电源单元及具有该单元的电源系统.pdf

本发明的电源系统(1)的各电源单元(U1～Un)具有：检测电源模块(10)两端电压的电压检测电路(14)、检测流经电源模块(10)内的电流的电流检测电路(16)、将电源模块(10)两端的电压升高并向上述一对连接端子输出的升/降压电路(13)以及控制电路(17)。控制电路(17)，根据电压检测电路(14)的检测结果与电流检测电路(16)的检测结果计算出电源模块(10)的功率，将该功率计算结果W输出给连接的一方控制电路，并根据升压/降压电路(13)的目标输出电压Vref、上述功率计算结果W、从连接的另一方控制电路获得的功率计算结果Wref，做成针对升压/降压电路(13)的控制信号并输出。

1.  一种电源单元，其中具有为应输入或输出功率的一对输入输出端子；以及能够输入或输出功率的电源模块，其特征在于，具有：
检测上述电源模块的两端电压的电压检测电路；
检测流经上述电源模块的电流的电流检测电路；
将上述电源模块两端的电压升高，并向上述一对输入输出端子输出，或将上述一对输入输出端子间的电压降低，并向上述电源模块两端输出的电压调整电路；和
控制该电压调整电路的动作的控制电路，
该控制电路具备：
根据上述电压检测电路的检测结果与上述电流检测电路的检测结果，计算上述电源模块两端产生的功率的大小的功率计算机构；
将该功率计算机构的功率计算结果向外部输出的输出机构；和
根据上述电压调整电路的目标输出电压、上述功率计算机构的功率计算结果以及从外部获得的功率计算结果，做成针对上述电压调整电路的控制信号并输出的控制机构。

2.  一种电源单元，其中具有应输入或输出功率的一对输入输出端子；以及能够输入或输出功率的电源模块，其特征在于，具有：
检测流经上述电源模块的电流的电流检测电路；
将上述电源模块两端电压升高，并向上述一对输入输出端子输出，或降低上述一对输入输出端子间的电压，并向上述电源模块两端输出的电压调整电路；和
控制该电压调整电路的动作的控制电路，
该控制电路具备：
将上述电流检测电路的电流检测结果向外部输出的输出机构；和
根据上述电压调整电路的目标输出电压、上述电流检测电路的电流检测结果以及从外部获得的电流检测结果，做成针对上述电压调整电路的控制信号并输出的控制机构。

3.  根据权利要求1或2所述的电源单元，其中，上述电源模块由蓄电池或电容器构成。

4.  一种电源单元，其中具有应输出功率的一对输入输出端子；以及能够输出功率的电源模块，其特征在于，具有：
检测上述电源模块的两端电压的电压检测电路；
检测流经上述电源模块的电流的电流检测电路；
将上述电源模块两端的电压升高，并向上述一对输入输出端子输出的电压调整电路；和
控制该电压调整电路的动作的控制电路，
该控制电路具备：
根据上述电压检测电路的检测结果与上述电流检测电路的检测结果，计算上述电源模块两端产生的功率的大小的功率计算机构；
将该功率计算机构的功率计算结果向外部输出的输出机构；和
根据上述电压调整电路的目标输出电压、上述功率计算机构的功率计算结果以及从外部获得的功率计算结果，做成针对上述电压调整电路的控制信号并输出的控制机构。

5.  一种电源单元，其中具有应输出功率的一对输入输出端子；以及能输出功率的电源模块，其特征在于，具有：
检测流经上述电源模块的电流的电流检测电路；
将上述电源模块两端的电压升高，并向上述一对输入输出端子输出的电压调整电路；和
控制该电压调整电路的动作的控制电路，
该控制电路具备：
将上述电流计算电路的电流计算结果向外部输出的输出机构；和
根据上述电压调整电路的目标输出电压、上述电流检测机构的电流检测结果以及从外部获得的电流检测结果，做成针对上述电压调整电路的控制信号并输出的控制机构。

6.  根据权利要求4或权利要求5所述的电源单元，其中，上述电源模块，由蓄电池、电容器或燃料电池构成。

7.  一种电源系统，其中具有应连接负载的一对连接端子，该对连接端子并联连接多个电源单元，各电源单元具有能输出功率的电源模块，其特征在于，各电源单元具有：
检测本身所具有的电源模块的两端电压的电压检测电路；
检测本身所具有的电源模块内流经的电流的电流检测电路；
将本身所具有的电源模块两端的电压升高并向上述一对连接端子输出的电压调整电路；和
控制该电压调整电路的动作的控制电路，
所有电源单元的控制电路相互连接或连接为环状，在各电源单元中，上述控制电路具有：
根据相同电源单元内电压检测电路的检测结果与相同电源单元内电流检测电路的检测结果，计算出相同电源单元内电源模块两端产生的功率的大小的功率计算机构；
将该功率计算机构的功率计算结果向所连接的控制电路输出的输出机构；和
根据相同电源单元内电压调整电路的目标输出电压、相同电源单元内功率计算机构的功率计算结果以及从上述相连的控制电路或相连的其他控制电路获得的功率计算结果，做成针对相同电源单元内的电压调整电路的控制信号并输出的控制机构。

