JP6698944B2 - 電源装置 - Google Patents
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Description
しかし、モジュールを充放電する際には一様の電流が流れるため、モジュールを構成するユニットの電圧がばらつきを持つ場合は、最大あるいは最小の電圧を持つ二次電池が上限電圧、下限電圧を超過しないよう充放電しなければならない。つまり、その他の二次電池に充電、放電の余裕があった場合でも、それ以上の電力を入出力することはできない。
このように、従来の装置では、蓄電デバイスと蓄電機構での能動的な電力授受に必要な電力変換の機構と、能動的な電力授受を行う蓄電デバイスを選択する機構が別々に設けられていたため、依然スイッチ点数が多く、回路の簡素化、小型軽量化とは相反するものであった。
以下、この発明の実施の形態1に係る電源装置について図1から図14に基づいて説明する。
図1はこの発明の実施の形態1に係わる電源装置と電気機器の構成を表す図であり、電源装置100は好ましくは図1に示すように電気機器180と接続される。この電気機器180は電力消費機能および発電機能のうち少なくとも一方を含む。電気機器180が電力消費の機能を発揮する場合は電源装置100から電力を送り、電気機器180が発電の機能を発揮する場合は電源装置100に電力が送られる。なお電気機器180と接続する電源装置100は複数であってもよい。
なお、第一のスイッチ群120のスイッチ301〜303は、蓄電機構101からモジュール110へ充電する昇圧用スイッチとして使用され、第二のスイッチ群130のスイッチ311〜313は、モジュール110から蓄電機構101へ放電する降圧用スイッチとして使用される。
なお、ユニットの数は3つでなくてもよく、構成段の数も三段でなくてよい。好ましくは、蓄電機構101はコンデンサ、二次電池である。
図6(a)にスイッチ303が導通状態のときの電流の流れる方向を破線矢印で示す。蓄電機構101からリアクトル102を介して電流が流れ、スイッチ303の導通時間が長い程電流が増幅される。図6(b)にスイッチ303が非導通状態のときの電流の流れる方向を破線矢印で示す。増幅された電流がスイッチ313のダイオード部分を通って通過し、ユニット203に流れる。スイッチ303の導通と非導通状態を繰り返し切り替えることで、ユニット203が充電され、ユニット203の電圧が上がる。
図7(a)にスイッチ302が導通状態のときの電流の流れる方向を破線矢印で示す。蓄電機構101からリアクトル102を介して電流が流れ、スイッチ302の導通時間が長い程電流が増幅される。図7(b)にスイッチ302が非導通状態のときの電流の流れる方向を破線矢印で示す。増幅された電流がスイッチ312のダイオード部分を通って通過し、ユニット202、203に流れる。スイッチ302の導通と非導通状態を繰り返し切り替えることで、ユニット202、203が充電され、ユニット202、203の電圧が上がる。
図8(a)にスイッチ301が導通状態のときの電流の流れる方向を破線矢印で示す。蓄電機構101からリアクトル102を介して電流が流れ、スイッチ301の導通時間が長い程電流が増幅される。図8(b)にスイッチ301が非導通状態のときの電流の流れる方向を破線矢印で示す。増幅された電流がスイッチ311のダイオード部分を通って通過し、ユニット201、202、203に流れる。スイッチ301の導通と非導通状態を繰り返し切り替えることで、ユニット201、202、203が充電され、ユニット201、202、203の電圧が上がる。
図10には、各ユニット201〜203において、平均電圧と比較した電圧が大きい場合と小さい場合における手順を表にして示している。図10において、第二手順まである場合は第一手順と第二手順を入れ替えてもよい。各ユニットの電圧と各ユニットの電圧の平均の差が基準値以下に収まった場合、制御動作部111は各ユニットの電圧の均等化が達成されたと判断し、全てのスイッチを非導通状態とする。
ただし、このフローチャートに必ずしも従う必要はなく、順番を入れ替えても良い。
即ち、スイッチ301のソース側端子とスイッチ311のドレイン側端子が接続され、スイッチ311のソース側端子はユニット201の負極に接続され、ユニット201と並列に電圧測定器351が接続されている。これがユニット1つに対する構成段である。
