TW201728040A - 具備無線通訊功能之電池式電源裝置 - Google Patents

Abstract

本發明之目的在於，在具備無線通訊功能之電池式電源裝置中安裝電流偵測功能。電池式電源裝置具有具備依據電池規格之形狀及尺寸之殼體(18)，以便安裝於外部負載裝置之電池盒。於殼體之內側收納外部電池之電池收納部(2)具有與收納之外部電池之前後端子接觸之內側正極端子(5)及內側負極端子(6)。於殼體之前端面設置有與內側正極端子連接之外側正極端子(3)，於殼體之後端面設置有與內側負極端子連接之外側負極端子(4)。於內側負極端子與外側負極端子之間介置有輸出電晶體(32)。RFIC35依照經由天線接收之信號，產生輸出電晶體之控制信號。藉由與輸出電晶體串列設置之檢測電阻(31)，將輸出電晶體中流通之電流變換為電壓。該電壓係由電流檢測部(33)檢測。

Description

具備無線通訊功能之電池式電源裝置

本發明係關於一種具備無線通訊功能之電池式電源裝置。

於專利文獻1中，揭示有一種可安裝於電動玩具等外部負載裝置之電池盒之無線接收驅動裝置。該無線接收驅動裝置係作為所謂之開關電源而構成，依照經由無線接收部接收之使用者指令，利用無線模組改變介置於收容之電池與外部端子之間的電晶體之驅動信號之佔空比，藉此改變向外部負載裝置之驅動電壓，而可控制電動玩具等外部負載裝置之動作。進而，具備與外部負載裝置之外部開關連動而控制無線接收部之電源供給之功能，實現抑制電池消耗之效果。

若該無線接收驅動裝置流通過電流則會發生故障。尤其係與其它複數個電池串列地連接無線接收驅動裝置之情形時顯著。但，因安裝空間上之問題，無線接收驅動裝置當然無偵測過電流之功能，且亦無偵測電晶體流通之電流 之功能。

〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕

[專利文獻1]日本專利特開2015-177939號公報

本發明之目的在於，於具備無線通訊功能之電池式電源裝置中安裝電流偵測功能。

本實施形態之具備無線通訊功能之電池式電源裝置，具備依據電池規格之形狀及尺寸之殼體，以能夠安裝於外部負載裝置之電池盒。於殼體之內側收納外部電池之電池收納部具有與收納之外部電池之前後端子接觸之內側正極端子及內側負極端子。於殼體之前端面設置有與內側正極端子連接之外側正極端子，於殼體之後端面設置有與內側負極端子連接之外側負極端子。於內側負極端子與上述外側負極端子之間、及內側正極端子與上述外側正極端子之間之至少一方，介置有輸出電晶體。控制電路依照經由用於與外部資訊處理裝置通訊之天線接收之信號，產生輸出電晶體之控制信號。藉由串列設置於輸出電晶體之檢測電阻，將輸出電晶體中流通之電流變換為電壓。該電壓係由電流檢測部檢測。

1‧‧‧具備無線功能之電池式電源裝置

2‧‧‧電池收納部

3‧‧‧外側正極端子

4‧‧‧外側負極端子

5‧‧‧內側正極端子

6‧‧‧內側負極端子

7‧‧‧基板

11‧‧‧外部負載裝置

12‧‧‧電池盒

13‧‧‧其它電池

17‧‧‧本體部

18‧‧‧殼體

19‧‧‧切開部

24‧‧‧天線

30‧‧‧比較器

31‧‧‧檢測電阻

32‧‧‧輸出電晶體

34‧‧‧輸出遮斷用電晶體

35‧‧‧RFIC

36‧‧‧DCDC變換器

37、38、39‧‧‧電阻

43‧‧‧電晶體

圖1係表示本發明之第1實施形態之具備無線通訊功能之電池式電源裝置之外觀的立體圖。

圖2係表示圖1之電池式電源裝置之內部構造之圖。

圖3係表示圖1之電池式電源裝置之使用態樣之圖。

圖4係圖1之電池式電源裝置之等效電路圖。

圖5係表示輸出電晶體之閘極信號之相對於圖4之比較器之輸出之變化的時序圖。

圖6係表示圖4之電池式電源裝置之變形例之等效電路圖。

圖7係本發明之第2實施形態之具備無線通訊功能之電池式電源裝置之等效電路圖。

圖8係表示輸出電晶體之閘極信號之相對於圖7之運算放大器之輸出之變化的時序圖。

圖9係本發明之第3實施形態之具備無線通訊功能之電池式電源裝置之等效電路圖。

圖10係表示圖9之比較器之輸出電壓之相對於輸入電壓之變化之時序圖。

圖11係表示自圖9之RFIC之通訊部發送對象裝置之動作資訊之時序的時序圖。

圖12係本發明之第4實施形態之具備無線通訊功能之電池式電源裝置之等效電路圖。

以下，一面參照圖式一面對本實施形態之具備無線功能之電池式電源裝置進行說明。於以下之說明中，對具有大致相同功能及構成之構成要素，附加相同符號，且僅於必要情形時進行重複說明。

(第1實施形態)

