JP2020064756A - 電池形電源装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】検出抵抗の両端電圧を抑制した電池形電源装置を提供することにある。【解決手段】電池形電源装置1は電池規格に準じた形状及び寸法に構成されたケース2と、ケースの内側に収納された外部電池20の前後端子に接触する内側正極端子6と内側負極端子7とを有する電池収納部3と、ケースの前後端面にそれぞれ設けられる外側正極端子4と外側負極端子5と、外部負荷装置に流れる電流を電圧に変換するために設けられる検出抵抗140と、検出抵抗の両端電圧を比較電圧と比較するコンパレータ130と、コンパレータの出力に基づいて、外部負荷装置の動作状態を判定するRFIC110の判定部と、判定された動作状態を表す動作データを外部の情報処理装置に送信するRFICの送信部と、を具備し、検出抵抗の両端電圧を抑制するために、検出抵抗と並列に順方向にダイオード150が接続される。【選択図】図4
Description
本発明は、電池形電源装置に関する。
近年、センサ技術を用いた様々な高齡者の見守りシステムが登場している。例えば、見守りシステムとして、見守り対象の高齢者が家の中で1日に1度は少なくとも利用するトイレなどの場所に監視装置として人感センサを設置し、人感センサからのセンサ情報をサーバ装置で収集するシステムがある。見守り対象の高齢者の家から遠い所に住む高齢者の子供は、スマートフォンなどの携帯型情報端末を用いてサーバ装置により提供される見守りサイト上で、センサ情報の収集結果を閲覧することができる。これと同様の機能を実現する見守りシステムとして、監視装置として、高齢者に直接的に装着される心拍センサを用いたシステムがある。また、見守りシステムで利用されることを前提として、例えば、ドアの開閉を検知するセンサを装備する冷蔵庫等の製品なども登場している。
しかしながら、見守りシステムの監視装置として人感センサを用いる場合、人感センサを住宅に新たに設置する必要があるため、導入コストが高い。また、見守られる側の人間に見える位置に人感センサが設置されていれば、誰かに見守られているという精神的負担に繋がるかもしれない。さらに、人感センサが故障した場合、その交換作業において、人感センサはある程度の位置合わせ等が必要であるため、素人が簡単に交換できるものではなく、仮に誤った向きに人感センサが設置されてしまうと正しいセンサ情報を収集できなくなってしまう。また、監視装置として心拍センサを用いる場合、見守られる側の人間が心拍センサをきちんと装着していることが前提となるため、心拍センサを装着する煩わしさにより、心拍センサが正しく装着されず、正確な情報を収集できない可能性がある。このように、導入コスト、メンテナンス性、正確な情報の収集という観点から、既存の見守りシステムの導入障壁は高い。
目的は、見守りシステムの監視装置としても利用することができ、既存の電池駆動式機器に装着可能であって、装着された電池駆動式機器の動作を阻害しない電池形電源装置を提供することにある。具体的には、電池形電源装置は、電池駆動式機器の動作状態を検出するために、電池駆動式機器に流れる電流を電圧に変換する検出抵抗を備える。この検出抵抗の電圧降下が大きいと、電池駆動式機器の駆動電圧が不足し、最悪の場合、動作を停止させてしまう可能性がある。上記のように、電池駆動式機器の動作を阻害しないように、検出抵抗の両端電圧を抑制した電池形電源装置を提供する。
本実施形態に係る電池形電源装置は、外部負荷装置の電池ボックスに装着可能である。電池形電源装置は、電池規格に準じた形状及び寸法に構成されたケースと、前記ケースの内側に外部電池を収納するものであって、前記収納された外部電池の前後端子に接触する内側正極端子と内側負極端子とを有する電池収納部と、前記ケースの前端面に設けられ、前記内側正極端子に接続される外側正極端子と、前記ケースの後端面に設けられ、前記内側負極端子に接続される外側負極端子と、前記外部負荷装置に流れる電流を電圧に変換するために、前記内側負極端子と前記外側負極端子との間と、前記内側正極端子と前記外側正極端子との間とのうち、一方に介在される検出抵抗と、前記検出抵抗の両端電圧を比較電圧と比較するコンパレータと、前記コンパレータの出力に基づいて、前記外部負荷装置の動作状態を判定する判定部と、前記判定された動作状態を表す動作データを外部の情報処理装置に送信する送信部と、を具備する。前記検出抵抗の両端電圧を抑制するために、前記検出抵抗と並列に順方向にダイオードが接続される。
