(57)【要約】【課題】レギュレータの自己消費電力を低減する電力供給システムを提供する。【解決手段】電力供給システム１０は、複数の電池セルＣ１〜Ｃ７から負荷に電力を供給する。電力供給システム１０はＬＤＯレギュレータ３２を備え、負荷の消費電力に応じて、ＬＤＯレギュレータに接続される電池セルＣ１〜Ｃ７の数を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルから負荷に電力を供給する、電力供給システムであって、
前記電力供給システムはＬＤＯレギュレータを備え、前記負荷の消費電力に応じて、前記ＬＤＯレギュレータに接続される前記電池セルの数を制御する、電力供給システム。
【請求項２】
スイッチングレギュレータを備え、前記負荷の消費電力に応じて、前記スイッチングレギュレータおよびＬＤＯレギュレータを切り替える、請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記電力供給システムは、通常モードと、負荷に供給する電力が前記通常モードよりも小さい低消費電力モードとを含む複数の動作モードで動作可能であり、
前記電力供給システムは、前記動作モードに応じて、前記スイッチングレギュレータおよびＬＤＯレギュレータを切り替えまたは前記ＬＤＯレギュレータに接続される前記電池セルの数を制御する、請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項４】
前記電力供給システムは、各前記電池セルの電圧に基づき、前記ＬＤＯレギュレータに接続される前記電池セルを選択する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力供給システムにおいて、スイッチングレギュレータを用いて電圧を制御することが公知である。図５にこのような構成の例を示す。スイッチングレギュレータ１３１が複数の電池セルを備える電池モジュール１２０に接続され、各デバイスに電力を供給する。
【０００３】
特許文献１には、スイッチングレギュレータの他にＬＤＯレギュレータ（ボルテージレギュレータ）を備え、これらを切り替えて使用する構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１０８２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の技術では、レギュレータの自己消費電力の低減に限度があった。これは、とくに負荷の消費電力が小さい状態において問題となる。
【０００６】
たとえば、図５のようにスイッチングレギュレータのみを用いる構成の場合、負荷の消費電力が小さい状態（たとえばマイコンがスリープモードで動作している状態）ではスイッチングレギュレータの自己消費電力が支配的になる。また、特許文献１のようにＬＤＯレギュレータを用いる場合であっても、ＬＤＯレギュレータの自己消費電力は一定値以下に低減することができない。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、レギュレータの自己消費電力を低減する電力供給システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の問題を解決するため、この発明に係る電力供給システムは、複数の電池セルから負荷に電力を供給する、電力供給システムであって、電力供給システムはＬＤＯレギュレータを備え、負荷の消費電力に応じて、ＬＤＯレギュレータに接続される電池セルの数を制御する。
【０００９】
この発明によれば、電力供給システムは、負荷の消費電力に応じて、ＬＤＯレギュレータに接続される電池セルの数を制御する。
【００１０】
スイッチングレギュレータを備え、負荷の消費電力に応じて、スイッチングレギュレータおよびＬＤＯレギュレータを切り替えてもよい。
電力供給システムは、通常モードと、負荷に供給する電力が通常モードよりも小さい低消費電力モードとを含む複数の動作モードで動作可能であり、電力供給システムは、動作モードに応じて、スイッチングレギュレータおよびＬＤＯレギュレータを切り替えまたはＬＤＯレギュレータに接続される電池セルの数を制御してもよい。
