WO2023053300A1

WO2023053300A1 - 電源装置、制御装置及び制御方法

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Publication number: WO2023053300A1
Application number: PCT/JP2021/035989
Authority: WO
Inventors: 健次柴田; 達哉神野
Original assignee: 本田技研工業株式会社
Priority date: 2021-09-29
Filing date: 2021-09-29
Publication date: 2023-04-06

Abstract

負荷に対して一定の電圧を出力する電源装置であって、少なくとも１つのバッテリを含む第１バッテリ部と、少なくとも１つのバッテリを含む第２バッテリ部と、を有する電源部と、前記第１バッテリ部と前記第２バッテリ部との間の接続を、直列接続、又は、並列接続に切り替えるための切替部と、制御部と、を有し、前記制御部は、前記第１バッテリ部から出力される電圧の値である第１電圧値、及び、前記第２バッテリ部から出力される電圧の値である第２電圧値が予め定められた切替電圧値以上である場合には、前記第１バッテリ部と前記第２バッテリ部との間の接続が並列接続となるように、前記切替部を制御し、前記第１電圧値及び前記第２電圧値が前記切替電圧値以上でない場合には、前記第１バッテリ部と前記第２バッテリ部との間の接続が直列接続となるように、前記切替部を制御することを特徴とする電源装置を提供する。

Description

電源装置、制御装置及び制御方法

　本発明は、電源装置、制御装置及び制御方法に関する。

　近年、地球温暖化などの環境問題への関心が高まるにつれて、送電網が普及していない地域や商用電源の停電時に有用な可搬式の電源装置として、内燃機関によって発電機（ジェネレータ）を駆動して電力を生成する電源装置に代えて、バッテリ（二次電池、蓄電池）に蓄電された電力を供給する電源装置が注目されてきている。このような電源装置の一例として、複数のバッテリを搭載し、これらのバッテリの接続状態を、直列接続、或いは、並列接続に切り替えることが可能な電源装置が提案されている（特許文献１及び２参照）。

特開２０１３－１９２２７８号公報特開２０１２－６０８３８号公報

　バッテリを搭載した電源装置において、特に、可搬式の電源装置において要求される機能の１つとして、電源装置から出力される電圧を一定に維持する機能、所謂、定電圧出力がある。従って、複数のバッテリを搭載する電源装置においても、これらのバッテリの接続状態を、直列接続、或いは、並列接続に切り替えながら、定電力出力を実現するための技術が求められている。なお、特許文献１及び２に開示された技術は、車両に搭載される電源装置であり（即ち、可搬式の電源装置を想定しているものではないため）、負荷の変動や発熱に対して有用な技術であるが、定電力出力を実現するものではない。

　本発明は、複数のバッテリを搭載する電源装置に関する新たな技術を提供することを例示的目的とする。

　本発明の一側面としての電源装置は、負荷に対して一定の電圧を出力する電源装置であって、少なくとも１つのバッテリを含む第１バッテリ部と、少なくとも１つのバッテリを含む第２バッテリ部と、を有する電源部と、前記第１バッテリ部と前記第２バッテリ部との間の接続を、直列接続、又は、並列接続に切り替えるための切替部と、制御部と、を有し、前記制御部は、前記第１バッテリ部から出力される電圧の値である第１電圧値、及び、前記第２バッテリ部から出力される電圧の値である第２電圧値が予め定められた切替電圧値以上である場合には、前記第１バッテリ部と前記第２バッテリ部との間の接続が並列接続となるように、前記切替部を制御し、前記第１電圧値及び前記第２電圧値が前記切替電圧値以上でない場合には、前記第１バッテリ部と前記第２バッテリ部との間の接続が直列接続となるように、前記切替部を制御することを特徴とする。

　本発明の別の側面としての制御装置は、少なくとも１つのバッテリを含む第１バッテリ部と、少なくとも１つのバッテリを含む第２バッテリ部と、を有する電源部を備え、負荷に対して一定の電圧を出力する電源装置を制御する制御装置であって、前記第１バッテリ部と前記第２バッテリ部との間の接続を、直列接続、又は、並列接続に切り替えるための切替部と、制御部と、を有し、前記制御部は、前記第１バッテリ部から出力される電圧の値である第１電圧値、及び、前記第２バッテリ部から出力される電圧の値である第２電圧値が予め定められた切替電圧値以上である場合には、前記第１バッテリ部と前記第２バッテリ部との間の接続が並列接続となるように、前記切替部を制御し、前記第１電圧値及び前記第２電圧値が前記切替電圧値以上でない場合には、前記第１バッテリ部と前記第２バッテリ部との間の接続が直列接続となるように、前記切替部を制御することを特徴とする。

　本発明の更に別の側面としての制御方法は、少なくとも１つのバッテリを含む第１バッテリ部と、少なくとも１つのバッテリを含む第２バッテリ部と、を有する電源部を備え、負荷に対して一定の電圧を出力する電源装置を制御する制御方法であって、前記第１バッテリ部と前記第２バッテリ部との間の接続を、直列接続、又は、並列接続に切り替える工程を有し、前記工程では、前記第１バッテリ部から出力される電圧の値である第１電圧値、及び、前記第２バッテリ部から出力される電圧の値である第２電圧値が予め定められた切替電圧値以上である場合には、前記第１バッテリ部と前記第２バッテリ部との間の接続を並列接続に切り替え、前記第１電圧値及び前記第２電圧値が前記切替電圧値以上でない場合には、前記第１バッテリ部と前記第２バッテリ部との間の接続を直列接続に切り替えることを特徴とする。