すなわちユニット201とスイッチ301、311と電圧測定器351を構成段の一段目とする。構成段の二段目は、ユニット202とスイッチ302、312と電圧測定器352で構成され、三段目は、ユニット203とスイッチ303、313と電圧測定器353で構成されており、接続関係は一段目と同様であり説明を省略する。
さらに電圧測定器に代えてユニットの充電状態を測定する充電状態測定器を備えることで、充電状態の変化に伴う電圧の変化が小さいユニットに対しても、充電状態のばらつきを抑制する効果が得られる。充電状態測定器を備えた場合、図10、図11、図14に記載の「電圧」を「充電状態」と読み替えることで充電状態の均等化が達成される。
次に、この発明の実施の形態2に係る電源装置について図15から図17に基づいて説明する。
図15はこの発明の実施の形態2に係わる電源装置の構成を示し、この実施の形態2の電源装置150は、蓄電機構101と、リアクトル102と、モジュール110と、複数のスイッチ301〜303で構成された第一のスイッチ群120と、複数のスイッチ311〜313で構成された第二のスイッチ群130と、電圧測定器351、352、353と、温度測定器701と、制御動作部151とで構成されている。モジュール110はユニット201、202、203で構成される。
但し、このフローチャートに必ずしも従う必要はなく、順番を入れ替えても良い。
図17の構成において、ユニットの充電または放電のいずれかを行う場合、ユニット201は必ず含まれる。繰り返しになるため動作の詳細は記載しない。
さらに電圧測定器に代えてユニットの充電状態を測定する充電状態測定器を備えることで、充電状態の変化に伴う電圧の変化が小さいユニットに対しても、充電状態のばらつきを抑制する効果が得られる。充電状態測定器を備えた場合、図16に記載の「電圧」を「充電状態」と読み替えることで充電状態の均等化が達成される。
次に、この発明の実施の形態3に係る電源装置について図18から図21に基づいて説明する。
図18はこの発明の実施の形態3に係わる電源装置の構成を示し、実施の形態3における電源装置200は、蓄電機構101と、リアクトル102と、蓄電機構101とリアクトル102の間に接続されたスイッチ401と、モジュール210と、複数のスイッチ301〜303で構成された第一のスイッチ群120と、複数のスイッチ311〜313で構成された第二のスイッチ群130と、電圧測定器351、352、353と、制御動作部112で構成されている。モジュール210はユニット201、202、203と、各ユニットに直列に接続された切り離し用スイッチ321、322、323で構成される。
ユニット201、202、203とスイッチ321、322、323で構成されたモジュール210の正極側および負極側の両端子が、図1の電気機器180にそれぞれ接続される。電圧測定器351、352、353で検知した電圧の情報は制御動作部112に送られ、制御動作部112はスイッチ301、311、302、312、303、313、321、322、323、401のゲート側端子に信号を送り、それぞれの導通状態、非導通状態を切り替える。
なお、ユニット201〜203の数は3つでなくてもよく、構成段の数も三段でなくてよい。ユニット201〜203と直列に接続されたスイッチ321〜323は順番を入れ替えて接続してもよい。好ましくは、蓄電機構101はコンデンサ、二次電池である。
但し、このフローチャートに必ずしも従う必要はなく、順番を入れ替えても良い。
即ち、スイッチ301のソース側端子とスイッチ311のドレイン側端子が接続され、スイッチ311のソース側端子はユニット201の負極に接続され、ユニット201の正極にはスイッチ321のドレイン側端子が接続され、ユニット201と並列に電圧測定器351が接続されている。これがユニット1つに対する構成段である。
すなわちユニット201とスイッチ301、311、321と電圧測定器351を構成段の一段目とする。構成段の二段目は、ユニット202とスイッチ302、312、322と電圧測定器352で構成され、三段目は、ユニット203とスイッチ303、313、323と電圧測定器353で構成されており、接続関係は一段目と同様であり説明を省略する。
