(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の蓄電デバイスを含むユニットと、ドレイン側端子が前記ユニットの正極と接続された降圧用スイッチと、ドレイン側端子が前記降圧用スイッチのソース側端子と接続された昇圧用スイッチとで構成されたｎ個（ｎは２以上の整数）の構成段、電気エネルギーを蓄積し、電力の入力および出力が可能な蓄電機構、この蓄電機構に直列接続されたリアクトル、および前記降圧用スイッチと前記昇圧用スイッチの導通、非導通を切り替える制御動作部とを備え、
前記構成段のうち、第ｍ段目（ｍは２≦ｍ≦ｎを満たす整数）の構成段のユニットの正極は第ｍ−１段目の構成段のユニットの負極と接続され、第ｍ段目の構成段に含まれる昇圧用スイッチのドレイン側端子は第ｍ−１段目の構成段に含まれる昇圧用スイッチのソース側端子と接続され、第ｎ段目の構成段に含まれる昇圧用スイッチのソース側端子は第ｎ段目の構成段に含まれるユニットの負極と接続され、直列接続されたｎ個の前記昇圧用スイッチは前記蓄電機構と前記リアクトルの直列回路に並列に接続されたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
１つ以上の蓄電デバイスを含むユニットと、ソース側端子が前記ユニットの負極と接続された降圧用スイッチと、ソース側端子が前記降圧用スイッチのドレイン側端子と接続された昇圧用スイッチとで構成されたｎ個（ｎは２以上の整数）の構成段、電気エネルギーを蓄積し、電力の入力および出力が可能な蓄電機構、この蓄電機構に直列接続されたリアクトル、および前記降圧用スイッチと前記昇圧用スイッチの導通、非導通を切り替える制御動作部とを備え、
前記構成段のうち、第ｍ段目（ｍは２≦ｍ≦ｎを満たす整数）の構成段のユニットの正極は第ｍ−１段目の構成段のユニットの負極と接続され、第ｍ段目の構成段に含まれる昇圧用スイッチのドレイン側端子は第ｍ−１段目の構成段に含まれる昇圧用スイッチのソース側端子と接続され、第１段目の構成段に含まれる昇圧用スイッチのドレイン側端子は第１段目の構成段に含まれるユニットの正極と接続され、直列接続されたｎ個の前記昇圧用スイッチは前記蓄電機構と前記リアクトルの直列回路に並列に接続されたことを特徴とする電源装置。
【請求項３】
前記構成段は前記ユニットと直列に接続された切り離し用スイッチを有し、ソース側端子よりドレイン側端子の方が高電位になるように前記蓄電機構と直列に接続された第一のスイッチを有した電源装置であって、
前記制御動作部は、前記ユニットが正常に動作しているかをそれぞれ判定し、正常に動作していないと判定された不良ユニットを含む構成段があった場合は、前記第一のスイッチおよび該構成段に含まれる前記切り離し用スイッチを非導通状態にし、かつ電流が前記不良ユニットを迂回するよう前記降圧用スイッチおよび前記昇圧用スイッチを導通状態にすることで、前記不良ユニットを電気的に切り離すことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記構成段は前記ユニットと直列に接続された切り離し用スイッチを有し、ソース側端子よりドレイン側端子の方が高電位になるように前記蓄電機構と直列に接続された第一のスイッチを有し、前記リアクトルの一端は第１段目の構成段に含まれる昇圧用スイッチのドレイン側端子に接続され、前記リアクトルの他端は前記第一のスイッチのドレイン側端子と接続され、前記第一のスイッチのソース側端子と前記蓄電機構の正極側端子との間に第二のスイッチのドレイン側端子が接続され、前記第二のスイッチのソース側端子が第ｎ段目の構成段に含まれる昇圧用スイッチのソース側端子に接続されるとともに第三のスイッチのドレイン側端子と接続され、前記第三のスイッチのソース側端子は前記蓄電機構の負極側端子と接続された電源装置であって、
前記制御動作部は、前記ユニットが正常に動作しているかをそれぞれ判定し、正常に動作していないと判定された不良ユニットを含む構成段があった場合は、該構成段に含まれる切り離し用スイッチを非導通状態にし、前記第一のスイッチを非導通状態、前記第二のスイッチを導通状態、前記第三のスイッチを非導通状態にそれぞれ切り替え、かつ電流が前記不良ユニットを迂回するよう前記降圧用スイッチおよび前記昇圧用スイッチを導通状態にすることで、前記不良ユニットを電気的に切り離し、前記蓄電機構を電気的に直列に接続することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項５】
前記構成段は前記ユニットと直列に接続された切り離し用スイッチを有し、ソース側端子よりドレイン側端子の方が高電位になるように前記蓄電機構と直列に接続された第一のスイッチを有し、前記リアクトルの一端は第ｎ段目の構成段に含まれる昇圧用スイッチのソース側端子に接続され、前記リアクトルの他端は前記第一のスイッチのソース側端子と接続され、前記第一のスイッチのドレイン側端子と、前記蓄電機構の負極側端子との間に第二のスイッチのソース側端子が接続され、前記第二のスイッチのドレイン側端子が第１段目の構成段に含まれる昇圧用スイッチのドレイン側端子に接続されるとともに第三のスイッチのソース側端子と接続され、前記第三のスイッチのドレイン側端子は前記蓄電機構の正極側端子と接続された電源装置であって、
前記制御動作部は、前記ユニットが正常に動作しているかをそれぞれ判定し、正常に動作していないと判定された不良ユニットを含む構成段があった場合は、該構成段に含まれる切り離し用スイッチを非導通状態にし、前記第一のスイッチを非導通状態、前記第二のスイッチを導通状態、前記第三のスイッチを非導通状態にそれぞれ切り替え、かつ電流が前記不良ユニットを迂回するよう前記降圧用スイッチおよび前記昇圧用スイッチを導通状態にすることで、前記不良ユニットを電気的に切り離し、前記蓄電機構を電気的に直列に接続することを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
【請求項６】
前記ｎ個の構成段のうち、第ｋ段目（ｋは１≦ｋ≦ｎを満たす整数）の構成段に含まれる降圧用スイッチの導通状態、非導通状態を繰り返し切り替え、その他の降圧用スイッチおよび昇圧用スイッチを全て非導通状態にすることで、第ｋ段目の構成段を含む１つまたは複数の構成段に含まれるユニットが放電し、電圧が降圧されて前記蓄電機構に電力が送られ、かつ前記ｎ個の構成段のうち、第ｋ段目の構成段に含まれる昇圧用スイッチの導通状態、非導通状態を繰り返し切り替え、その他の構成段に含まれる昇圧用スイッチを全て導通状態とし、さらに降圧用スイッチを全て非導通状態とすることで、前記蓄電機構から電圧が昇圧され、第ｋ段目の構成段を含む１つまたは複数の構成段に含まれるユニットが充電される請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項７】
前記ユニットの電圧をそれぞれ測定する電圧測定器を備え、前記制御動作部は、前記電圧測定器で測定した各ユニットの電圧をそれぞれ参照し、複数のユニットの電圧の平均値との差の絶対値が基準値より大きい電圧を有するユニットが存在した場合に、その差を縮めるよう制御することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項８】
前記ユニットの充電状態をそれぞれ測定する充電状態測定器を備え、前記制御動作部は、前記充電状態測定器で測定した各ユニットの充電状態をそれぞれ参照し、複数のユニットの充電状態の平均値との差の絶対値が基準値より大きい充電状態を有するユニットが存在した場合に、その差を縮めるよう制御することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項９】
前記ユニットの温度を測定する温度測定器を備え、前記制御動作部は、前記温度測定器で測定した前記ユニットの温度を参照し、測定した温度が基準値を下回っていた場合に前記ユニットと前記蓄電機構との間で電力授受を行うよう制御することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項１０】
直列接続された前記ユニットに流れる電流値を測定する電流測定器を備え、前記制御動作部は、前記電流測定器で測定した電流値を参照し、測定した電流値が予め定めた範囲を逸脱していた場合に、充放電電流の一部または全部を前記蓄電機構を充放電するよう制御することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項１１】
前記ユニットの温度を測定する温度測定器を備え、前記制御動作部は、前記温度測定器で測定した前記ユニットの温度を参照し、測定した温度が基準値を上回っていた場合に、前記蓄電機構が充放電電流の一部または全部を充放電するよう制御することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電源装置において、前記蓄電機構は電気機器に替え、前記電気機器は電力消費機能または発電機能のうち少なくとも一方を有し、直列接続されたｎ個の前記昇圧用スイッチは前記電気機器と前記リアクトルの直列回路に並列に接続されたことを特徴とする電源装置。
【請求項１３】
前記ユニットの電圧をそれぞれ測定する電圧測定器を備え、前記制御動作部は、前記電圧測定器で測定した各ユニットの電圧をそれぞれ参照し、第ｋ段目（ｋは１≦ｋ≦ｎを満たす整数）の構成段のユニットの電圧が複数のユニットの電圧の平均値より基準値以上大きい場合、前記電気機器の電力消費時は第ｋ段目の構成段のユニットを含む１つまたは複数のユニットを放電することで電力供給を行い、前記電気機器の電力回生時は第ｋ段目の構成段のユニットを含まない１つまたは複数のユニットに電力を充電し、第ｋ段目の構成段のユニットの電圧が複数のユニットの電圧の平均値より基準値以上小さい場合、前記電気機器の電力消費時は第ｋ段目の構成段のユニットを含まない１つまたは複数のユニットを放電することで電力供給を行い、前記電気機器の電力回生時は第ｋ段目の構成段のユニットを含む１つまたは複数のユニットに電力を充電することを特徴とする請求項１２に記載の電源装置。
【請求項１４】
