DE112018002809T5 - Stromversorgungseinrichtung - Google Patents

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Hiroki Ishihara
Toshihiro Wada
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Abstract

Es wird eine Stromversorgungseinrichtung aufgezeigt, die eine Schaltungsvereinfachung erreicht. Diese Stromversorgungseinrichtung weist Folgendes auf: n Konfigurationsstufen (n ist eine ganze Zahl gleich oder größer als 2), die jeweils eine Einheit mit einer Stromspeichereinrichtung und Abwärtsschaltern und Aufwärtsschaltern (120, 130) aufweist, eine Stromspeichereinrichtung (101) zum Aufnehmen und Ausgeben von Strom, eine Induktivität (102), die in Reihe mit der Stromspeichereinrichtung angeordnet ist, und einen Steuerungsbereich (111) zum Schalten der Abwärtsschalter und der Aufwärtsschalter zwischen einem leitenden Zustand und einem nichtleitenden Zustand. Die positive Elektrode der Einheit in einer m-ten Konfigurationsstufe (m ist eine ganze Zahl, wobei 2 ≤ m ≤ n) ist mit einer negativen Elektrode der Einheit in einer (m - 1)-ten Konfigurationsstufe verbunden. Ein Drain-seitiger Anschluss des in der m-ten Konfigurationsstufe enthaltenen Aufwärtsschalters ist mit einem Source-seitigen Anschluss des in der (m - 1)-ten Konfigurationsstufe enthaltenen Aufwärtsschalters verbunden. Ein Source-seitiger Anschluss des in einer n-ten Konfigurationsstufe enthaltenen Aufwärtsschalters ist mit einer negativen Elektrode der Einheit in der n-ten Konfigurationsstufe verbunden. Die in Reihe angeordneten n Aufwärtsschalter sind parallel zu einer Reihenschaltung mit der Stromspeichereinrichtung (101) und der Induktivität (102) angeordnet.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stromversorgungseinrichtung mit einer Vielzahl von in Reihe angeordneten Stromspeichereinrichtungen.
  • STAND DER TECHNIK
  • In Technik-Bereichen, wie etwa Elektrofahrzeugen, Hybridfahrzeugen und Elektrohaushaltsgeräten, sind Stromversorgungseinrichtungen mit einer Modulkonfiguration, in der eine Vielzahl von Sekundärzellen in Reihe angeordnet sind, allgemein bekannt. Die Reihenschaltung einer Vielzahl von Sekundärzellen ermöglicht eine Erhöhung der Spannung des Moduls und damit eine Erhöhung der Leistung zum Laden oder Entladen.
  • Wenn das Modul jedoch geladen oder entladen wird, fließt der Strom gleichmäßig hinein bzw. hinaus, und deshalb ist es notwendig, bei Schwankungen der Spannungen von Einheiten, die das Modul bilden, das Laden oder Entladen so durchzuführen, dass die Sekundärzelle mit der größten oder kleinsten Spannung die obere Grenzspannung oder die untere Grenzspannung nicht überschreitet. Das heißt, selbst wenn die anderen Sekundärzellen einigen Spielraum zum Laden oder Entladen haben, ist es unmöglich, Strom einzuspeisen oder auszugeben.
  • Dementsprechend werden in dem Patentdokument 1 die Spannungen von Sekundärzellen mit einem Umrichter ausgeglichen, der in der Lage ist, Strom aktiv in die und aus den Sekundärzellen einzugeben und auszugeben, und mit einer Schaltung zur Auswahl einer sekundären Zelle, in die oder aus der Strom ein- oder auszugeben ist.
  • In dieser Konfiguration ist die Anzahl der passiven Komponenten, wie etwa Spule, Kondensator und Transformator nicht proportional zur Anzahl der sekundären Zellen, so dass eine vergleichsweise kleine Konfiguration erreicht wird. Da es möglich ist, das Laden/Entladen jeder sekundären Zelle selektiv durchzuführen, können die Spannungen zudem in kurzer Zeit ausgeglichen werden.
  • STAND DER TECHNIK
  • Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2003-274 566 A
  • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Mit der Erfindung zu lösende Probleme
  • Beim Gegenstand gemäß dem Patentdokument 1 muss jedoch die Schaltung zur Auswahl der Sekundärzellen mit einem Schalter versehen werden, wie beispielsweise einem Relais, das eine vollständige Trennung im nichtleitenden Zustand gewährleistet. Ein solcher bidirektionaler Schalter, der in der Lage ist, eine Isolation in zwei Richtungen, d.h. Vorwärts- und Rückwärtsrichtung, durchzuführen, ist groß, was zu dem Problem der Vergrößerung der Schaltung führt. Auch wenn stattdessen ein vergleichsweise kleiner Schalter, wie etwa ein MOSFET verwendet wird, kann die Isolation aufgrund der Eigenschaft der zugehörigen Bodydiode nur in eine Richtung erfolgen.
  • Um einen Isolationseffekt, wie etwa bei einem bidirektionalen Schalter zu erzielen, sind daher Komponenten erforderlich, deren Anzahl doppelt so groß ist wie die Anzahl der Komponenten bei der Verwendung eines bidirektionalen Schalters, was zu Problemen, wie etwa Komplikation der Schaltung und Bauteil-Vergrößerung der Schaltung führt.
  • Wie vorstehend beschrieben, sind bei der herkömmlichen Vorrichtung ein Mechanismus zur Stromumwandlung, der benötigt wird, wenn Strom aktiv zwischen einer Stromspeichereinrichtung und einer Energiespeichereinrichtung geleitet und empfangen wird, und ein Mechanismus zur Auswahl einer Stromspeichereinrichtung zum aktiven Durchleiten oder Aufnehmen von Strom separat vorgesehen, so dass eine herkömmliche Vorrichtung eine große Anzahl von Schalterkomponenten aufweist und somit weit von einer Vereinfachung, Verkleinerung und Gewichtsreduzierung der Schaltung entfernt ist.
  • Die vorliegende Erfindung soll das obige Problem lösen, und die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Stromversorgungseinrichtung aufzuzeigen, die eine kleine Abmessungen und eine geringere Anzahl von Schaltern hat, um Komplikationen und Abmessungsvergrößerungen der Schaltung zu verhindern, und die einen Ausgleich zwischen Spannungen von Einheiten ermöglicht.
  • Mittel zum Lösen der Probleme
  • Die Stromversorgungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: n Konfigurationsstufen, wobei n eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 ist, wobei jede Konfigurationsstufe Folgendes aufweist: eine Einheit mit einer oder mehreren Stromspeichereinrichtungen, einen Abwärtsschalter mit einem Drain-seitigen Anschluss, der mit einer positiven Elektrode der Einheit verbunden ist, und einen Aufwärtsschalter mit einem Drain-seitigen Anschluss, der mit einem Source-seitigen Anschluss des Abwärtsschalters verbunden ist; eine Speichereinrichtung, die zum Speichern elektrischer Energie konfiguriert ist und Strom aufnehmen und abgeben kann; eine Induktivität, die in Reihe mit der Energiespeichereinrichtung (nachfolgend Stromspeichereinrichtung genannt) angeordnet ist; und einen Steuerungsbereich, der konfiguriert ist, um jeden, den Abwärtsschalter und den Aufwärtsschalter, zwischen einem leitenden Zustand und einem nichtleitenden Zustand umzuschalten, wobei die positive Elektrode der Einheit in einer m-ten Konfigurationsstufe der Konfigurationsstufen mit einer negativen Elektrode der Einheit in einer (m - 1)-ten Konfigurationsstufe der Konfigurationsstufen verbunden ist, wobei m eine ganze Zahl ist, die 2 ≤ m ≤ n erfüllt, der Drain-seitige Anschluss des in der m-ten Konfigurationsstufe enthaltenen Aufwärtsschalters mit einem Source-seitigen Anschluss des in der (m - 1)-ten Konfigurationsstufe enthaltenen Aufwärtsschalters verbunden ist, ein Source-seitiger Anschluss des Aufwärtsschalters in einer n-ten Konfigurationsstufe der Konfigurationsstufen mit einer negativen Elektrode der in der n-ten Konfigurationsstufe enthaltenen Einheit verbunden ist, und die in Reihe angeordneten n Aufwärtsschalter parallel zu einer Reihenschaltung einschließlich der Energiespeichereinrichtung (nachfolgend Stromspeichereinrichtung) und der Induktivität angeordnet sind.
  • Eine weitere Stromversorgungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: n Konfigurationsstufen, wobei n eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 ist, wobei jeder Konfigurationsstufe Folgendes aufweist: eine Einheit mit einer oder mehreren Stromspeichereinrichtungen, einen Abwärtsschalter mit einem Source-seitigen Anschluss, der mit einer negativen Elektrode der Einheit verbunden ist, und einen Aufwärtsschalter mit einem Source-seitigen Anschluss, der mit einem Drain-seitigen Anschluss des Abwärtsschalter verbunden ist; eine Energiespeichereinrichtung, die zum Speichern elektrischer Energie konfiguriert ist und Strom aufnehmen und abgeben kann; eine Induktivität, die in Reihe mit der Energiespeichereinrichtung angeordnet ist; und einen Steuerungsbereich, der konfiguriert ist, um jeden der Abwärtsschalter und der Aufwärtsschalter zwischen einem leitenden Zustand und einem nichtleitenden Zustand umzuschalten, wobei eine positive Elektrode der Einheit in einer m-ten Konfigurationsstufe der Konfigurationsstufen mit der negativen Elektrode der Einheit in einer (m - 1)-ten Konfigurationsstufe der Konfigurationsstufen verbunden ist, wobei m eine ganze Zahl ist, die 2 ≤ m ≤ n erfüllt, ein Drain-seitiger Anschluss des in der m-ten Konfigurationsstufe enthaltenen Aufwärtsschalters mit dem Source-seitigen Anschluss des in der (m - 1)-ten Konfigurationsstufe enthaltenen Aufwärtsschalters verbunden ist, ein Drain-seitiger Anschluss des Aufwärtsschalters in einer ersten Konfigurationsstufe der Konfigurationsstufen mit einer positiven Elektrode der in der ersten Konfigurationsstufe enthaltenen Einheit verbunden ist, und die in Reihe angeordneten n Aufwärtsschalter parallel zu einer Reihenschaltung einschließlich der Energiespeichereinrichtung und der Induktivität verbunden sind.
  • Effekt der Erfindung
  • Die Stromversorgungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist mit einer Vielzahl von Einheiten versehen, die jeweils eine oder mehrere Stromspeichereinrichtungen aufweisen, und ist in der Lage, Strom von einer oder mehreren der Vielzahl von Einheiten auf die Stromspeichereinrichtung zu übertragen und Strom von der Stromspeichereinrichtung auf eine oder mehrere der Einheiten zu übertragen. Darüber hinaus kann die Stromversorgungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung Spannungen der Einheiten durch einen Lade-/Entladevorgang ausgleichen und dabei die Einheit für die Weitergabe oder die Aufnahme von Strom an oder von der Stromspeichereinrichtung entsprechend auswählen.
  • Der in der Stromversorgungseinrichtung enthaltene Stromwandlerkreis hat sowohl die Funktion, das Durchleiten und Aufnehmen von Strom zwischen der Stromspeichereinrichtung und einer oder mehreren der Vielzahl von Einheiten aktiv zu veranlassen, als auch die Funktion, die Einheit zum Durchleiten oder Aufnehmen von Strom auszuwählen. Dadurch wird die Anzahl der für die Schaltung benötigten Schalter reduziert, so dass Komplikationen der Schaltung vermieden werden und die Schaltung verkleinert wird.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Zeichnung, welche die Konfiguration einer Stromversorgungseinrichtung und einer elektrischen Vorrichtung in der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 2 ist eine Zeichnung, welche die Konfiguration der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 3 ist eine Zeichnung, welche die Richtung des Stroms zeigt, wenn sich der Schalter 313 im leitenden Zustand befindet, in der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
    • 4 ist eine Zeichnung, welche die Richtung des Stroms zeigt, wenn sich der Schalter 312 im leitenden Zustand befindet, in der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
    • 5 ist eine Zeichnung, welche die Richtung des Stroms zeigt, wenn sich der Schalter 311 im leitenden Zustand befindet, in der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
    • 6A und 6B sind Diagramme, die die Richtung des Stroms zeigen, wenn sich der Schalter 303 im leitenden Zustand befindet, und die Richtung des Stroms, wenn sich der Schalter 303 im nichtleitenden Zustand befindet, in der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
    • 7A und 7B sind Diagramme m, die die Richtung des Stroms zeigen, wenn sich der Schalter 302 im leitenden Zustand befindet, und die Richtung des Stroms, wenn sich der Schalter 302 im nichtleitenden Zustand befindet, in der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
    • 8A und 8B sind Diagramme, die die Richtung des Stroms zeigen, wenn sich der Schalter 301 im leitenden Zustand befindet, und die Richtung des Stroms, wenn sich der Schalter 301 im nichtleitenden Zustand befindet, in der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
    • 9 zeigt das Verhältnis zwischen den zu ladenden/entladenden Einheiten und den EIN/AUS-Zuständen des Schalters, in der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
    • 10 zeigt ein Verfahren, wenn die Differenz zur durchschnittlichen Spannung unter den Einheiten größer als ein Bezugswert ist, in der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
    • 11 zeigt ein Flussdiagramm des Betriebs der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
    • 12 ist eine Zeichnung, welche eine andere Konfiguration der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 13 zeigt das Verhältnis zwischen den zu ladenden/entladenden Einheiten und den EIN/AUS-Zuständen des Schalters in der anderen Konfiguration der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
    • 14 zeigt ein Verfahren, wenn die Differenz zur durchschnittlichen Spannung unter den Einheiten größer als ein Bezugswert ist, in der anderen Konfiguration der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
    • 15 ist eine Zeichnung, welche den Aufbau einer Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 16 zeigt ein Flussdiagramm des Betriebs der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
    • 17 ist eine Zeichnung, welche eine andere Konfiguration der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 18 ist eine Zeichnung, welche den Aufbau einer Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 19 ist eine Zeichnung, welche Strom unter Umgehung einer Einheit in der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 20 zeigt ein Flussdiagramm des Betriebs der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
    • 21 ist eine Zeichnung, welche eine andere Konfiguration der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 22 ist eine Zeichnung, welche den Aufbau einer Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 23 ist ein Flussdiagramm des Betriebs der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung;
    • 24 ist eine Zeichnung, welche eine andere Konfiguration der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 25 ist eine Zeichnung, welche den Aufbau einer Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 26 ist ein Flussdiagramm des Betriebs der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung;
    • 27 ist eine Zeichnung, welche eine andere Konfiguration der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 28 ist eine Zeichnung, welche den Aufbau einer Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 29 ist ein Flussdiagramm des Betriebs der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung;
    • 30 ist eine Zeichnung, welche eine andere Konfiguration der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 31 ist eine Zeichnung, welche den Aufbau einer Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 32 zeigt ein Betriebsmuster gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung;
    • 33 ist ein Flussdiagramm des Betriebs der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung;
    • 34 ist eine Zeichnung, welche eine andere Konfiguration der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 35 zeigt Betriebsmuster in der anderen Konfiguration der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung;
    • 36 ist eine Zeichnung, welche den Aufbau einer Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung darstellt, und
    • 37 ist eine Zeichnung, welche ein Beispiel für Hardware eines Steuerungsbereichs gemäß Ausführungsform 1, etc. der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Ausführungsform 1
  • Im Folgenden wird eine Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 14 beschrieben.
