JP2539971B2 - バッテリ放電制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数のバッテリから負
荷への放電を制御するバッテリ放電制御方式に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】複数のバッテリなどから電源を供給する
コンピュータシステムにおいて、放電中のバッテリが外
された場合、他のバッテリへの切り換えが間にあわず、
システムダウンする危険がある。そこで、放電中のバッ
テリが何らかの原因によって外されても、他のバッテリ
放電に切り換えてシステムダウンしないようにする必要
がある。

【０００３】例えば図５に示すように、放電スイッチ切
換え制御部２７がバッテリ（１）２１、バッテリ（２）
２１のいずれかの放電スイッチ２２をＯＮにしてダイオ
ードＤを介してＤＣ−ＤＣコンバータによって任意のＤ
Ｃ電圧にしたＤＣ電源をコンピュータシステムに供給す
る。この際、従来、使用するバッテリ（１）２１、バッ
テリ（２）２１の電圧を監視し、現在使用中の例えばバ
ッテリ（１）２１の電圧が所定値以下に低下したときに
バッテリ（１）２１の放電スイッチ２２をＯＦＦにする
と共に他のバッテリ（２）２１の放電スイッチ２２をＯ
Ｎにして切り換えるようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来は、上述した図５
に示すように、例えばバッテリ（１）２１から放電スイ
ッチ２２を介してＤＣ電源を負荷に供給し、当該バッテ
リ（１）２１の電圧を監視して所定値以下になったとき
に放電スイッチ２２をＯＮにしてバッテリ（２）２１か
らＤＣ電源を負荷に供給するように切り換えていたた
め、放電中のバッテリ２１が急に外された場合、負荷へ
のＤＣ電源の保障ができないという問題があった。ま
た、バッテリ２１からＤＣ電源を供給する系統が２系列
以上となった場合、いずれに切り換えるかを判断して行
うことがなかった。

【０００５】本発明は、複数のバッテリのうちのいずれ
かから電源を負荷に供給中にバッテリ電圧が低下したと
きに全ての放電スイッチをＯＮにして全てのバッテリか
ら電源の供給を開始した後、放電可能なバッテリに切り
換え、バッテリの放電中にバッテリが外されても電源の
供給が途絶えることなく確実に他のバッテリに切換え可
能にすることを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】図１を参照して課題を解
決するための手段を説明する。図１において、バッテリ
１は、電源を負荷に供給するものである。

【０００７】放電スイッチ２は、バッテリ１を負荷に接
続／切断するスイッチである。電圧検出部３は、バッテ
リ１の電圧を検出するものである。放電スイッチ切換え
制御部７は、放電スイッチ２を優先順位に従って切り換
えたりなどするものである。

【０００８】

【作用】本発明は、図１に示すように、複数のバッテリ
１のうちの指定された放電スイッチ２をＯＮにしてバッ
テリ１を負荷に接続して放電中に、当該バッテリ１の電
圧検出部３が所定電圧以下と検出したときに、全ての放
電スイッチ２をＯＮにして全てのバッテリ１を負荷に接
続した後、優先順位の高い（あるいは電圧が正常でなか
ったときは次の優先順位の）バッテリ１の電圧検出部３
によってバッテリ１の電圧が正常と検出されたときに当
該バッテリ１の放電スイッチ２のみをＯＮとして他のバ
ッテリ１の放電スイッチ２をＯＦＦにするようにしてい
る。この際、放電スイッチ２の負荷側にバックアップ用
コンデンサ８あるいはバックアップ用バッテリを接続
し、バッテリ１が外されたときなどに負荷への電源の供
給の途絶を防止するようにしている。

【０００９】従って、複数のバッテリ１のうちのいずれ
かから電源を負荷に供給中にバッテリ１の電圧が低下し
たなどのときに全ての放電スイッチ２をＯＮにして全て
のバッテリ１から電源を負荷に供給開始した後、放電可
能なバッテリ１に切り換えることにより、バッテリ１の
放電中にバッテリ１が外されても電源の供給が途絶える
ことなく確実に他のバッテリ１に切換えることが可能と
なる。

