JP2001258170A - 電源装置 - Google Patents
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- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/18—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】直列に接続される複数の蓄電器に対する電圧検
出を含む処理回路の共有化を図ることができる電源装置
を提供する。 【解決手段】直列に接続される複数の蓄電器１０１ａ，
１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄの各直流電圧を、複数の
直交変換回路１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ
で、前記直流電圧に、前記各蓄電器の端子間直流電圧に
相当する交流成分を重畳した交流信号に変換し、複数の
コンデンサカプラ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０
３ｄで、前記直流電圧を遮断して前記交流成分を各出力
し、処理回路１０４で、各出力を選択し、選択した前記
交流成分より、対応する蓄電器の端子間直流電圧を検出
する。
出を含む処理回路の共有化を図ることができる電源装置
を提供する。 【解決手段】直列に接続される複数の蓄電器１０１ａ，
１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄの各直流電圧を、複数の
直交変換回路１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ
で、前記直流電圧に、前記各蓄電器の端子間直流電圧に
相当する交流成分を重畳した交流信号に変換し、複数の
コンデンサカプラ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０
３ｄで、前記直流電圧を遮断して前記交流成分を各出力
し、処理回路１０４で、各出力を選択し、選択した前記
交流成分より、対応する蓄電器の端子間直流電圧を検出
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケル水素電
池，鉛蓄電池，リチウム二次電池，電気二重層キャパシ
タなどの電気エネルギー貯蔵デバイスまたは燃料電池な
どの発電素子からなる蓄電器が複数直列に接続された電
源装置に関する。
池，鉛蓄電池，リチウム二次電池，電気二重層キャパシ
タなどの電気エネルギー貯蔵デバイスまたは燃料電池な
どの発電素子からなる蓄電器が複数直列に接続された電
源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、複数の直列接続された二次電池の
各電圧を検出する電池回路が、例えば、特開平８−７８
０６０公報に開示されている。
各電圧を検出する電池回路が、例えば、特開平８−７８
０６０公報に開示されている。
【０００３】図１１はこの従来の電池回路の概要を示す
図である。図１１において、１１０１，１１０１は二次
電池、１１０２，１１０２は電圧検出回路、１１０３，
１１０３，１１０３，１１０３は抵抗、１１０４，１１
０４はコンパレータ、１１０５はＦＥＴである。
図である。図１１において、１１０１，１１０１は二次
電池、１１０２，１１０２は電圧検出回路、１１０３，
１１０３，１１０３，１１０３は抵抗、１１０４，１１
０４はコンパレータ、１１０５はＦＥＴである。
【０００４】二次電池１１０１，１１０１が２個直列に
接続され、二次電池１１０１，１１０１のそれぞれの両
端に、電圧検出回路１１０２，１１０２が接続されてい
る。また、直列接続された二次電池１１０１の両端に、
２個のコンパレータ１１０４，１１０４の電源がそれぞ
れ接続されている。コンパレータ１１０４，１１０４の
各々の入力には、直列接続された抵抗１１０３，１１０
３の抵抗分圧による基準電圧および電圧検出回路１１０
２，１１０２の出力が、それぞれ接続されている。
接続され、二次電池１１０１，１１０１のそれぞれの両
端に、電圧検出回路１１０２，１１０２が接続されてい
る。また、直列接続された二次電池１１０１の両端に、
２個のコンパレータ１１０４，１１０４の電源がそれぞ
れ接続されている。コンパレータ１１０４，１１０４の
各々の入力には、直列接続された抵抗１１０３，１１０
３の抵抗分圧による基準電圧および電圧検出回路１１０
２，１１０２の出力が、それぞれ接続されている。
【０００５】コンパレータ１１０４，１１０４の出力
は、ともに、二次電池１１０１，１１０１と直列に挿入
されたＦＥＴ１１０５のゲートに接続されている。
は、ともに、二次電池１１０１，１１０１と直列に挿入
されたＦＥＴ１１０５のゲートに接続されている。
【０００６】二次電池１１０１，１１０１の電圧を、そ
れぞれ電圧検出回路１１０２，１１０２で検出し、検出
値と抵抗分圧による基準電圧とをコンパレータ１１０
４，１１０４で比較する。そして、いずれかの二次電池
１１０１，１１０１が満充電に達し、いずれかの電圧検
出回路１１０２，１１０２の検出値が、基準電圧を越え
たら、いずれかのコンパレータ１１０４，１１０４の出
力はローとなり、ＦＥＴ１１０５をＯＦＦして、充電を
停止する。
れぞれ電圧検出回路１１０２，１１０２で検出し、検出
値と抵抗分圧による基準電圧とをコンパレータ１１０
４，１１０４で比較する。そして、いずれかの二次電池
１１０１，１１０１が満充電に達し、いずれかの電圧検
出回路１１０２，１１０２の検出値が、基準電圧を越え
たら、いずれかのコンパレータ１１０４，１１０４の出
力はローとなり、ＦＥＴ１１０５をＯＦＦして、充電を
停止する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の電池回路は、２
個直列に接続された二次電池１１０１，１１０１に対し
て、それぞれ専用の電圧検出回路１１０２，１１０２を
必要としている。それは、各電圧検出回路１１０２の検
出値の電位レベルが、直列接続された二次電池１１０
１，１１０１の最下マイナス端子を基準として、それぞ
れ異なるからである。
個直列に接続された二次電池１１０１，１１０１に対し
て、それぞれ専用の電圧検出回路１１０２，１１０２を
必要としている。それは、各電圧検出回路１１０２の検
出値の電位レベルが、直列接続された二次電池１１０
１，１１０１の最下マイナス端子を基準として、それぞ
れ異なるからである。
【０００８】また、満充電を規定する基準電圧を作る直
列接続された分圧抵抗１１０３，１１０３も、各二次電
池１１０１，１１０１に対してそれぞれ専用に設ける必
要がある。
列接続された分圧抵抗１１０３，１１０３も、各二次電
池１１０１，１１０１に対してそれぞれ専用に設ける必
要がある。
【０００９】この抵抗１１０３，１１０３の値は公称値
に対してある範囲のばらつきが必ず存在するため、満充
電を規定する基準電圧もばらつき、基準電圧の精度が低
下する。そして、これを補正する手段がないため、抵抗
１１０３，１１０３は値のばらつきが小さい部品を選択
する必要があり高価となる。
に対してある範囲のばらつきが必ず存在するため、満充
電を規定する基準電圧もばらつき、基準電圧の精度が低
下する。そして、これを補正する手段がないため、抵抗
１１０３，１１０３は値のばらつきが小さい部品を選択
する必要があり高価となる。
【００１０】また、それぞれ異なる各電圧検出回路１１
０２の検出値の電位レベルを、レベルシフトして同一の
レベルにするため、コンパレータ１１０４，１１０４
が、各二次電池１１０１，１１０１に対してそれぞれ専
