TW201728036A - 具備無線通訊功能之電池式電源裝置 - Google Patents

Abstract

本發明之目的在於在具備無線通訊功能之電池式電源裝置中安裝電壓偵測功能。電池式電源裝置(1)係於外部負載裝置(11)之電池盒(12)單獨安裝或與其它外部電池(13)以串列狀態安裝。殼體(18)具有依據電池規格之形狀及尺寸，其內側之電池收納部(2)收納之外部電池之前後端子接觸內側正極端子(5)及內側負極端子(6)。於殼體之前端面設置有與內側正極端子連接之外側正極端子(3)，於後端面設置有與內側負極端子連接之外側負極端子(4)。於內側負極端子與外側負極端子之間、內側正極端子與外側正極端子之間之至少一方介置有輸出電晶體(32)。RFIC37依照經由天線接收之信號而產生輸出電晶體之控制信號。電壓檢測部(41、43)檢測內側正極端子與GND之間之電壓及外側負極端子與GND之間之電壓之至少一方。

Description

具備無線通訊功能之電池式電源裝置

本發明係關於一種具備無線通訊功能之電池式電源裝置。

於專利文獻1中，揭示有一種可安裝於電動玩具等外部負載裝置之電池盒之無線接收驅動裝置。該無線接收驅動裝置係作為所謂之開關電源而構成，依照經由無線接收部接收之使用者指令，利用無線模組改變介置於收容之電池與外部端子之間的電晶體之驅動信號之佔空比，藉此改變向外部負載裝置之驅動電壓，而可控制電動玩具等外部負載裝置之動作。進而，具備與外部負載裝置之外部開關連動而控制無線接收部之電源供給之功能，實現抑制電池消耗之效果。

存在進一步抑制電池消耗、及把握電池之更換時期等各種期望。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2015-177939號公報

本發明之目的在於對能實現電池消耗之抑制及電池更換時期之把握等之具備無線通訊功能之電池式電源裝置提供電壓偵測功能。

本實施形態之具備無線通訊功能之電池式電源裝置係於外部負載裝置之電池盒單獨安裝或與其它外部電池以串列狀態安裝。電池式電源裝置之特徵在於具備：殼體，其具有依據電池規格之形狀及尺寸；電池收納部，其於上述殼體之內側收納內置電池，且具有與上述收納之內置電池之前後端子接觸之內側正極端子及內側負極端子；外側正極端子，其設置於上述殼體之前端面，且與上述內側正極端子連接；外側負極端子，其設置於上述殼體之後端面，且與上述內側負極端子連接；輸出電晶體，其介置於上述內側負極端子與上述外側負極端子之間、及上述內側正極端子與上述外側正極端子之間之至少一方；天線，其用於與外部資訊處理裝置進行通訊；控制部，其依照經由上述天線接收之信號，產生上述輸出電晶體之控制信號；及電壓檢測部，其檢測上述內側正極端子與GND之間之電壓 及上述外側負極端子與GND之間之電壓之至少一方。

1‧‧‧具備無線功能之電池式電源裝置

2‧‧‧電池收納部

3‧‧‧外側正極端子

4‧‧‧外側負極端子

5‧‧‧內側正極端子

6‧‧‧內側負極端子

7‧‧‧基板

8、9、10‧‧‧配線纜線

11‧‧‧外部負載裝置

13‧‧‧外部電池

20‧‧‧內置電池

24‧‧‧天線

32‧‧‧輸出電晶體

33、35‧‧‧電阻

36‧‧‧DCDC變換器

37‧‧‧RFIC

41、43‧‧‧ADC

圖1係表示本發明之第1實施形態之具備無線通訊功能之電池式電源裝置之外觀的立體圖。

圖2係表示圖1之電池式電源裝置之內部構造之圖。

圖3係表示圖1之電池式電源裝置之使用態樣之圖。

圖4係圖1之電池式電源裝置之等效電路圖。

圖5係表示利用圖1之RFIC之當電池電動勢降低時之警告輸出處理之順序之流程圖。

圖6係表示利用圖1之RFIC之當電池電動勢降低時之警告輸出及輸出電晶體斷開處理之順序的流程圖。

圖7係表示利用圖1之RFIC之當電池電動勢降低時之佔空比之控制處理之順序的流程圖。

圖8係表示利用圖1之RFIC之用於電池長壽命化之佔空比之控制處理之順序的流程圖。

圖9係表示利用圖1之RFIC之當電池電動勢降低時之通訊周期之延長處理之順序的流程圖。

圖10係表示伴隨馬達旋轉之有無之電壓變化之圖。

圖11係表示利用圖1之RFIC之用於電池長壽命化之馬達旋轉檢查用之控制信號之一例的圖。

以下，一面參照圖式一面對本實施形態之具備無線功 能之電池式電源裝置進行說明。於以下之說明中，對具有大致相同功能及構成之構成要素，附加相同符號，且僅於必要情形時進行重複說明。

圖1係表示本發明之實施形態之具備無線功能之電池式電源裝置1之外觀的立體圖。圖2係表示圖1之電池式電源裝置1之使用狀態之平面圖。本實施形態之具備無線功能之電池式電源裝置(以下僅稱為電池式電源裝置)1係以依據電池規格之形狀及外形尺寸構成。典型而言，本實施形態之電池式電源裝置1係以依據單三型規格之高度及直徑之圓柱體構成。但，電池式電源裝置1亦可以依據其它電池規格之形狀及尺寸構成。此處，本實施形態之電池式電源裝置1係作為依據單三型規格者進行說明。

