JPWO2012086633A1

JPWO2012086633A1 - 電源装置

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Publication number: JPWO2012086633A1
Application number: JP2012535469A
Authority: JP
Inventors: 慎一荒川; 泰道大貫
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2014-05-22
Anticipated expiration: 2031-12-20
Also published as: DE112011104483T5; JP5140784B2; DE112011104483B4; WO2012086633A1; US20130285611A1; CN103081278B; CN103081278A; US8643335B2

Abstract

並列に接続された複数の電源ユニットと；前記複数の電源ユニットの各正極側端子同士が結合された正極側結合部と；前記複数の電源ユニットの各負極側端子同士が結合された負極側結合部と；を備える電源装置。

Description

本発明は、電源装置に関する。
本願は、２０１０年１２月２１日に日本に出願された特願２０１０−２８４９０７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

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として、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として、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では、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。

本発明は上記事情に鑑みてなされた。本発明は、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する。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用する。
（１）すなわち、本発明の一実施形態に係る電源装置は、並列に接続された複数の電源ユニットと；前記複数の電源ユニットの各正極側端子同士が結合された正極側結合部と；前記複数の電源ユニットの各負極側端子同士が結合された負極側結合部と；を備える。前記複数の電源ユニットの各々は、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で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；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と；前記抵抗素子の他端同士が結合された抵抗結合部と；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前記抵抗結合部との間において電気的に断接可能に接続された、前記複数の電源ユニットの数よりも少ない数の第２リレーと；を備える。

（２）上記（１）に記載の電源装置は以下のように構成されてもよい：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リレーをさらに備える。

（３）上記（２）に記載の電源装置は以下のように構成されてもよい：前記第３リレーは、前記複数の電源ユニットの各々において前記バッテリーユニットに直列に接続され；前記第３リレーの数は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さらに備える。

（４）上記（３）に記載の電源装置は以下のように構成されてもよい：前記バッテリーユニットの数がｍ個である場合（前記ｍは２以上の自然数である）、前記バランス抵抗素子の個数はｍ−１個であり、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。

（５）上記（３）に記載の電源装置は以下のように構成されてもよい：前記バッテリーユニットの数がｍ個である場合（前記ｍは２以上の自然数である）、前記バランス抵抗素子の個数はｍ個である。

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。

（６）上記（３）または（５）のいずれか一つに記載の電源装置は以下のように構成されてもよい：前記複数の電源ユニットの各々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とを含む閉ループ回路の外部に電流センサを備える。

上記（１）に記載の電源装置は、第１リレーを接続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する。このため、第１リレーを接続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が行われる。さらに、並列に接続された複数の電源ユニットに対して、第２リレーの数は複数の電源ユニットの数よりも少ないことから、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することができる。また、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もできる。

また、抵抗素子の他端同士を結合して成る抵抗結合部と正極側結合部および負極側結合部の何れか他方との間において、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る。これによって、例えば特別な回路要素を設けなくても、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、上記（２）に記載の電源装置は、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。これによって、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、上記（３）に記載の電源装置は、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リレーの断接続状態にかかわらず、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る。この結果、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、上記（４）に記載の電源装置によれば、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、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、上記（５）に記載の電源装置によれば、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る。このため、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る。さらに、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もできる。

さらに、上記（６）に記載の電源装置によれば、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うことができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る電源装置の構成図である。図２は、同実施形態の第１変形例に係る電源装置の構成図である。図３は、同実施形態の第２変形例に係る電源装置の構成図である。図４は、同第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。図５Ａは、同第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。図５Ｂは、同第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。図６Ａは、同第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。図６Ｂは、同第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。図６Ｃは、同第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。図７Ａは、同第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。図７Ｂは、同第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。図７Ｃは、同第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。図７Ｄは、同第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。図７Ｅは、同第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。図８は、同実施形態の第３変形例に係る電源装置の構成図である。図９は、同実施形態の第４変形例に係る電源装置の構成図である。図１０は、同実施形態の第５変形例に係る電源装置の構成図である。図１１は、同実施形態の第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。

同実施形態に係る電源装置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である。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、各電源ユニット１１は、例えば、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を備えている。

