(57)【要約】【課題】ハイブリッド電池パックの充電時間を短縮することができる充放電システムを提供する。【解決手段】ハイブリッド電池パックに収納された電池ブロック３５と電池ブロック３３とは構造が異なるため並列接続して同時充電することはできない。充電時に最初に各電池ブロックを順番に定電流制御で単独充電し、その後定電圧制御で同時充電する。同時充電は、ＦＥＴ２７とＦＥＴ３１をオフに設定して寄生ダイオードを通じて行うため、電池間電流を阻止することができる。寄生ダイオードによる電圧降下を補償するために充電器１７は定電圧制御電圧の設定を変更できるようになっている。同時充電中に停電が発生したときは、ＦＥＴ２７またはＦＥＴ３１をオンに設定してシステム負荷４３に電力を供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電池ブロックと、
イネーブル状態とディスエーブル状態に設定可能な第１の整流素子を含み前記第１の電池ブロックに対する充放電パスを形成する第１の充放電回路と、
前記第１の電池ブロックと構造の異なる第２の電池ブロックと、
イネーブル状態とディスエーブル状態に設定可能な第２の整流素子を含み前記第２の電池ブロックに対する充放電パスを形成する第２の充放電回路と、
前記第１の充放電回路または前記第２の充放電回路を経由して前記第１の電池ブロックまたは前記第２の電池ブロックから電力の供給を受けるシステム負荷と、
前記第１の充放電回路を経由して前記第１の電池ブロックに充電電流を供給し、前記第２の充放電回路を経由して前記第２の電池ブロックに充電電流を供給する充電器と、
前記第１の整流素子と前記第２の整流素子をともにイネーブル状態に設定して前記第１の電池ブロックと前記第２の電池ブロックを同時充電させる制御回路と
を有する充放電システム。
【請求項２】
前記充電器は、前記第１の電池ブロックと前記第２の電池ブロックを同時充電するときに単独充電するときに比べて充電電圧を上昇させる請求項１記載の充放電システム。
【請求項３】
前記第１の充放電回路が前記制御回路で制御される第１の充電スイッチを含み、前記第２の充放電回路が前記制御回路で制御される第２の充電スイッチを含み、前記制御回路は、前記第１の電池ブロックと前記第２の電池ブロックが同時充電されている間に前記充電器の出力電圧が低下したとき、前記第１の整流素子をディスエーブル状態に設定し前記第１の充電スイッチをオン状態に設定し前記第２の充電スイッチをオフ状態に設定して前記第１の電池ブロックから前記システム負荷に電力を供給させることができる請求項１記載の充放電システム。
【請求項４】
前記充電器は定電圧定電流制御方式を採用し、前記制御回路は、前記充電器の定電流制御により前記第１の電池ブロックだけを所定の容量まで充電し、つづいて前記充電器の定電流制御により前記第２の電池ブロックだけを所定の容量まで充電し、さらにつづいて、前記充電器の定電圧制御により前記第１の電池ブロックと前記第２の電池ブロックのそれぞれの残りの容量を同時充電するように前記第１の整流素子、前記第１の充電スイッチ、前記第２の整流素子、および前記第２の充電スイッチを制御する請求項３記載の充放電システム。
【請求項５】
前記制御回路は、前記第１の電池ブロックまたは前記第２の電池ブロックから前記システム負荷に電力を供給するとき、前記第１の電池ブロックを放電終止電圧まで放電させた後に前記第２の電池ブロックの放電を開始するように前記第１の整流素子、前記第１の充電スイッチ、前記第２の整流素子、および前記第２の充電スイッチを制御する請求項３記載の充放電システム。
【請求項６】
前記第１の整流素子と前記第２の整流素子が寄生ダイオードを備えるＦＥＴである請求項１記載の充放電システム。
【請求項７】
第１の電池ブロックと、該第１の電池ブロック側にカソードが接続された寄生ダイオードを備える第１のＦＥＴを含む第１の充放電パスと、前記第１の電池ブロックと構造の異なる第２の電池ブロックと、該第２の電池ブロック側にカソードが接続された寄生ダイオードを備える第２のＦＥＴを含む第２の充放電パスと、前記第１のＦＥＴと前記第２のＦＥＴを制御する制御回路と、前記第１の充放電回路と前記第２の充放電回路に接続された電源端子とを備えるハイブリッド電池パックと、
定電圧定電流制御方式を採用し前記電源端子から充電電流を供給する充電器と、
前記電源端子を経由して前記第１の電池ブロックまたは前記第２の電池ブロックのいずれか一方から電力の供給を受けるシステム負荷とを有し、
前記制御回路は、前記第１のＦＥＴと前記第２のＦＥＴをともにオフ状態に設定して前記第１の電池ブロックと前記第２の電池ブロックを同時充電させる充放電システム。
【請求項８】
前記充電器が定電圧制御で充電するときに前記制御回路は前記第１の電池ブロックと前記第２の電池ブロックを同時充電させる請求項７記載の充放電システム。
【請求項９】
前記充電器は同時充電するときの充電電圧を単独充電するときの充電電圧より上昇させる請求項８記載の充放電システム。
【請求項１０】
前記第１の充放電回路が前記第１の電池ブロック側にアノードが接続された寄生ダイオードを備える第３のＦＥＴを含み、前記第２の充放電回路が前記第２の電池ブロック側にアノードが接続された寄生ダイオードを備える第４のＦＥＴを含み、前記制御回路は、前記第１の電池ブロックと前記第２の電池ブロックが同時充電されている間に前記充電器の出力電圧が低下したとき前記第１のＦＥＴと前記第３のＦＥＴをオン状態に設定し前記第４のＦＥＴをオフ状態に設定して前記第１の電池ブロックから前記システム負荷に電力を供給させることができる請求項７記載の充放電システム。
【請求項１１】
前記第１のＦＥＴおよび前記第２のＦＥＴがそれぞれ前記第１の電池ブロックおよび前記第２の電池ブロックに対する過放電防止機能を有し、前記第３のＦＥＴおよび前記第４のＦＥＴがそれぞれ前記第１の電池ブロックおよび前記第２の電池ブロックに対する過充電防止機能を有する請求項１０記載の充放電システム。
【請求項１２】
前記制御回路は、前記充電器の定電流制御により前記第１の電池ブロックだけを所定の容量まで充電し、つづいて前記充電器の定電流制御により前記第２の電池ブロックだけを所定の容量まで充電し、さらにつづいて前記充電器の定電圧制御により前記第１の電池ブロックと前記第２の電池ブロックのそれぞれの残りの容量を同時充電するように前記第１のＦＥＴ、前記第２のＦＥＴ、前記第３のＦＥＴおよび前記第４のＦＥＴを制御する請求項１０記載の充放電システム。
【請求項１３】
前記ハイブリッド電池パックが、前記充電器の出力電圧の低下を検出する電源検出部を有する請求項７記載の充放電システム。
【請求項１４】
前記ハイブリッド電池パックが、前記第１の電池ブロックと前記第２の電池ブロックとを制限抵抗で接続した過放電防止回路を有する請求項７記載の充放電システム。
【請求項１５】
第１の電池ブロックと、該第１の電池ブロック側にカソードが接続された寄生ダイオードを備える第１のＦＥＴを含む第１の充放電回路とを有する第１の電池パックと、
前記第１の電池ブロックと構造が異なる第２の電池ブロックと、該第２の電池ブロック側にカソードが接続された寄生ダイオードを備える第２のＦＥＴを含む第２の充放電回路とを有する第２の電池パックと、
