DE112016003068T5 - Spannungsmesseinrichtung, Spannungsmessverfahren, Spannungssteuereinrichtung und Spannungssteuerverfahren - Google Patents

Spannungsmesseinrichtung, Spannungsmessverfahren, Spannungssteuereinrichtung und Spannungssteuerverfahren Download PDF

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Youhei Yamaguchi
Tomomi Kataoka
Keiichi Kawano
Takahiro Matsuura
Hiroaki Takechi
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Abstract

Eine Spannungsmessvorrichtung, die individuell Spannungen von n Stücken (2 ≤ n) von Stromspeicherelementen B(1) bis B(n), die in Reihe verbunden sind, misst, beinhaltet: erste bis n-te Spannungsdetektionseinheiten, die jeweils individuell Spannungen der Stromspeicherelemente messen; eine Umschaltschaltung, die einen Verbindungszustand zwischen den Stromspeicherelementen und den ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten umschaltet; eine SW-Steuereinheit, welche die Umschaltschaltung antreibt; und eine Betriebs-Verarbeitungseinheit. Die Stromspeicherelemente sind nacheinander angeordnet, so dass das Potential höher wird, wenn n ansteigt. Die Umschaltschaltung beinhaltet einen Kondensator, der parallel mit dem Stromspeicherelement B(1) verbunden ist. In der Umschaltschaltung sind die Negativanschlüsse der Stromspeicherelemente mit einem ersten Anschluss des Kondensators über entsprechende korrespondierende erste Schalter verbunden. Die positiven Anschlüsse der Stromspeicherelemente sind mit einem zweiten Anschluss des Kondensators über entsprechend korrespondierende zweite Schalter verbunden. Ein dritter Schalter SW3 ist zwischen der ersten Spannungsdetektionseinheit und dem ersten Anschluss eingefügt. Wenn der erste Schalter und der zweite Schalter entsprechend dem Stromspeicherelement B(j) (j ist eines von 1 bis n) jeweils Schalter SWj1 und SWj2 sind, schließt die SW-Steuereinheit die Schalter SWj1 und SWj2 und öffnet andere erste und zweite Schalter gemäß einer Anweisung der Betriebs-Verarbeitungseinheit, so dass der Kondensator parallel mit dem Stromspeicherelement B(j) verbunden ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spannungsmesseinrichtung, ein Spannungsmessverfahren, eine Spannungssteuereinrichtung und ein Spannungssteuerverfahren.
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Nutzen der Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-136308 , eingereicht am 7. Juli 2015, der japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-136316 , eingereicht am 7. Juli 2015, und der japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-085796 , eingereicht am 22. April 2016, deren Offenbarung hierin unter Bezugnahme in ihrer Gesamtheit inkorporiert wird.
  • HINTERGRUND
  • Die meisten Stromspeichermodule beinhalten eine Mehrzahl von Stromspeicherelementen, die in Reihe verbunden sind. Selbst obwohl die Mehrzahl von Stromspeicherelementen vom selben Typ sind, sind sie in Charakteristika nicht zueinander identisch und haben ihre eigenen, einmaligen Charakteristika. Dies wird unvermeidlichen Faktoren zugewiesen wie etwa Variationen unter den Bedingungen während der Herstellung und der Differenz bei der Abnutzungsrate. Entsprechend tendiert beispielsweise das Stromspeicherelement, welches das kleinste in der Kapazität aus der Mehrzahl von Stromspeicherelementen ist, die in Reihe verbunden sind, dazu, überladen oder überentladen (tiefenentladen) zu werden. Wenn ein Überladen oder ein Tiefladen eines Stromspeicherelements wiederholt auftritt, verschleißt das Stromspeicherelement weiter, was die Stabilität des Stromspeichermoduls beeinträchtigt.
  • Unter den gegebenen Umständen gibt es ein bekanntes System, welches die Spannung für jedes einer Mehrzahl von Stromspeicherelementen so reguliert, dass sie innerhalb eines Bereichs von einer betriebsgarantierten Untergrenzspannung bis zu einer betriebsgarantierten Obergrenzspannung reicht. Beispielsweise schlägt Patentliteratur 1 die Steuerung von Ausgleichsspannungen einer Mehrzahl von Stromspeicherelementen durch Messen der Spannung für jedes der Mehrzahl von Stromspeicherelementen, und selektives Entladen eines Hochspannungs-Stromspeicherelements vor.
  • ZITATELISTE
  • PATENTLITERATUR
    • Patentliteratur 1: Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2013-226034
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Spannungsmessvorrichtung der vorliegenden Offenbarung misst individuell Spannungen von n Teilen (2 ≤ n) von Stromspeicherelementen B(1) bis B(n), die in Reihe verbunden sind, wobei die Spannungsmessvorrichtung beinhaltet:
    erste bis n-te Spannungsdetektionseinheiten, die jeweils Spannungen der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) individuell messen;
    eine Umschaltschaltung, die einen Verbindungszustand zwischen den Stromspeicherelementen B(1) bis B(n) und den ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten umschaltet;
    eine SW-Steuereinheit, welche die Umschaltschaltung antreibt; und
    eine Betriebsverarbeitungseinheit, die mit den ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten und der SW-Steuereinheit kommuniziert, wobei
    die Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) so angeordnet sind, dass das Potential höher wird, wenn n steigt,
    die Umschaltschaltung einen Kondensator enthält, der parallel mit dem Stromspeicherelement B(1) verbunden ist, wobei in der Umschaltschaltung,
    Negativanschlüsse der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) mit einem ersten Anschluss des Kondensators über entsprechende, korrespondierende erste Schalter verbunden sind,
    positive Anschlüsse der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) mit einem zweiten Anschluss des Kondensators über entsprechende, korrespondierende zweite Schalter verbunden sind,
    ein dritter Schalter SW3 zwischen der ersten Spannungsdetektionseinheit und dem ersten Anschluss des Kondensators eingefügt ist;
    wenn der erste Schalter und der zweite Schalter entsprechend dem Stromspeicherelement B(j) (j ist eine Ganzzahl, die aus 1 bis n ausgewählt ist) jeweils Schalter SWj1 und SWj2 sind,
    gemäß einer Anweisung der Betriebs-Verarbeitungseinheit die SW-Steuereinheit die Schalter S2j1 und SWj2 schließt und
    andere der ersten Schalter und zweiten Schalter öffnet, so dass der Kondensator parallel mit dem Stromspeicherelement B(j) verbunden ist.
  • Ein Spannungsmessverfahren der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zum individuellen Messen von Spannungen der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n), welche die Spannungsmessvorrichtung verwendet, wobei das Verfahren die Schritte beinhaltet:
    • (i) Messen, durch die ersten n-ten Spannungsdetektionseinheiten, von Spannungen der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) in einem Normalmodus, wobei Schalter SW3, SW11 und SW12 geschlossen sind und andere der ersten Schalter und zweiten Schalter offen sind;
    • (ii) öffnen der Schalter SW11 und SW12 zum Aufheben des Normalmodus und öffnen des Schalters SW3, danach Schließen von Schaltern SWj1 und SWj2 (j ist eine Ganzzahl, die aus 2 bis n ausgewählt ist), um den Kondensator zu veranlassen, eine Spannung des Stromspeicherelements B(j) zu lesen;
    • (iii) nach Veranlassen des Kondensators, die Spannung des Stromspeicherelements B(j) zu lesen, öffnen der Schalter SWj1 und SWj2;
    • (iv) nach öffnen der Schalter SWj1 und SWj2, Schließen des Schalters SW3 und Messen, durch die erste Spannungsdetektionseinheit, der Spannung des Kondensators, welcher die Spannung des Stromspeicherelements B(j) gelesen hat;
    • (v) nach Messen der Spannung des Kondensators durch die erste Spannungsdetektionseinheit, Schließen der Schalter SW12 und SW21, um den Kondensator zu entladen; und
    • (vi) Korrigieren eines durch die j-te Spannungsdetektionseinheit gemessenen Messwerts, basierend auf dem Messspannungswerts des Kondensators, welcher durch die erste Spannungsdetektionseinheit gemessen wird.
  • Eine Spannungssteuervorrichtung der vorliegenden Offenbarung beinhaltet:
    eine Spannungsmesseinheit, die erste bis n-te Spannungsdetektionseinheiten enthält, die jeweils Spannungen von n Teilen (2 ≤ n) von in Reihe verbundenen Stromspeicherelementen B(1) bis B(n) individuell messen;
    eine Umschaltschaltung, welche einen Verbindungszustand zwischen den Stromspeicherelementen B(1) bis B(n) und den ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten umschaltet;
    eine SW-Steuereinheit, welche die Umschaltschaltung antreibt; und
    eine Betriebsverarbeitungseinheit, die mit den ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten und der SW-Steuereinheit kommuniziert, wobei
    die Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) aneinander angeordnet sind, so dass das Potential höher wird, wenn n ansteigt,
    die Spannungsmesseinheit Anschlüsse T(1) bis T(n) zum Aufnehmen von Potential an Negativanschlüssen der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) enthält und den einen Anschluss T(n + 1) zum Aufnehmen von Potential an einen positiven Anschluss des Stromspeicherelements B(n),
    die Umschaltschaltung beinhaltet
    Leitungen L(1) bis L(n + 1), die jeweils die Negativanschlüsse der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) und den Positivanschluss des Stromspeicherelements B(n) mit den Anschlüssen T(1) bis T(n + 1) verbinden;
    Umgehungsleitungen BL(1) bis BL(n), die jeweils die Leitung L(1) mit zu den Leitungen L(2) bis L(n + 1) verbinden; und
    Umgehungsleitungen BL2(2) bis BL2(n), die jeweils die Leitung L(2) mit den Leitungen L(3) bis L(n + 1) verbinden, wobei
    die Umgehungsleitungen BL1(1) bis BL1(n) jeweils erste Schalter SW1(1) bis SW1(n) aufweisen, wobei Widerstände R jeweils in Reihe mit den ersten Schaltern SW1(1) bis SW1(n) verbunden sind,
    die Umgehungsleitungen BL2(2) bis BL2(n) jeweils zweite Schalter SW2(2) bis SW2(n) aufweisen, wobei Widerstände R jeweils in Reihe mit den zweiten Schaltern SW2(2) bis SW2(n) verbunden sind,
    die Leitung L(1) einen dritten Schalter SW3 auf der Negativanschlussseite relativ zu jedem Verbindungspunkt mit den Umgehungsleitungen BL1(1) bis BL1(n) aufweist,
    die Leitung L(2) einen vierten Schalter SW4 zwischen einem Verbindungspunkt mit der Umgehungsleitung BL1(1) und jedem Verbindungspunkt mit den Umgehungsleitungen BL2(2) bis BL2(n) aufweist, und
    die Leitung L(3) einen fünften Schalter SW5 auf der Negativanschlussseite relativ zu einem Verbindungspunkt mit der Umgehungsleitung BL1(2) und einem Verbindungspunkt mit der Umgehungsleitung BL2(2) aufweist.
  • Ein Spannungssteuerverfahren der vorliegenden Offenbarung beinhaltet einen Schritt des Ausgleichens von Spannungen der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) unter Verwendung der Spannungssteuervorrichtung, wobei
    die SW-Steuereinheit eine Funktion des Einstellens aller Schalter auf einen aus einer Mehrzahl von Kandidatenmodi ausgewählten Modus aufweist,
    die Vielzahl von Kandidatenmodi einen Normalmodus, einen ersten Ausgleichsmodus und einen zweiten Ausgleichsmodus beinhalten,
    in Normalmodus die Schalter SW3 bis SW5 geschlossen sind und andere der Schalter geöffnet sind,
    im ersten Ausgleichsmodus alle Schalter so gesteuert werden, dass zumindest eines der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) durch einen ersten Strom entladen wird,
    im zweiten Ausgleichsmodus alle Schalter so gesteuert werden, dass zumindest eines der Stromspeicherelementen B(1) bis B(n) durch einen zweiten Strom entladen wird,
    eine Schaltung, durch welche der erste Strom fließt, einen Widerstandswert entsprechend einem Stück des Widerstands R enthält,
    eine Schaltung, durch welche der zweite Strom fließt, einen Widerstandswert entsprechend zwei Stücken der Widerstände R beinhaltet, wobei das Stromsteuerverfahren die Schritte umfasst:
    • (i) individuelles Messen von Spannungen der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) durch die Spannungsmesseinheit;
    • (ii) Einstellen einer Ausgleichszielspannung Vm, basierend auf den durch die Spannungsmesseinheit gemessenen Messwerten; und
    • (iii) Entladen zumindest eines der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) basierend auf der Ausgleichszielspannung Vm im ersten Ausgleichsmodus oder dem zweiten Ausgleichsmodus.
  • KURZE BESCHREIBUNG VON ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Schaltungskonfigurationsdiagramm einer beispielhaften Spannungsmessvorrichtung (Stromzufuhrvorrichtung) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 zeigt Fehler bei Messwerten beim Messen der Spannung eines Stromspeicherelements.
  • 3 zeigt Fehler bei Messwerten beim Messen der Spannung eines Stromspeicherelements auf der Negativanschlussseite im Stromspeichermodul.
  • 4 ist ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Steuerung in einem Korrekturmodus in einem Spannungsmessverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 5 ist ein Flussdiagramm, das die Prozedur des Prüfens zeigt, ob irgendein Ausfall in einer Umschaltschaltung aufgetreten ist oder nicht.
  • 6 ist ein Schaltungskonfigurationsdiagramm einer beispielhaften Spannungssteuervorrichtung (Stromversorgungsvorrichtung) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 7 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Spannungssteuerverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 8 ist ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Steuerung in einem Korrekturmodus im Spannungssteuerverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Durch die vorliegende Offenbarung zu lösende Probleme
  • Beim Messen der Spannung für jedes einer Mehrzahl von Stromspeicherelementen, die in Reihe verbunden sind, werden im Allgemeinen eine Mehrzahl von Strommessanschlüssen verwendet. Andererseits wird aufgrund von Variationen bei einem Fehlerbereich zwischen den Messanschlüssen eine hochgenaue Messung kaum erreicht.
  • Weiter, da Spannungen der Mehrzahl von Stromspeicherelementen, die in Reihe verbunden sind, auf der Positivanschlussseite eines Stromspeichermoduls akkumuliert werden, ist eine Positivanschlussseite auf hohem Potential. Wenn die Spannung eines Stromspeicherelementes auf einem hohen Potential an einem Messanschluss, so wie sie ist, eingegeben wird, kann die Spannung die Stoßspannung von Komponenten übersteigen, welche die Spannungsmessvorrichtung strukturieren. Entsprechend wird die Spannung eines Stromspeicherelements bei einem hohen Potential unter Verwendung einer Pegelschiebeschaltung gesenkt, bevor sie gemessen wird. Eine solche Intervention der Pegelschiebeschaltung verursacht auch Fehler bei den Messwerten der Spannung. Andererseits wird die Spannung eines Stromspeicherelementes auf einer Negativanschlussseite des Stromspeichermoduls ohne die Pegelschiebeschaltung gemessen. Dies steigert weitere Variationen bei den Messwerten.
  • Derweil wird ein Ausgleich von Spannung normal durchgeführt, indem Strom gestattet wird, durch Widerstände zu fließen, die jeweils parallel mit einer Mehrzahl von Stromspeicherelementen verbunden sind, so dass ein Hochspannungs-Stromspeicherelement entladen wird. Daher, jedes Mal, wenn die Ausgleichsoperation durchgeführt wird, fließt Strom immer durch den identischen Widerstand. In diesem Fall ist es schwierig, den Strom stark zu ändern, der veranlasst wird, im Ausgleich zu fließen. Andererseits besteht die Notwendigkeit zum Ändern des Stromwerts zum Ausgleich abhängig vom Verwendungsstatus des Stromspeichermoduls. Wenn beispielsweise die Zeit nicht kritisch ist, ist es wünschenswert, Strom zu veranlassen, durch eine größere Anzahl von Widerständen zu fließen, so dass der Ausgleich unter den moderaten Bedingungen mit dem reduzierten Stromwert durchgeführt wird.
  • Wirkung der vorliegenden Offenbarung
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung können in einem Stromspeichermodul, das n Teile (2 ≤ n) von in Reihe verbundenen Stromspeicherelementen enthält, Spannungen der Mehrzahl von Stromspeicherelementen individuell und hochgenau gemessen werden.
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung, in einem Stromspeichermodul, das n Teile (2 ≤ n) von in Reihe verbundenen Stromspeicherelementen beinhaltet, kann beim Ausgleichen von Spannungen zwischen der Mehrzahl von Stromspeicherelementen der Stromwert angemessen abhängig von der Situation geändert werden.
  • Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung
  • Zuerst werden die Inhalte der Ausführungsformen der Erfindung aufgelistet und beschrieben.
