電池使用状態判定回路および電源判定回路
【課題】用いられる一次電池が、使用前の状態か使用後の状態かを判定する電池使用状態判定回路の提供、および用いられている電源の種類が、一次電池か外部電源かを判定する電源判定回路の提供を目的とする。
【解決手段】一次電池の使用状態を判定する電池使用状態判定回路１０であって、インピーダンスを変更できるインピーダンス可変部２２と一次電池２１とを有する一次電池モジュール２０と、インピーダンス可変部２２のインピーダンスに基づいて一次電池２１の使用状態を検知する使用状態検知部４０と、インピーダンス可変部２２のインピーダンスを変更させる駆動部５０と、を備えたことを特徴とするもの。
【解決手段】一次電池の使用状態を判定する電池使用状態判定回路１０であって、インピーダンスを変更できるインピーダンス可変部２２と一次電池２１とを有する一次電池モジュール２０と、インピーダンス可変部２２のインピーダンスに基づいて一次電池２１の使用状態を検知する使用状態検知部４０と、インピーダンス可変部２２のインピーダンスを変更させる駆動部５０と、を備えたことを特徴とするもの。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池使用状態判定回路および電源判定回路に関し、特に、一次電池の使用状態および電源の種類を判定する回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化学プラント、工場等において、圧力／差圧伝送器、各種流量計、温度計、バルブ・ポジショナ等のフィールド機器は、分散配置されて使用される。
【０００３】
このようなフィールド機器は、２線式信号線等を介して上位に設置される制御コンピュータに接続され、４−２０ｍＡの電流信号を送受信することにより、内部電源を生成するとともに、収集した圧力などのプロセスデータを上位に送信する。
【０００４】
近年になって、無線手段をフィールド機器に組み込んで、収集したデータを制御コンピュータへ送信するフィールド機器が使用されている。このような無線を使用したフィールド機器および通信システムは、特許文献１、２に開示されている。
【０００５】
無線を使用したフィールド機器には、電源として電池を用いて動作する機器がある。電池を用いる場合、電池交換の手間を省くために長期間動作させる必要があり、このために、間欠動作等の省電力動作を行うとともに、自己放電が極めて少ない特性を有する塩化チオニルリチウム電池などの一次電池が使用される。
【０００６】
また、既存設備の有効活用のために、無線フィールド機器には、電源として２線式信号線等からの電力供給で動作する機器もある。この場合、無線フィールド機器は、２線式信号線等を介して外部電源に接続される。
【０００７】
そして、一次電池としてリチウム一次電池を使用した場合、ユーザー等は電池交換の時期を知るために、一次電池の寿命判定に関する方法が特許文献３に開示されている。
【０００８】
これは、リチウム一次電池の出力電圧を測定し、基準電圧以下になったときに寿命と判定する方法であり、この方法について、図５の一次電池モジュールの構成図を用いて説明する。
【０００９】
図５において、一次電池モジュール１は以下のように構成されている。一次電池２と抵抗ＲとトランジスタＱとが直列に接続され、トランジスタＱのゲート端子がＣＰＵ３に接続されている。
【００１０】
ＣＰＵ３は、トランジスタＱのゲート端子に制御信号を送り、トランジスタＱをオンさせることによって、一次電池２からの放電電流が、抵抗ＲとトランジスタＱを介して流れる。
【００１１】
この放電状態で、ＣＰＵ３は、一次電池２の電池電圧Ｖｂを測定し、測定電圧が基準電圧以下であるとき、一次電池２の寿命と判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−１３４２６１号公報
【特許文献２】特開２００３−１３４０３０号公報
【特許文献３】特開２００７−２８０９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、リチウム一次電池は、その特性上電極材料が無くなるまでは一定の出力電圧を維持し、無くなった途端に約ゼロボルトになる場合がある。
【００１４】
このような場合、図５で説明した寿命判定方法では、寿命と判定したときには、出力電圧はゼロボルトになっており、フィールド機器の動作は停止しているので、動作停止前に電池交換を行うことは困難、という問題がある。
【００１５】
このような問題に対処するために、リチウム一次電池の電池容量と出力電流から、リチウム一次電池の寿命を演算する方法があり、これについて説明する。
【００１６】
全く使用されていない状態（以下、「使用前の状態」という）のリチウム一次電池の電池容量は、メーカーの示す定格容量となる。使用前の状態のリチウム一次電池を用いた場合、寿命演算は、リチウム一次電池の出力電流によって減少する容量を定格容量から引いて、残存する電池容量を演算した後、残存電池容量が所定容量以下になったときに寿命と判定する。
【００１７】
しかし、使用前の状態のリチウム一次電池を用いた後、暫くしてから一旦電池を取り外して再度装着して用いる場合がある。なお、以下において、このような状態の電池を、「使用後の状態」の電池という。
【００１８】
使用後の状態の電池を再装着した当初の電池容量は、すでに使用されているため、定格容量より小さくなり、差分（＝定格容量−再装着当初の電池容量）を生じる。このため、上記の寿命演算で演算された残存電池容量は、実際の残存電池容量より上記差分だけ大きくなって、実際の残存電池容量が無くなっても寿命と判定しない、という問題がある。
【００１９】
この問題は、用いられた電池が、使用前の状態か使用後の状態かを判別せず、いずれの状態でも、同じ寿命演算を行っていることに起因するものである。
【００２０】
また、無線フィールド機器の電源として、一次電池、または２線式信号線等を介して接続される外部電源を用いることがある。一次電池を用いた場合、一次電池の寿命および交換間隔を極力長くするために間欠動作等の省電力動作を行い、外部電源を用いた場合、高速な演算を行うため、通常の電力での動作を行うのが好ましい。
【００２１】
しかし、用いられている電源が、一次電池か外部電源かを判別していないため、電源の種類に適した動作をさせることができない、という問題がある。
【００２２】
本発明は、用いられる一次電池が、使用前の状態か使用後の状態かを判定する電池使用状態判定回路の提供、および、用いられている電源の種類が、一次電池か外部電源かを判定する電源判定回路の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
このような目的を達成するために、請求項１の発明は、
一次電池の使用状態を判定する電池使用状態判定回路であって、
インピーダンスを変更できるインピーダンス可変部と前記一次電池とを有する一次電池モジュールと、
前記インピーダンス可変部のインピーダンスに基づいて前記一次電池の使用状態を検知する使用状態検知部と、
前記インピーダンス可変部のインピーダンスを変更させる駆動部と、
を備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記駆動部は、前記インピーダンス可変部に所定の電流を流すことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の発明において、
