DE69411995T2

DE69411995T2 - Schaltungssystem und -verfahren zwischen einer ersten Batterie, einer zweiten Batterie, einer Gerätbelastung und einer Logikbelastung

Info

Publication number: DE69411995T2
Application number: DE69411995T
Authority: DE
Inventors: Katsuhiko C/O Canon Kabushiki Kaisha Ohta-Ku Tokyo 146 Nagasaki; Kazutoshi C/O Canon Kabushiki Kaisha Ohta-Ku Tokyo 146 Shimada; Shinichi C/O Canon Kabushiki Kaish Ohta-Ku Tokyo 146 Sunakawa; Eisaku C/O Canon Kabushiki Kaisha Ohta-Ku Tokyo 146 Tatsumi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-05-13
Filing date: 1994-05-11
Publication date: 1999-03-04
Anticipated expiration: 2014-05-12
Also published as: EP0624944B1; US5814972A; JPH06327163A; JP2959657B2; DE69411995D1; EP0624944A3; KR100253636B1; EP0624944A2; KR940027248A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät, bei dem eine Batterie als Antriebs- bzw. Ansteuerungsquelle verwendet wird, und insbesondere eine Ansteuerungseinrichtung und ein elektronisches Gerät, die zur Durchführung einer Steuerung derart entwickelt sind, daß Batterien bei dem elektronischen Gerät mit einer Vielzahl von Batterien effektiv verwendet werden.

