JP5615995B1 - 電源システム及び電源システムの充放電制御方法 - Google Patents
電源システム及び電源システムの充放電制御方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電源システム及び電源システムの充放電制御方法を例示するものであって、本発明は電源システム及び電源システムの充放電制御方法を以下のものに特定しない。なお、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
(外部電源3)
外部電源3は、商用電源30から供給される交流を直流に変換して出力し、この直流電力を駆動対象機器40に供給する。図1に示す外部電源3は、商用電源30から供給される交流を、駆動対象機器40を駆動する所定の出力電圧の直流に変換する電源回路4と、この電源回路4の出力側に接続されて、外部の駆動対象機器40に電力を供給する電力供給ライン5と、電源回路4の出力側において、電力供給ライン5に接続された接続ライン6と、接続ライン6上に設けられた外部接続スイッチ7とを備えている。
(電池ユニット2)
電池ユニット2は、複数の電池セル21を直列に接続してなる電池ブロック20と、この電池ブロック20を構成する電池セル21の状態を検出する検出回路22とを備えている。電池ブロック20は、好ましくは、複数の電池セル21を直列と並列に接続している。複数の電池セル21を直列と並列に接続してなる電池ブロック20は、出力電圧を高くしながら充放電の電流を大きくできる。電池ブロック20は、複数の電池セル21を直列に接続して、電池ユニット2の出力電圧を、外部電源3の電源回路4の出力電圧にほぼ等しくしている。電源回路4の出力は、電力供給ライン5に接続される駆動対象機器40を動作できる電圧に設定されるので、電池ユニット2の出力もこの電圧に設定される。電池ユニット2の出力電圧は、たとえば、40V〜56Vであって、約52Vに設定している。
(接続ユニット1)
接続ユニット1は、複数の電池ユニット2を並列に接続しており、これらの電池ユニット2の充電及び放電をコントロールすると共に、並列に接続された複数の電池ユニット2を均等化する。図1に示す接続ユニット1は、複数の電池ユニット2を並列に接続する並列ライン8と、各電池ユニット2を並列ライン8に接続する接続部9と、各接続部9の接続状態を制御する制御部10とを備えている。接続ユニット1は、各接続部9の接続状態を制御部10で制御して、複数の電池ユニット2の充放電を制御し、また、並列ライン8に接続された複数の電池ユニット2を均等化する。
(並列ライン8)
並列ライン8は、複数の電池ユニット2の出力に接続されて、複数の電池ユニット2を並列に接続している。さらに、並列ライン8は、外部電源3の接続ライン6に接続されている。接続ライン6に接続される並列ライン8は、コントローラー31でON/OFFに制御される外部接続スイッチ7を介して外部電源3の電力供給ライン5に接続される。したがって、並列ライン8は、外部接続スイッチ7のON状態で電力供給ライン5に接続され、外部接続スイッチ7のOFF状態で電力供給ライン5から遮断される。電力供給ライン5に接続された並列ライン8は、電池ユニット2から出力される電力を電力供給ライン5に供給し、また、電力供給ライン5から供給される電力を電池ユニット2に供給して各電池ユニット2を充電する。
(接続部9)
接続部9は、各電池ユニット2と並列ライン8との間に配置されており、制御部10にコントロールされて各電池ユニット2と並列ライン8との接続状態を特定する。図1に示す接続部9は、並列ライン8と各電池ユニット2の間に直列に接続された第一スイッチ11と第二スイッチ12の直列回路と、第二スイッチ12と並列に接続された、電流制限抵抗14と第三スイッチ13の直列回路からなるサブ接続回路15と、第一スイッチ11と並列に接続され、かつ並列ライン8から電池ユニット2に通電する方向に整流作用を有する第一整流素子16と、第二スイッチ12と並列に接続され、かつ電池ユニット2から並列ライン8に通電する方向に整流作用を有する第二整流素子17とを備えている。
(制御部10)
制御部10は、各接続部9に設けた第一スイッチ11、第二スイッチ12、及び第三スイッチ13のON/OFFを制御して、複数の電池ユニット2の充電状態と放電状態とを最適な状態にコントロールする。とくに、充電状態においては、複数の電池ユニット2を均等化しながら充電する。この制御部10は、半導体スイッチング素子からなるスイッチについては、半導体スイッチング素子をオンオフに制御する制御信号を出力して各スイッチを制御し、また、リレーやコンタクタからなるスイッチについては、励磁コイルの通電を制御して各スイッチをオンオフに切り換える。