定電圧定電流制御方式を採用し、前記第１の充放電回路を経由して前記第１の電池ブロックに充電電流を供給し、前記第２の充放電回路を経由して前記第２の電池ブロックに充電電流を供給する充電器と、
前記第１の電池ブロックまたは前記第２のブロックのいずれか一方から電力の供給を受けるシステム負荷と、
前記第１のＦＥＴと前記第２のＦＥＴをともにオフ状態に設定して前記充電器に前記第１の電池ブロックと前記第２の電池ブロックを同時充電させる制御回路と
を有する充放電システム。
【請求項１６】
前記第１の充放電回路が過充電防止用の第３のＦＥＴを含み、前記第２の充放電回路が過充電防止用の第４のＦＥＴを含む請求項１５記載の充放電システム。
【請求項１７】
前記制御回路は、前記充電器の定電流制御により前記第１の電池パックだけを所定の容量まで充電し、つづいて前記充電器の定電流制御により前記第２の電池パックだけを所定の容量まで充電し、さらにつづいて、前記充電器の定電圧制御により前記第１の電池パックと前記第２の電池パックのそれぞれの残りの容量を同時充電するように前記第１のＦＥＴ、前記第２のＦＥＴ、前記第３のＦＥＴおよび前記第４のＦＥＴを制御する請求項１６記載の充放電システム。
【請求項１８】
前記制御回路は、前記第１の電池パックまたは前記第２の電池パックから前記システム負荷に電力を供給するとき、前記第１の電池ブロックを最終放電電圧まで放電させた後に前記第２の電池ブロックの放電を開始するように前記第１のＦＥＴ、前記第２のＦＥＴ、前記第３のＦＥＴ、および前記第４のＦＥＴを制御する請求項１６記載の充放電システム。
【請求項１９】
システム負荷と、
前記システム負荷に電力を供給する第１の電池ブロックと、
イネーブル状態とディスエーブル状態に設定可能な第１の整流素子を含み前記第１の電池ブロックに対する充放電パスを形成する第１の充放電回路と、
前記システム負荷に電力を供給し前記第１の電池ブロックと構造の異なる第２の電池ブロックと、
イネーブル状態とディスエーブル状態に設定可能な第２の整流素子を含み前記第２の電池ブロックに対する充放電パスを形成する第２の充放電回路と、
前記第１の充放電回路を経由して前記第１の電池ブロックに充電電流を供給し、前記第２の充放電回路を経由して前記第２の電池ブロックに充電電流を供給する充電器と、
前記第１の整流素子と前記第２の整流素子をともにイネーブル状態に設定して前記第１の電池ブロックと前記第２の電池ブロックを同時充電させる制御回路と
を有する電子機器。
【請求項２０】
前記第１の電池ブロックと前記第１の充放電回路と前記第２の電池ブロックと前記第２の充放電回路と前記制御回路とがハイブリッド電池パックに収納されている請求項１９記載の電子機器。
【請求項２１】
前記第１の電池ブロックと前記第１の充放電回路が第１の電池パックに収納され、前記第２の電池ブロックと前記第２の充放電回路が第２の電池パックに収納されている請求項１９記載の電子機器。
【請求項２２】
前記第２の電池パックが装着される前記電子機器のベイに電池パック以外の周辺機器を装着することができる請求項２１記載の電子機器。
【請求項２３】
第１の電池ブロックと、
イネーブル状態とディスエーブル状態に設定可能な第１の整流素子を含み前記第１の電池ブロックに対する充放電パスを形成する第１の充放電回路と、
前記第１の電池ブロックと構造の異なる第２の電池ブロックと、
イネーブル状態とディスエーブル状態に設定可能な第２の整流素子を含み前記第２の電池ブロックに対する充放電パスを形成する第２の充放電回路と、
前記第１の整流素子と前記第２の整流素子をともにイネーブル状態に設定して前記第１の電池ブロックと前記第２の電池ブロックを同時充電させることができる制御回路とを有するハイブリッド電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の充放電システムに関し、特にシステムに接続されたハイブリッド電池パックおよびデュアル電池パックの高速充電に適した充放電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ノート型パーソナル・コンピュータ（以下、ノートＰＣという。）やＰＤＡなどの携帯用情報端末装置は、二次電池で長時間動作することが望まれている。そのために、システム側での消費電力を低下させる改善や、二次電池の容量を増大させる改善が行われている。ノートＰＣに使用される二次電池は、複数の電池セルを直列に接続した電池パックとして構成される。二次電池の一例であるリチウム・イオン電池では、単一の電池セルのセル電圧が４．２Ｖであることから、これを３個ないし４個直列に接続して１つの電池パックを形成する。
【０００３】
電池の容量を増大させるには電池セルのサイズを大きくする必要があるが、それに伴い電池パックのサイズが大型化するために、収納スペースに制約があるノートＰＣにおいては電池の容量を増大することは容易ではない。これを解決する１つの方法として、主電池パックと補助電池パックの２つの電池パックを利用するデュアル電池パック方式が採用されている。デュアル電池パック方式では、主電池パックを常時ノートＰＣの専用ベイに装着し、ノートＰＣを携帯して長時間使用する場合に補助電池パックをＤＶＤドライブなどと共用するマルチ・ベイに装着する。
【０００４】
また、ハイブリッド電池パックでは容量が異なる２種類の電池ブロックを１つのケースに収納することで、電池パックの形状、容量、および重量をノートＰＣに適合したものにしている。ノートＰＣでは、電池パックまたは電池ブロックが複数になった場合にも、重量、収納スペース、およびコストなどの観点から１台分の容量の充電器で充電することが一般的である。二次電池の１つであるリチウム・イオン電池は、定電圧定電流（ＣＶＣＣ）方式の充電器で充電する。放電終止電圧まで放電したリチウム・イオン電池を定電圧定電流方式で充電するときに流れる充電電流は、充電初期の定電流制御のもとでは一定値の大電流になり、その後定電圧制御に入って徐々に低下する。これは充電される単位時間当たりの電気量が充電末期になるほど少なくなり、充電の時間効率が低下することを意味する。
【０００５】
ノートＰＣの充放電システムは、ユーザに対してできるだけ早く携帯使用の環境を提供するために充電時間が短いことが要求される。従来ハイブリッド電池パックやデュアル電池パックなどのように２つの電池ブロックを搭載するノートＰＣにおいて、２つの電池ブロックを１個の電池ブロックを充電できる容量の充電器で充電するときは、図１１に示すように一方の電池ブロックを定電流制御でライン５１に示すように時刻Ｔ１まで充電し、つづいて、他方の電池ブロックを定電流制御でライン５３に示すように時刻Ｔ２まで充電し、つづいて他方の電池ブロックを定電圧制御でライン５５に示すように時刻Ｔ３まで充電し、最後に一方の電池ブロックを定電圧制御でライン５７に示すように時刻Ｔ４まで充電していた。
【０００６】
このような順番で充電すると、充電時間効率のよい定電流制御を利用して２つの電池パックをそれぞれ約８０％まで先に充電し、充電時間効率の悪い残りの２０％部分を後に充電するので、時刻Ｔ１以降にＡＣアダプタが外されて充電が中断されても、その時点で２つの電池パックを合計した電池容量は、一方の電池ブロックを１００％まで充電してから他方の電池パックの充電を開始する方式よりも大きくすることができる。
