携帯機器と、携帯機器に用いる電池パック
【課題】仕様変更を行わずに電池パックと携帯機器との間で通信を行うことが可能な電池パックと電池パックを用いる携帯機器とを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の電池パックでは、電池パックの有するサーミスタの一端に接続されており、携帯機器に電池パックの温度検出させるための外部端子を通信端末としても用いる。また本発明の携帯機器は、この外部端子を温度検出端子及び通信端子として使用を可能とするインターフェイス回路を有する。
【解決手段】本発明の電池パックでは、電池パックの有するサーミスタの一端に接続されており、携帯機器に電池パックの温度検出させるための外部端子を通信端末としても用いる。また本発明の携帯機器は、この外部端子を温度検出端子及び通信端子として使用を可能とするインターフェイス回路を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯機器と、携帯機器に用いる電池パックに係り、特に三つの端子により携帯機器と電池パックとが接続される携帯機器と、携帯機器に用いる電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、二次電池としてリチウムイオン電池がデジタルカメラや携帯電話等の携帯機器に搭載されている。リチウムイオン電池は過充電及び過放電に弱いため、過充電及び過放電の保護回路を備えた電池パックの形態で使用される。また保護回路を備えた電池パックでは、電池パック内にサーミスタを設け、電池パック内の温度変化に対応した電圧変化を携帯機器側に検出させて、電池パックへの充電制御を行わせるものがある。
【０００３】
図４は、従来の電池パックと、携帯機器の充電制御部のブロック図である。電池パック１は、リチウムイオン電池２と並列に抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１の直列回路が接続されている。リチウムイオン電池２の正極は電池パック１の外部端子３に接続され、負極は電流遮断用のｎチャネルＭＯＳ（金属酸化膜半導体）トランジスタＭ１、Ｍ２を介して電池パック１の外部端子４に接続されている。
【０００４】
ＭＯＳトランジスタＭ１、Ｍ２はドレインを共通接続され、ＭＯＳトランジスタＭ１のソースはリチウムイオン電池２の負極に接続され、ＭＯＳトランジスタＭ２のソースは外部端子４に接続されている。また、ＭＯＳトランジスタＭ１、Ｍ２それぞれは、ドレイン・ソース間に等価的にボディダイオードＤ１、Ｄ２が接続されている。
【０００５】
保護ＩＣ（集積回路）５は、過充電検出回路、過放電検出回路、過電流検出回路を内蔵している。また、保護ＩＣ５はリチウムイオン電池２の正極から抵抗Ｒ１を通して電源Ｖｄｄを供給されると共にリチウムイオン電池２の負極から電源Ｖｓｓを供給されて動作する。
【０００６】
保護ＩＣ５は過放電検出回路或いは過電流検出回路で過放電或いは過電流を検出したときＤＯＵＴ出力をローレベルとしてＭＯＳトランジスタＭ１を遮断し、過充電検出回路で過充電を検出したときＣＯＵＴ出力をローレベルとしてＭＯＳトランジスタＭ２を遮断する。サーミスタＲ３の一端は電池パック１の外部端子６に接続され、他端は外部端子４に接続されている。
【０００７】
電池パック１の外部端子６には充電時に携帯機器７から分圧抵抗Ｒ４を介して所定電圧が印加される。電池パック１の温度によってサーミスタＲ３の抵抗値が変化することで外部端子６の電圧は変化する。
【０００８】
携帯機器７は、電池パック１の外部端子３、外部端子４、外部端子６にそれぞれ接続される端子８、端子９、端子１０を有する。端子８は正の電源端子である。端子９は負の電源端子である。端子１０は、外部端子６の電圧を検出する電圧検出用端子である。また携帯機器７は、基準電圧１１、電流源１２、ダイオードＤ３、コンパレータ１３、充電制御回路１４、ＭＯＳトランジスタＭ３を有する。
【０００９】
コンパレータ１３の一方の入力には、端子１０により検出された外部端子６の電圧が入力される。尚端子１０で検出される電圧は、基準電圧１１を分圧抵抗Ｒ４とサーミスタＲ３で分圧した電圧である。コンパレータ１３の他方の入力には、電流源１２とダイオードＤ３により生成される所定電圧ＶＴが入力される。コンパレータ１３の出力は、端子１０で検出された電圧が、所定電圧ＶＴよりも低くなったときに変化する。コンパレータ１３の出力は、充電制御回路１４に入力される。
【００１０】
充電制御回路１４は、例えば充電電流又は充電電圧に応じてＭＯＳトランジスタＭ３のオン／オフの制御を行う。また充電制御回路１４は、例えば端子８と端子９との間に電池パック１が接続されたとき、電池パック１の温度上昇を検出して電池パック１の充電を停止する。例えばサーミスタの抵抗値の低下により端子１０で検出される電圧が所定電圧ＶＴより低下すると、充電制御回路１４が非動作となり、ＭＯＳトランジスタＭ３をオフにして電池パックへの充電を停止する。
【００１１】
このような従来の電池パックと、電池パックと接続される携帯機器において、リチウムイオン電池２の電池残量などの状態を検出する状態検出回路等が搭載される場合がある。この場合電池パックには、状態検出回路からの出力信号を携帯機器に送信するための通信端子が別途設けられ、携帯機器はこの通信端子から出力される電池パックの状態情報を取得して電池パックの状態管理を行う。
【００１２】
特許文献１には、電池パックの通信端子から、電池パックの充電を制御するための制御信号を受信する充電装置が記載されている。
【特許文献１】特開２０００−２０９７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記従来の電池パックに通信端末を別途設けた場合、電池パックは４端子の構成となり、端子数が増加する。このため携帯機器側の４端子の構成としなければならず、携帯機器側の仕様の変更が余儀なくされ、コストアップの要因となる。また電池パックでは、限られたスペースに部品を実装する必要があり、新たに端子を設けることが困難である。
【００１４】
本発明は、上記事情を鑑みて、これを解決すべくなされたものであり、仕様変更を行わずに電池パックと携帯機器との間で通信を行うことが可能な電池パックと電池パックを用いる携帯機器とを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記目的を達成するために以下の如き構成を採用した。
【００１６】
本発明の携帯機器は、当該携帯機器（２００）に給電する二次電池（１１０）を有する電池パック（１００）の充電制御を行う充電制御回路（２２０）と、
前記電池パック（１００）の有する温度検出手段（Ｒ１０）から前記二次電池（１１０）の温度を検出する温度検出端子（２１３）と、
前記電池パック（１００）に接続される正負の電源端子（２１１、２１２）と、
当該携帯機器（２００）の動作を制御する制御回路（２１０）と、
前記温度検出端子（２１３）と、前記充電制御回路（２２０）の入力端子及び前記制御回路（２１０）の入力端子との間に接続されたインターフェイス回路（２３０）とを有し、
前記温度検出端子（２１３）から検出された信号は、前記インターフェイス回路（２３０）を介して前記充電制御回路（２２０）と、前記制御回路（２１０）とに供給されることにより、仕様変更を行わずに電池パックと携帯機器との間で通信を行うことができる。
【００１７】
また本発明の携帯機器において、前記インターフェイス回路（２３０）は、前記温度検出端子（２１３）から検出された信号が入力されるピークホールド回路（２３１）を有し、前記ピークホールド回路（２３１）の出力端子は、前記充電制御回路（２２０）の入力端子と接続されている構成とした。
【００１８】
また本発明の携帯機器において、前記ピークホールド回路（２３０）は、前記温度検出端子（２１３）から検出された信号のパルス幅が所定幅よりも狭いとき、前記温度検出端子（２１３）から検出された信号のピーク値を保持する構成とした。
【００１９】
また本発明の携帯機器において、前記インターフェイス回路（２３０）は、前記温度検出端子（２１３）から検出された信号のレベルシフトを行うレベルシフト回路（２３２）を有し、前記レベルシフト回路（２３２）の出力端子は、前記制御回路（２１０）の入力端子と接続されている構成とした。
【００２０】
また本発明の携帯機器は、前記温度検出用端子（２１３）に接続される第一の外部端子（１１３）と、当該携帯機器（２００）の有する正負の電源端子（２１１、２１２）とに接続される第二及び第三の外部端子（１１１、１１２）と、
前記第二の外部端子（１１１）と前記第三の外部端子（１１２）との間に接続される二次電池（１１０）と、
前記第二の外部端子（１１１）と前記第三の外部端子（１１２）との間に接続されて、前記二次電池（１１０）の状態を検出する状態検出回路（１２０）と、
