(57)【要約】【課題】単位電池の端子に接続される開閉素子を低耐圧素子とすることが可能な電力授受装置を提供する。【解決手段】１又は隣接する複数の電池セルである単位電池Ｃｈの直列接続体としての組電池１と、電気エネルギを蓄える蓄電手段２とを備え、組電池１と蓄電手段２との間で電力の授受を行う電力授受装置であって、いずれかの単位電池Ｃｈの正極と蓄電手段２の正極とを選択的に接続する、複数並列の第１開閉手段Ｓ１ｈ、複数並列の第２開閉手段Ｓ２ｉ、複数並列の第３開閉手段Ｓ３ｊの３段の直列接続からなる正極側開閉回路７と、いずれかの単位電池Ｃｈの負極と蓄電手段２の負極とを選択的に接続する、複数並列の第１開閉手段Ｓ１ｈ、複数並列の第２開閉手段Ｓ２ｉ、複数並列の第３開閉手段Ｓ３ｊの３段の直列接続からなる負極側開閉回路８とを備えることを特徴とする。【選択図】      図１
2015104251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１又は隣接する複数の電池セルである単位電池（Ｃｈ）の直列接続体としての組電池（１）と、電気エネルギを蓄える蓄電手段（２）とを備え、前記組電池と前記蓄電手段との間で電力の授受を行う電力授受装置であって、
いずれかの前記単位電池の正極と前記蓄電手段の正極とを選択的に接続する、複数並列の第１開閉手段（Ｓ１ｈ）〜複数並列の第ｎ開閉手段（Ｓｎｊ）（ｎ≧３）のｎ段の直列接続からなる正極側開閉回路（７）と、
いずれかの前記単位電池の負極と前記蓄電手段の負極とを選択的に接続する、複数並列の第１開閉手段〜複数並列の第ｎ開閉手段（ｎ≧３）のｎ段の直列接続からなる負極側開閉回路（８）とを備え、
前記第１開閉手段の入力端は、いずれかの前記単位電池の前記正極又は前記負極に接続されるとともに、出力端は、第２開閉手段（Ｓ２）のいずれかの入力端に接続され、
第ｋ開閉手段（ｎ−１≧ｋ≧２）の入力端は、複数の第（ｋ−１）開閉手段の出力端に接続されるとともに、出力端は前記第（ｋ＋１）開閉手段のいずれかの入力端に接続され、
前記第ｎ開閉手段の入力端は、複数の第（ｎ−１）開閉手段の出力端に接続されるとともに、前記第ｎ開閉手段の出力端は、前記蓄電手段の前記正極又は前記負極に接続されることを特徴とする電力授受装置。
【請求項２】
ｎが３であることを特徴とする請求項１に記載の電力授受装置。
【請求項３】
前記第ｋ開閉手段の入力端に接続される前記第（ｋ−１）開閉手段の数と、前記第（ｋ＋１）開閉手段の入力端に接続される前記第ｋ開閉手段の数と、前記蓄電手段に接続される前記第ｎ開閉手段の数とは、互いに異なるものを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力授受装置。
【請求項４】
ｎが小さいほど、並列接続される各開閉手段の数が少ないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力授受装置。
【請求項５】
１又は隣接する複数の電池セルである単位電池（Ｃｈ）の直列接続体としての組電池（１）と、電気エネルギを蓄える蓄電手段（２）とを備え、前記組電池と前記蓄電手段との間で電力の授受を行う電力授受装置であって、
いずれかの前記単位電池の正極と前記蓄電手段の正極とを選択的に接続する、複数並列の第１開閉手段（Ｓ１ｈ）と複数並列の第２開閉手段（Ｓ３ｊ）との２段の直列接続からなる正極側開閉回路（７）と、
いずれかの前記単位電池の負極と前記蓄電手段の負極とを選択的に接続する、複数並列の第１開閉手段と複数並列の第２開閉手段との２段の直列接続からなる負極側開閉回路（８）とを備え、
前記第１開閉手段の入力端は、いずれかの前記単位電池の前記正極又は前記負極に接続されるとともに、出力端は、前記第２開閉手段のいずれかの入力端に接続され、
前記第２開閉手段の前記入力端は、複数の前記第１開閉手段の前記出力端に接続されるとともに、出力端は、前記蓄電手段の前記正極又は前記負極に接続されることを特徴とする電力授受装置。