[電池ユニット検出モード]
この工程において、制御部10は、複数の電池ユニット2の接続状態を検出する。制御部10は、接続ユニット1に接続された電池ユニット2を識別信号から認識する。各電池ユニット2の識別信号は、各電池ユニット2に内蔵された検出回路22から入力される。制御部10は、電池ユニット2から入力される識別信号から、接続されている電池ユニット2の個数や、一部の電池ユニット2が外され、あるいは、新たに別の電池ユニット2が接続されたかどうか等の接続状態を判定する。
[バランス充電モード]
この工程において、電源システムは、外部電源3の電力供給ライン5から供給される電力でもって各電池ユニット2の電池セル21をプリチャージする。
[均等化モード]
さらに、バランス充電モードにおいて、各電池ユニット2間の電圧差が前述の第一電圧差よりも大きな第二電圧差以上の場合には、図2の鎖線の矢印で示すように、均等化モードに移行して、各電池ユニット2をプリチャージすることなく、接続ユニット1を電力供給ライン5から遮断した状態で均等化することもできる。
[通常充電モード]
バランス充電モードが終了すると、電源システムは、この工程において、各接続部9の第二スイッチ12をON、第三スイッチ13をOFFとし、外部電源3から供給される電力を電流制限抵抗14で制限することなく、各電池ユニット2に供給して電池セル21を満充電する。
セル電圧(Vs)≧3.9V、かつ、0mA<充電電流(Ic)<300mA
となると、電池セル21が満充電されたと判定することができる。いずれかの電池セル21が満充電と判定されると、この電池セル21を備える電池ユニット2は満充電されたと判定して充電が停止される。ただし、何らかの原因で、充電もしくは放電が禁止されている電池セルを含む電池ユニットに関しては、満充電の対象とはせず、また、いずれの電池セルも、満充電判定電圧である3.9V以上を満たしていない電池ユニットに関しても満充電と判定することなく充電を継続することができる。そして、各電池ユニット2が上記の満充電条件を満たすと、その電池ユニット2の充電を停止する。つまり、第二スイッチ12をオフにして、充電を停止する。
[満充電モード]
通常充電モードにおいて、全ての電池ユニット2の電池セル21が満充電されると、電源システムは、この工程において、全ての接続部9の第二スイッチ12をOFFに切り換えて待機状態とする。
[再充電モード]
満充電モードにおいて、いずれかの電池ユニット2の再充電が必要と判定されると、電源システムは、この工程において、各接続部9の第三スイッチ13をOFFからONに切り換えて再充電を開始する。
[予備放電モード]
電源システムは、満充電モード又は再充電モードにおいて、商用電源30の停電等により外部電源3の電源回路4の出力電圧が低下するとき、例えば、所定値以下、または、接続ユニット1の出力電圧以下に低下すると、予備放電モードに移行して、複数の電池ユニット2から外部電源3の電力供給ライン5に電力を供給する。この予備放電モードにおいては、図8及び図9の鎖線の矢印で示すように、各電池ユニット2から放電される電力が、第二整流素子17とON状態の第一スイッチ11を介して並列ライン8に供給されると共に、並列ライン8の電力がON状態の外部接続スイッチ7を介して外部電源3の電力供給ライン5に供給される。
[通常放電モード]
この工程において、電源システムは、制御回路10が各接続部9の第二スイッチ12をON、第三スイッチ13をOFFに切り換えて、複数の電池ユニット2から電力供給ライン5に電力を供給する。この通常放電モードにおいては、図7の鎖線の矢印で示すように、各電池ユニット2の電力が、ON状態の第二スイッチ12と、ON状態の第一スイッチ11を介して並列ライン8に供給されると共に、並列ライン8の電力がON状態の外部接続スイッチ7を介して外部電源3の電力供給ライン5に供給されて、複数の電池ユニット2から放電される。以上の通常放電モードにおいては、ON状態の第二スイッチ12とON状態の第一スイッチ11を介して各電池ユニット2から放電するので、低抵抗な状態で安定して放電できる。
[放電停止モード]
通常放電モードにおいて、電池ユニット2が放電されて放電停止電圧以下になると、電源システムは、この工程において、放電停止モードに移行させて電池ユニット2の放電を停止する。この放電停止モードでは、電力供給ライン5の電圧が、駆動対象機器40の最低動作電圧に相当する所定値の放電停止電圧(たとえば42V)になると、図10に示すように、コントローラー31が、外部接続スイッチ7をOFFに切り換え、電池ユニット2からの放電を停止する。そして、いずれかの電池セル21の電圧が、所定値(約3V/セル)まで低下する前に、停電が解消されるなら、コントローラー31が、外部接続スイッチ7をONに切り換え、通常充電モードに移行する。
