Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP2018082511A - Charger, electronic apparatus, electric vehicle and power system - Google Patents

Charger, electronic apparatus, electric vehicle and power system Download PDF

Info

Publication number
JP2018082511A
JP2018082511A JP2016221277A JP2016221277A JP2018082511A JP 2018082511 A JP2018082511 A JP 2018082511A JP 2016221277 A JP2016221277 A JP 2016221277A JP 2016221277 A JP2016221277 A JP 2016221277A JP 2018082511 A JP2018082511 A JP 2018082511A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
charging
voltage
battery
circuit
solid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016221277A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6870285B2 (en
Inventor
友裕 加藤
Tomohiro Kato
友裕 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2016221277A priority Critical patent/JP6870285B2/en
Publication of JP2018082511A publication Critical patent/JP2018082511A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6870285B2 publication Critical patent/JP6870285B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To smoothly switch constant current charging to constant voltage charging by using a hysteresis circuit as a switching determination circuit.SOLUTION: A charger performs constant current charging on a secondary battery and can perform switching to constant voltage charging when battery voltage of the secondary battery reaches charging reference voltage. The charger comprises a hysteresis circuit constituted of an operand amplifier or a comparator as a switching determination circuit when constant current charging is switched to constant voltage charging, and hysteresis upper limit voltage of the hysteresis circuit and charging voltage are made almost equal.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本技術は 例えば全固体電池を使用する蓄電装置を充電するのに使用される充電装置であり、さらに、充電装置によって充電される全固体電池を使用した電子機器、電動車両及び電力システムに関する。   The present technology is, for example, a charging device used to charge a power storage device using an all-solid battery, and further relates to an electronic device, an electric vehicle, and an electric power system using the all-solid battery charged by the charging device.

二次電池例えばリチウムイオン二次電池の充電方式として定電流充電(以下、CC充電と称する)と定電圧充電(以下、CV充電と称する)を組み合わせたCCCV(Constant
Current Constant Voltage: 定電流定電圧)充電方式が知られている。CCCV充電方式では、電池電圧が所定の電圧(以下、標準充電電圧と称する)に到達するまでは定電流で充電し、所定電圧に達した後は定電圧で充電する。そして、充電電流がほぼ0に収束した時点で充電が完了する。
As a charging method for a secondary battery, for example, a lithium ion secondary battery, CCCV (Constant) is a combination of constant current charging (hereinafter referred to as CC charging) and constant voltage charging (hereinafter referred to as CV charging).
Current constant voltage is known. In the CCCV charging method, charging is performed at a constant current until the battery voltage reaches a predetermined voltage (hereinafter referred to as a standard charging voltage), and charging is performed at a constant voltage after reaching the predetermined voltage. Charging is completed when the charging current converges to almost zero.

例えば、電池容量が1000mAhで標準充電電圧が4.2Vの単一の電池にCCCV充電方式で充電をする場合、まず、電池電圧が4.2V未満の領域では500mAにて定電流充電を行う(0.5C充電)。充電によって電池電圧が上昇し、電池電圧が4.2Vに達すると充電電源を定電圧制御の動作に切り替える。次第に充電電流が減少し、充電電流がほぼ0に近づくと充電を完了する。   For example, when charging a single battery having a battery capacity of 1000 mAh and a standard charging voltage of 4.2 V by the CCCV charging method, first, constant current charging is performed at 500 mA in a region where the battery voltage is less than 4.2 V ( 0.5C charge). The battery voltage rises due to charging, and when the battery voltage reaches 4.2 V, the charging power source is switched to the constant voltage control operation. The charging current gradually decreases, and charging is completed when the charging current approaches zero.

最近では、プリント回路基板実装型のリチウムイオン二次電池として期待される、固体電解質電池で提案されている。プリント回路基板に実装可能な固体電解質電池を充電するにあたり定電流充電から定電圧充電へ切り替える際に瞬間的にI(電流)R(抵抗)ドロップが生じ、定電圧に切り替わる際に、その判定電圧以下になってしまい、定電圧状態に遷移しない。また、電池を充電器に接続していない状態では、充電端子は定電圧状態であり、その状態で電池を接続するといきなり定電圧で充電することとなる。   Recently, a solid electrolyte battery, which is expected as a lithium ion secondary battery mounted on a printed circuit board, has been proposed. When charging a solid electrolyte battery that can be mounted on a printed circuit board, the I (current) R (resistance) drop occurs instantaneously when switching from constant current charging to constant voltage charging, and the judgment voltage when switching to constant voltage It becomes below, and it does not change to the constant voltage state. Further, when the battery is not connected to the charger, the charging terminal is in a constant voltage state, and when the battery is connected in that state, the battery is suddenly charged with the constant voltage.

特許文献1、特許文献2及び特許文献3には、定電流充電から定電圧充電の切り替え回路として、電池電圧を切り替えのしきい値電圧と比較するコンパレータを採用しているものが記載されている。特許文献1では、定電流充電時に於いて、アナログコンパレータ電池電圧が基準電圧に従う設定電圧に達したことを示す検知信号が出力されると、スイッチオフとなり、定電流充電電流路(定電流充電路)を断つことが記載されている。   Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3 describe a circuit that employs a comparator that compares a battery voltage with a switching threshold voltage as a switching circuit from constant current charging to constant voltage charging. . In Patent Document 1, when a detection signal indicating that the analog comparator battery voltage has reached a set voltage according to a reference voltage is output during constant current charging, the switch is turned off and a constant current charging current path (constant current charging path) is output. ) Is described.

特許文献2には、二次電池の端子電圧を検出する電圧検出回路の出力に基づいて電池に供給する充電電流を制御する充電電流制御回路と、電池の間に逆流防止ダイオードを挿入するとともに、電池と電圧検出回路の間にスイッチ素子であるFETを挿入し、スイッチ制御回路によってFET2充電用電源がオンのときに導通状態とし、充電用電源がオフのときに非導通状態とする制御を行うことが記載されている。   In Patent Document 2, a charging current control circuit that controls the charging current supplied to the battery based on the output of the voltage detection circuit that detects the terminal voltage of the secondary battery, and a backflow prevention diode are inserted between the batteries, An FET, which is a switch element, is inserted between the battery and the voltage detection circuit, and the switch control circuit controls to turn on the FET2 charging power source when on and to turn off the charging power source when off. It is described.

特許文献3には、充電用電源と、二次電池の両端子に入力端子および基準電位端子がそれぞれ接続された分圧回路と、この分圧回路の出力端子と基準電位端子との間に接続され、二次電池の種類に応じて導通状態または非導通状態とされるスイッチ回路と、充電用電源から二次電池に供給される充電電流を検出し充電電流に対応した電圧を発生する電流検出回路と、分圧回路の出力電圧と電流検出回路の出力電圧のうち電圧値の大きい方を選択する最大電圧選択回路と、この最大電圧選択回路の出力に応じて充電電流を制御する電流制御回路とを有する構成が記載されている。   Patent Document 3 discloses a charging power source, a voltage dividing circuit in which an input terminal and a reference potential terminal are connected to both terminals of a secondary battery, and a connection between an output terminal and a reference potential terminal of the voltage dividing circuit. And a switch circuit that is turned on or off according to the type of the secondary battery, and a current detection that detects a charging current supplied to the secondary battery from the charging power source and generates a voltage corresponding to the charging current Circuit, a maximum voltage selection circuit that selects a larger one of the output voltage of the voltage dividing circuit and the output voltage of the current detection circuit, and a current control circuit that controls the charging current according to the output of the maximum voltage selection circuit The structure which has is described.

特開平10−136579号公報JP-A-10-136579 特開平8−317571号公報JP-A-8-317571 特開平8−214466号公報JP-A-8-214466

特許文献1及び特許文献2に記載のものは、単純にコンパレータで比較する回路構成示されているが、その詳細構成についての記載がない。また、特許文献3の場合、ヒステリシス回路を含んでいないため、定電流充電から定電圧充電に切り替わる際、確実な切り替わりは困難である。   Although the circuits described in Patent Document 1 and Patent Document 2 are simply shown as circuit configurations to be compared by a comparator, there is no description of the detailed configuration. In addition, since Patent Document 3 does not include a hysteresis circuit, it is difficult to switch reliably when switching from constant current charging to constant voltage charging.

したがって、本技術の目的は、定電流充電から定電圧充電が確実に切り替わることができ、回路構成が簡単な充電装置であり、さらに、充電装置によって充電される全固体電池を使用した蓄電装置、電子機器、電動車両及び電力システムを提供することにある。   Therefore, an object of the present technology is a charging device that can switch from constant current charging to constant voltage charging with certainty and has a simple circuit configuration, and further, a power storage device that uses an all-solid battery that is charged by the charging device, To provide an electronic device, an electric vehicle, and an electric power system.

本技術は、二次電池に対して定電流充電を行い、且つ、二次電池の電池電圧が充電基準電圧に達すると定電圧充電に切り替えることが可能な充電装置であって、
定電流充電から定電圧充電へ切り替わる際の切替判定回路として、オペアンプ若しくはコンパレータからなるヒステリシス回路を設け、
ヒステリシス回路のヒステリシス上限電圧と充電電圧がほぼ等しくされた充電装置である。
なお、ここでいう「ほぼ等しい」状態とは、誤差が(+/−)1%以内である状態をいう。
The present technology is a charging device that performs constant-current charging for a secondary battery and can switch to constant-voltage charging when the battery voltage of the secondary battery reaches a charging reference voltage,
As a switching judgment circuit when switching from constant current charging to constant voltage charging, a hysteresis circuit consisting of an operational amplifier or a comparator is provided,
This is a charging device in which the hysteresis upper limit voltage and the charging voltage of the hysteresis circuit are substantially equal.
Here, the “substantially equal” state refers to a state where the error is within (+/−) 1%.

より具体的には、本技術は、オペアンプ若しくはコンパレータの反転入力端子を入力端子Aとし、非反転入力端子を入力端子Bとし、
切替判定回路は、電池電圧端子と入力端子A間の抵抗R1、入力端子Aとオペアンプ若しくはコンパレータの出力端子間の抵抗R2で電池電圧を分圧した電圧を、入力端子Aに印加し、
充電基準電圧端子と入力端子B間の抵抗R3、入力端子Bとグラウンド端子間の抵抗R4で充電基準電圧を分圧した電圧を、入力端子Bに印加するように構成された充電装置である。
More specifically, in the present technology, the inverting input terminal of the operational amplifier or the comparator is the input terminal A, the non-inverting input terminal is the input terminal B,
The switching determination circuit applies, to the input terminal A, a voltage obtained by dividing the battery voltage by the resistor R1 between the battery voltage terminal and the input terminal A, and the resistor R2 between the input terminal A and the output terminal of the operational amplifier or comparator.
The charging device is configured to apply to the input terminal B a voltage obtained by dividing the charging reference voltage with a resistor R3 between the charging reference voltage terminal and the input terminal B and a resistor R4 between the input terminal B and the ground terminal.

さらに、本技術は、上述した充電装置によって充電される全固体電池から電力の供給を受ける電子カード、ウェアラブル機器、IoT端末、アミューズメント機器、IC基板埋め込み電池、または、環境発電機器である。
さらに、本技術は、上述した充電装置によって充電される全固体電池から電力の供給を受ける電子機器である。
さらに、本技術は、上述した充電装置によって充電される全固体電池蓄電装置と、全固体電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、全固体電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置とを有する電動車両である。
さらに、本技術は、上述した充電装置によって充電される全固体電池から電力の供給を受ける電力システムである。
Further, the present technology is an electronic card, a wearable device, an IoT terminal, an amusement device, an IC board embedded battery, or an energy harvesting device that receives power from the all-solid battery charged by the above-described charging device.
Furthermore, the present technology is an electronic device that receives power from an all-solid battery that is charged by the above-described charging device.
Further, the present technology is based on the information on the all-solid-state battery, the all-solid-state battery power storage device that is charged by the above-described charging device, the conversion device that receives power from the all-solid-state battery and converts it into the driving force of the vehicle, An electric vehicle having a control device that performs information processing related to vehicle control.
Furthermore, this technique is an electric power system which receives supply of electric power from the all-solid-state battery charged by the charging device mentioned above.

少なくとも一つの実施形態によれば、定電流充電から定電圧充電への切替の判定は、電流及び電池の内部抵抗による電圧降下以上のヒステリシスを有するヒステリシス回路によってなされるので、発振が生じたり、定電流充電によって充電基準電圧以上に二次電池が充電されたりすることを防止することができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果又はそれらと異質な効果であっても良い。   According to at least one embodiment, the determination of switching from constant current charging to constant voltage charging is made by a hysteresis circuit having a hysteresis equal to or greater than the voltage drop due to the current and the internal resistance of the battery. It is possible to prevent the secondary battery from being charged beyond the charging reference voltage by current charging. It should be noted that the effects described here are not necessarily limited, and may be any of the effects described in the present disclosure or effects different from them.

本技術が適用できる全固体電池の一例を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating an example of the all-solid-state battery which can apply this technique. 本技術が適用できる全固体電池の他の例を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the other example of the all-solid-state battery which can apply this technique. 全固体電池をプリント回路基板に実装した場合の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure at the time of mounting an all-solid-state battery on a printed circuit board. 本技術の一実施の形態のブロック図である。It is a block diagram of one embodiment of this art. 切替判定回路をオペアンプで構成した場合の接続図である。It is a connection diagram at the time of comprising a switching determination circuit with an operational amplifier. 図5の構成の説明のためのタイミングチャートである。6 is a timing chart for explaining the configuration of FIG. 5. 切替判定回路をヒステリシス回路で構成した場合の接続図である。It is a connection diagram when the switching determination circuit is configured by a hysteresis circuit. 図7の構成の説明のためのタイミングチャートである。8 is a timing chart for explaining the configuration of FIG. 7. 本技術の一実施の形態における切替判定回路の接続図である。It is a connection diagram of a switching determination circuit in an embodiment of the present technology. 図9の構成の説明のためのタイミングチャートである。10 is a timing chart for explaining the configuration of FIG. 9. 本技術の一実施の形態における定電圧タイマー回路の説明に使用するタイミングチャートである。It is a timing chart used for explanation of a constant voltage timer circuit in one embodiment of this art. 本技術の一実施の形態におけるバッファ回路の接続図である。It is a connection diagram of a buffer circuit in an embodiment of the present technology. 本技術の一実施の形態における時定数回路を示す接続図である。It is a connection diagram showing a time constant circuit in an embodiment of the present technology. 本技術の一実施の形態におけるスイッチング回路を示す接続図である。It is a connection diagram showing a switching circuit in an embodiment of the present technology. 本技術の一実施の形態におけるスイッチング回路を示す接続図である。It is a connection diagram showing a switching circuit in an embodiment of the present technology. 本技術の一実施の形態における過充電保護回路及び過放電保護回路を示す接続図である。It is a connection diagram showing an overcharge protection circuit and an overdischarge protection circuit in an embodiment of the present technology. 本技術の応用例としてのユニバーサルクレジットカードの外観を示す平面図である。It is a top view which shows the external appearance of the universal credit card as an application example of this technique. 本技術の応用例としての無線センサノードの一例のブロック図である。It is a block diagram of an example of a wireless sensor node as an example of application of this art. 本技術の応用例としてのリストバンド型活動量計の一例のブロック図である。It is a block diagram of an example of a wristband type activity meter as an application example of the present technology. リストバンド型活動量計の本体部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the main-body part of a wristband type active mass meter. 本技術の応用例としてのリストバンド型電子機器の一例の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of an example of the wristband type electronic device as an application example of this technique. リストバンド型電子機器の一例の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of an example of a wristband type electronic device. 本技術の応用例としてのスマートウオッチの全体構成を示す斜視図である。It is a perspective view showing the whole smart watch composition as an example of application of this art. スマートウオッチの全体構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an overall configuration of a smart watch. 本技術の応用例としてのバンド型電子機器の内部構成の一部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a part of internal structure of the band type electronic device as an application example of this technique. バンド型電子機器の回路構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the circuit structure of a band type electronic device. フレキシブル回路基板の蛇行状態を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the meandering state of a flexible circuit board. セグメント内に、バッテリが配置される状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state by which a battery is arrange | positioned in a segment. 本技術の応用例としてのメガネ型端末の一例の斜視図である。It is a perspective view of an example of a glasses type terminal as an application example of this art. メガネ型端末の画像表示装置の第1の例の概念図である。It is a conceptual diagram of the 1st example of the image display apparatus of a glasses-type terminal. 画像表示装置の第2の例の概念図である。It is a conceptual diagram of the 2nd example of an image display apparatus. 画像表示装置の第3の例の概念図である。It is a conceptual diagram of the 3rd example of an image display apparatus. 画像表示装置の第4の例の概念図である。It is a conceptual diagram of the 4th example of an image display apparatus. 本技術が適用されたシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す概略図である。It is a schematic diagram showing roughly an example of composition of a hybrid vehicle which adopts a series hybrid system to which this art is applied. 本技術が適用された住宅用の蓄電システムを示す概略図である。It is the schematic which shows the electrical storage system for houses to which this technique was applied.

以下に説明する実施の形態は、本技術の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されている。しかしながら、本技術の範囲は、以下の説明において、特に本技術を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
なお、本技術の説明は、下記の順序にしたがってなされる。
<<1.一実施の形態>
<<2.応用例>
<<3.変形例>
The embodiments described below are preferred specific examples of the present technology, and various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present technology is not limited to these embodiments unless otherwise specified in the following description.
In addition, description of this technique is made according to the following order.
<< 1. Embodiment>
<< 2. Application example>
<< 3. Modification>

<<1.一実施の形態>>
「全固体電池」
本技術に使用できる全固体電池について説明する。例えばスマートフォンのようなモバイル機器の電池としてモバイルバッテリが知られている。モバイルバッテリの場合、大容量になるにつれて、大型化したり、重量が重くなるという問題がある。全固体電池、特に薄膜型全固体電池は、薄型化が可能であるので、薄く、軽量のモバイルバッテリを実現することができる。なお、以下の説明では、全固体電池を例に本技術を説明するが、本技術は、全固体電池でないリチウムイオン電池、鉛電池、ニッケル水素電池等の二次電池に対しても適用することができる。
<< 1. One embodiment >>
"All-solid battery"
An all-solid battery that can be used in the present technology will be described. For example, a mobile battery is known as a battery for a mobile device such as a smartphone. In the case of a mobile battery, there is a problem that it becomes larger or heavier as the capacity increases. All-solid-state batteries, particularly thin-film all-solid-state batteries, can be thinned, so that a thin and lightweight mobile battery can be realized. In the following description, the present technology will be described by taking an all-solid battery as an example. However, the present technology may be applied to a secondary battery such as a lithium ion battery, a lead battery, or a nickel metal hydride battery that is not an all-solid battery. Can do.

「電池の構成」
図1は、いわゆるバルク型全固体電池の構成であり、固体電解質層1111と、固体電解質層1111の一方の主面に設けられた正極層1112と、固体電解質層1111の他方の主面に設けられた負極層1113とを備える。この電池は、電極反応物質であるLiの授受により電池容量が繰り返して得られる二次電池であり、リチウムイオンの吸蔵放出により負極の容量が得られるリチウムイオン二次電池であってもよいし、リチウム金属の析出溶解により負極の容量が得られるリチウム金属二次電池であってもよい。
"Battery configuration"
FIG. 1 shows a configuration of a so-called bulk type all-solid battery, which is provided on a solid electrolyte layer 1111, a positive electrode layer 1112 provided on one main surface of the solid electrolyte layer 1111, and the other main surface of the solid electrolyte layer 1111. The negative electrode layer 1113 is provided. This battery is a secondary battery obtained by repeatedly receiving and transferring Li, which is an electrode reactant, and may be a lithium ion secondary battery in which the capacity of the negative electrode is obtained by occlusion and release of lithium ions, It may be a lithium metal secondary battery in which the capacity of the negative electrode is obtained by precipitation dissolution of lithium metal.

(固体電解質層)
固体電解質層1111は、1種または2種以上の固体電解質を含んでいる。固体電解質は、リチウムイオン伝導体である酸化物ガラスおよび酸化物ガラスセラミックスのうちの少なくとも1種であり、リチウムイオン伝導度の向上の観点からすると、酸化物ガラスセラミックスであることが好ましい。酸化物ガラスおよび酸化物ガラスセラミックスは、大気(水分)に対して高い安定性を有するため、アルミラミネートフィルムなどの外装材を省略できる。外装材を省略した場合には、電池のエネルギー密度を更に向上することができる。固体電解質層1111は、例えば、固体電解質層前駆体としてのグリーンシートの焼成体である。
(Solid electrolyte layer)
The solid electrolyte layer 1111 includes one kind or two or more kinds of solid electrolytes. The solid electrolyte is at least one of an oxide glass and an oxide glass ceramic that are lithium ion conductors, and is preferably an oxide glass ceramic from the viewpoint of improving lithium ion conductivity. Oxide glass and oxide glass ceramics have high stability with respect to the atmosphere (moisture), so that an exterior material such as an aluminum laminate film can be omitted. When the packaging material is omitted, the energy density of the battery can be further improved. The solid electrolyte layer 1111 is, for example, a fired body of a green sheet as a solid electrolyte layer precursor.

ここで、ガラスとは、X線回折や電子線回折等においてハローが観測されるなど、結晶学的に非晶質であるものをいう。ガラスセラミックス(結晶化ガラス)とは、X線回折や電子線回折等においてピークおよびハローが観測されるなど、結晶学的に非晶質と結晶質とが混在しているものをいう。   Here, the glass means a crystallographically amorphous material such as a halo observed in X-ray diffraction, electron beam diffraction, or the like. Glass ceramics (crystallized glass) refers to a crystallographic mixture of amorphous and crystalline materials, such as peaks and halos observed in X-ray diffraction, electron beam diffraction, and the like.

固体電解質のリチウムイオン伝導度は、電池性能の向上の観点から、106 S/cm以上であることが好ましい。ここで、イオン伝導度は、交流インピーダンス法により、以下のようにして求められる値である。まず、固体電解質層1111の両面に金(Au)からなる電極を形成してサンプルを作製する。次に、インピーダンス測定装置(東洋テクニカ製)を用いて、室温(25℃)にてサンプルに交流インピーダンス測定(周波数:10+6Hz〜10-1Hz、電圧:100mV)を行い、コール−コールプロットを作成する。続いて、このコール−コールプロットからイオン伝導度を求める。 The lithium ion conductivity of the solid electrolyte is preferably 10 6 S / cm or more from the viewpoint of improving battery performance. Here, the ionic conductivity is a value obtained by the AC impedance method as follows. First, an electrode made of gold (Au) is formed on both surfaces of the solid electrolyte layer 1111 to prepare a sample. Next, AC impedance measurement (frequency: 10 +6 Hz to 10 −1 Hz, voltage: 100 mV) is performed on the sample at room temperature (25 ° C.) using an impedance measuring device (manufactured by Toyo Technica), and Cole-Cole Create a plot. Subsequently, the ionic conductivity is obtained from this Cole-Cole plot.

固体電解質層1111に含まれる固体電解質は、焼結されている。固体電解質である酸化物ガラスおよび酸化物ガラスセラミックスの焼結温度は、好ましくは550℃以下、より好ましくは300℃以上550℃以下、更により好ましくは300℃以上500℃以下である。   The solid electrolyte contained in the solid electrolyte layer 1111 is sintered. The sintering temperature of the oxide glass and the oxide glass ceramic that is a solid electrolyte is preferably 550 ° C. or lower, more preferably 300 ° C. or higher and 550 ° C. or lower, and even more preferably 300 ° C. or higher and 500 ° C. or lower.

焼結温度が550℃以下であると、焼成工程(焼結工程)において炭素材料の焼失が抑制されるので、負極活物質として炭素材料を用いることが可能となる。したがって、電池のエネルギー密度を更に向上できる。また、正極層1112が導電剤を含む場合、その導電剤として炭素材料を用いることができる。よって、正極層1112に良好な電子伝導パスを形成し、正極層1112の伝導性を向上できる。負極層1113が導電剤を含む場合にも、その導電剤として炭素材料を用いることができるので、負極層1113の伝導性を向上できる。   When the sintering temperature is 550 ° C. or lower, the carbon material can be prevented from being burned out in the firing step (sintering step), and thus the carbon material can be used as the negative electrode active material. Therefore, the energy density of the battery can be further improved. In the case where the positive electrode layer 1112 includes a conductive agent, a carbon material can be used as the conductive agent. Therefore, a favorable electron conduction path can be formed in the positive electrode layer 1112 and the conductivity of the positive electrode layer 1112 can be improved. Even when the negative electrode layer 1113 includes a conductive agent, a carbon material can be used as the conductive agent, so that the conductivity of the negative electrode layer 1113 can be improved.

また、焼結温度が550℃以下であると、焼成工程(焼結工程)において固体電解質と電極活物質とが反応して、不働態などの副生成物が形成されることを抑制できる。したがって、電池特性の低下を抑制できる。また、焼成温度が550℃以下という低温であると、電極活物質の種類の選択幅が広がるので、電池設計の自由度を向上できる。   In addition, when the sintering temperature is 550 ° C. or lower, it is possible to suppress the formation of byproducts such as a passive state due to the reaction between the solid electrolyte and the electrode active material in the firing step (sintering step). Accordingly, it is possible to suppress a decrease in battery characteristics. Further, when the firing temperature is as low as 550 ° C. or less, the range of selection of the type of electrode active material is widened, so the degree of freedom in battery design can be improved.

一方、焼結温度が300℃以上であると、焼成工程(焼結工程)において、電極前駆体および/または固体電解質層前駆体に含まれる、アクリル樹脂などの一般的な有機結着剤を焼失させることができる。   On the other hand, when the sintering temperature is 300 ° C. or higher, a general organic binder such as an acrylic resin contained in the electrode precursor and / or the solid electrolyte layer precursor is burned off in the firing step (sintering step). Can be made.

酸化物ガラスおよび酸化物ガラスセラミックスは、焼結温度が550℃以下であり、高い熱収縮率を有し、300℃以上550℃以下において流動性にも富むものが好ましい。これは以下のような効果が得られるからである。すなわち、固体電解質層1111と正極層1112との反応および固体電解質層1111と負極層1113との反応を抑制することができる。また、正極層1112と固体電解質層1111の間、および負極層1113と固体電解質層1111の間に良好な界面を形成し、正極層1112と固体電解質層1111の間、および負極層1113と固体電解質層1111の間の界面抵抗を低減できる。   Oxide glass and oxide glass ceramics preferably have a sintering temperature of 550 ° C. or lower, a high thermal shrinkage, and high fluidity at 300 ° C. or higher and 550 ° C. or lower. This is because the following effects can be obtained. That is, the reaction between the solid electrolyte layer 1111 and the positive electrode layer 1112 and the reaction between the solid electrolyte layer 1111 and the negative electrode layer 1113 can be suppressed. Further, good interfaces are formed between the positive electrode layer 1112 and the solid electrolyte layer 1111 and between the negative electrode layer 1113 and the solid electrolyte layer 1111, and between the positive electrode layer 1112 and the solid electrolyte layer 1111, and between the negative electrode layer 1113 and the solid electrolyte layer. The interface resistance between the layers 1111 can be reduced.

酸化物ガラスおよび酸化物ガラスセラミックスとしては、Ge(ゲルマニウム)、Si(ケイ素)、B(ホウ素)およびP(リン)のうちの少なくとも1種と、Li(リチウム)と、O(酸素)とを含むものが好ましく、Si、B、LiおよびOを含むものがより好ましい。具体的には、酸化ゲルマニウム(GeO2 )、酸化ケイ素(SiO2 )、酸化ホウ素(B2 3 )および酸化リン(P2 5 )のうちの少なくとも1種と、酸化リチウム(Li2 O)とを含むものが好ましく、SiO2 、B2 3 およびLi2 Oを含むものがより好まし い。上記のようにGe、Si、BおよびPのうちの少なくとも1種と、Li
と、Oとを含む酸化物ガラスおよび酸化物ガラスセラミックスは、300℃以上550℃以下の焼結温度を有し、高い熱収縮率を有し、当該温度範囲において流動性にも富んでいるため、界面抵抗の低減や電池のエネルギー密度の向上などの観点から、有利である。
As oxide glass and oxide glass ceramic, at least one of Ge (germanium), Si (silicon), B (boron), and P (phosphorus), Li (lithium), and O (oxygen) Those containing Si, B, Li and O are more preferable. Specifically, at least one of germanium oxide (GeO 2 ), silicon oxide (SiO 2 ), boron oxide (B 2 O 3 ) and phosphorus oxide (P 2 O 5 ), and lithium oxide (Li 2 O). ) Are preferable, and those including SiO 2 , B 2 O 3 and Li 2 O are more preferable. As described above, at least one of Ge, Si, B and P, and Li
Oxide glass and oxide glass ceramics containing O and O have a sintering temperature of 300 ° C. or higher and 550 ° C. or lower, have a high heat shrinkage rate, and are highly fluid in the temperature range. From the viewpoint of reducing the interface resistance and improving the energy density of the battery, it is advantageous.

