JP2015118062A - 電池種類判別装置およびこれを備えた電池駆動型の電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、電池の形状および特性と無関係に、複数の電池の種類を容易かつ確実に判別することができる電池種類判別装置、およびこれを備えた複数種類の電池が使用可能な電池駆動型の電子機器を提供する。【解決手段】本発明の電池種類判別装置は、電池の形状および特性がそれぞれ異なる複数種類の電池Ｂで動作可能な電池駆動型の電子機器９に使用されるものであり、複数種類の電池Ｂにそれぞれ付与される、当該電池の形状および特性に起因しない判別信号で、各電池Ｂごとに予め規定された二値信号の組み合わせからなる判別信号を生成する判別信号生成部１５と、生成された判別信号に基づいて、電池Ｂの種類を判別する判別制御部１６とを備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、電池の形状や特性の異なる複数種類の電池を判別する電池種類判別装置およびこれを備えた電池駆動型の電子機器に関する。

従来から、赤外線（ＩＲ）のような物体検出用の検知線を用いて侵入者を検出する防犯センサのような電子機器が知られている。この防犯センサは、例えば検知線を投光する投光器、および投光器に相対向して配置され、この検知線を受光して検出信号を出力する受光器からなる検出ユニットを備え、侵入者の遮光による受光量（検出信号レベル）の変化により侵入者を検出する。

近年、低消費電力化や配線工事の手間を少なくするなどのため、この防犯センサを内部に装着された電池により駆動させる場合が多くなっており、二酸化マンガンリチウム電池（ＣＲ）や塩化チオニルリチウム電池（ＥＲ）など各種の電池が使用されるようになっている。この場合、電池に対して、電池容量低下に伴う電圧低下検出の制御や電池の特性に応じた制御などが必要となるが、電池の種類によってその制御内容が異なるため、まず、電池の種類を判別する必要がある。

この一例として、満充電時の電池の電圧と予め規定されたしきい値との比較結果から電池の種類を判別すること（例えば、特許文献１）が挙げられる。また、電池の内部抵抗から電池の種類や特性を判別すること（例えば、特許文献２）が知られており、電池の形状に基づいて電池の種類を特定することも知られている。

特開平７−２６０９０６号公報 特開２０００−２６１９７５号公報

しかし、従来のような電池の電圧や内部抵抗から電池の種類を判別するのでは、電池の種類を判別する回路が煩雑となるとともに、判別する際に当該電池の電力を消費するので、電池の長寿命化にも反する。また、電池の形状に基づいて電池の種類を判別するのでは、電池が複数種類になると電池の形状ごとにそれに合わせた構造とした判別部を複数作成する必要があり、手間がかかる。

一方、防犯センサのような電子機器では、電池容量や特性が異なる複数種類の電池を組み込む場合、電圧低下を検出するためのしきい値が種々異なり、また、リチウム電池（ＥＲ）では放電動作が必要となるなど、特定の制御が必要となる場合があり、これらの対応が十分でなかった。さらに、周囲温度が変化すると、電池の電圧も変化するので、これに対応した電圧低下検知電圧に補正する必要がある。

他方、電池駆動型の防犯センサでは、設置場所によっては、長期間電池交換ができない場合があり、この場合には高コストであるが長寿命の電池が選択され、電池交換が容易な場合には、短寿命であるが低コストの電池が選択されるなど、使用用途に合わせた特性をもつ電池の選択の自由度を確保したい要望があるが、防犯センサによってはその制御をするうえで、使用可能な電池の種類が限定される場合があった。

本発明は、前記の問題点を解決して、簡単な構成で、電池の形状および特性と無関係に、複数の電池の種類を容易かつ確実に判別することができる電池種類判別装置、およびこれを備えた複数種類の電池が使用可能な電池駆動型の電子機器を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の一構成にかかる電池種類判別装置は、電池の形状および特性が異なる複数種類の電池で動作可能な電池駆動型の電子機器に使用されるものであって、複数種類の電池に対して当該電池の形状および特性に起因しないでそれぞれに付与される判別信号で、各電池ごとに予め規定された二値信号の組み合わせからなる判別信号を生成する判別信号生成部と、前記生成された判別信号に基づいて、電池の種類を判別する判別制御部と、を備えている。
ここで、「特性」とは、電池の満充電時の電圧、放電特性など、電池の性能に関連した特性をいう。

この構成によれば、複数の電池ごとに当該電池の形状および特性に起因しない予め規定された二値信号の組み合わせからなる判別信号を生成するので、電池の形状および特性と無関係に電池の種類を判別することができる。また、電池の種類が増えても、二値信号のビット数を多くするだけで容易に対応することができる。これにより、複数の電池の種類を容易かつ確実に判別することができる。

