JP2015049935A - 携帯端末システム、携帯端末、および、電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】電池パックの端子数を増加させることなく携帯端末が電池パックを認証することを可能とする。
【解決手段】電池パックに収容した感温素子を、温度端子を介して携帯端末本体側の測定用抵抗と直列に接続して基準電圧に接続し、感温素子による電池パックの温度を求めるようにした携帯端末において、電池パック側において、感温素子に並列に、ＩＤ抵抗素子と第１スイッチ手段との直列回路が接続され、基準電圧は、電池パックの温度を監視するときは低く、ＩＤ抵抗素子の抵抗値を算出する場合は高く切り替えられ、第１のスイッチ手段は温度端子の電位が高いときはオン、低いときはオフするよう調整され、基準電圧が低いときはＩＤ抵抗素子が切り離されて感温素子に電圧が印加されて電池パックの温度監視を行い、他方、基準電圧が高いときは、温度端子の電位も上昇して第１のスイッチ手段をオンし、感温素子とＩＤ抵抗素子との並列回路に電圧が印加される。
【選択図】図４

Description

本発明は、携帯端末が電池パックを認証するための技術に関する。

近年、スマートフォンやタブレット端末などの携帯端末が広く普及している。このような携帯端末の電源として、一般に二次電池を内蔵した電池パックが用いられる。携帯端末に用いる電池パックは、二次電池としてリチウムイオン電池を用い、リチウムイオン電池の温度を監視するためのサーミスタなど感温素子を備えたものが一般的である。
このような携帯端末は、一般に、専用の電池パックを使用することを前提として設計されている。そのため、専用品以外の電池パック、特に、専用品と特性の異なる社外品などが携帯端末に取り付けられると、適切な充放電制御を行えないことがある。社外品など携帯端末に適合しない電池パックが取り付けられることを防ぐ方法としては、電池パックの認証を行い、正規と認証した電池パックのみ取り付けを許可するようにするのが効果的である。

携帯端末が電池パックを認証する方法としては、電池パックと携帯端末の物理的形状に特徴を持たせる方法と、電池パックに認証用の回路を組み込む方法が知られている。電池パックと携帯端末の物理的形状に特徴を持たせる方法は、例えば、特許文献１に開示されているように、対応していない電池パックが装着された場合に電気的接触が起きないようにして、当該電池パックを使用できないようにする方法である。一方、認証用の回路としては、ＩＤ抵抗が用いられている。すなわち、電池パックに認証用端子を追加し、認証用端子にＩＤ抵抗を接続する。携帯端末は、認証用端子を用いて所定の抵抗値を持つＩＤ抵抗が接続されているか否かを判定することで、電池パックが専用品であるかを判定することができる。

特開２００３−３６８２８号公報

しかしながら、電池パックにＩＤ抵抗測定用の端子を設け、端子数を増加させることは、電池パックと携帯端末との接点の面積を増やすことになるため、携帯端末の小型化を図る際に障害となる。
本発明は、端子数を増加させることなくＩＤ抵抗を内蔵した電池パックと、その電池パックを認証することのできる携帯端末、およびこれらからなるシステムを提供することを目的とする。

本明細書において開示される携帯端末システムは、携帯端末本体の収容部に電池パックを組み込み、携帯端末本体の温度接点と電池パックの温度端子との接触により、電池パックに収容した感温素子を携帯端末本体の固定抵抗と直列に接続して、電池監視部から出力される基準電圧を前記固定抵抗と前記感温素子とに印加し、前記固定抵抗の両端に生じる電位差を監視して、感温素子による電池パックの温度を求めるようにした携帯端末システムであって、電池パックにおいて、前記感温素子に並列に、電池パックを認証するための固有の抵抗値を持つＩＤ抵抗素子と第１スイッチ手段との直列回路が接続される一方、携帯端末本体において、前記固定抵抗に並列に、前記ＩＤ抵抗素子と比べて抵抗値の十分小さい低抵抗素子と第２のスイッチ手段との直列回路が接続され、前記電池監視部は、電池パックの温度を監視するときは基準電圧を低く、ＩＤ抵抗素子の抵抗値を算出する場合は基準電圧を高くし、前記第１のスイッチ手段は前記温度端子の電位が高いときはオンとなり、低いときはオフとなり、前記第２のスイッチ手段は、電池パックの温度を監視するときはオフ、ＩＤ抵抗素子の抵抗値を算出する場合はオンするよう前記電池監視部によって制御されており、前記電池監視部が低い基準電圧に切り替わっているときは、前記第１のスイッチ手段、前記第２のスイッチ手段ともオフし、基準電圧が前記固定抵抗と前記感温素子の直列回路に印加されて電池パックの温度監視を行い、他方、高い基準電圧に切り替わると、それに伴って前記温度端子の電位も上昇して前記第１のスイッチ手段がオンとなるとともに、前記第２のスイッチ手段もオン制御されて、基準電圧に対しては、前記固定抵抗と前記低抵抗素子との並列回路と、前記感温素子と前記ＩＤ抵抗素子との並列回路とを直列接続した回路が接続され、かつ、その接続状態を前記ＩＤ抵抗素子の抵抗値を算出する間維持することを特徴とする。

