JP3766500B2

JP3766500B2 - バッテリ・パック及びバッテリ・パックを備えたコンピュータ・システム

Info

Publication number: JP3766500B2
Application number: JP04920697A
Authority: JP
Inventors: ブライアン・シー・フリッツ
Original assignee: Compaq Computer Corp
Current assignee: Compaq Computer Corp
Priority date: 1996-03-04
Filing date: 1997-03-04
Publication date: 2006-04-12
Anticipated expiration: 2017-03-04
Also published as: JPH103329A; EP0794480B1; US5717937A; EP0794480A1; DE69733854T2; DE69733854D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、着脱可能な電力用バッテリ・パックを用いるコンピュータ・システムに関し、更に詳細には、効率的に１つのバッテリ・パックをマスタ・バッテリ・パックとして指定する回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータは、従来の交流電力が入手できない場所でもしばしば必要とされることがあり、通常、再充電可能なバッテリが代替用の電源として用いられる。その例には、ニッケルを基本としたバッテリ、およびリチウム・イオン・バッテリが含まれる。これらのバッテリは、携帯用コンピュータ・システムに数時間の間電力を供給することができる。バッテリ・セルはバッテリ・パック内に内蔵され、通常、バッテリ・セルは直列に配列されている。なお、場合によっては、各バッテリ・パックが２つ以上のセルを並列に含むこともある。通常、バッテリ・パックは、外部充電器において、またはホスト・コンピュータ・システムの電源によって、再充電される。
【０００３】
リチウム・イオン・バッテリの基本的要件の１つに、これらバッテリの充電および放電がある制御下で行われる、ということがある。この要件は主に、不適切に充電または放電が行われると、リチウム・バッテリには爆発する潜在的可能性があるからである。バッテリ・パック製造者は一般に、電池の充電および放電を阻止することができる１対の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を備えさせることによって、安全層（ｌａｙｅｒｏｆｓａｆｅｔｙ）を追加している。
【０００４】
さらに加えて、バッテリ・パックの中にセンサ回路を一体化し、各リチウム・イオン・セルの電圧を監視し、燃料（ｆｕｅｌ）調節を行う場合もある。燃料調節は、有用な電荷がバッテリ内にどれだけ残っているかを判定するプロセスであり、通常クーロン計数（Ｃｏｕｌｏｍｂｃｏｕｎｔｉｎｇ）によって行われる。端子セル電圧は、少なくとも４つの異なるセル状態を示す。１つの状態では、セルは適正に充電されており、コンピュータ・システムに電力を供給可能である。他の１つの状態では、セルは過剰に放電されている。ニッケルを基本とするセルまたはリチウム・イオン・セルが過剰に放電されると、端子セル電圧は過剰放電最小電圧に低下し、セルは再充電が不可能で通常廃棄する必要があることを示している。セルの更に他の状態は、過剰放電最小電圧よりも僅かに高い電圧であって、セルが放電されているが再充電可能であることを示す。セルの第４の状態は、端子電圧が最大電圧を超過するときに生じ、過充電セルを示す。
【０００５】
「インテリジェント」バッテリ・パックとして知られているものにおいては、パック内のセンサ回路が、セル電圧情報をバッテリ・マイクロコントローラに提供する。一方、マイクロコントローラはバッテリ・パックを充電する必要があるか、放電可能か、または破棄する必要があるか、について判定を行う。このタイプのバッテリ・パックは、充電スイッチおよび放電スイッチも含む。これらはマイクロコントローラによって制御され、セルの状態に応じて、バッテリ・パックの充電および放電を許可または禁止する。
【０００６】
再充電可能バッテリは、限られた耐用サイクル時間を有し、かつ放電サイクル時間は通常、日単位ではなく時間単位で測定される。この問題に対処するために、コンピュータ製造者は、携帯用コンピュータ・システムに多数のバッテリ・パックを内蔵し始めている。多数のバッテリ・パックを用いることにより、ユーザはより長い時間、携帯移動する環境に留まることができるようになる。また、多数のバッテリ・パックは、ある量の電源冗長度も提供する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、多数のバッテリ・パックの使用には、設計上の問題が存在する。２つ以上のパックを同時にアクティブ状態（活性状態）とする場合、これらパック間の充電レベルの相違によって、一方のパックから他方に電流が流れる可能性がある。このような「バック充電（ｂａｃｋｃｈａｒｇｉｎｇ）」は、バッテリ・パックに悪影響を及ぼすものである。この問題およびその他の問題を解決するために、いずれの時間においても一方のバッテリ（「マスタ・バッテリ・パック」）のみがシステムに電力を供給することを保証する回路を、ホスト・コンピュータまたはバッテリ・パック自体のいずれかに内蔵しなければならない。このためのバッテリ・パック「調停」回路（ｂａｔｔｅｒｙｐａｃｋａｒｂｉｒａｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）により、不所望の構成要素コストおよびサイズをコンピュータ・システムに付加することになる。コストおよびサイズは双方共、携帯用コンピュータ市場では、特に関心が高い領域である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、端的に言えば、多数のバッテリ・パックを内蔵可能なコンピュータ・システムに電力を供給するマスタ・バッテリ・パックを選択する回路に関する。即ち、双方向マスタ・バッテリ信号を、各実装バッテリ・パックのマイクロコントローラ、およびホスト・システム内に内蔵されている調停回路に供給する。この信号を用いて、システム内のどのバッテリが電力を供給しているのか、即ち、マスタ・バッテリなのかを示す。マスタとして選択されたバッテリ・パックはマスタ・バッテリ信号をアサートし、一方、他の全バッテリは、この信号を監視し、デアサートされるのを待つ。マスタ・バッテリ信号のデアサートは、マスタ・バッテリ・パックが除去されたことを示す。
