JP3449591B2 - バック・アップ電力提供装置、バッテリ・パック及びコンピュータ・システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子システム用バ
ックアップ電源及びそれに使用するためのバッテリ・パ
ックに関する。詳細には、本発明は、主として、ハイエ
ンド・コンピュータの応用分野で使用される交換式バッ
テリ・パックを備えたバックアップ電源に関する。

【０００２】

【従来の技術】バックアップ電源装置または無停電電源
装置（ＵＰＳともいう）は、電子工業の応用分野で多く
利用されており、交流ライン電力システムや主バッテリ
・システムなどの主電力システムにバックアップ電源を
提供する。そのようなシステムは、特に、メインフレー
ム、ミニコンピュータ、スーパーコンピュータ、ネット
ワーク・サーバなどのハイエンド・コンピュータにおい
て、コンピュータへの基本電力が中断している間のデー
タの損失を防ぐために利用される。たとえば、インター
ナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション
（ＩＢＭ ｃｏｒｐ．）製のＡＳ／４００マイクロコン
ピュータ・システムは、バックアップ電力を提供しかつ
ＡＣ主電源の故障後のＩＰＬ時間を短縮するために利用
される内部バックアップ電源を備える。ＡＳ／４００ミ
ニコンピュータ用の有用な内部バックアップ電源の１つ
の設計は、内蔵型バッテリ充電器、システム・インター
フェース、及びバッテリを含み、それらが、ＡＳ／４０
０システムの格納装置内の単一ケース中に取り付けられ
ている。

【０００３】多くのバックアップ電源は、限られた寿命
しかなく定期的に交換しなければならない１つまたは複
数のバッテリを含んでいる。たとえば、ＡＳ／４００コ
ンピュータ・システムは、鉛蓄電池を使用しており、こ
の電池は、交換が必要になるまで約４年もつことが分か
っている。

【０００４】しかしながら、従来の多くのバックアップ
電源にはバッテリの交換に付随するいくつかの欠点があ
る。たとえば、そのようなシステムに使用されるバッテ
リは、通常、充電器とシステム・インターフェース回路
が一体化されており、それにより、回路がまだ動作可能
な場合でもすべての部品を一緒に交換しなければならな
い。さらに、従来のシステムでは、通常、バッテリを交
換するのにかなりの労力と専門技術を必要とするため、
保守員を呼び出す。さらに、バッテリを交換するため
に、コンピュータ・システムの一部または全体をシャッ
ト・ダウンしなければならないこともあり、その結果、
生産性が若干損なわれる。

【０００５】上記欠点のすべてにより、そのようなシス
テムの所有者及びオペレータの操作コストが高くなり不
便さが増大する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】したがって、所有者ま
たはオペレータが、保守員を呼び出す必要がなく、充電
器やその他のサポート用電子部品を全部交換しなくても
よく、システムをシャット・ダウンする必要なしに使用
済みバッテリを交換できる、保守が容易なバックアップ
電源の必要性が高まった。本発明は、電子システム内に
取り付けられた固定式充電器とドッキングする交換可能
なバッテリ・パックを備える電子システム用バックアッ
プ電源を提供する際の、従来技術に伴う上記その他の問
題に対処するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】バッテリ・パックは、バ
ッテリ・パックの取外しと交換を容易にするブラインド
・ドッキング・コネクタによって結合される。さらに、
バッテリ・パックは、電子システムが動作中に、工具や
特定の専門技術を使用することなく取り外して交換でき
ることが好ましい。さらに、バッテリ・パックは、実質
上密閉され、中に収容されたバッテリへの外部からの接
近が制限されることが好ましい。これにより、バッテリ
を交換するための安全で簡単なシステムが得られる。こ
の結果、多くの場合、バッテリを交換するために外部の
保守員を呼び出す必要がなくなる。

【０００８】本発明の好ましい実施例では、２つのバッ
テリが、バッテリ・パックが占める空間を最小限に抑え
るようにバッテリ・パック内に配置される。バッテリ・
パックは、バッテリが、充電器内で使用される回路カー
ドの低い外形領域に隣接する空間を占めるよう、固定式
充電器と協働的に噛み合うように設計される。第１のバ
ッテリが、第２のバッテリと直角に向き、バッテリ間
に、回路カードの表面から相当の距離突出する傾向があ
る過大な寸法の電子部品を取り付ける回路カードの高い
外形領域を受けるための切欠き部分が残る。

【０００９】したがって、本発明の１態様によれば、電
子システムにおいてバックアップ電力を提供する装置が
提供される。この装置は、電子システム内に取り付けら
れ、電子システムと電気的に結合された充電回路、充電
回路を収容するケース、及び充電回路と電気的に結合さ
れたブラインド・ドッキング・コネクタを含む固定式充
電器と、充電器とドッキングされ、充電器のコネクタと
接続するブラインド・ドッキング・コネクタによって充
電回路に電気的に結合されたバッテリ、及びバッテリを
収容して密閉し、それによりバッテリへの外部からの接
触を実質上制限するケースを含む取外し式バッテリ・パ
ックとを備える。

【００１０】本発明の追加の態様によれば、充電回路が
回路カード上に配置され、ケース内に収容された型式の
固定式充電器とドッキングするための取外し式バッテリ
・パックが提供され、この型式の回路カードは、過大な
寸法の電子部品が取り付けられた第１の部分と、低い外
形を有する第２の部分を有する。このバッテリ・パック
は、第１と第２のバッテリを含み、ケースは、第２のバ
ッテリが第１のバッテリと全体的に直角に延び、第１及
び第２のバッテリが回路カードの第２の部分と全体的に
隣接する容積を占めるようにバッテリを収容する。

