JP3806675B2 - パック電池とパック電池及び電気機器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、装着される電気機器と情報を通信するためのデジタル回路を内蔵しているパック電池と、このパック電池及び電気機器の組合せに関する。
【０００２】
【従来の技術】
データーや信号をデジタル処理するＩＣ等を内蔵しているパック電池は、装着される電気機器に種々の情報を伝送できる。たとえば、パック電池のシリアルＮＯやＩＤ等を伝送して、規格のパック電池が装着されたかどうかを判別できる。また、パック電池の残容量、電流、電圧等の情報を電気機器に出力することもできる。このことを実現する従来のパック電池のブロック図を図１に示す。この図のパック電池１０は、ＩＤ、電流、電圧、残容量等の情報を電気機器に出力する内蔵デジタル回路１２と、この内蔵デジタル回路１２に安定化された電源電圧を供給する定電圧電源回路１９を備えている。さらに、内蔵デジタル回路１２は、デジタル処理するクロックパルスを発生させるクロック回路１４と、電気機器２０の要求信号を受信する受信部１８と、要求信号を受信したときに情報信号を送信する送信部１５と、これ等の回路を制御する制御判定回路１３とを備える。
【０００３】
一方、パック電池１０を装着する電気機器２０は、デジタル処理回路２２と機器側定電圧電源回路２９とを内蔵している。デジタル処理回路２２は、機器側クロック回路２４と、機器側受信部２７と、機器側送信部２８と、機器側制御判定回路２３とを備えている。
【０００４】
パック電池１０と電気機器２０は、正負の電源端子３１と、互いのクロック回路を接続するクロック端子３３と、電気機器２０からパック電池１０に要求信号を伝送する第１通信端子３２Ａと、パック電池１０から電気機器２０に情報信号を伝送する第２通信端子３２Ｂとで互いに接続される。
【０００５】
パック電池１０は、定電圧電源回路１９からデジタル処理回路２２に安定化された電源電力を供給して、デジタル処理回路２２を動作状態とする。パック電池のクロック回路１４は、電気機器２０の機器側クロック回路２４からトリガー信号が入力されて、電気機器２０に同期したクロックパルスを発生する。パック電池の制御判定回路１３は、このクロックパルスに同期して、すなわち電気機器２０側のクロックパルスに同期してデジタル信号を演算処理する。
【０００６】
以上のようにして、電気機器に装着されるパック電池は、以下の動作をして電気機器と通信する。
(1) 電気機器２０からパック電池１０に要求信号が出力される。
(2) 要求信号はパック電池１０の受信部１８に受信され、受信部１８は要求信号を制御判定回路１３に出力する。
(3) 制御判定回路１３は、要求信号があると、シリアルＮＯやＩＤ等の必要な情報信号を出力する。
(4) 情報信号は、送信部１５から電気機器２０に送信され、電気機器２０の機器側受信部２７に受信される。
パック電池は、以上の演算処理をクロックパルスに基づいて処理する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上の構造は、電気機器からパック電池に要求信号を伝送し、さらに、この要求信号に基づいてパック電池から電気機器に情報信号を伝送する必要がある。すなわち、パック電池と電気機器との間で双方向に通信するので、パック電池と電気機器の両方に送信部と受信部を必要とし、回路構成が複雑になる欠点がある。また、要求信号と情報信号を双方向に通信させるためのソフトウェアも複雑になってしまう。また、双方向の通信を第１通信端子と第２通信端子とで行うので、パック電池と電気機器とを接続する接続端子の数が相当に多くなる欠点もある。接続端子の数が多いことは、接触不良の確率を高くして、安定な動作を難しくする。さらに、電気機器からパック電池にトリガーパルスを出力して、パック電池のクロック回路でクロックパルスを発生させるので、このことによっても接続端子の数がさらに多くなり、またパック電池の回路構成も複雑になる欠点がある。
【０００８】
現在、携帯用の電気機器の電源として、膨大な量のパック電池が使用されることから、いかにして製造コストを低減できるかが極めて大切である。さらに、パック電池は、寿命がつきると、電池のみでなく内蔵している電子部品も一緒に廃棄するので、内蔵している電子部品をいかに少なくできるかが極めて大切である。ただ、電子部品を少なくしながら、安全に使用できる等の厳しい特性も要求されることから、回路構成を簡単にするのは極めて難しい。
【０００９】
本発明は、このような要求を満足することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、回路構成を著しく簡単にしながら、従来のパック電池に匹敵する優れた安全性等の特性を実現し、しかも安価に多量生産できるパック電池と電気機器とを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のパック電池は、デジタル信号を演算処理するクロックパルスを発生するクロック回路１４と、情報信号を電気機器２０に送信する送信部１５を備える内蔵デジタル回路１２と、この内蔵デジタル回路１２を電気機器２０に接続するための通信端子３２とを有する。内蔵デジタル回路１２は、通信端子３２を介して電気機器２０から供給される電力で動作されており、通信端子３２を内蔵デジタル回路１２の電源端子に併用している。さらに、パック電池は、電気機器２０の要求信号を検出することなく、また、クロック回路１４を電気機器２０のクロックに同期させることなく、内蔵するクロック回路１４のクロックパルスに基づいて、送信部１５を介して情報信号を電気機器２０に出力している。
【００１１】
