WO2019117006A1

WO2019117006A1 - 電池形電源装置及び電源装置

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Publication number: WO2019117006A1
Application number: PCT/JP2018/044869
Authority: WO
Inventors: 小山　和宏; 顕宏岡部; 俊隆福嶋
Original assignee: ノバルス株式会社
Priority date: 2017-12-14
Filing date: 2018-12-06
Publication date: 2019-06-20
Also published as: JPWO2019117006A1

Abstract

目的は動作寿命を長くすることができる電池形電源装置及び電源装置を提供することである。　電池形電源装置１００は、電池規格に準じた形状及び寸法のハウジング１０１と、ハウジングの内側に電池１０８を収納するものであって、電池の前後端子に接触する内側正極端子１０５と内側負極端子１０６とを有する電池収納部１０２と、ハウジングの前端面に設けられ内側正極端子に接続される外側正極端子１０３と、ハウジングの後端面に設けられ内側負極端子に接続される外側負極端子１０４と、ハウジングの内部に配置され内側負極端子と外側負極端子との間又は内側正極端子と外側正極端子との間に介在されるスイッチング素子１２０と、スイッチング素子の開閉を駆動するための駆動信号を発生する駆動信号発生部１４２と、駆動信号を任意にプリセットされた１００％未満のデューティー比で発生させるために駆動信号発生部を制御する制御部１４１とを具備する。

Description

電池形電源装置及び電源装置

　本発明は、電池形電源装置及び電源装置に関する。

　特許文献１には、電動玩具等の電池駆動式機器の電池ボックスに装着可能な無線受信駆動装置が開示されている。この無線受信駆動装置は、いわゆるスイッチング電源として構成され、収容した電池と外部端子との間に介在させたトランジスタの駆動信号のデューティー比を、無線受信部を介して受信したユーザ指令に従って変化させることにより電池駆動式機器への駆動電圧を変化させて、電池駆動式機器の動作を制御することができるものである。さらに電池駆動式機器の外部スイッチに連動して無線受信部の電源供給を制御する機能を備え、電池の消耗を抑制する効果を実現している。しかしながら、無線受信駆動装置には、電池の消耗を抑制するさらなる対策が期待されている。例えば、電池を電源とする扇風機は、電池の出力が最大であるときに、送風量が最大となる。しかしながら、常に最大の出力で動いている場合、その電池の消耗が早い。一方で、電池の出力を最大にしなくても、ある程度の送風量を確保することができる。そのため、ユーザによっては、送風量を抑える代わりに、扇風機の動作時間を長くしたいという要望がある。

特開２０１５－１７７９３９号公報

　目的は、動作寿命を長くすることができる電池形電源装置及び電源装置を提供することにある。

　本実施形態に係る電池形電源装置は、電池駆動式機器の電池ボックスに装着可能な電池形電源装置であって、電池規格に準じた形状及び寸法のハウジングと、前記ハウジングの内側に電池を収納するものであって、前記収納された電池の前後端子に接触する内側正極端子と内側負極端子とを有する電池収納部と、前記ハウジングの前端面に設けられ、前記内側正極端子に接続される外側正極端子と、前記ハウジングの後端面に設けられ、前記内側負極端子に接続される外側負極端子と、前記ハウジングの内部に配置され、前記内側負極端子と前記外側負極端子との間又は前記内側正極端子と前記外側正極端子との間に介在されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子の開閉を駆動するための駆動信号を発生する駆動信号発生部と、前記駆動信号を任意にプリセットされた１００％未満のデューティー比で発生させるために前記駆動信号発生部を制御する制御部と、を具備する。

図１は、本実施形態に係る電池形電源装置の使用状態を示す図である。図２は、図１の電池形電源装置の外観を示す斜視図である。図３は、図１の電池形電源装置の内部構造を示す図である。図４は、図１の電池形電源装置の等価回路図である。図５は、図１の電池形電源装置の機能ブロック図である。図６は、図１の電池形電源装置の制御を説明するためのフローチャートである。図７は、定常動作モード時における処理の手順を示すフローチャートである。図８は、設定モード時における処理の手順を示すフローチャートである。図９は、駆動レベル１００％と駆動レベル７０％とにおける電圧降下曲線を示す図である。

