JP2006187182A - 電池検出回路及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電池検出に伴う容量消費を完全に無くし、尚且つ電池検出を正確に行うようにする。
【解決手段】 第１の電源（ＤＣ電源）及び第２の電源（電池）を有し、第１の電源及び第２の電源のいずれか一方の通電があれば動作可能であるとともに、両方の通電がある場合は第１の電源を優先して動作する集積回路を含み、集積回路が、第１の電源の電圧を読むことで、前記第２の電源の存在を検知する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、バックアップ用の電池を有する電子機器に利用される電池検出回路及び方法に関する。

従来、バックアップ用の電池を有する電子機器において、前記電池の有無を検出する場合には、電池の電圧レベルを直接読み込み、その電圧レベルによって電池の有無を判断していた。

図４には、電池の電圧レベルを直接読み込み、その電圧レベルによって電池の有無を判断する電池検出回路の構成を示す。同図において、ＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）４０３は、ＤＣ電源４０１及び電池４０２のいずれかの通電があるときに動作する。また、ＤＣ電源電圧Ｖｄ（３．３Ｖ）と電池電圧のＶｅ（３．０Ｖ）との電圧差によって、両方の通電があるときはＤＣ電源電圧Ｖｄが優先となり（Ｖｉｎ＝Ｖｄ）、このとき、ＩＣ４０３が動作することにおける電池４０２の消費は発生しない構成となっている。

また、電池４０２を検出するために、電池電圧ＶｅをＩＣ４０３に直接入力し、その電圧レベルを読み込むことで、電池検出を行っている。

しかしながら、図４に示す回路例のように、電池４０２の有無を判断するために電池電圧Ｖｅを直接読み込む場合、電池４０２からＩＣ４０３に対して電流Ｉｅが流れ、それにより電池４０２の容量消費、すなわち電池４０２の寿命を縮めることになっていた。

また、図４に示す回路では、電池切れの場合、ＤＣ電源電圧ＶｄがダイオードＤ２の逆方向に回り込み、微弱ながら逆リーク電流Ｉｒが発生する。この逆リーク電流ＩｒがＩＣ４０３に流れ込むことで、電池切れなのに電池があるように認識してしまう、いわゆる誤検知が発生する可能性があった。

特開平８−９６２７５号公報

このような従来技術に鑑みて、できるだけ電池検出にかかる容量消費を抑えつつ、電池検出を正確に行うことを目的として検出回路の改良がなされてきた。

特許文献１に開示された電池検出回路がその一例である。しかしながら、特許文献１で提案されている検出回路においても、電池電圧を読み込む手法に変わりは無いために、電池検出に伴う容量消費を完全にゼロにする回路には至っていない。

本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、電池検出に伴う容量消費を完全に無くし、尚且つ電池検出を正確に行うようにすることを目的とする。

本発明による電池検出回路は、第１の電源及び第２の電源を有し、前記第１の電源及び前記第２の電源のいずれか一方の通電があれば動作可能であるとともに、両方の通電がある場合は前記第１の電源を優先して動作する集積回路を含み、前記集積回路が、前記第１の電源の電圧を読むことで、前記第２の電源の存在を検知する点に特徴を有する。
本発明による電池検出方法は、第１の電源及び第２の電源を有し、前記第１の電源及び前記第２の電源のいずれか一方の通電があれば動作可能であるとともに、両方の通電がある場合は前記第１の電源を優先して動作する集積回路を用い、前記集積回路が、前記第１の電源の電圧を読むことで、前記第２の電源の存在を検知する手順を有する点に特徴を有する。

本発明によれば、第１の電源及び第２の電源を有し、前記第１の電源及び前記第２の電源のいずれか一方の通電があれば動作可能であるとともに、両方の通電がある場合は前記第１の電源を優先して動作する集積回路が、前記第１の電源の電圧を読むことで、前記第２の電源の存在を検知するようにしたので、前記第２の電源である電池検出に伴う容量消費を完全に無くし、尚且つ電池検出を正確に行うことが可能となる。これにより、電池の寿命を最大限に長く保証できるといった効果が得られる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。図１に本発明を適用した電池検出回路を含む電子機器の構成を示す。同図において、１０１はＣＰＵが内蔵されたＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）であり、機器全体を制御する。

１０４はＤＣ電圧生成部であり、コンセント１１６を挿すだけでＤＣ電源電圧Ｖｄ（３．３Ｖ）をライン１０７に供給開始するＯＵＴ１と、ライン１０６からの出力イネーブル信号がイネーブルになることによって電圧（３．３Ｖ）をライン１０８に供給開始するＯＵＴ２とを有する。

