(57)【要約】ホストの再充電可能な電池に与えられるシステム充電パラメータを制御するための充電回路において、ホストの電池は、並列に結合することのできる第１電池と第２電池を少なくとも含んでいる。充電回路は、再充電可能な電池を並列で高速に充電することができる。独立して電流と電圧とを各電池毎に検知することで、異なる充電電流において電池を並列に充電することができる。本充電回路は、アナログ信号あるいはディジタル信号のいずれかを、関連する電源管理ユニットから受け取るように構成することができる。
2005534278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホストの電池に与えられる、システム充電パラメータを制御するための充電回路において、前記ホストの電池は、並列に結合することのできる第１電池と第２電池を少なくとも含んでおり、
前記充電回路は、
前記第１電池に与えられる第１電池充電電流レベルを監視するように構成された第１パスと、
前記第２電池に与えられる第２電池充電電流レベルを監視するように構成された第２パスと、
前記第１充電電流が、所定の第１最大充電電流レベルを超えるか、前記第２充電電流が、所定の第２最大充電電流レベルを超えると、前記ホストの電池に与えられる前記システム充電パラメータを小さくするように構成された調整回路と
を備えることを特徴とする充電回路。
【請求項２】
前記所定の第１最大充電電流レベルは、実質的に、前記所定の第２最大充電電流レベルに等しいことを特徴とする請求庫１記載の充電回路。
【請求項３】
前記第１電池に与えられる第１電池充電電圧レベルを監視するように構成された第３パスと、
前記第２電池に与えられる第２電池充電電圧レベルを監視するように構成された第４パスと
をさらに備え、
前記調整回路は、前記第１充電電圧レベルが、所定の第１最大充電電圧レベルを超えるか、前記第２充電電圧レベルが、所定の第２最大充電電圧レベルを超えると、前記ホストの電池に与えられる前記システム充電パラメータを小さくするように構成されることを特徴とする請求項１記載の充電回路。
【請求項４】
前記所定の第１最大充電電圧レベルは、実質的に、前記所定の第２最大充電電圧レベルに等しいことを特徴とする請求項３記載の充電回路。
【請求項５】
前記第１パスは、前記第１電池充電電流レベルを表す第１監視信号と、前記所定の第１最大充電電流レベルを表す第１比較信号とを受け取り、また、前記第１監視信号と前記前記第１比較信号との差に基づいて、第１制御信号を前記調整回路に与えるように構成される第１誤り増幅器を備え、前記第２パスは、前記第２電池充電電流レベルを表す第２監視信号と、前記所定の第２最大充電電流レベルを表す第２比較信号とを受け取り、また、前記第２監視信号と前記第２比較信号との差に基づいて、第２制御信号を前記調整回路に与えるように構成される第２誤り増幅器を備えることを特徴とする請求項１記載の充電回路。
【請求項６】
ホストの電池に与えられるシステム充電パラメータを制御するための方法において、前記ホストの電池は、並列に結合することのできる第１の電池と第２の電池を少なくとも備え、前記方法は、
前記第１の電池に与えられる第１電池充電電流レベルを監視する段階と、
前記第２の電池に与えられる第２電池充電電流レベルを監視する段階と、
前記第１充電電流レベルが所定の第１最大充電電流レベルを超えるか、もしくは前記第２充電電流レベルが所定の第２最大充電電流レベルを超えると、前記ホストの電池に与えられる前記システム充電パラメータを小さくする段階と
を備えることを特徴とする方法。
【請求項７】
前記所定の第１最大充電電流レベルは、実質的に前記所定の第２最大充電電流レベルに等しいことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記第１の電池に与えられる第１電池充電電圧レベルを監視する段階と、
前記第２の電池に与えられる第２電池充電電圧レベルを監視する段階と、
前記第１充電電圧レベルが所定の第１最大充電電圧レベルを超えるか、もしくは前記充電電圧レベルが所定の第２最大充電電圧レベルを超えると、前記ホストの電池に与えられる前記システム充電パラメータを小さくする段階と
をさらに備えることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項９】
前記所定の第１最大充電電圧レベルは、実質的に前記所定の第２最大充電電圧レベルに等しいことを特徴とする請求項８６記載の方法。
【請求項１０】
直流−直流変換器の出力パラメータを調整するための充電回路において、前記直流−直流変換器の出力パラメータは、電力をホストの電池に供給し、前記ホストの電池は、並列に結合することのできる第１電池と第２電池とを少なくとも備え、前記充電回路は、
前記第１電池に与えられる第１電池充電電流レベルを監視するように構成された第１パスと、
前記第２電池に与えられる第２電池充電電流レベルを監視するように構成された第２パスと、
前記第１電池に与えられる第１電池充電電圧レベルを監視するように構成された第３パスと、
前記第２電池に与えられる第２電池充電電圧レベルを監視するように構成された第４パスと、
前記第１電池充電電流レベルと前記第２電池充電電流レベルと前記第１電池充電電圧レベルと前記第２電池充電電圧レベルの内の一つが、前記第１電池と前記第２電池が並列に結合される時に、関連する所定の最大レベルを超えると、前記直流−直流変換器の前記出力パラメータを小さくするように構成された調整回路と
を備えることを特徴とする充電回路。
【請求項１１】
少なくとも所定の第１最大充電電流レベルと所定の第２最大充電電流レベルを表す一つの出力信号を提供するように構成された電力管理ユニットと、
並列に結合される第１電池と第２電池を少なくとも含んだホストの電池と、
前記ホストの電池に与えられるシステム充電パラメータを制御するための充電回路と
を含む電子機器において、前記充電回路は、
前記第１電池に与えられる第１電池充電電流レベルを監視して、前記第１電池充電電流レベルと前記所定の第１最大充電電流レベルを比較するように構成された第１パスと、
前記第２電池に与えられる第２電池充電電流レベルを監視して、前記第２電池充電電流レベルと前記所定の第２最大充電電流レベルを比較するように構成された第２パスと、
もし前記第１充電電流が前記所定の第１最大充電電流レベルを超えるか、あるいは前記第２充電電流が前記所定の第２最大充電電流レベルを超えると、前記ホストの電池に与えられる前記システム充電パラメータを小さくするように構成された調整回路と
を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１２】
前記電力管理ユニットからの前記出力信号は、アナログ信号を備えることを特徴とする請求項１１記載の電子機器。
【請求項１３】
前記電力管理ユニットからの前記出力信号は、ディジタル信号を備えることを特徴とする請求項１１記載の電子機器。
【請求項１４】
前記充電回路は、さらに、
前記電力管理ユニットからの前記ディジタル信号を受け取り、インターフェイス出力信号を提供するように構成されたディジタルインターフェイスと、
前記インターフェイス出力信号を受け取り、前記信号を、前記インターフェイス出力信号を表すアナログ信号に変換するように構成されたＤＡＣと
を備えることを特徴とする請求項１３記載の電子機器。
【請求項１５】
前記充電回路は、さらに、前記アナログ信号を、前記所定の第１最大充電電流レベルと前記所定の第２最大充電電流レベルを少なくとも表す複数のアナログ信号に分けるためのマルチプレクサを備えることを特徴とする請求項１４記載の電子機器。
【請求項１６】
一つあるいは二つ以上のホストの再充電可能な電池あるいは直流電源によって電力を与えることができる電子機器において、該電子機器は、
電力管理ルーチンを実行させるように構成された電力管理ユニット（ＰＭＵ）と、
前記ホストの再充電可能な電池の充電を制御するように構成された充電回路と、
ＰＭＵからのＰＭＵ出力信号に応答して、前記直流電源と前記ホストの電池の内の少なくとも一つを選択するように構成された選択回路と
