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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6347772
(24)【登録日】2018年6月8日
(45)【発行日】2018年6月27日
(54)【発明の名称】マルチ電圧レベルの電力システム
(51)【国際特許分類】
H02J 7/00 20060101AFI20180618BHJP
H02J 7/02 20160101ALI20180618BHJP
【ＦＩ】
H02J7/00 302C
H02J7/02 G
【請求項の数】10
【全頁数】20
(21)【出願番号】特願2015-235030(P2015-235030)
(22)【出願日】2015年12月1日
(65)【公開番号】特開2017-5971(P2017-5971A)
(43)【公開日】2017年1月5日
【審査請求日】2015年12月1日
(31)【優先権主張番号】104119233
(32)【優先日】2015年6月15日
(33)【優先権主張国】TW
(73)【特許権者】
【識別番号】513077298
【氏名又は名称】▲れい▼達科技股▲ふん▼有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＬＥＡＤＯＴ ＩＮＮＯＶＡＴＩＯＮ， ＩＮＣ．
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100091214
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 進介
(72)【発明者】
【氏名】王 鏗又
【審査官】
坂東 博司
(56)【参考文献】
【文献】
特開平０６−２８４５８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１１−０４５１８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００４−２５４４９０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０２Ｊ ７／００
Ｈ０２Ｊ ７／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電力システムであって、
少なくとも２つの出力電圧を提供するように構成された電力コネクタと、
前記電力コネクタに結合され、前記少なくとも２つの出力電圧の電圧レベルを検出するように構成された電圧検出ユニットと、
前記電力コネクタに結合され、前記少なくとも２つの出力電圧のエネルギーを提供するように構成されたセルアレイであって、該セルアレイは、並列に結合されたＭ個のセルパックを含み、各セルパックは、
第１の端子、
第１の制御信号を受信するように構成された制御端子、及び
第２の端子、
を含む第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタの第１の端子に結合された第１の端子、
第２の制御信号を受信するように構成された制御端子、及び
第２の端子、
を含む第２のトランジスタと、
第１の端子、
第３の制御信号を受信するように構成された制御端子、及び
前記第２のトランジスタの第２の端子に結合された第２の端子
を含む第３のトランジスタと、
第２の高電圧端子に結合された第１の端子、
第４の制御信号を受信するように構成された制御端子、及び
前記第１のトランジスタの第２の端子に結合された第２の端子
を含む第４のトランジスタと、
前記第４のトランジスタの第２の端子に結合された第１の端子、
第５の制御信号を受信するように構成された制御端子、及び
第２の端子、
を含む第５のトランジスタと、
前記第５のトランジスタの第２の端子に結合された第１の端子、及び
前記第３のトランジスタの第２の端子に結合された第２の端子、
を含む電力貯蔵ユニットと、
前記電力貯蔵ユニットの第２の端子に結合された第１の端子、
第６の制御信号を受信するように構成された制御端子、及び
第２の低電圧端子に結合された第２の端子
を含む第６のトランジスタと、
を含む、セルアレイと、
前記電圧検出ユニット及び前記セルアレイに結合され、前記セルアレイのＭ個のセルパックの各トランジスタを制御するように構成されたマイクロコントローラと、
を含み、
Ｍは２より大きい正の整数であり、
前記電圧レベルは、前記第２の高電圧端子と前記第２の低電圧端子間の電圧であり、
前記出力電圧は、各セルパック内の各電力貯蔵ユニットを接続し、かつ放電することによる出力電圧であり、
前記セルアレイ内で、それぞれのセルパックの第２の高電圧端子が互いに結合され、それぞれのセルパックの第２の低電圧端子が互いに結合され、
前記Ｍ個のセルパックのうちの第１のセルパックの第１のトランジスタの第１の端子は、第１の高電圧端子に結合され、前記Ｍ個のセルパックのうちの第１のセルパックの第３のトランジスタの第１の端子は、第１の低電圧端子に結合され、
前記Ｍ個のセルパックのうちのｍ番目のセルパックの第１のトランジスタの第１の端子は、前記Ｍ個のセルパックのうちの（ｍ−１）番目のセルパックの第４のトランジスタの第２の端子に結合され、前記Ｍ個のセルパックのうちのｍ番目のセルパックの第３のトランジスタの第１の端子は、前記Ｍ個のセルパックのうちの（ｍ−１）番目のセルパックの電力貯蔵ユニットの第２の端子に結合され、ｍは正の整数であって２≦ｍ≦Ｍであり、
前記電圧検出ユニットは、前記電圧レベルを示すメッセージを前記マイクロコントローラに送信し、
前記マイクロコントローラは、前記電圧検出ユニットから前記メッセージを受信し、前記メッセージに基づいて前記セルアレイの各セルパックの各トランジスタに対する制御信号を生成して、前記セルアレイ内の電力貯蔵ユニット間の直列接続又は並列接続を確立する、
電力システム。
少なくとも２つの出力電圧を提供するように構成された電力コネクタと、
前記電力コネクタに結合され、前記少なくとも２つの出力電圧の電圧レベルを検出するように構成された電圧検出ユニットと、
前記電力コネクタに結合され、前記少なくとも２つの出力電圧のエネルギーを提供するように構成されたセルアレイであって、該セルアレイは、並列に結合されたＭ個のセルパックを含み、各セルパックは、
第１の端子、
第１の制御信号を受信するように構成された制御端子、及び
第２の端子、
を含む第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタの第１の端子に結合された第１の端子、
第２の制御信号を受信するように構成された制御端子、及び
第２の端子、
を含む第２のトランジスタと、
第１の端子、
第３の制御信号を受信するように構成された制御端子、及び
前記第２のトランジスタの第２の端子に結合された第２の端子
を含む第３のトランジスタと、
第２の高電圧端子に結合された第１の端子、
第４の制御信号を受信するように構成された制御端子、及び
前記第１のトランジスタの第２の端子に結合された第２の端子
を含む第４のトランジスタと、
前記第４のトランジスタの第２の端子に結合された第１の端子、
第５の制御信号を受信するように構成された制御端子、及び
第２の端子、
を含む第５のトランジスタと、
前記第５のトランジスタの第２の端子に結合された第１の端子、及び
前記第３のトランジスタの第２の端子に結合された第２の端子、
を含む電力貯蔵ユニットと、
前記電力貯蔵ユニットの第２の端子に結合された第１の端子、
第６の制御信号を受信するように構成された制御端子、及び
第２の低電圧端子に結合された第２の端子
を含む第６のトランジスタと、
を含む、セルアレイと、
