JP2006514529A - 多数の電池を備えるシステムでの電力管理のための選択回路 - Google Patents

Abstract

電子機器に対して、直流電源と複数の電池の間で選択をするように構成された選択器回路である。該選択器回路は、関連する電力管理ユニットからの出力信号に応答する。この選択回路は、さらに、２つ或いは３つ以上の電池の並列動作を認めるように交際される。前記選択回路は、さらに、電源の安全性と電池の寿命を保証するために、高電圧の電池から、並列に結合される低電圧の電池への内部電池の電流の流れを防ぐなどによって、独立して電力状況を検証し、ＰＭＵからの命令を無効にしたりする動作を行う。選択器回路を含む電源ブロックと、電源ブロックを含む電子機器も提供される。選択器回路は、１つの集積回路上に充電回路を集積することができる。

Description

本発明は、選択回路に関し、特に、多数の電池のシステムと共に使用するための選択回路に関する。

選択回路は、典型的には様々な電子機器用の電源ブロック内で使用される。そのような選択回路は、一般的に、直流電源たとえば交直流アダプターと再充電可能電池とから選択をするのに設計される。加えて、ラップトップコンピュータのような様々な電子機器の中で、上記の選択回路は、典型的には、特定のプロトコルに従って、システム管理バス（ＳＭＢｕｓ）を通してやり取りする制御信号によって制御される。加えて、上記の選択回路は、典型的には、電源の危機的状況に対して電源ブロック内の他の部品を、独立して、確認したり修正したり通知したりすることはできない。加えて、上記の選択回路は、関連するホスト電力管理ユニットからの制御信号を受け取るように構成されていない。

従って、選択回路のこの分野には、従来における上記の欠点を克服する必要がある。

一実施形態において、本発明による電源システムには、第１電池へ結合されるべく構成された第１経路と、第２電池へ結合されるべく構成された第２経路と、第１経路に結合されて、第１電池を放電するために第１電池と負荷を選択的に結合させるように構成された第１スイッチおよび第２スイッチと、第２経路に結合されて、第２電池を放電するために第２電池と負荷を選択的に結合させるように構成された第３スイッチおよび第４スイッチと、前記第１、２、３、４スイッチを閉じて、もし第１電池からの第１放電電流レベルが第１放電閾値レベルよりも大きく、かつ第２電池からの第２放電電流レベルが第２放電閾値レベルよりも大きければ、第１電池と第２電池を並列に放電させるように構成された選択回路とが含まれ、前記第１経路と前記第２経路とは、共通ノードに結合されている。

別の実施形態においては、電子機器が提供される。この電子機器には、第１電池へ結合されるべく構成された第１経路と、第２電池へ結合されるべく構成された第２経路と、第１経路に結合されて、第１電池を放電するために第１電池と電子機器のシステムとを選択的に結合させるように構成された第１スイッチおよび第２スイッチと、第２経路に結合されて、第２電池を放電するために第２電池と前記システムを選択的に結合させるように構成された第３スイッチおよび第４スイッチと、前記第１、２、３、４スイッチを閉じて、もし第１電池からの第１放電電流レベルが第１放電閾値レベルよりも大きく、かつ第２電池からの第２放電電流レベルが第２放電閾値レベルよりも大きければ、第１電池と第２電池を並列に放電させるように構成された選択回路とが含まれ、前記第１経路と前記第２経路とは、共通ノードに結合されている。

さらに本発明による別の実施形態においては、並列の電池の安全な動作を保証する方法が提供される。この方法には、少なくとも第１電池と第２電池との共通ノードへの好ましい並列的な結合を表わす、関連する電力管理からの制御信号を受信する段階と、第１電池と共通ノードの間で結合された第１経路に沿った第１電流レベルを表す第１電流信号を受信する段階と、第２電池と共通ノードの間で結合された第２経路に沿った第２電流レベルを表す第２電流信号を受信する段階と、第１電流信号を第１閾値電流レベルと比較し、第２電流信号を第２閾値電流レベルと比較する段階と、もし第１電流信号が第１閾値電流レベルよりも大きく、第２電流信号が第２閾値電流レベルよりも大きければ、第１電池と第２電池を並列に共通ノードへ結合する段階とが含まれる。

本発明の利点は、以下の実施形態の説明から明らかになるし、その説明は、添付の図面と共に考察するべきである。

図１を参照すると、任意の数の電源１０４，１０５が電力を与えることができる電子機器１００の簡略化されたブロック図が示されている。そのような電源には、複数の電池１０５と直流電源１０４が含まれる。電池１０５は、さらに、リチウムイオン、ニッケルカドミウム、ニッケル水素の電池等の様々な種類の再充電可能な電池で良い。電子機器１００は、様々な例の電源１０４，１０５から電力を与えられる携帯用電子機器（ラップトップコンピュータ、携帯電話、電子手帳、カムコーダー、デジタルカメラ、ラジオカセットプレイヤー等）、電気自動車、電力工具等の、当業者には既知の様々な機器で良い。

もし、電子機器１００がラップトップコンピュータならば、その中には、図１に示されない、当業者には既知の様々な部品が含まれるだろう。例えば、ラップトップには、データをラップトップに入力するための入力機器と、命令を実行しラップトップの動作を制御するための、例えば、Intel Corporation 製のPentium（登録商標）プロセッサなどの中央演算ユニット（ＣＰＵ）あるいはプロセッサと、ラップトップからデータを出力する、例えば液晶或いはスピーカーの出力機器とが含まれる。

電池１０５を再充電し、かつ／または電力を機器１００に供給するために、直流電源１０４を、機器１００に結合することができる。直流電源１０４は、従来からの１２０ボルト交流を壁のコンセントから取り出し、それを直流出力電圧に変換するように構成される交直流アダプターで良い。直流電源１０４は、“タバコライター”のような形のソケットを差し込む、そのような形のアダプターのような直流直流アダプターでも良い。そのような直流電源１０４が機器１００から分離して図１に示されるが、いくつかの機器の中に組み込むこともできる。

機器１００には、少なくとも本発明による選択回路１１４を含んだ電源ブロック１０６がある。電源ブロック１０６には、図１に示されるようなＰＭＵ１２０も含まれる。代わりに、ＰＭＵ１２０は、電子機器１００のより複雑なプロセッサ内に埋め込むこともできる。ＰＭＵ１２０は、当業者には既知の、様々な電力管理ルーチンを実行するように構成される。概して、電源ブロック１０６には、各電源から、互いへそして機器１００のシステム１１０へ向かう電力を、様々な条件下で監視し制御し導くための様々な部品が含まれる。有利なことに、本発明による選択回路１１４は、ここに詳述したように、ＰＭＵ１２０からの少なくとも１つの出力信号に応答するように構成される。

図２を参照すると、複数の電池のシステムのための電源ブロック２０６のより詳細なブロック図が示される。電源には、例えば交直流変換器などの直流電源２０４と、任意の数の複数の電池２０５−１，２０５−２，２０５−ｋが含まれる。その電池は、再充電可能な電池でも良い。いつの時点でも、これら電源２０４，２０５−１，２０５−２，２０５−ｋの各々は、システム内に存在するかも存在しないかもしれない。

概して、電源ブロック２０６には、ＰＭＵ２２０と、充電回路２２２と、電力変換要素２２６と、電池切り換えネットワーク２１７と、スイッチ２３０と、直流電源２０４からシステム２１０への電源経路２０９と、電池２０５−１，２０５−２，２０５−ｋからシステムへの電源経路２４０と、直流電源２０４から再充電可能な電池２０５−１，２０５−２，２０５−ｋへの再充電のための電源経路２０７と、本発明による選択回路２１４と、様々なデータあるいは通信経路とが含まれよう。電池切り換えネットワーク２１７は、さらに、それぞれ電池２０５−１，２０５−２，２０５−ｋに関連する、充電スイッチＣＳＷ１，ＣＳＷ２，ＣＳＷｋと放電スイッチＤＳＷ１，ＤＳＷ２，ＤＳＷｋを備えることができる。

電源ブロック２０６の様々な部品間のデータ経路あるいは通信経路は、一方向あるいは両方向であろうし、アナログ或いはディジタル信号を運ぶであろう。データ経路は、命令か制御信号かデータのいずれかを運ぶであろう。そのようなデータ経路の数は、電池２０５−１，２０５−２，２０５−ｋと充電回路２２２とＰＭＵ２２０とそれらの供給ブロック２０６の特定の性質に、全体として大きく依存する。例えば、もし関連する機器１００がラップトップコンピュータであるとすると、スマート充電回路とスマート電池が、特定のプロトコルに従って、システム管理バス（ＳＭＢｕｓ）を通って通信することができる。

一般的に、選択回路２１４は、供給ブロック２０６内のＰＭＵ２２０を含む様々な部品からの様々な入力信号に応答して、スイッチ制御信号を、経路２５０を通って、電池切り換えネットワーク２１７と、様々な条件下で各電源からの電力を互いへそしてシステム２１０へ制御し導くスイッチ２３０とに供給する。