Li2 Oの含有量は、固体電解質の焼結温度を低下させる観点から、好ましくは20mol%以上75mol%以下、より好ましくは30mol%以上75mol%以下、更により好ましくは40mol%以上75mol%以下、特に好ましくは50mol%以上75mol%以下である。 The content of Li 2 O is preferably 20 mol% or more and 75 mol% or less, more preferably 30 mol% or more and 75 mol% or less, still more preferably 40 mol% or more and 75 mol% or less, from the viewpoint of lowering the sintering temperature of the solid electrolyte. Especially preferably, they are 50 mol% or more and 75 mol% or less.

固体電解質がGeO2 を含む場合、このGeO2 の含有量は、0mol%より大きく80mol%以下であることが好ましい。固体電解質がSiO2 を含む場合、このSiO2 の含有量は、0mol%より大きく70mol%以下であることが好ましい。固体電解質がB2 3 を含む場合、このB2 3 の含有量は、0mol%より大きく60mol%以下であることが好ましい。固体電解質がP2 5 を含む場合、このP2 5 の含有量は、0mol%より大きく50mol%以下であることが好ましい。 When a solid electrolyte containing GeO 2, the content of the GeO 2 is preferably less greater 80 mol% than 0 mol%. When a solid electrolyte containing SiO 2, the content of the SiO 2 is preferably from greater than 0 mol% 70 mol%. When a solid electrolyte comprising a B 2 O 3, the content of the B 2 O 3 is preferably not more than greater than 0 mol% 60 mol%. When a solid electrolyte comprising a P 2 O 5, the content of the P 2 O 5 is preferably from greater than 0 mol% 50 mol%.

なお、上記各酸化物の含有量は、固体電解質中における各酸化物の含有量であり、具体的には、GeO2 、SiO2 、B2 3 およびP2 5 のうち1種以上と、Li2 Oとの合計量(mol)に対する各酸化物の含有量(mol)の割合を百分率(mol%)で示している。各酸化物の含有量は、誘導結合プラズマ発光分光分析法(ICP−AES)などを用いて測定することが可能である。 The content of each oxide is the content of each oxide in the solid electrolyte, and specifically, one or more of GeO 2 , SiO 2 , B 2 O 3 and P 2 O 5 , The ratio of the content (mol) of each oxide to the total amount (mol) with Li 2 O is shown as a percentage (mol%). The content of each oxide can be measured using inductively coupled plasma emission spectroscopy (ICP-AES) or the like.

固体電解質は、必要に応じて添加元素を更に含んでいてもよい。添加元素としては、例えば、Na(ナトリウム)、Mg(マグネシウム)、Al(アルミニウム)、K(カリウム)、Ca(カルシウム)、Ti(チタン)、V(バナジウム)、Cr(クロム)、Mn(マンガン)、Fe(鉄)、Co(コバルト)、Ni(ニッケル)、Cu(銅)、Zn
(亜鉛)、Ga(ガリウム)、Se(セレン)、Rb(ルビジウム)、S(硫黄)、Y
(イットリウム)、Zr(ジルコニウム)、Nb(ニオブ)、Mo(モリブデン)、Ag(銀)、In(インジウム)、Sn(スズ)、Sb(アンチモン)、Cs(セシウム)、Ba(バナジウム)、Hf(ハフニウム)、Ta(タンタル)、W(タングステン)、Pb(鉛)、Bi(ビスマス)、Au(金)、La(ランタン)、Nd(ネオジム)およびEu(ユーロピウム)からなる群より選ばれる少なくとも1種が挙げられる。固体電解質が、これらの添加元素からなる群より選ばれる少なくとも1種を酸化物として含んでいてもよい。
The solid electrolyte may further contain an additive element as necessary. As an additive element, for example, Na (sodium), Mg (magnesium), Al (aluminum), K (potassium), Ca (calcium), Ti (titanium), V (vanadium), Cr (chromium), Mn (manganese) ), Fe (iron), Co (cobalt), Ni (nickel), Cu (copper), Zn
(Zinc), Ga (gallium), Se (selenium), Rb (rubidium), S (sulfur), Y
(Yttrium), Zr (zirconium), Nb (niobium), Mo (molybdenum), Ag (silver), In (indium), Sn (tin), Sb (antimony), Cs (cesium), Ba (vanadium), Hf (Hafnium), Ta (tantalum), W (tungsten), Pb (lead), Bi (bismuth), Au (gold), La (lanthanum), Nd (neodymium) and Eu (europium) One type is mentioned. The solid electrolyte may contain at least one selected from the group consisting of these additive elements as an oxide.

(正極層)
正極層1112は、1種または2類以上の正極活物質と、1種または2類以上の固体電解質とを含んでいる正極活物質層である。固体電解質が、結着剤としての機能を有していてもよい。正極層1112は、必要に応じて導電剤を更に含んでいてもよい。正極層1112は、例えば、正極層前駆体としてのグリーンシートの焼成体である。
(Positive electrode layer)
The positive electrode layer 1112 is a positive electrode active material layer containing one or more kinds of positive electrode active materials and one or more kinds of solid electrolytes. The solid electrolyte may have a function as a binder. The positive electrode layer 1112 may further include a conductive agent as necessary. The positive electrode layer 1112 is, for example, a fired body of a green sheet as a positive electrode layer precursor.

正極活物質は、例えば、電極反応物質であるリチウムイオンを吸蔵放出可能な正極材料を含んでいる。この正極材料は、高いエネルギー密度が得られる観点から、リチウム含有化合物などであることが好ましいが、これに限定されるものではない。このリチウム含有化合物は、例えば、リチウムと遷移金属元素とを構成元素として含む複合酸化物(リチウム遷移金属複合酸化物)や、リチウムと遷移金属元素とを構成元素として含むリン酸化合物(リチウム遷移金属リン酸化合物)などである。中でも、遷移金属元素は、Co、Ni、MnおよびFeのいずれか1種または2類以上であることが好ましい。より高い電圧が得られるからである。   The positive electrode active material includes, for example, a positive electrode material capable of occluding and releasing lithium ions that are electrode reactants. The positive electrode material is preferably a lithium-containing compound or the like from the viewpoint of obtaining a high energy density, but is not limited thereto. This lithium-containing compound is, for example, a composite oxide (lithium transition metal composite oxide) containing lithium and a transition metal element as constituent elements, or a phosphate compound (lithium transition metal) containing lithium and a transition metal element as constituent elements. Phosphate compounds). Among these, the transition metal element is preferably one or more of Co, Ni, Mn, and Fe. This is because a higher voltage can be obtained.

リチウム遷移金属複合酸化物は、例えば、LixM1O2 またはLiyM2O4 などで表されるものである。より具体的には例えば、リチウム遷移金属複合酸化物は、LiCoO2 、LiNiO2 、LiVO2 、LiCrO2 またはLiMn2 4 などである。また
、リチウ ム遷移金属リン酸化合物は、例えば、Liz3 PO4 などで表されるものである。より具体的には例えば、リチウム遷移金属リン酸化合物は、LiFePO4 またはLiCoPO4 などである。但し、M1〜M3は1種または2類以上の遷移金属元素であり、x〜zの値は任意である。
The lithium transition metal composite oxide is represented by, for example, Li x M1O 2 or Li y M2O 4 . More specifically, for example, the lithium transition metal composite oxide is LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiVO 2 , LiCrO 2, or LiMn 2 O 4 . Further, the lithium transition metal phosphate compound is represented by, for example, Li z M 3 PO 4 . More specifically, for example, the lithium transition metal phosphate compound is LiFePO 4 or LiCoPO 4 . However, M1 to M3 are one or more transition metal elements, and the values of x to z are arbitrary.

この他、正極活物質は、例えば、酸化物、二硫化物、カルコゲン化物または導電性高分子などでもよい。酸化物は、例えば、酸化チタン、酸化バナジウムまたは二酸化マンガンなどである。二硫化物は、例えば、二硫化チタンまたは硫化モリブデンなどである。カルコゲン化物は、例えば、セレン化ニオブなどである。導電性高分子は、例えば、ジスルフィド、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリパラスチレン、ポリアセチレン、ポリアセンなどである。   In addition, the positive electrode active material may be, for example, an oxide, disulfide, chalcogenide, or conductive polymer. Examples of the oxide include titanium oxide, vanadium oxide, and manganese dioxide. Examples of the disulfide include titanium disulfide and molybdenum sulfide. An example of the chalcogenide is niobium selenide. Examples of the conductive polymer include disulfide, polypyrrole, polyaniline, polythiophene, polyparastyrene, polyacetylene, and polyacene.

固体電解質は、上述の固体電解質層1111に含まれるものと同様である。但し、固体電解質層1111と正極層1112に含まれる固体電解質の組成(材料)または組成比は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。   The solid electrolyte is the same as that included in the solid electrolyte layer 1111 described above. However, the composition (material) or composition ratio of the solid electrolytes contained in the solid electrolyte layer 1111 and the positive electrode layer 1112 may be the same or different.

固体電解質は、焼結温度が550℃以下であり、高い熱収縮率を有する酸化物ガラスおよび酸化物ガラスセラミックスのうちの少なくとも1種であることが好ましい。固体電解質としてこのような材料を用いることで、焼成工程において、550℃以下の低温焼成にて正極活物質/固体電解質間の隙間および正極活物質間の隙間を低減し、かつ、正極活物質/固体電解質間に良好な界面を形成することができる。したがって、固体電解質と正極活物質との反応を抑制しつつ、正極層1112中の正極活物質の体積占有率、および正極層12中の正極活物質の質量比率を向上し、かつ正極活物質/固体電解質間の界面抵抗を低減できる。   The solid electrolyte is preferably at least one of oxide glass and oxide glass ceramic having a sintering temperature of 550 ° C. or lower and a high thermal shrinkage rate. By using such a material as the solid electrolyte, the gap between the positive electrode active material / solid electrolyte and the gap between the positive electrode active material and the positive electrode active material / A good interface can be formed between the solid electrolytes. Therefore, while suppressing the reaction between the solid electrolyte and the positive electrode active material, the volume occupancy of the positive electrode active material in the positive electrode layer 1112 and the mass ratio of the positive electrode active material in the positive electrode layer 12 are improved, and the positive electrode active material / Interfacial resistance between solid electrolytes can be reduced.

導電剤は、例えば、炭素材料、金属、金属酸化物および導電性高分子などのうちの少なくとも1種である。炭素材料としては、例えば、黒鉛、炭素繊維、カーボンブラック、カーボンナノチューブなどを用いることができる。炭素繊維としては、例えば、気相成長炭素繊維(Vapor Growth Carbon Fiber:VGCF)などを用いることができる。カーボンブ
ラックとしては、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどを用いることができる。カーボンナノチューブとしては、例えば、シングルウォールカーボンナノチューブ(SWCNT)、ダブルウォールカーボンナノチューブ(DWCNT)などのマルチウォールカーボンナノチューブ(MWCNT)などを用いることができる。金属としては、例えば、Ni粉末などを用いることができる。金属酸化物としては、例えば、SnO2 などを用いることができる。導電性高分子としては、例えば、置換または無置換のポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、およびこれらから選ばれる1種または2種からなる(共)重合体などを用いることができる。なお、導電剤は、導電性を有する材料であればよく、上述の例に限定されるものではない。
The conductive agent is, for example, at least one of a carbon material, a metal, a metal oxide, a conductive polymer, and the like. As the carbon material, for example, graphite, carbon fiber, carbon black, carbon nanotube, or the like can be used. As the carbon fiber, for example, vapor growth carbon fiber (VGCF) can be used. As carbon black, acetylene black, Ketjen black, etc. can be used, for example. As the carbon nanotube, for example, a multi-wall carbon nanotube (MWCNT) such as a single wall carbon nanotube (SWCNT) or a double wall carbon nanotube (DWCNT) can be used. As the metal, for example, Ni powder can be used. For example, SnO 2 can be used as the metal oxide. As the conductive polymer, for example, substituted or unsubstituted polyaniline, polypyrrole, polythiophene, and one or two (co) polymers selected from these can be used. Note that the conductive agent may be any material having conductivity, and is not limited to the above example.

(負極層)
負極層1113は、1種または2類以上の負極活物質と、1種または2類以上の固体電解質とを含んでいる負極活物質層である。固体電解質が、結着剤としての機能を有していてもよい。負極層1113は、必要に応じて導電剤を更に含んでいてもよい。負極層1113は、例えば、負極層前駆体としてのグリーンシートの焼成体である。
(Negative electrode layer)
The negative electrode layer 1113 is a negative electrode active material layer containing one or more types of negative electrode active materials and one or more types of solid electrolytes. The solid electrolyte may have a function as a binder. The negative electrode layer 1113 may further include a conductive agent as necessary. The negative electrode layer 1113 is, for example, a green sheet fired body as a negative electrode layer precursor.

負極活物質は、例えば、電極反応物質であるリチウムイオンを吸蔵放出可能な負極材料を含んでいる。この負極材料は、高いエネルギー密度が得られる観点から、炭素材料または金属系材料などであることが好ましいが、これに限定されるものではない。   The negative electrode active material includes, for example, a negative electrode material capable of occluding and releasing lithium ions that are electrode reactants. The negative electrode material is preferably a carbon material or a metal-based material from the viewpoint of obtaining a high energy density, but is not limited thereto.

炭素材料は、例えば、易黒鉛化性炭素、難黒鉛化性炭素、黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)または高配向性グラファイト(HOPG)などである。   Examples of the carbon material include graphitizable carbon, non-graphitizable carbon, graphite, mesocarbon microbeads (MCMB), and highly oriented graphite (HOPG).

金属系材料は、例えば、リチウムと合金を形成可能な金属元素または半金属元素を構成元素として含む材料である。より具体的には例えば、金属系材料は、Si(ケイ素)、Sn(スズ)、Al(アルミニウム)、In(インジウム)、Mg(マグネシウム)、B
(ホウ素)、Ga(ガリウム)、Ge(ゲルマニウム)、Pb(鉛)、Bi(ビスマス)、Cd(カドミウム)、Ag(銀)、Zn(亜鉛)、Hf(ハフニウム)、Zr(ジルコニウム)、Y(イットリウム)、Pd(パラジウム)またはPt(白金)などの単体、合金または化合物のいずれか1種または2類以上である。但し、単体は、純度100%に限らず、微量の不純物を含んでいてもよい。合金または化合物としては、例えば、SiB4 、TiSi2 、SiC、Si3 4 、SiOv (0<<v≦2)、LiSiO、SnOw(0<<w≦2)、SnSiO3 、LiSnO、Mg2 Snなどが挙げられる。
The metal-based material is a material containing, for example, a metal element or a metalloid element capable of forming an alloy with lithium as a constituent element. More specifically, for example, the metal-based material is Si (silicon), Sn (tin), Al (aluminum), In (indium), Mg (magnesium), B
(Boron), Ga (gallium), Ge (germanium), Pb (lead), Bi (bismuth), Cd (cadmium), Ag (silver), Zn (zinc), Hf (hafnium), Zr (zirconium), Y (Yttrium), Pd (palladium), Pt (platinum) and other simple substances, alloys, or compounds. However, the simple substance is not limited to 100% purity, and may contain a small amount of impurities. Examples of the alloy or compound include SiB 4 , TiSi 2 , SiC, Si 3 N 4 , SiO v (0 << v ≦ 2), LiSiO, SnO w (0 << w ≦ 2), SnSiO 3 , LiSnO, Mg 2 Sn and the like can be mentioned.

金属系材料は、リチウム含有化合物またはリチウム金属(リチウムの単体)でもよい。リチウム含有化合物は、リチウムと遷移金属元素とを構成元素として含む複合酸化物(リチウム遷移金属複合酸化物)である。この複合酸化物としては、例えば、Li4 Ti5 12などが挙げられる。 The metal-based material may be a lithium-containing compound or lithium metal (lithium simple substance). The lithium-containing compound is a composite oxide (lithium transition metal composite oxide) containing lithium and a transition metal element as constituent elements. Examples of this composite oxide include Li 4 Ti 5 O 12 .

固体電解質は、上述の固体電解質層1111に含まれるものと同様である。但し、固体電解質層1111と負極層1113に含まれる固体電解質の組成(材料)または組成比は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。   The solid electrolyte is the same as that included in the solid electrolyte layer 1111 described above. However, the composition (material) or composition ratio of the solid electrolytes contained in the solid electrolyte layer 1111 and the negative electrode layer 1113 may be the same or different.

固体電解質は、焼結温度が550℃以下であり、高い熱収縮率を有する酸化物ガラスおよび酸化物ガラスセラミックスのうちの少なくとも1種であることが好ましい。固体電解質としてこのような材料を用いることで、焼成工程において、550℃以下の低温焼成にて負極活物質/固体電解質間の隙間および負極活物質間の隙間を低減し、かつ負極活物質/固体電解質間に良好な界面を形成することができる。したがって、負極活物質として炭素材料を用いることができると共に、負極層1113中の負極活物質の体積占有率、および負極層1113中の負極活物質の質量比率を向上し、かつ負極活物質/固体電解質間の界面抵抗を低減できる。   The solid electrolyte is preferably at least one of oxide glass and oxide glass ceramic having a sintering temperature of 550 ° C. or lower and a high thermal shrinkage rate. By using such a material as the solid electrolyte, the gap between the negative electrode active material / solid electrolyte and the gap between the negative electrode active material is reduced by low-temperature firing at 550 ° C. or less in the firing step, and the negative electrode active material / solid A good interface can be formed between the electrolytes. Therefore, a carbon material can be used as the negative electrode active material, the volume occupancy of the negative electrode active material in the negative electrode layer 1113 and the mass ratio of the negative electrode active material in the negative electrode layer 1113 are improved, and the negative electrode active material / solid Interfacial resistance between electrolytes can be reduced.

導電剤は、上述の正極層1112における導電剤と同様である。   The conductive agent is the same as the conductive agent in the positive electrode layer 1112 described above.

上述した全固体電池は、−100℃〜200℃の範囲で電池構成材料が流動性を有しない固体状態の充電可能な二次電池である。   The all-solid battery described above is a rechargeable secondary battery in a solid state in which the battery constituent material does not have fluidity in the range of −100 ° C. to 200 ° C.

(電池の動作)
この電池では、例えば、充電時において、正極層1112から放出されたリチウムイオンが固体電解質層1111を介して負極層1113に取り込まれると共に、放電時において、負極層1113から放出されたリチウムイオンが固体電解質層1111を介して正極層1112に取り込まれる。
(Battery operation)
In this battery, for example, at the time of charging, lithium ions released from the positive electrode layer 1112 are taken into the negative electrode layer 1113 via the solid electrolyte layer 1111 and at the time of discharging, lithium ions released from the negative electrode layer 1113 are solid. The positive electrode layer 1112 is taken in through the electrolyte layer 1111.

[変形例]
図2に示すように、電池が、正極層1112の一主面に設けられた正極集電層1114と、負極層1113の一主面に設けられた負極集電層1115とを更に備えていてもよい。この場合、正極層1112の他主面と負極層1113の他主面との間に固体電解質層1111が設けられる。なお、図示を省略するが、電池が、正極集電層1114および負極集電層1115のうちの一方の層のみを備えるようにしてもよい。
[Modification]
As shown in FIG. 2, the battery further includes a positive electrode current collecting layer 1114 provided on one main surface of the positive electrode layer 1112 and a negative electrode current collecting layer 1115 provided on one main surface of the negative electrode layer 1113. Also good. In this case, the solid electrolyte layer 1111 is provided between the other main surface of the positive electrode layer 1112 and the other main surface of the negative electrode layer 1113. Although illustration is omitted, the battery may include only one of the positive electrode current collecting layer 1114 and the negative electrode current collecting layer 1115.

正極集電層1114は、例えば、Al、Niまたはステンレス鋼などを含む金属層である。負極集電層1115は、例えば、Cuまたはステンレス鋼などを含む金属層である。上記金属層の形状は、例えば、箔状、板状またはメッシュ状などである。正極集電層1114および負極集電層1115が、導電性粒子と固体電解質とを含むグリーンシートの焼成体であってもよい。   The positive electrode current collecting layer 1114 is a metal layer containing, for example, Al, Ni, stainless steel, or the like. The negative electrode current collecting layer 1115 is a metal layer containing, for example, Cu or stainless steel. The shape of the metal layer is, for example, a foil shape, a plate shape, or a mesh shape. The positive electrode current collector layer 1114 and the negative electrode current collector layer 1115 may be a green sheet fired body including conductive particles and a solid electrolyte.

電池の表面が、外装材としての絶縁層により覆われていてもよい。絶縁層は、絶縁性粒子と、酸化物ガラスおよび酸化物ガラスセラミックスのうちの少なくとも1種とを含むグリーンシートの焼成体であってもよい。   The surface of the battery may be covered with an insulating layer as an exterior material. The insulating layer may be a green sheet fired body including insulating particles and at least one of oxide glass and oxide glass ceramics.

電池は、正極層1112、固体電解質1111および負極層1113を繰り返し積層した積層構造を有していてもよい。また、電池は、バイポーラ型の積層構造を有していてもよい。また、電池の各層をすべてグリーンシートにより構成するのではなく、電池を構成するうちの一部の層をグリーンシートとし、そのグリーンシート上に印刷などで他の層を直接形成してもよい。   The battery may have a stacked structure in which the positive electrode layer 1112, the solid electrolyte 1111, and the negative electrode layer 1113 are repeatedly stacked. The battery may have a bipolar stacked structure. In addition, instead of configuring each layer of the battery with a green sheet, a part of the layers constituting the battery may be a green sheet, and other layers may be directly formed on the green sheet by printing or the like.

なお、電極反応物質としてリチウムを用いる電池について説明したが、電極反応物質として、例えば、Na若しくはKなどの他のアルカリ金属、Mg若しくはCaなどのアルカリ土類金属、またはAl若しくはAgなどのその他の金属を用いてもよい。   Although a battery using lithium as the electrode reactant has been described, examples of the electrode reactant include other alkali metals such as Na or K, alkaline earth metals such as Mg or Ca, or other metals such as Al or Ag. A metal may be used.

「プリント回路基板への実装」
上述した全固体電池は、図3に示すように、プリント回路基板1202上に充電回路等と共に実装することができる。例えばプリント回路基板1202上に全固体電池1203及び充電回路等の電子回路をリフロー工程でもって実装することができる。したがって、モジュールのコンパクト化や省スペース化、製品自体の使用温度の向上が期待できる。プリント回路基板1202上に全固体電池1203及び充電回路等の電子回路が実装されたものを電池モジュール1201と称する。電池モジュール1201は、必要に応じてカード型の構成とされ、携帯可能なカード型モバイルバッテリとして構成することができる。
"Mounting on printed circuit boards"
The all solid state battery described above can be mounted on a printed circuit board 1202 together with a charging circuit or the like, as shown in FIG. For example, an electronic circuit such as an all-solid battery 1203 and a charging circuit can be mounted on the printed circuit board 1202 by a reflow process. Therefore, it can be expected that the module will be compact and space-saving and the operating temperature of the product itself will be improved. A battery module 1201 in which an electronic circuit such as an all-solid battery 1203 and a charging circuit is mounted on a printed circuit board 1202 is referred to as a battery module 1201. The battery module 1201 has a card type configuration as necessary, and can be configured as a portable card type mobile battery.

プリント回路基板1202上に全固体電池1203が形成されている。基板1202を共通として充電制御IC(Integrated Circuit)1204、電池保護IC1205及び電池残量監視IC1206が形成されている。電池保護IC1205は、充放電時に充電電圧が過大となったり、負荷短絡によって過電流が流れたり、過放電が生じることがないように充放電動作を制御する。   An all-solid battery 1203 is formed on the printed circuit board 1202. A charge control IC (Integrated Circuit) 1204, a battery protection IC 1205, and a battery remaining amount monitoring IC 1206 are formed using the substrate 1202 in common. The battery protection IC 1205 controls the charging / discharging operation so that the charging voltage does not become excessive at the time of charging / discharging, an overcurrent flows due to a load short circuit, and no overdischarging occurs.

プリント回路基板1202に対してUSB(Universal Serial Bus)インターフェース1207が取り付けられている。USBインターフェース1207を通じて供給される電力によって全固体電池1203が充電される。この場合、充電制御IC1204によって充電動作が制御される。さらに、基板1202に取り付けられている負荷接続端子1208a及び1208bから負荷1209に対して所定の電力(例えば電圧が4.2V)が供給される。全固体電池1203の電池残量が電池残量監視IC1206によって監視され、電池残量を表す表示(図示しない)が外部から分かるようになされる。なお、負荷接続のためにUSBインターフェース1207を使用してもよい。   A USB (Universal Serial Bus) interface 1207 is attached to the printed circuit board 1202. The all-solid-state battery 1203 is charged by the power supplied through the USB interface 1207. In this case, the charging operation is controlled by the charging control IC 1204. Furthermore, predetermined power (for example, a voltage of 4.2 V) is supplied to the load 1209 from the load connection terminals 1208a and 1208b attached to the substrate 1202. The remaining battery level of the all-solid battery 1203 is monitored by the remaining battery level monitoring IC 1206 so that a display (not shown) indicating the remaining battery level can be seen from the outside. Note that the USB interface 1207 may be used for load connection.

上述した負荷1209の具体例は以下のようなものである。
1.ウェアラブル機器(スポーツウオッチ、時計、補聴器等)
2.IoT(Internet of Things)端末(センサネットワーク端末等)
3.アミューズメント機器(ポータブルゲーム端末、ゲームコントローラ)
4.IC基板埋め込み電池(リアルタイムクロックIC)
5.環境発電機器(太陽光発電、熱電発電、振動発電等の発電素子用の蓄電素子)
A specific example of the load 1209 described above is as follows.
1. Wearable devices (sports watches, watches, hearing aids, etc.)
2. IoT (Internet of Things) terminals (sensor network terminals, etc.)
3. Amusement devices (portable game terminals, game controllers)
4). IC board embedded battery (real-time clock IC)
5. Energy harvesting equipment (storage elements for power generation elements such as solar power generation, thermoelectric power generation, vibration power generation)

「充放電装置の構成」
プリント回路基板1202上に実装される充放電装置の一例を図4を参照して説明する。二次電池例えばリチウムイオン二次電池の充電方式として定電流充電(以下、CC充電と称する)と定電圧充電(以下、CV充電と称する)を組み合わせたCCCV(Constant
Current Constant Voltage: 定電流定電圧)充電方式が知られている。CCCV充電方式では、電池電圧が所定の電圧(以下、充電基準電圧と称する)に到達するまでは定電流で充電し、充電基準電圧に達した後は定電圧で充電する。そして、充電電流がほぼ0に収束した時点で充電が完了する。
"Structure of charge / discharge device"
An example of a charge / discharge device mounted on the printed circuit board 1202 will be described with reference to FIG. As a charging method for a secondary battery, for example, a lithium ion secondary battery, CCCV (Constant) is a combination of constant current charging (hereinafter referred to as CC charging) and constant voltage charging (hereinafter referred to as CV charging).
Current constant voltage is known. In the CCCV charging method, charging is performed at a constant current until the battery voltage reaches a predetermined voltage (hereinafter referred to as a charging reference voltage), and charging is performed at a constant voltage after reaching the charging reference voltage. Charging is completed when the charging current converges to almost zero.

USBインターフェース1207からの+5Vの電圧が充電基準電圧発生回路1221及び昇圧回路1231に供給される。充電基準電圧発生回路1221によって、充電基準電圧(例えば4.2Vの電圧)が形成される。発生した充電基準電圧がバッファ回路1222に供給される。バッファ回路1222の出力に取り出された充電基準電圧Vch(=4.2V)が定電流充電/定電圧充電切替判定回路(以下、切替判定回路と適宜称する)1223に供給される。   A voltage of +5 V from the USB interface 1207 is supplied to the charging reference voltage generation circuit 1221 and the booster circuit 1231. A charging reference voltage (for example, a voltage of 4.2 V) is formed by the charging reference voltage generation circuit 1221. The generated charging reference voltage is supplied to the buffer circuit 1222. The charging reference voltage Vch (= 4.2 V) extracted from the output of the buffer circuit 1222 is supplied to a constant current charging / constant voltage charging switching determination circuit (hereinafter referred to as a switching determination circuit as appropriate) 1223.

切替判定回路1223には、全固体電池1203の電圧がスイッチング回路SW4及びバッファ回路1224を介して供給される。バッファ回路1224の出力に電池電圧Vbat が取り出される。切替判定回路1223では、充電基準電圧Vch及び電池電圧Vbat が比較され、比較結果に基づいた切り替え制御信号Vswが生成される。切り替え制御信号Vswによってスイッチング回路SW1及びSW2が制御される。例えば(Vch>Vbat )では、切り替え制御信号Vswがローレベルとなり、スイッチング回路SW1がON、スイッチング回路SW2がOFFとされる。(Vch≦Vbat )では、切り替え制御信号Vswがハイレベルとなり、スイッチング回路SW1がOFF、スイッチング回路SW2がONとされる。   The voltage of the all solid state battery 1203 is supplied to the switching determination circuit 1223 via the switching circuit SW4 and the buffer circuit 1224. The battery voltage Vbat is taken out from the output of the buffer circuit 1224. In the switching determination circuit 1223, the charging reference voltage Vch and the battery voltage Vbat are compared, and a switching control signal Vsw based on the comparison result is generated. The switching circuits SW1 and SW2 are controlled by the switching control signal Vsw. For example, in (Vch> Vbat), the switching control signal Vsw is at a low level, the switching circuit SW1 is turned on, and the switching circuit SW2 is turned off. In (Vch ≦ Vbat), the switching control signal Vsw becomes a high level, the switching circuit SW1 is turned off, and the switching circuit SW2 is turned on.

