特許第6444435号(P6444435)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6444435
(24)【登録日】2018年12月7日
(45)【発行日】2018年12月26日
(54)【発明の名称】電源装置
(51)【国際特許分類】
   H02J 1/00 20060101AFI20181217BHJP
   H02J 7/00 20060101ALI20181217BHJP
【FI】
   H02J1/00 306D
   H02J1/00 304H
   H02J7/00 302B
【請求項の数】10
【全頁数】35
(21)【出願番号】特願2016-573271(P2016-573271)
(86)(22)【出願日】2016年1月21日
(86)【国際出願番号】JP2016051662
(87)【国際公開番号】WO2016125589
(87)【国際公開日】20160811
【審査請求日】2017年1月16日
(31)【優先権主張番号】特願2015-19909(P2015-19909)
(32)【優先日】2015年2月4日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100073759
【弁理士】
【氏名又は名称】大岩 増雄
(74)【代理人】
【識別番号】100088199
【弁理士】
【氏名又は名称】竹中 岑生
(74)【代理人】
【識別番号】100094916
【弁理士】
【氏名又は名称】村上 啓吾
(74)【代理人】
【識別番号】100127672
【弁理士】
【氏名又は名称】吉澤 憲治
(72)【発明者】
【氏名】丹 陽平
(72)【発明者】
【氏名】北村 達也
(72)【発明者】
【氏名】山室 孝彦
【審査官】 坂東 博司
(56)【参考文献】
【文献】 特開2000−184607(JP,A)
【文献】 国際公開第2013/002120(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H02J 1/00
H02J 7/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
正極端と負極端を有する複数の蓄電デバイス、
複数のスイッチを有する第1スイッチ回路、
第1端子正極と第1端子負極、
複数のスイッチを有する第2スイッチ回路、
第2端子正極と第2端子負極
前記第1スイッチ回路と前記第2スイッチ回路の複数のスイッチのそれぞれの開閉を制御する制御回路を備え、
前記蓄電デバイスの1つ又は複数の電力を前記第1端子正極と前記第1端子負極間に出力すると共に、
前記蓄電デバイスの1つ又は複数の電力を前記第2端子正極と前記第2端子負極間に出力する電源装置であって、
前記第1端子負極と前記第2端子負極は互いに接続され同じ電位であり、
前記第1スイッチ回路の複数のスイッチは、複数の前記蓄電デバイスにそれぞれ対応する複数の第1スイッチ組を含み、各第1スイッチ組は、対応する蓄電デバイスの負極端に一端が接続される負極端接続用スイッチと、対応する蓄電デバイスの正極端に一端が接続される第1正極端接続用スイッチと、前記負極端接続用スイッチの他端と前記第1正極端接続用スイッチの他端間に接続されるバイパス用スイッチとを含み、
前記第1端子正極と前記第1端子負極間には、複数の前記第1スイッチ組の複数の前記バイパス用スイッチが直列に接続され、
前記第2スイッチ回路の複数のスイッチは、複数の前記蓄電デバイスにそれぞれ対応する複数の第2スイッチ組を含み、各第2スイッチ組は、対応する蓄電デバイスの正極端を前記第2端子正極に接続する第2正極端接続用スイッチと、対応する蓄電デバイスの負極端を他の蓄電デバイスの正極端に接続する接続用スイッチとを含み、
複数の前記蓄電デバイスと、複数の前記第2スイッチ組の複数の前記接続用スイッチは、前記蓄電デバイスと前記接続用スイッチが交互に接続される電源装置。
【請求項2】
前記第1端子正極と前記第1端子負極間に平滑コンデンサが接続され、前記第1端子正極と前記第1端子負極間の電流経路に平滑リアクトルが設けられたことを特徴とする請求項1記載の電源装置。
【請求項3】
前記第1端子正極と前記第1端子負極間に、直流電圧を可変しうる可変電源装置である充電装置を接続したことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の電源装置。
【請求項4】
複数の前記蓄電デバイスのうちの一の蓄電デバイスの正極端と他の蓄電デバイスの正極端との間に設けられ、前記一の蓄電デバイスの正極端と前記他の蓄電デバイスの正極端とを接続する接続用スイッチを有する第3スイッチ回路を備え、
前記制御回路は、前記第3スイッチ回路の前記接続用スイッチの開閉を制御して、前記第1端子正極と前記第1端子負極間に複数個の蓄電デバイスを並列接続するようにした請求項1記載の電源装置。
【請求項5】
前記第3スイッチ回路の前記接続用スイッチの開閉を前記制御回路で制御して、前記第1端子正極と前記第1端子負極間及び前記第2端子正極と前記第2端子負極間に複数個の蓄電デバイスを並列接続するようにした請求項4記載の電源装置。
【請求項6】
前記第1端子正極と前記第1端子負極間に平滑コンデンサが接続され、前記第1端子正極と前記第1端子負極間の電流経路に平滑リアクトルが設けられたことを特徴とする請求項4又は請求項5記載の電源装置。
【請求項7】
前記第1端子正極と前記第1端子負極間に、直流電圧を可変しうる可変電源装置である充電装置を接続したことを特徴とする請求項4又は請求項5記載の電源装置。
【請求項8】
前記制御回路は、
前記第1端子正極と前記第1端子負極間に接続される蓄電デバイスに対応する前記第1スイッチ回路の前記負極端接続用スイッチ及び前記第1正極端接続用スイッチをオンに制御すると共に、当該蓄電デバイスに対応する前記第1スイッチ回路の前記バイパス用スイッチをオフに制御し、
前記第1端子正極と前記第1端子負極間に接続されない蓄電デバイスに対応する前記第1スイッチ回路の前記負極端接続用スイッチ及び前記第1正極端接続用スイッチをオフに制御すると共に、当該蓄電デバイスに対応する前記第1スイッチ回路の前記バイパス用スイッチをオンに制御するようにしたことを特徴とする請求項1記載の電源装置。
【請求項9】
前記制御回路は、
前記第2端子正極と前記第2端子負極間に接続される蓄電デバイスであって、
前記第2スイッチ回路を介して正極端が前記第2端子正極に接続される前記蓄電デバイスに対しては、前記第2スイッチ回路の対応する前記第2正極端接続用スイッチ及び前記接続用スイッチをオンに制御し、
負極端が前記第1端子負極に接続される前記蓄電デバイスに対しては、前記第2スイッチ回路の対応する前記第2正極端接続用スイッチ及び前記接続用スイッチをオフに制御し、
その他の前記蓄電デバイスに対しては、前記第2スイッチ回路の対応する前記第2正極端接続用スイッチをオフに制御すると共に、当該蓄電デバイスに対応する前記接続用スイッチをオンに制御するようにしたことを特徴とする請求項8記載の電源装置。
【請求項10】
前記制御回路は、
前記第1端子正極と前記第1端子負極間に並列接続される蓄電デバイスのうち、
一の前記蓄電デバイスに対応する前記第1スイッチ回路の前記負極端接続用スイッチ及び前記第1正極端接続用スイッチをオンに制御すると共に、当該蓄電デバイスに対応する前記第1スイッチ回路の前記バイパス用スイッチをオフに制御し、
他の前記蓄電デバイスに対応する前記第1スイッチ回路の前記負極端接続用スイッチ及び前記バイパス用スイッチをオンに制御すると共に、当該蓄電デバイスに対応する前記第1スイッチ回路の前記第1正極端接続用スイッチをオフに制御し、
前記第3スイッチ回路の前記接続用スイッチをオンに制御するようにしたことを特徴とする請求項4記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、複数の蓄電デバイスの接続をスイッチにて切り替え制御して、複数の蓄電デバイスから複数の直流電圧を出力する電源装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来の複数の蓄電デバイスを直列接続した電源装置において、両端の蓄電デバイスとともに途中の蓄電デバイスにもタップを接続することで、複数の直流電圧を取り出すことができる(例えば特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2007−6567号公報(第1図)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
前記特許文献1では、複数の蓄電デバイスを直列に接続する一方、両端の蓄電デバイスとともに途中の蓄電デバイスにもタップを接続して、複数の直流電圧を取り出していた。しかしながら、グランドに接続される蓄電デバイスは固定であるため、途中の蓄電デバイスから直流電圧を取り出そうとすると、前記蓄電デバイスよりグランドに近い蓄電デバイスの正極と負極が短絡して、回路の破損や発火が発生するという課題があった。
【0005】
この発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、回路の破損が発生しにくい電源装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この発明に係る電源装置は、正極端と負極端を有する複数の蓄電デバイス、複数のスイッチを有する第1スイッチ回路、第1端子正極と第1端子負極、複数のスイッチを有する第2スイッチ回路、第2端子正極と第2端子負極、前記第1スイッチ回路と前記第2スイッチ回路の複数のスイッチのそれぞれの開閉を制御する制御回路を備え、前記蓄電デバイスの1つ又は複数の電力を前記第1端子正極と前記第1端子負極間に出力すると共に、前記蓄電デバイスの1つ又は複数の電力を前記第2端子正極と前記第2端子負極間に出力する電源装置であって、前記第1端子負極と前記第2端子負極は互いに接続され同じ電位であり、前記第1スイッチ回路の複数のスイッチは、複数の前記蓄電デバイスにそれぞれ対応する複数の第1スイッチ組を含み、各第1スイッチ組は、対応する蓄電デバイスの負極端に一端が接続される負極端接続用スイッチと、対応する蓄電デバイスの正極端に一端が接続される第1正極端接続用スイッチと、前記負極端接続用スイッチの他端と前記第1正極端接続用スイッチの他端間に接続されるバイパス用スイッチとを含み、前記第1端子正極と前記第1端子負極間には、複数の前記第1スイッチ組の複数の前記バイパス用スイッチが直列に接続され、前記第2スイッチ回路の複数のスイッチは、複数の前記蓄電デバイスにそれぞれ対応する複数の第2スイッチ組を含み、各第2スイッチ組は、対応する蓄電デバイスの正極端を前記第2端子正極に接続する第2正極端接続用スイッチと、対応する蓄電デバイスの負極端を他の蓄電デバイスの正極端に接続する接続用スイッチとを含み、複数の前記蓄電デバイスと複数の前記接続用スイッチは、前記蓄電デバイスと前記接続用スイッチが交互に接続されるようにしたものである。
