JP6644443B2 - Switching device, power unit including the same, and power system including the same - Google Patents
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Description
この発明は、切換装置、それを備える電力ユニットおよびそれを備える電力システムに関する。 The present invention relates to a switching device, a power unit including the same, and a power system including the same.
従来、特許文献１に記載のバッテリ切換方式が知られている。このバッテリ切換方式は、２つのバッテリＡ，Ｂを切り換えるものである。そして、バッテリＡ，Ｂの切換制御のために、フラグＡ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２が設定される。
Conventionally, a battery switching method described in
フラグＡ１，Ｂ１は、それぞれ、バッテリＡ，Ｂの残量が０％であるか否かを示すものであり、フラグＡ２，Ｂ２は、それぞれ、バッテリＡ，Ｂが切換時期に達しているか否かを示すものである。 Flags A1 and B1 indicate whether the remaining amounts of batteries A and B are 0%, respectively, and flags A2 and B2 indicate whether batteries A and B have reached the switching time, respectively. It shows.
残量が０％でなければ（つまり、放電可能であれば）、Ａ１＝１，Ｂ１＝１に設定され、残量が０％であれば、Ａ１＝０，Ｂ１＝０に設定される。また、切換時期に達していなければ、Ａ２＝１，Ｂ２＝１に設定され、切換時期に達していれば、Ａ２＝０，Ｂ２＝０に設定される。 If the remaining amount is not 0% (that is, if discharge is possible), A1 = 1 and B1 = 1 are set, and if the remaining amount is 0%, A1 = 0 and B1 = 0 are set. If the switching time has not been reached, A2 = 1 and B2 = 1 are set. If the switching time has been reached, A2 = 0 and B2 = 0 are set.
そして、バッテリＡ，Ｂの具体的な切換動作は、特許文献１の図４のフローチャートに示されており、バッテリＡ，Ｂの両方が放電可能であれば、リレー３２をバッテリＡ側に切り換え、バッテリＡが放電可能であり、かつ、バッテリＢが放電可能でない場合、リレー３２をバッテリＡ側に切り換え、バッテリＡが放電可能でなく、かつ、バッテリＢが放電可能であれば、リレー３２をバッテリＢ側に切り換える。
The specific switching operation of the batteries A and B is shown in the flowchart of FIG. 4 of
しかし、特許文献１は、負荷に電力を供給するバッテリとバッテリを制御する制御装置とを含む電力ユニットが複数個存在する場合に、負荷に電力を供給する電力ユニットを複数の電力ユニット間で切り換えることを開示していない。
However, in
そこで、この発明の実施の形態によれば、負荷に電力を供給する電力ユニットを複数の電力ユニット間で正確に切り換え可能な切換装置を提供する。 Therefore, according to an embodiment of the present invention, there is provided a switching device capable of accurately switching a power unit for supplying power to a load among a plurality of power units.
また、この発明の実施の形態によれば、負荷に電力を供給する電力ユニットを複数の電力ユニット間で正確に切り換え可能な切換装置を備える電力ユニットを提供する。 Further, according to the embodiment of the present invention, there is provided a power unit including a switching device capable of accurately switching a power unit for supplying power to a load among a plurality of power units.
更に、この発明の実施の形態によれば、負荷に電力を供給する電力ユニットを複数の電力ユニット間で正確に切り換え可能な切換装置を備える電力ユニットを複数個配置して成る電力システムを提供する。 Further, according to the embodiment of the present invention, there is provided a power system including a plurality of power units including a switching device capable of accurately switching a power unit for supplying power to a load among the plurality of power units. .
（構成１）
この発明の実施の形態によれば、切換装置は、負荷に電力を供給する電力ユニットを複数の電力ユニット間で切り換える切換装置であって、第１の切換処理と、第２の切換処理とを実行する。第１の切換処理は、第１のしきい値以下の電圧を検出すると、複数の電力ユニットのうちの第１の電力ユニット以外の第２の電力ユニットが負荷に電力を供給するのを禁止した状態で、第１の電力ユニットのモードを負荷に電力を供給する給電モードに切り換える切換処理である。第２の切換処理は、第１の電力ユニットの出力電圧が第２のしきい値以下になると、第２の電力ユニットが負荷に電力を供給するのを許可した状態で、第１の電力ユニットのモードを負荷への電力の供給を停止する給電停止モードに切り換える切換処理である。
(Configuration 1)
According to the embodiment of the present invention, the switching device is a switching device that switches a power unit that supplies power to a load among a plurality of power units, and performs a first switching process and a second switching process. Execute. The first switching process, when detecting a voltage equal to or lower than the first threshold value, prohibits a second power unit other than the first power unit of the plurality of power units from supplying power to the load. In the state, the first power unit is switched to the power supply mode for supplying power to the load in the mode of the first power unit. The second switching process includes, when the output voltage of the first power unit becomes equal to or less than the second threshold value, in a state where the second power unit is allowed to supply power to the load, This is a switching process for switching the mode to the power supply stop mode for stopping the supply of power to the load.
構成１によれば、切換装置は、第１のしきい値以下の電圧を検出すると、第２の電力ユニットが負荷に電力を供給するのを禁止した状態で、第１の電力ユニットが負荷に電力を供給するように切り換える第１の切換処理を実行し、第１の電力ユニットの出力電圧が第２のしきい値以下になると、第２の電力ユニットが負荷に電力を供給するのを許可した状態で、第１の電力ユニットのモードを負荷への電力の供給を停止する給電停止モードに切り換える第２の切換処理を実行する。
According to the
従って、負荷に電力を供給する電力ユニットを複数の電力ユニット間で正確に切り換えることができる。 Therefore, the power unit that supplies power to the load can be accurately switched between the plurality of power units.
（構成２）
この発明の実施の形態によれば、切換装置は、第１の切換ユニットと、第２の切換ユニットと、制御部とを備える。第１の切換ユニットは、第１のしきい値以下の電位を有し、かつ、各々が負荷に電力を供給および／または蓄電する複数の電力ユニットにわたって配置された第１の配線の導通／不導通を切り換える。第２の切換ユニットは、複数の電力ユニットのうちの第１の電力ユニットに含まれ、かつ、負荷に電力を供給および／または蓄電する電力装置の正極端子に接続されると共に電力装置からの電力を負荷に供給する第２の配線の導通／不導通を切り換える。制御部は、第１の電力ユニットによる負荷への電力の供給が許可されたことを検出すると、第１の配線を不導通にするように第１の切換ユニットを制御するとともに第２の配線を導通させるように第２の切換ユニットを制御し、第１の電力ユニットの電力装置の出力電圧が第２のしきい値以下になると、第１の配線を導通させるように第１の切換ユニットを制御するとともに第２の配線を不導通にするように第２の切換ユニットを制御する。
(Configuration 2)
According to an embodiment of the present invention, a switching device includes a first switching unit, a second switching unit, and a control unit. The first switching unit has a potential equal to or lower than a first threshold value, and is configured to connect / disconnect a first wiring that is disposed across a plurality of power units each supplying and / or storing power to a load. Switch continuity. The second switching unit is included in a first power unit of the plurality of power units, and is connected to a positive terminal of a power device that supplies and / or stores power to a load, and receives power from the power device. Is switched between conduction and non-conduction of the second wiring for supplying the power to the load. When the control unit detects that the supply of power to the load by the first power unit is permitted, the control unit controls the first switching unit so as to make the first wiring non-conductive, and disconnects the second wiring. The second switching unit is controlled to conduct, and when the output voltage of the power device of the first power unit falls below the second threshold, the first switching unit is switched to conduct the first wiring. The control unit controls the second switching unit so as to make the second wiring non-conductive.
構成２によれば、制御部は、第１の電力ユニットによる負荷への電力の供給が許可されたことを検出すると、第１の切換ユニットによって第１の配線を不導通にし、かつ、第２の切換ユニットによって第２の配線を導通させる。その結果、第１の配線上の第１のしきい値以下の電位が第１の電力ユニット以外の第２の電力ユニットに伝達されず、第２の電力ユニットが負荷に電力を供給することが禁止される。そして、第２の電力ユニットが負荷に電力を供給するのを禁止した状態で、第１の電力ユニットの電力装置が負荷に電力を供給する。一方、制御部は、第１の電力ユニットの電力装置の出力電圧が第２のしきい値以下になると、第１の切換ユニットによって第１の配線を導通させ、第２の切換ユニットによって第２の配線を不導通にする。その結果、第１の配線上の第１のしきい値以下の電位が第２の電力ユニットに伝達され、第２の電力ユニットによる負荷への電力の供給が許可される。そして、第２の電力ユニットによる負荷への電力の供給が許可された状態で、第１の電力ユニットによる負荷への電力の供給が停止される。
According to the
従って、負荷に電力を供給する電力ユニットを複数の電力ユニット間で正確に切り換えることができる。 Therefore, the power unit that supplies power to the load can be accurately switched between the plurality of power units.
（構成３）
構成２において、制御部は、第１の電力ユニットによる負荷への電力の供給が許可されたことを検出すると、第１の配線を不導通にするように第１の切換ユニットを制御した後、第１の電力ユニット以外の電力ユニットが負荷に電力を供給していないことを検出すると、第２の配線を導通させるように第２の切換ユニットを制御する。
(Configuration 3)
In the
構成３によれば、複数の電力ユニットが同時に負荷に電力を供給することが回避される。
According to the
従って、複数の電力ユニットのうちの一部の電力ユニットの故障によって大電流が流れるのを防止できる。 Therefore, it is possible to prevent a large current from flowing due to a failure of some of the power units.
（構成４）
構成２または構成３において、切換装置は、電源回路を更に備える。電源回路は、第１の電力ユニットよりも負荷に近い位置で負荷に接続された第２の電力ユニットにおいて第１の配線が不導通になっているとき、第１の電力ユニットにおいて、第１の配線上の電位に起因する電位を有する第１のノードにおける電圧が第１のしきい値よりも大きくなるように第１のノードへ電流を供給する。
(Configuration 4)
In the
構成４によれば、第１の電力ユニットにおいて、第１のノードにおける電圧が第１のしきい値よりも大きいと判定されるので、第２の電力ユニットの放電中に第１の電力ユニットが放電することはない。
According to
従って、複数の電力ユニットが同時に放電するのを防止できる。 Therefore, it is possible to prevent a plurality of power units from discharging at the same time.
（構成５）
構成２から構成４のいずれかにおいて、第１の切換ユニットは、第１の駆動回路と、第１の切換素子とを含み、第２の切換ユニットは、第２の駆動回路と、第２の切換素子とを含む。第１の駆動回路は、制御部によって駆動され、または停止される。第１の切換素子は、第１の駆動回路が停止されると、第１の配線を導通させ、第１の駆動回路が駆動されると、第１の配線を不導通にする。第２の駆動回路は、制御部によって駆動され、または停止される。第２の切換素子は、第２の駆動回路が停止されると、第２の配線を不導通にし、第２の駆動回路が駆動されると、第２の配線を導通させる。
(Configuration 5)
In any one of
構成５によれば、第１の切換素子は、第１の駆動回路が停止されたとき第１の配線を導通させ、第１の駆動回路が駆動されたとき第１の配線を不導通にする。また、第２の切換素子は、第２の駆動回路が停止されると、第２の配線を不導通にし、第２の駆動回路が駆動されると、第２の配線を導通させる。
According to
従って、第１の配線を不導通にするときだけ、第１の駆動回路を駆動すればよく、消費電力を低減できる。 Therefore, only when the first wiring is made non-conductive, the first drive circuit may be driven, and power consumption can be reduced.
