CN103457342A - 电源装置和电源切换方法 - Google Patents

Abstract

本文提供了一种电源装置和电源切换方法，其中，电源装置包括：并联连接的多个蓄电模块，以及与多个蓄电模块并联连接的备用蓄电模块。当蓄电模块中至少一个无法充电或放电时，其他蓄电模块的充电被禁止，允许备用蓄电模块的放电，备用蓄电模块和其他蓄电模块的充电状态被检测，并且根据所检测到的充电状态来允许备用蓄电模块和其他蓄电模块的充电。

Description

电源装置和电源切换方法

技术领域

本发明涉及一种使用电池的电源装置和电源切换方法。

背景技术

近年来，诸如锂离子电池这样的二次电池已经迅速被广泛应用在与诸如太阳能电池和风力发电系统这样的新能源系统相结合的用于存储电力的蓄电装置、用于交通工具的蓄电池等等中。为了产生高输出电力，当多个蓄电元件，例如，多个单元电池（也称为电池单元、电单元或单元）被使用时，采用其中多个蓄电模块被串联连接的配置。电池块被配置为使多个电池单元（例如，四个电池单元）被并联和/或串联连接。蓄电模块（也称为组装电池）被配置为使多个电池块被容纳在外壳中。

存在这样一种蓄电系统，在该系统中，多个蓄电模块被连接，并且设置了多个蓄电模块共用的控制装置。提供了一种配置，其中每个蓄电模块具有一个模块控制器，并且在模块控制器与控制装置之间通过通信设备进行通信。

在某些情况下，当蓄电系统被用作电源时，即使在电流流过期间，蓄电模块也必须被切换到备用蓄电模块。由于例如，应急电源或用于移动电话的基站的电源难以断开，蓄电模块之间的切换在电流流动过程中进行。然而，当充电量不同的电池相互连接时，超过额定值的大电流从具有大充电量的电池流到具有小充电量的电池，而这样的电流可能会损坏蓄电模块。

在将电源切换到备用电源方面，日本未经审查专利申请公开号2002-095173和2005-176461所公开的技术已经在相关技术中被提出。在日本未经审查专利申请公开号2002-095173所公开的技术中，通过场效应晶体管，两个电池的输出被各自连接到共用电源电路。当电池在从电池向负载供电的状态下被意外断开时，状态被切换到从其他电池向负载供电的状态。

在日本未经审查专利申请公开号2005-176461所公开的技术中，当在由直流电力操作的负载设备中发生电源故障时，提供了直流备用电力。提供了电池组，该电池组各自包括串联连接的多个二次电池以便获得负载设备所需的电压。判定每个电池组的寿命，并且当判定电池组达到其寿命结束时，仅取下和更换该电池组。

发明内容

在日本未经审查专利申请公开号2002-095173所公开的技术中，在进行连接的情况下，当电池被断开时，其他正在工作的电池立即进行备用操作。使用一直在工作的电池。对于日本未经审查专利申请公开号2002-095173所公开的技术，难以解决发生在非工作蓄电模块刚被连接到工作蓄电模块的情况中的故障。在日本未经审查专利申请公开号2005-176461所公开的技术中，设置在每个电池组输出侧的直流到直流（DC-DC）转换器被使用以调节电压。DC-DC转换器与电池组的数量必须是相同的，且电路配置规模大，从而导致在成本方面的缺点。

因此，在本公开中，希望提供一种电源装置和电源切换方法，该装置和方法在并未正在工作的备用蓄电模块被连接到在电流流动期间的蓄电模块时防止过大的电流流动。

根据本公开的一个实施方式，提供了一种电源装置。电源装置包括并联连接的多个蓄电模块，以及与多个蓄电模块并联连接的备用蓄电模块。当蓄电模块中至少一个蓄电模块无法进行充电或放电时，限制其他蓄电模块的充电，允许备用蓄电模块放电，检测备用蓄电模块和其他蓄电模块的充电状态，并且根据所检测到的充电状态来允许备用蓄电模块和其他蓄电模块的充电。