用に設ける必要がある。しかもこのコンパレータ１１０
４，１１０４の耐圧は直列接続された電池１１０１，１
１０１の合計の電圧が必要である。
０２の検出値の電位レベルを、レベルシフトして同一の
レベルにするため、コンパレータ１１０４，１１０４
が、各二次電池１１０１，１１０１に対してそれぞれ専
用に設ける必要がある。しかもこのコンパレータ１１０
４，１１０４の耐圧は直列接続された電池１１０１，１
１０１の合計の電圧が必要である。
【００１１】このように、各二次電池に対し同じ機能を
果たす回路であっても、それぞれの電位レベルに合った
回路がそれぞれの二次電池毎に必要である。
果たす回路であっても、それぞれの電位レベルに合った
回路がそれぞれの二次電池毎に必要である。
【００１２】また、仮に、複数の電池１１０１を更に直
列接続すると、それぞれの電位レベルに合わせた回路の
数が増加し、これを実現する際のコスト及びサイズ，消
費電力も増加してしまう。また、直列接続された電池の
合計電圧を満たす耐圧のコンパレータ１１０４などの部
品は、現実的に存在しなくなり、この回路を実現するこ
とは困難でなる。
列接続すると、それぞれの電位レベルに合わせた回路の
数が増加し、これを実現する際のコスト及びサイズ，消
費電力も増加してしまう。また、直列接続された電池の
合計電圧を満たす耐圧のコンパレータ１１０４などの部
品は、現実的に存在しなくなり、この回路を実現するこ
とは困難でなる。
【００１３】本発明の目的は直列に接続される複数の蓄
電器に対する電圧検出を含む処理回路の共有化を図るこ
とができる電源装置を提供することにある。
電器に対する電圧検出を含む処理回路の共有化を図るこ
とができる電源装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、直列に接続さ
れる複数の蓄電器と、前記複数の蓄電器の各直流電圧
を、前記直流電圧に、前記各蓄電器の端子間直流電圧に
相当する交流成分を重畳した交流信号に変換して各出力
する複数の直交変換回路と、前記複数の直交変換回路の
各出力より、前記直流電圧を遮断して前記交流成分を各
出力する複数のコンデンサカプラと、前記複数のコンデ
ンサカプラの各出力を選択し、選択した前記交流成分よ
り、対応する蓄電器の端子間直流電圧を検出する処理回
路とを備えてなることを特徴とする電源装置である。
れる複数の蓄電器と、前記複数の蓄電器の各直流電圧
を、前記直流電圧に、前記各蓄電器の端子間直流電圧に
相当する交流成分を重畳した交流信号に変換して各出力
する複数の直交変換回路と、前記複数の直交変換回路の
各出力より、前記直流電圧を遮断して前記交流成分を各
出力する複数のコンデンサカプラと、前記複数のコンデ
ンサカプラの各出力を選択し、選択した前記交流成分よ
り、対応する蓄電器の端子間直流電圧を検出する処理回
路とを備えてなることを特徴とする電源装置である。
【００１５】また、本発明は、直列に接続される複数の
蓄電器と、前記複数の蓄電器の各直流電圧を、前記直流
電圧に、前記各蓄電器の端子間直流電圧に相当する交流
成分を重畳した交流信号に変換して各出力する複数の直
交変換回路と、前記複数の直交変換回路の各出力より、
前記直流電圧を遮断して前記交流成分を各出力する複数
のコンデンサカプラと、前記複数のコンデンサカプラの
各出力を選択し、選択した前記交流成分をディジタル信
号に変換すると共に、前記ディジタル信号より、対応す
る蓄電器の端子間直流電圧を検出する処理回路とを備え
てなることを特徴とする電源装置である。
蓄電器と、前記複数の蓄電器の各直流電圧を、前記直流
電圧に、前記各蓄電器の端子間直流電圧に相当する交流
成分を重畳した交流信号に変換して各出力する複数の直
交変換回路と、前記複数の直交変換回路の各出力より、
前記直流電圧を遮断して前記交流成分を各出力する複数
のコンデンサカプラと、前記複数のコンデンサカプラの
各出力を選択し、選択した前記交流成分をディジタル信
号に変換すると共に、前記ディジタル信号より、対応す
る蓄電器の端子間直流電圧を検出する処理回路とを備え
てなることを特徴とする電源装置である。
【００１６】また、本発明は、前記処理回路が、前記複
数のコンデンサカプラの出力を選択する選択回路と、選
択した前記交流成分をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ
変換回路と、前記ディジタル信号より、対応する蓄電器
の端子間直流電圧を検出するマイコンとを備えてなるこ
とを特徴とする電源装置である。
数のコンデンサカプラの出力を選択する選択回路と、選
択した前記交流成分をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ
変換回路と、前記ディジタル信号より、対応する蓄電器
の端子間直流電圧を検出するマイコンとを備えてなるこ
とを特徴とする電源装置である。
【００１７】また、本発明は、前記処理回路が、前記選
択回路で選択した前記交流成分を全波整流した直流電圧
に変換する交直変換回路を備え、変換した前記直流電圧
を、前記Ａ／Ｄ変換回路に供給することを特徴とする電
源装置である。
択回路で選択した前記交流成分を全波整流した直流電圧
に変換する交直変換回路を備え、変換した前記直流電圧
を、前記Ａ／Ｄ変換回路に供給することを特徴とする電
源装置である。
【００１８】また、本発明は、前記複数の直交変換回路
が、前記複数の蓄電器の端子間電圧より高い電圧を出力
する複数の制御電源を有し、前記複数の制御電源の出力
により前記複数の直交変換回路の変換動作をすることを
特徴とする電源装置である。
が、前記複数の蓄電器の端子間電圧より高い電圧を出力
する複数の制御電源を有し、前記複数の制御電源の出力
により前記複数の直交変換回路の変換動作をすることを
特徴とする電源装置である。
【００１９】また、本発明は、前記制御回路が、前記複
数の蓄電器の各蓄電器の端子間電圧に比例する電圧を出
力する複数の電圧制御電圧源を有し、前記複数の電圧制
御電圧源の出力を、前記交直変換回路の電源とすること
を特徴とする電源装置である。
数の蓄電器の各蓄電器の端子間電圧に比例する電圧を出
力する複数の電圧制御電圧源を有し、前記複数の電圧制
御電圧源の出力を、前記交直変換回路の電源とすること
を特徴とする電源装置である。
【００２０】また、本発明は、前記制御回路が、補正式
を記憶する記憶回路を備え、前記記憶回路の記憶内容に
基づいて、前記Ａ／Ｄ変換回路の出力を前記マイコンで
補正演算することを特徴とする電源装置である。
を記憶する記憶回路を備え、前記記憶回路の記憶内容に
基づいて、前記Ａ／Ｄ変換回路の出力を前記マイコンで
補正演算することを特徴とする電源装置である。
【００２１】また、本発明は、前記直交変換回路と前記
コンデンサカプラと前記制御回路の少なくとも一部の各
回路が、基板に形成の各絶縁トレンチで囲まれているこ
とを特徴とする電源装置である。
コンデンサカプラと前記制御回路の少なくとも一部の各
回路が、基板に形成の各絶縁トレンチで囲まれているこ
とを特徴とする電源装置である。
【００２２】
【発明の実施の形態】図１は本発明の電源装置の第１の
実施の形態を示す図である。図１において、１００は電
機装置、１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄは蓄
電器、１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄは直交
変換回路、１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄは
コンデンサカプラ、１０４は処理回路である。また、１