【発明の効果】
【0007】
この発明による電源装置によれば、第1と第2スイッチ回路にて端子負極に接続する蓄電デバイスを選択することができるので、蓄電デバイスを短絡させることが少なく、途中の蓄電デバイスから直流電圧を取り出すことができる。
この発明の前記以外の目的、特徴、観点及び効果は、図面を参照する以下のこの発明の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】この発明の実施の形態1による電源装置の構成を示す回路図である。
図2】実施の形態1による電源装置の回路動作を示す図である。
図3】実施の形態1による電源装置の回路動作を示す図である。
図4】実施の形態1による電源装置の回路動作を示す図である。
図5】実施の形態1による電源装置の回路動作を示す図である。
図6】実施の形態1による電源装置の回路動作を示す図である。
図7】実施の形態1による電源装置の回路動作を示す図である。
図8】実施の形態2による電源装置の構成を示す回路図である。
図9】実施の形態2による電源装置の回路動作を示す図である。
図10】実施の形態2による電源装置の回路動作を示す図である。
図11】実施の形態2による電源装置の回路動作を示す図である。
図12】実施の形態2による電源装置の回路動作を示す図である。
図13】実施の形態2による電源装置の回路動作を示す図である。
図14】実施の形態2による電源装置の回路動作を示す図である。
図15】実施の形態2による電源装置の回路動作を示す図である。
図16】実施の形態3による電源装置の構成を示す回路図である。
図17】実施の形態3による電源装置の他の構成を示す回路図である。
図18】実施の形態4による電源装置の構成を示す回路図である。
図19】実施の形態4による電源装置の他の構成を示す回路図である。
図20】実施の形態5による電源装置の構成を示す回路図である。
図21】実施の形態5による電源装置の他の構成を示す回路図である。
図22】実施の形態6による電源装置の構成を示す回路図である。
図23】実施の形態6による電源装置の回路動作を示す図である。
図24】実施の形態6による電源装置の回路動作を示す図である。
図25】実施の形態6による電源装置の回路動作を示す図である。
図26】実施の形態7による電源装置の構成を示す回路図である。
図27】実施の形態7による電源装置の回路動作を示す図である。
図28】実施の形態7による電源装置の回路動作を示す図である。
図29】実施の形態8による電源装置の構成を示す回路図である。
図30】実施の形態8による電源装置の回路動作を示す図である。
図31】実施の形態8による電源装置の回路動作を示す図である。
図32】実施の形態9による電源装置の構成を示す回路図である。
図33】実施の形態9による電源装置の回路動作を示す図である。
図34】実施の形態9による電源装置の回路動作を示す図である。
図35】実施の形態10による電源装置の構成を示す回路図である。
図36】実施の形態10による電源装置の回路動作を示す図である。
図37】実施の形態10による電源装置の回路動作を示す図である。
図38】実施の形態11による電源装置の構成を示す回路図である。
図39】実施の形態11による電源装置の回路動作を示す図である。
図40】実施の形態11による電源装置の回路動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による電源装置の構成を示す回路図を示す。図1において、蓄電デバイスとしては、例えばニッケル水素バッテリや、リチウムイオンバッテリが用いられる。
【0010】
第1のスイッチ回路9(第1スイッチ回路)は、以下から構成される。蓄電デバイス3の正極端にMOSFET9a(第1正極端接続用スイッチ)のドレイン端子が接続され、MOSFET9a(第1正極端接続用スイッチ)のソース端子とMOSFET9d(バイパス用スイッチ)のドレイン端子が接続され、その接続点と第1取出し口1の正極1a(第1端子正極)が接続される。蓄電デバイス3の負極端にMOSFET9g(負極端接続用スイッチ)のドレイン端子が接続され、MOSFET9gのソース端子がMOSFET9dのソース端子に接続される。蓄電デバイス4の正極端にMOSFET9b(第1正極端接続用スイッチ)のドレイン端子が接続され、MOSFET9bのソース端子とMOSFET9e(バイパス用スイッチ)のドレイン端子が接続され、その接続点とMOSFET9dのソース端子が接続される。
【0011】
蓄電デバイス4の負極端とMOSFET9h(負極端接続用スイッチ)のドレイン端子が接続され、MOSFET9hのソース端子とMOSFET9eのソース端子が接続される。蓄電デバイス5の正極端とMOSFET9c(第1正極端接続用スイッチ)のドレイン端子が接続され、MOSFET9cのソース端子とMOSFET9f(バイパス用スイッチ)のドレイン端子が接続され、その接続点とMOSFET9eのソース端子が接続される。蓄電デバイス5の負極端とMOSFET9i(負極端接続用スイッチ)のドレイン端子が接続され、MOSFET9iのソース端子とMOSFET9fのソース端子が接続され、その接続点とグランド7が接続される。グランド7は第1取出し口1の負極1b(端子負極)と接続される。
【0012】
第2のスイッチ回路10(第2スイッチ回路)は、以下から構成される。蓄電デバイス3の負極端はMOSFET10a(接続用スイッチ)のソース端子と接続され、MOSFET10aのドレイン端子とMOSFET10b(第2正極端接続用スイッチ)のソース端子が接続され、その接続点と蓄電デバイス4の正極端が接続される。蓄電デバイス4の負極端とMOSFET10c(接続用スイッチ)のソース端子が接続され、MOSFET10cのドレイン端子とMOSFET10d(第2正極端接続用スイッチ)のソース端子が接続され、その接続点と蓄電デバイス5の正極端が接続される。蓄電デバイス5の負極端はMOSFET10e(接続用スイッチ)のソース端子と接続され、MOSFET10eのドレイン端子とMOSFET10f(第2正極端接続用スイッチ)のソース端子が接続され、その接続点と蓄電デバイス3の正極端が接続される。MOSFET10bのドレイン端子とMOSFET10dのドレイン端子とMOSFET10fのドレイン端子が接続され、その接続点と第2取出し口2の正極2a(第2端子正極)が接続される。グランド8と第2取出し口2の負極2b(端子負極)が接続される。グランド7とグランド8は同基準電位点である。
【0013】
制御回路6は第1のスイッチ回路9及び第2のスイッチ回路10を構成する各MOSFETのオン/オフの制御を行う。制御回路6は例えば処理回路により実現され、処理回路はメモリに格納されるプログラムを実行するCPUを有している。
【0014】
次に蓄電デバイス3、4、5から第1取出し口1及び第2取出し口2に直流電圧を取り出す動作について説明する。
【0015】
図2に示すように第1のスイッチ回路9では、MOSFET9cとMOSFET9dとMOSFET9eとMOSFET9iをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、グランド7は蓄電デバイス5の負極端に接続され、第1取出し口1の正極1aに蓄電デバイス5の直流電圧を取り出す。第1の電流25は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET9cのドレイン端子、MOSFET9cのソース端子、MOSFET9eのソース端子、MOSFET9eのドレイン端子、MOSFET9dのソース端子、MOSFET9dのドレイン端子、第1取出し口1の正極1aへ流れる。第2のスイッチ回路10では、MOSFET10aとMOSFET10cとMOSFET10fをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、第2取出し口2の正極2aに蓄電デバイス3と蓄電デバイス4と蓄電デバイス5が直列接続された直流電圧を取り出す。
【0016】
第2の電流26は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET10cのドレイン端子、MOSFET10cのソース端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET10aのドレイン端子、MOSFET10aのソース端子、蓄電デバイス3の負極、蓄電デバイス3の正極、MOSFET10fのソース端子、MOSFET10fのドレイン端子、第2取出し口2の正極2aへ流れる。
【0017】
このとき、第2のスイッチ回路10で、MOSFET10dをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、第2取出し口2の正極2aに蓄電デバイス5のみの直流電圧を取り出すことができる。また、第2のスイッチ回路10で、MOSFET10cとMOSFET10bをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、第2取出し口2の正極2aに蓄電デバイス5と蓄電デバイス4が直列接続された直流電圧を取り出すことができる。
【0018】
また、図3に示すように第1のスイッチ回路9では、MOSFET9bとMOSFET9dとMOSFET9fとMOSFET9hをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、グランド7は蓄電デバイス4の負極端に接続され、第1取出し口1の正極1aに蓄電デバイス4の直流電圧を取り出す。第1の電流25は、グランド7から、MOSFET9fのソース端子、MOSFET9fのドレイン端子、MOSFET9hのソース端子、MOSFET9hのドレイン端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET9bのドレイン端子、MOSFET9bのソース端子、MOSFET9dのソース端子、MOSFET9dのドレイン端子、第1取出し口1の正極1aへ流れる。第2のスイッチ回路10では、MOSFET10aとMOSFET10dとMOSFET10eをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、第2取出し口2の正極2aに蓄電デバイス3と蓄電デバイス4と蓄電デバイス5が直列接続された直流電圧を取り出す。
【0019】
第2の電流26は、グランド7から、MOSFET9fのソース端子、MOSFET9fのドレイン端子、MOSFET9hのソース端子、MOSFET9hのドレイン端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET10aのドレイン端子、MOSFET10aのソース端子、蓄電デバイス3の負極、蓄電デバイス3の正極、MOSFET10eのドレイン端子、MOSFET10eのソース端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET10dのソース端子、MOSFET10dのドレイン端子、第2取出し口2の正極2aへ流れる。
