JP3576387B2 - 半導体回路および同回路を備えた移動体識別装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、リチウム電池を内蔵した半導体回路および同回路を備えた移動体識別装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
移動体識別装置は、無線媒体を用いて質問器から応答器のメモリの読み出しや書き込みを非接触で行う装置である。移動体識別装置の製品としては、サテライトIDプレートシステムが既に商品化されている。具体的には、例えば質問器が応答器のメモリ上に格納されている任意領域のデータを読み出す場合、質問器は読み出しコマンドを送信し、本コマンドを受信した応答器はコマンドの内容に従い内蔵メモリからデータを引き出し、レスポンスにデータを入れて返送するという通信を行う。
【0003】
移動体識別装置の応答器では、内蔵されているリチウム電池の寿命を長くするために、動作待機状態のときは、CPUの動作を停止してスリープモードに遷移している。スリープモードでは、非常に小さい数μAという消費電流を流すことでメモリバックアップのみを行っている。一方、通信処理を行うときは、スリープモードのCPUがアクティブモードになるため、メモリバックアップ時の数百〜数千倍の電流(例えば、十数mAという電流)を流してCPUおよび周辺回路を駆動している。
【0004】
応答器に内蔵されるリチウム電池は、消費電流や温度などの使用条件により、時間の経過とともにリチウム電池内部に化成皮膜が発生し、電池の内部抵抗が増加するという特性をもっている。内部抵抗が増加すると、電池残量は十分にあるにも拘わらず電池の端子間電圧が低下するため、正常な電源として機能しなくなる。
【0005】
常時CPUを駆動していると、化成皮膜は発生しないが、応答器の電池寿命が極端に短くなる。電池の寿命が尽きたものは、当然、電池を交換しなければ製品として機能せず、これを商品として販売することはできない。
【0006】
従って、日常(例えば、毎日)、質問器と応答器とが通信するシステムの場合は、応答器では化成皮膜が発生しないが、電池の寿命は短くなってしまう。
【0007】
また、応答器を長期間使用しなかった場合、あるいは、質問器と応答器とがめったに通信しないシステムの場合、応答器に化成皮膜による電池電圧低下が起こる。この結果、このような応答器を使用しようとしても、使用開始時に電池電圧が低下しているという警告が出る。
【0008】
応答器には、電池が交換できるタイプのものと、電池と回路とをすべて樹脂でモールドしてしまうタイプのものとがある。モールドされた電池と回路とは樹脂製のキャビネットの中に一体で成形されるので、電池を取り出すことができない。従って、一度内蔵電池の電圧が低下してしまうと電池の電圧を正常に戻すことはほとんど不可能である。
【0009】
唯一の方法としては、質問器から、数時間にわたり連続してコマンドを送信する方法がある。応答器のCPUが絶えず起動している状態であれば、化成皮膜は消滅する。しかし、このような動作をさせるには、1個の応答器につき数時間という時間が必要なことから、応答器の個数が多い場合には、膨大な作業時間が必要となる。
【0010】
また、キャビネットを破壊して内蔵されている電池を交換し、再び樹脂でモールドする方法もあるが、コスト面から考えると非常に費用がかかり、非現実的な方法といえる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
さらに、従来の移動体識別装置の応答器では次のような問題があった。
【0012】
図4は、従来の移動体識別装置の応答器に内蔵したリチウム電池の電圧変化を示す。
【0013】
化成皮膜が発生したリチウム電池を内蔵した応答器では、電圧が下降しており、正常電圧値V0から内部抵抗の電圧降下分ΔVだけ低下した電圧(V0−ΔV)になっている。
【0014】
CPUがスリープモード(1)からアクティブモード(2)になった直後、一瞬ピーク的に電圧が大幅に低下し、図4に示されるように、電圧は瞬間最低電圧V1になる。その後電圧は徐々に回復して、最終的には正常電圧値V0から内部抵抗の電圧降下分ΔVだけ低下した電圧(V0−ΔV)に落ち着く。
