特許 7682162 蓄電装置の組電池制御回路の電力供給方式、及び蓄電装置

(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】

(24)【登録日】2025-05-15

(45)【発行日】2025-05-23

(54)【発明の名称】蓄電装置の組電池制御回路の電力供給方式、及び蓄電装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20250516BHJP

   H02J 1/00 20060101ALI20250516BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20250516BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20250516BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 A

H02J1/00 304E

H01M10/44 P

H01M10/48 P

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2022512015

(86)(22)【出願日】2021-03-24

(86)【国際出願番号】 JP2021012184

(87)【国際公開番号】W WO2021200445

(87)【国際公開日】2021-10-07

【審査請求日】2024-01-24

(31)【優先権主張番号】P 2020061461

(32)【優先日】2020-03-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】322003798

【氏名又は名称】パナソニックエナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003225

【氏名又は名称】弁理士法人豊栖特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】張 志旭

(72)【発明者】

【氏名】神川 隆博

【審査官】村上 優斗

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－１７７８８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１８２８２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１８６２８２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ１０／４２－１０／４８

Ｈ０２Ｈ １／００－３／０７

９９／００

Ｈ０２Ｊ ７／００－７／１２

７／３４－７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

充電できる複数の電池セルと組電池制御回路を備える電池モジュールと、
前記電池モジュールを商用電力で充電すると共に、商用電力を負荷に供給する電力変換装置とを備える、
蓄電装置における組電池制御回路の電力供給方式であって、
前記電力変換装置の前記電池モジュールに対する出力電圧が設定電圧よりも高い状態で、
前記電力変換装置から前記電池モジュールの組電池制御回路に動作電力を供給し、
前記電力変換装置から組電池制御回路に電力供給を開始した状態を検出する接続検出部からの接続信号で、
前記電池モジュールから組電池制御回路への動作電力を開始し、
前記電池モジュールの放電停止状態を検出する放電停止判定部からの停止信号で、
前記電池モジュールから組電池制御回路への電力供給を停止することを特徴とする蓄電装置の組電池制御回路の電力供給方式。

【請求項2】

商用電源から電力が供給されて負荷に電力を供給する電力変換装置と、
充電できる複数の電池セルと組電池制御回路を備える電池モジュールと、
前記電力変換装置と前記電池モジュールから、
前記組電池制御回路への電源電力の供給を切り換える切換回路と、
前記電力変換装置から前記組電池制御回路への電力供給を検出する接続検出部と、
前記電池モジュールの放電停止状態の放電停止判定部とを備え、
前記切換回路は、
前記電力変換装置の前記電池モジュールに対する出力電圧が設定電圧よりも高い状態で、
前記電力変換装置から前記組電池制御回路に電力を供給し、
前記電力変換装置から前記組電池制御回路への電力供給を検出する状態で、
前記接続検出部からの接続信号で、
前記電池モジュールから前記組電池制御回路に動作電力を供給し、
前記放電停止判定部からの放電停止信号で、
前記電池モジュールから前記組電池制御回路への電力供給を停止することを特徴とする蓄電装置。

【請求項3】

商用電源から電力が供給されて負荷に電力を供給する電力変換装置と、
充電できる複数の電池セルと組電池制御回路を備える電池モジュールと、
前記組電池制御回路に動作電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記電力変換装置及び前記電池モジュールとの接続を切り換える切換回路と、
前記電力変換装置から前記組電池制御回路への電力供給を検出する接続検出部と、
前記電池モジュールの放電停止状態の放電停止判定部とを備え、
前記切換回路は、
前記電力変換装置の前記電池モジュールに対する出力電圧が設定電圧よりも高い状態で、
前記電力変換装置を前記ＤＣ／ＤＣコンバータに接続し、
前記電力変換装置と前記ＤＣ／ＤＣコンバータの接続を検出する前記接続検出部からの接続信号で、
前記電池モジュールを前記ＤＣ／ＤＣコンバータに接続し、
前記放電停止判定部からの放電停止信号で、
前記電池モジュールと前記ＤＣ／ＤＣコンバータの接続を遮断することを特徴とする蓄電装置。

【請求項4】

請求項３に記載する蓄電装置であって、
前記切換回路が、
前記電力変換装置と前記ＤＣ／ＤＣコンバータとの間に接続してなる第１のパワースイッチと、
前記電力変換装置の出力電圧を設定電圧に比較して、
前記第１のパワースイッチをオンオフに制御する第１の入力回路を備え、
前記第１の入力回路は、
前記電力変換装置の出力電圧が設定電圧よりも高い状態で前記第１のパワースイッチをオン状態として、
前記電力変換装置から前記ＤＣ／ＤＣコンバータに電力供給し、
前記電力変換装置の出力電圧が設定電圧よりも低い状態で前記第１のパワースイッチをオフ状態に切り換えて、
前記電力変換装置から前記ＤＣ／ＤＣコンバータへの電力供給を遮断することを特徴とする蓄電装置。

【請求項5】

請求項４に記載する蓄電装置であって、
前記第１の入力回路が、
前記電力変換装置の出力電圧でオンオフに制御されて、
前記第１のパワースイッチをオンオフに切り換える、第１の制御スイッチを備えることを特徴とする蓄電装置。