（構成６）
また、この発明の実施の形態によれば、電力ユニットは、切換装置と、電力装置とを備える。切換装置は、構成２から構成５のいずれかの切換装置からなる。電力装置は、正極端子が第２の配線に接続されるとともに負極端子が第４の配線に接続され、かつ、負荷に電力を供給および／または蓄電する。
(Configuration 6)
Further, according to the embodiment of the present invention, the power unit includes the switching device and the power device. The switching device includes any one of
構成６によれば、切換装置は、電力装置による負荷への電力の供給／停止を切り換えるとともに、負荷に電力を供給する電力ユニットを当該電力ユニットから他の電力ユニットへ切り換える。
According to
従って、負荷に電力を供給する電力ユニットを正確に切り換えることができる。 Therefore, it is possible to accurately switch the power unit that supplies power to the load.
（構成７）
構成６において、電力装置は、充放電可能であり、電力ユニットは、電力装置を充電するための充電端子を更に備える。
(Configuration 7)
In
構成７によれば、負荷に電力を供給する電力ユニットを他の電力ユニットに切り換えた後、当該電力ユニットの電力装置を充電できる。
According to the
（構成８）
更に、この発明の実施の形態によれば、電力システムは、電気的に並列に接続され、各々が電力を供給および／または蓄電する複数の電力ユニットを備える。複数の電力ユニットの各々は、構成６または構成７に記載の電力ユニットからなる。
(Configuration 8)
Further, according to an embodiment of the present invention, the power system includes a plurality of power units that are electrically connected in parallel and each supply and / or store power. Each of the plurality of power units includes the power unit according to
構成８によれば、負荷に電力を供給する電力ユニットを複数の電力ユニット間で正確に切り換えることができる。
According to
（構成９）
構成８において、電力システムは、電力変換器を更に備える。電力変換器は、第２の配線と第４の配線との間に接続され、複数の電力ユニットのいずれかから受けた電力を変換する。
(Configuration 9)
In
構成９によれば、電力ユニットから受けた電力を交流電力に変換して負荷に供給でき、または電力ユニットから受けた電力を電圧レベルを変更して負荷に供給できる。
According to the
（構成１０）
構成８または構成９において、第１の切換ユニットは、複数の電力ユニットの各々において、第１の配線上の電位に起因する電位を有する第１のノードが配置される配線と第１の配線との交点である第２のノードよりも負荷から遠くなる位置に配置される。
(Configuration 10)
In the
構成１０によれば、負荷に電力を供給する電力ユニットを負荷に近い位置に配置された電力ユニットから、負荷から遠い位置に配置された電力ユニットへと順次切り換えることができる。 According to the configuration 10, the power unit that supplies power to the load can be sequentially switched from the power unit arranged near the load to the power unit arranged far from the load.
（構成１１）
構成８または構成９において、第１の切換ユニットは、複数の電力ユニットの各々において、第１の配線上の電位に起因する電位を有する第１のノードが配置される配線と第１の配線との交点である第２のノードよりも負荷に近くなる位置に配置される。
(Configuration 11)
In the
構成１１によれば、負荷に電力を供給する電力ユニットを負荷から遠い位置に配置された電力ユニットから負荷に近い位置に配置された電力ユニットへと順次切り換えることができる。
According to the
負荷に電力を供給する電力ユニットを複数の電力ユニット間で正確に切り換えることができる。 The power unit that supplies power to the load can be accurately switched between the plurality of power units.
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding portions have the same reference characters allotted, and description thereof will not be repeated.
図１は、この発明の実施の形態による蓄電システムの概略図である。図１を参照して、この発明の実施の形態による蓄電システム１０は、蓄電ユニット１〜３と、電力変換器４と、コンデンサ５と、配線６〜８と、出力端子９とを備える。
FIG. 1 is a schematic diagram of a power storage system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a power storage system 10 according to an embodiment of the present invention includes
蓄電ユニット１〜３は、配線６と配線７との間に電気的に並列に接続される。そして、蓄電ユニット１は、電力変換器４に最も近い位置に配置され、蓄電ユニット２は、電力変換器４に２番目に近い位置に配置され、蓄電ユニット３は、電力変換器４から最も遠い位置に配置される。
蓄電ユニット１〜３の各々は、後述する方法によって充電され、電力を蓄電するとともに電力を配線６，７を介して電力変換器４へ供給する。そして、蓄電ユニット１〜３は、後述する方法によって、負荷に電力を供給する蓄電ユニットを相互間で切り換え、蓄電ユニット１〜３のいずれかが電力を負荷に供給する。
Each of
電力変換器４は、配線６と配線７との間に接続され、例えば、インバータおよびＤＣ−ＤＣ変換器等からなる。電力変換器４は、蓄電ユニット１〜３のいずれかから配線６，７を介して受けた電力を変換し、その変換した電力をコンデンサ５を介して負荷に供給する。
The
コンデンサ５は、電力変換器４から電力を受け、その受けた電力を蓄積するとともに出力端子９を介して負荷に電力を供給する。
配線６は、蓄電ユニット１〜３および電力変換器４の正極に接続される配線である。配線７は、蓄電ユニット１〜３および電力変換器４の負極に接続され、接地電位ＧＮＤを有する配線である。配線８は、蓄電ユニット１〜３にわたって配置される。そして、配線８は、一方端が電力変換器４内で配線７に接続される。その結果、配線８は、接地電位ＧＮＤを有する。接地電位ＧＮＤは、電力変換器４内に配置される。出力端子９は、負荷に接続される端子である。
The
図２は、図１に示す蓄電ユニット１の概略図である。図２を参照して、蓄電ユニット１は、切換装置１１と、電池ユニット１２と、入力端子１３と、出力端子１４と、充電端子１５と、フューズ１６と、配線１７，１８とを備える。なお、配線６，７，８は、蓄電ユニット１中に配置されている。
FIG. 2 is a schematic diagram of
切換装置１１は、後述する方法によって、しきい値Ｖｔｈ１以下の電圧Ｖａを検出すると、蓄電ユニット１以外の蓄電ユニット２，３が負荷に電力を供給する（即ち、放電する）のを禁止した状態で蓄電ユニット１の電池ユニット１２のモードを負荷に電力を供給する給電モードに切り換える。また、切換装置１１は、後述する方法によって、蓄電ユニット１の残存容量が放電に適さなくなると、蓄電ユニット２，３が負荷に電力を供給するのを許可した状態で、蓄電ユニット１の電池ユニット１２のモードを負荷への電力の供給を停止する給電停止モードに切り換える。なお、しきい値Ｖｔｈ１以下の電圧Ｖａを検出することは、負荷に電力を供給する（即ち、放電する）ことが許可されたことを検出することに相当する。
When detecting voltage Va equal to or lower than threshold value Vth1 by a method described later, switching
電池ユニット１２は、例えば、４個のリチウムイオン二次電池１２１が直列に接続された構成からなる。そして、電池ユニット１２は、正極端子が配線１７に接続され、負極端子が配線１８に接続される。なお、電池ユニット１２は、４個のリチウムイオン二次電池１２１に限らず、１個以上のリチウムイオン二次電池１２１を含んでいればよい。
The
入力端子１３は、配線６，７，８の一方端に配置され、蓄電ユニット１に隣接する蓄電ユニット２を蓄電ユニット１に接続するための端子である。
The
出力端子１４は、配線６，７，８の他方端に配置され、蓄電ユニット１を電力変換器４または他の蓄電ユニットに接続するための端子である。
充電端子１５は、充電器２０を蓄電ユニット１に接続するための端子である。フューズ１６は、配線１７中に配置される。配線１７は、一方端が配線６に接続され、他方端が電池ユニット１２の正極端子に接続される。配線１８は、一方端が電池ユニット１２の負極端子に接続され、他方端が配線７に接続される。
Charging
切換装置１１は、制御部１１１と、切換ユニット１１２〜１１４と、スイッチ検出器１１５と、放電検出器１１６と、電池監視回路１１７と、電源回路１１８と、充電検出器１１９と、配線１１０，１２０と、スイッチＳＷ１と、ダイオードＤ１〜Ｄ４と、抵抗Ｒ１とを含む。
The switching
この発明の実施の形態においては、しきい値Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ６を設定する。しきい値Ｖｔｈ１は、蓄電ユニット１〜３のいずれかに放電を許可するか否かを判定するための基準である。しきい値Ｖｔｈ２は、充電器２０が接続されているか否かを判定するための基準である。しきい値Ｖｔｈ３は、スイッチＳＷ１がオンされているか否かを判定するための基準である。しきい値Ｖｔｈ４は、蓄電ユニット１〜３のいずれかに放電が許可されている場合に、他の蓄電ユニットが放電しているか否かを判定するための基準である。しきい値Ｖｔｈ５は、電池ユニット１２が放電に適した電圧を有するか否かを判定するための基準である。しきい値Ｖｔｈ６は、電池ユニット１２を充電する際、充電の完了を判定するための基準である。そして、しきい値Ｖｔｈ１は、例えば、制御部１１１の電源電圧が５Ｖであるとき、２．０Ｖに設定され、しきい値Ｖｔｈ２は、例えば、１４．０Ｖに設定され、しきい値Ｖｔｈ３は、例えば、制御部１１１の電源電圧が５Ｖであるとき、４．０Ｖに設定され、しきい値Ｖｔｈ４は、例えば、１０．０Ｖに設定され、しきい値Ｖｔｈ５は、例えば、１０．０Ｖに設定され、しきい値Ｖｔｈ６は、例えば、１４．６Ｖに設定される。
In the embodiment of the present invention, threshold values Vth1 to Vth6 are set. Threshold value Vth1 is a criterion for determining whether or not any of
ダイオードＤ１は、電流が配線１２０のノードＮ６からノードＮ５へ流れるようにノードＮ６とノードＮ５との間に接続される。ダイオードＤ２は、電流がスイッチＳＷ１からノードＮ５へ流れるようにスイッチＳＷ１とノードＮ５との間に接続される。ダイオードＤ３は、電流がノードＮ６から切換ユニット１１４へ流れるようにノードＮ６と切換ユニット１１４との間に接続される。ダイオードＤ４は、電流が配線１１０のノードＮ２からノードＮ１へ流れるようにノードＮ２とノードＮ１との間に接続される。抵抗Ｒ１は、電源回路１１８とノードＮ２との間に接続される。
Diode D1 is connected between nodes N6 and N5 such that current flows from node N6 of
ダイオードＤ１〜Ｄ４は、逆流防止のために設けられ、抵抗Ｒ１は、配線８が接地されていない（配線７に接続されていない）場合にフローティングとならず、しきい値Ｖｔｈ１以上の電位をノードＮ２に与えるために設置されている。 Diodes D1 to D4 are provided to prevent backflow, and resistor R1 does not float when wiring 8 is not grounded (is not connected to wiring 7), and applies a potential equal to or higher than threshold Vth1 to node Installed to give to N2.
