JP5298158B2 - 電源装置 - Google Patents

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Description

この発明は、電源装置に関する。
従来、例えば複数のバッテリーを並列に接続して成る電源装置において、この電源装置に接続される電気負荷と各バッテリーの正極側端子との間に正側のメインリレーを直列に接続し、電気負荷と各バッテリーの負極側端子との間に負側のメインリレーを直列に接続し、プリチャージ用に抵抗とリレーとが直列に接続されて成るプリチャージ回路を各正側のメインリレーに並列に接続した電源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この電源装置では、電気負荷に過大な電流が流れることを防止する場合に正側のメインリレーが開放されてプリチャージ回路のリレーが接続されることで、プリチャージ回路の抵抗に電流が流れるように設定される。
また、従来、例えば複数のバッテリーを並列に接続して成る蓄電装置において、この蓄電装置に接続される電気負荷と各バッテリーの正極側端子との間に、複数のバッテリー間の電圧のばらつきを解消するための抵抗素子を直列に接続し、各抵抗素子に並列に抵抗短絡スイッチを接続した蓄電装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
この蓄電装置では、複数のバッテリー間の電圧のばらつきを解消する場合に抵抗短絡スイッチがオフ状態にされて複数のバッテリー間が抵抗素子によって接続されることで、複数のバッテリー間で抵抗素子に電流が流れるように設定される。
特開２００８−３５５８１号公報 特開２００９−２１２０２０号公報
ところで、上記従来技術に係る電源装置によれば、並列に接続されるバッテリーの数が増大することに伴ってプリチャージ回路の数も増大することから、装置構成に要する費用が増大すると共に大型化により搭載性が損なわれるという問題が生じる。
このような問題に対して、例えば複数のバッテリーの結合部と負荷との間にリレーを接続する場合には、必要とされるリレーの個数を低減することはできるが、リレーの電流容量を増大させる必要が生じ、装置構成に要する費用が嵩むという問題が生じる。
また、上記従来技術に係る蓄電装置のように複数のバッテリー間の電圧のばらつきを解消するためにのみ抵抗素子を備える場合には、装置構成に要する費用が嵩むという問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、装置構成に要する費用の増大および装置の大型化を抑制しつつ、過大な電流の出力を適切に防止し、複数のバッテリー間の電圧のばらつきを適切に解消することが可能な電源装置を提供することを目的としている。
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第１態様に係る電源装置は、複数の電源ユニット（例えば、実施の形態での電源ユニット１１）を並列に接続して成り、各前記複数の電源ユニットの正極側端子（例えば、実施の形態での正極側端子１１ｐ）同士を結合してなる正極側結合部（例えば、実施の形態での正極側結合部Ｐ）と、各前記複数の電源ユニットの負極側端子（例えば、実施の形態での負極側端子１１ｎ）同士を結合してなる負極側結合部（例えば、実施の形態での負極側結合部Ｎ）とを備える電源装置であって、各前記複数の電源ユニットは、バッテリーユニット（例えば、実施の形態でのバッテリーユニット２１）と、前記正極側結合部および前記負極側結合部の何れか一方と前記バッテリーユニットとの間において電気的に断接可能に前記バッテリーユニットに直列に接続された第１リレー（例えば、実施の形態での正極側コンタクタ２２）とを備え、各前記複数の電源ユニットにおいて、前記バッテリーユニットの正極端子および負極端子の何れか一方に接続された前記第１リレーと、前記バッテリーユニットとの間に一端（例えば、実施の形態での一端３１ａ）が接続された抵抗素子（例えば、実施の形態でのプリチャージ抵抗３１）を備え、前記複数の電源ユニットの前記抵抗素子のうち、少なくとも１つの前記抵抗素子（例えば、実施の形態での少なくとも１つのプリチャージ抵抗３１（３１Ａ））の他端（例えば、実施の形態での他端３１ｂ）は、前記少なくとも１つの前記抵抗素子以外である他の前記抵抗素子（例えば、実施の形態での他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ））の前記一端に接続され、各前記複数の電源ユニットから、前記他の前記抵抗素子を介した、各前記複数の電源ユニットの前記第１リレーが接続された前記正極側結合部および前記負極側結合部の何れか一方への通電を断接可能な第２リレー（例えば、実施の形態でのプリチャージコンタクタ３２）を備える。
さらに、本発明の第２態様に係る電源装置では、前記第２リレーは、前記他の前記抵抗素子の個数が１の場合には、前記他の前記抵抗素子の他端（例えば、実施の形態での他端３１ｂ）と前記第１リレーが接続された前記正極側結合部および前記負極側結合部の何れか一方との間、または、前記他の前記抵抗素子と前記少なくとも１つの前記抵抗素子の前記他端との間に接続されている。
さらに、本発明の第３態様に係る電源装置では、前記第２リレーは、前記他の前記抵抗素子の個数が複数の場合には、前記他の前記抵抗素子の他端（例えば、実施の形態での他端３１ｂ）と前記第１リレーが接続された前記正極側結合部および前記負極側結合部の何れか一方との間に接続されている。