【請求項6】

請求項５に記載する蓄電装置であって、
前記第１の制御スイッチと前記第１のパワースイッチがＦＥＴで、
前記第１の制御スイッチのＦＥＴが、前記第１のパワースイッチを制御して、
前記電力変換装置から前記ＤＣ／ＤＣコンバータへの電力供給を制御してなることを特徴とする蓄電装置。

【請求項7】

請求項３に記載する蓄電装置であって、
前記切換回路が、
前記電池モジュールと前記ＤＣ／ＤＣコンバータとの間に接続してなる第２のパワースイッチと、
前記接続検出部の接続信号で、
前記第２のパワースイッチをオンオフに制御する第２の入力回路とを備えることを特徴とする蓄電装置。

【請求項8】

請求項７に記載する蓄電装置であって、
前記第２の入力回路が、
前記接続検出部からの接続信号で切り換えられて、
前記第２のパワースイッチをオンオフに制御する第２の制御スイッチを備えることを特徴とする蓄電装置。

【請求項9】

請求項３に記載する蓄電装置であって、
前記切換回路が、
前記電池モジュールと前記ＤＣ／ＤＣコンバータとの間に接続してなる第２のパワースイッチと、
前記放電停止判定部からの放電停止信号で、
前記第２のパワースイッチをオフに制御する第２の入力回路とを備えることを特徴とする蓄電装置。

【請求項10】

請求項９に記載する蓄電装置であって、
前記第２の入力回路が、
前記放電停止判定部からの放電停止信号で切り換えられて、
前記第２のパワースイッチをオフに制御する第２の制御スイッチを備えることを特徴とする蓄電装置。

【請求項11】

請求項８または１０に記載する蓄電装置であって、
前記第２のパワースイッチと前記第２の制御スイッチがＦＥＴで、
前記第２の制御スイッチのＦＥＴが、前記第２のパワースイッチを制御して、
前記電池モジュールから前記ＤＣ／ＤＣコンバータへの電力供給を制御してなることを特徴とする蓄電装置。

【請求項12】

請求項３ないし１１のいずれかに記載する蓄電装置であって、
前記電力変換装置の出力側と前記ＤＣ／ＤＣコンバータとの間に、
逆流防止ダイオードが接続され、さらに、
前記電池モジュールの出力側と前記ＤＣ／ＤＣコンバータの間にも、
逆流防止ダイオードが接続されてなることを特徴とする蓄電装置。

【請求項13】

請求項２ないし１１のいずれかに記載する蓄電装置であって、
前記電力変換装置が、
商用電力で前記電池モジュールを充電するコンバータと、
前記電池モジュールの電力を負荷に供給するＤＣ／ＡＣインバータとを備える蓄電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池モジュールを充電する電力変換装置と電池モジュールを備える蓄電装置の組電池制御回路の電力供給方式、及び蓄電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電池モジュールを備える蓄電装置は開発されている（特許文献１参照）。電池モジュールは電池の制御回路を設けているが、この制御回路の電源回路を、電池モジュールの電池電圧を降圧するＤＣ／ＤＣコンバータとして、電池モジュールの電池から動作電力を供給する電池モジュールも開発されている。この電池モジュールは、制御回路を動作するために電池が電力消費する弊害が発生する。制御回路は電池モジュールが使用されない状態、すなわち放電されない状態においても、所定の時間間隔で動作状態となって残容量を検出するので、この状態で電力消費する弊害がある。したがって、この電源回路は、電池から制御回路に動作電力を供給するので、制御回路の暗電流で放電されて過放電される弊害が発生し、さらに電池モジュールの電池電圧が低下すると、制御回路への供給電圧が低下して正常な動作状態を維持できなくなる欠点がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１２－０６５５１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、さらに以上の欠点を解消することを目的に開発されたもので、本発明の目的の一は、商用電力と電池モジュールの両方から安定して電池の制御回路に動作電力を供給できる技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明のある態様に係る蓄電装置の組電池制御回路の電力供給方式は、充電できる複数の電池セルと組電池制御回路を備える電池モジュールと、電池モジュールを商用電力で充電すると共に、商用電力を負荷に供給する電力変換装置とを備える蓄電装置における組電池制御回路の電力供給方式であって、電力変換装置の電池モジュールに対する出力電圧が設定電圧よりも高い状態で、電力変換装置から電池モジュールの組電池制御回路に動作電力を供給し、電力変換装置から組電池制御回路に電力供給を開始した状態を検出する接続検出部からの接続信号で、電池モジュールから組電池制御回路への動作電力を開始し、電池モジュールの放電停止状態を検出する放電停止判定部からの停止信号で、電池モジュールから組電池制御回路への電力供給を停止する。

【0006】

本発明のある態様に係る蓄電装置は、商用電源から電力が供給されて負荷に電力を供給する電力変換装置と、充電できる複数の電池セルと組電池制御回路を備える電池モジュールと、電力変換装置と電池モジュールから組電池制御回路への電源電力の供給を切り換える切換回路と、電力変換装置から組電池制御回路への電力供給を検出する接続検出部と、電池モジュールの放電停止状態の放電停止判定部とを備えている。切換回路は、電力変換装置の電池モジュールに対する出力電圧が設定電圧よりも高い状態で、電力変換装置から組電池制御回路に電力を供給し、電力変換装置から組電池制御回路への電力供給を検出する状態で、接続検出部からの接続信号で、電池モジュールから組電池制御回路に動作電力を供給し、放電停止判定部からの放電停止信号で、電池モジュールから組電池制御回路への電力供給を停止する。