    • [1] Eine Spannungsmessvorrichtung für ein Stromspeichermodul gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist eine Funktion individuellen Messens von Spannungen von n Teilen (2 ≤ n) von Stromspeicherelementen B(1) bis B(n), die in Reihe verbunden sind, auf. Die Spannungsmessvorrichtung beinhaltet: erste bis n-te Spannungsdetektionseinheiten, die jeweils individuell Spannungen der Stromspeicherelementen B(1) bis B(n) messen, eine Umschaltschaltung, die einen Verbindungszustand zwischen den Stromspeicherelementen B(1) bis B(n) und den ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten umschaltet; eine SW-Steuereinheit, welche die Umschaltschaltung antreibt; und eine Betriebs-Verarbeitungseinheit, die mit den ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten und der SW-Steuereinheit kommuniziert. Die Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) sind aneinander angeordnet, so dass das Potential höher wird, wenn n steigt. Die Umschaltschaltung beinhaltet einen parallel mit dem Stromspeicherelement B(1) verbundenen Kondensator. In der Umschaltschaltung sind die negativen Anschlüsse der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) mit dem ersten Anschluss (–) des Kondensators über entsprechende, korrespondierende erste Schalter (–) verbunden. Andererseits sind die Positivanschlüsse der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) mit dem zweiten Anschluss (+) des Kondensators über entsprechende, korrespondierende zweite Schalter (+) verbunden.
  • Zwischen der ersten Spannungsdetektionseinheit und dem ersten Anschluss (–) des Kondensators ist ein dritter Schalter SW3 eingefügt. Somit, wenn ein Stromspeicherelement B(j) (j ist eine Ganzzahl, die aus 2 bis n ausgewählt ist) parallel mit dem Kondensator verbunden ist, wird verhindert, dass der Positivanschluss des Stromspeicherelements B(j – 1) mit Erdung (GND) verbunden ist, wodurch er kurzgeschlossen ist.
  • Weiter, zwischen der ersten Spannungsdetektionseinheit und dem zweiten Anschluss (+) des Kondensators kann ein vierter Schalter SW4 eingefügt sein. Somit, wenn das Stromspeicherelement B(j) (j ist eine Ganzzahl, die aus 2 bis n ausgewählt ist) parallel mit dem Kondensator verbunden ist, wird verhindert, dass die erste Spannungsdetektionseinheit Hochspannung empfängt. Daher wird verhindert, dass die erste Spannungsdetektionseinheit Spannung aufnimmt, welche die Spannungsfestigkeitsgrenze übersteigt. Weiter kann die Stoßspannung der ersten Spannungsdetektionseinheit auf einen relativ niedrigen Wert eingestellt werden.
  • Annehmend, dass der erste Schalter (–) und der zweite Schalter (+) entsprechend einem Stromspeicherelement B(j) (j ist eine Ganzzahl, die aus 1 bis n ausgewählt ist) ein Schalter SWj1 bzw. ein Schalter SWj2 sind, schließt die Spannungsmessvorrichtung den Schalter SWj1 und den Schalter SWj2 und öffnet andere erste Schalter (–) und zweite Schalter (+), so dass der Kondensator parallel zum Stromspeicherelement B(j) verbunden ist. Das Öffnen/Schließen der Schalter oder Antreiben der Umschaltschaltung wird durch die SW-Steuereinheit ausgeführt, welche mit der Betriebs-Verarbeitungseinheit kommuniziert.
  • Die Spannungsmessvorrichtung ist in der Lage, die Spannung jeglichen Stromspeicherelementes B(j), welches das Stromspeichermodul strukturiert, zu veranlassen, durch einen identischen Kondensator eingelesen zu werden. Andererseits misst die erste Spannungsdetektionseinheit konstant die Spannung zwischen dem ersten Anschluss (–) und dem zweite Anschluss (+) des Kondensators. Somit wird es möglich, Spannungen aller Stromspeicherelemente mit einem identischen Messanschluss, der in der ersten Spannungsdetektionseinheit enthalten ist, zu messen. Die auf diese Weise gemessenen Messwerte sind weniger anfällig gegenüber Variation, weil ein getrennter Messanschluss nicht verwendet wird.
  • Von den ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten ist der Potentialeingang an die erste Spannungsdetektionseinheit am niedrigsten und ist der Potentialeingang an die n-te Spannungsdetektionseinheit am höchsten. Entsprechend kann die erste Spannungsdetektionseinheit immer die Spannung des Stromspeicherelementes ohne Intervention einer Pegelschiebeschaltung aufnehmen. Dies löst simultan die Fehler in den Messwerten, welche der Intervention einer Pegelschiebeschaltung zugeordnet sind.
  • Um den Kondensator parallel mit einem beliebigen Stromspeicherelement B(j) zu verbinden, ist beispielsweise von den ersten Schaltern (–) der Schalter SW11 so angeordnet, dass er am nächsten im Hinblick auf das Potential, am Negativanschluss des Stromspeicherelements 1 ist. Weiter ist von den zweiten Schaltern (+) der Schalter SW12 angeordnet, am nächsten im Hinblick auf das Potential am Positivanschluss des Stromspeicherelements 1 zu sein. Zu dieser Zeit ist der Schalter SW21 so ausgelegt, dass er parallel mit dem Stromspeicherelement 1 verbunden ist und auch parallel zum Schalter SW12 ist.
    • [2] Die Spannungsmessvorrichtung weist eine Funktion des sequentiellen Durchführens von Operationen auf, in welchen:
    • (i) die SW-Steuereinheit die Schalter SW3, SW11 und SW12 schließt und die anderen der ersten Schalter und der zweiten Schalter öffnet, um so die Umschaltschaltung auf einen Normalmodus einzustellen, und die ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten die Spannungen der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) im Normalmodus messen;
    • (ii) die SW-Steuereinheit die Schalter SW11 und SW12 so öffnet, dass der Normalmodus aufgehoben wird, wobei die SW-Steuereinheit den Schalter SW3 öffnet und danach Schalter SWj1 und SWj2 (j ist eine Ganzzahl, die aus 2 bis n ausgewählt ist) schließt, um den Kondensator zu veranlassen, die Spannung des Stromspeicherelements B(j) zu lesen; (iii) nach Veranlassen des Kondensators, die Spannung des Stromspeicherelements B(j) zu lesen, die SW-Steuereinheit die Schalter SWj1 und SWj2 öffnet; (iv) nach Öffnen der Schalter SWj1 und SWj2 die SW-Steuereinheit den Schalter SW3 schließt und die erste Spannungsdetektionseinheit die Spannung des Kondensators, welche die Spannung des Stromspeicherelements B(j) gelesen hat, misst; (v) nachdem die erste Spannungsdetektionseinheit die Spannung des Kondensators gemessen hat, die SW-Steuereinheit die Schalter SW12 und SW21 schließt, um so den Kondensator zu entladen; und (vi) die Betriebs-Verarbeitungseinheit einen durch die j-te Spannungsdetektionseinheit gemessenen Messwert korrigiert, basierend auf dem gemessenen Spannungswert des Kondensators, der durch die erste Spannungsdetektionseinheit gemessen wird.
    • [3] Die Spannungsmessvorrichtung hat wünschenswerter Weise ein Funktion des sequentiellen Durchführens, vor der Operation, in welcher die Schalter SWj1 und SWj2 (j ist eine Ganzzahl, die aus 2 bis n ausgewählt ist) geschlossen werden, um den Kondensator zu veranlassen, die Spannung des Stromspeicherelements B(j) zu lesen, von Operationen, in welchen: (a) nach Schließen der Schalter SW12 und SW21 die SW-Steuereinheit die Schalter SW12 und SW21 öffnet; (b) die SW-Steuereinheit den Schalter SW3 schließt und die erste Spannungsdetektionseinheit eine Spannung des Kondensators misst; (c) die in der Operation (b) gemessene Spannung des Kondensators gegen einen Schwellenwert verglichen wird und wenn die Spannung des Kondensators gleich oder größer als der Schwellenwert ist, die Betriebs-Verarbeitungseinheit Abnormalität des Schalters SW11 detektiert; (d) wenn der Schalter SW11 normal ist (das heißt wenn Abnormalität des Schalters SW11 nicht detektiert wird) die SW-Steuereinheit den Schalter SW11 schließt und die erste Spannungsdetektionseinheit eine Spannung des Kondensators misst; und (e) die in der Operation (d) gemessene Spannung des Kondensators gegen den Schwellenwert verglichen wird und wenn die Spannung des Kondensators gleich oder größer als der Schwellenwert ist, die Betriebs-Verarbeitungseinheit Abnormalität des Schalters SW12 detektiert.
  • Die Operationen (a) bis (e) werden nacheinander durchgeführt, um zu überprüfen, ob die Umschaltschaltung (hier die Schalter SW11 und SW12) ausgefallen sind oder nicht. Wenn die Schalter SW11 und SW12 in dem geschlossenen Zustand (Ein-Zustand) aufgrund von Ausfall fixiert sind, werden beim Schließen der Schalter SWj1 und SWj2, um den Kondensator zu veranlassen, die Spannung des Stromspeicherelements B(j) zu lesen, die Stromspeicherelemente B(j) und B(1) parallel verbunden, was es schwierig macht, die Spannung genau zu messen. Insbesondere, annehmend, dass keine Widerstände in Reihe mit den Schaltern SWj1 und SWj2 verbunden sind, können die auf hohem Potential befindlichen Stromspeicherelemente B(j) und B(1) kurzgeschlossen werden. Entsprechend ist es wünschenswert, zuvor zu überprüfen, ob die Schalter SW11 und SW12 ausgefallen sind oder nicht. Annehmend, dass der Schalter SW11 in dem geschlossenen Zustand aufgrund von Ausfall fixiert ist, kann in Operation (a) der Kondensator nicht entladen werden, nachdem die Schalter SW12 und SW21 geschlossen werden. Dann wird in Operation (b) die Spannung des Stromspeicherelements B(1) als die Spannung des Kondensators detektiert. Wenn andererseits der Schalter SW11 normal ist, wird in Operation (b) die Spannung des entladenen Kondensators (beispielsweise die Spannung nahe an 0 V) detektiert. Daher kann in Operation (c) basierend auf der detektierten Spannung detektiert werden, ob der Schalter SW11 ausgefallen ist oder nicht.
  • Weiter, wenn der SW12 im geschlossenen Zustand aufgrund Ausfalls fixiert ist und der Schalter SW11 normal ist, wird die Spannung des Stromspeicherelements B(1) durch die erste Spannungsdetektionseinheit detektiert, wenn der Schalter SW11 in Operation (d) geschlossen ist. Daher wird der Ausfall des Schalters SW12 auch in Operation (e) detektiert.
  • Hier kann der Schwellenwert der Spannung, gegen welche die Spannung des Kondensators verglichen wird, unter Bezugnahme auf eine zuvor gemessene Spannung V1 des Stromspeicherelements B(1) eingestellt werden oder kann unter Bezugnahme auf eine Tiefenentladungsspannung V1' des Stromspeicherelements B(1) eingestellt werden. Normalerweise wird die Spannung der Stromspeicherelements B(1) gehalten, höher als die Tiefenentladungsspannung zu sein. Daher, wenn die Spannung kleiner als die Tiefenentladungsspannung V1' des Stromspeicherelements B(1) als die Spannung des Kondensators bei Operation (b) oder (d) detektiert wird, kann angenommen werden, dass die Schalter SW12 und SW21 normal sind. Andererseits sollte normalerweise, da die Spannung des Kondensators rasch Null erreicht, wenn der Kondensator entladen wird, der Schwellenwert um 0 V eingestellt werden. Das heißt, dass der Schwellenwert Va der Spannung eingestellt werden sollte, 0 ≤ Va < V1 oder 0 ≤ Va < V1' zu erfüllen.
    • [4] Die Umschaltschaltung der Spannungsmessvorrichtung beinhaltet vorzugsweise Widerstände, die zumindest jeweils in Reihe mit den ersten Schaltern (–) und den zweiten Schaltern (+) verbunden sind, andere als die Schalter SW11 und SW12. Solche Widerstände können dazu dienen, einen Teil der in den Stromspeicherelementen gespeicherten elektrischen Energie bei der Steuerung der Ausgleichsspannungen zu verbrauchen. Hier kann die Betriebs-Verarbeitungseinheit weiter eine Recheneinheit enthalten, die eine Ausgleichszielspannung für die Spannungen der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) berechnet, basierend auf den gemessenen Spannungswerten der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n), und eine Lade-/Entlade-Steuereinheit, welche die Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) basierend auf der Ausgleichszielspannung individuell lädt oder entlädt. Bei der Entladung fließt Strom durch die Widerstände und ein Teil der in dem Stromspeicherelement gespeicherten elektrischen Energie wird verbraucht.
  • Wie hierin verwendet, ist der Ausgleich ein Prozess des Balancierens von Variationen bei den Spannungen soweit als möglich von den Stromspeicherelementen B(1) bis B(n) durch individuelles Entladen oder Laden zumindest eines Teils der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n). Die symmetrischen Spannungen sind die ausgeglichenen Spannungen und der Zielwert derselben ist die Ausgleichszielspannung.
    • [5] Zwischen der ersten Spannungsdetektionseinheit und dem zweiten Spannungsdetektionsanschluss des Kondensators kann ein vierter Schalter SW1, der mit dem dritten Schalter geöffnet und geschlossen wird, eingefügt sein. Der dritte Schalter und der vierte Schalter öffnen und schließen synchron zueinander. Das heißt, dass die Steuerung so ausgeübt wird, dass auch der vierte Schalter öffnet, wenn der dritte Schalter öffnet, und so, dass auch der vierte Schalter schließt, wenn der dritte Schaltung schließt.
    • [6] Ein Spannungsmessverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Verfahren zum individuellen Messen von Spannungen der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) unter Verwendung der Spannungsmessvorrichtung und beinhaltet die Schritte: (i) Messen, durch die ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten, von Spannungen der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) in einem Normalmodus, wobei Schalter SW3, SW11 und SW12 geschlossen sind und die anderen der ersten Schalter (–) und der zweiten Schalter (+) offen sind; und (ii) öffnen der Schalter SW11 und SW12 zum Aufheben des Normalmodus und weiter öffnen des Schalters SW3 zum Übergang in einen Korrekturmodus, danach Schließen der Schalter SWj1 und SWj2 (j ist eine Ganzzahl, die aus 2 bis n ausgewählt wird), um den Kondensator zu veranlassen, eine Spannung des Stromspeicherelements B(j) zu lesen.
  • Der Korrekturmodus beinhaltet weiter die Schritte: (iii) nach Veranlassen des Kondensators, die Spannung des Stromspeicherelements B(j) zu lesen, öffnen der Schalter SWj1 und SWj2; (iv) nach öffnen der Schalter SWj1 und SWj2, Schließen des Schalters SW3 und Messen, durch die erste Spannungsdetektionseinheit, der Spannung des Kondensators, welcher die Spannung des Stromspeicherelements B(j) gelesen hat; (v) nach Messen der Spannung des Kondensators durch die erste Spannungsdetektionseinheit, Schließen der Schalter SW12 und SW21, um so den Kondensator zu entladen; und (vi) Korrigieren eines durch eine j-te Spannungsdetektionseinheit gemessenen Messwerts basierend auf dem Messspannungswert des Kondensators, der durch die erste Spannungsdetektionseinheit gemessen wird. Es ist anzumerken, dass die Reihenfolge des Ausführens von Schritten (v) und (vi) nicht spezifiziert ist.
  • Gemäß dem Spannungsmessverfahren wird im Normalmodus eine Spannungsmessung durch die ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten ausgeführt. Zu einem angemessenen Zeitpunkt geht die Steuerung zum Korrekturmodus über, wobei die Spannungsmessung über den Kondensator ausgeführt wird. Somit können die durch die ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten erhaltenen Messwerte unter Verwendung des gemessenen Spannungswerts des Kondensators zu einem angemessenen Zeitpunkt korrigiert werden.
    • [7] Nach Schritt (v) oder (vi), wenn die Steuerung dabei ist, zum Normalmodus zurückzukehren, sollte der Schalter SW21 geöffnet werden und der Schalter SW11 sollte geschlossen werden. Weiter, wenn die Korrektur des anderen Stromspeicherelements B(j) nachfolgend durchzuführen ist, sollte der Schalter SW21 geöffnet werden und sollte die Steuerung zu Schritt (ii) zurückkehren. Weiter, wenn eine Korrektur des Stromspeicherelements B(2) nachfolgend durchzuführen ist, sollte die Steuerung zu Schritt (ii) zurückkehren, wobei der Schalter SW21 im geschlossenen Zustand gehalten wird.
