CN107225980A - 电源装置、运输设备、电源控制方法、控制装置以及蓄电模块 - Google Patents

电源装置、运输设备、电源控制方法、控制装置以及蓄电模块 Download PDF

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CN107225980A CN201710110076.3A CN201710110076A CN107225980A CN 107225980 A CN107225980 A CN 107225980A CN 201710110076 A CN201710110076 A CN 201710110076A CN 107225980 A CN107225980 A CN 107225980A
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Abstract

本发明涉及电源装置、运输设备、电源控制方法、控制装置以及蓄电模块。电源装置具备：多个蓄电模块，该多个蓄电模块并联连接，且各自具备蓄电部、和使所述蓄电部与运输设备的驱动装置之间成为导通状态或断路状态的开关；和控制装置，其算出多个所述蓄电模块中的所述蓄电部的充电率以及电压中的至少一者的偏差的增减倾向，基于所述增减倾向来控制多个所述蓄电模块各自的所述开关的状态。

Description

电源装置、运输设备、电源控制方法、控制装置以及蓄电模块
技术领域
本发明涉及电源装置、运输设备、电源控制方法、控制装置以及蓄电模块。
背景技术
开发有具备能更换的蓄电池组(battery)作为驱动电源的运输设备。在例如JP特开2014-147197号(以下称作专利文献1)中，记载了如下方法：在具备配备于电动汽车的车体的主蓄电池组和能更换的副蓄电池组的电源系统中，使主蓄电池组和副蓄电池组依次放电。
在专利文献1记载的电源系统中，仅考虑1个副蓄电池组，而不设想使用多个副蓄电池组的情况。另外，在将多个蓄电池组并联连接而利用的情况下，需要考虑这些多个蓄电池组间的充电状态的差异。一般，在利用充电状态不同的多个蓄电池组的情况下，设置用于调节各蓄电池组的电压的电压变换器。由此，能使多个蓄电池组的电压一致来进行并列输出。
但是，通过设置电压变换器而使成本增大，并且使车辆中的空间以及重量增大。因此，特别是在摩托车、机动四轮车、超小型移动体等成本、空间、重量的制约很大的电动车辆中，有时电压变换器的设置会成为开发或实用化的障碍。
发明内容
本发明所涉及的方式考虑这样的状况而完成，目的之一在于，提供能在使用多个副蓄电池组的电源设备中简化设备构成并使多个副蓄电池组同时进行放电的机会增加、使输出特性得到提升的电源装置、运输设备、电源控制方法、控制装置、以及蓄电模块。
为了达成上述目的，本发明采用以下的方式。
(1)本发明的1个方式所涉及的电源装置具备：多个蓄电模块，该多个蓄电模块并联连接，且各自具备蓄电部、和使所述蓄电部与运输设备的驱动装置之间成为导通状态或断路状态的开关；和控制装置，其算出多个所述蓄电模块中的所述蓄电部的充电率以及电压中的至少一者的偏差的增减倾向，基于所述增减倾向来控制多个所述蓄电模块各自的所述开关的状态。
(2)在上述(1)的方式的基础上，也可以是，所述控制装置算出多个所述蓄电模块各自的所述蓄电部的内部电阻，基于所述蓄电部的内部电阻来算出所述增减倾向。
(3)在上述(1)或(2)的方式的基础上，也可以是，多个所述蓄电模块至少包含第1蓄电模块和第2蓄电模块，在所述第1蓄电模块的蓄电部的充电率高于所述第2蓄电模块的蓄电部的充电率且所述第1蓄电模块的蓄电部的内部电阻大于所述第2蓄电模块的蓄电部的内部电阻的情况下，所述控制装置使所述第1蓄电模块的所述开关成为导通状态，使所述第2蓄电模块的所述开关成为断路状态。
(4)在上述(1)到(3)中任1个方式的基础上，也可以是，多个所述蓄电模块各自不经由电压变换装置地与所述驱动装置连接。
(5)在上述(1)到(4)中任1个方式的基础上，也可以是，多个所述蓄电模块各自能相对于所述运输设备进行装卸。
(6)在上述(1)到(5)中任1个方式的基础上，也可以是，多个所述蓄电模块中的所述蓄电部具备包含磷酸铁的正极。
(7)本发明的1个方式所涉及的运输设备具备上述(1)到(6)中任1个方式的电源装置。
(8)本发明的1个方式所涉及的电源控制方法测定并联连接的多个蓄电模块各自的充电率以及电压中的至少一者，算出多个所述蓄电模块中的充电率以及电压中的至少一者的偏差的增减倾向，基于所述增减倾向来控制多个所述蓄电模块的每一个与运输设备的驱动装置之间的断开和连接。
(9)本发明的1个方式所涉及的控制装置基于并联连接的多个蓄电模块中的充电率以及电压中的至少一者的偏差的增减倾向来控制多个所述蓄电模块的每一个与运输设备的驱动装置之间的断开和连接。
(10)本发明的1个方式所涉及的蓄电模块具备：蓄电部；开关，其使所述蓄电部与运输设备的驱动装置之间成为导通状态或断路状态；接收部，其接收基于与并联连接的其他蓄电模块之间的、所述蓄电部的充电率以及电压中的至少一者的偏差的增减倾向而决定的所述开关的控制信号；和控制部，其基于所述控制信号来控制所述开关的状态。