前記電圧検出ユニット及び前記セルアレイに結合され、前記セルアレイのＭ個のセルパックの各トランジスタを制御するように構成されたマイクロコントローラと、
を含み、
Ｍは２より大きい正の整数であり、
前記電圧レベルは、前記第２の高電圧端子と前記第２の低電圧端子間の電圧であり、
前記出力電圧は、各セルパック内の各電力貯蔵ユニットを接続し、かつ放電することによる出力電圧であり、
前記セルアレイ内で、それぞれのセルパックの第２の高電圧端子が互いに結合され、それぞれのセルパックの第２の低電圧端子が互いに結合され、
前記Ｍ個のセルパックのうちの第１のセルパックの第１のトランジスタの第１の端子は、第１の高電圧端子に結合され、前記Ｍ個のセルパックのうちの第１のセルパックの第３のトランジスタの第１の端子は、第１の低電圧端子に結合され、
前記Ｍ個のセルパックのうちのｍ番目のセルパックの第１のトランジスタの第１の端子は、前記Ｍ個のセルパックのうちの（ｍ−１）番目のセルパックの第４のトランジスタの第２の端子に結合され、前記Ｍ個のセルパックのうちのｍ番目のセルパックの第３のトランジスタの第１の端子は、前記Ｍ個のセルパックのうちの（ｍ−１）番目のセルパックの電力貯蔵ユニットの第２の端子に結合され、ｍは正の整数であって２≦ｍ≦Ｍであり、
前記電圧検出ユニットは、前記電圧レベルを示すメッセージを前記マイクロコントローラに送信し、
前記マイクロコントローラは、前記電圧検出ユニットから前記メッセージを受信し、前記メッセージに基づいて前記セルアレイの各セルパックの各トランジスタに対する制御信号を生成して、前記セルアレイ内の電力貯蔵ユニット間の直列接続又は並列接続を確立する、
電力システム。
【請求項2】
前記電力コネクタはＱ個の出力端子を含み、Ｑは１より大きい正の整数であり、前記Ｑ個の出力端子は前記少なくとも２つの出力電圧を出力するように構成される、請求項１に記載の電力システム。
【請求項3】
前記Ｍ個のセルパックの各電力貯蔵ユニットが、Ｋボルトに等しい電気エネルギーを提供するとき、当該電力システムは、Ｋボルトと（Ｍ×Ｋ）ボルトとの間の電気エネルギーを提供することをサポートする、請求項１に記載の電力システム。
【請求項4】
前記の複数のトランジスタのうちの各トランジスタは、Ｎ型の金属酸化物半導体又はＰ型の金属酸化物半導体である、請求項１に記載の電力システム。
【請求項5】
前記の複数のトランジスタのうちの各トランジスタは、少なくとも１つの機械スイッチ又は少なくとも１つの電磁スイッチとして形成される、請求項１に記載の電力システム。
【請求項6】
電力システムであって、
少なくとも２つの入力電圧を受信するように構成された電力コネクタと、
前記電力コネクタに結合され、前記少なくとも２つの入力電圧の電圧レベルを検出するように構成された電圧検出ユニットと、
前記電力コネクタに結合され、前記少なくとも２つの入力電圧のエネルギーを蓄えるように構成されたセルアレイであって、該セルアレイは、並列に結合されたＭ個のセルパックを含み、各セルパックは、
第１の端子、
第１の制御信号を受信するように構成された制御端子、及び
第２の端子、
を含む第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタの第１の端子に結合された第１の端子、
第２の制御信号を受信するように構成された制御端子、及び
第２の端子、
を含む第２のトランジスタと、
第１の端子、
第３の制御信号を受信するように構成された制御端子、及び
前記第２のトランジスタの第２の端子に結合された第２の端子
を含む第３のトランジスタと、
第２の高電圧端子に結合された第１の端子、
第４の制御信号を受信するように構成された制御端子、及び
前記第１のトランジスタの第２の端子に結合された第２の端子
を含む第４のトランジスタと、
前記第４のトランジスタの第２の端子に結合された第１の端子、
第５の制御信号を受信するように構成された制御端子、及び
第２の端子、
を含む第５のトランジスタと、
前記第５のトランジスタの第２の端子に結合された第１の端子、及び
前記第３のトランジスタの第２の端子に結合された第２の端子、
を含む電力貯蔵ユニットと、
前記電力貯蔵ユニットの第２の端子に結合された第１の端子、
第６の制御信号を受信するように構成された制御端子、及び
第２の低電圧端子に結合された第２の端子
を含む第６のトランジスタと、
を含む、セルアレイと、
前記電圧検出ユニット及び前記セルアレイに結合され、前記セルアレイのＭ個のセルパックの各トランジスタを制御するように構成されたマイクロコントローラと、
を含み、
Ｍは２より大きい正の整数であり、
前記電圧レベルは、前記第２の高電圧端子と前記第２の低電圧端子間の電圧であり、
前記入力電圧は、各セルパック内の各電力貯蔵ユニットを接続し、かつ充電するための入力電圧であり、
前記セルアレイ内で、それぞれのセルパックの第２の高電圧端子が互いに結合され、それぞれのセルパックの第２の低電圧端子が互いに結合され、
前記Ｍ個のセルパックのうちの第１のセルパックの第１のトランジスタの第１の端子は、第１の高電圧端子に結合され、前記Ｍ個のセルパックのうちの第１のセルパックの第３のトランジスタの第１の端子は、第１の低電圧端子に結合され、
前記Ｍ個のセルパックのうちのｍ番目のセルパックの第１のトランジスタの第１の端子は、前記Ｍ個のセルパックのうちの（ｍ−１）番目のセルパックの第４のトランジスタの第２の端子に結合され、前記Ｍ個のセルパックのうちのｍ番目のセルパックの第３のトランジスタの第１の端子は、前記Ｍ個のセルパックのうちの（ｍ−１）番目のセルパックの電力貯蔵ユニットの第２の端子に結合され、ｍは正の整数であって２≦ｍ≦Ｍであり、
前記電圧検出ユニットは、前記電圧レベルを示すメッセージを前記マイクロコントローラに送信し、
前記マイクロコントローラは、前記電圧検出ユニットから前記メッセージを受信し、前記メッセージに基づいて前記セルアレイの各セルパックの各トランジスタに対する制御信号を生成して、前記セルアレイ内の電力貯蔵ユニット間の直列接続又は並列接続を確立する、
電力システム。
少なくとも２つの入力電圧を受信するように構成された電力コネクタと、
前記電力コネクタに結合され、前記少なくとも２つの入力電圧の電圧レベルを検出するように構成された電圧検出ユニットと、
前記電力コネクタに結合され、前記少なくとも２つの入力電圧のエネルギーを蓄えるように構成されたセルアレイであって、該セルアレイは、並列に結合されたＭ個のセルパックを含み、各セルパックは、
第１の端子、
第１の制御信号を受信するように構成された制御端子、及び
第２の端子、
を含む第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタの第１の端子に結合された第１の端子、
第２の制御信号を受信するように構成された制御端子、及び
第２の端子、
を含む第２のトランジスタと、
第１の端子、
第３の制御信号を受信するように構成された制御端子、及び
前記第２のトランジスタの第２の端子に結合された第２の端子
を含む第３のトランジスタと、
第２の高電圧端子に結合された第１の端子、
第４の制御信号を受信するように構成された制御端子、及び
前記第１のトランジスタの第２の端子に結合された第２の端子
を含む第４のトランジスタと、
前記第４のトランジスタの第２の端子に結合された第１の端子、
第５の制御信号を受信するように構成された制御端子、及び
第２の端子、
を含む第５のトランジスタと、
前記第５のトランジスタの第２の端子に結合された第１の端子、及び
前記第３のトランジスタの第２の端子に結合された第２の端子、
を含む電力貯蔵ユニットと、
前記電力貯蔵ユニットの第２の端子に結合された第１の端子、
第６の制御信号を受信するように構成された制御端子、及び
第２の低電圧端子に結合された第２の端子
を含む第６のトランジスタと、
