(57)【要約】【課題】  充電式の電子装置において、構成部品が少なく且つ効率的な電力伝送を可能にする。【解決手段】  本発明によるバッテリーパックは、少なくとも一つのバッテリーと、前記バッテリーセルをチャージ／ディスチャージするための電源または負荷に対し前記バッテリーの選択的な接続を可能するように構成された第１および第２のバッテリーセレクタスイッチと、スイッチコントローラとを備える。前記スイッチコントローラは、最小チャージ／ディスチャージ電流レベルが得られたときに前記バッテリーセルのチャージ／ディスチャージを可能とするために前記スイッチの双方を閉じる。このようなバッテリーパックを備えたバッテリーチャージ／ディスチャージ回路、及びバッテリーパックにおけるセルのチャージ及びディスチャージを制御する方法もまた提供される。【選択図】  図１
2004336994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのバッテリーセルと、
前記バッテリーセルと該バッテリーセルをディスチャージするための負荷との選択的な接続を可能にすると共に、前記バッテリーセルと該バッテリーセルをチャージするための電源との選択的な接続を可能にする第１および第２スイッチと、
前記スイッチの一方または双方を閉じて、前記セルを流れるディスチャージ電流が所定の最小ディスチャージ電流レベルに達したときに前記バッテリーセルのディスチャージを可能とすると共に、前記スイッチの一方または双方を閉じて、前記セルを流れるチャージ電流が所定の最小チャージ電流レベルに達したときに前記バッテリーセルのチャージを可能とするように構成されたスイッチコントローラと、
を備えたバッテリーパック。
【請求項２】
前記バッテリーパックは、複数の前記バッテリーセルを備えたことを特徴とする請求項１記載のバッテリーパック。
【請求項３】
前記第１スイッチは第１トランジスタを備えると共に、前記第２スイッチは第２トランジスタを備え、且つ、前記スイッチコントローラは、前記第１および第２トランジスタを導通状態にすることにより前記第１および第２スイッチを閉じるように構成されたことを特徴とする請求項１記載のバッテリーパック。
【請求項４】
前記バッテリーパックは、前記第１トランジスタに対し並列な第１ダイオードと、前記第２トランジスタに対し並列な第２ダイオードとを更に備えたことを特徴とする請求項３記載のバッテリーパック。
【請求項５】
前記第１ダイオードは、前記少なくとも一つのバッテリーセルで逆バイアスされ、且つ前記第２ダイオードは、前記少なくとも一つのバッテリーセルで順バイアスされたことを特徴とする請求項４記載のバッテリーパック。
【請求項６】
前記第１および第２トランジスタは、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）であり、前記第１トランジスタのソースは、前記第２トランジスタのソースに接続されたことを特徴とする請求項５記載のバッテリーパック。
【請求項７】
前記第１トランジスタのドレインは、正のバッテリー端子に接続され、且つ、前記第２トランジスタのドレインは、前記少なくとも一つのバッテリーセルに接続されたことを特徴とする請求項６記載のバッテリーパック。
【請求項８】
前記スイッチコントローラは、第１および第２出力を提供するように構成され、前記第１出力は、前記第１トランジスタの導通状態を制御するために該第１トランジスタのゲートに接続され、且つ、前記第２出力は、前記第２トランジスタの導通状態を制御するために該第２トランジスタのゲートに接続されたことを特徴とする請求項７記載のバッテリーパック。
【請求項９】
前記スイッチコントローラは、前記ディスチャージ電流および前記チャージ電流をモニタするためのバッテリー電流モニタを備え、且つ、前記スイッチコントローラは、前記バッテリー電流モニタの出力に応答して前記スイッチを閉じるように構成されたことを特徴とする請求項１記載のバッテリーパック。
【請求項１０】
前記バッテリー電流モニタは、ディスチャージ参照電圧と前記少なくとも一つのバッテリーセルに対し直列なセンスインピーダンスをはさんだ電圧とを比較するように構成された第１コンパレータと、チャージ参照電圧と前記センスインピーダンスをはさんだ前記電圧とを比較するように構成された第２コンパレータとを備えたことを特徴とする請求項９記載のバッテリーパック。
【請求項１１】
前記スイッチコントローラは、ディスチャージ信号およびチャージ信号を入力するように構成され、前記スイッチコントローラは、前記ディスチャージ電流が前記ディスチャージ電流レベルに達しないときに前記ディスチャージ信号に応答して前記スイッチのうちの第１スイッチを閉じると共に、前記セルを流れる前記ディスチャージ電流が前記所定のレベルに達したときに前記スイッチの双方を閉じ、且つ、前記スイッチコントローラは、前記チャージ電流が前記所定のレベルに達しないときに前記チャージ信号に応答して前記スイッチのうちの第２スイッチを閉じると共に、前記セルを流れる前記チャージ電流が前記チャージ電流レベルに達したときに前記スイッチの双方を閉じるように構成されたことを特徴とする請求項１記載のバッテリーパック。
【請求項１２】
前記スイッチコントローラは、前記ディスチャージ信号および前記チャージ信号を供給するためのチャージ／ディスチャージ回路を備えたことを特徴とする請求項１１記載のバッテリーパック。
【請求項１３】
前記バッテリーパックは、前記セルをはさんだ前記電圧をモニタすると共に最大セル電圧に達したときを示す出力を供給するためのプロテクション回路を備え、且つ、前記スイッチコントローラは、前記セルを流れる前記チャージ電流が前記最小チャージ電流レベルに達したとき且つ前記最大セル電圧に達していないときに、前記スイッチの双方を閉じるように構成されたことを特徴とする請求項１記載のバッテリーパック。
【請求項１４】
前記出力は、参照電圧と前記少なくとも一つのバッテリーセルの電圧とを比較するように構成されたコンパレータの出力を含むことを特徴とする請求項１３記載のバッテリーパック。
【請求項１５】
前記バッテリーパックは、前記ディスチャージ電流をモニタすると共に最大ディスチャージ電流に達したときを示す出力を供給するためのプロテクション回路を備え、且つ、前記スイッチコントローラは、前記セルを流れる前記ディスチャージ電流が前記ディスチャージ電流レベルに達したとき且つ前記最大ディスチャージ電流に達していないときに、前記スイッチの双方を閉じるように構成されたことを特徴とする請求項１記載のバッテリーパック。
【請求項１６】
前記出力は、参照電圧と前記少なくとも一つのバッテリーセルに対し直列なセンスインピーダンスをはさんだ電圧とを比較するように構成されたコンパレータの出力を含むことを特徴とする請求項１５記載のバッテリーパック。
【請求項１７】
少なくとも一つのバッテリーセルと、
前記バッテリーセルと該バッテリーセルをディスチャージするための負荷との選択的な接続を可能とすると共に、前記バッテリーセルと該バッテリーセルをチャージするための電源との選択的な接続を可能とする第１および第２トランジスタと、