上記の携帯端末システムによれば、電池パックの温度監視とＩＤ抵抗素子を用いた電池パックの認証とを一つの端子で実現でき、ＩＤ抵抗素子を用いた電池パックの認証のみに用いるような専用の端子を必要としない。したがって、電池パックの端子数を増加させる必要がなく、携帯端末、および、電池パックの小型化に奏功する。

（ａ）は実施の形態に係る携帯端末システム１の外観図、（ｂ）は実施の形態に係る携帯端末システム１の裏面のカバーを外した模式図。 実施の形態に係る電池パック１００の外観図。 実施の形態に係る携帯端末本体２００の機能ブロック図。 実施の形態に係るサーミスタ１１０、認証回路１２０、電池パック管理部２７０の回路図。 実施の形態に係る制御回路１２３の構成例。 実施の形態に係る携帯端末システム１の電池認証動作を示すフローチャート。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
＜システムの構成＞
実施の形態に係るシステムとしての携帯端末１の外観図を図１（ａ）に示す。携帯端末１は、例えば、スマートフォンである。なお、以下、携帯端末１がスマートフォンである場合について説明するが、携帯端末１は、タブレット端末、タブレット型パーソナルコンピュータ、携帯電話端末、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）など、電池パックを内蔵する任意の携帯端末であってよい。

図１（ｂ）は、携帯端末１の裏面のカバーを外した模式図である。図１（ｂ）に示すように、システムとしての携帯端末１は、電池パック１００と、電池パック１００を除いた本体部分である携帯端末本体２００とからなる。図２に、電池パック１００の外観図を示す。電池パック１００は、正端子１０１、負端子１０２、温度端子１０３の３つの端子を有する。電池パック１００と携帯端末本体２００とは、以下のように接続される。すなわち、電池パック１００の正端子１０１は、携帯端末本体２００の２つの正接点２０１と接続され、電池パック１００の負端子１０２は、携帯端末本体２００の２つの負接点２０２と接続され、電池パック１００の温度端子１０３は、携帯端末本体２００の温度接点２０３と接続される。

＜電池パック１００＞
まず、電池パック１００の構成について説明する。電池パック１００は、二次電池と、二次電池の温度を測定するための温感素子であるサーミスタ１１０と、認証回路１２０とを備えている。二次電池は、例えば、公称電圧３．７Ｖ、容量が１．５Ａｈのリチウムイオン電池である。

正端子１０１は、電池パック１００の内部において、二次電池の正極に接続されている。また、負端子１０２は同様に、電池パック１００の内部において、二次電池の負極に接続されている。電池パック１００は、正端子１０１と負端子１０２とを用いて、携帯端末本体２００に二次電池の電力を供給し、また、携帯端末本体２００から二次電池を充電するための電力の供給を受ける。

サーミスタ１１０は温感素子の一種であり、温度によって抵抗値が変化する特性を有している。サーミスタ１１０は、二次電池の表面に接触した状態、または、二次電池のごく近傍に設置されている。本実施の形態において、サーミスタ１１０の常温、例えば、２７℃における抵抗値Ｒ₁は約１０ｋΩである。サーミスタ１１０は、一端が認証回路１２０を介して温度端子１０３に接続され、他端は接地線に接続されている。

なお、本実施の形態において、電池パック１００の接地線は負端子１０２に接続されており、電池パック１００の接地線の電位は二次電池の負極と同じ電位である。
＜認証回路１２０＞
認証回路１２０は、図４に示すように、温度端子１０３とサーミスタ１１０との間に接続され、ＩＤ抵抗１２１と、スイッチ１２２と、制御回路１２３とを備えている。

ＩＤ抵抗１２１は、所定の抵抗値を持つ抵抗素子であり、例えば、チップ抵抗で実現される。ＩＤ抵抗１２１の一端はスイッチ１２２に接続され、他端は接地線に接続される。ＩＤ抵抗１２１の抵抗値Ｒ₂は、サーミスタ１１０の抵抗値Ｒ₁より十分小さく、例えば、５０Ωである。
スイッチ１２２は、制御回路１２３の出力がオンであれば温度端子１０３とＩＤ抵抗１２１とを電気的に接続し、制御回路１２３の出力がオフであれば温度端子１０３とＩＤ抵抗１２１とを電気的に切り離すスイッチング素子であり、例えば、ＭＯＳＦＥＴで実現される。

