JP6136641B2 - 電池 - Google Patents

Description

本発明は、電池の制御に関する。

各種の機器に内蔵される交換型の電池をスマートにして消費を制御し、より長時間使用可能にすることは、電池交換の手間やコスト削減、さらには環境への配慮につながる。具体的な方法として電池型のケースに蓄電部など電池の主機能の他に、センサや通信機能、情報処理機能を持つ回路を内蔵した電池型デバイスが考えられる。この電池型デバイスでは、回路により消費電力を低減できる。

電池型デバイスに情報処理機能を持たせる技術の一つとして、電池駆動式機器の電池ホルダーに装填可能に構成された情報処理装置であって、昇圧部と慣性センサーと無線通信部と処理部とを備える情報処理装置がある。昇圧部は、電池ホルダーに装填された電池から供給された電圧を昇圧する。慣性センサーは、電池駆動式機器の動きを検出する。無線通信部は、外部機器との間で無線通信を行う。処理部は、慣性センサーの出力に基づきデータ処理を行い、処理結果を無線通信部を介して外部機器に送信する制御を行う。

特開２０１２−１９０５９８号公報 特開平１０−１４４２７２号公報 特開平４−２５０５１４号公報 特開２０１２−０７４７８２号公報

一方、直列接続された電池群は、一部の電池が先に消耗してしまい、電池群の出力電圧に変化が生じる。

しかしながら、上記の技術には、複数の電池を直列に接続をした際に、何れかの電池が先に消耗をした場合に出力電圧が変化するという問題を解決する思想の開示はない。

そこで、１つの側面では、本発明は、直列接続された電池群から出力される電圧の変化の防止を目的とする。

一態様の電池は、電源、第１の系統、第２の系統、第１の切替部、及び指示部を含む。電源は、電力を供給する。第１の系統は、電源からの第１の電圧を出力する。第２の系統は、直列接続された外部の電池から入力された第２の電圧を出力する。第１の切替部は、第１の電圧に応じて、第１の系統から第２の系統に切り替えを行う。指示部は、第１の電圧に応じて、直列接続された外部の電池に対して、第３の電圧を出力する第３の系統から、第３の電圧よりも高い第４の電圧を出力する第４の系統に切り替えるように指示する。

一態様の電池は、第３の系統、第４の系統、及び第２の切替部を含む。第３の系統は、第３の電圧を出力する。第４の系統は、第３の電圧よりも高い第４の電圧を出力する。第２の切替部は、直列接続された外部の電池により外部の電池の電圧値が所定の閾値以下であると判定された場合、外部の電池の指示に応じて、第３の系統から第４の系統に切り替えを行う。

１実施態様によれば、直列接続された電池群から出力される電圧の変化を防止することができる。

電池の一実施例の構成を図解した機能ブロック図である。 ペアバッテリのバッテリセルの切り替えを説明する図である。 電池型デバイスのハードウェア構成の一例である。 ＰＬＣ回路の構成の一例である。 高周波ブロック回路の構成の一例である。 負電源発生回路の構成の一例である。 ペアバッテリのハードウェア構成の一例である。 通信データの構成の一例である。 電池型デバイスの接続状態判定処理の処理内容を図解したフローチャートである。 ペアバッテリの接続状態取得処理の処理内容を図解したフローチャートである。 電池型デバイスの電圧監視と切り替え処理の処理内容を図解したフローチャートである。 ペアバッテリの切り替え処理の処理内容を図解したフローチャートである。 電池型デバイスとペアバッテリを３つ直列に接続した場合の構成の一例である。 電池型デバイスとペアバッテリを並列に接続した場合の構成の一例を示す。 直列接続された複数の電池型デバイスの構成の一例を示す。 各バッテリセルの状態と、バッテリセルの切り替えの状態の関係を説明するための図である。 実施形態４における電池型デバイスのハードウェア構成の一例である。 実施形態４における電池型デバイスの電圧監視と切り替え処理の処理内容を図解したフローチャートである。 実施形態４における電池型デバイス５６ｂの切り替え処理の処理内容を図解したフローチャートである。 実施形態５に係る電池型デバイスの構成の一例を示す。 実施形態５におけるアンテナの構成の一例を示す。 情報処理装置の接続状態判定処理の処理内容を図解したフローチャートである。 情報処理装置のハードウェア構成の一例を示す。 電池型デバイスが親機器の推定及び制御を行う機能を有する構成の一例を示す。

（実施形態１）
回路を内蔵した電池型デバイスでは、回路を規定の形状に収納する分だけ蓄電部のサイズが小さくなり、供給可能な電力容量が少なくなる問題がある。そこで、２本以上の電池が同時に使用されることが多いことを利用して、１本目に制御機能の役割を担わせ、２本目以降は制御機能よりも電池容量の確保を重視して機能させる。以下の説明では、１本目の制御機能を担うデバイスを電池型デバイスと記し、２本目以降の電池容量の確保を担うデバイスをペアバッテリと記す。また、以下の説明では、電池型デバイスとペアバッテリをまとめて電池群と記す。

しかしながら、電池型デバイスとペアバッテリ（もしくは、通常の電池）が直列に接続される場合には、電池容量の少ない電池型デバイスの容量が先になくなってしまう。電池型デバイスの容量が先になくなった場合、電池群の出力電圧の急激な低下を発生させ、また、電池型デバイスの過放電や液漏れの原因となる。また、電池容量の多いペアバッテリを用意してもその電池容量の全部を使いきることができない。

そこで、本実施形態においては、ペアバッテリ内部のバッテリセルを２つに分けて、電池型デバイスの電池容量が先になくなった場合に、ペアバッテリ内部のバッテリセルの接続の切り替えを行う。また、電池型デバイスの電池容量が先になくなった場合には、電池型デバイスのバッテリセルを通電させない（短絡する）ように、電池型デバイス内で経路の切り替えを行う。このようにすることで、電池群の電圧の低下を防ぎ、過放電や液漏れを抑制する。

図１は、電池の一実施例の構成を図解した機能ブロック図である。図１において、電池１は、電源２、第１の系統３、第２の系統４、第１の切替部５、指示部６、判定部７、電流センサ８、加速度センサ９、及び送受信部１０を含む。電池１１は、第３の系統１２、第４の系統１３、及び第２の切替部１４を含む。

電源２は、電力を供給する。
第１の系統３は、電源からの第１の電圧を出力する。
第２の系統４は、直列接続された外部の電池から入力された第２の電圧を出力する。
第１の切替部５は、第１の電圧に応じて、第１の系統３から第２の系統４に切り替えを行う。

指示部６は、第１の電圧に応じて、直列接続された外部の電池に対して、第３の電圧を出力する第３の系統から、第３の電圧よりも高い第４の電圧を出力する第４の系統に切り替えるように指示する。

判定部７は、外部の電池から、自電池の電極端子と接続されている外部の電池の電極端子の極性に関する情報を取得し、取得した極性に関する情報に基づいて、外部の電池との接続の形態を判定する。そして、第１の切替部５は、接続の形態が直列接続の場合、第１の系統３から第２の系統４に切り替えを行う。

電流センサ８は、電源から出力される電流を計測する。
加速度センサ９は、電池に加わる加速度を計測する。

送受信部１０は、計測された電流と計測された加速度に基づいて電池を使用する機器の種類を推定し、推定された機器の種類に応じて電池の接続の形態を判定する情報処理装置に、計測された電流と加速度を送信し、判定された接続の形態を受信する。そして、第１の切替部５は、接続の形態が直列接続の場合、第１の系統３から第２の系統４に切り替えを行う。

第３の系統１２は、第３の電圧を出力する。
第４の系統１３は、第３の電圧よりも高い第４の電圧を出力する。

第２の切替部１４は、直列接続された外部の電池の電圧値が所定の閾値以下の場合、第３の系統１２から第４の系統１３に切り替えを行う。また、第２の切替部１４は、外部の電池により外部の電池の電圧値が所定の閾値以下であると判定された場合、外部の電池の指示に応じて、第３の系統１２から第４の系統１３に切り替えを行う。

情報処理装置１５は、電流と加速度に基づいて電池を使用する機器の種類を推定し、推定された機器の種類に応じて電池の接続の形態を判定する。

図２は、バッテリセルの切り替えを説明する図である。図２（Ａ）はペアバッテリのバッテリセルの切り替え前の状態を示す図であり、図２（Ｂ）はペアバッテリのバッテリセルの切り替え後の状態を示す図である。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）においては、電池型デバイス２０とペアバッテリ２１が直列に接続されている。