昇圧回路1231は、5Vを例えば8Vに昇圧する。昇圧回路1231の出力電圧がスイッチング回路SW5を介して定電流充電回路1232及び定電圧充電回路1233に対して供給される。スイッチング回路SW5は、過充電保護回路1235によって形成された過充電検出信号によって制御され、過充電が検出される場合には、スイッチング回路SW5がOFFとされる。   The booster circuit 1231 boosts 5V to, for example, 8V. The output voltage of the booster circuit 1231 is supplied to the constant current charging circuit 1232 and the constant voltage charging circuit 1233 via the switching circuit SW5. The switching circuit SW5 is controlled by the overcharge detection signal formed by the overcharge protection circuit 1235, and when the overcharge is detected, the switching circuit SW5 is turned off.

定電流充電回路1232は、定電流充電のための充電電流を出力する。充電電流がスイッチング回路SW1及びスイッチング回路SW4を介して全固体電池1203に供給される。定電圧充電回路1233は、定電圧充電のための充電電圧を出力する。充電電圧がスイッチング回路SW2及びSW3を介して全固体電池1203に供給される。   The constant current charging circuit 1232 outputs a charging current for constant current charging. The charging current is supplied to the all solid state battery 1203 via the switching circuit SW1 and the switching circuit SW4. The constant voltage charging circuit 1233 outputs a charging voltage for constant voltage charging. The charging voltage is supplied to the all solid state battery 1203 through the switching circuits SW2 and SW3.

スイッチング回路SW3は、定電圧タイマー回路1234の出力によって制御される。定電圧タイマー回路1234は、全固体電池1203に対して定電圧充電が継続することによって全固体電池1203の劣化が生じることを防止するために、設定された時間で定電圧充電を遮断する(スイッチング回路SW3をOFFとする)。これによって切替判定回路1223が出力する切り替え制御信号Vswがハイレベルとなり、スイッチング回路SW2がONして定電流充電状態に入らない。   The switching circuit SW3 is controlled by the output of the constant voltage timer circuit 1234. The constant voltage timer circuit 1234 cuts off the constant voltage charging for a set time (switching) in order to prevent the all solid state battery 1203 from deteriorating due to the constant voltage charging being continued. The circuit SW3 is turned OFF). As a result, the switching control signal Vsw output from the switching determination circuit 1223 becomes a high level, the switching circuit SW2 is turned on and the constant current charging state is not entered.

スイッチング回路SW1及びSW2が切替判定回路1223によって形成された切り替え制御信号Vswによって制御される。切り替え制御信号Vswがローレベルの場合では、スイッチング回路SW1がONし、スイッチング回路SW2がOFFし、定電流充電がなされる。切り替え制御信号Vswがハイレベルの場合では、スイッチング回路SW1がOFFし、スイッチング回路SW2がONし、定電圧充電がなされる。   The switching circuits SW1 and SW2 are controlled by a switching control signal Vsw formed by the switching determination circuit 1223. When the switching control signal Vsw is at a low level, the switching circuit SW1 is turned on, the switching circuit SW2 is turned off, and constant current charging is performed. When the switching control signal Vsw is at a high level, the switching circuit SW1 is turned off, the switching circuit SW2 is turned on, and constant voltage charging is performed.

スイッチング回路SW4は、昇圧回路1231の出力(8Vの電圧)によって制御される。USBインターフェース1207を通じて5Vの電源が供給され、昇圧回路1231から8Vの電圧出力が発生している時は、スイッチング回路SW4がONとされる。スイッチング回路SW4は、充電時にONとなり、放電時にOFFとなる。   The switching circuit SW4 is controlled by the output (voltage of 8V) of the booster circuit 1231. When 5V power is supplied through the USB interface 1207 and a voltage output of 8V is generated from the booster circuit 1231, the switching circuit SW4 is turned on. The switching circuit SW4 is turned on at the time of charging and turned off at the time of discharging.

全固体電池1203に対してスイッチング回路SW6を介して負荷1209が接続されている。スイッチング回路SW6は、過放電保護回路1236の出力によって制御される。過放電保護回路1236は、全固体電池1203の電池電圧が所定電圧以下となると過放電と判定してスイッチング回路SW6をOFFとする制御信号を発生する。固体電解質を有する全固体電池1203の場合では、既存のリチウムイオン二次電池と異なり、電池電圧が低下しても電池の劣化が生じない。しかしながら、負荷1209が通常の動作を行うために必要な最低の電圧を生成するための全固体電池1203の電圧(カットオフ電圧と称する)が存在するので、電池電圧がカットオフ電圧以下となる場合には、スイッチング回路SW6がOFFとされて電池電源の供給が断たれる。カットオフ電圧は、例えば2.0V〜3.3Vの範囲内の電圧である。スイッチング回路SW6は、充電時にOFFとされるが、負荷1209が接続されていない場合では、スイッチング回路SW6をOFFとする必要がない。さらに、全固体電池1203と並列に抵抗Rc及びコンデンサCcが接続されている。   A load 1209 is connected to the all solid state battery 1203 via a switching circuit SW6. The switching circuit SW6 is controlled by the output of the overdischarge protection circuit 1236. When the battery voltage of the all-solid-state battery 1203 becomes a predetermined voltage or lower, the overdischarge protection circuit 1236 generates a control signal that determines that the battery is overdischarged and turns off the switching circuit SW6. In the case of the all-solid battery 1203 having a solid electrolyte, unlike the existing lithium ion secondary battery, the battery does not deteriorate even if the battery voltage decreases. However, since there is a voltage (referred to as a cut-off voltage) of the all-solid-state battery 1203 for generating the lowest voltage necessary for the load 1209 to perform normal operation, the battery voltage is equal to or lower than the cut-off voltage. In this case, the switching circuit SW6 is turned off and the battery power supply is cut off. The cut-off voltage is a voltage in the range of 2.0V to 3.3V, for example. Although the switching circuit SW6 is turned off during charging, it is not necessary to turn off the switching circuit SW6 when the load 1209 is not connected. Further, a resistor Rc and a capacitor Cc are connected in parallel with the all solid state battery 1203.

上述した充放電装置(充電装置)において、例えばUSBインターフェース1207からの+5Vの電圧が供給されたことが検出されて充電開始の指示が発生する。昇圧回路1231の出力によってスイッチング回路SW4がONとされる。切替判定回路1223は、充電基準電圧Vchと電池電圧Vbat を比較し、電池電圧Vbat が充電基準電圧Vchより低い場合では、ローレベルの切り替え制御信号Vswを出力する。切り替え制御信号Vswがローレベルの場合では、スイッチング回路SW1がONし、スイッチング回路SW2がOFFし、定電流充電回路1232の出力電流によって定電流充電がなされる。   In the above-described charging / discharging device (charging device), for example, it is detected that a voltage of +5 V is supplied from the USB interface 1207, and a charge start instruction is generated. The switching circuit SW4 is turned on by the output of the booster circuit 1231. The switching determination circuit 1223 compares the charging reference voltage Vch with the battery voltage Vbat, and outputs a low-level switching control signal Vsw when the battery voltage Vbat is lower than the charging reference voltage Vch. When the switching control signal Vsw is at a low level, the switching circuit SW1 is turned on, the switching circuit SW2 is turned off, and constant current charging is performed by the output current of the constant current charging circuit 1232.

切替判定回路1223は、充電基準電圧Vchと電池電圧Vbat を比較し、電池電圧Vbat が充電基準電圧Vch以上の場合では、ハイレベルの切り替え制御信号Vswを出力する。切り替え制御信号Vswがハイレベルの場合では、スイッチング回路SW1がOFFし、スイッチング回路SW2がONし、定電圧充電がなされる。定電圧タイマー回路1234によって、定電圧充電が開始してから設定された時間経過すると、スイッチング回路SW3がOFFとされ、全固体電池1203に対する定電圧充電が終了する。   The switching determination circuit 1223 compares the charging reference voltage Vch with the battery voltage Vbat, and outputs a high-level switching control signal Vsw when the battery voltage Vbat is equal to or higher than the charging reference voltage Vch. When the switching control signal Vsw is at a high level, the switching circuit SW1 is turned off, the switching circuit SW2 is turned on, and constant voltage charging is performed. When a set time has elapsed after the constant voltage timer circuit 1234 starts constant voltage charging, the switching circuit SW3 is turned OFF, and constant voltage charging for the all solid state battery 1203 is completed.

「オペアンプの例」
上述した充電装置の各部のより詳細な説明を以下に行う。図5は、切替判定回路1223の一例を示す。図5に示す構成は、オペアンプ(演算増幅器の略で図面ではOP−Ampと表記する。)の反転入力端子に充電基準電圧Vchを供給し、非反転入力端子に電池電圧Vbat を供給し、オペアンプの出力に切り替え制御信号Vswを取り出すようにした構成である。(Vbat >Vch)の関係にある場合は、出力がハイレベル(V+)となり、(Vbat <Vch)の関係にある場合は、出力がローレベル(V−)となる。切り替え制御信号Vswがローレベル(V−)の場合に定電流充電がなされ、切り替え制御信号Vswがハイレベル(V+)の場合に定電圧充電がなされる。
"Examples of operational amplifiers"
A more detailed description of each part of the charging device described above will be given below. FIG. 5 shows an example of the switching determination circuit 1223. The configuration shown in FIG. 5 is such that the charging reference voltage Vch is supplied to the inverting input terminal of the operational amplifier (abbreviated as OP-Amp in the drawing) and the battery voltage Vbat is supplied to the non-inverting input terminal. The switching control signal Vsw is taken out to the output of When the relationship is (Vbat> Vch), the output is at a high level (V +), and when the relationship is (Vbat <Vch), the output is at a low level (V−). Constant current charging is performed when the switching control signal Vsw is at a low level (V−), and constant voltage charging is performed when the switching control signal Vsw is at a high level (V +).

図5に示すような構成では、全固体電池1203の内部抵抗と充電電流の積で表される電圧降下ΔV1が発生する。図6に示すように、電池電圧Vbat が上昇し、電池電圧Vbat と充電基準電圧Vchとの関係が(Vch>Vbat )では、切り替え制御信号Vswがローレベルとなり、スイッチング回路SW1がON、スイッチング回路SW2がOFFとなる。すなわち、定電流充電がなされる。   In the configuration as shown in FIG. 5, a voltage drop ΔV1 expressed by the product of the internal resistance of the all solid state battery 1203 and the charging current occurs. As shown in FIG. 6, when the battery voltage Vbat rises and the relationship between the battery voltage Vbat and the charging reference voltage Vch is (Vch> Vbat), the switching control signal Vsw becomes low level, the switching circuit SW1 is turned on, and the switching circuit SW2 is turned off. That is, constant current charging is performed.

そして、(Vch<Vbat )となると、切り替え制御信号Vswがハイレベルとなり、スイッチング回路SW1がOFF、スイッチング回路SW2がONとなる。しかしながら、この切り替えの直後に電圧降下ΔV1がなくなるために、Vbat が低下する。その結果、(Vch>Vbat )の関係となり、切り替え制御信号Vswがローレベルとなり、定電流充電に戻る。この動作が繰り返され、定電圧充電に移行することができず、発振が生じるおそれがある。   When (Vch <Vbat) is satisfied, the switching control signal Vsw is at a high level, the switching circuit SW1 is turned off, and the switching circuit SW2 is turned on. However, since the voltage drop ΔV1 disappears immediately after this switching, Vbat decreases. As a result, the relationship (Vch> Vbat) is established, the switching control signal Vsw becomes low level, and the constant current charging is resumed. This operation is repeated, and it is not possible to shift to constant voltage charging, which may cause oscillation.

「ヒステリシス回路の例」
かかる問題に対処するために、図7に示すように、オペアンプによってヒステリシスレベルコンパレータ(以下、単にヒステリシス回路と称する。)を構成する。オペアンプの反転入力端子に対して充電基準電圧Vchが供給され、電池電圧Vbat が抵抗R1を介してオペアンプの非反転入力端子に供給され、オペアンプの出力端子と非反転入力端子の間に抵抗R2が挿入される。かかる構成において、ヒステリシス上限電圧VTU、ヒステリシス下限電圧VTL及びヒステリシス電圧幅VTHは、それぞれ次式で表される。*は乗算を意味する(以下同様)。
"Example of hysteresis circuit"
In order to deal with such a problem, as shown in FIG. 7, a hysteresis level comparator (hereinafter simply referred to as a hysteresis circuit) is constituted by an operational amplifier. The charging reference voltage Vch is supplied to the inverting input terminal of the operational amplifier, the battery voltage Vbat is supplied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier via the resistor R1, and the resistor R2 is provided between the output terminal and the non-inverting input terminal of the operational amplifier. Inserted. In such a configuration, the hysteresis upper limit voltage V TU , the hysteresis lower limit voltage V TL, and the hysteresis voltage width V TH are each expressed by the following equations. * Means multiplication (same below).

TH=VTU−VTL
TU=(R1+R2)/R2*Vref −R1/R2*VL (ヒステリシス上限電圧)
TL=(R1+R2)/R2*Vref −R1/R2*VH (ヒステリシス下限電圧)
ref (参照電圧)=Vch*R2/(R1+R2)
L は、コンパレータ若しくはオペアンプの負電源電圧である。
H は、コンパレータ若しくはオペアンプの正電源電圧である。
V TH = V TU -V TL
V TU = (R1 + R2) / R2 * V ref −R1 / R2 * V L (hysteresis upper limit voltage)
VTL = (R1 + R2) / R2 * Vref -R1 / R2 * VH (hysteresis lower limit voltage)
V ref (reference voltage) = Vch * R2 / (R1 + R2)
V L is a negative power supply voltage of the comparator or the operational amplifier.
V H is a positive power supply voltage of the comparator or the operational amplifier.

図7に示すヒステリシス回路の場合、図8に示すように、電池電圧Vbat がヒステリシス上限電圧VTUに達すると、ヒステリシス回路の出力がローレベル(定電流充電)からハイレベル(定電圧充電)に切り替わる。全固体電池1203の内部抵抗と充電電流の積で表される電圧降下ΔV1が発生する。しかしながら、この電圧降下によって電池電圧Vbat がヒステリシス下限電圧VTLより下がらない限り、ヒステリシス回路の出力が反転せず、発振を防止できる。但し、充電基準電圧Vchに対してヒステリシス電圧幅VTHの半分以上大きいレベルまで充電されないと、切り替え制御信号Vswがローレベルからハイレベルに変化しない。言い換えると、定電流充電によって全固体電池が充電基準電圧Vch以上の高い電圧まで充電される問題がある。 In the case of the hysteresis circuit shown in FIG. 7, as shown in FIG. 8, when the battery voltage V bat reaches the hysteresis upper limit voltage V TU , the output of the hysteresis circuit changes from low level (constant current charging) to high level (constant voltage charging). Switch to A voltage drop ΔV1 represented by the product of the internal resistance of all solid state battery 1203 and the charging current is generated. However, unless the battery voltage V bat falls below the hysteresis lower limit voltage V TL due to this voltage drop, the output of the hysteresis circuit is not inverted, and oscillation can be prevented. However, the switching control signal V sw does not change from the low level to the high level unless the charging reference voltage V ch is charged to a level greater than half the hysteresis voltage width V TH . In other words, there is a problem that the all-solid-state battery is charged to a voltage higher than the charging reference voltage Vch by constant current charging.

「本技術の一実施の形態の切替判定回路」
上述した問題点を考慮して本技術では、図9に一例を示すように、切替判定回路を構成する。電池電圧Vbat の入力端子とオペアンプの非反転入力端子間の抵抗R1と、オペアンプの非反転入力端子と出力端子間の抵抗R2で分圧された電池電圧がオペアンプの非反転入力端子に対して印加される。
"Switch determination circuit according to an embodiment of the present technology"
In consideration of the above-described problems, in the present technology, a switching determination circuit is configured as shown in FIG. The battery voltage divided by the resistor R1 between the input terminal of the battery voltage Vbat and the non-inverting input terminal of the operational amplifier and the resistor R2 between the non-inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier. Is done.

また、充電基準電圧の入力端子とオペアンプの反転入力端子間の抵抗R3と、オペアンプの反転入力端子と接地間の抵抗R4によって分圧させた電圧Vch−がオペアンプの反転入力端子に対して印加される。ヒステリシス上限電圧VTUと充電基準電圧Vchを一致させるために、分圧抵抗の値は、(R1:R2=R3:R4)の関係を満たし、且つ、その両者の抵抗比の差の許容値は一例として(+/−)1%以内とする。さらに、ヒステリシス上限電圧VTUとヒステリシス下限電圧VTLの差であるヒステリシス電圧幅VTHは、全固体電池の内部抵抗と定電流充電電流値を掛け合わせた電圧降下ΔV1以上に設定する。 Further, a voltage Vch− divided by a resistor R3 between the charging reference voltage input terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier and a resistance R4 between the inverting input terminal of the operational amplifier and the ground is applied to the inverting input terminal of the operational amplifier. The In order to match the hysteresis upper limit voltage VTU and the charging reference voltage Vch, the value of the voltage dividing resistor satisfies the relationship (R1: R2 = R3: R4), and the allowable value of the difference in resistance ratio between the two is As an example, (+/−) is within 1%. Furthermore, the hysteresis voltage width V TH which is the difference between the hysteresis upper limit voltage V TU and the hysteresis lower limit voltage V TL is set to a voltage drop ΔV1 or more obtained by multiplying the internal resistance of the all solid state battery and the constant current charging current value.

かかる構成の場合、図10に示すような切替判定回路として動作する。ヒステリシス上限電圧VTUが充電基準電圧Vchとほぼ等しくなり、定電流充電によって電池電圧Vbat が充電基準電圧Vchと等しくなると、オペアンプの出力に発生する切り替え制御信号Vswがローレベルからハイレベルとなり、充電動作が定電流充電から定電圧充電に切り替えられる。切り替え動作がなされる場合に、電圧降下ΔV1が発生するが、ヒステリシス電圧幅VTHがΔV1以上に設定されているので、電圧降下ΔV1によって切り替え制御信号Vswが反転することが防止される。なお、ここでいう「ほぼ等しい」状態とは、誤差が±1%以内である状態をいう。 In the case of such a configuration, it operates as a switching determination circuit as shown in FIG. When the hysteresis upper limit voltage V TU becomes substantially equal to the charging reference voltage Vch and the battery voltage Vbat becomes equal to the charging reference voltage Vch by constant current charging, the switching control signal Vsw generated at the output of the operational amplifier changes from low level to high level, and charging is performed. The operation is switched from constant current charging to constant voltage charging. When the switching operation is performed, the voltage drop ΔV1 is generated. However, since the hysteresis voltage width V TH is set to be equal to or larger than ΔV1, the switching control signal Vsw is prevented from being inverted by the voltage drop ΔV1. Here, the “substantially equal” state means a state where the error is within ± 1%.

このように、切替判定回路にヒステリシス回路(シュミットトリガー回路)を用いて、切り替わり時の内部抵抗による電圧降下電圧以上のヒステリシスを持たせることで、スムーズな定電圧充電へ移行させることが可能である。しかも、汎用のオペアンプ若しくはコンパレータIC1石と4個の分圧抵抗の簡単な構成とできる。   In this way, by using a hysteresis circuit (Schmitt trigger circuit) in the switching determination circuit and having a hysteresis equal to or higher than the voltage drop voltage due to the internal resistance at the time of switching, it is possible to shift to smooth constant voltage charging. . In addition, a simple configuration of a general-purpose operational amplifier or comparator IC and four voltage dividing resistors can be achieved.

「定電圧タイマー回路」
本技術の一実施の形態(図4参照)では、定電圧タイマー回路1234によって、全固体電池1203に対して定電圧充電が継続することによって全固体電池1203の劣化が生じることを防止するようにされている。図11は、電池電圧Vbat の時間変化と、切り替え制御信号Vswの変化を示している。ここで、本技術に係る充電装置は、定電圧充電に入ってから任意の時間をタイマーにて計測する回路を有しており、その時間が経過後、定電圧充電と定電流充電が共に実施されない状態の回路を有し、電池と充電回路が遮断された状態の回路となる。
"Constant voltage timer circuit"
In an embodiment of the present technology (see FIG. 4), the constant voltage timer circuit 1234 prevents the all solid state battery 1203 from being deteriorated due to the constant voltage charging continued to the all solid state battery 1203. Has been. FIG. 11 shows the time change of the battery voltage Vbat and the change of the switching control signal Vsw. Here, the charging device according to the present technology has a circuit for measuring an arbitrary time with a timer after entering constant voltage charging, and after that time, both constant voltage charging and constant current charging are performed. A circuit in a state in which the battery and the charging circuit are cut off.

切り替え制御信号Vswがハイレベル(V+)となり、定電圧充電がなされている。定電圧タイマー回路1234によって設定されている所定時間が経過すると、定電圧タイマー回路1234の出力が反転し、スイッチング回路SW3がOFFとされる。スイッチング回路SW3がOFFすることによって、定電圧充電回路1233の出力が開回路状態(すなわち、定電圧充電と定電流充電が共に実施されない状態)となる。この開回路状態では、全固体電池と充電回路が遮断された状態の回路構成となる。スイッチング回路SW3を設けることによって、スイッチング回路SW2がONを継続することができる。すなわち、切り替え制御信号Vswがハイレベルを保つことができる。   The switching control signal Vsw is at a high level (V +), and constant voltage charging is performed. When a predetermined time set by the constant voltage timer circuit 1234 has elapsed, the output of the constant voltage timer circuit 1234 is inverted, and the switching circuit SW3 is turned off. When the switching circuit SW3 is turned OFF, the output of the constant voltage charging circuit 1233 becomes an open circuit state (that is, a state where neither constant voltage charging nor constant current charging is performed). In this open circuit state, the circuit configuration is such that the all solid state battery and the charging circuit are shut off. By providing the switching circuit SW3, the switching circuit SW2 can be kept on. That is, the switching control signal Vsw can be kept at a high level.

さらに、所定時間が経過した後、自然放電によって、又は負荷電流が流れることによって、電池電圧Vbat が低下する。電池電圧Vbat がヒステリシス下限電圧VTL以下になると、切替判定回路1223の出力である切り替え制御信号Vswがハイレベルからローレベルに変化する。したがって、直ぐに定電流充電が開始し、電池電圧Vbat を上昇させることができる。 Furthermore, after a predetermined time has elapsed, the battery voltage Vbat decreases due to natural discharge or when a load current flows. When the battery voltage Vbat falls below the hysteresis limit voltage V TL, the switching control signal Vsw which is the output of the switching determination circuit 1223 is changed from high level to low level. Therefore, constant current charging starts immediately and the battery voltage Vbat can be raised.

このように、定電圧充電回路1233の充電経路と直列に定電圧タイマー回路1234による定電圧充電を停止するためのスイッチング回路SW3を有することで、全固体電池1203に対する永続的な定電圧充電を回避することが可能となり、全固体電池1203の劣化を抑制できる。   Thus, by having the switching circuit SW3 for stopping the constant voltage charging by the constant voltage timer circuit 1234 in series with the charging path of the constant voltage charging circuit 1233, the permanent constant voltage charging for the all solid state battery 1203 is avoided. And the deterioration of the all-solid battery 1203 can be suppressed.

「バッファ回路」
図12に示すように、本技術の一実施の形態では、充電基準電圧がバッファ回路1222を介して切替判定回路1223に供給される。また、切替判定回路1223に全固体電池1203の電圧がスイッチング回路SW4(図12では省略されている)及びバッファ回路1224を介して供給される。これらのバッファ回路1222及び1224として、オペアンプを用いたボルテージホロア回路が使用される。かかるバッファ回路1222及び1224は、入力インピーダンスが1MΩ以上で高く、出力インピーダンスが10Ωより低いものである。
"Buffer circuit"
As shown in FIG. 12, in one embodiment of the present technology, the charging reference voltage is supplied to the switching determination circuit 1223 via the buffer circuit 1222. Further, the voltage of the all-solid-state battery 1203 is supplied to the switching determination circuit 1223 via the switching circuit SW4 (not shown in FIG. 12) and the buffer circuit 1224. As these buffer circuits 1222 and 1224, a voltage follower circuit using an operational amplifier is used. The buffer circuits 1222 and 1224 have an input impedance of 1 MΩ or higher and an output impedance of lower than 10Ω.

「時定数回路」
図13において破線で囲んで示すように、本技術の一実施の形態では、全固体電池1203と並列に抵抗Rc及びコンテンツCcを直列接続した時定数回路が接続されている。若し、時定数回路を設けないと、充放電回路全体の電源投入時に、突入で充電電圧が全固体電池1203に対して印加され、全固体電池1203の電池電圧Vbat が充電基準電圧まで上昇する。その結果、いきなり定電圧充電状態に遷移することが起こりうる。時定数回路を設けることによって突入電流をバイパスできるので、このような問題を回避することができる。一例として、Rc=1kΩ、Cc=10μFとされ、時定数回路の時定数が0.01秒に設定される。さらに、定電流定電圧切り替え時の電圧降下を時定数回路によって緩やかにすることができ、定電流充電から定電圧充電へ確実に切り替わる回路構成となる。
"Time constant circuit"
In the embodiment of the present technology, a time constant circuit in which a resistor Rc and a content Cc are connected in series is connected in parallel with the all-solid-state battery 1203 as shown by being surrounded by a broken line in FIG. If the time constant circuit is not provided, when the entire charging / discharging circuit is turned on, the charging voltage is applied to the all-solid-state battery 1203 upon rushing, and the battery voltage Vbat of the all-solid-state battery 1203 rises to the charging reference voltage. . As a result, a sudden transition to the constant voltage charge state may occur. Since the inrush current can be bypassed by providing the time constant circuit, such a problem can be avoided. As an example, Rc = 1 kΩ and Cc = 10 μF, and the time constant of the time constant circuit is set to 0.01 seconds. Furthermore, the voltage drop at the time of switching the constant current and the constant voltage can be moderated by the time constant circuit, and the circuit configuration can be surely switched from the constant current charging to the constant voltage charging.

「スイッチング回路SW1,SW2,SW3による充電回路の切り離し」
スイッチング回路SW1,SW2,SW3の部分を具体的に図14に破線部分として示す。スイッチング回路SW1としてNチャンネルMOSFET−Q1a(以下単にQ1aと省略する。他のFETについても同様に省略する。)及びQ1bが使用される。Q1a及びQ1bのゲート及びドレインのそれぞれが共通接続され、Q1aのソースが定電流充電回路1232の出力端子と接続され、Q1bのソースがスイッチング回路SW4と接続される。
“Disconnecting the charging circuit by the switching circuits SW1, SW2 and SW3”
Specifically, the portions of the switching circuits SW1, SW2, and SW3 are shown as broken lines in FIG. As the switching circuit SW1, an N-channel MOSFET-Q1a (hereinafter simply abbreviated as Q1a. The other FETs are similarly omitted) and Q1b are used. The gates and drains of Q1a and Q1b are connected in common, the source of Q1a is connected to the output terminal of the constant current charging circuit 1232, and the source of Q1b is connected to the switching circuit SW4.

スイッチング回路SW2は、Q2a及びQ2bによって構成され、互いのゲート及びドレインが共通接続されている。スイッチング回路SW3は、Q3a及びQ3bによって構成され、互いのゲート及びドレインが共通接続されている。Q2aのソースが定電圧充電回路1233の出力端子と接続され、Q2bのソースがQ3aのソースと接続され、Q3bのソースがスイッチング回路SW4と接続される。このように二つのNチャンネルMOSFETを接続することによって、全固体電池1203側から充電回路側への逆流を防止することができる。なお、各FETのドレイン及びソース間に存在する寄生ダイオードを使用した逆流防止回路も有しており、確実に逆流防止を行うことができる。   The switching circuit SW2 includes Q2a and Q2b, and the gate and drain of each other are commonly connected. The switching circuit SW3 is configured by Q3a and Q3b, and the gate and drain of each other are commonly connected. The source of Q2a is connected to the output terminal of the constant voltage charging circuit 1233, the source of Q2b is connected to the source of Q3a, and the source of Q3b is connected to the switching circuit SW4. By connecting two N-channel MOSFETs in this way, backflow from the all solid state battery 1203 side to the charging circuit side can be prevented. Note that a backflow prevention circuit using a parasitic diode existing between the drain and source of each FET is also provided, so that backflow prevention can be reliably performed.