Relevanter Stand der Technik

Herkömmlicherweise ist ein elektronisches Gerät, bei dem eine Batterie als primäre Spannungsversorgung verwendet wird, mit einer Vielzahl von Batterien ausgestattet, und es treten Fälle auf, in denen die Batteriespannungszufuhr entsprechend der Art der Last oder der Betriebsart des elektronischen Geräts verändert wird.
Fig. 17 zeigt ein Blockschaltbild eines schematischen Aufbaus eines herkömmlichen elektronischen Geräts mit einem Hintergrund- bzw. Sicherungsspeicher. Wird gemäß der Zeichnung die Energieversorgung mittels eines Schalters eingeschaltet, der nicht gezeigt ist, wird eine Spannung von einer Hauptbatterie 102 in eine reguläre Spannung über einen DC-DC-Wandler 103 umgewandelt und einer elektronischen Hauptkörperschaltung 101 zugeführt, und gleichzeitig wird die Spannung, die in die reguläre Spannung umgewandelt wurde, auch einem Sicherungsspeicher 104 zugeführt.
Wird andererseits (zum Zeitpunkt einer Sicherungsspeicherung) die Energieversorgung durch den Schalter ausgeschaltet, der nicht gezeigt ist, wenn die Hauptbatterie 102 vorhanden ist und eine ausreichende Batteriekapazität von dieser bestehen bleibt, wird die Spannung, die über eine einfache Regulärspannungsschaltung 105 in die reguläre Spannung umgewandelt wurde, dem Sicherungsspeicher 104 von der Hauptbatterie 102 zugeführt. Ist die Hauptbatterie nicht vorhanden oder hat sich die Batteriekapazität verringert, wird dem Sicherungsspeicher 104 die Spannung von einer Reservebatterie 106 direkt zugeführt. Im allgemeinen wird eine Trockenzellen- oder Sekundärbatterie wie eine Nickel-Kadmium-Batterie, eine Nickelwasserstoffbatterie und eine Lithium-Ionen- Sekundärbatterie für die Hauptbatterie verwendet, während eine Lithiumbatterie für die Reservebatterie verwendet wird.
Fig. 18 zeigt ein Blockschaltbild, das einen schematischen Aufbau eines weiteren Beispiels des herkömmlichen elektronischen Geräts darstellt. Dieses elektronische Gerät ist mit einer Vielzahl von Batterien vom gleichen Typ versehen, und die Energieversorgung, die einen Hauptkörper 109 des elektronischen Geräts mit Energie bzw. Leistung versorgt, wird durch Umschalten zwischen der Hauptbatterie 102, die mit der in Fig. 17 gezeigten identisch ist, und einer kleinen Hilfsbatterie 107 geändert, die die gleiche Spannung wie die Hauptbatterie erzeugt. Das heißt, die Energieversorgung ist derart aufgebaut, daß die Hauptbatterie 102 normalerweise verwendet wird und lediglich dann auf die Hilfsbatterie 107 umgeschaltet wird, wenn die Kapazität der Hauptbatterie 102 geringer wird, oder wenn ein Stromausfall auftritt.
Ferner zeigt Fig. 19 ein Blockschaltbild, das einen schematischen Aufbau eines weiteren Beispiels des herkömmlichen elektronischen Geräts darstellt. Dabei ist ein kleines tragbares elektronisches Gerät, wie ein elektronischer Taschenrechner dargestellt. Im allgemeinen weist diese Art von elektronischem Gerät eine Last (Logik) 110 und eine Last (Einrichtung) 111 auf, und eine Spannung von der Hauptbatterie 102 wird der Last (Logik) 110 direkt zugeführt, und die Spannung von der Hauptbatterie 102, die über eine Spannungserhöhungsschaltung 102 erhöht wird, wird der Last (Einrichtung) 111 zugeführt.
In diesem Fall umfaßt die Last (110) primär eine CPU, einen Hauptspeicher, einen Sicherungsspeicher, usw., während die Last (Einrichtung) 111 primär eine LCD-Anzeige, ein Festplattenlaufwerk usw. umfaßt. Die Last (Logik) 110 wird durch die Hauptbatterie 102 direkt angesteuert, da dies für die kleinere Ausbildung des elektronischen Geräts vorteilhaft ist, und wobei der Leistungsgrad erhöht wird, da keine Extraschaltung vorgesehen ist.
Bei einem elektronischen Gerät, das eine Lastspitzeneinrichtung, wie eine Energieversorgung, Licht und ein Festplattenlaufwerk aufweist, treten beim Betrieb des gesamten elektronischen Geräts mittels eines Systemtakts Fälle auf, in denen die Spannung des gesamten elektronischen Geräts aufgrund des Betriebs der Lastspitzeneinrichtung abfällt, was sich auf den Betrieb der Last (Logik) und den Betrieb eines Mikroprozessors auswirkt. Insbesondere im Fall eines elektronischen Geräts, bei dem eine Batterie als Energieversorgung verwendet wird, wirkt sich ein derartiger Spannungsabfall auf den Betrieb der Last (Logik) und den Betrieb des Mikroprozessors aus, woraus sich gelegentlich eine Fehlfunktion ergibt. Aus diesem Grund wurde die Leistungskapazität für ein elektronisches Gerät, bei dem ein AC-Adapter als Energieversorgung verwendet wird, erheblich größer als eine Gesamtlastkapazität ausgebildet, während bei einem elektronischen Gerät, bei dem eine Batterie als Energieversorgung verwendet wird, der Gebrauch des Geräts untersagt wird, selbst wenn die Batterie immer noch übrige Kapazität hat.
Bei dem vorstehend beschriebenen mit einer Vielzahl von Batterien versehenen herkömmlichen elektronischen Gerät ist allerdings jede Batterie einer jeweiligen Funktion einer Last zugeordnet. Demnach wird die konstante Beziehung der Verbindung zwischen den Batterien und den Lasten immer ungeachtet der Betriebszustände des elektronischen Geräts oder der verbleibenden Kapazität der Batterien aufrechterhalten. Dies bewirkt, daß jede Batterie immer einen einzelnen bzw. einzigen Betrieb leistet. Das heißt, die Batterien sind derart entworfen, daß bei der Spannungsversorgung von den Batterien zu den Lasten sie lediglich die Versorgung ausführen und gleichzeitig keine andere Funktion wie beispielsweise Laden ausführen können.
Ferner besteht bei einem zuletzt weiterentwickelten elektronischen Gerät eine erhöhte Forderung danach, daß die Last (Logik) durch eine Batterie direkt angesteuert bzw. betrieben wird, d. h. eine Ansteuerung ohne Durchlaufen einer Regulärspannungssteuerschaltung, da der Trend in Richtung niedriger Spannung und Energieeinsparung geht. Zur Erfüllung einer derartigen Forderung können separate Batterien jeweils mit der Last (Logik) und anderen Lasten (Einrichtungen einschließlich einer LCD-Anzeige und einem Festplattenlaufwerk) verbunden werden. Dies erfordert allerdings, daß Batterien verschiedener Kapazitäten zum Betreiben beider Lasten gleichzeitig verbunden sind, da ein Unterschied im Energieverbrauch zwischen den zwei Lasttypen besteht. Somit wird jede Batterie präzise für die Last verwendet, mit der sie verbunden ist, woraus sich eine begrenzte Freiheit bei der Verwendung der Batterien ergibt. Hat sich beispielsweise die verbleibende Kapazität einer Batterie verringert, darf keine andere Batterie diese Batterie ersetzen.
