專利名稱：控制裝置和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種控制裝置和控制方法，其中，例如，電池的輸出有效輸出到外部。
背景技術(shù)：
對(duì)從諸如電池的電源提供的電壓進(jìn)行升壓或降壓的DC-DC轉(zhuǎn)換器普遍使用。日本專利公開第2003-158877號(hào)公開了ー種備用電容器的電壓低于基準(zhǔn)電壓時(shí)關(guān)閉DC-DC轉(zhuǎn)換器的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
一般來(lái)說(shuō)，如果DC-DC轉(zhuǎn)換器運(yùn)行，DC-DC轉(zhuǎn)換器消耗電力，因此降低了效率。因此，需要在必要時(shí)打開/關(guān)閉DC-DC轉(zhuǎn)換器。根據(jù)上述文獻(xiàn)中公開的技術(shù)，在正常運(yùn)行吋，DC-DC轉(zhuǎn)換器始終運(yùn)行。因此，該技術(shù)存在效率低的問題，如上所述。由此，需要提供一種控制裝置和控制方法，其中，例如，控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的開/關(guān)操作，使電池的輸出有效輸出到外部。根據(jù)本公開的ー個(gè)實(shí)施方式，提供了一種控制裝置，包括:獲取部，被配置為獲取電池單元的電池的輸出電壓和適用于外部裝置的電壓范圍；以及，控制部，被配置為將輸出電壓與電壓范圍互相比較，并控制電池單元，使輸出電壓響應(yīng)于比較結(jié)果而按原樣輸出或在轉(zhuǎn)換之后輸出。根據(jù)本公開的另一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種控制方法，包括:獲取電池單元的電池的輸出電壓和適用于外部裝置的電壓范圍，并將輸出電壓與電壓范圍互相比較，并控制電池単元，使輸出電壓響應(yīng)于比較結(jié)果而按原樣輸出或在轉(zhuǎn)換之后輸出。根據(jù)本公開的ー個(gè)進(jìn)ー步實(shí)施方式，提供了一種控制裝置，包括:切換部，可與具有第一電池和第一轉(zhuǎn)換部的第一電池單元、具有第二電池和第二轉(zhuǎn)換部的第二電池單元以及外部裝置連接，并被配置為將放電的電池從第一電池切換到第二電池；以及控制部，被配置為響應(yīng)于第二電池的輸出電壓與適用于外部裝置的電壓范圍之間的比較結(jié)果而控制第ニ電池單元，使輸出電壓按原樣輸出，或在轉(zhuǎn)換后輸出。根據(jù)本公開的ー個(gè)進(jìn)ー步實(shí)施方式，提供了一種控制方法，包括:將放電的電池從第一電池單元具有的第一電池切換到第二電池單元具有的第二電池；并且，響應(yīng)于第二電池的輸出電壓與適用于外部裝置的電壓范圍之間的比較結(jié)果而控制第二電池單元，使輸出電壓按原樣輸出，或在轉(zhuǎn)換后輸出。通過(guò)所述實(shí)施方式的至少其中之一，可有效穩(wěn)定地從發(fā)電部提取電力。根據(jù)以下說(shuō)明和所附權(quán)利要求，結(jié)合附圖，本公開的上述及其他特征和優(yōu)點(diǎn)得以明確，在附圖中，相似部分或単元用相似參考符號(hào)表示。


圖1為示出系統(tǒng)的配置的一個(gè)示例的框圖2為示出控制單元的配置的一個(gè)示例的框圖；圖3為示出控制單元的電源系統(tǒng)的配置的一個(gè)示例的框圖；圖4為示出控制單元的高壓輸入電源電路的特定配置的一個(gè)示例的框圖；圖5為示出電池單元的配置的一個(gè)示例的框圖；圖6為示出電池單元的電源系統(tǒng)的配置的一個(gè)示例的框圖；圖7為示出電池單元的充電器電路的特定配置的一個(gè)示例的框圖；圖8為圖解打開/關(guān)閉DC-DC轉(zhuǎn)換器的控制的框圖；圖9A為圖解太陽(yáng)能電池的伏安特性的示意圖，圖9B為用特定曲線表示太陽(yáng)能電池的伏安特性的情況下表示太陽(yáng)能電池的端電壓與太陽(yáng)能電池的生成電カ之間的關(guān)系的示意圖，具體是P-V曲線；圖1OA為圖解相對(duì)于表示太陽(yáng)能電池的伏安特性的曲線的變化的操作點(diǎn)的變化的示意圖，圖1OB為示出控制系統(tǒng)的配置的一個(gè)示例的框圖，其中，協(xié)作控制由控制單元和多個(gè)電池單元進(jìn)行；圖1lA為圖解在太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度降低的情況下進(jìn)行協(xié)作控制時(shí)操作點(diǎn)的變化的示意圖，圖1lB為圖解在從太陽(yáng)能電池所見的負(fù)載增加的情況下進(jìn)行協(xié)作控制時(shí)操作點(diǎn)的變化的示意圖；圖12為圖解在太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度和從太陽(yáng)能電池所見的負(fù)載產(chǎn)生變化的情況下進(jìn)行協(xié)作控制時(shí)操作點(diǎn)的變化的示意圖；圖13為圖解放電控制的第一示例的框圖；圖14為圖解放電控制的第二示例的框圖；圖15為圖解放電控制的第二示例中的過(guò)程的視圖；以及圖16為圖解放電控制的第二示例的變形例的視圖。
具體實(shí)施例方式下文參考附圖對(duì)本公開的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。應(yīng)注意，按以下順序進(jìn)行說(shuō)明?！?.實(shí)施方式〉<2.變形例 >應(yīng)注意，下文所述的實(shí)施方式和變形例為本公開的特定優(yōu)選示例，本公開不限于這些實(shí)施方式和變形例?！?.實(shí)施方式〉[系統(tǒng)的配置]圖1示出了根據(jù)本公開的控制系統(tǒng)的配置的ー個(gè)示例。所述控制系統(tǒng)由ー個(gè)或多個(gè)控制単元⑶和一個(gè)或多個(gè)電池単元BU配置而成。圖1中作為示例所示的控制系統(tǒng)I包括ー個(gè)控制單元⑶和三個(gè)電池單元BUa、BUb和BUc。不需要區(qū)分單個(gè)電池單元時(shí)，每個(gè)電池単元都適當(dāng)?shù)胤Q為電池單元BU。在控制系統(tǒng)I中，可將電池單元BU互相獨(dú)立控制。進(jìn)一歩，電池單元BU可在控制系統(tǒng)I中互相獨(dú)立連接。例如，在電池單元BUa和電池單元BUb連接在控制系統(tǒng)I中的情況下，電池單元BUc可重新或額外連接在控制系統(tǒng)I中?；蛘?，在電池單元BUa至BUc連接在控制系統(tǒng)I中的情況下，可僅從控制系統(tǒng)I移除電池單元BUb。
控制單元⑶和電池單元BU由電カ線互相單獨(dú)連接。電カ線包括，例如，將電カ從控制單元CU提供給電池單元BU的電カ線LI和將電カ從電池單元BU提供給控制單元CU的另ー個(gè)電カ線L2。因此，通過(guò)信號(hào)線SL在控制單元CU與電池單元BU之間進(jìn)行雙向通信?？筛鶕?jù)(例如)SMBus (系統(tǒng)管理總線)或UART (通用異步收發(fā)器)等規(guī)范進(jìn)行通信。信號(hào)線SL由一條或多條線配置而成，根據(jù)目的限定要使用的線。信號(hào)線SL被公共使用，電池單元BU與信號(hào)線SL連接。每個(gè)電池単元BU對(duì)通過(guò)信號(hào)線SL傳輸給其的控制信號(hào)的報(bào)頭部分進(jìn)行分析，以確定該控制信號(hào)的目的地是否是該電池単元BU本身。通過(guò)適當(dāng)設(shè)置控制信號(hào)的電平等，可向電池單元BU傳輸命令。電池單元BU對(duì)控制單元⑶的響應(yīng)也傳輸給其他電池單元BU。但是，其他電池單元BU不響應(yīng)于響應(yīng)的傳輸而運(yùn)行。應(yīng)注意，雖然假定當(dāng)前示例中電カ和通信的傳輸通過(guò)線路進(jìn)行，但還可通過(guò)無(wú)線電進(jìn)行。[控制單元的總體配置]控制單元⑶由高壓輸入電源電路11和低壓輸入電源電路12配置而成?？刂茊卧蔷哂些`個(gè)或多個(gè)第一裝置。在當(dāng)前示例中，控制單元⑶具有兩個(gè)第一裝置，第一裝置單獨(dú)與高壓輸入電源電路11和低壓輸入電源電路12對(duì)應(yīng)。應(yīng)注意，本文使用了術(shù)語(yǔ)“高壓”和“低壓”，但要輸入到高壓輸入電源電路11和低壓輸入電源電路12中的電壓可處于相同輸入范圍內(nèi)。高壓輸入電源電路11和低壓輸入電源電路12可接受的電壓的輸入范圍可互相重疊。響應(yīng)于環(huán)境而產(chǎn)生電力的發(fā)電部產(chǎn)生的電壓提供給高壓輸入電源電路11和低壓輸入電源電路12。例如，發(fā)電部為通過(guò)日光或風(fēng)カ發(fā)電的裝置。同時(shí)，發(fā)電部并不限于響應(yīng)于自然環(huán)境而產(chǎn)生電力的裝置。例如，發(fā)電部可配置為通過(guò)人力發(fā)電的裝置。雖然以此方式假設(shè)了發(fā)電能量會(huì)響應(yīng)于環(huán)境或情況而波動(dòng)的發(fā)電機(jī)，但發(fā)電能量不波動(dòng)的發(fā)電機(jī)同樣適用。因此，如圖1所示，也可將AC電カ輸入到控制系統(tǒng)I中。應(yīng)注意，電壓從相同發(fā)電部或不同發(fā)電部提供給高壓輸入電源電路11和低壓輸入電源電路12。ー個(gè)或多個(gè)發(fā)電部產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)電壓是ー個(gè)或多個(gè)第一電壓的示例。向高壓輸入電源電路11提供(例如)通過(guò)光伏發(fā)電產(chǎn)生的約75至100V (伏持)的DC (直流)電壓VlO?？商娲?，可向高壓輸入電源電路11提供約100至250V的AC (交流)電壓。高壓輸入電源電路11響應(yīng)于通過(guò)光伏發(fā)電向其提供的電壓VlO的波動(dòng)而產(chǎn)生第二電壓。例如，電壓VlO由高壓輸入電源電路11降低，以產(chǎn)生第二電壓。第二電壓為(例如)45至48V的范圍內(nèi)的DC電壓。電壓VlO為75V時(shí)，高壓輸入電源電路11將電壓VlO轉(zhuǎn)換為45V。但是，電壓VlO為100V時(shí)，高壓輸入電源電路11將電壓VlO轉(zhuǎn)換為48V。高壓輸入電源電路11響應(yīng)于電壓VlO在75至100V的范圍內(nèi)的變化而產(chǎn)生第二電壓，使第二電壓基本在45至48V的范圍內(nèi)線性變化。高壓輸入電源電路11輸出產(chǎn)生的第二電壓。應(yīng)注意，第二電壓的變化率不需要為線性，但可使用反饋電路，使高壓輸入電源電路11的輸出按原樣使用。向低壓輸入電源電路12提供(例如)通過(guò)風(fēng)カ發(fā)電或人力發(fā)電產(chǎn)生的約10至40V范圍內(nèi)的DC (直流)電壓VII。低壓輸入電源電路12響應(yīng)于電壓Vll的波動(dòng)產(chǎn)生第二電壓，與高壓輸入電源電路11相似。低壓輸入電源電路12響應(yīng)于電壓Vll在10至40V范圍內(nèi)的變化將電壓Vll升高到(例如)45至48V的范圍內(nèi)的DC電壓。升高的DC電壓從低壓輸入電源電路12輸出。
高壓輸入電源電路11和低壓輸入電源電路12的輸出電壓的兩個(gè)或其中之ー輸入到電池單元BU中。在圖1中，提供給電池單元BU的DC電壓用V12表示。如上所述，電壓V12為，例如，45至48V的范圍內(nèi)的DC電壓。所有或某些電池單元BU由電壓V12充電。應(yīng)注意，正在放電的電池單元BU不能充電。個(gè)人計(jì)算機(jī)可與控制單元CU連接。例如，使用USB (通用串行總線)將控制単元CU與個(gè)人計(jì)算機(jī)互相連接?？刂茊卧狢U可使用個(gè)人計(jì)算機(jī)控制。[電池單元的總體配置]下文對(duì)作為第二裝置的一個(gè)示例的電池單元的總體配置進(jìn)行說(shuō)明。下文的說(shuō)明將電池單元BUa作為示例，除非另有說(shuō)明，電池單元BUb和電池單元BUc具有相同配置。電池單元BUa包括充電器或充電器電路41a、放電器或放電器電路42a和電池Ba。其他電池單元BU也包括充電器或充電器電路、放電器或放電器電路和電池。在以下說(shuō)明中，不需要區(qū)分每個(gè)電池吋，將其適當(dāng)?shù)胤Q為電池B。充電器電路41a將控制單元⑶向其提供的電壓Vl2轉(zhuǎn)換為適用于電池Ba的電壓。電池Ba根據(jù)通過(guò)轉(zhuǎn)換獲得的電壓進(jìn)行充電。應(yīng)注意，充電器電路41a響應(yīng)于電壓V12的波動(dòng)而改變對(duì)電池Ba的充電速率。電池Ba輸出的電カ提供給放電器電路42a。(例如)基本為12至55V的范圍內(nèi)的DC電壓從電池Ba輸出。電池Ba提供的DC電壓由放電器電路42a轉(zhuǎn)換為DC電壓V13。電壓Vl3為(例如)48V的DC電壓。電壓Vl3從放電器電路42a通過(guò)電カ線L2輸出到控制單元⑶中。應(yīng)注意，電池Ba輸出的DC電壓還可直接提供給外部裝置，不需要通過(guò)放電器電路 42a。每個(gè)電池B可為鋰離子電池、橄欖石型磷酸鐵鋰離子電池、鉛蓄電池等。電池單元BU的電池B可為互相不同電池類型的電池。例如，電池單元BUa的電池Ba和電池單元BUb的電池Bb由鋰離子電池配置而成，電池單元BUc的電池Be由鉛蓄電池配置而成。電池B中的電池單元的數(shù)量和連接方案可適當(dāng)改變。多個(gè)電池単元可串聯(lián)或并聯(lián)?；蛘?，串聯(lián)的多個(gè)電池単元可并聯(lián)。電池單元放電時(shí)，在負(fù)載較輕的情況下，電池單元的輸出電壓中的最高電壓作為電壓V13提供給電カ線L2。負(fù)載變重時(shí)，電池單兀的輸出組合在一起，將組合輸出提供給電カ線L2。電壓V13通過(guò)電カ線L2提供給控制單元⑶。電壓V13從控制單元⑶的輸出端ロ輸出。電カ可以分布式關(guān)系從電池單元BU提供給控制單元CU。因此，可減輕單個(gè)電池單元BU上的負(fù)荷。例如，以下使用形式可用。電池單元BUa輸出的電壓V13通過(guò)控制單元⑶提供給外部裝置。電壓V12從控制單元⑶提供給電池單元BUb，對(duì)電池單元BUb的電池Bb充電。電池單元BUc用作備用電源。例如，電池單元BUa的剩余電量下降吋，要使用的電池單元從電池單元BUa切換到電池單元BUc，電池單元BUc輸出的電壓V13提供給外部裝置。當(dāng)然，使用形式僅為示例，控制系統(tǒng)I的使用形式并不限于該特定使用形式。[控制單元的內(nèi)部配置]圖2示出了控制單元⑶的內(nèi)部配置的ー個(gè)示例。如上所述,控制單元⑶包括高壓輸入電源電路11和低壓輸入電源電路12。如圖2所示，高壓輸入電源電路11包括被配置為將AC輸入轉(zhuǎn)換為DC輸出的AC-DC轉(zhuǎn)換器11a，以及被配置為將電壓VlO下降為45至48V的范圍內(nèi)的DC電壓的DC-DC轉(zhuǎn)換器lib。AC-DC轉(zhuǎn)換器Ila和DC-DC轉(zhuǎn)換器Ilb可為已知類型。應(yīng)注意，在僅將DC電壓提供給高壓輸入電源電路11的情況下，AC-DC轉(zhuǎn)換器Ila