【０００７】
特許文献１は、複数の電池に対する充電を効率よく短時間で行う技術を開示する。同文献の図４には、従来３つの電池を順番に３時間ずつ充電し、合計９時間かけて充電していた方式を、最初に１時間ずつ３つの電池を順番に充電し、その後３つの電池を同時に２時間かけて充電することにより充電時間を短縮する原理が示されている。特許文献２は、単一の充電器を使って複数の二次電池を並列充電することにより充電時間の短縮を図った充電装置を開示する。
【特許文献１】特開平６−３０３７２９号公報
【特許文献２】特開平８−２１４４６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１記載の充電方式は、システムとは切り離された状態で充電する充電器に適用されるものであり、システムに搭載された二次電池を充電するものではない。システムに搭載された電池を充電するためには、二次電池からシステム負荷に放電する回路にダイオードや抵抗が挿入されたりして電力損失や電圧降下が生じないようにする必要がある。また、充電中に急にＡＣ電源が遮断されてもシステム負荷に対する電力の供給を継続させる工夫が必要である。したがって、同文献に開示する思想をそのままシステムに搭載された電池の充電方式として採用することはできず、複数の電池ブロックを同時に充電するためにはこれらの課題も同時に解決する必要がある。
【０００９】
特許文献２の図４、図８、および図１０記載の充電装置では、ＤＣ／ＤＣコンバータに対する放電回路にダイオードが入っており、放電時にダイオードによる電力損失および電圧降下が発生する。また、同文献の図９記載の充電装置では、電池の放電回路においてＦＥＴの外部にはダイオードが接続されていないが、ＦＥＴ５、ＦＥＴ６の寄生ダイオードによる電力損失および電圧降下が発生する。ＦＥＴ５またはＦＥＴ６の一方がオンになって電圧が高い方の電池からＤＣ／ＤＣコンバータに電力を供給するときは、寄生ダイオードによる電力損失は発生しないが、２つの電池が同じ電圧になったときは、ＦＥＴ５およびＦＥＴ６がオフになって寄生ダイオードを経由した放電回路が形成される。通常の使用状態では２つの電池が１００％充電された後にＡＣアダプタが抜かれて外部電源を喪失した状態になって両方の電池から放電するが、ＦＥＴ５、ＦＥＴ６がともにオフになるため、電力損失が発生することになる。
【００１０】
さらに、同文献に記載された充電装置ではいずれも、電池パックの内部に保護回路を設ける必要のあるハイブリッド電池を充電することができない。また同文献に記載された充電装置ではいずれも、放電時に２つの電池パックが並列に接続されることになるため、たとえば、２つの電池パックからそれぞれ５０％放電した後に、１つの電池パックを収納するベイをＤＶＤドライブに交換するような場合には、残りの電池パックの残存容量も５０％になってしまうという不都合がある。
【００１１】
システムに接続されたデュアル電池パックやハイブリッド電池パックを充電する充電装置は、充電時間が短く、放電時の電力損失や電圧降下が少ないことが求められている。また、そのような充電装置は所定時間放電された後にマルチ・ベイから一方の電池パックが取り外されて他の周辺機器が取り付けられるようになっても他方の電池パックの残存容量ができるだけ多いことが求められている。
【００１２】
そこで本発明の目的は、複数の電池ブロックを短時間で充電することができる充放電システムを提供することにある。さらに本発明の目的は、電池ブロックからシステム負荷に放電するときに電力損失や電圧降下を発生させない充放電システムを提供することにある。さらに本発明の目的は、電子機器に搭載されたデュアル電池パックやハイブリッド電池パックの充電に適した充放電システムを提供することにある。さらに本発明の目的は、電子機器に搭載された複数の電池パックを所定時間放電したあとに、一部の電池パックを取り外しても残りの電池パックの電池容量を多く残すことができる充放電システムを提供することにある。本発明の目的は、そのような充放電システムを採用した電子機器を提供することにある。さらに本発明の目的は、そのような充放電システムを構成するハイブリッド電池パックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の態様にかかる充放電システムは、第１の電池ブロック、第２の電池ブロック、第１の充放電回路、第２の充放電回路、システム負荷、充電器、および制御回路を含んでいる。第１の充放電回路と第２の充放電回路はそれぞれ第１の整流素子と第２の整流素子を含んでいる。第１の整流素子と第２の整流素子は、それぞれイネーブル状態とディスエーブル状態に設定可能に構成されている。各整流素子はイネーブル状態に設定されると整流作用により電池間電流の発生を阻止し、ディスエーブル状態に設定されると導通する。
【００１４】
よって、第１の電池ブロックと第２の電池ブロックの構造が異なっていても、電池間電流を発生させることなく同時充電をすることができるようになり充電時間を短縮することができる。ここに同時充電とは、１台の充電器で複数の電池ブロックを同時に充電することをいう。同時充電中は、充電器が電池セルに印加する電圧が整流素子の抵抗による電圧降下で低下するので、充電器の充電電圧を単独充電時よりも上昇させることで同時充電を所定の時間で終了させることができる。本発明にかかる充放電システムは、第１の電池ブロックまたは第２の電池ブロックに対して充電している間に停電があってもシステム負荷に対する電力供給が遮断されないようにすることができる。
【００１５】
同時充電中は、第１の整流素子と第２の整流素子が各電池ブロックからシステム負荷に対して電力が供給されることを阻止しているので、停電になったときにこの状態を維持するとシステム負荷に対する電力供給が遮断されてしまう。本発明にかかる第１の充放電回路および第２の充放電回路は、それぞれ充電スイッチを含むように構成することができる。そして同時充電の状態において、第１の電池ブロックまたは第２の電池ブロックからシステム負荷に対する放電状態に移行するために、停電により充電器の出力電圧が低下したことを検出して、制御回路が第１の整流素子をディスエーブル状態に設定し、第１の充電スイッチをオン状態に設定し第２の充電スイッチをオフ状態に設定して第１の電池ブロックだけからの放電パスを形成する。
【００１６】
あるいは同様に第２の電池ブロックだけからの放電パスを形成するようにしてもよい。この結果、電池間電流の発生を阻止しながら第１の電池ブロックまたは第２の電池ブロックからシステム負荷に電力を供給することができる。また、電池間電流を阻止していた整流素子がディスエーブル状態に設定されて導通するため、電池ブロックからシステム負荷までの放電パスに電圧降下をもたらすようなダイオードを設ける必要がなくなる。
【００１７】