Wie es in Fig. 20 gezeigt ist, war daher das herkömmliche elektronische Gerät üblicherweise derart aufgebaut, daß lediglich eine einzelne Gemeinschaftsbatterie 113 mit einer großen Kapazität verwendet wird, und die aus der Gemeinschaftsbatterie 113 ausgegebene Spannung durch einen DC-DC- Wandler 114 zur Anpassung an die einzelnen Lasten vor ihrer Zufuhr umgewandelt wird. Dadurch entstand das Problem, daß die Last (Logik), die direkt angesteuert werden sollte, immer über die Regulärspannungssteuerschaltung (dem DC-DC-Wandler 114) angesteuert werden muß, genau wie im Fall anderer Lasten. Da ferner die Gemeinschaftsbatterie 113 verwendet wird, muß die Spannung der Gemeinschaftsbatterie zum Zeitpunkt ei ner Sicherung, d. h., wenn die einer Last zuzuführende Spannung niedrig ist, über die einfache Regulärspannungsschaltung zum Abfallen gebracht werden, wodurch unwirtschaftlich Energie verbraucht wird.
Es bestand auch ein weiteres Problem darin, daß, wenn unmittelbar nach dem Beginn der Aufladung das herkömmliche elektronische Gerät weggetragen werden muß, die Ladung unterbrochen werden muß, und wenn das elektronische Gerät am Zielort verwendet werden soll, das Gerät nicht benutzt werden kann, da die verbleibende Kapazität der Batterie nicht ausreicht.
Ein weiteres Problem bestand darin, daß das herkömmliche elektronische Gerät, das die Lastspitzeneinrichtung aufweist, die Leistungskapazität größer als erforderlich einstellt, woraus sich höhere Kosten und ein größeres Gerät ergeben. Ferner war es selbst mit der großen Leistungskapazität schwierig, die durch die Lastspitze ausgeübten Einflüsse zur vollständigen Verhinderung einer Fehlfunktion des elektronischen Geräts völlig zu beseitigen.
Des weiteren offenbart die US-A-4 413 220 eine Schaltung mit zumindest zwei Batterien mit im wesentlichen der gleichen Kapazität, die in Reihe geschaltet sind, zwei Lasten mit unterschiedlichen Leistungsanforderungen, die unterschiedliche Versorgungsspannungspolaritäten benötigen, und einer Schalteinrichtung, die zwischen die Batterien und die Lasten geschaltet ist, die die Verbindung der Batterien zu den Lasten gemäß den Kapazitäten der Batterien zum Entladen der Batterien im wesentlichen zur gleichen Zeit schaltet.
Des weiteren offenbart die US-A-5 121 046 eine Anordnung zur automatischen Verbindung einer ersten Batterie entweder in Reihe oder parallel zu einer zweiten Batterie zum Aufrechterhalten einer minimalen Ausgangsanschlußspannung. Die Anordnung beinhaltet einen Spannungssensor zur Erfassung der Betriebsspannung der Batterien. Fällt die Betriebsspannung der Batterien unter einen Schwellenwert aufgrund einer Temperaturänderung, werden Schalteinrichtungen zur Umwandlung der parallelen Verbindung der Batterien in eine Reihenverbindung aktiviert. Steigt die Batteriespannung über einen anderen Schwellenwert, wird die Schalteinrichtung zur erneuten parallelen Verbindung der Batterien aktiviert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Gerät auszugestalten, das einen größeren Freiheitsgrad bei der Verbindung einer Vielzahl von Batterien mit einer Vielzahl von Lasten ermöglicht, um eine verbesserte betriebliche Leistungsfähigkeit der Batterien zu erreichen, und das einen reduzierten Energieverbrauch ermöglicht und unmittelbar nach Beginn der Ladung ein Notfallerfordernis erfüllt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein elektronisches Gerät und ein Verfahren zur Veränderung eines Verbindungssystems wie in den Patentansprüchen definiert gelöst.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild des schematischen Aufbaus des ersten Ausführungsbeispiels des elektronischen Geräts,
Fig. 2 zeigt eine Darstellung der Beziehung zwischen einer Batteriespannung in Fig. 1 und einem Ansteuerverfahren der Last (Logik),
Fig. 3 zeigt ein Zustandsübergangsdiagramm, das die Beziehung zwischen der Batteriespannung in Fig. 1 und Verbindungs- /Ansteuerungsmodi darstellt,
Fig. 4A und Fig. 4B zeigen Änderungen der Batteriespannung in Fig. 1 bezüglich der Modi,
Fig. 5 zeigt eine Darstellung der Verbindungszustände aller Schalter im Modus 2,
Fig. 6 zeigt eine Darstellung der Verbindungszustände aller Schalter im Modus 4,
Fig. 7 zeigt eine Darstellung der Verbindungszustände aller Schalter im Modus 5,
Fig. 8 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Unterroutine, die eine Verarbeitungsprozedur im Modus 1 darstellt,
Fig. 9 zeigt Ablaufdiagramme einer Unterroutine, die Verarbeitungsprozeduren im Modus 2 und im Modus 4 darstellt,
Fig. 10 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Unterroutine, die eine Verarbeitungsprozedur im Modus 3 darstellt,
Fig. 11 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Unterroutine, die eine Verarbeitungsprozedur im Modus 5 darstellt,
Fig. 12 zeigt eine Darstellung von Modusübergängen eines elektronischen Geräts gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 13 zeigt eine Darstellung von Änderungen in einem Verbindungssystem in einem Schlafmodus und einem Abschaltmodus des elektronischen Geräts des zweiten Ausführungsbeispiels,
Fig. 14 zeigt eine Darstellung eines Beispiels des Verbindungssystems im Zustand (b) in Fig. 13,
Fig. 15 zeigt ein Blockschaltbild eines schematischen Aufbaus des dritten Ausführungsbeispiels des elektronischen Geräts,
Fig. 16 zeigt eine Darstellung von Modusübergängen in dem elektronischen Gerät gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel,
Fig. 17 zeigt ein Blockschaltbild eines schematischen Aufbaus des herkömmlichen mit einem Sicherungsspeicher versehenen elektronischen Geräts,
Fig. 18 zeigt ein Blockschaltbild eines schematischen Aufbaus eines weiteren Beispiels des herkömmlichen elektronischen Geräts,
Fig. 19 zeigt ein Blockschaltbild eines schematischen Aufbaus eines weiteren Beispiels des herkömmlichen elektronischen Geräts, und
Fig. 20 zeigt ein Blockschaltbild eines schematischen Aufbaus eines weiteren Beispiels des herkömmlichen elektronischen Geräts.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild des schematischen Aufbaus des ersten Ausführungsbeispiels des elektronischen Geräts.
Gemäß der Zeichnung weist das elektronische Gerät des Ausführungsbeispiels eine dynamisch verbundene Schaltung 1 der Batterien, die ein wesentliches Merkmal der Erfindung bildet, und einen Gerätehauptkörper 2 auf.
Die dynamisch verbundene Schaltung 1 der Batterien umfaßt Batterien 3, 4, die vom gleichen Typ sind und die gleiche Kapazität aufweisen, und die die Spannungsversorgung zur Ansteuerung des Gerätehauptkörpers 2 bilden, eine Spannungsüberwachungseinrichtung 5, die die Anschlußspannungen der Batterien 3, 4 überwacht, eine Ladungssteuereinrichtung 6 zum Laden der Batterien 3, 4, Schalter 7 bis 12 zum Schalten des Systems der Verbindung zwischen den Batterien 3, 4 und dem Gerätehauptkörper 2, DC-DC-Wandler 13, 14, die die Regulärspannungssteuerschaltungen darstellen, eine Zentraleinheit (CPU) 20 zur Steuerung der Abschnitte und einen Nur-Lese- Speicher (ROM) 21, in dem eine durch die CPU 20 implementierte Prozedur gespeichert ist.