電池式電源裝置1之本體部17係由以與單三型電池規格相同之形狀及尺寸構成的圓筒狀體之殼體18外裝。於本體部17之上端面(亦稱為前端面)之中央，安裝有圓形狀之導電板作為外側正極端子3。於本體部之下端面(亦稱為後端面)之中央，安裝有圓形狀之導電板作為外側負極端子4。殼體18之周面之一部分係切開為橢圓形狀。切開部19之長度係與單四乾電池同等，寬度較單四乾電池之寬度略寬。使用者可自該切開部19將單四形電池插入電池收納部2或自電池收納部2拔出。電池收納部2之形狀係依據單四形規格之長度及直徑之圓柱形狀之空間。電池收納部2之中心軸相對於電池式電源裝置1之圓柱中心軸而朝半徑方向偏移。藉由該偏移而於殼體18與電池 收納部2之間提供微小之空間。於該微小之空間搭載有實現電池式電源裝置1之各種功能之基板7。

於電池收納部2之前端中央、即與外側正極端子3相同側安裝有導電板作為內側正極端子5。於電池收納部2之後端中央、即與外側負極端子4相同側安裝有具有彈性之導電板作為內側負極端子6。於電池收納部2收納之單四乾電池之正極端子係與內側正極端子5接觸，單四乾電池之負極端子係與內側負極端子6接觸。內側正極端子5經由配線纜線8而連接於外側正極端子3及基板7。內側正極端子5與外側正極端子3亦可由共通導電板構成。內側負極端子6藉由配線纜線9而連接於基板7。外側負極端子4藉由配線纜線10而連接於基板7。

圖3係表示圖1之電池式電源裝置1之使用狀態之圖。如圖3所示，電池式電源裝置1係於藉由單三乾電池驅動之外部負載裝置11之電池盒12單獨安裝或以與外部電池13串列或並列狀態安裝。作為外部負載裝置11，有外部負載裝置、電動工作玩具、防災感測器、防盜感測器、手電筒、自行車燈、電池式烹飪器、電子浮漂、電動寵物餵食裝置、電池式風扇、電池式洗手液分配器等。此處，外部負載裝置11係作為由馬達15驅動之外部負載裝置進行說明。外部負載裝置11具有電池盒12。於電池盒12內以串列狀態安裝有電池式電源裝置1及其它1個單三乾電池13。於電池盒12經由外部開關14而電性連接馬達15。於馬達15經由傳達機構而連接有車輪16。若外 部開關14接通，則確保馬達15與電池盒12之電性連接。若外部開關14斷開，則馬達15與電池盒12電性切斷。

外部資訊處理裝置50係智慧型手機、行動電話機、平板終端、無線控制通訊機等具備通訊功能及操作面板功能等之、典型而言便攜式數位電子機器。本實施形態之電池式電源裝置1具備無線通訊功能，與外部資訊處理裝置50無線連接。自外部資訊處理裝置50向電池式電源裝置1無線發送指示(輸出指示)，將電源輸出設為0%~100%之範圍內之任一值。如後述般，於電池式電源裝置1之電池收納部2之內側負極端子6與外側負極端子4之間介置有輸出電晶體。電池式電源裝置1藉由PWM(脈寬信號調變)方式，依照來自外部資訊處理裝置50之輸出指示，變更輸出電晶體之閘極控制信號(輸出控制信號)之佔空比，從而調整電源輸出。

圖4係表示圖1之電池式電源裝置1之等效電路圖。此處，以電池式電源裝置1與1個外部電池13串列連接之狀態安裝於外部負載裝置11之電池盒12。於電池式電源裝置1之電池收納部2安裝有內置電池20。本實施形態之電池式電源裝置1之電路具有輸出電晶體32、電阻33，35、邏輯和電路(OR電路)34、RFIC37、DCDC變換器36及類比數位變換器(ADC)41、43。該等電子零件係安裝於基板7。

輸出電晶體32典型而言係N通道MOSFET，於電路 上介置於內側負極端子6與外側負極端子4之間。具體而言，輸出電晶體32之源極端子係經由配線纜線9而連接於內側負極端子6。輸出電晶體32之源極端子與內側負極端子6之間連接GND。輸出電晶體32之汲極端子經由配線纜線10而連接於外側負極端子4。輸出電晶體32之閘極端子連接於RFIC37之Output端子。

另，輸出電晶體32亦可為P通道MOSFET，於此情形時，於電路上係介置於內側正極端子5與外側正極端子3之間。當輸出電晶體32為P通道MOSFET時，於以下之說明中將高位準/低位準分別換成低位準/高位準之說法。進而，輸出電晶體32亦可為雙極電晶體，於此情形時，將以下之閘極控制信號換成基極控制信號之說法。此處，輸出電晶體32係作為N通道MOSFET進行說明。

內側正極端子5經由配線纜線8而直接連接於外側正極端子3。又，內側正極端子5連接於DCDC變換器36之輸入端子。DCDC變換器36使安裝於電池收納部2之單四乾電池之電壓Vcc升壓至內部電路動作用之例如3.0V之電源電壓Vdd。後述之RFIC37與比較器30係由電源電壓Vdd驅動。但，若RFIC37及ADC41、43以Vcc(1.5V)以下動作則無需DCDC變換器36。

