JP7415373B2

JP7415373B2 - 電源回路

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Publication number: JP7415373B2
Application number: JP2019153563A
Authority: JP
Inventors: 賢二森▲崎▼
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2019-08-26
Filing date: 2019-08-26
Publication date: 2024-01-17
Anticipated expiration: 2039-08-26
Also published as: JP2021035173A

Description

本発明は、電源回路、特に直列に接続した複数の１次電池によって直流の電源電圧を生成する電源回路に関する。

近年、直列接続された複数の電池で動作する電子機器として、電池の寿命向上及び破損防止などを図る為に、電池の取り付け方向の誤りや、電池同士による電池残容量のバラツキ等を検知する異常判定装置を含むものが提案されている（特許文献１参照）。

当該異常判定装置では、複数の電池が直列に接続された電源ブロックの正側及び負側端子の電圧値、つまり複数の電池による電池合成電圧の電圧値を測定し、この測定された電圧値に基づき、電池の取り付け異常及び電池残容量のバラツキ異常を判定している。

特開２０００－１８２６２９号公報

ところで、かかる異常判定装置では、上記した２種類の異常を個別に検知する為に、複数の電池による電池合成電圧の電圧値（ボルト）自体を測定している。更に、その測定した電圧値を、電池の取り付け異常を判定するための第１の閾値、及び電池残容量のバラツキ異常を判定するための第２の閾値と夫々比較している。よって、電圧値を測定する測定回路を含む比較的複雑な回路が必要となり装置規模の増大を招く虞があった。

更に、異常判定装置では、直列に接続されている複数の電池のうちのいずれの電池の取り付け方が異常であるのか、また、電池残容量のバラツキ異常の原因となる電池、つまり他の電池に比べて電池残容量が著しく低い電池を特定することはできなかった。

そこで、本発明は、装置規模の増大を抑えて、複数の電池のうちから不良状態の電池（誤った極性で装着されている電池又は電池残容量不足の電池）を特定することが可能な電源回路を提供することを目的とする。

本発明に係る電源回路は、第１～第ｎ（ｎは２以上の整数）の電池各々で生成された電圧を合成した合成電圧を受け、当該合成電圧に基づき一定電圧値の電源電圧を生成して出力する電源回路であって、前記第１～第ｎの電池各々の正極端子の電位と負極端子の電位との電位差を所定の基準電位を基準とした電圧にレベルシフトすることで、前記第１～第ｎの電池に夫々対応した第１～第ｎの電池電圧を得る第１～第ｎのレベルシフタと、前記第１～第ｎの電池のうちのその順番で隣り合う２つの電池毎に、前記第１～第ｎの電池電圧のうちの前記２つの電池に夫々対応した２つの電池電圧同士の大きさを比較して比較結果を得る比較部と、前記２つの電池電圧に対応した前記比較結果が、前記２つの電池電圧のうちの一方の電池電圧が他方の電池電圧より大きいことを示す場合に、前記他方の電池電圧に対応した前記電池が不良状態の電池であると特定してその旨を通知する通知部と、を有する。

本発明に係る電源回路によれば、複数の電池の各電圧値を測定する必要がある従来の装置に比べて小規模な装置構成で、複数の電池のうちから不良状態の電池（誤った極性で装着された電池又は電池残容量不足の電池）を特定することが可能となる。

本発明に係る電源回路１００の構成を示す回路図である。比較結果信号Ｃ１～Ｃ４と警報通知部２４による通知内容との対応関係を示す図である。電池Ｂ１～Ｂ３に不良状態の電池が含まれていない場合における電源回路１００の内部の状態を視覚的に表す回路図である。電池の第１～第５の不良状態に夫々対応した、電源回路１００の内部動作を表す図である。第１の不良状態時における電源回路１００の内部の状態を視覚的に表す回路図である。第２の不良状態時における電源回路１００の内部の状態を視覚的に表す回路図である。第３の不良状態時における電源回路１００の内部の状態を視覚的に表す回路図である。第４の不良状態時における電源回路１００の内部の状態を視覚的に表す回路図である。第５の不良状態時における電源回路１００の内部の状態を視覚的に表す回路図である。電池Ｂ１～Ｂ３の時間経過に伴う電圧降下と、ＤＣ電源部３０の出力動作との対応関係を示す図である。時間経過に伴う電池電圧の降下速度が異なる電池Ｂ１～Ｂ３各々の電池電圧と、出力スイッチ４０の状態との関係を表す図である。

