CN103487756B - 电池判别装置，电池判别方法，以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电池判别装置、电池判别方法以及电子设备，所述电池判别装置具有：电池安装部，其具有电池连接端子并用于安装电池；电压检测部，其用于检测在上述电池连接端子和上述电池的电极之间通过塞贝克效应而产生的电压；温度上升控制部，其用于使上述电池的电极与上述电池连接端子的接点的温度上升；以及种类判定部，其根据在上述接点进行了温度上升的状态下由上述电压检测部检测出的电压来判定安装在上述电池安装部的电池的种类。

Description

电池判别装置，电池判别方法，以及电子设备

技术领域

本发明涉及用于判别电池的种类的电池判别装置、电池判别方法、以及电子设备。

背景技术

以往使用电池作为各种电子设备的驱动电源。电池具有锰电池和碱性电池这样的干电池、镍氢电池等多个种类。

这些多个种类的电池各自的电池寿命和放电特性不同。例如电池寿命以锰电池→碱性电池→镍氢电池的顺序变长。另一方面，关于从电压开始下降的下降特性，虽然锰电池以及碱性电池都具有缓慢下降的特性，但是镍氢电池具有比较陡急地下降的特性。

因此，例如，在电子词典、电子计算器、触摸板式PDA（personaldigitalassistants，个人数字助理）等利用恒压驱动的CPU而工作的电子设备中，需要将由于电池余量的下降而做出电池消耗警告的电压值设定为在使用镍氢电池时比使用碱性电池时高等，根据电池的种类设定成不同的电压值。

以往，在能够使用多个种类的电池的电子设备中，具有使用户选择设定使用的电池的种类并进行存储的功能，根据该存储的电池种类来切换用于做出上述电池消耗警告的设定电压值。

作为现有的电池余量判定装置，考虑：将在无负载状态下的电池电压和在最大负载状态下的电池电压的电压下降量与电池种类判别的阈值进行比较，由此判定电池类别，另外，通过与对应于电池种类的余量判定的阈值进行比较来判定有没有电池余量（例如，参照日本特开2008-003022号公报。）。

另外，还考虑这样的电池种类检测装置：根据驱动电子设备时流动的电流值和非驱动时流动的电流值的电流值差来判别电池种类（例如，参照日本特开平11-250942号公报。）。

在能够使用现有的多个种类的电池的电子设备中，使用户选择设定使用的电池的种类并进行存储的设备中，将电池更换为其它种类的电池时由于用户不光需要进行逐一重新设定的作业，还可能由于设定错误而导致电池消耗的警告存在不良情况。

另外，在基于现有的电池余量判定装置和电池种类检测装置的电池种类的判别方法中存在以下问题：由于与负载对应的电压下降量和电流值差受到电池判别时刻的电池余量影响较大，所以特别是当电池的余量变少时容易造成错误判定。

本发明是鉴于这样的课题而做出的发明，其目的在于提供能够判别电池种类的新电池判别装置、电池判别方法、及具有该电池判别装置的电子设备。

发明内容

本发明的电池判别装置的特征在于，具有：电池安装部，其具有电池连接端子并用于安装电池；电压检测部，其用于检测在上述电池连接端子和上述电池的电极之间通过塞贝克效应而产生的电压；温度上升控制部，其使上述电池的电极与上述电池连接端子的接点的温度上升；以及种类判定部，其根据在上述接点进行了温度上升的状态下由上述电压检测部检测出的电压来判定安装在上述电池安装部的电池的种类。

本发明的电子设备的特征在于，具有：电池安装部，其具有电池连接端子并用于安装电池；电压检测部，其用于检测在上述电池连接端子和上述电池的电极之间通过塞贝克效应而产生的电压；温度上升控制部，其使上述电池电极与电池连接端子的接点的温度上升；种类判定部，其根据在上述接点中进行了温度上升的状态下由上述电压检测部检测出的电压来判定安装在上述电池安装部的电池的种类；以及电压设定部，其根据由上述种类判定部判定出的电池的种类，设定用于监视上述电池的状态的电压值。

附图说明

图1是表示本发明的电池判别装置的实施方式的电池判别电路的结构的图。

图2是表示上述电池判别电路的电池盒11中的电池弹簧电压检测端子16和电池负极电压检测端子17的具体电路结构的图。

图3是说明塞贝克效应（Seebeckeffect）的电动势的图。

图4是表示当将各种电池安装到上述电池判别电路的电池盒11中时被检测出的平均塞贝克电压的实测特性图。

图5是表示上述电池判别电路中的塞贝克电压检测部18的结构的电路图。

图6是表示具有上述电池判别电路的电子设备的电池类别判定处理的流程图。

具体实施方式

通过以下附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是表示本发明的电池判别装置的实施方式的电池判别电路的结构的图。

