駆動回路および電流制御回路
【課題】ペルチェ素子を加熱および冷却を切替えて使用する。
【解決手段】一端が負荷と接続され、他端が負荷を駆動する駆動用電源と接続され、少なくとも、入力端子に入力される第１の制御信号に応じてオン状態およびオフ状態を切り替える第１のスイッチング素子と、一端が負荷および第１のスイッチング素子の一端と接続され、他端が基準電位と接続され、第２の制御信号に応じてオン状態およびオフ状態を切り替える第２のスイッチング素子と、第２のスイッチング素子がオフ状態である場合に、第１のスイッチング素子の入力端子に電圧を供給する電圧供給部と、第１の制御信号および第２の制御信号のそれぞれを、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子のそれぞれに供給し、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とを交互にオン・オフ動作させる制御部とを備える。
【解決手段】一端が負荷と接続され、他端が負荷を駆動する駆動用電源と接続され、少なくとも、入力端子に入力される第１の制御信号に応じてオン状態およびオフ状態を切り替える第１のスイッチング素子と、一端が負荷および第１のスイッチング素子の一端と接続され、他端が基準電位と接続され、第２の制御信号に応じてオン状態およびオフ状態を切り替える第２のスイッチング素子と、第２のスイッチング素子がオフ状態である場合に、第１のスイッチング素子の入力端子に電圧を供給する電圧供給部と、第１の制御信号および第２の制御信号のそれぞれを、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子のそれぞれに供給し、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とを交互にオン・オフ動作させる制御部とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動回路および電流制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数の蓄電モジュールを直列に接続した蓄電システムが、電気自動車の電源などに利用されている（例えば、特許文献１〜３参照）。蓄電システムにおいては、ペルチェ素子を用いて蓄電モジュールの温度を調整する場合がある。
［特許文献］
特許文献１ 特開２００８−１６１０２９号公報
特許文献２ 特開２００４−０８８８７８号公報
特許文献３ 特開２００９−２３２６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ペルチェ素子は、通常、加熱または冷却の一方の用途で使用される。しかし、蓄電モジュールの温度を調整する場合には、加熱および冷却を切替えながら使用する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、一端が、負荷と電気的に接続され、他端が、負荷を駆動する駆動用電源と電気的に接続され、少なくとも、入力端子に入力される第１の制御信号に応じてオン状態およびオフ状態を切り替える第１のスイッチング素子と、一端が、負荷および第１のスイッチング素子の一端と電気的に接続され、他端が、基準電位と電気的に接続され、第２の制御信号に応じてオン状態およびオフ状態を切り替える第２のスイッチング素子と、第２のスイッチング素子がオフ状態である場合に、第１のスイッチング素子の入力端子に電圧を供給する電圧供給部と、第１の制御信号および第２の制御信号のそれぞれを、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子のそれぞれに供給し、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とを交互にオン・オフ動作させる制御部とを備える駆動回路が提供される。
【０００５】
上記の駆動回路において、制御部は、負荷の駆動を開始する場合に、第１のスイッチング素子がオフ状態であり、第２のスイッチング素子がオン状態となるように第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子を制御した後、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とを交互にオン・オフ動作させてよい。
【０００６】
上記の駆動回路において、電圧供給部は、一端が、第１のスイッチング素子の入力端子と電気的に接続され、他端が、第１のスイッチング素子の一端および第２のスイッチング素子の一端と電気的に接続されるキャパシタを有してよい。上記の駆動回路において、キャパシタは、第２のスイッチング素子がオン状態の場合に充電され、第２のスイッチング素子がオフ状態になった場合に、第１のスイッチング素子の入力端子に対して充電された電荷に応じた電圧を供給してよい。上記の駆動回路において、電圧供給部は、制御部およびキャパシタの一端の間に電気的に接続され、制御部からキャパシタの一端の方向に電流を流すダイオードを有してよい。
【０００７】
上記の駆動回路は、一端が、第１のスイッチング素子の入力端子およびキャパシタの一端と電気的に接続され、他端が、基準電位と電気的に接続され、第３の制御信号に応じてオン状態およびオフ状態を切り替える第３のスイッチング素子をさらに備えてよい。上記の駆動回路において、第２のスイッチング素子の閾値電圧は、第３のスイッチング素子の閾値電圧よりも大きくてよい。上記の駆動回路において、制御部は、第３の制御信号の電圧が第３のスイッチング素子の閾値電圧以上の大きさになるまで、第２のスイッチング素子がオフ状態を維持するように第２のスイッチング素子を制御してよい。
【０００８】
上記の駆動回路において、制御部は、第２の制御信号の電圧が第２のスイッチング素子の閾値電圧以上の大きさになる前に、第３のスイッチング素子がオン状態となるように第３のスイッチング素子を制御してよい。上記の駆動回路において、制御部は、第３の制御信号の電圧が第３のスイッチング素子の閾値電圧以下の大きさになる前に、第２のスイッチング素子がオフ状態となるように第２のスイッチング素子を制御してよい。
【０００９】
本発明の第２の態様においては、第１の上記駆動回路と、第２の上記駆動回路とを備え、第１の駆動回路の第１のスイッチング素子の一端、および、第１の駆動回路の第２のスイッチング素子の一端が、負荷の一端と電気的に接続され、第２の駆動回路の第１のスイッチング素子の一端、および、第２の駆動回路の第２のスイッチング素子の一端が、負荷の他端と電気的に接続され、第１の駆動回路の第１のスイッチング素子の他端、および、第２の駆動回路の第１のスイッチング素子の他端が、駆動用電源の一端と電気的に接続され、第１の駆動回路の第２のスイッチング素子の他端、および、第２の駆動回路の第２のスイッチング素子の他端が、駆動用電源の他端と電気的に接続され電流制御回路が提供される。
【００１０】
上記の電流制御回路において、制御部は、第２の駆動回路の第１のスイッチング素子がオフ状態であり、第２の駆動回路の第２のスイッチング素子がオン状態である場合に、第１の駆動回路の第１のスイッチング素子および第１の駆動回路の第２のスイッチング素子を交互にオン・オフ動作させ、第１の駆動回路の第１のスイッチング素子がオフ状態であり、第１の駆動回路の第２のスイッチング素子がオン状態である場合に、第２の駆動回路の第１のスイッチング素子および第２の駆動回路の第２のスイッチング素子を交互にオン・オフ動作させてよい。
【００１１】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】蓄電システム１００の一例を概略的に示す。
【図２】蓄電部１１０および電力供給部１５０の一例を概略的に示す。
【図３】電力供給部３５０の一例を概略的に示す。
【図４】温度制御部１９０の一例を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
ペルチェ素子を加熱および冷却を切替えながら使用する場合、ペルチェ素子に供給する電流の向きを制御する必要がある。複数の蓄電モジュールを直列に接続した蓄電システムをペルチェ素子の電源として使用する場合、電流の向きを制御する回路として、Ｈブリッジを利用することが考えられる。この場合、ハイサイドのスイッチング素子を動作させることを目的として、ペルチェ素子の電源よりも電圧の高い電源を用意することが考えられる。しかし、この場合、回路が複雑になり、回路のコストも増加する。
【００１４】
発明者らは、例えば、ハイサイドのスイッチング素子とローサイドのスイッチング素子とを同じ電源で動作させることで、回路のコストを大幅に低減できることを見出した。以下、蓄電システムの温度制御部に用いられる回路を例として、駆動回路および電流制御回路について説明する。
【００１５】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。また、図面を参照して、実施形態について説明するが、図面の記載において、同一または類似の部分には同一の参照番号を付して重複する説明を省く場合がある。
【００１６】
図１は、蓄電システム１００の一例を概略的に示す。蓄電システム１００は、電気自動車、ハイブリッド自動車、電気二輪車、鉄道車両、昇降機などの輸送装置、または、ＰＣ、携帯電話などの電気機器の電源として用いられてよい。蓄電システム１００は、太陽光発電、風力発電などの発電装置に電気的に接続される蓄電装置として用いられてもよい。
【００１７】
本実施形態において、蓄電システム１００は、マスタモジュール１０２と、スレーブモジュール１０４と、外部端子１０６と、外部端子１０７と、スイッチ素子１０８とを備える。蓄電システム１００は、１以上のスレーブモジュール１０４を有してよい。蓄電システム１００は、動作中に、マスタモジュール１０２および１以上のスレーブモジュール１０４のそれぞれの電圧を均等化させてもよい。
【００１８】
本実施形態において、マスタモジュール１０２は、蓄電部１１０と、端子１２２と、端子１２４と、スイッチ素子１３０と、モジュール制御部１４０と、電力供給部１５０と、温度制御部１９０とを有する。モジュール制御部１４０は、電源入力端子１２６を有してよい。電力供給部１５０は、電力分配部１５２と、端子１５４と、端子１６２と、端子１６４と、端子１７２と、端子１７４とを含んでよい。本実施形態において、スレーブモジュールは、蓄電部１１０と、端子１２２と、端子１２４と、電源入力端子１２６と、スイッチ素子１３０と、モジュール制御部１４０と、温度制御部１９０とを有する。
【００１９】
マスタモジュール１０２およびスレーブモジュール１０４は直列に接続される。マスタモジュール１０２は外部端子１０６と電気的に接続され、スレーブモジュール１０４は外部端子１０７と電気的に接続される。
【００２０】
「電気的に接続される」とは、ある要素と他の要素とが直接接続される場合に限定されない。ある要素と他の要素との間に、第三の要素が介在してもよい。また、ある要素と他の要素とが物理的に接続されている場合に限定されない。例えば、変圧器の入力巻線と出力巻線とは物理的には接続されていないが、電気的には接続されている。さらに、ある要素と他の要素とが製造段階で電気的に接続されている場合だけでなく、蓄電システムが外部の充電装置または負荷と電気的に接続されたときに、ある要素と他の要素とが電気的に接続される場合をも含む。また、「直列に接続される」とは、ある要素と他の要素とが直列に電気的に接続されていることを示す。「端子」とは、物理的な端子だけでなく、ある要素と他の要素との接続部をも含む。
【００２１】
外部端子１０６および外部端子１０７は、マスタモジュール１０２およびスレーブモジュール１０４を外部と電気的に接続する。スイッチ素子１０８は、電力供給部１５０と、外部端子１０６または外部端子１０７との間を電気的に接続する。スイッチ素子１０８は、ＭＯＳＦＥＴなどのトランジスタであってもよく、リレーであってもよい。また、スイッチ素子１０８の代わりにコネクタが用いられてもよい。
【００２２】
蓄電部１１０は、蓄電システム１００の外部の充電装置（図示していない。）と電気的に接続され、電気エネルギーを蓄える。蓄電部１１０は、外部の負荷（図示していない。）と電気的に接続され、当該負荷に電力を供給する。蓄電部１１０は、端子１２２および端子１２４を介して他の蓄電部１１０と電気的に接続される。端子１２４は、蓄電部１１０の一端および外部端子１０７の間に電気的に接続される端子１２２は、蓄電部１１０の他端および外部端子１０６の間に電気的に接続される。
【００２３】
スイッチ素子１３０は、蓄電部１１０の一端および端子１２４の間を電気的に接続する。スイッチ素子１３０は、モジュール制御部１４０からの制御信号φ１２に基づいて、オン状態とオフ状態とを切り替える。スイッチ素子１３０は、制御信号φ１２を受信していない場合にオフ状態であり、制御信号φ１２を受信した場合にオン状態になってよい。スイッチ素子１３０は、ＭＯＳＦＥＴなどのトランジスタであってもよく、リレーであってもよい。
【００２４】
モジュール制御部１４０は、スイッチ素子１３０のオン・オフ動作を制御する。モジュール制御部１４０は、スイッチ素子１３０のオン・オフ動作を制御する制御信号φ１２を生成して、スイッチ素子１３０に供給してよい。モジュール制御部１４０は、端子１２２と、電源入力端子１２６との間の電圧を駆動電圧として動作してよい。モジュール制御部１４０は、パルス幅変調器などのパルス変調器であってよい。
【００２５】
本実施形態において、モジュール制御部１４０は、電力供給部１５０から電力を供給される。そのため、電力供給部１５０から電力が供給されていない状態では、モジュール制御部１４０からスイッチ素子１３０に制御信号φ１２が供給されない。これにより、蓄電システム１００の組立中に、万が一、端子１２２および端子１２４が短絡された場合であっても、端子１２２および端子１２４の間には電流が流れない。その結果、蓄電システム１００を安全に組み立てることができる。
【００２６】
電力供給部１５０は、外部端子１０６および外部端子１０７が外部の充電装置と電気的に接続され、外部端子１０６および外部端子１０７に電力が供給された場合に、マスタモジュール１０２およびスレーブモジュール１０４のそれぞれが有するモジュール制御部１４０に電力を供給する。
【００２７】
電力分配部１５２は、外部端子１０６および外部端子１０７が外部の充電装置と電気的に接続された場合に、電力を発生させる。電力分配部１５２は、発生した電力を、マスタモジュール１０２およびスレーブモジュール１０４のそれぞれが有するモジュール制御部１４０に供給する。