【0020】
また、図4に示すように第1のスイッチ回路9では、MOSFET9aとMOSFET9eとMOSFET9fとMOSFET9gをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、グランド7は蓄電デバイス3の負極端に接続され、第1取出し口1の正極1aに蓄電デバイス3の直流電圧を取り出す。第1の電流25は、グランド7から、MOSFET9fのソース端子、MOSFET9fのドレイン端子、MOSFET9eのソース端子、MOSFET9eのドレイン端子、MOSFET9gのソース端子、MOSFET9gのドレイン端子、蓄電デバイス3の負極、蓄電デバイス3の正極、MOSFET9aのドレイン端子、MOSFET9aのソース端子、第1取出し口1の正極1aへ流れる。第2のスイッチ回路10では、MOSFET10bとMOSFET10cとMOSFET10eをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、第2取出し口2の正極2aに蓄電デバイス3と蓄電デバイス4と蓄電デバイス5が直列接続された直流電圧を取り出す。
【0021】
第2の電流26は、グランド7から、MOSFET9fのソース端子、MOSFET9fのドレイン端子、MOSFET9eのソース端子、MOSFET9eのドレイン端子、MOSFET9gのソース端子、MOSFET9gのドレイン端子、蓄電デバイス3の負極、蓄電デバイス3の正極、MOSFET10eのドレイン端子、MOSFET10eのソース端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET10cのドレイン端子、MOSFET10cのソース端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET10bのソース端子、MOSFET10bのドレイン端子、第2取出し口2の正極2aへ流れる。
【0022】
また、図5に示すように第1のスイッチ回路9では、MOSFET9bとMOSFET9cとMOSFET9dとMOSFET9hとMOSFET9iをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、グランド7は蓄電デバイス5の負極端に接続され、第1取出し口1の正極1aに蓄電デバイス4と蓄電デバイス5が直列接続された直流電圧を取り出す。第1の電流25は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET9cのドレイン端子、MOSFET9cのソース端子、MOSFET9hのソース端子、MOSFET9hのドレイン端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET9bのドレイン端子、MOSFET9bのソース端子、MOSFET9dのソース端子、MOSFET9dのドレイン端子、第1取出し口1の正極1aへ流れる。第2のスイッチ回路10では、MOSFET10aとMOSFET10cとMOSFET10fをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、第2取出し口2の正極2aに蓄電デバイス3と蓄電デバイス4と蓄電デバイス5が直列接続された直流電圧を取り出す。
【0023】
第2の電流26は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET10cのドレイン端子、MOSFET10cのソース端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET10aのドレイン端子、MOSFET10aのソース端子、蓄電デバイス3の負極、蓄電デバイス3の正極、MOSFET10fのソース端子、MOSFET10fのドレイン端子、第2取出し口2の正極2aへ流れる。
【0024】
また、図6に示すように第1のスイッチ回路9では、MOSFET9aとMOSFET9bとMOSFET9fとMOSFET9gとMOSFET9hをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、グランド7は蓄電デバイス4の負極端に接続され、第1取出し口1の正極1aに蓄電デバイス3と蓄電デバイス4が直列接続された直流電圧を取り出す。第1の電流25は、グランド7から、MOSFET9fのソース端子、MOSFET9fのドレイン端子、MOSFET9hのソース端子、MOSFET9hのドレイン端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET9bのドレイン端子、MOSFET9bのソース端子、MOSFET9gのソース端子、MOSFET9gのドレイン端子、蓄電デバイス3の負極、蓄電デバイス3の正極、MOSFET9aのドレイン端子、MOSFET9aのソース端子、第1取出し口1の正極1aへ流れる。第2のスイッチ回路10では、MOSFET10aとMOSFET10dとMOSFET10eをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、第2取出し口2の正極2aに蓄電デバイス3と蓄電デバイス4と蓄電デバイス5が直列接続された直流電圧を取り出す。
【0025】
第2の電流26は、グランド7から、MOSFET9fのソース端子、MOSFET9fのドレイン端子、MOSFET9hのソース端子、MOSFET9hのドレイン端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET10aのドレイン端子、MOSFET10aのソース端子、蓄電デバイス3の負極、蓄電デバイス3の正極、MOSFET10eのドレイン端子、MOSFET10eのソース端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET10dのソース端子、MOSFET10dのドレイン端子、第2取出し口2の正極2aへ流れる。
【0026】
また、図7に示すように第1のスイッチ回路9では、MOSFET9aとMOSFET9bとMOSFET9cとMOSFET9gとMOSFET9hとMOSFET9iをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、グランド7は蓄電デバイス5の負極端に接続され、第1取出し口1の正極1aに蓄電デバイス3と蓄電デバイス4と蓄電デバイス5が直列接続された直流電圧を取り出す。第1の電流25は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET9cのドレイン端子、MOSFET9cのソース端子、MOSFET9hのソース端子、MOSFET9hのドレイン端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET9bのドレイン端子、MOSFET9bのソース端子、MOSFET9gのソース端子、MOSFET9gのドレイン端子、蓄電デバイス3の負極、蓄電デバイス3の正極、MOSFET9aのドレイン端子、MOSFET9aのソース端子、第1取出し口1の正極1aへ流れる。第2のスイッチ回路10では、MOSFET10aとMOSFET10cとMOSFET10fをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、第2取出し口2の正極2aに蓄電デバイス3と蓄電デバイス4と蓄電デバイス5が直列接続された直流電圧を取り出す。
【0027】
第2の電流26は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET10cのドレイン端子、MOSFET10cのソース端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET10aのドレイン端子、MOSFET10aのソース端子、蓄電デバイス3の負極、蓄電デバイス3の正極、MOSFET10fのソース端子、MOSFET10fのドレイン端子、第2取出し口2の正極2aへ流れる。
【0028】
第1端子正極1aと端子負極1b間に設けられる第1蓄電デバイス接続用回路には、MOSFET9a〜9iのいずれかがオンするときはそのオンしたMOSFET、及び蓄電デバイス3〜5のいずれかが生かされるときはその蓄電デバイスにより、第1蓄電デバイス接続用回路が構成されるが、第1蓄電デバイス接続用回路に常に存在する電流通路は次に示す1c、1d、1e、1fである。なお電流通路1cは正極1aからMOSFET9a、9dの接続点までであり、電流通路1dはMOSFET9d、9gの接続点からMOSFET9b、9eの接続点までであり、電流通路1eはMOSFET9e、9hの接続点からMOSFET9c、9fの接続点までであり、電流通路1fはMOSFET9f、9iの接続点から負極1bまでである。
なお、図7の第1スイッチ回路9において、MOSFET9aとMOSFET9cとMOSFET9eとMOSFET9gとMOSFET9iをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、グランド7は蓄電デバイス5の負極端に接続され、第1取出し口1の正極1aに蓄電デバイス3と蓄電デバイス5が直列接続された直流電圧を取り出すことができる。つまり、バイパス用スイッチMOSFET9eをオンさせることにより、蓄電デバイス4をバイパスさせ、蓄電デバイス3と蓄電デバイス5の直列接続された直流電圧を取り出すことができる。
【0029】
第2端子正極2aと端子負極2b間に設けられる第2蓄電デバイス接続用回路には、MOSFET10a〜10fのいずれかがオンするときはそのオンしたMOSFET、及び蓄電デバイス3〜5のいずれかが生かされるときはその蓄電デバイスにより、第2蓄電デバイス接続用回路が構成されるが、第2蓄電デバイス接続用回路に常に存在する電流通路は次に示す2c、2dである。なお電流通路2cは正極2aからMOSFET10b、10d、10fの接続点までであり、電流通路2dは負極2bからグランド8までである。
【0030】
その結果、第1のスイッチ回路にてグランドに接続される蓄電デバイスを選択することができるので、蓄電デバイスを短絡させることなく途中の蓄電デバイスから直流電圧を取り出すことができる。なお、この発明の実施の形態1において、スイッチとしてMOSFET(電界効果型トランジスタ)を用いて説明を行ったが、バイポーラトランジスタ、又は絶縁型バイポーラトランジスタ(IGBT)、又はシリコンカーバイドトランジスタ、又はシリコンカーバイドMOSFETを用いても同様の効果が得られる。
【0031】
実施の形態2.