さらに、本発明の請求項２のパック電池は、デジタル信号を演算処理するクロックパルスを発生するクロック回路１４と、情報信号を電気機器２０に送信する送信部１５を備える内蔵デジタル回路１２と、この内蔵デジタル回路１２を電気機器２０に接続するための通信端子３２と、クロック回路１４を電気機器２０に設けている機器側クロック回路２４に接続するクロック端子３３を備える。内蔵デジタル回路１２は、通信端子３２を介して電気機器２０から供給される電力で動作されており、通信端子３２を内蔵デジタル回路１２の電源端子に併用している。さらに、パック電池は、電気機器２０の要求信号を検出することなく、クロック端子３３から入力される電気機器２０のクロックに同期して動作するクロック回路１４のクロックパルスに基づいて、送信部１５を介して情報信号を電気機器２０に出力している。
【００１２】
本発明の請求項３のパック電池と電気機器は、パック電池１０が、デジタル信号を演算処理するクロックパルスを発生するクロック回路１４と、情報信号を電気機器２０に送信する送信部１５を備える内蔵デジタル回路１２と、この内蔵デジタル回路１２を電気機器２０に接続するための通信端子３２とを備える。電気機器２０は、クロックパルスを発生する機器側クロック回路２４と、情報信号を受信する受信部２５を備えるデジタル処理回路２２と、パック電池１０から供給される電源電圧を安定化する定電圧電源回路２１とを備える。電気機器２０とパック電池１０とを接続する通信端子３２は、内蔵デジタル回路１２の電源端子に併用されており、電気機器２０の定電圧電源回路２１が通信端子３２を介して内蔵デジタル回路１２に電力を供給している。さらに、パック電池１０は、電気機器２０の要求信号を検出することなく、また、クロック回路１４を機器側クロック回路２４のクロックパルスに同期させることなく、クロック回路１４のクロックパルスに基づいて、送信部１５を介して情報信号を電気機器２０の受信部２５に伝送している。
【００１３】
さらに、本発明の請求項４のパック電池と電気機器は、パック電池１０が、デジタル信号を演算処理するクロックパルスを発生するクロック回路１４と、情報信号を電気機器２０に送信する送信部１５を備える内蔵デジタル回路１２と、この内蔵デジタル回路１２を電気機器２０に接続するための通信端子３２と、クロック回路１４を機器側クロック回路２４に接続するクロック端子３３とを備える。電気機器２０は、クロックパルスを発生する機器側クロック回路２４と、情報信号を受信する受信部２５を備えるデジタル処理回路２２と、パック電池１０から供給される電源電圧を安定化する定電圧電源回路２１とを備える。電気機器２０とパック電池１０とを接続する通信端子３２は、内蔵デジタル回路１２の電源端子に併用されており、電気機器２０の定電圧電源回路２１が通信端子３２を介して内蔵デジタル回路１２に電力を供給している。さらに、パック電池１０は、電気機器２０の要求信号を検出することなく、また、クロック端子３３を介してクロック回路１４を機器側クロック回路２４に接続して、両クロック回路１４のクロックパルスを同期させ、クロック回路１４のクロックパルスに基づいて、送信部１５を介して情報信号を電気機器２０の受信部２５に伝送している。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのパック電池と電気機器を例示するものであって、本発明はパック電池と電気機器を以下のものに特定しない。
【００１５】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１６】
図２と図３は、パック電池１０を電気機器２０に接続する状態を示す。図２に示すパック電池１０と電気機器２０は、正負の電源端子３１と通信端子３２からなる３端子を互いに接続している。通信端子３２は、パック電池１０から電気機器２０に情報信号を伝送する。さらに通信端子３２は、パック電池１０の内蔵デジタル回路１２に電気機器２０から電源電力を供給する端子にも併用される。
【００１７】
図３に示すパック電池１０と電気機器２０は、正負の電源端子３１と、通信端子３２と、クロック端子３３とからなる４端子を互いに接続している。通信端子３２は、図２と同じように、パック電池１０から電気機器２０に情報信号を伝送し、またパック電池１０の内蔵デジタル回路１２に電気機器２０から電力を供給する。クロック端子３３は、パック電池１０のクロック回路１４と電気機器２０の機器側クロック回路２４を連結して、パック電池１０のクロックパルスを電気機器２０側のクロックパルスに同期させる。
【００１８】
これ等の図に示すパック電池１０は、二次電池１１と内蔵デジタル回路１２を内蔵している。二次電池１１は、リチウムイオン二次電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池等の充電できる電池である。二次電池１１は、複数の素電池を直列に接続し、あるいは並列に接続して出力を調整できる。内蔵デジタル回路１２は、制御判定回路１３と、この制御判定回路１３がデジタル信号を演算処理するためのクロックパルスを発生するクロック回路１４と、制御判定回路１３から出力される情報信号を電気機器２０側に送信する送信部１５を備える。
【００１９】
パック電池１０は、内蔵デジタル回路１２を駆動するための電源回路を内蔵していない。内蔵デジタル回路１２を駆動する電力は、電気機器２０に内蔵される定電圧電源回路２１から供給される。この電力は、通信端子３２を介して電気機器２０からパック電池１０に送られる。したがって、電気機器２０は、定電圧電源回路２１をインピーダンス素子２６を介して通信端子３２に接続している。インピーダンス素子２６は、コイルや抵抗である。パック電池１０は、通信端子３２を内蔵デジタル回路１２の電源回路に接続している。内蔵デジタル回路１２は、制御判定回路１３とクロック回路１４と送信部１５からなるので、これ等の回路を通信端子３２に接続している。図のパック電池１０は、通信端子３２にダイオード１６と平滑用のコンデンサー１７を接続している。ダイオード１６を介して内蔵デジタル回路１２に電源電力を供給している。パック電池１０の内蔵デジタル回路１２は、消費電力が小さいので、通信端子３２を介して電力を供給できる。
