JP5151502B2 - 電源制御システム、電池パック、本体装置及び電源制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電源制御システム、電池パック、本体装置及び電源制御方法に関する。

電池を使用する携帯電話機等の電子機器（本体装置）では一般的に電池パックを外部から装着（挿入）し、電源を供給して使用する形態が広く利用されている。

図１０は本発明の関連技術の電池パックの外形を示す図である。電池パック１には外部端子として＋端子（電源正極端子）２と−端子（電源負極端子）３、及び電池パック内部の温度を検出するＴＨ（サーミスタ）端子（電源制御端子）４の３つの端子が設けられている。

図１１は携帯電話機等の携帯端末本体への電池パックの実装形態を示す図である。携帯端末本体５の電池実装部に電池パック１を装着することにより、電池パック１の各外部端子が携帯端末本体５に設けられた接続端子６と接触し、電源の給電が可能となる。

ところで、このように本体装置に装着して使用される電池パックは、装置の小型化に伴い電池パックも小型化され、電池パックの電源端子が表面近くに露出するようになった。このため、電池パックの電源端子に金属製品（チェーンやネックレス等）や導電性物質（金属を編みこんだ布等）が接触し、大電流の発生と、これに伴う電池パックの発熱、電池の劣化等の危険性が高くなっている。

この対策として、電池パックの外部端子に構造上の工夫を行い異物との接触を避ける提案がなされている（特許文献１、２参照）。しかし外部端子に関連する構造的な接触防止には限界があり、かつ最近の携帯電話機に見られるように本体及び電池パックの小型化のため構造を複雑化することは実現が困難となっている。

また、本発明の関連技術として、前記構造上の対策に代えて電気的な対策を施した電池保護回路ないし電池パックが特許文献３に記載されている。

この電池パックは、内部の電源と正（負）極端子との間にスイッチ回路を設け、サーミスタ端子に供給された電圧により前記スイッチ回路を導通させて前記正負極端子を介して本体装置側に電力を供給する構成を備える。

電池パックが装着される本体装置側は、前記正（負）極端子と接触する端子に電源回路が設けられ、前記サーミスタ端子と接触する端子にはスイッチを介してサブバッテリが設けられた構成を備える。

これにより電池パックの装着時に、前記電源回路にＤＣ−ＩＮコネクタを介して外部電源が供給されている場合には、前記外部電源からの電力供給により前記サーミスタ端子に電圧が供給され前記スイッチ回路が導通する。また、外部電源が供給されていない場合には、前記スイッチをＯＮ状態とすることにより装置内のサブバッテリから電圧が供給され前記スイッチ回路が導通する。

以上の構成により、電池パック装着時に電池パック内部の電源の電力が前記スイッチ回路及び正負極端子を介して本体装置に供給される。
特開平７−４５２６９号公報 特開平８−１３８６３９号公報 特開平８−９８４２２号公報

前述のように、携帯端末の小型化に伴い電池パックの外部端子が電池パック表面近くに露出し、端子間がショートする危険性が増大してきているが、電源端子の構造上の工夫によりショートを防止には限界がある。

そこで、電気的な対策として特許文献３に記載のような電池保護回路（電池パック）の構成が知られているが、この構成では、本体装置の電源回路にＤＣ−ＩＮコネクタを介して充電器等の外部電源を接続しておくか、サブバッテリからスイッチを介して電圧を供給しておく必要がある。

このためサブバッテリの使用時には、スイッチを介し他の回路に電流が流れる等、常時サブバッテリの電力消費を伴うのみならず、サーミスタ端子にサブバッテリの電圧が重畳することになり電池パックの温度測定誤差を発生させる等、サブバッテリの電圧により他の回路機能へ影響する等の点で欠点がある。

更に、特許文献３に記載の電池パックでは過充電及び過放電の保護機能が備えられていない。つまり、過放電の保護機能は本体装置の電源回路の出力電圧の低下によってのみ行われる構成であり、過充電の保護機能については全く考慮されていない。
（目的）
本発明の目的は、以上の課題を解決する安全な電源制御システム、電池パック、本体装置及び電源制御方法を提供することにある。

本発明の第１の電源制御システムは、電源端子への電池セルの出力又は非出力を制御可能な電源制御端子を備える電池パックと、前記電池パックの装着時に前記電源端子及び前記電源制御端子と接続されるそれぞれ本体電源端子及び本体制御端子を有する本体装置であって、前記電池パックの非装着状態で前記本体装置の内部電源から前記本体制御端子に制御電圧を供給し、前記電池パックの装着により前記内部電源に代えて、前記電池パックから前記本体電源端子への給電により前記制御電圧を出力する制御回路を備える本体装置と、からなることを特徴とする。