【0007】

本発明の他の態様に係る蓄電装置は、商用電源から電力が供給されて負荷に電力を供給する電力変換装置と、充電できる複数の電池セルと組電池制御回路を備える電池モジュールと、組電池制御回路に動作電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、電力変換装置及び電池モジュールとの接続を切り換える切換回路と、電力変換装置から組電池制御回路への電力供給を検出する接続検出部と、電池モジュールの放電停止状態の放電停止判定部とを備えている。切換回路は、電力変換装置の電池モジュールに対する出力電圧が設定電圧よりも高い状態で、電力変換装置をＤＣ／ＤＣコンバータに接続し、電力変換装置とＤＣ／ＤＣコンバータの接続を検出する接続検出部からの接続信号で、電池モジュールをＤＣ／ＤＣコンバータに接続し、放電停止判定部からの放電停止信号で、電池モジュールとＤＣ／ＤＣコンバータの接続を遮断する。

【発明の効果】

【0008】

以上の蓄電装置の組電池制御回路の電力供給方式と蓄電装置は、電力変換装置と電池モジュールの両方から安定して組電池制御回路に動作電力を供給できる特長がある。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態に係る蓄電装置のブロック図である。

【図2】図１に示す蓄電装置の切換回路のブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。
さらに以下に示す実施形態は、本発明の技術思想の具体例を示すものであって、本発明を以下に限定するものではない。また、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。また、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。

【0011】

本発明の第１の実施態様の蓄電装置における組電池制御回路の電力供給方式は、充電できる複数の電池セルと組電池制御回路を備える電池モジュールと、電池モジュールを商用電力で充電すると共に、商用電力を負荷に供給する電力変換装置とを備える蓄電装置における組電池制御回路の電力供給方式であって、電力変換装置の電池モジュールに対する出力電圧が設定電圧よりも高い状態で、電力変換装置から電池モジュールの組電池制御回路に動作電力を供給し、電力変換装置から組電池制御回路に電力供給を開始した状態を検出する接続検出部からの接続信号で、電池モジュールから組電池制御回路への動作電力を開始し、電池モジュールの放電停止状態を検出する放電停止判定部からの停止信号で、電池モジュールから組電池制御回路への電力供給を停止する。

【0012】

以上の蓄電装置における組電池制御回路の電力供給方式は、電力変換装置と電池モジュールの両方から組電池制御回路に動作電力を供給するので、組電池制御回路に専用の電源を設けることなく、理想的な状態で動作電力を供給できる。組電池制御回路は、各々の電池セルの状態を監視することから、電池モジュールが使用されない状態、すなわち放電されない状態においても動作モードに保持されて電力を消費する。蓄電装置は、充放電容量と出力を大きくすることから、多数の電池セルを備える。この蓄電装置は、多数の電池セルを管理するために、組電池制御回路の電力消費が大きくなり、従来の蓄電装置は組電池制御回路に専用の電源を設けて電力供給している。この蓄電装置は、専用の電源を設ける必要があって、設備コストが高くなる。この弊害は、電力変換装置や電池モジュール自体の出力電圧をＤＣ／ＤＣコンバータで調整して、組電池制御回路に供給して解消できる。電力変換装置から組電池制御回路に電力供給する蓄電装置は、電力変換装置の出力をＤＣ／ＤＣコンバータで電圧調整して、組電池制御回路に供給できるが、電力変換装置は常に電圧を出力する状態になく、電圧が出力されない状態では、組電池制御回路に動作電力を供給できない。電力変換装置は、電池モジュールを充電する状態と、負荷に電力を供給する状態で電圧を出力するが、電池モジュールを充電せず、負荷に電力を供給しない状態では電圧を出力しない。電池モジュールの出力電圧を調整して組電池制御回路に動作電力を供給することもできるが、この蓄電装置は、電池モジュールの電圧が最低電圧まで低下すると組電池制御回路に動作電力を供給できなくなる。また、電池モジュールから組電池制御回路に動作電力を供給する装置は、電池モジュールが常に電力消費して、電圧が次第に低下する弊害もある。

【0013】

以上の蓄電装置における組電池制御回路の電力供給方式は、電力変換装置と電池モジュールの両方から組電池制御回路に動作電力を供給すると共に、電力変換装置の出力電圧が設定電圧よりも高い状態で、電力変換装置から組電池制御回路に動作電力を供給し、さらに、電力変換装置から組電池制御回路に動作電力を供給することを接続検出部が検出して、電池モジュールからも組電池制御回路に動作電力を供給して、電力変換装置と電池モジュールの両方から組電池制御回路に動作電力を供給する。この状態で、電池モジュールの電圧が低下する等して、過放電する状態になると、このことを放電停止判定部が検出して、電池モジュールからの電力供給を停止する。したがって、電池モジュールが過放電になることがなく、組電池制御回路に電力供給できる。さらに、電池モジュールが過放電になる状態では、電力変換装置から組電池制御回路に電力供給して、組電池制御回路を動作状態に保持できる。電力変換装置は、電池モジュールの電圧が低下すると、電池モジュールを充電するために所定の電圧を出力するので、この状態においては、電力変換装置からの出力で組電池制御回路に動作電力を供給できる。したがって、以上の蓄電装置における組電池制御回路の電力供給方式は、電力変換装置と電池モジュールの両方から理想的な状態で動作電力を供給できる。

