(57)【要約】【課題】バッテリーシステムのバッテリーブランチの制御回路及び制御方法の提供。【解決手段】このバッテリーシステムのバッテリーブランチの制御回路は、リレーユニット、スイッチユニット、及びコントロールユニットを包含する。該リレーユニットは該バッテリーブランチに接続される。該スイッチユニットは該リレーユニットに並列に接続される。該コントロールユニットは該リレーユニット及び該スイッチユニットに接続され、該コントロールユニットは該リレーユニット及び該スイッチユニットの切り換えを制御して選択的に該バッテリーブランチを導通させてブランチ電流を流す。バッテリーシステムのバッテリーブランチの制御方法は、リレーユニットを該バッテリーブランチに接続し、スイッチユニットを該リレーユニットに並列に接続するステップ、及び、該リレーユニット及び該スイッチユニットの切り換えを制御して、選択的に該バッテリーブランチを導通させてブランチ電流を流すステップを包含する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーシステムのバッテリーブランチの制御回路において、
該バッテリーブランチに接続されるリレーユニット、
該リレーユニットに並列に接続されるスイッチユニット、及び、
コントロールユニットであって、該リレーユニット及び該スイッチユニットに接続され、該リレーユニット及び該スイッチユニットの切り換えを制御して選択的に該バッテリーブランチを流れるブランチ電流を導通させる、上記コントロールユニット、
以上を包含することを特徴とする、制御回路。
【請求項２】
請求項１記載の制御回路において、該スイッチユニットの切り換え時間は、該リレーユニットの切り換え時間より短いことを特徴とする、制御回路。
【請求項３】
請求項１記載の制御回路において、さらに、
検出素子であって、該バッテリーブランチに接続されて、該ブランチ電流を検出して検出結果を発生する、上記検出素子を包含し、
該コントロールユニットは該検出結果に基づいて、該リレーユニット及び該スイッチユニットの切り換えを制御することを特徴とする、制御回路。
【請求項４】
請求項３記載の制御回路において、該検出結果が、該ブランチ電流が設定電流値まで減少したことを示すとき、該コントロールユニットは該リレーユニット及び該スイッチユニットを切断して、特定の導通経路を切断することを特徴とする、制御回路。
【請求項５】
請求項３記載の制御回路において、該検出結果が、該ブランチ電流が第１設定電流値まで減少したことを示すとき、該コントロールユニットは該リレーユニットを切断して該スイッチユニットを導通状態に保持し、及び、該検出結果が、該ブランチ電流が該第１設定電流値より小さい第２設定電流値まで減少したことを示すとき、該コントロールユニットは該リレーユニットを切断状態に保持し、並びに該スイッチユニットを切断して特定の導通経路を切断することを特徴とする、制御回路。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の制御回路において、該特定の導通経路は充電経路或いは放電経路とされることを特徴とする、制御回路。
【請求項７】
請求項３記載の制御回路において、該検出結果が、該ブランチ電流が電流上限より大きいことを示すとき、該コントロールユニットは該リレーユニット及び該スイッチユニットを切断することを特徴とする、制御回路。
【請求項８】
請求項１記載の制御回路において、該スイッチユニットは、
第１トランジスタであって、第１ボデーダイオードを具え、そのうち、該第１トランジスタは該コントロールユニットにより制御される、上記第１トランジスタと、
第２トランジスタであって、該第１トランジスタに直列に接続され、並びに第２ボデーダイオードを具え、該第２トランジスタは該コントロールユニットにより制御され、該第２ボデーダイオードは該第１ボデーダイオードに相反する方向を以て接続される、上記第２トランジスタと、
を包含することを特徴とする、制御回路。
【請求項９】
請求項８記載の制御回路において、該第１トランジスタは該バッテリーシステムの充電動作の制御に用いられ、該第２トランジスタは該バッテリーシステムの放電動作の制御に用いられることを特徴とする、制御回路。
【請求項１０】
請求項８記載の制御回路において、該コントロールユニットはモード操作信号を受け取って該バッテリーシステムを充電モード或いは放電モードで動作させる制御を行ない、及び、該コントロールユニットが該リレーユニットを切断し、該第１トランジスタを切断し、及び該第２トランジスタを導通させた後、該コントロールユニットが該モード操作信号に基づき、該バッテリーシステムを該充電モード或いは該放電モードに切り換えるとき、該コントロールユニットは該リレーユニットをスイッチオンし及び該第１トランジスタを導通させることを特徴とする、制御回路。
【請求項１１】
請求項１記載の制御回路において、該リレーユニット及び該スイッチユニットがいずれも導通するとき、該リレーユニットの等価抵抗は、該スイッチユニットの等価抵抗より小さいことを特徴とする、制御回路。