　（電池形電源装置の使用状態）　
　図１に示すように、電池形電源装置１００は、単３形電池で駆動する電池駆動式機器３００の電池ボックス３２０に単独で又は他の電池と直列状態で装着される。電池駆動式機器３００は、電池式の芳香剤散布機、防虫剤散布機、扇風機、ハンドソープディスペンサー等である。ここでは、電池駆動式機器３００としてモータ３３０で駆動する芳香剤散布機を例に説明する。

　電池駆動式機器３００は、芳香剤を散布するためのファンと、伝達機構を介してファンに接続されるモータ３３０と、モータ３３０を駆動するための電力を発生する電池を収納する電池ボックス３２０と、電池ボックス３２０とモータ３３０との電気的接続をオン／オフするための外部スイッチ３１０とを備える。外部スイッチ３１０がオンされると、モータ３３０と電池ボックス３２０との電気的な接続が確保され、モータ３３０とともにファンが回転し、芳香剤が空気中に散布される。外部スイッチ３１０がオフされると、モータ３３０と電池ボックス３２０とは電気的に切断され、モータ３３０とともにファンが停止し、芳香剤の散布動作を停止する。なお、電池駆動式機器３００は、定期的に動作するものであってもよいし、外部スイッチ３１０がオンされてからオフされるまでの期間、連続的に動作するものであってもよい。さらに、ここでは図示していないが、人感センサ、温度センサ等のセンサから信号が入力されたとき、動作するものであってもよい。

　電池形電源装置１００は、無線通信機能を備え、外部情報処理装置２００と無線接続される。外部情報処理装置２００はスマートフォン、携帯電話機、タブレット端末及びラジオコントロール通信機等の通信機能及び操作パネル機能等を備えた典型的には携帯型のディジタル電子機器である。例えば、外部情報処理装置２００には、電池形電源装置１００を操作するための専用のアプリケーションソフトがインストールされており、そのアプリケーションソフトにより提供される操作画面上のユーザ操作に従って、無線接続された電池形電源装置１００に各種制御信号を送信する。電池形電源装置１００は、外部情報処理装置２００から受信した制御信号に従って、動作する。

　（電池形電源装置１００の構造）　
　図２、図３に示すように、電池形電源装置１００は、単３形の電池規格に準じた高さ及び直径の円柱体に構成される。なお、電池形電源装置１００は、単１、単２、単４形等の他の電池規格に準じた形状及び寸法で構成されてもよい。

　電池形電源装置１００は、単３形電池規格に準じた高さ及び直径の円筒形状のハウジング１０１を有する。ハウジング１０１の外側の前後端面には、単３形電池規格に準じて外側正極端子１０３と外側負極端子１０４とが装備される。電池形電源装置１００は、単４形電池（内部電池）を収納する円筒形状の電池収納部１０２を有する。電池収納部１０２の内側の前後端面の中央には、内側正極端子１０５と内側負極端子１０６としてそれぞれ導電板がそれぞれ取り付けられる。電池収納部１０２は、その円筒中心軸がハウジングの円筒中心軸に対して半径方向にオフセットされる。このオフセットにより、ハウジング１０１の内面と電池収納部１０２の外面との間にわずかなスペースが確保される。この僅かなスペースに電池形電源装置１００の各種機能を実現する電子回路基板１０９が収納される。ハウジングの中心軸に対して、電子回路基板１０９が配置された側とは反対側のハウジング周面の一部分は長円形状に切り欠かれている。この切り欠きの長さは単４形電池と同等又は若干短く、幅は単４形電池の幅より若干広い。これにより、ユーザは、この切り欠きから単４形電池を電池収納部１０２に対して挿抜することができる。

　電池収納部１０２に収納された内部電池の正極端子は内側正極端子１０５に接触し、負極端子は内側負極端子１０６に接触する。内側正極端子１０５と外側正極端子１０３とはそれぞれ外側正極端子１０３と外側負極端子１０４とにケーブル等を介して電気的に接続される。また、内側正極端子１０５と外側正極端子１０３との間には、電池形電源装置１００の各種機能を実現するための部品が実装された基板１０９が介在される。

　（回路構成）　
　電池形電源装置１００を電池ボックス３２０に装着した状態で、電池形電源装置１００の外側正極端子１０３と外側負極端子１０４とは、電池駆動式機器３００の電池ボックス３２０の正極端子と負極端子とにそれぞれ電気的に接続される。電池ボックス３２０の正極端子と負極端子との間には、外部スイッチ３１０及びモータ３３０が接続される。