【０００９】
マスタ・バッテリ信号は、コンピュータ・システム内の各バッテリ・パック間の直列バス・インターフェースと共に動作する。好適実施例では、この直列バスは標準Ｉ²Ｃ−バス仕様に準拠している。実装されている各バッテリ・パックの充電状態およびその他の情報は、各バッテリ・パックのマイクロコントローラから、ホスト・システムに内蔵されているマスタ・バッテリ選択回路に伝達される。以前のバッテリ・パックの場合のように、バッテリ状態（ステータス）情報は、バッテリ・セルおよび各パックのマイクロコントローラに結合されているセンサ回路によって供給される。センサ回路は、不足電圧、過剰電圧、過剰電流、および過剰放電電流状態について、バッテリを監視する。バッテリのマイクロコントローラは、制御論理回路を通じて、充電および放電スイッチの制御端子に結合され、これによって、マイクロコントローラは、バッテリ・パックに充電される電荷またはバッテリ・パックから放電される電荷を制御することができる。
【００１０】
本発明の一実施例では、システム内で他にバッテリ・パックがマスタ・バッテリ・パックとして現在選択されていないときに、バッテリ・パックが新たに実装されると、マスタ・バッテリ信号がデアサートされる。マスタ・バッテリ信号のデアサートにより、内部バッテリ放電スイッチが閉じ、バッテリがコンピュータ・システムに電力を供給できるようになると共に、バッテリ・パックのマイクロコントローラに割り込みが発生する。バッテリ・パックの充電状態および他の基準に基づいて、このバッテリがシステムに電力を現在供給している給元であると判断した場合、直列バス・インターフェースを通じてメッセージを返し、新たに実装されたバッテリ・パックが今では新しいマスタであることを知らせる。次に、このバッテリ・パックはマスタ・バッテリ信号をアサートする。マスタ・バッテリ信号がアサートされると、他のすべてのバッテリ・パック内の放電スイッチが開放される。次に、マスタ・バッテリ・パックはそれ自体の充電スイッチを閉じ、より効率的にコンピュータ・システムに電力を供給できるようにする。
【００１１】
マスタとして選択されているバッテリ・パックがシステムから除去された場合、または供給源電流（ｓｏｕｒｃｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔ）以外の電流を受け始めた場合、マスタ・バッテリ信号はデアサートされる。マスタ・バッテリ信号のデアサートにより、残りのバッテリ・パックはすべて、放電スイッチが閉成されることになる。次に、ホスト・コンピュータは、残りのいずれかのバッテリ・パックのどれがマスタ・バッテリ・ラインの指揮を取るべきかを決定し、選択したパックに、マスタ・バッテリ信号をアサートし、マスタ・バッテリとなるように命令する。マスタ・バッテリ信号および直列インターフェースの使用により、バッテリ・パックの安全用ＦＥＴを調停プロセスの一部とすることができる。したがって、本発明は、マスタ・バッテリ・パックを選択するために必要な回路量の減少、および必要とされるメッセージの受け渡し量の減少を図ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
これより図面を参照する。図１は、ホスト・コンピュータ・システムＣに挿入されたバッテリ・パックＢのブロック図である。ここに開示する実施例では、ホスト・コンピュータＣは、バッテリ・パックＢからの電力を受けることも、これに電力を供給することも可能である。ＶＢＡＴＴ＋およびＶＢＡＴＴ−端子は、それぞれバッテリ・パックＢの正端子および負端子であり、これらを通じて、ホスト・コンピュータ・システムＣに電力を供給し、ホスト・コンピュータ・システムＣから電力を受け取る。図１には１対の実装バッテリ・パックＢ，Ｂ’を示すが、本発明の好適実施例は、同様のまたは同一の回路を内蔵したバッテリ・パックの実装数の拡大にも対応する能力を有している。
【００１３】
まず、バッテリ・パックＢに言及すると、該バッテリ・パックはバッテリ・マイクロコントローラ１００を含んでおり、これによりバッテリ・セル１０２の充電および放電を制御する管理機能を提供する。ＣＨＡＲＧ_ＥＱ信号、ＴＲＩＣＫＬＥ_ＥＱ信号、ＤＩＳＣＨＧ_ＥＮ信号、およびＤＩＳＣＨＧ_ＥＧ信号が、バッテリ・マイクロコントローラ１００によって制御論理回路ブロック１０４に供給される。これらの信号は、切替回路１０６（図５）の様々な要素に制御信号を発生する際に、制御論理回路ブロック１０４（図２に詳細を示す）によって用いられる。即ち、制御論理回路ブロック１０４は、ＣＨＡＲＧＥ信号、ＴＲＩＣＫＬＥ信号、およびＤＩＳＣＨＡＲＧＥ信号を、切替回路１０６に供給する。制御論理回路ブロック１０４および切替回路１０６は、バッテリ・セル１０２への電荷の充電及びバッテリ・セルからの電荷の放電を禁止または許可する回路を構成する。ＣＨＡＲＧＥ信号、ＴＲＩＣＫＬＥ信号、およびＤＩＳＣＨＡＲＧＥ信号は、バッテリ・セル１０２の充電、バッテリ・セル１０２の細流充電（ｔｒｉｃｋｌｅｃｈａｒｇｉｎｇ）、およびバッテリ・セル１０２の放電をそれぞれ制御する。これら３つの制御信号の１つをアサートすることにより、その機能を実行可能にする。他の信号および回路は、明確化のために省略してある。
【００１４】
切替回路１０６は、バッテリ・セル１０２の正端子「＋」に接続されている。好適実施例では、バッテリ・パックＢのバッテリ・セル１０２は、２つの並列なリチウム・イオン・セルからなる４つの直列バンクで構成されているが、他の様々な構成も考えられる。図５に関連して以下で述べるが、切替回路ブロック１０６内の種々のトランジスタが、バッテリ・セル１０２の充電および放電を制御する。
【００１５】
切替回路１０６は、バッテリ・セル１０２が供給する電圧ＶＢＡＴＴ＋、およびバッテリ・パックＢに対して流入および流出する電流を制御するために用いられる。好適実施例では、ＶＢＡＴＴ＋およびＶＢＡＴＴ−接点は双方とも、４アンペアの連続負荷を供給することができる。加えて、充電電圧または充電電流が制御線を通じての有効なハンドシェーキングが行われずに印加されているとバッテリ・パックが判断した場合、これら２つの電力接点は使用が禁止される。また、切替回路１０６は、電圧レギュレータ１２０の未調整電圧入力ＩＮにも接続されている。電圧レギュレータ１２０の出力は、＋５ボルトの供給電圧を供給する。
【００１６】
図１には監視回路１０８も示されており、バッテリ・セル１０２の「＋」端子および「−」端子に接続されている。監視回路は、バッテリ・セル１０２の状態（ステータス）に関する情報をバッテリ・マイクロコントローラ１００に提供する。監視回路１０８によって与えられる機能は、バッテリ・セルの過剰電圧の監視、セルの不足電圧の監視、過剰放電電流の監視、および過剰充電電流の監視を含むが、必ずしもこれらに限定されるものではない。