本発明の第１の電池パックは、本体電源端子へ電力が給電されていない状態で本体制御端子に内部電源から制御電圧を供給し、本体電源端子へ電力が供給されると、前記内部電源に代えて本体電源端子の電力により前記本体制御端子に前記制御電圧を出力する本体装置に装着可能な電池パックであって、電池セルと、前記本体電源端子と接続可能な電源端子と、前記本体制御端子と接続可能な電源制御端子と、前記電池セルと前記電源端子の間の開閉を制御するゲート回路と、前記電池セルの電圧が所定値範囲の場合に制御電圧を出力する保護制御部と、前記保護制御部が出力する制御電圧と前記電源制御端子の制御電圧との論理積により前記ゲート回路の開閉を制御する論理回路とを備えることを特徴とする。

本発明の第１の本体装置は、電源端子への電池セルの出力又は非出力を制御可能な電源制御端子を備える電池パックの装着時に、前記電源端子及び前記電源制御端子と接続されるそれぞれ本体電源端子及び本体制御端子を有する本体装置であって、前記電池パックの非装着状態で前記本体装置の内部電源から前記本体制御端子に制御電圧を供給し、前記電池パックの装着により、前記内部電源に代えて前記電池パックから前記本体電源端子への給電により前記制御電圧を出力する制御回路を備えることを特徴とする。

本発明の第１の電源制御方法は、電源端子への電池セルの出力又は非出力を制御可能な電源制御端子を備える電池パックの装着時に、前記電源端子及び前記電源制御端子と接続されるそれぞれ本体電源端子及び本体制御端子を有する本体装置の電源制御方法であって、前記電池パックの非装着状態で前記本体装置の内部電源から前記本体制御端子に制御電圧を供給し、前記電池パックの装着により前記内部電源に代えて前記電池パックから前記本体電源端子への給電により前記制御電圧を出力することを特徴とする。

本発明によれば、電池パックの電源端子を短絡させても電流が流れない安全な電池パックの確実な制御が可能である。特に、電池パックの実装時点で既に本体装置から制御電圧を出力しており、実装後に自動的に該制御電圧を停止することから、電池パック及び本体装置の使用上の利便性を向上させることができる。また、内部電源の使用による本体装置への影響を回避できる電力制御が可能である。更に、内部電源の使用による電力消費を最小限にすることが可能である。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態の電池パックの基本構成を示す図である。本実施形態の電池パック１０は、正極の電源端子（電源正極端子）１１、負極の電源端子（電源負極端子）１２、電源制御端子１３、内蔵する二次電池等の電池セル１４及び電源正極端子１１と電池セル１４との間に設けられたゲート回路１５により構成される。

ここでゲート回路１５は電源制御端子１３の電圧により開閉が制御される。つまり、電源制御端子１３に電圧が供給されていない状態では、ゲート回路１５は非導通状態となり電池セル１４から電源正極端子１１への出力を遮断する。また、電源制御端子１３に制御電圧が印加されるとゲート回路１５が導通して電池セル１４から正極電圧が電源正極端子１１へ出力され、電源正極端子１１と電源負極端子１２から電力供給が可能となる。

図２は本発明の第１の実施形態の本体装置の基本構成を示す図である。図２（ａ）に示すように電子機器等の本体装置２０は、正極の本体電源端子（本体正極端子）２１、負極の本体電源端子（本体負極端子）２２、本体制御端子２３、制御回路を構成する電圧供給回路２４とスイッチ回路２５及び本体回路２６により構成される。

ここで電圧供給回路２４は、本体正極端子２１等から電力が供給されると本体制御端子２３に定電圧を出力する回路を構成する。また、スイッチ回路２５は、本体正極端子２１への電力の供給の有無を検出し、電力が供給されていない場合に本体装置２０の内部電源により本体制御端子２３に制御電圧を供給し、電力が供給されると前記内部電源による制御電圧の供給を停止する回路を構成する。

スイッチ回路２５のより具体的な構成例は図２（ｂ）に示すように本体正極端子２１からの電力の供給の有無を検出する検出回路２５１と、検出回路２５１の出力により開閉が制御されるスイッチ素子２５２等で構成できる。スイッチ回路２５は電池パック１０の非装着状態でスイッチ素子２５２を介してバックアップ電池２５３等から本体制御端子２３に制御電圧を出力し、検出回路２５が電源供給を検出すると本体制御端子２３への制御電圧の出力を停止するようにスイッチ素子２５２を開く制御を行う。

以上のように図２（ａ）に示す制御回路は、電池パックの非装着状態で本体装置２０の内部電源から本体制御端子２３に制御電圧を供給し、前記電池パックの装着により前記内部電源に代えて、前記本体正極端子２１への給電により前記制御電圧を出力する機能を有する。