根据上述(1)、(7)的方式，通过算出蓄电部的充电率以及电压中的至少一者的偏差的增减倾向，基于增减倾向来控制多个蓄电模块各自的开关的状态，能在考虑这些多个蓄电模块间的充电状态的差异的基础上，使多个蓄电模块同时进行放电的机会增加，使输出特性得到提升。另外，由于不进行基于电压变换器等的电压变换，因而能简化系统构成，能达成低成本化、省空间化、轻量化。另外，由于不需要电压变换，因此能避免电子器件驱动等的变换损耗。
根据上述(2)的方式，通过算出多个蓄电模块各自的蓄电部的内部电阻，基于蓄电部的内部电阻来算出增减倾向，从而即使在各蓄电模块的电阻值存在差异的情况下，也能使多个蓄电模块同时进行放电的机会增加，使输出特性得到提升。
根据上述(3)的方式，通过基于多个蓄电模块各自的蓄电部的内部电阻以及SOC来控制开关的状态，从而在各蓄电模块的电阻值以及SOC存在差异的情况下，也能使多个蓄电模块同时进行放电的机会增加，使输出特性得到提升。
根据上述(4)的方式，由于不需要电压变换装置，因此能简化系统构成，能达成低成本化、省空间化、轻量化。特别是在摩托车、机动四轮车、超小型移动体等成本、空间、重量的制约很大的电动车辆中，起到使乘客的客厢最大化这样显著的效果。
根据上述(5)的方式，通过使蓄电模块能相对于运输设备进行装卸，从而能按照运输设备的利用者的期望来变更蓄电模块的数目。因此，能自由地定制运输设备的能续航距离、输出特性。另外，通过进行卸下的蓄电模块的充电，能实现蓄电模块的再利用。
进一步地，能创造出用在其他电气化产品的电源等的现有的运输设备所没有的价值。这样的能装卸的蓄电模块由于如前述那样除了运输设备的驱动用的电源以外还有其他各种用法且该用法在蓄电模块间有很大不同，因此相比将蓄电模块配置在运输设备的现有的电源装置，有易于出现蓄电模块间的电压差、充电率差这样固有的课题。因此，通过将上述(5)的方式和上述(1)到(4)中的任1个方式组合，才能起到能在具备能装卸的蓄电模块的运输设备中使多个蓄电模块同时进行放电的机会增加从而使输出特性提升这样显著的效果。
根据上述(6)的方式，通过多个蓄电模块中的蓄电部具备包含磷酸铁的正极，从而即使各蓄电模块的充电率多少不同，其电压也是相同程度，因此不需要电压变换器就能进行电流的输入输出，能以低成本实现空间效率高、轻量的电源系统。
根据上述(8)、(9)、(10)的方式，通过算出蓄电模块的充电率以及电压中的至少一者的偏差的增减倾向，基于增减倾向来控制多个蓄电模块各自的开关的状态，能在考虑这些多个蓄电模块间的充电状态的差异的基础上，使多个蓄电模块同时进行放电的机会增加，使输出特性得到提升。
附图说明
图1是表示具备本发明的第1实施方式中的电源装置的运输设备的一例的图。
图2是表示第1实施方式中的电源装置的一例的图。
图3是表示第1实施方式中的辅助电源的一例的图。
图4是表示第1实施方式中的基于电压的辅助电源的放电模式的一例的图。
图5是表示第1实施方式中的基于电压的辅助电源的放电控制状态的一例的图。
图6是表示第1实施方式中的基于充电率SOC的辅助电源的放电控制的一例的图。
图7是表示第1实施方式中的电源控制的处理的流程的一例的流程图。
图8是表示第1实施方式中的仪表面板的一例的图。
图9是表示第2实施方式中的电源控制的处理的流程的一例的流程图。
图10是表示第2实施方式中的在辅助电源的蓄电部的正极使用磷酸铁的开路电压OCV与充电率SOC的相关关系即SOC-OCV特性的图。
图11是表示第3实施方式中的电源装置的一例的图。
图12是表示第3实施方式中的充电处理的流程的一例的流程图。
具体实施方式
以下参考附图来说明本发明的几个实施方式中的电源装置、运输设备、电源控制方法、控制装置以及蓄电模块。
<第1实施方式>
图1是表示具备本发明的第1实施方式中的电源装置的运输设备的一例的图。在图1中，作为具备电源装置的运输设备的一例而示出车辆(例如电动汽车)1，但本发明的电源装置能应用在摩托车、三轮汽车、机动四轮车、兼具内燃机以及电动机的混合动力汽车等任意的车辆、船舶、航空器等中。
车辆1例如具备配置在车体的底部的1个主蓄电池组(主电源)2和以能装卸的方式设置在车体的后方的多个副蓄电池组(辅助电源)3来作为电源。在图1中图示了2个辅助电源3，但也可以将3个以上的辅助电源设置在车辆1。
图2是表示本实施方式中的电源装置的一例的图。本实施方式的电源装置5例如具备主电源2(第1电源)、辅助电源3(第2电源、蓄电模块)、控制装置10和充电装置14。主电源2、辅助电源3、控制装置10和充电装置14例如通过CAN(Controller Area Network：控制器局域网络)通信线等多路通信线或串行通信线、无线通信网等相互连接。另外，驱动装置12与电源装置5连接。
主电源2配置在车辆1的车体，满足车辆1的驱动装置12的基本的输出要求。主电源2例如是铅蓄电池、镍氢电池、锂离子电池、锂离子聚合物电池等二次电池。
辅助电源3是能向车辆1的车体设置以及从车辆1的车体卸下的装卸式电源。辅助电源3根据车辆1的续航距离的延长这样的利用者的需求而使用。辅助电源3具备第1辅助电源3-1、…第n辅助电源3-n这样多个辅助电源(n为2以上的整数)。辅助电源3例如是铅蓄电池、镍氢电池、锂离子电池、锂离子聚合物电池等二次电池。第1辅助电源3-1、…第n辅助电源3-n具有基本相同的电池构成，但也可以具有相互不同的构成。另外，辅助电源3的重量为了易于利用者搬动而优选8kg以下，更优选7kg以下。
