(57)【要約】  【課題】  互いに並列に接続された複数の電源ユニットの電源モジュールから得られる電力を調整することが可能な電源システムを提供することを目的とする。  【解決手段】  本発明に係る電源システム1の各電源ユニットU1〜Unは、電源モジュール10の両端電圧を検出する電圧検出回路14、電源モジュール10に流れる電流を検出する電流検出回路16、電源モジュール10の両端電圧を昇圧して前記一対の接続端子に出力する昇圧／降圧回路13及び制御回路17を具えている。制御回路17は、電圧検出回路14の検出結果と電流検出回路16の検出結果とに基づいて電源モジュール10の電力を算出し、その電力算出結果Ｗを、接続された一方の制御回路に出力すると共に、昇圧／降圧回路13の目標出力電圧Ｖrefと、前記電力算出結果Ｗと、接続された他方の制御回路から得られる電力算出結果Ｗrefとに基づいて、昇圧／降圧回路13に対する制御信号を作成して出力する。【選択図】      図２
2005102469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力が入力或いは出力されるべき一対の入出力端子と、電力の入力或いは出力が可能な電源モジュールとを具えた電源ユニットであって、
前記電源モジュールの両端電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電源モジュールに流れる電流を検出する電流検出回路と、
前記電源モジュールの両端電圧を昇圧して前記一対の入出力端子に出力し、或いは前記一対の入出力端子間の電圧を降圧して前記電源モジュールの両端に出力する電圧調整回路と、
該電圧調整回路の動作を制御する制御回路と
を具え、該制御回路は、
前記電圧検出回路の検出結果と前記電流検出回路の検出結果とに基づいて、前記電源モジュールの両端に発生する電力の大きさを算出する電力算出手段と、
該電力算出手段の電力算出結果を外部に出力する出力手段と、
前記電圧調整回路の目標出力電圧と、前記電力算出手段の電力算出結果と、外部から得られる電力算出結果とに基づいて、前記電圧調整回路に対する制御信号を作成して出力する制御手段と
を具えていることを特徴とする電源ユニット。
【請求項２】
電力が入力或いは出力されるべき一対の入出力端子と、電力の入力或いは出力が可能な電源モジュールとを具えた電源ユニットであって、
前記電源モジュールに流れる電流を検出する電流検出回路と、
前記電源モジュールの両端電圧を昇圧して前記一対の入出力端子に出力し、或いは前記一対の入出力端子間の電圧を降圧して前記電源モジュールの両端に出力する電圧調整回路と、
該電圧調整回路の動作を制御する制御回路と
を具え、該制御回路は、
前記電流検出回路の電流検出結果を外部に出力する出力手段と、
前記電圧調整回路の目標出力電圧と、前記電流検出回路の電流検出結果と、外部から得られる電流検出結果とに基づいて、前記電圧調整回路に対する制御信号を作成して出力する制御手段と
を具えていることを特徴とする電源ユニット。
【請求項３】
前記電源モジュールは、蓄電池またはコンデンサからなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電源ユニット。
【請求項４】
電力が出力されるべき一対の入出力端子と、電力の出力が可能な電源モジュールとを具えた電源ユニットであって、
前記電源モジュールの両端電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電源モジュールに流れる電流を検出する電流検出回路と、
前記電源モジュールの両端電圧を昇圧して前記一対の入出力端子に出力する電圧調整回路と、
該電圧調整回路の動作を制御する制御回路と
を具え、該制御回路は、
前記電圧検出回路の検出結果と前記電流検出回路の検出結果とに基づいて、前記電源モジュールの両端に発生する電力の大きさを算出する電力算出手段と、
該電力算出手段の電力算出結果を外部に出力する出力手段と、
前記電圧調整回路の目標出力電圧と、前記電力算出手段の電力算出結果と、外部から得られる電力算出結果とに基づいて、前記電圧調整回路に対する制御信号を作成して出力する制御手段と
を具えていることを特徴とする電源ユニット。
【請求項５】
電力が出力されるべき一対の入出力端子と、電力の出力が可能な電源モジュールとを具えた電源ユニットであって、
前記電源モジュールに流れる電流を検出する電流検出回路と、
前記電源モジュールの両端電圧を昇圧して前記一対の入出力端子に出力する電圧調整回路と、
該電圧調整回路の動作を制御する制御回路と
を具え、該制御回路は、
前記電流検出回路の電流検出結果を外部に出力する出力手段と、
前記電圧調整回路の目標出力電圧と、前記電流検出回路の電流検出結果と、外部から得られる電流検出結果とに基づいて、前記電圧調整回路に対する制御信号を作成して出力する制御手段と
を具えていることを特徴とする電源ユニット。
【請求項６】
前記電源モジュールは、蓄電池、コンデンサまたは燃料電池からなることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の電源ユニット。
【請求項７】
負荷が接続されるべき一対の接続端子を具え、該一対の接続端子に対して複数の電源ユニットが並列に接続され、各電源ユニットは電力の出力が可能な電源モジュールを具えている電源システムであって、各電源ユニットは、
自己の具える電源モジュールの両端電圧を検出する電圧検出回路と、
自己の具える電源モジュールに流れる電流を検出する電流検出回路と、
自己の具える電源モジュールの両端電圧を昇圧して前記一対の接続端子に出力する電圧調整回路と、
該電圧調整回路の動作を制御する制御回路と
を具え、全ての電源ユニットの制御回路は互いに或いは環状に接続されており、
各電源ユニットにおいて、前記制御回路は、
同じ電源ユニット内の電圧検出回路の検出結果と同じ電源ユニット内の電流検出回路の検出結果とに基づいて、同じ電源ユニット内の電源モジュールの両端に発生する電力の大きさを算出する電力算出手段と、
該電力算出手段の電力算出結果を接続された制御回路に出力する出力手段と、
同じ電源ユニット内の電圧調整回路の目標出力電圧と、同じ電源ユニット内の電力算出手段の電力算出結果と、前記接続された制御回路、或いは接続された他の制御回路から得られる電力算出結果とに基づいて、同じ電源ユニット内の電圧調整回路に対する制御信号を作成して出力する制御手段と
を具えていることを特徴とする電源システム。
【請求項８】
負荷が接続されるべき一対の接続端子を具え、該一対の接続端子に対して複数の電源ユニットが並列に接続され、各電源ユニットは電力の出力が可能な電源モジュールを具えている電源システムであって、各電源ユニットは、
自己の具える電源モジュールに流れる電流を検出する電流検出回路と、
自己の具える電源モジュールの両端電圧を昇圧して前記一対の接続端子に出力する電圧調整回路と、
該電圧調整回路の動作を制御する制御回路と
を具え、全ての電源ユニットの制御回路は互いに或いは環状に接続されており、
各電源ユニットにおいて、前記制御回路は、
同じ電源ユニット内の電流検出回路の電流検出結果を、接続された制御回路に出力する出力手段と、
同じ電源ユニット内の電圧調整回路の目標出力電圧と、同じ電源ユニット内の電流検出回路の電流検出結果と、前記接続された制御回路、或いは接続された他の制御回路から得られる電流検出結果とに基づいて、同じ電源ユニット内の電圧調整回路に対する制御信号を作成して出力する制御手段と
を具えていることを特徴とする電源システム。
【請求項９】
各電源モジュールは電力の入力も可能であって、
各電源ユニットにおいて、前記電圧調整回路は、前記一対の接続端子間の電圧を降圧して同じ電源ユニット内の電源モジュールの両端に出力することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の電源システム。
【請求項１０】
各電源ユニットは前記一対の接続端子に接続された一対の電力入出力端子を具え、前記電圧調整回路は、
電源モジュールの両端から前記一対の電力入出力端子へ伸びる２本の直列線路の内、１本の直列線路に介在する誘導素子と、
前記１本の直列線路の誘導素子よりも電力入出力端子側に介在し、電源モジュールの放電時の電流方向を順方向とする整流素子を具えた充電用スイッチング素子と、
前記誘導素子と充電用スイッチング素子との間で前記２本の直列線路を互いに連結する並列線路に介在し、電源モジュールの充電時の電流方向を順方向とする整流素子を具えた放電用スイッチング素子とを具え、
前記制御回路の前記制御手段は、前記充電用スイッチング素子に対する制御信号及び前記放電用スイッチング素子に対する制御信号を作成することを特徴とする請求項９に記載の電源システム。
【請求項１１】
前記一対の接続端子には、前記複数の電源ユニットの電源モジュールに電力を供給する充電用電源を接続することが可能であって、
各電源ユニットは、前記一対の接続端子に充電用電源が接続されているときに、同じ電源ユニット内の電源モジュールの目標入力電流と同じ電源ユニット内の電流検出回路の検出結果とに基づいて、同じ電源ユニット内の電圧調整回路に対する制御信号を作成して出力する充電制御手段を具えていることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の電源システム。
【請求項１２】
前記一対の接続端子には、前記複数の電源ユニットの電源モジュールに電力を供給する充電用電源を接続することが可能であって、
各電源ユニットの制御回路は、前記一対の接続端子に充電用電源が接続されているときに、同じ電源ユニット内の電源モジュールの目標入力電流と同じ電源ユニット内の電流検出回路の検出結果とに基づいて、同じ電源ユニット内の電圧調整回路に対する制御信号を作成して出力する充電制御手段を具えている請求項９又は請求項１０に記載の電源システム。
【請求項１３】