【請求項６】
少なくともいずれかひとつの前記開閉手段に並列接続されたコンデンサ（１１）をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力授受装置。
【請求項７】
前記コンデンサは、少なくともいずれかひとつの段の全ての前記開閉手段に並列接続されていることを特徴とする請求項６に記載の電力授受装置。
【請求項８】
前記組電池と前記蓄電手段との間で電力を授受する際に、ＯＮ制御を行う場合には、前記単位電池に接続された前記開閉手段からＯＮとし、ＯＦＦ制御を行う場合には前記蓄電手段に接続された前記開閉手段からＯＦＦとすることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電力授受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の単位電池からなる組電池と、蓄電手段との間で電力の授受を行う電力授受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の単位電池からなる組電池の各単位電池の電力を均等化するものとして、特許文献１の電池管理装置がある。特許文献１の電池管理装置では、スイッチを用いて単位電池とコンデンサとを接続し、コンデンサを介して単位電池間での電力の授受を行う。また、コンデンサに負荷や電源をつなげば、外部に電力を供給したり、外部から電力を受けたりすることもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１７１５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の電池管理装置では、例えば、組電池の両端の単位電池を接続してスイッチング制御を行う場合、スイッチング制御に用いられるスイッチの電位差は接続された単位電池の電圧の合計値となる。そのため、様々なスイッチング制御が想定される場合には、スイッチとして、接続された単位電池の合計の電圧に耐えることが可能な耐圧素子を用いる必要が生じる。したがって、単位電池の接続数が増え組電池の電圧が大きくなると、各スイッチを高価な高耐圧素子とする必要が生じるため、製造コストの増大を招くことになる。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、単位電池の端子に接続される開閉素子を低耐圧素子とすることが可能な電力授受装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、１又は隣接する複数の電池セルである単位電池の直列接続体としての組電池と、電気エネルギを蓄える蓄電手段とを備え、組電池と蓄電手段との間で電力の授受を行う電力授受装置であって、いずれかの単位電池の正極と蓄電手段の正極とを選択的に接続する、複数並列の第１開閉手段〜複数並列の第ｎ開閉手段（ｎ≧３）のｎ段の直列接続からなる正極側開閉回路と、いずれかの単位電池の負極と蓄電手段の負極とを選択的に接続する、複数並列の第１開閉手段〜複数並列の第ｎ開閉手段（ｎ≧３）のｎ段の直列接続からなる負極側開閉回路とを備え、第１開閉手段の入力端は、いずれかの単位電池の正極又は負極に接続されるとともに、出力端は、第２開閉手段のいずれかの入力端に接続され、第ｋ開閉手段（ｎ−１≧ｋ≧２）の入力端は、複数の第（ｋ−１）開閉手段の出力端に接続されるとともに、出力端は第（ｋ＋１）開閉手段のいずれかの入力端に接続され、第ｎ開閉手段の入力端は、複数の第（ｎ−１）開閉手段の出力端に接続されるとともに、第ｎ開閉手段の出力端は、蓄電手段の正極又は負極に接続されることを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、単位電池の端子に接続される第１開閉手段のそれぞれは、第２開閉手段に接続される第１開閉手段の数に応じた単位電池の電圧の合計値に対する耐圧を備えていればよいため、第１開閉手段を低耐圧の素子とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態を示す回路図
