JPH04193033A - バッテリシステム - Google Patents

バッテリシステム

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JPH04193033A
JPH04193033A JP2317760A JP31776090A JPH04193033A JP H04193033 A JPH04193033 A JP H04193033A JP 2317760 A JP2317760 A JP 2317760A JP 31776090 A JP31776090 A JP 31776090A JP H04193033 A JPH04193033 A JP H04193033A
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JP
Japan
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battery
switch
charging
power
batteries
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JP2317760A
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Kunihiro Katayama
国弘 片山
Kenichi Kaki
健一 柿
Takashi Tsunehiro
隆司 常広
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0024Parallel/serial switching of connection of batteries to charge or load circuit
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10Parallel operation of dc sources
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はバッテリ駆動可能なパーソナルコンピュータに
おけるバッテリシステムに関する。
〔従来0技術〕 近年、パーソナルコンビエータは携帯型のもののW*が
伸びてきておシ、それらはバッテリ駆動が前提となって
いる。そのうち小型軽量を重視したものは低消費電力化
して小型のバッテリー個で駆動が可能であるが、性能を
重視したものでは消費電力が大きく、大JI!Oパッチ
シー個か中型バッテリ二個による駆動とせざるを得ない
、バッテリを二個使いにすると、バッテリ駆動しながら
もう一個のバッテリ交換ができる等のメリットがある。
ところでそのバッテリ二個使いにおける従来技術では%
特開平2−25045号公報にあるように、複数の電源
より電力を供給するのにダイオードによるワイヤードオ
ア回路で構成していた。第5図は!#開平2−2504
5号公報の発明を説明したもので、図中5f、52は電
源、35は電源51の電力を供給する径路のダイオード
、54は電源32の電力を供給する径路のダイオード、
35は負荷である。電源51.52が同時に電力を供給
することがなiように、ダイオードの数を変えて電圧値
に違いを生じさせている。電源の数をさらに増したとき
には、さらI/Cfイオードの数をさらに増して各電源
の出力電圧に必ず違いをもたせるようにする。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術はバッテリの電力をダイ7−ドを通して供
給しておシ、ダイオードの電圧降下による電力の消費中
発熱を考慮していない、大電流を要スルパーソナルコン
ピュータでは、電圧降下による電力の消費は大きく無視
することはできない4のとなる。tた、複数のバッテリ
の充電についても考慮がなされておらず、バッテリシス
テムとしては未完成である。
本発明の目的は無駄な電力の消費を極力抑え、効率良く
複数の電池より電力を取υ出し、かつ、複数のバッテリ
の充電についても考慮されたバッテリシステムを構築す
ることにある。
〔課題を解決する手段〕
上記目的を達成するために、本発明はダイオードによる
ワイヤードオアの構成をやめ、スイッチによシ、使用す
るあるいは充電するバッテリを切シ換え、複数のバッテ
リの接合点での電力の消費を抑え、また、バッテリの充
電仕様を考慮した充電が可能となるようにした。%に、
充電に関しては、バッテリの消耗が激しいときは急速充
電を、またそうでないときはトリクル充電をというよう
に切シ換えられ、かつ、バッテリ以外の電源の供給があ
る峙に本体駆動と同時に充電が可能となるシステムを実
現するために、充電径路と放電径路を別に設けた。