前記第一の外部端子（１１３）と前記第三の外部端子（１１２）との間に接続されたサーミスタ（Ｒ１０）と、
前記第一の外部端子（１１３）と前記状態検出回路（１２０）の出力端子との間に接続されて、前記状態検出回路（１２０）から出力される出力信号の電圧レベルをシフトするレベルシフト回路（１３１）とを有する電池パック（１００）が内蔵される構成とした。
【００２１】
本発明の電池パックは、携帯機器（２００）の有する温度検出用端子（２１３）に接続される第一の外部端子（１１３）と、前記携帯機器（２００）の有する正負の電源端子（２１１、２１２）とに接続される第二及び第三の外部端子（１１１、１１２）と、
前記第二の外部端子（１１１）と前記第三の外部端子（１１２）との間に接続される二次電池（１１０）と、
前記第二の外部端子（１１１）と前記第三の外部端子（１１２）との間に接続されて、前記二次電池（１１０）の状態を検出する状態検出回路（１２０）と、
前記第一の外部端子（１１３）と前記第三の外部端子（１１２）との間に接続されたサーミスタ（Ｒ１０）と、
前記第一の外部端子（１１３）と前記状態検出回路（１２０）の出力端子との間に接続されて、前記状態検出回路（１２０）から出力される出力信号の電圧レベルをシフトするレベルシフト回路（１３１）とを有することにより仕様変更を行わずに電池パックと携帯機器との間で通信を行うことができる。
【００２２】
なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、仕様変更を行わずに電池パックと携帯機器との間で通信を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の電池パックでは、電池パックの有するサーミスタの一端に接続されており、携帯機器に電池パックの温度検出させるための外部端子を通信端末としても用いる。また本発明の携帯機器は、この外部端子を温度検出端子及び通信端子としての使用を可能にするインターフェイス回路を有する。
【００２５】
以下に図面を参照して本発明の最良の実施形態について説明する。図１は、本発明の電池パックと、携帯機器を説明するブロック図である。
【００２６】
本発明の携帯機器２００は、電池パック１００を内蔵することで、電池パック１００から給電される。尚本発明の携帯機器２００は、例えば携帯電話、デジタルカメラ等であり、電池パックにより給電されて駆動する電子機器である。
【００２７】
始めに、本発明の電池パック１００について説明する。
【００２８】
電池パック１００は、例えばリチウムイオン電池等の二次電池１１０を有する。また電池パック１００は、電池パック１００を組み込む携帯機器２００と接続するための正極端子１１１及び負極端子１１２と、二次電池１１０との間に、状態検出ＩＣ１２０及び保護ＩＣ１３０を有する。
【００２９】
状態検出ＩＣ１２０は、電源端子ＶＤＤ及び基準電位端子ＶＳＳと、電圧検知端子ＶＢＡＴ１と、ひと組の電流検知端子ＶＲＳＰ及びＶＲＳＭと、通信端子ＳＩＯ１とを有する。状態検出ＩＣ１２０は、電源端子ＶＤＤを介して、保護ＩＣ１３０において電池電圧からレギュレートされた電圧を受け取ることができる。基準電位端子ＶＳＳは、二次電池１１０の負極へ接続されている。
【００３０】
状態検出ＩＣ１２０は、二次電池１１０の正極へ接続された電圧検知端子ＶＢＡＴ１を介して二次電池１１０の出力電圧を検出することができる。電流検知端子の一方ＶＲＳＭは二次電池１１０の負極へ接続され、更に、状態検出ＩＣ１２０の外部で抵抗Ｒ１１を介してもう一方の電流検知端子ＶＲＳＰへ接続されている。状態検出ＩＣ１２０は、電流検知端子ＶＲＳＰ及びＶＲＳＭを介して、外部抵抗Ｒ１１に流れる電流、即ち、二次電池１１０の充放電電流を検出することができる。通信端子ＳＩＯ１は、保護ＩＣ１３０を介して、携帯機器２００との通信に使用される外部端子１１３へ接続されている。状態検出ＩＣ１２０は、通信端子ＳＩＯ１及び保護ＩＣ１３０を介して携帯機器２００と通信することができる。
【００３１】
尚二次電池１１０の状態情報とは、例えば二次電池１１０の残量や二次電池１１０の異常を示す情報等である。状態検出ＩＣ１２０による状態情報の検出の詳細は後述する。
【００３２】
外部端子１１３には、サーミスタＲ１０の一端が接続されており、サーミスタＲ１０の他端は負極端子１１２に接続されている。本実施形態のサーミスタＲ１０は、二次電池１１０の温度を検出する温度検出手段であり、電池パック１００内で二次電池１１０の近傍に配設されて二次電池１１０と熱結合されている。サーミスタＲ１０は負の温度係数を持つＮＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）サーミスタを用いる。
【００３３】
本実施形態の電池パック１００では、携帯機器２００に、二次電池１１０の温度変化に起因する外部端子１１３の電圧変化を検出させ、電池パック１００の充電制御を行わせることができる。
【００３４】
保護ＩＣ１３０は、電池パック１００の充放電を遮断するＭＯＳトランジスタＭ１１、Ｍ１２のゲートにそれぞれ接続される端子ＤＯＵＴと端子ＣＯＵＴとを有する。保護ＩＣ１３０は過放電或いは過電流を検出したときＤＯＵＴ出力をローレベルとしてＭＯＳトランジスタＭ１１を遮断し、過充電検出回路で過充電を検出したときＣＯＵＴ出力をローレベルとしてＭＯＳトランジスタＭ１２を遮断する。
【００３５】
また保護ＩＣ１３０は、状態検出ＩＣ１２０の通信端子ＳＩＯ１から出力される通信パルス信号のレベルシフトを行うレベルシフト回路１３１を有する。レベルシフト回路１３１は、状態検出ＩＣ１２０と携帯機器２００とを通信可能とすべく、通信端子ＳＩＯ１から出力された状態情報を示す通信パルス信号のレベルをシフトして出力する。レベルシフト回路１３１の出力端子は、外部端子１１３と接続されている。
【００３６】
したがって本実施形態の電池パック１００の外部端子１１３は、電池パック１００の温度検出端子としての役割と、電池パック１００と携帯機器２００との通信を行うための通信端子としての役割とを果たす。
【００３７】
次に、本発明の携帯機器２００について説明する。
【００３８】
携帯機器２００は、電池パック１００の正極端子１１１と負極端子１１２にそれぞれ接続される端子２１１、２１２、電池パック１００の外部端子１１３に接続される端子２１３を有する。端子２１１は正極の電源端子であり、端子２１２は負極の電源端子である。端子２１３は、電池パック１００の外部端子１１３と接続されて、二次電池１１０の温度検出端子及び状態検出ＩＣ１２０との通信端子の役割を果たす。
【００３９】
また携帯機器２００は、本体制御回路（以下、ＭＣＵ）２１０、充電制御回路２２０、インターフェイス回路２３０、電源回路（以下、ＬＤＯ）２４０を有する。
【００４０】
ＭＣＵ２１０は、携帯機器２００の動作を制御する制御回路であり、通信端子ＳＩＯ２を有する。通信端子ＳＩＯ２は、インターフェイス回路２３０に接続されており、ＭＣＵ２１０は、インターフェイス回路２３０を介して端子２１３から電池パック１００の状態情報を取得する。
【００４１】
充電制御回路２２０は、電池パック１００の充電を制御するものであり、インターフェイス回路２３０を介して端子２１３の電圧変化を監視する。充電制御回路２２０の出力端子は、スイッチング素子Ｍ１０のゲートと接続されている。充電制御回路２２０は、端子２１３の電圧変化に基づきスイッチング素子Ｍ１０のオン／オフを制御することで、電池パック１００への充電を制御する。
【００４２】
例えば充電制御回路２２０は、二次電池１１０の温度上昇によりサーミスタの抵抗値が低下し、端子２１３で検出される電圧が所定電圧ＶＴより低下すると、ＭＯＳトランジスタＭ１０をオフにして電池パック１００への充電を停止する。
【００４３】
インターフェイス回路２３０は、電池パック１００と充電制御回路２２０及びＭＣＵ２１０とのインターフェイスとなる。インターフェイス回路２３０は、ピークホールド回路２３１、レベルシフト回路２３２を有する。ピークホールド回路２３１は、比較器２３３、遅延回路２３４を有する。
【００４４】
インターフェイス回路２３０の入力端子Ｔｉｎは端子２１３と接続されている。インターフェイス回路２３０において、入力端子Ｔｉｎに印加された信号は、ピークホールド回路２３１を構成する比較器２３３の一方の入力と、レベルシフト回路２３２とに入力される。比較器２３３の他方の入力には、基準信号となる所定幅のパルス信号が入力されており、入力端子Ｔｉｎから入力された信号のパルス幅と基準信号のパルス幅とを比較する。遅延回路２３４は、比較器２３３の出力に応じて、信号を所定時間遅延させる。レベルシフト回路２３４は、入力端子Ｔｉｎに印加された信号のレベルを、ＭＣＵ２１０と通信可能なレベルにシフトさせる。
【００４５】