図３は第１の実施形態の動作例の概要を示す図である。以下図１、２に示す回路の動作を説明する。

電池パック１０の装着前（時刻ｔ０以前）は、本体装置２０の本体制御端子２３は導通状態のスイッチ素子２５２によりサブバッテリ（二次電池）のバックアップ電池２５３等から電圧Ｖｏが出力されている。時刻ｔ０に電池パック１０が本体装置２０に装着されると、前記電圧Ｖｏが電源制御端子１３に印加され、ゲート回路１５がオン（ＯＮ）状態となり電源正極端子１１に電池セル１４の電圧が出力される。この結果、本体正（負）極端子２１、２２に電力が供給され本体装置２０が動作可能となる。

本体正極端子２１に電源が供給されると、検出回路２５は本体正極端子２１等の電圧変化により充分に電源電圧が上がったことを検出し、図３（ｂ）に示すような電圧Ｖｃを出力する。スイッチ素子２５２は前記制御電圧Ｖｃによりバックアップ電池２５３の出力を遮断する。

一方、本体正極端子２１への電源の供給により電圧供給回路２４は図３（ａ）に示す点線のような電圧を本体制御端子２３に出力する。これにより電池パック１０のゲート回路１５は引き続きＯＮ状態を維持し、電池パック（電源セル）１０から本体装置２０への電源供給が維持される。

なお、電池パック１０を本体装置２０から取り外すと前述と逆の動作により制御電圧Ｖｃはゼロとなり、電圧供給回路２４は再びバックアップ電池等による電圧を本体制御端子２３に出力する状態に戻る。

（第２の実施形態）
次に、本発明の適用対象とする携帯電話機等の携帯端末の具体的な電源供給回路について説明する。最初に本発明の制御回路を備えない本体装置及び電池パックについて説明する。

図４は携帯端末の電池パックの構成を示すブロック図である。
電池パック３０は、＋端子（電源正極端子）３１、−端子（電源負極端子）３３、ＴＨ端子（電源制御端子）３２、電池セル３４、ヒューズ３５、保護制御部３６、ｎチャンネルの絶縁ゲート型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）３７及びサーミスタ３８から構成されている。電池セル３４はヒューズ３５及びＦＥＴ３７を通して＋端子３１及び−端子３３に接続され、サーミスタ３８はＴＨ端子３２と−端子３３に接続されている。

保護制御部３６は電池セル３４の電源で動作するが、その消費電流は極めて微弱である。保護制御部３６の出力ポートはＦＥＴ３７のゲート電極に接続され、通常、該ゲート電極にＨレベル（制御電圧）を出力し、ＦＥＴ３７をＯＮ状態に制御している。このため、電池パック３０は単体（非装着）状態でも電源端子である＋端子３１及び−端子３３間に電池セル３４の電圧が出力された状態となっている。

また、保護制御部３６は電池セル３４が適正電圧状態になっていることを監視する機能を有しており、電池セル３４の電圧値が予め規定された値の範囲を超えた場合（規定電圧値以上となった場合、或いは前記規定電圧値より低い規定電圧値以下になった場合）、保護制御部３６の出力ポートはＬレベルとなりＦＥＴ３７をオフ（ＯＦＦ）状態に制御し、電池セル３４を過充電及び過放電から保護する。

図５は電池パックの保護制御部による内部の遷移動作を示す図である。
図５に示すように、保護制御部３６は、電池セル３４の電圧値が許容範囲である最大電圧と最小電圧の範囲内であればＨレベルを出力しＦＥＴ３７を導通状態（ＯＮ状態）とし、電池セル３４から外部に電力を供給する。また、電池セル３４の電圧値が前記許容範囲を超える（最大電圧値以上又は最小電圧値以下）と、保護制御部３６はＬレベルを出力しＦＥＴ３７を遮断状態（ＯＦＦ状態）とし、電池セル３４を外部から切り離す。これにより電池セル３４の出力電圧が許容範囲外の場合に電池セル３４を保護していることがわかる。

電池セル３４の電圧値が最大電圧値以上となるケースとしては充電中に発生する異常動作であり、最小電圧値以下となるケースとしては過放電時に発生する現象である。いずれの場合も保護制御部３６は電池セル３４を保護するため、電池セル３４を外部から切り離し電池セルの安全を確保し、電池セルの劣化を守る制御を行っている。尚、ヒューズ３５は電池セル３４に異常電流が流れると切断することにより、電池セルを保護する機能を有する。

図６は携帯端末の本体の電源系の構成を示すブロック図である。
携帯端末本体の電源回路は、充電制御部５０、電界効果トランジスタＦＥＴ５１及び抵抗５２により構成される充電制御回路系統と、Ａ／Ｄ変換部５３、定電圧部５４及び抵抗５５により構成される電池温度検出回路系統から構成されている。