8.  一种电源系统，其中具有应连接负载的一对连接端子，该对连接端子并联连接多个电源单元，各电源单元具有能输出功率的电源模块，其特征在于，各电源单元具有：
检测本身所具有的电源模块内流动的电流的电流检测电路；
将本身所具有的电源模块两端的电压升高并向上述一对连接端子输出的电压调整电路；
控制该电压调整电路的动作的控制电路，
所有电源单元的控制电路相互连接或连接为环状，在各电源单元中，上述控制电路具有：
将相同电源单元内的电流检测电路的电流检测结果，向相连的控制电路输出的输出机构；和
根据相同电源单元内的电压调整电路的目标输出电压、相同电源单元内的电流检测电路的电流检测结果以及从上述相连的控制电路或相连的其他控制电路获得的电流检测结果，做成针对相同电源单元内的电压调整电路的控制信号并输出的控制机构。

9.  根据权利要求7或权利要求8所述的电源系统，其中，
各电源模块也能输入功率
在各电源单元中，上述电压调整电路将上述一对连接端子间的电压降低并向相同电源单元内的电源模块两端输出。

10.  根据权利要求9所述的电源系统，其中，
各电源单元具有与上述一对连接端子连接的一对功率输入输出端子，上述电压调整电路具有：
介于由电源模块两端向上述一对功率输入输出端子延伸的2根串联线路内的1根串联线路中的感应元件；
具备比上述1根串联线路的感应元件还介于功率输入输出端子一侧，并将电源模块放电时的电流方向作为顺方向的整流元件的充电用开关元件；和
在上述感应元件与充电用开关元件之间，具备介于将上述2根串联线路相互连结的并联线路中，且将电源模块充电时的电流方向作为顺方向的整流元件的放电用开关元件，
上述控制电路的上述控制机构，做成针对上述充电用开关元件的控制信号及针对上述放电用开关元件的控制信号。

11.  根据权利要求9或10所述的电源系统，其中，
在上述一对连接端子上，能够连接向上述多个电源单元的电源模块供给功率的充电用电源，
各电源单元具有：在将充电用电源连接到上述一对连接端子上时，根据相同电源单元内的电源模块的目标输入电流与相同电源单元内电流检测电路的检测结果，做成针对相同电源单元内的电压调整电路的控制信号并输出的充电控制机构。

12.  根据权利要求9或10所述的电源系统，其中，
在上述一对连接端子上，能连接向上述多个电源单元的电源模块供给功率的充电用电源，
各电源单元的控制电路具有：在将充电用电源连接到上述一对连接端子上时，根据相同电源单元内电源模块的目标输入电流与相同电源单元内电流检测电路的检测结果，做成针对相同电源单元内的电压调整电路的控制信号并输出的充电控制机构。

