CN117063370A - 电力装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

在电力装置(10)及其控制方法中,第1电路(84)与第1电池托架(40a)及第2电池托架(40b)电连接,第2电路(86)与第1电池托架(40a)电连接,第3电路(88)与第2电池托架(40b)电连接。在第1电路(84)与第2电路(86)之间,第1电阻部(90)与第1电池托架(40a)串联连接,第1接通断开部(94)与第1电阻部(90)并联连接。第2电阻部(96)在第1电路(84)与第3电路(88)之间与第2电池托架(40b)串联连接,第2接通断开部(100)与第2电阻部(96)并联连接。

Description

电力装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种电力装置及其控制方法。
背景技术
在国际公开第2020/027202号中公开了一种能够拆装电池的充电站。电池的重量是人能够搬运的重量。电池的大小是人能够搬运的大小。电池被安装于充电站的插槽(slot)中。当电池被安装在插槽中时,充电站能够向需求者的电力设备供给电力。
发明内容
在国际公开第2020/027202号中,在充电站中设置有多个插槽。电池(蓄电装置)能够拆装于多个插槽的各插槽。被安装于多个插槽的多个电池相互连接。充电站在多个电池相互连接的状态下,从多个电池输出电力,并向外部的电力设备供给电力。或者,充电站对多个电池进行充电。
然而,在国际公开第2020/027202号中,没有设想在对多个电池输入输出电力的过程中,相对于任意的插槽拆装电池的情况。因此,当从插槽取出电池时,剩余的电池成为被电切断的状态。当剩余的电池被电切断时,难以对剩余的电池输入输出电力。
另外,在多个插槽中的每一个插槽中安装有电池的情况下,当多个电池的SOC(State Of Charge,充电状态)或电压彼此不同时,过电流可能从高SOC或高电压的电池流向低SOC或低电压的电池。在这种情况下,如果使用DC/DC转换器,则能够使多个电池的输出电压一致。由此,能够抑制过电流的产生。然而,使用DC/DC转换器会增加成本。
鉴于上述问题,期望即使在对多个蓄电装置输入输出电力的过程中拆装任意的蓄电装置,也能够继续进行电力的输入输出。另外,期望能够抑制蓄电装置安装时的过电流的发生。而且,期望是简单且低成本的结构。
本发明的目的在于解决上述技术问题。
本发明的第1方式是一种电力装置,其具有能够安装多个蓄电装置的多个安装部,其中,多个所述安装部中的第1安装部和第2安装部以串联连接的方式配置,所述电力装置具有:第1电路,其与所述第1安装部和所述第2安装部电连接;第2电路,其在所述第1安装部的与所述第1电路相反的一侧电连接;第3电路,其在所述第2安装部的与所述第1电路相反的一侧电连接;第1电阻部,其在所述第1电路与所述第2电路之间,与所述第1安装部串联连接;第1接通断开部,其与所述第1电阻部并联连接;第2电阻部,其在所述第1电路与所述第3电路之间,与所述第2安装部串联连接;和第2接通断开部,其与所述第2电阻部并联连接。
本发明的第2方式是一种电力装置的控制方法,该电力装置具有能够安装多个蓄电装置的多个安装部,在该电力装置的控制方法中,多个所述安装部中的第1安装部和第2安装部以串联连接的方式配置,所述第1安装部及所述第2安装部与第1电路电连接,在所述第1安装部的与所述第1电路相反的一侧电连接第2电路,在所述第2安装部的与所述第1电路相反的一侧电连接第3电路,第1电阻部在所述第1电路与所述第2电路之间与所述第1安装部串联连接,第1接通断开部与所述第1电阻部并联连接,第2电阻部在所述第1电路与所述第3电路之间与所述第2安装部串联连接,第2接通断开部与所述第2电阻部并联连接,在该情况下,所述控制方法具有:使所述第1接通断开部为断开状态的步骤;在所述第1安装部安装所述蓄电装置的步骤;对作为设想的电流的推定电流进行推定的步骤,其中,所述设想的电流是指在假定所述第1接通断开部为连接状态时流向所述蓄电装置的电流;和根据推定出的所述推定电流来控制所述第1接通断开部的步骤。
在本发明中,在第1电路与第2电路之间设置有第1安装部、第1电阻部和第1接通断开部。在第1电路与第3电路之间设置有第2安装部、第2电阻部和第2接通断开部。据此,即使相对于一方的安装部拆装蓄电装置,也不会使被安装于另一方安装部的蓄电装置在电力装置内部成为电绝缘状态。其结果,能够以简单且低成本的结构,继续进行对多个蓄电装置输入输出电力。
另外,若在第1接通断开部处于断开状态时将蓄电装置安装于第1安装部,则该蓄电装置与第1电阻部成为串联连接的状态。据此,能够抑制蓄电装置安装时的过电流的产生。而且,与使用DC/DC转换器的情况相比,能够以简单且低成本的结构抑制过电流的产生。
附图说明
图1是本实施方式所涉及的电力装置的立体图。
图2是说明图1的电力装置的使用例的示意图。
图3是图1的操作面板的放大主视图。
图4是图1的电力装置的电路结构图。
图5是图4的移动电池和电池托架的电路结构图。
图6是将第1移动电池与第3移动电池之间的电路连接简化后的电路结构图。
图7A是将第1接通断开部为断开状态时的第1移动电池、第3移动电池与逆变器之间的电路连接简化后的电路结构图,图7B是将第1接通断开部为接通状态时的第1移动电池、第3移动电池与逆变器之间的电路连接简化后的电路结构图。
图8A是将第1移动电池内的开关断开时的第1移动电池与第3移动电池之间的电路连接简化后的电路结构图,图8B是将第1移动电池内的开关接通时的第1移动电池与第3移动电池之间的电路连接简化后的电路图。
图9是在电池托架上安装移动电池时的电力装置的动作的流程图。
图10是解除电池托架的锁定状态时的电力装置的动作的流程图。
图11是第1变形例的电路结构图。
图12是第2变形例的电路结构图。
图13是第3变形例的电路结构图。
具体实施方式
如图1所示,本实施方式所涉及的电力装置10在其内部收容多个移动电池12。电力装置10对各移动电池12进行充电和放电。电力装置10是固定式的电池电源装置。多个移动电池12的各移动电池12能够相对于电力装置10拆装。多个移动电池12分别是能够充放电的蓄电装置。例如,可拆卸式的锂离子电池的电池组适合作为移动电池12。
在图1的说明中,将电力装置10的纵深方向设为X轴方向。X轴的正方向是从电力装置10的背面16朝向前表面14的方向。将电力装置10的宽度方向设为Y轴方向。Y轴的正方向是在从与前表面14面对的位置观察电力装置10时朝向右侧的方向。将电力装置10的上下方向设为Z轴方向。Z轴的正方向是朝向上方的方向。有时将从电力装置10的背面16朝向前表面14的方向作为前方,将从前表面14朝向背面16的方向作为后方进行说明。
如图2所示,电力装置10例如被设置于住宅18。电力装置10通过从商用电源20(外部的电源)供给的电力、或者从太阳能发电装置22(外部的电源)供给的电力,对移动电池12(参照图1)进行充电。另外,电力装置10将储存在移动电池12中的电力供给到住宅18内的家电24(其他电力装置)。
在住宅18中,除了电力装置10之外,还能够将汽车26(其他的电力装置)用作电源装置。汽车26具有驱动源用电池(未图示)。汽车26是混合动力汽车或电动汽车。汽车26与设置在住宅18中的汽车电源管理器28连接。据此,汽车26和汽车电源管理器28作为电力装置发挥功能。汽车电源管理器28通过从商用电源20供给的电力或从太阳能发电装置22供给的电力,对汽车26的驱动源用电池进行充电。汽车电源管理器28将储存在驱动源用电池中的电力供给到住宅18内的家电24。
在住宅18中设置有作为HEMS(Home Energy Management System,家庭能源管理系统)的综合电源管理器30。综合电源管理器30管理太阳能发电装置22的发电量、电力装置10的移动电池12的蓄电量和汽车26的驱动源用电池的蓄电量。综合电源管理器30控制从商用电源20向住宅18供给的电量。综合电源管理器30控制从住宅18向商用电源20供给的电量。此外,从商用电源20、太阳能发电装置22或汽车电源管理器28到电力装置10的电力系统是交流的电力系统。
综合电源管理器30能够在与便携设备32之间进行基于无线通信的信号或信息的收发。便携设备32是用户所具有的智能手机或平板等。便携设备32能够将从综合电源管理器30接收到的各种信息显示在显示器上。具体而言,便携设备32能够将从商用电源20供给到住宅18的电量、或从住宅18供给到商用电源20的电量显示于显示器。用户通过确认显示器的显示内容,并操作便携设备32,能够对综合电源管理器30进行所期望的指示。
如图1和图3所示,电力装置10具有4个插槽34和1个操作面板36。4个插槽34的各插槽34设置有一个移动电池12。在电力装置10的前表面14上,在与各插槽34对应的位置形成有开口部38。移动电池12经由开口部38被插入或移出4个插槽34的各插槽。在4个插槽34的各插槽的内部设置有电池保持架42。电池保持架42具有电池托架40(安装部)。
