專利名稱：電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源裝置，特別涉及適合于多個(gè)電源單元電氣上獨(dú)立， 任意地將該多個(gè)電源單元串聯(lián)乃至并聯(lián)等連接而使用的情況而有用的電 源裝置。
背景技術(shù)：
圖4是表示現(xiàn)有技術(shù)的燃料電池系統(tǒng)(專利文獻(xiàn)1)的才莫塊線圖。 如該圖所示，該燃料電池系統(tǒng)經(jīng)由進(jìn)行調(diào)整使得成為由控制器108指示 的規(guī)定的輸出電壓(目標(biāo)電壓)的電力變換器103向負(fù)載109供給由燃 料電池組100發(fā)出的電力。
在此，上述燃料電池組100具有串聯(lián)連接的多個(gè)燃料電池單元 110，并且經(jīng)由燃料供給裝置101和空氣供給裝置102向各燃料電池單 元110供給燃料和空氣。另外，控制器108根據(jù)由電壓測量器105測量 的多個(gè)燃料電池單元110的各電壓對每個(gè)燃料電池單元110設(shè)定燃料供 給量和空氣供給量，使得多個(gè)燃料電池單元110的各電壓的離散最小， 并經(jīng)由燃料供給裝置101根據(jù)每個(gè)燃料電池單元110的燃料供給量向各 燃料電池單元110供給燃料，并且經(jīng)由空氣供給裝置102根據(jù)每個(gè)燃料 電池單元110的空氣供給量向各燃料電池單元110供給空氣。
另外，對每個(gè)燃料電池單元110增減燃料供給量而使發(fā)電電力穩(wěn) 定，防止由于各燃料電池單元110的特性的離散、燃料供給的離散而燃 料電池單元110的電壓降低而各燃料電池單元110惡化的情況。即，降 低燃料電池110的電壓的離散，謀求燃料電池組100的發(fā)電電力的穩(wěn) 定。
專利文獻(xiàn)l:日本特開2006 - 73379號公報(bào)
但是，上述現(xiàn)有技術(shù)的燃料電池系統(tǒng)由于對每個(gè)燃料電池單元110
4具有燃料供給裝置101，所以會產(chǎn)生以下的問題(l)裝置的構(gòu)造變得 復(fù)雜；(2)裝置大型化；(3)裝置的重量增大等。
另外，在通過燃料供給的增減控制而無法防止各燃料電池單元110 的電壓的低下的情況下(例如燃料供給路徑堵塞，單元(物理/化學(xué) 性)短路等)，還有以下的問題，即無法通過燃料供給的增減控制而得 到發(fā)電電力的穩(wěn)定化的效果，成為無用的燃料供給/燃料消耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)，其目的在于提供一種不只限于燃料電 池，而針對由多個(gè)電源單元組成的組電源，選擇負(fù)栽電力的供給所需要 的單元，具有長期可靠性，能夠穩(wěn)定地向負(fù)載供給電力的電源裝置。
用于到達(dá)上述目的的本發(fā)明的第一形式是一種電源裝置，其特征在 于包括
^使多個(gè)電源單元電氣上獨(dú)立而構(gòu)成的組電源；
與上述組電源連接，通過作為開關(guān)元件的切換元件選擇性地將上述 多個(gè)電源單元的端子之間連接起來，從而任意地變更各上述電源單元的 連接路徑，并具有與上述多個(gè)電源單元的端子相同數(shù)目的輸入端子和2 極的輸出端子的切換器；
分別檢測上述多個(gè)電源單元的端子間的電位差的電壓檢測器；
連接在上述組電源和負(fù)載之間，使向負(fù)載供給的電壓穩(wěn)定的電壓調(diào) 整器；
檢測上述負(fù)栽的消耗功率和/或組電源的輸出功率的輸出檢測器； 根據(jù)表示上述電壓檢測器檢測出的上述電位差的電壓信號、基于上
述消耗功率和上述組電源的輸出功率形成的控制信號，控制上述切換
器，控制上述切換元件的ON/OFF狀態(tài)的控制器。
本發(fā)明的第二形式是在上述第 一形式所記載的電源裝置中，其特征
在于