０５は選択回路、１０６はＡ／Ｄ変換回路、１０７はマ
イコン、１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ，１０８ｄはコ
ンデンサカプラである。
実施の形態を示す図である。図１において、１００は電
機装置、１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄは蓄
電器、１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄは直交
変換回路、１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄは
コンデンサカプラ、１０４は処理回路である。また、１
０５は選択回路、１０６はＡ／Ｄ変換回路、１０７はマ
イコン、１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ，１０８ｄはコ
ンデンサカプラである。
【００２３】複数の蓄電器１０１ａ，１０１ｂ，１０１
ｃ，１０１ｄが直列接続され、各蓄電器１０１ａ，１０
１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ に、直交変換回路１０２
ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ が、それぞれ並列
に接続されている。また、直交変換回路１０２ａ，１０
２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ は、それぞれ、コンデンサ
カプラ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ を介
して、処理回路１０４の選択回路１０５に接続されてい
る。選択回路１０５はＡ／Ｄ変換回路１０６に接続さ
れ、 Ａ／Ｄ変換回路１０６はマイコン１０７に接続さ
れている。また、マイコン１０７より、制御信号が出力
され、コンデンサカプラ１０８ａ，１０８ｂ，１０８
ｃ，１０８ｄに供給され、直交変換回路１０２ａ，１０
２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄの変換動作を制御する。そし
てこれらにより電源装置が構成されている。
ｃ，１０１ｄが直列接続され、各蓄電器１０１ａ，１０
１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ に、直交変換回路１０２
ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ が、それぞれ並列
に接続されている。また、直交変換回路１０２ａ，１０
２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ は、それぞれ、コンデンサ
カプラ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ を介
して、処理回路１０４の選択回路１０５に接続されてい
る。選択回路１０５はＡ／Ｄ変換回路１０６に接続さ
れ、 Ａ／Ｄ変換回路１０６はマイコン１０７に接続さ
れている。また、マイコン１０７より、制御信号が出力
され、コンデンサカプラ１０８ａ，１０８ｂ，１０８
ｃ，１０８ｄに供給され、直交変換回路１０２ａ，１０
２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄの変換動作を制御する。そし
てこれらにより電源装置が構成されている。
【００２４】直列接続された蓄電器１０１ａ，１０１
ｂ，１０１ｃ，１０１ｄの両端は、電機装置１００に接
続され、電力の授受が行われる。また、処理回路１０４
のマイコン１０７の出力は電機装置１００に接続され、
蓄電器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄの直流
電圧状態を電機装置１００に伝える。これを受けて、電
機装置１００は電力の授受を制御する。
ｂ，１０１ｃ，１０１ｄの両端は、電機装置１００に接
続され、電力の授受が行われる。また、処理回路１０４
のマイコン１０７の出力は電機装置１００に接続され、
蓄電器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄの直流
電圧状態を電機装置１００に伝える。これを受けて、電
機装置１００は電力の授受を制御する。
【００２５】ここで、電機装置１００は、第２の電源装
置，エレベータや自動車等のモータシステム，一般電機
器機である。
置，エレベータや自動車等のモータシステム，一般電機
器機である。
【００２６】また、蓄電器１０１ａ，１０１ｂ，１０１
ｃ，１０１ｄはニッケル水素電池や鉛蓄電池，リチウム
二次電池，電気二重層キャパシタなどの電気エネルギー
貯蔵デバイスまたは燃料電池などの発電素子である。
ｃ，１０１ｄはニッケル水素電池や鉛蓄電池，リチウム
二次電池，電気二重層キャパシタなどの電気エネルギー
貯蔵デバイスまたは燃料電池などの発電素子である。
【００２７】直交変換回路１０２ａ，１０２ｂ，１０２
ｃ，１０２ｄは、各蓄電器１０１ａ，１０１ｂ，１０１
ｃ，１０１ｄの各両端子を、交互に、その出力に切替接
続するスイッチであり、蓄電器１０１ａ，１０１ｂ，１
０１ｃ，１０１ｄの直流端子間電圧を、交流電圧に変換
して出力する。
ｃ，１０２ｄは、各蓄電器１０１ａ，１０１ｂ，１０１
ｃ，１０１ｄの各両端子を、交互に、その出力に切替接
続するスイッチであり、蓄電器１０１ａ，１０１ｂ，１
０１ｃ，１０１ｄの直流端子間電圧を、交流電圧に変換
して出力する。
【００２８】ここで、直交変換回路１０２ａ，１０２
ｂ，１０２ｃ，１０２ｄは、それぞれ、例えば図示のＰ
―ＭＯＳ，Ｎ―ＭＯＳが直列接続されたインバータ回路
で構成され、その入力となるＰ―ＭＯＳ，Ｎ―ＭＯＳの
両ゲートはコンデンサカプラ１０８ａ，１０８ｂ，１０
８ｃ，１０８ｄを介してマイコン１０７より制御信号が
供給される。
ｂ，１０２ｃ，１０２ｄは、それぞれ、例えば図示のＰ
―ＭＯＳ，Ｎ―ＭＯＳが直列接続されたインバータ回路
で構成され、その入力となるＰ―ＭＯＳ，Ｎ―ＭＯＳの
両ゲートはコンデンサカプラ１０８ａ，１０８ｂ，１０
８ｃ，１０８ｄを介してマイコン１０７より制御信号が
供給される。
【００２９】制御信号は、例えば図３（Ａ）に図示のよ
うに、直流電圧に交流成分が重畳された交流電圧であ
り、コンデンサカプラ１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ，
１０８ｄで、直流電圧を遮断して、交流成分を、Ｐ―Ｍ
ＯＳ，Ｎ―ＭＯＳの両ゲートに供給して、Ｐ―ＭＯＳ，
Ｎ―ＭＯＳを交互にオン、オフして、直交変換回路１０
２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄの出力として、例
えば図３（Ｂ）に図示のように、各蓄電器１０１ａ，１
０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄの端子間直流電圧に、交流
成分が重畳された交流電圧を出力する。
うに、直流電圧に交流成分が重畳された交流電圧であ
り、コンデンサカプラ１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ，
１０８ｄで、直流電圧を遮断して、交流成分を、Ｐ―Ｍ
ＯＳ，Ｎ―ＭＯＳの両ゲートに供給して、Ｐ―ＭＯＳ，
Ｎ―ＭＯＳを交互にオン、オフして、直交変換回路１０
２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄの出力として、例