可省略。電壓傳感器、電子開關(guān)和電流傳感器與DC-DC轉(zhuǎn)換器I Ib的輸入級(jí)和輸出級(jí)連接。在圖2和下文所述的圖5中，在簡(jiǎn)化表示中，単獨(dú)地，電壓傳感器用方形標(biāo)志表示；電子開關(guān)用圓形標(biāo)志標(biāo)識(shí)；電流傳感器用具有斜線的圓形標(biāo)志表示。具體地，電壓傳感器11c、電子開關(guān)IId和電流傳感器lie與DC-DC轉(zhuǎn)換器Ilb的輸入級(jí)連接。電流傳感器Hf、電子開關(guān)Ilg和電壓傳感器Ilh與DC-DC轉(zhuǎn)換器Ilb的輸出級(jí)連接。傳感器獲得的傳感器信息提供給下文所述的CPU (中央處理器)13。電子開關(guān)的開關(guān)操作由CPU 13控制。低壓輸入電源電路12包括被配置為將電壓Vll下降為45至48V的范圍內(nèi)的DC電壓的DC-DC轉(zhuǎn)換器12a。電壓傳感器、電子開關(guān)和電流傳感器與低壓輸入電源電路12的輸入級(jí)和輸出級(jí)連接。具體地，電壓傳感器12b、電子開關(guān)12c和電流傳感器12d與DC-DC轉(zhuǎn)換器12a的輸入級(jí)連接。電流傳感器12e、電子開關(guān)12f和電壓傳感器12g與DC-DC轉(zhuǎn)換器12a的輸出級(jí)連接。傳感器獲得的傳感器信息提供給CPU 13。開關(guān)的開關(guān)操作由CPU13控制。應(yīng)注意，在圖2中，從傳感器開始延伸的箭頭標(biāo)志表示傳感器信息提供給CPU 13。延伸至電子開關(guān)的箭頭標(biāo)志表示電子開關(guān)由CPU 13控制。高壓輸入電源電路11的輸出電壓通過(guò)ニ極管輸出。低壓輸入電源電路12的輸出電壓通過(guò)另ー個(gè)ニ極管輸出。高壓輸入電源電路11的輸出電壓和低壓輸入電源電路12的輸出電壓組合在一起，組合電壓V12通過(guò)電カ線LI輸出給電池單元BU。電池單元BU提供的電壓V13通過(guò)電カ線L2提供給控制単元⑶。隨后，提供給控制単元⑶的電壓V13通過(guò)電カ線L3提供給外部裝置。應(yīng)注意，在圖2中，提供給外部裝置的電壓表示為電壓V14。電カ線L3可與電池單元BU連接。(例如)通過(guò)該配置，電池單元BUa輸出的電壓通過(guò)電カ線L2提供給控制単元⑶。提供的電壓通過(guò)電カ線L3提供給電池単元BUb，并可對(duì)電池単元BUb充電。應(yīng)注意，通過(guò)電カ線L2提供給控制単元CU的電カ(未示出)可提供給電カ線LI?？刂茊卧前–PU 13。CPU 13控制控制單元⑶的部件。例如，CPU 13打開/關(guān)閉高壓輸入電源電路11和低壓輸入電源電路12的電子開關(guān)。進(jìn)一歩，CPU 13向電池單元BU提供控制信號(hào)。CPU 13向電池單元BU提供用于打開電池單元BU的電源的控制信號(hào)或用于指示電池單元BU充電或放電的控制信號(hào)。CPU 13可將不同內(nèi)容的控制信號(hào)輸出給單個(gè)電池單元BU。CPU 13通過(guò)總線14與存儲(chǔ)器15、D/A (數(shù)模)轉(zhuǎn)換部16、A/D (模數(shù))轉(zhuǎn)換部17和溫度傳感器18連接?？偩€14由(例如)I2C總線配置而成。存儲(chǔ)器15由非易失性存儲(chǔ)器，例如EEPROM (電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器)配置而成。D/A轉(zhuǎn)換部16將各個(gè)過(guò)程中使用的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。CPU 13接收電壓傳感器和電流傳感器測(cè)量的傳感器信息。傳感器信息由A/D轉(zhuǎn)換部17轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)之后輸入到CPU 13中。溫度傳感器18對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行測(cè)量。例如，溫度傳感器18測(cè)量控制單元CU內(nèi)部的溫度或控制單元CU周圍的溫度。CPU 13可具有通信功能。例如，CPU 13和個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC) 19可互相通信。CPU13可不僅與個(gè)人計(jì)算機(jī)通信，而且與連接到網(wǎng)絡(luò)，例如，因特網(wǎng)的裝置通信。[控制單元的電源系統(tǒng)]圖3主要示出了與電源系統(tǒng)相關(guān)的控制單元CU的配置的ー個(gè)示例。用于防止回流的ニ極管20與高壓輸入電源電路11的輸出級(jí)連接。另ー個(gè)用于防止回流的ニ極管21與低壓輸入電源電路12的輸出級(jí)連接。高壓輸入電源電路11和低壓輸入電源電路12由ニ極管20和ニ極管21通過(guò)OR連接互相連接。高壓輸入電源電路11和低壓輸入電源電路12的輸出組合在一起，并提供給電池単元BU。實(shí)際上，高壓輸入電源電路11和低壓輸入電源電路12的輸出中具有較高電壓的ー個(gè)提供給電池単元BU。但是，還響應(yīng)于作為負(fù)載的電池単元BU的電カ消耗而進(jìn)入從高壓輸入電源電路11和低壓輸入電源電路12這兩者提供電カ的情況?？刂茊卧前捎捎脩舨僮鞯闹鏖_關(guān)SW1。主開關(guān)SWl接通時(shí)，電カ提供給CPU13，以啟動(dòng)控制單元⑶。電カ從(例如)嵌入到控制單元⑶中的電池22提供給CPU 13。電池22為可充電電池，例如，鋰離子電池。電池22的DC電壓由DC-DC轉(zhuǎn)換器23轉(zhuǎn)換為CPU13的工作電壓。通過(guò)轉(zhuǎn)換獲得的電壓作為電源電壓提供給CPU 13。這樣，控制單元CU啟動(dòng)時(shí)，使用電池22。電池22由(例如)CPU 13控制。電池22可通過(guò)高壓輸入電源電路11或低壓輸入電源電路12或電池單元BU提供的電カ充電。電池單元BU提供的電カ提供給充電器電路24。充電器電路24包括DC-DC轉(zhuǎn)換器。電池單元BU提供的電壓V13由充電器電路24轉(zhuǎn)換為預(yù)定電平的DC電壓。通過(guò)轉(zhuǎn)換獲得的DC電壓提供給電池22。電池22通過(guò)向其提供的DC電壓充電。應(yīng)注意，CPU 13可用高壓輸入電源電路11、低壓輸入電源電路12或電池單元BU向其提供的電壓V13運(yùn)行。 電池單元BU提供的電壓V13由DC-DC轉(zhuǎn)換器25轉(zhuǎn)換為預(yù)定電平的電壓。通過(guò)轉(zhuǎn)換獲得的DC電壓作為電源電壓提供給CPU 13，使CPU 13運(yùn)行?？刂茊卧菃?dòng)之后，如果電壓VlO和Vll的至少其中之ー被輸入，則產(chǎn)生電壓V12。電壓V12通過(guò)電カ線LI提供給電池單元BU。此時(shí)，CPU 13使用信號(hào)線SL與電池單元BU通信。通過(guò)該通信，CPU 13輸出用于指示電池單元BU啟動(dòng)和放電的控制信號(hào)。隨后，CPU 13接通開關(guān)SW2。開關(guān)SW2例如由FET (場(chǎng)效應(yīng)晶體管)配置而成?；蛘?，開關(guān)SW2可由IGBT (絕緣柵雙極晶體管)配置而成。開關(guān)SW2接通時(shí)，電壓V13從電池單元BU提供給控制單元⑶。用于防止回流的ニ極管26與開關(guān)SW2的輸出側(cè)連接。ニ極管26的連接可防止太陽(yáng)能電池或風(fēng)カ發(fā)電源提供的不穩(wěn)定電カ直接提供給外部裝置。因此，可將電池単元BU提供的穩(wěn)定電力提供給外部裝置。當(dāng)然，可在電池單元BU的末級(jí)上設(shè)置ニ極管，以保證安全。為了將電池單元BU提供的電カ提供給外部裝置，CPU 13接通開關(guān)SW3。開關(guān)SW3接通時(shí)，基于電壓V13的電壓V14通過(guò)電カ線L3提供給外部裝置。應(yīng)注意，電壓V14可提供給其他電池單元BU，使其他電池單元BU的電池B通過(guò)電壓V14充電。[高壓輸入電源電路的配置示例]圖4示出了高壓輸入電源電路的具體配置的ー個(gè)示例。如圖4所示，高壓輸入電源電路11包括DC-DC轉(zhuǎn)換器Ilb和下文所述的前饋控制系統(tǒng)。在圖4中，電壓傳感器11c、電子開關(guān)lid、電流傳感器lie、電流傳感器IIf 、電子開關(guān)Ilg和電壓傳感器Ilh以及ニ極管20等未出。
除DC-DC轉(zhuǎn)換器12a為升壓型之外，低壓輸入電源電路12的配置基本與高壓輸入電源電路11相似。DC-DC轉(zhuǎn)換器Ilb例如由包括開關(guān)元件的初級(jí)側(cè)電路32、變壓器33和包括整流元件的次級(jí)側(cè)電路34等配置而成。圖4所示的DC-DC轉(zhuǎn)換器Ilb為電流諧振式，即，LLC諧振轉(zhuǎn)換器。前饋控制系統(tǒng)包括運(yùn)算放大器35、晶體管36和電阻器Rcl、Rc2和Rc3。前饋控制系統(tǒng)的輸出被輸入到DC-DC轉(zhuǎn)換器Ilb的初級(jí)側(cè)電路32的驅(qū)動(dòng)器上設(shè)置的控制端。DC-DC轉(zhuǎn)換器Ilb對(duì)高壓輸入電源電路11的輸出電壓進(jìn)行調(diào)整，使控制端的輸入電壓可固定。由于高壓輸入電源電路11包括前饋控制系統(tǒng)，高壓輸入電源電路11的輸出電壓被調(diào)整，使其值可變?yōu)轭A(yù)先設(shè)置的范圍內(nèi)的電壓值。由此，包括高壓輸入電源電路11的控制単元CU例如具有響應(yīng)于太陽(yáng)能電池等輸入的電壓的變化而改變輸出電壓的電壓轉(zhuǎn)換裝置的功能。如圖4所示，輸出電壓通過(guò)AC-DC轉(zhuǎn)換器Ila從高壓輸入電源電路11中提取，AC-DC轉(zhuǎn)換器Ila包括電容器31、初級(jí)側(cè)電路32、變壓器33和次級(jí)側(cè)電路34。AC-DC轉(zhuǎn)換器Ila為布置在從外部對(duì)控制單元⑶的輸入為AC電源的位置的功率因數(shù)校正電路?？刂茊卧堑妮敵鐾ㄟ^(guò)電カ線LI發(fā)送給電池單元BU。例如，單個(gè)電池單元BUa、BUb和BUc分別通過(guò)用于防止回流的ニ極管D1、D2、D3、……與輸出端Tel、Te2、Te3、……連接。下文對(duì)高壓輸入電源電路11中設(shè)置的前饋控制系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。 通過(guò)將高壓輸入電源電路11的輸入電壓下降到kc倍而獲得的電壓輸入到運(yùn)算放大器35的非反相輸入端中，其中，kc約為數(shù)十分之一至百分之一。同時(shí)，通過(guò)將預(yù)先確定的固定電壓VtO下降到kc倍而獲得的電壓輸入到運(yùn)算放大器35的反相輸入端Cl。運(yùn)算放大器35的反相輸入端Cl的輸入電壓kcXVtO來(lái)自(例如)D/A轉(zhuǎn)換部16。電壓VtO的值保留在D/A轉(zhuǎn)換部16的內(nèi)置存儲(chǔ)器中，并可在需要時(shí)改變。電壓VtO的值還可保留到通過(guò)總線14與CPU 13連接的存儲(chǔ)器15中，使其傳輸給D/A轉(zhuǎn)換部16。運(yùn)算放大器35的輸出端與晶體管36的基極連接，晶體管36響應(yīng)于運(yùn)算放大器35的非反相輸入端的輸入電壓與反相輸入端的輸入電壓之間的差而進(jìn)行電壓-電流轉(zhuǎn)換。與晶體管36的發(fā)射極連接的電阻器Rc2的電阻值高于與電阻器Rc2并聯(lián)的電阻器Rcl的電阻值。例如，假定高壓輸入電源電路11的輸入電壓大大高于預(yù)先確定的固定電壓VtO。此時(shí)，由于晶體管36處于導(dǎo)通狀態(tài)，電阻器Rcl與電阻器Rc2的合成電阻的值低于電阻器Rcl的電阻值，圖4所示的f點(diǎn)處的電位接近地電位。因此，通過(guò)光耦合器37與f點(diǎn)連接的、初級(jí)側(cè)電路32的驅(qū)動(dòng)器上設(shè)置的控制端的輸入電壓下降。檢測(cè)控制端的輸入電壓的下降的DC-DC轉(zhuǎn)換器Ilb升高高壓輸入電源電路11的輸出電壓，使控制端的輸入電壓可固定。例如現(xiàn)在假定與控制單元CU連接的太陽(yáng)能電池的端電壓相反下降，高壓輸入電源電路11的輸入電壓接近預(yù)先 確定的固定電壓vto。高壓輸入電源電路11的輸入電壓下降吋，晶體管36的狀態(tài)從導(dǎo)通狀態(tài)靠近截止?fàn)顟B(tài)。隨著晶體管36的狀態(tài)從導(dǎo)通狀態(tài)靠近截止?fàn)顟B(tài)，電流流向電阻器Rcl和電阻器Rc2的可能性變小，圖4所示的f點(diǎn)處的電位升高。因此，初級(jí)側(cè)電路32的驅(qū)動(dòng)器上設(shè)置的控制端的輸入電壓脫離其保持固定的狀態(tài)。因此，DC-DC轉(zhuǎn)換器Ilb降低高壓輸入電源電路11的輸出電壓，使控制端的輸入電壓