前記第１トランジスタに対し並列であると共に前記バッテリーセルで逆バイアスされた第１ダイオード、および、前記第２トランジスタに対し並列であると共に前記バッテリーセルで順バイアスされた第２ダイオードと、
ディスチャージ信号およびディスチャージ電流信号に応答して前記バッテリーセルのディスチャージを可能とするために前記第１および第２トランジスタを導通させるように構成され、前記ディスチャージ電流信号は、前記セルを流れるディスチャージ電流が所定の最小ディスチャージ電流レベルに達したことを示すバッテリー電流モニタの第１出力を含むスイッチコントローラとを備え、
前記スイッチコントローラは、チャージ信号およびチャージ電流信号に応答して前記バッテリーセルのチャージを可能とするために前記第１および第２トランジスタを導通させるように更に構成され、前記チャージ電流信号は、前記セルを流れるチャージ電流が所定の最小チャージ電流レベルに達したことを示す前記バッテリー電流モニタの第２出力を含むバッテリーパック。
【請求項１８】
前記バッテリーパックは、複数の前記バッテリーセルを備えたことを特徴とする請求項１７記載のバッテリーパック。
【請求項１９】
前記第１および第２トランジスタは、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）であり、且つ、前記第１トランジスタのソースは、前記第２トランジスタのソースに接続されたことを特徴とする請求項１７記載のバッテリーパック。
【請求項２０】
前記第１トランジスタのドレインは、正のバッテリー端子に接続され、前記第２トランジスタのドレインは、前記少なくとも一つのバッテリーセルに接続されたことを特徴とする請求項１９記載のバッテリーパック。
【請求項２１】
前記スイッチコントローラは、第１および第２出力を提供するように構成され、前記第１出力は、前記第１トランジスタの導通状態を制御するために該第１トランジスタのゲートに接続され、前記第２出力は、前記第２トランジスタの導通状態を制御するために該第２トランジスタのゲートに接続されたことを特徴とする請求項２０記載のバッテリーパック。
【請求項２２】
前記第１出力は、ディスチャージ参照電圧と、前記少なくとも一つのバッテリーセルに対し直列なセンスインピーダンスをはさんだ電圧とを比較するように構成された第１コンパレータの出力を含み、且つ、前記第２出力は、チャージ参照電圧と、前記センスインピーダンスをはさんだ前記電圧とを比較するように構成された第２コンパレータの出力を含むことを特徴とする請求項２１記載のバッテリーパック。
【請求項２３】
前記スイッチコントローラは、前記ディスチャージ信号および前記チャージ信号を供給するためのチャージ／ディスチャージ回路を備えたことを特徴とする請求項１７記載のバッテリーパック。
【請求項２４】
複数のバッテリーパックと、
前記バッテリーパックをディスチャージするためのディスチャージ経路に沿って前記バッテリーパックを負荷に選択的に接続するためのディスチャージスイッチと、
チャージ経路に沿って前記バッテリーパックを電源に選択的に接続するためのチャージスイッチと、を備え、
前記バッテリーパックのそれぞれは、
少なくとも一つのバッテリーセルと、
前記バッテリーセルをディスチャージするために該バッテリーセルを前記負荷に選択的に接続することを可能とすると共に、前記バッテリーセルをチャージするために該バッテリーセルを前記電源に選択的に接続することを可能とするように構成された第１および第２バッテリーセレクタスイッチと、
前記第１および第２バッテリーセレクタスイッチを閉じて、前記セルを流れるディスチャージ電流が所定の最小ディスチャージ電流レベルに達したときに前記バッテリーセルのディスチャージを可能とすると共に、前記第１および第２バッテリーセレクタスイッチを閉じて、前記セルを流れるチャージ電流が所定の最小チャージ電流レベルに達したときに前記バッテリーセルのチャージを可能とするように構成されたスイッチコントローラと、
を備えたバッテリーチャージ／ディスチャージ回路。
【請求項２５】
前記回路は、前記電源の存在を示す制御信号に応答して前記ディスチャージスイッチおよび前記チャージスイッチの導通状態を選択的に制御するように構成されたチャージコントロール回路を更に備えたことを特徴とする請求項２４記載の回路。
【請求項２６】
前記チャージスイッチは、第１トランジスタと該第１トランジスタに対し並列な第１ダイオードとを備え、前記第１ダイオードは前記電源で逆バイアスされ、且つ、前記ディスチャージスイッチは、第２トランジスタと該第２トランジスタに対し並列な第２ダイオードとを備え、前記第２ダイオードは前記電源で逆バイアスされたことを特徴とする請求項２４記載の回路。
【請求項２７】
前記電源は、ＡＣ／ＤＣアダプタを備えたことを特徴とする請求項２４記載の回路。
【請求項２８】
前記チャージ経路は、前記電源からＤＣチャージ電流を発生するためのコンバータ回路を備えたことを特徴とする請求項２４記載の回路。
【請求項２９】
前記コンバータ回路はバックコンバータ回路を備え、該バックコンバータ回路は、前記チャージスイッチおよび前記バッテリーパックに接続されたインダクタと、前記インダクタおよび前記バッテリーパックに接続されたキャパシタと、前記インダクタおよび前記チャージスイッチに接続されたダイオードとを備えたことを特徴とする請求項２８記載の回路。
【請求項３０】
前記バッテリーパックの少なくとも一つは、複数の前記バッテリーセルを備えたことを特徴とする請求項２４記載の回路。
【請求項３１】
前記第１バッテリーセレクタスイッチは第１トランジスタを備えると共に、前記第２バッテリーセレクタスイッチは第２トランジスタを備え、且つ、前記スイッチコントローラは、前記第１および第２トランジスタを導通状態にすることにより、前記第１および第２バッテリーセレクタスイッチを閉じるように構成されたことを特徴とする請求項２４記載の回路。
【請求項３２】
前記バッテリーパックのそれぞれは、前記第１トランジスタに対し並列な第１ダイオードと、前記第２トランジスタに対し並列な前記第２ダイオードとを更に備えたことを特徴とする請求項３１記載の回路。
【請求項３３】
前記第１ダイオードは、前記少なくとも一つのバッテリーセルで逆バイアスされ、且つ、前記第２のダイオードは、前記少なくとも一つのバッテリーセルで順バイアスされたことを特徴とする請求項３２記載の回路。
【請求項３４】
前記第１および第２トランジスタは、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）であり、且つ、前記第１トランジスタのソースは前記第２トランジスタのソースに接続されたことを特徴とする請求項３３記載の回路。
【請求項３５】
前記第１トランジスタのドレインは、正のバッテリー端子に接続され、且つ、前記第２トランジスタのドレインは前記少なくとも一つのバッテリーセルに接続されたことを特徴とする請求項３４記載の回路。