さらに、本発明の第４態様に係る電源装置は、前記正極側結合部および前記負極側結合部の何れか他方と前記バッテリーユニットとの間において電気的に断接可能に接続された第３リレー（例えば、実施の形態での負極側コンタクタ２３）を備える。
さらに、本発明の第５態様に係る電源装置では、前記第３リレーは、各前記複数の電源ユニットにおいて前記バッテリーユニットに直列に接続されることで、前記複数の電源ユニットの数と同数であって、前記複数の電源ユニットの前記バッテリーユニットと前記第３リレーとの間で、前記バッテリーユニット同士を接続するバランス抵抗素子（例えば、実施の形態でのバランス抵抗４１）を備える。
さらに、本発明の第６態様に係る電源装置は、前記バッテリーユニットの数が２以上の任意の自然数ｍによるｍ個である場合に、前記バランス抵抗素子の個数をｍ−１個とし、
前記ｍ個の前記バッテリーユニットのうち、１個より多くかつｍ個未満の前記バッテリーユニットは、他の１個の前記バッテリーユニットに接続される。
さらに、本発明の第７態様に係る電源装置は、前記バッテリーユニットの数が２以上の任意の自然数ｍによるｍ個である場合に、前記バランス抵抗素子の個数をｍ個とし、
前記ｍ個の前記バッテリーユニットのうち、全ての前記バッテリーユニットは、他の２個の前記バッテリーユニットに接続される。
さらに、本発明の第８態様に係る電源装置では、各前記複数の電源ユニットの前記バッテリーユニットは、前記バッテリーユニットと前記抵抗素子と前記バランス抵抗素子からなる閉ループ回路の外部に電流センサ（例えば、実施の形態での電流センサ２４）を備える。
本発明の第１態様に係る電源装置によれば、第１リレーを接状態にする前に電源装置の平滑コンデンサを抵抗素子を介して充電し、第１リレーを接状態にする際の過大な突入電流を抑制するプリチャージ機能を有している。
しかも、第２リレーは、並列に接続された複数の電源ユニットに対して、少なくとも１つの抵抗素子の他端が接続された一端を有する他の抵抗素子を介した通電を断接可能である。
これにより、第２リレーの数は複数の電源ユニットの数よりも少なくなり、例えば各電源ユニット毎に第２リレーを備える場合に比べて、装置構成に要する費用が増大することを抑制し、装置の大型化により搭載性が損なわれてしまうことを抑制することができる。
また、複数のバッテリーユニット同士が抵抗素子によって接続される閉回路が形成され、例えば特別な回路要素を設ける必要無しに、複数のバッテリーユニット間の電圧のばらつき（容量のばらつき）を適切に解消することができる。
さらに、本発明の第２態様に係る電源装置によれば、他の抵抗素子の個数が１の場合には、他の抵抗素子の他端側または一端側に接続された第２リレーによって、正極側結合部および負極側結合部の何れか一方への通電を断接可能である。
さらに、本発明の第３態様に係る電源装置によれば、他の抵抗素子の個数が複数の場合には、他の抵抗素子の他端側に接続された第２リレーによって、正極側結合部および負極側結合部の何れか一方への通電を断接可能である。
さらに、本発明の第４態様に係る電源装置によれば、第１リレーに加えて、正極側結合部および負極側結合部の何れか他方、つまりバッテリーユニットとの間に第１リレーが接続されていない結合部と、バッテリーユニットとの間に電気的に断接可能に接続された第３リレーを備える。
これにより、例えば第１リレーに異常が発生した場合であっても、第３リレーによってバッテリーユニットと外部の電気負荷とを適切に遮断することができる。
さらに、本発明の第５態様に係る電源装置によれば、複数の電源ユニットのバッテリーユニットと第３リレーとの間で、複数のバッテリーユニット同士を接続するバランス抵抗素子を備える。
これにより、第３リレーの断接状態にかかわらずに、複数のバッテリーユニット同士がバランス抵抗素子および抵抗素子によって接続される閉ループ回路が形成され、複数のバッテリーユニット間の電圧のばらつき（容量のばらつき）を適切に解消することができる。
さらに、本発明の第６態様に係る電源装置によれば、必要とされるバランス抵抗素子の個数が過剰に増大することを防止しつつ複数のバッテリーユニット間の電圧のばらつき（容量のばらつき）を適切に解消することができる。
さらに、本発明の第７態様に係る電源装置によれば、ｍ個のバッテリーユニットに対してｍ個のバランス抵抗素子をデルタ結線で接続することができ、何れか１つのバランス抵抗素子に異常が発生した場合であっても閉ループ回路を適正に維持することができ、複数のバッテリーユニット間の電圧のばらつき（容量のばらつき）を適切に解消することができる。
さらに、本発明の第８態様に係る電源装置によれば、閉ループ回路の外部に電流センサを備えることにより、電流センサの較正を適切に行なうことができる。