於DCDC變換器36與內側正極端子5之間介置有OR電路34。OR電路34具有2個輸入端子及1個輸出端子。一方之輸入端子(第1輸入端子)連接於外側負極端子4。另一方之輸入端子(第2輸入端子)連接於RFIC37之 Output端子。OR電路34之輸出端子連接於DCDC變換器36之輸入端子。當OR電路34接通時，即2個輸入端子中至少一方輸入有高位準時，DCDC變換器36之輸入端子與內側正極端子5導通，另一方面，當OR電路34斷開時，即2個輸入端子分別輸入有低位準時，DCD變換器36不驅動。以電源電壓Vdd驅動之RFIC37等係與DCDC變換器36之接通/斷開連動而動作。

具體而言，當外部開關14為斷開狀態時，於OR電路34之第1、第2輸入端子輸入有低位準，DCDC變換器36不動作。以外部開關14接通為契機，第1輸入端子輸入有高位準，而OR電路34接通。於外部開關14為接通狀態、輸出電晶體32為斷開狀態時，第1輸入端子持續輸入有高位準，故而OR電路34維持接通狀態。以外部開關14為接通狀態、且輸出電晶體32接通為契機，OR電路34之第1輸入端子輸入有低位準，但第2輸入端子輸入有用於使輸出電晶體32接通之閘極控制信號之高位準，故而OR電路34維持接通狀態。因此，DCDC變換器36與外部開關14之接通/斷開連動而驅動。因此，與外部開關14之接通/斷開連動地，利用RFIC37之與外部資訊處理裝置50之通訊接通/斷開。

電阻33係介置於OR電路34之後段、即內側正極端子5與GND之間。類比數位變換器41(ADC41)係與電阻33並列連接，計測內側負極端子6與內側正極端子5之間之電壓。如圖4所示，於ADC41，為了不輸入ADC41 能計測之電壓(此處為驅動電壓Vdd)以上之電壓，亦可與電阻33串列連接電阻29以使輸入電壓分壓。電阻33與電阻29之電阻值係根據ADC41之規格、例如ADC41之基準電壓、ADC41之分解能及檢測電壓而預先調整。進而，ADC41亦可為內置微電腦者。電阻33係與ADC41一併構成電壓檢測部。ADC41係與外部電池13電性分離。電阻33係配置於OR電路34之後段，故而ADC41之電壓檢測處理係與外部開關14之接通/斷開連動。當外部開關14接通且輸出電晶體32斷開時由ADC41檢測之電壓V1係對應於內置電池20之開放電壓。當外部開關14接通且輸出電晶體32接通時由ADC41檢測之電壓V1係對應於內置電池20通電中之電壓。藉由ADC41，變換為數位資料之電壓資料被輸入至RFIC37之Input1端子。另，於RFIC37之Input1端子只要輸入內置電池20之兩極之端子間電壓即可，故而RFIC37之Input1端子亦可直接連接於內側正極端子5。

電阻35係介置於外側負極端子4與GND之間。類比數位變換器43(ADC43、電壓檢測部43)係與電阻35並列連接，計測GND與外側負極端子4之間之電壓。如圖4所示，於ADC43，為了不輸入ADC43能計測之電壓(此處為驅動電壓Vdd)以上之電壓，亦可與電阻35串列連接電阻31以使輸入電壓分壓。電阻35與電阻31之電阻值係根據ADC43之規格、例如ADC43之基準電壓、ADC43之分解能、及檢測電壓而預先調整。進而，ADC43亦可為 內置微電腦者。電阻35係與ADC43一併構成電壓檢測部。此處，於電池盒12，電池式電源裝置1與外部電池13係以串列連接之狀態收納。當輸出電晶體32為斷開狀態時，由ADC43計測之電壓V2係對應於電池式電源裝置1之內置電池20及與其串列連接之外部電池13之合計開放電壓。藉由ADC43，變換為數位資料之電壓資料被輸入至RFIC37之Input2端子。

RFIC37係統括地控制電池式電源裝置1。於RFIC37之ANT端子連接有無線通訊用天線24。又，RFIC37之Output端子係連接有OR電路34之輸入端子及輸出電晶體32之閘極端子。進而，於RFIC37之Input1端子連接有ADC41之輸出端子，於Input2端子連接有ADC43之輸出端子。

RFIC37於功能上具備通訊部、驅動信號產生部、控制部等。通訊部依照控制部之控制，經由無線通訊用天線24而與外部資訊處理裝置50進行依據Bluetooth(註冊商標)規格之無線通訊。另，RFIC37亦可進行依據其它無線通訊規格、例如無線LAN規格之無線通訊。通訊部自外部資訊處理裝置50經由無線通訊用天線24而接收表示馬達輸出指示值之編碼無線信號。馬達輸出指示值係例如0%至100%之比例、由使用者操作外部資訊處理裝置50而選擇之值。