【００２０】
内蔵デジタル回路１２は、制御判定回路１３とクロック回路１４と送信部１５を内蔵するＩＣである。内蔵デジタル回路１２は、電気機器２０からの要求信号を検出することなく電気機器２０に必要な情報信号を出力する。内蔵デジタル回路１２は、一定の周期で情報信号を電気機器２０に出力し、あるいは特定の条件のとき、たとえばパック電池１０を電気機器２０に装着したことを検出して、パック電池１０のシリアルＮＯやＩＤ等の情報信号を出力し、電池の残容量が設定容量よりも小さくなったとき、あるいは電池温度が設定温度よりも高温になったときに、このことを知らせる情報信号を電気機器２０に出力する。
【００２１】
内蔵デジタル回路１２は、制御判定回路１３が、クロック回路１４のクロックパルスに同期して、送信部１５から電気機器２０に必要な情報を出力する。また、制御判定回路１３は、内蔵する電池の保護回路も内蔵することができる。この制御判定回路１３は、電気機器２０に情報を出力する回路、二次電池１１の過充電や過放電を検出して電流を制御する回路、二次電池１１に過大な電流が流れるときに電流を遮断する回路、二次電池１１の温度が設定温度よりも高くなると電流を遮断する回路等である。電気機器２０に情報を出力する制御判定回路１３は、二次電池１１の残容量、パック電池１０のシリアルＮＯやＩＤ、電池温度、電圧、電流等を電気機器２０に出力する。電池の残容量を出力する制御判定回路１３は、充電電流と放電電流を演算して残容量を演算する回路を備える。シリアルＮＯやＩＤを出力する制御判定回路１３は、メモリにシリアルＮＯやＩＤを記憶している。電池温度や、電圧、電流を電気機器２０に出力する制御判定回路１３は、電池温度、電圧、電流を検出する回路を内蔵している。
【００２２】
クロック回路１４は、制御判定回路１３がデジタル処理するクロックパルスを発生して、制御判定回路１３に出力する。図２のクロック回路１４は、電気機器２０のクロックパルスに同期しないクロックパルスを発振する。パック電池１０のクロック回路１４を電気機器２０の機器側クロック回路２４に接続していないからである。したがって、クロック回路１４は、電気機器２０のクロックパルスに非同期のクロックパルスを発振する。図３のクロック回路１４は、電気機器２０のクロックパルスに同期したクロックパルスを発振する。このことを実現するために、クロック回路１４は、クロック端子３３を介して機器側クロック回路２４に接続している。このクロック回路１４は、機器側クロック回路２４のクロックパルスをトリガー信号として、機器側クロック回路２４のクロックパルスに同期したクロックパルスを発生する。
【００２３】
送信部１５は、制御判定回路１３から出力される情報信号を電気機器２０に送信する。したがって、送信部１５は、制御判定回路１３から情報信号が入力され、入力された情報信号を通信端子３２から電気機器２０に出力する。
【００２４】
電気機器２０は、デジタル処理回路２２と、このデジタル処理回路２２に安定化された電圧を供給する定電圧電源回路２１とを備える。定電圧電源回路２１は、パック電池１０から供給される電源電圧を安定化して、デジタル処理回路２２とパック電池１０の内蔵デジタル回路１２に供給する。定電圧電源回路２１は、安定化した電源電力を、通信端子３２を介してパック電池１０の内蔵デジタル回路１２に供給する。定電圧電源回路２１が、パック電池１０の内蔵デジタル回路１２に電源電力を供給するのは、従来のパック電池に設けていた定電圧電源回路を省略するためである。
【００２５】
デジタル処理回路２２は、クロックパルスを発生する機器側クロック回路２４と、情報信号を受信する受信部２５を備える。さらに、図のデジタル処理回路２２は、パック電池１０から入力される情報信号を処理する機器側制御判定回路２３も内蔵する。
【００２６】
機器側クロック回路２４は、電気機器２０に内蔵されるデジタル処理回路２２に必要なクロックパルスを発生する発振回路である。図２の電気機器２０は、電気機器２０からパック電池１０にクロックパルスを伝送しないので、パック電池１０と電気機器２０のクロックパルスは互いに非同期なパルス信号となる。図３の電気機器２０は、クロック端子３３を介して機器側クロック回路２４からパック電池１０にクロックパルスを出力して、パック電池１０と電気機器２０のクロックパルスを同期させる。
【００２７】
受信部２５は、パック電池１０の送信部１５から送られる情報信号を受信して機器側制御判定回路２３に出力する。機器側制御判定回路２３は、パック電池１０に情報信号の要求信号を出力しないで、受信部２５をパック電池１０からの情報信号を受信できる状態とする。パック電池１０から情報信号が送られると、受信部２５が受信して機器側制御判定回路２３に出力する。
【００２８】
受信部２５は、パック電池１０から送られてくる情報信号を記憶するバッファーを備え、バッファーに記憶している情報信号を機器側制御判定回路２３に出力する。機器側制御判定回路２３から、情報信号を確認したことを示す確認信号を検出するまで、バッファーに記憶している情報信号を機器側制御判定回路２３に出力する。この受信部２５を備えるデジタル処理回路２２は、機器側制御判定回路２３で確実に情報信号を検出できる。それは、受信部２５が機器側制御判定回路２３に情報信号を出力するタイミングに、機器側制御判定回路２３が情報信号を検出できなくても、検出できるまで繰り返し情報信号が機器側制御判定回路２３に入力されるからである。さらに、バッファーを備える受信部２５は、クロックパルスに基づいて、機器側制御判定回路２３が情報信号を確認できるタイミングで情報信号を機器側制御判定回路２３に出力することもできる。さらに、受信部２５は、一定の周期で複数回に情報信号を機器側制御判定回路２３に出力することもできる。また、パック電池１０が一定の周期で複数回に情報信号を電気機器２０に出力することもできる。