を備え、前記ホストの電池は、並列に結合される第１電池と第２電池を少なくとも備え、前記充電回路は、前記第１電池に与えられる第１電池充電電流レベルを監視して、前記第１電池充電電流レベルと前記所定の第１最大充電電流レベルを比較するように構成された第１パスと、前記第２電池に与えられる第２電池充電電流レベルを監視して、前記第２電池充電電流レベルと前記所定の第２最大充電電流レベルを比較するように構成された第２パスと、もし前記第１充電電流が前記所定の第１最大充電電流レベルを超えるか、あるいは前記第２充電電流が前記所定の第２最大充電電流レベルを超えると、前記ホストの電池に与えられる前記システム充電パラメータを小さくするように構成された調整回路とを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１７】
前記充電回路と前記選択回路とは、一つの集積回路の上に集積されることを特徴とする請求項１６記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電回路に関し、特に、多数の電池を並列に充電するための充電回路に関する。
【０００２】
本出願は、２００３年２月１１日出願の特許文献１の一部継続出願であり、その教示するところは、ここに参考のため組み入れられ、また、２００３年３月２６日出願の特許文献２と２００３年７月３日出願の特許文献３の利益を主張し、この両者の教示するところは、ここに参考のため組み入れられる。本出願は、また、２００３年７月１４日出願の特許文献４の一部継続出願であり、それ自身、２００２年１２月２３日出願の継続出願の特許文献５の継続出願であり、現在は米国特許第＿号であり、それ自身、２００１年９月７日出願の特許文献６の継続出願であり、現在は特許文献７であり、これら全ては、２００１年８月１７日出願の特許文献８の権利を主張する。
【背景技術】
【０００３】
選択回路は、典型的には、様々な電子機器のための電源で使用されるものである。そのような選択回路は、通常、例えば、交流／直流アダプターのような直流電源と、再充電可能な電池との間で選択を行うように設計されている。ラップトップコンピュータのような、様々な電子機器において、そのような選択回路は、典型的には、特定のプロトコルによって、システム管理バス（ＳＭＢｕｓ）を経由してやり取りする制御信号によって制御される。加えて、そのような選択回路は、典型的には、電源が危機的状況の時に独立して、電源ブロック内の他の部品を確かめたり、直したり、知らせたりすることはできない。加えて、そのような選択回路は、関連するホスト電源管理ユニットからの制御信号を受け取るようには構成されていない。
【０００４】
【特許文献１】米国非仮出願番号第１０／３６４，２２８号公報
【特許文献２】米国仮出願番号第６０／４５７，８２６号公報
【特許文献３】米国仮出願番号第６０／４８４，６３５号公報
【特許文献４】米国出願番号第１０／６１８，９０１号公報
【特許文献５】米国出願番号第１０／３２８，４６６号公報
【特許文献６】米国出願番号第０９／９４８，８２８号公報
【特許文献７】米国特許番号第６，４９８，４６１号公報
【特許文献８】米国仮出願番号第６０／３１３，２６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
充電回路は、典型的には、選択回路が一つあるいは二つ以上の電池を充電すると選択した時に、電池を充電する条件を調整するのに使われる。多数の電池に使用するための殆どの充電回路は、並行して多数の電池を充電することはできない。多数の電池を充電することのできない充電回路にとって、電池を充電する電流全体のみが制御されて、最大値以下になっているように維持される。従って、電池の充電時間は、増加する。例えば、そのような場合に、もし２つの同じような電池が並列して充電されるなら、電池毎の平均充電電流は、例え関連する直流電源（例えば交流／直流アダプター）からの最大電力レベルに達しなくても、許容される最大値のわずか半分となるだろう。従って、当分野には、より強化された並列充電能力を備えた充電回路への要求がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ホストの電池に与えられる、システム充電パラメータを制御するための充電回路が提供され、ここで、ホストの電池は、並列に結合することのできる第１電池と第２電池を少なくとも含んでいる。本発明に沿った本充電回路は、第１電池に与えられる第１電池充電電流レベルを監視するように構成された第１パスと、第２電池に与えられる第２電池充電電流レベルを監視するように構成された第２パスと、第１充電電流が、所定の第１最大充電電流レベルを超えるか、第２充電電流が、所定の第２最大充電電流レベルを超えると、ホストの電池に与えられるシステム充電パラメータを小さくするように構成された調整回路とを含んでいる。
【０００７】
ホストの電池に与えられる、システム充電パラメータを制御するための方法が提供され、ここで、ホストの電池は、並列に結合することのできる第１電池と第２電池を少なくとも備えている。本発明に沿った本方法は、第１電池に与えられる第１電池充電電流レベルを監視する段階と、第２電池に与えられる第２電池充電電流レベルを監視する段階と、第１充電電流レベルが、所定の第１最大充電電流レベルを超えるか、第２充電電流が所定の第２最大充電電流レベルを超えると、ホストの電池に与えられるシステム充電パラメータを小さくする段階とを含んでいる。
【０００８】
本発明の他の側面によると、直流−直流変換器の出力パラメータを調整するための充電回路が提供される。直流−直流変換器の出力パラメータは、電力をホストの電池に供給し、ここで、このホストの電池は、並列に結合することのできる第１電池と第２電池とを少なくとも備えている。本発明に沿った充電回路は、第１電池に与えられる第１電池充電電流レベルを監視するように構成された第１パスと、第２電池に与えられる第２電池充電電流レベルを監視するように構成された第２パスと、第１電池に与えられる第１電池充電電圧レベルを監視するように構成された第３パスと、第２電池に与えられる第２電池充電電圧レベルを監視するように構成された第４パスとを含んでいる。充電回路は、また、第１電池充電電流レベルと第２電池充電電流レベルと第１電池充電電圧レベルと第２電池充電電圧レベルの内の一つが、関連する所定の最大レベルを超えると、直流−直流変換器の出力パラメータを小さくするように構成された調整回路を含んでいる。
【０００９】
本発明のさらに他の側面によると、電子機器が提供される。本発明に沿った、この電子機器は、少なくとも所定の第１最大充電電流レベルと所定の第２最大充電電流レベルを表す一つの出力信号を提供するように構成された電力管理ユニットと、並列に結合される少なくとも第１電池と第２電池を含んだホストの電池と、ホストの電池に与えられるシステム充電パラメータを制御するための充電回路とを含んでいる。この充電回路は、第１電池に与えられる第１電池充電電流レベルを監視して、この第１電池充電電流レベルと所定の第１最大充電電流レベルを比較するように構成された第１パスと、第２電池に与えられる第２電池充電電流レベルを監視して、この第２電池充電電流レベルと所定の第２最大充電電流レベルを比較するように構成された第２パスと、もし第１充電電流が所定の第１最大充電電流レベルを超えるか、あるいは第２充電電流が所定の第２最大充電電流レベルを超えると、ホストの電池に与えられるシステム充電パラメータを小さくするように構成された調整回路とを含んでいる。
【００１０】
本発明のさらなる側面において、一つあるいは二つ以上のホストの再充電可能な電池あるいは直流電源によって電力を与えることができる電子機器が提供される。本発明に沿った電子機器は、電力管理ルーチンを実行させるように構成された電力管理ユニット（ＰＭＵ）と、ホストの再充電可能な電池の充電を制御するように構成された充電回路と、ＰＭＵからのＰＭＵ出力信号に応答して、直流電源とホストの電池の内の少なくとも一つを選択するように構成された選択回路とを含み、前記ホストの電池は、並列に結合される第１電池と第２電池を少なくとも含み、前記充電回路は、第１電池に与えられる第１電池充電電流レベルを監視して、この第１電池充電電流レベルと所定の第１最大充電電流レベルを比較するように構成された第１パスと、第２電池に与えられる第２電池充電電流レベルを監視して、この第２電池充電電流レベルと所定の第２最大充電電流レベルを比較するように構成された第２パスと、もし第１充電電流が所定の第１最大充電電流レベルを超えるか、あるいは第２充電電流が所定の第２最大充電電流レベルを超えると、ホストの電池に与えられるシステム充電パラメータを小さくするように構成された調整回路とを含んでいる。
【００１１】