驅動信號產生部依照控制部之控制，產生與接收之馬達輸出指示值相應之馬達驅動信號。此處，馬達驅動信號 係由PWM(脈寬信號調變)信號提供。於馬達輸出指示值為0%之情形時，驅動信號產生部產生佔空比0%(僅低位準)之PWM信號。於馬達輸出指示值為100%之情形時，驅動信號產生部產生佔空比100%(僅高位準)之PWM信號。於馬達輸出指示值為50%之情形時，驅動信號產生部產生佔空比50%(低位準與高位準之比為一比一)之信號。由驅動信號產生部產生之PWM信號係作為閘極控制信號而輸入至輸出電晶體32。另，由驅動信號產生部產生之PWM信號之高位準係指較輸出電晶體32之閾值電壓Vth充分高之電壓值，輸出電晶體32為接通狀態。所謂低位準係指較輸出電晶體32之閾值電壓Vth充分低之電壓值，輸出電晶體32為斷開狀態。

輸出電晶體32係作為電池式電源裝置1之內側負極端子6與外側負極端子4之間之開關元件而發揮功能。輸出電晶體32係其源極端子連接於內側負極端子6，汲極端子連接於外側負極端子4，其閘極端子連接於RFIC37之Output端子。輸出電晶體32藉由因輸入至閘極之閘極控制信號所施加之電壓(閘極電壓)，而被控制接通/斷開。

當閘極電壓處於較閾值電壓Vth充分高之飽和區域時，源極‧汲極間形成通道，流通最大汲極電流。該狀態時輸出電晶體32為接通狀態。若輸出電晶體32接通，則電池式電源裝置1之外側正極端子3與外側負極端子4之間經由內置電池20而流通電流。若外部負載裝置11之外部開關14為接通狀態，則電池式電源裝置1之外側正極 端子3與外側負極端子4之間流通電流，外部負載裝置11之馬達15驅動。另一方面，於閘極電壓較閾值電壓Vth充分低之情形時，源極‧汲極間不流通汲極電流。該狀態時輸出電晶體32為斷開狀態。若輸出電晶體32斷開，則電池式電源裝置1之外側正極端子3與外側負極端子4之間被遮斷。藉此，即便外部負載裝置11之外部開關14為接通狀態，外部負載裝置11之電路亦被遮斷，馬達15不驅動。

當自RFIC37輸出之PWM信號(閘極控制信號)為低位準時，輸出電晶體32變成斷開狀態，外部負載裝置11之電路變成遮斷狀態，馬達15不驅動。當自RFIC37輸出之PWM信號為高位準時，輸出電晶體32變成接通狀態，外部負載裝置11之電路變成導通狀態，馬達15連續地驅動。PWM信號之佔空比係於0%至100%之範圍內變化。當PWM信號為高位準時，電晶體32變成接通狀態，馬達15流通電流而開始旋轉。當PWM信號自高位準切換為低位準時，因馬達15具有之線圈特性而旋轉逐漸變慢，若切換為高位準則會再次加速旋轉。利用該特性，可藉由PWM控制而使馬達15以任意旋轉數旋轉。另，亦可藉由電容器使外側正極端子3與外側負極端子4之間短絡，而使矩形波平滑化。

電池式電源裝置1具有偵測內置電池20之電池電壓(電池電動勢)及與內置電池20串列連接之外部電池13之電池電壓(電池電動勢)之各者之降低的功能。伴隨電池電 壓(電池電動勢)之降低，電池之正負端子間之開放電壓降低。電池式電源裝置1計測與內置電池20及外部電池13各者之開放電壓對應之電壓，且以計測之電壓低於閾值電壓為契機，向外部資訊處理裝置50發送表示電池電壓之降低之警告信號。圖5係表示利用圖1之RFIC37之當電池電動勢降低時之警告輸出處理之順序的流程圖。

(步驟S1)

輸入輸出電晶體32斷開時之內置電池20之開放電壓V1。開放電壓V1係由ADC41計測。

(步驟S2)

輸入輸出電晶體32斷開時之內置電池20及與其串列連接之外部電池13之合計開放電壓V2。合計開放電壓V2係由ADC43計測。

(步驟S3)

計算相對於內置電池20及與其串列連接之外部電池13之合計開放電壓V2之、內置電池20之開放電壓V1之差、外部電池13之開放電壓V3(=V2-V1)。

(步驟S4)

將內置電池20之開放電壓V1對比預先設定之閾值電壓Vth1。當內置電池20之開放電壓V1低於閾值電壓 Vth1時，RFIC37之處理轉移至步驟S5。當內置電池20之開放電壓V1為閾值電壓Vth1以上時，跳過RFIC37之步驟S5之處理。內置電池20之開放電壓V1之降低表示內置電池20之電池電動勢之降低。

(步驟S5)

將內置電池20之消耗相關之警告信號發送至外部資訊處理裝置50。收到警告信號之外部資訊處理裝置50於例如內置之顯示部顯示用於向使用者通知內置電池20之消耗之文本資訊。另，用於通知內置電池20之消耗之警告信號之發送處理亦可於內置電池20之開放電壓V1大於閾值電壓Vth1之前，以預先設定之周期進行或呼應於外部資訊處理裝置50之馬達輸出指示值之輸入而進行。

(步驟S6)

將外部電池13之開放電壓V3對比預先設定之閾值電壓Vth1。當外部電池13之開放電壓V3低於閾值電壓Vth1時，RFIC37之處理轉移至步驟S7。當外部電池13之開放電壓V3為閾值電壓Vth1以上時，跳過RFIC37之步驟S7之處理。外部電池13之開放電壓V3之降低表示外部電池13之電池電動勢之降低。

(步驟S7)