    • [8] Das Spannungsmessverfahren beinhaltet vorzugsweise die Schritte von, vor dem Schritt des Schließens der Schalter SWj1 und SWj2 (j ist eine Ganzzahl, die von 2 bis n ausgewählt ist) zum Veranlassen des Kondensators, die Spannung des Stromspeicherelements B(j) einzulesen: (a) Schließen der Schalter SW12 und SW21 und danach Öffnen der Schalter SW12 und SW21; (b) nach Schritt (a), Schließen des Schalters SW3 und Messen einer Spannung des Kondensators durch die erste Spannungsdetektionseinheit; (c) Vergleichen der Spannung des Kondensators, die im Schritt (b) gemessen wurde, gegen einen Schwellenwert und Detektieren einer Abnormalität des Schalters SW11, wenn die Spannung des Kondensators gleich oder größer als der Schwellenwert ist; (d) wenn der Schalter SW11 normal ist, Schließen des Schalters SW11 und Messen einer Spannung des Kondensators durch die erste Spannungsdetektionseinheit; und (e) wenn die im Schritt (d) gemessene Spannung des Kondensators gleich oder größer dem Schwellenwert ist, Detektieren einer Abnormalität des Schalters SW12.
  • Als Nächstes werden Inhalte anderer Ausführungsformen aufgelistet und beschrieben.
    • [9] Eine Spannungssteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet: eine Spannungsmesseinheit, die erste bis n-te Spannungsdetektionseinheiten enthält, die jeweils individuell Spannungen von n Teilen (2 ≤ n) von Stromspeicherelementen B(1) bis B(n) individuell messen, die in Reihe verbunden sind; eine Umschaltschaltung, welche einen Verbindungszustand zwischen den Stromspeicherelementen B(1) bis B(n) und den ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten umschaltet; eine SW-Steuereinheit, welche die Umschaltschaltung antreibt; und eine Betriebs-Verarbeitungseinheit, die mit den ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten und der SW-Steuereinheit kommuniziert. Die Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) strukturieren ein Stromspeichermodul und sind nacheinander so angeordnet, dass das Potential höher wird, wenn n steigt.
  • Die Spannungsmesseinheit, welche die Spannungssteuervorrichtung strukturiert, beinhaltet Anschlüsse T(1) bis T(n) zum Aufnehmen von Potential an negativen Anschlüssen der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) und einen Anschluss T(n + 1) zum Aufnehmen von Potential an einem positiven Anschluss des Stromspeicherelements B(n).
  • Das Potential an den negativen Anschlüssen der Stromspeicherelemente B(2) bis B(n) ist im Wesentlichen identisch zum Potential am Positivanschluss eines angrenzenden der Stromspeicherelemente. Andererseits kann eine kleine Differenz zwischen dem Potential am Positivanschluss eines Stromspeicherelements B(i) und dem Potential am Negativanschluss eines Stromspeicherelements B(i + 1) aufgrund von Intervention einer Niedrig-Widerstandskomponente zwischen den Stromspeicherelementen B(i) und B(i + 1) auftreten. In solch einem Fall, auch falls die Differenz klein ist und die Spannungssteuerung nicht stark beeinflusst, können das Potential am Positivanschluss des Stromspeicherelements B(i) und das Potential am Negativanschluss des Stromspeicherelements B(i + 1) als im Wesentlichen identisch zueinander angesehen werden. Weiter sollte das Potential an den negativen Anschlüssen und positiven Anschlüssen, das an den Anschlüssen T(1) bis T(n + 1 aufgenommen wird, im Wesentlichen als Potential an entsprechenden Elektrodenanschlüssen widerspiegeln.
  • Die Umschaltschaltung, welche die Spannungssteuervorrichtung strukturiert, beinhaltet Ladungen L(1) bis L(n + 1), die jeweils die Negativanschlüsse der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) und den Positivanschluss des Stromspeicherelements B(n) mit den Anschlüssen T(1) bis T(n + 1) verbinden. Weiter beinhaltet die Umschaltschaltung Umgehungsleitungen BL1(1) bis BL1(n), welche jeweils die Leitung L(1) und die Ladungen L(2) bis L(n + 1) verbinden. Weiter beinhaltet die Umschaltschaltung Umgehungsleitungen BL2(2) bis BL2(n), die jeweils die Ladung L(2) mit den Leitungen L(3) bis L(n + 1) verbinden.
  • Mit anderen Worten beinhaltet die Umschaltschaltung Leitungen BL1(1) bis BL1(n), die als Umgehungsleitungen zwischen dem Anschluss T(1) und den Anschlüssen T(2) bis T(n + 1) dienen, und Leitungen BL2(2) bis BL2(n), die als Umgehungsleitungen zwischen dem Anschluss T(2) und den Anschlüssen T(3) bis T(n + 1) dienen.
  • Wie hierin verwendet, bezieht sich die ”Leitung” oder die ”Umgehungsleitung” auf einen leitenden Pfad, der eine elektrische Verbindung zwischen einem Punkt in einer Schaltung und einem anderen Punkt in der Schaltung etabliert. Auf einer Leitung kann ein Schalter vorhanden sein, der zum Unterbrechen oder Wiederherstellen der elektrischen Verbindung in der Lage ist.
  • Die Umgehungsleitungen BL1(1) bis BL1(n) weisen jeweils erste Schalter SW1(1) bis SW1(1n) auf. Die Widerstände R sind jeweils in Reihe mit den ersten Schaltern SW1(1) bis SW1(n) verbunden. Ähnlich weisen die Umgehungsleitungen BL2(2) bis BL2(n) jeweils zweite Schalter SW2(2) bis SW2(n) auf. Widerstände R werden jeweils in Reihe mit den zweiten Schaltern SW2(2) bis SW2(n) verbunden.
  • Während die Vielzahl von Widerständen R wünschenswerter Weise zueinander im Widerstandswert identisch sind, kann eine kleine Differenz toleriert werden. Jedoch ist wünschenswerter Weise im Hinblick auf einfachere und genaue Spannungssteuerung die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert von der Mehrzahl von Widerständen R wünschenswerter Weise 5% so groß wie der Minimalwert oder kleiner. In diesem Fall können die Widerstandswerte aus der Mehrzahl von Widerständen R als im Wesentlichen identisch angesehen werden.
  • Die Leitung L(1) weist einen dritten Schalter SW3 auf einer Seite des Negativanschlusses Stromspeicherelements B(1) relativ zu jedem Verbindungspunkt mit den Umgehungsleitungen BL1(1) bis BL1(n) auf. Die Leitung L(2) weist einen vierten Schalter SW4 zwischen dem Verbindungspunkt mit der Umgehungsleitung BL1(1) und jedem Verbindungspunkt der Umgehungsleitungen BL2(2) bis BL2(n) auf. Die Leitung L(3) weist einen fünften Schalter SW5 auf der Seite des Negativanschlusses des Stromspeicherelements B(3) relativ zum Verbindungspunkt mit der Umgehungsleitung BL1(2) und dem Verbindungspunkt mit der Umgehungsleitung BL2(2) auf.
  • Mit anderen Worten wird die Verbindung zwischen dem Negativanschluss des Stromspeicherelements B(1) und den Umgehungsleitungen BL1(1) bis BL1(n) durch den dritten Schalter EIN/AUS geschaltet. Die Verbindung zwischen der Umgehungsleitung BL1(1) und der Umgehungsleitungen BL2(2) bis BL2(n) wird durch den vierten Schalter EIN/AUS geschaltet. Die Verbindung zwischen dem Negativanschluss des Stromspeicherelements B(3) und den Umgehungsleitungen BL1(2) bis BL2(2) wird durch den fünften Schalter EIN/AUS geschaltet.
  • Wie oben beschrieben, indem eine Mehrzahl von Schaltern, die zum Unterbrechen und Wiederherstellen elektrischer Verbindung in der Lage sind angeordnet wird, und eine Mehrzahl von Widerständen R angeordnet wird, werden zumindest zwei Entladungspfade in ausgleichenden Spannungen von einer Mehrzahl von Stromspeicherelementen gebildet, was es ermöglicht, den Stromwert abhängig von der Situation zu ändern.
    • [10] Wie oben beschrieben, um den Stromwert abhängig von der Situation zu ändern, weist die SW-Steuereinheit beispielsweise eine Funktion des Einstellens aller Schalter auf einen Modus auf, der aus einer Mehrzahl von Kandidatenmodi ausgewählt ist. Hier beinhaltet eine Mehrzahl von Kandidatenmodi einen normalen Modus, einen ersten Ausgleichsmodus und einen zweiten Ausgleichsmodus.
  • Gemäß einer Anweisung der Betriebs-Verarbeitungseinheit schließt im Normalmodus die SW-Steuereinheit die Schalter SW3 bis SW5, damit sie im EIN-Zustand (leitfähigen Zustand) sind und öffnet andere der Schalter, so dass sie in einem AUS-Zustand (niedriger leitfähiger Zustand) sind. Somit werden die Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) jeweils mit den ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten verbunden und werden die Spannungen der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) individuell gemessen. Das heißt, dass die Negativanschlüsse der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) jeweils mit den Anschlüssen T(1) bis T(n) verbunden sind und der positive Anschluss des Stromspeicherelements B(n) mit dem Anschluss T(n + 1) verbunden ist. Hier sind die positiven Anschlüsse der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n – 1) jeweils mit den Anschlüssen T(2) bis T(n) verbunden.
  • Im ersten Ausgleichsmodus steuert die SW-Steuereinheit alle Schalter so, dass zumindest eines der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) durch einen ersten Strom entladen wird. Im zweiten Ausgleichsmodus steuert die SW-Steuereinheit alle Schalter so, dass zumindest eines der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) durch einen zweiten Strom entladen wird. Es ist anzumerken, dass die Schaltung, durch welche der erste Strom fließt, einen Widerstandswert aufweist, der einem Stück von Widerstand R entspricht, und die Schaltung, durch welche der zweite Strom fließt, einen Widerstandswert entsprechend zwei Stücken von Widerständen R aufweist.
  • Spezifisch, wenn das Stromspeicherelement B(1) im ersten Ausgleichsmodus entladen wird, werden die Schalter SW1(1) und SW3 geschlossen und werden andere Schalter geöffnet. In dem Fall, bei dem das Stromspeicherelement B(1) im zweiten Ausgleichsmodus entladen wird, werden die Schalter SW3, SW4, SW1(2) und SW2(2) geschlossen und werden andere Schalter geöffnet.
  • In dem Fall, bei dem das Stromspeicherelement B(2) im ersten Ausgleichsmodus entladen wird, werden die Schalter SW4, SW5 und SW2(2) geschlossen und werden andere Schalter geöffnet. In dem Fall, bei dem das Stromspeicherelement B(2) im zweiten Ausgleichsmodus entladen wird, werden die Schalter SW5, SW1(1) bis SW1(2) geschlossen, und werden andere Schalter geöffnet.
  • In dem Fall, bei dem das Stromspeicherelement B(i) (i ist eine Ganzzahl, die aus 3 bis n ausgewählt ist) im ersten Ausgleichsmodus entladen wird, werden die Schalter SW1(i – 1), SW1(i), SW2(i) und SW2(i – 1) geschlossen und werden andere Schalter geöffnet. In dem Fall, bei dem das Stromspeicherelement B(i) im zweiten Ausgleichsmodus entladen wird, werden die Schalter SW1(i – 1) und SW1(i) oder die Schalter SW2(i) und SW2(i – 1) geschlossen und werden andere Schalter geöffnet.
    • [11] Wie oben beschrieben, haben im Normalmodus die Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) ihre Spannungen jeweils durch die ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten gemessen. Die Spannungen werden basierend auf den Messwerten ausgeglichen. Entsprechend beinhaltet die Betriebs-Verarbeitungseinheit eine Recheneinheit, die eine Ausgleichszielspannung Vm für die Spannung der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) berechnet, basierend auf den gemessenen Spannungswerten der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n). Basierend auf der durch die Recheneinheit berechneten Ausgleichszielspannung Vm stellt die SW-Steuereinheit zumindest eines der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) auf den ersten Ausgleichsmodus oder den zweiten Ausgleichsmodus ein.
    • [12] Die Umschaltschaltung beinhaltet vorzugsweise weiter einen Kondensator, der parallel zum Stromspeicherelement B(1) verbunden ist. Der Negativanschluss des Stromspeicherelements ist mit dem ersten Anschluss des Kondensators verbunden und der Positivanschluss des Stromspeicherelements B(1) ist mit dem zweiten Anschluss des Kondensators verbunden. Hier beinhalten eine Mehrzahl von Kandidatenmodi einen Korrekturmodus und die SW-Steuereinheit kann den Korrekturmodus auswählen. Im Korrekturmodus steuert die SW-Steuereinheit die Schalter so, dass der Kondensator parallel zu einem der Stromspeicherelemente B(2) bis B(n) verbunden ist. Die Spannung des Kondensators wird konstant durch die erste Spannungsdetektionseinheit gemessen. Somit kann die Betriebs-Verarbeitungseinheit die Messwerte, welche im Normalmodus gemessen werden, basierend auf den gemessenen Spannungswerten des Kondensators, gemessen durch die erste Spannungsdetektionseinheit, korrigieren.
  • Es ist anzumerken, dass ein sechster Schalter SW6 zwischen dem Anschluss T(1) und dem ersten Anschluss des Kondensators eingefügt ist. Somit, indem das Stromversorgungselement B(j) (j ist eine Ganzzahl, die aus 2 bis n ausgewählt ist) parallel zum Kondensator verbunden ist, wird es möglich, zu verhindern, dass der positive Anschluss des Stromspeicherelements B(j – 1) mit Erde (GND) verbunden und kurzgeschlossen wird. Hier weist die Leitung L(1) vorzugsweise den Verbindungspunkt mit dem ersten Anschluss des Kondensators auf der Anschluss-T(1)-Seite relativ zu jedem Verbindungspunkt zu den Umgehungsleitungen BL1(1) bis BL1(n).
  • Weiter kann zwischen dem Anschluss T(2) und dem zweiten Anschluss des Kondensators ein siebter Schalter SW7, der synchron mit dem sechsten Schalter SW6 geöffnet und geschlossen wird, eingefügt werden. Dies verhindert die Anlegung von Hochspannung an die erste Spannungsdetektionseinheit beim Verbinden des Stromspeicherelements B(j) (j ist eine Ganzzahl, die aus 2 bis n ausgewählt wird) parallel zum Kondensator. Damit wird es möglich, die Situation zu vermeiden, wo irgendeine Spannung, welche die Stoßspannungsgrenze übersteigt, an die erste Spannungsdetektionseinheit angelegt wird. Weiterhin kann die Stoßspannung der ersten Spannungsdetektionseinheit auf einen relativ niedrigen Wert eingestellt werden. Hier weist die Leitung L(2) vorzugsweise den Verbindungspunkt zum zweiten Anschluss des Kondensators auf der Anschluss-T(2)-Seite relativ zu jedem Verbindungspunkt der Umgehungsleitungen BL2(2) bis BL2(n) auf.
  • Es ist anzumerken, dass die Spannungssteuervorrichtung in der Lage ist, einen identischen Kondensator zu veranlassen, die Spannung eines beliebigen Stromspeicherelementes, wie es das Stromspeichermodul strukturiert, zu lesen. Die Spannung des Kondensators wird konstant durch einen identischen Messanschluss, welchen die erste Spannungsdetektionseinheit beinhaltet, gemessen. Entsprechend ist aufgrund dem, dass der Messanschluss identisch ist, der Messwert weniger anfällig dafür, zu variieren. Weiter ist von den an den ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten eingegebenen Potentialen das an der ersten Spannungsdetektionseinheit eingegebene Potential das Niedrigste. Entsprechend kann die erste Spannungsdetektionseinheit konstant die Spannung des Stromspeicherelementes ohne Intervention der Pegelschiebeschaltung aufnehmen. Dies löst simultan Fehler bei den Messwerten, die der Intervention der Pegelschiebeschaltung zugewiesen sind, auf.
  • Wie hierin verwendet, ist der Ausgleich ein Prozess des Balancierens von Variation bei Spannung soweit als möglich von den Stromspeicherelementen B(1) bis B(n) durch individuelles Entladen oder Laden zumindest eines Teils der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n). Die symmetrischen Spannungen sind die ausgeglichenen Spannungen und der Zielwert derselben ist die Ausgleichs-Zielspannung.
    • [13] Ein siebter Schalter SW7 kann weiterhin zwischen dem Anschluss T(2) und dem zweiten Anschluss des Kondensators vorgesehen sein. Der sechste Schalter und der siebte Schalter öffnen und schließen synchron zueinander. Das heißt, dass Steuerung so ausgeübt wird, dass der siebte Schalter auch öffnet, wenn der sechste Schalter öffnet und der siebte Schalter auch schließt, wenn der sechste Schalter schließt.
    • [14] Als Nächstes beinhaltet ein Spannungssteuerverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Schritt des Ausgleichens von Spannungen der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) unter Verwendung der Spannungssteuervorrichtung. Spezifisch stellt die SW-Steuereinheit alle Schalter ein, in einem vorbestimmten Modus zu sein, der aus einer Mehrzahl von Kandidatenmodi ausgewählt ist. Die Mehrzahl von Kandidatenmodi beinhaltet einen Normalmodus, einen ersten Ausgleichsmodus und einen zweiten Ausgleichsmodus. Im Normalmodus sind die Schalter SW3 bis SW5 geschlossen und andere Schalter sind geöffnet und die Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) haben ihre jeweils durch die ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten gemessenen Spannungen.
