(57)【要約】      （修正有）【課題】バッテリー切り換え時に安定した電源の供給を可能にして、かつ、複数のバッテリーのうち、放電しているバッテリー以外のものを太陽電池や外部電源等の充電回路で充電していた場合でも、安全にバッテリーを切り換える。【解決手段】電源と、３つ以上の充放電可能なバッテリーとを設け、比較回路での電圧レベルの比較結果を受け、選択回路が適宜最も電圧レベルが高いバッテリーを選択し、それに伴い充放電制御手段は、各放電および充電スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を切り換える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源に接続した電源装置と、負荷回路を有する電子機器とに接続した充放電制御装置において、
前記電子機器の負荷回路に接続する３つ以上の充放電可能なバッテリーと、前記各バッテリーに接続し、且つ前記各バッテリーを充電する充電回路と、前記各充電回路と前記各バッテリーとを接続および切断する充電スイッチと、前記各バッテリーと前記負荷回路とを接続および切断する放電スイッチと、前記各バッテリーに接続し、前記各バッテリーの電圧レベルを比較する比較回路と、前記比較回路に接続し、且つ前記比較回路での電圧レベルの比較結果を受け、最も電圧レベルが高いバッテリーを逐次選択する選択回路と、前記負荷回路の電圧が所定の電圧レベル以下に低下したのを検知し、トリガー信号を出力する検知手段と、前記選択回路に接続し、前記選択回路からのバッテリー選択結果を受信し、前記トリガー信号により、選択結果を保持する第１の記憶手段と、前記第１の記憶手段に接続し、前記第１の記憶手段が保持している選択結果の出力信号を受信し且つ保持する第２の記憶手段と、前記第１の記憶手段と第２の記憶手段の保持内容の出力信号をもとに、前記各放電スイッチと前記各充電スイッチの切り換えを制御する充放電制御手段とを設けたことを特徴とする充放電制御装置。
【請求項２】
前記充電回路は太陽電池と接続していることを特徴とする請求項１記載の充放電制御装置。
【請求項３】
前記第１の記憶手段と前記第２の記憶手段にＤ型フリップ・フロップを用いたことを特徴とする請求項１記載の充放電制御装置。
【請求項４】
前記充放電制御手段は、前記各充電スイッチがスイッチＯＮの状態にし、前記各充電スイッチのスイッチＯＮ状態の後、前記負荷回路の電圧が第１の電圧レベル以下に低下し、前記選択回路が最も電圧レベルの高いバッテリー一つを選択されたとき、前記第１の記憶手段は前記選択回路からの第１の出力信号および前記検知手段からの第１のトリガー信号を受信し、前記第１出力信号と前記第１のトリガー信号の受信に基づいた第１の前記第１記憶手段による出力信号を前記第２の記憶手段に送り、前記第２の記憶手段は前記第１のトリガー信号と第１の前記第１記憶手段による出力信号に基づいた第１の前記第２記憶手段による出力信号を前記充放電制御手段に送り、前記充放電制御手段は、前記最も電圧レベルが高いバッテリーに接続されている放電スイッチをスイッチＯＮの状態、充電スイッチをスイッチＯＦＦの状態にし、前記最も電圧レベルが高いバッテリーに接続されている以外の放電スイッチをスイッチＯＦＦの状態、充電スイッチをスイッチＯＮの状態にし、その後、前記負荷回路の電圧が前記第２の電圧レベルに低下したとき、前記第１の記憶手段は、前記選択回路からの第２の出力信号および前記検知手段からの第２のトリガー信号を受信し、前記第２出力信号と前記第２のトリガー信号の受信に基づいた第２の前記第１記憶手段による出力信号を前記第２の記憶手段に送り、前記第２の記憶手段は、前記第２のトリガー信号と第２の前記第１記憶手段による出力信号に基づいた第２の前記第２記憶手段による出力信号を前記充放電制御手段に送ることで、前記充放電制御手段は、前記最も電圧レベルの高いバッテリーと２番目に電圧レベルの高いバッテリーに接続している放電スイッチをスイッチＯＮの状態、充電スイッチをスイッチＯＦＦの状態に制御することを特徴とする請求項１記載の充放電制御装置を用いる充放電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数のバッテリーを切り換えながら、接続した電子機器を駆動させる充放電制御装置および充放電制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数のバッテリーを切り換えて電子機器を長時間駆動させる、バッテリー放電制御方式の従来技術として、特許文献１（特開平５−１１１１６９号公報）では複数の電池を周期的、または、非周期的に切り換えて電子機器を長時間駆動させるバッテリー放電制御方式が記載されている。
【０００３】