ＬＤＯ２４０は、携帯機器２００の有する各回路に電源電圧Ｖｐｕを供給する。またＬＤＯ２４０は、抵抗Ｒ２０を介して端子２１３に接続されている。したがって携帯機器２００と電池パック１００とが接続されたとき、端子２１３の電圧は、ＬＤＯ２４０から供給される電源電圧Ｖｐｕの抵抗Ｒ２０とサーミスタＲ１０とによる分圧となる。
【００４６】
ここで、本実施形態の電池パック１００及び携帯機器２００の動作の説明に先立ち、電池パック１００の有する外部端子１１３を温度検出端子及び通信用端子として使用する場合の問題点について説明する。
【００４７】
本実施形態では、電池パック１００と携帯機器２００とが接続されたとき、携帯機器２００の内部で外部端子１１３が抵抗Ｒ２０により電源電圧Ｖｐｕにプルアップされた状態となる。この抵抗Ｒ２０の抵抗値Ｒｐｕと電源電圧Ｖｐｕは、携帯機器２００の仕様により決定されている。
【００４８】
サーミスタＲ１０は温度により抵抗値が変化する抵抗素子であるため、外部端子１１３（端子２１３）の電圧Ｖｔｈは、抵抗Ｒ２０の抵抗値Ｒｐｕ及びサーミスタＲ１０の抵抗値Ｒｔｈの分圧比で決定される。
【００４９】
本実施形態の携帯機器２００では、外部端子１１３の電圧Ｖｔｈを監視して電池パック１００が充電可能な温度であるか否かを判断し、二次電池１１０の充電を行うか否かを決定している。したがって外部端子１１３の電圧Ｖｔｈは、温度に依存して、安定して供給される必要がある。
【００５０】
しかしながら、外部端子１１３を用いて電池パック１００と携帯機器２００が通信を行う場合、電圧Ｖｔｈに通信パルス信号が印加されるため、携帯機器２００側の温度検出において誤動作を引き起こす虞がある。
【００５１】
また通常、通信パルス信号を出力する状態検出ＩＣ１２０は、二次電池１１０から供給される電圧で駆動し、電圧Ｖｔｈをハイレベル（以下、Ｈレベル）とし、０Ｖをローレベル（以下、Ｌレベル）として取り扱う。これに対し、通信パルス信号が入力されるＭＣＵ２１０では、状態検出ＩＣ１２０を駆動させる電圧よりも大きい電圧（電源電圧Ｖｐｕ）で駆動する。よって状態検出ＩＣ１２０で取り扱う信号のレベルとＭＣＵ２１０で取り扱う信号のレベルとに差が生じる。
【００５２】
そのため、ＭＣＵ２１０において、状態検出ＩＣ１２０から出力された信号の０ＶをＬレベルの信号として取り扱うこうは可能であるが、電圧ＶｔｈをＨレベルの信号として取り扱うことに問題が生じる。例えば二次電池１１０の温度変化により電圧Ｖｔｈが変化して低くなった場合、Ｌレベルの信号である０Ｖと、Ｈレベルの信号である電圧Ｖｔｈとの電圧差が小さくなる。この場合Ｈレベルの信号とノイズとの判別が困難となり、誤動作が生じる虞がある。また携帯機器２００の仕様が、通常の電池パック１００の使用温度において電圧Ｖｔｈが電源電圧Ｖｐｕの１／２付近になるような仕様である場合、リーク電流の発生原因となる虞がある。
【００５３】
本実施形態の電池パック１００及び携帯機器２００では、携帯機器２００のインターフェイス回路２３０を有する構成により、携帯機器２００の仕様を変更せずに上記の問題点を解決している。
【００５４】
以下に本実施形態の電池パック１００及び携帯機器２００の動作を説明する。
【００５５】
電池パック１００と携帯機器２００とが接続された状態において、携帯機器２００は、電池パック１００の温度検出を行いつつ、電池パック１００と通信を行う。
【００５６】
電池パック１００の温度が充電可能な温度である場合、サーミスタと接続された外部端子１１３の電圧Ｖｔｈは、充電不可能と判断する基準の所定電圧ＶＴより高い。このとき外部端子１１３に状態検出ＩＣ１２０から出力された通信パルス信号が印加されると、通信パルス信号がＬレベルなるときに外部端子１１３の電圧Ｖｔｈが一時的に所定電圧ＶＴよりも小さくなる。
【００５７】
本実施形態の携帯機器２００のインターフェイス回路２３０では、電圧Ｖｔｈが所定電圧ＶＴよりも小さくなる時間が所定時間以下である場合、外部端子１１３からの信号を温度異常を示す信号と判断せず、充電制御は行わない。これは、二次電池１１０の温度異常を検出するために必要となる時間（以下、温度検出時間）と、通信パルス信号の１クロックの時間との差を利用したものである。通常、温度検出時間の方が、通信パルス信号の１クロックの時間よりも長い。そこで本実施形態の携帯機器２００では、温度検出時間を１クロックの時間とする基準信号を用いて、外部端子１１３から入力される信号が通信パルス信号か、又は温度異常を示す信号かを判断する。
【００５８】
端子２１３から入力された信号は、インターフェイス回路２３０の有するピークホールド回路２３１への入力信号となる。ピークホールド回路２３１において、入力信号（通信パルス信号）は、比較器２３３の一方の入力端子へ入力される。比較器２３３は、入力信号のパルス幅と、他方の入力端子に入力される基準信号のパルス幅とを比較する。比較器２３３は、入力信号のパルス幅が基準信号のパルス幅より狭い場合、出力信号を反転させる。
【００５９】
インターフェイス回路２３０の遅延回路２３４は、前段の比較器２３３の出力の変化を受けて、入力信号のＨレベルの電圧Ｖｔｈをピーク値として保持し、この信号を充電制御回路２２０へ出力する。充電制御回路２２０は、ピークホールド回路２３１の出力に基づき、電圧ＶｔｈがＨレベルであると検出する。すなわち充電制御回路２２０は、二次電池１１０の温度上昇に伴うサーミスタＲ１０の抵抗値の低下が発生していないものとして、電池パック１００が充電可能な温度と判定し、充電を継続する。
【００６０】
本実施形態では、例えば外部端子１１３の電圧Ｖｔｈが、１秒以上所定電圧ＶＴより低い場合、電池パック１００の温度異常と判定する。よってこの場合、基準信号のパルス幅を１秒間とし、ピークホールド回路２３１の入力信号の１クロックの時間が１秒未満であれば、温度異常と検出しない。尚基準信号のパルス幅は、ターフェイス回路２３０の設計段階で予め決定されていても良い。
【００６１】
また電池パック１００が充電不可能な温度である場合、サーミスタと接続された外部端子１１３の電圧Ｖｔｈが所定電圧ＶＴより小さい状態が温度検出時間よりも長い時間続く。すなわち比較器２３３において、外部端子１１３からの入力信号のパルス幅が、基準信号のパルス幅よりも広くなるため、比較器２３３の出力は反転しない。したがって遅延回路２３４は、入力信号をそのまま充電制御回路２２０へ出力する。
【００６２】
充電制御回路２２０は、インターフェイス回路２３０からの出力を受けて、電圧ＶｔｈがＬレベルであると検出する。よって充電制御回路２２０は、二次電池１１０の温度上昇に伴うサーミスタＲ１０の抵抗値の低下が発生したものとして、電池パック１００の温度異常を検出し、スイッチング素子Ｍ１０をオフして充電を停止させる。
【００６３】
このように本実施形態の携帯機器２００では、インターフェイス回路２３０を有する構成により、外部端子１１３を通信端子として使用している場合にも、外部端子１１３を用いて電池パック１００の温度検出を行うことができる。
【００６４】
また本実施形態の携帯機器２００のインターフェイス回路２３０において、レベルシフト回路２３２は、電圧Ｖｔｈと０Ｖの間の信号である通信パルス信号を、ＭＣＵ２１０の電源電圧Ｖｐｕと０Ｖの間の信号に変換し、変換後の信号をＭＣＵ２１０へ出力する。よってＭＣＵ２１０は、通常通りの処理で通信パルス信号を受けることができる。このため携帯機器２００では、従来のＭＣＵ２１０の仕様を変更する必要がない。
【００６５】
このように本実施形態の携帯機器２００では、外部端子１１３を温度検出端子として使用している場合にも、外部端子１１３を用いて電池パック１００との通信を行うことができる。
【００６６】
したがって本実施形態の電池パック１００及び携帯機器２００では、端子数を増加させることなく、電池パック１００の温度検出を行い、かつ電池パック１００と携帯機器２００との通信も行うことができる。
【００６７】
さらに本実施形態では、インターフェイス回路２３０を設けるだけで、従来の携帯機器のＭＣＵ、充電制御回路の仕様を変更せずに電池パック１００と携帯機器２００とが通信を行うことができる。よって本実施形態によれば、従来の携帯機器の仕様を変更せずに、電池パック１００から取得した二次電池１１０の状態情報に基づく電池パック１００の状態管理機能等を追加することができる。
【００６８】
ここで、本実施形態の電池パック１００における二次電池１１０の状態情報取得について説明する。本実施形態の電池パック１００では、状態検出ＩＣ１２０により二次電池１１０の状態情報を取得する。
【００６９】
図２は、状態検出ＩＣ１２０のハードウェア構成を表すブロック図である。図２において、状態検出ＩＣ１２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１と、センサ部１２２と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１２３と、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ ＲＯＭ）１２４と、シリアルインターフェース（Ｉ／Ｆ）１２５とを有する。