この発明の実施の形態2による電源装置の回路図を、図8に示す。実施の形態1と異なる点は平滑リアクトル11と平滑コンデンサ12を追加した点である。具体的には、平滑リアクトル11はMOSFET9aのソース端子とMOSFET9dのドレイン端子の接続点と第1取出し口1の正極1aとの間に接続され、平滑コンデンサ12は第1取出し口1の正極1aと負極1bの間に接続される。なお、平滑リアクトル11は、負極1bと接続された所望の蓄電デバイスと第1取出し口1の正極1aの電流通路に設けてもよい。
【0032】
次に、蓄電デバイス3、4、5から第1取出し口1及び第2取出し口2に電圧を取り出す動作について説明する。図9に示すように第1のスイッチ回路9では、MOSFET9aとMOSFET9bとMOSFET9cとMOSFET9gとMOSFET9hとMOSFET9iをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、第1取出し口1にエネルギーが供給される。第1の電流25は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET9cのドレイン端子、MOSFET9cのソース端子、MOSFET9hのソース端子、MOSFET9hのドレイン端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET9bのドレイン端子、MOSFET9bのソース端子、MOSFET9gのソース端子、MOSFET9gのドレイン端子、蓄電デバイス3の負極、蓄電デバイス3の正極、MOSFET9aのドレイン端子、MOSFET9aのソース端子、第1取出し口1の正極1aへ流れる。この時、平滑リアクトル11は励磁され、エネルギーが平滑リアクトル11に蓄積される。以下、平滑リアクトル11が励磁されている状態を励磁状態とする。
【0033】
第2のスイッチ回路10では、MOSFET10aとMOSFET10cとMOSFET10fをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、第2取出し口2に蓄電デバイス3と蓄電デバイス4と蓄電デバイス5が直列接続された直流電圧を取り出す。第2の電流26は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET10cのドレイン端子、MOSFET10cのソース端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET10aのドレイン端子、MOSFET10aのソース端子、蓄電デバイス3の負極、蓄電デバイス3の正極、MOSFET10fのソース端子、MOSFET10fのドレイン端子、第2取出し口2の正極2aへ流れる。
【0034】
図9の動作後に、図10に示すように第1のスイッチ回路9では、MOSFET9dとMOSFET9eとMOSFET9fをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、エネルギーを第1取出し口1に供給し続けるために平滑リアクトル11は蓄積されたエネルギーで還流させようとする。以下、平滑リアクトル11が蓄積されたエネルギーで還流させようとする状態を還流状態とする。励磁状態になり、励磁状態から還流状態になり、還流状態から再度励磁状態になるまでの時間を1周期とする。図10で、第1の電流25は、グランド7から、MOSFET9fのソース端子、MOSFET9fのドレイン端子、MOSFET9eのソース端子、MOSFET9eのドレイン端子、MOSFET9dのソース端子、MOSFET9dのドレイン端子、第1取出し口1の正極1aへ流れる。第2の電流26は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET10cのドレイン端子、MOSFET10cのソース端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET10aのドレイン端子、MOSFET10aのソース端子、蓄電デバイス3の負極、蓄電デバイス3の正極、MOSFET10fのソース端子、MOSFET10fのドレイン端子、第2取出し口2の正極2aへ流れる。
【0035】
制御回路6は図9の動作(励磁状態)と図10の動作(還流状態)を繰り返すように第1のスイッチ回路9のMOSFETをスイッチングさせる。このとき1周期における図9の動作(励磁状態)を占める割合を増やしていくことで、0Vから蓄電デバイス3と蓄電デバイス4と蓄電デバイス5が直列接続された直流電圧まで変化するランプ状電圧を第1取出し口1に取り出すことができる。
【0036】
また、図11に示すように第1のスイッチ回路9では、MOSFET9bとMOSFET9cとMOSFET9dとMOSFET9hとMOSFET9iをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、第1取出し口1にエネルギーが供給される。この時、平滑リアクトル11は励磁され、エネルギーが平滑リアクトル11に蓄積される。第1の電流25は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET9cのドレイン端子、MOSFET9cのソース端子、MOSFET9hのソース端子、MOSFET9hのドレイン端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET9bのドレイン端子、MOSFET9bのソース端子、MOSFET9dのソース端子、MOSFET9dのドレイン端子、第1取出し口1の正極1aへ流れる。第2のスイッチ回路10では、MOSFET10aとMOSFET10cとMOSFET10fをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、第2取出し口2に蓄電デバイス3と蓄電デバイス4と蓄電デバイス5が直列接続された直流電圧を取り出す。
【0037】
第2の電流26は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET10cのドレイン端子、MOSFET10cのソース端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET10aのドレイン端子、MOSFET10aのソース端子、蓄電デバイス3の負極、蓄電デバイス3の正極、MOSFET10fのソース端子、MOSFET10fのドレイン端子、第2取出し口2の正極2aへ流れる。
【0038】
図11の動作(励磁状態)と図10の動作(還流状態)からなる1周期について上述と同様な動作をさせることで、0Vから蓄電デバイス4と蓄電デバイス5が直列接続された直流電圧まで変化するランプ状電圧を第1取出し口1に取り出すことができる。
【0039】
また、図12に示すように第1のスイッチ回路9では、MOSFET9aとMOSFET9bとMOSFET9fとMOSFET9gとMOSFET9hをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、第1取出し口1にエネルギーが供給される。第1の電流25は、グランド7から、MOSFET9fのソース端子、MOSFET9fのドレイン端子、MOSFET9hのソース端子、MOSFET9hのドレイン端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET9bのドレイン端子、MOSFET9bのソース端子、MOSFET9gのソース端子、MOSFET9gのドレイン端子、蓄電デバイス3の負極、蓄電デバイス3の正極、MOSFET9aのドレイン端子、MOSFET9aのソース端子、第1取出し口1の正極1aへ流れる。この時、平滑リアクトル11は励磁され、エネルギーが平滑リアクトル11に蓄積される。第2のスイッチ回路10では、MOSFET10aとMOSFET10dとMOSFET10eをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、第2取出し口2に蓄電デバイス3と蓄電デバイス4と蓄電デバイス5が直列接続した直流電圧を取り出す。
【0040】
第2の電流26は、グランド7から、MOSFET9fのソース端子、MOSFET9fのドレイン端子、MOSFET9hのソース端子、MOSFET9hのドレイン端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET10aのドレイン端子、MOSFET10aのソース端子、蓄電デバイス3の負極、蓄電デバイス3の正極、MOSFET10eのドレイン端子、MOSFET10eのソース端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET10dのソース端子、MOSFET10dのドレイン端子、第2取出し口2の正極2aへ流れる。
【0041】
図12の動作(励磁状態)と図10の動作(還流状態)からなる1周期について上述と同様な動作をさせることで、0Vから蓄電デバイス3と蓄電デバイス4が直列接続した直流電圧まで変化するランプ状電圧を第1取出し口1に取り出すことができる。
【0042】
また、図13に示すように第1のスイッチ回路9では、MOSFET9cとMOSFET9dとMOSFET9eとMOSFET9iをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、第1取出し口1にエネルギーが供給される。この時、平滑リアクトル11は励磁され、エネルギーが平滑リアクトル11に蓄積される。第1の電流25は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET9cのドレイン端子、MOSFET9cのソース端子、MOSFET9eのソース端子、MOSFET9eのドレイン端子、MOSFET9dのソース端子、MOSFET9dのドレイン端子、平滑リアクトル11、第1取出し口1の正極1aへ流れる。第2のスイッチ回路10では、MOSFET10aとMOSFET10cとMOSFET10fをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、第2取出し口2に蓄電デバイス3と蓄電デバイス4と蓄電デバイス5が直列接続された直流電圧を取り出す。
【0043】
第2の電流26は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET10cのドレイン端子、MOSFET10cのソース端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET10aのドレイン端子、MOSFET10aのソース端子、蓄電デバイス3の負極、蓄電デバイス3の正極、MOSFET10fのソース端子、MOSFET10fのドレイン端子、第2取出し口2の正極2aへ流れる。
【0044】
図13の動作(励磁状態)と図10の動作(還流状態)からなる1周期について上述と同様な動作をさせることで、0Vから蓄電デバイス5の直流電圧まで変化するランプ状電圧を第1取出し口1に取り出すことができる。
【0045】
また、図14に示すように第1のスイッチ回路9では、MOSFET9bとMOSFET9dとMOSFET9fとMOSFET9hをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、第1取出し口1にエネルギーが供給される。この時、平滑リアクトル11は励磁され、エネルギーが平滑リアクトル11に蓄積される。第1の電流25は、グランド7から、MOSFET9fのソース端子、MOSFET9fのドレイン端子、MOSFET9hのソース端子、MOSFET9hのドレイン端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET9bのドレイン端子、MOSFET9bのソース端子、MOSFET9dのソース端子、MOSFET9dのドレイン端子、平滑リアクトル11、第1取出し口1の正極1aへ流れる。第2のスイッチ回路10では、MOSFET10aとMOSFET10dとMOSFET10eをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、第2取出し口2に蓄電デバイス3と蓄電デバイス4と蓄電デバイス5が直列接続された直流電圧を取り出す。
【0046】
第2の電流26は、グランド7から、MOSFET9fのソース端子、MOSFET9fのドレイン端子、MOSFET9hのソース端子、MOSFET9hのドレイン端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET10aのドレイン端子、MOSFET10aのソース端子、蓄電デバイス3の負極、蓄電デバイス3の正極、MOSFET10eのドレイン端子、MOSFET10eのソース端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET10dのソース端子、MOSFET10dのドレイン端子、第2取出し口2の正極2aへ流れる。
【0047】
図14の動作(励磁状態)と図10の動作(還流状態)からなる1周期について上述と同様な動作をさせることで、0Vから蓄電デバイス4の直流電圧まで変化するランプ状電圧を第1取出し口1に取り出すことができる。
【0048】
また、図15に示すように第1のスイッチ回路9では、MOSFET9aとMOSFET9eとMOSFET9fとMOSFET9gをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、第1取出し口1にエネルギーが供給される。この時、平滑リアクトル11は励磁され、エネルギーが平滑リアクトル11に蓄積される。第1の電流25は、グランド7から、MOSFET9fのソース端子、MOSFET9fのドレイン端子、MOSFET9eのソース端子、MOSFET9eのドレイン端子、MOSFET9gのソース端子、MOSFET9gのドレイン端子、蓄電デバイス3の負極、蓄電デバイス3の正極、MOSFET9aのドレイン端子、MOSFET9aのソース端子、平滑リアクトル11、第1取出し口1の正極1aへ流れる。第2のスイッチ回路10では、MOSFET10bとMOSFET10cとMOSFET10eをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、第2取出し口2に蓄電デバイス3と蓄電デバイス4と蓄電デバイス5が直列接続された直流電圧を取り出す。
【0049】
第2の電流26は、グランド7から、MOSFET9fのソース端子、MOSFET9fのドレイン端子、MOSFET9eのソース端子、MOSFET9eのドレイン端子、MOSFET9gのソース端子、MOSFET9gのドレイン端子、蓄電デバイス3の負極、蓄電デバイス3の正極、MOSFET10eのドレイン端子、MOSFET10eのソース端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET10cのドレイン端子、MOSFET10cのソース端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET10bのソース端子、MOSFET10bのドレイン端子、第2取出し口2の正極2aへ流れる。
【0050】
図15の動作(励磁状態)と図10の動作(還流状態)からなる1周期について上述と同様な動作をさせることで、0Vから蓄電デバイス3の直流電圧まで変化するランプ状電圧を第1取出し口1に取り出すことができる。
【0051】
その結果、第1のスイッチ回路9を構成するMOSFETをスイッチングさせることで、第1取出し口1にはランプ状電圧を取り出すことができるので、第1取出し口1への突入電流を抑制することができる。なお、この発明の実施の形態2において、スイッチとしてMOSFET(電界効果型トランジスタ)を用いて説明を行ったが、バイポーラトランジスタ、又は絶縁型バイポーラトランジスタ(IGBT)、又はシリコンカーバイドトランジスタ、又はシリコンカーバイドMOSFETを用いても同様の効果が得られる。
【0052】
実施の形態3.