【００２９】
以上のパック電池１０と電気機器２０は以下の動作をして、情報信号をパック電池１０から電気機器２０に伝送する。
(1) パック電池１０が電気機器２０に装着されて、電気機器２０の定電圧電源回路２１から内蔵デジタル回路１２に電力が供給され。したがって、パック電池１０の内蔵デジタル回路１２は動作状態となる。
(2) パック電池１０の内蔵デジタル回路１２の制御判定回路１３は、必要なときに情報信号を送信部１５に出力し、送信部１５が情報信号を電気機器２０に出力する。情報信号は、通信端子３２を介して電気機器２０に伝送される。
(3) 電気機器２０に内蔵されるデジタル処理回路２２の受信部２５は受信状態にあり、情報信号を受信して機器側制御判定回路２３に出力する。機器側制御判定回路２３は、受信した情報信号により、パック電池１０が規格品であるかどうかを判別し、あるいはパック電池１０の状態を確認する。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、回路構成を著しく簡単にしながら、従来のパック電池に匹敵する優れた安全性等の特性を実現することができる。それは、パック電池が電気機器の要求信号を検出することなく情報信号を電気機器に出力すると共に、パック電池の内蔵デジタル回路に、パック電池と電気機器を接続する通信端子を介して電気機器の定電圧電源回路から電源電力を供給するからである。パック電池が電気機器の要求信号によらず情報信号を電気機器に出力するので、電気機器からパック電池に要求信号を伝送するための送信及び受信回路を省略でき、さらに送信及び受信回路を動作させるためのソフトウェアを必要としない。また、通信端子を介して電気機器の定電圧電源回路から内蔵デジタル回路に電源電力を供給するので、パック電池に定電圧電源回路を設ける必要がなく、また電気機器からパック電池に電源電力を供給する端子も必要としない。このためパック電池と電気機器の両方を回路構成を簡単にしながら、接続端子を少なくできる。
【００３１】
とくに、本発明の請求項１のパック電池と請求項３のパック電池と電気機器は、パック電池のクロック回路を電気機器のクロックパルスと非同期とするので、電気機器からパック電池にクロックパルスを同期させるためのパルス信号を伝送する端子を省略できる。このため、正負の電源端子と通信端子のみを接続する極めた簡単な構造で、従来のパック電池に匹敵する優れた安全性等を実現できる特長がある。さらに本発明のパック電池は、極めて簡単な回路構成としながら、優れて特性を実現するので、高品質なものを安価に多量生産できる特長がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のパック電池と電気機器とを示すブロック図
【図２】本発明の一実施例にかかるパック電池と電気機器とを示すブロック図
【図３】本発明の他の実施例にかかるパック電池と電気機器とを示すブロック図
【符号の説明】
１０…パック電池
１１…二次電池
１２…内蔵デジタル回路
１３…制御判定回路
１４…クロック回路
１５…送信部
１６…ダイオード
１７…コンデンサー
１８…受信部
１９…定電圧電源回路
２０…電気機器
２１…定電圧電源回路
２２…デジタル処理回路
２３…機器側制御判定回路
２４…機器側クロック回路
２５…受信部
２６…インピーダンス素子
２７…機器側受信部
２８…機器側送信部
２９…機器側定電圧電源回路
３１…電源端子
３２…通信端子 ３２Ａ…第１通信端子
３２Ｂ…第２通信端子
３３…クロック端子
【発明の属する技術分野】
本発明は、装着される電気機器と情報を通信するためのデジタル回路を内蔵しているパック電池と、このパック電池及び電気機器の組合せに関する。
【０００２】
【従来の技術】
データーや信号をデジタル処理するＩＣ等を内蔵しているパック電池は、装着される電気機器に種々の情報を伝送できる。たとえば、パック電池のシリアルＮＯやＩＤ等を伝送して、規格のパック電池が装着されたかどうかを判別できる。また、パック電池の残容量、電流、電圧等の情報を電気機器に出力することもできる。このことを実現する従来のパック電池のブロック図を図１に示す。この図のパック電池１０は、ＩＤ、電流、電圧、残容量等の情報を電気機器に出力する内蔵デジタル回路１２と、この内蔵デジタル回路１２に安定化された電源電圧を供給する定電圧電源回路１９を備えている。さらに、内蔵デジタル回路１２は、デジタル処理するクロックパルスを発生させるクロック回路１４と、電気機器２０の要求信号を受信する受信部１８と、要求信号を受信したときに情報信号を送信する送信部１５と、これ等の回路を制御する制御判定回路１３とを備える。
【０００３】
一方、パック電池１０を装着する電気機器２０は、デジタル処理回路２２と機器側定電圧電源回路２９とを内蔵している。デジタル処理回路２２は、機器側クロック回路２４と、機器側受信部２７と、機器側送信部２８と、機器側制御判定回路２３とを備えている。
【０００４】
パック電池１０と電気機器２０は、正負の電源端子３１と、互いのクロック回路を接続するクロック端子３３と、電気機器２０からパック電池１０に要求信号を伝送する第１通信端子３２Ａと、パック電池１０から電気機器２０に情報信号を伝送する第２通信端子３２Ｂとで互いに接続される。
【０００５】
パック電池１０は、定電圧電源回路１９からデジタル処理回路２２に安定化された電源電力を供給して、デジタル処理回路２２を動作状態とする。パック電池のクロック回路１４は、電気機器２０の機器側クロック回路２４からトリガー信号が入力されて、電気機器２０に同期したクロックパルスを発生する。パック電池の制御判定回路１３は、このクロックパルスに同期して、すなわち電気機器２０側のクロックパルスに同期してデジタル信号を演算処理する。