前記一次電池から負荷へ供給する供給電流と前記一次電池の電池容量とに基づいて前記一次電池の寿命を演算する電池寿命演算部を備える、ことを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項３に記載の発明において、
前記電池寿命演算部は、前記使用状態検知部によって前記一次電池が使用前の状態であると検知された場合、前記寿命の初期化を実行した後に前記寿命を演算する、ことを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項４に記載の発明において、
前記電池寿命演算部は、前記一次電池の電池容量に定格容量を設定して、前記寿命の初期化を実行することを特徴とする。
請求項６の発明は、
負荷に電力を供給する電源の種類を判定する電源判定回路であって、
前記電源として、インピーダンスを変更できるインピーダンス可変部と一次電池とを有する一次電池モジュール、またはインピーダンスを固定したインピーダンス固定部と外部電源とを有する外部電源モジュールが用いられ、
前記インピーダンス可変部のインピーダンスを変更させる駆動部と、
前記インピーダンス可変部または前記インピーダンス固定部のインピーダンスに基づいて前記電源の種類を検知する電源種類検知部と、
を備えたことを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項６に記載の発明において、
前記電源種類検知部によって検知された電源の種類に基づいて、前記負荷で実行される処理の動作モードを設定する動作モード設定部を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、一次電池モジュール内のインピーダンス可変部のインピーダンスに基づいて、使用前の状態か使用後の状態かを検知することによって、用いられている一次電池が、使用前の状態か使用後の状態かを判定することができる。さらに、使用前の状態と検知された場合、インピーダンス可変部のインピーダンスを変更しておけば、この使用前の状態の電池を用いた後に、暫くしてから一旦電池を取り外して再度装着した後でも、インピーダンスが変更されていることによって、使用後の状態と正しく判定することができる。
【００２５】
また、一次電池モジュール内のインピーダンス可変部のインピーダンスを変更しておけば、一次電池モジュール内のインピーダンス可変部または外部電源モジュール内のインピーダンス固定部のインピーダンスに基づいて、用いられている電源の種類が、一次電池か外部電源かを判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明を適用した電池使用状態判定回路の構成図の例である。
【図２】電池使用状態判定回路のフローチャート図の例である。
【図３】本発明を適用した電源判定回路の構成図の例である。
【図４】電源判定回路のフローチャート図の例である。
【図５】背景技術で示した、一次電池モジュールの構成図の例である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
［第１の実施例］
本実施例を適用した電池使用状態判定回路について、図１を用いて説明する。図１は電池使用状態判定回路の構成図である。
【００２８】
図１において、電池使用状態判定回路１０は、一次電池２１、インピーダンス可変部（ヒューズ）２２、抵抗２３を有する一次電池モジュール２０と、コネクタ２５と、ＤＣ／ＤＣ変換部３０と、トランジスタ５０（駆動部）と、抵抗８０と、使用状態検知部４０、駆動制御部５１、電池寿命演算部６０を有するＣＰＵ（セントラルプロセッシングユニット）７０（負荷）を備えている。
【００２９】
一次電池モジュール２０は、コネクタ２５の端子ａ−ｃ間に一次電池２１が接続される（端子ａに一次電池２１の正電圧、端子ｃに負電圧を接続）。コネクタ２５の端子ｂ−ｃ間に、インピーダンス可変部２２と抵抗２３とが直列に接続される。
【００３０】
一次電池２１の正電圧は、コネクタ２５の端子ａ、Ａを介してＤＣ／ＤＣ変換部３０の入力に接続される。
【００３１】
インピーダンス可変部２２の一端は、コネクタ２５の端子ｂ、Ｂを介してトランジスタ５０のエミッタ端子に接続される。一次電池２１の負電圧と抵抗２３の一端は、コネクタ２５の端子ｃ、Ｃを介して共通電圧ＣＯＭに接続される。
【００３２】
ＤＣ／ＤＣ変換部３０の出力は、トランジスタ５０のコレクタ端子に接続され、この接続点の電圧は、ＤＣ／ＤＣ変換部３０によって安定化された内部電圧Ｖｃｃとなる。このため、内部電圧ＶｃｃはＣＰＵ７０（負荷）に接続され、電力を供給する。
【００３３】
トランジスタ５０のベース端子は、駆動制御部５１の出力ＯＵＴＡに接続される。エミッタ端子は、コネクタ２５の端子ｂ、Ｂを介してインピーダンス可変部２２の一端、および使用状態検知部４０の入力ＩＮＡに接続されるとともに、抵抗８０を介して内部電圧Ｖｃｃに接続される。
【００３４】
つぎに、電池使用状態判定回路１０の動作について、図２を用いて説明する。図２は、電池使用状態判定回路１０のフローチャート図である。
【００３５】
ここで、例えば、一次電池モジュール２０内のインピーダンス可変部２２はヒューズを用いる。使用前の状態の一次電池モジュール２０のヒューズ２２は導通しており、抵抗値（インピーダンス値）はほぼゼロオームである。一方、使用後の状態の一次電池モジュール２０のヒューズ２２は溶断しており、抵抗値は非常に大きい（無限大）ものとする。
【００３６】
まず、使用前の状態の一次電池モジュール２０を用いた場合について説明する。
【００３７】
図２において、使用前の状態の一次電池モジュール２０が装着され電源がオンされたとき、ステップＳ１０において、駆動制御部５１のＯＵＴＡの出力電圧によって、トランジスタ５０のコレクタ−エミッタ端子間はオフされる（トランジスタ５０を駆動しない）。
【００３８】
ステップＳ２０において、使用状態検知部４０は、ＩＮＡに入力された電圧の大きさを監視する。なお、抵抗８０の抵抗値は抵抗２３の抵抗値より大きく、ヒューズ２２の抵抗値はほぼゼロオームなので、ＩＮＡに入力された電圧は、共通電圧ＣＯＭに近い低電圧（以下、「Ｌｏ電圧」という）となる。
【００３９】
ＩＮＡに入力された電圧はＬｏ電圧なので（ステップＳ２０の「Ｎ」）、ステップＳ３０へ移行し、使用状態検知部４０は、使用前の状態の一次電池モジュール２０であると検知する。
【００４０】
そして、使用状態検知部４０での検知後、ステップＳ４０において、駆動制御部５１は、ＯＵＴＡの出力電圧によって、トランジスタ５０のコレクタ−エミッタ端子間をオンする（トランジスタ５０を駆動する）。
【００４１】
これによって、ヒューズ２２を溶断する溶断電流（所定電流）が、内部電圧Ｖｃｃから、トランジスタ５０、ヒューズ２２、抵抗２３を介して共通電圧ＣＯＭに流れ、ヒューズ２２を溶断して、その抵抗値は無限大になる（変化する）。
【００４２】
つぎに、一次電池２１の寿命演算について説明する。電池寿命演算部６０は、一次電池２１が現時点で有する電池容量（ｍＡｈ）から、ＣＰＵ７０（負荷）への供給電流によって減少する容量（＝供給電流（ｍＡ）×供給時間（ｈ））を減算して、残存電池容量を算出し、残存電池容量が所定容量以下になったときに寿命と判定する。
【００４３】