    • [15] Im ersten Ausgleichsmodus werden alle die Schalter gesteuert wie oben beschrieben, so dass zumindest eines der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) durch einen ersten Strom entladen wird. Beim zweiten Ausgleichsmodus werden alle Schalter wie oben beschrieben so gesteuert, dass zumindest eines der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) durch einen zweiten Strom entladen wird.
  • Das heißt, dass das Spannungssteuerverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Schritte beinhaltet: (i) individuelles Messen von Spannungen der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) durch die Spannungsmesseinheit; (ii) Einstellen einer Ausgleichszielspannung Vm, basierend auf den durch die Spannungsmesseinheit gemessenen Messwerten; und (iii) Entladen zumindest eines der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) im ersten Ausgleichsmodus oder dem zweiten Ausgleichsmodus, basierend auf der Ausgleichszielspannung Vm.
    • [16] In dem Fall, bei dem die Stromspannungsvorrichtung den parallel mit dem Stromspeicherelement B(1) verbundenen Kondensator beinhaltet, können die in Normalmodus ermittelten Spannungen der Stromspeicherelemente B(2) bis B(n) zu einem angemessenen Zeitpunkt korrigiert werden. Hier ist der Negativanschluss des Stromspeicherelements B(1) mit dem ersten Anschluss des Kondensators verbunden und ist der Positivanschluss des Stromspeicherelements B(1) mit dem zweiten Anschluss des Kondensators verbunden. Zwischen dem Anschluss T(1) und dem ersten Anschluss des Kondensators ist ein sechster Schalter SW6 vorgesehen. Beim Korrigieren der Spannung werden die folgenden Schritte ausgeführt: (I) öffnen der Schalter SW6, SW3 und SW4 und Aufheben des Normalmodus, danach Schließen eines vorbestimmten Schalters, um den Kondensator zu veranlassen, die Spannung eines Stromspeicherelements B(i) (i ≠ 1) zu lesen; (II) nach Veranlassen des Kondensators, die Spannung des Stromspeicherelements B(1) zu lesen, öffnen eines vorbestimmten Schalters; (III) nach öffnen des vorbestimmten Schalters, Schließen des Schalters SW6 und Messen, durch die erste Spannungsdetektionseinheit, der Spannung des Kondensators, der die Spannung des Stromspeicherelements B(i) gelesen hat; (IV) nach Messen der Spannung des Kondensators durch die erste Spannungsdetektionseinheit, Veranlassen des Kondensators, zu entladen; und (V) Korrigieren des durch eine i-te Spannungsdetektionseinheit gemessenen Messwerts, basierend auf dem gemessenen Spannungswert des Kondensators, der durch die erste Spannungsdetektionseinheit gemessen ist. Es ist anzumerken, dass die Reihenfolge des Ausführens der Schritte (IV) und (V) nicht spezifiziert ist.
  • Das heißt, dass im Normalmodus eine Spannungsmessung durch die ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten ausgeführt wird. Zu einem richtigen Timing geht die Steuerung zum Korrekturmodus über, wo eine Spannungsmessung über den Kondensator ausgeführt wird. Somit können die durch die ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten erhaltenen Messwerte unter Verwendung des gemessenen Spannungswerts des Kondensators zu einem richtigen Zeitpunkt korrigiert werden.
  • Es ist anzumerken, dass beim Veranlassen des Luftspalts zum Entladen beispielsweise die Schalter SW1(1) und SW4 geschlossen sein sollten. Danach, wenn zum Normalmodus zurückgekehrt wird, sollte der Schalter SW1(1) geöffnet sein und der Schalter SW3 sollte geschlossen sein. Weiter, wenn die Korrektur eines anderen Stromspeicherelements B(j) (j ≠ 2) nachfolgend durchzuführen ist, sollten die Schalter SW1(1) und SW4 geöffnet sein und sollte die Steuerung zu Schritt (I) zurückkehren. Noch weiterhin, wenn die Korrektur des Stromspeicherelements B(2) nachfolgend durchzuführen ist, sollte der Schalter SW4 geöffnet sein und sollte die Steuerung zu Schritt (I) zurückkehren, wobei der Schalter SW1(1) im geschlossenen Zustand gehalten wird.
    • [17] Das Spannungssteuerverfahren beinhaltet vorzugsweise, bevor der Kondensator veranlasst wird, die Spannung des Stromspeicherelements B(j) (j ≠ 1) zu lesen, die Schritte von: (a) nach Schließen der Schalter SW1(1) und SW4, Öffnen der Schalter SW1(1) und SW4; (b) nach Schritt (a) Schließen des Schalters SW6 und Messen der Spannung des Kondensators durch die erste Spannungsdetektionseinheit; (c) Vergleichen der Spannung des im Schritt (b) gemessenen Kondensators mit einen Schwellenwert und wenn die Spannung des Kondensators gleich oder größer als der Schwellenwert ist, Detektieren einer Abnormalität des Schalters SW3; (d) wenn der Schalter SW3 normal ist (das heißt, wenn eine Abnormalität des Schalters SW3 nicht detektiert wird) Schließen des Schalters SW3 und Messen der Spannung des Kondensators durch die erste Spannungsdetektionseinheit; und (e) wenn die Spannung des Kondensators, die im Schritt (d) gemessen wird, gleich oder größer als der Schwellenwert ist, Detektieren einer Abnormalität des Schalters SW4. Somit kann, ob der Schalter SW3 und/oder SW4 ausgefallen ist oder nicht, detektiert werden.
  • [Details von Ausführungsformen der Erfindung]
  • Nachfolgend werden Beschreibungen von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen je nachdem gegeben. Es ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf jene beispielhaften Ausführungsformen beschränkt ist. Stattdessen ist die vorliegende Erfindung durch die Ansprüche definiert und es ist beabsichtigt, dass sie jegliche Modifikationen enthält, die äquivalente Bedeutungen zu jenen der Ansprüche haben und innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche fallen.
  • (Erste Ausführungsform)
  • 1 ist ein Schaltungskonfigurationsdiagramm einer beispielhaften Stromversorgungsvorrichtung, die eine Spannungsmessvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet. Nachfolgend wird eine Beschreibung einer Ausführungsform einer Stromversorgungsvorrichtung gegeben, die eine Spannungsmessvorrichtung beinhaltet und ein Stromspeichermodul, das Endstücke (2 ≤ n) von Stromspeicherelementen B(1) bis B(n), die in Reihe verbunden sind, beinhaltet.
  • Eine Stromversorgungsvorrichtung 100 beinhaltet ein Stromspeichermodul 101, eine mit dem Stromspeichermodul 101 verbundene Umschaltschaltung (Spannungssteuerschaltung) 105, eine Modulsteuereinheit 102, die mit dem Stromspeichermodul 101 über die Umschaltschaltung verbunden ist und eine Betriebs-Verarbeitungseinheit 103, die in der Lage ist, mit dem Stromspeichermodul 101 und der Modulsteuereinheit 102 zu kommunizieren.
  • Das Stromspeichermodul 101 beinhaltet n Stücke (2 ≤ n) von Stromspeicherelementen B(1) bis B(n), die in Reihe verbunden sind. Die Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) sind nacheinander so angeordnet, dass das Potential höher wird wenn n ansteigt. Es ist anzumerken, dass in der Zeichnung, während aus Gründen der Bequemlichkeit vier Stromspeicherelemente gezeichnet sind, es sich versteht, dass hier die Anzahl von Stromspeicherelementen und die Anzahl entsprechender Komponenten jeweils n Stücke (2 ≤ n) sind.
  • Die Modulsteuereinheit 102 beinhaltet eine erste Spannungsmesseinheit 11, eine zweite Spannungsmesseinheit (VMS) 12 und eine SW-Steuereinheit (SW-Ct) 13. Die erste Spannungsmesseinheit 11 beinhaltet erste bis n-te Spannungsdetektionseinheiten VS(1) bis VS(n), die jeweils individuell Spannungen der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) messen. Die zweite Spannungsmesseinheit 12 misst die Spannung des Stromspeichermoduls 101 (d. h. die kumulative Spannung der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n)). Spezifisch ist der Negativanschluss eines Stromspeicherelements B(j) (j ist eine Ganzzahl von 1 bis n) mit dem ersten Anschluss (–) einer j-ten Spannungsdetektionseinheit VS(j) verbunden und ist der positive Anschluss des Stromspeicherelements B(j) mit dem zweiten Anschluss (+) der j-ten Spannungsdetektionseinheit VS(j) verbunden. Die erste Spannungsmesseinheit 11 (die ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten), die zweite Spannungsmesseinheit (VMS) 12 und die SW-Steuereinheit 13 kommunizieren mit der Betriebs-Verarbeitungseinheit 103. Die an den Spannungsmesseinheiten ermittelten Messwerte werden an die Betriebs-Verarbeitungseinheit 103 über ein Kommunikationsmittel 104 gesendet. Die SW-Steuereinheit 13 steuert das Öffnen/Schließen (EIN/AUS) von Schaltern gemäß Steueranweisungen aus der Betriebs-Verarbeitungseinheit 103.
  • Die Umschaltschaltung 105 beinhaltet einen Kondensator C, der zwischen dem ersten Anschluss (–) und dem zweiten Anschluss (+) der ersten Spannungsdetektionseinheit VS(1) verbunden ist. Der Kondensator C ist parallel zum Stromspeicherelement B(1) im Normalmodus verbunden. Andererseits verbindet die Umschaltschaltung 105 unter Verwendung noch einer anderen Vielzahl von Verbindungsleitungen die Negativanschlüsse der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) mit dem ersten Anschluss (–) des Kondensators C über entsprechende korrespondierende erste Schalter (–) und verbindet die Positivanschlüsse der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) mit dem zweiten Anschluss (+) des Kondensators C über entsprechende korrespondierende zweite Schalter (+). Weiter ist zwischen dem ersten Anschluss (–) des Kondensators C und dem ersten Anschluss (–) der ersten Spannungsdetektionseinheit VS(1) ein dritter Schalter SW3 eingefügt. In der Zeichnung, während ein vierter Schalter SW4 zwischen dem zweiten Anschluss (+) des Kondensators C und dem zweiten Anschluss (+) der ersten Spannungsdetektionseinheit VS(1) eingefügt ist, ist der vierte Schalter SW4 nicht essentiell.
  • Das heißt, dass zwischen einer Leitung, die das niedrigste Potential aufweist und den Negativanschluss des Stromspeicherelements B(1) und den ersten Anschluss (–) der ersten Spannungsdetektionseinheit VS(1) miteinander verbindet, und einer Leitung, die ein höheres Potential aufweist und einen Negativanschluss des Stromspeicherelements B(j) (j ≠ 1) und den ersten Anschluss (–) einer j-ten Spannungsdetektionseinheit VS(j) miteinander verbindet, eine entsprechende Verbindungsleitung (eine Umgehungsleitung) vorgesehen ist. Ein erster Schalter (–) entsprechend dem Stromspeicherelement B(j) ist in der Verbindungsleitung eingefügt.
  • Ähnlich ist zwischen einer Leitung, welche das zweitniedrigste Potential aufweist und den Positivanschluss des Stromspeicherelements B(1) und den zweiten Anschluss der erste Spannungsdetektionseinheit VS(1) miteinander verbindet, und einer Leitung, die ein höheres Potential aufweist und den Positivanschluss des Stromspeicherelements B(j) (j ≠ 1) und den zweiten Anschluss der j-ten Spannungsdetektionseinheit VS(j) miteinander verbindet, eine entsprechende Verbindungsleitung (eine Umgehungsleitung) vorgesehen ist. Ein zweiter Schalter (+) entsprechend dem Stromspeicherelement B(j) ist in der Verbindungsleitung eingefügt.
  • In der Zeichnung ist von den ersten Schaltern (–) ein Schalter SW11 am nächsten am Negativanschluss des Stromspeicherelements B(1) im Hinblick auf Potential angeordnet. Entsprechend ist der Schalter SW11 immer zwischen dem Negativanschluss des Stromspeicherelements B(1) und anderen ersten Schaltern (–) als dem ersten Schalter SW11 und den zweiten Schaltern (+) eingefügt. Andererseits sind von den zweiten Schaltern (+) Schalter SW12 und SW21 am nächsten am Positivanschluss des Stromspeicherelements B(1) im Hinblick auf Potential angeordnet. Die Schalter SW12 oder SW21 sind immer zwischen dem Positivanschluss des Stromspeicherelements B(1) und den anderen ersten Schaltern (–) und zweiten Schaltern (+) als den Schaltern SW12 und SW21 eingefügt. Wie in der Zeichnung gezeigt, ist der Schalter SW21 parallel zum Schalter SW12.
  • Es ist anzumerken, dass in der Schaltung in der Zeichnung Widerstände Rj1 und Rj2 jeweils mit Schaltern SWj1 und SWj2 verbunden sind (j ≠ 1). Wenn eine Differenz bei der Spannung zwischen der Mehrzahl von Stromspeicherelementen auftritt, können die Widerstände Rj1 und Rj2 dienen, einen Teil der elektrischen Energie der Stromspeicherelemente zum Ausgleichen der Mehrzahl von Stromspeicherelementen im Hinblick auf Spannung zu verbrauchen.
  • Da das Stromspeicherelement B(1) und der Kondensator C parallel miteinander verbunden sind, in dem Zustand, wo die Schalter SW11 und SW12 geschlossen sind und andere Schalter offen sind, ist die Spannung zwischen Anschlüssen des Kondensators C im Wesentlichen identisch der Spannung des Stromspeicherelements B(1). Es ist anzumerken, dass der Zustand, in dem die Schalter SW3, SW4, SW11 und SW12 geschlossen sind und andere Schalter offen sind, der Normalmodus ist. Im Normalmodus weisen die Stromspeicherelementen B(1) bis B(n) ihre individuell durch die ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten gemessenen jeweiligen Spannungen auf.
  • In Übereinstimmung mit dem Messergebnis der Spannungen der Stromspeicherelemente gibt die Betriebs-Verarbeitungseinheit 103 eine Steueranweisung zum Korrigieren der Messwerte aus oder eine Steueranweisung zum Ausgleichen der Spannungen. Die Betriebs-Verarbeitungseinheit 103 kann eine Recheneinheit 14 beinhalten, die zum Berechnen der Ausgleichszielspannung notwendig ist oder kann eine Lade/Entlade-Steuereinheit 15 enthalten, die das Laden/Entladen des Stromspeichermoduls 101 (des Stromspeicherelements B(j) steuert. Die Betriebs-Verarbeitungseinheit 103 kann weiter eine Speichereinheit 16 zum darin Speichern von Rechenformen und/oder Messdaten, die für die Berechnung notwendig sind, beinhalten. Die Speichereinheit 16 kann durch einen Wahlfreizugriffsspeicher (RAM) oder Nurlesespeicher (ROM) implementiert sein, die darin ein Betriebs-Verarbeitungsprogramm speichern. Die Recheneinheit 14 beinhaltet eine CPU.
  • Die Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) sind Vorrichtungen wie etwa Kondensatoren oder Akkumulatoren. Die Kondensatoren können elektrische Doppelschicht-Kondensatoren, Lithium-Ionen-Kondensatoren oder dergleichen sein. Die Aktuatoren können Natrium-Ionen-Akkumulatoren, Lithium-Ionen-Akkumulatoren, Nickel-Metallhydridbatterien oder dergleichen sein. Der Typ der ersten Schalter und der zweiten Schalter ist nicht besonders spezifiziert und kann durch Transistoren, FETs, Dioden, Relaisschalter oder dergleichen implementiert werden.
  • Hier zeigt 2 Fehler bei Messwerten beim Messen der Spannung des Stromspeicherelements B(n) auf der Positivanschlussseite des Stromspeichermoduls 101 mit der n-ten Spannungsdetektionseinheit. Der Graph mit durchgezogener Linie zeigt beispielhaft Fehler beim Stromspeichermodul in dem Hochspannungszustand und der Graph mit unterbrochener Linie zeigt beispielhaft Fehler beim Stromspeichermodul im Niederspannungszustand. Während die Fehler bei der Spannung des Stromspeicherelements B(n), das auf der Hochpotentialseite angeordnet ist, sich abhängig von der Temperatur unterscheiden, sind solche Fehler im Allgemeinen groß und übersteigen 10% als Maximum. Die meisten solcher Fehler treten aufgrund der Intervention einer Pegelschiebeschaltung auf.
  • Andererseits zeigt 3 Fehler bei Messwerten beim Messen der Spannung eines Stromspeicherelements B(1) auf der Negativanschlussseite des Stromspeichermoduls 101 mit der ersten Spannungsdetektionseinheit. Da das Messen der Spannung des Stromspeicherelements B(1) keine Pegelverschiebung erfordert, sind Fehler im Allgemeinen klein, unabhängig von der Größe der Spannung und betragen weniger als 5%.
