专利名称：放电器和放电控制方法
技术领域：
本发明涉及放电器和放电控制方法，特别涉及作为直流电源系统，使用由多个电池组构成的电池系统时，控制对负荷供给的直流电源的输出的放电器和放电控制方法。
背景技术：
直流电源中使用的镍氢蓄电池与铅蓄电池相比，能量密度更大，电池寿命的长度或对环境的负担少是特征，小型，轻量，便于便携，所以作为车载用蓄电池或灾害对策用电源，近年，急速正在普及。此外，为了与最近通信设备的功率需要的急速的增加对应，谋求直流电源的大容量化，将镍氢蓄电池等电池系列并联，构成例如输出30kWh等大容量的电源系统(电池系统)成为必要。一般，为了实现电源系统的高容量化和长寿命化，在将镍氢电池作为电源使用时，例如将称作单电池的单一的镍氢蓄电池(平均电压1.2V、电流容量95Ah)串联k个作为1单位(以下，称作模块)，将该模块串联m个作为电池组，并联η个电池组，构成大容量的镍氢蓄电池系统。在这样的大容量的电池系统中，关于用于管理对负荷的功率的供给能力的结构， 进行各种提案。例如，在特开2004-119112号公报、特开2004-120856号公报或者特开 2004-120857号公报等中记载具有并联的多个电池组、充电控制部件、放电控制部件的电源系统的管理方法。在所述特开2004-119112号公报中记载为了将保养或维护时的电池组的寿命的推测变得容易，在内部保存电池组的制造日期，根据保存的电池组的制造日期，计算能供给给定的功率的可使用期间，显示电池组更换日期。此外，在所述特开2004-120856号公报中记载设置电池监视部件，该电池监视部件在电池组的恶化判定中，即使在执行放电容量试验时发生停电等，为了也将向负荷一侧的供电变为可能，执行恶化判定对象的某电池组的放电容量试验时，不仅将该电池组充电到满充电，还将恶化判定对象外的电池组也充电到满充电，执行放电容量试验。此外，在所述特开2004-120857号公报中记载设置电池监视部件，该电池监视部件为了将功率需要正常化，能削减功率成本，设置监视电池组的残存容量是否变为充电开始阈值以下，在变为该充电开始阈值以下时，等待变为功率的利用少的深夜的给定时刻，使向该电池组的补充电开始。如上所述，例如使用镍氢蓄电池，实现30kWh的电池系统时，串联10个额定1. 2V 的镍氢蓄电池单元(平均电压1. 2V、电流容量95Ah)，将它作为1模块，串联4模块，将它作为1系统的电池组(输出5kWh)，如图3所示，构成将6系统的电池组并联的形式。图3是使用多个电池组和多个放电器，构成的电池系统的结构图。在图3中，也包含表示有用于将电池组充电的充电器。即在图3所示的结构例中，作为使用多个电池组的电池系统，并联电池组30-1、 30-2、30-3、30-4、30-5、30-6等6系统的电池组。还具有将从6系统的电池组分别输出的电池电压纳入负荷40的允许电压范围内地升降压的放电器10、从整流器50对多个电池组30 分别进行间歇充电的充电器20、控制包含放电器10、充电器20的电池系统的全体动作的电源控制部60。图3的情况，作为用于电池组30-1、30-2，设置放电器10-1和充电器20-1，作为用于电池组30-3、30-4，设置放电器10-2和充电器20_2，作为用于电池组30_5、30_6，设置放电器10-3和充电器20-3。在图3的电池系统中，按照根据电源控制部60的控制，各电池组30(30-1、30-2、 30-3、30-4、30-5、30-6)通过对应的充电器2(^20-1、20_2、20-；3)通过整流器50的输出来充电，通过各自的放电器10(10-1、10-2、10-3)向负荷40供给功率的方式构成。这里，多个放电器10在其输出一侧电连接，连接在负荷40上，此外，多个充电器20在其输入一侧电连接，连接在整流器50上。通过增设放电器10、充电器20和电池组30，电池系统的扩张成为可能。例如通过并联3个图3所示的30kWh电池系统，能实现IOOkWh级的电池系统。放电器10 (10-1、10-2、10-3)在对应的电池组 30 (30-1、30-2、30-3、30-4、30_5、 30-6)分别输出的电池电压超过负荷40的允许电压范围时，进行基于DC-DC变换器的降压 (降压模式)，在负荷40的允许电压范围内，并且位于动作电压范围的范围内时，使电池输出不经由DC-DC变换器，而分支(旁路模式)，在低于负荷40的动作电压范围时，进行基于 DC-DC变换器的升压(升压模式)。即图3所示的30kffh电池系统中搭载的放电器10 (10-1、10-2、10-3)分别如图4 所示，包含升压部1 Ia和降压部1 Ib。图4是表示在放电器搭载的升降压用的DC-DC变换器的电路结构的一个例子的电路图，表示构成升降压用的DC-DC变换器的升压部Ila和降压部lib的电路结构的一个例子。