特許 7621338 電子回路ユニットと電池パック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-16

(45)【発行日】2025-01-24

(54)【発明の名称】電子回路ユニットと電池パック

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20250117BHJP

   G06F 1/3206 20190101ALI20250117BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20250117BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 A

G06F1/3206

H01M10/44 P

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022512013

(86)(22)【出願日】2021-03-24

(86)【国際出願番号】 JP2021012182

(87)【国際公開番号】W WO2021200443

(87)【国際公開日】2021-10-07

【審査請求日】2024-01-24

(31)【優先権主張番号】P 2020061460

(32)【優先日】2020-03-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】322003798

【氏名又は名称】パナソニックエナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003225

【氏名又は名称】弁理士法人豊栖特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大橋 修

【審査官】山口 大

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－１２２９３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０６４６７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０８３８０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ１／２６－１／３２９６

Ｈ０１Ｍ１０／４２－１０／４８

Ｈ０２Ｊ７／００－７／１２

７／３４－７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部入力端子に入力される外部トリガー信号で切換パルス信号を出力するトリガー回路と、
前記トリガー回路の切換パルス信号が起動端子に入力されて、
前記切換パルス信号で動作モードと省電力モードとを切り換える回路モジュールとを
備え、
前記トリガー回路は、
外部トリガー信号で制御されて前記起動端子に切換パルス信号を出力する半導体スイッチング素子と、
前記半導体スイッチング素子の負荷抵抗と、
前記起動端子に入力される前記切換パルス信号を、
所定のパルス幅のワンショットパルスとするワンショットパルス回路と、
前記半導体スイッチング素子の入力側に接続されて、
前記半導体スイッチング素子を一時的にオン状態に切り換える強制リセット回路と、
を備え、
前記起動端子は、
前記半導体スイッチング素子と前記負荷抵抗との接続部に接続され、
前記ワンショットパルス回路は、
前記半導体スイッチング素子の入力側と前記外部入力端子との間に接続してなるワンショットパルス回路側カップリングコンデンサと、
前記ワンショットパルス回路側カップリングコンデンサのワンショットパルス回路側充電抵抗とで構成され、
前記ワンショットパルス回路側カップリングコンデンサと前記ワンショットパルス回路側充電抵抗の時定数で、
前記ワンショットパルスのパルス幅を特定してなり、
前記強制リセット回路が、
前記半導体スイッチング素子に一時的にオン電圧を入力して、
前記回路モジュールを強制的に動作モードとすることを特徴とする電子回路ユニット。

【請求項2】

請求項１に記載する電子回路ユニットであって、
前記強制リセット回路が
強制リセット回路側カップリングコンデンサと強制リセット回路側充電抵抗の直列回路と、
前記強制リセット回路側カップリングコンデンサの入力側に接続しているリセット端子を有し、
前記リセット端子に強制リセット信号が入力されて、
前記半導体スイッチング素子が一時的にオン状態に切り換えられることを特徴とする電子回路ユニット。

【請求項3】

請求項１に記載する電子回路ユニットであって、
前記強制リセット回路が
強制リセット回路側カップリングコンデンサと強制リセット回路側充電抵抗の直列回路と、
前記強制リセット回路側カップリングコンデンサの入力側に接続してなる短絡スイッチを備え、
前記短絡スイッチは、
オン状態で前記強制リセット回路側カップリングコンデンサの入力側をグランドラインに接続して、
前記半導体スイッチング素子が一時的にオン状態に切り換えられることを特徴とする電子回路ユニット。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれかに記載する電子回路ユニットであって、
前記ワンショットパルス回路側カップリングコンデンサの静電容量と、
前記ワンショットパルス回路側充電抵抗の電気抵抗が、
前記ワンショットパルスのパルス幅を１ｍｓｅｃ以上とする時定数であることを特徴とする電子回路ユニット。

【請求項5】

請求項１ないし４のいずれかに記載する電子回路ユニットであって、
前記半導体スイッチング素子がＦＥＴであることを特徴とする電子回路ユニット。

【請求項6】

請求項１ないし５のいずれかに記載する電子回路ユニットであって、
前記ワンショットパルス回路側充電抵抗は、前記ワンショットパルス回路側カップリングコンデンサと電源ラインとの間に接続され、前記半導体スイッチング素子の入力側と前記ワンショットパルス回路側カップリングコンデンサとの間に接続している第１の充電抵抗と、前記半導体スイッチング素子の入力側と前記電源ラインとを接続している第２の充電抵抗とを備え、
前記ワンショットパルス回路側カップリングコンデンサが、
前記第１の充電抵抗と前記第２の充電抵抗との直列抵抗で充電されるようにしてなることを特徴とする電子回路ユニット。

【請求項7】

請求項１ないし６のいずれかに記載する電子回路ユニットであって、
前記回路モジュールが、
Ｈｉｇｈレベルの切換パルス信号で省電力モードを動作モードに切り換えると共に、
前記半導体スイッチング素子のオン状態で、
前記起動端子にＨｉｇｈレベルの切換パルス信号が入力され、
前記ワンショットパルス回路が、
前記ワンショットパルス回路側充電抵抗で前記ワンショットパルス回路側カップリングコンデンサを充電して、
前記起動端子をＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルとすることを特徴とする電子回路ユニット。

【請求項8】

請求項１ないし７のいずれかに記載する電子回路ユニットと、
充電できる電池を備える電池パックであって、
前記電子回路ユニットと前記半導体スイッチング素子に電池電圧が供給されてなることを特徴とする電池パック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、動作モードと省電力モードを切り換えて、動作モードで電力消費を削減する電子回路ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