【００２８】
本実施形態において、電力分配部１５２は、端子１６２または端子１７２と、スレーブモジュール１０４の端子１２２とを介して、スレーブモジュール１０４のモジュール制御部１４０の基準電圧端子と電気的に接続される。電力分配部１５２は、端子１６４または端子１７４を介して、スレーブモジュール１０４のモジュール制御部１４０の電源入力端子１２６と電気的に接続される。同様に、電力分配部１５２は、同様にして、マスタモジュール１０２とも電気的に接続される。
【００２９】
電力分配部１５２は、一端が、スイッチ素子１０８を介して外部端子１０７と電気的に接続される。電力分配部１５２の他端のうちの少なくとも１つは、外部端子１０６と電気的に接続されてよい。本実施形態において、電力分配部１５２は、電力供給部１５０の端子１５４およびスイッチ素子１０８を介して、外部端子１０７と電気的に接続される。これにより、スイッチ素子１０８がオフ状態である場合に、外部端子１０６および外部端子１０７に電力が供給されたとしても、電力分配部１５２は電力を発生させない。なお、電力分配部１５２は、一端が、外部端子１０７と電気的に接続され、他端のうちの少なくとも１つがスイッチ素子１０８を介して外部端子１０６と電気的に接続されてもよい。
【００３０】
本実施形態によれば、蓄電システム１００を組み立てる場合、マスタモジュール１０２およびスレーブモジュール１０４を直列に接続した後、スイッチ素子１０８をオン状態にしてから、外部端子１０６および外部端子１０７に電力を供給しなければ、スイッチ素子１３０がオン状態にならない。そのため、より安全に蓄電システム１００を組み立てることができる。
【００３１】
温度制御部１９０は、マスタモジュール１０２またはスレーブモジュール１０４の蓄電部１１０の温度を制御する。温度制御部１９０は、マスタモジュール１０２およびスレーブモジュール１０４のそれぞれに配されてよい。それぞれの温度制御部１９０は、対応する蓄電部１１０の温度を独立に制御してよい。それぞれの温度制御部１９０は、対応する蓄電部１１０から電力を供給されてよい。
【００３２】
図２は、蓄電部１１０および電力供給部１５０の一例を概略的に示す。説明を簡単にする目的で、図２には、蓄電部１１０および電力供給部１５０とともに、マスタモジュール１０２の他の要素も示す。図２は、マスタモジュール１０２の一例として、電力供給部１５０が、他の要素とともに筐体２８０の内部に配される場合を示す。しかし、マスタモジュール１０２はこれに限定されない。電力供給部１５０と他の要素とが、それぞれ異なる筐体に配されてもよい。
【００３３】
本実施形態において、蓄電部１１０は、蓄電セル２１０と、バランス補正部２２０とを有する。蓄電部１１０は、直列に接続された複数の蓄電セル２１０を有してよい。蓄電セル２１０は、二次電池またはキャパシタであってよい。二次電池としては、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、鉛蓄電池などが用いられてよい。蓄電セル２１０は、さらに、複数の二次電池またはキャパシタを含んでもよい。蓄電セル２１０は、複数の二次電池またはキャパシタが並列に接続された組電池であってもよい。
【００３４】
バランス補正部２２０は、複数の蓄電セル２１０の電圧を均等化させる。バランス補正部２２０の動作原理および構成は特に限定されるものではないが、例えば、特開２００４−０８８８７８号公報に記載されているように、複数の蓄電セル２１０のそれぞれに対応する複数の二次巻線を有するトランスと、直列に接続された複数の蓄電部１１０の電圧をスイッチングして、トランスの一次巻線に通電させる開閉回路を形成するスイッチング素子とを用いて、複数の蓄電セル２１０の電圧を均等化させてよい。スイッチング素子として、制御信号を受信していない場合にオフ状態となる素子が用いられてよい。
【００３５】
この場合、トランスの二次巻線のそれぞれは、誘導された出力電力を、対応する蓄電部１１０に充電供給するように構成される。これにより、スイッチング素子をオン・オフ動作させてトランスの一次巻線にパルス電流を発生させることで、直列に接続された蓄電部１１０の電圧が複数の蓄電セル２１０に再分配され、蓄電部１１０間の電圧が均等化される。
【００３６】
バランス補正部２２０の他の例としては、例えば、特開２００９−２３２６６０号公報に記載されているように、直列に接続された２つの蓄電セル２１０の中間接続点に一端が接続されるインダクタと、インダクタの他端と２つの蓄電セル２１０の一方の直列接続端との間に介在して開閉回路を形成するスイッチング素子と、インダクタの他端と２つの蓄電セル２１０の他方の直列接続端との間に介在して開閉回路を形成するスイッチング素子とを用いて、複数の蓄電セル２１０の電圧を均等化させてよい。スイッチング素子として、制御信号を受信していない場合にオフ状態となる素子が用いられてよい。
【００３７】
この場合、直列に接続された２つの蓄電セル２１０に対して１つのバランス補正回路が配される。例えば、蓄電部１１０が直列に接続された４つの蓄電セル２１０を備える場合、バランス補正部２２０は、３つのバランス補正回路を備える。２つのスイッチング素子を交互にオン・オフ動作させることで、直列に接続された２つの蓄電セル２１０の間の電圧が均等化される。
【００３８】
バランス補正部２２０は、モジュール制御部１４０からの制御信号φ２２に基づいて、上記の開閉回路を形成するスイッチング素子のオン・オフ動作を制御してよい。モジュール制御部１４０は、パルス幅変調器であってもよく、パルスの周期およびパルス幅を制御することで、当該スイッチング素子のオン・オフ動作を制御してよい。
【００３９】
バランス補正部２２０が複数の蓄電セル２１０の電圧を均等化させる場合、多少の電力が消費される。しかし、本実施形態においては、モジュール制御部１４０が、バランス補正部２２０の動作を制御する。そのため、モジュール制御部１４０に電力が供給されていない状態では、バランス補正が実施されない。これにより、例えば、保管中の消費電力を低減させることができる。
【００４０】
本実施形態において、電力分配部１５２は、トランス２３０と、スイッチング素子２７０と、電力供給制御部２７２とを有する。トランス２３０は、一次巻線２３２と、二次巻線２４２と、ダイオード２４４と、キャパシタ２４６と、二次巻線２５２と、ダイオード２５４と、キャパシタ２５６、二次巻線２６２と、ダイオード２６４と、キャパシタ２６６とを含む。
【００４１】
本実施形態では、電力分配部１５２が、二次巻線２４２、二次巻線２５２および二次巻線２６２を有する場合について説明する。しかし、二次巻線の数はこれに限定されない。蓄電システム１００に含まれるマスタモジュール１０２およびスレーブモジュール１０４の数に応じて、二次巻線の数も増減してもよい。
【００４２】
本実施形態において、一次巻線２３２は、スイッチ素子１０８およびスイッチング素子２７０を介して、外部端子１０６および外部端子１０７の間に電気的に接続される。これにより、スイッチ素子１０８およびスイッチング素子２７０がオン状態である場合に、充電装置（図示していない。）から外部端子１０６および外部端子１０７の間に電力が供給されると、電力供給部１５０からモジュール制御部１４０のそれぞれに電力が供給される。
【００４３】
二次巻線２４２は、マスタモジュール１０２が有するモジュール制御部１４０（対応するモジュール制御部１４０と言う場合がある。）と電気的に接続される。二次巻線２４２の一端は、対応するモジュール制御部１４０の電源入力端子１２６と電気的に接続される。二次巻線２４２の他端は、対応するモジュール制御部１４０の基準電圧端子と電気的に接続される。
【００４４】
ダイオード２４４は、一端が、二次巻線２４２の一端と電気的に接続され、他端が、対応するモジュール制御部１４０の電源入力端子１２６と電気的に接続される。ダイオード２４４は、二次巻線２４２の一端からモジュール制御部１４０の電源入力端子１２６に向かって電流を流す向きに配される。キャパシタ２４６は、一端がダイオード２４４の他端および対応するモジュール制御部１４０の電源入力端子１２６と電気的に接続され、他端が、対応するモジュール制御部１４０の基準電圧端子と電気的に接続される。ダイオード２４４およびキャパシタ２４６は、二次巻線２４２に誘導された出力電力を整流して、モジュール制御部１４０の電源入力端子１２６に電力を供給する。
【００４５】
同様に、二次巻線２５２および二次巻線２６２は、それぞれ、対応するスレーブモジュール１０４が有するモジュール制御部１４０（対応するモジュール制御部１４０と言う場合がある。）と電気的に接続される。ダイオード２５４およびキャパシタ２５６は、二次巻線２５２に誘導された出力電力を整流して、対応するモジュール制御部１４０の電源入力端子１２６に電力を供給する。ダイオード２６４およびキャパシタ２６６は、二次巻線２６２に誘導された出力電力を整流して、対応するモジュール制御部１４０の電源入力端子１２６に電力を供給する。
【００４６】
スイッチング素子２７０は、外部端子１０６および外部端子１０７の一方と、一次巻線２３２との間に介在して開閉回路を形成する。本実施形態において、スイッチング素子２７０の一端は、端子１２２を介して外部端子１０６と電気的に接続される。スイッチング素子２７０の他端は、一次巻線２３２の一端と電気的に接続される。
【００４７】
スイッチング素子２７０がオン・オフ動作を繰り返すことで、トランス２３０の一次巻線２３２にパルス電流が発生する。これにより、二次巻線２４２、二次巻線２５２および二次巻線２６２のそれぞれに出力電流が誘導される。スイッチング素子２７０は、電力供給制御部２７２からの制御信号φ２４に基づいて、オン状態およびオフ状態を切り替えてよい。
【００４８】
スイッチング素子２７０は、特に限定されるものではないが、制御信号φ２４を受信していない場合にオフ状態であり、制御信号φ２４を受信した場合にオン状態になる素子であってもよい。スイッチング素子２７０は、ＭＯＳＦＥＴなどのトランジスタであってもよく、リレーであってもよい。
【００４９】
電力供給制御部２７２は、スイッチング素子２７０のオン・オフ動作を制御する。電力供給制御部２７２は、パルス幅変調器などのパルス変調器であってよい。これにより、トランス２３０の一次巻線２３２にパルス電流を発生させることができる。その結果、二次巻線２４２、二次巻線２５２および二次巻線２６２のそれぞれに出力電流が誘導され、対応するモジュール制御部１４０のそれぞれに、電力が供給される。
【００５０】
電力供給制御部２７２の電源は外部から供給されてもよい。電力供給制御部２７２は、誘導される出力電流を測定して、測定結果に基づいて、スイッチング素子２７０のオン・オフ動作を制御してよい。例えば、電力供給制御部２７２は、トランス２３０に配される二次巻線をさらに有して、当該二次巻線に誘導される出力電流を測定してよい。
【００５１】
図３は、電力供給部３５０の一例を概略的に示す。説明を簡単にする目的で、図３には、電力供給部１５０とともに、マスタモジュール１０２のモジュール制御部１４０および端子１２２と、電源入力端子１２６と、外部端子１０６とを示す。
【００５２】
電力供給部３５０は、マスタモジュール１０２およびスレーブモジュール１０４のそれぞれに対応する二次巻線が、複数の二次巻線を含む点で、電力供給部１５０と相違する。本実施形態において、当該複数の二次巻線は直列に接続されており、直列に接続された二次巻線の両端は、それぞれ、対応する蓄電モジュールの蓄電部１１０の両端と電気的に接続される。これにより、蓄電システム１００は、マスタモジュール１０２およびスレーブモジュール１０４の間で電圧にバラつきがある場合に、マスタモジュール１０２およびスレーブモジュール１０４の間の電圧を均等化させることができる。
【００５３】
特に、本実施形態においては、マスタモジュール１０２およびスレーブモジュール１０４のそれぞれが、それぞれの蓄電部１１０から電力を供給される温度制御部１９０を有する。マスタモジュール１０２およびスレーブモジュール１０４の放熱特性は、それぞれが配された位置によって異なることから、マスタモジュール１０２およびスレーブモジュール１０４の電池残量が均一でなくなり、電圧にバラつきが生じやすい。
【００５４】
例えば、蓄電システム１００の外部に近い側に配されたマスタモジュール１０２またはスレーブモジュール１０４は、蓄電システム１００の外部から遠い側に配されたマスタモジュール１０２またはスレーブモジュール１０４と比較して、外気の影響を受けやすい。蓄電システム１００の外部から遠い側に配されたマスタモジュール１０２またはスレーブモジュール１０４は、蓄電システム１００の外部に近い側に配されたマスタモジュール１０２またはスレーブモジュール１０４と比較して、外部に熱を放出しにくい。電力供給部３５０は、このような場合に好適に用いられる。
【００５５】
本実施形態において、電力供給部３５０は、電力分配部３５１と、端子１５４と、端子１６２と、端子１６４と、端子１７２と、端子１７４と、端子３４８と、端子３５８と、端子３６８とを含む。端子３４８は、マスタモジュール１０２の端子１２４と電気的に接続される。端子３５８および端子３６８は、それぞれ、対応するスレーブモジュール１０４の端子１２４と電気的に接続される。端子３４８、端子３５８および端子３６８のそれぞれは、対応する蓄電モジュールの端子１２４とスイッチ素子１３０との間の中間接続点と電気的に接続されてよい。
【００５６】
電力分配部３５１は、トランス３３０と、スイッチング素子２７０と、電力供給制御部２７２とを有する。以下、電力供給部１５０の各構成との相違点について説明し、電力供給部１５０の各構成と同様の構成については説明を省略する場合がある。例えば、説明を省略した部分については、電力分配部３５１は電力分配部１５２と同様の構成を有してよく、トランス３３０はトランス２３０と同様の構成を有してよい。
【００５７】
トランス３３０は、一次巻線２３２を含む。トランス３３０は、二次巻線２４２および二次巻線３４２と、ダイオード２４４およびダイオード３４４と、キャパシタ２４６およびキャパシタ３４６とを含む。トランス３３０は、二次巻線２５２および二次巻線３５２と、ダイオード２５４およびダイオード３５４と、キャパシタ２５６およびキャパシタ３５６とを含む。トランス３３０は、二次巻線２６２および二次巻線３６２と、ダイオード２６４およびダイオード３６４と、キャパシタ２６６およびキャパシタ３６６とを含む。
【００５８】