如图4的放电器IOA所示，升压部Ila和降压部lib分别由电路构成元件构成。升压部1 Ia由电抗器la、二极管2a、电容器3a和开关元件如构成， 降压部lib由电抗器lb、二极管2b、电容器北和开关元件4b构成。升压部Ila在从电池组30向负荷40供给的电压低于负荷40的动作电压范围时， 控制开关元件如，进行升压动作，降压部1 Ib在从电池组30向负荷40供给的电压超过负荷 40的允许电压范围时，控制开关元件4b，进行降压动作。可是，在图4的放电器IOA的结构中，放电动作继续，电池组30的电压下降，达到过放电电压之后，放电动作仍然继续，所以产生电池的恶化加速的问题。此外，由于放电器 IOA的故障等，作为放电器IOA的输出，输出过大的电压，超过负荷40的允许电压范围时，也产生使负荷设备故障的问题。还存在由于任何的事由，有必要停止放电器IOA的放电时，没有用于从外部将向负荷40 —侧的放电动作停止的部件的问题。作为图4的放电器IOA的所述的问题的解决法之一，有在放电器IOA追加使放电动作停止的切离部的方法。图5是表示在放电器中搭载的升降压用的DC-DC变换器追加切离部时的电路结构的一个例子的电路图，表示在升压部11a、降压部lib追加用于停止放电动作的切离部Ilc的情形。在图5的放电器IOB中，升压部11a、降压部lib的电路结构与图4的放电器IOA 完全同样，但是在升压部Ila—侧还连接切离部11c。切离部Ilc由二极管2c和切离开关4c构成。通过控制该切离部Ilc的切离开关4c，能使放电器IOB的向负荷40—侧的放电
动作继续或者停止。其中，图5的放电器IOB的情况，留有作为切离部Ilc的功能，具有所述的过放电防止功能、过电压防止功能、基于外部信号的来自外部的切离功能，并且有必要具有用于从切离状态恢复的恢复条件成立时，恢复到向负荷40 —侧的放电动作的恢复功能的问题。此外，在放电器10B，作为用于防止过放电的电压值，使用预先决定的阈值，检测过放电的发生，使切离部Ilc工作，进行切离，使对负荷40的供电动作停止的情况下，在进行切离之后，一般，电池组30的电池电压具有自然恢复的特性。因此，关于从切离的恢复条件，也使用所述阈值，在只根据该阈值，决定使切离部Ilc工作或复原的情况下，反复切离和复原，成为作为电池的过放电保护，不起作用的状态。在放电器IOB的结构中，在升压部Ila和降压部11b，进一步以追加插入的形式串联切离部11c，在各电路包含二极管h、2c、切离开关如等实现电压下降的电路元件，所以即使要用旁路模式工作，在放电器IOB的输入和输出之间也产生进一步的电压差，引起使电池系统的输出能力下降的问题。此外，在放电器IOB的结构中，升压部11a、降压部lib和切离部Ilc各自的二极管W2a、2b、2c)引起的电压下降产生功率损失的增加，使放电器IOB的发热量增大。作为结果，在电池组30中积蓄的可放电的能量的一部分成为损失，能从电池系统向负荷40供电的时间缩短，产生额外地增设电池组30(蓄电池)的必要性。进而，由于发热量的增加，产生增大放电器IOB的尺寸的必要性和增设空调设备的必要性，也产生构成电源系统的电池系统的设置空间或构筑所需要的费用增大的问题。此外，切离部Ilc进行切离动作之后，为了维持放电器IOB的电路切离状态，功率的消耗成为必要。在电池系统由多个放电器IOB构成时，即使在进行在电池系统中搭载的全部放电器IOB的切离动作之后，维持各放电器IOB的切离状态也是必要的。因此，向各切离部Ilc供给的功率不会从在切离状态下成为无电压的放电器IOB的输出一侧供给，而是从放电器IOB的输入一侧的电池组30供给是必要的。因此，无论是否为基于商用电源的供电中，无论处于何种状态，由于电池组30总继续对放电器IOB的切离部Ilc的供电动作，所以电池组30的容量下降变快，充放电循环增加，产生与电池组30的电池寿命的下降有关的问题。另外，图4的放电器IOA或图5的放电器IOB的所述的问题即放电继续引起的电池组30的恶化的早期化、向负荷40的过电压的误输出、没有从放电器IOA的外部的切离部件等问题、另外，关于切离部Ilc的切离动作条件和从切离的恢复条件的问题，二极管W2a、 2c)、伴随着切离开关如的插入引起的电压下降的增大的设置空间和电池系统的构筑所需要的费用增大的问题，进而向切离部Ilc的功率从电池组30供电引起的电池组30的寿命下降的问题并不局限于具有多个组合多个镍氢蓄电池构成的电池组，有关的电池组输出的功率通过各升降压用的DC-DC变换器对负荷供给的电池系统的情形。例如，是在具有多个组合锂离子电池等镍氢蓄电池以外的二次电池构成的电池组并且将该电池组输出的功率通过各升降压用的DC-DC变换器对负荷供给的二次电池系统、 进而，在包含一次电池并且将组合多个电池构成的多个电池组输出的功率通过各升降压用的DC-DC变换器对负荷供给的电池系统、进一步，在包含功率贮藏用电容器并且组合多个直流电压源构成的多个电源输出的功率通过各升降压用的DC-DC变换器对负荷供给的电池系统中也产生的问题。