電力供給システムは、各電池セルの電圧に基づき、ＬＤＯレギュレータに接続される電池セルを選択してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、ＬＤＯレギュレータに接続される電池セルの数を切り替えるので、負荷の状況に応じてレギュレータの自己消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電力供給システムにおいて、スイッチングレギュレータが動作している状態の例を示す図である。
【図２】図１の電力供給システムにおいて、ＬＤＯレギュレータが７個の電池セルから電力の供給を受けて動作している状態の例を示す図である。
【図３】図１の電力供給システムにおいて、ＬＤＯレギュレータが３個の電池セルから電力の供給を受けて動作している状態の例を示す図である。
【図４】図１の電力供給システムにおいて、ＬＤＯレギュレータが図３とは異なる電池セルを含む３個の電池セルから電力の供給を受けて動作している状態の例を示す図である。
【図５】従来の電力供給システムの構成の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１〜図４に、本発明の実施の形態１に係る電力供給システム１０の構成の例を示す。電力供給システム１０は、図示しない負荷（たとえばマイコン等のデバイス）に電力を供給する。電力供給システム１０は、電池モジュール２０と、電池ＥＣＵ基板３０と、監視ＥＣＵ基板４０とを備える。
【００１４】
電池モジュール２０は、直列に接続された複数の電池セルＣ１〜Ｃ７を備え、電池セルＣ１〜Ｃ７が電池ＥＣＵ基板３０に電力を供給する。電池モジュール２０は、それぞれ異なる電位を有する接続点Ｊ１〜Ｊ８（図示の例では、電位が高い方から順にＪ１〜Ｊ８）を備える。
【００１５】
電池ＥＣＵ基板３０は、スイッチングレギュレータ３１およびＬＤＯレギュレータ（ロードロップアウトレギュレータ）３２を備え、電池モジュール２０から供給される電力を制御して負荷に供給する。監視ＥＣＵ基板４０は監視ＩＣ４１を備え、電池モジュール２０の状況を監視する。
【００１６】
電力供給システム１０は複数のスイッチを備え、これらのスイッチが、電池モジュール２０または電池セルＣ１〜Ｃ７と、電池ＥＣＵ基板３０またはスイッチングレギュレータ３１およびＬＤＯレギュレータ３２との間の電気的接続構成を切り替える。
【００１７】
具体的には、電力供給システム１０は、スイッチングレギュレータ３１およびＬＤＯレギュレータ３２の入力側に接続されるレギュレータ入力スイッチ５０（実際には図示するように複数のスイッチ構造の集合であってもよい）と、電池モジュール２０の複数の接続点Ｊ１〜Ｊ８にそれぞれ接続される電池セル出力スイッチとを備える。
【００１８】
レギュレータ入力スイッチ５０は、電池モジュール２０（より厳密には、電池セルＣ１〜Ｃ７のうち少なくとも１つ）を、スイッチングレギュレータ３１の入力側に接続するか、またはＬＤＯレギュレータ３２の入力側に接続するかを切り替える。図１では、レギュレータ入力スイッチ５０は、電池モジュール２０（より厳密には電池セルＣ１〜Ｃ７）をスイッチングレギュレータ３１の入力側に接続するよう切り替えられている。また、図２〜図４では、レギュレータ入力スイッチ５０は、電池セルをＬＤＯレギュレータ３２の入力側に接続するよう切り替えられている。
【００１９】
電池セル出力スイッチは、高電位側スイッチＨ１〜Ｈ４と、低電位側スイッチＬ１〜Ｌ４とを含む。高電位側スイッチＨ１〜Ｈ４はそれぞれ、ＬＤＯレギュレータ３２の正入力と、接続点Ｊ１〜Ｊ４との間を断接可能に接続する。また、低電位側スイッチＬ１〜Ｌ４はそれぞれ、ＬＤＯレギュレータ３２の負入力（またはグランド入力）と、接続点Ｊ５〜Ｊ８との間を断接可能に接続する。高電位側スイッチＨ１〜Ｈ４のうち同時に接続されるものは最大１つであり、低電位側スイッチＬ１〜Ｌ４のうち同時に接続されるものは最大１つである。
【００２０】
電池ＥＣＵ基板３０はスイッチ制御手段としての機能を備えており、レギュレータ入力スイッチ５０、高電位側スイッチＨ１〜Ｈ４および低電位側スイッチＬ１〜Ｌ４の動作を制御する。ただし、電力供給システム１０は、電池ＥＣＵ基板３０以外のスイッチ制御手段を備えてもよい。
【００２１】
また、電池ＥＣＵ基板３０は、電力供給システム１０および負荷の状況に基づき、負荷の消費電力（すなわち負荷に供給すべき電力）を決定する機能を備える。また、電池ＥＣＵ基板３０は、決定された負荷の消費電力に基づき（または他の基準に基づき）、ＬＤＯレギュレータ３２に供給すべき必要入力電圧を算出する機能を備える。
【００２２】