制御回路１２３は、温度端子１０３の電位に基づいてスイッチ１２２のオン制御およびオフ制御を行う。具体的には、接地線の電位を基準として温度端子１０３の電位が所定の電位Ｖ_IDと同一または高い場合、制御回路１２３はスイッチ１２２にオンを出力するオン制御を行い、接地線の電位を基準として温度端子１０３の電位がＶ_IDより低い場合は、制御回路１２３はスイッチ１２２にオフを出力するオフ制御を行う。所定の電位Ｖ_IDとは、例えば、接地線の電位を基準として２．８Ｖである。制御回路１２３は、例えば、図５に示すように、演算増幅器（オペアンプ）と定電圧回路で実現される。具体的には、非反転入力１３１は温度端子１０３に接続され、反転入力は、三端子レギュレータを用いた定電圧回路１４１を介して端子１３２で正端子１０１と接続され、出力１３３はスイッチ１２２に接続される。ここで、定電圧回路１４１は上述した所定の電位Ｖ_IDである２．８Ｖを出力する。また、正電源１３４、負電源１３５は、それぞれ正端子１０１、負端子１０２に接続される。このような構成により、制御回路１２３は温度端子１０３と定電圧回路の出力Ｖ_IDとの電位差を増幅して出力するので、温度端子１０３の電位がＶ_IDより高い場合は常にオンを出力し、温度端子１０３の電位がＶ_IDより低い場合は常にオフを出力することになる。

＜携帯端末本体２００＞
続いて、携帯端末本体２００の構成について説明する。図３に携帯端末本体２００の機能ブロック図を示す。携帯端末本体２００は、主制御部２１０、記憶部２２０、通信部２３０、入出力部２４０、電力管理部２５０を含む。
記憶部２２０は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の不揮発性メモリによって実現され、主制御部２２０で実行されるプログラムを記憶している。

通信部２３０は、例えば、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）やＩＥＥＥ８０２．１１ｎ、ＧＳＭ（登録商標）を介して携帯通信網やネットワークに接続するための手段である。
入出力部２４０は、例えば、ボタン、タッチパネル、スピーカ、マイクで構成され、ユーザによる操作指示の入力や、音声通信の相手に送信すべき音声を受け付ける。また、入出力部２４０は、ユーザに通知すべき情報を画面や音声で通知し、音声通信の相手から受信した音声を出力する。

主制御部２２０は、携帯端末本体２００全体の動作を制御する機能を有する。主制御部２２０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）が主記憶部にＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）および記憶部２２０に記憶されているプログラムをロードして実行することで実現される。
電力管理部２５０は、正接点２０１と負接点２０２とを介して電池パック１００に内蔵されている二次電池から電力を受け付け、携帯端末本体２００の各機能ブロックに電力を供給する機能を有する。また、電力管理部２５０は、携帯端末本体２００の表面に設けられた充電端子から電力を受け付け、電池パック１００に内蔵されている二次電池の充電を行う機能を有する。電力管理部２５０は、充放電制御部２６０と電池パック管理部２７０とを含む。

電池パック管理部２７０は、電池パック１００の認証動作と、サーミスタ１１０を用いた二次電池の温度管理とを行う機能を有する。詳しくは後述する。
充放電制御部２６０は、電池パック管理部２７０が取得した二次電池の温度と、二次電池の電圧、二次電池から取り出した電流の積算値、二次電池に供給した電流の積算値等を管理し、電池パック１００の充放電の制御を行う機能を有する。

なお、本実施の形態において、携帯端末本体２００の接地線は負接点２０２に接続されており、携帯端末本体２００の接地線の電位は、電池パック１００の接地線、および、二次電池の負極と同じ電位であるものとする。
＜電池パック管理部２７０＞
電池パック管理部２７０は、図４に示すように、制御回路２７１と、抵抗２７２と、抵抗２７３と、スイッチ２７４とを備えている。

抵抗２７２は、サーミスタ１１０の抵抗値を測定するための抵抗素子であり、一端が制御回路２７１の基準電圧端子２８１に接続され、他端が温度接点２０３に接続されている。抵抗２７２の抵抗値Ｒ₃は既知の固定値であり、望ましくは、常温におけるサーミスタ１１０の抵抗値Ｒ₁とほぼ同じであり、例えば、１０ｋΩである。
抵抗２７３は、ＩＤ抵抗１２１の抵抗値を測定するための抵抗素子であり、一端がスイッチ２７４に接続され、他端が温度接点２０３に接続されている。抵抗２７３の抵抗値Ｒ₄は既知の固定値であり、望ましくは、ＩＤ抵抗１２１の抵抗値Ｒ₂、および、サーミスタ１１０の抵抗値Ｒ₁と比べて十分小さな値であり、例えば、０．１Ωである。

スイッチ２７４は、制御回路２７１の制御端子２８２の出力がオンであれば温度接点２０３と抵抗２７３とを接続し、制御端子２８２の出力がオフであれば温度接点２０３と抵抗２７３とを切り離すスイッチング素子であり、例えば、ＭＯＳＦＥＴで実現される。
制御回路２７１は、温度接点２０３を介してサーミスタ１１０の温度の算出、および、ＩＤ抵抗１２１の抵抗値の算出を行う。制御回路２７１は、基準電圧端子２８１と、制御端子２８２と、電圧測定端子２８３、電圧測定端子２８４とを備えている。

