JP5929526B2

JP5929526B2 - 電源供給装置および電源切り換え方法

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Publication number: JP5929526B2
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Inventors: 英治熊谷
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Description

本開示は、電池を使用する電源供給装置並びに電源切り換え方法に関する。

近年では、リチウムイオン電池などの二次電池の用途が太陽電池、風力発電などの新エネルギーシステムと組み合わせた電力貯蔵用蓄電装置、自動車用蓄電池等に急速に拡大している。大出力を発生するために多数の蓄電素子例えば単位電池（電池セル、単電池、セルとも呼ばれる。）を使用する場合、複数の蓄電モジュールを直列に接続する構成が採用される。複数個例えば４個の電池セルを並列および／または直列に接続して、電池ブロックが構成される。多数の電池ブロックが外装ケースに収納されて蓄電モジュール（組電池とも呼ばれる。）が構成される。

さらに、複数の蓄電モジュールを接続し、複数の蓄電モジュールに対して共通の制御装置を設ける蓄電システムが知られている。各蓄電モジュールがモジュールコントローラを有し、モジュールコントローラと制御装置との間で通信手段を介して通信する構成とされている。

さらに、蓄電システムを電源として使用する場合、通電中であっても蓄電モジュールをバックアップ用蓄電モジュールに切り換えることが必要とされる場合がある。例えば非常用電源、携帯電話の基地局の電源等は、電源をオフすることができないので、通電中に蓄電モジュールを切り換えるようになされる。しかしながら、充電量の相違する電池同士を接続すると、充電量の多い電池から充電量が少ない電池に対して定格を超える大きな電流が流れ込み、かかる電流によって蓄電モジュールが損傷を受ける可能性があった。

従来から電源をバックアップ電源に切り換える点に関して、特許文献１および特許文献２に記載の技術が提案されている。特許文献１に記載のものでは、二つの電池のそれぞれの出力が電界効果トランジスタを介して共通の電源回路に接続されている。電池から負荷に電源が供給されている状態で、電池が不用意に抜き取られると、他の電池から負荷へ電源が供給される状態に切り換えられるものである。

特許文献２に記載のものは、直流電力によって動作する負荷装置に電源トラブルが発生したとき直流バックアップ電力を供給するもので、負荷装置が要求する電圧が得られるように複数の二次電池を直列接続した電池パックが備えられている。各電池パックは、寿命判定され、寿命と判定された電池パックのみを取り外して交換するものである。

特開２００２−０９５１７３号公報特開２００５−１７６４６１号公報

特許文献１に記載のものは、接続する場合には、電池が抜き取られると、他の動作している電池によるバックアップが直ちに行われるもので、既に動作している電池を使用するものである。かかる特許文献１に記載のものでは、休止中の蓄電モジュールを動作中の蓄電モジュールに対して新たに接続する場合の問題を解決することができない。特許文献２に記載のものは、電池パックの出力側にＤＣ−ＤＣコンバータを用いて電圧を調整しているものである。電池パックの数に等しいＤＣ−ＤＣコンバータを必要として、回路構成が大規模となり、コストの面で不利な構成である。

したがって、本開示は、通電中に蓄電モジュールに対して休止中のバックアップ用蓄電モジュールを接続する場合に過大な電流が流れることが防止された電源供給装置および電源切り換え方法の提供を目的とする。

上述の課題を解決するために、本開示は、並列接続される複数の蓄電モジュールと、
複数の蓄電モジュールと並列に接続されるバックアップ用蓄電モジュールとを有し、
少なくとも一つの蓄電モジュールの充電または放電が不可となった際に、バックアップ用蓄電モジュールおよび残りの蓄電モジュールの充電を禁止すると共に、
バックアップ用蓄電モジュールの放電を許可し、バックアップ用蓄電モジュールおよび残りの蓄電モジュールの充電状態を検出し、検出した充電状態に応じてバックアップ用蓄電モジュールおよび残りの蓄電モジュールの充電を許可する
電源供給装置である。

本開示は、並列接続される複数の蓄電モジュールの少なくとも一つの蓄電モジュールをシステムから切り離すと共に、
残りの蓄電モジュールと並列にバックアップ用蓄電モジュールを接続するように、バックアップ用蓄電モジュールを付加し、
バックアップ用蓄電モジュールを付加する時に、残りの蓄電モジュールおよびバックアップ用蓄電モジュールの充電を禁止すると共に、
残りの蓄電モジュールおよびバックアップ用蓄電モジュールのそれぞれの充電状態を検出し、
検出した充電状態に応じて残りの蓄電モジュールおよびバックアップ用蓄電モジュールの充電を許可する
電源切り換え方法である。

