JP4986395B2 - バッテリパック、および携帯型電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、データ認証回路、バッテリパック、および携帯型電子機器に関し、特に温度検出機能と認証機能とを有するバッテリパック、携帯型電子機器およびそれらに用いられるデータ認証回路に関する。

携帯電話機等の携帯型の電子機器においては、本体に電力を供給するバッテリを搭載したバッテリパックが一般的に使われる。バッテリを充電しても十分に機能しない場合、バッテリパックごと交換して電子機器を継続的に利用することができる。ここで、バッテリとしては、リチウムイオン電池などの再充電可能な二次電池を用い、過充電防止回路や過放電防止回路などが組み込まれて一体化され、バッテリパックとして構成されているのが一般的である。これらの二次電池の使用可能時間が短くなった（俗にバッテリの寿命が短くなったと言われる）場合、所定の電圧まで再充電できなくなった場合や、故障などにより所定の電力が本体に供給できなくなった場合などには、バッテリパックごと別なものに交換して、本体側へ搭載して用いることが行われる。

バッテリパックはバッテリ充電時に高温となるため、バッテリパックが所定以上の温度とならないように、電子機器の本体側からバッテリパックの温度をモニタすることがある。すなわち、本体側と接続された電源からバッテリへ電力を供給することで行われるバッテリ充電時に、バッテリパック内のバッテリ近傍に備えられる温度検出センサの出力データを本体側でモニタし、これが予め設定された所定温度以上となることで充電を中止したり、警報を表示したりしている。また、使用中においても、バッテリなどに異常が生じていないか、定期的にバッテリパックの温度をモニタすることもある。これらの場合、バッテリパックからの温度検出に関する出力データを取りこむ端子が必要であり、バッテリパックと本体側に付加されている。

また、バッテリパックが正規なものであるか否かを識別するためにバッテリパックの認証を行う技術が知られている。すなわち、バッテリパックと機器本体とにそれぞれＩＤ（識別子）等を記憶させ、接続時にバッテリパックから出力されるＩＤを機器本体に記憶したＩＤと照合してバッテリパックの正当性の認証を行うものである。この認証によって機器本体に適合しないような不正なバッテリパックを識別している。最近では、パッテリパックの模倣品、模造品により、充電時のほか、電子機器に搭載して使用中においても、異常な発熱や液漏れ、破裂などの問題が生じる可能性があることが指摘されている。このため、温度検出に加えて認証機能を有するバッテリパックが望まれている。

このようなＩＤ信号を取りこむ場合、一般には新たな端子や信号線を設ける必要がある。この場合、部品点数の増大や実装面積の拡大に繋がってしまう。そこで、バッテリパックの認証を行う際の認証のためのデータ送受の信号と温度検出センサからの信号とを一つの信号線で共用して送受するようにして、部品点数の増大や実装面積の拡大を抑えるように構成する装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

図７は、従来の装置のデータ送受信回路における温度検出センサの伝送線とクロックの通信線とを共用する構成を示すブロック図である。図７において、サーミスタ（温度検出センサ）ＴＨの抵抗測定時には、トランジスタＴをオンとし、電源Ｖに対する抵抗ＲとサーミスタＴＨとの分圧が通信ラインに印加される。分圧の値をバッファＢ１で入力して本体側の不図示の回路で読み取ることで温度検出を行う。一方、認証時には、本体側でトランジスタＴをオフとし、イネーブル信号Ｅ１をアクティブとする。そして、バッファＴＢからバッテリ側のバッファＢ２にクロックＣＬＫを伝送する。このようにして、認証時のクロックの送受の信号と温度検出センサからの信号とを一つの信号線で共用して送受することができる。

特開２００３−１６２９８６号公報 （図６）

ところで、図７の回路においては、サーミスタの抵抗測定時にトランジスタＴがオンとなるため、電源Ｖに対する抵抗ＲとサーミスタＴＨとの分圧が通信ライン（信号線）に印加される。この時、認証回路のバッファＢ１、Ｂ２の入力には、電源と接地の中間電圧、すなわち、抵抗Ｒの値とサーミスタＴＨのその時の温度により定まる抵抗値（以下ＴＨＲという）との和を分母にして分子ＴＨＲと電源Ｖの電圧（電源Ｖと接地との間の電圧）を乗じた電圧が印加されることとなる。このためその中間電圧の値によっては、バッファＢ２の出力が不定となって認証回路の誤動作を引き起こすおそれがある。なお、入力バッファの出力値が不定になるような入力電圧または入力電位を本明細書では以下、特に「不定領域電圧」または「不定領域電位」という。