図１は、本発明に係る電源回路１００の構成を示す回路図である。

電源回路１００は、３つの電池Ｂ１～Ｂ３の各々で生成された直流の電圧を合成した電池合成電圧に基づき、所定の一定電圧値を有する電源電圧を生成し、当該電源電圧を正極側の端子Ｔ１及び負極側の端子Ｔ２を介して負荷機器２００に供給する。

図１に示すように、電源回路１００は、３つの電池Ｂ１～Ｂ３が装着される電池ケース１０、レベルシフタ２１ａ～２１ｃ、比較回路２２ａ～２２ｄ、アンドゲート２３、警報通知部２４、ＤＣ電源部３０、出力スイッチ４０、端子Ｔ１及びＴ２を有する。

電池ケース１０は、電池Ｂ１～Ｂ３が装着された際に、これら電池Ｂ１～Ｂ３が直列に接続するように夫々の正極端子又は負極端子と接触する位置に配置されている電極１１～１４を含む。電池ケース１０は、直列に接続された電池Ｂ１～Ｂ３によって生成された電池合成電圧を、電池電源ラインＰＬ及び接地ラインＧＬを介してＤＣ電源部３０に供給する。

尚、電極１１は、電池ケース１０に電池Ｂ１～Ｂ３が装着された際に、電池Ｂ１の正極端子と接触するように設けられた電極である。電極１１は、自身に生じている電位を第１電位ＶＢ１として、電池電源ラインＰＬを介してＤＣ電源部３０及びレベルシフタ２１ａに供給する。第１電位ＶＢ１は、接地ラインＧＬの電位（以下、接地電位ＶＳＳと称する）を基準とする上記電池合成電圧と同一の電圧値を有する。

電極１２は、電池ケース１０に電池Ｂ１～Ｂ３が装着された際に、電池Ｂ１の負極端子及び電池Ｂ２の正極端子に共に接触するように設けられた電極である。電極１２は、自身に生じている電位を第２電位ＶＢ２として、レベルシフタ２１ａ及び２１ｂに供給する。

電極１３は、電池ケース１０に電池Ｂ１～Ｂ３が装着された際に、電池Ｂ２の負極端子及び電池Ｂ３の正極端子に共に接触するように設けられた電極である。電極１３は、自身に生じている電位を第３電位ＶＢ３として、レベルシフタ２１ｂ及び２１ｃに供給する。

電極１４は、電池ケース１０に電池Ｂ１～Ｂ３が装着された際に、電池Ｂ３の負極端子に接触するように設けられた電極である。電極１４は、自身に生じている電位を接地電位ＶＳＳとして、接地ラインＧＬを介してＤＣ電源部３０、レベルシフタ２１ａ～２１ｃ、及び端子Ｔ２に供給する。

レベルシフタ２１ａは、第１電位ＶＢ１と第２電位ＶＢ２との電位差を接地電位ＶＳＳを基準とした電圧にレベルシフトし、このレベルシフトした電圧を、電池Ｂ１が単独で生成した第１の電池電圧ＬＶ１として比較回路２２ａ及び２２ｂに供給する。

レベルシフタ２１ｂは、第２電位ＶＢ２と第３電位ＶＢ３との電位差を接地電位ＶＳＳを基準とした電圧にレベルシフトし、このレベルシフトした電圧を、電池Ｂ２が単独で生成した第２の電池電圧ＬＶ２として比較回路２２ａ～２２ｄに供給する。

レベルシフタ２１ｃは、第３電位ＶＢ３と接地電位ＶＳＳとの電位差を、接地電位ＶＳＳを基準とした電圧にレベルシフトし、このレベルシフトした電圧を、電池Ｂ３が単独で生成した第３の電池電圧ＬＶ３として比較回路２２ｃ及び２２ｄに供給する。

比較回路２２ａは、第１の電池電圧ＬＶ１及び第２の電池電圧ＬＶ２を受け、両者の大きさを比較する。比較回路２２ａは、電池電圧ＬＶ２がＬＶ１より大きい場合には論理レベル０、電池電圧ＬＶ１がＬＶ２以上である場合には論理レベル１の比較結果信号Ｃ１を生成する。尚、動作マージンを持たせるために、比較回路２２ａでは、第２の電池電圧ＬＶ２をそのまま受けるのではなく、抵抗分圧などによってその電圧値を低下させたものを受けるようにしても良い。