本開示は、通電中に蓄電モジュールをバックアップ用の蓄電モジュールに切り換えることができる。充電状態が大きく相違する場合には、切り換え時に充電を禁止している。したがって、定格を超えるような大きな電流が蓄電モジュールに流れてシステムが損傷することを防止することができる。

本開示の一実施の形態による蓄電モジュールのブロック図である。３個の蓄電モジュールを使用する本開示の一実施の形態による蓄電システムのブロック図である。本開示の一実施の形態の動作説明に使用するブロック図である。本開示の一実施の形態の動作説明に使用するブロック図である。本開示の一実施の形態の動作説明に使用するフローチャートである。本開示の一実施の形態の動作説明に使用するタイミングチャートである。本開示の蓄電システムの応用例の第１の例のブロック図である。本開示の蓄電システムの応用例の第２の例のブロック図である。

以下に説明する実施の形態は、この発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発明の範囲は、以下の説明において、特にこの発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
なお、以下の説明は、下記の順序でもって行われる。
＜１．一実施の形態＞
＜２．応用例＞
＜３．変形例＞

＜１．一実施の形態＞
「蓄電モジュール」
大出力を発生するために多数の蓄電素子例えば電池セルを使用する場合、複数の蓄電ユニット（以下、蓄電モジュールと称する）を例えば直列接続し、複数の蓄電モジュールに対して共通に制御装置（以下、コントローラと適宜称する。）を設ける構成が採用される。コントローラが充電管理、放電管理、劣化抑制等のための管理を行う。かかる構成を蓄電システムと称する。コントローラは、マイクロコンピュータによって構成されている。

一例として蓄電モジュールは、金属製の外装ケース内に多数の電池セルを収納する構成とされる。外装ケースからは、接続用の正極端子および負極端子が導出されている。さらに、外装ケースに対して通信用のコネクタが設けられている。かかる構成の蓄電モジュールを複数個接続して蓄電システムが構成される。例えば複数の蓄電モジュールがラックに配置される。例えば一つの蓄電モジュールは、１６個の電池ブロックを有し、（１６×３．２Ｖ＝５１．２Ｖ）を出力する。

図１は、蓄電モジュールＭＯＤの概略的構成を示す。蓄電モジュールＭＯＤは、複数の電池ブロックとコントローラとを組み合わせた単位である。図１に示すように、直列に接続されたｎ個の電池ブロックＢ１〜Ｂｎの両端の電圧と、各電池ブロックの電圧がマルチプレクサ１に供給される。電池ブロックＢ１〜Ｂｎは、単一の電池でもって示されているが、例えば複数のリチウムイオン二次電池を並列接続した電池群である。マルチプレクサ１は、電池ブロックＢ１〜Ｂｎの両端の電圧と各電池ブロックの電圧を順次出力する。なお、電池ブロックＢ１〜Ｂｎに代えて電池セルを使用しても良い。

マルチプレクサ１は、例えば、所定の制御信号に応じてチャネルを切り替え、ｎ個のアナログ電圧データの中から一のアナログ電圧データを選択する。マルチプレクサ１によって選択された一のアナログ電圧データがＡ／Ｄコンバータ（図ではＡＤＣ(Analog to Digital Converter) と表記する）２に供給される。

Ａ／Ｄコンバータ２は、マルチプレクサ１から供給されるアナログ電圧データをデジタル電圧データに変換する。例えばアナログ電圧データが１４〜１８ビットのデジタル電圧データに変換される。さらに、放電電流を検出するための検出抵抗４が接続され、検出抵抗４の両端電圧がＡ／Ｄコンバータ３に供給される。Ａ／Ｄコンバータ３は、検出抵抗４の両端電圧を１４〜１８ビットのデジタル電流データに変換する。Ａ／Ｄコンバータ２および３の方式としては、逐次比較方式やΔΣ（デルタシグマ）方式など、種々のものを使用できる。破線で囲んで示すように、電池ブロックＢ１〜Ｂｎ、マルチプレクサ１およびＡ／Ｄコンバータ２、３の部分をまとめて電池部ＢＡＴと称する。

Ａ／Ｄコンバータ２および３のデジタル出力がシリアルインターフェースを介してＭＣＵ(MIcroController Unit)５に供給される。二つのＡ／Ｄコンバータ２および３の出力は、必要に応じてマルチプレクサによって多重化される。ＭＣＵ５は、制御部および通信部としての機能を有する。これらの機能を別々の回路ブロックが持つようにしても良い。

電池ブロックＢ１〜Ｂｎの正極側から出力端子Ｖ＋に至る経路中に充電用のスイッチング素子ＳＷ１および放電用のスイッチング素子ＳＷ２が直列に挿入される。スイッチング素子ＳＷ１と並列に放電方向に順方向のダイオードＤ１が接続され、スイッチング素子ＳＷ２と並列に充電方向に順方向のダイオードＤ２が接続される。ダイオードＤ２およびオン状態のスイッチング素子ＳＷ１を通じて電池部ＢＡＴに対して充電電流が流れ、ダイオードＤ１およびオン状態のスイッチング素子ＳＷ２を通じて電池部ＢＡＴから放電電流が流れる。

