JP2009115522A

JP2009115522A - 携帯電子機器の電池電圧検出回路

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Publication number: JP2009115522A
Application number: JP2007286869A
Authority: JP
Inventors: Osamu Yoshikawa; 治吉川
Original assignee: SMK Corp
Current assignee: SMK Corp
Priority date: 2007-11-05
Filing date: 2007-11-05
Publication date: 2009-05-28
Anticipated expiration: 2027-11-05
Also published as: JP4773414B2

Abstract

【課題】携帯電子機器を使用しない状態で、電圧検出回路に流れる漏れ電流を遮断し、バッテリーの消耗を防止する携帯電子機器の電池電圧検出回路を提供する。
【解決手段】第１電池の正極と電圧検出回路の入力端子間を導通若しくは絶縁する第１スイッチング素子と、高圧電源線に介在され、第２電池の正極と電圧検出回路の入力端子間を導通若しくは絶縁する第２スイッチング素子を備え、少なくともバッテリーが携帯電子機器への電源供給を停止している間に、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とを開制御し、バッテリーと電圧検出回路の入力端子間を絶縁する。
【選択図】図２

Description

本発明は、携帯電子機器の各回路素子に電源を供給するバッテリーの電池電圧を検出する電池電圧検出回路に関し、更に詳しくは、バッテリーの直列に接続した２個の電池の各電圧を検出する携帯電子機器の電池電圧検出回路に関する。

リモートコントロール送信機、携帯電話機などの携帯電子機器は、充電若しくは交換可能なバッテリーから電源の供給を受けて動作するが、その多くは、バッテリーの消耗によって使用中に突然動作が停止しないように、使用中のバッテリーの電圧を検出する電圧検出回路と、検出した電圧から得るバッテリーの寿命をＬＣＤ等に表示する電池残量表示手段を備えている（特許文献１参照）。

図４は、この電圧検出回路と電池残量表示手段を備えた携帯用ＡＶ機器１００のブロック図であり、バッテリー１０１は、２つの電池１０１ａ、１０１ｂを直列に接続し、２．４Ｖの電圧を出力している。バッテリー１０１の２．４Ｖの出力電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２により４Ｖに昇圧され、携帯用ＡＶ機器１００のコントローラ１０３等の各回路を駆動する電源として供給される。

バッテリー１０１の正極と負極は、それぞれ同一抵抗値Ｒ１の抵抗を介してオペアンプ１０４の非反転入力端子と反転入力端子に接続し、その出力端子がコントローラ１０３に内蔵のＡ／Ｄコンバータ１０５の入力に接続している。また、オペアンプ１０４の出力端子と反転入力端子間及び非反転入力端子と接地間には、同一抵抗値Ｒ２の抵抗が接続され、これによってオペアンプ１０４の出力端子に、バッテリー１０１の両極間の電圧ＶにＲ２／Ｒ１を乗じた電圧Ｖoutが表れる。

Ａ／Ｄコンバータ１０５は、その出力側に接続されたコントローラ１０３の制御部１０６が、デジタル基準電圧値Ｖc’と比較処理可能なように、この電圧Ｖoutをデジタル電圧値Ｖout’にＡＤ変換する。制御部６は、バッテリー１０１の電源電圧を表すデジタル電圧値Ｖout’がデジタル基準電圧値Ｖc’を下回る場合に、バッテリー１０１が消耗したものと判断し、表示器１０７へ「電池切れマーク」を表示する。これにより操作者は、バッテリー１０１が消耗し、携帯用ＡＶ機器１００の動作が停止する前に、バッテリー１０１を充電若しくは電池１０１ａ、１０１ｂを交換し、対処できる。

図４に示す携帯用ＡＶ機器１００は、バッテリー１０１を常時接続しているので、携帯用ＡＶ機器１００を使用しない間にも、機器の１００の各回路に暗電流が流れ、バッテリー１０１が消耗する。

そこで、図５に示す電圧検出回路を有するバッテリーパック１１０は、電子機器１１１に装着されていないときに、内蔵するバッテリー１１２から電子機器１１１の負荷１１３への電流を遮断するスイッチ回路１１４を備えている（特許文献２参照）。バッテリーパック１１０に内蔵されたバッテリー１１２は、３個の電池セル１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃを直列に接続してなるもので、各電池セル１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの電圧は、保護回路１１５を介して接続されたマイコン１１６の電圧測定回路１１７、ＡＤ変換器１１８によってデジタル情報として検出される。このバッテリー１１２の電池電圧情報は、記憶回路１１９に記憶されるとともに、電子機器１１１に内蔵の電源マイコン１２０に出力され、電池セル１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの残量が予測される。

また、電子機器１１１の電源マイコン１２０は、バッテリーパック１１０の装着を検出し、バッテリーパック１１１が装着されているか否かを示す着脱検出信号ＳＩＧをマイコン１１６へ出力する。バッテリーパック１１０のマイコン１１６が、この着脱検出信号ＳＩＧから電子機器１１１から抜去されたことを検出すると、保護回路１１５によってスイッチ回路１１４を開制御し、バッテリー１１２から負荷１１３へ流れる電流を遮断し、バッテリー１１２の過放電を防止している。