控制装置10控制主电源2、辅助电源3以及充电装置14的动作。控制装置10将从主电源2以及辅助电源3供给的电力提供给驱动装置12。控制装置10例如是经由总线将CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)或RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、闪速存储器等存储装置、通信端口等连接而成的ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)。
充电装置14接受来自外部装置的供电，对主电源2以及/或者辅助电源3进行充电。充电装置14例如具备：与外部的供电装置等连接的连接器；和将被供给的电力供给到主电源2以及/或者辅助电源3的供给部。
驱动装置12提供用于驱动车辆1的动力。驱动装置12例如具备行驶用电动机和控制行驶用电动机的电动机ECU。驱动装置12使用从主电源2以及/或者辅助电源3供给的电力来提供用于驱动车辆1的动力。
图3是表示本实施方式中的辅助电源3的一例(第1辅助电源3-1)的图。第1辅助电源3-1例如具备蓄电部20、BMU(Battery Management Unit：蓄电池管理单元)22(控制部)、开关24、电流计26和CAN驱动器28(接收部)。第1辅助电源3-1具备：与驱动装置12连接的正极线L1以及负极线L2；和与主电源2以及其他辅助电源3连接的通信线L3。第1辅助电源3-1经由正极线L1以及负极线L2对驱动装置12进行供电。另外，第1辅助电源3-1经由通信线L3与控制装置10以及其他辅助电源进行各种信号的交换。另外，第1辅助电源3-1不经由电压变换装置等地与驱动装置12连接。
蓄电部20例如具备相互串联连接的多个蓄电池。多个蓄电池例如分别具有相同的构成。多个蓄电池各自是能充放电的二次电池。另外，蓄电部20也可以具备相互并联连接的多个蓄电池单元(各蓄电池单元包括串联连接的多个蓄电池)。
BMU22控制蓄电部20、开关24、电流计26、以及CAN驱动器28的动作。具体地，BMU22探测蓄电部20所具备的多个蓄电池各自的电压。另外，BMU22从设于蓄电部20的温度计(未图示)取得蓄电部20的温度。另外，BMU22基于多个蓄电池各自的电压值以及从电流计26输入的电流值来算出蓄电部20的SOC(State Of Charge：充电率)。另外，BMU22基于经由CAN驱动器28从控制装置10输入的控制信号来控制开关24的导通状态以及断路状态(接通(ON)以及断开(OFF))。BMU22的各功能通过CPU等处理器执行程序得以实现。
开关24使蓄电部20与驱动装置12之间成为导通状态或断路状态。
开关24例如具备场效应晶体管、各种接触器等。开关24例如设置在将蓄电部20和驱动装置12连结的正极线L1上。
电流计26测定流过第1辅助电源3-1的电流，将测定结果输出到BMU22。电流计26例如设置于将蓄电部20和驱动装置12连结的负极线L2。
CAN驱动器28经由通信线L3与控制装置10以及其他辅助电源的CAN驱动器连接。CAN驱动器28将从BMU22输入的蓄电部20的电压值以及SOC经由通信线L3输出到控制装置10。另外，CAN驱动器28将从控制装置10输入的控制信号输出到BMU22。
本实施方式的电源装置5基于第1辅助电源3-1到第n辅助电源3-n各自的电压以及SOC中的至少一者来进行辅助电源的放电控制。电源装置5例如基于多个辅助电源3-1到3-n各自的电压以及SOC来进行图4到6所示那样的放电控制。
图4示出基于第1辅助电源3-1到第n辅助电源3-n各自的电压来决定进行放电的辅助电源的3个放电模式(第1到第3模式)。图5示出第1到第3模式中的辅助电源的放电控制状态。图6示出基于辅助电源的SOC来使辅助电源的输出电流变化的3个区域(区域1到区域3)。为了易于理解，以下举出使用2个辅助电源(第1辅助电源3-1、第2辅助电源3-2)的情况为例来进行说明。
(第1模式)
第1模式是第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2当中仅输出电压高的辅助电源进行放电的串行输出模式。在第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2的电压差大于给定的阈值(第1阈值)的情况下，电源装置5以该第1模式进行动作。另外，该第1模式根据第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2的SOC，以图6所示的SOC区域1或SOC区域2中的通常使用的输出电流(最大A1)进行放电。
SOC区域1表示第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2的SOC是预先确定的第1范围(100到S1％)的区域。该S1是满足100＞S1的任意的正的数值，考虑电源装置5的构成等而预先确定。在该SOC区域1中，随着第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2的SOC减少，第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2的输出电压从V1减少到V2(V1＞V2)。