を含む、セルアレイと、
前記電圧検出ユニット及び前記セルアレイに結合され、前記セルアレイのＭ個のセルパックの各トランジスタを制御するように構成されたマイクロコントローラと、
を含み、
Ｍは２より大きい正の整数であり、
前記電圧レベルは、前記第２の高電圧端子と前記第２の低電圧端子間の電圧であり、
前記入力電圧は、各セルパック内の各電力貯蔵ユニットを接続し、かつ充電するための入力電圧であり、
前記セルアレイ内で、それぞれのセルパックの第２の高電圧端子が互いに結合され、それぞれのセルパックの第２の低電圧端子が互いに結合され、
前記Ｍ個のセルパックのうちの第１のセルパックの第１のトランジスタの第１の端子は、第１の高電圧端子に結合され、前記Ｍ個のセルパックのうちの第１のセルパックの第３のトランジスタの第１の端子は、第１の低電圧端子に結合され、
前記Ｍ個のセルパックのうちのｍ番目のセルパックの第１のトランジスタの第１の端子は、前記Ｍ個のセルパックのうちの（ｍ−１）番目のセルパックの第４のトランジスタの第２の端子に結合され、前記Ｍ個のセルパックのうちのｍ番目のセルパックの第３のトランジスタの第１の端子は、前記Ｍ個のセルパックのうちの（ｍ−１）番目のセルパックの電力貯蔵ユニットの第２の端子に結合され、ｍは正の整数であって２≦ｍ≦Ｍであり、
前記電圧検出ユニットは、前記電圧レベルを示すメッセージを前記マイクロコントローラに送信し、
前記マイクロコントローラは、前記電圧検出ユニットから前記メッセージを受信し、前記メッセージに基づいて前記セルアレイの各セルパックの各トランジスタに対する制御信号を生成して、前記セルアレイ内の電力貯蔵ユニット間の直列接続又は並列接続を確立する、
電力システム。
【請求項7】
前記電力コネクタはＱ個の入力端子を含み、Ｑは１より大きい正の整数であり、前記Ｑ個の入力端子は前記少なくとも２つの入力電圧を受信するように構成される、請求項６に記載の電力システム。
【請求項8】
前記Ｍ個のセルパックの各電力貯蔵ユニットが、Ｋボルトに等しい電気エネルギーを蓄えるとき、当該電力システムは、Ｋボルトと（Ｍ×Ｋ）ボルトとの間の電気エネルギーを蓄えることをサポートする、請求項６に記載の電力システム。
【請求項9】
前記の複数のトランジスタのうちの各トランジスタは、Ｎ型の金属酸化物半導体又はＰ型の金属酸化物半導体である、請求項６に記載の電力システム。
【請求項10】
前記の複数のトランジスタのうちの各トランジスタは、少なくとも１つの機械スイッチ又は少なくとも１つの電磁スイッチとして形成される、請求項６に記載の電力システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電力システムを示し、より具体的には、マルチ電圧レベルを入力し及び／又はマルチ電圧レベルを出力する電力システムを示す。
【背景技術】
【0002】
技術の進化と共に、いくつものポータブル電子デバイスが我々の日常生活に広く取り入れられており、例えば、スマートフォン、パーソナルデジタルアシスタント、タブレット、マイクロデジタルカメラ、及びノートブックなどである。こうしたポータブル電子デバイスは、高い柔軟性及び高い利便性において利点を活かしている。詳細には、高い動作パフォーマンスを達成するために、マルチ機能処理コアと連動した処理スピード（すなわち、フローティング処理スピード）を強化することが、回路設計の主要な動向になっている。しかしながら、処理スピードの向上に伴い、それに従ってポータブル電子デバイスの電力消費が増加されなければならない。ゆえに、バッテリの容量（又は、例えばセルパック）が超小型化ボリュームを満たすように制約されるとき、ポータブル電子デバイスの作動時間（寿命）は低減される可能性がある。
【0003】
ポータブル電子デバイスの作動時間（寿命）を延ばすための一方法は、電力バンクを使用することである。具体的に、電力バンクは、大容量を有するポータブルバッテリと見なすことができる。電力バンクを使用してポータブル電子デバイスに充電することによって、ポータブル電子デバイスの作動時間（寿命）を延ばすことができる。電力バンクの標準によれば、出力電圧は５Ｖに固定される。出力電流は、１Ａ又は２Ａに固定される。ゆえに、ポータブル電子デバイスは、標準の電力バンクを使用することによって充電され得る。しかしながら、従来の電力バンクは、異なる標準によって設計された別のポータブル電子デバイス（例えば、スマートフォン又はノートブック）を、該電子デバイスが異なる充電電圧を必要とし得るとの理由で、充電することができない場合がある。換言すると、従来の電力バンクは、異なる標準によって設計されたポータブル電子デバイスに対して互換性がない場合がある。さらに、従来の電力バンクのセルアレイは、一般に、直列に接続される。ゆえに、セルアレイの一セル（又はいくつかのセル）が異常であるとき、出力電圧が不安定になり、電力バンクを不安全にする。
【0004】
こうして、マルチ電圧レベルで電圧を入力し及び／又は出力する能力のある安全な電力システムを開発することは重要である。
【発明の概要】
【0005】
本発明の一実施形態において、電力システムが開示される。電力システムは、電力コネクタ、電圧検出ユニット、セルアレイ及びマイクロコントローラを含む。電力コネクタは、少なくとも１つの出力電圧を提供することに使用される。電圧検出ユニットは、電力コネクタに結合されて、少なくとも１つの出力電圧の電圧レベルを検出する。セルアレイは、電力コネクタに結合されて、少なくとも１つの出力電圧のエネルギーを提供する。セルアレイは、並列に結合されたＭ個のセルパックを含む。各セルパックは、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、第３のトランジスタと、第４のトランジスタと、第５のトランジスタと、電力貯蔵ユニットと、第６のトランジスタとを含む。第１のトランジスタは、第１の端子と、第１の制御信号を受信する制御端子と、第２の端子とを含む。第２のトランジスタは、第１のトランジスタの第１の端子に結合された第１の端子と、第２の制御信号を受信する制御端子と、第２の端子とを含む。第３のトランジスタは、第１の端子と、第３の制御信号を受信する制御端子と、第２のトランジスタの第２の端子に結合された第２の端子とを含む。第４のトランジスタは、第２の高電圧端子に結合された第１の端子と、第４の制御信号を受信する制御端子と、第１のトランジスタの第２の端子に結合された第２の端子とを含む。第５のトランジスタは、第４のトランジスタの第２の端子に結合された第１の端子と、第５の制御信号を受信する制御端子と、第２の端子とを含む。電力貯蔵ユニットは、第５のトランジスタの第２の端子に結合された第１の端子と、第３のトランジスタの第２の端子に結合された第２の端子とを含む。第６のトランジスタは、電力貯蔵ユニットの第２の端子に結合された第１の端子と、第６の制御信号を受信する制御端子と、第２の低電圧端子に結合された第２の端子とを含む。マイクロコントローラは、電圧検出ユニット及びセルアレイに結合されて、セルアレイのＭ個のセルパックの各トランジスタを制御する。Ｍは１より大きい正の整数である。
【0006】