この発明の実施の形態3による電源装置の回路図を、図16図17に示す。この発明の実施の形態3における第1のスイッチ回路9及び第2のスイッチ回路10の動作は、実施の形態1で示したものと同様であるため、説明は省略する。異なる点は直流出力電圧を調整可能に構成した可変電圧電源装置である充電装置13を追加した点である。具体的には充電装置13の正極と第1取出し口1の正極1aが接続され、充電装置13の負極と第1取出し口1の負極1bが接続される。
【0053】
充電装置13は第1取出し口1に取り出した直流電圧より大きくなるように直流電圧を出力する。その結果、充電装置13から蓄電デバイス3、4、5に電力を供給することができるので、蓄電デバイスを充電することができる。具体的には、例えば、図2図3図4図5図6図7図9図11図12図13図14、又は図15の接続状態で、第1取出し口1に取り出した直流電圧より大きくなるような直流電圧を充電装置13から出力することにより、接続された1又は複数の蓄電デバイス3、4、5に蓄電できる。
【0054】
実施の形態4.
この発明の実施の形態4による電源装置の回路図を、図18図19に示す。この発明の実施の形態4における第1のスイッチ回路9及び第2のスイッチ回路10の動作は、実施の形態1〜2で示したものと同様であるため、説明は省略する。異なる点は、電動発電機14と電動発電機14を駆動するインバータ15から構成される第1の負荷16と、インバータ15の直流母線と低圧蓄電デバイス18を接続するDC/DCコンバータ17と、低圧蓄電デバイス18に接続する低圧電装品19から構成される第2の負荷20と、電気負荷から構成される第3の負荷21を追加した点である。
【0055】
図18の各構成要素間の接続状況を説明する。第1取出し口1の正極1aと、インバータ15の直流母線側正極と、DC/DCコンバータ17の直流母線側正極が接続され、第1取出し口1の負極1bと、インバータ15の直流母線側負極と、DC/DCコンバータ17の直流母線側負極が接続される。インバータ15を構成するMOSFET15aのソース端子とMOSFET15bのドレイン端子の接続点と、MOSFET15cのソース端子とMOSFET15dのドレイン端子の接続点と、MOSFET15eのソース端子とMOSFET15fのドレイン端子の接続点が、電動発電機14に接続される。低圧蓄電デバイス18と低圧電装品19は、DC/DCコンバータ17を構成する平滑コンデンサ17eに並列に接続される。第2取出し口2の正極2aと第3の負荷21の正極と接続され、第2取出し口2の負極2bと第3の負荷21の負極が接続される。インバータ15、DC/DCコンバータ17は各々制御する機能を保有しているが、各構成要素に動作状態を指令するために制御回路6と接続される。
【0056】
次に、各構成要素の回路構成を説明する。インバータ15内は、MOSFET15aのソース端子とMOSFET15bのドレイン端子が接続され、MOSFET15cのソース端子とMOSFET15dのドレイン端子が接続され、MOSFET15eのソース端子とMOSFET15fのドレイン端子が各々接続される。MOSFET15aのドレイン端子とMOSFET15cのドレイン端子とMOSFET15eのドレイン端子が接続され、MOSFET15bのソース端子とMOSFET15dのソース端子とMOSFET15fのソース端子が接続される。MOSFET15aのドレイン端子と平滑コンデンサ15gの一方の端子が接続され、MOSFET15bのソース端子と平滑コンデンサ15gの他方の端子が接続される。
【0057】
DC/DCコンバータ17内は、MOSFET17bのソース端子とMOSFET17cのドレイン端子が接続され、その接続点と平滑リアクトル17dの一方の端子が接続される。平滑リアクトル17dの他方の端子が平滑コンデンサ17eの一方の端子と接続され、MOSFET17cのソース端子は平滑コンデンサ17eの他方の端子と接続される。MOSFET17bのドレイン端子は平滑コンデンサ17aの一方の端子と接続され、MOSFET17cのソース端子は平滑コンデンサ17aの他方の端子に接続される。この様な回路構成にすることで、制御回路6は各構成要素の動作状態を監視しながら各構成要素を制御する。
【0058】
例えば、電動発電機14を始動させる時に第1取出し口1に取り出される直流電圧が低くなるように、第1のスイッチ回路9及び第2のスイッチ回路10を動作させる。その結果、電動発電機14及びインバータ15に過大な電流が流れることを防止することができ、電動発電機14及びインバータ15の破損を回避することができる。また、第1取出し口1に取り出される直流電圧が低くなることで、インバータ15を構成するMOSFETの発生損失を低減させることができ、インバータ15の冷却器を簡素化することが可能となり、インバータ15の小型化を実現することができる。
【0059】
また例えば、低圧電装品19が重負荷の時に上述と同様に第1のスイッチ回路9及び第2のスイッチ回路10を動作させる。その結果、DC/DCコンバータ17の入力電圧が低くなり、DC/DCコンバータ17の発生損失を低減させることができ、DC/DCコンバータ17の冷却器を簡素化することが可能となり、DC/DCコンバータ17の小型化を実現することができる。
【0060】
また例えば、電動発電機14が発電する時に第1取出し口1に取り出される直流電圧が大きくなるように、第1のスイッチ回路9及び第2のスイッチ回路10を動作させる。その結果、直流母線電圧が高くなり、電動発電機14の発電エネルギーを積極的に蓄電デバイス3、4、5に回収し、充電することが可能となる。
【0061】
なお、この発明の実施の形態4において、スイッチとしてMOSFET(電界効果型トランジスタ)を用いて説明を行ったが、バイポーラトランジスタ、又は絶縁型バイポーラトランジスタ(IGBT)、又はシリコンカーバイドトランジスタ、又はシリコンカーバイドMOSFETを用いても同様の効果が得られる。また、実施の形態4において、DC/DCコンバータ17の回路構成として、非絶縁型の降圧チョッパ回路で説明を行ったが、降圧することができればよく、非絶縁型、絶縁型の回路方式は特に問わない。
【0062】
実施の形態5.
実施の形態5による電源装置の回路図を、図20図21に示す。実施の形態5における第1のスイッチ回路9及び第2のスイッチ回路10の動作は、実施の形態1〜2で示したものと同様であるため、説明は省略する。異なる点は第3の負荷21が低圧蓄電デバイス18より高い入力電圧を要する高圧電装品22で構成される点である。その結果、高圧電装品22の入力電圧は蓄電デバイス3と蓄電デバイス4と蓄電デバイス5を直列接続した電圧になり、DC/DCコンバータを追加することなく高圧電装品22を使用することができる。
【0063】
実施の形態6.