【００１７】
次に、図１のホスト・コンピュータＣの部分の説明に移る。多機能携帯超入出力チップＭＳＩＯ（ｍｕｌｔｉ−ｆｕｎｃｔｉｏｎｍｏｂｉｌｅｓｕｐｅｒｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔｃｈｉｐ）１１０が好適実施例では含まれている。ＭＳＩＯ１００は、種々の処理および制御機能を備えており、標準Ｉ^２Ｃ−バスおよびマスタ・バッテリ信号ＭＳＴＲ＿ＢＡＴによって、バッテリ・マイクロコントローラ１００と通信を行う。相互集積回路（ＩＣ：ｉｎｔｅｒ−ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔ）バス即ちＩ²Ｃ−バスは、効率的な相互ＩＣ制御のための単純な双方向二線バスである。Ｉ²Ｃ−バスの詳細は、ＰｈｉｌｌｉｐｓＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓが１９９２年１月に発行した”ＴｈｅＩ²Ｃ−ＢｕｓａｎｄＨｏｗｔｏＵｓｅＩｔ（仕様書を含む）”に開示されている。
【００１８】
端的に言えば、Ｉ²Ｃ−バスは、２本の線、即ち、直列クロック線（ＳＣＬ）と直列データ線（ＳＤＡ）とで構成されている。これらの線は各々双方向である。ＳＣＬ線は、Ｉ^２Ｃ−バスを通じて行われるデータ転送のためにクロック信号を供給する。この信号の論理レベルはＶＢＡＴＴ−を基準とする。これは、全実装バッテリ・パックＢに共通である。ＳＤＡ線は、Ｉ²Ｃ−バスを通じて行われるデータ転送のためのデータ線である。この場合も、この信号の論理レベルはＶＢＡＴＴ−を基準とする。第２の実装バッテリ・パックＢ’によって例示されるように、追加バッテリ・パックがあれば、そのバッテリ・マイクロコントローラ１００も、Ｉ²Ｃ−バスを通じてＭＳＩＯ１１０に結合される。典型的に、高電圧スパイクに対する保護のために、値が小さい直列抵抗（図示せず）が各素子の接続部に設けられる。
【００１９】
Ｉ²Ｃ−バスに接続されている各素子が、いずれかの実装バッテリ・パックＢのＭＳＩＯ１１０であるか、あるいはバッテリ・マイクロコントローラ１００であるかは、固有のアドレスによって認識される。ＭＳＩＯ１１０およびバッテリ・コントローラは双方とも、オンチップ・インターフェースを内蔵しており、これによって、Ｉ²Ｃ−バスを通じて互いに直接通信が可能となっている。Ｉ²Ｃ−バスを通じた通信に関するこれ以上の詳細については、図３に関連して以下で説明する。Ｉ²Ｃ−バスをマスタ・バッテリ信号ＭＳＴＲ_ＢＡＴと協同して用いることにより、効率的なバッテリ管理に必要なインターフェース信号の数を減らすことができる。”ＢＡＴＴＥＲＹＰＡＣＫＷＡＫＥＵＰ”と題し、１９９５年１２月１５日に出願された、同時係属中の米国特許出願第０８／５７３，２９６号は、ニッケルを基本としたバッテリ・パックおよびリチウム・イオン・バッテリ・パック、ならびに直列バスを通じた通信の様々な態様を示している。この出願は、この言及により本願にも含まれているものとする。
【００２０】
ホスト・コンピュータＣに抵抗１１６も含まれており、アナログ信号であるＰＡＣＫ_ＩＤ信号の発生を助ける。ＰＡＣＫ_ＩＤ信号は、コンピュータ・システムＣ内のいずれかの実装バッテリ・パックの物理的位置を定義するために用いられる。コンピュータ・システムＣ内の各バッテリ・スロットは、この信号を、多少オーム値が異なる抵抗１１６に結合する（明確にするために、このような抵抗は１つのみを図示する）バッテリ・パックＢをホスト・コンピュータＣに実装すると、抵抗１１６の一端は接地基準とされ、他端は抵抗１１８を介してバッテリ・マイクロコントローラ１００に結合される。抵抗１１６、１１８は分圧器を形成し、共通ノードに現れる信号（ＰＡＣＫ_ＩＤ信号）は、２つの抵抗の値によって変化する。抵抗１１６の値が異なるので、ＰＡＣＫ_ＩＤ信号の電圧レベルは各実装バッテリ・パック毎に異なる。各電圧レベルは、コンピュータ・システムＣ内の固有のスロット位置を表わすことになる。
【００２１】
ＰＡＣＫ_ＩＤ信号は監視回路１０８に供給される。ここに開示する実施例では、バッテリ・マイクロコントローラ１００は、監視回路１０８からのＰＡＣＫ_ＩＤ信号の電圧レベルがデジタル表現であることを必要とする。次いで、バッテリ・マイクロコントローラ１００は、抵抗１１６の値を検出し、バッテリ・パックのシステム内における物理的位置およびアドレスを判別することができる。ＰＡＣＫ_ＩＤ信号は、バッテリ・マイクロコントローラ１００への「遷移発生時割り込み」入力に直接結合されている。バッテリ・パックＢが実装される前は、ＰＡＣＫ_ＩＤ信号は大きな抵抗値の抵抗１１８によって、正の供給電圧にプルアップされている。バッテリ・パックＢを最初にコンピュータ・システムＣに実装するときには、ＰＡＣＫ_ＩＤ信号の変化によって、バッテリ・パックＢを「起動（ｗａｋｅｕｐ）」し、Ｉ²Ｃ−バスを通じてコンピュータ・システムＣに注意信号（ａｔｔｅｎｔｉｏｎｓｉｇｎａｌ）が送られる。注意信号については、以下でより詳しく説明するが、新たに実装されたバッテリ・パックＢをホスト・コンピュータＣに報知する。
【００２２】
先に示唆したように、好適実施例では、ＰＡＣＫ_ＩＤ信号には別の有効な使用法がある。例えば、この信号は、安全回路の一部として使用し、バッテリ・パックがコンピュータ・システムに実装されていない場合に、バッテリ・パックＢの端子を電子的に使用禁止とすることができる。即ち、バッテリ・パックＢが実装されていない場合のように、ＰＡＣＫ_ＩＤ信号が正の供給電圧に引き上げられている限り、バッテリ・パックの放電および充電ＦＥＴはオフのまま留まるように構成されている。バッテリ・パックＢの偶発的な充電および放電は、これによって回避することができる。
【００２３】
本明細書において特に興味深いのは、双方向マスタ・バッテリ信号ＭＳＴＲ＿ＢＡＴが、バッテリ・マイクロコントローラ１００、制御論理回路ブロック１０４、およびＭＳＩＯ１１０間で伝達されることである。好適実施例では、他のすべての実装バッテリ・パックＢ’（明確化のために１つのみを示す）も、マスタ・バッテリ信号ＭＳＴＲ_ＢＡＴを受けて駆動する。この信号は、バッテリ・パックＢが実装されている場合、どれがホスト・コンピュータＣに電力を供給しているのか、またはホスト・コンピュータＣによって充電されているのかを示すために用いられる。マスタ・バッテリ・パックの選択は、実装バッテリ・パックの充電状態、スロットの順序、またはその他の様々な基準に基づいて行うことができる。マスタ・バッテリとして選択されたバッテリ・パックは、マスタ・バッテリ信号ＭＳＴＲ_ＢＡＴをアサートし、一方他のすべての実装バッテリおよびＭＳＩＯ１１０は、その信号を監視しデアサートされるのを待つ。マスタ・バッテリ信号ＭＳＴＲ_ＢＡＴがロー（低レベル）に変化することは、現マスタ・バッテリ・パックが除去されたか、あるいはもはや電力を供給できないことを意味する。