ここで、携帯端末本体に電池パック３０を実装することで電池パック３０の＋端子３１、−端子３２及びＴＨ端子３３がそれぞれ携帯端末本体の本体正極端子、本体負極端子及び本体制御端子と接続され、携帯端末本体への給電が可能となる。尚、電池パック３０は図４で説明した電池パック３０と同一構成であり、ヒューズ３５、保護制御部３６、ＦＥＴ３７は図６に示す回路から省略している。

まず、充電制御回路系統から説明する。
電池パック３０が携帯端末本体に実装され、充電器６０が携帯端末本体のコネクタ５９に接続されることで電池パック３０への充電動作が開始される。コネクタ５９は接地側端子と正極側端子を備える。コネクタ５９の正極側端子は抵抗５２を介し、充電素子となるＦＥＴ５１の主電流路となる端子のドレイン電極とソース電極を介して電源線（本体正極端子）に接続され、制御端子のゲート電極が充電制御部の出力に接続されている。電池パック３０への充電電流は抵抗５２に流れることにより電圧値に変換され充電制御部５０に取り込まれる。充電制御部５０は、この充電電流が適正となるようにＦＥＴ５１の制御端子を制御して充電動作を制御する。

次に電池温度検出回路系統について説明する。
電池パック３０が実装され本体正極端子に電源電圧が印加されると、定電圧部５４はこの電源電圧を入力し、一定の安定した電圧（定電圧）を出力する。この定電圧は抵抗５５と電池パック３０のサーミスタ３８に直列に印加される。Ａ／Ｄ変換部５３は抵抗５５とサーミスタ３８による分圧電圧（分圧値）を入力し、この分圧値（電圧値）をアナログーデジタル変換してデータ化した上、充電制御部５０に出力する。

次に、電池パック３０に内蔵されているサーミスタ素子３８による温度検出について説明する。

サーミスタ３８と携帯端末本体の抵抗５５は直列に接続されているため、サーミスタ素子３８の端子間の電圧値ＶＴＨは、ＶＴＨ＝（定電圧部５４の出力電圧）×（サーミスタ３８の抵抗値／（抵抗５５の抵抗値＋サーミスタ３８の抵抗値））で算出される。抵抗５５の抵抗値及び定電圧部５４の出力電圧は予め決まっているため、電圧値ＶＴＨはサーミスタ３８の温度係数を有する抵抗値により決定される。サーミスタ３８の抵抗値と温度の関係は事前に設計された値であるため、電圧値ＶＴＨを測定することで電池パック３０の温度を求めることが可能となる。

充電制御部５０では充電中の電池パック３０の温度を監視し、温度が異常に上昇した場合、充電を行っているＦＥＴ５１を制御して充電を停止させる。この制御により充電時の異常発熱による電池パックの保護動作が可能となる。

次に携帯端末本体のバックアップ回路について説明する。

本実施形態のバックアップ回路は携帯端末本体の時計機能を有するＲＴＣ（Real Time Clock）５８と、このＲＴＣ５８の動作をバックアップするバックアップ電池５７、逆電流防止のダイオード５６を備える。

バックアップ電池５７は電池パック３０が携帯端末本体に実装されている場合、ダイオード５６を通して充電され、電池パック３０が未実装の時、ＲＴＣ５８の動作を起動する電池として動作する。このバックアップ電池５７により、電池パック３０が未実装状態でも時計が停止することを防止している。

尚、ダイオード５６は電池パック３０の未実装時に携帯端末本体１１の回路にバックアップ電池５７の電流が流れるのを防止する働きをする。また、電池パック３０の電源は携帯端末本体の各回路に給電されるが、ここでは説明を省略する。

以上説明した携帯端末の電池パックは、保護制御部３６が電池セル３４の電圧値が許容範囲を超えるか否かによりＦＥＴ３７の導通を制御しており、電池セル３４を外部から切り離して電池セル３４を保護するものの、電圧値が許容範囲では＋端子３１と−端子３２に常に電圧が発生し、これら端子間の短絡の危険性が高い。

本発明の第２の実施形態においては、電池パック３０のＴＨ端子を制御端子（電源制御端子）として利用し、該制御端子に電圧がかかっていない場合に、ＦＥＴ３７をＯＦＦ状態として電池セル３４を外部から切り離すことを可能とする。また、携帯端末本体の電源回路には前記ＴＨ端子にバックアップ電池から電圧を印加可能とし、携帯端末本体に電池パック３０を装着した時に、確実に該携帯端末本体の電源回路に電池セル３４から電源を供給することを可能とするとともに、電池パック３４の携帯端末本体への装着後はバックアップ電池からの電圧の供給を自動的に遮断し、電池温度検出回路へのバックアップ電池の影響を排除するように構成する。