スイッチング素子ＳＷ１およびＳＷ２は、ＭＣＵ５から出力されるコントロール信号によってそのオン／オフが制御される。通常、スイッチング素子ＳＷ１およびＳＷ２としては、ＭＯＳ(Metal Oxide Semiconductor)ＦＥＴ(Field Effect Transistor)またはＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor):絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）が使用される。

ＭＣＵ５の通信部がシリアルインターフェースを介して絶縁部６に接続される。絶縁部６の端子が通信端子ＣＯＭと接続される。通信端子ＣＯＭには、蓄電システムの全体を制御するコントローラ接続される。ＭＣＵ５とコントローラとの間の絶縁通信は、双方向通信である。絶縁部６は、蓄電モジュールＭＯＤとコントローラとの間を絶縁する機能と、双方向通信の伝送媒体としての機能とを備えている。電源電圧をＭＣＵ５に供給する機能を絶縁部６が持つようにしても良い。絶縁部６を通じてなされる双方向通信方式としては、例えばＣＡＮ(Controller Area Network)の規格を使用できる。絶縁部６を通じて電力
伝送を行う場合には、電磁誘導方式、磁界共鳴方式、電波受信方式等を使用することができる。

「蓄電システム」
図２に示すように、上述した蓄電モジュールＭＯＤ１、ＭＯＤ２およびＭＯＤ３によって蓄電システムが構成される。蓄電モジュールＭＯＤ１は、電池部ＢＡＴ１と、スイッチング素子ＳＷ１１およびＳＷ２１と、ＭＣＵ５₁とを有している。ＭＣＵ５₁は、電池部ＢＡＴ１から電圧データおよび電流データを受け取る。スイッチング素子ＳＷ１１と並列にダイオードＤ１１が接続され、スイッチング素子ＳＷ２１と並列にダイオードＤ２１が接続される。

蓄電モジュールＭＯＤ２は、電池部ＢＡＴ２と、スイッチング素子ＳＷ１２およびＳＷ２２と、ＭＣＵ５₂とを有している。スイッチング素子ＳＷ１２と並列にダイオードＤ１２が接続され、スイッチング素子ＳＷ２２と並列にダイオードＤ２２が接続される。ＭＣＵ５₂は、電池部ＢＡＴ２から電圧データおよび電流データを受け取る。蓄電モジュールＭＯＤ３は、電池部ＢＡＴ３と、スイッチング素子ＳＷ１３およびＳＷ２３と、ＭＣＵ５₃とを有している。スイッチング素子ＳＷ１３と並列にダイオードＤ１３が接続され、スイッチング素子ＳＷ２３と並列にダイオードＤ２３が接続される。ＭＣＵ５₃は、電池部ＢＡＴ３から電圧データおよび電流データを受け取る。

蓄電モジュールＭＯＤ１、ＭＯＤ２およびＭＯＤ３が並列接続される。すなわち、これらの蓄電モジュールの正側出力端子Ｖ＋１、Ｖ＋２およびＶ＋３が共通接続され、これらの蓄電モジュールの負側出力端子Ｖ−１、Ｖ−２およびＶ−３が共通接続される。それぞれの共通接続点が出力端子Ｖ＋４およびＶ−４として導出される。さらに、蓄電モジュールＭＯＤ１、ＭＯＤ２およびＭＯＤ３の通信端子ＣＯＭ１、ＣＯＭ２およびＣＯＭ３がコントローラ（図中ではＥＣＵと表す）ＣＮＴの通信端子とバスを介して接続されている。バスとしては、上述したようなシリアルインターフェースを使用できる。

各蓄電モジュールＭＯＤのＭＣＵとコントローラＣＮＴとが通信を行う。すなわち、各蓄電モジュールの内部状態の情報、すなわち、電池情報をコントローラＣＮＴが受け取り、各蓄電モジュールの充電処理および放電処理が管理される。具体的には、電池部ＢＡＴの電圧データおよび電流データがコントローラＣＮＴに送信される。コントローラＣＮＴから各ＭＣＵに対してスイッチング素子を制御するための制御信号が送信される。

一実施の形態では、図２に示すように、蓄電モジュールＭＯＤ１のスイッチング素子ＳＷ１１およびＳＷ２１がオンとされ、蓄電モジュールＭＯＤ２のスイッチング素子ＳＷ１２およびＳＷ２２がオンとされる。さらに、蓄電モジュールＭＯＤ３のスイッチング素子ＳＷ１３およびＳＷ２３がオフとされる。すなわち、３個の蓄電モジュールの内の２個の蓄電モジュールＭＯＤ１およびＭＯＤ２が動作中で、これらの並列接続の出力が出力端子Ｖ＋４およびＶ−４に取り出され、負荷に対して供給されている。１個の蓄電モジュールＭＯＤ３がバックアップ用とされ、休止状態にある。