13.  根据权利要求7或8所述的电源系统，其中，上述电源模块由蓄电池、电容器或燃料电池构成。

电源单元及具有该单元的电源系统
技术领域
本发明涉及具有能够进行功率输入或输出的二次电池等的电源单元及电源系统，特别涉及可以实现二次电池等的高效并联驱动的电源单元及电源系统。
背景技术
以往，作为能够输入或输出功率的电源，使用的是二次电池(蓄电池)或电容器。在二次电池中，人们公知：互相串联连接多个二次电池而成的电池组及互相并联连接多个二次电池而成的电池组。另外，一般还知道，即使在电容器中，也可以通过互相并联连接多个电容器，而使连续输出电量增加的方法。
另外，还知道在并联连接多个变流器而构成的电源系统中，计算这多个变流器的输出电流的平均值，使各变流器的输出电流与计算出的平均输出电流相协调的方法以及从多个变流器的输出电流中检测出最大的输出电流，使各变流器的输出电流与检测出的最大输出电流相协调的方法。(参照下列非专利文献1及专利文献1)。
另一方面，在近几年中，以氢作为原料的燃料电池的开发非常盛行。图9是表示燃料电池的输出特性的图。实线300表示以横轴作为输出电流、纵轴作为输出电压时的燃料电池的输出特性。如实线300所示，燃料电池从其特性上来说，随着电流输出的增加，输出电压下降。另外，从表示以输出电流为横轴，以纵轴作为输出功率时的燃料电池的输出特性的实线301可知：随着输出电流从0安培开始增加，燃料电池的输出功率增加，在某电流Ij下输出功率达到最大，在此之上，若增加输出电流，则输出功率反而减少。这时，如果输出超过上述电流Ij的电流，燃料电池就会破损，故需要始终控制在电流Ij以下使用。
【非专利文献1】吴壬华，其他3名，「关于DC-DC变流器的并联运行控制」，信学技报PE92-47，电子通讯情报学会，1992年11月，p.23-29
【专利文献1】
专利第2833460号公报[H02M 3/28]
例如，在将互相并联连接k个(k为2以上的整数)二次电池而成的电池组作为电源的情况下，与单一的二次电池作为电源的情况进行比较，理想的是可以在k倍的时间内向负载持续供给恒定的功率(即，作为电源的寿命达到k倍)。
然而，在互相并联连接k个二次电池而成的电池组中，这k个二次电池的容量即使相同，也由于二次电池的内部电阻的差异，导致流经二次电池的电流产生偏差。结果，二次电池两端(两极)产生的功率(二次电池两端(两极)间的电压与流经二次电池的电流的积)也会产生偏差，二次电池的剩余量为零的时间与充满电的时间各不相同。因此，实际上，虽然使用了该电池组，电源的寿命也达不到k倍(未满k倍)。
这种情形即使在使用电容器代替二次电池的情况下也是一样。并且，在二次电池中，有内部电阻小的二次电池成为过度放电或过量充电的状态，该二次电池的特性老化的问题。
另外，即使在互相并联连接k个燃料电池来构成电源的情况下，也由于燃料电池间的输出阻抗的差异，导致流经燃料电池的电流也产生偏差。这样，由于从输出阻抗低的燃料电池优先输出电流，故存在输出阻抗低的燃料电池的输出电流超过电流Ij(图9)，燃料电池损坏的问题。
发明内容
本发明鉴于上述问题点，其目地是提供一种能够调整从互相并联连接多个电源单元的电源模块获得的功率的电源系统以及用于该电源系统的电源单元。
(第1电源系统：W平衡)
本发明的第1电源系统，具有一对应连接负载的连接端子，多个电源单元相对于该对连接端子并联连接，各电源单元备有能够输出功率的电源模块。而且，各电源单元具备：
检测本身具备的电源模块的两端电压的电压检测电路；
检测本身具备的电源模块内流动的电流的电流检测电路；
将本身具备的电源模块的两端电压升高，并向上述一对连接端子输出的电压调整电路；和
控制该电压调整电路的动作的控制电路，
所有电源单元的控制电路相互连接或环状连接，
在各电源单元中，上述控制电路备有：
根据相同电源单元内的电压检测电路的检测结果和相同电源单元内的电流检测电路的检测结果，计算出相同电源单元内的电源模块两端产生的功率的大小的功率计算机构；
将该功率计算机构的功率计算结果向相连的控制电路输出的输出机构；和
根据相同电源单元内的电压调整电路的目标输出电压、相同电源单元内的功率计算机构的功率计算结果以及从上述相连的控制电路或从相连的其他控制电路获得的功率计算结果，做成针对相同电源单元内的电压调整电路的控制信号并输出的控制机构。
在上述第1电源系统的各电源单元所具有的控制电路中，所谓「相同电源单元内的」指的是「具有该控制电路的电源单元内的」。
另外，在上述第1电源系统中，所谓「电源模块两端产生的功率」指的是从电源模块输出的功率。
上述本发明的第1电源系统，相对于一对连接端子并联连接2个电源单元而构成，这2个电源单元的控制电路互相连接。或者，上述本发明的第1电源系统，相对于一对连接端子并联连接3个以上的多个电源单元而构成，所有电源单元的控制电路，例如各控制电路通过与其他2个控制电路连接，而连接为环状。