比較回路２２ｂは、第１の電池電圧ＬＶ１及び第２の電池電圧ＬＶ２を受け、両者の大きさを比較する。比較回路２２ｂは、電池電圧ＬＶ１がＬＶ２より大きい場合には論理レベル０、電池電圧ＬＶ２がＬＶ１以上である場合には論理レベル１の比較結果信号Ｃ２を生成する。尚、動作マージンを持たせるために、比較回路２２ｂでは、第１の電池電圧ＬＶ１をそのまま受けるのではなく、抵抗分圧などによってその電圧値を低下させたものを受けるようにしても良い。

比較回路２２ｃは、第２の電池電圧ＬＶ２及び第３の電池電圧ＬＶ３を受け、両者の大きさを比較する。比較回路２２ｃは、電池電圧ＬＶ３がＬＶ２より大きい場合には論理レベル０、電池電圧ＬＶ２がＬＶ３以上である場合には論理レベル１の比較結果信号Ｃ３を生成する。尚、動作マージンを持たせるために、比較回路２２ｃでは、第３の電池電圧ＬＶ３をそのまま受けるのではなく、抵抗分圧などによってその電圧値を低下させたものを受けるようにしても良い。

比較回路２２ｄは、第２の電池電圧ＬＶ２及び第３の電池電圧ＬＶ３を受け、両者の大きさを比較する。比較回路２２ｄは、電池電圧ＬＶ２がＬＶ３より大きい場合には論理レベル０、電池電圧ＬＶ３がＬＶ２以上である場合には論理レベル１の比較結果信号Ｃ４を生成する。尚、動作マージンを持たせるために、比較回路２２ｄでは、第２の電池電圧ＬＶ２をそのまま受けるのではなく、抵抗分圧などによってその電圧値を低下させたものを受けるようにしても良い。

比較回路２２ａ～２２ｄは、上記したように生成した比較結果信号Ｃ１～Ｃ４、つまり電池Ｂ１～Ｂ３に夫々対応した電池電圧ＬＶ１～ＬＶ３を一対の電池電圧（ＬＶ１、ＬＶ２）、（ＬＶ２、ＬＶ３）毎に、その一対の電池電圧同士の大きさを比較する。そして、比較回路２２ａ～２２ｄは、夫々の比較結果を表す比較結果信号Ｃ１～Ｃ４を、アンドゲート２３及び警報通知部２４に供給する。

アンドゲート２３は、比較結果信号Ｃ１～Ｃ４が全て論理レベル１を表す場合には、電源出力を促す論理レベル１の電源出力制御信号ＡＤを生成する。一方、比較結果信号Ｃ１～Ｃ４のうちの少なくとも１つが論理レベル０を表す場合には、アンドゲート２３は、電源遮断を促す論理レベル０の電源出力制御信号ＡＤを生成する。アンドゲート２３は、生成した電源出力制御信号ＡＤを警報通知部２４及び出力スイッチ４０に供給する。

警報通知部２４は、電源出力制御信号ＡＤ及び比較結果信号Ｃ１～Ｃ４に基づき、電池Ｂ１～Ｂ３のうちで、誤った極性で装着された電池、又は電池残容量不足の電池を不良状態の電池として特定する。警報通知部２４は、音声出力デバイス又は表示デバイスを含み、上記したように特定した不良状態の電池に該当する電池を示す情報を、音声出力デバイス又は表示デバイスによる音声出力又は表示によってユーザに知らせる。

図２は、電源出力制御信号ＡＤ及び比較結果信号Ｃ１～Ｃ４と、警報通知部２４による通知内容との対応関係を示す図である。

警報通知部２４は、比較結果信号Ｃ１～Ｃ４のうちの少なくとも１つが論理レベル０を示す場合には、比較結果信号Ｃ１～Ｃ４の内容に基づき、電池Ｂ１～Ｂ３のうちで上記した不良状態の電池の特定を行い、ユーザに通知（音声、又は表示）する。

例えば、図２に示すように、一対の電池電圧ＬＶ１及びＬＶ２に対応した比較結果を示す比較結果信号Ｃ１が論理レベル０、つまり電池電圧ＬＶ２がＬＶ１よりも大きいことを示す場合には、警報通知部２４は、電池電圧ＬＶ１に対応した電池Ｂ１が不良状態の電池であると特定してその旨を通知する。