将该电池判别电路设置到以电池为电源而被驱动的电子设备。

这里，对以2个单三电池10为电源而被驱动的电子设备进行说明。

在电子设备的电池盒11设置有正极电池弹簧12和负极电池弹簧（金属A：弹簧用钢琴线）13作为电池连接端子，将串联的2个单三电池10的电池正极14和电池负极（金属B）15插装在该正极电池弹簧12和负极电池弹簧13之间。

该电池盒11的负极电池弹簧（金属A）13的一端与上述电池负极15的中心部分连接，在负极电池弹簧（金属A）13的位于相反侧的另一端设置有电池弹簧电压检测端子16。在与上述电池负极15的离开中心部分的外周部分接触的位置，设置有电池负极电压检测端子17。

该电池弹簧电压检测端子16和电池负极电压检测端子17连接于塞贝克电压检测部18。在该塞贝克电压检测部18中，对在上述负极电池弹簧（金属A）13与电池负极（金属B）15的接点部分产生了相对于周围温度T的温度差ΔT的状态下通过塞贝克效应产生的电动势进行检测。

图2是表示上述电池判别电路的电池盒11中的电池弹簧电压检测端子16和电池负极电压检测端子17的具体电路结构的图。

如图2的A和图2的B所示，如上所述电池弹簧电压检测端子16连接于负极电池弹簧13的位于与电池负极15接触的一端的相反侧的另一端并被导出，并与设备内的塞贝克电压检测部18连接。

另外，电池负极电压检测端子17设置于与安装在电池盒11中的电池10的负极15的离开了中心的外周部分接触的位置并导出，并与上述设备内的塞贝克电压检测部18连接。

图3是说明塞贝克效应的电动势的图。

通过连接2种金属A（负极电池弹簧13）和金属B（电池负极15）的两端来制作闭合电路，当在一个接点m相对于周围温度T产生温度差ΔT时，在保持于周围温度T的另一个接点产生有塞贝克效应的电动势（起电力）。

这里，塞贝克效应的电动势（塞贝克电压）V是将上述温度差ΔT乘以塞贝克系数α而得到的，根据上述2种金属A（负极电池弹簧13）和金属B（电池负极15）的组合来决定塞贝克系数α。

一般地，根据各电池10的种类（锰电池/碱性电池/镍氢电池）来选择最适合的金属材料作为构成电池10的电池负极15的金属来使用。

因此，在将锰电池（10m）、碱性电池（10a）、镍氢电池（10n）分别安装到上述电池盒11中时的塞贝克系数（αm，αa，αn）分别不同。也就是说，在上述负极电池弹簧（金属A）13与电池负极15（金属B）的接点m的温度差ΔT相同的条件下，根据该电池10的种类，塞贝克电压V变得不同。

图4是表示将各种电池安装到作为负极电池弹簧的材料而使用了弹簧用钢琴线SWPB的上述电池判别电路的电池盒11中，实测了在使电池负极部的温度上升了5℃～30℃的情况下的塞贝克电压的结果的特性图。用V1来表示在安装了锰电池时检测出的平均塞贝克电压，用V2来表示在安装了碱性电池时检测出的平均塞贝克电压，用V3表示在安装了镍氢电池时检测出的平均塞贝克电压。

根据该塞贝克电压实测特性图可知，确定上述负极电池弹簧（金属A）13与电池负极15（金属B）的接点温度差ΔT，使用上述塞贝克电压检测部18来检测这时的塞贝克电压V，通过与预先设定的阈值进行比较，能够判别安装于电池盒11的电池10的种类。

即，设定为某个接点温度差ΔT℃时的塞贝克电压V在V1附近的话能够判定为锰电池，设定为某个接点温度差ΔT℃时的塞贝克电压V在V2附近的话能够判定为碱性电池，设定为某个接点温度差ΔT℃时的塞贝克电压V在V3附近的话能够判定为镍氢电池。

图5是表示上述电池判别电路中的塞贝克电压检测部18的结构的电路图。

从上述电池判别电路的电池弹簧电压检测端子16和电池负极电压检测端子17之间导出的塞贝克电压V正如上述图4中的塞贝克电压实测特性图所示，例如在接点温度差ΔT=5℃时为0.00mV～0.05mV的微量，在进行A/D转换来进行处理时的分辨率低。因此，在塞贝克电压检测部18中设置有两级100倍（×100）的放大器，使从上述电池弹簧电压检测端子16和电池负极电压检测端子17之间导出的塞贝克电压V成为10000倍（×10000）而提供给CPU21的A/D转换部。

因此，CPU21的A/D转换部中，从电池弹簧电压检测端子16和电池负极电压检测端子17之间导出的塞贝克电压V为0.01mV时检测为0.1V，塞贝克电压V为0.02mV时检测为0.2V。