この発明の実施の形態6による電源装置の回路図を図22に示す。実施の形態1と異なる点は第3のスイッチ回路23(第3スイッチ回路)を追加するとともに、第2のスイッチ回路24に短絡防止用のMOSFET10gを追加した点である。具体的には、第3のスイッチ回路は逆直列接続されたMOSFET23aとMOSFET23bで構成され、MOSFET23aはドレイン端子が蓄電デバイス3の正極端に接続され、MOSFET23bのドレイン端子は蓄電デバイス5の正極端に接続される。また、第2のスイッチ回路24のMOSFET10gはドレイン端子がMOSFET10eのドレイン端子に接続され、蓄電デバイス3の正極端に接続され、ソース端子はMOSFET10fのソース端子に接続される。
【0064】
次に、蓄電デバイス3、4、5から第1取出し口1及び第2取出し口2に電圧を取り出す動作について説明する。図23に示すように第1のスイッチ回路9では、MOSFET9aとMOSFET9bとMOSFET9cとMOSFET9gとMOSFET9hとMOSFET9iをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせるとともに、第3のスイッチ回路23では、MOSFET23aとMOSFET23bをオフさせることで、グランド7は蓄電デバイス5の負極端に接続され、第1取出し口1の正極1aに蓄電デバイス3と蓄電デバイス4と蓄電デバイス5が直列接続された直流電圧を取り出す。第1の電流25は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET9cのドレイン端子、MOSFET9cのソース端子、MOSFET9hのソース端子、MOSFET9hのドレイン端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET9bのドレイン端子、MOSFET9bのソース端子、MOSFET9gのソース端子、MOSFET9gのドレイン端子、蓄電デバイス3の負極、蓄電デバイス3の正極、MOSFET9aのドレイン端子、MOSFET9aのソース端子、第1取出し口1の正極1aへ流れる。
【0065】
このとき、第2のスイッチ回路24では、MOSFET10bとMOSFET10cをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、第2取出し口2の正極2aに蓄電デバイス4と蓄電デバイス5が直列接続された直流電圧を取り出す。第2の電流26は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET10cのドレイン端子、MOSFET10cのソース端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET10bのソース端子、MOSFET10bのドレイン端子、第2取出し口2の正極2aへ流れる。
【0066】
なお、図24に示すように第2のスイッチ回路24では、MOSFET10dをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、第2取出し口2の正極2aに蓄電デバイス5の直流電圧を取り出すこともできる。第2の電流26は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET10dのソース端子、MOSFET10dのドレイン端子、第2取出し口2の正極2aへ流れる。また、第1のスイッチ回路9では、MOSFET9aとMOSFET9cとMOSFET9eとMOSFET9gとMOSFET9iをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、グランド7は蓄電デバイス5の負極に接続され、第1取出し口1の正極1aに蓄電デバイス3と蓄電デバイス5が直列接続された直流電圧を取り出すこともできる。
【0067】
第1の電流25は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET9cのドレイン端子、MOSFET9cのソース端子、MOSFET9eのソース端子、MOSFET9eのドレイン端子、MOSFET9gのソース端子、MOSFET9gのドレイン端子、蓄電デバイス3の負極、蓄電デバイス3の正極、MOSFET9aのドレイン端子、MOSFET9aのソース端子、第1取出し口1の正極1aへ流れる。
【0068】
ここで、図25に示すように第1のスイッチ回路9では、MOSFET9aとMOSFET9eとMOSFET9fとMOSFET9gとMOSFET9iをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせるとともに、第3のスイッチ回路23で、MOSFET23aとMOSFET23bをオンさせることで、グランド7は蓄電デバイス3と蓄電デバイス5の負極端に接続されるとともに、蓄電デバイス3と蓄電デバイス5の正極端が接続される。
【0069】
その結果、第1取出し口1の正極1aに蓄電デバイス3と蓄電デバイス5が並列接続された直流電圧が取り出されるとともに、蓄電デバイス3と蓄電デバイス5の並列に応じた許容電流の拡大が可能となる。第1の電流25の一方は、グランド7から、MOSFET9fのソース端子、MOSFET9fのドレイン端子、MOSFET9eのソース端子、MOSFET9eのドレイン端子、MOSFET9gのソース端子、MOSFET9gのドレイン端子、蓄電デバイス3の負極、蓄電デバイス3の正極、MOSFET9aのドレイン端子、MOSFET9aのソース端子、第1取出し口1の正極1aへ流れる。第1の電流25の他方は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET23bのドレイン端子、MOSFET23bのソース端子、MOSFET23aのソース端子、MOSFET23aのドレイン端子、MOSFET9aのドレイン端子、MOSFET9aのソース端子、第1取出し口1の正極1aへ流れる。
【0070】
また、第2取出し口2の正極2aに蓄電デバイス3と蓄電デバイス5が並列接続された直流電圧が取り出されるとともに、蓄電デバイス3と蓄電デバイス5の並列に応じた許容電流の拡大が可能となる。第2の電流26の一方は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET10dのソース端子、MOSFET10dのドレイン端子、第2取出し口2の正極2aへ流れる。第2の電流26の他方は、電流通路が明示されていないが、グランド7から、MOSFET9fのソース端子、MOSFET9fのドレイン端子、MOSFET9eのソース端子、MOSFET9eのドレイン端子、MOSFET9gのソース端子、MOSFET9gのドレイン端子、蓄電デバイス3の負極、蓄電デバイス3の正極、MOSFET23aのドレイン端子、MOSFET23aのソース端子、MOSFET23bのソース端子、MOSFET23bのドレイン端子、MOSFET10dのソース端子、MOSFET10dのドレイン端子、第2取出し口2の正極2aへ流れる。なお、図22の電源装置の第1取出し口1に、図16の電源装置に示す充電装置13を接続して、蓄電デバイス3、4、5を充電することができる。具体的には、充電装置13の正極と第1取出し口1の正極1aが接続され、充電装置13の負極と第1取出し口1の負極1bが接続される。
【0071】
ここで、前記特許文献1では、複数の蓄電デバイスは直列に接続されるため、負荷に供給できる電流は1つの蓄電デバイスの許容電流に制限される。従って、低電圧でも大電流が必要となる負荷状態が生じる場合には、蓄電デバイスを並列に増設して許容電流を増加させる必要があり、蓄電デバイスの増加による装置の大型化、高コスト化を招くという課題があった。しかし、実施の形態6では、複数の蓄電デバイス(具体的には蓄電デバイス3,5)が並列接続された直流電圧が取り出され、複数の蓄電デバイス(具体的には蓄電デバイス3,5)の並列に応じた許容電流の拡大が可能となる。そのため小型、低コストで必要に応じて許容出力電流の拡大が可能な電源装置を得ることができる。この効果は以下の実施の形態7〜11においても、同様に発揮される。
【0072】
実施の形態7.
この発明の実施の形態7による電源装置の回路図を図26に示す。実施の形態6と異なる点は第3のスイッチ回路23が蓄電デバイス3と蓄電デバイス4に接続された点である。具体的には、逆直列接続されたMOSFET23aとMOSFET23bにおいて、MOSFET23aはドレイン端子が蓄電デバイス3の正極端に接続され、MOSFET23bはドレイン端子が蓄電デバイス4の正極端に接続される。
【0073】
次に、蓄電デバイス3、4、5から第1取出し口1及び第2取出し口2に電圧を取り出す動作について説明する。図27に示すように第1のスイッチ回路9では、MOSFET9aとMOSFET9bとMOSFET9fとMOSFET9gとMOSFET9hとMOSFET9iをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせるとともに、第3のスイッチ回路23では、MOSFET23aとMOSFET23bをオフさせることで、グランド7は蓄電デバイス4と蓄電デバイス5の負極端に接続され、第1取出し口1の正極1aに蓄電デバイス3と蓄電デバイス4が直列接続された直流電圧を取り出す。第1の電流25は、グランド7から、MOSFET9fのソース端子、MOSFET9fのドレイン端子、MOSFET9hのソース端子、MOSFET9hのドレイン端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET9bのドレイン端子、MOSFET9bのソース端子、MOSFET9gのソース端子、MOSFET9gのドレイン端子、蓄電デバイス3の負極、蓄電デバイス3の正極、MOSFET9aのドレイン端子、MOSFET9aのソース端子、第1取出し口1の正極1aへ流れる。
【0074】
このとき、第2のスイッチ回路24では、MOSFET10dをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、第2取出し口2の正極2aに蓄電デバイス5の直流電圧を取り出す。第2の電流26は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET10dのソース端子、MOSFET10dのドレイン端子、第2取出し口2の正極2aへ流れる。なお、MOSFET10gは短絡防止のために追加されたものである。例えば、図27において、MOSFET10gが無いとすると、MOSFET10fのドレイン端子に蓄電デバイス5の電圧が印加され、MOSFET10fのソース端子に蓄電デバイス3と蓄電デバイス4と蓄電デバイス5が直列接続された電圧が印加される。これによって、短絡が発生する。これをMOSFET10gで防止している。後述の短絡防止用のMOSFET10hについても同様である。
【0075】
ここで、図28に示すように第1のスイッチ回路9では、MOSFET9aとMOSFET9eとMOSFET9fとMOSFET9gとMOSFET9hとMOSFET9iをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせるとともに、第3のスイッチ回路23で、MOSFET23aとMOSFET23bをオンさせることで、グランド7は蓄電デバイス3と蓄電デバイス4の負極端に接続されるとともに、蓄電デバイス3と蓄電デバイス4の正極端が接続される。
【0076】
その結果、第1取出し口1の正極1aに蓄電デバイス3と蓄電デバイス4が並列接続された直流電圧が取り出されるとともに、蓄電デバイス3と蓄電デバイス4の並列に応じた許容電流の拡大が可能となる。第1の電流25の一方は、グランド7から、MOSFET9fのソース端子、MOSFET9fのドレイン端子、MOSFET9eのソース端子、MOSFET9eのドレイン端子、MOSFET9gのソース端子、MOSFET9gのドレイン端子、蓄電デバイス3の負極、蓄電デバイス3の正極、MOSFET9aのドレイン端子、MOSFET9aのソース端子、第1取出し口1の正極1aへ流れる。第1の電流25の他方は、グランド7から、MOSFET9fのソース端子、MOSFET9fのドレイン端子、MOSFET9hのソース端子、MOSFET9hのドレイン端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET23bのドレイン端子、MOSFET23bのソース端子、MOSFET23aのソース端子、MOSFET23aのドレイン端子、MOSFET9aのドレイン端子、MOSFET9aのソース端子、第1取出し口1の正極1aへ流れる。また、第2取出し口2の正極2aからは、蓄電デバイス5の直流電圧が取り出される。
【0077】
第2の電流26は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET10dのソース端子、MOSFET10dのドレイン端子、第2取出し口2の正極2aへ流れる。
【0078】
なお、図26の電源装置の第1取出し口1に、図16の電源装置に示す充電装置13を接続して、蓄電デバイス3、4、5を充電することができる。具体的には、充電装置13の正極と第1取出し口1の正極1aが接続され、充電装置13の負極と第1取出し口1の負極1bが接続される。
【0079】
実施の形態8.