[駆動停止モード]
放電停止モードにおいて電池ユニット2からの放電が停止された後、さらに、停電状態が継続すると、内部回路での電力消費、セルの自己放電等により、いずれかの電池セル21の電圧が、所定値(約3V/セル)以下になると、その電池セル21の検出回路22より、信号が出力され、制御部10に入力される。この状態で、制御部10は、図1に示すように、第一スイッチ11、第二スイッチ12、及び第三スイッチ13をすべてOFFとし、さらに、すべての電池ユニット2のマイコン等からなる検出回路22と制御部10との間の通信線28に乗せている駆動電力(駆動電圧)12Vを停止させることで、全ての検出回路22をシャットダウン(駆動停止)させる。これにより、各電池ブロック20が並列ライン8から分離された状態となり、電池セル21の自己放電の差等により、各電池ブロック20の電圧に差異が生じる。
[n=1のステップ]
このステップにおいて、制御部10は、各電池ユニット2の検出回路22から入力される識別信号から複数の電池ユニット2の接続状態を検出する。制御部10は、各電池ユニット2から入力される識別信号から、接続されている電池ユニット2の個数や、一部の電池ユニット2が外され、あるいは、新たに別の電池ユニット2が接続されたかどうか等の接続状態を判定する。さらに、制御部10は、複数の電池ユニット2の接続状態に基づいて、許容される最大電流値等を決定する。
[n=2のステップ](バランス充電モード)
このステップにおいて、コントローラー31と制御部10は、以下のように各スイッチのON/OFFを制御して複数の電池ユニット2を均等化しながらプリチャージする。(図3参照)
さらに、このバランス充電モードにおいて、コントローラー31は、電源回路4の出力電圧を第一充電電圧に制御する。ここで、この第一充電電圧は、たとえば、48Vとし、あるいは、最も出力電圧の高い電池ユニットの最大電圧Vmaxよりも0.5V大きな電圧(Vmax+0.5V)とすることができる。
第一スイッチ…………OFF
第二スイッチ…………OFF
第三スイッチ…………ON
[n=3のステップ]
このステップにおいて、制御部10は、電力供給ライン5の電圧と各電池ブロック20の電圧との差が、所定の電圧差(例えば、約1.2V)よりも小さいかどうかを判定する。電力供給ライン5の電圧と各電池ブロック20の電圧との差が1.2V以上の場合は、n=2のステップに戻って、バランス充電モードを継続する。電力供給ライン5の電圧と各電池ブロック20の電圧との差が1.2V未満になると、n=4のステップに進んで、通常充電モードに移行する。
[n=4のステップ](通常充電モード)
このステップにおいて、コントローラー31と制御部10は、以下のように各スイッチのON/OFFを制御して複数の電池ユニット2を満充電する。(図7参照)
さらに、この通常充電モードにおいて、コントローラー31は、電源回路4の出力電圧を第二充電電圧に制御する。ここで、この第二充電電圧は、たとえば、52.6Vとすることができる。
第一スイッチ…………ON
第二スイッチ…………ON
第三スイッチ…………OFF
[n=5のステップ]
通常充電モードにおいて、商用電源30の停電等により、外部電源3の出力電圧が設定値以下に低下すると、n=15のステップに進んで通常放電モードに移行し、複数の電池ユニット2から外部電源3の電力供給ライン5に電力を供給する。
[n=6のステップ]
このステップにおいて、制御部10は、いずれかの電池ユニット2が満充電されたかどうかを判定する。電池ユニット2が満充電されるまで、n=4のステップに戻って通常充電モードを継続する。いずれかの電池ユニット2が満充電されると、n=7のステップに進んで満充電モードに移行する。
[n=7のステップ](満充電モード)
このステップにおいて、コントローラー31と制御部10は、以下のように各スイッチのON/OFFを制御して待機状態とする。(図8参照)
外部接続スイッチ……ON
第一スイッチ…………ON
第二スイッチ…………OFF
第三スイッチ…………OFF
[n=8のステップ]
満充電モードにおいて、商用電源30の停電等により、外部電源3の出力電圧が設定値以下に低下すると、n=13のステップに進んで予備放電モードに移行し、複数の電池ユニット2から外部電源3の電力供給ライン5に電力を供給する。
[n=9のステップ]
このステップにおいて、制御部10は、待機状態にある電池ユニット2の残容量が低下し、再充電の必要があるかどうかを判定する。いずれかの電池セル21の残容量が満充電状態から所定の割合(たとえば10%)低下し、あるいは、いずれかの電池セル21のセル電圧が充電再開電圧(たとえば、3.85V)以下になると、n=10のステップに進んで再充電を開始する。