【００１１】本発明のさらに他の態様によれば、バック
アップ電源を有するコンピュータ・システムが提供され
る。バックアップ電源は、装置内に取り付けられ、コン
ピュータ・システムと電気的に結合された充電回路、及
び充電回路を収容する電磁シールド・ケースを有する固
定式充電器と、バッテリ・パック上及び充電器上の協働
するブラインド・ドッキング接続によって充電器とドッ
キングされた取外し式バッテリ・パックとを備え、バッ
テリ・パックは、この接続によって充電回路に電気的に
結合された第１及び第２のバッテリと、バッテリを収容
して密閉し、それによりバッテリへの外部からの接近を
実質上制限するケースとを有し、バッテリ・パックが充
電器にドッキングされないときは充電器がコンピュータ
・システムをシールドすることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、図面に移ると、複数の図面
で同じ番号は同じ部分を示す。図１は、本発明の原理に
従った好ましいバックアップ電源１０を示す。電源１０
は、通常、電子システムの格納装置内に取り付けられた
ケース２４を備える固定式充電器２０を有する。システ
ム・コネクタ２２により、充電器が電子システムに電気
的に接続される。

【００１３】取外し式バッテリ・パック５０は、充電器
２０とドッキングしており、ケース５２内に収容された
第１と第２のバッテリ６０、６５を有する。バッテリ・
パック５０のコネクタ７０は、固定式充電器２０のドッ
キング・コネクタ７２と対合して、バッテリ・パックを
充電器に電気接続する。

【００１４】バックアップ電源１０の好ましい応用例
は、インターナショナル・ビジネス・マシーンズ（ＩＢ
Ｍ）・コーポレイション製のＡＳ／４００ミニコンピュ
ータ・システムである。特に、好ましい電源における充
電器及びバッテリ・パックのケースは、従来の一体型バ
ックアップ電源と同じ格納装置にはまるように設計され
る。ＡＳ／４００において、この好ましい電源を使用す
ることにより、電源用に必要な空間が最小限に抑えら
れ、さらに診断機能が提供されて基本処理ネットワーク
がその状況を監視できるようになる。

【００１５】一方、電力損失によるデータの損失が大き
な問題となるメインフレーム、ミニコンピュータ、スー
パー・コンピュータ、ネットワーク・サーバやその他の
コンピュータ・システムなどの多くのハイエンド・コン
ピュータ・システムを含む多くの他の応用分野では、こ
の好ましい電源を利用することによって利益を得ること
ができることを理解されたい。さらに、また、無停電の
電力供給を維持することが望ましいデスク・トップまた
はパーソナル・コンピュータの応用例や、その他の電子
システムでも、この好ましい電源によって利益を得るこ
とができる。

【００１６】図３及び図４に、固定式充電器２０を詳細
に示す。充電器２０は、コンピュータ・システムとバッ
テリ・パックとの間のインターフェースをとり、バッテ
リの充電を維持し、電源の故障が検出されたときにバッ
クアップ電源を提供し、電源の診断を行う。充電器２０
は、複数の小ねじまたは適当な留め具で結合された好ま
しくは３つの金属薄板部材２５、２８及び２９で構成さ
れるケース２４を有する。ケース２４の金属薄板構造
は、バッテリ・パックを取り外したときに、充電器内部
の電子部品ならびにコンピュータ・システム全体の両方
に電磁シールドを提供する。前述のように、ケース２４
は、ＡＳ／４００コンピュータ・システム内にバックア
ップ電源用に設けた格納装置にはまることが好ましい。
また、ケース２４は、たとえば１つまたは複数の小ねじ
によって格納装置内に固定式に取り付けられ、顧客が充
電器を簡単に取り外すことができないようになっている
ことが好ましい。当然ながら、ケース２４を使用する具
体的な用途、ならびに充電器内で使用される電子回路及
びバッテリの構成によっては、この他の設計、材料、及
び組立て方法も利用できることを理解されたい。

【００１７】また、充電器２０は、複数の小ねじによっ
てケース２４内に取り付けられた回路基板３０を有す
る。基板３０は、部材２５の複数のタブ２６で支持さ
れ、ケースと回路基板の間に挿入されたポリプロピレン
・シールド２３によってケース２４と絶縁されシールド
されている。

【００１８】回路基板３０は、電子回路内に過大な寸法
の部品を取り付けるための高い外形領域と、そのような
部品がない低い外形領域をそれぞれ提供するように設計
された第１の部分４１と第２の部分４２に分かれる。

【００１９】第１の部分４１に取り付けられる部品に
は、ヒートシンク、変圧器、コイル、リレー、パワー・
トランジスタ、電圧調整器、大電流配線、ダイオードな
ど、基板の表面から突出する「過大な寸法（オーバーサ
イズ）」の電子部品がある。すべての電源／充電器は、
比較的大きな電流、電力、及びそのような回路に伴う発
熱のために、このような過大な寸法の部品がどうしても
必要になることを理解されたい。たとえば、第１の部分
４１には、ヒート・シンク３１及び複数のコネクタ３２
が配置されている。当然ながら、充電回路に使用される
特定の回路に応じて、この部分に他の「過大な寸法」の
部品を取り付けることもできる。