本発明の実施の形態に係る電源装置の構成図である。 本発明の実施の形態に係る電源装置のプリチャージ部の構成例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る電源装置のプリチャージ部の構成例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る電源装置のプリチャージ部の構成例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る電源装置のプリチャージ部の構成例を示す図である。 本発明の実施の形態の第１変形例に係る電源装置の構成図である。 本発明の実施の形態の第２変形例に係る電源装置の構成図である。 本発明の実施の形態の第２変形例に係る電源装置のｍ＝３の場合でのｍ個のバッテリーユニットとｍ−１個のバランス抵抗との接続例を示す図である。 本発明の実施の形態の第２変形例に係る電源装置のｍ＝４の場合でのｍ個のバッテリーユニットとｍ−１個のバランス抵抗との接続例を示す図である。 本発明の実施の形態の第２変形例に係る電源装置のｍ＝５の場合でのｍ個のバッテリーユニットとｍ−１個のバランス抵抗との接続例を示す図である。 本発明の実施の形態の第２変形例に係る電源装置のｍ＝６の場合でのｍ個のバッテリーユニットとｍ−１個のバランス抵抗との接続例を示す図である。 本発明の実施の形態の第３変形例に係る電源装置の構成図である。 本発明の実施の形態の第４変形例に係る電源装置の構成図である。 本発明の実施の形態の第５変形例に係る電源装置の構成図である。 本発明の実施の形態の第６変形例に係る電源装置の構成図である。
以下、本発明の一実施形態に係る電源装置について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による電源装置１０は、例えば図１に示すように、複数つまり２以上の自然数ｍによるｍ個の電源ユニット１１，…，１１を並列に接続して成り、これらｍ個の電源ユニット１１，…，１１を構成する各電源ユニット１１の正極側端子１１ｐ同士を結合してなる正極側結合部Ｐと、各電源ユニット１１の負極側端子１１ｎ同士を結合してなる負極側結合部Ｎとを備えている。
すなわち、電源装置１０の正極側結合部Ｐおよび負極側結合部Ｎは、外部の適宜の電力機器Ｅに接続される正極側および負極側の出力端子を成し、ｍ個の電源ユニット１１，…，１１は、これら正極側および負極側の出力端子に対して並列に接続されている。
なお、外部の適宜の電力機器Ｅは、例えば、正極側および負極側の出力端子間に並列に接続される平滑コンデンサＣおよび電気負荷Ｌを備えて構成されている。
各電源ユニット１１は、例えば、複数のバッテリーセル２１ａ，…，２１ａが直列に接続されて構成されるバッテリーユニット２１と、バッテリーユニット２１の正極端子２１ｐと正極側結合部Ｐとの間において電気的に断接可能に直列に接続された正極側コンタクタ２２と、バッテリーユニット２１の負極端子２１ｎと負極側結合部Ｎとの間において電気的に断接可能に直列に接続された負極側コンタクタ２３と、負極側コンタクタ２３と負極側結合部Ｎとの間に直列に接続された電流センサ２４とを備えて構成されている。
なお、バッテリーユニット２１は、例えば、直列に接続された複数のバッテリーセル２１ａ，…，２１ａの適宜の接続位置に、操作者の操作によって断接可能なスイッチなどから成る手動切り離し機構２５を備えている。
そして、電源装置１０は、各電源ユニット１１の正極端子２１ｐと正極側結合部Ｐとの間にプリチャージ部３０を備えている。
プリチャージ部３０は、各電源ユニット１１のバッテリーユニット２１の正極端子２１ｐと正極側コンタクタ２２との間に一端３１ａが接続されたプリチャージ抵抗３１と、１個のプリチャージコンタクタ３２とを備えている。
ｍ個の電源ユニット１１，…，１１のｍ個のプリチャージ抵抗３１，…，３１のうち、少なくとも１つのプリチャージ抵抗３１（３１Ａ）の他端３１ｂは、他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ）の一端３１ａに接続されている。
そして、プリチャージコンタクタ３２は、各電源ユニット１１から他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ）を介した正極側結合部Ｐへの通電を断接可能である。
プリチャージコンタクタ３２は、他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ）の個数が１の場合には、他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ）の他端３１ｂと正極側結合部Ｐとの間、または、他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ）と少なくとも１つのプリチャージ抵抗３１（３１Ａ）の他端３１ｂとの間に、直列に接続されている。
また、プリチャージコンタクタ３２は、他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ）の個数が複数の場合には、他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ）の他端３１ｂと正極側結合部Ｐとの間に直列に接続されている。
例えば図１に示す電源装置１０においては、ｍ個のプリチャージ抵抗３１，…，３１のうち、（ｍ−１）個のプリチャージ抵抗３１（３１Ａ），…，３１（３１Ａ）の他端３１ｂ，…，３１ｂは、１個の他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ）の一端３１ａに接続されている。
そして、１個のプリチャージコンタクタ３２は、１個の他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ）と（ｍ−１）個のプリチャージ抵抗３１（３１Ａ），…，３１（３１Ａ）の他端３１ｂ，…，３１ｂとの間に、または、１個の他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ）の他端３１ｂと正極側結合部Ｐとの間に、直列に接続されている。