本発明の利点は、以下に例示される実施形態の詳細な説明から明らかであり、その説明は、添付する図面と共に考察されるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１を見ると、多くの電源１０４，１０５から電源を供給してもらうことができる電子機器１００の簡略化したブロック図が示される。そのような電源は、複数の電池１０５と直流電源１０４を含んでいよう。電池１０５は、さらに、リチウムイオン、ニッケルカドミウム、ニッケル金属酸化物電池などの、この分野で知られた色々の種類の機器であって良い。電子機器１００は、携帯用電子機器（ラップトップコンピュータ、携帯電話、ポケットベル、携帯情報端末等）や電気自動車や電動工具のような、様々な場合に電源１０４，１０５のいずれかから電力を供給される、この分野で知られた色々な種類の機器であって良い。
【００１３】
もし、電子機器１００がラップトップコンピュータであるなら、その中には、図１に示されていない、当業者には既知の様々な要素が含まれるだろう。例えば、ラップトップは、データをラップトップに入力するための入力機器や、ラップトップの命令を実行したり動作を制御するための、中央処理ユニット（ＣＰＵ）あるいはプロセッサ例えばIntel Corporation（登録商標）によるPentium（登録商標）プロセッサや、ラップトップからデータを出力するための出力機器例えばＬＣＤやスピーカーを含んでいよう。
【００１４】
電池１０５を再充電すること、および／または機器１００に電力を供給することのために、直流電源１０４は、機器１００に結合することができる。直流電源１０４は、壁のコンセントから従来からの交流１２０ボルトを受け取って、それを直流出力電圧に変換するように構成される交流／直流アダプターであって良い。直流電源１０４は、またその種のソケットに差し込むように構成される“タバコ用ライター”に似たアダプターのような直流／直流アダプターであって良い。そのような直流電源１０４が、機器１００から分離したものとして図１に示されているが、これは、いくつかの機器に組み込むことができる。
【００１５】
機器１００は、本発明に沿った選択回路１１４を少なくとも含んだ電源ブロック１０６を持っている。電源ブロック１０６は、また、図１に示されるようにＰＭＵ１２０を含んでいよう。代わりに、ＰＭＵ１２０は、また電子機器１００の、より複雑なプロセッサに組み入れられていて良い。ＰＭＵ１２０は、この分野で知られた様々な電力管理ルーチンを実行させるように構成されている。一般的に、電源ブロック１０６には、各電源からの電力を監視し制御して、様々な条件によって機器１００の互いのそして他のシステムへ導く様々な要素が含まれている。有利なことに、本発明に沿った選択回路１１４は、ここに、より詳細にするように、ＰＭＵ１２０からの少なくとも一つの出力信号に応答するように構成されている。
【００１６】
図２を見ると、多数の電池システムに対する電源ブロック２０６の一例の、より詳細なブロック図が示されている。電源には、直流源２０４、例えば交流／直流変換器と、多くの複数の電池２０５−１，２０５−２，２０５−ｋが含まれる。そのような電池は、また再充電可能な電池であろう。いかなる時刻においても、これら電源２０４，２０５−１，２０５−２，２０５−ｋの各々は、システム内に存在するかも知れないし、存在しないかも知れない。
【００１７】
一般的に、電源ブロック２０６は、ＰＭＵ２２０と、充電回路２２２と、電源変換要素２２６と、電池スイッチネットワーク２１７と、スイッチ２３０と、直流電源２０４からシステム２１０への電源パス２０９と、電池２０５−１，２０５−２，２０５−ｋからシステムへの電源パス２４０と、直流電源２０４から再充電可能な電池２０５−１，２０５−２，２０５−ｋへの再充電のための電源パス２０７と、本発明に沿った選択回路２１４と、様々なデータパスあるいは通信パスを含んでいよう。電池スイッチネットワーク２１７は、さらに、関連する電池２０５−１，２０５−２，２０５−ｋのための、充電スイッチＣＳＷ１，ＣＳＷ２，ＣＳＷｋと、放電スイッチＤＳＷ１，ＤＳＷ２，ＤＳＷｋを備えていよう。
【００１８】
電源ブロック２０６の様々な要素の間のデータパスあるいは通信パスは、単一方向あるいは双方向であってよく、アナログ信号あるいはディジタル信号を導くことができる。データパスは、命令あるいは制御信号あるいはデータを移送することができる。そのようなデータパスの数は、電池２０５−１，２０５−２，２０５−ｋと、充電回路２２２と、ＰＭＵ２２０の特定の特徴と、全体としての電源ブロック２０６の特定の特徴に大きく依存している。例えば、もし関連する機器１００がラップトップコンピュータであるなら、スマートチャージャー（smart charger）回路とスマート電池（smart battery）は、特定のプロトコルに従って、システム管理バス（ＳＭＢｕｓ）を経由して通信することができる。
【００１９】
一般的に、選択回路２１４は、ＰＭＵ２２０を含む電源ブロック２０６内の様々な要素からの様々な入力信号に応答して、スイッチ制御信号をパス２５０を通って電池スイッチネットワーク２１７とスイッチ２３０に供給し、様々な条件の下で各電源からの電力を制御して、お互いへそしてシステム２１０へと伝える。
【００２０】
例えば、選択回路２１４への特定の組の入力信号は、許容範囲の電圧レベルの直流電源２０４が存在することを示している。そのような入力信号に応答して、選択回路２１４は、スイッチ２３０を閉じる（オンする）ためと、電池スイッチネットワーク２１７内の放電スイッチＤＳＷ１，ＤＳＷ２，ＤＳＷｋを開く（オフする）ための制御信号を提供する。そのように、直流電源２０４からの電力は、システム２１０に供給される。代わりに、もし選択回路への入力信号が直流電源２０４あるいは許容できる電圧レベルを備えた直流電源が存在しないことを示しているなら、選択回路２１４は、スイッチ２３０をオフし、電池スイッチネットワークの放電スイッチＤＳＷ１，ＤＳＷ２，ＤＳＷｋをオンするような適切な制御信号を提供する。そのように、関連する電池２０５−１，２０５−２，２０５−ｋの一つあるいは二つ以上が、他の安全性がここに詳細に述べる条件を満足する限り、電力をシステム２１０に供給する。
【００２１】
各関連する再充電可能な電池２０５−１，２０５−２，２０５−ｋ用の充電スイッチＣＳＷ１，ＣＳＷ２，ＣＳＷｋは、充電スイッチが充電の目的のためにオンであるときに、電源ライン２０７からの導電性のパスを関連する電池に供給する。放電スイッチＤＳＷ１，ＤＳＷ２，ＤＳＷｋは、放電スイッチＤＳＷ１，ＤＳＷ２，ＤＳＷｋのいずれがオンしているかによって、一つあるいは二つ以上の電池から、関連する各電池２０５−１，２０５−２，２０５−ｋからの導電性パスをシステム２１０に提供する。
【００２２】
有利なことに、選択回路２１４への少なくとも一つの入力信号が、ＰＭＵ２２０からの出力信号を表している。ＰＭＵ２２０と選択回路２１４の間のそのようなやり取りは、データパス２１１を通して行われる。当業者ならば理解されるように、ＰＭＵ２２０は、ホスト機器の電力管理ルーチンを実行することができる。ＰＭＵ２２０は、信号のホストセットを選択回路２１４に供給するが、この中に、いずれの電池２０５−１，２０５−２，２０５−ｋあるいは電池の並列な組み合わせが充電あるいは放電のために選択されるかを示す信号を含んでいる。ここに、より詳細に述べるが、選択回路２１４は、ＰＭＵ２２０に応答する。しかし、選択回路２２０は、さらに、内部のチェックをするように構成されており、ここにさらに詳細に述べるような様々な条件の下でＰＭＵからの希望する用途の信号に優先することができ、さらなる安全性と電池の電力の節約をもたらす。充電器回路２２２は、データパス２５２を通って選択器２１４とやり取りし、データパス２５４を通って電力変換ユニット２２６例えば充電器制御型直流−直流変換器とやり取りするように構成される。充電器回路２２２は、充電電流を、電源パス２０７と電力変換ユニットとを通って電池２０５−１，２０５−２，２０５−ｋへと供給するのを制御することができる。
【００２３】