上述切換器在上述切換器的輸出端的+極與各上述電源單元的+極 之間具有與電源單元相同的數(shù)目的上述切換元件、在上述切換器的輸出端的-極與各上述電源單元的-極之間具有與電源單元相同的數(shù)目的上 述切換元件、在電源單元的串聯(lián)方向上相鄰的電源單元之間具有比電源 單元的個(gè)數(shù)少1個(gè)的數(shù)目的上述切換元件。
本發(fā)明的第三形式是在上述第 一形式或第二形式所記載的電源裝置
中，其特征在于
上述控制器進(jìn)行以下的處理在檢測出上述輸出檢測器檢測出的功 率值為預(yù)先根據(jù)組電源的輸出特性設(shè)定的輸出功率以下的情況下，經(jīng)由 上述切換器控制各電源單元的連接狀態(tài)，使得停止輸出電壓最低的電源 單元輸出。
本發(fā)明的第四形式是在上述第 一形式或第二形式所記載的電源裝置 中，其特征在于
上述控制器進(jìn)行以下的處理在檢測出上述輸出檢測器檢測出的功 率值為預(yù)先根據(jù)組電源的輸出特性設(shè)定的輸出功率以下的情況下，經(jīng)由 上述切換器控制上述電源單元的連接狀態(tài)，使得在上述電源單元的持續(xù) 輸出時(shí)間為規(guī)定時(shí)間以上的情況下停止輸出電壓最低的電源單元的輸 出。
本發(fā)明的第五形式是在上述第一形式或第二形式所記載的電源裝置 中，其特征在于
上述控制器進(jìn)行以下的處理在檢測出上述輸出檢測器檢測出的功 率值為預(yù)先根據(jù)上述組電源的輸出特性設(shè)定的輸出功率以下的情況下， 經(jīng)由上述切換器控制上述電源單元的連接狀態(tài)，使得在上述電源單元的 持續(xù)輸出時(shí)間為規(guī)定時(shí)間以上的情況下從輸出電壓低的開始順序地停止 多個(gè)電源單元的輸出。
本發(fā)明的第六形式是在上述第 一形式或第二形式所記載的電源裝置 中，其特征在于
上述控制器進(jìn)行以下的處理在檢測出上述輸出檢測器檢測出的功 率值為預(yù)先根據(jù)組電源的輸出特性設(shè)定的輸出功率以下的情況下，經(jīng)由 上述切換器控制上述電源單元的連接狀態(tài)，使得在上述電源單元的持續(xù) 輸出時(shí)間為規(guī)定時(shí)間以上的情況下停止輸出電壓最低的電源單元的輸出，并且再開始到該時(shí)刻為止停止了輸出的電源單元的輸出。
本發(fā)明的第七形式是在上述第 一形式~第六形式的任意一個(gè)所記載
的電源裝置中，其特征在于
上述輸出檢測器4艮據(jù)上述電壓調(diào)整器的輸出電壓和向上述負(fù)載供給 的負(fù)載電流，檢測出上述消耗功率。
本發(fā)明的第八形式是在上述第一形式~第七形式的任意一個(gè)所記載 的電源裝置中，其特征在于
上述電壓檢測器將上述各電源單元的輸出端與多路復(fù)用器連接，并 且根據(jù)上述控制器的控制信號對檢測出電壓的電源單元掃描地順序切 換，將1臺電壓檢測器與上述多路復(fù)用器的輸出端連接，逐次地將上述 各電源單元的電壓信號供給控制器。
根據(jù)本發(fā)明，使多個(gè)電源單元電氣上獨(dú)立地構(gòu)成，并且能夠通過作 為開關(guān)元件的切換元件選擇性地將上述多個(gè)電源單元的端子之間連接起 來，因此容易與負(fù)載對應(yīng)地組合電源單元，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)(l)電源裝 置的電力供給的穩(wěn)定化，(2)電源單元的長期可靠性的提高，(3)電源 裝置的長壽命化。特別地，通過設(shè)置休息單元，能夠進(jìn)行長期連續(xù)運(yùn) 轉(zhuǎn)，由此也能夠謀求可靠性的提高。即，能夠i某求多個(gè)電源單元之間的 負(fù)載M、穩(wěn)定的電力供給和組電源的長壽命化。


圖l是表示本發(fā)明的實(shí)施例1的電源裝置的模塊線圖。
圖2是表示圖l所示的電源裝置的控制器的控制步驟的流程圖。
圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施例2的電源裝置的模塊線圖。
圖4是表示現(xiàn)有技術(shù)的電源裝置的模塊線圖。
符號說明
1、 21:電源裝置；2:燃料電池；2a 2d:發(fā)電單元；3:切換 器；4、 41:電壓檢測器；5、 51:控制器；6:電壓調(diào)整器；8:負(fù)載； 9:電流檢測器；31a 31k:切換元件；32、 33:輸出端；42:模擬多 路復(fù)用器；SOl、 S04:控制信號；S02a S02d:電壓信號；S03:負(fù)載
7電流信號
具體實(shí)施例方式
以下，根據(jù)附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。 <實(shí)施例1>
圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施例1的電源裝置的模塊線圖。如該圖所
示，本實(shí)施例的電源裝置1具有具備作為多個(gè)電源單元的發(fā)電單元 2a、 2b、 2c、 2d的燃料電池2;適當(dāng)?shù)厍袚Q連接各發(fā)電單元2a~2d的 端子之間的切換器3;測量各發(fā)電單元2a 2d的端子之間的電壓的電 壓檢測器4;根據(jù)電壓檢測器4和電流檢測器9的輸出信號等，控制變 更切換器3的連接路徑的控制器5;使向負(fù)載8供給的電壓穩(wěn)定化的電 壓調(diào)整器6;能夠進(jìn)行電氣充放電的充放電裝置7;由檢測負(fù)載電流的 電流檢測放大器11構(gòu)成的電流檢測器9。
更詳細(xì)地說，各發(fā)電單元2a~2d通過從燃料供給裝置(未圖示) 的燃料的供給分別進(jìn)行發(fā)電，并且每個(gè)發(fā)電單元2a~2d分別電氣上獨(dú) 立地構(gòu)成。在此，"電氣上獨(dú)立地構(gòu)成"是指各發(fā)電單元2a 2d處于不 直接相互連接，而必須經(jīng)由切換器3連接的狀態(tài)。
本實(shí)施例的各發(fā)電單元2a~2d由通過分別向陽極(-極)供^Mt 為燃料的氫，向陰極(+極)供給氧(空氣)而發(fā)電的固體高分子形式 燃料電池(PEFC)構(gòu)成。另外，發(fā)電單元2a 2d使用了 4個(gè)其輸出電 壓為0.45V時(shí)最大輸出能夠得到1.08W的單元。另外，設(shè)發(fā)電單元 2a~2d的每個(gè)的標(biāo)準(zhǔn)動作電壓為0.6V，發(fā)電單元2a 2d的電壓將該電 壓作為動作下限電壓。在發(fā)電單元2a 2d的發(fā)電特性中，在沒有確認(rèn) 顯著的擴(kuò)散過電壓的電壓范圍，在PEFC的情況下，在大致0.3~0.8V 之間設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)電壓。這時(shí)的發(fā)電單元2a~2d的每個(gè)的標(biāo)準(zhǔn)輸出功率為 0.72W (以下，將該輸出功率筒稱為"P1")。因此，在4個(gè)發(fā)電單元 2a~2d的輸出時(shí)，能夠得到0.72Wx4-2.88W (以下將該輸出功率簡 稱為"P4")的輸出，在3個(gè)的輸出時(shí)，能夠得到0.72W x 3 = 2.16W (以下將該輸出功率簡稱為"P3")的輸出，在2個(gè)的輸出時(shí)，能夠得到0.72W x 2 - 1.44W (以下，將該輸出功率簡稱為"P2")的輸出。在 此，在本實(shí)施例中，將上述標(biāo)準(zhǔn)輸出功率乘以發(fā)電單元2a~2d的個(gè)數(shù) 的輸出功率P1、 P2、 P3、 P4分別稱為"預(yù)先根據(jù)燃料電池2的發(fā)電特 性設(shè)定的輸出功率"。