また、図２に示すように、一対の電池電圧ＬＶ１及びＬＶ２に対応した比較結果を示す比較結果信号Ｃ２が論理レベル０、つまり電池電圧ＬＶ１がＬＶ２よりも大きいことを示す場合には、警報通知部２４は、電池電圧ＬＶ２に対応した電池Ｂ２が不良状態の電池であると特定してその旨を通知する。尚、警報通知部２４は、一対の電池電圧ＬＶ２及びＬＶ３に対応した比較結果を示す比較結果信号Ｃ３が論理レベル０、つまり電池電圧ＬＶ３がＬＶ２よりも大きいことを示す場合にも、電池電圧ＬＶ２に対応した電池Ｂ２が不良状態の電池であると特定してその旨を通知する。

また、図２に示すように、一対の電池電圧ＬＶ２及びＬＶ３に対応した比較結果を示す比較結果信号Ｃ４が論理レベル０、つまり電池電圧ＬＶ２がＬＶ３よりも大きいことを示す場合には、警報通知部２４は、電池電圧ＬＶ３に対応した電池Ｂ３が不良状態の電池であると特定してその旨を通知する。

このように、警報通知部２４は、電池電圧ＬＶ１～ＬＶ３における一対の電池電圧ＬＶ１及びＬＶ２同士の大きさを比較した比較結果信号Ｃ１及びＣ２、及び一対の電池電圧ＬＶ２及びＬＶ３同士の大きさを比較した比較結果信号Ｃ３及びＣ４に基づき、図２に示すような、不良状態の電池を特定する通知を行う。

尚、警報通知部２４は、図２に示すように、比較結果信号Ｃ２が論理レベル１、つまり電池電圧ＬＶ２がＬＶ１以上であり、且つ比較結果信号Ｃ３が論理レベル０、つまり電池電圧ＬＶ２がＬＶ３より低い場合にも電池電圧ＬＶ１に対応した電池Ｂ１が不良状態の電池であると特定してその旨を通知する。また、警報通知部２４は、図２に示すように、比較結果信号Ｃ３が論理レベル１、つまり電池電圧ＬＶ２がＬＶ３以上であり、且つ比較結果信号Ｃ２が論理レベル０、つまり電池電圧ＬＶ２がＬＶ１より低い場合にも電池電圧ＬＶ３に対応した電池Ｂ３が不良状態の電池であると特定してその旨を通知する。

ＤＣ電源部３０は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ等からなり、電池電源ラインＰＬ及び接地ラインＧＬを介して、電池Ｂ１～Ｂ３各々の電池電圧を合成した電池合成電圧を受ける。ＤＣ電源部３０は、当該電池合成電圧に基づき、負荷機器２００を動作させる定電圧値の電源電圧ＶＤを生成し、これを出力スイッチ４０に供給する。

尚、ＤＣ電源部３０は、電池ケース１０に装着される電池の放電終止電圧を、当該電池ケース１０に装着される電池の個数倍した電圧を、電池合成電圧の下限電圧値として設定し、当該電池合成電圧が下限電圧値以下である場合は、電源電圧ＶＤの生成動作を停止する。また、警報通知部２４に、ＤＣ電源部３０の異常の警報を追加し、当該電池合成電圧が下限電圧値以下である場合は、通知するようにしても良い。

出力スイッチ４０は、電源出力制御信号ＡＤが電源出力を促す論理レベル１である場合にオン状態となり、電源電圧ＶＤを端子Ｔ１に供給する。これにより、電源回路１００は、負荷機器２００を動作させる電源電圧ＶＤを負荷機器２００に供給する。一方、電源出力制御信号ＡＤが電源遮断を促す論理レベル０である場合には、出力スイッチ４０はオフ状態となり、負荷機器２００への電源電圧ＶＤの供給を遮断する。

以下に、電池Ｂ１～Ｂ３が電池ケース１０に装着された際に行われる電源回路１００の内部動作について説明する。

尚、電源回路１００では、電池Ｂ１～Ｂ３として、例えば１．５ボルトの電圧を発生する１次電池（例えばアルカリ電池）を用いることを推奨しているものとする。

また、電源回路１００に含まれるＤＣ電源部３０には上記した下限電圧として、アルカリ電池の放電終止電圧である０．８～１．０ボルトの中間の電圧である０．９ボルトを、電池Ｂ１～Ｂ３の個数倍、つまり３倍した２．７ボルトが設定されているものとする。

先ず、電池Ｂ１～Ｂ３がいずれも不良状態の電池ではない状態、つまり１．５ボルトのアルカリ電池が正しい極性で電池ケース１０に装着されている状態において電源回路１００の内部で行われる動作について、図３を参照しつつ説明する。尚、図３は、電池Ｂ１～Ｂ３が不良状態の電池ではない場合での電源回路１００の内部の状態を視覚的に表す回路図である。

