(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池と、電池から電力を供給される装置と、前記装置と無線通信するものであり、かつ、前記装置とは別体のコントローラとを有し、
前記装置は、前記電池から供給される電力を用いて電源とする電源部と、前記コントローラが送信する無線起動信号を受信し前記電源部に起動信号を出力する起動部と、前記電源部と前記起動部とを制御する制御部と、前記コントローラとの間で無線通信を行う無線通信部とを前記装置は有し、
前記無線起動信号は第１段階と、前記第１段階とは異なる、第２段階との２つの信号領域を有し、
前記起動部は前記第１段階の前記無線起動信号を受信すると前記電源部に第１の起動信号を出力し、
前記第１の起動信号が入力された前記電源部は前記起動部への第１の電力の供給を開始し、
前記第１の電力を供給された前記起動部は、前記第２段階の前記無線起動信号を受信すると、前記電源部に第２の起動信号を出力し、
前記第２の起動信号が入力された前記電源部は前記制御部に対し、前記第１の電力とは異なる第２の電力の供給を開始し、かつ、前記制御部は、前記電源部、前記起動部および前記無線通信部への電力供給の開始と、それらの動作の制御を開始することを特徴とする電源起動システム。
【請求項２】
前記起動部は、入力された前記無線起動信号を整流する整流部と、前記無線起動信号を受信する受信部とを有し、
前記起動部は前記第１段階の前記無線起動信号を整流した前記整流部の出力電圧が所定の電圧を超えた場合には前記第１段階の信号を受信したと判定し、かつ、前記第２段階の前記無線起動信号のデータパターンが所定のデータパターンと実質的に一致した場合には前記第２段階の信号を受信したと判定することを特徴とする請求項１記載の電源起動システム。
【請求項３】
前記整流部の出力部分には蓄電素子、放電抵抗または電圧制限素子が接続されていることを特徴とする請求項２記載の電源起動システム。
【請求項４】
前記整流部には前記電源部から所定の電圧が供給されていることを特徴とする請求項２記載の電源起動システム。
【請求項５】
前記起動部は前記無線起動信号の第１段階のデータパターンが所定のデータパターンと一致した場合に前記第１段階を受信したと判定し、前記無線起動信号の第２段階のデータパターンが所定のデータパターンと一致した場合に前記第２段階を受信したと判定することを特徴とする請求項１記載の電源起動システム。
【請求項６】
前記第１段階のデータパターンの伝送速度が前記第２段階のデータパターンの伝送速度よりも低いことを特徴とする請求項５記載の電源起動システム。
【請求項７】
前記無線起動信号は振幅変調されており、
前記第１段階のデータパターンの変調度が前記第２段階のデータパターンの変調度よりも低いことを特徴とする請求項５記載の電源起動システム。
【請求項８】
前記起動部は、入力された前記無線起動信号を整流する整流部と、前記無線起動信号を受信する受信部とを有し、
前記起動部は、前記第１段階の前記無線起動信号を整流した前記整流部の出力電圧が所定の電圧を超えた場合には、第３の起動信号を前記電源部に対して出力し、
前記第３の起動信号が入力された前記電源部は前記起動部へ第３の電力を供給することを特徴とする請求項５記載の電源起動システム。
【請求項９】
前記起動部は入力された前記無線起動信号を整流する整流部と、前記無線起動信号を受信する受信部とを有し、
前記整流部の出力電力を用いて前記受信部が動作することを特徴とする請求項１記載の電源起動システム。
【請求項１０】
前記整流部の出力部分には蓄電素子、放電抵抗または電圧制限素子が接続されていることを特徴とする請求項９記載の電源起動システム。
【請求項１１】
前記整流部には、前記電源部から所定の電圧を供給されていることを特徴とする請求項９記載の電源起動システム。
【請求項１２】
前記起動部は前記コントローラとの無線通信時に無線通信信号の受信機として動作することを特徴とする請求項１記載の電源起動システム。
【請求項１３】
前記第２段階のデータパターンの伝送速度が前記無線通信信号の伝送速度以下であることを特徴とする請求項１２記載の電源起動システム。
【請求項１４】
前記無線起動信号と前記無線通信信号は振幅変調されており、
前記第２段階のデータパターンの変調度が前記無線通信信号の変調度以下であることを特徴とする請求項１２記載の電源起動システム。
【請求項１５】
前記制御部は、前記第１段階の前記無線起動信号を受信した時点では、停止状態またはスリープ状態であることを特徴とする請求項１記載の電源起動システム。
【請求項１６】
電池と、電池から電力を供給される装置と、前記装置と無線通信するものであり、かつ、前記装置とは別体のコントローラとを有し、
前記装置は、前記電池から供給される電力を用いて電源とする電源部と、前記コントローラの送信する無線起動信号を受信し前記電源部に起動信号を出力する起動部と、前記電源部と前記起動部を制御する制御部と、前記コントローラとの間で無線通信を行う無線通信部とを有し、
前記起動部は、入力された前記無線起動信号を整流する整流部と、前記無線起動信号を受信する受信部とを有し、