【請求項１２】
バッテリーシステムのバッテリーブランチの制御方法において、
リレーユニットが該バッテリーブランチに接続され、スイッチユニットが該リレーユニットに並列に接続され、
該リレーユニット及び該スイッチユニットの切り換えが制御されて選択的に該バッテリーブランチを流れるブランチ電流が導通させられ、該リレーユニット及び該スイッチユニットの切り換えのステップは、該ブランチ電流を検出して検出結果を発生し、及び該検出結果に基づき該リレーユニット及び該スイッチユニットの切り換えを制御し、
該検出結果が該ブランチ電流が第１設定電流値まで減少したことを示すとき、該検出結果に基づき該リレーユニット及び該スイッチユニットの切り換えを制御するステップは、以下を包含し、
該リレーユニットを切断し該スイッチユニットを導通状態に保持し、及び該検出結果が該ブランチ電流が該第１設定電流値より小さい第２設定電流値まで減少したことを示すとき、該検出結果に基づき該リレーユニット及び該スイッチユニットの切り換えを制御するステップは、また、該リレーユニットを切断状態に保持し、並びに該スイッチユニットを切断して特定の導通経路を切断し、
該検出結果が該ブランチ電流が電源上限より大きいことを示すとき、該検出結果に基づき該リレーユニット及び該スイッチユニットの切り換えを制御するステップは、
該リレーユニット及び該スイッチユニットを切断することを包含することを特徴とする、制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバッテリーブランチの制御に係り、特にバッテリーシステムのバッテリーブランチに用いられる制御回路及びそれに関係する制御方法を指す。
【背景技術】
【０００２】
高い電気エネルギーを有するバッテリーシステムを提供するため、複数のバッテリーブランチを並列接続して該バッテリーシステムを構成し得る。そのうち、各一つのバッテリーブランチは、相互に直列に接続された複数のバッテリー（或いはバッテリーモジュール）を包含し得る。たとえば、１０個のバッテリーブランチを並列接続して、且つ各一つのバッテリーブランチがいずれも６６アンペアの電流を流すことができるとすると、全部で供給又は受け取れる電流が６６０アンペアの一つのバッテリーシステムを構成できる。しかし、各バッテリーブランチを流れる電流はいずれも高電流であり、これにより、バッテリーシステムが電流供給する時には大量のエネルギーロスを発生し得る。
【０００３】
これにより、新規な電流制御構造により上述の問題を解決する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ゆえに、本発明の目的は、バッテリーシステムのバッテリーブランチの制御回路及び関係する制御方法を提供することで、上述の問題を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一つの実施例によると、一種のバッテリーシステムのバッテリーブランチの制御回路が提示される。該制御回路は、リレーユニット、スイッチユニット及びコントロールユニットを包含する。該リレーユニットは該バッテリーブランチに接続される。該スイッチユニットは該リレーユニットに並列に接続される。該コントロールユニットは該リレーユニット及び該スイッチユニットに接続され、該コントロールユニットは該リレーユニット及び該スイッチユニットの切り換えを制御して選択的に該バッテリーブランチを導通させてブランチ電流を流す。
【０００６】
本発明の一つの実施例によると、一種のバッテリーシステムのバッテリーブランチの制御方法が提示される。該制御方法は、リレーユニットを該バッテリーブランチに接続し、スイッチユニットを該リレーユニットに並列に接続するステップ、及び、該リレーユニット及び該スイッチユニットの切り換えを制御して、選択的に該バッテリーブランチを導通させてブランチ電流を流すステップを包含する。
【発明の効果】
【０００７】
高電気エネルギーのバッテリーシステム（たとえば高い入力電流又は出力電流を有するバッテリーシステム）を制御するため、本発明の提供する制御回路は、リレー並列接続スイッチ素子（たとえば、ＭＯＳＦＥＴ）の組み合わせ式スイッチの構造を採用し、リレーとスイッチユニットの切り換えタイミングを制御することにより、バッテリーシステムのエネルギーロスを減らし、並びにバッテリーシステムの使用寿命を延長する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のバッテリーシステムの中のバッテリーブランチの実施例の表示図である。
【図２】本発明のバッテリーシステムの中のバッテリーブランチの実施例の表示図である。
【図３】図２に示される複数の制御信号の一つの実際の例の信号タイミング図である。
【図４】図２に示される複数の制御信号のもう一つの実際の例の信号タイミング図である。
【図５】図２に示される複数の制御信号のまた一つの実際の例の信号タイミング図である。
【図６】本発明のバッテリーシステムのバッテリーブランチの制御方法の実施例のフローチャートである。