Ferner weist der Gerätehauptkörper 2 eine Last (Logik) 15, die aus Arithmetik- und Steuereinrichtungen, wie einer CPU, einem Hauptspeicher, einem Sicherungsspeicher und einem Echtzeittakt (RTC) besteht, und eine Last (Gerät) 16 auf, die primär aus einer Anzeigeeinrichtung (Flüssigkeitskristall, Hintergrundlicht, usw.), einem Speicher (Festplattenlaufwerk (HDD), Diskettenlaufwerk, IC-Karte, usw.), einer Kommunikationssteuereinrichtung und einer Eingabeeinrichtung (Tastatur, Digitalisierer, usw.) besteht. In diesem Fall wird die Last (Logik) 15 seit kurzem bei 3,3 V aufgrund von integrierten Bausteinen (ICs) mit niedrigeren Spannungen und der Forderung nach Energieeinsparung angesteuert, und selbst wenn die Energieversorgung ausgeschaltet ist, wird einigen Teilen zur Sicherung Energie zugeführt, um diese eingeschaltet zu lassen.
In der dynamisch verbundenen Batterieschaltung 1 werden für die Batterien 3, 4 Lithium-Ionen-Sekundärbatterien verwendet, die seit kurzem praktische Verwendung finden. Die Lithium- Ionen-Sekundärbatterien werden aus dem Grund verwendet, da sie viele Vorteile bieten, einschließlich einer höheren Batteriespannung (3,6 V im Durchschnitt), einer höheren Gewicht/Volumenenergiedichte (höhere Kapazität), einer geringeren Selbstentladung, einer leichten Überprüfung der verbleibenden Kapazität und einer leichten Entladung. Die verbleibende Kapazität kann leicht überprüft werden, da die Anschlußspannung der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie linear mit der Entladung fällt (4,2 V bis 2,8 V). Daher kann die verbleibende Kapazität der Batterie durch Überwachung der Anschlußspannung erfaßt werden.
Wie es vorstehend beschrieben ist, überwacht die Spannungsüberwachungseinrichtung 5 die Anschlußspannungen der Batterien 3, 4, und die CPU 20 bestimmt die verbleibenden Kapazitäten der Batterien 3, 4 aus den Anschlußspannungen, ändert dann das Verbindungssystem der Batterien 3, 4 durch Steuerung der Schalter 7 bis 12 entsprechend einem nachstehend beschriebenen Verfahren. Zeigt ein Ergebnis der Bestimmung der verbleibenden Kapazitäten der Batterien 3, 4 das Erfordernis einer Ladung an, weist die CPU 20 die Ladungssteuereinrichtung 6 zum Laden der Batterie 3 oder der Batterie 4 über den AC-Adapter an, der nicht gezeigt ist. Die Lithium-Ionen- Sekundärbatterien werden über den (nicht gezeigten) AC- Adapter geladen, der aus einer Regulärspannungsladeeinrichtung (und einem Strombegrenzer) besteht.
Der DC-DC-Wandler 13 stellt eine Regulärspannungssteuerschaltung dar, die die an die Last (Logik) 15 angelegte Spannung erzeugt und die von dem (nicht gezeigten) AC-Adapter zugeführte Spannung auf 3,3 V umwandelt. Die an den DC-DC-Wandler 13 angelegte Spannung zum Zeitpunkt einer Sicherung verwendet ein Ausgangssignal von einer Serienschaltung (nicht gezeigt) anstelle eines Ausgangssignals von dem DC-DC-Wandler 13. Ferner werden die direkte Ansteuerungsspannung von den Batterien 3, 4 und die durch den DC-DC-Wandler 13 bereitgestellte Spannung durch den Schalter 12 ausgewählt und an die Last (Logik) 15 angelegt.
Der DC-DC-Wandler 14 stellt eine Regulärspannungssteuerschaltung dar, die die an die Last (Gerät) 16 angelegte Spannung erzeugt und die durch die Batterien 3, 4 zugeführte Spannung auf 5 V, 12 V, -20 V oder eine andere Spannung wandelt, die durch die Last (Gerät) benötigt wird. Der DC-DC-Wandler 14 ist derart entworfen, daß alle seine Ausgänge ausgeschaltet werden, wenn die Energieversorgung ausgeschaltet wird.
Nachstehend wird das Verbindungssystem der Batterien 3, 4 des wie vorstehend beschrieben aufgebauten elektronischen Geräts beschrieben.
Fig. 2 zeigt die Darstellung der Beziehung zwischen den Anschlußspannungen der Batterien 3, 4 in Fig. 1 und dem Ansteuerungsverfahren der Last (Logik) 15, wobei die Ordinate die Spannung V und die Abszisse die Zeit t anzeigt.
Der erlaubbare Bereich der an die Last (Logik) 15 angelegten Spannung beträgt 3,3 V ±10%. Daher muß die Versorgungsspannung innerhalb des Bereichs von 3,0 V bis 3,6 V sein. Sind also die Anschlußspannungen der Batterien 3, 4 größer als 3,6 V, d. h. während eines Zeitabschnitts t&sub0; bis t&sub1;, werden die Anschlußspannungen über den DC-DC-Wandler 13 auf 3,3 V verringert (Regulärspannungsabfallsteuerung).
Befinden sich dann die Anschlußspannungen der Batterien 3, 4 in einem Bereich von 3,0 V bis 3,6 V, d. h. während eines Zeitabschnitts t&sub1; bis t&sub2; werden die Ausgangsspannungen der Batterien 3, 4 an die Last (Logik) 15 angelegt (direkte Ansteuerung). Dadurch wird eine Verringerung des Leistungsgrads durch Zufuhr der Spannungen über den DC-DC-Wandler 13 verhindert. Wenn demnach die Anschlußspannung einer der Batterien 3, 4 in den Spannungsbereich eintritt, wird diese Batterie vorzugsweise mit der Last (Logik) 15 zur direkten Ansteuerung der Last (Logik) 15 verbunden. Befinden sich ferner die Anschlußspannungen beider Batterien 3, 4 innerhalb des Spannungsbereichs, wird die Spannung zum geeigneten alternierenden Umschalten der Verbindung durchgeführt.
Fallen die Anschlußspannungen der Batterien 3, 4 unter den erlaubbaren Bereich der an die Last (Logik) 15 angelegten Spannung, d. h. nach einer Zeit t&sub2;, werden die Anschlußspannungen auf 3,3 V über den DC-DC-Wandler 13 erhöht (Regulärspannungserhöhungssteuerung).
Fig. 3 zeigt das Zustandsübergangsdiagramm, das die Beziehung zwischen den Anschlußspannungen der Batterien 3, 4 und den Verbindungs-/Ansteuerungsmodi darstellt. In dem Diagramm zeigt die Abszisse eine Anschlußspannung VA einer mit der Last (Logik) 15 verbundenen Batterie und die Ordinate eine Anschlußspannung VB der mit der Last (Gerät) 16 verbundenen Batterie an. Die Pfeile zeigen Modusänderungen an.
Der Modus 1 ist ein Modus, in dem die Anschlußspannungen beider Batterien 3, 4 3,6 V oder mehr betragen, und die Batterien 3, 4 können entweder mit der Last (Logik) 15 oder der Last (Gerät) 16 verbunden sein.
Der Modus 2 ist ein Modus, in dem die Anschlußspannung der Batterie 3 oder der Batterie 4 sich in dem Spannungsbereich (3,0 V bis 3,6 V) zur direkten Ansteuerung der Last (Logik) 15 befindet, und die Batterie ist mit der Last (Logik) 15 verbunden.
Der Modus 3 ist ein Modus, in dem die Anschlußspannungen beider Batterien 3, 4 abgefallen sind, wobei die Anschlußspannung einer der Batterien 3,0 V oder weniger beträgt, und die Anschlußspannung der anderen Batterie sich in dem Spannungsbereich (3,0 V bis 3,6 V) zur direkten Ansteuerung der Last (Logik) 15 befindet, und die letztgenannte Batterie mit der Last (Gerät) 16 verbunden ist, die mehr Leistung verbraucht, während die erstgenannte Batterie mit der Last (Logik) 15 über den DC-DC-Wandler zur Erhöhung der Spannung verbunden ist.
Der Modus 4 ist ein Modus, in dem die Anschlußspannungen beider Batterien 3, 4 auf 3,0 V oder weniger abgefallen sind, und die Batterien 3, 4 sind zur Zufuhr der Spannungen zu den DC-DC-Wandlern 13, 14 in Reihe geschaltet. Zu diesem Zeitpunkt verursacht die Reihenverbindung keine Probleme, selbst wenn die verbleibenden Kapazitäten der zwei Batterien 3, 4 verschieden sind, da die innere Impedanz einer Lithium-Ionen- Sekundärbatterie ungeachtet der verbleibenden Kapazität konstant bleibt.