將外部電池13之消耗相關之警告信號發送至外部資 訊處理裝置50。收到警告信號之外部資訊處理裝置50於例如內置之顯示部顯示用於向使用者通知外部電池13之消耗之文本資訊。另，用於通知外部電池13之消耗之警告信號之發送處理係於外部電池13之開放電壓V3大於閾值電壓Vth1之前，以預先設定之周期進行或呼應於外部資訊處理裝置50之馬達輸出指示值之輸入而進行。

藉由上述警告輸出處理，使用者藉由確認外部資訊處理裝置50顯示之文本資訊，便可把握內置電池20及外部電池13各者之電池電壓之降低。另，此處與內置電池20之開放電壓V1進行比較之閾值電壓係設為與用於對比外部電池13之開放電壓V3之閾值電壓相同之值，但與內置電池20之開放電壓V1進行比較之閾值電壓亦可為與用於對比外部電池13之開放電壓V3之閾值電壓不同的值。又，此處僅設置一階段之閾值，但亦可設置複數個、例如以二階段設置閾值。

又，於外部負載裝置11為以電池式電源裝置1單獨動作之裝置之情形時，ADC43計測之合計開放電壓V2係與ADC41計測之開放電壓V1大致相同。因此，上述警告輸出處理之中，省略步驟S1、S3、S6、S7。進而，於外部負載裝置11為以電池式電源裝置1及複數個外部電池13動作之裝置之情形時，即於電池盒12，電池式電源裝置1及複數個(n個)外部電池13串列連接之狀態下收納之情形時，為了導出每個外部電池13之開放電壓V3，於步驟S3之導出外部電池13之開放電壓V3之計算處理中， 將合計開放電壓V2與內置電池20之開放電壓V1之差除以n即可(V3=(V2-V1)/n)。

電池式電源裝置1亦可偵測內置電池20之電池電動勢之降低，執行用於電池長壽命化之處理。圖6係表示利用圖1之RFIC37當電池電動勢降低時之輸出電晶體32之停止處理之順序的流程圖。

(步驟S11)

輸入有輸出電晶體32接通時之內置電池20之放電電壓V1。放電電壓V1係由ADC41計測。

(步驟S12)

將內置電池20之放電電壓V1對比預先設定之閾值電壓Vth2。以內置電池20之放電電壓V1低於閾值電壓Vth2為契機，RFIC37之處理轉移至步驟S13。

(步驟S13)

將內置電池20之消耗相關之警告信號發送至外部資訊處理裝置50。收到警告信號之外部資訊處理裝置50於例如內置之顯示部顯示用於向使用者通知內置電池20之消耗之文本資訊。另，警告信號之發送處理係於內置電池20之放電電壓V1大於閾值電壓Vth2之前，以預先設定之周期進行或呼應於外部資訊處理裝置50之馬達輸出指示值之輸入而進行。

(步驟S14)

將內置電池20之放電電壓V1對比預先設定之閾值電壓Vth3。閾值電壓Vth3係低於步驟S12之閾值電壓Vth2之值。以內置電池20之放電電壓V1低於閾值電壓Vth3為契機，RFIC37之處理轉移至步驟S15。

(步驟S15)

停止閘極控制信號之輸出。具體而言，停止RFIC37之驅動信號產生部之處理。計測，輸出電晶體32變成斷開狀態。但，RFIC37與外部資訊處理裝置50之間之連接係以能通訊之狀態維持。於步驟S15之處理以後，在內置電池20更換為其開放電壓大於特定之閾值電壓之電池之前的期間，外部負載裝置11不動作。

於上述輸出電晶體停止處理中，係以二階段設置閾值。以內置電池20之放電電壓V1低於第一階段之閾值電壓Vth2為契機，向外部資訊處理裝置50發送警告信號，以低於第二階段之閾值電壓Vth3為契機，停止輸出電晶體32。於殘留電池電動勢之期間停止輸出電晶體32，與使輸出電晶體32正常動作之情形相比，延長與外部資訊處理裝置50之可通訊狀態，延長向操作外部資訊處理裝置50之使用者通知電池式電源裝置1之狀態、例如電池電壓降低之狀態的期間。

為了實現電池長壽命化，亦可根據收納於電池盒12之電池之合計電動勢降低佔空比，藉此降低電池之輸出電 壓。圖7係表示利用圖1之RFIC37之當電池電動勢降低時之佔空比之控制處理之順序的流程圖。

(步驟S21)

輸入有輸出電晶體32斷開時之內置電池20及與其串列連接外部電池13之合計開放電壓V2。合計開放電壓V2係由ADC43計測。

(步驟S22)

將內置電池20及與其串列連接之外部電池13之合計開放電壓V2，對比預先設定之閾值電壓Vth4。當合計開放電壓V2低於閾值電壓Vth4時，RFIC37之處理轉移至步驟23。但合計開放電壓V2為閾值電壓Vth4以上時，跳過RFIC37之步驟S23之處理，並結束處理。

(步驟S23)

基於內置電池20及與其串列連接之外部電池13之合計開放電壓V2，使佔空比降低。例如，驅動信號產生部根據於使用者輸入之馬達輸出指示值乘以特定係數(低於1、例如0.5)所得之值而產生PWM信號。該係數之值可為根據合計開放電壓V2而變動之變動值，亦可為使用者等預先設定之固定值。例如，於使用者選擇之自外部資訊處理裝置50輸入之馬達輸出指示值為80%之情形時，驅動信號產生部並非產生佔空比80%之PWM信號，而是產生 於80%乘以0.5所得之佔空比40%之PWM信號。藉此，使內置電池20及與其串列連接之外部電池13輸出之合計輸出電壓降低。