【請求項３６】
前記スイッチコントローラは、第１および第２出力を提供するように構成され、前記第１出力は、前記第１トランジスタの導通状態を制御するために該第１トランジスタのゲートに接続され、且つ、前記第２出力は、前記第２トランジスタの導通状態を制御するために該第２トランジスタのゲートに接続されたことを特徴とする請求項３５記載の回路。
【請求項３７】
前記スイッチコントローラは、前記ディスチャージ電流および前記チャージ電流をモニタするためのバッテリー電流モニタを備え、且つ、前記スイッチコントローラは、前記バッテリー電流モニタの出力に応答して前記バッテリーセレクタスイッチを閉じるように構成されたことを特徴とする請求項２４記載の回路。
【請求項３８】
前記バッテリー電流モニタは、ディスチャージ参照電圧と前記少なくとも一つのバッテリーセルに対し直列なセンスインピーダンスをはさんだ電圧とを比較するように構成された第１コンパレータと、チャージ参照電圧と前記センスインピーダンスをはさんだ前記電圧とを比較するように構成された第２コンパレータとを備えたことを特徴とする請求項３７記載の回路。
【請求項３９】
前記スイッチコントローラは、ディスチャージ信号およびチャージ信号を入力するように構成され、且つ、前記スイッチコントローラは、前記ディスチャージ電流が前記ディスチャージ電流レベルに達していないときに前記ディスチャージ信号に応答して前記バッテリーセレクタスイッチのうちの第１バッテリーセレクタスイッチを閉じると共に、前記セルを流れる前記ディスチャージ電流が前記所定のレベルに達したときに前記バッテリーセレクタスイッチの双方を閉じるように構成され、且つ、前記スイッチコントローラは、前記チャージ電流が前記所定のレベルに達していないときに前記チャージ信号に応答して前記バッテリーセレクタスイッチのうちの第２バッテリーセレクタスイッチを閉じると共に、前記セルを流れる前記チャージ電流が前記チャージ電流レベルに達したときに前記バッテリーセレクタスイッチの双方を閉じるように構成されたことを特徴とする請求項２４記載の回路。
【請求項４０】
前記スイッチコントローラは、前記ディスチャージ信号および前記チャージ信号を供給するためのチャージ／ディスチャージ回路を備えたことを特徴とする請求項３９記載の回路。
【請求項４１】
前記バッテリーパックの少なくとも一つは、前記セルをはさんだ前記電圧をモニタすると共に最大セル電圧に達したときを示す出力を供給するためのプロテクション回路を備え、且つ、前記スイッチコントローラは、前記セルを流れる前記チャージ電流が前記最小チャージ電流レベルに達したとき且つ前記最大セル電圧に達していないときに、前記バッテリーセレクタスイッチの双方を閉じるように構成されたことを特徴とする請求項２４記載の回路。
【請求項４２】
前記出力は、参照電圧と前記少なくとも一つのバッテリーセルの電圧とを比較するように構成されたコンパレータの出力を含むことを特徴とする請求項４１記載の回路。
【請求項４３】
前記バッテリーパックの少なくとも一つは、前記ディスチャージ電流をモニタすると共に最大ディスチャージ電流に達したときを示す出力を供給するためのプロテクション回路を備え、且つ、前記スイッチコントローラは、前記セルを流れる前記ディスチャージ電流が前記ディスチャージ電流レベルに達したとき且つ前記最大ディスチャージ電流に達していないときに、前記バッテリーセレクタスイッチの双方を閉じるように構成されたことを特徴とする請求項２４記載の回路。
【請求項４４】
前記出力は、参照電圧と前記少なくとも一つのバッテリーセルに対し直列なセンスインピーダンスをはさんだ電圧とを比較するように構成されたコンパレータの出力を含むことを特徴とする請求項４３記載の回路。
【請求項４５】
バッテリーパックにおけるバッテリーセルのチャージおよびディスチャージを制御する方法であって、
前記バッテリーパックに第１および第２バッテリーセレクタスイッチを提供するステップと、
前記第１および第２バッテリーセレクタスイッチを閉じて、前記バッテリーセルを流れる所定のチャージ電流に達したときに前記バッテリーパックをチャージするステップと、
前記第１および第２バッテリーセレクタスイッチを閉じて、前記バッテリーセルを流れる所定のディスチャージ電流に達したときに前記バッテリーパックをディスチャージするステップと、
を備えた方法。
【請求項４６】
前記方法は、前記第１スイッチに対し並列な第１ダイオードおよび前記第２スイッチに対し並列な第２ダイオードを提供するステップを更に備え、前記第１ダイオードは、前記バッテリーセルで順バイアスされると共に、前記第２ダイオードは、前記バッテリーセルで逆バイアスされたことを特徴とする請求項４５記載の方法。
【請求項４７】
前記第１スイッチは第１トランジスタを備えると共に、前記第２スイッチは第２トランジスタを備えたことを特徴とする請求項４５記載の方法。
【請求項４８】
前記第１および第２トランジスタは、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）であり、前記第１トランジスタのソースは、前記第２トランジスタのソースに接続されたことを特徴とする請求項４７記載の方法。
【請求項４９】
前記第１トランジスタのドレインは、正のバッテリー端子に接続され、且つ、前記第２トランジスタのドレインは、前記少なくとも一つのバッテリーセルに接続されたことを特徴とする請求項４８記載の方法。
【請求項５０】
少なくとも一つのバッテリーセルと、
前記バッテリーセルをディスチャージするための負荷に前記バッテリーセルを選択的に接続すると共に、前記バッテリーセルをチャージするための電源に前記バッテリーセルを選択的に接続することを可能とするためのバッテリーセレクタスイッチ手段と、
前記バッテリーセレクタスイッチ手段を閉じて、前記セルを流れるディスチャージ電流が所定のディスチャージ電流レベルに達したときに前記バッテリーセルのディスチャージを可能とすると共に、前記バッテリーセレクタスイッチ手段を閉じて、前記セルを流れるチャージ電流が所定のチャージ電流レベルに達したときに前記バッテリーセルのチャージを可能とするためのスイッチコントローラ手段と、
を備えたバッテリーパック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して電子装置における電源管理(power management)に関し、更に詳しくは、バッテリーパック及び該バッテリーパックを内蔵するバッテリーチャージ／ディスチャージ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
