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公開番号2025168757
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-12
出願番号2024073485
出願日2024-04-30
発明の名称電源装置
出願人MIRAI-LABO株式会社
代理人弁理士法人プロウィン
主分類H02J 9/06 20060101AFI20251105BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】負荷に対する複数の二次電池の接続を切り替えても、瞬断を防止しつつ出力電圧の変動を抑制して、安定した電力の供給を継続することが可能な電源装置を提供する。
【解決手段】充放電を行う第1バッテリー(12a)および第2バッテリー(12b)と、第1スイッチ列と、第2スイッチ列と、並列接続部と、スイッチ制御部(11)を備え、第1スイッチ列は、第1スイッチ(S1a)と第3スイッチ(S1b)と第1ダイオード(D1a)とを有し、第2スイッチ列は、第2スイッチ(S2a)と第4スイッチ(S2b)と第2ダイオード(D2a)とを有し、スイッチ制御部(11)は、第1接続期間から第2接続期間に変更する間に、第1スイッチ(S1a)および第2スイッチ(S2a)がオフ状態かつ第3スイッチ(S1b)および第4スイッチ(S2b)がオン状態のオーバーラップ期間を備える電源装置。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
充放電を行う第１バッテリーおよび第２バッテリーと、
一端が前記第１バッテリーの第１出力部に接続された第１スイッチ列と、
一端が前記第２バッテリーの第２出力部に接続された第２スイッチ列と、
前記第１スイッチ列の他端および前記第２スイッチ列の他端が接続される並列接続部と、
前記第１スイッチ列および前記第２スイッチ列の開閉を制御するスイッチ制御部を備え、
前記第１スイッチ列は、一端が前記第１出力部に接続された第１スイッチと、一端が前記第１スイッチの他端に接続され他端が前記並列接続部に接続された第３スイッチと、前記第１スイッチに並列に順方向接続された第１ダイオードとを有し、
前記第２スイッチ列は、一端が前記第２出力部に接続された第２スイッチと、一端が前記第２スイッチの他端に接続され他端が前記並列接続部に接続された第４スイッチと、前記第２スイッチに並列に順方向接続された第２ダイオードとを有し、
前記スイッチ制御部は、前記第１スイッチおよび前記第３スイッチがオン状態かつ前記第２スイッチおよび前記第４スイッチがオフ状態の第１接続期間から、前記第１スイッチおよび前記第３スイッチがオフ状態かつ前記第２スイッチおよび前記第４スイッチがオン状態の第２接続期間に変更する間に、
前記第１スイッチおよび前記第２スイッチがオフ状態かつ前記第３スイッチおよび前記第４スイッチがオン状態のオーバーラップ期間を備えることを特徴とする電源装置。
続きを表示（約 600 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電源装置であって、
前記オーバーラップ期間は、５ｍ秒以上６０ｍ秒以下の範囲であることを特徴とする電源装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電源装置であって、
前記並列接続部は、ＤＣ－ＡＣインバータに接続され、
前記オーバーラップ期間は、前記ＤＣ－ＡＣインバータからの出力波形の０．５周期から５周期の範囲であることを特徴とする電源装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電源装置であって、
前記オーバーラップ期間における前記出力波形のピーク変動が１０％以下であることを特徴とする電源装置。
【請求項５】
請求項１に記載の電源装置であって、
前記第１バッテリーの出力部が第１電位であり、
前記第２バッテリーの出力部が第２電位であり、
前記オーバーラップ期間において、前記並列接続部の電位が前記第１電位と前記第２電位の間である中間電位をとることを特徴とする電源装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れか一つに記載の電源装置であって、
前記第１スイッチおよび前記第２スイッチは電界効果トランジスタであり、
前記第１ダイオードおよび前記第２ダイオードは、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチのボディダイオードであることを特徴とする電源装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に関し、特に複数の二次電池を切り替えて電力を供給する電源装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、屋外や緊急時においても電気機器を使用可能とするための電源装置が提案されている。このような電源装置では、ガソリンやガスを燃料として内燃機関の発動機を駆動し、発動機の運動エネルギーを電気エネルギーに変換するものが一般的であった。しかし、このような内燃機関を用いた電源装置では、燃料の燃焼により酸素を消費するため、室内空間や密閉された空間内での使用ができないという難点があった。そこで、近年になって電力を貯蔵した二次電池から電力を供給する電源装置も普及しつつある。