　図４に示すように、本実施形態に係る電池形電源装置１００の回路は、スイッチング素子１２０、ＲＦＩＣ１４０、ＤＣＤＣコンバータ１３０、インバータ１２３、プルアップ抵抗１２４、１２５を有する。これら電子部品は基板１０９に実装される。

　スイッチング素子１２０は、電池形電源装置１００の内部電池１０８の出力のオン／オフを切り替えるスイッチング素子として機能する。スイッチング素子１２０は、ＲＦＩＣ１４０からのゲート制御信号により印加される電圧（ゲート電圧）により、そのオン／オフが制御される。具体的には、スイッチング素子１２０は、典型的にはＰチャンネルＭＯＳＦＥＴであり、電池形電源装置１００の内側正極端子１０５と外側正極端子１０３との間に介在される。スイッチング素子１２０のソース端子は、内側正極端子１０５に接続される。スイッチング素子１２０のドレイン端子は、外側正極端子１０３に接続される。スイッチング素子１２０のゲート端子は、後述のＲＦＩＣ１４０のＯＵＴＰＵＴ端子に接続される。スイッチング素子１２０のゲート端子は、プルアップ抵抗１２５を介して内側正極端子１０５にも接続される。これにより、外部スイッチ３１０がオフ状態であっても、スイッチング素子１２０のゲート端子をハイレベルで安定させることができ、スイッチング素子１２０をオフ状態で維持することができる。

　ゲート電圧がしきい値電圧Ｖthより低いとき（ＰＷＭ信号（ゲート制御信号）がローレベル）、ソース・ドレイン間にチャネルが形成され、最大ドレイン電流が流れる。この状態はスイッチング素子１２０がオン状態である。スイッチング素子１２０がオンされると、電池形電源装置１００の外側正極端子１０３と内側正極端子１０５との間が導通し、内部電池１０８からモータ３３０に電流が供給される。一方、ゲート電圧がしきい値電圧Ｖthよりも高い場合（ＰＷＭ信号（ゲート制御信号）がハイレベル）、ソース・ドレイン間にドレイン電流が流れない。この状態はスイッチング素子１２０がオフ状態である。スイッチング素子１２０がオフされると、電池形電源装置１００の外側正極端子１０３と外側負極端子１０４との間が遮断される。これにより、電池駆動式機器３００の外部スイッチ３１０がオン状態であっても、電池形電源装置１００の内部回路が遮断されているため、モータ３３０は駆動しない。

　なお、スイッチング素子１２０は、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴであってもよく、その場合、回路上、内側負極端子１０６と外側負極端子１０４との間に介在される。スイッチング素子１２０がＰチャンネルＭＯＳＦＥＴのとき、本実施形態における説明におけるローレベル／ハイレベルはハイレベル／ローレベルにそれぞれ読み替えられる。また、スイッチング素子１２０は、バイポーラトランジスタであってもよく、その場合以下の説明においてゲート制御信号はベース制御信号に読み替えられる。

　ＤＣＤＣコンバータ１３０は、外部スイッチ３１０がオンされたことを検知して、内部電池１０８の電池電圧Ｖccを用いて内部回路動作用の例えば３．０Ｖの電源電圧Ｖddを発生する。ＤＣＤＣコンバータ１３０により発生された電源電圧は、後述のＲＦＩＣ１４０に印加される。ＲＦＩＣ１４０はＤＣＤＣコンバータ１３０により発生された電源電圧Ｖddで駆動される。ただしＲＦＩＣ１４０が電池電圧、例えば１．５Ｖ以下で動作するならＤＣＤＣコンバータ１３０は必要ない。具体的には、ＤＣＤＣコンバータ１３０のＶｃｃ端子は、内側正極端子１０５に接続される。ＤＣＤＣコンバータ１３０のＯＵＴＰＵＴ端子は、ＲＦＩＣ１４０のＶｄｄ端子に接続される。ＤＣＤＣコンバータ１３０のＥＮ端子はインバータ１２３を介して外側正極端子１０３とスイッチング素子１２０のドレイン端子との間の接続ノードに接続される。インバータ１２３は、入力信号を反転して出力する。また、ＤＣＤＣコンバータ１３０の入力段にインバータ１２３を配置することで、モータ３３０に発生する逆起電圧によるＤＣＤＣコンバータ１３０の破壊等を回避することができる。ＤＣＤＣコンバータ１３０は、ＥＮ端子にハイレベルの電圧が印加されている場合において駆動し、ローレベルの電圧が印加されている場合において駆動しないように設定されている。上記の構成によれば、外部スイッチ３１０がオンされたのを契機にＤＣＤＣコンバータ１３０は駆動し、外部スイッチ３１０がオフされたの契機にＤＣＤＣコンバータ１３０は停止する。なお、インバータ１２３の入力端子は、プルアップ抵抗１２４を介して内側正極端子１０５に接続される。これにより、外部スイッチ３１０がオフ状態であっても、ＤＣＤＣコンバータ１３０のＥＮ端子をローレベルで安定させることができる。