【００１０】

【実施例】次に、図１から図４を用いて本発明の実施例
の構成および動作を順次詳細に説明する。

【００１１】図１は、本発明の１実施例構成図を示す。
図１において、バッテリ１は、電源を負荷（ここではＤ
Ｃ−ＤＣコンバータ）に供給するものである。このバッ
テリ１は、バッテリ（１）１、バッテリ（２）１、バッ
テリ（３）１と複数設け、優先順位に従ってＤＣ−ＤＣ
コンバータに電源を供給するものである。

【００１２】放電スイッチ２は、バッテリ（１）１、バ
ッテリ（２）１、バッテリ（３）１毎にそれぞれ図示の
ように設け、ＤＣ−ＤＣコンバータにＤＣ電源を供給し
たり、切断したりするスイッチである。

【００１３】電圧検出部３は、バッテリ（１）１、バッ
テリ（２）１、バッテリ（３）１にそれぞれ設け、正常
な電圧が出力されているか否かを検出、即ちＤＣ−ＤＣ
コンバータにＤＣ電源を供給し得る状態のバッテリか否
かを検出するものである。

【００１４】ＳＷ制御部４は、放電スイッチ２を制御す
るものであって、エラー信号ｍが入力されたときは強制
的に放電スイッチ２をＯＮにしてバッテリ１からのＤＣ
電源をＤＣ−ＤＣコンバータに供給したり、エラー信号
ｍが入力されていないときは放電スイッチ切換え制御部
７からの放電スイッチ信号ｇ、ｈ、ｉに対応して放電ス
イッチ２をＯＮにしたりするものである（図２、図３を
用いて後述する）。

【００１５】放電チェック部５は、放電スイッチ切換え
制御部７からの放電スイッチ信号ｇ、ｈ、ｉに対応し
て、電圧検出部３で正常なバッテリ電圧が検出されて放
電中か否かをチェックするものである。

【００１６】エラー検出部６は、放電チェック部５から
の信号をもとに、バッテリ（１）１、バッテリ（２）
１、バッテリ（３）１のいずれかで異常（バッテリ電圧
が所定値以下に低下した異常）が発生したことを検出
し、エラー信号ｍを送出するものである。

【００１７】放電スイッチ切換え制御部７は、放電スイ
ッチ２を切り換えてバッテリ１を切り換えるものであっ
て、１チップマイコンから構成されるものである。バッ
クアップ用コンデンサ８は、負荷であるＤＣ−ＤＣコン
バータに供給するＤＣ電源が途絶しないようにするもの
である。バックアップ用コンデンサ８は、他にバックア
ップ用バッテリとしてもよい。

【００１８】次に、図１の構成の動作を説明する。 （１） 放電スイッチ切換え制御部７が当初、例えば放
電スイッチ（３）信号ｉをＳＷ制御部４に供給して放電
スイッチ２をＯＮにし、バッテリ（３）１からＤＣ電源
をＤＣ−ＤＣコンバータに供給する。

【００１９】（２） （１）の状態で、バッテリ（３）
１が外され、あるいは電圧が急速に低下した場合、バッ
テリ（３）１の電圧検出部３が信号ｃを放電チェック部
５に入力し、出力であるエラー信号ｌをエラー検出部６
に入力する。エラー検出部６がエラー信号ｍを出力し、
このエラー信号ｍを全てのＳＷ制御部４に入力して強制
的に全ての放電スイッチ２をＯＮにしてバッテリ（１）
１、バッテリ（２）、バッテリ（３）（これはすでに外
され、あるいは電圧低下している）の全てを負荷のＤＣ
−ＤＣコンバータに接続する。実際はダイオートＤによ
って高い電圧のバッテリ１からＤＣ電源をＤＣ−ＤＣコ
ンバータに供給する。