前記起動部は、前記整流部と前記電源部とから電力の供給を受けていることを特徴とする電源起動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、電源起動システムに関し、特に、電池等を備える装置の無線信号による電源起動に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  例えば、特許文献１には、電池セルの端子間電圧を取得する電圧取得手段と、取得電圧が電源電圧として供給され電池セルから電池情報を取得する電池情報取得回路と、取得電圧が電源電圧として供給され、電池情報の信号をアンテナを介して管理ユニットに送信する無線回路と、アンテナを介して管理ユニットから所定周波数の無線信号を受信し整流して直流電圧を生成する整流回路と、生成された直流電圧が電源電圧として供給され電池情報取得回路および無線回路に対する電源電圧の供給を制御する制御回路を備える電池情報取得装置が開示されている。【０００３】  また、無線起動システムについて、６０μＷの無線電力を受信すると２．７μＡの電流を生成し、２５ｋｂｐｓのデータレートでコマンドを受信できるプロトタイプＩＣが報告されている（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０―０８１７１６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Xinkai Chen, et al., “A Wireless Capsule Endoscopic System with a Low-Power Controlling and Processing ASIC,” Proceedings of IEEE Asian Solid-State Circuits Conference, pp.321-324, Nov. 2008.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  上記特許文献１に記載された電池情報取得装置は、無線信号を受信し整流して生成した直流電圧を制御回路（起動回路）に電源電圧として供給している。そのため、起動回路は無線信号が途絶えると電源電圧の供給も途絶え、各回路の電力供給制御ができなくなる。また、起動回路は無線信号による電力供給指示の受信とともに各回路の電力供給制御を行うが、これらのための電力は全て無線信号から取得する。従って、大電力の無線信号を受信するか、長期間にわたって無線信号を受信するかのいずれかが必要である。【０００７】  上記非特許文献１に記載された数値を用いて無線信号による起動にかかる時間を概算する。起動指示の無線信号を２５６ビットとすると、十分な無線電力を受信できる環境（例えば非接触ＩＣカードのような数ｍｍの距離）では無線信号の受信時間は約１０ｍｓである。しかし、無線信号を受信するためには、事前に起動回路に電力供給する必要があり、そのための電力供給用無線信号の受信に時間がかかる。仮に電力供給用無線信号の受信時間を約２０ｍｓとすると無線信号の受信には合計約３０ｍｓの時間がかかる。仮に、１０分の１の無線電力しか受信できない環境で用いると、約２１０ｍｓ以上の時間がかかる。実際には、回路のリーク電流や無線電力低減による整流回路の効率低下があるので、さらに時間がかかる。このように十分な無線電力を受信できない一般の無線通信環境では起動時間が長くなる。【０００８】  本発明の目的は、待機時の消費電流を抑えつつ電池等を備えた装置の電源を無線信号により高速に起動する装置、システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。【００１０】  代表的な実施例による電源起動システムは、電池と、電池から電力を供給される装置と、装置と無線通信するコントローラを備え、装置は電池から電源を生成する電源部と、コントローラの送信する無線起動信号を受信し電源部に起動信号を出力する起動部と、電源部と起動部を制御する制御部と、コントローラと無線通信する無線通信部を備え、無線起動信号は少なくとも第１段階と第２段階の２つの信号領域を備え、起動部は無線起動信号の第１段階を受信すると電源部に第１の起動信号を出力し、第１の起動信号が入力された電源部は起動部へ第１の電力を供給し、第１の電力を供給された起動部は無線起動信号の第２段階を受信すると電源部に第２の起動信号を出力し、第２の起動信号が入力された電源部は制御部に第２の電力を供給し、制御部は電源部と起動部、無線通信部への電力供給と動作を制御する。【００１１】  また、他の代表的な実施例による電源起動システムは、電池と、電池から電力を供給される装置と、装置と無線通信するコントローラを備え、装置は電池から電源を生成する電源部と、コントローラの送信する無線起動信号を受信し電源部に起動信号を出力する起動部と、電源部と起動部を制御する制御部とコントローラと無線通信する無線通信部を備え、起動部は入力された無線起動信号を整流する整流部と無線起動信号を受信する受信部を備え、起動部は整流部と電源部から電力を供給されている。
【発明の効果】
【００１２】  本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。【００１３】  電池等を備えた装置の電源を無線信号により高速に起動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１による電源起動システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】電源起動システムにおける電源起動法を説明するための信号波形図である。
【図３】電源起動装置における整流部の回路構成例を示す回路図である。
【図４】電源起動装置における起動受信部の回路構成例を示す回路図である。
【図５】実施例２による電源起動システムの構成例を示すブロック図である。
【図６】電源起動装置における整流部の回路構成例を示す回路図である。