【図７】本発明のバッテリーシステムのバッテリーブランチの制御方法のもう一つの実施例のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
明細書及び特許請求の範囲中では特定の語彙が特定の部品を指示するために使用されている。所属の領域中の通常の知識を有する者であれば理解できることであるが、メーカーは異なる名詞を使用して同一の部品を呼称することができる。本明細書及び特許請求の範囲は名称の違いにより部品を区分する方式ではなく、部品の機能上の差異により区分する規則にしたがっている。明細書全般及び特許請求の範囲中に用いられる「包含」は開放式の用語であって、ゆえに「包含するが、それに限定されるわけではない」と解釈されるべきである。このほか、「接続」は直接或いは間接的な電気接続手段を包含する。これにより、もし、文中に第１装置が第２装置に接続されるとの記述があれば、それは該第１装置が該第２装置に直接電気的に接続されるか、該第１装置が該第２装置に間接的に電気的に接続されることを代表する。
【００１０】
図１を参照されたい。それは本発明のバッテリーシステムのバッテリーブランチの制御回路のある実施例の表示図である。この実施例中、バッテリーシステム１００は、バッテリーブランチ１０２及び制御回路１１０を包含する。そのうち、制御回路１１０は、バッテリーブランチ１０２を流れるブランチ電流Ｉを制御するのに用いられる。バッテリーブランチ１０２は、以下に限定されるわけではないが、相互に直列に接続された複数のバッテリーユニット（ｂａｔｔｅｒｙ  ｕｎｉｔ）Ｂ1〜Ｂmを包含し、そのうち、複数のバッテリーユニットＢ1〜Ｂmのうち、各一つのバッテリーユニットは、バッテリーセル（ｂａｔｔｅｒｙ  ｃｅｌｌ）、バッテリーブロック（ｂａｔｔｅｒｙ  ｂｌｏｃｋ）（相互に並列に接続された複数のバッテリーを包含する）、バッテリーモジュール（ｂａｔｔｅｒｙ  ｍｏｄｕｌｅ）（相互に直列に接続された複数のバッテリーブロックを包含する）或いはバッテリーパック（ｂａｔｔｅｒｙ  ｐａｃｋ）（直列と並列に接続された複数のバッテリーを包含する）とされ得る。このほか、複数のバッテリーユニットＢ1〜Ｂmは、端子ＰＡＫ＋（たとえば、高圧側（ｈｉｇｈ  ｓｉｄｅ  ｔｅｒｍｉｎａｌ））と端子ＰＡＫ−（たとえば、低圧側（ｌｏｗ  ｓｉｄｅ  ｔｅｒｍｉｎａｌ））により、外接電子装置（図１中には表示されない）が必要とする電源を提供するか、或いは端子ＰＡＫ＋と端子ＰＡＫ−により充電電源を受け取る。ある設計変化においては、バッテリーブランチ１０２はまた、単一のバッテリーユニットを包含し得る。
【００１１】
制御回路１１０はリレーユニット１２０、スイッチユニット１３０、及びコントロールユニット１４０を包含し得る。リレーユニット１２０はバッテリーユニットＢmに接続される（またすなわち、バッテリーブランチ１０２に接続される）。スイッチユニット１３０はリレーユニット１２０と並列に、バッテリーユニットＢmと端子ＰＡＫ−の間に接続される。このほか、コントロールユニット１４０はリレーユニット１２０とスイッチユニットに接続され、コントロールユニット１４０はリレーユニット１２０及びスイッチユニット１３０の切り換えを制御して選択的にブランチ電流Ｉを導通させるのに用いられる。たとえば、コントロールユニット１４０は制御信号ＣRを発生し、リレーユニット１２０を切断或いは導通させ、及び、制御信号ＣSを発生してスイッチユニット１３０を切断或いは導通させることができる。コントロールユニット１４０はまた、モード操作信号ＳMを受け取ってバッテリーシステム１００を制御して充電モードで動作させ（たとえば、端子ＰＡＫ＋と端子ＰＡＫ−により充電電源を受け取らせる）か、放電モードで動作させる（たとえば、端子ＰＡＫ＋と端子ＰＡＫ−により外接電子装置が必要とする電源を提供させる）。
【００１２】
ある実際の例によると、端子ＰＡＫ＋と端子ＰＡＫ−が充電装置（図１中には表示されていない）に接続される時、コントロールユニット１４０はモード操作信号ＳMに基づき制御信号ＣRと制御信号ＣSを発生し、それぞれリレーユニット１２０とスイッチユニット１３０をスイッチオンし、これにより、充電電流（すなわち、ブランチ電流Ｉ）を流す。もう一つの実施の例では、端子ＰＡＫ＋と端子ＰＡＫ−が電子装置（図１には表示されず）に接続される時、コントロールユニット１４０はモード操作信号ＳMに基づき、制御信号ＣRと制御信号ＣSを発生し、それぞれリレーユニット１２０及びスイッチユニット１３０をスイッチオンし、これにより、電子装置が必要とする電気エネルギー（すなわち、放電電流）を提供する。リレー素子は低いスイッチオン抵抗（ｓｗｉｔｃｈ−ｏｎ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）と低消耗の特性を有するため、リレーユニット１２０はバッテリーブランチ１０２と端子ＰＡＫ−の間の等価抵抗を有効に減らすことができる。このほか、リレーユニット１２０とスイッチユニット１３０は相互に並列に接続され、これにより、さらにバッテリーブランチ１０２と端子ＰＡＫ−の間の等価抵抗を減らすことができ、ゆえにパワーロスを減らす要求を満足させることができる。
