JP6531745B2 - 電源装置及び電源装置の制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、複数の電池回路モジュールを備えた電源装置及び電源装置の制御方法に関する。
様々な電源装置が知られており、例えば、ハイブリッド車両や電動車両における走行モータの駆動に用いられる電源装置では、電池の電圧を昇圧コンバータで昇圧してインバータに入力している。
特に、特許文献１には、バッテリ等の電池からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチングによりＤＣ／ＤＣ変換して、走行モータに出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータの損失特性に基づいてスイッチング素子のスイッチング周波数を設定する周波数設定手段と、この設定された周波数に基づきスイッチング素子をスイッチング制御する制御手段とを備えた電源装置が記載されている。この電源装置によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータの損失を小さくするスイッチング周波数を設定することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータを効率良く駆動することができる。
特開２００３−１１６２８０号公報
特許文献１に記載の電源装置において、スイッチング素子やＤＣ／ＤＣコンバータに用いられる昇圧用リアクトルは、必要とされる電流容量や出力電圧に応じて設計される。また、それを収納する筐体も、使用する部品の大きさに応じて設計される。このため、スイッチング素子や昇圧用リアクトル、また、これらに関係する周辺部品等は、必要とされる電流容量や出力電圧に基づいて毎回、設計する必要がある。
すなわち、電源装置は、求められる仕様（必要とされる電流容量や出力電圧）に基づいて毎回新たに設計する必要があり汎用性が低かった。また、昇圧のためのＤＣ／ＤＣコンバータが必要である。
そこで、本発明では、構成が簡素であり、所望の出力電圧に応じて容易に対応することができる電源装置を提供することを目的とする。
本発明の電源装置は、電池と、前記電池の電圧を出力する出力端子と、前記出力端子に接続されるとともに前記電池に並列接続された第１のスイッチング素子と、前記電池と前記第１のスイッチング素子との間において前記電池に直列接続され、前記第１のスイッチング素子のオン時にオフする第２のスイッチング素子とを備えた電池回路モジュールと、複数の前記電池回路モジュールを、前記出力端子を介して直列接続した電池回路モジュール群と、前記電池回路モジュールの前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子をオンオフ駆動するゲート信号を、前記電池回路モジュール群の各電池回路モジュールに対して一定時間毎にそれぞれ出力する制御回路と、を備えたことを特徴とする。
また、前記制御回路は、複数の前記電池回路モジュールに対応してそれぞれ設けられ、前記電池回路モジュール群において隣接する電池回路モジュール間で、前記ゲート信号を一定時間遅延させて伝達する遅延回路を備えることを特徴とする。
また、前記制御回路は、前記電池回路モジュールが故障した場合に、故障した当該電池回路モジュールを除外して、故障していない正常な前記電池回路モジュールにゲート信号を入力することを特徴とする。また、前記制御回路は、前記ゲート信号を入力していない前記電池回路モジュールに対して、前記第１のスイッチング素子をオンにし、前記第２のスイッチング素子をオフにすることを特徴とする。また、前記制御回路は、前記一定時間を長くまたは短く調整することを特徴とする。
さらに、本発明の電源装置の制御方法は、電池と、前記電池の電圧を出力する出力端子と、前記出力端子に接続されるとともに前記電池に並列接続された第１のスイッチング素子と、前記電池と前記第１のスイッチング素子との間において前記電池に直列接続され、前記第１のスイッチング素子のオン時にオフする第２のスイッチング素子とを備えた電池回路モジュールと、複数の前記電池回路モジュールを、前記出力端子を介して直列接続した電池回路モジュール群と、を備えた電源装置の制御方法であって、前記電池回路モジュールの前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子をオンオフ駆動するゲート信号を、前記電池回路モジュール群の各電池回路モジュールに対して一定時間毎にそれぞれ出力することを特徴とする。
本発明によれば、構成が簡素であり、所望の出力電圧に応じて容易に対応することができる、すなわち、汎用性が高い電源装置を得ることができる。
第１の実施形態における電源装置の概略ブロック図である。 電池回路モジュールの概略構成図である。 電池回路モジュールの動作を説明するタイムチャートである。 電池回路モジュールの動作説明図であり、（ａ）は第１のスイッチング素子がＯＮ、第２のスイッチング素子がＯＦＦした状態を示し、（ｂ）は第１のスイッチング素子がＯＦＦ、第２のスイッチング素子がＯＮした状態を示す。 電源装置全体の動作を説明するタイムチャートである。 第２の実施形態における電源装置の概略ブロック図である。 電池回路モジュールの変形例を説明する概略構成図である。