[n=10のステップ](再充電モード)
このステップにおいて、コントローラー31と制御部10は、以下のように各スイッチのON/OFFを制御して複数の電池ユニット2をプリチャージする。(図9参照)
さらに、この再充電モードにおいて、コントローラー31は、電源回路4の出力電圧を第三充電電圧に制御する。ここで、この第三充電電圧は、第二充電電圧よりも低く設定され、たとえば、52.1Vとすることができる。
第一スイッチ…………ON
第二スイッチ…………OFF
第三スイッチ…………ON
なお、なお、再充電モードは省略することもできる。この場合は、再充電の必要があると判定されると、通常充電モードに移行して再充電することができる。
[n=11のステップ]
再充電モードにおいて、商用電源30の停電等により、外部電源3の出力電圧が設定値以下に低下すると、n=13のステップに進んで予備放電モードに移行し、複数の電池ユニット2から外部電源3の電力供給ライン5に電力を供給する。
[n=12のステップ]
このステップにおいて、制御部10は、再充電モードにおけるプリチャージが終了したかどうかを判定する。ここで、プリチャージの終了は、全ての電池セル21のセル電圧が所定の電圧(たとえば、3.9V)以上になったかどうかで判定し、あるいは、プリチャージ時間が所定の時間を経過したかどうかで判定することができる。プリチャージが終了するまで、n=10のステップに戻って再充電モードを継続し、プリチャージが終了すると、n=4のステップに進んで通常充電モードに移行する。
[n=13のステップ](予備放電モード)
このステップにおいて、各スイッチは、以下のようにON/OFFが保持されて、複数の電池ユニット2から外部電源3の電力供給ライン5に電力を供給する。(図8及び図9参照)
外部接続スイッチ……ON
第一スイッチ…………ON
第二スイッチ…………OFF
第三スイッチ…………ON/OFF
予備放電モードにおいては、図8及び図9の鎖線の矢印で示すように、各電池ユニット2から放電される電力が、第二整流素子17とON状態の第一スイッチ11を介して並列ライン8に供給されると共に、並列ライン8の電力がON状態の外部接続スイッチ7を介して外部電源3の電力供給ライン5に供給される。これにより、停電等の理由により電源回路4の出力電圧が低下すると、直ちに電池ユニット2から電力供給ライン5への電力供給が開始される。
[n=14のステップ]
このステップでは、電流検出部25によって、並列ライン8から接続ライン6に流れる放電電流が検出されたかどうかを判定する。接続ライン6への放電電流が検出されると、n=15のステップに進んで通常放電モードに移行する。
[n=15のステップ](通常放電モード)
このステップにおいて、コントローラー31と制御部10は、以下のように各スイッチのON/OFFを制御して放電状態を継続する。(図7参照)
外部接続スイッチ……ON
第一スイッチ…………ON
第二スイッチ…………ON
第三スイッチ…………OFF
通常放電モードにおいては、図7の鎖線の矢印で示すように、各電池ユニット2から放電される電力が、ON状態の第二スイッチ12と、ON状態の第一スイッチ11を介して並列ライン8に供給されると共に、並列ライン8の電力がON状態の外部接続スイッチ7を介して外部電源3の電力供給ライン5に供給される。
[n=16のステップ]
通常放電モードにおいて、商用電源30の停電が復旧して、外部電源3の出力電圧が所定値以上に復帰すると、n=4のステップにジャンプし、通常充電モードに移行して電池ユニット2の充電を開始する。
[n=17のステップ]
このステップにおいて、制御部10は、全ての電池ユニット2の出力電圧(Vy)が放電停止電圧以下になったかどうかを判定する。この放電停止電圧は、駆動対象機器40の最低動作電圧に相当する電圧であって、たとえば、42Vとする。全ての電池ユニット2の出力電圧が放電停止電圧よりも大きい場合は、n=15のステップに戻って通常充電モードを継続する。いずれかの電池ユニット2の出力電圧が放電停止電圧以下になると、n=18のステップに進んで放電停止モードに移行する。
[n=18のステップ](放電停止モード)
電力供給ライン5の電圧が、駆動対象機器40の最低動作電圧に相当する所定値である放電停止電圧(例えば42V)以下になると、コントローラー31は、外部接続スイッチ7をOFFに切り換える。この状態で並列ライン8が電力供給ライン5から遮断されて、電池ユニット2から電力供給ライン5への電力供給が停止される。(図10参照)
[n=19のステップ]
放電停止モードにおいて、商用電源30の停電が復旧して、外部電源3の出力電圧が所定値以上に復帰すると、n=4のステップにジャンプし、通常充電モードに移行して電池ユニット2の充電を開始する。