【００１３】
注意されたいことは以下のとおりである。リレーユニット１２０が制御信号ＣRに基づき、スイッチオフ状態（ｓｗｉｔｃｈ−ｏｆｆ  ｓｔａｔｅ）からスイッチオン状態（ｓｗｉｔｃｈ−ｏｎ  ｓｔａｔｅ）に切り換えられる時（或いはスイッチオン状態からスイッチオフ状態に切り換えられる時）には、ある切り換え時間が必要であり、これはバッテリーシステム１００に外接された電子装置の動作に影響を与え得る。たとえば、バッテリーシステム１００に外接された電子装置が、高速データ伝送に応用される状況で、バッテリーシステム１００は切り換え時間のために電子装置が必要とする電源の供給に影響が出て、これにより電子装置のデータ伝送のタイミングを遅延させ得る。
【００１４】
これにより、バッテリーシステム１００がリレーユニット１２０の切り換え時間の影響を受けないようにするため、リレーユニット１２０よりも短い切り換え時間を有するスイッチユニット１３０を使用できる。たとえば、コントロールユニット１４０が制御信号ＣRと制御信号ＣSを利用してそれぞれリレーユニット１２０とスイッチユニット１３０をスイッチオンさせるとき、リレーユニット１２０がスイッチオンされる前に、スイッチユニット１３０が特定導通経路を提供して、充電／放電電流を提供し得る。このほか、リレーユニット１２０及びスイッチユニット１３０がいずれもスイッチオンされた状況で、もしリレーユニット１２０の等価抵抗（たとえば、スイッチオン抵抗）がスイッチユニット１３０の等価抵抗（たとえば、スイッチオン抵抗）より小さければ、バッテリーブランチ１０２を流れる電流は、主にはリレーユニット１２０を流れる。言い換えると、バッテリーシステム１００は、パワーロスを減らす要求を満足させるのみならず、電気エネルギーの即時受け取り／供給が行なえる（またすなわち、充電／放電動作）。
【００１５】
図１に示される制御回路１１０は、本発明の概念に基づく基本回路構造とされ、これにより、図１に示される回路構造を採用した回路は、いずれも本発明の範疇にある。本発明の技術特徴を理解できるようにするため、以下に一つの実施例を以て、本発明の制御回路の細部を説明するが、図１に示される回路構造のその他の回路の実施もまた実行可能である。図２は、本発明のバッテリーシステムの中のバッテリーブランチの制御回路の一つの実施例の表示図である。図２から分かるように、バッテリーシステム２００は、図１に示されるバッテリーブランチ１０２及び制御回路２１０を包含する。そのうち、制御回路２１０の構造は、図１に示される制御回路１１０の構造に基づく。この実施例中、制御回路２１０はリレーユニット２２０、スイッチユニット２３０、コントロールユニット２４０、及び検出素子ＲSEN（この実施例中、それは一つの抵抗により実施可能である）を包含する。そのうち、リレーユニット２２０、スイッチユニット２３０及びコントロールユニット２４０は、それぞれ図１に示されるリレーユニット１２０、スイッチユニット１３０及びコントロールユニット１４０が使用される。検出素子ＲSENはバッテリーブランチ１０２に接続され、並びにバッテリーブランチ１０２を流れるブランチ電流（たとえば、ブランチ電流ＩC或いはブランチ電流ＩD）を検出して、検出結果ＤＲを発生するのに用いられ、コントロールユニット２４０は検出結果ＤＲによりリレーユニット２２０及びスイッチユニット２３０の切り換えを制御する。
【００１６】
リレーユニット２２０はインダクタＬ、トランジスタＭR、スイッチＳＷ、及び複数のコンタクト（ｃｏｎｔａｃｔ）ＰとＱを包含する。インダクタＬはバイアス電圧ＶBIASとトランジスタＭRの間に接続され、トランジスタＭRは、インダクタＬと接地電圧ＧＮＤの間に接続される。トランジスタＭRは、ＭＯＳＦＥＴにより実施され、ゆえに、制御端ＮRLとボデーダイオード（ｂｏｄｙ  ｄｉｏｄｅ）ＤRを具え得る。スイッチユニット２３０はトランジスタＭCとトランジスタＭDを包含し得る。トランジスタＭCは検出素子ＲSENとトランジスタＭDの間に接続され、トランジスタＭDはトランジスタＭCと端子ＰＡＫ−の間に接続される。この実施例中、トランジスタＭCは制御端ＮCとボデーダイオードＤCを具え、トランジスタＭDは制御端ＮDとボデーダイオードＤDを具え、そのうち、ボデーダイオードＤCは相反する方向を以て ボデーダイオードＤDと接続される。
【００１７】