また、例えば図２に示す電源装置１０においては、ｍ個のプリチャージ抵抗３１，…，３１のうち、（ｍ−１）個のプリチャージ抵抗３１（３１Ａ），…，３１（３１Ａ）は直列に接続され、互いの一端３１ａと他端３１ｂとが接続されており、さらに、この直列接続の他端３１ｂが１個の他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ）の一端３１ａに接続されている。
そして、１個のプリチャージコンタクタ３２は、１個の他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ）と（ｍ−１）個のプリチャージ抵抗３１（３１Ａ），…，３１（３１Ａ）による直列接続の他端３１ｂとの間、または、１個の他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ）の他端３１ｂと正極側結合部Ｐとの間に、直列に接続されている。
また、例えば図３に示す電源装置１０においては、ｍ個のプリチャージ抵抗３１，…，３１のうち、（ｍ−２）個のプリチャージ抵抗３１（３１Ａ），…，３１（３１Ａ）は直列に接続され、互いの一端３１ａと他端３１ｂとが接続されており、さらに、この直列接続の他端３１ｂが２個の他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ），３１（３１Ｂ）のうちの一方の一端３１ａに接続されている。
そして、２個の他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ），３１（３１Ｂ）の他端３１ｂ，３１ｂは、１個のプリチャージコンタクタ３２に接続されている。
１個のプリチャージコンタクタ３２は、２個の他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ），３１（３１Ｂ）の他端３１ｂ，３１ｂと正極側結合部Ｐとの間に、直列に接続されている。
また、例えば図４（Ａ）に示すプリチャージ部３０においては、ｍ個のプリチャージ抵抗３１，…，３１のうち、（ｍ−２）個のプリチャージ抵抗３１（３１Ａ），…，３１（３１Ａ）の他端３１ｂ，…，３１ｂは、１個のプリチャージ抵抗３１（３１Ａ）の一端３１ａに接続され、この１個のプリチャージ抵抗３１（３１Ａ）の他端３１ｂは１個の他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ）の一端３１ａに接続されている。
そして、１個のプリチャージコンタクタ３２は、１個の他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ）と、（ｍ−２）個のプリチャージ抵抗３１（３１Ａ），…，３１（３１Ａ）と１個のプリチャージ抵抗３１（３１Ａ）とによる直列接続の他端３１ｂとの間に、または、１個の他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ）の他端３１ｂと正極側結合部Ｐとの間に、直列に接続されている。
また、例えば図４（Ｂ）に示すプリチャージ部３０においては、ｍ個のプリチャージ抵抗３１，…，３１のうち、２個のプリチャージ抵抗３１（３１Ａ），３１（３１Ａ）は直列に接続され、互いの一端３１ａと他端３１ｂとが接続されており、さらに、この直列接続の他端３１ｂと（ｍ−３）個のプリチャージ抵抗３１（３１Ａ），…，３１（３１Ａ）の他端３１ｂ，…，３１ｂとは、１個の他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ）の一端３１ａに接続されている。
そして、１個のプリチャージコンタクタ３２は、１個の他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ）と、２個のプリチャージ抵抗３１（３１Ａ），３１（３１Ａ）による直列接続の他端３１ｂおよび（ｍ−３）個のプリチャージ抵抗３１（３１Ａ），…，３１（３１Ａ）の他端３１ｂ，…，３１ｂとの間、または、１個の他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ）の他端３１ｂと正極側結合部Ｐとの間に、直列に接続されている。
また、例えば図５（Ａ）に示すプリチャージ部３０においては、ｍ個のプリチャージ抵抗３１，…，３１のうち、複数のプリチャージ抵抗３１（３１Ａ），…，３１（３１Ａ）の各１個と複数の他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ），…，３１（３１Ｂ）の各１個とが直列に接続されて複数の直列接続が形成されている。
そして、１個のプリチャージコンタクタ３２は、各複数の直列接続の他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ）の他端３１ｂと正極側結合部Ｐとの間に、直列に接続されている。
また、例えば図５（Ｂ）に示すプリチャージ部３０においては、ｍ個のプリチャージ抵抗３１，…，３１のうち、（ｍ−２）個のプリチャージ抵抗３１（３１Ａ），…，３１（３１Ａ）の他端３１ｂ，…，３１ｂが２個の他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ），３１（３１Ｂ）のうちの一方の一端３１ａに接続されている。
そして、２個の他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ），３１（３１Ｂ）の他端３１ｂ，３１ｂは、１個のプリチャージコンタクタ３２に接続されている。