【０００３】
このような二次電池を用いた電源装置では、供給可能な電力量が二次電池の充電容量に依存するため、大電力を継続して供給するには二次電池が大型化し、重量増加と高価格化を招くという問題があった。このような問題を回避するために、複数の二次電池を着脱可能に搭載して、複数の二次電池からの電力供給を切り替える電源装置も提案されている（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００６－２９６１０９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の電源装置では、負荷に接続された二次電池の充電残量が減少した場合や二次電池を取り外す場合に、その二次電池の接続を切り離した後に、別の二次電池を選択して負荷に接続している。そのような従来技術では、ＤＣ－ＡＣインバータの入力位置での電圧は、二次電池の接続を切り替える前後において変化し、切り替えの瞬間に二次電池から電力が供給されない時間が存在し、電圧が急激に低下してしまう。
【０００６】
よって従来の電源装置における二次電池の接続切替では、瞬間的に電力が供給されない瞬断が生じてしまい、負荷に対して電力を供給し続けることが困難である。特に、二次電池から供給される直流電流をＤＣ－ＡＣインバータで交流電流に変換する電源装置では、出力される交流電流の電圧変動が大きくなり、精密機器や情報機器などの誤作動を引き起こす可能性があった。また、出力電圧の変動を抑制するためには、応答性の速いインバータ電源回路が必要となり、電源装置の大型化やコストが増加してしまうという問題があった。特に、電気自動車に用いられた二次電池を再利用する場合等には、二次電池の内部インピーダンスが小さいため、二次電池の接続切替で生じる電圧変動の問題は顕著になる。
【０００７】
そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、負荷に対する複数の二次電池の接続を切り替えても、瞬断を防止しつつ出力電圧の変動を抑制して、安定した電力の供給を継続することが可能な電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の電源装置は、充放電を行う第１バッテリーおよび第２バッテリーと、一端が前記第１バッテリーの第１出力部に接続された第１スイッチ列と、一端が前記第２バッテリーの第２出力部に接続された第２スイッチ列と、前記第１スイッチ列の他端および前記第２スイッチ列の他端が接続される並列接続部と、前記第１スイッチ列および前記第２スイッチ列の開閉を制御するスイッチ制御部を備え、前記第１スイッチ列は、一端が前記第１出力部に接続された第１スイッチと、一端が前記第１スイッチの他端に接続され他端が前記並列接続部に接続された第３スイッチと、前記第１スイッチに並列に順方向接続された第１ダイオードとを有し、前記第２スイッチ列は、一端が前記第２出力部に接続された第２スイッチと、一端が前記第２スイッチの他端に接続され他端が前記並列接続部に接続された第４スイッチと、前記第２スイッチに並列に順方向接続された第２ダイオードとを有し、前記スイッチ制御部は、前記第１スイッチおよび前記第３スイッチがオン状態かつ前記第２スイッチおよび前記第４スイッチがオフ状態の第１接続期間から、前記第１スイッチおよび前記第３スイッチがオフ状態かつ前記第２スイッチおよび前記第４スイッチがオン状態の第２接続期間に変更する間に、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチがオフ状態かつ前記第３スイッチおよび前記第４スイッチがオン状態のオーバーラップ期間を備えることを特徴とする。
【０００９】
このような本発明の電源装置では、第１バッテリーから第２バッテリーに接続を切り替える際に、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチがオフ状態かつ前記第３スイッチおよび前記第４スイッチがオン状態のオーバーラップ期間を備えるため、負荷に対する複数の二次電池の接続を切り替えても、瞬断を防止しつつ出力電圧の変動を抑制して、安定した電力の供給を継続することが可能となる。
【００１０】
また、本発明の一態様では、前記オーバーラップ期間は、５ｍ秒以上６０ｍ秒以下の範囲である。
（【００１１】以降は省略されています）

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