この際、ＤＣ電源部３０は、電池合成電圧が２．７ボルトより大きい４．５ボルトであることから、当該電池合成電圧に基づき電源電圧ＶＤの生成動作を行い、生成した電源電圧ＶＤを出力スイッチ４０に供給する。

また、レベルシフタ２１ａ～２１ｃは、電池Ｂ１～Ｂ３の電圧として、夫々１．５ボルトを示す第１～第３の電池電圧ＬＶ１～ＬＶ３を出力する。この際、第１～第３の電池電圧ＬＶ１～ＬＶ３が全て同一（１．５ボルト）であることから、比較回路２２ａ～２２ｄは、夫々が論理レベル１を示す比較結果信号Ｃ１～Ｃ４を出力する。これにより、出力スイッチ４０は、電源出力を促す論理レベル１の電源出力制御信号ＡＤを受けてオン状態となり、ＤＣ電源部３０から出力された電源電圧ＶＤを負荷機器２００に供給する。

次に、不良状態の電池が存在する状態として、以下の第１～第５の不良状態が生じている場合を例にとって、各状態別に、電源回路１００の内部動作を図４～図９を参照しつつ説明する。

尚、図４は、第１～第５の不良状態の各一例と、各不良状態での電源回路１００内の信号の状態とを対応付けして表す図であり、図５～図９は、これら第１～第５の不良状態各々での電源回路１００内の信号の状態を視覚的に表す回路図である。
［第1の不良状態］
第1の不良状態では、図４及び図５に示すように、夫々が放電終止電圧である０．９ボルト以下の低い電圧を生成する状態にある電池Ｂ１～Ｂ３が、正しい極性で電池ケース１０に装着されている。

この際、レベルシフタ２１ａ～２１ｃは、電池Ｂ１～Ｂ３の電圧として、夫々が０．９ボルトを示す第１～第３の電池電圧ＬＶ１～ＬＶ３を出力する。よって、第１～第３の電池電圧ＬＶ１～ＬＶ３が全て同一（０．９ボルト）であることから、比較回路２２ａ～２２ｄは、夫々が論理レベル１を示す比較結果信号Ｃ１～Ｃ４を出力する。これにより、出力スイッチ４０は、電源出力を促す論理レベル１の電源出力制御信号ＡＤを受けてオン状態となる。

この間、ＤＣ電源部３０は、電池ケース１０から受けた電池合成電圧が放電終止電圧に対応した２．７ボルトと同一であることから、電源電圧ＶＤの生成動作を停止する。それ故、出力スイッチ４０がオン状態にあるものの、電源回路１００は、負荷機器２００への電源電圧ＶＤの供給は行わない。
［第２の不良状態］
第２の不良状態では、図４及び図６に示すように、推奨されている１．５ボルトの電池電圧を生成する状態にある電池Ｂ１及びＢ３と、放電終止電圧である０．９ボルトの低い電池電圧を生成する状態にある電池Ｂ２が、夫々正しい極性で電池ケース１０に装着されている。

この際、レベルシフタ２１ａ～２１ｃは、電池Ｂ１及びＢ３の電圧として夫々が１．５ボルトを示す第１及び第３の電池電圧ＬＶ１及びＬＶ３と、電池Ｂ２の電圧として０．９ボルトを示す第２の電池電圧ＬＶ２を出力する。これにより、比較回路２２ａ～２２ｄのうちの２２ａ及び２２ｄが夫々論理レベル１の比較結果信号Ｃ１及びＣ４を出力し、２２ｂ及び２２ｃが論理レベル０の比較結果信号Ｃ２及びＣ３を出力する。これにより、出力スイッチ４０は、電源遮断を促す論理レベル０の電源出力制御信号ＡＤを受けてオフ状態となる。

この間、ＤＣ電源部３０は、電池ケース１０から受けた電池合成電圧が２．７ボルトよりも高い３．９ボルトであることから電源電圧ＶＤの生成を行う。しかしながら、出力スイッチ４０が負荷機器２００への電源電圧ＶＤの供給を遮断するので、電源回路１００は、負荷機器２００への電源電圧ＶＤの供給は行わない。