【０００６】
以上のようにして、電気機器に装着されるパック電池は、以下の動作をして電気機器と通信する。
(1) 電気機器２０からパック電池１０に要求信号が出力される。
(2) 要求信号はパック電池１０の受信部１８に受信され、受信部１８は要求信号を制御判定回路１３に出力する。
(3) 制御判定回路１３は、要求信号があると、シリアルＮＯやＩＤ等の必要な情報信号を出力する。
(4) 情報信号は、送信部１５から電気機器２０に送信され、電気機器２０の機器側受信部２７に受信される。
パック電池は、以上の演算処理をクロックパルスに基づいて処理する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上の構造は、電気機器からパック電池に要求信号を伝送し、さらに、この要求信号に基づいてパック電池から電気機器に情報信号を伝送する必要がある。すなわち、パック電池と電気機器との間で双方向に通信するので、パック電池と電気機器の両方に送信部と受信部を必要とし、回路構成が複雑になる欠点がある。また、要求信号と情報信号を双方向に通信させるためのソフトウェアも複雑になってしまう。また、双方向の通信を第１通信端子と第２通信端子とで行うので、パック電池と電気機器とを接続する接続端子の数が相当に多くなる欠点もある。接続端子の数が多いことは、接触不良の確率を高くして、安定な動作を難しくする。さらに、電気機器からパック電池にトリガーパルスを出力して、パック電池のクロック回路でクロックパルスを発生させるので、このことによっても接続端子の数がさらに多くなり、またパック電池の回路構成も複雑になる欠点がある。
【０００８】
現在、携帯用の電気機器の電源として、膨大な量のパック電池が使用されることから、いかにして製造コストを低減できるかが極めて大切である。さらに、パック電池は、寿命がつきると、電池のみでなく内蔵している電子部品も一緒に廃棄するので、内蔵している電子部品をいかに少なくできるかが極めて大切である。ただ、電子部品を少なくしながら、安全に使用できる等の厳しい特性も要求されることから、回路構成を簡単にするのは極めて難しい。
【０００９】
本発明は、このような要求を満足することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、回路構成を著しく簡単にしながら、従来のパック電池に匹敵する優れた安全性等の特性を実現し、しかも安価に多量生産できるパック電池と電気機器とを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のパック電池は、デジタル信号を演算処理するクロックパルスを発生するクロック回路１４と、情報信号を電気機器２０に送信する送信部１５を備える内蔵デジタル回路１２と、この内蔵デジタル回路１２を電気機器２０に接続するための通信端子３２とを有する。内蔵デジタル回路１２は、通信端子３２を介して電気機器２０から供給される電力で動作されており、通信端子３２を内蔵デジタル回路１２の電源端子に併用している。さらに、パック電池は、電気機器２０の要求信号を検出することなく、また、クロック回路１４を電気機器２０のクロックに同期させることなく、内蔵するクロック回路１４のクロックパルスに基づいて、送信部１５を介して情報信号を電気機器２０に出力している。
【００１１】
さらに、本発明の請求項２のパック電池は、デジタル信号を演算処理するクロックパルスを発生するクロック回路１４と、情報信号を電気機器２０に送信する送信部１５を備える内蔵デジタル回路１２と、この内蔵デジタル回路１２を電気機器２０に接続するための通信端子３２と、クロック回路１４を電気機器２０に設けている機器側クロック回路２４に接続するクロック端子３３を備える。内蔵デジタル回路１２は、通信端子３２を介して電気機器２０から供給される電力で動作されており、通信端子３２を内蔵デジタル回路１２の電源端子に併用している。さらに、パック電池は、電気機器２０の要求信号を検出することなく、クロック端子３３から入力される電気機器２０のクロックに同期して動作するクロック回路１４のクロックパルスに基づいて、送信部１５を介して情報信号を電気機器２０に出力している。
【００１２】
本発明の請求項３のパック電池と電気機器は、パック電池１０が、デジタル信号を演算処理するクロックパルスを発生するクロック回路１４と、情報信号を電気機器２０に送信する送信部１５を備える内蔵デジタル回路１２と、この内蔵デジタル回路１２を電気機器２０に接続するための通信端子３２とを備える。電気機器２０は、クロックパルスを発生する機器側クロック回路２４と、情報信号を受信する受信部２５を備えるデジタル処理回路２２と、パック電池１０から供給される電源電圧を安定化する定電圧電源回路２１とを備える。電気機器２０とパック電池１０とを接続する通信端子３２は、内蔵デジタル回路１２の電源端子に併用されており、電気機器２０の定電圧電源回路２１が通信端子３２を介して内蔵デジタル回路１２に電力を供給している。さらに、パック電池１０は、電気機器２０の要求信号を検出することなく、また、クロック回路１４を機器側クロック回路２４のクロックパルスに同期させることなく、クロック回路１４のクロックパルスに基づいて、送信部１５を介して情報信号を電気機器２０の受信部２５に伝送している。
【００１３】