一般にサーミスタＴＨの温度検出は、アナログ値の分圧をＡ−Ｄコンバータでデジタル変換して処理する場合が多い。こういった場合において、温度検出の精度を高めようとすると、バッテリパックの通常使用状態での平均温度におけるサーミスタの抵抗値ＴＨＲと、抵抗Ｒの値とを同程度にして、分圧変動の基準値を電源電圧Ｖの１／２程度にすることで、温度変動の幅を観測できる領域が広がり、より高精度の温度測定が行えるので、好ましい。この場合、当然に、分圧の値は、電源電圧Ｖの半分程度になる。従って、前述のバッファＢ１、Ｂ２の入力が不定領域電圧になりやすい。不定領域電圧が加えられると、バッファＢ１、Ｂ２の出力が不定となり、後段の認証回路に悪影響、誤動作を及ぼすおそれが高まる。また、一般にバッファは、ＣＭＯＳ回路で構成されている。通常、ＣＭＯＳ回路のバッファは、電源電圧の約７〜８割程度以上の入力電圧で確実にハイレベルと認識し、電源電圧の約１〜２割以下程度の入力電圧で確実にローレベルと認識するものが多い。なお、本明細書でハイレベルという場合は、出力が確実にハイレベルになる入力電圧をいい、ローレベルという場合には、出力が確実にローレベルとなる入力電圧をいう。従って、入力電圧が電源電圧の２割程度を超え、７割程度未満の電圧では、ハイレベル、ローレベルのいずれになるか保証できない不定領域とされているものが多い。この不定領域が、本明細書でいう不定領域電圧の一具体例である。また、不定領域電圧が印加されると、ＣＭＯＳ回路を貫通電流が流れることにより、バッテリの消耗を早めるなどの問題が生じる場合もある。さらに、通常、温度測定は定期的に行われるので、認証回路に悪影響を与える機会などは更に高まる。

前記課題を解決するために、入力端子と認証回路との間にレベル補正回路を挿入し、レベル補正回路により、不定領域電圧が認証回路に到達しないようにする。

本発明の一つのアスペクトに係るバッテリパックは、入出力端子と、入出力端子に対して認証に関わる信号を出力する認証回路と、入力端が入出力端子に接続され、出力端が認証回路の入力端に接続されるレベル補正回路と、一の端子が入出力端子に接続され、他の端子は基準電源に接続される温度センサと、を備える。レベル補正回路は、入出力端子に印加される電圧を不定領域電圧よりも大または小に補正して認証回路へ出力する。

本発明によれば、レベル補正回路により、入力バッファの出力が不定になるような不定領域電圧が認証回路に印加されないように構成したので、認証回路への悪影響や、認証回路の誤動作、バッテリの異常消耗などを抑えることができる。

本発明の実施形態に係るデータ認証回路は、バッテリパックとバッテリパックを装着する携帯型電子機器（本体装置）との間で、バッテリパックの正当性の認証を行うためのスレーブ認証回路（図１の２１）において用いられる。電源電位と接地電位の間の電位を与えて温度検出を行う温度センサの電位を読み取るための信号線（図１のＴ端子ライン）が、バッテリパックと本体装置間のデータ送受信の伝送路としても利用される。データ認証回路は、信号線に電圧比較回路を介して接続されるレベル補正回路（図１の１３、２３）を有し、認証回路の入力端には不定領域電圧が印加されないように構成されており、認証情報を通信ラインに重畳する。

また、本発明の実施形態に係る携帯型電子機器は、更に、バッテリパック側のスレーブ認証回路に対応する認証回路として本体側にはマスタ認証回路を有する。マスタ認証回路（図１の１１）は、レベル補正回路（図１の１３）を有し、スレーブ側同様に認証回路（図１の１２）の入力端には不定領域電圧が印加されないように構成されており、認証情報を通信ラインに重畳する。以下、実施例に即し、図面を参照してより詳しく説明する。

図１は、本発明の第１の実施例に係るバッテリパックと携帯型電子機器の構成を示すブロック図である。図１において、携帯型電子機器（本体側）には、ＣＰＵ１０、マスタ認証回路１１、抵抗器Ｒ１を備える。一方、バッテリパック側には、スレーブ認証回路２１、サーミスタＴＨ、バッテリＢＡＴを備える。なお、携帯型電子機器は、携帯電話や、携帯型情報端末（デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ機能などの複合型情報端末を含む）などの装置であって、装置の本体側には、携帯型電子機器を機能させる種々の回路等が搭載されるが、本発明に関わらないので、その説明を省略する。また、バッテリパック側にも、前述のスレーブ認証回路２１、サーミスタＴＨ、バッテリＢＡＴ以外にも、本体側との間で充電や電源供給等が行われるための付属回路、装置等を有するが、本発明に関わらないので、それらの詳細な説明を省略する。