前記ユニットの充電状態をそれぞれ測定する充電状態測定器を備え、前記制御動作部は、前記充電状態測定器で測定した各ユニットの充電状態をそれぞれ参照し、第ｋ段目（ｋは１≦ｋ≦ｎを満たす整数）の構成段のユニットの充電状態が複数のユニットの充電状態の平均値より基準値以上大きい場合、前記電気機器の電力消費時は第ｋ段目の構成段のユニットを含む１つまたは複数のユニットを放電することで電力供給を行い、前記電気機器の電力回生時は第ｋ段目の構成段のユニットを含まない１つまたは複数のユニットに電力を充電し、第ｋ段目の構成段のユニットの充電状態が複数のユニットの充電状態の平均値より基準値以上小さい場合、前記電気機器の電力消費時は第ｋ段目の構成段のユニットを含まない１つまたは複数のユニットを放電することで電力供給を行い、前記電気機器の電力回生時は第ｋ段目の構成段のユニットを含む１つまたは複数のユニットに電力を充電することを特徴とする請求項１２に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、直列接続された複数の蓄電デバイスを含む電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド電気自動車、家電機器などにおいて、複数の二次電池を直列に接続するモジュール構成を含む電源装置は広く知られている。複数の二次電池を直列接続することで、モジュールの電圧を高め、充電または放電する電力を増加することができる。
しかし、モジュールを充放電する際には一様の電流が流れるため、モジュールを構成するユニットの電圧がばらつきを持つ場合は、最大あるいは最小の電圧を持つ二次電池が上限電圧、下限電圧を超過しないよう充放電しなければならない。つまり、その他の二次電池に充電、放電の余裕があった場合でも、それ以上の電力を入出力することはできない。  【０００３】
そこで特許文献１では、二次電池への能動的な電力の入出力を可能とする変換器と、どの二次電池に電力を入出力するかを選択する回路を用いて二次電池電圧の均等化を図っている。この構成はコイル、コンデンサ、トランスなどの受動部品の点数が二次電池数に比例しないため比較的小型に構成でき、また選択的な二次電池への充放電を可能としており、短時間で電圧の均等化が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２７４５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の発明では、二次電池を選択する回路には、例えば継電器などの、非導通時に完全な絶縁を得られるスイッチが必要である。このような順方向、逆方向の二方向での絶縁がとれる二方向スイッチはサイズが大きいことから、回路の大型化が問題点としてあげられる。また、例えばＭＯＳＦＥＴなどの、比較的小型であるスイッチを代用したとしても、付随するボディダイオードの特性によって一方向の絶縁しかとれないため、二方向スイッチのような絶縁効果を得るには二方向スイッチの２倍の点数が必要であり、回路の煩雑化、回路の大型化が問題点としてあげられる。
このように、従来の装置では、蓄電デバイスと蓄電機構での能動的な電力授受に必要な電力変換の機構と、能動的な電力授受を行う蓄電デバイスを選択する機構が別々に設けられていたため、依然スイッチ点数が多く、回路の簡素化、小型軽量化とは相反するものであった。【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、小型でかつスイッチの点数を削減することで回路の煩雑化、回路の大型化を防ぎつつ、各ユニットの電圧の均等化を行うようにした電源装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係わる電源装置は、１つ以上の蓄電デバイスを含むユニットと、ドレイン側端子がユニットの正極と接続された降圧用スイッチと、ドレイン側端子が降圧用スイッチのソース側端子と接続された昇圧用スイッチとで構成されたｎ個（ｎは２以上の整数）の構成段、電気エネルギーを蓄積し、電力の入力および出力が可能な蓄電機構、この蓄電機構に直列接続されたリアクトル、および降圧用スイッチと昇圧用スイッチの導通、非導通を切り替える制御動作部とを備え、構成段のうち、第ｍ段目（ｍは２≦ｍ≦ｎを満たす整数）の構成段のユニットの正極は第ｍ−１段目の構成段のユニットの負極と接続され、第ｍ段目の構成段に含まれる昇圧用スイッチのドレイン側端子は第ｍ−１段目の構成段に含まれる昇圧用スイッチのソース側端子と接続され、第ｎ段目の構成段に含まれる昇圧用スイッチのソース側端子は第ｎ段目の構成段に含まれるユニットの負極と接続され、直列接続されたｎ個の昇圧用スイッチは蓄電機構とリアクトルの直列回路に並列に接続されたものである。【０００８】
また、この発明に係わる電源装置は、１つ以上の蓄電デバイスを含むユニットと、ソース側端子がユニットの負極と接続された降圧用スイッチと、ソース側端子が降圧用スイッチのドレイン側端子と接続された昇圧用スイッチとで構成されたｎ個（ｎは２以上の整数）の構成段、電気エネルギーを蓄積し、電力の入力および出力が可能な蓄電機構、この蓄電機構に直列接続されたリアクトル、および降圧用スイッチと昇圧用スイッチの導通、非導通を切り替える制御動作部とを備え、構成段のうち、第ｍ段目（ｍは２≦ｍ≦ｎを満たす整数）の構成段のユニットの正極は第ｍ−１段目の構成段のユニットの負極と接続され、第ｍ段目の構成段に含まれる昇圧用スイッチのドレイン側端子は第ｍ−１段目の構成段に含まれる昇圧用スイッチのソース側端子と接続され、第１段目の構成段に含まれる昇圧用スイッチのドレイン側端子は第１段目の構成段に含まれるユニットの正極と接続され、直列接続されたｎ個の昇圧用スイッチは蓄電機構とリアクトルの直列回路に並列に接続されたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の電源装置によれば、１つ以上の蓄電デバイスで構成されたユニットが複数搭載され、複数のユニットのうち１つ以上のユニットから蓄電機構に電力を送るか、蓄電機構から１つ以上のユニットに電力を送るかの動作を行える。また蓄電機構との電力授受を行うユニットを適切に選択し、充電および放電の操作を経ることで、各ユニットの電圧を均等化することができる。この電源装置に含まれる電力変換回路は、蓄電機構と複数のユニットのうち１つ以上のユニットとの能動的な電力授受を行う機能と、電力授受を行うユニットを選択する機能を兼ね備えており、回路に必要なスイッチ点数を削減することで回路の煩雑化の防止、回路の小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明における電源装置と電気機器の構成を表す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る電源装置の構成を表す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る電源装置のスイッチ３１３の導通状態時の電流の方向を表した図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る電源装置のスイッチ３１２の導通状態時の電流の方向を表した図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る電源装置のスイッチ３１１の導通状態時の電流の方向を表した図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る電源装置のスイッチ３０３の導通状態時の電流の方向と、非導通状態時の電流の方向を表した図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る電源装置のスイッチ３０２の導通状態時の電流の方向と、非導通状態時の電流の方向を表した図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る電源装置のスイッチ３０１の導通状態時の電流の方向と、非導通状態時の電流の方向を表した図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る電源装置において、充電するユニット及び放電するユニットと、スイッチのオン、オフ状態の関係を示した図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る電源装置において、各ユニットの平均電圧との差が基準値より大きい場合に行う実施手順を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態１における電源装置の動作のフローチャートを示した図である。
【図１２】この発明の実施の形態１に係る電源装置の他の構成を表す図である。
【図１３】この発明の実施の形態１に係る電源装置の他の構成における、充電するユニット及び放電するユニットと、スイッチのオン、オフ状態の関係を示した図である。
【図１４】この発明の実施の形態１に係る電源装置の他の構成における、各ユニットの平均電圧との差が基準値より大きい場合に行う実施手順を示す図である。
【図１５】この発明の実施の形態２に係る電源装置の構成を表す図である。
【図１６】この発明の実施の形態２における電源装置の動作のフローチャートを示した図である。
【図１７】この発明の実施の形態２に係る電源装置の他の構成を表す図である。
【図１８】この発明の実施の形態３に係る電源装置の構成を表す図である。
【図１９】この発明の実施の形態３に係る電源装置において、電流がユニットを迂回する様子を表す図である。
【図２０】この発明の実施の形態３における電源装置の動作のフローチャートを示した図である。
【図２１】この発明の実施の形態３に係る電源装置の他の構成を表す図である。
【図２２】この発明の実施の形態４に係る電源装置の構成を表す図である。
【図２３】この発明の実施の形態４における電源装置の動作のフローチャートを示した図である。
【図２４】この発明の実施の形態４に係る電源装置の他の構成を表す図である。
【図２５】この発明の実施の形態５に係る電源装置の構成を表す図である。
【図２６】この発明の実施の形態５における電源装置の動作のフローチャートを示した図である。
【図２７】この発明の実施の形態５に係る電源装置の他の構成を表す図である。
【図２８】この発明の実施の形態６に係る電源装置の構成を表す図である。
【図２９】この発明の実施の形態６における電源装置の動作のフローチャートを示した図である。
【図３０】この発明の実施の形態６に係る電源装置の他の構成を表す図である。