  • Wie in 2 und 3 gezeigt, ist es schwierig, die Spannungen der Stromspeicherelemente auf der Hochpotentialseite (insbesondere das Stromspeicherelement B(n)) unter Verwendung nur der ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten genau zu messen. Entsprechend ist es wünschenswert, die in dem Normalmodus gemessenen Messspannungswerte angemessen zu korrigieren.
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 4 eine Beschreibung eines Spannungsmessverfahrens gegeben, das einen Korrekturmodus inkorporiert. Es ist anzumerken, dass der Ablauf in 4 lediglich beispielhafter Natur ist und die Reihenfolge und Anzahl von Schritten nicht auf jene in 4 und der nachfolgenden Beschreibung gezeigten beschränkt sind.
  • Die Spannungen der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) werden normal im Normalmodus gemessen. Im Normalmodus werden die Spannungen der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) jeweils unter Verwendung entsprechender erster bis n-ter Spannungsdetektionseinheiten gemessen. Hier, während die Schalter SW3 und SW4 in einem geschlossenen EIN-Zustand sind und die Schalter SW11 und SW12 auch in einem geschlossenen EIN-Zustand sind, sind andere erste Schalter (–) und zweite Schalter (+) im offenen AUS-Zustand.
  • Beim Übergehen vom Normalmodus zum Korrekturmodus werden zuerst die Schalter SW11, SW12, SW3 und SW4 geöffnet, um im AUS-Zustand zu sein (S10). Danach werden die Schalter SWj1 und SWj2 (j ist eine Ganzzahl, die aus 2 bis n ausgewählt ist) geschlossen, um im EIN-Zustand zu sein (S20). Dieses j wird beliebig ausgewählt und die Spannung des Stromspeicherelements B(j) entsprechend dem Wert j ist das Messziel. Es ist anzumerken, dass alle anderen Schalter als die Schalter SWj1 und SWj2 offen und im AUS-Zustand sind. In diesem Zustand ist das Stromspeicherelement B(j) parallel mit dem Kondensator C verbunden. Somit wird die Spannung zwischen dem ersten Anschluss (–) und dem zweiten Anschluss (+) des Kondensators C identisch zur Spannung des Stromspeicherelements B(j) und liest der Kondensator die Spannung des Stromspeicherelements B(j) aus.
  • Als Nächstes werden die Schalter SWj1 und SWj2 geöffnet, um im AUS-Zustand zu sein (S30). Somit, während die Spannung zwischen Anschlüssen des Kondensators C immer noch die Spannung des Speicherelements B(j) widerspiegelt, wird die Verbindung zwischen dem Kondensator C und dem Stromspeicherelement B(j) mit einem hohen Potential aufgehoben. In diesem Zustand sind die Schalter SW3 und SW4 geschlossen (S40) und misst die erste Spannungsdetektionseinheit VS(1) bis VS(n) eine Spannung Vcp des Kondensators C, welche die Spannung des Stromspeicherelements B(j) widerspiegelt (S50).
  • Als Nächstes, wenn die Schalter SW12 und SW21 geschlossen werden, um im EIN-Zustand zu sein (S60), werden die Anschlüsse des Kondensators C kurzgeschlossen und wird die gespeicherte elektrische Energie entladen. Somit stellt der Kondensator C den Originalzustand wieder her.
  • Als Nächstes werden die durch die j-te Spannungsdetektionseinheit im Normalmodus gemessene Spannung Vj des Stromspeicherelements B(j) und die durch die erste Spannungsdetektionseinheit gemessene Spannung Vcp des Kondensators miteinander verglichen. Wenn es eine substantielle Differenz zwischen ihnen gibt, wird der Messwert Vj im Normalmodus basierend auf der Spannung Vcp korrigiert (S70). Während das Verfahrens der Korrektur nicht besonders spezifiziert ist, werden beispielsweise die gespeicherten Daten zum Umwandeln des an der j-ten Spannungsdetektionseinheit ermittelten Messsignals in Spannung rückgesetzt, so dass die Differenz ΔV zwischen dem Messwert Vj und der Spannung Vcp von dem zukünftigen Messwert im Normalmodus abdeckt oder subtrahiert wird.
  • Wenn eine Reihe von Schritten endet, wird ein Schalter SW21 geöffnet, um im AUS-Zustand zu sein und wird der Schalter SW11 geschlossen, um im EIN-Zustand zu sein. Somit wird der Normalmodus wiederhergestellt (S80). Danach werden unter Verwendung des korrigierten Messwerts Lade-/Entladestreuung und zusätzlich Ausgleichssteuerung nach Bedarf ausgeübt.
  • Beim Übergehen aus dem Normalmodus zum Korrekturmodus, vor dem Schritt (S20) des Schließens der Schalter SWj1 und SWj2 (j ist eine Ganzzahl, die aus 2 bis n ausgewählt ist) und Veranlassen des Kondensators C, die Spannung des Stromspeicherelements B(j) zu lesen, wird wünschenswerter Weise überprüft, ob die Umschaltschaltung (hierin die Schalter SW11 und SW12) ausgefallen ist oder nicht. Mit Bezug auf 5 wird eine beispielhafte Prozedur der Überprüfung beschrieben.
  • Im Normalmodus sind die ersten Schalter und die zweiten Schalter, welche die Leitungen auf der Hochpotentialseite und die Leitungen auf der Niederpotentialseite umgehen, alle offen. Weiter sind beim Aufheben des Normalmodus die Schalter SW11, SW12 und SW3 offen. Dieser Zustand ist der Anfangszustand bei der Prozedur des Überprüfens des Auftretens eines Ausfalls.
  • Zuerst schließt die SW-Steuereinheit 13 die Schalter SW12 und SW21 und öffnet danach die Schalter SW12 und SW21 (S101). Hier, wenn der Schalter SW11 normal ist, wird der Kondensator C entladen, wenn die Schalter SW12 und SW21 geschlossen werden. Wenn andererseits der Schalter SW11 im geschlossenen Zustand aufgrund Ausfall fixiert ist, wird der Kondensator C nicht entladen, selbst wenn der Schalter SW11 geschlossen ist.
  • Als Nächstes, wenn die SW-Steuereinheit 13 den Schalter SW3 schließt, misst die erste Spannungsdetektionseinheit VS(1) die Spannung Vcp des Kondensators C (S102). Hier, wenn der Schalter SW11 normal ist, wird die Spannung des entladenen Kondensators C (beispielsweise die Spannung nahe an 0 V) durch die erste Spannungsdetektionseinheit VS(1) detektiert. Wenn andererseits der Schalter SW11 ausgefallen ist, wird eine Spannung V1 des Stromspeicherelements B(1) detektiert.
  • Die Betriebs-Verarbeitungseinheit 103 vergleicht die Spannung Vcp des Kondensators C, gemessen in S102, mit einem Schwellenwert Va und detektiert die Abnormalität des Schalters SW11, wenn die Spannung Vcp gleich oder größer als der Schwellenwert Va ist (S103). Durch Einstellen des Schwellenwerts Va, kleiner als die Spannung V1 des Stromspeicherelements B(1), die zuvor im Normalmodus gemessen worden ist, zu sein, wird eine Abnormalität (Ausfall) des Schalters SW11 detektiert, wenn die Spannung V1 des Stromspeicherelements B(1) detektiert wird. Das heißt, dass der Schwellenwert Va so eingestellt werden sollte, dass er 0 ≤ Va < V1 erfüllt. Andererseits ist der Schwellenwert Va nicht notwendigerweise unter Referenz auf die tatsächlich gemessene Spannung V1 eingestellt und kann unter Referenz auf die erwartete niedrigste Spannung des Stromspeicherelements B(1) eingestellt sein.
  • Als Nächstes, wenn der Schalter SW11 normal ist, wird der Schalter SW11 durch die SW-Steuereinheit 13 geschlossen und wird die Spannung Vcp des Kondensators C wieder durch die erste Spannungsdetektionseinheit VS(1) gemessen (S104). Hier, wenn der Schalter SW12 normal ist, da der Schalter SW12 offen ist, wird die detektierte Spannung bei der Spannung des entladenen Kondensators C gehalten. Wenn andererseits der Schalter SW12 im geschlossenen Zustand aufgrund Ausfall fixiert ist, wenn der Schalter SW11 geschlossen ist, liest der Kondensator C die Spannung V1 des Stromspeicherelements B(1) aus.
  • Die Betriebs-Verarbeitungseinheit 103 vergleicht die Spannung Vcp des Kondensators C, die in S104 gemessen ist, mit dem Schwellenwert Va. Die Betriebs-Verarbeitungseinheit 103 detektiert die Abnormalität des Schalters SW12, wenn die Spannung Vcp des Kondensators C größer oder gleich als der Schwellenwert Va ist (S105). Auch in diesem Fall, in dem der Schwellenwert Va eingestellt wird, kleiner als die Spannung V1 des Stromspeicherelements B(1) zu sein, wird eine Abnormalität (Ausfall) des Schalters SW11 detektiert, wenn die Spannung V1 des Stromspeicherelements B(1) detektiert wird.
  • Es ist anzumerken, dass als die erwartete niedrigste Spannung des Stromspeicherelements B(1) beispielsweise eine Tiefenentladungsspannung V1' des Stromversorgungselements B(1) verwendet werden sollte. Alle Stromspeicherelemente B(j) werden normalerweise so gesteuert, dass sie den Tiefenentladungszustand vermeiden. Entsprechend, wenn die Spannung niedriger als die Tiefenentladungsspannung V1' des Stromspeicherelements B(1) durch die erste Spannungsdetektionseinheit VS(1) detektiert wird, ist die Wahrscheinlichkeit, dass der Kondensator C die Spannung des Stromspeicherelements B(1) liest, niedrig, und es kann festgestellt werden, dass die Schalter SW11 und SW12 normal sind.
  • Selbst falls die Schalter SW11 und SW12 normal sind, kann es Zeit erfordern, bis der Kondensator C entladen ist. Andererseits, um rasch zu bestimmen, ob ein Ausfall aufgetreten ist oder nicht, ist es wünschenswert, die Spannung des Kondensators C in der Stufe zu detektieren, wo der Kondensator C voll entladen worden ist und zu bestimmen, ob ein Ausfall aufgetreten ist oder nicht. In einem solchen Fall sollte der Schwellenwert auf einen maximal möglichen Wert innerhalb eines Bereichs eingestellt werden, der die Tiefenentladungsspannung V1' nicht übersteigt. Das heißt, dass der Schwellenwert Va der Spannung eingestellt werden sollte, um 0 ≤ Va < V1' zu erfüllen.
  • Der Startzeitpunkt des Korrekturmodus ist nicht besonders spezifiziert. Wenn beispielsweise die Spannungsmessvorrichtung oder eine Stromspeichervorrichtung aktiviert wird, kann die Steuerung einmal im Normalmodus gestartet werden und kann danach nach Verstreichen einer vorbestimmten Periode zum Korrekturmodus übergehen. Dann werden von den Stromspeicherelementen B(2) bis B(n) die Stromspeicherelemente, von denen gewünscht ist, dass sie korrigiert werden, sukzessive korrigiert. Danach sollte die Steuerung zum Normalmodus zurückkehren. In dem Fall, bei dem die Spannungsmessvorrichtung oder die Stromspeichervorrichtung kontinuierlich über eine beachtliche Periode verwendet wird, sollte die Modulsteuereinheit 102 und/oder die Betriebs-Verarbeitungseinheit 103 so konfiguriert sein, dass eine Steuerung automatisch zum Korrekturmodus in jeder vorbestimmten Periode übergeht.
  • Bei Aktivierung der Stromversorgungsvorrichtung messen die Spannungsdetektionseinheiten VS(1) bis VS(n) der ersten Spannungsmesseinheit 11 die aktuellen Spannungen der Stromspeicherelemente. Die Messwerte werden aus der Modulsteuereinheit 102 über das Kommunikationsmittel 104 an die Betriebs-Verarbeitungseinheit 103 gesendet. Die Recheneinheit 14, welche die Betriebs-Verarbeitungseinheit 103 beinhaltet, führt eine vorbestimmte Operation durch, basierend auf den gemessenen Spannungswerten unter Verwendung der Rechenformel und/oder gemessenen Daten (welche im Korrekturmodus zum angemessenen Zeitpunkt rückgesetzt werden), die in der Speichereinheit 16 gespeichert sind. Dann steuert, basierend auf dem Operationsergebnis, die Lade/Entlade-Steuereinheit 15 das Laden/Entladen der Stromspeicherelemente. Andererseits schaltet die Modulsteuereinheit 102 zwischen dem Normalmodus und dem Korrekturmodus über die SW-Steuereinheit 13 zu einem angemessenen Zeitpunkt um.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • 6 ist ein Schaltungskonfigurationsdiagramm einer beispielhaften Stromversorgungsvorrichtung, die eine Spannungssteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet. Eine Stromversorgungsvorrichtung 100 beinhaltet ein Stromspeichermodul 101, eine mit dem Stromspeichermodul 101 verbundene Umschaltschaltung 105, eine mit dem Stromspeichermodul 101 über die Umschaltschaltung verbundene Modulsteuereinheit 102, und eine Betriebs-Verarbeitungseinheit 103, die zur Kommunikation mit dem Stromspeichermodul 101 und der Modulsteuereinheit 102 in der Lage ist.
  • Das Stromspeichermodul 101 beinhaltet n Stücke (2 ≤ n) von Stromspeicherelementen B(1) bis B(n), die in Reihe verbunden sind. Die Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) sind nacheinander angeordnet, so dass das Potential höher wird, wenn n ansteigt. Es ist anzumerken, dass in der Zeichnung, während aus Gründen der Bequemlichkeit vier Stromspeicherelemente illustriert sind, es sich versteht, dass hierin die Anzahl von Stromspeicherelementen und die Anzahl von entsprechenden Komponenten jeweils n Stücke (2 ≤ n) sind.
  • Die Modulsteuereinheit 102 beinhaltet eine erste Spannungsmesseinheit 11, eine zweite Spannungsmesseinheit (VMS) 12 und eine SW-Steuereinheit (SW-Ct) 13. Die erste Spannungsmesseinheit 11 beinhaltet erste bis n-te Spannungsdetektionseinheiten VS(1) bis VS(n), die jeweils individuell Spannungen der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) messen. Die zweite Spannungsmesseinheit 12 misst die Spannung des Stromspeichermoduls 101 (d. h. die kumulative Spannung der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n)). Spezifisch ist der Negativanschluss des Stromspeicherelements B(1) (i ist eine Ganzzahl von 1 bis n) mit dem ersten Anschluss (–) einer i-ten Spannungsdetektionseinheit VS(i) über einen Anschluss T(i) verbunden und ist der Positivanschluss des Stromspeicherelements B(i) mit dem zweiten Anschluss (+) der i-ten Spannungsdetektionseinheit VS(i) über einen Anschluss T(i + 1) verbunden. Die erste Spannungsmesseinheit 11 (die ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten), die zweite Spannungsmesseinheit (VMS) 12 und die SW-Steuereinheit (SW-Ct) 13 kommunizieren mit der Betriebs-Verarbeitungseinheit 103. Die an den Spannungsmesseinheiten erhaltenen Messwerte werden über ein Kommunikationsmittel 104 an die Betriebs-Verarbeitungseinheit 103 gesendet. Die SW-Steuereinheit 13 steuert das Schließen/Öffnen (EIN/AUS) der Schalter gemäß den Steueranweisungen aus der Betriebs-Verarbeitungseinheit 103.
  • Die Umschaltschaltung 105 beinhaltet einen Kondensator C, der seinen ersten Anschluss (–) mit einem Anschluss T(1) verbunden hat und seinen zweiten Anschluss (+) mit einem Anschluss T(2) verbunden hat. Das heißt, dass der erste Anschluss (–) des Kondensators C mit dem ersten Anschluss (–) der ersten Spannungsdetektionseinheit VS(1) verbunden ist und der zweite Anschluss (+) des Kondensators C mit dem zweiten Anschluss (+) der ersten Spannungsdetektionseinheit VS(1) verbunden ist. Somit ist der Kondensator C parallel mit dem Stromdetektionsfehler-Additionsbetrag B(1) im Normalmodus verbunden.
  • Andererseits ist zwischen einer Leitung L(1), die das niedrigste Potential aufweist, und den Negativanschluss des Stromspeicherelements B(1) und den Anschluss T(1) (den ersten Anschluss (–) der ersten Spannungsdetektionseinheit VS(1) miteinander verbindet, und einer Leitung, die ein höheres Potential aufweist und den Negativanschluss der Stromspeicherelemente B(i) (i ≠ 1) und einen Anschluss T(1) (den ersten Anschluss (–) einer i-ten Spannungsdetektionseinheit VS(i)) miteinander verbindet, eine korrespondierende Umgehungsleitung BL1(i) vorgesehen. Ein erster Schalter SW1(i) entsprechend dem Stromspeicherelement B(i) ist in die Umgehungsleitung BL1(i) eingefügt.