しかし、バッテリー切り換え時に瞬間的に電源の供給が途切れてしまう恐れがあり、バッテリーで駆動していた電子機器が誤動作などを起こす問題がある。
【０００４】
また、特許文献２（特許第２５３９９７１号公報）ではバッテリー切り換え時に安定的に、電源を供給するため、複数のバッテリーと負荷回路を接続する各スイッチを全てＯＮの状態にしてから、各バッテリーの電圧を検出して、電圧が正常なバッテリーを負荷回路に接続する装置構成が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１１１１６９号公報
【特許文献２】特許第２５３９９７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の従来の技術では、複数のバッテリーを持ち、放電中のバッテリー以外のものを太陽電池や外部電源等の充電回路で充電するような方式を採用した充放電装置の場合、バッテリーと負荷回路を接続する各スイッチが全てＯＮの状態になると、接続されている太陽電池や外部電源等の充電回路の電源供給能力を超える過大な電流が流れ、それらを破損させる恐れがあった。
【０００７】
本発明は、バッテリー切り換え時に安定した電源の供給を可能にして、且つ太陽電池や外部電源等の充電回路で充電していた場合でも、安全にバッテリーを切り換えることができる充放電制御装置および充放電制御方法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】
上記課題を解決するため本発明は、電源に接続した電源装置と、負荷回路を有する電子機器とに接続した充放電制御装置において、前記電子機器の負荷回路に接続する３つ以上の充放電可能なバッテリーと、前記各バッテリーに接続し、且つ前記各バッテリーを充電する充電回路と、前記各充電回路と前記各バッテリーとを接続および切断する充電スイッチと、前記各バッテリーと前記負荷回路とを接続および切断する放電スイッチと、前記各バッテリーに接続し、前記各バッテリーの電圧レベルを比較する比較回路と、前記比較回路に接続し、且つ前記比較回路での電圧レベルの比較結果を受け、最も電圧レベルが高いバッテリーを逐次選択する選択回路と、前記負荷回路の電圧が所定の電圧レベル以下に低下したのを検知し、トリガー信号を出力する検知手段と、前記選択回路に接続し、前記選択回路からのバッテリー選択結果を受信し、前記トリガー信号により、選択結果を保持する第１の記憶手段と、前記第１の記憶手段に接続し、前記第１の記憶手段が保持している選択結果の出力信号を受信し且つ保持する第２の記憶手段と、前記第１の記憶手段と第２の記憶手段の保持内容の出力信号をもとに、前記各放電スイッチと前記各充電スイッチの切り換えを制御する充放電制御手段とを設けたことを特徴としている。
【０００９】
更に、請求項２記載の発明は、前記充電回路は太陽電池と接続していることを特徴としている。
【００１０】
更に、請求項３記載の発明は、前記第１の記憶手段と前記第２の記憶手段にＤ型フリップ・フロップを用いたことを特徴としている。
【００１１】
更に、請求項４記載の発明は、前記充放電制御手段は、前記各充電スイッチがスイッチＯＮの状態にし、前記各充電スイッチのスイッチＯＮ状態の後、前記負荷回路の電圧が第１の電圧レベル以下に低下し、前記選択回路が最も電圧レベルの高いバッテリー一つを選択されたとき、前記第１の記憶手段は前記選択回路からの第１の出力信号および前記検知手段からの第１のトリガー信号を受信し、前記第１出力信号と前記第１のトリガー信号の受信に基づいた第１の前記第１記憶手段による出力信号を前記第２の記憶手段に送り、前記第２の記憶手段は前記第１のトリガー信号と第１の前記第１記憶手段による出力信号に基づいた第１の前記第２記憶手段による出力信号を前記充放電制御手段に送り、前記充放電制御手段は、前記最も電圧レベルが高いバッテリーに接続されている放電スイッチをスイッチＯＮの状態、充電スイッチをスイッチＯＦＦの状態にし、前記最も電圧レベルが高いバッテリーに接続されている以外の放電スイッチをスイッチＯＦＦの状態、充電スイッチをスイッチＯＮの状態にし、その後、前記負荷回路の電圧が前記第２の電圧レベルに低下したとき、前記第１の記憶手段は、前記選択回路からの第２の出力信号および前記検知手段からの第２のトリガー信号を受信し、前記第２出力信号と前記第２のトリガー信号の受信に基づいた第２の前記第１記憶手段による出力信号を前記第２の記憶手段に送り、前記第２の記憶手段は、前記第２のトリガー信号と第２の前記第１記憶手段による出力信号に基づいた第２の前記第２記憶手段による出力信号を前記充放電制御手段に送ることで、前記充放電制御手段は、前記最も電圧レベルの高いバッテリーと２番目に電圧レベルの高いバッテリーに接続している放電スイッチをスイッチＯＮの状態、充電スイッチをスイッチＯＦＦの状態に制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、バッテリー切り換え時に安定した電源の供給を可能にして、且つ充電回路にて充電中でも、安全にバッテリーを切り換えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、実施例について説明する。なお、図面中の記号の上にある￣は反転を示すものとする。