圖1係表示本發明之第1實施形態之具備無線功能之電池式電源裝置1之外觀的立體圖。圖2係表示圖1之電池式電源裝置1之使用狀態之平面圖。本實施形態之具備無線功能之電池式電源裝置(以下僅稱為電池式電源裝置)1係以依據電池規格之形狀及外形尺寸構成。典型而言，本實施形態之電池式電源裝置1係以依據單三型規格之高度及直徑之圓柱體構成。但，電池式電源裝置1亦可以依據其它電池規格之形狀及尺寸構成。此處，本實施形態之電池式電源裝置1係作為依據單三型規格者進行說明。

電池式電源裝置1之本體部17係由以與單三型電池規格相同之形狀及尺寸構成的圓筒狀體之殼體18外裝。於本體部17之上端面(亦稱為前端面)之中央，安裝有圓形狀之導電板作為外側正極端子3。於本體部之下端面(亦稱為後端面)之中央，安裝有圓形狀之導電板作為外側負極端子4。殼體18之周面之一部分係切開為橢圓形狀。切開部19之長度係與單四乾電池同等，寬度較單四 乾電池之寬度略寬。使用者可自該切開部19將單四形電池插入電池收納部2或自電池收納部2拔出。電池收納部2之形狀係依據單四形規格之長度及直徑之圓柱形狀之空間。電池收納部2之中心軸相對於電池式電源裝置1之圓柱中心軸而朝半徑方向偏移。藉由該偏移而於殼體18與電池收納部2之間提供微小之空間。於該微小之空間搭載有實現電池式電源裝置1之各種功能之基板7。

於電池收納部2之前端中央、即與外側正極端子3相同側安裝有導電板作為內側正極端子5。於電池收納部2之後端中央、即與外側負極端子4相同側安裝有具有彈性之導電板作為內側負極端子6。於電池收納部2收納之單四乾電池之正極端子係與內側正極端子5接觸，單四乾電池之負極端子係與內側負極端子6接觸。內側正極端子5經由配線纜線8而連接於外側正極端子3及基板7。內側正極端子5與外側正極端子3亦可由共通導電板構成。內側負極端子6藉由配線纜線9而連接於基板7。外側負極端子4藉由配線纜線10而連接於基板7。

圖3係表示圖1之電池式電源裝置1之使用狀態之圖。如圖3所示，電池式電源裝置1係於藉由單三乾電池驅動之外部負載裝置11之電池盒12單獨安裝或以與其它電池13串列或並列狀態安裝。作為外部負載裝置11，有電動玩具、電動工作玩具、防災感測器、防盜感測器、手電筒、自行車燈、電池式烹飪器、電子浮漂、電動寵物餵食裝置、電池式風扇、電池式洗手液分配器等。此處，外 部負載裝置11係作為由馬達15驅動之電動玩具進行說明。電動玩具11具有電池盒12。於電池盒12內以串列狀態安裝有電池式電源裝置1及其它1個單三乾電池13。於電池盒12經由外部開關14而電性連接馬達15。於馬達15經由傳達機構而連接有車輪16。若外部開關14接通，則確保馬達15與電池盒12之電性連接。若外部開關14斷開，則馬達15與電池盒12電性切斷。

外部資訊處理裝置50係智慧型手機、行動電話機、平板終端、無線控制通訊機等具備通訊功能及操作面板功能等之、典型而言便攜式數位電子機器。本實施形態之電池式電源裝置1具備無線通訊功能，與外部資訊處理裝置50無線連接。自外部資訊處理裝置50向電池式電源裝置1無線發送指示(輸出指示)，將電源輸出設為0%~100%之範圍內之任一值。如後述般，於電池式電源裝置1之電池收納部2之內側負極端子6與外側負極端子4之間之配線9介置有輸出電晶體。電池式電源裝置1藉由PWM(脈寬信號調變)方式，依照來自外部資訊處理裝置50之輸出指示，變更輸出電晶體之閘極控制信號(輸出控制信號)之佔空比，從而調整電源輸出。

圖4係圖1之電池式電源裝置之等效電路圖。本實施形態之電池式電源裝置之電路具有比較器30、檢測電阻31、輸出電晶體32、輸出遮斷用電晶體34、RFIC35及DCDC變換器36。該等電子零件係安裝於基板7。輸出電晶體32典型而言係N通道MOSFET，於電路上係介置於 內側負極端子6與外側負極端子4之間。另，輸出電晶體32亦可為P通道MOSFET，於此情形時，於電路上係介置於內側正極端子5與外側正極端子3之間。當輸出電晶體32為P通道MOSFET時，於以下之說明中將高位準/低位準分別換成低位準/高位準之說法。進而，輸出電晶體32亦可為雙極電晶體，於此情形時，將以下之閘極控制信號換成基極控制信號之說法。此處，輸出電晶體32係作為N通道MOSFET進行說明。

相對於輸出電晶體32串列地配置檢測電阻31。即，內側負極端子6經由配線纜線9而連接於檢測電阻31之一端。檢測電阻31之另一端連接於輸出電晶體32之源極端子。輸出電晶體32之汲極端子經由配線纜線10而連接於外側負極端子4。內側正極端子5經由配線纜線8直接連接於外側正極端子3。又，內側正極端子5經由配線纜線8而連接於DCDC變換器36之輸入端子。DCDC變換器36使安裝於電池收納部2之單四乾電池之電壓Vcc升壓至內部電路動作用之例如3.0V之電源電壓Vdd。後述之RFIC35及比較器30係藉由電源電壓Vdd而驅動。但，若RFIC35及比較器30以1.5V以下動作則無需DCDC變換器36。RFIC35係藉由DCDC變換器36產生之電源電壓Vdd而驅動。於RFIC35之ANT端子連接有無線通訊用天線24，於I/O端子連接有警告音產生部(揚聲器)22及發光二極體(LED)23。又，於RFIC35之Output端子連接有輸出電晶體32之閘極端子，於Input 端子連接有比較器30之輸出端子。