[n=20のステップ]
このステップにおいて、制御部10は、いずれかの電池セル21の電圧が、所定値(約3V/セル)まで低下したかどうかを判定する。全ての電池セル21の電圧が、所定値(約3V/セル)よりも大きい場合は、n=18のステップに戻って放電停止モードを継続する。いずれかの電池セル21の電圧が所定値(約3V/セル)以下になると、n=21のステップに進んで駆動停止モードに移行する。
[n=21のステップ](駆動停止モード)
このステップにおいて、制御部10は、全てのスイッチをOFFとし、全ての電池ユニット2が並列ライン8から切り離された状態とする。(図1参照)
第一スイッチ…………OFF
第二スイッチ…………OFF
第三スイッチ…………OFF
さらに、制御回路10は、電池ユニット2のマイコン等からなる検出回路22との間の通信線28に乗せている駆動電力(駆動電圧)12Vを停止させて、全ての検出回路22をシャットダウン(駆動停止)させる。
[n=22のステップ]
駆動停止モードにおいて、商用電源30の停電が復旧して、外部電源3の出力電圧が所定値以上に復帰すると、n=2のステップにジャンプし、バランス充電モードに移行して電池ユニット2の充電を開始する。外部電源3の電力供給ライン5の電圧が設定値以上に復帰しない状態では、n=21のステップに戻って駆動停止モードを継続する。
2…電池ユニット 2’…電池ユニット
3…外部電源
4…電源回路
5…電力供給ライン
6…接続ライン
7…外部接続スイッチ
8…並列ライン
9…接続部 9’…接続部
10…制御部
11…第一スイッチ
12…第二スイッチ
13…第三スイッチ
14…電流制限抵抗
15…サブ接続回路
16…第一整流素子
17…第二整流素子
20…電池ブロック
21…電池セル
22…検出回路
25…電流検出部
26…電流検出抵抗
27…検出回路
28…通信線
30…商用電源
31…コントローラー
32…通信回線
40…駆動対象機器
Claims (16)
- 外部の商用電源に接続されて、商用電源から供給される電力を変換して駆動対象機器に供給する外部電源と、
直列に接続された複数の電池セルを備える複数の電池ユニットと、
前記複数の電池ユニットを並列に接続して前記外部電源に接続する接続ユニットとを備え、
前記外部電源から各電池ユニットに電力を供給して、前記電池セルを充電すると共に、前記外部電源から駆動対象機器に出力される電圧が低下する状態で、前記電池ユニットから駆動対象機器に電力を供給するようにしてなる電源システムであって、
前記外部電源は、
商用電源から供給される交流を、駆動対象機器を駆動する所定の出力電圧の直流に変換する電源回路と、
前記電源回路の出力側に接続されて、外部の駆動対象機器に電力を供給する電力供給ラインと、
前記電力供給ラインに接続されて、前記接続ユニットを接続する接続ラインと、
前記接続ライン上に設けられ、前記電力供給ラインの電圧が所定値以下になるとオフとなる外部接続スイッチと、
を備えており、
前記接続ユニットは、
前記複数の電池ユニットを並列に接続する並列ラインと、
各電池ユニットを前記並列ラインに接続する接続部と、
前記接続部の接続状態を制御する制御部と、
を備えており、
前記並列ラインは、前記外部電源の接続ラインに接続されており、
前記接続部は、
前記並列ラインと各電池ユニットの間に直列に接続された第一スイッチと第二スイッチの直列回路と、
前記第二スイッチと並列に接続された、電流制限抵抗と第三スイッチの直列回路からなるサブ接続回路と、
前記第一スイッチと並列に接続され、かつ前記並列ラインから該電池ユニットに通電する方向に整流作用を有する第一整流素子と、
前記第二スイッチと並列に接続され、かつ該電池ユニットから前記並列ラインに通電する方向に整流作用を有する第二整流素子と
を備えており、
前記制御部が、各接続部の前記第一スイッチをOFF、前記第二スイッチをOFF、前記第三スイッチをONとして、各電池ユニットを均等化しながらプリチャージするバランス充電モードと
前記バランス充電モードの後、前記制御部が、各接続部の前記第一スイッチをON、前記第二スイッチをON、前記第三スイッチをOFFとして、前記電池ユニットを満充電させる通常充電モードと、
各電池ユニットが満充電されると、前記制御部が、各接続部の前記第一スイッチをON、前記第二スイッチをOFF、前記第三スイッチをOFFとして、前記電池ユニットの充電を停止する満充電モードと、
前記満充電モードにおいて、前記外部電源の出力電圧が低下すると、前記制御部が、各接続部の前記第一スイッチをON、前記第二スイッチをON、前記第三スイッチをOFFとして、各電池ユニットから前記外部電源の電力供給ラインに電力を供給する通常放電モードと、