使用前の状態の一次電池モジュール２０が装着された場合、この一次電池２１が現時点で有する電池容量は定格容量である。このため、電池寿命演算部６０は、ステップＳ５０において、寿命の初期化、すなわち、現時点で有する電池容量に定格容量を設定する。
【００４４】
そして、寿命の初期化を実行した後、ステップＳ６０において、電池寿命演算部６０は、上述した寿命演算を行う。なお、ステップＳ６０の寿命演算は定期的に繰り返し行われるため、算出された残存電池容量を現時点の電池容量として、不揮発性の記憶部（図示しない）に記憶し更新する。
【００４５】
すなわち、ＣＰＵ７０は、繰り返し行われる寿命演算において、不揮発性の記憶部に記憶更新された残存電池容量を現時点の電池容量として読み出して、これを用いて上述した寿命演算を行う。また、ＣＰＵ７０は、圧力演算などの所定の処理を実行する。
【００４６】
つぎに、使用後の状態の一次電池モジュール２０を用いた場合の動作について説明する。すなわち、使用前の状態の電池を用いた後に、暫くしてから一旦電池を取り外して再度装着した後の動作について説明する。
【００４７】
再度装着した後、電源がオンされ、ステップＳ１０を行い、ステップＳ２０に移行する。
【００４８】
上述したステップＳ４０におけるヒューズ２２の溶断によって、ヒューズ２２の抵抗値は無限大となり、抵抗８０より大きいので、ＩＮＡに入力された電圧は、内部電圧Ｖｃｃに近い高電圧（以下、「Ｈｉ電圧」という）となる。
【００４９】
ステップＳ２０において、ＩＮＡに入力された電圧はＨｉ電圧（＞Ｌｏ電圧）なので（ステップＳ２０の「Ｙ」）、ステップ７０へ移行し、使用状態検知部４０は、使用後の状態の一次電池モジュール２０であると検知する。
【００５０】
すなわち、使用前の状態の一次電池モジュール２０内のヒューズ２２の抵抗値はほぼゼロオームである。一方、トランジスタ５０（駆動部）のオンによってヒューズ２２に溶断電流が流れるので（ステップＳ４０）、使用後の状態の一次電池モジュール２０内のヒューズ２２の抵抗値は無限大になる（変化する）。
【００５１】
このヒューズ２２の抵抗値の変化（違い）によって、使用前の状態か使用後の状態かを検知することができる（ステップＳ３０、Ｓ７０）。
【００５２】
ステップＳ７０の実行後、ステップＳ６０において寿命演算を行う。なお、使用前の状態の一次電池モジュール２０の場合と異なり、電池寿命演算部６０は、寿命の初期化を行う必要は無く、不揮発性の記憶部に記憶更新されている電池容量を読み出して、現時点の電池容量に設定して、上述した電池寿命演算を行う。
【００５３】
そして、ＣＰＵ７０が、寿命演算を繰り返し行い、圧力演算などの所定の処理を実行することは、使用前の状態の一次電池モジュール２０を用いた場合と同様である。
【００５４】
このように、一次電池モジュール２０が使用前の状態か使用後の状態かを検知し、使用前の状態では寿命の初期化を行い（ステップＳ５０）、使用後の状態では寿命の初期化を行わないで、寿命演算を行う。これによって、いずれの状態においても、正確な寿命演算を行うことができる。
【００５５】
また、インピーダンス可変部２２にヒューズを用いるとともに、トランジスタ５０によってヒューズ２２に溶断電流を流し、ヒューズ２２の抵抗値を変化させる例について説明したが、これによって、安価なヒューズおよびトランジスタを用いて、ヒューズ２２の抵抗値を変化させることができる。
【００５６】
なお、ヒューズの代わりに温度ヒューズを用いるとともに、トランジスタ５０の代わりにヒーターを用いて温度上昇させて温度ヒューズを溶断することによっても実現することができる。
【００５７】
［第２の実施例］
本実施例を適用した電源判定回路について、図３を用いて説明する。図３は電源判定回路の構成図である。
【００５８】
図３において、電源判定回路１００に接続され、ＣＰＵ１６０（負荷）に電力を供給する電源の種類として、図１で示した一次電池モジュール２０の他に、外部電源モジュール２００が用いられる。
【００５９】
なお、図３では、外部電源モジュール２００が用いられている。外部電源モジュール２００は、外部電源２１０と、インピーダンス固定部（固定抵抗）２２０と、ノイズフィルター２３０を備え、コネクタ２４０を介して電源判定回路１００に接続される。
【００６０】
電源判定回路１００は、ＤＣ／ＤＣ変換部１１０と、トランジスタ１２０（駆動部）と、抵抗１７０と、駆動制御部１２１、電源種類検知部１３０、動作モード設定部１４０、電池寿命演算部１５０を有するＣＰＵ１６０（負荷）を備えている。
【００６１】
外部電源モジュール２００は、コネクタ２４０の端子ａ−ｃ間に、ノイズフィルター２３０と外部電源２１０とが直列に接続される。コネクタ２４０の端子ｂ−ｃ間に、インピーダンス固定部２２０が接続される。なお、外部電源２１０には、ＡＣ／ＤＣ電圧変換装置、ＤＣ／ＤＣ電圧変換装置などを用いることができる。
【００６２】
外部電源２１０の正電圧は、ノイズフィルター２３０、コネクタ２４０の端子ａ、Ａを介してＤＣ／ＤＣ変換部１１０の入力に接続される。
【００６３】
インピーダンス固定部２２０の一端は、コネクタ２４０の端子ｂ、Ｂを介してトランジスタ１２０のエミッタ端子に接続される。外部電源２１０の負電圧とインピーダンス固定部２２０の他端は、コネクタ２４０の端子ｃ、Ｃを介して共通電圧ＣＯＭに接続される。
【００６４】
ＤＣ／ＤＣ変換部１１０の出力は、トランジスタ１２０のコレクタ端子に接続され、この接続点の電圧は、ＤＣ／ＤＣ変換部１１０によって安定化された内部電圧Ｖｃｃとなる。このため、内部電圧ＶｃｃはＣＰＵ１６０（負荷）に接続され、電力を供給する。
【００６５】
トランジスタ１２０のベース端子は、駆動制御部１２１の出力ＯＵＴＡに接続される。エミッタ端子は、コネクタ２４０の端子ｂ、Ｂを介してインピーダンス固定部２２０の一端、および電源種類検知部１３０の入力ＩＮＡに接続されるとともに、抵抗１７０を介して内部電圧Ｖｃｃに接続される。
【００６６】
つぎに、電源判定回路１００の動作について、図４を用いて説明する。図４は、電源判定回路１００のフローチャート図である。
【００６７】
まず、図３に示すように、外部電源モジュール２００を用いた場合について説明する。例えば、外部電源モジュール２００内のインピーダンス固定部２２０は固定抵抗を用いる。
【００６８】
図４において、外部電源モジュール２００の電源がオンされたとき、ステップＳ１００において、駆動制御部１２１のＯＵＴＡの出力電圧によって、トランジスタ１２０のコレクタ−エミッタ端子間はオフされる（トランジスタ１２０を駆動しない）。
【００６９】
ステップＳ１１０において、駆動制御部１２１は、ＯＵＴＡの出力電圧によって、トランジスタ１２０のコレクタ−エミッタ端子間をオンする（トランジスタ１２０を駆動する）。
【００７０】
これによって、内部電圧Ｖｃｃから、トランジスタ１２０、インピーダンス固定部２２０を介して共通電圧ＣＯＭに流れるが、インピーダンス固定部２２０は、固定抵抗なので、抵抗値（インピーダンス値）の変化は生じない。
【００７１】
ステップＳ１２０において、電源種類検知部１３０は、ＩＮＡに入力された電圧の大きさを監視する。なお、固定抵抗２２０の抵抗値は、抵抗１７０の抵抗値より小さいので、ＩＮＡに入力された電圧はＬｏ電圧となる。
【００７２】
ＩＮＡに入力された電圧はＬｏ電圧なので（ステップＳ１２０の「Ｎ」）、ステップＳ１３０へ移行し、電源種類検知部１３０は、外部電源モジュール２００が接続されていることを検知する。
【００７３】