本実施形態では、電池パックの電源の出力を制御する構成として、電池パックに既に設けられている保護機能を流用し、電池パック単体の状態ではこの保護機能を動作させ電池パックからの電圧を遮断状態とする。電池パックの本体装置への装着した状態では、温度検出用として使用しているサーミスタ端子に、本体装置に内蔵されているバックアップ電池から電気信号（制御電圧）を与え、電池パックはこの制御電圧を受け取ることにより前記保護機能を解除し電池パックの電源を出力させるように構成している。

以下、第２の実施形態の携帯端末の電池パック及び携帯端末本体の電源回路に適用した構成及び動作を説明する。
（構成の説明）
図７は本発明の第２の実施形態の電池パックの構成を示す図であり、図８は本発明の第２の実施形態の電池パック及び携帯端末本体の構成を示す図である。

本実施形態の電池パック４０は内蔵する電池セル３４と、電池セル３４の出力を開閉するｎチャンネルの電界効果トランジスタＦＥＴ３７と、ＡＮＤゲート３９とを備える。本実施形態の電池パック４０は図４に示す電池パック３０と比較すると、ＡＮＤゲート３９を新たに設け、保護制御部３６の出力ポート及びＴＨ端子３２をＡＮＤゲート３９の入力に接続し、ＡＮＤゲート３９の出力をＦＥＴ３７のゲート電極に接続した構成を備える。

本実施形態の携帯端末本体は、バックアップ電池５７の出力を制御するｐチャンネルのＦＥＴ７０、ｎチャンネルのＦＥＴ７１及び抵抗７２を新たに設けている。本実施形態の携帯端末本体は図５に示す携帯端末本体と比較すると、ゲート電極が本体正極端子に接続され、ソース電極が本体負極端子（接地）に接続されたＦＥＴ７１と、ゲート電極がＦＥＴ７１のドレイン電極に接続され、ソース電極がバックアップ電池５７の正極に接続され、ソース電極とゲート電極間に抵抗７２が接続され、ドレイン電極が本体制御端子（本体ＴＨ端子）に接続されたＦＥＴ７０が新たに設けられている。

第２の実施形態の構成を第１の実施形態の構成との関係を説明すると以下のとおりである。つまり、第１の実施形態の電圧供給回路は第２の実施形態では定電圧部５４及び抵抗５５からなる回路に相当する。また、第１の実施形態のスイッチ回路２５は第２の実施形態ではＦＥＴ７０、７１、抵抗７２及びバックアップ電池５７からなる回路に相当する。

本実施形態では、電池パックに予め設けられているサーミスタ端子を電源制御端子として使用して電気信号を与え、電池パック内に実装されている保護制御部の出力と電気信号の論理積によってのみ電池パックの外部端子に電源が出力されるように構成する。これにより電池パックの電源端子どうしの短絡による電流流出の防止を図っている。また、電池パックの給電を起動させる電気信号を本体に内蔵されている時計動作用のバックアップ電池を用いることで特別な仕組みを用いずに実現を図っている。
（動作の説明）
次に本実施形態の電池パック４０の動作について図７を用いて説明する。
電池パック４０が単独状態（非装着状態）の場合、保護制御部３６の出力ポートは図４に示す電池パック３０と同様にＨレベルを出力する。また、電源制御端子３２は、サーミスタ３８が接続され他端が−端子３３（ＧＮＤレベル）に接続されているためＬレベルである。ＡＮＤゲート３９はこれらの入力により出力はＬレベルであり、ＦＥＴ３７のゲート電極にはＬレベルが印加され、ｎチャンネルのＦＥＴ３７はＯＦＦ状態である。

つまり、電池パック４０が単独状態では、電池セル３４と＋端子３１の間は遮断状態であり、本制御により電池セル３４の出力が内部で切断されるため、外部端子３１〜３３が短絡状態となっても電池パック３０からの放電及び異常電流の発生は防止できる。

続いて電池パック４０を携帯端末本体に装着した場合について図８を用いて説明する。

まず、電池パック４０を携帯端末本体に実装する前の動作について説明する。
図８によると、電池パック４０を実装する前の状態ではＦＥＴ７１のゲート電極には電圧がかかっていないため、ＦＥＴ７１はＯＦＦ状態となり、このため抵抗７２を通し、ＦＥＴ７０のゲート電極にはバックアップ電池５７の電圧がかかるためＦＥＴ７０はＯＮ状態となる。この結果、本体制御端子（本体ＴＨ端子）にはバックアップ電池５７の電圧が印加された状態となっている。