基準電圧端子２８１は、温度接点２０３に電圧を印加するための端子である。制御回路２８１は、基準電圧端子２８１より２種類の電圧を出力することで、制御回路１２３を制御する。詳しくは後述する。
制御端子２８２は、スイッチ２７４を制御するための端子である。制御回路２７１は、サーミスタ１１０の温度の算出を行う場合には、制御端子２８２の出力をオフにし、抵抗２７３を回路から切り離す。一方、制御回路２７１は、ＩＤ抵抗１２１の抵抗値を測定する場合には、制御端子２８２の出力をオンにし、抵抗２７３を回路に接続させる。

電圧測定端子２８３、電圧測定端子２８４は、抵抗２７２および抵抗２７３の両端の電位差を測定するための端子である。
＜ＩＤ抵抗を用いた認証動作＞
図６を用いて、携帯端末本体２００がＩＤ抵抗１２１の抵抗値を測定して電池パック１００を認証する動作について説明する。なお、この動作は、携帯端末本体２００が電池パック１００の充電を開始する際に実行される。

まず、携帯端末本体２００の制御回路２７１は、制御端子２８２の出力をオフにし、スイッチ２７４をオフにする（ステップＳ１１）。この動作により、基準電圧端子２８１と温度接点２０３との間には、抵抗２７３が存在せず、抵抗２７２だけが接続されている状態となる。
次に、制御回路２７１は、基準電圧端子２８１より、制御回路１２３の所定の電位Ｖ_IDより低い電圧Ｖ_dd1（接地線電位基準）を出力する（ステップＳ１２）。例えば、制御回路２７１は、接地線電位を基準として２．６Ｖを基準電圧端子２８１より出力する。基準電圧端子２８１が電圧を出力する前は、基準電圧端子２８１と接地線との間の電位は等しいから、制御回路１２３はオフを出力し、スイッチ１２２はオフの状態である。したがって、基準電圧端子２８１と接地線との間は、抵抗２７２とサーミスタ１１０が直列に接続されている状態となっている。ここで、基準電圧端子２８１が電圧Ｖ_dd1を出力すると、抵抗２７２とサーミスタ１１０とは抵抗値がおよそ同程度であるから、温度端子１０３の電位は接地線の電位を基準としておよそＶ_dd1／２程度、すなわち約１．３Ｖとなる。Ｖ_ID＞Ｖ_dd1であるから、温度端子１０３の電位が接地線の電位を基準としてＶ_ID、すなわち２．８Ｖを超えることはない。したがって、制御回路１２３はオフを出力し、スイッチ１２２はオフのままとなる。

次に、制御回路２７１は、電圧測定端子２８４の電位を測定する（ステップＳ１３）。この動作により、抵抗２７２の一端と他端との間の電位差が取得できる。
次に、制御回路２７１は、ステップＳ１３の結果を基に、サーミスタ１１０の抵抗値を算出する（ステップＳ１４）。上述したように、ステップＳ１３が実行される時点において、スイッチ１２２とスイッチ２７４はいずれもオフになっているから、基準電圧端子２８１には抵抗２７２とサーミスタ１１０とが直列に接続されている状態となっている。したがって、サーミスタ１１０の抵抗値Ｒ₁は、接地線電位を基準として電圧測定端子２８４の電位をＶ_Aとすると、次の式で与えられる。

例えば、基準電圧端子２８１の出力電圧が２．６Ｖであり、ステップＳ１３における電圧測定端子２８４の電位の測定結果が接地線を基準として１．２５Ｖであるとすると、サーミスタ１１０の抵抗値Ｒ₁は上の式より、１．２５／（２．６−１．２５）×１０×１０³［Ω］≒９．２６［ｋΩ］であることが算出できる。
次に、制御回路２７１は、制御端子２８２の出力をオンにし、スイッチ２７４をオンにする（ステップＳ１５）。この動作により、基準電圧端子２８１と温度接点２０３との間には、抵抗２７３と抵抗２７２とが並列に接続される状態となる。

次に、制御回路２７１は、基準電圧端子２８１より、制御回路１２３がオンを出力する範囲の高い電圧Ｖ_dd2（接地線電位を基準）を出力する（ステップＳ１６）。例えば、制御回路２７１は、接地線電位を基準として３．０Ｖを基準電圧端子２８１より出力する。ここで、抵抗２７３の抵抗値は抵抗２７２の抵抗値と比べて非常に小さいため、基準電圧端子２８１と温度接点２０３との間の抵抗値は、ほぼ抵抗２７３の抵抗値となる。本実施の形態では、抵抗２７２の抵抗値が１０ｋΩ、抵抗２７３の抵抗値は０．１Ωなので、合成抵抗値はほぼ０．１Ωとなる。一方、サーミスタ１１０の抵抗値は９．２６ｋΩなので、基準電圧端子２８１と温度端子１０３との間でほとんど電圧降下が発生せず、温度端子１０３の電位は接地線電位を基準として２．８Ｖ以上となる。これにより、制御回路１２３はスイッチ１２２にオンを出力し、ＩＤ抵抗１２１がサーミスタ１１０と並列に接続される。なお、抵抗２７３の抵抗値０．１Ωは、ＩＤ抵抗１２１の抵抗値５０Ωと比べても非常に低いので、基準電圧端子２８１と温度端子１０３との間の電圧降下は無視できるほど小さく、基準電圧端子２８１と温度端子１０３との間でほとんど電圧降下が発生せず、温度端子１０３の電位は接地線電位を基準として２．８Ｖ以上となる。したがって、制御回路１２３はスイッチ１２２にオンを出力し続け、スイッチ１２２はオンになったままとなる。