电力装置10至少具有4个插槽34即可。因此,电力装置10至少能够将4个移动电池12安装于4个电池托架40。在以下的说明中,将从前方观察电力装置10的前表面14时的左上的插槽34称为第1插槽34a。将右上的插槽34称为第2插槽34b。将左下的插槽34称为第3插槽34c。将右下的插槽34称为第4插槽34d。因此,第1插槽34a和第2插槽34b被设置于比第3插槽34c和第4插槽34d高的位置。
更详细而言,在第1插槽34a~第4插槽34d分别设置有具有电池托架40的电池保持架42。在以下说明中,也将第1插槽34a~第4插槽34d的各电池托架40称为第1电池托架40a~第4电池托架40d(第1安装部~第4安装部)。另外,也将第1插槽34a~第4插槽34d的各电池保持架42称为第1电池保持架42a~第4电池保持架42d。
在第1电池托架40a~第4电池托架40d分别安装有移动电池12。在以下的说明中,也将安装于第1电池托架40a~第4电池托架40d的各移动电池12称为第1移动电池12a~第4移动电池12d(第1蓄电装置~第4蓄电装置)。
因此,第1电池托架40a和第2电池托架40b被设置于比第3电池托架40c和第4电池托架40d高的位置。
在电力装置10中,第1移动电池12a能够相对于第1电池托架40a拆装。另外,在电力装置10中,第2移动电池12b能够相对于第2电池托架40b拆装。用户能够更换第1移动电池12a和第2移动电池12b中的任一移动电池。具体而言,用户可以将由于反复进行充放电而劣化程度变高的移动电池替换为劣化程度低的移动电池。此外,劣化程度例如为SOH(StateOf Health,健康状态)。
安装于第3电池托架40c的第3移动电池12c是固定放置(固定)于第3电池托架40c的蓄电装置。安装于第4电池托架40d的第4移动电池12d是固定放置(固定)于第4电池托架40d的蓄电装置。此外,固定式的第3移动电池12c和第4移动电池12d也可以始终被固定于第3电池托架40c和第4电池托架40d。或者,第3移动电池12c和第4移动电池12d也可以是与第1移动电池12a和第2移动电池12b相比拆装频率较少的蓄电装置。在这种情况下,第3移动电池12c和第4移动电池12d在寿命终结等情况下能够拆装。
这样,在本实施方式中,能够将相对于电力装置10能够拆装的至少两个移动电池12(第1移动电池12a、第2移动电池12b)收容于电力装置10。另外,在本实施方式中,能够将固定于电力装置10的两个移动电池12(第3移动电池12c、第4移动电池12d)收容于电力装置10。因此,在本实施方式中,电力装置10例如能够收容32个移动电池12。在这种情况下,两个移动电池12被固定于电力装置10。另外,30个移动电池12能够相对于电力装置10拆装。即,在本实施方式中,两个以上的移动电池12能够相对于电力装置10拆装即可。
在电力装置10的前表面14,在第1插槽34a~第4插槽34d的上方配置有操作面板36。如图3所示,在操作面板36上设置有第1解锁按钮44a~第4解锁按钮44d(指示部)、第1解锁通知部46a~第4解锁通知部46d(通知部)、第1充电完成通知部48a~第4充电完成通知部48d。
第1解锁按钮44a~第4解锁按钮44d对应于图1所示的第1插槽34a~第4插槽34d(第1电池托架40a~第4电池托架40d)。如图3所示,第1解锁通知部46a~第4解锁通知部46d以包围第1解锁按钮44a~第4解锁按钮44d的方式配置。第1充电完成通知部48a~第4充电完成通知部48d被配置于第1解锁按钮44a~第4解锁按钮44d的右侧。
在第1电池保持架42a~第4电池保持架42d设有锁定部50(限制部)(参照图4和图5)。通常,当第1电池托架40a~第4电池托架40d朝向上方时,各锁定部50使第1电池托架40a~第4电池托架40d处于锁定状态(限制状态)。在锁定状态下,无法从第1电池保持架42a~第4电池保持架42d取出第1移动电池12a~第4移动电池12d。
第1解锁通知部46a~第4解锁通知部46d是LED灯。当用户操作(按压)任意的解锁按钮44a~44d时,包围被操作的解锁按钮44a~44d的解锁通知部46a~46d亮灯。与被操作的解锁按钮44a~44d对应的锁定部50解除电池托架40的锁定状态。载置于锁定状态被解除的电池托架40的移动电池12与该电池托架40一起缓慢地前倾。用户把持移动电池12的上部的手柄52,将移动电池12从电池托架40拔出。据此,用户从电力装置10取出移动电池12。
在取出移动电池12之后,电池托架40向后方转动而朝向上方。因此,在解锁后经过一定时间(规定时间)时,锁定部50再次使电池托架40成为锁定状态。由此,解锁通知部46a~46d灭灯。
当用户将移动电池12载置于锁定状态被解除的电池托架40时,移动电池12和电池托架40向后方转动。据此,锁定部50使电池托架40成为锁定状态。在这种情况下,解锁通知部46a~46d也灭灯。
如上所述,第3移动电池12c被固定于第3电池托架40c。另外,第4移动电池12d被固定于第4电池托架40d。因此,第3电池托架40c和第4电池托架40d始终处于锁定状态。因此,即使用户操作第3解锁按钮44c或第4解锁按钮44d,用户的操作也无效。
第1充电完成通知部48a~第4充电完成通知部48d是LED灯。第1充电完成通知部48a~第4充电完成通知部48d在第1移动电池12a~第4移动电池12d充满电时亮灯。
如图1所示,在电力装置10的前表面14设置有门部54。在门部54的后表面(背面)设置有加强肋56和4个电池引导件58。加强肋56具有两个上下方向肋60和两个横向肋62。两个上下方向肋60隔开一定间隔被设置在门部54的后表面。两个上下方向肋60分别沿上下方向(Z轴方向)延伸。2个横向肋62隔开一定间隔被设置在门部54的后表面。两个横向肋62分别沿与上下方向肋60正交的方向延伸。通过设置加强肋56,能够实现门部54的轻量化。通过设置加强肋56,确保门部54的机械强度。
4个电池引导件58与两个上下方向肋60重叠设置。4个电池引导件58分别以与第1插槽34a~第4插槽34d相向的方式设置在两个上下方向肋60上。具体而言,4个电池引导件58以与设置于第1插槽34a~第4插槽34d的第1移动电池12a~第4移动电池12d相向的方式设置在两个上下方向肋60上。4个电池引导件58在两个上下方向肋60中被设置于与第1移动电池12a~第4移动电池12d的上部对应的位置。此外,各电池引导件58形成为在门部54关闭的状态下从门部54向后方延伸。
4个电池引导件58中的每一个电池引导件在移动电池12被收容于插槽34中时限制移动电池12倒向前方。据此,能够抑制移动电池12从蓄电池托架40脱离。另外,在振动作用于电力装置10时,能够抑制移动电池12在电力装置10内移动等。并且,在移动电池12从电池托架40脱离的状态下,在关闭门部54时,移动电池12与电池引导件58干涉。在这种情况下,由于门部54没有完全关闭,因此用户能够识别移动电池12从电池托架40脱离的情况。
此外,电力装置10不限于住宅18,能够应用于从多个移动电池12向负载等供给电力或者对多个移动电池12进行充电的各种电源系统。电力装置10不限于设置在住宅18中,也可以设置在企业、公共设施等中。
另外,电力装置10也可以应用于各种移动体的电源系统。各种移动体包括人能够搭乘的移动体或人不能搭乘的移动体。作为这样的移动体,可以列举车辆、飞机、飞行器以及船舶等。另外,作为车辆的电源系统,有电动车辆的电源系统和混合动力车辆那样的搭载有驱动电机的车辆的电源系统。即,电力装置10能够应用于单轮车、两轮车、四轮车等各种车辆的电源系统。
此外,电力装置10可应用于不搭乘人的各种通用设备的电源系统。这样的通用设备例如包括(1)充电器、(2)放电器、(3)通用作业机、割草机、耕耘机、送风机等作业机、(4)泛光灯、照明设备等不具有电机的电气设备、(5)被设置在房屋或建筑物中的设备。
作为上述(5)的例子,具有:(A)钟表、收录机等音响设备那样的通过直流电力动作的设备;(B)风扇、榨汁机、搅拌机、白炽灯等那样的通过交流电力动作的设备;(C)电视机、收音机、立体声音响、个人计算机等那样的通过从交流电力转换的直流电力动作的设备;(D)包括洗衣机、冰箱、空调器、微波炉、荧光灯的逆变方式的设备等。在上述(D)的设备中具有如下设备,即,在从交流电力暂时转换为直流电力之后,通过从该直流电力进一步转换而得到的交流电力进行动作的设备。
参照图4和图5说明以上那样构成的电力装置10的电路结构。在电路结构的说明中,根据需要,也参照图1~图3进行说明。
电力装置10具有2个断路器70、72和2个逆变器74、76(电力转换装置)。电力装置10经由交流电源插座等连接部77,与商用电源20(参照图2)等交流的电力系统电连接。在电力装置10中,来自连接部77的配线分支为2条。分支的2条配线中的一条配线经由第1断路器70与第1逆变器74电连接。分支的两条配线中的另一条配线经由第2断路器72与第2逆变器76电连接。即,第1断路器70及第1转换器74的串联电路、和第2断路器72及第2转换器76的串联电路并联地电连接于连接部77。第1逆变器74将来自商用电源20的交流电压转换为相对低电压的直流电压(控制电路的驱动用的电源电压)。第2逆变器76将来自商用电源20的交流电压转换为相对高电压的直流电压(充电用的直流高电压)。或者,第2逆变器76将高电压的直流电压(放电用的直流高电压)转换为交流电压。