充電器は定電圧定電流制御方式を採用することができる。制御回路は、定電流制御により第１の電池ブロックだけを所定の容量まで充電し、つづいて定電流制御により第２の電池ブロックだけを所定の容量まで充電し、さらにつづいて、定電圧制御により第１の電池ブロックと第２の電池ブロックのそれぞれの残りの容量を同時充電するように第１の充放電回路および第２の充放電回路を制御する。充電電流が大きく充電時間効率のよい充電の前半では電池ブロックを個別に単独充電し充電の後半で同時充電を行うようにしているため、充電器の容量を同時充電のために大きくする必要がなく、かつ定電圧制御による充電時間を個別に充電するよりも半分の時間で完了することができる。単独充電と同時充電の切り替えのタイミングは、必ずしも定電流制御から定電圧制御に移行するタイミングに完全に一致させる必要はない。
【００１８】
制御回路は、第１の電池ブロックまたは第２の電池ブロックからシステム負荷に電力を供給するとき、第１の電池ブロックを放電終止電圧まで放電させた後に第２の電池ブロックの放電を開始するように第１の充放電回路および第２の充放電回路を制御することができる。このように制御すると、この充放電システムがノートＰＣに搭載されるような場合は、たとえば第１の電池ブロックと第２の電池ブロックを満充電容量の５０％づつ同時に放電してから、第１の電池ブロックを取り外したマルチ・ベイにＤＶＤドライブを装着して使用するようなときに、ノートＰＣには第２の電池ブロックの公称容量の５０％しか電池容量が残っていないことになる。しかし、本発明のように第１の電池ブロックを放電終止電圧まで１００％放電してから第１の電池ブロックを取り外しても第２の電池ブロックには１００％の満充電容量が残ることになり、その後の携帯使用の時間を延ばすことができる。整流素子として、ＦＥＴの寄生ダイオードを利用すると、ＦＥＴをオン状態に設定することで整流素子をディスエーブル状態に設定して導通させることができ、ＦＥＴをオフ状態にすることで整流素子をイネーブル状態に設定することができる。
【００１９】
本発明の第２の態様にかかる充放電システムは、ハイブリッド電池パックを含んでいる。ハイブリッド電池パックは、通常、構造の異なる複数の電池ブロックと過充電防止および過放電防止のための保護用のＦＥＴを備えている。またＦＥＴの制御はプログラムで行われる。したがって、ハイブリッド電池パックは保護用のＦＥＴを利用して同時充電のための整流素子を形成するように制御プログラムを変更することでＦＥＴの追加をしないでも本発明にかかる充放電システムを適用することができる。本発明の第３の態様にかかる充放電システムは、デュアル電池パックを含んで構成することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、複数の電池ブロックを短時間で充電することができる充放電システムを提供することができた。さらに本発明により、電池ブロックからシステム負荷に放電するときに電力損失や電圧降下を発生させない充放電システムを提供することができた。さらに本発明により、電子機器に搭載されたデュアル電池パックやハイブリッド電池パックの充電に適した充放電システムを提供することができた。さらに本発明により、電子機器に搭載された複数の電池パックを所定時間放電したあとに、一部の電池パックを取り外しても残りの電池パックの電池容量を多く残すことができる充放電システムを提供することができた。本発明により、そのような充放電システムを採用した電子機器を提供することができた。さらに本発明により、そのような充放電システムを構成するハイブリッド電池パックを提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
［充放電システムの構成］
図１は、本発明の実施の形態にかかる充放電システムの概略ブロック図である。充放電システム１０は、ノートＰＣなどの電子機器に搭載される。ノートＰＣは、ＡＣアダプタ１１による商用電源と二次電池から電源を得ることができる。充放電システム１０においては、ＡＣアダプタ１１が交流電圧を直流電圧に変換して、ノートＰＣのシステム負荷４３に電力を供給するとともに、充電器１７を経由して電池ブロック３３、３５を充電する電力を供給する。ＡＣアダプタ１１が商用電源から電力を得ることができないときは、電池ブロック３３、３５からシステム負荷４３に電力を供給する。ＡＣアダプタ１１は、一方のプラグ１４をアウトレットに差し込み、他方のプラグをコンピュータの端子１２に接続する。
【００２２】
図１の回路を構成するそれぞれの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ)は、ドレインにアノードが接続され、ソースにカソードが接続された寄生ダーオード（ボディ・ダイオードともいう。）が形成されている。ＦＥＴ１３は、プラグ１４がアウトレットに差し込まれたＡＣアダプタ１１をコンピュータに接続したときに、システム負荷４３に含まれるキャパシタンス成分を充電するために流れる大電流を抑制するために、オフ状態から所定の時間をかけて完全なオン状態になるように制御される。ＦＥＴ１５は、ＡＣアダプタ１１が端子１２でノートＰＣに接続されているが、プラグ１４がアウトレットから外されて商用電源から電力が供給されないときに電池ブロック３３または電池ブロック３５から放電された電流がＡＣアダプタ１１にリークすることを防止するための素子である。充電器１７は、ＡＣアダプタ１１から供給された直流電圧から充電電圧を生成して電池ブロック３３、３５を充電するための装置であり、定電圧定電流（ＣＶＣＣ）制御方式で動作する。
【００２３】
電池ブロック３３、３５はともにリチウム・イオン電池で、直列に接続された４個の電池セルにより構成されている。１個の電池セルの最大充電電圧は４．２Ｖで、充電器１７は定電圧制御で単独充電するときに１６．８Ｖの充電電圧を各電池ブロックに印加する。電池ブロック３３と電池ブロック３５を並列接続すると、両者間の電位差と電池セルの内部抵抗で決まる電池間電流が流れる。ここで並列接続とは、外部抵抗を介在しないで充電時または放電時に直接電池の同一極性間を接続することをいう。電池の内部抵抗は非常に小さいので、並列接続すると電池ブロック間に僅かな電位差があったとしても大きな電池間電流が流れて、回路素子が焼損したり電池セルの劣化を招いたりしてしまうので電池ブロック３３と電池ブロック３５は並列接続することはできない。
【００２４】
電池ブロック３３または電池ブロック３５を構成する電池セルを並列接続して電池ブロックの公称容量を増大させるときは、充放電特性が同一の電池セルを選択して行っている。充放電特性が同一であるという条件を満たすには、電池セルの構造および容量が同一で、さらには製造条件までが完全に同一であることが望ましい。ハイブリッド電池パックやデュアル電池パックを構成する電池ブロックは、相互に充放電特性が異なるので並列接続することはできない。並列接続の条件を満たしていない電池ブロック同士を本明細書では構造の異なる電池ブロックということにする。電池ブロック３３と電池ブロック３５は構造が異なる通常の電池ブロックであり並列接続することはできない。以後、本明細書においては、ある時点で電池に蓄えられている電気量を電池容量といい、電池が蓄えることができる最大の電気量を公称容量ということにする。
