JP3592919B2 - バッテリタイプ自動感知装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、バッテリ感知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バッテリは携帯型コンピュータ、携帯電話、携帯端末、ビデオカメラ等の多くの携帯型電子機器の電源を供給するために広く使用されている。このような電子装置はＡＣ電源に接続されればＡＣ電源を使用し、ＡＣ電源に接続されなければバッテリ電源を使用する。
【０００３】
一般に、アルカリ、リチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）、ニッケルカドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）、ニッケルメタルハイドライド（Ｎｉ−ＭＨ）等で作られるバッテリはそれぞれ異なる充／放電特性を見せる。又、このようなバッテリは、セルフバッテリ制御機能を持つスマートバッテリと、セルフバッテリ制御機能のないダミーバッテリに分類されることができる。
【０００４】
米国特許第５，５７２，１１０号はセルフバッテリ制御機能を実行するマイクロコントローラを内蔵したスマートバッテリを説明している。スマートバッテリ充電器はスマートバッテリからの充電指示に応じ、バッテリ温度、充電特性のような条件をもとに理想的な充電電圧と充電電流を決定する。スマートバッテリはクロックとデータ端子を持つが、これらはコミュニケーションインターフェースを陽極、陰極の電源端子だけでなく、システムバスのデータとクロックラインへ提供する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のバッテリ（ダミーバッテリ）はクロックとデータ端子を備えていないため、一つの電子装置に対し二種類のバッテリを使用することが不可能である。このため他の種類のバッテリを使用できるバッテリ装置に対する要求が高まっている。従って、本発明の目的は異なる種類のバッテリを使用できるバッテリ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上のような目的を達成する、本発明のバッテリタイプ感知装置は、陽／陰極端子以外に３端子を持つバッテリの種類を、陽／陰極以外の３端子の電圧により感知し、感知したバッテリの種類により制御を行うことを特徴とする。このバッテリタイプ自動感知装置は、バッテリの種類を感知するコントローラと、コントローラとバッテリの間に接続されるスイッチ回路と、を含む。バッテリの陽／陰極端子以外の３端子は、スマートバッテリのクロックとデータ端子に該当する第１、第２端子と、ダミーバッテリの温度感知端子に該当する第３端子と、である。第１、第２感知端子の電圧があらかじめ指定された電圧であると、バッテリをスマートバッテリとして感知する。第１、第２感知端子の少なくとも一つの端子の電圧があらかじめ指定された電圧でないと、バッテリをダミーバッテリとして感知する。第３感知端子の電圧によりバッテリセルの種類を感知する。
【０００７】