外部電源モジュール２００であると検知された場合、ステップＳ１４０において、動作モード設定部１４０は、ＣＰＵ１６０で実行される圧力演算などの処理の動作モードを設定する。
【００７４】
すなわち、外部電源モジュール２００を用いた場合、外部電源２１０からＣＰＵ１６０に電力を充分供給できる。このため、省電力動作モードでは無く、高速な演算を行うため、通常の電力での動作モードに設定して、圧力演算などの処理が実行される。
【００７５】
つぎに、一次電池モジュール２０を接続した場合の動作について説明する。図１の一次電池モジュール２０が、コネクタ２４０の端子ａ−Ａ、ｂ−Ｂ、ｃ−Ｃを介して、電源判定回路１００に接続される。例えば、一次電池モジュール２０内のインピーダンス可変部２２は、第１の実施例と同様にヒューズを用いる。
【００７６】
一次電池モジュール２０の電源がオンされたとき、ステップＳ１００を行い、ステップＳ１１０において、駆動制御部１２１は、ＯＵＴＡの出力電圧によって、トランジスタ１２０のコレクタ−エミッタ端子間をオンする（トランジスタ１２０を駆動する）。
【００７７】
使用前の状態の一次電池モジュール２０であれば、これによって、ヒューズ２２を溶断する溶断電流（所定電流）が、内部電圧Ｖｃｃから、トランジスタ１２０、ヒューズ２２、抵抗２３を介して共通電圧ＣＯＭに流れ、ヒューズ２２の抵抗値は無限大になる（変化する）。
【００７８】
一方、使用後の状態の一次電池モジュール２０であれば、すでにヒューズ２２は溶断されているので、ヒューズ２２の抵抗値は無限大のままである。
【００７９】
ヒューズ２２の抵抗値は無限大であり、抵抗１７０の抵抗値より大きいので、ＩＮＡに入力された電圧はＨｉ電圧となる。
【００８０】
ステップＳ１２０において、ＩＮＡに入力された電圧はＨｉ電圧なので（ステップＳ１２０の「Ｙ」）、ステップ１５０へ移行し、電源種類検知部１３０は、一次電池モジュール２０が接続されていることを検知する。
【００８１】
すなわち、使用前の状態の一次電池モジュール２０内のヒューズ２２の抵抗値は、トランジスタ１２０（駆動部）のオンによってヒューズ２２に溶断電流が流れるので（ステップＳ１１０）、ヒューズ２２の抵抗値は無限大になる。また、使用後の状態の一次電池モジュール２０内のヒューズ２２の抵抗値は、上述したように無限大のままである。
【００８２】
一方、固定抵抗２２０の抵抗値は、抵抗１７０の抵抗値より小さい。このように、ヒューズ２２の抵抗値（無限大）と固定抵抗２２０の抵抗値との違いによって、用いられている電源の種類が、一次電池か外部電源かを判定することができる（ステップＳ１３０、Ｓ１５０）。
【００８３】
ステップＳ１５０の実行後、使用前の状態の一次電池モジュール２０の場合、電池寿命演算部１５０は、第１の実施例で説明した図２のステップＳ５０と同様に、寿命の初期化を行い（ステップＳ１６０）、さらに、図２のステップＳ６０と同様に、寿命演算を繰り返し行う（ステップＳ１７０）。
【００８４】
一方、使用後の状態の一次電池モジュール２０の場合には、ステップＳ１６０の寿命の初期化を行わず、ステップＳ１７０の寿命演算を繰り返し行う。
【００８５】
このように、第１の実施例と同様に、使用前後いずれの状態においても、一次電池２１の正確な寿命演算を行うことができる。
【００８６】
なお、一次電池モジュール２０が使用前の状態か使用後の状態かの判定は、例えば、ステップＳ１００とＳ１１０との間において、第１の実施例で説明した図２のステップＳ２０と同様に、電源種類検知部１３０によって、ＩＮＡに入力された電圧がＬｏ電圧であれば使用前の状態である、Ｈｉ電圧であれば使用後の状態であると判定する。
【００８７】
一次電池モジュール２０であると検知された場合、ステップＳ１８０において、動作モード設定部１４０は、ＣＰＵ１６０で実行される圧力演算などの処理の動作モードを設定する。
【００８８】
すなわち、一次電池モジュール２０を用いた場合、一次電池２１の寿命および交換間隔を極力長くするため、省電力動作モードに設定して、圧力演算などの処理が実行される。
【００８９】
このように、電源の種類に適した動作モードを設定することによって、外部電源の場合には高速演算を、一次電池の場合には省電力による電池寿命および交換間隔の長期化を実現することができる。
【００９０】
なお、使用状態検知部４０、駆動制御部５１、１２１、電源種類検知部１３０、電池寿命演算部６０、１５０および動作モード設定部１４０は、ＣＰＵなどのプロセッサによって所定のプログラムに従って実行する他、論理回路によって実現してもよい。
【００９１】
例えば、本実施例では、電池使用状態判定回路１０および電源判定回路１００は、フィールド機器に用いる場合について説明したが、これに限らず、一次電池２１または外部電源２１０から電力の供給を受けて動作する電気機器にも用いることができる。
【００９２】
なお、本発明は、前述の実施例に限定されることなく、その本質を逸脱しない範囲で、さらに多くの変更および変形を含む。また、前述した各部の組み合わせ以外の組み合わせを含むことができる。
【符号の説明】
【００９３】
１０ 電池使用状態判定回路
２０ 一次電池モジュール
２１ 一次電池
２２ インピーダンス可変部（ヒューズ）
４０ 使用状態検知部
５０、１２０ トランジスタ（駆動部）
５１、１２１ 駆動制御部
６０、１５０ 電池寿命演算部
７０、１６０ ＣＰＵ（負荷）
１００ 電源判定回路
１３０ 電源種類検知部
１４０ 動作モード設定部
２００ 外部電源モジュール
２１０ 外部電源
２２０ インピーダンス固定部（固定抵抗）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池使用状態判定回路および電源判定回路に関し、特に、一次電池の使用状態および電源の種類を判定する回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化学プラント、工場等において、圧力／差圧伝送器、各種流量計、温度計、バルブ・ポジショナ等のフィールド機器は、分散配置されて使用される。
【０００３】
このようなフィールド機器は、２線式信号線等を介して上位に設置される制御コンピュータに接続され、４−２０ｍＡの電流信号を送受信することにより、内部電源を生成するとともに、収集した圧力などのプロセスデータを上位に送信する。
【０００４】
近年になって、無線手段をフィールド機器に組み込んで、収集したデータを制御コンピュータへ送信するフィールド機器が使用されている。このような無線を使用したフィールド機器および通信システムは、特許文献１、２に開示されている。
【０００５】
無線を使用したフィールド機器には、電源として電池を用いて動作する機器がある。電池を用いる場合、電池交換の手間を省くために長期間動作させる必要があり、このために、間欠動作等の省電力動作を行うとともに、自己放電が極めて少ない特性を有する塩化チオニルリチウム電池などの一次電池が使用される。
【０００６】
また、既存設備の有効活用のために、無線フィールド機器には、電源として２線式信号線等からの電力供給で動作する機器もある。この場合、無線フィールド機器は、２線式信号線等を介して外部電源に接続される。
【０００７】
そして、一次電池としてリチウム一次電池を使用した場合、ユーザー等は電池交換の時期を知るために、一次電池の寿命判定に関する方法が特許文献３に開示されている。
【０００８】