SOC区域2表示第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2的SOC是预先确定的第2范围(S1到S2％)的区域。该S2是满足S1＞S2的任意的正的数值，考虑电源装置5的构成等而预先确定。在该SOC区域2中，随着第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2的SOC减少，第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2的输出电压从V2减少到V3(V2＞V3)。
在辅助电源使用2根的情况下，不管在SOC区域1以及SOC区域2的哪一者都以通常使用的输出电流(最大A1)进行放电。另外，在辅助电源使用1根的情况下，在SOC区域1中，以通常使用的输出电流进行放电，在SOC区域2中，以输出电流比通常使用小的省电力使用1的输出电流(最大A2，A2＜A1)进行放电。另外，在辅助电源使用4根的情况下，与辅助电源使用2根时同样，不管在SOC区域1以及SOC区域2的哪一者都以通常使用的输出电流(最大A1)进行放电。
在该第1模式下，通过控制成仅输出电压高的辅助电源进行放电，能使2个辅助电源的电压差缩小。由此，能抑制连接多个辅助电源时的电力差所引起的潜行电流。另外，由于电池若维持在电压高的状态下就会有劣化增大的倾向，因此通过从电压高的辅助电源进行放电，能抑制电池的劣化。
(第2模式)
第2模式是第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2并列地进行放电的并行输出模式。在第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2的电压差为给定的阈值(第1阈值)以下的情况下，电源装置5以该第2模式进行动作。另外，该第2模式根据第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2的SOC，以图6所示的SOC区域1或SOC区域2中的通常使用的输出电流进行放电。在该第2模式下，通过控制成2个辅助电源并列地进行放电，能将2个辅助电源的电压差维持在并列的放电所能继续的给定的阈值以下。
另外，该第2模式由于是减轻了针对电池的负载的状态，因此能抑制电池的劣化。
(第3模式)
第3模式是第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2并列地进行放电的并行输出模式。在第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2的电压差为给定的阈值(第1阈值)以下且第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2的电压均为给定的阈值(第2阈值)以下的情况下，电源装置5以该第3模式进行动作。另外，该第3模式根据第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2的SOC，以图6所示的SOC区域3中的省电力使用1的输出电流(最大A2)进行放电。在该SOC区域3中，随着第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2的SOC减少，第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2的输出电压从V3减少到V4(V3＞V4)。
在第3模式下，通过控制成2个辅助电源并列地以省电力进行放电，从而直到放电终止电压都能维持某种程度的输出。另外，在辅助电源使用1根的情况下，在SOC区域3中，以输出电流比省电力使用1小的省电力使用2的输出电流(最大A3，A3＜A2))进行放电。另外，在辅助电源使用4根的情况下，在SOC区域3中，也以通常使用的输出电流进行放电。
接下来，说明本实施方式中的电源装置5的动作。图7是表示本实施方式中的电源控制的处理的流程的一例的流程图。
首先，控制装置10取得正使放电休止(即开关24处于断路状态)的第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2各自的开路电压(Open Circuit Voltage：OCV)。具体地，控制装置10经由通信线L3对第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2各自的CAN驱动器28输出请求开路电压的信号。接下来，CAN驱动器28将请求开路电压的信号输出给BMU22。BMU22测定蓄电部20的开路电压，经由CAN驱动器28以及通信线L3将测定结果输出给控制装置10(步骤S101)。
接下来，控制装置10判断第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2的开路电压的电压差Vd是否是给定的阈值(第1阈值)以下(步骤S103)。
在电压差Vd大于第1阈值的情况下，控制装置10使辅助电源3以第1模式进行动作。即，控制装置10控制成第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2当中电压高的辅助电源进行放电(第1模式)(步骤S107)。例如在第1辅助电源3-1的开路电压高于第2辅助电源3-2的开路电压的情况下，控制装置10对第1辅助电源3-1的BMU22输出使开关24成为导通状态的信号。基于该信号，第1辅助电源3-1的BMU22将开关24设为导通状态，使蓄电部20进行放电处理。另一方面，控制装置10对第2辅助电源3-2的BMU22输出使开关24成为断路状态的信号。基于该信号，第2辅助电源3-2的BMU22将开关24设为断路状态(或维持断路状态)，第2辅助电源3-2的蓄电部20不进行放电处理。