  • Ähnlich ist zwischen einer Leitung L(2), die das zweitniedrigste Potential aufweist, und den Positivanschluss des Stromspeicherelements B(1) und den Anschluss T(2) (den zweiten Anschluss (+) der ersten Spannungsdetektionseinheit VS(1))) miteinander verbindet und einer Leitung L(i + 1), die ein höheres Potential aufweist und den Positivanschluss des Stromspeicherelements B(i) (i ≠ 1) und den Anschluss T(i + 1) (der zweite Anschluss (+) der i-ten Spannungsdetektionseinheit VS(i)) miteinander verbindet, eine korrespondierende Umgehungsleitung BL2(i) vorgesehen. Ein zweiter Schalter SW2(i) entsprechend dem Stromspeicherelement B(i) ist in die Umgehungsleitung BL2(i) eingefügt.
  • Die Leitung L(1) weist einen dritten Schalter SW3 auf der Negativanschlussseite relativ zu jedem Verbindungspunkt mit den Umgehungsleitungen BL1(1) bis BL1(n) auf. Die Leitung L(2) weist einen vierten Schalter SW4 zwischen dem Verbindungspunkt mit der Umgehungsleitung BL1(1) und jedem Verbindungspunkt mit den Umgehungsleitungen BL2(2) bis BL2(n) auf. Die Leitung L(3) weist einen fünften Schalter SW5 auf der Negativanschlussseite relativ zum Verbindungspunkt mit der Umgehungsleitung BL1(2) und den Verbindungspunkte mit der Umgehungsleitung BL2(2) auf. Der Schalter SW1(1) ist parallel mit dem Schalter SW4 verbunden.
  • Mit den Schaltern SW1(i) und SW2(i) sind jeweils Widerstände R mit einem im Wesentlichen identischen Widerstandswert verbunden. Die Widerstände R dienen dazu, einen Teil der elektrischen Energie der Stromspeicherelemente zum Ausgleichen der Mehrzahl von Stromspeicherelementen im Hinblick auf die Spannung zu verbrauchen.
  • Ein sechster Schalter SW6 ist zwischen dem Anschluss T(1) und dem ersten Anschluss des Kondensators eingefügt. Weiter ist der Verbindungspunkt zwischen dem ersten Anschluss des Kondensators und der Leitung L(1) auf der Seite des Anschlusses T(1) relativ zu jedem Verbindungspunkt zwischen der Leitung L(1) und den Umgehungsleitungen BL1(1) bis BL1(n) positioniert. Entsprechend, wenn der Schalter SW6 geöffnet ist, wird nicht nur die Verbindung zwischen dem Anschluss T(1) und dem Kondensator, sondern auch die Verbindung zwischen dem Anschluss T(1) und jeder Umgehungsleitung BL1 unterbrochen. Andererseits ist ein siebter Schalter SW7 zwischen dem Anschluss T(2) und dem zweiten Anschluss des Kondensators eingefügt. Weiter ist der Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Anschluss des Kondensators und der Leitung L(2) auf der Seite des Anschlusses T(2) relativ zu jedem Verbindungspunkt zwischen der Leitung L(2) und den Umgehungsleitungen BL2(2) bis BL2(n) positioniert. Entsprechend, wenn der Schalter SW7 geöffnet wird, ist nicht nur die Verbindung zwischen dem Anschluss T(2) und dem Kondensator, sondern auch jede Verbindung zwischen dem Anschluss T(2) und den Umgehungsleitungen BL2 getrennt. Es ist anzumerken, dass, während die Umschaltschaltung 105 in der Zeichnung den siebten Schalter SW7 enthält, der Schalter SW7 nicht essentiell ist.
  • Da das Stromspeicherelement B(1) und der Kondensator C parallel miteinander verbunden sind, in dem Zustand, wo die Schalter SW3 bis SW6 geschlossen und andere Schalter geöffnet werden, ist die Spannung zwischen Anschlüssen des Kondensators C im Wesentlichen identisch zur Spannung des Stromspeicherelements B(1). Es ist anzumerken, dass der Zustand, wo die Schalter SW3 bis SW6 geschlossen sind und andere Schalter offen sind, der Normalmodus ist. Im Normalmodus haben die Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) ihre Spannungen individuell jeweils durch die ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten gemessen.
  • Gemäß dem Messergebnis der Spannungen der Stromspeicherelemente gibt die Betriebs-Verarbeitungseinheit 103 eine Steueranweisung zum Korrigieren der Messwerte oder eine Steueranweisung zum Ausgleichen der Spannung aus. Die Betriebs-Verarbeitungseinheit 103 kann eine Recheneinheit 14 enthalten, die zum Berechnen der Ausgleichszielspannung notwendig ist oder kann eine Lade/Entlade-Steuereinheit 15 enthalten, welche das Laden/Entladen des Stromspeichermoduls 101 steuert. Die Betriebs-Verarbeitungseinheit 103 kann weiter ein Speicher 16 zum Speichern darin von Rechenformeln und/oder gemessenen Daten enthalten, welche für die Berechnung notwendig sind. Die Speichereinheit 16 kann durch einen Wahlfreizugriffsspeicher (RAM) oder Nurlesespeicher (ROM) implementiert werden, die in sich ein Betriebsverarbeitungsprogramm speichern. Die Recheneinheit 14 beinhaltet eine CPU.
  • Die Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) sind Vorrichtungen, wie etwa Kondensatoren oder Akkumulatoren. Die Kondensatoren können elektrische Doppelschicht-Kondensatoren, Lithium-Ionen-Kondensatoren oder dergleichen sein. Die Akkumulatoren können Natrium-Ionen-Akkumulatoren, Lithium-Ionen-Akkumulatoren, Nickel-Metallhydrid-Batterien oder dergleichen sein. Der Typ der ersten bis fünften Schalter ist nicht besonders spezifiziert und kann durch Transistoren, FETs, Dioden, Relaisschalter oder dergleichen implementiert werden.
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 7 eine Beschreibung eines beispielhaften Spannungssteuerverfahrens gemäß der vorliegenden Ausführungsform gegeben. Es ist anzumerken, dass der Ablauf in 7 lediglich beispielhafter Natur ist und die Reihenfolge und Anzahl von Schritten nicht auf jene in 7 und der nachfolgenden Beschreibung gezeigten beschränkt ist. Der Startzeitpunkt des Spannungssteuerverfahrens ist nicht besonders spezifiziert. Beispielsweise kann das Spannungssteuerverfahren bei Aktivierung der Stromversorgungsvorrichtung oder der Spannungssteuervorrichtung gestartet werden. Wenn die Stromversorgungsvorrichtung oder die Spannungssteuervorrichtung aktiviert wird, kann beispielsweise die Steuerung einmal im Normalmodus starten und daher zu ersten oder zweiten Ausgleichsmodus oder dem Korrekturmodus nach einem Verstreichen einer vorbestimmten Periode übergehen. In dem Fall, bei dem die Stromversorgungsvorrichtung oder die Spannungssteuervorrichtung kontinuierlich über eine beachtliche Periode verwendet wird, sollte die Modulsteuereinheit 102 oder die Betriebs-Verarbeitungseinheit 103 so konfiguriert sein, dass die Steuerung automatisch zum ersten oder zweiten Ausgleichsmodus oder dem Korrekturmodus in jeder vorbestimmten Periode übergeht.
  • Im Normalmodus messen die erste Spannungsdetektionseinheit VS(1) bis n-te Spannungsdetektionseinheit VS(n) der ersten Spannungsmesseinheit 11 aktuelle Spannungen Vr(i) (i ist eine Ganzzahl von 1 bis n) der Stromspeicherelemente (S10). Die gemessenen aktuellen Spannungen Vr(i) werden aus der Modulsteuereinheit 102 an die Betriebs-Verarbeitungseinheit 103 über das Kommunikationsmittel 104 gesendet.
  • Die Recheneinheit 14, welche die Betriebs-Verarbeitungseinheit 103 enthält, führt eine vorbestimmte Operation durch, basierend auf den gemessenen Spannungswerten, unter Verwendung der Rechenformel und/oder Messdaten, die in der Speichereinheit 16 gespeichert sind. Basierend auf dem Operationsergebnis steuert die Lade/Entlade-Steuereinheit 15 das Laden/Entladen des Stromspeichermoduls 101. In einer anderen Operation wählt die Recheneinheit 14 einen einer Mehrzahl von Kandidatenmodi aus. Beispielsweise wird aus dem Normalmodus, dem Korrekturmodus, dem ersten Ausgleichsmodus und dem zweiten Ausgleichsmodus ein Modus abhängig von der Situation ausgewählt. Hier, wenn Spannungsausgleich durchzuführen ist, wird der erste Ausgleichsmodus oder der zweite Ausgleichsmodus ausgewählt (S20).
  • Wenn gewünscht wird, rasch Ausgleich mit einem großen Stromwert zu erzielen, wird der erste Ausgleichsmodus ausgewählt. Wenn andererseits Zeit nicht kritisch ist und es gewünscht wird, einen Ausgleich unter moderaten Bedingungen zu erzielen, wird der zweite Ausgleichsmodus ausgewählt. Hier kann, in welchem des ersten Ausgleichsmodus und des zweiten Ausgleichsmodus das Entladen durchzuführen ist, individuell für jedes Stromspeicherelement bestimmt werden.
  • Wenn der erste Ausgleichsmodus oder der zweite Ausgleichsmodus ausgewählt wird, wird in der rechten Einheit 14 die Ausgleichszielspannung Vm basierend auf den durch die erste Spannungsmesseinheit 11 gemessenen Messwerten eingestellt (S30). Die Ausgleichszielspannung Vm wird auf einen angemessenen Wert zum angemessenen Zeitpunkt eingestellt, abhängig von der beabsichtigten Verwendung oder der Weise der Verwendung des Stromspeichermoduls 101. Beispielsweise wird die Ausgleichszielspannung Vm auf die niedrigste Spannung von den gemessenen Spannungen Vr(1) bis Vr(n) eingestellt. Im selben Fall kann normalerweise ein Ausgleich durch eine Operation des Entladens der anderen Stromspeicherelemente als dem Stromspeicherelement B(base) mit der niedrigsten Spannung erzielt werden.
  • Als Nächstes schaltet die Modulsteuereinheit 102 jeglichen erforderlichen Schalter zum Realisieren des ausgewählten Modus über die SW-Steuereinheit 13 um. Somit wird im ersten oder zweiten Ausgleichsmodus das Entladen zum Ausgleichen durchgeführt (S40). Hier werden die anderen (n – 1) Stücke von Stromspeicherelementen als das Stromspeicherelement B(base) individuell nach Bedarf entladen, wodurch die Spannungen der Stromspeicherelemente sich der Ausgleichszielspannung Vm annähern.
  • Andererseits, wenn der Normalmodus ausgewählt wird, werden die Schalter SW3 bis SW7 geschlossen und werden andere Schalter gehalten, offen zu sein. Wenn der Korrekturmodus ausgewählt wird, beispielsweise anhand des später beschriebenen Ablaufs (siehe 8), wird sukzessive die Korrektur der Spannungen der Stromspeicherelemente durchgeführt.
  • Wenn der erste Ausgleichsmodus ausgewählt ist, werden alle Schalter so gesteuert, dass zumindest eines der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) durch den ersten Strom entladen wird. Wenn der zweite Ausgleichsmodus ausgewählt wird, werden alle Schalter so gesteuert, dass zumindest eines der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) durch den zweiten Strom entladen wird. Die Schaltung, durch welche der erste Strom fließt, ist so konfiguriert, dass sie einen Widerstand entsprechend dem einen Stück des Widerstands R aufweist. Die Schaltung, durch welche der zweite Strom fließt, ist so konfiguriert, dass sie einen Widerstand entsprechend den zwei Stücken von Widerständen R aufweist.
  • Beim Veranlassen des Stromspeicherelements B(1), sich im ersten Ausgleichsmodus zu entladen, schließt die SW-Steuereinheit 13 die Schalter SW1(1) bis SW3 und öffnet andere Schalter. Beim Veranlassen des Stromspeicherelements B(1), sich im zweiten Ausgleichsmodus zu entladen, schließt die SW-Steuereinheit 13 die Schalter SW3, SW4, SW1(2) und SW2(2) und öffnet andere Schalter.
  • Beim Veranlassen des Stromspeicherelements B(2), sich im ersten Ausgleichsmodus zu entladen, schließt die SW-Steuereinheit 13 die Schalter SW4, SW5 und SW2(2) und öffnet andere Schalter. Beim Veranlassen des Stromspeicherelements B(2), sich im zweiten Ausgleichsmodus zu entladen, schließt die SW-Steuereinheit 13 die Schalter SW5, SW1(1) bis SW1(2) und öffnet andere Schalter.
  • Beim Veranlassen des Stromspeicherelements B(i) (i ist eine Ganzzahl von 3 bis n) zum Entladen im ersten Ausgleichsmodus schließt die SW-Steuereinheit 13 die Schalter SW1(i – 1), SW1(i), SW2(i) und SW2(i – 1) und öffnet andere Schalter. Beim Veranlassen des Stromspeicherelements B(i), sich im zweiten Ausgleichsmodus zu entladen, schließt die SW-Steuereinheit 13 die Schalter SW1(i – 1) und SW1(i) oder die Schalter SW2(i) und SW2(i – 1) und öffnet andere Schalter.
  • Wenn der Ausgleichsmodus endet, werden die relevanten Schalter durch die SW-Steuereinheit 13 umgeschaltet und geht die Spannungssteuervorrichtung 100 in den Normalmodus über (S50). Im Normalmodus werden die Spannungen Vr(1) bis Vr(n) der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) in jeder vorbestimmten Zeit gemessen.
  • Die Spannungen Vr(1) bis Vr(n) werden gegen eine operations-garantierte Obergrenzspannung Vm-up verglichen (S60). Wenn Vr < Vm-up (Y), setzt sich das Laden fort und als Nächstes wird die Spannung Vr mit einer Operations-garantierten Untergrenzspannung Vm-ud verglichen (S70). Wenn vr > Vm-ud (Y), setzt sich das Entladen fort. Wenn andererseits in S60 Vr ≥ Vm-up (N), wird das Laden gestoppt falls im Lademodus. In S70, wenn Vr ≤ Vm-ud (N), wird das Entladen gestoppt, falls im Entladungsmodus. Dieser Vergleich wird bezüglich aller Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) durchgeführt. Entsprechend, wenn irgendeine der Spannungen Vr(1) bis Vr(n) Vr ≥ Vm-up oder Vr ≤ Vm-ud entspricht, wird die Ladung wie im Lademodus gestoppt und wird das Entladen wie im Entlademodus gestoppt.
  • Andererseits misst die zweite Spannungsmesseinheit 12 eine Spannung Vuse des Stromspeichermoduls 101 zu jeder vorbestimmten Zeit und vergleicht die Spannung Vuse mit der Verwendungs-Obergrenzspannung Vuse-up (S80). Wenn Vuse < Vuse-up (Y), setzt sich das Laden fort. Als Nächstes wird die Spannung Vuse mit der Verwendungs-Untergrenzspannung Vuse-ud verglichen (S90). Wenn Vuse > Vuse-ud (Y), setzt sich das Entladen fort. Wenn Vuse ≥ Vuse-up oder Vuse ≤ Vuse-ud, wird das Laden gestoppt, wie beim Lademodus und wird das Entladen so wie beim Entladungsmodus gestoppt.
  • Als Nächstes wird eine Beschreibung des Korrekturmodus gegeben. Wieder wird hierin auf 2 und 3 Bezug genommen. Wie in 2 gezeigt, während die Fehler bei der Spannung des Stromspeicherelementes B(n), das auf der Hochpotentialseite angeordnet ist, sich abhängig von der Temperatur unterscheiden, sind solche Fehler im Allgemeinen groß und übersteigen maximal 10%. Die meisten solcher Fehler treten aufgrund von Intervention einer Pegelverschiebeschaltung auf. Wie in 3 gezeigt, da das Messen der Spannung des Stromspeicherelements B(1) keine Pegelverschiebung erfordert, sind Fehler im Allgemeinen klein, unabhängig von der Größe der Spannung, und betragen weniger als 5%.
  • Wie in 2 und 3 gezeigt, ist es schwierig, die Spannungen der Stromspeicherelemente auf der Hochpotentialseite genau zu messen (insbesondere das Stromspeicherelement B(n)), unter Verwendung nur der ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten. Entsprechend ist es wünschenswert, die gemessenen Spannungswerte, die im Normalmodus gemessen werden, angemessen zu korrigieren.
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 8 eine Beschreibung eines Spannungsmessverfahrens gegeben, das einen Korrekturmodus inkorporiert. Es ist anzumerken, dass der Ablauf in 8 lediglich beispielhafter Natur ist und die Reihenfolge und Anzahl von Schritten nicht auf jene in 8 und der nachfolgenden Beschreibung gezeigten beschränkt ist.