RFIC35於功能上具備通訊部、驅動信號產生部、控制部等。通訊部依照控制部之控制，經由無線通訊用天線24而與外部資訊處理裝置50進行無線通訊。作為無線通訊方式，可為紅外線方式、Bluetooth(註冊商標)等無線方式之任一者。具體而言，通訊部自外部資訊處理裝置50經由無線通訊用天線24而接收表示馬達輸出指示值之編碼無線信號。馬達輸出指示值係例如0%至100%之比例、由使用者操作外部資訊處理裝置50而選擇之值。

驅動信號產生部依照控制部之控制，產生與接收之馬達輸出指示值相應之馬達驅動信號。此處，馬達驅動信號係由PWM(脈寬信號調變)信號提供。於馬達輸出指示值為0%之情形時，驅動信號產生部產生佔空比0%(僅低位準)之PWM信號。於馬達輸出指示值為100%之情形時，驅動信號產生部產生佔空比100%(僅高位準)之PWM信號。於馬達輸出指示值為50%之情形時，驅動信號產生部產生佔空比50%(低位準與高位準之比為一比一)之信號。由驅動信號產生部產生之PWM信號係作為閘極信號而輸入至輸出電晶體32。另，由驅動信號產生部產生之PWM信號之高位準係指較輸出電晶體32之閾值電壓Vth充分高之電壓值，輸出電晶體32為接通狀態。所謂低位準係指較輸出電晶體32之閾值電壓Vth充分低之電壓值，輸出電晶體32為斷開狀態。

控制部以後述之比較器30之輸出電壓自低位準變化 成高位準作為契機，即以過電流之偵測為契機，使LED23點亮或閃爍，且自警告音產生部22產生警告音。電池式電源裝置之LED23點亮，且產生警告音，藉此電池式電源裝置1旁邊的使用者能意識到電池式電源裝置1之輸出電晶體32流通了過電流。又，通訊部依照控制部之控制，將用以通知過電流之通知信號發送至外部資訊處理裝置50。外部資訊處理裝置50接收通知信號，於內置之顯示部顯示用以通知已產生過電流之文本資訊等。藉此，即便將電池式電源裝置1配置於不能直接看見之位置，使用者亦可藉由確認外部資訊處理裝置50顯示之文本資訊，而意識到電池式電源裝置1之電路產生了過電流。

輸出電晶體32係作為電池式電源裝置之內側負極端子6與外側負極端子4之間之開關元件而發揮功能。輸出電晶體32係其源極端子連接於檢測電阻R1之另一端，汲極端子連接於外側負極端子4，其閘極端子連接於RFIC35之Output端子。輸出電晶體32藉由因輸入至閘極之閘極控制信號所施加之電壓(閘極電壓)，而被控制接通/斷開。

當閘極電壓處於較閾值電壓Vth充分高之飽和區域時，源極‧汲極間形成通道，流通最大汲極電流。該狀態時輸出電晶體32為接通狀態。若輸出電晶體32接通，則電池式電源裝置1之外側正極端子3與外側負極端子4之間導通。若電動玩具11之外部開關14為接通狀態，則電池式電源裝置之外側正極端子3與外側負極端子4之間導 通，藉此電動玩具11之電路亦導通，馬達15驅動。另一方面，於閘極電壓較閾值電壓Vth充分低之情形時，源極‧汲極間不流通汲極電流。該狀態時輸出電晶體32為斷開狀態。若輸出電晶體32斷開，則電池式電源裝置之外側正極端子3與外側負極端子4之間被遮斷。藉此，即便電動玩具11之外部開關14為接通狀態，電動玩具11之電路亦被遮斷，馬達15不驅動。

當自RFIC35輸出之PWM信號(閘極控制信號)為低位準時，輸出電晶體32變成斷開狀態，電動玩具11之電路變成遮斷狀態，馬達15不驅動。當自RFIC35輸出之PWM信號為高位準時，輸出電晶體32變成接通狀態，電動玩具11之電路變成導通狀態，馬達15連續地驅動。PWM信號之佔空比係於0%至100%之範圍內變化。當PWM信號為高位準時，電晶體32變成接通狀態，馬達15流通電流而開始旋轉。當PWM信號自高位準切換為低位準時，因馬達15具有之線圈特性而旋轉逐漸變慢，若切換為高位準則會再次加速旋轉。利用該特性，可藉由PWM控制而使馬達15以任意旋轉数旋轉。另，亦可藉由電容器使外側正極端子3與外側負極端子4之間短絡，而使矩形波平滑化。

