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CN108604801A - 具有无线通信功能的电池形电源装置 - Google Patents

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CN108604801A
CN108604801A CN201680076997.6A CN201680076997A CN108604801A CN 108604801 A CN108604801 A CN 108604801A CN 201680076997 A CN201680076997 A CN 201680076997A CN 108604801 A CN108604801 A CN 108604801A
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output transistor
battery
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小山和宏
岗部显宏
野边哲也
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Novars Inc
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Nova Corp
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Abstract

目的是，在具有无线通信功能的电池形电源装置中安装电流检测功能。电池形电源装置，包括形状及尺寸以可安装在外部负荷装置的电池盒内的电池规格为基准的壳体。将外部电池收纳在壳体的内侧的电池收纳部2，包括与被收纳的外部电池的前后端子接触的内侧正极端子5及内侧负极端子6。壳体的前端面设置有连接至内侧正极端子的外侧正极端子3，壳体的后端面设置有连接至内侧负极端子的外侧负极端子4。内侧负极端子与所述外侧负极端子之间介入有输出晶体管32。RFIC35，通过天线，根据接收到的信号，产生输出晶体管的控制信号。流经输出晶体管的电流通过与输出晶体管串联设置的检测电阻31转换为电压。该电压在电流检测部33中检测。

Description

具有无线通信功能的电池形电源装置
技术领域
本发明有关具有无线通信功能的电池形电源装置。
背景技术
在专利文献1中，公开了可在电动玩具等的外部负荷装置的电池盒内安装的无线接收驱动装置。该无线接收驱动装置，作为所谓的开关电源构成，根据通过无线接收部接收到的用户指令，在无线模块中改变介入在收纳的电池和外部端子之间的晶体管的驱动信号的占空比，从而改变流向驱动外部负荷装置的驱动电压，进而可控制电动玩具等的外部负荷装置的动作。进一步地，还包括与外部负荷装置的外部开关连动以控制无线接收部的电源供给的功能，从而实现延缓电池的消耗的效果。
这种无线接收驱动装置流经过电流的话会引发故障。特别在将无线接收驱动装置与其他多个电池串联时更为明显。但是，因为安装空间的问题，无线接收驱动装置不仅无法检测过电流，也无法搭载检测流经晶体管的电流的功能。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-177939号公报
发明内容
发明要解决的课题
目的是，在具有无线通信功能的电池形电源装置中安装电流检测功能。
解决课题的手段
本实施方式的具有无线通信功能的电池形电源装置，包括形状及尺寸以可安装在外部负荷装置的电池盒内的电池规格为基准的壳体。将外部电池收纳在壳体的内侧的电池收纳部，包括与被收纳的外部电池的前后端子接触的内侧正极端子及内侧负极端子。壳体的前端面设置有与内侧正极端子连接的外侧正极端子，壳体的后端面设置有与内侧负极端子连接的外侧负极端子。内侧负极端子与所述外侧负极端子之间，以及内侧正极端子与所述外侧正极端子之间，至少一方内介入有输出晶体管。控制回路，通过用于与外部信息处理装置通信的天线根据接收到的信号并产生输出晶体管的控制信号。流经输出晶体管的电流通过与输出晶体管串联设置的检测电阻转换为电压。该电压在电流检测部中检测。
附图说明
图1是本发明的第一种实施方式的具有无线通信功能的电池形电源装置的外观立体图。
图2是图1的电池形电源装置的内部构造的示意图。
图3是图1的电池形电源装置的使用状态的示意图。
图4是图1的电池形电源装置的等效回路图。
图5是示意对应图4的比较器的输出的输出晶体管的栅极信号的变化的时序图。
图6是示意图4的电池形电源装置的变形例的等效回路图。
图7是本发明的第二种实施方式的具有无线通信功能的电池形电源装置的等效回路图。
图8是示意对应图7的运算放大器的输出的输出晶体管的栅极信号的变化的时序图。
图9是本发明的第三种实施方式的具有无线通信功能的电池形电源装置的等效回路图。