図２において、電池型デバイス２０及びペアバッテリ２１は、例えば、単３、単４電池(乾電池)、コイン電池、あるいは充電池等の形状をしている。また、電池型デバイス２０及びペアバッテリ２１は、物理エネルギーを電子情報に変換し、かつ電池型デバイス２０及びペアバッテリ２１を使用する親機器に電力を供給することができる。

電池型デバイス２０は、バッテリセルＢ１、電圧センサ５１、切替回路５２を含む。電池型デバイス２０においては２つの経路が存在し、ここでは、マイナス極からＡ、Ｂ、Ｄを通ってプラス極に至る経路をＬ１とし、マイナス極からＡ、Ｃ、Ｄを通ってプラス極に至る経路をＬ２とする。電圧センサ５１は、バッテリセルＢ１の電圧を計測する。切替回路５２は、電圧センサ５１が計測した電圧値に応じて、経路Ｌ１と経路Ｌ２の接続を切り替えることができる。経路Ｌ２にはバッテリセルＢ１が含まれるが、経路Ｌ１にはバッテリセルＢ１は含まれない。尚、経路Ｌ１、Ｌ２には図２に示すように、それぞれマイナス極側からプラス極側に電流を流すダイオードが含まれる。

ペアバッテリ２１は、バッテリセルＢ２、Ｂ３、及び切替回路５３を含む。ペアバッテリ２１においても２つの経路が存在し、ここでは、マイナス極からＥ、Ｆ、Ｈを通ってプラス極に至る経路をＬ３とし、マイナス極からＥ、Ｇ、Ｈを通ってプラス極に至る経路をＬ４とする。経路Ｌ３にはバッテリセルＢ２、Ｂ３が含まれ、バッテリセルＢ２とバッテリセルＢ３は直列に接続されている。一方、経路Ｌ４にはバッテリセルＢ３が含まれるが、バッテリセルＢ２は含まれない。切替回路５３は、このような経路Ｌ３と経路Ｌ４の接続を、電池型デバイス２０からの切替信号に応じて切り替えることができる。尚、経路Ｌ３、Ｌ４には図２に示すように、それぞれマイナス極側からプラス極側に電流を流すダイオードが含まれる。

電池型デバイス２０の電池容量が十分ある場合には、図２（Ａ）に示すように、電池型デバイス２０のバッテリセルＢ１と、ペアバッテリ２１のバッテリセルＢ３が使用される。これはすなわち、電池型デバイス２０の経路Ｌ２、及びペアバッテリ２１の経路Ｌ４が接続された状態である。そして、電池型デバイス２０のバッテリセルＢ１の電圧が所定の閾値を下回ると、図２（Ｂ）に示すように、電池型デバイス２０のバッテリセルＢ１からペアバッテリ２１のバッテリセルＢ２へ通電が切り替わる。すなわち、電池型デバイス２０の経路Ｌ１、及びペアバッテリ２１の経路Ｌ３が接続された状態に切り替わる。

電池型デバイス２０の接続経路がＬ２からＬ１に切り替わることにより、バッテリセルＢ１はペアバッテリから接続が切り離されるため、バッテリセルＢ１の過放電や液漏れを防ぐことができる。また、ペアバッテリ２１の接続経路がＬ４からＬ３に切り替わることにより、バッテリセルＢ２とＢ３が直列に接続された状態となる。これにより、電池群の出力電圧の低下を防ぐことができる。

バッテリセルの容量は、バッテリセルＢ１＋バッテリセルＢ２＝バッテリセルＢ３の関係を満たすとする。このようにすると、ペアバッテリ２１の電池容量は従来同様と仮定し従来の電池容量を１００％とした場合に、バッテリセルＢ２＋バッテリセルＢ３＝１００％が成り立つので、電池群の合計容量／２＝（バッテリセルＢ１）／２＋５０％となる。例えば、バッテリセルＢ１の容量が従来の電池に比べ８０％のときは、ペアバッテリ使用時の電池群の電池容量は、単に電池型デバイスを直列に接続する場合と比べ９０％まで向上できる。

尚、バッテリセルＢ１は電源２の一例である。経路Ｌ１は第２の系統４の一例である。経路Ｌ２は第１の系統３の一例である。切替回路５２は第１の切替部５の一例である。経路Ｌ３は第４の系統１３の一例である。経路Ｌ４は第３の系統１２の一例である。切替回路５３は第２の切替部１４の一例である。

次に、電池型デバイス２０のハードウェア構成について説明する。図３は、電池型デバイス２０のハードウェア構成の一例である。

電池型デバイス２０は、バッテリセルＢ１、電圧センサ５１、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）６２、スイッチＴｒ１、Ｔｒ２、プラス極側電力線通信部６４、マイナス極側電力線通信部６５、高周波ブロック回路６６、及び負電源発生回路６７を含む。ここで、電圧センサ５１は、図２の電圧センサ５１に対応する。また、スイッチＴｒ１、Ｔｒ２、ＭＰＵ６２、及び負電源発生回路６７は、図２の切替回路５２の機能を提供する。尚、以下の説明では、プラス極側電力線通信部６４及びマイナス極側電力線通信部６５のプラス極側とマイナス極側を特に区別しない場合には単に電力線通信部６４、６５と記す場合がある。尚、ＭＰＵ６２は、指示部６、及び判定部７の一例である。また、ＭＰＵ６２は第１の切替部５の機能の一部を提供する。

電圧センサ５１は、電池型デバイス２０内のバッテリセルＢ１の電圧値を計測する。
ＭＰＵ６２は、電池型デバイス２０の電圧値を監視し、電圧値が所定の閾値を下回った場合に、経路の切替を行うためにスイッチＴｒ１、Ｔｒ２にオン・オフを切り替える信号を出力し、またペアバッテリ２１に対して経路の切替信号を送信する。すなわちＭＰＵ６２は、電圧センサ５１が計測した電圧値を所定の時間間隔毎に取得し、電圧値が所定の閾値より小さいか否かを判定する。そして、ＭＰＵ６２は電圧値が所定の閾値より小さいと判定した場合には、スイッチＴｒ２をオフにするためにスイッチＴｒ２のベースに負電流が流れないように制御し、スイッチＴｒ１をオンにするために負電源発生回路６７に対して矩形波を出力する。それとともに、ＭＰＵ６２は、プラス極側電力線通信部６４またはマイナス極側電力線通信部６５を介して、ペアバッテリ２１に経路の切替信号を送信する。尚、電圧値が所定の閾値を下回るまで（電圧値が所定の閾値以上である場合）は、ＭＰＵ６２はスイッチＴｒ２のベースに負電流が流れるように制御し、スイッチＴｒ２をオンの状態とする。尚、電圧値の判定に用いる所定の閾値は、ＭＰＵ６２の所定の記憶領域に格納される。

さらに、ＭＰＵ６２は、ペアバッテリ２１との接続状態の取得処理を行う。すなわち、ＭＰＵ６２は、ペアバッテリ２１と接続されていないのか、直列に接続されているのか、並列に接続されているのかの状態を取得する。

尚、ＭＰＵ６２の駆動電力は、バッテリセルＢ１より提供される。バッテリセルＢ１の容量が少なくなり、経路の切り替えが発生しても、バッテリセルＢ１からの電力は供給されるものとする。また、例えば、ポイント（Ｌ）とポイント（Ｋ）を接続し、ダイオードにより（Ｌ）から（Ｋ）の向きに電流を流すようにすることにより、経路の切り替えが発生した場合に、ＭＰＵ６２はペアバッテリ２１から電力を供給されるようにしてもよい。

スイッチＴｒ１、Ｔｒ２は、ＰＮＰトランジスタにより構成され、ベースに基準電圧より低い電圧が加えられることによりベースに負電流が流れ、その結果コレクタ−エミッタ間に電流が流れスイッチがオンの状態となる。以下の説明では、ＭＰＵ６２がスイッチＴｒ１をオンにするとは、具体的にはＭＰＵ６２はスイッチＴｒ１のベースに負電流が流れるように制御することを指し、スイッチＴｒ１をオフにするとは、スイッチＴｒ１のベースに負電流が流れないようにすることを指す。これは、スイッチＴｒ２も同様であり、後ほど説明するスイッチＴｒ３、Ｔｒ４も同様である。尚、スイッチＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４は、ＰＮＰトランジスタに限定されない。例えば、スイッチＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor - Field Effect Transister）等、スイッチング機能を有する素子であればよい。その場合ＭＰＵ６２はトランジスタの種類に応じてスイッチングの制御を行う。