前記通常放電モードにおいて、前記電力供給ラインの電圧が前記所定値以下になると、前記外部接続スイッチがOFFに制御されて、各電池ユニットからの放電を停止する放電停止モードと
前記放電停止モードにおいて、前記電池ユニットのセル電圧が所定値以下になると、前記制御部が、各接続部の前記第一スイッチをOFF、前記第二スイッチをOFF、前記第三スイッチをOFFとする駆動停止モードと
を切り換えて複数の電池ユニットを充放電することを特徴とする電源システム。 - 請求項1に記載の電源システムであって、
前記満充電モードにおいて、前記電池ユニットのいずれかの電池セルの残容量が満充電状態から所定の割合低下し、あるいは、いずれかの電池セルのセル電圧が充電再開電圧以下になると、前記制御部が、各接続部の前記第一スイッチをON、前記第二スイッチをOFF、前記第三スイッチをONとして、各電池ユニットをプリチャージする再充電モードに移行して該電池ユニットを再充電することを特徴とする電源システム。 - 請求項1または2に記載の電源システムであって、
前記満充電モード又は前記再充電モードにおいて、前記外部電源の出力電圧が低下すると、
各電池ユニットの電力が、前記第二整流素子とON状態の前記第一スイッチを介して前記並列ラインに供給されると共に、該並列ラインの電力がON状態の前記外部接続スイッチを介して前記外部電源の電力供給ラインに供給される予備放電モードによって複数の電池ユニットから放電することを特徴とする電源システム。 - 請求項3に記載の電源システムであって、
前記接続ユニットが、前記外部電源の接続ラインへの通電状態を検出する電流検出部を備えており、
前記予備放電モードにおいて、前記電流検出部が前記接続ラインへの放電電流を検出すると、
前記制御部が、各接続部の前記第一スイッチをON、前記第二スイッチをON、前記第三スイッチをOFFとし、各電池ユニットの電力が、ON状態の第二スイッチとON状態の第一スイッチを介して前記並列ラインに供給されると共に、該並列ラインの電力がON状態の前記外部接続スイッチを介して前記外部電源の電力供給ラインに供給される通常放電モードに移行して複数の電池ユニットから放電することを特徴とする電源システム。 - 請求項1から4のいずれかに記載の電源システムであって、
前記通常充電モードにおいて、前記外部電源の出力電圧が低下すると、
各電池ユニットの電力が、ON状態の前記第二スイッチとON状態の前記第一スイッチを介して前記並列ラインに供給されると共に、該並列ラインの電力がON状態の前記外部接続スイッチを介して前記外部電源の電力供給ラインに供給される通常放電モードに移行して複数の電池ユニットから放電することを特徴とする電源システム。 - 請求項1から5のいずれかに記載の電源システムであって、
前記通常放電モードにおいて、前記外部電源の出力電圧が復帰すると、
前記外部電源の電力供給ラインから供給される電力がON状態の前記外部接続スイッチを介して前記並列ラインに供給されると共に、該並列ラインの電力がON状態の前記第一スイッチとON状態の前記第二スイッチを介して各電池ユニットに供給される通常充電モードに移行して複数の電池ユニットを充電することを特徴とする電源システム。 - 請求項1から6のいずれかに記載の電源システムであって、
前記バランス充電モードにおいて、各電池ユニット間の電圧差が所定の第二電圧差以上の場合に、
前記外部接続スイッチが前記制御部からの信号でOFFに制御され、前記制御部が、各接続部の前記第一スイッチをON、前記第二スイッチをOFF、前記第三スイッチをONとして、各電池ユニット間で電圧差を低減させる均等化モードに移行して複数の電池ユニットを均等化することを特徴とする電源システム。 - 請求項1から7のいずれかに記載の電源システムであって、
前記バランス充電モードにおいて、前記電力供給ラインの電圧と各電池ブロックの電圧との差が所定の電圧差以下になると
前記外部接続スイッチが前記制御部からの信号でOFFに切り換えられ、前記制御部が、各接続部の前記第一スイッチをOFFからONに、各接続部の前記第二スイッチをOFFからONに、各接続部の前記第三スイッチをONからOFFに切り換えた後、前記外部接続スイッチが前記制御部からの信号でをONに切り換えられて前記通常充電モードに移行することを特徴とする電源システム。 - 請求項1から8のいずれかに記載の電源システムであって、
前記駆動停止モードにおいて、前記外部電源の出力電圧が復帰すると、
前記外部接続スイッチがONに制御され、前記制御部が、各接続部の前記第一スイッチをOFF、前記第二スイッチをOFF、前記第三スイッチをONとして前記バランス充電モードに移行して各電池ユニットを充電することを特徴とする電源システム。 - 請求項1から9のいずれかに記載の電源システムであって、