図３を見ると、３つの電源と共に動作する、電源ブロック３０６の一例が示されている。電源には、電源パス３０９を通って電源ブロック３０６に結合される直流電源（図示せず）と、第１の再充電可能な電池Ａと、第２の再充電可能な電池Ｂとが含まれる。電源ブロック３０６には、本発明に沿った選択回路３１４、及び、関連するＰＭＵ３２０や充電回路３２２や電力変換ユニット２１６例えば直流−直流変換器などの他の要素が含まれる。先に詳細に述べたように、ＰＭＵ３２０が電源ブロック３０６の一部として示されたが、ＰＭＵ３２０は、電源ブロックの外側で良く、電源ブロックの外側の分離した要素内に埋め込まれても良く、あるいは、ＰＭＵの機能は、電子機器の別の要素、例えばＣＰＵによって提供されても良い。
【００２４】
説明を明確かつ簡略にするために、前に図２で説明した、直流源と様々なデータ接続（例えば、充電回路３０６から電力変換ユニット３２６及びＰＭＵ３２０へのものであり、電池とＰＭＵ３２０間のものと同様）は、図３には示していない。有利なことに、選択回路３１４と充電回路３２２は、動作と導入を便利にするために、一つの集積回路３９０の中にまとめられる。
【００２５】
選択回路３１４には、制御器３１５とスイッチドライバネットワーク３１７が含まれるが、これは詳細にここに述べる。選択回路３１４には、様々な入力端子３８０があり、様々な入力データと制御信号とを受け取る。そのような入力端子３８０は、また制御器３１５に結合される。選択回路３１４には、また様々な出力端子３８２があり、制御信号を関連するスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５，ＳＷ６に供給し、データを電源ブロック３０６の関連する要素に供給する。入力端子３８０には、端子３８０−１〜３９０−９が含まれて、それぞれ、ＰＳＭ，ＵＳＥ＿Ａ，ＵＳＥ＿Ｂ、ＩＣＨＧ，ＶＡＤ，ＶＳＹＳ，ＢＡＴＴ＿Ａ，ＢＡＴＴ＿Ｂ，ＡＵＸＩＮと名前の付いた制御信号とデータ信号を受け取る。出力端子３８２には、端子３８２−１〜３８２−１０が含まれて、それぞれ、ＰＷＲ＿ＡＣ，ＰＷＲ＿ＢＡＴＴ，ＣＨＧＡ，ＤＣＨＡ，ＡＣＡＶ，ＡＬＥＲＴ，ＣＨＧＥＮ，ＣＨＧＢ，ＤＣＨＢ，ＡＵＸＯＵＴと名前の付いた制御信号とデータ信号を提供する。各入力端子３８０と出力端子３８２とそれらの関連した制御信号とデータ信号が、以下に大まかに説明される。
【００２６】
第１入力端子３８０−１は、ＰＭＵ３２０が電力節約モードを希望しているかどうかを表す、電力節約モード（ＰＳＭ）ディジタル入力制御信号を、ＰＭＵ３２０から受け取ることができる。第２及び第３の入力端子３８０−２と３８０−３は、ＰＭＵが所定の充電モードあるいは放電モードでの使用を希望する電池あるいは電池の組み合わせを示す、ＰＭＵ３２０からのＵＳＥ＿Ａ制御信号およびＵＳＥ＿Ｂ制御信号を受け取ることができる。例えば、２つの電池ＡとＢを持つ、図３の実施形態において、もしＵＳＥ＿Ａがローで、ＵＳＥ＿Ｂがハイならば、ＵＳＥ＿Ａ制御信号とＵＳＥ＿Ｂ制御信号は、電池Ａを使用することを要求するようなディジタル信号であろう。もしＵＳＥ＿Ａがハイで、ＵＳＥ＿Ｂがローならば、電池Ｂを使用することを要求する。もし、ＵＳＥ＿Ａがローで、ＵＳＥ＿Ｂがローならば、電池Ａと電池Ｂを並列で使用することを要求する。最後に、もしＵＳＥ＿Ａがハイで、ＵＳＥ＿Ｂがハイならば、電池Ａも電池Ｂも使用しないことを要求する。ＵＳＥ＿ＡとＵＳＥ＿Ｂに対して表現した、これらハイとローの信号達は、当業者ならば他の信号の組み合わせも選択可能であるのが分かるであろうから、説明のためのみ挙げたのである。
【００２７】
第４の入力端子３８０−４は、電池に与えられる充電電流を表す、充電回路３２２からの充電電流（ＩＣＨＧ）アナログ信号を受け取ることができる。第５の入力端子３８０−５は、特定の時に、直流電源２０４により与えられる電圧レベルを表す、例えば交流／直流アダプター（ＶＡＤ）である直流電圧源２０４からのアナログ信号を受け取ることができる。第６の入力端子３８０−６は、システム電源電圧レベル（ＶＳＹＳ）を表すアナログ信号を受け取ることができる。第７の入力端子３８０−７と第８の入力端子３８０−８は、各々の電池の電圧レベルを表す電池Ａ（ＢＡＴＴ＿Ａ）と電池Ｂ（ＢＡＴＴ＿Ｂ）からのアナログ信号を受け取ることができる。そのようなＢＡＴＴ＿Ａアナログ信号とＢＡＴＴ＿Ｂアナログ録信号は、各々の電池の正極における電圧を測定することで得られる。最後に、第９の入力端子３８０−９は、この本発明の記載にあまり重要で無いと考えられる、他の入力制御信号とデータ信号を受け取ることのできる、一般的な入力端子（ＡＵＸＩＮ）を表している。
【００２８】
第１の出力端子３８２−１は、スイッチ制御信号（ＰＷＲ＿ＡＣ）をスイッチＳＷ１に提供することができる。第２の出力端子３８２−２は、スイッチ制御信号（ＰＷＲ＿ＢＡＴＴ）をスイッチＳＷ２に提供することができる。第３の出力端子３８２−３は、スイッチ制御信号（ＣＨＧＡ）を電池Ａ用の充電スイッチＳＷ３に提供することができる。第４の出力端子３８２−４は、スイッチ制御信号（ＤＣＨＡ）を電池Ａ用の放電スイッチＳＷ４に提供することができる。第５の出力端子３８２−５は、許容できる閾値限界より大きな出力電圧を持った直流電源２０４が存在するかしないかを示す、ディジタル直流源イネーブル信号（ＡＣＡＶ）を提供することができる。
【００２９】
第６の出力端子３８２−６は、ディジタルデータ信号（ＡＬＥＲＴ）を提供して、少なくともＰＭＵ３２０を含む他の要素に、ここに後で詳細を述べるような電源の危機状態について知らせることができる。第７の出力端子３８２−７は、充電可能状態に達したかどうかを示すディジタルデータ信号（ＣＨＧＥＮ）を充電器に提供することができる。第８の出力端子３８２−８は、電池Ｂ用の充電スイッチＳＷ５にスイッチ制御信号（ＣＨＧＢ）を提供することができる。第９の出力端子３８２−９は、スイッチ制御信号（ＤＣＨＢ）を、電池Ｂ用の放電スイッチＳＷ６に提供することができる。最後に、第１０の出力端子３８０−１０は、ここでの本発明の説明にあまり重要で無いと考えられる、他の出力制御信号とデータ信号を提供することのできる、一般的な出力端子（ＡＵＸＯＵＴ）を表している。
【００３０】
制御器３１５は、選択回路３１４の入力端子３８０からの、上記入力データと制御信号を受け取り、いずれの電源あるいは電源の組み合わせ（例えば、直流電源、電池Ａ、電池Ｂ）を選択して、あるいは選択を外して、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６の一つあるいは二つ以上の組み合わせを制御するかを決定する。制御器３１５は、また、電源ブロック３０６の他の要素とやり取りするために、例えば出力端子３８２−５，３８２−６，３８２−７，３８２−１０のような他の出力端子に直接にデータあるいは他の制御信号を提供することができる。
【００３１】
スイッチドライバネットワーク３１７には、複数のドライバＳＤ１，ＳＤ２，ＳＤ３．ＳＤ４，ＳＤ５，ＳＤ６が含まれる。スイッチドライバＳＤ１，ＳＤ２，ＳＤ３，ＳＤ４，ＳＤ５，ＳＤ６のそれぞれは、選択回路３１４の制御器３１５が指示したとおりに各スイッチをオンとオフの位置に動かすために、さらに、関連するスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５，ＳＷ６に結合される。
【００３２】
図４を見ると、選択回路３１４、特に選択回路３１４の制御器３１５のより詳細なブロック図が示されている。一般的に、制御器３１５には、選択器出力回路４７０と、充電イネーブル回路４７２と、電池並列使用イネーブル回路４７６と、入力確認回路４７８と、電力危機回路４７４と、複数の比較器ＣＭＰ１，ＣＭＰ２，ＣＭＰ３，ＣＭＰ４が含まれる。
【００３３】
一般的に、選択器出力回路４７０は、充電イネーブル回路４７２からの充電イネーブル信号（ＣＨＧＥＮ）や、電源危機回路４７４からのダイオードモード（ＤＭ）信号や、入力確認回路４７８からの有効入力（ＶＩＮＰ１）信号や、電池並列使用イネーブル回路４７６からの電池並列使用イネーブル（ＰＢＵＥ）信号や、比較器ＣＭＰ１からの直流電源イネーブル（ＡＣＡＶ）信号などの様々な内部制御信号を受け取る。選択器出力回路４７０は、また、充電電流を表す充電器回路３２２からのアナログ信号ＩＣＨＧを受け取る。ここに、さらなる詳細を掲げたように、選択器出力回路４７０は、スイッチドライバネットワーク３１７をして、様々な入力信号の状態に応じて、関連するスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５，ＳＷ６をオンやオフさせる。
【００３４】