  • 1 ist eine Zeichnung, welche die Konfiguration der Stromversorgungseinrichtung und einer elektrischen Vorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt. Vorzugsweise wird eine Stromversorgungseinrichtung 100 an eine elektrische Vorrichtung 180 angeschlossen, wie in 1 dargestellt. Die elektrische Vorrichtung 180 weist mindestens eine der folgenden Funktionen auf: Stromverbraucherfunktion und Stromerzeugerfunktion.
  • Wenn die elektrische Vorrichtung 180 die Stromverbraucherfunktion ausübt, wird Strom von der Stromversorgungseinrichtung 100 dorthin übertragen, und wenn die elektrische Vorrichtung 180 die Stromerzeugerfunktion ausübt, wird Strom von dort an die Stromversorgungseinrichtung 100 übertragen. Es wird darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Stromversorgungseinrichtungen 100 an die elektrische Vorrichtung 180 angeschlossen werden kann.
  • Wie in 2 dargestellt, weist die Stromversorgungseinrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1 eine Stromspeichereinrichtung 101, eine Induktivität 102, ein Modul 110, eine erste Schaltergruppe 120 mit Schaltern 301, 302, 303, eine zweite Schaltergruppe 130 mit Schaltern 311, 312, 313, Spannungsmessgeräte 351, 352, 353 und einen Steuerungsbereich 111 auf.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die Schalter 301 bis 303 der ersten Schaltergruppe 120 als Aufwärtsschalter zum Laden von der Stromspeichereinrichtung 101 auf das Modul 110 und die Schalter 311 bis 313 der zweiten Schaltergruppe 130 als Abwärtsschalter zum Entladen vom Modul 110 auf die Stromspeichereinrichtung 101 verwendet werden.
  • Das Modul 110 besitzt eine Vielzahl von Einheiten 201, 202, 203. Es wird darauf hingewiesen, dass jede Einheit eine einzelne Stromspeichereinrichtung sein kann oder durch eine Kombination aus einer Vielzahl von Stromspeichereinrichtungen gebildet werden kann. Darüber hinaus kann die Stromspeichereinrichtung eine Sekundärzelle oder eine Vorrichtung mit Stromspeicherfunktion sein, wie beispielsweise ein Kondensator oder ein elektrischer Doppelschichtkondensator. Vorzugsweise sind die Schalter 301, 302, 303, 311, 312, 313 MOSFETs. Der Schalter 301 bis 303, 311 bis 313 kann Bodydioden aufweisen oder durch Kombination einer Diode mit einem Schaltelement ohne Bodydiode gebildet werden.
  • In 2, welche die Konfiguration der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 1 zeigt, sind die Schalter 301, 302, 303, 311, 312, 313 so eingestellt, dass die Eingangsseiten in Diodenvorwärtsrichtung Source-seitige Anschlüsse sind, die Ausgangsseiten Drain-seitige Anschlüsse sind, und Anschlüsse, in die Signale zwischen einem leitenden Zustand und einem nichtleitenden Zustand des Schalters eingegeben werden, Gate-Anschlüsse sind. Der Drain-seitige Anschluss des Schalters 301 und der Source-seitige Anschluss des Schalters 311 sind miteinander verbunden, der Drain-seitige Anschluss des Schalters 311 ist mit der positiven Elektrode der Einheit 201 verbunden, und ein Spannungsmessgerät 351 ist parallel zur Einheit 201 angeschlossen. Dies bildet eine Konfigurationsstufe für eine Einheit.
  • Das heißt, die Konfigurationsstufe mit der Einheit 201, den Schaltern 301, 311 und dem Spannungsmessgerät 351 ist als erste Stufe definiert. Eine zweite Konfigurationsstufe besitzt die Einheit 202, die Schalter 302, 312 und das Spannungsmessgerät 352, und wie in der ersten Stufe sind der Drain-seitige Anschluss des Schalters 302 und der Source-seitige Anschluss des Schalters 312 miteinander verbunden, der Drain-seitige Anschluss des Schalters 312 ist mit der positiven Elektrode der Einheit 202 verbunden, und das Spannungsmessgerät 352 ist parallel zur Einheit 202 angeordnet. Die negative Elektrode der Einheit 201 und die positive Elektrode der Einheit 202 sind in Reihe angeordnet, und der Source-seitige Anschluss des Schalters 301 und der Drain-seitige Anschluss des Schalters 302 sind miteinander verbunden.
  • Ebenso besitzt eine dritte Konfigurationsstufe die Einheit 203, die Schalter 303, 313 und das Spannungsmessgerät 353. Der Drain-seitige Anschluss des Schalters 303 und der Source-seitige Anschluss des Schalters 313 sind miteinander verbunden, der Drain-seitige Anschluss des Schalters 313 ist mit der positiven Elektrode der Einheit 203 verbunden, und das Spannungsmessgerät 353 ist parallel zur Einheit 203 angeschlossen. Die negative Elektrode der Einheit 202 und die positive Elektrode der Einheit 203 sind in Reihe angeordnet, und der Source-seitige Anschluss des Schalters 302 und der Drain-seitige Anschluss des Schalters 303 sind miteinander verbunden.
  • Die negative Elektrode der Einheit 203 und der Source-seitige Anschluss des Schalters 303 sind miteinander verbunden, und eine Einheit mit der Stromspeichereinrichtung 101 und der in Reihe angeordneten Induktivität 102 ist parallel zu den in Reihe angeordneten Schaltern 301 bis 303 angeordnet. Das heißt, der Drain-seitige Anschluss des Schalters 301 ist mit einem Ende der Induktivität 102 verbunden, und der Source-seitige Anschluss des Schalters 303 ist mit einem Ende der Stromspeichereinrichtung 101 verbunden.
  • Die Einheiten 201, 202, 203 sind in Reihe angeordnet, und beide Anschlüsse der positiven Elektrode der Einheit 201 und der negativen Elektrode der Einheit 203 sind mit der elektrischen Vorrichtung 180 verbunden. Informationen über Spannungen, die von den Spannungsmessgeräten 351, 352, 353 erfasst werden, werden an den Steuerungsbereich 111 gesendet, und der Steuerungsbereich 111 gibt Signale an die Gate-seitigen Anschlüsse der Schalter 301, 311, 302, 312, 303, 313, um diese zwischen dem leitenden und dem nichtleitenden Zustand zu schalten.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die Anzahl der Einheiten von drei verschieden sein kann und dass auch die Anzahl der Konfigurationsstufen von drei verschieden sein kann. Die Stromspeichereinrichtung 101 ist vorzugsweise ein Kondensator oder eine Sekundärzelle.
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 3 der Fall der Entladung der Einheit 203 zur Stromspeichereinrichtung 101 beschrieben. Bei der Entladung von der Einheit 203 zur Stromspeichereinrichtung 101 werden die Schalter 301 bis 303, 311, 311, 312 in einen nichtleitenden Zustand gebracht. Die Einheiten 201, 202 sind somit von der Stromspeichereinrichtung 101 galvanisch getrennt und leiten oder empfangen keinen Strom zur oder von der Stromspeichereinrichtung 101. Nun wird der Schalter 313 zwischen dem leitenden und dem nichtleitenden Zustand umgeschaltet.
  • Wenn sich der Schalter 313 in einem leitenden Zustand befindet, wie durch strichlierte Pfeile dargestellt, wird Strom von der Einheit 203 über den Schalter 313, die Diodenteile des Schalters 302 und des Schalters 301 und die Induktivität 102 an die Stromspeichereinrichtung 101 übertragen, so dass die Einheit 203 entladen wird. Wenn sich der Schalter 313 in einem nichtleitenden Zustand befindet, ist die Einheit 203 galvanisch getrennt, so dass die Einheit 203 keinen Strom an die Stromspeichereinrichtung 101 überträgt. Durch wiederholtes Umschalten des Schalters 313 zwischen dem leitenden und dem nichtleitenden Zustand wird die Einheit 203 schrittweise entladen, so dass die Spannung der Einheit 203 reduziert wird.
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 4 der Fall der Entladung von den Einheiten 202, 203 zur Stromspeichereinrichtung 101 beschrieben. Bei der Entladung von den Einheiten 202, 203 zur Stromspeichereinrichtung 101 werden die Schalter 301 bis 303, 311, 313 alle in einen nichtleitenden Zustand gebracht. Somit ist die Einheit 201 von der Stromspeichereinrichtung 101 galvanisch getrennt und leitet oder empfängt keinen Strom zur oder von der Stromspeichereinrichtung 101. Nun wird der Schalter 312 zwischen einem leitenden Zustand und einem nichtleitenden Zustand umgeschaltet.
  • Wenn sich der Schalter 312 in einem leitenden Zustand befindet, wie durch strichlierte Pfeile dargestellt, wird Strom von den Einheiten 202, 203 durch den Schalter 312, den Diodenteil des Schalters 301 und die Induktivität 102 an die Stromspeichereinrichtung 101 übertragen, wobei die Einheiten 202, 203 entladen werden. Wenn sich der Schalter 312 in einem nichtleitenden Zustand befindet, übertragen die Einheiten 202, 203 keinen Strom an die Stromspeichereinrichtung 101. Durch wiederholtes Umschalten des Schalters 312 zwischen einem leitenden Zustand und einem nichtleitenden Zustand werden die Einheiten 202, 203 allmählich entladen, so dass die Spannungen der Einheiten 202, 203 reduziert werden.
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 5 der Fall der Entladung von den Einheiten 201, 202, 203 zur Stromspeichereinrichtung 101 beschrieben. Bei der Entladung von den Einheiten 201, 202, 203 zur Stromspeichereinrichtung 101 werden die Schalter 301 bis 303, 312, 313 alle in einen nichtleitenden Zustand gebracht. Nun wird der Schalter 311 zwischen dem leitenden und dem nichtleitenden Zustand umgeschaltet. Wenn sich der Schalter 311 in einem leitenden Zustand befindet, wie durch strichlierte Pfeile dargestellt, wird Strom von den Einheiten 201, 202, 203 durch den Schalter 311 und die Induktivität 102 auf die Stromspeichereinrichtung 101 übertragen, wobei die Einheiten 201, 202, 203 entladen werden.
  • Wenn sich der Schalter 311 in einem nichtleitenden Zustand befindet, übertragen die Einheiten 201, 202, 203 keinen Strom an die Stromspeichereinrichtung 101. Durch wiederholtes Umschalten des Schalters 311 zwischen dem leitenden und dem nichtleitenden Zustand werden die Einheiten 201, 202, 203 allmählich entladen, so dass die Spannungen der Einheiten 201, 202, 203 reduziert werden.
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 6A und 6B der Fall des Ladens von der Stromspeichereinrichtung 101 auf die Einheit 203 beschrieben. Bei der Ladung von der Stromspeichereinrichtung 101 auf die Einheit 203 werden die Schalter 301, 302 in einen leitenden Zustand und die Schalter 311, 312, 313 in einen nichtleitenden Zustand gebracht. Die Einheiten 201, 202 sind somit von der Stromspeichereinrichtung 101 galvanisch getrennt und leiten oder empfangen keinen Strom zu der oder von der Stromspeichereinrichtung 101. Nun wird der Schalter 303 zwischen einem leitenden Zustand und einem nichtleitenden Zustand umgeschaltet.
  • In 6A ist die Richtung, in der Strom fließt, wenn sich der Schalter 303 im leitenden Zustand befindet, durch strichlierte Pfeile dargestellt. Strom fließt von der Stromspeichereinrichtung 101 durch die Induktivität 102, und je länger die Leitungsdauer des Schalters 303 ist, desto mehr wird der Strom verstärkt. In 6B ist die Richtung, in der Strom fließt, wenn sich der Schalter 303 in einem nichtleitenden Zustand befindet, durch strichlierte Pfeile dargestellt. Der verstärkte Strom durchläuft den Diodenteil des Schalters 313, um zur Einheit 203 zu fließen. Durch wiederholtes Umschalten des Schalters 303 zwischen dem leitenden und dem nichtleitenden Zustand wird die Einheit 203 geladen, so dass die Spannung der Einheit 203 erhöht wird.
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 7A und 7B der Fall des Ladens von der Stromspeichereinrichtung 101 zu den Einheiten 202, 203 beschrieben. Bei der Ladung von der Stromspeichereinrichtung 101 auf die Einheiten 202, 203 werden die Schalter 301, 303 in einen leitenden Zustand und die Schalter 311, 312, 313 in einen nichtleitenden Zustand gebracht. Somit ist die Einheit 201 von der Stromspeichereinrichtung 101 galvanisch getrennt und leitet oder empfängt keinen Strom zur oder von der Stromspeichereinrichtung 101. Nun wird der Schalter 302 zwischen dem leitenden und dem nichtleitenden Zustand umgeschaltet.
  • In 7A ist die Richtung, in der Strom fließt, wenn sich der Schalter 302 im leitenden Zustand befindet, durch strichlierte Pfeile dargestellt. Strom fließt von der Stromspeichereinrichtung 101 durch die Induktivität 102, und je länger die Leitungsdauer des Schalters 302 ist, desto mehr wird der Strom verstärkt. In 7B ist die Richtung, in die Strom fließt, wenn sich der Schalter 302 in einem nichtleitenden Zustand befindet, durch strichlierte Pfeile dargestellt. Der verstärkte Strom durchläuft den Diodenteil des Schalters 312, um zu den Einheiten 202, 203 zu fließen. Durch wiederholtes Umschalten des Schalters 302 zwischen einem leitenden Zustand und einem nichtleitenden Zustand werden die Einheiten 202, 203 aufgeladen, so dass die Spannungen der Einheiten 202, 203 erhöht werden.
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 8A und 8B der Fall der Ladung von der Stromspeichereinrichtung 101 zu den Einheiten 201, 202, 203 beschrieben. Bei der Ladung von der Stromspeichereinrichtung 101 auf die Einheiten 201, 202, 203 werden die Schalter 302, 303 in einen leitenden Zustand und die Schalter 311, 312, 313 in einen nichtleitenden Zustand gebracht. Nun wird der Schalter 301 zwischen dem leitenden und dem nichtleitenden Zustand umgeschaltet.
  • In 8A ist die Richtung, in der Strom fließt, wenn sich der Schalter 301 im leitenden Zustand befindet, durch strichlierte Pfeile dargestellt. Strom fließt von der Stromspeichereinrichtung 101 durch die Induktivität 102, und je länger die Leitungsdauer des Schalters 301 ist, desto mehr wird der Strom verstärkt. In 8B ist die Richtung, in die Strom fließt, wenn sich der Schalter 301 in einem nichtleitenden Zustand befindet, durch strichlierte Pfeile dargestellt. Der verstärkte Strom durchläuft den Diodenteil des Schalters 311, um zu den Einheiten 201, 202, 203 zu fließen. Durch wiederholtes Umschalten des Schalters 301 zwischen einem leitenden Zustand und einem nichtleitenden Zustand werden die Einheiten 201, 202, 203 aufgeladen, so dass die Spannungen der Einheiten 201, 202, 203 erhöht werden.
  • 9 zeigt die Beziehung zwischen einem leitenden Zustand (ON), einem nichtleitenden Zustand (OFF) und einem wiederholten Schalten (ON-OFF) zwischen einem leitenden Zustand und einem nichtleitenden Zustand der Schalter 301, 302, 303, 311, 312, 313 in Bezug auf die zu ladenden Einheiten und die zu entladenden Einheiten. In der in 2 dargestellten Konfiguration ist die Einheit 203 im Falle des Ladens oder Entladens der Einheit(en) immer als eine zu ladende oder zu entladende Einheit enthalten.