【図３１】この発明の実施の形態７に係る電源装置の構成を表す図である。
【図３２】この発明の実施の形態７における動作手順を表す図である。
【図３３】この発明の実施の形態７における電源装置の動作のフローチャートを示した図である。
【図３４】この発明の実施の形態７に係る電源装置の他の構成を表す図である。
【図３５】この発明の実施の形態７に係る電源装置の他の構成における動作手順を表す図である。
【図３６】この発明の実施の形態８に係る電源装置の構成を表す図である。
【図３７】この発明の実施の形態１等における制御動作部のハードウエアの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る電源装置について図１から図１４に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施の形態１に係わる電源装置と電気機器の構成を表す図であり、電源装置１００は好ましくは図１に示すように電気機器１８０と接続される。この電気機器１８０は電力消費機能および発電機能のうち少なくとも一方を含む。電気機器１８０が電力消費の機能を発揮する場合は電源装置１００から電力を送り、電気機器１８０が発電の機能を発揮する場合は電源装置１００に電力が送られる。なお電気機器１８０と接続する電源装置１００は複数であってもよい。
【００１２】
実施の形態１の電源装置１００は、図２に示すように、蓄電機構１０１と、リアクトル１０２と、モジュール１１０と、スイッチ３０１、３０２、３０３を含む第一のスイッチ群１２０と、スイッチ３１１、３１２、３１３を含む第二のスイッチ群１３０と、電圧測定器３５１、３５２、３５３と、制御動作部１１１を含む。
なお、第一のスイッチ群１２０のスイッチ３０１〜３０３は、蓄電機構１０１からモジュール１１０へ充電する昇圧用スイッチとして使用され、第二のスイッチ群１３０のスイッチ３１１〜３１３は、モジュール１１０から蓄電機構１０１へ放電する降圧用スイッチとして使用される。
【００１３】
モジュール１１０は複数のユニット２０１、２０２、２０３で構成される。ただし各ユニットは１つの蓄電デバイスであってもよいし、複数の蓄電デバイスを組み合わせたものでもよい。また蓄電デバイスは二次電池のみならず、キャパシタ、電気二重層キャパシタなど蓄電機能を有するデバイスであってよい。スイッチ３０１、３０２、３０３、３１１、３１２、３１３は好ましくはＭＯＳＦＥＴである。さらにスイッチ３０１〜３０３、３１１〜３１３はボディダイオードを有するものでよく、またボディダイオードを有さないスイッチング素子にダイオードを組み合わせたものでもよい。
【００１４】
実施の形態１の電源装置の構成を示す図２において、ここではスイッチ３０１、３０２、３０３、３１１、３１２、３１３は、ダイオードの順方向における入力側をソース側端子、出力側をドレイン側端子とし、信号を入力してスイッチの導通状態と非導通状態を切り替える端子をゲート端子とする。スイッチ３０１のドレイン側端子とスイッチ３１１のソース側端子が接続され、スイッチ３１１のドレイン側端子はユニット２０１の正極に接続され、ユニット２０１と並列に電圧測定器３５１が接続されている。これがユニット１つに対する構成段である。
【００１５】
すなわちユニット２０１とスイッチ３０１、３１１と電圧測定器３５１を構成段の一段目とする。構成段の二段目はユニット２０２とスイッチ３０２、３１２と電圧測定器３５２で構成されており、一段目と同様にスイッチ３０２のドレイン側端子とスイッチ３１２のソース側端子が接続され、スイッチ３１２のドレイン側端子はユニット２０２の正極に接続され、ユニット２０２と並列に電圧測定器３５２が接続されている。そしてユニット２０１の負極とユニット２０２の正極が直列に接続され、スイッチ３０１のソース側端子とスイッチ３０２のドレイン側端子が接続される。
【００１６】
構成段の三段目も同様にユニット２０３とスイッチ３０３、３１３と電圧測定器３５３で構成されており、スイッチ３０３のドレイン側端子とスイッチ３１３のソース側端子が接続され、スイッチ３１３のドレイン側端子はユニット２０３の正極に接続され、ユニット２０３と並列に電圧測定器３５３が接続されている。そしてユニット２０２の負極とユニット２０３の正極が直列に接続され、スイッチ３０２のソース側端子とスイッチ３０３のドレイン側端子が接続される。ユニット２０３の負極とスイッチ３０３のソース側端子は接続され、蓄電機構１０１とリアクトル１０２を直列に接続したものが、直列接続されたスイッチ３０１〜３０３と並列に接続される。即ち、スイッチ３０１のドレイン側端子がリアクトル１０２の一端に、スイッチ３０３のソース側端子が蓄電機構１０１の一端にそれぞれ接続される。
【００１７】
ユニット２０１、２０２、２０３は直列に接続されており、ユニット２０１の正極とユニット２０３の負極との両端子が電気機器１８０に接続される。電圧測定器３５１、３５２、３５３で検知した電圧の情報は制御動作部１１１に送られ、制御動作部１１１はスイッチ３０１、３１１、３０２、３１２、３０３、３１３のゲート側端子に信号を送り、それぞれの導通状態、非導通状態を切り替える。
なお、ユニットの数は３つでなくてもよく、構成段の数も三段でなくてよい。好ましくは、蓄電機構１０１はコンデンサ、二次電池である。
【００１８】
続いて図３を用いてユニット２０３から蓄電機構１０１に放電する場合の説明をする。ユニット２０３から蓄電機構１０１に放電する場合、スイッチ３０１〜３０３、３１１、３１２は全て非導通状態にする。そうすることで、ユニット２０１、２０２は蓄電機構１０１と電気的に絶縁状態となり、蓄電機構１０１との電力授受を行わない。さらにスイッチ３１３の導通、非導通状態を切り替える。スイッチ３１３が導通状態のとき、破線矢印のとおりユニット２０３からスイッチ３１３、スイッチ３０２及びスイッチ３０１のダイオード部分、リアクトル１０２を介して蓄電機構１０１へ電力が送られることで、ユニット２０３は放電する。スイッチ３１３が非導通状態のとき、ユニット２０３は電気的に絶縁状態であり、ユニット２０３は蓄電機構１０１へ電力を送らない。スイッチ３１３の導通と非導通状態を繰り返し切り替えることで、ユニット２０３を徐々に放電させ、ユニット２０３の電圧を下げる。
【００１９】
続いて図４を用いてユニット２０２、２０３から蓄電機構１０１に放電する場合の説明をする。ユニット２０２、２０３から蓄電機構１０１に放電する場合、スイッチ３０１〜３０３、３１１、３１３は全て非導通状態にする。そうすることで、ユニット２０１は蓄電機構１０１と電気的に絶縁状態となり、蓄電機構１０１との電力授受を行わない。さらにスイッチ３１２の導通、非導通状態を切り替える。スイッチ３１２が導通状態のとき、破線矢印のとおりユニット２０２、２０３からスイッチ３１２、スイッチ３０１のダイオード部分、リアクトル１０２を介して蓄電機構１０１へ電力が送られることで、ユニット２０２、２０３は放電する。スイッチ３１２が非導通状態のとき、ユニット２０２、２０３は蓄電機構１０１へ電力を送らない。スイッチ３１２の導通と非導通状態を繰り返し切り替えることで、ユニット２０２、２０３を徐々に放電させ、ユニット２０２、２０３の電圧を下げる。
【００２０】
続いて図５を用いてユニット２０１、２０２、２０３から蓄電機構１０１に放電する場合の説明をする。ユニット２０１、２０２、２０３から蓄電機構１０１に放電する場合、スイッチ３０１〜３０３、３１２、３１３は全て非導通状態にする。さらにスイッチ３１１の導通、非導通状態を切り替える。スイッチ３１１が導通状態のとき、破線矢印のとおりユニット２０１、２０２、２０３からスイッチ３１１、リアクトル１０２を介して蓄電機構１０１へ電力が送られることで、ユニット２０１、２０２、２０３は放電する。スイッチ３１１が非導通状態のとき、ユニット２０１、２０２、２０３は蓄電機構１０１へ電力を送らない。スイッチ３１１の導通と非導通状態を繰り返し切り替えることで、ユニット２０１、２０２、２０３を徐々に放電させ、ユニット２０１、２０２、２０３の電圧を下げる。
【００２１】
続いて図６を用いてユニット２０３に蓄電機構１０１から充電する場合の説明をする。ユニット２０３に蓄電機構１０１から充電する場合、スイッチ３０１、３０２は導通状態、スイッチ３１１、３１２、３１３は非導通状態にする。そうすることで、ユニット２０１、２０２は蓄電機構１０１と電気的に絶縁状態となり、蓄電機構１０１との電力授受を行わない。さらにスイッチ３０３の導通、非導通状態を切り替える。
図６（ａ）にスイッチ３０３が導通状態のときの電流の流れる方向を破線矢印で示す。蓄電機構１０１からリアクトル１０２を介して電流が流れ、スイッチ３０３の導通時間が長い程電流が増幅される。図６（ｂ）にスイッチ３０３が非導通状態のときの電流の流れる方向を破線矢印で示す。増幅された電流がスイッチ３１３のダイオード部分を通って通過し、ユニット２０３に流れる。スイッチ３０３の導通と非導通状態を繰り返し切り替えることで、ユニット２０３が充電され、ユニット２０３の電圧が上がる。
【００２２】
続いて図７を用いてユニット２０２、２０３に蓄電機構１０１から充電する場合の説明をする。ユニット２０２、２０３に蓄電機構１０１から充電する場合、スイッチ３０１、３０３は導通状態、スイッチ３１１、３１２、３１３は非導通状態にする。そうすることで、ユニット２０１は蓄電機構１０１と電気的に絶縁状態となり、蓄電機構１０１との電力授受を行わない。さらにスイッチ３０２の導通、非導通状態を切り替える。
図７（ａ）にスイッチ３０２が導通状態のときの電流の流れる方向を破線矢印で示す。蓄電機構１０１からリアクトル１０２を介して電流が流れ、スイッチ３０２の導通時間が長い程電流が増幅される。図７（ｂ）にスイッチ３０２が非導通状態のときの電流の流れる方向を破線矢印で示す。増幅された電流がスイッチ３１２のダイオード部分を通って通過し、ユニット２０２、２０３に流れる。スイッチ３０２の導通と非導通状態を繰り返し切り替えることで、ユニット２０２、２０３が充電され、ユニット２０２、２０３の電圧が上がる。
【００２３】
続いて図８を用いてユニット２０１、２０２、２０３に蓄電機構１０１から充電する場合の説明をする。ユニット２０１、２０２、２０３に蓄電機構１０１から充電する場合、スイッチ３０２、３０３は導通状態、スイッチ３１１、３１２、３１３は非導通状態にする。さらにスイッチ３０１の導通、非導通状態を切り替える。