スイッチＴｒ１、Ｔｒ２は、ＭＰＵ６２からの切替指示に応じて、プラス極とマイナス極の間にバッテリセルＢ１を通電させるか、バッテリセルＢ１を通電させない（短絡する）のかを切り替える。スイッチＴｒ２がＭＰＵ６２によりベースに負電流が流れるように制御され、スイッチＴｒ１のベースに負電流が流れない場合は、スイッチＴｒ２がオンでスイッチＴｒ１がオフ、すなわち、バッテリセルＢ１が通電された状態となる。一方、スイッチＴｒ１のベースに負電流が流れるように制御され、スイッチＴｒ２のベースに負電流が流れない場合には、スイッチＴｒ１がオンでスイッチＴｒ２がオフ、すなわち、バッテリセルＢ１が通電しない状態となる。

電力線通信部６４、６５は、直流ＰＬＣ（Power Line Communication）もしくはそれと同等の通信機能を持ち、電力線を通じてペアバッテリ２１と通信する。電力線通信部６４、６５は、ＭＰＵ６２からペアバッテリ２１に対する通信データを受信すると、電力線を介して通信可能な形式に変換して（アナログ信号に変換して）、ペアバッテリ２１に送信する。また、ペアバッテリ２１から通信データを受信した場合には、通信データを通信可能な形式に変換される前の状態に戻し（デジタル信号に変換し）、ＭＰＵ６２に転送する。尚、電力線通信部６４、６５は、各々が独立して通信が可能である。電力線通信部６４は、例えばＰＬＣ回路により実現されるが、これに限定されない。例えば、電流に信号を重畳させてペアバッテリと通信可能なものであれば種々の方法が用いられてよい。また、電池型デバイス２０とペアバッテリ２１の通信は、無線通信などペアバッテリと通信可能なものにより実現してもよい。

高周波ブロック回路６６は、電力線通信信号が隣接する電池型デバイス２０やペアバッテリ２１以外に伝わらないようにするための回路である。

負電源発生回路６７は、ＭＰＵ６２がスイッチＴｒ１をオンにするために出力した矩形波を入力とし、マイナス極より低い電圧を生成してスイッチＴｒ１に出力する（スイッチＴｒ１のベースに負電流が流れるようにする）ものである。スイッチＴｒ１は電流の向き等からＰＮＰトランジスタとなるが、ＰＮＰトランジスタは基準より低い電圧を受けることにより電流が流れ、スイッチＴｒ１がオンの状態となる。本実施形態では、トランジスタの基準電圧は電池のマイナスの電圧となる。尚、負電源発生回路６７は、切り替え時に瞬断を起こさないようにするために、コンデンサを持つ。

次に、電力線通信部６４、６５の一例であるＰＬＣ回路について説明する。図４は、ＰＬＣ回路の構成の一例である。図４のポイント（Ｊ）は、図３の（Ｊ）に対応し、ＭＰＵ７１は、図３のＭＰＵ６２に対応する。（Ｊ）から入力されたアナログ信号は、コンデンサＣ１、フィルタ７３、ＰＧＡ（Programmable Gain Amplifier）７４、ＡＤＣ（Analog-to-Digital Converter）７５の順に入力されることにより、デジタル信号に変換され、ＭＰＵ７１に出力される。また、ＭＰＵ７１から出力されたデジタル信号は、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）７６、フィルタ７７、ＰＧＡ７８、コンデンサＣ２の順に入力されることにより、アナログ信号に変換され、（Ｊ）から出力される。尚、フィルタ７３、７７は、信号に含まれる不要な周波数成分を除く（例えば、低周波をカットする）処理を行う。ＰＧＡ７４、７８は、信号を増幅する。ＡＤＣ７５は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。ＤＡＣ７６は、デジタル信号をアナログ信号に変換する。直流ＰＬＣを介して電池型デバイス２０とペアバッテリ２１間の情報の送受信を行うことで、情報の送受信機能を実現するためのスペースを削減することができ、電池容量を増やすことができる。

次に、高周波ブロック回路６６の構成について説明する。図５は、高周波ブロック回路６６の構成の一例である。図５のポイント（Ｈ）、（Ｉ）は、それぞれ図３の（Ｈ）、（Ｉ）に対応している。図５に示すように、高周波ブロック回路は、コイルにより高周波がブロックされる。

次に、負電源発生回路６７の構成について説明する。図６は、負電源発生回路６７の構成の一例である。負電源発生回路６７において、コンデンサＣ３、Ｃ４、ダイオードＤ１、Ｄ２、及び抵抗Ｒ１は、図６に示すように接続される。このように構成することで、ＭＰＵから矩形波が入力された場合、スイッチＴｒ１（トランジスタのベース）に負電流が流れることとなり、スイッチＴｒ１がオンの状態となる。

次に、ペアバッテリ２１のハードウェア構成について説明する。図７は、ペアバッテリ２１のハードウェア構成の一例である。

ペアバッテリ２１は、バッテリセルＢ２、Ｂ３、プラス極側電力線通信部８１、マイナス極側電力線通信部８２、ＭＰＵ８３、スイッチＴｒ３、Ｔｒ４、高周波ブロック回路８４、及び負電源発生回路８５を含む。尚、以下の説明では、プラス極側電力線通信部８１及びマイナス極側電力線通信部８２のプラス極側とマイナス極側を特に区別しない場合には単に電力線通信部８１、８２と記す場合がある。

電力線通信部８１、８２は、直流ＰＬＣもしくはそれと同等の通信機能を持ち、電力線を介して電池型デバイス２０と通信する。電力線通信部８１、８２は、電池型デバイス２０から通信データを受信し、受信した通信データを復号化し（デジタル信号に変換し）、ＭＰＵ８３に転送する。また、電力線通信部８１、８２は、ＭＰＵ８３から電池型デバイス２０に対する通信データを受信すると、電力線を介して通信可能な形式に変換して（アナログ信号に変換して）、電池型デバイス２０に送信する。尚、電力線通信部８１、８２は、各々が独立して通信が可能である。また、電力線通信部８１、８２の構成は、図４を参照して説明したものと同様である。

ＭＰＵ８３は、電力線通信部８１、８２を介して電池型デバイス２０からの切替信号を受信し、経路の切替を行うためにスイッチＴｒ３、Ｔｒ４にオン・オフを切り替える信号を出力する。すなわちＭＰＵ８３は、電池型デバイス２０から切替信号を受信すると、スイッチＴｒ３をオフにし、スイッチＴｒ４をオンの状態にする。尚、電池型デバイス２０から切替信号を受信するまでは、ＭＰＵ８３は負電源発生回路８５に矩形波を出力して、スイッチＴｒ３をオンの状態にしておく。

尚、ＭＰＵ８３の駆動電力は、バッテリセルＢ２より提供される。経路の切り替え前であっても、バッテリセルＢ２からの電力は供給されるものとする。また、例えば、ポイント（Ｌ）とポイント（Ｋ）を接続し、ダイオードにより（Ｌ）から（Ｋ）の向きに電流を流すようにすることにより、経路の切り替えが発生した場合に、ＭＰＵ８３はバッテリセルＢ３から電力を供給されるようにしてもよい。尚、ＭＰＵ８３は第２の切替部１４の機能の一部を提供する。

スイッチＴｒ３、Ｔｒ４は、ＭＰＵ８３からの切替指示に応じて、プラス極とマイナス極の間にバッテリセルＢ２が通電されない場合と、バッテリセルＢ２とバッテリセルＢ３が直列に接続される場合とを切り替える。スイッチＴｒ３がオフでスイッチＴｒ４がオンの場合は、バッテリセルＢ２とバッテリセルＢ３が直列に接続される状態となる。一方、スイッチＴｒ３がオンでスイッチＴｒ４がオフの場合は、プラス極とマイナス極の間にバッテリセルＢ２が通電されない状態となる。

高周波ブロック回路８４、負電源発生回路８５は、それぞれ電池型デバイス２０の高周波ブロック回路６６、負電源発生回路６７と同様である。ただし、負電源発生回路８５は、ＭＰＵ８３から矩形波が入力された場合、スイッチＴｒ３のベースに負電流を流すように動作する。高周波ブロック回路８４、負電源発生回路８５の構成は、それぞれ、図５を参照して説明した高周波ブロック回路、図６を参照して説明した負電源発生回路の構成である。

上記の図２〜図７における説明は、電池型デバイス２０とペアバッテリ２１が直列に接続される場合における説明である。しかしながら例えば、電池型デバイス２０とペアバッテリ２１が並列に接続される場合には、電池型デバイス２０は、電圧が所定の閾値を下回った場合でも経路の切替動作を行わない。このように、電池型デバイス２０とペアバッテリ２１の接続の形態に応じて、電圧が所定の閾値を下回った場合の動作が異なる。そこで、本実施形態では、先ず電池型デバイス２０は、初期設定として、ペアバッテリ２１との接続状態を判定する処理（接続状態判定処理）を行う。