【００１４】
図５は、装置間の接続関係を示したブロック図である。電源装置１０１はＡＣ電源１００と接続したり、断線したりする。また、電源装置１０１は、ＡＣ電源１００からの交流電流を直流電流に変換している。さらに、電源装置１０１は、本発明の充放電制御装置１０２に接続している。そして、充放電制御装置１０２は、電源装置１０１によって生成された直流電源Ｖｃｃを電源としている。また、充放電制御装置１０２は、太陽電池４と、電子機器１０３内の図示しない負荷回路とに接続している。
【００１５】
図１は、本発明の充放電制御装置１０２の回路構成を示している。先ず、これを用いて構成について説明する。
【００１６】
本実施例では、ＡＣ電源１００に接続されている場合は、ＡＣ電源と接続する電源装置１０１により生成されたＶｃｃにより負荷回路を動作させており、電源装置１０１がＡＣ電源１００と接続されていない場合に、バッテリーを電源として電子機器１０３を動作させている構成をとる。
【００１７】
本実施例に用いているバッテリーはバッテリーａ３６、バッテリーｂ３７およびバッテリーｃ３８の３つがある。そして、それぞれのバッテリーは放電スイッチであるＦＥＴａ３３、ＦＥＴｂ３４およびＦＥＴｃ３５を介して負荷回路に接続されている。
【００１８】
ＡＣ電源１００に接続した電源装置１０１により生成されるＶｃｃが逆流防止のダイオード４５を介して負荷回路と接続している。
【００１９】
そして、本発明では、電子機器１０３の負荷回路にかかる電源装置の直流電源をＶ＿ＢＡＣＫと呼ぶことにする。Ｖ＿ＢＡＣＫは負荷回路にかかる直流電圧であり、Ｖ＿ＢＡＣＫの電圧レベルは、電源装置１０１がＡＣ電源１００に接続されている場合、Ｖｃｃとほぼ同じになる。一方、Ｖ＿ＢＡＣＫの電圧レベルは、電源装置１０１がＡＣ電源１００に接続されていない場合は、接続されているバッテリーの電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃのいずれかとほぼ同じになる。なお、ここでは、バッテリーａ３６の電圧をＶａ、バッテリーｂ３７の電圧をＶｂ、バッテリーｃ３８の電圧をＶｃとしている。
【００２０】
また、バッテリーａ３６、バッテリーｂ３７およびバッテリーｃ３８には、それぞれ充電スイッチＦＥＴｄ３９、ＦＥＴｅ４０、ＦＥＴｆ４１が接続されている。そして、これらの充電スイッチを介して電源装置１０１によって各バッテリーを充電するため、バッテリーａ３６にはバッテリー充電回路ａ１、バッテリーｂ３７にはバッテリー充電回路ｂ２、バッテリーｃ３８にはバッテリー充電回路ｃ３が接続されている。
【００２１】
そして、各バッテリーには、電源装置１０１がＡＣ電源１００に接続していない場合でも、各バッテリーに充電出来るように、バッテリーａ３６にはダイオードａ５、バッテリーｂ３７にはダイオードｂ６、バッテリーｃ３８にはダイオードｃ７が接続され、それらのダイオードを介して太陽電池４が接続されている。なお、太陽電池４の代わりに、この充放電回路の外部に充電回路を設けても構わないとする。
【００２２】
さらに、バッテリーａ３６の電圧Ｖａ、バッテリーｂ３７の電圧Ｖｂ、バッテリーｃ３８の電圧Ｖｃを比較するために、バッテリーａ３６にはコンパレータａ９とコンパレータｃ１１、バッテリーｂ３７にはコンパレータａ９とコンパレータｂ１０、バッテリーｃ３８にはコンパレータｂ１０とコンパレータｃ１１が接続されている。なお、コンパレータａ９、コンパレータｂ１０およびコンパレータｃ１１によってバッテリー電圧比較回路８が構成される。
【００２３】
これらのコンパレータは、一般的に使用されているものであり、＋端子の電圧が−端子の電圧より高い場合は”Ｈ”レベル（電源電圧）の信号を出力し、逆に−端子の電圧が＋端子の電圧より高い場合は”Ｌ”レベル（０Ｖ）の信号を出力する。
【００２４】
バッテリー電圧比較回路８は、３つのバッテリー間での電圧レベルの関係を比較する。そして、コンパレータａ９からはＶａとＶｂを比較した結果としてＡ−Ｂ比較結果信号を、コンパレータｂ１０からはＶｂとＶｃを比較した結果としてＢ−Ｃ比較結果信号を、さらに、コンパレータｃ１１からはＶｃとＶａを比較した結果としてＣ−Ａ比較結果信号を、バッテリー選択回路１２に出力する。
【００２５】