  • Die Spannungen der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) werden normal im Normalmodus gemessen. Hier, während die Schalter SW3 bis SW7 im geschlossenen EIN-Zustand sind, sind andere Schalter im offenen AUS-Zustand. Beim Übergehen vom Normalmodus zum Korrekturmodus werden zuerst die Schalter SW3, SW4, SW6 und SW7 geöffnet, um im AUS-Zustand zu sein (S100). Danach werden beispielsweise die Schalter SW1(i) und SW2(i – 1) (i ≠ 1) geschlossen, um im EIN-Zustand zu sein (S200). Dieses i wird willkürlich ausgewählt und die Spannung eines Stromspeicherelements B(i) entsprechend dem Wert i ist das Messziel. In diesem Zustand wird das Stromspeicherelement B(i) parallel zum Kondensator C verbunden. Somit wird die Spannung zwischen dem ersten Anschluss (–) und dem zweiten Anschluss (+) des Kondensators C identisch zur Spannung des Stromspeicherelements B(i) und liest der Kondensator C die Spannung des Stromspeicherelements B(i) aus.
  • Hier, bevor dem Kondensator C gestattet wird, die Spannung des Stromspeicherelements B(j) (j ≠ 1) zu lesen, ist es wünschenswert, zu überprüfen, ob die Schalter SW3 und SW4 ausgefallen sind oder nicht. Das heißt, es ist wünschenswert, sequentiell die Schritte durchzuführen: (a) nach Schließen der Schalter SW1(1) und SW4, Öffnen der Schalter SW1(1) und SW4; (b) nach Schritt (a), Schließen des Schalters SW6 und Messen der Spannung Vcp des Kondensators C durch die erste Spannungsdetektionseinheit VS(1); (c) Vergleichen der Spannung Vcp des Kondensators C, gemessen in Schritt (b), mit einem Schwellenwert Va und Detektieren der Abnormalität des Schalters SW3, wenn die Spannung Vcp gleich oder größer als der Schwellenwert Va ist; (d) wenn der Schalter SW3 normal ist, Schließen des Schalters SW3 und Messen der Spannung Vcp des Kondensators C durch die erste Spannungsdetektionseinheit VS(1); und (e) wenn die Spannung Vcp des Kondensators C, gemessen im Schritt (d), gleich oder größer dem Schwellenwert Va ist, Detektieren einer Abnormalität des Schalters SW4. Während die Namen der Schalter sich unterscheiden, ähnelt die vorstehende Prozedur der Prozedur gemäß der ersten, in 5 gezeigten Ausführungsform. Die Weise des Einstellens des Schwellenwerts Va kann identisch zu derjenigen in der ersten Ausführungsform sein.
  • Wenn die Schalter SW3 und SW4 normal sind, nachdem der Kondensator C veranlasst wird, die Spannung des Stromspeicherelements B(j) (u ≠ 1) zu lesen, werden die Schalter SW1(i) und SW2(i – 1) geöffnet, um im AUS-Zustand zu sein (S300). Somit, während die Spannung zwischen Anschlüssen des Kondensators C immer noch die Spannung des Stromspeicherelements B(i) widerspiegelt, wird die Verbindung zwischen dem Kondensator C und dem Stromspeicherelement B(i) mit einem hohen Potential aufgehoben. In diesem Zustand werden die Schalter SW6 und SW7 geschlossen (S400) und misst die erste Spannungsdetektionseinheit VS(1) die Spannung Vcp des Kondensators C, welche die Spannung des Stromspeicherelements B(i) widerspiegelt (S500).
  • Als Nächstes, wenn die Schalter SW4 und SW1(1) geschlossen werden, um im EIN-Zustand zu sein (S600), werden die Anschlüsse des Kondensators C kurzgeschlossen und wird die gespeicherte elektrische Energie entladen. Somit stellt der Kondensator C den Originalzustand wieder her.
  • Als Nächstes werden im Normalmodus die Spannung Vi des Stromspeicherelements B(i), gemessen durch die i-te Spannungsdetektionseinheit und die Spannung Vcp des Kondensators, die durch die erste Spannungsdetektionseinheit gemessen wird, miteinander verglichen. Wenn es einen substantiellen Unterschied zwischen ihnen gibt, wird der Messwert Vi in Normalmodus basierend auf der Spannung Vcp korrigiert (S700). Während das Verfahren des Korrigierens nicht besonders spezifiziert ist, werden beispielsweise die gespeicherten Daten zum Umwandeln des bei der i-ten Spannungsdetektionseinheit erhaltenen Messsignals in Spannung rückgesetzt, so dass die Differenz ΔV zwischen der Messspannung Vi und der Spannung Vcp addiert wird zu oder subtrahiert wird von dem zukünftigen Messwert im Normalmodus.
  • Wenn eine Reihe von Schritten endet, wird der Schalter SW1(1) geöffnet, um im AUS-Zustand zu sein, und wird der Schalter SW3 geschlossen, um im EIN-Zustand zu sein. Somit wird der Normalmodus wieder hergestellt (S800). Danach, den korrigierten Messwert verwendend, werden die Lade-/Entladesteuerung und der Spannungsausgleich durchgeführt.
  • [Anhänge]
  • Als die oben beschriebene Spannungsmessvorrichtung werden die nachfolgenden Anhänge offenbart.
  • (Anhang 1)
  • Spannungsmessvorrichtung, beinhaltend:
    eine Spannungsmesseinheit, die erste bis n-te Spannungsdetektionseinheiten enthält, die jeweils individuell Spannungen von n Stücken (2 ≤ n) von den Stromspeicherelementen B(1) bis B(n), die in Reihe verbunden sind, messen;
    eine Umschaltschaltung, die einen Verbindungszustand zwischen den Stromspeicherelementen B(1) bis B(n) und den ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten umschaltet;
    eine SW-Steuereinheit, welche die Umschaltschaltung antreibt; und
    eine Operations-Verarbeitungseinheit, die mit den ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten und der SW-Steuereinheit kommuniziert, wobei
    die Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) nacheinander angeordnet sind, so dass das Potential höher wird, wenn n ansteigt,
    die Spannungsmesseinheit Anschlüsse T(1) bis T(n) zum Aufnehmen von Potential an Negativanschlüssen der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) und einen Anschluss T(n + 1) zum Aufnehmen von Potential an einem Positivanschluss des Stromspeicherelements B(n) beinhaltet,
    die Umschaltschaltung beinhaltet
    einen parallel zum Stromspeicherelement B(1) verbundenen Kondensator,
    Leitungen L(1) bis L(n + 1), die jeweils die Negativanschlüsse der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) und die Positivanschlüsse des Speicherelements B(n) mit den Anschlüssen T(1) bis T(n + 1) verbinden,
    Umgehungsleitungen BL1(1) bis BL1(n – 1), die jeweils die Leitung L(1) mit den Leitungen L(2) bis L(n) verbinden, und
    Umgehungsleitungen BL2(2) bis BL2(n), die jeweils die Leitung L(2) mit Leitung L(3) bis L(n + 1) verbinden, wobei
    die Umgehungsleitungen BL1(1) bis BL1(n – 1) jeweils erste Schalter SW1(1) bis SW1(n – 1) aufweisen, wobei Widerstände R jeweils in Reihe mit den ersten Schaltern SW1(1) bis SW1(n – 1) verbunden sind,
    die Umgehungsleitungen BL2(2) bis BL2(n) jeweils zweite Schalter SW2(2) bis SW2(n) aufweisen, wobei Widerstände R jeweils in Reihe mit den zweiten Schaltern SW2(2) bis SW2(n) verbunden sind,
    die Leitung L(1) einen dritten Schalter SW3 auf einer Negativanschlussseite relativ zu jedem Verbindungspunkt mit den Stromspeicherelementen BL1(1) bis BL1(n) aufweist,
    die Leitung L(2) einen vierten Schalter SW4 zwischen einem Verbindungspunkt mit der Umgehungsleitung BL1(1) und jedem Verbindungspunkt mit den Umgehungsleitungen BL2(2) bis BL2(n) aufweist,
    einen sechsten Schalter SW6, der zwischen dem Anschluss T(1) und dem ersten Anschluss des Kondensators eingefügt ist,
    wenn der zwischen einem Negativanschluss des Stromspeicherelements B(j) (j ist eine Ganzzahl, die aus 2 bis n ausgewählt ist) und der Leitung L(1) eingefügte erste Schalter ein Schalter SW1(j – 1) ist und ein zwischen einem Positivanschluss des Stromspeicherelements B(j) (j ist eine Ganzzahl, die aus 2 bis n ausgewählt ist) eingefügter zweiter Schalter ein Schalter SW2(j) ist, schließt die SW-Steuereinheit die Schalter SW1(j) und SW2(j) und öffnet andere der ersten Schalter und der zweiten Schalter anhand einer Anweisung aus der Betriebs-Verarbeitungseinheit, so dass der Kondensator parallel zum Stromspeicherelement B(j) verbunden ist.
  • (Anhang 2)
  • Die Spannungsmessvorrichtung in Anhang 1, welche eine Funktion des sequentiellen Durchführens von Operationen aufweist, wobei:
    • (i) die SW-Steuereinheit die Schalter SW6, SW3 und SW4 schließt und den ersten Schalter und den zweiten Schalter öffnet, um so die Umschaltschaltung in einen Normalmodus einzustellen, und die ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten die Spannungen der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) im Normalmodus messen;
    • (ii) die SW-Steuereinheit die Schalter SW3 und SW4 öffnet, um so den Normalmodus aufzuheben, wobei die SW-Steuereinheit den Schalter SW6 öffnet und danach die Schalter SW1(j – 1) und SW2(j) (j ist eine Ganzzahl, die aus 2 bis n ausgewählt ist) schließt, um den Kondensator zu veranlassen, die Spannung des Stromspeicherelements B(j) zu lesen;
    • (iii) nach Veranlassen des Kondensators, die Spannung des Stromspeicherelements B(j) zu lesen, die SW-Steuereinheit die Schalter SW1(j – 1) und SW2(j) öffnet;
    • (iv) nach Öffnen der Schalter (SW1(j – 1) und SW2(j) die SW-Steuereinheit den Schalter SW6 schließt und die erste Spannungsdetektionseinheit eine Spannung des Kondensators, der die Spannung des Stromspeicherelements B(j) gelesen hat, misst;
    • (v) nachdem die erste Spannungsdetektionseinheit die Spannung des Kondensators gemessen hat, die SW-Steuereinheit die Schalter SW4 und SW1(1) schließt, um so den Kondensator zu entladen, und
    • (vi) die Betriebs-Verarbeitungseinheit einen durch die j-te Spannungsdetektionseinheit gemessenen Messwert korrigiert, basierend auf dem gemessenen Spannungswert des Kondensators, der durch die erste Spannungsdetektionseinheit gemessen ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Stromversorgungsvorrichtung
    101
    Stromspeichermodul
    102
    Modulsteuereinheit
    103
    Betriebs-Verarbeitungseinheit
    104
    Kommunikationsmittel
    105
    Umschaltschaltung
    11
    Erste Spannungsmesseinheit
    12
    Zweite Spannungsmesseinheit
    13
    SW-Steuereinheit
    14
    Recheneinheit
    15
    Lade-/Entlade-Steuereinheit
    16
    Speichereinheit
    B(1) bis B(n)
    Stromspeicherelement
    C
    Kondensator
    L(1) bis L(n)
    Leitung
    BL1(1) bis BL1(n)
    Umgehungsleitung
    BL2(2) bis BL2(n)
    Umgehungsleitung
    R21 bis Rn1
    Widerstand
    R22 bis Rn2
    Widerstand
    R
    Widerstand
    SW11 bis SWn1
    Erster Schalter
    SW12 bis SWn2
    Zweiter Schalter
    SW1(1) bis SW1(n)
    Erster Schalter
    SW2(1) bis SW2(n)
    Zweiter Schalter
    SW3
    Dritter Schalter
    SW4
    Vierter Schalter
    SW5
    Fünfter Schalter
    SW6
    Sechster Schalter
    SW7
    Siebter Schalter
    T(1) bis T(n)
    Anschluss
    VS(1) bis VS(n)
    Erste bis n-te Spannungsdetektionseinheiten
    Va
    Schwellenwert
    Vcp
    Spannung von Kondensator
    Vm
    Ausgleichszielspannung
    Vm-up
    Betriebsgarantierte Obergrenzspannung
    Vm-ud
    Betriebsgarantierte Untergrenzspannung
    Vr(i)
    Aktuelle Spannung
    Vuse
    Spannung von Stromspeichermodul
    Vuse-ud
    Verwendungs-Untergrenzspannung
    Vuse-up
    Verwendungs-Obergrenzspannung

Claims (18)

  1. Spannungsmessvorrichtung, die individuell Spannungen von n Teilen (2 ≤ n) von Stromspeicherelementen B(1) bis B(n), die in Reihe verbunden sind, misst, wobei Die Spannungsmessvorrichtung umfasst: erste bis n-te Spannungsdetektionseinheiten, die jeweils individuell Spannungen der Stromspeicherelementen B(1) bis B(n) messen, eine Umschaltschaltung, die einen Verbindungszustand zwischen den Stromspeicherelementen B(1) bis B(n) und den ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten umschaltet; eine SW-Steuereinheit, welche die Umschaltschaltung antreibt; und eine Betriebs-Verarbeitungseinheit, die mit den ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten und der SW-Steuereinheit kommuniziert, wobei die Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) aneinander angeordnet sind, so dass das Potential höher wird, wenn n steigt, die Umschaltschaltung einen parallel mit dem Stromspeicherelement B(1) verbundenen Kondensator beinhaltet, wobei in der Umschaltschaltung, negative Anschlüsse der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) mit einem ersten Anschluss des Kondensators über entsprechende, korrespondierende erste Schalter (–) verbunden sind, positive Anschlüsse der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) mit einem zweiten Anschluss des Kondensators über entsprechende, korrespondierende zweite Schalter verbunden sind, ein dritter Schalter SW3 zwischen der ersten Spannungsdetektionseinheit und dem ersten Anschluss des Kondensators eingefügt ist; wenn der erste Schalter und der zweite Schalter entsprechend dem Stromspeicherelement B(j) (j ist eine Ganzzahl, die aus 1 bis n ausgewählt ist) jeweils Schalter SWj1 und SWj2 sind, gemäß einer Anweisung der Betriebs-Verarbeitungseinheit die SW-Steuereinheit die Schalter S2j1 und SWj2 schließt und andere der ersten Schalter und zweiten Schalter öffnet, so dass der Kondensator parallel mit dem Stromspeicherelement B(j) verbunden ist.
  2. Spannungsmessvorrichtung gemäß Anspruch 1, aufweisend eine Funktion des sequentiellen Durchführens von Operationen, in welchen: (i) die SW-Steuereinheit die Schalter SW3, SW11 und SW12 schließt und andere der ersten Schalter und der zweiten Schalter öffnet, um so die Umschaltschaltung auf einen Normalmodus einzustellen, und die ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten die Spannungen der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) im Normalmodus messen; (ii) die SW-Steuereinheit die Schalter SW11 und SW12 so öffnet, dass der Normalmodus aufgehoben wird, wobei die SW-Steuereinheit den Schalter SW3 öffnet und danach Schalter SWj1 und SWj2 (j ist eine Ganzzahl, die aus 2 bis n ausgewählt ist) schließt, um den Kondensator zu veranlassen, die Spannung des Stromspeicherelements B(j) zu lesen; (iii) nach Veranlassen des Kondensators, die Spannung des Stromspeicherelements B(j) zu lesen, die SW-Steuereinheit die Schalter SWj1 und SWj2 öffnet; (iv) nach Öffnen der Schalter SWj1 und SWj2 die SW-Steuereinheit den Schalter SW3 schließt und die erste Spannungsdetektionseinheit die Spannung des Kondensators, welche die Spannung des Stromspeicherelements B(j) gelesen hat, misst; (v) nachdem die erste Spannungsdetektionseinheit die Spannung des Kondensators gemessen hat, die SW-Steuereinheit die Schalter SW12 und SW21 schließt, um so den Kondensator zu entladen; und (vi) die Betriebs-Verarbeitungseinheit einen durch die j-te Spannungsdetektionseinheit gemessenen Messwert korrigiert, basierend auf dem gemessenen Spannungswert des Kondensators, der durch die erste Spannungsdetektionseinheit gemessen wird.
  3. Spannungsmessvorrichtung gemäß Anspruch 2, aufweisend eine Funktion des sequentiellen Durchführens, vor der Operation, in welcher die Schalter SWj1 und SWj2 (j ist eine Ganzzahl, die aus 2 bis n ausgewählt ist) geschlossen werden, um den Kondensator zu veranlassen, die Spannung des Stromspeicherelements B(j) zu lesen, von Operationen, in welchen: (a) nach Schließen der Schalter SW12 und SW21 die SW-Steuereinheit die Schalter SW12 und SW21 öffnet; (b) die SW-Steuereinheit den Schalter SW3 schließt und die erste Spannungsdetektionseinheit eine Spannung des Kondensators misst; (c) die in der Operation (b) gemessene Spannung des Kondensators mit einem Schwellenwert verglichen wird und wenn die Spannung des Kondensators gleich oder größer als der Schwellenwert ist, die Betriebs-Verarbeitungseinheit Abnormalität des Schalters SW11 detektiert; (d) wenn der Schalter SW11 normal ist (das heißt wenn Abnormalität des Schalters SW11 nicht detektiert wird) die SW-Steuereinheit den Schalter SW11 schließt und die erste Spannungsdetektionseinheit eine Spannung des Kondensators misst; und (e) die in der Operation (d) gemessene Spannung des Kondensators mit dem Schwellenwert verglichen wird und wenn die Spannung des Kondensators gleich oder größer als der Schwellenwert ist, die Betriebs-Verarbeitungseinheit Abnormalität des Schalters SW12 detektiert.