「蓄電モジュールの切り換え処理」
図２に示す状態から蓄電モジュールＭＯＤ２およびＭＯＤ３を動作状態とし、蓄電モジュールＭＯＤ１を休止させるように切り換える場合の切り換え処理について、図３、図４、図５および図６を参照して説明する。図６において、ハイレベルＨは、スイッチング素子がオンの状態を示し、ローレベルＬは、スイッチング素子がオフの状態を示す。例えば図６中のタイミングＴ０において、各スイッチング素子は、下記の状態を有する。

スイッチング素子ＳＷ１１：オン、スイッチング素子ＳＷ２１：オン
スイッチング素子ＳＷ１２：オン、スイッチング素子ＳＷ２２：オン
スイッチング素子ＳＷ１３：オフ、スイッチング素子ＳＷ２３：オフ

タイミングＴ１から切り換え処理が開始される。タイミングＴ１において、ステップＳ１、ステップＳ２およびステップＳ３の処理がなされる。
ステップＳ１：図３および図６に示すように、ＭＣＵ５₁からのコントロール信号によって、スイッチング素子ＳＷ１１およびＳＷ２１がオフとされ、蓄電モジュールＭＯＤ１の電池部ＢＡＴ１の充放電が禁止される。これによって、蓄電モジュールＭＯＤ１が蓄電システムから切り離される。

ステップＳ２：図３および図６に示すように、ＭＣＵ５₂からのコントロール信号によって、スイッチング素子ＳＷ１２がオフとされる。スイッチング素子ＳＷ２２がオンを継続する。したがって、蓄電モジュールＭＯＤ２の電池部ＢＡＴ２の充電が禁止され、蓄電モジュールＭＯＤ２の電池部ＢＡＴ２の放電は、禁止されない。

ステップＳ３：図３および図６に示すように、ＭＣＵ５₃からのコントロール信号によって、スイッチング素子ＳＷ１３がオフを継続し、スイッチング素子ＳＷ２３がオンとされる。したがって、蓄電モジュールＭＯＤ３の電池部ＢＡＴ３の充電が禁止され、蓄電モジュールＭＯＤ３の電池部ＢＡＴ３の放電のみが許可される。

ステップＳ４：このように、蓄電モジュールＭＯＤ２の電池部ＢＡＴ２と蓄電モジュールＭＯＤ３の電池部ＢＡＴ３の放電がなされる。電池部ＢＡＴ２の放電電流Ｉ１がＭＣＵ５₂を介してコントローラＣＮＴに供給され、電池部ＢＡＴ３の放電電流Ｉ２がＭＣＵ５₃を介してコントローラＣＮＴに供給される。コントローラＣＮＴは、これらの放電電流Ｉ１およびＩ２がほぼ等しいか否かを判定し、判定結果をＭＣＵ５₂およびＭＣＵ５₃に送信する。放電電流Ｉ１およびＩ２がほぼ等しいとは、例えば±２０％までの相違があっても等しいと判定することを意味する。

ステップＳ５：ステップＳ４（図６中のタイミングＴ２）において、放電電流Ｉ１およびＩ２がほぼ等しいと判定されると、図４および図６に示すように、ＭＣＵ５₂のコントロール信号によって、スイッチング素子ＳＷ１２がオンとされ、充電が許可される。
ステップＳ６：ステップＳ４（図６中のタイミングＴ２）において、放電電流Ｉ１およびＩ２がほぼ等しいと判定されると、図４および図６に示すように、ＭＣＵ５₃のコントロール信号によって、スイッチング素子ＳＷ１３がオンとされ、充電が許可される。

以上の切り換え処理によって、図４に示すように、蓄電モジュールＭＯＤ１が蓄電システムから切り離され、蓄電モジュールＭＯＤ３が蓄電システムに結合される。本開示の一実施の形態では、最初の段階では、図３に示すように、動作中の蓄電モジュールＭＯＤ１を切り離すと共に、休止中の蓄電モジュールＭＯＤ３を結合する。したがって、負荷に対する電源の供給が中断しない。

そして、放電電流Ｉ１およびＩ２がほぼ等しくなるまでは、蓄電モジュールＭＯＤ２およびＭＯＤ３の充電を禁止するようになされる。したがって、充電量が相違していても、一方の蓄電モジュール例えばＭＯＤ３から他方の蓄電モジュールＭＯＤ２に対して大きな充電電流が流れることを防止することができ、回路素子および電池の損傷を防止することができる。