【００２０】回路基板３０の第２の部分４２は、「過大
な寸法」の部品のない回路基板の低い外形領域を示す。
この領域内に配置された電子部品は、回路基板の表面か
ら最小量しか突出していない。たとえば、多くの集積回
路、キャパシタ、抵抗器、スイッチング・トランジス
タ、ダイオード及び一部の変圧器は、この領域内に取り
付けるのに適した外形特性を有する。回路基板の低い外
形領域の目的は、回路基板に隣接してバッテリ・パック
を収容する空間を提供し、それによりアセンブリ全体に
必要な空間を最小にすることである。

【００２１】回路基板３０の低い外形領域には、約１ｃ
ｍ（約０．４インチ）以下の高さの部品があり、この高
さよりも大きくする必要がある部品は、第１の部分４１
に配置される。しかし、他の応用例では、他の部品高さ
が適していることもある。

【００２２】また、回路基板３０は、充電器をコンピュ
ータ・システムに電気的に結合するシステム・インター
フェース・コネクタ２２、ならびにバッテリ・パックと
電気的に結合するブラインド・ドッキング・コネクタ７
２を有する。ケース２４の部材２８及び２９は、回路基
板をケース内に密閉する。したがって、好ましい実施例
においては、一般に、ケース２４の部材２８及び２９
が、回路基板の第１の部分４１及び第２の部分４２を画
定することを理解されたい。しかし、ケースの外形は、
バッテリ・パックに使用されるバッテリ及びケースの具
体的な大きさや形状などの他の設計要件に基づいて、回
路基板の低い外形領域及び高い外形領域とは異なること
もあることを理解されたい。

【００２３】充電器２０は、本発明に従った様々な構成
をとることができることを理解されたい。たとえば、充
電器回路は、それぞれ高い外形領域または低い外形領域
あるいはその両方を備えた複数の回路基板上に配置する
ことができ、ケースは、特定の応用例に応じて様々な形
状をとることができる。さらにまた、充電器の好ましい
動作を提供する充電器回路（後で詳しく検討する）は、
機能、電力操作などの様々な要件に応じて変わることが
ある。

【００２４】図５及び図６に、取外し式バッテリ・パッ
ク５０を詳細に示す。バッテリ・パック５０は、電源１
０用の、実質的に密閉され簡単にドッキングされる電力
源を提供し、それにより、バッテリ・パックの寿命が切
れた後、比較的不慣れなオペレータでも、そのバッテリ
・パックを迅速かつ安全に取り外して交換することがで
きるようになっている。

【００２５】バッテリ・パック５０は、バッテリ６０、
６５を保持し密閉して外部からの接近を制限するケース
５２を有する。これは、腐蝕性材料、有毒材料、あるい
は他の有害な材料を含むバッテリを使用するときに、バ
ッテリの液漏れから人を保護するのに特に重要である。
バッテリ・パックへの外部からの接近は、後で説明する
単一のドッキング・コネクタ７０によって提供される電
気接続だけであることが好ましい。

【００２６】ケース５２は、小ねじを使って互いに固定
された１対の金属薄板５４、５５を有する。金属薄板構
造は、バッテリを密閉し、バッテリ・パックを取り付け
たとき、バッテリ・パックとコンピュータ・システム全
体の両方に若干の電磁シールドを提供する。しかしなが
ら、バッテリ・パック５０を作成するために、他の金属
やプラスチックを含む他の材料、ならびにプラスチック
射出成型などの他の組立て方法を利用することもできる
ことを理解されたい。

【００２７】ケース５２内には、バッテリ６０、６５が
配置される。バッテリ６０、６５は、たとえば１２ボル
ト／７アンペア時の密閉型鉛蓄電池、とりわけ少なくと
も２分３０秒間、２０ＶＤＣ８００ワットの電力を提供
することができるＹｕａｓａ−Ｅｘｉｄｅ社製の密閉鉛
蓄電池が好ましい。しかし、どのような数または型式の
バッテリでも本発明に従って使用することができる。

【００２８】第１のバッテリ６０は、パックを充電器２
０に差し込み、充電器２０から外す向きとほぼ平行に延
びる縦軸を有する。第２のバッテリ６５は、第１のバッ
テリとほぼ直角に延び、ほぼ「Ｌ」字型を構成する。こ
の結果、ケース５２には、回路基板３０の高い外形領域
を収容するための切欠き５３が形成される。

【００２９】両方のバッテリは、充電器上の回路基板の
低い外形領域の近くに配置され、電源に必要な全体空間
が最小になるように向けられることを理解されたい。具
体的には、両方のバッテリは、バッテリ・パック内の切
欠きが回路基板の高い外形の第１の部分のまわりを取り
囲むようにして、基板の第２の部分に隣接する容積を占
める。また、バッテリは他の向きでもよいが、その代替
の向きでは追加の空間が必要となることがある。バッテ
リのこの好ましい向きは、電源に必要な全体空間が実質
上最小になることが分かっている。

【００３０】バッテリ・パック５０は、パック交換のコ
ストと複雑さを低下させるために、最小数の部品を含む
ことが好ましい。ケース５２内に収められた部品は、バ
ッテリ６０、６５と、コネクタ７０と、前者を接続する
ジャンパ７１、８０、８２、８４だけであることが好ま
しい。

【００３１】充電器２０とバッテリ・パック５０は、図
１、図３、及び図５に最もよく示された１対の協働する
ブラインド・ドッキング・コネクタ７０、７２に結合さ
れる。コネクタ７０、７２は、バッテリ・パック５０と
充電器２０の間の唯一の電気接続を提供する。