另外，發(fā)電單元2a 2d也可以是使用甲醇作為向一極供給的燃料 的直接甲醇型燃料電池(DMFC )、固體氧化物形式燃料電池 (SOFC)、溶融碳酸鹽形式燃料電池(MCFC)或其他方式的燃料電 池。另外，發(fā)電單元2a 2d的個(gè)數(shù)并不限于4個(gè)，可以是根據(jù)需要的 個(gè)數(shù)。
另外，也可以代替發(fā)電單元，而任意地串聯(lián)或并聯(lián)等地連接錳干電 池、堿錳干電池、鎳干電池、堿性鈕扣電池、氧化銀電池、二氧化錳鋰 電池、氯化硫鋰電池、空氣鋅電池等一次電池、以鉛蓄電池、鎳/氫二 次電池、鋰離子二次電池、鈉硫磺電池等為代表的可循環(huán)充放電的二次 電池、通過電容、電容器和電氣二重層電容等的電壓施加而積蓄電荷、 靜電能量得到電容量的蓄電器、太陽能電池、熱電導(dǎo)勢電池等不同種、 同種的多個(gè)電源單元而構(gòu)成。
切換器3由多個(gè)(在本實(shí)施例的情況下為11個(gè))切換元件31a~ 31k構(gòu)成。將各切換元件31a ~ 31k分別連接在切換器3的+側(cè)的輸出 端32與各發(fā)電單元2a~2d的+極之間、切換器3的-側(cè)的輸出端33 與各發(fā)電單元2a 2d的-極之間、以及在串聯(lián)方向上相鄰的發(fā)電單元 (2a、 2b)、 (2b、 2c)、 (2c、 2d)之間。即，在+側(cè)的輸出端32與各 發(fā)電單元2a ~ 2d的+極之間連接與發(fā)電單元2a ~ 2d相同數(shù)目的切換元 件31a~31d，在-側(cè)的輸出端33與各發(fā)電單元2a~2d的-極之間連 接與發(fā)電單元2a~2d相同數(shù)目的切換元件31e~31h，在串聯(lián)方向上相 鄰的發(fā)電單元(2a、 2b) ~ (2c 2d)之間連接比發(fā)電單元2a 2d個(gè) 數(shù)少1個(gè)的數(shù)目的切換元件31i ~ 31k。
其結(jié)果是各發(fā)電單元2a~2d能夠通過切換器3的切換元件31a ~ 31k的ON/OFF狀態(tài)任意地連接。即，可以是相互的串聯(lián)連接、并聯(lián)連 接或串聯(lián)連接了的發(fā)電單元2a ~ 2d的并聯(lián)連接等。本實(shí)施例的切換元件31a~31k由作為場效應(yīng)晶體管的MOS-FET 構(gòu)成。適合于各位置地配置溝道類型，使得能夠切換ON/OFF狀態(tài)。 切換元件31a~31k除了 MOS-FET以外，還可以由繼電器元件、晶體 管元件、TTL元件、C-MOS元件、ECL元件等構(gòu)成。即，只要是具有 開關(guān)功能的元件，就沒有特別限制。
另外，用作為控制器5的輸出信號的控制信號S01控制切換元件 31a ~ 31k的ON/OFF狀態(tài)。
電壓檢測器4具有分別連接在各發(fā)電單元2a~2d的兩極之間的電 壓檢測放大器4a、 4b、 4c、 4d,將來自各發(fā)電單元2a ~ 2d的差動輸入 電壓變換為以充放電裝置7的-端子的電位為基準(zhǔn)的單末端(single end)信號的電壓信號S02a、 S02b、 S02c、 S02d，并供給控制器5。
控制器5由微型計(jì)算機(jī)(微計(jì)算機(jī))構(gòu)成。在微計(jì)算機(jī)中，寫入用 于取得來自電壓檢測器4的電壓信號S02a S02d、來自電流檢測器9 的負(fù)載電流信號S03，根據(jù)內(nèi)部時(shí)鐘控制切換器3的切換元件31a~31k 的ON/OFF狀態(tài)的選擇的程序。
電壓調(diào)整器6經(jīng)由切換器3將通過燃料電池2輸出的輸出電壓調(diào)整 為規(guī)定電壓，可以適當(dāng)?shù)赜蒁C/DC變換器構(gòu)成，但一般也可以是調(diào)整 輸入到電壓調(diào)整器6的直流電壓，輸出穩(wěn)定了的直流電壓的裝置。進(jìn) 而，也有是通過負(fù)栽8輸出交流電壓的裝置的情況。作為輸出穩(wěn)定了的 交流電壓的電壓調(diào)整器，已知DC/AC變換器(逆變器)。