図８（ａ）にスイッチ３０１が導通状態のときの電流の流れる方向を破線矢印で示す。蓄電機構１０１からリアクトル１０２を介して電流が流れ、スイッチ３０１の導通時間が長い程電流が増幅される。図８（ｂ）にスイッチ３０１が非導通状態のときの電流の流れる方向を破線矢印で示す。増幅された電流がスイッチ３１１のダイオード部分を通って通過し、ユニット２０１、２０２、２０３に流れる。スイッチ３０１の導通と非導通状態を繰り返し切り替えることで、ユニット２０１、２０２、２０３が充電され、ユニット２０１、２０２、２０３の電圧が上がる。
【００２４】
図９は、充電するユニットおよび放電するユニットに対するスイッチ３０１、３０２、３０３、３１１、３１２、３１３の導通状態（ＯＮ）、非導通状態（ＯＦＦ）、導通状態と非導通状態の繰り返し切替（ＯＮ⇔ＯＦＦ）の関係を示す図である。図２の構成において、ユニットの充電または放電のいずれかを行う場合、ユニット２０３は必ず含まれる。  
【００２５】
以上の動作を可能にするためには、蓄電機構１０１の電圧が充電、放電したいユニット２０１〜２０３の電圧よりも低い必要がある。そのため、蓄電機構１０１は常に各ユニットの電圧より低い電圧を持つか、放電することで電圧が各ユニットの電圧を下回ることを特徴とするものが望ましい。放電することで電圧が各ユニットの電圧を下回ることを特徴とする蓄電機構１０１の電圧が充電、放電したい１つ以上のユニットの電圧よりも高い場合は、まずユニット２０１、２０２、２０３に蓄電機構１０１から充電することで、蓄電機構１０１の電圧を下げる動作を行う。蓄電機構１０１の電圧が充電、放電したい１つ以上のユニットの電圧よりも低くなった後、電力授受を行う。また１つ以上のユニットに充電したくても蓄電機構１０１のエネルギーが少ない場合は、蓄電機構１０１の電圧が充電、放電したい１つ以上のユニットの電圧よりも低くなる範囲内で、複数のユニットから蓄電機構１０１へ充電を行う動作を追加する。
【００２６】
電圧測定器３５１、３５２、３５３はユニット２０１、２０２、２０３の電圧を測定し、制御動作部１１１にその情報を送る。制御動作部１１１は、あるユニットの電圧が各ユニットの電圧の平均よりもある程度小さい場合、あるいはある程度大きい場合に、その電圧差を小さくするようスイッチ３０１〜３０３、３１１〜３１３を制御する。電圧差が基準値より大きいまたは小さいユニットがあれば、図１０に示す手順でユニットの電圧差を小さくする。
図１０には、各ユニット２０１〜２０３において、平均電圧と比較した電圧が大きい場合と小さい場合における手順を表にして示している。図１０において、第二手順まである場合は第一手順と第二手順を入れ替えてもよい。各ユニットの電圧と各ユニットの電圧の平均の差が基準値以下に収まった場合、制御動作部１１１は各ユニットの電圧の均等化が達成されたと判断し、全てのスイッチを非導通状態とする。
【００２７】
実施の形態１における電源装置の動作のフローチャートの一例を図１１に示す。図１１において、ステップＳ１は各ユニットの電圧を測定する。ステップＳ２は各ユニットの平均電圧を算出する。ステップＳ３は各ユニットの電圧と平均電圧との差を算出する。ステップＳ４はステップＳ３における電圧差が基準値を超えるユニットが存在するか否か判断する。ステップＳ４において電圧差が基準値を超えるユニットが存在する場合（ＹＥＳ）、ステップＳ５に進んで該当するユニットの電圧を適正にする手順を図１０に従って実施する。
ただし、このフローチャートに必ずしも従う必要はなく、順番を入れ替えても良い。
【００２８】
以上の動作は図１の構成に代えて図１２の構成でも実現可能である。図１２の構成は、実施の形態１の図１の構成に比べ、第二のスイッチ群１３０の位置と第二のスイッチ群１３０を構成するスイッチ３１１〜３１３の向きを変えたものである。
即ち、スイッチ３０１のソース側端子とスイッチ３１１のドレイン側端子が接続され、スイッチ３１１のソース側端子はユニット２０１の負極に接続され、ユニット２０１と並列に電圧測定器３５１が接続されている。これがユニット１つに対する構成段である。
すなわちユニット２０１とスイッチ３０１、３１１と電圧測定器３５１を構成段の一段目とする。構成段の二段目は、ユニット２０２とスイッチ３０２、３１２と電圧測定器３５２で構成され、三段目は、ユニット２０３とスイッチ３０３、３１３と電圧測定器３５３で構成されており、接続関係は一段目と同様であり説明を省略する。
【００２９】
図１２の構成において、ユニットの充電または放電のいずれかを行う場合、ユニット２０１は必ず含まれる。充電するユニット、放電するユニット、スイッチの導通状態（ＯＮ）、非導通状態（ＯＦＦ）、導通状態と非導通状態の繰り返し切替（ＯＮ⇔ＯＦＦ）の関係を示した図を図１３に示す。また各ユニットの平均電圧との差が基準値より大きい場合に行う実施手順を図１４に示す。図１３および図１４の内容は、図９及び図１０とほぼ同様につき説明は省略する。
さらに電圧測定器に代えてユニットの充電状態を測定する充電状態測定器を備えることで、充電状態の変化に伴う電圧の変化が小さいユニットに対しても、充電状態のばらつきを抑制する効果が得られる。充電状態測定器を備えた場合、図１０、図１１、図１４に記載の「電圧」を「充電状態」と読み替えることで充電状態の均等化が達成される。
【００３０】
実施の形態１の電源装置１００は、以上説明した動作を行うことで、モジュール１１０に含まれるユニット２０１〜２０３に電圧または充電状態のばらつきがあった際は、そのばらつきを低減することができる。また、リアクトル、ユニットのキャパシタ数が構成段数と比例しない小型な回路であり、従来より少数のスイッチを用いた小型かつ簡素な構成で、１つ以上のユニットと蓄電機構の間で能動的な電力授受が行える。
【００３１】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る電源装置について図１５から図１７に基づいて説明する。
図１５はこの発明の実施の形態２に係わる電源装置の構成を示し、この実施の形態２の電源装置１５０は、蓄電機構１０１と、リアクトル１０２と、モジュール１１０と、複数のスイッチ３０１〜３０３で構成された第一のスイッチ群１２０と、複数のスイッチ３１１〜３１３で構成された第二のスイッチ群１３０と、電圧測定器３５１、３５２、３５３と、温度測定器７０１と、制御動作部１５１とで構成されている。モジュール１１０はユニット２０１、２０２、２０３で構成される。
【００３２】
図１５に示された電源装置１５０において、温度測定器７０１を除く構成は実施の形態１の図２で示された構成と同じにつき、同じまたは相当部分には同じ符号を付して説明を省略する。また、制御動作部１５１は、電圧測定器３５１、３５２、３５３で検知した各ユニット２０１〜２０３の電圧と、温度測定器７０１で測定したモジュール１１０の温度の情報を入力して、スイッチ３０１〜３０３、３１１〜３１３のゲート側端子に信号を送り、それぞれの導通状態、非導通状態を切り替える。
【００３３】
温度測定器７０１はモジュール１１０の温度を測定し、制御動作部１５１にその情報を送る。測定した温度が予め設定した基準値を下回っていれば、ユニット２０１、２０２、２０３から蓄電機構１０１への放電、蓄電機構１０１からユニット２０１、２０２、２０３への充電を繰り返し行う。そうすることで、ユニット２０１、２０２、２０３に存在する内部抵抗が発熱し、ユニット２０１、２０２、２０３の温度を上げることができる。測定した温度が予め設定した基準値を上回っていれば、実施の形態２の電源装置１５０の昇温機能を停止する。その後、必要に応じて実施の形態１に記載の各ユニットの電圧のばらつきを低減する動作を行う。繰り返しになるため、動作の詳細は記載しない。
【００３４】
実施の形態２における電源装置の動作のフローチャートの一例を図１６に示す。図１６において、ステップＳ１からステップＳ５までは図１１で説明したフローと同じなので説明を省略する。ステップＳ６はモジュール１１０の温度を温度測定器７０１で測定する。ステップＳ７はモジュール１１０の温度が基準値以下であるかどうか判断し、基準値以下であれば（ＹＥＳ）ステップＳ８に進んで、ステップＳ５と同じように該当するユニットの電圧を適正にする手順を実施する。ステップＳ７において、モジュール１１０の温度が基準値以下でなければ（ＮＯ）、スタートにリターンする。
但し、このフローチャートに必ずしも従う必要はなく、順番を入れ替えても良い。
【００３５】
以上の動作は図１５の構成に代えて図１７の構成でも実現可能である。図１７の構成は、実施の形態１の図１２の構成に、モジュール１１０の温度を測定する温度測定器７０１を設け、温度測定器７０１で測定したモジュール１１０の温度情報を制御動作部１５１に送るようにしたもので、同じまたは相当部分には同じ符号を付して説明を省略する。
図１７の構成において、ユニットの充電または放電のいずれかを行う場合、ユニット２０１は必ず含まれる。繰り返しになるため動作の詳細は記載しない。
さらに電圧測定器に代えてユニットの充電状態を測定する充電状態測定器を備えることで、充電状態の変化に伴う電圧の変化が小さいユニットに対しても、充電状態のばらつきを抑制する効果が得られる。充電状態測定器を備えた場合、図１６に記載の「電圧」を「充電状態」と読み替えることで充電状態の均等化が達成される。
【００３６】
実施の形態２の電源装置１５０は、以上で説明した動作を行うことで、モジュール１１０に含まれるユニット２０１〜２０３に電圧または充電状態のばらつきがあった際は、そのばらつきを低減することができる。またモジュール１１０の温度が基準値を下回っていた際も、モジュール１１０の温度を上げることができる。
【００３７】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係る電源装置について図１８から図２１に基づいて説明する。
図１８はこの発明の実施の形態３に係わる電源装置の構成を示し、実施の形態３における電源装置２００は、蓄電機構１０１と、リアクトル１０２と、蓄電機構１０１とリアクトル１０２の間に接続されたスイッチ４０１と、モジュール２１０と、複数のスイッチ３０１〜３０３で構成された第一のスイッチ群１２０と、複数のスイッチ３１１〜３１３で構成された第二のスイッチ群１３０と、電圧測定器３５１、３５２、３５３と、制御動作部１１２で構成されている。モジュール２１０はユニット２０１、２０２、２０３と、各ユニットに直列に接続された切り離し用スイッチ３２１、３２２、３２３で構成される。  