これらのスイッチング回路SW1及びSW2を構成するQ1a〜Q2bの共通ゲート端子に対して、切替判定回路1223から切り替え制御信号Vswが供給される。共通ゲート端子に対して、電池電圧若しくは充電基準電圧の高い方の電圧とNチャンネルMOSFETのゲート閾値電圧の和以上の電圧を印加した場合は全固体電池と接続し、それ以下の電圧が印加された場合は定電流充電回路1232若しくは定電圧充電回路1233が全固体電池から切り離される。   A switching control signal Vsw is supplied from the switching determination circuit 1223 to the common gate terminals of Q1a to Q2b configuring the switching circuits SW1 and SW2. When a voltage higher than the sum of the battery voltage or charging reference voltage and the gate threshold voltage of the N-channel MOSFET is applied to the common gate terminal, it is connected to the all-solid-state battery and a voltage lower than that is applied. In such a case, the constant current charging circuit 1232 or the constant voltage charging circuit 1233 is disconnected from the all solid state battery.

このように、内部に寄生ダイオードを有するNチャンネルMOSFETを2石使用してドレイン端子同士を接続したハイサイドスイッチング回路を用いることで、0Vを基準としたスイッチングとローレベル電位になった時に確実に回路を遮断でき、全固体電池1203からの充電回路側へのリークを抑えることが可能である。   In this way, by using a high-side switching circuit in which two N-channel MOSFETs having a parasitic diode inside are used and the drain terminals are connected to each other, switching based on 0 V and a low level potential are ensured. The circuit can be shut off, and leakage from the all solid state battery 1203 to the charging circuit side can be suppressed.

「スイッチング回路SW4により充電回路から全固体電池を切り離す構成」
スイッチング回路SW4の部分を具体的に図15に破線部分として示す。スイッチング回路SW4としてQ4a及びQ4bが使用される。Q4a及びQ4bのゲート及びドレインのそれぞれが共通接続され、Q4aのソースがバッファ回路1224の出力端子とスイッチングSW1及びSW3の出力端子と接続される。さらに、Q4bのソースが全固体電池1203と接続される。共通ゲート端子に対して昇圧回路1231の出力電圧が印加される。
“Configuration to disconnect all-solid-state battery from charging circuit by switching circuit SW4”
The portion of the switching circuit SW4 is specifically shown as a broken line portion in FIG. Q4a and Q4b are used as the switching circuit SW4. The gates and drains of Q4a and Q4b are connected in common, and the source of Q4a is connected to the output terminal of the buffer circuit 1224 and the output terminals of the switching SW1 and SW3. Further, the source of Q4b is connected to the all solid state battery 1203. The output voltage of the booster circuit 1231 is applied to the common gate terminal.

かかる構成によって、未充電時、定電流充電回路1232と定電圧充電回路1233から全固体電池1203を確実に切り離すことができる。共通ゲート端子に対して電池電圧若しくは充電基準電圧の高い方の電圧とNチャンネルMOSFETのゲート閾値電圧の和以上が印加された場合は定電流充電回路1232と定電圧充電回路1233側と接続され、それ以下に電源電圧が低下した場合は定電流充電回路1232と定電圧充電回路1233から切り離される。   With this configuration, the all solid state battery 1203 can be reliably disconnected from the constant current charging circuit 1232 and the constant voltage charging circuit 1233 when not charged. When a voltage equal to or higher than the higher one of the battery voltage or the charging reference voltage and the gate threshold voltage of the N-channel MOSFET is applied to the common gate terminal, the constant current charging circuit 1232 and the constant voltage charging circuit 1233 are connected. When the power supply voltage drops below that, the constant current charging circuit 1232 and the constant voltage charging circuit 1233 are disconnected.

「過充電保護及び過放電保護」
図16において破線で囲んで示すように、スイッチング回路SW5が過充電保護回路1235によって制御され、スイッチング回路SW6が過放電保護回路1236によって制御される。過放電保護回路1236及びスイッチング回路SW6によって、全固体電池1203が過放電電圧以下の場合、その間の放電経路が遮断される。過放電電圧は充電電圧より低い値である。また、電源回路と定電流充電回路、定電圧回路の間の充電経路には過充電保護回路1235を有し、全固体電池が過充電電圧以上の場合、その間の充電経路をスイッチング回路SW5によって遮断する。過充電電圧は充電電圧より高い値である。
"Overcharge protection and overdischarge protection"
In FIG. 16, the switching circuit SW <b> 5 is controlled by the overcharge protection circuit 1235 and the switching circuit SW <b> 6 is controlled by the overdischarge protection circuit 1236, as surrounded by a broken line. When the all solid state battery 1203 is below the overdischarge voltage by the overdischarge protection circuit 1236 and the switching circuit SW6, the discharge path therebetween is interrupted. The overdischarge voltage is a value lower than the charge voltage. In addition, an overcharge protection circuit 1235 is provided in the charging path between the power supply circuit, the constant current charging circuit, and the constant voltage circuit. When the all-solid-state battery has an overcharge voltage or higher, the charging path therebetween is interrupted by the switching circuit SW5. To do. The overcharge voltage is higher than the charge voltage.

<<2.応用例>>
「応用例としてのユニバーサルクレジットカード」
以下、本技術をユニバーサルクレジットカードに対して適用した応用例について説明する。現在、複数枚のクレジットカードを持ち歩いている人が多い。しかしながら、クレジットカードの枚数が多くなるほど、紛失、盗難等の危険性が増す問題がある。そこで、複数枚のクレジットカードやポイントカードなどの機能を、1枚のカードに集約した、ユニバーサルクレジットカードと呼ばれるカードが実用化されている。このカードの中には、例えば、様々なクレジットカードやポイントカードの番号や有効期限等の情報を取り込むことができるので、そのカード1枚を財布等の中の入れておけば、好きな時に好きなカードを選択して利用することができる。
<< 2. Application example >>
"Universal credit card as an application"
Hereinafter, application examples in which the present technology is applied to a universal credit card will be described. Currently, many people carry multiple credit cards. However, there is a problem that the risk of loss, theft, etc. increases as the number of credit cards increases. Therefore, a card called a universal credit card in which functions such as a plurality of credit cards and point cards are integrated into one card has been put into practical use. For example, information such as the number and expiration date of various credit cards and point cards can be taken into this card, so if you put one card in your wallet, you can use it whenever you want. You can select and use the correct card.

図17はユニバーサルクレジットカード1301の構成の一例を示す。カート型形状を有し、ICチップ及び本技術に係る全固体電池が内蔵されている。さらに、小電力消費のディスプレイ1302及び操作部例えば方向キー1303a及び1303bが設けられている。さらに、充電用端子1304がユニバーサルクレジットカード1301の表面に設けられている。   FIG. 17 shows an example of the configuration of the universal credit card 1301. It has a cart shape and incorporates an IC chip and an all-solid battery according to the present technology. Further, a display 1302 that consumes less power and an operation unit such as direction keys 1303a and 1303b are provided. Further, a charging terminal 1304 is provided on the surface of the universal credit card 1301.

例えば、ユーザはディスプレイ1302を見ながら方向キー1303a及び1303bを操作して予めユニバーサルクレジットカード1301にロードされているクレジットカード等を特定することができる。複数のクレジットカードが予めロードされている場合には、ディスプレイ1302に各クレジットカードを示す情報が表示され、ユーザが方向キー1303a及び1303bを操作して所望のクレジットカードを指定することができる。その後は、従来のクレジットカードと同様に使用することができる。本技術による充放電装置は、ユニバーサルクレジットカード1301に内蔵される電池として全固体電池を使用した場合に適用できる。なお、上記は一例であって、本技術による充放電装置は、ユニバーサルクレジットカード1301以外のあらゆる電子カードに適用可能であることは言うまでもない。   For example, the user can specify a credit card or the like loaded in advance on the universal credit card 1301 by operating the direction keys 1303a and 1303b while looking at the display 1302. When a plurality of credit cards are loaded in advance, information indicating each credit card is displayed on the display 1302, and the user can designate a desired credit card by operating the direction keys 1303a and 1303b. After that, it can be used like a conventional credit card. The charging / discharging device according to the present technology can be applied when an all-solid battery is used as a battery built in the universal credit card 1301. Note that the above is an example, and it goes without saying that the charge / discharge device according to the present technology can be applied to any electronic card other than the universal credit card 1301.

「応用例としてのセンサネットワーク端末」
以下、本技術をセンサネットワーク端末に対して適用した応用例について説明する。
無線センサネットワークにおける無線端末は、センサノードと呼ばれ、1個以上の無線チップ、マイクロプロセッサ、電源(電池)などにより構成される。センサネットワークの具体例としては、省エネルギー管理、健康管理、工業計測、交通状況、農作業などをモニタするのに使用される。センサの種類としては、電圧、温度、ガス、照度などが使用される。
"Sensor network terminal as an application example"
Hereinafter, application examples in which the present technology is applied to a sensor network terminal will be described.
A wireless terminal in a wireless sensor network is referred to as a sensor node, and includes one or more wireless chips, a microprocessor, a power supply (battery), and the like. As a specific example of the sensor network, it is used to monitor energy saving management, health management, industrial measurement, traffic conditions, farm work, and the like. As the type of sensor, voltage, temperature, gas, illuminance, and the like are used.

省エネルギー管理の場合、センサノードとして、電力モニタノード、温度・湿度ノード、照度ノード、CO2 ノード、人感ノード、リモートコントロールノード、ルータ(中継機)等が使用される。これらのセンサノードが家庭、オフィスビル、工場、店舗、アミューズメント施設等において無線ネットワークを構成するように設けられる。 In the case of energy saving management, a power monitor node, a temperature / humidity node, an illuminance node, a CO 2 node, a human sensor node, a remote control node, a router (relay machine), and the like are used as sensor nodes. These sensor nodes are provided so as to constitute a wireless network in homes, office buildings, factories, stores, amusement facilities, and the like.

そして、温度、湿度、照度、CO2 濃度、電力量等のデータが表示され、環境の省エネの状況が可視化される。さらに、制御局からのコマンドによって、照明、空調施設、換気施設等のオン/オフ制御がなされる。 Then, data such as temperature, humidity, illuminance, CO 2 concentration, and electric energy is displayed, and the energy saving status of the environment is visualized. Furthermore, on / off control of lighting, air-conditioning facilities, ventilation facilities, etc. is performed according to commands from the control station.

センサネットワークの無線インターフェースの一つとしてZigBee(登録商標)を使用することができる。この無線インターフェースは、近距離無線通信規格の一つであり、転送可能距離が短く転送速度も低速である代わりに、安価で消費電力が少ない特徴を有する。したがって、電池駆動可能な機器への実装に向いている。この通信規格の基礎部分は、IEEE802.15.4として規格化されている。論理層以上の機器間の通信プロトコルはZigBee(登録商標)アライアンスが仕様の策定を行っている。   ZigBee (registered trademark) can be used as one of the wireless interfaces of the sensor network. This wireless interface is one of the short-range wireless communication standards, and has a feature that it is inexpensive and consumes less power, instead of having a short transferable distance and a low transfer speed. Therefore, it is suitable for mounting on a battery-driven device. The basic part of this communication standard is standardized as IEEE 802.15.4. The ZigBee (Registered Trademark) Alliance has formulated specifications for communication protocols between devices above the logical layer.

図18は無線センサノード1401の一例の構成を示す。センサ1402の検出信号がマイクロプロセッサ(MPU)1403のAD変換回路1404に供給される。センサ1402として上述した種々のセンサが使用できる。マイクロプロセッサ1403と関連してメモリ1406が設けられている。さらに、電池1407の出力が電源制御部1408に供給され、センサノード1401の電源が管理される。電池1407として、上述した全固体電池、カード型電池パック等を使用することができる。本技術による充放電装置は、全固体電池を使用した場合に適用される。   FIG. 18 shows an exemplary configuration of the wireless sensor node 1401. A detection signal of the sensor 1402 is supplied to an AD conversion circuit 1404 of a microprocessor (MPU) 1403. The various sensors described above can be used as the sensor 1402. A memory 1406 is provided in association with the microprocessor 1403. Further, the output of the battery 1407 is supplied to the power supply control unit 1408, and the power supply of the sensor node 1401 is managed. As the battery 1407, the above-described all-solid battery, card-type battery pack, or the like can be used. The charge / discharge device according to the present technology is applied when an all-solid battery is used.

マイクロプロセッサ1403に対してプログラムがインストールされる。マイクロプロセッサ1403がプログラムにしたがってAD変換回路1404から出力されるセンサ1402の検出結果のデータを処理する。マイクロプロセッサ1403の通信制御部1406に対して無線通信部1409が接続され、無線通信部1409から検出結果のデータがネットワーク端末(図示しない)に対して例えばZigBee(登録商標)を使用して送信され、ネットワーク端末を介してネットワークに接続される。一つのネットワーク端末に対して所定数の無線センサノードが接続可能である。なお、ネットワークの形態としては、スター型以外に、ツリー型、メッシュ型及びリニア型等の形態を使用することができる。   A program is installed in the microprocessor 1403. The microprocessor 1403 processes the detection result data of the sensor 1402 output from the AD conversion circuit 1404 according to the program. A wireless communication unit 1409 is connected to the communication control unit 1406 of the microprocessor 1403, and detection result data is transmitted from the wireless communication unit 1409 to a network terminal (not shown) using, for example, ZigBee (registered trademark). Connected to the network via a network terminal. A predetermined number of wireless sensor nodes can be connected to one network terminal. In addition to the star type, the network type may be a tree type, a mesh type, a linear type, or the like.

「応用例としてのリストバンド型電子機器」
以下、本技術をリストバンド型電子機器に対して適用した応用例について説明する。
ウェアラブル端末の一例として、リストバンド型電子機器がある。その中でも、リストバンド型活動量計は、スマートバンドとも呼ばれ、腕に巻き付けておくのみで、歩数、移動距離、消費カロリー、睡眠量、心拍数などの人の活動に関するデータを取得することができるものである。さらに、取得されたデータをスマートフォンで管理することもできる。さらに、メールの送受信機能を備えることもでき、例えばメールの着信をLED(Light Emitting Diode)ランプ及び/又はバイブレーションでユーザに知らせる通知機能を有するものが使用されている。
"Wristband electronic devices as application examples"
Hereinafter, application examples in which the present technology is applied to a wristband type electronic device will be described.
An example of a wearable terminal is a wristband type electronic device. Among them, the wristband type activity meter is also called a smart band, and it is possible to obtain data on human activities such as the number of steps, distance traveled, calories burned, sleep amount, heart rate, etc. just by wrapping around the wrist. It can be done. Furthermore, the acquired data can also be managed with a smartphone. Furthermore, a mail transmission / reception function can also be provided. For example, a mail notification function that notifies a user of an incoming mail by an LED (Light Emitting Diode) lamp and / or vibration is used.

図19及び図20は、例えば脈拍を計測するリストバンド型活動量計の一例を示す。図19は、リストバンド型活動量計1501の外観の構成例を示している。図20は、リストバンド型活動量計1501の本体部1502の構成例を示している。   19 and 20 show an example of a wristband type activity meter that measures, for example, a pulse. FIG. 19 shows an example of the external configuration of the wristband type activity meter 1501. FIG. 20 shows a configuration example of the main body 1502 of the wristband type activity meter 1501.

リストバンド型活動量計1501は、光学方式により被験者の例えば脈拍を計測するリストバンド型の計測装置である。図19に示されるように、リストバンド型活動量計1501は、本体部1502とバンド1503により構成され、腕時計のようにバンド1503が被験者の腕(手首)1504に装着される。そして、本体部1502が、所定の波長の計測光を被験者の腕1504の脈を含む部分に照射し、戻ってきた光の強度に基づいて、被験者の脈拍の計測を行う。   The wristband type active mass meter 1501 is a wristband type measuring device that measures, for example, a pulse of a subject by an optical method. As shown in FIG. 19, the wristband type active mass meter 1501 includes a main body portion 1502 and a band 1503, and the band 1503 is attached to the arm (wrist) 1504 of the subject like a wristwatch. And the main-body part 1502 irradiates the measurement light of a predetermined wavelength to the part containing the pulse of a test subject's arm 1504, and measures a test subject's pulse based on the intensity | strength of the returned light.

本体部1502は、基板1521、LED1522、受光IC(Integrated Circuit)1523、遮光体1524、操作部1525、演算処理部1526、表示部1527、及び無線装置1528を含むように構成される。LED1522、受光IC1523、及び、遮光体1524は、基板1521上に設けられている。LED1522は、受光IC1523の制御の下に、所定の波長の計測光を被験者の腕1504の脈を含む部分に照射する。   The main body 1502 is configured to include a substrate 1521, an LED 1522, a light receiving IC (Integrated Circuit) 1523, a light shield 1524, an operation unit 1525, an arithmetic processing unit 1526, a display unit 1527, and a wireless device 1528. The LED 1522, the light receiving IC 1523, and the light shield 1524 are provided over the substrate 1521. The LED 1522 irradiates a portion including the pulse of the arm 1504 of the subject under measurement light of a predetermined wavelength under the control of the light receiving IC 1523.

受光IC1523は、計測光が腕1504に照射された後に戻ってきた光を受光する。受光IC1523は、戻ってきた光の強度を示すデジタルの計測信号を生成し、生成した計測信号を演算処理部1526に供給する。   The light receiving IC 1523 receives light that has returned after the measurement light is applied to the arm 1504. The light receiving IC 1523 generates a digital measurement signal indicating the intensity of the returned light, and supplies the generated measurement signal to the arithmetic processing unit 1526.

遮光体1524は、基板1521上においてLED1522と受光IC1523の間に設けられている。遮光体1524は、LED1522からの計測光が、受光IC1523に直接入射されることを防止する。   The light shield 1524 is provided between the LED 1522 and the light receiving IC 1523 on the substrate 1521. The light shield 1524 prevents measurement light from the LED 1522 from directly entering the light receiving IC 1523.

操作部1525は、例えば、ボタン、スイッチ等の各種の操作部材により構成され、本体部1502の表面等に設けられる。操作部1525は、リストバンド型活動量計1501の操作に用いられ、操作内容を示す信号を演算処理部1526に供給する。   The operation unit 1525 includes various operation members such as buttons and switches, and is provided on the surface of the main body unit 1502 or the like. The operation unit 1525 is used to operate the wristband type activity meter 1501 and supplies a signal indicating the operation content to the arithmetic processing unit 1526.

演算処理部1526は、受光IC1523から供給される計測信号に基づいて、被験者の脈拍を計測するための演算処理を行う。演算処理部1526は、脈拍の計測結果を表示部1527及び無線装置1528に供給する。   The arithmetic processing unit 1526 performs arithmetic processing for measuring the pulse of the subject based on the measurement signal supplied from the light receiving IC 1523. The arithmetic processing unit 1526 supplies the pulse measurement result to the display unit 1527 and the wireless device 1528.

表示部1527は、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)等の表示装置により構成され、本体部1502の表面に設けられる。表示部1527は、被験者の脈拍の計測結果等を表示する。   The display unit 1527 is configured by a display device such as an LCD (Liquid Crystal Display), and is provided on the surface of the main body unit 1502. The display unit 1527 displays the measurement result of the subject's pulse and the like.

無線装置1528は、所定の方式の無線通信により、被験者の脈拍の計測結果を外部の装置に送信する。例えば、図20に示されるように、無線装置1528は、被験者の脈拍の計測結果をスマートフォン1505に送信し、スマートフォン1505の画面1506に計測結果を表示させる。さらに、計測結果のデータがスマートフォン1505によって管理され、計測結果をスマートフォン1505によって閲覧したり、ネットワーク上のサーバに保存することが可能とされている。なお、無線装置1528の通信方式には、任意の方式を採用することができる。なお、受光IC1523は、被験者の腕1504以外の部位(例えば、指、耳たぶ等)において脈拍の計測を行う場合にも用いることができる。   The wireless device 1528 transmits the measurement result of the subject's pulse to an external device by wireless communication of a predetermined method. For example, as illustrated in FIG. 20, the wireless device 1528 transmits the measurement result of the subject's pulse to the smartphone 1505 and causes the screen 1506 of the smartphone 1505 to display the measurement result. Furthermore, the measurement result data is managed by the smartphone 1505, and the measurement result can be browsed by the smartphone 1505 or stored in a server on the network. Note that any method can be adopted as a communication method of the wireless device 1528. The light receiving IC 1523 can also be used when measuring a pulse in a part other than the subject's arm 1504 (eg, finger, earlobe, etc.).

上述したリストバンド型活動量計1501は、受光IC1523における信号処理によって、体動の影響を除去して、正確に被験者の脈波及び脈拍を計測することができる。例えば、被験者がランニング等の激しい運動を行っても、正確に被験者の脈波及び脈拍を計測することができる。また、例えば、被験者がリストバンド型活動量計1501を長時間装着して計測を行う場合にも、被験者の体動の影響を除去して、正確に脈波及び脈拍を計測し続けることができる。   The wristband type activity meter 1501 described above can accurately measure a subject's pulse wave and pulse by removing the influence of body movement by signal processing in the light receiving IC 1523. For example, even if the subject performs intense exercise such as running, the pulse wave and pulse of the subject can be accurately measured. In addition, for example, even when the subject wears the wristband type activity meter 1501 for a long time and performs measurement, the influence of the subject's body movement can be removed and the pulse wave and the pulse can be accurately measured. .

また、演算量を削減することにより、リストバンド型活動量計1501の消費電力を下げることができる。その結果、例えば、充電や電池の交換を行わずに、リストバンド型活動量計1501を被験者に長時間装着して、計測を行うことが可能になる。   Further, by reducing the amount of calculation, the power consumption of the wristband type activity meter 1501 can be reduced. As a result, for example, it is possible to perform measurement by wearing the wristband type activity meter 1501 on the subject for a long time without performing charging or battery replacement.

なお、電源として例えば薄型の電池がバンド1503内に収納されている。リストバンド型活動量計1501は、本体の電子回路と、電池パックを備える。例えばユーザにより電池パックが着脱自在な構成を有している。電子回路は、上述した本体部1502に含まれる回路である。電池として全固体電池を使用する場合に本技術を適用することができる。   For example, a thin battery is housed in the band 1503 as a power source. The wristband type activity meter 1501 includes an electronic circuit of the main body and a battery pack. For example, the battery pack is detachable by the user. The electronic circuit is a circuit included in the main body 1502 described above. The present technology can be applied when using an all-solid battery as a battery.

図21及び図22は、リストバンド型電子機器の他の一例を示す。図21は、リストバンド型電子機器1601の外観の構成例を示している。図22は、リストバンド型電子機器1601(以下、単に「電子機器1601」と称する。)のブロック図を示している。   21 and 22 illustrate another example of a wristband type electronic device. FIG. 21 shows an example of the external configuration of the wristband type electronic device 1601. FIG. 22 is a block diagram of a wristband type electronic device 1601 (hereinafter simply referred to as “electronic device 1601”).

電子機器1601は、例えば、人体に着脱自在とされる時計型のいわゆるウェアラブル機器である。電子機器1601は、例えば、腕に装着されるバンド部1611と、数字や文字、図柄等を表示する表示装置1612と、操作ボタン1613とを備えている。バンド部1611には、複数の孔部1611aと、内周面(電子機器1601の装着時に腕に接触する側の面)側に形成される突起1611bとが形成されている。   The electronic device 1601 is, for example, a watch-type so-called wearable device that is detachable from the human body. The electronic device 1601 includes, for example, a band portion 1611 attached to the arm, a display device 1612 that displays numbers, characters, symbols, and the like, and operation buttons 1613. The band portion 1611 is formed with a plurality of hole portions 1611a and protrusions 1611b formed on the inner peripheral surface (the surface that comes into contact with the arm when the electronic device 1601 is attached).

電子機器1601は、使用状態においては、図21に示すようにバンド部1611が略円形となるように折り曲げられ、孔部1611aに突起1611bが挿入されて腕に装着される。突起1611bを挿入する孔部1611aの位置を調整することにより、腕の太さに対応して径の大きさを調整することができる。電子機器1601は、使用されない状態では、孔部1611aから突起1611bが取り外され、バンド部1611が略平坦な状態で保管される。本技術の一実施形態に係るセンサは、例えば、バンド部1611の全体にわたって設けられている。   As shown in FIG. 21, the electronic device 1601 is bent so that the band portion 1611 has a substantially circular shape, and a projection 1611b is inserted into the hole portion 1611a and attached to the arm. By adjusting the position of the hole 1611a into which the protrusion 1611b is inserted, the diameter can be adjusted corresponding to the thickness of the arm. When the electronic device 1601 is not used, the protrusion 1611b is removed from the hole 1611a, and the band 1611 is stored in a substantially flat state. For example, the sensor according to the embodiment of the present technology is provided over the entire band portion 1611.

図22は、電子機器1601の構成例を示すブロック図である。図22に示すように、電子機器1601は、上述した表示装置1612の他に、駆動制御部としてのコントローラIC1615を含むセンサ1620と、ホスト機器1616とを備えている。センサ1620がコントローラIC1615を備えるようにしてもよい。   FIG. 22 is a block diagram illustrating a configuration example of the electronic device 1601. As illustrated in FIG. 22, the electronic device 1601 includes a sensor 1620 including a controller IC 1615 as a drive control unit and a host device 1616 in addition to the display device 1612 described above. The sensor 1620 may include a controller IC 1615.

センサ1620は、押圧と曲げとの両方を検出可能なものである。センサ1620は、押圧に応じた静電容量の変化を検出し、それに応じた出力信号をコントローラIC1615に出力する。また、センサ1620は、曲げに応じた抵抗値の変化(抵抗変化)を検出し、それに応じた出力信号をコントローラIC1615に出力する。   The sensor 1620 can detect both pressing and bending. The sensor 1620 detects a change in capacitance according to the pressing, and outputs an output signal corresponding to the change to the controller IC 1615. Further, the sensor 1620 detects a change in resistance value (resistance change) according to bending, and outputs an output signal corresponding to the change to the controller IC 1615.

ホスト機器1616は、コントローラIC1615から供給される情報に基づき、各種の処理を実行する。例えば、表示装置1612に対する文字情報や画像情報などの表示、表示装置1612に表示されたカーソルの移動、画面のスクロールなどの処理を実行する。   The host device 1616 executes various processes based on information supplied from the controller IC 1615. For example, processing such as displaying character information and image information on the display device 1612, moving the cursor displayed on the display device 1612, scrolling the screen, and the like is executed.

表示装置1612は、例えばフレキシブルな表示装置であり、ホスト機器1616から供給される映像信号や制御信号などに基づき、映像(画面)を表示する。表示装置1612としては、例えば、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンス(Electro Luminescence:EL)ディスプレイ、電子ペーパーなどが挙げられるが、これに限定されるものではない。   The display device 1612 is, for example, a flexible display device, and displays a video (screen) based on a video signal, a control signal, or the like supplied from the host device 1616. Examples of the display device 1612 include, but are not limited to, a liquid crystal display, an electro luminescence (EL) display, and electronic paper.

なお、電源として例えば薄型の電池及び図12に示す電子回路がバンド部1611内に収納されている。電子機器1601は、本体の電子回路と、電池パックを備える。例えばユーザにより電池パックが着脱自在な構成を有している。電池として全固体電池を使用する場合に対して本技術を適用することができる。   As a power source, for example, a thin battery and an electronic circuit shown in FIG. The electronic device 1601 includes a main body electronic circuit and a battery pack. For example, the battery pack is detachable by the user. The present technology can be applied to a case where an all-solid battery is used as the battery.

「応用例としてのスマートウオッチ」
以下、本技術をスマートウオッチに対して適用した応用例について説明する。
スマートウオッチは、既存の腕時計のデザインと同様ないし類似の外観を有し、腕時計と同様にユーザの腕に装着して使用するものであり、ディスプレイに表示される情報で、電話や電子メールの着信などの各種メッセージをユーザに通知する機能を有する。さらに、電子マネー機能、活動量計等の機能を有するスマートウオッチも提案されている。スマートウオッチは、電子機器の本体部分の表面にディスプレイが組み込まれ、ディスプレイに様々な情報が表示される。また、スマートウオッチは、例えば、通信端末(スマートフォン等)とBluetooth(登録商標)などの近距離無線通信を行うことによって、通信端末
等の機能やコンテンツ等と連携することも可能である。
"Smart watch as an application"
Hereinafter, application examples in which the present technology is applied to a smart watch will be described.
Smart watches have the same or similar appearance as existing wristwatch designs, and are worn on the user's wrist in the same way as wristwatches. Information displayed on the display is used to receive incoming calls and e-mails. A function for notifying the user of various messages such as. Further, smart watches having functions such as an electronic money function and an activity meter have been proposed. In the smart watch, a display is incorporated on the surface of the main body portion of the electronic device, and various information is displayed on the display. In addition, the smart watch can also cooperate with functions, contents, and the like of the communication terminal by performing short-range wireless communication such as Bluetooth (registered trademark) with a communication terminal (smart phone or the like).