  • Um die oben genannten Vorgänge zu ermöglichen, muss die Spannung der Stromspeichereinrichtung 101 niedriger sein als die Spannung der Einheiten 201 bis 203, die geladen oder entladen werden sollen. Daher ist es wünschenswert, dass die Stromspeichereinrichtung 101 immer eine Spannung aufweist, die niedriger ist als die Spannung jeder Einheit, oder dass sie so konfiguriert ist, dass ihre Spannung durch Entladung niedriger wird als die Spannung jeder Einheit. In dem Fall, dass die Spannung der Stromspeichereinrichtung 101 so konfiguriert ist, dass die Spannung durch Entladung niedriger wird als die Spannung jeder Einheit, und die Spannung höher ist als die Spannung einer oder mehrerer Einheiten, die geladen oder entladen werden sollen, werden zunächst die Einheiten 201, 202, 203 von der Stromspeichereinrichtung 101 geladen, um die Spannung der Stromspeichereinrichtung 101 zu reduzieren.
  • Nachdem die Spannung der Stromspeichereinrichtung 101 niedriger geworden ist als die Spannung von einer oder mehreren Einheiten, die aufgeladen oder entladen werden sollen, wird Strom zwischen den Einheiten geleitet oder empfangen. Ist die Energie- oder Strommenge in der Stromspeichereinrichtung 101 klein, obwohl eine oder mehrere Einheiten aufgeladen werden müssen, wird zusätzlich ein Betrieb durchgeführt, um die Stromspeichereinrichtung 101 aus einer Vielzahl von Einheiten in einem solchen Bereich aufzuladen, dass die Spannung der Stromspeichereinrichtung 101 niedriger ist als die Spannung einer oder mehrerer zu ladender oder zu entladender Einheiten.
  • Die Spannungsmessgeräte 351, 352, 353 messen die Spannungen der Einheiten 201, 202, 203 und senden die Messinformationen an den Steuerungsbereich 111. Wenn die Spannung von einer der Einheiten bis zu einem gewissen Grad kleiner oder größer ist als der Durchschnitt der Spannungen der Einheiten, steuert der Steuerungsbereich 111 die Schalter 301 bis 303, 311 bis 313, um die Spannungsdifferenz zu reduzieren. Wenn es eine Einheit gibt, deren Spannungsdifferenz größer oder kleiner als ein Bezugswert ist, wird die Spannungsdifferenz dieser Einheit durch ein in 10 dargestelltes Verfahren reduziert.
  • 10 ist eine Tabelle, die die durchgeführten Vorgänge zeigt, wenn die Spannung jeder der Einheiten 201 bis 203 größer ist als die durchschnittliche Spannung und wenn die Spannung kleiner ist als die durchschnittliche Spannung. In 10 können bei Einbeziehung eines zweiten Schrittes ein erster Schritt und der zweite Schritt durch einander ersetzt werden. Wenn die Differenz zwischen der Spannung von jeder Einheit und dem Mittelwert der Spannungen der Einheiten gleich dem oder kleiner als der Bezugswert geworden ist, bestimmt der Steuerungsbereich 111, dass die Spannungen der Einheiten ausgeglichen sind, und bringt alle Schalter in einen nichtleitenden Zustand.
  • 11 zeigt ein Beispiel für ein Flussdiagramm des Betriebs der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 1. In 11 wird im Schritt S1 die Spannung jeder Einheit gemessen. Im Schritt S2 wird die durchschnittliche Spannung der Einheiten berechnet. Im Schritt S3 wird die Differenz zwischen der Spannung jeder Einheit und der durchschnittlichen Spannung berechnet. Im Schritt S4 wird bestimmt, ob es eine Einheit gibt, bei der die im Schritt S3 berechnete Spannungsdifferenz den Bezugswert überschreitet oder nicht. Wenn es eine Einheit gibt, bei der die Spannungsdifferenz den Bezugswert im Schritt S4 (YES=JA) überschreitet, geht das Verfahren zum Schritt S5 über, in dem der Schritt der Anpassung der Spannung der entsprechenden Einheit an einen geeigneten Wert gemäß 10 durchgeführt wird.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass das Verfahren nicht unbedingt diesem Flussdiagramm folgen muss und die Reihenfolge der Schritte geändert werden kann.
  • Der obige Vorgang kann auch mit einer in 12 dargestellten Konfiguration anstelle der in 1 dargestellten Konfiguration durchgeführt werden. In der in 12 dargestellten Konfiguration sind die Position der zweiten Schaltergruppe 130 und die Richtungen der Schalter 311 bis 313, die die zweite Schaltergruppe 130 bilden, gegenüber der in 1 gemäß Ausführungsform 1 dargestellten Konfiguration geändert.
  • Das heißt, der Source-seitige Anschluss des Schalters 301 und der Drain-seitige Anschluss des Schalters 311 sind miteinander verbunden, der Source-seitige Anschluss des Schalters 311 ist mit der negativen Elektrode der Einheit 201 verbunden und das Spannungsmessgerät 351 ist parallel zur Einheit 201 angeschlossen. Dies bildet eine Konfigurationsstufe für eine Einheit.
  • Das heißt, die Konfigurationsstufe mit der Einheit 201, den Schaltern 301, 311 und dem Spannungsmessgerät 351 ist als erste Stufe definiert. Eine zweite Konfigurationsstufe besitzt die Einheit 202, die Schalter 302, 312 und das Spannungsmessgerät 352, und eine dritte Konfigurationsstufe besitzt die Einheit 203, die Schalter 303, 313 und das Spannungsmessgerät 353. Die Verbindungsbeziehungen in der zweiten Stufe und der dritten Stufe sind die gleichen wie in der ersten Stufe, und ihre erneute Beschreibung entfällt.
  • In der in 12 dargestellten Konfiguration ist die Einheit 201 im Falle des Ladens oder Entladens der Einheit(en) immer als eine zu ladende oder zu entladende Einheit enthalten. 13 zeigt die Beziehung zwischen einem leitenden Zustand (ON), einem nichtleitenden Zustand (OFF) und einem wiederholten Schalten (ON-OFF) zwischen einem leitenden Zustand und einem nichtleitenden Zustand des Schalters in Bezug auf die aufzuladenden Einheiten und die zu entladenden Einheiten. 14 zeigt Verfahren, die durchgeführt werden, wenn die Differenz zur durchschnittlichen Spannung der Einheiten größer als ein Bezugswert ist. Die Inhalte in 13 und 14 sind im Wesentlichen die gleichen wie in 9 und 10, so dass die erneute Beschreibung entfällt.
  • Wird anstelle des Spannungsmessgerätes ein Ladungszustandsmessgerät zur Messung des Ladungszustandes jeder Einheit vorgesehen, so ergibt sich auch für eine Einheit, in der die Änderung der Spannung durch Änderung des Ladungszustandes gering ist, ein Effekt der Unterdrückung von Schwankungen zwischen den Ladungszuständen. Bei der Bereitstellung der Ladungszustandsmessgeräte kann der Ausgleich der Ladungszustände durch den Austausch von „Spannung“ in 10, 11 und 14 durch „Ladungszustand“ erfolgen.
  • Durch die oben beschriebenen Vorgänge kann die Stromversorgungseinrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1 bei Schwankungen zwischen den Spannungen oder den Zuständen der im Modul 110 enthaltenen Einheiten 201 bis 203 die Schwankungen reduzieren. Darüber hinaus ist diese Schaltung eine kleine Schaltung, bei der die Anzahl der Induktivitäten und die Anzahl der Kondensatoren von Einheiten nicht proportional zur Anzahl der Konfigurationsstufen ist. Somit ist es möglich, Strom zwischen der Stromspeichereinrichtung und einer oder mehreren Einheiten aktiv zu leiten und zu empfangen, und zwar mit einer kleinen und einfachen Konfiguration mit einer kleineren Anzahl von Schaltern als bei der herkömmlichen Konfiguration.
  • Ausführungsform 2
  • Nachstehend wird eine Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 15 bis 17 beschrieben.
  • 15 zeigt die Konfiguration der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung. Die Stromversorgungseinrichtung 150 gemäß Ausführungsform 2 besitzt eine Stromspeichereinrichtung 101, eine Induktivität 102, ein Modul 110, eine erste Schaltergruppe 120 mit einer Vielzahl von Schaltern 301 bis 303, eine zweite Schaltergruppe 130 mit einer Vielzahl von Schaltern 311 bis 313, Spannungsmessgeräte 351, 352, 353, ein Temperaturmessgerät 701 und einen Steuerungsbereich 151. Das Modul 110 besitzt Einheiten 201, 202, 203.
  • In der in 15 dargestellten Stromversorgungseinrichtung 150 ist die Konfiguration bis auf das Temperaturmessgerät 701 die gleiche wie in 2 bei der Ausführungsform 1. Daher werden die gleichen oder korrespondierenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und die erneute Beschreibung entfällt. Der Steuerungsbereich 151 empfängt Informationen über die von den Spannungsmessgeräten 351, 352, 353 erfassten Spannungen der Einheiten 201 bis 203 und die von dem Temperaturmessgerät 701 gemessene Temperatur des Moduls 110 und gibt Signale an die Gate-seitigen Anschlüsse der Schalter 301 bis 303, 311 bis 313 zum Schalten zwischen dem leitenden und dem nichtleitenden Zustand aus.
  • Das Temperaturmessgerät 701 misst die Temperatur des Moduls 110 und sendet die Messinformationen an den Steuerungsbereich 151. Wenn die gemessene Temperatur kleiner ist als ein vorgegebener Bezugswert, wird die Entladung von den Einheiten 201, 202, 203 zur Stromspeichereinrichtung 101 und die Ladung von der Stromspeichereinrichtung 101 zu den Einheiten 201, 202, 203 wiederholt durchgeführt. So entsteht durch die Innenwiderstände der Einheiten 201, 202, 203 Wärme, so dass die Temperaturen der Einheiten 201, 202, 203 erhöht werden können.
  • Wenn die gemessene Temperatur größer ist als der vorgegebene Bezugswert, wird die temperaturerhöhende Funktion der Stromversorgungseinrichtung 150 gemäß Ausführungsform 2 gestoppt. Danach wird bei Bedarf der gemäß Ausführungsform 1 beschriebene Vorgang zur Reduzierung von Schwankungen in den Spannungen der Einheiten durchgeführt. Die Details dieses Vorgangs werden nicht beschrieben, um eine Wiederholung der gleichen Beschreibung zu vermeiden.
  • 16 zeigt ein Beispiel für ein Flussdiagramm des Betriebs der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 2. In 16 sind die Schritte S1 bis S5 identisch mit denen im Flussdiagramm, das in 11 beschrieben ist, und daher entfällt die erneute Beschreibung derselben. Im Schritt S6 wird die Temperatur des Moduls 110 mit dem Temperaturmessgerät 701 gemessen. Im Schritt S7 wird bestimmt, ob die Temperatur des Moduls 110 gleich dem oder kleiner als der Bezugswert ist oder nicht.
  • Wenn die Temperatur gleich oder kleiner als der Bezugswert (YES=JA) ist, geht das Verfahren zum Schritt S8 über, in dem der Schritt zum Einstellen der Spannung der entsprechenden Einheit auf einen geeigneten Wert wie im Schritt S5 durchgeführt wird. Ist dagegen die Temperatur des Moduls 110 nicht gleich oder kleiner als der Bezugswert im Schritt S7 (NO=NEIN), kehrt das Verfahren zum Anfang zurück.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass das Verfahren nicht unbedingt diesem Flussdiagramm folgen muss und die Reihenfolge der Schritte geändert werden kann.
  • Der obige Vorgang kann auch mit einer in 17 dargestellten Konfiguration anstelle der in 15 dargestellten Konfiguration durchgeführt werden. Die in 17 dargestellte Konfiguration ist so gestaltet, dass bei der in 12 dargestellten Konfiguration gemäß Ausführungsform 1 das Temperaturmessgerät 701 zur Messung der Temperatur des Moduls 110 bereitgestellt und die vom Temperaturmessgerät 701 gemessenen Temperaturinformationen des Moduls 110 an den Steuerungsbereich 151 gesendet werden. Die gleichen oder korrespondierenden Teile werden durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und die erneute Beschreibung entfällt.
  • In der in 17 dargestellten Konfiguration ist die Einheit 201 im Falle des Ladens oder Entladens der Einheit(en) immer als eine zu ladende oder zu entladende Einheit enthalten.
  • Die Details des Vorgangs werden nicht beschrieben, um eine Wiederholung der gleichen Beschreibung zu vermeiden.
  • Wird anstelle des Spannungsmessgerätes ein Ladungszustandsmessgerät zur Messung des Ladungszustandes jeder Einheit vorgesehen, so ergibt sich auch für eine Einheit, in der die Änderung der Spannung durch Änderung des Ladungszustandes gering ist, ein Effekt der Unterdrückung von Schwankungen zwischen den Ladungszuständen. Bei der Bereitstellung der Ladungszustandsmessgeräte kann der Ausgleich der Ladungszustände erreicht werden, indem die in 16 beschriebene „Spannung“ durch „Zustand der Ladung“ ersetzt wird.
  • Durch die oben beschriebenen Vorgänge kann die Stromversorgungseinrichtung 150 gemäß Ausführungsform 2 bei Schwankungen zwischen den Spannungen oder den Zuständen der im Modul 110 enthaltenen Einheiten 201 bis 203 die Schwankungen reduzieren. Wenn die Temperatur des Moduls 110 kleiner als der Bezugswert ist, kann ferner die Temperatur des Moduls 110 erhöht werden.
  • Ausführungsform 3
  • Als Nächstes wird eine Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 18 bis 21 beschrieben.
  • 18 zeigt die Konfiguration der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung. Eine Stromversorgungseinrichtung 200 gemäß Ausführungsform 3 weist eine Stromspeichereinrichtung 101, eine Induktivität 102, einen Schalter 401, der zwischen der Stromspeichereinrichtung 101 und der Induktivität 102 angeordnet ist, ein Modul 210, eine erste Schaltergruppe 120 mit einer Vielzahl von Schaltern 301 bis 303, eine zweite Schaltergruppe 130 mit einer Vielzahl von Schaltern 311 bis 313, Spannungsmessgeräte 351, 352, 353 und einen Steuerungsbereich 112 auf. Das Modul 210 weist Einheiten 201, 202, 203 und Trennschalter 321, 322, 323 auf, die in Reihe mit den jeweiligen Einheiten angeordnet sind.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass jede Einheit 201 bis 203 eine einzelne Stromspeichereinrichtung sein oder durch eine Kombination aus einer Vielzahl von Stromspeichereinrichtungen gebildet werden kann. Darüber hinaus kann die Stromspeichereinrichtung eine Sekundärzelle oder eine Vorrichtung mit Stromspeicherfunktion sein, wie beispielsweise ein Kondensator oder ein elektrischer Doppelschichtkondensator. Der Schalter kann Bodydioden enthalten oder durch Kombination einer Diode mit einem Schaltelement ohne Bodydiode gebildet werden. Vorzugsweise sind die Schalter 301, 302, 303, 311, 312, 313 MOSFETs.
  • Der Drain-seitige Anschluss des Schalters 301 und der Source-seitige Anschluss des Schalters 311 sind miteinander verbunden. Der Drain-seitige Anschluss des Schalters 311 ist mit dem Source-seitigen Anschluss des Schalters 321 verbunden, der Drain-seitige Anschluss des Schalters 321 ist mit der positiven Elektrode der Einheit 201 verbunden, und das Spannungsmessgerät 351 ist parallel zur Einheit 201 angeschlossen. Dies bildet eine Konfigurationsstufe für eine Einheit. Das heißt, die Konfigurationsstufe mit der Einheit 201, den Schaltern 301, 311, 321 und dem Spannungsmessgerät 351 ist als erste Stufe definiert.