图10是示意对应图9的比较器的输入电压的输出电压的变化的时序图。
图11是示意从图9的RFIC的通信部发送对象装置的动作信息的时序的时序图。
图12是本发明的第四种实施方式的具有无线通信功能的电池形电源装置的等效回路图。
符号的说明
1、具有无线功能的电池形电源装置；2、电池收纳部；3、外侧正极端子；4、外侧负极端子；5、内侧正极端子；6、内侧负极端子；7、基板；11、外部负荷装置；12、电池盒；13、其他电池；17、本体部；18、壳体；19、缺口部；24、天线；30、比较器；31、检测电阻；32、输出晶体管；34、输出断开用晶体管；35、RFIC；36、DC/DC转换器；37/38/39、电阻；43、晶体管。
具体实施方式
以下参照附图对本实施形态的具有无线功能的电池形电源装置进行说明。在以下说明中，关于具有大致为同一功能及构成的构成要素，赋予同一符号，仅在有必要的场合进行重复说明。
(第一种实施方式)
图1是本发明的第一种实施方式的具有无线功能的电池形电源装置1的外观立体图。图2是示意图1的电池形电源装置1的使用状态的平面图。本实施方式的具有无线功能的电池形电源装置(以下，简单地称为电池形电池装置)1，由以电池规格为基准的形状及尺寸构成。典型地，本实施方式的电池形电源装置1，由高度及直径以五号电池的规格为基准的圆柱体构成。但是，也可以通过以其他电池规格为基准的形状及尺寸构成电池形电源装置1。此处，本实施方式的电池形电源装置1通过以五号电池规格为基准的产品进行说明。
电池形电源装置1的本体部17，封装在由与五号电池规格相同的形状及尺寸构成的圆筒状的壳体18内。本体部17的上端面(也叫做前端面)的中间，安装有作为外侧正极端子3的圆形状的导电板。本体部的下端面(也叫做后端面)的中间，安装有作为外侧负极端子4的圆形状的导电板。壳体18的周面的一部分为椭圆形状的缺口。缺口部19的长度尺寸与七号干电池相等，宽度尺寸比七号干电池的宽度稍宽。用户可以从该缺口部19中将七号电池在电池收纳部2内进行插拔。电池收纳部2的形状为长度及直径以七号电池规格为基准的圆柱形状的空间。电池收纳部2的中心轴相对于电池形电源装置1的圆柱中心轴朝半径方向偏移。通过该偏移，在壳体18和电池收纳部2之间提供微小的空间。该微小的空间内搭载有实现电池形电源装置1的各种功能的基板7。
电池收纳部2的前端中间，也就是与外侧正极端子3相同的一侧安装有作为内侧正极端子5的导电板。电池收纳部2的后端中间，也就是与外侧负极端子4相同的一侧安装有作为内侧负极端子6的具有弹簧特性的导电板。被收纳在电池收纳部2内的七号干电池的正极端子与内侧正极端子5接触，七号干电池的负极端子与内侧负极端子6接触。内侧正极端子5通过配线电缆8与外侧正极端子3及基板7连接。内侧正极端子5也可以通过外侧正极端子3及共通导电板构成。内侧负极端子6通过配线电缆9与基板7连接。外侧负极端子4通过配线电缆10与基板7连接。
图3是图1的电池形电源装置的使用状态的示意图。如图3所示，电池形电源装置1，在以五号干电池驱动的外部负荷装置11的电池盒12内，单独地或者与其他电池13以串联或者并联的状态安装。作为外部负荷装置11，可以是电动玩具、电动工作玩具、防灾传感器、防盗传感器、手电筒、自行车车灯、电池式烹调器、电浮漂、电动宠物喂食装置、电池式风扇、电池式洗手液分配器等。此处，以通过马达15驱动的电动玩具作为外部负荷装置11进行说明。电动玩具11具有电池盒12。在电池盒12内电池形电源装置1与其他一块五号干电池13以串联状态安装。电池盒12通过外部开关14与马达15电连接。马达15通过传动机构与车轮16连接。外部开关14接通时，确保马达15与电池盒12的电连接。外部开关14断开时，断开马达15与电池盒12的电连接。
外部信息处理装置50可以是智能手机、移动电话机、平板终端、无线控制通信机等具有通信功能及操作面板功能等的典型的便携式的数字电子机器。该本实施方式的电池形电源装置1，具有无线通信功能，与外部信息处理装置50无线连接。从外部信息处理装置50中，通过无线将电源输出为0％-100％的范围内的任意一个值的指示(输出指示)发送至电池形电源装置1。如后述所示输出晶体管介入在电池形电源装置1的电池收纳部2的内侧负极端子6与外侧负极端子4之间的配线9中。电池形电源装置1通过PWM(脉冲宽度信号调制)的方式根据从外部信息处理装置50获取的输出指示，改变输出晶体管的栅极控制信号(输出控制信号)的占空比，从而调整电源输出。
图4是图1的电池形电源装置的等效回路图。本实施方式的电池形电源装置的回路，包括比较器30、检测电阻31、输出晶体管32、输出断开用晶体管34、RFIC35及DC/DC转换器36。这些电子部件安装在基板7上。输出晶体管32，典型地为N型MOS管，其在回路上介入在内侧负极端子6与外侧负极端子4之间。另外，输出晶体管32，也可以为P型MOS管，在该场合，其在回路上介入在内侧正极端子5与外侧正极端子3之间。当输出晶体管32为P型MOS管时，在以下说明中，高电平/低电平分别被替换为低电平/高电平。进一步地，并且输出晶体管32，也可以是双极晶体管，在该场合中，以下的栅极控制信号被替换为基极控制信号。此处，以输出晶体管32为N型MOS管进行说明。