接続状態判定処理においては、電池型デバイス２０のＭＰＵ６２は、各々の極にペアバッテリ２１のどちらの極が接続されているのかを電力線通信部６４、６５を用いて問い合わせることで、ペアバッテリ２１との接続状態を判定する。

具体的には、先ず、電池型デバイス２０のＭＰＵ６２がペアバッテリ２１に対して識別情報の問い合わせを行う。ここで、ペアバッテリの識別情報とは、ペアバッテリ２１を一意に識別するための識別情報である。ペアバッテリ２１のＭＰＵ８３は、識別情報の問合せを受けると、自身の識別情報と、問い合わせを受信した電力線通信部がプラス側かマイナス側のどちらの電力線通信部かを示す極情報と、を電池型デバイス２０に返答（返信）する。電池型デバイス２０は、識別情報の問い合わせに対するペアバッテリからの返答に基いて接続状態を判定する。

電池型デバイス２０のプラス極にペアバッテリ２１のマイナス極が接続されていると判定した場合、または、電池型デバイス２０のマイナス極にペアバッテリ２１のプラス極が接続されていると判定した場合は、ＭＰＵ６２は、直列接続であると判定する。また、電池型デバイス２０のプラス極にペアバッテリ２１のプラス極が、電池型デバイス２０のマイナス極にペアバッテリ２１のマイナス極が接続されていると判定した場合には、ＭＰＵ６２は、並列接続であると判定する。また、電池型デバイス２０のプラス極及びマイナス極にペアバッテリ２１のいずれの極も接続されていないと判定した場合には、電池型デバイス単体で使用されているとＭＰＵ６２は判定する。また、例えば、電池型デバイス２０のプラス極がペアバッテリ２１のプラス極に接続されており、他方の極が接続されていないと判定した場合は、ＭＰＵ６２は接続状態が異常であると判定してもよい。同様に、例えば、電池型デバイス２０のマイナス極がペアバッテリ２１のマイナス極に接続されており、他方の極が接続されていないと判定した場合は、ＭＰＵ６２は接続状態が異常であると判定してもよい。さらに、電池型デバイス２０の両方の極がペアバッテリ２１の同じ極に接続されていると判定した場合は、ＭＰＵ６２は接続状態が異常であると判定してもよい。

本実施形態においては、電力線通信部６４、６５を介した電池型デバイス２０とペアバッテリ２１の通信は、接続判定処理及び切替処理時に発生する。つぎに、これらの通信において電池型デバイス２０とペアバッテリ２１でやりとりされるデータ（通信データ）のデータ形式について説明する。図８は、通信データの構成の一例を示す。

図８において、通信データ９０は、識別情報９１、制御情報９２、ペイロード９３、エラー訂正情報９４を含む。

識別情報９１は、通信データ９０の送信元を一意に識別するための情報である。例えば、電池型デバイス２０またはペアバッテリ２１のシリアル番号などの情報が格納される。

制御情報９２は、通信データ９０の種別を示す情報である。通信データ９０の種別には、接続状態判定処理において電池型デバイス２０から送信される問い合わせを示す「問い合わせ」、その「問い合わせ」に対するペアバッテリからの返答を示す「返答」がある。さらに、通信データ９０の種別には、切り替え処理時に電池型デバイスから送信される切替信号を示す「切替」がある。電池型デバイス２０またはペアバッテリ２１は、通信データを受信すると、制御情報９２を確認することで、通信データ９０の種別を判定する。

ペイロード９３は、制御情報９２が示す通信データ９０の種別に応じた内容が格納される。制御情報９２が「問い合わせ」である場合には、何も格納されない。制御情報９２が「返答」である場合には、「問い合わせ」の通信データ９０を受信した電力線通信部がプラス側かマイナス側のどちらの電力線通信部かを示す極情報が格納される。制御情報９２が「切替」である場合には、どのスイッチをオンにし、どのスイッチをオフにするかの情報が格納される。

エラー訂正情報９４は、例えば、パリティなどのエラー訂正符号が格納される。尚、エラー訂正情報９４は、設計仕様に応じて、あってもよいし、なくてもよい。

識別情報の問い合せを行う場合は、ＭＰＵ６２は、通信データ９０の識別情報に自身の識別情報を、制御情報９２に「問い合わせ」を設定して送信する。また、「問い合わせ」に対して返信する場合には、ＭＰＵ６２は、通信データ９０の識別情報に自身の識別情報を、制御情報９２に「返答」を、ペイロード９３に極情報を設定して送信する。また、切替信号を送信する場合には、ＭＰＵ６２は、通信データ９０の識別情報に自身の識別情報を、制御情報９２に「切替」を、ペイロード９３に、どのスイッチをオンにし、どのスイッチをオフにするかの情報を設定して送信する。

次に、接続状態判定処理の動作フローについて説明する。図９は、電池型デバイス２０の接続状態判定処理の処理内容を図解したフローチャートである。

図９の処理が開始されると、先ず、電池型デバイス２０のＭＰＵ６２は、プラス極側電力線通信部６４から、ペアバッテリ２１の識別情報を問い合わせる（Ｓ１０１）。識別情報の問合せにおいては、ＭＰＵ６２は、通信データ９０の識別情報に自身の識別情報を、制御情報９２に「問い合わせ」を設定して送信する。

ペアバッテリ２１のＭＰＵ８３は、識別情報の問合せを受けると、自身の識別情報と、受信した電力線通信部がプラス側かマイナス側のどちらの電力線通信部かを示す極情報と、を電池型デバイス２０に返答（返信）する。ここで、ペアバッテリ２１は問合せを受信した電力線通信部を介して返答（返信）を行うものとする。すなわち、極情報は問合せに対して返答した電力線通信部の極の情報であるともいえる。具体的には、ＭＰＵ８３は、通信データ９０の識別情報９１に自身の識別情報を、制御情報９２に「返答」を、ペイロード９３に極情報を設定して送信する。

電池型デバイス２０のＭＰＵ６２は、Ｓ１０１の問合せに対する返答を受信すると、受信した極情報に基いて、ペアバッテリ２１がプラス極側電力線通信部８１で返答したか否かを判定する（Ｓ１０２）。これはすなわち、電池型デバイス２０のプラス極にペアバッテリ２１のプラス極が接続されているのか否かを判定する処理である。ＭＰＵ６２は、ペアバッテリ２１がプラス極側電力線通信部８１で返答したと判定した場合（Ｓ１０２でＹｅｓ）、マイナス極側電力線通信部６５から、ペアバッテリ２１の識別情報を問い合わせる（Ｓ１０３）。この識別情報の問合せを受けると、ペアバッテリ２１のＭＰＵ８３は、自身の識別情報と、受信した電力線通信部がプラス側かマイナス側のどちらの電力線通信部かを示す極情報と、を電池型デバイスに返答（返信）する。ここでもＳ１０１と同様に、ペアバッテリ２１は問合せを受信した電力線通信部を介して返答（返信）を行うものとする。

電池型デバイス２０のＭＰＵ６２は、Ｓ１０３の問合せに対する返答を受信すると、受信した極情報に基いて、ペアバッテリ２１がマイナス極側電力線通信部８２で返答したか否かを判定する（Ｓ１０４）。これはすなわち、電池型デバイス２０のマイナス極にペアバッテリ２１のマイナス極が接続されているのか否かを判定する処理である。ＭＰＵ６２は、ペアバッテリ２１がマイナス極側電力線通信部８２で返答したと判定した場合（Ｓ１０４でＹｅｓ）、電池型デバイス２０とペアバッテリ２１は並列に接続されていると判定する（Ｓ１０５）。そして処理は終了する。

Ｓ１０４においてＭＰＵ６２は、ペアバッテリ２１がマイナス極側電力線通信部８２で返答していないと判定した場合（Ｓ１０４でＮｏ）、電池型デバイス２０とペアバッテリ２１の接続状態は異常であると判定する（Ｓ１０６）。言い換えると、Ｓ１０４においてＭＰＵ６２は、ペアバッテリ２１がプラス極側電力線通信部８１で返答したと判定した場合、電池型デバイス２０とペアバッテリ２１の接続状態は異常であると判定する。そして処理は終了する。

Ｓ１０４においてＳ１０３の問合せに対する返答がない場合（Ｓ１０４で返答なし）は、ＭＰＵ６２は、電池型デバイス２０とペアバッテリ２１の接続状態は異常であると判定する（Ｓ１０６）。そして処理は終了する。