これは、リチウム一次電池の出力電圧を測定し、基準電圧以下になったときに寿命と判定する方法であり、この方法について、図５の一次電池モジュールの構成図を用いて説明する。
【０００９】
図５において、一次電池モジュール１は以下のように構成されている。一次電池２と抵抗ＲとトランジスタＱとが直列に接続され、トランジスタＱのゲート端子がＣＰＵ３に接続されている。
【００１０】
ＣＰＵ３は、トランジスタＱのゲート端子に制御信号を送り、トランジスタＱをオンさせることによって、一次電池２からの放電電流が、抵抗ＲとトランジスタＱを介して流れる。
【００１１】
この放電状態で、ＣＰＵ３は、一次電池２の電池電圧Ｖｂを測定し、測定電圧が基準電圧以下であるとき、一次電池２の寿命と判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−１３４２６１号公報
【特許文献２】特開２００３−１３４０３０号公報
【特許文献３】特開２００７−２８０９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、リチウム一次電池は、その特性上電極材料が無くなるまでは一定の出力電圧を維持し、無くなった途端に約ゼロボルトになる場合がある。
【００１４】
このような場合、図５で説明した寿命判定方法では、寿命と判定したときには、出力電圧はゼロボルトになっており、フィールド機器の動作は停止しているので、動作停止前に電池交換を行うことは困難、という問題がある。
【００１５】
このような問題に対処するために、リチウム一次電池の電池容量と出力電流から、リチウム一次電池の寿命を演算する方法があり、これについて説明する。
【００１６】
全く使用されていない状態（以下、「使用前の状態」という）のリチウム一次電池の電池容量は、メーカーの示す定格容量となる。使用前の状態のリチウム一次電池を用いた場合、寿命演算は、リチウム一次電池の出力電流によって減少する容量を定格容量から引いて、残存する電池容量を演算した後、残存電池容量が所定容量以下になったときに寿命と判定する。
【００１７】
しかし、使用前の状態のリチウム一次電池を用いた後、暫くしてから一旦電池を取り外して再度装着して用いる場合がある。なお、以下において、このような状態の電池を、「使用後の状態」の電池という。
【００１８】
使用後の状態の電池を再装着した当初の電池容量は、すでに使用されているため、定格容量より小さくなり、差分（＝定格容量−再装着当初の電池容量）を生じる。このため、上記の寿命演算で演算された残存電池容量は、実際の残存電池容量より上記差分だけ大きくなって、実際の残存電池容量が無くなっても寿命と判定しない、という問題がある。
【００１９】
この問題は、用いられた電池が、使用前の状態か使用後の状態かを判別せず、いずれの状態でも、同じ寿命演算を行っていることに起因するものである。
【００２０】
また、無線フィールド機器の電源として、一次電池、または２線式信号線等を介して接続される外部電源を用いることがある。一次電池を用いた場合、一次電池の寿命および交換間隔を極力長くするために間欠動作等の省電力動作を行い、外部電源を用いた場合、高速な演算を行うため、通常の電力での動作を行うのが好ましい。
【００２１】
しかし、用いられている電源が、一次電池か外部電源かを判別していないため、電源の種類に適した動作をさせることができない、という問題がある。
【００２２】
本発明は、用いられる一次電池が、使用前の状態か使用後の状態かを判定する電池使用状態判定回路の提供、および、用いられている電源の種類が、一次電池か外部電源かを判定する電源判定回路の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
このような目的を達成するために、請求項１の発明は、
一次電池の使用状態を判定する電池使用状態判定回路であって、
インピーダンスを変更できるインピーダンス可変部と前記一次電池とを有する一次電池モジュールと、
前記インピーダンス可変部のインピーダンスに基づいて前記一次電池の使用状態を検知する使用状態検知部と、
前記インピーダンス可変部のインピーダンスを変更させる駆動部と、
を備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記駆動部は、前記インピーダンス可変部に所定の電流を流すことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の発明において、
前記一次電池から負荷へ供給する供給電流と前記一次電池の電池容量とに基づいて前記一次電池の寿命を演算する電池寿命演算部を備える、ことを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項３に記載の発明において、
前記電池寿命演算部は、前記使用状態検知部によって前記一次電池が使用前の状態であると検知された場合、前記寿命の初期化を実行した後に前記寿命を演算する、ことを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項４に記載の発明において、
前記電池寿命演算部は、前記一次電池の電池容量に定格容量を設定して、前記寿命の初期化を実行することを特徴とする。
請求項６の発明は、
負荷に電力を供給する電源の種類を判定する電源判定回路であって、
前記電源として、インピーダンスを変更できるインピーダンス可変部と一次電池とを有する一次電池モジュール、またはインピーダンスを固定したインピーダンス固定部と外部電源とを有する外部電源モジュールが用いられ、
前記インピーダンス可変部のインピーダンスを変更させる駆動部と、
前記インピーダンス可変部または前記インピーダンス固定部のインピーダンスに基づいて前記電源の種類を検知する電源種類検知部と、
を備えたことを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項６に記載の発明において、
前記電源種類検知部によって検知された電源の種類に基づいて、前記負荷で実行される処理の動作モードを設定する動作モード設定部を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、一次電池モジュール内のインピーダンス可変部のインピーダンスに基づいて、使用前の状態か使用後の状態かを検知することによって、用いられている一次電池が、使用前の状態か使用後の状態かを判定することができる。さらに、使用前の状態と検知された場合、インピーダンス可変部のインピーダンスを変更しておけば、この使用前の状態の電池を用いた後に、暫くしてから一旦電池を取り外して再度装着した後でも、インピーダンスが変更されていることによって、使用後の状態と正しく判定することができる。
【００２５】
また、一次電池モジュール内のインピーダンス可変部のインピーダンスを変更しておけば、一次電池モジュール内のインピーダンス可変部または外部電源モジュール内のインピーダンス固定部のインピーダンスに基づいて、用いられている電源の種類が、一次電池か外部電源かを判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明を適用した電池使用状態判定回路の構成図の例である。
【図２】電池使用状態判定回路のフローチャート図の例である。
【図３】本発明を適用した電源判定回路の構成図の例である。
【図４】電源判定回路のフローチャート図の例である。