次に、電池パック４０を携帯端末本体に実装した時の動作について説明する。前述のように電池パック４０のＴＨ端子にはバックアップ電池５７の電圧がかかっているため、電池パック４０を実装すると電池パック４０内のＡＮＤゲート３９の入力は両方（保護制御部３６の出力ポートとＴＨ端子）ともＨレベルとなるため、ＦＥＴ３７のゲート電極はＨレベルとなりＦＥＴ３７はＯＮ状態となるから、電池パック４０から携帯端末本体への給電が可能となる。

電池パック４０からの給電により、本体正極端子に電圧が出力されると、携帯端末本体のＦＥＴ７１のゲート電極がＬレベルからＨレベルに変化し、ＦＥＴ７１はＯＮ状態となる。ＦＥＴ７１がＯＮ状態になるとＦＥＴ７０のゲート電極はＬレベルに落ちるからＦＥＴ７０はＯＦＦ状態となりバックアップ電池５７の本体制御端子への給電は停止する。しかし、本体正極端子に電圧が出力されることにより定電圧部５４から既に電圧が出力されており、本体制御端子は引き続きＨレベル状態が保持され、電池パック４０のＦＥＴ３７はＯＮ状態を維持する。

また、以上の動作は本体正極端子に電圧が出力されることにより動作するため、充電器６０をコネクタ５９に接続した電池パック４０の充電状態でもＦＥＴ７１はＯＮ状態、ＦＥＴ７０はＯＦＦ状態となる前述と同様の動作が行われる。なお、ＦＥＴ７０、７１は前述と同様なＯＮ、ＯＦＦ動作を行う他の極性の素子の組み合わせや、他のトランジスタ回路等で構成することができる。

以上の動作により、電池パック４０が実装されるまではバックアップ電池５７から本体制御端子に電圧が印加されるが、電池パック４０の実装後は、電池温度検出回路系統は定電圧部５４の出力の一定電圧により動作するという図６に示す回路構成と同一状態となるため、第２の実施形態によるバックアップ電池５７の影響は排除することが可能となる。
（他の実施形態）
本発明の他の実施形態として本体装置の本体制御端子に制御電圧を出力するスイッチ回路をＦＥＴトランジスタによる回路で構成する代わりに、論理回路（ロジック回路）で構成することができる。

図９は本発明の他の実施形態の構成を示す図である。本実施形態はスイッチ回路２５の具体的な構成例として、インバータ（ＮＯＴ）回路２５４、ノア（ＮＯＲ）回路２５５及び遅延用の偶数のインバータ回路２５６で構成する。インバータ回路２５４はバックアップ電池２５３の電圧（Ｈレベル）が入力され、ノア回路２５５には本体正極端子及びインバータ回路２５４の反転出力（Ｌレベル）が入力される。また、各論理回路等の電源はバックアップ電池２５３から供給可能である。

インバータ回路２５４の出力は常時Ｌレベルであり、本体正極端子は電池パックの装着時にＨレベル、非装着時にＬレベルであるから、ノア回路２５５の出力（インバータ回路２５６の出力）は電池パックの非装着時にＨレベルを出力し、装着後に遅延を伴ってＬレベルとなる。

従って、電池パックの非装着時、既に本体制御端子に制御電圧を出力しており、電池パックの装着時に図１に示す電池パックのゲート回路１５又は図７に示す電池パックのＦＥＴ３７を開状態に制御することが可能であり、電池パックの装着後も前記制御電圧に代えて電圧供給回路２４から制御電圧を出力させることが可能である。本実施形態のノア回路２５５等はバックアップ電池２５３を電源としており、図２に示すスイッチ２５２や図７に示すＦＥＴ７０、７１と同様のスイッチ回路を構成する。

以上のように本発明は、バックアップ電池（二次電池）とサーミスタ端子との接続をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチ回路（スイッチ２５２、スイッチ素子ＦＥＴ７０、ノア回路２５５等）は、電池パックの装着を電池パックからの給電により検出し自動的に動作する。

特許文献３に記載の関連技術では、サブバッテリとサーミスタ端子との間にスイッチが設けられているものの、その制御は外部電源の接続有無、電池パックの挿入有無の状態とは全く独立したものであるから、電池パックに電気信号を与えるためにはＤＣ−ＩＮコネクタから外部給電状態とするか、外部給電がない状態では前記スイッチをＯＮ状態としておく必要がある。また、この場合、サーミスタの使用により温度測定を行う際には、サブバッテリの出力の重畳により温度誤差等が発生する。これを回避するには前記スイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御が必要となり煩雑で使用上の利便性が損なわれる。

本発明では、外部給電の有無に関係なく電池パック未実装状態のみ本体制御端子に電気信号を出力させ、電池パック実装時に自動的に電気信号を停止させることができるから使用上の利便性が向上する。また、バックアップ電池の使用による温度測定等の本体装置への影響を回避できる電力制御が可能である。更に、バックアップ電池の使用による電力消費を最小限にすることが可能である。