このバッテリー電圧比較回路８の比較結果に基づいて、最も電圧の高いバッテリーを選択するためのバッテリー選択回路１２と、バッテリー選択回路１２の選択結果をＤ−ＦＦ・ＣＬＫ信号を契機としてラッチ・保持するラッチ回路Ａ１３と、ラッチ回路Ａ１３の出力をＤ−ＦＦ・ＣＬＫ信号を契機としてラッチ・保持するラッチ回路Ｂ１７が設けられている。
【００２６】
このバッテリー選択回路１２は、ＡＮＤゲートａ１３６、ＡＮＤゲートｂ１３７およびＡＮＤゲートｃ１３８と、ＡＮＤゲートａ１３６と接続するインバーターゲートａ２３６、ＡＮＤゲートｂ１３７と接続するインバーターゲートｂ２３７、さらにＡＮＤゲートｃ１３８と接続するインバーターゲートｃ２３８で構成され、後で説明する図２の真理値表に対応した動作特性を持っている。
【００２７】
また、ＡＮＤゲートａ１３６は、Ｏｕｔ＿ａ信号を出力し、ＡＮＤゲートｂ１３７は、Ｏｕｔ＿ｂ信号を出力し、ＡＮＤゲートｃ１３８は、Ｏｕｔ＿ｃ信号を出力する。
【００２８】
ラッチ回路ａ１３は、バッテリー選択回路１２から出力されるバッテリーａ３６を選択したことを示すＯｕｔ＿ａ信号をラッチ・保持するＤ−ＦＦ・Ａ１４と、バッテリー選択回路１２がバッテリーｂ３７を選択したことを示すＯｕｔ＿ｂ信号をラッチ・保持するＤ−ＦＦ・Ａ１５と、バッテリー選択回路１２がバッテリーｃ３８を選択したことを示すＯｕｔ＿ｃ信号をラッチ・保持するＤ−ＦＦ・Ａ１６で構成されている。
【００２９】
また、ラッチ回路Ｂ１７は、ラッチ回路Ａ１３のＤ−ＦＦ・Ａ１４の出力端子Ｑからの信号をラッチ・保持するＤ−ＦＦ・Ｂ１８と、Ｄ−ＦＦ・Ａ１５の出力端子Ｑからの信号をラッチ・保持するＤ−ＦＦ・Ｂ１９と、Ｄ−ＦＦ・Ａ１６の出力端子Ｑからの信号をラッチ・保持するＤ−ＦＦ・Ｂ２０で構成されている。Ｄ−ＦＦ・Ａ１４〜１６とＤ−ＦＦ・Ｂ１８〜２０は、一般的に使用されているＤタイプのフリップ・フロップである。
【００３０】
Ｄ−ＦＦ１４・ＡとＤ−ＦＦ・Ｂ１８の出力端子Ｑは、それぞれＯＲゲートａ２１とＮＯＲゲートｄ２３に接続されている。ＯＲゲートａ２１の出力端子は、トランジスターａ２２と接続しており、ＯＲゲートａ２１は、そのトランジスターａ２２を介してバッテリーａ３６の放電スイッチであるＦＥＴａ３３をＯＮ／ＯＦＦ制御している。
【００３１】
ＮＯＲゲートｄ２３の出力端子は、トランジスターｄ２４と接続しており、ＮＯＲゲートｄ２３は、そのトランジスターｄ２４を介してバッテリーａ３６の充電スイッチであるＦＥＴｄ３９をＯＮ／ＯＦＦ制御している。
【００３２】
Ｄ−ＦＦ・Ａ１５とＤ−ＦＦ・Ｂ１９の出力端子Ｑは、それぞれＯＲゲートｂ２５とＮＯＲゲートｅ２７に接続している。ＯＲゲートｂ２５の出力端子は、トランジスターｂ２６と接続しており、ＯＲゲートｂ２５は、そのトランジスターｂ２６を介してバッテリーｂ３７の放電スイッチであるＦＥＴｂ３４をＯＮ／ＯＦＦ制御している。
【００３３】
ＮＯＲゲートｅ２７の出力端子は、トランジスターｅ２８と接続しており、ＮＯＲゲートｅ２７は、そのトランジスターｅ２８を介してバッテリーｂ３７の充電スイッチであるＦＥＴｅ４０をＯＮ／ＯＦＦ制御している。
【００３４】
また、Ｄ−ＦＦ１６・ＡとＤ−ＦＦ・Ｂ２０の出力端子Ｑは、それぞれＯＲゲートｃ２９とＮＯＲゲートｆ３１に接続されている。ＯＲゲートｃ２９の出力端子は、トランジスターｃ３０と接続しており、ＯＲゲートｃ２９は、そのトランジスターｃ３０を介してバッテリーｃ３８の放電スイッチであるＦＥＴｃ３５をＯＮ／ＯＦＦ制御している。
【００３５】
そして、ＮＯＲゲートｆ３１の出力端子は、トランジスターｆ３２と接続しており、ＮＯＲゲートｆ３１は、そのトランジスターｆ３２を介してバッテリーｃ３８の充電スイッチであるＦＥＴｆ４１をＯＮ／ＯＦＦ制御している。
【００３６】
また、バッテリー電圧比較回路８、バッテリー選択回路１２、ラッチ回路Ａ１３、ラッチ回路Ｂ１７、各ＯＲゲートおよび各ＮＯＲゲートの電源は、負荷回路に接続されている。
【００３７】
そして、負荷回路には、リセットＩＣａ４２とリセットＩＣｂ４４のＶｃｃ端子が接続されている。リセットＩＣａ４２とリセットＩＣｂ４４は、一般的に使用されているリセットＩＣであり、各リセットＩＣのＶｃｃ用端子に接続さているＶ＿ＢＡＣＫの電圧がそれぞれのリセットＩＣの設定電圧より低くなったとき、出力端子ＲＥＳＥＴ１とＲＥＳＥＴ２に、一定時間”Ｌ”レベル（０Ｖ）のパルスの出力信号が出力される。
【００３８】
負荷回路の電圧が、それぞれのリセットＩＣの設定電圧以上の場合は、出力端子ＲＥＳＥＴ１とＲＥＳＥＴ２には、”Ｈ”レベル（電源電圧）の出力信号が出力される。
【００３９】
リセットＩＣａ４２からのＲＥＳＥＴ１信号は、インバーター４３で反転され、Ｄ−ＦＦ・ＣＬＫ信号となる。そして、インバーター４３とＤ−ＦＦ・Ａ１４〜１６、Ｄ−ＦＦ・Ｂ１８〜２０のＣＬＫ端子とは接続されており、このＤ−ＦＦ・ＣＬＫ信号を受信することで、各Ｄ−ＦＦは、”Ｄ”端子に入力されているデータ信号を、ラッチ・保持し、Ｑ端子又は反転Ｑ端子に出力する。