DC/DC變換器也可以將燃料電池2的直流電壓變換為對負(fù)載8的 動作沒有障礙的直流電壓，將電力供給負(fù)載8，更理想的是使向負(fù)載8 的供給電壓穩(wěn)定，而成為一定。作為DC/DC變換器的種類，可以列舉 串聯(lián)調(diào)整器、開關(guān)調(diào)整器、充電泵或開關(guān)電容器等。同樣，DC/AC變 換器也可以將燃料電池2的直流電壓變換為對負(fù)載8的動作沒有障礙的 交流電壓而向負(fù)栽8供給電力。
在本實(shí)施例中，使用升降壓型同步整流式開關(guān)調(diào)整器作為電壓調(diào)整 器6,并且將其輸出電壓設(shè)定為7.4V。
充放電裝置7可以適合地由以鉛蓄電池、鎳/氫二次電池和鋰離子二次電池等為代表的可循環(huán)充放電的二次電池、通過電容、電容器和電 氣二重電容等的電壓施加而積蓄電荷、靜電能量得到電容器的蓄電器構(gòu) 成。二次電池理想的是如鎳/鎘二次電池那樣沒有發(fā)現(xiàn)存儲效應(yīng)的電
池。另外，根據(jù)負(fù)載8的動作電壓、最低動作電壓和負(fù)載特性等，選擇 適當(dāng)?shù)亩坞姵鼗蛐铍娖鞯姆N類，根據(jù)需要串聯(lián)連接二次電池或蓄電 器，由此也可以調(diào)整向負(fù)載8供給的電壓。本實(shí)施例的充放電裝置7由 串聯(lián)連接的2個(gè)鋰離子二次電池構(gòu)成。容量為400mAh。
本實(shí)施例的電流檢測器9具備為了檢測出燃料電池2的輸出功 率，流過經(jīng)由電壓調(diào)整器6向負(fù)載8供給的負(fù)載電流的分流電阻器10; 經(jīng)由分流電阻器10的兩端部的電壓而檢測出上述負(fù)載電流的電流檢測 放大器ll。即，通過將表示負(fù)載電流的負(fù)栽電流信號S03輸入到控制器 5，從而通過根據(jù)由電壓調(diào)整器6設(shè)定的輸出電壓值或通過電壓調(diào)整器6 的輸出端子檢測出的輸出電壓值和負(fù)載電流信號S03表示的負(fù)載電流 值，由控制器5進(jìn)行規(guī)定的計(jì)算，而求出負(fù)載8的消耗功率。
在此，負(fù)載8的消耗功率(燃料電池2的輸出值)的檢測并不只限 于上述那樣的控制器5的計(jì)算。 一般，也可以是能夠檢測出負(fù)載8的消 耗功率的輸出檢測器。因此，還包括直接檢測出消耗功率(輸出功率) 的功率計(jì)。另外，為了檢測出燃料電池2的輸出功率，也可以在經(jīng)由切 換器3向電壓調(diào)整器6供給的電流的路徑上配置電流檢測器9。
與該電源裝置1連接的負(fù)載8是電氣/電子設(shè)備類。在本實(shí)施例 中，任意地連接了能夠改變負(fù)載8的電子負(fù)栽裝置。
圖2是表示圖1所示的電源裝置1的控制器5的控制步驟的流程圖 在本實(shí)施例中，與發(fā)電單元2a~2d的輸出狀態(tài)對應(yīng)地，適當(dāng)?shù)刈兏?換元件31a ~ 31k的連接狀態(tài)，改變使其發(fā)電(輸出)的發(fā)電單元2a~ 2d的個(gè)數(shù)，進(jìn)而，根據(jù)發(fā)電經(jīng)過時(shí)間進(jìn)行控制，使得適當(dāng)?shù)赝Ｖ拱l(fā)電 單元2a 2d的發(fā)電。具體如下。
(1)在沒有向發(fā)電單元2a 2d供給燃料的狀態(tài)下，切換器3的切 換元件31a 31k全部是OFF狀態(tài)，成為電氣上不導(dǎo)通的狀態(tài)(參考步 驟S1 )。(2 )如果由電壓檢測器4檢測出向燃料電池2供給燃料而從發(fā)電 單元2a ~ 2d得到電導(dǎo)勢的情況，將電壓信號S02a ~ S02d輸入到控制器 5 (參考步驟S2)，控制器5由于串聯(lián)地連接發(fā)電單元2a~2d的全部， 而向切換器3發(fā)送出使切換器3的切換元件31i、 31j、 31k和切換元件 31a、 31h成為ON狀態(tài)的控制信號SOl (參考步驟S3)。