【図２】第１実施形態におけるスイッチング制御を示す図
【図３】スイッチング制御を行う際の電気経路を示す図
【図４】電力の授受を行う際のタイムチャート
【図５】第２実施形態を示す回路図
【図６】第３実施形態を示す回路図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
【００１０】
＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態に係る電力授受装置の回路図である。
【００１１】
各単位電池Ｃｈ（ｈ＝１、２、・・・、１８）は、それぞれ１又は複数の隣接する電池セルからなり、複数の単位電池Ｃｈの直列接続体として組電池１が構成されている。組電池１は、電気エネルギを蓄える蓄電手段であるコンデンサ２と接続される。組電池１とコンデンサ２とを接続する回路は、各単位電池Ｃｈの正極Ｃｈ（＋）とコンデンサ２の正極とを選択的に接続する正極側開閉回路７と、各単位電池Ｃｈの負極Ｃｈ（−）とコンデンサ２の負極とを選択的に接続する負極側開閉回路８とからなる。
【００１２】
正極側開閉回路７は、正極側第１開閉手段群１０、正極側第２開閉手段群２０、及び、正極側第３開閉手段群３０の３段の直列接続回路である。同様に、負極側開閉回路８は、負極側第１開閉手段群１０’、負極側第２開閉手段群２０’、及び、負極側第３開閉手段群３０’の３段の直列接続回路である。
【００１３】
正極側第１開閉手段群１０は、４０Ｖ耐圧の低耐圧ＭＯＳＦＥＴであるセル間素子Ｓ１ｈ（＋）が複数並列接続されることにより構成される。
【００１４】
正極側第２開閉手段群２０は、１２０Ｖ耐圧の中耐圧ＭＯＳＦＥＴであるブロック間素子Ｓ２ｉ（＋）（ｉ＝１、２、・・・、６）が複数並列接続されることにより構成される。
【００１５】
正極側第３開閉手段群３０は、４００Ｖ耐圧の高耐圧ＭＯＳＦＥＴであるメイン素子Ｓ３ｊ（＋）（ｊ＝１、２、３）が複数並列接続されることにより構成される。
【００１６】
同様に、負極側第１開閉手段群１０’は、４０Ｖ耐圧の低耐圧ＭＯＳＦＥＴであるセル間素子Ｓ１ｈ（−）が複数並列接続されることにより構成される。
【００１７】
負極側第２開閉手段群２０’は、１２０Ｖ耐圧の中耐圧ＭＯＳＦＥＴであるブロック間素子Ｓ２ｉ（−）が複数並列接続されることにより構成される。
【００１８】
負極側第３開閉手段群３０’は、４００Ｖ耐圧の高耐圧ＭＯＳＦＥＴであるメイン素子Ｓ３ｊ（−）が複数並列接続されることにより構成される。
【００１９】
セル間素子Ｓ１１（＋）の入力端は、単位電池Ｃ１の正極Ｃ１（＋）に接続される。セル間素子Ｓ１２（＋）の入力端は、単位電池Ｃ２の正極Ｃ２（＋）に接続される。セル間素子Ｓ１３（＋）の入力端は、単位電池Ｃ３の正極Ｃ３（＋）に接続される。以下、同様に、セル間素子Ｓ１ｈ（＋）の入力端は、単位電池Ｃｈの正極Ｃｈ（＋）に接続される。
【００２０】
セル間素子Ｓ１１（＋）の出力端、セル間素子Ｓ１２（＋）の出力端、及び、セル間素子Ｓ１３（＋）の出力端は、ブロック間素子Ｓ２１（＋）の入力端に接続される。以下、同様に、セル間素子Ｓ１（３ｉ−２）（＋）の出力端、セル間素子Ｓ１（３ｉ―１）（＋）の出力端、及び、セル間素子Ｓ１（３ｉ）（＋）の出力端は、ブロック間素子Ｓ２ｉ（＋）の入力端に接続される。
【００２１】
ブロック間素子Ｓ２１（＋）の出力端、及び、ブロック間素子Ｓ２２（＋）の出力端は、メイン素子Ｓ３１（＋）の入力端に接続される。以下、同様に、ブロック間素子Ｓ２（２ｊ−１）（＋）の出力端、及び、ブロック間素子Ｓ２（２ｊ）（＋）の出力端は、メイン素子Ｓ３ｊ（＋）の入力端に接続される。
【００２２】
メイン素子Ｓ３１（＋）の出力端、メイン素子Ｓ３２（＋）の出力端、及び、メイン素子Ｓ３３（＋）の出力端は、コンデンサ２の正極に接続される。