根据本公开的实施方式，提供了一种电源切换方法。电源切换方法包括：从系统中分离出被并联连接的多个蓄电模块中的至少一个；添加备用蓄电模块以使备用蓄电模块与其他蓄电模块并联连接；当添加备用蓄电模块时，禁止其他蓄电模块和备用蓄电模块的充电；检测其他蓄电模块和备用蓄电模块的各个充电状态；以及根据所检测到的充电状态来允许其他蓄电模块和备用蓄电模块的充电。

在本公开中，在电流流过期间，蓄电模块可以被切换到备用蓄电模块。在这些蓄电模块的充电状态显著不同的情况下，当进行切换时充电被禁止。因此，可以防止超过额定值的大电流流入蓄电模块并损坏系统。

附图说明

图1是根据本公开的实施方式的蓄电模块的方框图；

图2是根据本发明的实施方式的其中使用了三个蓄电模块的蓄电系统的方框图；

图3是用来说明在本公开的实施方式中执行的操作的方框图；

图4是用来说明在本公开的实施方式中执行的操作的方框图；

图5是用来说明在本公开的实施方式中执行的操作的流程图；

图6是用来说明在本公开的实施方式中执行的操作的时序（timing）图；

图7是示出了根据本公开的实施方式的蓄电系统的第一应用例的方框图；

图8是示出了根据本公开的实施方式的蓄电系统的第二应用例的方框图。

具体实施方式

下面说明的实施方式是本公开适宜的具体示例，并且技术上适宜的各种限制被施加于本实施方式。然而，本公开的范围并不限于该实施方式，除非在以下的说明中给出限制本公开的具体说明。

将按以下顺序进行下面的说明。

1.实施方式

2.应用例

3.修改

1.实施方式

蓄电模块

为了产生高输出电力，当使用多个蓄电元件，例如，多个电池单元时，采用一种配置，其该配置中，多个蓄电单元（以下被称为蓄电模块）被例如串联连接，并设置了共用地控制多个蓄电模块的控制设备（以下适当简称为控制器）。控制器执行充电管理、放电管理、劣化（degradation）抑制管理等等。这样的配置被称为蓄电系统。该控制器由微型计算机组成。

作为示例，蓄电模块被配置为多个电池单元被容纳在由金属制成的外壳中。用于连接的正端子和负端子从外壳伸出。此外，用于通信的连接器被设置在上述外壳中。蓄电系统被配置为分别具有这种配置的多个蓄电模块被连接。例如，多个蓄电模块被布置在机架中。例如，每个蓄电模块具有16个电池块并输出51.2V（16×3.2V）。

图1示出了蓄电模块MOD的示意性配置。蓄电模块MOD是其中多个电池块与一个控制器相结合的单元。如图1所示，串联连接的n个电池块B1到Bn的两端的电压和每个电池块的电压被供应至多路复用器1。虽然电池块B1到Bn被分别示出为单个的电池，但是电池块B1到Bn分别是其中例如多个锂离子二次电池并联连接的电池组。多路复用器1顺序地输出电池块B1到Bn两端的电压和每个电池块的电压。电池单元可以用于替代电池块B1到Bn。

多路复用器1根据例如某一控制信号来在信道之间切换，并且从n个模拟电压数据之中选择一个模拟电压数据。由多路复用器1选择的一个模拟电压数据被供应给模拟数字（A/D）转换器（在图1中标示为ADC）2。

A/D转换器2将从多路复用器1供应的模拟电压数据转换成数字电压数据。例如，模拟电压数据被转换成14位至18位的数字电压数据。检测电阻器4被连接以检测放电电流，并且电阻器4两端之间的电压被供应给A/D转换器3。A/D转换器3将检测电阻器4两端之间的电压转换成14位至18位的数字电流数据。，可以使用诸如逐次逼近法和三角积分（ΔΣ）法这样的多种方法来作为A/D转换器2和3的方法。如被虚线包围所示，电池块B1到Bn、多路复用器1和A/D转换器2和3被统称为电池单元BAT。