【図５】背景技術で示した、一次電池モジュールの構成図の例である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
［第１の実施例］
本実施例を適用した電池使用状態判定回路について、図１を用いて説明する。図１は電池使用状態判定回路の構成図である。
【００２８】
図１において、電池使用状態判定回路１０は、一次電池２１、インピーダンス可変部（ヒューズ）２２、抵抗２３を有する一次電池モジュール２０と、コネクタ２５と、ＤＣ／ＤＣ変換部３０と、トランジスタ５０（駆動部）と、抵抗８０と、使用状態検知部４０、駆動制御部５１、電池寿命演算部６０を有するＣＰＵ（セントラルプロセッシングユニット）７０（負荷）を備えている。
【００２９】
一次電池モジュール２０は、コネクタ２５の端子ａ−ｃ間に一次電池２１が接続される（端子ａに一次電池２１の正電圧、端子ｃに負電圧を接続）。コネクタ２５の端子ｂ−ｃ間に、インピーダンス可変部２２と抵抗２３とが直列に接続される。
【００３０】
一次電池２１の正電圧は、コネクタ２５の端子ａ、Ａを介してＤＣ／ＤＣ変換部３０の入力に接続される。
【００３１】
インピーダンス可変部２２の一端は、コネクタ２５の端子ｂ、Ｂを介してトランジスタ５０のエミッタ端子に接続される。一次電池２１の負電圧と抵抗２３の一端は、コネクタ２５の端子ｃ、Ｃを介して共通電圧ＣＯＭに接続される。
【００３２】
ＤＣ／ＤＣ変換部３０の出力は、トランジスタ５０のコレクタ端子に接続され、この接続点の電圧は、ＤＣ／ＤＣ変換部３０によって安定化された内部電圧Ｖｃｃとなる。このため、内部電圧ＶｃｃはＣＰＵ７０（負荷）に接続され、電力を供給する。
【００３３】
トランジスタ５０のベース端子は、駆動制御部５１の出力ＯＵＴＡに接続される。エミッタ端子は、コネクタ２５の端子ｂ、Ｂを介してインピーダンス可変部２２の一端、および使用状態検知部４０の入力ＩＮＡに接続されるとともに、抵抗８０を介して内部電圧Ｖｃｃに接続される。
【００３４】
つぎに、電池使用状態判定回路１０の動作について、図２を用いて説明する。図２は、電池使用状態判定回路１０のフローチャート図である。
【００３５】
ここで、例えば、一次電池モジュール２０内のインピーダンス可変部２２はヒューズを用いる。使用前の状態の一次電池モジュール２０のヒューズ２２は導通しており、抵抗値（インピーダンス値）はほぼゼロオームである。一方、使用後の状態の一次電池モジュール２０のヒューズ２２は溶断しており、抵抗値は非常に大きい（無限大）ものとする。
【００３６】
まず、使用前の状態の一次電池モジュール２０を用いた場合について説明する。
【００３７】
図２において、使用前の状態の一次電池モジュール２０が装着され電源がオンされたとき、ステップＳ１０において、駆動制御部５１のＯＵＴＡの出力電圧によって、トランジスタ５０のコレクタ−エミッタ端子間はオフされる（トランジスタ５０を駆動しない）。
【００３８】
ステップＳ２０において、使用状態検知部４０は、ＩＮＡに入力された電圧の大きさを監視する。なお、抵抗８０の抵抗値は抵抗２３の抵抗値より大きく、ヒューズ２２の抵抗値はほぼゼロオームなので、ＩＮＡに入力された電圧は、共通電圧ＣＯＭに近い低電圧（以下、「Ｌｏ電圧」という）となる。
【００３９】
ＩＮＡに入力された電圧はＬｏ電圧なので（ステップＳ２０の「Ｎ」）、ステップＳ３０へ移行し、使用状態検知部４０は、使用前の状態の一次電池モジュール２０であると検知する。
【００４０】
そして、使用状態検知部４０での検知後、ステップＳ４０において、駆動制御部５１は、ＯＵＴＡの出力電圧によって、トランジスタ５０のコレクタ−エミッタ端子間をオンする（トランジスタ５０を駆動する）。
【００４１】
これによって、ヒューズ２２を溶断する溶断電流（所定電流）が、内部電圧Ｖｃｃから、トランジスタ５０、ヒューズ２２、抵抗２３を介して共通電圧ＣＯＭに流れ、ヒューズ２２を溶断して、その抵抗値は無限大になる（変化する）。
【００４２】
つぎに、一次電池２１の寿命演算について説明する。電池寿命演算部６０は、一次電池２１が現時点で有する電池容量（ｍＡｈ）から、ＣＰＵ７０（負荷）への供給電流によって減少する容量（＝供給電流（ｍＡ）×供給時間（ｈ））を減算して、残存電池容量を算出し、残存電池容量が所定容量以下になったときに寿命と判定する。
【００４３】
使用前の状態の一次電池モジュール２０が装着された場合、この一次電池２１が現時点で有する電池容量は定格容量である。このため、電池寿命演算部６０は、ステップＳ５０において、寿命の初期化、すなわち、現時点で有する電池容量に定格容量を設定する。
【００４４】
そして、寿命の初期化を実行した後、ステップＳ６０において、電池寿命演算部６０は、上述した寿命演算を行う。なお、ステップＳ６０の寿命演算は定期的に繰り返し行われるため、算出された残存電池容量を現時点の電池容量として、不揮発性の記憶部（図示しない）に記憶し更新する。
【００４５】
すなわち、ＣＰＵ７０は、繰り返し行われる寿命演算において、不揮発性の記憶部に記憶更新された残存電池容量を現時点の電池容量として読み出して、これを用いて上述した寿命演算を行う。また、ＣＰＵ７０は、圧力演算などの所定の処理を実行する。
【００４６】
つぎに、使用後の状態の一次電池モジュール２０を用いた場合の動作について説明する。すなわち、使用前の状態の電池を用いた後に、暫くしてから一旦電池を取り外して再度装着した後の動作について説明する。
【００４７】
再度装着した後、電源がオンされ、ステップＳ１０を行い、ステップＳ２０に移行する。
【００４８】
上述したステップＳ４０におけるヒューズ２２の溶断によって、ヒューズ２２の抵抗値は無限大となり、抵抗８０より大きいので、ＩＮＡに入力された電圧は、内部電圧Ｖｃｃに近い高電圧（以下、「Ｈｉ電圧」という）となる。
【００４９】
ステップＳ２０において、ＩＮＡに入力された電圧はＨｉ電圧（＞Ｌｏ電圧）なので（ステップＳ２０の「Ｙ」）、ステップ７０へ移行し、使用状態検知部４０は、使用後の状態の一次電池モジュール２０であると検知する。
【００５０】
すなわち、使用前の状態の一次電池モジュール２０内のヒューズ２２の抵抗値はほぼゼロオームである。一方、トランジスタ５０（駆動部）のオンによってヒューズ２２に溶断電流が流れるので（ステップＳ４０）、使用後の状態の一次電池モジュール２０内のヒューズ２２の抵抗値は無限大になる（変化する）。
【００５１】
このヒューズ２２の抵抗値の変化（違い）によって、使用前の状態か使用後の状態かを検知することができる（ステップＳ３０、Ｓ７０）。
【００５２】
ステップＳ７０の実行後、ステップＳ６０において寿命演算を行う。なお、使用前の状態の一次電池モジュール２０の場合と異なり、電池寿命演算部６０は、寿命の初期化を行う必要は無く、不揮発性の記憶部に記憶更新されている電池容量を読み出して、現時点の電池容量に設定して、上述した電池寿命演算を行う。
【００５３】
そして、ＣＰＵ７０が、寿命演算を繰り返し行い、圧力演算などの所定の処理を実行することは、使用前の状態の一次電池モジュール２０を用いた場合と同様である。
【００５４】
このように、一次電池モジュール２０が使用前の状態か使用後の状態かを検知し、使用前の状態では寿命の初期化を行い（ステップＳ５０）、使用後の状態では寿命の初期化を行わないで、寿命演算を行う。これによって、いずれの状態においても、正確な寿命演算を行うことができる。
【００５５】