さらに電圧測定器に代えてユニットの充電状態を測定する充電状態測定器を備えることで、充電状態の変化に伴う電圧の変化が小さいユニットに対しても、充電状態のばらつきを抑制する効果が得られる。充電状態測定器を備えた場合、図20のステップS2からステップS5に記載の「電圧」を「充電状態」と読み替えることで充電状態の均等化が達成される。
実施の形態3の電源装置200は、以上に説明した動作を行うことで、モジュール210に含まれるユニットに電圧または充電状態のばらつきがあった際は、そのばらつきを低減することができ、1つ以上のユニットと蓄電機構の間で能動的な電力授受が行える。またあるユニット内の蓄電デバイスが著しく劣化した等の理由で使用が困難となった不良ユニットが発生した際に、その不良ユニットを電気的に切り離すことができる。
次に、この発明の実施の形態4に係る電源装置について図22から図24に基づいて説明する。
図22はこの発明の実施の形態4に係わる電源装置の構成を示し、電源装置250は、蓄電機構101と、リアクトル102と、蓄電機構101とリアクトル102の間に接続されたスイッチ401と、モジュール210と、複数のスイッチ301〜303で構成された第一のスイッチ群120と、複数のスイッチ311〜313で構成された第二のスイッチ群130と、電圧測定器351、352、353と、温度測定器701と、制御動作部152を含む。モジュール210はユニット201、202、203とスイッチ321、322、323で構成される。
なお、ユニットの数は3つでなくてもよく、構成段の数も三段でなくてよい。ユニットと直列に接続されたスイッチは順番を入れ替えて接続してもよい。好ましくは、蓄電機構101はコンデンサ、二次電池である。
また温度測定器701はモジュール210の温度を測定し、制御動作部152にその情報を送る。測定した温度が予め設定した基準値を下回っていれば、ユニット201、202、203から蓄電機構101への放電、蓄電機構101からユニット201、202、203への充電を繰り返し行う。そうすることで、ユニット201、202、203に存在する内部抵抗が発熱し、ユニット201、202、203の温度を上げることができる。測定した温度が予め設定した基準値を上回っていれば、昇温機能を停止する。その後、必要に応じて実施の形態3に記載の各ユニットの電圧のばらつきを低減する動作を行う。
但し、このフローチャートに必ずしも従う必要はなく、順番を入れ替えても良い。
即ち、スイッチ301のソース側端子とスイッチ311のドレイン側端子が接続され、スイッチ311のソース側端子はユニット201の負極に接続され、ユニット201の正極にはスイッチ321のドレイン側端子が接続され、ユニット201と並列に電圧測定器351が接続されている。これがユニット1つに対する構成段である。
すなわちユニット201とスイッチ301、311、321と電圧測定器351を構成段の一段目とする。構成段の二段目は、ユニット202とスイッチ302、312、322と電圧測定器352で構成され、三段目は、ユニット203とスイッチ303、313、323と電圧測定器353で構成されており、接続関係は一段目と同様であり説明を省略する。
さらに電圧測定器に代えてユニットの充電状態を測定する充電状態測定器を備えることで、充電状態の変化に伴う電圧の変化が小さいユニットに対しても、充電状態のばらつきを抑制する効果が得られる。充電状態測定器を備えた場合、図23のステップS2からステップS5に記載の「電圧」を「充電状態」と読み替えることで充電状態の均等化が達成される。
実施の形態4の電源装置250は、以上に説明した動作を行うことで、モジュールに含まれるユニットに電圧または充電状態のばらつきがあった際は、そのばらつきを低減することができる。
またモジュールの温度が基準値を下回っていた際も、モジュールの温度を上げることができる。さらに不良ユニットがあった際には不良ユニットを電気的に切り離すことができる。
次に、この発明の実施の形態5に係る電源装置について図25から図27に基づいて説明する。