【0015】
アクティブモード(2)になったCPUは、瞬間最低電圧V1を含む低電圧で動作することになる。従って、応答器からのコマンドによって通信毎に行うリチウム電池の電圧チェック時に、電池残量が十分あるにも拘わらず、電池が無くなりつつあるとの判断がなされ、電池電圧低下警告が出てしまう。
【0016】
化成皮膜による電池電位の低下に加えて、CPUがアクティブモードになった直後のさらなる電圧低下によって、電池の残量が十分であっても、応答器が誤動作してしまう。
【0017】
そこで現状では、電池の交換が不可能な場合、電池電圧低下警告を無視して使用を続けるという方法か、あるいは応答器そのものを交換するという方法か、のいずれか1つしかとるべき方法はない。当然のことながら、電池電圧低下警告を無視して使用を続ける場合は、製造年月日や稼動積算時間に基づいて、電池の残容量には何ら問題はなく、ただ化成皮膜により電圧降下を起こしているだけであると判断できる場合に限られる。
【0018】
本発明は、従来の移動体識別装置の応答器を改良して、上述のような問題点を取り除き、質問器からコマンドを入力することで活性化電流の放電を行い、内蔵されたリチウム電池をリフレッシュして、電池の電圧を簡単に元に戻すことが可能な半導体回路を提供することを目的としている。
【0019】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体回路は、リチウム電池を内蔵した半導体回路であって、前記半導体回路の外部から放電開始コマンドを受信する通信回路と、前記放電開始コマンドに応答して、前記リチウム電池の活性化電流の放電を制御する制御回路とを備え、該通信回路は、該制御回路による該活性化電流の放電中に、放電開始コマンドを受信した場合、該放電開始コマンドに応答して、該リチウム電池の活性化電流が放電中であることを示すレスポンスを返信し、これにより、上記目的が達成される。
前記通信回路は、前記放電開始コマンドに応答して、放電開始レスポンスを返信してもよい。
前記制御回路は、前記リチウム電池の端子間の負荷を制御することにより、前記活性化電流の放電を制御してもよい。
前記制御回路は、前記リチウム電池の端子間の電圧が所定の閾値を越えてから前記リチウム電池の活性化電流が放電する時間をタイマーによって時間制限することにより、前記活性化電流の放電を制御してもよい。
前記制御回路は、前記活性化電流の放電中に、前記放電開始コマンド以外のコマンドに対応する通信処理を制御してもよい。
本発明の移動体識別装置は、質問器と、前記質問器からのコマンドに応答してレスポンスを返信する応答器とを備えた移動体識別装置であって、前記応答器は、リチウム電池と、前記質問器からの放電開始コマンドを受信する通信回路と、前記放電開始コマンドに応答して、前記リチウム電池の活性化電流の放電を制御する制御回路とを備え、該通信回路は、該制御回路による該活性化電流の放電中に、放電開始コマンドを受信した場合、該放電開始コマンドに応答して、該リチウム電池の活性化電流が放電中であることを示すレスポンスを返信し、これにより、上記目的が達成される。
【0025】
以下、作用について説明する。
【0026】
上記のように構成された半導体回路によれば、移動体識別装置の応答器に内蔵されているリチウム電池が化成皮膜の発生によって電圧低下を起こした場合、質問器からコマンドを送信することで電池を取り出すことなく簡単に電池電圧を正常に戻すことができる。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【0028】
図1は、本発明の移動体識別装置の構成を示す。
【0029】
移動体識別装置は、質問器2と、質問器2からのコマンドに応答してレスポンスを返信する応答器1とを備えている。
【0030】
質問器2と応答器1との間では、非接触の通信が行われる。
【0031】
応答器1は、リチウム電池(図1には示されていない。図2参照)60と、質問器2からの放電開始コマンドを受信する通信回路10と、放電開始コマンドに応答して、リチウム電池60の活性化電流の放電を制御する制御回路30とを備えている。応答器1は、メモリ20をさらに備えている。