第１の実施形態における電源装置１について説明する。図１は、電源装置１のブロック図を示している。図１に示すように、電源装置１は、複数の電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・と、電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・にゲート信号を出力して電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・をＯＮＯＦＦ駆動する制御回路１１とを備えている。
電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・は直列接続されており、電池回路モジュール群１００を構成している。電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・の構成は同様であるので、電池回路モジュール１０ａの構成及び駆動について説明する。なお、制御回路１１の詳細及び制御回路１１による電源装置１の制御については後述する。
電池回路モジュール１０ａは、複数の電池セルが直列接続された電池Ｂと、電池Ｂの電圧を出力する出力端子ＯＴと、出力端子ＯＴに接続されるとともに電池Ｂに並列接続された第１のスイッチング素子Ｓ１と、電池Ｂと第１のスイッチング素子Ｓ１との間において電池Ｂに直列接続された第２のスイッチング素子Ｓ２と、電池Ｂと第２のスイッチング素子Ｓ２との間に配設されたチョークコイルＬと、電池Ｂに並列接続されたコンデンサＣとを備えている。
第１のスイッチング素子Ｓ１及び第２のスイッチング素子Ｓ２は、電界効果トランジスタとしてのＭＯＳ−ＦＥＴである。第１のスイッチング素子Ｓ１及び第２のスイッチング素子Ｓ２は、制御回路１１からのゲート信号によってスイッチング動作される。なお、スイッチング動作可能な素子であれば、ＭＯＳ−ＦＥＴ以外のスイッチング素子を使用することもできる。
また、ここでは電池Ｂとして二次電池を使用しているので、内部抵抗損失の増加による電池Ｂの劣化を抑制するため、電池Ｂ、チョークコイルＬ及びコンデンサＣによってＲＬＣフィルタを形成して電流の平準化を図っている。
次に、電池回路モジュール１０ａの動作について図２、３を参照して説明する。図２は、電池回路モジュール１０ａの概略動作図を、図３は電池回路モジュール１０ａの動作に関するタイムチャートをそれぞれ示している。また、図３において、符号Ｄ１は、電池回路モジュール１０ａを駆動するゲート信号の矩形波を、符号Ｄ２は、第１のスイッチング素子Ｓ１のＯＮＯＦＦ状態を示す矩形波を、符号Ｄ３は、第２のスイッチング素子Ｓ２のＯＮＯＦＦ状態を示す矩形波を、符号Ｄ４は、電池回路モジュール１０ａにより出力される電圧Ｖｍｏｄの特性をそれぞれ示している。
電池回路モジュール１０ａの初期状態、すなわち、ゲート信号が出力されていない状態では、第１のスイッチング素子Ｓ１はＯＮ状態、第２のスイッチング素子Ｓ２はＯＦＦ状態となっている。そして、制御回路１１からゲート信号が電池回路モジュール１０ａに入力されると、電池回路モジュール１０ａはＰＷＭ制御によってスイッチング動作する。このスイッチング動作は、第１のスイッチング素子Ｓ１と第２のスイッチング素子Ｓ２とが交互にＯＮＯＦＦすることによって行われる。
図３の符号Ｄ１で示すように、制御回路１１からゲート信号が出力されると、このゲート信号に応じて、電池回路モジュール１０ａの第１のスイッチング素子Ｓ１及び第２のスイッチング素子Ｓ２が駆動される。第１のスイッチング素子Ｓ１は、ゲート信号の立ち上がりに応じて、ＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替わる。また、第１のスイッチング素子Ｓ１は、ゲート信号の立ち下がりから僅かな時間（デッドタイムｄｔ）遅れて、ＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わる（符号Ｄ２参照）。
一方、第２のスイッチング素子Ｓ２は、ゲート信号の立ち上がりから僅かな時間（デッドタイムｄｔ）遅れて、ＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わる。また、第２のスイッチング素子Ｓ２は、ゲート信号の立ち下がりと同時に、ＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替わる（符号Ｄ３参照）。このように、第１のスイッチング素子Ｓ１と第２のスイッチング素子Ｓ２とは交互にＯＮＯＦＦ動作する。
なお、第１のスイッチング素子Ｓ１がゲート信号の立ち下がり時に僅かな時間（デッドタイムｄｔ）遅れて動作することと、第２のスイッチング素子Ｓ２がゲート信号の立ち上がり時に僅かな時間（デッドタイムｄｔ）遅れて動作することは、第１のスイッチング素子Ｓ１と第２のスイッチング素子Ｓ２とが同時に動作することを防止するためである。すなわち、第１のスイッチング素子Ｓ１と第２のスイッチング素子Ｓ２とが同時にＯＮして短絡することを防止している。この動作を遅らせているデッドタイムｄｔは、例えば、１００ｎｓに設定しているが、適宜設定することができる。なお、デッドタイムｄｔ中はダイオードを還流し、その還流したダイオードと並列にあるスイッチング素子がＯＮしたときと同じ状態になる。
