(57)【要約】【課題】検出抵抗の両端電圧を抑制した電池形電源装置を提供することにある。【解決手段】電池形電源装置１は電池規格に準じた形状及び寸法に構成されたケース２と、ケースの内側に収納された外部電池２０の前後端子に接触する内側正極端子６と内側負極端子７とを有する電池収納部３と、ケースの前後端面にそれぞれ設けられる外側正極端子４と外側負極端子５と、外部負荷装置に流れる電流を電圧に変換するために設けられる検出抵抗１４０と、検出抵抗の両端電圧を比較電圧と比較するコンパレータ１３０と、コンパレータの出力に基づいて、外部負荷装置の動作状態を判定するＲＦＩＣ１１０の判定部と、判定された動作状態を表す動作データを外部の情報処理装置に送信するＲＦＩＣの送信部と、を具備し、検出抵抗の両端電圧を抑制するために、検出抵抗と並列に順方向にダイオード１５０が接続される。【選択図】図４
2020064756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部負荷装置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に構成されたケースと、
前記ケースの内側に外部電池を収納するものであって、前記収納された外部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、
前記ケース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、
前記ケース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、
前記外部負荷装置に流れる電流を電圧に変換するために、前記内側負極端子と前記外側負極端子との間と、前記内側正極端子と前記外側正極端子との間とのうち、一方に介在される検出抵抗と、
前記検出抵抗の両端電圧を比較電圧と比較するコンパレータと、
前記コンパレータの出力に基づいて、前記外部負荷装置の動作状態を判定する判定部と、
前記判定された動作状態を表す動作データを外部の情報処理装置に送信する送信部と、
前記検出抵抗の両端電圧を抑制するために、前記検出抵抗と並列に順方向に接続されるダイオードと、を具備する電池形電源装置。
【請求項２】
前記ダイオードはショットキーバリアダイオードである、請求項１記載の電池形電源装置。
【請求項３】
外部負荷装置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に構成されたケースと、
前記ケースの内側に外部電池を収納するものであって、前記収納された外部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、
前記ケース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、
前記ケース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、
前記外部負荷装置に流れる電流を電圧に変換するために、前記内側負極端子と前記外側負極端子との間と、前記内側正極端子と前記外側正極端子との間とのうち、一方に介在される検出抵抗と、
前記検出抵抗の両端電圧を比較電圧と比較するコンパレータと、
前記コンパレータの出力に基づいて、前記外部負荷装置の動作状態を判定する判定部と、
前記判定された動作状態を表す動作データを外部の情報処理装置に送信する送信部と、
前記検出抵抗と並列に接続されるトランジスタと、
前記両端電圧を抑えるために、前記両端電圧と基準電圧とに基づいて前記トランジスタの開閉を制御する制御電圧を発生するオペアンプと、
前記オペアンプの応答速度よりも早い立ち上がりの電流が前記検出抵抗に流れたときの、前記両端電圧の一時的な上昇を抑制するために前記検出抵抗と並列に順方向に接続されるショットキーバリアダイオードと、を具備する電池形電源装置。
【請求項４】
外部負荷装置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に構成されたケースと、
前記ケースの内側に外部電池を収納するものであって、前記収納された外部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、