前記外部電源が、前記電源回路の出力電圧を切り換えながら前記電池ユニットを充電することを特徴とする電源システム。 - 請求項1から10のいずれかに記載の電源システムであって、
前記第一整流素子及び/又は第二整流素子が、ダイオードであることを特徴とする電源システム。 - 請求項1から11のいずれかに記載の電源システムであって、
前記第一スイッチ及び/又は第二スイッチがトランジスタであることを特徴とする電源システム。 - 請求項1から12のいずれかに記載の電源システムであって、
前記第一スイッチ及び/又は第二スイッチがFETであり、
前記第一整流素子及び/又は第二整流素子が、前記FETに内蔵された寄生ダイオードであることを特徴とする電源システム。 - 直列に接続された複数の電池セルを備える複数の電池ユニットと、
前記複数の電池ユニットを並列に接続して外部に出力する接続ユニットとを備え、
前記接続ユニットが、商用電源から供給される電力を直流に変換して駆動対象機器に出力する外部電源の電力供給ラインに接続されて、この電力供給ラインから供給される電力で、前記電池ユニットの電池セルを充電すると共に、外部電源から駆動対象機器に出力される電圧が低下する状態で、前記電池ユニットから電力供給ラインに電力を供給するようにしてなる電源システムであって、
前記接続ユニットは、
前記複数の電池ユニットを並列に接続する並列ラインと、
各電池ユニットを前記並列ラインに接続する接続部と、
前記接続部の接続状態を制御する制御部と、
を備えており、
前記並列ラインは、電力供給ラインの電圧が所定値以下になるとオフになる外部接続スイッチを介して外部電源の電力供給ラインに接続されており、
前記接続部は、
前記並列ラインと前記電池ユニットの間に直列に接続された第一スイッチと第二スイッチの直列回路と、
前記第二スイッチと並列に接続された、電流制限抵抗と第三スイッチの直列回路からなるサブ接続回路と、
前記第一スイッチと並列に接続され、かつ前記並列ラインから該電池ユニットに通電する方向に整流作用を有する第一整流素子と、
前記第二スイッチと並列に接続され、かつ該電池ユニットから前記並列ラインに通電する方向に整流作用を有する第二整流素子と
を備えており、
前記制御部が、各接続部の前記第一スイッチをOFF、前記第二スイッチをOFF、前記第三スイッチをONとして、各電池ユニットを均等化しながらプリチャージするバランス充電モードと
前記バランス充電モードの後、前記制御部が、各接続部の前記第一スイッチをON、前記第二スイッチをON、前記第三スイッチをOFFとして、前記電池ユニットを満充電させる通常充電モードと、
各電池ユニットが満充電されると、前記制御部が、各接続部の前記第一スイッチをON、前記第二スイッチをOFF、前記第三スイッチをOFFとして、前記電池ユニットの充電を停止する満充電モードと、
前記満充電モードにおいて、前記外部電源の出力電圧が低下すると、前記制御部が、各接続部の前記第一スイッチをON、前記第二スイッチをON、前記第三スイッチをOFFとして、各電池ユニットから前記外部電源の電力供給ラインに電力を供給する通常放電モードと、
前記通常放電モードにおいて、前記電力供給ラインの電圧が前記所定値以下になると、外部接続スイッチがOFFに制御されて、各電池ユニットからの放電を停止する放電停止モードと、
前記放電停止モードにおいて、前記電池ユニットのセル電圧が所定値以下になると、前記制御部が、各接続部の前記第一スイッチをOFF、前記第二スイッチをOFF、前記第三スイッチをOFFとする駆動停止モードと
を切り換えて複数の電池ユニットを充放電することを特徴とする電源システム。 - 直列に接続された複数の電池セルを備える複数の電池ユニットと、
前記複数の電池ユニットを並列に接続して外部に出力する接続ユニットとを備え、
前記接続ユニットが、商用電源から供給される電力を直流に変換して駆動対象機器に出力する外部電源の電力供給ラインに接続されて、この電力供給ラインから供給される電力で、前記電池ユニットの電池セルを充電すると共に、外部電源から駆動対象機器に出力される電圧が低下する状態で、前記電池ユニットから電力供給ラインに電力を供給するようにしてなる電源システムであって、
前記接続ユニットは、
前記複数の電池ユニットを並列に接続する並列ラインと、
各電池ユニットを前記並列ラインに接続する接続部と、
前記接続部の接続状態を制御する制御部と、
を備えており、
前記並列ラインは、外部電源の電力供給ラインに接続されており、
前記接続部は、
前記並列ラインと前記電池ユニットの間に直列に接続された第一スイッチと第二スイッチの直列回路と、
前記第二スイッチと並列に接続された、電流制限抵抗と第三スイッチの直列回路からなるサブ接続回路と、
前記第一スイッチと並列に接続され、かつ前記並列ラインから該電池ユニットに通電する方向に整流作用を有する第一整流素子と、