二次巻線３４２は、二次巻線２４２と直列に接続される。二次巻線２４２の一端は、マスタモジュール１０２の端子１２２と電気的に接続される。二次巻線３４２の一端は、マスタモジュール１０２の端子１２４と電気的に接続される。二次巻線２４２の他端および二次巻線３４２の他端は、マスタモジュール１０２が有するモジュール制御部１４０の電源入力端子１２６と電気的に接続される。
【００５９】
ダイオード３４４は、一端が、二次巻線３４２の一端と電気的に接続され、他端が、端子３４８と電気的に接続される。ダイオード３４４は、二次巻線３４２の一端から端子３４８に向かって電流を流す向きに配される。キャパシタ３４６は、一端がダイオード３４４の他端および端子３４８と電気的に接続され、他端が、二次巻線２４２の一端と電気的に接続される。
【００６０】
同様に、二次巻線３５２は、二次巻線２５２と直列に接続される。二次巻線２５２の一端は、対応するスレーブモジュール１０４の端子１２２と電気的に接続される。二次巻線３５２の一端は、対応するスレーブモジュール１０４の端子１２４と電気的に接続される。二次巻線２５２の他端および二次巻線３５２の他端は、対応するスレーブモジュール１０４が有するモジュール制御部１４０の電源入力端子１２６と電気的に接続される。
【００６１】
ダイオード３５４は、一端が、二次巻線３５２の一端と電気的に接続され、他端が、端子３５８と電気的に接続される。ダイオード３５４は、二次巻線３５２の一端から端子３５８に向かって電流を流す向きに配される。キャパシタ３５６は、一端がダイオード３５４の他端および端子３５８と電気的に接続され、他端が、二次巻線２５２の一端と電気的に接続される。
【００６２】
同様に、二次巻線３６２は、二次巻線２６２と直列に接続される。二次巻線２６２の一端は、対応するスレーブモジュール１０４の端子１２２と電気的に接続される。二次巻線３６２の一端は、対応するスレーブモジュール１０４の端子１２４と電気的に接続される。二次巻線２６２の他端および二次巻線３６２の他端は、対応するスレーブモジュール１０４が有するモジュール制御部１４０の電源入力端子１２６と電気的に接続される。
【００６３】
ダイオード３６４は、一端が、二次巻線３６２の一端と電気的に接続され、他端が、端子３６８と電気的に接続される。ダイオード３６４は、二次巻線３６２の一端から端子３６８に向かって電流を流す向きに配される。キャパシタ３６６は、一端がダイオード３６４の他端および端子３６８と電気的に接続され、他端が、二次巻線２６２の一端と電気的に接続される。
【００６４】
本実施形態によれば、直列に接続された２つの二次巻線のそれぞれは、スイッチング素子２７０のスイッチング動作により誘導された出力電力を、対応する蓄電部１１０に充電供給する。その結果、直列に接続された複数の蓄電部１１０の電圧を、複数の蓄電部１１０のそれぞれの間で再分配することができ、マスタモジュール１０２および１以上のスレーブモジュール１０４の間で電圧を均等化することができる。これにより、トランス３３０を、モジュール制御部１４０への電力の供給と、電圧の均等化とに利用することができる。なお、蓄電システム１００は、その他の方法により、マスタモジュール１０２および１以上のスレーブモジュール１０４の間で電圧を均等化してもよい。
【００６５】
図４は、温度制御部１９０の一例を概略的に示す。図４は、説明を簡単にする目的で、温度制御部１９０を、蓄電部１１０とともに示す。本実施形態において、温度制御部１９０は、ペルチェ素子４０と、ペルチェ素子４０に供給する電流の大きさおよび向きの少なくとも一方を調整する電流制御部４００とを備える。電流制御部４００は、駆動部４０２と、駆動部４０４と、駆動制御部４０６とを有する。
【００６６】
本実施形態において、温度制御部１９０は、ペルチェ素子４０を用いて蓄電部１１０の温度を制御する。しかし、温度制御部１９０はこれに限定されない。例えば、ペルチェ素子４０の代わりに抵抗を用いて蓄電部１１０の温度を調整してもよい。ペルチェ素子４０は、駆動部４０２および駆動部４０４の負荷の一例であってよい。駆動部４０２は、第２の駆動回路の一例であってよい。駆動部４０４は、第１の駆動回路の一例であってよい。
【００６７】
なお、本実施形態において、駆動部４０２および駆動部４０４が、同一の駆動制御部４０６により制御される場合について説明する。しかし、駆動部４０２および駆動部４０４はこれに限定されない。駆動部４０２および駆動部４０４が、それぞれ、駆動制御部４０６を有してもよい。
【００６８】
まず、駆動部４０２および駆動部４０４について説明する。説明を簡単にする目的で、駆動部４０２を例として、駆動部４０２および駆動部４０４の構成および動作について説明する。駆動部４０４は駆動部４０２と同様の構成を有してよい。駆動部４０４の制御信号φ４４は、駆動部４０２の制御信号φ４２に対応する。駆動部４０４の制御信号φ４７１、制御信号φ４７２および制御信号φ４７３は、それぞれ、駆動部４０２の制御信号φ４６１、制御信号φ４６２および制御信号φ４６３に対応する。
【００６９】
本実施形態において、駆動部４０２および駆動部４０４は、ペルチェ素子４０を駆動するＨブリッジ回路を構成する。駆動部４０２および駆動部４０４のそれぞれは、スイッチング素子４１０と、スイッチング素子４２０と、スイッチング素子４３０と、電圧供給部４４０とを有する。スイッチング素子４１０、スイッチング素子４２０およびスイッチング素子４３０のそれぞれは、駆動制御部４０６から供給される制御信号が入力される入力端子４１２、入力端子４２２および入力端子４３２を含んでよい。電圧供給部４４０は、キャパシタ４４２と、ダイオード４４３と、ダイオード４４４と、抵抗４４５と、抵抗４４６とを含んでよい。
【００７０】
スイッチング素子４１０は、一端が、ペルチェ素子４０の一端と電気的に接続される。スイッチング素子４１０の他端は、ペルチェ素子４０を駆動する蓄電部１１０の一端と電気的に接続される。スイッチング素子４１０の入力端子４１２には、制御信号φ４６１が入力される。スイッチング素子４１０は、入力端子４１２に入力される電圧の大きさに基づいて、オン状態およびオフ状態を切り替えてよい。スイッチング素子４１０は、ＭＯＳＦＥＴなどのトランジスタであってよい。スイッチング素子４１０は、第１のスイッチング素子の一例であってよい。
【００７１】
スイッチング素子４１０は、少なくとも、制御信号φ４６３に応じてオン状態およびオフ状態を切り替えてよい。本実施形態において、スイッチング素子４１０は、入力端子４１２に入力される制御信号φ４２に応じてオン状態およびオフ状態を切り替える。制御信号φ４２は、制御信号φ４６１、制御信号φ４６２および制御信号φ４６３に応じて変化する。例えば、制御信号φ４６１がオン信号であっても、スイッチング素子４３０がオン状態である場合には、制御信号φ４２はオフ信号となる。
【００７２】
また、スイッチング素子４２０がオフ時に４１０のソース電位が高まり、実質的に制御信号φ４６１がオフ信号となった場合であっても、スイッチング素子４３０がオフ状態であり、キャパシタ４４２に十分な電荷が充電されている場合には、制御信号φ４２はオン信号となる。キャパシタ４４２の充電状態は、スイッチング素子４１０がオンする前に制御信号φ４６１と制御信号φ４６２によりスイッチング素子４２０を短期間オンすることで制御されてよい。
【００７３】
スイッチング素子４２０は、一端が、ペルチェ素子４０の一端およびスイッチング素子４１０の一端と電気的に接続される。スイッチング素子４２０の他端は、基準電位４０８と電気的に接続される。スイッチング素子４２０の他端は、蓄電部１１０の他端と電気的に接続される。スイッチング素子４２０の入力端子４２２には、制御信号φ４６２が入力される。スイッチング素子４２０は、入力端子４２２に入力される電圧の大きさに基づいて、オン状態およびオフ状態を切り替えてよい。スイッチング素子４２０は、入力端子４２２に入力される制御信号φ４６２に応じてオン状態およびオフ状態を切り替えてよい。スイッチング素子４２０は、ＭＯＳＦＥＴなどのトランジスタであってよい。スイッチング素子４２０は、第２のスイッチング素子の一例であってよい。
【００７４】
スイッチング素子４２０の閾値電圧は、スイッチング素子４３０の閾値電圧よりも大きくてよい。これにより、例えば、制御信号φ４６２およびφ４６３が、同一の制御用電源により生成され、ほぼ同時に供給された場合であっても、スイッチング素子４３０の方が、スイッチング素子４２０よりも先に、スイッチング動作を実施することができる。
【００７５】
スイッチング素子４３０は、一端が、スイッチング素子４１０の入力端子４１２およびキャパシタ４４２の一端と電気的に接続される。スイッチング素子４３０の他端は、基準電位４０８と電気的に接続される。スイッチング素子４３０の入力端子４３２には、制御信号φ４６３が入力される。スイッチング素子４３０は、入力端子４３２に入力される電圧の大きさに基づいて、オン状態およびオフ状態を切り替えてよい。スイッチング素子４３０は、入力端子４３２に入力される制御信号φ４６３に応じてオン状態およびオフ状態を切り替えてよい。スイッチング素子４３０は、ＭＯＳＦＥＴなどのトランジスタであってよい。スイッチング素子４３０は、第３のスイッチング素子の一例であってよい。
【００７６】
スイッチング素子４３０がオン状態の場合、スイッチング素子４１０の入力端子４１２が、抵抗４４６を介して基準電位４０８と電気的に接続される。これにより、スイッチング素子４１０はオフ状態になる。一方、スイッチング素子４３０がオフ状態の場合、スイッチング素子４１０の入力端子４１２には、駆動制御部４０６および電圧供給部４４０から供給される電圧が引加される。入力端子４１２に引加された電圧がスイッチング素子４１０の閾値電圧よりも大きくなると、スイッチング素子４１０がオン状態になる。
【００７７】
電圧供給部４４０は、スイッチング素子４１０の入力端子４１２に電圧を供給する。電圧供給部４４０は、スイッチング素子４２０がオフ状態である場合に、入力端子４１２に電圧を供給してよい。本実施形態においては、制御信号φ４６１が供給されている状態で、スイッチング素子４２０およびスイッチング素子４３０がオン状態からオフ状態に切り替えられ、電圧供給部４４０から入力端子４１２に電圧が供給される。
【００７８】
キャパシタ４４２は、一端が、スイッチング素子４１０の入力端子４１２と電気的に接続される。キャパシタ４４２の他端は、スイッチング素子４１０の一端およびスイッチング素子４２０の一端と電気的に接続される。
【００７９】
キャパシタ４４２は、スイッチング素子４２０がオン状態の場合に充電される。スイッチング素子４２０がオン状態の場合、キャパシタ４４２の他端が基準電位４０８と電気的に接続される。これにより、キャパシタ４４２には、制御信号φ４６１の電圧と基準電位４０８との差に相当する電荷が充電される。なお、スイッチング素子４２０がオン状態の場合には、スイッチング素子４１０がオフ状態となるよう制御される。これにより、蓄電部１１０の一端および他端が短絡されるのを防止することができる。
【００８０】
キャパシタ４４２は、スイッチング素子４２０がオフ状態である場合に、スイッチング素子４１０の入力端子４１２に、充電された電荷に応じた電圧を供給するよう制御される。本実施形態においては、制御信号φ４６１が供給されている状態で、スイッチング素子４３０がオン状態の場合に、短期間、スイッチング素子４２０がオン状態とされた後、スイッチング素子４２０、スイッチング素子４３０の順にオフ状態に切り替えられる。これにより、スイッチング素子４１０の入力端子４１２には、キャパシタ４４２から供給される電圧が引加される。
【００８１】
ダイオード４４３は、駆動制御部４０６およびキャパシタ４４２の一端の間に電気的に接続される。ダイオード４４３は、駆動制御部４０６の制御用電源４５０とキャパシタ４４２の一端との間に電気的に接続されてもよい。ダイオード４４３は、駆動制御部４０６からキャパシタ４４２の一端に電流を流す向きに配される。これにより、スイッチング素子４３０がオフ状態になった場合に、キャパシタ４４２に充電された電荷に応じた電圧が、入力端子４１２に印加される。
【００８２】
例えば、スイッチング素子４１０がＦＥＴである場合、スイッチング素子４１０がオン状態になると、スイッチング素子４１０のソースの電圧が上昇する。そのため、ゲートとソースとの間の電圧差が小さくなり、スイッチング素子４１０の動作が不安定になる。しかし、本実施形態によれば、駆動制御部４０６とキャパシタ４４２との間にダイオード４４３が配されており、スイッチング素子４１０をオン状態にする場合には、スイッチング素子４２０およびスイッチング素子４３０がオフ状態となるように制御される。
【００８３】
これにより、スイッチング素子４１０がオン状態となり、キャパシタ４４２の他端の電圧が上昇した場合であっても、キャパシタ４４２に充電された電荷に応じた電圧が、入力端子４１２に供給される。その結果、スイッチング素子４１０のオン状態を安定化させることができる。
【００８４】
本実施形態において、ダイオード４４４は、キャパシタ４４２の一端および入力端子４１２の中間接続点と、スイッチング素子４１０の一端との間に電気的に接続される。ダイオード４４４は、スイッチング素子４１０の一端から、キャパシタ４４２の一端および入力端子４１２の中間接続点に電流を流す向きに配される。
【００８５】
本実施形態において、抵抗４４５は、キャパシタ４４２の一端と、ダイオード４４４および入力端子４１２の中間接続点との間に電気的に接続される。また、抵抗４４６は、抵抗４４５と、ダイオード４４４および入力端子４１２の中間接続点との間に電気的に接続される。抵抗４４５および抵抗４４６は、キャパシタ４４２の一端と、ダイオード４４４および入力端子４１２の中間接続点との間で、直列に接続されてよい。抵抗４４５および抵抗４４６の中間接続点は、スイッチング素子４３０の一端と電気的に接続されてよい。
【００８６】
次に、駆動制御部４０６の構成について説明する。本実施形態において、駆動制御部４０６は、入力信号φ４６に基づいて駆動部４０２および駆動部４０４の動作を制御することで、ペルチェ素子４０の加熱または冷却を制御する。入力信号φ４６は、蓄電部１１０近傍に配された温度計の指示値と、目的とする温度との差を示す信号であってよい。
【００８７】
駆動制御部４０６は、制御信号φ４６１、制御信号φ４６２および制御信号φ４６３を生成して、駆動部４０２に供給する。これにより、駆動制御部４０６は、駆動部４０２の動作を制御する。駆動制御部４０６は、制御信号φ４７１、制御信号φ４７２および制御信号φ４７３を生成して、駆動部４０４に供給する。これにより、駆動制御部４０６は、駆動部４０４の動作を制御する。