发明内容
本发明是鉴于以上的问题即放电的继续引起的电池组恶化的早期化、向负荷的过电压的误输出、没有从外部的放电切离部件等问题、另外，关于从负荷切离放电器的切离部的切离动作条件和从切离的恢复条件的问题、用于切离的二极管的插入引起的电压下降的增大导致设置空间或电池系统的构筑所需要的费用增大的问题、所述切离部的功率总从电池组供电引起电池组的寿命下降的问题，提出的。即本发明要解决的课题在于，提供能防止成为直流电源的电池的过放电，并且能从过电压保护负荷设备，并且来自外部的切离是可能的，根据预先决定的给定条件，能适当执行对负荷的放电动作的切离的实施和从切离的恢复，并且能减少放电器内的电压下降， 并且向放电器的从电池的常供电变为不需要，能延长电池寿命的放电器和放电控制方法。本发明的放电器具有至少包含设置在直流电源和向负荷的输出之间的开关元件的降压部件；控制所述开关元件，控制向所述负荷的输出电压，在给定的条件成立时，将所述开关元件设定为开放状态，停止向所述负荷的功率输出的控制部件。此外，本发明的放电控制方法具有控制至少包含设置在直流电源和向负荷的输出之间的开关元件的降压部件的所述开关元件，控制向所述负荷的输出电压的放电步骤; 在给定的条件成立的情况下，将所述开关元件设定为开放状态，停止向所述负荷的功率输出的开放步骤。如上所述，根据本发明，在放电器设置在给定的条件成立时，将开关元件设定为开放状态的控制部件，从而能停止对负荷的放电动作。在本发明中，由于降压部件的开关元件不仅作为用于降压的DC-DC变换器的构成要素兼用，还兼用作为实现用于停止对负荷的放电的放电切离功能的元件，所以作为放电器，没必要如以往那样新设置专用的切离部，能减少功率损失，能降低发热量。作为结果，在本发明中，能将在电池中积蓄的功率对负荷有效地放电，并且能抑制构成电源系统的电池系统的构筑所需要的空间和费用。此外，在本发明中，通过按照必要，从外部指示向负荷的功率输出的停止，能使对负荷的放电动作停止。例如，检测到电池的过放电状态或放电器的故障等时，将指示放电动作的停止的外部信号对放电器输入，能停止向负荷的供电动作，所以能防止电池的过放电， 能防止由于放电器的故障等，对负荷施加过电压的危险性。在本发明中，在解除放电动作的停止状态时，将从外部输入的外部信号复位，由此能容易重新开始放电器的放电动作。此外，在本发明中，检测到来自直流电源的输入电压成为预先决定的第一设定值以下时，能停止对负荷的放电动作。作为结果，在本发明中，能自动地防止电池的过放电。此外，在本发明中，在来自直流电源的输入电压成为第一设定值以下，将开关元件设定为开放状态之后，检测到来自直流电源的输入电压变为比第一设定值更大的第二设定值以上时，将开关元件设定为开关动作状态和短路状态的一方，由此能适当进行向放电动作的恢复动作。此外，在本发明中，检测到向负荷的输出电压成为预先决定的第一设定值以上时，能停止对负荷的放电动作。作为结果，在本发明中，由于放电器的故障等，在放电器的输出出现异常的高电压时，能自动停止向负荷的放电动作，防止在负荷施加过电压，能有助于负荷设备的保护。在本发明中，在通常状态下，不是从电池供给向控制部件的功率，而是从放电器的输出一侧供给，能抑制电池的多余的消耗，所以能减少电池的冲放电频度，能延长电池寿命。此外，在本发明中，作为构成电源系统的电池系统，对于负荷，并联的多台放电器全部成为放电停止的情况下，关于对各放电器输入的电池中的任意一个以上的电池，进行电池更换，操作设置在对应的放电器中的手动开关，能从更换的电池即放电器的输入一侧重新开始对该放电器的控制部件的供电，所以能重新开始对负荷的放电动作，重新开始放电动作以后，通过从放电器的输出一侧的功率，向多台放电器的全部控制部件的供电也成为可能，能简单地使对电池系统的负荷的放电动作起动，或者重新开始。进而，在本发明中，降压部件的开关元件成为在处于不供给向控制部件的功率的状态的期间中维持开放状态的元件，由此在不供给向控制部件的功率情况下，能维持停止对负荷的放电动作的状态，能可靠地防止产生放电器的控制成为不可能、比负荷的允许电压范围更高的电池电压向负荷一侧输出的事态。
图1是用于说明本发明实施例的放电器的结构的一个例子的电路图。图2是用于说明本发明实施例的放电器的控制部的控制动作的一个例子的程序流程图。图3是使用多个电池组和多个放电器而构成的电池系统的结构图。图4是表示以往的放电器中搭载的升降压用的DC-DC变换器的电路结构的一个例子的电路图。图5是表示在以往的放电器中搭载的升降压用的DC-DC变换器追加切离部时的电路结构的一个例子的电路图。