在并联连接3个以上的多个电源单元而成的电源系统的各电源单元中，在由电压检测电路测出电源模块的两端电压的同时，由电流检测电路测出流经电源模块的电流。然后，由控制电路的功率计算机构，将电压检测电路的检测结果与电流检测电路的检测结果相乘，从而计算出从电源模块获得的功率的大小，再由输出机构将该功率计算结果向相连的2个控制电路内的一方控制电路输出。
另外，由控制机构根据电压调整电路的目标输出电压、上述功率计算结果以及从相连的另一方的控制电路获得的功率计算结果，做成控制信号。例如，做成在使电压调整电路的输出电压跟踪上述目标输出电压的同时，将上述2个功率计算结果的差变为零的控制信号。将做成的控制信号提供给电压调整电路，由电压调整电路，以对应于该控制信号的升压率将电源模块两端的电压升压，并向一对连接端子输出。
这样，在进行使一对连接端子输出的电压跟踪目标输出电压的控制，将一对连接端子输出的电压设定为目标输出电压的同时，进行使从电源模块得到的功率与从相连的一方的电源单元的电源模块得到的功率一致的控制，并在互相连接的2个电源单元间使从电源模块得到的功率一致。
在上述本发明的第1电源系统中，如上所述，通过在互相连接的2个电源单元间使从电源模块得到的功率一致，从而可以将从所有电源单元的电源模块得到的功率均等化。因此，当电源模块由二次电池(蓄电池)或电容器构成时，如果所有的电源模块的电容相同，则所有的电源模块的剩余量在相同的时刻成为零，从而防止内部电阻小的电源模块或输出电压高的电源模块成为过度放电的状态。另外，在电源模块由燃料电池构成的情况下，即使各燃料电池的输出阻抗有偏差，也由于各电源模块的输出功率已经全部均等化，而极大地减轻了燃料电池破损的危险性。
另外，上述本发明的第1电源系统，通过改变目标输出电压，从而可以作为各种不同额定电压的负载的功率供给源来使用。
并且，上述本发明的第1电源系统，通过增减电源单元的个数，从而可以作为各种额定电容不同的负载的功率供给源来使用。
(第2电源系统：I平衡)
本发明的第2电源系统，其中具有一对应连接负载的连接端子，多个电源单元相对于该对连接端子并联连接，各电源单元具有能够输出功率的电源模块。各电源单元备有：
检测本身所具有的电源模块内流经的电流的电流检测电路；
将本身所具有的电源模块的两端电压升高，并向上述一对连接端子输出的电压调整电路；和
控制该电压调整电路的动作的控制电路，
所有电源单元的控制电路相互连接或环状连接，
在各电源单元中，上述控制电路(换而言之，「各控制电路」)具有：
将相同电源单元内的电流检测电路的检测结果向相连的控制电路输出的输出机构；和
根据相同电源单元内的电压调整电路的目标输出电压、相同电源单元内的电流检测电路的电流检测结果以及从上述相连的控制电路或从与之相连的其他控制电路获得的电流检测结果，做成针对相同电源单元内的电压调整电路的控制信号并输出的控制机构。
在上述第2电源系统所具有各电源单元的控制电路中，所谓「相同电源单元内的」指的是「具有该控制电路的电源单元内的」。
上述本发明的第2电源系统，相对于一对连接端子并联连接2个电源单元而构成，这2个电源单元的控制电路互相连接。或者，上述本发明的第2电源系统，相对于一对连接端子并联连接3个以上的多个电源单元而构成，所有电源单元的控制电路，例如通过将各控制电路与其他2个控制电路连接，而连接成环状。
在并联连接3个以上的多个电源单元而成的电源系统的各电源单元中，由电流检测电路检测出流经电源模块的电流，由控制电路的输出机构，将该电流检测结果向上述相连的2个控制电路内的一方控制电路输出。
另外，由控制机构根据电压调整电路的目标输出电压、上述电流检测结果以及从相连的另一方的控制电路获得的电流检测结果，做成控制信号。例如，作为在使电压调整电路的输出电压跟踪上述目标输出电压的同时，将上述2个电流检测结果的差变为零的控制信号。将做成的控制信号提供给电压调整电路，由电压调整电路以对应于该控制信号的升压率将电源模块的两端电压升压，并向一对连接端子输出。
这样，在进行使一对连接端子输出的电压跟踪目标输出电压的控制，将一对连接端子输出的电压设定为目标输出电压的同时，进行使从电源模块得到的电流与从相连一方的电源单元的电源模块得到的电流一致的控制，在互相连接的2个电源单元间使从电源模块得到的电流一致。
在上述本发明的第2电源系统中，如上所述，通过在互相连接的2个电源单元间使从电源模块得到的电流一致，从而可以将从所有电源单元的电源模块得到的电流均等化。因此，在多个电源模块的输出电压偏差小的情况下，从这些电源模块得到的功率就基本相等。假定其输出电压偏差小，在电源模块由二次电池(蓄电池)或电容器构成的情况下，如果所有的电源模块的电容相同，则所有的电源模块的剩余量在相同的时刻成为零，可以防止内部电阻小的电源模块或输出电压高的电源模块成为过度放电的状态。另外，在电源模块由燃料电池构成时，即使各燃料电池的输出阻抗有偏差，也由于各电源模块的输出功率已经全部均等化，而极大地减轻了燃料电池破损的危险性。
另外，上述本发明的第2电源系统，通过改变电源单元的个数，从而可以作为各种不同额定电压的负载的功率供给源来使用。
(具体构成)