〔作用〕
充電時は充電するバッテリの充電径路のスイッチが閉じ
、他のスイッチは全て開かれ、本体のパーソナルコンビ
ーータと切シ離されて充電が行なわれる。放電時は放電
するバッテリの放電径路のスイッチが閉じられ電力を供
給する。充電、放電時にバッテリを切夛換える際にはス
イッチを切シ換える。それkよってバッテリの電力は無
駄に消費されること無く放電し、充電も使い勝手の良い
充電方式を実現する。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図によシ説明すル、JI
H図は本発明のバッテリシステムの構成を示した図で、
1はバッテリ、2はバッテリ、3はバッテリ10充電径
路のスイッチ、4はバッテリ2の充電径路のスイッチ、
5はバッテリ1の放を径路のスイッチ、6はバッチIJ
 2 O放電径路のスイッチ、7はAC電源を入力とし
定電流制御をしテハッテリを充電するバッテリチャージ
ャ、8はAC1l源を入力とし定電圧制御で本体のパー
ソナルコンビーータを駆動するAct源アダプタ、9は
本バッテリシステムのターゲットであるパーソナルコン
ピュータ本体である0次に動作を説明する。  ACi
i、源の供給があり、Act源による本体9の駆動が可
能であるとき、アダプタ8により本体9に電源が供給さ
れる。こOときバッテリ1.2の消耗度によシチャージ
ャアの出力電流が切シ替わシ、充電するバッテリのスイ
ッチ3また#iΔが閉じる。す彦わち、バッテリ1を充
電しようとした場合、バッテリ1の消耗が激しく急速充
電をする必要があるなら、チャージャ7は急速充電用の
大電流を流し、スイッチ5が閉じてバッテリ1を急速充
電する。また、バッテリ2を充電しようとし、バッチ1
J21Z)消耗が小さい場合には、チャージャ7はトリ
クル充電用の小電流を流しスイッチ4を閉じてバッテリ
2をトリクル充電する。以上の構成によシ、スイッチの
開閉により複雑な制御が可能となシ、本体のバーンナル
コンビーータを駆動しながらバッテリの急速充電ができ
るという効果がある。tたバッチvの数が増えても、充
放電径路が増えるだけで基本構成は変わら表い。
次にスイッチの制御法について第2gを用いて説明する
。#!2図において11. 12,15. 14はスイ
ッチを制御する制御信号、15,16. 17゜18は
制御信号11,12,15.14によ〉開閉するリレー
、19は本体9を駆動すゐ電源の電圧を監視する電圧監
視回路、20は電圧検出回路19の検出信号等により制
御信号11.12. 15゜14を生成するリレー制御
回路である。続いて動作について説明する。AC電源の
供給が無く本体の駆動をバッチνにより行なうとき、リ
レー17を閉じバッテリ1よルミ力を供給するとし、こ
のとき電圧監視回路19が駆動に充分な電圧が出力され
ているかを常に監視している。もし、充分な電圧が出力
されなくなったら、リレー17を開いてリレー18を閉
じ、バッテリ20電力の供給に切〕換える。そして、A
C電源の供給が始ま夛アダプタ6による駆動が可能にな
ると電圧監視回路19はそれを察知してリレー制御回路
20にそれを伝え、リレー17,111Vr開き、バッ
チ9による電力供給をやめる。と同時に消耗の激しいと
思われるバッテリ、この場合はバッテリ1に急速充電を
行カうため<Vシー11を閉じ急速充電を行なう、こ0
ときリレー17や18を閉じるとアダプタ80定電圧制
御の電流がバッテリに流れ込むためバッチVにとって好
ましくなく、また、リレー15.16を同時に閉じてバ
ッテリ1,2を同時に充電することも定電流制御の充電
が不可能になってしまうため好ましくない、すなわち、
リレー15. 16. 17. 18は常に排他的に閉
じられ、二つのリレーが同時に閉じられるととOないこ
とが本システムの特徴である。これを実現する制御回路
の一夷m飢を$5囮により説明すゐ0図中、41はAC
電源の供給があるかを示す信号、42Fiバ、ツテリ1
0残量があるかどうかを記憶しておくレジスタ、4!I
はバッチν2の残量があるかどうかを記憶しておくレジ
スタ、44#:を以上のデータよ〕制御信号を作シ出す
ロジック回路である。tず、AC電源の供給があるかど
うかで、リレー15.14を閉じるかリレー17..1
8を閉じるかを選択し、次にレジスタ42あるいは43
0データによ〉閉じるリレーを一つに定める0以上の動
作とよ)F9つのリレーは排他的に動作し、目的を達成
する0以上の制御法により、バッテリの性能劣化を引き
起こすことなく効率良くバッテリを使用し続けられる効
果がある。次に、スイッチ部分の別の実施例を説明する
。第4図は第1図におけるスイッチ部分をパワーMOS
FETにより実現したものである。図中21は充電径路
のスイッチO役割を果たすpチャネルMOI9FRi?