なお、図１に概略を示すように、バッテリＢＡＴから、バッテリの電源電圧ＶＤＤが、本体側やバッテリパック側の電子回路、回路素子に供給される。また、必要により、昇圧、降圧した電圧をこれらの回路素子などに供給するが、本発明の動作に直接関係ない箇所については、説明は省略する。なお、例えば、バッテリＢＡＴの電源電圧ＶＤＤは、４Ｖ程度である。勿論、この値は一例であり、本発明においては、種々の値を取ることができる。

携帯型電子機器（本体側）において、ＣＰＵ１０は、端子ＶＲＥＦから抵抗器Ｒ１を介してサーミスタＴＨに温度検出のための電圧を供給する。抵抗器Ｒ１とサーミスタＴＨの接続点（Ｔ端子ライン）は、ＣＰＵ１０の端子ＡＤに接続され、ＣＰＵ１０は、端子ＡＤの電圧を読み取ることでサーミスタＴＨの温度を算出する。その算出結果を元に携帯型電子機器の制御等を行う温度判断機能を内蔵する。なお、サーミスタＴＨは種々の抵抗温度特性を有するものを用いることができる。例えば、２５℃程度の室温で、数ＫΩ〜数十ＫΩの抵抗値、−４０℃程度の低温で、室温の数十倍程度の抵抗値、７５℃程度の高温で室温の数倍〜数十倍程度の抵抗値を示す抵抗−温度特性を有するものが用いられる。

また、ＣＰＵ１０は、バッテリパックの認証を行うためにマスタ認証回路１１に対し必要なデータの送受信を端子ＳＴを介して行い、マスタ認証回路１１から得た認証結果によって携帯型電子機器の制御を行う。ＣＰＵ１０とマスタ認証回路１１とは、例えば、シリアルまたはパラレルの通信線で接続され、双方向のデータ通信が可能な状態となっている。

マスタ認証回路１１は、認証回路１２、レベル補正回路１３、出力回路１４を備える。認証回路１２は、認証機能を備え、ＣＰＵ１０と認証に関わる制御情報の送受信を行う。レベル補正回路１３は、入力がＴ端子ラインに接続され、バッテリパック側から送られる認証に関わるデータ、例えばバッテリパックのＩＤ情報等を受信して認証回路１２に出力する。出力回路１４は、出力がＴ端子ラインに接続され、認証回路１２から出力される認証に関わるデータ、例えばＩＤ情報の送出要求等をバッテリパック側に送信する。

バッテリパック側において、スレーブ認証回路２１は、認証回路２２、レベル補正回路２３、出力回路２４を備える。スレーブ認証回路２１は、認証機能を備え、携帯型電子機器（本体側）から送られる認証に関わるデータに対して応答するデータ、例えばバッテリパックのＩＤ情報等を出力回路２４を介して携帯型電子機器（本体側）に送信する。レベル補正回路２３は、入力がＴ端子ラインに接続され、携帯型電子機器（本体側）から送られる認証に関わるデータを受信して認証回路２２に出力する。出力回路２４は、出力がＴ端子ラインに接続され、認証回路２２から出力される認証に関わるデータを携帯型電子機器（本体側）に送信する。

また、バッテリパック側にはバッテリ周辺の温度を監視するためのサーミスタＴＨが備えられ、サーミスタＴＨの一端は、Ｔ端子ラインに接続され、他端は接地されている。

バッテリパック側と携帯型電子機器（本体側）は、以上のように構成され、ＣＰＵ１０のＡＤ端子、抵抗器Ｒ１の一端、レベル補正回路１３の入力端、出力回路１４の出力端、サーミスタＴＨの一端、レベル補正回路２３の入力端、出力回路２４の出力端は、共通にＴ端子ラインに接続される。そしてＴ端子ラインを介してＣＰＵ１０がサーミスタＴＨの電位を読み取る。また、Ｔ端子ラインを介して、出力回路１４は、レベル補正回路２３に対しデータ信号を送信し、出力回路２４は、レベル補正回路１３に対しデータ信号を送信する。このようにマスタ認証回路１１とスレーブ認証回路２１とは、１本の通信線（Ｔ端子ライン）で接続されており、双方向の通信が可能である。マスタ認証回路１１およびスレーブ認証回路２１のそれぞれの出力端子は、バッテリ周辺の温度を監視するためのサーミスタＴＨが接続されるライン（Ｔ端子ライン）に、電源からの信号を重畳できるような構成になっており、認証回路内から必要な信号を重畳するようにコントロールされる。