動作モードと省電力モードを切り換えて、電力消費を削減する電子回路ユニットは種々の用途に使用されている。たとえば、この電子回路ユニットを装備する電池パックは、使用されない状態での電力消費を削減して電池の使用時間を長くし、また保存状態で省電力モードとして保存期間を長くできる特長がある。この電子回路ユニットは、動作モードを省電力モードに切り換える回路モジュールを備えており、この回路モジュールが起動信号を検出して省電力モードを動作モードに切り換えている。（特許文献１参照）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－０８３８０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

動作モードと省電力モードを切り換える電子回路ユニットは、外部入力端子に入力される外部トリガー信号で省電力モードと動作モードを切り換えている。動作モードは、電子回路ユニットを装備する機器を使用状態とし、省電力モードは使用しない状態で電力消費を削減する。動作モードと省電力モードを切り換えする電子回路ユニットは、使用環境によって、動作モードを省電力モードに切り換える必要がある。使用しない時間が長くなるなど、あらかじめ設定している条件を満足すると、内蔵するマイコン等でこの状態を判別して、動作モードを省電力モードに切り換えている。電子回路ユニットは、外部から入力される外部トリガー信号で動作モードに切り換えるために、内部に起動端子を設けている。電子回路ユニットは、外部からトリガー信号が入力されて、起動端子に”Ｈｉｇｈ”レベルの切換パルス信号が入力されると動作モードに切り換えている。電子回路ユニットは、動作モードに切り換えられた状態で、使用しない時間が長くなる等の条件では、動作モードを省電力モードに切り換えて電力消費を削減している。動作モードを省電力モードに切り換える状態で、起動端子が”Ｈｉｇｈ”レベルにあると、省電力モードに切り換えできないので、従来の電子回路ユニットは、動作モードに切り換えた後、一定の時間経過すると、起動端子を強制的に”Ｌｏｗ”に切り換えるために、”Ｈｉｇｈ”レベルを所定の時間後に”Ｌｏｗ”レベルとするショート回路を設けている。

【0005】

ショート回路は、所定の時間経過すると、スイッチング素子をオン状態に換えて、起動端子をグランドラインに短絡して、強制的に”Ｌｏｗ”に切り換えて、起動端子のＨｉｇｈレベルを強制的にＬｏｗレベルとしている。ＦＥＴなどのスイッチング素子をオン状態として、起動端子をＬｏｗレベルに保持するので、オン状態のＦＥＴを経由して電力を消費する欠点がある。

【0006】

さらに、従来の電子回路ユニットは、接続機器にセットされて、接続機器から外部トリガー信号が入力されて動作モードに切り換えられるが、省電力モードの状態で接続機器から外した状態では、動作モードに切り換えできず、動作モードとするために接続機器に再接続する必要があった。

【0007】

本発明は、以上の欠点を解消することを目的に開発されたもので、本発明の第１の目的は、極めて簡単なワンショットパルス回路で、動作モードに切り換えた後、所定の時間後に起動端子を”Ｌｏｗ”レベルに切り換えして、必要なタイミングにおいて、動作モードを省電力モードに切り換えできる電子回路ユニットを提供することにある。
さらに、本発明の第２の目的は、省電力モードで接続機器から外した状態で、動作モードに切り換えできる電子回路ユニットを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のある態様に係る電子回路ユニットは、外部入力端子に入力される外部トリガー信号で切換パルス信号を出力するトリガー回路と、トリガー回路の切換パルス信号が起動端子に入力されて、切換パルス信号で動作モードと省電力モードとを切り換える回路モジュールとを備えている。トリガー回路は、外部トリガー信号で制御されて起動端子に切換パルス信号を出力する半導体スイッチング素子と、半導体スイッチング素子の負荷抵抗と、起動端子に入力される切換パルス信号を所定のパルス幅のワンショットパルスとするワンショットパルス回路と、半導体スイッチング素子の入力側に接続されて、半導体スイッチング素子を一時的にオン状態に切り換える強制リセット回路とを備えている。起動端子は、半導体スイッチング素子と負荷抵抗との接続部に接続されている。ワンショットパルス回路は、半導体スイッチング素子の入力側と外部入力端子との間に接続してなるワンショットパルス回路側カップリングコンデンサと、ワンショットパルス回路側カップリングコンデンサのワンショットパルス回路側充電抵抗とで構成されており、ワンショットパルス回路側カップリングコンデンサとワンショットパルス回路側充電抵抗の時定数で、ワンショットパルスのパルス幅を特定している。時定数に応じて半導体スイッチング素子がオフ状態となるため、負荷抵抗による電力消費を削減することが可能となる。強制リセット回路は、半導体スイッチング素子に一時的にオン電圧を入力して、回路モジュールを強制的に動作モードとする。

【0009】

本発明のある態様に係る電池パックは、以上に記載される電子回路ユニットと、充電できる電池を備える電池パックであって、電子回路ユニットと半導体スイッチング素子に電池電圧を供給している。

【発明の効果】

【0010】

以上の電子回路ユニットは、ワンショットパルス回路を、ワンショットパルス回路側カップリングコンデンサとワンショットパルス回路側充電抵抗とからなる極めて簡単な回路構成として、動作モードにおける電力消費を削減できる。さらに、以上の電子回路ユニットは、省電力モードで接続機器から外した状態では、接続機器に再接続することなく動作モードに切り換えできる特長があり、電池の残容量を表示するＬＥＤの点灯等の動作をすることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係る電池パックのブロック図である。