Ｓ１０２において、Ｓ１０１の問合せに対する返答がない場合（Ｓ１０２で返答なし）、ＭＰＵ６２は、マイナス極側電力線通信部６５から、ペアバッテリ２１の識別情報を問い合わせる（Ｓ１０７）。ペアバッテリ２１のＭＰＵ８３は、識別情報の問合せを受けると、自身の識別情報と、受信した電力線通信部がプラス側かマイナス側のどちらの電力線通信部かを示す極情報と、を電池型デバイス２０に返答（返信）する。ここでもＳ１０１と同様に、ペアバッテリ２１は問合せを受信した電力線通信部を介して返答（返信）を行うものとする。

電池型デバイス２０のＭＰＵ６２は、Ｓ１０７の問合せに対する返答を受信すると、受信した極情報に基いて、ペアバッテリ２１がマイナス極側電力線通信部８２で返答したか否かを判定する（Ｓ１０８）。これはすなわち、電池型デバイス２０のマイナス極にペアバッテリ２１のマイナス極が接続されているのか否かを判定する処理である。ＭＰＵ６２は、ペアバッテリ２１がマイナス極側電力線通信部８２で返答したと判定した場合（Ｓ１０８でＹｅｓ）、電池型デバイス２０とペアバッテリ２１の接続状態は異常であると判定する（Ｓ１０６）。そして処理は終了する。

Ｓ１０８において、Ｓ１０７の問合せに対する返答がない場合（Ｓ１０８で返答なし）、ＭＰＵ６２は電池型デバイス２０が単体で使用されていると判定する（Ｓ１０９）。そして処理は終了する。

Ｓ１０８において、ＭＰＵ６２は、ペアバッテリ２１がマイナス極側電力線通信部８２で返答していないと判定した場合（Ｓ１０８でＮｏ）、電池型デバイス２０とペアバッテリ２１は直列に接続されていると判定する（Ｓ１１０）。言い換えると、Ｓ１０８において、ＭＰＵ６２は、ペアバッテリ２１がプラス極側電力線通信部８１で返答したと判定した場合、電池型デバイス２０とペアバッテリ２１は直列に接続されていると判定する。そして処理は終了する。

Ｓ１０２において、ＭＰＵ６２は、ペアバッテリ２１がプラス極側電力線通信部８１で返答していないと判定した場合（Ｓ１０２でＮｏ）、電池型デバイス２０とペアバッテリ２１は直列に接続されていると判定する（Ｓ１１０）。言い換えると、Ｓ１０２において、ＭＰＵ６２は、ペアバッテリ２１がマイナス極側電力線通信部８２で返答したと判定した場合、電池型デバイス２０とペアバッテリ２１は直列に接続されていると判定する。そして処理は終了する。

図１０は、ペアバッテリの接続状態取得処理の処理内容を図解したフローチャートである。

図１０において、ペアバッテリ２１のＭＰＵ８３は、電力線通信部８１、８２を介して、図９のＳ１０１、Ｓ１０３、またはＳ１０７で送信された電池型デバイスからの識別情報の問合せを受信する（Ｓ２０１）。するとＭＰＵ８３は、自身の識別情報と、受信した電力線通信部がプラス側かマイナス側のどちらの電力線通信部かを示す極情報とを含む情報を電池型デバイス２０に返答（返信）する（Ｓ２０２）。そして処理は終了する。尚、図１０の処理は、電池型デバイス２０から識別情報の問合せを受信する毎に繰り返される。

図９及び図１０を参照して説明したように接続状態を取得すると、電池型デバイス２０のＭＰＵ６２は、接続状態に応じて電圧の監視と接続の切り替え処理を行うか否かを決定する。具体的には、並列接続の場合、接続状態が異常である場合、もしくは電池型デバイス単体で使用している場合は、ＭＰＵ６２は電圧の監視及び切り替え処理を行わないようにする。直列接続である場合は、ＭＰＵ６２は電圧を監視して、電圧値が所定の閾値を下回ったら切り替え処理を行う。

次に電池型デバイス２０の電圧監視と切り替え処理の動作フローについて説明する。図１１は、電池型デバイス２０の電圧監視と切り替え処理の処理内容を図解したフローチャートである。

図１１においては、先ず、電池型デバイス２０のＭＰＵ６２は、電圧値を定期的に監視して、電圧降下を検出したか否かを判定する（Ｓ３０１）。具体的には、ＭＰＵ６２は、所定の時間間隔で電圧センサ５１から電圧値を取得し、取得した電圧値が所定の閾値より小さいか否かを判定する。そして電圧値が所定の閾値より小さいと判定した場合、ＭＰＵ６２は電圧降下を検出する。電圧降下を検出しない場合（Ｓ３０１でＮｏ）、すなわち、電圧値が所定の閾値以上である場合は、Ｓ３０１の処理が繰り返される。

Ｓ３０１において電圧降下を検出した場合（Ｓ３０１でＹｅｓ）、ＭＰＵ６２は電力線通信部６４、６５を介してペアバッテリ２１に切替信号を送信する（Ｓ３０２）。

次に、ＭＰＵ６２は、スイッチＴｒ２をオフにする（Ｓ３０３）。
次に、ＭＰＵ６２は、スイッチＴｒ１をオンにする（Ｓ３０４）。そして、処理は終了する。

次にペアバッテリ２１の切り替え処理の動作フローについて説明する。図１２は、ペアバッテリ２１の切り替え処理の処理内容を図解したフローチャートである。

図１２においては、先ず、ペアバッテリ２１のＭＰＵ８３は、電池型デバイス２０から切替信号を受信する（Ｓ４０１）。この切替信号は、図１１のＳ３０２において電池型デバイス２０のＭＰＵ６２が送信した切替信号である。

次に、ＭＰＵ８３は、スイッチＴｒ３をオフにする（Ｓ４０２）。
次に、ＭＰＵ８３は、スイッチＴｒ４をオンにする（Ｓ４０３）。そして、処理は終了する。

（実施形態２）
実施形態１では、電池型デバイスとペアバッテリが直列に接続された場合の例を説明した。これに対して実施形態２では、電池型デバイスとペアバッテリが３つ以上直列に接続される場合を説明する。

図１３は、電池型デバイス２０とペアバッテリ２１を３つ直列に接続した場合の構成の一例である。図１３においては、電池型デバイス２０にペアバッテリ２１ａが直列に接続され、ペアバッテリ２１ａにペアバッテリ２１ｂが直列に接続されている。

電池型デバイス２０、ペアバッテリ２１ａ、２１ｂの構成は実施形態１で説明したものと同様である。電池型デバイス２０とペアバッテリ２１ａの動作については、実施形態１で説明したのと同様の動作となる。一方、ペアバッテリ２１ｂについては、電池型デバイス２０の電池容量に関わらず、経路の切替動作は行われない。

図１３（Ａ）は、電池型デバイス２０の電圧が低下するまでの状態を示している。それに対し、図１３（Ｂ）は、電池型デバイス２０の電圧が低下し、切替処理が行われた後の状態を示している。

電池型デバイス２０の電池容量が十分ある場合には、図１３（Ａ）に示すように、電池型デバイス２０のバッテリセルＢ１と、ペアバッテリ２１ａのバッテリセルＢ３ａと、ペアバッテリ２１ｂのバッテリセルＢ３ｂが使用される。これはすなわち、電池型デバイスの経路Ｌ２、ペアバッテリ２１ａの経路Ｌ４、及びペアバッテリ２１ｂの経路Ｌ４が接続された状態である。そして、電池型デバイス２０のバッテリセルＢ１の電圧が所定の閾値を下回ると、図１３（Ｂ）に示すように、電池型デバイス２０のバッテリセルＢ１からペアバッテリ２１ａのバッテリセルＢ２ａへ通電が切り替わる。すなわち、電池型デバイス２０の経路Ｌ１、ペアバッテリ２１ａの経路Ｌ３、及びペアバッテリ２１ｂの経路Ｌ４が接続された状態に切り替わる。このように、電池型デバイスのバッテリセルＢ１の電圧が閾値を下回った場合でも、バッテリセル２１ｂの経路は切り替わらない。

図１３では、電池型デバイスに２つのペアバッテリが直列に接続される例を示したが、ペアバッテリが３つ以上直列に接続される場合も、３つ目以降に接続されるペアバッテリは２つ目に接続されるペアバッテリ２１ｂと同様の動作となる。すなわち、電池型デバイス２０の電圧値が所定の閾値を下回ったとしても、経路の切り替えは発生しない。つまり、２つ目以降に接続されるペアバッテリは、バッテリセルＢ３のみ使用され、バッテリセルＢ２は使用されない。ここで、電池型デバイスに直接接続されるペアバッテリ２１ａの高周波ブロック回路により、２つ目の以降のペアバッテリには、電力線通信の信号が到達しないので、２つ目以降のペアバッテリには切り替え信号は到達しない。