比較器30係與檢測電阻31一併構成過電流判定部(電流檢測部)33。檢測電阻31介置於輸出電晶體32之源極端子與內側負極端子6之間，將端子3、41間流通之電流變換為電壓(檢測電壓)Vsense。比較器30係藉由 DCDC變換器36供給之電源電壓Vdd而驅動。於比較器30之非反轉端子連接有檢測電阻31檢測之檢測電壓Vsense。於比較器30之反轉端子連接於參照電壓Vref.。參照電壓Vref.係藉由利用電阻37及電阻38將電源電壓Vdd分壓所得之固定值。典型而言，以參照電壓Vref.與穩定電流時之檢測電壓值等效之方式預先調整電阻37、38、及檢測電阻31之電阻值之組合。比較器30將檢測電壓Vsense對比參照電壓Vref.。當比較結果為正時偵測到過電流之產生。當比較結果為零以下時偵測到未產生過電流。當偵測到過電流之產生時，比較器30之輸出電壓變成高位準。當然，若輸出遮斷用電晶體34為P通道則為低位準。當未偵測到過電流之產生時，比較器30之輸出電壓為低位準。當然，若輸出遮斷用電晶體34為P通道則為高位準。

過電流之產生偵測時之比較器30之輸出電壓高位準係指處於較輸出遮斷用電晶體34之閾值電壓Vth'充分高之飽和區域內之電壓。所謂低位準係指較輸出遮斷用電晶體34之閾值電壓Vth'低之值。於比較器30之輸出端子連接有輸出遮斷用電晶體34之閘極。比較器30之輸出電壓為高位準時輸出遮斷用電晶體34接通。當比較器30之輸出電壓為低位準時輸出遮斷用電晶體34斷開。該比較器30之輸出電壓係施加於RFIC35之Input端子。來自比較器30之輸出信號係作為過電流通知信號而輸入至RFIC35。

輸出遮斷用電晶體34構成輸出遮斷部，典型而言，為與輸出電晶體32相同規格之N通道MOSFET，但亦可為P通道MOSFET。又，輸出遮斷用電晶體34亦可為雙極電晶體，於此情形時，以下將閘極換成基極之說法。

輸出遮斷部以過電流判定部33偵測到過電流之產生為契機，將輸出部遮斷。輸出遮斷用電晶體34係其源極端子連接於接地(GND)，汲極端子連接於輸出電晶體32之閘極端子，閘極端子連接於比較器30之輸出端子。輸出遮斷用電晶體34係根據比較器30之輸出電壓而接通/斷開。

於輸出遮斷用電晶體34之閘極電壓較閾值電壓Vth'充分高之情形時，源極‧汲極間形成通道，流通汲極電流。藉此輸出遮斷用電晶體34接通，輸出電晶體32之閘極與GND變成導通狀態。當輸出電晶體32之閘極接地時，即便RFIC35之閘極控制信號(PWM信號)為高位準，輸出電晶體32之閘極電壓亦下降為接地電壓(0V)，藉此輸出電晶體32變成斷開狀態。藉由輸出電晶體32變成斷開狀態，電池式電源裝置之外側正極端子3與外側負極端子4之間被遮斷，電動玩具11之動作停止。

於輸出遮斷用電晶體34之閘極電壓較閾值電壓Vth'充分低時，源極‧汲極間不流通汲極電流。藉此輸出遮斷用電晶體34斷開。當輸出遮斷用電晶體34為斷開狀態時，輸出電晶體32之閘極自接地分離。因此，輸出電晶 體32正常動作，根據來自RFIC35之閘極控制信號，控制其接通/斷開。

另，當輸出遮斷用電晶體34為P通道MOSFET時，其源極端子連接於DCDC變換器36之輸出端子。於輸出遮斷用電晶體34之閘極電壓較閾值電壓Vth'充分高之情形時，輸出遮斷用電晶體34接通，輸出電晶體32之閘極施加有電源電壓Vdd(高位準)。又，於輸出遮斷用電晶體34之閘極電壓較閾值電壓Vth'充分低時，輸出遮斷用電晶體34斷開，輸出電晶體32正常動作，即根據來自RFIC35之閘極控制信號，控制其接通/斷開。

圖5係表示相對於圖4之比較器30之輸出之輸出電晶體32之閘極信號之變化的時序圖。第1實施形態之電池式電源裝置1係藉由硬體而實現以輸出電晶體32流通過電流為契機將輸出電晶體32斷開從而將電池式電源裝置1遮斷的功能。如圖5所示，比較器30係以檢測電壓Vsense變得高於參照電壓Vref.時、即過電流之產生時為契機，輸出高位準之電壓信號。比較器30輸出之高位準之電壓信號被輸入至輸出遮斷用電晶體34之閘極，輸出遮斷用電晶體34接通，輸出電晶體32之閘極與GND導通。藉此，輸出電晶體32即便於自RFIC35輸入有高位準之電壓信號之狀態下，輸出電晶體32之閘極電壓亦會下降至接地電壓，故而強制斷開。若輸出電晶體32斷開則電源輸出遮斷。如此，以產生過電流為契機使輸出電晶體32之閘極電壓下降至接地電壓，藉由以此方式構成電 路，而可保護電路免受過電流影響。

另，當偵測到過電流時，使來自RFIC35之閘極控制信號之佔空比降低至0%，藉此亦可實現上述保護功能。即，以比較器30之輸出電壓變成高位準為契機，自RFIC35使輸出電晶體32之閘極電壓變化為低位準即可。然而，RFIC35於自比較器30輸入過電流通知信號，至將閘極控制信號之佔空比變更為0%為止，不可避免地需要RFIC35之軟體處理時間。因此，如圖5所示，自產生過電流至輸出電晶體32斷開為止產生延遲時間。因此，藉由硬體實現以過電流產生為契機而將輸出電晶體32斷開之功能時，相比以軟體實現相同功能之情形，會縮短偵測到過電流至輸出電晶體32斷開為止之時間，藉此可保護電路免受過電流影響。