接下来，第1辅助电源3-1的BMU22基于蓄电部20的闭路电压(Closed CircuitVoltage：CCV)、由电流计26测定的电流以及蓄电部20的温度来推定开路电压，并将其输出到控制装置10。之后，控制装置10再次重复步骤S103以后的处理。
另一方面，在电压差Vd为第1阈值以下的情况下，控制装置10判断是否有来自驱动装置12的高电流输出的请求(步骤S105)。在没有高电流输出的请求的情况下，控制装置10控制辅助电源，以便以第1模式进行放电(步骤S107)。在没有高电流输出的请求而仅请求少许的电流输出的情况下，由于针对辅助电源间的电压差的扩大的影响少，因此进行第1模式下的放电处理。
另外，也可以不进行该步骤S105的处理，在没有高电流输出的请求的情况下也进行并列输出。
在有高电流输出的请求的情况下，控制装置10使辅助电源以第2模式进行动作。
即，控制装置10控制成第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2双方进行放电(第2模式)(步骤S111)。具体地，控制装置10对第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2双方输出使开关24成为导通状态的信号。第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2各自的BMU22使开关24成为导通状态，使蓄电部20进行放电处理。
接下来，控制装置10判断第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2双方的电压是否是给定的阈值(第2阈值)以下(步骤S113)。
在从第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2输入的电压双方不是第2阈值以下的情况下，控制装置10在辅助电源中使第2模式下的动作(步骤S111)继续。
另一方面，在从第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2输入的电压双方为第2阈值以下的情况下，控制装置10使辅助电源以第3模式进行动作。即，控制装置10控制成第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2双方进行放电，但以省电力使用1的输出电力进行放电(步骤S115)。
接下来，控制装置10判断是否第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2中的任意一者的SOC成为0％(步骤S117)。在第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2中的任意一者的SOC成为0％的情况下，控制装置10停止第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2的放电处理，结束本流程图的处理。另一方面，在不是第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2中的任意一者的SOC成为0％的情况下，控制装置10在辅助电源中使第3模式下的动作(步骤S115)继续。
另外，也可以通过将图8所示那样的仪表面板30(显示装置)设置在车辆1的驾驶席来使驾驶者能确认电源装置的使用状况。例如该仪表面板30可以具备显示能否从电源装置5进行最大输出的第1显示部32。例如，第1显示部32在能从电源装置5进行最大输出的情况(例如能输出上述的“通常使用”的最大电流A1的情况)下将灯点亮，在不能从电源装置5进行最大输出的情况(例如被限制在上述的“省电力使用1”的最大电流A2或“省电力使用2”的最大电流A3的情况)下将灯熄灭。由此，驾驶者能容易地确认电源装置的使用状况以及是否需要输出限制。
另外，也可以使第1显示部32的灯的颜色变化，以便驾驶者能理解是上述的第1到第3模式的哪一者的状态(同时进行放电的蓄电模块的数目是否为多个)。例如在第1模式的情况下，使仪表面板内的灯点亮成蓝色，在第2模式的情况下，使灯点亮成绿色，在第3模式的情况下，使灯点亮成红色。另外，仪表面板30也可以还具备显示当前能输出的电力量的第2显示部34。由此，驾驶者能确认电源装置的更详细的使用状况。
根据上述的第1实施方式的电源装置，通过基于辅助电源3的电压以及充电率中的至少一者来控制多个辅助电源3各自的开关24的状态，能在考虑这些多个辅助电源3间的电压或充电状态的差异的基础上，使多个辅助电源3同时进行放电的机会增加，来提升输出特性。另外，由于不进行基于电压变换器等的电压变换，因而能简化系统构成，能达成低成本化、省空间化、轻量化。另外，由于不进行电压变换，因此能避免电子器件驱动等的变换损耗。另外，能在避免辅助电源3间的潜行电流的基础上，从多个辅助电源3进行放电。