さらに、本発明の請求項４のパック電池と電気機器は、パック電池１０が、デジタル信号を演算処理するクロックパルスを発生するクロック回路１４と、情報信号を電気機器２０に送信する送信部１５を備える内蔵デジタル回路１２と、この内蔵デジタル回路１２を電気機器２０に接続するための通信端子３２と、クロック回路１４を機器側クロック回路２４に接続するクロック端子３３とを備える。電気機器２０は、クロックパルスを発生する機器側クロック回路２４と、情報信号を受信する受信部２５を備えるデジタル処理回路２２と、パック電池１０から供給される電源電圧を安定化する定電圧電源回路２１とを備える。電気機器２０とパック電池１０とを接続する通信端子３２は、内蔵デジタル回路１２の電源端子に併用されており、電気機器２０の定電圧電源回路２１が通信端子３２を介して内蔵デジタル回路１２に電力を供給している。さらに、パック電池１０は、電気機器２０の要求信号を検出することなく、また、クロック端子３３を介してクロック回路１４を機器側クロック回路２４に接続して、両クロック回路１４のクロックパルスを同期させ、クロック回路１４のクロックパルスに基づいて、送信部１５を介して情報信号を電気機器２０の受信部２５に伝送している。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのパック電池と電気機器を例示するものであって、本発明はパック電池と電気機器を以下のものに特定しない。
【００１５】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１６】
図２と図３は、パック電池１０を電気機器２０に接続する状態を示す。図２に示すパック電池１０と電気機器２０は、正負の電源端子３１と通信端子３２からなる３端子を互いに接続している。通信端子３２は、パック電池１０から電気機器２０に情報信号を伝送する。さらに通信端子３２は、パック電池１０の内蔵デジタル回路１２に電気機器２０から電源電力を供給する端子にも併用される。
【００１７】
図３に示すパック電池１０と電気機器２０は、正負の電源端子３１と、通信端子３２と、クロック端子３３とからなる４端子を互いに接続している。通信端子３２は、図２と同じように、パック電池１０から電気機器２０に情報信号を伝送し、またパック電池１０の内蔵デジタル回路１２に電気機器２０から電力を供給する。クロック端子３３は、パック電池１０のクロック回路１４と電気機器２０の機器側クロック回路２４を連結して、パック電池１０のクロックパルスを電気機器２０側のクロックパルスに同期させる。
【００１８】
これ等の図に示すパック電池１０は、二次電池１１と内蔵デジタル回路１２を内蔵している。二次電池１１は、リチウムイオン二次電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池等の充電できる電池である。二次電池１１は、複数の素電池を直列に接続し、あるいは並列に接続して出力を調整できる。内蔵デジタル回路１２は、制御判定回路１３と、この制御判定回路１３がデジタル信号を演算処理するためのクロックパルスを発生するクロック回路１４と、制御判定回路１３から出力される情報信号を電気機器２０側に送信する送信部１５を備える。
【００１９】
パック電池１０は、内蔵デジタル回路１２を駆動するための電源回路を内蔵していない。内蔵デジタル回路１２を駆動する電力は、電気機器２０に内蔵される定電圧電源回路２１から供給される。この電力は、通信端子３２を介して電気機器２０からパック電池１０に送られる。したがって、電気機器２０は、定電圧電源回路２１をインピーダンス素子２６を介して通信端子３２に接続している。インピーダンス素子２６は、コイルや抵抗である。パック電池１０は、通信端子３２を内蔵デジタル回路１２の電源回路に接続している。内蔵デジタル回路１２は、制御判定回路１３とクロック回路１４と送信部１５からなるので、これ等の回路を通信端子３２に接続している。図のパック電池１０は、通信端子３２にダイオード１６と平滑用のコンデンサー１７を接続している。ダイオード１６を介して内蔵デジタル回路１２に電源電力を供給している。パック電池１０の内蔵デジタル回路１２は、消費電力が小さいので、通信端子３２を介して電力を供給できる。
【００２０】
内蔵デジタル回路１２は、制御判定回路１３とクロック回路１４と送信部１５を内蔵するＩＣである。内蔵デジタル回路１２は、電気機器２０からの要求信号を検出することなく電気機器２０に必要な情報信号を出力する。内蔵デジタル回路１２は、一定の周期で情報信号を電気機器２０に出力し、あるいは特定の条件のとき、たとえばパック電池１０を電気機器２０に装着したことを検出して、パック電池１０のシリアルＮＯやＩＤ等の情報信号を出力し、電池の残容量が設定容量よりも小さくなったとき、あるいは電池温度が設定温度よりも高温になったときに、このことを知らせる情報信号を電気機器２０に出力する。
【００２１】
内蔵デジタル回路１２は、制御判定回路１３が、クロック回路１４のクロックパルスに同期して、送信部１５から電気機器２０に必要な情報を出力する。また、制御判定回路１３は、内蔵する電池の保護回路も内蔵することができる。この制御判定回路１３は、電気機器２０に情報を出力する回路、二次電池１１の過充電や過放電を検出して電流を制御する回路、二次電池１１に過大な電流が流れるときに電流を遮断する回路、二次電池１１の温度が設定温度よりも高くなると電流を遮断する回路等である。電気機器２０に情報を出力する制御判定回路１３は、二次電池１１の残容量、パック電池１０のシリアルＮＯやＩＤ、電池温度、電圧、電流等を電気機器２０に出力する。電池の残容量を出力する制御判定回路１３は、充電電流と放電電流を演算して残容量を演算する回路を備える。シリアルＮＯやＩＤを出力する制御判定回路１３は、メモリにシリアルＮＯやＩＤを記憶している。電池温度や、電圧、電流を電気機器２０に出力する制御判定回路１３は、電池温度、電圧、電流を検出する回路を内蔵している。
【００２２】