另，如圖6所示，亦可於比較器30與檢測電阻31之間串列地介置LPF(低通濾波器)41。例如，LPF41由RC電路構成。LPF41僅讓持續一定期間之低頻之過電流成分通過，不滿足條件之瞬間產生的高頻之過電流成分則遮斷。藉此，可抑制因瞬間過電流之斷續引起之輸出電晶體32之接通/斷開之振動現象。

又，如圖6所示，亦可於比較器30之輸出端子與輸出遮斷用電晶體34之閘極之間，串列介置單穩態振動器42。單穩態振動器42於比較器30之輸出電壓自低位準變換為高位準時，將高位準之狀態保持一定期間。藉由於輸出遮斷用電晶體34之閘極之前段插入單穩態振動器42， 即便因極短時間之過電流引起比較器30之輸出電壓之高位準期間為極短時間，單穩態振動器42之輸出電壓亦以高位準保持一定期間，故而可使輸出遮斷用電晶體34之接通狀態持續一定期間，藉此亦可將輸出電晶體32之斷開狀態維持一定期間，將電源輸出遮斷一定期間。又，藉由插入單穩態振動器42，可將輸出遮斷用電晶體34之接通/斷開之切換周期至少設為單穩態振動器42輸出之脈寬以上，故而亦防止顫動。

(第2實施形態)

於第1實施形態中，係以產生過電流為契機將輸出電晶體32斷開，而遮斷電源輸出，但亦可不將輸出電晶體32斷開，而是針對伴隨過電流產生之輸出電晶體32之汲極電流，藉由其閘極電壓之例如下降控制進行調整而抑制其峰值。

圖7係本發明之第2實施形態之具備無線通訊功能之電池式電源裝置1之等效電路圖。圖8係表示輸出電晶體32之閘極信號之相對於圖7之運算放大器40之輸出電壓之變化的時序圖。第2實施形態之電池式電源裝置1之電路構成與第1實施形態之電池式電源裝置之電路構成主要不同部分為，將比較器30換成運算放大器40。

運算放大器40係與檢測電阻31一併構成過電流判定部33。過電流判定部33判定電池式電源裝置1之輸出電晶體32是否流通過電流，並輸出與過電流之波高值相應 之電壓。運算放大器40係藉由DCDC變換器36產生之電源電壓Vdd而驅動。於運算放大器40之非反轉端子連接有檢測電阻31之一端，施加有反映輸出電晶體32中流通之電流之電壓Vsense。於運算放大器40之反轉輸入端子，施加有參照電壓Vref.。參照電壓Vref.係藉由利用電阻37及電阻38對電源電壓Vdd進行分壓而產生。典型而言，以參照電壓Vref.變得與對應於最大電流之檢測電壓Vsense等效之方式預先調整電阻37、38、以及檢測電阻31之電阻值之組合。最大電流係設計成輸出電晶體32之最大額定電流或對最大額定電流設置餘裕之較低值。運算放大器40將檢測電壓Vsense與參照電壓Vref.之差放大。當檢測電壓Vsense低於參照電壓Vref.時，運算放大器40之輸出電壓表示低位準。當檢測電壓Vsense與參照電壓Vref.等效或檢測電壓Vsense高於參照電壓Vref.時，運算放大器40之輸出電壓係處於輸出遮斷用電晶體34之不飽和區域內，且為閾值電壓Vth'之附近值左右、例如1.5V左右。

當運算放大器40之輸出電壓為低位準時(未產生過電流時)，輸出遮斷用電晶體34斷開。如圖8所示，當輸出遮斷用電晶體34為斷開狀態時，依照來自RFIC35之閘極控制信號(PWM信號)而輸出電晶體32接通/斷開。

說明當輸出電晶體32之電流增加並達到過電流區域時之動作。

若檢測電壓Vsense變得高於參照電壓Vref.，則運算放大器40之輸出上升，輸出遮斷用電晶體34之閘極電壓變高，藉此輸出遮斷用電晶體34動作。此時之輸出遮斷用電晶體34之閘極電壓處於閾值電壓Vth'之附近。此時輸出電晶體32之閘極電壓下降且汲極電流亦隨之下降，輸出電晶體32之閘極電壓變成閾值電壓Vth附近。該狀態下運算放大器40之反轉輸入端子之電壓變得與反轉輸入端子之電壓參照電壓Vref.相等，虛短路成立。

於運算放大器40之輸出段設置有過電流通知用電晶體43。過電流通知用電晶體43典型而言為npn型之電晶體。過電流通知用電晶體43之基極端子連接於運算放大器40之輸出，集極端子經由電阻連接於電源電壓Vdd，射極端子連接於接地GND。過電流通知用電晶體43係藉由基極電壓而控制其接通/斷開。

當施加於過電流通知用電晶體43之基極之運算放大器40之輸出電壓為低位準時，過電流通知用電晶體43變成斷開狀態，不流通集極電流。當過電流通知用電晶體43為斷開狀態時，即不流通過電流時，RFIC35之輸入端子變成高位準。另一方面，當過電流通知用電晶體43中運算放大器40之輸出電壓為輸出遮斷用電晶體34之閾值電壓Vth'之附近值左右、例如1.5V左右時，過電流通知用電晶體43變成飽和狀態，流通集極電流。此係利用輸出遮斷用電晶體34之閾值電壓Vth'較過電流通知用電晶體43之基極電壓高之狀態。藉此過電流通知用電晶體43 變成接通狀態。當過電流通知用電晶體43為接通狀態時，RFIC35之輸入端子變成低位準(集極飽和電壓(例如0.1V))。