　本発明によれば、例えば、複数のバッテリを搭載する電源装置に関する新たな技術を提供することができる。

　本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。

　添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
本発明の一側面としての電源装置の構成を示す概略図である。従来技術における電源装置の構成を示す概略図である。本実施形態における電源装置の構成を示す概略図である。本実施形態における電源装置の構成を示す概略図である。従来技術における電源装置の構成を示す概略図である。本実施形態における電源装置の構成を示す概略図である。本実施形態における電源装置の構成を示す概略図である。図１に示す電源装置の動作を説明するためのフローチャートである。

　以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

　図１は、本発明の一側面としての電源装置１の構成を示す概略図である。電源装置１は、商用電源を必要とせずに、電源装置１に接続された電気機器などの負荷ＬＤに対して電力を供給する。電源装置１は、本実施形態では、電源装置１から負荷ＬＤに出力される電圧を一定に維持する機能を有する（定電圧出力を実現する）定電圧電源として具現化される。電源装置１は、例えば、送電網が普及していない地域や商用電源の停電時に用いられる可搬式の電源装置として好適である。

　電源装置１は、図１に示すように、電源部１０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０と、ＤＣ／ＡＣインバータ３０と、切替部４０と、検出部５０と、制御部６０と、を有する。

　電源部１０は、複数のバッテリＢＴが搭載されるバッテリーパックとして構成される。電源部１０は、本実施形態では、複数のバッテリＢＴを含む第１バッテリ部１１０と、複数のバッテリＢＴを含む第２バッテリ部１２０と、を有する。第１バッテリ部１１０及び第２バッテリ部１２０のそれぞれは、図１では、１０のバッテリＢＴを含んでいるが、その数を限定するものではなく、少なくとも１つのバッテリＢＴを含んでいればよい。また、第１バッテリ部１１０が含むバッテリＢＴの数と第２バッテリ部１２０が含むバッテリＢＴの数とは、同じでなくてもよい。バッテリＢＴは、負荷ＬＤに電力を供給するための蓄電池（二次電池）である。

　第１バッテリ部１１０には、第１バッテリ部１１０が含む複数のバッテリＢＴから電力を出力するための端子、具体的には、正極側（第１極側）の端子１１２と、負極側（第２極側）の端子１１４とが設けられている。
同様に、第２バッテリ部１２０には、第２バッテリ部１２０が含む複数のバッテリＢＴから電力を出力するための端子、具体的には、正極側（第１極側）の端子１２２と、負極側（第２極側）の端子１２４とが設けられている。

　ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、電源部１０と負荷ＬＤとの間、本実施形態では、電源部１０とＤＣ／ＡＣインバータ４０との間に設けられている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、コイルで生じる電磁誘導を利用して、電源部１０から出力された直流の電圧（電圧値）を、負荷ＬＤで要求される規格値に応じて予め設定された電圧設定値に昇圧する昇圧コンバータである。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、例えば、内部電源と、ＣＰＵと、コイル、ＭＯＳＦＥＴ（スイッチ素子）、ダイオード及びコンデンサを含む回路構成を有するコンバータ部と、で構成される。

　ＤＣ／ＡＣインバータ３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０と負荷ＬＤとの間に設けられている。ＤＣ／ＡＣインバータ３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０から入力される、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０で昇圧された直流の電圧を交流の電圧に変換して、負荷ＬＤに出力（供給）する。ＤＣ／ＡＣインバータ３０は、直流の電圧を交流の電圧に変換する際に、例えば、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御などを行うことで、出力のばらつきを抑制する。ＤＣ／ＡＣインバータ３０は、例えば、内部電源と、ＣＰＵと、ドライバと、トランジスタからなるＨブリッジ回路（４つのスイッチ回路）と、フィルタ（ＬＣフィルタ、ノイズフィルタなど）と、で構成される。

　切替部４０は、電源部１０において、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続を、直列接続、又は、並列接続に切り替えるための機能を有する。切替部４０は、本実施形態では、第１リレー４１０と、第２リレー４２０と、を含む。第１リレー４１０は、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間に設けられ、第１バッテリ部１１０の正極側の端子１１２の接続先を、第２バッテリ部１２０の正極側の端子１２２、又は、第２バッテリ部１２０の負極側の端子１２４に切り替えるための部品（スイッチ）である。第２リレー４２０は、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間に設けられ、第１バッテリ部１１０の負極側の端子１１４と、第２バッテリ部１２０の負極側の端子１２４との間の状態を、接続状態又は非接続状態に切り替えるための部品（スイッチ）である。なお、切替部４０の構成は、限定されるものではない。但し、図１に示すように、第１リレー４１０及び第２リレー４２０で切替部４０を構成することによって、簡易な構成で、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続を、直列接続、又は、並列接続に切り替えるための機能を実現することができる。