前記ケース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、
前記ケース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、
前記外部負荷装置に流れる電流を電圧に変換するために、前記内側負極端子と前記外側負極端子との間と、前記内側正極端子と前記外側正極端子との間とのうち、一方に介在される検出抵抗と、
前記検出抵抗と並列に接続されるトランジスタと、
前記検出抵抗の両端電圧を抑えるために、前記両端電圧と基準電圧とに基づいて前記トランジスタの開閉を制御する制御電圧を発生するオペアンプと、
前記オペアンプの応答速度よりも早い立ち上がりの電流が前記検出抵抗に流れたときの、前記両端電圧の一時的な上昇を抑制するために前記検出抵抗と並列に順方向に接続されるショットキーバリアダイオードと、
前記制御電圧に基づいて前記外部負荷装置の動作状態を判定する判定部と、
前記判定された動作状態を表す動作データを外部の情報処理装置に送信する送信部と、を具備する電池形電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池形電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、センサ技術を用いた様々な高齡者の見守りシステムが登場している。例えば、見守りシステムとして、見守り対象の高齢者が家の中で１日に１度は少なくとも利用するトイレなどの場所に監視装置として人感センサを設置し、人感センサからのセンサ情報をサーバ装置で収集するシステムがある。見守り対象の高齢者の家から遠い所に住む高齢者の子供は、スマートフォンなどの携帯型情報端末を用いてサーバ装置により提供される見守りサイト上で、センサ情報の収集結果を閲覧することができる。これと同様の機能を実現する見守りシステムとして、監視装置として、高齢者に直接的に装着される心拍センサを用いたシステムがある。また、見守りシステムで利用されることを前提として、例えば、ドアの開閉を検知するセンサを装備する冷蔵庫等の製品なども登場している。
【０００３】
しかしながら、見守りシステムの監視装置として人感センサを用いる場合、人感センサを住宅に新たに設置する必要があるため、導入コストが高い。また、見守られる側の人間に見える位置に人感センサが設置されていれば、誰かに見守られているという精神的負担に繋がるかもしれない。さらに、人感センサが故障した場合、その交換作業において、人感センサはある程度の位置合わせ等が必要であるため、素人が簡単に交換できるものではなく、仮に誤った向きに人感センサが設置されてしまうと正しいセンサ情報を収集できなくなってしまう。また、監視装置として心拍センサを用いる場合、見守られる側の人間が心拍センサをきちんと装着していることが前提となるため、心拍センサを装着する煩わしさにより、心拍センサが正しく装着されず、正確な情報を収集できない可能性がある。このように、導入コスト、メンテナンス性、正確な情報の収集という観点から、既存の見守りシステムの導入障壁は高い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
目的は、見守りシステムの監視装置としても利用することができ、既存の電池駆動式機器に装着可能であって、装着された電池駆動式機器の動作を阻害しない電池形電源装置を提供することにある。具体的には、電池形電源装置は、電池駆動式機器の動作状態を検出するために、電池駆動式機器に流れる電流を電圧に変換する検出抵抗を備える。この検出抵抗の電圧降下が大きいと、電池駆動式機器の駆動電圧が不足し、最悪の場合、動作を停止させてしまう可能性がある。上記のように、電池駆動式機器の動作を阻害しないように、検出抵抗の両端電圧を抑制した電池形電源装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本実施形態に係る電池形電源装置は、外部負荷装置の電池ボックスに装着可能である。