【図７】実施例３による電源起動システムの構成例を示すブロック図である。
【図８】電源起動システムにおける電源起動法を説明するための信号波形図である。
【図９】実施例４による電源起動システムの構成例を示すブロック図である。
【図１０】電源起動装置における起動受信部の回路構成例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１５】  本実施例では、電池セルを備える装置の電源起動システムを、図面を参照しながら説明する。【００１６】  図１は、電源起動システムの構成例を示すブロック図である。電源起動システムは電池セル群９を備えた１つもしくは複数の電源起動装置１とマスタコントローラ１０で構成される。電池セル群９は電池セル９ａ、９ｂ、９ｃで構成されるが、電池セル群９を構成する電池セル数は３つに限らず、１つ以上であればよい。複数の電源起動装置１は互いに電池セル群９の最上位電位と最下位電位の端子を直列接続している。電源起動装置１はアンテナ２ａを備え、マスタコントローラ１０はアンテナ２ｂを備え、電源起動装置１とマスタコントローラ１０はこれらのアンテナを介して無線信号伝送を行う。マスタコントローラ１０は無線信号伝送により、電源起動装置１を起動し、電池セル群９の電圧や温度などの監視と電池セル群９の残存電荷量のバランシングの制御を指示し、監視や制御が不要なときは電源起動装置１に停止を指示する。【００１７】  マスタコントローラ１０は電源起動装置１を起動するための無線起動信号ｓ０を生成する起動送信部１１と、電源起動装置１に対して電池セル群９の監視制御指示を送信し監視制御情報を受信する通信部１２と、起動送信部１１および通信部１２を制御する制御部１３を備える。【００１８】  電源起動装置１はアンテナ２ａで受信した無線起動信号ｓ０を整流し電力ｐ１を起動受信部４へ出力する整流部３と、受信した無線起動信号ｓ０のデータパターンを検出して起動要否を判定し第１起動信号ｓ１と第２起動信号ｓ２を出力する起動受信部４と、マスタコントローラ１０と通信する通信部５と、電池セル群９から取得した電力を供給する電源部６と、整流部３、起動受信部４、通信部５、電源部６および電池セル監視部８の動作を制御する制御部７と、電池セル群９の電圧や温度などを監視し残存電荷量のバランシングを行う電池セル監視部８を備える。通信部５は、マスタコントローラ１０から受信したデータを制御部７に出力し、マスタコントローラ１０に送信するデータを制御部７から入力される（ｓ４）。電源部６は、起動受信部４、通信部５、制御部７および電池セル監視部８に電力を供給し、起動受信部４へ供給する電力ｐ２は第１起動信号ｓ１が入力されたことにより供給を開始し、制御部７へ供給する電力は第２起動信号ｓ２が入力されたことにより供給を開始し、通信部５と電池セル監視部８へ供給する電力は制御部７からの指示ｓ５により供給を開始する。なお、電源部６から起動受信部４と制御部７への電力供給には、短時間のうちに所望電圧を出力できるリニアレギュレータを用いると良い。一方、通信部５や電池セル監視部８などへの電力供給は電圧変換効率の良いスイッチングレギュレータやＤＣＤＣコンバータを用いると良い。また、制御部７に電力供給し起動した後は、制御部７からの指示ｓ５により起動受信部４へ電力ｐ２の供給を停止すると良い。【００１９】  制御部７は電力供給を受けると同時にリセットがかかって起動し、所定の動作をするようにしておくと良い。例えば、一般にマイクロコントローラユニットに搭載されるＰＯＷＥＲ  ＯＮ  ＲＥＳＥＴ機能のように、電力供給を受けると内部のレジス���が初期化され所定の状態に遷移するようにしておくと良い。あるいは、第２起動信号ｓ２により制御部７へ電力供給を開始した後、電源部６や起動受信部４からリセット信号を制御部７へ出力して制御部７を起動する構成にしても良い。また、起動した制御部７は、ただちに電源部６から通信部５への電力供給を開始させ、通信部５を受信状態にしてマスタコントローラ１０からの指示を受信するようにしても良い。【００２０】  また、制御部７はマスタコントローラ１０から電源起動装置１の動作を停止するように指示されたり、マスタコントローラ１０からの監視や制御の指示が所定の期間届かなかったりした場合に、電源起動装置１の動作を停止する。その際、制御部７以外への電源部６からの電力供給を遮断し、最後に電源部６の停止と制御部７への電力供給遮断を電源部６へ指示する（ｓ５）。【００２１】  また、制御部７は起動後、整流部３の動作を停止させたり（ｓ７）、電源部６を制御して起動受信部４への電力供給を遮断し起動受信部４の動作を停止させたり（ｓ５）すると良い。【００２２】  電池セル監視部８は、電池セル９ａ、９ｂ、９ｃの電圧監視指示を制御部７から受信して電池セル９ａ、９ｂ、９ｃの電圧を計測し、計測結果を制御部７に送信する（ｓ６）。【００２３】  また、マスタコントローラ１０の電源は、電池セル群９とは別の電池や商用ＡＣ電源から取得する。そして、マスタコントローラ１０は外部システムと有線通信してもよい。これらにより、マスタコントローラ１０は常時動作状態であったり、外部システムから有線通信により起動信号を受信して動作状態になったりすると良い。【００２４】  図２は起動受信部４へ供給される電力ｐ１、ｐ２と無線起動信号ｓ０、第１起動信号ｓ１、第２起動信号ｓ２の関係について説明するための信号波形例である。無線起動信号ｓ０は第１段階と第２段階の２つの段階を持つ。整流部３が無線起動信号ｓ０の第１段階を受信し始めると、整流部３は無線起動信号ｓ０を整流し内部の蓄電素子に電荷を蓄えていく。