　検出部５０は、第１バッテリ部１１０から出力される電圧の値（以下、「第１電圧値」と称する）、及び、第２バッテリ部１２０から出力される電圧の値（以下、「第２電圧値」と称する）を検出する機能を有する。検出部５０は、本実施形態では、第１バッテリ部１１０に対して設けられた第１電圧検出部５１０と、第２バッテリ部１２０に対して設けられた第２電圧検出部５２０と、を含む。第１電圧検出部５１０は、例えば、永久磁石及びコイルで構成された可動コイル型のＤＣ電圧計を含み、第１バッテリ部１１０が含む各バッテリＢＴから出力される電圧の値を検出することで、第１電圧値を検出する。同様に、第２電圧検出部５２０は、例えば、永久磁石及びコイルで構成された可動コイル型のＤＣ電圧計を含み、第２バッテリ部１２０が含む各バッテリＢＴから出力される電圧の値を検出することで、第２電圧値を検出する。

　制御部６０は、ＣＰＵに代表されるプロセッサ、半導体メモリなどの記憶デバイス、インタフェースなどを含む制御装置である。制御部６０は、例えば、記憶部に記憶されたプログラムに従って電源装置１の各部を統括的に制御して電源装置１を動作させる。制御部６０は、本実施形態では、電源装置１の各部と別体で構成されているが、これに限定されるものではなく、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０と一体で構成されていもてよい。

　制御部６０は、電源装置１を動作させるにあたり、本実施形態では、検出部５０で検出される第１電圧値及び第２電圧値に基づいて、切替部４０を制御する。なお、第１電圧値及び第２電圧値が、例えば、外部装置などを用いて、予め検出されている場合には、かかる外部装置から取得される第１電圧値及び第２電圧値に基づいて、切替部４０を制御してもよい。換言すれば、第１電圧値及び第２電圧値は、必ずしも検出部５０で検出しなければならないものではない。この場合、電源装置１に検出部５０を設ける必要がなくなるため、電源装置１の全体としてのサイズやコストの低減に寄与する。但し、本実施形態のように、検出部５０を設けることで、電源装置１の動作中、第１バッテリ部１１０から出力される電圧の値（第１電圧値）及び第２バッテリ部１２０から出力される電圧の値（第２電圧値）を常に検出することができるため、後述する切替部４０の制御を高精度に行うことが可能となる。

　例えば、第１バッテリ部１１０から出力される電圧の値である第１電圧値、及び、第２バッテリ部１２０から出力される電圧の値である第２電圧値が予め定められた切替電圧値以上である場合には、制御部６０は、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続が並列接続となるように、切替部４０を制御する。具体的には、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続を並列接続とするために、制御部６０は、第１バッテリ部１１０の正極側の端子１１２と第２バッテリ部１２０の正極側の端子１２２とが接続されるように第１リレー４１０を制御し、且つ、第１バッテリ部１１０の負極側の端子１１４と第２バッテリ部１２０の負極側の端子１２４との間の状態が接続状態となるように第２リレー４２０を制御する。

　一方、第１バッテリ部１１０から出力される電圧の値である第１電圧値、及び、第２バッテリ部１２０から出力される電圧の値である第２電圧値が予め定められた切替電圧値以上でない場合には、制御部６０は、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続が直列接続となるように、切替部４０を制御する。具体的には、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続を直列接続とするために、制御部６０は、第１バッテリ部１１０の正極側の端子１１２と第２バッテリ部１２０の負極側の端子１２４とが接続されるように第１リレー４１０を制御し、且つ、第１バッテリ部１１０の負極側の端子１１４と第２バッテリ部１２０の負極側の端子１２４との間の状態が非接続状態となるように第２リレー４２０を制御する。

　以下、第１バッテリ部と第２バッテリ部との間の接続を並列接続で固定している従来技術と比較しながら、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続を直列接続と並列接続とに切り替え可能とする本実施形態で得られる利点（効果）について説明する。

　図２は、従来技術における電源装置の構成を示す概略図であって、第１バッテリ部と、第２バッテリ部と、ＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＡＣインバータとの接続状態を示している。図２に示すように、従来技術では、第１バッテリ部と第２バッテリ部との間の接続が並列接続に固定された状態で、後段のＤＣ／ＤＣコンバータ及びＤＣ／ＡＣインバータに接続されている。ここで、第１バッテリ部及び第２バッテリ部のそれぞれに含まれる各バッテリ（単一のバッテリ）の使用条件を、例えば、上限（電圧上限値）：４．２Ｖ、下限（電圧下限値）：３．０Ｖとする。第１バッテリ部及び第２バッテリ部のそれぞれは、２０のバッテリが直列に配置された構成（所謂、２０直）を有しているものとする。また、ＤＣ／ＤＣコンバータは、第１バッテリ部及び第２バッテリ部を有する電源部から出力される電圧を、例えば、電圧設定値として予め設定された１６４Ｖに昇圧するものとする。従来技術では、第１バッテリ部と第２バッテリ部との間の接続が並列接続に固定されているため、電源部から出力される電圧（電圧値）は、上限：４．２×２０＝８４Ｖ、下限：３．０×２０＝６０Ｖとなる。従って、従来技術では、ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、６０Ｖ（電源部から出力される電圧下限値）を１６４Ｖ（電圧設定値）に昇圧する必要がある。換言すれば、従来技術では、ＤＣ／ＤＣコンバータを、入力される電圧に対して、少なくとも、１０４Ｖ（＝１６４Ｖ－６０Ｖ）昇圧することができるように構成しなければならない。