【００２３】
セル間素子Ｓ１１（−）の入力端は、単位電池Ｃ１の負極Ｃ１（−）に接続される。セル間素子Ｓ１２（−）の入力端は、単位電池Ｃ２の負極Ｃ２（−）に接続される。セル間素子Ｓ１３（−）の入力端は、単位電池Ｃ３の負極Ｃ３（−）に接続される。以下、同様に、セル間素子Ｓ１ｈ（−）の入力端は、単位電池Ｃｈの負極Ｃｈ（−）に接続される。
【００２４】
セル間素子Ｓ１１（−）の出力端、セル間素子Ｓ１２（−）の出力端、及び、セル間素子Ｓ１３（−）の出力端は、ブロック間素子Ｓ２１（−）の入力端に接続される。以下、同様に、セル間素子Ｓ１（３ｉ−２）（−）の出力端、セル間素子Ｓ１（３ｉ―１）（−）の出力端、及び、セル間素子Ｓ１（３ｉ）（−）の出力端は、ブロック間素子Ｓ２ｉ（−）の入力端に接続される。
【００２５】
ブロック間素子Ｓ２１（−）の出力端、及び、ブロック間素子Ｓ２２（−）の出力端は、メイン素子Ｓ３１（−）の入力端に接続される。以下、同様に、ブロック間素子Ｓ２（２ｊ−１）（−）の出力端、及び、ブロック間素子Ｓ２（２ｊ）（−）の出力端は、メイン素子Ｓ３ｊ（−）の入力端に接続される。
【００２６】
メイン素子Ｓ３１（−）の出力端、メイン素子Ｓ３２（−）の出力端、及び、メイン素子Ｓ３３（−）の出力端は、コンデンサ２の負極に接続される。
【００２７】
各単位電池Ｃｈの電圧は、電圧センシング手段３により計測され、制御装置４へ入力される。制御装置４は、入力された電圧に基づいて演算を行い、各単位電池Ｃｈの電圧が均等となるよう制御信号をゲートドライブ回路５へ出力する。そして、制御信号が入力されたゲートドライブ回路５により、セル間素子Ｓ１ｈ（＋）、セル間素子Ｓ１ｈ（−）、ブロック間素子Ｓ２ｉ（＋）、ブロック間素子Ｓ２ｉ（−）、メイン素子Ｓ３ｊ（＋）、メイン素子Ｓ３ｊ（−）の開閉制御が行われる。
【００２８】
図２は、いずれか一つの単位電池Ｃｈ、若しくは、隣接する複数の単位電池Ｃｈとコンデンサ２とを接続し、単位電池Ｃｈからコンデンサ２への充電、または、コンデンサ２から単位電池Ｃｈへの充電を行う際のスイッチング制御を示す図である。
【００２９】
まず、単位電池Ｃｈとコンデンサ２とを接続する際の制御について説明する。まず、セル間素子Ｓ１ｈをＯＮとする。所定時間経過後、ＯＮにしたセル間素子Ｓ１ｈの出力端に接続されているブロック間素子Ｓ２ｉをＯＮとする。さらに所定時間経過後、ＯＮにしたブロック間素子Ｓ２ｉの出力端に接続されているメイン素子Ｓ３ｊをＯＮとする。これにより、単位電池Ｃｈとコンデンサ２が接続され、電力の授受が行われることとなる。
【００３０】
次に、単位電池Ｃｈとコンデンサ２とが接続され所定時間が経過した後に行われる、単位電池Ｃｈとコンデンサ２とを切断する際の制御について説明する。まず、ＯＮとなっているメイン素子Ｓ３ｊをＯＦＦとする。所定時間経過後、ＯＮとなっているブロック間素子Ｓ２ｉをＯＦＦとする。さらに所定時間経過後、ＯＮとなっているセル間素子Ｓ１ｈをＯＦＦとする。これにより、単位電池Ｃｈとコンデンサ２が切断され、電力の授受が終了することとなる。この一連の制御は、およそ１ｍｓで行われる。
【００３１】
次に、図３により、組電池１とコンデンサ２との間で電力の授受を行う際の電気経路について説明する。
【００３２】
図３では、単位電池Ｃ２及びＣ３の残容量が多く、単位電池Ｃ１の残容量が少なくなっている状態、すなわち、単位電池Ｃ２及び単位電池Ｃ３の電圧が高く、単位電池Ｃ１の電圧が低い状態であるとする。この場合、単位電池Ｃ２及びＣ３の電力を用いて単位電池Ｃ１の充電を行う必要が生ずる。したがって、図３において、破線で示す電気経路により、単位電池Ｃ２及びＣ３からコンデンサ２への充電を行い、一点鎖線で示す電気経路により、コンデンサ２から単位電池Ｃ１への充電を行う。
【００３３】