【図2】図１に示す電池パックの電子回路ユニットの動作状態を示すタイミングチャートである。

【図3】従来の電池パックのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図３は、従来の電子回路ユニット８０のブロック図を示している。この図に示す電子回路ユニット８０は、動作モードを切り換える回路を備える回路モジュール８２と、外部トリガー信号を切換パルス信号に変換して、回路モジュール８２の起動端子８２ａに入力するトリガー回路８３とを備えている。トリガー回路８３は、電源ライン９１のプラス側にｐチャンネルのＦＥＴ８５を接続して、ＦＥＴ８５の負荷抵抗８６の電圧を起動端子８２ａに入力している。このトリガー回路８３は、外部入力端子８９と反転回路８８を介して、ｐチャンネルのＦＥＴ８５のゲートに入力される外部トリガー信号でＦＥＴ８５をオン状態に切り換え、オン状態のＦＥＴ８５に通電されて負荷抵抗８６に発生する”Ｈｉｇｈ”信号を切換パルス信号として回路モジュール８２の起動端子８２ａに入力している。回路モジュール８２は、起動端子８２ａに入力される切換パルス信号が、”Ｌｏｗ”から”Ｈｉｇｈ”に切り換えられるタイミングで、省電力モードを動作モードに切り換える。

【0013】

図３の電子回路ユニット８０は、動作モードに切り換えた後、設定時間後に起動端子８２ａを”Ｌｏｗ”レベルとするために、起動端子８２ａの電圧を強制的に”Ｌｏｗ”レベルとするショートＦＥＴ９５を備えている。このショートＦＥＴ９５は、ショート回路９６によりオンオフ制御されている。ショートＦＥＴ９５は回路モジュール８２の外部に設けられて、ショート回路９６は回路モジュール８２に実装される。ショート回路９６は、動作モードに切り換えられて所定の時間経過すると、ショートＦＥＴ９５のゲートにオン電圧を出力してオン状態に切り換える。オン状態のショートＦＥＴ９５は、起動端子８２ａをグランドライン９２に接続して、起動端子８２ａの”Ｈｉｇｈ”レベルを強制的に”Ｌｏｗ”に切り換える。このショート回路９６は、ショートＦＥＴ９５などのスイッチング素子をオン状態として、起動端子８２ａを強制的にＬｏｗレベルに保持するので、オン状態のショートＦＥＴ９５が電力を消費して、動作モードでの消費電力を増加させる欠点がある。

【0014】

図３の電子回路ユニット８０は、動作モードに切り換えられた後、起動端子８２ａの切換パルス信号の”Ｈｉｇｈ”を”ショート回路９６でＬｏｗ”に切り換えできるが、起動端子８２ａを強制的に”Ｌｏｗ”レベルとするためにショートＦＥＴ９５に通電するので、ショートＦＥＴ９５が電力を消費する。したがって、図３の電子回路ユニット８０は、電力消費を極力削減することが要求される動作モードにおいて電力を消費し、さらにショートＦＥＴ９５や、このショートＦＥＴ９５をオンオフに制御するためのショート回路９６を回路モジュール８２に設ける必要があって、回路構成が複雑となって製造コストが高くなる。

【0015】

さらに、図３の電子回路ユニット８０は、省電力モードで接続機器から外した状態では動作モードに切り換えできず、省電力モードに切り換えるために接続機器に接続する必要があって、この操作に手間がかかる欠点がある。

【0016】

以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。
さらに以下に示す実施形態は、本発明の技術思想の具体例を示すものであって、本発明を以下に限定するものではない。また、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。また、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。

【0017】

本発明の第１の実施態様の電子回路ユニットは、外部入力端子に入力される外部トリガー信号で切換パルス信号を出力するトリガー回路と、トリガー回路の切換パルス信号が起動端子に入力されて、切換パルス信号で動作モードと省電力モードとを切り換える回路モジュールとを備えている。トリガー回路は、外部トリガー信号で制御されて起動端子に切換パルス信号を出力する半導体スイッチング素子と、半導体スイッチング素子の負荷抵抗と、起動端子に入力される切換パルス信号を所定のパルス幅のワンショットパルスとするワンショットパルス回路と、半導体スイッチング素子の入力側に接続されて、半導体スイッチング素子を一時的にオン状態に切り換える強制リセット回路とを備えている。起動端子は、半導体スイッチング素子と負荷抵抗との接続部に接続されて、負荷抵抗の電圧が入力される。ワンショットパルス回路は、半導体スイッチング素子の入力側と外部入力端子との間に接続してなるカップリングコンデンサと、カップリングコンデンサの充電抵抗とで構成されており、カップリングコンデンサと充電抵抗の時定数で、ワンショットパルスのパルス幅を特定している。強制リセット回路は、半導体スイッチング素子に一時的にオン電圧を入力して、回路モジュールを強制的に動作モードとする。

【0018】

以上の電子回路ユニットは、ワンショットパルス回路を、カップリングコンデンサと充電抵抗からなる極めて簡単な回路で実現するので、回路構成を極めて簡単にしながら、起動端子を”Ｌｏｗ”レベルとする状態における電力消費を削減して、極めて低電力消費にできる特長がある。さらに、以上の電子回路ユニットは、強制リセット回路で一時的に半導体スイッチング素子をオン状態に切り換えるので、省電力モードで接続機器から外した状態では、接続機器に再接続することなく動作モードに切り換えして便利に使用できる。