　図３及び図４は、本実施形態における電源装置１の構成を示す概略図であって、図３は、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続が並列接続である状態を示し、図４は、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続が直列接続である状態を示している。図３及び図４を参照するに、本実施形態では、上述したように、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続が直列接続と並列接続とに切り替え可能に構成された状態で、後段のＤＣ／ＤＣコンバータ２０及びＤＣ／ＡＣインバータ３０に接続されている。ここで、従来技術と同様に、第１バッテリ部１１０及び第２バッテリ部１２０のそれぞれに含まれる各バッテリＢＴの使用条件を、上限：４．２Ｖ、下限：３．０Ｖとする。第１バッテリ部１１０及び第２バッテリ部１２０のそれぞれは、２０のバッテリＢＴが直列に配置された構成（所謂、２０直）を有しているものとする。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、第１バッテリ部１１０及び第２バッテリ部１２０を有する電源部１０から出力される電圧を、電圧設定値として予め設定された１６４Ｖに昇圧するものとする。なお、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続を、直列接続と並列接続との間で切り替える、詳細には、並列接続から直列接続に切り替えるための切替電圧値は、各バッテリＢＴの使用条件である電圧上限値と電圧下限値との間の電圧値である３．５Ｖに設定されているものとする。

　本実施形態では、第１バッテリ部１１０及び第２バッテリ部１２０のそれぞれに含まれる各バッテリＢＴから出力される電圧値に余裕がある、即ち、第１電圧値及び第２電圧値が切替電圧値以上である場合には、図３に示すように、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続が並列接続となるため、電源部１０から出力される電圧（電圧値）は、上限：４．２×２０＝８４Ｖ、下限（切替電圧値）：３．５×２０＝７０Ｖとなる。従って、本実施形態では、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続が並列接続である場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０において、７０Ｖ（電源部１０から出力される電圧下限値）を１６４Ｖ（電圧設定値）に昇圧する必要がある。

　また、本実施形態では、第１バッテリ部１１０及び第２バッテリ部１２０のそれぞれに含まれる各バッテリＢＴから出力される電圧値に余裕がない、即ち、第１電圧値及び第２電圧値が切替電圧値以上でない場合には、図４に示すように、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続が直列接続となるため、電源部１０から出力される電圧（電圧値）は、上限（切替電圧値）：３．５×２０×２＝１４０Ｖ、下限：３．０×２０×２＝１２０Ｖとなる。従って、本実施形態では、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続が直列接続である場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０において、１２０Ｖ（電源部１０から出力される電圧下限値）を１６４Ｖ（電圧設定値）に昇圧する必要がある。

　このように、本実施形態では、電源部１０から出力される電圧の下限値は、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続が並列接続である場合に電源部１０から出力される電圧の下限値である７０Ｖとなるため、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０を、入力される電圧に対して、少なくとも、９４Ｖ（＝１６４Ｖ－７０Ｖ）昇圧することができるように構成すればよい。従って、本実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて１０４Ｖの昇圧が必要となる従来技術と比較して、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０に必要となる昇圧比を低減することができる。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の小型化及びコストの低減が可能となるとともに、電源装置１の全体としてのサイズやコストを低減することができる。また、本実施形態では、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続を直列接続に固定する場合と比較して、耐圧の設定を低くすることができる。

　なお、図１では、電源装置１は、構成要素として、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０を有しているが、これに限定されるものではなく、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０を有していなくてもよい。この場合、ＤＣ／ＡＣインバータ３０は、電源部１０と負荷ＬＤとの間に設けられ、電源部１０から出力される直流の電圧を交流の電圧に変換する。

　以下、図５、図６及び図７を参照して、電源装置１がＤＣ／ＤＣコンバータ２０を有していない場合において、第１バッテリ部と第２バッテリ部との間の接続を並列接続で固定している従来技術と比較しながら、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続を直列接続と並列接続とに切り替え可能とする本実施形態で得られる利点（効果）について説明する。

　図５は、従来技術における電源装置の構成を示す概略図であって、第１バッテリ部と、第２バッテリ部と、ＤＣ／ＡＣインバータとの接続状態を示している。図５に示すように、従来技術では、第１バッテリ部と第２バッテリ部との間の接続が並列接続に固定された状態で、後段のＤＣ／ＡＣインバータに接続されている。ここで、第１バッテリ部及び第２バッテリ部のそれぞれに含まれる各バッテリ（単一のバッテリ）の使用条件を、例えば、上限（電圧上限値）：４．２Ｖ、下限（電圧下限値）：３．０Ｖとする。電源装置がＤＣ／ＤＣコンバータを有していない場合、第１バッテリ部及び第２バッテリ部を有する電源部から出力される電圧（電圧下限値）は、負荷ＬＤで要求される規格値に応じて予め設定された電圧設定値である１６４Ｖ以上でなければならない。従って、第１バッテリ部と第２バッテリ部との間の接続が並列接続に固定されている従来技術では、第１バッテリ部及び第２バッテリ部のそれぞれは、５５のバッテリが直列に配置された構成（所謂、５５直）を有している必要がある。なお、電源部から出力される電圧（電圧値）は、上限：４．２×５５＝２３１Ｖ、下限：３．０×５５＝１６５Ｖとなる。