切換ユニット１１２は、リレー１１２Ａと、駆動回路１１２Ｂとを含む。切換ユニット１１３は、リレー１１３Ａと、駆動回路１１３Ｂとを含む。切換ユニット１１４は、リレー１１４Ａと、駆動回路１１４Ｂとを含む。
制御部１１１は、電源回路１１８から受けた電力によって駆動される。制御部１１１は、ノードＮ２における電圧Ｖａを検出し、電圧Ｖａがしきい値Ｖｔｈ１以下であるか否かを判定する。制御部１１１は、電圧Ｖａがしきい値Ｖｔｈ１以下であると判定したとき、蓄電ユニット１以外の蓄電ユニット２，３の放電を禁止した状態で蓄電ユニット１が放電するのを許可されていると判定する。一方、制御部１１１は、電圧Ｖａがしきい値Ｖｔｈ１よりも大きいと判定したとき、蓄電ユニット１以外の蓄電ユニット２，３の放電を許可した状態で蓄電ユニット１が放電するのを禁止されていると判定する。
The
制御部１１１は、充電検出器１１９から電圧Ｖｃを受け、電圧Ｖｃがしきい値Ｖｔｈ２よりも大きいか否かを判定する。制御部１１１は、電圧Ｖｃがしきい値Ｖｔｈ２よりも大きいと判定したとき、充電器２０が蓄電ユニット１に接続されていると判定する。一方、制御部１１１は、電圧Ｖｃがしきい値Ｖｔｈ２以下であると判定したとき、充電器２０が蓄電ユニット１に接続されていないと判定する。
制御部１１１は、スイッチ検出器１１５から電圧Ｖｄを受け、電圧Ｖｄがしきい値Ｖｔｈ３よりも大きいか否かを判定する。制御部１１１は、電圧Ｖｄがしきい値Ｖｔｈ３よりも大きいと判定したとき、スイッチＳＷ１がオンされていると判定する。一方、制御部１１１は、電圧Ｖｄがしきい値Ｖｔｈ３以下であると判定したとき、スイッチＳＷ１がオフされていると判定する。
制御部１１１は、放電検出器１１６から電圧Ｖｅを受け、電圧Ｖｅがしきい値Ｖｔｈ４よりも大きいか否かを判定する。制御部１１１は、電圧Ｖｅがしきい値Ｖｔｈ４よりも大きいと判定したとき、蓄電ユニット１以外の蓄電ユニット２，３が放電していると判定する。一方、制御部１１１は、電圧Ｖｅがしきい値Ｖｔｈ４以下であると判定したとき、蓄電ユニット１以外の蓄電ユニット２，３が放電していないと判定する。
制御部１１１は、電池監視回路１１７から電圧Ｖｆを受け、電圧Ｖｆがしきい値Ｖｔｈ５よりも大きいか否かを判定する。制御部１１１は、電圧Ｖｆがしきい値Ｖｔｈ５よりも大きいと判定したとき、電池ユニット１２が放電可能であると判定する。一方、制御部１１１は、電圧Ｖｆがしきい値Ｖｔｈ５以下であると判定したとき、電池ユニット１２が放電できないと判定する。
制御部１１１は、上述したように、充電器２０が接続されていると判定し、電池ユニット１２の電圧Ｖｆがしきい値Ｖｔｈ６以下であり、かつ、電圧Ｖｃが電圧Ｖｆを上回っていると判定したとき、電池ユニット１２を充電する必要があると判定する。一方、制御部１１１は、電圧Ｖｆがしきい値Ｖｔｈ６よりも大きいと判定したとき、電池ユニット１２の充電が不要であると判定する。
The
切換ユニット１１２は、ノードＮ１よりも負荷から遠い側に配置される。即ち、切換ユニット１１２は、ノードＮ１よりも入力端子１３側（即ち、負荷から遠い側）に配置される。
The
切換ユニット１１２は、配線８を導通または不導通に切り換える。より具体的には、切換ユニット１１２は、制御部１１１に電源が供給されていないとき、またはＬ（ロー）レベルの電圧Ｖｂを制御部１１１から受けたとき、配線８を導通させ、Ｈ（ハイ）レベルの電圧Ｖｂを制御部１１１から受けると、配線８を不導通にする。更に詳細には、切換ユニット１１２のリレー１１２Ａは、配線８中に配置され、駆動回路１１２Ｂが停止されているとき、配線８を導通させ、駆動回路１１２Ｂが駆動されると、配線８を不導通にする。また、駆動回路１１２Ｂは、制御部１１１からのＬレベルの電圧Ｖｂに応じて、駆動を停止し、制御部１１１からのＨレベルの電圧Ｖｂに応じて、駆動する。
The
切換ユニット１１３は、配線１７を導通または不導通に切り換える。より具体的には、切換ユニット１１３は、Ｈレベルの電圧Ｖｇを制御部１１１から受けると、配線１７を導通させ、Ｌレベルの電圧Ｖｇを制御部１１１から受けると、配線１７を不導通にする。更に詳細には、切換ユニット１１３のリレー１１３Ａは、配線１７中に配置され、駆動回路１１３Ｂが停止されているとき、配線１７を不導通にし、駆動回路１１３Ｂが駆動されると、配線１７を導通させる。また、駆動回路１１３Ｂは、制御部１１１からのＬレベルの電圧Ｖｇに応じて、駆動を停止し、制御部１１１からのＨレベルの電圧Ｖｇに応じて、駆動する。
The
切換ユニット１１４は、配線１２０を導通または不導通に切り換える。より具体的には、切換ユニット１１４は、Ｈレベルの電圧Ｖｈを制御部１１１から受けると、配線１２０を導通させ、Ｌレベルの電圧Ｖｈを制御部１１１から受けると、配線１２０を不導通にする。更に詳細には、切換ユニット１１４のリレー１１４Ａは、配線１２０中に配置され、駆動回路１１４Ｂが停止されているとき、配線１２０を不導通にし、駆動回路１１４Ｂが駆動されると、配線１２０を導通させる。また、駆動回路１１４Ｂは、制御部１１１からのＬレベルの電圧Ｖｈに応じて、駆動を停止し、制御部１１１からのＨレベルの電圧Ｖｈに応じて、駆動する。
The
スイッチ検出器１１５は、ノードＮ４における電圧Ｖｄを検出し、その検出した電圧Ｖｄを制御部１１１へ出力する。
放電検出器１１６は、配線６のノードＮ３における電圧Ｖｅを検出し、その検出した電圧Ｖｅを制御部１１１へ出力する。
The
電池監視回路１１７は、４個のリチウムイオン二次電池１２１の各々の両端の電圧を検出し、その検出した４個の電圧の和を電圧Ｖｆとして制御部１１１へ出力する。つまり、電池監視回路１１７は、電池ユニット１２の出力電圧（＝電圧Ｖｆ）を検出し、その検出した出力電圧（＝電圧Ｖｆ）を制御部１１１へ出力する。また、電池監視回路１１７は、４個のリチウムイオン二次電池１２１の各々について、リチウムイオン二次電池１２１が正常であるか否かを判定し、その判定結果を制御部１１１へ出力する。
The
電源回路１１８は、ノードＮ５から電力を受けると駆動し、充電器２０または電池ユニット１２から供給された電力を制御部１１１およびノードＮ２へ供給する。
The
充電検出器１１９は、配線１２０のノードＮ７における電圧を検出し、その検出した電圧を電圧Ｖｃとして制御部１１１へ出力する。
配線１２０は、正極側の充電端子１５と配線１７のノードＮ８との間に接続される。配線１１０は、配線８のノードＮ１と電源回路１１８との間に接続される。
The
電源回路１１８は、充電器２０が充電端子１５に接続されているとき、充電器２０からの電力をダイオードＤ１を介してノードＮ５から受け、その受けた電力によって駆動される。また、電源回路１１８は、充電器２０が充電端子１５に接続されていないとき、スイッチＳＷ１がオンされると、電池ユニット１２からの電力をスイッチＳＷ１およびダイオードＤ２を介してノードＮ５から受け、その受けた電力によって駆動される。なお、スイッチＳＷ１は、蓄電システム１０の使用者によってオン／オフされる。このように、電源回路１１８は、充電器２０が充電端子１５に接続されているか否かに拘わらず駆動される。
When
制御部１１１は、電圧Ｖａがしきい値Ｖｔｈ１以下であり、電圧Ｖｄがしきい値Ｖｔｈ３よりも大きく、電圧Ｖｅがしきい値Ｖｔｈ４以下であり、更に、電圧Ｖｆがしきい値Ｖｔｈ５よりも大きいと判定したとき、Ｈレベルの電圧Ｖｂを切換ユニット１１２の駆動回路１１２Ｂへ出力し、かつ、Ｈレベルの電圧Ｖｇを切換ユニット１１３の駆動回路１１３Ｂへ出力する。
The
これによって、切換ユニット１１２の駆動回路１１２Ｂは、Ｈレベルの電圧Ｖｂに応じて駆動され、リレー１１２Ａの接点を開く。その結果、配線８は、不導通になり、接地電位ＧＮＤを蓄電ユニット１以外の蓄電ユニット２，３に伝達しない。つまり、蓄電ユニット２，３の放電が禁止される。そして、蓄電ユニット２，３の放電が禁止された状態で、切換ユニット１１３の駆動回路１１３Ｂは、Ｈレベルの電圧Ｖｇに応じて駆動され、リレー１１３Ａの接点を閉じる。その結果、配線１７は、導通され、電池ユニット１２は、電力を配線１７，１８および配線６，７を介して電力変換器４へ供給する。
Accordingly, the
電圧Ｖｅがしきい値Ｖｔｈ４以下である場合、電池ユニット１２の放電が許可されるのは、蓄電ユニット２，３のいずれかが故障して、蓄電ユニット１と、故障した蓄電ユニット（蓄電ユニット２，３のいずれか）とが同時に放電し、大電流が流れるのを防止するためである。そして、万一、大電流が流れた場合に、大電流が流れることによる悪影響を防止するために、コンデンサ５が設けられている。但し、電圧変換器４を要しないモータおよび放熱器が負荷である場合、コンデンサ５を設けなくてもよい。
When voltage Ve is equal to or lower than threshold value Vth4, discharging of
このように、制御部１１１は、蓄電ユニット２，３の放電を禁止した状態で、スイッチＳＷ１がオンされていること、および蓄電ユニット１以外の蓄電ユニット２，３が放電していないことを確認したときに、電池ユニット１２のモードを給電モードに切り換える。従って、蓄電ユニット１のみが放電するように蓄電ユニット１を制御できる。
As described above, the
なお、この発明の実施の形態においては、制御部１１１は、スイッチＳＷ１がオンされていることを確認せずに、Ｈレベルの電圧Ｖｂを切換ユニット１１２の駆動回路１１２Ｂへ出力し、かつ、Ｈレベルの電圧Ｖｇを切換ユニット１１３の駆動回路１１３Ｂへ出力してもよい。
In the embodiment of the present invention,
また、制御部１１１は、電池ユニット１２が放電するように制御した後、電池監視回路１１７から受けた電圧Ｖｆがしきい値Ｖｔｈ５以下になると、Ｌレベルの電圧Ｖｂを切換ユニット１１２の駆動回路１１２Ｂへ出力し、Ｌレベルの電圧Ｖｇを切換ユニット１１３の駆動回路１１３Ｂへ出力する。駆動回路１１２Ｂは、Ｌレベルの電圧Ｖｂに応じて駆動を停止し、リレー１１２Ａの接点を閉じる。その結果、配線８は、導通し、接地電位ＧＮＤを蓄電ユニット２，３へ伝達し、蓄電ユニット２，３の放電を許可する。また、駆動回路１１３Ｂは、Ｌレベルの電圧Ｖｇに応じて駆動を停止し、リレー１１３Ａの接点を開く。その結果、電池ユニット１２の電力は、電圧変換器４へ供給されない。このように、制御部１１１は、電池ユニット１２の出力電圧（＝電圧Ｖｆ）がしきい値Ｖｔｈ５以下であることを検出すると、蓄電ユニット２，３の放電を許可した状態で電池ユニット１２のモードを給電停止モードに切り換える。
After controlling the
更に、制御部１１１は、電圧Ｖｃがしきい値Ｖｔｈ２よりも大きく、かつ、電圧Ｖｆがしきい値Ｖｔｈ６以下であり、尚且つ、電圧Ｖｆが電圧Ｖｃよりも小さいと判定したとき（即ち、充電器２０が接続されており、電池ユニット１２を充電する必要があると判定したとき）、Ｈレベルの電圧Ｖｈを切換ユニット１１４の駆動回路１１４Ｂへ出力する。駆動回路１１４Ｂは、Ｈレベルの電圧Ｖｈに応じてリレー１１４Ａの接点を閉じる。その結果、配線１２０は、導通され、電池ユニット１２は、充電器２０によって充電される。なお、充電は、電圧Ｖｆがしきい値Ｖｔｈ６に達した時点で完了する。この場合、制御部１１１は、電圧Ｖｆがしきい値Ｖｔｈ６に達したことを検出すると、Ｌレベルの電圧Ｖｈを駆動回路１１４Ｂへ出力し、駆動回路１１４Ｂは、Ｌレベルの電圧Ｖｈに応じてリレー１１４Ａの接点を開く。これによって、電池ユニット１２の充電が終了する。
Further, the