前記電源モジュールは、蓄電池、コンデンサまたは燃料電池からなることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力の入力或は出力が可能な二次電池等を有する電源ユニット及び電源システムに関し、特に二次電池等の効率的な並列駆動を実現せしめる電源ユニット及び電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電力の入力或は出力が可能な電源として、二次電池（蓄電池）やコンデンサが用いられている。二次電池においては、複数の二次電池を互いに直列に接続してなる組電池や、複数の二次電池を互いに並列に接続してなる組電池が知られている。また、コンデンサにおいても、複数のコンデンサを互いに並列に接続することによって、連続して取り出せる電力量を増大させる手法は、一般に知られている。
【０００３】
また、複数のコンバータを並列に接続して構成される電源システムにおいて、これら複数のコンバータの出力電流の平均値を算出し、算出した平均出力電流に各コンバータの出力電流を合わせる方法や、複数のコンバータの出力電流から最大の出力電流を検出し、検出した最大出力電流に各コンバータの出力電流を合わせる方法が知られている(下記非特許文献１及び特許文献１参照)。
【０００４】
一方、近年において、水素を原料とした燃料電池の開発が盛んである。図９は、燃料電池の出力特性を示す図である。実線(300)は、横軸を出力電流、縦軸を出力電圧とした場合の燃料電池の出力特性を示している。実線(300)に示されるように、燃料電池はその特性上、電流の出力を増加させるにつれて、出力電圧が低下する。また、横軸を出力電流、縦軸を出力電力とした場合の燃料電池の出力特性を示す実線(301)から分かるように、出力電流を０アンペアから増加させるにつれて、燃料電池の出力電力は増加し、ある電流Ｉｊで出力電力が最大となって、それ以上、出力電流を増加させると、出力電力はかえって減少する。この際、燃料電池は、上記電流Ｉｊを超える電流を出力させると、破損してしまうことがあり、常に電流Ｉｊ以下で使用する制御が必要となる。
【０００５】
【非特許文献１】呉  壬華、外３名，「ＤＣ−ＤＣコンバータの並列運転制御について」，信学技報ＰＥ９２−４７，電子通信情報学会，１９９２年１１月，ｐ.２３−２９
【特許文献１】特許第２８３３４６０号公報[H02M 3/28]
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、ｋ個（ｋは２以上の整数）の二次電池を互いに並列に接続してなる組電池を電源とした場合、単一の二次電池を電源とした場合と比べて、理想的にはｋ倍の時間、負荷に一定の電力を供給しつづけることができる（即ち、電源としての寿命がｋ倍になる）。
【０００７】
しかしながら、ｋ個の二次電池を互いに並列に接続してなる組電池においては、これらｋ個の二次電池の容量が同じであっても、二次電池の内部抵抗の違いによって二次電池に流れる電流にばらつきが生じる。この結果、二次電池の両端（両極）に発生する電力（二次電池の両端（両極）間の電圧と二次電池に流れる電流との積）にもばらつきが生じて、二次電池の残量がゼロとなる時点や満充電となる時点が区々となる。従って、実際は、その組電池を用いたからといって、電源としての寿命はｋ倍にならない（ｋ倍未満となる）。
【０００８】
このことは、二次電池の代わりにコンデンサを用いた場合であっても同様である。更に、二次電池においては、内部抵抗の小さい二次電池が過放電状態や過充電状態となって、該二次電池の特性が劣化する問題がある。
【０００９】
また、ｋ個の燃料電池を互いに並列に接続して電源を構成した場合においても、燃料電池間の出力インピーダンスの違いから燃料電池に流れる電流にばらつきが生じる。そうすると、出力インピーダンスの低い燃料電池から優先的に電流が出力されることとなるため、出力インピーダンスの低い燃料電池の出力電流が電流Ｉｊ（図９）を超え、燃料電池が破損してしまうという問題ある。
【００１０】
本発明は、上記の点に鑑み、互いに並列に接続された複数の電源ユニットの電源モジュールから得られる電力を調整することが可能な電源システム、及び該電源システムに用いられる電源ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（第１の電源システム：Ｗバランス）
本発明に係る第１の電源システムは、負荷が接続されるべき一対の接続端子を具え、該一対の接続端子に対して複数の電源ユニットが並列に接続され、各電源ユニットは電力の出力が可能な電源モジュールを具えている。そして、各電源ユニットは、
自己の具える電源モジュールの両端電圧を検出する電圧検出回路と、
自己の具える電源モジュールに流れる電流を検出する電流検出回路と、
自己の具える電源モジュールの両端電圧を昇圧して前記一対の接続端子に出力する電圧調整回路と、
該電圧調整回路の動作を制御する制御回路と
を具え、全ての電源ユニットの制御回路は互いに或いは環状に接続されており、
各電源ユニットにおいて、前記制御回路は、
同じ電源ユニット内の電圧検出回路の検出結果と同じ電源ユニット内の電流検出回路の検出結果とに基づいて、同じ電源ユニット内の電源モジュールの両端に発生する電力の大きさを算出する電力算出手段と、
該電力算出手段の電力算出結果を接続された制御回路に出力する出力手段と、
同じ電源ユニット内の電圧調整回路の目標出力電圧と、同じ電源ユニット内の電力算出手段の電力算出結果と、前記接続された制御回路、或いは接続された他の制御回路から得られる電力算出結果とに基づいて、同じ電源ユニット内の電圧調整回路に対する制御信号を作成して出力する制御手段とを具えている。
【００１２】
上記第１の電源システムの各電源ユニットが備える制御回路において、「同じ電源ユニット内の」とは、「当該制御回路を具える電源ユニット内の」を意味している。
【００１３】
また、上記第１の電源システムにおいて、「電源モジュールの両端に発生する電力」とは、電源モジュールから出力される電力を意味する。
【００１４】
上記本発明に係る第１の電源システムは、一対の接続端子に対して２つの電源ユニットを並列に接続して構成され、これら２つの電源ユニットの制御回路は互いに接続されている。或いは、上記本発明に係る第１の電源システムは、一対の接続端子に対して３以上の複数の電源ユニットを並列に接続して構成され、全ての電源ユニットの制御回路は、例えば各制御回路が他の２つの制御回路と接続されることによって環状に接続されている。
【００１５】
３以上の複数の電源ユニットを並列に接続してなる電源システムの各電源ユニットにおいては、電圧検出回路によって電源モジュールの両端電圧が検出されると共に、電流検出回路によって電源モジュールに流れる電流が検出される。そして、制御回路の電力算出手段によって、電圧検出回路の検出結果と電流検出回路の検出結果とが乗算されて電源モジュールから得られる電力の大きさが算出され、出力手段によって、その電力算出結果が接続された２つの制御回路の内、一方の制御回路に出力される。
【００１６】
また、制御手段によって、電圧調整回路の目標出力電圧と、前記電力算出結果と、接続された他方の制御回路から得られた電力算出結果とに基づいて制御信号が作成される。例えば、電圧調整回路の出力電圧を前記目標出力電圧に追従させると共に前記２つの電力算出結果の差をゼロとするための制御信号が作成される。作成された制御信号は電圧調整回路に供給され、電圧調整回路によって、電源モジュールの両端電圧が該制御信号に応じた昇圧率で昇圧されて一対の接続端子に出力される。
【００１７】
この様にして、一対の接続端子に出力される電圧を目標出力電圧に追従させる制御が行なわれて、一対の接続端子に出力される電圧が目標出力電圧に設定されると共に、電源モジュールから得られる電力を、接続された一方の電源ユニットの電源モジュールから得られる電力に一致させる制御が行なわれて、互いに接続された２つの電源ユニット間で電源モジュールから得られる電力が揃えられることになる。
【００１８】
上記本発明に係る第１の電源システムにおいては、上述の如く、互いに接続された２つの電源ユニット間で電源モジュールから得られる電力を揃えることによって、全ての電源ユニットの電源モジュールから得られる電力を均等化することが出来る。従って、電源モジュールが二次電池（蓄電池）やコンデンサから成る場合は、全ての電源モジュールの容量が同じであれば、全ての電源モジュールの残量は同じ時点でゼロとなり、内部抵抗の小さい電源モジュールや出力電圧の高い電源モジュールが過放電状態となることを防止することが出来る。また、電源モジュールが燃料電池から成る場合は、各燃料電池の出力インピーダンスにばらつきがあっても、各電源モジュールの出力電力は全て均等化されるため、燃料電池の破損の危険性が極端に軽減する。
【００１９】
又、上記本発明に係る第１の電源システムは、目標出力電圧を変えることによって、定格電圧の異なる種々の負荷の電力供給源として使用することが出来る。
【００２０】
更に、上記本発明に係る第１の電源システムは、電源ユニットの個数を増減することによって、定格容量の異なる種々の負荷の電力供給源として使用することが出来る。
【００２１】
（第２の電源システム：Ｉバランス）
本発明に係る第２の電源システムは、負荷が接続されるべき一対の接続端子を具え、該一対の接続端子に対して複数の電源ユニットが並列に接続され、各電源ユニットは電力の出力が可能な電源モジュールを具えている。そして、各電源ユニットは、
自己の具える電源モジュールに流れる電流を検出する電流検出回路と、
自己の具える電源モジュールの両端電圧を昇圧して前記一対の接続端子に出力する電圧調整回路と、
該電圧調整回路の動作を制御する制御回路と
を具え、全ての電源ユニットの制御回路は互いに或いは環状に接続されており、
各電源ユニットにおいて、前記制御回路は（換言すれば、「各制御回路は」）、
同じ電源ユニット内の電流検出回路の電流検出結果を、接続された制御回路に出力する出力手段と、
同じ電源ユニット内の電圧調整回路の目標出力電圧と、同じ電源ユニット内の電流検出回路の電流検出結果と、前記接続された制御回路、或いは接続された他の制御回路から得られる電流検出結果とに基づいて、同じ電源ユニット内の電圧調整回路に対する制御信号を作成して出力する制御手段とを具えている。
【００２２】
上記第２の電源システムの各電源ユニットが備える制御回路において、「同じ電源ユニット内の」とは、「当該制御回路を具える電源ユニット内の」を意味している。