另外，在上述中，说明了作为辅助电源3的放电控制而使用3个放电模式(第1到第3模式)以及3个SOC区域(SOC区域1到3)的示例，但还能对应于电池的构成来使用其他放电模式以及SOC区域。另外，在上述中，说明了基于第1辅助电源3-1到第n辅助电源3-n各自的电压(电压差)来决定3个放电模式的示例，但也可以基于第1辅助电源3-1到第n辅助电源3-n各自的充电率(充电率差)来决定放电模式。
另外，在上述中，举出使用2个辅助电源(第1辅助电源3-1、第2辅助电源3-2)的情况为例进行了说明，但在使用3个以上的辅助电源的情况下也能同样应用上述的放电控制。例如在包含3个以上的辅助电源的情况下，可以根据电压以及充电率分成2个组(至少1个以上的第1辅助电源以及至少1个以上的第2辅助电源)，对第1辅助电源中的电压以及充电率中的至少1个的平均值和第2辅助电源中的电压以及充电率中的至少1个的平均值进行比较，来进行放电控制。或者，也可以将第1辅助电源中的电压以及充电率中的至少1个的代表值(最大值或最小值)和第2辅助电源中的电压以及充电率中的至少1个的代表值(最大值或最小值)进行比较。
另外，在上述的第1以及第2模式下，也可以在接受来自驱动装置12的再生电力的情况下，控制成向第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2当中电压低的辅助电源输入再生电力。由此，能将电压差维持在一定范围内，能延长并行输出时间。
<第2实施方式>
接下来，使用图9来说明本发明的第2实施方式。在第1实施方式中，说明了基于蓄电部20的电压以及充电率中的至少一者来控制多个辅助电源的放电处理的示例。但是，由于电阻值低的电源相比电阻值高的电源有输出电力变大的倾向，因此在各辅助电源的电阻值存在差异的情况下，有时仅进行基于蓄电部20的电压以及充电率的控制会使多个辅助电源的SOC差增大。因此，在本实施方式中，说明基于多个辅助电源的电阻值以及SOC来控制放电处理的示例。在第2实施方式的说明中，对与上述的第1实施方式相同的部分标注相同的参考标号，简化或省略其说明。另外，为了易于理解，以下举出使用2个辅助电源(第1辅助电源3-1、第2辅助电源3-2)的情况为例来进行说明。
首先，控制装置10取得正使放电休止(即开关24处于断路状态)的第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2各自的蓄电部20的SOC以及电阻值。具体地，控制装置10经由通信线L3对第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2各自的CAN驱动器28输出请求SOC以及电阻值的信号。接下来，CAN驱动器28将请求SOC以及电阻值的信号输出给BMU22。BMU22例如根据蓄电部20的开路电压算出SOC。另外，BMU22例如根据蓄电部20的充电时日志等算出电阻值(内部电阻、阻抗)。BMU22将算出的SOC以及电阻值经由CAN驱动器28以及通信线L3输出给控制装置10(步骤S201)。
接下来，控制装置10算出从第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2当中SOC高的辅助电源的电阻值减去SOC低的辅助电源的电阻值而得到的电阻差Rd，判断该电阻差Rd是否是给定的阈值(第1阈值)以下(步骤S203)。
在电阻差Rd大于第1阈值的情况下，控制装置10设定表示需要进行基于电阻差的放电的调整这一意思的调整标记FG(例如调整标记FG＝1)。另一方面，在电阻差Rd为第1阈值以下的情况下，控制装置10不设定调整标记FG。或者设为调整标记FG＝0。
接下来，控制装置10判断是否存在具有给定的阈值(第2阈值)以下的SOC的辅助电源(步骤S207)。
在不存在具有第2阈值以下的SOC的辅助电源的情况下，控制装置10判断是否设定了调整标记FG(步骤S209)。在未设定调整标记FG的情况下，控制装置10进行控制，以便第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2双方进行放电(并列输出)(步骤S213)。之后，进行以下处理：通过电流累积等进行SOC的更新(步骤S217)，再次返回到步骤S207，判断是否存在具有第2阈值以下的SOC的辅助电源。
另一方面，在设定了调整标记FG的情况下，控制装置10判断是否第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2的蓄电部20的SOC差Sd是给定的阈值(第3阈值)以上且存在来自驱动装置12的高电力输出的请求(步骤S211)。在不满足SOC差Sd是第3阈值以上且不存在来自驱动装置12的高电力输出的请求这样的条件的情况下，控制装置10进行控制，以便第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2双方进行放电(并列输出)(步骤S213)。另一方面，在满足SOC差Sd是第3阈值以上且不存在来自驱动装置12的高电力输出的请求这样的条件的情况下，控制装置10进行控制，以便第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2的蓄电部20当中SOC高的辅助电源进行放电(步骤S215)。之后，通过电流累积等进行SOC的更新(步骤S217)，再次返回到步骤S207，判断是否存在具有第2阈值以下的SOC的辅助电源。