　本実施形態では、第１バッテリ部１１０及び第２バッテリ部１２０のそれぞれに含まれる各バッテリＢＴから出力される電圧値に余裕がある、即ち、第１電圧値及び第２電圧値が切替電圧値以上である場合には、図６に示すように、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続が並列接続となる。また、本実施形態では、第１バッテリ部１１０及び第２バッテリ部１２０のそれぞれに含まれる各バッテリＢＴから出力される電圧値に余裕がない、即ち、第１電圧値及び第２電圧値が切替電圧値以上でない場合には、図７に示すように、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続が直列接続となる。

　このように、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続を直列接続と並列接続とに切り替え可能とすることで、電源装置１がＤＣ／ＤＣコンバータ２０を有していない場合においては、第１バッテリ部１１０及び第２バッテリ部１２０のそれぞれが含むべきバッテリＢＴの数を低減させることが可能となる。例えば、従来技術と同様に、第１バッテリ部１１０及び第２バッテリ部１２０のそれぞれに含まれる各バッテリＢＴの使用条件を、上限：４．２Ｖ、下限：３．０Ｖとする。また、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続を、直列接続と並列接続との間で切り替える、詳細には、並列接続から直列接続に切り替えるための切替電圧値は、各バッテリＢＴの使用条件である電圧上限値と電圧下限値との間の電圧値である３．７Ｖに設定されているものとする。この場合、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続が並列接続である場合に電源部１０から出力される電圧の下限値を１６４Ｖ以上にするためには、第１バッテリ部１１０及び第２バッテリ部１２０のそれぞれは、少なくとも、４５のバッテリが直列に配置された構成（所謂、４５直）を有していればよい。これにより、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続が並列接続である場合に、電源部１０から出力される電圧（電圧値）は、上限：４．２×４５＝１８９Ｖ、下限（切替電圧値）：３．７×４５＝１６６．５Ｖとなる。また、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続が直列接続である場合に、電源部１０から出力される電圧（電圧値）は、上限（切替電圧値）：３．７×４５×２＝３３３Ｖ、下限：３．０×４５×２＝２７０Ｖとなる。従って、本実施形態では、第１バッテリ部及び第２バッテリ部のそれぞれに５５直の構成が必要となる従来技術と比較して、第１バッテリ部１１０及び第２バッテリ部１２０のそれぞれが含むべきバッテリＢＴの数を低減することができる。これは、電源部１０の小型化及びコストの低減につながり、電源装置１の全体としてのサイズやコストを低減することにも寄与する。

　以下、図８を参照して、電源装置１の動作の一例について説明する。電源装置１は、上述したように、制御部６０が電源装置１の各部を統括的に制御することで動作する。ここでは、特に、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続を直列接続と並列接続とに切り替える制御（制御方法）に注目して説明する。

　Ｓ６０２において、制御部６０は、第１バッテリ部１１０から出力される電圧の値である第１電圧値、及び、第２バッテリ部１２０から出力される電圧の値である第２電圧値を取得する。例えば、制御部６０は、検出部５０から、第１電圧検出部５１０で検出された第１電圧値、及び、第２電圧検出部５２０で検出された第２電圧値を取得する。

　Ｓ６０４において、制御部６０は、Ｓ６０２で取得した第１電圧値と第２電圧値との差（電圧差）が許容範囲に収まっているかどうかを判定する。第１電圧値と第２電圧値との差が許容範囲に収まっていない場合には、Ｓ６０６に移行する。一方、第１電圧値と第２電圧値との差が許容範囲に収まっている場合には、Ｓ６０８に移行する。なお、第１電圧値と第２電圧値との差の許容範囲は、任意の電圧差、例えば、１Ｖなどに予め設定されている。

　Ｓ６０６において、制御部６０は、第１電圧値と第２電圧値との差が許容範囲に収まるように、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の充放電を制御する。例えば、制御部６０は、Ｓ６０２で取得した第１電圧値と第２電圧値とを比較して、第１バッテリ部１１０及び第２バッテリ部１２０のうち、電圧値が高い方のバッテリ部のみを放電させる。これにより、電圧値が高い方のバッテリ部に蓄電されている電力が、電圧値が低い方のバッテリ部に供給（充電）される。このように、第１電圧値と第２電圧値との差が許容範囲に収まるように、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の充放電を制御することで、第１バッテリ部１１０及び第２バッテリ部１２０における過放電及び過充電を抑制（防止）することができる。

　Ｓ６０８において、制御部６０は、Ｓ６０２で取得した第１電圧値及び第２電圧値が、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続を並列接続から直列接続に切り替えるための切替電圧値以上であるかどうかを判定する。第１電圧値及び第２電圧値が切替電圧値以上である場合には、Ｓ６１０に移行する。一方、第１電圧値及び第２電圧値が切替電圧値以上である場合には、Ｓ６１２に移行する。