即，當輸出電晶體32產生過電流時，向RFIC35之輸入信號變成低位準，未產生過電流時，向RFIC35之輸入信號變成高位準。RFIC35之控制部於低位準信號之輸入期間，點亮LED23，自警告音產生部22產生警告音。又，通訊部依照控制部之控制，將用於向使用者通知已產生過電流之通知信號無線發送至外部負載裝置11。

於第1實施形態中，當輸出電晶體32未流通過電流時輸出電晶體32接通，當輸出電晶體32流通過電流時輸出電晶體32斷開。另一方面，於第2實施形態中，當檢測到過電流時，並非斷開輸出電晶體32，而是使閘極控制信號之電壓下降至輸出電晶體32之閾值Vth之附近值，藉此減少其汲極電流，從而抑制其峰值電流，實現脈動緩和。

(第3實施形態)

圖9係本發明之第3實施形態之具備無線通訊功能之電池式電源裝置1之等效電路圖。圖10係表示相對於圖9之比較器30之輸入電壓之輸出電壓之變化的時序圖。圖11係表示自圖9之RFIC35之通訊部發送對象裝置之動作資訊之時序的時序圖。檢測電阻31中流通之電流之偵測可活用於裝備有安裝電池式電源裝置之電池盒之外部負 載裝置之接通/斷開等之動作狀態之檢測。例如假設洗手液分配器作為外部負載裝置。某種洗手液分配器以使用者將手放入非接觸感測器之感度域引起的非接觸感測器之感測狀態變化為契機，接通外部開關而驅動馬達，藉此吐出洗手液。又，作為外部負載裝置，假設例如利用熱探測感測器探測到人等時點亮之感應燈裝置。

於第3實施形態之電池式電源裝置1中，自第1實施形態之電池式電源裝置之電路除去了輸出遮斷用電晶體34。於本實施形態中，比較器30係與檢測電阻31一併構成動作檢測部。動作檢測部經由檢測電阻31而檢測外部負載裝置之動作電流。檢測電阻31係介置於外側負極端子4與內側負極端子6之間。比較器30係藉由DCDC變換器36供給之電源電壓Vdd而驅動。比較器30之輸出端子經由配線纜線而連接於RFIC35之Input端子。於比較器30之非反轉輸入端子，輸入有與檢測電阻31檢測之電流之值相應的電壓(以下稱為檢測電壓Vsense)。於比較器30之反轉輸入端子施加有參照電壓Vref.。參照電壓Vref.係藉由利用電阻37及電阻38將電源電壓Vdd分壓所得之固定值。典型而言，以參照電壓Vref.變成較與外部負載裝置動作時在外側負極端子4及內側負極端子6之間流通之動作電流相應之電壓略低的檢測電壓Vsense之方式，預先調整電阻37、38、以及檢測電阻31之電阻值之組合。

比較器30將檢測電壓Vsense與參照電壓Vref.進行 比較。如圖10所示，當檢測電壓Vsense低於參照電壓Vref.時，即，外部負載裝置未動作時，比較器30之輸出電壓變成低位準。當檢測電壓Vsense高於參照電壓Vref.時，即外部負載裝置動作時，比較器30之輸出電壓變成高位準。該比較器30之輸出電壓之變化係表示外部負載裝置之動作/非動作者，作為動作偵測信號而被獲取至RFIC35。

RFIC35基於動作偵測信號生成與外部負載裝置之動作相關之資訊，並將該外部負載裝置之動作相關之資訊，經由無線通訊用天線24發送至智慧型手機等具備操作面板之外部資訊處理裝置50。作為與外部負載裝置之動作相關之資訊，若外部負載裝置為洗手液分配器，則計算例如自前次換裝電池時之馬達之總動作次數、馬達反复動作之時間之總動作時間等。又，若外部負載裝置為感應燈裝置，則計算例如自前次換裝電池時之點亮次數、總點亮時間等。根據該等外部負載裝置之動作相關之資訊可推斷電池更換時期。此處，說明時外部負載裝置為洗手液分配器，該動作相關之資訊為自前次換裝電池時之馬達之總動作次數及總動作時間。RFIC35係與動作偵測信號自低位準向高位準轉移同步地將計數值(總動作次數)每次遞增1。計數值於自電池盒取出電池時等電源解除時重置為零。RFIC35計測動作偵測信號維持高位準之時間幅度作為動作時間，並累計動作時間，藉此計算總動作時間。

RFIC35適時地發送與外部負載裝置之動作相關之資 訊。例如，如圖11(a)所示，RFIC35以外部負載裝置動作而動作偵測信號自低位準向高位準轉移使得計數值(總動作次數)更新為契機，發送表示外部負載裝置之動作狀態之信號。但，發送時期並不限定於此。如圖11(b)所示，RFIC35亦可於總動作次數達到特定次數(稱為閾值次數)之時點、及總動作時間達到特定時間幅度(稱為閾值時間幅度)之時點之至少一者，典型而言為其等之較早時點，發送表示外部負載裝置之動作狀態的信號。當然，RFIC35既可於預先選擇之一時點、即總動作次數達到閾值次數之時點發送表示外部負載裝置之動作狀態之信號，亦可於總動作時間達到閾值時間幅度之時點發送表示外部負載裝置之動作狀態的信號。