えば図３（Ｂ）に図示のように、各蓄電器１０１ａ，１
０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄの端子間直流電圧に、交流
成分が重畳された交流電圧を出力する。
【００３０】コンデンサカプラ１０３ａ，１０３ｂ，１
０３ｃ，１０３ｄは、それぞれ、コンデンサと抵抗の直
列接続からなり、その共通接続点が出力である。ここ
で、コンデンサは直流電圧を遮断するが、交流成分は伝
送可能であり、例えば図３（Ｃ）に図示の出力波形を伝
送する。
０３ｃ，１０３ｄは、それぞれ、コンデンサと抵抗の直
列接続からなり、その共通接続点が出力である。ここ
で、コンデンサは直流電圧を遮断するが、交流成分は伝
送可能であり、例えば図３（Ｃ）に図示の出力波形を伝
送する。
【００３１】そして、処理回路１０４は、直交変換回路
１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄの出力を、選
択回路１０５で受けて、その中の一出力交流成分をマイ
コン１０７からの制御信号で選択する。または手動で切
替選択してもよい。
１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄの出力を、選
択回路１０５で受けて、その中の一出力交流成分をマイ
コン１０７からの制御信号で選択する。または手動で切
替選択してもよい。
【００３２】選択回路１０５の一出力交流成分は、Ａ／
Ｄ変換回路１０６でディジタル信号に変換され、マイコ
ン１０７に入力され、マイコン１０７で、各蓄電器１０
１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄの端子間電圧の検
出や、充電状態の推定，異常の判定，各蓄電器１０１
ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ間の電圧アンバラン
スの判定等、蓄電器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１
０１ｄ の監視や管理を行う。
Ｄ変換回路１０６でディジタル信号に変換され、マイコ
ン１０７に入力され、マイコン１０７で、各蓄電器１０
１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄの端子間電圧の検
出や、充電状態の推定，異常の判定，各蓄電器１０１
ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ間の電圧アンバラン
スの判定等、蓄電器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１
０１ｄ の監視や管理を行う。
【００３３】したがって本実施の形態によれば、直列に
接続される複数の蓄電器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ
の最下マイナス端子を基礎とする各蓄電器１０１ａ，１
０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ の電位レベルの異なる各
直交変換回路１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ
が、コンデンサカプラ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，
１０３ｄを介して機能的に処理回路１０４に接続され、
各蓄電器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ端子
間電圧の検出 や蓄電器全体の状態を監視，管理可能な
電源装置を実現できる。
接続される複数の蓄電器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ
の最下マイナス端子を基礎とする各蓄電器１０１ａ，１
０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ の電位レベルの異なる各
直交変換回路１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ
が、コンデンサカプラ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，
１０３ｄを介して機能的に処理回路１０４に接続され、
各蓄電器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ端子
間電圧の検出 や蓄電器全体の状態を監視，管理可能な
電源装置を実現できる。
【００３４】また、各直交変換回路１０２ａ，１０２
ｂ，１０２ｃ，１０２ｄはコンデンサカプラ１０３ａ，
１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄで電気的に絶縁され、そ
れぞれの電位レベルで動作する。このため各直交変換回
路１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄは最低限の
耐圧で実現できる。
ｂ，１０２ｃ，１０２ｄはコンデンサカプラ１０３ａ，
１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄで電気的に絶縁され、そ
れぞれの電位レベルで動作する。このため各直交変換回
路１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄは最低限の
耐圧で実現できる。
【００３５】そして、このことにより、各蓄電器１０１
ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄに対する電圧検出を
含む処理回路１０４の共有化を図ることができる電源装
置を提供することができる。また、回路数や部品点数，
消費電力の削減，小型，低コスト化を図ることができ
る。
ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄに対する電圧検出を
含む処理回路１０４の共有化を図ることができる電源装
置を提供することができる。また、回路数や部品点数，
消費電力の削減，小型，低コスト化を図ることができ
る。
【００３６】図２は本発明の電源装置の第２の実施の形
態を示す図である。図２において、図１の第１の実施の
形態と異なる点は、選択回路１０５とＡ／Ｄ変換回路１
０６の間に、交直変換回路２０３を新設していることで
ある。交直変換回路２０３は、反転回路２０４と、スイ
ッチ２０５と、ＣＲフィルタ２０６から構成されてい
る。
態を示す図である。図２において、図１の第１の実施の
形態と異なる点は、選択回路１０５とＡ／Ｄ変換回路１
０６の間に、交直変換回路２０３を新設していることで
ある。交直変換回路２０３は、反転回路２０４と、スイ
ッチ２０５と、ＣＲフィルタ２０６から構成されてい
る。
【００３７】ここで、反転回路２０４は選択回路１０５
の一出力交流成分を正負反転させる。スイッチ２０５は
この反転値と非反転値を交互に選択して、例えば図３
（Ｄ）に図示のように、全波整流を行う。そしてＣＲフ
ィルタ２０６は全波整流の振動分を平滑する。このよう
にして、交直変換回路２０３はコンデンサカプラ１０３
の一出力交流成分を直流に復元する。
の一出力交流成分を正負反転させる。スイッチ２０５は
この反転値と非反転値を交互に選択して、例えば図３
（Ｄ）に図示のように、全波整流を行う。そしてＣＲフ
ィルタ２０６は全波整流の振動分を平滑する。このよう
にして、交直変換回路２０３はコンデンサカプラ１０３
の一出力交流成分を直流に復元する。