具体实施例方式以下，一边参照附图，一边详细说明本发明的放电器和放电控制方法的最佳的实施例。另外，在以下的说明中，作为电源系统，以直流电源由多个镍氢蓄电池的组合构成的镍氢蓄电池系统(电池系统)构成的情形为例，进行说明，但是本发明并不只局限于有关的情形。例如，即使是多个锂电池等镍氢蓄电池以外的二次电池的组合构成的二次电池系统、 包含一次电池的多个电池的组合构成的电池系统、或者包含功率贮藏用电容器的多个直流电压源的组合构成的电源系统，也能应用本发明。[实施例的概要]首先，说明本实施例的概要。本实施例涉及构成电源系统的放电器的放电动作，特别在使用镍氢蓄电池系统等的大容量和长寿命的电池系统中能有效应用。本实施例的特征在于，为了将向负荷供给的功率降压，以适当的开关频率使作为降压用的DC-DC变换器而在放电器中搭载的开关元件进行开关工作，通过将使开关元件开放，能停止对负荷的放电动作。即在本实施例的放电器中，例如收到指示放电停止的外部信号时，或者检测到放电器的输入输出电压超过预先决定的给定的可放电动作条件的范围时，将所述开关元件设定为开放状态，能停止向负荷的放电动作，检测到外部信号的复位时，或者检测到放电器的输入输出电压满足为了从切离状态恢复而预先设定的给定的恢复条件时，能将所述开关元件恢复到开关动作状态或者短路状态。据此，在本实施例中，能取得有效防止电池的过放电或向负荷的过电压的误输出等的效果。如果进一步说明，在本实施例的放电器中，停止向负荷的放电动作，防止电池的消耗或向负荷的过电压的误输出。而且，在本实施例的放电器中，通过具有能够向负荷的放电动作的起动的放电切离功能，根据向放电器输入的电池电压条件、从放电器输出的输出电压条件或者从外部能指示放电动作的停止或重新开始的外部信号中的任意一个，能执行放电动作的切离和向放电动作的恢复。这里，在本实施例中，不仅将放电器的降压部的开关元件作为降压用的DC-DC变换器的构成要素，也兼用作为实现该放电切离功能的元件。将放电器的降压部的开关元件还作为实现放电切离功能的元件使用时，在直流电源(例如由多电池组构成的电池)一侧配置放电器的升压部，在负荷一侧配置降压部，串联升压部和降压部，按照将直流电源输出的功率通过升压部和降压部向负荷供给的方式构成。在这样的电路结构中，放电器的控制部根据放电器的输入输出电压条件或外部信号，将降压部的开关元件设定为开放状态，由此使向负荷一侧的放电动作停止，而在从开关元件的开放状态的恢复条件成立时，将降压部的开关元件设定为开关动作状态或者短路状态，由此控制为重新开始向负荷一侧的放电动作。放电器的控制部的电源用的功率通常时从放电器的输出一侧供电，具有在来自使用者的手动开关的按下操作时，从放电器的输入一侧即直流电源一侧供电地构成。此外，在陷入不供给控制部的电源用的功率的状况中时，将降压部的开关元件设定为开放状态，停止向负荷一侧的放电动作地构成。通过这样构成，在本实施例中，没必要从直流电源向放电器供给多余的功率，并且在从放电器的输出一侧向控制部的功率供给停止时，通过从放电器的输入一侧的直流电源供给功率，可以重新开始放电器的动作。[实施例的结构]下面，使用图1说明本实施例的放电器的结构的一个例子。图1是用于说明本实施例的放电器的结构的一个例子的电路图，表示兼具升降压用的DC-DC变换器功能和放电动作的切离功能以及恢复功能的电路结构的一个例子。在本实施例中，使用由多个镍氢蓄电池构成的电池组30、多个放电器10和多个充电器20构成的电池系统全体的结构与图3相同。各放电器10与图4的放电器IOA所示的电路结构的情形同样，按照通过将来自直流电源的电池组30的输入电压升压或原封不动输出的升压部件即升压部11a、将来自电池组30的输入电压降压或者原封不动输出的降压部件即降压部lib的双方，控制输出电压值，向负荷40供给功率的方式构成。放电器10的升压部1 Ia至少具有电抗器la、二极管2a、电容器3a、开关元件4a，降压部1 Ib至少具有电抗器Ib、二极管沘、电容器北、开关元件4b。
控制放电器10全体的动作的控制部件即控制部12通过以适当的开关频率使开关元件Ga、4b)开关工作，将来自电池组30的输入电压Vin升压或降压到所希望的电压，作为向负荷40的输出电压Vout输出，或者开放开关元件如，将开关元件4b短路，将来自电池组30的输入电压Vin直接作为向负荷40的输出电压Vout输出，或者开放开关元件4b，停止对负荷40的放电动作。控制部12为了将向负荷40的输出电压Vout纳入负荷40的动作电压范围中，监视升压部11a、降压部lib各自的输出电压，按照使升压部Ila的输出电压不低于预先决定的设定值V4，此外，降压部lib的输出电压不超过预先决定的设定值V5的方式控制开关元件M4a、4b)的开关频率。电池组30输出的电压由升压部11a、降压部1 Ib升压或降压之后，向负荷40供给， 或者升压部1 Ia的开关元件如变为开放状态，降压部1 Ib的开关元件4b变为短路状态，原封不动向负荷40供给，或者将降压部lib的开关元件4b变为开放状态，停止向负荷40的供给。