A/D转换器2和3的数字输出通过串行接口被供应至微控制器单元（MCU）5。在必要时，两个A/D转换器2和3的输出通过多路复用器被多路复用。MCU5具有作为控制单元和通信单元的功能。个体电路块可以分别具有这些功能。

用于充电的开关元件SW1和用于放电的开关元件SW2被串联插入到从电池块B1到Bn的正极侧延伸到输出端子V+的线路中。正向为放电方向的二极管D1与开关元件SW1并联连接，而正向为充电方向的二极管D2与开关元件SW2并联连接。充电电流通过二极管D2和处于闭合状态的开关元件SW1流向电池单元BAT，而放电电流通过二极管D1和处于闭合状态的开关元件SW2从电池单元BAT流出。

根据从MCU5输出的控制信号来控制开关元件SW1和SW2的闭合和断开状态。通常使用金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）或绝缘栅双极型晶体管（IGBT）作为开关元件SW1和SW2。

MCU5的通信单元通过串行接口被连接到隔离单元6。隔离单元6的一个端子被连接到通信端子COM。控制整个蓄电系统的控制器被连接到通信端子COM。MCU5与控制器之间的隔离通信是交互式通信。隔离单元6具有将蓄电模块MOD与控制器彼此隔离的功能，并且具有作为交互式通信的传输介质的功能。隔离单元6可以具有将电源电压供应到MCU5的功能。例如，可以使用控制器区域网络（CAN）标准作为通过隔离单元6执行的交互式的通信方案。当电力传输通过隔离单元6进行时，电磁感应方案、磁场谐振方案、无线电波接收方案等也可以被使用。

蓄电系统

如图2所示，蓄电系统包括分别如上述蓄电模块MOD那样工作的蓄电模块MOD1、MOD2和MOD3。蓄电模块MOD1具有电池单元BAT1、开关元件SW11和SW21、以及MCU51。MCU51从电池单元BAT1接收电压数据和电流数据。二极管D11与开关元件SW11并联连接，而二极管D21与开关元件SW21并联连接。

蓄电模块MOD2具有电池单元BAT2、开关元件SW12和SW22、以及MCU52。二极管D12与开关元件SW12并联连接，而二极管D22与开关元件SW22并联连接。MCU52从电池单元BAT2接收电压数据和电流数据。蓄电模块MOD3具有电池单元BAT3、开关元件SW13和SW23、以及MCU53。二极管D13与开关元件SW13并联连接，而二极管D23与开关元件SW23并联连接。MCU53从电池单元BAT3接收电压数据和电流数据。

蓄电模块MOD1、MOD2和MOD3并联连接。也就是说，这些蓄电模块的正侧输出端子V+1、V+2和V+3被连接在一起，而这些蓄电模块的负侧输出端子V-1、V-2、V-3被连接在一起。输出端子V+4和V-4连接到上述连接的相应的共用连接点。蓄电模块MOD1、MOD2和MOD3的通信端子COM1、COM2和COM3通过总线被连接到控制器的通信端子（在图2中标示为ECU）。，也可以使用上述的这样的串行接口作为总线。

在控制器CNT与蓄电模块MOD1、MOD2和MOD3中的每个MCU之间进行通信。也就是说，控制器CNT接收关于每个蓄电模块内部状态的信息，即，电池信息，并且每个蓄电模块的充电过程和放电过程被管理。具体而言，电池单元BAT1、BAT2和BAT3的电压数据和电流数据被发送到控制器CNT。控制器CNT将用于控制各开关元件的控制信号发送给每个MCU。

在本实施方式中，如图2所示，蓄电模块MOD1的开关元件SW11和SW21处于闭合状态，并且蓄电模块MOD2的开关元件SW12和SW22处于闭合状态。蓄电模块MOD3的开关元件SW13和SW23处于断开状态。也就是说，三个蓄电模块之中的两个蓄电模块MOD1和MOD2正在工作，由并联连接的两个蓄电模块产生的输出在输出端子V+4和V-4被采集，并被供应给负载。该一个蓄电模块MOD3作为备用并处于非工作状态。