【００４０】
リセットＩＣｂ４４は、各Ｄ−ＦＦ・Ａ１４〜１６、Ｄ−ＦＦ・Ｂ１８〜２０のＣＬＲ端子と接続している。リセットＩＣｂ４４から”Ｌ”レベル（０Ｖ）のＲＥＳＥＴ２信号をＤ−ＦＦ・Ａ１４〜１６およびＤ−ＦＦ・Ｂ１８〜２０に送ると、Ｄ−ＦＦ・Ａ１４〜１６およびＤ−ＦＦ・Ｂ１８〜２０はラッチ・保持しているデータをクリアし、Ｑ端子に”Ｌ”レベル（０Ｖ）、反転Ｑ端子に”Ｈ”レベル（電源電圧）の出力信号を出力させる。通常は、リセットＩＣａ４２の設定電圧はＶ＿ＲＥＳＥＴ１に、リセットＩＣｂ４４の設定電圧はＶ＿ＲＥＳＥＴ２に設定されている。なお、Ｖ＿ＲＥＳＥＴ１とＶ＿ＲＥＳＥＴ２の関係は、Ｖ＿ＲＥＳＥＴ１＞Ｖ＿ＲＥＳＥＴ２と設定されている。
【００４１】
図２は、バッテリー電圧比較回路８の比較結果とバッテリー選択回路１２の出力の関係を示した真理値表である。この真理値表について説明する。
【００４２】
バッテリー電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ間での電圧レベルの関係は、６パターンある。なお、例えば、Ｖａ＝Ｖｂのときは、Ｈとして制御する。また、この電圧レベルの関係から、バッテリー電圧比較回路８の比較結果と、バッテリー選択回路１２のから出力される出力信号が決定される。バッテリー電圧比較回路８は、３つのバッテリー間での電圧レベルの関係を比較し、ＶａとＶｂを比較した結果をＡ−Ｂ比較結果、ＶｂとＶｃを比較した結果をＢ−Ｃ比較結果、さらに、ＶｃとＶａを比較した結果をＣ−Ａ比較結果の出力信号を、バッテリー選択回路１２に出力する。
【００４３】
また、バッテリー選択回路１２は、出力された比較結果をもとに最も電圧の高いバッテリーを選択するものである。
【００４４】
例えば、Ｖａ＞Ｖｂ＞Ｖｃのときは、Ａ−Ｂ比較結果とＢ−Ｃ比較結果はＨ、Ｃ−Ａ比較結果はＬとなる。このときＶａが最も電圧が高いので、バッテリーａ３６が選択され、ＡＮＤゲートａ１３６からの出力信号であるＯｕｔ＿ａ信号は”Ｈ”レベルとなる。
【００４５】
また、図３にＤタイプのフリップ・フロップであるＤ−ＦＦ１４〜２０の真理値表を示し、これについて説明する。なお、図面中の文字の上の￣は反転を示す。
【００４６】
このＤタイプのフリップ・フロップには、反転ＰＲＥ、反転ＣＬＲ、ＣＬＫ、Ｄ、Ｑおよび反転Ｑの６つの端子があり、ここに様々なレベルの信号が入力もしくは出力される。
【００４７】
Ｈは、入力もしくは出力される信号がＨレベルである。Ｌは、入力もしくは出力される信号がＬレベルである。また、Ｘは入力もしくは出力される信号がＨとＬのどちらのレベルともなる。↑はＬからＨへ変化する立ち上がりを示している。↓はＨからＬへの立ち下がりを示している。Ｑ０は真理値表に示される入力条件が成立する直前のＱのレベルを示し、反転Ｑ０は↑や↓が入力される直前のＱのレベルを示す。
【００４８】
次に、図４を用いて本実施例の動作について説明する。図４は回路の動作タイミングチャートである。動作タイミングチャートは、電源装置１０１がＡＣ電源１００に接続され、充放電制御装置１０２を介して給電されることで負荷回路が動作している状態から始まる。
【００４９】
各バッテリーは、電源装置１０１がＡＣ電源１００に接続されていないときに、一度完全に放電したあと、満充電されたものとする。電源装置１０１がＡＣ電源１００に接続されていない間に、バッテリー電圧Ｖａ、ＶｂおよびＶｃが、リセットＩＣｂ４４の設定電圧Ｖ＿ＲＥＳＥＴ２よりも低下したので、Ｄ−ＦＦ・Ａ１４〜１６およびＤ−ＦＦ・Ｂ１８〜２０は、ＲＥＳＥＴ２信号によりクリアされる。
【００５０】
この動作タイミングチャートが示す初めの状態は、出力Ｑ端子から”Ｌ”レベル（０Ｖ）の出力信号が、反転Ｑ端子から”Ｈ”レベル（電源電圧）の出力信号が、出力されている状態となっている。
【００５１】
そして、Ｄ−ＦＦ・Ａ１４〜１６およびＤ−ＦＦ・Ｂ１８〜２０の出力端子Ｑからの出力信号が全て”Ｌ”レベル（０Ｖ）の出力信号であるため、論理和であるＯＲゲートａ２１、ＯＲゲートｂ２５およびＯＲゲートｃ２９からの出力信号は”Ｌ”レベル（０Ｖ）となる。このことにより、放電スイッチであるＦＥＴａ３３、ＦＥＴｂ３４およびＦＥＴｃ３５は、スイッチがＯＦＦの状態となるため、このとき各バッテリーは負荷回路に接続されていない状態である。
【００５２】
また、否定論理和であるＮＯＲゲートｄ２３、ＮＯＲゲートｅ２７およびＮＯＲゲートｆ３１の出力信号は”Ｈ”レベルとなり、充電スイッチであるＦＥＴｄ３９、ＦＥＴｅ４０およびＦＥＴｆ４１は、スイッチがＯＮの状態であり、各バッテリーはバッテリー充電回路１〜３もしくは太陽電池４のどちらかによって充電される。