制御器３１５には、直流電源の電圧レベルを表すアナログ信号を、第１閾値レベルＶＴ１と比較するように構成された第１比較器ＣＭＰ１が含まれる。第１閾値ＶＴ１は、システムが許容できる最小電源電圧ＶＴ３よりも高く設定される。もし、直流電源が存在し、それが第１閾値レベルＶＴ１よりも高い電源電圧であれば、第１比較器ＣＭＰ１は、高いＡＣＡＶ制御信号を選択器出力回路４７０へ供給する。そうでない場合は、第１比較器は、低いＡＣＡＶ信号を提供する。ＡＣＡＶ信号は、また、電力危機回路４７４へも供給されよう。
【００３５】
もし、選択器出力回路４７０が第１比較器ＣＭＰ１から高いＡＣＡＶ信号を受け取ると、システム２１０への電力が直流電源によって供給されて、電池は再充電されないように、スイッチＳＷ１をオンし、スイッチＳＷ２〜ＳＷ６をオフするのに適切なスイッチ制御信号を提供する（以下に詳細に説明するように、直流電源電圧は、第２閾値ＶＴ２よりも大きくないと仮定する）。選択回路３１４は、ＰＭＵからのＵＳＥ＿Ａ制御信号とＵＳＥ＿Ｂ制御信号に関係なく、本例における直流電点を使用する。そのように、選択回路３１４は、電池Ａと電池Ｂを使用するのに、ＰＭＵからの制御信号を優先することができ、代わりに、直流電源が存在して、その電圧がＶＴ１より大きい適切な電圧レベルがあればいつでも電力を供給するように、システム２１０に要求する。有利なことに、この特徴によって、適切な環境における直流電源の使用を保証することによって、電池の寿命が延びる。
【００３６】
直流電源からシステム２１０に電力を供給することと、一つあるいは二つ以上の電池を充電することを可能にするためには、充電イネーブル（ＣＨＧＥＮ）信号がアクティブでなくてはならない。本実施形態におけるアクティブなＣＨＧＥＮ信号は、ハイのＣＨＧＥＮ信号である。充電イネーブル回路４７２は、もし第２比較器ＣＭＰ２から適切なＣＨＧＰ信号を受け取り、入力確認回路４７８から適切な有効信号ＶＩＮＰ１を受け取ると、ハイのＣＨＧＥＮ信号を提供する。第２比較器ＣＭＰ２は、ＶＴ２＞ＶＴ１かつＶＴ１＞ＶＴ３の時に、もし直流電源からの電源電圧が第２閾値レベルＶＴ２よりも大きければ、適切なＣＨＧＰ信号を供給する。入力確認回路４７８は、有効信号ＶＩＮＰ１を供給する。もしＰＭＵからのＵＳＥ＿ＡとＵＳＥ＿Ｂ制御信号が、少なくとも一つの電池ＡあるいはＢの使用をアサートすると、適切な有効信号ＶＩＮＰ１が供給される。もしＵＳＥ＿ＡとＵＳＥ＿Ｂ制御信号が、電池ＡあるいはＢのいずれの使用に対してもアサートしないとき、例えば、ＵＳＥ＿ＡとＵＳＥ＿Ｂの両方がハイならば、適切な有効信号ＶＩＮＰ１は送られない。充電イネーブル回路４７２は、また、アクティブなＣＨＧＥＮ信号を生成するために、一般的な入力端子３８０−９からの他の補助的な有効入力信号（ＡＵＸＩＮ）が必要である。
【００３７】
充電の間、充電回路３２２は、充電電流レベルを表すＩＣＨＧ信号を選択回路３１４に提供する。選択回路３１４は、入力端子３８０−４において、ＩＣＨＧ信号を受け取り、その信号を選択器出力回路４７０に提供する。選択出力回路４７０は、そのＩＣＨＧ信号を充電閾値レベルＩＣＨＴと比較する。この比較に基づいて、選択出力回路４７０は、もし充電電流レベルが高いか低いかを決定し、この結果、及びここに、より詳細に説明する他の入力データに基づいて各種スイッチをオンあるいはオフする。図５の表で詳細に説明されるように、本実施形態においては、低い充電電流は、低い制御信号によって表され、高い充電電流は、高い制御信号によって表される。
【００３８】
電池の並列使用によって、回路４７６は、選択器出力回路４７０に電池並列使用イネーブル（ＰＢＵＥ）信号を提供する。選択器出力回路４７０は、ハイのＰＢＵＥ信号に対しては、電池の並列使用を許可することで応答し、また、ローのＰＢＵＥ信号に対しては、例えばＵＳＥ＿ＡとＵＳＥ＿Ｂがローであるような、電池を並列使用したいことを示すＵＳＥ＿Ａ信号とＵＳＥ＿Ｂ信号を通じてＰＭＵ３２０から要求があっても、電池の並列使用を許可しないことで応答する。そのように、選択回路３１４は、適切な条件がないと、電池Ａと電池Ｂを並列で使用することに対して、事前の注意と保護を追加する。
【００３９】
例えば、電池Ａと電池Ｂのような、二つ以上の電池を並列で使用することに対する懸案事項は、これらの電池が並列に接続されて、期待しない高い電流状態を作る可能性において、かなり大きな違いがあることである。そのように、制御器３１５の第４比較器ＣＭＰ４は、信号ＢＡＴＴ＿Ａと信号ＢＡＴＴ＿Ｂを比較するように構成されている。そのようなＢＡＴＴ＿ＡとＢＡＴＴ＿Ｂの信号は、電池Ａと電池Ｂの正端子から取られるアナログ信号であってよい。もし、ＢＡＴＴ＿ＡとＢＡＴＴ＿Ｂの２つの信号の違いが、所定の制限以下ならば、比較器ＣＭＰ４は、電池並列使用イネーブル回路４７６にＢＡＴＴＣＯＭＰ信号を供給するだろう。第４比較器ＣＭＰ４からアクティブなＢＡＴＴＣＯＭＰ信号を受け取るのに加えて、電池並列使用イネーブル回路４７６は、また、入力確認回路４７８から適切な入力有効信号ＶＩＮＰ２を受け取るはずである。もしＵＳＥ＿ＡとＵＳＥ＿Ｂの制御信号が電池Ａと電池Ｂの並列使用をアサートするとき、例えばＵＳＥ＿ＡとＵＳＥ＿Ｂがローのとき、適切な有効信号ＶＩＮＰ２が提供される。
【００４０】
もし、ＰＭＵからのＵＳＥ＿ＡとＵＳＥ＿Ｂの制御信号が、電池の並列使用がＰＭＵによって望まれていることを示しているが、電池Ａと電池Ｂの間の電圧差が所定の制限以内にないためにＰＢＵＥ信号がアクティブでないならば、選択器出力回路４７４は、他と比べて低い電圧レベルを持った電池に充電させるだろう。似たような条件下で、有効な直流源が無い時に、選択器出力回路は、他と比べて高い電圧レベルの電池に、放電電力をシステムに与えさせるだろう。
【００４１】
有利なことに、選択回路３１４は、また、電源の危機状態を独立して監視し確認するように設計された電源機器回路４７４を含んでおり、検出した電力危機状況に応じて、適切なダイオードモード（ＤＭ）制御信号を選択器出力回路４７０に提供する。選択器出力回路４７０は、電力機器回路４７４からの適切なＤＭ制御信号に応答して、スイッチドライバネットワーク３１７からのスイッチドライバに、スイッチＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６をオン状態に維持させ、一方、スイッチＳＷ１，ＳＷＳ３，ＳＷ５をオフ状態に維持させる。そのように、最も高い電圧の電源（電池Ａあるいは電池Ｂあるいは直流電源）は、それぞれこのダイオードモードにあるダイオードＤ１あるいはＤ３あるいはＤ５の一つを通して、システムに給電する。加えて、選択回路３１４は、また、電源危機状況を示すＡＬＥＲＴ状況信号を出力端子３８２−６に供給するだろう。このＡＬＥＲＴ信号は、少なくともＰＭＵ３２０を含む多くの部品に供給することができるだろう。
【００４２】
電源の危機状況には、無効出力あるいは無効入力が含まれる。無効出力は、電源あるいはシステムに給電する元が、最小システム閾値電圧レベルＶＴ３にあるシステム電圧レベルを維持できなくなったときにいつでも発生する。システム電圧レベルは、比較器ＣＭＰ３によって最小閾値電圧レベルＶＴ３と比較され、システム検査制御信号ＶＳＹＳＯＫが、この比較に基づいて電力危機回路４７４へ送られる。システム電圧が低いという電力危機状況は、もし一つ以上の電源が意図的に、あるいは偶然に、接続が切れると発生しうる。
【００４３】
無効入力も、電力機器の問題を起こしうる。無効入力とは、ＵＳＥ＿Ａ信号とＵＳＥ＿Ｂ信号を通して、システムに電力を失わせるように望んだ状況をＰＭＵがアサートすることかも知れない。例えば、ＵＳＥ＿Ａ信号とＵＳＥ＿Ｂ信号がハイとなり、ＵＳＥ＿Ａ信号とＵＳＥ＿Ｂ信号は、いずれの電池も使用されないとアサートする（ＶＩＮＰ１信号がロー）ことができ、さらに、直流電源が利用可能でない（ＡＣＡＶ信号がロー）か、あるいはシステムを最小ＶＴ３電圧レベルに維持できない（ＶＳＹＳＯＫ信号がロー）ことがありうる。もしＰＭＵからのＵＳＥ＿Ａ信号とＵＳＥ＿Ｂ信号が、論理的に正しくても、システムに電力を失わせれば、入力が無効であるような他の状況が起こり得る。例えば、ＵＳＥ＿Ａ信号とＵＳＥ＿Ｂ信号は、存在しないか偶然に取り外された一つの電池からの給電を指示するかも知れない。そのような電池を使用することで、システム上の電圧レベルは、ＶＴ３閾値以下に降下するだろうし、この状況を示すＶＳＹＳＯＫ信号が電力機器回路３７４に提供されるだろう。
【００４４】