単位電池Ｃ２及びＣ３からコンデンサ２へと充電を行う際には、セル間素子Ｓ１２（＋）、セル間素子Ｓ１３（−）、ブロック間素子Ｓ２１（＋）、ブロック間素子Ｓ２１（−）、メイン素子Ｓ３１（＋）、メイン素子Ｓ３１（−）をＯＮとする。これにより、単位電池Ｃ２の正極Ｃ２（＋）と、コンデンサ２の正極が接続され、単位電池Ｃ３の負極Ｃ３（−）とコンデンサ２の負極とが接続される。
【００３４】
コンデンサ２から単位電池Ｃ１へと充電を行う際には、セル間素子Ｓ１１（＋）、セル間素子Ｓ１１（−）、ブロック間素子Ｓ２１（＋）、ブロック間素子Ｓ２１（−）、メイン素子Ｓ３１（＋）、メイン素子Ｓ３１（−）をＯＮとする。これにより、単位電池Ｃ１の正極Ｃ１（＋）と、コンデンサ２の正極が接続され、単位電池Ｃ１の負極Ｃ１（−）とコンデンサ２の負極とが接続される。
【００３５】
図４は、図３に示した電気経路により電力の授受が行われるようにスイッチング制御を実行した際の、コンデンサ２を流れる電流とコンデンサ２の電圧とを示すタイムチャートである。
【００３６】
まず、単位電池Ｃ２及び単位電池Ｃ３からコンデンサ２へ電力を供給するため、セル間素子Ｓ１２（＋）及びセル間素子Ｓ１３（−）、ブロック間素子Ｓ２１（＋）及びブロック間素子Ｓ２１（−）、メイン素子Ｓ３１（＋）及びメイン素子Ｓ３１（−）の順に閉制御が行われる。この制御により、単位電池Ｃ２の正極Ｃ２（＋）と、コンデンサ２の正極が接続され、単位電池Ｃ３の負極Ｃ３（−）とコンデンサ２の負極とが接続される。そして、単位電池Ｃ２及びＣ３からコンデンサ２への電力の供給が開始される。
【００３７】
コンデンサ２への電流の流入によりコンデンサ２に蓄積される電力量は増加するため、コンデンサ２の電圧は上昇する。一方、コンデンサ２に流れる電流は、コンデンサ２の電圧の上昇に伴い減少する。
【００３８】
所定時間経過後、メイン素子Ｓ３１（＋）及びメイン素子Ｓ３１（−）、ブロック間素子Ｓ２１（＋）及びブロック間素子Ｓ２１（−）、セル間素子Ｓ１２（＋）及びセル間素子Ｓ１３（−）の順に開制御が行われる。この制御により、単位電池Ｃ２及び単位電池Ｃ３とコンデンサ２とが切断され、単位電池Ｃ２及びＣ３からコンデンサ２への電力の供給が終了する。
【００３９】
次に、コンデンサ２から単位電池Ｃ１へ電力を供給するため、充電の制御の所定時間後に、セル間素子Ｓ１１（＋）及びセル間素子Ｓ１１（−）、ブロック間素子Ｓ２１（＋）及びブロック間素子Ｓ２１（−）、メイン素子Ｓ３１（＋）及びメイン素子Ｓ３１（−）の順に閉制御が行われる。この制御により、単位電池Ｃ１の正極Ｃ１（＋）と、コンデンサ２の正極が接続され、単位電池Ｃ１の負極Ｃ１（−）とコンデンサ２の負極とが接続される。そして、コンデンサ２から単位電池Ｃ１への電力の供給が開始される。
【００４０】
コンデンサ２からの電流の流出によりコンデンサ２に蓄積される電力量は減少するため、コンデンサ２の電圧は低下する。そして、時間経過に伴い、コンデンサ２から流出する電流は減少する。
【００４１】
所定時間経過後、メイン素子Ｓ３１（＋）及びメイン素子Ｓ３１（−）、ブロック間素子Ｓ２１（＋）及びブロック間素子Ｓ２１（−）、セル間素子Ｓ１１（＋）及びセル間素子Ｓ１１（−）の順に開制御が行われる。この制御により、単位電池Ｃ１とコンデンサ２とが切断され、コンデンサ２から単位電池Ｃ１への電力の供給が終了する。
【００４２】
ところで、本制御において、単位電池Ｃ２及びＣ３からコンデンサ２への電力の供給、及び、コンデンサ２から単位電池Ｃ１への電力の供給に用いられるブロック間素子Ｓ２ｉは、共に、ブロック間素子Ｓ２１（＋）及びブロック間素子Ｓ２１（−）であり、メイン素子Ｓ３ｊは、共に、メイン素子Ｓ３１（＋）及びメイン素子Ｓ３１（−）である。したがって、ブロック間素子Ｓ２１（＋）及びブロック間素子Ｓ２１（−）、メイン素子Ｓ３１（＋）及びメイン素子Ｓ３１（−）については、単位電池Ｃ２及びＣ３からコンデンサ２への電力の供給を終了する際に、開制御を行わないものとすることも可能ではある。
【００４３】