電池形電源装置は、電池規格に準じた形状及び寸法に構成されたケースと、前記ケースの内側に外部電池を収納するものであって、前記収納された外部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、前記ケース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、前記ケース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、前記外部負荷装置に流れる電流を電圧に変換するために、前記内側負極端子と前記外側負極端子との間と、前記内側正極端子と前記外側正極端子との間とのうち、一方に介在される検出抵抗と、前記検出抵抗の両端電圧を比較電圧と比較するコンパレータと、前記コンパレータの出力に基づいて、前記外部負荷装置の動作状態を判定する判定部と、前記判定された動作状態を表す動作データを外部の情報処理装置に送信する送信部と、を具備する。前記検出抵抗の両端電圧を抑制するために、前記検出抵抗と並列に順方向にダイオードが接続される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、本実施形態に係る電池形電源装置を用いた安否見守りシステムの構成図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る電池形電源装置の外観を示す斜視図である。
【図３】図３は、図２の電池形電源装置の内部構造を示す図である。
【図４】図４は、図１の電池形電源装置の等価回路図である。
【図５】図５は、図４の検出抵抗に流れる電流と電圧とを示す図である。
【図６】図６は、第２実施形態に係る電池形電源装置の等価回路図である。
【図７】図７は、図６の検出抵抗に流れる電流と電圧とを示す図である。
【図８】図８は、第３実施形態に係る電池形電源装置の等価回路図である。
【図９】図９は、第１、第２実施形態に係る電池形電源装置の検出抵抗に流れる電流と電圧との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る電池形電源装置を説明する。以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【０００８】
既存の電池駆動式機器３０（外部負荷装置）の電池ボックスに装着するために、電池形電源装置１は電池規格に準ずる形状及び大きさに構成される。これにより、図１に示すように、電池形電源装置１は、様々な電池駆動式機器３０に装着して使用することができる。電池駆動式機器３０は、典型的には、テレビ、エアコンなどのリモートコントローラ、ライトスタンド、ワイヤレスキーボード、体重計、懐中電灯、おもちゃなどの、電池を電源とする機器である。もちろん、これらの機器だけではなく、電池駆動式機器３０は、電池をメイン電源とする電気自動車、電動自転車、電動バイクなどの機器であってもよい。
【０００９】
電池形電源装置１は、装着された電池駆動式機器３０に流れる電流に基づいて、電池駆動式機器３０の動作状態を判定し、判定した動作状態を表す動作データを外部の情報処理装置に送信する機能を有する。このような機能を有する電池形電源装置１は、例えば、安否見守りシステムに用いられる。図１に示すように、電池形電源装置１は、安否見守り対象の人物が居住する家の中にあるリモコン、キーボードなどの電池駆動式機器３０（３０−１，３０−２，３０−３）に装着される。電池駆動式機器３０は、家の中にあるルータなどのゲートウェイ機器４０を介してインターネット網５０に接続される。このインターネット網５０には、安否見守りサーバ装置６０が接続される。
【００１０】
電池形電源装置１は、電池駆動式機器３０の動作状態を表す動作データをゲートウェイ機器４０を介して安否見守りサーバ装置６０に送信する。安否見守りサーバ装置６０は、電池形電源装置１から受信した動作データに基づいて、電池駆動式機器３０の動作回数を計数し、その計数結果を安否見守りシステムを利用する、ユーザの携帯型情報処理端末７０に提供する。これにより、安否見守りシステムを利用するユーザは、安否見守り対象の人物が生存しているのか、何か異常が生じていないかをリアルタイムに把握することができる。
【００１１】
（第１実施形態）  