在蓄电模块之间切换的过程

将参照图3、4、5和6说明切换过程，其中，进行切换以使蓄电模块MOD2和MOD3从图2中所示的状态进入工作状态，并使蓄电模块MOD1从图2中所示的状态进入非工作状态。在图6中，高电平H表示开关元件处于闭合状态，而低电平L表示开关元件处于断开状态。例如，在图6的时序（timing）T0，下面的开关元件处于以下状态。

开关元件SW11：闭合，开关元件SW21：闭合

开关元件SW12：闭合，开关元件SW22：闭合

开关元件SW13：断开，开关元件SW23：断开

切换过程从时序T1开始。在时序T1，执行步骤S1、S2和S3的处理。

步骤S1：如图3和图6所示，根据来自MCU51的控制信号，开关元件SW11和SW21被断开，蓄电模块MOD1的电池单元BAT1的充电和放电被禁止。这将蓄电模块MOD1从蓄电系统中分离。

步骤S2：如图3和图6所示，根据来自MCU52的控制信号，开关元件SW12被断开。开关元件SW22保持闭合。因此，蓄电模块MOD2电池单元BAT2的充电被禁止，而蓄电模块MOD2的电池单元BAT2的放电不被禁止。

步骤S3：如图3和图6所示，根据来自MCU53的控制信号，开关元件SW13保持断开，而开关元件SW23被闭合。因此，蓄电模块MOD3的电池单元BAT3的充电被禁止，而仅允许蓄电模块MOD3的电池单元BAT3的放电。

步骤S4：由此，蓄电模块MOD2的电池单元BAT2和蓄电模块MOD3的电池单元BAT3的放电被执行。电池单元BAT2的放电电流I1通过MCU52被供应给控制器CNT，而电池单元BAT3的放电电流I2通过MCU53被供应给控制器CNT。控制器CNT判断这些放电电流I1和I2是否基本上是相等的，并将判定结果发送到MCU52和MCU53。放电电流I1与放电电流I2大致相等指的是，即使存在例如高达±20％的差异，也会判定该放电电流I1与放电电流I2也是相等的。

步骤S5：当在步骤S4中判定放电电流I1与放电电流I2大致相等（在图6中的时序T2）时，如图4和图6所示，根据MCU52的控制信号，开关元件SW12被闭合，从而允许充电。

步骤S6：当在步骤S4中判定放电电流I1与放电电流I2大致相等（在图6中的时序T2）时，如图4和图6所示，根据MCU53的控制信号，开关元件SW13被闭合，从而允许充电。

根据上述切换过程，如图4所示，蓄电模块MOD1从蓄电系统分离，而蓄电模块MOD3被连接到蓄电系统。在本公开的实施方式中，在第一阶段，如图3所示，执行对正在工作的蓄电模块MOD1的分离，并且还执行对非工作蓄电模块MOD3的连接。因此，到负载的供电不会被中断。

之后，蓄电模块MOD2和MOD3的充电被禁止，直到放电电流I1与放电电流I2变为大致相等。因此，即使当这些蓄电模块在充电量方面不同时，也可以防止大的充电电流从蓄电模块的一个（例如，蓄电模块MOD3）流入其他的蓄电模块（例如，蓄电模块MOD2），从而可以防止损坏电路元件和电池。

2.应用例

作为应用例的房屋蓄电系统

将参考图7说明本公开被应用于房屋蓄电系统的示例。例如，在用于房屋101的蓄电系统100中，电力从诸如火力发电系统102a、核电系统102b、或水力发电系统102c这样的集中化电力系统102，通过电力网络109、信息网络112、智能电表107、电力枢纽108等等被供应给蓄电设备103。与此同时，电力从诸如室内发电装置104这样的独立电源被供应给蓄电装置103。供应给蓄电装置103的电力被存储。通过使用蓄电装置103来供应要用在房屋101中的电力。类似的蓄电系统也可以被用于高层建筑，而不是房屋101。