次に、制御回路２７１は、電圧測定端子２８３と電圧測定端子２８４との電位差を測定する（ステップＳ１７）。これにより、抵抗２７２の一端と他端との間の電位差が取得できる。
次に、制御回路２７１は、ステップＳ１７の結果と、ステップＳ１４の結果を基に、ＩＤ抵抗１１２の抵抗値を算出する（ステップＳ１８）。上述したように、ステップＳ１７が実行される時点において、スイッチ１２２とスイッチ２７４はいずれもオンになっているから、基準電圧端子２８１には、抵抗２７２と抵抗２７３とが並列接続された回路と、サーミスタ１１０とＩＤ抵抗１２１とが並列接続された回路とが、直列に接続されている状態となっている。抵抗２７２と抵抗２７３との合成抵抗値は既知であるので、ステップＳ１４で説明したのと同様の方法で、サーミスタ１１０とＩＤ抵抗１２１との合成抵抗値を算出することができる。さらに、サーミスタ１１０の抵抗値はステップＳ１４で算出しているので、ＩＤ抵抗１２１の抵抗値を算出できる。

ここで、サーミスタ１１０とＩＤ抵抗１２１との合成抵抗値を算出する方法として、次のような近似を用いることができる。抵抗２７２と抵抗２７３との合成抵抗値はサーミスタ１１０とＩＤ抵抗１２１との合成抵抗値と比べて非常に小さいため、基準電圧端子２８１と接地線との間の抵抗値は、サーミスタ１１０とＩＤ抵抗１２１との合成抵抗値とほぼ同一とみなすことができる。また、抵抗２７２を流れる電流値は抵抗２７３を流れる電流値と比べて非常に小さいので、基準電圧端子２８１と接地線との間の電流値は、抵抗２７３を流れる電流値とほぼ同一であると見なすことができる。抵抗２７３を流れる電流値は、ステップＳ１７で測定した電圧測定端子２８３と電圧測定端子２８４との電位差を、抵抗２７３の抵抗値で除算することで取得できる。

以上をまとめると次のようになる。ＩＤ抵抗１２１の抵抗値Ｒ₂は、電圧測定端子２８３と電圧測定端子２８４との電位差をＶ_B-Aとすると、次の近似式で与えられる。

例えば、基準電圧端子２８１の電位が接地線の電位を基準として３．０Ｖであり、ＩＤ抵抗１２１の抵抗値Ｒ₂が５０［Ω］であれば、ステップＳ１７において測定される、電圧測定端子２８３と電圧測定端子２８４との電位差Ｖ_B-Aは６．０２ｍＶとなる。このとき、上記近似式でＩＤ抵抗の抵抗値Ｒ₂を算出すると、３．０×９．２６×１０³×０．１／（６．０２×１０^-3×９．２６×１０³−３．０×０．１）［Ω］≒５０．１［Ω］となる。したがって、近似による誤差は１％未満であり、近似式の精度が十分に高いことが分かる。

次に、制御回路２７１は、ステップＳ１８で算出したＩＤ抵抗の抵抗値が規定の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１９）。制御回路２７１は、例えば、専用品の電池パック１００におけるＩＤ抵抗１２１の値が５０Ωである場合、１０％の誤差の範囲内である４５Ω以上５５Ω以下を規定の範囲とする。制御回路２７１は、判定の結果、ＩＤ抵抗の抵抗値が規定の範囲内であれば（ステップＳ１９でＹｅｓ）、電池パックが専用品であると判断し、正常認証として処理を終了する。

一方、ステップＳ１８で算出したＩＤ抵抗の抵抗値が規定の範囲内でなかった場合（ステップＳ１９でＮｏ）、制御回路２７１は、電池パックが専用品ではないと判断し、電池パックへの充電を禁止する（ステップＳ２０）。具体的には、制御回路２７１は携帯端末１００の主制御部２１０に対して電池パックの認証結果が不正であったことを通知し、主制御部２１０は、充放電制御部２６０に対して、電源が切断されるまで電池パックに充電を行わないよう指示する。これは、電池パックが専用品ではないので、充放電制御部２６０が電池パックに対して適切に充電制御できない恐れがあるからである。なお、携帯端末１の電源が切断された後に携帯端末１の電源が投入されたか電池パックの充電が開始されようとしている場合、電池パックが専用品に交換された後か、元の電池パックが装着されたままなのかが不明であるため、電池パックの充電が開始されようとする際に改めて電池パックの認証処理をステップＳ１から再開する。