蓄えた電荷により蓄電素子にかかる電圧が予め設定した閾値電圧を超えると、蓄えた電荷は電力ｐ１として起動受信部４に供給され始める。無線起動信号ｓ０を整流部３が受信開始してから起動受信部４に電力ｐ１が供給されるまでの間は、受信起動部４は電力ｐ１の供給を受けていないため、無線起動信号ｓ０のデータパターンを検出できない。そのため、無線起動信号ｓ０の第１段階の冒頭は、起動判定のためのデータパターンではなく、搬送波や意味を持たないデータ列などであれば良い。電力ｐ１として利用するために、電力が得られれば良いので、信号形状に制限は無い。【００２５】  電力ｐ１が供給されると起動受信部４は動作を開始し、データパターンを検出し始める。整流部３が無線起動信号ｓ０を受信して整流する電力が起動受信部４の消費電力よりも小さい場合、電力ｐ１の電圧が徐々に低下していく。起動受信部４は電力ｐ１を用いて無線起動信号ｓ０の第１段階のデータパターンを検出するため、無線起動信号ｓ０の第１段階のデータパターンを検出完了するまでは電力ｐ１の電圧が起動受信部４の動作に必要な電圧を下回らないように、無線起動信号ｓ０の第１段階の冒頭の搬送波は十分な期���を確保しなければならない。また、整流部３の蓄電素子も起動受信部４に電力を供給できるよう十分な容量を持っていなければならない。なお、起動受信部４の構成を簡素化し消費電力を低減するため、データパターンは振幅変調（ＡＳＫ）されていることが望ましい。【００２６】  なお、無線起動信号ｓ０の第１段階のデータパターンでは、データレートと変調度は低いことが望ましい。なぜなら、高速な信号を受信するには、回路を高速に動作させるため、より大きな消費電力を必要とするからである。信号が高速になることにより起動受信部４の動作期間を短くすることができるが、一般に必要な消費電力は上昇する傾向にある。消費電力が大きいと、冒頭でより長い期間にわたって無線起動信号ｓ０を受信し、より大きな電力を電力ｐ１に蓄えなければならない。また変調度が高いとデータ０を示す信号強度が小さいため、無線起動信号ｓ０から得られる電力が減少し、電力ｐ１の電圧降下が大きくなる。なお、第１段階のデータパターンは始めにクロック信号に相当するパターンを設け、起動受信部４のクロック信号の周波数を設定すると良い。【００２７】  なお、データパターンの変調は、ＡＳＫに限定されることはなく、想定する通信品質や周囲の電磁波伝搬環境に応じて、よりノイズに強い周波数変調（ＦＳＫ）や位相変調（ＰＳＫ）、その他の変調を用いても良い。【００２８】  起動受信部４は無線起動信号ｓ０の第１段階のデータパターンを検出完了すると、検出したデータパターンが所定のデータパターンと一致するかどうか比較する。その結果、検出したデータパターンが所定のデータパターンと一致した場合、検出したデータパターンが正しいと判定し、起動受信部４は第１起動信号ｓ１を出力する。データパターンが一致しない場合は、第１起動信号ｓ１を出力せず、そのまま受信状態を継続する。整流部３が無線起動信号ｓ０ではなくノイズを受信し電力ｐ１を供給開始した場合は、起動受信部４が検出するデータパターンは所定のデータパターンと一致する確率は低く、第１起動信号ｓ１が出力される確率も低い。従って、電源起動装置１が誤起動する確率も低い。つまり、電源起動装置１の起動を指示する無線起動信号ｓ０の第１段階であると判定された場合にのみ、第１起動信号ｓ１を出力し、ノイズを受信した場合は起動受信部４で無線起動信号ｓ０の第１段階ではないと判定され、やがてノイズを整流して作った電力ｐ１の枯渇とともに、起動受信部４は動作を停止する。これにより、電池セル群９の電力を消費することなく誤起動を減らすことができる。なお、第１起動信号ｓ１はパルス信号でも良いし、ステップ応答のようにｌｏｗとｈｉｇｈを遷移する信号でも良い。【００２９】  電源部６は第１起動信号ｓ１が入力されると、電池セル群９から取得した電力を用いて電力ｐ２を起動受信部４に供給する。電力ｐ１と電力ｐ２は直接接続してもかまわない。電力ｐ１は無線起動信号ｓ０を整流し、蓄電素子に電荷を蓄えている状態である。無線起動信号ｓ０を整流した電流は大抵の場合、起動受信部４の消費電流よりも小さいので、電力ｐ２にとっては、電力ｐ１は容量として機能し、起動受信部４の消費電流が見かけ上減少したようにみえる。あるいは、起動受信部４への��力供給は、電力ｐ２の供給開始と同時に電力供給経路を電力ｐ１から電力ｐ２にスイッチで切り替えてもよい。この場合は、整流部３の動作を停止し、整流部３の入力をアンテナ２ａから切り離しても良い。これにより、無線起動信号ｓ０の信号電力が全て起動受信部４に入力され、起動受信部４での無線起動信号ｓ０のデータパターン検出がより容易になるため、起動受信部４の消費電力を下げたり、データレートを上げて無線起動信号ｓ０の第２段階の期間を短縮したりできる。【００３０】  電力ｐ２が供給された起動受信部４は、無線起動信号ｓ０から取得した電力ｐ１が枯渇しても動作可能となる。これにより、無線起動信号ｓ０の全データパターンを検出するために必要な電力ではなく、第１段階のデータパターンを検出するために必要な電力のみを、整流部３は電力ｐ１として起動受信部４に供給すればよいことから、整流部３は無線起動信号ｓ０の第１段階の冒頭部分（図２の搬送波の部分）で蓄えなければならない電荷量が減り、無線起動信号ｓ０の第１段階の冒頭部分を短くすることができる。こうして電源起動装置１を高速に起動することができる。【００３１】  また、電力ｐ２が供給された起動受信部４は、無線起動信号ｓ０から取得した電力ｐ１が無くても動作可能なため、マスタコントローラ１０が送信する無線起動信号ｓ０の信号電力を下げることも可能である。