１０２は本発明において最も重要な役割をするＩＣであり、本構成においては、電源スイッチ１０５の検出、ＤＣ電圧生成部１０４の出力制御、ライン１１０のＤＣ電源側電圧レベルの読み込み、電池１０９の有無の判別、通信線１１２を介してのＡＳＩＣ１０１への各種状態の通知、内蔵されたＲＴＣ機能を用いた各種時間管理、内蔵ＲＡＭへ各種状態フラグのバックアップ、といった役割を担う。

ＩＣ１０２は、ＤＣ電圧生成部１０４及び電池１０９のいずれかの通電がある場合に、通電がある方を主電源として動作する。ただし、ＤＣ電源電圧Ｖｄ（３．３Ｖ）と電池電圧Ｖｅ（３．０Ｖ）の電圧差によって、両方の通電があるときはＤＣ電源電圧Ｖｄが優先（電源ライン１１１の電圧Ｖｄ）となり、このとき、ＩＣ１０２が動作することにおける電池１０９の消費は発生しない構成となっている。

更に詳しく言えば、ＩＣ１０２の動作は、電池電圧Ｖｅを主電源とした場合は、ＲＴＣ機能と内蔵ＲＡＭへの各種状態フラグのバックアップに限定され、低消費電力のスリープモードで動作する。それに対して、ＤＣ電源電圧Ｖｄを主電源とした場合は、通常モードで動作し、前述した役割の全てをこなす。また、電池１０９の容量が全て消費し尽くされ、ＤＣ電源電圧Ｖｄも通電していない場合は、ＲＴＣ機能は停止し、バックアップデータは消滅することになる。

ここで説明しておくが、ＩＣ１０２がスリープモードから通常モードへ移行することを、ウォームスタートと呼ぶ。ウォームスタートの条件としては、ＩＣ１０２がスリープモードで動作中に、コンセント１１６が挿されることにより、ＤＣ電源電圧Ｖｄ（３．３Ｖ）が供給開始され、更に電源スイッチ１０５のオンが検出されたときとする。

また、ＩＣ１０２の主電源が何も無い状態、すなわち電源ライン１１１の電圧が０Ｖの状態から、ＤＣ電源電圧Ｖｄもしくは電池電圧Ｖｅのいずれかが供給され、ＩＣ１０２が動作を開始することをコールドスタートと呼ぶ。コールドスタートの条件としては２つ有り、一つは電源ライン１１１の電圧が０Ｖの状態で、コンセント１１６が挿されることにより、ＤＣ電源電圧Ｖｄ（３．３Ｖ）が供給開始された瞬間とする。もう一つは、同じく電源ライン１１１の電圧が０Ｖの状態で、電池１０９が交換もしくは新たに装着されることにより、電源ライン１１１の電圧が供給された瞬間とする。

１０３はユーザに対して電池無し等の警告を示すＬＣＤである。１０５は本機器の電源スイッチであって、ＩＣ１０２のポートＰ０に接続され、スイッチの検出が行われる。ＩＣ１０２のポートＰ０にはキーオンウェイクアップの設定をする。キーオンウェイクアップとはＩＣ１０２のポートにおける設定であって、スイッチの検出をするとスリープモードから通常モードへの移行をする。すなわち、本構成においては電源スイッチ１０５を検出すると、ＩＣ１０２はウォームスタートをする。

１０６はＤＣ電圧生成部１０４に出力イネーブル信号を与えるラインである。１０７はＤＣ電圧生成部１０４のＯＵＴ１からＤＣ電源電圧Ｖｄ（３．３Ｖ）を出力するラインであり、ＤＣ電源電圧Ｖｄはダイオード１１３を介してＩＣ１０２に供給される。１０８はＤＣ電圧生成部１０４のＯＵＴ２から電圧（３．３Ｖ）を出力するラインであり、ＡＳＩＣ１０１に電源を供給する。

１０９はバックアップ用のコイン電池であり、ダイオードを介してＩＣ１０２に電圧供給する。コイン電池１０９の電圧はＶｅ（３．０Ｖ）である。また、本発明によって容量消費させずに有無を検出する対象の電池である。