警報通知部２４は、比較結果信号Ｃ１～Ｃ４のうちのＣ２及びＣ３が論理レベル０であることから、図２に示すように、電池Ｂ２が不良状態の電池である旨を通知する。
［第３の不良状態］
第３の不良状態では、図４及び図７に示すように、推奨されている１．５ボルトの電池電圧を生成する状態にある電池Ｂ１～Ｂ３が電池ケース１０に装着されているが、電池Ｂ１～Ｂ３のうちのＢ３のみが誤った極性で装着されている。

この際、レベルシフタ２１ａ～２１ｃは、電池Ｂ１及びＢ２の電圧として夫々が１．５ボルトを示す第１及び第２の電池電圧ＬＶ１及びＬＶ２と、電池Ｂ３の電圧として－１．５ボルトを示す第３の電池電圧ＬＶ３を出力する。これにより、比較回路２２ａ～２２ｄのうちの２２ａ～２２ｃが夫々論理レベル１の比較結果信号Ｃ１～Ｃ３を出力し、２２ｄが論理レベル０の比較結果信号Ｃ４を出力する。これにより、出力スイッチ４０は、電源遮断を促す論理レベル０の電源出力制御信号ＡＤを受けてオフ状態となり、負荷機器２００への電源電圧ＶＤの供給を遮断するので、電源回路１００は、負荷機器２００への電源電圧ＶＤの供給は行わない。

警報通知部２４は、比較結果信号Ｃ１～Ｃ４のうちのＣ４が論理レベル０であることから、図２に示すように、電池Ｂ３が不良状態の電池である旨を通知する。
［第４の不良状態］
第４の不良状態では、図４及び図８に示すように、夫々が推奨されている１．５ボルトよりも高い３．７ボルトの電池電圧を生成する状態にある電池Ｂ１～Ｂ３が電池ケース１０に装着されている。尚、電池Ｂ１～Ｂ３のうちのＢ３のみが誤った極性で装着されている。

この際、レベルシフタ２１ａ～２１ｃは、電池Ｂ１及びＢ２の電圧として夫々が３．７ボルトを示す第１及び第２の電池電圧ＬＶ１及びＬＶ２と、電池Ｂ３の電圧として－３．７ボルトを示す第３の電池電圧ＬＶ３を出力する。これにより、比較回路２２ａ～２２ｄのうちの２２ａ～２２ｃが夫々論理レベル１を示す比較結果信号Ｃ１～Ｃ３を出力し、２２ｄが論理レベル０の比較結果信号Ｃ４を出力する。これにより、出力スイッチ４０は、電源遮断を促す論理レベル０の電源出力制御信号ＡＤを受けてオフ状態となる。

この間、ＤＣ電源部３０は、電池ケース１０から受けた電池合成電圧が下限電圧である２．７ボルトよりも高い７．４ボルトであることから電源電圧ＶＤの生成を行う。しかしながら、出力スイッチ４０が負荷機器２００への電源電圧ＶＤの供給を遮断するので、電源回路１００は、負荷機器２００への電源電圧ＶＤの供給は行わない。
［第５の不良状態］
第５の不良状態では、図４及び図９に示すように、推奨されている１．５ボルトの電池電圧を生成する状態にある電池Ｂ１～Ｂ３の全てが誤った極性で電池ケース１０に装着されている。

この際、レベルシフタ２１ａ～２１ｃは、電池Ｂ１～Ｂ３の電圧として夫々が－１．５ボルトを示す第１～第３の電池電圧ＬＶ１～ＬＶ３を出力する。よって、第１～第３の電池電圧ＬＶ１～ＬＶ３が全て同一（－１．５ボルト）であることから、比較回路２２ａ～２２ｄは、論理レベル１の比較結果信号Ｃ１～Ｃ４を出力する。これにより、出力スイッチ４０は、電源出力を促す論理レベル１の電源出力制御信号ＡＤを受けてオン状態となる。

この間、ＤＣ電源部３０は、電池ケース１０から受けた電池合成電圧が－４．５ボルトであり、下限電圧である２．７ボルトよりも低いことから、電源電圧ＶＤの生成動作を停止する。それ故、出力スイッチ４０がオン状態にあるものの、電源回路１００は、負荷機器２００への電源電圧ＶＤの供給は行わない。

このように、電源回路１００によれば、警報通知部２４による通知動作により、ユーザは、３つの電池Ｂ１～Ｂ３のうちのいずれの電池が不良状態の電池（誤った極性で装着された電池、又は電池残量不足の電池）であるのかを知ることができる。