【００２４】
バッテリ・パックがホスト・コンピュータＣに実装されていない場合、プルダウン抵抗１１２がマスタ・バッテリ信号ＭＳＴＲ_ＢＡＴを論理ロー・レベルに引き下げる。同様に、マスタ・バッテリ・パックとして動作中のバッテリ・パックＢがホスト・コンピュータＣから除去されたとき、抵抗１１２はマスタ・バッテリ信号ＭＳＴＲ_ＢＡＴをローに引き下げる。ロー・レベルへの変化により、他のすべての実装バッテリ・パックの放電ＦＥＴがオンとなる。マスタ・バッテリ信号ＭＳＴＲ_ＢＡＴの動作については、以降の図面に関連して更にその詳細について十分に論ずることにする。
【００２５】
また、マスタ・バッテリ信号ＭＳＴＲ_ＢＡＴは、コンピュータ・システムＣがＡＣ線電力の存在を示すためにも使用可能である。ＡＣ電力が入手可能な場合、電源（図示せず）はＡＣ検出信号ＡＣ_ＤＥＴＥＣＴをアサートする。この信号は、ダイオード１１４によって、マスタ・バッテリ信号ＭＳＴＲ_ＢＡＴとのダイオードＯＲ論理が取られる。したがって、信号ＡＣ_ＤＥＴＥＣＴがハイ（高レベル）の場合、マスタ・バッテリ信号ＭＳＴＲ_ＢＡＴもハイとなる。ＡＣ電力を検出する他の方法も考えられる。例えば、比較回路を用いて、供給電圧がある所定レベルより高い場合を検出することも可能である。本実施例では、所定電圧レベルの設定は、バッテリ・パックＢが供給可能な電圧よりも高くすることが理想的である。電源電圧がこの所定レベルより上昇したとき、ＡＣ検出信号ＡＣ_ＤＥＴＥＣＴがアサートされる。この形式の検出回路を用いる場合、調停プロセスの変更が必要となる。例えば、バッテリ・パックＢを充電しているとき、ＡＣアダプタの電圧は、バッテリ・パックＢを充電している電圧に引き下げられるので、マスタ・バッテリ信号ＭＡＳＴＲ_ＢＡＴを論理ハイ・レベルに駆動しなければならない。すると、これによって、ＡＣ電力が入手可能であるにも拘わらず、ＡＣ検出信号ＡＣ_ＤＥＴＥＣＴがデアサートされる。このような問題を解決するために、バッテリ・パックＢは電力方向の変化を監視する。充電サイクル中に、電流がバッテリ・パックに流入するのではなくバッテリ・パックから流出し始めた場合、バッテリ・マイクロコントローラ１００は、ＡＣ電力がもはやないことを認識することができる。次に、バッテリ・マイクロコントローラ１００はその充電ＦＥＴをオフとし、マスタ・バッテリ信号ＭＳＴＲ_ＢＡＴをデアサートして、新たな調停を強制的に行う。
【００２６】
ここに開示する実施例のＡＣ電力の検出のための検出方法においては、一旦バッテリ・パックＢにコンピュータ・システムＣを充電する許可が付与されると、ＡＣ電力の存在をもはや判定することができない。したがって、充電の間のＡＣ電力検出に対する責任は、現在充電されつつあるバッテリ・パックＢにかかわってくる。一旦充電する許可が付与されたなら、バッテリ・パックＢはマスタ・バッテリ信号ＭＳＴＲ_ＢＡＴをハイに駆動し、充電期間の間、電流がバッテリに流入することが検出されている限り、この状態を維持しなければならない。いずれの充電期間においても、電流のバッテリ・パックＢへの流入が検出されない場合、バッテリ・マイクロコントローラ１００は、マスタ・バッテリ信号ＭＳＴＲ_ＢＡＴのアサートを中止し、異常充電終了信号によって充電を終了し、Ｉ²Ｃ−バスを通じてコンピュータ・システムＣに注意信号ＡＴＴＮを発生する。加えて、マスタ・バッテリに指定されている間に、バッテリ・パックＢが、コンピュータ・システムＣへの供給電流以外の電流を受けていることを検出した場合、マスタ・バッテリの状態であることを放棄する。
【００２７】
次に、図２には、図１の制御論理回路１０４の詳細が示されている。この回路は、切替回路１０６（図５）の電力ＦＥＴ（以後、単に「トランジスタ」と呼ぶ）を制御するために用いられる。既に述べたように、ＣＨＲＧ_ＥＧ、ＴＲＩＣＫＬＥ_ＥＱ、ＤＩＳＣＨＧ_ＥＮ、およびＤＩＳＣＨＲＧ_ＥＱ信号は、バッテリ・コントローラ１００によって供給される。ＣＨＡＲＧＥ制御信号は、二入力ＡＮＤゲート２００の出力によって供給される。二入力ＡＮＤゲート２００の入力は、マスタ・バッテリ信号ＭＳＴＲ_ＢＡＴおよびＣＨＲＧ_ＥＱ信号である。後者の入力には、プルダウン抵抗２０２が備えられ、ＣＨＲＧ_ＥＱ信号が駆動されていないとき、充電信号ＣＨＡＲＧＥをデアサートするように機能する。したがって、ＣＨＡＲＧＥ信号をアサートするためには、ＣＨＲＧ_ＥＱおよびＭＳＴＲ_ＢＡＴ信号を双方ともアサートしなければならない。
【００２８】
制御信号ＴＲＩＣＫＬＥは、別の二入力ＡＮＤゲート２０４の出力から発生される。このＡＮＤゲート２０４の入力は、マスタ・バッテリ信号ＭＳＴＲ_ＢＡＴおよびＴＲＩＣＫＬＥ_ＥＱ信号によって駆動される。プルダウン抵抗２０６が、マスタ・バッテリ信号ＭＳＴＲ_ＢＡＴと接地との間に接続されており、駆動されていない場合、その信号を接地にプルダウンする。同様に、ＴＲＩＣＫＬＥ_ＥＱ信号と接地との間にプルダウン抵抗２０８が接続されている。したがって、ＴＲＩＣＫＬＥ_ＥＱおよびＭＳＴＲ_ＢＡＴ信号がアサートされると、これによってＴＲＩＣＫＬＥ信号がアサートされる。
【００２９】
ＤＩＳＣＨＡＲＧＥ信号は、二入力ＯＲゲート２２０の出力によって駆動される。このＯＲゲート２２０への入力には、ＤＩＳＣＨＧ_ＥＱ信号が供給される。この信号は、プルダウン抵抗２１８を介して接地にも接続されている。ＯＲゲート２２０の第２入力は、二入力ＡＮＤゲート２１０の出力によって駆動される。このＡＮＤゲートへの入力は、ＤＩＳＣＨＧ_ＥＮ信号と、インバータ２１２の出力とを含む。インバータ２１２の入力はマスタ・バッテリ信号ＭＳＴＲ_ＢＡＴである。プルダウン抵抗２１４は、ＤＩＳＣＨＧ_ＥＮ信号が駆動されていないとき、これを接地に引き下げる。ＤＩＳＣＨＡＲＧＥ信号は、ＤＩＳＣＨＧ_ＥＱ信号がアサートされたとき、またはＭＳＴＲ_ＢＡＴ信号がデアサートされている間にＤＩＳＣＨＧ_ＥＮ信号がアサートされたときにのみ、アサートされる。
【００３０】
