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CN102282738A - 供电系统和电子装置 - Google Patents

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CN102282738A
CN102282738A CN2010800046132A CN201080004613A CN102282738A CN 102282738 A CN102282738 A CN 102282738A CN 2010800046132 A CN2010800046132 A CN 2010800046132A CN 201080004613 A CN201080004613 A CN 201080004613A CN 102282738 A CN102282738 A CN 102282738A
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Abstract

提供了一种供电系统，其中在使用多个供电装置供电的情况下，能抑制每一供电装置的电力损耗和劣化，同时实现高可靠性。与两个供电装置(1A，1B)之一(即，具有较高端子间电压的装置)对应的切换元件选择性地进入接通状态。此外，与具有较低端子间电压的供电装置对应的切换元件进入关断状态。由此，防止向特定供电装置施加过载，不生成不必要的电力损耗，并防止电流在不同供电装置(1A，1B)之间流动。此外，由于选择性地输出具有较高端子间电压的供电装置的电力，所以在某种程度上允许供电装置(1A，1B)之间的波动。

Description

供电系统和电子装置
技术领域
本发明涉及具有多个供电装置的供电系统以及包括这样的供电系统的电子装置。
背景技术
诸如包括干电池的原电池、诸如锂离子电池的二次电池、以及诸如燃料电池和太阳能电池的发电装置的供电装置被用作其中多个电池元(cell)彼此串联连接或并联连接以满足电子装置的电力需求的电池组(assembledbattery)。
然而，在其中每一供电装置的特性和劣化程度变化的情况下，特定供电装置遭受过载。因此，降低作为电池组的特性。在一些情况下，由此引起危险的故障。
例如，在通过串联连接多个电池元来配置电池组的情况下，相应电池元的变化成为大问题。具体来说，在每一电池元的每一内部阻抗变化的情况下，热值在具有高内部阻抗的电池元中增加，并且该电池元中的劣化特别快速地进行下去。如果劣化进行下去，则内部阻抗增加更多。最后，由于内部阻抗导致的压降超出电动势，导致其中端子间电压反相(reverse)的“极性反转状态”。进一步地，在这样的极性反转状态中，显著降低作为电池组的输出(例如，参考专利文献1和2)。
其间，在通过并联连接多个电池元来配置电池组的情况下，相应电池元的变化也成为大问题。在并联连接其每一个具有不同电动势的多个电池元的情况下，电流从具有高电动势的电池元流到具有低电动势的电池元。原则上，当电池元的内部阻抗降低时，这样的逆流(backflow)现象更容易发生。由此，当电池元性能改进越多并且内部阻抗减小越多时，逆流电流增加越多，这是所谓折衷(trade-off)。
这里，在通过串联连接不可用于充电(电流逆流)的诸如干电池、燃料电池、和太阳能电池的供电装置来配置电池组的情况下，相应电池元的变化成为更大的问题。例如，在干电池的情况下，如果并联连接新干电池和旧干电池，则电流从具有高电动势的新电池流到旧电池，并由此在旧电池中生成气泡等，这可能导致破裂。此外，在燃料电池元和太阳能电池元的情况下，电流强有力地(forcefully)从具有高电动势的电池元流到具有低电动势的电池元，并由此可促进电极材料的劣化(例如，参考专利文献3)。
此外，在通过并联连接其中通过泵等来供应燃料的主动燃料电池元来配置电池组的情况下，其状态更严重。在主动燃料电池元中，燃料供应量容易变得脉动(pulsative)。即，电动势的时间改变非常大。所以，为了获得多个燃料电池元的稳定发电，期望独立控制燃料喷出(spouting)。然而，由于这样的独立控制，所以每一电动势在多个燃料电池元之间变化。
此外，在通过并联连接太阳能电池元来配置电池组的情况下，其状态类似地更严重。这是因为在太阳能电池元中，如果遮蔽其一部分，则其电动势改变。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本未审专利申请公开号2008-245481