しかしながら、この場合には、生じたスイッチングサージを低耐圧素子であるセル間素子Ｓ１ｈで受けることとなり、セル間素子Ｓ１ｈの故障のおそれが生ずることとなる。すなわち、単位電池Ｃ２及びＣ３からコンデンサ２への電力の供給を終了する際のスイッチングサージは、最初に開制御を行った素子で生じる。また、単位電池Ｃ２及びＣ３からコンデンサ２への電力の供給する際のスイッチングサージは、最後に閉制御を行った素子で生じる。よって、コンデンサ２と接続される単位電池Ｃｈを切り替える際に、使用するブロック間素子Ｓ２ｉ及びメイン素子Ｓ３ｊが共通していたとしても、ブロック間素子Ｓ２ｉ及びメイン素子Ｓ３ｊの開閉制御を行うことが好ましい。
【００４４】
なお、本制御では、電気経路を切り替える際に所定時間を要し、また、スイッチの開閉制御は段階的に行われるため、その合計の時間であるデッドタイムが生ずることとなる。
【００４５】
上記構成とすることで、本実施形態は、以下の効果を奏する。
【００４６】
・単位電池Ｃｈの端子に接続されるセル間素子Ｓ１ｈのそれぞれは、ブロック間素子Ｓ２ｉに接続されるセル間素子Ｓ１ｈの数に応じた単位電池Ｃｈの電圧の合計値に対する耐圧を備えていればよいため、セル間素子Ｓ１ｈを低耐圧の素子とすることができる。
【００４７】
・スイッチングサージをコンデンサ２に接続された高耐圧のメイン素子Ｓ３ｊにより受けることになるため、コンデンサ２に接続されたメイン素子Ｓ３ｊ以外の素子の耐圧が低減可能となる。
【００４８】
＜第２実施形態＞
図５は、本実施形態に係る電力授受装置の回路図である。
【００４９】
本実施形態では、第１実施形態と同様に、各単位電池Ｃｈ（ｈ＝１、２、・・・、１８）は、それぞれ１又は複数の隣接する電池セルからなり、複数の単位電池Ｃｈの直列接続体として組電池１が構成されている。組電池１は、電気エネルギを蓄える蓄電手段であるコンデンサ２と接続される。組電池１とコンデンサ２とを接続する回路は、各単位電池Ｃｈの正極Ｃｈ（＋）とコンデンサ２の正極とを選択的に接続する正極側開閉回路７と、各単位電池Ｃｈの負極Ｃｈ（−）とコンデンサ２の負極とを選択的に接続する負極側開閉回路８とからなる。本実施形態では、正極側開閉回路７の構成及び負極側開閉回路８の構成が、第１実施形態と異なっている。
【００５０】
本実施形態では、正極側開閉回路７は、正極側第１開閉手段群１０、及び、正極側第２開閉手段群３０の２段の直列接続回路である。同様に、負極側開閉回路８は、負極側第１開閉手段群１０’、及び、負極側第２開閉手段群３０’の２段の直列接続回路である。
【００５１】
正極側第１開閉手段群１０は、セル間素子Ｓ１ｈ（＋）が複数並列接続されることにより構成される。
【００５２】
正極側第２開閉手段群３０は、メイン素子Ｓ３ｊ（＋）（ｊ＝１、２、３）が複数並列接続されることにより構成される。
【００５３】
同様に、負極側第１開閉手段群１０’は、セル間素子Ｓ１ｈ（−）が複数並列接続されることにより構成される。
【００５４】
負極側第２開閉手段群３０’は、メイン素子Ｓ３ｊ（−）が複数並列接続されることにより構成される。
【００５５】
セル間素子Ｓ１１（＋）の入力端は、単位電池Ｃ１の正極Ｃ１（＋）に接続される。セル間素子Ｓ１２（＋）の入力端は、単位電池Ｃ２の正極Ｃ２（＋）に接続される。セル間素子Ｓ１３（＋）の入力端は、単位電池Ｃ３の正極Ｃ３（＋）に接続される。セル間素子Ｓ１４（＋）の入力端は、単位電池Ｃ４の正極Ｃ４（＋）に接続される。セル間素子Ｓ１５（＋）の入力端は、単位電池Ｃ５の正極Ｃ５（＋）に接続される。セル間素子Ｓ１６（＋）の入力端は、単位電池Ｃ６の正極Ｃ６（＋）に接続される。以下、同様に、セル間素子Ｓ１ｈ（＋）の入力端は、単位電池Ｃｈの正極Ｃｈ（＋）に接続される。
【００５６】