【0014】

本発明の第２の実施態様の蓄電装置は、商用電源から電力が供給されて負荷に電力を供給する電力変換装置と、充電できる複数の電池セルと組電池制御回路を備える電池モジュールと、電力変換装置と電池モジュールから組電池制御回路への電源電力の供給を切り換える切換回路と、電力変換装置から組電池制御回路への電力供給を検出する接続検出部と、電池モジュールの放電停止状態の放電停止判定部とを備えている。切換回路は、電力変換装置の電池モジュールに対する出力電圧が設定電圧よりも高い状態で、電力変換装置から組電池制御回路に電力を供給し、電力変換装置から組電池制御回路への電力供給を検出する状態で、接続検出部からの接続信号で、電池モジュールから組電池制御回路に動作電力を供給し、放電停止判定部からの放電停止信号で、電池モジュールから組電池制御回路への電力供給を停止する。

【0015】

以上の蓄電装置は、電力変換装置と電池モジュールの両方から組電池制御回路に動作電力を供給すると共に、電力変換装置の出力電圧が設定電圧よりも高い状態で、電力変換装置から組電池制御回路に動作電力を供給し、さらに、電力変換装置から組電池制御回路に動作電力を供給することを接続検出部が検出して電池モジュールからも組電池制御回路に動作電力を供給して、電力変換装置と電池モジュールの両方から組電池制御回路に動作電力を供給する。この状態で、電池モジュールの電圧が低下する等して、過放電する状態になると、このことを放電停止判定部が検出して、電池モジュールからの電力供給を停止する。したがって、電池モジュールが過放電になることがなく、電池モジュールからも組電池制御回路に電力供給できる。さらに、電池モジュールが組電池制御回路に電力供給しない状態では、電力変換装置から組電池制御回路に電力供給して、組電池制御回路を動作状態に保持できる。電力変換装置は、電池モジュールの電圧が低下すると、電池モジュールを充電するために所定の電圧を出力するので、この状態においては、電力変換装置からの出力で組電池制御回路に動作電力を供給できる。したがって、以上の蓄電装置は、電力変換装置と電池モジュールの両方から理想的な状態で動作電力を供給できる。

【0016】

本発明の第３の実施態様の電源装置は、商用電源から電力が供給されて負荷に電力を供給する電力変換装置と、充電できる複数の電池セルと組電池制御回路を備える電池モジュールと、組電池制御回路に動作電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、電力変換装置及び電池モジュールとの接続を切り換える切換回路と、電力変換装置から組電池制御回路への電力供給を検出する接続検出部と、電池モジュールの放電停止状態の放電停止判定部とを備えている。切換回路は、電力変換装置の電池モジュールに対する出力電圧が設定電圧よりも高い状態で、電力変換装置をＤＣ／ＤＣコンバータに接続し、電力変換装置とＤＣ／ＤＣコンバータの接続を検出する接続検出部からの接続信号で、電池モジュールをＤＣ／ＤＣコンバータに接続し、放電停止判定部からの放電停止信号で、電池モジュールとＤＣ／ＤＣコンバータの接続を遮断する。

【0017】

本発明の第４の実施態様の蓄電装置は、切換回路が、電力変換装置とＤＣ／ＤＣコンバータとの間に接続してなる第１のパワースイッチと、電力変換装置の出力電圧を設定電圧に比較して、第１のパワースイッチをオンオフに制御する第１の入力回路を備えている。第１の入力回路は、電力変換装置の出力電圧が設定電圧よりも高い状態で第１のパワースイッチをオン状態として、電力変換装置からＤＣ／ＤＣコンバータに電力供給し、電力変換装置の出力電圧が設定電圧よりも低い状態で第１のパワースイッチをオフ状態に切り換えて、電力変換装置からＤＣ／ＤＣコンバータへの電力供給を遮断する。

【0018】

本発明の第５の実施態様は、第１の入力回路が、電力変換装置の出力電圧でオンオフに制御されて、第１のパワースイッチをオンオフに切り換える第１の制御スイッチを備えている。

【0019】

本発明の第６の実施態様の蓄電装置は、第１の制御スイッチと第１のパワースイッチがＦＥＴで、第１の制御スイッチのＦＥＴが、第１のパワースイッチを制御して、電力変換装置からＤＣ／ＤＣコンバータへの電力供給を制御している。

【0020】

本発明の第７の実施態様の蓄電装置は、切換回路が、電池モジュールとＤＣ／ＤＣコンバータとの間に接続してなる第２のパワースイッチと、接続検出部の接続信号で、第２のパワースイッチをオンオフに制御する第２の入力回路とを備えている。

【0021】

本発明の第８の実施態様の蓄電装置は、第２の入力回路が、接続検出部からの接続信号で切り換えられて、第２のパワースイッチをオンオフに制御する第２の制御スイッチを備えている。

【0022】

本発明の第９の実施態様の蓄電装置は、切換回路が、電池モジュールとＤＣ／ＤＣコンバータとの間に接続してなる第２のパワースイッチと、放電停止判定部からの放電停止信号で、第２のパワースイッチをオフに制御する第２の入力回路とを備えている。

【0023】

本発明の第１０の実施態様の蓄電装置は、第２の入力回路が、放電停止判定部からの放電停止信号で切り換えられて、第２のパワースイッチをオフに制御する第２の制御スイッチを備えている。