更に、制御部１１１は、電圧Ｖｃがしきい値Ｖｔｈ２以下であると判定したとき（即ち、充電器２０が接続されていないと判定したとき）、電圧Ｖａがしきい値Ｖｔｈ１以下であり、かつ、電圧Ｖｆがしきい値Ｖｔｈ５よりも大きければ、上述した方法によって、蓄電ユニット２，３の放電を禁止した状態で電池ユニット１２が放電するように制御する。従って、制御部１１１は、充電器２０が接続されているか否かに拘わらず、電圧Ｖａがしきい値Ｖｔｈ１以下であり、かつ、電圧Ｖｆがしきい値Ｖｔｈ５よりも大きければ、電池ユニット１２のモードを給電モードに切り換える。
Further, when determining that voltage Vc is equal to or lower than threshold value Vth2 (that is, when determining that
更に、蓄電ユニット２の電源回路１１８は、蓄電ユニット２よりも負荷に近い位置で負荷に接続された蓄電ユニット１において配線８が不導通になっているとき（蓄電ユニット１のリレー１１２Ａの接点が開いているとき）、蓄電ユニット２においてノードＮ２における電圧Ｖａがしきい値Ｖｔｈ１よりも大きくなるようにノードＮ２へ電流を供給する。これによって、蓄電ユニット２の制御部１１１は、電圧Ｖａがしきい値Ｖｔｈ１よりも大きいと判定するので、蓄電ユニット１の放電中に蓄電ユニット２が放電することはない。同様に、蓄電ユニット３の電源回路１１８は、蓄電ユニット３よりも負荷に近い位置で負荷に接続された蓄電ユニット１または蓄電ユニット２において配線８が不導通になっているとき（蓄電ユニット１または蓄電ユニット２のリレー１１２Ａの接点が開いているとき）、蓄電ユニット３においてノードＮ２における電圧Ｖａがしきい値Ｖｔｈ１よりも大きくなるようにノードＮ２へ電流を供給する。これによって、蓄電ユニット３の制御部１１１は、電圧Ｖａがしきい値Ｖｔｈ１よりも大きいと判定するので、蓄電ユニット１または蓄電ユニット２の放電中に蓄電ユニット３が放電することはない。従って、複数の蓄電ユニットが同時に放電するのを防止できる。なお、ノードＮ２は、配線８上の電位に起因する電位を有するノードである。
Further,
なお、図１に示す蓄電ユニット２，３の各々は、図２に示す蓄電ユニット１の構成と同じ構成を有する。
Each of
図３は、図１に示す蓄電ユニット１の動作を説明するためのフローチャートである。図３を参照して、蓄電ユニット１の動作が開始されると、蓄電ユニット１が初期化される（ステップＳ１）。ステップＳ１では、例えば、しきい値Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ６の具体的な値が設定され、駆動回路１１２Ｂ，１１３Ｂ，１１４Ｂが初期化される（即ち、電圧Ｖｂ，Ｖｇ，ＶｈがＬレベルに設定される）。
FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of
そして、制御部１１１は、電圧Ｖｃがしきい値Ｖｔｈ２以下であるか否かを判定することによって充電器２０が蓄電ユニット１に接続されているか否かを判定する（ステップＳ２）。
Then,
ステップＳ２において、充電器２０が蓄電ユニット１に接続されていると判定されたとき、制御部１１１は、電圧Ｖｆがしきい値Ｖｔｈ６以下であるか否かを判定することによって蓄電ユニット１の電池ユニット１２の充電が必要であるか否かを判定する（ステップＳ３）。
In step S2, when it is determined that
ステップＳ３において、電池ユニット１２の充電が必要でないと判定されたとき、蓄電ユニット１の動作は、ステップＳ５へ移行する。
When it is determined in step S3 that the
一方、ステップＳ３において、電池ユニット１２の充電が必要であると判定されたとき、制御部１１１は、Ｈレベルの電圧Ｖｈを切換ユニット１１４の駆動回路１１４Ｂへ出力し、駆動回路１１４Ｂは、Ｈレベルの電圧Ｖｈに応じて駆動され、リレー１１４Ａの接点を閉じる（ステップＳ４）。これによって、蓄電ユニット１の電池ユニット１２は、充電器２０によって充電される。
On the other hand, when it is determined in step S3 that the
そして、ステップＳ３において、電池ユニット１２の充電が必要でないと判定されたとき、またはステップＳ４の後、制御部１１１は、電圧Ｖｆがしきい値Ｖｔｈ５よりも大きいか否かを判定することによって蓄電ユニット１の電池ユニット１２が使用可能であるか否かを判定する（ステップＳ５）。この場合、制御部１１１は、電圧Ｖｆがしきい値Ｖｔｈ５よりも大きいとき、電池ユニット１２が使用可能であると判定し、電圧Ｖｆがしきい値Ｖｔｈ５以下であるとき、電池ユニット１２が使用可能でないと判定する。
Then, in step S3, when it is determined that charging of the
ステップＳ５において、電池ユニット１２が使用可能であると判定されると、制御部１１１は、電圧Ｖａがしきい値Ｖｔｈ１以下であるか否かを判定することによって、蓄電ユニット１の放電が許可されているか否かを判定する（ステップＳ６）。この場合、制御部１１１は、電圧Ｖａがしきい値Ｖｔｈ１以下であるとき、蓄電ユニット１の放電が許可されていると判定し、電圧Ｖａがしきい値Ｖｔｈ１よりも大きいとき、蓄電ユニット１の放電が許可されていないと判定する。
In step S5, when it is determined that the
ステップＳ６において、蓄電ユニット１の放電が許可されていると判定されたとき、制御部１１１は、電圧Ｖｄがしきい値Ｖｔｈ３よりも大きいか否かを判定することによってスイッチＳＷ１がオンされているか否かを判定する（ステップＳ７）。この場合、制御部１１１は、電圧Ｖｄがしきい値Ｖｔｈ３よりも大きいとき、スイッチＳＷ１がオンされていると判定し、電圧Ｖｄがしきい値Ｖｔｈ３以下であるとき、スイッチＳＷ１がオンされていないと判定する。
When it is determined in step S6 that discharging of
ステップＳ７において、スイッチＳＷ１がオンされていると判定されたとき、制御部１１１は、Ｈレベルの電圧Ｖｂを切換ユニット１１２の駆動回路１１２Ｂへ出力し、駆動回路１１２Ｂは、Ｈレベルの電圧Ｖｂに応じてリレー１１２Ａの接点を開き、配線８を不導通にする。これによって、配線８の接地電位ＧＮＤが蓄電ユニット２，３に伝達されず、他の蓄電ユニット（＝蓄電ユニット２，３）の放電が禁止される（ステップＳ８）。
When it is determined in step S7 that the switch SW1 is turned on, the
そして、制御部１１１は、電圧Ｖｅがしきい値Ｖｔｈ４よりも大きいか否かを判定することによって他の蓄電ユニット（＝蓄電ユニット２，３の少なくとも１つ）が放電中であるか否かを判定する（ステップＳ９）。この場合、制御部１１１は、電圧Ｖｅがしきい値Ｖｔｈ４よりも大きいとき、他の蓄電ユニット（＝蓄電ユニット２，３の少なくとも１つ）が放電中であると判定し、電圧Ｖｅがしきい値Ｖｔｈ４以下であるとき、他の蓄電ユニット（＝蓄電ユニット２，３の少なくとも１つ）が放電中でないと判定する。
Then,
ステップＳ９において、他の蓄電ユニット（＝蓄電ユニット２，３の少なくとも１つ）が放電中でないと判定されると、制御部１１１は、他の蓄電ユニット（＝蓄電ユニット２，３）の放電を禁止した状態で、Ｈレベルの電圧Ｖｇを切換ユニット１１３の駆動回路１１３Ｂへ出力し、駆動回路１１３Ｂは、Ｈレベルの電圧Ｖｇに応じてリレー１１３Ａの接点を閉じ（ステップＳ１０）、配線１７を導通させる。これによって、蓄電ユニット１の電池ユニット１２は、放電する（ステップＳ１１）。
If it is determined in step S9 that the other power storage units (= at least one of
そして、ステップＳ６において、蓄電ユニット１の放電が許可されていないと判定されたとき、またはステップＳ７において、スイッチＳＷ１がオンされていないと判定されたとき、またはステップＳ１１の後、蓄電ユニット１の動作は、ステップＳ２へ移行する。
Then, in step S6, when it is determined that the discharging of the
一方、ステップＳ２において、充電器２０が蓄電ユニット１に接続されていないと判定されたとき、制御部１１１は、上述した方法によって、スイッチＳＷ１がオンされているか否かを判定する（ステップＳ１２）。
On the other hand, when it is determined in step S2 that
ステップＳ１２において、スイッチＳＷ１がオンされていると判定されると、制御部１１１は、上述した方法によって、蓄電ユニット１の電池ユニット１２が使用可能であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。
If it is determined in step S12 that switch SW1 is turned on,
ステップＳ１３において、蓄電ユニット１の電池ユニット１２が使用可能であると判定されると、制御部１１１は、上述した方法によって、蓄電ユニット１の放電が許可されているか否かを判定する（ステップＳ１４）。
If it is determined in step S13 that
ステップＳ１４において、蓄電ユニット１の放電が許可されていないと判定されたとき、蓄電ユニット１の動作は、ステップＳ２へ移行する。
When it is determined in step S14 that discharging of the
一方、ステップＳ１４において、蓄電ユニット１の放電が許可されていると判定されたとき、制御部１１１は、ステップＳ８と同じ動作によって、他の蓄電ユニット（＝蓄電ユニット２，３）の放電を禁止する（ステップＳ１５）。
On the other hand, when it is determined in step S14 that discharging of
その後、制御部１１１は、上述した方法によって、他の蓄電ユニット（＝蓄電ユニット２，３の少なくとも１つ）が放電中であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。
After that, the
ステップＳ１６において、他の蓄電ユニット（＝蓄電ユニット２，３の少なくとも１つ）が放電中でないと判定されたとき、制御部１１１は、他の蓄電ユニット（＝蓄電ユニット２，３の少なくとも１つ）の放電を禁止した状態で、ステップＳ１０の動作と同じ動作によってリレー１１３Ａの接点を閉じる（ステップＳ１７）。これによって、蓄電ユニット１の電池ユニット１２は、放電する（ステップＳ１８）。その後、蓄電ユニット１の動作は、ステップＳ２へ移行する。
In step S16, when it is determined that another power storage unit (= at least one of
一方、ステップＳ１３において、蓄電ユニット１の電池ユニット１２が使用可能でないと判定されたとき、制御部１１１は、Ｌレベルの電圧Ｖｂを切換ユニット１１２の駆動回路１１２Ｂへ出力し、駆動回路１１２Ｂは、Ｌレベルの電圧Ｖｂに応じて駆動を停止し、リレー１１２Ａの接点を閉じる。これによって、配線８は、導通し、接地電位ＧＮＤを蓄電ユニット２，３へ伝達し、他の蓄電ユニット（＝蓄電ユニット２，３の少なくとも１つ）の放電が許可される（ステップＳ１９）。
On the other hand, when it is determined in step S13 that