＜２．応用例＞
「応用例としての住宅における蓄電システム」
本開示を住宅用の蓄電システムに適用した例について、図７を参照して説明する。例えば住宅１０１用の蓄電システム１００においては、火力発電１０２ａ、原子力発電１０２ｂ、水力発電１０２ｃ等の集中型電力系統１０２から電力網１０９、情報網１１２、スマートメータ１０７、パワーハブ１０８等を介し、電力が蓄電装置１０３に供給される。これと共に、家庭内発電装置１０４等の独立電源から電力が蓄電装置１０３に供給される。蓄電装置１０３に供給された電力が蓄電される。蓄電装置１０３を使用して、住宅１０１で使用する電力が給電される。住宅１０１に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。

住宅１０１には、発電装置１０４、電力消費装置１０５、蓄電装置１０３、各装置を制御する制御装置１１０、スマートメータ１０７、各種情報を取得するセンサー１１１が設けられている。各装置は、電力網１０９および情報網１１２によって接続されている。発電装置１０４として、太陽電池、燃料電池等が利用され、発電した電力が電力消費装置１０５および／または蓄電装置１０３に供給される。電力消費装置１０５は、冷蔵庫１０５ａ、空調装置１０５ｂ、テレビジョン受信機１０５ｃ、風呂１０５ｄ等である。さらに、電力消費装置１０５には、電動車両１０６が含まれる。電動車両１０６は、電気自動車１０６ａ、ハイブリッドカー１０６ｂ、電気バイク１０６ｃである。

蓄電装置１０３に対して、上述した本開示の電源供給装置が適用される。蓄電装置１０３は、二次電池またはキャパシタから構成されている。例えば、リチウムイオン電池によって構成されている。リチウムイオン電池は、定置型であっても、電動車両１０６で使用されるものでも良い。スマートメータ１０７は、商用電力の使用量を測定し、測定された使用量を、電力会社に送信する機能を備えている。電力網１０９は、直流給電、交流給電、非接触給電の何れか一つまたは複数を組み合わせても良い。

各種のセンサー１１１は、例えば人感センサー、照度センサー、物体検知センサー、消費電力センサー、振動センサー、接触センサー、温度センサー、赤外線センサー等である。各種センサー１１１により取得された情報は、制御装置１１０に送信される。センサー１１１からの情報によって、気象の状態、人の状態等が把握されて電力消費装置１０５を自動的に制御してエネルギー消費を最小とすることができる。さらに、制御装置１１０は、住宅１０１に関する情報をインターネットを介して外部の電力会社等に送信することができる。

パワーハブ１０８によって、電力線の分岐、直流交流変換等の処理がなされる。制御装置１１０と接続される情報網１１２の通信方式としては、ＵＡＲＴ(Universal Asynchronous Receiver-Transceiver:非同期シリアル通信用送受信回路）等の通信インターフェー
スを使う方法、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ、Ｗｉ−Ｆｉ等の無線通信規格によるセンサーネットワークを利用する方法がある。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ＺｉｇＢｅｅは、ＩＥＥＥ(Institute of Electrical and Electronics Engineers) ８０２．１５．４の物理層を使用するものである。ＩＥＥＥ８０２．１５．４は、ＰＡＮ(Personal Area Network) またはＷ(Wireless)ＰＡＮと呼ばれる短距離無線ネットワーク規格の名称である。

制御装置１１０は、外部のサーバ１１３と接続されている。このサーバ１１３は、住宅１０１、電力会社、サービスプロバイダーの何れかによって管理されていても良い。サーバ１１３が送受信する情報は、たとえば、消費電力情報、生活パターン情報、電力料金、天気情報、天災情報、電力取引に関する情報である。これらの情報は、家庭内の電力消費装置（たとえばテレビジョン受信機）から送受信しても良いが、家庭外の装置（たとえば、携帯電話機等）から送受信しても良い。これらの情報は、表示機能を持つ機器、たとえば、テレビジョン受信機、携帯電話機、ＰＤＡ(Personal Digital Assistants)等に、表
示されても良い。

各部を制御する制御装置１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等で構成され、この例では、蓄電装置１０３に格納されている。制御装置１１０は、蓄電装置１０３、家庭内発電装置１０４、電力消費装置１０５、各種センサー１１１、サーバ１１３と情報網１１２により接続され、例えば、商用電力の使用量と、発電量とを調整する機能を有している。なお、その他にも、電力市場で電力取引を行う機能等を備えていても良い。

以上のように、電力が火力１０２ａ、原子力１０２ｂ、水力１０２ｃ等の集中型電力系統１０２のみならず、家庭内発電装置１０４（太陽光発電、風力発電）の発電電力を蓄電装置１０３に蓄えることができる。したがって、家庭内発電装置１０４の発電電力が変動しても、外部に送出する電力量を一定にしたり、または、必要なだけ放電するといった制御を行うことができる。例えば、太陽光発電で得られた電力を蓄電装置１０３に蓄えると共に、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置１０３に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置１０３によって蓄電した電力を放電して利用するといった使い方もできる。