藉由上述佔空比之控制處理，以安裝於電池盒12之電池、此處為內置電池20及與其串列連接之外部電池13之合計開放電壓V2(合計電動勢)降低為契機，使佔空比降低，藉此使內置電池20及與其串列連接之外部電池13輸出之合計輸出電壓降低。降低合計輸出電壓，與不控制佔空比而正常動作之情形相比，能實現內置電池20及外部電池13各自之電池長壽命化。另，此處以內置電池20及與其串列連接之外部電池13之合計開放電壓V2(合計電動勢)降低為契機而使佔空比降低，但亦可使佔空比上升。例如，於正常之動作狀態下將佔空比設定為50%之情形時，以內置電池20及與其串列連接之外部電池13之合計開放電壓V2低於閾值電壓為契機，使佔空比高於50%，藉此維持內置電池20及與其串列連接之外部電池13之合計輸出電壓或防止其低於外部負載裝置11之驅動電壓，從而使外部負載裝置11之正常之動作狀態長壽命化。使佔空比上升之上升幅度可根據相對於閾值之合計開放電壓V2之比率而變動，亦可以合計開放電壓V2低於閾值電壓為契機而將佔空比設為100%。

RFIC37係以內置電池20及與其串列連接之外部電池13之合計開放電壓V2降低為契機而進行上述佔空比之控制處理，脫氧核糖核酸亦可於內置電池20及與其串列連 接之外部電池13之合計開放電壓V2大於特定之參照電壓的情形時進行。圖8係表示利用圖1之RFIC37之用於電池長壽命化之佔空比之控制處理之順序的流程圖。

(步驟S31)

輸入有輸出電晶體32斷開時之內置電池20及與其串列連接之外部電池13之合計開放電壓V2。合計開放電壓V2係由ADC43計測。

(步驟S32)

將內置電池20及與其串列連接之外部電池13之合計開放電壓V2，對比預先設定之參照電壓Vs1。參照電壓Vs1係設定為例如外部負載裝置11之最大驅動電壓。當合計開放電壓V2大於參照電壓Vs1時，RFIC37之處理轉移至步驟33。當合計開放電壓V2為參照電壓Vs1以下時，跳過RFIC37之步驟S33之處理，並結束處理。

(步驟S33)

基於內置電池20及與其串列連接之外部電池13之合計開放電壓V2及參照電壓Vs1，使佔空比降低。具體而言，RFIC37基於相對於合計開放電壓V2之參照電壓Vs1之比率，決定與馬達輸出指示值相乘之係數。例如，當參照電壓Vs1設定為4.8V、計測之合計開放電壓V2為6V時，藉由RFIC37將係數決定為0.8。RFIC37之驅動信號 產生部於自外部資訊處理裝置50輸入之馬達輸出指示值為100%時，產生於100%乘以係數0.8所得之80%之PWM信號。藉此，即便馬達輸出指示值為100%，內置電池20及與其串列連接之外部電池13之合計之輸出電壓亦等效於內置電池20及與其串列連接之外部電池13之合計之最大輸出電壓之80%。即，內置電池20及與其串列連接之外部電池13輸出之輸出電壓，可低於與輸入之馬達指示值相應之輸出電壓。

藉由上述佔空比之控制處理，當安裝於電池盒12之電池、此處為內置電池20及與其串列連接之外部電池13之合計開放電壓V2大於預先設定之參照電壓Vs1時，根據相對於合計開放電壓V2之參照電壓Vs1之比率，相對於由馬達輸出指示值指定之佔空比而降低實際輸出之PWM信號之佔空比，藉此可降低內置電池20及與其串列連接之外部電池13之合計輸出電壓。降低內置電池20及與其串列連接之外部電池13之合計輸出電壓，能實現內置電池20及外部電池13之各者之電池長壽命化。

內置電池20於與外部資訊處理裝置50之通訊時亦會消耗。因此，為了實現內置電池20之電池長壽命化，亦可伴隨內置電池20之電池電動勢之降低，使與外部資訊處理裝置50之通訊周期相比正常時而延長。圖9係表示利用圖1之RFIC37之當電池電動勢降低時之通訊周期之延長處理之順序的流程圖。

(步驟S41)

輸入有輸出電晶體32斷開時之內置電池20之開放電壓V1。開放電壓V1係藉由ADC41計測。

(步驟S42)

將內置電池20之開放電壓V1對比預先設定之閾值電壓Vth5。當開放電壓V1低於閾值電壓Vth5時，RFIC37之處理轉移至步驟44。當開放電壓V1為閾值電壓Vth5以上時，RFIC37之處理轉移至步驟S43。

(步驟S43)

維持電池式電源裝置1搜索外部資訊處理裝置50之周期、廣告間隔。又，於電池式電源裝置1可通訊地連接於外部資訊處理裝置50之狀態下，維持相對於外部資訊處理裝置50之包發送周期。另，此處假設依據Bluetooth(註冊商標)規格之通訊，於依據無線LAN規格之通訊之情形時，將廣告間隔置換成信標之發送間隔。