在房屋101中，设置有发电装置104、耗电设备105、蓄电装置103、控制装置和设备的控制设备110、智能电表107、以及获得各类信息的传感器111。这些装置和设备通过电力网络109和信息网络112彼此相连。使用太阳能电池、燃料电池等作为发电装置104，所产生的电力被供应给耗电设备105和/或蓄电装置103。耗电设备105的示例包括冰箱105a、空调105b、电视接收器105c和浴室设备105d。此外，耗电设备105的示例还包括电动交通工具106。电动交通工具106是电力汽车106a、混合动力汽车106b和电力摩托车106c。

根据本公开的实施方式的电源装置被应用于蓄电装置103。蓄电装置103由二次电池或电容器构成。蓄电装置103由例如锂离子电池构成。锂离子电池可以是固定电池或用在电动交通工具106中的电池。智能电表107具有测量商业用电量并将所测得的量发送到电力公司的功能。电力网络109可以被用于直流（DC）电源、交流（AC）电源、和非接触式电源中的任意一个、或两个以上的组合。

各种传感器111的示例包括人体检测传感器、照度传感器、对象检测传感器、耗电传感器、振动传感器、接触传感器、温度传感器、以及红外传感器。由各种传感器111获得的信息被发送到控制设备110。通过使用来自传感器111的信息，天气状况、人的状况等被掌握，并且耗电设备105被自动控制以使能耗可以被最小化。此外，控制设备110可以通过互联网将关于房屋101的信息发送至外部电力公司等。

通过使用电力枢纽108来执行诸如将电力线分支和DC/AC转换这样的处理。连接到控制设备110的信息网络112的通信方案的示例包括：其中使用诸如通用异步收发器（UART）这样的通信接口的方案、以及其中使用基于诸如蓝牙（注册商标）、ZigBee或Wi-Fi这样的无线通信标准的传感器网络的方案。蓝牙方案被应用于多媒体通信，并允许一对多的连接通信。在ZigBee中，使用电气与电子工程师协会（IEEE）802.15.4的物理层。IEEE802.15.4是一种被称为个人区域网（PAN）或无线（W）PAN的短距离无线网络标准的名称。

控制设备110被连接到外部服务器113。服务器113可以由房屋101、电力公司和服务提供商中的任何一个或多个进行管理。由服务器113发送和接收的信息的示例包括耗电量信息、生活模式信息、电费、天气信息、自然灾害信息、关于电力交易的信息。这些信息可以从家中的耗电设备（例如，电视接收器）发送和接收，或者可选地可以从家以外的设备（例如，移动电话）发送和接收。这些信息可以被显示在具有显示功能的设备上，例如，电视接收器、移动电话、或个人数字助理（PDA）。

控制每个单元的控制设备110包括中央处理单元（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）等。在这个示例中，控制设备110被容纳在蓄电装置103中。控制设备110通过信息网络112连接到蓄电装置103、室内发电装置104、耗电设备105、各种传感器111、以及服务器113，并且具有例如调整商业用电量和发电量的功能。此外，控制设备110可以具有允许在电力市场等中进行电力交易的功能。

如上所述，不仅从诸如火力发电系统102a、核电系统102b或水力发电系统102c这样的集中化电力系统102中供应的电力、而且室内发电装置104（太阳能发电或风力发电）所产生的电力也可以被存储在蓄电装置103中。因此，即使当室内发电装置104所产生的电力变化时，也可以执行使向外传送的电量保持恒定或仅放出必要量的电力的控制。例如，通过太阳能发电获得的电力被存储在蓄电装置103中，夜间评级（rate）较低的夜间电力也被存储在蓄电装置103中，已由存储装置103存储的电力被放电，并用于其中日间评级高的时间段。

在这个示例中，说明了控制设备110被容纳在蓄电装置103中的示例；可选地，控制设备110可以被容纳在智能电表107中，或者也可以被单独提供。此外，电力存储系统100可以被用于公寓楼中的多个住户或可以被用于多个独立式房屋。