除了操作面板36之外,电力装置10还包括总括控制部78(推定部、控制部)、继电器控制部80和托架控制部82。由第1逆变器74转换的低电压的直流电压被供给到总括控制部78、继电器控制部80、托架控制部82和操作面板36。即,低电压的直流电压是用于驱动总括控制部78、继电器控制部80、托架控制部82和操作面板36的电源电压。此外,总括控制部78、继电器控制部80、托架控制部82和操作面板36是第1移动电池12a~第4移动电池12d和第1电池托架40a~第4电池托架40d等的控制系统。
另外,电力装置10还包括第1电路84~第3电路88。第1电路84~第3电路88能够与被安装于第1电池托架40a~第4电池托架40d的第1移动电池12a~第4移动电池12d电连接。其中,第2电路86是连接到第2逆变器76的输出侧(次级侧)的正极端子的高电位的配线。第3电路88是连接到第2逆变器76的输出侧的负极端子的低电位(例如,接地电位)的配线。第1电路84是用于产生第2电路86和第3电路88之间的中间的电位(中性点电位)的配线。
在第2逆变器76的输出侧产生的高电压的直流电压是从第2逆变器76经由第1电路84~第3电路88向第1移动电池12a~第4移动电池12d供给的充电电压。或者,在第2逆变器76的输出侧产生的高电压的直流电压是从第1移动电池12a~第4移动电池12d经由第1电路84~第3电路88向第2逆变器76输出的放电电压。
在此,具体说明电力装置10内部的电路结构。
第1电池托架40a和第2电池托架40b以串联电连接的方式配置。第1电池托架40a及第2电池托架40b与第1电路84电连接。如图4所示,第1电路84被配置于第1电池托架40a和第2电池托架40b之间。第1电池托架40a的一端部与第1电路84(第2电池托架40b)相向。第1电池托架40a的一端部在安装有第1移动电池12a时与第1移动电池12a的负极电连接。第2电池托架40b的一端部与第1电路84(第1电池托架40a)相向。第2电池托架40b的一端部在安装有第2移动电池12b时与第2移动电池12b的正极电连接。
如图4所示,第2电路86在第1电池托架40a的与第1电路84相反的一侧电连接。第2电路86与第2逆变器76的输出侧的正极端子电连接。第2电路86与第1电池托架40a的另一端部电连接。如图4所示,第1电池托架40a的另一端部是第1电池托架40a的与第1电路84相反的一侧(从第2电池托架40b离开的一侧)。第1电池托架40a的另一端部在安装有第1移动电池12a时与第1移动电池12a的正极电连接。
如图4所示,第3电路88在第2电池托架40b的与第1电路84相反的一侧电连接。第3电路88与第2逆变器76的输出侧的负极端子电连接。第3电路88与第2电池托架40b的另一端电连接。如图4所示,第2电池托架40b的另一端部位于第2电池托架40b的与第1电路84相反的一侧(从第1电池托架40a离开的一侧)。第2电池托架40b的另一端部在安装有第2移动电池12b时与第2移动电池12b的负极电连接。
在第1电路84和第2电路86之间,第1电阻部90和熔断器92与第1电池托架40a串联电连接。在第1电阻部90上并联电连接有作为继电器的第1接通断开部94。此外,第1电池托架40a、第1电阻部90和第1接通断开部94的并联电路、以及熔断器92只要串联电连接即可。因此,不限定于图4的例子,也可以在第2电路86上连接第1电池托架40a。另外,也可以在第1电路84上连接第1电阻部90和第1接通断开部94的并联电路。
第2电阻部96和熔断器98在第1电路84和第3电路88之间与第2电池托架40b串联连接。在第2电阻部96上并联电连接有作为继电器的第2接通断开部100。此外,第2电池托架40b、第2电阻部96和第2接通断开部100的并联电路、以及熔断器98只要串联电连接即可。因此,不限于图4的例子,也可以在第3电路88上连接第2电池托架40b。另外,也可以在第1电路84上连接第2电阻部96和第2接通断开部100的并联电路。
第3电池托架40c和熔断器102的串联电路在第1电路84和第2电路86之间电连接。该串联电路与第1电池托架40a、熔断器92、第1电阻部90和第1接通断开部94的并联电路并联电连接。在这种情况下,第3电池托架40c的一端部(第3移动电池12c的负极)与第1电路84电连接。第3电池托架40c的另一端部(第3移动电池12c的正极)经由熔断器102与第2电路86电连接。
第4电池托架40d和熔断器104的串联电路在第1电路84和第3电路88之间电连接。该串联电路与第2电池托架40b、熔断器98、第2电阻部96和第2接通断开部100的并联电路并联电连接。在这种情况下,第4电池托架40d的一端部(第4移动电池12d的正极部)经由熔断器104与第1电路84电连接。第4电池托架40d的另一端部(第4移动电池12d的负极)与第3电路88电连接。
此外,第1分压用电阻器106和第1分压用电容器108的并联电路在第1电路84和第2电路86之间电连接。此外,第2分压用电阻器110和第2分压用电容器112的并联电路在第1电路84和第3电路88之间电连接。
另外,在第2电路86,继电器114和熔断器116串联电连接。继电器114和熔断器116在第2电路86中被配置在第1分压电阻器106及第1分压电容器108与第3电池托架40c之间。此外,在第3电路88,继电器118和熔断器120串联电连接。继电器118和熔断器120在第3电路88中被配置在第2分压电阻器110及第2分压电容器112与第4电池托架40d之间。
因此,如图4所示,第2逆变器76能够经由第1电路84~第3电路88对被安装于第1电池托架40a~第4电池托架40d的第1移动电池12a~第4移动电池12d进行充电。第2逆变器76能够经由第1电路84~第3电路88从被安装于第1电池托架40a~第4电池托架40d的第1移动电池12a~第4移动电池12d获取直流电力。
此外,第1电路84作为产生相对于第2电路86中的高电位直流电压和第3电路88中的低电位的直流电压的中间电位的直流电压的配线发挥功能。在这种情况下,在第1电路84和第2电路86之间设置有第1分压用电阻器106和第1分压用电容器108。另外,在第1电路84和第3电路88之间设置有第2分压用电阻器110和第2分压用电容器112。据此,在第1电路84中产生中间电位的直流电压。其结果,第2逆变器76的输出侧的电压被分压,因此能够抑制过电压的产生。
因此,第1移动电池12a和第3移动电池12c通过第1电路84和第2电路86之间的电位差的直流电压被充电。另外,第1移动电池12a和第3移动电池12c以第1电路84和第2电路86之间的电位差的直流电压进行放电。
并且,第2移动电池12b和第4移动电池12d通过第1电路84和第3电路88之间的电位差的直流电压被充电。另外,第2移动电池12b和第4移动电池12d以第1电路84和第3电路88之间的电位差的直流电压进行放电。
总括控制部78是对电力装置10的各部进行总括地控制的计算机。总括控制部78通过读取并执行被储存在存储器(未图示)中的程序而作为推定部和控制部发挥功能。在这种情况下,通过使用Raspberry Pi(树莓派,注册商标)等单板计算机,能够简单且低成本地实现总括控制部78的功能。此外,在后面叙述总括控制部78的具体功能。
在电力装置10中,总括控制部78在与两个逆变器74、76、继电器控制部80、托架控制部82及第1电池托架40a~第4电池托架40d之间,经由CAN(Controller Area Network:控制器局域网)等通信线122,能够进行信号或信息的收发。电力装置10还具有通信部124。总括控制部78能够经由通信部124在与综合电源管理器30之间进行信号或信息的收发。据此,总括控制部78能够经由通信部124和综合电源管理器30,进行与基于用户对便携设备32的操作内容对应的控制。另外,总括控制部78能够经由通信部124和综合电源管理器30,向便携设备32发送电力装置10的各种信息。
继电器控制部80按照来自总括控制部78的控制,将第1接通断开部94、第2接通断开部100和各继电器114、118切换至断开状态(切断状态)或接通状态(连接状态)。托架控制部82控制第1电池托架40a~第4电池托架40d、被安装于第1电池托架40a~第4电池托架40d的第1移动电池12a~第4移动电池12d、和各锁定部50。托架控制部82根据来自总括控制部78的控制和用户对第1解锁按钮44a~第4解锁按钮44d的操作来进行上述控制。另外,托架控制部82控制第1解锁通知部46a~第4解锁通知部46d和第1充电完成通知部48a~第4充电完成通知部48d的亮灯或灭灯。
在上述说明中,将能够拆装的两个移动电池12a、12b的串联电路与固定式的两个移动电池12c、12d的串联电路并联连接。电力装置10还可以是多路将两个移动电池12串联的串联电路相对于固定式的两个移动电池12c、12d的串联电路并联连接的结构。