例えば、選択回路２１４への入力信号の特定の組は、適当な電圧レベルによって、直流電源２０４が存在することを示すことができる。そのような入力信号に応答して、選択回路２１４は、制御信号をスイッチ２３０に供給して、スイッチ２３０を閉じる（オンする）ことと、電池切り換えネットワーク内の放電スイッチＤＳＷ１，ＤＳＷ２，ＤＳＷｋを開く（オフする）ことができる。そのようにして、直流電源２０４からの電力は、システム２１０に提供される。代わりに、もし選択回路への入力信号が、直流電源２０４が存在しないこと、あるいは直流電源が適当でない電圧レベルであることを示せば、選択回路２１４は、適切な制御信号を供給してスイッチ２３０をオフし、電池切り換えネットワークの放電スイッチＤＳＷ１，ＤＳＷ２，ＤＳＷｋの１つをオンするだろう。そのようにして、関連する電池２０５−１，２０５−２，２０５−ｋの内の１つ或いは２つ以上は、他の安全条件も以下に説明するように合致する限り、電力をシステム２１０に提供する。

関連する各再充電可能な電池２０５−１，２０５−２，２０５−ｋに対する充電スイッチＣＳＷ１，ＣＳＷ２，ＣＳＷｋは、充電のために充電スイッチがオンである時に、電源ライン２０７から各関連する電池へ導電経路を提供する。放電スイッチＤＳＷ１，ＤＳＷ２，ＤＳＷｋは、各関連する電池２０５−１，２０５−２，２０５−ｋからシステム２１０へ導電経路を提供して、どの放電スイッチＤＳＷ１，ＤＳＷ２，ＤＳＷｋがオンしているかに基づいて、１つ或いは２つ以上の電池からシステム２１０へ電力を与える。

有利なことに、選択回路２１４への少なくとも１つの入力信号が、ＰＭＵ２２０からの出力信号を表している。ＰＭＵ２２０と選択回路２１４の間のそのような通信は、データ経路２１１を通して起こるだろう。当業者ならば理解されるように、ＰＭＵ２２０は、ホスト機器の電力管理ルーチンを実行することができる。ＰＭＵ２２０は、電池２０５−１，２０５−２，２０５−ｋあるいは電池を並列に組み合わせたもののどれが充電あるいは放電のために選択されるべきかを示す信号を含んで、ホストの組の信号を選択回路２１４に提供する。ここにさらに詳述するように、選択回路２１４は、ＰＭＵ２２０に応答する。しかし、選択回路２２０は、さらに、自身の内部検査をするように構成され、ここにさらに詳述したように様々な条件下でＰＭＵからの好ましい用途の信号を上書きし、追加された安全性と電池の電力の節約に備えることができる。充電回路２２２は、データ経路２５２を経由して選択回路２１４と通信し、データ経路２５４を経由して例えば充電器制御された直流直流変換器などの電力変換ユニット２２６と通信するように構成される。充電回路２２２は、電源経路２０７と電力変換ユニット２２６を経由しての電池２０５−１，２０５−２，２０５−ｋへの充電電流の供給を制御することができる。

図３を参照すると、３つの電源と連結されて動作する電源ブロック３０６の一例が示される。電源には、電源経路３０９を経由して電源ブロック３０６に結合する直流電源（図示せず）と、第１再充電可能電池Ａと、第２再充電可能電池Ｂとが含まれる。電源ブロック３０６には、本発明による選択回路３１４と、関連するＰＭＵ３２０や充電回路３２２や直流直流変換器などの電力変換ユニット３２６のような他の部品が含まれる。最初に記載したように、ＰＭＵ３２０は、電源ブロック３０６の一部として示されているが、ＰＭＵ３２０は、電源ブロックの外側にあっても良く、電源ブロックの外部の別の部品内に埋め込まれても良く、あるいはＰＭＵの機能は電子機器の別の部品、例えばＣＰＵによって与えられても良い。

明確さと簡略さのために、上で図２に示した直流電源と様々なデータ接続（例えば、電池とＰＭＵ３２０の間の接続と同様の、充電回路３０６から電力変換ユニット３２６あるいはＰＭＵ３２０への接続）は、図３には示されない。有利なことに、選択器回路３１４と充電回路３２２は、動作と導入の利便性のために、１つの集積回路３９０上に集積することができる。

選択回路３１４には、ここにさらに詳述するように、制御器３１５とスイッチ駆動器ネットワーク３１７が含まれる。選択回路３１４は、様々な入力端子３８０を備えて様々な入力データと制御信号を受け取る。そのような入力端子３８０は、制御器３１５にも結合される。選択回路３１４は、様々な出力端子３８２も備えて、関連するスイッチＳＷ１とＳＷ２とＳＷ３とＳＷ４とＳＷ５とＳＷ６に制御信号を提供し、電源ブロック３０６の関連する部品にデータを提供する。入力端子３８０には、端子３８０−１から３８０−９までが含まれて、それぞれＰＳＭとＵＳＥ＿ＡとＵＳＥ＿ＢとＩＣＨＧとＶＡＤとＶＳＹＳとＢＡＴＴ＿ＡとＢＡＴＴ＿ＢとＡＵＸＩＮの名前の付けられた制御信号とデータ信号を受け取る。出力端子３８２には、端子３８２−１から３８２−１０までが含まれて、それぞれＰＷＲ＿ＡＣとＰＷＲ＿ＢＡＴＴとＣＨＧＡとＡＣＡＶとＡＬＥＲＴとＣＨＧＥＮとＣＨＧＢとＤＣＨＢとＡＵＸＯＵＴの名前の付けられた制御信号とデータ信号を提供する。各入力端子３８０と出力端子３８２と関連した制御信号及びデータ信号は、広く以下に説明をする。

第１入力端子３８０−１は、ＰＭＵ３２０から、節電モードがＰＭＵ３２０によって希望されているかどうかを表す節電モード（ＰＳＭ）ディジタル入力制御信号を受け取ることができる。第２と第３の入力端子３８０−２と３８０−３は、ＰＭＵ３２０から、所定の充電あるいは放電モードで使用する、ＰＭＵが所望の電池あるいは電池の組み合わせを示すＵＳＥ＿ＡとＵＳＥ＿Ｂの制御信号を受け取ることができる。例えば、２つの電池ＡとＢを持つ図３の実施形態において、ＵＳＥ＿ＡとＵＳＥ＿Ｂの制御信号は、もしＵＳＥ＿ＡがローかつＵＳＥ＿Ｂがハイならば、電池Ａの使用が望まれている、といったディジタル信号であろう。もしＵＳＥ＿ＡがハイかつＵＳＥ＿Ｂがローならば、電池Ｂの使用が望まれている。もしＵＳＥ＿ＡがローかつＵＳＥ＿Ｂがローならば、電池Ａと電池Ｂの並列使用が望まれている。最後に、もしＵＳＥ＿ＡがハイかつＵＳＥ＿Ｂがハイならば、電池Ａも電池Ｂも使用が望まれていない。ＵＳＥ＿ＡとＵＳＥ＿Ｂに対するこれらの代表的なハイとローの信号は、説明のためだけのものであり、当業者ならば、他の組み合わせも選択できることが分かるであろう。

第４入力端子３８０−４は、電池に与えられる充電電流を表す充電電流（ＩＣＨＧ）アナログ信号を、充電回路３２２から受け取るだろう。第５入力端子３８０−５は、その特定の時間に直流電源２０４によって与えられる電圧レベルを表す（ＶＡＤ）アナログ信号を、交直流アダプターなどの直流電圧源２０４から受け取るだろう。第６入力端子３８０−６は、システム供給電圧レベル（ＶＳＹＳ）を表すアナログ信号を受け取るだろう。第７入力端子３８０−７と第８入力端子３８０−８は、各々の電池の電圧レベルを表す電池Ａ（ＢＡＴＴ＿Ａ）と電池Ｂ（ＢＡＴＴ＿Ｂ）からのアナログ信号を受け取ることができる。そのようなＢＡＴＴ＿ＡとＢＡＴＴ＿Ｂアナログ信号は、各電池の正の極における電圧を測定することで得ることができる。最後に、第９入力端子３８０−９は、本発明のここに記したことに対して重要では無い、他のいずれかの入力された制御信号とデータ信号（ＡＵＸＩＮ）を受信することのできる一般的な入力端子である。

第１出力端子３８２−１は、切り換え制御信号（ＰＷＲ＿ＡＣ）をスイッチＳＷ１に提供することができる。第２出力端子３８２−２は、スイッチ制御信号（ＰＷＲ＿ＢＡＴＴ）をスイッチＳＷ２に提供することができる。第３出力端子３８２−３は、切り換え制御信号（ＣＨＧＡ）を電池Ａ用の充電スイッチＳＷ３に提供することができる。第４出力端子３８２−４は、切り換え制御信号（ＤＣＨＡ）を電池Ａ用の放電スイッチＳＷ４に提供することができる。第５出力端子３８２−５は、直流電源２０４の存在或いは不在を示し、適当な閾値制限よりも大きな出力電圧を持った、ディジタル直流源イネーブル信号（ＡＣＡＶ）を提供することができる。