【００８８】
本実施形態において、制御信号φ４６１および制御信号φ４７１として、直流電圧が供給される。制御信号φ４６２および制御信号φ４７２は、それぞれ、対応するスイッチング素子４２０のオン・オフ動作を制御する。制御信号φ４６３および制御信号φ４７３は、それぞれ、対応するスイッチング素子４３０を通して、対応するスイッチング素子４１０のオン・オフ動作を制御する。
【００８９】
駆動制御部４０６は、パルス幅変調器などのパルス変調器であってよい。駆動制御部４０６は、制御信号の生成に用いる制御用電源４５０を含んでよい。制御用電源４５０は、蓄電部１１０から電力を供給されてもよい。駆動制御部４０６は、制御部の一例であってよい。
【００９０】
次に、駆動制御部４０６の動作について説明する。第１に、本実施形態の駆動制御部４０６は、駆動部４０２および駆動部４０４を制御して、ペルチェ素子４０を流れる電流の向きを制御する。
【００９１】
例えば、駆動部４０２のスイッチング素子４２０および駆動部４０４のスイッチング素子４１０をオン状態として、駆動部４０２のスイッチング素子４１０および駆動部４０４のスイッチング素子４２０をオフ状態とすることで、ペルチェ素子４０の一端から他端の方向（図中、上から下の方向）に電流が流れる。
【００９２】
一方、駆動部４０２のスイッチング素子４１０および駆動部４０４のスイッチング素子４２０をオン状態として、駆動部４０２のスイッチング素子４２０および駆動部４０４のスイッチング素子４１０をオフ状態とすることで、ペルチェ素子４０の他端から一端の方向（図中、下から上の方向）に電流が流れる。
【００９３】
第２に、本実施形態の駆動制御部４０６は、スイッチング素子４１０とスイッチング素子４２０とを交互にオン・オフ動作させる。例えば、駆動制御部４０６は、制御信号φ４６１を常に供給しながら、制御信号φ４６２および制御信号φ４６３を断続的に供給する。これにより、制御信号φ４６２が供給されている間、スイッチング素子４２０がオン状態となり、制御信号φ４６３が供給されている間、スイッチング素子４１０がオフ状態となる。
【００９４】
このとき、キャパシタ４４２の充電および放電が交互に繰り返される。オン・オフ動作の間隔を適切に選択することで、キャパシタ４４２に蓄えられている電荷量が、スイッチング素子４１０を安定してオン動作させるのに必要な電荷量よりも大きな状態を維持することができる。
【００９５】
駆動制御部４０６は、駆動部４０２のスイッチング素子４１０がオフ状態であり、駆動部４０２のスイッチング素子４２０がオン状態である場合に、駆動部４０４のスイッチング素子４１０および駆動部４０４のスイッチング素子４２０を交互にオン・オフ動作させてよい。これにより、ペルチェ素子４０の一端から他端の方向（図中、上から下の方向）に流れるパルス電流を発生させることができる。駆動制御部４０６は、パルス電流の幅および周期を制御することにより、ペルチェ素子４０の加熱量または冷却量を制御することができる。
【００９６】
同様に、駆動制御部４０６は、駆動部４０４のスイッチング素子４１０がオフ状態であり、駆動部４０４のスイッチング素子４２０がオン状態である場合に、駆動部４０２のスイッチング素子４１０および駆動部４０２のスイッチング素子４２０を交互にオン・オフ動作させてよい。これにより、ペルチェ素子４０の他端から一端の方向（図中、下から上の方向）に流れるパルス電流を発生させることができる。
【００９７】
駆動制御部４０６は、ペルチェ素子４０の駆動を開始する場合、まず、スイッチング素子４１０がオフ状態であり、スイッチング素子４２０がオン状態となるように、スイッチング素子４１０およびスイッチング素子４２０を制御する。その後、スイッチング素子４１０とスイッチング素子４２０とを交互にオン・オフ動作させる。これにより、ペルチェ素子４０の駆動を開始する場合に、まず、キャパシタ４４２に電荷が充電される。その結果、ペルチェ素子４０の駆動を安定的に開始することができる。
【００９８】
なお、本実施形態において、駆動制御部４０６が、制御信号φ４６１、制御信号φ４６２および制御信号φ４６３を用いて、スイッチング素子４１０およびスイッチング素子４２０を交互にオン・オフ動作させる場合について説明した。当該方法により、スイッチング素子４１０を安定的に動作させることができる。しかし、駆動制御部４０６によるスイッチング素子４１０およびスイッチング素子４２０の制御方法はこれに限定されない。キャパシタ４４２の特性と、スイッチング素子４１０の特性と、制御信号φ４６１および制御信号φ４６２のパルス幅および周期とを適切に選択することで、制御信号φ４６１および制御信号φ４６２を用いて、スイッチング素子４１０およびスイッチング素子４２０を交互にオン・オフ動作させてもよい。
【００９９】
第３に、本実施形態の駆動制御部４０６は、スイッチング素子４１０およびスイッチング素子４２０の両方が同時にオン状態とならないように、スイッチング素子４１０とスイッチング素子４２０とを制御する。これにより、蓄電部１１０の一端と他端とが短絡することを防止する。駆動制御部４０６は、制御信号φ４６１、制御信号φ４６２および制御信号φ４６３の発停のタイミングを制御することで、より確実に短絡を防止してよい。
【０１００】
例えば、スイッチング素子４３０は、制御信号φ４６３が供給された瞬間にオン状態になるのではなく、入力端子４３２に引加される電圧が閾値電圧より大きくなるまでスイッチング素子４３０はオフ状態が維持される。そのため、制御信号φ４６２と制御信号φ４６３とを同時に供給すると、スイッチング素子４２０およびスイッチング素子４３０の特性によっては、スイッチング素子４１０がオフ状態になる前にスイッチング素子４２０がオン状態になる場合がある。
【０１０１】
そこで、駆動制御部４０６は、スイッチング素子４２０をオン動作させる場合に、制御信号φ４６３の電圧がスイッチング素子４３０の閾値電圧以上の大きさになるまで、スイッチング素子４２０がオフ状態を維持するようにスイッチング素子４２０を制御してよい。または、スイッチング素子４２０をオン動作させる場合に、制御信号φ４６２の電圧がスイッチング素子４２０の閾値電圧以上の大きさになる前に、スイッチング素子４３０がオン状態となるようにスイッチング素子４３０を制御してよい。
【０１０２】
例えば、駆動制御部４０６は、制御信号φ４６２を供給してからスイッチング素子４２０がオン状態になるまでの時間と、制御信号φ４６３を供給してからスイッチング素子４３０がオン状態になるまでの時間とを考慮して、制御信号φ４６３を供給した後、予め定められた時間が経過した後、制御信号φ４６２を供給する。これにより、スイッチング素子４１０およびスイッチング素子４２０の両方がオン状態となることを防止できる。
【０１０３】
また、スイッチング素子４２０およびスイッチング素子４３０をオフ動作させる場合、または、ペルチェ素子４０の駆動を停止する場合に、制御信号φ４６２および制御信号φ４６３が同時に停止すると、スイッチング素子４２０およびスイッチング素子４３０の特性によっては、スイッチング素子４３０が、スイッチング素子４２０よりも先にオフ状態になる場合がある。このとき、キャパシタ４４２の充電状態によっては、スイッチング素子４１０およびスイッチング素子４２０の両方がオン状態となる場合がある。
【０１０４】
そこで、駆動制御部４０６は、制御信号φ４６３の電圧がスイッチング素子４３０の閾値電圧以下の大きさになる前に、スイッチング素子４２０がオフ状態となるようにスイッチング素子４２０を制御してもよい。これにより、スイッチング素子４２０およびスイッチング素子４３０をオフ状態にして、スイッチング素子４１０をオン状態にするときに、スイッチング素子４３０よりも先にスイッチング素子４２０をオフ状態にすることができる。その結果、スイッチング素子４１０およびスイッチング素子４２０の両方がオン状態となることを防止できる。
【０１０５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０１０６】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０１０７】
１００ 蓄電システム、１０２ マスタモジュール、１０４ スレーブモジュール、１０６ 外部端子、１０７ 外部端子、１０８ スイッチ素子、１１０ 蓄電部、１２２ 端子、１２４ 端子、１２６ 電源入力端子、１３０ スイッチ素子、１４０ モジュール制御部、１５０ 電力供給部、１５２ 電力分配部、１５４ 端子、１６２ 端子、１６４ 端子、１７２ 端子、１７４ 端子、１９０ 温度制御部、２１０ 蓄電セル、２２０ バランス補正部、２３０ トランス、２３２ 一次巻線、２４２ 二次巻線、２４４ ダイオード、２４６ キャパシタ、２５２ 二次巻線、２５４ ダイオード、２５６ キャパシタ、２６２ 二次巻線、２６４ ダイオード、２６６ キャパシタ、２７０ スイッチング素子、２７２ 電力供給制御部、２８０ 筐体、３３０ トランス、３４２ 二次巻線、３４４ ダイオード、３４６ キャパシタ、３４８ 端子、３５０ 電力供給部、３５１ 電力分配部、３５２ 二次巻線、３５４ ダイオード、３５６ キャパシタ、３５８ 端子、３６２ 二次巻線、３６４ ダイオード、３６６ キャパシタ、３６８ 端子、４０ ペルチェ素子、４００ 電流制御部、４０２ 駆動部、４０４ 駆動部、４０６ 駆動制御部、４０８ 基準電位、４１０ スイッチング素子、４１２ 入力端子、４２０ スイッチング素子、４２２ 入力端子、４３０ スイッチング素子、４３２ 入力端子、４４０ 電圧供給部、４４２ キャパシタ、４４３ ダイオード、４４４ ダイオード、４４５ 抵抗、４４６ 抵抗、４５０ 制御用電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動回路および電流制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数の蓄電モジュールを直列に接続した蓄電システムが、電気自動車の電源などに利用されている（例えば、特許文献１〜３参照）。蓄電システムにおいては、ペルチェ素子を用いて蓄電モジュールの温度を調整する場合がある。
［特許文献］
特許文献１ 特開２００８−１６１０２９号公報
特許文献２ 特開２００４−０８８８７８号公報
特許文献３ 特開２００９−２３２６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ペルチェ素子は、通常、加熱または冷却の一方の用途で使用される。しかし、蓄電モジュールの温度を調整する場合には、加熱および冷却を切替えながら使用する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、一端が、負荷と電気的に接続され、他端が、負荷を駆動する駆動用電源と電気的に接続され、少なくとも、入力端子に入力される第１の制御信号に応じてオン状態およびオフ状態を切り替える第１のスイッチング素子と、一端が、負荷および第１のスイッチング素子の一端と電気的に接続され、他端が、基準電位と電気的に接続され、第２の制御信号に応じてオン状態およびオフ状態を切り替える第２のスイッチング素子と、第２のスイッチング素子がオフ状態である場合に、第１のスイッチング素子の入力端子に電圧を供給する電圧供給部と、第１の制御信号および第２の制御信号のそれぞれを、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子のそれぞれに供給し、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とを交互にオン・オフ動作させる制御部とを備える駆動回路が提供される。
【０００５】
上記の駆動回路において、制御部は、負荷の駆動を開始する場合に、第１のスイッチング素子がオフ状態であり、第２のスイッチング素子がオン状態となるように第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子を制御した後、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とを交互にオン・オフ動作させてよい。
【０００６】
上記の駆動回路において、電圧供給部は、一端が、第１のスイッチング素子の入力端子と電気的に接続され、他端が、第１のスイッチング素子の一端および第２のスイッチング素子の一端と電気的に接続されるキャパシタを有してよい。上記の駆動回路において、キャパシタは、第２のスイッチング素子がオン状態の場合に充電され、第２のスイッチング素子がオフ状態になった場合に、第１のスイッチング素子の入力端子に対して充電された電荷に応じた電圧を供給してよい。上記の駆動回路において、電圧供給部は、制御部およびキャパシタの一端の間に電気的に接続され、制御部からキャパシタの一端の方向に電流を流すダイオードを有してよい。
【０００７】
上記の駆動回路は、一端が、第１のスイッチング素子の入力端子およびキャパシタの一端と電気的に接続され、他端が、基準電位と電気的に接続され、第３の制御信号に応じてオン状態およびオフ状態を切り替える第３のスイッチング素子をさらに備えてよい。上記の駆動回路において、第２のスイッチング素子の閾値電圧は、第３のスイッチング素子の閾値電圧よりも大きくてよい。上記の駆動回路において、制御部は、第３の制御信号の電圧が第３のスイッチング素子の閾値電圧以上の大きさになるまで、第２のスイッチング素子がオフ状態を維持するように第２のスイッチング素子を制御してよい。
【０００８】
上記の駆動回路において、制御部は、第２の制御信号の電圧が第２のスイッチング素子の閾値電圧以上の大きさになる前に、第３のスイッチング素子がオン状態となるように第３のスイッチング素子を制御してよい。上記の駆動回路において、制御部は、第３の制御信号の電圧が第３のスイッチング素子の閾値電圧以下の大きさになる前に、第２のスイッチング素子がオフ状態となるように第２のスイッチング素子を制御してよい。
【０００９】
本発明の第２の態様においては、第１の上記駆動回路と、第２の上記駆動回路とを備え、第１の駆動回路の第１のスイッチング素子の一端、および、第１の駆動回路の第２のスイッチング素子の一端が、負荷の一端と電気的に接続され、第２の駆動回路の第１のスイッチング素子の一端、および、第２の駆動回路の第２のスイッチング素子の一端が、負荷の他端と電気的に接続され、第１の駆動回路の第１のスイッチング素子の他端、および、第２の駆動回路の第１のスイッチング素子の他端が、駆動用電源の一端と電気的に接続され、第１の駆動回路の第２のスイッチング素子の他端、および、第２の駆動回路の第２のスイッチング素子の他端が、駆動用電源の他端と電気的に接続され電流制御回路が提供される。