(3) 判斷控制器5計(jì)算出的負(fù)載8的消耗功率是否為P3以下(參 考步驟S4 )。
(4) 如果在步驟S4的處理中不是P3以下，則直到成為P3以下 為止，返回步驟S4的處理而循環(huán)進(jìn)行步驟S4的處理。
(5) 如果在步驟S4的處理中負(fù)栽8的消耗功率為P3以下，則可 以停止發(fā)電單元2a~2d的任意一個(gè)，因此，根據(jù)電壓信號S02a-S02d，從串聯(lián)連接路徑中斷離發(fā)電單元2a 2d中的輸出電壓最低的1 個(gè)發(fā)電單元2a ~ 2d (參考步驟S5 )。
(6) 判斷控制器5計(jì)算出的負(fù)載8的消耗功率是否為P3以上，在 是P3以上的情況下，返回到步驟S3的處理(參考步驟S6)。
(7) 在步驟S6的處理中判斷出負(fù)載8的消耗功率為未滿P3的情 況下，進(jìn)而判斷控制器5計(jì)算出的負(fù)載8的消耗功率是否為P2以下
(參考步驟S7)。
(8) 如果在步驟S7的處理中不是P2以下，則判斷各發(fā)電單元 2a 2d的持續(xù)發(fā)電時(shí)間是否為設(shè)定時(shí)間Tl以上，如果不是設(shè)定時(shí)間 Tl以上，則返回步驟S6的處理(參考步驟S8)。在此，根據(jù)因發(fā)電單 元2a 2d的連續(xù)發(fā)電而造成的輸出特性的經(jīng)時(shí)變化，來^殳定i殳定時(shí)間 Tl。在本實(shí)施例中，設(shè)定為20分鐘。預(yù)先對控制器5的計(jì)時(shí)器設(shè)定該 i殳定時(shí)間Tl。
(9) 從串聯(lián)連接路徑中斷離在步驟S8的處理中判斷出是設(shè)定時(shí)間 Tl以上的發(fā)電單元2a~2d中的輸出電壓最低的1個(gè)發(fā)電單元2a~ 2d。同時(shí)將停止了發(fā)電的發(fā)電單元2a~2d串聯(lián)連接到串聯(lián)連接路徑 上，將上述計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)動作復(fù)位，返回到步驟S6的處理(參考步驟 S9 )。
12(10) 如果在步驟S7的處理中負(fù)載8的消耗功率是P2以下，則可 以進(jìn)一步停止1個(gè)發(fā)電單元2a~2d，因此根據(jù)電壓信號S02a~S02d， 從串聯(lián)連接路徑上斷離發(fā)電單元2a~2d中的輸出電壓最低的1個(gè)發(fā)電 單元2a ~ 2d (參考步驟S10 )。
(11) 判斷控制器5計(jì)算出的負(fù)載8的消耗功率是否是P2以上， 在是P2以上的情況下，返回到步驟S3的處理(參考步驟Sll)。
(12) 在步驟Sll的處理中判斷出負(fù)栽8的消耗功率未滿P2的情 況下，進(jìn)一步判斷控制器5計(jì)算出的負(fù)載8的消耗功率是否是Pl以下
(參考步驟S12 )。
(13) 如果在步驟S12的處理中不是Pl以下，則判斷各發(fā)電單元 2a~2d的持續(xù)發(fā)電時(shí)間是否是i殳定時(shí)間Tl以上，如果不是"^殳定時(shí)間 Tl以上，則返回到步驟Sll的處理(參考步驟S13 )。
(14) 在步驟S13的處理中判斷出是設(shè)定時(shí)間Tl以上的情況下， 將全部的發(fā)電單元2a 2d作為串聯(lián)連接，從串聯(lián)連接路徑中斷離輸出 電壓〗氐的2個(gè)發(fā)電單元2a 2d，并且將上述計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)動作復(fù)位， 返回到步驟Sll的處理(參考步驟S14 )。
(15) 如果在步驟S12的處理中負(fù)載8的消耗功率是P1以下，則 可以進(jìn)一步停止1個(gè)(共計(jì)3個(gè))發(fā)電單元2a~2d，因此才艮據(jù)電壓信 號S02a~S02d，從串聯(lián)連接路徑中斷離發(fā)電單元2a~2d中的輸出電壓 最低的發(fā)電單元2a ~ 2d (參考步驟S15 )。