　ＲＦＩＣ１４０は、電池形電源装置１００の各種機能を実現する回路である。ＲＦＩＣ１４０は、機能上、無線通信部１４３、デューティー比決定部１４４、デューティー比記憶部１４５、駆動信号発生部１４２、及び制御部１４１等を備える。　
　無線通信部１４３は、制御部１４１の制御に従って、ＡＮＴ端子に接続された無線通信用アンテナ１２７を介して外部情報処理装置２００と無線通信を行う。無線通信方式としては、典型的には、Bluetooth(登録商標)が採用される。しかしながら、無線通信方式として、赤外線、ＷｉＦｉ等の他の無線通信方式を用いることができる。具体的には、無線通信部１４３は、外部情報処理装置２００から駆動レベルを表すコード無線信号や動作モードを設定モードに移行するトリガ信号を受信する。駆動レベルは、例えば０％から１００％までの割合のうち、ユーザが外部情報処理装置２００を操作して選択した値である。

　デューティー比決定部１４４は、受信した駆動レベルに従って、スイッチング素子１２０に供給されるＰＷＭ（パルス幅信号変調）信号のデューティー比を決定する。本実施形態では、スイッチング素子としてＰチャンネルＭＯＳＦＥＴを用いているため、駆動レベルが０％の場合において、デューティー比決定部１４４は、デューティー比を１００％（ハイレベルのみ）に決定する。駆動レベルが１００％の場合において、デューティー比決定部１４４は、デューティー比を０％（ローレベルのみ）に決定する。駆動レベルが５０％の場合において、デューティー比決定部１４４は、デューティー比を５０％に決定する。上記のようなデューティー比の決定処理によれば、駆動レベル０％のときに、モータ３３０に印加される電圧は０Ｖであるように、駆動レベルが低いとモータ３３０が動作しない。したがって、モータ３３０の終止電圧に対応するデューティー比を駆動レベル０％に対応させてもよい。これにより、例えば駆動レベル０％の場合において、デューティー比は５０％に決定され、駆動レベル５０％の場合において、デューティー比は７５％に決定される。

　デューティー比記憶部１４５は、不揮発性メモリ（フラッシュメモリ）で構成される。デューティー比記憶部１４５には、デューティー比のプリセット値が記憶される。このプリセット値は、工場出荷時において、典型的には０％、つまりスイッチング素子１２０がオンした状態で、内部電池１０８の出力が最大となるように設定されているが、ユーザにより変更することができる。デューティー比のプリセット値の変更は、後述の設定モードにおいて適宜行うことができる。しかし、定常動作モードにおいて、プリセット値の変更は行うことができず、固定される。なお、電池形電源装置１００で保持するデータは、デューティー比ではなく、デューティー比に関連する他のデータ、例えば駆動レベルであってもよい。なお、本実施形態では、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴを用いているため、工場出荷時において、デューティー比のプリセット値は０％に設定されているとしたが、例えば、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴを用いた場合、工場出荷時において、デューティー比のプリセット値は１００％に設定される。

　駆動信号発生部１４２は、制御部１４１の制御に従って、デューティー比記憶部１４５に記憶されたデューティー比に応じたＰＷＭ信号を発生する。駆動信号発生部１４２により発生されたＰＷＭ信号はスイッチング素子１２０にゲート制御信号として入力される。

　制御部１４１は、電池形電源装置１００を統括して制御する。制御部１４１は、外部情報処理装置２００から受信した駆動レベルに従ってデューティー比のプリセット値を変更可能な設定モードと、デューティー比のプリセット値が固定される定常動作モードとを備える。設定モードにおいて、制御部１４１は、外部情報処理装置２００からの指示に従ってＰＷＭ信号のデューティー比を変更させるために駆動信号発生部１４２等を制御する。同様に、定常動作モードにおいて、ＰＷＭ信号を任意にプリセットされたデューティー比で発生させるために駆動信号発生部１４２等を制御する。