作为应用例的交通工具中的蓄电系统

将参考图8说明本公开被应用于交通工具的蓄电系统的示例。图8示意性地示出了采用应用本公开的串联式混合动力系统的混合动力交通工具的配置的一个示例。串联式混合动力系统是一种汽车，这种汽车利用电力驱动力转换设备，通过使用由发动机（engine）驱动的发电机所产生的电力或通过使用已被临时储存在电池中的电力来运行。

在混合动力交通工具200上，安装有发动机201、发电机202、电力驱动力转换设备203、驱动轮204a、驱动轮204b、车轮205a、车轮205b、电池208、交通工具控制设备209、各种传感器210、以及充电口211。根据本公开的实施方式的电源装置被应用于电池208。

混合动力交通工具200利用电力驱动力转换设备203作为动力源来运行。电力驱动力转换设备203的一个示例是马达（motor）。电力驱动力转换设备203被电池208激活，并且电力驱动力转换设备203的旋转力被转移到驱动轮204a和204b。在必要的地方使用DC-AC转换或反向转换（AC-DC转换），由此电力驱动力转换设备203被应用于AC马达或DC马达。各种传感器210通过交通工具控制设备209来控制发动机转速或图中未示出的节流阀的开度（节流阀开度）。各种传感器210的示例包括速度传感器、加速度传感器和发动机转速传感器。

发动机201的旋转力被转移到发电机202，而且通过使用旋转力由发电机202所产生的电力可以被存储在电池208中。

当混合动力汽车200通过未在图中示出的制动机构减速时，减速过程中的阻力被作为旋转力添加到电力驱动力转换设备203。然后，通过使用旋转力由电力驱动力转换设备203产生的再生电力被存储在电池208中。

电池208被连接到混合动力交通工具200的外部电源，通过作为输入端口的充电口211，从外部电源接收电力，并且可以存储接收到的电力。

虽然未在图8中示出，但可提供一种基于关于二次电池的信息来执行关于交通工具控制的信息处理的信息处理设备。例如，这样的信息处理设备是一种基于关于电池剩余容量信息来显示电池的剩余容量的信息处理设备。

在上面的说明中，串联式混合动力交通工具被作为这样的一种示例，这种示例利用马达，通过使用由发动机驱动的发电机所产生的电力或通过使用已被临时储存在电池中的电力来运行。然而，本公开有效地适用于并联式混合动力交通工具，在这种并联式混合动力交通工具中，发动机或马达的输出被用作驱动源，并在仅使用发动机运行、仅使用马达运行、以及使用发动机和马达运行的三种模式之间适当地进行切换。此外，本分开可有效地适用于在不使用发动机的情况下只用驱动马达的驱动力运行的所谓的电动交通工具。

本公开可以具有以下配置。

（1）一种电源装置，包括：并联连接的多个蓄电模块；以及备用蓄电模块，与多个蓄电模块并联连接；其中，当蓄电模块中的至少一个无法充电或放电时，其他蓄电模块的充电被禁止，并且其中，允许备用蓄电模块的放电，备用蓄电模块和其他蓄电模块的充电状态被检测，并且根据所检测的充电状态来允许备用蓄电模块和其他蓄电模块的充电。

（2）根据项目（1）的电源装置，其中，根据相应的放电电流检测备用蓄电模块和其他蓄电模块的充电状态。

（3）根据项目（2）的电源装置，其中，在相应的放电电流变为大致相等后，允许备用蓄电模块和其他蓄电模块的充电。

（4）根据项目（3）的电源装置，其中，在相应的放电电流之间的差异变为±20％后允许充电。

（5）根据项目（1）的电源装置，其中，根据相应的输出电压检测备用蓄电模块和其他蓄电模块的充电状态。

（6）根据项目（1）的电源装置，其中，多个蓄电模块各自包括电池单元、充电开关、放电开关、以及控制充电开关和放电开关的控制单元；其中，备用蓄电模块包括电池单元、充电开关、放电开关、以及控制充电开关和放电开关的控制单元；其中，当蓄电模块中的至少一个无法充电或放电时，其他蓄电模块的充电开关被断开；并且其中，在其他蓄电模块和备用蓄电模块的放电电流变为大致相等后，备用蓄电模块和其他蓄电模块的充电开关被闭合。