１個のプリチャージコンタクタ３２は、２個の他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ），３１（３１Ｂ）の他端３１ｂ，３１ｂと正極側結合部Ｐとの間に、直列に接続されている。
また、例えば図５（Ｃ）に示すプリチャージ部３０においては、ｍ個のプリチャージ抵抗３１，…，３１のうち、１個のプリチャージ抵抗３１（３１Ａ）と１個の他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ）とが直列に接続され、この直列接続の他端３１ｂと、（ｍ−２）個の他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ），…，３１（３１Ｂ）の他端３１ｂ，…，３１ｂとが、１個のプリチャージコンタクタ３２に接続されている。
１個のプリチャージコンタクタ３２は、１個のプリチャージ抵抗３１（３１Ａ）と１個の他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ）とによる直列接続の他端１３ｂおよび（ｍ−２）個の他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ），…，３１（３１Ｂ）の他端３１ｂ，…，３１ｂと、正極側結合部Ｐとの間に、直列に接続されている。
そして、電源装置１０においては、複数のバッテリーユニット２１，…，２１の個数（ｍ個）と、複数の正極側コンタクタ２２，…，２２の個数（ｍ個）と、複数の負極側コンタクタ２３，…，２３の個数（ｍ個）と、複数の電流センサ２４，…，２４の個数（ｍ個）と、複数のプリチャージ抵抗３１，…，３１の個数（ｍ個）とは、同数であって、これらの個数（ｍ個）に対して、プリチャージコンタクタ３２の個数（１個）は少ない数になるように構成されている。
本実施の形態による電源装置１０は上記構成を備えており、次に、この電源装置１０の動作について説明する。
例えば電源装置１０から外部の電気負荷Ｌに電力供給を開始する場合などのように、電源装置１０の電圧と平滑コンデンサＣの電圧との電圧差が所定差以上に大きいときには、先ず、各プリチャージ抵抗３１に電流を流して平滑コンデンサＣを徐々に充電するようにして、各正極側コンタクタ２２は断状態に設定され、かつ、各負極側コンタクタ２３およびプリチャージコンタクタ３２は接状態に設定される。
これにより、過大な突入電流が流れることを抑制し、例えば各コンタクタ２２，２３などに備えられる電気接点の溶着などの不具合が発生することを防止することができる。
そして、電源装置１０の電圧と平滑コンデンサＣの電圧との電圧差が所定差未満に小さくなった後に、各正極側コンタクタ２２に電流を流すようにして、プリチャージコンタクタ３２は断状態に設定され、かつ、各正極側コンタクタ２２および各負極側コンタクタ２３は接状態に設定される。
この状態では（ｍ−１）個のプリチャージ抵抗３１（３１Ａ），…，３１（３１Ａ）の他端３１ｂ，…，３１ｂと、負極側結合部Ｎとの間において、ｍ個のバッテリーユニット２１，…，２１同士が（ｍ−１）個のプリチャージ抵抗３１，…，３１によって接続される閉回路が形成され、ｍ個のバッテリーユニット２１，…，２１間の電圧のばらつき（容量のばらつき）が解消され、電圧および容量が均等化される。
上述したように、本実施の形態による電源装置１０によれば、複数の電源ユニット１１，…，１１毎の各プリチャージ抵抗３１を介した正極側結合部Ｐへの通電を断接可能に１個のプリチャージコンタクタ３２が備えられている。
これにより、プリチャージコンタクタ３２が接状態であれば各プリチャージ抵抗３１に電流が流れることになり、電源装置１０に接続される外部の電力機器Ｅに過大な電流が流れることを適切に防止することができる。
つまり、正極側コンタクタ２２を接状態にする前に電源装置１０の平滑コンデンサＣをプリチャージ抵抗３１を介して充電し、正極側コンタクタ２２を接状態にする際の過大な突入電流を抑制するプリチャージ機能を有している。
しかも、並列に接続されたｍ個の電源ユニット１１，…，１１に対して、プリチャージコンタクタ３２の個数（１個）は電源ユニット１１，…，１１の個数よりも少ないことから、例えば各電源ユニット１１，…，１１毎にプリチャージコンタクタ３２を備える場合に比べて、装置構成に要する費用が増大することを抑制し、装置の大型化により搭載性が損なわれてしまうことを抑制することができる。
また、ｍ個のバッテリーユニット２１，…，２１同士が（ｍ−１）個のプリチャージ抵抗３１（３１Ａ），…，３１（３１Ａ）によって接続される閉回路が形成され、例えば特別な回路要素を設ける必要無しに、複数のバッテリーユニット２１，…，２１間の電圧のばらつき（容量のばらつき）を適切に解消することができる。
さらに、各正極側コンタクタ２２に加えて、バッテリーユニット２１の負極端子２１ｎと負極側結合部Ｎとの間において電気的に断接可能に直列に接続された負極側コンタクタ２３を備えることから、例えば正極側コンタクタ２２に異常が発生した場合であっても、負極側コンタクタ２３によってバッテリーユニット２１と外部の電力機器Ｅとを適切に遮断することができる。
なお、上述した実施の形態においては、１個のプリチャージコンタクタ３２を備えるとしたが、これに限定されず、複数の電源ユニット１１，…，１１の個数（ｍ個）よりも少ない複数（２個以上かつ（ｍ−１）個以下）のプリチャージコンタクタ３２，…，３２を備えてもよい。
この場合には、何れか１個のプリチャージコンタクタ３２に異常が発生した場合であっても他の正常なプリチャージコンタクタ３２を用いることができる。