又，如圖11(c)所示，RFIC35亦可以特定之周期(發送周期)發送表示外部負載裝置之動作狀態之信號。該等3種發送時期控制可全部配備以供使用者適當地選擇，亦可配備任一種發送時期控制。當然，閾值次數、發送周期係任意地設定。

如此，第3實施形態之電池式電源裝置可藉由偵測流通於其電路之電流，檢測安裝有電池式電源裝置之外部負載裝置之動作，並將其外部負載裝置之動作相關的資訊發送至外部資訊處理裝置。藉此，以預先規定之次數動作後，需要維修作業之電子機器之維修可變得容易。例如，藉由於洗手液分配器安裝第3實施形態之電池式電源裝置，維修業者可把握洗手液分配器之使用次數，藉此可效 率良好地進行洗手液之重裝作業。

(第4實施形態)

如圖12所示，將上述第3實施形態之電池式電源裝置1之比較器30換裝成運算放大器60。運算放大器60將檢測電壓Vsense與GND之差放大。運算放大器60之輸出電壓反映輸出電晶體32中流通之電流。RFIC35之內置之類比數位變換器(ADC)將運算放大器60之輸出電壓變換為數位信號(電流資料)。電流資料表示輸出電晶體32中流通之電流值。

RFIC35可應用電流資料而執行各種資訊處理。例如，RFIC35比較電流資料與閾值，判定外部負載裝置11之動作(動作中/待機中)，生成與外部負載裝置11之動作相關之資訊，並與第3實施形態同樣地經由天線24無線發送至外部資訊處理裝置50。又，RFIC35可根據例如外部負載裝置11而任意地變更閾值。例如，閾值亦可於製造時設定，根據使用者安裝電池式電源裝置之外部負載裝置11之動作電壓，於使用開始時設定其電池式電源裝置。於使用者設定之情形時，例如於外部負載裝置11之待機中在外部資訊處理裝置50側進行操作而向電池式電源裝置傳遞外部負載裝置11為待機中，於外部負載裝置11之動作中在外部資訊處理裝置50側進行操作而向電池式電源裝置傳遞外部負載裝置11為動作中，藉此亦可監控電池式電源裝置側流通之電流而設定閾值。

又，當未使用外部負載裝置11時，於外部資訊處理裝置50側進行操作，或者藉由外部資訊處理裝置50之定時器設定，自外部資訊處理裝置50向電池式電源裝置發送「將外部負載裝置11之電源斷開」指令，藉此停止自RFIC35向輸出電晶體32之閘極信號，可斷開外部負載裝置11之電源，從而可抑制電力消耗。例如，若外部負載裝置11為感應燈，則於白天時間段可將電源斷開。

又，若外部負載為DC馬達，其電流與扭矩成比例。由於可根據電流資料推斷馬達之負載狀態，故而RFIC35亦可反饋電流值(電流資料)，基於電流值調整向輸出電晶體32之閘極信號之佔空比，藉此進行扭矩控制。例如當電流值相對較高時，判斷馬達為高負載，增大向輸出電晶體32之閘極信號之佔空比，當電流值相對較低時，判斷馬達為低負載，減小向輸出電晶體32之閘極信號之佔空比。

雖對本發明之若干實施形態進行了說明，但該等實施形態係作為示例而提示者，並不意圖限定發明之範圍。該等實施形態能以其它各種形態實施，且於不脫離發明之主旨之範圍內，可進行各種省略、置換、變更。該等實施形態及變形包含於發明之範圍及主旨，且同樣地包含於申請專利範圍所記載之發明及其均等範圍內。

2‧‧‧電池收納部

3‧‧‧外側正極端子

4‧‧‧外側負極端子

5‧‧‧內側正極端子

6‧‧‧內側負極端子

9、10‧‧‧配線纜線

22‧‧‧警告音產生部(揚聲器)

23‧‧‧發光二極體(LED)

24‧‧‧天線

30‧‧‧比較器

31‧‧‧檢測電阻

32‧‧‧輸出電晶體

33‧‧‧過電流判定部(電流檢測部)

34‧‧‧輸出遮斷用電晶體

35‧‧‧RFIC

36‧‧‧DCDC變換器

37、38‧‧‧電阻

Claims (18)