【００２３】
上記本発明に係る第２の電源システムは、一対の接続端子に対して２つの電源ユニットを並列に接続して構成され、これら２つの電源ユニットの制御回路は互いに接続されている。或いは、上記本発明に係る第２の電源システムは、一対の接続端子に対して３以上の複数の電源ユニットを並列に接続して構成され、全ての電源ユニットの制御回路は、例えば各制御回路が他の２つの制御回路と接続されることによって環状に接続されている。
【００２４】
３以上の複数の電源ユニットを並列に接続してなる電源システムの各電源ユニットにおいては、電流検出回路によって電源モジュールに流れる電流が検出され、制御回路の出力手段によって、その電流検出結果が前記接続された２つの制御回路の内、一方の制御回路に出力される。
【００２５】
また、制御手段によって、電圧調整回路の目標出力電圧と、前記電流検出結果と、接続された他方の制御回路から得られた電流検出結果とに基づいて制御信号が作成される。例えば、電圧調整回路の出力電圧を前記目標出力電圧に追従させると共に前記２つの電流検出結果の差をゼロとするための制御信号が作成される。作成された制御信号は電圧調整回路に供給され、電圧調整回路によって、電源モジュールの両端電圧が該制御信号に応じた昇圧率で昇圧されて一対の接続端子に出力される。
【００２６】
この様にして、一対の接続端子に出力される電圧を目標出力電圧に追従させる制御が行なわれて、一対の接続端子に出力される電圧が目標出力電圧に設定されると共に、電源モジュールに流れる電流を、接続された一方の電源ユニットの電源モジュールに流れる電流に一致させる制御が行なわれて、互いに接続された２つの電源ユニット間で電源モジュールに流れる電流が揃えられることになる。
【００２７】
上記本発明に係る第２の電源システムにおいては、上述の如く、互いに接続された２つの電源ユニット間で電源モジュールに流れる電流を揃えることによって、全ての電源ユニットの電源モジュールに流れる電流を均等化することが出来る。従って、複数の電源モジュールの出力電圧のばらつきが小さい場合には、これらの電源モジュールから得られる電力は略等しくなる。その出力電圧のばらつきが小さいという仮定の下で、電源モジュールが二次電池（蓄電池）やコンデンサから成る場合は、全ての電源モジュールの容量が同じであれば、全ての電源モジュールの残量は同じ時点でゼロとなり、内部抵抗の小さい電源モジュールや出力電圧の高い電源モジュールが過放電状態となることを防止することが出来る。また、電源モジュールが燃料電池から成る場合は、各燃料電池の出力インピーダンスにばらつきがあっても、各電源モジュールの出力電力は全て均等化されるため、燃料電池の破損の危険性が極端に軽減する。
【００２８】
又、上記本発明に係る第２の電源システムは、目標出力電圧を変えることによって、定格電圧の異なる種々の負荷の電力供給源として使用することが出来る。
【００２９】
更に、上記本発明に係る第２の電源システムは、電源ユニットの個数を増減することによって、定格容量の異なる種々の負荷の電力供給源として使用することが出来る。
【００３０】
（具体的構成）
具体的構成においては、各電源モジュールは電力の入力も可能であって、各電源ユニットにおいて、前記電圧調整回路は、前記一対の接続端子間の電圧を降圧して同じ電源ユニット内の電源モジュールの両端（両極）に出力する。
【００３１】
上記具体的構成の各電源ユニットが備える制御回路において、「同じ電源ユニット内の」とは、「当該電圧調整回路を具える電源ユニット内の」を意味している。
【００３２】
また、上記具体的構成をとった場合の上記第１の電源システムにおいて、「電源モジュールの両端に発生する電力」とは、電源モジュールが電力を出力する場合（放電時）にあっては、電源モジュールから出力される電力であり、電源モジュールが電力を入力する場合（回生充電時）にあっては、電源モジュールに入力される電力を意味する。
【００３３】
上記具体的構成を有する電源システムの各電源ユニットにおいては、負荷から電源モジュールに電力が供給される回生充電時には、電圧調整回路によって、一対の接続端子間の電圧が制御回路からの制御信号に応じた降圧率で降圧されて電源モジュールの両端に出力される。
【００３４】
上記具体的構成を有する電源システムにおいては、回生充電時に、電源モジュールに供給される電力を、接続された一方の電源ユニットの電源モジュールに供給される電力に一致させる制御が行なわれて、互いに接続された２つの電源ユニット間で電源モジュールに供給される電力が揃えられ、これによって、全ての電源ユニットの電源モジュールに供給される電力が均等化されることになる。従って、全ての電源モジュールの残量が同じであれば、全ての電源モジュールは同じ時点で満充電状態となり、内部抵抗の小さい電源モジュールや出力電圧の低い電源モジュールが過充電状態となることを防止することが出来る。
【００３５】
また、具体的構成においては、各電源ユニットは前記一対の接続端子に接続された一対の電力入出力端子を具え、前記電圧調整回路は、
電源モジュールの両端から前記一対の電力入出力端子へ伸びる２本の直列線路の内、１本の直列線路に介在する誘導素子と、
前記１本の直列線路の誘導素子よりも電力入出力端子側に介在し、電源モジュールの放電時の電流方向を順方向とする整流素子を具えた充電用スイッチング素子と、
前記誘導素子と充電用スイッチング素子との間で前記２本の直列線路を互いに連結する並列線路に介在し、電源モジュールの充電時の電流方向を順方向とする整流素子を具えた放電用スイッチング素子とを具え、
前記制御回路の前記制御手段は、前記充電用スイッチング素子に対する制御信号及び前記放電用スイッチング素子に対する制御信号を作成する。
【００３６】
上記具体的構成を有する電源システムの各電源ユニットにおいては、電源モジュールから負荷に電力が供給される放電時には、放電用スイッチング素子がオンで且つ充電用スイッチング素子がオフの状態で、電源モジュールの両端電圧によって誘導素子にエネルギーが蓄えられ、その後、放電用スイッチング素子がオフに切り換えられると共に充電用スイッチング素子がオンに切り換えられると、誘導素子に蓄えられたエネルギーが充電用スイッチング素子の導通電極間及び整流素子を経て負荷に供給される。この様にして、電源モジュールの両端電圧を昇圧して一対の接続端子に出力する昇圧動作が実行される。
【００３７】
一方、負荷から電源モジュールに電力が供給される回生充電時には、充電用スイッチング素子がオンで且つ放電用スイッチング素子がオフの状態で、負荷に発生したエネルギーが誘導素子を経て電源モジュールに供給され、その後、充電用スイッチング素子がオフに切り換えられると共に放電用スイッチング素子がオンに切り換えられると、放電用スイッチング素子の導通電極間及び整流素子に電流が流れて、誘導素子に蓄えられたエネルギーがキャンセルされる。この様にして、一対の接続端子間の電圧を降圧して電源モジュールの両端に出力する降圧動作が実行される。
【００３８】
上記具体的構成を有する電源システムによれば、昇圧回路と降圧回路とを具えた構成に比べて電源ユニットを小型化することが出来る。
【００３９】
更に具体的構成においては、前記一対の接続端子には、前記複数の電源ユニットの電源モジュールに電力を供給する充電用電源を接続することが可能であって、各電源ユニットは、前記一対の接続端子に充電用電源が接続されているときに、同じ電源ユニット内の電源モジュールの目標入力電流と同じ電源ユニット内の電流検出回路の検出結果とに基づいて、同じ電源ユニット内の電圧調整回路に対する制御信号を作成して出力する充電制御手段を具えている。
【００４０】
上記具体的構成を有する電源システムの各電源ユニットにおいては、充電用電源から電源モジュールに電力が供給される通常充電時に、充電制御回路によって、電源モジュールに流れる電流を目標入力電流に追従させるための制御信号が作成されて、電源モジュールに流れる電流が制御される。従って、充電制御回路を具えた従来の充電器は不要である。
【００４１】
又、他の具体的構成においては、前記一対の接続端子には、前記複数の電源ユニットの電源モジュールに電力を供給する充電用電源を接続することが可能であって、各電源ユニットの制御回路は、前記一対の接続端子に充電用電源が接続されているときに、同じ電源ユニット内の電源モジュールの目標入力電流と同じ電源ユニット内の電流検出回路の検出結果とに基づいて、同じ電源ユニット内の電圧調整回路に対する制御信号を作成して出力する充電制御手段を具えている。
【００４２】
上記具体的構成を有する電源システムの各電源ユニットにおいては、充電用電源から電源モジュールに電力が供給される通常充電時に、制御回路によって、電源モジュールに流れる電流を目標入力電流に追従させるための制御信号が作成されて、電源モジュールに流れる電流が制御される。従って、充電制御回路を具えた従来の充電器は不要である。又、放電制御を行なう制御回路と充電制御を行なう制御回路とを具えた構成に比べて電源ユニットを小型化することが出来る。
【００４３】
また、例えば、前記電源モジュールは蓄電池、コンデンサまたは燃料電池からなる。より具体的には、電力の出力が可能な電源モジュールは、蓄電池、コンデンサまたは燃料電池からなり、電力の入力或は出力が可能な電源モジュールは、蓄電池またはコンデンサからなる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明に係る電源システムによれば、互いに並列に接続された複数の電源ユニットの電源モジュールから得られる電力を調整することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
＜＜第１実施例；電池＞＞
以下、本発明に係る電源ユニット及びこれを有する電源システムの第１実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る電源ユニットと電源システムの電気的構成を示す図である。
【００４６】
（図１：電源システム）