また、インピーダンス可変部２２にヒューズを用いるとともに、トランジスタ５０によってヒューズ２２に溶断電流を流し、ヒューズ２２の抵抗値を変化させる例について説明したが、これによって、安価なヒューズおよびトランジスタを用いて、ヒューズ２２の抵抗値を変化させることができる。
【００５６】
なお、ヒューズの代わりに温度ヒューズを用いるとともに、トランジスタ５０の代わりにヒーターを用いて温度上昇させて温度ヒューズを溶断することによっても実現することができる。
【００５７】
［第２の実施例］
本実施例を適用した電源判定回路について、図３を用いて説明する。図３は電源判定回路の構成図である。
【００５８】
図３において、電源判定回路１００に接続され、ＣＰＵ１６０（負荷）に電力を供給する電源の種類として、図１で示した一次電池モジュール２０の他に、外部電源モジュール２００が用いられる。
【００５９】
なお、図３では、外部電源モジュール２００が用いられている。外部電源モジュール２００は、外部電源２１０と、インピーダンス固定部（固定抵抗）２２０と、ノイズフィルター２３０を備え、コネクタ２４０を介して電源判定回路１００に接続される。
【００６０】
電源判定回路１００は、ＤＣ／ＤＣ変換部１１０と、トランジスタ１２０（駆動部）と、抵抗１７０と、駆動制御部１２１、電源種類検知部１３０、動作モード設定部１４０、電池寿命演算部１５０を有するＣＰＵ１６０（負荷）を備えている。
【００６１】
外部電源モジュール２００は、コネクタ２４０の端子ａ−ｃ間に、ノイズフィルター２３０と外部電源２１０とが直列に接続される。コネクタ２４０の端子ｂ−ｃ間に、インピーダンス固定部２２０が接続される。なお、外部電源２１０には、ＡＣ／ＤＣ電圧変換装置、ＤＣ／ＤＣ電圧変換装置などを用いることができる。
【００６２】
外部電源２１０の正電圧は、ノイズフィルター２３０、コネクタ２４０の端子ａ、Ａを介してＤＣ／ＤＣ変換部１１０の入力に接続される。
【００６３】
インピーダンス固定部２２０の一端は、コネクタ２４０の端子ｂ、Ｂを介してトランジスタ１２０のエミッタ端子に接続される。外部電源２１０の負電圧とインピーダンス固定部２２０の他端は、コネクタ２４０の端子ｃ、Ｃを介して共通電圧ＣＯＭに接続される。
【００６４】
ＤＣ／ＤＣ変換部１１０の出力は、トランジスタ１２０のコレクタ端子に接続され、この接続点の電圧は、ＤＣ／ＤＣ変換部１１０によって安定化された内部電圧Ｖｃｃとなる。このため、内部電圧ＶｃｃはＣＰＵ１６０（負荷）に接続され、電力を供給する。
【００６５】
トランジスタ１２０のベース端子は、駆動制御部１２１の出力ＯＵＴＡに接続される。エミッタ端子は、コネクタ２４０の端子ｂ、Ｂを介してインピーダンス固定部２２０の一端、および電源種類検知部１３０の入力ＩＮＡに接続されるとともに、抵抗１７０を介して内部電圧Ｖｃｃに接続される。
【００６６】
つぎに、電源判定回路１００の動作について、図４を用いて説明する。図４は、電源判定回路１００のフローチャート図である。
【００６７】
まず、図３に示すように、外部電源モジュール２００を用いた場合について説明する。例えば、外部電源モジュール２００内のインピーダンス固定部２２０は固定抵抗を用いる。
【００６８】
図４において、外部電源モジュール２００の電源がオンされたとき、ステップＳ１００において、駆動制御部１２１のＯＵＴＡの出力電圧によって、トランジスタ１２０のコレクタ−エミッタ端子間はオフされる（トランジスタ１２０を駆動しない）。
【００６９】
ステップＳ１１０において、駆動制御部１２１は、ＯＵＴＡの出力電圧によって、トランジスタ１２０のコレクタ−エミッタ端子間をオンする（トランジスタ１２０を駆動する）。
【００７０】
これによって、内部電圧Ｖｃｃから、トランジスタ１２０、インピーダンス固定部２２０を介して共通電圧ＣＯＭに流れるが、インピーダンス固定部２２０は、固定抵抗なので、抵抗値（インピーダンス値）の変化は生じない。
【００７１】
ステップＳ１２０において、電源種類検知部１３０は、ＩＮＡに入力された電圧の大きさを監視する。なお、固定抵抗２２０の抵抗値は、抵抗１７０の抵抗値より小さいので、ＩＮＡに入力された電圧はＬｏ電圧となる。
【００７２】
ＩＮＡに入力された電圧はＬｏ電圧なので（ステップＳ１２０の「Ｎ」）、ステップＳ１３０へ移行し、電源種類検知部１３０は、外部電源モジュール２００が接続されていることを検知する。
【００７３】
外部電源モジュール２００であると検知された場合、ステップＳ１４０において、動作モード設定部１４０は、ＣＰＵ１６０で実行される圧力演算などの処理の動作モードを設定する。
【００７４】
すなわち、外部電源モジュール２００を用いた場合、外部電源２１０からＣＰＵ１６０に電力を充分供給できる。このため、省電力動作モードでは無く、高速な演算を行うため、通常の電力での動作モードに設定して、圧力演算などの処理が実行される。
【００７５】
つぎに、一次電池モジュール２０を接続した場合の動作について説明する。図１の一次電池モジュール２０が、コネクタ２４０の端子ａ−Ａ、ｂ−Ｂ、ｃ−Ｃを介して、電源判定回路１００に接続される。例えば、一次電池モジュール２０内のインピーダンス可変部２２は、第１の実施例と同様にヒューズを用いる。
【００７６】
一次電池モジュール２０の電源がオンされたとき、ステップＳ１００を行い、ステップＳ１１０において、駆動制御部１２１は、ＯＵＴＡの出力電圧によって、トランジスタ１２０のコレクタ−エミッタ端子間をオンする（トランジスタ１２０を駆動する）。
【００７７】
使用前の状態の一次電池モジュール２０であれば、これによって、ヒューズ２２を溶断する溶断電流（所定電流）が、内部電圧Ｖｃｃから、トランジスタ１２０、ヒューズ２２、抵抗２３を介して共通電圧ＣＯＭに流れ、ヒューズ２２の抵抗値は無限大になる（変化する）。
【００７８】
一方、使用後の状態の一次電池モジュール２０であれば、すでにヒューズ２２は溶断されているので、ヒューズ２２の抵抗値は無限大のままである。
【００７９】
ヒューズ２２の抵抗値は無限大であり、抵抗１７０の抵抗値より大きいので、ＩＮＡに入力された電圧はＨｉ電圧となる。
【００８０】
ステップＳ１２０において、ＩＮＡに入力された電圧はＨｉ電圧なので（ステップＳ１２０の「Ｙ」）、ステップ１５０へ移行し、電源種類検知部１３０は、一次電池モジュール２０が接続されていることを検知する。
【００８１】
すなわち、使用前の状態の一次電池モジュール２０内のヒューズ２２の抵抗値は、トランジスタ１２０（駆動部）のオンによってヒューズ２２に溶断電流が流れるので（ステップＳ１１０）、ヒューズ２２の抵抗値は無限大になる。また、使用後の状態の一次電池モジュール２０内のヒューズ２２の抵抗値は、上述したように無限大のままである。
【００８２】
一方、固定抵抗２２０の抵抗値は、抵抗１７０の抵抗値より小さい。このように、ヒューズ２２の抵抗値（無限大）と固定抵抗２２０の抵抗値との違いによって、用いられている電源の種類が、一次電池か外部電源かを判定することができる（ステップＳ１３０、Ｓ１５０）。
【００８３】
ステップＳ１５０の実行後、使用前の状態の一次電池モジュール２０の場合、電池寿命演算部１５０は、第１の実施例で説明した図２のステップＳ５０と同様に、寿命の初期化を行い（ステップＳ１６０）、さらに、図２のステップＳ６０と同様に、寿命演算を繰り返し行う（ステップＳ１７０）。
【００８４】