(16) 判斷控制器5計(jì)算出的負(fù)載8的消耗功率是否是Pl以上， 在是P1以上的情況下，返回到步驟S3的處理(參考步驟S16)。
(17) 在步驟S16的處理中判斷出負(fù)載8的消耗功率未滿Pl的情 況下，判斷各發(fā)電單元2a 2d的持續(xù)發(fā)電時(shí)間是否是設(shè)定時(shí)間Tl以上
(參考步驟S17)。
(18) 在步驟S17的處理中判斷出是i殳定時(shí)間Tl以上的情況下， 控制器5將全部發(fā)電單元2a~2d作為串聯(lián)連接，從串聯(lián)連接路徑中斷 離輸出電壓低的3個(gè)發(fā)電單元2a 2d，并且將上述計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)動作 復(fù)位，返回到步驟S16的處理(參考步驟S18)。(19)在步驟S17的處理中判斷出未滿，沒定時(shí)間Tl的情況下，判 斷負(fù)載8的消耗功率是否為0 (參考步驟S19)，直到成為0為止返回到 步驟S16的處理，循環(huán)進(jìn)行步驟S16以后的處理，在成為0的時(shí)刻，使 切換器3成為OFF狀態(tài)，結(jié)束電源裝置1的動作(參考步驟S20 )。 <實(shí)施例2>
圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施例2的電源裝置的模塊線圖。如該圖所 示，本實(shí)施例的電源裝置21變更了電壓檢測器41的結(jié)構(gòu)。即，本實(shí)施 例的電壓檢測器41將多個(gè)發(fā)電單元2a 2d的輸出端輸入到模擬多路復(fù) 用器42，經(jīng)時(shí)地改變(掃描)檢測電壓的發(fā)電單元2a~2d，將電壓檢 測放大器43連接到模擬多路復(fù)用器42的輸出端。經(jīng)由電壓檢測放大器 43，逐次地將發(fā)電單元2a 2d的電壓信號S02a ~ S02d供給控制器 51。經(jīng)由控制信號S04,由控制器51進(jìn)行這時(shí)的掃描的控制。以 200ms的周期進(jìn)行由控制器51檢測電壓的發(fā)電單元2a~2d的掃描，將 電壓檢測的延遲時(shí)間設(shè)為50ms。另外，在實(shí)施例1的控制器5的程序 的基礎(chǔ)上，向控制器51追加了控制上述電壓檢測器41的掃描動作的程 序。
其他的結(jié)構(gòu)與圖1所示的實(shí)施例1的電源裝置1同樣，因此向同一 部分附加同一編號，并省略重復(fù)的說明。
在本實(shí)施例中，在控制器51中，也按照圖2所示的步驟，進(jìn)行切 換器3的控制和發(fā)電單元2a ~ 2d的輸出控制。
權(quán)利要求
1.一種電源裝置，其特征在于包括使多個(gè)電源單元電氣上獨(dú)立而構(gòu)成的組電源；切換器，與上述組電源連接，通過切換元件選擇性地將上述多個(gè)電源單元的端子之間連接起來，從而任意地變更各上述電源單元的連接路徑，并具有與上述多個(gè)電源單元的端子相同數(shù)目的輸入端子和2極的輸出端子；電壓檢測器，分別檢測上述多個(gè)電源單元的端子間的電位差；電壓調(diào)整器，連接在上述組電源和負(fù)載之間，使向負(fù)載供給的電壓穩(wěn)定；輸出檢測器，檢測上述負(fù)載的消耗功率和/或組電源的輸出功率；控制器，根據(jù)表示上述電壓檢測器檢測出的上述電位差的電壓信號、基于上述消耗功率和上述組電源的輸出功率形成的控制信號，控制上述切換器，控制上述切換元件的ON/OFF狀態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電源裝置，其特征在于 上述切換器在上述切換器的輸出端的+極與各上述電源單元的+極之間具有與電源單元相同的數(shù)目的上述切換元件、在上述切換器的輸出 