【0019】

さらに、以上の電子回路ユニットは、半導体スイッチング素子の入力側に接続して、半導体スイッチング素子を一時的にオン状態に切り換える強制リセット回路を設けており、この強制リセット回路が、半導体スイッチング素子に一時的にオン電圧を入力して、回路モジュールを強制的に動作モードとするので、接続機器から外した状態であって、外部トリガー信号の入力されない使用環境においても、接続機器に再セットすることなく回路モジュールを動作モードに切り換えできる。

【0020】

本発明の第２の実施態様の電子回路ユニットは、強制リセット回路が、カップリングコンデンサと充電抵抗の直列回路と、カップリングコンデンサの入力側に接続しているリセット端子を有し、リセット端子に強制リセット信号が入力されて、半導体スイッチング素子を一時的にオン状態に切り換えている。

【0021】

本発明の第３の実施態様の電子回路ユニットは、強制リセット回路が、カップリングコンデンサと充電抵抗の直列回路と、カップリングコンデンサの入力側に接続してなる短絡スイッチを備え、短絡スイッチが、オン状態でカップリングコンデンサの入力側をグランドラインに接続して、半導体スイッチング素子を一時的にオン状態に切り換えている。

【0022】

本発明の第４の実施態様の電子回路ユニットは、カップリングコンデンサの静電容量と、充電抵抗の電気抵抗が、ワンショットパルスのパルス幅を１ｍｓｅｃ以上とする時定数としている。

【0023】

本発明の第５の実施態様の電子回路ユニットは、半導体スイッチング素子をＦＥＴとしている。

【0024】

本発明の第６の実施態様の電子回路ユニットは、半導体スイッチング素子の入力側とカップリングコンデンサとの間に接続してなる充電抵抗を備え、カップリングコンデンサが、充電抵抗と充電抵抗の直列抵抗で充電されるようにしている。

【0025】

本発明の第７の実施態様の電子回路ユニットは、充電抵抗を、外部入力端子と電源ラインとに接続している。

【0026】

本発明の第８の実施態様の電子回路ユニットは、回路モジュールが、Ｈｉｇｈレベルの切換パルス信号で省電力モードを動作モードに切り換えると共に、半導体スイッチング素子のオン状態で、起動端子にＨｉｇｈレベルの切換パルス信号が入力され、ワンショットパルス回路が、充電抵抗でカップリングコンデンサを充電して、起動端子をＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルとしている。

【0027】

（実施の形態１）
図１は電子回路ユニット１０を備える電池パック１００を示している。電池パック１００の電子回路ユニット１０は、電池パック１００が接続機器に接続されて充放電される状態で動作モード、充放電が継続しない状態で省電力モードに切り換えられて、消費電力を削減している。省電力モードにある電子回路ユニット１０は、接続機器から入力される外部トリガー信号で動作モードに切り換えられる。

【0028】

（電池回路ユニット１０）
電池パック１００に実装される電子回路ユニット１０は、電池１の保護回路などを実装するアナログフロントエンド（ＡＦＥ）などの回路モジュール２と、この回路モジュール２を動作モードに切り換えるトリガー回路３を備える。トリガー回路３は、電池パック１００を接続する機器から入力される外部トリガー信号で回路モジュール２を動作モードとする。トリガー回路３は、外部トリガー信号で”Ｈｉｇｈ”と”Ｌｏｗ”に切り換える切換パルス信号を回路モジュール２の起動端子２ａに入力して、回路モジュール２を動作モードとする。外部トリガー信号で動作モードに切り換えられた回路モジュール２は、特定の条件を満たすと、例えば使用しない状態が所定の時間継続すると、回路モジュール２を省電力モードに切り換えて電力消費を削減する。回路モジュール２は、特定の条件を満足することを判定するマイコン４などからの信号を省電力モードに切り換えられる。マイコン４で省電力モードに切り換えるタイミングで、起動端子２ａが”Ｈｉｇｈ”レベルにあると、回路モジュール２は動作モードを保持して、省電力モードに切り換えできない。このため、トリガー回路３は、起動端子２ａに”Ｈｉｇｈ”レベルの切換パルス信号を入力して、回路モジュール２を動作モードに切り換えた後、切換パルス信号を”Ｌｏｗ”レベルに制御する。

【0029】

トリガー回路３は、外部トリガー信号が入力される半導体スイッチング素子５と、この半導体スイッチング素子５の負荷抵抗６と、起動端子２ａに入力する切換パルス信号の”Ｈｉｇｈ”レベルを、あらかじめ設定している時間後に”Ｌｏｗ”レベルに切り換えるワンショットパルス回路７と、半導体スイッチング素子５を一時的にオン状態に切り換える強制リセット回路９とを備える。ワンショットパルス回路７は、半導体スイッチング素子５の入力側に接続しているカップリングコンデンサ１３と、カップリングコンデンサ１３と電源ライン１１との間に接続している充電抵抗１４からなる。強制リセット回路９は、半導体スイッチング素子５に一時的にオン電圧を入力して、回路モジュール２を強制的に動作モードとする。

【0030】

図１のトリガー回路３は、半導体スイッチング素子５をｐチャンネルのＦＥＴ５Ａとする。ｐチャンネルのＦＥＴ５Ａは、カップリングコンデンサ１３からオン電圧が入力されない状態でオフ、カップリングコンデンサ１３からオン電圧が入力されてオン状態となる。ｐチャンネルのＦＥＴ５Ａは、オン状態に限って負荷抵抗６に通電し、負荷抵抗６は、通電される状態で電圧が発生して”Ｈｉｇｈ”レベルの切換パルス信号を起動端子２ａに入力する。起動端子２ａに入力された”Ｈｉｇｈ”レベルの切換パルス信号は、回路モジュール２を動作モードとする。