可固定。換句話說(shuō),在輸入電壓大大高于預(yù)先確定的固定電壓VtO的情況下,高壓輸入電源電路11升高輸出電壓。另ー方面，如果太陽(yáng)能電池的端電壓下降，并且輸入電壓接近預(yù)先確定的固定電壓VtO,則高壓輸入電源電路11降低輸出電壓。這樣，包括高壓輸入電源電路11的控制單元CU響應(yīng)于輸入電壓的大小而動(dòng)態(tài)改變輸出電壓。另外，如下文所述，高壓輸入電源電路11還響應(yīng)于控制單元⑶的輸出側(cè)要求的電壓的變化而動(dòng)態(tài)改變輸出電壓。例如，假定與控制單元CU電連接的電池單元BU的數(shù)量在太陽(yáng)能電池發(fā)電期間增カロ。換句話說(shuō)，假定從太陽(yáng)能電池所見的負(fù)載在太陽(yáng)能電池發(fā)電期間增加。這種情況下，電池單元BU額外與控制單元⑶電連接，因此，與控制單元⑶連接的太陽(yáng)能電池的端電壓下降。隨后，高壓輸入電源電路11的輸入電壓下降吋，晶體管36的狀態(tài)從導(dǎo)通狀態(tài)靠近截止?fàn)顟B(tài)，高壓輸入電源電路11的輸出電壓下降。另ー方面，如果假定與控制單元⑶電連接的電池單元BU的數(shù)量在太陽(yáng)能電池發(fā)電期間減少，從太陽(yáng)能電池所見的負(fù)載減少。因此，與控制單元CU連接的太陽(yáng)能電池的端電壓升高。如果高壓輸入電源電路11的輸入電壓大大高于預(yù)先確定的固定電壓vto，初級(jí)側(cè)電路32的驅(qū)動(dòng)器上設(shè)置的控制端的輸入電壓下降。因此，高壓輸入電源電路11的輸出電壓上升。應(yīng)注意，電阻器Rcl、Rc2和Rc3的電阻值適當(dāng)選擇，使高壓輸入電源電路11的輸出電壓的值可包括在預(yù)先設(shè)置的范圍內(nèi)。換句話說(shuō)，高壓輸入電源電路11的輸出電壓的上限由電阻器Rcl和Rc2的電阻值確定。晶體管36被布置為，當(dāng)高壓輸入電源電路11的輸入電壓高于預(yù)定值時(shí)，高壓輸入電源電路11的輸出電壓的值不會(huì)超過(guò)預(yù)先設(shè)置的上限的電壓值。另ー方面，高壓輸入電源電路11的輸出電壓的下限由如下文所述的充電器電路41a的前饋控制系統(tǒng)的運(yùn)算放大器的非反相輸入端的輸入電壓確定。[電池單元的內(nèi)部配置]圖5示出了電池單元BU的內(nèi)部配置的ー個(gè)示例。此處,將電池單元BUa作為示例進(jìn)行說(shuō)明。除非另有說(shuō)明，電池單元BUb和電池單元BUc的配置與電池單元BUa的配置相似。如圖5所示，電池單元BUa包括充電器電路41a、放電器電路42a和電池Ba。電壓V12從控制單元⑶提供給充電器電路41a。作為電池單元BUa的輸出的電壓V13通過(guò)放電器電路42a提供給控制単元CU。電壓V13還可從放電器電路42a直接提供給外部裝置。充電器電路41a包括DC-DC轉(zhuǎn)換器43a。輸入到充電器電路41a中的電壓V12由DC-DC轉(zhuǎn)換器43a轉(zhuǎn)換為預(yù)定電壓。通過(guò)轉(zhuǎn)換獲得的預(yù)定電壓提供給電池Ba，以對(duì)電池Ba充電。預(yù)定電壓根據(jù)電池Ba的類型等而有所不同。電壓傳感器43b、電子開關(guān)43c和電流傳感器43d與DC-DC轉(zhuǎn)換器43a的輸入級(jí)連接。電流傳感器43e、電子開關(guān)43f和電壓傳感器43g與DC-DC轉(zhuǎn)換器43a的輸出級(jí)連接。
放電器電路42a包括DC-DC轉(zhuǎn)換器44a。從電池Ba提供給放電器電路42a的DC電壓由DC-DC轉(zhuǎn)換器44a轉(zhuǎn)換為電壓V13。通過(guò)轉(zhuǎn)換獲得的電壓V13從放電器電路42a輸出。電壓傳感器44b、電子開關(guān)44c和電流傳感器44d與DC-DC轉(zhuǎn)換器44a的輸入級(jí)連接。電流傳感器44e、電子開關(guān)44f和電壓傳感器44g與DC-DC轉(zhuǎn)換器44a的輸出級(jí)連接。電池單元BUa包括CPU 45。CPU 45對(duì)電池單元BU的部件進(jìn)行控制。例如，CPU45控制電子開關(guān)的開關(guān)操作。CPU 45可進(jìn)行用于確保電池B的安全性的過(guò)程，例如，防止過(guò)充功能和防止過(guò)流功能。CPU 45與總線46連接?？偩€46可為，例如，I2C總線。存儲(chǔ)器47、A/D轉(zhuǎn)換部48和溫度傳感器49與總線46連接。存儲(chǔ)器47為可重寫非易失性存儲(chǔ)器，例如，EEPROM。A/D轉(zhuǎn)換部48將電壓傳感器和電流傳感器獲得的模擬傳感器信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息。由A/D轉(zhuǎn)換部48轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的傳感器信息提供給CPU 45。溫度傳感器49對(duì)電池単元BU內(nèi)預(yù)定位置的溫度進(jìn)行測(cè)量。具體地，溫度傳感器49對(duì)(例如)安裝有CPU 45的電路板的周圍的溫度、充電器電路41a和放電器電路42a的溫度和電池Ba的溫度進(jìn)行測(cè)量。[電池單元的電源系統(tǒng)]圖6示出了主要與電源系統(tǒng)相關(guān)的電池單元BUa的配置的ー個(gè)示例。如圖6所示，電池單元BUa不包括主開關(guān)。開關(guān)SW5a和DC-DC轉(zhuǎn)換器39連接在電池Ba與CPU 45之間。另ー個(gè)開關(guān)SW6a連接在電池Ba與放電器電路42a之間。另ー個(gè)開關(guān)SW7a與充電器電路41a的輸入級(jí)連接。另ー個(gè)開關(guān)SW8a與放電器電路42a的輸出級(jí)連接。開關(guān)SW由(例如)FET配置而成。電池單元BUa由(例如)控制單元⑶的控制信號(hào)啟動(dòng)。(例如)高電平的控制信號(hào)通常從控制單元⑶通過(guò)預(yù)定信號(hào)線提供給電池単元BUa。因此，僅通過(guò)將電池単元BUa的端ロ與預(yù)定信號(hào)線連接，高電平的控制信號(hào)便可提供給開關(guān)SW5a，使開關(guān)SW5a處于接通狀態(tài)以啟動(dòng)電池單元BUa。開關(guān)SW5a接通時(shí)，電池Ba的DC電壓提供給DC-DC轉(zhuǎn)換器39。用于運(yùn)行CPU 45的電源電壓由DC-DC轉(zhuǎn)換器39產(chǎn)生。產(chǎn)生的電源電壓提供給CPU 45，以運(yùn)行 CPU 45。CPU 45根據(jù)控制単元CU的指令執(zhí)行控制。例如，用于指示充電的控制信號(hào)從控制單元⑶提供給CPU 45。CPU 45響應(yīng)于充電指令關(guān)斷開關(guān)SW6a和SW8a，且隨后接通開關(guān)SW7a。開關(guān)SW7a接通時(shí)，控制單元⑶提供的電壓V12提供給充電器電路41a。電壓V12由充電器電路41a轉(zhuǎn)換為預(yù)定電壓，電池Ba由通過(guò)轉(zhuǎn)換獲得的預(yù)定電壓進(jìn)行充電。應(yīng)注意，電池B的充電方法可適當(dāng)?shù)馗鶕?jù)電池B的類型而變化。例如，用于指示放電的控制信號(hào)從控制單元⑶提供給CPU 45。CPU45響應(yīng)于放電指令關(guān)斷開關(guān)SW7a，并接通開關(guān)SW6a和SW8a。例如，開關(guān)SW8a在開關(guān)SW6a接通之后的固定時(shí)間間隔后接通。開關(guān)SW6a接通時(shí)，電池Ba的DC電壓提供給放電器電路42a。電池Ba的DC電壓由放電器電路42a轉(zhuǎn)換為電壓V13。通過(guò)轉(zhuǎn)換獲得的電壓V13通過(guò)開關(guān)SW8a提供給控制単元CU。應(yīng)注意，可將ニ極管(未示出)添加到開關(guān)SWSa的后ー級(jí)，以防止開關(guān)SW8a的輸出干擾ー個(gè)不同電池單元BU的輸出。應(yīng)注意，放電器電路42a可通過(guò)CPU 45的控制在開和關(guān)之間切換。這種情況下，使用從CPU 45延伸到放電器電路42a的開/關(guān)信號(hào)線。例如,未不出的開關(guān)SW設(shè)于開關(guān)SW6a的輸出側(cè)。為了便于說(shuō)明，這種情況下的開關(guān)SW在下文稱為開關(guān)SWIOa。開關(guān)SWlOa在經(jīng)過(guò)放電器電路42a的第一路徑與不經(jīng)過(guò)放電器電路42a的第二路徑之間進(jìn)行切換。為了接通放電器電路42a，CPU 45將開關(guān)SWlOa與第一路徑連接。因此，開關(guān)SW6a的輸出通過(guò)放電器電路42a提供給開關(guān)SW8a。為了關(guān)斷放電器電路42a，CPU 45將開關(guān)SfflOa與第二路徑連接。因此，開關(guān)SW6a的輸出不通過(guò)放電器電路42a而直接提供給開關(guān)SW8a。[充電器電路的配置示例]圖7示出了電池單元的充電器電路的特定配置的一個(gè)示例。如圖7所示，充電器電路41a包括DC-DC轉(zhuǎn)換器43a、前饋控·制系統(tǒng)和下文所述的反饋控制系統(tǒng)。應(yīng)注意，在圖7中，電壓傳感器43b、電子開關(guān)43c、電流傳感器43d、電流傳感器43e、電子開關(guān)43f、電壓傳感器43g和開關(guān)SW7a等未示出。另外，電池單元BU的充電器電路的配置與圖7所示的充電器電路41a的配置基本相似。DC-DC轉(zhuǎn)換器43a由(例如)晶體管51、線圈52、控制IC (集成電路)53等配置而成。晶體管51由控制IC 53控制。前饋控制系統(tǒng)包括運(yùn)算放大器55、晶體管56和電阻器Rbl、Rb2和Rb3，與高壓輸入電源電路11相似。前饋控制系統(tǒng)的輸出被輸入到(例如)DC-DC轉(zhuǎn)換器43a的控制IC 53上設(shè)置的控制端。DC-DC轉(zhuǎn)換器43a中的控制IC 53對(duì)充電器電路41a的輸出電壓進(jìn)行調(diào)整，使控制端的輸入電壓可固定。換句話說(shuō)，充電器電路41a中設(shè)置的前饋控制系統(tǒng)與高壓輸入電源電路11中設(shè)置的前饋控制系統(tǒng)起相似作用。由于充電器電路41a包括前饋控制系統(tǒng)，充電器電路41a的輸出電壓被調(diào)整，使其值可變?yōu)轭A(yù)先設(shè)置的范圍內(nèi)的電壓值。由于充電器電路的輸出電壓的值被調(diào)整為預(yù)先設(shè)置的范圍內(nèi)的電壓值，與控制單元CU電連接的電池B的充電電流響應(yīng)于高壓輸入電源電路11的輸入電壓的變化而被調(diào)整。由此，包括充電器電路的電池單元BU具有改變電池B的充電速率的充電裝置的功能。由于與控制單元⑶電連接的電池B的充電速率改變，電池單元BU的充電器電路的輸入電壓的值，或者，換句話說(shuō)，高壓輸入電源電路11或低壓輸入電源電路12的輸出電壓的值被調(diào)整，以變?yōu)轭A(yù)先設(shè)置的范圍內(nèi)的電壓值。充電器電路41a的輸入為(例如)上文所述的控制單元⑶的高壓輸入電源電路11或低壓輸入電源電路12的輸出。由此，圖4所示的輸出端Tel、Te2、Te3、……的其中之一與充電器電路41a的輸入端互相連接。如圖7所示，充電器電路41a的輸出電壓通過(guò)DC-DC轉(zhuǎn)換器43a、電流傳感器54和濾波器59而被提取。電池Ba與充電器電路41a的終端Tbl連接。換句話說(shuō)，充電器電路41a的輸出用作電池Ba的輸入。如下文所述，每個(gè)充電器電路的輸出電壓的值被調(diào)整，以響應(yīng)于與充電器電路連接的電池的類型而變?yōu)轭A(yù)先設(shè)置的范圍內(nèi)的電壓值。每個(gè)充電器電路的輸出電壓的范圍通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇電阻器Rbl、Rb2和Rb3的電阻值而調(diào)整。由于每個(gè)充電器電路的輸出電壓的范圍響應(yīng)于與充電器電路連接的電池的類型而單獨(dú)確定，因此電池單元BU中設(shè)置的電池B的類型并沒有特別限制。這是因?yàn)椋潆娖麟娐分须娮杵鱎bl、Rb2和Rb3的電阻值可響應(yīng)于與其連接的電池B的類型而適當(dāng)選擇。