なお、この例では、制御装置１１０が蓄電装置１０３内に格納される例を説明したが、スマートメータ１０７内に格納されても良いし、単独で構成されていても良い。さらに、蓄電システム１００は、集合住宅における複数の家庭を対象として用いられてもよいし、複数の戸建て住宅を対象として用いられてもよい。

「応用例としての車両における蓄電システム」
本開示を車両用の蓄電システムに適用した例について、図８を参照して説明する。図８に、本開示が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれを電池に一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。

このハイブリッド車両２００には、エンジン２０１、発電機２０２、電力駆動力変換装置２０３、駆動輪２０４ａ、駆動輪２０４ｂ、車輪２０５ａ、車輪２０５ｂ、電池（バッテリー）２０８、車両制御装置２０９、各種センサ２１０、充電口２１１が搭載されている。電池２０８に対して、上述した本開示の電源供給装置が適用される。

ハイブリッド車両２００は、電力駆動力変換装置２０３を動力源として走行する。電力駆動力変換装置２０３の一例は、モータである。電池２０８の電力によって電力駆動力変換装置２０３が作動し、この電力駆動力変換装置２０３の回転力が駆動輪２０４ａ、２０４ｂに伝達される。なお、必要な個所に直流−交流（ＤＣ−ＡＣ）あるいは逆変換（ＡＣ−ＤＣ変換）を用いることによって、電力駆動力変換装置２０３が交流モータでも直流モータでも適用可能である。各種センサ２１０は、車両制御装置２０９を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度（スロットル開度）を制御したりする。各種センサ２１０には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサなどが含まれる。

エンジン２０１の回転力は発電機２０２に伝えられ、その回転力によって発電機２０２により生成された電力を電池２０８に蓄積することが可能である。

図示しない制動機構によりハイブリッド車両２００が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置２０３に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置２０３により生成された回生電力が電池２０８に蓄積される。

電池２０８は、ハイブリッド車両２００の外部の電源に接続されることで、その外部電源から充電口２１１を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。

図示しないが、二次電池に関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行なう情報処理装置を備えていても良い。このような情報処理装置としては、例えば、電池の残容量に関する情報に基づき、電池残容量表示を行う情報処理装置などがある。

なお、以上は、エンジンで動かす発電機で発電された電力、或いはそれを電池に一旦貯めておいた電力を用いて、モーターで走行するシリーズハイブリッド車を例として説明した。しかしながら、エンジンとモーターの出力が何れも駆動源とし、エンジンのみで走行、モーターのみで走行、エンジンとモーター走行という３つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても本開示は有効に適用可能である。さらに、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本開示は有効に適用可能である。