充電式バッテリー即ち二次電池は、バッテリー式電子機器を駆動するための電力を供給するために広く使用されている。バッテリー式電子機器は、一例として、ポータブルラジオカセットプレイヤー、ポータブルコンピュータ、ビデオカメラ、デジタルカメラ、携帯電話、ＰＤＡ、およびその他の装置を包含する。ニッケルカドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）又はニッケルメタルハイドライド（Ｎｉ−ＭＨ）バッテリーのように、このような装置のためのアルカリバッテリーが知られている。近年、有機電解槽(organic electrolytic cell)を備えるリチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）バッテリーは、ハイエンドのポータブル電子装置において人気を得ている。なぜなら、それらは、高エネルギー密度(high energy density)、低温度特性(low temperature characteristics)、および安定的蓄電性能(stable storage capability)を示すからである。
【０００３】
充電式バッテリー(rechargeable battery)は、消耗したバッテリーを再チャージするための電気的充電器を必要とする。充電器は、充電式装置(battery-powered appliance)に内蔵された内部充電回路(internal charger circuit)として構成されてもよい。内部充電器は、一般に、交流電流（ＡＣ）源によって装置が給電されているときには常にバッテリーをチャージしており、そしてＡＣ源が外されたときにバッテリーのディスチャージが許される。
【０００４】
一般に、内部充電回路は、バッテリーでの過電流状態に対する保護を備えるように構成される。例えば、ＡＣ源が回路に印加され且つバッテリーがディスチャージすると、バッテリーを通る瞬時電流が安全または所望のレベルを越え得る。電解槽を備えるバッテリーは、過電流状態では破裂し得る一方、他のバッテリーは深刻なダメージを受けるかもしれない。また、内部充電回路は、マルチバッテリーシステムにおけるバッテリー間のクロスコンダクション(cross-conduction)を防止するように構成される。バッテリー間のクロスコンダクションは、充電回路が二つ又はそれ以上のバッテリーの同時的な導通を許容する場合に発生し得ると共に、非効率(inefficient)または無効(ineffective)の電力伝送を招き得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらを考慮すると、充電回路の接続形態(topology)は、一般に、多くの構成部品(component)を必要とし、従って製造にコストを要する。しかしながら、公知のバッテリーチャージ回路の接続形態は、特にマルチバッテリー用に適合するものは、余分の回路部品を用いてバッテリーのチャージ／ディスチャージを実施する。これはシステムのコストと複雑さを増加させ、そしてシステム部品に対する電力伝送における非効率性を生み出す。
従って、充電式の電子装置において、構成部品が少なく且つ効率的な電力伝送を可能にするバッテリー充電回路の接続形態に対する要請がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態において、本発明によるバッテリーパックは、少なくとも一つのバッテリーと、バッテリーセルをディスチャージするための負荷に対する前記バッテリーセルの選択的接続を可能にし、前記バッテリーセルをチャージするための電源に対する前記バッテリーセルの選択的接続を可能にするように構成された第１および第２のスイッチと、スイッチコントローラとを備える。前記スイッチコントローラは、前記セルを流れるディスチャージ電流が所定の最小ディスチャージ電流レベルに達したときに前記バッテリーセルのディスチャージを可能とするために前記スイッチの双方を閉じ、且つ、前記セルを流れるチャージ電流が所定の最小チャージ電流レベルに達したときに前記バッテリーセルのチャージを可能とするために前記スイッチの双方を閉じるように構成される。
【０００７】
一実施形態において、本発明によるバッテリーチャージ／ディスチャージ回路は、本発明による複数のバッテリーパックと、前記バッテリーパックをディスチャージするためのディスチャージ経路に沿って負荷に前記バッテリーパックを選択的に接続するためのディスチャージスイッチと、チャージ経路に沿って電源に前記バッテリーパックを選択的に接続するためのチャージスイッチとを備える。
【０００８】
本発明によるバッテリーパックにおけるバッテリーセルのチャージ及びディスチャージを制御する方法は、前記バッテリーパックに第１および第２のセレクタスイッチを提供するステップと、前記バッテリーセルを流れる所定のチャージ電流に達したときに前記バッテリーパックをチャージするために前記第１および第２のバッテリーセレクタスイッチを閉じるステップと、前記バッテリーセルを流れる所定のディスチャージ電流に達したときに前記バッテリーパックをディスチャージするために前記第１および第２のバッテリーセレクタスイッチを閉じるステップとを備える。
【０００９】
本発明の利点は、本明細書の以下の代表的実施形態の詳細な説明から明らかとなるであろう。そして、その説明は添付の図面と結びつけて考慮されるべきである。ここで、図１は、本発明による代表的なバッテリーチャージ／ディスチャージ回路の回路図である。図２は、本発明による代表的なバッテリーパックの回路図である。図３は、本発明によるバッテリーパックのための代表的なバッテリー電流モニタの回路図である。図４は、本発明によるバッテリーパックのための代表的なプロテクション回路の回路図である。図５は、本発明によるバッテリーパックのための代表的なスイッチコントローラの回路図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、これより種々の代表的実施形態と共に述べられる。もちろん、当業者であれば、本明細書で述べられる実施形態が種々の回路部品を用いた種々の構成で実施できることを理解するであろう。従って、例示された実施形態は、説明の手段としてのみ提供されるものであって、本発明を制限するものではない。
【００１１】
図１は、本発明による代表的なバッテリーチャージ／ディスチャージ回路１０を図示する。図示された回路は、バッテリーパック２０，２２と、バッテリーパックのバッテリーセルをチャージ（充電）するためのバックコンバータ回路(buck converter circuit)２４と、スイッチ１６，１８と、チャージコントロール回路３０とを備える。図示された実施形態におけるバッテリーパック２０，２２のそれぞれは、二つのバッテリーセル３２，３４と、バッテリーセレクタスイッチ３６，３８と、バッテリーセレクタスイッチ３６，３８の状態を選択的に制御するためのバッテリーセレクタスイッチコントローラ４０を備える。もちろん、当業者であれば、任意の個数のバッテリーパックが与えられてもよく、任意の個数のセルが各バッテリーパックに与えられてもよい。
【００１２】
システムＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、バッテリー式の電子装置のシステム部品に一つ又はそれ以上のＤＣ電源電圧（例えば、１２Ｖ、５Ｖ、３．３Ｖなど）を供給するための回路１０に接続されてもよい。図示された実施形態において、コンバータ１４は、回路１０介してＡＣアダプタ１２に接続されると共に、バッテリーパック２０，２２に接続される。ＡＣアダプタ又はバッテリーパックからコンバータへの入力は回路１０の作動に応答して供給される。
【００１３】
概要として、もし、ＡＣ／ＤＣアダプタ１２が存在し、システムに電力を供給していれば、チャージコントロール回路３０は、コンバータ１４を通じてシステムに電力を供給する一方、ＡＣ／ＤＣアダプタがバッテリーパック２０，２２にチャージ電流を供給することを可能とするためにスイッチ１６を閉じる。各バッテリーパック２０，２２と関連するスイッチコントローラ４０は、バッテリーパック２０，２２間のクロスコンダクションを防止する一方、セル３２，３４のチャージを可能とするために、関連するスイッチ３６，３８を制御する。ＡＣアダプタ１２が除去され、或いは存在しない場合、チャージコントロール回路３０は、スイッチ１６を閉じると共にスイッチ１８を開いて、コンバータ１４に電流を供給するためにバッテリーパックのディスチャージ（放電）を可能とする。各バッテリーパック２０，２２に関連づけられるスイッチコントローラ４０は、バッテリーパック２０，２２間のクロスコンダクションを防止する一方、関連するスイッチ３６，３８を制御して、セル３２，３４のディスチャージを可能にする。これらの特徴は以下で更に詳細に説明される。
【００１４】
引き続き図１を参照すると、チャージコントロール回路３０は、通常、ＡＣアダプタ１２がコンバータ１４に電流を供給するための回路１０に接続されているかどうかを判断する。例えばＮ＋ノードの電圧から判断されるように、ＡＣアダプタが存在する場合、回路３０は、スイッチ１６を閉じるためのチャージ信号を発生してもよい。スイッチ１６の閉成(closure)は、アダプタ１２についてチャージ経路を確立し、バックコンバータ２４に電力を供給する。そしてそのバックコンバータ２４は、バッテリーパック２０，２２をチャージするために電源からＤＣチャージ電流を発生する。回路３０からのディスチャージ信号は、バッテリーパックがチャージしているときにスイッチ１８を開いた状態に維持してもよい。
【００１５】
ＡＣアダプタ１２が存在しない場合、チャージコントロール回路３０は、スイッチ１８を閉じるためにディスチャージ信号を供給する。スイッチ１８の閉成は、バッテリーパック２０，２２についてディスチャージ経路を確立し、コンバータ１４に電力を供給する。回路３０からのチャージ信号は、バッテリーパックがディスチャージしているときにスイッチ１６を開いた状態に維持する。ＡＣアダプタの存否に応答したチャージ／ディスチャージ信号を発生するための種々の回路構成は当業者に知られているであろう。
【００１６】
図示された代表的実施形態において、スイッチ１６，１８は、それぞれボディダイオード(body diode)２８，２９を備えたトランジスタ４２，４４として構成される。もちろん、スイッチ１６，１８は、当業者に知られている種々の他の構成で提供されてもよい。トランジスタ４２，４４がオフ（非導通）のとき、ボディダイオード２８，２９は、パワーアダプタ１２に対し逆バイアスにあり、これにより、バッテリーパック２０，２２にリーク電流が与えられない。従って、図示された実施形態においてバッテリーのチャージを可能とするために、チャージ信号はトランジスタ４２をターンオン（即ち導通）させ、一方、ディスチャージ信号はトランジスタ４４をオフ（即ち非導通状態）にしたままにする。
【００１７】
以下でさらに詳細に説明されるように、各バッテリーパックにあるスイッチコントローラ４０は、関連するスイッチ３６，３８の動作を制御してバッテリーパックのチャージ又はディスチャージを可能とする一方、クロスコンダクションを防止する。チャージ信号がハイのとき、スイッチコントローラ４０は、関連するセル３２，３４を流れるチャージ電流が所定のレベルを越えている限り、バッテリーパックのチャージを可能とする。チャージ電流が所定のレベルを越えていないバッテリーパックのスイッチコントローラは、“ダイオードモード”に入って、チャージの間、バッテリーパック間の電流のクロスコンダクションを防止する。チャージモードにおける“ダイオードモード”は、スイッチ３８がオン（導通）であり、且つ、スイッチ３６がオフ（非導通）であることを意味する。
【００１８】
ディスチャージイネーブル信号がハイのとき、スイッチコントローラ４０は、関連するセル３２，３４を流れるディスチャージ電流が所定のレベルを越えない限り、バッテリーパックのうち一つのディスチャージを可能とする。ディスチャージ電流が所定のレベルを越えていないバッテリーパックのスイッチコントローラは、“ダイオードモード”に入って、ディスチャージ中のバッテリーパックからディスチャージしていないバッテリーパックへの電流のクロスコンダクションを防止する。ディスチャージモードにおける“ダイオードモード”は、スイッチ３８がオフであり、且つ、スイッチ３６がオンであることを意味する。
【００１９】
ここで図２に移ると、図２には、本発明による代表的なバッテリーパック２０ａが図示されている。このバッテリーパックは、バッテリーセレクタスイッチ３６，３８、バッテリーセル４６−１，４６−２，・・・，４６−Ｎ、センス抵抗Ｒｓｅｎｓｅ、スイッチコントローラ４０ａ、およびプロテクション回路４８を備える。図示された実施形態において、スイッチコントローラ４０は、チャージイネーブル回路５０、ドライバーロジック５２、ドライバー５４，５６、およびバッテリー電流モニタ５８を備える。スイッチ３６，３８は、ボディダイオード６０，６２を備えたＦＥＴトランジスタ（電界効果型トランジスタ）Ｑ１，Ｑ２として構成される。Ｑ１のソースはＱ２のソースに接続され、そしてＱ１のドレインは正のバッテリー端子に接続される一方、Ｑ２のドレインはバッテリーセルに接続される。ボディダイオード６２は、バッテリーセル４６−１，４６−２，・・・，４６−Ｎで順バイアスされるが、バッテリー端子６４，６６で逆バイアスされる。一方、ボディダイオード６０は、バッテリー端子で順バイアスされるが、バッテリーセルで逆バイアスされる。
【００２０】
バッテリー電流モニタ５８からの一つの出力は、バッテリーセルを流れるチャージ電流が所定のレベルを越えているかどうかを示し、そして他の出力は、バッテリーセルを流れるディスチャージ電流が所定のレベルを越えているかどうかを示す。プロテクション回路４８からの出力は、バッテリーセルが最大許容チャージ又はその近傍にあるかどうかを示し、そしてバッテリーを流れる最大電流がチャージ方向又はディスチャージ方向になったかどうかを示してもよい。スイッチコントローラ４０は、チャージ又はディスチャージ信号、バッテリー電流モニタ５８の出力、およびプロテクション回路４８の出力に応答してスイッチ３６，３８を制御してもよい。