控制部12总监视放电器10的输入电压Vin (来自电池组30的输入电压)和放电器10的输出电压Vout (向负荷40的输出电压)，在用于停止放电动作而预先设定的输入输出电压条件成立时，将降压部lib的开关元件4b设定为开放状态，由此停止向负荷40 —侧的放电动作。然后，控制部12在为了放电动作的重新开始而预先设定的输入输出电压条件成立时，将降压部lib的开关元件4b设定为开关动作状态或者短路状态，重新开始向负荷 40 一侧的放电动作。进而，控制部12总监视从外部的控制装置70指示的向负荷40的放电动作的停止的外部信号的输入，在收到该外部信号的情况下，将降压部lib的开关元件4b设定为开放状态，停止向负荷40—侧的放电动作。然后，在检测到该外部信号复位时，控制部12将降压部lib的开关元件4b设定为开关动作状态或者短路状态，重新开始向负荷40 —侧的放电动作。这里，说明外部信号。在图3所示的电池系统中通常搭载包含系统的各构成要素， 控制全体的控制装置70。控制装置70 —边监视各构成要素的状态，一边进行对充电器20 的充电开始和结束的指令、对放电器10的放电允许和禁止的指令、故障发生的检测，根据来自不图示的上级装置的指令，返回计测数据。在图3的电池系统中，在控制装置70指令之前，放电器10自己检测到输入电压 Vin的下降，停止放电，控制装置70就检测到放电器10故障，发出警报。因此，在实际的运用中，例如放电器10的设定值Vl为38V，控制装置70使放电停止的电池电压为40V，控制装置70 —定先停止放电。即控制装置70在输入电压Vin变为40V以下时，对控制部12输出外部信号。放电器10的基于设定值Vl的放电停止成为控制装置70不停止放电时的安全装置的作用。另外，向控制部12的电源功率在通常时从放电器10的输出一侧即与负荷40的连接点一侧供给，但是在手动开关13的按下操作时，能从放电器10的输入一侧即电池组30 供给。另外，手动开关13并不局限于通过按下操作，来开闭开关的类型，也可以是旋转操作的类型，也可以是任意的类型。此外，在本实施例中，列举控制部12由硬件构成的情形，本发明并不只局限于有CN 102386653 A
说明书
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关的情形。例如，控制部12由能执行程序(放电控制程序)的计算机构成，通过程序的执行，控制放电器10的放电动作。用计算机构成控制部12时，将控制放电器10的放电动作的放电控制程序记录到由该计算机能读取的ROM或闪存等记录媒体中，进行计算机的动作。另外，在本实施例中，表示作为放电器10的升降压用的DC-DC变换器，具有升压部 Ila和降压部lib双方的情形，但是例如作为可以只提供降压用的DC-DC变换器功能的放电器构成时，也可以只具有降压部lib。此外，升压部11a、降压部lib还可以具有用于使输出电压稳定化的电压稳定电路。[实施例的动作]下面，根据图2的程序流程图，说明图1所示的放电器10的控制部12的控制动作的一个例子。图2所示的放电器10的放电动作的控制方法(放电控制方法)如上所述，不仅是硬件，通过执行放电控制程序，也可以实施，或者也可以从记录该放电控制程序的程序记录媒体读取该放电控制程序，实施。作为记录放电控制程序的程序记录媒体，也可以是在控制部12嵌入的ROM或闪存，或者能在控制部12外装的ROM或闪存，或者控制部12具有关于USB存储器或存储卡或FDD或CD或DVD等可移动型记录媒体的读取功能时，也可以在有关的可移动型记录媒体中记录。在控制动作的开始之后，放电器10的控制部12按照根据降压部lib输出电压 Vout的监视结果，以适当的开关频率使降压部lib的开关元件4b开关工作或者短路，由此将输出电压Vout(即对负荷40供电的电源电压)维持在预先决定的设定值V5以下的所需要的电压值(图2的步骤Si)。如果控制部12从控制装置70接收到指示放电动作的停止的外部信号(步骤S2 的是)，就将降压部lib的开关元件4b设定为开放状态，使向负荷40的放电动作停止(步马聚S3) ο然后，控制部12如果检测到指示放电动作的停止的外部信号复位(步骤S4的是)，就回到步骤Si，将降压部lib的开关元件4b恢复到开关动作状态或者短路状态，重新开始向负荷40的放电动作。控制部12未接收所述外部信号时(步骤S2的否)，并且检测到放电器10的输入电压Vin变为用于防止电池组30的过放电而预先决定的设定值Vl (例如40V)以下(步骤 S5的是)，就将降压部lib的开关元件4b设定为开放状态，停止向负荷40的放电动作(步骤 S6)。然后，控制部12检测到由于电池组30的更换等而导致的放电器10的输入电压 Vin恢复，作为比所述设定值Vl更大的电压值而成为预先设定的设定值V2 (例如50V)以上 (步骤S7的是)，就回到步骤Si，使降压部lib的开关元件4b恢复到开关动作状态或短路状态，重新开始向负荷40的放电动作。