実施の形態5の電源装置300は、蓄電機構101と、リアクトル102と、スイッチ401、512、513と、モジュール210と、複数のスイッチ301〜303で構成された第一のスイッチ群120と、複数のスイッチ311〜313で構成された第二のスイッチ群130と、電圧測定器351、352、353と、制御動作部113を含む。モジュール210はユニット201、202、203とスイッチ321、322、323で構成される。
スイッチ512は、そのドレイン側端子が蓄電機構101とスイッチ401の接続点に接続され、ソース側端子がスイッチ303のソース側端子及びユニット203の負極に接続されている。スイッチ513は、そのドレイン側端子がユニット203の負極とスイッチ512のソース側端子に接続され、ソース側端子が蓄電機構101の負極側に接続されるようになっている。
ユニット201、202、203とスイッチ321、322、323で構成されたモジュール210の正極側端子と、蓄電機構101の負極側端子が図1の電気機器180にそれぞれ接続される。
好ましくは、蓄電機構101は二次電池または組電池またはキャパシタまたは電気二重層キャパシタである。さらに好ましくは、蓄電機構101はユニット201、202、203と同等の特性を有するユニットである。
但し、このフローチャートに必ずしも従う必要はなく、順番を入れ替えても良い。
即ち、スイッチ301のソース側端子とスイッチ311のドレイン側端子が接続され、スイッチ311のソース側端子はユニット201の負極に接続され、ユニット201の正極にはスイッチ321のドレイン側端子が接続され、ユニット201と並列に電圧測定器351が接続されている。これがユニット1つに対する構成段である。
すなわちユニット201とスイッチ301、311、321と電圧測定器351を構成段の一段目とする。構成段の二段目は、ユニット202とスイッチ302、312、322と電圧測定器352で構成され、三段目は、ユニット203とスイッチ303、313、323と電圧測定器353で構成されており、接続関係は一段目と同様であり説明を省略する。
蓄電機構101とリアクトル102とスイッチ401を直列に接続したものが、ユニット203の負極とスイッチ513のドレイン側端子にそれぞれ接続される。
ユニット201、202、203とスイッチ321、322、323で構成されたモジュール210の負極側端子と、蓄電機構101の正極側端子が図1の電気機器180にそれぞれ接続される。
さらに電圧測定器に代えてユニットの充電状態を測定する充電状態測定器を備えることで、充電状態の変化に伴う電圧の変化が小さいユニットに対しても、充電状態のばらつきを抑制する効果が得られる。充電状態測定器を備えた場合、図26のステップS2からステップS5に記載の「電圧」を「充電状態」と読み替えることで充電状態の均等化が達成される。
実施の形態5の電源装置300は、以上に説明した動作を行うことで、モジュールに含まれるユニットに電圧または充電状態のばらつきがあった際は、そのばらつきを低減することができ、1つ以上のユニットと蓄電機構の間で能動的な電力授受が行える。またあるユニット内の蓄電デバイスが著しく劣化した等の理由で使用が困難となった不良ユニットがあった際には、該不良ユニットを電気的に切り離し、切り離されたユニット分の電圧を補償するために蓄電機構をモジュールに電気的に直列に接続することができる。
次に、この発明の実施の形態6に係る電源装置について図28から図30に基づいて説明する。
図28はこの発明の実施の形態6に係わる電源装置の構成を示し、電源装置350は、蓄電機構101と、リアクトル102と、スイッチ401、512、513と、モジュール210と、複数のスイッチ301〜303で構成された第一のスイッチ群120と、複数のスイッチ311〜313で構成された第二のスイッチ群130と、電圧測定器351、352、353と、温度測定器701と、制御動作部153を含む。モジュール210はユニット201、202、203とスイッチ321、322、323で構成される。
なお、ユニットの数は3つでなくてもよく、構成段の数も三段でなくてよい。ユニットと直列に接続されたスイッチは順番を入れ替えて接続してもよい。好ましくは、蓄電機構101は二次電池または組電池またはキャパシタまたは電気二重層キャパシタである。さらに好ましくは、蓄電機構101はユニット201、202、203と同等の特性を有するユニットである。