【００３２】好ましいコネクタ７０、７２は、そのコネ
クタ上に設けられた少なくともいくつかの接続におい
て、１接続（すなわちピン１本）当たり少なくとも４０
アンペアの電流を扱うことができるブラインド・ドッキ
ング・コネクタである。たとえば、ピン１本当たり５０
アンペアと定められたピンを備えた適切なコネクタが、
米国ペンシルバニア州のＡＭＰ社によって製造されてい
る。バッテリ・パック５０用のコネクタ７０は、Ｎｏ．
２１３４２６−１のハウジングとＮｏ．２１１１６１−
１のソケットを含むことが好ましい。充電器２０用のコ
ネクタ７２は、Ｎｏ．２１３４２７−１のハウジングと
Ｎｏ．２１３５５２−２のピンを含むことが好ましい。

【００３３】これらの好ましいコネクタは、単一のクリ
ンプ式コネクタを使用できるように、ピン１本当たり十
分な電流運搬能力を有する。その代わりに、代替コネク
タの複数のピンを利用して、設計の頑丈さは低下する
が、必要な電流運搬能力を提供することもできる。

【００３４】コネクタ自体は、１５個の個別の電気接続
を提供することができる（そのうちの３つは大電流接
続）。好ましい電源においては、大電流接続のうちの２
つが、バッテリを充電器と接続するために使用される。
さらに、第２の１対の小電流接続は、バッテリ・パック
を外したときに充電器がそれを検出できるようにするた
めのジャンパ７１として働き、バッテリ・パックを充電
器にドッキングしたときに、コネクタ７０の２つの接続
が互いに直接結合されて、コネクタ７２の２つのコネク
タを電気的に接続させる。しかし、ジャンパを構成する
この１対の接続は、ジャンパによって論理機能が提供さ
れる場合は大電流接続でなくてもよい。この代替例では
他の接続を使用することもできることを理解されたい。

【００３５】バッテリ・パック５０のコネクタ７０は、
バッテリ・パックを充電器から外すとき、ならびにバッ
テリ・パックを取り付け取り外す間に、外部から電気接
続部への接近を制限する凹状ソケットを有するメス型コ
ネクタが好ましい。充電器のコネクタ７２は、コネクタ
７０のソケットと接続するのに適したピンを有するオス
型コネクタである。

【００３６】コネクタ７０、７２はまた、バッテリ・パ
ックを充電器にドッキングするときにコネクタの位置合
せを助けることによりブラインド・ドッキング機能を支
援する協働するオス型ガイド部材７５とメス型ガイド部
材７７を有する。オス型部材７５は、バッテリ・パック
のコネクタ７０上に設けることが好ましいが、この代替
例では逆の構成を使用することもできる。

【００３７】オス型ガイド部材７５は、全体的に円錐形
であることが好ましく、メス型部材７７には、これと対
応する円錐形の凹みまたは開口が形成される。これによ
り、バッテリ・パック５０のケース５２と、充電器２０
のケース２４内に形成された内部格納装置２７（図１を
参照）との間の間隔とあいまって、充電器に差し込んだ
バッテリ・パックが、バッテリ・パックを差し込む際に
オペレータによる特別な案内なしに、一般に位置合せさ
れて、コネクタ７０、７２を適切に接続するようにな
る。バッテリ・パックと充電器のドッキングは、充電器
の格納装置中にバッテリを入れて、バッテリ・パックを
適切な場所に押し込むだけでよい。

【００３８】その代わりに、ケースの他の部分に設けら
れた別のガイド部材を含む他のガイド部材及びその設計
を利用して、バッテリ・パックの充電器との位置合せを
容易にすることができることを理解されたい。一般に、
この「ブラインド」ドッキングを可能にするコネクタを
設けて、それによりオペレータがドッキング中にコネク
タを見たりコネクタの位置合せに大きな注意を払ったり
する必要がないようにすることが好ましい。

【００３９】図２に示したように、コネクタ７０、７２
は、差し込み取り外す方向とほぼ垂直な、バッテリ・パ
ックと充電器の隣り合った対向面（それぞれ、部材５７
及び２９）にあることが好ましい。このコネクタの向き
によって、バッテリ・パックを適切な場所に押すだけで
コネクタをつなぐことができる。さらに、バッテリ・パ
ックをドッキングするときにコネクタは格納装置内に実
質上隠れ、バッテリ・パックをドッキングする間外部か
らコネクタへの接近が制限される。しかし、コネクタ用
に他の位置を利用することもできる。

【００４０】図７は、電源１０の充電回路の主な構成要
素を示す。充電回路は、バックアップ電源１０の全体的
な制御を提供し、バッテリ・パック２０内のバッテリの
電荷を維持する基本機能を有する。さらに、充電回路
は、電子回路またはコンピュータ・システム１００の主
電力システムに電力障害が起こったことを検出して電力
を供給する電源機能、バッテリの状況を判定し、バッテ
リ・パックを交換しなければならないときにその指示を
行う診断機能、ならびにそのような情報を主電子回路ま
たはコンピュータ・システムに提供するシステム・イン
ターフェース機能を有する。

【００４１】充電器２０の充電回路は、読取り専用メモ
リ内に記憶されたプログラム・データとランダム・アク
セス・メモリ内に設けられた作業空間とを有するマイク
ロプロセッサ４５によって制御される。両方のメモリ
は、マイクロプロセッサ４５に組み込まれていることが
好ましいが、他の応用例では別個の装置として設けるこ
ともできる。マイクロプロセッサ４５は、バッテリを充
電する電力を供給し電源障害の場合にコンピュータ・シ
ステムに電源を提供するために利用される大電力部品を
含む電源／バッテリ充電器ブロック４８を制御する。