應(yīng)注意，圖7示出了前饋控制系統(tǒng)的輸出被輸入到控制IC 53的控制端中的配置，但電池單元BU的CPU 45可向控制IC 53的控制端提供輸入。例如，電池單元BU的CPU 45可通過(guò)信號(hào)線SL從控制單元⑶的CPU 13中獲得與電池單元BU的輸入電壓相關(guān)的信息?？刂茊卧狢U的CPU 13可根據(jù)電壓傳感器Ilh或電壓傳感器12g的測(cè)量結(jié)果獲取與電池單兀BU的輸入電壓相關(guān)的信息。下文對(duì)充電器電路41a中設(shè)置的前饋控制系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。運(yùn)算放大器55的非反相輸入端的輸入為通過(guò)將充電器電路41a的輸入電壓下降到kb倍而獲得的電壓，其中，kb約為幾十分之一至百分之一。同時(shí)，運(yùn)算放大器55的反相輸入端bl的輸入為通過(guò)將電壓Vb下降到kb倍而獲得的電壓，電壓Vb是被設(shè)定為高壓輸入電源電路11或低壓輸入電源電路12的輸出電壓的下限。運(yùn)算放大器55的反相輸入端bl的輸入電壓kbX Vb來(lái)自(例如)CPU 45。由此,充電器電路41a的輸入電壓大大高于預(yù)先確定的固定電壓Vb時(shí),充電器電路41a中設(shè)置的前饋控制系統(tǒng)升高充電器電路41a的輸出電壓。隨后，充電器電路41a的輸入電壓接近預(yù)先確定的固定電壓Vb時(shí)，前饋控制系統(tǒng)降低充電器電路41a的輸出電壓。晶體管56被布置為，充電器電路41a的輸入電壓高于預(yù)定值時(shí),充電器電路41a的輸出電壓的值可不超過(guò)預(yù)先設(shè)置的上限，與上文所述的圖4所示的晶體管36相似。應(yīng)注意，充電器電路41a的輸出電壓的值的范圍取決于電阻器Rbl、Rb2和Rb3的電阻值的組合。因此，電阻器Rbl、Rb2和Rb3的電阻值響應(yīng)于與充電器電路連接的電池B的類型而調(diào)整。進(jìn)一步，充電器電路41a還包括如上所述的反饋控制系統(tǒng)。反饋控制系統(tǒng)由(例如)電流傳感器54、運(yùn)算放大器57、晶體管58等配置而成。如果提供給電池Ba的電流量超過(guò)預(yù)先設(shè)置的指定值，則充電器電路41a的輸出電壓由反饋控制系統(tǒng)降低，提供給電池Ba的電流量被限制。將提供給電池Ba的電流量的限制程度根據(jù)與每個(gè)充電器電路連接的電池B的額定值確定。如果充電器電路41a的輸出電壓由前饋控制系統(tǒng)或反饋控制系統(tǒng)降低，則將提供給電池Ba的電流量被限制。因此，當(dāng)提供給電池Ba的電流量被限制時(shí)，與充電器電路41a連接的電池Ba的充電減速。[放電器電路的開關(guān)控制]現(xiàn)在對(duì)放電器電路的開關(guān)控制的一個(gè)示例進(jìn)行說(shuō)明。該控制接通/關(guān)斷放電器電路中的DC-DC轉(zhuǎn)換器。如圖8所示，電池單元BUa的電池Ba通過(guò)開關(guān)SW6a與開關(guān)SWlOa連接。電池Ba放電時(shí)，開關(guān)SW6a接通。電池Ba不放電時(shí)，開關(guān)SW6a關(guān)斷。開關(guān)SWlOa切換與觸點(diǎn)61a或另一個(gè)觸點(diǎn)62a的連接。一旦電池Ba放電，當(dāng)開關(guān)SWlOa與觸點(diǎn)61a連接時(shí)，電池Ba的輸出電壓通過(guò)用于防止回流的二極管63a按原樣輸出。一旦電池Ba放電，當(dāng)開關(guān)SWlOa與觸點(diǎn)62a連接時(shí)，電池Ba的輸出電壓提供給放電器電路42a。隨后，電池Ba的輸出電壓由放電器電路42a的DC-DC轉(zhuǎn)換器44a轉(zhuǎn)換為預(yù)定電壓。通過(guò)轉(zhuǎn)換獲得的預(yù)定電壓通過(guò)二極管63a輸出。電池單元BUb的電池Bb通過(guò)開關(guān)SW6b與開關(guān)SWlOb連接。電池Bb放電時(shí)，開關(guān)SW6b接通。電池Bb不放電時(shí)，開關(guān)SW6b關(guān)斷。開關(guān)SWlOb切換與觸點(diǎn)61b或另一個(gè)觸點(diǎn)62b的連接。一旦電池Bb放電，當(dāng)開關(guān)SfflOb與觸點(diǎn)61b連接時(shí)，電池Bb的輸出電壓通過(guò)用于防止回流的二極管63b按原樣輸出。一旦電池Bb放電，開關(guān)SWlOb與觸點(diǎn)62b連接時(shí)，電池Bb的輸出電壓提供給放電器電路42b。隨后，電池Bb的輸出電壓由放電器電路42b的DC-DC轉(zhuǎn)換器44a’轉(zhuǎn)換為預(yù)定電壓。通過(guò)轉(zhuǎn)換獲得的預(yù)定電壓通過(guò)二極管63b輸出。電池單元BUc的電池Be通過(guò)開關(guān)SW6c與開關(guān)SWlOc連接。電池Be放電時(shí)，開關(guān)SW6c接通。電池Be不放電時(shí)，開關(guān)SW6c關(guān)斷。開關(guān)SWlOc切換與觸點(diǎn)61c或另一個(gè)觸點(diǎn)62c的連接。一旦電池Be放電，開關(guān)SfflOc與觸點(diǎn)61c連接時(shí)，電池Be的輸出電壓通過(guò)用于防止回流的二極管63c按原樣輸出。一旦電池Be放電，開關(guān)SWlOc與觸點(diǎn)62c連接時(shí)，電池Be的輸出電壓提供給放電器電路42c。隨后，電池Be的輸出電壓由放電器電路42c的DC-DC轉(zhuǎn)換器44a”轉(zhuǎn)換為預(yù)定電壓。通過(guò)轉(zhuǎn)換獲得的預(yù)定電壓通過(guò)二極管63c輸出。開關(guān)SWIOa、SWlOb和SWlOc在(例如)控制單元CU的CPU 13的控制下進(jìn)行切換。開關(guān)SW10a、SW10b和SWlOc可互相獨(dú)立切換。CPU13的控制信號(hào)，下文稱為開關(guān)切換信號(hào)，通過(guò)共用信號(hào)線SL提供給每個(gè)電池單元BU。每個(gè)電池單元BU可對(duì)開關(guān)切換信號(hào)的報(bào)頭部分進(jìn)行分析，以判定開關(guān)切換信號(hào)是否發(fā)給該電池單元BU本身。應(yīng)注意，開關(guān)切換信號(hào)提供給每個(gè)電池單元BU的CPU 45。隨后，開關(guān)SWlO根據(jù)開關(guān)切換信號(hào)在CPU 45的控制下在開與關(guān)之間切換。應(yīng)注意，來(lái)自CPU 13的開關(guān)切換信號(hào)還可直接提供給開關(guān)SW10，以將開關(guān)SWlO在開與關(guān)之間切換。例如，要關(guān)斷DC-DC轉(zhuǎn)換器44a時(shí)，CPU 13產(chǎn)生開關(guān)切換信號(hào)，用于將開關(guān)SWlOa與觸點(diǎn)61a連接。該開關(guān)切換信號(hào)提供給電池Ba的CPU45。CPU 45根據(jù)提供給其的開關(guān)切換信號(hào)將開關(guān)SWlOa與觸點(diǎn)61a連接。要接通DC-DC轉(zhuǎn)換器44a時(shí)，CPU 13產(chǎn)生開關(guān)切換信號(hào)，用于將開關(guān)SWlOa與觸點(diǎn)62a連接。該開關(guān)切換信號(hào)提供給電池Ba的CPU 45。CPU 45根據(jù)提供給其的開關(guān)切換信號(hào)將開關(guān)SWlOa與觸點(diǎn)62a連接。這樣，DC-DC轉(zhuǎn)換器44a可通過(guò)切換開關(guān)SWlOa而接通或關(guān)斷。通過(guò)控制開關(guān)SWlOb和開關(guān)SWIOc，DC-DC轉(zhuǎn)換器44a’和44a”可接通/關(guān)斷。應(yīng)注意，上述DC-DC轉(zhuǎn)換器的接通/關(guān)斷控制僅為示例，DC-DC轉(zhuǎn)換器可由不同控制方法接通/關(guān)斷。例如，普遍使用的某些開關(guān)DC-DC轉(zhuǎn)換器停止開關(guān)操作，使其輸入電壓通過(guò)其輸出。在使用該類型的DC-DC轉(zhuǎn)換器的情況下，不進(jìn)行上述對(duì)輸出路徑的切換控制，相反，停止開關(guān)操作，使電池的電壓按原樣輸出。下文將對(duì)MPPT控制和通過(guò)電壓跟蹤法的控制的控制方法進(jìn)行說(shuō)明，隨后對(duì)可在本公開的一個(gè)實(shí)施方式中執(zhí)行的協(xié)作控制進(jìn)行說(shuō)明。[MPPT 控制]首先，下文對(duì)MPPT控制的概要進(jìn)行說(shuō)明。圖9A為圖解太陽(yáng)能電池的伏安特性的示意圖。在圖9A中，縱坐標(biāo)的軸線代表太陽(yáng)能電池的端電流，橫坐標(biāo)的軸線代表太陽(yáng)能電池的端電壓。進(jìn)一步，在圖9A中，Isc代表太陽(yáng)能電池的端子短路，而光照射在太陽(yáng)能電池上時(shí)的輸出電流值，Voc代表太陽(yáng)能電池的端子斷路，而光照射在太陽(yáng)能電池上時(shí)的輸出電壓。電流Isc和電壓Voc分別稱為短路電流和斷路電壓。如圖9A所示，光照射在太陽(yáng)能電池上時(shí)，太陽(yáng)能電池的端電流在太陽(yáng)能電池的端子短路時(shí)表現(xiàn)出最大值。此時(shí)，太陽(yáng)能電池的端電壓幾乎為0V。另一方面，光照射在太陽(yáng)能電池上時(shí)，太陽(yáng)能電池的端電壓在太陽(yáng)能電池的端子斷路時(shí)表現(xiàn)出最大值。此時(shí)，太陽(yáng)能電池的端電流幾乎為0A?，F(xiàn)在假定示出太陽(yáng)能電池的伏安特性的圖用圖9A所示的曲線Cl表示。此處，如果負(fù)載與太陽(yáng)能電池連接，要從太陽(yáng)能電池提取的電壓和電流取決于與太陽(yáng)能電池連接的負(fù)載要求的耗電量。此時(shí)，曲線Cl上由太陽(yáng)能電池的一組端電壓和端電流代表的點(diǎn)稱為太陽(yáng)能電池的工作點(diǎn)。應(yīng)注意，圖9A示意性示出了工作點(diǎn)的位置，但沒有示出實(shí)際工作點(diǎn)的位置。這同樣適用于本公開的任何其他附圖上出現(xiàn)的工作點(diǎn)。如果表示太陽(yáng)能電池的伏安特性的曲線上的工作點(diǎn)改變，則確定出使端電壓與端電流的乘積，即，產(chǎn)生的功率具有最大值的一組端電壓Va和端電流la。使太陽(yáng)能電池獲得的功率具有最大值的一組端電壓Va和端電流Ia代表的點(diǎn)稱為太陽(yáng)能電池的最佳工作點(diǎn)。表示太陽(yáng)能電池的伏安特性的圖用圖9A所示的曲線Cl表示時(shí)，從太陽(yáng)能電池獲得的最大功率由提供最佳工作點(diǎn)的端電壓Va和端電流Ia的乘積確定。換句話說(shuō)，表不太陽(yáng)能電池的伏安特性的圖用圖9A所示的曲線Cl表示時(shí)，從太陽(yáng)能電池獲得的最大功率由圖9A所不的陰影區(qū)域的面積表不，即，VaX la。應(yīng)注意，用VaXIa除以Voc XI sc犾得的量為占空系數(shù)(fill factor)。最佳工作點(diǎn)根據(jù)與太陽(yáng)能電池連接的負(fù)載要求的功率而變化，代表工作點(diǎn)的PA點(diǎn)在與太陽(yáng)能電池連接的負(fù)載要求的功率變化時(shí)在曲線Cl上移動(dòng)。負(fù)載要求的功率量較小時(shí)，將提供給負(fù)載的電流可低于最佳工作點(diǎn)上的端電流。因此，此時(shí)的太陽(yáng)能電池的端電壓的值高于最佳工作點(diǎn)上的電壓值。另一方面，負(fù)載要求的功率量大于最佳工作點(diǎn)上可提供的功率量時(shí)，功率量超過(guò)此時(shí)的光照強(qiáng)度下可提供的功率。因此，考慮將太陽(yáng)能電池的端電壓下降為0V。圖9A所示的曲線C2和C3表示(例如)太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度變化時(shí)太陽(yáng)能電池的伏安特性。例如，圖9A所示的曲線C2與太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度增加時(shí)的伏安特性對(duì)應(yīng)，圖9A所示的曲線C3與太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度下降時(shí)的伏安特性對(duì)應(yīng)。例如，如果太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度增加，表示太陽(yáng)能電池的伏安特性的曲線從曲線Cl變化到曲線C2，最佳工作點(diǎn)也響應(yīng)于太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度的增加而變化。應(yīng)注意，此時(shí)的最佳工作點(diǎn)從曲線Cl上的點(diǎn)移動(dòng)到曲線C2上的另一個(gè)點(diǎn)。MPPT控制的目的僅在于根據(jù)表示太陽(yáng)能電池的伏安特性的曲線的變化確定最佳工作點(diǎn)，并控制太陽(yáng)能電池的端電壓或端電流，使從太陽(yáng)能電池獲得的功率可最大化。圖9B為表示用特定曲線表示太陽(yáng)能電池的伏安特性的情況下太陽(yáng)能電池的端電壓與太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的功率之間的關(guān)系的曲線圖，即，P-V曲線。如果假定太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的功率在提供最大工作點(diǎn)的端電壓下呈現(xiàn)最大值Pmax，如圖9B所示，則提供最大工作點(diǎn)的端電壓可由稱為爬山法的方法確定。下文所述的一系列步驟通常由連接在太陽(yáng)能電池與電力系統(tǒng)之間的功率調(diào)節(jié)器的CPU等執(zhí)行。例如，從太陽(yáng)能電池輸入的電壓的初始值設(shè)為Vtl，先計(jì)算此時(shí)產(chǎn)生的功率匕。隨后，將從太陽(yáng)能電池輸入的電壓增加ε, ε大于O,即，ε >0,以確定V1=Vtl+ε表不的電壓V10隨后，計(jì)算從太陽(yáng)能電池輸入的電壓為V1時(shí)產(chǎn)生的功率Pp隨后，將產(chǎn)生的功率匕與P1相互比較，如果PAPtl，則將從太陽(yáng)能電池輸入的電壓增加8，用V2=Vje表示。隨后，計(jì)算從太陽(yáng)能電池輸入的電壓為V2時(shí)產(chǎn)生的功率P2。隨后，將計(jì)算的產(chǎn)生功率P2與之前產(chǎn)生的功率P1進(jìn)行比較。隨后，如果PPP1，將從太陽(yáng)能電池輸入的電壓增加￡，用V3=V2+ε表示。隨后，計(jì)算從太陽(yáng)能電池輸入的電壓為V3時(shí)產(chǎn)生的功率Ρ3。此處，如果Ρ3〈Ρ2，則提供最大工作點(diǎn)的端電壓存在于電壓V2與V3之間。通過(guò)這樣調(diào)整ε的幅度，可以任意精確度確定提供最大工作點(diǎn)的端電壓?？蓪?duì)上述處理應(yīng)用二分法算法。應(yīng)注意，如果在陰影局部出現(xiàn)于太陽(yáng)能電池的光照面的情況下P-V曲線具有兩個(gè)以上峰值，則簡(jiǎn)單爬山法無(wú)法解決該問題。因此，控制程序要求某些方案。根據(jù)MPPT控制，由于可調(diào)整端電壓，使從太陽(yáng)能電池所見的負(fù)載始終處于最佳狀態(tài)，可在不同天氣條件下從太陽(yáng)能電池提取最大功率。另一方面，提供最大工作點(diǎn)的端電壓的計(jì)算要求進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換(A/D轉(zhuǎn)換)，此外，計(jì)算過(guò)程中還包括乘法。因此，進(jìn)行控制需要時(shí)間。因此，在天空突然變多云，太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度突然變化的情況下，MPPT控制有時(shí)無(wú)法對(duì)太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度的突然變化做出響應(yīng)。