该CPU21是控制电子设备的动作的控制部，由恒压VDD来驱动，所述恒压VDD是基于安装在上述电池盒11的2个单三电池10的输出电压的恒压。

上述CPU21与存储装置22连接，该存储装置22存储有用于控制电子设备的各种动作的电子设备控制程序。并且，作为该电子设备控制程序之一存储有电池类别判定程序22a，所述电池类别判定程序22a用于根据由上述A/D转换部进行了A/D转换后的塞贝克电压V来判定电池的类别。

另外，上述存储装置22中存储有用于设定与电池类别对应的电池消耗警告用的电压的警告电压设定数据22b，所述电池类别是按照上述电池类别判定程序22a而判定出来的。

具有像这样构成的电池判别电路的电子设备的CPU21按照上述电子设备控制程序所记述的命令来控制电路各部的动作，使软件和硬件协同工作，从而实现在以下的动作说明中所叙述的电池类别判定功能。

接下来，对具有上述结构的电池判别电路的电子设备的动作进行说明。

一般地，在由电池电源驱动的电子设备中，将负载施加于使该设备工作的电池电源时，电池10的温度上升。本实施方式的电子设备是通过一定时间的预定动作使电池10的温度比周围温度T上升5℃（=ΔT）的设备。

图6是表示具有上述电池判别电路的电子设备的电池类别判定处理的流程图。

当接通电子设备的电源时，通过CPU21的控制来启动存储于存储装置22的电池类别判定程序22a，首先，在一定时间内持续进行预定动作来使安装在电池盒11中的电池10的温度比周围温度T上升5℃（=ΔT）（步骤S1）。

于是，读入由CPU21的A/D转换部进行A/D转换的、从上述电池弹簧电压检测端子16和电池负极电压检测端子17之间导出的塞贝克电压V（×10000）（步骤S2）。接下来，判定塞贝克电压V是否为根据上述塞贝克电压实测特性（参照图4）预先设定的锰电池的判定阈值即0.1V（=0.01mV×10000）以下（步骤S3）。

这里，当判定为上述塞贝克电压V不是0.1V以下而比0.1V高时（步骤S3（否）），判定是否为碱性电池的判定阈值即0.3V（=0.03mV×10000）以下（步骤S4）。

另外，在上述步骤S3中，当判定为塞贝克电压V是0.1V以下时（步骤S3（是），判定安装于上述电池盒11中的电池10是锰电池，在存储装置22中设定锰电池用的电池消耗警告电压22b（步骤S5）。

另一方面，在上述步骤S3中，判定为CPU21检测出的塞贝克电压V比0.1高（步骤S3（否）），在步骤S4中判定为是0.3V（0.03mV×10000）以下时（步骤S4（是）），判定安装于上述电池盒11中的电池10是碱性电池，在存储装置22中设定碱性电池用的电池消耗警告电压22b（步骤S6）。

另外，在上述步骤S4中，判定为塞贝克电压V比0.3V高时（步骤S4（否）），判定安装于上述电池盒11中的电池10是镍氢电池，在存储装置22中设定镍氢电池用的电池消耗警告电压22b（步骤S7）。

由此，安装于电池盒11中的电池10的类别不受该电池10的余量影响，能够简单地进行判别，能够设定与使用中电池10的种类相对应的适当的电池消耗警告电压22b。

并且，在上部步骤S5中，判定使用中的电池10是锰电池后，对CPU21检测出的塞贝克电压V是否保持了相当于接点温度差ΔT=30℃的1.1V（=0.11mV×10000）以下的状态进行判定（步骤S8）。

这里，在使用上述锰电池时判定为CPU21检测出的塞贝克电压V比相当于接点温度差ΔT=30℃的1.1V高时（步骤S8（否）），判定为在设备内部存在由于某种不良情况的产生而引起的电池异常发热，强制切断（shutdown）系统电源的供给（步骤S9）。

另外，在上述步骤S6中，在判定为使用中的电池10是碱性电池后，对塞贝克电压V是否保持了相当于接点温度差ΔT=30℃的1.2V（=0.12mV×10000）以下的状态进行判定（步骤S10）。

这里，在使用上述碱性电池时判定为CPU21检测出的塞贝克电压V比相当于接点温度差ΔT=30℃的1.2V高时（步骤S10（否）），与上述同样地判定为在设备内部由于某种不良情况的产生而引起的电池异常发热，强制切断（shutdown）系统电源的供给（步骤S9）。

另外，在上述步骤S7中，在判定为使用中的电池10是镍氢电池后，对塞贝克电压V是否是相当于接点温度差ΔT=30℃的1.5V（=0.15mV×10000）以下进行判定（步骤S11）。