Der Modus 5 ist ein Modus, in dem eine der Batterien 3, 4 gerade geladen wurde, während die andere Batterie kaum verbleibende Kapazität aufweist, und das gesamte Gerät wird lediglich durch die erstgenannte Batterie betrieben.
Außerdem ist ein Abschaltmodus ein Modus, in dem die Anschlußspannung einer der Batterien 3, 4 auf 2,8 V oder weniger abgefallen ist, wodurch der Ablauf der Batterienutzdauer angezeigt wird, und daher wird die weitere Benutzung des Geräts gesperrt und lediglich eine Sicherung sicher durchgeführt.
Die Fig. 4A und 4B zeigen Darstellungen, die Änderungen der Anschlußspannungen der Batterien 3, 4 bezüglich der Modi zeigen, wobei die Ordinate die Spannung V und die Abszisse die Zeit t anzeigt. Fig. 4A zeigt die vom Modus 1 zum Modus 3 über den Modus 2 beobachteten Änderungen, während Fig. 4B die vom Modus 5 zum Abschaltmodus über den Modus 4 beobachteten Änderungen zeigt. Die Anfangswerte der Anschlußspannungen der Batterien 3, 4 betragen beide 4,2 V, da angenommen wird, daß beide Batterien 3, 4 gerade geladen wurden.
Gemäß Fig. 4A ist die Batterie 3 (Anschlußspannung VA) zuerst mit der Last (Logik) 15 verbunden, und die Batterie 4 (Anschlußspannung VB) ist mit der Last (Gerät) 16 verbunden, was zum Modus 1 führt. Dann fällt die Anschlußspannung VB der Batterie 4, die mit der Last (Gerät) 16 mit dem größeren Leistungsverbrauch verbunden ist, schneller als die Anschlußspannung VA der Batterie 3 und erreicht zumZeitpunkt t&sub1; 3,6 V. Daraufhin wird die Batterieverbindung umgeschaltet. Das heißt, die Batterie 3 wird mit der Last (ein Gerät) 16 verbunden, während die Batterie 4 mit der Last (Logik) 15 verbunden wird (Modus 2).
Da die Spannung unter der Verbindungsbedingung abfällt, wird daraufhin die Spannungsbeziehung zwischen der Anschlußspannung VA und der Anschlußspannung VB umgekehrt, und wenn der Unterschied eine bestimmte Spannung (beispielsweise 0,2 V) zum Zeitpunkt t&sub2; überschreitet, wird die Verbindung zwischen den Batterien 3, 4 und den Lasten 15, 16 wiederum geändert. Somit wird im Modus 2 die Verbindung zwischen den Batterien 3, 4 und den Lasten 15, 16 entsprechend der Spannungsdifferenz zwischen der Batterie 3 und der Batterie 4 geändert.
Fällt die Anschlußspannung der Batterie 3 oder der Batterie 4 auf 3,0 V oder weniger zum Zeitpunkt t&sub3;, geht der Modus in den Modus 3 über. Da die Anschlußspannung VA oder VB zur Zeit t&sub4; weiter abfällt, geht der Modus ferner in den Modus 4 über.
Wenn gemäß Fig. 4B lediglich eine der Batterien 3, 4 eine ausreichende verbleibende Kapazität aufweist, werden die Last (Logik) 15 und die Last (Gerät) 16 lediglich durch diese Batterie (die Batterie 3 in Fig. 4B) betrieben (Modus 5). Wenn die Anschlußspannungen der Batterien 3, 4 weiter abfallen, geht der Modus in den Modus 4 zum Zeitpunkt t&sub5; und in den Abschaltmodus zum Zeitpunkt t&sub6; über.
Fig. 5 zeigt eine Darstellung eines Beispiels der Verbindungszustände der Schalter 7 bis 12 im Modus 2. Gemäß Fig. 5 wird die Spannung der Batterie 3, deren negativer Anschluß geerdet ist, direkt an die Last (Logik) 15 durch den Schalter 7 über den Schalter 10 und den Schalter 12 angelegt. Die Spannung der Batterie 4, die durch den DC-DC-Wandler 14 erhöht wurde, wird der Last (Gerät) 16 über den Schalter 11 zugeführt.
Fig. 6 zeigt die Darstellung eines weiteren Beispiels der Verbindungszustände der Schalter 7 bis 12 im Modus 4. Gemäß Fig. 6 sind die Batterien 3, 4 durch die Schalter 7 und 8 in Reihe geschaltet. Die Spannungen der Batterien 3, 4, die in Reihe geschaltet sind, werden durch den DC-DC-Wandler 13 über die Schalter 9, 10 erhöht und an die Last (Logik) 15 über den Schalter 12 angelegt. Die Spannungen der Batterien 3, 4, die in Reihe geschaltet sind, werden durch den DC-DC-Wandler 14 über die Schalter 9, 11 erhöht und an die Last (Gerät) 16 angelegt.
Fig. 7 zeigt eine Darstellung eines weiteren Beispiels der Verbindungszustände der Schalter 7 bis 12 im Modus 5. Gemäß Fig. 7 ist die Batterie 4 von den Lasten 15, 16 durch die Schalter 7, 8 isoliert. Zu diesem Zeitpunkt wird die Batterie 4 durch den (nicht gezeigten) AC-Adapter unter der Steuerung der Ladungssteuereinrichtung 6 geladen. Die Spannung der Batterie 3, deren negativer Anschluß durch den Schalter 7 geerdet ist, wird durch den DC-DC-Wandler 13 über die Schalter 9, 10 erhöht und an die Last (Logik) 15 über den Schalter 12 angelegt. Desgleichen wird die Spannung der Batterie 3 durch den DC-DC-Wandler 14 erhöht und an die Last (Gerät) 16 angelegt.
Die Fig. 8 bis 11 zeigen Ablaufdiagramme der Unterroutinenabläufe für den Übergang der Modi. Die CPU in der dynamisch verbundenen Schaltung 1 erzeugt jedesmal dann einen Zeitgeber-Interrupt, wenn eine vorbestimmte Zeit abläuft, und während der Interrupt-Verarbeitung werden immer die Anschlußspannungen der Batterien 3, 4 über die Spannungsüberwachungseinrichtung 5 überwacht und die Unterroutinenverarbeitung entsprechend dem aktuellen Modus ausgeführt. Das heißt, die CPU vergleicht die Anschlußspannungen mit dem aktuellen Modus und entscheidet, ob der aktuelle Modus fortgeführt werden oder in einen unterschiedlichen Modus übergehen soll.
Fig. 8 zeigt das Unterroutinenablaufdiagramm der Verarbeitungsprozedur im Modus 1.
Ist der aktuelle Modus der Modus 1, ruft die CPU 20 die Unterroutine von dem ROM 21 auf, um zuerst zu bestimmen, ob die Anschlußspannungen VA, VB beide 3,6 V oder mehr betragen (Schritt S1), und wenn bestimmt wird, daß sie 3,6 V oder mehr betragen, wird die Unterroutinenverarbeitung beendet. Wenn andererseits eine der Anschlußspannungen VA oder VB niedriger als 3,6 V in Schritt S1 ist, schaltet die CPU die Verbindung des Schalters 12 zu dem Anschluß 1 in Schritt S2 um, so daß das Ausgangssignal des DC-DC-Wandlers 13 der Last (Logik) 15 zugeführt wird, und sie schaltet die Verbindung der Schalter 10, 11 zur Umkehr der Verbindung zwischen den Batterien 3, 4 und der Last (Logik) 15 und der Last (Gerät) 16. Daraufhin ändert die CPU in Schritt S3 den aktuellen Modus in den Modus 2 und beendet die Unterroutinenverarbeitung.
Fig. 9 zeigt die Unterroutinenablaufdiagramme der Verarbeitungsprozeduren für den Modus 2 und den Modus 4.
Im Modus 2 bestimmt die CPU zuerst, ob die Anschlußspannungen VA, VB beide 3,0 V oder mehr betragen (Schritt S11), und betragen sie 3,0 V oder mehr, geht der Ablauf zu Schritt S12 über, in dem die CPU bestimmt, ob die Differenz zwischen der Anschlußspannung VA und der Anschlußspannung VB 0,2 V oder mehr beträgt. Ist die Differenz kleiner als 0,2 V, d. h. vor dem Erreichen des Zeitpunkts t&sub2; in Fig. 4A, beendet die CPU die Unterroutinenverarbeitung. Erreicht andererseits die Differenz 0,2 V oder mehr in Schritt S12, d. h., wird der Zeitpunkt t&sub2; erreicht, schaltet die CPU in Schritt S13 die Verbindung der Schalter 10, 11 um und beendet die Unterroutinenverarbeitung wie in Schritt S2 in Fig. 8.
