JP6805933B2 - 電源装置 - Google Patents
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Description
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10(10a,10b,10c,・・・,10e)と、電池回路モジュール10a,10b,10c,・・・,10eにゲート信号を出力して電池回路モジュール10a,10b,10c,・・・,10eをONOFF駆動する制御回路11とを備えている。
次に、電池回路モジュール10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10の概略構成図を、図3は電池回路モジュール10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。
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,・・・,10e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。
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10の電池電圧が15V、電池回路モジュール10a,10b,10c,・・・,10e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10の電池電圧(15V)で割り切れない場合に相当する。
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)。
本実施形態において、最下流側の遅延回路13cからのゲート信号は、コントローラ12に入力される。従って、コントローラ12は、遅延回路13eからのゲート信号の入力タイミングから、ゲート信号を最上流側の遅延回路13aに向けて出力してから、最下流側の遅延回路13eからゲート信号が出力されるまでに時間、すなわち、制御回路11にある遅延回路13a,13b,13c,・・・13e全体での合計としての遅延時間を把握することができる。そして、ゲート信号の受信に応じて次のゲート信号を出力することができる。
本実施形態では、多数の電池回路モジュール10を直列接続して用いる。いずれかの電池回路モジュール10において異常が発生した場合には、当該電池回路モジュール10を除外したいという要求がある。このような場合、スイッチング素子S1をON、スイッチング素子S2をOFFの状態に固定することで、当該電池回路モジュール10を除外することができる。なお、異常の内容によっては、スイッチング素子S1をOFF、スイッチング素子S2をON固定としてもよい。スイッチング素子S1のOFF固定異常、スイッチング素子S2のON固定以上の場合には、スイッチング素子S1をOFF、スイッチング素子S2をONに固定することで当該電池回路モジュール10を除外するとよい。また、異常の検出は、外部の異常検出部によって行い、検出結果を制御回路11に供給すればよいが、制御回路11において異常検出機能を有してもよい。そして、制御回路11が異常が検出された電池回路モジュール10を選択して除外する。
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,・・・,10eは、一定時間遅延しながら、接続状態の期間において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,・・・,10e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。
次に、電池回路モジュール10の構成の変形例について説明する。図12に示すように、電池回路モジュール10の構成として、図1に示す電池回路モジュール10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に対して正側端子+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)の電圧を正側端子+OTに出力できるのであれば、電池回路モジュール10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。
Claims (4)
- 電池を正側端子と負側端子に接続し電池からの電力を出力する接続状態と、電池を正側端子または負側端子から切り離し正側端子と負側端子を短絡するスルー状態とが、ゲート信号によって切り換えられる電池回路モジュールを、正側端子および負側端子を介して複数直列接続した電池回路モジュール群と、
各電池回路モジュールに対応して設けられ、ゲート信号を一定時間ずつ遅延させて伝達する複数の遅延回路と、最上流側の遅延回路にゲート信号を供給するとともに、最下流側の遅延回路から出力されるゲート信号を受け取り、各遅延回路における遅延時間の合計に基づいてゲート信号の周期を設定するコントローラと、を含み、ゲート信号を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ずつ異ならせてそれぞれ供給する、制御回路と、
を有する、電源装置。 - 請求項1に記載の電源装置であって、
制御回路は、ゲート信号の周期を各遅延回路における遅延時間の合計に等しく設定する、
電源装置。 - 請求項1または2に記載の電源装置であって、
制御回路は、
最下流の電池回路モジュールに供給されるゲート信号をトリガとして、最上流側の電池回路モジュールにゲート信号を供給する、
電源装置。 - 請求項1または2に記載の電源装置であって、
制御回路は、
遅延時間の合計をタイマによって計測する、
電源装置。
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JP6805933B2 true JP6805933B2 (ja) | 2020-12-23 |
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