也考虑防止在放电停止后，由于电池组30的电池电压自然恢复的特性，重复放电停止和恢复，如上所述，将作为向放电动作的恢复条件而设置的设定值V2(例如50V)设定为比设定值Vl (例如40V)更大的值。此外，放电器10的输入电压Vin (从电池组30输出的电池电压)的范围是预先决定的电压范围，例如是40V 64V的电压范围。因此，放电器10将输入电压Vin升降压，输出，或者原封不动输出，由此向负荷40放电的输出电压Vout纳入负荷40的允许电压范围内的所希望的动作电压范围中。可是，由于放电器10的故障等而发生电抗Ib的短路等时， 有时放电器10的输出电压Vout异常上升，根据情形，变为超过负荷40的允许电压范围的过电压，有可能使负荷设备故障。因此，控制部12检测到放电器10的输出电压Vout变为用于防止对负荷40的过电压输出而预先决定的设定值V3(例如53V)以上(步骤S58的是)，将降压部lib的开关元件4b设定为开放状态，停止向负荷40的放电(步骤S9)。据此，从过电压保护负荷设备。 然后，有必要实施除去引起过电压的放电器10的故障等原因的修复作业。此外，控制部12由于在放电器10的输出电压Vout比设定值V3(例如53V)更小的情况下(步骤S8的否)，是维持正常的输出电压Vout的状态，所以回到步骤S2，依次重复检查是否收到指示放电动作的停止的外部信号的动作(步骤S2)、检查向放电器10的输入电压Vin是否变为设定值Vl以下的动作(步骤S5)、检查放电器10的输出电压Vout是否变为设定值V3以上的动作(步骤S8)。另外，考虑负荷设备的安全性，为了防止过电压输出而设置的设定值V3(例如 53V)是设定为负荷40允许的允许电压范围的上限值以下的值。即设定值V3是根据负荷40 的允许电压范围，决定的值，是不依存于从电池组30输出的电池电压的变动范围的值。根据构成电池组30的镍氢蓄电池的串联个数，电源电压成为例如40 64V的变动范围内，也能具有设定值V3变为比表示用于防止电池组30的过放电的电压值的设定值Vl (例如40V) 更低的值，即比正常的电池组30应该输出的电池电压的下限值更低的值的用途。此外，例如使用FET (场效应晶体管)构成降压部1 Ib的开关元件4b，将该FET的栅极端子连接到控制部12的控制用输出端子，根据该控制用输出端子的电压，控制FET的栅极电位地构成时，根据该控制用输出端子的电压的有无，能使FET开关，能控制降压部lib 的降压动作。这种情况下，由于在不供给向控制部12的功率时，构成开关元件4b的FET的栅极电位也设定为0的状态，所以开关元件4b自动设定为开放状态。因此，在不供给向控制部12的功率的情况下，开关元件4b自动变为开放，强制地停止向负荷40的放电动作。作为结果，即使由于向控制部12的功率供给中断，放电器10变为不可控制状态，也能防止从放电器10向负荷40输出异常的过电压。此外，控制部12的电源按照从放电器10的输出一侧供给功率的方式进行布线。因此，如图3所示，如果是并联多个放电器10，进行对负荷40的放电动作的结构，即使某放电器10内的降压部lib的开关元件4b开放，对于该放电器10的控制部12，由于从其它放电器10继续供电，所以控制部12能继续控制动作。可是，在放电器10只有1台的情况下，在降压部lib的开关元件4b开放的同时， 放电器10的控制部12的电源陷入功率供给中断的状态，变为不工作。这时，如果成为开关元件4的FET那样的元件和控制部12的控制用输出端子的连接状态为所述的结构，则降压部lib的开关元件4b就能维持开放的状态。进而，在使用在输出一侧并联多台放电器10的图3的电池系统的用途中，关于全部放电器10，降压部lib的开关元件4b变为开放时，由于输出电压Vout变为无电压，所以对全部放电器10的控制部12不供给功率，全部放电器10的控制部12的控制动作停止，放电器10全部动作完全停止。
这种情况下，为了再次起动放电器10的控制部12，例如在图3的电池系统中，有必要处于停电状态的商用供电恢复，整流器50重新开始输出，如果通过商用供电恢复，从整流器50向放电器10供给功率，以后，放电器10的控制部12的动作起动，能进行放电器10 的控制动作。此外，不是基于处于停电状态的商用供电的恢复的复原动作，而是通过电池组30 的电池更换，要再度起动放电器10的控制部12的动作的情况下，通过按下操作图1中具有的手动开关13，能重新开始向放电器10的负荷40的放电。即手动开关13的按下操作中， 控制部12不仅放电器10的输出一侧，也形成来自放电器10的输入一侧的电池组30的用于功率供给的电路。