ＣＰＵ１０は、バッテリ周辺の温度検出のためにサーミスタＴＨの電圧測定の開始を判断し、サーミスタＴＨの端子電圧情報からサーミスタＴＨの温度を算出し、その算出結果を元に携帯型電子機器の制御を行う温度判断機能を内蔵する。また、ＣＰＵ１０は、バッテリパックの認証を行うためにマスタ認証回路１１に対し必要なデータの送受信を行い、認証結果により携帯型電子機器の制御を行う。例えば、装着したバッテリパックが正規なものか否かをユーザに対し表示するようにする。

次に、レベル補正回路１３、２３について説明する。図２は、本発明の第１の実施例に係るレベル補正回路の構成を示すブロック図である。レベル補正回路１３、２３は同じ構成であるのでレベル補正回路２３について説明する。レベル補正回路２３は、抵抗器Ｒ２、コンデンサＣ１、コンパレータＣＭＰを備える。コンパレータＣＭＰの入力端子ＩＮ１は、サーミスタＴＨが接続されるＴ端子ラインと抵抗器Ｒ２の一端とに接続される。コンパレータＣＭＰの入力端子ＩＮ２は、抵抗器Ｒ２の他端とコンデンサＣ１の一端に接続され、コンデンサＣ１の他端は接地される。コンパレータＣＭＰの出力は、認証回路２２に接続される。抵抗器Ｒ２とコンデンサＣ１は、積分器を構成し、コンパレータＣＭＰは、Ｔ端子ラインの信号レベル（入力端子ＩＮ１のレベル）と、この信号を積分したレベル（入力端子ＩＮ２のレベル）とを比較し、比較結果をシリアル論理データとして認証回路２２に出力する。

ここで、コンパレータＣＭＰは、レベル差を増幅するものであるので、入力端子ＩＮ１のレベルと入力端子ＩＮ２のレベルに電位差があれば、出力は電源電圧の近傍値又は接地電位の近傍値のいずれかの値として出力される。すなわち、ハイレベル又はローレベルのいずれかの値として出力され、不定領域電圧は出力されない。なお、温度測定の場合などのように入力端子ＩＮ１と入力端子ＩＮ２が同電位の場合が問題であるが、本実施例に係るコンパレータは、後述するようにオフセット電圧特性を有しているので、この場合でも不定領域電圧は出力されない。従ってオフセット電圧の値を加味してもレベル差が生じるようにオフセット電圧値などが選択される。

続いて、出力回路１４、２４について説明する。図３は、本発明の第１の実施例に係る出力回路の構成を示すブロック図である。出力回路１４、２４は同じ構成であるので出力回路１４について説明する。出力回路１４は、電界効果トランジスタＴＲを備える。電界効果トランジスタＴＲは、認証回路１２が出力する２値信号に応じてオンオフするように動作する。オンの場合は、電源電圧ＶＤＤをＴ端子ラインに供給し、オフの場合は、Ｔ端子ラインに影響を与えない（すなわち、サーミスタＴＨの温度測定のための電位が保持される。この理由は、抵抗器Ｒ１は常に接続されており、端子ＶＲＥＦにはＶＤＤが印加されていること、及びＴ端子ラインに接続されるコンパレータＣＭＰなどがＴ端子ラインから見てハイ・インピーダンスであるからである。）。出力回路１４は、電界効果トランジスタＴＲをオンオフさせることで、Ｔ端子ラインにシリアル論理データを出力する。なお、認証を行わない場合、つまり、電界効果トランジスタＴＲをオフに固定している場合には、Ｔ端子から見るとハイ・インピーダンスになっており、温度測定には影響はない。

次に、本体側とバッテリパック側の動作について説明する。図４は、認証時におけるＴ端子ライン（レベル補正回路２３内のコンパレータＣＭＰの端子ＩＮ１）の信号波形とレベル補正回路２３内のコンパレータＣＭＰの端子ＩＮ２の信号波形とを表す図である。