そして、電源装置１０は、ｍ個の電源ユニット１１，…，１１の各プリチャージ抵抗３１の他端３１ｂ同士を結合して成る抵抗結合部Ｂと、正極側結合部Ｐとの間に電気的に断接可能に直列に接続された１個のプリチャージコンタクタ３２とを備えている。

つまり、例えば図１に示す電源装置１０によれば、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、同数である。これらの個数（ｍ個）と比較して、プリチャージコンタクタ３２の個数（１個）はより少ない数である。

次に、同実施形態に係る電源装置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。これにより、各正極側コンタクタ２２は断絶状態に設定される。さらに、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は接続状態に設定される。

これにより、過大な突入電流が流れることを抑制できる。さらに、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なった後に、各正極側コンタクタ２２に電流を流す。この結果、プリチャージコンタクタ３２は断絶状態になる。そして、各正極側コンタクタ２２および各負極側コンタクタ２３は接続状態になる。

この状態では、抵抗結合部Ｂ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る。これにより、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。

このように、同実施形態に係る電源装置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の他端３１ｂ同士を結合して成る抵抗結合部Ｂと正極側結合部Ｐとの間に、電気的に断接可能に１個のプリチャージコンタクタ３２が直列に接続されている。これにより、このプリチャージコンタクタ３２が接続状態であれば各プリチャージ抵抗３１に電流が流れる。この結果、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防止することができる。

つまり、正極側コンタクタ２２を接続状態にする前に、電源装置の平滑コンデンサＣをプリチャージ抵抗３１を介して充電する。これにより、正極側コンタクタ２２を接続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を行うことができる。さらに、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。これにより、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できる。さらに、装置の大型化により搭載性が損なわれてしまうことも抑制することができる。

また、抵抗結合部Ｂと負極側結合部Ｎとの間に、ｍ個のバッテリーユニット２１，…，２１同士がｍ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る。これにより、例えば特別な回路要素を設けなくても、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）を解消することができる。

さらに、本発明の同実施形態は、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。これにより、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、上記の例では、１個のプリチャージコンタクタ３２を備えるという構成であったが、本発明はこれに限定されない。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、いずれか１個のプリチャージコンタクタ３２に異常が発生し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、上記の例では、各プリチャージ抵抗３１およびプリチャージコンタクタ３２が各バッテリーユニット２１の正極側に設けられるという構成であったが、本発明はこれに限定されない。例えば図２に示す第１変形例に係る電源装置１０のように、各プリチャージ抵抗３１およびプリチャージコンタクタ３２が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によれば、各電源ユニット１１は、例えば、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を備えている。

同第１変形例に係る電源装置１０は、ｍ個の電源ユニット１１，…，１１の各プリチャージ抵抗３１の他端３１ｂ同士を結合して成る抵抗結合部Ｂと、負極側結合部Ｎとの間に電気的に断接可能に直列に接続された１個のプリチャージコンタクタ３２とを備えている。

なお、例えば図３に示す第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３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。

同第２変形例に係る電源装置１０によれば、例えば図４〜図７Ｅ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。これにより、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。

したがって、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同士がｍ−１個のバランス抵抗４１，…，４１によって接続される。これにより、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のみに接続されることは可能でない。

したがって、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４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に接続される。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。図４に描かれている黒丸はバッテリーユニットを表し、破線はバランス抵抗数を表す。図４では、バッテリーユニット数は３であり、バランス抵抗数は２である。

また、例えば図５Ａ，５Ｂ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５Ａ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に接続される。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。図５Ａに描かれている黒丸はバッテリーユニットを表し、破線はバランス抵抗数を表す。図５Ａでは、バッテリーユニット数は４であり、バランス抵抗数は３である。

また、例えば図５Ｂ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に接続される。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。図５Ｂに描かれている黒丸はバッテリーユニットを表し、破線はバランス抵抗数を表す。図５Ｂでは、バッテリーユニット数は４であり、バランス抵抗数は３である。