コントロールユニット２４０は、制御信号ＳRLを発生して制御端ＮRLに送り、これによりトランジスタＭRの導通状態を制御し、これにより、リレーユニット２２０の切り換え状態を制御する。たとえば、（以下に限定されるわけではないが）、リレーユニット２２０は常閉型（ｎｏｒｍａｌｌｙ  ｃｌｏｓｅｄ）リレーとされ得て、これにより、トランジスタＭRが制御信号ＳRLに基づき導通するとき、電流ＩLはインダクタＬを流れて磁場を発生し、それにより、スイッチＳＷを駆動し、接点ＰとＱを分離させる。さらに図２に示される制御回路２４０の動作をご理解いただくため、図２と共に図３も参照されたい。図３は図２に示される複数の制御信号ＳRL、ＳCとＳDの実施の例の信号タイミング図である。時間点Ｔ０において、バッテリーシステム２００は充電モードで動作し、そのうち、トランジスタＭRは制御信号ＳRLに基づき切断されてリレーユニット２２０をスイッチオン状態に保持し（またすなわち、接点Ｐと接点Ｑが接続）、このほか、トランジスタＭCとトランジスタＭDはそれぞれ制御信号ＳCと制御信号ＳDに基づき導通する（またすなわち、スイッチユニット２３０がスイッチオン状態にある）。
【００１８】
検出結果ＤＲが、充電電流（またすなわち、ブランチ電流ＩC）が設定電流値ＩPcまで減少したことを示すとき（たとえば、バッテリーブランチ１０２がすでに充電飽和である）、コントロールユニット２４０はリレーユニット２２０を切断及びスイッチユニット２３０を切断して、充電経路を切断する。（またすなわち、時間点Ｔ１）。さらに具体的に説明すると、制御信号ＳRLがハイレベルに切り換えられてトランジスタＭRが導通させられ、接点Ｐと接点Ｑが分離させられ、このほか、制御信号ＳDがハイレベルを維持してトランジスタＭDに導通状態を保持するとき、制御信号ＳCはローレベルに切り換わりトランジスタＭCを切断する。これにより、バッテリーシステム２００に外接された充電装置（図２中には図示されず）はバッテリーシステム２００に対する充電を停止する。注意されたいことは以下のとおりである。コントロールユニット２４０が制御信号ＳRLの信号レベルを切り換えた後には、ある時間△ＴAが（図３に示されるとおり）、接点Ｐと接点Ｑを分離させるのに必要であり、言い換えると、時間△ＴAはスイッチオン状態にあるリレーユニット２２０が切断されるのに必要な切り換え時間である。時間△ＴAに較べ、導通状態にあるトランジスタＭCの切断に必要な切り換え時間は、無視でき、これにより、時間点Ｔ１と時間点Ｔ２の間、接点Ｐと接点Ｑは互いに接続され、トランジスタＭCは切断状態にあると見なされ得て、ゆえに、ブランチ電流ＩCはリレーユニット２２０をとおり端子ＰＡＫ−へと流れる。
【００１９】
続いて、時間点Ｔ３において、コントロールユニット２４０はモード操作信号ＳMにより、バッテリーシステム２００を放電モードに切り換え、たとえば、バッテリーシステム２００は電気エネルギーを外接電子装置（図２には表示されていない）に提供する。コントロールユニット２４０は、リレーユニット２２０とスイッチユニット２３０をスイッチオンし、放電電流（すなわち、ブランチ電流ＩD）を外接電子装置に提供する。さらに具体的には、制御信号ＳRLがローレベルに切り換えられてトランジスタＭRを切断し、接点Ｐを接点Ｑに接続させられ、このほか、制御信号ＳDがハイレベルに維持されてトランジスタＭDを導通状態に保持するとき、制御信号ＳCはハイレベルに切り換えられてトランジスタＭCを導通させる。注意すべきことは以下のとおりである。コントロールユニット２４０が制御信号ＳRLの信号レベルを切り換えた後、ある時間△ＴB（図３に示されるとおり）が、接点Ｐと接点Ｑを接続するのに必要であり、言い換えると、時間△ＴBは切断状態にあるリレーユニット２２０がスイッチオンするのに必要な切り換え時間である。時間△ＴBに較べて、切断状態にあるトランジスタＭCが導通するのに必要な切り換え時間は無視でき、これにより、時間点Ｔ３と時間点Ｔ４の間にあって、接点Ｐと接点Ｑは分離し、トランジスタＭCはすなわち導通状態にあると見なされ得て、ゆえにブランチ電流ＩDはすなわち、トランジスタＭCとトランジスタＭDをとおりバッテリーブランチ１０２へと流れる。このほか、トランジスタＭDは制御信号ＳDにより導通状態を保持し、これにより、トランジスタＭCが導通する前に、ブランチ電流ＩDはトランジスタＭD及びボデーダイオードＤCをとおりバッテリーブランチ１０２へと流れる。言い換えると、電気エネルギーの外接電子装置への提供は、ほぼ遅延の問題を有しえない。
【００２０】
検出結果ＤＲがブランチ電流ＩDが設定電流値ＩPDまで減少したことを示すとき（たとえば、全ての、或いはほぼ全ての）バッテリーブランチ１０２に保存されている電気エネルギーが外接電子装置にすでに提供されている）、コントロールユニット２４０はリレーユニット２２０とスイッチユニット２３０を切断して放電経路の切断し（すなわち、時間点Ｔ５における）。さらに具体的に説明すると、制御信号ＳRLがハイレベルに切り換えられてトランジスタＭRを導通させて、接点Ｐと接点Ｑを分離させ、このほか、制御信号ＳCがハイレベルに維持されてトランジスタＭCが導通するとき、制御信号ＳDはローレベルに切り換えられて、トランジスタＭDを切断する。これにより、バッテリーシステム２００は電気エネルギーの供給を停止できる。これに類似し、スイッチオン状態のリレーユニット２２０の切断に必要な時間△ＴAに較べ、導通状態のトランジスタＭDを切断するのに必要な切り換え時間は無視でき、このため、時間点Ｔ５と時間点Ｔ６の間にあって、ブランチ電流ＩDはリレーユニット２２０をとおりバッテリーブランチ１０２へと流れる。