【００７０】
ＣＰＵ１２１は、状態検出ＩＣ１２０の各部を制御することができる。センサ部１２２は、二次電池１１０（図１参照）の電圧、電流及び温度を検出することができる。ＲＯＭ１２３は、ＣＰＵ１２１が状態検出ＩＣ１２０の各部を制御するために実行するプログラムを記憶することができる。ＥＥＰＲＯＭ１２４は、センサ部１２２によって検出された二次電池１１０の電圧、電流及び温度の各パラメータや、携帯機器２００との間で認証を行うための認証ＩＤ等の情報を記憶することができる。シリアルＩ／Ｆ１２５は、通信端子ＳＩＯ１を介して携帯機器２００と通信することができる。ＣＰＵ１２１、センサ部１２２、ＲＯＭ１２３、ＥＥＰＲＯＭ１２４及びシリアルＩ／Ｆ１２５は、バス１２６によって接続されており、夫々の間でデータ及びプログラムをやり取りすることができる。
【００７１】
また、センサ部１２２は、温度センサ回路１２２ａと、電圧センサ回路１２２ｂと、電流センサ回路１２２ｃと、マルチプレクサ１２２ｄと、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路１２２ｅとを有する。
【００７２】
温度センサ回路１２２ａは、二次電池１１０の温度を検出する。電圧センサ回路１２２ｂは、二次電池１１０へ接続された電圧検知端子ＶＢＡＴ１を介して、二次電池１１０の出力電圧を検出する。電流センサ回路１２２ｃは、電流検知端子ＶＲＳＰ及びＶＲＳＭを介して、抵抗Ｒ１１に流れる電流、即ち、二次電池１１０の充放電電流を検出する。温度センサ回路１２２ａ、電圧センサ回路１２２ｂ及び電流センサ回路１２２ｃの各出力はマルチプレクサ１２２ｄへ接続されており、マルチプレクサ１２２ｄによって１つの信号として出力される。Ａ／Ｄ変換回路１２２ｅは、マルチプレクサ１２２ｄによって出力された信号をアナログからデジタルに変換する。
【００７３】
図３は、状態検出ＩＣ１２０の機能構成を表すブロック図である。尚本実施形態において、図３に表される状態検出ＩＣ１２０の機能構成は、図２に示されたＲＯＭ１２３に記憶された特定のプログラムによって具現される。当然、他の実施形態では、かかる機能構成を具現するハードウェアモジュールが、図２のハードウェア構成において他の構成要素とは別個に設けられても良い。
【００７４】
図３において、状態検出ＩＣ１２０は、記憶部１４０と、パラメータ取得部１４１と、判定部１４２と、通知部１４３と、表示部１４４と、受信部１４５とを有する。
【００７５】
記憶部１４０は、二次電池１１０（図１参照）の状態を表す状態情報を記憶する。状態情報とは、二次電池１１０の満充電容量、残容量、及び／又は電圧を表す。また、記憶部１４０は、例えば、図２に示されたＥＥＰＲＯＭ１２４の記憶領域の一部を使用しても良い。
【００７６】
パラメータ取得部１４１は、センサ部１２２により検出された電圧、電流、及び／又は温度を二次電池１１０の状態を示すパラメータとして取得する。
【００７７】
判定部１４２は、記憶部１４０に記憶された状態情報と、パラメータ取得部１４１によって取得されたパラメータとに基づき、二次電池１１０が異常であるかどうかを判定する。また判定部１４２は、記憶部１４０に記憶された状態情報と、パラメータ取得部１４１によって取得されたパラメータとに基づき、二次電池１１０の劣化状態を判定する。尚二次電池１１０の異常とは、例えば二次電池１１０が充電不可能な温度であった場合や、二次電池１１０が携帯機器２００と対応した正規品ではない場合（模倣品等）等を示す。
【００７８】
通知部１４３は、判定部１４２において二次電池１１０が異常であると判定される場合に、携帯機器２００へ二次電池１１０が異常である旨を通知する。具体的には通知部１４３は、図２に示されたシリアルＩ／Ｆ１２５に、二次電池１１０が異常である旨を携帯機器２００へ通知させる。
【００７９】
表示部１４４は、判定部１４２において二次電池１１０が異常であると判定される場合に、二次電池１１０が異常である旨を表示する。例えば、表示部１４４は、電池パック１００に設けられたＬＥＤを点灯させることによって、二次電池１１０が異常である旨をユーザに通知する。
【００８０】
受信部１４５は、携帯機器２００から認証信号（例えば、認証ＩＤ）等を受信する。具体的には受信部１４５は、図２に示されたシリアルＩ／Ｆ１２５に、携帯機器２００からの認証信号を受信させる。
【００８１】
本実施形態の状態検出ＩＣ１２０では、上記各部の有する機能により、二次電池１１０の状態情報を取得し、携帯機器２００へ送信することができる。また本実施形態の状態検出ＩＣ１２０では、携帯機器２００に予め登録された認証ＩＤを取得し、この認証ＩＤに基づき二次電池１１０が適正なものである否かの判定し、その結果を携帯機器２００へ通知することができる。
【００８２】
以上、実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の電池パックと、携帯機器を説明するブロック図である。
【図２】状態検出ＩＣ１２０のハードウェア構成を表すブロック図である。
【図３】状態検出ＩＣ１２０の機能構成を表すブロック図である。
【図４】従来の電池パックと、携帯機器の充電制御部のブロック図である。
【符号の説明】
【００８４】
１００ 電池パック
１１１ 正極端子
１１２ 負極端子
１１３ 外部端子
１１０ 二次電池
１２０ 状態検出ＩＣ
１３０ 保護ＩＣ
２００ 携帯機器
２１０ ＭＣＵ
２１１、２１２、２１３ 端子
２２０ 充電制御回路
２３０ インターフェイス回路
２３１ ピークホールド回路
２３２ レベルシフト回路
Ｒ１０ サーミスタ
Ｒ２０ 抵抗
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯機器と、携帯機器に用いる電池パックに係り、特に三つの端子により携帯機器と電池パックとが接続される携帯機器と、携帯機器に用いる電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、二次電池としてリチウムイオン電池がデジタルカメラや携帯電話等の携帯機器に搭載されている。リチウムイオン電池は過充電及び過放電に弱いため、過充電及び過放電の保護回路を備えた電池パックの形態で使用される。また保護回路を備えた電池パックでは、電池パック内にサーミスタを設け、電池パック内の温度変化に対応した電圧変化を携帯機器側に検出させて、電池パックへの充電制御を行わせるものがある。
【０００３】
図４は、従来の電池パックと、携帯機器の充電制御部のブロック図である。電池パック１は、リチウムイオン電池２と並列に抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１の直列回路が接続されている。リチウムイオン電池２の正極は電池パック１の外部端子３に接続され、負極は電流遮断用のｎチャネルＭＯＳ（金属酸化膜半導体）トランジスタＭ１、Ｍ２を介して電池パック１の外部端子４に接続されている。
【０００４】
ＭＯＳトランジスタＭ１、Ｍ２はドレインを共通接続され、ＭＯＳトランジスタＭ１のソースはリチウムイオン電池２の負極に接続され、ＭＯＳトランジスタＭ２のソースは外部端子４に接続されている。また、ＭＯＳトランジスタＭ１、Ｍ２それぞれは、ドレイン・ソース間に等価的にボディダイオードＤ１、Ｄ２が接続されている。
【０００５】
保護ＩＣ（集積回路）５は、過充電検出回路、過放電検出回路、過電流検出回路を内蔵している。また、保護ＩＣ５はリチウムイオン電池２の正極から抵抗Ｒ１を通して電源Ｖｄｄを供給されると共にリチウムイオン電池２の負極から電源Ｖｓｓを供給されて動作する。
【０００６】
保護ＩＣ５は過放電検出回路或いは過電流検出回路で過放電或いは過電流を検出したときＤＯＵＴ出力をローレベルとしてＭＯＳトランジスタＭ１を遮断し、過充電検出回路で過充電を検出したときＣＯＵＴ出力をローレベルとしてＭＯＳトランジスタＭ２を遮断する。サーミスタＲ３の一端は電池パック１の外部端子６に接続され、他端は外部端子４に接続されている。
【０００７】
電池パック１の外部端子６には充電時に携帯機器７から分圧抵抗Ｒ４を介して所定電圧が印加される。電池パック１の温度によってサーミスタＲ３の抵抗値が変化することで外部端子６の電圧は変化する。
【０００８】
携帯機器７は、電池パック１の外部端子３、外部端子４、外部端子６にそれぞれ接続される端子８、端子９、端子１０を有する。端子８は正の電源端子である。端子９は負の電源端子である。端子１０は、外部端子６の電圧を検出する電圧検出用端子である。また携帯機器７は、基準電圧１１、電流源１２、ダイオードＤ３、コンパレータ１３、充電制御回路１４、ＭＯＳトランジスタＭ３を有する。