【００２５】
図２（Ａ）に充電器１７の充電特性を示す。放電終止電圧まで放電した電池ブロックを充電するときには、充電初期に電池ブロックに大きな充電電流が流れ充電が進むにしたがって充電電流は低下する。充電器の容量は最大の充電電流で決まるが、充電器１７は電池ブロック３３または電池ブロック３５の中で大きい容量の電池ブロックだけを単独充電する容量を備えている。充電初期に電池ブロック３３および電池ブロック３５を同時に充電するためには大きな容量が必要となるので、小型軽量化を追求するノートＰＣでは複数の電池パックを装着できる場合でも通常の充電器は１つの電池パックだけを充電する容量になっている。
【００２６】
図２（Ａ）は、充電器１７の定電圧定電流特性を示している。充電器１７は、放電終止電圧まで放電した電池ブロック３３または電池ブロック３５に対して充電を開始したときには、充電電流が一定値２．６Ａになるように定電流制御をする。充電が進んで充電電圧が満充電電圧である１６．８Ｖに到達したときに定電圧制御に切り替える。図２（Ｂ）は、充電時間に対する充電電流と電池容量の変化を示している。充電初期の定電流制御の状態では充電電流が大きいため単位時間あたりの電池容量の増加量が大きいが、定電圧制御の状態では充電電流が小さいため単位時間あたりの電池容量の増加量が小さくなっている。
【００２７】
図３は、充電時間に対する充電電圧、充電電流、およびセル電圧の変化を示す図である。１個の電池セルは、定電圧制御電圧Ｖ１が４．２Ｖである。充電器１７は時刻Ｔ０で定電流制御しながら充電を開始し、時刻Ｔ１で定電圧制御に切り替え、時刻Ｔ２で充電を終了する。充電電流Ｉｃは、時刻Ｔ１まで一定の定電流制御電流Ｉ２となり、時刻Ｔ１で定電圧制御に切り替わった後に徐々に減衰する。充電電圧Ｖｇは、定電流制御をするために時刻Ｔ１までは徐々に上昇し、時刻Ｔ１以降は定電圧制御電圧Ｖ１に設定される。電池ブロック３３、３５はいずれも４個の電池セルが直列に接続されているので、充電器１７の定電圧制御電圧は、１６．８Ｖになる。
【００２８】
セル電圧Ｖｃは、電池セルの内部抵抗と充電電流により決まる電圧降下ΔＶ１の値だけ充電電圧Ｖｇより低くなるが、充電が進行するにしたがって上昇し時刻Ｔ１以降は充電電流の低下に伴い定電圧制御電圧Ｖ１に近づいてゆく。充電の終了は、セル電圧Ｖｃが定電圧制御電圧Ｖ１に到達した場合、または充電電流Ｉｃが充電終了電流Ｉ１まで低下した場合のいずれかで決定する。充電器１７は定電圧制御電圧を単独充電ではＶ１に設定し、同時充電ではΔＶ２だけ上昇させたＶ２に変更できるようになっている。定電圧制御電圧Ｖ２は、本実施の形態において同時充電をするときに、ダイオード回路で発生する電圧降下を補償するために設定される。本実施の形態では、電池セルの定電圧制御電圧Ｖ２を４．４Ｖに設定し、充電器の定電圧制御電圧を単独充電のときは１６．８Ｖに設定して同時充電のときは１７．６Ｖに設定する。
【００２９】
図１に戻って、ＦＥＴ２５、２７は、電池ブロック３３に対する充放電パスを形成し、ＦＥＴ２９、３１は電池ブロック３５に対する充放電パスを形成する。ＦＥＴ２７、３１には対応する電池ブロック３３、３５側にカソードが接続された寄生ダイオードが形成され、ＦＥＴ２５、２９には対応する電池ブロック３３、３５側にアノードが接続された寄生ダイオードが形成されている。ＦＥＴ２７の寄生ダイオードおよびＦＥＴ３１の寄生ダイオードは、それぞれ本発明の第１の整流素子および第２の整流素子の一例である。ＦＥＴ２７およびＦＥＴ３１がそれぞれオフ状態に設定されると、本発明にかかる第１の整流素子および第２の整流素子がそれぞれイネーブル状態に設定され、ＦＥＴ２７およびＦＥＴ３１がそれぞれオン状態に設定されると、本発明にかかる第１の整流素子と第２の整流素子がディスエーブル状態に設定される。また、ＦＥＴ２５およびＦＥＴ２９は、それぞれ本発明の第１の充電スイッチおよび第２の充電スイッチの一例である。ＦＥＴ１９は電池ブロック３３または電池ブロック３５が放電するときに、充電器１７に放電電流が流れることを阻止する目的で使用され、充電中はオン状態に設定され放電中はオフ状態に設定される。ＦＥＴ２１は、ＡＣアダプタ１１がシステム負荷４３に電力を供給しながら電池ブロック３３、３５を充電する際に、充電器１７が充電電圧を発生することができるようにするために設けられている。ＦＥＴ２１は、ＡＣアダプタ１１がシステム負荷４３に電力を供給するときはオフ状態に設定され、ＡＣアダプタ１１が非接続状態で電池ブロック３３または電池ブロック３５からシステム負荷４３に電力を供給するときはオン状態に設定される。
【００３０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ４１は、ＡＣアダプタ１１または電池ブロック３３、３５から受け取った直流電圧からシステム負荷が使用する様々な値の直流電圧を生成する。システム負荷４３は、ＬＣＤ、磁気ディスク装置、あるいは半導体チップなどの電力を消費するノートＰＣの構成部品である。電池ブロック３３と電池ブロック３５は、公称容量および充放電特性が異なるため、充電時および放電時に並列接続状態になって電池間電流が流れるパスを形成しないようにしておく必要がある。ＦＥＴ２５は、電池ブロック３３を充電するときおよび電池ブロック３３から放電するときにはオン状態になり、電池ブロック３５を単独充電するときおよび電池ブロック３５から放電するときにはオフ状態に設定される。ＦＥＴ２９は、電池ブロック３５を充電するときおよび電池ブロック３５から放電するときにはオン状態になり、電池ブロック３３を単独充電するときおよび電池ブロック３３から放電するときにはオフ状態に設定される。
【００３１】
ＦＥＴ２７、３１は、それぞれの寄生ダイオードを利用して本実施の形態にかかる同時充電を行いながら電池間電流が流れることを阻止する役割を担っている。ここに、同時充電とは、複数の電池ブロックを並列接続して１つの充電器で充電することをいう。ＦＥＴ２７とＦＥＴ３１は、電池ブロック３３と電池ブロック３５を、充電器１７が同時充電するために、同時にオフ状態になってそれぞれの寄生ダイオードがいわゆるワイヤードＯＲ回路を構成する。ここで同時にオフ状態になるとは、同一タイミングでオフ状態になる場合だけでなく、そのタイミングがずれてオフ状態になる場合を含む。同時充電の方法については後に詳しく説明する。
【００３２】
停電検出回路３７は、充電器１７で電池ブロック３３および電池ブロック３５を同時充電しているときに、ＡＣアダプタ１１のプラグ１４がアウトレットから外れたり、商用電源が停電したりして充電器１７の充電電圧が低下したことを検出して制御回路３９に停電信号を送る。停電信号を受け取った制御回路３９は、電池ブロック３３、３５からシステム負荷４３に対する放電パスを形成するためにＦＥＴ２５、２７、２９、３１、１９、２１を制御する。制御回路３９は内部にプロセッサを有しており、各ＦＥＴの制御をする他に、ノートＰＣとデータ通信をしたり、各電池ブロック３３、３５の電池容量、電流、および温度などの監視をしたりする。
【００３３】
［充放電システムの動作］