（7）根据项目（6）的电源装置，其中，在其他蓄电模块和备用蓄电模块的放电电流之间的差异变为±20％之后，充电开关被闭合。

（8）根据项目（6）或（7）的电源装置，还包括：控制器，与多个蓄电模块的控制单元和备用蓄电模块的控制单元进行通信；其中，控制器通过多个蓄电模块的控制单元和备用蓄电模块的控制单元来控制充电开关和放电开关。

（9）根据项目（6）、（7）、和（8）中的任意一个项目的电源装置，其中，备用蓄电模块的充电开关和放电开关在正常情况下都是断开的。

（10）根据项目（1）的电源装置，其中，多个蓄电模块的数量是N个（N=2，3，4，……）；以及其中，备用蓄电模块的数量是一个。

（11）根据项目（1）的电源装置，其中，多个蓄电模块的数量是N个（N=2，3，4，……）；其中，备用蓄电模块的数量是两个以上；并且其中，选择性地使用备用蓄电模块中的一个。

（12）一种电源切换方法，包括：从系统中分离并联连接的多个蓄电模块中的至少一个；添加备用蓄电模块以使备用蓄电模块与其他蓄电模块并联连接；当添加备用蓄电模块时，禁止其他蓄电模块和备用蓄电模块的充电；检测其他蓄电模块和备用蓄电模块的相应的充电状态；以及根据所检测的充电状态，允许其他蓄电模块和备用蓄电模块的充电。

（13）根据项目（12）的电源切换方法，其中，多个蓄电模块各自包括电池单元、充电开关、放电开关，以及控制充电开关和放电开关的控制单元；其中，备用蓄电模块包括电池单元、充电开关、放电开关，以及控制充电开关和放电开关的控制单元；并且其中，电源切换方法包括：利用控制单元，通过闭合或断开充电开关来控制充电的允许或禁止；利用控制单元，通过闭合或断开放电开关来控制放电的允许或禁止；当从系统中分离蓄电模块中的至少一个时，断开其他蓄电模块的充电开关；以及在其他蓄电模块和备用蓄电模块的放电电流变为大致相等后，闭合备用蓄电模块和其他蓄电模块的充电开关。

3.修改

以上具体说明了本公开的实施方式；然而，本公开不限于前述实施方式，可以进行基于本公开技术概念的各种修改。例如，在前述实施方式中说明的配置、方法、过程、形状、材料、数值等等仅仅是示例，必要时也可以使用与上述不同的配置、方法、过程、形状、材料、数值等等。

在不脱离本公开主旨的情况下，前述实施方式中所说明的配置、方法、过程、形状、材料、数值等等也可以相互组合。

例如，蓄电模块的数量并不限于如前述实施方式那样的三个。使用五个蓄电模块，并且这些蓄电模块中的两个可以用作备用。也就是说，当三个蓄电模块在工作时，三个蓄电模块之一进入非工作状态，并与其余两个蓄电模块分离，则备用蓄电模块之一被连接到这两个模块。同样地，在这种情况下，在判定从一开始已经处于工作状态的两个蓄电模块的相应的放电电流与新连接的蓄电模块的放电电流变为大致相等后，允许这些蓄电模块的充电。此外，在前述实施方式中，检测的是放电电流大致相等的情况；可选地，可以根据蓄电模块的输出电压检测每个蓄电模块的充电状态（SOC）。

本公开包括涉及2012年6月1日提交至日本专利局的日本在先专利申请JP2012-125661中所公开的主题，其全部内容据此通过引用并入本文。

Claims (15)