【０００９】
コンパレータ１３の一方の入力には、端子１０により検出された外部端子６の電圧が入力される。尚端子１０で検出される電圧は、基準電圧１１を分圧抵抗Ｒ４とサーミスタＲ３で分圧した電圧である。コンパレータ１３の他方の入力には、電流源１２とダイオードＤ３により生成される所定電圧ＶＴが入力される。コンパレータ１３の出力は、端子１０で検出された電圧が、所定電圧ＶＴよりも低くなったときに変化する。コンパレータ１３の出力は、充電制御回路１４に入力される。
【００１０】
充電制御回路１４は、例えば充電電流又は充電電圧に応じてＭＯＳトランジスタＭ３のオン／オフの制御を行う。また充電制御回路１４は、例えば端子８と端子９との間に電池パック１が接続されたとき、電池パック１の温度上昇を検出して電池パック１の充電を停止する。例えばサーミスタの抵抗値の低下により端子１０で検出される電圧が所定電圧ＶＴより低下すると、充電制御回路１４が非動作となり、ＭＯＳトランジスタＭ３をオフにして電池パックへの充電を停止する。
【００１１】
このような従来の電池パックと、電池パックと接続される携帯機器において、リチウムイオン電池２の電池残量などの状態を検出する状態検出回路等が搭載される場合がある。この場合電池パックには、状態検出回路からの出力信号を携帯機器に送信するための通信端子が別途設けられ、携帯機器はこの通信端子から出力される電池パックの状態情報を取得して電池パックの状態管理を行う。
【００１２】
特許文献１には、電池パックの通信端子から、電池パックの充電を制御するための制御信号を受信する充電装置が記載されている。
【特許文献１】特開２０００−２０９７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記従来の電池パックに通信端末を別途設けた場合、電池パックは４端子の構成となり、端子数が増加する。このため携帯機器側の４端子の構成としなければならず、携帯機器側の仕様の変更が余儀なくされ、コストアップの要因となる。また電池パックでは、限られたスペースに部品を実装する必要があり、新たに端子を設けることが困難である。
【００１４】
本発明は、上記事情を鑑みて、これを解決すべくなされたものであり、仕様変更を行わずに電池パックと携帯機器との間で通信を行うことが可能な電池パックと電池パックを用いる携帯機器とを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記目的を達成するために以下の如き構成を採用した。
【００１６】
本発明の携帯機器は、当該携帯機器（２００）に給電する二次電池（１１０）を有する電池パック（１００）の充電制御を行う充電制御回路（２２０）と、
前記電池パック（１００）の有する温度検出手段（Ｒ１０）から前記二次電池（１１０）の温度を検出する温度検出端子（２１３）と、
前記電池パック（１００）に接続される正負の電源端子（２１１、２１２）と、
当該携帯機器（２００）の動作を制御する制御回路（２１０）と、
前記温度検出端子（２１３）と、前記充電制御回路（２２０）の入力端子及び前記制御回路（２１０）の入力端子との間に接続されたインターフェイス回路（２３０）とを有し、
前記温度検出端子（２１３）から検出された信号は、前記インターフェイス回路（２３０）を介して前記充電制御回路（２２０）と、前記制御回路（２１０）とに供給されることにより、仕様変更を行わずに電池パックと携帯機器との間で通信を行うことができる。
【００１７】
また本発明の携帯機器において、前記インターフェイス回路（２３０）は、前記温度検出端子（２１３）から検出された信号が入力されるピークホールド回路（２３１）を有し、前記ピークホールド回路（２３１）の出力端子は、前記充電制御回路（２２０）の入力端子と接続されている構成とした。
【００１８】
また本発明の携帯機器において、前記ピークホールド回路（２３０）は、前記温度検出端子（２１３）から検出された信号のパルス幅が所定幅よりも狭いとき、前記温度検出端子（２１３）から検出された信号のピーク値を保持する構成とした。
【００１９】
また本発明の携帯機器において、前記インターフェイス回路（２３０）は、前記温度検出端子（２１３）から検出された信号のレベルシフトを行うレベルシフト回路（２３２）を有し、前記レベルシフト回路（２３２）の出力端子は、前記制御回路（２１０）の入力端子と接続されている構成とした。
【００２０】
また本発明の携帯機器は、前記温度検出用端子（２１３）に接続される第一の外部端子（１１３）と、当該携帯機器（２００）の有する正負の電源端子（２１１、２１２）とに接続される第二及び第三の外部端子（１１１、１１２）と、
前記第二の外部端子（１１１）と前記第三の外部端子（１１２）との間に接続される二次電池（１１０）と、
前記第二の外部端子（１１１）と前記第三の外部端子（１１２）との間に接続されて、前記二次電池（１１０）の状態を検出する状態検出回路（１２０）と、
前記第一の外部端子（１１３）と前記第三の外部端子（１１２）との間に接続されたサーミスタ（Ｒ１０）と、
前記第一の外部端子（１１３）と前記状態検出回路（１２０）の出力端子との間に接続されて、前記状態検出回路（１２０）から出力される出力信号の電圧レベルをシフトするレベルシフト回路（１３１）とを有する電池パック（１００）が内蔵される構成とした。
【００２１】
本発明の電池パックは、携帯機器（２００）の有する温度検出用端子（２１３）に接続される第一の外部端子（１１３）と、前記携帯機器（２００）の有する正負の電源端子（２１１、２１２）とに接続される第二及び第三の外部端子（１１１、１１２）と、
前記第二の外部端子（１１１）と前記第三の外部端子（１１２）との間に接続される二次電池（１１０）と、
前記第二の外部端子（１１１）と前記第三の外部端子（１１２）との間に接続されて、前記二次電池（１１０）の状態を検出する状態検出回路（１２０）と、
前記第一の外部端子（１１３）と前記第三の外部端子（１１２）との間に接続されたサーミスタ（Ｒ１０）と、
前記第一の外部端子（１１３）と前記状態検出回路（１２０）の出力端子との間に接続されて、前記状態検出回路（１２０）から出力される出力信号の電圧レベルをシフトするレベルシフト回路（１３１）とを有することにより仕様変更を行わずに電池パックと携帯機器との間で通信を行うことができる。
【００２２】
なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、仕様変更を行わずに電池パックと携帯機器との間で通信を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の電池パックでは、電池パックの有するサーミスタの一端に接続されており、携帯機器に電池パックの温度検出させるための外部端子を通信端末としても用いる。また本発明の携帯機器は、この外部端子を温度検出端子及び通信端子としての使用を可能にするインターフェイス回路を有する。
【００２５】
以下に図面を参照して本発明の最良の実施形態について説明する。図１は、本発明の電池パックと、携帯機器を説明するブロック図である。
【００２６】
本発明の携帯機器２００は、電池パック１００を内蔵することで、電池パック１００から給電される。尚本発明の携帯機器２００は、例えば携帯電話、デジタルカメラ等であり、電池パックにより給電されて駆動する電子機器である。
【００２７】
始めに、本発明の電池パック１００について説明する。
【００２８】
電池パック１００は、例えばリチウムイオン電池等の二次電池１１０を有する。また電池パック１００は、電池パック１００を組み込む携帯機器２００と接続するための正極端子１１１及び負極端子１１２と、二次電池１１０との間に、状態検出ＩＣ１２０及び保護ＩＣ１３０を有する。
【００２９】
状態検出ＩＣ１２０は、電源端子ＶＤＤ及び基準電位端子ＶＳＳと、電圧検知端子ＶＢＡＴ１と、ひと組の電流検知端子ＶＲＳＰ及びＶＲＳＭと、通信端子ＳＩＯ１とを有する。状態検出ＩＣ１２０は、電源端子ＶＤＤを介して、保護ＩＣ１３０において電池電圧からレギュレートされた電圧を受け取ることができる。基準電位端子ＶＳＳは、二次電池１１０の負極へ接続されている。
【００３０】
状態検出ＩＣ１２０は、二次電池１１０の正極へ接続された電圧検知端子ＶＢＡＴ１を介して二次電池１１０の出力電圧を検出することができる。電流検知端子の一方ＶＲＳＭは二次電池１１０の負極へ接続され、更に、状態検出ＩＣ１２０の外部で抵抗Ｒ１１を介してもう一方の電流検知端子ＶＲＳＰへ接続されている。状態検出ＩＣ１２０は、電流検知端子ＶＲＳＰ及びＶＲＳＭを介して、外部抵抗Ｒ１１に流れる電流、即ち、二次電池１１０の充放電電流を検出することができる。通信端子ＳＩＯ１は、保護ＩＣ１３０を介して、携帯機器２００との通信に使用される外部端子１１３へ接続されている。状態検出ＩＣ１２０は、通信端子ＳＩＯ１及び保護ＩＣ１３０を介して携帯機器２００と通信することができる。