ＤＩＳＣＨＧ_ＥＮ信号は、監視回路１０８およびバッテリ・マイクロコントローラ１００によって判定される、バッテリ・セル１０２の状態を示すものである。ＤＩＳＣＨＧ_ＥＮは、バッテリ・パックＢがコンピュータ・システムＣに十分に電力を供給可能であるときに、バッテリ・マイクロコントローラ１００によってアサートされる。ＤＩＳＣＨＧ_ＥＮ信号を用いることによって、マスタ・バッテリ信号ＭＳＴＲ_ＢＡＴが解放され抵抗１１２（図１）によって引き下げられたときに、図２の回路がＤＩＳＣＨＡＲＧＥ信号をアサートし、放電トランジスタ３００（図５）をオンにすることができる。一旦新たなマスタ・バッテリを選択し、ＭＳＴＲ_ＢＡＴを再度アサートしたなら、バッテリ・マイクロコントローラ１００はＤＩＳＣＨＧ_ＥＱ信号をアサートし、放電トランジスタを導通状態に留まらせることができる。
【００３１】
バッテリ・マイクロコントローラ１００によって設定されるＤＩＳＣＨＧ_ＥＱ、ＣＨＲＧ_ＥＱ、およびＴＲＩＣＫＬＥ_ＥＱ信号の論理レベルは、以下の式によって決定される。
充電／放電式

ＭＡＳＴＥＲ信号はバッテリ・マイクロコントローラ１００内部の信号であり、それが新たなマスタ・バッテリ・パックとして選択されたことを表す指示を、バッテリ・マイクロコントローラ１００がコンピュータ・システムＣから受けたときに、アサートされる。ＦＡＳＴ_ＣＨＧおよびＳＬＯＷ_ＣＨＧ信号もバッテリ・コントローラ１００内部の信号であり、電流がバッテリ・パックＢに供給されている間、充電速度を調節可能にするものである。具体的には、これらの信号は、図５の充電トランジスタ３０２および細流トランジスタ３１８をオンにするために用いられる。
【００３２】
図２の様々な信号間の相互動作の一例を図３に示す。即ち、図３は、現在マスタ・バッテリ・パックを有さないホスト・コンピュータＣに、バッテリ・パックＢを挿入したことを受けて発生する信号変化を表わした図である。新たに実装されたバッテリ・パックＢは、クロックＳＣＬ線およびデータＳＤＡ線が、ホスト・コンピュータＣ内のプルアップ抵抗（図示せず）によってハイに駆動されたことを知る。また、図２の論理回路は、バッテリ・パックＢのＤＩＳＣＨＡＲＧＥ信号もアサートさせ、これによって放電トランジスタ３００をオンにする。バッテリ・マイクロコントローラ１００が、Ｉ²Ｃ−バスがアイドリング状態にあることを確認するためには、クロックＳＣＬ線が少なくとも１．０ミリ秒（ｍｓ）の間ハイのままとなっているか、あるいはデータＳＤＡ線が少なくとも９．０ｍｓの間ハイのままになっていなければならない。次に、バッテリ・マイクロコントローラ１００は、１．０〜３．０ｍｓの間、ＳＤＡ線をローに引き下げ、バッテリ・パックの１つに注意が必要であることを、コンピュータ・システムＣに知らせる。これは、バッテリ・パックＢがＩ²Ｃ−バスとして作用するときのみである。次に、コンピュータ・システムＣは、１度に１つずつバッテリ・パックをポールし、各バッテリ・パックＢに通信する機会を与える。
【００３３】
新たに実装したバッテリ・パックＢをマスタ・バッテリ・パックとして指定する場合、コンピュータ・システムＣはそのバッテリ・マイクロコントローラ１００に、ＤＩＳＣＨＧ_ＥＱをアサートするように命令する。上述のように、マスタ・バッテリ・パックの選択は、スロットの順序または最も大きな放電能力等のような多数の要因に基づいて行うことができる。ＤＩＳＣＨＧ_ＥＱ信号がアサートされた後直ちに、バッテリ・マイクロコントローラ１００によってＭＳＴＲ_ＢＡＴ信号もアサートされる。ここに開示する実施例では、ＤＩＳＣＨＡＲＧＥ信号がアサート状態に留まることを保証するためには、まずＤＩＳＣＨＧ_ＥＱ信号をアサートすることが必要である（即ち、ＭＳＴＲ_ＢＡＴをアサートすることにより、ＡＮＤゲート２１０の出力を論理ロー・レベルに戻す）。ＭＳＴＲ_ＢＡＴ信号をアサートすることによって、他のすべての実装バッテリ・パックの放電トランジスタをオフにする。この発生の後十分な時間が経過した時点で、新たなマスタ・バッテリ・パックＢのバッテリ・マイクロコントローラ１００はそのＣＨＲＧ_ＥＱ信号をアサートし、ＣＨＡＲＧＥ信号をアサートする。すると、充電トランジスタ３０２がオンとなる。以下でより詳細に論ずるが、充電トランジスタをオンにすることにより、マスタ・バッテリ・パックはより効率的な電力供給が可能となる。
【００３４】
次に図４を参照する。タイミング図は、マスタ・バッテリ・パックＡから第２のマスタ・バッテリ・パックＢへの移行の間の制御信号の変化を示す。ＤＩＳＣＨＧ_ＥＮ信号のアサートによって示されているように、コンピュータ・システムＣに電力を供給可能な、新たに実装されたバッテリ・パックＢは、最初にＩ²Ｃ−バスを通じて注意信号をコンピュータ・システムＣに送出する。図３の例とは異なり、ＭＳＴＲ_ＢＡＴ信号は別のバッテリ・パックＡによってハイに駆動されているので、バッテリ・パックＢのＤＩＳＣＨＡＲＧＥ信号はこの時点ではアサートされない。
【００３５】
注意信号は、コンピュータ・システムＣに、すべての実装バッテリ・パックをポールさせる。しかしながら、実装バッテリ・パックの以前のポーリングから集めた信号をコンピュータ・システムＣに記憶することも可能であり、新たに実装したバッテリ・パック以外の全バッテリ・パックをポールする必要性を軽減することも考えられる。図４の例では、バッテリ・パックＢは、ポーリングの結果、マスタ・バッテリ・パックとして選択されていない。
【００３６】
その後のある時点において、バッテリ・パックＡはコンピュータ・システムＣから除去されるか、または適切な電力を供給できなくなると、その結果、ＭＳＴＲ_ＢＡＴ信号の制御を放棄し、ＭＳＴＲ_ＢＡＴ信号は、図１の抵抗１１２によってローに引き下げられる。次に、バッテリ・パックＢによって注意信号がコンピュータ・システムＣに送出され、コンピュータ・システムＣに再度すべての実装バッテリ・パックをポールさせて、新たなマスタ・バッテリ・パックを選択する。図４によれば、バッテリ・パックＢが次に新マスタとして選択され、ＭＳＴＲ_ＢＡＴ信号をアサートすることによって、すべての実装バッテリ・パックの放電ＦＥＴをオフにする。バッテリ・パックＢのＤＩＳＣＨＧ_ＥＱおよびＣＨＲＧ_ＥＱ信号は、以前の図における場合と同様に機能する。
【００３７】
切替回路１０６の詳細が図５に示されている。この図５には、放電トランジスタ３００、充電トランジスタ３０２、および細流トランジスタ３１８が示されている。好適実施例では、これらは、非常に低いオン抵抗および非常に低いゲート駆動電圧を有する、Ｐ-チャネル金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）である。これらのトランジスタは、バッテリ・パックＢの充電および放電を制御する。バッテリ・セル１０２に対する保護を行うことに加えて、電力トランジスタは一種の「分散選択スイッチ（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｓｅｌｅｃｔｏｒｓｗｉｔｃｈ）」として概念化することができる。