　（電池形電源装置１００の動作モード）　
　電池形電源装置１００は、２つの動作モードを備える。以下、制御部１４１によるモード制御について説明する。図６に示すように、電池形電源装置１００が電池ボックス３２０に装着され、外部スイッチ３１０がオンされる（ステップＳ１１、Ｙｅｓ）。外部スイッチ３１０がオンされたのを契機に、制御部１４１は、無線通信部１４３により、Bluetooth(登録商標)がオンされ、無線通信用アンテナ１２７を介して外部情報処理装置２００との間で所定手順で接続操作を実行して、接続を完了させる（ステップＳ１２）。

　制御部１４１は、外部情報処理装置２００から設定モードへの移行トリガの受信したとき（ステップＳ１３、Ｙｅｓ）、動作モードを設定モードにセットする（ステップＳ１４）。制御部１４１は、設定モードが終了したとき、無線通信部１４３によりBluetooth(登録商標)をオフし（ステップＳ１６）、動作モードを定常動作モードにセットする（ステップＳ１７）。

　一方、制御部１４１は、外部情報処理装置２００から設定モードへの移行トリガの受信がないとき（ステップＳ１３、Ｎｏ）、Bluetooth(登録商標)をオンしてから所定時間が経過するまで待機する（ステップＳ１５、Ｎｏ）。制御部１４１は、Bluetooth(登録商標)をオンしてから所定時間が経過したとき（ステップＳ１５、Ｙｅｓ）、無線通信部１４３によりBluetooth(登録商標)をオフし（ステップＳ１６）、動作モードを定常動作モードにセットする（ステップＳ１７）。制御部１４１は、外部スイッチ３１０がオフされるまで定常動作モードで各部を制御し（ステップＳ１８、Ｎｏ）、外部スイッチ３１０がオフされたとき、その制御を終了する（ステップＳ１８、Ｙｅｓ）。

　（定常動作モード）　
　電池形電源装置１００の動作モードが定常動作モードに設定されると、制御部１４１は、駆動信号発生部１４２を制御し、デューティー比記憶部１４５からデューティー比のプリセット値を読み出し（ステップＳ２１）、読み出したプリセット値に応じたＰＷＭ信号を発生させる。

　（設定モード）　
　電池形電源装置１００の動作モードが設定モードに設定されると、制御部１４１は以下の手順で各部を制御する。すなわち、制御部１４１は、無線通信部１４３を制御し、外部情報処理装置２００から駆動レベルを受信する（ステップＳ３１）。制御部１４１は、デューティー比決定部１４４を制御し、受信した駆動レベルに応じたデューティー比を決定する（ステップＳ３２）。制御部１４１は、駆動信号発生部１４２を制御し、決定したデューティー比のＰＷＭ信号を出力する（ステップＳ３３）。ステップＳ３１乃至ステップＳ３３までの処理は、外部情報処理装置２００に表示された操作画面上のユーザの特定の操作、例えば、設定ボタンがタップされるまでの期間、繰り返し実行される（ステップＳ３４、Ｎｏ）。外部情報処理装置２００は、操作画面上の設定ボタンがタップされたことに従って、プリセットが完了したことを表すプリセット完了信号を電池形電源装置１００に送信する。制御部１４１は、設定完了信号を受信したとき（ステップＳ３４、Ｙｅｓ）、制御部１４１は、デューティー比記憶部１４５を制御し、デューティー比記憶部１４５に最新のデューティー比をプリセット値として記憶させる（ステップＳ３５）。なお、ステップＳ３１において、外部情報処理装置２００からの駆動レベルの受信が所定期間なかったとき、制御部１４１は、ステップＳ３５の処理に移行するようにしてもよい。

　本実施形態に係る電池形電源装置１００は、動作モードとして上記の設定モードを備えることで、ユーザは、実際に電池駆動式機器３００の動作を確認しながら、好みの駆動レベルを調整することができる。例えば、芳香剤散布機は、内部電池１０８の出力が高い、つまりモータ３３０の回転数が多いほど、芳香剤の散布量が多い。そのため、ユーザは、芳香剤の散布量を好みの量、または最低限必要な量になるように、駆動レベルを変化させることができる。