在步骤S207中判断为存在具有第2阈值以下的SOC的辅助电源的情况下，控制装置10判断是否全部辅助电源的SOC为给定的阈值(第2阈值)以下(步骤S219)。在判断为不是全部辅助电源的SOC为第2阈值以下的情况下，控制装置10进行控制，以便第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2当中蓄电部20的SOC高的辅助电源进行放电(步骤S215)。另一方面，在判断为全部辅助电源的SOC都是第2阈值以下的情况下，控制装置10结束本流程图的处理。
图10是表示在本实施方式中在辅助电源的蓄电部的正极使用磷酸铁的开路电压OCV与充电率SOC的相关关系即SOC-OCV特性的图。在正极使用磷酸铁的蓄电部具有OCV的变动相对于SOC的变动较小这样的平稳特性。因此，优选在各辅助电源的蓄电部的正极使用磷酸铁。若采用这样的辅助电源，则即使各辅助电源的SOC多少不同，也由于其电压是相同程度，因此不需要电压变换器就能进行电流的输入输出，能以低成本实现空间效率高、轻量的电源系统。对于在正极使用磷酸铁的蓄电部来说，在接近于满充电的状态下，电压逐渐上升到极端，另外在接近于全放电的状态下，电压逐渐降低到极端。在通常使用时读取该变化，并用电压的上限值、下限值来实施接通断开控制。由此，由于不新追加部件，因而能实现低成本、空间效率高、轻量的电源系统。
根据上述的第2实施方式的电源装置，算出蓄电部20的充电率的偏差的增减倾向，基于该增减倾向来控制多个辅助电源3各自的开关24的状态。具体地，基于多个辅助电源3的电阻值以及SOC来控制放电处理。
由此，在各辅助电源的电阻值存在差异的情况下，也能使多个辅助电源3同时进行放电的机会增加，使输出特性提升。另外，在上述中，说明了算出蓄电部20的充电率的偏差的增减倾向的示例，但也可以算出蓄电部20的输出电压的偏差的增减倾向，基于该增减倾向来控制多个辅助电源3各自的开关24的状态。
<第3实施方式>
接下来，使用图11和图12来说明第3实施方式。与上述的第1实施方式相比较，本实施方式省略了充电装置14，利用从辅助电源3输出的电力来进行主电源2的充电，在这点上不同。因此，在本实施方式的说明中，对与上述的第1实施方式相同的部分赋予相同的参考标号，省略或简化其说明。
图11是表示第3实施方式中的电源装置5A的一例的图。电源装置5A具有在图2所示的电源装置5中省略充电装置14而进一步追加主开关40和多个转换器(第1转换器42-1到第n转换器42-n)的构成。
主开关40将第1辅助电源3-1到第n辅助电源3-n的每一个与驱动装置12以及主电源2之间设为导通状态或断路状态。例如在多个辅助电源3包含第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2的情况下，在将第2辅助电源3-2和主电源2连接的路径上设置主开关40。通过控制该主开关40的状态，能控制第2辅助电源3-2与主电源2的断开和连接。另外，可以在将第1辅助电源3-1和主电源2连接的路径上设置主开关40。通过进行该主开关40的状态的控制，能控制第1辅助电源3-1与主电源2的断开和连接。或者，也可以在将第1辅助电源3-1或第2辅助电源3-2和驱动装置12连接的路径上设置主开关40。通过进行该主开关40的状态的控制，能控制第1辅助电源3-1或第2辅助电源3-2与驱动装置12的断开和连接。
第1转换器42-1到第n转换器42-n将第1辅助电源3-1到第n辅助电源3-n各自的输出电压变换成期望的电压值。第1转换器42-1到第n转换器42-n与第1辅助电源3-1到第n辅助电源3-n分别连接。
接下来，说明本实施方式中的电源装置5A的动作。图12是表示本实施方式中的充电处理的流程的一例的流程图。另外，为了易于理解，以下举出使用2个辅助电源(第1辅助电源3-1、第2辅助电源3-2)的情况为例来进行说明。
首先，控制装置10判断车辆1的电源开关是否接通(步骤S301)。在判断为车辆1的电源开关未接通的情况下，控制装置10不进行充电处理(步骤S321)，结束本流程图的处理。
接下来，在判断为车辆1的电源开关接通的情况下，控制装置10判断是否连接辅助电源3且在车辆1锁闭(步骤S303)。在判断为不满足连接辅助电源3且在车辆1锁闭这样的条件的情况下，控制装置10不进行充电处理(步骤S321)，结束本流程图的处理。
接下来，在判断为连接辅助电源且在车辆1锁闭的情况下，控制装置10判断车辆1的车辆模式(动作状态)是否是行驶模式(步骤S305)。所谓该行驶模式，表示车辆1是行驶中。
在判断为车辆1是行驶模式的情况下，控制装置10进行主开关40的开闭控制(步骤S307)，进行使2个辅助电源(第1辅助电源3-1、第2辅助电源3-2)以充电行驶模式进行动作的控制(步骤S309)。具体地，进行以下控制：将第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2中的一者的电力输出给驱动装置12，将另一者的电力输出给主电源2。即，在车辆1的移动中，控制装置10控制主开关40，以便将多个辅助电源3当中的一部分的电力输出给主电源2，将多个辅助电源3当中的剩余的一部分的电力输出给驱动装置12。
在此，控制装置10也可以进行以下控制：将第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2当中电压高的辅助电源的电力输出给驱动装置12，将电压低的辅助电源的电力输出给主电源2。