なお、上述した実施の形態において、プリチャージ部３０は、各バッテリーユニット２１の正極側に設けられるとしたが、これに限定されず、例えば図６に示す上述した実施の形態の第１変形例に係る電源装置１０のように、プリチャージ部３０は各バッテリーユニット２１の負極側に設けられてもよい。
この第１変形例に係る電源装置１０は、各電源ユニット１１の負極端子２１ｎと負極側結合部Ｎとの間にプリチャージ部３０を備えている。
プリチャージ部３０は、各電源ユニット１１のバッテリーユニット２１の負極端子２１ｎと負極側コンタクタ２３との間に一端３１ａが接続されたプリチャージ抵抗３１と、１個のプリチャージコンタクタ３２とを備えている。
ｍ個の電源ユニット１１，…，１１のｍ個のプリチャージ抵抗３１，…，３１のうち、少なくとも１つのプリチャージ抵抗３１（３１Ａ）の他端３１ｂは、他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ）の一端３１ａに接続されている。
そして、プリチャージコンタクタ３２は、各電源ユニット１１から他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ）を介した負極側結合部Ｎへの通電を断接可能である。
プリチャージコンタクタ３２は、他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ）の個数が１の場合には、他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ）の他端３１ｂと負極側結合部Ｎとの間、または、他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ）と少なくとも１つのプリチャージ抵抗３１（３１Ａ）の他端３１ｂとの間に、直列に接続されている。
また、プリチャージコンタクタ３２は、他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ）の個数が複数の場合には、他のプリチャージ抵抗３１（３１Ｂ）の他端３１ｂと負極側結合部Ｎとの間に直列に接続されている。
なお、上述した実施の形態においては、例えば図７に示す上述した実施の形態の第２変形例に係る電源装置１０のように、各バッテリーユニット２１の正極端子２１ｐ側および負極端子２１ｎ側のうちプリチャージ抵抗３１が接続されていない側、例えば図７に示す負極端子２１ｎ側において、ｍ個のバッテリーユニット２１，…，２１の各負極端子２１ｎと、ｍ個の負極側コンタクタ２３，…，２３との間で、各バッテリーユニット２１同士を接続する（ｍ−１）個のバランス抵抗４１，…，４１を備えてもよい。
この第２変形例に係る電源装置１０においては、例えば図８〜図１１に示すように、バッテリーユニット２１，…，２１の個数（ｍ個）に対してバランス抵抗４１，…，４１の個数（ｍ−１個）が１個だけ少ないことから、単一のバランス抵抗４１のみが接続されるバッテリーユニット２１の個数が２個以上となる。
これにより、ｍ個のバッテリーユニット２１，…，２１のうち、１個より多くかつｍ個未満のバッテリーユニット２１，…，２１は、他の１個のバッテリーユニット２１に接続される。
また、ｍ個のバッテリーユニット２１，…，２１同士を（ｍ−１）個のバランス抵抗４１，…，４１によって接続することから、全てのバッテリーユニット２１，…，２１毎が１個のバランス抵抗４１によって他の１個のバッテリーユニット２１のみに接続され得ない。
これにより、ｍ個のバッテリーユニット２１，…，２１のうち、１個のバランス抵抗４１によって他の１個のバッテリーユニット２１のみに接続されるバッテリーユニット２１の個数はｍ個未満になる。
例えば図８に示すｍ＝３の場合でのｍ個のバッテリーユニット２１，２１，２１と（ｍ−１）個のバランス抵抗４１，４１との接続では、ｍ個のバッテリーユニット２１，２１，２１のうち、１個のバッテリーユニット２１は２個のバランス抵抗４１，４１によって他の２個のバッテリーユニット２１，２１に接続され、さらに、２個のバッテリーユニット２１，２１は各１個のバランス抵抗４１によって他の各１個のバッテリーユニット２１に接続される。
また、例えば図９（Ａ），（Ｂ）に示すｍ＝４の場合でのｍ個のバッテリーユニット２１，…，２１と（ｍ−１）個のバランス抵抗４１，…，４１との接続では、例えば図９（Ａ）に示すように、ｍ個のバッテリーユニット２１，…，２１のうち、２個のバッテリーユニット２１，２１は各２個のバランス抵抗４１，４１によって他の各２個のバッテリーユニット２１，２１に接続され、さらに、２個のバッテリーユニット２１，２１は各１個のバランス抵抗４１によって他の各１個のバッテリーユニット２１に接続される。
また、例えば図９（Ｂ）に示すように、ｍ個のバッテリーユニット２１，…，２１のうち、１個のバッテリーユニット２１は３個のバランス抵抗４１，４１，４１によって他の３個のバッテリーユニット２１，２１，２１に接続され、さらに、３個のバッテリーユニット２１，２１，２１は各１個のバランス抵抗４１によって他の各１個のバッテリーユニット２１に接続される。
また、例えば図１０（Ａ）〜（Ｃ）に示すｍ＝５の場合でのｍ個のバッテリーユニット２１，…，２１と（ｍ−１）個のバランス抵抗４１，…，４１との接続では、例えば図１０（Ａ）に示すように、ｍ個のバッテリーユニット２１，…，２１のうち、３個のバッテリーユニット２１，２１，２１は各２個のバランス抵抗４１，４１によって他の各２個のバッテリーユニット２１，２１に接続され、さらに、２個のバッテリーユニット２１，２１は各１個のバランス抵抗４１によって他の各１個のバッテリーユニット２１に接続される。