【００２１】
続いて、時間点Ｔ７において、コントロールユニット２４０はモード操作信号ＳMに基づき、再度バッテリーシステム２００を充電モードに切り換える。コントロールユニット２４０はリレーユニット２２０及びスイッチユニット２３０をスイッチオンでき、ブランチ電流ＩCにバッテリーブランチ１０２に対して充電を行なわせる。さらに具体的に説明すると、制御信号ＳRLがローレベルに切り換えられて、トランジスタＭRを切断し、接点Ｐを接点Ｑに接続させられ、このほか、制御信号ＳCがハイレベルに維持されてトランジスタＭCが導通状態に保持されるとき、制御信号ＳDはハイレベルに切り換えられてトランジスタＭDを導通させる。同様に、切断状態にあるリレーユニット２２０がスイッチオンするのに必要な時間△ＴBにくらべ、切断状態のトランジスタＭDが導通するのに必要な切り換え時間は無視でき、これにより、時間点Ｔ７と時間点Ｔ８の間にあって、ブランチ電流ＩCはすなわち、トランジスタＭCとボデーダイオードＤDをとおり端子ＰＡＫ−へと流れる。簡単に言うと、バッテリーシステム２００に対する充電は、ほぼ遅延の問題を有し得ない。
【００２２】
以上から分かるように、トランジスタＭCは、充電トランジスタと見なすことができ、それはバッテリーシステム２００の充電動作を制御するのに用いられ、及びトランジスタＭDは放電トランジスタと見なされ、それはバッテリーシステム２００の放電動作を制御するのに用いられる。
【００２３】
バッテリーシステム２００が充電飽和となるとき、バッテリーシステム２００に外接された充電装置は、浮動充電動作（ｆｌｏａｔ  ｃｈａｒｇｅ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）（たとえば、定電圧或いはロー充電電流でバッテリーシステム２００に対して充電を行なう）を実行できる。しかし、浮動充電動作の充電電流は比較的小さく、且つ容易に変動するため、リレーユニット２２０をスイッチオン、スイッチオフの状態の間で頻繁に切り換え、リレーユニット２２０の使用寿命を短縮させる。図２と共に図４を参照されたい。図４は図２に示される複数の制御信号ＳRL、ＳC、ＳDの別の実施の例の信号タイミング図である。
【００２４】
この例において、頻繁にリレーユニット２２０が切り換えられるのを防止するため、ブランチ電流が比較的低いとき、ブランチ電流の導通経路は主にスイッチユニット２３０により提供される。これについて、さらに以下のように説明を行なう。
【００２５】
時間点Ｔ０’において、バッテリーシステム２００は充電モードで操作され、そのうち、トランジスタＭRは制御信号ＳRLにより切断されてリレーユニット２２０をスイッチオン状態に保持し、トランジスタＭCとトランジスタＭDはそれぞれ制御信号ＳCと制御信号ＳDに基づいて導通する。検出結果ＤＲが充電電流（すなわちブランチ電流ＩC）が第１設定電流値ＩPC1まで減少したことを示すとき（たとえば、バッテリーブランチ１０２が充電飽和）、コントロールユニット２４０はリレーユニット２２０をスイッチオフし並びにスイッチユニット２３０をスイッチオン状態に保持する（すなわち、時間点Ｔ１’）。さらに具体的には、制御信号ＳRLがハイレベルに切り換えられてトランジスタＭRを導通させて、接点Ｐと接点Ｑを分離させ、制御信号ＳCと制御信号ＳDはいずれもハイレベルを維持してトランジスタＭCとトランジスタＭDの導通状態を保持する。こうして、リレーユニット２２０の使用寿命を延長できる。
【００２６】
続いて、検出結果ＤＲが、ブランチ電流ＩCが第１設定電流値ＩPC1より小さい第２設定電流値ＩPC2まで減少したことを示すとき（たとえば、バッテリーブランチ１０２がすでに充電飽和）、コントロールユニット２４０はリレーユニット２２０をスイッチオフ状態に保持でき、並びにスイッチユニット２３０をスイッチオフして充電経路を切断する（すなわち、時間点Ｔ２’）。さらに具体的には、制御信号ＳRLと制御信号ＳDはいずれもハイレベルに維持されて、制御信号ＳCはローレベルに切り換えられてトランジスタＭCを切断する。
【００２７】
続いて、時間点Ｔ３’において、コントロールユニット２４０はモード操作信号ＳMに基づき、バッテリーシステム２００を放電モードに切り換える。さらに具体的に説明すると、コントロールユニット２４０は制御信号ＳRLをローレベルに切り換えてトランジスタＭRを切断し、接点Ｐを接点Ｑに接続させ、これによりリレーユニット２２０をスイッチオンする。このほか、コントロールユニット２４０は制御信号ＳCをハイレベルに切り換え、これによりトランジスタＭcを導通させ、並びに制御信号ＳDをハイレベルに維持することでトランジスタＭDを導通状態に保持し、これにより、スイッチユニット２３０をスイッチオンする。同様に、コントロールユニット２４０が制御信号ＳRLの信号レベルを切り換えた後には、接点Ｐを接点Ｑと接続させるのにある時間△ＴBが必要であり、これにより、リレーユニット２２０がスイッチオンされる（すなわち、時間点Ｔ４’）前に、ブランチ電流ＩDはスイッチユニット２３０をとおりバッテリーブランチ１０２に向けて流れる。