１１０はＤＣ電源電圧Ｖｄとなるラインであり、ＩＣ１０２のポートＰ１に接続され、ＤＣ電源電圧Ｖｄの電圧レベルが読み込まれる。

１１１は電源ラインであり、ＩＣ１０２の電源電圧、電源スイッチ１０５のプルアップ電圧が導かれる。

１１２はＩＣ１０２とＡＳＩＣ１０１が通信を行うための双方向の信号線であり、ここではＩＣ１０２がＡＳＩＣ１０１に対して状態コマンドを通知するための手段、また、ＡＳＩＣ１０１が動作を開始したことをＩＣ１０２に対して通知するための手段として使用する。

１１３はライン１０７に直列に入るダイオードである。ダイオード１１３は低リーク品（逆方向へのリーク電流が非常に小さいもの）を選択する必要がある。その理由は、コイン電池１０９の電圧Ｖｅを主電源としてＩＣ１０２が動作中、電池電圧Ｖｅの回り込みによってダイオード１１３に対して逆方向のリーク電流が発生するが、このリーク電流は、選定するダイオードによっては、コイン電池１０９の寿命に対して無視できない数値となるためである。リーク電流は小さいほど無駄な消費が少なくて済むことから、ダイオード１１３は低リーク品を選択する必要がある。

１１４はライン１１０に直列に入る抵抗である。抵抗１１４も、できるだけ抵抗値の大きいものが望ましい。その理由は、ＤＣ電源電圧ＶｄがＩＣ１０２のポートＰ１に入力されることで、万が一でもＩＣ１０２に対しての入力電流が定格を超えて入力しないようにするためである。

１１５はライン１１０をプルダウンする抵抗である。こちらも抵抗１１４と同様になるべく抵抗値の大きいものが望ましいが、抵抗１１４の半分程度の抵抗値が好適である。その理由は、ＤＣ電源電圧Ｖｄが０Ｖの時に、ライン１１０の信号レベルを「Ｌ」に安定させるためであり、ＤＣ電源電圧Ｖｄが３．３Ｖの時に、ＧＮＤへ流れる電流を抑えるためである。以上の理由を考慮すると、これは一例ではあるが、抵抗１１４の抵抗値は１ＭΩ、抵抗１１５の抵抗値は４７ＫΩ程度がバランスが良いといえる。

１１６はＤＣ電圧生成部１０４のコンセントである。

以下では、電池検出回路を含む電子機器を実際に使用するケースを例にとって説明する。
（ケース１）
図１〜３を参照してケース１について説明する。ケース１では、コイン電池１０９の容量が消費し尽くされた状態で、コンセント１１６を挿した後、電源スイッチ１０５をオンして、電子機器全体を起動する場合を例にとって説明する。この状態がいわゆる"電池切れ"の状態であって、本発明において電池容量を消費させずに電池の有無を検出したい状態である。

このケースにおける最初の状態は、コイン電池１０９の電池容量が無いため、ＩＣ１０２は完全に停止状態である。この状態で、コンセント１１６を挿すと、ＤＣ電源電圧Ｖｄ（３．３Ｖ）がＩＣ１０２へ供給され、ＩＣ１０２は動作を開始する。ＩＣ１０２は、電源が全く無い状態から動作を開始するので、コールドスタートとなる。すなわち、ステップＳ２０１のコールドスタートか否かを判別するステップにてYESの判別となり、ステップＳ２０２へ進む。

コールドスタートしたＩＣ１０２は、ライン１１０の電圧レベルをポートＰ１にて読む。このケースの場合、ライン１０７がＤＣ電源電圧Ｖｄ（３．３Ｖ）であるので、ポートＰ１にて読んだ電圧レベルは「Ｈ」となる。よって、ステップＳ２０２において「Ｈ」の判別となり、ステップＳ２０３へ進む。

ステップＳ２０３において、ＤＣ電源電圧によってコールドスタートしたということは、すなわち電池"無し"との判定が可能となり、ステップＳ２０５へ進む。ステップＳ２０５で電池"無し"のフラグを立て、状態バックアップデータとして記憶しておき、ステップＳ２０７の電源スイッチ待ちのステップへ進む。

この状態から、一定時間内に電源スイッチ１０５がオンされると、ＩＣ１０２のポートＰ０にて電源スイッチ１０５のオンを検出し、ステップＳ２０８へ進むと同時に、ライン１０６の出力イネーブル信号をイネーブルにし、ＤＣ電圧生成部１０４のＯＵＴ２からライン１０８に電圧（３．３Ｖ）を出力する。ライン１０８の電圧（３．３Ｖ）がＡＳＩＣ１０１に供給されることで、ＡＳＩＣ１０１は動作を開始する。