そして、この動作によって、電池回路モジュール１０ａは、図３の符号Ｄ４で示すように、ゲート信号がＯＦＦ時（すなわち、第１のスイッチング素子Ｓ１がＯＮ、第２のスイッチング素子Ｓ２がＯＦＦ）では、コンデンサＣが電池回路モジュール１０ａの出力端子ＯＴから切り離されて出力端子ＯＴには電圧が出力されない。この状態を、図４（ａ）に示す。図４（ａ）に示すように、電池回路モジュール１０ａの電池Ｂ（コンデンサＣ）をバイパス（スルー状態）している。
また、ゲート信号がＯＮ時（すなわち、第１のスイッチング素子Ｓ１がＯＦＦ、第２のスイッチング素子Ｓ２がＯＮ）では、コンデンサＣが電池回路モジュール１０ａの出力端子ＯＴに接続されて出力端子ＯＴに電圧が出力される。この状態を、図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）に示すように、電池回路モジュール１０ａにおけるコンデンサＣを介して電圧Ｖｍｏｄが出力端子ＯＴに出力されている。
図１に戻り、制御回路１１による電源装置１の制御について説明する。制御回路１１は、電池回路モジュール群１００の全体を制御する。すなわち、電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・の動作をそれぞれ制御して電源装置１としての出力電圧を制御する。
制御回路１１は、矩形波のゲート信号を出力するゲート回路１２と、ゲート回路１２から出力されるゲート信号を、電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・に遅延させて順次出力する遅延回路１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，・・・とを備えている。
ゲート回路１２は、電池回路モジュール群１００において直列接続されている電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・のうちの最上流側の電池回路モジュール１０ａに接続されている。
遅延回路１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，・・・は、電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・に対応してそれぞれ設けられている。遅延回路１３ａは、ゲート回路１２からのゲート信号を、一定時間遅延させて隣接する電池回路モジュール１０ｂに出力するとともに、遅延回路１３ｂに出力する。この結果、ゲート回路１２から出力されたゲート信号は、電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・に順次遅延されて伝達される。
なお、遅延回路１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，・・・は、電気的な回路構成としては制御回路１１に含まれるものであるが、ハード構成としては電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・と一体化して構成することが好ましい。図１において、例えば、破線Ｍで示すように、遅延回路１３ｂと電池回路モジュール１０ｂとを一体化（モジュール化）して構成する。
図１において、ゲート回路１２から最上流側の電池回路モジュール１０ａにゲート信号を出力すると、電池回路モジュール１０ａが駆動されて、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、電池回路モジュール１０ａにおける電圧が出力端子ＯＴに出力される。また、ゲート回路１２からのゲート信号は、遅延回路１３ａに入力されて、一定時間遅延された後、隣接する電池回路モジュール１０ｂに入力される。このゲート信号により電池回路モジュール１０ｂが駆動する。
一方、遅延回路１３ａからのゲート信号は、遅延回路１３ｂにも入力されて、遅延回路１３ａと同様に、一定時間遅延されて、次に隣接する電池回路モジュール１０ｃに入力される。以下、同様に、ゲート信号は遅延されて下流側の電池回路モジュールにそれぞれ入力される。そして、電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・は、順次駆動されて、電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・の電圧が各出力端子ＯＴに順次出力される。
電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・が順次駆動される状態を図５に示す。図５に示すように、ゲート信号に応じて、電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・が、一定の遅延時間を持って上流側から下流側に次々と駆動されている。図５において、符号Ｅ１は、電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・の第１のスイッチング素子Ｓ１がＯＦＦ、第２のスイッチング素子Ｓ２がＯＮして、電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・が出力端子ＯＴから電圧を出力している状態（接続状態）を示している。また、符号Ｅ２は、電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・の第１のスイッチング素子Ｓ１がＯＮ、第２のスイッチング素子Ｓ２がＯＦＦして、電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・が出力端子ＯＴから電圧を出力していない状態（スルー状態）を示す。このように、電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・は、一定の遅延時間を持って順次駆動される。