具体的には、次の４条件のように判断を行う。まず、第３感知端子が第１電圧レベルより小さく、第１、第２感知端子が第１電圧レベルより高い第２電圧レベルと等しい場合、バッテリを第１タイプのスマートバッテリと認識する。次に、第３感知端子が第１電圧レベルより大きく、第１感知端子が第１電圧レベルより低い第３電圧レベルに等しく、第２感知端子が第２電圧レベルに等しい場合、バッテリを第２タイプのスマートバッテリと認識する。さらに、第３感知端子が第１電圧レベルより大きく、第１感知端子が第２電圧レベルに等しく、第２感知端子が第３電圧レベルに等しい場合、バッテリを第１タイプのダミーバッテリと認識する。最後に、第３感知端子が第１電圧レベルより大きく、第１、第２感知端子が第２電圧レベルと等しい場合、バッテリを第２タイプのダミーバッテリとして認識する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１はバッテリ１５０により動作するコンピュータシステム１０である。図２は図１のようなコンピュータシステム１０の制御図である。図２によると、コンピュータシステム１０にはシステムバス２０、システムホスト３０、バッテリ１５０、バッテリ充電器１４０、そして、バッテリタイプ感知器２５０がある。又、システムホスト３０はキーボード１００、ディスプレイ１１０、中央処理装置（ＣＰＵ）２００、主メモリ２３０と補助メモリ２４０がある。
【０００９】
バッテリ１５０は図３、図４に示すように陽極端子＋と、陰極端子−と、第１、２、３感知端子Ｃ、Ｄ、Ｔと、を設けこれにより互換性を持たせる。第１、２感知端子Ｃ、Ｄはセルフバッテリ制御機能を持つスマートバッテリのクロックとデータ端子に該当する。第３感知端子Ｔはダミーバッテリの温度感知端子に該当する。図３Ａ、ＢはＮｉ−ＭＨセルのダミーバッテリとスマートバッテリを示し、図４Ａ、ＢはＬｉ−ｉｏｎセルのダミーバッテリとスマートバッテリを示す。
【００１０】
図３Ａを参照すると、Ｎｉ−ＭＨセルのダミーバッテリの陽極、陰極端子はＮｉ−ＭＨセル１の陽極と陰極と接続されている。バッテリの第１感知端子Ｃは開放されている。バッテリの第２感知端子Ｄは陰極端子−のように電池の陰極と接続されている。バッテリの第３感知端子Ｔは温度センサＴＭ１を通じて、陰極端子−（あるいは、電池の陰極）と接続されている。
【００１１】
図３Ｂを参照すると、Ｎｉ−ＭＨセルのスマートバッテリの陽極、陰極端子はＮｉ−ＭＨセル２の陽極、陰極と接続されており、セルフバッテリ制御機能のためのマイクロコントローラ１５２を含んでいる。第１感知端子Ｃはマイクロコントローラ１５２のクロックラインと接続されている。第２感知端子Ｄはコントローラ１５２のデータラインと接続されている。第３感知端子Ｔは温度センサＴＭ２を通じて陰極端子−（あるいは、電池の陰極）と接続されている。
【００１２】
図４Ａを参照すると、Ｌｉ−ｉｏｎセルのダミーバッテリの陽極、陰極端子はＬｉ−ｉｏｎセル３の陽極、陰極と接続されている。第１感知端子Ｃは陰極端子−と接続されている。第２感知端子Ｄは開放されている。第３感知端子Ｔは温度センサＴＭ２を通じて陰極端子−（あるいは、電池の陰極）と接続されている。
【００１３】
図４Ｂを参照すると、Ｌｉ−ｉｏｎセルのスマートバッテリの陽極、陰極端子はＬｉ−ｉｏｎ４の陽極、陰極と接続されており、マイクロコントローラ１５４を内蔵してセルフバッテリ制御機能を持つ。第１感知端子Ｃはマイクロコントローラ１５４のクロックラインと接続されている。第２感知端子Ｄはコントローラ１５４のデータラインと接続されている。第３感知端子Ｔは抵抗Ｒ１０を通じて陰極端子−（あるいは、電子の陰極）と接続されている。
【００１４】
図５はバッテリタイプ感知器２５０の回路図である。
【００１５】