また、電源回路１００に含まれるＤＣ電源部３０は、電池Ｂ１（Ｂ２、Ｂ３）の放電終止電圧の３倍の電圧を下限電圧とし、電池ケース１０から供給された電池合成電圧の電圧値が下限電圧以下となった場合には電源電圧ＶＤの生成動作を停止している。

すなわち、電池Ｂ１～Ｂ３が同一種類（例えば、アルカリ電池）の一次電池である場合、電池Ｂ１～Ｂ３の各々は、時間経過につれて電池残容量が低下し、それに伴い図１０の実線に示すように各電池の電池電圧も同一の電圧降下速度で徐々に低下する。

よって、電池Ｂ１～Ｂ３各々で生成される電池単独の電池電圧が図１０の破線にて示す放電終止電圧以下となった場合に、ＤＣ電源部３０が電源電圧ＶＤの生成動作を停止して、図１０の一点破線に示すようにＤＣ電源部３０の出力が低下する。

これにより、ＤＣ電源部３０による電池Ｂ１～Ｂ３の電流消費が停止するので、これら電池Ｂ１～Ｂ３の過放電を防止することが可能となる。

尚、電池Ｂ１～Ｂ３が互いに同一の電池電圧を生成するものであるものの異なる種類の電池（例えば、アルカリ電池、マンガン電池、リチウム電池等）である場合、例えば図１１に示すようにその電池の種類によって電池Ｂ１～Ｂ３各々の電圧降下速度が異なる。よって、時間経過に伴い、電池Ｂ１～Ｂ３の各々で生成される電池電圧の電圧値に差が生じる。そこで、このような各電池同士で生じる電圧値の差をマスクする為に、比較回路２２ａ～２２ｄでは、夫々に入力される一対の電池電圧ＬＶのうちで基準となる方（反転入力端子に入力される方）に前述したようなマージンを持たせる。よって、電池電圧同士に生じた電圧値の差がこのマージンを超えた場合に、第１～第３の電池電圧ＬＶ１～ＬＶ３に応答して比較回路２２ａ～２２ｄのうちの少なくとも１つが論理レベル０となり、それに伴い出力スイッチ４０は、オン状態からオフ状態に遷移する。これにより、出力スイッチ４０は、負荷機器２００への電源電圧の供給を遮断する。

このように、図１に示す電源回路１００によれば、直列に接続されている３つの電池Ｂ１～Ｂ３各々の電圧値自体を測定することなく、いずれの電池が不良状態の電池（誤った極性で装着された電池又は電池残容量不足の電池）であるのかを特定することが可能となる。

よって、各電池の電圧値を測定する必要がある従来の装置に比べて装置構成を小規模化することができ、且つ複数の電池のうちから不良状態の電池を特定することが可能となる。

尚、図１に示す一例では、電源回路１００の電池ケース１０に装着される電池Ｂ１～Ｂ３の種別をアルカリ電池やマンガン電池等の１次電池としているが、電池Ｂ１～Ｂ３としては充電可能な各種の２次電池を用いても良い。また電池ケース１０に装着される電池の数についても電池Ｂ１～Ｂ３の３つに限定されず、２個以上の複数であれば良い。

要するに、第１～第ｎ（ｎは２以上の整数）の電池（例えばＢ１～Ｂ３）各々で生成された電圧を合成した合成電圧を受け、当該合成電圧に基づき一定電圧値の電源電圧（ＶＤ）を生成して出力する電源回路１００としては、以下の第１～第ｎのレベルシフタ、比較部及び警報通知部を有するものであれば良い。

第１～第ｎのレベルシフタ（例えばレベルシフタ２１ａ～２１ｃ）は第１～第ｎの電池各々の正極端子の電位と負極端子の電位との電位差を所定の基準電位（ＶＳＳ）を基準とした電圧にレベルシフトすることで、第１～第ｎの電池に夫々対応した第１～第ｎの電池電圧（例えば、ＬＶ１～ＬＶ３）を得る。

比較部（例えば、比較回路２２ａ～２２ｄ）は、第１～第ｎの電池電圧を一対の電池電圧（例えば、ＬＶ１及びＬＶ２、又はＬＶ２及びＬＶ３）毎に、その一対の電池電圧同士の大きさを比較して比較結果（例えばＣ１～Ｃ４）を得る。

警報通知部（例えば警報通知部２４）は、一対の電池電圧（例えばＬＶ１、ＬＶ２）に対応した比較結果（例えばＣ１）が、一対の電池電圧のうちの一方の電池電圧（例えばＬＶ２）が他方の電池電圧（例えばＬＶ１）より大きいことを示す場合に、他方の電池電圧に対応した電池（例えばＢ１）が不良状態の電池であると特定してその旨を通知する。