【0032】
通信回路10は、質問器2から送信されたコマンドを受信する。制御回路30は、通信回路10から送られたコマンドに基づいてメモリ20に格納されているデータを読み出し、通信回路10から送信する。送信された信号は、質問器2の通信回路301で受信される。
【0033】
IDコントローラ32を介してパソコンなどの上位装置33と、質問器2とを接続することができる。つまり、パソコンなどの上位装置33は、IDコントローラ32を介して質問器2を制御することができる。
【0034】
質問器2の制御回路302は、通信回路301を制御する。例えば、制御回路302が、IDコントローラ32を介して伝送される信号に基づいて通信回路301を制御してもよい。また、通信回路301で受信した信号は、制御回路302に入力される。
【0035】
質問器2が応答器1のメモリ20上に格納されている任意領域のデータを読み出す場合、質問器2は読み出しコマンドを送信する。応答器1が読み出しコマンドを受信すると、このコマンドは通信回路10を介して制御回路30へ送られ、制御回路30は読み出しコマンドの内容に従って、内蔵メモリ20からデータを読み出す。制御回路30は、読み出したデータを通信回路10へ送り、通信回路10は、データを質問器2へ送信する。
【0036】
図2は、本発明の応答器1の構成をさらに詳細に示す。
【0037】
応答器1は、半導体回路である。本発明は、応答器以外の半導体回路にも適用され得る。
【0038】
応答器1は、リチウム電池60を内蔵している。応答器1は、応答器1の外部から放電開始コマンドを受信する通信回路10と、放電開始コマンドに応答して、リチウム電池60の活性化電流の放電を制御するCPU30とを備えている。
【0039】
通信回路10は、質問器(図2には示されていない。図1参照)2からの放電開始コマンドを受信する。さらに、通信回路10は、放電開始コマンドに応答して、放電開始レスポンスを返信する。通信回路10が質問器2からの放電開始コマンドを受信することで、質問器2からリチウム電池60の放電を制御できる。
【0040】
応答器1は、放電用負荷40をさらに備えている。CPU30は、リチウム電池60の端子間の負荷(放電用負荷)40を制御することにより、活性化電流の放電を制御する。
【0041】
CPU30は、リチウム電池60の端子間の電圧とタイマーによる時間管理に基づいて、活性化電流の放電を制御する。
【0042】
応答器1は、メモリ20をさらに備えている。CPU30は、メモリ20のデータを処理する。
【0043】
CPU30は、活性化電流の放電中に、放電開始コマンド以外のコマンドに対応する通信処理を制御することができる。例えば、CPU30は、放電用負荷40を制御して活性化電流の放電中に、メモリ20のデータを処理することができる。
【0044】
応答器1は、リチウム電池60の電圧を測定する電池電圧検出部50をさらに備えている。通信回路10は、電池電圧検出部50からの出力をデータとして伝送する。電池電圧検出部50からデータが出力されると、データはCPU30へ送られる。CPU30は、電池電圧検出部50から送られたデータに基づいて、放電用負荷40を制御し、これと並行して、電池電圧検出部50からのデータを処理し、通信回路10の変調部103へ伝送する。
【0045】
通信回路10は、復調部101と受信アンプ部102と変調部103とを備えている。復調部101は、受信したコマンドを復調し、復調したコマンドを受信アンプ部102へ送る。受信アンプ部102は、コマンドを増幅して出力する。変調部103は、データ処理回路30で処理したデータを変調し、変調した信号を移動体識別装置の質問器2へ送信することができる。
【0046】
通信回路10は、復調部101の動作によって放電開始コマンドに応答して、変調部103の動作によって放電開始レスポンスを返信することができる。
【0047】
図1と図2とを参照しながら、移動体識別装置の質問器2および応答器1の動作を説明する。
【0048】