Beträgt ferner keine Anschlußspannung VA oder VB 3,0 V oder mehr, d. h. ist die Anschlußspannung VB kleiner als 3,0 V in S11, geht die CPU zu Schritt S14 über, in dem sie bestimmt, ob die Anschlußspannung VB 2,8 V oder größer ist. Beträgt die Anschlußspannung VB 2,8 V oder mehr, geht die CPU zu Schritt S15 über, in dem sie die Verbindung des Schalters 12 und der Schalter 10, 11 umschaltet und die Unterroutinenverarbeitung wie in Schritt S2 in Fig. 8 beendet. Ist andererseits die An schlußspannung VB kleiner als 2,8 V in Schritt S14, geht die CPU zu Schritt S17 über, in dem sie die vorstehend beschriebene Abschaltmodusverarbeitung durchführt. Nach dem Beginn des Sicherungszustands in Schritt S18 wird die Unterroutinenverarbeitung beendet.
Ferner bestimmt die CPU im Modus 4 in Schritt S21, ob die Anschlußspannungen VA, VB beide 2,8 V oder mehr betragen. Betragen beide 2,8 V oder mehr, beendet die CPU die Unterroutine, während die CPU die Verarbeitung der Schritte S17 und S18 ausführt und die Unterroutinenverarbeitung beendet, wenn eine der Anschlußspannungen VA und VB unter 2,8 V liegt.
Fig. 10 zeigt das Unterroutinenablaufdiagramm, das die Verarbeitungsprozedur im Modus 3 zeigt.
Im Modus 3 bestimmt die CPU zuerst in einem Schritt S31, ob die Anschlußspannung VB 3,0 V oder mehr beträgt, und ob die Anschlußspannung VA 2,8 V oder mehr beträgt und gleichzeitig unter 3,0 V liegt. Befinden sich beide Anschlußspannungen innerhalb dieser Bereiche, beendet die CPU die Unterroutinenverarbeitung. Liegt andererseits das Bestimmungsergebnis in Schritt S31 in anderen Bereichen als den vorstehend beschriebenen, geht die CPU zu Schritt S32 über, in dem sie die Verbindung der Schalter 9, 10, 11 mit dem Anschluß 1, die Verbindung des Schalters 8 von dem Anschluß 1 auf den Anschluß 2 und die Verbindung des Schalters 7 von dem Anschluß 2 auf den Anschluß 1 schaltet. Das heißt, die CPU schaltet die Batterien 3, 4 in Reihe, um den DC-DC-Wandlern 12, 13 Leistung zuzuführen. In Schritt S32 bezeichnet x, daß die Anschlußnummer eine beliebige Zahl sein kann.
Dann wird in Schritt S33 der aktuelle Modus in den Modus 4 geändert, und ein Ladungsanforderungsflag wird in Schritt S34 gesetzt. In einer anderen nicht gezeigten Routine wird das Ladungsanforderungsflag immer überwacht, und wenn das Flag gesetzt ist, lädt die Ladungssteuereinrichtung 15 die zu la dende Batterie. Bei Beendigung der Ladung wird das Ladungsanforderungflag gelöscht.
Fig. 11 zeigt das Unterroutinenablaufdiagramm der Verarbeitungsprozedur für den Modus 5.
Im Modus 5 bestimmt die CPU zuerst in Schritt S41, ob die Anschlußspannung VA 2,8 V oder mehr beträgt, und beträgt die Anschlußspannung VA 2,8 V oder mehr, wird die Unterroutinenverarbeitung beendet.
Liegt andererseits die Anschlußspannung VA unter 2,8 V, geht die CPU zu Schritt S42 über, in dem sie die Verbindung der Schalter 7 bis 9 auf die gleiche Art und Weise wie in Schritt S32 in Fig. 10 ändert, wobei dann der aktuelle Modus in den Modus 4 (Schritt S43) geändert wird. Nach dem Setzen des Ladungsanforderungflags (Schritt S44) ist die Unterroutine beendet.
Somit wird der Betriebsmodus entsprechend den Anschlußspannungen der Batterien 3, 4 geändert. Somit können die Batterien mit den geeigneten Lasten entsprechend den verbleibenden Kapazitäten der Batterien verbunden werden, und selbst wenn das elektronische Gerät mit den Batterien mitgenommen wird, kann das Gerät am Zielort unter Verwendung der verbleibenden Kapazitäten der zwei Batterien benutzt werden. Befindet sich die Spannung einer Batterie innerhalb des Spannungsbereichs, der für die direkte Ansteuerung der Last (Logik) 15 geeignet ist, wird diese Batterie vorzugsweise mit der Last (Logik) 15 verbunden, und die andere Batterie wird mit der Last (Gerät) 16 verbunden, wodurch eine optimale Verbindung zwischen den Batterien 3, 4 und dem Gerätehauptkörper 2 ermöglicht wird. Die Batterien 3, 4 sind derart entwickelt, daß beide Batterien in Reihe geschaltet werden, wenn die Kapazitäten der Batterien 3, 4 beide gering geworden sind. Dadurch wird es möglich, unter Konzentration auf das wichtigste Element bis zum Schluß die Leistungsversorgung fortzusetzen.
Der Schalteränderungszeitpunkt ist natürlich so eingestellt, daß der Betrieb des gesamten Geräts zur Verhinderung einer Fehlfunktion während des Schaltvorgangs vorübergehend gehalten wird, und es ist auch ein Kondensator mit einer adequaten Kapazität in jedem Netz angeschlossen.
Ferner werden bei diesem Ausführungsbeispiel mechanische Schalter wie Relays für alle Schalter 7 bis 12 verwendet, wobei der zu verwendende Schaltertyp nicht auf den vorstehend beschriebenen Typ beschränkt ist. Es können auch Halbleiterschalter oder dergleichen, wie MOS-Transistoren oder dergleichen stattdessen oder andere zum Schalten entwickelte Einrichtungen verwendet werden. Des weiteren werden Lithium- Ionen-Sekundärbatterien für die Batterien verwendet, es können aber auch andere Sekundärbatterietypen verwendet werden, oder auch Primärbatterien, wenn keine Ladung erforderlich ist.
Nachstehend wird ein zweites Ausführungsbeispiel des elektronischen Geräts beschrieben.
Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel, bei dem das Verbindungssystem auch entsprechend den Batteriekapazitäten geändert wird, lediglich darin, daß das Verbindungssystem gemäß der Änderung der Last des Gerätehauptkörpers 2 geändert wird. Daher wird das gleiche Gerät wie für das erste Ausführungsbeispiel für dieses Ausführungsbeispiel verwendet, und lediglich die Modulübergänge werden verändert.
Fig. 12 zeigt die Darstellung der Modusübergänge des Ausführungsbeispiels. Wie es in der Darstellung gezeigt ist, weisen die geläufigen elektronischen Geräte verschiedene Zustandsmodi zur Energieeinsparung auf. In diesem Fall ist der Ruhezustandsmodus ein Modus, in dem eine Anzeigeeinrichtung und eine Eingabeeinrichtung eingeschaltet sind, ein Festplatten laufwerk ausgeschaltet ist, und sich ein CPU-Takt in einem HALT-Zustand befindet, wobei der Schlafmodus die Anzeigeeinrichtung noch in einen ausgeschalteten Zustand versetzt. Der Abschaltmodus (Wartemodus) ist ein Modus, in dem alle Funktionen außer dem Sicherungsabschnitt in einen ausgeschalteten Zustand versetzt sind. Die in diesen Moduszustandsübergängen enthaltenen Faktoren sind in Fig. 12 gezeigt. Beispielsweise wird während des Betriebsmodus, wenn bis zum Ablauf einer vorbestimmten Zeit keine Eingabe getätigt wurde, der Modus in den Ruhezustandsmodus geändert. Wenn eine weitere vorbestimmte Zeit abgelaufen ist, wird der Modus in den Schlafmodus geändert. Auf diese Weise finden die Modusübergänge statt.
Das Verbindungssystem im Ruhezustandsmodus wird entsprechend den Modi 1 bis 5 in dem ersten vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel geändert. Das Verbindungssystem im Schlafmodus und im Abschaltmodus wird gemäß den in Fig. 13 gezeigten Zuständen geändert. Wie es in Fig. 13 gezeigt ist, wird zu diesem Zeitpunkt grundlegend der Gerätehauptkörper 2 von einer einzelnen Batterie angesteuert (der Batterie, die die Anschlußspannung VA zuführt).