【００５３】
図４の動作タイミングチャートが示す初めの状態では、バッテリーａ３６の電圧Ｖａが最も高く、次いでバッテリーｂ３７の電圧Ｖｂ、そして最も低いのはバッテリーｃ３８の電圧Ｖｃとなり、すなわち電圧レベルの関係は、Ｖａ＞Ｖｂ＞Ｖｃとなっている。
【００５４】
なお、電圧Ｖａ、ＶｂおよびＶｃは、状況に応じて変わるものとする。
【００５５】
バッテリー電圧比較回路８は、３つのバッテリー間での電圧レベルの関係を比較し、ＶａとＶｂを比較した結果をＡ−Ｂ比較結果、ＶｂとＶｃを比較した結果をＢ−Ｃ比較結果、さらに、ＶｃとＶａを比較した結果をＣ−Ａ比較結果の出力信号を、バッテリー選択回路１２に出力する。
【００５６】
バッテリー選択回路１２は、出力された比較結果をもとに最も電圧の高いバッテリーを選択し、バッテリーａ３６を選択した場合はＡＮＤゲートａ１３６から、バッテリーｂ３７を選択した場合はＡＮＤゲートｂ１３７から、バッテリーｃ３８を選択した場合はＡＮＤゲートｃ１３８から”Ｈ”レベル（電源電圧）の出力信号を出力する。
【００５７】
すなわち図４の動作タイミングチャートが示す初めの状態では、バッテリーａ３６の電圧Ｖａが最も高いため、バッテリー選択回路１２は、ＡＮＤゲートａ１３６から”Ｈ”レベル（電源電圧）の出力信号を出力するように選択する。
【００５８】
このような、３つのバッテリー間での電圧レベルの比較および、その比較による選択は、常に行われている。そして、バッテリー選択回路１２は、最も電圧の高いバッテリーを逐次選択している。
【００５９】
そして、ＡＣ電源１００に電源装置１０１が接続しなくなり、電源装置１０１から生成されていたＶｃｃの電圧が低下し始めると、同時にＶ＿ＢＡＣＫ（図４の網掛け部分）も低下し始める（図４のＡ点）。まだこのときは、放電スイッチＦＥＴａ３３、ＦＥＴｂ３４およびＦＥＴｃ３５は、スイッチＯＦＦの状態のままである。
【００６０】
その後、Ｖ＿ＢＡＣＫがさらに低下していき（図４のＡ〜Ｊ点）、Ｖ＿ＲＥＳＥＴ１電圧以下まで低下した瞬間に（図４のＪ点）、リセットＩＣａ４２が動作して、一定時間”Ｌ”レベル（０Ｖ）の出力信号であるＲＥＳＥＴ１信号を出力する。
【００６１】
そして、リセットＩＣａ４２からＲＥＳＥＴ１信号は出力され、インバーター４３で反転され、立ち上がりパルスであるＤ−ＦＦ・ＣＬＫ信号となり、Ｄ−ＦＦ・Ａ１４〜１６とＤ−ＦＦ・Ｂ１８〜２０のＣＬＫ端子に供給される。そして、Ｄ−ＦＦ・Ａ１４〜１６およびＤ−ＦＦ・Ｂ１８〜２０は、”Ｄ”端子の信号レベルをラッチして出力端子Ｑに出力し、その状態を保持する。
【００６２】
このとき、バッテリー選択回路１２は、ＡＮＤゲートａ１３６から”Ｈ”レベルの出力信号を出力しているため、Ｄ−ＦＦ・Ａ１４の出力端子Ｑのみから”Ｈ”レベルの出力信号が出力される。これにより、Ｄ−ＦＦ・Ａ１４およびＤ−ＦＦ・Ｂ１８と接続する否定論理和であるＮＯＲゲートｄ２３からの出力信号は”Ｌ”レベルとなる。さらに、ＮＯＲゲートｄ２３は、接続するトランジスターｄ２４にその出力信号を出力することで、バッテリーａ３６の充電スイッチであるＦＥＴｄ３９がスイッチＯＦＦの状態となり、バッテリーａ３６は充電している回路と切り離される。
【００６３】
また、Ｄ−ＦＦ・Ａ１４およびＤ−ＦＦ・Ｂ１８と接続する論理和であるＯＲゲートａ２１の出力からの出力信号は”Ｈ”レベルとなる。さらに、ＯＲゲートａ２１は、接続するトランジスターａ２２にその出力信号を出力することで、バッテリーａ３６の放電スイッチであるＦＥＴａ３３がスイッチＯＮの状態となり、バッテリーａ３６は負荷回路と接続する。
【００６４】
これにより、Ｖ＿ＢＡＣＫの電圧は、バッテリーａ３６の電圧Ｖａまで上昇し、負荷回路にはバッテリーａ３６からの電力が供給される（図４のＢ点）。
【００６５】
また、負荷回路が動作する最低の電源電圧値は、Ｖ＿ＲＥＳＥＴ２電圧値よりも小さく、そのため負荷回路への電力供給される電源がバッテリーに切り換わっても、負荷回路は安定して動作する。
【００６６】
一方、Ｄ−ＦＦ・Ａ１５、Ｄ−ＦＦ・Ａ１６、Ｄ−ＦＦ・Ｂ１９およびＤ−ＦＦ・Ｂ２０の動作について説明する。Ｄ−ＦＦ・Ａ１５、Ｄ−ＦＦ・Ａ１６、Ｄ−ＦＦ・Ｂ１９およびＤ−ＦＦ・Ｂ２０の出力端子Ｑからは、共に”Ｌ”レベル（０Ｖ）の出力信号を出力する。
【００６７】
Ｄ−ＦＦ・Ａ１５およびＤ−ＦＦ・Ｂ１９と接続する否定論理和であるＮＯＲゲートｅ２７からは”Ｈ”レベルの出力信号を出力する。そして、ＮＯＲゲートｅ２７と接続する充電スイッチＦＥＴｅ４０は、スイッチＯＮの状態であり、バッテリーｂ３７は太陽電池４から充電される。
【００６８】
また、Ｄ−ＦＦ・Ａ１５およびＤ−ＦＦ・Ｂ１９と接続している論理和しているＯＲゲートｂ２５からは”Ｌ”レベル（０Ｖ）の出力信号が出力される。そして、ＯＲゲートｂ２５と接続するバッテリーｂ３７の放電スイッチＦＥＴｂ３４は、スイッチＯＦＦの状態であり、バッテリーｂ３７は負荷回路とは接続していない。