第６出力端子３８２−６は、ディジタルデータ信号（ＡＬＥＲＴ）を提供して、ＰＭＵ３２０を含む他の部品に、後に記す電力危機状態を知らせることができる。第７出力端子３８２−７は、充電可能状態に達したかどうかを示すディジタルデータ信号（ＣＨＧＥＮ）を充電器に提供することができる。第８出力端子３８２−８は、スイッチ制御信号（ＣＨＧＢ）を、電池Ｂ用の充電スイッチＳＷ５へ提供することができる。第９出力端子３８２−９は、スイッチ制御信号（ＤＣＨＢ）を、電池Ｂ用の放電スイッチＳＷ６へ提供することができる。最後に、第１０出力端子３８０−１０は、ここの本発明の記載には重要でないと考えられる、他の出力制御信号およびデータ信号（ＡＵＸＯＵＴ）を提供することのできる一般的な出力端子を表している。

制御器３１５は、選択回路３１４の入力端子３８０から上記入力データと制御信号を受け取り、スイッチＳＷ１からＳＷ６の内の１つ或いは２つ以上の組み合わせを制御することによって、どの電源或いは電源の組み合わせ（例えば、直流電源或いは電池Ａ或いは電池Ｂ）を選ぶか或いは選択から外すかを決定する。制御器３１５は、電源ブロック３０６の他の部品と通信するために、データと他の制御信号を直接に他の出力端子、例えば３８２−５と３８２−６と３８２−７と３８２−１０に提供もする。

スイッチ駆動器ネットワーク３１７には、複数のスイッチ駆動器ＳＤ１とＳＤ２とＳＤ３とＳＤ４とＳＤ５とＳＤ６が含まれるだろう。スイッチ駆動器ＳＤ１とＳＤ２とＳＤ３とＳＤ４とＳＤ５とＳＤ６の各々は、選択回路３１４の制御器３１５の指示によって各スイッチをオンとオフするために、さらに関連するＳＷ１とＳＷ２とＳＷ３とＳＷ４とＳＷ５とＳＷ６に結合される。

図４を参照すると、選択回路３１４のより詳細なブロック図と、特に図３の選択回路３１４の制御器３１５が示されている。通常、制御器３１５には、選択器出力回路４７０と充電イネーブル回路４７２と並列電池使用イネーブル回路４７６と入力検証回路４７８と電力危機回路４７４と複数の比較器ＣＭＰ１，ＣＭＰ２，ＣＭＰ３，ＣＭＰ４が含まれるだろう。

通常、選択器出力回路４７０は、充電イネーブル回路４７２からの充電イネーブル信号（ＣＨＧＥＮ）や、電力危機回路４７４からのダイオードモード信号（ＤＭ）や、入力検証回路４７８からの有効入力信号（ＶＩＮＰ１）や、並列電池使用イネーブル回路４７６からの並列電池使用イネーブル信号（ＰＢＵＥ）や、比較器ＣＭＰ１からの直流源イネーブル信号（ＡＣＡＶ）などの様々な内部制御信号を受信するだろう。選択器出力回路４７０は、充電回路３２２から、充電電流を表すアナログ信号ＩＣＨＧも受信する。ここにさらに詳述するように、選択器出力回路４７０は、スイッチ駆動器ネットワーク３１７をして、様々な入力信号の状態に応じて、スイッチＳＷ１とＳＷ２とＳＷ３とＳＷ４とＳＷ５とＳＷ６をオン及びオフさせる。

制御器３１５は、直流源の電圧レベルを表すアナログ信号を第１閾値レベルＶＴ１と比較するように構成された第１比較器ＣＭＰ１を含むだろう。第１閾値レベルＶＴ１は、システムの許容範囲にある最少電源電圧ＶＴ３よりも高く設定される。もし直流電源が存在し、第１閾値レベルＶＴ１よりも大きい電源電圧を持っていれば、第１比較器ＣＭＰ１は、ハイのＡＣＡＶ制御信号を選択器出力回路４７０に提供する。そうでない時は、第１比較器は、ローのＡＣＡＶ信号を提供する。ＡＣＡＶ信号は電力危機回路４７４にも提供される。

もし、選択回路４７０が、第１比較器ＣＭＰ１からハイのＡＣＡＶ信号を受信すると、適当な切り換え制御信号を送って、システム２１０への電力が直流電源によって与えられ、電池は一切再充電されないように、スイッチＳＷ１をオンし、スイッチＳＷ２〜ＳＷ６をオフする（以下に詳述するように、直流電源電圧が第２閾値レベルＶＴ２よりも大きいと仮定する）。選択回路３１４は、ＰＭＵからのＵＳＥ＿ＡおよびＵＳＥ＿Ｂの制御信号にかかわらず、本例では、直流電源を利用する。そのようにして、選択回路３１４は、電池Ａあるいは電池Ｂを使用するというＰＭＵからの制御信号を無効にして、代わりに、存在し、かつＶＴ１よりも大きな適当な電圧レベルの時はいつでも直流電源によって、システム２１０に電力が供給されることを要求する。有利なことに、この特徴によって、適切な環境で直流電源を使用することで電池の寿命が延びる。

直流源からシステム２１０への給電と、１つ或いは２つ以上の電池の充電を可能にするためには、充電イネーブル信号（ＣＨＧＥＮ）がアクティブでなくてはならない。本実施形態においては、アクティブなＣＨＦＥＮ信号は、ハイのＣＨＧＥＮ信号である。充電イネーブル回路４７２は、もし適切なＣＨＧＰ信号を第２比較器ＣＭＰ２から受信し、適切な検証信号ＶＩＮＰ１を入力検証回路４７８から受信すると、ハイのＣＨＧＥＮ信号を提供する。第２比較器ＣＭＰ２は、もし直流電源からの供給電圧が第２閾値レベルＶＴ２よりも大きければ、適切なＣＨＧＰ信号を供給する（ここで、ＶＴ２＞ＶＴ１かつＶＴ１＞ＶＴ３）。入力検証回路４７８は、検証信号ＶＩＮＰ１を提供する。もしＰＭＵからのＵＳＥ＿ＡおよびＵＳＥ＿Ｂ制御信号が、少なくとも１つの電池Ａあるいは電池Ｂを使用することを示すと、適当な検証信号ＶＩＮＰ１が供給される。もしＵＳＥ＿ＡおよびＵＳＥ＿Ｂ制御信号が、電池Ａあるいは電池Ｂのいずれかが使用されることを示さなければ、適当な検証信号ＶＩＮＰ１は送られないだろう。充電イネーブル回路４７２は、アクティブなＣＨＧＥＮ信号を生成するために、一般的な入力端子３８０−９から、他の補助的な検証入力信号（ＡＵＸＩＮ）も必要とするかも知れない。

充電の間、充電回路３２２は、充電電流レベルを表すＩＣＨＧ信号を選択器回路３１４に供給する。選択器回路３１４は、入力端子３８０−４においてＩＣＨＧ信号を受け取り、そのような信号を選択器出力回路４７０に供給する。選択器出力回路４７０は、そのようなＩＣＨＧ信号を充電閾値レベル信号ＩＣＨＴと比較する。この比較に基づいて、選択器出力回路４７０は、ここにより詳細に説明するように、充電電流レベルがハイかローかを決定し、様々なスイッチをこの入力データに基づいてオンあるいはオフする。本実施形態においては、図５の表で詳細に示されるように、ローの充電電流は、ローの制御信号によって表され、ハイの充電電流は、ハイの制御信号によって表される。

並列電池使用イネーブル回路４７６は、選択出力回路４７０へ並列電池使用イネーブル信号（ＰＢＵＥ）を供給する。選択器出力回路４７０は、ハイのＰＢＵＥ信号に応答して、並列に電池を使用することを許し、ローのＰＢＵＥ信号に応答して、例えばＵＳＥ＿ＡとＵＳＥ＿Ｂがローであるような、ＵＳＥ＿ＡとＵＳＥ＿Ｂ信号によって並列に電池を使用したいことを示すＰＭＵ３２０からの要求に関係なく、並列に電池を使用することを許可しない。このように、選択器回路３１４は、適切な条件が存在しない限り、電池Ａと電池Ｂを並列に使用することに対するさらなる注意と保護を与える。