  • Eine zweite Konfigurationsstufe weist die Einheit 202, die Schalter 302, 312, 322 und das Spannungsmessgerät 352 auf, und wie in der ersten Stufe sind der Drain-seitige Anschluss des Schalters 302 und der Source-seitige Anschluss des Schalters 312 miteinander verbunden, der Drain-seitige Anschluss des Schalters 312 ist mit dem Source-seitigen Anschluss des Schalters 322 verbunden, der Drain-seitige Anschluss des Schalters 322 ist mit der positiven Elektrode der Einheit 202 verbunden, und das Spannungsmessgerät 352 ist parallel zur Einheit 202 angeschlossen. Die negative Elektrode der Einheit 201 und der Source-seitige Anschluss des Schalters 322 sind miteinander verbunden, und der Source-seitige Anschluss des Schalters 301 und der Drain-seitige Anschluss des Schalters 302 sind miteinander verbunden.
  • Ebenso weist eine dritte Konfigurationsstufe die Einheit 203, die Schalter 303, 313, 323 und das Spannungsmessgerät 353 auf. Der Drain-seitige Anschluss des Schalters 303 und der Source-seitige Anschluss des Schalters 313 sind miteinander verbunden, der Drain-seitige Anschluss des Schalters 313 ist mit dem Source-seitigen Anschluss des Schalters 323 verbunden, der Drain-seitige Anschluss des Schalters 323 ist mit der positiven Elektrode der Einheit 203 verbunden, und das Spannungsmessgerät 353 ist parallel zur Einheit 203 angeschlossen. Die negative Elektrode der Einheit 202 und der Source-seitige Anschluss des Schalters 323 sind miteinander verbunden und der Source-seitige Anschluss des Schalters 302 und der Drain-seitige Anschluss des Schalters 303 sind miteinander verbunden.
  • Die negative Elektrode der Einheit 203 und der Source-seitige Anschluss des Schalters 303 sind miteinander verbunden und eine Einheit mit der Stromspeichereinrichtung 101, der Induktivität 102 und dem Schalter 401, die in Reihe angeordnet sind, ist mit dem Drain-seitiger Anschluss des Schalters 301 und dem Source-seitigen Anschluss des Schalters 303 verbunden.
  • Sowohl die positiven als auch die negativen Anschlüsse des Moduls 210 einschließlich der Einheiten 201, 202, 203 und der Schalter 321, 322, 323 werden mit der in 1 dargestellten elektrischen Vorrichtung 180 verbunden. Informationen über Spannungen, die von den Spannungsmessgeräten 351, 352, 353 erkannt werden, werden an den Steuerungsbereich 112 gesendet, und der Steuerungsbereich 112 gibt Signale an die Gate-seitigen Anschlüsse der Schalter 301, 311, 302, 312, 303, 313, 321, 322, 323, 401, zum Schalten zwischen einem leitenden Zustand und einem nichtleitenden Zustand aus.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die Anzahl der Einheiten 201 bis 203 von drei verschieden sein kann, und auch die Anzahl der Konfigurationsstufen von drei verschieden sein kann. Die in Reihe mit den Einheiten 201 bis 203 angeordneten Schalter 321 bis 323 können in umgekehrter Reihenfolge angeschlossen werden. Die Stromspeichereinrichtung 101 ist vorzugsweise ein Kondensator oder eine Sekundärzelle.
  • Gemäß Ausführungsform 3 weist der Steuerungsbereich 112 eine Funktion zur Bestimmung der Normalität/Fehler, ob die Einheiten 201 bis 203 normal funktionieren oder nicht. In einem Fall, in dem eine oder mehrere der im Modul 210 enthaltenen Einheiten erheblich verschlechtert sind, wird der Einsatzbereich der defekten Einheit eingeschränkt, und die angenommene Nutzung des Moduls 210 wird erschwert. Ausgehend von der Spannung jeder Einheit bestimmt der Steuerungsbereich 112 die Einheit, für die die angenommene Nutzung schwierig geworden ist, als defekte Einheit, und schaltet jeden Schalter zwischen dem leitenden und dem nichtleitenden Zustand, so dass Strom zwischen der elektrischen Vorrichtung 180 und dem Modul 210 die defekte Einheit umgeht.
  • Der Vorgang wird mit Bezug auf 19 beschrieben. Im Falle eines Defektes der Einheit 201 werden die mit der Einheit 201 in Reihe angeordneten Schalter 321, 401 in einen nichtleitenden Zustand und die Schalter 301, 311, 312 in einen leitenden Zustand gebracht. Der Strom, der zwischen der elektrischen Vorrichtung 180 und dem Modul 210 fließt, durchläuft die Schalter 301, 311, 312, ohne die Einheit 201 zu passieren, wie die strichlierten Pfeile zeigen. Ebenso werden, wenn festgestellt wird, dass eine andere Einheit als die Einheit 201 defekt ist, der mit der defekten Einheit in Reihe angeordnete Schalter und der Schalter 401 in einen nichtleitenden Zustand gebracht, und der parallel zur defekten Einheit angeordnete Schalter wird in einen leitenden Zustand gebracht, so dass der Strom die defekte Einheit umgeht.
  • Wenn es keine Einheiten gibt, die als defekt eingestuft werden, werden die Schalter 321, 322, 323 im leitenden Zustand gehalten. Die Spannungsmessgeräte 351, 352, 353 messen die Spannungen der Einheiten 201, 202, 203 und senden die Messinformationen an den Steuerungsbereich 112. Wenn die Spannung einer der Einheiten kleiner oder größer ist als der Durchschnitt der Spannungen der Einheiten, steuert der Steuerungsbereich 112 den Schalter, um die Spannungsdifferenz zu reduzieren. Wenn es eine Einheit gibt, deren Spannungsdifferenz größer als ein Bezugswert ist, wird die Spannungsdifferenz dieser Einheit reduziert.
  • Wenn Schwankungen in den Spannungen der Einheiten kleiner als ein bestimmter Pegel geworden sind, bestimmt der Steuerungsbereich 112, dass die Spannungen der Einheiten ausgeglichen sind, und bringt alle Schalter in einen nichtleitenden Zustand. In der in 18 dargestellten Konfiguration ist die Einheit 203 im Falle des Ladens oder Entladens der Einheit(en) immer als eine zu ladende oder zu entladende Einheit enthalten. Die Einzelheiten des Vorgangs und des Verfahrens werden nicht beschrieben, um eine Wiederholung der gleichen Beschreibung zu vermeiden.
  • 20 zeigt ein Beispiel für ein Flussdiagramm des Betriebs der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 3. In 20, im Schritt S1, wird die Spannung jeder Einheit gemessen. Im Schritt S12 wird bestimmt, ob jede Einheit normal oder defekt ist. Im Schritt S13 wird bestimmt, ob es eine Einheit gibt, die als defekt befunden wird oder nicht. Liegt eine fehlerhafte Einheit (YES=JA) vor, geht das Verfahren zum Schritt S14 über, um die als fehlerhaft befundene Einheit abzutrennen. Wenn es keine Einheiten gibt, die im Schritt S13 (NO=NEIN) als fehlerhaft eingestuft werden, geht das Verfahren zum Schritt S2 über, um die durchschnittliche Spannung der Einheiten zu berechnen. Die Schritte S2 bis S5 sind die gleichen wie im Flussdiagramm in 11, daher entfällt die erneute Beschreibung.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass das Verfahren nicht unbedingt diesem Flussdiagramm folgen muss und die Reihenfolge der Schritte geändert werden kann.
  • Der obige Vorgang kann auch mit einer in 21 dargestellten Konfiguration anstelle der in 18 dargestellten Konfiguration durchgeführt werden. In der in 21 dargestellten Konfiguration werden die Position der zweiten Schaltergruppe 130 und die Richtungen der Schalter 311 bis 313, die die zweite Schaltergruppe 130 bilden, gegenüber der in 18 gemäß Ausführungsform 3 dargestellten Konfiguration geändert.
  • Das heißt, der Source-seitige Anschluss des Schalters 301 und der Drain-seitige Anschluss des Schalters 311 sind miteinander verbunden, der Source-seitige Anschluss des Schalters 311 ist mit der negativen Elektrode der Einheit 201 verbunden, der Drain-seitige Anschluss des Schalters 321 ist mit der positiven Elektrode der Einheit 201 verbunden, und das Spannungsmessgerät 351 ist parallel zur Einheit 201 angeschlossen. Dies bildet eine Konfigurationsstufe für eine Einheit.
  • Das heißt, die Konfigurationsstufe mit der Einheit 201, den Schaltern 301, 311, 321 und dem Spannungsmessgerät 351 ist als erste Stufe definiert. Eine zweite Konfigurationsstufe besitzt die Einheit 202, die Schalter 302, 312, 322 und das Spannungsmessgerät 352, und eine dritte Konfigurationsstufe besitzt die Einheit 203, die Schalter 303, 313, 323 und das Spannungsmessgerät 353. Die Verbindungsbeziehungen in der zweiten Stufe und der dritten Stufe sind die gleichen wie in der ersten Stufe, und ihre erneute Beschreibung entfällt.
  • In der in 21 dargestellten Konfiguration ist die Einheit 201 im Falle des Ladens oder Entladens der Einheit(en) immer als eine zu ladende oder zu entladende Einheit enthalten. Die Details des Vorgangs werden nicht beschrieben, um eine Wiederholung der gleichen Beschreibung zu vermeiden.
  • Wird anstelle des Spannungsmessgerätes ein Ladungszustandsmessgerät zur Messung des Ladungszustandes jeder Einheit vorgesehen, so ergibt sich auch für eine Einheit, in der die Änderung der Spannung durch Änderung des Ladungszustandes gering ist, ein Effekt der Unterdrückung von Schwankungen zwischen den Ladungszuständen. Bei der Bereitstellung der Ladungszustandsmessgeräte kann der Ausgleich der Ladungszustände durch den Austausch von „Spannung“, wie in den Schritten S2 bis S5 in 20 angegeben, durch „Ladungszustand“ erfolgen.
  • Durch die oben beschriebenen Vorgänge kann die Stromversorgungseinrichtung 200 gemäß Ausführungsform 3 bei Schwankungen zwischen den im Modul 210 enthaltenen Spannungen oder Zuständen der Einheiten die Schwankungen reduzieren und Strom kann aktiv zwischen der Stromspeichereinrichtung und einer oder mehreren Einheiten übertragen und empfangen werden. Darüber hinaus kann bei einer defekten Einheit, deren Verwendung aus einem solchen Grund erschwert wurde, dass die Stromspeichereinrichtung in dieser Einheit erheblich verschlechtert wurde, die defekte Einheit elektrisch abgetrennt werden.
  • Ausführungsform 4
  • Anschließend wird eine Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 22 bis 24 beschrieben.
  • 22 zeigt die Konfiguration der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung. Eine Stromversorgungseinrichtung 250 weist eine Stromspeichereinrichtung 101, eine Induktivität 102, einen Schalter 401, der zwischen der Stromspeichereinrichtung 101 und der Induktivität 102 angeordnet ist, ein Modul 210, eine erste Schaltergruppe 120 mit einer Vielzahl von Schaltern 301 bis 303, eine zweite Schaltergruppe 130 mit einer Vielzahl von Schaltern 311 bis 313, Spannungsmessgeräte 351, 352, 353, ein Temperaturmessgerät 701 und einen Steuerungsbereich 152 auf. Das Modul 210 weist Einheiten 201, 202, 203 und Schalter 321, 322, 323 auf.
  • In der in 22 dargestellten Stromversorgungseinrichtung 250 ist die Konfiguration bis auf das Temperaturmessgerät 701 die gleiche wie in 18 gemäß Ausführungsform 3. Daher werden die gleichen oder korrespondierenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und die erneute Beschreibung entfällt.
  • Der Steuerungsbereich 152 empfängt Informationen über die von den Spannungsmessgeräten 351, 352, 353 erfassten Spannungen der Einheiten 201 bis 203 und der von dem Temperaturmessgerät 701 gemessenen Temperatur des Moduls 210 und gibt Signale an die Gate-seitigen Anschlüsse der Schalter 301 bis 303, 311 bis 313, 321 bis 323, 401, zum Schalten jedes Schalters zwischen einem leitenden Zustand und einem nichtleitenden Zustand aus.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die Anzahl der Einheiten von drei verschieden sein kann, und auch die Anzahl der Konfigurationsstufen von drei verschieden sein kann. Die in Reihe zu den Einheiten angeordnete Schalter können in umgekehrter Reihenfolge angeschlossen werden. Die Stromspeichereinrichtung 101 ist vorzugsweise ein Kondensator oder eine Sekundärzelle.
  • In der in 22 dargestellten Stromversorgungseinrichtung 250 sind der Betrieb bei defekter Einheit 201 und der Betrieb bei fehlendem Vorhandensein von Einheiten, die als defekt befunden werden, der gleiche wie in der in 18 dargestellten Konfiguration. Daher entfällt die erneute Beschreibung derselben.
  • Das Temperaturmessgerät 701 misst die Temperatur des Moduls 210 und sendet die Messinformationen an den Steuerungsbereich 152. Wenn die gemessene Temperatur kleiner ist als ein vorgegebener Bezugswert, wird die Entladung von den Einheiten 201, 202, 203 zur Stromspeichereinrichtung 101, und die Ladung von der Stromspeichereinrichtung 101 zu den Einheiten 201, 202, 203 wiederholt durchgeführt.
  • So entsteht durch die Innenwiderstände der Einheiten 201, 202, 203 Wärme, so dass die Temperaturen der Einheiten 201, 202, 203 erhöht werden können. Wenn die gemessene Temperatur größer ist als der vorgegebene Bezugswert, wird die Funktion zur Temperaturerhöhung gestoppt. Danach wird bei Bedarf der gemäß Ausführungsform 3 beschriebene Vorgang zur Reduzierung von Schwankungen in den Spannungen der Einheiten durchgeführt.
  • 23 zeigt ein Beispiel für ein Flussdiagramm des Betriebs der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 4. In 23 sind Schritt S1, die Schritte S12 bis S14 nach Schritt S1 und die Schritte S2 bis S5 nach Schritt S13 die gleichen wie in dem in 20 beschriebenen Flussdiagramm, so dass deren erneute Beschreibung entfällt. Darüber hinaus sind die Schritte S6 bis S8 nach Schritt S5 die gleichen wie im Flussdiagramm in 16, so dass deren erneute Beschreibung entfällt.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass das Verfahren nicht unbedingt diesem Flussdiagramm folgen muss und die Reihenfolge der Schritte geändert werden kann.
  • Der obige Vorgang kann auch mit einer in 24 dargestellten Konfiguration anstelle der in 22 dargestellten Konfiguration durchgeführt werden. In der in 24 dargestellten Konfiguration werden die Position der zweiten Schaltergruppe 130 und die Richtungen der Schalter 311 bis 313, die die zweite Schaltergruppe 130 bilden, gegenüber der in 22 gemäß Ausführungsform 4 dargestellten Konfiguration geändert.
  • Das heißt, der Source-seitige Anschluss des Schalters 301 und der Drain-seitige Anschluss des Schalters 311 sind miteinander verbunden, der Source-seitige Anschluss des Schalters 311 ist mit der negativen Elektrode der Einheit 201 verbunden, der Drain-seitige Anschluss des Schalters 321 ist mit der positiven Elektrode der Einheit 201 verbunden, und das Spannungsmessgerät 351 ist parallel zur Einheit 201 angeschlossen. Dies bildet eine Konfigurationsstufe für eine Einheit.