专利文献2：日本未审专利申请公开号2008-182809
专利文献3：日本未审专利申请公开号59-230435
发明内容
所以，为了解决前述问题，使用整流器(二极管)的方法可以是候选方法。具体来说，在该方法中，通过将二极管与彼此并联连接的每一电池串联连接，防止来自其他电池的电流流动，同时获得高稳定性。
然而，在该方法中，由于二极管的压降，所以生成不必要的电力损耗。由此，如果使用具有小正向电压的肖特基势垒二极管，则这样的电力损耗能够在某种程度上降低。然而，在诸如燃料电池元和太阳能电池元的具有低电动势的发电装置中，即使使用肖特基势垒二极管，相对电力损耗也变大，这导致问题。
在如上面那样通过使用多个供电装置来执行电力供应的过程中，期望禁止每一供电装置的电力损耗和劣化，同时实现高稳定性。
考虑到前述问题，本发明的目的是提供一种在通过使用多个供电装置执行电力供应的情况下能够抑制每一供电装置的电力损耗和劣化同时实现高稳定性的供电系统、以及包括这样的供电系统的电子装置。
根据本发明实施例的一种供电系统包括：多个供电装置；切换元件，分别与相应供电装置串联连接；和控制电路部件，用于基于相应供电装置的端子间电压来控制相应切换元件的通/断状态，使得与所述多个供电装置之中的具有最高端子间电压的供电装置对应的切换元件选择性地成为处于接通状态，而与其他供电装置对应的切换元件成为处于关断状态。
这里，“供电装置”意味着例如原电池、二次电池、或发电装置(燃料电池元、太阳能电池元等)。以别的方式，可以使用不同类型供电装置的组合。
根据本发明实施例的电子装置包括前述供电系统。
在根据本发明的供电系统和电子装置中，控制相应切换元件的通/断状态，使得与所述多个供电装置之中的具有最高端子间电压的供电装置对应的切换元件选择性地成为处于接通状态，而与其他供电装置对应的切换元件成为处于关断状态。由此，防止由于相应供电装置之间的特性变化和劣化程度变化而引起的特定供电装置上的过载。此外，由于与具有最高端子间电压的供电装置对应的切换元件选择性地成为处于接通状态，所以在不生成不必要的电力损耗的情况下，防止不同供电装置之间的电流流动，这与使用二极管的现有情况不同。此外，由于选择性地输出具有最高端子间电压的供电装置的电力，所以与通过将多个供电装置彼此串联连接而进行输出的情况相比，相应供电装置之间的变化在某种程度上成为可允许的。
根据根据本发明的供电系统和电子装置，控制相应切换元件的通/断状态，使得与所述多个供电装置之中的具有最高端子间电压的供电装置对应的切换元件选择性地成为处于接通状态，而与其他供电装置对应的切换元件成为处于关断状态。由此，防止特定供电装置上的过载，并且在不生成不必要的电力损耗的情况下，能够防止不同供电装置之间的电流流动。此外，由于选择性地输出具有最高端子间电压的供电装置的电力，所以相应供电装置之间的变化在某种程度上成为可允许的。由此，在通过使用多个供电装置执行电力供应的情况下，能够禁止每一供电装置的电力损耗和劣化，同时实现高稳定性。
附图说明
[图1]图1是图示了根据本发明第一实施例的供电系统的整体配置的图。
[图2]图2是图示了根据比较示例的电力供应部件的配置和操作的电路图。
[图3]图3是用于解释图1中图示的电力供应部件中的供电装置的连接切换操作的示例的示意图。
[图4]图4是用于解释图1中图示的电力供应部件中的供电装置的连接切换操作的示例的定时波形图。
[图5]图5是图示了图1中图示的电力供应部件中的供电装置的连接状态的示例的示意图。
[图6]图6是图示了多个供电装置中的电压和电流的老化特性的示例的特性图。
[图7]图7是图示了根据第一实施例的变型的电力供应部件的配置的电路图。
[图8]图8是图示了根据第二实施例的电力供应部件的结构的电路图。
[图9]图9是用于解释在图8中图示的电力供应部件中的供电装置的连接切换操作的示例的示意图。
[图10]图10是图示了根据第二实施例的变型的电力供应部件的结构的电路图。
[图11]图11是图示了根据第三实施例的电力供应部件的结构的电路图。
[图12]图12是用于解释在图11中图示的电力供应部件中的放电时的供电装置的连接切换操作的示例的示意图。
[图13]图13是用于解释在图11中图示的电力供应部件中的放电时的供电装置的连接切换操作的另一示例的示意图。