　本実施形態に係る電池形電源装置１００によれば、以下の効果が発揮される。すなわち、駆動レベルが１００％、すなわち、スイッチング素子１２０が開いた状態で電池形電源装置１００が動作し続けた場合、図９に示す一点破線のグラフに示すように、内部電池１０８の電池電圧は、時間経過とともに低下し、電池電圧が終止電圧に達したときに電池駆動式機器３００は停止する。この電圧降下曲線は、一般的な電池を電池駆動式機器３００に装着した場合も同様である。

　一方、駆動レベルが７０％、すなわち、スイッチング素子１２０が駆動レベル７０％に対応するデューティー比に従って開閉している状態で、電池形電源装置１００が動作し続けた場合、図９に示す実線のグラフに示すように、内部電池１０８の電池電圧は、時間経過とともに低下するが、単位時間あたりの電池電圧の低下は、駆動レベルが１００％である一点破線のグラフに比べて小さく、電池電圧が終止電圧に達するまでの時間を長くすることができる。すなわち、定常動作しているとき、任意にプリセットされた１００％未満のデューティー比（駆動レベル）で固定することにより、駆動レベル１００％で動作させた場合に比べて、電池駆動式機器３００の動作時間を長くすることができる。

　本実施形態では、工場出荷時において、デューティー比のプリセット値が０％（駆動レベルが１００％）、つまり、スイッチング素子１２０が常にオンした状態で、内部電池１０８の出力が最大となるように設定されているとした。しかしながら、電池形電源装置１００を装着する電池駆動式機器３００が分かっており、さらに駆動レベルも分かっている場合などにおいて、電池形電源装置１００は、工場出荷時において、駆動レベルが９９％未満になるようにデューティー比がプリセットされていてもよい。この場合、本実施形態に係る電池形電源装置１００は、無線通信機能を必ずしも備えていなくてもよく、スイッチ３１０のオンしたとき、プリセットされたデューティー比でＰＷＭ信号を発生する。

　また、本実施形態に係る電池形電源装置１００は、デューティー比のプリセット値の設定変更が可能な設定モードとデューティー比をプリセット値に固定した状態で定常動作させる定常動作モードとを備える。つまり、いつでも外部情報処理装置２００と通信できるのではなく、外部情報処理装置２００と通信できるタイミングを設定モードに限定した。電池形電源装置１００を装着する電池駆動式機器３００は、定常動作モードで動作する時間が設定モードで動作する時間に比べて長いことから、定常動作モードにおいて通信機能をオフすることは、無線通信の待機状態に必要な電力を削減し、電池駆動式機器３００の動作時間を長くする効果を発揮する。

　また、本実施形態に係る電池形電源装置１００は、外部スイッチ３１０がオンされ、外部情報処理装置２００から設定モードへの移行トリガを受信したとき、設定モードに移行するが、設定モードに移行できる回数を限定してもよい。例えば、駆動レベルの調整を１回済ませてしまえばよい場合も考えられ、この場合、設定モードに移行できる回数は最初の１回に限定してもよいかもしれない。設定モードのセット回数を保持しておき、設定モードのセット回数が規定の回数に達している場合、外部スイッチ３１０がオンされても、電池形電源装置１００の通信機能をオフ状態で維持することができ、わずかだが電池形電源装置１００の内部電池１０８の消費電力を低減することができる。

　なお、本実施形態では、電池駆動式機器３００はその動作のオン／オフを切り替えるスイッチ３１０を備えるものとして説明したが、スイッチ３１０がなく、電池ボックス３２０への電池の挿抜によってその動作のオン／オフが切り替わるものであってもよい。この場合、上記説明において、外部スイッチ３１０のオン／オフは、電池ボックス３２０への電池形電源装置１００の挿抜に置き換えることができる。