本体装置にバックアップ電池等を内蔵し、電池パックを接続して使用される電子機器に適用可能である。

本発明の第１の実施形態の電池パックの基本構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態の本体装置の基本構成を示す図である。 第１の実施形態の動作の概要を示す図である。 本実施形態の適用対象となる電池パックの構成を示すブロック図である。 電池パックの保護制御部による内部の遷移動作を示す図である。 携帯端末の本体の電源系の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態の電池パックの構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態の電池パック及び携帯端末本体の構成を示す図である。 本発明の他の実施形態の構成を示す図である。 本発明の関連技術の電池パックの外形を示す図である。 同関連技術の携帯電話機等の携帯端末本体への電池パックの実装形態を示す図である。

符号の説明

１、１０、３０、４０ 電池パック
２、１１ 電源正極端子（＋端子）
３、１２ 電源負極端子（−端子）
４、１３ 電源制御端子（ＴＨ端子）
１４ 電池セル
１５ ゲート回路
２１ 本体正極端子（＋端子）
２２ 本体負極端子（−端子）
２３ 本体制御端子（ＴＨ端子）
２４ 電圧供給回路
２５ スイッチ回路
３４ 電池セル
３６ 保護制御部
３８ サーミスタ
３７、５１、７０、７１ 電界効果トランジスタ
５０ 充電制御部
５２、５５、７２ 抵抗
５３ Ａ／Ｄ変換部
５４ 定電圧部
５７、２５３ バックアップ電池
５８ ＲＴＣ（Real Time Clock）
５９ コネクタ
６０ 充電器
２５１検出回路
２５２スイッチ
２５４、２５６ インバータ回路
２５５ ノア回路

Claims (23)