【００３８】
まず、充電トランジスタ３０２について言及すると、このトランジスタのソースは、バッテリ・セル１０２の正供給端子「＋」に接続されている。充電トランジスタ３０２のゲートは、Ｎ-チャネル・トランジスタ３１０のドレインに接続されている。このトランジスタ３１０のゲートは、図２のＣＨＡＲＧＥ信号によって駆動され、そのソースは接地に接続されている。大きな抵抗値の抵抗３１２も、トランジスタ３１０と接地との間に接続されている。この抵抗は、ＣＨＡＲＧＥ信号が駆動されていない場合、トランジスタ３１０のゲートを導通状態にしないことを保証するためのものである。
【００３９】
充電トランジスタ３０２のソースおよびゲート間に、コンデンサ３１４が接続されている。ＣＨＡＲＧＥ信号のアサートに続いて、このコンデンサ３１４は、充電トランジスタ３０２のゲートがトランジスタ３１０によってローに引き下げられている場合、このトランジスタ３０２をオンにするために必要な時間を延長させることによって、供給電圧のリップルおよび望ましくない電磁干渉の可能性を低減させる。充電トランジスタ３０２のゲートとそのドレインとの間には抵抗３１６が接続されている。抵抗３１６を含ませることによって、トランジスタ３１０が導通していないときに、充電トランジスタのゲートが中間電圧レベルでフローティング状態となるのを防止する。言い換えれば、抵抗３１６は、充電トランジスタ３０２が偶発的にオンになるのを防止する。
【００４０】
細流トランジスタ３１８に対する支持回路（ｓｕｐｐｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）は、充電トランジスタ３０２の支持回路と同様に構成されている。抵抗３３２を介して、細流トランジスタ３１８のソースをバッテリ・セル１０２の正端子「＋」を接続する。細流トランジスタ３１８のゲートは、Ｎ−チャネル・トランジスタ３２４のドレインに接続され、そのゲートは図２のＴＲＩＣＫＬＥ信号によって駆動され、更にそのソースは接地に接続されている。プルダウン抵抗３２６が、トランジスタ３２４のゲートを接地に接続し、ＴＲＩＣＫＬＥ信号が駆動されていないときに、ゲートがフローティング状態となるのを防止する。第２の抵抗３２８が、トランジスタ３１８のゲートとそのドレインとの間に接続され、トランジスタ３２４がオフ状態のときに、トランジスタ３１８がオンになるのを防止する。
【００４１】
トランジスタ３０２、３１８のドレインは、放電トランジスタ３００のソースに接続されている。この放電トランジスタ３００のゲートは、Ｎ-チャネル・トランジスタ３０４のドレインに接続されている。トランジスタ３０４のゲートは図２のＤＩＳＣＨＡＲＧＥ信号によって駆動され、そのソースは接地に接続されている。加えて、プルダウン抵抗３０６が、トランジスタ３０４のゲートと接地との間に接続され、ＤＩＳＣＨＡＲＧＥ信号が駆動されていないときに、ゲートがフローティング状態となるのを防止する。大きな抵抗値の抵抗３０８が、放電トランジスタ３００のゲートをそのソースに接続し、トランジスタ３０４がオフのときにトランジスタ３００をオフにする。
【００４２】
放電トランジスタ３００のドレインは、バッテリ・パックＢのＶＢＡＴＴ＋に現れる電圧を供給する。ダイオード３３６のアノードはＶＢＡＴＴ＋に接続され、一方そのカソードは電圧レギュレータ１２０の入力ＩＮに接続されている。この線形電圧レギュレータ１２０は、その出力に＋５Ｖの調整済み供給電圧を発生する。供給電圧は、バッテリ・コントローラ１００に給電するために用いられる。電圧レギュレータ１２０の入力と接地との間に接続されたコンデンサ３３８は、未調整電圧入力を安定化させる機能を果たす。第２コンデンサ３４０が、＋５Ｖ出力を接地に接続すると共に、調整済み出力電圧を安定化するように機能する。
【００４３】
バッテリ・パックＢのコンピュータ・システムＣへの電力供給を可能にするためには、図１および図２の回路によってＤＩＳＣＨＡＲＧＥ信号をアサートする。この信号がアサートされると、トランジスタ３０４がオンとなり、その結果、放電トランジスタ３００のゲートを接地に短絡することになる。これによって、十分なゲート／ソース間電圧が発生し、放電トランジスタ３００をオンにする。放電トランジスタ３００がオンの間、充電トランジスタ３０２および細流トランジスタ３１８は非導通状態である場合には、電荷は、バッテリ・セル１０２からトランジスタ３０２の寄生ダイオード３０２ａを通過し、更に放電トランジスタ３００を通過して、ＶＢＡＴＴ＋端子まで流れることができる。マスタ・バッテリ信号ＭＳＴＲ_ＢＡＴが論理ロー・レベルにあるとき、通常、放電トランジスタ３００はオンとなっており、充電トランジスタ３０２は通常オフとなっている。この状態は、図に関連して更に詳しく示すことにする。
【００４４】
図３に示すように、他のすべてのバッテリ・パックの放電トランジスタを非活性状態にするのに十分な時間を与えた後、新たなマスタ・バッテリ・パックＢはそのＣＨＡＲＧＥ信号をアサートする。ＣＨＡＲＧＥ信号はトランジスタ３１０をオンにし、これによって充電トランジスタ３０２のゲートを接地に引き下げる。しかしながら、充電トランジスタ３０２は、コンデンサ３１４が十分に放電されるまで、完全にオンにはならない。上述のように、コンデンサ３１４は充電トランジスタ３０２がオンになるために必要な時間を延長させ、それにより、供給線上での電圧スパイクの減少を図るものである。充電トランジスタ３０２をオンにすると、バッテリ・パックＢはより効率的に電力をコンピュータ・システムＣに供給可能になる。充電トランジスタがオフの間、バッテリ・パックＢが供給する電流は、０．５〜０．７ボルトの電圧降下を有している寄生ダイオード３０２ａを通って流れなければならない。この電流路によって不要の電力（電流×電圧）が消費され、バッテリ・セル１０２の有用な充電寿命を短くしてしまう。充電トランジスタ３０２が導通状態にあるときは抵抗値が低いため、この素子によって消費される電力は殆どない。
【００４５】
バッテリ・パックＢは、ＡＣ電源または他の実装バッテリ・パックのいずれかによって充電が可能である。しずれかの充電モードの間、放電トランジスタ３００は通常、非道通状態になる。このため、充電電流は放電トランジスタ３００の寄生ダイオード３００ａを通過しなければならない。このようにして、バッテリ・セル１０を過剰充電電流から保護することができる。
２つの充電モード、即ち、高速充電および低速充電モード（細流）モードが考えられる。バッテリ・パックＢを高速充電モードで充電するためには、充電トランジスタ３０２は導通状態になければならない。これがオフの場合、寄生ダイオード３０２ａがバッテリ・セル１０２内への電流流入を阻止する。