マスタコントローラ１０が送信する無線起動信号ｓ０の信号電力を下げることで、マスタコントローラ１０の消費電力を下げたり、他システムの通信への干渉を抑えることもできる。【００３２】  また、電力ｐ２によって起動受信部４へ供給する電力を増やすと高速な信号や高変調度の信号を受信することができるようになる。これにより、無線起動信号ｓ０の第２段階ではデータレートと変調度を高くすることができるため、電源起動装置１をより高速に起動可能となる。【００３３】  なお、データパターンの変調は、無線起動信号ｓ０の第１段階と同様に、ＡＳＫに限定されることはなく、想定する通信品質や周囲の電磁波伝搬環境に応じて、よりノイズに強い周波数変調（ＦＳＫ）や位相変調（ＰＳＫ）、その他の変調を用いても良い。【００３４】  起動受信部４は無線起動信号ｓ０の第２段階のデータパターンを検出完了すると、検出したデータパターンが所定のデータパターンと一致するかどうか比較する。その結果、検出したデータパターンが所定のデータパターンと一致した場合、検出したデータパターンが正しいと判定し、起動受信部４は第２起動信号ｓ２を出力する。データパターンが一致しない場合は、第２起動信号ｓ２を出力せず、そのまま受信状態を継続する。所定の期間を経過してもなお、データパターンが一致しない場合には、無線起動信号ｓ０ではないと考えられるため、電源部６は電力ｐ２の供給を止める。これにより起動受信部４を停止状態にし、電源部６の停止状態に遷移する。あるいは、起動受信部４から電源部６に停止信号を出力し、電力ｐ２の供給を止めても良い。こうして、無線起動信号ｓ０の全データパターンが所定のデータパターンと一致した場合にのみ、制御部７へ電源部６から電力が供給され、電源起動装置１が起動するため、ノイズなどの誤検知による誤起動を防ぐことが���きる。なお、第２起動信号ｓ２はパルス信号でも良いし、ステップ応答のようにｌｏｗとｈｉｇｈを遷移する信号でも良い。【００３５】  また、無線起動信号ｓ０は２段階以上であればよく、３段階であってもかまわない。段階を増やし、後段になればなるほど、起動受信部４の消費電力が大きくなるようにすると、データレートを上げるなどしてより高速に電源起動装置１を起動できる。あるいは、起動受信部４の消費電力が少ない段階でのノイズと無線起動信号ｓ０との区別をより正確に実施することで停止状態での消費電力を低減できる。【００３６】
図３は整流部３の回路構成例である。図３（ａ）に示す整流部は、ダイオードを用いた整流回路１４ａと蓄電素子１５、放電抵抗１６、スイッチ１７，１８、３３、電圧リミッタ１９、電圧検知器３２で構成される。無線起動信号ｓ０は整流回路１４ａにより整流され、蓄電素子１５に電力が蓄えられる。このとき蓄電素子１５は起動受信部４が所定の期間、動作を続けられるように必要な電力を蓄える。蓄電素子１５はコンデンサやスーパーキャパシタ、小型電池など様々な実現手段が考えられる。放電抵抗１６は無線ＬＡＮや携帯電話、放送電波などの他システムの無線信号を受信して不要に電力を蓄電素子１５に蓄積しないように設けたものである。これにより所定のレベル以下の無線信号電力により蓄電素子１５に電力が蓄積することを防ぎ、他システムの無線信号を誤検知する可能性を低減できる。
【００３７】  スイッチ１７、１８は制御部７により制御され、無線起動信号ｓ０の第２段階の受信時に起動受信部４の電源を電力ｐ１から電力ｐ２に切り替えた場合は、整流部３をアンテナ２ａから切り離し、動作停止するために用いる。電圧リミッタ１９は整流部３の出力電圧（電力ｐ１の電圧）が上昇しすぎないように制限をかけるものである。２つのダイオードで構成すると、２つのダイオードの閾値電圧の合計電圧までは電流はほとんど流れないため、電圧が上昇する。しかし、ダイオードの閾値電圧を超えると電流が流れ始め、電圧の上昇が抑えられる。なお、２個のダイオードで構成する整流回路１４と電圧リミッタを構成例として示したが、ダイオードの数は電力ｐ１の電圧レベルに応じて変更するとよい。図３（ｂ）は整流回路１４のダイオードの数を６個に増やした構成例である。【００３８】  電圧検知器３２は蓄電素子１５の電圧が予め設定した閾値電圧を超えたかどうかを検知し、予め設定した閾値電圧を超えた場合にスイッチ３３を閉じる。スイッチ３３が閉じられると、蓄電素子１５に蓄えられた電荷が電力ｐ１として起動受信部４に供給される。なお、電圧検知器３２は蓄電素子１５に蓄えられた電力で動作する。【００３９】  図３（ｃ）と（ｄ）は整流回路１４のダイオードの数により電力ｐ１の電圧を上昇させるのではなく、蓄電素子１５の接続をスイッチ２５により切り替えることで、電力ｐ１の電圧を上昇させる構成例である。図３（ｃ）におけるスイッチ２５の状態では、３つの蓄電素子１５が並列接続されており、それぞれ電圧Ｖｃがかかっている。この状態からスイッチ２５を切り替え図３（ｄ）の状態にすると、蓄電素子１５は直列接続に変化するため、各蓄電素子１５にかかっている電圧Ｖｃが直列接続し電力ｐ１の電圧は３Ｖｃになる。なお、スイッチ２５は、スイッチ３３と同様に電圧検知器３２によって制御され、蓄電素子１５の電圧が予め設定した閾値を超えた場合に蓄電素子１５を並列接続から直列接続に切り替え、無線起動信号ｓ０の第２段階の受信時に起動受信部４の電源を電力ｐ１から電力ｐ２に切り替えた場合はスイッチ１７、１８の切り替えによって蓄電素子１５の電圧が予め設定した閾値を下回ることによって直列接続から並列接続に切り替わる。【００４０】  図４は起動受信部４の構成例である。