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る電池形電源装置を説明する。以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
既存の電池駆動式機器30(外部負荷装置)の電池ボックスに装着するために、電池形電源装置1は電池規格に準ずる形状及び大きさに構成される。これにより、図1に示すように、電池形電源装置1は、様々な電池駆動式機器30に装着して使用することができる。電池駆動式機器30は、典型的には、テレビ、エアコンなどのリモートコントローラ、ライトスタンド、ワイヤレスキーボード、体重計、懐中電灯、おもちゃなどの、電池を電源とする機器である。もちろん、これらの機器だけではなく、電池駆動式機器30は、電池をメイン電源とする電気自動車、電動自転車、電動バイクなどの機器であってもよい。
電池形電源装置1は、装着された電池駆動式機器30に流れる電流に基づいて、電池駆動式機器30の動作状態を判定し、判定した動作状態を表す動作データを外部の情報処理装置に送信する機能を有する。このような機能を有する電池形電源装置1は、例えば、安否見守りシステムに用いられる。図1に示すように、電池形電源装置1は、安否見守り対象の人物が居住する家の中にあるリモコン、キーボードなどの電池駆動式機器30(30−1,30−2,30−3)に装着される。電池駆動式機器30は、家の中にあるルータなどのゲートウェイ機器40を介してインターネット網50に接続される。このインターネット網50には、安否見守りサーバ装置60が接続される。
電池形電源装置1は、電池駆動式機器30の動作状態を表す動作データをゲートウェイ機器40を介して安否見守りサーバ装置60に送信する。安否見守りサーバ装置60は、電池形電源装置1から受信した動作データに基づいて、電池駆動式機器30の動作回数を計数し、その計数結果を安否見守りシステムを利用する、ユーザの携帯型情報処理端末70に提供する。これにより、安否見守りシステムを利用するユーザは、安否見守り対象の人物が生存しているのか、何か異常が生じていないかをリアルタイムに把握することができる。
(第1実施形態)
図2は、本発明の第1実施形態に係る電池形電源装置1の外観を示す斜視図である。図3は、図2の電池形電源装置1の内部構造図である。電池形電源装置1は、電池規格に準じた形状及び外寸で構成される。ここでは、電池形電源装置1は単3形電池規格に準じているものとして説明する。もちろん、電池形電源装置1は、単1形電池規格、単2形電池規格など他の電池規格に準じた形状及び外寸で構成されてもよい。
図2は、本発明の第1実施形態に係る電池形電源装置1の外観を示す斜視図である。図3は、図2の電池形電源装置1の内部構造図である。電池形電源装置1は、電池規格に準じた形状及び外寸で構成される。ここでは、電池形電源装置1は単3形電池規格に準じているものとして説明する。もちろん、電池形電源装置1は、単1形電池規格、単2形電池規格など他の電池規格に準じた形状及び外寸で構成されてもよい。
電池形電源装置1は、単3形電池規格に準じた高さ及び直径の円筒形状のケース2を有する。このケース2には、単4形電池(内蔵電池)20を収納する円筒形状の電池収納部3が設けられる。電池収納部3は、その円筒中心軸がケース2の円筒中心軸に対して半径方向にオフセットされる。このオフセットにより、ケース2の内面と電池収納部3の外面との間にわずかなスペースが確保される。この僅かなスペースに電池形電源装置1の各種機能を実現する電子回路基板10が収納される。ケース2の中心軸に対して、電子回路基板10が配置された側とは反対側のケース2周面の一部分は長円形状に切り欠かれている。この切り欠きの長さは単4形電池20と同等又は若干短く、幅は単4形電池20の幅より若干広い。これにより、ユーザは、この切り欠きから単4形電池(内部電池)20を電池収納部3に対して挿抜することができる。ケース2の外側の前端面の中央には単3形電池規格に準じて外側正極端子4が装備され、後端面の中央には単3形電池規格に準じて外側負極端子5が装備される。電池収納部3の内側の前端面の中央には内側正極端子6が装備され、後端面の中央には内側負極端子7が装備される。各端子は、典型的には導電板により構成される。内側正極端子6は外側正極端子4に電気的に接続され、内側負極端子7は外側負極端子5に電気的に接続される。