【００３８】
但し、各ユニット２０１〜２０３は１つの蓄電デバイスであってもよいし、複数の蓄電デバイスを組み合わせたものでもよい。また蓄電デバイスは二次電池のみならずキャパシタ、電気二重層キャパシタなど蓄電機能を有するデバイスであってよい。さらにスイッチはボディダイオードを有するものでよく、またボディダイオードを有さないスイッチング素子にダイオードを組み合わせたものでもよい。好ましくは、スイッチ３０１、３０２、３０３、３１１、３１２、３１３はＭＯＳＦＥＴである。
【００３９】
スイッチ３０１のドレイン側端子とスイッチ３１１のソース側端子が接続され、スイッチ３１１のドレイン側端子はスイッチ３２１のソース側端子と接続され、スイッチ３２１のドレイン側端子はユニット２０１の正極に接続され、ユニット２０１と並列に電圧測定器３５１が接続されている。これがユニット１つに対する構成段である。すなわちユニット２０１とスイッチ３０１、３１１、３２１と電圧測定器３５１とで構成されるものを構成段の一段目とする。
【００４０】
構成段の二段目は、ユニット２０２とスイッチ３０２、３１２、３２２と電圧測定器３５２で構成されており、一段目と同様にスイッチ３０２のドレイン側端子とスイッチ３１２のソース側端子が接続され、スイッチ３１２のドレイン側端子はスイッチ３２２のソース側端子と接続され、スイッチ３２２のドレイン側端子はユニット２０２の正極に接続され、ユニット２０２と並列に電圧測定器３５２が接続されている。そしてユニット２０１の負極とスイッチ３２２のソース側端子が接続され、スイッチ３０１のソース側端子とスイッチ３０２のドレイン側端子が接続される。
【００４１】
構成段の三段目も同様に、ユニット２０３とスイッチ３０３、３１３、３２３と電圧測定器３５３で構成されており、スイッチ３０３のドレイン側端子とスイッチ３１３のソース側端子が接続され、スイッチ３１３のドレイン側端子はスイッチ３２３のソース側端子と接続され、スイッチ３２３のドレイン側端子はユニット２０３の正極に接続され、ユニット２０３と並列に電圧測定器３５３が接続されている。そしてユニット２０２の負極とスイッチ３２３のソース側端子が接続され、スイッチ３０２のソース側端子とスイッチ３０３のドレイン側端子が接続される。
【００４２】
ユニット２０３の負極とスイッチ３０３のソース側端子は接続され、蓄電機構１０１とリアクトル１０２とスイッチ４０１を直列に接続したものが、スイッチ３０１のドレイン側端子とスイッチ３０３のソース側端子とそれぞれ接続される。
ユニット２０１、２０２、２０３とスイッチ３２１、３２２、３２３で構成されたモジュール２１０の正極側および負極側の両端子が、図１の電気機器１８０にそれぞれ接続される。電圧測定器３５１、３５２、３５３で検知した電圧の情報は制御動作部１１２に送られ、制御動作部１１２はスイッチ３０１、３１１、３０２、３１２、３０３、３１３、３２１、３２２、３２３、４０１のゲート側端子に信号を送り、それぞれの導通状態、非導通状態を切り替える。
なお、ユニット２０１〜２０３の数は３つでなくてもよく、構成段の数も三段でなくてよい。ユニット２０１〜２０３と直列に接続されたスイッチ３２１〜３２３は順番を入れ替えて接続してもよい。好ましくは、蓄電機構１０１はコンデンサ、二次電池である。
【００４３】
実施の形態３では、制御動作部１１２はユニット２０１〜２０３が正常に動作しているか否かの良、不良を判定する機能を含む。モジュール２１０に含まれる１つ以上のユニットが著しく劣化した場合などでは、不良ユニットの利用範囲が狭まるとともにモジュール２１０の想定されうる利用が困難となる。制御動作部１１２は各ユニットの電圧から想定されうる利用が困難となったユニットを不良ユニットと判定し、電気機器１８０とモジュール２１０との間に流れる電流が不良ユニットを迂回するようスイッチの導通、非導通を切り替える。
【００４４】
図１９を用いて動作を説明する。ユニット２０１が不良と判定された場合、ユニット２０１と直列に接続されたスイッチ３２１、４０１を非導通状態、スイッチ３０１、３１１、３１２を導通状態とする。電気機器１８０とモジュール２１０との間に流れる電流は、破線矢印で示すようにユニット２０１を通らずスイッチ３０１、３１１、３１２を通る。ユニット２０１以外のユニットが不良と判定された場合も同様に、不良ユニットと直列に接続されたスイッチとスイッチ４０１を非導通状態にし、不良ユニットを電流が迂回するよう不良ユニットと並列に接続されたスイッチを導通状態とする。
【００４５】
不良と判定されたユニットが存在しない場合は、スイッチ３２１、３２２、３２３は導通状態を維持する。電圧測定器３５１、３５２、３５３はユニット２０１、２０２、２０３の電圧を測定し、制御動作部１１２にその情報を送る。制御動作部１１２は、あるユニットの電圧が各ユニットの電圧の平均よりもある程度小さい場合、あるいはある程度大きい場合に、その電圧差を小さくするようスイッチを制御する。電圧差が基準値より大きいユニットがあれば、ユニットの電圧差を小さくする。各ユニットの電圧のばらつきがある程度以下に収まった場合、制御動作部１１２は各ユニットの電圧の均等化が達成されたと判断し、全てのスイッチを非導通状態とする。図１８の構成において、ユニットの充電または放電のいずれかを行う場合、ユニット２０３は必ず含まれる。繰り返しになるため、動作と手順の詳細は記載しない。
【００４６】
実施の形態３における電源装置の動作のフローチャートの一例を図２０に示す。図２０において、ステップＳ１は各ユニットの電圧を測定する。ステップＳ１２は各ユニットの良、不良を判定する。ステップＳ１３は不良と判定されたユニットが存在するか否か判断し、不良のユニットが存在する場合（ＹＥＳ）、ステップＳ１４に進んで、不良と判定されたユニットを切り離す。ステップＳ１３において不良と判定されたユニットが存在しない場合（ＮＯ）、ステップＳ２に進んで各ユニットの平均電圧を算出する。ステップＳ２からステップＳ５までは図１１で説明したフローと同じなので説明を省略する。
但し、このフローチャートに必ずしも従う必要はなく、順番を入れ替えても良い。
【００４７】
以上の動作は図１８の構成に代えて図２１の構成でも実現可能である。図２１の構成は、実施の形態３の図１８の構成に比べ、第二のスイッチ群１３０の位置と第二のスイッチ群１３０を構成するスイッチ３１１〜３１３の向きを変えたものである。
即ち、スイッチ３０１のソース側端子とスイッチ３１１のドレイン側端子が接続され、スイッチ３１１のソース側端子はユニット２０１の負極に接続され、ユニット２０１の正極にはスイッチ３２１のドレイン側端子が接続され、ユニット２０１と並列に電圧測定器３５１が接続されている。これがユニット１つに対する構成段である。
すなわちユニット２０１とスイッチ３０１、３１１、３２１と電圧測定器３５１を構成段の一段目とする。構成段の二段目は、ユニット２０２とスイッチ３０２、３１２、３２２と電圧測定器３５２で構成され、三段目は、ユニット２０３とスイッチ３０３、３１３、３２３と電圧測定器３５３で構成されており、接続関係は一段目と同様であり説明を省略する。
【００４８】
図２１の構成において、ユニットの充電または放電のいずれかを行う場合、ユニット２０１は必ず含まれる。繰り返しになるため動作の詳細は記載しない。
さらに電圧測定器に代えてユニットの充電状態を測定する充電状態測定器を備えることで、充電状態の変化に伴う電圧の変化が小さいユニットに対しても、充電状態のばらつきを抑制する効果が得られる。充電状態測定器を備えた場合、図２０のステップＳ２からステップＳ５に記載の「電圧」を「充電状態」と読み替えることで充電状態の均等化が達成される。
実施の形態３の電源装置２００は、以上に説明した動作を行うことで、モジュール２１０に含まれるユニットに電圧または充電状態のばらつきがあった際は、そのばらつきを低減することができ、１つ以上のユニットと蓄電機構の間で能動的な電力授受が行える。またあるユニット内の蓄電デバイスが著しく劣化した等の理由で使用が困難となった不良ユニットが発生した際に、その不良ユニットを電気的に切り離すことができる。
【００４９】
実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４に係る電源装置について図２２から図２４に基づいて説明する。
図２２はこの発明の実施の形態４に係わる電源装置の構成を示し、電源装置２５０は、蓄電機構１０１と、リアクトル１０２と、蓄電機構１０１とリアクトル１０２の間に接続されたスイッチ４０１と、モジュール２１０と、複数のスイッチ３０１〜３０３で構成された第一のスイッチ群１２０と、複数のスイッチ３１１〜３１３で構成された第二のスイッチ群１３０と、電圧測定器３５１、３５２、３５３と、温度測定器７０１と、制御動作部１５２を含む。モジュール２１０はユニット２０１、２０２、２０３とスイッチ３２１、３２２、３２３で構成される。
【００５０】
図２２に示された電源装置２５０において、温度測定器７０１を除く構成は実施の形態３の図１８で示された構成と同じにつき、同じまたは相当部分には同じ符号を付して説明を省略する。また、制御動作部１５２は、電圧測定器３５１、３５２、３５３で検知した各ユニット２０１〜２０３の電圧と、温度測定器７０１で測定したモジュール２１０の温度の情報を入力して、スイッチ３０１〜３０３、３１１〜３１３、３２１〜３２３、４０１のゲート側端子に信号を送り、それぞれの導通状態、非導通状態を切り替える。
なお、ユニットの数は３つでなくてもよく、構成段の数も三段でなくてよい。ユニットと直列に接続されたスイッチは順番を入れ替えて接続してもよい。好ましくは、蓄電機構１０１はコンデンサ、二次電池である。
【００５１】
図２２の電源装置２５０において、ユニット２０１が不良と判定された場合、及び不良と判定されたユニットが存在しない場合における動作は図１８の構成の場合と同じなので説明を省略する。
また温度測定器７０１はモジュール２１０の温度を測定し、制御動作部１５２にその情報を送る。測定した温度が予め設定した基準値を下回っていれば、ユニット２０１、２０２、２０３から蓄電機構１０１への放電、蓄電機構１０１からユニット２０１、２０２、２０３への充電を繰り返し行う。そうすることで、ユニット２０１、２０２、２０３に存在する内部抵抗が発熱し、ユニット２０１、２０２、２０３の温度を上げることができる。測定した温度が予め設定した基準値を上回っていれば、昇温機能を停止する。その後、必要に応じて実施の形態３に記載の各ユニットの電圧のばらつきを低減する動作を行う。