【００３８】したがって、本発明の実施の形態によれ
ば、より正確な蓄電器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，
１０１ｄの端子間電圧を検出することができる。
ば、より正確な蓄電器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，
１０１ｄの端子間電圧を検出することができる。
【００３９】図４は本発明の電源装置の第３の実施の形
態を示す図である。図４において、４０１ａは電源回
路、４０２ａは制御電源である。
態を示す図である。図４において、４０１ａは電源回
路、４０２ａは制御電源である。
【００４０】電源回路４０１ａは、コンデンサカプラ１
０８ａを含むブートストラップ回路で構成され、蓄電器
１０１ａの端子間電圧より高い電圧を出力する。
０８ａを含むブートストラップ回路で構成され、蓄電器
１０１ａの端子間電圧より高い電圧を出力する。
【００４１】ここでは、直交変換回路１０２ａはマルチ
プレクサ回路からなり、制御電源４０２ａを有する。こ
の制御電源４０２ａは電源回路４０１ａに接続されてい
る。
プレクサ回路からなり、制御電源４０２ａを有する。こ
の制御電源４０２ａは電源回路４０１ａに接続されてい
る。
【００４２】一般に、マルチプレクサ回路の入出力電圧
は、制御電源電圧より低い値となる。また、制御電源が
変化すると、入出力特性（立上り時間や立下り時間等の
電圧伝達特性）が変化する。
は、制御電源電圧より低い値となる。また、制御電源が
変化すると、入出力特性（立上り時間や立下り時間等の
電圧伝達特性）が変化する。
【００４３】ところが、交直変換回路２０３では、コン
デンサカプラ１０３ａの反転値と非反転値を交互に選択
して全波整流を行うため、直交変換回路１０２の電圧伝
達特性が変化すると、直流電圧への変換の際に誤差が生
じる。
デンサカプラ１０３ａの反転値と非反転値を交互に選択
して全波整流を行うため、直交変換回路１０２の電圧伝
達特性が変化すると、直流電圧への変換の際に誤差が生
じる。
【００４４】そこで、ここでは電源回路４０１ａを別に
設けて制御電源４０２ａに供給し，蓄電器１０１ａの電
圧が変化しても、直交変換回路１０２あの電圧伝達特性
が変化しない様にしている。そして、交直変換回路２０
３の交直変換動作の安定化を図っている。これにより、
直交変換回路１０２ａは蓄電器１０１ａの端子間電圧情
報を安定して正確に変換することが可能となる。
設けて制御電源４０２ａに供給し，蓄電器１０１ａの電
圧が変化しても、直交変換回路１０２あの電圧伝達特性
が変化しない様にしている。そして、交直変換回路２０
３の交直変換動作の安定化を図っている。これにより、
直交変換回路１０２ａは蓄電器１０１ａの端子間電圧情
報を安定して正確に変換することが可能となる。
【００４５】ここで、図４では電源回路４０１ａをブー
トストラップ回路で構成したが、絶縁トランスを用いた
スイッチング電源等でも構成可能である。
トストラップ回路で構成したが、絶縁トランスを用いた
スイッチング電源等でも構成可能である。
【００４６】なお、図４では、蓄電器１０１ａのみが、
代表として図示しているが、図１、図２に図示のよう
に、蓄電器は蓄電器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１
０１ｄの４個の蓄電器の直列接続からなるので、他の蓄
電器１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄに対しても図４に図
示と同様の電源回路、制御電源を構成し且つ有すること
はいうまでもない。
代表として図示しているが、図１、図２に図示のよう
に、蓄電器は蓄電器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１
０１ｄの４個の蓄電器の直列接続からなるので、他の蓄
電器１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄに対しても図４に図
示と同様の電源回路、制御電源を構成し且つ有すること
はいうまでもない。
【００４７】図５は本発明の電源装置の第４の実施の形
態を示す図である。図５において、５０１ａは電圧制御
電圧源，５０２ａは交直変換回路用電源である。
態を示す図である。図５において、５０１ａは電圧制御
電圧源，５０２ａは交直変換回路用電源である。
【００４８】制御回路１０４内に電圧制御電圧源５０１
ａが含まれている。ここで、電圧制御電圧源５０１ａ
は、絶縁トランスを用いたスイッチング電源で示されて
いるが、絶縁アンプ等でも実現可能である。また、一端
の一次側は代表の蓄電器１０１ａと接続されているが、
直列接続された蓄電器１０１列の両端子間と接続するこ
とも可能である。
ａが含まれている。ここで、電圧制御電圧源５０１ａ
は、絶縁トランスを用いたスイッチング電源で示されて
いるが、絶縁アンプ等でも実現可能である。また、一端
の一次側は代表の蓄電器１０１ａと接続されているが、
直列接続された蓄電器１０１列の両端子間と接続するこ
とも可能である。
【００４９】電圧制御電圧源５０１ａは蓄電器１０１ａ
の端子間電圧に応じた電圧を出力する。そして、その出
力は交直変換回路２０３の交直変換回路用電源５０２ａ
に供給される。
の端子間電圧に応じた電圧を出力する。そして、その出
力は交直変換回路２０３の交直変換回路用電源５０２ａ
に供給される。
【００５０】また、交直変換回路２０３のスイッチ２０
５は直交変換回路１０２ａと同じマルチプレクサで構成
され、その制御電源も電圧制御電圧源５０１ａから供給
されている。
５は直交変換回路１０２ａと同じマルチプレクサで構成
され、その制御電源も電圧制御電圧源５０１ａから供給
されている。
【００５１】ここでは、直交変換回路１０２ａの制御電
源４０２が蓄電器１０１ａに接続されている。このた
め、蓄電器１０１ａの端子間電圧が変化すると、直交変
換回路１０２ａの電圧伝達特性が変化し、交直変換回路
２０３の交直変換動作が不安定となる。
源４０２が蓄電器１０１ａに接続されている。このた
め、蓄電器１０１ａの端子間電圧が変化すると、直交変
換回路１０２ａの電圧伝達特性が変化し、交直変換回路
２０３の交直変換動作が不安定となる。
【００５２】そこで、交直変換回路２０３にも直交変換
回路１０２ａの電源に比例した電源を供給し、両者の電
圧伝達特性を一致させて、交直変換動作の安定化を実現
している。
回路１０２ａの電源に比例した電源を供給し、両者の電
圧伝達特性を一致させて、交直変換動作の安定化を実現
している。
【００５３】図６は本発明の電源装置の第５の実施の形
態を示す図である。図６において、６０２は記憶回路で
ある。電圧検出回路１０７及び記憶回路６０２は、マイ
コン１０７に接続されている。
態を示す図である。図６において、６０２は記憶回路で
ある。電圧検出回路１０７及び記憶回路６０２は、マイ
コン１０７に接続されている。
【００５４】記憶回路６０２には、直交変換回路１０２
ａからＡ／Ｄ変換回路１０６までのパスの電圧伝達誤差
や誤差補正式等を予め記憶させてある。そして、マイコ
ン１０７ではＡ／Ｄ変換回路１０６のディジタル信号の
値を、記憶回路６０２の記憶内容に基づいて補正演算す
る。
ａからＡ／Ｄ変換回路１０６までのパスの電圧伝達誤差
や誤差補正式等を予め記憶させてある。そして、マイコ
ン１０７ではＡ／Ｄ変換回路１０６のディジタル信号の
値を、記憶回路６０２の記憶内容に基づいて補正演算す
る。
【００５５】これにより、蓄電器１０１ａの端子間電圧
が正確に検出可能となり、電源装置の信頼性を向上させ
ることが可能となる。
が正確に検出可能となり、電源装置の信頼性を向上させ