(步驟S44)

延長電池式電源裝置1之廣告間隔及相對於外部資訊處理裝置50之包發送周期中之至少一方。

根據上述通訊周期之延長處理，以內置電池20之電池電動勢降低為契機，使廣告間隔及包發送周期中之至少一方較正常時延長，藉此使外部資訊處理裝置50之通訊 所使用之電壓降低，從而實現內置電池20之電池長壽命化。

為了實現電池長壽命化，亦可以安裝於電池盒12之電池之輸出電壓變得與外部負載裝置11動作之最小驅動電壓(以下僅稱為最小驅動電壓)等效之方式決定佔空比。佔空比係決定為將佔空比階段性變動之計測用之閘極控制信號輸入至輸出電晶體32而外部負載裝置11動作時之最小值。外部負載裝置11是否動作，可根據輸出電晶體32之汲極電壓VDrain之電壓變化進行判定。該判定較佳為外部負載裝置11由電池式電源裝置1單獨動作之情形。

圖10係表示伴隨馬達15之旋轉之有無之輸出電晶體32之汲極電壓VDrain之電壓變化的圖。汲極電壓VDrain表示GND與輸出電晶體32之汲極端子(外側負極端子4)之間之電位差，由ADC43計測。當輸出電晶體32維持斷開狀態時，ADC43計測之汲極電壓VDrain係與ADC41計測之內置電池20之開放電壓V1大致等效。

如圖10所示，當PWM信號自高位準剛切換為低位準後、即輸出電晶體32剛斷開後，因馬達為感應性負載故而產生突波電壓Vre2，汲極電壓VDrain瞬間大於內置電池20之開放電壓V1。PWM信號自高位準切換為低位準起經過特定時間時之汲極電壓VDrain根據馬達15之旋轉有無而其電壓變化。於馬達15未按輸入之脈衝旋轉之情形時，輸入脈衝自高位準切換為低位準起經過特定時間之時點之汲極電壓VDrain向內置電池20之開放電壓V1漸 近。另一方面，於馬達15按輸入之脈衝旋轉之情形時，輸入脈衝自高位準切換為低位準起經過特定時間之時點之汲極電壓VDrain，根據馬達15之旋轉速度而表現為低於內置電池20之開放電壓V1之值。其原因在於，雖然PWM信號自高位準切換為低位準，外部負載裝置11之電路遮斷，但旋轉中之馬達15因其線圈特性不會立即停止，而是一面減速一面停止，於自高位準切換為低位準起直至馬達15停止之期間，馬達15會發電。藉由馬達15旋轉產生之反電壓Vre1，ADC43計測之汲極電壓VDrain不會恢復成內置電池20之開放電壓V1。因馬達15旋轉產生之反電壓Vre1係由相對於內置電池20之開放電壓V1之汲極電壓VDrain之差表示。當反電壓Vre1大於預先設定之參照電壓Vs2時，可判定馬達15旋轉、即外部負載裝置11動作。如圖10所示，當輸入佔空比10%、20%之脈衝時，輸入脈衝自高位準切換為低位準起經過特定時間之時點之汲極電壓VDrain係與內置電池20之開放電壓V1等效。因此，判定馬達15並未按佔空比10%、20%之脈衝旋轉。當輸入佔空比30%之脈衝時，輸入脈衝自高位準切換為低位準起經過特定時間之時點之汲極電壓VDrain低於內置電池20之開放電壓V1，反電壓Vre1大於參照電壓Vs2。因此，判定馬達15按佔空比30%之脈衝旋轉。又，輸出電晶體32剛斷開後，因馬達為感應性負載故而產生之突波電壓Vre2亦根據馬達15之旋轉有無而其電壓變化。其原因在於，若馬達15之旋轉加快而產 生之反電壓Vre1之大小變大，則馬達線圈流通之電流減少，故而突波電壓Vre2降低。因此，當突波電壓Vre2小於預先設定之參照電壓Vs3時，亦可判定馬達旋轉。

圖11係表示利用圖1之RFIC之用於電池長壽命化之馬達旋轉檢查用之控制信號之一例的圖。馬達旋轉檢查用之控制信號係分割成複數個區間。複數個區間各者包含脈衝數為Np、佔空比固定之脈衝列。例如，脈衝數Np為100、佔空比為馬達旋轉檢查用之控制信號之最前端區間至最後區間為止每區間增加10%之值。因此，於馬達旋轉檢查用之控制信號之最初之區間，包含佔空比10%、脈衝數為100之脈衝列，下一區間包含佔空比20%、脈衝數為100之脈衝列，最後之區間包含佔空比90%、脈衝數為100之脈衝列。

RFIC37取得作為判定馬達15之旋轉之有無之對象之複數個取樣資料。具體而言，RFIC37取得馬達旋轉檢查用之控制信號中脈衝自高位準切換為低位準起經過特定時間之時點之反電壓Vre1作為取樣資料。1區間所含之脈衝數為100之情形時，1區間之取樣數亦為100。增加取樣數則馬達15之旋轉有無之判定精度提升。RFIC37基於ADC41、43之輸出，取得脈衝自高位準切換為低位準起經過特定時間之時點之反電壓Vre1，將取得之反電壓Vre1對比參照電壓Vs2，RFIC37將複數個區間之中、反電壓Vre1大於參照電壓Vs2之取樣之比例為特定比例、例如80%以上之區間，判定為馬達15旋轉之區間。藉 此，判定馬達15按哪一佔空比旋轉。佔空比係決定為判定馬達15旋轉之佔空比中之最小值。例如，於判定馬達15按馬達旋轉檢查用之控制信號之佔空比70%、80%、90%之各區間旋轉之情形時，RFIC37將佔空比決定為70%。