[通過(guò)電壓跟蹤法的控制]此處，如果將圖9Α所示的曲線Cl至C3互相比較，相對(duì)于太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度的變化(可考慮作為表示伏安特性的曲線的變化)，開路電壓Voc的變化小于短路電流Isc的變化。進(jìn)一步，所有太陽(yáng)能電池表現(xiàn)出伏安特性互相相似，并且，已知的是，在使用晶體硅太陽(yáng)能電池的情況下，提供最大工作點(diǎn)的端電壓約為開路電壓的80%左右。由此，可以估計(jì)的是，如果將適當(dāng)電壓值設(shè)為太陽(yáng)能電池的端電壓，并調(diào)整轉(zhuǎn)換器的輸出電流，使太陽(yáng)能電池的端電壓等于所設(shè)置的電壓值，則可有效地從太陽(yáng)能電池提取功率。上述通過(guò)限制電流進(jìn)行的這種控制稱為電壓跟蹤法。下文對(duì)通過(guò)電壓跟蹤法的控制的概要進(jìn)行說(shuō)明。假定開關(guān)元件布置在太陽(yáng)能電池與功率調(diào)節(jié)器之間，電壓測(cè)量?jī)x布置在太陽(yáng)能電池與開關(guān)元件之間，作為前提。另外，還假定太陽(yáng)能電池處于光照射在其上的狀態(tài)。首先，關(guān)斷開關(guān)元件，隨后，在預(yù)定時(shí)間過(guò)去時(shí)，由電壓測(cè)量?jī)x測(cè)量太陽(yáng)能電池的端電壓。在關(guān)斷開關(guān)元件之后，測(cè)量太陽(yáng)能電池的端電壓之前等待預(yù)定時(shí)間過(guò)去的原因在于，需要等待太陽(yáng)能電池的端電壓變穩(wěn)定。此時(shí)的端電壓為開路電壓Voc。隨后，計(jì)算(例如)通過(guò)測(cè)量獲得的開路電壓Voc的80%的電壓值，作為目標(biāo)電壓值，并將目標(biāo)電壓值臨時(shí)保存在存儲(chǔ)器等之內(nèi)。隨后，接通開關(guān)元件，以開始對(duì)功率調(diào)節(jié)器中的轉(zhuǎn)換器通電。此時(shí)，調(diào)整轉(zhuǎn)換器的輸出電流，使太陽(yáng)能電池的端電壓等于目標(biāo)電壓值。在每個(gè)任意時(shí)間間隔之后執(zhí)行上述一系列過(guò)程。與MPPT控制相比，在通過(guò)電壓跟蹤法的控制中，太陽(yáng)能電池獲得的功率的損失較高。但是，由于通過(guò)電壓跟蹤法的控制可由簡(jiǎn)單電路實(shí)施或成本較低，包括轉(zhuǎn)換器的功率調(diào)節(jié)器可以相對(duì)較低的成本進(jìn)行配置。圖1OA圖解了相對(duì)于表示太陽(yáng)能電池的伏安特性的曲線的變化的工作點(diǎn)的變化。在圖1OA中，縱坐標(biāo)的軸線代表太陽(yáng)能電池的端電流，橫坐標(biāo)的軸線代表太陽(yáng)能電池的端電壓。進(jìn)一步，圖1OA中的空心圓形標(biāo)志表示進(jìn)行MPPT控制時(shí)的工作點(diǎn)，圖1OA中的實(shí)心圓形標(biāo)志表示進(jìn)行通過(guò)電壓跟蹤法的控制時(shí)的工作點(diǎn)?，F(xiàn)在假定表示太 陽(yáng)能電池的伏安特性的曲線為曲線C5。隨后，假定太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度變化時(shí)表示太陽(yáng)能電池的伏安特性的曲線依次從曲線C5變化到曲線CS。另外，根據(jù)控制方法的工作點(diǎn)響應(yīng)于表示太陽(yáng)能電池的伏安特性的曲線的變化而變化。應(yīng)注意，由于相對(duì)于太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度的變化的開路電壓Voc的變化較小，在圖1OA中，將進(jìn)行通過(guò)電壓跟蹤法的控制時(shí)的目標(biāo)電壓值視為基本固定值Vs。從圖1OA可以看出，表示太陽(yáng)能電池的伏安特性的曲線為曲線C6時(shí)，MPPT控制的工作點(diǎn)與通過(guò)電壓跟蹤法的控制的工作點(diǎn)之間的偏差度較小。因此，表示太陽(yáng)能電池的伏安特性的曲線為曲線C6時(shí)，兩種不同控制之間太陽(yáng)能電池獲得的產(chǎn)生的功率沒有顯著差別。另一方面，如果表示太陽(yáng)能電池的伏安特性的曲線為曲線CS，則MPPT控制的工作點(diǎn)與通過(guò)電壓跟蹤法的控制的工作點(diǎn)之間的偏差度較大。例如，如果將應(yīng)用MPPT控制時(shí)的端電壓與應(yīng)用通過(guò)電壓跟蹤法的控制時(shí)的端電壓之間的差A(yù)V6和AV8分別互相比較，如圖1OA所示，則AV6〈AV8。因此，表示太陽(yáng)能電池的伏安特性的曲線為曲線C8時(shí)，應(yīng)用MPPT控制時(shí)從太陽(yáng)能電池獲得的產(chǎn)生的功率與應(yīng)用通過(guò)電壓跟蹤法的控制時(shí)從太陽(yáng)能電池獲得的產(chǎn)生的功率之間的差較大。[控制單元與電池單元的協(xié)作控制]現(xiàn)在將對(duì)控制單元與電池單元的協(xié)作控制的概要進(jìn)行說(shuō)明。在以下說(shuō)明中，通過(guò)控制單元與電池單元的協(xié)作或聯(lián)動(dòng)進(jìn)行的控制被適當(dāng)稱為協(xié)作控制。圖1OB示出了控制系統(tǒng)的配置的一個(gè)示例，其中，由控制單元和多個(gè)電池單元進(jìn)行協(xié)作控制。
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如圖1OB所示，例如，分別包括一組充電器電路和電池的一個(gè)或多個(gè)電池單元BU與控制單元⑶連接。一個(gè)或多個(gè)電池單元BU與電力線LI并聯(lián)，如圖1OB所示。應(yīng)注意，圖1OB僅示出了一個(gè)控制單元CU，但在控制系統(tǒng)包括多個(gè)控制單元CU的情況下，一個(gè)或多個(gè)控制單元CU與電力線LI并聯(lián)。一般來(lái)說(shuō)，如果嘗試使用從太陽(yáng)能電池獲得的功率對(duì)一個(gè)電池充電，由夾在太陽(yáng)能電池與電池之間的功率調(diào)節(jié)器執(zhí)行上述MPPT控制或通過(guò)電壓跟蹤法的控制。雖然一個(gè)電池可由以組合方式運(yùn)行的多個(gè)電池配置而成，但電池通常為單一類型。換句話說(shuō)，假定上述MPPT控制或通過(guò)電壓跟蹤法的控制由連接在太陽(yáng)能電池與一個(gè)電池之間的單一功率調(diào)節(jié)器執(zhí)行。進(jìn)一步，成為充電對(duì)象的電池的數(shù)量和配置(連接方案，例如，并聯(lián)或串聯(lián))在充電期間沒有變化，而是基本固定。同時(shí)，在協(xié)作控制中，控制單元⑶和多個(gè)電池單元BUa、BUb、BUc、......進(jìn)行自主
控制，使控制單元CU的輸出電壓和電池單元BU要求的電壓互相良好平衡。如上所述，電池單元BUa、BUb、BUc、……中包括的電池B可為任何類型。換句話說(shuō)，根據(jù)本公開的控制單元CU可對(duì)多種類型的電池B進(jìn)行協(xié)作控制。進(jìn)一步，在圖1OB所示的配置示例中，各電池單元BU可隨意連接或斷開，與控制單元⑶連接的電池單元BU的數(shù)量在太陽(yáng)能電池發(fā)電期間可變。在圖1OB所示的配置示例中，從太陽(yáng)能電池所見的負(fù)載在太陽(yáng)能電池發(fā)電期間可變。但是，協(xié)作控制不僅能解決太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度的變化問題，還能解決太陽(yáng)能電池發(fā)電期間從太陽(yáng)能電池所見的負(fù)載的變化問題。這是相關(guān)技術(shù)的配置無(wú)法達(dá)到的一個(gè)重要特性?？赏ㄟ^(guò)將上述控制單元⑶和電池單元BU互相連接來(lái)構(gòu)造響應(yīng)于控制單元⑶的供電能力而動(dòng)態(tài)改變充電速率(charge rate)的控制系統(tǒng)。下文對(duì)協(xié)作控制的一個(gè)示例進(jìn)行了說(shuō)明。應(yīng)注意，以下說(shuō)明將初始狀態(tài)下一個(gè)電池單元BUa與控制單元CU連接的控制系統(tǒng)作為示例，但協(xié)作控制同樣適用于多個(gè)電池單元BU與控制單元⑶連接的情況。假定(例如)太陽(yáng)能電池與控制單元⑶的輸入側(cè)連接，電池單元BUa與控制單元CU的輸出側(cè)連接。另外，還假定太陽(yáng)能電池的輸出電壓的上限為100V，太陽(yáng)能電池的輸出電壓的下限期望限制為75V。換句話說(shuō)，假定電壓VtO設(shè)為VtO=75V，運(yùn)算放大器35的反相輸入端的輸入電壓為kcX75V。進(jìn)一步，假定控制單元⑶的輸出電壓的上限和下限分別設(shè)為(例如)48V和45V。換句話說(shuō)，假定電壓Vb設(shè)為Vb=45V，運(yùn)算放大器55的反相輸入端的輸入電壓為kbX45V。應(yīng)注意，通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇高壓輸入電源電路11中的電阻器Rcl和Rc2而調(diào)整作為控制單元CU的輸出端的上限48V的值。換句話說(shuō)，假定控制單元CU的輸出的目標(biāo)電壓值設(shè)為48V。進(jìn)一步，假定電池單元BUa的充電器電路41a的輸出電壓的上限和下限分別設(shè)為(例如)42V和28V。由此，選擇充電器電路41a中的電阻器Rbl、Rb2和Rb3，使充電器電路41a的輸出電壓的上限和下限可分別變成42V和28V。應(yīng)注意，充電器電路41a的輸入電壓為上限電壓的狀態(tài)與電池Ba的充電速率為100%的狀態(tài)對(duì)應(yīng)，而充電器電路41a的輸入電壓為下限電壓的另一個(gè)狀態(tài)與電池Ba的充電速率為0%的狀態(tài)對(duì)應(yīng)。具體地，充電器電路41a的輸入電壓為48V的狀態(tài)與電池Ba的充電速率為100%的狀態(tài)對(duì)應(yīng)，充電器電路41a的輸入電壓為45V的狀態(tài)與電池Ba的充電速率為0%的狀態(tài)對(duì)應(yīng)。響應(yīng)于輸入電壓從45至48V的范圍內(nèi)的變化，充電速率被設(shè)置到O至100%的范圍內(nèi)。應(yīng)注意，對(duì)電池的充電速率控制可與協(xié)作控制并行進(jìn)行或單獨(dú)進(jìn)行。具體地，由于在充電初期進(jìn)行恒定電流充電，對(duì)充電器電路41a的輸出進(jìn)行反饋調(diào)整，以調(diào)整充電電壓，使充電電流可保持低于固定電流。隨后，在末期時(shí)，充電電壓保持等于或低于固定電壓。此處調(diào)整的充電電壓等于或低于通過(guò)上述協(xié)作控制調(diào)整的電壓。通過(guò)控制，在控制單元CU提供的功率內(nèi)進(jìn)行充電過(guò)程。首先，對(duì)太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度產(chǎn)生變化的情況下進(jìn)行協(xié)作控制時(shí)工作點(diǎn)的變化進(jìn)行說(shuō)明。圖1lA圖解了太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度降低的情況下進(jìn)行協(xié)作控制時(shí)工作點(diǎn)的變化。在圖1lA中，縱坐標(biāo)的軸線代表太陽(yáng)能電池的端電流，橫坐標(biāo)的軸線代表太陽(yáng)能電池的端電壓。進(jìn)一步，圖1lA中的空心圓形標(biāo)志代表進(jìn)行MPPT控制時(shí)的工作點(diǎn)，圖1lA中的陰影圓形標(biāo)志代表進(jìn)行協(xié)作控制時(shí)的工作點(diǎn)。圖1lA所示的曲線C5至CS表示太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度變化時(shí)太陽(yáng)能電池的伏安特性?，F(xiàn)在假定電池Ba要求的功率為100W (瓦特)，太陽(yáng)能電池的伏安特性由與最晴朗天氣狀態(tài)對(duì)應(yīng)的曲線C5表示。進(jìn)一步，假定此時(shí)太陽(yáng)能電池的工作點(diǎn)由(例如)曲線C5上的點(diǎn)表示，通過(guò)高壓輸入電源電路11和充電器電路41a從太陽(yáng)能電池提供給電池Ba的功率或供電量高于電池Ba要求的功率或所需量。從太陽(yáng)能電池提供給電池Ba的功率高于電池Ba要求的功率時(shí)，控制單元CU給電池單元BUa的輸出電壓，即，電壓V12，為上限48V。具體地，由于電池單元BUa的輸入電壓為上限48V，電池單元BUa的充電器電路41a的輸出電壓為上限的42V，對(duì)電池Ba的充電在100%的充電速率下進(jìn)行。應(yīng)注意，額外功率作為(例如)熱而被丟棄。應(yīng)注意，上文對(duì)在100%下對(duì)電池進(jìn)行充電進(jìn)行了說(shuō)明，但對(duì)電池的充電并不限于100%，可根據(jù)電池的特性適