図4は、電池形電源装置1の等価回路図である。ここでは、電池形電源装置1が単独で電池駆動式機器30の電池ボックスに装着されているものとする。電池駆動式機器30の負荷31に電池形電源装置1が直列に接続されている。電池形電源装置1は、電源回路120と、検出抵抗140と、ショットキーバリアダイオード150と、コンパレータ130と、RFIC110とを有する。電源回路120は、電池収納部3に装着された単4形電池20に接続され、単4形電池20の電池電圧VCCを内部回路動作用の例えば3.0Vの駆動電圧VDDに昇圧する。
検出抵抗140は、電池駆動式機器30に流れる電流を電圧に変換するために、内側負極端子7と外側負極端子5との間に介在される。もちろん、検出抵抗140は、内側正極端子6と外側正極端子4との間に介在されてもよい。
コンパレータ130は、検出抵抗140の両端電圧を比較電圧に対して比較し、比較結果に応じたレベルの電圧をRFIC110に出力する。具体的には、コンパレータ130の非反転入力端子は、外側負極端子5と検出抵抗140との間のノードに接続され、反転入力端子は、分圧抵抗131,132の間のノードに接続される。これにより、コンパレータ130には、検出抵抗140の両端電圧が検出電圧として入力され、分圧抵抗132の両端電圧が比較電圧として入力される。検出電圧は、電池駆動式機器30の動作状態に応じて変動する。比較電圧は、駆動電圧VDDを分圧抵抗131、132により分圧して得られる固定値である。分圧抵抗131,132の抵抗値は、比較電圧がショットキーバリアダイオード150の順方向電圧VFよりも低くなるように調整されている。例えば、コンパレータ130は、検出電圧が比較電圧以上のとき、ハイレベルの電圧をRFIC110に出力し、検出電圧が比較電圧未満のとき、ローレベルの電圧をRFIC110に出力する。
RFIC110(高周波集積回路)は、機能上、判定部、通信部、制御部等を備える制御回路である。RFIC110のANT端子にはアンテナ112が接続され、VDD端子は電源回路120の出力端子に接続され、Input端子はコンパレータ130の出力端子に接続され、GND端子はGNDに接続される。通信部は、制御部の制御に従って、無線通信用アンテナ112を介して外部の携帯型情報処理端末、ゲートウェイ機器などの中継端末40に対してBluetooth(登録商標)等の近距離無線規格に従って接続する。判定部は、コンパレータ130の出力に基づいて、電池駆動式機器30の動作状態を判定する。例えば、判定部は、コンパレータ130から入力される電圧信号のレベルがハイレベルであるとき電池駆動式機器30が動作したと判定し、ローレベルであるとき電池駆動式機器30が動作していないと判定する。制御部は、通信部を制御して、判定部により判定された電池駆動式機器30の動作状態を表す動作データを、ゲートウェイ機器40を介してサーバ装置60に送信する。
第1実施形態に係る電池形電源装置1で特徴的なのは、ショットキーバリアダイオード150を装備する点にある。以下、電池形電源装置1がショットキーバリアダイオード150を装備することによる効果について、図5、図9を参照して説明する。
電池形電源装置1がショットキーバリアダイオード150を装備していないとき、図9の実線のグラフに示すように、検出電圧は、電池駆動式機器30に流れる電流に比例する。検出電圧の最大値が制限されないため、電池駆動式機器30に大きな電流が流れ、検出抵抗140の両端電圧が大きくなった場合に、電池駆動式機器30は、駆動電圧が足りずに駆動を停止してしまう可能性がある。