这里，在使用上述镍氢电池时判定为CPU21检测出的塞贝克电压V比相当于接点温度差ΔT=30℃的1.5V（=0.15mV×10000）高时（步骤S11（否）），与上述同样地判定为在设备内部由于某种不良情况的产生而引起的电池异常发热，强制切断（shutdown）系统电源的供给（步骤S9）。

由此，在使用电子设备时，通过监视从上述电池弹簧电压检测端子16和电池负极电压检测端子17之间导出的塞贝克电压V，能够完全不受电池10余量影响，而可靠地检测出设备内部产生的异常动作并切断系统电源。由此，能够确保电池使用设备的异常发热时的安全。

另外，在上述实施方式中，在判别了电池的种类后，设定了用于监视异常发热的电压，但是不限于此，可以根据电池的种类来设定用于做出伴随电池的消耗的低电压的警报的电压。

另外，上述实施方式构成为：对于串联地安装在电池盒11中的多个单三电池10中的、与负极电池弹簧（金属A）13接触的一个电池10，根据该电池负极（金属B）15的金属材料的不同，通过检测出的塞贝克效应的电动势V来判定该电池10的种类。

对此，也可以构成为对安装于电池盒11中的多个电池10的每一个检测塞贝克效应的电动势V来判定各电池10的种类，并警告不同种类电池的混入。

本申请发明不是限于上述各实施方式的发明，实施阶段中在不脱离其主要宗旨的范围内可以进行各种变形。另外，上述各实施方式中包括各种阶段的发明，通过公开的多个结构要件中的适当的组合能够提取各种发明。例如，在即使从各实施方式所表示的所有结构要件中删除若干结构要件，或以若干结构要件不同的方式进行组合，也能够解决发明要解决的课题栏中所叙述的课题，得到发明效果栏中叙述的效果时，删除或组合了该结构要件的结构能够作为发明提取出来。

Claims (10)

1.一种电池判别装置，其特征在于，包括：

电池安装部，其用于安装电池并具有电池连接端子；

电压检测部，其用于检测在上述电池的负极侧的上述电池连接端子与上述电池的负极的接点通过塞贝克效应而产生的电压；

温度上升控制部，其用于使上述电池的负极与上述电池连接端子的接点的温度上升；以及

种类判定部，其根据在上述接点进行了温度上升的状态下由上述电压检测部检测出的电压来判定安装在上述电池安装部的电池的种类。

2.根据权利要求1所述的电池判别装置，其特征在于，

上述种类判定部包括比较部，该比较部通过对由上述电压检测部检测出的基于塞贝克效应的电压和针对每个电池种类所设定的阈值进行比较，来判定安装在上述电池安装部的电池的种类。

3.根据权利要求2所述的电池判别装置，其特征在于，

上述温度上升控制部包括动作控制部，该动作控制部通过使搭载有电池判别装置的装置工作来使电池本身的温度上升。

4.根据权利要求3所述的电池判别装置，其特征在于，

上述温度上升控制部使温度上升到相对于电池周围温度产生预定的温度差为止。

5.一种电池判别方法，其用于判别电池的种类，其特征在于，包括以下步骤：

使电池的负极与电池安装部的上述电池的负极侧的电池连接端子的接点的温度上升；

在上述接点进行了预定的温度上升的状态下，检测在上述电池安装部的电池连接端子和上述电池的负极之间通过塞贝克效应产生的电压；以及

根据检测出的电压来判定安装在上述电池安装部的电池的种类。

6.根据权利要求5所述的电池判别方法，其特征在于，

上述种类判定步骤中，通过将上述检测出的通过塞贝克效应而产生的电压和针对每个电池种类而设定的阈值进行比较来判定电池的种类。

7.根据权利要求6所述的电池判别方法，其特征在于，

上述温度上升步骤中，使温度上升到相对于电池周围温度产生预定的温度差为止。

8.一种电子设备，其特征在于，包括：

电池安装部，其用于安装电池并具有电池连接端子；

电压检测部，其用于检测在上述电池的负极侧的上述电池连接端子与上述电池的负极的接点通过塞贝克效应而产生的电压；

温度上升控制部，其用于使上述电池负极与电池连接端子的接点的温度上升；

种类判定部，其根据在上述接点温度上升了一个预定的温度值状态下由上述电压检测部检测出的电压来判定安装在上述电池安装部的电池的种类；以及

电压设定部，其根据由上述种类判定部判定出的电池的种类，设定用于监视上述电池的状态的电压值。

9.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，

上述电压设定部是用于判定电池的异常发热的电压值。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，该电子设备具有：

异常判定部，其用于对上述电压检测部检测出的电压值和由上述电压设定部设定的电压值进行比较来判定上述电池的异常发热；以及

电源切断部，当由该异常判定部判定为上述电池异常发热时，该电源切断部切断从该电池安装部供给的电源电压。