図２は、本発明の第１実施形態に係る電池形電源装置１の外観を示す斜視図である。図３は、図２の電池形電源装置１の内部構造図である。電池形電源装置１は、電池規格に準じた形状及び外寸で構成される。ここでは、電池形電源装置１は単３形電池規格に準じているものとして説明する。もちろん、電池形電源装置１は、単１形電池規格、単２形電池規格など他の電池規格に準じた形状及び外寸で構成されてもよい。
【００１２】
電池形電源装置１は、単３形電池規格に準じた高さ及び直径の円筒形状のケース２を有する。このケース２には、単４形電池（内蔵電池）２０を収納する円筒形状の電池収納部３が設けられる。電池収納部３は、その円筒中心軸がケース２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、ケース２の内面と電池収納部３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１の各種機能を実現する電子回路基板１０が収納される。ケース２の中心軸に対して、電子回路基板１０が配置された側とは反対側のケース２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２０と同等又は若干短く、幅は単４形電池２０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（内部電池）２０を電池収納部３に対して挿抜することができる。ケース２の外側の前端面の中央には単３形電池規格に準じて外側正極端子４が装備され、後端面の中央には単３形電池規格に準じて外側負極端子５が装備される。電池収納部３の内側の前端面の中央には内側正極端子６が装備され、後端面の中央には内側負極端子７が装備される。各端子は、典型的には導電板により構成される。内側正極端子６は外側正極端子４に電気的に接続され、内側負極端子７は外側負極端子５に電気的に接続される。
【００１３】
図４は、電池形電源装置１の等価回路図である。ここでは、電池形電源装置１が単独で電池駆動式機器３０の電池ボックスに装着されているものとする。電池駆動式機器３０の負荷３１に電池形電源装置１が直列に接続されている。電池形電源装置１は、電源回路１２０と、検出抵抗１４０と、ショットキーバリアダイオード１５０と、コンパレータ１３０と、ＲＦＩＣ１１０とを有する。電源回路１２０は、電池収納部３に装着された単４形電池２０に接続され、単４形電池２０の電池電圧ＶＣＣを内部回路動作用の例えば３．０Ｖの駆動電圧ＶＤＤに昇圧する。
【００１４】
検出抵抗１４０は、電池駆動式機器３０に流れる電流を電圧に変換するために、内側負極端子７と外側負極端子５との間に介在される。もちろん、検出抵抗１４０は、内側正極端子６と外側正極端子４との間に介在されてもよい。
【００１５】
コンパレータ１３０は、検出抵抗１４０の両端電圧を比較電圧に対して比較し、比較結果に応じたレベルの電圧をＲＦＩＣ１１０に出力する。具体的には、コンパレータ１３０の非反転入力端子は、外側負極端子５と検出抵抗１４０との間のノードに接続され、反転入力端子は、分圧抵抗１３１，１３２の間のノードに接続される。これにより、コンパレータ１３０には、検出抵抗１４０の両端電圧が検出電圧として入力され、分圧抵抗１３２の両端電圧が比較電圧として入力される。検出電圧は、電池駆動式機器３０の動作状態に応じて変動する。比較電圧は、駆動電圧ＶＤＤを分圧抵抗１３１、１３２により分圧して得られる固定値である。分圧抵抗１３１，１３２の抵抗値は、比較電圧がショットキーバリアダイオード１５０の順方向電圧ＶＦよりも低くなるように調整されている。例えば、コンパレータ１３０は、検出電圧が比較電圧以上のとき、ハイレベルの電圧をＲＦＩＣ１１０に出力し、検出電圧が比較電圧未満のとき、ローレベルの電圧をＲＦＩＣ１１０に出力する。
【００１６】
ＲＦＩＣ１１０（高周波集積回路）は、機能上、判定部、通信部、制御部等を備える制御回路である。ＲＦＩＣ１１０のＡＮＴ端子にはアンテナ１１２が接続され、ＶＤＤ端子は電源回路１２０の出力端子に接続され、Ｉｎｐｕｔ端子はコンパレータ１３０の出力端子に接続され、ＧＮＤ端子はＧＮＤに接続される。通信部は、制御部の制御に従って、無線通信用アンテナ１１２を介して外部の携帯型情報処理端末、ゲートウェイ機器などの中継端末４０に対してBluetooth(登録商標)等の近距離無線規格に従って接続する。判定部は、コンパレータ１３０の出力に基づいて、電池駆動式機器３０の動作状態を判定する。例えば、判定部は、コンパレータ１３０から入力される電圧信号のレベルがハイレベルであるとき電池駆動式機器３０が動作したと判定し、ローレベルであるとき電池駆動式機器３０が動作していないと判定する。制御部は、通信部を制御して、判定部により判定された電池駆動式機器３０の動作状態を表す動作データを、ゲートウェイ機器４０を介してサーバ装置６０に送信する。