バッテリタイプ感知器２５０は、図２に示すようにシステムバス２０とバッテリ１５０の間に位置している。バッテリタイプ感知器２５０はシステムバスと接続されたマイクロコントローラ２５１と、バッテリ１５０の第１、２感知端子Ｃ、Ｄと接続されたアナログスイッチ回路２５２を持つ。コントローラ２５１は、装着されたバッテリの第１、２、３端子の端子電圧を利用してバッテリタイプを感知する。コントローラ２５１は５つの入力ポートＳ＿ＤＡＴＡ、Ｓ＿ＣＬＯＣＫ、Ｄ＿ＩＮＰＵＴ１、Ｄ＿ＩＮＰＵＴ２、アナログ入力ポートＩＮＰＵＴとデジタル出力ポートＣ＿ＯＵＴとを持つ。入力ポートＩＮＰＵＴはバッテリ１５０の感知端子Ｔに接続されている。マイクロコントローラ２５１はバッテリ１５０の温度情報をデジタルに変換するＡＤ変換器を持っている。マイクロコントローラ２５１の各入力ポートは抵抗Ｒ１〜Ｒ５によりＶＣＣに終端されている。
【００１６】
アナログスイッチ回路２５２は４つの入力端子１ａ、２ａ、１ｂ、２ｂと４つの出力端子１Ａ、２Ａ、１Ｂ、２Ｂと２つの制御端子Ａ＿ＥＮ、Ｂ＿ＥＢを持っている。入力端子１ａ、２ａはバッテリ１５０の感知端子Ｄ、Ｃと接続され、出力端子１Ａ、２Ａ、１Ｂ、２Ｂはマイクロコントローラ２５１の対応するポートＳ＿ＤＡＴＡ、Ｓ＿ＣＬＯＣＫ、Ｄ＿ＩＮＰＵＴ１、Ｄ＿ＩＮＰＵＴ２と接続されている。制御端子Ａ＿ＥＮ、Ｂ＿ＥＮはコントローラ２５１の出力ポートＣ＿ＯＵＴと接続され、これにより動作を制御される。
【００１７】
図６はスイッチ回路２５２の回路図である。これによると、スイッチ回路２５２は４つのスイッチＡ１０〜Ａ１３とインバーターＩＶ１０から構成される。マイクロコントローラ２５１からの信号Ｃ＿ＯＵＴがハイレベルのときは、スイッチＡ１０とＡ１１は閉じ、スッチＡ１２とＡ１３は開く。逆に、シグナルＣ＿ＯＵＴがローレベルのときは、スイッチＡ１０とＡ１１が開き、スイッチＡ１２、Ａ１３は閉じる。
【００１８】
バッテリ１５０の第１、２感知端子Ｃ、Ｄ上の端子電圧が決められた電圧になると、マイクロコントローラ２５１はバッテリ１５０をスマートバッテリであると認識、制御する。一方、第１、２感知端子Ｃ、Ｄ上の少なくとも一つの端子電圧が決められた電圧でないと、マイクロコントローラ２５１はセルフバッテリ制御機能がないダミーバッテリとしてバッテリ１５０を認識、制御する。
【００１９】
図７は、図５のマイクロコントローラ２５１により遂行されるバッテリタイプ感知のフローチャートである。図７を参照すると、段階Ｓ１１０でバッテリタイプ感知過程が実行される。その後段階Ｓ１２０でスマートバッテリかどうか判断し、スマートバッテリの場合は段階Ｓ１３０でスマートバッテリのサブルーチンを、スマートバッテリでない場合は段階Ｓ１４０でダミーバッテリのサブルーチンを行う。
【００２０】
図８のフローチャートで段階Ｓ１１０を詳細に説明する。段階Ｓ１１２で信号Ｃ＿ＯＵＴをローレベルにすると、段階Ｓ１１３で信号Ｄ＿ＩＮＰＵＴ１とＤ＿ＩＮＰＵＴ２がハイレベルであるかを判断する。ここでハイレベルであると、段階Ｓ１１４でバッテリ１５０がスマートバッテリと確認される。ハイレベルでないと、段階Ｓ１１５でバッテリ１５０はダミーバッテリと確認される。
【００２１】
次に段階Ｓ１３０のサブルーチンを、図９のフローチャートを用いて説明する。段階Ｓ１３２で信号Ｃ＿ＯＵＴをハイレベルにする。段階Ｓ１３３でクロックＳ＿ＣＬＯＣＫが発生すると、バッテリの感知端子Ｄ、Ｃはアナログスイッチ回路２５２を介してマイクロコントローラ２５１のＳ＿ＤＡＴＡとＳ＿ＣＬＯＣＫに接続される。その後、段階Ｓ１３４でマイクロコントローラ２５１は、クロックと平行するスイッチ回路２５２を通じてスマートバッテリ１５０からデジタルシリアルデータＳ＿ＤＡＴＡを受ける。データＳ＿ＤＡＴＡはバッテリの種類と現在の、充電容量、放／充電モードとステータス、放電比率、放電比率情報等を含む。段階Ｓ１３５でデータ転送が終わったかを監視しており、転送が終わると、このデータを元にバッテリ１５０の充／放電を制御する段階Ｓ１３６へ進む。