本発明の別の実施形態において、電力システムが開示される。電力システムは、電力コネクタ、電圧検出ユニット、セルアレイ及びマイクロコントローラを含む。電力コネクタは、少なくとも１つの入力電圧を受信することに使用される。電圧検出ユニットは、電力コネクタに結合されて、少なくとも１つの入力電圧の電圧レベルを検出する。セルアレイは、電力コネクタに結合されて、少なくとも１つの入力電圧のエネルギーを蓄える。セルアレイは、並列に結合されたＭ個のセルパックを含む。各セルパックは、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、第３のトランジスタと、第４のトランジスタと、第５のトランジスタと、電力貯蔵ユニットと、第６のトランジスタとを含む。第１のトランジスタは、第１の端子と、第１の制御信号を受信する制御端子と、第２の端子とを含む。第２のトランジスタは、第１のトランジスタの第１の端子に結合された第１の端子と、第２の制御信号を受信する制御端子と、第２の端子とを含む。第３のトランジスタは、第１の端子と、第３の制御信号を受信する制御端子と、第２のトランジスタの第２の端子に結合された第２の端子とを含む。第４のトランジスタは、第２の高電圧端子に結合された第１の端子と、第４の制御信号を受信する制御端子と、第１のトランジスタの第２の端子に結合された第２の端子とを含む。第５のトランジスタは、第４のトランジスタの第２の端子に結合された第１の端子と、第５の制御信号を受信する制御端子と、第２の端子とを含む。電力貯蔵ユニットは、第５のトランジスタの第２の端子に結合された第１の端子と、第３のトランジスタの第２の端子に結合された第２の端子とを含む。第６のトランジスタは、電力貯蔵ユニットの第２の端子に結合された第１の端子と、第６の制御信号を受信する制御端子と、第２の低電圧端子に結合された第２の端子とを含む。マイクロコントローラは、電圧検出ユニット及びセルアレイに結合されて、セルアレイのＭ個のセルパックの各トランジスタを制御する。Ｍは１より大きい正の整数である。
【0007】
本発明に係る上記及び他の目的が、疑いなく、様々な図及び図面に示される好適な実施形態についての下記の詳細な説明を読んだ当業者に明らかになるであろう。
【発明を実施するための形態】
【0009】
図１は、本発明の一実施形態に従う電力システム１００のブロック図を示している。図１に示されるとおり、電力システム１００は、電力コネクタ１０、電圧検出ユニット１１、セルアレイ１３、及びマイクロコントローラ１２を含む。電力コネクタ１０は、Ｑ個の出力端子を含む。Ｑ個の出力端子は、少なくとも１つの出力電圧を出力するように使用される。ここで、Ｑは、１より大きい正の整数である。電圧検出ユニット１１は、電力コネクタ１０に結合されて、少なくとも１つの出力電圧の電圧レベルを検出する。セルアレイ１３は、電力コネクタ１０に結合されて、少なくとも１つの出力電圧のエネルギーを提供する。マイクロコントローラ１２は、電圧検出ユニット１１及びセルアレイ１３に結合されて、セルアレイ１３を制御する。電力システム１００において、マイクロコントローラ１２は、任意タイプのプロセッサ、例えば、組み込み型処理チップ、ＣＰＵ又は論理制御ユニットなどであり得る。セルアレイ１３は、電力貯蔵ユニットを含む。電力貯蔵ユニットは、任意タイプの電力貯蔵ユニット、例えば、バッテリ、キャパシタ又はリチウムポリマーセルなどであり得る。電子デバイスの充電ラインがユーザによって電力コネクタ１０に結合されたとき、電圧検出ユニット１１は、電子デバイスの標準電圧レベルを検出することができる。それから、電圧検出ユニット１１は、標準電圧レベルのメッセージ（又は、例えば情報）をマイクロコントローラ１２に送信する。マイクロコントローラ１２が標準電圧レベルのメッセージを受信した後、マイクロコントローラ１２は、セルアレイ１３の電力貯蔵ユニットの電気接続を制御する。このようにすることによって、電力システム１００は、様々な電子デバイスを充電するように適切な標準電圧レベルを提供し、これにより、高い互換性を達成することができる。電力システム１００のセルアレイ１３の回路構造は、以下で例示される。
【0010】
図２は、電力システム１００のセルアレイ１３の回路構造を示している。図２に示されるとおり、セルアレイ１３は、Ｍ個のセルパックＣＰ１乃至ＣＰＭ（すなわち、点線の範囲）を含む。Ｍ個のセルパックＣＰ１乃至ＣＰＭは、並列に結合される。第１のセルパックＣＰ１は、第１のトランジスタＴ１１、第２のトランジスタＴ１２、第３のトランジスタＴ１３、第４のトランジスタＴ１４、第５のトランジスタＴ１５、第６のトランジスタＴ１６、及び電力貯蔵ユニットＢ１を含む。第１のトランジスタＴ１１は、第１の高電圧端子ＶＨ１に結合される第１の端子と、第１の制御信号Ｃ１１を受信する制御端子と、第２の端子とを含む。第２のトランジスタＴ１２は、第１のトランジスタＴ１１の第１の端子に結合された第１の端子と、第２の制御信号Ｃ１２を受信する制御端子と、第２の端子とを含む。第３のトランジスタＴ１３は、第１の低電圧端子ＶＬ１に結合された第１の端子と、第３の制御信号Ｃ１３を受信する制御端子と、第２のトランジスタＴ１２の第２の端子に結合された第２の端子とを含む。第４のトランジスタＴ１４は、第２の高電圧端子ＶＨ２に結合された第１の端子と、第４の制御信号Ｃ１４を受信する制御端子と、第１のトランジスタＴ１１の第２の端子に結合された第２の端子とを含む。第５のトランジスタＴ１５は、第４のトランジスタＴ１４の第２の端子に結合された第１の端子と、第５の制御信号Ｃ１５を受信する制御端子と、第２の端子とを含む。電力貯蔵ユニットＢ１は、第５のトランジスタＴ１５の第２の端子に結合された第１の端子と、第３のトランジスタＴ１３の第２の端子に結合された第２の端子とを含む。第６のトランジスタＴ１６は、電力貯蔵ユニットＢ１の第２の端子に結合された第１の端子と、第６の制御信号Ｃ１６を受信する制御端子と、第２の低電圧端子ＶＬ２に結合された第２の端子とを含む。第２のセルパックＣＰ２は、第１のトランジスタＴ２１、第２のトランジスタＴ２２、第３のトランジスタＴ２３、第４のトランジスタＴ２４、第５のトランジスタＴ２５、第６のトランジスタＴ２６、及び電力貯蔵ユニットＢ２を含む。第１のセルパックＣＰ１と第２のセルパックＣＰ２とにおける差は、第２のセルパックＣＰ２の第１のトランジスタＴ２１の第１の端子が、第１のセルパックＣＰ１の第４のトランジスタＴ１４の第２の端子に結合されることである。第２のセルパックＣＰ２の第３のトランジスタＴ２３の第１の端子は、第１のセルパックＣＰ１の電力貯蔵ユニットＢ１の第２の端子に結合される。同様にして、ｍ番目のセルパックＣＰｍが、６つのトランジスタＴｍ１乃至Ｔｍ６と電力貯蔵ユニットＢｍとを含む。具体的に、ｍ番目のセルパックＣＰｍの第１のトランジスタＴｍ１の第１の端子は、（ｍ−１）番目のセルパックＣＰｍ−１の第４のトランジスタＴ（ｍ−１）４の第２の端子に結合される。ｍ番目のセルパックＣＰｍの第３のトランジスタＴｍ３の第１の端子は、（ｍ−１）番目のセルパックＣＰｍ−１の電力貯蔵ユニットＢｍ−１の第２の端子に結合される。ここで、ｍは正の整数であって、２≦ｍ≦Ｍである。同様にして、Ｍ番目のセルパックＣＰＭが、６つのトランジスタＴＭ１乃至ＴＭ６と電力貯蔵ユニットＢＭとを含む。Ｍ番目のセルパックＣＰＭの第１のトランジスタＴＭ１の第１の端子は、（Ｍ−１）番目のセルパックＣＰＭ−１の第４のトランジスタＴ（Ｍ−１）４の第２の端子に結合される。Ｍ番目のセルパックＣＰＭの第３のトランジスタＴＭ３の第１の端子は、（Ｍ−１）番目のセルパックＣＰＭ−１の電力貯蔵ユニットＢＭ−１の第２の端子に結合される。実施形態において、第１のセルパックＣＰ１乃至Ｍ番目のセルパックＣＰＭの各トランジスタは、Ｎ型の金属酸化物半導体又はＰ型の金属酸化物半導体であり得る。第１のセルパックＣＰ１乃至Ｍ番目のセルパックＣＰＭのすべての制御信号は、マイクロコントローラ１２によって生成することができる。換言すると、マイクロコントローラ１２は、第１のセルパックＣＰ１乃至Ｍ番目のセルパックＣＰＭの各トランジスタのＯＮ状態（すなわち、有効の状態）とＯＦＦ状態（すなわち、無効の状態）とを制御することができる。同等に、電力貯蔵ユニットＢ１乃至ＢＭの電気接続が、これに従って調整されることができる。下記では、電力システム１００のいくつかの電気接続が示される。
【0011】