  4. Spannungsmessvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Umschaltschaltung weiter Widerstände beinhaltet, die zumindest jeweils in Reihe mit den ersten Schaltern und den zweiten Schaltern verbunden sind, andere als die Schalter SW11 und SW12, die Betriebs-Verarbeitungseinheit enthält: eine Recheneinheit, die eine Ausgleichszielspannung für Spannungen der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) berechnet, basierend auf den gemessenen Spannungswerten der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n), und eine Lade-/Entlade-Steuereinheit, welche die Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) basierend auf der Ausgleichszielspannung individuell lädt oder entlädt, und bei der Entladung Strom durch zumindest einen der Widerstände fließt.
  5. Spannungsmessvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein vierter Schalter SW4, der synchron mit dem dritten Schalter geöffnet und geschlossen wird, zwischen der ersten Spannungsdetektionseinheit und dem zweiten Anschluss des Kondensators eingefügt ist.
  6. Verfahren zum individuellen Messen von Spannungen der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n), welche die Spannungsmessvorrichtung verwendet, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: (i) Messen, durch die ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten, von Spannungen der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) in einem Normalmodus, wobei Schalter SW3, SW11 und SW12 geschlossen sind und andere der ersten Schalter und zweiten Schalter offen sind; (ii) öffnen der Schalter SW11 und SW12 zum Aufheben des Normalmodus und öffnen des Schalters SW3, danach Schließen von Schaltern SWj1 und SWj2 (j ist eine Ganzzahl, die aus 2 bis n ausgewählt ist), um den Kondensator zu veranlassen, eine Spannung des Stromspeicherelements B(j) zu lesen; (iii) nach Veranlassen des Kondensators, die Spannung des Stromspeicherelements B(j) zu lesen, öffnen der Schalter SWj1 und SWj2; (iv) nach Öffnen der Schalter SWj1 und SWj2, Schließen des Schalters SW3 und Messen, durch die erste Spannungsdetektionseinheit, der Spannung des Kondensators, welcher die Spannung des Stromspeicherelements B(j) gelesen hat; (v) nach Messen der Spannung des Kondensators durch die erste Spannungsdetektionseinheit, Schließen der Schalter SW12 und SW21, um den Kondensator zu entladen; und (vi) Korrigieren eines durch die j-te Spannungsdetektionseinheit gemessenen Messwerts, basierend auf dem Messspannungswerts des Kondensators, welcher durch die erste Spannungsdetektionseinheit gemessen wird.
  7. Spannungsmessverfahren gemäß Anspruch 6, weiter umfassend einen Schritt, nach dem Schritt (v) oder (vi), des Schließens des Schalters SW11 und Öffnen des Schalters SW21, um so zum Normalmodus zurückzukehren.
  8. Spannungsmessverfahren gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, weiter umfassend die Schritte von, vor dem Schritt des Schließens der Schalter SWj1 und SWj2 (j ist eine Ganzzahl, die von 2 bis n ausgewählt ist) zum Veranlassen des Kondensators, die Spannung des Stromspeicherelements B(j) einzulesen: (a) Schließen der Schalter SW12 und SW21 und danach Öffnen der Schalter SW12 und SW21; (b) nach Schritt (a), Schließen des Schalters SW3 und Messen einer Spannung des Kondensators durch die erste Spannungsdetektionseinheit; (c) Vergleichen der Spannung des Kondensators, die im Schritt (b) gemessen wurde, mit einem Schwellenwert und Detektieren einer Abnormalität des Schalters SW11, wenn die Spannung des Kondensators gleich oder größer als der Schwellenwert ist; (d) wenn der Schalter SW11 normal ist, Schließen des Schalters SW11 und Messen einer Spannung des Kondensators durch die erste Spannungsdetektionseinheit; und ( e) Vergleichen der im Schritt (d) gemessenen Spannung mit dem Schwellenwert, und Detektieren einer Abnormalität des Schalters SW12, wenn die Spannung des Kondensators gleich oder größer dem Schwellenwert ist.
  9. Spannungssteuervorrichtung, umfassend: eine Spannungsmesseinheit, die erste bis n-te Spannungsdetektionseinheiten enthält, die jeweils individuell Spannungen von n Teilen (2 ≤ n) von Stromspeicherelementen B(1) bis B(n) individuell messen, die in Reihe verbunden sind; eine Umschaltschaltung, welche einen Verbindungszustand zwischen den Stromspeicherelementen B(1) bis B(n) und den ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten umschaltet; eine SW-Steuereinheit, welche die Umschaltschaltung antreibt; und eine Betriebs-Verarbeitungseinheit, die mit den ersten bis n-ten Spannungsdetektionseinheiten und der SW-Steuereinheit kommuniziert, wobei die Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) nacheinander so angeordnet sind, dass das Potential höher wird, wenn n steigt, die Spannungsmesseinheit Anschlüsse T(1) bis T(n) zum Aufnehmen von Potential an negativen Anschlüssen der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) und einen Anschluss T(n + 1) zum Aufnehmen von Potential an einem positiven Anschluss des Stromspeicherelements B(n) enthält, die Umschaltschaltung beinhaltet: Leitungen L(1) bis L(n + 1), die jeweils die negativen Anschlüsse der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) und die positiven Anschlüsse des Stromspeicherelements B(n) mit den Anschlüssen T(1) bis T(n + 1) verbinden; Umgehungsleitungen BL1(1) bis BL1(n), die jeweils die Leitung L(1) mit den Leitungen L(2) bis L(n + 1) verbinden; und Umgehungsleitungen BL2(2) bis BL2(n), die jeweils die Leitung L(2) mit den Leitungen L(3) bis L(n + 1) verbinden, wobei die Umgehungsleitungen BL1(1) bis BL1(n) jeweils erste Schalter SW1(1) bis SW1(n) aufweisen, wobei Widerstände R jeweils in Reihe mit den ersten Schaltern SW1(1) bis SW1(n) verbunden sind, die Umgehungsleitungen BL2(2) bis BL2(n) jeweils zweite Schalter SW2(2) bis SW2(n) aufweisen, wobei Widerstände R jeweils in Reihe mit den zweiten Schaltern SW2(2) bis SW2(n) verbunden sind, die Leitung L(1) einen dritten Schalter SW3 auf der negativen Anschlussseite relativ zu jedem Verbindungspunkt mit den Umgehungsleitungen BL1(1) bis BL1(n) aufweist, die Leitung L(2) einen vierten Schalter SW4 zwischen einem Verbindungspunkt mit der Umgehungsleitung BL1(1) und jedem Verbindungspunkt mit den Umgehungsleitungen BL2(2) bis BL2(n) aufweist, und die Leitung L(3) einen fünften Schalter SW5 auf der negativen Anschlussseite relativ zu einem Verbindungspunkt mit der Umgehungsleitung BL1(2) und einen Verbindungspunkt mit der Umgehungsleitung BL2(2) aufweist.
  10. Spannungssteuervorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei die SW-Steuereinheit eine Funktion des Einstellens aller Schalter auf einen, aus einer Vielzahl von Kandidatenmodi ausgewählten Modus aufweist, die Mehrzahl von Kandidatenmodi eine Normalmodus, einen ersten Ausgleichsmodus und einen zweiten Ausgleichsmodus beinhalten, gemäß einer Anweisung der Betriebs-Verarbeitungseinheit, im Normalmodus die SW-Steuereinheit die Schalter SW3 bis SW5 schließt und andere der Schalter öffnet, im ersten Ausgleichsmodus die SW-Steuereinheit alle Schalter so steuert, dass zumindest eines der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) durch einen ersten Strom entladen wird, im zweiten Ausgleichsmodus die SW-Steuereinheit alle Schalter so steuert, dass zumindest eines der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) durch einen zweiten Strom entladen wird, eine Schaltung, durch welche der erste Strom fließt, einen Widerstand entsprechend einem Stück des Widerstands R fließt, und eine Schaltung, durch welche der zweite Strom fließt, einen Widerstand entsprechend zwei Stücken der Widerstände R beinhaltet.
  11. Spannungssteuervorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei die Betriebs-Verarbeitungseinheit eine Recheneinheit beinhaltet, die eine Ausgleichszielspannung Vm für Spannungen der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) basierend auf den gemessenen Spannungswerten der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) berechnet, und die SW-Steuereinheit zumindest eines der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) auf den ersten Ausgleichsmodus oder den zweiten Ausgleichsmodus einstellt, basierend auf der Ausgleichszielspannung Vm.
  12. Spannungssteuervorrichtung gemäß einem von Ansprüchen 10 und 11, weiter umfassend einen Kondensator, der parallel mit dem Stromspeicherelement B(1) verbunden ist, wobei der negative Anschluss des Stromspeicherelements B(1) mit einem ersten Anschluss des Kondensators verbunden ist, der positive Anschluss des Stromspeicherelements B(1) mit einem zweiten Anschluss des Kondensators verbunden ist, ein sechster Schalter SW6 zwischen dem Anschluss T(1) und dem ersten Anschluss des Kondensators eingefügt ist, die Mehrzahl von Kandidatenmodi einen Korrekturmodus beinhalten, gemäß einer Anweisung der Betriebs-Verarbeitungseinheit, im Korrekturmodus die SW-Steuereinheit den Kondensator parallel mit einem der Stromspeicherelemente B(2) bis B(n), eine Spannung des Kondensators durch die erste Spannungsdetektionseinheit gemessen wird, und die Betriebs-Verarbeitungseinheit die gemessenen Werte, welche im Normalmodus gemessen werden, basierend auf dem gemessenen Spannungswert des Kondensators, der durch die erste Spannungsdetektionseinheit gemessen wird, korrigiert.
  13. Spannungssteuervorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei ein siebter Schalter SW7, der synchron mit dem sechsten Schalter geöffnet und geschlossen wird, zwischen dem Anschluss T(2) und dem zweiten Anschluss des Kondensators eingefügt ist.
  14. Spannungssteuerverfahren, das einen Schritt des Ausgleichs von Spannungen der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) unter Verwendung der Spannungssteuervorrichtung gemäß Anspruch 9 beinhaltet, wobei die SW-Steuereinheit eine Funktion des Einstellens aller Schalter auf einen aus einer Mehrzahl von Kandidatenmodi ausgewählten Modus aufweist, die Mehrzahl von Kandidatenmodi einen Normalmodus, einen ersten Ausgleichsmodus und einen zweiten Ausgleichsmodus beinhaltet, im Normalmodus die Schalter SW3 bis SW5 geschlossen werden und andere der Schalter geöffnet werden, im ersten Ausgleichsmodus alle Schalter so gesteuert werden, dass zumindest eines der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) durch einen ersten Strom entladen wird, im zweiten Ausgleichsmodus alle Schalter so gesteuert werden, dass zumindest eines der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) durch einen zweiten Strom entladen wird, eine Schaltung, durch welche der erste Strom fließt, einen Widerstand entsprechend einem Stück des Widerstands R beinhaltet, eine Schaltung, durch welche der zweite Strom fließt, einen Widerstand entsprechend zwei Stücken von Widerständen R beinhaltet, wobei das Spannungssteuerverfahren die Schritte umfasst: (i) individuelles Messen von Spannungen der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n) durch die Spannungsmesseinheit; (ii) Einstellen einer Ausgleichszielspannung Vm, basierend auf den durch die Spannungsmesseinheit gemessenen Messwerten; und (iii) Entladen zumindest eines der Stromspeicherelemente B(1) bis B(n), basierend auf der Ausgleichszielspannung Vm im ersten Ausgleichsmodus oder dem zweiten Ausgleichsmodus.
  15. Spannungssteuerverfahren gemäß Anspruch 14, wobei beim Entladen des Stromspeicherelements B(1) im ersten Ausgleichsmodus der Schalter SW1(1) und der Schalter SW3 geschlossen werden und die anderen der Schalter geöffnet werden, beim Entladen des Stromspeicherelements B(1) im zweiten Ausgleichsmodus der Schalter SW3, der Schalter SW4, der Schalter SW1(2) und der Schalter SW2(2) geschlossen werden und die anderen der Schalter geöffnet werden, beim Entladen des Stromspeicherelements B(2) im ersten Ausgleichsmodus der Schalter SW4, der Schalter SW5 und der Schalter SW2(2) geschlossen werden und die anderen der Schalter geöffnet werden, beim Entladen des Stromspeicherelements B(2) im zweiten Ausgleichsmodus der Schalter SW5, der Schalter SW1(1) und der Schalter SW1(2) geschlossen werden und die anderen der Schalter geöffnet werden, beim Entladen des Stromspeicherelements B(1) (i ist eine Ganzzahl, die aus 3 bis n ausgewählt ist) im ersten Ausgleichsmodus ein Schalter SW1(i – 1), der Schalter SW1(i), ein Schalter SW2(i) und der Schalter SW2(i – 1) geschlossen werden und die anderen der Schalter geöffnet werden, und beim Entladen des Stromspeicherelements B(i) im zweiten Ausgleichsmodus der Schalter SW1(i – 1) und der Schalter SW1(i) geschlossen werden oder der Schalter SW2(i – 1) und der Schalter SW2(i) geschlossen werden und die anderen der Schalter geöffnet werden.
  16. Spannungssteuerverfahren gemäß einem der Ansprüche 14 und 15, wobei die Spannungssteuervorrichtung weiter einen Kondensator enthält, der parallel mit dem Stromspeicherelement B(1) verbunden ist, der negative Anschluss des Stromspeicherelements B(1) mit einem ersten Anschluss des Kondensators verbunden ist, der positive Anschluss des Stromspeicherelements B(1) mit einem zweiten Anschluss des Kondensators verbunden ist, ein sechster Schalter SW6 zwischen dem Anschluss T(1) und dem ersten Anschluss des Kondensators eingefügt ist, das Spannungssteuerverfahren weiter einen Schritt des Korrigierens von Spannungen der Stromspeicherelemente B(2) bis B(n) umfasst, die im Normalmodus erhalten werden, wobei der Schritt des Korrigierens beinhaltet: (I) Öffnen des Schalters SW6, des Schalters SW3 und des Schalters SW4, um den Normalmodus aufzuheben, wodurch ein vorbestimmter der Schalter geschlossen wird, um den Kondensator zu veranlassen, eine Spannung des Stromspeicherelements B(j) (j ≠ 1) zu lesen; (II) nach Veranlassen des Kondensators, die Spannung des Stromspeicherelements B(j) zu lesen, Öffnen des vorbestimmten Schalters; (III) nach Öffnen des vorbestimmten Schalters, Schließen des Schalters SW6 und Messen, durch die erste Spannungsdetektionseinheit, einer Spannung des Kondensators, der die Spannung des Stromspeicherelements B(j) gelesen hat; (IV) nach Messen der Spannung des Kondensators durch die erste Spannungsdetektionseinheit, Veranlassen des Kondensators zum Entladen; und (V) Korrigieren eines Messwerts, der durch die j-te Spannungsdetektionseinheit gemessen ist, basierend auf dem gemessenen Spannungswert des Kondensators, der durch die erste Spannungsdetektionseinheit gemessen wird.
  17. Spannungssteuerverfahren gemäß Anspruch 16, weiter umfassend, bevor der Kondensator veranlasst wird, die Spannung des Stromspeicherelements B(j) (j ≠ 1) zu lesen, die Schritte: (a) nach Schließen des Schalters SW1(1) und des Schalters SW4, Öffnen der Schalter SW1(1) und SW4; (b) nach dem Schritt (a), Schließen des Schalters SW6 und Messen einer Spannung des Kondensators durch die erste Spannungsdetektionseinheit; (c) wenn die Spannung des im Schritt (b) gemessenen Kondensators gleich oder größer einem Schwellenwert ist, Detektieren einer Abnormalität des Schalters SW3; (d) wenn der Schalter SW3 normal ist, Schließen des Schalters SW3 und Messen einer Spannung des Kondensators durch die erste Spannungsdetektionseinheit; und (e) wenn die im Schritt (c) gemessene Spannung des Kondensators gleich oder größer als der Schwellenwert ist, Detektieren einer Abnormalität des Schalters SW4.
  18. Spannungssteuerverfahren gemäß einem der Ansprüche 16 und 17, wobei ein siebter Schalter SW7, der synchron mit dem sechsten Schalter geöffnet und geschlossen wird, zwischen dem Anschluss T(2) und dem zweiten Anschluss des Kondensators eingefügt ist.
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