質問器2の通信回路301からコマンドを送信すると、応答器1の通信回路10は、このコマンドを受信する。応答器1の復調部101は、受信したコマンドを復調し、受信アンプ部102へ送る。受信アンプ部102で増幅されたコマンドは、CPU30へ送られる。CPU30は、コマンドに基づいて放電用負荷40を制御する。放電用負荷40を制御しながら、リチウム電池60の放電が実行される。
【0049】
放電開始コマンドを質問器2から送信することで、移動体識別装置の質問器2から移動体識別装置の応答器1内のリチウム電池60の放電を制御することができる。
【0050】
図3は、図2に示される応答器1における、リチウム電池60を放電させるステップを示す。
【0051】
以下、図2と図3とを参照して、CPU30の動作を説明する。
【0052】
質問器(図2、図3には示されていない。図1参照)2が、応答器1に対して何らかのコマンドを送信すると、応答器1のCPU30は、CPU起動割り込み状態201になる。CPU起動割り込み状態201を経た応答器1は、コマンド受信待機状態202になる。次にコマンド受信待機状態202のまま一定の時間が経過した(受信待機時間オーバー)か否かを判定する状態203になる。このまま、一定時間コマンドが受信されなければ、CPUスリープ遷移状態207に移り、CPU30はスリープモードになる。
【0053】
コマンド受信待機状態202のときに、質問器2からコマンドが送信されると、コマンドは復調部101で復調され、受信アンプ部102で増幅される。
【0054】
復調されたコマンドが受信アンプ部102からCPU30へ伝送されると、コマンドを正常に受信したかどうかを判定する状態204になる。コマンドが正常に受信されると、コマンドが放電開始コマンドか否かを判定する状態205に移る。コマンドが正常に受信されなければ、コマンド受信待機状態202に戻る。
【0055】
コマンドが放電開始コマンドか否かを判定する状態205で、放電開始コマンドではないと判定された場合、そのコマンドに従った従来の処理が行われる状態206になり、CPU30はコマンドに基づいた処理を実行する。処理が終わった後は、CPUスリープ遷移状態207に移り、CPU30はスリープモードになる。
【0056】
コマンドが放電開始コマンドか否かを判定する状態205で、放電開始コマンドであると判定された場合、放電開始レスポンスを送信する状態208になり、通信回路10を介して応答器1から質問器2へ放電開始レスポンスが信号として送信される。この後、活性化電流放電開始状態209になり、リチウム電池60の放電が開始される。
【0057】
応答器1は、質問器2からのコマンドに応答してレスポンスを返信する。具体的には、質問器2が、応答器1に対して放電開始コマンドを送信すると、放電開始コマンドを受信した応答器1は、リチウム電池60の放電に先だって放電開始レスポンスを質問器2へ送信する。
【0058】
CPU30は、リチウム電池60の端子間の負荷40を制御することにより、活性化電流の放電を制御する。CPU30の制御に基づいて、リチウム電池60の端子間の負荷40を増加させ、化成皮膜を消滅させることができる程度の規定の電流を流す。このときの負荷40としては、CPU30をアクティブモードにすることでCPU30自体を負荷とする方法でもよく、抵抗(図示せず)を備える放電用負荷40をリチウム電池60の端子間に接続して負荷とするという方法でもよい。
【0059】
活性化電流放電開始状態209の後に、コマンド受信待機状態210になる。この後、電池電圧測定によるタイマー調整制御をする状態211に移る。電池電圧検出部50によってリチウム電池60の電圧を測定した結果に基づいて、CPU30は、タイマーを調整制御する。
【0060】
このように、CPU30は、リチウム電池60の端子間の電圧とタイマーによる時間管理に基づいて、活性化電流の放電を制御する。具体的には、化成皮膜の消滅に必要な放電量をリチウム電池60に流すまで、CPU30によってタイマーを動作させ、これにより時間を管理しながらリチウム電池60の放電を行う。放電時間は単純にコマンドを受信してから一定時間と定めるのではなく、タイマーを使用している状態で放電を行いながら、リチウム電池60の電圧もチェックする。電池電圧低下の警告が出される閾値を超えて、リチウム電池60の電圧が上昇すると、CPU30は、さらにタイマーによる時間制限を設けて、最小限度の放電を実施する。つまり、不必要な放電を行うことなく、リチウム電池60の消耗を最小限度に抑える程度に放電を実行することで、放電が不十分で電池電圧低下の警告が短時間で再度出されるのを防ぐようにする。