在具体构成中，各电源模块能够输入功率，在各电源单元中，上述电压调整电路，将上述一对连接端子间的电压降低，并向相同电源单元内的电源模块的两端(两极)输出。
在上述具体构成的各电源单元所具有的控制电路中，所谓「相同电源单元内的」指的是「具有该电压调整电路的电源单元内的」。
另外，在采用上述具体构成的上述第1电源系统中，所谓「电源模块两端产生的功率」，在电源模块输出功率时(放电时)是从电源模块输出的功率，在电源模块输入功率时(再生充电时)，是向电源模块输入的功率。
在有上述具体构成的电源系统的各电源单元中，在从负载向电源模块供给功率的再生充电时，由电压调整电路以对应于来自控制电路的控制信号的降压率，将一对连接端子间的电压降压并向电源模块的两端输出。
在有上述具体构成的电源系统中，在进行再生充电时，进行使向电源模块供给的功率与向相连的一方电源单元的电源模块供给的功率一致的控制，在互相连接的2个电源单元之间，使向电源模块供给的功率一致，由此，使向所有电源单元的电源模块供给的功率均等化。因此，如果所有的电源模块的剩余量相同，则所有的电源模块在相同时刻成为充满电的状态，可以防止内部电阻小的电源模块或输出电压低的电源模块成为过量充电的状态。
另外，在具体构成中，各电源单元具有与上述一对连接端子连接的一对功率输入输出端子，上述电压调整电路具有：
介于由电源模块两端向上述一对功率输入输出端子延伸的2根串联线路内的1根串联线路中的感应元件；
具备比上述1根串联线路的感应元件还介于功率输入输出端子一侧，并将电源模块放电时的电流方向作为顺方向的整流元件的充电用开关元件；和
在上述感应元件与充电用开关元件之间，具备介于将上述2根串联线路相互连结的并联线路中，且将电源模块充电时的电流方向作为顺方向的整流元件的放电用开关元件，
上述控制电路的上述控制机构，做成针对上述充电用开关元件的控制信号及针对上述放电用开关元件的控制信号。
在具有上述具体构成的电源系统的各电源单元中，在从电源模块向负载供给功率的放电时，放电用开关元件为接通状态且充电用开关元件为断开状态，根据电源模块两端电压，感应元件积蓄能量，以后，若放电用开关元件切换为断开的同时充电用开关元件切换为接通，积蓄在感应元件内的能量通过感应元件的导通电极间及整流元件向负载供给。这样，执行将电源模块两端电压升高并向一对连接端子输出的升压动作。
另一方面，在从负载向电源模块供给功率的再生充电时，充电用开关元件为接通且放电用开关元件为断开状态，负载产生的能量经过感应元件供给到电源模块，以后，若充电用开关元件切换为断开，同时放电用开关元件切换为接通，则电流通过放电用开关元件的导通电极间及整流元件，感应元件积蓄的能量被删除。这样，就执行了将一对连接端子间的电压降压并向电源模块两端输出的降压动作。
根据具有上述具体构成的电源系统，与具有升压电路与降压电路的结构相比，可以使电源单元小型化。
在更具体的构成中，能够在上述一对连接端子上连接向上述多个电源单元的电源模块供给功率的充电用电源，各电源单元具有充电控制机构，其在上述一对连接端子与充电用电源连接时，根据相同电源单元内的电源模块的目标输入电流和相同电源单元内的电流检测电路的检测结果，做成针对相同电源单元内的电压调整电路的控制信号并输出。
在具有上述具体构成的电源系统的各电源单元中，在从充电用电源向电源模块供给功率的通常充电时，由充电控制电路做成使流经电源模块的电流跟踪目标输入电流用的控制信号，来控制流向电源模块的电流。因此，就不需要以往的具有充电控制电路的充电器了。
另外，在其他的具体构成中，上述一对连接端子能够连接向上述多个电源单元的电源模块供给功率的充电用电源，各电源单元的控制电路具有充电控制电路，其在上述一对连接端子与充电用电源连接时，根据相同电源单元内的电源模块的目标输入电流与相同电源单元内的电流检测电路的检测结果，做成针对相同电源单元内的电压调整电路的控制信号并输出。
在有上述具体构成的电源系统的各电源单元中，在从充电用电源向电源模块供给功率的通常充电时，由控制电路做成使电源模块内流动的电流跟踪目标输入电流用的控制信号，来控制流经电源模块的电流。因此，就不需要以往的具有充电控制电路的充电器了。另外，与具有进行放电控制的控制电路与进行充电控制的控制电路的构成相比，可以使电源单元小型化。
另外，例如，上述电源模块由蓄电池、电容器或燃料电池构成。更具体地说，能够输出功率的电源模块由蓄电池、电容器或燃料电池构成，能够输入或输出功率的电源模块由蓄电池或电容器构成。
根据本发明的电源系统，可以调整从互相并联连接的多个电源单元的电源模块得到的功率。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施例的电源单元与电源系统的电构成的图。
图2是表示图1所示的电源单元的电构成的图。
图3是表示图2所示的放电/再生控制电路的电构成的图。
图4是表示图2所示的充电控制电路的电构成的图。
图5是表示本发明的第2实施例的电源单元的电构成的图。
图6是表示图5中的控制电路的电构成的图。