このように、２つ以上のペアバッテリが電池型デバイス２０に直列に接続される場合には、電池容量は、電池型デバイスに１つのペアバッテリが直列接続される場合と同じ程度まで向上する。

（実施形態３）
実施形態３では、実施形態１で説明した電池型デバイス２０とペアバッテリ２１を並列に接続した場合の例を説明する。図１４は、電池型デバイス２０とペアバッテリ２１を並列に接続した場合の構成の一例を示す。

電池型デバイス２０は、図９及び図１０を参照して説明した接続状態判定処理を行って、並列に接続されていることを判定する。そして、電池型デバイス２０とペアバッテリ２１が並列に接続されていると判断した場合、電池型デバイス２０は、実施形態１で説明した電圧の監視及び切替処理は行わない。

よって、並列接続の場合、電池型デバイス２０のバッテリセルＢ１と、ペアバッテリ２１のバッテリセルＢ３が常に使用され、ペアバッテリ２１のバッテリセルＢ２が使用されることはない。これは、並列接続の場合は、バッテリセルＢ１とバッテリセルＢ３の容量は同時になくなることから、過放電や液漏れは発生しないためである。

一方電池容量は、電池型デバイス２０にペアバッテリ２１を並列に接続することにより、（バッテリセルＢ１＋バッテリセルＢ２）まで向上できる。

（実施形態４）
実施形態４は、一つの電池型デバイスに複数のバッテリセルとバッテリセルの切替回路とを設け、その電池型デバイスを直列接続した場合の例である。

図１５は、実施形態４における直列接続された複数の電池型デバイスの構成の一例を示す。図１５において、電池型デバイス５６ａと電池型デバイス５６ｂが直列に接続されている。

電池型デバイス５６ａは、バッテリセルＢ１、Ｂ３、電圧センサ５７ａ、切替回路５８ａを含む。電池型デバイス５６ａにおいては３つの経路が存在し、ここでは、マイナス極からＡ、Ｂ、Ｃを通ってプラス極に至る経路をＬ１とし、マイナス極からＡ、Ｂ、Ｄを通ってプラス極に至る経路をＬ２とする。また、マイナス極からＡ、Ｅを通ってプラス極にいたる経路をＬ３とする。切替回路５８ａは、電圧センサ５７ａが検出した電圧値に応じて、経路Ｌ１、経路Ｌ２、及び経路Ｌ３の接続を切り替えることができる。経路Ｌ１には、バッテリセルＢ１及びバッテリセルＢ３が含まれ、このバッテリセルＢ１とバッテリセルＢ３は直列に接続される。経路Ｌ２にはバッテリセルＢ３が含まれるが、バッテリセルＢ１は含まれない。経路Ｌ３は、いずれのバッテリセルＢ１、Ｂ３も含まれない。尚、経路Ｌ１には図１５に示すように、マイナス極側からプラス極側に電流を流すダイオードが含まれる。

電池型デバイス５６ｂは、電池型デバイス５６ａと同様の構成である。ただし、切替回路５８ｂは、経路Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の接続を、電池型デバイス５６ａからの切替信号に応じて切り替える。

次に、複数の電池型デバイスのバッテリセルの使用状況について説明する。図１６は、各バッテリセルの状態と、バッテリセルの切り替えの状態の関係を説明するための図である。

図１６に示すように、初期状態においては、電池型デバイス５６ａのバッテリセルＢ１とバッテリセルＢ３が使用され、電池型デバイス５６ｂのバッテリセルは使用されない。すなわち、初期状態においては、電池型デバイス５６ａの経路Ｌ１と電池型デバイス５６ｂの経路Ｌ３が接続された状態となる。

電池が消費され電池型デバイス５６ａのバッテリセルＢ１の容量がなくなった場合、電池型デバイス５６ａのバッテリセルＢ３と電池型デバイス５６ｂのバッテリセルＢ３が使用される。すなわち、電池型デバイス５６ａの経路Ｌ２と電池型デバイス５６ｂの経路Ｌ２が接続された状態に切り替わる。

さらに電池が消費され電池型デバイス５６ａのバッテリセルＢ３の容量がなくなった場合、電池型デバイス５６ａのバッテリセルは使用されず、電池型デバイス５６ｂのバッテリセルＢ１とバッテリセルＢ３が使用される。すなわち、電池型デバイス５６ａの経路Ｌ３と電池型デバイス５６ｂの経路Ｌ１が接続された状態に切り替わる。

尚、電池型デバイス５６ａのバッテリセルＢ１またはバッテリセルＢ２の容量がなくなった場合の検出は、電池型デバイス５６ａの電圧センサ５７ａが検出した電圧値が所定の値の範囲内か否かに基づいて行われる。

尚、バッテリセルの容量の条件は、バッテリセルＢ１＜バッテリセルＢ３となり、合計容量は、バッテリセルＢ１＋バッテリセルＢ３となる。

次に、電池型デバイス５６ａ、５６ｂのハードウェア構成について説明する。図１７は、実施形態４における電池型デバイス５６ａ、５６ｂのハードウェア構成の一例である。電池型デバイス５６ａと電池型デバイス５６ｂでハードウェア構成は同じであるが、動作が異なるため、先ず電池型デバイス５６ａについて説明し、その後電池型デバイス５６ｂについて説明する。

電池型デバイス５６ａは、バッテリセルＢ１、Ｂ３、電圧センサ５０１、ＭＰＵ５０２、スイッチＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４を含む。さらに、電池型デバイス５６ａは、プラス極側電力線通信部５０３、マイナス極側電力線通信部５０４、高周波ブロック回路５０５、及び負電源発生回路５０６ａ、５０６ｂを含む。ここで、電圧センサ５０１は、図１６の電圧センサ５７ａ、５７ｂに対応する。また、ＭＰＵ５０２、スイッチＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４、及び負電源発生回路５０６ａ、５０６ｂは、図１６の切替回路５８ａ、５８ｂに対応する。

プラス極側電力線通信部５０３、マイナス極側電力線通信部５０４、高周波ブロック回路５０５は、それぞれ、図３のプラス極側電力線通信部６４、マイナス極側電力線通信部６５、高周波ブロック回路６６と同様である。また、負電源発生回路５０６ａ、５０６ｂは、図３の負電源発生回路６７と同様である。

電圧センサ５０１は、電池型デバイス５６ａのプラス極とマイナス極の間の電圧を計測する。

ＭＰＵ５０２は、初期状態（経路Ｌ１の状態）においては、スイッチＴｒ２及びスイッチＴｒ４をオンの状態とする。そして、ＭＰＵ５０２は、電池型デバイス５６ａの電圧値を監視し、電圧値に応じて、経路の切替を行うために、スイッチＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４にオン・オフを切り替える信号を出力する。それとともに、ＭＰＵ５０２は、電池型デバイス５６ｂに対して経路の切替信号を送信する。

すなわちＭＰＵ５０２は、電圧センサ５０１が計測した電圧値を所定の時間間隔毎に取得し、電圧値が所定の閾値Ｔ１から所定の閾値Ｔ２の間か否かを判定する（Ｔ１＜Ｔ２）。ＭＰＵ５０２は電圧値が所定の閾値Ｔ１から所定の閾値Ｔ２の間であると判定した場合には、スイッチＴｒ１をオン、スイッチＴｒ２をオフにし、スイッチＴｒ４に対してはオンの状態を保つように制御する。このスイッチの切り替えは、経路Ｌ１から経路Ｌ２に切り替える動作を示している。尚、閾値Ｔ１及び閾値Ｔ２はＭＰＵ５０２の所定の記憶領域に格納される。

電池型デバイス５６ａ内のスイッチの切り替え動作とともに、ＭＰＵ５０２は、プラス極側電力線通信部５０３またはマイナス極側電力線通信部５０４を介して、電池型デバイス５６ｂに経路をＬ２に切り替えるように切替信号を送信する。この切替信号は、図８で説明した通信データ９０を用いて行われる。通信データ９０において、識別情報９１に電池型デバイス５６ａの識別情報が、制御情報９２に切替信号であることを示す「切替」が、ペイロード９３に電池型デバイス５６ｂの切り替え対象のスイッチを示す情報がそれぞれ格納される。ここで、切り替え対象のスイッチは、スイッチＴｒ１をオン、スイッチＴｒ３をオフ、スイッチＴｒ４をオンにすることを示す情報が格納される。

経路がＬ２の状態においてもＭＰＵ５０２は、電圧センサ５０１が計測した電圧値を所定の時間間隔毎に取得し、電圧値が所定の閾値Ｔ１より小さいか否かを判定する。ＭＰＵ５０２は電圧値が所定の閾値Ｔ１より小さいと判定した場合には、スイッチＴｒ３をオンにし、スイッチＴｒ１及びスイッチＴｒ４をオフにする。このスイッチの切り替えは、経路Ｌ２から経路Ｌ３に切り替える動作を示している。