本発明では、前記判別信号生成部は、複数種類の電池をそれぞれ収納する複数の収納体からの入力信号に基づいて、電池の種類を特定する判別信号を出力してもよい。この場合、複数の電池の種類をより容易に判別することができる。

また、前記判別信号生成部は、複数種類の電池ごとに接続された判別用信号線を複数有し、これら判別用信号線からの入力信号の有無に基づいて、電池の種類を特定する判別信号を出力してもよい。この場合、複数の電池の種類をより容易に判別することができる。

本発明の他の構成にかかる電池駆動型の電子機器は、前記電池種類判別装置と、各電池の種類に応じて、電池の電圧低下を抑制するように電池に対して特定制御を行う特定制御部とを備えている。したがって、複数の電池の種類を容易に判別できるとともに、電池の特性に対応できるので、複数種類の電池が使用可能となる。

好ましくは、さらに、各電池の種類および周囲温度に応じて、電池の電圧低下を判定するしきい値を補正するしきい値補正部とを備えている。したがって、複数の電池の種類を容易に判別できるとともに、電池の特性に対応できるので、複数種類の電池が使用可能となる。

好ましくは、前記電池駆動型の電子機器が電池駆動型の防犯センサである。したがって、設置場所に応じて最適な電池を選択して使用することができる。また好ましくは、複数系統の電源を有し、各系統の電源の電池に付与された判別信号に基づいてその動作状態を判別する。したがって、各系統の電源が正常に動作しているかを容易に判別することができる。

本発明は、複数の電池ごとに当該電池の形状および特性に起因しない予め規定された二値信号の組み合わせからなる判別信号を生成するので、電池の形状および特性と無関係に電池の種類を判別することができる。また、電池の種類が増えても、二値信号の組み合わせを増やすだけで容易に対応することができる。これにより、複数の電池の種類を容易かつ確実に判別することができる。

本発明の一実施形態に係る電池駆動の防犯センサを示す側面図である。 図１の防犯センサを示す展開した斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る電池種類判別装置を示すブロック図である。 図１の防犯センサを全体ブロック図である。 第２実施形態に係る電池種類判別装置を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る電池駆動の防犯センサを示す斜視図である。図２は、図１の防犯センサを示す展開した斜視図である。図１のように、この防犯センサ９は、例えば投光器１と、この投光器１と相対向して配置されて、投光器１から投光された例えば２つの赤外線ＩＲのような検知線をそれぞれ受光する上下に配置された受光器２とを有するＡＩＲ（能動）方式のものである。投光器１および受光器２は、それぞれポール、壁等の装着部Ｋに装着される。

この防犯センサ９は、投光器１からの赤外線ＩＲが物体により遮光されたとき、相対向する受光器２で受信された検出信号の信号レベル（受光量）の変化により物体を検出して、警報信号を出力する。

投光器１および受光器２は、それぞれセンサカバー７とケース８とを備えている。投光器１における例えば上下一対の投光素子３および投光レンズ４と、受光器２における上下一対の受光素子５および受光レンズ６とを有して、これらにより、図２のようにセンサ部１７を形成して、それぞれケース８内の上部に保持される。投光器１および受光器２をそれぞれ制御するセンサ制御部（図４）および駆動電源である電池Ｂなどがケース８内の下部に保持されている。複数種類の電池と対応して、それぞれを収納する複数の収納体である電池ボックス１１は、電池ボックス収納部１８に収納される。また、警報信号を無線送信する場合には、無線送信器はケース８内の上部の無線送信器収納部１９に収納される。

なお、電池ボックス１１を有しない場合には、電池Ｂはケース８内に設けられた電極基板２４に装着される。また、ケース８が図示しないバックボックス部を備えている場合には、電池ボックス収納部１８および無線送信器収納部１９をバックボックス部に配置するようにしてもよい。

図２の電池ボックス１１に収納される電池は、例えば、電圧３．６Ｖの塩化チオニルリチウム電池（ＥＲ）と、電圧３Ｖの円筒型二酸化マンガンリチウム電池（ＣＲ）とが使用される。リチウム電池ＥＲは高コストであるものの、長寿命の電池であり、塩化リチウム被膜を破壊するために定期的に放電して被膜を破壊する必要がある。リチウム電池ＣＲは短寿命であるもの、低コストの電池である。この電池駆動型の防犯センサ９は、例えば、長期間電池交換ができない設置場所ではリチウム電池ＥＲが選択され、電池交換が容易な設置場所ではリチウム電池ＣＲが使用される、といった使用用途に応じた電池を使用することができる。使用する両電池には電圧差があるが、図示しない電源回路により、防犯センサ９への供給電圧が調整される。