  • Das heißt, die Konfigurationsstufe mit der Einheit 201, den Schaltern 301, 311, 321 und dem Spannungsmessgerät 351 ist als erste Stufe definiert. Eine zweite Konfigurationsstufe besitzt die Einheit 202, die Schalter 302, 312, 322 und das Spannungsmessgerät 352, und eine dritte Konfigurationsstufe besitzt die Einheit 203, die Schalter 303, 313, 323 und das Spannungsmessgerät 353. Die Verbindungsbeziehungen in der zweiten Stufe und der dritten Stufe sind die gleichen wie in der ersten Stufe, und ihre erneute Beschreibung entfällt.
  • In der in 24 dargestellten Konfiguration ist die Einheit 201 im Falle des Ladens oder Entladens der Einheit(en) immer als eine zu ladende oder zu entladende Einheit enthalten. Die Details des Vorgangs werden nicht beschrieben, um eine Wiederholung der gleichen Beschreibung zu vermeiden.
  • Wird anstelle des Spannungsmessgerätes ein Ladungszustandsmessgerät zur Messung des Ladungszustandes jeder Einheit vorgesehen, so ergibt sich auch für eine Einheit, in der die Änderung der Spannung durch Änderung des Ladungszustandes gering ist, ein Effekt der Unterdrückung von Schwankungen zwischen den Ladungszuständen. Bei der Bereitstellung der Ladungszustandsmessgeräte kann der Ausgleich der Ladungszustände durch Ersetzen von „Spannung“, wie in den Schritten S2 bis S5 in 23 angegeben, durch „Ladungszustand“ erfolgen.
  • Durch die oben beschriebenen Vorgänge kann die Stromversorgungseinrichtung 250 gemäß Ausführungsform 4 bei Schwankungen zwischen den im Modul enthaltenen Spannungen oder den Zuständen der Ladung der Einheiten die Schwankungen reduzieren.
  • Wenn die Temperatur des Moduls kleiner als der Bezugswert ist, kann außerdem die Temperatur des Moduls erhöht werden. Weiterhin kann bei einer defekten Einheit die defekte Einheit elektrisch abgetrennt werden.
  • Ausführungsform 5
  • Als Nächstes wird eine Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 25 bis 27 beschrieben.
  • Eine Stromversorgungseinrichtung 300 gemäß Ausführungsform 5 weist eine Stromspeichereinrichtung 101, eine Induktivität 102, Schalter 401, 512, 513, ein Modul 210, eine erste Schaltergruppe 120 mit einer Vielzahl von Schaltern 301 bis 303, eine zweite Schaltergruppe 130 mit einer Vielzahl von Schaltern 311 bis 313, Spannungsmessgeräte 351, 352, 353 und einen Steuerungsbereich 113 auf. Das Modul 210 weist Einheiten 201, 202, 203 und Schalter 321, 322, 323 auf.
  • Die Stromversorgungseinrichtung 300 gemäß Ausführungsform 5 ist so konfiguriert, dass die Schalter 512 und 513 in der in 18 gemäß Ausführungsform 3 dargestellten Konfiguration hinzugefügt werden. Außer den Schaltern 512 und 513 werden die gleichen oder korrespondierenden Teile wie in 18 durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und deren erneute Beschreibung entfällt.
  • Der Schalter 512 hat einen Drain-seitigen Anschluss, der mit einer Verbindungsstelle zwischen der Energiespeicherung 101 und dem Schalter 401 verbunden ist, und einen Source-seitigen Anschluss, der mit dem Source-seitigen Anschluss des Schalters 303 und der negativen Elektrode der Einheit 203 verbunden ist. Der Schalter 513 hat einen Drain-seitigen Anschluss, der mit der negativen Elektrode der Einheit 203 und dem Source-seitigen Anschluss des Schalters 512 verbunden ist, und einen Source-seitigen Anschluss, der mit der negativen Seite der Stromspeichereinrichtung 101 verbunden ist.
  • Eine Einheit mit der Stromspeichereinrichtung 101, der Induktivität 102 und dem in Reihe angeordneten Schalter 401 ist mit dem Drain-seitigen Anschluss des Schalters 301 und dem Source-seitigen Anschluss des Schalters 513 verbunden.
  • Der positive Anschluss des Moduls 210 mit den Einheiten 201, 202, 203 und den Schaltern 321, 322, 323 und der negative Anschluss der Stromspeichereinrichtung 101 sind mit der in 1 dargestellten elektrischen Vorrichtung 180 verbunden.
  • Informationen über die von den Spannungsmessgeräten 351, 352, 353 erfassten Spannungen werden an den Steuerungsbereich 113 gesendet. Wenn die Spannung einer der Einheiten bis zu einem gewissen Grad kleiner oder größer als der Mittelwert der Spannungen der Vielzahl von Einheiten ist, gibt der Steuerungsbereich 113 Signale an die Gate-seitigen Anschlüsse der Schalter 301, 311, 302, 312, 303, 313, 321, 322, 323, 401, 512, 513 aus, um jeden Schalter zwischen einem leitenden Zustand und einem nichtleitenden Zustand zu schalten.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die Anzahl der Einheiten 201, 202, 203 von drei verschieden sein kann, und auch die Anzahl der Konfigurationsstufen von drei verschieden sein kann. Die in Reihe zu den Einheiten angeordneten Schalter 321 bis 323 können in umgekehrter Reihenfolge angeschlossen werden.
  • Vorzugsweise ist die Stromspeichereinrichtung 101 eine Sekundärzelle, eine zusammengebaute Batterie, ein Kondensator oder ein elektrischer Doppelschichtkondensator. Genauer gesagt ist die Stromspeichereinrichtung 101 eine Einheit mit einer Eigenschaft, die der der Einheiten 201, 202, 203 entspricht.
  • In der Stromversorgungseinrichtung 300 gemäß Ausführungsform 5 weist der Steuerungsbereich 113 eine Funktion zur Bestimmung auf, ob die Einheiten 201, 202, 203 normal oder defekt sind oder nicht. Ausgehend von der Spannung jeder Einheit bestimmt der Steuerungsbereich 113 die Einheit, für die die angenommene Nutzung schwierig geworden ist, als defekte Einheit, und schaltet jeden Schalter zwischen dem leitenden und dem nichtleitenden Zustand um, so dass der zwischen der elektrischen Vorrichtung und dem Modul 210 fließende Strom die defekte Einheit umgeht. Weiterhin ist die Stromspeichereinrichtung 101 elektrisch in Reihe mit dem Modul 210 angeordnet, um zu verhindern, dass die Spannung des Moduls 210 reduziert wird, wenn die als defekt befundene Einheit elektrisch abgetrennt ist.
  • Der Vorgang wird mit Bezug auf 25 beschrieben. Im Falle eines Defektes der Einheit 201 werden die mit der Einheit 201 in Reihe angeordneten Schalter 321, 401 in einen nichtleitenden Zustand und die Schalter 301, 311, 312 in einen leitenden Zustand gebracht. Weiterhin werden der Schalter 513 in einen nichtleitenden Zustand und der Schalter 512 in einen leitenden Zustand versetzt. So fließt Strom zwischen der elektrischen Vorrichtung und dem Modul 210 durch die Schalter 301, 311, 312, 512, die Einheiten 202, 203 und die Stromspeichereinrichtung 101, ohne die Einheit 201 zu passieren. Ebenso werden, wenn festgestellt wird, dass eine andere Einheit als die Einheit 201 defekt ist, der mit der defekten Einheit in Reihe angeordnete Schalter und die Schalter 401, 513 in einen nichtleitenden Zustand gebracht, und der parallel zur defekten Einheit angeordnete Schalter und der Schalter 512 werden in einen leitenden Zustand gebracht, so dass der Strom die defekte Einheit umgeht.
  • Wenn keine Einheiten vorhanden sind, die als defekt eingestuft werden, wird der Schalter 512 in einen nichtleitenden Zustand gebracht und die Schalter 321, 322, 323, 401, 513 in einen leitenden Zustand. Die Spannungsmessgeräte 351, 352, 353 messen die Spannungen der Einheiten 201, 202, 203 und senden die Messinformationen an den Steuerungsbereich 113. Wenn die Spannung einer der Einheiten bis zu einem gewissen Grad kleiner oder größer ist als der Durchschnitt der Spannungen der Einheiten, steuert der Steuerungsbereich 113 den Schalter, um die Spannungsdifferenz zu reduzieren. Wenn es eine Einheit gibt, deren Spannungsdifferenz größer als ein Bezugswert ist, wird die Spannungsdifferenz dieser Einheit reduziert.
  • Wenn Schwankungen in den Spannungen der Einheiten kleiner als ein bestimmtes Niveau geworden sind, bestimmt der Steuerungsbereich 113, dass die Spannungen der Einheiten ausgeglichen sind, und bringt alle Schalter in einen nichtleitenden Zustand. In der in 25 dargestellten Konfiguration ist die Einheit 203 im Falle des Ladens oder Entladens der Einheit(en) immer als eine zu ladende oder zu entladende Einheit enthalten. Die Einzelheiten des Vorgangs und des Verfahrens werden nicht beschrieben, um eine Wiederholung der gleichen Beschreibung zu vermeiden.
  • 26 zeigt ein Beispiel für ein Flussdiagramm des Betriebs der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 5. In 26 sind Schritt S1, die Schritte S12 bis S14 nach Schritt S1 und die Schritte S2 bis S5 nach Schritt S13 die gleichen wie in dem in 20 beschriebenen Flussdiagramm, so dass deren erneute Beschreibung entfällt. Im Schritt S15 nach Schritt S14 sind das Modul 210, von dem die als defekt befundene Einheit getrennt wurde, und die Stromspeichereinrichtung 101 direkt miteinander verbunden.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass das Verfahren nicht unbedingt diesem Flussdiagramm folgen muss und die Reihenfolge der Schritte geändert werden kann.
  • Der obige Vorgang kann auch mit einer in 27 dargestellten Konfiguration anstelle der in 25 dargestellten Konfiguration durchgeführt werden. In der in 27 dargestellten Konfiguration werden die Position der zweiten Schaltergruppe 130 und die Richtungen der Schalter 311 bis 313, die die zweite Schaltergruppe 130 bilden, gegenüber der in 25 gemäß Ausführungsform 5 dargestellten Konfiguration geändert.
  • Das heißt, der Source-seitige Anschluss des Schalters 301 und der Drain-seitige Anschluss des Schalters 311 sind miteinander verbunden, der Source-seitige Anschluss des Schalters 311 ist mit der negativen Elektrode der Einheit 201 verbunden, der Drain-seitige Anschluss des Schalters 321 ist mit der positiven Elektrode der Einheit 201 verbunden, und das Spannungsmessgerät 351 ist parallel zur Einheit 201 angeschlossen. Dies bildet eine Konfigurationsstufe für eine Einheit.
  • Das heißt, die Konfigurationsstufe mit der Einheit 201, den Schaltern 301, 311, 321 und dem Spannungsmessgerät 351 ist als erste Stufe definiert. Eine zweite Konfigurationsstufe besitzt die Einheit 202, die Schalter 302, 312, 322 und das Spannungsmessgerät 352, und eine dritte Konfigurationsstufe besitzt die Einheit 203, die Schalter 303, 313, 323 und das Spannungsmessgerät 353. Die Verbindungsbeziehungen in der zweiten Stufe und der dritten Stufe sind die gleichen wie in der ersten Stufe, und ihre Beschreibung entfällt.
  • Der Schalter 512 hat einen Source-seitigen Anschluss, der mit einer Verbindungsstelle zwischen der Stromspeichereinrichtung 101 und dem Schalter 401 verbunden ist, und einen Drain-seitigen Anschluss, der mit dem Drain-seitigen Anschluss des Schalters 301 und dem Source-seitigen Anschluss des Schalters 321 verbunden ist, der mit der positiven Elektrode der Einheit 201 verbunden ist. Der Schalter 513 hat einen Drain-seitigen Anschluss, der mit der positiven Seite der Stromspeichereinrichtung 101 verbunden ist, und einen Source-seitigen Anschluss, der mit dem Source-seitigen Anschluss des Schalters 321 und dem Drain-seitigen Anschluss des Schalters 512 verbunden ist.
  • Eine Einheit mit der Stromspeichereinrichtung 101, der Induktivität 102 und dem Schalter 401, die in Reihe angeordnet sind, ist mit der negativen Elektrode der Einheit 203 und dem Drain-seitigen Anschluss des Schalters 513 verbunden.
  • Der negative Anschluss des Moduls 210 mit den Einheiten 201, 202, 203 und den Schaltern 321, 322, 323 und der positive Anschluss der Stromspeichereinrichtung 101 sind mit der in 1 dargestellten elektrischen Vorrichtung 180 verbunden.
  • In der in 27 dargestellten Konfiguration ist die Einheit 201 im Falle des Ladens oder Entladens der Einheit(en) immer als eine zu ladende oder zu entladende Einheit enthalten. Die Details des Vorgangs werden nicht beschrieben, um eine Wiederholung der gleichen Beschreibung zu vermeiden.
  • Wird anstelle des Spannungsmessgerätes ein Ladungszustandsmessgerät zur Messung des Ladungszustandes jeder Einheit vorgesehen, so ergibt sich auch für eine Einheit, in der die Änderung der Spannung durch Änderung des Ladungszustandes gering ist, ein Effekt der Unterdrückung von Schwankungen zwischen den Ladungszuständen. Bei der Bereitstellung der Ladungszustandsmessgeräte kann der Ausgleich der Ladungszustände durch Ersetzen von „Spannung“, wie in den Schritten S2 bis S5 in 26 angegeben, durch „Ladungszustand“ erfolgen.
  • Durch die oben beschriebenen Vorgänge kann die Stromversorgungseinrichtung 300 gemäß Ausführungsform 5 bei Schwankungen zwischen den im Modul enthaltenen Spannungen oder den Zuständen der Einheiten die Schwankungen reduzieren und Strom kann aktiv zwischen der Stromspeichereinrichtung und einer oder mehreren Einheiten übertragen und empfangen werden. Darüber hinaus kann bei einer defekten Einheit, deren Nutzung aus einem solchen Grund erschwert worden ist, dass die Stromspeichereinrichtung in dieser Einheit erheblich verschlechtert worden ist, die defekte Einheit elektrisch abgetrennt werden, und zum Ausgleich der der getrennten Einheit entsprechenden Spannung kann die Stromspeichereinrichtung elektrisch in Reihe mit dem Modul verbunden werden.
  • Ausführungsform 6
  • Als Nächstes wird eine Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 28 bis 30 beschrieben.
  • 28 zeigt die Konfiguration der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung. Die Stromversorgungseinrichtung 350 weist eine Stromspeichereinrichtung 101, eine Induktivität 102, Schalter 401, 512, 513, ein Modul 210, eine erste Schaltergruppe 120 mit einer Vielzahl von Schaltern 301 bis 303, eine zweite Schaltergruppe 130 mit einer Vielzahl von Schaltern 311 bis 313, Spannungsmessgeräte 351, 352, 353, ein Temperaturmessgerät 701 und einen Steuerungsbereich 153 auf. Das Modul 210 weist Einheiten 201, 202, 203 und Schalter 321, 322, 323 auf.