图5是多个电池托架40(第1电池托架40a~第4电池托架40d)与被安装于该各电池托架40的各移动电池12(第1移动电池12a~第4移动电池12d)的电路结构图。在图5中,仅图示一个电池托架40和被安装于该电池托架40的移动电池12。另外,在图5中,将电池托架40和移动电池12以外的电力装置10的各构成要素简化图示。
如图5所示,多个移动电池12分别具有开关130、电池132、电池管理系统(BMU)134、电阻器136、温度传感器138、通信部140和连接器142。各移动电池12是收容这些构成要素的电池组。开关130是FET(Field Effect Transistor,场效应晶体管)等半导体开关。
电池132的正极经由开关130与连接器142的正极端子142a电连接。电池132的负极经由电阻器136与连接器142的负极端子142b电连接。另外,通信部140与连接器142的信号端子142c连接。而且,通信部140与激活信号端子142d连接。
电池托架40具有连接器150、嵌合检测传感器152、控制部154、锁定部50和输入输出部156。连接器150具有正极端子150a、负极端子150b、信号端子150c和激活信号端子150d。正极端子150a与任意的熔断器92、98、102、104(参照图4)电连接。负极端子150b与第1电路84或第3电路88电连接。第1电路84或第3电路88是低电位的配线。信号端子150c及激活信号端子150d与控制部154连接。电池托架40的连接器150与移动电池12的连接器142嵌合。据此,正极端子142a与正极端子150a电连接。另外,负极端子142b与负极端子150b电连接。并且,信号端子142c与信号端子150c电连接。另外,激活信号端子142d与激活信号端子150d电连接。
嵌合检测传感器152检测连接器142与连接器150是否嵌合,并将其检测结果输出给控制部154。输入输出部156连接到通信线122。输入输出部156能够经由通信线122与总括控制部78和托架控制部82之间进行信号或信息的收发。另外,输入输出部156从托架控制部82接受驱动用的直流电压。锁定部50使电池托架40成为锁定状态。或者,锁定部50解除电池托架40的锁定状态。
控制部154通过从架控制部82经由输入输出部156供给的直流电压驱动。据此,控制部154控制电池托架40内的各部。另外,控制部154经由输入输出部156和通信线122向总括控制部78发送嵌合检测传感器152的检测结果。并且,控制部154在连接有各连接器142、150的情况下,经由各激活信号端子142d、150d向BMU134供给激活信号。BMU134接收激活信号的供给而起动。另外,控制部154经由各信号端子142c、150c与移动电池12之间进行信号或信息的收发。据此,控制部154经由输入输出部156和通信线122向总括控制部78等发送从移动电池12获取到的信息。另外,控制部154向移动电池12发送来自总括控制部78的指示。此外,控制部154通过向锁定部50输出来自托盘控制部82的指示来控制锁定部50。
在移动电池12中,BMU134通过从控制部154供给激活信号而起动。即,BMU134基于激活信号的供给,通过从移动电池12内的电源部(未图示)接受电力供给而起动。此外,从托架控制部82向电池托架40供给低电压的驱动用的直流电压。因此,BMU134能够基于激活信号的供给,经由各连接器142、150接受驱动用的直流电压的供给而起动。
BMU134进行电池132的监视等。具体而言,BMU134通过使开关130接通,将电池132与第1电路84~第3电路88电连接。当通信部140经由各信号端子142c、150c从控制部154接收到控制信号时,BMU134基于控制信号接通开关130。另外,BMU134依次检测电阻器136的两端的电压值。BMU134基于检测出的电压值和电阻器136的电阻值,依次计算流向电池132的电流(电池电流)的电流值。而且,BMU134依次检测电池132的电压(电池电压)的值(电压值)。BMU134基于检测出的电压值和计算出的电流值,依次计算电池132的SOC。此外,BMU134依次获取由热敏电阻等温度传感器138检测出的电池132的温度。在以下的说明中,将电池132的温度称为电池温度。BMU134经由各信号端子142c、150c从通信部140向电池托架40的控制部154依次发送各种信息。各种信息包括电压值、电流值、SOC和电池温度。
接着,参照图6~图8B对本实施方式的特征性功能进行说明。本实施方式的特征性功能为下述(1)~(3)。(1)确定第1电阻部90(参照图4)的电阻值。(2)总括控制部78作为推定部发挥功能,该推定部在第1接通断开部94处于接通状态时推定流向第1移动电池12a的电流。(3)总括控制部78作为控制部发挥功能,该控制部基于推定出的电流来控制第1接通断开部94。以下,对(1)~(3)的各功能进行说明。
首先,参照图6说明上述(1)的功能。图6是将第1移动电池12a与第3移动电池12c之间的电路连接简化后的电路结构图。在图6中,图示了第1移动电池12a、第3移动电池12c、第1电阻部90、以及将这些构成要素电连接的配线(第1电路84和第2电路86)。
在此,设定被安装于第1电池托架40a(参照图1、图4和图5)的第1移动电池12a的最大电压为V1max。设定第1移动电池12a的最小电压为V1min。设定构成第1移动电池12a的电池132的电池单体数为N1cell。设定电池132的电池单体电压的最大值(最大电池单体电压)为V1cellmax。设定电池132的电池单体电压的最小值(最小电池单体电压)为V1cellmin。
此外,最大电池单体电压V1cellmax是第1移动电池12a的SOC为最大(例如,SOC:100%)时的电池单体电压。最小电池单体电压V1cellmin是第1移动电池12a的SOC为最小时的电池单体电压。
另外,设定被安装于第3电池托架40c的第3移动电池12c的最大电压设为V3max。设定第3移动电池12c的最小电压为V3min。设定构成第3移动电池12c的电池132的电池单体数为N3cell。设定电池132的最大电池单体电压为V3cellmax。设定电池132的最小电池单体电压为V3cellmin。
在这种情况下,最大电压V1max、V3max、最小电压V1min、V3min由下述(1)式~(4)式表示。
V1max=V1cellmax×N1cell (1)
V1min=V1cellmin×N1cell (2)
V3max=V3cellmax×N3cell (3)
V3min=V3cellmin×N3cell (4)
第1移动电池12a与第3移动电池12c之间的电压差的最大值即最大电压差V13max由下述(5)式表示。
V13max=V1max-V3min
=V3max-V1min (5)
在第1电池托架40a安装有第1移动电池12a的情况下,有时SOC或电池电压在第1移动电池12a与第3移动电池12c之间彼此不同。据此,这可能导致过电流从高SOC或高电池电压的移动电池12流向低SOC或低电池电压的移动电池12。因此,在电力装置10中设置有第1电阻部90。第1电阻部90是针对过电流的限流电阻器。
在此,设定流向第1移动电池12a的充电电流或放电电流的最大值(最大充放电电流)为Imax。在这种情况下,第1电阻部90的电阻值Rr1的最小值(最小电阻值)即Rr1min,由下述(6)式表示。
Rr1min = V13max/Imax (6)
即,为了不使过电流流向第1移动电池12a和第3移动电池12c,只要将第1电阻部90的电阻值Rr1设定为最小电阻值Rr1min以上即可。
另外,在第1电阻部90中,因向第1移动电池12a流动电流而产生焦耳热。由第1电阻部90的焦耳热产生的功耗的最小值(容许电功率值)P1min由下述(7)式表示。
P1min = Imax×Rr1min2 (7)
因此,如果第1电阻部90是以容许电功率值P1max以上的功耗为额定功率的电阻器,则能够有效地抑制过电流的产生。
以上的说明是用于确定第1电阻部90的最小电阻值Rr1min的说明。为了将该说明作为用于确定第2电阻部96的最小电阻值Rr2min的说明,如下述那样进行变更即可。在上述的说明中,用“2”替换“1”的词,用“4”替换“3”的词即可。即,通过将第2电阻部96等替换到第1电阻部90等的情境中,总括控制部78能够确定第2电阻部96的最小电阻值Rr2min。因此,省略关于确定最小电阻值Rr2min的详细说明。
接着,一边参照图7A和图7B一边说明上述(2)的功能。图7A和图7B是将第1移动电池12a、第3移动电池12c和第2逆变器76之间的电路连接简化后的电路结构图。在图7A和图7B中,图示了第1移动电池12a、第3移动电池12c、第1电阻部90、第1接通断开部94、第2逆变器76、以及将这些构成要素电连接的配线(第1电路84和第2电路86)。
在图7A和图7B中,以电池132和内阻抗Z1的串联电路示意性地图示第1移动电池12a。另外,在图7A和图7B中,以电池132和内阻抗Z3的串联电路示意性地图示第3移动电池12c。此外,内阻抗Z1、Z3通常用电阻量和电抗量来表达。在以下的说明中,为了方便,用绝对值来表达内阻抗Z1、Z3。