図３は、本発明の第１実施形態にかかる電池種別判別装置１０を示すブロック図である。この電池種別判別装置１０には、前記した電池を収納する電池ボックス１１内に電極基板１４が設けられており、この電極基板１４に判別信号生成部１５が形成されている。また、判別信号生成部１５により生成された判別信号に基づいて、電池Ｂの種類を判別する判別制御部１６が設けられている。判別信号生成部１５と判別制御部１６との間に、コネクタ部１３を介して複数の判別用信号線（ハーネス）１２が接続されている。

前記判別信号生成部１５は、複数種類の電池に対して当該電池の形状および特性に起因しないで、つまり無関係にそれぞれに付与される判別信号で、各電池ごとに予め規定された二値信号の組み合わせからなる判別信号を生成する。この例では、複数種類の電池Ｂをそれぞれ収納する複数の電池ボックス１１からの入力信号に基づいて、各電池を特定する判別信号を出力する。電池ボックス１１は複数種類の電池と対応して各電池をそれぞれ収納するものであり、電池ボックス１１からの入力信号は、電池Ｂの正電極および負電極に接続された電気配線とは別個に設けられた電池ボックス１１に接続された信号線からの信号である。

判別信号生成回路１５の一例としては、Ｖｃｃ電源（５Ｖ）とグラウンド（０Ｖ）との間に、プルアップ抵抗とプルダウン抵抗を設け、プルアップ抵抗とプルダウン抵抗に出力信号線が接続されたもので構成される。この場合、特定の判別用信号線１３のプルアップ抵抗とプルダウン抵抗の有無により判別信号を生成する。つまり特定の判別用信号線１３にプルアップ抵抗が実装されているときには、５Ｖ（二値信号のＨ）が出力し、プルダウン抵抗が実装されているときには、０Ｖ（二値信号のＬ）が出力する。

電池Ｂの種類が増えると、判別用信号線１３の数を増加させることにより、二値信号のビット数を多くした、例えば３ビットであればＨＬＬのような組み合わせの判別信号となる。したがって、電池の種類が増えても二値信号のビット数を多くするだけで、容易に複数種類の電池に対応することができる。

なお、前記判別信号生成部１５はプルアップ回路またはプルダウン回路により、二値信号を生成しているが、これに代えてロジックＩＣによって二値信号を生成するようにしてもよい。

また、電池ボックス１１内の判別信号生成部１５と判別制御部１６との間を、コネクタ部１２を介して判別用信号線（ハーネス）１３で接続しているが、電池ボックス１１内の電極基板１４と判別制御部１６とを直結してもよい。

図４に示すように、電池駆動型の防犯センサ（電子機器）９は、上記電池種類判別装置１０のほかに、センサ制御部２０を有する。センサ制御部２０は、電池Ｂの種類および周囲温度に応じて、電圧低下を判定するしきい値を補正するしきい値補正部２１と、各電池Ｂの種類に応じて、電池電圧低下を抑制するように電池に対して特定制御を行う特定制御部２２とを備えている。周囲温度は温度計２４から入力される。この例では、しきい値補正部２１と特定制御部２２の両方を備えているが、いずれか一方だけを設けるようにしてもよい。

一般に、電池駆動型の防犯センサ９は、電池容量の低下を電池Ｂの電圧としきい値の比較により定期的に監視しており、電池種類によって、また周囲温度の変化によって電池容量の電圧が上下変動するので、例えば温度が高くなると、電圧が上がるので、しきい値を上げる必要がある。そこで、しきい値補正部２１は、各電池の種類および周囲温度に応じて、電池の電圧低下を判定するしきい値を補正する。

しきい値の補正は、例えば、電池Ｂの電圧を比較する図示しない比較器の基準電圧を変化させて行う、または電池Ｂの電圧を図示しないＡ／Ｄ変換器によるサンプリングを行って常時監視し、その変化に応じて補正を行う。

特定制御部２２は、例えばリチウム電池ＥＲの場合に、塩化リチウム被膜を破壊するために定期的に放電して被膜を破壊する必要があるが、このとき、電池の寿命の終わり頃には、放電により、一気に電圧が降下して使用不能となるので、それを防止するために、この放電を停止させる制御を行う。また、例えばリチウム電池ＣＲの場合に、電池の残容量低下を検知したとき、投光器１および受光器２の回路内の消費電流を低減する制御が行われる。すなわち、投光器１では、赤外線ＩＲを投光するための投光パルス電流を制限したり投光パルス幅を狭くする等して、投光パワーを低減させる。また、受光器２では、自動ゲイン調整機能を制限したり停止する等して回路の動作電流を低減させたり、受光信号のサンプリング周期を延ばすことでセンサ制御部２０内のマイクロコンピュータの動作時間を低減させる制御が行われる。

こうして、この電池駆動型の防犯センサ９は、電池種別判別装置１０により複数の電池の種類を容易に判別できるとともに、電池の特性に対応できるので、複数種類の電池が使用可能となる。