【００２０】（３） 一方、放電スイッチ切換え制御部
（マイコン）７は、電圧検出部３からの信号ａ’、
ｂ’、ｃ’によって、ここではバッテリ（３）１が外さ
れた、あるいは電圧が所定値以下に低下したことを検出
し、他のバッテリ（１）１およびバッテリ（２）１のう
ちの正常な電圧であって、優先順位に高いバッテリとし
て例えばバッテリ（２）１を選び、放電スイッチ（２）
信号ｈをＳＷ制御部４に入力して放電スイッチ２をＯＮ
にし、バッテリ（２）１からのみＤＣ−ＤＣコンバータ
にＤＣ電源を供給するように切り換える。この際、他の
放電スイッチ（１）信号ｇおよび放電スイッチ（１）信
号ｉをＯＦＦにし、放電スイッチ２をＯＦＦにしてバッ
テリ（１）１およびバッテリ（３）１からＤＣ−ＤＣコ
ンバータにＤＣ電源の供給を切断する。

【００２１】以上のように、バッテリ（３）１が外され
たり、電圧が低下したりした場合、強制的に全ての放電
スイッチ２をＯＮにして全てのバッテリ（１）１、バッ
テリ（２）１、バッテリ（３）１からＤＣ電源をＤＣ−
ＤＣコンバータに供給開始した後、放電スイッチ切換え
制御部７が正常なバッテリのうちの優先順位の高いここ
ではバッテリ（２）１の放電スイッチ２のみをＯＮにし
て当該バッテリ（２）１からＤＣ電源をＤＣ−ＤＣコン
バータに供給し、他の放電スイッチ２を全てＯＦＦにす
るようにしている。これにより、いずれかのバッテリ１
が外されたり、電圧が低下したりしたときに、迅速かつ
確実に正常ないずれかのバッテリ１からＤＣ電源をＤＣ
−ＤＣコンバータに供給することが可能となる。バッテ
リ１が外されたときなどにＤＣ電源をＤＣ−ＤＣコンバ
ータに供給することが途絶しないようにバックアップ用
コンデンサ８を設け、これから短時間の間、ＤＣ電源を
ＤＣ−ＤＣコンバータに供給するようにしている。

【００２２】図２は、本発明の要部構成部を示す。これ
は、図１の要部の具体的回路例を示す。図２において、
コンパレータ３１は、バッテリ電圧が所定値以下となっ
たか否かを検出、あるいはバッテリが外されたか否かを
電圧によって検出するものであって、図１の電圧検出部
３に対応するものである。

【００２３】ＡＮＤゲート５１は、コンパレータ３１か
らの出力信号と、マイコン（図１の放電スイッチ切換え
制御部７）からの放電スイッチ信号とを論理積演算する
ものであって、両者がＨのときに出力Ｈを生成するもの
である。このＡＮＤゲート５１は、図１の放電チェック
部５に対応するものである。

【００２４】ＮＯＲゲート６１は、全てのＡＮＤゲート
５１からの信号のＮＯＲ演算を行うものであって、いず
れかがＨとなったときにＨのエラー信号ｍを出力するも
のである。このＮＯＲゲート６１は、図１のエラー検出
部６に対応するものである。

【００２５】ＯＲゲート４１は、マイコン（図１の放電
スイッチ切換え制御部７）からの放電スイッチ信号と、
ＮＯＲゲート６１の出力信号とのＯＲ演算を行うもので
あって、いずれか１つがＬとなったときにＨの信号を出
力して放電スイッチ２を強制的にＯＮにするものであ
る。

【００２６】次に、図３のタイムチャートを用いて図２
の構成の動作を詳細に説明する。ここで、図１で既述し
た例について以下具体的に説明する。また、ａないしｍ
は、図２に記載したａないしｍの信号を表わす。また、
図３の最下段のＡ、Ｂ、Ｃの区間に対応づけて、図２に
示すように、例えばエラー信号ｍは、Ｌ→Ｈ→Ｌという
ように変化する。他の信号ａないしｌも同様である。

【００２７】図３において、は、バッテリ（３）１が
外されたので、バッテリ（３）１のコンパレータ３１の
出力の信号ｃがＬとなる。信号ｃがＬとなったことに対
応して、ＡＮＤゲート５１の出力の信号ｌがＬ、更にＮ
ＯＲゲート６１の出力のエラー信号ｍがＨとなる。この
Ｈのエラー信号ｍを全てのＯＲゲート４１に入力してＨ
の信号ｄ、ｅ、ｆ（ｆは既にＨであった）を出力し、こ
こではバッテリ（１）１の放電スイッチ２をＯＮおよび
バッテリ（２）１の放電スイッチ２をＯＮにする。