图7是表示本发明的第3实施例的电源单元的电构成的图。
图8是表示本发明的第5实施例的电源单元的电构成的图。
图9是表示适用于以往以及本发明的燃料电池的输出特性的图。
图中：1-电源系统，2-连接端子，U1、U2…Un-电源单元，10、30、40、50-电源模块，11、31-输入输出端子，12、32、52-串联线路，13、33-升压/降压电路，14、34、54-第1电压检测电路，15、35-第2电压检测电路，16、36、56-电流检测电路，17-放电/再生控制电路，18-充电控制电路，20-控制信号线，37-控制电路，57-放电控制电路，131、132-线圈，132、332-放电用开关元件，133、333-充电用开关元件，173、373-功率运算电路。
具体实施方式
《第1实施例：电池》
以下，参照附图，对本发明的电源单元及具有该单元的电源系统的第1实施例进行说明。图1是表示本发明的电源单元与电源系统的电构成的图。
(图1；电源系统)
本实施例的电源系统1，如图1所示，由n个(n为3以上的整数)电源单元U1、U2…Un互相并联连接构成，具有应连接电动机等负载(图中未示出)或向电源单元U1～Un供给功率的充电用电源(图中未示出)的-对连接端子2、2。n个电源单元U1～Un与这对连接端子2、2并联连接。
相邻的2个电源单元(电源单元U1与U2、U2与U3、…、Un-1与Un)通过控制信号线20互相连接，同时，两端的电源单元U1与Un通过控制信号线20互相连接，由此，将所有的电源单元U1～Un连接成环状。
所有的电源单元U1～Un各自备有1个电源模块(图1中省略了图示)，从通过控制信号线20连接的一方电源单元，将该一方的电源单元所具有的电源模块两端产生的功率计算结果作为功率指令Wref输入各电源单元中，调整本单元的电源模块两端产生的功率使其与该功率指令Wref一致。
在本实施例中，将电源单元U2所具有的电源模块两端产生功率的计算结果，作为来自电源单元U2的功率指令Wref而提供给电源单元U1，将电源单元U3所具有的电源模块两极产生功率的计算结果，作为来自电源单元U3的功率指令Wref而提供给电源单元U2。这样，在相邻的2个电源单元之间，以及两端的电源单元U1、Un之间使电源模块的两极产生的功率一致，由此将所有的电源模块的功率均等化。
(图2：构成说明)
图2表示电源单元U1的构成。由于电源单元U1以外的电源单元U2～Un的构成，与电源单元U1相同，故省略图示及说明。该电源单元U1，具有与上述一对连接端子2、2连接的一对输入输出端子11、11，上述电源模块10由1个二次电池(蓄电池)构成，或由多个二次电池互相串联连接而构成。由于上述一对输入输出端子11、11是用来输入或输出功率的端子，故也可以称之为功率输入输出端子。
另外，为了简化说明，而将各电源模块10全部作为以能够输出相同的功率的方式充电的模块。即，若各电源模块10同时开始输出相同的功率，则所有电源模块10的剩余量同时达到零(无法输出再多的功率)。
从电源模块10的两端(由于电源模块10由二次电池构成，所以也可以称为「两极」)朝向上述一对输入输出端子11、11延伸出2根串联线路12、12，在这些串联线路12、12内介有升压/降压电路13。
升压/降压电路13，在从电源模块10向负载供给功率的放电时，将电源模块10的两端电压升高并向上述一对输入输出端子11、11输出，另一方面，在从负载向电源模块10供给功率的再生充电时，以及从充电用电源向电源模块10供给功率的通常充电时，将上述一对输入输出端子11、11之间的电压降低并向电源模块10两端输出。
在上述2根串联线路12、12内一方的串联线路(电源模块10的正电压一侧)上，介有作为感应元件的线圈131、MOSFET(绝缘栅极型的场效应晶体管)以及由将电源模块10一侧作为阳极的二极管构成的充电用开关元件133。另外，第1电容器134比线圈131更靠近电源模块10一侧地介于互相连接上述2根串联线路12、12的并联线路内，同时，在线圈131与充电用开关元件133之间将上述2根串联线路12、12相互连接的并联线路内，介有MOSFET以及由将线圈131一侧作为阴极的二极管构成的放电用开关元件132。并且，第2电容器135比充电用开关元件133更靠近一对输入输出端子11、11一侧地介于互相连接上述2根串联线路12、12的并联线路内。
在放电时，在构成放电用开关元件132的MOSFET接通，且构成充电用开关元件133的MOSFET断开的状态下，由电源模块10的两端电压在线圈131内积蓄能量。其后，若构成放电用开关元件132的MOSFET切换为断开状态，同时构成充电用开关元件133的MOSFET切换为接通状态，则通过构成充电用开关元件133的MOSFET的源极·漏极之间以及作为整流元件的二极管，将线圈131内积蓄的能量，向连接在第2电容器135以及输入输出端子11、11上的负载(未图示)供给。这样，执行升压动作。