【００４２】電源／バッテリ充電器４８は、絶縁変圧器
を備えたフィードフォワード高周波スイッチング電源で
あることが好ましく、その設計は当技術分野では一般に
理解されている。プロセッサ４５は、ブロック４８か
ら、バッテリ電圧や充電電流などの情報を受け取る。ま
た、プロセッサ４５は、ブロック４８を制御して、充電
器のスイッチを切ったり入れたりすることができる。

【００４３】電源／バッテリ充電器ブロック４８は、充
電器への電力を除去せずに、あるいは電力を低下させる
かコンピュータ・システム全体の状態を変更もせずにバ
ッテリ・パックを取り外して交換できるように、コネク
タ７０と７２の間に「ホット」な接続及び切断を提供す
るインターフェース回路を含むことが好ましい。「ホッ
ト」な接続は、当技術分野で周知のどんな形で提供する
こともできる。

【００４４】バッテリ・パック５０のバッテリ６０及び
６５は、１対のジャンパ８２、８４によって電源／バッ
テリ充電器４８に接続される。さらに、バッテリ６０の
正端子は、ジャンパ８０によってバッテリ６５の負端子
に結合される。さらに、たとえば図５には、ジャンパ８
０、８２、８４がすべて示されている。

【００４５】また、充電器２０は、コネクタ２２によっ
て、コンピュータ・システム１００に結合される。バッ
テリをコンピュータ・システムに結合するコネクタ２２
は、１対の双方向電力線（図７でＶ_INとＧＮＤと名付け
る）を備える。また、プロセッサ４５は、コンピュータ
・システムが電源システム１０にポーリングして充電器
とバッテリ・パックの状況を判定できるように、シリア
ル・インターフェースを介してコンピュータ・システム
１００と通信する。さらに、プロセッサ４５は、バッテ
リ・パックを外したときシステムが充電器を無視し、し
たがってバッテリ・バックアップに関連したエラーが起
こらないように、バッテリ・パックが取り付けられてい
ないときにそのことをコンピュータ・システムに知らせ
ることができる。プロセッサ４５は、上記のジャンパ接
続７１を介してバッテリ・パックが外されたことを検出
する。

【００４６】充電器２０の充電回路を実施するために必
要な様々な部品は、一般に、当業者には容易に理解され
よう。たとえば、１つの適当な充電器の構成、ならびに
充電器を制御するルーチンが、１９９４年８月１７日出
願のスチーブン Ｄ．ケイドル（Steven D. Keidl）の"B
attery Charging Method and Apparatus Using Current
Control" と題する米国特許出願第０８／２９１９９０
号に記載されている。この出願をもし必要であれば参照
されたい。充電器２０を実施する特定の部品及び設計
は、本発明の動作の理解には必要なく、したがって本明
細書ではこれ以上詳しく説明しない。

【００４７】充電器２０内のバッテリ・パック５０の取
り外しと交換は次のように行われる。通常、コンピュー
タ・システム１００は、充電器２０によって、一般にバ
ッテリが電荷を十分に保持できないときにそれを検出す
ることによって、バッテリ・パックを交換する必要があ
ると判定する。次に、充電器２０はコンピュータ・シス
テムに通知し、次いでコンピュータ・システムはバッテ
リ・パックを交換する必要があることをシステムＳＲＣ
を介してオペレータに通知する。

【００４８】次に、オペレータは、コンピュータ・シス
テム内の格納装置に設けられたカバーと電磁シールドを
取り外す。バッテリ・パック上に留められている１対の
ちょうねじ５８を緩め、キー・リング５１を使って古い
バッテリ・パックを引き抜くことによってバッテリ・パ
ックを外す。図６に、ねじ５８とキー・リング５１をよ
り詳細に示す。

【００４９】バッテリ・パックを元の位置に付けるとき
は、新しいバッテリ・パックを充電器内の格納装置に差
し込んでから、バッテリ・パックを適切な場所に押し込
み、その結果、オペレータによる厳密な位置合せなしに
自動ブラインド・ドッキングによってコネクタ７０と７
２の間の接続が構成される。次に、オペレータは、ちょ
うねじ５８を締めて、電磁シールドとカバーを元の位置
に戻す。

【００５０】この好ましいバックアップ電源を利用する
ことによりいくつかの利点が実現される。第１に、オペ
レータが、バッテリ・パックを安全かつ容易に分離工具
なしに交換することができる。ちょうねじなどのすべて
の機械的接続部は、手動で操作される。さらに、自動ド
ッキング機能によって、コネクタを厳密に位置合せしな
くてもバッテリ・パックを簡単に適正な位置に押すこと
ができる。さらに、充電器またはコンピュータ・システ
ムを遮断したり、コンピュータ・システムの通常の動作
を中断したりすることなしに、パックを「ホット」に取
り外して交換することができる。第２に、このパック
は、バッテリの他には最小限の部品だけを有し、それに
よりバッテリ・パックの交換のコスト及び複雑さが最小
になる。第３に、パックは密封されており、バッテリ・
パックのコネクタはブラインド・ドッキング・コネクタ
内に引っ込み、顧客が危険な化学物質や電流などにさら
されるのを最小限に抑える。また、上記の実施形態によ
ってその他の利点も実現することができる。