このような構成により、電力供給システム１０は、電池セルＣ１〜Ｃ７から負荷への電力供給を制御する。なお、負荷には、上記のマイコン等の他に、電池ＥＣＵ基板３０自身またはその一部（周辺回路等）や監視ＥＣＵ基板４０自身またはその一部（周辺回路等）が含まれてもよい。
【００２３】
以下、電力供給システム１０の動作の例を説明する。
電力供給システム１０は複数の動作モードで動作可能であり（各動作モードは、負荷の動作モードに対応したものであってもよい）、各動作モードにおいて、異なる値の電力を負荷に供給する。動作モードは、たとえば、通常モードと低消費電力モードとを含み、低消費電力モードでは、負荷に供給する電力が通常モードよりも小さい。低消費電力モードの例は、たとえばスリープモードである。
【００２４】
電池ＥＣＵ基板３０は、電力供給システム１０および負荷の状況に基づき、負荷の消費電力を決定する。そして、負荷の消費電力に応じてレギュレータ入力スイッチ５０を制御し、スイッチングレギュレータ３１およびＬＤＯレギュレータ３２を切り替える。このようにして、電池ＥＣＵ基板３０は、スイッチングレギュレータ３１およびＬＤＯレギュレータ３２に供給される電圧を制御する。
【００２５】
たとえば消費電力が第１の閾値よりも大きい場合には、電力供給システム１０は通常モードで動作する。一方、たとえば消費電力が第１の閾値よりも小さい場合には、電力供給システム１０は低消費電力モードで動作する。電力供給システム１０は、動作モードに応じて、スイッチングレギュレータ３１およびＬＤＯレギュレータ３２を切り替える。すなわち、たとえば、通常モードでは図１のようにスイッチングレギュレータ３１が動作し、低消費電力モードでは図２〜図４のようにＬＤＯレギュレータ３２が動作する。
【００２６】
図１のように、レギュレータ入力スイッチ５０がスイッチングレギュレータ３１側に切り替えられている場合には、スイッチングレギュレータ３１の入力側には電池モジュール２０の出力電圧（理想的には電池セルＣ１〜Ｃ７の出力電圧の合計値）が印加される。したがって、この場合にはスイッチングレギュレータ３１が動作し、電池セルＣ１〜Ｃ７から負荷へと電力を供給する。また、この場合には、ＬＤＯレギュレータ３２の入力側には電圧が印加されない。したがって、ＬＤＯレギュレータ３２は負荷に電力を供給しない。
【００２７】
一方、図２〜図４のように、レギュレータ入力スイッチ５０がＬＤＯレギュレータ３２側に切り替えられている場合には、高電位側スイッチＨ１〜Ｈ４および低電位側スイッチＬ１〜Ｌ４の構成に応じ、ＬＤＯレギュレータ３２の入力側に印加される電圧が変化する。また、この場合には、スイッチングレギュレータ３１の入力側には電圧が印加されない。
【００２８】
このように、低消費電力モードでは、自己消費電力が比較的大きいスイッチングレギュレータ３１が動作せず、自己消費電力が比較的小さいＬＤＯレギュレータ３２が動作するので、レギュレータの自己消費電力を低減することができる。
【００２９】
さらに、低消費電力モードにおいて、電池ＥＣＵ基板３０は、ＬＤＯレギュレータ３２に供給すべき必要入力電圧に応じ、ＬＤＯレギュレータ３２に接続される電池セルの数を制御してもよい。電池セルの数は、高電位側スイッチＨ１〜Ｈ４および低電位側スイッチＬ１〜Ｌ４を制御することにより、１個から７個まで切り替え可能である。個数の切り替え基準は、適切な閾値を用いる等により、当業者が適宜設計可能である。
【００３０】
たとえば、低消費電力モードにおいて、消費電力がある程度大きい場合に（この判定基準は当業者が適宜設計可能である）、電力供給システム１０は最大数の電池セル（図２の例では電池セルＣ１〜Ｃ７の７個）をＬＤＯレギュレータ３２に接続する。すなわち、ＬＤＯレギュレータ３２は最大数の電池セルから電力の供給を受けて動作する。このために、電力供給システム１０は、高電位側スイッチＨ１および低電位側スイッチＬ４を接続する。
【００３１】
また、たとえば、低消費電力モードにおいて消費電力がある程度小さい場合に（この判定基準は当業者が適宜設計可能である）、電力供給システム１０は最大数未満の電池セルをＬＤＯレギュレータ３２に接続する。図３の例では電池セルＣ３〜Ｃ５の３個が接続されており、図４の例では電池セルＣ４〜Ｃ６の３個が接続されている。すなわち、ＬＤＯレギュレータ３２は最大数未満の電池セルから電力の供給を受けて動作する。
【００３２】