また、例えば図１０（Ｂ）に示すように、ｍ個のバッテリーユニット２１，…，２１のうち、１個のバッテリーユニット２１は３個のバランス抵抗４１，４１，４１によって他の３個のバッテリーユニット２１，２１，２１に接続され、さらに、１個のバッテリーユニット２１は２個のバランス抵抗４１，４１によって他の２個のバッテリーユニット２１，２１に接続され、さらに、３個のバッテリーユニット２１，２１，２１は各１個のバランス抵抗４１によって他の各１個のバッテリーユニット２１に接続される。
また、例えば図１０（Ｃ）に示すように、ｍ個のバッテリーユニット２１，…，２１のうち、１個のバッテリーユニット２１は４個のバランス抵抗４１，…，４１によって他の４個のバッテリーユニット２１，…，２１に接続され、さらに、４個のバッテリーユニット２１，…，２１は各１個のバランス抵抗４１によって他の各１個のバッテリーユニット２１に接続される。
また、例えば図１１（Ａ）〜（Ｅ）に示すｍ＝６の場合でのｍ個のバッテリーユニット２１，…，２１と（ｍ−１）個のバランス抵抗４１，…，４１との接続では、例えば図１１（Ａ）に示すように、ｍ個のバッテリーユニット２１，…，２１のうち、４個のバッテリーユニット２１，…，２１は各２個のバランス抵抗４１，４１によって他の各２個のバッテリーユニット２１，２１に接続され、さらに、２個のバッテリーユニット２１，２１は各１個のバランス抵抗４１によって他の各１個のバッテリーユニット２１に接続される。
また、例えば図１１（Ｂ）に示すように、ｍ個のバッテリーユニット２１，…，２１のうち、１個のバッテリーユニット２１は３個のバランス抵抗４１，４１，４１によって他の３個のバッテリーユニット２１，２１，２１に接続され、さらに、２個のバッテリーユニット２１，２１は各２個のバランス抵抗４１，４１によって他の各２個のバッテリーユニット２１，２１に接続され、さらに、３個のバッテリーユニット２１，２１，２１は各１個のバランス抵抗４１によって他の各１個のバッテリーユニット２１に接続される。
また、例えば図１１（Ｃ）に示すように、ｍ個のバッテリーユニット２１，…，２１のうち、２個のバッテリーユニット２１，２１は各３個のバランス抵抗４１，４１，４１によって他の各３個のバッテリーユニット２１，２１，２１に接続され、さらに、４個のバッテリーユニット２１，…，２１は各１個のバランス抵抗４１によって他の各１個のバッテリーユニット２１，２１に接続される。
また、例えば図１１（Ｄ）に示すように、ｍ個のバッテリーユニット２１，…，２１のうち、１個のバッテリーユニット２１は４個のバランス抵抗４１，…，４１によって他の４個のバッテリーユニット２１，…，２１に接続され、さらに、１個のバッテリーユニット２１は２個のバランス抵抗４１，４１によって他の２個のバッテリーユニット２１，２１に接続され、さらに、４個のバッテリーユニット２１，…，２１は各１個のバランス抵抗４１によって他の各１個のバッテリーユニット２１に接続される。
また、例えば図１１（Ｅ）に示すように、ｍ個のバッテリーユニット２１，…，２１のうち、１個のバッテリーユニット２１は４個のバランス抵抗４１，…，４１によって他の４個のバッテリーユニット２１，…，２１に接続され、さらに、４個のバッテリーユニット２１，…，２１は各１個のバランス抵抗４１によって他の各１個のバッテリーユニット２１に接続される。
この第２変形例によれば、ｍ個の負極側コンタクタ２３，…，２３の断接状態にかかわらずに、ｍ個のバッテリーユニット２１，…，２１同士が（ｍ−１）個のバランス抵抗４１，…，４１および（ｍ−１）個のプリチャージ抵抗３１（３１Ａ），…，３１（３１Ａ）によって接続される閉ループ回路が形成され、複数のバッテリーユニット２１，…，２１間の電圧のばらつき（容量のばらつき）を適切に解消することができる。
しかも、必要とされるバランス抵抗４１の個数が過剰に増大することを防止しつつ複数のバッテリーユニット２１，…，２１間の電圧のばらつき（容量のばらつき）を適切に解消することができる。
なお、上述した実施の形態においては、例えば図１２に示す上述した実施の形態の第３変形例に係る電源装置１０のように、各バッテリーユニット２１の正極端子２１ｐ側および負極端子２１ｎ側のうちプリチャージ抵抗３１が接続されていない側、例えば図１２に示す負極端子２１ｎ側において、各バッテリーユニット２１同士を接続するｍ個のバランス抵抗４１，…，４１を備えてもよい。
例えば図１２に示す電源装置１０は、ｍ個のバッテリーユニット２１，…，２１の各負極端子２１ｎと、ｍ個の負極側コンタクタ２３，…，２３との間で、各バッテリーユニット２１同士を接続するｍ個のバランス抵抗４１，…，４１を備えている。
この第３変形例によれば、ｍ個のバッテリーユニット２１，…，２１に対してｍ個のバランス抵抗４１，…，４１をデルタ結線で接続することができる。
これにより、何れか１つのバランス抵抗４１に異常が発生した場合であっても、ｍ個のバッテリーユニット２１，…，２１同士が（ｍ−１）個のバランス抵抗４１，…，４１および（ｍ−１）個のプリチャージ抵抗３１（３１Ａ），…，３１（３１Ａ）によって接続される閉ループ回路を適正に維持することができる。そして、複数のバッテリーユニット２１，…，２１間の電圧のばらつき（容量のばらつき）を適切に解消することができる。
なお、上述した実施の形態の第２変形例および第３変形例において、複数の電流センサ２４，…，２４は、ｍ個のバッテリーユニット２１，…，２１同士が複数（ｍ個またはｍ−１個）のバランス抵抗４１，…，４１および（ｍ−１）個のプリチャージ抵抗３１，…，３１によって接続される閉ループ回路の外部に配置されていればよい。