检测电阻31与输出晶体管32串联设置。也就是，内侧负极端子6通过配线电缆9与检测电阻31的一端连接。检测电阻31的另一端与输出晶体管32的源极端子连接。输出晶体管32的漏极端子，通过配线电缆10与外侧负极端子4连接。内侧正极端子5通过配线电缆8与外侧正极端子3直接连接。并且，内侧正极端子5通过配线电缆8与DC/DC转换器36的输入端子连接。DC/DC转换器36，将安装在电池收纳部2的七号干电池的电压Vcc升压为内部回路动作用的例如3.0V的电源电压Vdd。后述的RFIC35和比较器30通过电源电压Vdd驱动。但是RFIC35及比较器30在1.5V以下动作的话不需要DC/DC转换器36。RFIC35，通过由DC/DC转换器36产生的电源电压Vdd驱动。RFIC35的ANT端子与无线通信用天线24连接，I/O端子与警告音产生部(扬声器)22和发光二极管(LED)23连接。并且，RFIC35的Output端子与输出晶体管32的栅极端子连接，输入端子(Input端子)与比较器30的输出端子连接。
RFIC35在功能上包括通信部、驱动信号产生部、控制部等。通信部，根据控制部的控制，通过无线通信用天线24与外部信息处理装置50进行无线通信。作为无线通信方式，可以是红外线方式、Bluetooth(注册商标)等无线方式的任意一种。具体而言，通信部，通过无线通信用天线24接收从外部信息处理装置50发出的表示马达输出指示值的代码无线信号。马达输出指示值，是指例如从0％到100％的比例内，用户操作外部信息处理装置50而选择的值。
驱动信号产生部，根据控制部的控制，产生对应于接收的马达输出指示值的马达驱动信号。此处，马达驱动信号，通过PWM(脉冲宽度信号调制)信号提供。在马达输出指示值为0％的场合，驱动信号产生部产生占空比0％(只有低电平)的PWM信号。在马达输出指示值为100％的场合，驱动信号产生部产生占空比100％(只有高电平)的PWM信号。在马达输出指示值为50％的场合，驱动信号产生部产生占空比50％(低电平和高电平的比值为一半)的PWM信号。通过驱动信号产生部产生的PWM信号，作为栅极信号输入到输出晶体管32。另外，通过驱动信号产生部产生的PWM信号的高电平指的是，相比于输出晶体管32的阙值电压Vth足够高的电压值，输出晶体管32变为导通状态。低电平指的是，相比于输出晶体管32的阙值电压Vth足够低的电压值，输出晶体管32变为截止状态。
控制部，以后述的比较器30的输出电压从低电平到高电平的变化为契机，也就是以过电流的检测为契机，将LED23点亮或者闪烁，并且从警告音产生部22中产生警告音。通过点亮电池形电源装置的LED23，产生警告音，位于电池形电源装置1的附近的用户，可以识别到过电流流经电池形装置1的输出晶体管32。并且，通信部，根据控制部的控制，将用于通知过电流的通知信号发送至外部信息处理装置50。外部信息处理装置50，接收通知信号，并且在内置的显示部中显示用于通知产生过电流的文本信息等。通过这样，就算电池形电源装置1设置在无法直接看到的位置，用户也可以通过确认在外部信息处理装置50中显示的文本信息，从而可以识别在电池形电源装置1的回路中产生了过电流。
输出晶体管32，在电池形电源装置的内侧负极端子6和外侧负极端子4之间起到开关器件的功能。输出晶体管32，其源极端子与检测电阻R1的另一端连接，漏极端子与外侧负极端子4连接，其栅极端子与RFIC35的Output端子连接。输出晶体管32，通过由输入栅极的栅极控制信号施加的电压(栅极电压)，控制其导通/截止。
栅极电压相比于阙值电压Vth处于足够高的饱和区时，在源极、漏极之间形成通道，最大漏极电流流动。该状态为输出晶体管32的导通状态。输出晶体管32导通的话，电池形电源装置1的外侧正极端子3与外侧负极端子4之间导通。电动玩具11的外部开关14为接通状态的话，通过电池形电源装置的外侧正极端子3与外侧负极端子4之间的导通，也导通电动玩具11的回路，驱动马达15。另一方面，栅极电压相比于阙值电压Vth足够低时，在源极、漏极之间没有漏极电流流动。该状态为输出晶体管32的截止状态。输出晶体管32截止的话，电池形电源装置的外侧正极端子3与外侧负极端子4之间断开。通过这样，就算电动玩具11的外部开关14为导通状态，电动玩具11的回路也会被断开，马达15不会驱动。