【００１７】
第１実施形態に係る電池形電源装置１で特徴的なのは、ショットキーバリアダイオード１５０を装備する点にある。以下、電池形電源装置１がショットキーバリアダイオード１５０を装備することによる効果について、図５、図９を参照して説明する。
【００１８】
電池形電源装置１がショットキーバリアダイオード１５０を装備していないとき、図９の実線のグラフに示すように、検出電圧は、電池駆動式機器３０に流れる電流に比例する。検出電圧の最大値が制限されないため、電池駆動式機器３０に大きな電流が流れ、検出抵抗１４０の両端電圧が大きくなった場合に、電池駆動式機器３０は、駆動電圧が足りずに駆動を停止してしまう可能性がある。
【００１９】
上記のような事態を回避するためには、検出抵抗１４０の両端電圧を抑制する必要がある。第１実施形態では、検出抵抗１４０の両端電圧を抑制するために、ショットキーバリアダイオード１５０を用いる。
【００２０】
ショットキーバリアダイオード１５０は、順方向に所定の電圧が印加されたときに電流を流す特性を有する。ここでは、ショットキーバリアダイオード１５０に電流が流れ始めるときの電圧を順方向電圧ＶＦ、そのときに流れる電流を順方向電流という。ショットキーバリアダイオード１５０に大きい電流が流れても、ショットキーバリアダイオード１５０の順方向電圧は、検出抵抗１４０による電圧降下に比べるとほとんど変化しない。ショットキーバリアダイオード１５０の順方向電圧ＶＦは、一般的に０．２Ｖから０．４Ｖ程度である。順方向電圧ＶＦ未満の電圧が印加されているとき、ショットキーバリアダイオード１５０は、非常に高い抵抗として動作するため、電流をほとんど流さない。一方、順方向電圧ＶＦと等価な電圧が印加されているとき、ショットキーバリアダイオード１５０は、非常に低い抵抗として動作する。
【００２１】
ショットキーバリアダイオード１５０は、検出抵抗１４０に対してショットキーバリアダイオード１５０を並列に、順方向に接続される。検出抵抗１４０の両端電圧（検出電圧）はショットキーバリアダイオード１５０の両端電圧と等価な値を示す。電池駆動式機器３０に流れる電流が小さく、検出電圧がショットキーバリアダイオード１５０の順方向電圧ＶＦ未満であるとき、ショットキーバリアダイオード１５０はオフ状態であり、ショットキーバリアダイオード１５０に電流はほとんど流れない。したがって、検出電圧がショットキーバリアダイオード１５０の順方向電圧ＶＦ未満であるとき、電流は検出抵抗１４０だけに流れているとみなせるため、図９の一点鎖線のグラフに示すように、検出電圧は電池駆動式機器３０に流れる電流に比例する。
【００２２】
電池駆動式機器３０に大きい電流が流れ、検出電圧がショットキーバリアダイオード１５０の順方向電圧ＶＦ以上であるとき、ショットキーバリアダイオード１５０に電流が流れる。既に説明したように、順方向電圧ＶＦ以上の電圧が印加されたショットキーバリアダイオード１５０は低い抵抗として動作するため、電池駆動式機器３０に大きい電流が流れても、そのほとんどがショットキーバリアダイオード１５０に流れる。ショットキーバリアダイオード１５０は、順方向電流よりも大きい電流が流れても、その両端電圧は順方向電圧ＶＦからほとんど変化しないか、又はわずかに上昇する程度である。したがって、図９の一点鎖線のグラフに示すように、電池駆動式機器３０に順方向電流よりも大きな電流が流れたとき、検出電圧は順方向電圧ＶＦと等価又は順方向電圧ＶＦからわずかに大きい電圧に制限され、実線のグラフに示すショットキーバリアダイオード１５０が装備されていない場合に比べて、抑制される。
【００２３】