上記のような事態を回避するためには、検出抵抗140の両端電圧を抑制する必要がある。第1実施形態では、検出抵抗140の両端電圧を抑制するために、ショットキーバリアダイオード150を用いる。
ショットキーバリアダイオード150は、順方向に所定の電圧が印加されたときに電流を流す特性を有する。ここでは、ショットキーバリアダイオード150に電流が流れ始めるときの電圧を順方向電圧VF、そのときに流れる電流を順方向電流という。ショットキーバリアダイオード150に大きい電流が流れても、ショットキーバリアダイオード150の順方向電圧は、検出抵抗140による電圧降下に比べるとほとんど変化しない。ショットキーバリアダイオード150の順方向電圧VFは、一般的に0.2Vから0.4V程度である。順方向電圧VF未満の電圧が印加されているとき、ショットキーバリアダイオード150は、非常に高い抵抗として動作するため、電流をほとんど流さない。一方、順方向電圧VFと等価な電圧が印加されているとき、ショットキーバリアダイオード150は、非常に低い抵抗として動作する。
ショットキーバリアダイオード150は、検出抵抗140に対してショットキーバリアダイオード150を並列に、順方向に接続される。検出抵抗140の両端電圧(検出電圧)はショットキーバリアダイオード150の両端電圧と等価な値を示す。電池駆動式機器30に流れる電流が小さく、検出電圧がショットキーバリアダイオード150の順方向電圧VF未満であるとき、ショットキーバリアダイオード150はオフ状態であり、ショットキーバリアダイオード150に電流はほとんど流れない。したがって、検出電圧がショットキーバリアダイオード150の順方向電圧VF未満であるとき、電流は検出抵抗140だけに流れているとみなせるため、図9の一点鎖線のグラフに示すように、検出電圧は電池駆動式機器30に流れる電流に比例する。
電池駆動式機器30に大きい電流が流れ、検出電圧がショットキーバリアダイオード150の順方向電圧VF以上であるとき、ショットキーバリアダイオード150に電流が流れる。既に説明したように、順方向電圧VF以上の電圧が印加されたショットキーバリアダイオード150は低い抵抗として動作するため、電池駆動式機器30に大きい電流が流れても、そのほとんどがショットキーバリアダイオード150に流れる。ショットキーバリアダイオード150は、順方向電流よりも大きい電流が流れても、その両端電圧は順方向電圧VFからほとんど変化しないか、又はわずかに上昇する程度である。したがって、図9の一点鎖線のグラフに示すように、電池駆動式機器30に順方向電流よりも大きな電流が流れたとき、検出電圧は順方向電圧VFと等価又は順方向電圧VFからわずかに大きい電圧に制限され、実線のグラフに示すショットキーバリアダイオード150が装備されていない場合に比べて、抑制される。
なお、ショットキーバリアダイオード150は、応答速度が速いという特性を有する。図5に示すように、電池駆動式機器30に立ち上がり時間が長く、変化が緩やかな電流が流れた場合であっても、立ち上がり時間が短く、変化が急峻な電流が流れた場合であっても、ショットキーバリアダイオード150により、検出電圧は抑制され、その最大値はショットキーバリアダイオード150の順方向電圧VF又は順方向電圧VFよりもわずかに大きい電圧に制限される。このように、立ち上がりが急峻な電流が検出抵抗140に流れることによる一時的な検出電圧の上昇を抑えられるという観点で、検出抵抗140に並列に接続されるダイオードには、典型的にはショットキーバリアダイオード150が用いられる。しかしながら、検出抵抗140に並列に接続されるダイオードとして、順方向電圧VFがショットキーバリアダイオード150よりも高い一般的なpn接合ダイオードを用いることを否定するものではなく、pn接合ダイオードを用いても検出電圧を抑制する効果は発揮される。
(第2実施形態)
第2実施形態に係る電池形電源装置1は、第1実施形態に係る電池形電源装置1に比べて、さらに検出電圧を抑制する効果を発揮する。第2実施形態と第1実施形態との間の構成上の違いは、第2実施形態に係る電池形電源装置1は、さらにFET160(電界効果トランジスタ)とオペアンプ170とを備える点にある。