ダイオードＤ１あるいはＤ３あるいはＤ５における電力消費によって、ＤＭ供給モードを長時間維持することは適当でない。有利なことに、電力危機回路４７４は、連続的に自身の入力を監視して、電力危機状況が改善されるとすぐにＤＭ信号を非アクティブ化する。従って、電力危機状況が改善されると（例えば、失われた電源がシステムに結合されると）すぐに、電力危機回路からの内部ＤＭ信号は、非アクティブになり、正常の電源モードが再開される。
【００４５】
図５を見ると、図２〜４と組み合わせて、表５００は、選択回路３１４と選択器出力回路４７０への様々な入力信号による、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６の各々のスイッチ状態を示している。表５００は、システム２１０への電力が電池３０５でなく直流電源２０４によって供給される時の、様々なスイッチの状態を示している。そのように、ＡＣＡＶ信号がハイであり、かつ選択器出力回路４７０は適切なスイッチ制御信号をスイッチドライバネットワーク３１７へ送り、その結果、表５００の各列に示されるようにＳＷ１はオンでＳＷ２はオフである。
【００４６】
ＣＨＧＥＮ信号は、表５００の最後の列５２２以外では、各列において“ハイ”である。そのように、直流電源が存在するだけでなく、他の条件（直流電源からの電圧＞ＶＴ２で、正しい入力有効信号ＶＩＮＰ１が存在する）が満足されてハイのＣＨＧＥＮ信号を供給する。そのように、充電は、表５００の５０２から５２０の列で許可される。
【００４７】
５０２と５０４の列において、ＵＳＥ＿Ａ信号とＵＳＥ＿Ｂ信号は、ＰＭＵが電池Ａを使用したいかどうかをそれぞれ示す、ローとハイである。そのように、電池ＢへのスイッチＳＷ５とＳＷ６は両方の場合にオフである。５０２の列において、充電電流信号は、“ロー”であり、電力変換ユニット２２６から電池３０５への充電電流が閾値充電電流レベルＩＣＨＴよりも低いことを示している。そのように、選択器出力回路４７０は、充電電流信号に応答して、適切な制御信号をスイッチドライブネットワーク３１７に送ってＳＷ３をオンしＳＷ４をオフする。そのように、電池Ａへの充電電流は、閉じたＳＷ３と、開いたＳＷ４に並列なダイオードＤ４とを通って流れる。充電電流がローであるので、ダイオードＤ４を通る流れは、ごくわずかな電力消費しか生み出さない。
【００４８】
反対に、５０４の列における充電電流は、“ハイ”の充電電流信号が示すようにハイである。そのように、スイッチＳＷ３とＳＷ４は共にオンである。従って、この例では、電流が、閉じたスイッチＳＷ４を通って流れるので、ダイオードＤ４において余分な電力は消費されない。通常は、同程度の電流レベルにおいて、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６は、オン状態にある時には、対応する並列のダイオードＤ１〜Ｄ６よりも少ない電力を消費する。この差は、高い電流レベルでは、特に重要である。
【００４９】
５０６と５０８の列を見ると、ＵＳＥ＿Ａ信号とＵＳＥ＿Ｂ信号は、電池ＢをＰＭＵが使用したいかどうかを、それぞれ示すハイとローである。そのように、電池ＡへのスイッチＳＷ３とＳＷ４は、オフである。５０６の列は、やや列５０２と似ており、ローの充電電流信号が表すように、ローの充電電流である。そのように、スイッチＳＷ５はオンであり、スイッチＳＷ６はオフである。電池Ｂへの充電電流は、従って、閉じたスイッチＳＷ５と、開いたスイッチＳＷ６に並列なダイオードＤ６とを通って流れる。反対に、５０８の列における充電電流は、ハイの充電電流信号が表すように、ハイである。そのように、スイッチＳＷ５とＳＷ６は、オンであり、本例におけるダイオードＤ６では電力は消費されない。
【００５０】
列５１０と５２０を見ると、ＵＳＥ＿Ａ信号とＵＳＥ＿Ｂ信号は、ＰＭＵが電池Ａと電池Ｂを並列に使用したいと希望しているのを受けて、それぞれローとローである。もし電池並列使用イネーブル（ＰＢＵＥ）信号が列５１０と５２０に示されるようにハイならば、電池Ａと電池Ｂを並列に充電することが許可される。スイッチＳＷ３〜ＳＷ６は、もし充電電流が列５１２に示すようにハイならば（充電電流信号がハイ）、全てオンになるだろう。もし、充電電流が列５１０に示すようにローならば（充電電流信号がロー）、スイッチＳＷ３とＳＷ５は、オンであり、スイッチＳＷ４とＳＷ６は、オフである。
【００５１】
もし、ＰＭＵが電池Ａと電池Ｂを並列に使用したいと希望していることを、ＵＳＥ＿Ａ信号とＵＳＥ＿Ｂ信号が示しているが、ＰＢＵＥ信号がローであるならば、選択回路３１４は、電池の並列動作を許可しないだろうから、それによってＰＭＵの希望する並列動作に優先することを許可しないだろう。他の全てが許容しうるならば、選択回路３１４は、低電圧レベルの電池を充電することを許可するだろう。例えば、列５１４と５１６が電池Ａが低電圧レベルであると示しているとしよう。その場合、電池ＢへのスイッチＳＷ５とＳＷ６は、オフである。電池ＡへのスイッチＳＷ３は、充電電流が低いので、列５１０でオンであり、スイッチＳＷ３とＳＷ４は、充電電流が高いので、列５１２でオンである。同様に、もし電池Ｂが低い電圧レベルであれば、電池ＡへのスイッチＳＷ３とＳＷ４は、列５１８と５２０に示すようにオフであり続ける。電池ＢへのスイッチＳＷ５とＳＷ６は、充電電流レベルによって、オンするだろう。
【００５２】
直流電源が供給される電力に対して、電力は、様々な電池電力システム供給モード内の一つあるいは二つ以上の電池によって供給されることもできる。電池給電モードにおいて、選択回路３１４は、スイッチＳＷ１をオフに、ＳＷ２をオンにするよう指示する。選択回路３１４は、もし直流電源が存在しないか、または存在しても比較器ＣＭＰ１が決定する第１閾値ＶＴ１以上の電圧に無ければ、電池給電モードを始めるように指示する。そのように、第１比較器ＣＭＰ１から選択出力回路４７０へのＡＣＡＶ信号は、電池給電モードを示すローである。ＡＣＡＶ信号がローならば、選択器出力回路４７０は、ＳＷ１にオフへ切り替わり、ＳＷ２にオンに切り替わるように指示する。
【００５３】
図３の実施形態において、基本的には、２つの通常の電池システム供給モードがある。通常の電池システム供給モード１（nbssm1）において、ＰＭＵからのＵＳＥ＿Ａ信号とＵＳＥ＿Ｂ信号は、電池ＡとＢのうち使用する一つだけを示し、対象となる電池は、そこにあって、ＶＴ３閾値レベルよりも大きな電圧レベルをシステムに与えられる、少なくとも一つの電圧レベルを供給することができる。通常の電池システム供給モード２（nbssm2）において、ＵＳＥ＿Ａ信号とＵＳＥ＿Ｂ信号は、電池ＡとＢを並列に使用することを示し、両方の電池は、そこにあって、ＶＴ３閾値レベルよりも大きな電圧レベルをシステムに与えられる、少なくとも一つの電圧レベルを供給することができ、両方の電池は、互いの決められた電圧範囲内の、それぞれの電圧レベルを持っている。
【００５４】
図６は、電池システム供給モードnbssm1とnbssm2の両方に対する様々な入力信号と、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６の対応する状態とを示す表６００の図である。前に示したように、電池システム供給モードが始まるので、スイッチＳＷ１はオフに、ＳＷ２はオンになる。表６００の列６０２と６０４は、電池Ａ（列６０２）あるいは電池Ｂ（列６０４）を使用することを目指しているか希望している、第１電池給電モードnbssm1を示している。入力有効信号ＶＢＮＰ１とＶＩＮＰ２とは、これらの例では、共犯以内のレベルにある（ＶＩＮＰ１がハイで、ＶＩＮＰ２がローである）。従って、もし電力が電池Ａによって給電されれば、スイッチＳＷ３とＳＷ４はオンになり、スイッチＳＷ５とＳＷ６はオフになるだろう。反対に、もし電力が電池Ｂによって給電されれば、スイッチＳＷ５とＳＷ６はオンになり、スイッチＳＷ３とＳＷ４は、オフになるだろう。
【００５５】
第２の正常な電池給電モード（nbssm2）において、比較器ＣＭＰ４からのＢＡＴＴＣＯＭＰ信号は、電池ＡとＢの電圧が許容範囲内にあることを示すハイである。電池並列使用イネーブル（ＰＢＵＥ）信号も、電池並列使用イネーブル回路４７６によって監視される電池並列使用ための他の全ての条件（ハイのＶＩＮＰ２信号を含む）は、満足すべきものであることを示すハイである。その場合、電池Ａに結合されるスイッチＳＷ３とＳＷ４は、オンであり、電池Ｂに結合されるスイッチＳＷ５とＳＷ６は、オフである。
【００５６】