【0024】

本発明の第１１の実施態様の蓄電装置は、第２のパワースイッチと第２の制御スイッチがＦＥＴで、第２の制御スイッチのＦＥＴが、第２のパワースイッチを制御して、電池モジュールからＤＣ／ＤＣコンバータへの電力供給を制御している。

【0025】

本発明の第１２の実施態様の蓄電装置は、電力変換装置の出力側とＤＣ／ＤＣコンバータとの間に逆流防止ダイオードを接続し、さらに、電池モジュールの出力側とＤＣ／ＤＣコンバータの間にも逆流防止ダイオードを接続している。

【0026】

本発明の第１３の実施態様の蓄電装置は、電力変換装置が、商用電力で電池モジュールを充電するコンバータと、電池モジュールの電力を負荷に供給するＤＣ／ＡＣインバータとを備えている。

【0027】

（実施の形態１）
図１の蓄電装置１００は、商用電源９から電力が供給されて負荷８に電力を供給する電力変換装置２と、充電できる複数の電池セル１１と組電池制御回路１２を備える電池モジュール１と、電力変換装置２と電池モジュール１から組電池制御回路１２への電源電力の供給を切り換える切換回路３と、電力変換装置２から組電池制御回路１２に電力供給される状態を検出して接続信号を出力する接続検出部５と、放電している電池モジュール１の放電停止状態となったことを検出して、放電停止信号を出力する放電停止判定部６とを備える。

【0028】

（電池モジュール１）
電池モジュール１は、充電できる複数の電池セル１１を接続している組電池１０と、組電池１０に接続されて組電池１０の充放電をコントロールする組電池制御回路１２とを備える。本発明は、組電池制御回路１２の回路構成を特定するものではないが、この組電池制御回路１２は、例えば、組電池１０や電池セル１１の電圧や残容量を検出し、あるいは電池セル１１や組電池１０の電圧や残容量を均等化する回路などの保護回路や充放電のコントロール回路を備えている。

【0029】

（電力変換装置２）
電力変換装置２は、商用電源９から供給される電力を電池モジュール１に供給して充電する。蓄電装置１００は、商用電力が供給されない状態で負荷８が動作状態になると電池モジュール１から負荷８に電力が供給される。電力変換装置２は、商用電力を電池モジュール１の充電電圧に変換するコンバータ２１と、電池モジュール１から出力される直流を負荷８に供給する交流電圧に変換するＤＣ／ＡＣインバータ２２とを備えている。ＤＣ／ＡＣインバータ２２の出力側には、負荷８が接続される。電力変換装置２は商用電源９を直接負荷８に供給するバスライン２３を設けて、商用電力が供給される状態では、バスライン２３を介して負荷８に電力を供給する。

【0030】

組電池制御回路１２の電源回路は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４と切換回路３を介して電力変換装置２と電池モジュール１に接続されて、電力変換装置２と電池モジュール１のいずれか又は両方からＤＣ／ＤＣコンバータ４を介して直流の動作電力が供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、たとえば、電力変換装置２や電池モジュール１の高電圧、例えば４００Ｖ～６００Ｖを、組電池制御回路１２の電源電圧、例えば２４Ｖ～５Ｖの直流に変換して出力する。

【0031】

（切換回路３）
切換回路３は、電力変換装置２と電池モジュール１のいずれか又両方から、ＤＣ／ＤＣコンバータ４を介して組電池制御回路１２に動作電力を供給する状態を切り換える。切換回路３は、電力変換装置２の出力電圧が設定電圧よりも高い状態で、電力変換装置２から組電池制御回路１２に動作電力を供給する。電力変換装置２から動作電力が供給されると組電池制御回路１２が起動し、電力変換装置２から組電池制御回路１２に電力供給を開始した状態を接続検出部５が検出する。接続検出部５は、電力変換装置２からの電力供給の開始を検出すると、接続信号を切換回路３に出力する。接続検出部５から切換回路３に接続信号が入力されると、切換回路３は電池モジュール１から組電池制御回路１２への動作電力の供給を開始する。電池モジュール１から組電池制御回路１２に電力供給して、電池モジュール１が放電されて、放電停止判定部６が電池モジュール１の放電停止状態を検出すると、放電停止判定部６から切換回路３に放電停止信号を出力する。この状態で切換回路３は、電池モジュール１から組電池制御回路１２への電力供給を停止する。放電停止判定部６は、電池モジュール１の放電を停止する条件を記憶しており、電池モジュール１がこの状態になると、切換回路３に放電停止信号を出力して、切換回路３が電池モジュール１から組電池制御回路１２への電力供給を停止する。

【0032】

図２に示す切換回路３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４と、電力変換装置２及び電池モジュール１との接続を切り換えて、電力変換装置２から組電池制御回路１２への電力供給と、電池モジュール１から組電池制御回路１２への電力供給をコントロールする。図２の切換回路３は、第１のパワースイッチ３１で電力変換装置２からＤＣ／ＤＣコンバータ４への電力供給をコントロールする。第１のパワースイッチ３１は、第１の入力回路３２でオンオフに制御される。第１の入力回路３２は、電力変換装置２の出力電圧を設定電圧に比較して、第１のパワースイッチ３１をオンオフに制御する。