第2実施形態に係る電池形電源装置1は、第1実施形態に係る電池形電源装置1に比べて、さらに検出電圧を抑制する効果を発揮する。第2実施形態と第1実施形態との間の構成上の違いは、第2実施形態に係る電池形電源装置1は、さらにFET160(電界効果トランジスタ)とオペアンプ170とを備える点にある。
図6に示すように、FET160は、検出抵抗140と並列に接続される。具体的には、FET160のソース端子が内側負極端子7に接続され、ドレイン端子が外側負極端子5に接続され、FET160のゲート端子は、オペアンプ170の出力端子に接続される。オペアンプ170の反転入力端子は、分圧抵抗133,134の間のノードに接続され、非反転入力端子は、外側負極端子5と検出抵抗140との間のノードに接続される。これにより、オペアンプ170には、検出抵抗140の両端電圧が検出電圧として入力され、分圧抵抗134の両端電圧と分圧抵抗135の両端電圧との和が基準電圧Vrefとして入力される。検出電圧は、電池駆動式機器30の動作状態に応じて変動する。基準電圧Vrefは、電源電圧VDDを分圧抵抗133,134,135により分圧して得られる固定値である。分圧抵抗133,134、135の抵抗値は、基準電圧Vrefがショットキーバリアダイオード150の順方向電圧VFよりも低くなるように調整されている。
オペアンプ170は、検出電圧を抑制するために、基準電圧Vrefと検出電圧とに基づいて、FET160の開閉を制御する制御電圧を発生する。オペアンプ170により発生された制御電圧は、基準電圧Vrefに対する検出電圧の差に応じて変動し、ゲート電圧としてFET160のゲート端子に印加される。例えば、オペアンプ170は、検出電圧が基準電圧Vref以上であるときハイレベルの電圧を出力し、検出電圧が基準電圧Vref未満であるときローレベルの電圧を出力する。ここでのハイレベルの電圧は、FET160のゲート閾値電圧よりも大きい。
FET160は、ゲート端子にゲート閾値電圧以上の電圧が印加されたときオンし、ゲート閾値電圧未満の電圧が印加されたときオフする。FET160がオンしているときのソース・ドレイン間の抵抗値は、ゲート電圧が大きいほど、小さい値を示す。このようにFET160のソース・ドレイン間の抵抗は、ゲート電圧によって制御することができる。ゲート電圧が小さくFET160の抵抗が非常に高いとき、FET160と検出抵抗140との合成抵抗の抵抗値は、検出抵抗140の抵抗値と等価な値を示す。一方、ゲート電圧が大きくFET160の抵抗が小さいとき、FET160と検出抵抗140との合成抵抗の抵抗値は、検出抵抗140の抵抗値よりも小さい値を示す。
コンパレータ130は、検出電圧を比較電圧に対して比較し、比較結果に応じたレベルの電圧をRFIC110に出力する。具体的には、コンパレータ130の非反転入力端子は、外側負極端子5と検出抵抗140との間のノードに接続され、反転入力端子は、分圧抵抗134,135の間のノードに接続される。これにより、コンパレータ130には、検出抵抗140の両端電圧が検出電圧として入力され、分圧抵抗135の両端電圧が比較電圧として入力される。第2実施形態において、分圧抵抗133、134,135の抵抗値は、比較電圧が基準電圧Vrefよりも低くなるように調整されている。
電池駆動式機器30に流れる電流が小さく、検出電圧が基準電圧Vref未満であるとき、FET160とショットキーバリアダイオード150はそれぞれオフ状態である。このとき、電流はショットキーバリアダイオード150とFET160とにはほとんど流れずに、検出抵抗140だけに流れているとみなせる。そのため、図9の点線のグラフに示すように、検出電圧は電池駆動式機器30に流れる電流に比例する。なお、検出電圧が基準電圧Vref未満であるとき、FET160の抵抗値もショットキーバリアダイオード150の抵抗値も非常に高い。したがって、ショットキーバリアダイオード150とトランジスタ180と検出抵抗140との合成抵抗の抵抗値は、検出抵抗140の抵抗値と略等価な値を示す。