[图14]图14是用于解释在图11中图示的电力供应部件中的充电时的供电装置的连接切换操作的示例的示意图。
[图15]图15是用于解释在图11中图示的电力供应部件中的充电时的供电装置的连接切换操作的另一示例的示意图。
[图16]图16是用于解释根据本发明的变型的供电装置的连接切换操作的示例的示意图。
[图17]图17是图示了本发明的供电系统所应用到的燃料电池元系统的整体配置示例的框图。
具体实施方式
其后将参考图来详细描述本发明的实施例。将按照以下顺序给出描述：
1.第一实施例(电力供应部件中用于连接切换的基本结构示例)
2.第二实施例(电力供应部件中用于连接切换的多级结构示例)
3.第三实施例(在使用二次电池的情况下用于充电和放电双重用途的结构示例)
4.变型和应用示例(应用到燃料电池元系统等的示例)
<1.第一实施例>
[供电系统的整体配置示例]
图1图示了根据本发明实施例的供电系统(供电系统4)的整体配置。供电系统4通过输出端T2供应用于驱动负荷6的电力。供电系统4包括电力供应部件2、DC/DC变换器33、和二次电池34。
电力供应部件2生成用于供应电力的端子间电压(电动势)V1。电力供应部件2具有两个供电装置1A和1B、两个(一对)切换元件SW1A和SW1B、比较器Comp1、逻辑非电路(反相器)NOT1、和电阻器R1。
供电装置1A生成端子间电压V1A，并且供电装置1B生成端子间电压V1B。供电装置1A的一端连接到连接点P1A，而其另一端接地。供电装置1B的一端连接到连接点P1B，而其另一端接地。作为这样的供电装置1A和1B，能够使用原电池、二次电池、发电装置、或其组合。具体来说，原电池的示例包括诸如锰电池和碱性电池的干电池、汞电池、氧化银电池、和锂电池。二次电池的示例包括锂离子电池、镍镉电池、镍氢电池、和铅电池。发电装置的示例包括燃料电池、太阳能电池、和DC发电机。
切换元件SW1A和SW1B分别与相应供电装置1A和1B的一个端侧(连接点P1A和P1B侧)串联连接。切换元件SW1A和SW1B由例如场效应晶体管(FET)、双极晶体管、IGBT(绝缘栅双极晶体管)、继电器等组成。在切换元件SW1A和SW1B由FET组成的情况下，使能高速切换操作。其间，在切换元件SW1A和SW1B由继电器组成的情况下，处于接通状态的阻抗(接通阻抗)能够保持低。切换元件SW1A和SW1B分别由p沟道MOS-FET组成。切换元件SW1A的栅极与逻辑非电路NOT1的输出端连接，其漏极与连接线L1H连接，而其源极与连接点P1A连接。切换元件SW1B的栅极与连接点P10连接，其漏极与连接线L1H连接，而其源极与连接点P1B连接。
比较器Comp1根据连接点P1A和P1B之间的电势差(端子间电压V1A和V1B之间的电势差)来输出输出电压“高(Vcc)”或“低(地)”。比较器Comp1的反相输入端与连接点P1A相连，其非反相输入端与连接点P1B相连，并且其输出端与连接点P10相连。
逻辑非电路NOT1输出电压，以成为来自比较器Comp1的输出电压的逻辑非信号。其输入端与连接点P10相连，而输出端与切换元件SW1A的栅极相连。
电阻器R1是用于向比较器Comp1给予滞后现象(hysteresis)的电阻器。其一端与连接点P1B相连，而其另一端与连接点P10相连。
利用前述结构，用于控制相应切换元件SW1A和SW1B的通/断状态的控制电路部件(放电电路部件)由切换元件SW1A和SW1B、比较器Comp1、逻辑非电路NOT1、和电阻器R1组成。特别是，控制电路部件基于相应供电装置1A和1B的端子间电压V1A和V1B进行控制，使得与供电装置1A和1B中具有最高端子间电压(更高电动势)的供电装置对应的切换元件选择性地成为处于接通状态。此外，与(具有较低端子间电压的)其他供电装置对应的所有切换元件成为处于关断状态。即，这样的控制电路部件(放电电路部件)操作作为互锁开关。
DC/DC变换器33被安排在连接线L1H和输出线LO上的连接点P3之间。DC/DC变换器33对于电力供应部件2的端子间电压V1(DC电压)执行电压变换(例如，执行升压)，并由此生成DC电压V2。
二次电池34被安排在输出线LO上的连接点P3和地之间。二次电池34基于DC/DC变换器33所生成的DC电压V2来执行电存储。二次电池34由例如锂离子电池等组成。
[供电系统的操作和效果]
接下来，将对于该实施例的供电系统4的操作和效果详细地给出描述。
(供电系统的基本操作示例)