  • In der in 28 dargestellten Stromversorgungseinrichtung 350 ist die Konfiguration bis auf das Temperaturmessgerät 701 die gleiche wie in 25 gemäß Ausführungsform 5. Daher werden die gleichen oder korrespondierenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und die erneute Beschreibung entfällt. Der Steuerungsbereich 153 empfängt Informationen über die von den Spannungsmessgeräten 351, 352, 353 erfassten Spannungen der Einheiten 201 bis 203 und der von dem Temperaturmessgerät 701 gemessenen Temperatur des Moduls 210 und gibt Signale an die Gate-seitigen Anschlüsse der Schalter 301 bis 303, 311 bis 313, 321 bis 323, 401, 512, 513 zum Schalten jedes Schalters zwischen einem leitenden Zustand und einem nichtleitenden Zustand aus.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die Anzahl der Einheiten von drei verschieden sein kann, und auch die Anzahl der Konfigurationsstufen von drei verschieden sein kann. Der in Reihe zu den Einheiten angeordnete Schalter kann in umgekehrter Reihenfolge angeschlossen werden. Vorzugsweise ist die Stromspeichereinrichtung 101 eine Sekundärzelle, eine montierte Batterie, ein Kondensator oder ein elektrischer Doppelschichtkondensator. Genauer gesagt, es ist die Stromspeichereinrichtung 101 eine Einheit mit Eigenschaften, die denen der Einheiten 201, 202, 203 entsprechen.
  • Wird festgestellt, dass die Einheit 201 defekt ist, werden die mit der Einheit 201 in Reihe angeordneten Schalter 321, 401 in einen nichtleitenden Zustand und die Schalter 301, 311, 312 in einen leitenden Zustand gebracht. Weiterhin werden die Schalter 401, 513 in einen nichtleitenden Zustand und der Schalter 512 in einen leitenden Zustand versetzt. So fließt Strom zwischen der elektrischen Vorrichtung 180 und dem Modul 210 durch die Schalter 301, 311, 312, 512, die Einheiten 202, 203 und die Stromspeichereinrichtung 101, ohne die Einheit 201 zu passieren. Ebenso werden, wenn festgestellt wird, dass eine andere Einheit als die Einheit 201 defekt ist, der mit der defekten Einheit in Reihe angeordnete Schalter und die Schalter 401, 513 in einen nichtleitenden Zustand gebracht, und der parallel zur defekten Einheit angeordnete Schalter und der Schalter 512 werden in einen leitenden Zustand gebracht, so dass der Strom die defekte Einheit umgeht.
  • Wenn keine Einheiten vorhanden sind, die als defekt eingestuft werden, so werden der Schalter 512 in einen nichtleitenden Zustand gebracht und die Schalter 321, 322, 323, 401, 513 in einen leitenden Zustand. Die Spannungsmessgeräte 351, 352, 353 messen die Spannungen der Einheiten 201, 202, 203 und senden die Messinformationen an den Steuerungsbereich 153. Wenn die Spannung einer der Einheiten kleiner oder größer ist als der Durchschnitt der Spannungen der Einheiten, steuert der Steuerungsbereich 153 den Schalter, um die Spannungsdifferenz zu reduzieren. Wenn es eine Einheit gibt, deren Spannungsdifferenz größer als ein Bezugswert ist, wird die Spannungsdifferenz dieser Einheit reduziert.
  • Wenn Schwankungen in den Spannungen der Einheiten kleiner als ein bestimmtes Niveau geworden sind, bestimmt der Steuerungsbereich 153, dass die Spannungen der Einheiten ausgeglichen sind, und bringt alle Schalter in einen nichtleitenden Zustand. In der in 28 dargestellten Konfiguration ist die Einheit 203 im Falle des Ladens oder Entladens der Einheit(en) immer als eine zu ladende oder zu entladende Einheit enthalten. Die Einzelheiten des Vorgangs und des Verfahrens werden nicht beschrieben, um eine Wiederholung der gleichen Beschreibung zu vermeiden.
  • Das Temperaturmessgerät 701 misst die Temperatur des Moduls und sendet die Messinformationen an den Steuerungsbereich 153. Wenn die gemessene Temperatur kleiner als ein vorgegebener Bezugswert ist, wird die Entladung von den Einheiten 201, 202, 203 zur Stromspeichereinrichtung 101 und die Ladung von der Stromspeichereinrichtung 101 zu den Einheiten 201, 202, 203 wiederholt durchgeführt. So entsteht durch die Innenwiderstände der Einheiten 201, 202, 203 Wärme, so dass die Temperaturen der Einheiten 201, 202, 203 erhöht werden können.
  • Wenn die gemessene Temperatur größer als der vorgegebene Bezugswert ist, wird die Funktion zur Temperaturerhöhung gestoppt. Danach wird bei Bedarf der gemäß Ausführungsform 3 beschriebene Vorgang zur Reduzierung von Schwankungen in den Spannungen der Einheiten durchgeführt. Die Details dieses Vorgangs werden nicht beschrieben, um eine Wiederholung der gleichen Beschreibung zu vermeiden.
  • 29 zeigt ein Beispiel für ein Flussdiagramm des Betriebs der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 6. In 29 sind Schritt S1, die Schritte S12 bis S15 nach Schritt S1 und die Schritte S2 bis S5 nach Schritt S13 die gleichen wie in dem in 26 beschriebenen Flussdiagramm, so dass deren erneute Beschreibung entfällt. Darüber hinaus sind die Schritte S6 bis S8 nach Schritt S5 die gleichen wie im Flussdiagramm in 16, so dass deren erneute Beschreibung entfällt.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass das Verfahren nicht unbedingt diesem Flussdiagramm folgen muss und die Reihenfolge der Schritte geändert werden kann.
  • Der obige Vorgang kann auch mit einer in 30 dargestellten Konfiguration anstelle der in 28 dargestellten Konfiguration durchgeführt werden. In der in 30 dargestellten Konfiguration sind die Position der zweiten Schaltergruppe 130 und die Richtungen der Schalter 311 bis 313, die die zweite Schaltergruppe 130 bilden, gegenüber der in 28 gemäß Ausführungsform 6 dargestellten Konfiguration geändert.
  • In der in 30 dargestellten Konfiguration ist die Einheit 201 im Falle des Ladens oder Entladens der Einheit(en) immer als eine zu ladende oder zu entladende Einheit enthalten. Die Details des Vorgangs werden nicht beschrieben, um eine Wiederholung der gleichen Beschreibung zu vermeiden.
  • Wird anstelle des Spannungsmessgerätes ein Ladungszustandsmessgerät zur Messung des Ladungszustandes jeder Einheit vorgesehen, so ergibt sich auch für eine Einheit, in der die Änderung der Spannung durch Änderung des Ladungszustandes gering ist, ein Effekt der Unterdrückung von Schwankungen zwischen den Ladungszuständen. Bei der Bereitstellung der Ladungszustandsmessgeräte kann der Ausgleich der Ladungszustände erreicht werden, indem die in den Schritten S2 bis S5 in 29 beschriebene „Spannung“ durch „Ladungszustand“ ersetzt wird.
  • Durch die oben beschriebenen Vorgänge kann die Stromversorgungseinrichtung 350 gemäß Ausführungsform 6 bei Schwankungen zwischen den im Modul enthaltenen Spannungen oder den Zuständen der Ladung der Einheiten die Schwankungen reduzieren.
  • Wenn die Temperatur des Moduls kleiner als der Bezugswert ist, kann außerdem die Temperatur des Moduls erhöht werden. Weiterhin kann bei einer defekten Einheit die defekte Einheit elektrisch abgetrennt werden.
  • Ausführungsform 7
  • Anschließend wird eine Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 31 bis 35 beschrieben.
  • 31 zeigt die Konfiguration der Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung. Eine Stromversorgungseinrichtung 900 weist eine Induktivität 102, ein Modul 110, eine erste Schaltergruppe 120 mit einer Vielzahl von Schaltern 301 bis 303, eine zweite Schaltergruppe 130 mit einer Vielzahl von Schaltern 311 bis 313, Spannungsmessgeräte 351, 352, 353 und einen Steuerungsbereich 911 auf. Das Modul 110 weist Einheiten 201, 202, 203 auf. Die Stromversorgungseinrichtung 900 ist an eine elektrische Vorrichtung 901 angeschlossen.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass jede Einheit 201, 202, 203 eine einzelne Stromspeichereinrichtung sein kann oder durch eine Kombination aus einer Vielzahl von Stromspeichereinrichtungen gebildet werden kann. Darüber hinaus kann die Stromspeichereinrichtung eine Sekundärzelle oder eine Vorrichtung mit Stromspeicherfunktion sein, wie z.B. ein Kondensator oder ein elektrischer Doppelschichtkondensator. Die Schalter 301 bis 303, 311 bis 313 können Bodydioden enthalten oder durch Kombination einer Diode mit einem Schaltelement ohne Bodydiode gebildet werden. Vorzugsweise sind die Schalter 301, 302, 303, 311, 312, 313 MOSFETs.
  • In der in 31 dargestellten Stromversorgungseinrichtung 900 ist die Konfiguration mit Ausnahme des Anschlusses der elektrischen Vorrichtung 901 anstelle der Stromspeichereinrichtung 101 die gleiche wie in 2 gemäß Ausführungsform 1. Daher werden die gleichen oder korrespondierenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und die erneute Beschreibung entfällt. Der Steuerungsbereich 911 empfängt Informationen über die von den Spannungsmessgeräten 351, 352, 353 erfassten Spannungen der Einheiten 201 bis 203 und gibt Signale an die Gate-seitigen Anschlüsse der Schalter 301 bis 303, 311 bis 313 zum Schalten jedes Schalters zwischen dem leitenden und dem nichtleitenden Zustand aus.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die Anzahl der Einheiten 201 bis 203 von drei verschieden sein kann, und auch die Anzahl der Konfigurationsstufen von drei verschieden sein kann. Darüber hinaus kann die Anzahl der an die elektrische Vorrichtung 901 angeschlossenen Stromversorgungseinrichtungen 900 von eins verschieden sein, und eine Vielzahl von elektrischen Vorrichtungen 901 kann parallel angeordnet sein.
  • Der Betrieb bei der Lieferung von Strom von der Einheit 203 zur elektrischen Vorrichtung 901 wird beschrieben. Bei der Versorgung der elektrischen Vorrichtung 901 mit Strom von der Einheit 203 werden die Schalter 301, 311, 302, 312, 303 in einen nichtleitenden Zustand gebracht. Die Einheiten 201, 202 sind somit von der Stromspeichereinrichtung 101 galvanisch getrennt und leiten oder empfangen keinen Strom an die oder von der elektrischen Vorrichtung 901. Nun wird der Schalter 313 zwischen dem leitenden und dem nichtleitenden Zustand umgeschaltet.
  • Wenn sich der Schalter 313 im leitenden Zustand befindet, wird Strom von der Einheit 203 über die Induktivität 102 an die elektrische Vorrichtung 901 übertragen, so dass die Einheit 203 entladen wird. Wenn sich der Schalter 313 in einem nichtleitenden Zustand befindet, ist die Einheit 203 galvanisch getrennt, so dass die Einheit 203 keinen Strom an die elektrische Vorrichtung 901 überträgt. Durch wiederholtes Umschalten des Schalters 313 zwischen dem leitenden und dem nichtleitenden Zustand wird Strom von der Einheit 203 zur elektrischen Vorrichtung 901 geleitet.
  • Der Betrieb bei der Lieferung von Strom von den Einheiten 202, 203 zur elektrischen Vorrichtung 901 wird beschrieben. Bei der Versorgung der elektrischen Vorrichtung 901 mit Strom aus den Einheiten 202, 203 werden die Schalter 301, 311, 302, 303, 313 in einen nichtleitenden Zustand gebracht. Somit ist die Einheit 201 von der Stromspeichereinrichtung 101 galvanisch getrennt und leitet oder empfängt keinen Strom zur oder von der elektrischen Vorrichtung 901. Dann wird der Schalter 312 zwischen einem leitenden Zustand und einem nichtleitenden Zustand umgeschaltet. Wenn sich der Schalter 312 in einem leitenden Zustand befindet, wird Strom von den Einheiten 202, 203 durch die Induktivität 102 an die elektrische Vorrichtung 901 übertragen, wobei die Einheiten 202, 203 entladen werden.
  • Wenn sich der Schalter 312 in einem nichtleitenden Zustand befindet, übertragen die Einheiten 202, 203 keinen Strom auf die elektrische Vorrichtung 901. Durch wiederholtes Umschalten des Schalters 312 zwischen einem leitenden Zustand und einem nichtleitenden Zustand werden die Einheiten 202, 203 allmählich entladen, so dass die Spannungen der Einheiten 202, 203 reduziert werden.
  • Der Betrieb bei der Lieferung von Strom von den Einheiten 201, 202, 203 zur elektrischen Vorrichtung 901 wird beschrieben. Bei der Lieferung von Strom von den Einheiten 201, 202, 203 zur elektrischen Vorrichtung 901 werden die Schalter 301, 302, 312, 303, 313 in einen nichtleitenden Zustand gebracht. Nun wird der Schalter 311 zwischen dem leitenden und dem nichtleitenden Zustand umgeschaltet. Wenn sich der Schalter 311 im leitenden Zustand befindet, wird Strom von den Einheiten 201, 202, 203 durch die Induktivität 102 auf die elektrische Vorrichtung 901 übertragen, wobei die Einheiten 201, 202, 203 entladen werden. Wenn sich der Schalter 311 in einem nichtleitenden Zustand befindet, übertragen die Einheiten 201, 202, 203 keinen Strom auf die elektrische Vorrichtung 901. Durch wiederholtes Umschalten des Schalters 311 zwischen dem leitenden und dem nichtleitenden Zustand werden die Einheiten 201, 202, 203 allmählich entladen, so dass die Spannungen der Einheiten 202, 203 reduziert werden.
  • Der Betrieb im Falle einer Ladung von der elektrischen Vorrichtung 901 auf die Einheit 203 durch Rückgewinnung wird beschrieben. Bei der Rückgewinnung von der elektrischen Vorrichtung 901 zur Einheit 203 werden die Schalter 301, 302 in einen leitenden Zustand und die Schalter 311, 312, 313 in einen nichtleitenden Zustand gebracht. Somit sind die Einheiten 201, 202 von der elektrischen Vorrichtung 901 galvanisch getrennt und leiten oder empfangen keinen Strom an die oder von der elektrischen Vorrichtung 901. Nun wird der Schalter 303 zwischen einem leitenden Zustand und einem nichtleitenden Zustand umgeschaltet.
  • Wenn sich der Schalter 303 im leitenden Zustand befindet, fließt Strom von der elektrischen Vorrichtung 901 durch die Induktivität 102, und je länger die Leitungsdauer des Schalters 303 ist, desto mehr wird der Strom verstärkt. Wenn sich der Schalter 303 in einem nichtleitenden Zustand befindet, durchläuft der verstärkte Strom den Diodenteil des Schalters 313, um zur Einheit 203 zu fließen. Durch wiederholtes Umschalten des Schalters 303 zwischen dem leitenden und dem nichtleitenden Zustand wird die Einheit 203 geladen, so dass die Spannung der Einheit 203 erhöht wird.
  • Der Betrieb beim Laden von der elektrischen Vorrichtung 901 zu den Einheiten 202, 203 durch Rückgewinnung wird nun beschrieben. Bei der Ladung von der elektrischen Vorrichtung 901 auf die Einheiten 202, 203 durch Rückgewinnung werden die Schalter 301, 303 in einen leitenden Zustand und die Schalter 311, 312, 313 in einen nichtleitenden Zustand gebracht. Somit ist die Einheit 201 von der elektrischen Vorrichtung 901 galvanisch getrennt und lässt keinen Strom zu der oder von der elektrischen Vorrichtung 901 fließen. Nun wird der Schalter 302 zwischen dem leitenden und dem nichtleitenden Zustand umgeschaltet.