【００２２】
段階Ｓ１４０のサブルーチンは、図１０のフローチャートのようになる。段階Ｓ１４２で、信号Ｃ＿ＯＵＴがローレベルになり、バッテリ１５０の感知端子Ｄ、Ｃがマイクロコントローラ２５１のＤ＿ＩＮＰＵＴ１とＤ＿ＩＮＰＵＴ２にアナログスイッチ回路２５２を介して接続される。次に、段階Ｓ１４３で、Ｄ＿ＩＮＰＵＴ１が開放されたかとＤ＿ＩＮＰＵＴ２がローであるか判断される。条件を満たすと段階Ｓ１４４でバッテリ１５０はＮｉ−ＭＨバッテリと判断され、条件を満たさないと、Ｄ＿ＩＮＰＵＴ１がローであるかとＤ＿ＩＮＰＵＴ２が開放されたかが判断される段階Ｓ１４５へ行く。ここで条件を満たすと、段階Ｓ１４６でバッテリ１５０はＬｉ−ｉｏｎバッテリと判断される。
【００２３】
図１１は他の実施形態によるバッテリタイプ感知器２５０の回路図である。バッテリタイプ感知器２５０はバッテリ１５０の第１、２、３感知端子Ｃ、Ｄ、Ｔ上の端子電圧を利用してバッテリ１５０のタイプを感知するためのマイクロコントローラ２５４で構成される。コントローラ２５４は２つのデジタルポートＤＡＴＡ、ＣＬＯＣＫと１つのアナログポートＴ＿ＤＡＴＡを持つ。各ポートＤＡＴＡ、ＣＬＯＣＫ、Ｔ＿ＤＡＴＡはバッテリ１５０の対応する感知端子Ｃ、Ｄ、Ｔと接続され、抵抗Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８によりＶＣＣに終端されている。
【００２４】
図１２は図１１のマイクロコントローラのバッテリタイプ感知過程のフローチャートである。段階Ｓ２１０で第１タイプバッテリ感知が始まる。感知端子Ｔ＿ＤＡＴＡが０．５Ｖより小さく、他の感知端子Ｄ＿ＤＡＴＡ、ＣＬＯＣＫが５ボルトと等しいか判断する。この条件を満たすと、段階Ｓ２５０でバッテリ１５０をＬｉ−ｉｏｎスマートバッテリとして認識、制御する。満たしていないと、段階Ｓ２２０で、感知端子Ｔ＿ＤＡＴＡが０．５Ｖより大きく、感知端子ＣＬＯＣＫが０Ｖと等しく、感知端子ＤＡＴＡが５Ｖであるかを判断する。条件を満たすと段階Ｓ２６０でバッテリ１５０をＬｉ−ｉｏｎダミーバッテリとして認識、制御する。満たしていないと、段階Ｓ２３０で、感知端子Ｔ＿ＤＡＴＡが０．５Ｖより大きく、感知端子ＣＬＯＣＫが５Ｖと等しく、感知端子ＤＡＴＡが０Ｖであるかを判断する。条件を満たすと段階Ｓ２７０でバッテリ１５０をＮｉ−ＭＨダミーバッテリと認識、制御する。満たしていないと、段階Ｓ２４０で、感知端子Ｔ＿ＤＡＴＡが０．５Ｖより大きく、感知端子ＣＬＯＣＫ、ＤＡＴＡが５Ｖと等しいかを判断する。条件を満たすと段階Ｓ２８０でバッテリ１５０をＮｉ−ＭＨスマートバッテリと認識、制御する。
【００２５】
【発明の効果】
バッテリの種類を感知することにより、使用するバッテリに合った充／放電を行うことができるため、多種多様なバッテリを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】バッテリにより動作する装置の例示図。
【図２】図１の装置の制御図。
【図３】分図ＡはＮｉ−ＭＨセルのダミーバッテリの回路図、分図ＢはＮｉ−ＭＨセルのスマートバッテリの回路図。
【図４】分図ＡはＬｉ−ｉｏｎセルのダミーバッテリの回路図、分図ＢはＬｉ−ｉｏｎセルのスマートバッテリの回路図。