In diesem Modus wird die Verbindung zuerst derart eingerichtet, daß von den Batterien 3, 4 die Batterie mit einer höheren Anschlußspannung die Anschlußspannung VA liefert, und dann wird das Verbindungsssytem der Batterien entsprechend Fig. 13 geändert. Das heißt, wenn sich die Anschlußspannung VA in einem Zustand (a) (4,2 > VA ≥ 3,6) befindet, wird die Spannung, die über den DC-DC-Wandler 13 in Fig. 1 verringert wurde, der Last (Logik) 15 zugeführt. Befindet sich die Anschlußspannung VA in einem Zustand (b) (3,6 > VA ≥ 3,0), wird die Last (Logik) 15 direkt angesteuert, wobei der DC-DC- Wandler 13 übersprungen wird. Verringert sich die Anschlußspannung VA unter 3,0 V, wird das Verbindungsssytem derart geschaltet, daß die Anschlußspannung VA von der anderen Batterie zugeführt wird. Wird das Verbindungssystem geändert, wird die CPU 20 kurz zur Änderung der Einstellung der Schalter 7 bis 12 gestartet. Im allgemeinen wird das Umschalten vom Benutzer nicht wahrgenommen.
Fig. 14 zeigt eine Darstellung eines Beispiels des Verbindungssystems im Zustand (b) in Fig. 13. Wenn beispielsweise der Modus zum Betriebszeitpunkt der Modus 2 (Fig. 5) ist, sieht das Verbindungssystem, wenn das Gerät sich im Schlafmodus befindet, wie in Fig. 14 aus. Das heißt, die Einstellung der Schalter 8 bis 11 wird wie in Fig. 14 gezeigt geändert, und die Spannung wird nur von der Batterie 3 an den Gerätehauptkörper 2 angelegt.
Somit ermöglicht es der Aufbau des Ausführungsbeispiels, lediglich eine der Batterien für die Sicherungsleistungsversorgung während des Warte- oder Schlafmodus zu verwenden, wodurch die andere Batterie unabhängig davon ruhen oder geladen werden kann.
Außerdem wurde bei diesem Ausführungsbeispiel ein einfaches Anwendungsbeispiel bezüglich Laständerungen gezeigt, allerdings ist die Anwendung nicht auf nur dieses Anwendungsbeispiel beschränkt. Das System kann alternativ dazu derart entworfen sein, daß eine Verbindungsänderung zum Garantieren einer Sicherheit gegenüber Laständerungen durchgeführt wird, die gemäß einer Leistungsverwaltung vorherzusagen sind, und auch wenn eine mögliche Störung des Systems durch die Beaufschlagung mit einer großen Last im normalen Betrieb vorhergesagt wird.
Nachstehend wird ein drittes Ausführungsbeispiel des elektronischen Geräts beschrieben.
Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel, die Beispiele für das Verbindungssystem darstellen, in denen im wesentlichen der Gerätehauptkörper 2 nur von den Batterien angesteuert wird, darin, daß die Spannung dem Gerätehauptkörper 2 durch den AC- Adapter zugeführt wird, wenn der AC-Adapter mit dem Gerätehauptkörper 2 verbunden ist.
Fig. 15 zeigt das Blockschaltbild des schematischen Aufbaus des elektronischen Geräts gemäß dem Ausführungsbeispiel. Fig. 15 unterscheidet sich von Fig. 1 lediglich darin, daß ein AC- Adapter 24 und entsprechende Dioden 22, 23 hinzugefügt sind. Die entsprechenden Elemente in Fig. 15 und Fig. 1 sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und auf ihre ausführliche Beschreibung wird verzichtet.
Der AC-Adapter 24 ist mit dem Anschluß 1 des Schalters 10 über die Diode 22 verbunden, und die Ausgangsseite des Schalters 9 ist mit dem Anschluß 1 des Schalters 10 über die Diode 23 verbunden. Des weiteren führt der AC-Adapter 24 auch der Ladungssteuereinrichtung 6 Spannung zu.
Wird der AC-Adapter 24 verwendet, sind die Schalter 10, 11 mit dem Anschluß 1 und der Schalter 12 mit dem Anschluß 2 in dem Betriebsmodus, dem Ruhezustandsmodus, dem Schlafmodus und dem Abschaltmodus verbunden. Eine Batterie ist immer verbunden, da die Gefahr besteht, daß der AC-Adapter 24 kurz abgetrennt oder zufällig entfernt ist. In diesem Fall ist die Batterie 3 angeschlossen. Der Anschluß der Batterie 3 hat auch einen großen Vorteil darin, daß AC-Leitungsrauschen absorbiert wird.
Die Spannung wird an die Ladungssteuereinrichtung 6 über den AC-Adapter 24 angelegt, und diese Spannung wird zum Laden verwendet, wenn die Anschlußspannung der Batterie 3 3,0 V oder weniger geworden ist, und das in dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebene Ladungsflag gesetzt wurde.
Im Fall der Lithium-Ionen-Sekundärbatterien stellt eine 4,2 V überschreitende Ladungsspannung ein Problem dar. Aus diesem Grund ist die Steuerung in gewissem Sinn einfacher, wenn die Batterien einzeln geladen werden, aber es können natürlich auch als Alternative die Lithium-Ionen-Sekundärbatterien zum Laden in Reihe geschaltet werden, indem das Verbindungssystem geändert wird.
Nachstehend wird das vierte Ausführungsbeispiel des elektronischen Geräts beschrieben.
Dieses Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel für die Anpassung an Umgebungsänderungen (beispielsweise der Temperatur) des elektronischen Geräts.
Batterien entnehmen im allgemeinen Strom mittels elektromechanischer Reaktionen. Die bei diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Lithium-Ionen-Sekundärbatterien sind dahingehend vorteilhaft, daß sie weniger Wärme erzeugen, da sie den durch Oxidationsreduktionsreaktionen erzeugten Ionenfluß entnehmen, während sie zum Entladen aufgrund der geringeren Eigenwärmeerzeugung der Batterien in einer Niedrigtemperaturumgebung nachteilig sein können. Natürlich sind auch andere Batterien, die auf elektromechanischen Reaktionen beruhen, bei niedrigen Temperaturen nachteilig.
Dieses Ausführungsbeispiel ist somit zur Erfassung der Temperatur einer Umgebung, in der sich das elektronische Gerät befindet, und zur Änderung des Verbindungssystems der Batterien entsprechend entworfen.
Fig. 16 zeigt das Modusübergangsdiagramm bei einer niedrigen Temperatur (Fig. 3 zeigt die normale Temperatur) als Beispiel. Bei dem Ausführungsbeispiel ist der Modus 3 entfernt, und es ist derart entwickelt, daß das Verbindungssystem in die serielle Verbindung (Modus 4) geschaltet wird, wenn sich die Spannung einer Batterie auf 3,0 V oder weniger verringert hat, und der Abschaltmodus wird eingerichtet, wenn die Spannungen beider Batterien sich auf 3,0 V oder weniger verringert haben.
Das elektronische Gerät dieses Ausführungsbeispiels ist mit einem (nicht gezeigten) Sensor zur Messung der gegenwärtigen Temperatur versehen. Der Standardschaltbereich für niedrige Temperatur beträgt 5ºC bis 10ºC.
Wie es vorstehend beschrieben ist, wird in dem ersten bis vierten Ausführungsbeispiel das Verbindungssystem der Batterien entsprechend den Änderung der Bedingungen des elektronischen Geräts geändert, d. h. entsprechend den Änderungen der Batteriekapazität, der Last, der Temperatur, usw. des elektronischen Geräts, wodurch es möglich wird, eine größere betriebliche Leistungsfähigkeit der Batterien, eine Energieeinsparung und eine erhöhte Lebensdauer der Batterien zu erreichen.