【００３１】
尚二次電池１１０の状態情報とは、例えば二次電池１１０の残量や二次電池１１０の異常を示す情報等である。状態検出ＩＣ１２０による状態情報の検出の詳細は後述する。
【００３２】
外部端子１１３には、サーミスタＲ１０の一端が接続されており、サーミスタＲ１０の他端は負極端子１１２に接続されている。本実施形態のサーミスタＲ１０は、二次電池１１０の温度を検出する温度検出手段であり、電池パック１００内で二次電池１１０の近傍に配設されて二次電池１１０と熱結合されている。サーミスタＲ１０は負の温度係数を持つＮＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）サーミスタを用いる。
【００３３】
本実施形態の電池パック１００では、携帯機器２００に、二次電池１１０の温度変化に起因する外部端子１１３の電圧変化を検出させ、電池パック１００の充電制御を行わせることができる。
【００３４】
保護ＩＣ１３０は、電池パック１００の充放電を遮断するＭＯＳトランジスタＭ１１、Ｍ１２のゲートにそれぞれ接続される端子ＤＯＵＴと端子ＣＯＵＴとを有する。保護ＩＣ１３０は過放電或いは過電流を検出したときＤＯＵＴ出力をローレベルとしてＭＯＳトランジスタＭ１１を遮断し、過充電検出回路で過充電を検出したときＣＯＵＴ出力をローレベルとしてＭＯＳトランジスタＭ１２を遮断する。
【００３５】
また保護ＩＣ１３０は、状態検出ＩＣ１２０の通信端子ＳＩＯ１から出力される通信パルス信号のレベルシフトを行うレベルシフト回路１３１を有する。レベルシフト回路１３１は、状態検出ＩＣ１２０と携帯機器２００とを通信可能とすべく、通信端子ＳＩＯ１から出力された状態情報を示す通信パルス信号のレベルをシフトして出力する。レベルシフト回路１３１の出力端子は、外部端子１１３と接続されている。
【００３６】
したがって本実施形態の電池パック１００の外部端子１１３は、電池パック１００の温度検出端子としての役割と、電池パック１００と携帯機器２００との通信を行うための通信端子としての役割とを果たす。
【００３７】
次に、本発明の携帯機器２００について説明する。
【００３８】
携帯機器２００は、電池パック１００の正極端子１１１と負極端子１１２にそれぞれ接続される端子２１１、２１２、電池パック１００の外部端子１１３に接続される端子２１３を有する。端子２１１は正極の電源端子であり、端子２１２は負極の電源端子である。端子２１３は、電池パック１００の外部端子１１３と接続されて、二次電池１１０の温度検出端子及び状態検出ＩＣ１２０との通信端子の役割を果たす。
【００３９】
また携帯機器２００は、本体制御回路（以下、ＭＣＵ）２１０、充電制御回路２２０、インターフェイス回路２３０、電源回路（以下、ＬＤＯ）２４０を有する。
【００４０】
ＭＣＵ２１０は、携帯機器２００の動作を制御する制御回路であり、通信端子ＳＩＯ２を有する。通信端子ＳＩＯ２は、インターフェイス回路２３０に接続されており、ＭＣＵ２１０は、インターフェイス回路２３０を介して端子２１３から電池パック１００の状態情報を取得する。
【００４１】
充電制御回路２２０は、電池パック１００の充電を制御するものであり、インターフェイス回路２３０を介して端子２１３の電圧変化を監視する。充電制御回路２２０の出力端子は、スイッチング素子Ｍ１０のゲートと接続されている。充電制御回路２２０は、端子２１３の電圧変化に基づきスイッチング素子Ｍ１０のオン／オフを制御することで、電池パック１００への充電を制御する。
【００４２】
例えば充電制御回路２２０は、二次電池１１０の温度上昇によりサーミスタの抵抗値が低下し、端子２１３で検出される電圧が所定電圧ＶＴより低下すると、ＭＯＳトランジスタＭ１０をオフにして電池パック１００への充電を停止する。
【００４３】
インターフェイス回路２３０は、電池パック１００と充電制御回路２２０及びＭＣＵ２１０とのインターフェイスとなる。インターフェイス回路２３０は、ピークホールド回路２３１、レベルシフト回路２３２を有する。ピークホールド回路２３１は、比較器２３３、遅延回路２３４を有する。
【００４４】
インターフェイス回路２３０の入力端子Ｔｉｎは端子２１３と接続されている。インターフェイス回路２３０において、入力端子Ｔｉｎに印加された信号は、ピークホールド回路２３１を構成する比較器２３３の一方の入力と、レベルシフト回路２３２とに入力される。比較器２３３の他方の入力には、基準信号となる所定幅のパルス信号が入力されており、入力端子Ｔｉｎから入力された信号のパルス幅と基準信号のパルス幅とを比較する。遅延回路２３４は、比較器２３３の出力に応じて、信号を所定時間遅延させる。レベルシフト回路２３４は、入力端子Ｔｉｎに印加された信号のレベルを、ＭＣＵ２１０と通信可能なレベルにシフトさせる。
【００４５】
ＬＤＯ２４０は、携帯機器２００の有する各回路に電源電圧Ｖｐｕを供給する。またＬＤＯ２４０は、抵抗Ｒ２０を介して端子２１３に接続されている。したがって携帯機器２００と電池パック１００とが接続されたとき、端子２１３の電圧は、ＬＤＯ２４０から供給される電源電圧Ｖｐｕの抵抗Ｒ２０とサーミスタＲ１０とによる分圧となる。
【００４６】
ここで、本実施形態の電池パック１００及び携帯機器２００の動作の説明に先立ち、電池パック１００の有する外部端子１１３を温度検出端子及び通信用端子として使用する場合の問題点について説明する。
【００４７】
本実施形態では、電池パック１００と携帯機器２００とが接続されたとき、携帯機器２００の内部で外部端子１１３が抵抗Ｒ２０により電源電圧Ｖｐｕにプルアップされた状態となる。この抵抗Ｒ２０の抵抗値Ｒｐｕと電源電圧Ｖｐｕは、携帯機器２００の仕様により決定されている。
【００４８】
サーミスタＲ１０は温度により抵抗値が変化する抵抗素子であるため、外部端子１１３（端子２１３）の電圧Ｖｔｈは、抵抗Ｒ２０の抵抗値Ｒｐｕ及びサーミスタＲ１０の抵抗値Ｒｔｈの分圧比で決定される。
【００４９】
本実施形態の携帯機器２００では、外部端子１１３の電圧Ｖｔｈを監視して電池パック１００が充電可能な温度であるか否かを判断し、二次電池１１０の充電を行うか否かを決定している。したがって外部端子１１３の電圧Ｖｔｈは、温度に依存して、安定して供給される必要がある。
【００５０】
しかしながら、外部端子１１３を用いて電池パック１００と携帯機器２００が通信を行う場合、電圧Ｖｔｈに通信パルス信号が印加されるため、携帯機器２００側の温度検出において誤動作を引き起こす虞がある。
【００５１】
また通常、通信パルス信号を出力する状態検出ＩＣ１２０は、二次電池１１０から供給される電圧で駆動し、電圧Ｖｔｈをハイレベル（以下、Ｈレベル）とし、０Ｖをローレベル（以下、Ｌレベル）として取り扱う。これに対し、通信パルス信号が入力されるＭＣＵ２１０では、状態検出ＩＣ１２０を駆動させる電圧よりも大きい電圧（電源電圧Ｖｐｕ）で駆動する。よって状態検出ＩＣ１２０で取り扱う信号のレベルとＭＣＵ２１０で取り扱う信号のレベルとに差が生じる。
【００５２】
そのため、ＭＣＵ２１０において、状態検出ＩＣ１２０から出力された信号の０ＶをＬレベルの信号として取り扱うこうは可能であるが、電圧ＶｔｈをＨレベルの信号として取り扱うことに問題が生じる。例えば二次電池１１０の温度変化により電圧Ｖｔｈが変化して低くなった場合、Ｌレベルの信号である０Ｖと、Ｈレベルの信号である電圧Ｖｔｈとの電圧差が小さくなる。この場合Ｈレベルの信号とノイズとの判別が困難となり、誤動作が生じる虞がある。また携帯機器２００の仕様が、通常の電池パック１００の使用温度において電圧Ｖｔｈが電源電圧Ｖｐｕの１／２付近になるような仕様である場合、リーク電流の発生原因となる虞がある。
【００５３】
本実施形態の電池パック１００及び携帯機器２００では、携帯機器２００のインターフェイス回路２３０を有する構成により、携帯機器２００の仕様を変更せずに上記の問題点を解決している。
【００５４】
以下に本実施形態の電池パック１００及び携帯機器２００の動作を説明する。
【００５５】
電池パック１００と携帯機器２００とが接続された状態において、携帯機器２００は、電池パック１００の温度検出を行いつつ、電池パック１００と通信を行う。
【００５６】
電池パック１００の温度が充電可能な温度である場合、サーミスタと接続された外部端子１１３の電圧Ｖｔｈは、充電不可能と判断する基準の所定電圧ＶＴより高い。このとき外部端子１１３に状態検出ＩＣ１２０から出力された通信パルス信号が印加されると、通信パルス信号がＬレベルなるときに外部端子１１３の電圧Ｖｔｈが一時的に所定電圧ＶＴよりも小さくなる。
【００５７】