另一方面，在再生充电以及通常充电时，在构成充电用开关元件133的MOSFET接通且构成放电用开关元件132的MOSFET断开的状态下，负载产生的能量或充电用电源的能量经过线圈131提供给电源模块10，进行充电。以后，若构成充电用开关元件133的MOSFET切换为断开状态，同时构成放电用开关元件132的MOSFET切换为接通状态，则电流流过第1电容器134、构成放电用开关元件132的MOSFET的源极·漏极间以及作为整流元件的二极管，线圈131内积蓄的能量被删除。这样，执行了降压动作。
如上所述，由线圈131、放电用开关元件132、充电用开关元件133、第1电容器134及第2电容器135构成的升压/降压电路13，可以说是一种电压调整电路，其具有将电源模块10两端的电压升高，并向上述一对输入输出端子11、11输出，或降低上述一对输入输出端子11、11间的电压，向电源模块10的两端输出的功能。
在上述2根串联线路12、12上，连接检测电源模块10的两端电压(下述模块电压Vmod)的第1电压检测电路14，同时，还连接有检测升压/降压电路13的输出电压的第2电压检测电路15。而且，在2根串联线路12、12上，还连接有检测流经电源模块10的电流(下述模块电流Imod)的电流检测电路16。
将由第1电压检测电路14检测的模块电压Vmod、由第2电压检测电路15检测的输出电压Vout以及由电流检测电路16检测的模块电流Imod，输入到由微型计算机构成的放电/再生控制电路17中。
放电/再生控制电路17，在放电及再生充电时，根据作为第1电压检测电路14的检测结果的模块电压Vmod以及作为电流检测电路16的检测结果的模块电流Imod，计算出电源模块10两端产生的功率，并将该功率计算结果W，向作为由所述控制信号线20连接的另一方电源单元的电源单元Un输出。在这里，所谓「电源模块10两端产生的功率」，在放电时是指从电源模块10输出的功率，在再生充电时是指向电源模块10输入的功率的意思。
另外，在放电/再生控制电路17中，在从外部输入表示升压/降压电路13的目标输出电压的电压指令Vref的同时，将功率计算结果作为功率指令Wref，从作为由上述控制信号线20连接的另一方电源单元的电源单元U2输入。
放电/再生控制电路17，在比较如上所述输入的输出电压Vout与电压指令Vref的同时，比较本单元的功率计算结果W与上述功率指令Wref进行比较，并根据那些比较结果，做成针对升压/降压电路13的放电用开关元件132的第1PWM信号，以及针对充电用开关元件133的第2PWM信号。将这样做成的第1及第2PWM信号分别向放电用开关元件132及充电用开关元件133供给，以接通/断开控制这些开关元件132、133。
这样，在进行使升压/降压电路13的输出电压Vout跟踪目标输出电压Vref的控制，并将升压/降压电路13的输出电压Vout设定为目标输出电压Vref的同时，进行使电源模块10两端产生的功率与作为连接的一方电源单元的电源单元U2的电源模块两端产生的功率一致的控制，在通过控制信号线20互相连接的2个电源单元U1、U2之间，使电源模块两端产生的功率一致。然后，如上所述，由于所有的电源单元U1～Un连接为环状，故在所有电源单元U1～Un之间，电源模块两端产生的功率都一致。
另外，将由第1电压检测电路14检测出的模块电压Vmod、由电流检测电路16检测出的模块电流Imod，输入到由微型计算机构成的充电控制电路18中。另外，从外部向充电控制电路18中输入表示目标输入电流的充电电流指令Iref。
充电控制电路18，在通常充电时，比较模块电流Imod与充电电流指令Iref，根据其比较结果做成针对升压/降压电路13的放电用开关元件132的第1PWM信号，以及针对充电用开关元件133的第2PWM信号。将这样做成的第1及第2PWM信号分别向放电用开关元件132及充电用开关元件133供给，以接通/断开控制这些开关元件132、133。这样，进行使流经电源模块10的模块电流Imod跟踪充电电流指令Iref的控制，并将模块电流Imod设定为目标输入电流Iref。即，充电控制电路18具有作为在通常充电时针对升压/降压电路13做成控制信号(第1及第2PWM信号)并输出的充电控制机构的功能。
另外，充电控制电路18，如上所述，根据输入的模块电压Vmod检测出电源模块10充满电的状态，当检测到充满电的状态时，停止对放电用开关元件132及充电用开关元件133供给PWM信号。结果，就停止了从充电用电源对电源模块10的功率供给。
(图3：放电/再生控制电路的详细内容)
图3表示图2中的放电/再生控制电路17的详细电构成。如上所述，将由第2电压检测电路15检测出的输出电压Vout及来自外部的电压指令Vref向电压控制电路171供给。在电压控制电路171中，从输出电压Vout中减去电压指令Vref，做成电压误差信号，并将该电压误差信号(Vout-Vref)提供给误差放大电路172。