从RFIC35输出的PWM信号(栅极控制信号)为低电平时，输出晶体管32变为截止状态，电动玩具11的回路变为断开状态，马达15不会驱动。从RFIC35输出的PWM信号为高电平时，输出晶体管32变为导通状态(ON状态)，电动玩具11的回路变为导通状态，马达15连续地驱动。PWM信号的占空比在0％到100％的范围内变化。PWM信号为高电平时，晶体管32变为导通状态，电流流经马达15，马达开始旋转。PWM信号从高电平切换为低电平时，通过马达15自身的线圈特性，旋转逐渐地减缓，当再次切换为高电平时旋转再次加快。使用该特性，可以通过PWM控制，使马达15以任意的转速旋转。另外，也可以通过在外侧正极端子3和外侧负极端子4之间使用电容器短路从而使矩形波平滑化。
比较器30与检测电阻31一同构成过电流判断部(电流检测部)33。检测电阻31介入在输出晶体管32的源极端子和内侧负极端子6之间，将流经端子3、4之间的电流转换为电压(检测电压)Vsense。比较器30通过由DC/DC转换器36提供的电源电压Vdd驱动。比较器30的同相端子通过检测电阻31接入检测出的检测电压Vsense。比较器30的反相端子接入基准电压Vref.。基准电压Vref.为由电阻37和电阻38将电源电压Vdd分压后所得到的固定值。典型地，预先调整电阻37、38的电阻值，进一步地预先调整检测电阻31的电阻值的组合从而使得基准电压Vref.与稳态电流时的检测电压值相同。比较器30将检测电压Vsense与基准电压Vref.比较。比较结果为正时检测到过电流的产生。比较结果为零值以下时没有检测到过电流的产生。检测到过电流的产生时，比较器30的输出电压为高电平。当然，输出断开用晶体管34为P沟道的话为低电平。没有检测到过电流的产生时，比较器30的输出电压为低电平。当然，输出断开用晶体管34为P沟道的话为高电平。
检测到过电流的产生时的比较器30的输出电压高电平指的是，相比于输出断开用晶体管34的阙值电压Vth′处于足够高的饱和区域内的电压。低电平指的是，相比于输出断开用晶体管34的阙值电压Vth′低的电压值。比较器30的输出端子与输出断开用晶体管34的栅极连接。比较器30的输出电压为高电平时输出断开用晶体管34导通。比较器30的输出电压为低电平时输出断开用晶体管34截止。该比较器30的输出电压施加至RFIC35的Input端子。从比较器30输出的输出信号作为过电流通知信号输入至RFIC35。
输出断开用晶体管34构成输出断开部，典型地，与输出晶体管32一样为具有相同规格的N型MOS管，也可以是P型MOS管。并且输出断开用晶体管34，也可以是双极晶体管，在该场合下，栅极被替换为基极。
输出断开部以通过过电流判断部33检测到的过电流的产生为契机，断开输出部。输出断开用晶体管34，其源极端子与接地(GND)连接，漏极端子与输出晶体管32的栅极端子连接，栅极端子与比较器30的输出端子连接。输出断开用晶体管34根据比较器30的输出电压导通/截止。
输出断开用晶体管34的栅极电压相比于阙值电压Vth′足够高时，在源极、漏极之间形成通道，漏极电流流动。通过这样输出断开用晶体管34被导通，输出晶体管32的栅极为与GND导通的状态。输出晶体管32的栅极接地时，就算RFIC35的栅极控制信号(PWM信号)为高电平，输出晶体管32的栅极电压下降至接地电压(0V)，通过这样输出晶体管32成为截止状态。通过输出晶体管32变为截止状态，使电池形电源装置的外侧正极端子3与外侧负极端子4之间断开，从而停止电动玩具11的动作。
输出断开用晶体管34的栅极电压相比于阙值电压Vth′足够低时，在源极、漏极之间没有漏极电流流动。通过这样，输出断开用晶体管34被截止。输出断开用晶体管34为截止状态时，输出晶体管32的栅极从接地分离。因此，输出晶体管32，正常动作，通过从RFIC35输出的栅极信号，控制其导通/截止。
另外，输出断开用晶体管34为P型MOS管时，其源极端子与DC/DC转换器36的输出端子连接。输出断开用晶体管34的栅极电压相比于阙值电压Vth′足够高时，输出断开用晶体管34被导通，电源电压Vdd(高电平)被施加到输出晶体管32的栅极。并且，输出断开用晶体管34的栅极电压相比于阙值电压Vth′足够低时，输出断开用晶体管34被截止，输出晶体管32正常动作，也就是通过从RFIC35输出的栅极信号，控制其导通/截止。
图5是示意对应图4的比较器30的输出的输出晶体管32的栅极信号的变化的时序图。第一实施方式的电池形电源装置1，以过电流流经输出晶体管32作为契机，截止输出晶体管32，实现在硬件中断开电池形电源装置1的功能。如图5所示，比较器30，检测电压Vsense比基准电压Vref.高时，也就是以过电流的产生时间作为契机，输出高电平的电压信号。由比较器30输出的高电平的电压信号，输入到输出断开用晶体管34的栅极，输出断开用晶体管34被导通，输出晶体管32的栅极与GND导通。通过这样，输出晶体管32就算处于输入有从RFIC35输出的高电平的电压信号的状态，因为输出晶体管32的栅极电压下降至接地电压，所以被强制截止了。输出晶体管32被截止的话电源输出被断开。通过这样，以过电流的产生为契机，通过构成回路以使输出晶体管32的栅极电压下降至接地电压，从而可以从过电流中保护回路。