図５を参照して、ゲート信号やゲート信号の遅延時間の設定について説明する。ゲート信号の周期Ｆは、電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・の遅延時間を合計することによって設定される。このため、遅延時間を長く設定すると、ゲート信号の周波数は低周波になる。逆に、遅延時間を短く設定すると、ゲート信号の周波数は高周波になる。また、ゲート信号を遅延する遅延時間は、電源装置１に求められる仕様に応じて適宜設定することができる。
ゲート信号の周期ＦにおけるＯＮ時比率Ｇ１、すなわち、周期ＦのうちのＯＮ時間の比率は、電源装置１の出力電圧／電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・の合計電圧（電池回路モジュール電池電圧×電池回路モジュール数）により算出することができる。すなわち、ＯＮ時比率Ｇ１＝電源装置出力電圧／（電池回路モジュール電池電圧×電池回路モジュール数）となる。なお、厳密には、デッドタイムｄｔだけＯＮ時比率がずれてしまうので、チョッパ回路で一般的に行われているようにフィードバックまたはフィードフォワードでＯＮ時比率の補正を行う。
電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・の合計電圧は、上述したように、電池回路モジュール電池電圧×接続状態の電池回路モジュール数によって表すことができる。電源装置１の出力電圧が、一つの電池回路モジュール１０ａの電池電圧で割り切れる値であれば、電池回路モジュール１０ａが通過（スルー状態）から接続に切り替わる瞬間に、他の電池回路モジュールが接続から通過（スルー状態）に切り替わるので、電池回路モジュール群１００の全体の出力電圧に変動はない。
しかし、電源装置１の出力電圧が、電池回路モジュール１０ａの電池電圧で割り切れない値であれば、電源装置１の出力電圧と、電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・の合計電圧とは整合しない。換言すると、電源装置１の出力電圧（電池回路モジュール群１００の全体の出力電圧）が変動してしまう。ただし、このときの変動振幅は１つの電池回路モジュール分の電圧であり、また、この変動周期は、ゲート信号の周期Ｆ／電池回路モジュール数となる。ここでは、数十個の電池回路モジュールを直列接続しているので、電池回路モジュール全体の寄生インダクタンスは大きな値となっており、この電圧変動はフィルタされて結果的には電源装置１の出力電圧を得ることができる。
次に、具体例について説明する。図５において、例えば、電源装置１としての所望の出力電圧が４００Ｖ、電池回路モジュール１０ａの電池電圧が１５Ｖ、電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・数が４０個、遅延時間が２００ｎｓであるとする。なお、この場合は、電源装置１の出力電圧（４００Ｖ）が、電池回路モジュール１０ａの電池電圧（１５Ｖ）で割り切れない場合に相当する。
これらの数値に基づくと、ゲート信号の周期Ｆは、遅延時間×電池回路モジュール数により算出されるので、２００ｎｓ×４０個＝８μｓとなり、ゲート信号は１２５ｋＨｚ相当の矩形波になる。また、ゲート信号のＯＮ時比率Ｇ１は、電源装置出力電圧／（電池回路モジュール電池電圧×電池回路モジュール数）により算出されるので、ＯＮ時比率Ｇ１は、４００Ｖ／（１５Ｖ×４０個）≒０．６７となる。
これらの数値に基づいて、電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・を順次駆動すると、電源装置１として、図５中、符号Ｈ１で示す矩形波状の出力特性が得られる。この出力特性は、３９０Ｖと４０５Ｖとの間で変動する電圧出力特性となる。すなわち、ゲート信号の周期Ｆ／電池回路モジュール数により算出される周期で変動する出力特性となり、８μｓ／４０個＝２００ｎｓ（５ＭＨｚ相当）で変動する出力特性となる。この変動は、電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・の配線による寄生インダクタンスでフィルタリングされるので、符号Ｈ２で示すように、電源装置１としては、４００Ｖの電圧が出力される。
そして、最上流側の電池回路モジュール１０ａのコンデンサＣには、接続状態の場合に電流が流れるため、図５中符号Ｊ１で示すように、コンデンサ電流波形は矩形波になる。
電池ＢとコンデンサＣはＲＬＣフィルタを形成しているので、電源装置１にはフィルタリングされて平準化された電流が出力される（図５中、符号Ｊ２参照）。
このように、全ての電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・において電流波形は同様であり、また、全ての電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・から均等に電流を出力することができる。