なお、ショットキーバリアダイオード１５０は、応答速度が速いという特性を有する。図５に示すように、電池駆動式機器３０に立ち上がり時間が長く、変化が緩やかな電流が流れた場合であっても、立ち上がり時間が短く、変化が急峻な電流が流れた場合であっても、ショットキーバリアダイオード１５０により、検出電圧は抑制され、その最大値はショットキーバリアダイオード１５０の順方向電圧ＶＦ又は順方向電圧ＶＦよりもわずかに大きい電圧に制限される。このように、立ち上がりが急峻な電流が検出抵抗１４０に流れることによる一時的な検出電圧の上昇を抑えられるという観点で、検出抵抗１４０に並列に接続されるダイオードには、典型的にはショットキーバリアダイオード１５０が用いられる。しかしながら、検出抵抗１４０に並列に接続されるダイオードとして、順方向電圧ＶＦがショットキーバリアダイオード１５０よりも高い一般的なｐｎ接合ダイオードを用いることを否定するものではなく、ｐｎ接合ダイオードを用いても検出電圧を抑制する効果は発揮される。
【００２４】
（第２実施形態）  
第２実施形態に係る電池形電源装置１は、第１実施形態に係る電池形電源装置１に比べて、さらに検出電圧を抑制する効果を発揮する。第２実施形態と第１実施形態との間の構成上の違いは、第２実施形態に係る電池形電源装置１は、さらにＦＥＴ１６０（電界効果トランジスタ）とオペアンプ１７０とを備える点にある。
【００２５】
図６に示すように、ＦＥＴ１６０は、検出抵抗１４０と並列に接続される。具体的には、ＦＥＴ１６０のソース端子が内側負極端子７に接続され、ドレイン端子が外側負極端子５に接続され、ＦＥＴ１６０のゲート端子は、オペアンプ１７０の出力端子に接続される。オペアンプ１７０の反転入力端子は、分圧抵抗１３３，１３４の間のノードに接続され、非反転入力端子は、外側負極端子５と検出抵抗１４０との間のノードに接続される。これにより、オペアンプ１７０には、検出抵抗１４０の両端電圧が検出電圧として入力され、分圧抵抗１３４の両端電圧と分圧抵抗１３５の両端電圧との和が基準電圧Ｖｒｅｆとして入力される。検出電圧は、電池駆動式機器３０の動作状態に応じて変動する。基準電圧Ｖｒｅｆは、電源電圧ＶＤＤを分圧抵抗１３３，１３４，１３５により分圧して得られる固定値である。分圧抵抗１３３，１３４、１３５の抵抗値は、基準電圧Ｖｒｅｆがショットキーバリアダイオード１５０の順方向電圧ＶＦよりも低くなるように調整されている。
【００２６】
オペアンプ１７０は、検出電圧を抑制するために、基準電圧Ｖｒｅｆと検出電圧とに基づいて、ＦＥＴ１６０の開閉を制御する制御電圧を発生する。オペアンプ１７０により発生された制御電圧は、基準電圧Ｖｒｅｆに対する検出電圧の差に応じて変動し、ゲート電圧としてＦＥＴ１６０のゲート端子に印加される。例えば、オペアンプ１７０は、検出電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ以上であるときハイレベルの電圧を出力し、検出電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ未満であるときローレベルの電圧を出力する。ここでのハイレベルの電圧は、ＦＥＴ１６０のゲート閾値電圧よりも大きい。
【００２７】
ＦＥＴ１６０は、ゲート端子にゲート閾値電圧以上の電圧が印加されたときオンし、ゲート閾値電圧未満の電圧が印加されたときオフする。ＦＥＴ１６０がオンしているときのソース・ドレイン間の抵抗値は、ゲート電圧が大きいほど、小さい値を示す。このようにＦＥＴ１６０のソース・ドレイン間の抵抗は、ゲート電圧によって制御することができる。ゲート電圧が小さくＦＥＴ１６０の抵抗が非常に高いとき、ＦＥＴ１６０と検出抵抗１４０との合成抵抗の抵抗値は、検出抵抗１４０の抵抗値と等価な値を示す。一方、ゲート電圧が大きくＦＥＴ１６０の抵抗が小さいとき、ＦＥＴ１６０と検出抵抗１４０との合成抵抗の抵抗値は、検出抵抗１４０の抵抗値よりも小さい値を示す。
【００２８】
コンパレータ１３０は、検出電圧を比較電圧に対して比較し、比較結果に応じたレベルの電圧をＲＦＩＣ１１０に出力する。具体的には、コンパレータ１３０の非反転入力端子は、外側負極端子５と検出抵抗１４０との間のノードに接続され、反転入力端子は、分圧抵抗１３４，１３５の間のノードに接続される。これにより、コンパレータ１３０には、検出抵抗１４０の両端電圧が検出電圧として入力され、分圧抵抗１３５の両端電圧が比較電圧として入力される。第２実施形態において、分圧抵抗１３３、１３４，１３５の抵抗値は、比較電圧が基準電圧Ｖｒｅｆよりも低くなるように調整されている。