特開平８−２０５４１０号公報（明細書項目０００２乃至０００６、図２）特開２００４−３０４９４０公報（明細書項目００３５乃至００５１、図５）

しかしながら上記各従来の携帯用ＡＶ機器１００とバッテリーパック１１０のいずれも、バッテリー１０１、１１２の出力電圧を検出するために、負荷の接続の有無にかかわらずＡ／Ｄコンバータ１０５、ＡＤ変換器１１８が接続されているので、スイッチ回路１１４により負荷１１３に流れる電流を遮断しても、これらの内部抵抗に微小ながら電流が流れ、外部から電源の供給を受けない携帯電子機器のバッテリーの電池が消耗する。

携帯電子機器内の負荷がバッテリーからの電源供給を受けていない間に、バッテリーの電源を遮断する電源スイッチに連動させれば、電池電圧検出回路をバッテリーから遮断させることが容易であるが、図４に示すＤＣ／ＤＣコンバータ１０２のような昇圧回路で昇圧された電源を内部回路に供給する携帯電子機器では、電源スイッチの操作と内部回路への電源供給が同期しない。そこで、内部のスイッチング制御回路から遮断制御する半導体スイッチング素子であって、特にスイッチング制御回路に電源が供給されていない間にゲート電圧が低下しオフ動作するＮＰＮ形トランジスタを、バッテリーから遮断させるスイッチング素子とすることが考えられるが、出力側となるエミッタに、ベース−エミッタ間の電圧が含まれ、電池の出力電圧がそのまま表れないので、電圧検出回路で電池の出力電圧を正確に検出できないという問題がある。

また、図４に示す携帯電子機器１００の電圧検出回路は、個々の電池１０１ａ、１０１ｂの電圧を検出していないが、直列に接続したバッテリー１０１から充分な出力電圧が得られても、一方の電池が消耗して所定の出力電圧が得られないと、他方の電池がその電池を充電する充電現象が生じ、電池の液漏れが生じるという問題があった。そこで、図５のバッテリーパック１１０では、各電池セル１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの電圧測定回路１１７で検出しているが、各電池セル毎に電圧測定回路１１７に接続する回路を保護回路１１５内に設け、その回路毎にスイッチ制御回路を設ける必要があり、回路部品数が増加するものとなった。

一方、直列に接続した各電池の正極と電圧検出回路の接続を切り換えて、各電池の正極の電位を検出し、その電位差から各電池の出力電圧を検出する場合には、各正極の電位のレベルが全く異なるので、最も高い電位となる直列に接続した高圧側の電池の正極の電位に合わせてＡ／Ｄコンバータの入力電圧範囲を設定すると、他の電池の電位を正確に検出できないという問題があった。

本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、携帯電子機器を使用しない状態で、電圧検出回路に流れる漏れ電流を遮断し、バッテリーの消耗を防止する携帯電子機器の電池電圧検出回路を提供することを目的とする。

また、電池の出力電圧を降下させずに電圧検出回路へ出力するトランジスタを用いて、携帯電子機器を使用しない状態で、電池と電圧検出回路間を遮断する携帯電子機器の電池電圧検出回路を提供することを目的とする。

更に、２個の電池と電圧検出回路間をそれぞれ接離する２つのスイッチング素子の動作を一つのスイッチ制御回路で制御する携帯電子機器の電池電圧検出回路を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、請求項１の携帯電子機器の電池電圧検出回路は、第１電池の正極に第２電池の負極を接続し、直列に接続した第１電池と第２電池とからなり、携帯電子機器へ電源を供給するバッテリーと、第１電池の正極に接続する低圧側電源線と、第２電池の正極に接続する高圧側電源線に選択的に接続し、低圧側電源線の第１電圧と高圧側電源線の第２電圧とから、第１電池と第２電池の電圧を検出する電圧検出回路と、低圧側電源線に介在され、第１電池の正極と電圧検出回路間を導通若しくは絶縁する第１スイッチング素子と、高圧側電源線に介在され、第２電池の正極と電圧検出回路間を導通若しくは絶縁する第２スイッチング素子と、第２スイッチング素子と電圧検出回路間の高圧側電源線に介在され、第２電池の正極の電圧を略１／２に分圧し、第２電圧として電圧検出回路へ出力する分圧抵抗と、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とを、同時に開制御する「Ｌ」信号と、同時に閉じ制御する「Ｈ」信号を出力する制御端子を有するスイッチ制御回路とを備え、スイッチ制御回路は、少なくともバッテリーが携帯電子機器への電源供給を停止している間に、制御端子が「Ｌ」信号を出力することにより、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とを開制御し、バッテリーと電圧検出回路間を絶縁することを特徴とする。

スイッチ制御回路は、少なくともバッテリーが携帯電子機器への電源供給を停止している間に、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とを開制御するので、第１電池と第２電池から電圧検出回路内に電流が流れず、バッテリーが消耗しない。