　Ｓ６０８からＳ６１０に移行する場合、第１バッテリ部１１０及び第２バッテリ部１２０のそれぞれに含まれる各バッテリＢＴから出力される電圧値に余裕があると考えられる。そこで、Ｓ６１０において、制御部６０は、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続が並列接続となるように、切替部４０を制御する。これにより、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０とが並列接続された電源部１０から、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０及びＤＣ／ＡＣコンバータ３０を介して、負荷ＬＤに電力が供給される。なお、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続を並列接続するための具体的な制御は、上述した通りであるため、ここでの詳細な説明は省略する。また、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続が並列接続となるように切替部４０を制御したら、第１バッテリ部１１０から出力され第１電圧値、及び、第２バッテリ部１２０から出力される第２電圧値を取得するために、Ｓ６０２に移行する。

　Ｓ６０８からＳ６１２に移行する場合、第１バッテリ部１１０及び第２バッテリ部１２０のそれぞれに含まれる各バッテリＢＴから出力される電圧値に余裕がないと考えられる。そこで、Ｓ６１２において、制御部６０は、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続が直列接続となるように、切替部４０を制御する。これにより、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０とが直列接続された電源部１０から、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０及びＤＣ／ＡＣコンバータ３０を介して、負荷ＬＤに電力が供給される。なお、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続を直列接続するための具体的な制御は、上述した通りであるため、ここでの詳細な説明は省略する。また、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続が直列接続となるように切替部４０を制御したら、負荷ＬＤからの電力の要求の停止、或いは、電源部１０からの電力の出力の不可（例えば、第１バッテリ部１１０及び第２バッテリ部１２０のそれぞれに含まれる各バッテリＢＴの使用条件における電圧下限値への到達）をもって、動作を終了する。

　以上、説明したように、本実施形態によれば、複数のバッテリＢＴ（第１バッテリ部１１０及び第２バッテリ部１２０）を搭載する電源装置１において、第１バッテリ部１１０と第２バッテリ部１２０との間の接続を、直列接続、又は、並列接続に切り替え可能にすることで、電源装置１の全体としてのサイズやコストを低減する新たな技術を提供することができる。

　＜実施形態のまとめ＞
　１．　上述の実施形態の電源装置は、
　負荷（例えば、ＬＤ）に対して一定の電圧を出力する電源装置（例えば、１）であって、
　少なくとも１つのバッテリ（例えば、ＢＴ）を含む第１バッテリ部（例えば、１１０）と、少なくとも１つのバッテリを含む第２バッテリ部（例えば、１２０）と、を有する電源部（例えば、１０）と、
　前記第１バッテリ部と前記第２バッテリ部との間の接続を、直列接続、又は、並列接続に切り替えるための切替部（例えば、４０）と、
　制御部（例えば、６０）と、を有し、
　前記制御部は、
　　前記第１バッテリ部から出力される電圧の値である第１電圧値、及び、前記第２バッテリ部から出力される電圧の値である第２電圧値が予め定められた切替電圧値以上である場合には、前記第１バッテリ部と前記第２バッテリ部との間の接続が並列接続となるように、前記切替部を制御し、
　　前記第１電圧値及び前記第２電圧値が前記切替電圧値以上でない場合には、前記第１バッテリ部と前記第２バッテリ部との間の接続が直列接続となるように、前記切替部を制御することを特徴とする。

　この実施形態によれば、電源装置の全体としてのサイズやコストを低減することが可能となる。

　２．　上述の電源装置（例えば、１）では、
　前記第１電圧値及び前記第２電圧値を検出する検出部（例えば、５０）を更に有し、
　前記制御部（例えば、６０）は、前記検出部で検出された前記第１電圧値及び前記第２電圧値が前記切替電圧値以上であるかどうかを判定することを特徴とする。

　この実施形態によれば、第１バッテリ部から出力される電圧の値（第１電圧値）及び第２バッテリ部から出力される電圧の値（第２電圧値）を常に検出することができるため、切替部の制御を高精度に行うことが可能となる。

　３．　上述の電源装置（例えば、１）では、
　前記電源部（例えば、１０）と前記負荷（例えば、ＬＤ）との間に設けられ、前記電源部から出力された直流の電圧を昇圧するコンバータ（例えば、２０）と、
　前記コンバータと前記負荷との間に設けられ、前記コンバータで昇圧された直流の電圧を交流の電圧に変換するインバータ（例えば、３０）と、
　を更に有することを特徴とする。

　この実施形態によれば、コンバータの小型化及びコストの低減が可能となることで、電源装置の全体としてのサイズやコストを低減することができる。

　４．　上述の電源装置（例えば、１）では、
　前記電源部（例えば、１０）と前記負荷（例えば、ＬＤ）との間に設けられ、前記電源部から出力される直流の電圧を交流の電圧に変換するインバータ（例えば、３０）を更に有することを特徴とする。

　この実施形態によれば、第１バッテリ部及び第２バッテリ部のそれぞれが含むべきバッテリの数の低減が可能となることで、電源装置の全体としてのサイズやコストを低減することができる。