スマートウオッチの一つとして、バンド状に連結される複数のセグメントと、複数のセグメント内に配置される複数の電子部品と、複数のセグメント内の複数の電子部品を接続し少なくとも1つのセグメント内に蛇行形状で配置されるフレキシブル回路基板とを備えるものが提案されている。このような蛇行形状を有することで、フレキシブル回路基板は、バンドが屈曲しても、ストレスが加わらず、回路の遮断が防止される。また、ウオッチ本体を構成する筐体ではなく、そのウオッチ本体に取り付けられるバンド側のセグメントに、電子回路部品を内蔵させることが可能になり、ウオッチ本体側には変更を加える必要がなくなり、従来の時計のデザインと同様のデザインのスマートウオッチを構成することが可能となる。   As one of the smart watches, a plurality of segments connected in a band, a plurality of electronic components arranged in the plurality of segments, and a plurality of electronic components in the plurality of segments are connected to each other in at least one segment. A device including a flexible circuit board arranged in a meandering shape has been proposed. By having such a meandering shape, the flexible circuit board is not stressed even when the band is bent, and the circuit is prevented from being interrupted. In addition, it is possible to incorporate electronic circuit components in the band-side segment attached to the watch body instead of the chassis that makes up the watch body, eliminating the need to make changes on the watch body side. It is possible to construct a smart watch having the same design as the watch.

次に、スマートウオッチの構成についてより具体的に説明する。本応用例のスマートウオッチは、通常の腕時計のバンドに相当する部分が本体になっており、バンド(ベルト)単体で電子機器として成り立つようになっている。すなわち、針などで時刻を表示するウオッチ本体は、従来のウオッチがそのまま使用可能である。そして、そのウオッチ本体に取り付けられるバンド型電子機器が通信機能や告知機能を内蔵する。本応用例のスマートウオッチは、電子メールや着信などの通知、ユーザの行動履歴などのログの記録、通話などを行うことができる。また、スマートウオッチは、非接触式ICカードとしての機能を備え、非接触で決済や認証等を行うことができる。   Next, the configuration of the smart watch will be described more specifically. In the smart watch of this application example, a portion corresponding to a band of a normal wristwatch is a main body, and the band (belt) alone is formed as an electronic device. That is, a conventional watch can be used as it is for the watch body that displays the time with a hand or the like. A band-type electronic device attached to the watch body incorporates a communication function and a notification function. The smart watch of this application example can perform notifications such as e-mails and incoming calls, log recording of user action history, telephone calls, and the like. In addition, the smart watch has a function as a non-contact IC card, and can perform settlement, authentication, and the like in a non-contact manner.

本応用例のスマートウオッチは、金属製のバンド内に、通信処理や通知処理を行う回路部品を内蔵している。金属製のバンドを薄型化しながら、電子機器として機能するようにするために、バンドが複数のセグメントを連結した構成とされ、各セグメントに回路基板,振動モータ、電池,加速度センサが収納される。各セグメントの回路基板,振動モータ,電池,加速度センサなどの部品は、フレキシブルプリント回路基板(以下、「FPC」と称する。)で接続されている。ただし、各部品を接続したFPCを内蔵したバンドは、円形に折り曲げるとFPCの配線に応力がかかり、FPCの配線が切れてしまうという問題がある。これは後述の通り、蛇行形状を設けることで解決できるが、そのままではバンド内部の防水性が確保できないという新たな問題が発生する。また、金属製のバンドの中にアンテナを配置すると、電波がバンドの外に出ないという問題もある。さらに、通常、バンドを止めるバックル機構は、FPCを配置することできないので、バックル機構の箇所の前後で電気的な接続をすることが困難である。   The smart watch of this application example incorporates circuit components for performing communication processing and notification processing in a metal band. In order to function as an electronic device while reducing the thickness of a metal band, the band is configured by connecting a plurality of segments, and a circuit board, a vibration motor, a battery, and an acceleration sensor are accommodated in each segment. Components such as circuit boards, vibration motors, batteries, and acceleration sensors of each segment are connected by a flexible printed circuit board (hereinafter referred to as “FPC”). However, when the band including the FPC in which each component is connected is bent into a circle, stress is applied to the FPC wiring and the FPC wiring is cut off. As will be described later, this can be solved by providing a meandering shape, but a new problem arises that the waterproofness inside the band cannot be secured as it is. In addition, when an antenna is arranged in a metal band, there is a problem that radio waves do not go out of the band. Further, normally, since the buckle mechanism for stopping the band cannot arrange the FPC, it is difficult to make an electrical connection before and after the location of the buckle mechanism.

つまり、金属製のバンド内に電子機器を組み込むためには、以下の3点の問題を解決する必要がある。
a.FPCの配線及び防水の問題
b.金属筐体によるアンテナの問題
c.バックルの機構と電気接点の問題
以下、この3点の問題を解決する構成の概要を説明する。
That is, in order to incorporate an electronic device into a metal band, it is necessary to solve the following three problems.
a. FPC wiring and waterproofing problems b. Problems with antennas due to metal enclosures c. Buckle mechanism and problems of electrical contacts Hereinafter, an outline of a configuration for solving these three problems will be described.

a.FPCの配線及び防水の問題を解決する構成
電子機器の部品を各セグメントに配置するにあたって、セグメントの間は、FPCで接続される必要がある。しかし、金属製のバンドをユーザの腕に取り付けるように曲げると、FPCの外側に応力がかかるため、FPCが切れることがある。そこで、蛇行形状を設けることにより、FPCが切れることを防止する。また、本応用例の電子機器は、腕時計に取り付けることを前提にしたスマートウオッチであるので、防水性を確保しながら蛇行形状を設ける必要がある。そこで本応用例では、各セグメントの間に、時計のバンドならでは部品である「つがい部品」という小さなセグメントが用意される。
a. Configuration that solves the problem of wiring and waterproofing of FPC When parts of an electronic device are arranged in each segment, the segments need to be connected by FPC. However, if the metal band is bent so as to be attached to the user's arm, stress is applied to the outside of the FPC, and the FPC may be cut off. Therefore, the FPC is prevented from being cut by providing a meandering shape. Moreover, since the electronic device of this application example is a smart watch that is assumed to be attached to a wristwatch, it is necessary to provide a meandering shape while ensuring waterproofness. Therefore, in this application example, a small segment called “a paired part” which is a part unique to a watch band is prepared between the segments.

小さいセグメントの空間内は、FPCが蛇行した形状とされる。この蛇行形状は、S字形状、V字形状、U字形状、Z字形状、曲線形状、半円形状、折れ線形状等、いずれの形状でもよい。このようにすることで、たとえ金属製のバンドを曲げても、FPCの蛇行形状が伸びるだけであり、FPCが切れることがない。さらに、セグメント部にあるFPCの出入口は、ゴムパッキン(比較的柔らかい樹脂)で押さえる。そして、つがい部は、出入口を押さえることなくFPCが自由に動くようにして、各セグメントの防水性を保つ。この「つがい部」を導入することで、本体の防水性を確保しながらFPCが切れることを防止することが可能になる。なお、1つの部品(セグメント)のみで電子部品が完結する場合は、この「つがい部」を省略することが可能である。   The small segment space has a meandering shape of the FPC. The meandering shape may be any shape such as an S shape, a V shape, a U shape, a Z shape, a curved shape, a semicircular shape, a polygonal line shape, and the like. By doing so, even if a metal band is bent, the meandering shape of the FPC only extends and the FPC does not break. Furthermore, the entrance / exit of the FPC in the segment part is pressed with rubber packing (relatively soft resin). The mating portion keeps the waterproofness of each segment by allowing the FPC to move freely without pressing the doorway. By introducing this “pairing part”, it is possible to prevent the FPC from being cut while ensuring the waterproofness of the main body. In the case where an electronic component is completed with only one component (segment), this “pairing portion” can be omitted.

b.金属筐体によるアンテナの問題
金属製のバンドは、内部にアンテナを入れると、アンテナからの電波が外に出ないという問題がある。本発明では、金属製のバンドの1つの筐体(部品)に、Bluetooth(登録商標)用のアンテナと、NFC(Near Field Communication)用のアンテナを配置する。アンテナを入れた部品は、他の部品からアンテナ特性に影響を与えないように、隣接する他の部品との間に絶縁体を挟むようにする。
b. Problem of antenna by metal casing Metal band has a problem that radio wave from antenna does not go out when antenna is put inside. In the present invention, an antenna for Bluetooth (registered trademark) and an antenna for NFC (Near Field Communication) are arranged in one housing (part) of a metal band. In order to prevent the antenna component from affecting other parts, an insulator is sandwiched between the adjacent parts.

また、アンテナを内蔵した部品は、その部品の全面(おおよそ6面)をアンテナとして用いるが、ユーザの肌に接するとアンテナ特性が悪化するので、ユーザの肌と接する面をアンテナとして利用せずに、金属以外の材料で作製してもよい。また、他の例として、ユーザの肌と触れる金属部品とアンテナとして働く部品との間には、絶縁層が挟まれるようにしてもよい。さらに、アンテナを内蔵した部品がスリットを備えるようにして、スリットアンテナとして使用してもよい。Bluetooth(登録商標)用のアンテナを配置する部品と、NFC用のアンテナを配置する部品を、別の部品にしてもよい。Bluetooth(登録商標)の無線通信は、2.4GHz帯の通信を行うため、スマートウオッチとスマートフォンとで障害物がない状況で無線通信を行ったとき、平均で10m程度までペアリングが可能であった。金属筐体自体をアンテナとする手法を導入することで、アンテナ問題を解決することができる。   In addition, a component with a built-in antenna uses the entire surface (approximately six surfaces) of the component as an antenna, but the antenna characteristics deteriorate when it comes into contact with the user's skin, so the surface that contacts the user's skin is not used as an antenna. Alternatively, a material other than metal may be used. As another example, an insulating layer may be sandwiched between a metal part that touches the user's skin and a part that functions as an antenna. Further, a component with a built-in antenna may be provided with a slit and used as a slit antenna. A part for arranging the antenna for Bluetooth (registered trademark) and a part for arranging the antenna for NFC may be different parts. Since Bluetooth (registered trademark) wireless communication uses the 2.4 GHz band, when wireless communication is performed between a smart watch and a smartphone with no obstacles, pairing up to an average of about 10 m is possible. It was. The antenna problem can be solved by introducing a technique using the metal casing itself as an antenna.

c.バックルの機構/電気的接点の問題
金属製のバンドによるスマートウオッチでは、バックルと重なる位置に配置される一番大型の部品に基板が配置されるため、バックルが、通常の腕時計用のバックルよりも厚くなってしまう。また、バックル内は、FPCを通すことが困難である。したがって、バックルで接続された一方のセグメントと他方のセグメントとの間は、電気的な接続ができないという問題がある。
c. Buckle mechanism / electrical contact problem In a smart watch with a metal band, the board is placed on the largest component that is placed in a position overlapping the buckle. It will be thick. Also, it is difficult to pass the FPC through the buckle. Therefore, there is a problem that electrical connection cannot be made between one segment connected by a buckle and the other segment.

本応用例では、バックルを畳んだ際に、バックルを構成する2つの部品の内の一方の部品が、他方の部品の空いた空間に収まるような構造として、薄型化を実現した。また、バックルで接続された一方のセグメントと他方のセグメントとの間に、電気的な接点を配置する構成である。   In this application example, when the buckle is folded, one of the two parts constituting the buckle is configured to fit in the space in which the other part is vacant, so that the thinning is realized. Moreover, it is the structure which arrange | positions an electrical contact between one segment connected with the buckle and the other segment.

(スマートウオッチの全体構成)
図23にスマートウオッチの全体構成を示す。
バンド型電子機器2000は、時計本体3000に取り付けられる金属製のバンドであり、ユーザの腕に装着される。時計本体3000は、時刻を表示する文字盤3100を備える。時計本体3000は、文字盤3100の代わりに、液晶ディスプレイなどで電子的に時刻を表示してもよい。
(Overall configuration of smart watch)
FIG. 23 shows the overall configuration of the smart watch.
The band-type electronic device 2000 is a metal band attached to the watch main body 3000 and is attached to the user's arm. The watch body 3000 includes a dial 3100 for displaying time. The watch body 3000 may display the time electronically on a liquid crystal display or the like instead of the dial 3100.

バンド型電子機器2000は、複数のセグメント2110〜2230を連結した構成である。時計本体3000の一方のバンド取付孔にセグメント2110が取り付けられ、時計本体3000の他方のバンド取付孔にセグメント2230が取り付けられる。本応用例では、それぞれのセグメント2110〜2230は金属で構成される。   The band-type electronic device 2000 has a configuration in which a plurality of segments 2101 to 2230 are connected. The segment 2110 is attached to one band attachment hole of the watch body 3000, and the segment 2230 is attached to the other band attachment hole of the watch body 3000. In this application example, each segment 2101 to 2230 is made of metal.

なお、図23や図24では、バンド型電子機器2000の構成を説明するために、時計本体3000とセグメント2230とが離れた状態を示すが、実際の使用時には、時計本体3000にセグメント2230が取り付けられる。時計本体3000にセグメント2230が取り付けられることで、バンド型電子機器2000は、通常の腕時計と同様に、ユーザの腕に装着することができる。それぞれのセグメント2110〜2230の接続箇所は、可動させることが可能である。セグメントの接続箇所が可動できることで、バンド型電子機器2000は、ユーザの腕にフィットさせることができる。   23 and 24 show a state in which the watch main body 3000 and the segment 2230 are separated in order to explain the configuration of the band-type electronic device 2000, but the segment 2230 is attached to the watch main body 3000 in actual use. It is done. By attaching the segment 2230 to the watch main body 3000, the band-type electronic device 2000 can be worn on the user's arm in the same manner as a normal wristwatch. The connection locations of the segments 2110 to 2230 can be moved. Since the connection part of the segment is movable, the band-type electronic device 2000 can be fitted to the user's arm.

セグメント2170とセグメント2160との間には、バックル部2300が配置される。バックル部2300は、ロックを外した状態のとき長く伸び、ロックした状態のとき短くなる。各セグメント2110〜2230は、複数種類のサイズで構成される。例えば、バックル部2300と接続されたセグメント2170は、最も大きなサイズである。   A buckle portion 2300 is disposed between the segment 2170 and the segment 2160. The buckle portion 2300 extends long when unlocked and shortens when locked. Each segment 2110 to 2230 is configured in a plurality of sizes. For example, the segment 2170 connected to the buckle portion 2300 is the largest size.

(セグメントの内部の概要)
図25は、バンド型電子機器2000の内部構成の一部を示す。例えば3個のセグメント2170,2180,2190、2200、2210の内部を示す。バンド型電子機器2000では、連続した5個のセグメント2170〜2210の内部にフレキシブル回路基板2400が配置される。セグメント2170内には、種々の電子部品が配置され、セグメント2190,2210にはバッテリ2411,2421が配置され、これらの部品がフレキシブル回路基板2400で電気的に接続される。セグメント2170とセグメント2190との間のセグメント2180は、比較的小さなサイズであり、蛇行状態のフレキシブル回路基板2400が配置される。セグメント2180の内部では、防水部材に挟まれた状態でフレキシブル回路基板2400が配置される。なお、セグメント2170〜2210の内部は、防水構造としてある。セグメント2170〜2210の防水構造については後述する。
(Segment internal overview)
FIG. 25 shows a part of the internal configuration of the band-type electronic apparatus 2000. For example, the inside of three segments 2170, 2180, 2190, 2200, and 2210 is shown. In the band-type electronic device 2000, the flexible circuit board 2400 is disposed inside five continuous segments 2170 to 2210. Various electronic components are arranged in the segment 2170, batteries 2411 and 2421 are arranged in the segments 2190 and 2210, and these components are electrically connected by the flexible circuit board 2400. A segment 2180 between the segment 2170 and the segment 2190 has a relatively small size, and the flexible circuit board 2400 in a meandering state is disposed. Inside the segment 2180, the flexible circuit board 2400 is disposed in a state of being sandwiched between waterproofing members. The inside of the segments 2170 to 2210 has a waterproof structure. The waterproof structure of the segments 2170 to 2210 will be described later.

(スマートウオッチの回路構成)
図26は、バンド型電子機器2000の回路構成を示すブロック図である。バンド型電子機器2000の内部の回路は、時計本体3000とは独立した構成である。時計本体3000は、文字盤3100に配置された針を回転させるムーブメント部3200を備える。ムーブメント部3200には、バッテリ3300が接続されている。これらのムーブメント部3200やバッテリ3300は、時計本体3000の筐体内に内蔵されている。
(Smart watch circuit configuration)
FIG. 26 is a block diagram illustrating a circuit configuration of the band-type electronic apparatus 2000. The circuit inside the band-type electronic device 2000 has a configuration independent of the watch main body 3000. The watch main body 3000 includes a movement unit 3200 that rotates hands arranged on the dial 3100. A battery 3300 is connected to the movement unit 3200. The movement unit 3200 and the battery 3300 are built in the casing of the watch main body 3000.

時計本体3000に接続されたバンド型電子機器2000は、3つのセグメント2170,2190,2210に、電子部品が配置される。セグメント2170には、データ処理部4101と無線通信部4102とNFC通信部4104とGPS部4106とが配置される。無線通信部4102,NFC通信部4104,GPS部4106には、それぞれアンテナ4103,4105,4107が接続されている。それぞれのアンテナ4103,4105,4107は、セグメント2170の後述するスリット2173の近傍に配置される。   In the band-type electronic device 2000 connected to the watch body 3000, electronic components are arranged in three segments 2170, 2190, and 2210. In the segment 2170, a data processing unit 4101, a wireless communication unit 4102, an NFC communication unit 4104, and a GPS unit 4106 are arranged. Antennas 4103, 4105, and 4107 are connected to the wireless communication unit 4102, the NFC communication unit 4104, and the GPS unit 4106, respectively. Each antenna 4103, 4105, 4107 is arranged in the vicinity of a slit 2173 described later of the segment 2170.

無線通信部4102は、例えばBluetooth(登録商標)の規格で他の端末と近距離無線
通信を行う。NFC通信部4104は、NFC規格で、近接したリーダー/ライタと無線通信を行う。GPS部4106は、GPS(Global Positioning System)と称されるシ
ステムの衛星からの電波を受信して、現在位置の測位を行う測位部である。これらの無線通信部4102,NFC通信部4104,GPS部4106で得たデータは、データ処理部4101に供給される。
The wireless communication unit 4102 performs short-range wireless communication with other terminals based on, for example, Bluetooth (registered trademark) standards. The NFC communication unit 4104 performs wireless communication with a nearby reader / writer according to the NFC standard. The GPS unit 4106 is a positioning unit that receives radio waves from a satellite of a system called GPS (Global Positioning System) and measures the current position. Data obtained by the wireless communication unit 4102, the NFC communication unit 4104, and the GPS unit 4106 is supplied to the data processing unit 4101.

また、セグメント2170には、ディスプレイ4108とバイブレータ4109とモーションセンサ4110と音声処理部4111とが配置されている。ディスプレイ4108とバイブレータ4109は、バンド型電子機器2000の装着者に通知する通知部として機能するものである。ディスプレイ4108は、複数個の発光ダイオードで構成され、発光ダイオードの点灯や点滅でユーザに通知を行う。複数個の発光ダイオードは、例えばセグメント2170の後述するスリット2173の内部に配置され、電話の着信や電子メールの受信などが点灯又は点滅で通知される。ディスプレイ4108としては、文字や数字などを表示するタイプのものが使用されてもよい。バイブレータ4109は、セグメント2170を振動させる部材である。バンド型電子機器2000は、バイブレータ4109によるセグメント2170の振動で、電話の着信や電子メールの受信などを通知する。   In the segment 2170, a display 4108, a vibrator 4109, a motion sensor 4110, and an audio processing unit 4111 are arranged. The display 4108 and the vibrator 4109 function as a notification unit that notifies the wearer of the band-type electronic device 2000. The display 4108 includes a plurality of light emitting diodes, and notifies the user by lighting or blinking of the light emitting diodes. The plurality of light emitting diodes are disposed, for example, in a slit 2173 described later of the segment 2170, and notification of incoming calls or reception of e-mails is made by lighting or blinking. The display 4108 may be a type that displays characters, numbers, and the like. Vibrator 4109 is a member that vibrates segment 2170. The band-type electronic device 2000 notifies the incoming call or the reception of an e-mail by the vibration of the segment 2170 by the vibrator 4109.

モーションセンサ4110は、バンド型電子機器2000を装着したユーザの動きを検出する。モーションセンサ4110としては、加速度センサ、ジャイロセンサ、電子コンパス、気圧センサなどが使用される。また、セグメント2170は、モーションセンサ4110以外のセンサを内蔵してもよい。例えば、バンド型電子機器2000を装着したユーザの脈拍などを検出するバイオセンサが内蔵されてもよい。音声処理部4111には、マイクロホン4112とスピーカ4113とが接続され、音声処理部4111が、無線通信部4102での無線通信で接続された相手と通話の処理を行う。また、音声処理部4111は、音声入力操作のための処理を行うこともできる。   The motion sensor 4110 detects the movement of the user wearing the band-type electronic device 2000. As the motion sensor 4110, an acceleration sensor, a gyro sensor, an electronic compass, an atmospheric pressure sensor, or the like is used. The segment 2170 may incorporate a sensor other than the motion sensor 4110. For example, a biosensor that detects the pulse of the user wearing the band-type electronic device 2000 may be incorporated. A microphone 4112 and a speaker 4113 are connected to the audio processing unit 4111, and the audio processing unit 4111 performs a call process with the other party connected by wireless communication in the wireless communication unit 4102. The voice processing unit 4111 can also perform processing for voice input operation.

そして、セグメント2190にはバッテリ2411が内蔵され、セグメント2210にはバッテリ2421が内蔵される。バッテリ2411,2421は、例えば全固体電池によって構成され、セグメント2170内の回路に駆動用の電源を供給する。セグメント2170内の回路とバッテリ2411,2421は、フレキシブル回路基板2400により接続されている。なお、セグメント2170は、図示しないが、バッテリ2411,2421を充電するための端子を備える。また、セグメント2190,2210には、バッテリ2411,2421以外の電子部品が配置されてもよい。例えば、セグメント2190,2210は、バッテリ2411,2421の充放電を制御する回路を備えるようにしてもよい。   The segment 2190 includes a battery 2411 and the segment 2210 includes a battery 2421. The batteries 2411 and 2421 are configured by, for example, all solid state batteries, and supply driving power to the circuits in the segment 2170. A circuit in the segment 2170 and the batteries 2411 and 2421 are connected by a flexible circuit board 2400. Although not shown, the segment 2170 includes terminals for charging the batteries 2411 and 2421. Further, electronic components other than the batteries 2411 and 2421 may be arranged in the segments 2190 and 2210. For example, the segments 2190 and 2210 may include a circuit that controls charging and discharging of the batteries 2411 and 2421.

(セグメント内の部品の配置例)
図25は、電子部品などが配置されるセグメント2170〜2210と、セグメント2170と連結されたバックル部2300の構成を示す。セグメント2170〜2210は、蓋部材(図示しない)を開けた状態で示す。それぞれのセグメント2170〜2210を構成する筐体は、ステンレスなどの金属で形成される。
(Example of arrangement of parts in a segment)
FIG. 25 shows a configuration of segments 2170 to 2210 in which electronic components and the like are arranged, and a buckle portion 2300 connected to the segment 2170. The segments 2170 to 2210 are shown with a lid member (not shown) opened. The casing constituting each of the segments 2170 to 2210 is formed of a metal such as stainless steel.

セグメント2170〜2210の内部には、フレキシブル回路基板2400と、このフレキシブル回路基板2400に取り付けられた電子部品などが配置される。図25では、バックル部2300の第1部材2310と第2部材2320とを開いた状態を示す。バックル部2300は、第1部材2310と第2部材2320とを閉じたとき、セグメント2170の裏面(図25での上側)に重なった位置に配置される。   A flexible circuit board 2400 and electronic components attached to the flexible circuit board 2400 are arranged inside the segments 2170 to 2210. FIG. 25 shows a state where the first member 2310 and the second member 2320 of the buckle portion 2300 are opened. Buckle portion 2300 is arranged at a position overlapping the back surface (upper side in FIG. 25) of segment 2170 when first member 2310 and second member 2320 are closed.

セグメント2170は、他のセグメントよりも大きなサイズであり、図26に示す各電子部品が収納される。セグメント2170の内側には、透明な樹脂(又は半透明な樹脂)よりなる内部筐体2500が配置され、内部筐体2500にフレキシブル回路基板2401などが配置される。セグメント2170の一方の連結部2171は、バックル部2300の連結部2330と連結される。また、セグメント2170の他方の連結部2172は、セグメント2180の連結部2183と連結される。セグメント2180の連結部2184は、セグメント2190と連結される。さらに、セグメント2190の隣にセグメント2200が連結され、セグメント2200の隣にセグメント2210が連結される。それぞれの連結部では、連結ピン(図示しない)を使用して2つのセグメントが連結される。   The segment 2170 is larger in size than the other segments, and each electronic component shown in FIG. 26 is accommodated. An internal housing 2500 made of a transparent resin (or translucent resin) is disposed inside the segment 2170, and a flexible circuit board 2401 and the like are disposed in the internal housing 2500. One connecting portion 2171 of the segment 2170 is connected to the connecting portion 2330 of the buckle portion 2300. Further, the other connecting portion 2172 of the segment 2170 is connected to the connecting portion 2183 of the segment 2180. A connecting portion 2184 of the segment 2180 is connected to the segment 2190. Further, a segment 2200 is connected next to the segment 2190, and a segment 2210 is connected next to the segment 2200. In each connection part, two segments are connected using a connection pin (not shown).

セグメント2170の表面には、スリット2173が形成されている。ディスプレイ4108を構成する複数の発光ダイオードは、スリット2173に近接し、透明又は半透明な樹脂で形成された内部筐体2500内に配置される。したがって、ユーザは、セグメント2170のスリット2173を通じて、発光ダイオードの発光や点滅を確認することができる。このような発光ダイオードの発光や点滅により、電話の着信や電子メールの受信などの様々な状態が通知される。また、スリット2173に近接した内部筐体2500内には、各アンテナ4103,4105,4107が配置される。したがって、各アンテナ4103,4105,4107は、金属製のセグメント2170の外側との通信状態を良好に保つことができる。   A slit 2173 is formed on the surface of the segment 2170. A plurality of light emitting diodes constituting the display 4108 is disposed in the inner casing 2500 made of a transparent or translucent resin in the vicinity of the slit 2173. Therefore, the user can confirm light emission or blinking of the light emitting diode through the slit 2173 of the segment 2170. By such light emission and blinking of the light emitting diodes, various states such as incoming calls and reception of e-mails are notified. In addition, the antennas 4103, 4105, and 4107 are arranged in the internal housing 2500 close to the slit 2173. Therefore, the antennas 4103, 4105, and 4107 can maintain a good communication state with the outside of the metal segment 2170.

セグメント2170の内部筐体2500には、フレキシブル回路基板2400の第1部分2401が配置される。フレキシブル回路基板2400の第1部分2401は、接続部材2431を介してリジット基板2440に接続される。リジット基板2440には、各種電子部品2441,2442,2443,・・・が接続される。電子部品2441,2442,2443,・・・は、図26に示す処理部4101〜4113に相当する。   A first portion 2401 of the flexible circuit board 2400 is disposed in the internal housing 2500 of the segment 2170. The first portion 2401 of the flexible circuit board 2400 is connected to the rigid board 2440 through the connection member 2431. Various electronic components 2441, 2442, 2443,... Are connected to the rigid board 2440. Electronic components 2441, 2442, 2443,... Correspond to the processing units 4101 to 4113 shown in FIG.

セグメント2190とセグメント2210は、バッテリ2411,2421を収納することができるサイズである。セグメント2180とセグメント2200は、セグメント2190,2210よりも小さなサイズである。フレキシブル回路基板2400の第2部分2402は、セグメント2180に蛇行状態で配置される。フレキシブル回路基板2400の第3部分2403には、バッテリ2411が接続される。フレキシブル回路基板2400の第4部分2404は、セグメント2200に蛇行状態で配置される。フレキシブル回路基板2400の第5部分2405には、バッテリ2421が接続される。なお、フレキシブル回路基板2400の蛇行状態の詳細は図27を参照して説明する。   The segment 2190 and the segment 2210 are sized to accommodate the batteries 2411 and 2421. Segment 2180 and segment 2200 are smaller in size than segments 2190 and 2210. The second portion 2402 of the flexible circuit board 2400 is disposed in a meandering state on the segment 2180. A battery 2411 is connected to the third portion 2403 of the flexible circuit board 2400. The fourth portion 2404 of the flexible circuit board 2400 is disposed in a meandering state on the segment 2200. A battery 2421 is connected to the fifth portion 2405 of the flexible circuit board 2400. Details of the meandering state of the flexible circuit board 2400 will be described with reference to FIG.

(フレキシブル回路基板の配置状態)
図27は、フレキシブル回路基板2400が、セグメント2170〜2190の内部に配置される状態を断面で示す。フレキシブル回路基板2400は、各セグメント2170〜2190の内部に連続して配置される。図27に示すように、フレキシブル回路基板2400は、セグメント2170の連結部2171と、セグメント2180の連結部2183との内部を通過する。この場合、連結部2171の内部には、フレキシブル回路基板2400が通過する箇所に防水部材2174が配置され、セグメント2170の内部への水の浸入が阻止される。また、セグメント2170の内部筐体2500にも、防水部材2175が配置される。
(Arrangement state of flexible circuit board)
FIG. 27 is a sectional view showing a state in which the flexible circuit board 2400 is disposed inside the segments 2170 to 2190. The flexible circuit board 2400 is continuously arranged in each of the segments 2170 to 2190. As shown in FIG. 27, the flexible circuit board 2400 passes through the inside of the connecting portion 2171 of the segment 2170 and the connecting portion 2183 of the segment 2180. In this case, a waterproof member 2174 is disposed inside the connecting portion 2171 at a location where the flexible circuit board 2400 passes, and water intrusion into the segment 2170 is prevented. In addition, a waterproof member 2175 is also disposed in the internal housing 2500 of the segment 2170.