端的-極與各上述電源單元的-極之間具有與電源單元相同的數(shù)目的上 述切換元件、在電源單元的串聯(lián)方向上相鄰的電源單元之間具有比電源 單元的個(gè)數(shù)少1個(gè)的數(shù)目的上述切換元件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電源裝置，其特征在于還包括 上述控制器進(jìn)行以下的處理在檢測出上迷輸出檢測器檢測出的功率值為預(yù)先根據(jù)上述組電源的輸出特性設(shè)定的輸出功率以下的情況下， 經(jīng)由上述切換器控制各電源單元的連接狀態(tài)，使得停止輸出電壓最低的 電源單元的輸出。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電源裝置，其特征在于 上述控制器進(jìn)行以下的處理在檢測出上述輸出檢測器檢測出的功經(jīng)由上述切換器控制上述電源單元的連接狀態(tài)，使得在上述電源單元的 持續(xù)輸出時(shí)間為規(guī)定時(shí)間以上的情況下停止輸出電壓最低的電源單元的 輸出。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電源裝置，其特征在于 上述控制器進(jìn)行以下的處理在檢測出上述輸出檢測器檢測出的功經(jīng)由上述切換器控制上述^源單元的連接狀態(tài)，'使得在上述電源^元的 持續(xù)輸出時(shí)間為規(guī)定時(shí)間以上的情況下從輸出電壓低的開始順序地停止 多個(gè)電源單元的輸出。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電源裝置，其特征在于 上述控制器進(jìn)行以下的處理在檢測出上述輸出檢測器檢測出的功經(jīng)由上述切換器控制上述電源單元的連接狀態(tài)，使得在上述電源單元的 持續(xù)輸出時(shí)間為規(guī)定時(shí)間以上的情況下停止輸出電壓最低的電源單元的 輸出，并且再開始到該時(shí)刻為止停止了輸出的電源單元的輸出。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1~6的任意一個(gè)所述的電源裝置，其特征在于 上述輸出檢測器根據(jù)上述電壓調(diào)整器的輸出電壓和向上述負(fù)載供給的負(fù)載電流，檢測出上述消耗功率。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1 7的任意一個(gè)所述的電源裝置，其特征在于 上述電壓檢測器將上述各電源單元的輸出端與多路復(fù)用器連接，并且根據(jù)上述控制器的控制信號對檢測出電壓的電源單元掃描地順序切 換，將l臺電壓檢測器與上述多路復(fù)用器的輸出端連接，逐次地將上述 各電源單元的電壓信號供給控制器。
全文摘要
本發(fā)明的電源裝置具備使多個(gè)電源單元電氣上獨(dú)立而構(gòu)成的組電源；通過切換元件選擇性地將電源單元的端子之間連接起來，從而任意地將各電源單元連接起來的切換器；分別檢測電源單元的端子間的電位差的電壓檢測器；使向負(fù)載供給的電壓穩(wěn)定的電壓調(diào)整器；檢測向負(fù)載供給的負(fù)載電流的電流檢測器；根據(jù)電壓檢測器檢測出的電壓信號、基于負(fù)載的消耗功率和組電源的輸出功率形成的控制信號，控制切換器，控制切換元件的ON/OFF狀態(tài)的控制器。
文檔編號H01M8/04GK101689662SQ200880022640
公開日2010年3月31日 申請日期2008年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月10日
發(fā)明者尾崎徹, 巖崎文晴, 柳瀨考應(yīng), 玉地恒昭, 皿田孝史, 石曾根升, 讓原一貴 申請人:精工電子有限公司