まず、バッテリパック側のスレーブ認証回路２１は、通常、低消費電力モードで消費電力を抑えた状態にある。

認証時、本体側のマスタ認証回路１１は、ＣＰＵ１０の端子ＳＴから送信されてくる認証開始コマンドを受け、通常モードへ復帰し、認証開始パルスをＴ端子ラインに送出する。このときレベル補正回路のコンパレータの入力端子ＩＮ１の電圧は、マスタ認証回路１１の動作電圧ＶＤＤに近い電圧Ｖｓｔに上昇する。一方コンパレータの入力端子ＩＮ２の電圧は、認証パルス送信前においては、入力端子ＩＮ１の電圧と同じであり、本実施例においては、例えば、室温においては、サーミスタの抵抗値と、固定抵抗Ｒ１の値を同程度に設定しているので、ＶＤＤの１／２程度の値となる。そして、認証開始パルスが送信されると、入力端子ＩＮ２の電圧は上昇するが、積分回路の抵抗器Ｒ２、コンデンサＣ１の時定数により、入力端子ＩＮ１に比べて電圧の上昇が遅れる。

コンパレータＣＭＰでは、入力端子ＩＮ２の電圧上昇が遅れる分、入力端子ＩＮ１の電圧が高いため、入力端子ＩＮ２と入力端子ＩＮ１に電圧差が生じる。この電圧差によって確定した出力値が認証回路２２のシリアル論理データのデータ入力部へ伝送され、スレーブ認証回路２１が低消費電力モードから通常モードへ復帰する。

次に、マスタ認証回路１１から認証情報を送信する際、重畳パルスを送出する（重畳パルス１）。この重畳パルスはデューティ比５０％程度の矩形波であり、積分回路によって積分される。認証開始パルスを送出後、コンパレータの入力端子ＩＮ２の電圧は、Ｖｓｔ付近まで上昇しているが、重畳パルスを送出することにより、積分回路の働きでＶｔｈとＶｓｔの中間値付近で安定する。

一方、入力端子ＩＮ１の電圧は、Ｖｓｔ又はＶｔｈであるので、出力は、電源電圧近傍（ハイレベル）又は接地電位（ローレベル）のいずれかとなり、不定領域電圧の出力は発生しない。そして、認証関連情報ｄａｔａ１をＴ端子ラインに重畳させた場合も図４で明らかなように重畳させた信号の入力端子ＩＮ１の電圧は、Ｖｓｔ又はＶｔｈであり、入力端子ＩＮ２の電圧は、そのほぼ中間の値であるので、出力は、電源電圧近傍（ハイレベル）又は接地電位（ローレベル）のいずれかとなり、不定領域電圧の出力は発生しない。従って、必要な情報を認証回路２２に伝達することができる。この際、重畳信号判定電圧が安定受信レベルを外れない周期で積分用の重畳パルスを定期的に送出することが好ましい。また、コンパレータＣＭＰのオフセット電圧の値は、Ｖｓｔ又はＶｔｈの値も加味して定めることが好ましい。

次にスレーブ認証回路２１から、同様にＴ端子ラインに重畳することにより、認証関連情報をマスタ認証回路１１に返送する。マスタ認証回路１１は、返送された情報によって認証の可否を判断し、ＣＰＵ１０に判断結果を送信する。

マスタ認証回路１１およびスレーブ認証回路２１は、認証処理終了後、自動的に低消費電力モードへ移行する。

一方、以上の説明の認証処理が行われない期間において、温度測定がなされる。温度測定の際には、サーミスタＴＨと抵抗器Ｒ１とによる電源電圧ＶＤＤの分圧（Ｖｔｈ）がレベル補正回路１３、２３にそれぞれ中間電圧として入力される。本実施例においては、前述のように室温におけるサーミスタと固定抵抗の抵抗値を同程度としたため、この中間電圧は、ＶＤＤの１／２程度となる。この時、レベル補正回路１３、２３内のコンパレータＣＭＰの入力端子ＩＮ１と入力端子ＩＮ２とは、ほぼ同電位になるが、コンパレータＣＭＰは、所定のオフセット電圧を入力端子ＩＮ１と入力端子ＩＮ２との間に与えるように構成したものを選定しているので、コンパレータＣＭＰの出力が変動することはない。なお、この場合のオフセットをどう構成するかは、認証回路の構成などにより、適宜選択する。温度測定が終了して認証処理に入ると、レベル補正回路１３、２３では、認証のための信号が重畳された信号がコンパレータＣＭＰに入力され、比較結果の信号が認証回路１２、２２に入力される。