【００５１】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。

【００５２】（１）電子システムにおいてバックアップ
電力を提供する装置であって、（ａ）電子システム内に
取り付けられ、電子システムと電気的に結合された充電
回路と、充電回路を収容するケースと、充電回路と電気
的に結合されたブラインド・ドッキング・コネクタとを
有する固定式充電器と、（ｂ）充電器とドッキングさ
れ、充電器のコネクタと対合するブラインド・ドッキン
グ・コネクタを介して充電回路と電気的に結合されたバ
ッテリと、バッテリを収容して密閉し、それによりバッ
テリへの外部からの接近を実質上制限するケースとを有
する取外し式バッテリ・パックとを備える装置。 （２）充電回路が、高い外形部分と低い外形部分とを有
する回路カード上に配置され、バッテリが、回路カード
の低い外形部分に全体的に隣接する容積を占めることを
特徴とする、上記（１）に記載の装置。 （３）バッテリ・パックが、第１のバッテリ・パックと
ほぼ直角に延びる第２のバッテリを含み、第１及び第２
のバッテリが共に、回路カードの低い外形部分と全体的
に隣接する容積を占めることを特徴とする、上記（２）
に記載の装置。 （４）バッテリ・パック上及び充電器回路上のコネクタ
が、ブラインド・ドッキングを容易にするオス型とメス
型の協働するガイド部材を有し、充電器及びバッテリ・
パックの隣り合った対向面に配置され、それにより、バ
ッテリ・パックを充電器とドッキングしたときにコネク
タが隠れ、かつバッテリ・パックを充電器とドッキング
するのに工具を必要としないことを特徴とする、上記
（１）に記載の装置。 （５）各コネクタが、少なくとも約４０アンペアの電流
を扱うように定められた、バッテリを充電回路に結合す
るための大電流接続を有することを特徴とする、上記
（１）に記載の装置。 （６）各コネクタがさらに、バッテリ・パックが充電器
にドッキングされたときにそのことを示すジャンパ接続
を有することを特徴とする、上記（５）に記載の装置。 （７）充電回路がさらに、電子システムと通信するシス
テム・インターフェース回路を有し、システム・インタ
ーフェース回路が、バッテリ・パックが充電器にドッキ
ングされていない間はバッテリを充電できないようにす
る手段を含むことを特徴とする、上記（６）に記載の装
置。 （８）充電器が、コネクタ間のホットな接続を提供し、
それにより電子システムの動作中にバッテリ・パックを
接続したり切り離したりすることができることを特徴と
する、上記（５）に記載の装置。 （９）バッテリが、鉛蓄電池を含むことを特徴とする、
上記（１）に記載の装置。 （１０）充電器のケーシングが、バッテリ・パックが充
電器にドッキングされていないときに電子回路をシール
ドするために電磁シールドされていることを特徴とす
る、上記（１）に記載の装置。 （１１）過大な寸法の電子部品を取り付けた第１の部分
と低い外形を有する第２の部分とを有する型式の回路カ
ード上に配置され、ケース内に収容された充電回路を備
えた型式の固定式充電器とドッキングする取外し式バッ
テリ・パックであって、（ａ）第１及び第２のバッテリ
と、（ｂ）第２のバッテリが第１のバッテリと全体的に
直角に延び、第１及び第２のバッテリが回路カードの第
２の部分と全体的に隣接する容積を占めるようにバッテ
リを収容するケースとを含むバッテリ・パック。 （１２）充電器の対応するコネクタとドッキングするた
めのブラインド・ドッキング・コネクタをさらに備え、
バッテリが、バッテリ・パック内で実質上密閉されてお
り、外部からバッテリへの接続が前記コネクタによるも
のだけであることを特徴とする、上記（１１）に記載の
バッテリ・パック。 （１３）バッテリとコネクタがジャンパで直接結合さ
れ、追加の電子部品がバッテリ・パック内に配置されて
いないことを特徴とする、上記（１２）に記載のバッテ
リ・パック。 （１４）コネクタが、少なくとも約４０アンペアの電流
を扱うように定められた大電流接続を有することを特徴
とする、上記（１２）に記載のバッテリ・パック。 （１５）コネクタがさらに、バッテリ・パックが充電器
にドッキングされたときにそのことを示すジャンパ接続
を有することを特徴とする、上記（１４）に記載のバッ
テリ・パック。 （１６）コネクタがメス型コネクタであり、それによ
り、バッテリへの電気接続部がコネクタ内に陥設される
ことを特徴とする、上記（１４）に記載のバッテリ・パ
ック。 （１７）バッテリが、鉛蓄電池を含むことを特徴とす
る、上記（１１）に記載のバッテリ・パック。 （１８）電気的に結合されたバックアップ電源を含むコ
ンピュータ・システムであって、バックアップ電源が、
（ａ）装置内に取り付けられ、コンピュータ・システム
と電気的に結合された充電回路と、充電回路を収容する
電磁シールド・ケースとを含む固定式充電器と、（ｂ）
バッテリ・パック上及び充電器上の協働するブラインド
・ドッキング接続部を介して充電器とドッキングされ、
前記接続部を介して充電回路と電気的に結合された第１
及び第２のバッテリと、バッテリを収容して密閉し、そ
れにより外部からバッテリへの接近を実質上制限するケ
ースとを有する取外し式バッテリ・パックとを備え、バ
ッテリが充電器にドッキングされていないときに、充電
器がコンピュータ・システムをシールドすることを特徴
とするコンピュータ・システム。 （１９）充電回路が、過大な寸法の電子部品を取り付け
た第１の部分と、低い外形を有する第２の部分とを有す
る回路カード上に配置され、第２のバッテリが第１のバ
ッテリとほぼ直角に延び、第１及び第２のバッテリが、
回路カードの第２の部分と全体的に隣接する容積を占め
ることを特徴とする、上記（１８）に記載のコンピュー
タ・システム。 （２０）コンピュータ・システムが、ミニコンピュー
タ、メインフレーム・コンピュータ、スーパーコンピュ
ータ、及びネットワーク・サーバからなるグループから
選択されたコンピュータ・システムであることを特徴と
する、上記（１８）に記載のコンピュータ・システム。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理に従った好ましいバックアップ電
源の部分分解斜視図である。