【００２８】
検出結果ＤＲがブランチ電流ＩDが第１設定電流値ＩPC1まで減少したことを示すとき（たとえば、バッテリーブランチ１０２に保存された電気エネルギーの大部分がすでに外接電子装置に提供された）、コントロールユニット２４０はリレーユニット２２０をスイッチオフし並びにスイッチユニット２３０のスイッチオン状態を保持できる（すなわち、時間点Ｔ５’）。さらに具体的に説明すると、制御信号ＳRLがハイレベルに切り換えられてトランジスタＭRが導通するとき、接点Ｐと接点Ｑは分離させられ、制御信号ＳCと制御信号ＳDはいずれもハイレベルに維持されてトランジスタＭCとトランジスタＭDが導通状態に保持される。続いて、検出結果ＤＲがブランチ電流ＩCが第１設定電流値ＩPC1より小さい第２設定電流値ＩPC2まで減少したことを示すとき（たとえば、バッテリーブランチ１０２がすでに充電飽和）、コントロールユニット２４０はリレーユニット２２０を切断状態に維持し、並びにスイッチユニット２３０をスイッチオフして放電経路を切断する（すなわち、時間点Ｔ６’）。さらに具体的に説明すると、制御信号ＳRLと制御信号ＳCはいずれもハイレベルを維持し、制御信号ＳDはローレベルに切り換えられてトランジスタＭDを切断する。
【００２９】
続いて、時間点Ｔ７’において、コントロールユニット２４０は、モード操作信号ＳMに基づき、さいどバッテリーシステム２００を充電モードに切り換える。コントロールユニット２４０はリレーユニット２２０とスイッチユニット２３０をスイッチオンでき、ブランチ電流ＩCにバッテリーブランチ１０２に対する充電を行なわせる。さらに具体的に説明すると、制御信号ＳRLがローレベルに切り換えられてトランジスタＭRを切断し、接点Ｐと接点Ｑを接続させ、このほか、制御信号ＳCがハイレベルに維持されてトランジスタＭCを導通状態に保持するとき、制御信号ＳDはハイレベルに切り換えられてトランジスタＭDを導通させる。同様に、コントロールユニット２４０が制御信号ＳRLの信号レベルを切り換えた後、接点Ｐと接点Ｑが接続するまでに時間△ＴBが必要で、これにより、リレーユニット２２０がスイッチオンする（すなわち、時間点Ｔ８’）の前に、ブランチ電流ＩCはすなわち、スイッチユニット２３０をとおり端子ＰＡＫ−へと流れる。
【００３０】
注意されたいことは以下のとおりである。以上は説明のための例示であって、本発明を制限するためのものではない。ある実施の例では、リレーユニット２２０はその他のタイプのリレー（たとえば、常開型（ｎｏｒｍａｌｌｙ  ｏｐｅｎ）リレー）で実施可能である。また別の実施の例では、スイッチユニット２３０の包含するスイッチ素子もその他のタイプのスイッチ素子を利用して実施でき、且つスイッチユニット２３０が包含するスイッチ素子の個数は二つに限られない。またある実施の例では、バッテリーシステム２００が充電又は放電完了したかを判断する方式は、検出素子ＲSENの発生する検出結果によるものとは限られず、たとえば、コントロールユニット２４０が複数のバッテリーユニットＢ1〜Ｂmの総電圧が充電電源の電圧と等しいか否かにより、充電が完成したかを判断する。また、ある例においては、コントロールユニット２４０は、充電／放電の時間に基づき、充電／放電動作を完成したか否かを判断する。簡単に述べると、図１に示される制御回路１１０の構造を採用することでバッテリーブランチを制御するものであれば、いずれも本発明の発明精神を遵守するものとする。
【００３１】
本発明の提出する制御回路はまた、過電流（たとえば、短絡）保護メカニズムに用いられ得る。図２に図５も合わせて参照されたい。図５は図２に示される複数の制御信号ＳRL、ＳC、ＳDの別の実施の例の信号タイミング図である。この実施の例においては、バッテリーシステム２００は充電モードで動作し、検出結果ＤＲがブランチ電流Ｉcがある電流上限ＩPUより大きいことを示すとき、コントロールユニット２４０はリレーユニット２２０及びスイッチユニット２３０を切断できる（すなわち、時間点Ｔ９）。さらに具体的に説明すると、コントロールユニット２４０は、制御信号ＳRLをハイレベルに切り換えて、トランジスタＭRを導通させ、接点Ｐと接点Ｑを分離させ、このほか、コントロールユニット２４０は制御信号ＳCと制御信号ＳDをローレベルに切り換えて、それぞれトランジスタＭCとトランジスタＭDを切断できる。注意すべきことは以下のとおりである。切断状態のリレーユニット２２０がスイッチオンするにはある時間△ＴAが必要であり、これにより、時間点Ｔ９と時間点Ｔ１０の間で、ブランチ電流Ｉc（すなわち、過電流）は、リレーユニット２２０をとおり端子ＰＡＫ−へと流れ、過電流が形成するトランジスタＭcとトランジスタＭDの損壊を防止できる。
【００３２】
このほか、複数の並列接続されたバッテリーブランチを具えたバッテリーシステムに対しては、複数のバッテリーブランチの少なくとも一つが、本発明により提出される制御回路（たとえば、図２に示される制御回路２１０）により制御され、残るバッテリーブランチはリレーにより制御される（たとえば、図２に示されるリレーユニット２２０を包含する制御回路）。