第２電池の正極の電圧は、分圧抵抗によって略１／２に分圧した第２電圧として電圧検出回路へ出力されるので、第１電池の正極の電圧を表す第１電圧とほぼ等しく、第１電池と第２電池の電圧よりわずかに高い電圧を電圧検出回路の入力電圧範囲に設定することにより、いずれの電圧も精度良く検出できる。第１電池の出力電圧は、電圧検出回路で検出する第１電圧から、第２電池の出力電圧は、電圧検出回路で検出する第２電圧と第１電圧の差電圧から、バッテリーの出力電圧は、電圧検出回路で検出する第２電圧を略２倍した電圧から、それぞれ得られる。

請求項２の携帯電子機器の電池電圧検出回路は、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子を、エミッタを第１電池の正極に接続し、コレクタを電圧検出回路に接続させた第１ＰＮＰ形トランジスタと、エミッタを第２電池の正極に接続し、コレクタを分圧抵抗の入力側に接続させた第２ＰＮＰ形トランジスタとで構成し、エミッタを接地し、ベースをスイッチ制御回路の制御端子に接続させたＮＰＮ形トランジスタと、第１ＰＮＰ形トランジスタのベースにアノードを接続させたダイオードとを更に備え、ＮＰＮ形トランジスタのコレクタを、ダイオードのカソードと、第２ＰＮＰ形トランジスタのベースに接続することを特徴とする。

スイッチ制御回路の制御端子から「Ｌ」信号が出力されると、ＮＰＮ形トランジスタは遮断状態となり、第１ＰＮＰ形トランジスタと第２ＰＮＰ形トランジスタの各ベース電位は、コレクタの電位に等しく、第１ＰＮＰ形トランジスタと第２ＰＮＰ形トランジスタのエミッタ−コレクタ間は遮断される。従って、バッテリーが携帯電子機器への電源供給を停止し、スイッチ制御回路の制御端子が「Ｌ」レベルとなった状態で、第１電池と第２電池は、電圧検出回路の入力端子と絶縁される。

遮断状態の第１ＰＮＰ形トランジスタと第２ＰＮＰ形トランジスタの各ベース間には、低圧側となる第１ＰＮＰ形トランジスタのベースから高圧側となる第２ＰＮＰ形トランジスタのベースの方向を順方向とするダイオードが接続されるので、第１ＰＮＰ形トランジスタと第２ＰＮＰ形トランジスタ若しくはこれらのバイアス抵抗を介して第２電池の正極から第１電池の正極へ電流が流れることがなく、バッテリーが消耗しない。

スイッチ制御回路の制御端子から「Ｈ」信号が出力されると、ＮＰＮ形トランジスタは飽和状態となりエミッタが接地電位となる。これにより、第１ＰＮＰ形トランジスタと第２ＰＮＰ形トランジスタの各ベース電位は略接地電位となり、エミッタ−コレクタ間が導通する。第１ＰＮＰ形トランジスタと第２ＰＮＰ形トランジスタのコレクタには、エミッタの電位がそのまま表れるので、スイッチング素子による電圧降下がなく、第１電池の正極の電位は、第１電圧として電圧検出回路の入力端子に出力され、第２電池の正極の電位は、分圧抵抗により１／２に分圧された第２電圧として電圧検出回路の入力端子に出力される。

請求項３の携帯電子機器の電池電圧検出回路は、スイッチ制御回路は、バッテリーの電源電圧を昇圧する昇圧回路の出力で動作し、昇圧回路は、制御端子から「Ｈ」信号が出力される間に動作し、「Ｌ」信号が出力される間に動作を停止することを特徴とする。

バッテリーの第１電池と第２電池は、昇圧回路の動作に連動し、昇圧回路の動作が停止している間に電圧検出回路との接続が遮断される。

請求項４の携帯電子機器の電池電圧検出回路は、スイッチ制御回路は、表示手段の表示を表示制御するマイクロコンピュータに内蔵され、マイクロコンピュータは、電圧検出回路で検出した第１電池若しくは第２電池の電圧から、使用寿命を越えた第１電池若しくは第２電池の充電若しくは交換を促す表示を表示手段に表示することを特徴とすることを特徴とする。

電圧検出回路で検出した第１電池若しくは第２電池の電圧が所定の基準電圧以下となることから、充電若しくは交換を促す使用寿命を越えた電池が表示手段に表示される。

請求項１の発明によれば、携帯電子機器を使用しない状態で、電圧検出回路に流れる漏れ電流が遮断され、バッテリーが消耗しないので、電池を交換したり充電することなく、携帯電子機器を長期間使用できる。

第１電池と第２電池の出力電圧を、同一の電圧検出回路で精度良く検出できる。

請求項２の発明によれば、電池の出力電圧を降下させずに電圧検出回路へ出力するトランジスタを用いて、携帯電子機器を使用しない状態で電池と電圧検出回路間を遮断することができる。

更に、２個の電池と電圧検出回路間をそれぞれ接離する２つのスイッチング素子となる第１ＰＮＰ形トランジスタと第２ＰＮＰ形トランジスタの動作を、一つのスイッチ制御回路で制御することができる。

更に、第１ＰＮＰ形トランジスタと第２ＰＮＰ形トランジスタが開制御されている間に、第１電池と第２電池の正極間の電位差による電流はダイオードで遮断され、電池は消費されない。