セル間素子Ｓ１１（＋）の出力端、セル間素子Ｓ１２（＋）の出力端、セル間素子Ｓ１３（＋）の出力端、セル間素子Ｓ１４（＋）の出力端、セル間素子Ｓ１５（＋）の出力端、及び、セル間素子Ｓ１６（＋）の出力端は、メイン素子Ｓ３１（＋）の入力端に接続される。以下、同様に、セル間素子Ｓ１（６ｊ−５）（＋）の出力端、セル間素子Ｓ１（６ｊ―４）（＋）の出力端、セル間素子Ｓ１（６ｊ−３）（＋）の出力端、セル間素子Ｓ１（６ｊ−２）（＋）の出力端、セル間素子Ｓ１（６ｊ―１）（＋）の出力端、及び、セル間素子Ｓ１（６ｊ）（＋）の出力端は、メイン素子Ｓ３ｊ（＋）の入力端に接続される。
【００５７】
メイン素子Ｓ３１（＋）の出力端、メイン素子Ｓ３２（＋）の出力端、及びメイン素子Ｓ３３（＋）の出力端は、コンデンサ２の負極に接続される。
【００５８】
セル間素子Ｓ１１（−）の入力端は、単位電池Ｃ１の負極Ｃ１（−）に接続される。セル間素子Ｓ１２（−）の入力端は、単位電池Ｃ２の負極Ｃ２（−）に接続される。セル間素子Ｓ１３（−）の入力端は、単位電池Ｃ３の負極Ｃ３（−）に接続される。セル間素子Ｓ１４（−）の入力端は、単位電池Ｃ４の負極Ｃ４（−）に接続される。セル間素子Ｓ１５（−）の入力端は、単位電池Ｃ５の負極Ｃ５（−）に接続される。セル間素子Ｓ１６（−）の入力端は、単位電池Ｃ６の負極Ｃ６（−）に接続される。以下、同様に、セル間素子Ｓ１ｈ（−）の入力端は、単位電池Ｃｈの負極Ｃｈ（−）に接続される。
【００５９】
セル間素子Ｓ１１（−）の出力端、セル間素子Ｓ１２（−）の出力端、セル間素子Ｓ１３（−）の出力端、セル間素子Ｓ１４（−）の出力端、セル間素子Ｓ１５（−）の出力端、及び、セル間素子Ｓ１６（−）の出力端は、メイン素子Ｓ３１（−）の入力端に接続される。以下、同様に、セル間素子Ｓ１（６ｊ−５）（−）の出力端、セル間素子Ｓ１（６ｊ―４）（−）の出力端、セル間素子Ｓ１（６ｊ−３）（−）の出力端、セル間素子Ｓ１（６ｊ−２）（−）の出力端、セル間素子Ｓ１（６ｊ―１）（−）の出力端、及び、セル間素子Ｓ１（６ｊ）（−）の出力端は、メイン素子Ｓ３ｊ（−）の入力端に接続される。
【００６０】
メイン素子Ｓ３１（−）の出力端、メイン素子Ｓ３２（−）の出力端、及びメイン素子Ｓ３３（−）の出力端は、コンデンサ２の負極に接続される。
【００６１】
上記のように構成される電力授受回路の制御について説明する。
【００６２】
単位電池Ｃｈとコンデンサ２とを接続する際には、まず、セル間素子Ｓ１ｈをＯＮとする。そして、所定時間経過後、メイン素子Ｓ３ｊをＯＮとする。これにより、単位電池Ｃｈとコンデンサ２が接続され、電力の授受が行われることとなる。
【００６３】
単位電池Ｃｈとコンデンサ２とを切断する際には、まず、ＯＮとなっているメイン素子Ｓ３ｊをＯＦＦとする。そして、所定時間経過後、ＯＮとなっているセル間素子Ｓ１ｈをＯＦＦとする。これにより、単位電池Ｃｈとコンデンサ２が切断され、電力の授受が終了することとなる。
【００６４】
上記構成とすることで、本実施形態は、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００６５】
＜第３実施形態＞
図６は、本実施形態に係る電力授受装置の回路図である。本実施形態の全体的な回路構成は、第２実施形態と同一であり、実行される開閉制御についても、第２実施形態と同一である。
【００６６】
本実施形態では、正極側第１開閉手段群１０の各セル間素子Ｓ１ｈ（＋）、及び、負極側第１開閉手段群１０’の各セル間素子Ｓ１ｈ（−）にコンデンサ１１が並列接続されている。各コンデンサ１１の静電容量は、１ｎＦである。
【００６７】
上記構成とすることで、本実施形態は、上記第１実施形態及び第２実施形態が奏する効果に加えて以下の効果を奏する。
【００６８】
・コンデンサ１１を開閉素子に並列接続すると開閉素子の負荷電圧を下げることができる。したがって、セル間素子Ｓ１ｈをより低耐圧の素子とすることができる。
【００６９】
＜変形例＞
上記第１実施形態では開閉回路を３段とし、第２実施形態及び第３実施形態では開閉回路を２段としたが、４段以上の開閉回路としてもよい。この場合、開閉回路の段が多くなるほど、並列接続する開閉素子の数を少なくすればよい。
【００７０】