本実施例の電源システム１は、図１に示す如く、ｎ個（ｎは３以上の整数）の電源ユニット(U1)、(U2)、・・・、(Un)を互いに並列に接続して構成され、モータ等の負荷（不図示）や電源ユニット(U1)〜(Un)に電力を供給する充電用電源（不図示）が接続されるべき一対の接続端子(２)(２)を具えている。該一対の接続端子(２)(２)に対してｎ個の電源ユニット(U1)〜(Un)が並列に接続されている。
【００４７】
隣り合う２つの電源ユニット（電源ユニット(U1)と(U2)、(U2)と(U3)、・・・、(Un-1)と(Un)）が制御信号線(20)によって互いに接続されると共に、両端の電源ユニット(U1)と(Un)が制御信号線(20)によって互いに接続されており、これによって、全ての電源ユニット(U1)〜(Un)が環状に接続されている。
【００４８】
全ての電源ユニット(U1)〜(Un)は夫々、１つの電源モジュール(図１では図示省略)を具えており、各電源ユニットには、制御信号線(20)によって接続された一方の電源ユニットから、その一方の電源ユニットが具える電源モジュールの両端に発生する電力の算出結果が電力指令Ｗrefとして入力され、自ユニットの電源モジュールの両端に発生する電力が該電力指令Ｗrefに一致する様、調整される。
【００４９】
本実施例では、電源ユニット(U1)には、電源ユニット(U2) が具える電源モジュールの両端に発生する電力の算出結果が、電源ユニット(U2)から電力指令Ｗrefとして与えられ、電源ユニット(U2)には、電源ユニット(U3) が具える電源モジュールの両極に発生する電力の算出結果が、電源ユニット(U3)から電力指令Ｗrefとして与えられる。この様にして隣り合う２つの電源ユニット間、及び両端の電源ユニット(U1)、(Un)間で電源モジュールの両極に発生する電力が揃えられ、これによって全ての電源モジュールの電力が均等化される。
【００５０】
（図２：構成の説明）
図２は、電源ユニット(U1)の構成を表わしている。電源ユニット(U1)以外の電源ユニット(U2)〜(Un)の構成も、電源ユニット(U1)と同様であるため、図示及び説明を省略する。該電源ユニット(U1)は、前記一対の接続端子(２)(２)に接続された一対の入出力端子(11)(11)を具えており、前記電源モジュール(10)は、１つの二次電池（蓄電池）から構成されているか、或は複数の二次電池を互いに直列に接続して構成されている。前記一対の入出力端子(11)(11)は、電力が入力または出力される端子であるため、電力入出力端子とも呼べる。
【００５１】
また、説明の単純化のため、各電源モジュール(10)は全て、同じ電力だけ出力可能なように充電されているものとする。つまり、各電源モジュール(10)が、同じ電力の出力を同時に開始すれば、全ての電源モジュール(10)は、同時に残量がゼロになる（これ以上の電力の出力ができなくなる）ものとする。
【００５２】
電源モジュール(10)の両端（電源モジュール(10)は二次電池から成るため「両極」とも言える）から前記一対の入出力端子(11)(11)に向けて２本の直列線路(12)(12)が伸びており、これらの直列線路(12)(12)には昇圧／降圧回路(13)が介在する。
【００５３】
昇圧／降圧回路(13)は、電源モジュール(10)から負荷に電力が供給される放電時に電源モジュール(10)の両端電圧を昇圧して前記一対の入出力端子(11)(11)に出力する一方、負荷から電源モジュール(10)に電力が供給される回生充電時、及び充電用電源から電源モジュール(10)に電力が供給される通常充電時に、前記一対の入出力端子(11)(11)間の電圧を降圧して電源モジュール(10)の両端に出力するものである。
【００５４】
前記２本の直列線路(12)(12)の内、一方の直列線路（電源モジュール(10)の正電圧側）に、誘導素子としてのコイル(131)並びに、ＭＯＳＦＥＴ（絶縁ゲート型の電界効果トランジスタ）及び電源モジュール(10)側をアノードとしたダイオードからなる充電用スイッチング素子(133)が介在する。また、コイル(131)よりも電源モジュール(10)側にて前記２本の直列線路(12)(12)を互いに連結する並列線路には、第１コンデンサ(134)が介在すると共に、コイル(131)と充電用スイッチング素子(133)の間で前記２本の直列線路(12)(12)を互いに連結する並列線路には、ＭＯＳＦＥＴ及びコイル(131)側をカソードとしたダイオードからなる放電用スイッチング素子(132)が介在する。更に、充電用スイッチング素子(133)よりも一対の入出力端子(11)(11)側にて前記２本の直列線路(12)(12)を互いに連結する並列線路には、第２コンデンサ(135)が介在する。
【００５５】
放電時には、放電用スイッチング素子(132)を構成するＭＯＳＦＥＴがオンで且つ充電用スイッチング素子(133)を構成するＭＯＳＦＥＴがオフの状態で、電源モジュール(10)の両端電圧によってコイル(131)にエネルギーが蓄えられる。その後、放電用スイッチング素子(132)を構成するＭＯＳＦＥＴがオフに切り換えられると共に充電用スイッチング素子(133)を構成するＭＯＳＦＥＴがオンに切り換えられると、コイル(131)に蓄えられたエネルギーが、充電用スイッチング素子(133)を構成するＭＯＳＦＥＴのソース−ドレイン間及び整流素子としてのダイオードを経て、第２コンデンサ(135)及び入出力端子(11)(11)に接続される負荷（不図示）に供給される。この様にして昇圧動作が実行される。
【００５６】
一方、回生充電時及び通常充電時には、充電用スイッチング素子(133)を構成するＭＯＳＦＥＴがオンで且つ放電用スイッチング素子(132) を構成するＭＯＳＦＥＴがオフの状態で、負荷に発生したエネルギー或いは充電用電源のエネルギーがコイル(131)を経て電源モジュール(10)に供給され、充電が行なわれる。その後、充電用スイッチング素子(133) を構成するＭＯＳＦＥＴがオフに切り換えられると共に放電用スイッチング素子(132) を構成するＭＯＳＦＥＴがオンに切り換えられると、第１コンデンサ(134)、並びに放電用スイッチング素子(132) 構成するＭＯＳＦＥＴのソース−ドレイン間及び整流素子としてのダイオードに電流が流れて、コイル(131)に蓄えられたエネルギーがキャンセルされる。この様にして降圧動作が実行される。
【００５７】
上述のように、コイル(131)、放電用スイッチング素子(132)、充電用スイッチング素子(133)、第１コンデンサ(134)及び 第２コンデンサ(135)から構成される昇圧／降圧回路(13)は、電源モジュール(10)の両端電圧を昇圧して前記一対の入出力端子(11)(11)に出力し、或いは前記一対の入出力端子(11)(11)間の電圧を降圧して電源モジュール(10)の両端に出力する機能を有する電圧調整回路であると言える。
【００５８】
前記２本の直列線路(12)(12)には、電源モジュール(10)の両端電圧（下記モジュール電圧Ｖmod）を検出する第１電圧検出回路(14)が接続されると共に、昇圧／降圧回路(13)の出力電圧を検出する第２電圧検出回路(15)が接続されている。更に、２本の直列線路(12)(12)には、電源モジュール(10)に流れる電流（下記モジュール電流Ｉmod）を検出する電流検出回路(16)が接続されている。
【００５９】
第１電圧検出回路(14)によって検出されたモジュール電圧Ｖmod、第２電圧検出回路(15)によって検出された出力電圧Ｖout、及び電流検出回路(16)によって検出されたモジュール電流Ｉmodは、マイクロコンピュータからなる放電／回生制御回路(17)に入力される。放電／回生制御回路(17)は、放電時及び回生充電時に、第１電圧検出回路(14)の検出結果であるモジュール電圧Ｖmod、及び電流検出回路(16)の検出結果であるモジュール電流Ｉmodに基づいて電源モジュール(10)の両端に発生する電力を算出し、該電力算出結果Ｗを、上述の如く制御信号線(20)によって接続された一方の電源ユニットである電源ユニット(Un)に出力する。ここで、「電源モジュール(10)の両端に発生する電力」とは、放電時にあっては、電源モジュール(10)から出力される電力であり、回生充電時にあっては、電源モジュール(10)に入力される電力を意味する。
【００６０】
また、放電／回生制御回路(17)には、外部から昇圧／降圧回路(13)の目標出力電圧を表わす電圧指令Ｖrefが入力されると共に、上述の如く制御信号線(20)によって接続された他方の電源ユニットである電源ユニット(U2)から、電力算出結果が電力指令Ｗrefとして入力される。
【００６１】
放電／回生制御回路(17)は、上述の如く入力された出力電圧Ｖoutと電圧指令Ｖrefとを比較すると共に、自ユニットでの電力算出結果Ｗと前記電力指令Ｗrefとを比較し、それらの比較結果に基づいて、昇圧／降圧回路(13)の放電用スイッチング素子(132)に対する第１ＰＷＭ信号、及び充電用スイッチング素子(133)に対する第２ＰＷＭ信号を作成する。この様にして作成された第１及び第２ＰＷＭ信号は夫々、放電用スイッチング素子(132)及び充電用スイッチング素子(133)に供給されて、これらのスイッチング素子(132)(133)がオン／オフ制御される。
【００６２】
この様にして、昇圧／降圧回路(13)の出力電圧Ｖoutを目標出力電圧Ｖrefに追従させる制御が行なわれて、昇圧／降圧回路(13)の出力電圧Ｖoutが目標出力電圧Ｖrefに設定されると共に、電源モジュール(10)の両端に発生する電力を、接続された一方の電源ユニットである電源ユニット(U2)の電源モジュールの両端に発生する電力に一致させる制御が行なわれて、制御信号線(20)によって互いに接続された２つの電源ユニット(U1)(U2)間で電源モジュールの両端に発生する電力が揃えられることになる。そして、上述したように、全ての電源ユニット(U1)〜(Un)が環状に接続されているのであるから、全ての電源ユニット(U1)〜(Un)間で電源モジュールの両端に発生する電力が揃えられることになる。
【００６３】
また、第１電圧検出回路(14)によって検出されたモジュール電圧Ｖmod、及び電流検出回路(16)によって検出されたモジュール電流Ｉmodは、マイクロコンピュータからなる充電制御回路(18)に入力される。また、充電制御回路(18)には、外部から目標入力電流を表わす充電電流指令Ｉrefが入力される。
【００６４】