請求項３の発明によれば、昇圧回路の動作を制御する制御信号を利用して、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子を開閉制御するスイッチ制御回路の制御信号とすることができる。

請求項４の発明によれば、表示手段による表示により、いずれかの電池の出力電圧不足やバッテリーの消耗を知ることができるので、充電や電池の交換により、電池の液漏れ、携帯電子機器の使用中の突然の中断を予防できる。

以下、本発明の第１実施の形態に係る携帯電子機器の電池電圧検出回路１を、図１乃至図３を用いて説明する。図１は、電池電圧検出回路１を備えた携帯電子機器である携帯無線通信機器１０の回路図、図２は、電池電圧検出回路１の要部であるスイッチ回路６の回路図、図３は、携帯無線通信機器１０の各部の信号波形を示す波形図である。

本実施の形態に係る携帯無線通信機器１０は、近距離無線通信技術であるブルートゥース（商標）を用いて、被制御機器を遠隔制御するリモートコントロール送信機である。ブルートゥースは、免許なしで自由に使うことのできる２．４５ＧＨｚ帯の電波を利用するもので、赤外制御信号を用いる従来の遠隔制御方式と比較して、バッテリーの消費電力が小さく、機器間の距離が１０ｍ以内であれば、障害物があっても制御信号が到達することから、家庭内等で使用する携帯のリモートコントロール送信機に採用されつつある。

携帯無線通信機器１０の全体は、直流１．５Ｖを出力電圧とする第１電池３Ａと第２電池３Ｂを直列に接続したバッテリー３を電源として動作するが、このブルートゥースにより外部機器（被制御機器）との無線通信を制御するマイクロコンピュータで構成されるブルートゥース通信モジュール（以下、通信モジュールという）２は、通常のマイクロコンピュータなどに比べて動作電圧が高く、第１電池３Ａと第２電池３Ｂを直列に接続しても得られない３．５Ｖの電圧で動作するので、昇圧回路４で３．５Ｖに昇圧した出力電圧を供給し、動作させている。

一方、通信モジュール２は、ペアリングした特定の被制御機器との無線通信の開始及び終了の際に、所定の通信確立処理と通信終了処理を行う必要があり、電源スイッチ５の操作で直ちに通信モジュール２の電源を制御することができず、これらの処理に合わせて電源を制御するために、電源スイッチ５の停止信号を入力する停止信号入力端子ＰＷＩと、昇圧回路４の動作を制御する制御信号を出力する制御端子ＰＷとを有してる。

昇圧回路４の動作を制御する制御信号は、図１に示すように、スイッチ回路６の低圧側スイッチング素子２１と高圧側スイッチング素子２３を開閉制御する制御信号を兼ね、通信モジュール２に内蔵のスイッチ制御回路１８の制御端子ＰＷから出力される。通信モジュール２は、更に、図示しないＡ／Ｄコンバータと、低圧側入力端子７ａと高圧側入力端子７ｂを選択的にＡ／Ｄコンバータの入力へ接続する切換スイッチとを有する電圧検出回路７を内蔵している。低圧側入力端子７ａは、低圧側スイッチング素子２１を介して第１電池３Ａの正極３ａに接続する低圧側電源線２０に接続し、高圧側入力端子７ｂは、高圧側スイッチング素子２３を介して第２電池３Ｂの正極３ｂに接続する高圧側電源線２２に接続し、これにより、電圧検出回路７は、低圧側入力端子７ａと高圧側入力端子７ｂに入力される電位から、第１電池３Ａと第２電池３Ｂの出力電圧を検出する。

通信モジュール２には、図中８_Ｂ、８_Ｇ、８_Ｙで示す青色、緑色、黄色の発光ダイオードが接続され、内蔵するＬＥＤドライバによりこれらの３個の発光ダイオード８の点滅を制御し、点滅の組み合わせで被制御機器との無線通信状況と電圧検出回路７で検出する第１電池３Ａ若しくは第２電池３Ｂの出力電圧情報を表示し、操作者が確認できるようにしている。

携帯無線通信機器１０は、操作者によるデータ入力手段として、タッチパッドへの操作位置を検出するタッチパッドモジュール９を備え、タッチパッドモジュール９に接続するメインコントローラ１１は、タッチパッドモジュール９が検出した操作位置から対応するデータを図示しない記憶部から読み出し、そのデータが被制御機器を制御する制御データである場合には、通信モジュール２へ出力する。通信モジュール２は、入力された制御データをブルートゥースのフォーマットに従った無線通信信号に含めて、被制御機器へ送信し、被制御機器を遠隔制御する。これらのタッチパッドモジュール９とメインコントローラ１１とは、通信モジュール２が無線通信を行わない間は起動させる必要がないので、通信モジュール２による電源制御で起動するようになっている。