【図２】一部を切除した図１の電源の側面図である。

【図３】図１の電源の固定式充電器の部分分解斜視図で
ある。

【図４】図３の線３Ｂ−３Ｂに沿ってとらえた固定式充
電器の端立面図である。

【図５】図１の電源のバッテリ・パックの部分分解斜視
図である。

【図６】図５の線４Ｂ−４Ｂに沿ってとらえたバッテリ
・パックの端立面図である。

【図７】図１の電源の基本回路構成要素の機能ブロック
図である。

【符号の説明】

１０ バックアップ電源 ２０ 固定式充電器 ２２ システム・コネクタ ２３ ポリプロピレン・シールド ２４ ケース ２５ 金属薄板部材 ２６ タブ ２７ 内側格納装置 ２８ 金属薄板部材 ２９ 金属薄板部材 ３０ 回路基板 ４１ 第１の部分 ４２ 第２の部分 ５０ 取外し式バッテリ・パック ５２ ケース ６０ 第１のバッテリ ６５ 第２のバッテリ ７０ コネクタ ７２ ドッキング・コネクタ ７５ オス型ガイド部材 ７７ メス型ガイド部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴェルノン・ジェイ・クレーヴ アメリカ合衆国55963 ミネソタ州パイ ン・アイランド シックスティース・ア ベニュー ノース・ウェスト 9324 (72)発明者 ウィラード・ジェイ・オルソン アメリカ合衆国55901 ミネソタ州ロチ ェスターフィフティース・ストリート ノース・ウェスト 1810 (72)発明者 ギャリー・エイ・トムソン アメリカ合衆国55963 ミネソタ州パイ ン・アイランド ノース・イースト エ ルムウッド・ドライブ 29 (56)参考文献 特開 平７−49731（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−184280（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−343232（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−324135（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−274160（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−316639（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−119958（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−88658（ＪＰ，Ｕ) 国際公開93／024878（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02J 9/00 G06F 1/26 G06F 1/28 H01M 10/46 101 H02J 7/00 301