因此，控制部12通过来自电池更换的电池组30的功率而起动，将降压部lib的开关元件4b变为开关动作状态或短路状态，重新开始向负荷40的放电。进而，图3那样的在输出一侧并联多个放电器10的电池系统的情况下，如果重新开始某放电器10向负荷40的放电动作，对并联的其他放电器10的控制部12，也通过放电器10的输出线，开始供电。因此，由于如果将能输出正常的电池电压的有效的电池组30连接到任意1台放电器10，就重新开始向负荷40的放电，所以只按下操作并联的多台放电器 10中连接有效的电池组30的1台的该放电器10的手动开关13即可。控制部12以能用电池组30的电池电压的变动范围和放电器10的输出电压的变动范围的全部电压值动作为前提。如上所述，本实施例的放电器10的特征在于，降压部lib的开关元件4b不仅作为降压用的DC-DC变换器的构成要素，也作为实现对负荷40的放电动作的切离功能的元件兼用。例如，放电器10的控制部12从外部收到指示放电动作的停止的外部信号时，使降压部lib的开关元件4b开放，停止向负荷40的放电，然后，在检测到该外部信号复位时，将降压部lib的开关元件4b恢复到开关动作状态或者短路状态，重新开始向负荷40的功率的供给地控制。此外，控制部12在放电器10的输入电压Vin下降到为了防止放电器10的过放电而预先设定的设定值Vl以下时，使降压部lib的开关元件4b开放，停止向负荷40的放电， 然后，检测到由于电池组30的电池更换等，放电器10的输入电压Vin变为作为比设定值Vl 更大的值而预先设定的设定值V2以上时，将降压部lib的开关元件4b恢复到开关动作状态或者短路状态，重新开始向负荷40的功率供给地控制。进而，控制部12检测到放电器10的输出电压Vout变为为了防止对负荷40的过电压输出而预先设定的设定值V3以上时，为了防止向负荷设备的过电压的施加，使降压部 lib的开关元件4b开放，停止向负荷40的放电地控制。此外，控制部12的电源用的功率在不按下操作手动开关13的通常时，从放电器10 的输出一侧供给，另一方面，按下操作手动开关13的情况下，能从放电器10的输入一侧供给。陷入无法供给控制部12的电源用的功率的状态的情况下，将降压部lib的开关元件4b 维持在开放的状态地构成。另外，关于所述的实施例，以构成电池组30的电池是镍氢蓄电池的情形为例进行说明，但是如上所述，本发明并不局限于有关的情形。通过具有以上的特征，在本实施例中，按照放电器10的输入输出电压，停止放电动作，能防止电池组30的过放电，并且能从过电压保护负荷40，并且通过来自外部的控制， 能停止放电，并且也能适当进行从放电停止状态(负荷40的切离状态)的恢复。在本实施例中，不仅将降压部lib的开关元件4b作为降压用的DC-DC变换器的构成要素，也作为实现对负荷40的放电动作的切离功能的元件兼用，没必要在供电系统中追加切离功能专用的切离部。因此，在本实施例中，由于没有追加插入新的切离部时的伴随着电压下降的增大的功率损失或发热量的增加，所以不会使设置空间和电池系统的构筑所必要的费用增大，没必要从电池组30总对切离部供电，还能解决由于向放电器10的常供电， 而导致的电池寿命下降的以往的问题。此外，在本实施例中，在输出一侧并联多个放电器10的电池系统的情况下，即使多个放电器10全部变为放电停止之后，通过经由整流器复原的商用电源重新开始供给，或者通过对于多个电池组30中的任意一个电池组30、更换电池、操作手动开关13，能起动电池系统。[本发明的实施例的效果]下面，说明由本发明的实施例取得的效果。首先，第一，为了防止电池的过放电，并且进行对负荷设备的过电压的保护，并且能从外部停止向负荷的放电动作，有必要在放电器中具有适当停止并且恢复向负荷的放电动作的部件。在本实施例中，由于兼用降压部lib的开关元件4b作为实现放电动作的切离功能的元件而构成，所以通过监视放电器10的输入电压Vin的控制部12的控制，将开关元件4b 设定为开放状态，由此能防止电池组30的过放电，并且通过监视放电器10的输出电压Vout 的控制部12的控制，将开关元件4b设定为开放状态，由此能从过电压的误输出保护负荷设备，并且通过监视从外部指示放电动作的停止的外部信号的接收的控制部12的控制，将开关元件4b设定为开放状态，由此能从外部控制放电停止。在本实施例中，从对负荷40的切离状态的恢复条件成立时，通过监视有关的恢复条件的控制部12的控制，将开关元件4b恢复到开关动作状态或短路状态，由此能适当重新开始向负荷40的放电动作。第二，与升降压用的DC-DC变换器分开，另外具有用于切离负荷的切离部的放电器中，在供电线追加插入构成切离部的二极管等电路元件，产生电压下降，引起放电器的功率损失的增加和伴随着此的发热的增加。因此，由于有必要增大放电器的尺寸、伴随着发热量的增加的空调设备的增设成为必要、用于补充放电器的功率损失部分的电池的额外的设置成为必要，使电池系统的构筑所必要的空间和费用增大。