在判断为车辆1的车辆模式不是行驶模式的情况下(例如是表示车辆1为停止中的停止模式的情况下)，控制装置10进行主开关40的开闭控制，控制成将第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2双方的电力输出给主电源2(步骤S311)。即，控制装置10使车辆1移动中向主电源2输出电力的辅助电源3的数目小于车辆1停止中向主电源2输出电力的辅助电源3的数目。
接下来，控制装置10判断主电源2的温度是否是给定的阈值(第1阈值)以下(步骤S313)。在主电源2的温度大于第1阈值的情况下，控制装置10进行以下控制：使第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2以通常充电模式进行动作(步骤S319)。在该通常充电模式下，对第1以及第2转换器42-1以及42-2进行控制，以便第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2各自的输出电压成为给定的第1电压范围。
另一方面，在主电源2的温度为第1阈值以下的情况下，控制装置10判断辅助电源3的温度是否为给定的阈值(第2阈值)以下(步骤S315)。在辅助电源3的温度大于第2阈值的情况下，控制装置10进行以下控制：使第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2以通常充电模式进行动作(步骤S319)。另一方面，在辅助电源3的温度为第2阈值以下的情况下，控制装置10进行以下控制：使第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2以急速充电模式进行动作(步骤S317)。
在该急速充电模式下，对第1以及第2转换器42-1以及42-2进行控制，以便第1辅助电源3-1以及第2辅助电源3-2各自的输出电压成为高于上述的第1电压范围的第2电压范围。第1阈值的温度可以小于第2阈值的温度。
根据上述的第3实施方式的电源装置，通过设为使用多个辅助电源来进行主电源的充电的构成，能省略充电装置。进一步地，由于在行驶中也能进行主电源2的充电，因此通过驾驶者适当更换辅助电源3，就不再需要用于充电的停车。由此，能简化系统构成，能达成低成本化、省空间化、轻量化。
以上用实施方式说明了用于实施本发明的形态，但本发明并不受这样的实施方式的任何限定，能在不脱离本发明的要旨的范围内加入各种变形以及置换。

Claims (10)

1.一种电源装置，其特征在于，具备：
多个蓄电模块，该多个蓄电模块并联连接，且各自具备蓄电部、和使所述蓄电部与运输设备的驱动装置之间成为导通状态或断路状态的开关；和
控制装置，其算出多个所述蓄电模块中的所述蓄电部的充电率以及电压中的至少一者的偏差的增减倾向，基于所述增减倾向来控制多个所述蓄电模块各自的所述开关的状态。
2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，
所述控制装置算出多个所述蓄电模块各自的所述蓄电部的内部电阻，基于所述蓄电部的内部电阻来算出所述增减倾向。
3.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，
多个所述蓄电模块至少包含第1蓄电模块和第2蓄电模块，
在所述第1蓄电模块的蓄电部的充电率高于所述第2蓄电模块的蓄电部的充电率且所述第1蓄电模块的蓄电部的内部电阻大于所述第2蓄电模块的蓄电部的内部电阻的情况下，所述控制装置使所述第1蓄电模块的所述开关成为导通状态，使所述第2蓄电模块的所述开关成为断路状态。
4.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，
多个所述蓄电模块各自不经由电压变换装置地与所述驱动装置连接。
5.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，
多个所述蓄电模块各自能相对于所述运输设备进行装卸。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的电源装置，其特征在于，
多个所述蓄电模块中的所述蓄电部具备包含磷酸铁的正极。
7.一种运输设备，其特征在于，
具备权利要求1～6中任一项所述的电源装置。
8.一种电源控制方法，其特征在于，
测定并联连接的多个蓄电模块各自的充电率以及电压中的至少一者，
算出多个所述蓄电模块中的充电率以及电压中的至少一者的偏差的增减倾向，
基于所述增减倾向来控制多个所述蓄电模块的每一个与运输设备的驱动装置之间的断开和连接。
9.一种控制装置，其特征在于，
基于并联连接的多个蓄电模块中的充电率以及电压中的至少一者的偏差的增减倾向来控制多个所述蓄电模块的每一个与运输设备的驱动装置之间的断开和连接。
10.一种蓄电模块，其特征在于，具备：
蓄电部；
开关，其使所述蓄电部与运输设备的驱动装置之间成为导通状态或断路状态；
接收部，其接收基于与并联连接的其他蓄电模块之间的、所述蓄电部的充电率以及电压中的至少一者的偏差的增减倾向而决定的所述开关的控制信号；和
控制部，其基于所述控制信号来控制所述开关的状态。
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