充電制御回路(18)は、通常充電時に、モジュール電流Ｉmodと充電電流指令Ｉrefとを比較し、その比較結果に基づいて昇圧／降圧回路(13)の放電用スイッチング素子(132)に対する第１ＰＷＭ信号、及び充電用スイッチング素子(133)に対する第２ＰＷＭ信号を作成する。この様にして作成された第１及び第２ＰＷＭ信号はそれぞれ、放電用スイッチング素子(132)及び充電用スイッチング素子(133)に供給されて、これらのスイッチング素子(132)(133)がオン／オフ制御される。この様にして、電源モジュール(10)に流れるモジュール電流Ｉmodを充電電流指令Ｉrefに追従させる制御が行なわれて、モジュール電流Ｉmodが目標入力電流Ｉrefに設定されることになる。つまり、充電制御回路(18)は、通常充電時に昇圧／降圧回路(13)に対して制御信号（第１及び第２ＰＷＭ信号）を作成して出力する充電制御手段としての機能を有する。
【００６５】
また、充電制御回路(18)は、上述の如く入力されたモジュール電圧Ｖmodに基づいて電源モジュール(10)の満充電状態を検出し、満充電状態を検出した時点で、放電用スイッチング素子(132)及び充電用スイッチング素子(133)に対するＰＷＭ信号の供給を停止する。この結果、充電用電源から電源モジュール(10)に対する電力の供給が停止されることになる。
【００６６】
（図３：放電／回生制御回路の詳細）
図３は、図２における放電／回生制御回路(17)の詳細な電気的構成を表わしている。上述の如く、第２電圧検出回路(15)によって検出された出力電圧Ｖout及び外部からの電圧指令Ｖrefは電圧制御回路(171)に供給される。電圧制御回路(171)では、出力電圧Ｖoutから電圧指令Ｖrefが減算されて電圧誤差信号が作成され、その電圧誤差信号(Ｖout−Ｖref)は誤差増幅回路(172)に供給される。
【００６７】
また、上述の如く第１電圧検出回路(14)によって検出されたモジュール電圧Ｖmod、及び電流検出回路(16)によって検出されたモジュール電流Ｉmodは、電力演算回路(173)に供給される。電力演算回路(173)では、モジュール電圧Ｖmodとモジュール電流Ｉmodとを乗算することによって電源モジュール(10)の両端に発生する電力が算出され、その電力算出結果Ｗは電力制御回路(174)に供給されると共に、制御信号線(20)によって接続された一方の電源ユニット（図１においては、電源ユニット(Un)）に出力される。
【００６８】
また、電力制御回路(174)には、接続された他方の電源ユニット（図１においては、電源ユニット(U2)）から電力指令Ｗrefが供給され、電力指令Ｗrefから前記電力算出結果Ｗが減算されて電力誤差信号が作成される。その電力誤差信号(Ｗref−Ｗ)は、前記誤差増幅回路(172)に供給される。
【００６９】
誤差増幅回路(172)では、上述の如く供給された電圧誤差信号(Ｖout−Ｖref)から電力誤差信号(Ｗref−Ｗ)が減算されて誤差増幅信号が作成され、その誤差増幅信号はＰＷＭ制御回路(175)に供給される。ＰＷＭ制御回路(175)では、前記誤差増幅信号から所定の三角波信号が減算されて第１ＰＷＭ信号が作成され、該第１ＰＷＭ信号は、図２に示す昇圧／降圧回路(13)の放電用スイッチング素子(132)に出力される。また、第１ＰＷＭ信号は、インバータ回路(176)に供給される。インバータ回路(176)では、第１ＰＷＭ信号の極性を反転させて第２ＰＷＭ信号が作成され、該第２ＰＷＭ信号は充電用スイッチング素子(133)に出力される。
【００７０】
上述のように、放電／回生制御回路(17)は、出力電圧Ｖoutと、昇圧／降圧回路(13)の目標出力電圧を表わす電圧指令Ｖrefと、電力演算回路(173)の電力算出結果Ｗと、外部から得られる電力指令Ｗrefに基づいて、昇圧／降圧回路(13)に対する制御信号である第１ＰＷＭ信号及び第２ＰＷＭ信号を作成して出力する制御手段としての機能を有する。
【００７１】
（図４：充電制御回路の詳細）
図４は、図２における充電制御回路(18)の詳細な電気的構成を表わしている。上述の如く、電流検出回路(16)によって検出されたモジュール電流Ｉmod、及び外部からの充電電流指令Ｉrefは、電流制御回路(181)に供給される。電流制御回路(181)では、モジュール電流Ｉmodから充電電流指令Ｉrefが減算されて電流誤差信号が作成され、その電流誤差信号(Ｉmod−Ｉref)はＰＷＭ制御回路(182)に供給される。
【００７２】
ＰＷＭ制御回路(182)では、電流誤差信号(Ｉmod−Ｉref)から所定の三角波信号が減算されて第１ＰＷＭ信号が作成され、スイッチ(183)がオンの状態では、該第１ＰＷＭ信号は、図２に示す昇圧／降圧回路(13)の放電用スイッチング素子(132)に出力される。また、第１ＰＷＭ信号は、インバータ回路(184)に供給される。インバータ回路(184)では、第１ＰＷＭ信号の極性を反転させて第２ＰＷＭ信号が作成され、スイッチ(183)がオンの状態では、該第２ＰＷＭ信号は充電用スイッチング素子(133)に出力される。
【００７３】
又、第１電圧検出回路(14)によって検出されたモジュール電圧Ｖmodは、満充電検出回路(185)に供給される。満充電検出回路(185)では、モジュール電圧Ｖmodに基づいて電源モジュール(10)の満充電状態が検出され、満充電状態が検出されたときに、前記スイッチ(183)がオフに切り換えられて、図２に示す昇圧／降圧回路(13)の放電用スイッチング素子(132)及び充電用スイッチング素子(133)に対するＰＷＭ信号の供給が停止される。
【００７４】
本実施例の電源システム１においては、上述の如く、放電時及び回生充電時に、互いに接続された２つの電源ユニット間（例えば、電源ユニット(U1)(U2)間）で電源モジュール(10)の両端に発生する電力を揃えることによって、全ての電源ユニットの電源モジュールの両端に発生する電力を均等化することが出来る。
【００７５】
従って、電源システム１の駆動開始時点において全ての電源モジュール(10)の容量が同じであれば（全ての電源モジュールが同じ電力だけ出力可能なように充電されていれば）、放電時には、全ての電源モジュールの残量は同じ時点でゼロとなり、内部抵抗の比較的小さい電源モジュールや出力電圧（モジュール電圧Ｖmodに対応）の比較的高い電源モジュールが過放電状態となることを防止することが出来る。また、回生充電時には、全ての電源モジュールは同じ時点で満充電状態となり、内部抵抗の比較的小さい電源モジュールや出力電圧の比較的低い電源モジュールが過充電状態となることを防止することが出来る。
【００７６】
また、本実施例の電源システム１は、目標出力電圧Ｖrefを変えることによって、定格電圧の異なる種々の負荷の電力供給源として使用することが出来る。特に、負荷がモータであった場合、モータに印加できる電圧が自由に設定できるため、モータの回転数の調整範囲拡大が図れる。
【００７７】
また、本実施例の電源システム１は、電源ユニット(U1)〜(Un)の個数（即ち、ｎの示す数）を増減することによって、定格容量の異なる種々の負荷の電力供給源として使用することが出来る。
【００７８】
また、本実施例の電源システム１においては、昇圧回路と降圧回路とを具えた構成に比べて電源ユニットが小型となる。
【００７９】
また、本実施例の電源システム１においては、通常充電時に、各電源ユニットの充電制御回路(18)によって充電制御が行われるので、充電制御回路を具えた従来の充電器は不要である。
【００８０】
また、電源ユニットの出力電圧Ｖoutよりも低い電圧で充電を行うことができる。例えば、電源モジュール(10)の両端電圧Ｖmodが２４Ｖ、負荷の定格電圧（電源ユニットの出力電圧Ｖoutに相当）が４８Ｖである場合、充電器の出力電圧は２４Ｖより少し大きい電圧（例えば、３０Ｖ）であれば充電可能である。従来であれば、通常、負荷の定格電圧より大きな電圧（例えば、５０Ｖ）が充電器の出力電圧として必要となり、様々な安全上の規格（電気用品安全法等）の制約を受けることとなるが、電源システム１では、そのような制約から解放されることとなる。
【００８１】
更に又、本実施例の電源システム１においては、回生充電時及び通常充電時に、電源モジュール(10)の出力電圧に応じた電圧を電源モジュール(10)の両端に供給することが出来る。
【００８２】
＜＜第２実施例；充電方式の変形＞＞
以下、本発明に係る電源ユニット及びこれを有する電源システムの第２実施例について図面を参照しながら説明する。本実施例の電源システムは、図１に示す第１実施例の電源システム１と同様に、ｎ個の電源ユニット(Ua1)、(Ua2)、・・・、(Uan)が互いに並列に接続して構成され（電源ユニット(Ua1)を図５に図示する以外、他の電源ユニット(Ua2)〜(Uan)は不図示）、モータ等の負荷や電源ユニットに電力を供給する充電用電源が接続されるべき一対の接続端子（不図示）を具えている。即ち、ｎ個の電源ユニット(Ua1)、(Ua2)、・・・、(Uan)の接続関係は、第１実施例における電源システム１の備えるｎ個の電源ユニット(U1)、(U2)、・・・、(Un)の接続関係と同様である。
【００８３】
（図５：構成の説明）
図５は、本実施例の電源ユニット(Ua1)の構成を表わしている。電源ユニット(Ua1)以外の電源ユニット(Ua2)〜(Uan)の構成も、電源ユニット(Ua1)と同様であるため、図示及び説明を省略する。該電源ユニット(Ua1)は、前記一対の接続端子に接続された一対の入出力端子(31)(31)を具えており、電源モジュール(30)は、１つの二次電池（蓄電池）から構成されているか、或は複数の二次電池を互いに直列に接続して構成されている。該電源モジュール(30)は、第１実施例における電源モジュール(10)と同様のものである。
【００８４】
該電源モジュール(30)の両端から前記一対の入出力端子(31)(31)に向けて２本の直列線路(32)(32)が伸びており、これらの直列線路(32)(32)には昇圧／降圧回路(33)が介在する。尚、昇圧／降圧回路(33)は、第１実施例の昇圧／降圧回路(13)と同一の構成を有しており、コイル(331)、放電用スイッチング素子(332)、充電用スイッチング素子(333)、第１コンデンサ(334)及び第２コンデンサ(335)から構成される。該昇圧／降圧回路(33)の動作は、第１実施例の昇圧／降圧回路(13)と同一であるので、その説明は省略する。