図５は、本発明の第２実施形態にかかる電池種別判別装置１０Ａを示すブロック図である。この判別信号生成部１５Ａは、第１実施形態と異なり、複数種類の電池Ｂごとに正電極＋および負電極−に接続された判別用信号線（ハーネス）３２を複数有し、これら判別用信号線３２からの入力信号の有無に基づいて、各電池Ｂを特定する判別信号を出力する。Ｖｃｃ電源が抵抗を介して判別用信号線３３に接続されており、コネクタ部３５を介して判別用信号線３２に接続されている。電極基板１４Ａ内のコネクタ部３４と判別用信号線３２とにより判別信号生成部１５Ａを形成している。その他の構成は、第１実施形態と同様である。

図５のように、例えば、リチウム電池ＣＲでは、判別用信号線３２が２本で、共にアース（ＧＮＤ）に接続されているように設定されて、この２本からの入力信号に基づいて例えばＬＬのような二値信号の判別信号を出力するように、その一方、リチウム電池ＥＲでは、図示しないが、判別用信号線３２が２本で、１本がアース（ＧＮＤ）に接続されているように設定され、他の１本がアース（ＧＮＤ）に接続されていないように設定されて、この２本の判別用信号線３２からの入力信号に基づいて例えばＬＨのような二値信号の判別信号を出力するように、判別信号生成部１５Ａが形成される。

このように、本発明は、複数の電池ごとに当該電池の形状および特性に起因しない予め規定された二値信号の組み合わせからなる判別信号を生成するので、電池の形状および特性と無関係に電池の種類を判別することができる。また、電池の種類が増えても、二値信号の組み合わせを増やすだけで容易に対応することができる。これにより、複数の電池の種類を容易かつ確実に判別することができる。

なお、上記実施形態では、電池駆動型の電子機器として、電池駆動型のＡＩＲ方式の防犯センサに適用しているが、これに何ら限定されず、ＰＩＲ方式の防犯センサに適用してもよいし、他の電池駆動型の物体検出装置などに適用してもよい。また、検知線として赤外線を使用しているが、これに何ら限定されず、可視光線、マイクロウェーブ、レーザーなどを使用してもよい。

なお、上記実施形態では、複数種類の電池で動作可能な電池駆動型の電子機器に使用しているが、バックアップ電池など複数、例えば２系統の電源を有して、各系統の電源の電池に付与された判別信号に基づいて当該電源の動作状態を判別する電子機器に適用することができる。この場合、各電池に付与された判別信号が生成されているか否かにより、２系統の電源について正常に動作しているか否かを容易に判別することできる。

９：電池駆動型の防犯センサ
１０：電池種類判別装置
１１：収納体（電池ボックス）
１４：電極基板
１５：判別信号生成部
１６：判別制御部
２０：センサ制御部
２１：しきい値補正部
２２：特定制御部
Ｂ：電池（バッテリー）

Claims (8)

1. 電池の形状および特性が異なる複数種類の電池で動作可能な電池駆動型の電子機器に使用される電池種類判別装置であって、
   複数種類の電池にそれぞれ付与される、当該電池の形状および特性に起因しない判別信号で、各電池ごとに予め規定された二値信号の組み合わせからなる判別信号を生成する判別信号生成部と、
   前記生成された判別信号に基づいて、電池の種類を判別する判別制御部と、
   を備えた電池種類判別装置。
2. 請求項１に記載の電池種類判別装置において、
   前記判別信号生成部は、複数種類の電池をそれぞれ収納する複数の収納体からの入力信号に基づいて、電池の種類を特定する判別信号を出力する、電池種類判別装置。
3. 請求項１に記載の電池種類判別装置において、
   前記判別信号生成部は、複数種類の電池ごとに接続された判別用信号線を複数有し、これら判別用信号線からの入力信号の有無に基づいて、電池の種類を特定する判別信号を出力する、電池種類判別装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の電池種類判別装置と、
   各電池の種類に応じて、電池の電圧低下を抑制するように電池に対して特定制御を行う特定制御部とを備えた、電池駆動型の電子機器。
5. 請求項１から３のいずれか１項に記載の電池種類判別装置と、
   各電池の種類および周囲温度に応じて、電池の電圧低下を判定するしきい値を補正するしきい値補正部とを備えた、電池駆動型の電子機器。
6. 請求項４に記載の電池駆動型の電子機器において、
   さらに、各電池の種類および周囲温度に応じて、電池の電圧低下を判定するしきい値を補正するしきい値補正部を備えた、電池駆動型の電子機器。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の電池駆動型の電子機器において、
   電池駆動型の防犯センサである、電池駆動型の電子機器。
8. 請求項１から６のいずれか１項に記載の電池駆動型の電子機器において、
   複数系統の電源を有し、各系統の電源の電池に付与された判別信号に基づいてその動作状態が判別される、電池駆動型の電子機器。

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