つづいて、図１の充放電システム１０の動作を図４、図５を参照して説明する。図４は、充放電システムの動作を説明するためにＦＥＴ２５、２７、２９、３１の動作状態を模式的に示した図で、図５は、電池ブロック３３、３５の充電経過時間に対する電池容量を示す図ある。充放電システム１０が動作する前提として図１に示すＡＣアダプタ１１からシステム負荷４３に電力が供給され、ＦＥＴ１３、１５、１９はオン状態でＦＥＴ２１はオフ状態に設定されているものとする。また、電池ブロック３３、３５はともに放電終止電圧まで放電した状態になっているものとする。
【００３４】
本実施の形態にかかる充放電システム１０は、以下のような視点で電池ブロック３３、３５に対する充放電ができるように構成する。まず、電池ブロック３３、３５は、充放電特性が異なるので、充電時も放電時も並列接続させないことにする。つぎに、放電時は各電池ブロック３３、３５からＤＣ／ＤＣコンバータ４１までの間にダイオードや抵抗素子が介在して電圧降下や電力損失を生じることがないようにする。さらに、充電中に不意にＡＣアダプタ１１からの電力供給が停止したときにも、システム負荷４３に対する電力の供給源がＡＣアダプタ１１から電池ブロック３３、３５に支障なく切り替わるようにする。
【００３５】
充電システムが、ハイブリッド電池パックを搭載したノートＰＣに組み込まれるときは、ハイブリッド電池パックに標準的に採用されている保護用のＦＥＴを利用して充放電パスを形成できるようにする。充放電システムが、デュアル電池パックを搭載したノートＰＣに組み込まれるときは、マルチ・ベイに装着された電池パックから先に放電させて、当該電池パックがノートＰＣから外されても、残った電池パックの電池容量を最大限残せるようにする。充電開始後できるだけ短時間に電池ブロック３３と電池ブロック３５の合計の電池容量を増大させることができるようにする。
【００３６】
この視点について補足すると、ノートＰＣは頻繁にモバイル使用に供されるため、ノートＰＣが２つの電池ブロックを搭載するときには、それらが完全に充電される前にモバイル使用を開始する場合がある。ユーザは、ＡＣアダプタ１１を接続してオフィスや家庭でノートＰＣを使用しているときでもできるだけ早く充電が完了されることを望んでいる。したがって、一体として考えた電池ブロック３３、３５に対して充電開始後の所定時間内にできるだけ多くの電気量を充電することが望まれている。
【００３７】
図４（Ａ）は、ＦＥＴ２５、２７がオン状態に設定され、ＦＥＴ２９、３１がオフ状態に設定されて電池ブロック３３を単独充電するための充電パスが形成されている。オフ状態のＦＥＴは寄生ダイオードが回路に作用するため、図４では寄生ダイオードだけを示している。図４（Ａ）では、ＦＥＴ２９、３１がオフ状態に設定されているため電池ブロック３３と電池ブロック３５との間に電池間電流が流れることはない。図４（Ａ）の回路状態において、充電器１７は定電流制御で電池ブロック３３を公称容量の約８０％の電池容量まで充電する。定電流制御から定電圧制御に移行するときの電池容量は電池ブロックごとに異なるので、他の電池ブロックでは異なる割合になることがある。
【００３８】
図５には、電池ブロック３３の充電が開始されてから時刻Ｔ１まで電池ブロック３３だけが充電されている状態が、ライン５１で示されている。時刻Ｔ１では電池ブロック３３が公称容量の８０％まで充電され、充電器１７は定電圧制御に入る条件が成立した状態になっている。各電池ブロック３３、３５のセル電圧や充電状態は制御回路３９が周知の方法で監視して判断できるようになっている。
【００３９】
つづいて、図５の時刻Ｔ１で電池ブロック３３の充電を一旦中断して電池ブロック３５の充電に移行するために、制御回路３９はＦＥＴを制御して充電パスの変更を行う。電池ブロック３３を時刻Ｔ１以降も継続して１００％まで充電しないのは、充電時間が経過するほど充電の時間効率が悪くなるので、電池ブロック３３を８０％充電した後は、時間効率のよい電池ブロック３５の充電に移行して２つの電池ブロックを合計した容量が、時刻Ｔ１を経過した後において、電池ブロック３３を１００％充電してから電池ブロック３５の充電に移行するより大きくなるようにするためである。図４（Ｂ）では、制御回路３９がＦＥＴ２５をオフ状態に設定し、図４（Ｃ）では制御回路３９がＦＥＴ３１をオン状態に設定する。図４（Ｃ）では、ＦＥＴ２７とＦＥＴ３１がオン状態に設定されているので、商用電源が停電したとしても、電圧の高い方の電池ブロックから電力が供給されるのでシステム負荷４３に対して安定した電力供給ができる。
【００４０】
図４（Ｄ）では、制御回路３９がＦＥＴ２７をオフ状態に設定する。図４（Ｅ）では、制御回路３９がＦＥＴ２９をオン状態に設定し、電池ブロック３５に対する完全な充電パスが形成されて電池ブロック３５の充電が開始される。図４（Ｅ）の状態において、充電器１７は定電流制御で電池ブロック３５を公称容量の８０％まで単独充電する。この状態は図５のライン５３で示されている。つづいて図５の時刻Ｔ２で電池ブロック３３と電池ブロック３５を同時充電するために、制御回路３９はＦＥＴの設定を変更して新たな充電パスを形成する。
【００４１】
図４（Ｆ）では、制御回路３９はＦＥＴ３１をオフ状態に設定し、図４（Ｇ）では制御回路３９はＦＥＴ２５をオン状態に設定する。図４（Ｇ）の状態では、ＦＥＴ２７、ＦＥＴ３１がともにオフ状態となって寄生ダイオードが電池ブロック３３、３５間の電池間電流を阻止するため同時充電が可能となっている。ただし、寄生ダイオードを通過する電流による電圧降下で電池ブロック３３、３５に印加される充電電圧が低下するため、制御回路３９は同時充電に切り替わったことを示す信号を充電器１７に送る。充電器１７は、図３に示したように定電圧制御電圧をセル電圧がＶ２になるように設定して、寄生ダイオードでの電圧降下に相当する分だけ充電電圧を上昇させる。
【００４２】
図４（Ｇ）の状態において、充電器１７は電池ブロック３３および電池ブロック３５を定電圧制御により公称容量の８０％から１００％まで充電する。いずれの電池ブロック３３、３５も定電圧充電に移行する電池容量まで充電されており、定電圧制御での充電電流は小さいので、充電器１７は１個の電池ブロックを充電する能力しかない場合であっても同時に２つの電池ブロック３３、３５を充電することができる。同時充電を開始するタイミングは、電池ブロックが定電流制御による充電が完了していることが絶対的な条件ではなく、同時充電時に充電器の容量が足りる状態まで各電池ブロックが充電されていれば、定電流制御による充電が終了しない状態から同時充電に移行してもよい。あるいは、最初は電池セルの定電圧制御電圧をＶ１に設定し、その後定電圧制御電圧Ｖ２に切り替えてもよいがその場合は充電時間効率が低下する。
【００４３】
図４（Ｇ）の状態で、セル電圧が定電圧制御電圧Ｖ１（４．２Ｖ）に到達したことを制御回路３９が判断して図５に示す時刻Ｔ３で充電を中止する。本実施の形態では、定電圧制御電圧をＶ２（４．４Ｖ）に設定しているので、その状態で定電圧制御を継続すると電池ブロック３３、３５が過充電になるので、セル電圧を監視して充電を停止するようにしている。図１１の従来の充電方法と対比すると明らかなように、本実施の形態にかかる充放電システムでは、定電圧制御で充電する充電時間を同一の充電器を使用しているのにもかかわらず、従来の充放電システムの半分の時間で完了することができる。