また、警報通知部は、一対の電池電圧（例えばＬＶ１、ＬＶ２）に対応した比較結果（例えばＣ２）が、一方の電池電圧（例えばＬＶ２）が他方の電池電圧（例えばＬＶ１）以上であり、且つ一方の電池電圧が第１～第ｎの電池電圧のうちの少なくとも１つの電池電圧（例えばＬＶ３）より低い場合（例えばＣ３が論理レベル０）にも、他方の電池電圧に対応した電池（例えばＢ１）が不良状態の電池であると特定してその旨を通知する。

１０電池ケース
２１ａ～２１ｃレベルシフタ
２２ａ～２２ｄ比較器
２４警報通知部
３０ＤＣ電源部
４０出力スイッチ
１００電源回路
２００負荷機器

Claims

第１～第ｎ（ｎは２以上の整数）の電池各々で生成された電圧を合成した合成電圧を受け、当該合成電圧に基づき一定電圧値の電源電圧を生成して出力する電源回路であって、
前記第１～第ｎの電池各々の正極端子の電位と負極端子の電位との電位差を所定の基準電位を基準とした電圧にレベルシフトすることで、前記第１～第ｎの電池に夫々対応した第１～第ｎの電池電圧を得る第１～第ｎのレベルシフタと、
前記第１～第ｎの電池のうちのその順番で隣り合う２つの電池毎に、前記第１～第ｎの電池電圧のうちの前記２つの電池に夫々対応した２つの電池電圧同士の大きさを比較して比較結果を得る比較部と、
前記２つの電池電圧に対応した前記比較結果が、前記２つの電池電圧のうちの一方の電池電圧が他方の電池電圧より大きいことを示す場合に、前記他方の電池電圧に対応した前記電池が不良状態の電池であると特定してその旨を通知する通知部と、を有することを特徴とする電源回路。
前記通知部は、
前記２つの電池電圧に対応した前記比較結果が、前記一方の電池電圧が前記他方の電池電圧以上であり、且つ前記一方の電池電圧が前記第１～第ｎの電池電圧のうちの少なくとも１つの電池電圧より低い場合にも、前記他方の電池電圧に対応した前記電池が前記不良状態の電池であると特定してその旨を通知することを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
前記第１～第ｎの電池各々の正極端子及び負極端子に接触することで電池同士の接続、又は電源ライン及び接地ラインへの接続を行う複数の電極が配置されている電池ケースを含み、
前記通知部は、前記第１～第ｎの電池のうちで、誤った極性で前記電池ケースに装着された電池、又は電池残容量不足の電池を前記不良状態の電池として特定することを特徴とする請求項１又は２に記載の電源回路。
前記合成電圧を受けて前記電源電圧を生成するＤＣ電源部と、
前記２つの電池毎の前記比較結果に、前記一方の電池電圧が前記他方の電池電圧より大きいことを示す比較結果が少なくとも１つ含まれている場合には、前記電源電圧の出力を遮断する出力スイッチと、を有することを特徴とする請求項１～３のいずれか１に記載の電源回路。
前記ＤＣ電源部は、前記合成電圧の電圧値が前記電池の放電終止電圧以下となる場合には前記電源電圧の生成動作を停止することを特徴とする請求項４に記載の電源回路。
前記ＤＣ電源部は、ＤＣ／ＤＣコンバータであることを特徴とする請求項４又は５に記載の電源回路。
第１～第ｎ（ｎは２以上の整数）の電池各々で生成された電圧を合成する電源回路であって、
前記第１～第ｎの電池各々の正極端子の電位と負極端子の電位との電位差を所定の基準電位を基準とした電圧にレベルシフトすることで、前記第１～第ｎの電池に夫々対応した第１～第ｎの電池電圧を得る第１～第ｎのレベルシフタと、
前記第１～第ｎの電池のうちのその順番で隣り合う２つの電池毎に、前記第１～第ｎの電池電圧のうちの前記２つの電池に夫々対応した２つの電池電圧同士の大きさを比較して比較結果を得る比較部と、
前記２つの電池電圧に対応した前記比較結果が、前記２つの電池電圧のうちの一方の電池電圧が他方の電池電圧より大きいことを示す場合に、前記他方の電池電圧に対応した前記電池が不良状態の電池であると特定してその旨を通知する通知部と、を有することを特徴とする電源回路。