器(連接設備)；101：凹部；102：第一送電電極(連接設備側(cè)第一電極)；103：第二送電電極(連接設備側(cè)第二電極)；200：把持鉗子(連接設備)；204：凹部；211：第一受電電極(連接設備側(cè)第一電極)；212：第二受電電極(連接設備側(cè)第二電極)。