前記第二スイッチと並列に接続され、かつ該電池ユニットから前記並列ラインに通電する方向に整流作用を有する第二整流素子と
を備えており、
前記制御部が、各接続部の前記第一スイッチをOFF、前記第二スイッチをOFF、前記第三スイッチをONとして、各電池ユニットを均等化しながらプリチャージするバランス充電モードと
前記バランス充電モードの後、前記制御部が、各接続部の前記第一スイッチをON、前記第二スイッチをON、前記第三スイッチをOFFとして、前記電池ユニットを満充電させる通常充電モードと、
各電池ユニットが満充電されると、前記制御部が、各接続部の前記第一スイッチをON、前記第二スイッチをOFF、前記第三スイッチをOFFとして、前記電池ユニットの充電を停止する満充電モードと、
前記満充電モードにおいて、前記外部電源の出力電圧が低下すると、前記制御部が、各接続部の前記第一スイッチをON、前記第二スイッチをON、前記第三スイッチをOFFとして、各電池ユニットから前記外部電源の電力供給ラインに電力を供給する通常放電モードと、
前記電池ユニットのセル電圧が所定値以下になると、前記制御部が、各接続部の前記第一スイッチをOFF、前記第二スイッチをOFF、前記第三スイッチをOFFとする駆動停止モードと
を切り換えて複数の電池ユニットを充放電することを特徴とする電源システム。 - 外部の商用電源に接続されて、商用電源から供給される電力を変換して駆動対象機器に供給する外部電源と、
直列に接続された複数の電池セルを備える複数の電池ユニットと、
前記複数の電池ユニットを並列に接続して前記外部電源に接続する接続ユニットとを備え、
前記外部電源から各電池ユニットに電力を供給して、前記電池セルを充電とすると共に、前記外部電源から駆動対象機器に出力される電圧が低下する状態で、前記電池ユニットから駆動対象機器に電力を供給するようにしており、
前記外部電源は、
商用電源から供給される交流を、駆動対象機器を駆動する所定の出力電圧の直流に変換する電源回路と、
前記電源回路の出力側に接続されて、外部の駆動対象機器に電力を供給する電力供給ラインと、
前記電力供給ラインに接続されて、前記接続ユニットを接続する接続ラインと、
前記接続ライン上に設けられ、前記電力供給ラインの電圧が所定値以下になるとオフとなる外部接続スイッチと、
を備えており、
前記接続ユニットは、
前記複数の電池ユニットを並列に接続する並列ラインと、
各電池ユニットを前記並列ラインに接続する接続部と、
前記接続部の接続状態を制御する制御部と、
を備えており、
前記並列ラインは、前記外部電源の接続ラインに接続されており、
前記接続部は、
前記並列ラインと前記電池ユニットの間に直列に接続された第一スイッチと第二スイッチの直列回路と、
前記第二スイッチと並列に接続された、電流制限抵抗と第三スイッチの直列回路からなるサブ接続回路と、
前記第一スイッチと並列に接続され、かつ前記並列ラインから該電池ユニットに通電する方向に整流作用を有する第一整流素子と、
前記第二スイッチと並列に接続され、かつ該電池ユニットから前記並列ラインに通電する方向に整流作用を有する第二整流素子と
を備えてなる電源システムの充放電制御方法であって、
前記制御部が、各接続部の前記第一スイッチをOFF、前記第二スイッチをOFF、前記第三スイッチをONとして、各電池ユニットを均等化しながらプリチャージする工程と
各電池ユニットを均等化しながらプリチャージする工程の後、前記制御部が、各接続部の前記第一スイッチをON、前記第二スイッチをON、前記第三スイッチをOFFとして、前記電池ユニットを満充電させる工程と、
各電池ユニットが満充電されると、前記制御部が、各接続部の前記第一スイッチをON、前記第二スイッチをOFF、前記第三スイッチをOFFとして、前記電池ユニットの充電を停止する工程と、
前記外部電源の出力電圧が低下すると、前記制御部が、各接続部の前記第一スイッチをON、前記第二スイッチをON、前記第三スイッチをOFFとして、各電池ユニットから前記外部電源の電力供給ラインに電力を供給する工程と、
各電池ユニットから前記電力供給ラインに電力を供給する状態で、前記電力供給ラインの電圧が前記所定値以下になると、前記外部接続スイッチがOFFに制御されて、各電池ユニットからの放電を停止する工程と
各電池ユニットからの放電を停止する状態で、前記電池ユニットのセル電圧が所定値以下になると、前記制御部が、各接続部の前記第一スイッチをOFF、前記第二スイッチをOFF、前記第三スイッチをOFFとする工程と
で複数の電池ユニットを充放電することを特徴とする電源システムの充放電制御方法。
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