【００６９】
さらに、Ｄ−ＦＦ・Ａ１６およびＤ−ＦＦ・Ｂ２０と接続する否定論理和であるＮＯＲゲートｆ３１からは”Ｈ”レベルの出力信号を出力する。そして、ＮＯＲゲートｆ３１と接続する充電スイッチＦＥＴｆ４１は、スイッチＯＮの状態であり、バッテリーｃ３８は太陽電池４から充電される。
【００７０】
また、Ｄ−ＦＦ・Ａ１６およびＤ−ＦＦ・Ｂ２０と接続している論理和しているＯＲゲートｃ２９からは”Ｌ”レベル（０Ｖ）の出力信号が出力される。そして、ＯＲゲートｃ２９と接続するバッテリーｃ３８の放電スイッチＦＥＴｂ３４は、スイッチＯＦＦの状態であり、バッテリーｃ３８とは負荷回路と接続していない。
【００７１】
その後、バッテリーａ３６から負荷回路に給電しているうちに、バッテリーａ３６から供給される電力が減り、Ｖａが低下することで、３つのバッテリー電圧レベルの関係がＶａ＞Ｖｂ＞ＶｃからＶｂ＞Ｖａ＞Ｖｃの関係になったとする。すると、バッテリー選択回路１２は、ＡＮＤゲートａ１３６から”Ｌ”レベル（０Ｖ）、そしてＡＮＤゲートｂ１３７から”Ｈ”レベルの出力信号を出力する。
【００７２】
さらに、電圧Ｖａが低下して、３つのバッテリー電圧レベルの関係がＶｂ＞Ｖｃ＞Ｖａになり、かつＶ＿ＲＥＳＥＴ１電圧以下まで低下した瞬間に、リセットＩＣａ４２が再び動作して、一定時間”Ｌ”レベル（０Ｖ）の出力信号であるＲＥＳＥＴ１信号を出力する。
【００７３】
すると、リセットＩＣａ４２と接続するＤ−ＦＦ・Ａ１４〜１６とＤ−ＦＦ・Ｂ１８〜２０のＣＬＫ端子に立ち上がりパルスが供給され、Ｄ−ＦＦ・Ａ１４〜１６とＤ−ＦＦ１８〜２０・Ｂは”Ｄ”端子の信号レベルをラッチする。
【００７４】
このとき、バッテリー選択回路１２は、ＡＮＤゲートｂ１３７から”Ｈ”レベルの出力信号を出力しているため、ラッチ回路Ａ１３ではＤ−ＦＦ・Ａ１５のＱ端子のみから”Ｈ”レベルの出力信号が出力される。また、ラッチ回路Ｂ１７では、３つのバッテリー電圧レベルの関係がＶａ＞Ｖｂ＞Ｖｃのときに、Ｄ−ＦＦ・Ａ１４のＱ端子のみが”Ｈ”レベルの出力信号をラッチしていたため、このときのラッチで、Ｄ−ＦＦ・Ｂ１８のみ”Ｈ”レベルの出力信号が出力される。
【００７５】
Ｄ−ＦＦ・Ｂ１５のＱ端子から”Ｈ”レベルの出力信号が出力されため、ＮＯＲゲートｅ２７からは”Ｌ”レベル（０Ｖ）の出力信号が出力される。そして、ＮＯＲゲートｅ２７は、接続するトランジスターｅ２８に出力信号を出力することで、バッテリーｂ３７の充電スイッチＦＥＴｅ４０は、スイッチＯＦＦの状態となり、バッテリーｂ３７は、充電回路から切り離される。
【００７６】
また、ＯＲゲートｂ２５は”Ｈ”レベルの出力信号を出力し、接続するトランジスターｂ２６を介して、バッテリーｂ３７の放電スイッチＦＥＴｂ３４をスイッチＯＮの状態にし、バッテリーｂ３７は負荷回路と接続し、電力供給を開始する。
【００７７】
さらに、Ｄ−ＦＦ・Ｂ１８のＱ端子から”Ｈ”レベルの出力信号が出力されているため、ＯＲゲートａ２１も”Ｈ”レベルの出力信号を出力している。つまり、バッテリーａ３６の放電スイッチＦＥＴａ３３は、スイッチＯＮの状態のままであり、バッテリーａ３６は負荷回路に継続して接続する（図４のＣ点）。
【００７８】
しかし、このときバッテリーａ３６の電圧Ｖａは、バッテリーｂ３７の電圧Ｖｂと比べて大幅に低下しているため、そのためバッテリーａ３６と接続する放電スイッチＦＥＴａ３３は逆バイアスとなり、バッテリーａ３６は負荷回路に電力を供給せず、電圧Ｖａは徐々に上昇していく（図４のＣ〜Ｄ点）。
【００７９】
やがて、バッテリーａ３６の電圧Ｖａとバッテリーｂ３７の電圧Ｖｂは、同じになる（図４のＤ点）。
【００８０】
そして、バッテリーａ３６とバッテリーｂ３７は、並列に負荷回路に接続されている状態となり、負荷回路に電力を供給する（図４のＤ〜Ｅ点）。
【００８１】
バッテリーａ３６とバッテリーｂ３７の電力供給が減少し、両バッテリーの電圧の和であるＶｂ＋Ｖａが、Ｖ＿ＲＥＳＥＴ１電圧以下まで低下したときは、今度はこの状態で最も電圧が高いバッテリーｃ３８がバッテリー選択回路１２によって選択される（図４のＥ点）。
【００８２】
なお、このときのＶａおよびＶｂは、初めのＶａおよびＶｂに比べ、小さい電圧レベルのものである。
【００８３】
一方、バッテリーｂ３７は負荷回路に接続し続け、バッテリーｃ３８とバッテリーｂ３７が並列に負荷回路に接続し、両バッテリーが負荷回路に電力を供給する（図４のＥ〜Ｆ点）。
【００８４】
そして、Ｖｃ＞Ｖｂ＞Ｖａになったとき、Ｄ−ＦＦ・Ａ１４とＤ−ＦＦ・Ｂ１８のＱ端子の出力信号はともに“Ｌ”レベルなので、放電スイッチＦＥＴａ３３はスイッチＯＦＦの状態、充電スイッチＦＥＴｄ３９はＯＮの状態となる（図４のＥ〜Ｇ点）。そのため、バッテリーａ３６は太陽電池４からの充電が可能であり、また充電後、放電を行うことも可能である。