【００８５】
前記２本の直列線路(32)(32)には、電源モジュール(30)の両端電圧を検出する第１電圧検出回路(34)が接続されると共に、昇圧／降圧回路(33)の出力電圧を検出する第２電圧検出回路(35)が接続されている。更に、２本の直列線路(32)(32)には、電源モジュール(30)に流れる電流を検出する電流検出回路(36)が接続されている。
【００８６】
第１電圧検出回路(34)によって検出されたモジュール電圧Ｖmod、第２電圧検出回路(35)によって検出された出力電圧Ｖout、及び電流検出回路(36)によって検出されたモジュール電流Ｉmodは、マイクロコンピュータからなる制御回路(37)に入力される。制御回路(37)は、放電時及び回生充電時に、モジュール電圧Ｖmod及びモジュール電流Ｉmodに基づいて電源モジュールの両端に発生する電力を算出し、該電力算出結果Ｗを接続された一方の電源ユニットに出力する。
【００８７】
又、制御回路(37)には、外部から昇圧／降圧回路(33)の目標出力電圧を表わす電圧指令Ｖrefが入力されると共に、接続された他方の電源ユニットから電力算出結果が電力指令Ｗrefとして入力される。
【００８８】
制御回路(37)は、上述の如く入力された出力電圧Ｖoutと電圧指令Ｖrefとを比較すると共に、自ユニットでの電力算出結果Ｗと前記電力指令Ｗrefとを比較し、それらの比較結果に基づいて第１ＰＷＭ信号及び第２ＰＷＭ信号を作成する。この様にして作成された第１及び第２ＰＷＭ信号は夫々、昇圧／降圧回路(33)の放電用スイッチング素子(332)及び充電用スイッチング素子(333)に供給されて、これらのスイッチング素子(332)(333)がオン／オフ制御される。
【００８９】
この様にして、昇圧／降圧回路(33)の出力電圧Ｖoutを目標出力電圧Ｖrefに追従させる制御が行なわれて、昇圧／降圧回路(33)の出力電圧Ｖoutが目標出力電圧Ｖrefに設定されると共に、電源モジュール(30)の両端に発生する電力を、接続された一方の電源ユニットの電源モジュールの両端に発生する電力に一致させる制御が行なわれて、互いに接続された２つの電源ユニット間で電源モジュールの両端に発生する電力が揃えられることになる。
【００９０】
また、制御回路(37)には、外部から目標入力電流を表わす充電電流指令Ｉrefが入力される。
【００９１】
制御回路(37)は、充電時に、上述の如く入力されたモジュール電流Ｉmodと充電電流指令Ｉrefとを比較し、その比較結果に基づいて第１ＰＷＭ信号及び第２ＰＷＭ信号を作成する。この様にして作成された第１及び第２ＰＷＭ信号はそれぞれ、昇圧／降圧回路(33)の放電用スイッチング素子(332)及び充電用スイッチング素子(333)に供給されて、これらのスイッチング素子(332)(333)がオン／オフ制御される。この様にして、電源モジュール(30)に流れるモジュール電流Ｉmodを充電電流指令Ｉrefに追従させる制御が行なわれて、モジュール電流Ｉmodが目標入力電流Ｉrefに設定されることになる。つまり、制御回路(37)は、通常充電時に昇圧／降圧回路(33)に対して制御信号（第１及び第２ＰＷＭ信号）を作成して出力する充電制御手段としての機能をも備えている。
【００９２】
又、制御回路(37)は、上述の如く入力されたモジュール電圧Ｖmodに基づいて電源モジュール(30)の満充電状態を検出し、満充電状態を検出した時点で、放電用スイッチング素子(332)及び充電用スイッチング素子(333)に対するＰＷＭ信号の供給を停止する。この結果、充電用電源から電源モジュール(30)に対する電力の供給が停止されることになる。
【００９３】
（図６：制御回路の詳細）
図６は、図５における制御回路(37)の詳細な電気的構成を表わしている。上述の如く、第２電圧検出回路(35)によって検出された出力電圧Ｖout及び外部からの電圧指令Ｖrefは電圧制御回路(371)に供給される。電圧制御回路(371)では、出力電圧Ｖoutから電圧指令Ｖrefが減算されて電圧誤差信号が作成され、その電圧誤差信号(Ｖout−Ｖref)は誤差増幅回路(372)に供給される。
【００９４】
又、上述の如く第１電圧検出回路(34)によって検出されたモジュール電圧Ｖmodは、電力演算回路(373)に供給されると共に、満充電検出回路(370)に供給される。一方、電流検出回路(36)によって検出されたモジュール電流Ｉmodは、電力演算回路(373)に供給されると共に、電流制御回路(379)に供給される。
【００９５】
電力演算回路(373)では、モジュール電圧Ｖmodとモジュール電流Ｉmodとを乗算することによって電源モジュール(Ua1)の両端に発生する電力が算出され、その電力算出結果Ｗは電力制御回路(374)に供給されると共に、接続された一方の電源ユニットに出力される。
【００９６】
また、電力制御回路(374)には、接続された他方の電源ユニットから電力指令Ｗrefが供給され、電力指令Ｗrefから電力算出結果Ｗが減算されて電力誤差信号が作成される。その電力誤差信号(Ｗref−Ｗ)は、前記誤差増幅回路(372)に供給される。
【００９７】
誤差増幅回路(372)では、上述の如く供給された電圧誤差信号(Ｖout−Ｖref)から電力誤差信号(Ｗref−Ｗ)が減算されて誤差増幅信号が作成される。第１スイッチ(375)は、放電時及び回生充電時には、誤差増幅回路(372)側に切り換えられており、前記誤差増幅信号は第１スイッチ(375)を経てＰＷＭ制御回路(376)に供給される。ＰＷＭ制御回路(376)では、誤差増幅信号から所定の三角波信号が減算されて第１ＰＷＭ信号が作成され、第２スイッチ(377)がオンの状態では、該第１ＰＷＭ信号は、図５に示す昇圧／降圧回路(33)の放電用スイッチング素子(332)に出力される。又、第１ＰＷＭ信号は、インバータ回路(378)に供給される。インバータ回路(378)では、第１ＰＷＭ信号の極性を反転させて第２ＰＷＭ信号が作成され、第２スイッチ(377)がオンの状態では、該ＰＷＭ信号は充電用スイッチング素子(333)に出力される。
【００９８】
即ち、誤差増幅回路(372)、ＰＷＭ制御回路(375)、及びインバータ回路(376)は、出力電圧Ｖoutと、昇圧／降圧回路(33)の目標出力電圧を表わす電圧指令Ｖrefと、電力演算回路(373)の電力算出結果Ｗと、外部から得られる電力指令Ｗrefに基づいて、昇圧／降圧回路(33)に対する制御信号である第１ＰＷＭ信号及び第２ＰＷＭ信号を作成して出力するのである。
【００９９】
外部からの充電電流指令Ｉrefは、前記電流制御回路(379)に供給され、該制御回路(379)では、上述の如く供給されたモジュール電流Ｉmodから充電電流指令Ｉrefが減算されて電流誤差信号が作成される。第１スイッチ(375)は、通常充電時には、電流制御回路(379)側に切り換えられており、前記電流誤差信号(Ｉmod−Ｉref)は第１スイッチ(375)を経てＰＷＭ制御回路(376)に供給される。ＰＷＭ制御回路(376)では、前記電流誤差信号から所定の三角波信号が減算されて第１ＰＷＭ信号が作成され、第２スイッチ(377)がオンの状態では、該ＰＷＭ信号は、図５に示す昇圧／降圧回路(33)の放電用スイッチング素子(332)に出力される。又、第１ＰＷＭ信号は、インバータ回路(378)に供給される。インバータ回路(378)では、第１ＰＷＭ信号を反転させて第２ＰＷＭ信号が作成され、第２スイッチ(377)がオンの状態では、該ＰＷＭ信号は充電用スイッチング素子(333)に出力される。
【０１００】
満充電検出回路(370)では、上述の如く供給されたモジュール電圧Ｖmodに基づいて電源モジュールの満充電状態が検出され、満充電状態が検出されたときに前記第２スイッチ(377)がオフに切り換えられて、昇圧／降圧回路(33)の放電用スイッチング素子(332)及び充電用スイッチング素子(333)に対するＰＷＭ信号の供給が停止される。
【０１０１】
本実施例の電源システムにおいては、上述の如く、放電時及び回生充電時に、互いに接続された２つの電源ユニット間（例えば、電源ユニット(Ua1)(Ua2)間）で電源モジュール(30)の両端に発生する電力を揃えることによって、全ての電源ユニットの電源モジュールの両端に発生する電力を均等化することが出来る。
【０１０２】
従って、本実施例の電源システムの駆動開始時点において全ての電源モジュール(30)の容量が同じであれば（全ての電源モジュールが同じ電力だけ出力可能なように充電されていれば）、放電時には、全ての電源モジュールの残量は同じ時点でゼロとなり、内部抵抗の比較的小さい電源モジュールや出力電圧の比較的高い電源モジュールが過放電状態となることを防止することが出来る。また、回生充電時には、全ての電源モジュールは同じ時点で満充電状態となり、内部抵抗の比較的小さい電源モジュールや出力電圧の比較的低い電源モジュールが過充電状態となることを防止することが出来る。
【０１０３】
又、本実施例の電源システムは、目標出力電圧Ｖrefを変えることによって、定格電圧の異なる種々の負荷の電力供給源として使用することが出来る。特に、負荷がモータであった場合、モータに印加できる電圧が自由に設定できるため、モータの回転数の調整範囲拡大が図れる。
【０１０４】
又、本実施例の電源システムは、電源ユニット(Ua1)〜(Uan)の個数（即ち、ｎの示す数）を増減することによって、定格容量の異なる種々の負荷の電力供給源として使用することが出来る。
【０１０５】
更に、本実施例の電源システムにおいては、通常充電時には、各電源ユニットの制御回路(37)によって充電制御が行なわれるので、充電制御回路を具えた従来の充電器は不要である。
【０１０６】
更に又、本実施例の電源システムにおいては、放電／回生充電制御を行なう制御回路と通常充電制御を行なう制御回路とを具えた構成に比べて電源ユニットが小型となる。
【０１０７】