また、例えば図６Ａ，６Ｂ，６Ｃ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６Ａ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に接続される。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。図６Ａに描かれている黒丸はバッテリーユニットを表し、破線はバランス抵抗数を表す。図６Ａでは、バッテリーユニット数は５であり、バランス抵抗数は４である。

また、例えば図６Ｂ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に接続される。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に接続される。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。図６Ｂに描かれている黒丸はバッテリーユニットを表し、破線はバランス抵抗数を表す。図６Ｂでは、バッテリーユニット数は５であり、バランス抵抗数は４である。

また、例えば図６Ｃ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に接続される。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。図６Ｃに描かれている黒丸はバッテリーユニットを表し、破線はバランス抵抗数を表す。図６Ｃでは、バッテリーユニット数は５であり、バランス抵抗数は４である。

また、例えば図７Ａ〜７Ｅ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７Ａ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に接続される。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。図７Ａに描かれている黒丸はバッテリーユニットを表し、破線はバランス抵抗数を表す。図７Ａでは、バッテリーユニット数は６であり、バランス抵抗数は５である。

また、例えば図７Ｂ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に接続される。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に接続される。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。図７Ｂに描かれている黒丸はバッテリーユニットを表し、破線はバランス抵抗数を表す。図７Ｂでは、バッテリーユニット数は６であり、バランス抵抗数は５である。

また、例えば図７Ｃ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に接続される。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。図７Ｃに描かれている黒丸はバッテリーユニットを表し、破線はバランス抵抗数を表す。図７Ｃでは、バッテリーユニット数は６であり、バランス抵抗数は５である。

また、例えば図７Ｄ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に接続される。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に接続される。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。図７Ｄに描かれている黒丸はバッテリーユニットを表し、破線はバランス抵抗数を表す。図７Ｄでは、バッテリーユニット数は６であり、バランス抵抗数は５である。

また、例えば図７Ｅ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に接続される。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。図７Ｅに描かれている黒丸はバッテリーユニットを表し、破線はバランス抵抗数を表す。図７Ｅでは、バッテリーユニット数は６であり、バランス抵抗数は５である。

同第２変形例によれば、ｍ個の負極側コンタクタ２３，…，２３の断接続状態にかかわらず、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が形成される。これにより、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、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）を解消することができる。

なお、例えば図８に示す第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８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８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とを備えている。

同第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。何れか１つのバランス抵抗４１に異常が発生しても、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を適正に維持することができる。これにより、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）を解消することができる。

なお、上述した第２変形例および第３変形例によれば、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９に示す第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。

同第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ることにより、各電流センサ２４の較正を適切に行うことができる。

なお、例えば図９に示す第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、例えば図１０に示す第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１０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。

本発明に係る電源装置は、第１リレーを接続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するため、第１リレーを接続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が行われる。さらに、並列に接続された複数の電源ユニットに対して、第２リレーの数は複数の電源ユニットの数よりも少ないことから、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することができる。また、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もできる。

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
３１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

並列に接続された複数の電源ユニットと；
前記複数の電源ユニットの各正極側端子同士が結合された正極側結合部と；
前記複数の電源ユニットの各負極側端子同士が結合された負極側結合部と；
を備える電源装置であって、
前記複数の電源ユニットの各々は、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で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；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と；前記抵抗素子の他端同士が結合された抵抗結合部と；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前記抵抗結合部との間において電気的に断接可能に接続された、前記複数の電源ユニットの数よりも少ない数の第２リレーと；を備えることを特徴とする、電源装置。
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リレーをさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の電源装置。
前記第３リレーは、前記複数の電源ユニットの各々において前記バッテリーユニットに直列に接続され；
前記第３リレーの数は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さらに備えることを特徴とする、請求項２に記載の電源装置。
前記バッテリーユニットの数がｍ個である場合（前記ｍは２以上の自然数である）、前記バランス抵抗素子の個数はｍ−１個であり、
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３に記載の電源装置。
前記バッテリーユニットの数がｍ個である場合（前記ｍは２以上の自然数である）、前記バランス抵抗素子の個数はｍ個であり、
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３に記載の電源装置。
前記複数の電源ユニットの各々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とを含む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３または５のいずれか一つに記載の電源装置。