電池駆動式機器30に大きい電流が流れ、検出電圧が基準電圧Vrefより大きく順方向電圧VFよりも小さいとき、FET160はオン状態であり、ショットキーバリアダイオード150はオフ状態である。このとき、FET160の抵抗値はゲート電圧に応じた値を示し、ショットキーバリアダイオード150の抵抗値は非常に高い値を示す。そのため、FET160がオンすると、ショットキーバリアダイオード150とFET160と検出抵抗140との合成抵抗の抵抗値は、検出抵抗140の抵抗値よりも小さい値を示し、検出電圧はFET160がオンされる直前の値よりも低下する。検出電圧が基準電圧と等価になるように、FET160のソース・ドレイン間の抵抗値が、オペアンプ170により発生される制御電圧により制御される。これにより、図9の点線のグラフに示すように、電池駆動式機器30に大きい電流が流れた場合であっても、検出電圧は基準電圧Vrefに抑制される。この基準電圧Vrefは、ショットキーバリアダイオード150の順方向電圧VFよりも低い。したがって、第2実施形態に係る電池形電源装置1は、第1実施形態に係る電池形電源装置1に比べて、さらに検出電圧を抑制する効果を発揮する。
ただし、オペアンプ170の応答速度はショットキーバリアダイオード150に比べて遅い。図7に示すように、オペアンプ170は、立ち上がりが緩やかな電流の変動に追従して制御電圧を発生することはできるが、立ち上がりが急峻な電流の変動には追従することができない。オペアンプ170が急峻な電流の変動に追従できない場合、FET160がオンされるタイミングが遅れ、検出電圧が一時的に大きくなってしまい、駆動電圧が足りずに電池駆動式機器30が一瞬停止してしまう可能性がある。このような、オペアンプ170の応答速度よりも立ち上がり時間の短い電流が電池駆動式機器30に流れたときの一時的な検出電圧の上昇を抑えるために、第1実施形態と同様に、検出抵抗140と並列にショットキーバリアダイオード150が接続される。既に述べたように、ショットキーバリアダイオード150は応答速度が速く、立ち上がり時間の短い急峻な電流の変動にも追従することができる。そのため、電池駆動式機器30に立ち上がり時間の短い急峻に変化する電流が流れ、オペアンプ170がこれに追従できずに、一時的に検出電圧が基準電圧Vrefよりも大きくなっても、検出電圧をショットキーバリアダイオード150の順方向電圧VFに抑制することができる。これにより、上記のように、駆動電圧が足りずに電池駆動式機器30が一瞬停止してしまうことを回避することができる。
なお、検出電圧を抑制するために、検出抵抗140と並列に接続される素子は、FETに限定されない。検出抵抗140と並列に他の種類のトランジスタ、例えばバイポーラトランジスタ等を接続した構成であっても同様の効果を発揮する。
(第3実施形態)
第3実施形態に係る電池形電源装置1は、第2実施形態に係る電池形電源装置1と同様の機能を有する。第3実施形態と第2実施形態との間の構成上の大きな違いは、第3実施形態に係る電池形電源装置1は、第2実施形態でRFIC110のInput端子の入力段のコンパレータ130をトランジスタ180に代替した点にある。これにより、第3実施形態に係る電池形電源装置1は、第2実施形態に比べて回路コストの低減を実現している。第3実施形態における検出電圧を抑制する効果は、第2実施形態と同様である。
第3実施形態に係る電池形電源装置1は、第2実施形態に係る電池形電源装置1と同様の機能を有する。第3実施形態と第2実施形態との間の構成上の大きな違いは、第3実施形態に係る電池形電源装置1は、第2実施形態でRFIC110のInput端子の入力段のコンパレータ130をトランジスタ180に代替した点にある。これにより、第3実施形態に係る電池形電源装置1は、第2実施形態に比べて回路コストの低減を実現している。第3実施形態における検出電圧を抑制する効果は、第2実施形態と同様である。
図8に示すように、トランジスタ180は、バイポーラトランジスタを用いることができる。もちろん、トランジスタ180は、バイポーラトランジスタではなく、FETも用いることができる。トランジスタ180のベース端子はオペアンプ170の出力端子にベース抵抗181を介して接続され、エミッタ端子はGNDに接続され、コレクタ端子はコレクタ抵抗183を介して電源回路120のVDD出力端子に接続される。トランジスタ180は、ベースエミッタ間電圧が所定の電圧未満であるときオフされ、ベースエミッタ間電圧が所定の電圧以上であるときオンされる。トランジスタ180がオンするときのベースエミッタ間電圧をベース閾値電圧という。