なお、本開示は、以下のような構成も取ることができる。
（１）
並列接続される複数の蓄電モジュールと、
前記複数の蓄電モジュールと並列に接続されるバックアップ用蓄電モジュールとを有し、
少なくとも一つの前記蓄電モジュールの充電または放電が不可となった際に、残りの前記蓄電モジュールの充電を禁止すると共に、
前記バックアップ用蓄電モジュールの放電を許可し、前記バックアップ用蓄電モジュールおよび前記残りの蓄電モジュールの充電状態を検出し、検出した充電状態に応じて前記バックアップ用蓄電モジュールおよび前記残りの蓄電モジュールの充電を許可する
電源供給装置。
（２）
前記バックアップ用蓄電モジュールおよび前記残りの蓄電モジュールの前記充電状態をそれぞれの放電電流から検出する（１）に記載の電源供給装置。
（３）
前記それぞれの放電電流がほぼ等しくなった後に前記バックアップ用蓄電モジュールおよび前記残りの蓄電モジュールの充電を許可する（２）に記載の電源供給装置。
（４）
前記それぞれの放電電流の相違が±２０％になった後に前記充電を許可する（３）に記載の電源供給装置。
（５）
前記バックアップ用蓄電モジュールおよび前記残りの蓄電モジュールの前記充電状態をそれぞれの出力電圧から検出する（１）に記載の電源供給装置。
（６）
前記複数の蓄電モジュールのそれぞれは、電池部と、充電スイッチおよび放電スイッチと、前記充電スイッチおよび前記放電スイッチを制御する制御部とを有し、
前記バックアップ用蓄電モジュールは、電池部と、充電スイッチおよび放電スイッチと、前記充電スイッチおよび前記放電スイッチを制御する制御部とを有し、
少なくとも一つの前記蓄電モジュールの充電または放電が不可となった際に、前記蓄電モジュールの前記充電スイッチをオフにし、
前記残りの蓄電モジュールと前記バックアップ用蓄電モジュールの放電電流がほぼ等しくなった後に前記バックアップ用蓄電モジュールおよび残りの蓄電モジュールの前記充電スイッチをオンにする（１）に記載の電源供給装置。
（７）
前記残りの蓄電モジュールと前記バックアップ用蓄電モジュールの放電電流の相違が±２０％になった後に前記充電スイッチをオンにする（６）に記載の電源供給装置。
（８）
前記複数の蓄電モジュールの前記制御部と、前記バックアップ用蓄電モジュールの前記制御部と通信するコントローラを有し、
前記複数の蓄電モジュールの前記制御部と、前記バックアップ用蓄電モジュールの前記制御部とを通じて前記コントローラが前記充電スイッチおよび前記放電スイッチを制御する（６）（７）の何れかに記載の電源供給装置。
（９）
前記バックアップ用蓄電モジュールの前記充電スイッチおよび前記放電スイッチは、通常状態では、共にオフとされる（６）（７）（８）の何れかに記載の電源供給装置。
（１０）
前記複数の蓄電モジュールの個数がＮ（Ｎ＝２，３，４，・・・）であり、
前記バックアップ用蓄電モジュールの個数が１である（１）に記載の電源供給装置。
（１１）
前記複数の蓄電モジュールの個数がＮ（Ｎ＝２，３，４，・・・）であり、
前記バックアップ用蓄電モジュールの個数が２以上であり、
前記バックアップ用蓄電モジュールの内の一つが選択的に使用される（１）に記載の電源供給装置。
（１２）
並列接続される複数の蓄電モジュールの少なくとも一つの蓄電モジュールをシステムから切り離すと共に、
残りの前記蓄電モジュールと並列にバックアップ用蓄電モジュールを接続するように、前記バックアップ用蓄電モジュールを付加し、
前記バックアップ用蓄電モジュールを付加する時に、残りの前記蓄電モジュールおよび前記バックアップ用蓄電モジュールの充電を禁止すると共に、
残りの前記蓄電モジュールおよび前記バックアップ用蓄電モジュールのそれぞれの充電状態を検出し、
検出した前記充電状態に応じて残りの前記蓄電モジュールおよび前記バックアップ用蓄電モジュールの充電を許可する
電源切り換え方法。
（１３）
前記複数の蓄電モジュールのそれぞれは、電池部と、充電スイッチおよび放電スイッチと、前記充電スイッチおよび前記放電スイッチを制御する制御部とを有し、
前記バックアップ用蓄電モジュールは、電池部と、充電スイッチおよび放電スイッチと、前記充電スイッチおよび前記放電スイッチを制御する制御部とを有し、
前記制御部によって前記充電スイッチをオン／オフすることによって充電の許可／禁止を制御し、
前記制御部によって前記放電スイッチをオン／オフすることによって放電の許可／禁止を制御し、
少なくとも一つの前記蓄電モジュールをシステムから切り離した際に、前記充電スイッチをオフにし、
前記残りの蓄電モジュールと前記バックアップ用蓄電モジュールの放電電流がほぼ等しくなった後に前記バックアップ用蓄電モジュールおよび残りの蓄電モジュールの前記充電スイッチをオンにする（１２）に記載の電源切り換え方法。

＜３．変形例＞
以上、本開示の実施の形態について具体的に説明したが、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施の形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。

また、上述の実施の形態の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本開示の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。

例えば蓄電モジュールの個数は、上述した一実施の形態のように３個に限定されるものではない。蓄電モジュールを５個使用し、その中の２個の蓄電モジュールをバックアップ用の予備として使用しても良い。すなわち、３個の蓄電モジュールを動作させている状態で、その内の一つを休止状態として切り離し、予備の蓄電モジュールを結合するようになされる。この場合も、元々動作状態であった２個の蓄電モジュールのそれぞれの放電電流と、新たに結合された蓄電モジュールの放電電流とがほぼ等しくなったことを確認してからこれらの蓄電モジュールが充電可能とされる。さらに、上述した一実施の形態では、放電電流がほぼ等しくなったことを検出しているが、各蓄電モジュールの充電状態（ＳＯＣ）をその出力電圧から検出するようにしても良い。

ＭＯＤ、ＭＯＤ１、ＭＯＤ２、ＭＯＤ３・・・蓄電モジュール
Ｂ１〜Ｂｎ・・・電池ブロック
ＢＡＴ・・・電池部
２、３・・・Ａ／Ｄコンバータ
ＳＷ１、ＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ１３・・・充電用スイッチング素子
ＳＷ２、ＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３・・・放電用スイッチング素子