另外，检测到过电流时，通过使从RFIC35输出的栅极控制信号的占空比降低至0％也可以实现上述的保护功能。也就是也可以以比较器30的输出电压变为高电平为契机，使从RFIC35输出的输出晶体管32的栅极电压变为低电平。但是，因为RFIC35输入从比较器30输出的过电流通知信号，所以在使栅极控制信号的占空比变为0％之前，在RFIC35内的软件处理时间不可避免。因而，如图5所示，从过电流产生开始至截止输出晶体管32产生了延迟时间。因此，以过电流的产生为契机，在硬件上实现截止输出晶体管32的功能，与在软件中实现同样的功能相比，缩短了从检测到过电流开始直至截止输出晶体管32的时间，通过这样可以从过电流中保护回路。
另外，如图6所示，也可以在比较器30和检测电阻31之间串联地介入LPF(低通滤波器)41。例如，LPF41通过RC回路构成。LPF41只允许一定期间持续的低频的过电流成分通过，阻拦不满足该条件的瞬间生成的高频的过电流成分。通过这样，可以抑制由瞬间的过电流的断续产生的输出晶体管32的导通/截止的振动现象。
并且，如图6所示，也可以在比较器30的输出端子和输出断开用晶体管34的栅极之间，串联地介入单稳态振荡器42。单稳态振荡器42，单稳态振荡器42，在比较器30的输出电压从低电平变为高电平时，一定期间内保持高电平的状态。通过在输出断开用晶体管34的栅极的前段插入单稳态振荡器42，就算由于极短时间的过电流导致的比较器30的输出电压的高电平期间为极短时间，由于单稳态振荡器42的输出电压在一定期间内保持高电平，所以可以一定期间维持输出断开用晶体管的导通状态，通过这样也一定期间维持输出晶体管32的截止状态，从而可以一定期间断开电源输出。并且，通过插入单稳态振荡器42，由于至少可以将断开用晶体管34的导通/截止的切换周期设置为大于单稳态振荡器42的输出脉冲宽度，因此也能防止振荡。
(第二种实施方式)
在第一种实施方式中，以过电流的产生作为契机截止输出晶体管32，断开电源，但是也可以不截止输出晶体管32，例如通过其栅极电压的下拉控制，调整伴随过电流的产生而产生的输出晶体管32的漏极电流，从而抑制其峰值。
图7是本发明的第二种实施方式的具有无线通信功能的电池形电源装置1的等效回路图。图8是示意对应图7的运算放大器40的输出电压的输出晶体管32的栅极信号的变化的时序图。第二实施方式的电池形电源装置1的回路构成，与第一实施形态的电池形电源装置的回路构成主要不同的部分在于，比较器30换装为运算放大器40。
运算放大器40，与检测电阻31一同构成过电流判断部33。过电流判断部33在判断过电流是否流经电池形电源装置1的输出晶体管32的同时，输出对应于过电流的峰值的电压。运算放大器40通过由DC/DC转换器36产生的电源电压Vdd驱动。运算放大器40的同相端子与检测电阻31的一端连接，施加有反映流经输出晶体管32的电流的电压Vsense。运算放大器40的反相输入端子，被施加有基准电压Vref.。基准电压Vref.由电阻37和电阻38将电源电压Vdd分压而产生。典型地，预先调整电阻37、38的电阻值，进一步地预先调整检测电阻31的电阻值的组合，以使基准电压Vref.与对应最大电流的检测电压Vsense相同。最大电流，设计为输出晶体管32的最大额定值或者对应于最大额定值设置有余量的低值。运算放大器40，放大检测电压Vsense与基准电压Vref.的差值。检测电压Vsense比基准电压Vref.低时，运算放大器40的输出电压表示为低电平。检测电压Vsense与基准电压ref.相同或者检测电压Vsense比基准电压Vref.高时，运算放大器40的输出电压，在输出断开用晶体管34的不饱和区域内，阙值电压Vth′的接近值附近，例如表示1.5V附近。
运算放大器40的输出电压为低电平时(不产生过电流时)，输出断开用晶体管34截止。如图8所示输出断开用晶体管34处于截止状态时，输出晶体管32根据从RFIC35输出的栅极控制信号(PWM信号)导通/截止。
对输出晶体管32的电流增大并到达过电流区域时的动作进行说明。
当检测电压Vsense变得比基准电压Vref.高时，运算放大器40的输出上升，通过输出断开用晶体管34的栅极电压的变高，输出断开用晶体管34进行动作。此时的输出断开用晶体管34的栅极电压变为在阙值电压Vth′的附近。此时输出晶体管32的栅极电压下降，并且漏极电压随着栅极电压的下降而下降，输出晶体管32的栅极电压变为在阙值电压Vth的附近。该状态下运算放大器40的反相输入端子的电压变为与反相输入端子的电压基准电压Vref.相同，建立虚短路。
在运算放大器40的输出段设置过电流通知用晶体管43。过电流通知用晶体管43，典型地为npn型的晶体管。过电流通知用晶体管43的基极端子与运算放大器40的输出连接，集电极端子通过电阻与电源电压Vdd连接，发射极端子与接地GND连接。过电流通知用晶体管43，通过基极电压，控制其导通/截止。