【００２９】
電池駆動式機器３０に流れる電流が小さく、検出電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ未満であるとき、ＦＥＴ１６０とショットキーバリアダイオード１５０はそれぞれオフ状態である。このとき、電流はショットキーバリアダイオード１５０とＦＥＴ１６０とにはほとんど流れずに、検出抵抗１４０だけに流れているとみなせる。そのため、図９の点線のグラフに示すように、検出電圧は電池駆動式機器３０に流れる電流に比例する。なお、検出電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ未満であるとき、ＦＥＴ１６０の抵抗値もショットキーバリアダイオード１５０の抵抗値も非常に高い。したがって、ショットキーバリアダイオード１５０とトランジスタ１８０と検出抵抗１４０との合成抵抗の抵抗値は、検出抵抗１４０の抵抗値と略等価な値を示す。
【００３０】
電池駆動式機器３０に大きい電流が流れ、検出電圧が基準電圧Ｖｒｅｆより大きく順方向電圧ＶＦよりも小さいとき、ＦＥＴ１６０はオン状態であり、ショットキーバリアダイオード１５０はオフ状態である。このとき、ＦＥＴ１６０の抵抗値はゲート電圧に応じた値を示し、ショットキーバリアダイオード１５０の抵抗値は非常に高い値を示す。そのため、ＦＥＴ１６０がオンすると、ショットキーバリアダイオード１５０とＦＥＴ１６０と検出抵抗１４０との合成抵抗の抵抗値は、検出抵抗１４０の抵抗値よりも小さい値を示し、検出電圧はＦＥＴ１６０がオンされる直前の値よりも低下する。検出電圧が基準電圧と等価になるように、ＦＥＴ１６０のソース・ドレイン間の抵抗値が、オペアンプ１７０により発生される制御電圧により制御される。これにより、図９の点線のグラフに示すように、電池駆動式機器３０に大きい電流が流れた場合であっても、検出電圧は基準電圧Ｖｒｅｆに抑制される。この基準電圧Ｖｒｅｆは、ショットキーバリアダイオード１５０の順方向電圧ＶＦよりも低い。したがって、第２実施形態に係る電池形電源装置１は、第１実施形態に係る電池形電源装置１に比べて、さらに検出電圧を抑制する効果を発揮する。
【００３１】
ただし、オペアンプ１７０の応答速度はショットキーバリアダイオード１５０に比べて遅い。図７に示すように、オペアンプ１７０は、立ち上がりが緩やかな電流の変動に追従して制御電圧を発生することはできるが、立ち上がりが急峻な電流の変動には追従することができない。オペアンプ１７０が急峻な電流の変動に追従できない場合、ＦＥＴ１６０がオンされるタイミングが遅れ、検出電圧が一時的に大きくなってしまい、駆動電圧が足りずに電池駆動式機器３０が一瞬停止してしまう可能性がある。このような、オペアンプ１７０の応答速度よりも立ち上がり時間の短い電流が電池駆動式機器３０に流れたときの一時的な検出電圧の上昇を抑えるために、第１実施形態と同様に、検出抵抗１４０と並列にショットキーバリアダイオード１５０が接続される。既に述べたように、ショットキーバリアダイオード１５０は応答速度が速く、立ち上がり時間の短い急峻な電流の変動にも追従することができる。そのため、電池駆動式機器３０に立ち上がり時間の短い急峻に変化する電流が流れ、オペアンプ１７０がこれに追従できずに、一時的に検出電圧が基準電圧Ｖｒｅｆよりも大きくなっても、検出電圧をショットキーバリアダイオード１５０の順方向電圧ＶＦに抑制することができる。これにより、上記のように、駆動電圧が足りずに電池駆動式機器３０が一瞬停止してしまうことを回避することができる。
【００３２】
なお、検出電圧を抑制するために、検出抵抗１４０と並列に接続される素子は、ＦＥＴに限定されない。検出抵抗１４０と並列に他の種類のトランジスタ、例えばバイポーラトランジスタ等を接続した構成であっても同様の効果を発揮する。
【００３３】
（第３実施形態）  
第３実施形態に係る電池形電源装置１は、第２実施形態に係る電池形電源装置１と同様の機能を有する。第３実施形態と第２実施形態との間の構成上の大きな違いは、第３実施形態に係る電池形電源装置１は、第２実施形態でＲＦＩＣ１１０のＩｎｐｕｔ端子の入力段のコンパレータ１３０をトランジスタ１８０に代替した点にある。これにより、第３実施形態に係る電池形電源装置１は、第２実施形態に比べて回路コストの低減を実現している。第３実施形態における検出電圧を抑制する効果は、第２実施形態と同様である。