＜二次電池の温度監視動作＞
携帯端末本体２００が電池パック１００の二次電池の温度監視を行う場合、携帯端末本体２００の制御回路２７１は、ステップＳ１１からステップＳ１４までの動作を実行する。詳細は、ステップＳ１４において、算出したサーミスタの抵抗値からサーミスタの温度を算出する処理が追加される以外、上述した通りであるので省略する。

＜まとめ＞
以上説明したように、本実施の形態では、サーミスタの温度測定をする回路において、サーミスタと並列にＩＤ抵抗を追加し、かつ、サーミスタの抵抗値測定用の抵抗と並列にＩＤ抵抗より抵抗値の低い抵抗を追加することでＩＤ抵抗の抵抗値を測定することが可能となる。

これにより、サーミスタの温度測定とＩＤ抵抗を用いた電池パックの認証を一つの回路を共有して行うことができる。したがって、電池パックの端子を増やす必要がなく、電池パックの小型化に奏功する。また、携帯端末においても、ＩＤ抵抗を用いた電池パックの認証のみを行うための回路をサーミスタの温度測定用の回路とは別途有する必要がなく、電圧印加回路、電圧測定回路の数を増やすことができない場合であっても、タッチセンサ、加速度センサなどの携帯端末本体が備えるセンサの数を減らす必要がなくなる。

（実施の形態に係るその他の変形例）
（１）実施の形態では、携帯端末本体２００が電池パック１００の充電を開始する際に、ステップＳ１１からステップＳ２０までの電池パックを認証する動作を実施するとしたが、本発明は必ずしもこの場合に限られない。例えば、携帯端末本体２００は、起動時にステップＳ１１からステップＳ２０までの電池パックを認証する動作を実施するとしてもよい。

また、携帯端末本体２００は、二次電池の温度監視動作を行った直後であれば、サーミスタ１１０の直前の抵抗値を取得しているので、電池パックを認証する際に、ステップＳ１５からステップＳ２０までの動作のみを実施するとしてもよい。
（２）実施の形態では、ステップＳ２０において、電池パックへの充電を禁止するとしたが、本発明は必ずしもこの場合に限られない。例えば、ステップＳ２０において、携帯端末本体２００の電源をオフにする処理を行うとしてもよい。または、携帯端末本体２００は、ステップＳ２０において、電池パックに充電を行わないように制御するとともに、電池パックが正規品ではない恐れがある旨のメッセージをディスプレイに表示するとしてもよい。

（３）実施の形態では、電池パック１００の接地線と携帯端末本体２００の接地線とはともに二次電池の負極に接続されているとしたが、本発明は必ずしもこの場合に限られない。電池パック１００の接地線と携帯端末本体２００の接地線とは同じ電位であればよく、例えば、ともに二次電池の正極に接続されているとしてもよいし、電池パック１００の接地線と携帯端末本体２００の接地線とを接点等を用いて接続してもよい。なお、接地線が二次電池の正極に接続されている場合、上述の「電位が高い」、「電位が低い」をそれぞれ、「電位が低い（接地線との電位差が大きい）」、「電位が高い（接地線との電位差が小さい）」と読み替える必要がある。

（４）実施の形態では、ステップＳ１７において、電圧測定端子２８３と電圧測定端子２８４との電位差を測定するとしたが、本発明は必ずしもこの場合に限られない。例えば、電圧測定端子２８３がなく、ステップＳ１７において、基準電圧端子２８１と電圧測定端子２８４との電位差を測定するとしてもよい。この場合、スイッチ２７４の内部抵抗値と抵抗２７３の抵抗値の合計値を用いて、抵抗２７３に流れる電流量を算出できる。このようにすることで、携帯端末本体２００がＩＤ抵抗を用いた電池パックの認証動作に必要とする回路をさらに小規模化することができる。

（５）実施の形態では、サーミスタ１１０、抵抗２７２、ＩＤ抵抗１２１、抵抗２７３のそれぞれの抵抗値Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄が、約１０ｋΩ、１０ｋΩ、５０Ω、０．１Ωであるとしたが、本発明は必ずしもこの場合に限られない。
サーミスタ１１０の抵抗値Ｒ₁は、例えば、２７℃のとき、約５０ｋΩ、または、約１００ｋΩであるとしてもよい。

一方、抵抗２７２の抵抗値Ｒ₂は、サーミスタ１１０の抵抗値Ｒ₁に近いことが望ましい。サーミスタ１１０の抵抗値Ｒ₁の測定精度が向上するからである。望ましくは、サーミスタ１１０の常温の抵抗値の１０％以上１０倍以下である。
なお、ＩＤ抵抗１２１の抵抗値Ｒ₃は、例えば、１００Ωであってもよいし、１５０Ωであってもよい。望ましくは、サーミスタ１１０の常温の抵抗値の５０％以下である。