また、セグメント2180の内部には、防水部材2181,2182(図24参照)が配置され、セグメント2180の内部への水の浸入が阻止される。それぞれの防水部材2174,2175,2181,2182は、例えば比較的柔らかい樹脂で成形され、セグメント2180の内側とフレキシブル回路基板2400との間の隙間が塞がれる。そして、セグメント2180の内部では、フレキシブル回路基板2400が蛇行状態で配置される。すなわち、セグメント2180の内部のフレキシブル回路基板2400には、湾曲した蛇行箇所2400Xが形成されている。   Further, waterproof members 2181 and 2182 (see FIG. 24) are disposed inside the segment 2180, and water intrusion into the segment 2180 is prevented. Each waterproof member 2174, 2175, 2181, 2182 is formed of a relatively soft resin, for example, and the gap between the inside of the segment 2180 and the flexible circuit board 2400 is closed. Inside the segment 2180, the flexible circuit board 2400 is arranged in a meandering state. That is, a curved meandering portion 2400X is formed on the flexible circuit board 2400 inside the segment 2180.

フレキシブル回路基板2400の蛇行箇所2400Xは、フレキシブル回路基板2400の損傷を防ぐように機能する。例えば、セグメント2180とセグメント2170との連結箇所が大きく曲がった場合でも、フレキシブル回路基板2400の蛇行箇所2400Xが直線状に伸びて、フレキシブル回路基板2400が引っ張られることがない。したがって、フレキシブル回路基板2400内の回路パターンが破断するような不具合が生じない。   The meandering portion 2400X of the flexible circuit board 2400 functions to prevent damage to the flexible circuit board 2400. For example, even when the connecting portion between the segment 2180 and the segment 2170 is bent greatly, the meandering portion 2400X of the flexible circuit board 2400 extends linearly and the flexible circuit board 2400 is not pulled. Therefore, the trouble that the circuit pattern in the flexible circuit board 2400 breaks does not occur.

なお、図27に示す蛇行箇所2400Xは一例であり、その他の形状としてもよい。すなわち、蛇行箇所2400Xは、S字形状、V字形状、U字形状、Z字形状、曲線形状、半円形状、折れ線形状等、蛇行した様々な形状とすることができる。   The meandering portion 2400X shown in FIG. 27 is an example, and other shapes may be used. That is, the meandering portion 2400X can have various meandering shapes such as an S shape, a V shape, a U shape, a Z shape, a curved shape, a semicircular shape, and a polygonal line shape.

上述したバッテリ2411として全固体電池を使用した場合に本技術を適用することができる。   The present technology can be applied when an all solid state battery is used as the battery 2411 described above.

(バッテリの配置状態)
図28は、セグメント2190内に、バッテリ2411が配置される状態を示す。セグメント2210内に、バッテリ2421が配置される構成も、同じである。セグメント2190の内部のバッテリ配置箇所2191に、バッテリ2411が配置される。このとき、バッテリ配置箇所2191とバッテリ2411との間に、接着シート2703が配置される。
(Battery arrangement)
FIG. 28 shows a state where the battery 2411 is arranged in the segment 2190. The configuration in which the battery 2421 is arranged in the segment 2210 is the same. A battery 2411 is arranged at a battery arrangement location 2191 inside the segment 2190. At this time, the adhesive sheet 2703 is arranged between the battery arrangement location 2191 and the battery 2411.

また、バッテリ2411の表面(図28での上側)には、フレキシブル回路基板2400の第3部分2403が、接着シート2701により接着される。この接着シート2701を使用した接着で、バッテリ2411の表面の電極2411A,2411Bが、フレキシブル回路基板2400内の回路パターンと接続される。さらに、バッテリ2411の表面が、接着シート2702を介してセグメント2190の蓋(図示しない)と接着される。ここで、接着シート2701は、バッテリ2411の表面の周囲を塞ぐ構成である。したがって、接着シート2701は、セグメント2190内のバッテリ2411の防水部材として機能するようになる。なお、バッテリは、バンド型電子機器2000の他のセグメントに配置してもよい。   Further, the third portion 2403 of the flexible circuit board 2400 is bonded to the surface of the battery 2411 (upper side in FIG. 28) with an adhesive sheet 2701. By adhesion using the adhesive sheet 2701, the electrodes 2411A and 2411B on the surface of the battery 2411 are connected to the circuit pattern in the flexible circuit board 2400. Further, the surface of the battery 2411 is bonded to a lid (not shown) of the segment 2190 via the adhesive sheet 2702. Here, the adhesive sheet 2701 is configured to block the periphery of the surface of the battery 2411. Therefore, the adhesive sheet 2701 functions as a waterproof member for the battery 2411 in the segment 2190. The battery may be disposed in another segment of the band type electronic device 2000.

上述したスマートウオッチは、電子メールや電話の着信などの通知、ユーザの活動履歴などのログの記録、通話などを行うことができる。また、スマートウオッチは、非接触式ICカードとしての機能を備え、非接触式ICカードを利用した決済や認証を行うことができる。しかも、本例のスマートウオッチは、時計本体が従来の時計と同じものが使用できるため、デザイン的に優れた腕時計とすることができる。また、複数のセグメントは、防水構造であり、かつフレキシブル回路基板を蛇行して配置したため、回路パターンが遮断しない効果を持つ。さらに、金属製のセグメント2170内のアンテナは、セグメント2170のスリットの近傍に配置されるため、良好に送信や受信を行うことができる。   The smart watch described above can perform notifications such as incoming e-mails and telephone calls, record logs of user activity histories, telephone calls, and the like. In addition, the smart watch has a function as a non-contact type IC card and can perform settlement and authentication using the non-contact type IC card. In addition, since the smart watch of this example can use the same watch body as that of a conventional watch, it can be a wristwatch with excellent design. In addition, the plurality of segments have a waterproof structure and have the effect that the circuit pattern is not blocked because the flexible circuit board is meandered. Furthermore, since the antenna in the metal segment 2170 is arranged in the vicinity of the slit of the segment 2170, transmission and reception can be performed satisfactorily.

「応用例としてのメガネ型端末」
以下、本技術を頭部装着型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ(HMD)に代表されるメガネ型端末に適用した応用例について説明する。
以下に説明するメガネ型端末は、目の前の風景にテキスト、シンボル、画像等の情報を重畳して表示することができるものである。すなわち、透過式メガネ型端末専用の軽量且つ薄型の画像表示装置ディスプレイモジュールを搭載している。
“Glasses type terminal as an application example”
Hereinafter, application examples in which the present technology is applied to a head-mounted display (a glasses-type terminal represented by a head-mounted display (HMD)) will be described.
The glasses-type terminal described below can display information such as text, symbols, and images superimposed on the scenery in front of you. That is, a light-weight and thin image display device display module dedicated to a transmissive glasses-type terminal is mounted.

この画像表示装置は、光学エンジンとホログラム導光板からなる。光学エンジンは、マイクロディスプレイレンズを使用して画像、テキスト等の映像光を出射する。この映像光がホログラム導光板に入射される。ホログラム導光板は、透明板の両端部にホログラム光学素子が組み込まれたもので、光学エンジンからの映像光を厚さ1mmのような非常に薄い透明板の中を伝搬させて観察者の目に届ける。このような構成によって、透過率が例えば85%という厚さ3mm(導光板前後の保護プレートを含む)レンズを実現している。かかるメガネ型端末によって、スポーツ観戦中にプレーヤ、チームの成績等をリアルタイムで見ることができたり、旅先での観光ガイドを表示したりできる。   This image display device includes an optical engine and a hologram light guide plate. The optical engine emits image light such as an image and text using a micro display lens. This image light is incident on the hologram light guide plate. The hologram light guide plate has hologram optical elements incorporated at both ends of the transparent plate, and the image light from the optical engine is propagated through a very thin transparent plate having a thickness of 1 mm to the eyes of the observer. deliver. With such a configuration, a lens having a transmittance of, for example, 85% and a thickness of 3 mm (including protective plates before and after the light guide plate) is realized. With such a glasses-type terminal, it is possible to see the results of players and teams in real time while watching sports, and to display a tourist guide at a destination.

メガネ型端末の具体例は、図29に示すように、画像表示部が眼鏡型の構成とされている。すなわち、通常の眼鏡と同様に、眼前に右画像表示部5001及び左画像表示部5002を保持するためのフレーム5003を有する。フレーム5003は、観察者の正面に配置されるフロント部5004と、フロント部5004の両端に蝶番を介して回動自在に取り付けられた2つのテンプル部5005,5006から成る。フレーム5003は、金属や合金、プラスチック、これらの組合せといった、通常の眼鏡を構成する材料と同じ材料から作製されている。なお、ヘッドホン部を設けるようにしてもよい。   In a specific example of the glasses-type terminal, as shown in FIG. 29, the image display unit has a glasses-type configuration. That is, as with normal glasses, the frame 5003 for holding the right image display unit 5001 and the left image display unit 5002 is provided in front of the eyes. The frame 5003 includes a front portion 5004 disposed in front of the observer, and two temple portions 5005 and 5006 that are rotatably attached to both ends of the front portion 5004 via hinges. The frame 5003 is made of the same material as that of normal glasses, such as metal, alloy, plastic, or a combination thereof. A headphone unit may be provided.

右画像表示部5001および左画像表示部5002は、利用者の右の眼前と、左の眼前とにそれぞれ位置するように配置されている。テンプル部5005,5006が利用者の頭部に画像表示部5001および5002を保持する。フロント部5004とテンプル部5005の接続箇所において、テンプル部5005の内側に右表示駆動部5007が配置されている。フロント部5004とテンプル部5006の接続箇所において、テンプル部5006の内側に左表示駆動部5008が配置されている。   The right image display unit 5001 and the left image display unit 5002 are arranged so as to be positioned in front of the user's right eye and in front of the left eye, respectively. Temple units 5005 and 5006 hold the image display units 5001 and 5002 on the user's head. A right display driving unit 5007 is disposed inside the temple unit 5005 at a connection portion between the front unit 5004 and the temple unit 5005. A left display driving unit 5008 is arranged inside the temple unit 5006 at a connection portion between the front unit 5004 and the temple unit 5006.

図29では省略されているが、フレーム5003には、電池、加速度センサ、ジャイロ、電子コンパス、マイクロホン/スピーカ等が搭載されている。電池として全固体電池を使用する場合に本技術を適用できる。さらに、撮像装置が取り付けられ、静止画/動画の撮影が可能とされている。さらに、メガネ部と例えば無線又は有線のインターフェースでもって接続されたコントローラを備えている。コントローラには、タッチセンサ、各種ボタン、スピーカ、マイクロホン等が設けられている。さらに、スマートフォンとの連携機能を有している。例えばスマートフォンのGPS機能を活用してユーザの状況に応じた情報を提供することが可能とされている。以下、画像表示装置(右画像表示部5001又は左画像示部5002)について主に説明する。   Although omitted in FIG. 29, a frame, an acceleration sensor, a gyroscope, an electronic compass, a microphone / speaker, and the like are mounted on the frame 5003. The present technology can be applied when using an all-solid battery as a battery. Further, an image pickup apparatus is attached, and still images / moving images can be taken. In addition, a controller connected to the glasses unit via, for example, a wireless or wired interface is provided. The controller is provided with a touch sensor, various buttons, a speaker, a microphone, and the like. Furthermore, it has a linkage function with a smartphone. For example, it is possible to provide information according to the user's situation by utilizing the GPS function of a smartphone. Hereinafter, the image display device (the right image display unit 5001 or the left image display unit 5002) will be mainly described.

図30に、メガネ型端末の画像表示装置(右画像表示部5001又は左画像示部5002)の第1の例の概念図を示す。尚、第1の例のメガネ型端末における画像表示装置は、画像生成装置の第1の構成及び光学装置の第1の構成を備えている。   FIG. 30 shows a conceptual diagram of a first example of an image display device (right image display unit 5001 or left image display unit 5002) of a glasses-type terminal. Note that the image display device in the eyeglass-type terminal of the first example includes the first configuration of the image generation device and the first configuration of the optical device.

画像表示装置5100は、第1の構成の画像生成装置から構成された画像生成装置5110、及び画像生成装置5110から出射された光が入射され、導光され、観察者の瞳5041に向かって出射される光学装置(導光手段)5120から構成されている。尚、光学装置5120は、画像生成装置5110に取り付けられている。   The image display device 5100 receives the light emitted from the image generation device 5110 configured from the image generation device having the first configuration and the image generation device 5110, is guided, and is emitted toward the pupil 5041 of the observer. Optical device (light guiding means) 5120. The optical device 5120 is attached to the image generation device 5110.

光学装置5120は、第1の構成の光学装置から構成され、画像生成装置5110から入射された光が内部を全反射により伝播した後、観察者の瞳5041に向かって出射される導光板5121、導光板5121に入射された光が導光板5121の内部で全反射されるように、導光板5121に入射された光を偏向させる第1偏向手段5130、及び導光板5121の内部を全反射により伝播した光を導光板5121から出射させるために、導光板5121の内部を全反射により伝播した光を複数回に亙り偏向させる第2偏向手段5140を備えている。   The optical device 5120 includes the optical device having the first configuration, and the light incident from the image generation device 5110 propagates through the interior by total reflection, and then is emitted toward the observer's pupil 5041. The first light deflecting unit 5130 that deflects the light incident on the light guide plate 5121 and the light guide plate 5121 are propagated by total reflection so that the light incident on the light guide plate 5121 is totally reflected inside the light guide plate 5121. In order to emit the emitted light from the light guide plate 5121, second deflection means 5140 is provided that deflects the light propagated through the light guide plate 5121 by total reflection over a plurality of times.

第1偏向手段5130及び第2偏向手段5140は導光板5121の内部に配設されている。そして、第1偏向手段5130は、導光板5121に入射された光を反射し、第2偏向手段5140は、導光板5121の内部を全反射により伝播した光を、複数回に亙り、透過、反射する。即ち、第1偏向手段5130は反射鏡として機能し、第2偏向手段5140は半透過鏡として機能する。より具体的には、導光板5121の内部に設けられた第1偏向手段5130は、アルミニウムから成り、導光板5121に入射された光を反射させる光反射膜(一種のミラー)から構成されている。一方、導光板5121の内部に設けられた第2偏向手段5140は、誘電体積層膜が多数積層された多層積層構造体から構成されている。誘電体積層膜は、例えば、高誘電率材料としてのTiO2 膜、及び、低誘電率材料としてのSiO2 膜から構成されている。図においては6層の誘電体積層膜を図示しているが、これに限定するものではない。 The first deflecting unit 5130 and the second deflecting unit 5140 are disposed inside the light guide plate 5121. The first deflecting unit 5130 reflects the light incident on the light guide plate 5121, and the second deflecting unit 5140 transmits the light propagating through the light guide plate 5121 by total reflection, and transmits and reflects the light. To do. That is, the first deflecting unit 5130 functions as a reflecting mirror, and the second deflecting unit 5140 functions as a semi-transmissive mirror. More specifically, the first deflecting means 5130 provided inside the light guide plate 5121 is made of aluminum, and is composed of a light reflecting film (a kind of mirror) that reflects light incident on the light guide plate 5121. . On the other hand, the second deflecting means 5140 provided inside the light guide plate 5121 is composed of a multilayer laminated structure in which a large number of dielectric laminated films are laminated. The dielectric laminated film is composed of, for example, a TiO 2 film as a high dielectric constant material and an SiO 2 film as a low dielectric constant material. In the figure, a six-layer dielectric laminated film is shown, but the present invention is not limited to this.

誘電体積層膜と誘電体積層膜との間には、導光板5121を構成する材料と同じ材料から成る薄片が挟まれている。尚、第1偏向手段5130においては、導光板5121に入射された平行光が導光板5121の内部で全反射されるように、導光板5121に入射された平行光が反射(又は回折)される。一方、第2偏向手段5140においては、導光板5121の内部を全反射により伝播した平行光が複数回に亙り反射(又は回折)され、導光板5121から平行光の状態で出射される。   A thin piece made of the same material as that constituting the light guide plate 5121 is sandwiched between the dielectric laminated film and the dielectric laminated film. In the first deflecting means 5130, the parallel light incident on the light guide plate 5121 is reflected (or diffracted) so that the parallel light incident on the light guide plate 5121 is totally reflected inside the light guide plate 5121. . On the other hand, in the second deflecting unit 5140, the parallel light propagated through the light guide plate 5121 by total reflection is reflected (or diffracted) a plurality of times and is emitted from the light guide plate 5121 in the state of parallel light.

第1偏向手段5130は、導光板5121の第1偏向手段5130を設ける部分5124を切り出すことで、導光板5121に第1偏向手段5130を形成すべき斜面を設け、係る斜面に光反射膜を真空蒸着した後、導光板5121の切り出した部分5124を第1偏向手段5130に接着すればよい。また、第2偏向手段5140は、導光板5121を構成する材料と同じ材料(例えば、ガラス)と誘電体積層膜(例えば、真空蒸着法にて成膜することができる)とが多数積層された多層積層構造体を作製し、導光板5121の第2偏向手段5140を設ける部分5125を切り出して斜面を形成し、係る斜面に多層積層構造体を接着し、研磨等を行って、外形を整えればよい。こうして、導光板5121の内部に第1偏向手段5130及び第2偏向手段5140が設けられた光学装置5120を得ることができる。   The first deflecting unit 5130 cuts out a portion 5124 of the light guide plate 5121 where the first deflecting unit 5130 is provided, thereby providing the light guide plate 5121 with an inclined surface on which the first deflecting unit 5130 is to be formed, and vacuuming the light reflecting film on the inclined surface. After vapor deposition, the cut-out portion 5124 of the light guide plate 5121 may be bonded to the first deflecting means 5130. In addition, the second deflecting unit 5140 is formed by laminating a large number of the same material (for example, glass) as the material constituting the light guide plate 5121 and a dielectric laminated film (for example, it can be formed by a vacuum deposition method). A multilayer laminated structure is manufactured, and a portion 5125 provided with the second deflecting means 5140 of the light guide plate 5121 is cut out to form a slope, and the multilayer laminated structure is bonded to the slope and polished to adjust the outer shape. That's fine. In this way, an optical device 5120 in which the first deflection unit 5130 and the second deflection unit 5140 are provided inside the light guide plate 5121 can be obtained.

光学ガラスやプラスチック材料から成る導光板5121は、導光板5121の軸線と平行に延びる2つの平行面(第1面5122及び第2面5123)を有している。第1面5122と第2面5123とは対向している。そして、光入射面に相当する第1面5122から平行光が入射され、内部を全反射により伝播した後、光出射面に相当する第1面5122から出射される。   The light guide plate 5121 made of optical glass or plastic material has two parallel surfaces (a first surface 5122 and a second surface 5123) extending in parallel with the axis of the light guide plate 5121. The first surface 5122 and the second surface 5123 are opposed to each other. Then, parallel light enters from the first surface 5122 corresponding to the light incident surface, propagates through the interior by total reflection, and then exits from the first surface 5122 corresponding to the light exit surface.

また、画像生成装置5110は、第1の構成の画像生成装置から構成され、2次元マトリクス状に配列された複数の画素を有する画像形成装置5111、及び画像形成装置5111の各画素から出射された光を平行光として、出射するコリメート光学系5112を備えている。   The image generation device 5110 includes the first configuration image generation device, the image formation device 5111 having a plurality of pixels arranged in a two-dimensional matrix, and the pixels of the image formation device 5111. A collimating optical system 5112 for emitting light as parallel light is provided.

ここで、画像形成装置5111は、反射型空間光変調装置5150、及び、白色光を出射する発光ダイオードから成る光源5153から構成されている。より具体的には、反射型空間光変調装置5150は、ライト・バルブとしてのLCOS(Liquid Crystal On Silicon)から成る液晶表示装置(LCD)5151、及び、光源5153からの光の一部
を反射して液晶表示装置5151へと導き、且つ、液晶表示装置5151によって反射された光の一部を通過させてコリメート光学系5112へと導く偏光ビームスプリッター5152から構成されている。なお、LCDは、LCOSタイプに限定されない。
Here, the image forming apparatus 5111 includes a reflective spatial light modulator 5150 and a light source 5153 including a light emitting diode that emits white light. More specifically, the reflective spatial light modulator 5150 reflects a part of light from a liquid crystal display (LCD) 5151 composed of LCOS (Liquid Crystal On Silicon) as a light valve and a light source 5153. The polarizing beam splitter 5152 is guided to the liquid crystal display device 5151, and part of the light reflected by the liquid crystal display device 5151 is transmitted to the collimating optical system 5112. The LCD is not limited to the LCOS type.

液晶表示装置5151は、2次元マトリクス状に配列された複数(例えば、320×240個)の画素を備えている。偏光ビームスプリッター5152は、周知の構成、構造を有する。光源5153から出射された無偏光の光は、偏光ビームスプリッター5152に衝突する。偏光ビームスプリッター5152において、P偏光成分は通過し、系外に出射される。一方、S偏光成分は、偏光ビームスプリッター5152において反射され、液晶表示装置5151に入射し、液晶表示装置5151の内部で反射され、液晶表示装置5151から出射される。ここで、液晶表示装置5151から出射した光の内、「白」を表示する画素から出射した光にはP偏光成分が多く含まれ、「黒」を表示する画素から出射した光にはS偏光成分が多く含まれる。従って、液晶表示装置5151から出射され、偏光ビームスプリッター5152に衝突する光の内、P偏光成分は、偏光ビームスプリッター5152を通過し、コリメート光学系5112へと導かれる。   The liquid crystal display device 5151 includes a plurality of (for example, 320 × 240) pixels arranged in a two-dimensional matrix. The polarization beam splitter 5152 has a known configuration and structure. Non-polarized light emitted from the light source 5153 collides with the polarization beam splitter 5152. In the polarization beam splitter 5152, the P-polarized component passes and is emitted out of the system. On the other hand, the S-polarized component is reflected by the polarization beam splitter 5152, enters the liquid crystal display device 5151, is reflected inside the liquid crystal display device 5151, and is emitted from the liquid crystal display device 5151. Here, among the light emitted from the liquid crystal display device 5151, the light emitted from the pixel displaying “white” contains a lot of P-polarized light components, and the light emitted from the pixel displaying “black” is S-polarized light. Contains many ingredients. Therefore, among the light emitted from the liquid crystal display device 5151 and colliding with the polarization beam splitter 5152, the P-polarized component passes through the polarization beam splitter 5152 and is guided to the collimating optical system 5112.

一方、S偏光成分は、偏光ビームスプリッター5152において反射され、光源5153に戻される。液晶表示装置5151は、例えば、2次元マトリクス状に配列された複数(例えば、320×240個)の画素(液晶セルの数は画素数の3倍)を備えている。コリメート光学系112は、例えば、凸レンズから構成され、平行光を生成させるために、コリメート光学系5112における焦点距離の所(位置)に画像形成装置5111(より具体的には、液晶表示装置5151)が配置されている。また、1画素は、赤色を出射する赤色発光副画素、緑色を出射する緑色発光副画素、及び、青色を出射する青色発光副画素から構成されている。   On the other hand, the S polarization component is reflected by the polarization beam splitter 5152 and returned to the light source 5153. The liquid crystal display device 5151 includes, for example, a plurality of (for example, 320 × 240) pixels (the number of liquid crystal cells is three times the number of pixels) arranged in a two-dimensional matrix. The collimating optical system 112 is composed of, for example, a convex lens, and in order to generate parallel light, the image forming apparatus 5111 (more specifically, the liquid crystal display device 5151) is located at the focal position (position) in the collimating optical system 5112. Is arranged. One pixel is composed of a red light emitting subpixel that emits red, a green light emitting subpixel that emits green, and a blue light emitting subpixel that emits blue.

更には、以上の好ましい形態、構成を含むメガネ型端末において、画像表示装置は、画像生成装置、及び、画像生成装置から出射された光が入射され、導光され、観察者の瞳に向かって出射される光学装置(導光手段)から構成されている。尚、光学装置は、例えば、画像生成装置に取り付けられている構成とすることができる。   Furthermore, in the eyeglass-type terminal including the above preferred form and configuration, the image display device is incident and guided by the light emitted from the image generation device and the image generation device, toward the observer's pupil. It is comprised from the optical device (light guide means) radiate | emitted. The optical device can be configured to be attached to the image generation device, for example.

第2の例は、第1の例の変形である。第2の例のメガネ型端末における画像表示装置5200の概念図を図31に示す。第2の例にあっては、画像生成装置5210は、第2の構成の画像生成装置から構成されている。具体的には、光源5251、光源5251から出射された光を平行光とするコリメート光学系5252、コリメート光学系5252から出射された平行光を走査する走査手段5253、及び、走査手段5253によって走査された平行光をリレーし、出射するリレー光学系5254から構成されている。尚、画像生成装置5210はカバー5213で覆われている。   The second example is a modification of the first example. A conceptual diagram of an image display device 5200 in the glasses-type terminal of the second example is shown in FIG. In the second example, the image generation device 5210 is composed of an image generation device having a second configuration. Specifically, the light source 5251, the collimating optical system 5252 that converts the light emitted from the light source 5251 into parallel light, the scanning unit 5253 that scans the parallel light emitted from the collimating optical system 5252, and the scanning unit 5253 are scanned. The relay optical system 5254 relays and emits the parallel light. Note that the image generation device 5210 is covered with a cover 5213.

光源5251は、赤色を発光する赤色発光素子5251R、緑色を発光する緑色発光素子5251G、青色を発光する青色発光素子5251Bから構成されており、各発光素子は半導体レーザ素子から成る。光源5251から出射された3原色の光は、クロスプリズム5255を通過することで色合成が行われ、光路が一本化され、全体として正の光学的パワーを持つコリメート光学系5252に入射し、平行光として出射される。そして、この平行光は、全反射ミラー5256で反射され、マイクロミラーを二次元方向に回転自在とし、入射した平行光を2次元的に走査することができるMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)から成る走査手段5253によって水平走査及び垂直走査が行われ、一種の2次元画像化され、仮想の画素が生成される。そして、仮想の画素からの光は、周知のリレー光学系から構成されたリレー光学系5254を通過し、平行光とされた光束が光学装置5120に入射する。   The light source 5251 includes a red light emitting element 5251R that emits red light, a green light emitting element 5251G that emits green light, and a blue light emitting element 5251B that emits blue light. Each light emitting element is formed of a semiconductor laser element. The light of the three primary colors emitted from the light source 5251 passes through the cross prism 5255, color synthesis is performed, the optical path is unified, and enters the collimating optical system 5252 having a positive optical power as a whole, It is emitted as parallel light. Then, the parallel light is reflected by the total reflection mirror 5256, the micro mirror can be rotated in the two-dimensional direction, and the scanning made of MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) that can scan the incident parallel light two-dimensionally. The means 5253 performs horizontal scanning and vertical scanning to form a kind of two-dimensional image and generate virtual pixels. Then, light from the virtual pixel passes through a relay optical system 5254 configured by a well-known relay optical system, and a light beam converted into parallel light enters the optical device 5120.

リレー光学系5254にて平行光とされた光束が入射され、導光され、出射される光学装置5120は、第1の例にて説明した光学装置と同じ構成、構造を有するので、詳細な説明は省略する。また、第2の例のメガネ型端末も、上述したとおり、画像生成装置5210が異なる点を除き、実質的に、第1の例のメガネ型端末と同じ構成、構造を有するので、詳細な説明は省略する。   The optical device 5120 in which the light beam converted into parallel light by the relay optical system 5254 is incident, guided, and emitted has the same configuration and structure as the optical device described in the first example. Is omitted. Further, as described above, the glasses-type terminal of the second example has substantially the same configuration and structure as the glasses-type terminal of the first example, except that the image generation device 5210 is different. Is omitted.

第3の例も第1の例の変形である。第3の例のメガネ型端末における画像表示装置5300の概念図を図32Aに示す。また、反射型体積ホログラム回折格子の一部を拡大して示す模式的な断面図を図32Bに示す。第3の例にあっては、画像生成装置5110は、第1の例と同様の構成を有する。また、光学装置(導光手段)5320は、第1偏向手段及び第2偏向手段の構成、構造が異なる点を除き、第1の例の光学装置5120と同様の基本的な構成を有する。   The third example is also a modification of the first example. FIG. 32A shows a conceptual diagram of an image display device 5300 in the glasses-type terminal of the third example. FIG. 32B is a schematic cross-sectional view showing an enlarged part of the reflective volume hologram diffraction grating. In the third example, the image generation device 5110 has the same configuration as that of the first example. The optical device (light guide unit) 5320 has the same basic configuration as the optical device 5120 of the first example, except that the configuration and structure of the first deflection unit and the second deflection unit are different.