以上説明したように、電池回路モジュール群１００を駆動する場合、最上流側の電池回路モジュール１０ａに出力したゲート信号を、下流側の電池回路モジュール１０ｂに一定時間遅延して出力して、さらに、このゲート信号を一定時間遅延して下流側の電池回路モジュールに順次伝達するので、電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・は、一定時間遅延しながら順次電圧をそれぞれ出力する。そして、これらの電圧が合計されることによって、電源装置１としての電圧が出力されることになり、所望の電圧を得ることができる。このため、昇圧回路が必要なくなり、電源装置１の構成を簡素化することができ、小型化、低コスト化することができる。また、構成が簡素化されるので、損失が発生する部分が減少して昇圧効率が向上する。さらに、複数の電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・から略均等に電圧を出力しているので、特定の電池回路モジュールに駆動が集中することもなく、電源装置１の内部抵抗損失を低減することができる。
また、ＯＮ時比率Ｇ１を調整することによって、所望の電圧に容易に対応することができ、電源装置１としての汎用性を向上することができる。特に、電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・に故障が発生して、使用困難な電池回路モジュールが発生した場合でも、その故障した電池回路モジュールを除外して、正常な電池回路モジュールを使用して、ゲート信号の周期Ｆ、ＯＮ時比率Ｇ１、遅延時間を再設定することによって、所望の電圧を得ることができる。すなわち、電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・に故障が発生しても所望の電圧の出力を継続することができる。
さらに、ゲート信号を遅延する遅延時間を長く設定することによって、ゲート信号の周波数が低周波になるので、第１のスイッチング素子Ｓ１及び第２のスイッチング素子Ｓ２のスイッチング周波数も低くなり、スイッチング損失を低減することができ、電力変換効率を向上することができる。逆に、ゲート信号を遅延する遅延時間を短くすることによって、ゲート信号の周波数が高周波になるので、電圧変動の周波数が高くなり、フィルタリングが容易になって、安定した電圧を得ることができる。また、電流変動をＲＬＣフィルタによって平準化することも容易になる。このように、ゲート信号を遅延する遅延時間を調整することによって、求められる仕様、性能に応じた電源装置１を提供することができる。
次に第２の実施形態について図６を参照して説明する。図６に示すように、電源装置２は、第１の実施形態における電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・及び電池回路モジュール群１００を備えている。電池回路モジュール群１００には、電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・の駆動を制御する制御回路２０が接続されている。すなわち、制御回路２０は、全ての電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・に接続されている。
制御回路２０は、電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・を駆動するゲート信号を出力するゲート回路２１を備えており、ゲート回路２１によるゲート信号を、電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・に対して個別に出力する。また、制御回路２０は、電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・に対して、ゲート信号を一定時間毎にそれぞれ出力する。すなわち、制御回路２０は、電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・に対して、電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・の配置位置にとらわれず、任意の順序で電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・を一定時間毎に順次駆動する。例えば、最初に、電池回路モジュール１０ｃにゲート信号を出力して電池回路モジュール１０ｃを駆動し、その一定時間後に、電池回路モジュール１０ａにゲート信号を出力して電池回路モジュール１０ａを駆動する。このように、電池回路モジュール１０ｃ，１０ａ，・・・を順次駆動する。
このため、第２の実施形態における電源装置２では、第１の実施形態における電源装置１に対して、遅延回路１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，・・・を備えていないので、その分構成を簡略化することができ、コストを抑制することができる。
次に、電池回路モジュール１０ａの構成の変形例について説明する。図７に示すように、電池回路モジュール３０ａの構成として、図１に示す電池回路モジュール１０ａのチョークコイルＬと電池Ｂとの配置位置（接続位置）を入れ替えてもよい。また、第２のスイッチング素子Ｓ２を、第１のスイッチング素子Ｓ１に対して出力端子ＯＴの反対側に配置してもよい。すなわち、第１のスイッチング素子Ｓ１と第２のスイッチング素子Ｓ２とのスイッチング動作により電池Ｂ（コンデンサＣ）の電圧を出力端子ＯＴに出力できるのであれば、電池回路モジュール３０ａにおける各素子、電気部品の配置を適宜変更することができる。