【００１０】
上記の電流制御回路において、制御部は、第２の駆動回路の第１のスイッチング素子がオフ状態であり、第２の駆動回路の第２のスイッチング素子がオン状態である場合に、第１の駆動回路の第１のスイッチング素子および第１の駆動回路の第２のスイッチング素子を交互にオン・オフ動作させ、第１の駆動回路の第１のスイッチング素子がオフ状態であり、第１の駆動回路の第２のスイッチング素子がオン状態である場合に、第２の駆動回路の第１のスイッチング素子および第２の駆動回路の第２のスイッチング素子を交互にオン・オフ動作させてよい。
【００１１】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】蓄電システム１００の一例を概略的に示す。
【図２】蓄電部１１０および電力供給部１５０の一例を概略的に示す。
【図３】電力供給部３５０の一例を概略的に示す。
【図４】温度制御部１９０の一例を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
ペルチェ素子を加熱および冷却を切替えながら使用する場合、ペルチェ素子に供給する電流の向きを制御する必要がある。複数の蓄電モジュールを直列に接続した蓄電システムをペルチェ素子の電源として使用する場合、電流の向きを制御する回路として、Ｈブリッジを利用することが考えられる。この場合、ハイサイドのスイッチング素子を動作させることを目的として、ペルチェ素子の電源よりも電圧の高い電源を用意することが考えられる。しかし、この場合、回路が複雑になり、回路のコストも増加する。
【００１４】
発明者らは、例えば、ハイサイドのスイッチング素子とローサイドのスイッチング素子とを同じ電源で動作させることで、回路のコストを大幅に低減できることを見出した。以下、蓄電システムの温度制御部に用いられる回路を例として、駆動回路および電流制御回路について説明する。
【００１５】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。また、図面を参照して、実施形態について説明するが、図面の記載において、同一または類似の部分には同一の参照番号を付して重複する説明を省く場合がある。
【００１６】
図１は、蓄電システム１００の一例を概略的に示す。蓄電システム１００は、電気自動車、ハイブリッド自動車、電気二輪車、鉄道車両、昇降機などの輸送装置、または、ＰＣ、携帯電話などの電気機器の電源として用いられてよい。蓄電システム１００は、太陽光発電、風力発電などの発電装置に電気的に接続される蓄電装置として用いられてもよい。
【００１７】
本実施形態において、蓄電システム１００は、マスタモジュール１０２と、スレーブモジュール１０４と、外部端子１０６と、外部端子１０７と、スイッチ素子１０８とを備える。蓄電システム１００は、１以上のスレーブモジュール１０４を有してよい。蓄電システム１００は、動作中に、マスタモジュール１０２および１以上のスレーブモジュール１０４のそれぞれの電圧を均等化させてもよい。
【００１８】
本実施形態において、マスタモジュール１０２は、蓄電部１１０と、端子１２２と、端子１２４と、スイッチ素子１３０と、モジュール制御部１４０と、電力供給部１５０と、温度制御部１９０とを有する。モジュール制御部１４０は、電源入力端子１２６を有してよい。電力供給部１５０は、電力分配部１５２と、端子１５４と、端子１６２と、端子１６４と、端子１７２と、端子１７４とを含んでよい。本実施形態において、スレーブモジュールは、蓄電部１１０と、端子１２２と、端子１２４と、電源入力端子１２６と、スイッチ素子１３０と、モジュール制御部１４０と、温度制御部１９０とを有する。
【００１９】
マスタモジュール１０２およびスレーブモジュール１０４は直列に接続される。マスタモジュール１０２は外部端子１０６と電気的に接続され、スレーブモジュール１０４は外部端子１０７と電気的に接続される。
【００２０】
「電気的に接続される」とは、ある要素と他の要素とが直接接続される場合に限定されない。ある要素と他の要素との間に、第三の要素が介在してもよい。また、ある要素と他の要素とが物理的に接続されている場合に限定されない。例えば、変圧器の入力巻線と出力巻線とは物理的には接続されていないが、電気的には接続されている。さらに、ある要素と他の要素とが製造段階で電気的に接続されている場合だけでなく、蓄電システムが外部の充電装置または負荷と電気的に接続されたときに、ある要素と他の要素とが電気的に接続される場合をも含む。また、「直列に接続される」とは、ある要素と他の要素とが直列に電気的に接続されていることを示す。「端子」とは、物理的な端子だけでなく、ある要素と他の要素との接続部をも含む。
【００２１】
外部端子１０６および外部端子１０７は、マスタモジュール１０２およびスレーブモジュール１０４を外部と電気的に接続する。スイッチ素子１０８は、電力供給部１５０と、外部端子１０６または外部端子１０７との間を電気的に接続する。スイッチ素子１０８は、ＭＯＳＦＥＴなどのトランジスタであってもよく、リレーであってもよい。また、スイッチ素子１０８の代わりにコネクタが用いられてもよい。
【００２２】
蓄電部１１０は、蓄電システム１００の外部の充電装置（図示していない。）と電気的に接続され、電気エネルギーを蓄える。蓄電部１１０は、外部の負荷（図示していない。）と電気的に接続され、当該負荷に電力を供給する。蓄電部１１０は、端子１２２および端子１２４を介して他の蓄電部１１０と電気的に接続される。端子１２４は、蓄電部１１０の一端および外部端子１０７の間に電気的に接続される端子１２２は、蓄電部１１０の他端および外部端子１０６の間に電気的に接続される。
【００２３】
スイッチ素子１３０は、蓄電部１１０の一端および端子１２４の間を電気的に接続する。スイッチ素子１３０は、モジュール制御部１４０からの制御信号φ１２に基づいて、オン状態とオフ状態とを切り替える。スイッチ素子１３０は、制御信号φ１２を受信していない場合にオフ状態であり、制御信号φ１２を受信した場合にオン状態になってよい。スイッチ素子１３０は、ＭＯＳＦＥＴなどのトランジスタであってもよく、リレーであってもよい。
【００２４】
モジュール制御部１４０は、スイッチ素子１３０のオン・オフ動作を制御する。モジュール制御部１４０は、スイッチ素子１３０のオン・オフ動作を制御する制御信号φ１２を生成して、スイッチ素子１３０に供給してよい。モジュール制御部１４０は、端子１２２と、電源入力端子１２６との間の電圧を駆動電圧として動作してよい。モジュール制御部１４０は、パルス幅変調器などのパルス変調器であってよい。
【００２５】
本実施形態において、モジュール制御部１４０は、電力供給部１５０から電力を供給される。そのため、電力供給部１５０から電力が供給されていない状態では、モジュール制御部１４０からスイッチ素子１３０に制御信号φ１２が供給されない。これにより、蓄電システム１００の組立中に、万が一、端子１２２および端子１２４が短絡された場合であっても、端子１２２および端子１２４の間には電流が流れない。その結果、蓄電システム１００を安全に組み立てることができる。
【００２６】
電力供給部１５０は、外部端子１０６および外部端子１０７が外部の充電装置と電気的に接続され、外部端子１０６および外部端子１０７に電力が供給された場合に、マスタモジュール１０２およびスレーブモジュール１０４のそれぞれが有するモジュール制御部１４０に電力を供給する。
【００２７】
電力分配部１５２は、外部端子１０６および外部端子１０７が外部の充電装置と電気的に接続された場合に、電力を発生させる。電力分配部１５２は、発生した電力を、マスタモジュール１０２およびスレーブモジュール１０４のそれぞれが有するモジュール制御部１４０に供給する。
【００２８】
本実施形態において、電力分配部１５２は、端子１６２または端子１７２と、スレーブモジュール１０４の端子１２２とを介して、スレーブモジュール１０４のモジュール制御部１４０の基準電圧端子と電気的に接続される。電力分配部１５２は、端子１６４または端子１７４を介して、スレーブモジュール１０４のモジュール制御部１４０の電源入力端子１２６と電気的に接続される。同様に、電力分配部１５２は、同様にして、マスタモジュール１０２とも電気的に接続される。
【００２９】
電力分配部１５２は、一端が、スイッチ素子１０８を介して外部端子１０７と電気的に接続される。電力分配部１５２の他端のうちの少なくとも１つは、外部端子１０６と電気的に接続されてよい。本実施形態において、電力分配部１５２は、電力供給部１５０の端子１５４およびスイッチ素子１０８を介して、外部端子１０７と電気的に接続される。これにより、スイッチ素子１０８がオフ状態である場合に、外部端子１０６および外部端子１０７に電力が供給されたとしても、電力分配部１５２は電力を発生させない。なお、電力分配部１５２は、一端が、外部端子１０７と電気的に接続され、他端のうちの少なくとも１つがスイッチ素子１０８を介して外部端子１０６と電気的に接続されてもよい。
【００３０】
本実施形態によれば、蓄電システム１００を組み立てる場合、マスタモジュール１０２およびスレーブモジュール１０４を直列に接続した後、スイッチ素子１０８をオン状態にしてから、外部端子１０６および外部端子１０７に電力を供給しなければ、スイッチ素子１３０がオン状態にならない。そのため、より安全に蓄電システム１００を組み立てることができる。
【００３１】
温度制御部１９０は、マスタモジュール１０２またはスレーブモジュール１０４の蓄電部１１０の温度を制御する。温度制御部１９０は、マスタモジュール１０２およびスレーブモジュール１０４のそれぞれに配されてよい。それぞれの温度制御部１９０は、対応する蓄電部１１０の温度を独立に制御してよい。それぞれの温度制御部１９０は、対応する蓄電部１１０から電力を供給されてよい。
【００３２】
図２は、蓄電部１１０および電力供給部１５０の一例を概略的に示す。説明を簡単にする目的で、図２には、蓄電部１１０および電力供給部１５０とともに、マスタモジュール１０２の他の要素も示す。図２は、マスタモジュール１０２の一例として、電力供給部１５０が、他の要素とともに筐体２８０の内部に配される場合を示す。しかし、マスタモジュール１０２はこれに限定されない。電力供給部１５０と他の要素とが、それぞれ異なる筐体に配されてもよい。
【００３３】
本実施形態において、蓄電部１１０は、蓄電セル２１０と、バランス補正部２２０とを有する。蓄電部１１０は、直列に接続された複数の蓄電セル２１０を有してよい。蓄電セル２１０は、二次電池またはキャパシタであってよい。二次電池としては、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、鉛蓄電池などが用いられてよい。蓄電セル２１０は、さらに、複数の二次電池またはキャパシタを含んでもよい。蓄電セル２１０は、複数の二次電池またはキャパシタが並列に接続された組電池であってもよい。
【００３４】
バランス補正部２２０は、複数の蓄電セル２１０の電圧を均等化させる。バランス補正部２２０の動作原理および構成は特に限定されるものではないが、例えば、特開２００４−０８８８７８号公報に記載されているように、複数の蓄電セル２１０のそれぞれに対応する複数の二次巻線を有するトランスと、直列に接続された複数の蓄電部１１０の電圧をスイッチングして、トランスの一次巻線に通電させる開閉回路を形成するスイッチング素子とを用いて、複数の蓄電セル２１０の電圧を均等化させてよい。スイッチング素子として、制御信号を受信していない場合にオフ状態となる素子が用いられてよい。
【００３５】
この場合、トランスの二次巻線のそれぞれは、誘導された出力電力を、対応する蓄電部１１０に充電供給するように構成される。これにより、スイッチング素子をオン・オフ動作させてトランスの一次巻線にパルス電流を発生させることで、直列に接続された蓄電部１１０の電圧が複数の蓄電セル２１０に再分配され、蓄電部１１０間の電圧が均等化される。
【００３６】
バランス補正部２２０の他の例としては、例えば、特開２００９−２３２６６０号公報に記載されているように、直列に接続された２つの蓄電セル２１０の中間接続点に一端が接続されるインダクタと、インダクタの他端と２つの蓄電セル２１０の一方の直列接続端との間に介在して開閉回路を形成するスイッチング素子と、インダクタの他端と２つの蓄電セル２１０の他方の直列接続端との間に介在して開閉回路を形成するスイッチング素子とを用いて、複数の蓄電セル２１０の電圧を均等化させてよい。スイッチング素子として、制御信号を受信していない場合にオフ状態となる素子が用いられてよい。
【００３７】
この場合、直列に接続された２つの蓄電セル２１０に対して１つのバランス補正回路が配される。例えば、蓄電部１１０が直列に接続された４つの蓄電セル２１０を備える場合、バランス補正部２２０は、３つのバランス補正回路を備える。２つのスイッチング素子を交互にオン・オフ動作させることで、直列に接続された２つの蓄電セル２１０の間の電圧が均等化される。
【００３８】
バランス補正部２２０は、モジュール制御部１４０からの制御信号φ２２に基づいて、上記の開閉回路を形成するスイッチング素子のオン・オフ動作を制御してよい。モジュール制御部１４０は、パルス幅変調器であってもよく、パルスの周期およびパルス幅を制御することで、当該スイッチング素子のオン・オフ動作を制御してよい。
【００３９】
バランス補正部２２０が複数の蓄電セル２１０の電圧を均等化させる場合、多少の電力が消費される。しかし、本実施形態においては、モジュール制御部１４０が、バランス補正部２２０の動作を制御する。そのため、モジュール制御部１４０に電力が供給されていない状態では、バランス補正が実施されない。これにより、例えば、保管中の消費電力を低減させることができる。
【００４０】
本実施形態において、電力分配部１５２は、トランス２３０と、スイッチング素子２７０と、電力供給制御部２７２とを有する。トランス２３０は、一次巻線２３２と、二次巻線２４２と、ダイオード２４４と、キャパシタ２４６と、二次巻線２５２と、ダイオード２５４と、キャパシタ２５６、二次巻線２６２と、ダイオード２６４と、キャパシタ２６６とを含む。
【００４１】
本実施形態では、電力分配部１５２が、二次巻線２４２、二次巻線２５２および二次巻線２６２を有する場合について説明する。しかし、二次巻線の数はこれに限定されない。蓄電システム１００に含まれるマスタモジュール１０２およびスレーブモジュール１０４の数に応じて、二次巻線の数も増減してもよい。