その後、制御部１１１は、他の蓄電ユニット（＝蓄電ユニット２，３の少なくとも１つ）の放電を許可した状態で、Ｌレベルの電圧Ｖｇを切換ユニット１１３の駆動回路１１３Ｂへ出力し、駆動回路１１３Ｂは、Ｌレベルの電圧Ｖｇに応じて駆動を停止し、リレー１１３Ａの接点を開く（ステップＳ２０）。これによって、配線１７は、不導通になり、電池ユニット１２は、放電を停止する。そして、蓄電ユニット１の動作が終了する。
After that, the
図３に示すフローチャートにおいて、ステップＳ３〜ステップＳ１１は、充電器２０が蓄電ユニット１に接続されているときの充電動作および放電動作を示し、ステップＳ１２〜ステップＳ１８は、充電器２０が蓄電ユニット１に接続されていないときの放電動作を示す。
In the flowchart shown in FIG. 3, steps S3 to S11 show a charging operation and a discharging operation when
そして、ステップＳ５〜ステップＳ１１の放電動作、およびステップＳ１２〜ステップＳ１８の放電動作においては、他の蓄電ユニット（蓄電ユニット２，３の少なくとも１つ）の放電を禁止した状態で（ステップＳ８およびステップＳ１５参照）、リレー１１３Ａの接点を閉じて蓄電ユニット１の電池ユニット１２が放電する（ステップＳ１０，Ｓ１１およびステップＳ１７，Ｓ１８参照）。これによって、蓄電ユニット１のみが放電することを確保できる。
In the discharging operation of steps S5 to S11 and the discharging operation of steps S12 to S18, the discharging of the other power storage units (at least one of
また、蓄電ユニット１の電池ユニット１２の放電を停止する場合、他の蓄電ユニット（蓄電ユニット２，３）の放電を許可した状態でリレー１１３Ａの接点を開いて蓄電ユニット１の電池ユニット１２の放電を停止する（ステップＳ１９，Ｓ２０参照）。これによって、蓄電ユニット２，３のいずれか１つ（蓄電ユニット２，３のうち、負荷に近い位置に配置された蓄電ユニット）のみが放電することを確保できる。そして、ステップＳ１９において、他の蓄電ユニット（蓄電ユニット２，３）の放電を許可することは、放電する蓄電ユニットを蓄電ユニット１から蓄電ユニット２，３のいずれか（蓄電ユニット２，３のうち、負荷に近い位置に配置された蓄電ユニット）に切り換えることに相当する。
When the discharging of the
なお、図３に示すフローチャートは、スイッチＳＷ１がオンされているときに蓄電ユニット１の電池ユニット１２の放電を行うという仕様に従った場合のフローチャートである。従って、スイッチＳＷ１がオンされているときに蓄電ユニット１の電池ユニット１２の放電を行うという仕様に従わずに蓄電ユニット１の電池ユニット１２の放電を行ってもよく、その場合、ステップＳ７およびステップＳ１２を削除したフローチャートに従って蓄電ユニット１の電池ユニット１２の放電が実行される。
The flowchart shown in FIG. 3 is a flowchart in the case where the specification that discharges the
また、蓄電ユニット２，３の各々の動作も、図３に示すフローチャートに従って実行される。
The operations of
図４〜図１０は、それぞれ、負荷に電力を供給する蓄電ユニットを複数の蓄電ユニット１〜３間で切り換える動作を説明するための第１から第７の図である。なお、図４から図１０においては、図２に示す蓄電ユニット１〜３の構成のうち、負荷に電力を供給する蓄電ユニットを複数の蓄電ユニット１〜３間で切り換える動作を説明するために必要な蓄電ユニット１〜３の構成のみを示す。また、図４から図１０においては、蓄電ユニット１は、負荷に最も近い位置に配置され、蓄電ユニット２は、負荷に２番目に近い位置に配置され、蓄電ユニット３は、負荷から最も遠い位置に配置される。
4 to 10 are first to seventh diagrams for explaining the operation of switching the power storage unit that supplies power to the load among the plurality of
図４を参照して、蓄電ユニット２の出力端子１４は、蓄電ユニット１の入力端子１３に電気的に接続され、蓄電ユニット３の出力端子１４は、蓄電ユニット２の入力端子１３に電気的に接続される。その結果、配線６〜８は、蓄電ユニット１〜３にわたって配置される。この状態においては、蓄電ユニット１〜３の各々において、切換ユニット１１２の駆動回路１１２Ｂは、駆動されておらず、蓄電ユニット１〜３の全てにおいて、リレー１１２Ａは、配線８を導通させている。
Referring to FIG. 4,
そして、蓄電ユニット１〜３の各々において、制御部１１１は、電圧Ｖｆがしきい値Ｖｔｈ５よりも大きいと判定し、電池ユニット１２を使用可能であると判定する。その後、蓄電ユニット１の制御部１１１は、電圧Ｖａがしきい値Ｖｔｈ１以下であると判定し、蓄電ユニット１の放電が許可されていると判定すると、Ｈレベルの電圧Ｖｂを切換ユニット１１２の駆動回路１１２Ｂへ出力し、駆動回路１１２Ｂは、Ｈレベルの電圧Ｖｂに応じてリレー１１２Ａの接点を開く。その結果、蓄電ユニット１において、配線８は、不導通になり、接地電位ＧＮＤは、蓄電ユニット２，３に伝達されない。つまり、蓄電ユニット１の制御部１１１は、蓄電ユニット２，３の放電を禁止する（図５参照）。
Then, in each of
その後、蓄電ユニット１の制御部１１１は、電圧Ｖｅがしきい値Ｖｔｈ４以下であると判定することによって他の蓄電ユニット２，３が放電中でないと判定すると、Ｈレベルの電圧Ｖｇを切換ユニット１１３の駆動回路１１３Ｂへ出力し、駆動回路１１３Ｂは、Ｈレベルの電圧Ｖｇに応じてリレー１１３Ａの接点を閉じる。つまり、蓄電ユニット１の制御部１１１は、蓄電ユニット２，３の放電を禁止した状態で配線１７を導通させる。その結果、蓄電ユニット１の電池ユニット１２は、配線１７，１８および配線６，７を介して電力を負荷に供給する（図６参照）。
Thereafter, when
引き続いて、蓄電ユニット１の制御部１１１は、電圧Ｖｆがしきい値Ｖｔｈ５以下であると判定することによって電池ユニット１２を使用できないと判定すると、Ｌレベルの電圧Ｖｂを切換ユニット１１２の駆動回路１１２Ｂへ出力し、駆動回路１１２Ｂは、Ｌレベルの電圧Ｖｂに応じてリレー１１２Ａの接点を閉じる。その結果、蓄電ユニット１において、配線８は、導通し、接地電位ＧＮＤが蓄電ユニット２，３に伝達される。つまり、蓄電ユニット１の制御部１１１は、蓄電ユニット１以外の他の蓄電ユニット２，３に放電を許可する（図７参照）。
Subsequently, when the
そして、蓄電ユニット１の制御部１１１は、Ｌレベルの電圧Ｖｇを切換ユニット１１３の駆動回路１１３Ｂへ出力し、駆動回路１１３Ｂは、Ｌレベルの電圧Ｖｇに応じてリレー１１３Ａの接点を開く。その結果、蓄電ユニット１において、配線１７は、不導通になり、電池ユニット１２は、負荷への電力の供給を停止する。つまり、蓄電ユニット１の制御部１１１は、蓄電ユニット１以外の他の蓄電ユニット２，３に放電を許可した状態で、電池ユニット１２のモードを給電停止モードに切り換える（図７参照）。
Then,
その後、蓄電ユニット３よりも負荷に近い位置に配置された蓄電ユニット２の制御部１１１は、電圧Ｖａがしきい値Ｖｔｈ１以下であると判定することによって蓄電ユニット２の放電が許可されていると判定すると、Ｈレベルの電圧Ｖｂを切換ユニット１１２の駆動回路１１２Ｂへ出力し、駆動回路１１２Ｂは、Ｈレベルの電圧Ｖｂに応じてリレー１１２Ａの接点を開く。その結果、蓄電ユニット２において、配線８は、不導通になり、接地電位ＧＮＤは、蓄電ユニット３に伝達されない。つまり、蓄電ユニット２の制御部１１１は、蓄電ユニット３の放電を禁止する（図８参照）。
After that, the
引き続いて、蓄電ユニット２の制御部１１１は、電圧Ｖｅがしきい値Ｖｔｈ４以下であると判定し、他の蓄電ユニット３が放電中でないと判定すると、Ｈレベルの電圧Ｖｇを切換ユニット１１３の駆動回路１１３Ｂへ出力し、駆動回路１１３Ｂは、Ｈレベルの電圧Ｖｇに応じてリレー１１３Ａの接点を閉じる。つまり、蓄電ユニット２の制御部１１１は、蓄電ユニット３の放電を禁止した状態で配線１７を導通させる。その結果、蓄電ユニット２の電池ユニット１２は、配線１７，１８および配線６，７を介して電力を負荷に供給する（図９参照）。これによって、負荷に電力を供給する蓄電ユニットが蓄電ユニット１から蓄電ユニット２に切り換えられる。
Subsequently, when
なお、蓄電ユニット２の制御部１１１は、電圧Ｖｅがしきい値Ｖｔｈ４以下であると判定したとき、他の蓄電ユニットが放電中でないと判定するのは、次の理由による。蓄電ユニット１の電池ユニット１２が使用不可能であると判定され、蓄電ユニット２以降に放電を許可した場合でも。蓄電ユニット１が最終的に蓄電ユニット１のリレー１１３Ａの接点を開く（即ち、放電を停止する）までに時間差があり、２つ以上の蓄電ユニットから同時に放電されるのを防止するためと、蓄電ユニット１が蓄電ユニット２以降（蓄電ユニット２以降に複数の蓄電ユニットが接続されている場合）に放電を許可し、蓄電ユニット２および蓄電ユニット３が同時に放電を開始した場合（実際には、放電前に次の蓄電ユニットの放電を禁止するので、複数の蓄電ユニット２，３が同時に放電することはあり得ない）を想定したためである。更に、万一、制御部１１１が故障し、またはリレー１１３Ａの接点が閉じたままになり、故障となった際に過大電流が流れるのを防止するためである。
When the
蓄電ユニット２の制御部１１１は、電池ユニット１２が使用不可能であると判定すると、図７において説明した蓄電ユニット１の制御部１１１の動作と同じ動作によって、切換ユニット１１２のリレー１１２Ａの接点を閉じ、蓄電ユニット２以外の他の蓄電ユニット３に放電を許可する。そして、蓄電ユニット２の制御部１１１は、蓄電ユニット２以外の他の蓄電ユニット３に放電を許可した状態でＬレベルの電圧Ｖｇを切換ユニット１１３の駆動回路１１３Ｂへ出力し、駆動回路１１３Ｂは、Ｌレベルの電圧Ｖｇに応じてリレー１１３Ａの接点を開く。つまり、蓄電ユニット２の制御部１１１は、蓄電ユニット２以外の他の蓄電ユニット３に放電を許可した状態で電池ユニット１２のモードを給電停止モードに切り換える。
When determining that
その後、蓄電ユニット３の制御部１１１は、電圧Ｖａがしきい値Ｖｔｈ１以下であると判定し、蓄電ユニット３の放電が許可されていると判定すると、Ｈレベルの電圧Ｖｂを切換ユニット１１２の駆動回路１１２Ｂへ出力し、駆動回路１１２Ｂは、Ｈレベルの電圧Ｖｂに応じてリレー１１２Ａの接点を開く。その結果、蓄電ユニット３において、配線８は、不導通になり、接地電位ＧＮＤは、蓄電ユニット３以外の蓄電ユニット（図示せず）に伝達されない。つまり、蓄電ユニット３の制御部１１１は、蓄電ユニット３以外の蓄電ユニット（図示せず）の放電を禁止する（図１０参照）。
Thereafter,
引き続いて、蓄電ユニット３の制御部１１１は、電圧Ｖｅがしきい値Ｖｔｈ４以下であると判定し、蓄電ユニット３以外の蓄電ユニット（図示せず）が放電中でないと判定すると、Ｈレベルの電圧Ｖｇを切換ユニット１１３の駆動回路１１３Ｂへ出力し、駆動回路１１３Ｂは、Ｈレベルの電圧Ｖｇに応じてリレー１１３Ａの接点を閉じる。つまり、蓄電ユニット３の制御部１１１は、蓄電ユニット３以外の蓄電ユニット（図示せず）の放電を禁止した状態で配線１７を導通させる。その結果、蓄電ユニット３の電池ユニット１２は、配線１７，１８および配線６，７を介して電力を負荷に供給する（図１０参照）。これによって、負荷に電力を供給する蓄電ユニットが蓄電ユニット２から蓄電ユニット３に切り換えられる。