Claims

並列接続される複数の蓄電モジュールと、
前記複数の蓄電モジュールと並列に接続されるバックアップ用蓄電モジュールとを有し、
少なくとも一つの前記蓄電モジュールの充電または放電が不可となった際に、前記バックアップ用蓄電モジュールおよび残りの前記蓄電モジュールの充電を禁止すると共に、
前記バックアップ用蓄電モジュールの放電を許可し、前記バックアップ用蓄電モジュールおよび前記残りの蓄電モジュールの充電状態を検出し、検出した充電状態に応じて前記バックアップ用蓄電モジュールおよび前記残りの蓄電モジュールの充電を許可する
電源供給装置。
前記バックアップ用蓄電モジュールおよび前記残りの蓄電モジュールの前記充電状態をそれぞれの放電電流から検出する請求項１に記載の電源供給装置。
前記それぞれの放電電流がほぼ等しくなった後に前記バックアップ用蓄電モジュールおよび前記残りの蓄電モジュールの充電を許可する請求項２に記載の電源供給装置。
前記それぞれの放電電流の相違が±２０％になった後に前記充電を許可する請求項３に記載の電源供給装置。
前記バックアップ用蓄電モジュールおよび前記残りの蓄電モジュールの前記充電状態をそれぞれの出力電圧から検出する請求項１に記載の電源供給装置。
前記複数の蓄電モジュールのそれぞれは、電池部と、充電スイッチおよび放電スイッチと、前記充電スイッチおよび前記放電スイッチを制御する制御部とを有し、
前記バックアップ用蓄電モジュールは、電池部と、充電スイッチおよび放電スイッチと、前記充電スイッチおよび前記放電スイッチを制御する制御部とを有し、
少なくとも一つの前記蓄電モジュールの充電または放電が不可となった際に、前記蓄電モジュールの前記充電スイッチをオフにし、
前記残りの蓄電モジュールと前記バックアップ用蓄電モジュールの放電電流がほぼ等しくなった後に前記バックアップ用蓄電モジュールおよび残りの蓄電モジュールの前記充電スイッチをオンにする請求項１に記載の電源供給装置。
前記残りの蓄電モジュールと前記バックアップ用蓄電モジュールの放電電流の相違が±２０％になった後に前記充電スイッチをオンにする請求項６に記載の電源供給装置。
前記複数の蓄電モジュールの前記制御部と、前記バックアップ用蓄電モジュールの前記制御部と通信するコントローラを有し、
前記複数の蓄電モジュールの前記制御部と、前記バックアップ用蓄電モジュールの前記制御部とを通じて前記コントローラが前記充電スイッチおよび前記放電スイッチを制御する請求項６に記載の電源供給装置。
前記バックアップ用蓄電モジュールの前記充電スイッチおよび前記放電スイッチは、通常状態では、共にオフとされる請求項６に記載の電源供給装置。
前記複数の蓄電モジュールの個数がＮ（Ｎ＝２，３，４，・・・）であり、
前記バックアップ用蓄電モジュールの個数が１である請求項１に記載の電源供給装置。
前記複数の蓄電モジュールの個数がＮ（Ｎ＝２，３，４，・・・）であり、
前記バックアップ用蓄電モジュールの個数が２以上であり、
前記バックアップ用蓄電モジュールの内の一つが選択的に使用される請求項１に記載の電源供給装置。
並列接続される複数の蓄電モジュールの少なくとも一つの蓄電モジュールをシステムから切り離すと共に、
残りの前記蓄電モジュールと並列にバックアップ用蓄電モジュールを接続するように、前記バックアップ用蓄電モジュールを付加し、
前記バックアップ用蓄電モジュールを付加する時に、残りの前記蓄電モジュールおよび前記バックアップ用蓄電モジュールの充電を禁止すると共に、
残りの前記蓄電モジュールおよび前記バックアップ用蓄電モジュールのそれぞれの充電状態を検出し、
検出した前記充電状態に応じて残りの前記蓄電モジュールおよび前記バックアップ用蓄電モジュールの充電を許可する
電源切り換え方法。
前記複数の蓄電モジュールのそれぞれは、電池部と、充電スイッチおよび放電スイッチと、前記充電スイッチおよび前記放電スイッチを制御する制御部とを有し、
前記バックアップ用蓄電モジュールは、電池部と、充電スイッチおよび放電スイッチと、前記充電スイッチおよび前記放電スイッチを制御する制御部とを有し、
前記制御部によって前記充電スイッチをオン／オフすることによって充電の許可／禁止を制御し、
前記制御部によって前記放電スイッチをオン／オフすることによって放電の許可／禁止を制御し、
少なくとも一つの前記蓄電モジュールをシステムから切り離した際に、前記充電スイッチをオフにし、
前記残りの蓄電モジュールと前記バックアップ用蓄電モジュールの放電電流がほぼ等しくなった後に前記バックアップ用蓄電モジュールおよび残りの蓄電モジュールの前記充電スイッチをオンにする請求項１２に記載の電源切り換え方法。