電池型デバイス５６ａ内のスイッチの切り替え動作とともに、ＭＰＵ５０２は、プラス極側電力線通信部５０３またはマイナス極側電力線通信部５０４を介して、電池型デバイス５６ｂに経路をＬ１に切り替えるように切替信号を送信する。この切替信号は、通信データ９０を用いて行われ、通信データ９０の識別情報９１に電池型デバイス５６ａの識別情報が、制御情報９２に「切替」が、ペイロード９３に電池型デバイスの切り替え対象のスイッチを示す情報がそれぞれ格納される。ここで、切り替え対象のスイッチは、スイッチＴｒ１をオフ、スイッチＴｒ２をオンにすることを示す情報が格納される。

次に、電池型デバイス５６ｂのハードウェア構成について説明する。
電池型デバイス５６ｂの構成は、電池型デバイス５６ａと同様であるが、電池型デバイス５６ａから切替信号を受けて、経路の切替を行う点が電池型デバイス５６ａとは異なる。

電池型デバイス５６ｂのＭＰＵ５０２は、電力線通信部５０３、５０４を介して電池型デバイス５６ａからの切替信号を受信し、経路の切替を行うためにスイッチＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４にオン・オフを切り替える信号を出力する。ここで、切替信号は、通信データ９０であって、その制御情報９２が「切替」となっているものである。電池型デバイス５６ｂのＭＰＵ５０２は、電池型デバイス５６ａから切替信号を受信すると、切替信号のペイロード９３を参照し、切替対象のスイッチを確認する。そして、確認した切替対象のスイッチを切り替える。

次に電池型デバイス５６ａの電圧監視と切り替え処理の動作フローについて説明する。図１８は、電池型デバイス５６ａの電圧監視と切り替え処理の処理内容を図解したフローチャートである。

図１８においては、先ず、電池型デバイス５６ａのＭＰＵ５０２は、所定の時間間隔で電圧センサ５０１から電圧値を取得する（Ｓ６０１）。そして、ＭＰＵ５０２は、Ｓ６０１で取得した電圧値が所定の閾値Ｔ１から所定の閾値Ｔ２の間にあるか否かを判定する（Ｓ６０２）。電圧値がＴ１からＴ２の間にないと判定した場合（Ｓ６０２でＮｏ）、ＭＰＵ５０２はＳ６０１の処理を繰り返す。

Ｓ６０２において電圧値がＴ１からＴ２の間にあると判定した場合（Ｓ６０２でＹｅｓ）、ＭＰＵ５０２は電力線通信部５０３、５０４を介して電池型デバイス５６ｂに切替信号を送信する（Ｓ６０３）。この切替信号では、電池型デバイス５６ｂに対してスイッチＴｒ１をオン、スイッチＴｒ３をオフ、スイッチＴｒ４をオンにするように指示される。

次に、ＭＰＵ５０２は、スイッチＴｒ２をオフにする（Ｓ６０４）。
次に、ＭＰＵ５０２は、スイッチＴｒ１をオンにする（Ｓ６０５）。Ｓ６０４、Ｓ６０５により、電池型デバイス５６ａの経路がＬ１からＬ２に切り替わることとなる。

次に、ＭＰＵ５０２は、所定の時間間隔で電圧センサ５０１から電圧値を取得する（Ｓ６０６）。そして、ＭＰＵ５０２は、Ｓ６０６で取得した電圧値が所定の閾値Ｔ１より小さいか否かを判定する（Ｓ６０７）。電圧値がＴ１以上であると判定した場合（Ｓ６０７でＮｏ）、ＭＰＵはＳ６０６の処理を繰り返す。

Ｓ６０７において電圧値がＴ１より小さいと判定した場合（Ｓ６０７でＹｅｓ）、ＭＰＵ５０２は、電力線通信部５０３、５０４を介して電池型デバイス５６ｂに切替信号を送信する（Ｓ６０８）。この切替信号では、電池型デバイス５６ｂに対して、スイッチＴｒ１をオフ、スイッチＴｒ２をオンにすることが指示される。

次に、ＭＰＵ５０２は、スイッチＴｒ１をオフにする（Ｓ６０９）。
次に、ＭＰＵ５０２は、スイッチＴｒ４をオフにする（Ｓ６１０）。

次に、ＭＰＵ５０２は、スイッチＴｒ３をオンにする（Ｓ６１１）。Ｓ６０９、Ｓ６１０、Ｓ６１１により、電池型デバイス５６ａの経路がＬ２からＬ３に切り替わることとなる。そして、処理は終了する。

次に電池型デバイス５６ｂの切り替え処理の動作フローについて説明する。図１９は、電池型デバイス５６ｂの切り替え処理の処理内容を図解したフローチャートである。

図１９においては、先ず、電池型デバイス５６ｂのＭＰＵ５０２は、電池型デバイス５６ａから切替信号を受信する（Ｓ７０１）。この切替信号は、図１８のＳ６０３及びＳ６０８において電池型デバイス５６ａが送信した切替信号である。

次に、ＭＰＵ５０２は、切替信号、すなわち制御情報９２が「切替」である通信データ９０のペイロード９３を参照し、切替対象のスイッチを確認する（Ｓ７０２）。

次に、ＭＰＵ５０２は、切替信号でオフにするよう指定されたスイッチをオフにする（Ｓ７０３）。

次に、ＭＰＵ５０２は、切替信号でオンにするよう指定されたスイッチをオンにする（Ｓ７０４）。そして、処理は終了する。

尚、実施形態４における接続状態取得処理は、ペアバッテリが電池型デバイス５６ｂである点を除いては実施形態１と同様である。

（実施形態５）
実施形態１においては、電池型デバイスとペアバッテリの接続状態の判定は、図９及び図１０のフローチャートで示されるような接続状態判定処理により行った。これに対して実施形態５では、電池型デバイスが何に入っているか（電池型デバイスにより電力の供給を受ける機器、以下親機器と記す）を判定することにより、電池型デバイスとペアバッテリの接続状態を判定する。尚、電圧の監視と切り替え処理については、実施形態１で説明したものと同様である。

図２０は、実施形態５に係る電池型デバイスの構成の一例を示す。図３で説明した電池型デバイス２０との違いは、電池型デバイス２２は、さらに、電流センサ６３、加速度センサ６８、及び無線通信部６９を含む点である。電流センサ６３は電流センサ８の一例である。加速度センサ６８は加速度センサ９の一例である。無線通信部６９は、送受信部１０の一例である。

電流センサ６３は、電池型デバイス２２の電流値を計測する。
加速度センサ６８は、電池型デバイス２２の加速度値を計測する。

無線通信部６９は、例えばスマートフォンやサーバ等の情報処理装置２３に対して無線で情報の送受信を行う。

ＭＰＵ６２は、電流センサ６３から電流値を取得し、また加速度センサ６８から加速度値を取得し、無線通信部６９を介して情報処理装置２３に電流値と加速度値を送信する。

情報処理装置２３は電流値と加速度値を受信すると、受信した電流値や加速度値と、親機器の特性を示すプロファイルと、に基づいて、親機器を推定する。そして、情報処理装置２３は、推定した親機器が直列接続により駆動するのかまたは並列接続により駆動するのかを示す接続情報をプロファイルに基づいて判定する。そして、情報処理装置２３は取得した接続情報を電池型デバイス２２に送信する。尚、親機器の推定の方法は種々の方法で推定できる。例えば、親機器の推定は、電池型デバイス２２の加速度の変化時間や変化傾向（パターン）、重力加速度の向き、電流値の変化時間や変化傾向（パターン）などに基づいて行われる。尚、情報処理装置２３は情報処理装置１５の一例である。

ＭＰＵ６２は、情報処理装置２３から接続情報を受信すると、接続情報に基いて電池型デバイスとペアバッテリの接続状態を判定する。

無線通信部６９は、具体的にはアンテナを介して情報処理装置２３とデータの送受信を行うが、電池室に電池を固定する蓋が金属などの電波を透過しにくい材質である場合がある。そこで、電池型デバイス２２に内部アンテナと外部アンテナを設け、ＭＰＵ６２は、内部アンテナと外部アンテナのうち、送受信感度の高いアンテナを使用する。２つのアンテナの切り替えは、回路により制御される。そして、無線通信部６９は、送受信感度の高いアンテナを用いてデータの送受信を行う。