この発明の実施の形態8による電源装置の回路図を図29に示す。実施の形態6と異なる点は第3のスイッチ回路23が蓄電デバイス4と蓄電デバイス5に接続された点である。具体的には、MOSFET23aはドレイン端子が蓄電デバイス4の正極端に接続され、MOSFET23bのドレイン端子は蓄電デバイス5の正極端に接続される。
【0080】
次に、蓄電デバイス3、4、5から第1取出し口1及び第2取出し口2に電圧を取り出す動作について説明する。図30に示すように第1のスイッチ回路9では、MOSFET9aとMOSFET9bとMOSFET9fとMOSFET9gとMOSFET9hとMOSFET9iをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせるとともに、第3のスイッチ回路23では、MOSFET23aとMOSFET23bをオフさせることで、グランド7は蓄電デバイス4と蓄電デバイス5の負極端に接続され、第1取出し口1の正極1aに蓄電デバイス3と蓄電デバイス4が直列接続された直流電圧を取り出す。第1の電流25は、グランド7から、MOSFET9fのソース端子、MOSFET9fのドレイン端子、MOSFET9hのソース端子、MOSFET9hのドレイン端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET9bのドレイン端子、MOSFET9bのソース端子、MOSFET9gのソース端子、MOSFET9gのドレイン端子、蓄電デバイス3の負極、蓄電デバイス3の正極、MOSFET9aのドレイン端子、MOSFET9aのソース端子、第1取出し口1の正極1aへ流れる。
【0081】
このとき、第2のスイッチ回路24では、MOSFET10dをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、第2取出し口2の正極2aに蓄電デバイス5の直流電圧を取り出す。第2の電流26は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET10dのソース端子、MOSFET10dのドレイン端子、第2取出し口2の正極2aへ流れる。
【0082】
ここで、図31に示すように第1のスイッチ回路9では、MOSFET9bとMOSFET9dとMOSFET9fとMOSFET9hとMOSFET9iをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせるとともに、第3のスイッチ回路23で、MOSFET23aとMOSFET23bをオンさせることで、グランド7は蓄電デバイス4と蓄電デバイス5の負極端に接続されるとともに、蓄電デバイス4と蓄電デバイス5の正極端が接続される。
【0083】
その結果、第1取出し口1の正極1aに蓄電デバイス4と蓄電デバイス5が並列接続された直流電圧を取り出されるとともに、蓄電デバイス4と蓄電デバイス5の並列に応じた許容電流の拡大が可能となる。第1の電流25の一方は、グランド7から、MOSFET9fのソース端子、MOSFET9fのドレイン端子、MOSFET9hのソース端子、MOSFET9hのドレイン端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET9bのドレイン端子、MOSFET9bのソース端子、MOSFET9dのソース端子、MOSFET9dのドレイン端子、第1取出し口1の正極1aへ流れる。第1の電流25の他方は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET23bのドレイン端子、MOSFET23bのソース端子、MOSFET23aのソース端子、MOSFET23aのドレイン端子、MOSFET9bのドレイン端子、MOSFET9bのソース端子、MOSFET9dのソース端子、MOSFET9dのドレイン端子、第1取出し口1の正極1aへ流れる。また、第2取出し口2の正極2aに蓄電デバイスと蓄電デバイス5が並列接続された直流電圧が取り出されるとともに、蓄電デバイスと蓄電デバイス5の並列に応じた許容電流の拡大が可能となる。
【0084】
また、第2取出し口2の正極2aに蓄電デバイス4と蓄電デバイス5が並列接続された直流電圧が取り出されるとともに、蓄電デバイス4と蓄電デバイス5の並列に応じた許容電流の拡大が可能となる。第2の電流26の一方は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET10dのソース端子、MOSFET10dのドレイン端子、第2取出し口2の正極2aへ流れる。第2の電流26の他方は、電流通路が明示されていないが、グランド7から、MOSFET9fのソース端子、MOSFET9fのドレイン端子、MOSFET9hのソース端子、MOSFET9hのドレイン端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET23aのドレイン端子、MOSFET23aのソース端子、MOSFET23bのソース端子、MOSFET23bのドレイン端子、MOSFET10dのソース端子、MOSFET10dのドレイン端子、第2取出し口2の正極2aへ流れる。
【0085】
実施の形態9.
この発明の実施の形態9による電源装置の回路図を図32に示す。実施の形態6と異なる点は第2のスイッチ回路24に短絡防止用のMOSFET10hを追加した点である。具体的には、MOSFET10hはドレイン端子がMOSFET10aのドレイン端子に接続され、蓄電デバイス4の正極端に接続され、ソース端子はMOSFET10bのソース端子に接続される。
【0086】
次に、蓄電デバイス3、4、5から第1取出し口1及び第2取出し口2に電圧を取り出す動作について説明する。図33に示すように第1のスイッチ回路9では、MOSFET9bとMOSFET9cとMOSFET9dとMOSFET9hとMOSFET9iをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせるとともに、第3のスイッチ回路23では、MOSFET23aとMOSFET23bをオフさせることで、グランド7は蓄電デバイス5の負極端に接続され、第1取出し口1の正極1aに蓄電デバイス4と蓄電デバイス5が直列接続された直流電圧を取り出す。第1の電流25は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET9cのドレイン端子、MOSFET9cのソース端子、MOSFET9hのソース端子、MOSFET9hのドレイン端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET9bのドレイン端子、MOSFET9bのソース端子、MOSFET9dのソース端子、MOSFET9dのドレイン端子、第1取出し口1の正極1aへ流れる。
【0087】
このとき、第2のスイッチ回路24では、MOSFET10dをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、第2取出し口2の正極2aに蓄電デバイス5の直流電圧を取り出す。第2の電流26は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET10dのソース端子、MOSFET10dのドレイン端子、第2取出し口2の正極2aへ流れる。
【0088】
ここで、図34に示すように第1のスイッチ回路9では、MOSFET9aとMOSFET9eとMOSFET9fとMOSFET9gとMOSFET9iをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせるとともに、第3のスイッチ回路23で、MOSFET23aとMOSFET23bをオンさせることで、グランド7は蓄電デバイス3と蓄電デバイス5の負極端に接続されるとともに、蓄電デバイス3と蓄電デバイス5の正極端が接続される。
【0089】
その結果、第1取出し口1の正極1aに蓄電デバイス3と蓄電デバイス5が並列接続された直流電圧を取り出されるとともに、蓄電デバイス3と蓄電デバイス5の並列に応じた許容電流の拡大が可能となる。第1の電流25の一方は、グランド7から、MOSFET9fのソース端子、MOSFET9fのドレイン端子、MOSFET9eのソース端子、MOSFET9eのドレイン端子、MOSFET9gのソース端子、MOSFET9gのドレイン端子、蓄電デバイス3の負極、蓄電デバイス3の正極、MOSFET9aのドレイン端子、MOSFET9aのソース端子、第1取出し口1の正極1aへ流れる。第1の電流25の他方は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET23bのドレイン端子、MOSFET23bのソース端子、MOSFET23aのソース端子、MOSFET23aのドレイン端子、MOSFET9aのドレイン端子、MOSFET9aのソース端子、第1取出し口1の正極1aへ流れる。
【0090】
また、第2取出し口2の正極2aに蓄電デバイス3と蓄電デバイス5が並列接続された直流電圧が取り出されるとともに、蓄電デバイス3と蓄電デバイス5の並列に応じた許容電流の拡大が可能となる。第2の電流26の一方は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET10dのソース端子、MOSFET10dのドレイン端子、第2取出し口2の正極2aへ流れる。第2の電流26の他方は、電流通路が明示されていないが、グランド7から、MOSFET9fのソース端子、MOSFET9fのドレイン端子、MOSFET9eのソース端子、MOSFET9eのドレイン端子、MOSFET9gのソース端子、MOSFET9gのドレイン端子、蓄電デバイス3の負極、蓄電デバイス3の正極、MOSFET23aのドレイン端子、MOSFET23aのソース端子、MOSFET23bのソース端子、MOSFET23bのドレイン端子、MOSFET10dのソース端子、MOSFET10dのドレイン端子、第2取出し口2の正極2aへ流れる。
【0091】
実施の形態10.