RFIC110のInput端子は、トランジスタ180とコレクタ抵抗183との間のノードに接続される。ベースエミッタ間電圧がベース閾値電圧未満で、トランジスタ180がオフ状態であるとき、RFIC110のInput端子にはハイレベルの電圧が印加される。ベースエミッタ間電圧がベース閾値電圧以上でトランジスタ180がオン状態であるとき、RFIC110のInput端子には、電源電圧VDDからコレクタ抵抗183の両端電圧を差し引いたローレベルの電圧が印加される。RFIC110の判定部は、Input端子に印加されている電圧レベルがハイレベルであるとき電池駆動式機器30が動作していないと判定し、ローレベルであるとき電池駆動式機器30が動作していると判定する。RFIC110の制御部は、通信部を制御して、判定部により判定された電池駆動式機器30の動作状態を表す動作データを、ゲートウェイ機器40を介してサーバ装置60に送信する。
なお、検出電圧が基準電圧Vrefと等価であるときに、トランジスタ180を確実にオンさせるために、FET160のゲート閾値電圧は、トランジスタ180のベース閾値電圧よりも高くなるように設定されている。つまり、検出電圧が基準電圧Vrefと等価であるときに、オペアンプ170の出力電圧がトランジスタ180のベース閾値電圧よりも高くなるように、オペアンプ170の出力は調整されている。
本実施形態の1つの特徴は、既存の電池駆動式機器30の動作を阻害しない、具体的には電池駆動式機器30の動作状態を判定するために設けられた検出抵抗140の電圧降下を抑制するために、ショットキーバリアダイオード150やFET160を検出抵抗140に並列に接続した点にある。したがって、既存の電池駆動式機器30の電池ボックスの形状に応じて、ケース2の形状は任意形状に変更することができる。また、電池ボックスに対して設けられた正極端子と負極端子との位置に応じて、ケース2に対して外側正極端子4及び外側負極端子5が装備される位置は適宜変更が可能である。また、電池収納部3の形状、電池収納部3に装備される内側正極端子6及び内側負極端子7の位置も、収納される電池の形状、端子の位置に応じて適宜変更が可能である。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
1…電池形電源装置、2…ケース、3…電池収納部、4…外側正極端子、5…外側負極端子、6…内側正極端子、7…内側負極端子、20…内部電池、31…負荷、110…RFIC、112…アンテナ、120…電源回路、130…コンパレータ、131、132…分圧抵抗、140…検出抵抗、150…ショットキーバリアダイオード。
Claims (4)
- 外部負荷装置の電池ボックスに装着可能な電池形電源装置であって、
電池規格に準じた形状及び寸法に構成されたケースと、
前記ケースの内側に外部電池を収納するものであって、前記収納された外部電池の前後端子に接触する内側正極端子と内側負極端子とを有する電池収納部と、
前記ケースの前端面に設けられ、前記内側正極端子に接続される外側正極端子と、
前記ケースの後端面に設けられ、前記内側負極端子に接続される外側負極端子と、
前記外部負荷装置に流れる電流を電圧に変換するために、前記内側負極端子と前記外側負極端子との間と、前記内側正極端子と前記外側正極端子との間とのうち、一方に介在される検出抵抗と、
前記検出抵抗の両端電圧を比較電圧と比較するコンパレータと、
前記コンパレータの出力に基づいて、前記外部負荷装置の動作状態を判定する判定部と、
前記判定された動作状態を表す動作データを外部の情報処理装置に送信する送信部と、
前記検出抵抗の両端電圧を抑制するために、前記検出抵抗と並列に順方向に接続されるダイオードと、を具備する電池形電源装置。 - 前記ダイオードはショットキーバリアダイオードである、請求項1記載の電池形電源装置。
- 外部負荷装置の電池ボックスに装着可能な電池形電源装置であって、