アンテナ２ａで受信した無線起動信号ｓ０を検波部２６で検波し、基準電圧生成部２７で生成した基準電圧と比較器２８で比較することによりデータパターンを得る。そして、発振器３０のクロック信号とデータパターンを位相比較器２９で比較することで、クロック信号の周波数を調整する。データパターンとクロック信号は論理回路３１に入力され、所定のデータパターンと一致するかどうかが判定される。【００４１】  発振器３０の発振周波数の調整のため、データパターンの冒頭はクロック周波数に相当するパターンとすると良い。冒頭でクロック周波数を調整した後は、位相比較器２９を停止して発振器３０の発振周波数を固定してもよいし、残りのデータパターンの一部（例えば立ち上がりエッジ）を用いて、調整し続けてもよい。調整し続けると、発振器３０の発振周波数が時間経過とともに徐々に変化してしまうような場合でも、定期��にその変化を打ち消すように制御されるため、データを取りこぼすことがない。【００４２】  なお、無線起動信号の第１段階に対して第２段階では、検波器２６や発振器３０の消費電流を増やすことで、より高速な動作を可能としても良い。【００４３】  以上、本実施例に係る電源起動システムの構成を適用すれば、無線起動信号ｓ０から取得した電力により受信するデータパターンを短くすることができ、無線起動信号ｓ０を短くすることができるため無線信号により高速な起動が可能となる。【００４４】  また、電源部６から電力供給を受けることにより、データパターンの一部を高速に伝送することができ、無線信号により高速な起動が可能となる。【００４５】  また、停止状態では電源部６は電力供給を遮断しており、電力をほとんど消費しないため、停止状態での消費電流を小さくすることができる。【００４６】  また、整流部の出力に蓄電素子を設け電荷を蓄えることで、微弱な無線起動信号ｓ０でも起動することができる。【００４７】  また、整流部の出力に放電抵抗を設け、所定の信号強度以上の無線信号の場合にだけ電力ｐ１の電圧が上昇するようにすることで、他システムの信号やノイズなどの誤検知の可能性を低減することができる。【００４８】  また、本実施例では各電源起動装置１は互いに電池セル群９の最上位電位と最下位電位の端子を直列接続した構成だが、これらは接続されずに独立していても良いし、最上位電位同士と最下位電位同士を接続しても良い。【００４９】  また、本実施例では直列接続された電池セル９ａ、９ｂ、９ｃを備える構成だが、並列接続された電池セルを備えていても良いし、１つの電池セルを備えていても良い。
【実施例２】
【００５０】  本実施例でも、電池セルを備える装置の電源起動システムを、図面を参照しながら説明する。【００５１】  図５は、電源起動システムの構成例を示すブロック図である。電源部６からバイアス電圧ｖ１、ｖ２を整流部１９に出力することで整流部１９の整流効率を向上した構成である。整流効率が向上することにより、より微弱な無線起動信号ｓ０による起動が可能となったり、より短い無線起動信号ｓ０による起動が可能となったりする。なお、バイアス電圧ｖ１、ｖ２の生成のために電源部６は待機状態においても若干の電流を消費するため、この電流が許容できる場合に有効である。また、バイアス電圧ｖ１、ｖ２を生成する手段はバンドギャップリファレンス回路や電池セル群９の電圧を抵抗分圧するなどして生成すればよい。抵抗値を大きくすることで消費電流を低減することができる。【００５２】  図６は整流部２０の回路構成例とその変形例である。図６（ａ）はバイアス電圧ｖ１、ｖ２を印加し整流効率を向上する整流部２０の構成例、図６（ｂ）はバイアス電圧ｖ１のみを印加し整流効率を向上する整流部２０の変形例３４、図６（ｃ）は整流回路１４ｂの出力端子に電圧ｖ３を印加しプリチャージする整流部２０の変形例３５である。いずれも、より小さな無線起動信号ｓ０を受信可能としたり、より短い無線起動信号ｓ０を受信可能としたりする。【００５３】  図６（ａ）の整流部２０は、整流回路１４aの入力端にバイアス電圧ｖ２が抵抗を介して印加され、整流回路１４aを構成する１つのダイオードのアノードにバイアス電圧ｖ１が印加されている。【００５４】  受信された無線起動信号ｓ０が整流回路１４aで整流される際、ダイオードの順方向電圧ｖｆを超えた電圧振幅の分だけ整流回路１４aの出力に電力として取り出される。これはダイオードが順方向に閾値電圧ｖｆ未満の電圧が印加されている場合はほとんど電流を流さず、閾値電圧ｖｆを超えると大電流が流れる性質を持っているためである。そのため、無線起動信号ｓ０の振幅電圧が小さい場合、整流効率が著しく悪化してしまう。【００５５】  そこで、バイアス電圧ｖ１をバイアス電圧ｖ２よりも、バイアス電圧ｖ２を電圧ｖｓｓよりも高く設定することで、各ダイオードに順方向電圧ｖｆに近い電圧を印加する。これにより、受信した無線起動信号ｓ０の電圧振幅をより効率的に整流回路１４aの出力に電力として取り出すことができる。【００５６】  図６（ｂ）の整流部３４は、整流回路１４ｂを構成する１つのダイオードのアノードにバイアス電圧ｖ１が印加されている。整流回路１４ｂを構成する残りのダイオードのアノードには、ダイオードのインピーダンスで分圧されたバイアス電圧ｖ１a、ｖ１ｂ、ｖ１ｃ、ｖ１ｄ、ｖ１ｅ、ｖ１ｆが印加される。これにより、無線起動信号ｓ０の受信待ち受け状態において、ｖ１が最も高くｖ１ｆが最も低く設定されるため、図６（ａ）の整流部２０と同様に、受信した無線起動信号ｓ０の電圧振幅をより効率的に整流回路１４aの出力に電力として取り出すことができる。【００５７】  図６（ｃ）の整流部３５は、放電抵抗１６を介して整流回路１４ｂの出力端子にバイアス電圧ｖ３が印加されている。