在供电系统4中，基于供电系统1A和1B中的端子间电压V1A和V1B而从电力供应部件2中提取电流(发电电流)I1。基于电流I1的端子间电压(DC电压)V1由DC/DC变换器33提供电压变换以成为DC电压V2。将DC电压V2供应到二次电池34或负荷(例如，电子装置主体)。在将DC电压V2供应到二次电池34的情况下，基于该电压来对二次电池34充电。其间，在将DC电压V2通过输出端T2供应到负荷6的情况下，驱动负荷6，并进行预定操作。
这时，在电力供应部件2中，执行多个供电装置1A和1B之间的连接切换操作，并由此提取电流I1和端子间电压V1作为整个电力供应部件2。
(比较示例中的连接切换操作)
这里，在描述该实施例的连接切换操作之前，首先，将参考图2对于根据比较示例的电力供应部件2中的连接切换操作给出描述。图2图示了根据比较示例的电力供应部件的结构。分别地，图2(A)图示了根据比较示例1的电力供应部件102，而图2(B)图示了根据比较示例2的电力供应部件202。
在图2(A)中图示的比较示例1中，两个供电装置1A和1B彼此并联连接，而二极管D1A和D1B与供电装置1A和1B串联连接。由此，即使在相应供电装置1A和1B之间存在变化，在输出输出电压V101的情况下，也防止电流流动(参考图中的电流路径I101A和I101B)。
然而，在比较示例1中，由于二极管的压降，所以生成不必要的电力损耗。由此，如果使用具有小正向电压的肖特基势垒二极管，则这样的电力损耗能够在某种程度上降低。然而，在将诸如燃料电池元和太阳能电池元的具有低电动势的发电装置用作供电装置1A和1B的情况下，即使使用肖特基势垒二极管，相对电力损耗也变大，这导致麻烦。
其间，在图2(B)中图示的比较示例2中，两个供电装置1A和1B彼此串联连接。由此，不需要前述二极管D1A和D1B(逆流防止装置)，并由此不生成不必要的电力损耗。
然而，在比较示例2中，相应供电装置1A和1B之间的变化成为大间题。特别是，在供电装置1A和1B的每一内部阻抗(未图示)变化的情况下，热值在具有较高内部阻抗的供电装置中增加，并且这样的供电装置中的劣化特别快速地进行下去。如果劣化进行下去，则内部阻抗增加更多。最后，内部阻抗引起的压降超出电动势，导致其中端子间电压反相的“极性反转状态”。此外，在这样的极性反转状态下，作为整个电力供应部件202的输出(输出电压V201)极大地降低。
其间，在该实施例的电力供应部件2中，如图3到图5中图示的，切换元件SW1A和SW1B与相应供电装置1A和1B串联连接。此外，在注意到电流抽出(draw)越多电压减少越多的供电装置的特性的情况下，与具有较高端子间电压的供电装置对应的切换元件选择性地成为处于接通状态。具体来说，在前述控制电路部件中，根据两个供电装置1A和1B的端子间电压之间的差(V1A-V1B)，来执行相应切换元件SW1A和SW1B的通/断状态的连接切换。
此外，在该实施例中，如图3和图4中图示的，在增加端子间电压之间的差(V1A-V1B)时和减少端子间电压之间的差(V1A-V1B)时、在这样的连接切换中、端子间电压之间的差(V1A-V1B)的阈值电压是具有彼此不同的值的Vthp和Vthm。具体来说，在增加端子间电压之间的差(V1A-V1B)的情况下，在阈值电压Vthp(＞Vthm，例如0.2V)处切换连接状态。其间，在减少端子间电压之间的差(V1A-V1B)的情况下，在阈值电压Vthm(＜Vthp，例如-0.2V)处切换连接状态。
由此，首先，在图4中指示的操作时间段ΔTA中，例如，如图5(A)中图示的，与具有较高端子间电压的供电装置1A对应的切换元件SW1A选择性地成为处于接通状态，而另一切换元件SW1B成为处于关断状态。由此，能够通过图中的放电电流I1A来从外部向供电装置1A抽出电流，并且根据负荷6来降低端子间电压V1A。
然后，在端子间电压V1A低于阈值电压Vthm的情况下，例如，如图5(B)中图示的，切换元件SW1A成为处于关断状态，而切换元件SW1B与其关联地成为处于接通状态(图4中的操作时间段ΔTB)。由此，在操作时间段ΔTB中，在该情况下，通过图中的放电电流I1B来从外部向供电装置1B抽出电流。
然后，在此之后，供电装置1B的端子间电压V1B减少，而供电装置1A的端子间电压V1A恢复。由此，供电装置1B侧的切换元件SW1B成为处于关断状态，而供电装置1A侧的切换元件SW1A成为处于接通状态(图4中的操作时间段ΔTA)。因此，操作时间段ΔTA和ΔTB重复。