多少、充電の状況と似ているが、もし、ＵＳＥ＿Ａ信号とＵＳＥ＿Ｂ信号が電池ＡとＢと並列に使用することを希望しているが、ＰＢＵＥ信号は、イネーブルでない（例えば、ＰＢＵＥがロー）とすると、他と比べて高い電圧レベルの電池がシステムに放電電力を供給するものとして選択される。その場合、スイッチの状態は、もし電池Ａの電圧が高ければ、列６０２のようになり、もし電池Ｂの電圧が高ければ、列６０４のようになる。
【００５７】
ＰＭＵ３２０は、またもし直流電源が存在せず、かつ低消費電力が電池の寿命を延ばすために希望されていれば、選択回路３１４に節電モード要求を出す。もし、節電モード要求が選択回路３１４によって受け取られると、制御器３１５は、スイッチＳＷ１をオフに、スイッチＳＷ２をオフに、スイッチＳＷ３をオフに、スイッチＳＷ４をオンに、スイッチＳＷ５をオフに、スイッチＳＷ６をオンに導く。その場合、高い電圧の電池ＡあるいはＢは、それぞれ関連するダイオードＤ３あるいはＤ５を通して電力を供給するだろう。加えて、選択回路３１４自身の供給電流は、通常の動作に比して大きく減少し、この節電モードにおいて機器全体の節電に貢献する。
【００５８】
先に詳述した２つあるいはそれ以上の電池を並列で使用するための選択回路に加えて、充電回路も提供される。一般的に、本発明に沿った充電回路は、各電池に与えられる充電電流を最大化することによって、電池を並列に充電するための時間を短縮する。
【００５９】
図７を見ると、本発明に沿った充電回路の一例７３３が示されている。充電回路７３３は、交流／直流アダプター７３２のような様々な電源と、電力をシステム７３１に供給することができる電池ＡとＢのようなホスト電池とを含んだ電力供給システム７００の一部として図示される。電力供給システム７００もまた、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４の状態を制御するための選択回路７３４と、充電回路７３３に制御される直流−直流変換器７７０を含んでいよう。選択回路７３４と充電回路７３３は、分離した集積回路として実現することができるし、また、図示されるように、導入と動作の便を考えて同じ集積回路に集積することもできる。ホストの電力管理ユニット（ＰＭＵ）７３５も、制御信号を充電回路７３３と選択回路７３４とに与えることができるが、これは、ここに詳述した。
【００６０】
電池充電動作モードにおいて、選択回路７３４は、スイッチＳＷ１を閉じて、スイッチＳＷ２を開く。選択回路は、電池Ｂを充電するためにスイッチＳＷ３を閉じ、電池Ａを充電するためにスイッチＳＷ４を閉じるか、あるいは、充電電流を電池Ａと電池Ｂとに並列に与えるためにスイッチＳＷ３とＳＷ４の両方を閉じる。すなわち、各スイッチが開いている時、充電回路７３３と関連する電池ＡあるいはＢの間の電力経路を完全に遮断する。選択回路７３４は、そのような決定を、ＰＭＵ７３５からの制御信号ＵＳＥ＿Ａ信号とＵＳＥ＿Ｂ信号に基づいて行う。詳細に先述したように、ＵＳＥ＿Ａ信号とＵＳＥ＿Ｂ信号制御信号が電池Ａと電池Ｂを並列に使用することを希望していると示しても、選択回路７３４は、電池Ａと電池Ｂにおける電圧レベルを調べて、電池Ａの電圧が電池Ｂの電圧の所定の電圧範囲内であるときに限って、並列動作をできるようにする。もし、電池が所定の電圧範囲内に無ければ、選択回路７３４は、最初に、充電の必要な低電圧の電池を選択する。
【００６１】
一旦、選択回路７３４が、充電モードを選択すると、充電回路７３３は、直流−直流変換器７７０の制御を引き継ぐ。直流−直流変換器７７０の出力は、例えば、システム充電の電流と電圧のレベルのような充電パラメータをホストの電池に提供する。ホストの電池には、複数の再充電可能な電池と、本例では、並列に結合することのできる電池Ａと電池Ｂが含まれる。電池Ａと電池Ｂは、０％から１００％の充電のあらゆる状態であり得る。直流−直流変換器７７０は、当業者に既知のいかなる種類の直流−直流変換器であって良く、充電回路７３３からのいかなる種類の制御信号によって制御されても良い。多くの実施形態の一つにおいて、直流−直流変換器は、ハイサイド（high side）のスイッチＳＷ５とローサイド（low side）のスイッチＳＷ６とインダクタ７０８を持ったバック変換器（buck converter）であって良く、充電回路７３３からの制御信号は、パルス巾変調（ＰＷＭ）された信号であって良い。本例では、良く知られるように、ＰＷＭ制御信号のデューティサイクルは、各スイッチが交互にオンとオフするように、スイッチＳＷ５とＳＷ６の状態を制御する。その場合、インダクタ７０５を通してシステム充電電流と、直流−直流変換器のシステム充電出力電圧は、ＰＷＭ信号によって制御される。
【００６２】
充電回路７３３は、一般的に、関連する制御信号を調整回路７１６に与える、複数の経路が含まれる。ここにさらに詳述したように、調整回路７１６は、その後、出力制御信号を、その制御信号に基づいて直流−直流変換器７７０を制御するために提供する。例えば、調整回路７１６は、ハイサイドのスイッチＳＷ５とローサイドのスイッチＳＷ６の状態を制御するために、デューティサイクルが変化するようなＰＷＭ制御信号を提供することができる。
【００６３】
有利なことに、充電回路７３３は、入力信号を端子７９０，７９１で受け取り、電池Ａに供給される充電電流を表す信号を誤り増幅器７２４へ与えるような経路を持っている。検知抵抗（sense resistor）７０８の両端の電圧低下は、端子７９０，７９１への入力を提供する。検知抵抗は典型的には非常に小さいので、増幅器７１８は、また、端子７９０，７９１で受け取った信号を、誤り増幅器７２４に与える前に増幅するのに使用することができる。誤り増幅器７２４は、電池Ａへの充電電流を表す信号と、最大充電電流レベルとを比較する。図７の実施形態において、最大充電電流レベルＩＳＥＴは、ホストＰＭＵ７３５からのアナログ信号として直接的に与えられる。
【００６４】
同様に、充電回路７３３は、また、端子７９０，７９３で入力信号を受け取り、電池Ｂに供給される充電電流を表す信号を誤り増幅器７２３へ与えるような経路も持つことができる。検知抵抗７０７の両端の電圧低下は、端子７９０，７９３への入力を提供する。検知抵抗７０７は典型的には非常に小さいので、増幅器７１７は、また、端子７９０，７９３で受け取った信号を、誤り増幅器７２３に与える前に増幅するのに使用することができる。誤り増幅器７２３は、電池Ｂへの充電電流を表す信号と、電池Ｂに対する最大充電電流レベルとを比較する。図７の実施形態において、電池Ｂに対する最大充電電流レベルＩＳＥＴは、実質的に、電池Ａの最大充電電流レベルに近く、従って、両方の誤り増幅器は、ＰＭＵ７３５から同じＩＳＥＴ信号を受け取る。
【００６５】
各電池ＡとＢに与えられる充電電流を監視する経路に加えて、さらなる経路が、各電池ＡとＢに与えられる充電電圧を監視する。電池Ａに与えられる充電電圧を監視する経路には、端子７９８における電圧を小さくする抵抗分割器を形成する抵抗７２１，７２２が含まれる。小さくなった電圧レベルは、その後、誤り増幅器７２６に与えられる。誤り増幅器７２６は、電池Ａの電圧を表す信号と、電池Ａに対する最大充電電圧を比較する。図７の実施形態において、電池Ａに対する最大充電電圧ＶＳＥＴは、ＰＭＵ７３５によって提供される。もし、ＶＳＥＴレベルが電池Ａ上の電圧によって超えられると、調整回路７１６は、直流−直流変換器７７０の出力電圧を下げることができる。加えて、代わりに、選択回路７３４は、スイッチＳＷ４を開き、そして本例の電池Ａの接続を切ることができる。
【００６６】
電池Ｂに与えられる充電電圧を監視する経路には、端子７９９における電圧を小さくする抵抗分割器を形成する抵抗７１９，７２０が含まれ得る。小さくなった電圧レベルは、その後、誤り増幅器７２５に与えられよう。誤り増幅器７２５は、電池Ｂの電圧を表す信号と、電池Ｂに対する最大充電電圧とを比較する。図７の実施形態において、電池Ｂに対する最大充電電圧は、実質的に、電池Ａの最大充電電圧に近いため、誤り増幅器７２５と７２６の両方が、ＰＭＵ７３５からの同じＶＳＥＴ信号を受け取る。もしＶＳＥＴレベルが電池Ｂ上の電圧によって超えられると、調整回路７１６は、直流−直流変換器７７０の出力電圧を下げることができる。加えて、あるいは代わりに、選択回路７３４は、スイッチＳＷ３を開き、そして本例における電池の接続を切ることができる。
【００６７】