施加在过电流通知用晶体管43的基极的运算放大器40的输出电压为低电平时，过电流通知用晶体管43变为截止状态，没有集电极电流流过。过电流通知用晶体管43为截止状态时，也就是没有过电流流过时，RFIC35的输入端子变为高电平。另一方面，在过电流通知用晶体管43内，运算放大器40的输出电压在输出断开用晶体管34的阙值电压Vth′的接近值附近，如1.5V附近时，过电流通知用晶体管43变为饱和状态，集电极电流流过。这是利用了输出断开用晶体管34的阙值电压Vth′比过电流通知用晶体管43的基极电压高的状态。通过这样，过电流通知用晶体管43变为导通状态。过电流通知用晶体管43为导通状态时，RFIC35的输入端子变为低电平(集电极饱和电压(例如0.1V))。
也就是，在输出晶体管32内产生过电流时，流向RFIC35的输入信号变为低电平，没有产生过电流时，流向RFIC35的输入信号变为高电平。RFIC35的控制部，在输入低电平信号时，点亮LED23，从警告音产生部22中产生警告音。并且，通信部根据控制部的控制，将用于通知用户产生了过电流的通知信号无线发送至外部负荷装置11。
在第一实施方式中，没有过电流流经输出晶体管32时导通输出晶体管32，过电流流经输出晶体管32时截止输出晶体管32。另一方面，在第二实施方式中，检测到过电流时，不截止输出晶体管32，而是通过将栅极控制信号的电压下拉至输出晶体管32的阙值Vth的接近值，减少其漏极电流，通过这样抑制其峰值电流，实现缓和脉动。
(第三种实施方式)
图9是本发明的第三种实施方式的具有无线通信功能的电池形电源装置1的等效回路图。图10是示意对应图9的比较器30的输入电压的输出电压的变化的时序图。图11是示意从图9的RFIC35的通信部发送对象装置的动作信息的时序的时序图。流经检测电阻31的电流的检测，可以在搭载有具有有电池形电源装置的电池壳体的外部负荷装置的打开/关闭等的动作状态的检测中活用。例如，作为外部负荷装置，可以假设为洗手液分配器。某种洗手液分配器，以由用户将手遮挡非接触式传感器的高敏感度区域内而产生的非接触式传感器的感应状态的变化作为契机，打开外部开关并驱动马达，通过这样吐出洗手液。并且，作为外部负荷装置，例如假设为通过热感应传感器感应到人等时亮灯的感应灯装置。
在第三实施方式的电池形电源装置1中，从第一实施方式的电池形电源装置的回路中去除输出断开用晶体管34。本实施例中，比较器30与检测电阻31一同构成动作检测部。动作检测部通过检测电阻31检测外部负荷装置的动作电流。检测电阻31介入在外侧负极端子4和内侧负极端子6之间。比较器30通过由DC/DC转换器36提供的电源电压Vdd驱动。比较器30的输出端子，通过配线电缆与RFIC35的Input端子连接。比较器30的同相端子，输入对应于在检测电阻31检测出的电流的值的电压(以下，称之为检测电压Vsense)。比较器30的反相输入端子施加有基准电压Vref.。基准电压Vref.是由电阻37和电阻38将电源电压Vdd分压后所得到的固定值。典型地，预先调整电阻37、38的电阻值，进一步地预先调整检测电阻31的电阻值的组合从而使得基准电压Vref.在外部负荷装置动作时，变为比对应于流经外侧负极端子4和内侧负极端子6之间的动作电流的电压稍低的检测电压Vsense。
比较器30将检测电压Vsense与基准电压Vref.比较。如图10所示，检测电压Vsense比基准电压低时，也就是外部负荷装置不动作时，比较器30的输出电压变为低电平。检测电压Vsense比基准电压Vref.高时，也就是外部负荷装置动作时，比较器30的输出电压变为高电平。该比较器30的输出电压的变化表示外部负荷装置的动作/非动作，作为动作检测信号被RFIC35获取。
RFIC35基于动作检测信号生成有关外部负荷装置的动作的信息，并将有关该外部负荷装置的动作的信息通过无线通信用天线24发送至智能手机等具有操作面板的外部信息处理装置50。作为有关外部负荷装置的动作的信息，如外部负荷装置是洗手液分配器的话，例如，计算从上回更换电池开始的马达的总动作次数、马达反复动作的时间的总动作时间等。并且如外部负荷装置是感应灯装置的话，例如，计算从上回更换电池开始的亮灯次数、总亮灯时间等。这些有关外部负荷装置的动作的信息，可以估算电池更换的时间。在此，以外部负荷装置为洗手液分配器，将从上次更换电池时开始的马达的总动作次数及总动作时间作为有关动作的信息进行说明。RFIC35与从动作检测信号的低电平向高电平的转换同步，将计时值(总动作次数)一次次地递增。计时值在将电池从电池壳中取出等解除电源时归零复位。RFIC35将动作检测信号维持在高电平的时间宽度作为动作时间测定，通过累计动作时间计算总动作时间。