因此，两个供电装置1A和1B中的与具有较高端子间电压的供电装置对应的切换元件选择性地成为处于接通状态，而与具有较低端子间电压的供电装置对应的切换元件成为处于关断状态。由此，防止由于相应供电装置1A和1B之间的特性变化和劣化变化而引起的特定供电装置上的过载。
此外，与具有较高端子间电压的供电装置对应的切换元件选择性地成为处于接通状态。由此，与使用现有二极管的情况不同，不生成不必要的电力损耗，并且防止不同供电装置1A和1B之间的电流流动。即，在该实施例中，在快速切换供电装置1A和1B的同时，从其两者平均抽出电流。如果供电装置1A劣化多于供电装置1B，并且供电装置1A具有更高内部阻抗，则供电装置1A的端子间电压降低速度高于供电装置1B的端子间电压降低速度。在该实施例中，快速电压降低的供电装置1A与负荷链接的时间变短，并且使能在保护劣化的供电装置1A时的用途。此外，由于能够选择切换元件SW1A和SW1B的大约几十mΩ的接通阻抗，所以将电力损耗保持最小。
此外，选择性地输出具有较高端子间电压的供电装置的电力(发电电力)。由此，与通过将两个供电装置1A和1B彼此串联连接而进行输出的情况相比，相应供电装置1A和1B之间的变化在某种程度上成为可允许的。
这里，图6图示了通过使用四个镍氢电池(电池元1到电池元4)的该实施例的电力供应部件2的电路配置中的放电测试的结果。这里，电池元2和电池元4对应于处于接近全充电状态的状态的电池元，而电池元1和电池元3对应于处于放电状态的电池元。另外，图中的附图标记G4表示电池元1到电池元4中的电压值(V)。此外，分别地，图中的附图标记G1表示电池元2和电池元4中的电流值(A)，附图标记G2表示电池元1和电池元3中的电流值(A)，而附图标记G3表示电池元1到4中的电流值(A)。如附图标记G1到G4表示的，在放电早期，最好从电池元2和电池元4抽出电流，而在两小时后，几乎均匀地从所有电池元抽出电流。由此发现，通过使用该实施例的电路，即使并发使用具有彼此不同的每一电荷状态的电池，也能够安全并有效地执行放电。
如上所述，在该实施例中，控制相应切换元件SW1A和SW1B的通/断状态，使得与两个供电装置1A和1B中的具有较高端子间电压的供电装置对应的切换元件选择性地成为处于接通状态，而与具有较低端子间电压的供电装置对应的切换元件成为处于关断状态。由此，防止特定供电装置上的过载，并能够在不生成不必要的电力损耗的情况下，防止不同供电装置1A和1B之间的电流流动。此外，由于选择性地输出具有较高端子间电压的供电装置的电力，所以相应供电装置1A和1B之间的变化在某种程度上成为可允许的。所以，在通过使用多个供电装置来执行电力供应的情况下，能够禁止每一供电装置的电力损耗和劣化，同时实现高稳定性。
此外，在增加端子间电压之间的差(V1A-V1B)时和减少端子间电压之间的差(V1A-V1B)时、在连接切换中、端子间电压之间的差(V1A-V1B)的阈值电压是具有彼此不同的值的Vthp和Vthm(示出滞后现象)。由此，在端子间电压之间的差的值在阈值电压(触发器)附近波动的情况下，避免连接状态频繁切换，并抑制比较器Comp1等中的电功率消耗。
另外，在该实施例中，例如，作为图7中图示的电力供应部件2A，优选的是，将电容器C1A和C1B(容性元件)与相应供电装置1A和1B并联连接。在采用这样的结构的情况下，即使对应切换元件处于关断状态，也能够在电容器C1A和C1B中存储端子间电压。由此，相应供电装置1A和1B能够被稳定并持续地放电。
<2、第二实施例>
接下来，将描述本发明的第二实施例。将通过对于与第一实施例的元件相同的元件使用相同附图标记，来给出描述，并且适当时将省略其描述。
[电力供应部件的结构示例]
图8图示了该实施例的电力供应部件(电力供应部件2B)的电路配置。通过提供被配置为包括第一实施例的电力供应部件2中的切换元件和前述控制电路部件的多个选择性电路部件，来获得电力供应部件2B。另外，选择性电路部件具有多级结构，使得在所述多个选择性电路部件所分别选择性输出的端子间电压中，选择性地输出最高端子间电压。
即，电力供应部件2B具有四个供电装置1A到1D以及六个(三对)切换元件SW1A、SW1B、SW2A、SW2B、SW3A和SW3B。此外，电力供应部件2B具有三个比较器Comp1到Comp3、三个逻辑非电路NOT1到NOT3、和三个电阻器R1到R3。供电装置1A和1B的第一级结构与第一实施例的电力供应部件2的结构类似，除了切换元件SW1A和SW1B的源极连接到连接点P2A而不是连接线L1H之外，并由此将省略其描述。