【００２１】
バッテリーがチャージ又はディスチャージのときは、常に、スイッチコントローラ４０は、Ｑ１およびＱ２の双方を導通させる（即ち、スイッチ３６，３８の双方を閉じる）。例えば，チャージのとき、バッテリーチャージ信号（ｄｏＣｈａｒｇｅ）がハイでありさえすれば、Ｑ１およびＱ２の双方が導通し、チャージ電流が、バッテリー電流モニタ５８による指示に従って所定のレベルに到達し、そして、バッテリーセルが最大許容チャージ或いはその近傍にはなく、又はバッテリー電流は、プロテクション回路４８による指示に従って最大値に到達していない。ディスチャージのときには、Ｑ１およびＱ２の双方は、バッテリーディスチャージ信号（ｄｏＤｉｓｃｈａｒｇｅ）がハイであり、且つ、ディスチャージ電流がバッテリー電流モニタ５８の指示に従って所定のレベルに到達する。
【００２２】
チャージ電流およびディスチャージ電流に対する所定のレベルは、チャージおよびディスチャージ中のバッテリーパック間のクロスコンダクションを防止するために設定される。例えば、パワーアダプタ１２を取り外したバッテリーＡおよびバッテリーＢを備えた二つのバッテリーのシステムを仮定する。アダプタ１２が取り外されたときに、クロスコンダクションのプロテクションがなければ、双方のバッテリーはシステムに電力を供給しようとする。しかしながら、もし、バッテリーＡがバッテリーＢよりも大きな電位(potential)を持っていれば、バッテリーＡからバッテリーＢへのクロスコンダクションが存在するかもしれない。本発明によれば、しかしながら、これは、バッテリーを流れる負の電流を発生させ、このことは、バッテリーＢについてバッテリー電流モニタ５８によってモニタｓれるＲｓｅｎｓｅを流れるトータルの電流をしきい値以下に下げる。それに応じて、スイッチコントローラは、バッテリーＢについてＱ２を開いた状態にする。Ｑ２が開いた状態では、ボディダイオード６２がバッテリー端子に対し逆バイアスになるので、クロスコンダクション電流は、バッテリーＡからバッテリーＢに供給されない。
【００２３】
クロスコンダクションが存在しない状態でチャージするとき、バッテリーＡはバッテリーＢよりも大きな電位を持ち、バッテリーＡからバッテリーＢへのクロスコンダクションをもたらす。本発明によれば、しかしながら、これは、バッテリーＡを流れる正の電流を減少させ、このことは、バッテリーＡについてバッテリー電流モニタ５８によってモニタされるＲｓｅｎｓｅを流れるトータルの電流をしきい値以下に下げる。それに応じて、スイッチコントローラ４０は、バッテリーＡについてＱ１を開いた状態にする。Ｑ１が開いた状態では、ボディダイオード６０はバッテリーセルに対し逆バイアスになるので、バッテリーＡからバッテリーＢへのクロスコンダクションは供給されない。
【００２４】
バッテリーチャージ信号およびバッテリーディスチャージ信号は、チャージコントロール回路３０のような外部のソースから入力される。一実施形態において、バッテリーチャージ信号は、チャージコントロール回路３０からのチャージ信号であり、そしてバッテリーディスチャージ信号は、チャージコントロール回路３０からのディスチャージ信号であってもよい。図示された実施形態において、しかしながら、バッテリーチャージ信号（ｄｏＣｈａｒｇｅ）およびバッテリーディスチャージ信号（ｄｏＤｉｓｃｈａｒｇｅ）は、バッテリーパックにあるチャージ／ディスチャージ回路６０によって発生される。チャージ／ディスチャージ回路６０は、チャージコントロール回路に関して上述した手法でチャージ及びディスチャージ信号を発生してもよい。
【００２５】
当業者であれば、バッテリー電流モニタ５８が種々の構成をとりうることが分かるであろう。本発明に関する有用なバッテリー電流モニタ５８の一例が図３に示される。図示された実施形態において、バッテリー電流モニタ５８ａは、図示されるように、第１コンパレータ６８と第２コンパレータ７０を備える。コンパレータ６８は、センス抵抗Ｒｓｅｎｓｅをはさんで現れる電圧ＶＲ−ｓｅｎｓｅと電圧ＶＤとを比較する。ＶＤは、ＩＤｔｈｒｅｓｈ×Ｒｓｅｎｓｅに等しくなるように選択される。ＩＤｔｈｒｅｓｈは、そのバッテリーパックについてのしきいディスチャージ電流(threshold discharge current)として選択されてもよい。一実施形態において、ＩＤｔｈｒｅｓｈは、無視できる電力がトランジスタで消費されることを十分保証するように低く選択されてもよい。この値は、例えば、約５００ｍＡであってもよい。しかしながら、ＩＤｔｈｒｅｓｈはシステム構成に応じて変わってもよいことが理解されるべきである。もし、ＶＤ＞ＶＲ−ｓｅｎｓｅであれば、コンパレータ６８は、しきいディスチャージ電流に達したことを示すハイの出力コントロール信号ＣＤｏｕｔを発生する。逆に、ＶＤ＜ＶＲ−ｓｅｎｓｅであれば、コンパレータ６８は、しきいディスチャージ信号に達していないことを示すローの出力コントロール信号ＣＤｏｕｔを発生する。
【００２６】
電流モニタ５８の第２コンパレータ７０は、センス抵抗Ｒｓｅｎｓｅをはさんで現れる電圧ＶＲ−ｓｅｎｓｅと所定のしきい電圧ＶＣとを比較する。ＶＣは、バッテリーチャージ電流を示すしきい電圧であり、一実施形態において、しきい電流ＩＣｔｈｒｅｓｈ×Ｒｓｅｎｓｅによって一般化することができる。一実施形態において、ＩＣｔｈｒｅｓｈは約０．３Ａであってもよい。しかしながら、ＩＣｔｈｒｅｓｈは、使用されるバッテリーセルのタイプに応じて変えてもよいことが理解されるべきである。ＩＣｔｈｒｅｓｈは、従ってバッテリータイプによって調整を可能とするプログラマブルな値であってもよい。もし、ＶＲ−ｓｅｎｓｅ＞ＶＣであれば、コンパレータ７０は、しきいチャージ電流に達したことを示すハイの出力コントロール信号ＣＣｏｕｔを発生する。逆に、もし、ＶＲ−ｓｅｎｓｅ＜ＶＣであれば、コンパレータ７０は、しきいチャージ電流に達していないことを示すローの出力コントロール信号ＣＣｏｕｔを出力する。
【００２７】
プロテクション回路４８は、バッテリーセル４６−１，４６−２，・・・，４６−Ｎがそれらの最大許容チャージ又はその近傍にあるかどうかを示す出力を供給してもよい。プロテクション回路は、また、バッテリーセル４６−１，４６−２，・・・，４６−Ｎを流れる最大チャージ電流に達したかどうか、及び／又はバッテリー端子のショートによって生じる過電流状態が発生したかどうかを示してもよい。当業者であれば、プロテクション回路が種々の実施形態で提供されてもよいことを理解するであろう。
【００２８】