Subsequently, when
なお、蓄電ユニット３の制御部１１１は、電圧Ｖｅがしきい値Ｖｔｈ４以下であると判定したとき、蓄電ユニット３以外の蓄電ユニット（図示せず）が放電中でないと判定するのは、次の理由による。蓄電ユニット２の電池ユニット１２が使用不可能であると判定され、蓄電ユニット３以降に放電を許可した場合でも、蓄電ユニット２が最終的に蓄電ユニット２のリレー１１３Ａの接点を開く（即ち、放電を停止する）までに時間差があり、２つ以上の蓄電ユニットから同時に放電されるのを防止するためと、蓄電ユニット２が蓄電ユニット３以降（蓄電ユニット３以降に複数の蓄電ユニットが接続されている場合）に放電を許可し、蓄電ユニット３および他の蓄電ユニットが同時に放電を開始した場合（実際には、放電前に次の蓄電ユニットの放電を禁止するので、複数の蓄電ユニットが同時に放電することはあり得ない）を想定したためである。更に、万一、制御部１１１が故障し、またはリレー１１３Ａの接点が閉じたままになり、故障となった際に過大電流が流れるのを防止するためである。
When determining that voltage Ve is equal to or lower than threshold value Vth4,
上述したように、蓄電システム１０においては、負荷に電力を供給する蓄電ユニットを、負荷に最も近い位置に配置された蓄電ユニット１から、負荷から最も遠い位置に配置された蓄電ユニット３に向かって順次切り換えることができる。これは、蓄電ユニット１，２，３の各々において、切換ユニット１１２は、入力端子１３と出力端子１４との間の配線８の長さの中間点よりも図１に示す接地電位ＧＮＤの位置から遠い位置に配置されており、蓄電ユニット１，２，３の各々は、自己よりも接地電位ＧＮＤの位置から遠い位置に配置された蓄電ユニットの放電を禁止した状態で放電するからである。
As described above, in the power storage system 10, the power storage unit that supplies power to the load is moved from the
なお、蓄電ユニット１〜３の各々は、電池ユニット１２の放電ができないと判定し、充電が必要であるしきい値Ｖｔｈ５を下回ったと判定したに点灯するランプを備えている。従って、蓄電システム１０の使用者が、ランプが点灯した蓄電ユニット１の充電端子１５に充電器２０を接続することによって、蓄電ユニット２の放電中であっても、蓄電ユニット１の電池ユニット１２を充電することができる。同様に、蓄電システム１０の使用者が、ランプが点灯した蓄電ユニット２の充電端子１５に充電器２０を接続することによって、蓄電ユニット３の放電中であっても、蓄電ユニット２の電池ユニット１２を充電することができる。
Each of the
その結果、放電中の蓄電ユニット２の電池ユニット１２が使用不可能であると判定されるまでに、蓄電ユニット１の電池ユニット１２の充電が完了すれば、蓄電ユニット２の電池ユニット１２が使用不可能になったとき、蓄電ユニット２の制御部１１１は、蓄電ユニット３の放電を禁止しているので、蓄電ユニット１は、上述した方法によって放電する。また、放電中の蓄電ユニット３の電池ユニット１２が使用不可能であると判定されるまでに、蓄電ユニット１，２の電池ユニット１２の充電が完了すれば、蓄電ユニット３の電池ユニット１２が使用不可能になったとき、負荷に最も近い位置に配置された蓄電ユニット１は、蓄電ユニット２，３の放電を禁止した状態で放電する。
As a result, if the charging of the
従って、蓄電システム１０が３個の蓄電ユニット１〜３を備えていれば、負荷に電力を供給する蓄電ユニットを蓄電ユニット１〜３間で切り換えて負荷に電力を供給し続けることができる。そして、一般的には、蓄電システム１０が複数の蓄電ユニットを備えていれば、負荷に電力を供給する蓄電ユニットを複数の蓄電ユニット間で切り換えて負荷に電力を供給し続けることができる。
Therefore, if the power storage system 10 includes three
また、蓄電システム１０においては、蓄電ユニット１〜３の各々は、入力端子１３と出力端子１４とを備えているので、４個以上の蓄電ユニットが必要である場合、４個目の蓄電ユニットの出力端子１４を蓄電ユニット３の入力端子１３に電気的に接続し、５個目の蓄電ユニットの出力端子１４を４個目の蓄電ユニットの入力端子１３に電気的に接続し、以下、同様にして、必要な個数の蓄電ユニットを電気的に接続すればよい。この場合、新たに接続した蓄電ユニットのリレー１１２Ａは、初期状態において接点が閉じているので、接地電位ＧＮＤが、新たに接続された複数の蓄電ユニットに伝達される。その結果、新たに接続された複数の蓄電ユニットの各々において、制御部１１１が電圧Ｖａがしきい値Ｖｔｈ１以下であると判定することができる状態である。
Further, in the power storage system 10, since each of the
図１１は、図１に示す蓄電システム１０の動作を説明するためのフローチャートである。図１１を参照して、蓄電システム１０の動作が開始されると、複数の蓄電ユニットのうちの１つの蓄電ユニットが他の蓄電ユニットの放電を禁止した状態で上述した方法によって放電する（ステップＳ２１）。 FIG. 11 is a flowchart illustrating the operation of power storage system 10 shown in FIG. Referring to FIG. 11, when the operation of power storage system 10 is started, one of the plurality of power storage units discharges by the above-described method in a state where discharge of the other power storage units is prohibited (step S21). ).
電力変換器４は、放電中の蓄電ユニットから受けた電力を変換し、その変換した電力をコンデンサ５を介して負荷に供給する（ステップＳ２２）。
The
そして、放電中の蓄電ユニットの制御部１１１は、電圧Ｖｆがしきい値Ｖｔｈ５以下であるか否かを判定することによって蓄電ユニットの切換が必要であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。この場合、放電中の蓄電ユニットの制御部１１１は、電圧Ｖｆがしきい値Ｖｔｈ５以下であると判定したとき、蓄電ユニットの切換が必要であると判定し、電圧Ｖｆがしきい値Ｖｔｈ５よりも大きいと判定したとき、蓄電ユニットの切換が必要でないと判定する。
Then,
ステップＳ２３において、蓄電ユニットの切換が必要でないと判定されたとき、放電中の蓄電ユニットは、放電を継続する（ステップＳ２４）。その後、蓄電システム１０の動作は、ステップＳ２２へ移行し、ステップＳ２３において、蓄電ユニットの切換が必要であると判定されるまで、ステップＳ２２〜ステップＳ２４が繰り返し実行される。 When it is determined in step S23 that switching of the power storage unit is not necessary, the power storage unit being discharged continues discharging (step S24). Thereafter, the operation of power storage system 10 proceeds to step S22, and steps S22 to S24 are repeatedly performed until it is determined in step S23 that the power storage unit needs to be switched.
そして、ステップＳ２３において、蓄電ユニットの切換が必要であると判定されると、放電中の蓄電ユニットが他の蓄電ユニットの放電を許可した状態で上述した方法によって放電を停止する（ステップＳ２５）。 When it is determined in step S23 that the storage unit needs to be switched, the storage unit being discharged stops discharging by the above-described method in a state where the discharging of the other storage unit is permitted (step S25).
その後、放電を停止した蓄電ユニットと異なる蓄電ユニットが他の蓄電ユニットの放電を禁止した状態で上述した方法によって放電する（ステップＳ２６）。 Thereafter, a power storage unit different from the power storage unit that has stopped discharging discharges by the above-described method in a state where the discharge of the other power storage unit is prohibited (step S26).
引き続いて、放電中の蓄電ユニットの制御部１１１は、電圧Ｖｄがしきい値Ｖｔｈ３以下であるか否かを判定することによって（即ち、スイッチＳＷ１がオンされているか否かを判定することによって）、蓄電システム１０が負荷への電力の供給を停止するか否かを判定する（ステップＳ２７）。この場合、放電中の蓄電ユニットの制御部１１１は、電圧Ｖｄがしきい値Ｖｔｈ３以下であると判定したとき（即ち、スイッチＳＷ１がオンされていないと判定したとき）、蓄電システム１０が負荷への電力の供給を停止すると判定し、電圧Ｖｄがしきい値Ｖｔｈ３よりも大きいと判定したとき（即ち、スイッチＳＷ１がオンされていると判定したとき）、蓄電システム１０が負荷への電力の供給を停止しないと判定する。蓄電システム１０による負荷への電力の供給を継続するか否かは、蓄電システム１０の使用者が決めるので、蓄電システム１０の使用者が複数の蓄電ユニットの全てにおいてスイッチＳＷ１をオフすることによって、蓄電システム１０による負荷への電力の供給を停止することにしたものである。
Subsequently, the
ステップＳ２７において、蓄電システム１０が負荷への電力の供給を停止しないと判定されたとき、蓄電システム１０の動作は、ステップＳ２２へ移行し、ステップＳ２７において、蓄電システム１０が負荷への電力の供給を停止すると判定されるまで、ステップＳ２２〜ステップＳ２７が繰り返し実行される。 When it is determined in step S27 that the power storage system 10 does not stop supplying power to the load, the operation of the power storage system 10 proceeds to step S22, and in step S27, the power storage system 10 supplies power to the load. Steps S22 to S27 are repeatedly executed until it is determined to stop.