【0033】

（第１のパワースイッチ３１）
第１のパワースイッチ３１はｎチャンネルのパワーＭＯＳＦＥＴで、電力変換装置２のマイナス側の出力端子とＤＣ／ＤＣコンバータ４との間に接続している。第１のパワースイッチ３１は逆流防止ダイオード３３を直列に接続して、電力変換装置２のマイナス側を第１のパワースイッチ３１と逆流防止ダイオード３３との直列回路を介してＤＣ／ＤＣコンバータ４に接続している。第１のパワースイッチ３１は第１の入力回路３２でオンオフに制御されて、オン状態で電力変換装置２からＤＣ／ＤＣコンバータ４に電力を供給して、ＤＣ／ＤＣコンバータ４から組電池制御回路１２に動作電力を供給する。第１のパワースイッチ３１はオフ状態でＤＣ／ＤＣコンバータ４への電力供給を遮断して、電力変換装置２から組電池制御回路１２への電力供給を停止する。

【0034】

（第１の入力回路３２）
第１の入力回路３２は、電力変換装置２の出力電圧が設定電圧よりも高い状態で第１のパワースイッチ３１をオン状態として、電力変換装置２からＤＣ／ＤＣコンバータ４に電力供給して、電力変換装置２から組電池制御回路１２に動作電力を供給し、電力変換装置２の出力電圧が設定電圧よりも低い状態では第１のパワースイッチ３１をオフ状態に切り換えて、電力変換装置２からＤＣ／ＤＣコンバータ４への電力供給、すなわち組電池制御回路１２への電力供給を遮断する。設定電圧は、商用電力が供給される状態における電力変換装置２の出力電圧よりも低く設定される。電力変換装置２の出力電圧が設定電圧よりも高い状態は、商用電力に接続された状態となるが、この状態では電力変換装置２から組電池制御回路１２に動作電力が供給される。

【0035】

第１の入力回路３２は、第１のパワースイッチ３１をオンオフする第１の制御スイッチ３４を備えている。第１の制御スイッチ３４は、電力変換装置２の出力電圧でオンオフに制御されて、第１のパワースイッチ３１をオンオフに切り換える。第１の制御スイッチ３４は、ｎチャンネルのＦＥＴで、第１の制御ＦＥＴ３４Ａのオンオフで、第１のパワースイッチ３１をオンオフに制御する。第１の制御ＦＥＴ３４Ａは、オン状態で第１のパワースイッチ３１をオン状態に切り換え、オフ状態で第１のパワースイッチ３１をオフ状態とする。

【0036】

第１の制御スイッチ３４である第１の制御ＦＥＴ３４Ａは、ゲートを第１の入力抵抗３５を介して電力変換装置２の出力側に接続して、電力変換装置２の出力電圧でオンオフに制御される。第１の制御ＦＥＴ３４Ａは、ドレインを第２の入力抵抗３６を介して電力変換装置２のプラス側出力に、ソースを第２の入力抵抗３６を介してグランドライン３９に接続している。第１の制御ＦＥＴ３４Ａは、第１の入力抵抗３５からゲートに入力される電圧でオンオフに切り換えられるが、この第１の入力抵抗３５、３５は分圧抵抗で、電力変換装置２の出力電圧を分圧して第１の制御ＦＥＴ３４Ａのゲートに入力する。分圧抵抗である第１の入力抵抗３５、３５は、電力変換装置２の出力電圧を特定の割合で分圧して、第１の制御ＦＥＴ３４Ａのゲートに入力する。分圧抵抗の電気抵抗は、商用電力が供給される電力変換装置２の出力電圧を分圧して、第１の制御ＦＥＴ３４Ａのゲートに入力して、第１の制御ＦＥＴ３４Ａをオン状態とし、電力変換装置２に商用電力が供給されない状態での出力電圧では、第１の制御ＦＥＴ３４Ａをオフ状態とする抵抗値に設定される。

【0037】

第１のパワースイッチ３１のＭＯＳＦＥＴである第１のパワーＦＥＴ３１Ａは、第１の制御ＦＥＴ３４Ａのオン状態でオン状態に切り換えられる。第１のパワーＦＥＴ３１Ａは、ゲートを第１の制御ＦＥＴ３４Ａのドレインに接続して、第１の制御ＦＥＴ３４Ａのドレイン電圧を入力している。第１のパワーＦＥＴ３１Ａは、第１の制御ＦＥＴ３４Ａのドレインからゲートに入力される電圧でオンオフに切り換えられる。第１の制御ＦＥＴ３４Ａのオン状態では、直列に接続される第２の入力抵抗３６、３６が分圧抵抗となり、電力変換装置２の出力電圧を分圧して第１のパワーＦＥＴ３１Ａのゲートに入力する。分圧抵抗である第２の入力抵抗３６、３６は、電力変換装置２の出力電圧を特定の割合で分圧して、第１のパワーＦＥＴ３１Ａのゲートに入力する。分圧抵抗の電気抵抗は、商用電力が供給される電力変換装置２の出力電圧を分圧して、第１のパワーＦＥＴ３１Ａのゲートに入力して、第１のパワーＦＥＴ３１Ａをオン状態とする抵抗値に設定される。したがって、第１の制御ＦＥＴ３４Ａのオン状態では、第１のパワーＦＥＴ３１Ａのゲート電圧（ＶＧＳ）がオン電圧となり、第１の制御ＦＥＴ３４Ａのオフ状態では、第１のパワーＦＥＴ３１Ａのゲートに入力される電圧がカットオフ電圧以下となり、ゲート電圧（ＶＧＳ）をオフ電圧とする。第１のパワーＦＥＴ３１Ａは、オン状態で電力変換装置２からＤＣ／ＤＣコンバータ４に電力を供給して、オフ状態で電力変換装置２からＤＣ／ＤＣコンバータ４への電力供給を遮断する。