【００８５】
このように、放電を行っていないバッテリーを太陽電池４等で充電することで、電源装置１０１がＡＣ電源１００と接続されていない場合でも、充放電制御装置１０２から電子機器１０３に電力を供給でき、長時間使用することが出来る。
【００８６】
もし、太陽電池４等が接続されていない場合は、各バッテリーの電圧がＶ＿ＲＥＳＥＴ１電圧以下になるまで、バッテリー間の切り換えを繰り返し、全てのバッテリーの電圧がＶ＿ＲＥＳＥＴ１電圧以下になった時に、バッテリーの切り換え動作は停止し、どれか２つのバッテリーが負荷回路に接続されたままになる。
【００８７】
この状態でバッテリー電圧は低下していき、Ｖ＿ＲＥＳＥＴ２電圧以下になったときに、リセットＩＣｂ４４が動作する。そしてリセットＩＣｂ４４からは、これと接続する全てのＤ−ＦＦに、クリア信号であるＲＥＳＥＴ２信号が出力されることで、全てのＤ−ＦＦはリセット状態になる。このことで、全てのＤ−ＦＦのＱ端子からは、”Ｌ”レベル（０Ｖ）の出力信号を出力する。
【００８８】
また、全てＤ−ＦＦの反転Ｑからは”Ｈ”レベルの出力信号を出力する。これにより放電スイッチＦＥＴａ３３、ＦＥＴｂ３４およびＦＥＴｃ３５は、スイッチＯＦＦの状態になり、各バッテリーは負荷回路と切り離され、これにより負荷回路の動作が停止する。
【００８９】
なお、この図４では、３つのバッテリーのうちバッテリーａ３６の電圧であるＶａが、初め最も高いものとして説明したが、本発明はこれに限定されない。
【００９０】
また、本発明の実施例では、３つのバッテリーを例として挙げたが、４つ以上でも適用できる。
【００９１】
以上説明したように、本発明は、負荷回路の電圧が一定以下に低下したのを契機としてバッテリー比較選択回路の結果をラッチ・保持するラッチ回路Ａ１３を設け、さらに一つ前の選択結果をラッチ・保持するラッチ回路Ｂ１７を設け、二つのラッチ回路の出力を論理和した値で各放電スイッチをスイッチＯＮ／ＯＦＦの状態に切り換え制御する構成にした。このことで、バッテリー切り換え時でも、接続していたバッテリーも引き続き負荷回路に接続するので、電力の瞬停がなく安定したバッテリーの切り換えが可能になる。
【００９２】
また、二つのラッチ回路の出力を否定論理和した値で各充電スイッチをスイッチＯＮ／ＯＦＦの状態に切り換え制御することで、放電時には充電回路が切り離され、充電回路の機能低下や破損を防止できる。
【００９３】
さらに、バッテリーが放電していないときは、外部の充電回路や太陽電池でバッテリーを充電でき、複数のバッテリーで充電・放電を切り換えながら、ＡＣ電源に接続されていない電子機器を長時間駆動することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の充放電制御装置の回路構成。
【図２】各バッテリー電圧レベルの関係とバッテリー比較回路の比較結果とバッテリー選択回路出力の関係を示す真理値表。
【図３】Ｄタイプのフリップ・フロップの真理値表。
【図４】本発明の動作タイミングチャート。
【図５】装置間の接続関係を示したブロック図。
【符号の説明】
【００９５】
１…バッテリー充電回路ａ、２…バッテリー充電回路ｂ、３…バッテリー充電回路ｃ、４…太陽電池、５…ダイオードａ、６…ダイオードｂ、７…ダイオードｃ、８…バッテリー電圧比較回路、９…コンパレータａ、１０…コンパレータｂ、１１…コンパレータｃ、１２…バッテリー選択回路、１３…ラッチ回路Ａ、１４，１５，１６…Ｄ−ＦＦ・Ａ、１７ラッチ回路Ｂ、１８，１９，２０…Ｄ−ＦＦ・Ｂ、２１…ＯＲゲートａ、２２…トランジスターａ、２３…ＮＯＲゲートｄ、２４…トランジスターｄ、２５…ＯＲゲートｂ、２６…トランジスターｂ、２７…ＮＯＲゲートｅ、２８…トランジスターｅ、２９…ＯＲゲートｃ、３０…トランジスターｃ、３１…ＮＯＲゲートｆ、３２…トランジスターｆ、３３…ＦＥＴａ、３４…ＦＥＴｂ、３５…ＦＥＴｃ、３６…バッテリーａ、３７…バッテリーｂ、３８…バッテリーｃ、３９…ＦＥＴｄ、４０…ＦＥＴｅ、４１…ＦＥＴｆ、４２…リセットＩＣａ、４３…インバーター、４４…リセットＩＣｂ、４５…ダイオード、１００…ＡＣ電源、１０１…電源装置、１０２…充放電制御装置、１０３…電子機器、１３６…ＡＮＤゲートａ、１３７…ＡＮＤゲートｂ、１３８…ＡＮＤゲートｃ、２３６…インバーターゲートａ、２３７…インバーターゲートｂ、２３８…インバーターゲートｃ。
【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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