　なお、上述では、電池形電源装置１００はその内部に単4形電池等の電池を収容する電池ボックスを備える。本実施形態のコンセプトは電池内蔵タイプの電源装置を含んでいる。この電源装置は典型的には電気自動車に搭載されるバッテリーに適用される。このバッテリーはリチウムイオンタイプ等の二次電池を内蔵する。ハウジングにはその表面に露出するよう外側正極端子が設けられ、外側正極端子は内蔵電池の正極端子に接続される。同様にハウジングにはその表面に露出するよう外側負極端子が設けられ、外側負極端子は内蔵電池の負極端子に接続される。ハウジングと内蔵電池との間のスペースには、電子回路基板が設置される。電子回路基板には、内蔵電池の負極端子と外側負極端子とを接続する配線、内蔵電池の正極端子と外側正極端子とを接続する配線、これらいずれかの配線に介在されるスイッチング素子、スイッチング素子の開閉を駆動するための駆動信号を発生する駆動信号発生部、プリセットされた１００％未満のデューティー比で駆動信号を発生させるために駆動信号発生部を制御する制御部が実装される。電子回路基板には、ハウジングに配置されたアンテナを介して外部情報処理装置と通信する通信部が実装される。通信部は外部情報処理装置からアンテナを介してコマンドを受信する。外部情報処理装置からのコマンドに従って、プリセットされたデューティー比は任意に変更されることができる。さらに電子回路基板には、内蔵電池の起電力を検出する検出部が実装される。制御部は、検出部で検出された内蔵電池の起電力に基づいてデューティー比を変更する機能を装備することができる。内蔵電池の起電力に追従してデューティー比を変更することにより、内蔵電池の起電力よりも低い出力電圧を安定的に発生させることにより、二次電池の使用期間を延長させることができる。通常、当該バッテリーは複数のセルからなる。複数のセルに対して複数の電子回路基板がそれぞれ配置される。セルの起電力はバラツキがある。セルごとにデューティー比を調整することにより、出力電圧をセル間で均一化させる事ができる。

　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

　１００…電池形電源装置、２００…外部情報処理装置、３００…電池駆動式機器、３１０…外部スイッチ、３２０…電池ボックス、３３０…モータ。

Claims

　電池駆動式機器の電池ボックスに装着可能な電池形電源装置であって、
　電池規格に準じた形状及び寸法のハウジングと、
　前記ハウジングの内側に電池を収納するものであって、前記収納された電池の前後端子に接触する内側正極端子と内側負極端子とを有する電池収納部と、
　前記ハウジングの前端面に設けられ、前記内側正極端子に接続される外側正極端子と、
　前記ハウジングの後端面に設けられ、前記内側負極端子に接続される外側負極端子と、
　前記ハウジングの内部に配置され、前記内側負極端子と前記外側負極端子との間又は前記内側正極端子と前記外側正極端子との間に介在されるスイッチング素子と、
　前記スイッチング素子の開閉を駆動するための駆動信号を発生する駆動信号発生部と、
　前記駆動信号を任意にプリセットされた１００％未満のデューティー比で発生させるために前記駆動信号発生部を制御する制御部と、
　を具備することを特徴とする電池形電源装置。
　前記電池駆動式機器に装備された電源スイッチのオン／オフを検出するスイッチ検出部をさらに備え、
　前記スイッチ検出部が前記電源スイッチのオンを検出したとき、前記制御部は前記駆動信号を前記プリセットされたデューティー比で発生させるために前記駆動信号発生部を制御することを特徴とする請求項１記載の電池形電源装置。
　前記制御部は、外部情報処理装置からの指示に従って前記駆動信号のデューティー比を変更させるために前記駆動信号発生部を制御する設定モードを有することを特徴とする請求項１記載の電池形電源装置。
　前記電池駆動式機器に装備された電源スイッチのオン／オフを検出するスイッチ検出部をさらに備え、
　前記スイッチ検出部が前記電源スイッチのオンを検出したとき、前記制御部は前記設定モードを起動させることを特徴とする請求項３記載の電池形電源装置。
　前記制御部は、前記外部情報処理装置から前記デューティー比のプリセット完了指示を受信するまで前記設定モードを維持することを特徴とする請求項３記載の電池形電源装置。
　前記制御部は、前記設定モードを所定時間維持することを特徴とする請求項３記載の電池形電源装置。
　ハウジングと、
　前記ハウジングに収容される電池と、
　前記ハウジングに設けられ、前記電池の正極端子に接続される外側正極端子と、
　前記ハウジングに設けられ、前記電池の負極端子に接続される外側負極端子と、
　前記負極端子と前記外側負極端子との間又は前記正極端子と前記外側正極端子との間に介在されるスイッチング素子と、
　前記スイッチング素子の開閉を駆動するための駆動信号を発生する駆動信号発生部と、
　前記駆動信号をプリセットされた１００％未満のデューティー比で発生させるために前記駆動信号発生部を制御する制御部とを具備することを特徴とする電源装置。