ここで、ＬＤＯレギュレータ３２は、入力電圧が低くなるとこれに応じて自己消費電力も低くなるので、接続する電池セルの数を必要最低限に減少させることにより、自己消費電力を低減することができる。
【００３３】
最大数未満の電池セルを接続する際には、同じ個数の電池セルを接続する場合であっても、スイッチの接続に応じて複数のグループが選択可能な場合がある。たとえば図３の例では高電位側スイッチＨ３および低電位側スイッチＬ２が接続されており、図４の例では高電位側スイッチＨ４および低電位側スイッチＬ３が接続されており、全体として異なるグループの電池セルがＬＤＯレギュレータ３２に接続されている。
【００３４】
電力供給システム１０は、状況に応じ、ＬＤＯレギュレータ３２に接続される電池セル（または複数の電池セルを含むグループ）を選択する。この選択は、たとえば、ＬＤＯレギュレータ３２に接続すべき電池セルの数と、各電池セルＣ１〜Ｃ７の電圧とに基づいて行われる。各電池セルＣ１〜Ｃ７の電圧は、たとえば監視ＩＣ４１が測定して電池ＥＣＵ基板３０に通知してもよい。
【００３５】
グループ選択基準として、たとえば、グループ全体の電圧が最も大きいものを選択するという基準を用いることができる。たとえば３個の電池セルをＬＤＯレギュレータ３２に接続する場合、電池セルＣ２〜Ｃ４のグループと、電池セルＣ３〜Ｃ５のグループ（図３）と、電池セルＣ４〜Ｃ６のグループ（図４）とが選択可能であるが、電池セルＣ３〜Ｃ５の電圧が他のグループの電圧よりも大きければ図３の構成が選択され、電池セルＣ４〜Ｃ６の電圧が他のグループの電圧よりも大きければ図４の構成が選択される。
【００３６】
別のグループ選択基準として、たとえば、電圧が最も低い電池セルを避けるという基準を用いることができる。すなわち、各グループに含まれる電池セルのうち最も電圧が低いものの電圧を比較し、この値が最も大きくなるグループを選択する。各グループに含まれる電池セルのうち最も電圧が低いものの電圧が等しい場合には、順次、次に低いものを比較に用いてもよい。
【００３７】
このように、各電池セルの電圧に基づいてグループを選択することにより、電圧バランスが良くなる。たとえば、電圧が低下している電池セルの消耗を避けることができる。
【００３８】
以上説明するように、本発明の実施の形態１に係る電力供給システム１０によれば、低消費電力モードではＬＤＯレギュレータ３２を用いるので、レギュレータの自己消費電力を低減することができる。また、ＬＤＯレギュレータ３２を用いる場合に、電池セルの数を必要最低限とすれば、さらに自己消費電力を低減することができる。
【００３９】
上述の実施の形態１において、次のような変形を施すことができる。
電池セルの数は７個に限らない。また、実施の形態１では高電位側スイッチＨ１〜Ｈ４および低電位側スイッチＬ１〜Ｌ４はそれぞれ４個であるが、それぞれ他の数であってもよく、高電位側スイッチと低電位側スイッチとが異なる数であってもよい。高電位側スイッチまたは低電位側スイッチのいずれか一方は１つのみであってもよい（他方が複数であれば電池セルの数は制御可能である）。
【００４０】
実施の形態１では、高電位側スイッチはいずれも、すべての低電位側スイッチより高電位側に設けられており、結果として、どのようにグループを選択しても、ある特定の電池セル（すなわち電池セルＣ４）が必ず含まれる構成となっている。変形例として、高電位側スイッチはいずれも、少なくとも１つの低電位側スイッチより高電位側に設けられていればよく、また、同じ接続点に高電位側スイッチと低電位側スイッチとが設けられてもよい。
【００４１】
実施の形態１では動作モードは２つのみであるが、３つ以上の動作モードが定義されてもよい。また、ＬＤＯレギュレータ３２に接続される電池セルの数の制御は、動作モードに応じて実行されてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１０  電力供給システム、２０  電池モジュール、３０  電池ＥＣＵ基板、３１  スイッチングレギュレータ、３２  ＬＤＯレギュレータ、４０  監視ＥＣＵ基板、５０  レギュレータ入力スイッチ、Ｃ１〜Ｃ４  電池セル、Ｈ１〜Ｈ４  高電位側スイッチ、Ｊ１〜Ｊ８  接続点、Ｌ１〜Ｌ４  低電位側スイッチ。
【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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