  • Wenn sich der Schalter 302 im leitenden Zustand befindet, fließt Strom von der elektrischen Vorrichtung 901 durch die Induktivität 102, und je länger die Leitungsdauer des Schalters 302 ist, desto mehr wird der Strom verstärkt. Wenn sich der Schalter 302 in einem nichtleitenden Zustand befindet, durchläuft der verstärkte Strom den Diodenteil des Schalters 312, um zu den Einheiten 202, 203 zu fließen. Durch wiederholtes Umschalten des Schalters 302 zwischen einem leitenden Zustand und einem nichtleitenden Zustand werden die Einheiten 202, 203 aufgeladen, so dass die Spannungen der Einheiten 202, 203 erhöht werden.
  • Der Betrieb beim Laden von der elektrischen Vorrichtung 901 zu den Einheiten 201, 202, 203 durch Rückgewinnung wird nun beschrieben. Bei der Ladung von der elektrischen Vorrichtung 901 auf die Einheiten 201, 202, 203 durch Rückgewinnung werden die Schalter 302, 303 in einen leitenden Zustand und die Schalter 311, 312, 313 in einen nichtleitenden Zustand gebracht. Nun wird der Schalter 301 zwischen dem leitenden und dem nichtleitenden Zustand umgeschaltet. Wenn sich der Schalter 301 im leitenden Zustand befindet, fließt Strom von der elektrischen Vorrichtung 901 durch die Induktivität 102, und je länger die Leitungsdauer des Schalters 301 ist, desto mehr wird der Strom verstärkt.
  • Wenn sich der Schalter 301 in einem nichtleitenden Zustand befindet, fließt der verstärkte Strom durch den Diodenteil des Schalters 311 zu den Einheiten 201, 202, 203. Durch wiederholtes Umschalten des Schalters 301 zwischen einem leitenden Zustand und einem nichtleitenden Zustand werden die Einheiten 201, 202, 203 aufgeladen, so dass die Spannungen der Einheiten 201, 202, 203 erhöht werden. In der in 31 dargestellten Konfiguration ist die Einheit 203 im Falle des Ladens oder Entladens der Einheit(en) immer als eine zu ladende oder zu entladende Einheit enthalten. Die obigen Vorgänge sind die gleichen wie in 13 dargestellt.
  • Die Spannungsmessgeräte 351, 352, 353 messen die Spannungen der Einheiten 201, 202, 203 und senden die Messinformationen an den Steuerungsbereich 911. Wenn die Spannung einer der Einheiten kleiner oder größer ist als der Durchschnitt der Spannungen der Einheiten, steuert der Steuerungsbereich 911 die Schalter 301 bis 303, 311 bis 313, um die Spannungsdifferenz zu reduzieren.
  • Wenn es eine Einheit mit einer Spannungsdifferenz größer als der Bezugswert gibt, steuert der Steuerungsbereich 911 so, dass die Spannungsdifferenz der Einheit nicht groß wird, wenn die elektrische Vorrichtung 901 mit Strom versorgt wird oder wenn die elektrische Vorrichtung 901 durch Rückgewinnung geladen wird. Wenn die Differenz zwischen der Spannung jeder Einheit und dem Mittelwert der Spannungen der Einheiten gleich oder kleiner als der Bezugswert geworden ist, bestimmt der Steuerungsbereich 911, dass die Spannungen der Einheiten ausgeglichen sind, und führt eine Steuerung durch, so dass Strom zwischen der elektrischen Vorrichtung 901 und allen Einheiten 201, 202, 203 geleitet und empfangen wird.
  • 32 ist eine Tabelle, die die Vorgänge zeigt, die durchgeführt werden, wenn die Spannung jeder der Einheiten 201 bis 203 größer ist als die durchschnittliche Spannung und wenn von die Spannung kleiner ist als die durchschnittliche Spannung, in jedem der Fälle, in denen die elektrische Vorrichtung 901 eine Stromabgabe durchführt und in denen die elektrische Vorrichtung 901 eine Rückgewinnung durchführt.
  • 33 zeigt ein Beispiel für ein Flussdiagramm des Betriebs der Stromversorgungseinrichtung 900 gemäß Ausführungsform 7. In 33 sind die Schritte S1 bis S4 identisch mit denen im Flussdiagramm, das in 11 beschrieben ist, und daher entfällt die erneute Beschreibung derselben. Wenn es eine Einheit gibt, deren Spannungsdifferenz größer als der Bezugswert im Schritt S4 (YES=JA) ist, geht das Verfahren zum Schritt S16 über, um den Betrieb gemäß 32 durchzuführen, abhängig vom Größenverhältnis der Spannung der entsprechenden Einheit und ob der Betrieb der elektrischen Vorrichtung 901 Stromabgabe oder Rückgewinnung ist.
  • Gibt es dagegen keine Einheiten mit Spannungsdifferenzen größer als der Bezugswert im Schritt S4 (NO=NEIN), geht das Verfahren zum Schritt S17 über, in dem alle Einheiten entladen oder geladen werden, wenn die elektrische Vorrichtung 901 eine Stromabgabe oder eine Rückgewinnung durchführt.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass das Verfahren nicht unbedingt diesem Flussdiagramm folgen muss und die Reihenfolge der Schritte geändert werden kann.
  • Der obige Vorgang kann auch mit einer in 34 dargestellten Konfiguration anstelle der in 32 dargestellten Konfiguration durchgeführt werden. In der in 34 dargestellten Konfiguration werden die Position der zweiten Schaltergruppe 130 und die Richtungen der Schalter 311 bis 313, die die zweite Schaltergruppe 130 bilden, gegenüber der in 32 gemäß Ausführungsform 7 dargestellten Konfiguration geändert.
  • Das heißt, der Source-seitige Anschluss des Schalters 301 und der Drain-seitige Anschluss des Schalters 311 sind miteinander verbunden, der Source-seitige Anschluss des Schalters 311 ist mit der negativen Elektrode der Einheit 201 verbunden, und das Spannungsmessgerät 351 ist parallel zur Einheit 201 angeschlossen. Dies bildet eine Konfigurationsstufe für eine Einheit.
  • Das heißt, die Konfigurationsstufe mit der Einheit 201, den Schaltern 301, 311 und dem Spannungsmessgerät 351 ist als erste Stufe definiert. Eine zweite Konfigurationsstufe besitzt die Einheit 202, die Schalter 302, 312 und das Spannungsmessgerät 352, und eine dritte Konfigurationsstufe besitzt die Einheit 203, die Schalter 303, 313 und das Spannungsmessgerät 353. Die Verbindungsbeziehungen in der zweiten Stufe und der dritten Stufe sind die gleichen wie in der ersten Stufe, und ihre erneute Beschreibung entfällt.
  • In der in 34 dargestellten Konfiguration ist die Einheit 201 im Falle des Ladens oder Entladens der Einheit(en) immer als eine zu ladende oder zu entladende Einheit enthalten. Die Vorgänge sind die gleichen wie in 13, daher entfällt die erneute Beschreibung. 35 zeigt Betriebsmuster.
  • 35 ist eine Tabelle, die die Vorgänge zeigt, die durchgeführt werden, wenn die Spannung jeder der Einheiten 201 bis 203 größer ist als die durchschnittliche Spannung und wenn die Spannung kleiner ist als die durchschnittliche Spannung, in jedem der Fälle, in denen die elektrische Vorrichtung 901 Strom abgibt und in dem die elektrische Vorrichtung 901 Rückgewinnung durchführt, wie in 32. Darüber hinaus ist ein Beispiel für diesen Fall in dem Flussdiagramm nach 33 dargestellt.
  • Durch die oben beschriebenen Vorgänge kann die Stromversorgungseinrichtung 900 gemäß Ausführungsform 7 so steuern, dass die Schwankungen in den Spannungen der im Modul 110 enthaltenen Einheiten 201 bis 203 nicht groß werden, wenn Strom zwischen der elektrischen Vorrichtung 901 und dem Modul 110 geleitet und empfangen wird.
  • Wenn weiterhin anstelle des Spannungsmessgerätes ein Ladungszustandsmessgerät zur Messung des Ladungszustandes jeder Einheit vorgesehen ist, ist es möglich, auch für eine Einheit, in der die Höhe der Änderung der Spannung durch Änderung des Ladungszustandes gering ist, eine Steuerung durchzuführen, so dass die Abweichung des Ladungszustandes nicht groß wird. Im Falle der Bereitstellung des Ladungszustandsmessgerätes kann der Vorgang zur Verhinderung einer Erhöhung der Schwankungen zwischen den Zuständen der Ladung durch Ersetzen von „Spannung“, wie in 32 und 33 angegeben, durch „Zustand der Ladung“ realisiert werden.
  • Ausführungsform 8
  • Als Nächstes wird eine Stromversorgungseinrichtung gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • 36 zeigt eine Konfiguration, in der ein Strommessgerät 370 zur Messung des durch das Modul fließenden Stroms zu der in 2 dargestellten Konfiguration hinzugefügt wird, die eines der Konfigurationsbeispiele gemäß Ausführungsform 1 ist. Der Steuerungsbereich 111 führt eine Berechnung durch, um zu bestimmen, ob ein vom Strommessgerät 370 erfasster Stromwert innerhalb eines vorgegebenen tolerierbaren Bereichs des Lade-/Entladestromwertes liegt oder nicht. Liegt der vom Strommessgerät 370 erfasste Stromwert außerhalb des zulässigen Bereichs des Lade-/Entladestromwertes, führt der Steuerungsbereich 111 eine Steuerung so durch, dass die Stromspeichereinrichtung 101 für einen Teil oder eine Gesamtheit des Lade-/Entladestroms geladen/entladen wird.
  • Es ist möglich, die Stromspeichereinrichtung 101 dazu zu bringen, einen Teil oder die Gesamtheit des Lade-/Entladestroms aufzubringen, indem man einen Vorgang des Ladens aller Einheiten oder des Entladens aller Einheiten durchführt, beispielsweise entsprechend den in 13 dargestellten Vorgängen. Dies kann die Belastung jeder im Modul 110 enthaltenen Einheit mit Lade-/Entladestrom reduzieren. Die Konfiguration, in der das Strommessgerät hinzugefügt wird, kann auf alle bei den Ausführungsformen 1 bis 6 beschriebenen Konfigurationen angewendet werden. Es wird darauf hingewiesen, dass das Strommessgerät 370 nur dazu benötigt wird, den durch das Modul 110 fließenden Strom zu messen, so dass dessen Anordnung und das Messverfahren nicht eingeschränkt sind.
  • In den bei der Ausführungsform 2, der Ausführungsform 4 und der Ausführungsform 6 beschriebenen Konfigurationen kann der Steuerungsbereich derart steuern, dass die Stromspeichereinrichtung 101 einen Teil oder die Gesamtheit des Lade-/Entladestroms aufbringt, wenn die vom Temperaturmessgerät 701 gemessene Temperatur des Moduls 110 größer als der vorgegebene Bezugswert ist. Dadurch wird die Wärmeentwicklung durch den durch das Modul 110 fließenden Strom unterdrückt und ein Temperaturanstieg des Moduls 110 kann verhindert werden.
  • Durch die oben genannten Vorgänge bringt die Stromspeichereinrichtung 101 einen Teil oder die Gesamtheit des Lade-/Entladestroms in der Stromversorgungseinrichtung 100 auf, so dass das Modul 110 entlastet wird.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die Steuerungsbereiche 111 bis 113, 151 bis 153, 911 jeweils aus einem Prozessor 1000 und einem Speicher 1001 bestehen, wie in 37 dargestellt, der ein Beispiel für Hardware davon zeigt. Obwohl nicht eigens gezeigt, weist der Speicher einen flüchtigen Speicher, wie beispielsweise einen Direktzugriffsspeicher, und einen nichtflüchtigen Zusatzspeicher, wie beispielsweise einen Flash-Speicher auf. Anstelle eines Flash-Speichers kann ein Zusatzspeicher als Festplatte vorgesehen werden.
  • Der Prozessor 1000 führt ein Programm aus, das aus dem Speicher 1001 eingegeben wurde. In diesem Fall wird das Programm aus dem Hilfsspeicher über den flüchtigen Speicher in den Prozessor 1000 eingegeben. Der Prozessor 1000 kann Daten wie beispielsweise ein Berechnungsergebnis in den flüchtigen Speicher des Speichers 1001 ausgeben oder die Daten über den flüchtigen Speicher in den Zusatzspeicher speichern.
  • Während Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsformen beschränkt, und es können verschiedene konstruktive Änderungen vorgenommen werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können die Ausführungsformen frei miteinander kombiniert oder jede Ausführungsform entsprechend geändert oder vereinfacht werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Stromversorgungseinrichtung
    101
    Stromspeichereinrichtung
    102
    Induktivität
    110
    Modul
    120
    erste Schaltergruppe
    130
    zweite Schaltergruppe
    150
    Stromversorgungseinrichtung
    180
    elektrische Vorrichtung
    200
    Stromversorgungseinrichtung
    210
    Modul
    250
    Stromversorgungseinrichtung
    300
    Stromversorgungseinrichtung
    350
    Stromversorgungseinrichtung
    370
    Strommessgerät
    701
    Temperaturmessgerät
    900
    Stromversorgungseinrichtung
    901
    elektrische Vorrichtung
    911
    Steuerungsbereich
    111 - 113
    Steuerungsbereich
    151 - 153
    Steuerungsbereich
    201 - 203
    Einheit
    301 - 303
    Schalter (Aufwärtsschalter)
    311 - 313
    Schalter (Abwärtsschalter)
    321 - 323
    Trennschalter
    351 - 353
    Spannungsmessgerät
    401,512,513
    Schalter
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2003274566 A [0006]

Claims (14)

  1. Stromversorgungseinrichtung, die Folgendes aufweist: - n Konfigurationsstufen, wobei n eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 ist, wobei jede Konfigurationsstufe Folgendes aufweist: eine Einheit mit einer oder mehreren Stromspeichereinrichtungen; einen Abwärtsschalter mit einem Drain-seitigen Anschluss, der mit einer positiven Elektrode der Einheit verbunden ist; und einen Aufwärtsschalter mit einem Drain-seitigen Anschluss, der mit einem Source-seitigen Anschluss des Abwärtsschalters verbunden ist, - eine Stromspeichereinrichtung, die zum Speichern elektrischer Energie konfiguriert ist und Strom aufnehmen und ausgeben kann; - eine Induktivität, die in Reihe mit der Stromspeichereinrichtung angeordnet ist; und - einen Steuerungsbereich, der konfiguriert ist, um jeden der Abwärtsschalter und Aufwärtsschalter zwischen einem leitenden Zustand und einem nichtleitenden Zustand zu schalten, wobei die positive Elektrode der Einheit in einer m-ten Konfigurationsstufe der Konfigurationsstufen mit einer negativen Elektrode der Einheit in einer (m - 1)-ten Konfigurationsstufe der Konfigurationsstufen verbunden ist, wobei m eine ganze Zahl ist, die 2 ≤ m ≤ n erfüllt, wobei der Drain-seitige Anschluss des in der m-ten Konfigurationsstufe enthaltenen Aufwärtsschalters mit einem Source-seitigen Anschluss des Aufwärtsschalters in der (m - 1)-ten Konfigurationsstufe verbunden ist, ein Source-seitiger Anschluss des in einer n-ten Konfigurationsstufe der Konfigurationsstufen enthaltenen Aufwärtsschalters mit einer negativen Elektrode der Einheit in der n-ten Konfigurationsstufe verbunden ist, und die n in Reihe angeordneten Aufwärtsschalter parallel zu einer Reihenschaltung mit der Stromspeichereinrichtung und der Induktivität angeordnet sind.