當(dāng)調(diào)整。如果天空開始從該狀態(tài)變?yōu)槎嘣?，表示太?yáng)能電池的伏安特性的曲線從曲線C5變?yōu)榍€C6。由于天空變?yōu)槎嘣?，太?yáng)能電池的端電壓逐漸下降，控制單元CU給電池單元BUa的輸出電壓逐漸下降。由此，由于表示太陽(yáng)能電池的伏安特性的曲線從曲線C5變?yōu)榍€C6，太陽(yáng)能電池的工作點(diǎn)移動(dòng)到(例如)曲線C6上的b點(diǎn)。如果天空開始從該狀態(tài)變?yōu)楦佣嘣频臓顟B(tài)，表示太陽(yáng)能電池的伏安特性的曲線從曲線C6變?yōu)榍€C7，由于太陽(yáng)能電池的端電壓逐漸下降，控制單元CU給電池單元BUa的輸出電壓下降?？刂茊卧狢U給電池單元BUa的輸出電壓下降一定程度時(shí)，控制系統(tǒng)無(wú)法再向電池Ba提供100%的功率。此處，如果太陽(yáng)能電池的端電壓從100V接近下限VtO=75V，控制單元⑶的高壓輸入電源電路11開始將給電池單元BUa的輸出電壓從48V下降為Vb=45V。控制單元⑶給電池單元BUa的輸出電壓開始下降后，電池單元BUa的輸入電壓下降，因此，電池單元BUa的充電器電路41a開始降低電池Ba的輸出電壓。充電器電路41a的輸出電壓下降時(shí)，提供給電池Ba的充電電流下降，與充電器電路41 a連接的電池Ba的充電減速。換句話說(shuō)，電池Ba的充電速率下降。由于電池Ba的充電速率下降，功耗下降，因此，從太陽(yáng)能電池所見的負(fù)載下降。因此，太陽(yáng)能電池的端電壓上升或恢復(fù)，上升或恢復(fù)的量為從太陽(yáng)能電池所見的負(fù)載下降的量。由于太陽(yáng)能電池的端電壓上升，控制單元⑶給電池單元BUa的輸出電壓的下降程度減少，電池單元BUa的輸入電壓升高。由于電池單元BUa的輸入電壓升高，電池單元BUa的充電器電路41a升高充電器電路41a的輸出電壓，以升高電池Ba的充電速率。由于電池Ba的充電速率升高，從太陽(yáng)能電池所見的負(fù)載增加，太陽(yáng)能電池的端電壓下降，下降的量為從太陽(yáng)能電池所見的負(fù)載增加的量。由于太陽(yáng)能電池的端電壓下降，控制單元⑶的高壓輸入電源電路11降低電池單元BUa的輸出電壓。隨后，自動(dòng)重復(fù)上述充電速率的調(diào)整，直到控制單元⑶給電池單元BUa的輸出電壓收斂至某值，以建立功率的需求與供應(yīng)之間的平衡。協(xié)作控制與MPPT控制的不同之處在于，其并非用軟件控制。因此，協(xié)作控制不要求對(duì)提供最大工作點(diǎn)的端電壓進(jìn)行計(jì)算。進(jìn)一步，通過(guò)協(xié)作控制調(diào)整充電速率不包括用CPU進(jìn)行計(jì)算。因此，與MPPT控制相比，協(xié)作控制的功耗較低，上述充電速率調(diào)整在約數(shù)納秒至數(shù)十納秒的短時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行。進(jìn)一步，由于高壓輸入電源電路11和充電器電路41a僅檢測(cè)其輸入電壓的大小并調(diào)整輸出電壓，不要求進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，也不要求在控制單元CU與電池單元BUa之間進(jìn)行通信。由此，協(xié)作控制不要求使用復(fù)雜電路，且用于實(shí)施協(xié)作控制的電路的規(guī)模較小。此處，假定在曲線C5上的點(diǎn)上，控制單元⑶可提供100W的功率，且控制單元⑶給電池單元BUa的輸出電壓收斂至某值。進(jìn)一步，假定太陽(yáng)能電池的工作點(diǎn)改變到(例如)曲線C7上的c點(diǎn)上。此時(shí)，提供給電池Ba的功率低于100W。但是，如圖1lA所示，根據(jù)電壓VtO的值的選擇，可將不低于實(shí)施MPPT控制的情況下的功率的功率提供給電池Ba。如果天空更加多云，表示太陽(yáng)能電池的伏安特性的曲線從曲線C7變?yōu)榍€CS，太陽(yáng)能電池的工作點(diǎn)移動(dòng)到(例如)曲線C8上的d點(diǎn)。如圖1lA所示，由于在協(xié)作控制下對(duì)功率的需求和供應(yīng)之間的平衡進(jìn)行調(diào)整，太陽(yáng)能電池的端電壓不會(huì)低于電壓vto。換句話說(shuō)，在協(xié)作控制下，即使太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度急劇下降，太陽(yáng)能電池的端電壓也完全不會(huì)低于電壓Vto。如果太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度急劇下降，則太陽(yáng)能電池的端電壓的值接近電壓Vto，提供給電池Ba的電流的量變的非常小。由此，太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度急劇下降時(shí)，雖然電池Ba的充電要求一定時(shí)間，由于控制系統(tǒng)中功率的需求與供應(yīng)互相良好平衡，控制系統(tǒng)不會(huì)發(fā)生系統(tǒng)故障。由于通過(guò)協(xié)作控制調(diào)整充電速率在上述非常短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，根據(jù)協(xié)作控制，SP使天空突然開始多云，太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度突然下降，仍可避免控制系統(tǒng)發(fā)生系統(tǒng)故障?，F(xiàn)在，對(duì)從太陽(yáng)能電池所見的負(fù)載產(chǎn)生變化的情況下進(jìn)行協(xié)作控制時(shí)工作點(diǎn)的變化進(jìn)行說(shuō)明。圖1lB圖解了從太陽(yáng)能電池所見的負(fù)載增加的情況下進(jìn)行協(xié)作控制時(shí)工作點(diǎn)的變化。在圖1lB中，縱坐標(biāo)的軸線代表太陽(yáng)能電池的端電流，橫坐標(biāo)的軸線代表太陽(yáng)能電池的端電壓。進(jìn)一步，圖1lB中的陰影圓形標(biāo)志代表進(jìn)行協(xié)作控制時(shí)的工作點(diǎn)。現(xiàn)在假定太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度沒有變化，太陽(yáng)能電池的伏安特性用圖1lB所示的曲線CO表示?？刂葡到y(tǒng)剛剛啟動(dòng)之后，假定其中的耗電量幾乎為零，因此，太陽(yáng)能電池的端電壓可視為基本等于開路電壓。由此，控制系統(tǒng)剛剛啟動(dòng)之后太陽(yáng)能電池的工作點(diǎn)可視為處于(例如)曲線CO上的e點(diǎn)。應(yīng)注意，控制單元⑶給電池單元BUa的輸出電壓可視為上限48V。開始向與電池單元BUa連接的電池Ba提供功率之后，太陽(yáng)能電池的工作點(diǎn)移動(dòng)到(例如)曲線CO上的g點(diǎn)。應(yīng)注意，由于在本示例的說(shuō)明中電池Ba要求的功率為100W，圖1lB中的陰影表示的區(qū)域S I的面積等于100W。太陽(yáng)能電池的工作點(diǎn)處于曲線CO上的g點(diǎn)時(shí)，控制系統(tǒng)處于通過(guò)高壓輸入電源電路11和充電器電路41a從太陽(yáng)能電池提供給電池Ba的功率高于電池Ba要求的功率的狀態(tài)。由此，太陽(yáng)能電池的工作點(diǎn)處于曲線CO上的g點(diǎn)時(shí)太陽(yáng)能電池的端電壓、控制單元⑶的輸出電壓和提供給電池Ba的電壓分別為100V、48V和42V。此處，假定具有與電池單元BUa相似的配置的電池單元BUb與控制單元⑶建立新連接。如果假定與電池單元BUb連接的電池Bb要求其充電功率為100W，與與電池單元BUa連接的電池Ba相似，則耗電量增加，從太陽(yáng)能電池所見的負(fù)載突然增加。為了向兩個(gè)電池提供200W的總功率，(例如)總輸出電流必須加倍，而電池單元BUa的充電器電路41a和電池單元BUb的充電器電路41b的輸出電壓保持不變。但是，在發(fā)電機(jī)為太陽(yáng)能電池的情況下，太陽(yáng)能電池的端電壓隨著充電器電路41a和41b的輸出電流的增加而下降。因此，總輸出電流必須高于太陽(yáng)能電池的工作點(diǎn)處于g點(diǎn)時(shí)的總輸出電流的兩倍。因此，太陽(yáng)能電池的工作點(diǎn)必須(例如)處于圖1lB所示的曲線CO上的h點(diǎn)，太陽(yáng)能電池的端電壓急劇下降。如果太陽(yáng)能電池的端電壓急劇下降，控制系統(tǒng)可能會(huì)發(fā)生系統(tǒng)故障。在協(xié)作控制中，如果由于電池單元BUb的新連接或額外連接而使太陽(yáng)能電池的端電壓下降，則對(duì)控制系統(tǒng)中功率的需求和供應(yīng)之間的平衡進(jìn)行調(diào)整。具體地，兩個(gè)電池的充電速率自動(dòng)下降，使提供給電池Ba和電池Bb的功率可總體變?yōu)?例如)150W。具體地，如果由于電池單元BUb的新連接而使太陽(yáng)能電池的端電壓下降，則控制單元⑶給電池單元BUa和BUb的輸出電壓也下降。如果太陽(yáng)能電池的端電壓從100V接近下限VtO=75V，則控制單元⑶的高壓輸入電源電路11開始將給電池單元BUa和BUb的輸出電壓從48V下降為Vb=45V?？刂茊卧墙o電池單元BUa和BUb的輸出電壓下降時(shí)，電池單元BUa和BUb的輸入電壓下降。因此，電池單元BUa的充電器電路41a和電池單元BUb的充電器電路41b分別開始降低給電池Ba和Bb的輸出電壓。充電器電路的輸出電壓下降時(shí)，與充電器電路連接的電池的充電減速。換句話說(shuō)，電池的充電速率下降。由于每個(gè)電池的充電速率下降，功耗整體下降，因此，從太陽(yáng)能電池所見的負(fù)載下降，太陽(yáng)能電池的端電壓上升或恢復(fù)，上升或恢復(fù)的量為從太陽(yáng)能電池所見的負(fù)載下降的量。隨后，對(duì)充電速率進(jìn)行調(diào)整，直到控制單元⑶給電池單元BUa和BUb的輸出電壓收斂至某值，以建立功率的需求與供應(yīng)之間的平衡，與太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度突然下降的情況相似。應(yīng)注意，電壓值實(shí)際收斂為何值根據(jù)情況而定。因此，雖然電壓值實(shí)際收斂為何值并不明確，由于太陽(yáng)能電池的端電壓等于下限VtO=75V時(shí)充電停止，可以估計(jì)的是，電壓值收斂為稍高于下限VtO的值的值。進(jìn)一步，可以估計(jì)的是，由于各電池單元不在互相聯(lián)動(dòng)的關(guān)系下被控制，即使各電池單元具有相同配置，由于使用的元件的差異，各電池單元之間的充電速率不同。但是，電池單元一般通過(guò)協(xié)作控制而控制，這一點(diǎn)沒有變化。由于通過(guò)協(xié)作控制調(diào)整充電速率在上述非常短的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行，如果新連接電池單元BUb，則太陽(yáng)能電池的工作點(diǎn)從g點(diǎn)變?yōu)榍€CO上的i點(diǎn)。應(yīng)注意，在圖1lB中，為了便于說(shuō)明，將h點(diǎn)作為曲線CO上太陽(yáng)能電池的工作點(diǎn)的一個(gè)示例，但在協(xié)作控制下，太陽(yáng)能電池的工作點(diǎn)實(shí)際上不會(huì)變?yōu)閔點(diǎn)。這樣，在協(xié)作控制下，各電池單元BU的充電器電路響應(yīng)于從太陽(yáng)能電池所見的負(fù)載的增加而檢測(cè)其輸入電壓的大小，并自動(dòng)限制將由其吸收的電流量。根據(jù)協(xié)作控制，即使與控制單元⑶連接的電池單元BU的數(shù)量增加，使從太陽(yáng)能電池所見的負(fù)載突然增加，仍可防止控制系統(tǒng)可能發(fā)生的系統(tǒng)故障。現(xiàn)在，對(duì)太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度和從太陽(yáng)能電池所見的負(fù)載產(chǎn)生變化的情況下進(jìn)行協(xié)作控制時(shí)工作點(diǎn)的變化進(jìn)行說(shuō)明。圖12圖解了太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度和從太陽(yáng)能電池所見的負(fù)載產(chǎn)生變化的情況下進(jìn)行協(xié)作控制時(shí)工作點(diǎn)的變化。在圖12中，縱坐標(biāo)的軸線代表太陽(yáng)能電池的端電流，橫坐標(biāo)的軸線代表太陽(yáng)能電池的端電壓。圖12中的陰影圓形標(biāo)志代表進(jìn)行協(xié)作控制時(shí)的工作點(diǎn)。圖12所示的曲線C5至CS表示太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度變化時(shí)太陽(yáng)能電池的伏安特性。首先，假定包括電池Ba的電池單元BUa與控制單元⑶連接，電池Ba要求其充電功率為100W。另外，還假定此時(shí)太陽(yáng)能電池的伏安特性用曲線C7表示，太陽(yáng)能電池的工作點(diǎn)用曲線C7上的P點(diǎn)表示。