なお、温度測定がされる場合、レベル補正回路から、ハイレベル又はローレベルの出力信号が認証回路の入力端にされても、認証回路は、認証開始コマンドを受けない限り動作しない。また、出力回路１４、２４の電界効果トランジスタＴＲは、認証開始コマンドを受けていないのでオフとなっている。従って、Ｔ端子から見るとハイ・インピーダンスになっており、温度測定には影響はない。また、従来技術のような認証回路への悪影響も生じない。さらに、室温でのサーミスタの抵抗値と抵抗Ｒの抵抗値をほぼ同様にしたのは一例であり、もう少し高い温度領域や低い温度領域でほぼ同様にするなども全く自由である。

以上のようにコンパレータＣＭＰが動作することで、認証回路１２、２２の入力には２値信号の中間となって不安定となるような不定領域電圧が印加されなくなり、認証回路の誤動作が防止される。また、認証回路が不必要に動作することがないので、消費電流が低減される。

なお、以上の説明では、コンパレータＣＭＰの入力端子ＩＮ２の電位（基準電圧）を積分回路を用いて生成しているが、積分回路を用いる必要は必ずしもない。例えば、バッテリパック側ではバッテリからレギュレータ等の電源回路を通して生成しても同様の効果が得られる。本体側も同様に本体内部で使用している電圧を基準電圧に用いることにより、同様の効果が得られる。この場合、用いるサーミスタＴＨの抵抗温度特性と固定抵抗のＲ１の値にもよく注意して適切な基準電位を選定する必要があるのはいうまでもないことである。

次に、レベル補正回路１３、２３においてコンパレータＣＭＰを用いない構成について説明する。図５は、本発明の第１の実施例に係るレベル補正回路の他の構成を示すブロック図である。レベル補正回路１３ａは、抵抗器Ｒ３、コンデンサＣ２、バッファ回路ＢＵＦを備える。バッファ回路ＢＵＦの入力端子は、コンデンサＣ２を介してサーミスタＴＨが接続されるＴ端子ラインに接続され、また抵抗器Ｒ３の一端に接続される。抵抗器Ｒ３の他端は、接地される。バッファ回路ＢＵＦの出力端子は、認証回路１２に接続される。バッファ回路ＢＵＦの入力端子は、コンデンサＣ２を介してＴ端子ラインに接続されるので、温度測定の際の不定領域電位が入力されることがない。一方、認証のための信号が重畳された信号は、コンデンサＣ２を介して入力され、バッファ回路ＢＵＦで増幅され、シリアル論理データとして認証回路１２に出力される。この場合も、レベル補正回路から電源電位近傍と基準電位近傍のいずれかの電圧が出力され、不定領域電圧が出力されないのは言うまでもないことである。また、この場合は、直流成分がカットされるため、認証回路間の通信は、矩形波を用いて交流成分を生成して情報の伝達を行う。

以上のように構成されるレベル補正回路１３ａを用いることで、先に説明したレベル補正回路１３、２３と同様に、認証回路１２、２２の入力への不定領域電圧の印加が無くなり、認証回路の誤動作などが防止される。

図６は、本発明の第２の実施例に係るバッテリパックと携帯型電子機器の構成を示すブロック図である。図６において、携帯型電子機器（本体側）には、ＣＰＵ１０ａ、マスタ認証回路１１ａ、抵抗器Ｒ１、スイッチＳ１、Ｓ２を備える。一方、バッテリパック側には、認証回路２２ａ、サーミスタＴＨ、電圧調整回路２５、コンパレータ２６、インバータ回路ＩＮＶ、スイッチＳ３、Ｓ４を備える。ここで、電圧調整回路２５、コンパレータ２６は、レベル補正回路２３ａを構成する。なお、バッテリ側のスレーブ認証回路を構成するものとしては、認証回路２２ａ、電圧調整回路２５、コンパレータ２６、インバータ回路ＩＮＶ、スイッチＳ３、Ｓ４が含まれる。また、本体側には、実施例１と同様に携帯型電子機器を機能させる種々の回路等が搭載されるが、本発明に関わらないので、その説明を省略する。また、バッテリパック側には、更にバッテリＢＡＴ等が搭載され、本体側との間で充電や電源供給が行われるが、バッテリＢＡＴ以外は、本発明に関わらないので、その説明を省略する。