スイッチ回路６の低圧側スイッチング素子２１と高圧側スイッチング素子２３は、それぞれ図２に示すように、ＰＮＰ形トランジスタで構成されている。低圧側スイッチング素子となる第１ＰＮＰ形トランジスタ２１のエミッタは、低圧側電源線２０を介して第１電池３Ａの正極３ａに接続し、コレクタは、電圧検出回路７の低圧側入力端子７ａに接続し、ベースは、抵抗を介して逆流防止素子を構成するダイオード２５のアノードに接続している。また、高圧側スイッチング素子を構成する第２ＰＮＰ形トランジスタ２３はのエミッタは、高圧側電源線２２を介して第２電池３Ｂの正極３ｂに接続し、コレクタは、分圧抵抗２６を構成する抵抗Ｒ１の一側に接続し、ベースは、抵抗を介してダイオード２５のカソードと制御用トランジスタとなるＮＰＮ形トランジスタ２４のコレクタに接続している。

分圧抵抗２６は、等しい抵抗値の抵抗Ｒ１、Ｒ２を直列に接続し、抵抗Ｒ２の一側を接地させてなるもので、その中間タップを、電圧検出回路７の高圧側入力端子７ｂに接続させている。これにより、第２ＰＮＰ形トランジスタ２３のコレクタに表れる電圧は、１／２に分圧され、高圧側入力端子７ｂに入力される。

ＮＰＮ形トランジスタ２４は、エミッタを接地し、ベースを抵抗を介してスイッチ制御回路１８の制御端子ＰＷへ接続させている。尚、第１ＰＮＰ形トランジスタ２１、第２ＰＮＰ形トランジスタ２２及びＮＰＮ形トランジスタ２４の各エミッタとベース間には、図示するようにバイアス抵抗が接続されている。

スイッチ制御回路１８の制御端子ＰＷは、このＮＰＮ形トランジスタ２４が飽和状態となるベース電圧を加える「Ｈ」信号と、ベース電圧を接地電位として遮断状態とする「Ｌ」信号のいずれかを出力する。従って、制御端子ＰＷが「Ｈ」信号を出力すると、ＮＰＮ形トランジスタ２４のコレクタ−エミッタ間が導通し（以下、飽和状態のトランジスタをＯＮ動作という）、第１ＰＮＰ形トランジスタ２１のバイアス抵抗とダイオード２５を経由して第１電池３Ａの正極３ａから電流が流れ、第１ＰＮＰ形トランジスタ２１はＯＮ動作する。同時に、第２ＰＮＰ形トランジスタ２３のバイアス抵抗を経由して第２電池３Ｂの正極３ｂからも電流が流れ、第２ＰＮＰ形トランジスタ２３もＯＮ動作する。

また、制御端子ＰＷが「Ｌ」信号を出力すると、ＮＰＮ形トランジスタ２４のコレクタ−エミッタ間が遮断され（以下、遮断状態のトランジスタをＯＦＦ動作という）、第１ＰＮＰ形トランジスタ２１と第２ＰＮＰ形トランジスタ２３の各バイアス抵抗に電流が流れないので、各ベースとエミッタの電圧は等しく、いずれもＯＦＦ動作する。このとき、第２電池３Ｂの正極３ｂと等電位の第２ＰＮＰ形トランジスタ２３のベース電圧は、第１電池３Ａの正極３ａと等電位の第１ＰＮＰ形トランジスタ２１のベース電圧より高く、両者間に電位差が生じるが、第１ＰＮＰ形トランジスタ２１から第２ＰＮＰ形トランジスタ２３の方向を順方向とするダイオード２５が介在するので、この間に第２電池３Ｂの正極３ｂから第１電池３Ａの正極３ａへの電流は流れず、第１ＰＮＰ形トランジスタ２１と第２ＰＮＰ形トランジスタ２３のＯＦＦ動作中に、バッテリー３は消費されない。

昇圧回路４は、２個の第１電池３Ａと第２電池３Ｂからなるバッテリー３から出力される３．０Ｖの電源電圧を３．５Ｖに昇圧して、通信モジュール２、メインコントローラ１１等へ供給するものであり、その入力端子４ａに制御端子ＰＷから「Ｈ」信号が入力されたときに、昇圧動作を行い、「Ｌ」信号が入力されたときに、昇圧動作を停止するように設定される。

電源スイッチ５は、自動復帰し、押圧操作を行っている間にのみ押圧操作信号を出力するモーメント動作型プッシュスイッチであり、操作摘みと一体で可動する可動接点５ｂは、操作摘みを押圧操作している間に第１電池３Ａの正極３ａに接続する固定接点５ａへ接続して３Ｖの電位となり、押圧操作せず自動復帰している間に、接地された固定接点５ｃに接続し接地電位となる。

可動接点５ｂは、カソードが昇圧回路４の入力端子４ａに接続させた逆流防止ダイオード１２のアノードと、アノードを通信モジュール２の停止信号入力端子ＰＷＩに接続させた逆流防止ダイオード１３のカソードに接続し、電源スイッチ５を押圧操作している間に、電源スイッチ５の可動接点５ｂから３Ｖの電位による「Ｈ」信号を出力するようにしている。逆流防止ダイオード１３のアノードは、更に、カソードに可動接点５ｂから「Ｈ」信号が入力された際に、停止信号入力端子ＰＷＩへ停止信号となる「Ｈ」信号が入力されるように、プルアップ抵抗１７を介して昇圧回路４の出力電源線１６に接続している。