供电装置1C和1D的第一级结构基本上与供电装置1A和1B的第一级结构类似。即，供应端子间电压V1C的供电装置1C的一端连接到连接点P1C，而其另一端接地。供应端子间电压V1D的供电装置1D的一端连接到连接点P1D，而其另一端接地。切换元件SW2A和SW2B分别由例如MOS-FET、双极晶体管、IGBT、继电器等组成。在该情况下，切换元件SW2A和SW2B分别由例如p沟道MOS-FET组成。切换元件SW2A的栅极连接到逻辑非电路NOT2的输出端，其漏极连接到连接点P2B，而其源极连接到连接点P1C。切换元件SW2B的栅极连接到连接点P20，其漏极连接到连接点P2B，而其源极连接到连接点P1D。比较器Comp2的反相输入端连接到连接点P1C，其非反相输入端连接到连接点P1D，而其输出端连接到连接点P20。逻辑非电路NOT2的输入端连接到连接点P20，而其输出端连接到切换元件SW2A的栅极。电阻器R2的一端连接到连接点P1D，而其另一端连接到连接点P20。
此外，第二级结构基本上与第一级结构类似。即，切换元件SW3A和SW3B由例如MOS-FET、双极晶体管、IGBT、继电器等组成。在该情况下，切换元件SW3A和SW3B分别由例如p沟道MOS-FET组成。切换元件SW3A的栅极连接到逻辑非电路NOT3的输出端，其漏极连接到连接线L1H，而其源极连接到连接点P2A。切换元件SW3B的栅极连接到连接点P20，其漏极连接到连接线L1H，而其源极连接到连接点P2B。比较器Comp3的反相输入端连接到连接点P2A，其非反相输入端连接到连接点P2B，而其输出端连接到连接点P30。逻辑非电路NOT3的输入端连接到连接点P30，而其输出端连接到切换元件SW3A的栅极。电阻器R3的一端连接到连接点P2B，而其另一端连接到连接点P30。
[电力供应部件的操作和效果]
利用这样的结构，在该实施例的电力供应部件2B中，在配置为包括切换元件和前述控制电路部件的相应选择性电路部件中，通过与第一实施例的操作类似的操作来获得与第一实施例的效果类似的效果。
由此，在电力供应部件2B中，例如，如图9中所示，在端子间电压V1A到V1D之中的端子间电压V1B最高的情况下，图中的放电电流I1B流动。即，如比赛(tournament)图中那样，具有最高端子间电压的“唯一一个”供电装置(在该情况下，供电装置1B)连接到外部。
如上所述，在该实施例中，选择性电路部件具有多级结构，使得在所述多个选择性电路部件所分别选择性输出的端子间电压中，选择性地输出最高端子间电压。由此，即使包括三个或更多供电装置，也能够将具有最高端子间电压的供电装置连接到外部。
另外，在该实施例中，再次例如，作为图10中图示的电力供应部件2C，电容器C1A到C1D最好与相应供电装置1A到1D并联连接。
此外，在该实施例中，尽管已对于两级结构给出了描述，但是可采用三级或更多级结构。
<3、第三实施例>
接下来，将描述本发明的第三实施例。将通过对于与第一实施例或第二实施例的元件相同的元件使用相同附图标记，来给出描述，并且适当时将省略其描述。
[电力供应部件的结构示例]
图11图示了该实施例的电力供应部件(电力供应部件2D)的电路配置。在电力供应部件2D中，供电装置由诸如锂离子电池的二次电池(二次电池7A和7B)组成。此外，除了第一实施例和第二实施例中描述的放电电路部件之外，前述控制电路部件还具有充电电路部件。放电电路部件是基于相应二次电池7A和7B中的端子间电压V7A和V7B使得仅与两个二次电池7A和7B之中的具有较高端子间电压的二次电池对应的切换元件处于接通状态、并选择性地输出该二次电池的端子间电压、并进行放电的电路。其间，充电电路部件是基于端子间电压V7A和V7B使得仅与两个二次电池7A和7B之中的具有较低端子间电压的二次电池对应的切换元件处于接通状态、并选择性地从外部向该二次电池输入充电电压以进行充电的电路。
具体来说，电力供应部件2D具有两个二次电池7A和7B、充电排他端子Tin、放电排他端子Tout、和充电/放电双目的端子Tinout。