電池規格に準じた形状及び寸法に構成されたケースと、
前記ケースの内側に外部電池を収納するものであって、前記収納された外部電池の前後端子に接触する内側正極端子と内側負極端子とを有する電池収納部と、
前記ケースの前端面に設けられ、前記内側正極端子に接続される外側正極端子と、
前記ケースの後端面に設けられ、前記内側負極端子に接続される外側負極端子と、
前記外部負荷装置に流れる電流を電圧に変換するために、前記内側負極端子と前記外側負極端子との間と、前記内側正極端子と前記外側正極端子との間とのうち、一方に介在される検出抵抗と、
前記検出抵抗の両端電圧を比較電圧と比較するコンパレータと、
前記コンパレータの出力に基づいて、前記外部負荷装置の動作状態を判定する判定部と、
前記判定された動作状態を表す動作データを外部の情報処理装置に送信する送信部と、
前記検出抵抗と並列に接続されるトランジスタと、
前記両端電圧を抑えるために、前記両端電圧と基準電圧とに基づいて前記トランジスタの開閉を制御する制御電圧を発生するオペアンプと、
前記オペアンプの応答速度よりも早い立ち上がりの電流が前記検出抵抗に流れたときの、前記両端電圧の一時的な上昇を抑制するために前記検出抵抗と並列に順方向に接続されるショットキーバリアダイオードと、を具備する電池形電源装置。 - 外部負荷装置の電池ボックスに装着可能な電池形電源装置であって、
電池規格に準じた形状及び寸法に構成されたケースと、
前記ケースの内側に外部電池を収納するものであって、前記収納された外部電池の前後端子に接触する内側正極端子と内側負極端子とを有する電池収納部と、
前記ケースの前端面に設けられ、前記内側正極端子に接続される外側正極端子と、
前記ケースの後端面に設けられ、前記内側負極端子に接続される外側負極端子と、
前記外部負荷装置に流れる電流を電圧に変換するために、前記内側負極端子と前記外側負極端子との間と、前記内側正極端子と前記外側正極端子との間とのうち、一方に介在される検出抵抗と、
前記検出抵抗と並列に接続されるトランジスタと、
前記検出抵抗の両端電圧を抑えるために、前記両端電圧と基準電圧とに基づいて前記トランジスタの開閉を制御する制御電圧を発生するオペアンプと、
前記オペアンプの応答速度よりも早い立ち上がりの電流が前記検出抵抗に流れたときの、前記両端電圧の一時的な上昇を抑制するために前記検出抵抗と並列に順方向に接続されるショットキーバリアダイオードと、
前記制御電圧に基づいて前記外部負荷装置の動作状態を判定する判定部と、
前記判定された動作状態を表す動作データを外部の情報処理装置に送信する送信部と、を具備する電池形電源装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018195784A JP2020064756A (ja) | 2018-10-17 | 2018-10-17 | 電池形電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018195784A JP2020064756A (ja) | 2018-10-17 | 2018-10-17 | 電池形電源装置 |
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JP2020064756A true JP2020064756A (ja) | 2020-04-23 |
Family
ID=70387465
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2018195784A Pending JP2020064756A (ja) | 2018-10-17 | 2018-10-17 | 電池形電源装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2020064756A (ja) |
-
2018
- 2018-10-17 JP JP2018195784A patent/JP2020064756A/ja active Pending
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