本実施形態の携帯機器２００のインターフェイス回路２３０では、電圧Ｖｔｈが所定電圧ＶＴよりも小さくなる時間が所定時間以下である場合、外部端子１１３からの信号を温度異常を示す信号と判断せず、充電制御は行わない。これは、二次電池１１０の温度異常を検出するために必要となる時間（以下、温度検出時間）と、通信パルス信号の１クロックの時間との差を利用したものである。通常、温度検出時間の方が、通信パルス信号の１クロックの時間よりも長い。そこで本実施形態の携帯機器２００では、温度検出時間を１クロックの時間とする基準信号を用いて、外部端子１１３から入力される信号が通信パルス信号か、又は温度異常を示す信号かを判断する。
【００５８】
端子２１３から入力された信号は、インターフェイス回路２３０の有するピークホールド回路２３１への入力信号となる。ピークホールド回路２３１において、入力信号（通信パルス信号）は、比較器２３３の一方の入力端子へ入力される。比較器２３３は、入力信号のパルス幅と、他方の入力端子に入力される基準信号のパルス幅とを比較する。比較器２３３は、入力信号のパルス幅が基準信号のパルス幅より狭い場合、出力信号を反転させる。
【００５９】
インターフェイス回路２３０の遅延回路２３４は、前段の比較器２３３の出力の変化を受けて、入力信号のＨレベルの電圧Ｖｔｈをピーク値として保持し、この信号を充電制御回路２２０へ出力する。充電制御回路２２０は、ピークホールド回路２３１の出力に基づき、電圧ＶｔｈがＨレベルであると検出する。すなわち充電制御回路２２０は、二次電池１１０の温度上昇に伴うサーミスタＲ１０の抵抗値の低下が発生していないものとして、電池パック１００が充電可能な温度と判定し、充電を継続する。
【００６０】
本実施形態では、例えば外部端子１１３の電圧Ｖｔｈが、１秒以上所定電圧ＶＴより低い場合、電池パック１００の温度異常と判定する。よってこの場合、基準信号のパルス幅を１秒間とし、ピークホールド回路２３１の入力信号の１クロックの時間が１秒未満であれば、温度異常と検出しない。尚基準信号のパルス幅は、ターフェイス回路２３０の設計段階で予め決定されていても良い。
【００６１】
また電池パック１００が充電不可能な温度である場合、サーミスタと接続された外部端子１１３の電圧Ｖｔｈが所定電圧ＶＴより小さい状態が温度検出時間よりも長い時間続く。すなわち比較器２３３において、外部端子１１３からの入力信号のパルス幅が、基準信号のパルス幅よりも広くなるため、比較器２３３の出力は反転しない。したがって遅延回路２３４は、入力信号をそのまま充電制御回路２２０へ出力する。
【００６２】
充電制御回路２２０は、インターフェイス回路２３０からの出力を受けて、電圧ＶｔｈがＬレベルであると検出する。よって充電制御回路２２０は、二次電池１１０の温度上昇に伴うサーミスタＲ１０の抵抗値の低下が発生したものとして、電池パック１００の温度異常を検出し、スイッチング素子Ｍ１０をオフして充電を停止させる。
【００６３】
このように本実施形態の携帯機器２００では、インターフェイス回路２３０を有する構成により、外部端子１１３を通信端子として使用している場合にも、外部端子１１３を用いて電池パック１００の温度検出を行うことができる。
【００６４】
また本実施形態の携帯機器２００のインターフェイス回路２３０において、レベルシフト回路２３２は、電圧Ｖｔｈと０Ｖの間の信号である通信パルス信号を、ＭＣＵ２１０の電源電圧Ｖｐｕと０Ｖの間の信号に変換し、変換後の信号をＭＣＵ２１０へ出力する。よってＭＣＵ２１０は、通常通りの処理で通信パルス信号を受けることができる。このため携帯機器２００では、従来のＭＣＵ２１０の仕様を変更する必要がない。
【００６５】
このように本実施形態の携帯機器２００では、外部端子１１３を温度検出端子として使用している場合にも、外部端子１１３を用いて電池パック１００との通信を行うことができる。
【００６６】
したがって本実施形態の電池パック１００及び携帯機器２００では、端子数を増加させることなく、電池パック１００の温度検出を行い、かつ電池パック１００と携帯機器２００との通信も行うことができる。
【００６７】
さらに本実施形態では、インターフェイス回路２３０を設けるだけで、従来の携帯機器のＭＣＵ、充電制御回路の仕様を変更せずに電池パック１００と携帯機器２００とが通信を行うことができる。よって本実施形態によれば、従来の携帯機器の仕様を変更せずに、電池パック１００から取得した二次電池１１０の状態情報に基づく電池パック１００の状態管理機能等を追加することができる。
【００６８】
ここで、本実施形態の電池パック１００における二次電池１１０の状態情報取得について説明する。本実施形態の電池パック１００では、状態検出ＩＣ１２０により二次電池１１０の状態情報を取得する。
【００６９】
図２は、状態検出ＩＣ１２０のハードウェア構成を表すブロック図である。図２において、状態検出ＩＣ１２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１と、センサ部１２２と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１２３と、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ ＲＯＭ）１２４と、シリアルインターフェース（Ｉ／Ｆ）１２５とを有する。
【００７０】
ＣＰＵ１２１は、状態検出ＩＣ１２０の各部を制御することができる。センサ部１２２は、二次電池１１０（図１参照）の電圧、電流及び温度を検出することができる。ＲＯＭ１２３は、ＣＰＵ１２１が状態検出ＩＣ１２０の各部を制御するために実行するプログラムを記憶することができる。ＥＥＰＲＯＭ１２４は、センサ部１２２によって検出された二次電池１１０の電圧、電流及び温度の各パラメータや、携帯機器２００との間で認証を行うための認証ＩＤ等の情報を記憶することができる。シリアルＩ／Ｆ１２５は、通信端子ＳＩＯ１を介して携帯機器２００と通信することができる。ＣＰＵ１２１、センサ部１２２、ＲＯＭ１２３、ＥＥＰＲＯＭ１２４及びシリアルＩ／Ｆ１２５は、バス１２６によって接続されており、夫々の間でデータ及びプログラムをやり取りすることができる。
【００７１】
また、センサ部１２２は、温度センサ回路１２２ａと、電圧センサ回路１２２ｂと、電流センサ回路１２２ｃと、マルチプレクサ１２２ｄと、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路１２２ｅとを有する。
【００７２】
温度センサ回路１２２ａは、二次電池１１０の温度を検出する。電圧センサ回路１２２ｂは、二次電池１１０へ接続された電圧検知端子ＶＢＡＴ１を介して、二次電池１１０の出力電圧を検出する。電流センサ回路１２２ｃは、電流検知端子ＶＲＳＰ及びＶＲＳＭを介して、抵抗Ｒ１１に流れる電流、即ち、二次電池１１０の充放電電流を検出する。温度センサ回路１２２ａ、電圧センサ回路１２２ｂ及び電流センサ回路１２２ｃの各出力はマルチプレクサ１２２ｄへ接続されており、マルチプレクサ１２２ｄによって１つの信号として出力される。Ａ／Ｄ変換回路１２２ｅは、マルチプレクサ１２２ｄによって出力された信号をアナログからデジタルに変換する。
【００７３】
図３は、状態検出ＩＣ１２０の機能構成を表すブロック図である。尚本実施形態において、図３に表される状態検出ＩＣ１２０の機能構成は、図２に示されたＲＯＭ１２３に記憶された特定のプログラムによって具現される。当然、他の実施形態では、かかる機能構成を具現するハードウェアモジュールが、図２のハードウェア構成において他の構成要素とは別個に設けられても良い。
【００７４】
図３において、状態検出ＩＣ１２０は、記憶部１４０と、パラメータ取得部１４１と、判定部１４２と、通知部１４３と、表示部１４４と、受信部１４５とを有する。
【００７５】
記憶部１４０は、二次電池１１０（図１参照）の状態を表す状態情報を記憶する。状態情報とは、二次電池１１０の満充電容量、残容量、及び／又は電圧を表す。また、記憶部１４０は、例えば、図２に示されたＥＥＰＲＯＭ１２４の記憶領域の一部を使用しても良い。
【００７６】
パラメータ取得部１４１は、センサ部１２２により検出された電圧、電流、及び／又は温度を二次電池１１０の状態を示すパラメータとして取得する。
【００７７】
判定部１４２は、記憶部１４０に記憶された状態情報と、パラメータ取得部１４１によって取得されたパラメータとに基づき、二次電池１１０が異常であるかどうかを判定する。また判定部１４２は、記憶部１４０に記憶された状態情報と、パラメータ取得部１４１によって取得されたパラメータとに基づき、二次電池１１０の劣化状態を判定する。尚二次電池１１０の異常とは、例えば二次電池１１０が充電不可能な温度であった場合や、二次電池１１０が携帯機器２００と対応した正規品ではない場合（模倣品等）等を示す。
【００７８】
通知部１４３は、判定部１４２において二次電池１１０が異常であると判定される場合に、携帯機器２００へ二次電池１１０が異常である旨を通知する。具体的には通知部１４３は、図２に示されたシリアルＩ／Ｆ１２５に、二次電池１１０が異常である旨を携帯機器２００へ通知させる。