すなわち、第1の例の光学装置5120と同様に、画像生成装置5110から入射された光が内部を全反射により伝播した後、観察者の瞳5041に向かって出射される導光板5321、導光板5321に入射された光が導光板5321の内部で全反射されるように、導光板5321に入射された光を偏向させる第1偏向手段5330、及び導光板5321の内部を全反射により伝播した光を導光板5321から出射させるために、導光板5321の内部を全反射により伝播した光を複数回に亙り偏向させる第2偏向手段5340を備えている。   That is, similar to the optical device 5120 of the first example, the light incident from the image generating device 5110 propagates through the interior by total reflection, and then is emitted toward the pupil 5041 of the observer, the light guide plate The first deflection means 5330 for deflecting the light incident on the light guide plate 5321 and the light propagated through the light guide plate 5321 by total reflection so that the light incident on the light guide plate 5321 is totally reflected inside the light guide plate 5321. In order to emit light from the light guide plate 5321, second deflecting means 5340 is provided that deflects light propagated through the light guide plate 5321 by total reflection over a plurality of times.

第3の例にあっては、光学装置5320は、第2の構成の光学装置から構成されている。即ち、第1偏向手段及び第2偏向手段は導光板5321の表面(具体的には、導光板5321の第2面5323)に配設されている。そして、第1偏向手段は、導光板5321に入射された光を回折し、第2偏向手段は、導光板5321の内部を全反射により伝播した光を、複数回に亙り、回折する。ここで、第1偏向手段及び第2偏向手段は、回折格子素子、具体的には反射型回折格子素子、より具体的には反射型体積ホログラム回折格子から成る。以下の説明において、反射型体積ホログラム回折格子から成る第1偏向手段を、便宜上、『第1回折格子部材5330』と呼び、反射型体積ホログラム回折格子から成る第2偏向手段を、便宜上、『第2回折格子部材5340』と呼ぶ。   In the third example, the optical device 5320 includes the optical device having the second configuration. That is, the first deflection unit and the second deflection unit are disposed on the surface of the light guide plate 5321 (specifically, the second surface 5323 of the light guide plate 5321). The first deflecting unit diffracts the light incident on the light guide plate 5321, and the second deflecting unit diffracts the light propagated through the light guide plate 5321 by total reflection over a plurality of times. Here, the first deflecting unit and the second deflecting unit include a diffraction grating element, specifically a reflective diffraction grating element, and more specifically a reflective volume hologram diffraction grating. In the following description, the first deflecting means composed of the reflective volume hologram diffraction grating is referred to as a “first diffraction grating member 5330” for convenience, and the second deflecting means composed of the reflective volume hologram diffraction grating is referred to as “first diffraction means for convenience. 2 diffraction grating member 5340 ".

そして、第3の例あるいは後述する第4の例にあっては、第1回折格子部材5330及び第2回折格子部材5340を、異なるP種類(具体的には、P=3であり、赤色、緑色、青色の3種類)の波長帯域(あるいは、波長)を有するP種類の光の回折反射に対応させるために、反射型体積ホログラム回折格子から成るP層の回折格子層が積層されて成る構成としている。尚、フォトポリマー材料から成る各回折格子層には、1種類の波長帯域(あるいは、波長)に対応する干渉縞が形成されており、従来の方法で作製されている。より具体的には、赤色の光を回折反射する回折格子層と、緑色の光を回折反射する回折格子層と、青色の光を回折反射する回折格子層とが積層された構造を、第1回折格子部材5330及び第2回折格子部材5340は有する。回折格子層(回折光学素子)に形成された干渉縞のピッチは一定であり、干渉縞は直線状であり、Z軸方向に平行である。尚、第1回折格子部材5330及び第2回折格子部材5340の軸線方向をY軸方向、法線方向をX軸方向とする。図32Aにおいては、第1回折格子部材5330及び第2回折格子部材5340を1層で示した。このような構成を採用することで、各波長帯域(あるいは、波長)を有する光が第1回折格子部材5330及び第2回折格子部材5340において回折反射されるときの回折効率の増加、回折受容角の増加、回折角の最適化を図ることができる。   In the third example or the fourth example described later, the first diffraction grating member 5330 and the second diffraction grating member 5340 are divided into different P types (specifically, P = 3, red, A structure in which a P diffraction grating layer composed of a reflective volume hologram diffraction grating is laminated so as to correspond to diffraction reflection of P kinds of light having three wavelength bands (or wavelengths) of green and blue). It is said. Each diffraction grating layer made of a photopolymer material is formed with interference fringes corresponding to one type of wavelength band (or wavelength), and is produced by a conventional method. More specifically, a structure in which a diffraction grating layer that diffracts and reflects red light, a diffraction grating layer that diffracts and reflects green light, and a diffraction grating layer that diffracts and reflects blue light is stacked. The diffraction grating member 5330 and the second diffraction grating member 5340 are included. The pitch of the interference fringes formed in the diffraction grating layer (diffractive optical element) is constant, the interference fringes are linear, and are parallel to the Z-axis direction. The axial direction of the first diffraction grating member 5330 and the second diffraction grating member 5340 is defined as the Y-axis direction, and the normal direction is defined as the X-axis direction. In FIG. 32A, the first diffraction grating member 5330 and the second diffraction grating member 5340 are shown as one layer. By adopting such a configuration, the diffraction efficiency increases when the light having each wavelength band (or wavelength) is diffracted and reflected by the first diffraction grating member 5330 and the second diffraction grating member 5340, and the diffraction acceptance angle. And the diffraction angle can be optimized.

図32Bに反射型体積ホログラム回折格子の拡大した模式的な一部断面図を示す。反射型体積ホログラム回折格子には、傾斜角φを有する干渉縞が形成されている。ここで、傾斜角φとは、反射型体積ホログラム回折格子の表面と干渉縞の成す角度を指す。干渉縞は、反射型体積ホログラム回折格子の内部から表面に亙り、形成されている。干渉縞は、ブラッグ条件を満たしている。ここで、ブラッグ条件とは、以下の式(A)を満足する条件を指す。式(A)中、mは正の整数、λは波長、dは格子面のピッチ(干渉縞を含む仮想平面の法線方向の間隔)、Θは干渉縞へ入射する角度の補角を意味する。また、入射角ψにて回折格子部材に光が侵入した場合の、Θ、傾斜角φ、入射角ψの関係は、式(B)のとおりである。   FIG. 32B shows an enlarged schematic partial cross-sectional view of the reflective volume hologram diffraction grating. In the reflection type volume hologram diffraction grating, interference fringes having an inclination angle φ are formed. Here, the inclination angle φ refers to an angle formed between the surface of the reflective volume hologram diffraction grating and the interference fringes. The interference fringes are formed from the inside to the surface of the reflection type volume hologram diffraction grating. The interference fringes satisfy the Bragg condition. Here, the Bragg condition refers to a condition that satisfies the following formula (A). In equation (A), m is a positive integer, λ is the wavelength, d is the pitch of the grating plane (the interval in the normal direction of the virtual plane including the interference fringes), and Θ is the complementary angle of the angle incident on the interference fringes To do. In addition, when light enters the diffraction grating member at the incident angle ψ, the relationship among Θ, the tilt angle φ, and the incident angle ψ is as shown in Expression (B).

m・λ=2・d・sin(Θ) (A)
Θ=90°−(φ+ψ) (B)
m · λ = 2 · d · sin (Θ) (A)
Θ = 90 °-(φ + ψ) (B)

第1回折格子部材5330は、上述したとおり、導光板5321の第2面5323に配設(接着)されており、第1面5322から導光板5321に入射されたこの平行光が導光板5321の内部で全反射されるように、導光板5321に入射されたこの平行光を回折反射する。更には、第2回折格子部材5340は、上述したとおり、導光板5321の第2面5323に配設(接着)されており、導光板5321の内部を全反射により伝播したこの平行光を、複数回、回折反射し、導光板5321から平行光のまま第1面5322から出射する。   As described above, the first diffraction grating member 5330 is disposed (adhered) to the second surface 5323 of the light guide plate 5321, and the parallel light incident on the light guide plate 5321 from the first surface 5322 is reflected on the light guide plate 5321. The parallel light incident on the light guide plate 5321 is diffracted and reflected so as to be totally reflected inside. Furthermore, as described above, the second diffraction grating member 5340 is disposed (adhered) to the second surface 5323 of the light guide plate 5321, and a plurality of the parallel lights propagated through the light guide plate 5321 by total reflection. Diffracted and reflected once, and is emitted from the first surface 5322 as parallel light from the light guide plate 5321.

そして、導光板5321にあっても、赤色、緑色及び青色の3色の平行光が内部を全反射により伝播した後、出射される。このとき、導光板5321が薄く導光板5321の内部を進行する光路が長いため、各画角によって第2回折格子部材5340に至るまでの全反射回数は異なっている。より詳細に述べれば、導光板5321に入射する平行光のうち、第2回折格子部材5340に近づく方向の角度をもって入射する平行光の反射回数は、第2回折格子部材5340から離れる方向の角度をもって導光板5321に入射する平行光の反射回数よりも少ない。これは、第1回折格子部材5330において回折反射される平行光であって、第2回折格子部材5340に近づく方向の角度をもって導光板5321に入射する平行光の方が、これと逆方向の角度をもって導光板5321に入射する平行光よりも、導光板5321の内部を伝播していく光が導光板5321の内面と衝突するときの導光板5321の法線と成す角度が小さくなるからである。また、第2回折格子部材5340の内部に形成された干渉縞の形状と、第1回折格子部材5330の内部に形成された干渉縞の形状とは、導光板5321の軸線に垂直な仮想面に対して対称な関係にある。   Even in the light guide plate 5321, parallel light of three colors of red, green, and blue is emitted after propagating through the interior through total reflection. At this time, since the light guide plate 5321 is thin and the optical path traveling through the light guide plate 5321 is long, the total number of reflections until reaching the second diffraction grating member 5340 differs depending on the angle of view. More specifically, out of the parallel light incident on the light guide plate 5321, the number of reflections of parallel light incident at an angle in a direction approaching the second diffraction grating member 5340 has an angle in a direction away from the second diffraction grating member 5340. This is less than the number of reflections of parallel light incident on the light guide plate 5321. This is parallel light that is diffracted and reflected by the first diffraction grating member 5330, and parallel light incident on the light guide plate 5321 with an angle approaching the second diffraction grating member 5340 has an angle opposite to this direction. This is because the angle formed with the normal line of the light guide plate 5321 when the light propagating through the light guide plate 5321 collides with the inner surface of the light guide plate 5321 is smaller than the parallel light incident on the light guide plate 5321. The shape of the interference fringes formed inside the second diffraction grating member 5340 and the shape of the interference fringes formed inside the first diffraction grating member 5330 are on a virtual plane perpendicular to the axis of the light guide plate 5321. There is a symmetrical relationship.

後述する第4の例における導光板5321も、基本的には、以上に説明した導光板5321の構成、構造と同じ構成、構造を有する。   A light guide plate 5321 in a fourth example to be described later also basically has the same configuration and structure as the configuration and structure of the light guide plate 5321 described above.

第3の例のメガネ型端末は、上述したとおり、光学装置5320が異なる点を除き、実質的に、第1の例のメガネ型端末と同じ構成、構造を有するので、詳細な説明は省略する。   As described above, the glasses-type terminal of the third example has substantially the same configuration and structure as the glasses-type terminal of the first example, except that the optical device 5320 is different. .

第4の例は、第3の例の変形である。第4の例のメガネ型端末における画像表示装置の概念図を図33に示す。第4の例の画像表示装置5400における光源5251、コリメート光学系5252、走査手段5253、リレー光学系5254等は、第2の例と同じ構成、構造を有する。また、第4の例における光学装置5320は、第3の例における光学装置5320と同じ構成、構造を有する。第4の例のメガネ型端末は、以上の相違点を除き、実質的に、第1の例のメガネ型端末と同じ構成、構造を有するので、詳細な説明は省略する。   The fourth example is a modification of the third example. FIG. 33 shows a conceptual diagram of the image display device in the glasses-type terminal of the fourth example. The light source 5251, the collimating optical system 5252, the scanning unit 5253, the relay optical system 5254, and the like in the image display device 5400 of the fourth example have the same configuration and structure as the second example. The optical device 5320 in the fourth example has the same configuration and structure as the optical device 5320 in the third example. Since the glasses-type terminal of the fourth example has substantially the same configuration and structure as the glasses-type terminal of the first example except for the above differences, detailed description thereof will be omitted.

「応用例としての車両における蓄電システム」
本開示を車両用の蓄電システムに適用した例について、図34を参照して説明する。図34に、本開示が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
"Vehicle power storage system as an application example"
An example in which the present disclosure is applied to a power storage system for a vehicle will be described with reference to FIG. FIG. 34 schematically illustrates an example of a configuration of a hybrid vehicle that employs a series hybrid system to which the present disclosure is applied. A series hybrid system is a vehicle that runs on an electric power driving force conversion device using electric power generated by a generator driven by an engine or electric power that is temporarily stored in a battery.

このハイブリッド車両7200には、エンジン7201、発電機7202、電力駆動力変換装置7203、駆動輪7204a、駆動輪7204b、車輪7205a、車輪7205b、バッテリ7208、車両制御装置7209、各種センサ7210、充電口7211が搭載されている。バッテリ7208に対して、上述した本開示の蓄電装置が適用される。   The hybrid vehicle 7200 includes an engine 7201, a generator 7202, a power driving force conversion device 7203, a driving wheel 7204a, a driving wheel 7204b, a wheel 7205a, a wheel 7205b, a battery 7208, a vehicle control device 7209, various sensors 7210, and a charging port 7211. Is installed. The above-described power storage device of the present disclosure is applied to the battery 7208.

ハイブリッド車両7200は、電力駆動力変換装置7203を動力源として走行する。電力駆動力変換装置7203の一例は、モータである。バッテリ7208の電力によって電力駆動力変換装置7203が作動し、この電力駆動力変換装置7203の回転力が駆動輪7204a、7204bに伝達される。なお、必要な個所に直流−交流(DC−AC)あるいは逆変換(AC−DC変換)を用いることによって、電力駆動力変換装置7203が交流モータでも直流モータでも適用可能である。各種センサ7210は、車両制御装置7209を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度(スロットル開度)を制御したりする。各種センサ7210には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサなどが含まれる。   Hybrid vehicle 7200 travels using electric power / driving force conversion device 7203 as a power source. An example of the power driving force conversion device 7203 is a motor. The electric power / driving force conversion device 7203 is operated by the electric power of the battery 7208, and the rotational force of the electric power / driving force conversion device 7203 is transmitted to the driving wheels 7204a and 7204b. Note that the power driving force conversion device 7203 can be applied to either an AC motor or a DC motor by using DC-AC (DC-AC) or reverse conversion (AC-DC conversion) where necessary. Various sensors 7210 control the engine speed through the vehicle control device 7209 and control the opening of a throttle valve (throttle opening) (not shown). Various sensors 7210 include a speed sensor, an acceleration sensor, an engine speed sensor, and the like.

エンジン7201の回転力は発電機7202に伝えられ、その回転力によって発電機7202により生成された電力をバッテリ7208に蓄積することが可能である。   The rotational force of the engine 7201 is transmitted to the generator 7202, and the electric power generated by the generator 7202 by the rotational force can be stored in the battery 7208.

図示しない制動機構によりハイブリッド車両が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置7203に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置7203により生成された回生電力がバッテリ7208に蓄積される。   When the hybrid vehicle decelerates by a braking mechanism (not shown), the resistance force at the time of deceleration is applied as a rotational force to the electric power driving force conversion device 7203, and the regenerative electric power generated by the electric power driving force conversion device 7203 by this rotational force is supplied to the battery 7208. Accumulated.

バッテリ7208は、ハイブリッド車両の外部の電源に接続されることで、その外部電源から充電口211を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。   The battery 7208 is connected to a power source outside the hybrid vehicle, so that it can receive power from the external power source using the charging port 211 as an input port and store the received power.

図示しないが、二次電池に関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行なう情報処理装置を備えていても良い。このような情報処理装置としては、例えば、電池の残量に関する情報に基づき、電池残量表示を行う情報処理装置などがある。   Although not shown, an information processing device that performs information processing related to vehicle control based on information related to the secondary battery may be provided. As such an information processing apparatus, for example, there is an information processing apparatus that displays a remaining battery level based on information on the remaining battery level.

なお、以上は、エンジンで動かす発電機で発電された電力、或いはそれをバッテリに一旦貯めておいた電力を用いて、モータで走行するシリーズハイブリッド車を例として説明した。しかしながら、エンジンとモータの出力がいずれも駆動源とし、エンジンのみで走行、モータのみで走行、エンジンとモータ走行という3つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても本開示は有効に適用可能である。さらに、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本開示は有効に適用可能である。   In addition, the above demonstrated as an example the series hybrid vehicle which drive | works with a motor using the electric power generated with the generator driven by an engine, or the electric power once stored in the battery. However, the present disclosure is also effective for a parallel hybrid vehicle that uses both engine and motor outputs as drive sources, and switches between the three modes of running with the engine alone, running with the motor alone, and engine and motor running as appropriate. Applicable. Furthermore, the present disclosure can be effectively applied to a so-called electric vehicle that travels only by a drive motor without using an engine.

以上、本開示に係る技術が適用され得るハイブリッド車両7200の一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、バッテリ7208に好適に適用され得る。具体的には、バッテリ7208として全固体電池を使用し、その充放電装置として本技術係る技術を適用することにより、バッテリの劣化を防止することができる。   Heretofore, an example of the hybrid vehicle 7200 to which the technology according to the present disclosure can be applied has been described. The technology according to the present disclosure can be suitably applied to the battery 7208 among the configurations described above. Specifically, by using an all-solid-state battery as the battery 7208 and applying the technology according to the present technology as the charge / discharge device, it is possible to prevent the battery from being deteriorated.

「応用例としての住宅における蓄電システム」
本開示を住宅用の蓄電システムに適用した例について、図35を参照して説明する。例えば住宅9001用の蓄電システム9100においては、火力発電9002a、原子力発電9002b、水力発電9002c等の集中型電力系統9002から電力網9009、情報網9012、スマートメータ9007、パワーハブ9008等を介し、電力が蓄電装置9003に供給される。
これと共に、家庭内発電装置9004等の独立電源から電力が蓄電装置9003に供給される。蓄電装置9003に供給された電力が蓄電される。蓄電装置9003を使用して、住宅9001で使用する電力が給電される。住宅9001に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
"Storage system in a house as an application example"
An example in which the present disclosure is applied to a residential power storage system will be described with reference to FIG. For example, in a power storage system 9100 for a house 9001, power is stored from a centralized power system 9002 such as a thermal power generation 9002a, a nuclear power generation 9002b, and a hydropower generation 9002c through a power network 9009, an information network 9012, a smart meter 9007, a power hub 9008, and the like. Supplied to the device 9003.
At the same time, power is supplied to the power storage device 9003 from an independent power source such as the home power generation device 9004. The electric power supplied to the power storage device 9003 is stored. Electric power used in the house 9001 is supplied using the power storage device 9003. The same power storage system can be used not only for the house 9001 but also for buildings.

住宅9001には、発電装置9004、電力消費装置9005、蓄電装置9003、各装置を制御する制御装置9010、スマートメータ9007、各種情報を取得するセンサ9011が設けられている。各装置は、電力網9009および情報網9012によって接続されている。発電装置9004として、太陽電池、燃料電池等が利用され、発電した電力が電力消費装置9005および/または蓄電装置9003に供給される。電力消費装置9005は、冷蔵庫9005a、空調装置9005b、テレビジョン受信機9005c、風呂9005d等である。さらに、電力消費装置9005には、電動車両9006が含まれる。電動車両9006は、電気自動車9006a、ハイブリッドカー9006b、電気バイク9006cである。   The house 9001 is provided with a power generation device 9004, a power consumption device 9005, a power storage device 9003, a control device 9010 that controls each device, a smart meter 9007, and a sensor 9011 that acquires various types of information. Each device is connected by a power network 9009 and an information network 9012. As the power generation device 9004, a solar cell, a fuel cell, or the like is used, and the generated power is supplied to the power consumption device 9005 and / or the power storage device 9003. The power consuming apparatus 9005 is a refrigerator 9005a, an air conditioner 9005b, a television receiver 9005c, a bath 9005d, or the like. Furthermore, the electric power consumption device 9005 includes an electric vehicle 9006. The electric vehicle 9006 is an electric vehicle 9006a, a hybrid car 9006b, and an electric motorcycle 9006c.

蓄電装置9003に対して、上述した本開示の全固体電池が適用される。蓄電装置9003は、二次電池又はキャパシタから構成されている。例えば、リチウムイオン電池によって構成されている。リチウムイオン電池は、定置型であっても、電動車両9006で使用されるものでも良い。スマートメータ9007は、商用電力の使用量を測定し、測定された使用量を、電力会社に送信する機能を備えている。電力網9009は、直流給電、交流給電、非接触給電の何れか一つまたは複数を組み合わせても良い。   The above-described all solid state battery of the present disclosure is applied to the power storage device 9003. The power storage device 9003 is composed of a secondary battery or a capacitor. For example, a lithium ion battery is used. The lithium ion battery may be a stationary type or used in the electric vehicle 9006. The smart meter 9007 has a function of measuring the usage amount of commercial power and transmitting the measured usage amount to an electric power company. The power network 9009 may be any one or a combination of DC power supply, AC power supply, and non-contact power supply.

各種のセンサ9011は、例えば人感センサ、照度センサ、物体検知センサ、消費電力センサ、振動センサ、接触センサ、温度センサ、赤外線センサ等である。各種センサ9011により取得された情報は、制御装置9010に送信される。センサ9011からの情報によって、気象の状態、人の状態等が把握されて電力消費装置9005を自動的に制御してエネルギー消費を最小とすることができる。さらに、制御装置9010は、住宅9001に関する情報をインターネットを介して外部の電力会社等に送信することができる。   The various sensors 9011 are, for example, human sensors, illuminance sensors, object detection sensors, power consumption sensors, vibration sensors, contact sensors, temperature sensors, infrared sensors, and the like. Information acquired by the various sensors 9011 is transmitted to the control device 9010. Based on the information from the sensor 9011, the weather condition, the condition of the person, and the like can be grasped, and the power consumption device 9005 can be automatically controlled to minimize the energy consumption. Furthermore, the control device 9010 can transmit information on the house 9001 to an external power company or the like via the Internet.

パワーハブ9008によって、電力線の分岐、直流交流変換等の処理がなされる。制御装置9010と接続される情報網9012の通信方式としては、UART(Universal synchronous Receiver-Transmitter:非同期シリアル通信用送受信回路)等の通信インターフェースを使う方法、Bluetooth(登録商標)、ZigBee、Wi−Fi等の無線通信規格によるセンサネットワークを利用する方法がある。Bluetooth(登録商標)方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ZigBeeは、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.15.4の物理層を使用するものである。IEEE802.15.4は、PAN(Personal Area Network) またはW(Wireless) PANと呼ばれる短距離無線ネットワーク規
格の名称である。
The power hub 9008 performs processing such as branching of power lines and DC / AC conversion. Communication methods of the information network 9012 connected to the control device 9010 include a method using a communication interface such as UART (Universal synchronous Receiver-Transmitter), Bluetooth (registered trademark), ZigBee, Wi-Fi. There is a method of using a sensor network based on a wireless communication standard such as. The Bluetooth (registered trademark) system is applied to multimedia communication and can perform one-to-many connection communication. ZigBee uses the physical layer of IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.15.4. IEEE 802.15.4 is the name of a short-range wireless network standard called PAN (Personal Area Network) or W (Wireless) PAN.

制御装置9010は、外部のサーバ9013と接続されている。このサーバ9013は、住宅9001、電力会社、サービスプロバイダーの何れかによって管理されていても良い。サーバ9013が送受信する情報は、たとえば、消費電力情報、生活パターン情報、電力料金、天気情報、天災情報、電力取引に関する情報である。これらの情報は、家庭内の電力消費装置(たとえばテレビジョン受信機)から送受信しても良いが、家庭外の装置(たとえば、携帯電話機等)から送受信しても良い。これらの情報は、表示機能を持つ機器、たとえば、テレビジョン受信機、携帯電話機、PDA(Personal Digital Assistants)等に、表示されても良い。   The control device 9010 is connected to an external server 9013. The server 9013 may be managed by any one of the house 9001, the electric power company, and the service provider. The information transmitted / received by the server 9013 is, for example, information related to power consumption information, life pattern information, power charges, weather information, natural disaster information, and power transactions. These pieces of information may be transmitted / received from a power consuming device (for example, a television receiver) in the home, or may be transmitted / received from a device outside the home (for example, a mobile phone). Such information may be displayed on a device having a display function, such as a television receiver, a mobile phone, or a PDA (Personal Digital Assistants).

各部を制御する制御装置9010は、CPU(Central Processing Unit )、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等で構成され、この例では、蓄電装置9003に格納されている。制御装置9010は、蓄電装置9003、家庭内発電装置9004、電力消費装置9005、各種センサ9011、サーバ9013と情報網9012により接続され、例えば、商用電力の使用量と、発電量とを調整する機能を有している。なお、その他にも、電力市場で電力取引を行う機能等を備えていても良い。   A control device 9010 that controls each unit includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and the like, and is stored in the power storage device 9003 in this example. The control device 9010 is connected to the power storage device 9003, the home power generation device 9004, the power consumption device 9005, the various sensors 9011, the server 9013, and the information network 9012. For example, the control device 9010 functions to adjust the amount of commercial power used and the amount of power generation. have. In addition, you may provide the function etc. which carry out an electric power transaction in an electric power market.

以上のように、電力が火力9002a、原子力9002b、水力9002c等の集中型電力系統9002のみならず、家庭内発電装置9004(太陽光発電、風力発電)の発電電力を蓄電装置9003に蓄えることができる。したがって、家庭内発電装置9004の発電電力が変動しても、外部に送出する電力量を一定にしたり、または、必要なだけ放電するといった制御を行うことができる。例えば、太陽光発電で得られた電力を蓄電装置9003に蓄えると共に、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置9003に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置9003によって蓄電した電力を放電して利用するといった使い方もできる。   As described above, electric power can be stored not only in the centralized power system 9002 such as the thermal power 9002a, the nuclear power 9002b, and the hydropower 9002c, but also in the power storage device 9003. it can. Therefore, even if the generated power of the home power generation apparatus 9004 fluctuates, it is possible to perform control such that the amount of power to be sent to the outside is constant or discharge is performed as necessary. For example, the power obtained by solar power generation is stored in the power storage device 9003, and midnight power with a low charge is stored in the power storage device 9003 at night, and the power stored by the power storage device 9003 is discharged during a high daytime charge. You can also use it.

なお、この例では、制御装置9010が蓄電装置9003内に格納される例を説明したが、スマートメータ9007内に格納されても良いし、単独で構成されていても良い。さらに、蓄電システム9100は、集合住宅における複数の家庭を対象として用いられてもよいし、複数の戸建て住宅を対象として用いられてもよい。   In this example, the example in which the control device 9010 is stored in the power storage device 9003 has been described. However, the control device 9010 may be stored in the smart meter 9007 or may be configured independently. Furthermore, the power storage system 9100 may be used for a plurality of homes in an apartment house, or may be used for a plurality of detached houses.

以上、本開示に係る技術が適用され得る蓄電システム9100の一例について説明した。本技術に係る技術は、以上説明した構成のうち、蓄電装置9003に好適に適用され得る。但し、本技術は直流電力を供給するものであるので、家庭用の交流機器に対しては、直流電力を交流電力に変換して供給する必要がある。   Heretofore, an example of the power storage system 9100 to which the technology according to the present disclosure can be applied has been described. Of the configurations described above, the technology according to the present technology can be preferably applied to the power storage device 9003. However, since the present technology supplies DC power, it is necessary to convert DC power into AC power for supply to household AC devices.

<<3.変形例>>
以上、本技術の一実施の形態について具体的に説明したが、本技術は、上述の一実施の形態に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料及び数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料及び数値などを用いてもよい。また、化合物等の化学式は代表的なものであって、同じ化合物の一般名称であれば、記載された価数等に限定されない。
<< 3. Modification >>
Although one embodiment of the present technology has been specifically described above, the present technology is not limited to the above-described embodiment, and various modifications based on the technical idea of the present technology are possible. . For example, the configuration, method, process, shape, material, numerical value, and the like given in the above-described embodiment are merely examples, and different configurations, methods, processes, shapes, materials, numerical values, and the like are used as necessary. Also good. In addition, chemical formulas of compounds and the like are representative and are not limited to the described valences and the like as long as they are general names of the same compounds.