【００４２】
本実施形態において、一次巻線２３２は、スイッチ素子１０８およびスイッチング素子２７０を介して、外部端子１０６および外部端子１０７の間に電気的に接続される。これにより、スイッチ素子１０８およびスイッチング素子２７０がオン状態である場合に、充電装置（図示していない。）から外部端子１０６および外部端子１０７の間に電力が供給されると、電力供給部１５０からモジュール制御部１４０のそれぞれに電力が供給される。
【００４３】
二次巻線２４２は、マスタモジュール１０２が有するモジュール制御部１４０（対応するモジュール制御部１４０と言う場合がある。）と電気的に接続される。二次巻線２４２の一端は、対応するモジュール制御部１４０の電源入力端子１２６と電気的に接続される。二次巻線２４２の他端は、対応するモジュール制御部１４０の基準電圧端子と電気的に接続される。
【００４４】
ダイオード２４４は、一端が、二次巻線２４２の一端と電気的に接続され、他端が、対応するモジュール制御部１４０の電源入力端子１２６と電気的に接続される。ダイオード２４４は、二次巻線２４２の一端からモジュール制御部１４０の電源入力端子１２６に向かって電流を流す向きに配される。キャパシタ２４６は、一端がダイオード２４４の他端および対応するモジュール制御部１４０の電源入力端子１２６と電気的に接続され、他端が、対応するモジュール制御部１４０の基準電圧端子と電気的に接続される。ダイオード２４４およびキャパシタ２４６は、二次巻線２４２に誘導された出力電力を整流して、モジュール制御部１４０の電源入力端子１２６に電力を供給する。
【００４５】
同様に、二次巻線２５２および二次巻線２６２は、それぞれ、対応するスレーブモジュール１０４が有するモジュール制御部１４０（対応するモジュール制御部１４０と言う場合がある。）と電気的に接続される。ダイオード２５４およびキャパシタ２５６は、二次巻線２５２に誘導された出力電力を整流して、対応するモジュール制御部１４０の電源入力端子１２６に電力を供給する。ダイオード２６４およびキャパシタ２６６は、二次巻線２６２に誘導された出力電力を整流して、対応するモジュール制御部１４０の電源入力端子１２６に電力を供給する。
【００４６】
スイッチング素子２７０は、外部端子１０６および外部端子１０７の一方と、一次巻線２３２との間に介在して開閉回路を形成する。本実施形態において、スイッチング素子２７０の一端は、端子１２２を介して外部端子１０６と電気的に接続される。スイッチング素子２７０の他端は、一次巻線２３２の一端と電気的に接続される。
【００４７】
スイッチング素子２７０がオン・オフ動作を繰り返すことで、トランス２３０の一次巻線２３２にパルス電流が発生する。これにより、二次巻線２４２、二次巻線２５２および二次巻線２６２のそれぞれに出力電流が誘導される。スイッチング素子２７０は、電力供給制御部２７２からの制御信号φ２４に基づいて、オン状態およびオフ状態を切り替えてよい。
【００４８】
スイッチング素子２７０は、特に限定されるものではないが、制御信号φ２４を受信していない場合にオフ状態であり、制御信号φ２４を受信した場合にオン状態になる素子であってもよい。スイッチング素子２７０は、ＭＯＳＦＥＴなどのトランジスタであってもよく、リレーであってもよい。
【００４９】
電力供給制御部２７２は、スイッチング素子２７０のオン・オフ動作を制御する。電力供給制御部２７２は、パルス幅変調器などのパルス変調器であってよい。これにより、トランス２３０の一次巻線２３２にパルス電流を発生させることができる。その結果、二次巻線２４２、二次巻線２５２および二次巻線２６２のそれぞれに出力電流が誘導され、対応するモジュール制御部１４０のそれぞれに、電力が供給される。
【００５０】
電力供給制御部２７２の電源は外部から供給されてもよい。電力供給制御部２７２は、誘導される出力電流を測定して、測定結果に基づいて、スイッチング素子２７０のオン・オフ動作を制御してよい。例えば、電力供給制御部２７２は、トランス２３０に配される二次巻線をさらに有して、当該二次巻線に誘導される出力電流を測定してよい。
【００５１】
図３は、電力供給部３５０の一例を概略的に示す。説明を簡単にする目的で、図３には、電力供給部１５０とともに、マスタモジュール１０２のモジュール制御部１４０および端子１２２と、電源入力端子１２６と、外部端子１０６とを示す。
【００５２】
電力供給部３５０は、マスタモジュール１０２およびスレーブモジュール１０４のそれぞれに対応する二次巻線が、複数の二次巻線を含む点で、電力供給部１５０と相違する。本実施形態において、当該複数の二次巻線は直列に接続されており、直列に接続された二次巻線の両端は、それぞれ、対応する蓄電モジュールの蓄電部１１０の両端と電気的に接続される。これにより、蓄電システム１００は、マスタモジュール１０２およびスレーブモジュール１０４の間で電圧にバラつきがある場合に、マスタモジュール１０２およびスレーブモジュール１０４の間の電圧を均等化させることができる。
【００５３】
特に、本実施形態においては、マスタモジュール１０２およびスレーブモジュール１０４のそれぞれが、それぞれの蓄電部１１０から電力を供給される温度制御部１９０を有する。マスタモジュール１０２およびスレーブモジュール１０４の放熱特性は、それぞれが配された位置によって異なることから、マスタモジュール１０２およびスレーブモジュール１０４の電池残量が均一でなくなり、電圧にバラつきが生じやすい。
【００５４】
例えば、蓄電システム１００の外部に近い側に配されたマスタモジュール１０２またはスレーブモジュール１０４は、蓄電システム１００の外部から遠い側に配されたマスタモジュール１０２またはスレーブモジュール１０４と比較して、外気の影響を受けやすい。蓄電システム１００の外部から遠い側に配されたマスタモジュール１０２またはスレーブモジュール１０４は、蓄電システム１００の外部に近い側に配されたマスタモジュール１０２またはスレーブモジュール１０４と比較して、外部に熱を放出しにくい。電力供給部３５０は、このような場合に好適に用いられる。
【００５５】
本実施形態において、電力供給部３５０は、電力分配部３５１と、端子１５４と、端子１６２と、端子１６４と、端子１７２と、端子１７４と、端子３４８と、端子３５８と、端子３６８とを含む。端子３４８は、マスタモジュール１０２の端子１２４と電気的に接続される。端子３５８および端子３６８は、それぞれ、対応するスレーブモジュール１０４の端子１２４と電気的に接続される。端子３４８、端子３５８および端子３６８のそれぞれは、対応する蓄電モジュールの端子１２４とスイッチ素子１３０との間の中間接続点と電気的に接続されてよい。
【００５６】
電力分配部３５１は、トランス３３０と、スイッチング素子２７０と、電力供給制御部２７２とを有する。以下、電力供給部１５０の各構成との相違点について説明し、電力供給部１５０の各構成と同様の構成については説明を省略する場合がある。例えば、説明を省略した部分については、電力分配部３５１は電力分配部１５２と同様の構成を有してよく、トランス３３０はトランス２３０と同様の構成を有してよい。
【００５７】
トランス３３０は、一次巻線２３２を含む。トランス３３０は、二次巻線２４２および二次巻線３４２と、ダイオード２４４およびダイオード３４４と、キャパシタ２４６およびキャパシタ３４６とを含む。トランス３３０は、二次巻線２５２および二次巻線３５２と、ダイオード２５４およびダイオード３５４と、キャパシタ２５６およびキャパシタ３５６とを含む。トランス３３０は、二次巻線２６２および二次巻線３６２と、ダイオード２６４およびダイオード３６４と、キャパシタ２６６およびキャパシタ３６６とを含む。
【００５８】
二次巻線３４２は、二次巻線２４２と直列に接続される。二次巻線２４２の一端は、マスタモジュール１０２の端子１２２と電気的に接続される。二次巻線３４２の一端は、マスタモジュール１０２の端子１２４と電気的に接続される。二次巻線２４２の他端および二次巻線３４２の他端は、マスタモジュール１０２が有するモジュール制御部１４０の電源入力端子１２６と電気的に接続される。
【００５９】
ダイオード３４４は、一端が、二次巻線３４２の一端と電気的に接続され、他端が、端子３４８と電気的に接続される。ダイオード３４４は、二次巻線３４２の一端から端子３４８に向かって電流を流す向きに配される。キャパシタ３４６は、一端がダイオード３４４の他端および端子３４８と電気的に接続され、他端が、二次巻線２４２の一端と電気的に接続される。
【００６０】
同様に、二次巻線３５２は、二次巻線２５２と直列に接続される。二次巻線２５２の一端は、対応するスレーブモジュール１０４の端子１２２と電気的に接続される。二次巻線３５２の一端は、対応するスレーブモジュール１０４の端子１２４と電気的に接続される。二次巻線２５２の他端および二次巻線３５２の他端は、対応するスレーブモジュール１０４が有するモジュール制御部１４０の電源入力端子１２６と電気的に接続される。
【００６１】
ダイオード３５４は、一端が、二次巻線３５２の一端と電気的に接続され、他端が、端子３５８と電気的に接続される。ダイオード３５４は、二次巻線３５２の一端から端子３５８に向かって電流を流す向きに配される。キャパシタ３５６は、一端がダイオード３５４の他端および端子３５８と電気的に接続され、他端が、二次巻線２５２の一端と電気的に接続される。
【００６２】
同様に、二次巻線３６２は、二次巻線２６２と直列に接続される。二次巻線２６２の一端は、対応するスレーブモジュール１０４の端子１２２と電気的に接続される。二次巻線３６２の一端は、対応するスレーブモジュール１０４の端子１２４と電気的に接続される。二次巻線２６２の他端および二次巻線３６２の他端は、対応するスレーブモジュール１０４が有するモジュール制御部１４０の電源入力端子１２６と電気的に接続される。
【００６３】
ダイオード３６４は、一端が、二次巻線３６２の一端と電気的に接続され、他端が、端子３６８と電気的に接続される。ダイオード３６４は、二次巻線３６２の一端から端子３６８に向かって電流を流す向きに配される。キャパシタ３６６は、一端がダイオード３６４の他端および端子３６８と電気的に接続され、他端が、二次巻線２６２の一端と電気的に接続される。
【００６４】
本実施形態によれば、直列に接続された２つの二次巻線のそれぞれは、スイッチング素子２７０のスイッチング動作により誘導された出力電力を、対応する蓄電部１１０に充電供給する。その結果、直列に接続された複数の蓄電部１１０の電圧を、複数の蓄電部１１０のそれぞれの間で再分配することができ、マスタモジュール１０２および１以上のスレーブモジュール１０４の間で電圧を均等化することができる。これにより、トランス３３０を、モジュール制御部１４０への電力の供給と、電圧の均等化とに利用することができる。なお、蓄電システム１００は、その他の方法により、マスタモジュール１０２および１以上のスレーブモジュール１０４の間で電圧を均等化してもよい。
【００６５】
図４は、温度制御部１９０の一例を概略的に示す。図４は、説明を簡単にする目的で、温度制御部１９０を、蓄電部１１０とともに示す。本実施形態において、温度制御部１９０は、ペルチェ素子４０と、ペルチェ素子４０に供給する電流の大きさおよび向きの少なくとも一方を調整する電流制御部４００とを備える。電流制御部４００は、駆動部４０２と、駆動部４０４と、駆動制御部４０６とを有する。
【００６６】
本実施形態において、温度制御部１９０は、ペルチェ素子４０を用いて蓄電部１１０の温度を制御する。しかし、温度制御部１９０はこれに限定されない。例えば、ペルチェ素子４０の代わりに抵抗を用いて蓄電部１１０の温度を調整してもよい。ペルチェ素子４０は、駆動部４０２および駆動部４０４の負荷の一例であってよい。駆動部４０２は、第２の駆動回路の一例であってよい。駆動部４０４は、第１の駆動回路の一例であってよい。
【００６７】
なお、本実施形態において、駆動部４０２および駆動部４０４が、同一の駆動制御部４０６により制御される場合について説明する。しかし、駆動部４０２および駆動部４０４はこれに限定されない。駆動部４０２および駆動部４０４が、それぞれ、駆動制御部４０６を有してもよい。
【００６８】
まず、駆動部４０２および駆動部４０４について説明する。説明を簡単にする目的で、駆動部４０２を例として、駆動部４０２および駆動部４０４の構成および動作について説明する。駆動部４０４は駆動部４０２と同様の構成を有してよい。駆動部４０４の制御信号φ４４は、駆動部４０２の制御信号φ４２に対応する。駆動部４０４の制御信号φ４７１、制御信号φ４７２および制御信号φ４７３は、それぞれ、駆動部４０２の制御信号φ４６１、制御信号φ４６２および制御信号φ４６３に対応する。
【００６９】
本実施形態において、駆動部４０２および駆動部４０４は、ペルチェ素子４０を駆動するＨブリッジ回路を構成する。駆動部４０２および駆動部４０４のそれぞれは、スイッチング素子４１０と、スイッチング素子４２０と、スイッチング素子４３０と、電圧供給部４４０とを有する。スイッチング素子４１０、スイッチング素子４２０およびスイッチング素子４３０のそれぞれは、駆動制御部４０６から供給される制御信号が入力される入力端子４１２、入力端子４２２および入力端子４３２を含んでよい。電圧供給部４４０は、キャパシタ４４２と、ダイオード４４３と、ダイオード４４４と、抵抗４４５と、抵抗４４６とを含んでよい。
【００７０】
スイッチング素子４１０は、一端が、ペルチェ素子４０の一端と電気的に接続される。スイッチング素子４１０の他端は、ペルチェ素子４０を駆動する蓄電部１１０の一端と電気的に接続される。スイッチング素子４１０の入力端子４１２には、制御信号φ４６１が入力される。スイッチング素子４１０は、入力端子４１２に入力される電圧の大きさに基づいて、オン状態およびオフ状態を切り替えてよい。スイッチング素子４１０は、ＭＯＳＦＥＴなどのトランジスタであってよい。スイッチング素子４１０は、第１のスイッチング素子の一例であってよい。
【００７１】
スイッチング素子４１０は、少なくとも、制御信号φ４６３に応じてオン状態およびオフ状態を切り替えてよい。本実施形態において、スイッチング素子４１０は、入力端子４１２に入力される制御信号φ４２に応じてオン状態およびオフ状態を切り替える。制御信号φ４２は、制御信号φ４６１、制御信号φ４６２および制御信号φ４６３に応じて変化する。例えば、制御信号φ４６１がオン信号であっても、スイッチング素子４３０がオン状態である場合には、制御信号φ４２はオフ信号となる。