ｖ３は電源部６から供給される。ｖ３をｖｓｓよりも高く設定���ることで、整流回路１４ｂの出力端子の電圧を電圧検知器３２の閾値電圧までチャージするために必要な電力を小さくすることができる。【００５８】  以上、本実施例に係る電源起動システムの構成を適用すれば、無線起動信号ｓ０からより大きな電力を取得することができ、無線起動信号ｓ０を短縮することができるため、無線信号によるさらに高速な起動が可能となる。【００５９】  また、待機状態では電源部６がバイアス電圧ｖ１、ｖ２を生成するための電力を消費するだけであり、待機電流を小さく抑えることができる。【００６０】  また、バイアス電圧ｖ１、ｖ２を印加することで、さらに微弱な無線起動信号ｓ０でも起動することができる。【００６１】  また、微弱な無線信号からも電力を取り出すことができるようになったものの、整流部の出力に放電抵抗を設けることで、他システムの信号やノイズなどの誤検知の可能性が上昇することを防ぎ、適切な放電抵抗を設けることにより誤検知を低減することができる。【００６２】  なお、本実施例では電池セル監視部８が電池セル群９を監視する構成だが、必ずしも電池セル監視部８を備える必要はなく、外部の環境をセンシングするための温度センサや湿度センサ、加速度センサなどを備えた装置であっても良い。【００６３】  また、本実施例では各電源起動装置１は互いに電池セル群９の最上位電位と最下位電位の端子を直列接続した構成だが、これらは接続されていなくても良い。【００６４】  また、本実施例では直列接続された電池セル群９ａ、９ｂ、９ｃを備える構成だが、並列接続された電池セル群を備えていても良いし、１つの電池セルを備えていても良い。
【実施例３】
【００６５】  本実施例でも、電池セルを備える装置の電源起動システムを、図面を参照しながら説明する。【００６６】  図７は、電源起動システムの構成例を示すブロック図である。起動受信部３６から電源部６へ起動準備信号ｓ３を出力し、電源部６から起動受信部３６へ電力ｐ３を出力することで、より微弱な無線起動信号ｓ０による起動が可能となったり、より短い無線起動信号ｓ０による起動が可能となったりする。【００６７】  図８は起動受信部３６へ供給する電力ｐ１、ｐ２、ｐ３と無線起動信号ｓ０、起動受信部３６から電源部６への各出力信号ｓ１、ｓ２、ｓ３の関係について説明するための信号は敬礼である。実施例１との違いは、電力ｐ１の電圧が所定の閾値を超えたとき、起動受信部３６は電源部６に起動準備信号ｓ３を出力し、これを受けて電源部６は起動受信部３６へ電力ｐ３を供給することである。無線起動信号ｓ０の第１段階のデータパターンを起動受信部３６で受信するための電力を、整流部３から供給される電力ｐ１と電源部６から供給される電力ｐ３とでまかなうことにより、無線起動信号ｓ０から整流部３で取得する電力を低減している。これにより、無線起動信号ｓ０の第１段階を短縮することができる。なお、無線起動信号ｓ０の第１段階のデータパターンを起動受信部３６で受信するための電力は、電源部６から供給される電力ｐ３のみでまかなっても良い。電力ｐ３のみでまかなう場合は、無線起動信号ｓ０から取得する電力をさらに低減できるため、無線起動信号ｓ０をさらに短くできる。【００６８】  なお、起動準備信号ｓ３はパルス信号でも良いし、ステップ応答のようにｌｏｗとｈｉｇｈを遷移する信号でも良い。【００６９】  起動受信部３６は無線起動信号ｓ０の第１段階を受信完了すると、受信したデータパターンと所定のデータパターンを比較する。比較した結果、受信したデータパターンが所定のデータパターンと一致した場合、起動受信部３６は第１起動信号ｓ１を出力する。一致しなかった場合は、第１起動信号ｓ１は出力せず、待機状態に戻る。待機状態に戻る手段は、所定の時間を経過後、電源部６が電力ｐ３の供給を止めることで実現する。あるいは、起動受信部３６から電源部６に待機信号を出力し、電力ｐ３の供給を止めても良い。無線起動信号ｓ０の第２段階についても同様である。こうして、無線起動信号ｓ０の全データパターンが所定のデータパターンと一致する場合にのみ、電源起動装置１は起動するためノイズなどの誤検知による誤起動を抑制することができる。なお、起動準備信号ｓ３、第１起動信号ｓ１、第２起動信号ｓ２はパルス信号でも良いし、ステップ応答のようにｌｏｗとｈｉｇｈを遷移する信号でも良い。【００７０】  また、ノイズの小さい環境では、無線起動信号ｓ０の起動判定のためのデータパターンを全て第２段階とし、第１段階では無線起動信号ｓ０の信号電力を検知してもよい。この場合、起動準備信号ｓ３によって電力ｐ２を起動受信部４に供給するようにし、電力ｐ３と第１起動信号ｓ１を省略することになる。このように起動判定のための全てのデータパターンを第２段階とすることで、より無線起動信号ｓ０を短縮することができる。【００７１】  また、無線起動信号ｓ０は２段階以上であれ���よく、３段階であってもかまわない。段階を増やし、消費電力を絞ることにより、自電源起動装置１向けの無線起動信号ｓ０ではないことが判明した際に電源部６から供給する電力量を低減することができる。【００７２】  図１０は起動受信部３６の構成例である。電圧検知器３７に電力ｐ１が入力され、電力ｐ１の電圧が電圧検知器３７の閾値電圧を超えた場合に、電圧検知器３７は起動準備信号ｓ３を出力する。なお、電圧検知器３７は電力ｐ１を用いて動作する。【００７３】  なお、電圧検知器３７の代わりに整流部３内の電圧検知器３２を用いて起動準備信号ｓ３を出力してもよい。