図３は、電力システム１００に係る、直列に結合された２つのセルパックの一構造を示している。図３に示されるとおり、２つのセルパックＣＰ１及びＣＰ２が検討される。マイクロコントローラ１２が、第１のセルパックＣＰ１の電力貯蔵ユニットＢ１と第２のセルパックＣＰ２の電力貯蔵ユニットＢ２とにおける電気接続を制御して直列接続を確立するように準備するとき、マイクロコントローラ１２は、第１のセルパックＣＰ１に対応する制御信号Ｃ１１乃至Ｃ１６を生成する。マイクロコントローラ１２は、第２のセルパックＣＰ２に対応する制御信号Ｃ２１乃至Ｃ２６を生成する。ここで、第１のセルパックＣＰ１の第５のトランジスタＴ１５及び第６のトランジスタＴ１６が、有効にされる。第１のセルパックＣＰ１の第１のトランジスタＴ１１、第２のトランジスタＴ１２、第３のトランジスタＴ１３及び第４のトランジスタＴ１４は、無効にされる。具体的に、第２のセルパックＣＰ２の第２のトランジスタＴ２２、第４のトランジスタＴ２４及び第５のトランジスタＴ２５が、有効にされる。第２のセルパックＣＰ２の第１のトランジスタＴ２１、第３のトランジスタＴ２３及び第６のトランジスタＴ２６は、無効にされる。こうして、電力貯蔵ユニットＢ１及び電力貯蔵ユニットＢ２は、直列接続を確立する。電流が、電力貯蔵ユニットＢ１と電力貯蔵ユニットＢ２とを通って第２の高電圧端子ＶＨ２に（すなわち、図３における太線での矢印の方向のとおりに）出力されて、電子デバイスを充電することができる。
【0012】
図４は、電力システム１００に係る、並列に結合された２つのセルパックの一構造を示している。図４に示されるとおり、２つのセルパックＣＰ１及びＣＰ２が検討される。マイクロコントローラ１２が、第１のセルパックＣＰ１の電力貯蔵ユニットＢ１と第２のセルパックＣＰ２の電力貯蔵ユニットＢ２とにおける電気接続を制御して並列接続を確立するように準備するとき、マイクロコントローラ１２は、第１のセルパックＣＰ１に対応する制御信号Ｃ１１乃至Ｃ１６を生成する。マイクロコントローラ１２は、第２のセルパックＣＰ２に対応する制御信号Ｃ２１乃至Ｃ２６を生成する。ここで、第１のセルパックＣＰ１の第５のトランジスタＴ１５及び第６のトランジスタＴ１６が、有効にされる。第１のセルパックＣＰ１の第１のトランジスタＴ１１、第２のトランジスタＴ１２、第３のトランジスタＴ１３及び第４のトランジスタＴ１４は、無効にされる。具体的に、第２のセルパックＣＰ２の第１のトランジスタＴ２１、第３のトランジスタＴ２３、第４のトランジスタＴ２４及び第５のトランジスタＴ２５が、有効にされる。第２のセルパックＣＰ２の第２のトランジスタＴ２２及び第６のトランジスタＴ２６は、無効にされる。こうして、電力貯蔵ユニットＢ１及び電力貯蔵ユニットＢ２は、並列接続を確立する。電流が、電力貯蔵ユニットＢ１と電力貯蔵ユニットＢ２とを通って第２の高電圧端子ＶＨ２に（すなわち、図４における太線での矢印の方向のとおりに）出力されて、電子デバイスを充電することができる。
【0013】
図５は、電力システム１００に係る、並列に結合された４つのセルパックの一構造を示している。図５に示されるとおり、４つのセルパックＣＰ１乃至ＣＰ４が検討される。マイクロコントローラ１２が、第１のセルパックＣＰ１の電力貯蔵ユニットＢ１と第２のセルパックＣＰ２の電力貯蔵ユニットＢ２と第３のセルパックＣＰ３の電力貯蔵ユニットＢ３と第４のセルパックＣＰ４の電力貯蔵ユニットＢ４とにおける電気接続を制御して並列接続を確立するように準備するとき、マイクロコントローラ１２は、第１のセルパックＣＰ１に対応する制御信号Ｃ１１乃至Ｃ１６を生成する。マイクロコントローラ１２は、第２のセルパックＣＰ２に対応する制御信号Ｃ２１乃至Ｃ２６を生成する。マイクロコントローラ１２は、第３のセルパックＣＰ３に対応する制御信号Ｃ３１乃至Ｃ３６を生成する。マイクロコントローラ１２は、第４のセルパックＣＰ４に対応する制御信号Ｃ４１乃至Ｃ４６を生成する。具体的に、第１のセルパックＣＰ１の第５のトランジスタＴ１５及び第６のトランジスタＴ１６が、有効にされる。第１のセルパックＣＰ１の第１のトランジスタＴ１１、第２のトランジスタＴ１２、第３のトランジスタＴ１３及び第４のトランジスタＴ１４は、無効にされる。第２のセルパックＣＰ２の第１のトランジスタＴ２１、第３のトランジスタＴ２３及び第５のトランジスタＴ２５が、有効にされる。第２のセルパックＣＰ２の第２のトランジスタＴ２２、第４のトランジスタＴ２４及び第６のトランジスタＴ２６は、無効にされる。第３のセルパックＣＰ３の第１のトランジスタＴ３１、第３のトランジスタＴ３３及び第５のトランジスタＴ３５が、有効にされる。第３のセルパックＣＰ３の第２のトランジスタＴ３２、第４のトランジスタＴ３４及び第６のトランジスタＴ３６は、無効にされる。第４のセルパックＣＰ４の第１のトランジスタＴ４１、第２のトランジスタＴ４２、第３のトランジスタＴ４３、第４のトランジスタＴ４４及び第５のトランジスタＴ４５が、有効にされる。第４のセルパックＣＰ４の第６のトランジスタＴ４６は、無効にされる。こうして、電力貯蔵ユニットＢ１、電力貯蔵ユニットＢ２、電力貯蔵ユニットＢ３及び電力貯蔵ユニットＢ４は、並列接続を確立する。電流が、電力貯蔵ユニットＢ１と電力貯蔵ユニットＢ２と電力貯蔵ユニットＢ３と電力貯蔵ユニットＢ４とを通って第２の高電圧端子ＶＨ２に（すなわち、図５における太線での矢印の方向のとおりに）出力されて、電子デバイスを充電することができる。
【0014】
図６は、電力システム１００に係る、直列に結合された４つのセルパックの一構造を示している。図６に示されるとおり、４つのセルパックＣＰ１乃至ＣＰ４が検討される。マイクロコントローラ１２が、第１のセルパックＣＰ１の電力貯蔵ユニットＢ１と第２のセルパックＣＰ２の電力貯蔵ユニットＢ２と第３のセルパックＣＰ３の電力貯蔵ユニットＢ３と第４のセルパックＣＰ４の電力貯蔵ユニットＢ４とにおける電気接続を制御して直列接続回路になるように準備するとき、マイクロコントローラ１２は、第１のセルパックＣＰ１に対応する制御信号Ｃ１１乃至Ｃ１６を生成する。マイクロコントローラ１２は、第２のセルパックＣＰ２に対応する制御信号Ｃ２１乃至Ｃ２６を生成する。マイクロコントローラ１２は、第３のセルパックＣＰ３に対応する制御信号Ｃ３１乃至Ｃ３６を生成する。マイクロコントローラ１２は、第４のセルパックＣＰ４に対応する制御信号Ｃ４１乃至Ｃ４６を生成する。具体的に、第１のセルパックＣＰ１の第５のトランジスタＴ１５及び第６のトランジスタＴ１６が、有効にされる。第１のセルパックＣＰ１の第１のトランジスタＴ１１、第２のトランジスタＴ１２、第３のトランジスタＴ１３及び第４のトランジスタＴ１４は、無効にされる。第２のセルパックＣＰ２の第２のトランジスタＴ２２及び第５のトランジスタＴ２５が、有効にされる。第２のセルパックＣＰ２の第１のトランジスタＴ２１、第３のトランジスタＴ２３、第４のトランジスタＴ２４及び第６のトランジスタＴ２６は、無効にされる。第３のセルパックＣＰ３の第２のトランジスタＴ３２及び第５のトランジスタＴ３５が、有効にされる。第３のセルパックＣＰ３の第１のトランジスタＴ３１、第３のトランジスタＴ３３、第４のトランジスタＴ３４及び第６のトランジスタＴ３６は、無効にされる。第４のセルパックＣＰ４の第２のトランジスタＴ４２、第４のトランジスタＴ４４及び第５のトランジスタＴ４５が、有効にされる。第４のセルパックＣＰ４の第１のトランジスタＴ４１、第３のトランジスタＴ４３及び第６のトランジスタＴ４６は、無効にされる。こうして、電力貯蔵ユニットＢ１、電力貯蔵ユニットＢ２、電力貯蔵ユニットＢ３及び電力貯蔵ユニットＢ４は、直列接続になる。電流が、電力貯蔵ユニットＢ１と電力貯蔵ユニットＢ２と電力貯蔵ユニットＢ３と電力貯蔵ユニットＢ４とを通って第２の高電圧端子ＶＨ２に（すなわち、図６における太線での矢印の方向のとおりに）出力されて、電子デバイスを充電することができる。