また、昇圧回路４の入力端子４ａは、アノードを通信モジュール２の制御端子ＰＷに接続させた逆流防止ダイオード１４のカソードと、昇圧回路４の出力電源線１６に介在する遮断スイッチ１５の制御端子にも接続している。遮断スイッチ１５は、昇圧回路４の入力端子４ａに「Ｌ」信号が入力されている間、すなわち、昇圧回路４の動作が停止している間に開動作し、昇圧回路４の出力を携帯無線通信機器１０の各回路から完全に遮断し、動作停止中の各回路にバッテリー３から漏れ電流が流れ出ないようにしている。

以下、この電池電圧検出回路１を備えた携帯無線通信機器１０の動作を説明する。携帯無線通信機器１０全体の動作を停止させている停止状態では、電源スイッチ５を押圧操作していないので、可動接点５ｂは接地電位で昇圧回路４の入力端子４ａには「Ｌ」信号が入力され、昇圧回路４の動作は停止し、遮断スイッチ１５も開制御され、携帯無線通信機器１０内の各回路へバッテリー３から電流が流れない。

また、電源の供給を受けずに動作が停止している通信モジュール２の制御端子ＰＷからは、「Ｌ」信号が出力されるので、スイッチ回路６の第１ＰＮＰ形トランジスタ２１と第２ＰＮＰ形トランジスタ２３は、いずれもＯＦＦ動作し、昇圧回路４の低圧側入力端子７ａと高圧側入力端子７ｂは、第１電池３Ａの正極３ａと第２電池３Ｂの正極３ｂとから遮断される。従って、Ａ／Ｄコンバータのラダー抵抗など昇圧回路４の内部抵抗をバッテリー３からの電流が流れず、バッテリー３が消費されない。

また、スイッチ回路６においても、ダイオード２５によって、第１ＰＮＰ形トランジスタ２１と第２ＰＮＰ形トランジスタ２３の各バイアス抵抗を流れようとする電流が遮断される。

携帯無線通信機器１０を起動させる為に操作者が電源スイッチ５を押圧操作すると、可動接点５ｂの電位は接地電位から「Ｈ」信号を出力する電圧の３Ｖとなり、図３のニに示すように、逆流防止ダイオード１２を介して昇圧回路４の入力端子４ａへ「Ｈ」信号が出力される。これにより、昇圧回路４は昇圧動作を開始するとともに、遮断スイッチ１５が閉じ、３．５Ｖに昇圧した出力電圧が出力電源線１６を介して通信モジュール２に供給され、通信モジュール２が起動する。

起動した通信モジュール２は、ペアリングした特定の被制御機器との通信確立処理をブートプログラムにより実行し、通信が確立できた場合には、図３のハに示すように、制御端子ＰＷから逆流防止ダイオード１４を介して昇圧回路４の入力端子４ａとスイッチ回路６の制御用トランジスタ２４へ「Ｈ」信号を連続出力する。

制御端子ＰＷから「Ｈ」信号を連続出力する通信モジュール２は、その後に電源スイッチ５の押圧操作を中止しても、図３のニに示すように、昇圧回路４の入力端子４ａへ「Ｈ」信号が入力されているので、昇圧回路４が動作を停止することがなく、通信モジュール２は、３．５Ｖの電圧の供給を受けて連続動作する。また、メインコントローラ１１とタッチパッドモジュール２等の携帯無線通信機器１０内の他の回路、回路素子は、連続動作する通信モジュール２の電源制御によって起動する。

一方、この制御端子ＰＷが「Ｈ」信号を出力するまでの同図に示すＴ_１時間経過前に電源スイッチ５の押圧操作を中止すると、昇圧回路４の動作が停止し、通信モジュール２は連続動作に移行しない。つまり、電源スイッチ５は、制御端子ＰＷが「Ｈ」信号を出力するまでのＴ_１時間以上の押圧操作で、通信モジュール２を連続動作させるトリガー信号を発生する。

同時に、スイッチ回路６の制御用トランジスタ２４に「Ｈ」信号が出力されることにより、第１ＰＮＰ形トランジスタ２１と第２ＰＮＰ形トランジスタ２３はＯＮ動作し、それぞれのコレクタ−エミッタ間を導通させる。第１ＰＮＰ形トランジスタ２１がＯＮ動作することによって、第１電池３Ａの正極３ａと電圧検出回路７の低圧側入力端子７ａが接続し、低圧側入力端子７ａに正極３ａの電圧が入力される。また、第２ＰＮＰ形トランジスタ２３がＯＮ動作することによって、第２電池３Ｂの正極３ｂと分圧抵抗２６の一側が接続し、電圧検出回路７の高圧側入力端子７ｂに、正極３ｂの電圧の１／２の電圧が電圧検出回路７の高圧側入力端子７ｂに入力される。正極３ｂの電圧は、正極３ａの電圧のほぼ２倍であるので、低圧側入力端子７ａと高圧側入力端子７ｂに入力される電圧は、ほぼ１．５Ｖの同レベルであり、入力をいずれかに選択的に切り替えて接続するＡ／Ｄコンバータは、入力電圧範囲（例えば、ｒｅｆ＋と接地電位間）をこの予測される１．５Ｖよりわずかに大きい範囲に設定することにより、精度良く各端子７ａ、７ｂから入力される電圧をデジタル値として出力できる。