1. 電源端子への電池セルの出力又は非出力を制御可能な電源制御端子を備える電池パックと、前記電池パックの装着時に前記電源端子及び前記電源制御端子と接続されるそれぞれ本体電源端子及び本体制御端子を有する本体装置であって、前記電池パックの非装着状態で前記本体装置の内部電源から前記本体制御端子に制御電圧を供給し、前記電池パックの装着により前記内部電源に代えて、前記電池パックから前記本体電源端子への給電により前記制御電圧を出力する制御回路を備える本体装置と、からなることを特徴とする電源制御システム。
2. 前記制御回路は、前記電池パックから前記本体電源端子への給電により前記本体制御端子に定電圧を出力する定電圧回路と、前記電池パックの装着により前記内部電源から前記本体制御端子へ供給する前記制御電圧を遮断するスイッチ回路と、を備えることを特徴とする請求項１記載の電源制御システム。
3. 前記スイッチ回路は、前記電池パックの装着に基づく本体装置内の電圧又は電流の変化を検出して前記スイッチ回路を遮断することを特徴とする請求項１又は２記載の電源制御システム。
4. 前記スイッチ回路は、前記本体電源端子への電力の供給を検出する第１のスイッチ素子と、前記第１のスイッチ素子が前記電力の供給を検出した時に前記内部電源と前記本体制御端子の間を遮断する第２のスイッチ素子と、からなることを特徴とする請求項２又は３記載の電源制御システム。
5. 前記本体装置は、前記本体電源端子側から前記電池パックを充電可能な充電制御回路を備えることを特徴とする請求項１ないし４の何れかの請求項記載の電源制御システム。
6. 前記充電制御回路は、前記本体電源端子に接続された電源線と充電器が接続可能な端子間に主電流路が接続された充電素子と、前記充電素子の制御端子に接続された充電制御部を備え、前記充電制御部は、前記充電器の接続時に前記充電素子を流れる電流に基づいて前記充電素子の電流を制御することを特徴とする請求項５記載の電源制御システム。
7. 前記電池パックは前記電源制御端子に温度依存素子が接続され、前記本体装置の前記充電制御部は前記本体制御端子の電圧に基づいて前記充電素子の充電の停止を制御することを特徴とする請求項６記載の電源制御システム。
8. 前記電池パックは、内蔵する電池セルと前記電源端子との間に設けられたゲート回路と、前記電池セルの電圧が所定の電圧範囲の場合に制御電圧を出力する電池保護回路と、前記電池保護回路が出力する制御電圧と前記電源制御端子の制御電圧の論理積により前記ゲート回路の開閉を制御する論理回路と、を備えることを特徴とする請求項１ないし７の何れかの請求項記載の電源制御システム。
9. 本体電源端子へ電力が給電されていない状態で本体制御端子に内部電源から制御電圧を供給し、本体電源端子へ電力が供給されると、前記内部電源に代えて本体電源端子の電力により前記本体制御端子に前記制御電圧を出力する本体装置に装着可能な電池パックであって、電池セルと、前記本体電源端子と接続可能な電源端子と、前記本体制御端子と接続可能な電源制御端子と、前記電池セルと前記電源端子の間の開閉を制御するゲート回路と、前記電池セルの電圧が所定値範囲の場合に制御電圧を出力する保護制御部と、前記保護制御部が出力する制御電圧と前記電源制御端子の制御電圧との論理積により前記ゲート回路の開閉を制御する論理回路とを備えることを特徴とする電池パック。
10. 前記本体装置は本体制御端子の電圧に基づいて電池パックの充電を充電する充電制御回路と前記充電制御回路を制御する充電制御部を備え、前記電源制御端子には温度依存素子が接続されたことを特徴とする請求項９記載の電池パック。
11. 電源端子への電池セルの出力又は非出力を制御可能な電源制御端子を備える電池パックの装着時に、前記電源端子及び前記電源制御端子と接続されるそれぞれ本体電源端子及び本体制御端子を有する本体装置であって、前記電池パックの非装着状態で前記本体装置の内部電源から前記本体制御端子に制御電圧を供給し、前記電池パックの装着により、前記内部電源に代えて前記電池パックから前記本体電源端子への給電により前記制御電圧を出力する制御回路を備えることを特徴とする本体装置。
12. 前記制御回路は、前記電池パックから前記本体電源端子への給電により前記本体制御端子に定電圧を出力する定電圧回路と、前記電池パックの装着により前記内部電源から前記本体制御端子へ供給する前記制御電圧を遮断するスイッチ回路と、を備えることを特徴とする請求項１１記載の本体装置。
13. 前記スイッチ回路は、前記電池パックの装着に基づく本体装置内の電圧又は電流の変化を検出して前記スイッチ回路を遮断することを特徴とする請求項１１又は１２記載の本体装置。
14. 前記スイッチ回路は、前記本体電源端子への電力の供給を検出する第１のスイッチ素子と、前記スイッチ素子が前記電力の供給を検出時に前記内部電源と前記本体制御端子の間を導通させる第２のスイッチ素子と、からなることを特徴とする請求項１２又は１３記載の本体装置。
15. 前記本体電源端子側から前記電池パックを充電可能な充電制御回路を備えることを特徴とする請求項１１ないし１４の何れかの請求項記載の本体装置。
16. 前記充電制御回路は、前記本体電源端子に接続された電源線と充電器が接続可能な端子間に主電流路が接続された充電素子と、前記充電素子の制御端子に接続された充電制御部を備え、前記充電制御部は、前記充電器の接続時に前記充電素子を流れる電流に基づいて前記充電素子の電流を制御することを特徴とする請求項１５記載の本体装置。
17. 前記電池パックは前記電源制御端子に温度依存素子が接続され、前記本体装置の前記充電制御部は前記本体制御端子の電圧に基づいて前記充電素子の充電の停止を制御することを特徴とする請求項１６記載の本体装置。
18. 前記電池パックは、内蔵する電池セルと前記電源端子との間に設けられたゲート回路と、前記電池セルの電圧が所定の電圧範囲の場合に制御電圧を出力する電池保護回路と、前記電池保護回路が出力する制御電圧と前記電源制御端子の制御電圧の論理積により前記ゲート回路の開閉を制御する論理回路と、を備えることを特徴とする請求項１１ないし１７の何れかの請求項記載の本体装置。
19. 電源端子への電池セルの出力又は非出力を制御可能な電源制御端子を備える電池パックの装着時に、前記電源端子及び前記電源制御端子と接続されるそれぞれ本体電源端子及び本体制御端子を有する本体装置の電源制御方法であって、前記電池パックの非装着状態で前記本体装置の内部電源から前記本体制御端子に制御電圧を供給し、前記電池パックの装着により前記内部電源に代えて前記電池パックから前記本体電源端子への給電により前記制御電圧を出力することを特徴とする電源制御方法。
20. 前記電池パックの装着により前記内部電源から前記本体制御端子へ供給する前記制御電圧を遮断し、前記電池パックから前記本体電源端子への給電により前記本体制御端子に定電圧を出力することを特徴とする請求項１９記載の電源制御方法。
21. 前記本体電源端子側から前記電池パックを充電することを特徴とする請求項１９又は２０記載の電源制御方法。
22. 前記電池パックは前記電源制御端子に温度依存素子が接続され、前記本体装置は前記本体制御端子の電圧に基づいて前記電池パックの充電の停止を制御することを特徴とする請求項２１の何れかの請求項記載の電源制御方法。
23. 前記電池パックは、前記電池セルの電圧が所定の電圧範囲の場合であって、前記電源制御端子に制御電圧が入力された場合に、前記電池セルから前記電源端子へ電力を出力することを特徴とする請求項１９ないし２２の何れかの請求項記載の電源制御方法。

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