【0031】

ｐチャンネルのＦＥＴ５Ａは、ゲートにマイナスのオン電圧が入力されるタイミングでオン状態となって、回路モジュール２を動作モードとする。外部トリガー信号の”Ｈｉｇｈ”レベルで回路モジュール２を動作モードとするので、このタイミングでｐチャンネルのＦＥＴ５Ａをオン状態とするために、図１のトリガー回路３は、ｐチャンネルのＦＥＴ５Ａの入力側に反転回路８を接続して、外部トリガー信号の”Ｈｉｇｈ”と”Ｌｏｗ”を反転して、ｐチャンネルのＦＥＴ５Ａのゲートに入力している。

【0032】

図１の反転回路８は、発光ダイオード１６とフォトトランジスタ１７からなるフォトカップラ１５で、フォトトランジスタ１７のコレクタをプルアップ抵抗１８を介してプラス側の電源ライン１１に接続して、エミッタをグランドライン１２に接続している。この反転回路８のフォトカップラ１５は、発光ダイオード１６が外部トリガー信号の”Ｈｉｇｈ”で点灯して、フォトトランジスタ１７がオン状態となる。オン状態のフォトトランジスタ１７は、プルアップ抵抗１８をグランドライン１２に接続して出力を”Ｌｏｗ”とする。フォトカップラ１５は、発光ダイオード１６が外部トリガー信号の”Ｌｏｗ”信号で点灯しない状態では、フォトトランジスタ１７がオフ状態となって、プルアップ抵抗１８を介して”Ｈｉｇｈ”信号を出力する。図の反転回路はフォトカップラとしているが、反転回路はフォトカップラに限定せず、ＦＥＴ等のスイッチング素子で構成することもできる。

【0033】

入力側に反転回路８を接続するトリガー回路３は、外部トリガー信号の”Ｈｉｇｈ”が反転回路８に外部入力端子１９に入力されると、ｐチャンネルのＦＥＴ５Ａのゲートにプラス側の電源ライン１１に対してマイナスのオン電圧が入力されてＦＥＴ５Ａがオン状態となる。オン状態のｐチャンネルのＦＥＴ５Ａは、負荷抵抗６に発生する”Ｈｉｇｈ”信号を起動端子２ａに切換パルス信号として入力して、回路モジュール２を動作モードとする。

【0034】

回路モジュール２は、動作モードから省電力モードに切り換えられることがある。この状態は、電池パック１００が接続機器に電力を供給しない状態が長く続く状態などで発生する。回路モジュール２は、起動端子２ａが”Ｈｉｇｈ”レベルにあると、動作モードを省電力モードに切り換えできないので、動作モードを省電力モードに切り換えできるように、動作モードに切り換えた後、起動端子２ａを”Ｌｏｗ”レベルとする必要がある。

【0035】

動作モードに切り換えられた後、起動端子２ａを強制的に”Ｈｉｇｈ”から”Ｌｏｗ”に切り換えるために、トリガー回路３は、ワンショットパルス回路７を備える。ワンショットパルス回路７は、”Ｈｉｇｈ”レベルの切換パルス信号を所定の時間後に”Ｌｏｗ”レベルに切り換えて、切換パルス信号を所定のパルス幅のワンショットパルスとする。ワンショットパルス回路７は、ｐチャンネルのＦＥＴ５Ａをオン時間を特定して、起動端子２ａに入力する切換パルス信号をワンショットパルスとする。

【0036】

ワンショットパルス回路７は、ＦＥＴ５Ａの入力側に接続しているカップリングコンデンサ１３と、カップリングコンデンサ１３の充電抵抗１４とで構成している。図１の電子回路ユニット１０は、充電抵抗１４を、カップリングコンデンサ１３とＦＥＴ５Ａのゲートとの間に接続している第１の充電抵抗１４Ａと、ＦＥＴ５Ａのゲートと電源ライン１１とを接続している第２の充電抵抗１４Ｂとの直列抵抗で構成している。第２の充電抵抗１４Ｂは、ＦＥＴ５Ａのゲートをプラス側の電源ライン１１に接続してノーマル状態でＦＥＴ５Ａをオフ状態に保持する。カップリングコンデンサ１３と充電抵抗１４の時定数は、第１の充電抵抗１４Ａと第２の充電抵抗１４Ｂの電気抵抗を加算した電気抵抗で特定される。この回路構成は、第２の充電抵抗１４Ｂを、ＦＥＴ５Ａのゲート電圧（ＶＧＳ）をノーマル状態でオフ状態に保持する入力抵抗に併用できる。ＦＥＴ５Ａは、ゲートとソースとの間に入力抵抗があって、この入力抵抗が第２の充電抵抗１４Ｂと並列に接続されて、第２の充電抵抗１４Ｂの電気抵抗を実質的に小さくするが、ＦＥＴ５Ａの入力抵抗は相当に大きいので、これを無視して、第１の充電抵抗１４Ａと第２の充電抵抗１４Ｂの電気抵抗から時定数を特定することができる。ただ、ＦＥＴ５Ａの入力抵抗が大きい状態では、入力抵抗を考慮して第２の充電抵抗１４Ｂの電気抵抗を特定する。