図３はプロテクション回路の代表的な一実施例４８ａを図示する。図示された実施例は、複数のコンパレータ７４，７６，７８（バッテリーの各セル４６−１，４６−２，・・・，４６−Ｎに対して一つ）、コンパレータ７２、およびＡＮＤゲート８０，８２を備える。コンパレータ７４，７６，７８は、個々のバッテリーセル電圧Ｖｃｅｌｌ１，Ｖｃｅｌｌ２，・・・，Ｖｃｅｌｌｎをそれぞれモニタし、そしてセル電圧をプログラマブルなしきい電圧ＶＴｈｒｅｓｈと比較する。例えば、一般的なリチウムイオン電池について、任意のセルに許容される最大のチャージは約４．３００ボルトである。従って、ＶＴｈｒｅｓｈは、この最大電圧以下の値である。例えば、ＶＴｈｒｅｓｈは、この最大電圧以下、例えば４．２００ボルト（＋／−５０ｍＶ）にプログラムされ得る。もちろん、これはほんの一例であり、ＶＴｈｒｅｓｈは、例えばＮｉＣａｄまたはＮｉＭＨバッテリーのように必要に応じて、任意の適切な値または許容値に設定され得る。高精度の電圧発生器（図示なし）は、ＶＴｈｒｅｓｈを発生するために使用できる。もし、ＶＴｈｒｅｓｈ＞Ｖｃｅｌｌ１，Ｖｃｅｌｌ２，・・・，Ｖｃｅｌｌｎの各電圧、という関係であれば、コンパレータ７４，７６，７８は、それぞれハイの出力信号を発生し、それをＡＮＤゲート８０に与える。ＡＮＤゲート８０の出力は、もちろん、同様にハイになる。もし、Ｖｃｅｌｌ１，Ｖｃｅｌｌ２，・・・，Ｖｃｅｌｌｎのどれかの電圧が＞ＶＴｈｒｅｓｈであれば、ＡＮＤゲート８０の出力はローである。ＡＮＤゲート８０の出力は、ＡＮＤゲート８２の一方の入力に供給される。
【００２９】
コンパレータ７２は、Ｒｓｅｎｓｅを流れる電流をモニタし、そしてＲｓｅｎｓｅをはさんで現れる電圧ＶＲｓｅｎｓｅと、例えばバッテリー端子のショートが発生した場合の過電流状態を防止するためのＲｓｅｎｓｅを流れる最大ディスチャージ電流を表すプログラマブルな参照電圧ＶＭａｘとを比較する。もし、ＶＭａｘ＞ＶＲｓｅｎｓｅであれば、コンパレータ７２は、ハイの出力信号を発生し、それをＡＮＤゲート８２に与える。そうでなければ、コンパレータ７２の出力はローである。図示された実施例におけるプロテクション回路４８ａの出力ＰＯｕｔは、従ってバッテリーセル電圧が最大値に達せず且つバッテリーセルを流れる過電流が存在しないときのみ、ハイである。
【００３０】
図３に示されるようなバッテリーモニタ５８および図４に示されるようなプロテクション回路４８ａを備える代表的な実施形態において、従って、スイッチコントローラ４０は、チャージ信号（ｄｏＣｈａｒｇｅ）がハイであり且つプロテクション回路の出力Ｐｏｕｔがハイでありさえすれば、Ｑ１およびＱ２の双方をオンにして、バッテリーをチャージする。ディスチャージのとき、Ｑ１およびＱ２の双方は、ディスチャージ信号（ｄｏＤｉｓｃｈａｒｇｅ）がハイであり且つＣＣｏｕｔがハイでありさえすれば、導通する。もちろん、スイッチコントローラは、個別部品及び／又は前もってプログラムされたプロセッサを用いて種々の構成で実施してもよい。
【００３１】
代表的な一実施例４０ａにおいて、スイッチコントローラは、図４に示されるような、単純なロジックゲートを備えてもよい。このロジックゲートは、ディスチャージイネーブル回路８４およびチャージイネーブル回路８６を提供するように構成される。図２に示される実施形態を参照すると、ディスチャージイネーブル回路は、ディスチャージイネーブル信号ＤＥｎをドライバー５４に供給することによりＱ１の導通を制御し、そして、チャージイネーブル信号ＣＥｎをドライバー５６に供給することによりＱ２の導通を制御してもよい。Ｑ１およびＱ２の双方は、バッテリーパックがチャージ又はディスチャージのときに導通する。
【００３２】
示されたように、ディスチャージイネーブル回路８４は、ＡＮＤゲート８８，９０，９２およびＯＲゲート９４を備える。チャージ／ディスチャージ回路５０からの信号ｄｏＤｉｓｃｈａｒｇｅは、ＡＮＤゲート８８の一方の入力に供給され、そして、信号ｄｏＣｈａｒｇｅはＡＮＤゲート８８の他の入力に供給される。そのＡＮＤゲートの出力は、もちろん、ｄｏＤｉｓｃｈａｒｇｅがハイであり（即ちアダプタ１２が存在せず）且つｄｏＣｈａｒｇｅがローのときには、ハイである。信号ｄｏＣｈａｒｇｅは、ＡＮＤゲート９０の第１入力に供給され、信号ｄｏＤｉｓｃｈａｒｇｅはＡＮＤゲート９０の第２入力に供給され、且つ、バッテリー電流モニタ５８ａからの信号ＣＣｏｕｔは、ＡＮＤゲート９０の第３入力に供給される。ＡＮＤゲート９０の出力は、ｄｏＣｈａｒｇｅがハイであり（即ちアダプタ１２が存在し）、ｄｏＤｉｓｃｈａｒｇｅがローであり、且つＣＣｏｕｔがしきいチャージ電流に達したことを示すハイであるときに、ハイである。
【００３３】
ＡＮＤゲート８８，９０の出力は、ＯＲゲート９４の各入力に供給される。ＯＲゲート９４の出力は、ＡＮＤゲート９２の第１入力に供給され、プロテクション回路４８の出力ＰＯｕｔは、ＡＮＤゲート９２の第２入力に供給される。ＡＮＤゲート９２は、ＯＲゲート９４の出力がハイであり且つプロテクション回路の出力ＰＯｕｔが最大許容バッテリーセル電圧に達したことを示すハイであるときに、ハイのディスチャージイネーブル信号ＤＥｎを供給する。信号ＤＥｎはドライバー５４の入力に供給され、このドライバーはＱ１のゲートを駆動し、ＤＥｎがハイのときにＱ１を導通させる。
【００３４】
同様に、チャージイネーブル回路８６は、ＡＮＤゲート９６，９８およびＯＲゲート１００を備える。チャージ／ディスチャージ回路５０からの信号ｄｏＣｈａｒｇｅはＡＮＤゲート９８の一方の入力に供給され、そして信号ｄｏＤｉｓｃｈａｒｇｅは反転され、そしてＡＮＤゲート９８の他方の入力に供給される。ＡＮＤゲート９８の出力は、ｄｏＣｈａｒｇｅがハイであり（即ちアダプタ１２が存在し）且つｄｏＤｉｓｃｈａｒｇｅがローのときにハイである。信号ｄｏＤｉｓｃｈａｒｇｅは、ＡＮＤゲート９６の第１入力に供給され、信号ｄｏＣｈａｒｇｅは、反転されてＡＮＤゲート９６の第２入力に供給され、そしてバッテリー電流モニタ５８ａからの信号ＣＤｏｕｔは、ＡＮＤゲート９６の第３入力に供給される。従って、ＡＮＤゲート９６の出力は、ｄｏＩｉｓｃｈａｒｇｅがハイであり（即ちアダプタ１２が存在せず）、ｄｏＣｈａｒｇｅがローであり、且つＣＤｏｕｔがしきいディスチャージ電流に達したことを示すハイのときに、ハイになる。
【００３５】
ＡＮＤゲート９６，９８の出力は、ＯＲゲート１００の各入力に供給される。ＯＲゲート１００は、ＡＮＤゲート９６，９８の何れかの出力がハイのときに、ハイのチャージイネーブル信号ＣＥｎを供給する。信号ＣＥｎは、ドライバー５６の入力に供給され、このドライバーはＱ２のゲートを駆動し、ＣＥｎがハイのときにＱ２を導通させる。
【００３６】
＜バッテリーチャージ＞
ここで、図１および図２に図示される代表的実施形態に関連して、本発明による代表的な回路の動作を説明する。上述のように、スイッチ１６の状態はチャージコントロール回路３０によって制御される。チャージの場合、ＡＣアダプタ１２が存在し、そしてチャージコントロール回路３０が、スイッチ１６を閉じてアダプタ１２に対しチャージ経路を供給し、バックコンバータ２４に電力を供給し、これにより、バッテリーパック２０，２２へのチャージ電流を発生する。スイッチ１８は、チャージコントロール回路３０によって開いた状態（即ち非導通）に保持され、そしてボディダイオード２９はサプライ(supply)からバッテリーパックへのリーク電流を防止する。
【００３７】