但し、このフローチャートに必ずしも従う必要はなく、順番を入れ替えても良い。
図30の構成において、ユニットの充電または放電のいずれかを行う場合、ユニット201は必ず含まれる。繰り返しになるため動作の詳細は記載しない。
さらに電圧測定器に代えてユニットの充電状態を測定する充電状態測定器を備えることで、充電状態の変化に伴う電圧の変化が小さいユニットに対しても、充電状態のばらつきを抑制する効果が得られる。充電状態測定器を備えた場合、図29のステップS2からステップS5に記載の「電圧」を「充電状態」と読み替えることで充電状態の均等化が達成される。
実施の形態6の電源装置350は、以上に説明した動作を行うことで、モジュールに含まれるユニットに電圧または充電状態のばらつきがあった際は、そのばらつきを低減することができる。
またモジュールの温度が基準値を下回っていた際も、モジュールの温度を上げることができる。さらに不良ユニットが合った際には該不良ユニットを電気的に切り離すことができる。
次に、この発明の実施の形態7に係る電源装置について図31から図35に基づいて説明する。
図31はこの発明の実施の形態7に係わる電源装置の構成を示し、電源装置900はリアクトル102と、モジュール110と、複数のスイッチ301〜303で構成された第一のスイッチ群120と、複数のスイッチ311〜313で構成された第二のスイッチ群130と、電圧測定器351、352、353と、制御動作部911を含む。モジュール110はユニット201、202、203で構成される。電源装置900は電気機器901と接続される。
なお、ユニット201〜203の数は3つでなくてもよく、構成段の数も三段でなくてよい。また、電気機器901と接続される電源装置900は1つでなくともよく、複数の電気機器901を並列に接続したものであってよい。
制御動作部911は電圧差が基準値より大きいユニットがあれば、電気機器901への給電、電気機器901からの回生充電の際、ユニットの電圧差が大きくならないよう制御する。各ユニットの電圧と各ユニットの電圧の平均の差が基準値以下に収まった場合、制御動作部911は各ユニットの電圧の均等化が達成されたと判断し、ユニット201、202、203全てと電気機器901との間で電力授受がなされるよう制御する。
図32には、各ユニット201〜203において、平均電圧と比較した電圧が大きい場合と小さい場合における手順を、電気機器901が力行と回生の場合に分けて表にして示している。
もし、ステップS4において電圧差が基準値を超えるユニットが存在しない場合(NO)、ステップS17に進んで電気機器901の力行または回生時は全てのユニットが放電または充電する。
ただしこのフローチャートに必ずしも従う必要はなく、順番を入れ替えても良い。
即ち、スイッチ301のソース側端子とスイッチ311のドレイン側端子が接続され、スイッチ311のソース側端子はユニット201の負極に接続され、ユニット201と並列に電圧測定器351が接続されている。これがユニット1つに対する構成段である。
すなわちユニット201とスイッチ301、311と電圧測定器351を構成段の一段目とする。構成段の二段目は、ユニット202とスイッチ302、312と電圧測定器352で構成され、三段目は、ユニット203とスイッチ303、313と電圧測定器353で構成されており、接続関係は一段目と同様であり説明を省略する。
図35は各ユニット201〜203において、平均電圧と比較した電圧が大きい場合と小さい場合における手順を、電気機器901が力行と回生の場合に分けて図32の場合と同様に表にして示している。またフローチャートの一例は図33に示される通りである。
実施の形態7の電源装置900は、以上に説明した動作を行うことで、電気機器901とモジュール110との間で電力授受がなされる際は、モジュール110に含まれるユニット201〜203に電圧のばらつきが大きくならないよう制御することができる。
さらに電圧測定器に代えてユニットの充電状態を測定する充電状態測定器を備えることで、充電状態の変化に伴う電圧の変化が小さいユニットに対しても、充電状態のばらつきが大きくならないよう制御することができる。充電状態測定器を備えた場合、図32、図33に記載の「電圧」を「充電状態」と読み替えることで、充電状態のばらつきが大きくならないような動作が達成される。