【0037】

カップリングコンデンサ１３は、外部トリガー信号の”Ｌｏｗ”状態、すなわち省電力モードにおいて両端の電圧がプラス側の電源ライン１１の電圧となって電圧が０Ｖ、すなわち放電された状態となる。反転回路８からカップリングコンデンサ１３の片側に”Ｌｏｗ”信号が入力されると、カップリングコンデンサ１３は充電抵抗１４を介して充電が開始され、ｐチャンネルのＦＥＴ５Ａのゲートに入力される入力電圧が瞬間的に低下して”Ｌｏｗ”となる。この状態で、ｐチャンネルのＦＥＴ５Ａのゲートにプラス側の電源ライン１１に対してマイナスのオン電圧が入力され、ゲート・ソース間の電位差であるゲート電圧（ＶＧＳ）がカットオフ電圧よりも高くなって、ＦＥＴ５Ａがオン状態となる。充電されるカップリングコンデンサ１３は、両端の電圧が次第に高くなる。カップリングコンデンサ１３の両端の電圧が高くなるにしたがって、ｐチャンネルのＦＥＴ５Ａのゲートに入力される入力電圧が次第に高くなって、やがてプラス側の電源ライン１１の電圧まで復帰する。すなわち、オン状態となったｐチャンネルのＦＥＴ５Ａは、時間の経過と共にゲート電圧（ＶＧＳ）が次第に小さくなり、カットオフ電圧よりも低くなってオフ状態となる。したがって、カップリングコンデンサ１３の電圧変化は、ＦＥＴ５Ａのオン時間、すなわちワンショットパルスのパルス幅を特定する。カップリングコンデンサ１３の電圧変化は、カップリングコンデンサ１３の静電容量と、充電抵抗１４の電気抵抗の積で特定される時定数で特定される。時定数が大きくなるとカップリングコンデンサ１３の電圧変化は緩慢になるので、ワンショットパルスのパルス幅は大きく、すなわちｐチャンネルのＦＥＴ５Ａのオン時間は長くなる。

【0038】

カップリングコンデンサ１３と充電抵抗１４の時定数は、ワンショットパルスのパルス幅が、例えば１ｍｓｅｃ以上となるように設定される。このワンショットパルス回路７は、ｐチャンネルのＦＥＴ５Ａのオンタイムを１ｍｓｅｃ以上として、起動端子２ａを”Ｈｉｇｈ”レベルに保持するタイミングを１ｍｓｅｃ以上とする。ワンショットパルスのパルス幅は、カップリングコンデンサ１３と充電抵抗１４の時定数を大きくして、すなわちカップリングコンデンサ１３の静電容量と充電抵抗１４の電気抵抗を大きくして大きくできる。

【0039】

図２は、図１に示す電子回路ユニット１０における、［Ａ］外部トリガー信号、［Ｂ］反転回路出力信号、［Ｃ］ＦＥＴのゲートの入力電圧、［Ｄ］切換パルス信号、及び［Ｅ］強制リセット信号の変化を示すタイミングチャートである。図２の［Ｃ］は、カップリングコンデンサ１３からｐチャンネルのＦＥＴ５Ａのゲートに入力される入力電圧が変化する特性を示している。この図に示すように、ＦＥＴ５Ａのゲートに入力される入力電圧は、外部トリガー信号が”Ｌｏｗ”から”Ｈｉｇｈ”に立ち上がるタイミングで、言い換えると、反転回路８の出力信号が”Ｈｉｇｈ”から”Ｌｏｗ”になって、カップリングコンデンサ１３の充電が開始されるタイミングで瞬間的に低下して”Ｌｏｗ”になり、その後、次第に高くなってプラス側の電源ライン１１の電圧まで復帰する。ｐチャンネルのＦＥＴ５Ａは、ゲートの入力電圧とプラス側の電源ライン１１の電圧との差、すなわちゲート・ソース間の電位差であるゲート電圧（ＶＧＳ）がカットオフ電圧よりも大きい状態でオン状態に保持される。このため、ｐチャンネルのＦＥＴ５Ａは、ゲート電圧（ＶＧＳ）がカットオフ電圧よりも小さくなると、ゲートの入力電圧が”Ｈｉｇｈ”となって、オフ状態に切り換えられる。ｐチャンネルのＦＥＴ５Ａのオン時間は、ゲート電圧（ＶＧＳ）が変化する状態、すなわちカップリングコンデンサ１３と充電抵抗１４の時定数で特定される。時定数を大きくして、ゲート電圧（ＶＧＳ）が小さくなるのを緩慢にして、ｐチャンネルのＦＥＴ５Ａのオン状態は長くなる。したがって、時定数を大きくしてワンショットパルスのパルス幅を長くできる。カップリングコンデンサ１３と充電抵抗１４の時定数は、ワンショットパルスのパルス幅が、たとえば１ｍｓｅｃ以上であって１００ｍｓｅｃ以下、好ましくは１ｍｓｅｃ以上であって１０ｍｓｅｃ以下する。ワンショットパルスのパルス幅を長くすると、カップリングコンデンサ１３の静電容量と充電抵抗１４の電気抵抗が大きくなって部品が大きくてコスト高になり、反対にパルス幅が短すぎると、確実な切り換えが難しくなるので、確実に動作モードに切り換えでき、かつ部品コストを考慮して、以上の範囲に設定する。

【0040】

図１のトリガー回路３は、半導体スイッチング素子５のＦＥＴ５Ａを一時的にオン状態に切り換える強制リセット回路９を備える。強制リセット回路９は、半導体スイッチング素子５であるＦＥＴ５Ａのゲートに一時的にオン電圧を入力して、ＦＥＴ５Ａをオン状態に切り換えて起動端子２ａにワンショットパルスを入力する。ワンショットパルスの”Ｈｉｇｈ”レベルで、回路モジュール２を強制的に動作モードに切り換える。