【0061】
この後、電池電圧測定結果と経過時間とに基づいて、放電完了か否かを判定する状態212に移る。応答器1の内蔵リチウム電池60の放電が完了した場合は、CPUスリープ遷移状態207に移り、CPU30はスリープモードになり、通常のスタンバイ状態に戻る。
【0062】
放電が完了していない場合、CPU30は、リチウム電池60の放電を実行しながら、コマンド受信待機を続ける。コマンドを受信した場合、上述のように、受信アンプ部102からCPU30へコマンドが伝送される。この後、コマンドを正常に受信したか否かを判定する状態213に移り、正常に受信できた場合は、放電開始コマンドか否かを判定する状態214に移る。コマンドが正常に受信できなかった場合、コマンド受信待機状態210に戻り、CPU30は、再びコマンドの入力を待機する。
【0063】
放電開始コマンドか否かを判定する状態214で、入力されたコマンドが放電開始コマンドであると判定された場合には、放電実行中を示すレスポンスを送信する状態216になり、CPU30は、通信回路10を介して放電実行中を示すレスポンスを質問器2へ送信する。レスポンスの送信後は、再び、コマンド受信待機状態210へ戻る。
【0064】
放電開始コマンドか否かを判定する状態214で、入力されたコマンドが放電開始コマンドではないと判定された場合には、従来の処理をする状態215になり、CPU30は、入力されたコマンドに基づいた通常の処理を実行する。処理の実行後は、再び、コマンド受信待機状態210へ戻る。
【0065】
CPU30は、活性化電流の放電中に、放電開始コマンド以外のコマンドに対応する通信処理を制御することができる。つまり、コマンド受信待機状態210から従来の処理215までの状態は、コマンド受信待機状態202から従来の処理206までの状態と異なり、リチウム電池60の放電をしながら、CPU30が他の処理をすることもできる状態である。
【0066】
つまり、リチウム電池60の放電を制御することと、通信回路10を介して入力されたコマンドに基づいて従来の処理をすることとを、CPU30が並行して行えるようにすることで、リチウム電池60の放電に長時間(例えば、数時間)が必要であってもこの処理時間に制限されることなく、CPU30は、放電開始コマンド以外のコマンドに対応する通信処理を実行することができる。
【0067】
従って、本発明の移動体識別装置の応答器によれば、製造ラインなどで移動体識別装置を使用しているときに、リチウム電池の放電と通常の処理とを同時に実行することができる。
【0068】
例えば、ファクトリーオートメーションシステムで移動体識別装置の応答器を使用する場合、一般的にライン上で応答器の自己診断テストを行い、応答器のメモリチェックや電池電圧のチェックを行うことが多い。このとき、電池電圧低下警告が発生した場合、応答器の製造年月日データおよび稼動積算時間データを読み出すことで、本当に電池電圧が低下しているか、または化成皮膜により見かけ上電圧が低下しているのか、を容易に判断することができる。
【0069】
従って、本発明によれば、化成皮膜によって電池電圧が低下している場合、直ちに放電開始コマンドによってリチウム電池の放電を実行すれば、その後ラインで本来の動作をしながら同時にリチウム電池の放電を実行することができる。この結果、数時間後に何の問題もなくリチウム電池のリフレッシュが完了する。すなわち、リチウム電池の放電を実行中であっても、通信を介した従来の処理が何ら支障なく実行できるので、放電中でもそのまま継続してラインで使用することができる。
【0070】
また、本発明の移動体識別装置の応答器によれば、リチウム電池を取り出すことなく、簡単な方法でリチウム電池をリフレッシュすることができる。
【0071】