例えば、例えば電池Ａと電池Ｂのような、いずれかの２つ或いは３つ以上の電池を並列に使用する際の問題は、そのような電池が並列に接続された時に、望ましくない大電流という状態を起こす、比較的大きな電位差があるということである。そのような訳で、制御器３１５の第４比較器ＣＭＰ４は、信号ＢＡＴＴ＿ＡとＢＡＴＴ＿Ｂを比較するように構成されている。そのＢＡＴＴ＿ＡとＢＡＴＴ＿Ｂの信号は、電池Ａと電池Ｂの正極から取られたアナログ信号であろう。もし、ＢＡＴＴ＿ＡとＢＡＴＴ＿Ｂの２つの信号の差が、所定の限界以内ならば、比較器ＣＭＰ４は、並列電池使用イネーブル回路４７６へ、アクティブなＢＡＴＴＣＯＭＰ信号を供給するだろう。第４比較器ＣＭＰ４からアクティブなＢＡＴＴＣＯＭＰ信号を受信するのに加えて、並列電池使用イネーブル回路４７６は、また入力検証回路４７８から適切な入力検証信号ＶＩＮＰ２を受信して、アクティブなＰＢＵＥ信号を発するはずである。もしＵＳＥ＿ＡとＵＳＥ＿Ｂの制御信号が、例えばＵＳＥ＿ＡとＵＳＥ＿Ｂがローであるような、電池Ａと電池Ｂを並列に使用することを示せば、適切な検証信号ＶＩＮＰ２が提供されるだろう。

もしＰＭＵからのＵＳＥ＿ＡとＵＳＥ＿Ｂの制御信号が、ＰＭＵによって並列な電池の使用が要望されていることを示し、一方、電池Ａと電池Ｂ間の電圧の差が所定の制限以内でないために、ＰＢＵＥ信号がアクティブでないとすると、選択器出力回路４７４は、他に比べて低い電圧レベルを持つ電池へ充電をさせるだろう。同様の条件下において、有効な直流源が存在しない時には、選択器出力回路は、他に比べて高い電圧レベルを持つ電池に、システムへ電力を放電させる。

有利なことに、選択器回路３１４は、電力危機状態を独立して監視し確認し、電力危機状態を検出した場合には、適切なダイオードモード制御信号（ＤＭ）を選択器出力回路に与えるように設計された電力危機回路４７４も含んでいるだろう。選択器出力回路４７０は、電力危機回路４７４からの適切なＤＭ制御信号に応答して、スイッチ駆動器ネットワーク３１７からスイッチ駆動器にスイッチＳＷ２とＳＷ４とＳＷ６をオン状態に維持させ、一方、スイッチＳＷ１とＳＷ３とＳＷ５をオフ状態に維持させる。こうして、最高の電圧を持った電源（電池Ａ或いは電池Ｂ或いは直流電源）は、それぞれこのダイオードモードにあるダイオードＤ１或いはＤ３或いはＤ５の１つを通して、システムに給電するだろう。加えて、選択器回路３１４は、出力端子３８２−６において、電力危機状態を示すＡＬＥＲＴ状態信号も与えるだろう。ＡＬＥＲＴ信号は、少なくともＰＭＵ３２０を含んだ、多くの部品へ与えることができる。

電力危機状態には、無効な出力あるいは無効な入力が含まれることがある。無効な出力は、電源あるいはシステムに供給する供給源が、最小システム閾値電圧レベルＶＴ３でのシステム電圧レベルを維持できないときはいつでも起こり得る。システム電圧レベルは、比較器ＣＭＰ３によって最小閾値電圧レベルＶＴ３と比較され、システム検査制御信号ＶＳＹＳＯＫが、この比較に基づいて電力危機回路４７４へ送られる。ローのシステム電圧電力危機状態は、もし電源の１つ或いは２つ以上が、自らあるいは事故によって接続が断たれることで起こり得る。

無効入力は、電力危機の問題を引き起こすこともある。無効入力によって、ＵＳＥ＿ＡとＵＳＥ＿Ｂ信号を通して、ＰＭＵがシステムに電力を失わせるような希望する状態を示すことがある。例えば、ＵＳＥ＿Ａ信号とＵＳＥ＿Ｂ信号は、両方の電池が使用されない（ＶＩＮＰ１信号がロー）、例えばＵＳＥ＿ＡとＵＳＥ＿Ｂがハイであるが、直流電源は利用できないか（ＡＣＡＶ信号がロー）あるいはシステムを最小ＶＴ３電圧レベルに保持できない（ＶＳＹＳＯＫ信号がロー）ことを示すことがある。もしＰＭＵからのＵＳＥ＿ＡとＵＳＥ＿Ｂ信号が、論理的には正しいが、システムに電力を失わせるならば、他の無効入力の状態が起こり得る。例えば、ＵＳＥ＿Ａ信号とＵＳＥ＿Ｂ信号が、存在しないか、偶然に移動された１つの電池から供給することを示すかも知れない。そのような電池を使用することで、システム上の電圧レベルを、ＶＴ３閾値未満に下げることになり、この状態を示すＶＳＹＳＯＫ信号が電源危機回路３７４に提供されるだろう。

ダイオードＤ１或いはＤ３或いはＤ５上の電力消費のせいで、より長い時間、ＤＭ供給モードを維持するのは適当でない。有利なことに、電力危機回路４７４は、連続的に自らの入力信号を監視して、電力危機状態が解消されるとすぐにＤＭ信号を非アクティブにする。従って、電力危機状態が解消されると（例えば失われた電源がシステムに結合される）電力危機回路からの内部のＤＭ信号は非アクティブになり、正常な電源モードが再開される。

図２〜図４と共に図５を参照すると、表５００は、選択回路３１４と選択出力回路４７０への様々な入力信号による、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６のそれぞれのスイッチ状態を示している。表５００は、システム２１０への電力が、電池３０５ではなく、直流電源２０４によって供給される時の様々なスイッチ状態を示している。そのような訳で、ＡＣＡＶ信号は、ハイであり、選択器出力回路４７０は、適当なスイッチ制御信号をスイッチ駆動器ネットワーク３１７に送り、従って表５００の各列で示されるように、スイッチＳＷ１はオンであり、ＳＷ２はオフである。

ＣＨＧＥＮ信号は、表５００で最後の列５２２を除いて各列において“ハイ”である。そのような訳で、直流源が存在するだけでなく、他の条件（直流源からの電圧＞ＶＴ２，かつ正しい入力検証信号ＶＩＮＰ１が存在する）が、ハイのＣＨＧＥＮ信号を供給するのに満たされる。そのような訳で、充電が、列表５００のレス５０２〜５２０で許可される。

列５０２と５０４において、ＵＳＥ＿Ａ信号とＵＳＥ＿Ｂ信号は、ＰＭＵが電池Ａを使用するのを希望していることを示して、それぞれローとハイである。そのような訳で、電池ＢへのスイッチＳＷ５とＳＷ６は、両方の例でオフである。列５０２において、充電電流信号は、電力変換ユニット２２６からの充電電流が、閾値充電電流レベルＩＣＨＴよりも小さいこをを示して“ロー”である。そのような訳で、選択器出力回路４７０は、適切な制御信号をスイッチ駆動ネットワーク３１７へ送ってＳＷ３をオンしＳＷ４をオフすることによって、充電電流信号に応答する。そのような訳で、電池Ａへの充電電流は、閉じたＳＷ３とダイオードＤ４を通って、開いたＳＷ４と並列に流れる。充電電流はローなので、ダイオードＤ４を通る流れは、ごくわずかな電力しか消費しない。

反対に、列５０４内の充電電流は、“ハイ”の充電電流信号によって示されるように、ハイである。そのような訳で、スイッチＳＷ３とＳＷ４は共にオンである。従って、この例では、電流が閉じたスイッチＳＷ４を流れるので、ダイオードＤ４で消費される余剰出力は無い。通常は、同じ電流レベルにおいて、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６は、オン状態にある時は、対応する並列のダイオードＤ１〜Ｄ６より少ない電力しか消費しない。この違いは、大電流レベルにおいて、特に大事である。

列５０６と５０８の場合、ＵＳＥ＿Ａ信号とＵＳＥ＿Ｂ信号は、ＰＭＵが電池Ｂを使用するのを希望していることを示して、それぞれハイとローである。そのような訳で、電池ＡへのスイッチＳＷ３とＳＷ４はオフである。列５０６は、少々、列５０２と似ているが、ローの充電電流信号によって表されるように、ローの充電電流を持っている。そのような訳で、スイッチＳＷ５はオンであり、ＳＷ６はオフである。従って、電池Ｂへの充電電流は、閉じたスイッチＳＷ５とダイオードＤ６を通って、開いたＳＷ６と並列に流れる。反対に、列５０８内の充電電流は、ハイの充電電流信号によって示されるように、ハイである。そのような訳で、本例においてダイオードＤ６内で電力が消費されないように、スイッチＳＷ５とＳＷ６はオンである。

列５１０と５２０の場合、ＵＳＥ＿Ａ信号とＵＳＥ＿Ｂ信号は、ＰＭＵが電池Ａと電池Ｂを並列に使用するのを希望していることを示して、それぞれローとローである。もし平列電池使用イネーブル信号（ＰＢＵＥ）が、列５１０と５２０に示されるようにハイならば、電池ＡとＢの並列充電は許可される。スイッチＳＷ３〜ＳＷ６は、もし列５１２に示されるように、充電電流がハイならば（充電電流信号はハイ）、ＳＷ３〜ＳＷ６は全てオンになるだろう。もし列５１０に示されるように、充電電流がローならば（充電電流信号はロー）、スイッチＳＷ３とＳＷ５はオンし、スイッチＳＷ４とＳＷ６はオフとなるだろう。