【0041】

図１の強制リセット回路９は、ワンショットパルス回路７と同じ回路構成で、ＦＥＴ５Ａを一時的にオン状態として、回路モジュール２の起動端子２ａにワンショットパルスを入力する。強制リセット回路９は、カップリングコンデンサ２３と充電抵抗２４の直列回路からなり、カップリングコンデンサ２３の入力側にリセット端子２１を設けている。リセット端子２１に図１の［Ｅ］に示す強制リセット信号である”Ｌｏｗ”信号が入力されると、半導体スイッチング素子５のｐチャンネルのＦＥＴ５Ａがオン状態に切り換えられる。リセット端子２１に”Ｌｏｗ”信号が入力されると、カップリングコンデンサ２３は充電抵抗２４を介して充電が開始され、ｐチャンネルのＦＥＴ５Ａのゲートに入力される入力電圧が瞬間的に低下して”Ｌｏｗ”となる。この状態で、ｐチャンネルのＦＥＴ５Ａのゲートにプラス側の電源ライン１１に対してマイナスのオン電圧が入力され、ゲート・ソース間の電位差であるゲート電圧（ＶＧＳ）がカットオフ電圧よりも高くなって、ＦＥＴ５Ａがオン状態となる。充電されるカップリングコンデンサ２３は、両端の電圧が次第に高くなる。カップリングコンデンサ２３の両端の電圧が高くなるにしたがって、ｐチャンネルのＦＥＴ５Ａのゲートに入力される入力電圧が次第に高くなって、やがてプラス側の電源ライン１１の電圧まで復帰する。すなわち、オン状態となったｐチャンネルのＦＥＴ５Ａは、時間の経過と共にゲート電圧（ＶＧＳ）が次第に小さくなり、カットオフ電圧よりも低くなってオフ状態となる。したがって、ｐチャンネルのＦＥＴ５Ａは、カップリングコンデンサ２３が充電抵抗２４で充電されて、ゲート電圧（ＶＧＳ）がカットオフ電圧に低下するまで、オン状態が保持される。

【0042】

オン状態のｐチャンネルのＦＥＴ５Ａは、負荷抵抗６に接続された起動端子２ａに”Ｈｉｇｈ”信号を発生する。したがって、ｐチャンネルのＦＥＴ５Ａがオン状態を保持するタイミングをパルス幅とするワンショットパルスが起動端子２ａに入力される。起動端子２ａに入力されるワンショットパルスは、立ち上がりタイミングにおいて、省電力モードであった回路モジュール２を動作モードに切り換える。

【0043】

以上の強制リセット回路９は、カップリングコンデンサ２３と充電抵抗２４の時定数を、好ましくは、前述のワンショットパルス回路７のカップリングコンデンサ１３と充電抵抗１４の時定数とほぼ同じとする。

【0044】

さらに、図１の強制リセット回路９は、カップリングコンデンサ１３の入力側に接続している短絡スイッチ２２を備える。短絡スイッチ２２は、オン状態でカップリングコンデンサ２３の入力側をグランドライン１２に接続して、半導体スイッチング素子５のｐチャンネルのＦＥＴ５Ａのゲートにオン電圧を入力する。カップリングコンデンサ２３の入力側がグランドライン１２に接続されると、カップリングコンデンサ２３は充電抵抗２４を介して充電が開始され、ｐチャンネルのＦＥＴ５Ａのゲートに入力される入力電圧が瞬間的に低下して”Ｌｏｗ”となり、ＦＥＴ５Ａがオン状態となる。ｐチャンネルのＦＥＴ５Ａは、カップリングコンデンサ２３が充電抵抗２４で充電されて、ゲート電圧（ＶＧＳ）がカットオフ電圧に低下するまでオン状態を保持して、ワンショットパルスを起動端子２ａに入力して、立ち上がりタイミングにおいて、省電力モードであった回路モジュール２を動作モードに切り換える。短絡スイッチ２２は、たとえば押しボタンスイッチで、接続機器から外した状態で、ユーザーが押しボタンスイッチを押して、省電力モードを動作モードに切り換えできる。

【0045】

図１の電子回路ユニット１０は、以下の動作で省電力モードと動作モードを切り換えて、動作モードを省電力モードに切り換える。

【0046】

１．接続機器から外部トリガー信号が電子回路ユニット１０に入力される。外部トリガー信号は、図２の［Ａ］で示すように、省電力モードから動作モードに切り換えるタイミングで、”Ｌｏｗ”から”Ｈｉｇｈ”になる。
外部トリガー信号は、反転回路８で”Ｈｉｇｈ”と”Ｌｏｗ”を反転してトリガー回路３のカップリングコンデンサ１３に入力される。
外部トリガー信号は、図２の［Ａ］に示すように、省電力モードを動作モードに切り換えるタイミングで”Ｌｏｗ”レベルから”Ｈｉｇｈ”レベルに立ち上がるので、反転回路８からカップリングコンデンサ１３に入力される信号は、図２の［Ｂ］に示すように、動作モードに切り換えられるタイミングで”Ｈｉｇｈ”から”Ｌｏｗ”になる。