RFIC35将有关外部负荷装置的动作的信息适时发送。例如如图11(a)所示，RFIC35，以外部负荷装置动作，动作检测信号从低电平向高电平转换，计时值(总动作次数)被更新为契机，发送表示外部负荷装置的动作状态的信号。但是，发送时期并非限定为这样。如图11(b)所示，RFIC35，也可以在总动作次数达到规定的次数(称之为阙值次数)的时刻，以及总动作时间达到规定的时间宽(称之为阙值时间宽)的时刻的至少其一，典型地达到这些时刻的早的时刻时将表示外部负荷装置的动作状态的信号发送。当然，RFIC35，预先选择其中一个时刻，也就是也可以在总动作次数到达阙值的时刻将表示外部负荷装置的动作状态的信号发送，也可以在总动作时间达到阙值时间宽的时刻将表示外部负荷装置的动作状态的信息发送。
并且如图11(c)所示，RFIC35也可以将表示外部负荷装置的动作状态的信号在规定的周期(发送周期)发送。这三种发送时间控制，这些可以全部搭载由用户选择适用的控制，也可以搭载任意一种的发送时间控制。当然，阙值次数、发送周期任意地设置。
通过这样，第三实施方式的电源形电源装置，可以通过检测流经其回路的电流，检测出安装有电池形电源装置的外部负荷装置的动作，将有关该外部负荷装置的动作的信息发送至外部信息处理装置。通过这样，动作预先设定的次数后，可以容易地实施需要进行维护作业的电子机器的维护。例如，通过在洗手液分配器安装第三实施方式的电池形电源装置，维修作业者可以把握洗手液分配器的使用次数，通过这样，可以有效率地进行肥皂液的注液作业。
(第四种实施方式)
如图12所示，上述第三实施方式的电池形电源装置1的比较器30换装为运算放大器60。运算放大器60，放大检测电压Vsense与GND的差值。运算放大器60的输出电压反映流经输出晶体管32的电流。RFIC35的内置的模数转换器(ADC)，将运算放大器60的输出电压转换为数字信号(电流数据)。电流数据表示流经输出晶体管32的电流值。
RFIC35适用电流数据从而可以实施各种的信息处理。例如，RFIC35将电流数据与阙值比较，判断外部负荷装置11的动作(动作中/待机中)，生成有关外部负荷装置11的动作的信息，与第三实施方式同样地通过天线24无线发送至外部信息处理装置50。并且，RFIC35可以将阙值例如根据外部负荷装置11任意地变更。例如，阙值在制造时设置好，用户也可以根据安装有电池形电源装置的外部负荷装置11的动作电压，在使用开始时设置该电池形电源装置。用户设置时，例如，外部负荷装置11待机中时，在外部信息处理装置50的一侧进行操作，将待机中传送至电池形电源装置；外部负荷装置11动作中时，在外部信息处理装置50的一侧进行操作，将外部负荷装置11动作中的信息传送至电池形电源装置，从而可以监控在电池形电源装置的一侧流动的电流并设定阙值。
并且，没有使用外部负荷装置11时，在外部信息处理装置50的一侧进行操作，或者通过发送由在外部信息处理装置50的定时器设置发出的从外部信息处理装置50至电池形电源装置的“关闭外部负荷装置11的电源”的指令，可以停止从RFIC35向输出晶体管32输出的栅极信号并关闭外部负荷装置11的电源，通过这样，可以抑制电力消耗。例如，外部负荷装置11为感应灯时，白天的时间段可以使电源关闭。
并且，外部负荷为DC马达时，该电流与扭矩成比例。由于可以从电流数据估算马达的负荷状态，RFIC35反馈电流值(电流数据)，并通过基于电流值调整传向输出晶体管32的栅极信号的占空比从而可以进行扭矩控制。例如，电流值比较高时，判断马达为高负荷并提高传向输出晶体管32的栅极信号的占空比；电流值比较低时，判断马达为低负荷并降低传向输出晶体管32的栅极信号的占空比。
虽然说明了本发明的几个的实施形态，这些实施形态，作为示例的提示性的东西，并不意图限定发明的保护范围。这些实施形态，可以以其他各种形态实施，在不脱离发明的要旨的范围下，可做各种省略、置换、变更。这些实施形态或者其变形，包含在发明的保护范围和要旨的同时，和记载在权利要求的保护范围的发明，包含有均等的保护范围。

Claims (18)

1.具有无线通信功能的电池形电源装置，可在外部负荷装置的电池盒内安装，其特征在于，包括：
壳体，其形状及尺寸以电池规格为基准；
电池收纳部，将外部电池收纳在所述壳体的内侧，包括与被收纳的外部电池的前后端子接触的内侧正极端子及内侧负极端子；
外侧正极端子，设置在所述壳体的前端面，与所述内侧正极端子连接；
外侧负极端子，设置在所述壳体的后端面，与所述内侧负极端子连接；
输出晶体管，介入在所述内侧负极端子与所述外侧负极端子之间，以及所述内侧正极端子与所述外侧正极端子之间的至少一方内；
天线，用于与外部信息处理装置通信；
控制回路，根据通过所述天线接收到的信号产生所述输出晶体管的控制信号；
检测电阻，与所述输出晶体管串联设置，将流经所述输出晶体管的电流转换为电压；
电流检测部，检测由所述检测电阻转换的电压。
