JP7030993B2 - 電池システムの配電バスへの接続 - Google Patents
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Description
図3および図4を参照すると、PSU301へのACライン入力電力の喪失またはPSU301の故障の間など、分配バス304を介する電池308の負荷305へのマルチスイッチ接続の例示的で非限定的なプログラム可能な構成について以下で説明する。本発明の実施形態によれば、システム300は、分配バス304に給電するPSU301からの電圧が、何らかの理由でしきい値レベル以下(たとえば、特定の負荷電圧許容範囲の許容可能な下限以下)に低下するとき、電池308が電力を負荷305に供給するように構成され得る。一例として、何らかの時点において、PSU301へのACライン入力電圧が除去されること、またはPSU301が適切に動作することができなくなること(本明細書では「PSU故障イベント」と呼ぶ)を考察する。たとえば、これは、外部AC電力がACライン入力電圧を供給するのを停止することに起因する場合がある。
図5を参照すると、電池308のセルはまだ完全には消耗していないものと仮定して、ACライン電力がPSU301に対して回復したとき(またはさもなければ、PSU301の通常動作が回復したとき)電池308は依然として分配バス304に電流を配送しており、PSU301は、その起動シーケンスを開始し、信号線312上のAC_OK信号の状態を変更し(たとえば、AC_OK=1)、分配バス304に接続されたPSU出力電圧(図5に「PSU電圧」線として示す)が上昇し始める(「PSU出力電圧傾斜」)。上昇するPSU電圧が分配バス304の電圧と一致したとき、PSU301は、負荷305に配送される電流の一部を引き継ぐことを開始する。その後、PSU電圧が電池308の電圧より上に上昇し始めるとき、逆電流(充電電流)が電池308の出力端子に現れ(図5において「電池への負電流」と呼ばれる)、その電流は電流センサ307によって感知され得る。PSU301からの有効なAC_OK=1信号と「電池への負電流」の両方が検出されたとき、コントローラ302は、FET311へのQ2ゲート駆動信号322の状態を変更し、FET311のQ2導通チャネルが閉じられることをもたらす。PSU301の出力電圧が安定してからしばらくすると、コントローラ302は、そのQ1ゲート駆動信号321を介してFET310をオフにし、そのことが、電池308を分配バス304から分離する役目を果たすように構成され得る。ついで、PSU電圧は、PSU301がその通常動作電圧調節レベルを達成するまで上昇を継続し得、PSU301は、別の電力供給停止イベントが発生するまで、この状態を継続し得る。
301 電源ユニット(「PSU」)
302 コントローラ
303 充電回路(「充電器」)
304 分配バス
305 負荷
306 電池システム
307 電流センサ
308 電池
309 FET
310 FET
311 FET
312 信号線
320 ゲート駆動線
321 ゲート駆動線
322 ゲート駆動線
325 電池電流測定線
330 ダイオード
600 システム
601 電源ユニット(「PSU」)
602 コントローラ
603 充電回路(「充電器」)
604 分配バス
605 負荷
606 電池システム
607 電流センサ
608 電池
609 FET
610a FET
610b FET
610c FET
611 FET
612 信号線
620 ゲート駆動線
621a ゲート駆動線
621b ゲート駆動線
621c ゲート駆動線
622 ゲート駆動線
625 電池電流センサ線
630 ダイオード
641 負荷電圧フィードバック回路
642 電池電圧フィードバック回路
700 システム
701 PSU
702 コントローラ
703 充電器
704 分配バス
705 負荷
706 電池システム
707 電流センサ
708 電池
709 FET
710a FET
710b FET
710c FET
710d FET
711 FET
712 信号線
720 ゲート駆動線
721a ゲート駆動線
721b ゲート駆動線
721c ゲート駆動線
721d ゲート駆動線
721e ゲート駆動線
725 電池電流センサ線
730 ダイオード
741 出力電圧センサ
742 電池電圧センサ
750a 抵抗器
750b 抵抗器
750c 抵抗器
750d 抵抗器
Claims (17)
- 分配バスを介して電力を負荷に供給する電源ユニットのためのバックアップシステムであって、
電力源と、
前記電力源の出力端子と前記分配バスとの間に直列に接続された第1および第2のトランジスタと、
前記第2のトランジスタと並列に結合された第1のダイオードと、
前記電力源が前記分配バスを介して前記負荷に電力供給することを可能にするために、前記第1および第2のトランジスタを選択的にオンおよびオフにするように構成された回路と、を備え、前記回路が、前記電源ユニットが故障を経験したとの信号に応答して、前記第2のトランジスタをオフに維持しながら前記第1のトランジスタをオンにするように構成され、
前記電力源が、1つまたは複数の直列接続されたセルを備える電池であり、
前記システムが、前記電池と電池充電器との間に結合された第3のトランジスタをさらに備え、前記回路が、前記電池を前記電池充電器を用いて充電するために前記第3のトランジスタをオンにするように構成される、システム。 - 前記第1のダイオードが寄生ボディダイオードとして前記第2のトランジスタに結合され、前記第1のトランジスタをオンにすることが、前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタの前記寄生ボディダイオードとを介して、前記電力源から供給される第1の電圧を前記分配バスに結合することをもたらす、請求項1に記載のシステム。
- 前記回路は、前記電源ユニットから供給される第2の電圧が、前記電力源から供給される前記第1の電圧から前記第1のダイオードの順方向電圧を引いた電圧より下に降下するときに、前記第2のトランジスタをオンにするように構成される、請求項2に記載のシステム。