ることが可能となる。
【００５６】図７は本発明の電源装置の第１乃至第６の
実施の形態の各回路を集積した基板の実施の形態を示す
図である。図７において、７０１はＳＯＩ（Silicon on
Insulator）基板、７０２は絶縁トレンチ、７０３はボ
ンディングパッドである。
実施の形態の各回路を集積した基板の実施の形態を示す
図である。図７において、７０１はＳＯＩ（Silicon on
Insulator）基板、７０２は絶縁トレンチ、７０３はボ
ンディングパッドである。
【００５７】絶縁トレンチ７０２は、ＳＯＩ基板７０１
内に形成した溝を、絶縁物で埋め込むことによって形成
される。この絶縁トレンチ７０２で、図１乃至図６です
でに説明の直交変換回路１０２ａ，…、コンデンサカプ
ラ１０３ａ，…と２０１ａ，…、制御回路１０４が囲ま
れ、同一のＳＯＩ基板７０１に集積されている。
内に形成した溝を、絶縁物で埋め込むことによって形成
される。この絶縁トレンチ７０２で、図１乃至図６です
でに説明の直交変換回路１０２ａ，…、コンデンサカプ
ラ１０３ａ，…と２０１ａ，…、制御回路１０４が囲ま
れ、同一のＳＯＩ基板７０１に集積されている。
【００５８】本実施の形態によれば、各回路はコンデン
サカプラ１０３で電気的に絶縁することが可能である。
また、各回路は最低限の耐圧で実現することが可能であ
る。このため、絶縁トレンチ７０２で回路間を絶縁する
構成に好適であり、ＳＯＩ基板７０１での実現が可能と
なる。
サカプラ１０３で電気的に絶縁することが可能である。
また、各回路は最低限の耐圧で実現することが可能であ
る。このため、絶縁トレンチ７０２で回路間を絶縁する
構成に好適であり、ＳＯＩ基板７０１での実現が可能と
なる。
【００５９】図８は図７の断面を示す図である。図８に
おいて、８０１は絶縁層、８０２は半導体層、８０３は
保護層であり、多くの絶縁トレンチ７０２によって半導
体層８０２が分割され、左から、直交変換回路１０２の
領域、コンデンサカプラ１０３，２０１の領域、制御回
路１０４の領域を配列している。
おいて、８０１は絶縁層、８０２は半導体層、８０３は
保護層であり、多くの絶縁トレンチ７０２によって半導
体層８０２が分割され、左から、直交変換回路１０２の
領域、コンデンサカプラ１０３，２０１の領域、制御回
路１０４の領域を配列している。
【００６０】この構造は、約２ミクロン厚さのＳｉＯ2
を絶縁層８０１として内層としたＳＯＩ基板７０１を用
意し、この上にホトマスクを使用した薄膜プロセスを用
いて各領域を作成している。
を絶縁層８０１として内層としたＳＯＩ基板７０１を用
意し、この上にホトマスクを使用した薄膜プロセスを用
いて各領域を作成している。
【００６１】ＳＯＩ基板７０１は、単結晶シリコンの基
板に、ＳｉＯ２一層、あるいはさらに表面を酸化したポ
リシリコンを重ねた多層の絶縁層８０１を重ね、さらに
単結晶シリコンの半導体層を重ねた構成になっている。
張り合わせは、この実施の形態では、ポリシリコン表面
のシリコン酸化膜の表面を鏡面研磨して重ね合わせた後
に、特定温度で熱処理によって接合する方法を用いる。
板に、ＳｉＯ２一層、あるいはさらに表面を酸化したポ
リシリコンを重ねた多層の絶縁層８０１を重ね、さらに
単結晶シリコンの半導体層を重ねた構成になっている。
張り合わせは、この実施の形態では、ポリシリコン表面
のシリコン酸化膜の表面を鏡面研磨して重ね合わせた後
に、特定温度で熱処理によって接合する方法を用いる。
【００６２】絶縁トレンチ７０２は、ＳｉＯ2層であ
り、絶縁物である。一旦、溝（トレンチ）を掘ってＳｉ
Ｏ2やＢＰＳＧで埋め込む方法、トレンチ側壁を薄く酸
化してからポリシリコンを埋め込む方法、あるいは，Ｐ
ＩＱやＳＯＧを塗布する方法、あるいは、上面からの酸
素イオン照射で半導体層を絶縁体に変えるなどの方法で
形成する。
り、絶縁物である。一旦、溝（トレンチ）を掘ってＳｉ
Ｏ2やＢＰＳＧで埋め込む方法、トレンチ側壁を薄く酸
化してからポリシリコンを埋め込む方法、あるいは，Ｐ
ＩＱやＳＯＧを塗布する方法、あるいは、上面からの酸
素イオン照射で半導体層を絶縁体に変えるなどの方法で
形成する。
【００６３】保護層８０３は、ＳｉＯ2 ，ＨＬＤあるい
はＳｉＮなどの絶縁物であり、この層の中にポリシリコ
ンやアルミニウムによる配線層を含んでいる。
はＳｉＮなどの絶縁物であり、この層の中にポリシリコ
ンやアルミニウムによる配線層を含んでいる。
【００６４】ちなみに、この実施の形態では、約１６０
ミクロンの正方形で約２ｐＦ、耐圧は直流耐圧試験で１
絶縁トレンチ７０２当たり約７５０Ｖの絶縁性能が得ら
れている。なお、絶縁トレンチ７０２のパターンを形成
するに当たっては、鋭角のパターンが生じないように、
折りたたむ部分や角部分には、可能な限り円弧パターン
（半径２ないし５ミクロン）を用いる。これにより絶縁
耐圧の低下を防ぐことができる。
ミクロンの正方形で約２ｐＦ、耐圧は直流耐圧試験で１
絶縁トレンチ７０２当たり約７５０Ｖの絶縁性能が得ら
れている。なお、絶縁トレンチ７０２のパターンを形成
するに当たっては、鋭角のパターンが生じないように、
折りたたむ部分や角部分には、可能な限り円弧パターン
（半径２ないし５ミクロン）を用いる。これにより絶縁
耐圧の低下を防ぐことができる。
【００６５】また、複数の回路がＳＯＩ基板７０１から
絶縁トレンチ７０２及び絶縁層８０１によって物理的に
絶縁しているので、この集積回路は、パッケージ実装に
際して、フレームに直接接着することができ、熱放散が
良い利点がある。また、多層構造のＩＣには反りが少な
からず見られるが、絶縁層を多層とし各層の厚さを調節
することで、応力を分散して反りを軽減する効果もあ
る。
絶縁トレンチ７０２及び絶縁層８０１によって物理的に
絶縁しているので、この集積回路は、パッケージ実装に
際して、フレームに直接接着することができ、熱放散が
良い利点がある。また、多層構造のＩＣには反りが少な
からず見られるが、絶縁層を多層とし各層の厚さを調節
することで、応力を分散して反りを軽減する効果もあ
る。
【００６６】ここで、蓄電器１０１を、ニッケル水素電
池が１０個直列に接続されたモジュール電池として、そ
の公称起電圧を１２Ｖとすると、直交変換回路１０２の
耐圧はマージンを取り１８Ｖ程度とする。また、制御回
路１０４の耐圧は５Ｖ程度である。そこで絶縁トレンチ
７０２で囲まれる各回路の素子耐圧は１８Ｖ程度とす
る。また，上記モジュール電池を２５個直列に接続した
場合の電圧は３００Ｖであり、絶縁トレンチ７０２の絶
縁性能より十分に低い。よって、コンデンサカプラ１０
３，２０１及びその他の回路を、ＳＯＩ基板７０１に集
積することが可能である。
池が１０個直列に接続されたモジュール電池として、そ
の公称起電圧を１２Ｖとすると、直交変換回路１０２の
耐圧はマージンを取り１８Ｖ程度とする。また、制御回
路１０４の耐圧は５Ｖ程度である。そこで絶縁トレンチ
７０２で囲まれる各回路の素子耐圧は１８Ｖ程度とす
る。また，上記モジュール電池を２５個直列に接続した
場合の電圧は３００Ｖであり、絶縁トレンチ７０２の絶
縁性能より十分に低い。よって、コンデンサカプラ１０
３，２０１及びその他の回路を、ＳＯＩ基板７０１に集
積することが可能である。
【００６７】また，これらをＳＯＩ基板７０１に集積す
ることにより、部品数が少なく安価で小型，低消費電力
で，かつ制御精度，ノイズマージンが高く信頼性の高い
電源装置の実現が可能となる。
ることにより、部品数が少なく安価で小型，低消費電力
で，かつ制御精度，ノイズマージンが高く信頼性の高い
電源装置の実現が可能となる。
【００６８】図９は本発明の電源装置の一実施の形態を
適用した、太陽光の電力変換装置の実施の形態を示す図