【００４４】
図４（Ｇ）の状態で行われる同時充電は比較的長い時間継続するので、このときユーザがＡＣアダプタ１１を取り外して携帯使用でノートＰＣを動作させる場合がある。図４（Ｇ）の状態では、ＦＥＴ２７、３１がともにオフ状態に設定されているので、システム負荷４３に対する放電パスが形成されないため、このままではシステムがシャット・ダウンしてしまう。
【００４５】
本実施の形態ではＡＣアダプタ１１が外されたときに、停電検出回路３７が充電器１７の充電電圧の低下を検知して制御回路３９に信号を送り、制御回路３９はＦＥＴ２７またはＦＥＴ３１のいずれか一方をオン状態に切り替えて電池ブロック３３または電池ブロック３５からの放電パスを形成する。いずれの電池ブロックに対する放電パスを形成するかは、電池ブロック３３、３５の電池容量やそれまでの充放電回数などに基づいて制御回路３９が決定する。図４（Ｈ）では、電池ブロック３３から放電させるために制御回路３９はＦＥＴ２９をオフ状態に設定して電池間電流の発生を阻止した上で、図４（Ｉ）でＦＥＴ２７をオン状態に設定し電池ブロック３３からの放電パスを形成する。
【００４６】
このとき、制御回路３９はＦＥＴ２１をオン状態に設定し、ＦＥＴ１９をオフ状態に設定する。電池ブロック３３からＤＣ／ＤＣコンバータ４１までの放電パスにはダイオードや抵抗が含まれないので、電池ブロック３３の電力が効率よくシステム負荷４３に供給される。その後ＡＣアダプタ１１が接続されて商用電源から電力が供給されるときは、ＦＥＴ１９がオン状態に設定され、ＦＥＴ２１がオフ状態に設定されて図４（Ｊ）の状態で充電が開始される。
【００４７】
図６は、本実施の形態にかかる充放電システムを搭載した電子機器の一例であるノートＰＣ１００の外形図で、図７は、ハイブリッド電池パック１０５の外形図である。ノートＰＣ１００は、図６（Ａ）に示すように、システム本体１０１と液晶表示装置１０３で構成され、システム本体１０１の表面にはキーボードが取り付けられている。システム本体１０１の内部にはシステム負荷となるマザーボード、磁気ディスク装置、および本実施の形態にかかる充放電システムの一部などが搭載されている。また、システム本体１０１の裏側には図６（Ｂ）に示すようにハイブリッド電池パック１０５が装着され、補助磁気ディスク装置、ＤＶＤドライブなどを装着することができるマルチ・ベイ１０２が設けられている。
【００４８】
図７に示すように、ハイブリッド電池パック１０５は、それぞれ４個のリチウム・イオン電池セルが直列に接続された円筒形電池ブロック１０７と角形電池ブロック１０９を備えている。円筒形電池ブロック１０７は角形電池ブロック１０９より体積が大きく容量も大きい。ハイブリッド電池パック１０５は、体積および形状の異なる円筒形電池ブロック１０７と角形電池ブロック１０９を収納した単体の電池パックとして形成されるため、電池パック用のベイに対するノートＰＣ１００の構造上の制約条件の中で、より大きい公称容量の電池パックを実現することができる。すなわち、角形電池ブロック１０９の部分はシステム本体１０１の電池用ベイに収納され、円筒形電池ブロック１０７の部分はシステム本体１０１の外側に配置されるようにすることで、システム本体１０１の厚さや長さを大きくしないで公称容量を大きくすることができる。
【００４９】
図８は、ノートＰＣ１００の主要な構成を示す概略ブロック図である。ＣＰＵ１５１は、ＯＳの制御下で各種プログラムを実行するノートＰＣ１００の中心的な構成要素である。ＣＰＵ１５１は、システムバスであるＦＳＢ(Front Side Bus)１５３、高速のＩ/Ｏ装置用バスとしてのＰＣＩ(Peripheral Component Interconnect)バス１６１、ＩＳＡバスに代わる新しいインタフェースであるＬＰＣ(Low Pin Count)バス１６５という３段階のバスを介して各構成要素に接続されている。
【００５０】
ＦＳＢ１５３とＰＣＩバス１６１は、メモリ/ＰＣＩチップと呼ばれるＣＰＵブリッジ(ホスト−ＰＣＩブリッジ)１５７によって連絡されている。ＣＰＵブリッジ１５７は、メイン・メモリ１５５へのアクセス動作を制御するためのメモリ・コントローラ機能や、ＦＳＢ１５３とＰＣＩバス１６１との間のデータ転送速度の差を吸収するためのデータ・バッファなどを含んだ構成となっている。メイン・メモリ１５５は、ＣＰＵ１５１が実行するプログラムの読み込み領域および作業領域として利用される揮発性のメモリである。
【００５１】
ビデオ・サブシステム１５９は、ビデオに関連する機能を実現するためのサブシステムでありビデオ・コントローラを含んでいる。ビデオ・コントローラは、ＣＰＵ１５１からの描画命令を処理して描画情報をビデオ・メモリに書き込むと共に、ビデオ・メモリからこの描画情報を読み出して液晶ディスプレイ(ＬＣＤ)１０３に描画データとして出力する。ＰＣＩバス１６１には、Ｉ/Ｏブリッジ１６３が接続されている。Ｉ/Ｏブリッジ１６３は、ＰＣＩバス１６１とＬＰＣバス１６５とのブリッジ機能やＩＤＥ(Integrated Device Electronics)インタフェース機能などが設けられている。
【００５２】
［ハイブリッド電池パックへの適用］
本実施の形態にかかる充放電システムは、好適にはハイブリッド電池パックを構成要素に含む。図９は、ハイブリッド電池パック１０５の基本構成を示すブロック図である。ハイブリッド電池パック１０５は、それぞれリチウム・イオン電池のセルが４個直列に接続された円筒形電池ブロック１０７と角形電池ブロック１０９を収納している。電池ブロック１０７、１０９は図１の電池ブロック３３、３５に対応している。
【００５３】
さらにハイブリッド電池パック１０５は、各電池ブロック１０７、１０９に対応した保護用のＦＥＴ２０３、２０５、２１３、２１５を含んでいる。ＦＥＴ２０３、２１３は過放電防止用に使用され、ＦＥＴ２０５、２１５は過充電防止用に使用される。ＦＥＴ２０３、ＦＥＴ２１３は過電流保護の機能も有する。ＦＥＴ２０３、２０５、２１３、２１５は、ハイブリッド電池パック１０５に標準的に装備されるが、本実施の形態との関連では電池ブロック１０７、１０９に対する充放電パスを形成するために使用される。ＦＥＴ２０３、２０５は図１のＦＥＴ２７、２５に対応し、ＦＥＴ２１３、２１５は図１のＦＥＴ３１、２９にそれぞれ対応している。
【００５４】
ハイブリッド電池パック１０５はまた連絡スイッチ２０１と制限抵抗２０２で構成された過放電防止回路を含んでいる。連絡スイッチ２０１は、放電時に一方の電池ブロックが過放電状態に至らないように他方の電池ブロックで充電するためのスイッチである。たとえば、一方の電池ブロックのセル電圧が放電中に３Ｖまで下がったら連絡スイッチ２０１をオン状態に設定して他方の電池ブロックで充電し、セル電圧が３．２Ｖまで回復したら連絡スイッチ２０１をオフ状態に設定する。連絡スイッチ２０１の動作は、ＦＥＴ２０３、２０５、２１３、２１５の動作とは独立して行うことができる。
【００５５】