如上所述,第1电阻部90作为相对于过电流的限流电阻器发挥功能。因此,如果流向第1移动电池12a的电流I1为容许电流值I1th以下,则优选将第1接通断开部94从断开(切断状态)切换为接通(连接状态)。通过将第1接通断开部94切换为接通,第1电阻部90短路。总括控制部78在第1接通断开部94为断开状态的情况下,对作为设想的电流即推定电流I1on进行推定,所述设想的电流是指假定第1接通断开部94为接通状态时流向第1移动电池12a的电流。如果推定出的推定电流I1on为容许电流值I1th以下,则总括控制部78将第1接通断开部94从断开切换为接通。具体而言,通过以下的方法来对推定电流I1on进行推定。
图7A是第1接通断开部94为断开状态时的电路结构图。在这种情况下,设定从第2逆变器76流出的电流为I。设定流向第1移动电池12a的电流(第1电流)为I1off。设定流向第3移动电池12c的电流(第1电流)为I3off。在这种情况下,电流I由下述公式(8)表示。
I=I1off+I3off (8)
另外,设定第2逆变器76的输出侧的电压为Vsys。设定第1移动电池12a的电池电压为V1。在这种情况下,电压Vsys由下述(9)式表示。
Vsys=V1+(Z1+Rr1)×I1off (9)
并且,设定第3移动电池12c的电池电压为V3。在这种情况下,电压Vsys由下述(10)式表示。
Vsys=V3+Z3×I3off (10)
从(9)式=(10)式的关系导出下述(11)式。
(Z1+Rr1)×I1off-Z3×I3off=V3-V1 (11)
图7B是第1接通断开部94为接通状态时的电路结构图。在这种情况下,设定流向第1移动电池12a的电流(推定电流)为I1on。设定流向第3移动电池12c的电流(推定电流)为I3on。电流I由下述(12)式表示。
I=I1on+I3on (12)
另外,电压Vsys由下述(13)式和(14)式表示。
Vsys=V1+Z1×I1on (13)
Vsys=V3+Z3×I3on (14)
从(13)式=(14)式的关系导出下述(15)式。
Z1×I1on-Z3×I3on=V3-V1 (15)
另外,利用(11)式=(15)式的关系和(12)式,导出下述(16)式。
(Z1+Rr1)×I1off-Z3×I3off=Z1×I1on-Z3×I3on
=Z1×I1on-Z3×(I-I1on)
=Z1×I1on-Z3×I+Z3×I1on
=(Z1+Z3)×I1on-Z3×I
Z3×I+(Z1+Rr1)×I1off-Z3×I3off
=(Z1+Z3)×I1on (16)
当使用该(16)式时,导出下述(17)式。
I1on={Z3×I+(Z1+Rr1)×I1off-Z3×I3off}/(Z1+Z3)
I1on={(Z1+Rr1)×I1off+(I-I3off)×Z3}/(Z1+Z3) (17)
因此,总括控制部78使用上述(17)式来对推定电流I1on进行推定。总括控制部78判断所推定的推定电流I1on是否为容许电流值I1th以下。总括控制部78基于该判断结果,判定是否将第1接通断开部94从断开切换为接通。
以上的说明是用于推定流经第1移动电池12a的推定电流I1on的说明。为了将该说明作为用于推定流经第2移动电池12b的电流I2on的说明,如下述那样进行变更即可。在上述的说明中,用“2”替换“1”的词,用“4”替换“3”的词。即,通过将第2电阻部96等替换到第1电阻部90等的情境中,总括控制部78能够推定流经第2移动电池12b的电流I2on。因此,省略关于电流I2on的推定方法的详细说明。
内阻抗Z1能够按照下述那样计算。图8A和图8B是将第1移动电池12a和第3移动电池12c之间的电路连接简化后的电路结构图。在图8A和图8B中,还图示了第1移动电池12a和第3移动电池12c的各开关130。图8A表示第1移动电池12a的开关130断开的情况。图8B表示第1移动电池12a的开关130接通的情况。此外,在图8A和图8B中,第1接通断开部94为断开状态。另外,第3移动电池12c的开关130接通。
如图8B所示,接通第1移动电池12a的开关130。据此,在第1移动电池12a中流过电流I1swon(第2电流)。在内阻抗Z1产生电压降Vdrop。即,内阻抗Z1由下述(18)式表示。
Z1 = Vdrop/I 1 swon (18)
在这种情况下,电池电压V1是由BMU134测量的电压值。电池电压V1是受到内阻抗Z1的影响的电压值。也就是说,电池电压V1是电池132的实际电压(构成电池132的各电池单体的电池单体电压的合计)即V1t与电压降Vdrop之和。因此,电池电压V1由(19)式表示。
Vdrop =|V1-V1t| (19)
在此,在开关130断开的情况下,实际电压V1t成为第1移动电池12a的开路电压即V1 oc。因此,电压降Vdrop由式(20)表示。
Vdrop =|V1-V1oc| (20)
因此,内阻抗Z1通过将(20)式代入(18)式而由下述的(21)式表示。
Z1 = |(V1-V1 oc)/I 1 swon| (21)
总括控制部78使用上述(21)式来计算内阻抗Z1。另外,总括控制部78能够使用所推定出的内阻抗Z1来对推定电流I1on进行推定。
以上的说明是用于计算第1移动电池12a的内阻抗Z1的说明。在上述说明中,通过更换第1移动电池12a与第3移动电池12c的代入,成为用于计算第3移动电池12c的内阻抗Z3的说明。即,通过进行上述的代入更换,总括控制部78能够计算内阻抗Z3。因此,省略对内阻抗Z3的推定方法的详细说明。
另外,在上述的说明中,用“2”替换“1”的词、用“4”替换“3”的词时,成为用于计算第2移动电池12b的内阻抗Z2的说明。另外,在替换为内阻抗Z2的计算的说明时,通过更换第2移动电池12b与第4移动电池12d的代入,成为用于计算第4移动电池12d的内阻抗Z4的说明。即,通过进行上述的代入更换,总括控制部78能够计算出各内阻抗Z2、Z4。因此,省略对内阻抗Z2、Z4的推定方法的详细说明。
接着,对上述(3)的功能进行说明。总括控制部78基于推定出的推定电流I1on来控制第1接通断开部94。即,总括控制部78在推定电流I1on为容许电流值I1th以下的情况下,将第1接通断开部94从断开切换至接通。另外,总括控制部78在推定电流I1on超过容许电流值I1th的情况下,维持第1接通断开部94的断开状态。
总括控制部78基于上述的判定结果,对继电器控制部80指示将第1接通断开部94切换至接通状态或断开状态中的任一状态。据此,继电器控制部80按照来自总括控制部78的指示内容,将第1接通断开部94切换至接通状态或断开状态中的任一状态。
以上的说明是用于将第1接通断开部94切换至接通状态或断开状态的说明。在上述的说明中,用“2”替换“1”的词时,成为用于将第2接通断开部100切换至接通状态或断开状态的说明。即,通过将第2接通断开部100替换到第1接通断开部94的情境中,能够进行第2接通断开部100的接通状态或断开状态的切换。因此,省略对第2接通断开部100的接通状态或断开状态的切换的详细说明。
参照图9和图10,对如以上那样构成的电力装置10的动作(电力装置10的控制方法)进行说明。在此,作为一例,对将第1移动电池12a安装于第1电池托架40a的情况下的动作(参照图9)进行说明。另外,也对从第1电池托架40a取出第1移动电池12a的情况下的动作(参照图10)进行说明。在这些动作说明中,根据需要,也参照图1~图8B进行说明。此外,在将第2电池托架40b安装于第2移动电池12b的情况下、以及从第2电池托架40b取出第2移动电池12b的情况下,也进行同样的动作。
首先,说明图9的动作。
在图9的步骤S1中,总括控制部78对继电器控制部80进行指示,以使第1接通断开部94成为断开状态。据此,继电器控制部80使作为继电器的第1接通断开部94成为断开状态。
在步骤S2中,用户将第1移动电池12a载置于第1电池托架40a。据此,第1移动电池12a以被安装于第1电池托架40a的状态收容于第1插槽34a内。在这种情况下,第1移动电池12a的连接器142与第1电池托架40a的连接器150嵌合。嵌合检测传感器152检测出两个连接器142、150的嵌合状态,并将检测结果输出给控制部154。控制部154将检测结果经由输入输出部156和通信线122发送给总括控制部78。
在步骤S3中,锁定部50根据输出到控制部154的嵌合检测传感器152的检测结果,使安装有第1移动电池12a的第1电池托架40a成为锁定状态。据此,能够阻止从第1电池托架40a取出第1移动电池12a。
在步骤S4中,总括控制部78经由通信线122指示第1电池托架40a的控制部154开始向第1移动电池12a进行电源供给。据此,控制部154按照来自总括控制部78的指示,经由各激活信号端子142d、150d向第1移动电池12a的BMU134供给激活信号。据此,BMU134基于激活信号的供给,通过从电源部(未图示)接受电力供给而起动。或者,BMU134基于激活信号的供给,从第1电池托架40a经由各连接器142、150接受驱动用的直流电压的供给而起动。
其结果,BMU134经由通信部140和各信号端子142c、150c开始进行与控制部154的通信。据此,BMU134能够经由控制部154、输入输出部156和通信线122在与总括控制部78之间进行信号或信息的收发。