である。図９において、９０１は商用電源、９０２は太
陽光発電装置、９０３は負荷装置、９０４は制御変換
器、９０５は切替器である。
適用した、太陽光の電力変換装置の実施の形態を示す図
である。図９において、９０１は商用電源、９０２は太
陽光発電装置、９０３は負荷装置、９０４は制御変換
器、９０５は切替器である。
【００６９】図９において、電源装置は、すでに説明
の、複数の蓄電器１０１ａ，…が直列接続され、直交変
換回路１０２ａ，…が各蓄電器１０１ａ，…の両端にそ
れぞれ接続され、その出力はコンデンサカプラ１０３
ａ，…を介して制御回路１０４の選択回路１０５、交直
変換回路２０３、電圧検出回路１０６、マイコン１０
７、記憶回路６０２に接続されて、構成されている。
の、複数の蓄電器１０１ａ，…が直列接続され、直交変
換回路１０２ａ，…が各蓄電器１０１ａ，…の両端にそ
れぞれ接続され、その出力はコンデンサカプラ１０３
ａ，…を介して制御回路１０４の選択回路１０５、交直
変換回路２０３、電圧検出回路１０６、マイコン１０
７、記憶回路６０２に接続されて、構成されている。
【００７０】蓄電器１０１ａ，…列の両端に、制御変換
器９０４が接続され、制御回路１０４内のマイコン６０
１と制御変換器９０４内のＭＣＵが接続されている。
器９０４が接続され、制御回路１０４内のマイコン６０
１と制御変換器９０４内のＭＣＵが接続されている。
【００７１】さらに、太陽光発電装置９０２、負荷装置
９０３、制御変換器９０４は、それぞれ切替器９０５を
介して、共通の商用電源９０１に接続されている。同時
に、太陽光発電装置９０２、負荷装置９０３、制御変換
器９０４、切替器９０５、制御回路１０４は、双方向通
信で結ばれている。
９０３、制御変換器９０４は、それぞれ切替器９０５を
介して、共通の商用電源９０１に接続されている。同時
に、太陽光発電装置９０２、負荷装置９０３、制御変換
器９０４、切替器９０５、制御回路１０４は、双方向通
信で結ばれている。
【００７２】太陽光発電装置９０２は、太陽電池によ
り、太陽光を直流電力に変換し、インバータ装置により
交流電力を出力する装置である。
り、太陽光を直流電力に変換し、インバータ装置により
交流電力を出力する装置である。
【００７３】また、負荷装置９０３は、エアコン、冷蔵
庫、電子レンジ、照明などの家電品や、モータ，エレベ
ータ，コンピュータ、医療機器などの電気機器や、第２
の電源装置である。そして、制御変換器９０４は、交流
電力を直流電力に変換、または、直流電力を交流電力に
変換する充放電器である。また、これら充放電の制御や
上述の太陽光発電装置９０２、負荷装置９０３などの機
器を制御する制御器を兼ねる。
庫、電子レンジ、照明などの家電品や、モータ，エレベ
ータ，コンピュータ、医療機器などの電気機器や、第２
の電源装置である。そして、制御変換器９０４は、交流
電力を直流電力に変換、または、直流電力を交流電力に
変換する充放電器である。また、これら充放電の制御や
上述の太陽光発電装置９０２、負荷装置９０３などの機
器を制御する制御器を兼ねる。
【００７４】ここで、これらの機器は装置内に切替器９
０５を有することもある。また、本発明の電源装置は、
図示した構成以外の制御変換器９０４や、その他の機器
の接続形態をとることも可能である。
０５を有することもある。また、本発明の電源装置は、
図示した構成以外の制御変換器９０４や、その他の機器
の接続形態をとることも可能である。
【００７５】本実施の形態によれば、負荷装置９０３が
必要とする電力を、商用電源９０１や太陽光発電装置９
０２で賄い切れない時、制御変換器９０４を介して、蓄
電器１０１から電力を供給する。そして、商用電源９０
１や太陽光発電装置９０２からの電力供給が過剰となっ
ている時に、制御変換器９０４を介して、蓄電器１０１
に蓄電する。
必要とする電力を、商用電源９０１や太陽光発電装置９
０２で賄い切れない時、制御変換器９０４を介して、蓄
電器１０１から電力を供給する。そして、商用電源９０
１や太陽光発電装置９０２からの電力供給が過剰となっ
ている時に、制御変換器９０４を介して、蓄電器１０１
に蓄電する。
【００７６】これらの動作の中で、蓄電器１０１の端子
間電圧が、放電停止や充電停止レベルに達すると、制御
回路１０４はその信号を制御変換器９０４に送り、制御
変換器９０４は充放電等を制御する。
間電圧が、放電停止や充電停止レベルに達すると、制御
回路１０４はその信号を制御変換器９０４に送り、制御
変換器９０４は充放電等を制御する。
【００７７】これらの実施の形態では、商用電源９０１
の契約電力や消費電力，太陽光発電装置９０２の発電定
格を下げることが可能となり、設備費やランニングコス
トの削減を図ることができる。
の契約電力や消費電力，太陽光発電装置９０２の発電定
格を下げることが可能となり、設備費やランニングコス
トの削減を図ることができる。
【００７８】また、消費電力がある時間帯に集中してい
る時に、蓄電器１０１から商用電源９０１に電力を供給
し、消費電力が少ない時に、電源装置に蓄電すること
で、消費電力の集中を緩和し、消費電力の平準化を図る
ことが可能となる。
る時に、蓄電器１０１から商用電源９０１に電力を供給
し、消費電力が少ない時に、電源装置に蓄電すること
で、消費電力の集中を緩和し、消費電力の平準化を図る
ことが可能となる。
【００７９】さらに、制御変換器９０４は負荷装置９０
３の電力消費を監視し、負荷装置９０３を制御するた
め、省エネや電力の有効利用が達成できる。
３の電力消費を監視し、負荷装置９０３を制御するた
め、省エネや電力の有効利用が達成できる。
【００８０】図１０は本発明の電源装置の一実施の形態
を適用した、自動車の一部の実施の形態を示す図であ
る。図１０において、１００１はオルタネータ、１００
２は直流負荷装置である。図１０は構成の一部を抜粋し
たものである。
を適用した、自動車の一部の実施の形態を示す図であ
る。図１０において、１００１はオルタネータ、１００
２は直流負荷装置である。図１０は構成の一部を抜粋し
たものである。
【００８１】オルタネータ１００１が制御変換器９０４
を介して蓄電器１０１ａ…列に接続されている。
を介して蓄電器１０１ａ…列に接続されている。
【００８２】オルタネータ１００１はエンジンの始動や
駆動力のアシスト（力行）や発電（回生）を行う。そし
て、力行時には蓄電器１０１ａ…列から制御変換器９０
４を介してオルタネータ１００１に電力が供給される。
回生時には逆にオルタネータ１００１から制御変換器９
０４を介して蓄電器１０１ａ…列に電力が供給される。
駆動力のアシスト（力行）や発電（回生）を行う。そし
て、力行時には蓄電器１０１ａ…列から制御変換器９０
４を介してオルタネータ１００１に電力が供給される。
回生時には逆にオルタネータ１００１から制御変換器９
０４を介して蓄電器１０１ａ…列に電力が供給される。
【００８３】また、直流負荷装置１００２は電磁弁やオ
ーディオ等の電気負荷や鉛バッテリー等の第２の電源装
置である。直流負荷装置１００２は切換器９０５を介し
て蓄電器１０１ａ…列に接続されている。
ーディオ等の電気負荷や鉛バッテリー等の第２の電源装
置である。直流負荷装置１００２は切換器９０５を介し
て蓄電器１０１ａ…列に接続されている。
【００８４】これにより発進時にエンジンのトルクをア
シストしたり、ブレーキ時に運動エネルギーを電力に変
換して蓄えたりすることが可能な自動車が実現できる。
シストしたり、ブレーキ時に運動エネルギーを電力に変
換して蓄えたりすることが可能な自動車が実現できる。
【００８５】
【発明の効果】本発明によれば、直列に接続される複数
の蓄電器に対する電圧検出を含む処理回路の共有化を図
ることができる電源装置を提供することができる。