【００２８】以上の一連の処理によって、図２でバッテ
リ（３）１が外されたことに対応して、全ての放電スイ
ッチ２が強制的にＯＮとなり、全てのバッテリ（１）
１、バッテリ（２）１、バッテリ（３）１（外されてい
る）からＤＣ電源を負荷であるＤＣ−ＤＣコンバータに
供給するように切り換える。この際、バッテリ（３）１
が外されてから、強制的に全ての放電スイッチ２がＯＮ
となってＤＣ電源がＤＣ−ＤＣコンバータに供給される
までの間、バックアップ用コンデンサ８からＤＣ電源を
供給し、ＤＣ電源の供給の途絶が発生しないようにす
る。

【００２９】次に、図３のは、マイコン（図２の放電
スイッチ切換え制御部７）がバッテリ（３）１が外され
ことを信号ｃがＬになったことによって検出し、他の正
常なバッテリのうちの優先順位の高いここではバッテリ
（２）１を選択して放電スイッチ（２）信号ｈをＨと
し、選択しないバッテリ（１）１の放電スイッチ（１）
信号ｇをＬのままおよびバッテリ（３）１の外された放
電スイッチ（２）信号ｉをＬとする。これにより、信号
ｋがＨとなってＮＯＲゲート６１の出力のエラー信号ｍ
がＬ（ＯＦＦ）となる。このエラー信号ｍがＬとなった
ことに対応して、強制的に全ての放電スイッチ２をＯＮ
にしていた状態から、マイコンからの放電スイッチ
（２）信号ｈのＨのみに対応してバッテリ（２）１の放
電スイッチ２のみがＯＮとなり、当該バッテリ（２）１
からＤＣ電源を負荷であるＤＣ−ＤＣコンバータに供給
する。

【００３０】以上によって、（１）でバッテリ（３）１
が外されて強制的に全ての放電スイッチ２をＯＮにして
全てのバッテリ（１）１、バッテリ（２）１、バッテリ
（３）１（外されている）からＤＣ電源を負荷であるＤ
Ｃ−ＤＣコンバータに供給した状態で、マイコンが、正
常なバッテリが接続されかつ優先順位の高いここではバ
ッテリ（２）１を選択してこれの放電スイッチ２をＯＮ
にし、ＤＣ電源をＤＣ−ＤＣコンバータに供給するよう
にしている。この際、バックアップ用コンデンサ８から
ＤＣ電源をＤＣ−ＤＣコンバータに供給してバッテリ
（３）１が外されたときにＤＣ電源の途絶が発生しない
ようにしている。

【００３１】図３は、図２の構成のタイムチャートを示
す。ここで、信号ａ、ｂ、ｃは図２のコンパレータ３１
の出力の信号を表わし、信号ｄ、ｅ、ｆは図２のＯＲゲ
ート４１の出力の信号を表わし、信号ｇ、ｈ、ｉはマイ
コン（図１の放電スイッチ切換え制御部７）からの放電
スイッチ２のＯＮ／ＯＦＦする信号を表わし、信号ｊ、
ｋ、ｌはＡＮＤゲート５１の出力の信号を表わし、エラ
ー信号ｍは図２のＮＯＲゲート６１の出力の信号を表わ
す。

【００３２】は、バッテリ（３）１が外され、バッテ
リ（３）電圧が所定値以下となった状態に対応して、信
号の変化する様子を矢印で示す（図２の（１）の説明参
照）。

【００３３】は、バッテリ（３）１が外されて信号ｃ
がＬとなったことに対応して、マイコン（図１の放電ス
イッチ切換え制御部７）がバッテリ（３）１から優先順
位の高くかつ正常な電圧のバッテリ（２）１の放電スイ
ッチ２をＯＮにし、他の放電スイッチ２をＯＦＦにする
様子を矢印を用いて示す（図２の（２）の説明参照）。