二次电池7A和7B分别供应端子间电压V7A和V7B。二次电池7A的一端连接到连接点P1A，而其另一端接地。二次电池7B的一端连接到连接点P1B，而其另一端接地。二次电池7A和7B的示例包括锂离子电池、镍镉电池、镍氢电池、和铅电池。另外，作为在第一实施例和第二实施例中描述的电容器1A和1B等，电容器C7A和C7B分别与二次电池7A和7B并联连接。由此，即使对应切换元件处于关断状态，也能够在电容器C7A和C7B中存储端子间电压。由此，使能稳定的充电和放电。此外，能够减少充电时的阻抗。然而，并非必须提供这样的电容器C7A和C7B。
电力供应部件2D进一步具有两个(一对)切换元件SW1A和SW1B、比较器Comp1、逻辑非电路NOT1、以及电阻器R1，用于配置在放电时执行连接切换操作的电路。其电路配置与第一实施例的电力供应部件2的电路配置类似，除了切换元件SW1A和SW1B的漏极连接到放电排他端子Tout而不是连接线L1H之外。由此，将省略其描述。
电力供应部件2D进一步具有两个(一对)切换元件SW4A和SW4B，用于配置在充电时执行连接切换操作的电路。前述比较器Comp1、逻辑非电路NOT1、以及电阻器R1进一步配置用于在除了放电时之外在充电时执行连接切换操作的电路。
切换元件SW4A和SW4B分别由例如MOS-FET、双极晶体管、IGBT、继电器等组成。在该情况下，切换元件SW4A和SW4B分别由例如p沟道MOS-FET组成。切换元件SW4A的栅极连接到连接点P10，其源极连接到充电排他端子Tin，而其漏极连接到连接点P1A。切换元件SW4B的栅极连接到逻辑非电路NOT1的输出端，其源极连接到充电排他端子Tin，而其漏极连接到连接点P1B。
电力供应部件2D进一步具有两个(一对)切换元件SW5A和SW5B、比较器Comp5、逻辑非电路NOT5、以及电阻器R5和R6，用于配置在充电/放电双目的端子Tinout中在充电时和放电时执行端子切换的电路。
切换元件SW5A和SW5B分别由例如MOS-FET、双极晶体管、IGBT、继电器等组成。在该情况下，切换元件SW5A和SW5B分别由p沟道MOS-FET组成。切换元件SW5A的栅极连接到连接点P40，其源极连接到连接点P50，而其漏极连接到连接点P4A。切换元件SW5B的栅极连接到逻辑非电路NOT5的输出端，其漏极连接到连接点P50，而其源极连接到连接点P4B。比较器Comp5的反相输入端连接到连接点P50和电阻器R6的一端，其非反相输入端连接到电阻器R6的另一端和充电/放电双目的端子Tinout，而其输出端连接到连接点P40。逻辑非电路NOT5的输入端连接到连接点P40，而其输出端连接到切换元件SW5B的栅极。电阻器R5的一端连接到充电/放电双目的端子Tinout，而其另一端连接到连接点P40。
[电力供应部件的操作和效果]
根据前述结构，在该实施例的电力供应部件2D中，在放电时仅链接具有较高端子间电压的二次电池7A，而在充电时仅链接具有较低端子间电压的二次电池7B。
(放电时的连接切换操作)
具体来说，在放电中，放电电流17A1例如如图12中图示的在时间段V7A＞V7B期间流动，而放电电流17B1例如如图13中图示的在时间段V7A＜V7B期间流动。
(充电时的连接切换操作)
此外，在充电中，充电电流17B2例如如图14中图示的在时间段V7A＞V7B期间流动，而充电电流17A2例如如图15中图示的在时间段V7A＜V7B期间流动。
如上所述，在该实施例中，供电装置由二次电池7A和7B组成，并且除了放电电路部件之外，控制电路部件还具有充电电路部件。由此，在放电时仅链接具有较高端子间电压的二次电池7A，而在充电时仅链接具有较低端子间电压的二次电池7B。
另外，在该实施例中，已对于包括充电排他端子Tin、放电排他端子Tout、和充电/放电双目的端子Tinout的情况给出了描述。然而，可仅提供充电/放电双目的端子Tinout，或可仅提供充电排他端子Tin和放电排他端子Tout。
此外，如第二实施例中那样，可采用两级结构或三级或更多级结构。
4、变型和应用示例
如上，已参考第一实施例到第三实施例而描述了本发明。然而，本发明不限于这些实施例，并且可进行各种变型。
例如，在前述实施例中，已对于以下情况给出了描述，即，如图3中图示的，在增加端子间电压之间的差(V1A-V1B)时和减少端子间电压之间的差(V1A-V1B)时、在连接切换中、端子间电压之间的差(V1A-V1B)的阈值电压是具有彼此不同的值的Vthp和Vthm。然而，本发明不限于此。即，在一些情况下，没有示出这样的滞后现象，并例如，如图16中图示的，在增加端子间电压之间的差(V1A-V1B)时的阈值电压Vth可对应于在减少端子间电压之间的差(V1A-V1B)时的阈值电压Vth。