この発明の実施の形態10による電源装置の回路図を図35に示す。実施の形態7と異なる点は第2のスイッチ回路24にMOSFET10hを追加した点である。具体的には、MOSFET10hはドレイン端子がMOSFET10aのドレイン端子に接続され、蓄電デバイス4の正極端に接続され、ソース端子はMOSFET10bのソース端子に接続される。
【0092】
次に、蓄電デバイス3、4、5から第1取出し口1及び第2取出し口2に電圧を取り出す動作について説明する。図36に示すように第1のスイッチ回路9では、MOSFET9bとMOSFET9cとMOSFET9dとMOSFET9hとMOSFET9iをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせるとともに、第3のスイッチ回路23では、MOSFET23aとMOSFET23bをオフさせることで、グランド7は蓄電デバイス5の負極端に接続され、第1取出し口1の正極1aに蓄電デバイス4と蓄電デバイス5が直列接続された直流電圧を取り出す。第1の電流25は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET9cのドレイン端子、MOSFET9cのソース端子、MOSFET9hのソース端子、MOSFET9hのドレイン端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET9bのドレイン端子、MOSFET9bのソース端子、MOSFET9dのソース端子、MOSFET9dのドレイン端子、第1取出し口1の正極1aへ流れる。
【0093】
このとき、第2のスイッチ回路24では、MOSFET10dをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、第2取出し口2の正極2aに蓄電デバイス5の直流電圧を取り出す。第2の電流26は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET10dのソース端子、MOSFET10dのドレイン端子、第2取出し口2の正極2aへ流れる。
【0094】
ここで、図37に示すように第1のスイッチ回路9では、MOSFET9aとMOSFET9eとMOSFET9fとMOSFET9gとMOSFET9hとMOSFET9iをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせるとともに、第3のスイッチ回路23で、MOSFET23aとMOSFET23bをオンさせることで、グランド7は蓄電デバイス3と蓄電デバイス4と蓄電デバイス5の負極端に接続されるとともに、蓄電デバイス3と蓄電デバイス4の正極端が接続される。
【0095】
その結果、第1取出し口1の正極1aに蓄電デバイス3と蓄電デバイス4が並列接続された直流電圧を取り出されるとともに、蓄電デバイス3と蓄電デバイス4の並列に応じた許容電流の拡大が可能となる。第1の電流25の一方は、グランド7から、MOSFET9fのソース端子、MOSFET9fのドレイン端子、MOSFET9eのソース端子、MOSFET9eのドレイン端子、MOSFET9gのソース端子、MOSFET9gのドレイン端子、蓄電デバイス3の負極、蓄電デバイス3の正極、MOSFET9aのドレイン端子、MOSFET9aのソース端子、第1取出し口1の正極1aへ流れる。第1の電流25の他方は、グランド7から、MOSFET9fのソース端子、MOSFET9fのドレイン端子、MOSFET9hのソース端子、MOSFET9hのドレイン端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET23bのドレイン端子、MOSFET23bのソース端子、MOSFET23aのソース端子、MOSFET23aのドレイン端子、MOSFET9aのドレイン端子、MOSFET9aのソース端子、第1取出し口1の正極1aへ流れる。
【0096】
また、第2取出し口2の正極2aからは、蓄電デバイス5の直流電圧が取り出される。第2の電流26は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET10dのソース端子、MOSFET10dのドレイン端子、第2取出し口2の正極2aへ流れる。
【0097】
実施の形態11.
この発明の実施の形態11による電源装置の回路図を図38に示す。実施の形態8と異なる点は第2のスイッチ回路24に短絡防止用のMOSFET10hを追加した点である。具体的には、MOSFET10hはドレイン端子がMOSFET10aのドレイン端子に接続され、蓄電デバイス4の正極端に接続され、ソース端子はMOSFET10bのソース端子に接続される。
【0098】
次に、蓄電デバイス3、4、5から第1取出し口1及び第2取出し口2に電圧を取り出す動作について説明する。図39に示すように第1のスイッチ回路9では、MOSFET9bとMOSFET9cとMOSFET9dとMOSFET9hとMOSFET9iをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせるとともに、第3のスイッチ回路23では、MOSFET23aとMOSFET23bをオフさせることで、グランド7は蓄電デバイス5の負極端に接続され、第1取出し口1の正極1aに蓄電デバイス4と蓄電デバイス5が直列接続された直流電圧を取り出す。第1の電流25は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET9cのドレイン端子、MOSFET9cのソース端子、MOSFET9hのソース端子、MOSFET9hのドレイン端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET9bのドレイン端子、MOSFET9bのソース端子、MOSFET9dのソース端子、MOSFET9dのドレイン端子、第1取出し口1の正極1aへ流れる。
【0099】
このとき、第2のスイッチ回路24では、MOSFET10dをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせることで、第2取出し口2の正極2aに蓄電デバイス5の直流電圧を取り出す。第2の電流26は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET10dのソース端子、MOSFET10dのドレイン端子、第2取出し口2の正極2aへ流れる。
【0100】
ここで、図40に示すように第1のスイッチ回路9では、MOSFET9bとMOSFET9dとMOSFET9fとMOSFET9hとMOSFET9iをオンさせ、それ以外のMOSFETをオフさせるとともに、第3のスイッチ回路23で、MOSFET23aとMOSFET23bをオンさせることで、グランド7は蓄電デバイス4と蓄電デバイス5の負極端に接続されるとともに、蓄電デバイス4と蓄電デバイス5の正極端が接続される。
【0101】
その結果、第1取出し口1の正極1aに蓄電デバイス4と蓄電デバイス5が並列接続された直流電圧を取り出されるとともに、蓄電デバイス4と蓄電デバイス5の並列に応じた許容電流の拡大が可能となる。第1の電流25の一方は、グランド7から、MOSFET9fのソース端子、MOSFET9fのドレイン端子、MOSFET9hのソース端子、MOSFET9hのドレイン端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET9bのドレイン端子、MOSFET9bのソース端子、MOSFET9dのソース端子、MOSFET9dのドレイン端子、第1取出し口1の正極1aへ流れる。第1の電流25の他方は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET23bのドレイン端子、MOSFET23bのソース端子、MOSFET23aのソース端子、MOSFET23aのドレイン端子、MOSFET9bのドレイン端子、MOSFET9bのソース端子、MOSFET9dのソース端子、MOSFET9dのドレイン端子、第1取出し口1の正極1aへ流れる。
【0102】
また、第2取出し口2の正極2aに蓄電デバイス4と蓄電デバイス5が並列接続された直流電圧が取り出されるとともに、蓄電デバイス4と蓄電デバイス5の並列に応じた許容電流の拡大が可能となる。第2の電流26の一方は、グランド7から、MOSFET9iのソース端子、MOSFET9iのドレイン端子、蓄電デバイス5の負極、蓄電デバイス5の正極、MOSFET10dのソース端子、MOSFET10dのドレイン端子、第2取出し口2の正極2aへ流れる。第2の電流26の他方は、電流通路が明示されていないが、グランド7から、MOSFET9fのソース端子、MOSFET9fのドレイン端子、MOSFET9hのソース端子、MOSFET9hのドレイン端子、蓄電デバイス4の負極、蓄電デバイス4の正極、MOSFET23aのドレイン端子、MOSFET23aのソース端子、MOSFET23bのソース端子、MOSFET23bのドレイン端子、MOSFET10dのソース端子、MOSFET10dのドレイン端子、第2取出し口2の正極2aへ流れる。
【0103】
なお、この発明の実施の形態6から実施の形態11において、スイッチとしてMOSFET(電界効果型トランジスタ)を用いて説明を行ったが、バイポーラトランジスタ、又は絶縁型バイポーラトランジスタ(IGBT)、又はシリコンカーバイドトランジスタ、又はシリコンカーバイドMOSFETを用いても同様の効果が得られる。また、第2のスイッチ回路や第3のスイッチ回路には逆直列接続したMOSFETを用いて説明したが、その他の双方向性スイッチを用いることができることは言うまでもない。
【0104】
また、図8に示す平滑リアクトル11と平滑コンデンサ12を、図22図26図29図32図35、又は図38に追加することが可能である。具体的には、平滑リアクトル11はMOSFET9aのソース端子とMOSFET9dのドレイン端子の接続点と第1取出し口1の正極1aとの間に接続され、平滑コンデンサ12は第1取出し口1の正極1aと負極1bの間に接続される。なお、平滑リアクトル11は、負極1bと接続された所望の蓄電デバイスと第1取出し口1の正極1aの電流通路に設けてもよい。
【0105】
また、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【0106】
1:第1取出し口、 1a:正極、 1b:負極
2:第2取出し口、 2a:正極、 2b:負極
3、4、5:蓄電デバイス
6:制御回路、 7:グランド、 8:グランド
9:第1のスイッチ回路
9a、9b、9c、9d、9e、9f、9g、9h、9i:MOSFET
10、24:第2のスイッチ回路
10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g、10h:MOSFET
11:平滑リアクトル、 12:平滑コンデンサ、 13:充電装置
14:電動発電機、 15:インバータ
15g:平滑コンデンサ
16:第1の負荷
17:DC/DCコンバータ
17a、17e:平滑コンデンサ
17d:平滑リアクトル
18:低圧蓄電デバイス、 19:低圧電装品
20:第2の負荷、 21:第3の負荷、 22:高圧電装品
23:第3のスイッチ回路
23a、23b:MOSFET
25:第1の電流
26;第2の電流
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