例えば、長期間使用せずに応答器を保管した場合、納品の前に電池電圧のチェックを行うことになる。化成皮膜による電池電圧低下が発生しているときには、放電開始コマンドを送信し、電池をリフレッシュさせることで、問題なくそのまま納品をすることができる。リチウム電池を取り出すことなく極めて簡単な操作でリチウム電池をリフレッシュすることができるので、納品前の応答器のチェックを行うときにも、誰でも簡単な手順で応答器のチェックをすることができる。従って、営業部門やサービス部門でも、高度な専門知識を要することなく、納品前の応答器のチェックをすることができる。
【0072】
【発明の効果】
本発明の半導体回路によれば、半導体回路の外部から放電開始コマンドを受信し、放電開始コマンドに応答して、リチウム電池の活性化電流の放電を制御することができる。これにより、リチウム電池を取り出すことなく極めて簡単な操作でリチウム電池をリフレッシュすることができる。
【0073】
また、本発明の半導体回路によれば、リチウム電池の内部抵抗が増加して端子間電圧が低下しても、一定量の活性化電流を放電することにより化成皮膜を消滅させることができ、リチウム電池の電圧を正常な値に戻すことができる。つまり、長期間使用することがなかったために、端子間電圧の低下したリチウム電池を内蔵した装置であっても、リチウム電池を放電させることで使用可能な状態にすることができる。すなわち、従来は製品として納品することができなかったものを、品質にまったく問題のない商品として納品することができる。
【0074】
さらに、本発明の半導体回路によれば、制御回路は、活性化電流の放電中に、放電開始コマンド以外のコマンドに対応する通信処理を制御することができる。これにより、リチウム電池の放電実行中であっても通信処理が可能となり、稼働中のシステムに影響を及ぼすことなくリチウム電池を放電させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の移動体識別装置の構成を示す図である。
【図2】本発明の応答器1の構成をさらに詳細に示す図である。
【図3】図2に示される応答器1における、リチウム電池60を放電させるステップを示す図である。
【図4】従来の移動体識別装置の応答器に内蔵したリチウム電池の電圧変化を示す図である。
【符号の説明】
10 通信回路
20 メモリ
30 制御回路
40 放電用負荷
50 電池電圧検出部
60 電池
Claims (6)
- リチウム電池を内蔵した半導体回路であって、前記半導体回路の外部から放電開始コマンドを受信する通信回路と、前記放電開始コマンドに応答して、前記リチウム電池の活性化電流の放電を制御する制御回路とを備えた半導体回路において、
該通信回路は、該制御回路による該活性化電流の放電中に、放電開始コマンドを受信した場合、該放電開始コマンドに応答して、該リチウム電池の活性化電流が放電中であることを示すレスポンスを返信する半導体回路。 - 前記通信回路は、前記放電開始コマンドに応答して、放電開始レスポンスを返信する、請求項1に記載の半導体回路。
- 前記制御回路は、前記リチウム電池の端子間の負荷を制御することにより、前記活性化電流の放電を制御する、請求項1に記載の半導体回路。
- 前記制御回路は、前記リチウム電池の端子間の電圧が所定の閾値を越えてから前記リチウム電池の活性化電流が放電する時間をタイマーによって時間制限することにより、前記活性化電流の放電を制御する、請求項1に記載の半導体回路。
- 前記制御回路は、前記活性化電流の放電中に、前記放電開始コマンド以外のコマンドに対応する通信処理を制御する、請求項1に記載の半導体回路。
- 質問器と、前記質問器からのコマンドに応答してレスポンスを返信する応答器とを備えた移動体識別装置であって、前記応答器は、リチウム電池と、前記質問器からの放電開始コマンドを受信する通信回路と、前記放電開始コマンドに応答して、前記リチウム電池の活性化電流の放電を制御する制御回路とを備え、該通信回路は、該制御回路による該活性化電流の放電中に、放電開始コマンドを受信した場合、該放電開始コマンドに応答して、該リチウム電池の活性化電流が放電中であることを示すレスポンスを返信する、移動体識別装置。
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1998
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