另，於根據突波電壓Vre2判定馬達15之旋轉有無之情形時，代替上述Vre1而取得Vre2，根據小於參照電壓Vs3之取樣之比例進行判定即可。

上述佔空比之決定處理可周期性地進行，亦可於外部負載裝置11即將動作前進行。藉此，可使內置電池20之輸出電壓與外部負載裝置11之最小驅動電壓大致等效。使內置電池20之輸出電壓與外部負載裝置11之最小驅動電壓等效，與正常動作之情形相比，動作速度等雖有可能變慢，但相比正常動作之情形能延長外部負載裝置11之可動作狀態。

另，取得用於判定馬達15之旋轉有無之取樣資料之時序並不限定於上述。例如，作為某個區間之取樣資料，亦可取得此區間之最末尾之脈衝自高位準切換為低位準起經過特定時間之時點之反電壓Vre1。又，佔空比之決定方法並不限定於上述。根據上述方法，RFIC37係輸出馬達旋轉檢查用之單一之控制信號，對單一之控制信號之各區間判定馬達15之旋轉有無，但亦可將佔空比不同之複數種馬達旋轉檢查用之控制信號自小到大依序輸出，對輸出之每個控制信號判定馬達15之旋轉有無。例如， RFIC37輸出佔空比為10%、脈衝數為100之馬達旋轉檢查用之控制信號，並按與上述相同之順序判定馬達15之旋轉有無。於判定馬達15旋轉之情形時，將佔空比決定為10%。另一方面，於判定馬達15未旋轉之情形時，RFIC37輸出增加佔空比後之例如佔空為20%、脈衝數為100之馬達旋轉檢查用之控制信號，判定馬達15之旋轉有無。

於本實施形態中，係說明用於偵測電池式電源裝置1之內置電池20及與其串列連接之外部電池13中之至少一方之電池之電池電動勢並向使用者通知電池電動勢之降低之處理方法、以及用於實現電池長壽命化之複數種處理方法。本實施形態之電池式電源裝置1可具備該等複數種處理方法之中對應於一個處理方法之功能，亦可具備對應於複數個處理方法之複數個功能，使用者可選擇要執行之功能。

雖對本發明之若干實施形態進行了說明，但該等實施形態係作為示例而提示者，並不意圖限定發明之範圍。該等實施形態能以其它各種形態實施，且於不脫離發明之主旨之範圍內，可進行各種省略、置換、變更。該等實施形態及變形包含於發明之範圍及主旨，且同樣地包含於申請專利範圍所記載之發明及其均等範圍內。

Claims (7)

1. 一種具備無線通訊功能之電池式電源裝置，其係於外部負載裝置之電池盒可單獨安裝或與其它外部電池以串列狀態安裝者，其特徵在於具備：殼體，其具有依據電池規格之形狀及尺寸；電池收納部，其於上述殼體之內側收納內置電池，且具有與上述收納之內置電池之前後端子接觸之內側正極端子及內側負極端子；外側正極端子，其設置於上述殼體之前端面，且與上述內側正極端子連接；外側負極端子，其設置於上述殼體之後端面，且與上述內側負極端子連接；輸出電晶體，其介置於上述內側負極端子與上述外側負極端子之間、及上述內側正極端子與上述外側正極端子之間之至少一方；天線，其用於與外部資訊處理裝置進行通訊；控制部，依照經由上述天線接收之信號，產生上述輸出電晶體之控制信號；及電壓檢測部，其檢測上述內側正極端子與GND之間之電壓及上述外側負極端子與GND之間之電壓之至少一方。
2. 如申請專利範圍1之電池式電源裝置，其中上述控制部將上述輸出電晶體為斷開狀態時由上述電壓檢測部檢測之電壓作為上述內置電池單獨之開放電壓或 上述內置電池及上述外部電池之開放電壓而偵測。
3. 如申請專利範圍2之電池式電源裝置，其中上述控制部於上述檢測之電壓低於閾值時，將表示電池電壓之降低之信號發送至上述外部資訊處理裝置。
4. 如申請專利範圍2之電池式電源裝置，其中上述控制部於上述檢測之開放電壓低於閾值時，使上述控制信號之佔空比，相較上述檢測之開放電壓高於上述閾值時之佔空比降低或上升。
5. 如申請專利範圍2之電池式電源裝置，其中上述控制部於上述檢測之開放電壓高於閾值時使上述控制信號之佔空比降低。
6. 如申請專利範圍2之電池式電源裝置，其中上述控制部於上述檢測之開放電壓低於閾值時，使與上述外部資訊處理裝置之通訊周期，相較上述檢測之開放電壓高於上述閾值時之通訊周期而延長。
7. 如申請專利範圍1之電池式電源裝置，其中上述外部負載裝置具有馬達作為負載，上述控制部產生佔空比變動之檢查用控制信號，基於上述外側正極端子與上述外側負極端子之間之電壓變化而決定使上述馬達旋轉之佔空比。