【００５２】
実施の形態４における電源装置の動作のフローチャートの一例を図２３に示す。図２３において、ステップＳ１、ステップＳ１に続くステップＳ１２からステップＳ１４、ステップＳ１３に続くステップＳ２からステップＳ５は図２０で説明したフローと同じなので説明を省略する。さらにステップＳ５に続くステップＳ６からステップＳ８は図１６で説明したフローと同じなので説明を省略する。
但し、このフローチャートに必ずしも従う必要はなく、順番を入れ替えても良い。
【００５３】
以上の動作は図２２の構成に代えて図２４の構成でも実現可能である。図２４の構成は、実施の形態４の図２２の構成に比べ、第二のスイッチ群１３０の位置と第二のスイッチ群１３０を構成するスイッチ３１１〜３１３の向きを変えたものである。
即ち、スイッチ３０１のソース側端子とスイッチ３１１のドレイン側端子が接続され、スイッチ３１１のソース側端子はユニット２０１の負極に接続され、ユニット２０１の正極にはスイッチ３２１のドレイン側端子が接続され、ユニット２０１と並列に電圧測定器３５１が接続されている。これがユニット１つに対する構成段である。
すなわちユニット２０１とスイッチ３０１、３１１、３２１と電圧測定器３５１を構成段の一段目とする。構成段の二段目は、ユニット２０２とスイッチ３０２、３１２、３２２と電圧測定器３５２で構成され、三段目は、ユニット２０３とスイッチ３０３、３１３、３２３と電圧測定器３５３で構成されており、接続関係は一段目と同様であり説明を省略する。
【００５４】
図２４の構成において、ユニットの充電または放電のいずれかを行う場合、ユニット２０１は必ず含まれる。繰り返しになるため動作の詳細は記載しない。
さらに電圧測定器に代えてユニットの充電状態を測定する充電状態測定器を備えることで、充電状態の変化に伴う電圧の変化が小さいユニットに対しても、充電状態のばらつきを抑制する効果が得られる。充電状態測定器を備えた場合、図２３のステップＳ２からステップＳ５に記載の「電圧」を「充電状態」と読み替えることで充電状態の均等化が達成される。
実施の形態４の電源装置２５０は、以上に説明した動作を行うことで、モジュールに含まれるユニットに電圧または充電状態のばらつきがあった際は、そのばらつきを低減することができる。
またモジュールの温度が基準値を下回っていた際も、モジュールの温度を上げることができる。さらに不良ユニットがあった際には不良ユニットを電気的に切り離すことができる。
【００５５】
実施の形態５．
次に、この発明の実施の形態５に係る電源装置について図２５から図２７に基づいて説明する。
実施の形態５の電源装置３００は、蓄電機構１０１と、リアクトル１０２と、スイッチ４０１、５１２、５１３と、モジュール２１０と、複数のスイッチ３０１〜３０３で構成された第一のスイッチ群１２０と、複数のスイッチ３１１〜３１３で構成された第二のスイッチ群１３０と、電圧測定器３５１、３５２、３５３と、制御動作部１１３を含む。モジュール２１０はユニット２０１、２０２、２０３とスイッチ３２１、３２２、３２３で構成される。
【００５６】
実施の形態５の電源装置３００は、実施の形態３の図１８に示す構成において、スイッチ５１２と５１３を追加したもので、このスイッチ５１２と５１３以外の構成は、図１８と同じまたは相当部分には同じ符号を付して説明を省略する。
スイッチ５１２は、そのドレイン側端子が蓄電機構１０１とスイッチ４０１の接続点に接続され、ソース側端子がスイッチ３０３のソース側端子及びユニット２０３の負極に接続されている。スイッチ５１３は、そのドレイン側端子がユニット２０３の負極とスイッチ５１２のソース側端子に接続され、ソース側端子が蓄電機構１０１の負極側に接続されるようになっている。
【００５７】
蓄電機構１０１とリアクトル１０２とスイッチ４０１を直列に接続したものが、スイッチ３０１のドレイン側端子とスイッチ５１３のソース側端子にそれぞれ接続される。
ユニット２０１、２０２、２０３とスイッチ３２１、３２２、３２３で構成されたモジュール２１０の正極側端子と、蓄電機構１０１の負極側端子が図１の電気機器１８０にそれぞれ接続される。
【００５８】
電圧測定器３５１、３５２、３５３で検知した電圧の情報は制御動作部１１３に送られ、あるユニットの電圧が複数のユニットの電圧の平均よりもある程度小さい場合、あるいはある程度大きい場合には、制御動作部１１３はスイッチ３０１、３１１、３０２、３１２、３０３、３１３、３２１、３２２、３２３、４０１、５１２、５１３のゲート側端子に信号を送り、それぞれの導通、非導通状態を切り替える。
【００５９】
なお、ユニット２０１、２０２、２０３の数は３つでなくてもよく、構成段の数も三段でなくてよい。ユニットと直列に接続されたスイッチ３２１〜３２３は順番を入れ替えて接続してもよい。
好ましくは、蓄電機構１０１は二次電池または組電池またはキャパシタまたは電気二重層キャパシタである。さらに好ましくは、蓄電機構１０１はユニット２０１、２０２、２０３と同等の特性を有するユニットである。
【００６０】
実施の形態５の電源装置３００では、制御動作部１１３はユニット２０１、２０２、２０３の良、不良を判定する機能を含む。制御動作部１１３は各ユニットの電圧から想定されうる利用が困難となったユニットを不良ユニットと判定し、電気機器とモジュール２１０との間に流れる電流が不良ユニットを迂回するようスイッチの導通、非導通を切り替える。さらに不良と判定されたユニットが電気的に切り離されても、モジュール２１０の電圧が下がるのを防ぐため、蓄電機構１０１をモジュール２１０と電気的に直列に接続する。
【００６１】
図２５を用いて動作を説明する。ユニット２０１が不良と判定された場合、ユニット２０１と直列に接続されたスイッチ３２１、４０１を非導通状態、スイッチ３０１、３１１、３１２を導通状態とする。さらにスイッチ５１３を非導通状態、スイッチ５１２を導通状態に切り替える。そうすることで、電気機器とモジュール２１０との間に流れる電流は、ユニット２０１を通らずスイッチ３０１、３１１、３１２、５１２とユニット２０２、２０３と蓄電機構１０１を通る。ユニット２０１以外のユニットが不良と判定された場合も同様に、不良ユニットと直列に接続されたスイッチとスイッチ４０１、５１３を非導通状態とし、不良ユニットを電流が迂回するよう不良ユニットと並列に接続されたスイッチとスイッチ５１２を導通状態とする。
【００６２】
不良と判定されたユニットが存在しない場合は、スイッチ５１２を非導通状態、スイッチ３２１、３２２、３２３、４０１、５１３を導通状態とする。電圧測定器３５１、３５２、３５３はユニット２０１、２０２、２０３の電圧を測定し、制御動作部１１３にその情報を送る。制御動作部１１３は、あるユニットの電圧が各ユニットの電圧の平均よりもある程度小さい場合、あるいはある程度大きい場合に、その電圧差を小さくするようスイッチを制御する。電圧差が基準値より大きいユニットがあれば、ユニットの電圧差を小さくする。各ユニットの電圧のばらつきがある程度以下に収まった場合、制御動作部１１３は各ユニットの電圧の均等化が達成されたと判断し、全てのスイッチを非導通状態とする。図２５の構成において、ユニットの充電または放電のいずれかを行う場合、ユニット２０３は必ず含まれる。繰り返しになるため、動作と手順の詳細は記載しない。
【００６３】
実施の形態５における電源装置の動作のフローチャートの一例を図２６に示す。図２６において、ステップＳ１、ステップＳ１に続くステップＳ１２からステップＳ１４、ステップＳ１３に続くステップＳ２からステップＳ５は図２０で説明したフローと同じなので説明を省略する。さらにステップＳ１４に続くステップＳ１５は、不良と判定されたユニットを切り離したモジュール２１０と蓄電機構１０１を直接接続する。
但し、このフローチャートに必ずしも従う必要はなく、順番を入れ替えても良い。
【００６４】
以上の動作は図２５の構成に代えて図２７の構成でも実現可能である。図２７の構成は、実施の形態５の図２５の構成に比べ、第二のスイッチ群１３０の位置と第二のスイッチ群１３０を構成するスイッチ３１１〜３１３の向きを変えたものである。
即ち、スイッチ３０１のソース側端子とスイッチ３１１のドレイン側端子が接続され、スイッチ３１１のソース側端子はユニット２０１の負極に接続され、ユニット２０１の正極にはスイッチ３２１のドレイン側端子が接続され、ユニット２０１と並列に電圧測定器３５１が接続されている。これがユニット１つに対する構成段である。
すなわちユニット２０１とスイッチ３０１、３１１、３２１と電圧測定器３５１を構成段の一段目とする。構成段の二段目は、ユニット２０２とスイッチ３０２、３１２、３２２と電圧測定器３５２で構成され、三段目は、ユニット２０３とスイッチ３０３、３１３、３２３と電圧測定器３５３で構成されており、接続関係は一段目と同様であり説明を省略する。
【００６５】
また、スイッチ５１２は、そのソース側端子が蓄電機構１０１とスイッチ４０１の接続点に接続され、ドレイン側端子がスイッチ３０１のドレイン側端子及びユニット２０１の正極に接続されているスイッチ３２１のソース側端子に接続されている。スイッチ５１３は、そのドレイン側端子が蓄電機構１０１の正極側に接続され、ソース側端子がスイッチ３２１のソース側端子とスイッチ５１２のドレイン側端子に接続される。
蓄電機構１０１とリアクトル１０２とスイッチ４０１を直列に接続したものが、ユニット２０３の負極とスイッチ５１３のドレイン側端子にそれぞれ接続される。
ユニット２０１、２０２、２０３とスイッチ３２１、３２２、３２３で構成されたモジュール２１０の負極側端子と、蓄電機構１０１の正極側端子が図１の電気機器１８０にそれぞれ接続される。
【００６６】
図２７の構成において、ユニットの充電または放電のいずれかを行う場合、ユニット２０１は必ず含まれる。繰り返しになるため動作の詳細は記載しない。
さらに電圧測定器に代えてユニットの充電状態を測定する充電状態測定器を備えることで、充電状態の変化に伴う電圧の変化が小さいユニットに対しても、充電状態のばらつきを抑制する効果が得られる。充電状態測定器を備えた場合、図２６のステップＳ２からステップＳ５に記載の「電圧」を「充電状態」と読み替えることで充電状態の均等化が達成される。