動作を開始したＡＳＩＣ１０１は、ステップＳ３０１において、信号線１１２を使用して、動作を開始したコマンドをＩＣ１０２に対して通知し、ステップＳ３０２へ進む。ＡＳＩＣ１０１が動作を開始した通知を受けたＩＣ１０２は、ステップＳ２０９へ進み、上記状態バックアップデータとして保存済の電池"無し"フラグを状態コマンドとして、信号線１１２を使用してＡＳＩＣ１０１へ送信する。

ＡＳＩＣ１０１は、ステップＳ３０２で状態コマンドを受信し、通知されたコマンドが電池"無し"なので、ステップＳ３０３でNOの判別をし、ステップＳ３０５へ進む。ステップＳ３０５でＬＣＤ１０３"電池なしエラー"等の警告を表示する。

（ケース２）
図１〜３を参照してケース２について説明する。ケース２では、本機器の出荷時に初めてコイン電池１０９を装着した場合、もしくはユーザによってコイン電池１０９を交換した場合を例にとって説明する。

このケースにおける最初の状態は、コイン電池１０９が無いため、ＩＣ１０２は完全に停止状態である。この状態で、コイン電池１０９を装着すると、電池電圧Ｖｅ（３．０Ｖ）がＩｃ１０２へ供給され、ＩＣ１０２は動作を開始する。ＩＣ１０２は、電源が全く無い状態から動作を開始するので、コールドスタートとなる。すなわち、ステップＳ２０１のコールドスタートか否かを判別するステップにてYESの判別となり、ステップＳ２０２へ進む。

コールドスタートしたＩＣ１０２は、ライン１１０の電圧レベルをポートＰ１にて読む。このケースの場合、ライン１０７が０Ｖであるので、ポートＰ１にて読んだ電圧レベルは「Ｌ」となる。よって、ステップＳ２０２において「Ｌ」の判別となり、ステップＳ２０４へ進む。

ステップＳ２０４において、電池交換によってコールドスタートしたということは、すなわち電池"有り"との判定が可能となり、ステップＳ２０６へ進む。ステップＳ２０６で電池"有り"のフラグを立て、状態バックアップデータとして記憶しておき、ステップＳ２０７の電源スイッチ待ちのステップへ進む。ここで、一定時間内に電源スイッチ１０５のオンが検出されなければステップＳ２１０へ進み、スリープモードに移行し、ステップＳ２１１の電源スイッチ待ちのステップへ進む。

その後、電源スイッチ１０５がオンされると、ＩＣ１０２のポートＰ０にて、電源スイッチ１０５のオンを検出し、ステップＳ２０８へ戻ると同時に、ライン１０６の出力イネーブル信号をイネーブルにし、ＤＣ電圧生成部１０４のＯＵＴ２からライン１０８に電圧（３．３Ｖ）を出力する。ライン１０８の電圧（３．３Ｖ）がＡＳＩＣ１０１に供給されることで、ＡＳＩＣ１０１は動作を開始する。

動作を開始したＡＳＩＣ１０１は、ステップＳ３０１において、信号線１１２を使用して、動作を開始したコマンドをＩＣ１０２に対して通知し、ステップＳ３０２へ進む。ＡＳＩＣ１０１が動作を開始した通知を受けたＩＣ１０２は、ステップＳ２０９へ進み、上記状態バックアップデータとして保存済の電池"有り"フラグを状態コマンドとして、信号線１１２を使用してＡＳＩＣ１０１へ送信する。

ＡＳＩＣ１０１は、ステップＳ３０２で状態コマンドを受信し、通知されたコマンドが電池"有り"なので、ステップＳ３０３でYESの判別をし、ステップＳ３０４へ進む。ステップＳ３０４でＬＣＤ１０３へ電池アイコン等、いわゆる電池があることをユーザへ示すための表示を行う。

（ケース３）
図１〜３を参照してケース３について説明する。ケース３では、コイン電池１０９の電池容量が残っている状態で、コンセント１１６を挿した後、電源スイッチ１０５をオンして、電子機器全体を起動する場合を例にとって説明する。実際はほとんどの使用状態がこのケースに含まれると思われる。

このケースにおける最初の状態は、コイン電池１０９の電池容量が残っているため、ＩＣ１０２はスリープモードにて動作中である。また、過去のコールドスタート時に、電池１０９の検出は行われており、状態バックアップデータとして電池"有り"が保存されていることを前提とする。ステップとしてはステップＳ２１０に滞在中である。