【図５】本発明のバッテリタイプ感知回路図。
【図６】アナログスイッチモジュールの回路図。
【図７】バッテリタイプ感知過程のフローチャート。
【図８】図７のバッテリタイプを感知するサブルチンのフローチャート。
【図９】図７のスマートバッテリ制御サブルチンのフローチャート。
【図１０】図７のダミーバッテリ制御サブルチンのフローチャート。
【図１１】本発明の他の実施形態によるバッテリタイプ感知回路図。
【図１２】バッテリタイプ感知過程のフローチャート。
【符号の説明】
１００ キーボード
１１０ ディスプレイ装置
１５０ バッテリ
２００ ＣＰＵ
２３０ 主記憶装置
２４０ 補助記憶装置
２５０ バッテリ感知部
２５１ マイクロコントローラ
２５２ アナログスイッチ回路

Claims (9)

1. スマートバッテリのクロックとデータ端子に該当する第１、第２感知端子及びダミーバッテリの温度感知端子に該当する第３感知端子からなる３端子を陽／陰極端子以外に持つバッテリの種類を、当該３つの感知端子の電圧により感知し、感知したバッテリの種類に応じて制御を行うことを特徴とするバッテリタイプ自動感知装置。
2. バッテリの種類を感知するコントローラと、該コントローラとバッテリとの間に接続されるスイッチ回路と、を備え、そのスイッチ回路は、バッテリの第１、第２感知端子に接続される４つの入力端子と、該４つの入力端子に対応した４つの出力端子と、これら入力端子と出力端子との間にそれぞれ設けられ、制御端子の信号に応じて相補的に開閉するスイッチと、を有し、コントローラは、スイッチ回路の出力端子及びバッテリの第３感知端子にそれぞれ接続された入力ポートと、スイッチ回路の制御端子に接続された出力ポートと、を有する請求項１記載のバッテリタイプ自動感知装置。
3. 第１、第２感知端子の電圧があらかじめ指定された電圧であると、バッテリをスマートバッテリとして感知する請求項１又は請求項２記載のバッテリタイプ自動感知装置。
4. 第１、第２感知端子の少なくとも一つの端子の電圧があらかじめ指定された電圧でないと、バッテリをダミーバッテリとして感知する請求項１又は請求項２記載のバッテリタイプ自動感知装置。
5. 第３感知端子の電圧によりバッテリセルの種類を感知する請求項１〜４のいずれか１項に記載のバッテリタイプ自動感知装置。
6. 第３感知端子が第１電圧レベルより小さく、第１、第２感知端子が第１電圧レベルより高い第２電圧レベルと等しい場合、バッテリを第１タイプのスマートバッテリと認識する請求項１〜５のいずれか１項に記載のバッテリタイプ自動感知装置。
7. 第３感知端子が第１電圧レベルより大きく、第１感知端子が第１電圧レベルより低い第３電圧レベルに等しく、第２感知端子が第２電圧レベルに等しい場合、バッテリを第２タイプのスマートバッテリと認識する請求項１〜５のいずれか１項に記載のバッテリタイプ自動感知装置。
8. 第３感知端子が第１電圧レベルより大きく、第１感知端子が第２電圧レベルに等しく、第２感知端子が第３電圧レベルに等しい場合、バッテリを第１タイプのダミーバッテリと認識する請求項１〜５のいずれか１項に記載のバッテリタイプ自動感知装置。
9. 第３感知端子が第１電圧レベルより大きく、第１、第２感知端子が第２電圧レベルと等しい場合、バッテリを第２タイプのダミーバッテリとして認識する請求項１〜５のいずれか１項に記載のバッテリタイプ自動感知装置。

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