実施の形態５の電源装置３００は、以上に説明した動作を行うことで、モジュールに含まれるユニットに電圧または充電状態のばらつきがあった際は、そのばらつきを低減することができ、１つ以上のユニットと蓄電機構の間で能動的な電力授受が行える。またあるユニット内の蓄電デバイスが著しく劣化した等の理由で使用が困難となった不良ユニットがあった際には、該不良ユニットを電気的に切り離し、切り離されたユニット分の電圧を補償するために蓄電機構をモジュールに電気的に直列に接続することができる。
【００６７】
実施の形態６．
次に、この発明の実施の形態６に係る電源装置について図２８から図３０に基づいて説明する。
図２８はこの発明の実施の形態６に係わる電源装置の構成を示し、電源装置３５０は、蓄電機構１０１と、リアクトル１０２と、スイッチ４０１、５１２、５１３と、モジュール２１０と、複数のスイッチ３０１〜３０３で構成された第一のスイッチ群１２０と、複数のスイッチ３１１〜３１３で構成された第二のスイッチ群１３０と、電圧測定器３５１、３５２、３５３と、温度測定器７０１と、制御動作部１５３を含む。モジュール２１０はユニット２０１、２０２、２０３とスイッチ３２１、３２２、３２３で構成される。
【００６８】
図２８に示された電源装置３５０において、温度測定器７０１を除く構成は実施の形態５の図２５で示された構成と同じにつき、同じまたは相当部分には同じ符号を付して説明を省略する。また、制御動作部１５３は、電圧測定器３５１、３５２、３５３で検知した各ユニット２０１〜２０３の電圧と、温度測定器７０１で測定したモジュール２１０の温度の情報を入力して、スイッチ３０１〜３０３、３１１〜３１３、３２１〜３２３、４０１、５１２、５１３のゲート側端子に信号を送り、それぞれの導通状態、非導通状態を切り替える。
なお、ユニットの数は３つでなくてもよく、構成段の数も三段でなくてよい。ユニットと直列に接続されたスイッチは順番を入れ替えて接続してもよい。好ましくは、蓄電機構１０１は二次電池または組電池またはキャパシタまたは電気二重層キャパシタである。さらに好ましくは、蓄電機構１０１はユニット２０１、２０２、２０３と同等の特性を有するユニットである。
【００６９】
ユニット２０１が不良と判定された場合、ユニット２０１と直列に接続されたスイッチ３２１、４０１を非導通状態、スイッチ３０１、３１１、３１２を導通状態とする。さらにスイッチ４０１、５１３を非導通状態、スイッチ５１２を導通状態に切り替える。そうすることで、電気機器１８０とモジュール２１０との間に流れる電流は、ユニット２０１を通らずスイッチ３０１、３１１、３１２、５１２とユニット２０２、２０３と蓄電機構１０１を通る。ユニット２０１以外のユニットが不良と判定された場合も同様に、不良ユニットと直列に接続されたスイッチとスイッチ４０１、５１３を非導通状態とし、不良ユニットを電流が迂回するよう不良ユニットと並列に接続されたスイッチとスイッチ５１２を導通状態とする。
【００７０】
不良と判定されたユニットが存在しない場合は、スイッチ５１２を非導通状態、スイッチ３２１、３２２、３２３、４０１、５１３を導通状態とする。電圧測定器３５１、３５２、３５３はユニット２０１、２０２、２０３の電圧を測定し、制御動作部１５３にその情報を送る。制御動作部１５３は、あるユニットの電圧が各ユニットの電圧の平均よりもある程度小さい場合、あるいはある程度大きい場合に、その電圧差を小さくするようスイッチを制御する。電圧差が基準値より大きいユニットがあれば、ユニットの電圧差を小さくする。各ユニットの電圧のばらつきがある程度以下に収まった場合、制御動作部１５３は各ユニットの電圧の均等化が達成されたと判断し、全てのスイッチを非導通状態とする。図２８の構成において、ユニットの充電または放電のいずれかを行う場合、ユニット２０３は必ず含まれる。繰り返しになるため、動作と手順の詳細は記載しない。
【００７１】
また温度測定器７０１はモジュールの温度を測定し、制御動作部１５３にその情報を送る。測定した温度が予め設定した基準値を下回っていれば、ユニット２０１、２０２、２０３から蓄電機構１０１への放電、蓄電機構１０１からユニット２０１、２０２、２０３への充電を繰り返し行う。そうすることで、ユニット２０１、２０２、２０３に存在する内部抵抗が発熱し、ユニット２０１、２０２、２０３の温度を上げることができる。測定した温度が予め設定した基準値を上回っていれば、昇温機能を停止する。その後、必要に応じて実施の形態３に記載の各ユニットのばらつきを低減する動作を行う。繰り返しになるため、動作の詳細は記載しない。
【００７２】
実施の形態６における電源装置の動作のフローチャートの一例を図２９に示す。図２９において、ステップＳ１、ステップＳ１に続くステップＳ１２からステップＳ１５、ステップＳ１３に続くステップＳ２からステップＳ５は図２６で説明したフローと同じなので説明を省略する。さらにステップＳ５に続くステップＳ６からステップＳ８は図１６で説明したフローと同じなので説明を省略する。
但し、このフローチャートに必ずしも従う必要はなく、順番を入れ替えても良い。
【００７３】
以上の動作は図２８の構成に代えて図３０の構成でも実現可能である。図３０の構成は、実施の形態６の図２８の構成に比べ、第二のスイッチ群１３０の位置と第二のスイッチ群１３０を構成するスイッチ３１１〜３１３の向きを変えたものである。
図３０の構成において、ユニットの充電または放電のいずれかを行う場合、ユニット２０１は必ず含まれる。繰り返しになるため動作の詳細は記載しない。
さらに電圧測定器に代えてユニットの充電状態を測定する充電状態測定器を備えることで、充電状態の変化に伴う電圧の変化が小さいユニットに対しても、充電状態のばらつきを抑制する効果が得られる。充電状態測定器を備えた場合、図２９のステップＳ２からステップＳ５に記載の「電圧」を「充電状態」と読み替えることで充電状態の均等化が達成される。
実施の形態６の電源装置３５０は、以上に説明した動作を行うことで、モジュールに含まれるユニットに電圧または充電状態のばらつきがあった際は、そのばらつきを低減することができる。
またモジュールの温度が基準値を下回っていた際も、モジュールの温度を上げることができる。さらに不良ユニットが合った際には該不良ユニットを電気的に切り離すことができる。
【００７４】
実施の形態７．
次に、この発明の実施の形態７に係る電源装置について図３１から図３５に基づいて説明する。
図３１はこの発明の実施の形態７に係わる電源装置の構成を示し、電源装置９００はリアクトル１０２と、モジュール１１０と、複数のスイッチ３０１〜３０３で構成された第一のスイッチ群１２０と、複数のスイッチ３１１〜３１３で構成された第二のスイッチ群１３０と、電圧測定器３５１、３５２、３５３と、制御動作部９１１を含む。モジュール１１０はユニット２０１、２０２、２０３で構成される。電源装置９００は電気機器９０１と接続される。
【００７５】
ただし各ユニット２０１、２０２、２０３は、１つの蓄電デバイスであってもよいし、複数の蓄電デバイスを組み合わせたものでもよい。また蓄電デバイスは二次電池のみならずキャパシタ、電気二重層キャパシタなど蓄電機能を有するデバイスであってよい。さらにスイッチ３０１〜３０３、３１１〜３１３はボディダイオードを有するものでよく、またボディダイオードを有さないスイッチング素子にダイオードを組み合わせたものでもよい。好ましくは、スイッチ３０１、３０２、３０３、３１１、３１２、３１３はＭＯＳＦＥＴである。
【００７６】
図３１に示された電源装置９００において、蓄電機構１０１の代わりに電気機器９０１を接続した以外の構成は実施の形態１の図２で示された構成と同じにつき、同じまたは相当部分には同じ符号を付して説明を省略する。また、制御動作部９１１は、電圧測定器３５１、３５２、３５３で検知した各ユニット２０１〜２０３の電圧の情報を入力して、スイッチ３０１〜３０３、３１１〜３１３のゲート側端子に信号を送り、それぞれの導通状態、非導通状態を切り替える。
なお、ユニット２０１〜２０３の数は３つでなくてもよく、構成段の数も三段でなくてよい。また、電気機器９０１と接続される電源装置９００は１つでなくともよく、複数の電気機器９０１を並列に接続したものであってよい。
【００７７】
ユニット２０３から電気機器９０１に給電する場合の動作説明をする。ユニット２０３から電気機器９０１に給電する場合、スイッチ３０１、３１１、３０２、３１２、３０３は全て非導通状態にする。そうすることで、ユニット２０１、２０２は蓄電機構１０１と電気的に絶縁状態となり、電気機器９０１との電力授受を行わない。さらにスイッチ３１３の導通、非導通状態を切り替える。スイッチ３１３が導通状態のとき、ユニット２０３からリアクトル１０２を介して電気機器９０１へ電力が送られることで、ユニット２０３は放電する。スイッチ３１３が非導通状態のとき、ユニット２０３は電気的に絶縁状態であり、ユニット２０３は電気機器９０１へ電力を送らない。スイッチ３１３の導通と非導通状態を繰り返し切り替えることで、ユニット２０３から電気機器９０１に給電する。
【００７８】
ユニット２０２、２０３から電気機器９０１に給電する場合の動作説明をする。ユニット２０２、２０３から電気機器９０１に給電する場合、スイッチ３０１、３１１、３０２、３０３、３１３は全て非導通状態にする。そうすることで、ユニット２０１は蓄電機構１０１と電気的に絶縁状態となり、電気機器９０１との電力授受を行わない。さらにスイッチ３１２の導通、非導通状態を切り替える。スイッチ３１２が導通状態のとき、ユニット２０２、２０３からリアクトル１０２を介して電気機器９０１へ電力が送られることで、ユニット２０２、２０３は放電する。スイッチ３１２が非導通状態のとき、ユニット２０２、２０３は電気機器９０１へ電力を送らない。スイッチ３１２の導通と非導通状態を繰り返し切り替えることで、ユニット２０２、２０３を徐々に放電させ、ユニット２０２、２０３の電圧を下げる。
【００７９】
ユニット２０１、２０２、２０３から電気機器９０１に給電する場合の動作説明をする。ユニット２０１、２０２、２０３から電気機器９０１に給電する場合、スイッチ３０１、３０２、３１２、３０３、３１３は全て非導通状態にする。さらにスイッチ３１１の導通、非導通状態を切り替える。スイッチ３１１が導通状態のとき、ユニット２０１、２０２、２０３からリアクトル１０２を介して電気機器９０１へ電力が送られることで、ユニット２０１、２０２、２０３は放電する。スイッチ３１１が非導通状態のとき、ユニット２０１、２０２、２０３は電気機器９０１へ電力を送らない。スイッチ３１１の導通と非導通状態を繰り返し切り替えることで、ユニット２０１、２０２、２０３を徐々に放電させ、ユニット２０２、２０３の電圧を下げる。