この状態で、コンセント１１６を挿すと、ＤＣ電源電圧Ｖｄ（３．３Ｖ）が供給され、ＤＣ電源電圧Ｖｄ（３．３Ｖ）と電池電圧Ｖｅ（３．０Ｖ）の電圧レベルの差から、ＩＣ１０２へはＤＣ電源電圧Ｖｄが供給されるようになる。ＩＣ１０２にとっては、主電源が電池電圧ＶｅからＤＣ電源電圧Ｖｄに切り替わったことになる。

更に、この状態から電源スイッチ１０５がオンされると、ＩＣ１０２のポートＰ０にて電源スイッチ１０５のオンを検出し、ステップＳ２０８へ戻ると同時に、ＩＣ１０２はスリープモードから通常モードへの復帰、すなわちウォームスタートをする。ウォームスタートしたＩＣ１０２は、ライン１０６の出力イネーブル信号をイネーブルにし、ＤＣ電圧生成部１０４のＯＵＴ２からライン１０８に電圧（３．３Ｖ）を出力する。ライン１０８の電圧（３．３Ｖ）がＡＳＩＣ１０１に供給されることで、ＡＳＩＣ１０１は動作を開始する。
動作を開始したＡＳＩＣ１０１は、ステップＳ３０１において、信号線１１２を使用して、動作を開始したコマンドをＩＣ１０２に対して通知し、ステップＳ３０２へ進む。ＡＳＩＣ１０１が動作を開始した通知を受けたＩＣ１０２は、ステップＳ２０９へ進み、上記状態バックアップデータとして保存済の電池"有り"フラグを状態コマンドとして、信号線１１２を使用してＡＳＩＣ１０１へ送信する。

ＡＳＩＣ１０１は、ステップＳ３０２で状態コマンドを受信し、通知されたコマンドが電池"有り"なので、ステップＳ３０３でYESの判別をし、ステップＳ３０４へ進む。ステップＳ３０４でＬＣＤ１０３へ電池アイコン等、いわゆる電池があることをユーザへ示すための表示を行う。

なお、本発明の目的は、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、プログラムコード自体及びそのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（基本システム或いはオペレーティングシステム）等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

本発明を適用した電池検出回路を含む電子機器の構成を示す図である。 ＩＣにおける電池検出処理を示すフローチャートである。 ＡＳＩＣにおける処理を示すフローチャートである。 従来の電池検出回路の構成を示す図である。

符号の説明

１０１ ＡＳＩＣ
１０２ ＩＣ
１０３ ＬＣＤ
１０４ ＤＣ電圧生成部
１０５ 電源スイッチ
１０９ コイン電池

Claims (5)

1. 第１の電源及び第２の電源を有し、前記第１の電源及び前記第２の電源のいずれか一方の通電があれば動作可能であるとともに、両方の通電がある場合は前記第１の電源を優先して動作する集積回路を含み、
   前記集積回路が、前記第１の電源の電圧を読むことで、前記第２の電源の存在を検知することを特徴とする電池検出回路。
2. 前記第１の電源は全体の主電源であるＤＣ電源、前記第２の電源はバックアップ用途に使用される電源であって、前記集積回路が前記ＤＣ電源の電圧を読むことで、前記電池の有無を検出しながら、同時に電池の有無検出に係る容量消費を完全に無くすことを特徴とする請求項１に記載の電池検出回路。
3. 前記集積回路は、電源が全く無い状態からの動作を開始した時に、前記ＤＣ電源側の電圧レベルを読み込み、前記読み込んだ電圧レベルによって電池有無の判別を行うことを特徴とする請求項２に記載の電池検出回路。
4. 前記集積回路は、電源が全く無い状態からの動作を開始した時に、前記ＤＣ電源側の電圧レベルを読み込んだ電圧レベルが「Ｈ」レベルの時は電池無しと判断し、「Ｌ」レベルの時は電池有りと判断することを特徴とする請求項３に記載の電池検出回路。
5. 第１の電源及び第２の電源を有し、前記第１の電源及び前記第２の電源のいずれか一方の通電があれば動作可能であるとともに、両方の通電がある場合は前記第１の電源を優先して動作する集積回路を用い、
   前記集積回路が、前記第１の電源の電圧を読むことで、前記第２の電源の存在を検知する手順を有することを特徴とする電池検出方法。

Images