抵抗２７３の抵抗値Ｒ₄は、サーミスタ１１０の抵抗値Ｒ₁、抵抗２７２の抵抗値Ｒ₃、ＩＤ抵抗１２１の抵抗値Ｒ₂と比べて十分小さい必要があり、ＩＤ抵抗１２１の抵抗値Ｒ₂の２０％以下が望ましい。なお、抵抗２７３による電圧降下Ｖ_dd2×Ｒ₄／Ｒ₂がＶ_dd2−Ｖ_IDを上回らないように、Ｒ₂、Ｒ₄、Ｖ_dd2およびＶ_IDを設定する必要がある。なぜならば、ステップＳ１６において、スイッチ１２２がオンになったときに接地線電位を基準として温度端子１０３の電位がＶ_IDを下回ると、制御回路１２３がスイッチ１２２をオフし、スイッチ１２２がオフされたことでＩＤ抵抗１２１が電気的に切り離されて温度端子１０３の電位が上昇し、制御回路１２３がスイッチ１２２を再度オンし、ＩＤ抵抗１２１が電気的に接続されて温度端子１０３の電位が低下するという動作が繰り返され、スイッチ１２２がオンオフを繰り返しＩＤ抵抗１２１が電気的に接続されたままにならない事態が発生するからである。

（６）実施の形態において、制御回路１２３がオンを出力する下限の所定の電圧Ｖ_IDが２．８Ｖ、基準電圧端子２８１より出力する電圧がＶ_dd1として２．６Ｖ、Ｖ_dd2として３．０Ｖである場合について説明したが、本発明は必ずしもこの場合に限られない。Ｖ_dd2＞Ｖ_ID＞Ｖ_dd1であって、かつ、Ｖ_dd2−Ｖ_IDが抵抗２７３による電圧降下より大きければよいので、例えば、Ｖ_dd2として５．０Ｖを用い、制御回路１２３がオンを出力する下限の所定の電圧を４．７Ｖとして、Ｖ_dd1として４．５Ｖを用いてもよい。なお、サーミスタ１１０の抵抗値をより正確に測定するため、Ｖ_dd1は高いことが望ましい。

（７）実施の形態において、正接点２０１と負接点２０２はそれぞれ２つずつ存在する場合について説明したが、本発明は必ずしもこの場合に限られない。正接点２０１と正端子２０１との間の接点抵抗、負接点２０１と負端子２０１との間の接点抵抗が携帯端末本体２００の動作の支障とならなければよく、例えば、正接点２０１と負接点２０２はそれぞれ３つずつ存在してもよいし、逆に１つずつであってもよい。

（８）実施の形態において、ＩＤ抵抗２１２の抵抗値は１種類であり、ステップＳ１９においてＩＤ抵抗の抵抗値が規定の範囲内であるか否かを判定するとしたが、本発明は必ずしもこの場合に限られない。例えば、携帯端末１に対応した専用の電池パックが電池パックＡと電池パックＢとの２種類ある場合、ＩＤ抵抗の抵抗値は電池パックＡと電池パックＢとで異なり、ステップＳ１９において、ＩＤ抵抗の抵抗値が電池パックＡを示す範囲であれば、電池パックＡに合わせた制御を行い、ＩＤ抵抗の抵抗値が電池パックＢを示す範囲であれば、電池パックＢに合わせた制御を行い、ＩＤ抵抗の抵抗値が電池パックＡを示す範囲でも電池パックＢを示す範囲でもなければ、電池パックの認証結果が不正である（ステップＳ１９でＮｏ）としてもよい。このようにすることで、特性の異なる専用の電池パックが２種類以上ある場合であっても、携帯端末１は適切な充放電制御を行うことができる。

（９）実施の形態におけるチップ抵抗、スイッチング素子としてのＭＯＳＦＥＴなどの各素子、各回路は、あくまで例示に過ぎず、同等の機能を有する他の素子や回路を用いて実現してもよいのは勿論である。例えば、スイッチ１２２は、ＪＦＥＴ（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ ＦＥＴ）で実現されてもよいし、定電圧回路１４１は、ツェナーダイオードを用いた定電圧回路であってもよい。

本発明に係る電池パックと携帯端末、およびこれらによって構成される携帯端末システムは、携帯電話端末、スマートフォン、タブレット端末等を製造する産業において、電池パックの温度監視と電池パックの認証とを同一の接点、端子で実施する技術として有用である。

１ 携帯端末
１００ 電池パック
１０３ 温度端子
１１０ サーミスタ
１２１ ＩＤ抵抗
１２２、２７４ スイッチ
１２３、２７１ 制御回路
２００ 携帯端末本体
２０３ 温度接点
２７２、２７３ 抵抗
２８１ 基準電圧端子
２８２ 制御端子
２８３、２８４ 電圧測定端子

Claims (5)