在步骤S5中,BMU134使开关130接通。据此,第1移动电池12a经由第1电池托架40a与第1电路84及第2电路86电连接。此外,BMU134可以按照经由通信线122和控制部154且来自总括控制部78的指示接通开关130。或者,BMU134也可以按照来自控制部154的指示接通开关130。或者,BMU134也可以在起动时接通开关130。
在步骤S6中,BMU134测量第1移动电池12a的电池电压、电池电流、电池温度和SOC。这些测量结果经由通信部140、各信号端子142c、150c、控制部154、输入输出部156和通信线122被发送给总括控制部78。
在步骤S7中,总括控制部78根据从第1移动电池12a的BMU134接收到的各测量结果,使用(17)式对推定电流I1on进行推定。推定电流I1on是在假定第1接通断开部94成为接通状态时流向第1移动电池12a的电流。
此外,第1移动电池12a的内阻抗Z1、第1电阻部90的电阻值Rr1、和第3移动电池12c的内阻抗Z3被预先计算并存储于存储器(未图示)。另外,电流I1off是在步骤S6中测量出的电流值。并且,总括控制部78能够经由通信线122在与第3移动电池12c的控制部154和第2逆变器76之间进行信号或信息的收发。因此,总括控制部78能够从第3移动电池12c的控制部154接收电流I 3off的测量结果。另外,总括控制部78能够接收流经第2逆变器76的输出侧的电流I的测量结果。
在步骤S8中,总括控制部78判定在步骤S7中推定出的推定电流I1on是否超过容许电流值I1th。
在I1on>I 1th的情况下(步骤S8:是),总括控制部78确定将第1接通断开部94维持在断开状态。这是因为,在将第1接通断开部94从断开切换至接通时,超过容许电流值I1th的过电流有可能流向第1移动电池12a。据此,总括控制部78返回步骤S6,反复进行步骤S6~步骤S8的处理。
当I1on≤I 1th时(步骤S8:否),总括控制部78进入步骤S9。在步骤S9中,总括控制部78判断为即使将第1接通断开部94从断开切换至接通,超过容许电流值I1th的过电流也不流向第1移动电池12a。接着,总括控制部78根据该判断结果,确定将第1接通断开部94从断开切换至接通。接着,总括控制部78经由通信线122向继电器控制部80输出将第1接通断开部94从断开切换至接通的指示。据此,继电器控制部80将第1接通断开部94从断开切换至接通。其结果,第1电阻部90因第1接通断开部94而短路。在该状态下,对第1移动电池12a进行电力的输入输出。
此外,在步骤S6~步骤S9的处理中,也可以一并推定流向第2移动电池12b的电流I2on。另外,在I1on≤I 1th且I 2on≤I 2th的情况下,也可以将第1接通断开部94从断开切换至接通。
接着,对图10的动作进行说明。
当用户在图10的步骤S10中按压第1解锁按钮44a时(步骤S10:是),进入步骤S11,第1解锁通知部46a亮灯。
在步骤S12中,托架控制部82指示第1电池托架40a的控制部154解除第1电池托架40a的锁定状态。控制部154按照来自托架控制部82的指示控制锁定部50,以解除第1电池托架40a的锁定状态。控制部154通过输入输出部156和通信线122向总括控制部78发送第1电池托架40a的锁定状态被解除的信息。
在步骤S13中,总括控制部78接收锁定状态的解除信息。接着,总括控制部78经由通信线122指示第1电池托架40a的控制部154停止向第1移动电池12a进行电源供给。据此,控制部154按照来自总括控制部78的指示,停止向BMU134供给激活信号。其结果,BMU134断开。伴随于此,开关130也断开。因此,也停止BMU134与控制部154及总括控制部78之间的信号或信息的收发。据此,总括控制部78能够掌握与第1移动电池12a之间的通信中断的情况。即,总括控制部78能够掌握BMU134的动作停止的情况。
在步骤S14中,总括控制部78在停止向第1移动电池12a供给电力后,起动计时器(未图示),计时经过一定时间。在经过了一定时间的情况下(步骤S14:是),总括控制部78进入步骤S15。在步骤S15中,总括控制部78确定再次使第1电池托架40a为锁定状态,并指示托架控制部82和第1电池托架40a的控制部154。
托架控制部82接收来自总括控制部78的指示,使第1解锁通知部46a灭灯。在步骤S16中,第1电池托架40a的控制部154接受来自总括控制部78的指示,控制锁定部50,使第1电池托架40a再次为锁定状态。用户通过第1解锁通知部46a的灭灯,能够掌握第1电池托架40a再次成为锁定状态。
在下一步骤S17中,总括控制部78确认是否从第1电池托架40a拔出了第1移动电池12a。在这种情况下,总括控制部78判断是否接收到嵌合检测传感器152对两个连接器142、150的嵌合脱离的意思的检测结果。
在接收到两个连接器142、150的嵌合脱离的意思的检测结果的情况下(步骤S17:是),总括控制部78判断为从第1电池托架40a拔出了第1移动电池12a。据此,图10的处理结束。
在接收到两个连接器142、150嵌合的意思的检测结果的情况下(步骤S17:否),总括控制部78判断为在第1电池托架40a上安装有第1移动电池12a。
在下一步骤S18中,总括控制部78经由通信线122指示第1电池托架40a的控制部154重新开始向第1移动电池12a供给电源。据此,控制部154按照来自总括控制部78的指示重新开始向BMU134供给激活信号。其结果,BMU134接受激活信号的供给,重新开始来自电源部(未图示)的电力供给,并再次起动。其结果,重新开始BMU134与控制部154及总括控制部78之间的信号或信息的收发。其结果,总括控制部78能够掌握与第1移动电池12a之间的通信已重新开始的情况。即,总括控制部78能够掌握BMU134已起动的情况。
在下一步骤S19中,总括控制部78判断是否接通第1移动电池12a的开关130。在已确定接通第1移动电池12a的开关130的情况下(步骤S19:是),总括控制部78进入步骤S20。在步骤S20中,总括控制部78经由通信线122及控制部154指示第1移动电池12a的BMU134接通开关130。据此,BMU134按照来自总括控制部78的指示,使开关130接通。其结果,能够对第1移动电池12a进行电力的输入输出。
接着,参照图11~图13说明电力装置10的变形例(第1变形例~第3变形例)。
在第1变形例中,如图11所示,在第1电路84与第2电路86之间,第3电阻部160和第3接通断开部162的并联电路与第3电池托架40c串联电连接。在第1电路84和第3电路88之间,第4电阻部164和第4接通断开部166的并联电路与第4电池托架40d串联电连接。第3接通断开部162及第4接通断开部166与第1接通断开部94及第2接通断开部100同样,由继电器控制部80控制为接通状态或断开状态。
在第2变形例中,如图12所示,在第1电路84与第2电路86之间电连接有第1平衡电路170。第1平衡电路170与第1电池托架40a、熔断器92、第1电阻部90和第1接通断开部94并联电连接。另外,在第2变形例中,在第1电路84与第3电路88之间电连接有第2平衡电路172。第2平衡电路172与第2电池托架40b、熔断器98、第2电阻部96和第2接通断开部100并联电连接。第1平衡电路170和第2平衡电路172是为了使安装于第1电池托架40a的第1移动电池12a的电池电压V1与安装于第2电池托架40b的第2移动电池12b的电池电压V2平衡而设置的。
在第2变形例中,第1平衡电路170及第2平衡电路172为包含电阻器174的被动方式的电压平衡电路。即,第1平衡电路170和第2平衡电路172是电阻器174和开关176的串联电路。开关176由继电器控制部80控制为接通或断开。
在各开关176接通的情况下,对于第1移动电池12a或第2移动电池12b中的电池电压高的移动电池12,电流流向与该移动电池12连接的电阻器174。据此,电阻器174发热,消耗移动电池12的能量。其结果,该移动电池12的电池电压下降,能够获取第1移动电池12a和第2移动电池12b的各电池电压V1、V2的平衡。
如图13所示,第3变形例的第1平衡电路170和第2平衡电路172是主动方式的电压平衡电路。第1平衡电路170和第2平衡电路172具有绝缘型DC/DC转换器178。
构成第1平衡电路170的DC/DC转换器178的初级侧电连接至第1电路84和第2电路86。另外,该DC/DC转换器178的次级侧电连接至第2电路86和第3电路88。
构成第2平衡电路172的DC/DC转换器178的初级侧电连接至第1电路84和第3电路88。另外,该DC/DC转换器178的次级侧电连接至第2电路86和第3电路88。
此外,各DC/DC转换器178的次级侧的低电位端子相互连接。
第1移动电池12a和第2移动电池12b中的电池电压高的移动电池12通过与该移动电池12并联电连接的DC/DC转换器178来使电池电压升压。据此,升压后的电压的直流电力被输出给第2转换器76。电池电压低的移动电池12通过与该移动电池12并联电连接的DC/DC转换器178使次级侧的电压降压。据此,降压后的电压的直流电力被供给到该移动电池12。其结果,能够获取第1移动电池12a和第2移动电池12b的各电池电压V1、V2的平衡。