また、電池Ｂの電圧出力特性が優れている場合、すなわち、電源電流がコンデンサ電流と一致して、出力波形が矩形波となっても電源回路において問題がないときには、ＲＬＣフィルタを省略してもよい。また、電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・の配線による寄生インダクタンスを利用していたが、配線による寄生インダクタンスを利用する代わりに、必要なインダクタンス値を担保するためにインダクタンス部品を実装してもよい。
さらに、第１の実施形態では、ゲート回路１２からのゲート信号を、遅延回路１３ａに出力する前に、電池回路モジュール１０ａに出力していたが、図１において、ゲート信号を、遅延回路１３ａで遅延した後に電池回路モジュール１０ａに出力してもよい。この場合、遅延回路１３ａから出力される遅延されたゲート信号が、電池回路モジュール１０ａ及び遅延回路１３ｂにそれぞれ出力される。遅延回路１３ｂ，１３ｃ，・・・においても同様の制御を行う。この制御によっても、電池回路モジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・を一定時間遅延しながら順次駆動することができる。
１，２ 電源装置、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，３０ａ 電池回路モジュール、１１，２０ 制御回路、１２，２１ ゲート回路、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ 遅延回路、１００ 電池回路モジュール群、Ｂ 電池、Ｃ コンデンサ、Ｌ チョークコイル、ＯＴ 出力端子、Ｓ１ 第１のスイッチング素子、Ｓ２ 第２のスイッチング素子。

Claims (5)

  1. 電池と、前記電池の電圧を出力する出力端子と、前記出力端子に接続されるとともに前記電池に並列接続された第１のスイッチング素子と、前記電池と前記第１のスイッチング素子との間において前記電池に直列接続され、前記第１のスイッチング素子のオン時にオフする第２のスイッチング素子と、前記電池に並列に接続されたコンデンサと、を備えた電池回路モジュールと、
    複数の前記電池回路モジュールを、前記出力端子を介して直列接続した電池回路モジュール群と、
    前記電池回路モジュールの前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子をオンオフ駆動するゲート信号を、前記電池回路モジュール群の各電池回路モジュールに対して一定時間毎にそれぞれ出力する制御回路と、
    を備え、
    前記制御回路は、複数の前記電池回路モジュールに対応してそれぞれ設けられ、前記電池回路モジュール群において隣接する電池回路モジュール間で、前記ゲート信号を一定時間遅延させて伝達する遅延回路を備え、前記ゲート信号の周期は前記電池回路モジュールの各々の遅延回路における遅延時間の合計値として、複数の前記電池回路モジュールの合計電圧を出力することを特徴とする電源装置。
  2. 請求項１に記載の電源装置であって、
    前記制御回路は、
    前記電池回路モジュールが故障した場合に、故障した当該電池回路モジュールを除外して、故障していない正常な前記電池回路モジュールにゲート信号を入力する
    ことを特徴とする電源装置。
  3. 請求項２に記載の電源装置であって、
    前記制御回路は、
    前記ゲート信号を入力していない前記電池回路モジュールに対して、前記第１のスイッチング素子をオンにし、前記第２のスイッチング素子をオフにする
    ことを特徴とする電源装置。
  4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の電源装置であって、
    前記制御回路は、前記一定時間を長くまたは短く調整することを特徴とする電源装置。
  5. 電池と、前記電池の電圧を出力する出力端子と、前記出力端子に接続されるとともに前記電池に並列接続された第１のスイッチング素子と、前記電池と前記第１のスイッチング素子との間において前記電池に直列接続され、前記第１のスイッチング素子のオン時にオフする第２のスイッチング素子と、前記電池に並列に接続されたコンデンサと、を備えた電池回路モジュールと、
    複数の前記電池回路モジュールを、前記出力端子を介して直列接続した電池回路モジュール群と、
    を備えた電源装置の制御方法であって、
    前記電池回路モジュールの前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子をオンオフ駆動するゲート信号を、前記電池回路モジュール群の各電池回路モジュールに対して一定時間毎にそれぞれ出力し、
    前記電池回路モジュール群において隣接する電池回路モジュール間で、前記ゲート信号の周期は前記電池回路モジュールの各々の遅延回路における遅延時間の合計値として、前記ゲート信号を一定時間遅延させて伝達させることで複数の前記電池回路モジュールを同時に順に選択して、選択された前記電池回路モジュールの合計電圧を出力することを特徴とする電源装置の制御方法。
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