もしＵＳＥ＿Ａ信号とＵＳＥ＿Ｂ信号が、ＰＭＵが電池Ａと電池Ｂを並列に使用するのを希望していることを示すが、ＰＢＵＥ信号がローならば、選択器回路３１４は、並列の電池動作を許可しないので、それによってＰＭＵが希望する並列動作は無効になる。他の許容できる全てによって、選択器回路３１４は、より低い電圧レベルで電池の充電を許可するだろう。例えば、列５１４，５１６は、電池Ａがより低い電圧レベルであることを示している。そのような訳で、電池ＢへのスイッチＳＷ５とＳＷ６は、オフである。電池ＡへのスイッチＳＷ３は、充電電流信号がローであるために、列５１０でオンであり、スイッチＳＷ３とＳＷ４は、充電電流信号がハイであるために、列５１２でオンである。同様に、もし電池Ｂが、より低電圧ならば、電池ＡへのスイッチＳＷ３とＳＷ４は、列５１８と５２０で示されるようにオフのままである。電池ＢへのスイッチＳＷ５とＳＷ６は、充電流信号のレベルによってオンするだろう。

直流電源によって与えられる電力と反対に、電力は、様々な電池給電供給モードで、一つ或いは二つ以上の電池によって供給することができる。電池給電モードにおいて、選択器回路３１４は、スイッチＳＷ１がオフに、ＳＷ２がオンになるようにする。選択器回路３１４は、もし直流源が存在しないか、直流が存在しても比較器ＣＭＰ１が定めた第１閾値ＶＴ１よりも大きい電圧レベルでなければ、電池給電モードを始めるように仕向ける。そのような訳で、第１比較器ＣＭＰ１から選択器出力回路４７０へのＡＣＡＶ信号は、電池給電モードを示してローである。ＡＣＡＶ信号がローの時、選択器出力回路４７０は、ＳＷ１をオフに、ＳＷ２をオンに仕向ける。

図３の実施形態において、必ず２つの正常電池システム給電モードがある。正常電池システム給電モード１（ｎｂｓｓｍ１）では、ＰＭＵからのＵＳＥ＿Ａ信号とＵＳＥ＿Ｂ信号は、電池Ａあるいは電池Ｂの内の一つだけを使用するということを示し、使う電池は存在し、システムに、少なくともシステムがＶＴ３閾値レベルより高い電圧レベルとなれるような電圧レベルを供給することができる。正常電池システム給電モード２（ｎｂｓｓｍ２）では、ＵＳＥ＿Ａ信号とＵＳＥ＿Ｂ信号は、電池Ａと電池Ｂを並列に使用するということを示し、両方の電池は存在し、両方の電池は、システムに、少なくともシステムがＶＴ３閾値レベルよりも高い電圧レベルとなれるような電圧レベルを供給することができ、また両方の電池は、互いの所定の電圧範囲内のそれぞれの電圧レベルを持っている。

図６には表６００が掲げられ、電池システム給電モードｎｂｓｓｍ１とｎｂｓｓｍ２の両方に対する様々な入力信号を示す。前に示したように、電池システム給電モードが始まるので、スイッチＳＷ１はオフし、スイッチＳＷ２はオンする。表６００の列６０２と６０４は、電池Ａ（列６０２）あるいは電池Ｂ（列６０４）を使用することが目指されているか望まれている。入力検証信号ＶＩＮＰ１とＶＩＮＰ２は、これらの例では、許容範囲のレベル（ＶＮＰ１ハイ、ＶＮＰ２ロー）であるはずである。従って、もし電力が、電池Ａによって供給されるなら（列６０２）、スイッチＳＷ３とＳＷ４はオンし、スイッチＳＷ５とＳＷ６はオフするだろう。反対に、もし電力が電池Ｂによって供給されるなら、スイッチＳＷ５とＳＷ６はオンし、スイッチＳＷ３とＳＷ４はオフするだろう。

第２の正常電池給電モード（ｎｂｓｓｍ２）において、比較器ＣＭＰ４からのＢＡＴＴＣＯＭＰ信号は、電池Ａと電池Ｂの電圧が、許容範囲内にあることを示して、ハイである。並列電池使用イネーブル（ＰＢＵＥ）信号も、並列電池使用に対する全ての他の条件（ハイのＶＩＮＰ２信号も含めて）が、並列電池使用イネーブル回路４７６で監視する限り満足できるものであることを示して、ハイである。そのような訳で、電池Ａに結合されるスイッチＳＷ３とＳＷ４と、電池Ｂに結合されるスイッチＳＷ５とＳＷ６は、オンである。

充電の状況に幾分近いが、もしＵＳＥ＿Ａ信号とＵＳＥ＿Ｂ信号が、電池Ａと電池Ｂの両方を並列に使用することを望むが、ＰＢＵＥ信号がイネーブルでない（例えばＰＢＵＥがロー）と、他に比べて高い電圧レベルの電池は選ばれて、システムに放電電力を提供するだろう。そのような訳で、スイッチの状態は、もし電池Ａが高い電圧ならば、列６０２におけるのと同様であろうし、もし電池Ｂが高い電圧ならば、列６０４におけるのと同様であろう。

ＰＭＵ３２０は、また、もし直流電源が無く、電池の寿命を長引かせるために低消費電力が望まれる時、節電モード要求を選択器回路３１４へ送る。もしそのような節電モード要求が、選択回路３１４によって受け取られると、制御器３１５は、スイッチＳＷ１をオフに、スイッチＳＷ２をオフに、スイッチＳＷ３をオフに、スイッチＳＷ４をオンし、スイッチＳＷ５をオフに、スイッチＳＷ６をオンに導く。そのような訳で、より高い電圧レベルを持った電池Ａあるいは電池Ｂは、それぞれ関連するダイオードＤ３あるいはＤ５を経由して電力を供給するだろう。加えて、選択器回路３１４自身の供給電流は、通常動作に比べて著しく減少し、この節電モードにおける危機全体の節電に寄与する。

図７Ａは、本発明による選択器回路７１４の他の実施形態である。選択器回路７１４には、制御器７１５とスイッチ駆動器ネットワーク３１７が含まれる。一般的に、制御器７１５は、制御信号をスイッチ駆動器ネットワーク３１７に送って、スイッチＳＷ１とＳＷ２とＳＷ３とＳＷ４とＳＷ５とＳＷ６をオンあるいはオフに駆動して、ここにより詳しく述べるような様々な電源を選択する。図３の実施形態のように、選択器回路７１４は、電池の並列な安全動作に対して備えるように構成される。一般的に、選択器回路７１４は、もしＰＭＵ３２０から並列電池結合要求があっても、好ましからぬ状態があれば、並列に電池を結合することを防ぐ。１つの好ましくない状況は、望ましくない電池間の電流が高い電圧の電池から低い電圧の電池に流れるといったことが起きるような、ある電池の電圧が他の電池の電圧よりも大きくなることである。

図７の多くの要素は、図３のものと近いので、同様に符号が付けられる。従って、図３で既に詳細に説明したものと似た要素を繰り返して記載することは簡潔さのためにここでは省略し、むしろ図３と図７の違いを詳しく説明する。一般的に、図３と図７の両方の実施形態は、各電池間の電圧の差に基づいて、並列に結合するかどうかを決定する。図３の実施形態は、各電池からＢａｔｔ＿ＡとＢａｔｔ＿Ｂの電圧信号を直接に使用することによって、これを行っている。

反対に、図７の選択器回路７１４は、それぞれ経路７９７と７９９に沿って流れる電流を表すＩ＿Ａ信号とＩ＿Ｂ信号を受信する。経路７９７は、電池Ａとノード７８１の間で結合され、経路７９９は、電池Ｂと同じノード７８１の間で結合される。電流は、経路７９７に沿って流れ、７９７は、状況によって各電池への充電電流あるいは各電池からの放電電流を表すだろう。

そのようなＩ＿Ａ信号とＩ＿Ｂ信号は、充電器回路７２２から入力することができる。代わりに、そのようなＩ＿Ａ信号とＩ＿Ｂ信号は、それぞれ経路７９７，７９９に沿った電流を検知するように設計されたセンサー７９１，７９３から直接に入力することもできる。例えば、そのようなセンサー７９１，７９３は、別々の検知抵抗であって良い。選択器回路７１４は、入力端子７８０−１と７８０−２をもって、色々な供給源からＩ＿Ａ信号とＩ＿Ｂ信号を受信する。そのようなＩ＿Ａ信号とＩ＿Ｂ信号は、その後、選択器回路７１４の制御器７１５へ転送される。

図８は、図７の選択器回路の制御器７１５のより詳細なブロック図を示している。図８の多くの要素は、図４の要素と似ており、従って同じように名前を付けてある。よって、似た要素を繰り返し記述することは、簡略化のために割愛し、むしろ図４と図８の違いを細かく説明した。特に、図４の比較器ＣＭＰ４と並列電池使用回路４７６が（関連するＢＡＴＴＣＯＭＰ信号とＰＢＵＥ信号と共に）、選択器回路７１４で除かれた。