Claims

1. Elektronisches Gerät mit

einer ersten Batterie (3) und einer zweiten Batterie (4),

einer ersten Logiklast (15) mit oberer und unterer Versorgungsspannungsgrenze und einer zweiten Gerätelast mit größerem Leistungsverbrauch als die Logiklast,

einer Verbindungsschaltung mit Schaltern (8, 9, 10, 11, 12) und einem DC-DC-Wandler (13) für die Logiklast,

einer Erfassungseinrichtung (5, 20) zur Erfassung von Batterieanschlußspannungen und

einer Schalteinrichtung (20) zur Veränderung eines Verbindungssystems zwischen den Batterien (3, 4) und den Lasten (15, 16) entsprechend den durch die Erfassungseinrichtung erfaßten Batteriespannungen,

dadurch gekennzeichnet, daß

jedes Verbindungssystem einen Betriebsmodus definiert, wobei

in einem Betriebsmodus 1 beide Spannungen der ersten und der zweiten Batterie über der oberen Versorgungsspannungsgrenze liegen und eine der beiden Batterien die Logiklast über den DC-DC-Wandler speist, der in einem Heruntertransformationsmodus arbeitet,

in einem Betriebsmodus 2 eine Batteriespannung innerhalb der oberen und unteren Versorgungsspannungsgrenze liegt und diese Batterie die Logiklast direkt speist und die Batterien vertauscht werden, wenn sie beide innerhalb der oberen und unteren Versorgungsspannungsgrenze liegen,

in einem Betriebsmodus 3 eine Batterie mit einer Spannung unter der unteren Versorgungsspannungsgrenze die Logic- last über den DC-DC-Wandler in einem Hochtransformationsmodus speist, und

in einem Betriebsmodus 4 die Batterien zur Speisung der Logiklast und der Gerätelast in Reihe geschaltet sind.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungssystem auch entsprechend einer Änderung der Last des elektronischen Geräts verändert wird.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungssystem auch entsprechend der Temperatur der Umgebung verändert wird, in der sich das elektronische Gerät befindet.

4. Verfahren zur Veränderung eines Verbindungssystems zwischen einer ersten Batterie (3) und einer zweiten Batterie (4) und einer ersten Logiklast (15) mit oberer und unterer Versorgungsspannungsgrenze und einer zweiten Gerätelast (16) mit einem größeren Leistungsverbrauch als die Logiklast (15) entsprechend Batteriespannungen mit den Schritten

Erfassen von Batterieanschlußspannungen und

Verändern des Verbindungssystems entsprechend den erfaßten Batterieanschlußspannungen,

dadurch gekennzeichnet, daß

jedes Verbindungssystem einen Betriebsmodus definiert, wobei

in einem Betriebsmodus 1 beide Spannungen der ersten und der zweiten Batterie über der oberen Versorgungsspannungsgrenze liegen und eine der beiden Batterien die Logiklast über einen DC-DC-Wandler speist, der in einem Heruntertransformationsmodus arbeitet,

in einem Betriebsmodus 3 eine Batterie mit einer Spannung unter der unteren Versorgungsspannungsgrenze die Logi klast über den DC-DC-Wandler in einem Hochtransformationsmodus speist, und

5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch den Schritt Verändern des Verbindungssystems auch entsprechend einer Änderung der Last des elektronischen Geräts in dem Veränderungsschritt.

6. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch den Schritt Verändern des Verbindungssystems auch entsprechend der Temperatur der Umgebung, in der sich das elektronische Gerät befindet, in dem Veränderungsschritt.