そして、ステップＳ２７において、蓄電システム１０が負荷への電力の供給を停止すると判定されると、蓄電システム１０の動作は、終了する。 Then, in step S27, when it is determined that power storage system 10 stops supplying power to the load, the operation of power storage system 10 ends.
蓄電システム１０が図１１に示すフローチャートに従って動作を行う場合、蓄電システム１０の蓄電ユニット１〜３の全てに充電器２０が接続されていなくてもよい。蓄電ユニット１〜３の全てに充電器２０が接続されていない場合、蓄電ユニット１〜３の全てにおいて、電池ユニット１２を充電する必要があるとき、蓄電ユニット１〜３のランプが点灯するので、蓄電システム１０の使用者は、蓄電ユニット１〜３の全てにおいてランプが点灯すると、蓄電ユニット１〜３の全てにおいてスイッチＳＷ１をオフする。従って、蓄電ユニット１〜３の全てに充電器２０が接続されていなくても、蓄電システム１０の動作を図１１に示すフローチャートに従って実行できる。
When power storage system 10 operates in accordance with the flowchart shown in FIG. 11,
一方、蓄電ユニット１〜３の少なくとも２つに充電器２０が接続されている場合、蓄電システム１０の使用者が蓄電ユニット１〜３の全てにおいてスイッチＳＷ１をオフするまで、蓄電システム１０は、図１１に示すフローチャートに従って動作を実行する。この場合、ステップＳ２５において放電を停止した蓄電ユニットの電池ユニット１２は、ステップＳ２６において他の蓄電ユニットが放電を開始した後に、充電器２０によって充電される。そして、ステップＳ２５において放電を停止した蓄電ユニットは、電池ユニット１２の充電が完了した後、自己の放電が許可されれば、ステップＳ２６において放電する。
On the other hand, when the
このように、蓄電システム１０は、蓄電ユニット１〜３に充電器２０が接続されているか否かに拘わらず、図１１に示すフローチャートに従って動作を実行できる。
In this manner, power storage system 10 can execute an operation according to the flowchart shown in FIG. 11 regardless of whether or not
図１２は、別の切換ユニットの概略図である。図１２を参照して、切換ユニット１３０は、トランジスタＱ１と、抵抗Ｒ２，Ｒ３とを備える。
FIG. 12 is a schematic diagram of another switching unit. Referring to FIG. 12, switching
トランジスタＱ１は、ＰＮＰトランジスタからなる。トランジスタＱ１は、エミッタおよびコレクタが配線８に接続されることによって配線８中に配置される。抵抗Ｒ２は、一方端がトランジスタＱ１のベースに接続され、他方端が制御部１１１に接続される。抵抗Ｒ３は、一方端がトランジスタＱ１のベースに接続され、他方端が配線７のノードＮ９に接続される。そして、トランジスタＱ１は、配線８を不導通にする場合、Ｈレベルの電圧Ｖｂをベースに受け、配線８を導通させる場合、電圧Ｖｂをベースに受けない。
The transistor Q1 is a PNP transistor. Transistor Q1 is arranged in
トランジスタＱ１が電圧Ｖｂをベースに受けない場合、配線８からのキャリアは、トランジスタのエミッタからベースへ流れ、ベースから抵抗Ｒ３を介して配線７へ流れる。その結果、図１に示すように、配線８は、一方端が配線７に接続されているため、配線８は、導通する。
When the transistor Q1 does not receive the voltage Vb at the base, carriers from the
一方、トランジスタＱ１がＨレベルの電圧Ｖｂをベースに受ける場合、逆方向の電圧がトランジスタＱ１の２つのｐ−ｎ接合に印加されるため、エミッタ−ベース間およびベース−コレクタ間（即ち、エミッタ−コレクタ間）に電流が流れず、配線８は、不導通になる。従って、切換ユニット１３０は、半導体素子を用いてノーマリーオンを実現できる。
On the other hand, when the transistor Q1 receives the H-level voltage Vb at the base, a reverse voltage is applied to the two pn junctions of the transistor Q1, so that the emitter-base and base-collector (that is, emitter-collector) No current flows between the collectors), and the
この発明の実施の形態においては、蓄電ユニット１〜３の各々において、切換装置１１は、切換ユニット１１２に代えて切換ユニット１３０を備えていてもよい。
In the embodiment of the present invention, in each of
図１３は、この発明の実施の形態による別の蓄電システムの概略図である。この発明の実施の形態による蓄電システムは、図１３に示す蓄電システム１０Ａであってもよい。
FIG. 13 is a schematic diagram of another power storage system according to the embodiment of the present invention. The power storage system according to the embodiment of the present invention may be
図１３を参照して、蓄電システム１０Ａは、図１に示す蓄電システム１０の蓄電ユニット１，２，３をそれぞれ蓄電ユニット１Ａ，２Ａ，３Ａに代え、配線８の一方端が負荷から蓄電ユニット３Ａよりも遠い位置で接地電位ＧＮＤを有する配線７に接続されるようにしたものであり、その他は、蓄電システム１０と同じである。
Referring to FIG. 13,
蓄電ユニット１Ａ，２Ａ，３Ａは、配線６と配線７との間に電気的に並列に接続される。そして、蓄電ユニット１Ａは、電力変換器４に最も近い位置に配置され、蓄電ユニット２Ａは、電力変換器４に２番目に近い位置に配置され、蓄電ユニット３Ａは、電力変換器４から最も遠い位置に配置される。
蓄電ユニット１Ａ，２Ａ，３Ａの各々は、蓄電ユニット１〜３と同じ方法によって充電され、電力を蓄電するとともに電力を配線６，７を介して電力変換器４へ供給する。そして、蓄電ユニット１Ａ，２Ａ，３Ａは、後述する方法によって、電力を電力変換器４に供給する蓄電ユニットを相互間で切り換え、蓄電ユニット１Ａ，２Ａ，３Ａのいずれかが電力を電力変換器４に供給する。
Each of
図１４は、図１３に示す蓄電ユニット１Ａの概略図である。図１４を参照して、蓄電ユニット１Ａは、図２に示す蓄電ユニット１の切換装置１１を切換装置１１Ａに代えたものであり、その他は、蓄電ユニット１と同じである。
FIG. 14 is a schematic diagram of power storage unit 1A shown in FIG. 14, power storage unit 1A is different from
切換装置１１Ａは、図２に示す切換装置１１において、図１３に示す接地電位ＧＮＤの位置からノードＮ１よりも遠い位置に切換ユニット１１２を配置するように変更したものであり、その他は、切換装置１１と同じである。
図１３に示す蓄電ユニット２Ａ，３Ａの各々は、図１４に示す蓄電ユニット１Ａと同じ構成からなる。
Each of
蓄電ユニット１Ａ，２Ａ，３Ａの各々の動作は、図３に示すフローチャートに従って実行される。また、蓄電システム１０Ａの動作は、図１１に示すフローチャートに従って実行される。この場合、接地電位ＧＮＤの位置に最も近い位置に配置された蓄電ユニット３Ａが最初に放電し、次に、接地電位ＧＮＤの位置に２番目に近い位置に配置された蓄電ユニット２Ａが放電し、接地電位ＧＮＤの位置から最も遠い位置に配置された蓄電ユニット１Ａが最も遅く放電する。
Each operation of
これは、蓄電ユニット１Ａ，２Ａ，３Ａの各々において、切換ユニット１１２が図１３に示す接地電位ＧＮＤの位置からノードＮ１よりも遠い位置に配置されており、蓄電ユニット１Ａ，２Ａ，３Ａの各々は、自己よりも接地電位ＧＮＤの位置から遠い位置に配置された蓄電ユニットの放電を禁止した状態で放電するからである。
This is because in each of
このように、蓄電システム１０Ａは、蓄電ユニット１Ａ，２Ａ，３Ａの切換ユニット１１２の配置位置によって蓄電ユニット１Ａ，２Ａ，３Ａの放電の順番を蓄電システム１０における蓄電ユニット１，２，３の放電の順番と逆にできる。
As described above,
なお、蓄電システム１０Ａの蓄電ユニット１Ａ，２Ａ，３Ａの各々は、切換ユニット１１２に代えて図１２に示す切換ユニット１３０を備えていてもよい。
Each of
蓄電システム１０Ａについてのその他の説明は、蓄電システム１０についての説明と同じである。
Other descriptions of
なお、上記においては、電池ユニット１２は、リチウムイオン二次電池１２１からなると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、電池ユニット１２は、１次電池またはリチウムイオン二次電池以外の二次電池からなっていてもよい。
In the above description, the
また、上記においては、切換ユニット１１３，１１４は、それぞれ、リレー１１３Ａ，１１４Ａを含むと説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、切換ユニット１１３，１１４は、それぞれ、リレー１１３Ａ，１１４Ａに代えて、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Filed Effect Transistor）等の半導体素子を含んでいてもよい。
Also, in the above description, switching
更に、この発明の実施の形態においては、配線８は、接地電位ＧＮＤに限らず、しきい値Ｖｔｈ１以下の電位を有していればよい。
Further, in the embodiment of the present invention,
更に、この発明の実施の形態においては、蓄電システム１０，１０Ａの各々は、電力変換器４を備えていなくてもよい。
Further, in the embodiment of the present invention, each of
更に、上記においては、蓄電ユニット１〜３を備える蓄電システム１０および蓄電ユニット１Ａ，２Ａ，３Ａを備える蓄電システム１０Ａについて説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、電池ユニット１２に代えて太陽電池または燃料電池を備えた電力システムであってもよい。この場合、電力システムは、切換装置１１（または切換装置１１Ａ）と、太陽電池または燃料電池とを備える電力ユニットを複数個備えた構成からなる。
Furthermore, in the above description, the power storage system 10 including the
この発明の実施の形態においては、電池ユニット１２、太陽電池および燃料電池等は、負荷に電力を供給および／または蓄電する「電力装置」を構成する。
In the embodiment of the present invention,
上述した実施の形態によれば、この発明の実施の形態による切換装置は、負荷に電力を供給する電力ユニットを複数の電力ユニット間で切り換える切換装置であって、第１のしきい値以下の電圧を検出すると、複数の電力ユニットのうちの第１の電力ユニット以外の第２の電力ユニットが負荷に電力を供給するのを禁止した状態で、第１の電力ユニットのモードを負荷に電力を供給する給電モードに切り換える第１の切換処理と、第１の電力ユニットの出力電圧が第２のしきい値以下になると、第２の電力ユニットが負荷に電力を供給するのを許可した状態で、第１の電力ユニットのモードを負荷への電力の供給を停止する給電停止モードに切り換える第２の切換処理とを実行すればよい。 According to the above-described embodiment, the switching device according to the embodiment of the present invention is a switching device that switches a power unit that supplies power to a load among a plurality of power units, wherein the switching device has a first threshold or less. When the voltage is detected, the mode of the first power unit is supplied to the load while the second power unit other than the first power unit of the plurality of power units is prohibited from supplying power to the load. A first switching process for switching to a power supply mode for supplying, and when the output voltage of the first power unit falls below a second threshold, the second power unit is permitted to supply power to the load. And a second switching process for switching the mode of the first power unit to the power supply stop mode for stopping the supply of power to the load.