【００７９】
表示部１４４は、判定部１４２において二次電池１１０が異常であると判定される場合に、二次電池１１０が異常である旨を表示する。例えば、表示部１４４は、電池パック１００に設けられたＬＥＤを点灯させることによって、二次電池１１０が異常である旨をユーザに通知する。
【００８０】
受信部１４５は、携帯機器２００から認証信号（例えば、認証ＩＤ）等を受信する。具体的には受信部１４５は、図２に示されたシリアルＩ／Ｆ１２５に、携帯機器２００からの認証信号を受信させる。
【００８１】
本実施形態の状態検出ＩＣ１２０では、上記各部の有する機能により、二次電池１１０の状態情報を取得し、携帯機器２００へ送信することができる。また本実施形態の状態検出ＩＣ１２０では、携帯機器２００に予め登録された認証ＩＤを取得し、この認証ＩＤに基づき二次電池１１０が適正なものである否かの判定し、その結果を携帯機器２００へ通知することができる。
【００８２】
以上、実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の電池パックと、携帯機器を説明するブロック図である。
【図２】状態検出ＩＣ１２０のハードウェア構成を表すブロック図である。
【図３】状態検出ＩＣ１２０の機能構成を表すブロック図である。
【図４】従来の電池パックと、携帯機器の充電制御部のブロック図である。
【符号の説明】
【００８４】
１００ 電池パック
１１１ 正極端子
１１２ 負極端子
１１３ 外部端子
１１０ 二次電池
１２０ 状態検出ＩＣ
１３０ 保護ＩＣ
２００ 携帯機器
２１０ ＭＣＵ
２１１、２１２、２１３ 端子
２２０ 充電制御回路
２３０ インターフェイス回路
２３１ ピークホールド回路
２３２ レベルシフト回路
Ｒ１０ サーミスタ
Ｒ２０ 抵抗
【特許請求の範囲】
【請求項１】
当該携帯機器に給電する二次電池を有する電池パックの充電制御を行う充電制御回路と、
前記電池パックの有する温度検出手段から前記二次電池の温度を検出する温度検出端子と、
前記電池パックに接続される正負の電源端子と、
当該携帯機器の動作を制御する制御回路と、
前記温度検出端子と、前記充電制御回路の入力端子及び前記制御回路の入力端子との間に接続されたインターフェイス回路とを有し、
前記温度検出端子から検出された信号は、前記インターフェイス回路を介して前記充電制御回路と、前記制御回路とに供給されることを特徴とする携帯機器。
【請求項２】
前記インターフェイス回路は、
前記温度検出端子から検出された信号が入力されるピークホールド回路を有し、
前記ピークホールド回路の出力端子は、前記充電制御回路の入力端子と接続されていることを特徴とする請求項１記載の携帯機器。
【請求項３】
前記ピークホールド回路は、
前記温度検出端子から検出された信号のパルス幅が所定幅よりも狭いとき、前記温度検出端子から検出された信号のピーク値を保持することを特徴とする請求項２記載の携帯機器。
【請求項４】
前記インターフェイス回路は、
前記温度検出端子から検出された信号のレベルシフトを行うレベルシフト回路を有し、
前記レベルシフト回路の出力端子は、前記制御回路の入力端子と接続されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れか一項に記載の携帯機器。
【請求項５】
前記温度検出用端子に接続される第一の外部端子と、当該携帯機器の有する正負の電源端子とに接続される第二及び第三の外部端子と、
前記第二の外部端子と前記第三の外部端子との間に接続される二次電池と、
前記第二の外部端子と前記第三の外部端子との間に接続されて、前記二次電池の状態を検出する状態検出回路と、
前記第一の外部端子と前記第三の外部端子との間に接続されたサーミスタと、
前記第一の外部端子と前記状態検出回路の出力端子との間に接続されて、前記状態検出回路から出力される出力信号の電圧レベルをシフトするレベルシフト回路とを有する電池パックが内蔵されることを特徴とする請求項１ないし４記載の何れか一項に記載の携帯機器。
【請求項６】
携帯機器の有する温度検出用端子に接続される第一の外部端子と、前記携帯機器の有する正負の電源端子とに接続される第二及び第三の外部端子と、
前記第二の外部端子と前記第三の外部端子との間に接続される二次電池と、
前記第二の外部端子と前記第三の外部端子との間に接続されて、前記二次電池の状態を検出する状態検出回路と、
前記第一の外部端子と前記第三の外部端子との間に接続されたサーミスタと、
前記第一の外部端子と前記状態検出回路の出力端子との間に接続されて、前記状態検出回路から出力される出力信号の電圧レベルをシフトするレベルシフト回路とを有することを特徴とする電池パック。
【請求項１】
当該携帯機器に給電する二次電池を有する電池パックの充電制御を行う充電制御回路と、
前記電池パックの有する温度検出手段から前記二次電池の温度を検出する温度検出端子と、
前記電池パックに接続される正負の電源端子と、
当該携帯機器の動作を制御する制御回路と、
前記温度検出端子と、前記充電制御回路の入力端子及び前記制御回路の入力端子との間に接続されたインターフェイス回路とを有し、
前記温度検出端子から検出された信号は、前記インターフェイス回路を介して前記充電制御回路と、前記制御回路とに供給されることを特徴とする携帯機器。
【請求項２】
前記インターフェイス回路は、
前記温度検出端子から検出された信号が入力されるピークホールド回路を有し、
前記ピークホールド回路の出力端子は、前記充電制御回路の入力端子と接続されていることを特徴とする請求項１記載の携帯機器。
【請求項３】
前記ピークホールド回路は、
前記温度検出端子から検出された信号のパルス幅が所定幅よりも狭いとき、前記温度検出端子から検出された信号のピーク値を保持することを特徴とする請求項２記載の携帯機器。
【請求項４】
前記インターフェイス回路は、
前記温度検出端子から検出された信号のレベルシフトを行うレベルシフト回路を有し、
前記レベルシフト回路の出力端子は、前記制御回路の入力端子と接続されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れか一項に記載の携帯機器。
【請求項５】
前記温度検出用端子に接続される第一の外部端子と、当該携帯機器の有する正負の電源端子とに接続される第二及び第三の外部端子と、
前記第二の外部端子と前記第三の外部端子との間に接続される二次電池と、
前記第二の外部端子と前記第三の外部端子との間に接続されて、前記二次電池の状態を検出する状態検出回路と、
前記第一の外部端子と前記第三の外部端子との間に接続されたサーミスタと、
前記第一の外部端子と前記状態検出回路の出力端子との間に接続されて、前記状態検出回路から出力される出力信号の電圧レベルをシフトするレベルシフト回路とを有する電池パックが内蔵されることを特徴とする請求項１ないし４記載の何れか一項に記載の携帯機器。
【請求項６】
携帯機器の有する温度検出用端子に接続される第一の外部端子と、前記携帯機器の有する正負の電源端子とに接続される第二及び第三の外部端子と、
前記第二の外部端子と前記第三の外部端子との間に接続される二次電池と、
前記第二の外部端子と前記第三の外部端子との間に接続されて、前記二次電池の状態を検出する状態検出回路と、
前記第一の外部端子と前記第三の外部端子との間に接続されたサーミスタと、
前記第一の外部端子と前記状態検出回路の出力端子との間に接続されて、前記状態検出回路から出力される出力信号の電圧レベルをシフトするレベルシフト回路とを有することを特徴とする電池パック。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１５３２３８（Ｐ２００９−１５３２３８Ａ）
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２６４４４（Ｐ２００７−３２６４４４）
【出願日】平成１９年１２月１８日（２００７．１２．１８）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【出願人】（５０１４３１０７３）ソニー・エリクソン・モバイルコミュニケーションズ株式会社 (810)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１８日（２００７．１２．１８）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【出願人】（５０１４３１０７３）ソニー・エリクソン・モバイルコミュニケーションズ株式会社 (810)
【Ｆターム（参考）】
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