假定P點(diǎn)上太陽(yáng)能電池的端電壓明顯地接近預(yù)先設(shè)置、作為太陽(yáng)能電池的輸出電壓的下限的電壓VtO。太陽(yáng)能電池的端電壓明顯地接近電壓VtO表示，在控制系統(tǒng)中，通過(guò)協(xié)作控制對(duì)充電速率進(jìn)行調(diào)整，并大大限制充電速率。具體地，在太陽(yáng)能電池的工作點(diǎn)用圖12所示的P點(diǎn)表示的情況下，通過(guò)充電器電路41a提供給電池Ba的功率大大高于太陽(yáng)能電池提供給高壓輸入電源電路11的功率。由此，在太陽(yáng)能電池的工作點(diǎn)用圖12所示的P點(diǎn)表示的情況下，對(duì)充電速率進(jìn)行較大調(diào)整，將大大低于100W的功率提供給對(duì)電池Ba充電的充電器電路41a。假定隨后太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度增加，表示太陽(yáng)能電池的伏安特性的曲線從曲線C7變化到曲線C6。進(jìn)一步，假定具有與電池單元BUa相似的配置的電池單元BUb與控制單元⑶建立新連接。此時(shí)，太陽(yáng)能電池的工作點(diǎn)(例如)從曲線C7上的P點(diǎn)變?yōu)榍€C6上的q點(diǎn)。由于兩個(gè)電池單元與控制單元⑶連接，充電器電路41a和41b對(duì)電池Ba和Bb完全充電時(shí)的功耗為200W。但是，太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度不足時(shí)，繼續(xù)進(jìn)行協(xié)作控制，將功耗調(diào)整為低于200W的值，例如，150W。此處假定隨后天空放晴，表示太陽(yáng)能電池的伏安特性的曲線從曲線C6變?yōu)榍€C5。此時(shí)，太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的功率隨著太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度的增加而增加時(shí)，太陽(yáng)能電池的輸出電流增加。如果太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度大大增加，太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的功率進(jìn)一步增加，則某點(diǎn)處太陽(yáng)能電池的端電壓大大高于電壓Vto。如果通過(guò)高壓輸入電源電路11和充電器電路41a和41b從太陽(yáng)能電池提供給兩個(gè)電池的功率高于對(duì)兩個(gè)電池充電所需的功率，則通過(guò)協(xié)作控制對(duì)充電速率的調(diào)整減緩或自動(dòng)取消。此時(shí)，太陽(yáng)能電池的工作點(diǎn)由(例如)曲線C5上的r點(diǎn)表示，對(duì)各電池Ba和Bb的充電在100%的充電速率下進(jìn)行。隨后，假定太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度下降，表示太陽(yáng)能電池的伏安特性的曲線從曲線C5變?yōu)榍€C6。太陽(yáng)能電池的端電壓下降，并接近預(yù)先設(shè)置的電壓VtO時(shí)，再次通過(guò)協(xié)作控制對(duì)充電速率進(jìn)行調(diào)整。此時(shí)太陽(yáng)能電池的工作點(diǎn)由曲線C6上的q點(diǎn)表示。隨后，假定太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度進(jìn)一步下降，表示太陽(yáng)能電池的伏安特性的曲線從曲線C6變?yōu)榍€C8。因此，由于對(duì)充電速率進(jìn)行了調(diào)整，使太陽(yáng)能電池的工作點(diǎn)不會(huì)低于電壓VtO，太陽(yáng)能電池的端電流下降，太陽(yáng)能電池的工作點(diǎn)從曲線C6上的q點(diǎn)變?yōu)榍€CS上的s點(diǎn)。在協(xié)作控制中，對(duì)控制單元CU與單個(gè)電池單元BU之間的功率的需求與供應(yīng)之間的平衡進(jìn)行調(diào)整，使各電池單元BU的輸入電壓不低于預(yù)先確定的電壓VtO。由此，通過(guò)協(xié)作控制，各電池B的充電速率可響應(yīng)于從各電池單元BU所見的輸入側(cè)的供電能力而實(shí)時(shí)變化。這樣，協(xié)作控制不僅能解決太陽(yáng)能電池上的光照強(qiáng)度的變化問題，還能解決太陽(yáng)能電池發(fā)電期間從太陽(yáng)能電池所見的負(fù)載的變化問題。如上所述，本公開不要求使用商用電源。由此，本公開在未配備電源裝置或電力網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域也有效。[放電控制的第一示例]
順便提一下，如果DC-DC轉(zhuǎn)換器以上述方式運(yùn)行，則功率由DC-DC轉(zhuǎn)換器消耗。本公開的實(shí)施方式對(duì)這一點(diǎn)加以考慮以根據(jù)情況接通/關(guān)斷DC-DC轉(zhuǎn)換器。首先，對(duì)第一示例進(jìn)行說(shuō)明，在第一示例中，一個(gè)電池單元放電。如圖13所示，電池單元BUa和外部裝置連接至控制單元⑶。電池單元BUa包括DC-DC轉(zhuǎn)換器44a和電池Ba。電池單元BUa的詳細(xì)配置在圖13中以簡(jiǎn)化形式示出。應(yīng)注意，圖13僅示出了電池單元BUa，但這并不表示僅電池Ba放電。進(jìn)行充電的電池單元或作為備用電源的電池單元可與控制單元⑶連接?？刂茊卧呛碗姵貑卧狟Ua通過(guò)電力線L2互相連接。二極管161a與電力線L2連接，使其負(fù)極側(cè)靠近控制單元CU側(cè)，而其正極側(cè)靠近電池單元BUa側(cè)。二極管161a防止反偏壓施加至電池單元BUa的電池Ba。如圖13中的虛線所示，開關(guān)切換信號(hào)從控制單元⑶提供給電池單元BUa。外部裝置通過(guò)電力線L3與控制單元CU連接。外部裝置為，例如，將DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓的逆變器70?？刂茊卧峭ㄟ^(guò)電力線L3將從電池單元BUa提供的DC電壓提供給逆變器70。應(yīng)注意，控制單元⑶和逆變器70可配置為互相通信?？刂茊卧谦@取電池單元BUa的電池Ba的輸出電壓?？刂茊卧沁M(jìn)行(例如)與電池單元BUa的通信，以獲取電池Ba的輸出電壓。電池單元BUa的輸出電壓和標(biāo)識(shí)符(ID)可以互相關(guān)聯(lián)的關(guān)系存儲(chǔ)在控制單元⑶的存儲(chǔ)器15中?？刂茊卧峭ㄟ^(guò)通信獲取電池單元BUa的ID。隨后，控制單元⑶可從存儲(chǔ)器15中讀出與ID對(duì)應(yīng)的輸出電壓，以獲取輸出電壓。或者，可使用每個(gè)電池單元BU的ID從與網(wǎng)絡(luò)等連接的服務(wù)器中獲取與ID對(duì)應(yīng)的輸出電壓。用于獲取輸出電壓的方法可適當(dāng)改變。輸出電壓根據(jù)電池Ba的類型或連接方案而有所不同。在當(dāng)前示例中，電池Ba的輸出電壓為40V或100V?？刂茊卧谦@取適用于外部裝置的電壓的范圍?？刂茊卧谦@取適用于(例如)逆變器70的輸入電壓范圍。控制單元⑶(例如)通過(guò)通信獲取逆變器70的輸入電壓范圍。逆變器70的輸入電壓范圍可存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器15中，使其從存儲(chǔ)器15中讀出。獲取輸入電壓范圍的方法可適當(dāng)改變。在當(dāng)前示例中，輸入電壓范圍設(shè)為DC 35V至DC 50V。下文作為示例所述的放電控制由(例如)控制單元CU的CPU 13執(zhí)行。放電控制在開始從(例如)電池單元BUa放電之前進(jìn)行。首先，CPU 13將電池Ba的輸出電壓與逆變器70的輸入允許電壓互相比較。電池Ba的輸出電壓為40V時(shí)，其處于逆變器70的輸入允許電壓的范圍內(nèi)。這種情況下，CPU 13進(jìn)行關(guān)斷DC-DC轉(zhuǎn)換器44a的控制。具體地，CPU 13產(chǎn)生開關(guān)切換信號(hào)，用于將開關(guān)SWlOa與觸點(diǎn)61a連接。產(chǎn)生的開關(guān)切換信號(hào)提供給電池單元BUa的CPU 45。CPU 45根據(jù)提供給其的開關(guān)切換信號(hào)將開關(guān)SWlOa與觸點(diǎn)61a連接。CPU 13接通控制單元CU的開關(guān)SW2和開關(guān)SW3。隨后，CPU 13給CPU 45提供放電指令的控制信號(hào)。CPU 45根據(jù)發(fā)送給CPU 45本身的放電指令的控制信號(hào)接通開關(guān)SW6a和開關(guān)SW8a。由于開關(guān)SW6a和開關(guān)SW8a接通，電池Ba放電。電池Ba的輸出電壓從電池單元BUa中按原樣輸出，不通過(guò)DC-DC轉(zhuǎn)換器44a。換句話說(shuō)，40V的DC電壓從電池單元BUa中按原樣輸出。電池單元BUa輸出的DC電壓通過(guò)控制單元⑶提供給逆變器70。由于DC電壓不經(jīng)過(guò)DC-DC轉(zhuǎn)換器44a，不會(huì)產(chǎn)生DC-DC轉(zhuǎn)換器44a操作中的功率損失。電池Ba的輸出電壓為100V時(shí),其處于逆變器70的輸入允許電壓的范圍夕卜。這種情況下，CPU 13進(jìn)行接通DC-DC轉(zhuǎn)換器44a的控制。具體地，CPU 13產(chǎn)生開關(guān)切換信號(hào)，用于將開關(guān)SWlOa與觸點(diǎn)62a連接。產(chǎn)生的開關(guān)切換信號(hào)提供給電池單元BUa的CPU 45。CPU 45根據(jù)提供給其的，并發(fā)送給CPU 45本身的開關(guān)切換信號(hào)將開關(guān)SWlOa與觸點(diǎn)62a連接。CPU 13接通控制單元CU的開關(guān)SW2和開關(guān)SW3。隨后，CPU 13給CPU 45提供放電指令的控制信號(hào)。CPU 45根據(jù)發(fā)送給CPU 45本身的放電指令的控制信號(hào)接通開關(guān)SW6a和開關(guān)SW8a。由于開關(guān)SW6a和開關(guān)SW8a接通，電池Ba放電。電池Ba的輸出電壓通過(guò)觸點(diǎn)62a提供給放電器電路42a。隨后，輸出電壓提供給放電器電路42a的DC-DC轉(zhuǎn)換器44a。輸出電壓由DC-DC轉(zhuǎn)換器44a轉(zhuǎn)換為預(yù)定電壓。例如，輸出電壓轉(zhuǎn)換為48V的DC電壓。48V的DC電壓通過(guò)控制單元⑶從電池單元BUa提供給逆變器70。因此，通過(guò)DC-DC轉(zhuǎn)換器44a的操作，逆變器70可產(chǎn)生對(duì)應(yīng)電壓。這樣，DC-DC轉(zhuǎn)換器44a可響應(yīng)于適用于外部裝置的電壓而接通或關(guān)斷。[放電控制的第二示例]現(xiàn)在對(duì)放電控制的第二示例進(jìn)行說(shuō)明。如圖14所示，電池單元BUa、另一個(gè)電池單元BUb和一個(gè)進(jìn)一步電池單元BUc與控制單元⑶連接。傳輸功率的線路用實(shí)線表示，傳輸控制信號(hào)的線路用虛線表示。應(yīng)注意，控制信號(hào)通過(guò)上述共用信號(hào)線SL傳輸。作為外部裝置的一個(gè)示例的逆變器70與控制單元⑶連接。應(yīng)注意，在下文所述的示例中，電池Ba的輸出電壓為40V ；電池Bb的輸出電壓為45V ；電池Be的輸出電壓為60V。進(jìn)一步，假定逆變器70的輸入電壓范圍為35至50V。參照?qǐng)D15描述放電控制的第二示例。時(shí)間t0的定時(shí)之前，所有電池單元BU不輸出輸出電壓。時(shí)間t0的定時(shí)處，逆變器70與控制單元CU連接，逆變器70向控制單元CU發(fā)出放電請(qǐng)求?？刂茊卧狢U的CPU 13根據(jù)放電請(qǐng)求向電池單元BUa輸出(例如)放電指令的控制信號(hào)。電池單元BUa根據(jù)發(fā)送給電池單元BUa本身的放電指令的控制信號(hào)使電池Ba放電。此處，電池Ba的輸出電壓為40V，并保持在逆變器70的輸入電壓范圍內(nèi)。由此，控制單元⑶關(guān)斷DC-DC轉(zhuǎn)換器44a。由于DC-DC轉(zhuǎn)換器44a關(guān)斷，Ba的輸出電壓從電池單元BUa中按原樣輸出。應(yīng)注意，該控制與放電控制的第一示例中的控制相似，因此，本文省略其重復(fù)說(shuō)明，以避免重復(fù)。在時(shí)間t0的定時(shí)處，電池單元BUb和電池單元BUc不放電。換句話說(shuō)，電池單元BUb和電池單元BUc保持在輸出停止?fàn)顟B(tài)下。預(yù)定時(shí)間段結(jié)束，定時(shí)從時(shí)間t0轉(zhuǎn)變到時(shí)間tl。在時(shí)間tl，需要停止電池Ba的放電。例如，電池Ba的剩余電量下降時(shí)，電池Ba發(fā)生某些異常狀況或類似情況時(shí)，需要停止電池Ba。通常來(lái)說(shuō)，這種情況下，關(guān)斷外部裝置，并與不同電池單元連接，隨后重新啟動(dòng)。但是，在本公開的實(shí)施方式的系統(tǒng)中，可連接多個(gè)電池單元BU，進(jìn)一步，電池單元BU可互相獨(dú)立控制。因此，即使某電池單元BU處于無(wú)法放電的狀態(tài)下，可通過(guò)使其他電池單元BU放電而繼續(xù)對(duì)外部裝置提供功率?？刂茊卧菍⒁M(jìn)行放電過(guò)程的電池單元從電池單元BUa切換到電池單元BUb。此時(shí)，控制單元⑶獲取電池Bb的輸出電壓。電池Bb的輸出電壓可提前獲取。此處，電池Bb的輸出電壓(45V)保持在逆變器70的輸入電壓范圍內(nèi)。由此，控制單元⑶關(guān)斷DC-DC轉(zhuǎn)換器44a’。這種情況下的過(guò)程細(xì)節(jié)與放電控制的第一示例相似。