バッテリーパック２０，２２のスイッチコントローラ４０は、スイッチ３８を閉じて、チャージ信号に応答してボディダイオード６０を通したバッテリーパックのチャージを可能としてもよい。クロスコンダクションを防止するため、Ｒｓｅｎｓｅを流れるチャージ電流が例えば図３に示されるようなＶＣによって確立される所定のしきい値に達したことをバッテリー電流モニタ出力ＣＣｏｕｔが示すまでは、スイッチ３６は開いたままでいてもよい。スイッチ３６が開いた状態では、バッテリーセルを通じたクロスコンダクションはボディダイオード６０によって防止される。所定のしきい値に達すると、スイッチ３６，３８の双方が閉じてチャージを可能にする。この構成において、最も低い電位(potential)を持つバッテリーパックのみが、スイッチ３６，３８の双方が閉じられた状態でチャージする一方、より高い電位を持つバッテリーパックのセルは、クロスコンダクションの供給が禁じられる。また、プロテクション回路４８の出力ＰＯｕｔは、バッテリーセル電圧が最大値に達しておらず且つ過電流状態が存在しないときにのみ、スイッチ３６，３８の双方が閉じることを可能とする。
【００３８】
＜バッテリーディスチャージ＞
ディスチャージの場合、ＡＣアダプタ１２が存在せず、そしてチャージコントロール回路３０は、スイッチ１８を閉じてバッテリーパック２０，２２に対するチャージ経路を提供し、コンバータ１４に電力を供給する。スイッチ１６は、開いた状態（即ち非導通）を維持してもよい。バッテリーパックのスイッチコントローラ４０は、スイッチ３６を閉じ、ディスチャージ信号に応答してボディダイオード６２およびスイッチ３６を通じたディスチャージを可能としてもよい。
【００３９】
クロスコンダクションを防止するため、Ｒｓｅｎｓｅを流れるディスチャージ電流が例えば図３に示されるようなＶＤによって確立される所定のしきい値に達したことをバッテリー電流モニタ出力ＣＤｏｕｔが示すまでは、スイッチ３８は開いたままでいてもよい。スイッチ３８が開いた状態では、バッテリーセルを通じたクロスコンダクションはボディダイオード６２によって防止される。所定のしきい値に達すると、スイッチ３６，３８の双方が閉じてディスチャージを可能にする。この構成では、最も高い電位を持つバッテリーパックのみが、スイッチ３６，３８の双方が閉じた状態でディスチャージする一方、他のバッテリーパックのセルは、クロスコンダクション電流を入力することが禁止される。
【００４０】
従って、有利には、チャージおよびディスチャージ中に、個々のバッテリーパック間のクロスコンダクションが、個々のバッテリーパック２０，２２に内蔵されたバッテリーセレクタスイッチ３６，３８およびスイッチコントローラ４０によって防止されるバッテリーパックおよびシステムが提供される。また、バッテリーパックにバッテリーセレクタスイッチ３６，３８を提供することは、バッテリーセルおよびＡＣアダプタ１２間またはシステムコンポーネント間の電力経路におけるスイッチの数を最小化する。例えば、二つのバッテリーのシステム(two battery system)においては、図１に示されるように、全部で６個のパワースイッチしか必要とせず、そして任意のバッテリーパックのセルおよびＡＣアダプタまたはシステム間の電力経路は３個のパワースイッチしか含まない。コンポーネントにおける冗長性は従って最小化され、これにより電力損失およびシステムのコストおよび複雑さを低減する。例えば、各追加的なバッテリーパックは、示された全接続形態に対し２個の追加的なパワースイッチを付け加えるだけであり、従って追加的なバッテリーパックは、極めてコスト効率の良い方法で付け加えられる。
【００４１】
本明細書において種々の実施形態が具体的に図解され説明されたが、本発明の修正および変形は、上述の教示に含まれ、そして本発明の意図する趣旨および範囲から逸脱することなく添付の請求項の範囲内であることが理解されるであろう。また、本発明の実施形態について述べた機能は、公知の技術を用いて、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの組み合わせにより実現できることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明による代表的なバッテリーチャージ／ディスチャージ回路の回路図である。
【図２】本発明による代表的なバッテリーパックの回路図である。
【図３】本発明によるバッテリーパックのための代表的なバッテリー電流モニタの回路図である。
【図４】本発明によるバッテリーパックのための代表的なプロテクション回路の回路図である。
【図５】本発明によるバッテリーパックのための代表的なスイッチコントローラの回路図である。
【符号の説明】
【００４３】
１２  ＡＣアダプタ
１４  システムＤＣ／ＤＣコンバータ
１６，１８  スイッチ
２０，２２  バッテリーパック
３０  チャージコントロール回路
【図１】
2004336994.tif 000003
【図２】
2004336994.tif 000004
【図３】
2004336994.tif 000005
【図４】
2004336994.tif 000006
【図５】
2004336994.tif 000007
【外国語明細書】
2004336994.tif 000008
2004336994.tif 000009
2004336994.tif 000010
2004336994.tif 000011
2004336994.tif 000012
2004336994.tif 000013
2004336994.tif 000014
2004336994.tif 000015
2004336994.tif 000016
2004336994.tif 000017
2004336994.tif 000018
2004336994.tif 000019
2004336994.tif 000020
2004336994.tif 000021
2004336994.tif 000022
2004336994.tif 000023
2004336994.tif 000024
2004336994.tif 000025
2004336994.tif 000026
2004336994.tif 000027
2004336994.tif 000028
2004336994.tif 000029
2004336994.tif 000030
2004336994.tif 000031
2004336994.tif 000032
2004336994.tif 000033
2004336994.tif 000034
2004336994.tif 000035
2004336994.tif 000036
2004336994.tif 000037
2004336994.tif 000038
2004336994.tif 000039
2004336994.tif 000040
2004336994.tif 000041
2004336994.tif 000042
2004336994.tif 000043