【００７２】
また、スイッチング素子４２０がオフ時に４１０のソース電位が高まり、実質的に制御信号φ４６１がオフ信号となった場合であっても、スイッチング素子４３０がオフ状態であり、キャパシタ４４２に十分な電荷が充電されている場合には、制御信号φ４２はオン信号となる。キャパシタ４４２の充電状態は、スイッチング素子４１０がオンする前に制御信号φ４６１と制御信号φ４６２によりスイッチング素子４２０を短期間オンすることで制御されてよい。
【００７３】
スイッチング素子４２０は、一端が、ペルチェ素子４０の一端およびスイッチング素子４１０の一端と電気的に接続される。スイッチング素子４２０の他端は、基準電位４０８と電気的に接続される。スイッチング素子４２０の他端は、蓄電部１１０の他端と電気的に接続される。スイッチング素子４２０の入力端子４２２には、制御信号φ４６２が入力される。スイッチング素子４２０は、入力端子４２２に入力される電圧の大きさに基づいて、オン状態およびオフ状態を切り替えてよい。スイッチング素子４２０は、入力端子４２２に入力される制御信号φ４６２に応じてオン状態およびオフ状態を切り替えてよい。スイッチング素子４２０は、ＭＯＳＦＥＴなどのトランジスタであってよい。スイッチング素子４２０は、第２のスイッチング素子の一例であってよい。
【００７４】
スイッチング素子４２０の閾値電圧は、スイッチング素子４３０の閾値電圧よりも大きくてよい。これにより、例えば、制御信号φ４６２およびφ４６３が、同一の制御用電源により生成され、ほぼ同時に供給された場合であっても、スイッチング素子４３０の方が、スイッチング素子４２０よりも先に、スイッチング動作を実施することができる。
【００７５】
スイッチング素子４３０は、一端が、スイッチング素子４１０の入力端子４１２およびキャパシタ４４２の一端と電気的に接続される。スイッチング素子４３０の他端は、基準電位４０８と電気的に接続される。スイッチング素子４３０の入力端子４３２には、制御信号φ４６３が入力される。スイッチング素子４３０は、入力端子４３２に入力される電圧の大きさに基づいて、オン状態およびオフ状態を切り替えてよい。スイッチング素子４３０は、入力端子４３２に入力される制御信号φ４６３に応じてオン状態およびオフ状態を切り替えてよい。スイッチング素子４３０は、ＭＯＳＦＥＴなどのトランジスタであってよい。スイッチング素子４３０は、第３のスイッチング素子の一例であってよい。
【００７６】
スイッチング素子４３０がオン状態の場合、スイッチング素子４１０の入力端子４１２が、抵抗４４６を介して基準電位４０８と電気的に接続される。これにより、スイッチング素子４１０はオフ状態になる。一方、スイッチング素子４３０がオフ状態の場合、スイッチング素子４１０の入力端子４１２には、駆動制御部４０６および電圧供給部４４０から供給される電圧が引加される。入力端子４１２に引加された電圧がスイッチング素子４１０の閾値電圧よりも大きくなると、スイッチング素子４１０がオン状態になる。
【００７７】
電圧供給部４４０は、スイッチング素子４１０の入力端子４１２に電圧を供給する。電圧供給部４４０は、スイッチング素子４２０がオフ状態である場合に、入力端子４１２に電圧を供給してよい。本実施形態においては、制御信号φ４６１が供給されている状態で、スイッチング素子４２０およびスイッチング素子４３０がオン状態からオフ状態に切り替えられ、電圧供給部４４０から入力端子４１２に電圧が供給される。
【００７８】
キャパシタ４４２は、一端が、スイッチング素子４１０の入力端子４１２と電気的に接続される。キャパシタ４４２の他端は、スイッチング素子４１０の一端およびスイッチング素子４２０の一端と電気的に接続される。
【００７９】
キャパシタ４４２は、スイッチング素子４２０がオン状態の場合に充電される。スイッチング素子４２０がオン状態の場合、キャパシタ４４２の他端が基準電位４０８と電気的に接続される。これにより、キャパシタ４４２には、制御信号φ４６１の電圧と基準電位４０８との差に相当する電荷が充電される。なお、スイッチング素子４２０がオン状態の場合には、スイッチング素子４１０がオフ状態となるよう制御される。これにより、蓄電部１１０の一端および他端が短絡されるのを防止することができる。
【００８０】
キャパシタ４４２は、スイッチング素子４２０がオフ状態である場合に、スイッチング素子４１０の入力端子４１２に、充電された電荷に応じた電圧を供給するよう制御される。本実施形態においては、制御信号φ４６１が供給されている状態で、スイッチング素子４３０がオン状態の場合に、短期間、スイッチング素子４２０がオン状態とされた後、スイッチング素子４２０、スイッチング素子４３０の順にオフ状態に切り替えられる。これにより、スイッチング素子４１０の入力端子４１２には、キャパシタ４４２から供給される電圧が引加される。
【００８１】
ダイオード４４３は、駆動制御部４０６およびキャパシタ４４２の一端の間に電気的に接続される。ダイオード４４３は、駆動制御部４０６の制御用電源４５０とキャパシタ４４２の一端との間に電気的に接続されてもよい。ダイオード４４３は、駆動制御部４０６からキャパシタ４４２の一端に電流を流す向きに配される。これにより、スイッチング素子４３０がオフ状態になった場合に、キャパシタ４４２に充電された電荷に応じた電圧が、入力端子４１２に印加される。
【００８２】
例えば、スイッチング素子４１０がＦＥＴである場合、スイッチング素子４１０がオン状態になると、スイッチング素子４１０のソースの電圧が上昇する。そのため、ゲートとソースとの間の電圧差が小さくなり、スイッチング素子４１０の動作が不安定になる。しかし、本実施形態によれば、駆動制御部４０６とキャパシタ４４２との間にダイオード４４３が配されており、スイッチング素子４１０をオン状態にする場合には、スイッチング素子４２０およびスイッチング素子４３０がオフ状態となるように制御される。
【００８３】
これにより、スイッチング素子４１０がオン状態となり、キャパシタ４４２の他端の電圧が上昇した場合であっても、キャパシタ４４２に充電された電荷に応じた電圧が、入力端子４１２に供給される。その結果、スイッチング素子４１０のオン状態を安定化させることができる。
【００８４】
本実施形態において、ダイオード４４４は、キャパシタ４４２の一端および入力端子４１２の中間接続点と、スイッチング素子４１０の一端との間に電気的に接続される。ダイオード４４４は、スイッチング素子４１０の一端から、キャパシタ４４２の一端および入力端子４１２の中間接続点に電流を流す向きに配される。
【００８５】
本実施形態において、抵抗４４５は、キャパシタ４４２の一端と、ダイオード４４４および入力端子４１２の中間接続点との間に電気的に接続される。また、抵抗４４６は、抵抗４４５と、ダイオード４４４および入力端子４１２の中間接続点との間に電気的に接続される。抵抗４４５および抵抗４４６は、キャパシタ４４２の一端と、ダイオード４４４および入力端子４１２の中間接続点との間で、直列に接続されてよい。抵抗４４５および抵抗４４６の中間接続点は、スイッチング素子４３０の一端と電気的に接続されてよい。
【００８６】
次に、駆動制御部４０６の構成について説明する。本実施形態において、駆動制御部４０６は、入力信号φ４６に基づいて駆動部４０２および駆動部４０４の動作を制御することで、ペルチェ素子４０の加熱または冷却を制御する。入力信号φ４６は、蓄電部１１０近傍に配された温度計の指示値と、目的とする温度との差を示す信号であってよい。
【００８７】
駆動制御部４０６は、制御信号φ４６１、制御信号φ４６２および制御信号φ４６３を生成して、駆動部４０２に供給する。これにより、駆動制御部４０６は、駆動部４０２の動作を制御する。駆動制御部４０６は、制御信号φ４７１、制御信号φ４７２および制御信号φ４７３を生成して、駆動部４０４に供給する。これにより、駆動制御部４０６は、駆動部４０４の動作を制御する。
【００８８】
本実施形態において、制御信号φ４６１および制御信号φ４７１として、直流電圧が供給される。制御信号φ４６２および制御信号φ４７２は、それぞれ、対応するスイッチング素子４２０のオン・オフ動作を制御する。制御信号φ４６３および制御信号φ４７３は、それぞれ、対応するスイッチング素子４３０を通して、対応するスイッチング素子４１０のオン・オフ動作を制御する。
【００８９】
駆動制御部４０６は、パルス幅変調器などのパルス変調器であってよい。駆動制御部４０６は、制御信号の生成に用いる制御用電源４５０を含んでよい。制御用電源４５０は、蓄電部１１０から電力を供給されてもよい。駆動制御部４０６は、制御部の一例であってよい。
【００９０】
次に、駆動制御部４０６の動作について説明する。第１に、本実施形態の駆動制御部４０６は、駆動部４０２および駆動部４０４を制御して、ペルチェ素子４０を流れる電流の向きを制御する。
【００９１】
例えば、駆動部４０２のスイッチング素子４２０および駆動部４０４のスイッチング素子４１０をオン状態として、駆動部４０２のスイッチング素子４１０および駆動部４０４のスイッチング素子４２０をオフ状態とすることで、ペルチェ素子４０の一端から他端の方向（図中、上から下の方向）に電流が流れる。
【００９２】
一方、駆動部４０２のスイッチング素子４１０および駆動部４０４のスイッチング素子４２０をオン状態として、駆動部４０２のスイッチング素子４２０および駆動部４０４のスイッチング素子４１０をオフ状態とすることで、ペルチェ素子４０の他端から一端の方向（図中、下から上の方向）に電流が流れる。
【００９３】
第２に、本実施形態の駆動制御部４０６は、スイッチング素子４１０とスイッチング素子４２０とを交互にオン・オフ動作させる。例えば、駆動制御部４０６は、制御信号φ４６１を常に供給しながら、制御信号φ４６２および制御信号φ４６３を断続的に供給する。これにより、制御信号φ４６２が供給されている間、スイッチング素子４２０がオン状態となり、制御信号φ４６３が供給されている間、スイッチング素子４１０がオフ状態となる。
【００９４】
このとき、キャパシタ４４２の充電および放電が交互に繰り返される。オン・オフ動作の間隔を適切に選択することで、キャパシタ４４２に蓄えられている電荷量が、スイッチング素子４１０を安定してオン動作させるのに必要な電荷量よりも大きな状態を維持することができる。
【００９５】
駆動制御部４０６は、駆動部４０２のスイッチング素子４１０がオフ状態であり、駆動部４０２のスイッチング素子４２０がオン状態である場合に、駆動部４０４のスイッチング素子４１０および駆動部４０４のスイッチング素子４２０を交互にオン・オフ動作させてよい。これにより、ペルチェ素子４０の一端から他端の方向（図中、上から下の方向）に流れるパルス電流を発生させることができる。駆動制御部４０６は、パルス電流の幅および周期を制御することにより、ペルチェ素子４０の加熱量または冷却量を制御することができる。
【００９６】
同様に、駆動制御部４０６は、駆動部４０４のスイッチング素子４１０がオフ状態であり、駆動部４０４のスイッチング素子４２０がオン状態である場合に、駆動部４０２のスイッチング素子４１０および駆動部４０２のスイッチング素子４２０を交互にオン・オフ動作させてよい。これにより、ペルチェ素子４０の他端から一端の方向（図中、下から上の方向）に流れるパルス電流を発生させることができる。
【００９７】
駆動制御部４０６は、ペルチェ素子４０の駆動を開始する場合、まず、スイッチング素子４１０がオフ状態であり、スイッチング素子４２０がオン状態となるように、スイッチング素子４１０およびスイッチング素子４２０を制御する。その後、スイッチング素子４１０とスイッチング素子４２０とを交互にオン・オフ動作させる。これにより、ペルチェ素子４０の駆動を開始する場合に、まず、キャパシタ４４２に電荷が充電される。その結果、ペルチェ素子４０の駆動を安定的に開始することができる。
【００９８】
なお、本実施形態において、駆動制御部４０６が、制御信号φ４６１、制御信号φ４６２および制御信号φ４６３を用いて、スイッチング素子４１０およびスイッチング素子４２０を交互にオン・オフ動作させる場合について説明した。当該方法により、スイッチング素子４１０を安定的に動作させることができる。しかし、駆動制御部４０６によるスイッチング素子４１０およびスイッチング素子４２０の制御方法はこれに限定されない。キャパシタ４４２の特性と、スイッチング素子４１０の特性と、制御信号φ４６１および制御信号φ４６２のパルス幅および周期とを適切に選択することで、制御信号φ４６１および制御信号φ４６２を用いて、スイッチング素子４１０およびスイッチング素子４２０を交互にオン・オフ動作させてもよい。
【００９９】
第３に、本実施形態の駆動制御部４０６は、スイッチング素子４１０およびスイッチング素子４２０の両方が同時にオン状態とならないように、スイッチング素子４１０とスイッチング素子４２０とを制御する。これにより、蓄電部１１０の一端と他端とが短絡することを防止する。駆動制御部４０６は、制御信号φ４６１、制御信号φ４６２および制御信号φ４６３の発停のタイミングを制御することで、より確実に短絡を防止してよい。
【０１００】
例えば、スイッチング素子４３０は、制御信号φ４６３が供給された瞬間にオン状態になるのではなく、入力端子４３２に引加される電圧が閾値電圧より大きくなるまでスイッチング素子４３０はオフ状態が維持される。そのため、制御信号φ４６２と制御信号φ４６３とを同時に供給すると、スイッチング素子４２０およびスイッチング素子４３０の特性によっては、スイッチング素子４１０がオフ状態になる前にスイッチング素子４２０がオン状態になる場合がある。
【０１０１】
そこで、駆動制御部４０６は、スイッチング素子４２０をオン動作させる場合に、制御信号φ４６３の電圧がスイッチング素子４３０の閾値電圧以上の大きさになるまで、スイッチング素子４２０がオフ状態を維持するようにスイッチング素子４２０を制御してよい。または、スイッチング素子４２０をオン動作させる場合に、制御信号φ４６２の電圧がスイッチング素子４２０の閾値電圧以上の大きさになる前に、スイッチング素子４３０がオン状態となるようにスイッチング素子４３０を制御してよい。
【０１０２】
例えば、駆動制御部４０６は、制御信号φ４６２を供給してからスイッチング素子４２０がオン状態になるまでの時間と、制御信号φ４６３を供給してからスイッチング素子４３０がオン状態になるまでの時間とを考慮して、制御信号φ４６３を供給した後、予め定められた時間が経過した後、制御信号φ４６２を供給する。これにより、スイッチング素子４１０およびスイッチング素子４２０の両方がオン状態となることを防止できる。