控制單元CU將放電指令的控制信號(hào)輸出給電池單元BUb。響應(yīng)于放電指令的控制信號(hào)，電池單元BUb的電池Bb放電。由于DC-DC轉(zhuǎn)換器44a’處于關(guān)斷狀態(tài)，從電池單元BUb輸出45V的DC電壓。由于電池單兀BUa的輸出電壓處于降低狀態(tài)，具有較高電壓的電池單元BUb側(cè)的輸出電壓通過(guò)控制單元⑶提供給逆變器70。由于二極管63a和63c分別連接，電池單元BUb的輸出電壓不對(duì)電池單元BUa的電池Ba和電池單元BUc的電池Be的任何一個(gè)產(chǎn)生影響。在上述示例中，電壓從40V上升到45V，但是，如果電池單元BUb放電較早，電池單元BUa隨后啟動(dòng)，則電壓從45V下降到40V。但是，在這種情況下，由于連接有二極管63a，不存在任何問題。在時(shí)間t2的定時(shí)處，控制單元⑶將放電停止的控制信號(hào)輸出給電池單元BUa。響應(yīng)于放電停止的控制信號(hào)，電池Ba的放電停止，因此使電池單元BUa處于輸出停止?fàn)顟B(tài)。這樣，切換目的地的電池單元的電池可以最大效率放電。進(jìn)行放電過(guò)程的電池單元可從電池單元BUa切換到電池單元BUc。這種情況下，電池Be的輸出電壓處于逆變器70的輸入允許電壓的范圍外。由此，電池單兀BUc將放電時(shí)，控制單元⑶進(jìn)行接通DC-DC轉(zhuǎn)換器44a”，隨后使電池Be放電的控制。電池單元BU切換時(shí)，DC-DC轉(zhuǎn)換器可接通。如圖16所示，電池單元BUa的DC-DC轉(zhuǎn)換器44a在時(shí)間tl的定時(shí)處接通。由于DC-DC轉(zhuǎn)換器44a接通，電池Ba的輸出電壓轉(zhuǎn)換為(例如)48V的DC電壓。通過(guò)轉(zhuǎn)換獲得的DC電壓從電池單元BUa輸出?？刂茊卧墙油姵貑卧狟Ub的DC-DC轉(zhuǎn)換器44a’。隨后，控制單元將放電指令的控制信號(hào)輸出給電池單元BUb。響應(yīng)于放電指令的控制信號(hào)，電池Bb放電。由于DC-DC轉(zhuǎn)換器44a’接通，電池Bb的輸出電壓轉(zhuǎn)換為(例如)48V的DC電壓。通過(guò)轉(zhuǎn)換獲得的DC電壓從電池單兀BUb輸出。在時(shí)間t2的定時(shí)處，控制單元⑶將放電停止的控制信號(hào)輸出給電池單元BUa。響應(yīng)于放電停止的控制信號(hào)，電池Ba的放電停止。隨后，為了進(jìn)行提高了效率的放電，控制單元⑶進(jìn)行關(guān)斷DC-DC轉(zhuǎn)換器44a’的控制。電池單元BUa和電池單元BUb輸出的輸出電壓可一次調(diào)整為上述預(yù)定電壓。這可防止將輸出給控制單元CU的電壓突然從電池單元BUa的輸出電壓切換為電池單元BUb的輸出電壓。應(yīng)注意，與控制單元連接的外部裝置的輸入電壓范圍預(yù)先確定，且如果電池單元的電池的輸出電壓處于輸入電壓范圍內(nèi)，可簡(jiǎn)化過(guò)程。具體地，一個(gè)電池單兀將放電時(shí)，電池單元的DC-DC轉(zhuǎn)換器關(guān)斷。多個(gè)電池單元將放電時(shí)，所有電池單元的DC-DC轉(zhuǎn)換器可接通。同時(shí)，如上文所述，即使電壓出現(xiàn)某些變化，作為負(fù)載的逆變器70可在不存在任何問題的情況下繼續(xù)運(yùn)行，但根據(jù)負(fù)載的不同，逆變器70可能無(wú)法隨著過(guò)大的電壓變化而繼續(xù)運(yùn)行。另外，在這種情況下，可通過(guò)DC-DC轉(zhuǎn)換器通過(guò)切換調(diào)整抑制過(guò)大的電壓變化。例如，在上述示例中，電池Ba的輸出電壓為40V，電池Be的輸出電壓為60V。如果輸出源從電池Ba切換到電池Be，會(huì)發(fā)生幅度為20V的電壓變化。但是,通過(guò)加入上文所述作為示例的48V的DC-DC轉(zhuǎn)換器，輸出源可通過(guò)8V和12V的電壓變化而切換。因此，可抑制變化量。<2.變形例 >
上文對(duì)本公開的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但本公開并不限于上述實(shí)施方式，可以各種形式修改。當(dāng)前實(shí)施方式中的所有配置、數(shù)值、材料等僅為示例，本公開并不限于作為示例的配置等。作為示例的配置等可在不存在技術(shù)矛盾的范圍內(nèi)適當(dāng)改變?？刂葡到y(tǒng)中的控制單元和電池單元可為便攜式。上述控制系統(tǒng)可應(yīng)用到(例如)汽車或房屋中。應(yīng)注意，本公開可具有下文所述的配置。( I) 一種控制裝置，包括:獲取部，被配置為獲取電池單元的電池的輸出電壓和適用于外部裝置的電壓范圍；以及控制部，被配置為將輸出電壓與電壓范圍互相比較，并控制電池單元，使輸出電壓響應(yīng)于比較結(jié)果而按原樣輸出或在轉(zhuǎn)換之后輸出。(2)根據(jù)(I)的控制裝置，其中，控制部在輸出電壓處于電壓范圍內(nèi)時(shí)控制電池單兀，使輸出電壓按原樣輸出，且在輸出電壓處于電壓范圍外時(shí)控制電池單兀，使輸出電壓由轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換為預(yù)定電壓，并輸出預(yù)定電壓。(3)根據(jù)(I)或(2)的控制裝置，其中，電池單元包括:第一路徑，電池的輸出電壓沿第一路徑輸出；第二路徑，由轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換電池的輸出電壓而成的預(yù)定電壓沿第二路徑輸出；以及開關(guān)，用于在第一路徑與第二路徑之間切換；并且控制部在輸出電壓處于電壓范圍內(nèi)時(shí)控制開關(guān)，使電池與第一路徑連接，且在輸出電壓處于電壓范圍外時(shí)控制開關(guān)，使電池與第二路徑連接。(4)根據(jù)(I)至(3)任一項(xiàng)的控制裝置，其中，轉(zhuǎn)換部為升壓型或降壓型直流到直流轉(zhuǎn)換器。(5) 一種控制方法，包括:獲取電池單元的電池的輸出電壓和適用于外部裝置的電壓范圍；以及將輸出電壓與電壓范圍互相比較，并控制電池單元，使輸出電壓響應(yīng)于比較結(jié)果而按原樣輸出或在轉(zhuǎn)換之后輸出。( 6 ) 一種控制裝置，包括:切換部，能夠與具有第一電池和第一轉(zhuǎn)換部的第一電池單元、具有第二電池和第二轉(zhuǎn)換部的第二電池單元以及外部裝置連接，并被配置為把要放電的電池從第一電池切換至樵二電池；以及控制部，被配置為響應(yīng)于第二電池的輸出電壓與適用于外部裝置的電壓范圍之間的比較結(jié)果來(lái)控制第二電池單元，使輸出電壓按原樣輸出或在轉(zhuǎn)換后輸出。(7)根據(jù)(6)的控制裝置，其中，控制部在第二電池的輸出電壓處于電壓范圍內(nèi)時(shí)控制第二電池單兀，使輸出電壓按原樣輸出，且在第二電池的輸出電壓處于電壓范圍外時(shí)控制第二電池單元，使輸出電壓由第二轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換為預(yù)定電壓，并輸出預(yù)定電壓。(8)根據(jù)(6)或(7)的控制裝置，其中，第一電池單元包括:第一路徑，第一電池的輸出電壓沿第一路徑輸出；第二路徑，由轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換第一電池的輸出電壓而成的預(yù)定電壓沿第二路徑輸出；以及第一開關(guān)，被配置為在第一路徑與第二路徑之間切換，
第二電池單元包括:第三路徑，第二電池的輸出電壓沿第三路徑輸出；第四路徑，由轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換第二電池的輸出電壓而成的預(yù)定電壓沿第四路徑輸出；以及第二開關(guān)，被配置為在第三路徑與第四路徑之間切換，并且控制部在第二電池的輸出電壓處于電壓范圍內(nèi)時(shí)執(zhí)行第一控制，控制第二開關(guān)使第二電池與第三路徑連接，且在第二電池的輸出電壓處于電壓范圍外時(shí)執(zhí)行第二控制，控制第二開關(guān)使第二電池與第四路徑連接。( 9 )根據(jù)(8 )的控制裝置，其中，在第一電池與第一路徑連接時(shí)，在控制部控制第一開關(guān)使第一電池與第二路徑連接后，控制部執(zhí)行第一控制或第二控制。( 10)根據(jù)(9)的控制裝置，其中，在控制部控制第一開關(guān)之后控制部進(jìn)行第一控制時(shí)，控制部先控制第二開關(guān)，使第二電池與第四路徑連接，隨后控制第二開關(guān)，使第二電池與第三路徑連接。(11)根據(jù)(6)至(10)任一項(xiàng)的控制裝置，其中，第一電池的輸出電壓與第二電池的輸出電壓彼此不同。(12) 一種控制方法，包括:把要放電的電池從第一電池單元所具有的第一電池切換到第二電池單元所具有的第二電池；并且響應(yīng)于第二電池的輸出電壓與適用于外部裝置的電壓范圍之間的比較結(jié)果來(lái)控制第二電池單元，使輸出電壓按原樣輸出或在轉(zhuǎn)換后輸出。本公開包含與2011年11月4日在日本專利局提交的日本在先專利申請(qǐng)JP2011-242631中公開的內(nèi)容相關(guān)的主題，其全部?jī)?nèi)容納入本文作為參考。
權(quán)利要求
1.一種控制裝置，包括: 獲取部，被配置為獲取電池單元的電池的輸出電壓和適用于外部裝置的電壓范圍；以及 控制部，被配置為將所述輸出電壓與所述電壓范圍互相比較，并控制所述電池単元，使所述輸出電壓響應(yīng)于比較結(jié)果而按原樣輸出或在轉(zhuǎn)換之后輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其中，所述控制部在所述輸出電壓處于所述電壓范圍內(nèi)時(shí)控制所述電池單兀，使所述輸出電壓按原樣輸出，且在所述輸出電壓處于所述電壓范圍外時(shí)控制所述電池単元，使所述輸出電壓由轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換為預(yù)定電壓，并輸出所述預(yù)定電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制裝置，其中， 所述電池単元包括:第一路徑，所述電池的輸出電壓沿所述第一路徑輸出；第二路徑，由所述轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換所述電池的輸出電壓而成的所述預(yù)定電壓沿所述第二路徑輸出；以及開關(guān)，用于在所述第一路徑與所述第二路徑之間切換；并且 所述控制部在所述輸出電壓處于所述電壓范圍內(nèi)時(shí)控制所述開關(guān)，使所述電池與所述第一路徑連接，且在所述輸出電壓處于所述電壓范圍外時(shí)控制所述開關(guān)，使所述電池與所述第二路徑連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制裝置，其中，所述轉(zhuǎn)換部為升壓型或降壓型直流到直流轉(zhuǎn)換器。
5.一種控制方法，包括: 獲取電池単元的電池的輸出電壓和適用于外部裝置的電壓范圍；以及 將所述輸出電壓與所述電壓范圍互相比較，并控制所述電池単元，使所述輸出電壓響應(yīng)于比較結(jié)果而按原樣輸出或在轉(zhuǎn)換之后輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制方法，其中，控制所述電池単元，使得在所述輸出電壓處于所述電壓范圍內(nèi)時(shí)所述輸出電壓按原樣輸出，并且在所述輸出電壓處于所述電壓范圍外時(shí)所述輸出電壓在轉(zhuǎn)換之后輸出。
7.一種控制裝置，包括: 切換部，能夠與具有第一電池和第一轉(zhuǎn)換部的第一電池單元、具有第二電池和第二轉(zhuǎn)換部的第二電池單元以及外部裝置連接，并被配置為把要放電的電池從所述第一電池切換到所述第二電池；以及 控制部，被配置為響應(yīng)于所述第二電池的輸出電壓與適用于所述外部裝置的電壓范圍之間的比較結(jié)果來(lái)控制所述第二電池單元，使所述輸出電壓按原樣輸出或在轉(zhuǎn)換后輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制裝置，其中，所述控制部在所述第二電池的輸出電壓處于所述電壓范圍內(nèi)時(shí)控制所述第二電池單元，使所述輸出電壓按原樣輸出，且在所述第二電池的輸出電壓處于所述電壓范圍外時(shí)控制所述第二電池單元，使所述輸出電壓由所述第ニ轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換為預(yù)定電壓，并輸出所述預(yù)定電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制裝置，其中， 所述第一電池單元包括:第一路徑，所述第一電池的輸出電壓沿所述第一路徑輸出；第二路徑，由轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換所述第一電池的輸出電壓而成的預(yù)定電壓沿所述第二路徑輸出；以及第ー開關(guān)，被配置為在所述第一路徑與所述第二路徑之間切換，所述第二電池單元包括:第三路徑，所述第二電池的輸出電壓沿所述第三路徑輸出；第四路徑，由轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換所述第二電池的輸出電壓而成的預(yù)定電壓沿所述第四路徑輸出；以及第二開關(guān)，被配置為在所述第三路徑與所述第四路徑之間切換，并且 所述控制部在所述第二電池的輸出電壓處于所述電壓范圍內(nèi)時(shí)執(zhí)行第一控制，控制所述第二開關(guān)使所述第二電池與所述第三路徑連接，且在所述第二電池的輸出電壓處于所述電壓范圍外時(shí)執(zhí)行第二控制，控制所述第二開關(guān)使所述第二電池與所述第四路徑連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制裝置，其中，在所述第一電池與所述第一路徑連接吋，在所述控制部控制所述第一開關(guān)使所述第一電池與所述第二路徑連接后，所述控制部執(zhí)行所述第一控制或所述第二控制。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制裝置，其中，在所述控制部控制所述第一開關(guān)之后所述控制部進(jìn)行所述第一控制時(shí)，所述控制部先控制所述第二開關(guān)，使所述第二電池與所述第四路徑連接，隨后控制所述第二開關(guān)，使所述第二電池與所述第三路徑連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制裝置，其中，所述第一電池的輸出電壓與所述第二電池的輸出電壓彼此不同。
13.一種控制方法,包括: 把要放電的電池從第一電池單元所具有的第一電池切換到第二電池單元所具有的第ニ電池；并且 響應(yīng)于所述第二電池的輸出電壓與適用于外部裝置的電壓范圍之間的比較結(jié)果來(lái)控制所述第二電池單元 ，使所述輸出電壓按原樣輸出或在轉(zhuǎn)換后輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種控制裝置和控制方法，該控制裝置包括獲取部，被配置為獲取電池單元的電池的輸出電壓和適用于外部裝置的電壓范圍；以及控制部，被配置為將輸出電壓與電壓范圍互相比較，并控制電池單元，使輸出電壓響應(yīng)于比較結(jié)果而按原樣輸出或在轉(zhuǎn)換之后輸出。
文檔編號(hào)H02J7/00GK103094949SQ20121041840
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者石橋義人 申請(qǐng)人:索尼公司