上記第３実施形態では、セル間素子Ｓ１ｈにコンデンサ１１を並列接続しているが、メイン素子Ｓ３ｊにコンデンサ１１を接続してもよい。また、３段以上の開閉回路においても各開閉素子にコンデンサ２を並列接続してもよい。
【００７１】
上記第３実施形態では、コンデンサ２の静電容量を１ｎＦとしたが、コンデンサ２の静電容量の値はこれに限らない。本実施形態では、１００ｐＦ〜２ｎＦ程度の静電容量のコンデンサ２が好適であるが、各単位電池Ｃｈの電圧に応じて適宜設計変更が可能である。
【００７２】
上記第１実施形態では、各ＭＯＳＦＥＴの耐圧値を指定したが、この値に限らない。上記各実施形態における各ＭＯＳＦＥＴの耐圧値は、各単位電池Ｃｈの電圧、各段のＭＯＳＦＥＴの数、想定されるスイッチング制御の具体的手法等に応じて、適宜設計すればよい。
【００７３】
上記第１実施形態において、開閉制御の時間間隔を均等としたが、均等でなくてもよい。
【００７４】
上記第１実施形態において、２つの単位電池Ｃｈからコンデンサ２へ充電を行うものとし、コンデンサ２から１つの単位電池Ｃｈへ充電を行うものとした。しかしながら、１つの単位電池Ｃｈからコンデンサ２へ充電を行うものとしてもよく、３つ以上の単位電池Ｃｈからコンデンサ２へ充電を行うものとしてもよい。また、コンデンサ２から複数の単位電池Ｃｈへ充電を行うものとしてもよい。
【００７５】
上記各実施形態において、開閉手段としてＭＯＳＦＥＴを用いるものとしたが、開閉手段としてＭＯＳＦＥＴ以外の開閉手段、例えば、バイポーラトランジスタ等を用いることもできる。
【００７６】
上記各実施形態において、単位電池Ｃｈの数を１８としたが、単位電池Ｃｈの数はこの数に限られることはなく、必要とされる電圧に応じて適宜変更が可能である。また、上記各実施形態では、セル間素子Ｓ１ｈの数を正極側及び負極側のそれぞれにおいて、単位電池Ｃｈの数と同じく１８としており、単位電池Ｃｈの数に応じて、セル間素子Ｓ１ｈが変更されることは当然である。さらに、上記第１実施形態において、ブロック間素子Ｓ２ｉの数を正極側及び負極側のそれぞれにおいて６とし、上記各実施形態において、メイン素子Ｓ３ｊの数をそれに応じて正極側及び負極側のそれぞれにおいて３とした。しかしながら、ブロック間素子Ｓ２ｉ、メイン素子Ｓ３ｊの数についてもこれらの数に限定されるわけではなく、適宜変更が可能である。
【００７７】
第１実施形態では、ブロック間素子Ｓ２ｉの入力端には３つのセル間素子Ｓ１ｈの出力端が接続され、メイン素子Ｓ３ｊの入力端には、２つのブロック間素子Ｓ２ｉの出力端が接続され、コンデンサ２には３つのメイン素子Ｓ３ｊが接続されるものとした。さらに、第２実施形態及び第３実施形態では、メイン素子Ｓ３ｊの入力端には６つのセル間素子Ｓ１ｈの出力端が接続され、コンデンサ２には３つのメイン素子Ｓ３ｊが接続されるものとした。コンデンサ２に接続されるメイン素子Ｓ３ｊの数、メイン素子Ｓ３ｊに接続されるブロック間素子Ｓ２ｉの数、ブロック間素子Ｓ２ｉに接続されるセル間素子Ｓ１ｈの数、メイン素子Ｓ３ｊに接続されるセル間素子Ｓ１ｈの数はこれらに限られない。また、各メイン素子Ｓ３ｊに接続されるブロック間素子Ｓ２ｉの数、各ブロック間素子Ｓ２ｉに接続されるセル間素子Ｓ１ｈの数、各メイン素子Ｓ３ｊに接続されるセル間素子Ｓ１ｈの数は、均等でなくてもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１…組電池、２…コンデンサ、７…正極側開閉回路、８…負極側開閉回路、Ｃｈ…単位電池、Ｓ１ｈ…セル間素子、Ｓ２ｉ…ブロック間素子、Ｓ３ｊ…メイン素子。
【図１】
2015104251.tif 000003
【図２】
2015104251.tif 000004
【図３】
2015104251.tif 000005
【図４】
2015104251.tif 000006
【図５】
2015104251.tif 000007
【図６】
2015104251.tif 000008