【0015】
図７は、電力システム１００に係る、直列にペア単位（pair-wised）結合されてから並列に結合された４つのセルパックの一構造を示している。図７に示されるとおり、４つのセルパックＣＰ１乃至ＣＰ４が検討される。マイクロコントローラ１２が、第１のセルパックＣＰ１の電力貯蔵ユニットＢ１と第２のセルパックＣＰ２の電力貯蔵ユニットＢ２とにおける電気接続を制御して第１のペア単位直列接続回路になるように準備し、第３のセルパックＣＰ３の電力貯蔵ユニットＢ３と第４のセルパックＣＰ４の電力貯蔵ユニットＢ４とにおける電気接続を制御して第２のペア単位直列接続回路に、それから並列における結合された２つのペア単位直列接続回路になるように準備するとき、マイクロコントローラ１２は、第１のセルパックＣＰ１に対応する制御信号Ｃ１１乃至Ｃ１６を生成する。マイクロコントローラ１２は、第２のセルパックＣＰ２に対応する制御信号Ｃ２１乃至Ｃ２６を生成する。マイクロコントローラ１２は、第３のセルパックＣＰ３に対応する制御信号Ｃ３１乃至Ｃ３６を生成する。マイクロコントローラ１２は、第４のセルパックＣＰ４に対応する制御信号Ｃ４１乃至Ｃ４６を生成する。具体的に、第１のセルパックＣＰ１の第５のトランジスタＴ１５及び第６のトランジスタＴ１６が、有効にされる。第１のセルパックＣＰ１の第１のトランジスタＴ１１、第２のトランジスタＴ１２、第３のトランジスタＴ１３及び第４のトランジスタＴ１４は、無効にされる。第２のセルパックＣＰ２の第２のトランジスタＴ２２、第４のトランジスタＴ２４及び第５のトランジスタＴ２５が、有効にされる。第２のセルパックＣＰ２の第１のトランジスタＴ２１、第３のトランジスタＴ２３及び第６のトランジスタＴ２６は、無効にされる。第３のセルパックＣＰ３の第５のトランジスタＴ３５及び第６のトランジスタＴ３６が、有効にされる。第３のセルパックＣＰ３の第１のトランジスタＴ３１、第２のトランジスタＴ３２、第３のトランジスタＴ３３及び第４のトランジスタＴ３４は、無効にされる。第４のセルパックＣＰ４の第２のトランジスタＴ４２、第４のトランジスタＴ４４及び第５のトランジスタＴ４５が、有効にされる。第４のセルパックＣＰ４の第１のトランジスタＴ４１、第３のトランジスタＴ４３及び第６のトランジスタＴ４６は、無効にされる。こうして、電力貯蔵ユニットＢ１及び電力貯蔵ユニットＢ２は、直列接続（すなわち、第１のペア単位直列接続回路の構造）になる。電力貯蔵ユニットＢ３及び電力貯蔵ユニットＢ４は、直列接続（すなわち、第２のペア単位直列接続回路の構造）になる。具体的に、ペア単位直列接続回路の２つの構造は、並列に結合される。電流が、電力貯蔵ユニットＢ１と電力貯蔵ユニットＢ２と電力貯蔵ユニットＢ３と電力貯蔵ユニットＢ４とを通って第２の高電圧端子ＶＨ２に（すなわち、図７における太線での矢印の方向のとおりに）出力されて、電子デバイスを充電することができる。
【0016】
図８は、電力システム１００に係る、並列にペア単位結合されてから直列に結合された４つのセルパックの一構造を示している。図８に示されるとおり、４つのセルパックＣＰ１乃至ＣＰ４が検討される。マイクロコントローラ１２が、第１のセルパックＣＰ１の電力貯蔵ユニットＢ１と第２のセルパックＣＰ２の電力貯蔵ユニットＢ２とにおける電気接続を制御して第１のペア単位並列接続回路になるように準備し、第３のセルパックＣＰ３の電力貯蔵ユニットＢ３と第４のセルパックＣＰ４の電力貯蔵ユニットＢ４とにおける電気接続を制御して第２のペア単位並列接続回路に、それから直列における結合された２つのペア単位並列接続回路になるように準備するとき、マイクロコントローラ１２は、第１のセルパックＣＰ１に対応する制御信号Ｃ１１乃至Ｃ１６を生成する。マイクロコントローラ１２は、第２のセルパックＣＰ２に対応する制御信号Ｃ２１乃至Ｃ２６を生成する。マイクロコントローラ１２は、第３のセルパックＣＰ３に対応する制御信号Ｃ３１乃至Ｃ３６を生成する。マイクロコントローラ１２は、第４のセルパックＣＰ４に対応する制御信号Ｃ４１乃至Ｃ４６を生成する。具体的に、第１のセルパックＣＰ１の第５のトランジスタＴ１５及び第６のトランジスタＴ１６が、有効にされる。第１のセルパックＣＰ１の第１のトランジスタＴ１１、第２のトランジスタＴ１２、第３のトランジスタＴ１３及び第４のトランジスタＴ１４は、無効にされる。第２のセルパックＣＰ２の第１のトランジスタＴ２１、第３のトランジスタＴ２３及び第５のトランジスタＴ２５が、有効にされる。第２のセルパックＣＰ２の第２のトランジスタＴ２２、第４のトランジスタＴ２４及び第６のトランジスタＴ２６は、無効にされる。第３のセルパックＣＰ３の第２のトランジスタＴ３２及び第５のトランジスタＴ３５が、有効にされる。第３のセルパックＣＰ３の第１のトランジスタＴ３１、第３のトランジスタＴ３３、第４のトランジスタＴ３４及び第６のトランジスタＴ３６は、無効にされる。第４のセルパックＣＰ４の第１のトランジスタＴ４１、第３のトランジスタＴ４３、第４のトランジスタＴ４４及び第５のトランジスタＴ４５が、有効にされる。第４のセルパックＣＰ４の第２のトランジスタＴ４２及び第６のトランジスタＴ４６は、無効にされる。こうして、電力貯蔵ユニットＢ１及び電力貯蔵ユニットＢ２は、並列接続（すなわち、第１のペア単位並列接続回路の構造）になる。電力貯蔵ユニットＢ３及び電力貯蔵ユニットＢ４は、並列接続（すなわち、第２のペア単位並列接続回路の構造）になる。具体的に、ペア単位並列接続回路の２つの構造は、直列に結合される。電流が、電力貯蔵ユニットＢ１と電力貯蔵ユニットＢ２と電力貯蔵ユニットＢ３と電力貯蔵ユニットＢ４とを通って第２の高電圧端子ＶＨ２に（すなわち、図８における太線での矢印の方向のとおりに）出力されて、電子デバイスを充電することができる。
【0017】
マイクロコントローラ１２は電力システム１００のＭ個のセルパックの電気接続を変更することができるので、調整可能な電気接続がいくつかの異常セルパックを回避するように（すなわち、いくつかの異常セルパックをフロートすること（floating）によって）適用され、これにより、動作安全性（security）レベルを向上させることができる。図９は、電力システム１００に係る８つのセルパックの第１のレイアウト方法を示している。図９に示されるとおり、８つのセルパックＣＰ１乃至ＣＰ８が検討される。図９において、第４のセルパックＣＰ４が、異常セルパックである。電力システム１００が異常セルパックＣＰ４を使用する場合、安全性レベルが低減されるおそれがある。ゆえに、マイクロコントローラ１２がセルパックＣＰ１乃至ＣＰ８の電気接続を制御するとき、異常セルパックＣＰ４は、異常セルパックＣＰ４をアイソレートされた（isolated）セルパックとしてフロートすることによってルート変更される（rerouted）。実施形態において、マイクロコントローラ１２は、第１のセルパックＣＰ１と第２のセルパックＣＰ２と第３のセルパックＣＰ３とにおける電気接続を、並列における接続として制御する。マイクロコントローラ１２は、第５のセルパックＣＰ５と第６のセルパックＣＰ６と第７のセルパックＣＰ７と第８のセルパックＣＰ８とにおける電気接続を、並列における接続として制御する。具体的に、セルパックの並列接続回路の２セット（すなわち、セルパックＣＰ１乃至ＣＰ３のセットと、セルパックＣＰ５乃至ＣＰ８のもう１つのセット）が、直列に接続される。こうすることによって、セルパックＣＰ１乃至ＣＰ８の電気接続がマイクロコントローラ１２によって適切に調整された後、異常セルパックＣＰ４は、フローティングセルパックＣＰ４になる。同等に、異常セルパックＣＰ４は、エネルギーを充電し又は放電することについて無効にされる。こうして、電力システム１００は、高い安全性レベルを提供することができる。