代わりに、選択器回路７１４は、前述したように入力端子７８０−１と７８０−２においてＩ＿Ａ信号とＩ＿Ｂ信号を受信し、それらの信号を制御器７１５の選択器出力回路８７０へ与えることができる。選択器出力回路８７０は、それらＩ＿Ａ信号とＩ＿Ｂ信号と、電流閾値レベルＩ＿ＴＨと比較して、スイッチＳＷ３とＳＷ４とＳＷ５とＳＷ６に対する切り換えの決定を、ここでさらに詳述するような比較に基づいて行う。電流閾値レベルＩ＿ＴＨも、各電池に対して同じである。代わりに、電流閾値レベルＩ＿ＴＨは、電池Ａ（Ｉ＿ＴＨＡ）と電池（Ｉ＿ＴＨＢ）に対して異なるだろう。当業者ならば、Ｉ＿Ａ信号とＩ＿Ｂ信号、及び電流閾値レベルＩ＿ＴＨあるいはＩ＿ＴＨＡとＩ＿ＴＨＢの比較を行うのに様々な方法があるのに気付くであろう。例えば、選択器出力回路８７０は、１つの比較器を備え、電池Ａに対してＩ＿Ａ信号とＩ＿ＴＨＡ信号を比較し、他の比較器を備えて、電池Ｂに対してＩ＿Ｂ信号とＩ＿ＴＨＢ信号を比較する。

選択器出力回路８７０によって行われる比較によって、各電池に対して“ロー”あるいは“ハイ”の電池電流信号が供給される。“ロー”の電流信号は、正しい方向で流れる関連する閾値レベル未満の電流レベル、或いは、予想される電流の流れの反対方向に流れる電流レベルを表す。予想される電流の流れの反対方向に流れる電流は、電池が電流を送ると考えられる時に各電池に流れ込む電流か、或いは、電池が電流を受け取る（充電モード）と考えられる時に各電池から流れ出す電流であろう。

例えば、もし電池Ａが放電モードにあるならば、予想される電流の流れる方向は、電池Ａからシステムへである。Ｉ＿Ａ信号で示され、Ｉ＿ＴＨレベルより小さい、電池Ａからの電流は、電池Ａに対して“ロー”の電流制御信号を提供するだろう。加えて、電池Ａへの電流の流れは、公称レベルに係わらず、電池Ａに対して“ロー“の電流制御信号を提供するだろう。充電回路７２２は、電流の大きさと方向を表すＩ＿Ａ信号とＩ＿Ｂ信号を各電池に供給することができるだろう。加えて、当業界で既知の様々なセンサー７９１，７９３も、また電流の大きさと方向を直接に選択器回路７１４に提供するように構成されるだろう。例えば、もしセンサー７９１，７９３が検知抵抗ならば、検知抵抗の前後の正の電圧降下が、一方向での電流の流れを明らかにし、一方、負の電圧降下が、反対方向での電流の流れを明らかにする。

選択器出力回路８７０が行う比較によって、もし電流の流れが正方向であり、関連するＩ＿ＴＨレベルよりも大きいならば、各電池に対して“ハイ”の電流信号が与えられるだろう。

一旦、各電池への／からの電流と、各閾値レベルの間の比較が行われると、選択器出力回路８７０は、適切な命令信号をスイッチ駆動器ネットワーク４１７へ送る。スイッチ駆動器ネットワーク４１７は、その命令信号に応答して、スイッチＳＷ３とＳＷ４とＳＷ５とＳＷ６をオン及びオフに駆動するが、これは、本明細書で図９と図１０を参照して詳述するように、電池が共通ノード７８１に並列に結合される時に、電池間の電流に対して保護を与える。

図７と図８と共に図９を参照すると、表９００には、システムへの電力が電池でなく直流電源によって与えられる時の、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６の各スイッチ状態が示されている。従って、比較器ＣＭＰ１からのＡＣＡＶ信号はハイであり、選択器出力回路８７０は、スイッチ駆動器ネットワーク４１７を、スイッチＳＷ１をオンに、スイッチＳＷ２をオフに駆動するように導くが、これは表９００の各列に詳細に記載される。

ＣＨＧＥＮ信号は、表９００の各列において、最後の列９１８以外は“ハイ”である。そのような訳で、直流源が存在するだけでなく、他の条件（直流源からの電圧＞ＶＴ２、かつ、正しい入力検証信号ＶＩＮＰ１が存在する）が満足されて、ハイのＣＨＧＥＮ信号が提供される。従って、充電は、表９００の列９０２〜９１６で許可される。

列９０２と９０４において、ＵＳＥ＿Ａ信号とＵＳＥ＿Ｂ信号は、ＰＭＵが電池Ａを使用することを望んでいることを示している。そのような訳で、電池ＢへのスイッチＳＷ５とスイッチＳＷ６は、両方の場合でオフである。もし、電池Ａ電流信号が、選択器出力回路８７０によって与えられて、“ロー”ならば、充電電流が、閉じたスイッチＳＷ３とダイオードＤ４を通り、もし電池Ａ電流信号が“ハイ”ならば、閉じたスイッチＳＷ３とＳＷ４を通って、電池Ａに与えられる。

列９０６と９０８において、ＵＳＥ＿Ａ信号とＵＳＥ＿Ｂ信号は、ＰＭＵが電池Ｂを使用することを望んでいることを示している。そのような訳で、電池ＡへのスイッチＳＷ３とスイッチＳＷ４は、両方の場合でオフである。もし、電池Ｂ電流信号が、“ロー”ならば、充電電流が、閉じたスイッチＳＷ５とダイオードＤ６を通り、もし電池Ｂ電流信号が“ハイ”ならば、閉じたスイッチＳＷ５とＳＷ６を通って、電池Ｂに与えられる。

列９１０〜９１６において、ＵＳＥ＿Ａ信号とＵＳＥ＿Ｂ信号は、ＰＭＵが電池Ａと電池Ｂを並列に結合することを望んでいることを示している（この例では並列充電のために）。列９１０において、電池Ａ電流信号と電池Ｂ電流信号は、選択器出力回路８７０によって与えられて“ロー”である。それに応えて、スイッチ駆動器ネットワーク４１７は、スイッチＳＷ３をオンに、ＳＷ４をオフに、ＳＷ５をオンに、ＳＷ６をオフに駆動する。そのような訳で、電池Ａへの充電電流は、閉じたスイッチＳＷ３と、開いたスイッチＳＷ４と並列なダイオードＤ４を通って流れるだろう。同様に、電池Ｂへの充電電流は、閉じたスイッチＳＷ５と、開いたスイッチＳＷ６と並列なダイオードＤ６を通って流れるだろう。この例では、その電圧レベルが互いの或る近い範囲内にあれば、同程度の電流が電池Ａと電池Ｂへ流れる可能性がある。もし、電圧レベルがこの互いに近い範囲内に無ければ、ごくわずかな電流が、例えば或る例で他よりもおよそ０.１ボルト以上高い電圧の電池に向かって流れるだろう。

列９１２において、電池Ａ電流信号は“ハイ”であり、電池Ｂ電流信号は“ロー”である。そのような状況は、電池Ｂの電圧が電池Ａの電圧よりも高いということを、従って、望ましくない内部電流が電池Ｂから電池Ａへ流れていることを示している。電池Ｂは、電池Ａへの内部電流を与えられるので、電池Ｂへの正味の電流レベルは、閾値電流レベルＩ＿ＴＨ未満に減少させられ、結果として“ロー”の電池Ｂ電流信号となる。有利なことに、選択器回路７１４は、この例では、スイッチＳＷ６を開き、スイッチＳＷ５を閉じるように構成される。ダイオードＤ６は、本例では、電池Ｂに対して逆バイアスなので、電池Ｂから電池Ａへの望ましくない内部電流を防ぐ。

列９１４において、電池Ａ電流信号は“ロー”であり、電池Ｂ電流信号は“ハイ”である。従って、選択器回路は、スイッチＳＷ４を開き、スイッチＳＷ３を閉じる。よって、電池Ａは、この例では、電池Ａに対して逆バイアスのダイオードＤ４によって、電池Ｂへ中間電流を供給することを止められる。

列９１６は、正常な電池充電モードを表し、そこでは、電池Ａ電流信号と電池Ｂ電流信号の両方が“ハイ”である。従って、選択器回路は、本例では、スイッチＳＷ３とＳＷ４とＳＷ５とＳＷ６を閉じて、電池の並列充電を可能にしている。“ハイ”の電池ＡとＢの制御信号は、電池ＡとＢの電圧レベルが、互いの許容範囲内の限界内であり、それゆえ内部電池電流を防ぐ必要は無いことを意味している。もちろん、一旦、いずれか１つの電池へ電流がローになると、適切なスイッチが列９１２と９１４で開いて、より高い電圧の電池から、より低い電圧の電池への逆伝導（cross conduction）を防ぐ。