【００８０】
ユニット２０３に電気機器９０１から回生充電する場合の動作説明をする。ユニット２０３に電気機器９０１から回生する場合、スイッチ３０１、３０２は導通状態、スイッチ３１１、３１２、３１３は非導通状態にする。そうすることで、ユニット２０１、２０２は電気機器９０１と電気的に絶縁状態となり、電気機器９０１との電力授受を行わない。さらにスイッチ３０３の導通、非導通状態を切り替える。スイッチ３０３が導通状態のとき、電気機器９０１からリアクトル１０２を介して電流が流れ、スイッチ３０３の導通時間が長い程電流が増幅される。スイッチ３０３が非導通状態のとき、増幅された電流がスイッチ３１３のダイオード部分を通って通過し、ユニット２０３に流れる。スイッチ３０３の導通と非導通状態を繰り返し切り替えることで、ユニット２０３が充電され、ユニット２０３の電圧が上がる。
【００８１】
ユニット２０２、２０３に電気機器９０１から回生充電する場合の動作説明をする。ユニット２０２、２０３に電気機器９０１から回生充電する場合、スイッチ３０１、３０３は導通状態、スイッチ３１１、３１２、３１３は非導通状態にする。そうすることで、ユニット２０１は電気機器９０１と電気的に絶縁状態となり、電気機器９０１との電力授受を行わない。さらにスイッチ３０２の導通、非導通状態を切り替える。スイッチ３０２が導通状態のとき、電気機器９０１からリアクトル１０２を介して電流が流れ、スイッチ３０２の導通時間が長い程電流が増幅される。スイッチ３０２が非導通状態のとき、増幅された電流がスイッチ３１２のダイオード部分を通って通過し、ユニット２０２、２０３に流れる。スイッチ３０２の導通と非導通状態を繰り返し切り替えることで、ユニット２０２、２０３が充電され、ユニット２０２、２０３の電圧が上がる。
【００８２】
ユニット２０１、２０２、２０３に電気機器９０１から回生充電する場合の動作説明をする。ユニット２０１、２０２、２０３に電気機器９０１から回生充電する場合、スイッチ３０２、３０３は導通状態、スイッチ３１１、３１２、３１３は非導通状態にする。さらにスイッチ３０１の導通、非導通状態を切り替える。スイッチ３０１が導通状態のとき、電気機器９０１からリアクトル１０２を介して電流が流れ、スイッチ３０１の導通時間が長い程電流が増幅される。スイッチ３０１が非導通状態のとき、増幅された電流がスイ。スイッチ３０１の導通と非導通状態を繰り返し切り替えることで、ユニット２０１、２０２、２０３が充電され、ユニット２０１、２０２、２０３の電圧が上がる。図３１の構成において、ユニットの充電または放電のいずれかを行う場合、ユニット２０３は必ず含まれる。以上の動作は図１３と同様である。
【００８３】
電圧測定器３５１、３５２、３５３はユニット２０１、２０２、２０３の電圧を測定し、制御動作部９１１にその情報を送る。制御動作部９１１は、あるユニットの電圧が各ユニットの電圧の平均よりもある程度小さい場合、あるいはある程度大きい場合に、その電圧差を小さくするようスイッチ３０１〜３０３、３１１〜３１３を制御する。
制御動作部９１１は電圧差が基準値より大きいユニットがあれば、電気機器９０１への給電、電気機器９０１からの回生充電の際、ユニットの電圧差が大きくならないよう制御する。各ユニットの電圧と各ユニットの電圧の平均の差が基準値以下に収まった場合、制御動作部９１１は各ユニットの電圧の均等化が達成されたと判断し、ユニット２０１、２０２、２０３全てと電気機器９０１との間で電力授受がなされるよう制御する。
図３２には、各ユニット２０１〜２０３において、平均電圧と比較した電圧が大きい場合と小さい場合における手順を、電気機器９０１が力行と回生の場合に分けて表にして示している。
【００８４】
実施の形態７における電源装置９００の動作のフローチャートの一例を図３３に示す。図３３において、ステップＳ１からステップＳ４までは図１１で説明したフローと同じなので説明を省略する。ステップＳ１６は、ステップＳ４において電圧差が基準値を超えるユニットが存在する場合（ＹＥＳ）、ステップＳ１６に進んで該当するユニットの電圧の大小、電気機器９０１の動作が力行か回生かによって、図３２に従った手順を実施する。
もし、ステップＳ４において電圧差が基準値を超えるユニットが存在しない場合（ＮＯ）、ステップＳ１７に進んで電気機器９０１の力行または回生時は全てのユニットが放電または充電する。
ただしこのフローチャートに必ずしも従う必要はなく、順番を入れ替えても良い。
【００８５】
以上の動作は図３２の構成に代えて図３４の構成でも実現可能である。図３４の構成は、実施の形態７の図３２の構成に比べ、第二のスイッチ群１３０の位置と第二のスイッチ群１３０を構成するスイッチ３１１〜３１３の向きを変えたものである。
即ち、スイッチ３０１のソース側端子とスイッチ３１１のドレイン側端子が接続され、スイッチ３１１のソース側端子はユニット２０１の負極に接続され、ユニット２０１と並列に電圧測定器３５１が接続されている。これがユニット１つに対する構成段である。
すなわちユニット２０１とスイッチ３０１、３１１と電圧測定器３５１を構成段の一段目とする。構成段の二段目は、ユニット２０２とスイッチ３０２、３１２と電圧測定器３５２で構成され、三段目は、ユニット２０３とスイッチ３０３、３１３と電圧測定器３５３で構成されており、接続関係は一段目と同様であり説明を省略する。
【００８６】
図３４の構成において、ユニットの充電または放電のいずれかを行う場合、ユニット２０１は必ず含まれる。動作は図１３と同様であるので説明を省略する。一方、動作手順を図３５に示す。
図３５は各ユニット２０１〜２０３において、平均電圧と比較した電圧が大きい場合と小さい場合における手順を、電気機器９０１が力行と回生の場合に分けて図３２の場合と同様に表にして示している。またフローチャートの一例は図３３に示される通りである。
実施の形態７の電源装置９００は、以上に説明した動作を行うことで、電気機器９０１とモジュール１１０との間で電力授受がなされる際は、モジュール１１０に含まれるユニット２０１〜２０３に電圧のばらつきが大きくならないよう制御することができる。
さらに電圧測定器に代えてユニットの充電状態を測定する充電状態測定器を備えることで、充電状態の変化に伴う電圧の変化が小さいユニットに対しても、充電状態のばらつきが大きくならないよう制御することができる。充電状態測定器を備えた場合、図３２、図３３に記載の「電圧」を「充電状態」と読み替えることで、充電状態のばらつきが大きくならないような動作が達成される。
【００８７】
実施の形態８．
次に、この発明の実施の形態８に係る電源装置について説明する。
図３６は、実施の形態１における構成の１つである図２を例に、モジュールを流れる電流を測定する電流測定器３７０を追加した構成である。制御動作部１１１は電流測定器３７０で検出した電流値と、予め設定した充放電を許容する電流値の範囲内にあるかを算出する。電流測定器３７０で検出した電流値が、充放電を許容する電流値の範囲外であった場合、制御動作部１１１は充放電電流の一部または全部を蓄電機構１０１に充放電するよう制御する。例えば、図１３に記載の動作のうち、ユニット全てに充電するか、ユニット全てを放電するかの操作を施すことで、充放電電流の一部または全部を蓄電機構１０１に負担させることができる。そうすることで、モジュール１１０を構成する各ユニットの充放電電流の負担を軽減することができる。電流測定器を追加する構成は実施の形態１から実施の形態６に記載の全ての構成に応用できる。なお電流測定器３７０はモジュール１１０に流れる電流を測定できれば良く、その設置箇所、測定方法を限定するものではない。
また実施の形態２、実施の形態４、実施の形態６に記載の構成において、温度測定器７０１が測定したモジュール１１０の温度が予め設定した基準値を上回っていれば、制御動作部は充放電電流の一部または全部を蓄電機構１０１が負担するよう制御する。そうすることで、モジュール１１０に流れる電流による発熱を抑制し、モジュール１１０の温度上昇を防ぐことができる。
以上の動作により、蓄電機構１０１は、電源装置１００が充放電する電流の一部または全部を負担することで、モジュール１１０の負担を軽減することができる。
【００８８】
なお、制御動作部１１１〜１１３，１５１〜１５３及び９１１は、ハードウエアの一例を図３７に示すように、プロセッサ１０００と記憶装置１００１から構成される。記憶装置は図示していないが、ランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置とを具備する。また、フラッシュメモリの代わりにハードディスクの補助記憶装置を具備してもよい。プロセッサ１０００は、記憶装置１００１から入力されたプログラムを実行する。この場合、補助記憶装置から揮発性記憶装置を介してプロセッサ１０００にプログラムが入力される。また、プロセッサ１０００は、演算結果等のデータを記憶装置１００１の揮発性記憶装置に出力してもよいし、揮発性記憶装置を介して補助記憶装置にデータを保存してもよい。
【００８９】
以上、この発明の実施の形態を記述したが、この発明は実施の形態に限定されるものではなく、種々の設計変更を行うことが可能であり、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１００：電源装置、１０１：蓄電機構、１０２：リアクトル、１１０：モジュール、１１１〜１１３：制御動作部、１２０：第一のスイッチ群、１３０：第二のスイッチ群、１５０：電源装置、１５１〜１５３：制御動作部、１８０：電気機器、２００：電源装置、２０１〜２０３：ユニット、２１０：モジュール、２５０：電源装置、３００：電源装置、３５０：電源装置、９００：電源装置、３０１〜３０３：スイッチ（昇圧用スイッチ）、３１１〜３１３：スイッチ（降圧用スイッチ）、３２１〜３２３：切り離し用スイッチ、３５１〜３５３：電圧測定器、３７０：電流測定器、４０１，５１２，５１３：スイッチ、７０１：温度測定器、９０１：電気機器、９１１：制御動作部
【図１】
0006698944.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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