【0018】
図１０は、電力システム１００に係る８つのセルパックの第２のレイアウト方法を示している。図１０に示されるとおり、８つのセルパックＣＰ１乃至ＣＰ８が検討される。図１０において、第４のセルパックＣＰ４が、異常セルパックである。電力システム１００が異常セルパックＣＰ４を使用する場合、安全性レベルが低減される。ゆえに、マイクロコントローラ１２がセルパックＣＰ１乃至ＣＰ８の電気接続を制御するとき、異常セルパックＣＰ４は、異常セルパックＣＰ４をアイソレートされたセルパックとしてフロートすることによってルート変更される。実施形態において、マイクロコントローラ１２は、第１のセルパックＣＰ１と第２のセルパックＣＰ２と第３のセルパックＣＰ３とにおける電気接続を、直列における接続として制御する。マイクロコントローラ１２は、第５のセルパックＣＰ５と第６のセルパックＣＰ６と第７のセルパックＣＰ７と第８のセルパックＣＰ８とにおける電気接続を、直列における接続として制御する。具体的に、セルパックの直列接続回路の２セット（すなわち、セルパックＣＰ１乃至ＣＰ３のセットと、セルパックＣＰ５乃至ＣＰ８のもう１つのセット）が、並列に接続される。こうすることによって、セルパックＣＰ１乃至ＣＰ８の電気接続がマイクロコントローラ１２によって適切に調整された後、異常セルパックＣＰ４は、フローティングセルパックＣＰ４になる。同等に、異常セルパックＣＰ４は、エネルギーを充電し又は放電することについて無効にされる。こうして、電力システム１００は、高い安全性レベルを提供することができる。
【0019】
上記で指摘されたとおり、電力システム１００は、高い安全性レベルを提供することができる。さらに、電力システム１００は、マルチ電圧レベル出力をサポートすることもできる。図１１は、電力システム１００に係る８つのセルパックを使用することによってマルチ電圧レベルを出力する第１の方法を示している。図１１に示されるとおり、８つのセルパックＣＰ１乃至ＣＰ８が検討される。実施形態において、異なる電圧レベルを有する３つの出力電圧が、電力システム１００の電力コネクタ１０の３つの出力端子によってそれぞれ提供されることができる。図１１において、第１のセルパックＣＰ１及び第２のセルパックＣＰ２は、マイクロコントローラ１２によって並列に結合される。こうして、電力コネクタ１０の第１の出力端子は、低電圧端子ＶＬ１と高電圧端子ＶＨ１（Ａ）とに結合されて第１の電圧レベルを出力することができる。第３のセルパックＣＰ３及び第４のセルパックＣＰ４は、マイクロコントローラ１２によって直列に結合される。こうして、電力コネクタ１０の第２の出力端子は、低電圧端子ＶＬ２と高電圧端子ＶＨ２とに結合されて第２の電圧レベルを出力することができる。第５のセルパックＣＰ５、第６のセルパックＣＰ６、第７のセルパックＣＰ７及び第８のセルパックＣＰ８は、マイクロコントローラ１２によって並列に結合される。こうして、電力コネクタ１０の第３の出力端子は、低電圧端子ＶＬ１と高電圧端子ＶＨ１（Ｂ）とに結合されて第３の電圧レベルを出力することができる。
【0020】
図１２は、電力システム１００に係る８つのセルパックを使用することによってマルチ電圧レベルを出力する第２の方法を示している。図１２に示されるとおり、８つのセルパックＣＰ１乃至ＣＰ８が検討される。実施形態において、異なる電圧レベルを有する３つの出力電圧が、電力システム１００の電力コネクタ１０の３つの出力端子によってそれぞれ提供されることができる。図１２において、第１のセルパックＣＰ１、第２のセルパックＣＰ２及び第３のセルパックＣＰ３は、マイクロコントローラ１２によって並列に結合される。こうして、電力コネクタ１０の第１の出力端子は、低電圧端子ＶＬ１と高電圧端子ＶＨ１（Ａ）とに結合されて第１の電圧レベルを出力することができる。第４のセルパックＣＰ４及び第５のセルパックＣＰ５は、マイクロコントローラ１２によって直列に結合される。こうして、電力コネクタ１０の第２の出力端子は、低電圧端子ＶＬ２と高電圧端子ＶＨ２とに結合されて第２の電圧レベルを出力することができる。第６のセルパックＣＰ６、第７のセルパックＣＰ７及び第８のセルパックＣＰ８は、マイクロコントローラ１２によって直列に結合される。こうして、電力コネクタ１０の第３の出力端子は、低電圧端子ＶＬ２と高電圧端子ＶＨ１（Ｂ）とに結合されて第３の電圧レベルを出力することができる。
【0021】
図１１及び図１２における電力システム１００の実施形態は、８つのセルパックＣＰ１乃至ＣＰ８を使用して３つの異なる出力電圧レベルを提供しているが、本発明は、８つのセルパックを用いることに限定されない。例えば、他の実施形態が、様々な出力電圧レベルを出力する任意量のセルパックを使用してもよい。さらに、Ｍ個のセルパックの各電力貯蔵がＫボルトに等しい電気エネルギーを提供するとき、電力システム１００は、Ｋボルトと（Ｍ×Ｋ）ボルトとの間の電気エネルギーを提供することをサポートする。下記において、電力システム１００の寿命を増加させるように、すべてのセルパックのエネルギーを自動的に調整することによって、エネルギー均衡技法が電力システム１００に対して使用される。電力システム１００のエネルギー均衡技法が、以下で示される。
【0022】
図１３は、電力システム１００に係る４つのセルパックの自動均衡エネルギーメカニズムを示している。図１３に示されるとおり、４つのセルパックＣＰ１乃至ＣＰ４が検討される。具体的に、第３のセルパックＣＰ３の電力貯蔵ユニットＢ３のエネルギーは、第１のセルパックＣＰ１の電力貯蔵ユニットＢ１のエネルギーと第２のセルパックＣＰ２の電力貯蔵ユニットＢ２のエネルギーと第４のセルパックＣＰ４の電力貯蔵ユニットＢ４のエネルギーとより高い。自動均衡エネルギーメカニズムの発想は、すべてのセルパックＣＰ１乃至ＣＰ４に等しいエネルギーを持たせることである。自動均衡エネルギーメカニズムを実行するために、マイクロコントローラ１２は、閉ループ接続回路を満足するように４つのセルパックＣＰ１乃至ＣＰ４の電気接続をリフォームする。実施形態において、第１のセルパックＣＰ１の第５のトランジスタＴ１５が、マイクロコントローラ１２によって有効にされる。第１のセルパックＣＰ１の第１のトランジスタＴ１１、第２のトランジスタＴ１２、第３のトランジスタＴ１３、第４のトランジスタＴ１４及び第６のトランジスタＴ１６は、マイクロコントローラ１２によって無効にされる。第２のセルパックＣＰ２の第１のトランジスタＴ２１、第３のトランジスタＴ２３及び第５のトランジスタＴ２５が、マイクロコントローラ１２によって有効にされる。第２のセルパックＣＰ２の第２のトランジスタＴ２２、第４のトランジスタＴ２４及び第６のトランジスタＴ２６は、マイクロコントローラ１２によって無効にされる。第３のセルパックＣＰ３の第１のトランジスタＴ３１、第３のトランジスタＴ３３及び第５のトランジスタＴ３５が、マイクロコントローラ１２によって有効にされる。第３のセルパックＣＰ３の第２のトランジスタＴ３２、第４のトランジスタＴ３４及び第６のトランジスタＴ３６は、マイクロコントローラ１２によって無効にされる。第４のセルパックＣＰ４の第１のトランジスタＴ４１、第３のトランジスタＴ４３及び第５のトランジスタＴ４５が、マイクロコントローラ１２によって有効にされる。第４のセルパックＣＰ４の第２のトランジスタＴ４２、第４のトランジスタＴ４４及び第６のトランジスタＴ４６は、マイクロコントローラ１２によって無効にされる。こうすることによって、電力貯蔵デバイスＢ１、電力貯蔵デバイスＢ２、電力貯蔵デバイスＢ３及び電力貯蔵デバイスＢ４は並列に結合され、そして閉ループ回路を形成する。結果として、電流（エネルギー）が、電力貯蔵デバイスＢ３から電力貯蔵デバイスＢ１、Ｂ２及びＢ４に送信される。具体的に、電力貯蔵デバイスＢ１、電力貯蔵デバイスＢ２、電力貯蔵デバイスＢ３及び電力貯蔵デバイスＢ４が閉ループ回路を形成するので、電力システム１００が定常状態下にあるとき、電力貯蔵デバイスＢ１、電力貯蔵デバイスＢ２、電力貯蔵デバイスＢ３及び電力貯蔵デバイスＢ４は、キルヒホッフの回路の法則に従って、同じ電圧レベルを有する。こうして、電力システム１００の作動時間（寿命）を延ばすことができる。