図７と図８と共に図１０を参照すると、表１０００は、電池の組み合わせのいくつかが電力をシステムに供給する時の、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６の各々のスイッチの状態を示している。

列１０１０〜１０１６において、ＵＳＥ＿Ａ信号とＵＳＥ＿Ｂ信号は、ＰＭＵの望む電池Ａと電池Ｂの並列結合を示している（本例では、並列放電のために）。列１０１０において、選択器出力回路８７０によって与えられる電池Ａ電流信号と電池Ｂ電流信号は、共に“ロー”である。それに応じて、スイッチ駆動器ネットワーク４１７は、スイッチＳＷ３をオフに、ＳＷ４をオンに、ＳＷ５をオフに、ＳＷ６をオンに駆動する。そのような訳で、これは、１種の電池供給ダイオードモードであり、より高い電圧レベルを持った電池ＡあるいはＢは、本例では、ダイオードＤ３とＤ５を経由して電力をシステムに供給するだろう。

列１０１２において、電池Ａ電流信号は“ハイ”であり、電池Ｂ電流信号は“ロー”である。そのような状況は、電池Ａの電圧が電池Ｂの電圧よりも高いことを示しており、従って、望ましくない内部電流が電池Ａから電池Ｂへ流れる。電池Ａは、電池Ｂへの内部電流を与えられ、この放電モードにおける電池Ｂからの正味の電流レベルは、“ロー”の電池Ｂ電流信号になる閾値電流レベルＩ＿ＴＨ未満に下げられるだろう。有利なことに、選択器回路７１４は、本例では、スイッチＳＷ５を開き、スイッチＳＷ６を閉じるように構成される。ダイオードＤ５は、電池Ａに対して逆バイアスであり、よって本例では、電池Ａから電池Ｂへの望ましくない内部電流を防ぐ。電池Ｂは、依然として、放電電流をダイオードＤ５を通ってシステムへ供給することができる。しかし、もし電池Ｂの出力電圧が、バイアスダイオードＤ５を導くための最小出力電圧レベル未満に落ちたならば、電池Ｂは、電池をシステムへ供給することができず、システムへの供給電流全体が電池Ａによって供給されるだろう。

列１０１４において、電池Ａ電流信号は“ロー”であり、電池Ｂ電流信号は“ハイ”である。従って、選択器回路は、スイッチＳＷ３を開き、スイッチＳＷ４を閉じる。ダイオードＤ３は、電池Ｂに対して逆バイアスなので、本例では、電池Ｂから電池Ａへの望ましくない内部電流を防ぐ。依然として電池Ａは、ダイオードＤ３を通って放電電流をシステムへ供給することができる。しかし、もし電池Ａの出力電圧が、バイアスダイオードＤ３を導くための最小出力電圧レベル未満に落ちたならば、電池Ａは、電流をシステムへ供給することができず、システムへの供給電流全体が電池Ｂによって供給されるだろう。

列１０１６は、電池Ａ電流信号と電池Ｂ電流信号の両方が“ハイ”である、正常な電池放電モードを表している。従って、選択器出力回路は、本例では、スイッチＳＷ３とＳＷ４とＳＷ５とＳＷ６を閉じて、電池Ａと電池Ｂの正常な並列放電を可能にしている。“ハイ”の電池Ａ制御信号と電池Ｂ制御信号は、電池ＡとＢの電圧レベルが互いの許容可能な制限内にあり、内部電流を防ぐ必要は無いことを意味している。勿論、一旦、いずれか１つの電池への電流が低くなり過ぎると、適切なスイッチが列１０１２と１０１４におけるように開いて、より高い電圧の電池から、より低い電圧の電池への逆伝導を防ぐだろう。

図１１Ａ〜１１Ｃを参照すると、選択器出力回路７１４の上述した詳細な切り換え方法の別の例が示され、そこでは、電池ＡとＢが電池放電モードにある。図１１Ａは、電池ＡとＢの正常な並列放電動作を示している。電池Ａは、電流Ｉａを経路１１９７に沿って閉じたスイッチＳＷ３とＳＷ４を経由して供給し、また電池Ｂは、電流Ｉｂをシステムに閉じたスイッチＳＷ５とＳＷ６を経由して経路１１９９に沿って供給する。ノード１１８１におけるＩａとＩｂの電流はノード１１８１で合算されて、ＩａとＩｂの和に等しいシステム電流を供給する。電流ＩａとＩｂが上記各々の閾値電流レベルより大きいままである限り、選択器回路７１４は、スイッチＳＷとＳＷ４とＳＷ５とＳＷ６をオンに保つが、これは、図１０の列１０１６に上述されている通りである。

図１１Ｂは、電池Ｂが電流Ｉａを電池Ａに供給する、許容できない逆伝導状態を表している。これは、もし電池Ａが電池Ｂよりも非常に速く放電すると、発生する。もし全てのスイッチＳＷ３とＳＷ４とＳＷ５とＳＷ６がオンのままならば、電池Ａによって供給される電流は徐々に減少する。加えて、ある時点で、電池Ｂによって供給される電流の一部は流れを変えて、電池Ａの方向へ流れ、結局、最終的な電流は電池Ａに向かい、電池Ａからの電流と対抗する。

図１１Ｃは、選択器回路７１４の内部論理回路が、図１１Ｂの望ましからぬ場合を排除する様子を表している。選択器回路７１４の選択器出力回路８７０は、もし電池Ａの放電電流が関連する閾値放電電流レベル未満に落ちると、スイッチＳＷ３をオフにする（図１０の列１０１４を参照）。従って、電池Ａは、依然として、閉じたスイッチＳＷ４と、開いたスイッチＳＷ３に並列なダイオードＤ３とを通って、システムに電流を供給することができる。有利なことに、ダイオードＤ３は、電池Ｂに関して逆バイアスであり、電池Ｂから電池Ａへの逆伝導を防ぐ。加えて、もし電池Ａの出力電圧が、その後バイアスダイオードＤ３を駆動する最小出力電圧レベル未満に落ちると、電池Ａは、電流をシステムに供給できず、システムへの供給電流全体が電池Ｂによって供給されるだろう。

本明細書で説明した実施形態は、本発明を利用するものの内のいくつかに過ぎず、本明細書では例を挙げて説明したが、これは限定するものではない。当業者によって容易な他の多くの実施形態が、添付の特許請求の範囲で定義した本発明の趣旨と範囲とから実質的に逸脱することなく可能である。
な用途にも適用できる。

本発明による、電力管理ユニット（ＰＭＵ）からの出力信号に応答して選択を行う選択回路を持つ電源ブロックを伴う電子機器の簡略化した高レベルブロック図である。 直流電源と複数の電池から選択を行うための、本発明による選択回路を持つ図１の電源ブロック部の、より詳細なブロック図である。 直流電源と複数の電池から選択するための信号を、関連するスイッチ駆動器ネットワークと関連するスイッチとを介して提供するように構成された制御器を持つ、本発明による選択回路の一実施形態のブロック図である。 制御器の様々な部品をより詳細に描いた、図３の選択回路のより詳細なブロック図である。 電子機器が直流電源によって電力を与えられる時に、様々な入力信号によって様々なスイッチをオンとオフの状態に駆動する様子を説明する一例としての表である。 電子機器が様々な組み合わせの電池によって電力を与えられる時に、様々な入力信号によって様々なスイッチをオンとオフの状態に駆動する様子を説明する一例としての表である。 関連するスイッチ駆動器ネットワークと関連するスイッチとを介して、直流電源と複数の電池から選択する信号を提供するように構成された制御器を持った、本発明による選択回路の他の実施形態のブロック図である。 制御部の様々な部品をより詳細に図解した、図７の選択回路のより詳細なブロック図である。 電子機器が直流電源によって電力を与えられる時に、図７の選択回路が様々な入力信号によって様々なスイッチをオンとオフの状態に駆動する様子を説明する一例としての表である。 電子機器が電池の様々な組み合わせによって電力を与えられる時に、様々な入力信号によって、図７の選択回路が様々なスイッチをオンとオフに駆動する様子を説明する一例としての表である。 図７の選択回路が、電池の低電圧状態を検出して、電池内部の電流の流れを防ぐ様子を説明する一例としての回路図である。 図７の選択回路が、電池の低電圧状態を検出して、電池内部の電流の流れを防ぐ様子を説明する一例としての回路図である。 図７の選択回路が、電池の低電圧状態を検出して、電池内部の電流の流れを防ぐ様子を説明する一例としての回路図である。

符号の説明

１００…電子機器
１０４…直流電源
１０５…電源
１０６…電源ブロック
１１０…システム
１１４…選択回路
１２０…ＰＭＵ
２０４…直流電源
２０５−１…電源１
２０５−２…電源２
２０５−ｋ…電源ｋ
２０６…電源ブロック
２０７，２０９…電源経路
２１０…システム
２１１…データ経路
２１４…選択回路
２１７…電池切り換えネットワーク
２２０…ＰＭＵ
２２２…充電回路
２２６…電力変換ユニット
２３０…スイッチ
２５０…経路
２５２，２５４…データ経路

Claims (23)