此外，本发明的供电系统可应用于例如图17中图示的燃料电池元系统(燃料供应系统5)。燃料供应系统5具有燃料电池元1、电流检测部件31、电压检测部件32、升压电路33、二次电池34、和控制部件35。燃料电池元1具有作为电力供应部件的发电部件2(或发电部件2A到2C)、燃料罐40、和燃料泵42。另外，在燃料供应系统5中，可使用具有脉动燃料供应量的燃料电池元作为充当发电装置的该燃料电池元1。这是因为，在燃料供应量脉动的情况下，燃料电池元中的电动势显著增加或减少。在将本发明应用到脉动燃料电池元的情况下，可从燃料充足的地方主动提取电流，并由此容易地提取电流。
此外，本发明的供电系统也可应用到包括太阳能电池元作为发电装置的太阳能电池元系统。这是因为，在太阳能电池元的情况下，如果遮蔽特定电池元，则不能从该电池元提取能量。在将本发明应用到这样的太阳能电池元系统的情况下，可以在太阳能电池元处于阳光之下的情况下、从使能发电的地方选择性地提取电力。
本发明的供电系统(例如，前述燃料电池元系统5)能够合适地用于诸如移动电话、电子相机、电子数据手册、和PDA(个人数字助理)的移动电子装置。

Claims (13)

1.一种供电系统，包括：
多个供电装置；
切换元件，分别与相应供电装置串联连接；和
控制电路部件，用于基于相应供电装置的端子间电压来控制相应切换元件的通/断状态，使得与所述多个供电装置之中的具有最高端子间电压的供电装置对应的切换元件选择性地成为处于接通状态，而与其他供电装置对应的切换元件成为处于关断状态。
2.根据权利要求1的供电系统，
其中提供包括该切换元件和该控制电路部件的多个选择性电路部件，和
该选择性电路部件具有多级结构，使得在所述多个选择性电路部件分别选择性输出的端子间电压之中，选择性地输出最高端子间电压。
3.根据权利要求1或权利要求2的供电系统，
其中该供电装置是二次电池，并且
该控制电路部件具有
放电电路部件，基于相应供电装置的端子间电压使得仅与多个二次电池之中的具有最高端子间电压的二次电池对应的切换元件成为处于接通状态，从而选择性地输出该二次电池的端子间电压，并进行放电，以及
充电电路部件，基于相应供电装置的端子间电压使得仅与多个二次电池之中的具有最低端子间电压的二次电池对应的切换元件成为处于接通状态，从而选择性地从外部向该二次电池输入充电电压，并进行充电。
4.根据权利要求3的供电系统，其中该二次电池是锂离子电池。
5.根据权利要求1的供电系统，其中该控制电路部件控制相应切换元件的通/断状态，使得与两个供电装置之中具有较高端子间电压的供电装置对应的切换元件选择性地成为处于接通状态，并且与具有较低端子间电压的供电装置对应的切换元件成为处于关断状态。
6.根据权利要求5的供电系统，其中该控制电路部件根据所述两个供电装置的端子间电压之间的差来执行相应切换元件的通/断状态的连接切换，并且
在增加端子间电压之间的差时和减少端子间电压之间的差时、在连接切换中、端子间电压之间的差的阈值电压是彼此不同的值。
7.根据权利要求1的供电系统，其中容性元件与相应供电装置并联连接。
8.根据权利要求1的供电系统，其中该切换元件由场效应晶体管(FET)或继电器组成。
9.根据权利要求1的供电系统，其中所述相应供电装置是原电池、二次电池、或发电装置。
10.根据权利要求9的供电系统，其中所述相应供电装置是作为该发电装置的燃料电池元，并且该供电系统被配置为燃料电池元系统。
11.根据权利要求10的供电系统，其中作为该发电装置的燃料电池元是其中燃料供应量脉动的燃料电池元。
12.根据权利要求9的供电系统，其中所述相应供电装置是作为该发电装置的太阳能电池元，并且该供电系统被配置为太阳能电池元系统。
13.一种电子装置，包括供电系统，
其中该供电系统具有
多个供电装置，
切换元件，分别与相应供电装置串联连接，和
控制电路部件，用于基于相应供电装置的端子间电压来控制相应切换元件的通/断状态，使得与所述多个供电装置之中的具有最高端子间电压的供电装置对应的切换元件选择性地成为处于接通状态，而与其他供电装置对应的切换元件成为处于关断状态。
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