【００３４】
図８に示すように、トランジスタ１８０は、バイポーラトランジスタを用いることができる。もちろん、トランジスタ１８０は、バイポーラトランジスタではなく、ＦＥＴも用いることができる。トランジスタ１８０のベース端子はオペアンプ１７０の出力端子にベース抵抗１８１を介して接続され、エミッタ端子はＧＮＤに接続され、コレクタ端子はコレクタ抵抗１８３を介して電源回路１２０のＶＤＤ出力端子に接続される。トランジスタ１８０は、ベースエミッタ間電圧が所定の電圧未満であるときオフされ、ベースエミッタ間電圧が所定の電圧以上であるときオンされる。トランジスタ１８０がオンするときのベースエミッタ間電圧をベース閾値電圧という。
【００３５】
ＲＦＩＣ１１０のＩｎｐｕｔ端子は、トランジスタ１８０とコレクタ抵抗１８３との間のノードに接続される。ベースエミッタ間電圧がベース閾値電圧未満で、トランジスタ１８０がオフ状態であるとき、ＲＦＩＣ１１０のＩｎｐｕｔ端子にはハイレベルの電圧が印加される。ベースエミッタ間電圧がベース閾値電圧以上でトランジスタ１８０がオン状態であるとき、ＲＦＩＣ１１０のＩｎｐｕｔ端子には、電源電圧ＶＤＤからコレクタ抵抗１８３の両端電圧を差し引いたローレベルの電圧が印加される。ＲＦＩＣ１１０の判定部は、Ｉｎｐｕｔ端子に印加されている電圧レベルがハイレベルであるとき電池駆動式機器３０が動作していないと判定し、ローレベルであるとき電池駆動式機器３０が動作していると判定する。ＲＦＩＣ１１０の制御部は、通信部を制御して、判定部により判定された電池駆動式機器３０の動作状態を表す動作データを、ゲートウェイ機器４０を介してサーバ装置６０に送信する。
【００３６】
なお、検出電圧が基準電圧Ｖｒｅｆと等価であるときに、トランジスタ１８０を確実にオンさせるために、ＦＥＴ１６０のゲート閾値電圧は、トランジスタ１８０のベース閾値電圧よりも高くなるように設定されている。つまり、検出電圧が基準電圧Ｖｒｅｆと等価であるときに、オペアンプ１７０の出力電圧がトランジスタ１８０のベース閾値電圧よりも高くなるように、オペアンプ１７０の出力は調整されている。
【００３７】
本実施形態の１つの特徴は、既存の電池駆動式機器３０の動作を阻害しない、具体的には電池駆動式機器３０の動作状態を判定するために設けられた検出抵抗１４０の電圧降下を抑制するために、ショットキーバリアダイオード１５０やＦＥＴ１６０を検出抵抗１４０に並列に接続した点にある。したがって、既存の電池駆動式機器３０の電池ボックスの形状に応じて、ケース２の形状は任意形状に変更することができる。また、電池ボックスに対して設けられた正極端子と負極端子との位置に応じて、ケース２に対して外側正極端子４及び外側負極端子５が装備される位置は適宜変更が可能である。また、電池収納部３の形状、電池収納部３に装備される内側正極端子６及び内側負極端子７の位置も、収納される電池の形状、端子の位置に応じて適宜変更が可能である。
【００３８】
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。
【符号の説明】
【００３９】
１…電池形電源装置、２…ケース、３…電池収納部、４…外側正極端子、５…外側負極端子、６…内側正極端子、７…内側負極端子、２０…内部電池、３１…負荷、１１０…ＲＦＩＣ、１１２…アンテナ、１２０…電源回路、１３０…コンパレータ、１３１、１３２…分圧抵抗、１４０…検出抵抗、１５０…ショットキーバリアダイオード。
【図１】
2020064756.tif 000003
【図２】
2020064756.tif 000004
【図３】
2020064756.tif 000005
【図４】
2020064756.tif 000006
【図５】
2020064756.tif 000007
【図６】
2020064756.tif 000008
【図７】
2020064756.tif 000009
【図８】
2020064756.tif 000010
【図９】
2020064756.tif 000011