どちらも電力ｐ１に関する電圧を検知するものであるため、共用可能である。【００７４】  以上、本実施例に係る電源起動システムの構成を適用すれば、無線起動信号ｓ０から取得する電力を低減できるため、より微弱な無線起動信号ｓ０によって起動することができる。また、無線起動信号ｓ０を短縮することができ、無線信号によるさらに高速な起動が可能となる。【００７５】  また、待機状態では電源部６は電力供給を遮断しており、電力を消費しないため、待機電流は非常に小さくすることができる。【００７６】  なお、本実施例では電池セル監視部８が電池セル群９を監視する構成だが、必ずしも電池セル監視部８を備える必要はなく、外部の環境をセンシングするための温度センサや湿度センサ、加速度センサなどを備えた装置であっても良い。【００７７】  また、本実施例では各電源起動装置１は互いに電池セル群９の最上位電位と最下位電位の端子を直列接続した構成だが、これらは接続されていなくても良い。【００７８】  また、本実施例では直列接続された電池セル群９ａ、９ｂ、９ｃを備える構成だが、並列接続された電池セル群を備えていても良いし、１つの電池セルを備えていても良い。【００７９】  また、本実施例３と実施例２とを組み合わせて実施することで、より高速に起動することができる。【００８０】  また、本実施例３と実施例２とを組み合わせて実施することで、より微弱な無線起動信号ｓ０でも起動することができる。
【実施例４】
【００８１】  本実施例でも、電池セルを備える装置の電源起動システムを、図面を参照しながら説明する。本実施例では起動部を通信時にも受信部や送信部として用いる構成である。【００８２】  図９は、電源起動システムの構成例を示すブロック図である。実施例１に対して、電源起動装置１内の起動受信部４と通信部５が受信部２１と送信部２２に置き換わっている。また、マスタコントローラ１０内の起動送信部１１と通信部１２が送信部２３と受信部２４に置き換わっている。【００８３】  受信部２１は、起動時は起動受信部４と同様の動作を行い、制御部７からの指示による通信時は起動受信部４が無線起動信号ｓ０の第２段階を受信する動作と同じもしくはより高速、高変調度の信号を受信し、データパターンを制御部７に伝送する（ｓ８）。これにより、起動と通信を同じ回路で実現する。また、通信部５に備わっていた受信機能は不要なため、送信部２２としている。送信部２２はマスタコントローラ１０に送信するデータを制御部７から入力される（ｓ９）。【００８４】  送信部２３は、起動時は起動送信部１１と同様に無線起動信号ｓ０を送信し、通信時は無線起動信号ｓ０の第２段階と同じもしくはより高速、高変調度の信号を送信する。これにより、起動と通信を同じ回路で実現する。また、通信部１２に備わっていた送信機能は不要なため、受信部２４としている。【００８５】  なお、受信部２１は通信時において、無線起動信号ｓ０の第２段階を受信する場合に比べて、より高速、高変調度の信号を受信するように、電源部６からの電力供給を増やしても良い。また、送信部２３は通信時において、無線起動信号ｓ０の第２段階の信号に比べて、より高速、高変調度の信号を送信するように、制御部１３が制御しても良い。これにより、大きな通信データをより短時間に伝送することができる。【００８６】  以上、本実施例に係る電源起動システムの構成を適用すれば、高速な起動と通信を同じ回路を用いて実現することができる。【００８７】  なお、本実施例では電池セル監視部８が電池セル群９を監視する構成だが、必ずしも電池セル監視部８を備える必要はなく、外部の環境をセンシングするための温度センサや湿度センサ、加速度センサなどを備えた装置であっても良い。【００８８】  また、本実施例では各電源起動装置１は互いに電池セル群９の最上位電位と最下位電位の端子を直列接続した構成だが、これらは接続されていなくても良い。【００８９】  また、本実施例では直列接続された電池セル群９ａ、９ｂ、９ｃを備える構成だが、並列接続された電池セル群を備えていても良いし、１つの電池セルを備えていても良い。【００９０】  また、本実施例４を実施例２や実施例３とを組み合わせて実施することで、より高速に起動することができる。【００９１】  また、本実施例４を実施例２や実施例３と組み合わせて実施することで、より微弱な無線起動信号ｓ０でも起動することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】  本発明は、電池等を備えた装置を用いた電源起動システムに適用することができる。
【符号の説明】
【００９３】１  電源起動装置２ａ，２ｂ  アンテナ３，２０，３４，３５  整流部４，３６  起動受信部５，１２  通信部６  電源部７，１３  制御部８  電池セル監視部９  電池セル群９ａ，９ｂ，９ｃ  電池セル１０  マスタコントローラ１１  起動送信部１４ａ，１４ｂ  整流回路１５  蓄電素子１６  放電抵抗１７，１８，２５，３３  スイッチ１９  電圧リミッタ２１，２４  受信部２２，２３  送信部２６  検波部２７  基準電圧生成部２８  比較器２９  位相比較器３０  発振器３１  論理回路３２，３７  電圧検知器ｓ０  無線起動信号ｓ１  第１起動信号ｓ２  第２起動信号ｓ３  起動準備信号ｓ４，ｓ５，ｓ６，ｓ７，ｓ８，ｓ９  制御信号ｐ１，ｐ２，ｐ３  電力ｖ１，ｖ２，ｖ３  バイアス電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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