次に、この発明の実施の形態8に係る電源装置について説明する。
図36は、実施の形態1における構成の1つである図2を例に、モジュールを流れる電流を測定する電流測定器370を追加した構成である。制御動作部111は電流測定器370で検出した電流値と、予め設定した充放電を許容する電流値の範囲内にあるかを算出する。電流測定器370で検出した電流値が、充放電を許容する電流値の範囲外であった場合、制御動作部111は充放電電流の一部または全部を蓄電機構101に充放電するよう制御する。例えば、図13に記載の動作のうち、ユニット全てに充電するか、ユニット全てを放電するかの操作を施すことで、充放電電流の一部または全部を蓄電機構101に負担させることができる。そうすることで、モジュール110を構成する各ユニットの充放電電流の負担を軽減することができる。電流測定器を追加する構成は実施の形態1から実施の形態6に記載の全ての構成に応用できる。なお電流測定器370はモジュール110に流れる電流を測定できれば良く、その設置箇所、測定方法を限定するものではない。
また実施の形態2、実施の形態4、実施の形態6に記載の構成において、温度測定器701が測定したモジュール110の温度が予め設定した基準値を上回っていれば、制御動作部は充放電電流の一部または全部を蓄電機構101が負担するよう制御する。そうすることで、モジュール110に流れる電流による発熱を抑制し、モジュール110の温度上昇を防ぐことができる。
以上の動作により、蓄電機構101は、電源装置100が充放電する電流の一部または全部を負担することで、モジュール110の負担を軽減することができる。
Claims (14)
- 1つ以上の蓄電デバイスを含むユニットと、ドレイン側端子が前記ユニットの正極と接続された降圧用スイッチと、ドレイン側端子が前記降圧用スイッチのソース側端子と接続された昇圧用スイッチとで構成されたn個(nは2以上の整数)の構成段、電気エネルギーを蓄積し、電力の入力および出力が可能な蓄電機構、この蓄電機構に直列接続されたリアクトル、および前記降圧用スイッチと前記昇圧用スイッチの導通、非導通を切り替える制御動作部とを備え、
前記構成段のうち、第m段目(mは2≦m≦nを満たす整数)の構成段のユニットの正極は第m−1段目の構成段のユニットの負極と接続され、第m段目の構成段に含まれる昇圧用スイッチのドレイン側端子は第m−1段目の構成段に含まれる昇圧用スイッチのソース側端子と接続され、第n段目の構成段に含まれる昇圧用スイッチのソース側端子は第n段目の構成段に含まれるユニットの負極と接続され、直列接続されたn個の前記昇圧用スイッチは前記蓄電機構と前記リアクトルの直列回路に並列に接続されたことを特徴とする電源装置。 - 1つ以上の蓄電デバイスを含むユニットと、ソース側端子が前記ユニットの負極と接続された降圧用スイッチと、ソース側端子が前記降圧用スイッチのドレイン側端子と接続された昇圧用スイッチとで構成されたn個(nは2以上の整数)の構成段、電気エネルギーを蓄積し、電力の入力および出力が可能な蓄電機構、この蓄電機構に直列接続されたリアクトル、および前記降圧用スイッチと前記昇圧用スイッチの導通、非導通を切り替える制御動作部とを備え、
前記構成段のうち、第m段目(mは2≦m≦nを満たす整数)の構成段のユニットの正極は第m−1段目の構成段のユニットの負極と接続され、第m段目の構成段に含まれる昇圧用スイッチのドレイン側端子は第m−1段目の構成段に含まれる昇圧用スイッチのソース側端子と接続され、第1段目の構成段に含まれる昇圧用スイッチのドレイン側端子は第1段目の構成段に含まれるユニットの正極と接続され、直列接続されたn個の前記昇圧用スイッチは前記蓄電機構と前記リアクトルの直列回路に並列に接続されたことを特徴とする電源装置。 - 前記構成段は前記ユニットと直列に接続された切り離し用スイッチを有し、ソース側端子よりドレイン側端子の方が高電位になるように前記蓄電機構と直列に接続された第一のスイッチを有した電源装置であって、