また、この発明の実施の形態による切換装置は、第１のしきい値以下の電位を有し、かつ、各々が負荷に電力を供給および／または蓄電する複数の電力ユニットにわたって配置された第１の配線の導通／不導通を切り換える第１の切換ユニットと、複数の電力ユニットのうちの第１の電力ユニットに含まれ、かつ、負荷に電力を供給および／または蓄電する電力装置の正極端子に接続されると共に電力装置からの電力を負荷に供給する第２の配線の導通／不導通を切り換える第２の切換ユニットと、第１の電力ユニットによる負荷への電力の供給が許可されたことを検出すると、第１の配線を不導通にするように第１の切換ユニットを制御するとともに第２の配線を導通させるように第２の切換ユニットを制御し、第１の電力ユニットの電力装置の出力電圧が第２のしきい値以下になると、第１の配線を導通させるように第１の切換ユニットを制御するとともに第２の配線を不導通にするように第２の切換ユニットを制御する制御部とを備えていればよい。 In addition, the switching device according to the embodiment of the present invention has a first potential which is equal to or lower than a first threshold value, and which is arranged over a plurality of power units each of which supplies and / or stores power to a load. A first switching unit for switching conduction / non-conduction of the wiring of the first power unit and a positive terminal of a power device included in the first power unit of the plurality of power units and supplying and / or storing power to a load. A second switching unit that switches between conduction and non-conduction of the second wiring that is connected and supplies power from the power device to the load, and that the supply of power to the load by the first power unit is permitted. Upon detection, the first switching unit is controlled to make the first wiring non-conductive, and the second switching unit is controlled to make the second wiring conductive, and the power of the first power unit is controlled. When the output voltage of the second switching unit becomes equal to or less than a second threshold value, the first switching unit is controlled so as to make the first wiring conductive, and the second switching unit is made so as to make the second wiring non-conductive. What is necessary is just to have the control part which controls.
そして、この発明の実施の形態による電力ユニットは、切換装置を備えていればよく、この発明の実施の形態による電力システムは、複数の電力ユニットを備えていればよい。 The power unit according to the embodiment of the present invention only needs to include the switching device, and the power system according to the embodiment of the present invention only needs to include a plurality of power units.
この発明の実施の形態による電力ユニットおよび電力システムは、例えば、ハイブリッド自動車および電気自動車に搭載され、上述した方法によって、モータに電力を供給する電力ユニットを切り換える。 The power unit and the power system according to the embodiment of the present invention are mounted on, for example, a hybrid vehicle and an electric vehicle, and switch the power unit that supplies power to the motor by the above-described method.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description of the embodiments, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
この発明は、切換装置、それを備える電力ユニットおよびそれを備える電力システムに適用される。 The present invention is applied to a switching device, a power unit including the same, and a power system including the same.
１〜３，１Ａ，２Ａ，３Ａ 蓄電ユニット、４ 電力変換器、５ コンデンサ、６〜８，１７，１８，１２０ 配線、９，１４ 出力端子、１０，１０Ａ 蓄電システム、１１ 切換装置、１２ 電池ユニット、１３ 入力端子、１５ 充電端子、２０ 充電器、１１１ 制御部、１１２〜１１４，１３０ 切換ユニット、１１２Ａ，１１３Ａ，１１４Ａ リレー、１１２Ｂ，１１３Ｂ，１１４Ｂ 駆動回路、１１５ スイッチ検出器、１１６ 放電検出器、１１７ 電池監視回路、１１８ 電源回路、１１９ 充電検出器、１２１ リチウムイオン二次電池、Ｄ１〜Ｄ４ ダイオード、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ 抵抗、Ｑ１ トランジスタ。 1 to 3, 1A, 2A, 3A power storage unit, 4 power converter, 5 capacitor, 6 to 8, 17, 18, 120 wiring, 9, 14 output terminal, 10, 10A power storage system, 11 switching device, 12 battery unit , 13 input terminals, 15 charging terminals, 20 chargers, 111 control units, 112-114, 130 switching units, 112A, 113A, 114A relays, 112B, 113B, 114B driving circuits, 115 switch detectors, 116 discharge detectors, 117 Battery monitoring circuit, 118 power supply circuit, 119 charge detector, 121 lithium ion secondary battery, D1-D4 diode, R1, R2, R3 resistor, Q1 transistor.
Claims (10)
前記第１および第２の電力ユニットを通って、接地電位と、前記接地電位から最も遠い位置に配置された電力ユニットの入力端子または出力端子とに接続された第１の配線の導通／不導通を前記第１の電力ユニットにおいて前記接地電位の位置から前記第１の配線の第１のノードよりも遠い位置で切り換える第１の切換ユニットと、
前記第１の電力ユニットに含まれ、かつ、前記負荷に電力を供給および／または蓄電する電池の正極端子に接続されると共に前記電池からの電力を前記負荷に供給する第１の正極配線の導通／不導通を切り換える第２の切換ユニットと、
前記第１の電力ユニットが前記接地電位の位置に最も近い位置に配置されている場合、前記第１のノードと電源回路との間に接続された第２の配線の第２のノードにおける電圧が、前記第１および第２の電力ユニットのいずれかに放電を許可するか否かを判定するための基準である第１のしきい値以下であると判定し、前記電池の出力電圧が、前記電池が放電に適した電圧を有するか否かを判定するための基準である第２のしきい値よりも大きいと判定し、前記第１の正極配線に接続された第２の正極配線の第３のノードにおける電圧に基づいて前記第１の電力ユニット以外の電力ユニットが前記負荷に電力を供給していないと判定したとき、前記接地電位の位置から前記第１のノードよりも遠い位置で前記第１の配線を不導通にするように前記第１の切換ユニットを制御するとともに前記第１の正極配線を導通させるように前記第２の切換ユニットを制御することによって前記第１の電力ユニットの前記電池が前記負荷に電力を供給するように制御する第１の制御と、前記第１の制御の後に前記第１の電力ユニットの前記電池の出力電圧が前記第２のしきい値以下であると判定すると、前記第１の配線を導通させるように前記第１の切換ユニットを制御することによって前記第２の電力ユニットによる前記負荷への電力の供給を許可するように制御するとともに、前記第１の正極配線を不導通にするように前記第２の切換ユニットを制御することによって前記第１の電力ユニットによる前記負荷への電力の供給を禁止するように制御する第２の制御とを実行し、
前記第１の電力ユニットが前記接地電位の位置に最も近い位置以外の位置に配置されている場合、前記第１の電力ユニットと前記接地電位の位置との間に配置された電力ユニットにおいて前記第１の配線が導通された後に、前記第１および第２の制御を実行し、前記第１の電力ユニットと前記接地電位の位置との間に配置された電力ユニットにおいて前記第１の配線が不導通にされた後に、前記第２のノードにおける電圧が前記第１のしきい値よりも大きいと判定したとき前記第１の電力ユニットによる前記負荷への電力の供給を禁止するように制御する第３の制御を実行する制御部とを備える切換装置。 Electrically connected in parallel and each being arranged in the first power unit of the first and second power units for supplying and / or storing power to a load; A switching device that switches a power unit that supplies power to the load between the second power unit and the power unit,
Conduction / non-conduction of a first wiring passing through the first and second power units and connected to a ground potential and an input terminal or an output terminal of a power unit located farthest from the ground potential A first switching unit for switching the first power unit at a position farther than the first node of the first wiring from the position of the ground potential in the first power unit ;
It included before Symbol first power unit, and the first positive electrode wiring for supplying electric power from the battery is connected to the positive terminal of the battery supplying and / or storing power to the load to the load A second switching unit for switching between conduction and non-conduction;
When the first power unit is arranged at a position closest to the position of the ground potential, a voltage at a second node of a second wiring connected between the first node and a power supply circuit is , The output voltage of the battery is determined to be equal to or less than a first threshold value, which is a criterion for determining whether to permit discharge to any of the first and second power units. It is determined that the voltage is higher than a second threshold value, which is a reference for determining whether or not the battery has a voltage suitable for discharging, and the second positive electrode line connected to the first positive electrode line When it is determined based on the voltage at the node 3 that a power unit other than the first power unit is not supplying power to the load, the power unit is located farther from the ground potential than the first node. To make the first wiring non-conductive So that the battery of the first power unit by controlling the second switching unit so as to turn the first positive electrode wiring to control the serial first switching unit to supply power to the load a first control for controlling the, and determines that the output voltage of the battery of the first power unit after the first control is less than the second threshold, the first wiring The first switching unit is controlled so as to conduct, so that the supply of power to the load by the second power unit is controlled , and the first positive wiring is disconnected. Controlling the second switching unit to control the first power unit to prohibit the supply of power to the load,
When the first power unit is arranged at a position other than a position closest to the position of the ground potential, the power unit disposed between the first power unit and the position of the ground potential is the second power unit. After the first wiring is turned on, the first and second controls are executed, and the first wiring is disabled in the power unit disposed between the first power unit and the position of the ground potential. And controlling the first power unit to inhibit supply of power to the load when it is determined that the voltage at the second node is greater than the first threshold value after being turned on. And a control unit for executing the control of ( 3) .
前記制御部によって駆動され、または停止される第１の駆動回路と、
前記第１の駆動回路が停止されると、前記第１の配線を導通させ、前記第１の駆動回路が駆動されると、前記第１の配線を不導通にする第１の切換素子とを含み、
前記第２の切換ユニットは、
前記制御部によって駆動され、または停止される第２の駆動回路と、
前記第２の駆動回路が停止されると、前記第１の正極配線を不導通にし、前記第２の駆動回路が駆動されると、前記第１の正極配線を導通させる第２の切換素子とを含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の切換装置。 The first switching unit includes:
A first drive circuit driven or stopped by the control unit;
A first switching element that, when the first drive circuit is stopped, makes the first wiring conductive, and when the first drive circuit is driven, makes the first wiring non-conductive; Including
The second switching unit includes:
A second drive circuit driven or stopped by the control unit;
When the second driving circuit is stopped, the first positive wiring is turned off, and when the second driving circuit is driven, a second switching element that makes the first positive wiring conductive is provided. including, switching device according to any one of claims 1 to 3.
正極端子が前記第１の正極配線に接続されるとともに負極端子が第１の負極配線に接続された前記電池とを備える電力ユニット。 A switching device according to any one of claims 1 to 4 ,
A power unit comprising: a battery having a positive terminal connected to the first positive wiring and a negative terminal connected to the first negative wiring.
前記電力ユニットは、前記電池を充電するための充電端子を更に備える、請求項５に記載の電力ユニット。 The battery is chargeable and dischargeable,
The power unit according to claim 5 , wherein the power unit further includes a charging terminal for charging the battery .
前記複数の電力ユニットの各々は、請求項５または請求項６に記載の電力ユニットからなる、電力システム。 Comprising a plurality of power units electrically connected in parallel, each supplying and / or storing power;
Wherein each of the plurality of power units consists power unit according to claim 5 or claim 6, the power system.
前記第１の切換ユニットは、前記複数の電力ユニットの各々において、前記第１のノードよりも前記負荷から遠くなる位置に配置される、請求項７または請求項８に記載の電力システム。 The ground potential is located closer to the load than the plurality of power units,
Wherein the first switching unit, said in each of the plurality of power units are placed in front SL becomes far position from the load than the first node, the power system of claim 7 or claim 8.
前記第１の切換ユニットは、前記複数の電力ユニットの各々において、前記第１のノードよりも前記負荷に近くなる位置に配置される、請求項７または請求項８に記載の電力システム。 The ground potential is located at a position farther from the load than the plurality of power units,
Wherein the first switching unit, said in each of the plurality of power units are placed in front Symbol near a position on the load than the first node, the power system of claim 7 or claim 8.
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