一方、使用後の状態の一次電池モジュール２０の場合には、ステップＳ１６０の寿命の初期化を行わず、ステップＳ１７０の寿命演算を繰り返し行う。
【００８５】
このように、第１の実施例と同様に、使用前後いずれの状態においても、一次電池２１の正確な寿命演算を行うことができる。
【００８６】
なお、一次電池モジュール２０が使用前の状態か使用後の状態かの判定は、例えば、ステップＳ１００とＳ１１０との間において、第１の実施例で説明した図２のステップＳ２０と同様に、電源種類検知部１３０によって、ＩＮＡに入力された電圧がＬｏ電圧であれば使用前の状態である、Ｈｉ電圧であれば使用後の状態であると判定する。
【００８７】
一次電池モジュール２０であると検知された場合、ステップＳ１８０において、動作モード設定部１４０は、ＣＰＵ１６０で実行される圧力演算などの処理の動作モードを設定する。
【００８８】
すなわち、一次電池モジュール２０を用いた場合、一次電池２１の寿命および交換間隔を極力長くするため、省電力動作モードに設定して、圧力演算などの処理が実行される。
【００８９】
このように、電源の種類に適した動作モードを設定することによって、外部電源の場合には高速演算を、一次電池の場合には省電力による電池寿命および交換間隔の長期化を実現することができる。
【００９０】
なお、使用状態検知部４０、駆動制御部５１、１２１、電源種類検知部１３０、電池寿命演算部６０、１５０および動作モード設定部１４０は、ＣＰＵなどのプロセッサによって所定のプログラムに従って実行する他、論理回路によって実現してもよい。
【００９１】
例えば、本実施例では、電池使用状態判定回路１０および電源判定回路１００は、フィールド機器に用いる場合について説明したが、これに限らず、一次電池２１または外部電源２１０から電力の供給を受けて動作する電気機器にも用いることができる。
【００９２】
なお、本発明は、前述の実施例に限定されることなく、その本質を逸脱しない範囲で、さらに多くの変更および変形を含む。また、前述した各部の組み合わせ以外の組み合わせを含むことができる。
【符号の説明】
【００９３】
１０ 電池使用状態判定回路
２０ 一次電池モジュール
２１ 一次電池
２２ インピーダンス可変部（ヒューズ）
４０ 使用状態検知部
５０、１２０ トランジスタ（駆動部）
５１、１２１ 駆動制御部
６０、１５０ 電池寿命演算部
７０、１６０ ＣＰＵ（負荷）
１００ 電源判定回路
１３０ 電源種類検知部
１４０ 動作モード設定部
２００ 外部電源モジュール
２１０ 外部電源
２２０ インピーダンス固定部（固定抵抗）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次電池の使用状態を判定する電池使用状態判定回路であって、
インピーダンスを変更できるインピーダンス可変部と前記一次電池とを有する一次電池モジュールと、
前記インピーダンス可変部のインピーダンスに基づいて前記一次電池の使用状態を検知する使用状態検知部と、
前記インピーダンス可変部のインピーダンスを変更させる駆動部と、
を備えたことを特徴とする電池使用状態判定回路。
【請求項２】
前記駆動部は、前記インピーダンス可変部に所定の電流を流すことを特徴とする請求項１に記載の電池使用状態判定回路。
【請求項３】
前記一次電池から負荷へ供給する供給電流と前記一次電池の電池容量とに基づいて前記一次電池の寿命を演算する電池寿命演算部を備える、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電池使用状態判定回路。
【請求項４】
前記電池寿命演算部は、前記使用状態検知部によって前記一次電池が使用前の状態であると検知された場合、前記寿命の初期化を実行した後に前記寿命を演算する、
ことを特徴とする請求項３に記載の電池使用状態判定回路。
【請求項５】
前記電池寿命演算部は、前記一次電池の電池容量に定格容量を設定して、前記寿命の初期化を実行することを特徴とする請求項４に記載の電池使用状態判定回路。
【請求項６】
負荷に電力を供給する電源の種類を判定する電源判定回路であって、
前記電源として、インピーダンスを変更できるインピーダンス可変部と一次電池とを有する一次電池モジュール、またはインピーダンスを固定したインピーダンス固定部と外部電源とを有する外部電源モジュールが用いられ、
前記インピーダンス可変部のインピーダンスを変更させる駆動部と、
前記インピーダンス可変部または前記インピーダンス固定部のインピーダンスに基づいて前記電源の種類を検知する電源種類検知部と、
を備えたことを特徴とする電源判定回路。
【請求項７】
前記電源種類検知部によって検知された電源の種類に基づいて、前記負荷で実行される処理の動作モードを設定する動作モード設定部を備えたことを特徴とする請求項６に記載の電源判定回路。
【請求項１】
一次電池の使用状態を判定する電池使用状態判定回路であって、
インピーダンスを変更できるインピーダンス可変部と前記一次電池とを有する一次電池モジュールと、
前記インピーダンス可変部のインピーダンスに基づいて前記一次電池の使用状態を検知する使用状態検知部と、
前記インピーダンス可変部のインピーダンスを変更させる駆動部と、
を備えたことを特徴とする電池使用状態判定回路。
【請求項２】
前記駆動部は、前記インピーダンス可変部に所定の電流を流すことを特徴とする請求項１に記載の電池使用状態判定回路。
【請求項３】
前記一次電池から負荷へ供給する供給電流と前記一次電池の電池容量とに基づいて前記一次電池の寿命を演算する電池寿命演算部を備える、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電池使用状態判定回路。
【請求項４】
前記電池寿命演算部は、前記使用状態検知部によって前記一次電池が使用前の状態であると検知された場合、前記寿命の初期化を実行した後に前記寿命を演算する、
ことを特徴とする請求項３に記載の電池使用状態判定回路。
【請求項５】
前記電池寿命演算部は、前記一次電池の電池容量に定格容量を設定して、前記寿命の初期化を実行することを特徴とする請求項４に記載の電池使用状態判定回路。
【請求項６】
負荷に電力を供給する電源の種類を判定する電源判定回路であって、
前記電源として、インピーダンスを変更できるインピーダンス可変部と一次電池とを有する一次電池モジュール、またはインピーダンスを固定したインピーダンス固定部と外部電源とを有する外部電源モジュールが用いられ、
前記インピーダンス可変部のインピーダンスを変更させる駆動部と、
前記インピーダンス可変部または前記インピーダンス固定部のインピーダンスに基づいて前記電源の種類を検知する電源種類検知部と、
を備えたことを特徴とする電源判定回路。
【請求項７】
前記電源種類検知部によって検知された電源の種類に基づいて、前記負荷で実行される処理の動作モードを設定する動作モード設定部を備えたことを特徴とする請求項６に記載の電源判定回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−３３３８４（Ｐ２０１１−３３３８４Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７７６５４（Ｐ２００９−１７７６５４）
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
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