此外,本发明不限于上述实施方式,在不脱离本发明的主旨的情况下,可以采用各种结构。
本实施方式也包含上述说明,也能够实施如下的实施方式。
(1)能够对各移动电池12进行充放电。(2)能够掌握各移动电池12的充电量和放电量(瞬时值或累计值)。(3)能够掌握各移动电池12的充电和放电等状态。(4)由于能够获取各移动电池12的SOC,因此能够掌握整体的SOC。(5)能够掌握各移动电池12的状态。(6)能够通过便携设备32确认各移动电池12的状态等。另外,能够从便携设备32或用户签约的集成商(aggregator)对电力装置10进行各种指示(控制)。(7)在住宅18内的太阳能发电装置22等各设备中附设有智能仪表,能够在与综合电源管理器30之间进行通信的情况下,能够使综合电源管理器30与智能仪表协作。而且,能够按照各移动电池12的状态对各设备进行指示。另外,也可以与住宅18内的负载联动,按照各移动电池12的状态,对各设备进行指示。
在本实施方式中,第1电阻部90和第2电阻部96也可以是可变电阻器。据此,通过调整第1电阻部90的电阻值Rr1和第2电阻部96的电阻值Rr2,能够容易地确定各电阻值Rr1、Rr2。
在上述说明中,使用锁定部50使第1电池托架40a~第4电池托架40d处于锁定状态(限制状态)。在本实施方式中,也可以对每个插槽34设置盖(未图示),通过不打开盖,使第1电池托架40a~第4电池托架40d处于锁定状态。在这种情况下,通过打开盖,解除第1电池托架40a~第4电池托架40d的锁定状态。
以下记载能够从上述实施方式掌握的发明。
本发明的第1方式是一种电力装置,其具有能够安装多个蓄电装置(12)的多个安装部(40),多个所述安装部中的第1安装部(40a)和第2安装部(40b)以串联连接的方式配置,所述电力装置具有:第1电路(84),其与所述第1安装部和所述第2安装部电连接;第2电路(86),其在所述第1安装部的与所述第1电路相反的一侧电连接;第3电路(88),其在所述第2安装部的与所述第1电路相反的一侧电连接;第1电阻部(90),其在所述第1电路与所述第2电路之间,与所述第1安装部串联连接;第1接通断开部(94),其与所述第1电阻部并联连接;第2电阻部(96),其在所述第1电路与所述第3电路之间,与所述第2安装部串联连接;和第2接通断开部(100),其与所述第2电阻部并联连接。
在本发明中,在第1电路与第2电路之间设置有第1安装部、第1电阻部和第1接通断开部。在第1电路与第3电路之间设置有第2安装部、第2电阻部和第2接通断开部。据此,即使相对于一方的安装部拆装蓄电装置,也不会使被安装于另一方安装部的蓄电装置在电力装置内部成为电绝缘状态。其结果,能够以简单且低成本的结构,继续进行对多个蓄电装置输入输出电力。
另外,若在第1接通断开部处于断开状态时将蓄电装置安装于第1安装部,则该蓄电装置与第1电阻部成为串联连接的状态。据此,能够抑制蓄电装置安装时的过电流的产生。而且,与使用DC/DC转换器的情况相比,能够以简单且低成本的结构抑制过电流的产生。
在本发明的第1方式中,多个所述安装部中的第3安装部(40c)在所述第1电路与所述第2电路之间与所述第1安装部、所述第1电阻部以及所述第1接通断开部并联连接,多个所述安装部中的第4安装部(40d)在所述第1电路与所述第3电路之间与所述第2安装部、所述第2电阻部以及所述第2接通断开部并联连接。
据此,即使在第1电路和第2电路之间以及在第1电路和第3电路之间并联连接多个安装部,也能够容易地获得上述各效果。
在本发明的第1方式中,所述第1电阻部的电阻值(Rr1)基于被安装于所述第1安装部的所述蓄电装置的最大电压(V1max)和被安装于所述第3安装部的所述蓄电装置的最小电压(V3min)来确定,或者基于被安装于所述第1安装部的所述蓄电装置的最小电压(V1min)和被安装于所述第3安装部的所述蓄电装置的最大电压(V3max)来确定。
据此,能够容易地计算出对于过电流的作为限流电阻器的第1电阻部的电阻值。其结果,能够使用第1电阻部容易地抑制过电流的产生。
在本发明的第1方式中,所述电力装置还具有推定部(78),该推定部(78)在所述蓄电装置被安装于所述第1安装部且所述第1接通断开部为断开状态的情况下,对作为设想的电流的推定电流(I 1on)进行推定,该设想的电流是指在假定所述第1接通断开部为连接状态时流向该蓄电装置的电流。
据此,能够容易地判断推定电流是否为过电流。其结果,能够可靠地抑制过电流的产生。
在本发明的第1方式中,所述推定部使用被安装于所述第1安装部的所述蓄电装置的内阻抗(Z1)、被安装于所述第3安装部的所述蓄电装置的内阻抗(Z3)、所述第1电阻部的电阻值、和第1电流(I 1off、I3off),来推定所述推定电流,其中,第1电流(I 1off、I 3off)为在所述第1接通断开部为断开状态的情况下分别流向被安装于所述第1安装部的所述蓄电装置和被安装于所述第3安装部的所述蓄电装置的电流。
据此,能够准确且高精度地推定流向被安装于第1安装部的蓄电装置的推定电流。其结果,能够可靠地抑制过电流的产生。
在本发明的第1方式中,所述推定部根据第2电流(I 1swon)、该第2电流流动时的所述蓄电装置的电压(V1)、和所述蓄电装置的开路电压(V1 oc)来计算被安装于所述第1安装部的所述蓄电装置的内阻抗,其中,第2电流(I 1swon)为在所述第1接通断开部为断开状态时流向被安装于所述第1安装部的所述蓄电装置的电流。
据此,通过使用计算出的内阻抗,能够更精确地推定流向被安装于第1安装部的蓄电装置的推定电流。
在本发明的第1方式中,所述电力装置还具有控制部(78),该控制部(78)根据所述推定部所推定的所述推定电流来控制所述第1接通断开部。
据此,能够避免意外控制第1接通断开部,而流动过电流。
在本发明的第1方式中,所述控制部在所述推定电流为容许电流值(I 1th)以下的情况下,将所述第1接通断开部切换至连接状态,在所述推定电流超过所述容许电流值的情况下,维持所述第1接通断开部的断开状态。
据此,能够可靠且高效地抑制过电流的产生。
在本发明的第1方式中,所述第1安装部和所述第2安装部被配置于比所述第3安装部和所述第4安装部高的位置。
据此,用户能够相对于第1安装部和第2安装部容易地插入或移出蓄电装置。
在本发明的第1方式中,所述电力装置还具有:第3电阻部(160),其在所述第1电路与所述第2电路之间与所述第3安装部串联连接;第3接通断开部(162),其与所述第3电阻部并联连接;第4电阻部(164),其在所述第1电路与所述第3电路之间与所述第4安装部串联连接;和第4接通断开部(166),其与所述第4电阻部并联连接。
据此,即使在相对于第3安装部和第4安装部插入或移出蓄电装置的情况下,也能够获得与被安装于第1安装部和第2安装部的蓄电装置的效果同样的效果(例如,抑制过电流的产生等)。
在本发明的第1方式中,被安装于所述第3安装部的所述蓄电装置是被固定于所述第3安装部的蓄电装置,被安装于所述第4安装部的所述蓄电装置是被固定于所述第4安装部的蓄电装置。
据此,能够容易地将电力装置作为固定式的电源装置来应用。
在本发明的第1方式中,所述电力装置还具有:第1平衡电路(170),其在所述第1电路与所述第2电路之间,与所述第1安装部、所述第1电阻部及所述第1接通断开部并联连接;和第2平衡电路(172),其在所述第1电路与所述第3电路之间,与所述第2安装部、所述第2电阻部及所述第2接通断开部并联连接,所述第1平衡电路和所述第2平衡电路使被安装于所述第1安装部的所述蓄电装置的电压(V1)与被安装于所述第2安装部的所述蓄电装置的电压(V2)平衡。
据此,能够使各蓄电装置的电压平衡,使各蓄电装置的SOC一致。
在本发明的第1方式中,所述第1平衡电路和所述第2平衡电路是包含电阻器(174)的电路或者是绝缘式的DC/DC转换器(178)。
如果是包含电阻器的平衡电路,则通过电阻器的焦耳热来消耗电压高的蓄电装置的能量,由此能够使各电压平衡。另外,如果是包含绝缘式的DC/DC转换器的平衡电路,则通过从电压高的蓄电装置取出能量,并向电压低的蓄电装置供给能量,能够使各电压平衡。
在本发明的第1方式中,所述电力装置还具有:限制部(50),其能成为使所述蓄电装置无法从所述第1安装部取出的限制状态;指示部(44a、44b),其指示解除基于所述限制部的所述限制状态;和通知部(46a、46b),其通知基于所述限制部的所述限制状态被解除的情况。
据此,由于用户对指示部的操作而解除限制状态。另外,通知限制状态的解除。其结果,用户在确认了限制状态的解除的通知之后,能够从与所操作的指示部对应的安装部容易地取出蓄电装置。
在本发明的第1方式中,当在所述限制状态解除之后经过一定时间时,所述限制部再次成为所述限制状态。
据此,在即使暂时解除限制状态而用户在一定时间内没有从安装部取出蓄电装置的情况下,也将再次成为限制状态。其结果,能够避免意外将安装状态的蓄电装置从安装部取出。因此,能够有效地作为蓄电装置的防盗对策。