  2. Stromversorgungseinrichtung, die Folgendes aufweist: - n Konfigurationsstufen, wobei n eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 ist, wobei jede Konfigurationsstufe Folgendes aufweist: eine Einheit mit einer oder mehreren Stromspeichereinrichtungen; einen Abwärtsschalter mit einem Source-seitigen Anschluss, der mit einer negativen Elektrode der Einheit verbunden ist; und einen Aufwärtsschalter mit einem Source-seitigen Anschluss, der mit einem Drain-seitigen Anschluss des Abwärtsschalters verbunden ist, - eine Stromspeichereinrichtung, die zum Speichern elektrischer Energie konfiguriert ist und Strom aufnehmen und ausgeben kann; - eine Induktivität, die in Reihe mit der Stromspeichereinrichtung angeordnet ist; und - einen Steuerungsbereich, der konfiguriert ist, um jeden der Abwärtsschalter und Aufwärtsschalter zwischen einem leitenden Zustand und einem nichtleitenden Zustand zu schalten, wobei eine positive Elektrode der Einheit in einer m-ten Konfigurationsstufe der Konfigurationsstufen mit der negativen Elektrode der Einheit in einer (m - 1)-ten Konfigurationsstufe der Konfigurationsstufen verbunden ist, wobei m eine ganze Zahl ist, die 2 ≤ m ≤ n erfüllt, wobei ein Drain-seitiger Anschluss des in der m-ten Konfigurationsstufe enthaltenen Aufwärtsschalters mit dem Source-seitigen Anschluss des Aufwärtsschalters in der (m - 1)-ten Konfigurationsstufe verbunden ist, ein Drain-seitiger Anschluss des in einer ersten Konfigurationsstufe der Konfigurationsstufen enthaltenen Aufwärtsschalters mit einer positiven Elektrode der in der ersten Konfigurationsstufe enthaltenen Einheit verbunden ist, und die n in Reihe angeordneten Aufwärtsschalter parallel zu einer Reihenschaltung mit der Stromspeichereinrichtung und der Induktivität angeordnet sind.
  3. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei jede Konfigurationsstufe einen Trennschalter, der in Reihe mit der Einheit verbunden ist, und einen ersten Schalter aufweist, der in Reihe mit der Stromspeichereinrichtung verbunden ist, so dass ein Drain-seitiger Anschluss ein höheres Potential hat als ein Source-seitiger Anschluss, wobei der Steuerungsbereich bestimmt, ob jede Einheit normal arbeitet oder nicht, und dann wenn eine der Konfigurationsstufen eine defekte Einheit besitzt, die nicht ordnungsgemäß funktioniert, der Steuerungsbereich den ersten Schalter und den in der Konfigurationsstufe enthaltenen Trennschalter entsprechend der defekten Einheit in einen nichtleitenden Zustand bringt und den Abwärtsschalter und den Aufwärtsschalter in einen leitenden Zustand bringt, so dass Strom die defekte Einheit umgeht, um die defekte Einheit elektrisch abzutrennen.
  4. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei jede Konfigurationsstufe einen Trennschalter aufweist, der in Reihe mit der Einheit verbunden ist, wobei ein erster Schalter in Reihe mit der Stromspeichereinrichtung so verbunden ist, dass ein Drain-seitiger Anschluss ein höheres Potential hat als ein Source-seitiger Anschluss, wobei - das eine Ende der Induktivität mit dem Drain-seitigen Anschluss des Aufwärtsschalters verbunden ist, der in einer ersten Konfigurationsstufe der Konfigurationsstufen enthalten ist, und das andere Ende der Induktivität mit dem Drain-seitigen Anschluss des ersten Schalters verbunden ist, - ein Drain-seitiger Anschluss eines zweiten Schalters zwischen dem Source-seitigen Anschluss des ersten Schalters und einem positiven Anschluss der Stromspeichereinrichtung angeordnet ist, - ein Source-seitiger Anschluss des zweiten Schalters mit dem Source-seitigen Anschluss des Aufwärtsschalters verbunden ist, der in der n-ten Konfigurationsstufe enthalten ist, und mit einem Drain-seitigen Anschluss eines dritten Schalters verbunden ist, wobei - ein Source-seitiger Anschluss des dritten Schalters mit einem negativen Anschluss der Stromspeichereinrichtung verbunden ist, wobei der Steuerungsbereich bestimmt, ob jede Einheit normal arbeitet oder nicht, und dann wenn eine der Konfigurationsstufen eine defekte Einheit besitzt, die nicht ordnungsgemäß funktioniert, der Steuerungsbereich den in der Konfigurationsstufe enthaltenen Trennschalter entsprechend der defekten Einheit in einen nichtleitenden Zustand bringt, den ersten Schalter in einen nichtleitenden Zustand bringt, den zweiten Schalter in einen leitenden Zustand bringt, den dritten Schalter in einen nichtleitenden Zustand bringt, und den Abwärtsschalter und den Aufwärtsschalter in einen leitenden Zustand bringt, so dass der Strom die defekte Einheit umgeht, um die defekte Einheit elektrisch abzutrennen und die Stromspeichereinrichtung elektrisch in Reihe zu schalten.
  5. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei jede Konfigurationsstufe einen Trennschalter besitzt, der in Reihe mit der Einheit angeschlossen ist, ein erster Schalter in Reihe mit der Stromspeichereinrichtung so verbunden ist, dass ein Drain-seitiger Anschluss ein höheres Potential hat als ein Source-seitiger Anschluss, das eine Ende der Induktivität mit dem Source-seitigen Anschluss des Aufwärtsschalters verbunden ist, der in einer n-ten Konfigurationsstufe der Konfigurationsstufen enthalten ist, und das andere Ende der Induktivität mit dem Source-seitigen Anschluss des ersten Schalters verbunden ist, ein Source-seitiger Anschluss eines zweiten Schalters zwischen dem Drain-seitigen Anschluss des ersten Schalters und einem negativen Anschluss der Stromspeichereinrichtung(101) verbunden ist, wobei ein Drain-seitiger Anschluss des zweiten Schalters mit dem Drain-seitigen Anschluss des in der ersten Konfigurationsstufe enthaltenen Aufwärtsschalters und mit einem Source-seitigen Anschluss eines dritten Schalters verbunden ist, ein Drain-seitiger Anschluss des dritten Schalters mit einem positiven Anschluss der Stromspeichereinrichtung(101) verbunden ist, der Steuerungsbereich bestimmt, ob jede Einheit normal arbeitet oder nicht, und dann wenn eine der Konfigurationsstufen eine defekte Einheit besitzt, die nicht ordnungsgemäß funktioniert, der Steuerungsbereich den in der Konfigurationsstufe enthaltenen Trennschalter entsprechend der defekten Einheit in einen nichtleitenden Zustand bringt, den ersten Schalter in einen nichtleitenden Zustand bringt, den zweiten Schalter in einen leitenden Zustand bringt, den dritten Schalter in einen nichtleitenden Zustand bringt, und den Abwärtsschalter und den Aufwärtsschalter in einen leitenden Zustand bringt, so dass der Strom die defekte Einheit umgeht, um die defekte Einheit elektrisch abzutrennen und die Stromspeichereinrichtung elektrisch in Reihe zu schalten.
  6. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei k eine ganze Zahl und 1 ≤ k ≤ n ist, wobei durch wiederholtes Umschalten des Abwärtsschalters, der in einer k-ten Konfigurationsstufe der n Konfigurationsstufen enthalten ist, zwischen einem leitenden Zustand und einem nichtleitenden Zustand, und dadurch, dass alle anderen Abwärtsschalter und Aufwärtsschalter in einen nichtleitenden Zustand gebracht werden, wobei die Einheit, die in einer oder mehreren der Konfigurationsstufen einschließlich der k-ten Konfigurationsstufe enthalten ist, entladen wird, die Spannung abgesenkt wird, und der Strom an die Stromspeichereinrichtung übertragen wird, und wobei durch wiederholtes Umschalten des in einer k-ten Konfigurationsstufe der n Konfigurationsstufen enthaltenen Aufwärtsschalters zwischen einem leitenden Zustand und einem nichtleitenden Zustand, und dadurch, dass alle in den anderen Konfigurationsstufen enthaltenen Aufwärtsschalter in einen leitenden Zustand und alle Abwärtsschalter in einen nichtleitenden Zustand gebracht werden, die Spannung aus der Stromspeichereinrichtung hochgesetzt wird, und die in einer oder mehreren der Konfigurationsstufen einschließlich der k-ten Konfigurationsstufe enthaltene Einheit geladen wird.
  7. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die ferner ein Spannungsmessgerät zum Messen der Spannung jeder Einheit aufweist, wobei der Steuerungsbereich die Spannung jeder Einheit, die durch das Spannungsmessgerät gemessen wird, prüft und dann, wenn eine der Einheiten eine solche Spannung aufweist, dass der Absolutwert von deren Differenz zu einem Durchschnittswert der Spannungen der Vielzahl von Einheiten größer ist als ein Bezugswert, der Steuerungsbereich eine Steuerung durchführt, um die Differenz zu verringern.
  8. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die ferner eine Ladungszustandsmessvorrichtung zum Messen des Ladungszustands jeder Einheit aufweist, wobei der Steuerungsbereich den Ladungszustand jeder Einheit, der von der Ladungszustandsmessvorrichtung gemessen wird, prüft und dann, wenn eine der Einheiten einen solchen Ladungszustand aufweist, dass ein Absolutwert dessen Differenz zu einem Durchschnittswert der Ladungszustände der Vielzahl von Einheiten größer ist als ein Bezugswert, der Steuerungsbereich eine Steuerung durchführt, um die Differenz zu verringern.
  9. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die ferner ein Temperaturmessgerät aufweist, zum Messen der Temperatur der Einheiten, wobei der Steuerungsbereich die vom Temperaturmessgerät gemessene Temperatur der Einheiten prüft, und dann, wenn die gemessene Temperatur kleiner als ein Bezugswert ist, der Steuerungsbereich eine Steuerung so durchführt, dass Strom zwischen der Stromspeichereinrichtung und den Einheiten geleitet und aufgenommen wird.
  10. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die ferner ein Strommessgerät zum Messen des Stromwertes des durch die in Reihe angeordneten Einheiten fließenden Stroms aufweist, wobei der Steuerungsbereich den vom Strommessgerät gemessenen Stromwert prüft, und dann, wenn der gemessene Stromwert außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, der Steuerungsbereich eine Steuerung so durchführt, dass die Stromspeichereinrichtung mit einem Teil des Stroms oder dem gesamten Strom geladen oder entladen wird.
  11. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die ferner ein Temperaturmessgerät zum Messen der Temperatur der Einheiten aufweist, wobei der Steuerungsbereich die Temperatur der Einheiten, die durch das Temperaturmessgerät gemessen wird, prüft und dann, wenn die gemessene Temperatur größer ist als ein Bezugswert, der Steuerungsbereich eine Steuerung so durchführt, dass die Stromspeichereinrichtung mit einem Teil des Stroms oder dem gesamten Strom geladen oder entladen wird.
  12. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Stromspeichereinrichtung durch eine elektrische Vorrichtung ersetzt wird, wobei die elektrische Vorrichtung mindestens eine von einer stromverbrauchenden Funktion und einer stromerzeugenden Funktion aufweist, und die in Reihe angeordneten n Aufwärtsschalter parallel zu einer Reihenschaltung angeordnet sind, welche die elektrische Vorrichtung(180) und die Induktivität(102) besitzt.
  13. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 12, die ferner ein Spannungsmessgerät zum Messen der Spannung jeder Einheit aufweist, wobei der Steuerungsbereich die mit dem Spannungsmessgerät gemessene Spannung jeder Einheit prüft und dann, wenn die Spannung der Einheit in einer k-ten Konfigurationsstufe der Konfigurationsstufen, wobei k eine ganze Zahl ist und 1 ≤ k ≤ n ist, um einen Bezugswert oder größer ist als ein Durchschnittswert der Spannungen der Vielzahl von Einheiten, folgende Steuerung durchführt: - während Strom von der elektrischen Vorrichtung verbraucht wird, führt der Steuerungsbereich eine Steuerung Strom zu liefern durch, um eine oder mehrere der Einheiten einschließlich der Einheit in der k-ten Konfigurationsstufe zu entladen, um Strom zu liefern und - während Strom aus der elektrischen Vorrichtung rückgewonnen wird, führt der Steuerungsbereich eine Steuerung durch, um mit Strom eine oder mehrere Einheiten ohne die Einheit in der k-ten Konfigurationsstufe zu laden, und wenn die Spannung der Einheit in einer k-ten Konfigurationsstufe der Konfigurationsstufen um einen Bezugswert oder mehr kleiner ist als ein Durchschnittswert der Spannungen der Vielzahl von Einheiten, - während Strom von der elektrischen Vorrichtung verbraucht wird, führt der Steuerungsbereich eine Steuerung durch, um Strom zu liefern und eine oder mehrere der Einheiten einschließlich der Einheit in der k-ten Konfigurationsstufe zu entladen, und - während Strom aus der elektrischen Vorrichtung rückgewonnen wird, führt der Steuerungsbereich eine Steuerung durch, um mit Strom eine oder eine Vielzahl der Einheiten ohne die Einheit in der k-ten Konfigurationsstufe zu laden.
  14. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 12, die ferner ein Ladungszustandsmessgerät zum Messen eines Ladungszustands jeder Einheit aufweist, wobei der Steuerungsbereich den Ladungszustand jeder Einheit, gemessen mit dem Ladungszustandsmessgerät, prüft und dann, wenn der Ladungszustand der Einheit in einer k-ten Konfigurationsstufe der Konfigurationsstufen, wobei k eine ganze Zahl ist und 1 ≤ k ≤ n ist, um einen Bezugswert größer als ein Durchschnittswert der Ladungszustände der Vielzahl von Einheiten oder größer ist, folgende Steuerung durchführt: - während Strom von der elektrischen Vorrichtung verbraucht wird, führt der Steuerungsbereich eine Steuerung durch, um eine oder mehrere der Einheiten einschließlich der Einheit in der k-ten Konfigurationsstufe zu entladen, um Strom zu liefern, und - während Strom aus der elektrischen Vorrichtung rückgewonnen wird, führt der Steuerungsbereich eine Steuerung durch, um mit Strom eine oder mehrere Einheiten ohne die Einheit in der k-ten Konfigurationsstufe zu laden, und wenn die Spannung der Einheit in einer k-ten Konfigurationsstufe der Konfigurationsstufen um einen Bezugswert oder mehr kleiner ist als ein Durchschnittswert der Ladungszustände der Vielzahl von Einheiten, - während Strom von der elektrischen Vorrichtung verbraucht wird, führt der Steuerungsbereich eine Steuerung durch, um Strom zu liefern und eine oder mehrere der Einheiten einschließlich der Einheit in der k-ten Konfigurationsstufe zu entladen, und - während Strom aus der elektrischen Vorrichtung rückgewonnen wird, führt der Steuerungsbereich eine Steuerung durch, um mit Strom eine oder eine Vielzahl der Einheiten ohne die Einheit in der k-ten Konfigurationsstufe zu laden.
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