在本实施例中，如上所述，由于兼用降压部lib的开关元件4b作为实现放电动作的切离功能的元件而构成，所以新的切离部的追加是不要的，能抑制放电器10的功率损失和发热的增加。伴随着此，放电器10的放热对策的研究也变得容易，能减小放电器10的尺寸，另外由于发热量的增加的抑制，能不要增加空调设备。进而，在本实施例中，由于从电池组30输出的功率效率良好地向负荷40供给，所以没必要额外追加电池。作为结果，在本实施例中，能节约电池系统(电源系统)的构筑所必要的空间和费用。第三，从电池供给切离负荷的切离部的动作电源的放电器的情况下，成为总从电池对切离部进行供电的结构，所以电池的消耗加速，引起电池的充电频度的增加，使电池的充放电周期增加，引起电池的恶化加速的结果。
在本实施例中，如上所述，由于兼用降压部lib的开关元件4b作为实现放电动作的切离功能的元件而构成，所以使包含开关元件4b的降压部lib工作的电源从放电器10 的输出一侧(即对负荷40供给的输出功率一侧)供电，所以能抑制电池的消耗，作为结果， 电池的充电频度减少，能延长电池寿命。第四，在放电器一般具有控制部，通过该控制部控制降压部的开关元件的开关动作，但是该控制部变为电源切断时，如果降压部的开关元件变为短路状态，就产生不降压的过电压对负荷一侧误输出的情形，有可能带来设备故障。在本实施例中，在不再供给控制部12功率的情况下，由于维持降压部lib的开关元件4b的开放状态，所以对于负荷40的放电停止，能够将负荷设备置于安全的状态。第五，从放电器的输出一侧供给向放电器的控制部的功率的情况下，在停止放电时，向控制部的功率供给也成为中断状态，即使要恢复放电器的放电动作，在向放电器的输出一侧的放电动作恢复之前，放电器自身陷入不能工作的状态。因此，从由停电状态复原的商用电源经由整流器对充电器或放电器供给功率的形态成为必须。在本实施例中，具有通过手动开关13的操作，不是从放电器10的输出一侧，而是从放电器10的输入一侧的电池组30，供给向控制部12的功率的电路，能通过来自该电池组 30的功率，使放电动作起动，所以更换电池组30之后，通过操作手动开关13，能开始放电器 10的动作，能在来自商用电源的供电重新开始动作之外，提供另外的重新开始方法。工业上的可利用性本发明能在控制对负荷供给的直流电源的输出的放电器中应用。
权利要求
1.一种放电器，具有降压部件，至少包含设置在直流电源和向负荷的输出之间的开关元件；控制部件，控制所述开关元件来控制向所述负荷的输出电压，在给定的条件成立的情况下，将所述开关元件设定为开放状态，停止向所述负荷的功率输出，所述放电器还具有通常时，从放电器的输出一侧供给向所述控制部件的功率，由使用者操作时，从放电器的输入一侧供给向所述控制部件的功率的手动开关。
2.根据权利要求1所述的放电器，其特征在于所述控制部件包含在从外部收到指示向所述负荷的功率输出的停止的外部信号时， 判定为所述给定的条件成立的部件。
3.根据权利要求2所述的放电器，其特征在于所述控制部件包含按照所述外部信号将所述开关元件设定为开放状态之后，在检测到所述外部信号复位时，将所述开关元件设定为开关动作状态和短路状态中的一方，重新开始向所述负荷的功率输出的部件。
4.根据权利要求1所述的放电器，其特征在于所述控制部件包含在检测到来自所述直流电源的输入电压变为预先决定的第一设定值以下时，判定为所述给定的条件成立的部件。
5.根据权利要求4所述的放电器，其特征在于所述控制部件包含在来自所述直流电源的输入电压变为所述第一设定值以下，并将所述开关元件设定为开放状态之后，检测到来自所述直流电源的输入电压变为比所述第一设定值更大的第二设定值以上时，将所述开关元件设定为开关动作状态和短路状态的一方，重新开始向所述负荷的功率输出的部件。
6.根据权利要求1所述的放电器，其特征在于所述控制部件包含检测到向所述负荷的输出电压变为预先决定的第一设定值以上时，判定为所述给定条件成立的部件。
7.根据权利要求1所述的放电器，其特征在于所述开关元件由在处于不向所述控制部件供给功率的状态的期间中维持开放状态的元件构成。
全文摘要
检测到指示放电停止的外部信号或者防止过放电用的设定值以下的输入电压或用于防止过电压输出的设定值以上的输出电压中的任意一个时，控制部(12)开放降压部(11b)的开关元件(4b)，停止向负荷(40)的供电。此外，在检测到外部信号的复位时或比用于防止过放电的设定值更大的设定值以上的输入电压时，控制部(12)将开关元件(4b)变为开关动作状态或短路，重新开始向负荷(40)的放电。
文档编号H02J7/00GK102386653SQ20111032056
公开日2012年3月21日 申请日期2007年5月25日 优先权日2006年10月5日
发明者北野利一, 宫坂明宏, 山下明, 正代尊久 申请人:日本电信电话株式会社