【0023】
図１４は、電力システム１００に係る、ネストされた構造に基づくセルアレイ（ネスト構造ベースセルアレイ）を示している。図１４に示されるとおり、電力システム１００のセルアレイ１３は、ここでは、ネスト構造ベースセルアレイとみなされる。ネスト構造ベースセルアレイは、Ｌ個のネストされたセルパックＢＡ１乃至ＢＡＬを含む。ここで、Ｌは、１より大きい正の整数である。各々のネストされたセルパックの構造は、上記の実施形態におけるセルパックの構造（又は、例えばサブ構造）と同様である。ゆえに、ネストされたセルパックの例示は、ここでは省略される。ネストされたセルパックとセルパックとにおける差は、ネストされたセルパックが電力貯蔵デバイス（すなわち、又は例えば、上位セットの電力貯蔵ユニット）を含むことである。ネストされたセルパックの電力貯蔵デバイスは、Ｍ個のセルパックを含む。例えば、第１のネストされたセルパックＢＡ１は、電力貯蔵デバイスＳ１を含む。電力貯蔵デバイスＳ１は、第１のセルパックＣＰ１乃至Ｍ番目のセルパックＣＰＭを含む。第２のネストされたセルパックＢＡ２は、電力貯蔵デバイスＳ２を含む。電力貯蔵デバイスＳ２は、第１のセルパックＣＰ１乃至Ｍ番目のセルパックＣＰＭを含む。同様にして、Ｌ番目のネストされたセルパックＢＡＬは、電力貯蔵デバイスＳＬを含む。電力貯蔵デバイスＳＬは、第１のセルパックＣＰ１乃至Ｍ番目のセルパックＣＰＭを含む。こうして、マイクロコントローラ１２は、第１のネストされたセルパックＢＡ１乃至Ｌ番目のネストされたセルパックＢＡＬの電気接続を制御することができる。マイクロコントローラ１２は、さらに、各々のネストされたセルパックの中の第１のセルパックＣＰ１乃至Ｍ番目のセルパックＣＰＭを制御することができる。こうして、Ｍ個のセルパックの各電力貯蔵ユニットがＫボルトに等しい電気エネルギーを提供するとき、電力システムは、Ｋボルトと（Ｍ×Ｌ×Ｋ）ボルトとの間の電気エネルギーを提供することをサポートする。電力システム１００のネスト構造ベースセルアレイ１３は、２回再帰の（recursive）ネストされたセルアレイとして例示されている（すなわち、Ｍ個のセルパックが、ネストされたセルパックを形成し、Ｌ個のネストされたセルパックが、ネスト構造ベースセルアレイを形成する）が、本発明は、特定再帰数のネスト構造ベースセルアレイ１３を用いることに限定されない。例えば、電力システム１００の他の実施形態が、任意の再帰数を有するネスト構造ベースセルアレイ１３を使用してもよい。
【0024】
単一のネスト構造ベースセルアレイ１３を電力システム１００に用いることに加えて、マルチレベルのネスト構造ベースセルアレイが下記において導入される。図１５は、電力システム１００のマルチレベルのネスト構造ベースセルアレイを示している。図１５に示されるとおり、２つのレベルを有するネスト構造ベースセルアレイが電力システム１００に適用される。第１のレベルのネスト構造ベースセルアレイＬＣ１と第２のレベルのネスト構造ベースセルアレイＬＣ２とが、互いに結合される。スイッチＳＷが、第１のレベルのネスト構造ベースセルアレイＬＣ１と第２のレベルのネスト構造ベースセルアレイＬＣ２との間で通信することに使用される。ゆえに、マイクロコントローラ１２は、スイッチＳＷを制御して、電力システム１００の第１のレベルのネスト構造ベースセルアレイＬＣ１及び／又は第２のレベルのネスト構造ベースセルアレイＬＣ２を有効にすることができる。換言すると、電力システム１００がＲ個のレベルを有するネスト構造ベースセルアレイ１３を含み、ネスト構造ベースセルアレイ１３の各レベルがＬ個のネストされたセルパックを含み、各々のネストされたセルパックがＭ個のセルパックを含み、Ｍ個のセルパックの各電力貯蔵ユニットがＫボルトに等しい電気エネルギーを提供するとき、電力システム１００は、Ｋボルトと（Ｒ×Ｍ×Ｌ×Ｋ）ボルトとの間の電気エネルギーを提供することをサポートすることができる。電力システム１００のマルチレベルのネスト構造ベースセルアレイは、図１５において２レベルのネストされたセルアレイとして例示されているが、本発明は、固定数のレベルを有するネスト構造ベースセルアレイ１３を使用することに限定されない。例えば、電力システム１００の他の実施形態が、任意数のレベルを有するネスト構造ベースセルアレイ１３を使用することができる。マルチレベルのネスト構造ベースセルアレイを使用することによって、電力システム１００はより大きい動的範囲の出力電圧を提供し、これにより互換性を向上させることができる。
【0025】
図１１乃至図１４の実施形態において、電力システム１００は、いくつかの／すべての電力貯蔵ユニットからエネルギーを放電して外部の電子デバイスに充電することができる。他の実施形態において、電力システム１００は、さらに、外部のパワーサプライによって充電されることもできる。具体的に、電力システム１００が充電システムとみなされるとき、図１における電力コネクタ１０は、Ｑ個の入力端子を含む。Ｑ個の入力端子は、少なくとも１つの入力電圧を受信するように使用される。セルアレイ１３は、電力コネクタ１０に結合されて、少なくとも１つの入力電圧のエネルギーを蓄える。しかしながら、セルアレイ１３の構造と、マイクロコントローラ１２によってセルアレイ１３の電気接続を制御する方法と、セルアレイ１３をネストされたセルパック、ネスト構造ベースセルアレイ及びマルチレベルのネスト構造ベースセルアレイに拡張する構造とは、図２乃至図１５における例示と同様である。ゆえに、これらはここでは省略される。具体的に、電力システム１００が充電システムとみなされるとき、すべての電流方向は、図３乃至図８において例示された電流方向と反対になる。知られているとおり、電流は、高電圧端子から、エネルギーを蓄えるいくつかの／すべての電力貯蔵ユニットに送信される。
【0026】
さらに、本発明の電力システム１００は、複数のトランジスタを使用して電流経路を有効にし又は無効にすることに限定されない。例えば、電力システム１００における複数のトランジスタのうちの各トランジスタは、任意の機械タイプの物理スイッチデバイス又は任意の電磁気タイプの物理スイッチデバイスで置換されてもよい。
【0027】
結論として、本発明は、エネルギーを充電し及び／又はエネルギーを放電する能力を有する電力システムを開示する。設計の発想は、電力システムのすべてのセルパックの電気接続を制御するマイクロコントローラを使用することである。こうすることによって、電力システムは、マルチ電圧レベルで電圧を入力し及び／又は出力する能力を有する。さらに、すべてのセルパックのすべての電気接続が調整可能であるため、いくつかの異常なセルパックはフローティングセルパックとしてルート変更され、これにより安全性レベルを増加させることができる。さらに、セルパックのすべての電力貯蔵ユニットは、自動均衡エネルギーメカニズムによって実行されることができる。こうして、電力システムの作動時間（寿命）を延ばすことができる。
【0028】
当業者は、本発明の教示を保持する間、装置及び方法についての多数の修正及び変更がなされ得ることに容易に気付くであろう。したがって、上記の開示は、別記の請求項に係る境界及び範囲によってのみ限定されるものとみなされるべきである。
【符号の説明】
【0029】
１００ 電力システム１０ 電力コネクタ
１１ 電圧検出ユニット
１２ マイクロコントローラ
１３ セルアレイ