前記制御動作部は、前記ユニットが正常に動作しているかをそれぞれ判定し、正常に動作していないと判定された不良ユニットを含む構成段があった場合は、前記第一のスイッチおよび該構成段に含まれる前記切り離し用スイッチを非導通状態にし、かつ電流が前記不良ユニットを迂回するよう前記降圧用スイッチおよび前記昇圧用スイッチを導通状態にすることで、前記不良ユニットを電気的に切り離すことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電源装置。 - 前記構成段は前記ユニットと直列に接続された切り離し用スイッチを有し、ソース側端子よりドレイン側端子の方が高電位になるように前記蓄電機構と直列に接続された第一のスイッチを有し、前記リアクトルの一端は第1段目の構成段に含まれる昇圧用スイッチのドレイン側端子に接続され、前記リアクトルの他端は前記第一のスイッチのドレイン側端子と接続され、前記第一のスイッチのソース側端子と前記蓄電機構の正極側端子との間に第二のスイッチのドレイン側端子が接続され、前記第二のスイッチのソース側端子が第n段目の構成段に含まれる昇圧用スイッチのソース側端子に接続されるとともに第三のスイッチのドレイン側端子と接続され、前記第三のスイッチのソース側端子は前記蓄電機構の負極側端子と接続された電源装置であって、
前記制御動作部は、前記ユニットが正常に動作しているかをそれぞれ判定し、正常に動作していないと判定された不良ユニットを含む構成段があった場合は、該構成段に含まれる切り離し用スイッチを非導通状態にし、前記第一のスイッチを非導通状態、前記第二のスイッチを導通状態、前記第三のスイッチを非導通状態にそれぞれ切り替え、かつ電流が前記不良ユニットを迂回するよう前記降圧用スイッチおよび前記昇圧用スイッチを導通状態にすることで、前記不良ユニットを電気的に切り離し、前記蓄電機構を電気的に直列に接続することを特徴とする請求項1に記載の電源装置。 - 前記構成段は前記ユニットと直列に接続された切り離し用スイッチを有し、ソース側端子よりドレイン側端子の方が高電位になるように前記蓄電機構と直列に接続された第一のスイッチを有し、前記リアクトルの一端は第n段目の構成段に含まれる昇圧用スイッチのソース側端子に接続され、前記リアクトルの他端は前記第一のスイッチのソース側端子と接続され、前記第一のスイッチのドレイン側端子と、前記蓄電機構の負極側端子との間に第二のスイッチのソース側端子が接続され、前記第二のスイッチのドレイン側端子が第1段目の構成段に含まれる昇圧用スイッチのドレイン側端子に接続されるとともに第三のスイッチのソース側端子と接続され、前記第三のスイッチのドレイン側端子は前記蓄電機構の正極側端子と接続された電源装置であって、
前記制御動作部は、前記ユニットが正常に動作しているかをそれぞれ判定し、正常に動作していないと判定された不良ユニットを含む構成段があった場合は、該構成段に含まれる切り離し用スイッチを非導通状態にし、前記第一のスイッチを非導通状態、前記第二のスイッチを導通状態、前記第三のスイッチを非導通状態にそれぞれ切り替え、かつ電流が前記不良ユニットを迂回するよう前記降圧用スイッチおよび前記昇圧用スイッチを導通状態にすることで、前記不良ユニットを電気的に切り離し、前記蓄電機構を電気的に直列に接続することを特徴とする請求項2に記載の電源装置。 - 前記n個の構成段のうち、第k段目(kは1≦k≦nを満たす整数)の構成段に含まれる降圧用スイッチの導通状態、非導通状態を繰り返し切り替え、その他の降圧用スイッチおよび昇圧用スイッチを全て非導通状態にすることで、第k段目の構成段を含む1つまたは複数の構成段に含まれるユニットが放電し、電圧が降圧されて前記蓄電機構に電力が送られ、かつ前記n個の構成段のうち、第k段目の構成段に含まれる昇圧用スイッチの導通状態、非導通状態を繰り返し切り替え、その他の構成段に含まれる昇圧用スイッチを全て導通状態とし、さらに降圧用スイッチを全て非導通状態とすることで、前記蓄電機構から電圧が昇圧され、第k段目の構成段を含む1つまたは複数の構成段に含まれるユニットが充電される請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電源装置。
- 前記ユニットの電圧をそれぞれ測定する電圧測定器を備え、前記制御動作部は、前記電圧測定器で測定した各ユニットの電圧をそれぞれ参照し、複数のユニットの電圧の平均値との差の絶対値が基準値より大きい電圧を有するユニットが存在した場合に、その差を縮めるよう制御することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の電源装置。