携帯型電子機器（本体側）において、ＣＰＵ１０ａは、端子ＶＲＥＦから抵抗器Ｒ１、スイッチＳ１を介してサーミスタＴＨに温度検出のための電圧を供給する。抵抗器Ｒ１とスイッチＳ１の接続点は、ＣＰＵ１０ａの端子ＡＤに接続される。ＣＰＵ１０ａは、スイッチＳ１が閉じている時に端子ＡＤの電圧を読み取ることでサーミスタＴＨの温度を算出する。その算出結果を元に携帯型電子機器の制御等を行う温度判断機能を内蔵する。

また、ＣＰＵ１０ａは、バッテリパックの認証を行うためにマスタ認証回路１１ａに対し必要なデータの送受信を端子ＳＴを介して行い、マスタ認証回路１１ａから得た認証結果により携帯型電子機器の制御を行う。マスタ認証回路１１ａは、認証機能を備え、マスタ認証回路１１ａの入出力端子Ｄ１は、スイッチＳ２が閉じている時にＴ端子ラインに接続され、バッテリパック側と認証に関わるデータの送受を行う。なお、スイッチＳ１は、ＣＰＵ１０ａの制御端子Ｃｔｒ１の出力によって開閉が制御され、スイッチＳ２は、ＣＰＵ１０ａの制御端子Ｃｔｒ２の出力によって開閉が制御される。

バッテリパック側において、認証回路２２ａは、認証機能を備え、認証回路２２ａの入出力端子Ｄ２は、スイッチＳ３が閉じている時にＴ端子ラインに接続され、携帯型電子機器（本体側）と認証に関わるデータの送受を行う。

また、バッテリパック側にはバッテリ周辺の温度を監視するためのサーミスタＴＨが備えられ、サーミスタＴＨの一端はＴ端子ラインに接続され、他端は接地されている。

さらに、コンパレータ２６は、入力端子の一方がＴ端子ラインに接続され、他方が電圧調整回路２５を介してバッテリＢＡＴに接続され、サーミスタＴＨの端子電圧（不定領域電位など）とは異なる所定の電位が与えられる。従って、コンパレータ２６から出力される電位は、電源電位近傍または接地電位近傍の値であり、不定領域電圧は出力されない。また、コンパレータ２６の出力は、スイッチＳ４を介して認証回路２２ａの入出力端子Ｄ２に接続される。なお、スイッチＳ３、Ｓ４は、認証回路２２ａの制御端子Ｃｔｒ３と制御端子Ｃｔｒ３に接続されるインバータ回路ＩＮＶとの出力によって互いに相反するように開閉される。

以上のような構成において、サーミスタＴＨの電圧測定時と認証時に応じて、スイッチを用いてＴ端子ラインへの接続ラインを物理的に切替える。サーミスタＴＨの電圧測定時には、スイッチＳ１、Ｓ４が導通状態となっており、スイッチＳ２、Ｓ３はオープン状態となっている。コンパレータ２６の入力は、ハイインピーダンスであるため、Ｔ端子ラインには、抵抗Ｒ１、サーミスタＴＨのみの抵抗成分が見え、サーミスタＴＨの端子電圧測定時には、マスタ認証回路１１ａ、認証回路２２ａは影響を受けない。また、認証回路２２ａのシリアルデータ入力端子Ｄ２は、レベル補正回路として動作するコンパレータ２６が前段に接続されているため、Ｔ端子ラインの不定領域電圧が印加されることはない。

認証時には、ＣＰＵ１０ａの制御端子Ｃｔｒ１を用いてスイッチＳ１をオープンにし、制御端子Ｃｔｒ２を用いてスイッチＳ２を導通状態にする。この時、スイッチＳ３、Ｓ４は、サーミスタ電圧測定時と同じように、それぞれオープン、導通状態である。この状態で、認証開始パルスをマスタ認証回路１１ａから認証回路２２ａへ送信する。認証回路２２ａは、コンパレータ２６を介して認証開始パルス信号を入力して認識した時点で、スイッチＳ３を導通状態、スイッチＳ４をオープン状態に切替える。スイッチＳ３を接続するのは、双方向通信を可能とするためであり、スイッチＳ４をオープンにするのはコンパレータ２６の出力とスレーブ認証回路の出力端子Ｄ２とのデータの衝突を防ぐためである。認証終了時は、スイッチを初期状態に戻すことにより、サーミスタＴＨの電圧測定が可能となる。

なお、電圧調整回路２５、コンパレータ２６の代わりに実施例１で説明した図５に示すようなレベル補正回路を用いてもよい。この場合も既に述べたように認証回路へ不定領域電圧の印加を防ぐことが可能である。この場合は、直流成分がカットされるため、認証回路間の通信は、矩形波を用いて交流成分を生成して情報の伝達を行う。