1.一种电源装置，包括：

并联连接的多个蓄电模块；以及

备用蓄电模块，与所述多个蓄电模块并联连接，

其中，当所述蓄电模块中的至少一个无法充电或放电时，其他所述蓄电模块的充电被禁止，并且

其中，允许所述备用蓄电模块的放电，所述备用蓄电模块和其他所述蓄电模块的充电状态被检测，并且根据所检测的充电状态来允许所述备用蓄电模块和其他所述蓄电模块的充电。

2.根据权利要求1所述的电源装置，

其中，根据相应的放电电流来检测所述备用蓄电模块和其他所述蓄电模块的充电状态。

3.根据权利要求2所述的电源装置，

其中，在所述相应的放电电流变为大致相等后，允许所述备用蓄电模块和其他所述蓄电模块的充电。

4.根据权利要求3所述的电源装置，

其中，在所述相应的放电电流之间的差异变为±20％后允许所述充电。

5.根据权利要求1所述的电源装置，

其中，根据相应的输出电压来检测所述备用蓄电模块和其他所述蓄电模块的充电状态。

6.根据权利要求1所述的电源装置，

其中，所述多个蓄电模块各自包括电池单元、充电开关、放电开关、以及控制所述充电开关和所述放电开关的控制单元，

其中，所述备用蓄电模块包括电池单元、充电开关、放电开关、以及控制所述充电开关和所述放电开关的控制单元，

其中，当所述蓄电模块中的至少一个无法充电或放电时，其他所述蓄电模块的充电开关被断开，并且

其中，在所述其他蓄电模块和所述备用蓄电模块的放电电流变为大致相等后，所述备用蓄电模块和其他所述蓄电模块的充电开关被闭合。

7.根据权利要求6所述的电源装置，

其中，在其他所述蓄电模块和所述备用蓄电模块的放电电流之间的差异变为±20％之后，所述充电开关被闭合。

8.根据权利要求6所述的电源装置，还包括：

控制器，与所述多个蓄电模块的控制单元和所述备用蓄电模块的控制单元进行通信，

其中，所述控制器通过所述多个蓄电模块的控制单元和所述备用蓄电模块的控制单元来控制所述充电开关和所述放电开关。

9.根据权利要求6所述的电源装置，

其中，所述备用蓄电模块的充电开关和放电开关在正常情况下都是断开的。

10.根据权利要求1所述的电源装置，

其中，所述多个蓄电模块的数量是N个（N=2，3，4，……），并且

其中，所述备用蓄电模块的数量是一个。

11.根据权利要求1所述的电源装置，

其中，所述多个蓄电模块的数量是N个（N=2，3，4，……），

其中，所述备用蓄电模块的数量是两个以上，并且

其中，选择性地使用所述备用蓄电模块中的一个。

12.一种电源切换方法，包括：

从系统中分离并联连接的多个蓄电模块中的至少一个；

添加备用蓄电模块以使所述备用蓄电模块与其他所述蓄电模块并联连接；

当添加所述备用蓄电模块时，禁止其他所述蓄电模块和所述备用蓄电模块的充电；

检测其他所述蓄电模块和所述备用蓄电模块的相应的充电状态；以及

根据所检测的充电状态，允许其他所述蓄电模块和所述备用蓄电模块的充电。

13.根据权利要求12所述的电源切换方法，

其中，所述多个蓄电模块各自包括电池单元、充电开关、放电开关，以及控制所述充电开关和所述放电开关的控制单元，

其中，所述备用蓄电模块包括电池单元、充电开关、放电开关，以及控制所述充电开关和所述放电开关的控制单元，并且

其中，所述电源切换方法包括，

利用所述控制单元，通过闭合或断开所述充电开关来控制充电的允许或禁止，

利用所述控制单元，通过闭合或断开所述放电开关来控制放电的允许或禁止，

当从所述系统中分离所述蓄电模块中的至少一个时，断开其他所述蓄电模块的充电开关，以及

在其他所述蓄电模块和所述备用蓄电模块的放电电流变为大致相等后，闭合所述备用蓄电模块和其他所述蓄电模块的充电开关。

14.根据权利要求12所述的电源切换方法，

其中，根据相应的放电电流来检测所述备用蓄电模块和其他所述蓄电模块的充电状态。

15.根据权利要求12所述的电源切换方法，

其中，根据相应的输出电压来检测所述备用蓄电模块和其他所述蓄电模块的充电状态。

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