図２１は、実施形態５におけるアンテナの構成の一例を示す。
外部アンテナは、フラットケーブルにより電池型デバイスに接続される。フラットケーブルは電池型デバイスの蓋の隙間を通して接続される。図２１において、外部アンテナは（Ｘ）に示すように、上面から下面にかけて、アンテナ、シリコン等の絶縁体、パーマロイ等の磁気シールド、磁石（上；Ｎ極、下；Ｓ極）の順で配置される。また、電池型デバイスを入れる機器本体に（Ｙ）で示すように磁石（上：Ｎ極、下：Ｓ極）を貼り付ける。機器本体が磁石に吸着する鉄等であれば、外部アンテナ（Ｘ）を直接機器本体に張り付ける。機器本体が磁石に吸着しないようであれば、磁石（Ｙ）を機器本体に両面テープ等で張り付ける。

尚、実施形態５においては、親機器の推定は情報処理装置２３が行うとしたが、ＭＰＵ６２が情報処理装置２３と同様にして行ってもよい。その場合、ＭＰＵ６２は、プロファイルを情報処理装置から取得してもよいし、所定の記憶領域に予めプロファイルを格納してもよい。

次に、情報処理装置２３の接続状態判定処理の動作フローについて説明する。図２２は、情報処理装置２３の接続状態判定処理の処理内容を図解したフローチャートである。

図２２において、先ず、情報処理装置２３は、電池型デバイス２２から電流値及び加速度値を受信する（Ｓ８０１）。そして、情報処理装置２３は、電流値および加速度値に基づいて、親機器の推定を行う（Ｓ８０２）。次に、情報処理装置２３は、推定した親機器の情報から接続状態を判定する（Ｓ８０３）。次に、情報処理装置２３は、判定した接続状態を情報処理装置２３に送信する（Ｓ８０４）。そして、処理は終了する。

次に、情報処理装置２３のハードウェア構成について説明する。図２３は、情報処理装置２３のハードウェア構成の一例を示す。情報処理装置２３は、図２３に示すように、ＣＰＵ１００１、メモリ１００２、読取部１００３、通信インターフェース１００５を含む。なお、ＣＰＵ１００１、メモリ１００２、読取部１００３、通信インターフェース１００５は、例えば、バス１００６を介して互いに接続されている。

ＣＰＵ１００１は、メモリ１００２を利用して上述のフローチャートの手順を記述したプログラムを実行する。

メモリ１００２は、例えば半導体メモリであり、ＲＡＭ（Random Access Memory）領域およびＲＯＭ（Read Only Memory）領域を含んで構成される。また、メモリ１００２は、例えばハードディスクや外部記録装置であってもよい。メモリ１００２には、親機器の特性を記したプロファイルが格納される。

読取部１００３は、ＣＰＵ１００１の指示に従って着脱可能記憶媒体１００４にアクセスする。着脱可能記憶媒体１００４は、たとえば、半導体デバイス（ＵＳＢメモリ等）、磁気的作用により情報が入出力される媒体（磁気ディスク等）、光学的作用により情報が入出力される媒体（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）などにより実現される。尚、読取部１００３はあってもなくてもよい。

通信インターフェース１００５は、ＣＰＵ１００１の指示に従って（無線）ネットワークを介してデータを送受信する。

実施形態を実現するためのプログラムは、例えば、下記の形態で情報処理装置２３に提供される。
（１）メモリ１００２に予めインストールされている。
（２）着脱可能記憶媒体１００４により提供される。
（３）ネットワークを介して提供される。

尚、実施形態１〜５の電池型デバイスには、種々の機能を付加することができる。例えば、電池型デバイスは、実施形態５で説明したように、電池型デバイス及びペアバッテリを使用する親機器の推定行う機能を有してもよい。さらに、例えば、電池型デバイスは親機器の制御を行ってもよい。図２４は、電池型デバイスが親機器の推定及び制御を行う機能を有する構成の一例を示す。

図２４において、電池型デバイス９００とペアバッテリ９０１は直列に接続されている。電池型デバイス９００は、電流計９０２、加速度センサ９０３、記憶部９０４、無線通信部９０５、アンテナ９０６、ＭＰＵ９０７、バイブレータ９０８、スピーカ９０９、及び２次電池９１０を含む。

電流計９０２は、電池型デバイス９００の電流を計測する。加速度センサ９０３は、電池型デバイス９００の加速度を計測する。記憶部９０４は、電流計９０２が計測した電流値及び加速度センサ９０３が計測した加速度値を格納する。記憶部９０４は例えば、ＦｅＲＡＭである。無線通信部９０５は、加速度値や電流値をスマートフォンやサーバ等の情報処理装置９１３に送信したり、情報処理装置９１３から制御信号を受けたりする。無線通信部９０５は例えば、ＢＴ（Bluetooth（登録商標））４．０等である。アンテナ９０６は、無線通信部９０５と情報処理装置９１３の間で信号の送受信を行う。

ＭＰＵ９０７は、電流計９０２が計測した電流値や加速度センサ９０３が計測した加速度値を無線通信部９０５及びアンテナ９０６を介して情報処理装置９１３に送信するよう制御する。

バイブレータ９０８は、例えば情報処理装置９１３から信号を受信したときに振動する。スピーカ９０９は、例えば情報処理装置９１３から信号を受信したときに報知音を出力する。２次電池９１０は、バッテリセルＢ１の一例である。

ペアバッテリ９０１は、２次電池９１１と切替回路９１２を含む。２次電池９１１は、バッテリセルＢ２、Ｂ３の一例である。切替回路９１２は、切替回路５３の一例である。

情報処理装置９１３は電池型デバイス９００から電流値または加速度値を受信する。そして、情報処理装置９１３は、電流値または加速度値と、予め用意した親機器の特性を示すプロファイルと、に基づいて、親機器を推定する。そして、情報処理装置９１３は推定した親機器の情報を電池型デバイスに送信する。

尚、本実施形態は、以上に述べた実施の形態に限定されるものではなく、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または実施形態を取ることができる。

１ 電池
２ 電源
３ 第１の系統
４ 第２の系統
５ 第１の切替部
６ 指示部
７ 判定部
８ 電流センサ
９ 加速度センサ
１０ 送受信部
１１ 電池
１２ 第３の系統
１３ 第４の系統
１４ 第２の切替部
１５ 情報処理装置
２０ 電池型デバイス
２１ ペアバッテリ
２２ 電池型デバイス
２３ 情報処理装置

Claims (4)

1. 電力を供給する電源と、
   前記電源からの第１の電圧を出力する第１の系統と、
   直列接続された外部の電池から入力された第２の電圧を出力する第２の系統と、
   前記第１の電圧に応じて、前記第１の系統から前記第２の系統に切り替えを行う第１の切替部と、
   前記第１の電圧に応じて、前記直列接続された外部の電池に対して、第３の電圧を出力する第３の系統から、前記第３の電圧よりも高い第４の電圧を出力する第４の系統に切り替えるように指示する指示部と、
   を備えることを特徴とする電池。
2. 電力を供給する電源と、
   前記電源からの第１の電圧を出力する第１の系統と、
   直列接続された外部の電池から入力された第２の電圧を出力する第２の系統と、
   前記外部の電池から、自電池の電極端子と接続されている前記外部の電池の電極端子の極性に関する情報を取得し、取得した該極性に関する情報に基づいて、前記外部の電池との接続の形態を判定する判定部と、
   前記接続の形態が直列接続の場合、前記第１の電圧に応じて、前記第１の系統から前記第２の系統に切り替えを行う第１の切替部と、
   を備えることを特徴とする電池。
3. 電池であって、
   電力を供給する電源と、
   前記電源からの第１の電圧を出力する第１の系統と、
   直列接続された外部の電池から入力された第２の電圧を出力する第２の系統と、
   前記電源から出力される電流を計測する電流センサと、
   前記電池に加わる加速度を計測する加速度センサと、
   計測された前記電流と計測された前記加速度に基づいて前記電池を使用する機器の種類を推定し、該推定された機器の種類に応じて前記電池の接続の形態を判定する情報処理装置に、計測された前記電流と前記加速度を送信し、前記判定された接続の形態を受信する送受信部と、
   前記判定された接続の形態が直列接続の場合、前記第１の電圧に応じて、前記第１の系統から前記第２の系統に切り替えを行う第１の切替部と、
   を備えることを特徴とする電池。
4. 第３の電圧を出力する第３の系統と、
   前記第３の電圧よりも高い第４の電圧を出力する第４の系統と、
   直列接続された外部の電池により前記外部の電池の電圧値が所定の閾値以下であると判定された場合、前記外部の電池の指示に応じて、前記第３の系統から前記第４の系統に切り替えを行う第２の切替部と、
   を備えることを特徴とする電池。

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