の蓄電器に対する電圧検出を含む処理回路の共有化を図
ることができる電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電源装置の第１の実施の形態を示す図
である。
である。
【図２】本発明の電源装置の第２の実施の形態を示す図
である。
である。
【図３】図１、図２の動作を示す図である。
【図４】本発明の電源装置の第３の実施の形態を示す図
である。
である。
【図５】本発明の電源装置の第４の実施の形態を示す図
である。
である。
【図６】本発明の電源装置の第５の実施の形態を示す図
である。
である。
【図７】本発明の電源装置の第１乃至第６の実施の形態
の各回路を集積した基板の実施の形態を示す図である。
の各回路を集積した基板の実施の形態を示す図である。
【図８】図７の断面を示す図である。
【図９】本発明の電源装置の一実施の形態を適用した、
太陽光の電力変換装置の実施の形態を示す図である。
太陽光の電力変換装置の実施の形態を示す図である。
【図１０】図１０は本発明の電源装置の一実施の形態を
適用した、自動車の一部の実施の形態を示す図である。
適用した、自動車の一部の実施の形態を示す図である。
【図１１】従来の電池保護回路を示す図である。
１００…電機装置、１０１…蓄電器、１０２…直交変換
回路、１０３…コンデンサカプラ、１０４…処理回路、
１０５…選択回路、１０６…Ａ／Ｄ変換回路、１０７…
マイコン、１０８…コンデンサカプラ、２０３…交直変
換回路、２０４…反転回路、２０５…スイッチ、２０６
…ＣＲフィルタ、４０１…電源回路、４０２…制御電
源、５０１…電圧制御電圧源、５０２…交直変換回路用
電源、６０１…マイコン、６０２…記憶回路、７０１…
ＳＯＩ基板、７０２…絶縁トレンチ、７０３…ボンディ
ングパッド、８０１…絶縁層、８０２…半導体層、８０
３…保護層、９０１…商用電源、９０２…太陽光発電装
置、９０３…負荷装置、９０４…制御変換器、９０５…
切替器、１００１…オルタネータ、１００２…直流負荷
装置、１１０１…二次電池、１１０２…電圧検出回路，
１１０３…抵抗，１１０４…コンパレータ、１１０５…
ＦＥＴ。
回路、１０３…コンデンサカプラ、１０４…処理回路、
１０５…選択回路、１０６…Ａ／Ｄ変換回路、１０７…
マイコン、１０８…コンデンサカプラ、２０３…交直変
換回路、２０４…反転回路、２０５…スイッチ、２０６
…ＣＲフィルタ、４０１…電源回路、４０２…制御電
源、５０１…電圧制御電圧源、５０２…交直変換回路用
電源、６０１…マイコン、６０２…記憶回路、７０１…
ＳＯＩ基板、７０２…絶縁トレンチ、７０３…ボンディ
ングパッド、８０１…絶縁層、８０２…半導体層、８０
３…保護層、９０１…商用電源、９０２…太陽光発電装
置、９０３…負荷装置、９０４…制御変換器、９０５…
切替器、１００１…オルタネータ、１００２…直流負荷
装置、１１０１…二次電池、１１０２…電圧検出回路，
１１０３…抵抗，１１０４…コンパレータ、１１０５…
ＦＥＴ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 園部 久雄 大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号 日立マ クセル株式会社電池開発研究所内 (72)発明者 磯貝 正人 大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号 日立マ クセル株式会社電池開発研究所内 (72)発明者 木下 拓哉 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Ｆターム(参考） 5G003 AA01 AA06 AA07 BA03 DA07 DA18 FA08 GA01 GB06 GC05 5G066 HB06 HB09 JA07 JB03 5H007 AA12 BB07 CA02 CB04 CB17 CC04 CC14 DB01 DB12 DC05 5H030 AA03 AA04 BB00 FF43 FF44
Claims (8)
- 【請求項１】直列に接続される複数の蓄電器と、 前記複数の蓄電器の各直流電圧を、前記直流電圧に、前
記各蓄電器の端子間直流電圧に相当する交流成分を重畳
した交流信号に変換して各出力する複数の直交変換回路
と、 前記複数の直交変換回路の各出力より、前記直流電圧を
遮断して前記交流成分を各出力する複数のコンデンサカ
プラと、 前記複数のコンデンサカプラの各出力を選択し、選択し
た前記交流成分より、対応する蓄電器の端子間直流電圧
を検出する処理回路とを備えてなることを特徴とする電
源装置。 - 【請求項２】直列に接続される複数の蓄電器と、 前記複数の蓄電器の各直流電圧を、前記直流電圧に、前
記各蓄電器の端子間直流電圧に相当する交流成分を重畳
した交流信号に変換して各出力する複数の直交変換回路
と、 前記複数の直交変換回路の各出力より、前記直流電圧を
遮断して前記交流成分を各出力する複数のコンデンサカ
プラと、 前記複数のコンデンサカプラの各出力を選択し、選択し
た前記交流成分をディジタル信号に変換すると共に、前
記ディジタル信号より、対応する蓄電器の端子間直流電
圧を検出する処理回路とを備えてなることを特徴とする
電源装置。 - 【請求項３】請求項２記載において、前記処理回路が、
前記複数のコンデンサカプラの出力を選択する選択回路
と、選択した前記交流成分をディジタル信号に変換する
Ａ／Ｄ変換回路と、前記ディジタル信号より、対応する
蓄電器の端子間直流電圧を検出するマイコンとを備えて
なることを特徴とする電源装置。 - 【請求項４】請求項３記載において、前記処理回路が、
前記選択回路で選択した前記交流成分を全波整流した直
流電圧に変換する交直変換回路を備え、変換した前記直
流電圧を、前記Ａ／Ｄ変換回路に供給することを特徴と
する電源装置。 - 【請求項５】請求項４記載において、前記複数の直交変
換回路が、前記複数の蓄電器の端子間電圧より高い電圧
を出力する複数の制御電源を有し、前記複数の制御電源
の出力により前記複数の直交変換回路の変換動作をする
ことを特徴とする電源装置。 - 【請求項６】請求項４記載において、前記制御回路が、
前記複数の蓄電器の各蓄電器の端子間電圧に比例する電
圧を出力する複数の電圧制御電圧源を有し、前記複数の
電圧制御電圧源の出力を、前記交直変換回路の電源とす
ることを特徴とする電源装置。 - 【請求項７】請求項４記載において、前記制御回路が、
補正式を記憶する記憶回路を備え、前記記憶回路の記憶
内容に基づいて、前記Ａ／Ｄ変換回路の出力を前記マイ
コンで補正演算することを特徴とする電源装置。 - 【請求項８】請求項１乃至７のいずれか一項記載の前記
直交変換回路と前記コンデンサカプラと前記制御回路の
少なくとも一部の各回路が、基板に形成の各絶縁トレン
チで囲まれていることを特徴とする電源装置。
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| TW (1) | TW533613B (ja) |
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| KR950025448A (ko) * | 1994-02-28 | 1995-09-15 | 김무 | 전지 잔존 용량 측정장치 및 측정방법 |
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2000
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2001
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