Claims (17)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子システムに対してバックアップ電力を
   提供する装置であって、 （ａ）前記電子システムと電気的に結合される充電回路
   と、前記充電回路を収容するケースと、前記充電回路と
   電気的に結合された第１のブラインド・ドッキング・コ
   ネクタとを有し、前記電子システム内に取り付けられ、
   前記電子システムに対し着脱可能な充電器と、 （ｂ）前記充電器にドッキング自在であって、前記充電
   器の第１のブラインド・ドッキング・コネクタと対合す
   る第２のブラインド・ドッキング・コネクタを有し、該
   第２のブラインド・ドッキング・コネクタを介して前記
   充電回路と電気的に結合されるバッテリと、前記バッテ
   リを収容して密閉し、それにより前記バッテリへの外部
   からの接触を制限するケースと、を有する取外し式バッ
   テリ・パックと、を備え、 前記充電回路が、第１の部分と第２の部分とを有する回
   路カード上に配置され、 前記第２の部分に配置される電子部品は、前記第１の部
   分に配置される電子部品に比し、前記回路カード面から
   の突出量が小さく、 前記バッテリ・パックが、前記回路カードの第２の部分
   に隣接して配置可能な形状であることを特徴とする、装
   置。
2. 【請求項２】前記バッテリ・パックの形状が「Ｌ」字型
   で、前記回路カードの第２の部分に隣接して配置可能な
   形状であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】前記第１及び第２のブラインド・ドッキン
   グ・コネクタは、 前記バッテリ・パックを前記充電器とドッキングしたと
   きに隠れる位置に配置され、ブラインド・ドッキングを
   容易にするオス型とメス型の協働するガイド部材を有
   し、前記充電器及び前記バッテリ・パックの隣り合った
   対向面に配置されていることを特徴とする、請求項１ま
   たは２に記載の装置。
4. 【請求項４】前記第１及び第２の各ブラインド・ドッキ
   ング・コネクタが、少なくとも４０アンペアの電流を扱
   うように定められた、前記バッテリを前記充電回路に結
   合するための大電流接続を有することを特徴とする、請
   求項１乃至３の何れか１つに記載の装置。
5. 【請求項５】前記第１及び第２の各ブラインド・ドッキ
   ング・コネクタは、前記バッテリ・パックが前記充電器
   にドッキングされたときにそのことを示すジャンパ接続
   を有することを特徴とする、請求項１乃至４の何れか１
   つに記載の装置。
6. 【請求項６】電子システムに対してバックアップ電力を
   提供する装置であって、 （ａ）前記電子システムと電気的に結合される充電回路
   と、前記充電回路を収容するケースと、前記充電回路と
   電気的に結合された第１のブラインド・ドッキング・コ
   ネクタとを有し、前記電子システム内に取り付けられ、
   前記電子システムに対し着脱可能な充電器と、 （ｂ）前記充電器にドッキング自在であって、前記充電
   器の第１のブラインド・ドッキング・コネクタと対合す
   る第２のブラインド・ドッキング・コネクタを有し、該
   第２のブラインド・ドッキング・コネクタを介して前記
   充電回路と電気的に結合されるバッテリと、前記バッテ
   リを収容して密閉し、それにより前記バッテリへの外部
   からの接触を制限するケースと、を有する取外し式バッ
   テリ・パックと、を備え、 前記充電回路がさらに、前記電子システムと通信するシ
   ステム・インターフェース回路を有し、該システム・イ
   ンターフェース回路が、前記バッテリ・パックが前記充
   電器にドッキングされていない間は前記バッテリを充電
   できないようにする手段を含むことを特徴とする、装
   置。
7. 【請求項７】前記充電器は、前記電子システムを動作さ
   せた状態で、前記バッテリ・パックを前記第１及び第２
   のブラインド・ドッキング・コネクタで接続したり切り
   離したりすることができる手段を有することを特徴とす
   る、請求項１乃至６の何れか１つに記載の装置。
8. 【請求項８】前記バッテリが、鉛蓄電池を含むことを特
   徴とする、請求項１乃至７の何れか１つに記載の装置。
9. 【請求項９】（ａ）電子部品を取り付けた第１の部分
   と、前記第１の部分に配置される電子部品に比しカード
   面からの突出量が小さい電子部品を取り付けた第２の部
   分と、を有する型式の回路カード上に配置された充電回
   路と、前記充電回路を収容するケースと、を備え、電子
   システム内に取り付けられ、前記電子システムに着脱可
   能な充電器と、 （ｂ）第１及び第２のバッテリと、前記第２のバッテリ
   が前記第１のバッテリと交差して配置され、前記第１及
   び第２のバッテリが前記回路カードの第２の部分と隣接
   して配置可能な形状であり、第１及び第２のバッテリが
   「Ｌ」字型を構成し、それにより、前記回路カードの第
   １の部分に取り付けられた電子部品が「Ｌ」字の切欠き
   に収容されるように前記第１及び第２のバッテリを収容
   するケースと、を備え、前記充電器にドッキング自在な
   バッテリ・パックと、を含む充電器付きバッテリ・パッ
   ク。
10. 【請求項１０】前記充電器は、第１のコネクタを備え、 前記バッテリ・パックは、前記第１のコネクタとドッキ
    ングするための第２のコネクタをさらに備え、 前記第１及び第２のバッテリが、前記ケースによって密
    閉されており、外部から前記第１及び第２のバッテリヘ
    の電気的な接続が前記第２のコネクタによるものだけで
    あることを特徴とする、請求項９に記載の充電器付きバ
    ッテリ・パック。
11. 【請求項１１】前記第１及び第２のバッテリと前記第２
    のコネクタが、ジャンパにより直接電気的に結合される
    ことを特徴とする、請求項１０に記載の充電器付きバッ
    テリ・パック。
12. 【請求項１２】前記第１及び第２のコネクタが、少なく
    とも４０アンペアの電流を扱うように定められた大電流
    接続を有することを特徴とする、請求項１０または請求
    項１１に記載の充電器付きバッテリ・パック。
13. 【請求項１３】前記第１及び第２のコネクタが、前記バ
    ッテリ・パックが前記充電器にドッキングされたときに
    そのことを示すジャンパ接続を有することを特徴とす
    る、請求項９乃至１２の何れか１つに記載の充電器付き
    バッテリ・パック。
14. 【請求項１４】前記第２のコネクタがメス型コネクタで
    あり、それにより、前記第１及び第２のバッテリヘの電
    気接続部が前記第２のコネクタ内に陥設されることを特
    徴とする、請求項９乃至１３の何れか１つに記載の充電
    器付きバッテリ・パック。
15. 【請求項１５】前記第１及び第２のバッテリが、鉛蓄電
    池を含むことを特徴とする、請求項９乃至１４の何れか
    １つに記載の充電器付きバッテリ・パック
16. 【請求項１６】コンピュータ装置と、該コンピュータ装
    置に電気的に結合されたバックアップ電源を含むコンピ
    ュータ・システムであって、前記バックアップ電源が、 （ａ）前記コンピュータ装置内に取り付けられ、前記コ
    ンピュータ装置と電気的に結合された充電回路と、該充
    電回路を収容する電磁シールド・ケースとを含む充電器
    と、 （ｂ）バッテリ・パック上及び前記充電器上の協働する
    ブラインド・ドッキング接続部を介して充電器とドッキ
    ングされ、前記ブラインド・ドッキング接続部を介して
    前記充電回路と電気的に結合される第１及び第２のバッ
    テリと、該第１及び第２のバッテリを収容して密閉し、
    それにより外部から第１及び第２のバッテリヘの接触を
    制限するケースとを有する取外し式バッテリ・パックと
    を備え、 前記充電回路が、電子部品を取り付けた第１の
    部分と、前記第１の部分に配置される電子部品に比しカ
    ード面からの突出量が小さい電子部品を取り付けた第２
    の部分とを有する回路カード上に配置され、 前記第２のバッテリが第１のバッテリと交差して配置さ
    れ、前記バッテリ・パックが前記回路カードの第２の部
    分と隣接して配置可能な形状であることを特徴とする、
    コンピュータ・システム。
17. 【請求項１７】前記コンピュータ・システムが、ミニコ
    ンピュータ、メインフレーム・コンピュータ、スーパー
    コンピュータ、及びネットワーク・サーバからなるグル
    ーブから選択されたコンピュータ・システムであること
    を特徴とする、請求項１６に記載のコンピュータ・シス
    テム。