であ夛、22#iFΣ!21を制御するためOnチャネ
ルMO8FIテ、25.24は放電径路のスイッチの役
割を果たすpチャネルMO8F!iテ、25はFΣテ2
5,24を制御するためのnチャネルMO8Fl’!、
26はpチャネルM OS F E T21゜25.2
4を駆動するためO抵抗、27はFl?25.24を分
離する光めのダイオード、28はFlテ21を閉じるた
めの制御信号、29はFIT25.24を閉じる丸めの
制御信号である。充電径路と放電径路で構成が異なるの
は、充電径路は電流が一方向にしか流れないOK対し、
放電径路はAC電源の供給によυ本体を駆動する際はバ
ッテリ電圧の方が低いためバッテリに電流が流れ込んで
しまうのを防ぐためこのような構成にしている。という
のはパワーMOSFETには寄生ダイオードがあシトレ
インからンースには順方向電流が流れてしまうのである
。そこで314図のように二つのFEテをシリーズに接
続し双方向スイッチとして働くようにした。制御信号2
9がアクティブになるとFEデ25が導通しFB!25
.24のゲート電位が下が、9、Fl125,24が導
通する。制御信号29がインアクティブになるとrEテ
25,24のゲート電位が上がシF E ? 25゜2
4が非導通となシ、バッテリから本体への電源供給がス
トップする。tた、逆方向の電流はFli!′24の寄
生ダイオードにより鐘られる。一方、チャージャからバ
ッテリへの径路は制御信号28の電位によ1FIT21
が開閉して制御する。逆方向otgは考慮する必要がな
い、もし必要があれば順方向にダイオードを挿入すれば
よい、ζOヨウにパ’7−MO8Fm’?によ如スイッ
チを構成することによシ、高速のスイッチング特性、低
消費電力駆動、高耐久性が得られる効果がある。TE〒
のオン抵抗は現状では100mΩ以下のものかあシダイ
オードと比較して電力の無駄が小さい。
〔発明の効果〕
本発明によれば、バッテリの電力消費の無駄を抑えて効
率良くバッテリを使用でき、また、バッテリの充電に関
してもバッテリの仕様に従い効率良く安全に充電ができ
、本体のパーソナルコンピュータを駆動しながらのバッ
テリの急速充電を可能とする。また、本構成はバッテリ
の数に依存せず、同じ構成でバッテリの数を増すことが
できる。
またスイッチ部分のMO8FI?の採用により、接点摩
耗がなく、駆動電力をほとんど必要としない、高速のス
イッチング特性を持つスイッチが実現し、バッテリシス
テム自体の性能を向上させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のバッテリシステムのブロック図、菖2
図は本発明のバッテリシステムの制御を具体的に実現す
るためのブロック図、第3図は本発明の排他的制御を実
現する制御回路図、第4図ハ本発明のバッテリシステム
のスイッチ部分ヲパワーMO8F罵テにより実現した際
の構成図、第5図は従来技術の電源システムのブロック
図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、AC電源による駆動を可能とするAC/DCアダプ
    タと、複数のバッテリパックと、AC電力供給のバッテ
    リ充電用電源を備えたバッテリ駆動可能なパーソナルコ
    ンピュータにおいて、前記AC/DCアダプタから前記
    パーソナルコンピュータへ電力を供給する径路と、前記
    バッテリ充電用電源から前記個々のバッテリへの充電用
    径路と、前記個々のバッテリパックから前記パーソナル
    コンピュータへ電力を供給するための放電用径路とを備
    え、前記充電用径路と前記放電用径路の全てに開閉可能
    なスイッチを備えていることを特徴とするバッテリシス
    テム。 2、請求項1において、 前記それぞれの径路に備えられたスイッチの制御がそれ
    ぞれ排他的に動作するバッテリシステム。 3、請求項1において、 前記スイッチはパワーMOSFETにより構成し、特に
    、放電用径路に備えられたスイッチは二つのpチャネル
    MOSFETのドレイン同士を結線してシリーズにした
    構成のスイッチとするバッテリシステム。
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