また、電源ユニットの出力電圧Ｖoutよりも低い電圧で充電を行うことができる。例えば、電源モジュール(30)の出力電圧が２４Ｖ、負荷の定格電圧（電源ユニットの出力電圧Ｖoutに相当）が４８Ｖである場合、充電器の出力電圧は２４Ｖより少し大きい電圧（例えば、３０Ｖ）であれば充電可能である。従来であれば、負荷の定格電圧より大きな電圧（例えば、５０Ｖ）が充電器の出力電圧として必要となり、様々な安全上の規格（電気用品安全法等）の制約を受けることとなるが、本実施例の電源システムでは、そのような制約から解放されることとなる。
【０１０８】
＜＜第３実施例：コンデンサ＞＞
以下、本発明に係る電源ユニット及びこれを有する電源システムの第３実施例について図面を参照しながら説明する。本実施例の電源システムは、図１に示す第１実施例の電源システム１と同様に、ｎ個の電源ユニット(Ub1)、(Ub2)、・・・、(Ubn)が互いに並列に接続して構成され（電源ユニット(Ub1)を図７に図示する以外、他の電源ユニット(Ub2)〜(Ubn)は不図示）、モータ等の負荷や電源ユニットに電力を供給する充電用電源が接続されるべき一対の接続端子（不図示）を具えている。即ち、ｎ個の電源ユニット(Ub1)、(Ub2)、・・・、(Ubn)の接続関係は、第１実施例における電源システム１の備えるｎ個の電源ユニット(U1)、(U2)、・・・、(Un)の接続関係と同様である。
【０１０９】
（図７：構成の説明）
図７は、本実施例の電源ユニット(Ub1)の構成を表わしている。電源ユニット(Ub1)以外の電源ユニット(Ub2)〜(Ubn)の構成も、電源ユニット(Ub1)と同様であるため、図示及び説明を省略する。図７において、図２と同一の部分は同一の符号を付して説明を省略する。図７における電源ユニット(Ub1)が図２における電源ユニット(U1)と相違する点は、図２における電源モジュール(10)を、電源モジュール(40)に置換した点にあり、その他の点では一致している。電源モジュール(40)は二次電池ではなく、１つのコンデンサ（以下、「電力用コンデンサ」という）から構成されている（勿論、複数の電力量コンデンサを用いて電源モジュール(40)を構成してもよい）。電力用コンデンサが極性を有する場合は、正極側をコイル(131)側の直列線路(12)に接続されるようにすればよい。
【０１１０】
また、説明の単純化のため、各電源モジュール(40)は全て、同じ電力だけ出力可能なように充電されているものとする。つまり、各電源モジュール(40)が、同じ電力の出力を同時に開始すれば、全ての電源モジュール(40)は、同時に残量がゼロになる（これ以上の電力の出力ができなくなる）ものとする。
【０１１１】
そうすると、第１実施例と同様の放電、回生充電、及び通常充電動作が行われる。つまり、第１実施例と同様、放電時及び回生充電時に、互いに接続された２つの電源ユニット間（例えば、電源ユニット(Ub1)(Ub2)間）で電源モジュール(40)の両端に発生する電力を揃えることによって、全ての電源ユニットの電源モジュールの両端に発生する電力を均等化することが出来る。
【０１１２】
従って、本実施例の電源システムの駆動開始時点において、全ての電源モジュール(40)の容量が同じであれば（全ての電源モジュールが同じ電力だけ出力可能なように充電されていれば）、放電時には、全ての電源モジュールの残量は同じ時点でゼロとなり、内部抵抗の比較的小さい電源モジュールや出力電圧（モジュール電圧Ｖmodに対応）の比較的高い電源モジュールが過放電状態（例えば、他の電源モジュールより先行して電力の出力が不可能となる状態）となることを防止することが出来る。また、回生充電時には、全ての電源モジュールは同じ時点で満充電状態となり、内部抵抗の比較的小さい電源モジュールや出力電圧の比較的低い電源モジュールが過充電状態（例えば、電源モジュールの両端電圧が定められた電圧以上となる状態）となることを防止することが出来る。
【０１１３】
このように、電源モジュール(40)を電力用コンデンサで構成するようにしても、前記一対の接続端子（不図示）に接続される負荷や充電用電源にとっては、第１実施例と何ら変わらない。従って、第１実施例における電源システム１と同様の作用・効果を、本実施例の電源システムは実現することができる。また、本実施例と第２実施例を組み合わせることも、勿論可能である。
【０１１４】
＜＜第４実施例：二次電池とコンデンサの併用＞＞
上述のように、第１実施例では、二次電池からなる電源モジュール(10)を具えた電源ユニット(U1)〜(Un)にて電源システムを構成する例を説明し、第３実施例では、電力用コンデンサからなる電源モジュール(40)を具えた電源ユニット(Ub1)〜(Ubn)にて電源システムを構成する例を説明した。
【０１１５】
本発明に係る電源ユニット及びこれを有する電源システムの第４実施例では、この電源ユニット(U1)〜(Un)の一部と、電源ユニット(Ub1)〜(Ubn)の一部が混在している（混在した図は省略）。例えば、図１において、二次電池を具える電源ユニット(U1)を、電力用コンデンサを具える電源ユニット(Ub1)に置換する。
【０１１６】
このような置換をしても、それぞれの電源ユニットにおいて、放電、回生充電、及び通常充電の動作は第１実施例におけるものと何ら変わらないので、全ての電源ユニットでは、第１実施例と同様の放電、回生充電、及び通常充電動作が行われる。つまり、第１実施例と同様、放電時及び回生充電時に、互いに接続された２つの電源ユニット間（例えば、電源ユニット(Ub1)(U2)間で電源モジュールの両端に発生する電力を揃えることによって、全ての電源ユニットの電源モジュールの両端に発生する電力を均等化することが出来る。
【０１１７】
従って、本実施例の電源システムの駆動開始時点において、電源システムを構成する全ての電源モジュール(10)、(40)の容量が同じであれば（全ての電源モジュールが同じ電力だけ出力可能なように充電されていれば）、放電時には、全ての電源モジュールの残量は同じ時点でゼロとなり、内部抵抗の比較的小さい電源モジュールや出力電圧（モジュール電圧Ｖmodに対応）の比較的高い電源モジュールが過放電状態となることを防止することが出来る。また、回生充電時には、全ての電源モジュールは同じ時点で満充電状態となり、内部抵抗の比較的小さい電源モジュールや出力電圧の比較的低い電源モジュールが過充電状態となることを防止することが出来る。
【０１１８】
このように、電源ユニット(U1)〜(Un)の一部と、電源ユニット(Ub1)〜(Ubn)の一部を混在させても、一対の接続端子（本実施例については不図示）に接続される負荷や充電用電源にとっては、第１実施例と何ら変わらない。従って、第１実施例における電源システム１と同様の作用・効果を、本実施例の電源システムは実現することができる。また、第２実施例における電源ユニット(Ua1)〜(Uan)の一部と、第３実施例における電源ユニット(Ub1)〜(Ubn)の一部を混在させて、電源システムを構成しても同様である。
【０１１９】
＜＜第５実施例：燃料電池＞＞
以下、本発明に係る電源ユニット及びこれを有する電源システムの第５実施例について図面を参照しながら説明する。本実施例の電源システムは、図１に示す第１実施例の電源システム１と同様に、ｎ個の電源ユニット(Uc1)、(Uc2)、・・・、(Ucn)が互いに並列に接続して構成され（電源ユニット(Uc1)を図８に図示する以外、他の電源ユニット(Uc2)〜(Ucn)は不図示）、モータ等の負荷が接続されるべき一対の接続端子（不図示）を具えている。即ち、ｎ個の電源ユニット(Uc1)、(Uc2)、・・・、(Ucn)の接続関係は、第１実施例における電源システム１の備えるｎ個の電源ユニット(U1)、(U2)、・・・、(Un)の接続関係と同様である。
【０１２０】
（図８：構成の説明）
図８は、本実施例の電源ユニット(Uc1)の構成を表わしている。電源ユニット(Uc1)以外の電源ユニット(Uc2)〜(Ucn)の構成も、電源ユニット(Uc1)と同様であるため、図示及び説明を省略する。図８において、図２と同一の部分は同一の符号を付して説明を省略する。実施例１と相違する特異な点を、以下説明する。
【０１２１】
電源モジュール(50)は、燃料電池（不図示）からなり、該燃料電池が生成した電力を２本の直列線路(52)(52)を介して、入出力端子(11)(11)に接続された負荷（不図示）に出力する。電源モジュール(50)には、燃料電池の電力出力を可能にせしめる部品（燃料電池の燃料となる水素を供給するポンプ等；不図示）が内蔵されている。また、電源ユニット(Uc1)〜(Ucn)における各燃料電池の定格出力容量は、全て同じであるとし、各燃料電池単体の出力特性は図９に示すものと同様とする。
【０１２２】
２本の直列線路(52)(52)の内、一方の直列線路(52)に、誘導素子としてのコイル(131)並びに、ＭＯＳＦＥＴ（絶縁ゲート型の電界効果トランジスタ）及び電源モジュール(10)側をアノードとしたダイオードからなる充電用スイッチング素子(133)が介在する点は、直列線路(52)と同様であるが、この一方の直列線路(52)には更にダイオード(59)が介在する。より詳しくは、電源モジュール(50)の正電圧出力側がダイオード(59)のアノードに接続され、ダイオード(59)のカソードは第２コンデンサ(134)の正極及びコイル(131)の一端に接続されている。
【０１２３】
前記２本の直列線路(52)(52)には、電源モジュール(50)の両端電圧を検出する第１電圧検出回路(54)が接続されると共に、昇圧／降圧回路(13)の出力電圧を検出する第２電圧検出回路(15)が接続されている。更に、２本の直列線路(52)(52)には、電源モジュール(50)に流れる電流を検出する電流検出回路(56)が接続されている。
【０１２４】
第１電圧検出回路(54)によって検出されたモジュール電圧Ｖmod、第２電圧検出回路(15)によって検出された出力電圧Ｖout、及び電流検出回路(56)によって検出されたモジュール電流Ｉmodは、マイクロコンピュータからなる放電制御回路(57)に入力される。放電制御回路(57)は、放電時に、第１電圧検出回路(54)の検出結果であるモジュール電圧Ｖmod、及び電流検出回路(56)の検出結果であるモジュール電流Ｉmodに基づいて電源モジュール(50)の両端に発生する電力を算出し、該電力算出結果Ｗを、上述の如く接続された一方の電源ユニットである電源ユニット(Ucn)に出力する。
【０１２５】