クロック回路１４は、制御判定回路１３がデジタル処理するクロックパルスを発生して、制御判定回路１３に出力する。図２のクロック回路１４は、電気機器２０のクロックパルスに同期しないクロックパルスを発振する。パック電池１０のクロック回路１４を電気機器２０の機器側クロック回路２４に接続していないからである。したがって、クロック回路１４は、電気機器２０のクロックパルスに非同期のクロックパルスを発振する。図３のクロック回路１４は、電気機器２０のクロックパルスに同期したクロックパルスを発振する。このことを実現するために、クロック回路１４は、クロック端子３３を介して機器側クロック回路２４に接続している。このクロック回路１４は、機器側クロック回路２４のクロックパルスをトリガー信号として、機器側クロック回路２４のクロックパルスに同期したクロックパルスを発生する。
【００２３】
送信部１５は、制御判定回路１３から出力される情報信号を電気機器２０に送信する。したがって、送信部１５は、制御判定回路１３から情報信号が入力され、入力された情報信号を通信端子３２から電気機器２０に出力する。
【００２４】
電気機器２０は、デジタル処理回路２２と、このデジタル処理回路２２に安定化された電圧を供給する定電圧電源回路２１とを備える。定電圧電源回路２１は、パック電池１０から供給される電源電圧を安定化して、デジタル処理回路２２とパック電池１０の内蔵デジタル回路１２に供給する。定電圧電源回路２１は、安定化した電源電力を、通信端子３２を介してパック電池１０の内蔵デジタル回路１２に供給する。定電圧電源回路２１が、パック電池１０の内蔵デジタル回路１２に電源電力を供給するのは、従来のパック電池に設けていた定電圧電源回路を省略するためである。
【００２５】
デジタル処理回路２２は、クロックパルスを発生する機器側クロック回路２４と、情報信号を受信する受信部２５を備える。さらに、図のデジタル処理回路２２は、パック電池１０から入力される情報信号を処理する機器側制御判定回路２３も内蔵する。
【００２６】
機器側クロック回路２４は、電気機器２０に内蔵されるデジタル処理回路２２に必要なクロックパルスを発生する発振回路である。図２の電気機器２０は、電気機器２０からパック電池１０にクロックパルスを伝送しないので、パック電池１０と電気機器２０のクロックパルスは互いに非同期なパルス信号となる。図３の電気機器２０は、クロック端子３３を介して機器側クロック回路２４からパック電池１０にクロックパルスを出力して、パック電池１０と電気機器２０のクロックパルスを同期させる。
【００２７】
受信部２５は、パック電池１０の送信部１５から送られる情報信号を受信して機器側制御判定回路２３に出力する。機器側制御判定回路２３は、パック電池１０に情報信号の要求信号を出力しないで、受信部２５をパック電池１０からの情報信号を受信できる状態とする。パック電池１０から情報信号が送られると、受信部２５が受信して機器側制御判定回路２３に出力する。
【００２８】
受信部２５は、パック電池１０から送られてくる情報信号を記憶するバッファーを備え、バッファーに記憶している情報信号を機器側制御判定回路２３に出力する。機器側制御判定回路２３から、情報信号を確認したことを示す確認信号を検出するまで、バッファーに記憶している情報信号を機器側制御判定回路２３に出力する。この受信部２５を備えるデジタル処理回路２２は、機器側制御判定回路２３で確実に情報信号を検出できる。それは、受信部２５が機器側制御判定回路２３に情報信号を出力するタイミングに、機器側制御判定回路２３が情報信号を検出できなくても、検出できるまで繰り返し情報信号が機器側制御判定回路２３に入力されるからである。さらに、バッファーを備える受信部２５は、クロックパルスに基づいて、機器側制御判定回路２３が情報信号を確認できるタイミングで情報信号を機器側制御判定回路２３に出力することもできる。さらに、受信部２５は、一定の周期で複数回に情報信号を機器側制御判定回路２３に出力することもできる。また、パック電池１０が一定の周期で複数回に情報信号を電気機器２０に出力することもできる。
【００２９】
以上のパック電池１０と電気機器２０は以下の動作をして、情報信号をパック電池１０から電気機器２０に伝送する。
(1) パック電池１０が電気機器２０に装着されて、電気機器２０の定電圧電源回路２１から内蔵デジタル回路１２に電力が供給され。したがって、パック電池１０の内蔵デジタル回路１２は動作状態となる。
(2) パック電池１０の内蔵デジタル回路１２の制御判定回路１３は、必要なときに情報信号を送信部１５に出力し、送信部１５が情報信号を電気機器２０に出力する。情報信号は、通信端子３２を介して電気機器２０に伝送される。
(3) 電気機器２０に内蔵されるデジタル処理回路２２の受信部２５は受信状態にあり、情報信号を受信して機器側制御判定回路２３に出力する。機器側制御判定回路２３は、受信した情報信号により、パック電池１０が規格品であるかどうかを判別し、あるいはパック電池１０の状態を確認する。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、回路構成を著しく簡単にしながら、従来のパック電池に匹敵する優れた安全性等の特性を実現することができる。それは、パック電池が電気機器の要求信号を検出することなく情報信号を電気機器に出力すると共に、パック電池の内蔵デジタル回路に、パック電池と電気機器を接続する通信端子を介して電気機器の定電圧電源回路から電源電力を供給するからである。パック電池が電気機器の要求信号によらず情報信号を電気機器に出力するので、電気機器からパック電池に要求信号を伝送するための送信及び受信回路を省略でき、さらに送信及び受信回路を動作させるためのソフトウェアを必要としない。また、通信端子を介して電気機器の定電圧電源回路から内蔵デジタル回路に電源電力を供給するので、パック電池に定電圧電源回路を設ける必要がなく、また電気機器からパック電池に電源電力を供給する端子も必要としない。このためパック電池と電気機器の両方を回路構成を簡単にしながら、接続端子を少なくできる。
【００３１】