在本发明的第1方式中,所述电力装置还具有连接部(77),该连接部与所述第1安装部及所述第2安装部电连接,并与外部的电源(20、22)或外部的其他电力装置(22、24、26)连接。
据此,能够在被安装于第1安装部和所述第2安装部的蓄电装置与电源或其他电力装置之间进行电力的供给和接受。
在本发明的第1方式中,所述电力装置还具有电力转换装置(74、76),该电力转换装置(74、76)被配置在所述第1安装部及所述第2安装部与所述连接部之间的电力路径上。
据此,能够在被安装于第1安装部及所述第2安装部的蓄电装置与电源或其他电力装置之间更容易地进行电力的供给和接受。
本发明的第2方式是一种电力装置的控制方法,该电力装置具有能够安装多个蓄电装置的多个安装部,在该电力装置的控制方法中,多个所述安装部中的第1安装部和第2安装部以串联连接的方式配置,所述第1安装部及所述第2安装部与第1电路电连接,在所述第1安装部的与所述第1电路相反的一侧电连接第2电路,在所述第2安装部的与所述第1电路相反的一侧电连接第3电路,第1电阻部在所述第1电路与所述第2电路之间与所述第1安装部串联连接,第1接通断开部与所述第1电阻部并联连接,第2电阻部在所述第1电路与所述第3电路之间与所述第2安装部串联连接,第2接通断开部与所述第2电阻部并联连接,在该情况下,所述控制方法具有:使所述第1接通断开部为断开状态的步骤;在所述第1安装部安装所述蓄电装置的步骤;对作为设想的电流的电流进行推定的步骤,其中,所述设想的电流是指在假定所述第1接通断开部为连接状态时流向所述蓄电装置的电流;和根据推定出的所述推定电流来控制所述第1接通断开部的步骤。
在本发明中,在第1电路与第2电路之间设置有第1安装部、第1电阻部和第1接通断开部。在第1电路与第3电路之间设置有第2安装部、第2电阻部和第2接通断开部。据此,即使相对于一方的安装部拆装蓄电装置,也不会使被安装于另一方安装部的蓄电装置在电力装置内部成为电绝缘状态。其结果,能够以简单且低成本的结构,继续进行对多个蓄电装置输入输出电力。
另外,若在第1接通断开部处于断开状态时将蓄电装置安装于第1安装部,则该蓄电装置与第1电阻部成为串联连接的状态。据此,能够抑制蓄电装置安装时的过电流的产生。而且,与使用DC/DC转换器的情况相比,能够以简单且低成本的结构抑制过电流的产生。

Claims (18)

1.一种电力装置,其具有能够安装多个蓄电装置(12)的多个安装部(40),其特征在于,
多个所述安装部中的第1安装部(40a)和第2安装部(40b)以串联连接的方式配置,
所述电力装置具有:
第1电路(84),其与所述第1安装部和所述第2安装部电连接;
第2电路(86),其在所述第1安装部的与所述第1电路相反的一侧电连接;
第3电路(88),其在所述第2安装部的与所述第1电路相反的一侧电连接;
第1电阻部(90),其在所述第1电路与所述第2电路之间,与所述第1安装部串联连接;
第1接通断开部(94),其与所述第1电阻部并联连接;
第2电阻部(96),其在所述第1电路与所述第3电路之间,与所述第2安装部串联连接;和
第2接通断开部(100),其与所述第2电阻部并联连接。
2.根据权利要求1所述的电力装置,其特征在于,
多个所述安装部中的第3安装部(40c)在所述第1电路与所述第2电路之间与所述第1安装部、所述第1电阻部以及所述第1接通断开部并联连接,
多个所述安装部中的第4安装部(40d)在所述第1电路与所述第3电路之间与所述第2安装部、所述第2电阻部以及所述第2接通断开部并联连接。
3.根据权利要求2所述的电力装置,其特征在于,
所述第1电阻部的电阻值(Rr1)基于被安装于所述第1安装部的所述蓄电装置的最大电压(V1max)和被安装于所述第3安装部的所述蓄电装置的最小电压(V3min)来确定,或者基于被安装于所述第1安装部的所述蓄电装置的最小电压(V1min)和被安装于所述第3安装部的所述蓄电装置的最大电压(V3max)来确定。
4.根据权利要求2或3所述的电力装置,其特征在于,
还具有推定部(78),该推定部(78)在所述蓄电装置被安装于所述第1安装部且所述第1接通断开部为断开状态的情况下,对作为设想的电流的推定电流(I 1on)进行推定,该设想的电流是指在假定所述第1接通断开部为连接状态时流向该蓄电装置的电流。
5.根据权利要求4所述的电力装置,其特征在于,
所述推定部使用被安装于所述第1安装部的所述蓄电装置的内阻抗(Z1)、被安装于所述第3安装部的所述蓄电装置的内阻抗(Z3)、所述第1电阻部的电阻值、和第1电流(I 1off、I 3off),来推定所述推定电流,其中,所述第1电流(I 1off、I 3off)为在所述第1接通断开部为断开状态的情况下分别流向被安装于所述第1安装部的所述蓄电装置和被安装于所述第3安装部的所述蓄电装置的电流。
6.根据权利要求4或5所述的电力装置,其特征在于,
所述推定部根据第2电流(I 1swon)、该第2电流流动时的所述蓄电装置的电压(V1)、和所述蓄电装置的开路电压(V1 oc)来计算被安装于所述第1安装部的所述蓄电装置的内阻抗,其中,所述第2电流(I 1swon)为在所述第1接通断开部为断开状态时流向被安装于所述第1安装部的所述蓄电装置的电流。
7.根据权利要求4~6中任一项所述的电力装置,其特征在于,
还具有控制部(78),该控制部(78)根据所述推定部所推定的所述推定电流来控制所述第1接通断开部。
8.根据权利要求7所述的电力装置,其特征在于,
所述控制部在所述推定电流为容许电流值(I 1th)以下的情况下,将所述第1接通断开部切换至连接状态,在所述推定电流超过所述容许电流值的情况下,维持所述第1接通断开部的断开状态。
9.根据权利要求2~8中任一项所述的电力装置,其特征在于,
所述第1安装部和所述第2安装部被配置于比所述第3安装部和所述第4安装部高的位置。
10.根据权利要求2~9中任一项所述的电力装置,其特征在于,还具有:
第3电阻部(160),其在所述第1电路与所述第2电路之间与所述第3安装部串联连接;
第3接通断开部(162),其与所述第3电阻部并联连接;
第4电阻部(164),其在所述第1电路与所述第3电路之间与所述第4安装部串联连接;和
第4接通断开部(166),其与所述第4电阻部并联连接。
11.根据权利要求2~10中任一项所述的电力装置,其特征在于,
被安装于所述第3安装部的所述蓄电装置是被固定于所述第3安装部的蓄电装置,
被安装于所述第4安装部的所述蓄电装置是被固定于所述第4安装部的蓄电装置。
12.根据权利要求1~11中任一项所述的电力装置,其特征在于,还具有:
第1平衡电路(170),其在所述第1电路与所述第2电路之间,与所述第1安装部、所述第1电阻部及所述第1接通断开部并联连接;和
第2平衡电路(172),其在所述第1电路与所述第3电路之间,与所述第2安装部、所述第2电阻部及所述第2接通断开部并联连接,
所述第1平衡电路和所述第2平衡电路使被安装于所述第1安装部的所述蓄电装置的电压(V1)与被安装于所述第2安装部的所述蓄电装置的电压(V2)平衡。
13.根据权利要求12所述的电力装置,其特征在于,
所述第1平衡电路和所述第2平衡电路是包含电阻器(174)的电路或者是绝缘式的DC/DC转换器(178)。
14.根据权利要求1~13中任一项所述的电力装置,其特征在于,还具有:
限制部(50),其能成为使所述蓄电装置无法从所述第1安装部取出的限制状态;
指示部(44a),其指示解除基于所述限制部的所述限制状态;和
通知部(46a),其通知基于所述限制部的所述限制状态被解除的情况。
15.根据权利要求14所述的电力装置,其特征在于,
当在所述限制状态解除之后经过一定时间时,所述限制部再次成为所述限制状态。
16.根据权利要求1~15中任一项所述的电力装置,其特征在于,
还具有连接部(77),该连接部与所述第1安装部及所述第2安装部电连接,并与外部的电源(20、22)或外部的其他电力装置(24、26)连接。
17.根据权利要求16所述的电力装置,其特征在于,
还具有电力转换装置(74、76),该电力转换装置(74、76)被配置在所述第1安装部及所述第2安装部与所述连接部之间的电力路径上。
18.一种电力装置的控制方法,该电力装置具有能够安装多个蓄电装置的多个安装部,该电力装置的控制方法的特征在于,
多个所述安装部中的第1安装部与第2安装部以串联连接的方式配置,所述第1安装部及所述第2安装部与第1电路电连接,在所述第1安装部的与所述第1电路相反的一侧电连接第2电路,在所述第2安装部的与所述第1电路相反的一侧电连接第3电路,第1电阻部在所述第1电路与所述第2电路之间与所述第1安装部串联连接,第1接通断开部与所述第1电阻部并联连接,第2电阻部在所述第1电路与所述第3电路之间与所述第2安装部串联连接,第2接通断开部与所述第2电阻部并联连接,在该情况下,所述控制方法具有:
使所述第1接通断开部为断开状态的步骤;
在所述第1安装部安装所述蓄电装置的步骤;
对作为设想的电流的推定电流进行推定的步骤,其中,所述设想的电流是指在假定所述第1接通断开部为连接状态时流向所述蓄电装置的电流;和
根据推定出的所述推定电流来控制所述第1接通断开部的步骤。
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