即ち、放電制御回路(57)の動作は、第１実施例における放電／回生制御回路(17)と同様であり、放電制御回路(57)についての更なる詳細な動作説明は省略する。
【０１２６】
そうすると、本実施例の電源システムは、放電動作においては第１実施例と同様になる。つまり、第１実施例と同様、放電時に、互いに接続された２つの電源ユニット間（例えば、電源ユニット(Uc1)(Uc2)間）で電源モジュール(50)の両端に発生する電力を揃えることによって、全ての電源ユニットの電源モジュールの両端に発生する電力を均等化することが出来る。
【０１２７】
従って、各電源モジュール(50)を構成する燃料電池の出力インピーダンスにばらつきがあっても、各電源モジュール(50)の両端に発生する電力は全て均等化され、燃料電池の破損の危険性は極端に軽減される。
【０１２８】
また、本実施例の電源システムは、目標出力電圧Ｖrefを変えることによって、定格電圧の異なる種々の負荷の電力供給源として使用することが出来る。特に、負荷がモータであった場合、モータに印加できる電圧が自由に設定できるため、モータの回転数の調整範囲拡大が図れる。
【０１２９】
また、本実施例の電源システムは、電源ユニット(Uc1)〜(Ucn)の個数（即ち、ｎの示す数）を増減することによって、定格容量の異なる種々の負荷の電力供給源として使用することが出来る。
【０１３０】
尚、負荷が電力を電源ユニット(Uc1)側に回生しようとしても、ダイオード(59)によって、その電力は電源モジュール(50)には流れ込まない。また、負荷が電力を電源ユニット(Uc1)側に回生する性質の負荷でない場合は、ダイオード(59)は省略できる（ダイオード(59)を短絡できる）。
【０１３１】
＜＜その他、変形等＞＞
尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範  囲内で種々の変形が可能である。
【０１３２】
例えば、放電用スイッチング素子及び充電用スイッチング素子のオン／オフ制御は、  ソフトウエアに限らず、ハードウエアによって実現することも可能である。又、図２及  び図５に示す昇圧／降圧回路(13)(33)に限らず、周知の種々の昇圧／降圧回路を採用す  ることが可能である。
【０１３３】
（異なる仕様の混在）
また、第１及び第２実施例においては、同じ容量を有する複数の電源モジュールを用いている。つまり、各電源システムの駆動開始時点において、各電源モジュールは同じ電力だけ出力可能なように充電されているとして説明した。しかしながら、同一の電源システム内で、二次電池の定格容量等の特性が全く異なる二次電池を採用して電源モジュールを構成してもよい。
【０１３４】
この場合は、以下のように実施例の構成を変形すればよい。即ち、例えば第１実施例において、電源ユニット(U1)の電源モジュール(10)の定格容量が、電源ユニット(U2)の電源モジュール(10)の定格容量に対して２倍であり、且つ電源ユニット(U2)〜(Un)の電源モジュール(10)の定格容量が同じである場合には、電源ユニット(U1)において、電力演算回路(173)はモジュール電圧Ｖmodとモジュール電流Ｉmodの積に演算係数として「１／２」を乗じた値を電力算出結果Ｗとして、電力制御回路(174)及び接続された電源ユニット(Un)に供給すればよい（このような演算係数を乗じる制御を、以下「演算係数付加制御」という）。
【０１３５】
こうすることで、電源ユニット(U1)の電源モジュール(10)の両端に発生する電力を、電源ユニット(U2)のそれの２倍に設定する制御を実現することができ、放電時には、全ての電源モジュールの残量は同じ時点でゼロとなり、一部の電源モジュールが過放電状態となる事態の発生を防止できる。また、回生充電時には、全ての電源モジュールは同じ時点で満充電状態となり、一部の電源モジュールが過充電状態となる事態の発生を防止できる。
【０１３６】
尚、上記電源モジュール(10)の定格容量とは、対応する電源モジュールが単一の二次電池から構成されているときは、該二次電池の定格容量に等しく、対応する電源ジュールが複数の二次電池から構成されているときは、その複数の二次電池による合成定格容量に等しい。
【０１３７】
また、上記「演算係数付加制御」は、第３〜第５実施例にも同様に適用可能であり、上記演算係数を、電源モジュールを構成する電力用コンデンサの静電容量や燃料電池の定格出力容量に応じて設定すればよい。
【０１３８】
（電流バランス制御）
また、第１〜第５実施例の各電源ユニットにおいては、電源モジュールの電力を接続された一方の電源ユニットの電源モジュールの電力に一致させる制御を行なっているが、各電源モジュールの出力電圧のばらつきが小さい場合には、各電源モジュールに流れる電流を一致させる制御（以下、「電流バランス制御」という）を行なう構成を採用することも可能である。
【０１３９】
つまり、第１実施例における図３を用いて説明すると、電源ユニット(U1)において、電力演算回路(173)は、上述の電力算出結果Ｗに代えてモジュール電流Ｉmodに対応する信号を電力制御回路(174)及び接続された電源ユニット(Un)に供給する。更に、電源ユニット(U1)の電力制御回路(174)は、上述の電力指令Ｗrefの供給に代えて電源ユニット(U2)からの供給される電源ユニット(U2)のモジュール電流Ｉmodに対応する信号を受け、該電源ユニット(U2)のモジュール電流Ｉmodに対応する信号から電源ユニット(U1)のモジュール電流Ｉmodに対応する信号を減算した電流誤差信号を、上述の電力誤差信号（Ｗref−Ｗ）に代えて誤差増幅回路(172)に与えるようにする。
【０１４０】
この様にすると、電源ユニット(U1)のモジュール電流Ｉmodを、接続された一方の電源ユニットである電源ユニット(U2)のモジュール電流Ｉmodに一致させる制御が行なわれて、互いに接続された２つの電源ユニット(U1)(U2)間でモジュール電流Ｉmodが揃えられることになる。この結果、全ての電源ユニット(U1)〜(Un)間でモジュール電流Ｉmodが均等化される。従って、各電源モジュールの出力電圧のばらつきが小さい場合には、これらの電源モジュールから得られる電力は略等しくなり、上述した様々な効果が得られることとなる。
【０１４１】
（電力固定制御）
また、例えば、第１実施例における電源ユニット(U1)〜(Un)のうち、電源ユニット(U1)の具える電力制御回路(174)だけが（図３参照）、一定の電力値Ｗfixから電力演算回路(173)の出力する電力算出結果Ｗを減算するようにしてもよい。即ち、電源ユニット(U1)の具える電力制御回路(174)が、電力誤差信号（Ｗfix−Ｗ）を、電力誤差信号（Ｗref−Ｗ）に代えて出力するようにしてもよい。これにより、放電時及び回生充電時に、全ての電源ユニット(U1)〜(Un)の電源モジュール(10)の両端に発生する電力を、一定の電力値Ｗfixで均等化することが出来る。この一定の電力値Ｗfixは、制御回路(17)の内部に予め設定されていてもいいし、外部から与えられるようにしてもよい。
【０１４２】
このような、「同一の電源システム内における全ての電源モジュールの両端に発生する電力を一定の電力値Ｗfixで均等化する手法」は、第２〜第５実施例にも適用可能である。特に、第５実施例に適用した場合は、電力値Ｗfixを適切に設定することにより、電源モジュール(50)を構成する燃料電池が過放電状態に陥ることによる燃料電池の破損を、確実に防止することができる。
【０１４３】
また、この全ての電源モジュールの両端に発生する電力を、一定の電力値Ｗfixで均等化する手法は、上記「電流バランス制御」と組み合わせることができる。つまり、同一の電源システム内における全ての電源モジュールに流れる電流を、一定の電流値Ｉfixで均等化するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１４４】
本発明に係る電源システムによれば、互いに並列に接続された複数の電源ユニットの電源モジュールから得られる電力を調整することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】本発明の第１実施例に係る電源ユニットと電源システムの電気的構成を示す図である。
【図２】図１における電源ユニットの電気的構成を示す図である。
【図３】図２における放電／回生制御回路の電気的構成を示す図である。
【図４】図２における充電制御回路の電気的構成を示す図である。
【図５】本発明の第２実施例に係る電源ユニットの電気的構成を示す図である。
【図６】図５における制御回路の電気的構成を示す図である。
【図７】本発明の第３実施例に係る電源ユニットの電気的構成を示す図である。
【図８】本発明の第５実施例に係る電源ユニットの電気的構成を示す図である。
【図９】従来及び本発明に適用される燃料電池の出力特性を示す図である。
【符号の説明】
【０１４６】
(1)    電源システム
(2)    接続端子
(U1)、(U2)、・・・、(Un)    電源ユニット
(10)、(30)、(40)、(50)    電源モジュール
(11)、(31)    入出力端子
(12)、(32)、(52)    直列線路
(13)、(33)    昇圧／降圧回路
(14)、(34)、(54)    第１電圧検出回路
(15)、(35)    第２電圧検出回路
(16)、(36)、(56)    電流検出回路
(17)    放電／回生制御回路
(18)    充電制御回路
(20)    制御信号線
(37)    制御回路
(57)    放電制御回路
(131)、(132)    コイル
(132)、(332)    放電用スイッチング素子
(133)、(333)    充電用スイッチング素子
(173)、(373)    電力演算回路
【図１】
2005102469.tif 000003
【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】
2005102469.tif 000009
【図８】
2005102469.tif 000010
【図９】
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