　５．　上述の電源装置（例えば、１）では、
　前記切替部（例えば、４０）は、
　　前記第１バッテリ部（例えば、１１０）の第１極側の端子（例えば、１１２）の接続先を、前記第２バッテリ部（例えば、１２０）の第１極側の端子（例えば、１２２）、又は、前記第２バッテリ部の第２極側の端子（例えば、１２４）に切り替えるための第１リレー（例えば、４１０）と、
　　前記第１バッテリ部の第２極側の端子（例えば、１１４）と、前記第２バッテリ部の第２極側の端子との間の状態を、接続状態又は非接続状態に切り替えるための第２リレー部（例えば、４２０）と、
　を含むことを特徴とする。

　この実施形態によれば、第１バッテリ部と第２バッテリ部との間の接続を、直列接続、又は、並列接続に切り替えるための機能を簡易な構成で実現することができる。

　６．　上述の電源装置（例えば、１）では、
　前記制御部（例えば、６０）は、
　　前記第１電圧値及び前記第２電圧値が前記切替電圧値以上である場合には、前記第１バッテリ部（例えば、１１０）の第１極側の端子（例えば、１１２）と前記第２バッテリ部（例えば、１２０）の第１極側の端子（例えば、１２２）が接続されるように前記第１リレー（例えば、４１０）を制御し、且つ、前記第１バッテリ部の第２極側の端子（例えば、１１４）と前記第２バッテリ部の第２極側の端子（例えば、１２４）との間の状態が接続状態となるように前記第２リレー（例えば、４２０）を制御し、
　　前記第１電圧値及び前記第２電圧値が前記切替電圧値以上でない場合には、前記第１バッテリ部の第１極側の端子と前記第２バッテリ部の第２極側の端子とが接続されるように前記第１リレーを制御し、且つ、前記第１バッテリ部の第２極側の端子と前記第２バッテリ部の第２極側の端子との間の状態が非接続状態となるように前記第２リレーを制御することを特徴とする。

　この実施形態によれば、簡易な構成でありながら、第１バッテリ部と第２バッテリ部との間の接続を、直列接続、又は、並列接続に切り替えることができる。

　７．　上述の電源装置（例えば、１）では、
　前記制御部（例えば、６０）は、前記第１電圧値と前記第２電圧値との差が許容範囲に収まるように、前記第１バッテリ部（例えば、１１０）と前記第２バッテリ部（例えば、１２０）との間の充放電を制御することを特徴とする。

　この実施形態によれば、第１バッテリ部及び第２バッテリ部における過放電及び過充電を抑制（防止）することができる。

　８．　上述の実施形態の制御装置は、
　少なくとも１つのバッテリ（例えば、ＢＴ）を含む第１バッテリ部（例えば、１１０）と、少なくとも１つのバッテリを含む第２バッテリ部（例えば、１２０）と、を有する電源部（例えば、１０）を備え、負荷（例えば、ＬＤ）に対して一定の電圧を出力する電源装置（例えば、１）を制御する制御装置（例えば、６０）であって、
　前記第１バッテリ部と前記第２バッテリ部との間の接続を、直列接続、又は、並列接続に切り替えるための切替部（例えば、４０）と、
　制御部（例えば、６０）と、を有し、
　前記制御部は、
　　前記第１バッテリ部から出力される電圧の値である第１電圧値、及び、前記第２バッテリ部から出力される電圧の値である第２電圧値が予め定められた切替電圧値以上である場合には、前記第１バッテリ部と前記第２バッテリ部との間の接続が並列接続となるように、前記切替部を制御し、
　　前記第１電圧値及び前記第２電圧値が前記切替電圧値以上でない場合には、前記第１バッテリ部と前記第２バッテリ部との間の接続が直列接続となるように、前記切替部を制御することを特徴とする。

　９．　上述の実施形態の制御方法は、
　少なくとも１つのバッテリ（例えば、ＢＴ）を含む第１バッテリ部（例えば、１１０）と、少なくとも１つのバッテリを含む第２バッテリ部（例えば、１２０）と、を有する電源部（例えば、１０）を備え、負荷（例えば、ＬＤ）に対して一定の電圧を出力する電源装置（例えば、１）を制御する制御方法であって、
　前記第１バッテリ部と前記第２バッテリ部との間の接続を、直列接続、又は、並列接続に切り替える工程を有し、
　前記工程では、
　　前記第１バッテリ部から出力される電圧の値である第１電圧値、及び、前記第２バッテリ部から出力される電圧の値である第２電圧値が予め定められた切替電圧値以上である場合には、前記第１バッテリ部と前記第２バッテリ部との間の接続を並列接続に切り替え、
　　前記第１電圧値及び前記第２電圧値が前記切替電圧値以上でない場合には、前記第１バッテリ部と前記第２バッテリ部との間の接続を直列接続に切り替えることを特徴とする。

　本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。

１：電源装置　　１０：電源部　　２０：ＤＣ／ＤＣコンバータ　　３０：ＤＣ／ＡＣインバータ　　４０：切替部　　５０：検出部　　６０：制御部　　１１０：第１バッテリ部　　１２０：第２バッテリ部　　４１０：第１リレー　　４２０：第２リレー　　ＢＴ：バッテリ　　ＬＤ：負荷