電圧検出回路７は、Ａ／Ｄコンバータの入力を各端子７ａ、７ｂのいずれかに切り換え接続し、高圧側入力端子７ｂの入力電圧を２倍にしてバッテリー３の出力電圧を、低圧側入力端子７ａの入力電圧から第１電池３Ａの出力電圧を、高圧側入力端子７ｂの入力電圧と低圧側入力端子７ａの入力電圧の差電圧から第２電池３Ｂの出力電圧を検出する。

電圧検出回路７によるこれらの出力電圧の検出は、少なくとも通信モジュール２が動作している間の所定周期で実行され、通信モジュール２は、これらのいずれかの出力電圧が予め設定する許容出力電圧以下となったときには、第１電池３Ａ若しくは第２電池３Ｂが消耗し、充電若しくは交換する必要があることを発光ダイオード８を点滅制御して知らせる。

連続動作している通信モジュール２は、通信モジュール２自体による電源制御若しくは操作者による電源スイッチ５の押圧操作によって、その連続動作を停止する。前者は、例えば通信モジュール２が、通信障害など連続動作を停止させる必要があると判断した場合や、発光ダイオード８により、第１電池３Ａ若しくは第２電池３Ｂの充電若しくは交換を促しても行われず、バッテリー３の電源電圧不足で動作を連続させることが困難と予想される場合である。以下、この一例を、通信モジュール２がバッテリー３の電源電圧不足と判断し、連続動作を停止する場合で説明する。

通信モジュール２が連続動作している間は、制御端子ＰＷから「Ｈ」信号が連続出力されているので、電圧検出スイッチ６、６が閉じ制御され、電圧検出回路７は、各バッテリー３の電源電圧を監視可能となっている。電圧検出回路７が、バッテリー３の消耗を検出し、通信モジュール２が、通信モジュール２の動作が停止すると予測した場合には、３個の発光ダイオード８の点灯若しくは点滅制御して、操作者へバッテリー３の交換若しくは充電を促した後、通信相手先との通信終了処理と、携帯無線通信機器１０内の他の回路、モジュールへの電源供給を停止し（以下、終了処理という）、各回路、回路素子の動作を停止させる。その後、制御端子ＰＷから「Ｌ」信号を出力し、昇圧回路４の動作を停止させる。その結果、通信モジュール２への電源供給が停止され、携帯無線通信機器１０の全体を停止状態にもどる。また、制御端子ＰＷから「Ｌ」信号を出力することにより、スイッチ回路６の第１ＰＮＰ形トランジスタ２１と第２ＰＮＰ形トランジスタ２３がＯＦＦ動作し、電圧検出回路７と第１電池３Ａ若しくは第２電池３Ｂ間が遮断される。

後者の操作者による電源スイッチ５の押圧操作は、通信モジュール２が連続動作している間に、電源スイッチ５を所定時間押圧操作する。この押圧操作の間、可動接点５ｂに接続する逆流防止ダイオード１３のカソード側は、接地電位から３Ｖの電位となり、逆流防止ダイオード１３に逆電圧が加わる。その結果、接地電位となっていた停止信号入力端子ＰＷＩの電位は、プルアップ抵抗１７を介して接続する出力電源線１６の３．５Ｖの電位となり、図３のホに示すように、押圧操作の間に停止信号入力端子ＰＷＩに「Ｈ」信号が入力されることになる。連続動作中の通信モジュール２は、停止信号入力端子ＰＷＩに入力される「Ｈ」信号を、通信モジュール２の動作停止を求める停止信号とみなし、終了処理後に、図３のハに示すように、制御端子ＰＷから「Ｌ」信号を出力し、昇圧回路４の動作を停止させる。その結果、通信モジュール２への電源供給が停止され、携帯無線通信機器１０の全体を停止状態にもどる。「Ｌ」信号が出力されることにより、１ＰＮＰ形トランジスタ２１と第２ＰＮＰ形トランジスタ２３もＯＦＦ動作し、電圧検出回路７と第１電池３Ａ若しくは第２電池３Ｂ間が遮断される。

本実施の形態によれば、スイッチ回路６において、第１ＰＮＰ形トランジスタ２１と第２ＰＮＰ形トランジスタ２３の開閉制御に一つの制御用トランジスタ２４を共用することができる。また、一つの制御用トランジスタ２４を共用するために、制御用トランジスタ２４のコレクタを第１ＰＮＰ形トランジスタ２１と第２ＰＮＰ形トランジスタ２３のベースに接続しても、ＯＦＦ動作中にこれらの共通接続部を介してバッテリー３の電流が流れることがなく、バッテリー３の出力を停止している間の漏れ電流によるバッテリー３の消耗を防ぐことができる。

また、低圧側スイッチング素子２１と高圧側スイッチング素子２３をＰＮＰ形トランジスタで構成しているので、出力側となるコレクタには入力側のエミッタとほぼ同電位が表れ、スイッチング素子２１、２３による電圧降下の影響を受けずに、電圧検出回路７で第１電池３Ａと第２電池３Ｂの出力電圧を検出できる。