図６の構成によれば、信号ラインに対してスイッチで物理的に接続換えを行うため、実施例１で説明したような認証のための重畳パルスを送出する必要がない。したがって、本体側の制御が容易となる。

デジタルビデオカメラ、デジタルスチールカメラ、携帯電話、プリンタ等の携帯型電子機器に装着されるバッテリパックの認証の用途に適用できる。

本発明の第１の実施例に係るバッテリパックと携帯型電子機器の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施例に係るレベル補正回路の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施例に係る出力回路の構成を示すブロック図である。 認証時におけるＴ端子ラインの信号波形とコンパレータの端子ＩＮ２の信号波形とを表す図である。 本発明の第１の実施例に係るレベル補正回路の他の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施例に係るバッテリパックと携帯型電子機器の構成を示すブロック図である。 従来の装置の認証回路における温度検出センサの伝送線と認証データの通信線とを共用する構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０、１０ａ ＣＰＵ
１１、１１ａ マスタ認証回路
１２、２２、２２a 認証回路
１３、１３ａ、２３、２３a レベル補正回路
１４、２４ 出力回路
２１、２１ａ スレーブ認証回路
２５ 電圧調整回路
２６ コンパレータ
ＢＡＴ バッテリ
Ｃ１、Ｃ２ コンデンサ
ＣＭＰ コンパレータ
ＩＮＶ インバータ回路
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ 抵抗器
ＴＨ サーミスタ
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４ スイッチ
ＴＲ 電界効果トランジスタ
ＢＵＦ バッファ

Claims (7)

1. 入出力端子と、
   前記入出力端子に対して認証に関わる信号を出力する認証回路と、
   入力端が前記入出力端子に接続され、出力端が前記認証回路の入力端に接続されるレベル補正回路と、
   一の端子が前記入出力端子に接続され、他の端子は基準電源に接続される温度センサと、
   を備え、
   前記レベル補正回路は、前記入出力端子に印加される電圧を不定領域電圧よりも大または小に補正して前記認証回路へ出力することを特徴とするバッテリパック。
2. 前記レベル補正回路は、前記入出力端子に印加される電圧をハイレベル又はローレベルに補正して前記認証回路に出力することを特徴とする請求項１記載のバッテリパック。
3. 前記レベル補正回路は、その入力端に入力される第１の電圧と、前記第１の電圧を積分する積分回路を介して得られる第２の電圧とを比較する電圧比較回路を備え、
   前記電圧比較回路の出力を前記レベル補正回路の出力として出力することを特徴とする請求項１又は２記載のバッテリパック。
4. 前記レベル補正回路は、その入力端に入力される第１の電圧と、電圧調整回路から供給される第２の電圧とを比較する電圧比較回路を備え、
   前記電圧比較回路の出力を前記レベル補正回路の出力として出力することを特徴とする請求項１又は２記載のバッテリパック。
5. 前記レベル補正回路は、その入力端に入力される第１の電圧の直流分を遮断するバッファ回路を備え、
   前記バッファ回路の出力を前記レベル補正回路の出力として出力することを特徴とする請求項１又は２記載のバッテリパック。
6. 請求項１〜５のいずれか一に記載のバッテリパックであって、
   前記レベル補正回路の出力端と前記認証回路の入力端との間に配置される第１のスイッチと、
   前記入出力端子と前記認証回路の出力端との間に配置される第２のスイッチと、を備え、
   バッテリパックの認証開始信号に応答して前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとは、相反するように開閉動作することを特徴とするバッテリパック。
7. 請求項１〜６のいずれか一に記載のバッテリパックを接続して認証動作を行う携帯型電子機器であって、
   前記温度センサを機能させるために前記不定領域電圧を前記温度センサの一の端子に供給する供給回路と、
   本体側入出力端子と、前記本体側入出力端子に対して認証に関わる信号を出力する本体側認証回路と、入力端が前記本体側入出力端子に接続され、出力端が前記本体側認証回路の入力端に接続される本体側レベル補正回路と、を備え、前記本体側レベル補正回路は、前記本体側入出力端子に印加される電圧を前記不定領域電圧よりも大または小に補正して前記本体側認証回路へ出力する本体側データ認証回路と、
   を備え、
   前記バッテリパックの入出力端子と、前記供給回路の出力端子と、前記本体側データ認証回路の入出力端子とを共通に接続することを特徴とする携帯型電子機器。

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