- 前記回路は、前記電源ユニットが前記故障を経験した後、前記電源ユニットから前記分配バスへの十分な電圧が回復したとの信号に応答して、前記第1および第2のトランジスタをオフにするように構成される、請求項3に記載のシステム。
- 前記回路は、非ゼロ電流が前記電力源から流出していることの検出に応答して、前記第2のトランジスタをオンにするように構成される、請求項2に記載のシステム。
- 前記電力源に結合された電流センサをさらに備え、前記電流センサが、前記非ゼロ電流が前記電力源から流出していることが検出されたとのデータ信号を前記回路に送るように構成される、請求項5に記載のシステム。
- 分配バスを介して電力を負荷に供給する電源ユニットのためのバックアップシステムであって、
電力源と、
前記電力源の出力端子と前記分配バスとの間に直列に接続された第1および第2のトランジスタと、
前記第2のトランジスタと並列に結合された第1のダイオードと、
前記電力源が前記分配バスを介して前記負荷に電力供給することを可能にするために、前記第1および第2のトランジスタを選択的にオンおよびオフにするように構成された回路と、を備え、前記回路が、前記電源ユニットが故障を経験したとの信号に応答して、前記第2のトランジスタをオフに維持しながら前記第1のトランジスタをオンにするように構成され、
前記電力源が、1つまたは複数の直列接続されたセルを備える電池であり、
前記回路が、充電電流が前記電池に流入していることの検出に応答して、前記第1および第2のトランジスタをオフにするように構成される、システム。 - 前記電源ユニットによって経験された前記故障は、前記電源ユニットがACライン入力電圧を受けないことの結果である、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1および第2のトランジスタと直列に結合された第3のトランジスタと、
前記第3のトランジスタと並列に結合された第2のダイオードと、をさらに備え、前記第1のダイオードが第1の寄生ボディダイオードとして前記第2のトランジスタに結合され、前記第2のダイオードが第2の寄生ボディダイオードとして前記第3のトランジスタに結合され、前記第1のトランジスタをオンにすることが、前記第1のトランジスタ、前記第2のトランジスタの前記第1の寄生ボディダイオード、および前記第3のトランジスタの前記第2の寄生ボディダイオードを介して、前記電力源から供給される第1の電圧を前記分配バスに結合することをもたらし、前記回路が、前記第1および第2の寄生ボディダイオードにわたる順方向電圧降下の関数として前記負荷に供給される第2の電圧を調節するために前記第2および第3のトランジスタを選択的かつ別個にオン/オフするように構成される、請求項1に記載のシステム。 - 分配バスを介して電力を負荷に供給する電源ユニットのためのバックアップシステムであって、
電力源と、
前記電力源の出力端子と前記分配バスとの間に結合されたN個(N>1)のトランジスタの回路網であって、前記N個のトランジスタの各々がダイオードと並列に結合される、回路網と、
アクティブ化/非アクティブ化される前記N個のトランジスタの数の関数として調節された出力電圧レベルを用いて前記分配バスを介して前記電力源が前記負荷に電力供給することを可能にするために前記N個のトランジスタを選択的かつ別個にアクティブ化/非アクティブ化するように構成されたコントローラと、を備え、
前記電力源が、1つまたは複数の直列接続されたセルを備える電池であり、
前記システムが、前記電池と電池充電器との間に結合されたトランジスタをさらに備え、前記コントローラが、前記電池を前記電池充電器を用いて充電するために前記電池と前記電池充電器との間に結合された前記トランジスタをオンにするように構成される、システム。 - 前記N個のトランジスタに結合された前記ダイオードが、寄生ボディダイオードであり、前記出力電圧レベルが、前記アクティブ化/非アクティブ化されるトランジスタに関する前記寄生ボディダイオードのうちの1つまたは複数にわたる順方向電圧降下の量の関数として調節される、請求項10に記載のシステム。
- N個のトランジスタの前記回路網が、N個の直列接続されたトランジスタを備え、前記出力電圧レベルが、前記コントローラによってアクティブ化/非アクティブ化される前記N個のトランジスタの数に関する前記ダイオードのうちの1つまたは複数にわたる順方向電圧降下の量の関数として調節される、請求項10に記載のシステム。
- N個のトランジスタの前記回路網がN個の並列接続されたトランジスタ/抵抗器ペアを備え、前記コントローラが、前記回路網を通る瞬時電流および前記回路網への入力電圧の関数として、前記N個の並列接続されたトランジスタ/抵抗器ペアのうちの特定の数をアクティブ化/非アクティブ化することによって、前記回路網にわたる電圧降下を調整するように構成される、請求項10に記載のシステム。
- 前記N個のトランジスタの各々と直列に結合された抵抗器をさらに備え、N個のトランジスタの前記回路網が、N個の並列接続されたトランジスタを備え、前記出力電圧レベルが、前記コントローラによってアクティブ化/非アクティブ化される前記N個のトランジスタの数に関する前記抵抗器のうちの1つまたは複数にわたる電圧降下の量の関数として調節される、請求項10に記載のシステム。
- 前記出力電圧レベルがまた、前記コントローラによってアクティブ化/非アクティブ化される前記N個のトランジスタの数に関する前記ダイオードのうちの1つまたは複数にわたる順方向電圧降下の量の関数として調節される、請求項14に記載のシステム。
- 前記出力電圧レベルが、前記電池の初期放電電圧より低い最大レベルを有する電圧範囲内にあるように調節される、請求項10に記載のシステム。
- 前記出力電圧レベルが、特定の負荷電圧許容範囲内にあるように調節される、請求項10に記載のシステム。
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