【００３３】
図６を参照されたい。それは本発明のバッテリーシステムのバッテリーブランチの制御方法の一つの実施例のフローチャートである。この制御方法は、図２に示される制御回路２１０に応用可能で、並びに以下のように簡単にまとめられる。
ステップ６０２：開始。
ステップ６０４：リレーユニットがバッテリーブランチに接続され、スイッチユニットがリレーユニットに並列に接続される。
ステップ６０６：バッテリーブランチを流れるブランチ電流を検出して検出結果を発生する。
ステップ６０８：検出結果に基づいて、ブランチ電流が設定電流値まで減少したかを判断し、イエスであれば、ステップ６１０を実行し、ノーであれば、ステップ６０６を実行する。
ステップ６１０：リレーユニット及びスイッチユニットを切断することで特定導通経路を切断する。
ステップ６１２：終了。
【００３４】
ステップ６１０中、バッテリーシステムの操作モードにより、切断する必要のある特定導通経路（たとえば、充電経路或いは放電経路）を決定することができる。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者は、図１から図３の関係説明を閲読した後に、図６に示される各ステップの操作の細部を簡単に理解することができ、ゆえに、さらなる説明はここでは重複して行なわない。
【００３５】
図７を参照されたい。それは本発明のバッテリーシステムのバッテリーブランチの制御方法のもう一つの実施例のフローチャートである。この制御方法は、図２に示される制御回路２１０に応用可能で、並びに以下のように簡単にまとめられる。
ステップ７０２：開始。
ステップ７０４：リレーユニットがバッテリーブランチに接続され、スイッチユニットがリレーユニットに並列に接続される。
ステップ７０６：バッテリーブランチを流れるブランチ電流を検出して検出結果を発生する。
ステップ７０８：検出結果に基づいて、ブランチ電流が第１設定電流値まで減少したかを判断し、イエスであれば、ステップ７０９を実行し、ノーであれば、ステップ７０６を実行する。
ステップ７０９：該リレーユニットを切断し、該スイッチユニットを導通状態に維持する。
ステップ７１０：検出結果に基づき、該ブランチ電流が該第１設定電流値より小さい第２設定電流値まで減少したかを判断し、イエスであれば、ステップ７１１を実行し、ノーであれば、ステップ７０９を実行する。
ステップ７１１：リレーユニットを切断状態に維持し、並びにスイッチユニットを切断することで、特定の導通経路を切断する。
ステップ７１２：終了。
【００３６】
ステップ７１１中、バッテリーシステムの操作モードにより、切断する必要のある特定導通経路（たとえば、充電経路或いは放電経路）を決定することができる。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者は、図１から図４の関係説明を閲読した後に、図７に示される各ステップの操作の細部を簡単に理解することができ、ゆえに、さらなる説明はここでは重複して行なわない。
【００３７】
総合すると、本発明の提供する制御回路は、バッテリーシステムのエネルギーロスを減らし、バッテリーシステムの随時充電／放電の便利性を増加し、並びに電池システム、リレー素子の使用寿命を延長し、及び過電流（短絡）の防護措置を提供する。
【００３８】
以上は本発明の好ましい実施例の説明に過ぎず、並びに本発明を限定するものではなく、本発明に提示の精神より逸脱せずに完成されるその他の同等の効果の修飾或いは置換は、いずれも本発明の権利請求範囲内に属する。
【符号の説明】
【００３９】
１００、２００  バッテリーシステム
１０２  バッテリーブランチ
１１０、２１０  制御回路
１２０、２２０  リレーユニット
１３０、２３０  スイッチユニット
１４０、２４０  コントロールユニット
６０２、６０４、６０６、６０８、６１０、６１２、７０２、７０４、７０６、７０８、７０９、７１０、７１１、７１２  ステップ
Ｂ1、Ｂ2、Ｂm  バッテリーユニット
ＣR、ＣS、ＳRL、ＳC、ＳD  制御信号
ＰＡＫ＋、ＰＡＫ−  端子
ＳM  モード操作信号
Ｉ、ＩC、ＩD  ブランチ電流
ＤＲ  検出結果
ＲSEN  検出素子
Ｐ、Ｑ  接点
ＧＮＤ  接地電圧
ＮRL、ＮC、ＮD  制御端
ＤR、ＤC、ＤD  ボデーダイオード
ＶBIAS  バイアス電圧
ＩL  電流
Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８、Ｔ９、Ｔ１０、Ｔ０’、
Ｔ１’、Ｔ２’、Ｔ３’、Ｔ４’、Ｔ５’、Ｔ６’、Ｔ７’、Ｔ８’  時間点
ＩPC、ＩPC1、ＩPC2、ＩPD、ＩPD1、ＩPD2  設定電流値
ＩPU  電流上限
△ＴA、△ＴB  時間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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