【0038】

（接続検出部５）
接続検出部５は、電力変換装置２から組電池制御回路１２に電力が供給される状態を検出して、切換回路３に接続信号を出力する。切換回路３は、接続検出部５から入力される接続信号を検出して、電池モジュール１から組電池制御回路１２に電力供給する。接続検出部５は、たとえば、電力変換装置２から組電池制御回路１２に動作電力が供給されて、組電池制御回路１２が起動することを検出して、電力変換装置２から組電池制御回路１２に電力供給が開始されたことを検出して接続信号を出力する。このとき、接続検出部５は、電池モジュール１が放電可能な状態にある場合において、接続信号を出力する。ただ、接続検出部５は、第１の入力回路３２の第１の制御スイッチ３４、又は第１のパワースイッチ３１のオン状態を検出して接続信号を出力することもできる。あるいは、接続検出部５は電力変換装置２からＤＣ／ＤＣコンバータ４を介して組電池制御回路１２に電力供給を開始したことを検出できるすべての回路構成、たとえば電力変換装置２からＤＣ／ＤＣコンバータ４に供給される出力電流を検出して、接続信号を出力することもできる。切換回路３は、専用の回路を設けることもできるが、好ましくは組電池制御回路１２に内蔵することができる。

【0039】

（放電停止判定部６）
放電停止判定部６は、電池モジュール１からの放電が停止される状態を検出して、放電停止信号を切換回路３に出力する。放電停止判定部６は、たとえば、放電される電池モジュール１の電圧や残容量を検出して、電池の過放電を防止するために、電池モジュール１の放電を許容するか停止するかを判定して、電池モジュール１が放電を停止する状態では放電停止信号を出力する。放電停止判定部６は、好ましくは、電池モジュール１の電圧や残容量を検出して、放電停止信号を出力するが、電池モジュール１の放電を停止する他の全てのパラメータ、たとえば、電池温度などを検出して放電停止信号を出力することができる。放電停止判定部６は、組電池制御回路１２に内蔵することができ、また専用の回路構成として組電池制御回路１２と別に設けることもできる。

【0040】

（第２の入力回路４２）
さらに、図２の切換回路３は、第２のパワースイッチ４１で電池モジュール１からＤＣ／ＤＣコンバータ４への電力供給をコントロールする。第２のパワースイッチ４１は、第２の入力回路４２でオンオフに制御される。第２の入力回路４２は、接続検出部５から入力される接続信号で、電池モジュール１から組電池制御回路１２への電力供給を開始し、放電停止判定部６から入力される放電停止信号で、電池モジュール１から組電池制御回路１２への電力供給を停止する。切換回路３は、接続検出部５から入力される接続信号で第２のパワースイッチ４１をオン状態として、電池モジュール１からＤＣ／ＤＣコンバータ４に電力供給して、電池モジュール１から組電池制御回路１２に動作電力を供給するが、放電停止判定部６から電池モジュール１の放電停止信号が入力されると、第２のパワースイッチ４１をオフ状態に切り換えて、電池モジュール１からＤＣ／ＤＣコンバータ４への電力供給、すなわち組電池制御回路１２への電力供給を遮断する。放電停止判定部６は、電池モジュール１が過放電を防止するために、電池モジュール１の電圧や残容量を検出して放電停止信号を検出する。

【0041】

第２の入力回路４２は第２の制御スイッチ４４と、第２の制御スイッチ４４でオンオフに制御される第２のパワースイッチ４１を備える。第２の制御スイッチ４４は、接続検出部５から入力される接続信号で制御される。第２のパワースイッチ４１は、第２の制御スイッチ４４でオンオフに制御される。第２の制御スイッチ４４と第２のパワースイッチ４１はｎチャンネルＦＥＴで、第２のパワースイッチ４１はパワーＭＯＳＦＥＴである。第２の制御スイッチ４４は、オン状態で第２のパワースイッチ４１をオン状態に切り換え、オフ状態で第２のパワースイッチ４１をオフ状態に切り換える。

【0042】

第２の制御スイッチ４４である第２の制御ＦＥＴ４４Ａは、ゲートを接続検出部５に、ドレインを第４の入力抵抗４６を介して電池モジュール１のプラス側出力に、ソースを第４の入力抵抗４６を介してグランドライン４９に接続している。第２の制御ＦＥＴ４４Ａは、接続検出部５からゲートに入力される接続信号でオンオフに制御される。第２の制御ＦＥＴ４４Ａは、ゲートを第３の入力抵抗４５を介して電池モジュール１の出力端子に接続しているが、第３の入力抵抗４５は分圧抵抗で、電池モジュール１の出力電圧を分圧して第２の制御ＦＥＴ４４Ａのゲートに入力する。この分圧抵抗である第３の入力抵抗４５は、電池モジュール１の正常な電圧範囲で、第２の制御ＦＥＴ４４Ａを介して第２のパワースイッチ４１である第２のパワーＦＥＴ４１Ａを制御するが、分圧抵抗の抵抗値は、電池モジュール１の出力電圧が規定範囲にある状態では、第２の制御ＦＥＴ４４Ａをオン状態にしない抵抗値に設定している。第２の入力回路４２は、第２の制御ＦＥＴ４４Ａのゲートに、接続検出部５から接続信号が入力される状態で、第２の制御ＦＥＴ４４Ａをオン状態とする。