連絡スイッチ２０１がオン状態に設定されたときは、電池ブロック間の電位差により制限抵抗２０２を通じて電池間電流が流れるが、その値は最大でも１００ｍＡ〜２００ｍＡ程度に設定するので、電池ブロックや回路素子に損傷をもたらしたり、充放電性能の低下をもたらしたりすることはない。ハイブリッド電池パック１０５が過放電防止回路を備えることにより、電池ブロック１０７と電池ブロック１０９を同時充電している間に停電が発生したりＡＣアダプタが外されたりしたときに、いずれの電池ブロックからでも放電することができるようになる。計測／制御回路２０７、２１７は、センス抵抗２０９、２１９を通じて充電電流や放電電流を計測したり、図示しない回路で電池ブロック１０７、１０９のセル電圧を計測したりする。計測制御回路２０７、２１７はまたＦＥＴ２０３、２０５、２１３、２１５を動作させるドライバ回路を含んでいる。停電検出回路２２１は、充電器の充電電圧が低下したことを検出してその信号をＣＰＵ２３１に送る。
【００５６】
ＣＰＵ２３１はＲＡＭを含んでおり、計測／制御回路２０７、２１７にコマンドを送って充電電流値、放電電流値、およびセル電圧値などを読み込んでハイブリッド電池パック１０５の容量管理をしたり、ＦＥＴ２０３、２０５、２１３、２１５を制御するためのコマンドを計測／制御回路２０７、２１７に送ったりする。ＣＰＵ２３１は、たとえばＳＢＳ(Smart Battery System)のインタフェースを介してエンベデッド・コントローラ１６７と通信をして、電池パック１０５の電池容量や充放電状態などのデータを転送する。ＥＥＰＲＯＭ２１１は、ＣＰＵが実行するプログラムを格納したり、電池ブロック１０７、１０９の基本情報を格納したりする。ＣＰＵ２３１および計測／制御回路２０７、２１７は、図１の制御回路３９に対応する。
【００５７】
ハイブリッド電池パック１０５は、このように図１に示した充放電システムの多くの要素を含んでいる。本実施の形態にかかる充放電システムは、従来のハイブリッド電池パックを採用した充放電システムに対して、電池パックの内部ではＥＥＰＲＯＭ２１１に格納するプログラムを変更して停電検出回路２２１を設ける。電池パックの外部では、充電器１７が定電圧制御電圧の補償機能を有するように変更する。ＣＰＵ２３１はＥＥＰＲＯＭ２１１に格納されたプログラムを実行して、図４で示した手順でＦＥＴ２０３、２０５、２１３、２１５を制御して充放電パスを形成する。エンベデッド・コントローラ１６７は、ハイブリッド電池パック１０５の外部に設けられたＦＥＴを制御する。
【００５８】
ＣＰＵ２３１は、各電池ブロック１０７、１０９を合計した電池容量を管理して２つの電池ブロック１０７、１０９からなるハイブリッド電池パック１０５を１つの電池ブロックで構成されているものとして扱い、エンベデッド・コントローラ１６７に電池容量のデータを送っている。ハイブリッド電池パック１０５は、中に２つの電池ブロック１０７、１０９が設けられているにもかかわらず、外形上は１つの電池パックである。図１１に示した従来の充電方式では、ユーザは１つの電池パックに対する充電時間として長すぎると感じることがあるが、本実施の形態にかかる同時充電を実行することで電池ブロック１０７、１０９の充電時間を短縮することができ、ユーザが感じるこのようなストレスを軽減することができる。
【００５９】
［デュアル電池パックへの適用］
以上、本実施の形態をハイブリッド電池パックを構成要素とする充放電システムを例にして説明したが、本実施の形態にかかる充放電システムは、２つの電池パックからなるデュアル電池パックを構成要素に含むことができる。図１０はデュアル電池パックを構成する一方の電池パックの基本構成を示すブロック図である。デュアル電池パックは、たとえば、一方の電池パック３０５を図６のハイブリッド電池パック１０５が装着されるベイに主電池パックとして装着し、同様の構成の他方の電池パック３０５をＤＶＤドライブを取り外したマルチ・ベイ１０２に装着することで構成する。
【００６０】
電池パック３０５は、電池ブロック３０９、過放電防止用のＦＥＴ３１３、過充電防止用のＦＥＴ３１５、ＣＰＵ３３１、ＥＥＰＲＯＭ３１１、計測／制御回路３１７、センス抵抗３１９を備えている。ＣＰＵ３３１は、ＦＥＴ３１３、３１５を過放電、過充電、過電流などを防止するために計測／制御回路３１７にコマンドを送って制御する。電池パック３０５は、図１に示した電池ブロック３３または電池ブロック３５に相当する。本実施の形態にかかる充放電パスを形成するためのＦＥＴはシステム本体の基板に設けられ、エンベデッド・コントローラ１６７により図４に示した手順で動作するように制御される。デュアル電池パックを搭載するノートＰＣでは、携帯使用時において補助電池パックを外してＤＶＤドライブや磁気ディスク装置などの他の周辺機器をマルチ・ベイに装着することがある。
【００６１】
本実施の形態にかかる充放電システムでは、放電をそれぞれの電池パックから単独に行うことができるので、補助電池パックから先に放電するように設定しておけば、たとえば、放電を開始してから補助電池パックを１００％放電してシステム本体から外したときに、主電池パックには１００％の電気量を残すことができるので、主電池パックと補助電池パックを同時に放電する方式より有利である。これまで電池ブロックの数を２個で説明してきたが、本実施の形態にかかる充放電システムは電池ブロックの数を３個以上にすることも可能である。
【００６２】
これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
電子機器全般の充放電システムに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本実施の形態にかかる充放電システムの基本構成を示すブロック図である。
【図２】充電器の充電特性と電池の充電状態を示す図である。
【図３】充電時間に対する充電電圧、充電電流、セル電圧の変化を示す図である。
【図４】充放電システムの動作を説明する図である。
【図５】本実施の形態にかかる充放電システムにおける各電池ブロックの充電経過時間に対する電池容量を示す図ある。
【図６】ノートＰＣの外形図である。
【図７】ハイブリッド電池パックの外形図である。
【図８】ノートＰＣの主要な構成を示す概略ブロック図である。
【図９】ハイブリッド電池パックの基本構成を示したブロック図である。
【図１０】デュアル電池パックの一方の電池パックの基本構成を示したブロック図である。
【図１１】従来の充放電システムにおける各電池ブロックの充電経過時間に対する電池容量を示す図ある。
【符号の説明】
【００６５】
１０…充放電システム
１０１…システム本体
１０５…ハイブリッド電池パック
１０７…円筒形電池ブロック
１０９…角形電池ブロック
【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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【図１０】
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【図１１】
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