- 前記ユニットの充電状態をそれぞれ測定する充電状態測定器を備え、前記制御動作部は、前記充電状態測定器で測定した各ユニットの充電状態をそれぞれ参照し、複数のユニットの充電状態の平均値との差の絶対値が基準値より大きい充電状態を有するユニットが存在した場合に、その差を縮めるよう制御することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の電源装置。
- 前記ユニットの温度を測定する温度測定器を備え、前記制御動作部は、前記温度測定器で測定した前記ユニットの温度を参照し、測定した温度が基準値を下回っていた場合に前記ユニットと前記蓄電機構との間で電力授受を行うよう制御することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の電源装置。
- 直列接続された前記ユニットに流れる電流値を測定する電流測定器を備え、前記制御動作部は、前記電流測定器で測定した電流値を参照し、測定した電流値が予め定めた範囲を逸脱していた場合に、充放電電流の一部または全部を前記蓄電機構を充放電するよう制御することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の電源装置。
- 前記ユニットの温度を測定する温度測定器を備え、前記制御動作部は、前記温度測定器で測定した前記ユニットの温度を参照し、測定した温度が基準値を上回っていた場合に、前記蓄電機構が充放電電流の一部または全部を充放電するよう制御することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の電源装置。
- 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電源装置において、前記蓄電機構は電気機器に替え、前記電気機器は電力消費機能または発電機能のうち少なくとも一方を有し、直列接続されたn個の前記昇圧用スイッチは前記電気機器と前記リアクトルの直列回路に並列に接続されたことを特徴とする電源装置。
- 前記ユニットの電圧をそれぞれ測定する電圧測定器を備え、前記制御動作部は、前記電圧測定器で測定した各ユニットの電圧をそれぞれ参照し、第k段目(kは1≦k≦nを満たす整数)の構成段のユニットの電圧が複数のユニットの電圧の平均値より基準値以上大きい場合、前記電気機器の電力消費時は第k段目の構成段のユニットを含む1つまたは複数のユニットを放電することで電力供給を行い、前記電気機器の電力回生時は第k段目の構成段のユニットを含まない1つまたは複数のユニットに電力を充電し、第k段目の構成段のユニットの電圧が複数のユニットの電圧の平均値より基準値以上小さい場合、前記電気機器の電力消費時は第k段目の構成段のユニットを含まない1つまたは複数のユニットを放電することで電力供給を行い、前記電気機器の電力回生時は第k段目の構成段のユニットを含む1つまたは複数のユニットに電力を充電することを特徴とする請求項12に記載の電源装置。
- 前記ユニットの充電状態をそれぞれ測定する充電状態測定器を備え、前記制御動作部は、前記充電状態測定器で測定した各ユニットの充電状態をそれぞれ参照し、第k段目(kは1≦k≦nを満たす整数)の構成段のユニットの充電状態が複数のユニットの充電状態の平均値より基準値以上大きい場合、前記電気機器の電力消費時は第k段目の構成段のユニットを含む1つまたは複数のユニットを放電することで電力供給を行い、前記電気機器の電力回生時は第k段目の構成段のユニットを含まない1つまたは複数のユニットに電力を充電し、第k段目の構成段のユニットの充電状態が複数のユニットの充電状態の平均値より基準値以上小さい場合、前記電気機器の電力消費時は第k段目の構成段のユニットを含まない1つまたは複数のユニットを放電することで電力供給を行い、前記電気機器の電力回生時は第k段目の構成段のユニットを含む1つまたは複数のユニットに電力を充電することを特徴とする請求項12に記載の電源装置。
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