例えば図１３に示す上述した実施の形態の第４変形例に係る電源装置１０のように、各電源ユニット１１において、電流センサ２４は、バランス抵抗４１と負極側コンタクタ２３との間に接続されてもよい。
この第４変形例のように、複数の電流センサ２４，…，２４が、ｍ個のバッテリーユニット２１，…，２１同士が複数（ｍ個またはｍ−１個）のバランス抵抗４１，…，４１および（ｍ−１）個のプリチャージ抵抗３１（３１Ａ），…，３１（３１Ａ）によって接続される閉ループ回路の外部に配置されることにより、各電流センサ２４の較正を適切に行なうことができる。
なお、上述した実施の形態においては、例えば図１４に示す上述した実施の形態の第５変形例に係る電源装置１０のように、各電源ユニット１１において電流センサ２４は省略されてもよい。
なお、上述した実施の形態においては、例えば図１５に示す上述した実施の形態の第６変形例に係る電源装置１０のように、各バッテリーユニット２１の正極端子２１ｐ側および負極端子２１ｎ側のうちプリチャージ抵抗３１が接続されていない側、例えば図１５に示す負極端子２１ｎ側において、バッテリーユニット２１と外部の電力機器Ｅとを遮断可能なリレー、つまり負極側コンタクタ２３は省略されてもよい。
１０ 電源装置
１１ 電源ユニット
２１ バッテリーユニット
２１ａ バッテリーセル
２１ｐ 正極端子
２１ｎ 負極端子
２２ 正極側コンタクタ（第１リレー）
２３ 負極側コンタクタ（第３リレー）
２４ 電流センサ
２５ 手動切り離し機構
３０ プリチャージ部
３１ プリチャージ抵抗（抵抗素子）
３１Ａ プリチャージ抵抗（抵抗素子）
３１Ｂ プリチャージ抵抗（抵抗素子）
３１ａ 一端
３１ｂ 他端
３２ プリチャージコンタクタ（第２リレー）
４１ バランス抵抗（バランス抵抗素子）

Claims (8)

  1. 複数の電源ユニットを並列に接続して成り、各前記複数の電源ユニットの正極側端子同士を結合してなる正極側結合部と、各前記複数の電源ユニットの負極側端子同士を結合してなる負極側結合部とを備える電源装置であって、
    各前記複数の電源ユニットは、バッテリーユニットと、前記正極側結合部および前記負極側結合部の何れか一方と前記バッテリーユニットとの間において電気的に断接可能に前記バッテリーユニットに直列に接続された第１リレーとを備え、
    各前記複数の電源ユニットにおいて、前記バッテリーユニットの正極端子および負極端子の何れか一方に接続された前記第１リレーと、前記バッテリーユニットとの間に一端が接続された抵抗素子を備え、
    前記複数の電源ユニットの前記抵抗素子のうち、少なくとも１つの前記抵抗素子の他端は、前記少なくとも１つの前記抵抗素子以外である他の前記抵抗素子の前記一端に接続され、
    各前記複数の電源ユニットから、前記他の前記抵抗素子を介した、各前記複数の電源ユニットの前記第１リレーが接続された前記正極側結合部および前記負極側結合部の何れか一方への通電を断接可能な第２リレーを備えることを特徴とする、電源装置。
  2. 前記第２リレーは、前記他の前記抵抗素子の個数が１の場合には、前記他の前記抵抗素子の他端と前記第１リレーが接続された前記正極側結合部および前記負極側結合部の何れか一方との間、または、前記他の前記抵抗素子と前記少なくとも１つの前記抵抗素子の前記他端との間に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の電源装置。
  3. 前記第２リレーは、前記他の前記抵抗素子の個数が複数の場合には、前記他の前記抵抗素子の他端と前記第１リレーが接続された前記正極側結合部および前記負極側結合部の何れか一方との間に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の電源装置。
  4. 前記正極側結合部および前記負極側結合部の何れか他方と前記バッテリーユニットとの間において電気的に断接可能に接続された第３リレーを備えることを特徴とする、請求項１乃至３に記載の電源装置。
  5. 前記第３リレーは、各前記複数の電源ユニットにおいて前記バッテリーユニットに直列に接続されることで、前記複数の電源ユニットの数と同数であって、
    前記複数の電源ユニットの前記バッテリーユニットと前記第３リレーとの間で、前記バッテリーユニット同士を接続するバランス抵抗素子を備えることを特徴とする、請求項４に記載の電源装置。
  6. 前記バッテリーユニットの数が２以上の任意の自然数ｍによるｍ個である場合に、前記バランス抵抗素子の個数をｍ−１個とし、
    前記ｍ個の前記バッテリーユニットのうち、１個より多くかつｍ個未満の前記バッテリーユニットは、他の１個の前記バッテリーユニットに接続されることを特徴とする、請求項５に記載の電源装置。
  7. 前記バッテリーユニットの数が２以上の任意の自然数ｍによるｍ個である場合に、前記バランス抵抗素子の個数をｍ個とし、
    前記ｍ個の前記バッテリーユニットのうち、全ての前記バッテリーユニットは、他の２個の前記バッテリーユニットに接続されることを特徴とする、請求項５に記載の電源装置。
  8. 各前記複数の電源ユニットの前記バッテリーユニットは、前記バッテリーユニットと前記抵抗素子と前記バランス抵抗素子からなる閉ループ回路の外部に電流センサを備えることを特徴とする、請求項５乃至７に記載の電源装置。
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