上述の実施の形態では、低圧側スイッチング素子２１と高圧側スイッチング素子２３にバイポーラ・トランジスタを用いているが、電圧降下トランジスタ（ＦＥＴ）を用いてもよい。

また、第１電池３Ａ若しくは第２電池３Ｂの出力電圧を許容出力電圧と比較して電池が使用寿命を越えたことを判別しているが、出力電圧を図示しない記憶部に記憶し、検出した出力電圧の変化から判別してもよい。

また、上述の実施の形態では、少なくとも昇圧回路４が昇圧動作を行っていない通信モジュール２が休止期間中に、電圧検出回路７をバッテリー３から絶縁させるので、制御端子ＰＷから出力する制御信号を、昇圧回路４の動作制御とスイッチ回路６のスイッチング制御に兼ねることが可能となっているが、それぞれ別の制御端子から個別に制御するものであってもよい。

更に、上述の各実施の形態は、携帯電子機器の一例として携帯無線通信機器で説明したが、外部から電源の供給を受けないバッテリーを電源として各部が動作する携帯電子機器であれば、携帯ゲーム機、ノート型パソコンなど他の機器の電池電圧検出回路であってもよい。

本発明は、２個の電池を直列に接続したバッテリーで各部が動作する携帯電子機器に適している。

本発明の第１の実施の形態に係る電池電圧検出回路１を備えた携帯無線通信機器１０の回路図である。電池電圧検出回路１の要部であるスイッチ回路６の回路図である。携帯無線通信機器１０の図１に示すイ乃至ホの各部の信号波形を示す波形図である。従来の電圧検出回路を備えた携帯用ＡＶ機器１００のブロック図である。スイッチ回路１１４を備えた従来のバッテリーパック１１０と電子機器１１１のブロック図である。

符号の説明

１電池電圧検出回路
２マイクロコンピュータ（通信モジュール）
３バッテリー
３Ａ第１電池
３ａ第１電池の正極
３Ｂ第２電池
３ｂ第２電池の正極
４昇圧回路
６スイッチ回路
７電圧検出回路
８表示手段
１０携帯電子機器
１８スイッチ制御回路
２０低圧側電源線
２１第１スイッチング素子（第１ＰＮＰ形トランジスタ）
２２高圧側電源線
２３第２スイッチング素子第（２ＰＮＰ形トランジスタ）
２４ＮＰＮ形トランジスタ
２５ダイオード
２６分圧抵抗

Claims

第１電池の正極に第２電池の負極を接続し、直列に接続した第１電池と第２電池とからなり、携帯電子機器へ電源を供給するバッテリーと、
第１電池の正極に接続する低圧側電源線と、第２電池の正極に接続する高圧側電源線に選択的に接続し、低圧側電源線の第１電圧と高圧側電源線の第２電圧とから、第１電池と第２電池の電圧を検出する電圧検出回路と、
低圧側電源線に介在され、第１電池の正極と前記電圧検出回路間を導通若しくは絶縁する第１スイッチング素子と、
高圧側電源線に介在され、第２電池の正極と前記電圧検出回路間を導通若しくは絶縁する第２スイッチング素子と、
第２スイッチング素子と前記電圧検出回路間の高圧側電源線に介在され、第２電池の正極の電圧を略１／２に分圧し、第２電圧として前記電圧検出回路へ出力する分圧抵抗と、
第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とを、同時に開制御する「Ｌ」信号と、同時に閉じ制御する「Ｈ」信号を出力する制御端子を有するスイッチ制御回路とを備え、
スイッチ制御回路は、少なくとも前記バッテリーが携帯電子機器への電源供給を停止している間に、制御端子が「Ｌ」信号を出力することにより、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とを開制御し、前記バッテリーと前記電圧検出回路間を絶縁することを特徴とする携帯電子機器の電池電圧検出回路。
エミッタを第１電池の正極に接続し、コレクタを電圧検出回路に接続して、第１スイッチング素子を構成する第１ＰＮＰ形トランジスタと、
エミッタを第２電池の正極に接続し、コレクタを分圧抵抗の入力側に接続して第２スイッチング素子を構成する第２ＰＮＰ形トランジスタと、
エミッタを接地し、ベースをスイッチ制御回路の制御端子に接続させたＮＰＮ形トランジスタと、
第１ＰＮＰ形トランジスタのベースにアノードを接続させたダイオードとを更に備え、
ＮＰＮ形トランジスタのコレクタを、前記ダイオードのカソードと、第２ＰＮＰ形トランジスタのベースに接続することを特徴とする請求項１に記載の携帯電子機器の電池電圧検出回路。
スイッチ制御回路は、バッテリーの電源電圧を昇圧する昇圧回路の出力で動作し、昇圧回路は、制御端子から「Ｈ」信号が出力される間に動作し、「Ｌ」信号が出力される間に動作を停止することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の携帯電子機器の電池電圧検出回路。
スイッチ制御回路は、表示手段の表示を表示制御するマイクロコンピュータに内蔵され、マイクロコンピュータは、電圧検出回路で検出した第１電池若しくは第２電池の電圧から、使用寿命を越えた第１電池若しくは第２電池の充電若しくは交換を促す表示を表示手段に表示することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の携帯電子機器の電池電圧検出回路。