1. 電源システムにおいて、
   第１電池に結合されるように構成された第１経路と、
   第２電池に結合されるように構成された第２経路と、
   前記第１経路に結合され、前記第１電池を放電するために、前記第１電池を負荷に選択的に結合できるように構成された、第１スイッチおよび第２スイッチと、
   前記第２経路に結合され、前記第２電池を放電するために、前記第２電池を負荷に選択的に結合できるように構成された、第３スイッチおよび第４スイッチと、
   もし、前記第１電池からの第１放電電流レベルが第１放電閾値レベルよりも大きく、かつ前記第２電池からの第２放電電流レベルが第２放電閾値レベルよりも大きければ、前記第１電池と前記第２電池を並列に放電することができるように、前記第１スイッチと前記第２スイッチと前記第３スイッチと前記第４スイッチを閉じるように構成された選択器回路と
   を備え、
   前記第１経路と前記第２経路とは、共通ノードに結合されることを特徴とする電源システム。
2. 前記第１放電閾値レベルは、前記第２放電閾値レベルに等しいことを特徴とする請求項１記載の電源システム。
3. 前記第１スイッチと第２スイッチとは、さらに、前記第１電池を充電するために、前記第１電池と直流電源に選択的に結合することができるように構成され、
   前記第３スイッチと第４スイッチとは、さらに、前記第２電池を充電するために、前記第２電池と前記直流電源に選択的に結合することができるように構成され、
   前記選択器回路は、さらに、前記直流電源から前記第１電池への第１充電電流レベルが、第１充電閾値レベルよりも大きく、かつ前記直流電源から前記第２電池への第２充電電流レベルが、第２充電閾値レベルよりも大きければ、前記第１電池と前記第２電池とを並列に充電することができるように、前記第１スイッチと前記第２スイッチと前記第３スイッチと前記第４スイッチを閉じるように構成されることを特徴とする請求項１記載の電源システム。
4. 前記第１充電閾値レベルは、前記第２充電閾値レベルに等しいことを特徴とする請求項３記載の電源システム。
5. さらに、前記第１スイッチと並列な第１ダイオードと、前記第２スイッチと並列な第２ダイオードと、前記第３スイッチと並列な第１ダイオードと、前記第４スイッチと並列な第４ダイオードとを備えることを特徴とする請求項１記載の電源システム。
6. さらに、前記第１スイッチと並列な第１ダイオードと、前記第２スイッチと並列な第２ダイオードと、前記第３スイッチと並列な第１ダイオードと、前記第４スイッチと並列な第４ダイオードとを備えることを特徴とする請求項３記載の電源システム。
7. 前記第１ダイオードは、前記第２電池と逆バイアスにあり、前記選択器回路は、さらに、もし前記第１放電電流レベルが前記第１放電閾値レベルよりも小さければ、前記第１スイッチを開いて前記第２スイッチを閉じるように構成されることを特徴とする請求項５記載の電源システム。
8. 前記第２ダイオードは、前記第１電池と逆バイアスにあり、前記選択器回路は、さらに、もし前記第１充電電流レベルが前記第１充電閾値レベルよりも小さければ、前記第２スイッチを開いて前記第１スイッチを閉じるように構成されることを特徴とする請求項６記載の電源システム。
9. 前記第３ダイオードは、前記第１電池と逆バイアスにあり、前記選択器回路は、さらに、もし前記第２放電電流レベルが前記第２放電閾値レベルよりも小さければ、前記第３スイッチを開いて前記第４スイッチを閉じるように構成されることを特徴とする請求項７記載の電源システム。
10. 前記第４ダイオードは、前記第２電池と逆バイアスにあり、前記選択器回路は、さらに、もし前記第２充電電流レベルが前記第２充電閾値レベルよりも小さければ、前記第４スイッチを開いて前記第３スイッチを閉じるように構成されることを特徴とする請求項８記載の電源システム。
11. 電子機器において、
    第１電池に結合されるように構成された第１経路と、
    第２電池に結合されるように構成された第２経路と、
    前記第１経路に結合され、前記第１電池を放電するために、前記第１電池を前記電子機器のシステムに選択的に結合できるように構成された、第１スイッチおよび第２スイッチと、
    前記第２経路に結合され、前記第２電池を放電するために、前記第２電池を前記システムに選択的に結合できるように構成された、第３スイッチおよび第４スイッチと、
    もし、前記第１電池からの第１放電電流レベルが第１放電閾値レベルよりも大きく、かつ前記第２電池からの第２放電電流レベルが第２放電閾値レベルよりも大きければ、前記第１電池と前記第２電池を並列に放電することができるように、前記第１スイッチと前記第２スイッチと前記第３スイッチと前記第４スイッチを閉じるように構成された選択器回路と
    を備え、
    前記第１経路と前記第２経路とは、共通ノードに結合されることを特徴とする電子機器。
12. 前記第１放電閾値レベルは、前記第２放電閾値レベルに等しいことを特徴とする請求項１１記載の電子機器。
13. 前記第１スイッチと第２スイッチとは、さらに、前記第１電池を充電するために、前記第１電池と直流電源に選択的に結合することができるように構成され、
    前記第３スイッチと第４スイッチとは、さらに、前記第２電池を充電するために、前記第２電池と前記直流電源に選択的に結合することができるように構成され、
    前記選択器回路は、さらに、前記直流電源から前記第１電池への第１充電電流レベルが、第１充電閾値レベルよりも大きく、かつ前記直流電源から前記第２電池への第２充電電流レベルが、第２充電閾値レベルよりも大きければ、前記第１電池と前記第２電池とを並列に充電することができるように、前記第１スイッチと前記第２スイッチと前記第３スイッチと前記第４スイッチを閉じるように構成されることを特徴とする請求項１１記載の電子機器。
14. 前記第１充電閾値レベルは、前記第２充電閾値レベルに等しいことを特徴とする請求項１３記載の電子機器。
15. さらに、前記第１スイッチと並列な第１ダイオードと、前記第２スイッチと並列な第２ダイオードと、前記第３スイッチと並列な第１ダイオードと、前記第４スイッチと並列な第４ダイオードとを備えることを特徴とする請求項１１記載の電子機器。
16. さらに、前記第１スイッチと並列な第１ダイオードと、前記第２スイッチと並列な第２ダイオードと、前記第３スイッチと並列な第１ダイオードと、前記第４スイッチと並列な第４ダイオードとを備えることを特徴とする請求項１３記載の電子機器。
17. 前記第１ダイオードは、前記第２電池と逆バイアスにあり、前記選択器回路は、さらに、もし前記第１放電電流レベルが前記第１放電閾値レベルよりも小さければ、前記第１スイッチを開いて前記第２スイッチを閉じるように構成されることを特徴とする請求項１５記載の電子機器。
18. 前記第２ダイオードは、前記第１電池と逆バイアスにあり、前記選択器回路は、さらに、もし前記第１充電電流レベルが前記第１充電閾値レベルよりも小さければ、前記第２スイッチを開いて前記第１スイッチを閉じるように構成されることを特徴とする請求項１６記載の電子機器。
19. 前記第３ダイオードは、前記第１電池と逆バイアスにあり、前記選択器回路は、さらに、もし前記第２放電電流レベルが前記第２放電閾値レベルよりも小さければ、前記第３スイッチを開いて前記第４スイッチを閉じるように構成されることを特徴とする請求項１７記載の電子機器。
20. 前記第４ダイオードは、前記第２電池と逆バイアスにあり、前記選択器回路は、さらに、もし前記第２充電電流レベルが前記第２充電閾値レベルよりも小さければ、前記第４スイッチを開いて前記第３スイッチを閉じるように構成されることを特徴とする請求項１８記載の電子機器。
21. 並列な電池の安全な動作を補償する方法であって、前記方法は、
    少なくとも第１電池と第２電池を共通ノードへ希望通り並列に結合することを表す、関連する電力管理ユニットからの制御信号を受信する段階と、
    前記第１電池と前記共通ノードとの間で結合される第１経路に沿った第１電流レベルを表す第１電流信号を受信する段階と、
    前記第２電池と前記共通ノードとの間で結合される第２経路に沿った第２電流レベルを表す第２電流信号を受信する段階と、
    前記第１電流信号を第１閾値電流レベルと比較し、前記第２電流信号を第２閾値電流レベルと比較する段階と、
    もし、前記第１電流信号が、前記第１閾値電流レベルよりも大きく、かつ前記第２電流信号が、前記第２閾値電流レベルよりも大きければ、前記第１電池と第２電池を並列に前記共通ノードに結合する段階と
    を備えることを特徴とする方法。
22. さらに、もし、前記第２電流信号が、前記第２閾値電流レベルよりも小さければ、前記第１電池から前記第２電池への放電電流の流れを防ぐ段階を備えることを特徴とする請求項２１記載の方法。
23. さらに、もし、前記第１電流信号が、前記第１閾値電流レベルよりも小さければ、前記第１電池から前記第２電池への放電電流の流れを防ぐ段階を備えることを特徴とする請求項２１記載の方法。
    

Images