【００４６】
低速充電モードの間、ＴＲＩＣＫＬＥ信号をアサートし、ＣＨＡＲＧＥ信号をデアサートする。ＴＲＩＣＫＬＥ信号をアサートすることによって、トランジスタ３２４がオンとなり、これにより細流トランジスタ３１８を導通状態とする。低速充電モードが利用されるのは、バッテリ・セル１０２が所定の比較的低い電圧にある場合である。この状態では、過剰な充電電流はバッテリ・セル１０２を損傷する可能性がある。したがって、バッテリ・マイクロコントローラ１００は、バッテリ・セル１０２に流れ込む充電電流が、寄生ダイオード３００ａ、細流トランジスタ３１８、そして最後に電流制限抵抗３２２を通過するように制御する。こうして、バッテリ・セル１０２は、枯渇状態にある場合に保護されるようになっている。
【００４７】
次に図６および図７に移ると、新たなバッテリ・パックＢの挿入に続いての、マスタ・バッテリ・パックの選択について示されている。これらの図（および図８）において進められるステップは、全体的なシステム・レベルのプロセスを表わすものであり、いずれか１つの特定システム構成要素の動作を表わすことを意図するのではない。選択プロセスはステップ４００において開始され、これは、新たなバッテリ・パックがコンピュータ・システムＣに追加されたときである。次に制御はステップ４０２に移り、ＡＰビット、即ち通知存在ビットがバッテリ・マイクロコントローラ１００内でセットされる。ＡＰビットは、バッテリ・パックＢが要求している注意のタイプを示すために、バッテリ・マイクロコントローラによってセット可能な数個のビット・フラグの１つである。好適実施例におけるビット・フラグの他の例には、充電要求ビット、充電状態ビット、充電電圧／電流設定要求ビット、低バッテリ警告ビット、永久障害ビット、電流方向ビット、検査モード・ビット、アンペア時読み取りビット、マスタ・バッテリ・ビット、低速充電モード・ビット、一時的障害ビット、および正常、異常、または破壊的充電終了を示す種々の充電終了ビットが含まれる。
【００４８】
次に制御はステップ４０４に移り、新たに実装されたバッテリ・パックがＭＳＴＲ_ＢＡＴ信号の状態（ステータス）を判定する。ＭＳＴＲ_ＢＡＴ信号がアサートされている場合、コンピュータ・システムＣは既にマスタ・バッテリ・パックＢを有し（即ち、ＡＣ電力がある）ており、新たに実装されたバッテリ・パックＢの放電および充電トランジスタ３００、３０２はオフのままとなる。この動作はステップ４０６によって示されている。ステップ４０４における判定でＭＳＴＲ_ＢＡＴ信号が論理ロー・レベルにある場合、制御はステップ４０８に移り、そして、バッテリ・パックのマイクロコントローラ１００がＤＩＳＣＨＧ_ＥＮ信号をアサートしてあり、バッテリ・パックがコンピュータ・システムＣに電力を供給可能であることを示すならば、バッテリ・パックＢの放電トランジスタ３００をオンにする。この機能は、図２のハードウエアによって実施される。次に制御はステップ４１０に移り、バッテリ・パックのマイクロコントローラ１００に割り込みを送信する。次に制御はステップ４１２に移り、割り込みにより、バッテリ・マイクロコントローラ１００が注意信号をＭＳＩＯ１１０に送出する。図３に示すように、注意信号を得るには、Ｉ²Ｃ−バス・データ線ＳＤＡをローに引き下げ、次いで１．０〜３．０ｍｓ後に、それを解放する。
【００４９】
次に制御はステップ４１４に移り、バッテリ・マイクロコントローラ１００はＩ²Ｃ−バスを監視し、注意信号を送ってから４秒以内に、ＭＳＩＯ１１０がバッテリ・パックＢをポールしたか否かについて判定を行う。ポールしない場合、制御はステップ４１６に移って、注意信号を再度送出し、制御はステップ４１４に戻る。バッテリ・パックＢがポールされた場合、制御はステップ４１８に移り、ＡＰビットをクリアする。次に制御はステップ４２０に移り、バッテリ・マイクロコントローラ１００は、ＭＳＩＯ１１０が新たに実装されたパックを新たなマスタ・バッテリとして欲しているか否かについて判定を行う。これはＩ²Ｃ−バスを通じて伝達される処理コードによって表される。選択されない場合、制御はステップ４２２に移り、ＭＳＴＲ_ＢＡＴ信号は、マスタとして選択された他のバッテリ・パックＢによってハイに駆動されるか、あるいはマスタ・バッテリ・パックＢが選択されない場合は論理ロー・レベルに留まる。次に制御はステップ４２４に移り、新たに実装されたバッテリ・パックＢの放電トランジスタ３００をオフにする。次に制御はステップ４２６に移り、調停プロセスを終了する。
【００５０】
ステップ４２０における判定で新たに実装されたバッテリ・パックＢをマスタとして選択する場合（即ち、ＭＳＩＯ１０２が適正な処理コードを新たなバッテリ・パックのアドレスに送った場合）、制御はステップ４２８に移り、バッテリ・マイクロコントローラ１００はその内部マスタ・バッテリ・ビットＭＢをセットする。次に制御は図７のステップ４３０に移り、新たなバッテリ・パックはＭＳＴＲ_ＢＡＴ信号をアサートする。制御はステップ４３２に移り、ＭＳＴＲ_ＢＡＴ信号によって、他のあらゆる実装バッテリ・パックの放電トランジスタ３００をオフにする。新たなマスタ・バッテリ・パックのバッテリ・マイクロコントローラ１００は、ステップ４３４において、そのＣＨＡＲＧＥ_ＥＱ信号をアサートし、その充電トランジスタ３０２をオンにする。次に制御はステップ４３６に移り、新たなマスタ・バッテリ・パックは、それがもはや電流を供給しなくなるまで、コンピュータ・システムＣに電力を供給し続ける。電流方向の変化は、例えば、システム内にＡＣ電力が存在することを示すか、またはバッテリ・パック１０２に単に有用な電荷が枯渇していることを示すかのいずれの可能性がある。
【００５１】
この時点において、制御はステップ４３８に移り、バッテリ・マイクロコントローラ１００はその内部電流方向ビットＣＤをセットし、電流がもはや供給されていないことを示す。次に制御はステップ４４０に移り、バッテリ・マイクロコントローラ１００はＭＳＴＲ_ＢＡＴ信号の制御を放棄し、その充電終了ビットをセットして、異常充電終了を指示する。一旦駆動されなくなると、ＭＳＴＲ＿ＢＡＴ信号はレジスタ１１２によってローに引き下げられる。制御はステップ４４２に移り、再びＩ²Ｃ−バスを通じて注意信号がＭＳＩＯ１１０に送られる。最後に、制御はステップ４４４に移り、ＭＳＩＯ１１０が新たなマスタ・バッテリ・パックＢを選択し、調停プロセスはステップ４４６において終了する。
【００５２】