とくに、本発明の請求項１のパック電池と請求項３のパック電池と電気機器は、パック電池のクロック回路を電気機器のクロックパルスと非同期とするので、電気機器からパック電池にクロックパルスを同期させるためのパルス信号を伝送する端子を省略できる。このため、正負の電源端子と通信端子のみを接続する極めた簡単な構造で、従来のパック電池に匹敵する優れた安全性等を実現できる特長がある。さらに本発明のパック電池は、極めて簡単な回路構成としながら、優れて特性を実現するので、高品質なものを安価に多量生産できる特長がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のパック電池と電気機器とを示すブロック図
【図２】本発明の一実施例にかかるパック電池と電気機器とを示すブロック図
【図３】本発明の他の実施例にかかるパック電池と電気機器とを示すブロック図
【符号の説明】
１０…パック電池
１１…二次電池
１２…内蔵デジタル回路
１３…制御判定回路
１４…クロック回路
１５…送信部
１６…ダイオード
１７…コンデンサー
１８…受信部
１９…定電圧電源回路
２０…電気機器
２１…定電圧電源回路
２２…デジタル処理回路
２３…機器側制御判定回路
２４…機器側クロック回路
２５…受信部
２６…インピーダンス素子
２７…機器側受信部
２８…機器側送信部
２９…機器側定電圧電源回路
３１…電源端子
３２…通信端子 ３２Ａ…第１通信端子
３２Ｂ…第２通信端子
３３…クロック端子
Claims (4)
- デジタル信号を演算処理するクロックパルスを発生するクロック回路(14)を備えると共に、情報信号を電気機器(20)に送信する送信部(15)を備える内蔵デジタル回路(12)と、この内蔵デジタル回路(12)を電気機器(20)に接続するための通信端子(32)とを有するパック電池であって、
内蔵デジタル回路(12)が、通信端子(32)を介して電気機器(20)から供給される電力で動作されて、通信端子(32)を内蔵デジタル回路(12)の電源端子に併用すると共に、電気機器(20)の要求信号を検出することなく、また、クロック回路(14)を電気機器(20)のクロックに同期させることなく、内蔵するクロック回路(14)のクロックパルスに基づいて、送信部(15)を介して情報信号を電気機器(20)に出力するようにしてなるパック電池。 - デジタル信号を演算処理するクロックパルスを発生するクロック回路(14)を備えると共に、情報信号を電気機器(20)に送信する送信部(15)を備える内蔵デジタル回路(12)と、この内蔵デジタル回路(12)を電気機器(20)に接続するための通信端子(32)と、クロック回路(14)を電気機器(20)に設けている機器側クロック回路(24)に接続するクロック端子(33)を備えるパック電池であって、
内蔵デジタル回路(12)が、通信端子(32)を介して電気機器(20)から供給される電力で動作されて、通信端子(32)を内蔵デジタル回路(12)の電源端子に併用すると共に、電気機器(20)の要求信号を検出することなく、クロック端子(33)から入力される電気機器(20)のクロックに同期して動作するクロック回路(14)のクロックパルスに基づいて、送信部(15)を介して情報信号を電気機器(20)に出力するようにしてなるパック電池。 - パック電池(10)が、デジタル信号を演算処理するクロックパルスを発生するクロック回路(14)を備えると共に、情報信号を電気機器(20)に送信する送信部(15)を備える内蔵デジタル回路(12)と、この内蔵デジタル回路(12)を電気機器(20)に接続するための通信端子(32)とを備え、
電気機器(20)が、クロックパルスを発生する機器側クロック回路(24)を備えると共に、情報信号を受信する受信部(25)を備えるデジタル処理回路(22)と、パック電池(10)から供給される電源電圧を安定化する定電圧電源回路(21)とを備え、電気機器(20)とパック電池(10)とを接続する通信端子(32)が、内蔵デジタル回路(12)の電源端子に併用されて、電気機器(20)の定電圧電源回路(21)が通信端子(32)を介して内蔵デジタル回路(12)に電力を供給すると共に、
パック電池(10)は、電気機器(20)の要求信号を検出することなく、また、クロック回路(14)を機器側クロック回路(24)のクロックパルスに同期させることなく、クロック回路(14)のクロックパルスに基づいて、送信部(15)を介して情報信号を電気機器(20)の受信部(25)に伝送するようにしてなるパック電池と電気機器。 - パック電池(10)が、デジタル信号を演算処理するクロックパルスを発生するクロック回路(14)を備えると共に、情報信号を電気機器(20)に送信する送信部(15)を備える内蔵デジタル回路(12)と、この内蔵デジタル回路(12)を電気機器(20)に接続するための通信端子(32)と、クロック回路(14)を機器側クロック回路(24)に接続するクロック端子(33)とを備え、
電気機器(20)は、クロックパルスを発生する機器側クロック回路(24)を備えると共に、情報信号を受信する受信部(25)を備えるデジタル処理回路(22)と、パック電池(10)から供給される電源電圧を安定化する定電圧電源回路(21)とを備え、
電気機器(20)とパック電池(10)とを接続する通信端子(32)が、内蔵デジタル回路(12)の電源端子に併用されて、電気機器(20)の定電圧電源回路(21)が通信端子(32)を介して内蔵デジタル回路(12)に電力を供給すると共に、
パック電池(10)は、電気機器(20)の要求信号を検出することなく、また、クロック端子(33)を介してクロック回路(14)を機器側クロック回路(24)に接続して、両クロック回路(14)のクロックパルスを同期させ、クロック回路(14)のクロックパルスに基づいて、送信部(15)を介して情報信号を電気機器(20)の受信部(25)に伝送するようにしてなるパック電池と電気機器。
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