Claims

　負荷に対して一定の電圧を出力する電源装置であって、
　少なくとも１つのバッテリを含む第１バッテリ部と、少なくとも１つのバッテリを含む第２バッテリ部と、を有する電源部と、
　前記第１バッテリ部と前記第２バッテリ部との間の接続を、直列接続、又は、並列接続に切り替えるための切替部と、
　制御部と、を有し、
　前記制御部は、
　　前記第１バッテリ部から出力される電圧の値である第１電圧値、及び、前記第２バッテリ部から出力される電圧の値である第２電圧値が予め定められた切替電圧値以上である場合には、前記第１バッテリ部と前記第２バッテリ部との間の接続が並列接続となるように、前記切替部を制御し、
　　前記第１電圧値及び前記第２電圧値が前記切替電圧値以上でない場合には、前記第１バッテリ部と前記第２バッテリ部との間の接続が直列接続となるように、前記切替部を制御することを特徴とする電源装置。
　前記第１電圧値及び前記第２電圧値を検出する検出部を更に有し、
　前記制御部は、前記検出部で検出された前記第１電圧値及び前記第２電圧値が前記切替電圧値以上であるかどうかを判定することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
　前記電源部と前記負荷との間に設けられ、前記電源部から出力された直流の電圧を昇圧するコンバータと、
　前記コンバータと前記負荷との間に設けられ、前記コンバータで昇圧された直流の電圧を交流の電圧に変換するインバータと、
　を更に有することを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
　前記電源部と前記負荷との間に設けられ、前記電源部から出力される直流の電圧を交流の電圧に変換するインバータを更に有することを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
　前記切替部は、
　　前記第１バッテリ部の第１極側の端子の接続先を、前記第２バッテリ部の第１極側の端子、又は、前記第２バッテリ部の第２極側の端子に切り替えるための第１リレーと、
　　前記第１バッテリ部の第２極側の端子と、前記第２バッテリ部の第２極側の端子との間の状態を、接続状態又は非接続状態に切り替えるための第２リレー部と、
　を含むことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の電源装置。
　前記制御部は、
　　前記第１電圧値及び前記第２電圧値が前記切替電圧値以上である場合には、前記第１バッテリ部の第１極側の端子と前記第２バッテリ部の第１極側の端子が接続されるように前記第１リレーを制御し、且つ、前記第１バッテリ部の第２極側の端子と前記第２バッテリ部の第２極側の端子との間の状態が接続状態となるように前記第２リレーを制御し、
　　前記第１電圧値及び前記第２電圧値が前記切替電圧値以上でない場合には、前記第１バッテリ部の第１極側の端子と前記第２バッテリ部の第２極側の端子とが接続されるように前記第１リレーを制御し、且つ、前記第１バッテリ部の第２極側の端子と前記第２バッテリ部の第２極側の端子との間の状態が非接続状態となるように前記第２リレーを制御することを特徴とする請求項５に記載の電源装置。
　前記制御部は、前記第１電圧値と前記第２電圧値との差が許容範囲に収まるように、前記第１バッテリ部と前記第２バッテリ部との間の充放電を制御することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の電源装置。
　少なくとも１つのバッテリを含む第１バッテリ部と、少なくとも１つのバッテリを含む第２バッテリ部と、を有する電源部を備え、負荷に対して一定の電圧を出力する電源装置を制御する制御装置であって、
　前記第１バッテリ部と前記第２バッテリ部との間の接続を、直列接続、又は、並列接続に切り替えるための切替部と、
　制御部と、を有し、
　前記制御部は、
　　前記第１バッテリ部から出力される電圧の値である第１電圧値、及び、前記第２バッテリ部から出力される電圧の値である第２電圧値が予め定められた切替電圧値以上である場合には、前記第１バッテリ部と前記第２バッテリ部との間の接続が並列接続となるように、前記切替部を制御し、
　　前記第１電圧値及び前記第２電圧値が前記切替電圧値以上でない場合には、前記第１バッテリ部と前記第２バッテリ部との間の接続が直列接続となるように、前記切替部を制御することを特徴とする制御装置。
　少なくとも１つのバッテリを含む第１バッテリ部と、少なくとも１つのバッテリを含む第２バッテリ部と、を有する電源部を備え、負荷に対して一定の電圧を出力する電源装置を制御する制御方法であって、
　前記第１バッテリ部と前記第２バッテリ部との間の接続を、直列接続、又は、並列接続に切り替える工程を有し、
　前記工程では、
　　前記第１バッテリ部から出力される電圧の値である第１電圧値、及び、前記第２バッテリ部から出力される電圧の値である第２電圧値が予め定められた切替電圧値以上である場合には、前記第１バッテリ部と前記第２バッテリ部との間の接続を並列接続に切り替え、
　　前記第１電圧値及び前記第２電圧値が前記切替電圧値以上でない場合には、前記第１バッテリ部と前記第２バッテリ部との間の接続を直列接続に切り替えることを特徴とする制御方法。