1. 一種具備無線通訊功能之電池式電源裝置，其可安裝於外部負載裝置之電池盒，其特徵在於具備：殼體，其具有依據電池規格之形狀及尺寸；電池收納部，其係於上述殼體之內側收納外部電池者，且具有與上述收納之外部電池之前後端子接觸之內側正極端子及內側負極端子；外側正極端子，其設置於上述殼體之前端面，與上述內側正極端子連接；外側負極端子，其設置於上述殼體之後端面，與上述內側負極端子連接；輸出電晶體，其介置於上述內側負極端子與上述外側負極端子之間、及上述內側正極端子與上述外側正極端子之間之至少一方；天線，其用於與外部資訊處理裝置進行通訊；控制電路，其依照經由上述天線接收之信號，產生上述輸出電晶體之控制信號；檢測電阻，其與上述輸出電晶體串列設置，將上述輸出電晶體流通之電流變換為電壓；以及電流檢測部，其檢測經上述檢測電阻變換後之電壓。
2. 如申請專利範圍1之具備無線通訊功能之電池式電源裝置，其中上述電流檢測部具有比較器，該比較器比較經上述檢測電阻變換之電壓與參照電壓，基於比較結果，於上述輸 出電晶體流通過電流時、及上述輸出電晶體未流通過電流時，以不同位準輸出輸出電壓；且根據上述比較器之輸出電壓之變化而上述輸出電晶體之控制信號之電壓變化，藉此上述輸出電晶體遮斷。
3. 如申請專利範圍2之具備無線通訊功能之電池式電源裝置，其中上述輸出電晶體之閘極經由輸出遮斷用電晶體而接地或連接於電源，上述輸出遮斷用電晶體係閘極接收上述比較器之輸出電壓，於上述比較器之輸出電壓為低位準或高位準時變成斷開狀態，於上述比較器之輸出電壓為高位準或低位準時變成接通狀態，使上述輸出電晶體之閘極電壓接地或改變電源電壓，而將上述輸出電晶體遮斷。
4. 如申請專利範圍2之具備無線通訊功能之電池式電源裝置，其中上述參照電壓係與上述過電流產生時由上述檢測電阻應變換之電壓等效。
5. 如申請專利範圍2至4中任一項之具備無線通訊功能之電池式電源裝置，其中於上述比較器之輸入段設置有低通濾波器。
6. 如申請專利範圍2至4中任一項之具備無線通訊功能之電池式電源裝置，其中於上述比較器之輸出段，為了將上述輸出電壓維持特定期間而設置有單穩態振動器。
7. 如申請專利範圍2之具備無線通訊功能之電池式電 源裝置，其中上述控制電路以上述比較器之輸出電壓發生變化為契機，將表示上述輸出電晶體流通過電流之信號，經由上述天線而無線發送至外部無線裝置。
8. 如申請專利範圍2之具備無線通訊功能之電池式電源裝置，其進而具備LED，上述控制電路以上述比較器之輸出電壓發生變化為契機，使上述LED點亮或閃爍。
9. 如申請專利範圍2之具備無線通訊功能之電池式電源裝置，其進而具備警告音產生部，上述控制電路以上述比較器之輸出電壓發生變化為契機，驅動上述警告音產生部產生警告音。
10. 如申請專利範圍1之具備無線通訊功能之電池式電源裝置，其中上述電流檢測部具有運算放大器，該運算放大器將上述檢測電阻變換之電壓之相對於參照電壓之差放大並輸出；根據上述運算放大器之輸出電壓之變化而上述輸出電晶體之控制信號之電壓變化，藉此抑制上述輸出電晶體流通之峰值電流。
11. 如申請專利範圍10之具備無線通訊功能之電池式電源裝置，其中上述輸出電晶體之閘極經由輸出調整用電晶體而接地或連接於電源， 上述運算放大器之輸出電壓於上述輸出電晶體產生過電流時處於上述輸出調整用電晶體之閾值附近，於上述輸出電晶體未產生過電流時為低位準或高位準。
12. 如申請專利範圍10之具備無線通訊功能之電池式電源裝置，其中上述參照電壓係與上述輸出電晶體產生過電流時上述檢測電阻應變換之電壓等效。
13. 一種具備無線通訊功能之電池式電源裝置，其可安裝於外部負載裝置之電池盒，其特徵在於具備：殼體，其具有依據電池規格之形狀及尺寸；電池收納部，其係於上述殼體之內側收納外部電池者，且具有與上述收納之外部電池之前後端子接觸之內側正極端子及內側負極端子；外側正極端子，其設置於上述殼體之前端面，與上述內側正極端子連接；外側負極端子，其設置於上述殼體之後端面，與上述內側負極端子連接；輸出電晶體，其介置於上述內側負極端子與上述外側負極端子之間、及上述內側正極端子與上述外側正極端子之間之至少一方；天線，其用於與外部資訊處理裝置進行通訊；控制電路，其依照經由上述天線接收之信號，產生上述輸出電晶體之控制信號；檢測電路，其與上述輸出電晶體串列設置，將上述輸 出電晶體流通之電流變換為電壓；以及資訊處理部，其基於上述檢測電阻變換之電壓之變化，生成表示上述外部負載裝置之動作相關之資訊的信號，並經由上述天線無線發送至上述外部資訊處理裝置。
14. 如申請專利範圍13之具備無線通訊功能之電池式電源裝置，其為了檢測上述檢測電阻變換之電壓之變化，進而具備比較上述檢測電阻變換之電壓與參照電壓之比較器。
15. 如申請專利範圍13之具備無線通訊功能之電池式電源裝置，其中上述資訊處理部為了檢測上述檢測電阻變換之電壓之變化，而比較上述檢測電阻變換之電壓與閾值電壓，且根據上述外部負載裝置而變更上述閾值電壓。
16. 如申請專利範圍13之具備無線通訊功能之電池式電源裝置，其中與上述外部負載裝置之動作相關之資訊係上述外部負載裝置之動作次數與動作時間之至少一方。
17. 如申請專利範圍13之具備無線通訊功能之電池式電源裝置，其中上述資訊處理部以上述外部負載裝置之動作次數與動作時間之至少一方達到特定閾值為契機，將表示上述外部負載裝置之動作相關之資訊的信號，發送至上述外部資訊處理裝置。
18. 如申請專利範圍13之具備無線通訊功能之電池式 電源裝置，其中上述資訊處理部係將表示上述外部負載裝置之動作相關之資訊之信號周期性地發送至上述外部資訊處理裝置。