交流アダプタ７３２によって与えられる電流を監視する、さらに他の制御経路には、増幅器７１４と誤り増幅器７２７とが含まれ得る。検知抵抗７０２の両端の電圧低下は、充電回路７３３の端子７９４，７９５への入力を提供する。検知抵抗７０２は典型的には非常に小さいので、増幅器７１４は、また、端子７９４，７９５で受け取った信号を、誤り増幅器７２７に与える前に増幅するのに使用することができる。誤り増幅器７２７は、交流アダプタ７３２からの電流を表す信号と、交流アダプタに対する最大電流レベルあるいは本例でＰＭＵ７３５によって与えられるＩＡＤ＿ＳＥＴとを比較する。
【００６８】
複数の経路からの、誤り増幅器７２３，７２４，７２５，７２６，７２７らの複数の誤り増幅器７７１は、関連する最大レベルを超える条件を最初に検出する誤り増幅器が調整回路７１６を制御するように、アナログの“ワイアードＯＲ”による接続形態として構成されている。例えば、もし誤り増幅器７２３が最初に、ＩＳＥＴレベルを超える電池Ｂへの充電電流を検出したとすると、その誤り増幅器７２３が調整回路７１６を制御するだろう。そして、例えば、ハイサイドのスイッチＳＥ５とローサイドのスイッチＳＷ６に与えられるＰＷＭ制御信号のデューティサイクルを減ずることによって、調整回路７１６は、直流−直流変換器７７０によって与えられる充電電流を少なくするだろう。もし、誤り増幅器７２３，７２４，７２５，７２６，７２７によって監視される最大条件がいずれも合致しなければ、コンデンサ７１３は、少なくとも一つの条件に合致するまで充電される。その場合、図７の実施形態において、誤り増幅器７２３は、電池Ｂへの充電電流をＩＳＥＴレベルに制限する。誤り増幅器７２４は、電池Ａへの充電電流をＩＳＥＴレベルに制限する。誤り増幅器７２５は、電池Ｂへの充電電圧をＶＳＥＴレベルに制限する。誤り増幅器７２６は、電池Ａへの充電電流をＶＳＥＴレベルに制限する。最後に、誤り増幅器７２７は、交流アダプタによって与えられる電流レベルをＩＡＤ＿ＳＥＴレベルに制限する。
【００６９】
図８は、本発明に沿った、充電回路８３３の他の実施形態を示している。一般的に、充電回路８３３は、各電池に対する、様々に設定された最大充電パラメータを認めることができる。例えば、誤り増幅器８２３は、特定の電池Ｂに対する最大充電電流を表すＰＭＵ８３５からのＩＳＥＴ＿Ｂ信号を受け取ることができる。反対に、誤り増幅器８２４は、特定の電池Ａに対する最大充電電流を表すＰＭＵ８３５からのＩＳＥＴ＿Ｂ信号を受け取ることができる。同様に、誤り増幅器８２５と８２６は、電池ＢとＡに対する異なった最大充電電圧レベルをを表す、別々のＶＳＥＴ＿Ｂ信号とＶＳＥＴ＿Ａ信号を受け取ることができる。従って、最大充電電流値と最大充電電圧値の明確な組み合わせは、各個々の電池に対して独立して設定することができる。選択回路８３４が、電池ＡとＢを並列して充電することができれば、充電回路８３３は、並列に充電する電池のいずれか一つに対する、所定の最大充電電流値もしくは最大充電電圧値の一つに達するまで、直流−直流変換器８７０の出力充電パラメータを増加させるだろう。
【００７０】
図９は、本発明に沿った充電回路９３３の他の実施形態を示している。この実施形態において、ＰＭＵ９３５は、充電回路９３３へ、アナログ信号に対するものとしてディジタル信号を提供する。ディジタルインターフェイス９３０は、このディジタル信号を受け取る。ディジタルインターフェイスは、ＳＭバスあるいは１２Ｃインターフェイスのような種類のいずれかであってよい。マルチプレクサ（ＭＵＸ）とディジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）９２９も与えられる。図９の実施形態において、ＭＵＸは、最大パラメータ条件を表す各誤り増幅器９２３，９２４，９２５，９２６に、５つの制御信号を提供する５チャネルのＭＵＸである。勿論、ＭＵＸのチャネル数は、部分的に、誤り増幅器の全体の数によって決まる。ＰＭＵ９３５は、また、図８に詳細を説明したものと似た、誤り増幅器９２３，９２４，９２５，９２６に、別々のＶＳＥＴ信号とＩＳＥＴ信号とを提供することができる。代わりにＰＭＵ９３５は、同じＶＳＥＴ信号を誤り増幅器９２５，９２６に提供し、同じＩＳＥＴ信号を、図８に詳細を説明したものと似た、誤り増幅器９２３，９２４に提供することができる。
【００７１】
しかし、ここに説明してきた実施形態は、本発明を利用した数種の内のいくつかに過ぎず、説明のために個々に示したものであり、制限のためでは無い。当業者には容易に明らかであろう他の多くの実施形態は、添付の特許請求の範囲に定義した本発明の趣旨と範囲とから実質的に離れずに作ることができよう。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】電力管理ユニット（ＰＭＵ）からの出力信号に応答して選択を行う、本発明に沿った選択回路を持つ電源ブロックを備えた電子機器の、高レベルの簡略化したブロック図である。
【図２】直流電源と複数の電池の間で選択を行うための、本発明に沿った選択回路を持った、図１の電源ブロック部のより詳細なブロック図である。
【図３】関連する切り換え駆動ネットワークと関連する切替器を経由して、直流電源と複数の電池の間で選択を行うための信号を供給するように構成された制御器を持った、本発明に沿った選択回路の一実施形態のブロック図である。
【図４】図３の選択回路のより詳細なブロック図であり、制御部分の様々な部品をより詳細に図示している。
【図５】電子機器が直流電源によって電源が入れられた時に、選択回路が様々な入力信号によって様々なスイッチをオン状態とオフ状態に駆動する様子を示す表の一例である。
【図６】電子機器が様々な電池の組み合わせによって電源が入れられた時に、選択回路が様々な入力信号によって様々なスイッチをオン状態とオフ状態に駆動する様子を示す表の一例である。
【図７】同様の最大充電パラメータを持った同様の電池を使用するために、本発明に沿った充電回路の一例の回路図である。
【図８】各々の電池が異なる最大充電パラメータを持っている、本発明に沿った充電回路の他の一例の回路図である。
【図９】関連する電源管理ユニットからのディジタル信号を受信し、本発明に沿った充電回路の他の一例の回路図である。
【符号の説明】
【００７３】
１００…電子機器
１０４…直流電源
１０５…電池
１０６…電源ブロック
１１０…システム
２０４…交流直流変換器
２１０…ホストシステム
２１４，３１４，７３４，８３４，９３４…選択器
２２０…電源管理ユニット
２２２，３２２…充電器
２２６，３２６…充電器制御型直流−直流変換器
３２０，７３５，８３５…ＰＭＵ
３１５…制御器
４７０…選択器出力回路
４７２…充電イネーブル回路
４７４…電源危機回路
４７６…電池並列使用イネーブル回路
７１６…調整回路
７３２，８３２…交流アダプター
７３３，８３３，９３３…充電回路
９３０…ディジタルインターフェイス
９３５…ホストＰＭＵ
【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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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年11月1日(2004.11.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
もし、ＰＭＵが電池Ａと電池Ｂを並列に使用したいと希望していることを、ＵＳＥ＿Ａ信号とＵＳＥ＿Ｂ信号が示しているが、ＰＢＵＥ信号がローであるならば、選択回路３１４は、電池の並列動作を許可しないだろうから、それによってＰＭＵの希望する並列動作に優先することを許可しないだろう。他の全てが許容しうるならば、選択回路３１４は、低電圧レベルの電池を充電することを許可するだろう。例えば、列５１４と５１６が電池Ａが低電圧レベルであると示しているとしよう。その場合、電池ＢへのスイッチＳＷ５とＳＷ６は、オフである。電池ＡへのスイッチＳＷ３は、列５１４でオンであり、スイッチＳＷ３とＳＷ４は、列５１６でオンである。同様に、もし電池Ｂが低い電圧レベルであれば、電池ＡへのスイッチＳＷ３とＳＷ４は、列５１８と５２０に示すようにオフであり続ける。電池ＢへのスイッチＳＷ５とＳＷ６は、充電電流レベルによって、オンするだろう。
【国際調査報告】
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