【0043】

（第２のパワースイッチ４１）
第２のパワースイッチ４１のＭＯＳＦＥＴである第２のパワーＦＥＴ４１Ａは、第２の制御ＦＥＴ４４Ａのオフ状態でオン状態に切り換えられる。第２のパワーＦＥＴ４１Ａは、ゲートを第２の制御ＦＥＴ４４Ａのドレインに接続して、第２の制御ＦＥＴ４４Ａのドレイン電圧を入力している。第２のパワーＦＥＴ４１Ａは、第２の制御ＦＥＴ４４Ａのドレインからゲートに入力される電圧でオンオフに切り換えられる。第２の制御ＦＥＴ４４Ａのオン状態では、直列に接続される第４の入力抵抗４６、４６が分圧抵抗となり、電池モジュール１の出力電圧を分圧して第２のパワーＦＥＴ４１Ａのゲートに入力する。分圧抵抗である第４の入力抵抗４６、４６は、電池モジュール１の出力電圧を特定の割合で分圧して、第２のパワーＦＥＴ４１Ａのゲートに入力する。分圧抵抗の電気抵抗は、電池モジュール１の出力電圧を分圧して、第２のパワーＦＥＴ４１Ａのゲートに入力して、第２のパワーＦＥＴ４１Ａをオン状態とする抵抗値に設定される。したがって、第２の制御ＦＥＴ４４Ａのオン状態では、第２のパワーＦＥＴ４１Ａのゲート電圧（ＶＧＳ）がオン電圧となり、第２の制御ＦＥＴ４４Ａのオフ状態では、第２のパワーＦＥＴ４１Ａのゲートに入力される電圧がカットオフ電圧以下となり、ゲート電圧（ＶＧＳ）をオフ電圧とする。第２のパワーＦＥＴ４１Ａは、オン状態で電池モジュール１からＤＣ／ＤＣコンバータ４に電力を供給して、オフ状態で電池モジュール１からＤＣ／ＤＣコンバータ４への電力供給を遮断する。

【0044】

第２の制御ＦＥＴ４４Ａのオン状態で、第２のパワーＦＥＴ４１Ａはオン状態となるので、接続検出部５は、”Ｈｉｇｈ”レベルの接続信号を第２の制御ＦＥＴ４４Ａのゲートに入力して、第２の制御ＦＥＴ４４Ａをオン状態として、第２のパワーＦＥＴ４１Ａをオン状態とする。さらに、放電停止判定部６は、”Ｌｏｗ”レベルの放電停止信号を第２の制御ＦＥＴ４４Ａのゲートに入力して、第２の制御ＦＥＴ４４Ａをオフ状態として第２のパワーＦＥＴ４１Ａをオフ状態とするので、放電停止判定部６は、”Ｌｏｗ”レベルの放電停止信号を第２の制御ＦＥＴ４４Ａのゲートに入力して、第２の制御ＦＥＴ４４Ａをオフ状態とし、オフ状態の第２の制御ＦＥＴ４４Ａで第２のパワーＦＥＴ４１Ａをオフ状態として、電池モジュール１から組電池制御回路１２への電力供給を停止する。

【0045】

図２の切換回路３は、電力変換装置２の出力側とＤＣ／ＤＣコンバータ４との間に逆流防止ダイオード３３を接続して、電池モジュール１の出力側とＤＣ／ＤＣコンバータ４の間にも逆流防止ダイオード４３を接続している。逆流防止ダイオード３３、４３は、電力変換装置２からＤＣ／ＤＣコンバータ４側に電力を供給し、また電池モジュール１からＤＣ／ＤＣコンバータ４側に電力を供給できる向きに接続されて、ＤＣ／ＤＣコンバータ４から電力変換装置２や電池モジュール１への電力供給を阻止している。

【産業上の利用可能性】

【0046】

本発明は、商用電力と電池モジュールの両方から安定して電池の制御回路に動作電力を供給できる電力供給方式と蓄電装置として、種々の蓄電装置に好適に使用できる。

【符号の説明】

【0047】

１００…蓄電装置
１…電池モジュール
２…電力変換装置
３…切換回路
４…ＤＣ／ＤＣコンバータ
５…接続検出部
６…放電停止判定部
８…負荷
９…商用電源
１０…組電池
１１…電池セル
１２…組電池制御回路
２１…コンバータ
２２…ＤＣ／ＡＣインバータ
２３…バスライン
３１…第１のパワースイッチ
３１Ａ…第１のパワーＦＥＴ
３２…第１の入力回路
３３…逆流防止ダイオード
３４…第１の制御スイッチ
３４Ａ…第１の制御ＦＥＴ
３５…第１の入力抵抗
３６…第２の入力抵抗
３９…グランドライン
４１…第２のパワースイッチ
４１Ａ…第２のパワーＦＥＴ
４２…第２の入力回路
４３…逆流防止ダイオード
４４…第２の制御スイッチ
４４Ａ…第２の制御ＦＥＴ
４５…第３の入力抵抗
４６…第４の入力抵抗
４９…グランドライン

【図1】

【図2】