【００３４】図４は、本発明の動作説明フローチャート
を示す。これは、図１の放電スイッチ切換え制御部７で
あるマイコン（１チップマイコン）による処理を示す。
図４において、Ｓ１は、エラー検出する。これは、図２
の構成で、コンパレータ３１、ＡＮＤゲート５１、ＮＯ
Ｒゲート６１によってエラー信号ｍを検出し、このエラ
ー信号ｍをＯＲゲート４１に入力してその出力で全ての
放電スイッチ２を強制的にＯＮにして全てのバッテリ１
からＤＣ電源を負荷であるＤＣ−ＤＣコンバータに供給
した状態で、このときに発生したエラー（バッテリ
（３）１が外されたこと）をマイコンが検出する。

【００３５】Ｓ２は、優先順位の高いバッテリ有りか判
別する。これは、Ｓ１の状態で、予め設定した優先順位
の高いバッテリ１の電圧が正常で接続されているか否か
を判別する。ＹＥＳの場合には、Ｓ３でバッテリ１の放
電スイッチ２をＯＮにし、Ｓ４で他の放電スイッチ２を
ＯＦＦにし、正常な優先順位の高いバッテリ１に切り換
える。一方、ＮＯの場合には、次の優先順位のバッテリ
について、Ｓ２を繰り返し行う。

【００３６】以上の手順によって、既述したマイコン
（放電スイッチ切換え制御部７）によって、既述した図
３ののバッテリ１の切換え処理を行う。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数のバッテリ１のうちのいずれかから電源を負荷に供
給中にバッテリ１の電圧が低下したとき（あるいはバッ
テリ１が外されたとき）に全ての放電スイッチ２を強制
的にＯＮにして全てのバッテリ１から電源の供給を開始
した後、放電可能なバッテリ１に切り換える構成を採用
しているため、バッテリ１の放電中に当該バッテリ１が
外されても電源の供給が途絶えることなく確実に他のバ
ッテリ１に切換えることができ、電源を供給するコンピ
ュータシステムのシステムダウンを防ぐことができる。
この際、バックアップ用コンデンサ８やバックアップ用
バッテリを負荷側に接続しているため、バッテリ１が外
されて強制的に全ての放電スイッチ２３がＯＮになって
全てのバッテリ１から電源の供給が開始されるまでの
間、このバックアップ用コンデンサ８などから途絶する
ことなくＤＣ電源を負荷に供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例構成図である。

【図２】本発明の要部構成図である。

【図３】本発明の図２の構成のタイムチャートである。

【図４】本発明の動作説明フローチャートである。

【図５】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

１：バッテリ ２：放電スイッチ ３：電圧検出部 ３１：コンパレータ ４：ＳＷ制御部 ４１：ＯＲゲート ５：放電チェック部 ５１：ＡＮＤゲート ６：エラー検出部 ６１：ＮＯＲゲート ７：放電スイッチ切換え制御部 ８：バックアップ用コンデンサ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のバッテリから負荷への放電を制御す
   るバッテリ放電制御方式において、 複数のバッテリ（１）を負荷に接続／切断するそれぞれ
   の放電スイッチ（２）と、 これら複数のバッテリ（１）の電圧を検出する電圧検出
   部（３）とを備え、 上記放電スイッチ（２）をＯＮにしてバッテリ（１）を
   負荷に接続して放電中に、バッテリ（１）の電圧検出部
   （３）が所定電圧以下と検出したときに、全ての上記放
   電スイッチ（２）をＯＮにして全てのバッテリ（１）を
   負荷に接続した後、所定の優先順に上記電圧検出部
   （３）によって電圧を検出して正常電圧が検出されたと
   きに当該バッテリ（１）の放電スイッチ（２）のみをＯ
   Ｎとして他のバッテリ（１）の放電スイッチ（２）をＯ
   ＦＦにするように構成したことを特徴とするバッテリ放
   電制御方式。
2. 【請求項２】 上記放電スイッチ（２）を負荷に接続し
   た側にバックアップ用コンデンサ（８）あるいはバック
   アップ用バッテリを接続し、バッテリ（１）が取り外さ
   れたときなどに負荷への電源の供給の途絶を防止するよ
   うに構成したことを特徴とする請求項第１項記載のバッ
   テリ放電制御方式。