1. 携帯端末本体の収容部に電池パックを組み込み、携帯端末本体の温度接点と電池パックの温度端子との接触により、電池パックに収容した感温素子を携帯端末本体の固定抵抗と直列に接続して、電池監視部から出力される基準電圧を前記固定抵抗と前記感温素子とに印加し、前記固定抵抗の両端に生じる電位差を監視して、感温素子による電池パックの温度を求めるようにした携帯端末システムであって、
   電池パックにおいて、前記感温素子に並列に、電池パックを認証するための固有の抵抗値を持つＩＤ抵抗素子と第１スイッチ手段との直列回路が接続される一方、携帯端末本体において、前記固定抵抗に並列に、前記ＩＤ抵抗素子と比べて抵抗値の十分小さい低抵抗素子と第２のスイッチ手段との直列回路が接続され、
   前記電池監視部は、電池パックの温度を監視するときは基準電圧を低く、ＩＤ抵抗素子の抵抗値を算出する場合は基準電圧を高くし、前記第１のスイッチ手段は前記温度端子の電位が高いときはオンとなり、低いときはオフとなり、前記第２のスイッチ手段は、電池パックの温度を監視するときはオフ、ＩＤ抵抗素子の抵抗値を算出する場合はオンするよう前記電池監視部によって制御されており、
   前記電池監視部が低い基準電圧に切り替わっているときは、前記第１のスイッチ手段、前記第２のスイッチ手段ともオフし、基準電圧が前記固定抵抗と前記感温素子の直列回路に印加されて電池パックの温度監視を行い、他方、高い基準電圧に切り替わると、それに伴って前記温度端子の電位も上昇して前記第１のスイッチ手段がオンとなるとともに、前記第２のスイッチ手段もオン制御されて、基準電圧に対しては、前記固定抵抗と前記低抵抗素子との並列回路と、前記感温素子と前記ＩＤ抵抗素子との並列回路とを直列接続した回路が接続され、かつ、その接続状態を前記ＩＤ抵抗素子の抵抗値を算出する間維持する
   ことを特徴とする携帯端末システム。
2. 感温素子に接続されている温度接点を備える電池パックであって固有の抵抗値を持つＩＤ抵抗素子と前記温度接点の電位に従ってオンオフする第１スイッチ手段との直列回路が前記感温素子と並列に接続されている電池パックを、前記収容部に組み込む携帯端末であって、
   前記電池パックの温度接点と接触する温度端子と、
   前記温度端子が前記温度接点と接触することで前記感温素子と直列に接続される測定用抵抗と、
   前記測定用抵抗と前記感温素子とに基準電圧を印加し、前記測定用抵抗の両端に生じる電位差を監視することにより、前記感温素子による電池パックの温度の監視と、前記ＩＤ抵抗素子の抵抗値を算出することによる電池パックの認証とを行う電池監視部とを備え、
   前記電池監視部は、電池パックの温度を監視するときは前記第１のスイッチ手段をオフするために基準電圧を低くし、ＩＤ抵抗素子の抵抗値を算出する場合は前記第１のスイッチ手段をオンにし、かつ、その状態を前記ＩＤ抵抗素子の抵抗値を算出する間維持するために基準電圧を高くする
   ことを特徴とする携帯端末。
3. 前記電池監視部は、
   電池パックの温度を監視する場合は、前記測定用抵抗の抵抗値を高くし、前記測定用抵抗の両端に生じる電位差を用いて前記感温素子の両端の電位差を算出し、前記感温素子の抵抗値を算出することで前記電池パックの温度を算出し、
   ＩＤ抵抗素子の抵抗値を算出する場合は、前記測定用抵抗の抵抗値を前記ＩＤ抵抗素子の抵抗値と比べて十分小さく変化させ、前記測定用抵抗の両端に生じる電位差を用いて前記温度端子の電流量を算出し、算出された前記感温素子の抵抗値を用いて前記ＩＤ抵抗素子の抵抗値を算出する
   ことを特徴とする請求項２に記載の携帯端末。
4. 前記測定用抵抗は、前記ＩＤ抵抗素子の抵抗値と比べて抵抗値の十分小さい低抵抗素子と第２のスイッチ手段との直列回路と、固定抵抗との並列回路であり、
   前記第２のスイッチ手段は、電池パックの温度を監視するときはオフ、ＩＤ抵抗素子の抵抗値を算出する場合はオンするよう前記電池監視部によって制御され、
   電池パックの温度を監視する場合には前記測定用抵抗として前記固定抵抗のみを用い、ＩＤ抵抗素子の抵抗値を算出する場合は前記測定用抵抗として前記固定抵抗と前記低抵抗素子との並列回路を用いることで、前記測定用抵抗の抵抗値を変化させる
   ことを特徴とする請求項３に記載の携帯端末。
5. 収容部に温度接点を有し、前記温度接点を介して電圧を印加することで電池パックが有する感温素子と固有の抵抗値を持つＩＤ抵抗素子との抵抗値を算出し、電池パックの温度の監視と電池パックの認証を行う携帯端末本体の収容部に組み込まれる電池パックであって、
   前記温度接点と接触する温度端子と、
   前記温度端子の電位が高いときはオンとなり、低いときはオフとなる第１のスイッチ手段とを備え、
   前記感温素子と、前記ＩＤ抵抗素子と前記第１スイッチ手段との直列回路とは並列に接続され、
   前記感温素子の一端と、前記直列回路の一端とは前記温度端子に接続されている
   ことを特徴とする電池パック。

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