2.根据权利要求1所述的具有无线通信功能的电池形电源装置，其特征在于：所述电流检测部包括比较器，所述比较器将由所述检测电阻转换的电压与基准电压比较，基于比较结果在过电流流经所述输出晶体管时和没有过电流流经所述输出晶体管时将输出电压通过不同的电平输出，
所述输出晶体管的控制信号的电压根据所述比较器的输出电压的变化而变化，并因此而断开所述输出晶体管。
3.根据权利要求2所述的具有无线通信功能的电池形电源装置，其特征在于：所述输出晶体管的栅极通过输出断开用晶体管与接地或者电源连接，所述输出断开用晶体管在栅极接收所述比较器的输出电压，在所述比较器的输出电压为低电平或者高电平时为截止状态，在所述比较器的输出电压为高电平或者低电平时为导通状态并将所述输出晶体管的栅极电压变为接地或者电源电压从而断开所述输出晶体管。
4.根据权利要求2所述的具有无线通信功能的电池形电源装置，其特征在于：所述基准电压与所述过电流产生时应由所述检测电阻转换的电压相同。
5.根据权利要求2至4任一项所述的具有无线通信功能的电池形电源装置，其特征在于：所述比较器的输入段设置有低通滤波器。
6.根据权利要求2至4任一项所述的具有无线通信功能的电池形电源装置，其特征在于：所述比较器的输出段设置有用于规定期间维持所述输出电压的单稳态振荡器。
7.根据权利要求2所述的具有无线通信功能的电池形电源装置，其特征在于：所述控制回路以所述比较器的输出电压的变化为契机，将表示过电流流经所述输出晶体管的信号，通过所述天线，无线发送至外部无线装置。
8.根据权利要求2所述的具有无线通信功能的电池形电源装置，其特征在于：还包括LED，
所述控制回路以所述比较器的输出电压的变化为契机，使所述LED点亮或者闪烁。
9.根据权利要求2所述的具有无线通信功能的电池形电源装置，其特征在于：还包括警告音产生部，
所述控制回路以所述比较器的输出电压的变化为契机，驱动所述警告音产生部并产生警告音。
10.根据权利要求1所述的具有无线通信功能的电池形电源装置，其特征在于：所述电流检测部包括运算放大器，所述运算放大器放大由所述检测电阻转换的电压相对于基准电压的差值，
所述输出晶体管的控制信号的电压根据所述运算放大器的输出电压的变化而变化，并因此而抑制流经所述输出晶体管的峰值电流。
11.根据权利要求10所述的具有无线通信功能的电池形电源装置，其特征在于：所述输出晶体管的栅极通过输出调整用晶体管与接地或者电源连接，
所述运算放大器的输出电压，在所述输出晶体管内产生过电流时为所述输出调整用晶体管的阙值附近，在所述输出晶体管内没有产生过电流时为低电平或者高电平。
12.根据权利要求10所述的具有无线通信功能的电池形电源装置，其特征在于：所述基准电压在所述输出晶体管内产生过电流时与应由所述检测电阻转换的电压相同。
13.具有无线通信功能的电池形电源装置，可在外部负荷装置的电池盒内安装，其特征在于，包括：
壳体，其形状及尺寸以电池规格为基准；
电池收纳部，将外部电池收纳在所述壳体的内侧，包括与被收纳的外部电池的前后端子接触的内侧正极端子及内侧负极端子；
外侧正极端子，设置在所述壳体的前端面，与所述内侧正极端子连接；
外侧负极端子，设置在所述壳体的后端面，与所述内侧负极端子连接；
输出晶体管，介入在所述内侧负极端子与所述外侧负极端子之间，以及所述内侧正极端子与所述外侧正极端子之间的至少一方内；
天线，用于与外部信息处理装置通信；
控制回路，根据通过所述天线接收到的信号产生所述输出晶体管的控制信号；
检测电阻，与所述输出晶体管串联设置，将流经所述输出晶体管的电流转换为电压；
信息处理部，基于由所述检测电阻转换的电压的变化，生成表示有关所述外部负荷装置的动作的信息的信号，通过所述天线无线发送至所述外部信息处理装置。
14.根据权利要求13所述的具有无线通信功能的电池形电源装置，其特征在于：为了检测由所述检测电阻转换的电压的变化，还包括比较器，所述比较器将由所述检测电阻转换的电压与基准电压比较。
15.根据权利要求13所述的具有无线通信功能的电池形电源装置，其特征在于：所述信息处理部，为了检测由所述检测电阻转换的电压的变化，将由所述检测电阻转换的电压与阙值电压比较的同时，根据所述外部负荷装置而变更所述阙值电压。
16.根据权利要求13所述的具有无线通信功能的电池形电源装置，其特征在于：有关所述外部负荷装置的动作的信息，为所述外部负荷装置的动作次数和动作时间的至少一种。
17.根据权利要求13所述的具有无线通信功能的电池形电源装置，其特征在于：所述信息处理部，以所述外部负荷装置的动作次数和动作时间的至少一种到达规定的阙值为契机，将表示有关所述外部负荷装置的动作的信息的信号发送至所述外部信息处理装置。
18.根据权利要求13所述的具有无线通信功能的电池形电源装置，其特征在于：所述信息处理部，将表示有关所述外部负荷装置的动作的信息周期性地发送至所述外部信息处理装置。
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