次に図８に移り、本発明によるコンピュータ・システムＣからのマスタ・バッテリ・パックＢの除去を示す。ステップ５００におけるマスタ・バッテリ・パックＢの排除に続いて、制御はステップ５０２に移り、抵抗１１２（図１）によってＭＳＴＲ_ＢＡＴ信号をローに引き下げる。次に制御はステップ５０４に移り、残りのバッテリ・パック全ての放電トランジスタ３００をオンにする。制御はステップ５０６に移り、ＭＳＩＯ１１０は、残りのバッテリ・パックがある場合に、その内のどれを新たなマスタ・バッテリ・パックＢとするかについて判定を行う。次に制御はステップ５０８に移り、新たなマスタ・バッテリ・パックＢがＭＳＴＲ_ＢＡＴ信号をハイに駆動する。制御はステップ５１０に移り、残りのバッテリ・パック全ての放電トランジスタ３００をオフにする。次いで、ステップ５１２において調停プロセスを終了する。
【００５３】
以上のように、多数のバッテリ・パックを内蔵可能なコンピュータ・システムにおいて、マスタ・バッテリ・パックを選択する回路について説明した。双方向マスタ・バッテリ信号を、それぞれの実装バッテリ・パックのマイクロコントローラおよびホスト・システムに内蔵されている調停回路に供給する。マスタ・バッテリ信号は、コンピュータ・システム内の各バッテリ・パック間の直列バス・インターフェースと共に動作し、どのバッテリ・パックがコンピュータ・システムに電力を供給するのかについて判定を行う。マスタとして選択されたバッテリ・パックはマスタ・バッテリ信号をアサートし、他の全バッテリはこの信号を監視し、デアサートされるのを待つ。他のバッテリ・パックは、マスタ・バッテリ信号を利用してそれら自体の充電および放電回路を制御する。マスタ・バッテリ信号のデアサートは、マスタ・バッテリ・パックが除去され、新たなマスタ・バッテリ・パックＢが選択されることを指示する。このようにマスタ・バッテリ信号を利用することによって、マスタ・バッテリ・パックを選択し指定するために必要な回路を減らすことができる。
【００５４】
本発明のこれまでの開示および記載はその一例を説明するためのものであり、サイズ、形状、材料、構成要素、回路素子、配線接続および接点、ならびに図示した回路および構成の詳細および動作方法において、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】既知のホスト・コンピュータ・システムに挿入された本発明によるバッテリ・パックを示すブロック図である。
【図２】図１の制御論理回路の詳細を提供する模式図である。
【図３】現マスタ・バッテリ・パックを有さないホスト・コンピュータ・システムにバッテリ・パックを挿入した際に、それに続く制御信号の変化を示すタイミング図である。
【図４】１つのマスタ・バッテリ・パックから次のマスタ・バッテリ・パックへの移行の間における制御信号変化を示すタイミング図である。
【図５】図１の切替回路の模式図である。
【図６】新たなバッテリ・パックをシステムに追加したときの、マスタ・バッテリ・パックの選択を表わすフロー・チャートの一部を示す図である。
【図７】新たなバッテリ・パックをシステムに追加したときの、マスタ・バッテリ・パックの選択を表わすフロー・チャートの一部を示す図である。
【図８】バッテリ・パックを除去する際に本発明によるシステムによって進められるステップを示すフロー・チャートである。

Claims

バッテリ・パック調停回路を備えたホスト・コンピュータ・システムに電力を供給するためのバッテリ・パックにおいて、
複数のバッテリ・パック端子と、
複数のバッテリ・セルと、
バッテリ・パック端子及びバッテリ・セルに接続され、イネーブルされた場合にバッテリ・パック端子を介してバッテリ・セルの放電を可能にし、それ以外の場合にバッテリ・セルの放電を阻止する放電許可回路と、
放電許可回路に接続されたデータ処理回路であって、
ホスト・コンピュータ・システムのバッテリ・パック調停回路にバッテリ状態情報を伝達し、該バッテリ・パック調停回路から選択コマンドを受け取る直列バス・インターフェースと、
マスタ・バッテリ信号を伝達するマスタ・バッテリ信号線インターフェースと、
受け取ったマスタ・バッテリ信号及び選択コマンドに応答して、放電許可回路を制御する論理回路と、
受け取った選択コマンドに応答して、マスタ・バッテリ信号を選択的に提供する論理回路と
からなるデータ処理回路と
を備えていることを特徴とするバッテリ・パック。
バッテリ・パックから電力が供給されるコンピュータ・システムにおいて、
少なくとも１つのバッテリ・パック・インターフェースと、
バッテリ・パック・インターフェースに接続されたバッテリ・パック調停回路と、
バッテリ・パック・インターフェースからのバッテリ・パック状態信号をバッテリ・パック調停回路に伝達するとともに、バッテリ・パック調停回路からのコマンドをバッテリ・パック・インターフェースに伝達して、バッテリ・パック・インターフェースに接続されているバッテリ・パックを選択するための直列バスと、
バッテリ・パック・インターフェースからバッテリ・パック調停回路に、バッテリ・パックがコンピュータ・システムに電力を供給しているマスタ・バッテリ・パックとして機能しているかどうかを示すマスタ・バッテリ信号を伝達するマスタ・バッテリ信号線と
を備えていることを特徴とするコンピュータ・システム。
ホスト・コンピュータ・システムと、該ホスト・コンピュータ・システム内に実装される少なくとも１つのバッテリ・パックとの組み合わせからなるシステムにおいて、
バッテリ・パックがホスト・コンピュータ・システムに電力を供給しているかどうかを示すマスタ・バッテリ信号を伝達するマスタ・バッテリ信号線と、
直列バスと
を備え、
ホスト・コンピュータ・システムは、バッテリ・パック調停回路を備え、
バッテリ・パック調停回路は、直列バスに接続されて、バッテリ・パック状態信号を受け取るとともにマスタ・バッテリ・パックを選択するためのコマンドを伝達し、かつ、マスタ・バッテリ信号線に接続されて、マスタ・バッテリ信号を受け取るよう構成され、
バッテリ・パックは、
複数のバッテリ・パック端子と、
複数のバッテリ・セルと、
バッテリ・パック端子及びバッテリ・セルに接続され、イネーブルされた場合にバッテリ・パック端子を介してバッテリ・セルの放電を可能にし、それ以外の場合にバッテリ・セルの放電を阻止する放電許可回路と、
放電許可回路、マスタ・バッテリ信号線及び直列バスに接続されたデータ処理回路であって、マスタ・バッテリ信号線を介して受け取ったマスタ・バッテリ信号及び直列バスを介して受け取った選択コマンドに応答して、放電許可回路を制御する論理回路と、直列バスを介して受け取った選択コマンドに応答して、マスタ・バッテリ信号を選択的に提供する論理回路とを含むデータ処理回路と
を備えていることを特徴とするシステム。