なお、本技術は、以下のような構成も取ることができる。
(1)
二次電池に対して定電流充電を行い、且つ、前記二次電池の電池電圧が充電基準電圧に達すると定電圧充電に切り替えることが可能な充電装置であって、
定電流充電から定電圧充電へ切り替わる際の切替判定回路として、オペアンプ若しくはコンパレータからなるヒステリシス回路を設け、
前記ヒステリシス回路のヒステリシス上限電圧と充電電圧がほぼ等しくされた充電装置。
(2)
オペアンプ若しくはコンパレータの反転入力端子を入力端子Aとし、非反転入力端子を入力端子Bとし、
前記切替判定回路は、電池電圧端子と入力端子A間の抵抗R1、入力端子Aとオペアンプ若しくはコンパレータの出力端子間の抵抗R2で電池電圧を分圧した電圧を、入力端子Aに印加し、
充電基準電圧端子と入力端子B間の抵抗R3、入力端子Bとグラウンド端子間の抵抗R4で充電基準電圧を分圧した電圧を、入力端子Bに印加するように構成された(1)に記載の充電装置。
(3)
前記ヒステリシス上限電圧と前記充電基準電圧を一致させるための分圧抵抗値の値は、(R1:R2=R3:R4)を満たし、且つ、その両者の抵抗比の差の許容値は(+/−)1%以内である(2)に記載の充電装置。
(4)
前記ヒステリシス回路のヒステリシス上限電圧とヒステリシス下限電圧の差は、前記二次電池の内部抵抗と定電流充電電流値を掛け合わせた電圧ΔV1以上である(1)から(3)までの1に記載の充電装置。
(5)
充電状態が定電圧充電に移行してから任意の時間が経過した後、前記二次電池と充電回路が遮断された状態となる(1)から(4)までの1に記載の充電装置。
(6)
前記任意の時間が経過した後、前記二次電池の電圧が自然放電、若しくは、負荷への接続により低下し、ヒステリシス下限電圧以下になった時点で再度、定電流充電に切り替わるように構成された(5)に記載の充電装置。
(7)
前記電池電圧と前記充電基準電圧は、オペアンプを用いたボルテージフォロア回路の構成とされたバッファ回路を介して、前記オペアンプ若しくはコンパレータの各入力端子に供給されるようにした(1)から(6)までの1に記載の充電装置。
(8)
前記二次電池に並列に時定数回路を接続するようにした(1)から(7)までの1に記載の充電装置。
(9)
定電流充電と定電圧充電を切り替えるためのスイッチング回路として、互いのゲート及びドレインが互いに接続された2つのNチャンネルMOSFETの組を2組有し、
共通ゲート端子に対して、前記電池電圧若しくは前記充電基準電圧の高い方の電圧と、前記NチャンネルMOSFETのゲート閾値電圧の和以上の電圧を印加した場合は導通し、それ以下の電圧が印加された場合は非導通とされる(1)から(8)までの1に記載の充電装置。
(10)
未充電時において、前記二次電池を定電流充電回路と定電圧充電回路から確実に切り離すためのスイッチング回路として、互いのゲート及びドレインが互いに接続された2つのNチャンネルMOSFETの組を有し、
共通ゲート端子に対して、前記電池電圧若しくは前記充電基準電圧の高い方の電圧と、NチャンネルMOSFETのゲート閾値電圧の和以上の電圧を印加した場合は導通し、電源電圧がそれ以下の電圧に低下した場合は非導通とされる(1)から(9)までの1に記載の充電装置。
(11)
前記二次電池と負荷の間の放電経路に過放電保護回路を有し、前記二次電池が充電基準電圧より低い過放電電圧以下の場合、放電経路を遮断するようにした(1)から(10)までの1に記載の充電装置。
(12)
電源回路と定電流充電回路の間、電源回路と定電圧充電回路の間、および、定電流充電回路と定電圧充電回路の間の少なくとも一つの経路に過充電保護回路を有し、前記二次電池が充電基準電圧より高い過充電基準電圧以上の場合、充電経路を遮断するようにした(1)から(11)までの1に記載の充電装置。
(13)
二次電池は、−100℃〜200℃の範囲で電池構成材料が流動性を有しない固体状態の充電可能な全固体二次電池である(1)から(12)までの1に記載の充電装置。
(14)
前記全固体二次電池に使用する固体電解質は、酸化物、硫化物又は錯体水素化物から構成される(13)に記載の充電装置。
(15)
(1)から(14)までの1に記載の充電装置によって充電される全固体電池から電力の供給を受ける電子機器。
(16)
(1)から(14)までの1に記載の充電装置によって充電される全固体電池から電力の供給を受ける電子カード。
(17)
(1)から(14)までの1に記載の充電装置によって充電される全固体電池から電力の供給を受けるウェアラブル機器。
(18)
(1)から(14)までの1に記載の充電装置によって充電される全固体電池から電力の供給を受けるIoT端末。
(19)
(1)から(14)までの1に記載の充電装置によって充電される全固体電池から電力の供給を受けるアミューズメント機器。
(20)
(1)から(14)までの1に記載の充電装置によって充電される全固体電池から電力の供給を受けるIC基板埋め込み電池。
(21)
(1)から(14)までの1に記載の充電装置によって充電される全固体電池から電力の供給を受ける環境発電機器。
(22)
(1)から(14)までの1に記載の充電装置によって充電される全固体電池と、
前記全固体電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、
前記全固体電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置と
を有する電動車両。
(23)
(1)から(14)までの1に記載の充電装置によって充電される全固体電池から電力の供給を受ける電力システム。
In addition, this technique can also take the following structures.
(1)
A charging device that performs constant current charging on a secondary battery, and is capable of switching to constant voltage charging when the battery voltage of the secondary battery reaches a charging reference voltage,
As a switching judgment circuit when switching from constant current charging to constant voltage charging, a hysteresis circuit consisting of an operational amplifier or a comparator is provided,
A charging device in which a hysteresis upper limit voltage and a charging voltage of the hysteresis circuit are substantially equal.
(2)
The inverting input terminal of the operational amplifier or comparator is the input terminal A, the non-inverting input terminal is the input terminal B,
The switching determination circuit applies, to the input terminal A, a voltage obtained by dividing the battery voltage by a resistor R1 between the battery voltage terminal and the input terminal A, and a resistor R2 between the input terminal A and the output terminal of the operational amplifier or comparator.
(1) configured to apply to the input terminal B a voltage obtained by dividing the charging reference voltage by the resistor R3 between the charging reference voltage terminal and the input terminal B and the resistor R4 between the input terminal B and the ground terminal. Charging device.
(3)
The voltage dividing resistance value for matching the hysteresis upper limit voltage and the charging reference voltage satisfies (R1: R2 = R3: R4), and the allowable value of the difference between the resistance ratios is (+ / -) The charging device according to (2), which is within 1%.
(4)
The difference between the hysteresis upper limit voltage and the hysteresis lower limit voltage of the hysteresis circuit is equal to or greater than a voltage ΔV1 obtained by multiplying an internal resistance of the secondary battery and a constant current charging current value, according to 1, from (1) to (3). Charging device.
(5)
The charging device according to 1, wherein the secondary battery and the charging circuit are cut off after an arbitrary time has elapsed since the charging state shifted to constant voltage charging.
(6)
After the arbitrary time has elapsed, when the voltage of the secondary battery decreases due to spontaneous discharge or connection to a load and becomes equal to or lower than the hysteresis lower limit voltage, it is configured to switch to constant current charging again. The charging device according to (5).
(7)
The battery voltage and the charging reference voltage are supplied to each input terminal of the operational amplifier or the comparator through a buffer circuit configured as a voltage follower circuit using an operational amplifier (1) to (6). 2. The charging device according to 1.
(8)
The charging device according to 1, wherein a time constant circuit is connected in parallel to the secondary battery.
(9)
As a switching circuit for switching between constant current charging and constant voltage charging, it has two sets of two N-channel MOSFETs whose gates and drains are connected to each other,
When a voltage higher than the sum of the battery voltage or the charging reference voltage and the gate threshold voltage of the N-channel MOSFET is applied to the common gate terminal, the common gate terminal becomes conductive, and a voltage lower than that is applied. (1) to (8) according to 1, wherein the charging device is non-conductive.
(10)
As a switching circuit for reliably separating the secondary battery from the constant current charging circuit and the constant voltage charging circuit when uncharged, it has a set of two N-channel MOSFETs whose gates and drains are connected to each other,
When a voltage equal to or higher than the sum of the battery voltage or the higher charging reference voltage and the gate threshold voltage of the N-channel MOSFET is applied to the common gate terminal, the common gate terminal becomes conductive, and the power supply voltage becomes a voltage lower than that. (1) to (9) The charging device according to 1, wherein the battery is non-conducting when lowered.
(11)
(1) From (1) to having an overdischarge protection circuit in the discharge path between the secondary battery and the load, and cutting off the discharge path when the secondary battery has an overdischarge voltage lower than a charge reference voltage. 10. The charging device according to 1 above.
(12)
An overcharge protection circuit on at least one path between the power supply circuit and the constant current charging circuit, between the power supply circuit and the constant voltage charging circuit, and between the constant current charging circuit and the constant voltage charging circuit; The charging device according to 1, wherein the battery is cut off when the battery has an overcharge reference voltage higher than a charge reference voltage.
(13)
The secondary battery is a solid state rechargeable all-solid secondary battery in which the battery constituent material does not have fluidity in the range of −100 ° C. to 200 ° C. (1) to (12) apparatus.
(14)
The solid electrolyte used for the all-solid-state secondary battery is the charging device according to (13) configured from an oxide, a sulfide, or a complex hydride.
(15)
(1) An electronic device that is supplied with electric power from an all-solid-state battery that is charged by the charging device according to 1 of (14).
(16)
An electronic card that is supplied with electric power from an all-solid-state battery that is charged by the charging device according to 1 of (1) to (14).
(17)
A wearable device that is supplied with electric power from an all-solid-state battery that is charged by the charging device according to 1 of (1) to (14).
(18)
The IoT terminal which receives supply of electric power from the all-solid-state battery charged by the charging device of 1 described in (1) to (14).
(19)
An amusement device that receives supply of electric power from an all-solid-state battery that is charged by the charging device according to 1 of (1) to (14).
(20)
(1) to (14) an IC substrate embedded battery that receives power supply from an all-solid-state battery that is charged by the charging device according to 1;
(21)
(1) The energy harvesting apparatus which receives supply of electric power from the all-solid-state battery charged with the charging device of 1 from (14).
(22)
(1) to (14) all-solid-state battery charged by the charging device according to 1,
A conversion device that receives supply of electric power from the all-solid-state battery and converts it into driving force of a vehicle;
An electric vehicle comprising: a control device that performs information processing related to vehicle control based on information related to the all solid state battery.
(23)
An electric power system that receives supply of electric power from an all-solid-state battery that is charged by the charging device according to 1 of (1) to (14).

1203・・・全固体電池、1207・・・USBインターフェース、
1209・・・負荷、1223・・・定電流充電/定電圧充電切替判定回路、
1232・・・定電流充電回路、1233・・・定電圧充電回路、
1234・・・定電圧タイマー回路、1235・・・過充電保護回路、
1236・・・過放電保護回路、SW1〜SW6・・・スイッチング回路
1203 ... All solid state battery, 1207 ... USB interface,
1209 ... load, 1223 ... constant current charge / constant voltage charge switching determination circuit,
1232 ... constant current charging circuit, 1233 ... constant voltage charging circuit,
1234 ... constant voltage timer circuit, 1235 ... overcharge protection circuit,
1236... Overdischarge protection circuit, SW1 to SW6... Switching circuit

Claims (23)

二次電池に対して定電流充電を行い、且つ、前記二次電池の電池電圧が充電基準電圧に達すると定電圧充電に切り替えることが可能な充電装置であって、
定電流充電から定電圧充電へ切り替わる際の切替判定回路として、オペアンプ若しくはコンパレータからなるヒステリシス回路を設け、
前記ヒステリシス回路のヒステリシス上限電圧と充電電圧がほぼ等しくされた充電装置。
A charging device that performs constant current charging on a secondary battery, and is capable of switching to constant voltage charging when the battery voltage of the secondary battery reaches a charging reference voltage,
As a switching judgment circuit when switching from constant current charging to constant voltage charging, a hysteresis circuit consisting of an operational amplifier or a comparator is provided,
A charging device in which a hysteresis upper limit voltage and a charging voltage of the hysteresis circuit are substantially equal.
オペアンプ若しくはコンパレータの反転入力端子を入力端子Aとし、非反転入力端子を入力端子Bとし、
前記切替判定回路は、電池電圧端子と入力端子A間の抵抗R1、入力端子Aとオペアンプ若しくはコンパレータの出力端子間の抵抗R2で電池電圧を分圧した電圧を、入力端子Aに印加し、
充電基準電圧端子と入力端子B間の抵抗R3、入力端子Bとグラウンド端子間の抵抗R4で充電基準電圧を分圧した電圧を、入力端子Bに印加するように構成された請求項1に記載の充電装置。
The inverting input terminal of the operational amplifier or comparator is the input terminal A, the non-inverting input terminal is the input terminal B,
The switching determination circuit applies, to the input terminal A, a voltage obtained by dividing the battery voltage by a resistor R1 between the battery voltage terminal and the input terminal A, and a resistor R2 between the input terminal A and the output terminal of the operational amplifier or comparator.
The voltage obtained by dividing the charge reference voltage by the resistor R3 between the charge reference voltage terminal and the input terminal B and the resistor R4 between the input terminal B and the ground terminal is applied to the input terminal B. Charging device.
前記ヒステリシス上限電圧と前記充電基準電圧を一致させるための分圧抵抗値の値は、(R1:R2=R3:R4)を満たし、且つ、その両者の抵抗比の差の許容値は(+/−)1%以内である請求項2に記載の充電装置。   The voltage dividing resistance value for matching the hysteresis upper limit voltage and the charging reference voltage satisfies (R1: R2 = R3: R4), and the allowable value of the difference between the resistance ratios is (+ / The charging device according to claim 2, wherein the charging device is within 1%. 前記ヒステリシス回路のヒステリシス上限電圧とヒステリシス下限電圧の差は、前記二次電池の内部抵抗と定電流充電電流値を掛け合わせた電圧ΔV1以上である請求項1に記載の充電装置。   2. The charging device according to claim 1, wherein a difference between the hysteresis upper limit voltage and the hysteresis lower limit voltage of the hysteresis circuit is equal to or higher than a voltage ΔV <b> 1 obtained by multiplying an internal resistance of the secondary battery and a constant current charging current value. 充電状態が定電圧充電に移行してから任意の時間が経過した後、前記二次電池と充電回路が遮断された状態となる請求項1に記載の充電装置。   The charging device according to claim 1, wherein the secondary battery and the charging circuit are cut off after an arbitrary time has elapsed since the charging state shifted to constant voltage charging. 前記任意の時間が経過した後、前記二次電池の電圧が自然放電、若しくは、負荷への接続により低下し、ヒステリシス下限電圧以下になった時点で再度、定電流充電に切り替わるように構成された請求項5に記載の充電装置。   After the arbitrary time has elapsed, when the voltage of the secondary battery decreases due to spontaneous discharge or connection to a load and becomes equal to or lower than the hysteresis lower limit voltage, it is configured to switch to constant current charging again. The charging device according to claim 5. 前記電池電圧と前記充電基準電圧は、オペアンプを用いたボルテージフォロア回路の構成とされたバッファ回路を介して、前記オペアンプ若しくはコンパレータの各入力端子に供給されるようにした請求項1に記載の充電装置。   2. The charging according to claim 1, wherein the battery voltage and the charging reference voltage are supplied to each input terminal of the operational amplifier or the comparator through a buffer circuit configured as a voltage follower circuit using an operational amplifier. apparatus. 前記二次電池に並列に時定数回路が接続された請求項1に記載の充電装置。   The charging device according to claim 1, wherein a time constant circuit is connected in parallel to the secondary battery. 定電流充電と定電圧充電を切り替えるためのスイッチング回路として、互いのゲート及びドレインが互いに接続された2つのNチャンネルMOSFETの組を2組有し、
共通ゲート端子に対して、前記電池電圧若しくは前記充電基準電圧の高い方の電圧と、前記NチャンネルMOSFETのゲート閾値電圧の和以上の電圧を印加した場合は導通し、それ以下の電圧が印加された場合は非導通とされる請求項1に記載の充電装置。
As a switching circuit for switching between constant current charging and constant voltage charging, it has two sets of two N-channel MOSFETs whose gates and drains are connected to each other,
When a voltage higher than the sum of the battery voltage or the charging reference voltage and the gate threshold voltage of the N-channel MOSFET is applied to the common gate terminal, the common gate terminal becomes conductive, and a voltage lower than that is applied. The charging device according to claim 1, wherein the charging device is rendered non-conductive.
未充電時において、前記二次電池を定電流充電回路と定電圧充電回路から確実に切り離すためのスイッチング回路として、互いのゲート及びドレインが互いに接続された2つのNチャンネルMOSFETの組を有し、
共通ゲート端子に対して、前記電池電圧若しくは前記充電基準電圧の高い方の電圧と、NチャンネルMOSFETのゲート閾値電圧の和以上の電圧を印加した場合は導通し、電源電圧がそれ以下の電圧に低下した場合は非導通とされる請求項1に記載の充電装置。
As a switching circuit for reliably separating the secondary battery from the constant current charging circuit and the constant voltage charging circuit when uncharged, it has a set of two N-channel MOSFETs whose gates and drains are connected to each other,
When a voltage equal to or higher than the sum of the battery voltage or the higher charging reference voltage and the gate threshold voltage of the N-channel MOSFET is applied to the common gate terminal, the common gate terminal becomes conductive, and the power supply voltage becomes a voltage lower than that. The charging device according to claim 1, wherein when it is lowered, the charging device is rendered non-conductive.
前記二次電池と負荷の間の放電経路に過放電保護回路を有し、前記二次電池が充電基準電圧より低い過放電電圧以下の場合、放電経路を遮断するようにした請求項1に記載の充電装置。   The discharge path between the secondary battery and the load has an overdischarge protection circuit, and when the secondary battery has an overdischarge voltage lower than a charging reference voltage or less, the discharge path is cut off. Charging device. 電源回路と定電流充電回路の間、電源回路と定電圧充電回路の間、および、定電流充電回路と定電圧充電回路の間の少なくとも一つの経路に過充電保護回路を有し、前記二次電池が充電基準電圧より高い過充電基準電圧以上の場合、充電経路を遮断するようにした請求項1に記載の充電装置。   An overcharge protection circuit on at least one path between the power supply circuit and the constant current charging circuit, between the power supply circuit and the constant voltage charging circuit, and between the constant current charging circuit and the constant voltage charging circuit; The charging device according to claim 1, wherein when the battery is equal to or higher than an overcharge reference voltage higher than the charge reference voltage, the charging path is cut off. 二次電池は、−100℃〜200℃の範囲で電池構成材料が流動性を有しない固体状態の充電可能な全固体二次電池である請求項1に記載の充電装置。   2. The charging device according to claim 1, wherein the secondary battery is a solid state rechargeable all-solid secondary battery in which a battery constituent material does not have fluidity in a range of −100 ° C. to 200 ° C. 3. 前記全固体二次電池に使用する固体電解質は、酸化物、硫化物又は錯体水素化物から構成される請求項13に記載の充電装置。   The charging device according to claim 13, wherein the solid electrolyte used in the all solid state secondary battery is composed of an oxide, a sulfide, or a complex hydride. 請求項1に記載の充電装置によって充電される全固体電池から電力の供給を受ける電子機器。   The electronic device which receives supply of electric power from the all-solid-state battery charged with the charging device of Claim 1. 請求項1に記載の充電装置によって充電される全固体電池から電力の供給を受ける電子カード。   The electronic card which receives supply of electric power from the all-solid-state battery charged with the charging device of Claim 1. 請求項1に記載の充電装置によって充電される全固体電池から電力の供給を受けるウェアラブル機器。   The wearable apparatus which receives supply of electric power from the all-solid-state battery charged with the charging device of Claim 1. 請求項1に記載の充電装置によって充電される全固体電池から電力の供給を受けるIoT端末。   The IoT terminal which receives supply of electric power from the all-solid-state battery charged with the charging device of Claim 1. 請求項1に記載の充電装置によって充電される全固体電池から電力の供給を受けるアミューズメント機器。   The amusement device which receives supply of electric power from the all-solid-state battery charged with the charging device of Claim 1. 請求項1に記載の充電装置によって充電される全固体電池から電力の供給を受けるIC基板埋め込み電池。   An IC substrate-embedded battery that receives power from an all-solid-state battery that is charged by the charging device according to claim 1. 請求項1に記載の充電装置によって充電される全固体電池から電力の供給を受ける環境発電機器。   An energy harvesting apparatus that receives supply of electric power from an all-solid-state battery that is charged by the charging device according to claim 1. 請求項1に記載の充電装置によって充電される全固体電池と、
前記全固体電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、
前記全固体電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置と
を有する電動車両。
An all solid state battery charged by the charging device according to claim 1;
A conversion device that receives supply of electric power from the all-solid-state battery and converts it into driving force of a vehicle;
An electric vehicle comprising: a control device that performs information processing related to vehicle control based on information related to the all solid state battery.
請求項1に記載の充電装置によって充電される全固体電池から電力の供給を受ける電力システム。   The electric power system which receives supply of electric power from the all-solid-state battery charged with the charging device of Claim 1.
JP2016221277A 2016-11-14 2016-11-14 Charging device Active JP6870285B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016221277A JP6870285B2 (en) 2016-11-14 2016-11-14 Charging device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016221277A JP6870285B2 (en) 2016-11-14 2016-11-14 Charging device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018082511A true JP2018082511A (en) 2018-05-24
JP6870285B2 JP6870285B2 (en) 2021-05-12

Family

ID=62198225

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016221277A Active JP6870285B2 (en) 2016-11-14 2016-11-14 Charging device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6870285B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220152042A (en) * 2021-05-07 2022-11-15 국방과학연구소 Apparatus and method for processing a received laser signal in a system of identification of a friend or foe using a laser
JP2022553452A (en) * 2020-01-02 2022-12-22 ソノヴァ コンシューマー ヒアリング ゲー・エム・ベー・ハー Rechargeable charger for rechargeable device and method for charging rechargeable device

Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56114433A (en) * 1980-02-13 1981-09-09 Noboru Yamaguchi Signal comparator
JPH0678471A (en) * 1992-08-27 1994-03-18 Sanyo Electric Co Ltd Charging method
JPH06178455A (en) * 1992-10-05 1994-06-24 Mitsubishi Electric Corp Secondary battery and charger
US5442274A (en) * 1992-08-27 1995-08-15 Sanyo Electric Company, Ltd. Rechargeable battery charging method
JPH08111941A (en) * 1994-10-07 1996-04-30 Sony Corp Charging controller
JPH08214466A (en) * 1995-02-01 1996-08-20 Toshiba Battery Co Ltd Secondary battery charging circuit
JPH08317571A (en) * 1995-05-19 1996-11-29 Toshiba Battery Co Ltd Charger circuit of secondary battery
JPH10136579A (en) * 1996-10-30 1998-05-22 Toshiba Corp Charge controller and charge control method
JPH10285816A (en) * 1997-04-07 1998-10-23 I D Ekusu:Kk Method and equipment for constant-current and constant-voltage charging
JP2002315109A (en) * 2001-04-06 2002-10-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Power source unit
JP2004187351A (en) * 2002-11-29 2004-07-02 Nec Corp Portable telephone and charging method thereof
JP2005130664A (en) * 2003-10-27 2005-05-19 Sony Corp Battery pack
JP2006071306A (en) * 2004-08-31 2006-03-16 Hioki Ee Corp Battery characteristics measuring apparatus
WO2011148592A1 (en) * 2010-05-25 2011-12-01 パナソニック株式会社 Excess current detecting circuit and battery pack
US20130162197A1 (en) * 2011-12-23 2013-06-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for charging lithium ion secondary battery and battery charger
JP2013258828A (en) * 2012-06-12 2013-12-26 Asahi Kasei Corp Charging system and charging method
US20140111138A1 (en) * 2012-10-18 2014-04-24 Qualcomm Incorporated Position-based car mode activation
JP2015230805A (en) * 2014-06-04 2015-12-21 トヨタ自動車株式会社 Sulfide-based total solid secondary battery system
JP2016066469A (en) * 2014-09-24 2016-04-28 トヨタ自動車株式会社 All-solid-state battery
US20160268627A1 (en) * 2015-03-09 2016-09-15 Hyundai Motor Company All-solid-state battery containing nano-solid electrolyte and method of manufacturing the same

Patent Citations (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56114433A (en) * 1980-02-13 1981-09-09 Noboru Yamaguchi Signal comparator
JPH0678471A (en) * 1992-08-27 1994-03-18 Sanyo Electric Co Ltd Charging method
US5442274A (en) * 1992-08-27 1995-08-15 Sanyo Electric Company, Ltd. Rechargeable battery charging method
JPH06178455A (en) * 1992-10-05 1994-06-24 Mitsubishi Electric Corp Secondary battery and charger
JPH08111941A (en) * 1994-10-07 1996-04-30 Sony Corp Charging controller
US5808446A (en) * 1994-10-07 1998-09-15 Sony Corporation Charging control apparatus
JPH08214466A (en) * 1995-02-01 1996-08-20 Toshiba Battery Co Ltd Secondary battery charging circuit
JPH08317571A (en) * 1995-05-19 1996-11-29 Toshiba Battery Co Ltd Charger circuit of secondary battery
JPH10136579A (en) * 1996-10-30 1998-05-22 Toshiba Corp Charge controller and charge control method
JPH10285816A (en) * 1997-04-07 1998-10-23 I D Ekusu:Kk Method and equipment for constant-current and constant-voltage charging
JP2002315109A (en) * 2001-04-06 2002-10-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Power source unit
JP2004187351A (en) * 2002-11-29 2004-07-02 Nec Corp Portable telephone and charging method thereof
JP2005130664A (en) * 2003-10-27 2005-05-19 Sony Corp Battery pack
JP2006071306A (en) * 2004-08-31 2006-03-16 Hioki Ee Corp Battery characteristics measuring apparatus
WO2011148592A1 (en) * 2010-05-25 2011-12-01 パナソニック株式会社 Excess current detecting circuit and battery pack
US20130162197A1 (en) * 2011-12-23 2013-06-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for charging lithium ion secondary battery and battery charger
JP2013149609A (en) * 2011-12-23 2013-08-01 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Charging method and charger of lithium secondary battery
JP2013258828A (en) * 2012-06-12 2013-12-26 Asahi Kasei Corp Charging system and charging method
US20140111138A1 (en) * 2012-10-18 2014-04-24 Qualcomm Incorporated Position-based car mode activation
JP2015230805A (en) * 2014-06-04 2015-12-21 トヨタ自動車株式会社 Sulfide-based total solid secondary battery system
JP2016066469A (en) * 2014-09-24 2016-04-28 トヨタ自動車株式会社 All-solid-state battery
US20160268627A1 (en) * 2015-03-09 2016-09-15 Hyundai Motor Company All-solid-state battery containing nano-solid electrolyte and method of manufacturing the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022553452A (en) * 2020-01-02 2022-12-22 ソノヴァ コンシューマー ヒアリング ゲー・エム・ベー・ハー Rechargeable charger for rechargeable device and method for charging rechargeable device
JP7247423B2 (en) 2020-01-02 2023-03-28 ソノヴァ コンシューマー ヒアリング ゲー・エム・ベー・ハー Rechargeable charger for rechargeable device and method for charging rechargeable device
KR20220152042A (en) * 2021-05-07 2022-11-15 국방과학연구소 Apparatus and method for processing a received laser signal in a system of identification of a friend or foe using a laser
KR102630814B1 (en) * 2021-05-07 2024-01-29 국방과학연구소 Apparatus and method for processing a received laser signal in a system of identification of a friend or foe using a laser

Also Published As

Publication number Publication date
JP6870285B2 (en) 2021-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11050091B2 (en) Solid battery, manufacturing method of solid battery, battery pack, vehicle, power storage system, power tool, and electronic equipment
US11642971B2 (en) All-solid-state battery, electronic device, electronic card, wearable device, and electric vehicle
US11374252B2 (en) Lithium ion secondary battery system, charging unit, and method for controlling lithium ion secondary battery
US11165095B2 (en) Solid-state battery, battery pack, electric motor vehicle, power storage system, electric tool, and electronic device
JP6933250B2 (en) All-solid-state batteries, electronic devices, electronic cards, wearable devices and electric vehicles
WO2018163514A1 (en) All-solid state battery and manufacturing method therefor, and electronic device and electronic card
US11196090B2 (en) Solid battery, battery pack, vehicle, power storage system, power tool, and electronic device
WO2018186442A1 (en) All-solid-state battery, electronic device, electronic card, wearable device, and electric vehicle
JP6848980B2 (en) Lithium-ion conductors, all-solid-state batteries, electronic devices, electronic cards, wearable devices and electric vehicles
CN111480259B (en) All-solid battery
WO2018092434A1 (en) All-solid-state battery, electronic device, electronic card, wearable device, and electric vehicle
WO2018212120A1 (en) Solid-state battery, battery pack, vehicle, electricity storage system, electric tool and electronic device
JP7111134B2 (en) secondary battery
JP6870285B2 (en) Charging device
WO2018074021A1 (en) Charging-discharging device, charging-discharging method, electronic device, electric vehicle and powering system
US20200176748A1 (en) Battery, battery module, battery pack, vehicle, electricity storage system, electric tool and electronic device

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20171011

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20171012

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190806

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200626

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200804

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201005

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210316

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210329

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6870285

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150