【０１０３】
また、スイッチング素子４２０およびスイッチング素子４３０をオフ動作させる場合、または、ペルチェ素子４０の駆動を停止する場合に、制御信号φ４６２および制御信号φ４６３が同時に停止すると、スイッチング素子４２０およびスイッチング素子４３０の特性によっては、スイッチング素子４３０が、スイッチング素子４２０よりも先にオフ状態になる場合がある。このとき、キャパシタ４４２の充電状態によっては、スイッチング素子４１０およびスイッチング素子４２０の両方がオン状態となる場合がある。
【０１０４】
そこで、駆動制御部４０６は、制御信号φ４６３の電圧がスイッチング素子４３０の閾値電圧以下の大きさになる前に、スイッチング素子４２０がオフ状態となるようにスイッチング素子４２０を制御してもよい。これにより、スイッチング素子４２０およびスイッチング素子４３０をオフ状態にして、スイッチング素子４１０をオン状態にするときに、スイッチング素子４３０よりも先にスイッチング素子４２０をオフ状態にすることができる。その結果、スイッチング素子４１０およびスイッチング素子４２０の両方がオン状態となることを防止できる。
【０１０５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０１０６】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０１０７】
１００ 蓄電システム、１０２ マスタモジュール、１０４ スレーブモジュール、１０６ 外部端子、１０７ 外部端子、１０８ スイッチ素子、１１０ 蓄電部、１２２ 端子、１２４ 端子、１２６ 電源入力端子、１３０ スイッチ素子、１４０ モジュール制御部、１５０ 電力供給部、１５２ 電力分配部、１５４ 端子、１６２ 端子、１６４ 端子、１７２ 端子、１７４ 端子、１９０ 温度制御部、２１０ 蓄電セル、２２０ バランス補正部、２３０ トランス、２３２ 一次巻線、２４２ 二次巻線、２４４ ダイオード、２４６ キャパシタ、２５２ 二次巻線、２５４ ダイオード、２５６ キャパシタ、２６２ 二次巻線、２６４ ダイオード、２６６ キャパシタ、２７０ スイッチング素子、２７２ 電力供給制御部、２８０ 筐体、３３０ トランス、３４２ 二次巻線、３４４ ダイオード、３４６ キャパシタ、３４８ 端子、３５０ 電力供給部、３５１ 電力分配部、３５２ 二次巻線、３５４ ダイオード、３５６ キャパシタ、３５８ 端子、３６２ 二次巻線、３６４ ダイオード、３６６ キャパシタ、３６８ 端子、４０ ペルチェ素子、４００ 電流制御部、４０２ 駆動部、４０４ 駆動部、４０６ 駆動制御部、４０８ 基準電位、４１０ スイッチング素子、４１２ 入力端子、４２０ スイッチング素子、４２２ 入力端子、４３０ スイッチング素子、４３２ 入力端子、４４０ 電圧供給部、４４２ キャパシタ、４４３ ダイオード、４４４ ダイオード、４４５ 抵抗、４４６ 抵抗、４５０ 制御用電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が、負荷と電気的に接続され、他端が、前記負荷を駆動する駆動用電源と電気的に接続され、少なくとも、入力端子に入力される第１の制御信号に応じてオン状態およびオフ状態を切り替える第１のスイッチング素子と、
一端が、前記負荷および前記第１のスイッチング素子の一端と電気的に接続され、他端が、基準電位と電気的に接続され、第２の制御信号に応じてオン状態およびオフ状態を切り替える第２のスイッチング素子と、
前記第２のスイッチング素子がオフ状態である場合に、前記第１のスイッチング素子の前記入力端子に電圧を供給する電圧供給部と、
前記第１の制御信号および前記第２の制御信号のそれぞれを、前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子のそれぞれに供給し、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とを交互にオン・オフ動作させる制御部と、
を備える、
駆動回路。
【請求項２】
前記制御部は、前記負荷の駆動を開始する場合に、前記第１のスイッチング素子がオフ状態であり、前記第２のスイッチング素子がオン状態となるように前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子を制御した後、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とを交互にオン・オフ動作させる、
請求項１に記載の駆動回路。
【請求項３】
前記電圧供給部は、
一端が、前記第１のスイッチング素子の前記入力端子と電気的に接続され、他端が、前記第１のスイッチング素子の一端および前記第２のスイッチング素子の一端と電気的に接続されるキャパシタを有し、
前記キャパシタは、
前記第２のスイッチング素子がオン状態の場合に充電され、
前記第２のスイッチング素子がオフ状態になった場合に、前記第１のスイッチング素子の前記入力端子に対して充電された電荷に応じた電圧を供給する、
請求項１または請求項２に記載の駆動回路。
【請求項４】
前記電圧供給部は、前記制御部および前記キャパシタの一端の間に電気的に接続され、前記制御部から前記キャパシタの一端の方向に電流を流すダイオードを有する、
請求項３に記載の駆動回路。
【請求項５】
一端が、前記第１のスイッチング素子の前記入力端子および前記キャパシタの一端と電気的に接続され、他端が、前記基準電位と電気的に接続され、第３の制御信号に応じてオン状態およびオフ状態を切り替える第３のスイッチング素子をさらに備える、
請求項３または請求項４に記載の駆動回路。
【請求項６】
前記第２のスイッチング素子の閾値電圧は、前記第３のスイッチング素子の閾値電圧よりも大きい、
請求項５に記載の駆動回路。
【請求項７】
前記制御部は、前記第３の制御信号の電圧が前記第３のスイッチング素子の閾値電圧以上の大きさになるまで、前記第２のスイッチング素子がオフ状態を維持するように前記第２のスイッチング素子を制御する、
請求項５または請求項６に記載の駆動回路。
【請求項８】
前記制御部は、前記第２の制御信号の電圧が前記第２のスイッチング素子の閾値電圧以上の大きさになる前に、前記第３のスイッチング素子がオン状態となるように前記第３のスイッチング素子を制御する、
請求項５から請求項７までの何れか一項に記載の駆動回路。
【請求項９】
前記制御部は、前記第３の制御信号の電圧が前記第３のスイッチング素子の閾値電圧以下の大きさになる前に、前記第２のスイッチング素子がオフ状態となるように前記第２のスイッチング素子を制御する、
請求項５から請求項８までの何れか一項に記載の駆動回路。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までの何れか一項に記載された駆動回路である第１の駆動回路と、
請求項１から請求項９までの何れか一項に記載された駆動回路である第２の駆動回路と、
を備え、
前記第１の駆動回路の前記第１のスイッチング素子の一端、および、前記第１の駆動回路の前記第２のスイッチング素子の一端が、前記負荷の一端と電気的に接続され、
前記第２の駆動回路の前記第１のスイッチング素子の一端、および、前記第２の駆動回路の前記第２のスイッチング素子の一端が、前記負荷の他端と電気的に接続され、
前記第１の駆動回路の前記第１のスイッチング素子の他端、および、前記第２の駆動回路の前記第１のスイッチング素子の他端が、前記駆動用電源の一端と電気的に接続され、
前記第１の駆動回路の前記第２のスイッチング素子の他端、および、前記第２の駆動回路の前記第２のスイッチング素子の他端が、前記駆動用電源の他端と電気的に接続される、
電流制御回路。
【請求項１１】
前記制御部は、
前記第２の駆動回路の前記第１のスイッチング素子がオフ状態であり、前記第２の駆動回路の前記第２のスイッチング素子がオン状態である場合に、前記第１の駆動回路の前記第１のスイッチング素子および前記第１の駆動回路の前記第２のスイッチング素子を交互にオン・オフ動作させ、
前記第１の駆動回路の前記第１のスイッチング素子がオフ状態であり、前記第１の駆動回路の前記第２のスイッチング素子がオン状態である場合に、前記第２の駆動回路の前記第１のスイッチング素子および前記第２の駆動回路の前記第２のスイッチング素子を交互にオン・オフ動作させる、
請求項１０に記載の電流制御回路。
【請求項１】
一端が、負荷と電気的に接続され、他端が、前記負荷を駆動する駆動用電源と電気的に接続され、少なくとも、入力端子に入力される第１の制御信号に応じてオン状態およびオフ状態を切り替える第１のスイッチング素子と、
一端が、前記負荷および前記第１のスイッチング素子の一端と電気的に接続され、他端が、基準電位と電気的に接続され、第２の制御信号に応じてオン状態およびオフ状態を切り替える第２のスイッチング素子と、
前記第２のスイッチング素子がオフ状態である場合に、前記第１のスイッチング素子の前記入力端子に電圧を供給する電圧供給部と、
前記第１の制御信号および前記第２の制御信号のそれぞれを、前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子のそれぞれに供給し、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とを交互にオン・オフ動作させる制御部と、
を備える、
駆動回路。
【請求項２】
前記制御部は、前記負荷の駆動を開始する場合に、前記第１のスイッチング素子がオフ状態であり、前記第２のスイッチング素子がオン状態となるように前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子を制御した後、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とを交互にオン・オフ動作させる、
請求項１に記載の駆動回路。
【請求項３】
前記電圧供給部は、
一端が、前記第１のスイッチング素子の前記入力端子と電気的に接続され、他端が、前記第１のスイッチング素子の一端および前記第２のスイッチング素子の一端と電気的に接続されるキャパシタを有し、
前記キャパシタは、
前記第２のスイッチング素子がオン状態の場合に充電され、
前記第２のスイッチング素子がオフ状態になった場合に、前記第１のスイッチング素子の前記入力端子に対して充電された電荷に応じた電圧を供給する、
請求項１または請求項２に記載の駆動回路。
【請求項４】
前記電圧供給部は、前記制御部および前記キャパシタの一端の間に電気的に接続され、前記制御部から前記キャパシタの一端の方向に電流を流すダイオードを有する、
請求項３に記載の駆動回路。
【請求項５】
一端が、前記第１のスイッチング素子の前記入力端子および前記キャパシタの一端と電気的に接続され、他端が、前記基準電位と電気的に接続され、第３の制御信号に応じてオン状態およびオフ状態を切り替える第３のスイッチング素子をさらに備える、
請求項３または請求項４に記載の駆動回路。
【請求項６】
前記第２のスイッチング素子の閾値電圧は、前記第３のスイッチング素子の閾値電圧よりも大きい、
請求項５に記載の駆動回路。
【請求項７】
前記制御部は、前記第３の制御信号の電圧が前記第３のスイッチング素子の閾値電圧以上の大きさになるまで、前記第２のスイッチング素子がオフ状態を維持するように前記第２のスイッチング素子を制御する、
請求項５または請求項６に記載の駆動回路。
【請求項８】
前記制御部は、前記第２の制御信号の電圧が前記第２のスイッチング素子の閾値電圧以上の大きさになる前に、前記第３のスイッチング素子がオン状態となるように前記第３のスイッチング素子を制御する、
請求項５から請求項７までの何れか一項に記載の駆動回路。
【請求項９】
前記制御部は、前記第３の制御信号の電圧が前記第３のスイッチング素子の閾値電圧以下の大きさになる前に、前記第２のスイッチング素子がオフ状態となるように前記第２のスイッチング素子を制御する、
請求項５から請求項８までの何れか一項に記載の駆動回路。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までの何れか一項に記載された駆動回路である第１の駆動回路と、
請求項１から請求項９までの何れか一項に記載された駆動回路である第２の駆動回路と、
を備え、
前記第１の駆動回路の前記第１のスイッチング素子の一端、および、前記第１の駆動回路の前記第２のスイッチング素子の一端が、前記負荷の一端と電気的に接続され、
前記第２の駆動回路の前記第１のスイッチング素子の一端、および、前記第２の駆動回路の前記第２のスイッチング素子の一端が、前記負荷の他端と電気的に接続され、
前記第１の駆動回路の前記第１のスイッチング素子の他端、および、前記第２の駆動回路の前記第１のスイッチング素子の他端が、前記駆動用電源の一端と電気的に接続され、
前記第１の駆動回路の前記第２のスイッチング素子の他端、および、前記第２の駆動回路の前記第２のスイッチング素子の他端が、前記駆動用電源の他端と電気的に接続される、
電流制御回路。
【請求項１１】
前記制御部は、
前記第２の駆動回路の前記第１のスイッチング素子がオフ状態であり、前記第２の駆動回路の前記第２のスイッチング素子がオン状態である場合に、前記第１の駆動回路の前記第１のスイッチング素子および前記第１の駆動回路の前記第２のスイッチング素子を交互にオン・オフ動作させ、
前記第１の駆動回路の前記第１のスイッチング素子がオフ状態であり、前記第１の駆動回路の前記第２のスイッチング素子がオン状態である場合に、前記第２の駆動回路の前記第１のスイッチング素子および前記第２の駆動回路の前記第２のスイッチング素子を交互にオン・オフ動作させる、
請求項１０に記載の電流制御回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−５１６０１（Ｐ２０１３−５１６０１Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８９３４３（Ｐ２０１１−１８９３４３）
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（５１００７８１６０）ＥＶＴＤ株式会社 (15)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（５１００７８１６０）ＥＶＴＤ株式会社 (15)
【Ｆターム（参考）】
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