【0047】

２．カップリングコンデンサ１３に”Ｌｏｗ”信号が入力されると、ｐチャンネルのＦＥＴ５Ａのゲートの入力される入力電圧は、図２の［Ｃ］に示すように、プラス側の電源ライン１１の電圧に対してマイナス側に大きく低下した電圧となる。この状態で、ｐチャンネルのＦＥＴ５Ａは、ゲートに”Ｌｏｗ”のオン電圧が入力されてオン状態に切り換えられる。
オン状態のｐチャンネルのＦＥＴ５Ａは、負荷抵抗６に通電して、負荷抵抗６の両端に発生する”Ｈｉｇｈ”信号を切換パルス信号として回路モジュール２の起動端子２ａに入力する。動作モードに入力される”Ｈｉｇｈ”の切換パルス信号は、回路モジュール２を動作モードに切り換える。

【0048】

３．その後、カップリングコンデンサ１３が充電抵抗１４で充電されて両端の電圧が大きくなるにしたがって、図２の［Ｃ］に示すようにゲートの入力電圧が次第に高くなり、ゲート・ソース間の電位差であるゲート電圧（ＶＧＳ）が次第に小さくなって、カットオフ電圧以下になると、ｐチャンネルのＦＥＴ５Ａはオフ状態に切り換えられる。
オフ状態となったｐチャンネルのＦＥＴ５Ａは、負荷抵抗６の電流を遮断して、回路モジュール２の起動端子２ａに入力する切換パルス信号を”Ｌｏｗ”に切り換える。
起動端子２ａに入力される切換パルス信号は、ｐチャンネルのＦＥＴ５Ａがオンになるタイミングからオフに切り換えられるタイミングまでの時間をパルス幅とするワンショットパルスとなる。
したがって、以上の電子回路ユニット１０は、外部トリガー信号の”Ｈｉｇｈ”信号が外部入力端子１９に入力されて、省電力モードから動作モードに切り換えられた後、所定の時間が経過すると、起動端子２ａを”Ｌｏｗ”として、省電力モードに切り換えできる状態とする。

【0049】

４．起動端子２ａが”Ｌｏｗ”レベルに保持される回路モジュール２は、マイコン４からの信号で、回路モジュール２を省電力モードに切り換えて電力消費を削減できる。

【0050】

５．回路モジュール２を省電力モードとする状態で、接続機器から外された状態で、動作モードとするには、リセット端子２１に強制リセット信号を入力し、あるいは短絡スイッチ２２である押しボタンスイッチを押して、ｐチャンネルのＦＥＴ５Ａのゲートにオン電圧を入力する。
オン状態のｐチャンネルのＦＥＴ５Ａは、ワンショットパルス回路７と同じように、負荷抵抗６に通電して、負荷抵抗６の両端に発生する”Ｈｉｇｈ”信号を切換パルス信号として回路モジュール２の起動端子２ａに入力する。動作モードに入力される”Ｈｉｇｈ”の切換パルス信号は、回路モジュール２を動作モードに切り換える。

【0051】

６．その後、カップリングコンデンサ２３が充電されて両端の電圧が大きくなるにしたがって、図２の［Ｃ］に示すようにゲートの入力電圧が次第に高くなり、ゲート・ソース間の電位差であるゲート電圧（ＶＧＳ）が次第に小さくなって、カットオフ電圧以下になると、ｐチャンネルのＦＥＴ５Ａはオフ状態に切り換えられる。
オフ状態となったｐチャンネルのＦＥＴ５Ａは、負荷抵抗６の電流を遮断して、回路モジュール２の起動端子２ａに入力する切換パルス信号を”Ｌｏｗ”に切り換える。
起動端子２ａに入力される切換パルス信号は、ｐチャンネルのＦＥＴ５Ａがオンになるタイミングからオフに切り換えられるタイミングまでの時間をパルス幅とするワンショットパルスとなる。
したがって、以上の電子回路ユニット１０は、電池パック１００が接続機器から外された状態で、リセット端子２１に強制リセット信号を入力し、あるいは短絡スイッチ２２である押しボタンスイッチを操作することで、起動端子２ａに”Ｈｉｇｈ”信号を切換パルス信号として入力して、回路モジュール２を強制的に動作モードに切り換える。

【0052】

（電池パック１００）
図１に示す電池パック１００は、以上の構造の電子回路ユニット１０と、充電できる電池１とを備えている。この電池パック１００は、電子回路ユニット１０を構成する、回路モジュール２、半導体スイッチング素子５、及びマイコン４に対して、内蔵する電池１から動作電力を供給するようにしている。

【産業上の利用可能性】

【0053】

本発明は、動作モードと省電力モードを切り換えて、省電力モードで電力消費を削減できる電池パックに内蔵される電子回路ユニットとして好適に使用できる。

【符号の説明】

【0054】

１００…電池パック
１…電池
２…回路モジュール
２ａ…起動端子
３…トリガー回路
４…マイコン
５…半導体スイッチング素子
５Ａ…ＦＥＴ
６…負荷抵抗
７…ワンショットパルス回路
８…反転回路
９…強制リセット回路
１０…電子回路ユニット
１１…電源ライン
１２…グランドライン
１３…カップリングコンデンサ
１４…充電抵抗
１４Ａ…第１の充電抵抗
１４Ｂ…第２の充電抵抗
１５…フォトカップラ
１６…発光ダイオード
１７…フォトトランジスタ
１８…プルアップ抵抗
１９…外部入力端子
２１…リセット端子
２２…短絡スイッチ
２３…カップリングコンデンサ
２４…充電抵抗
８０…電子回路ユニット
８２…回路モジュール
８２ａ…起動端子
８３…トリガー回路
８５…ＦＥＴ
８６…負荷抵抗
８８…反転回路
８９…外部入力端子
９１…電源ライン
９２…グランドライン
９５…ショートＦＥＴ
９６…ショート回路

【図1】

【図2】

【図3】