另外，如上所述，将由第1电压检测电路14检测出的模块电压Vmod，以及由电流检测电路16检测出的模块电流Imod，向功率运算电路173供给。功率运算电路173，通过将模块电压Vmod与模块电流Imod相乘，而计算出电源模块10两端所产生的功率，在将其功率计算结果W供给到功率控制电路174的同时，输出到通过控制信号线20连接的一方电源单元(在图1中，为电源单元Un)。
另外，从连接的另一方电源单元(在图1中，为电源单元U2)向功率控制电路174供给功率指令Wref，从功率指令Wref中减去上述功率计算结果W而做成功率误差信号。将该功率误差信号(Wref-W)提供给上述误差放大电路172。
在误差放大电路172中，如上所述从供给的电压误差信号(Vout-Vref)中减去功率误差信号(Wref-W)，而做成误差放大信号，并将该误差放大信号向PWM控制电路175供给。在PWM控制电路175中，从上述误差放大信号中减去所定的三角波信号，以做成第1PWM信号，并将该第1PWM信号输出到图2所示的升压/降压电路13的放电用开关元件132。另外，将第1PWM信号向反相器电路176供给。在反相器电路176中，将第1PWM信号的极性反转，以做成第2PWM信号，并将该第2PWM信号输出到充电用开关元件133。
如上所述，放电/再生控制电路17具有作为控制机构的功能，其根据输出电压Vout、表示升压/降压电路13的目标输出电压的电压指令Vref、功率运算电路173的功率计算结果W以及从外部获得的功率指令Wref，做成作为针对升压/降压电路13的控制信号的第1PWM信号及第2PWM信号并输出。
(图4：充电控制电路的详细内容)
图4表示图2中充电控制电路18的详细电构成。如上所述，由电流检测电路16检测出的模块电流Imod以及来自外部的充电电流指令Iref，被供给到电流控制电路181。电流控制电路181，从模块电流Imod中减去充电电流指令Iref，做成电流误差信号，并将该电流误差信号(Imod-Iref)供给到PWM控制电路182。
在PWM控制电路182中，从电流误差信号(Imod-Iref)中减去所定的三角波信号，做成第1PWM信号，在开关183接通的状态下，将该第1PWM信号输出到图2所示的升压/降压电路13的放电用开关元件132。另外，将第1PWM信号向反相器电路184供给。反相器电路184反转第1PWM信号的极性，做成第2PWM信号，在开关183接通的状态下，将该第2PWM信号输出到充电用开关元件133。
另外，将由第1电压检测电路14检测出的模块电压Vmod向充满电检测电路185供给。在充满电检测电路185中，根据模块电压Vmod检测电源模块10的充满电的状态，在检测出充满电的状态时，上述开关183切换为断开，停止向图2所示的升压/降压电路13的放电用开关元件132及充电用开关元件133的PWM信号的供给。
在本实施例的电源系统1中，如上所述，在放电时及再生充电时，通过在互相连接的2个电源单元之间(例如，在电源单元U1、U2之间)使电源模块10两端产生的功率一致，从而可以使所有的电源单元的电源模块两端产生的功率均等化。
因此，在电源系统1的驱动开始时刻，如果所有电源模块10的电容相同(如果充电为使所有电源模块只能输出相同的功率)，则在放电时，所有电源模块的剩余量就在同一时刻成为零，从而可以防止内部电阻比较小的电源模块和输出电压(对应于模块电压Vmod)比较高的电源模块成为过度放电的状态。另外，在再生充电时，所有电源模块在同一时刻达到充满电状态，从而防止内部电阻比较小的电源模块和输出电压比较低的电源模块成为过量充电的状态。
另外，本实施例的电源系统1，通过改变目标输出电压Vref，从而可以作为额定电压不同的各种负载的功率供给源来使用。尤其是，当负载是电动机时，由于可以自由地设定可施加在电动机上的电压，所以能够扩大电动机转速的调整范围。
此外，本实施例的电源系统1，通过增减电源单元U1～Un的个数(即，n所表示的数)，从而可以作为额定电容不同的各种负载的功率供给源来使用。
另外，在本实施例的电源系统1中，与具备升压电路和降压电路的结构相比，电源单元小型化。
再有，在本实施例的电源系统1中，在通常充电时，由于由各电源单元的充电控制电路18进行充电控制，故不需要现有的具备了充电控制电路的充电器。
此外，可以以比电源单元的输出电压Vout还低的电压进行充电。例如，在电源模块10两端的电压Vmod为24V，负载的额定电压(相当于电源单元的输出电压Vout)为48V的情况下，只要充电器的输出电压是比24V稍大的电压(例如，30V)，就能够进行充电。如果在以往，通常作为充电器的输出电压，需要比负载的额定电压大的电压(例如，50V)，还要受各种各样安全标准(电气用品安全法等)的限制，而在电源系统1中，从那些限制中解放出来了。
而且，在本实施例的电源系统1中，在进行再生充电时以及通常充电时，可以向电源模块10的两端供给对应于电源模块10的输出电压的电压。
《第2实施例，充电方式的变形》
下面，参照附图，对本发明的电源单元以及具有其的电源系统的第2实施例进行说明。本实施例的电源系统，与图1所示的第1实施例的电源系统1相同，由n个电源单元Ua1、Ua2、…、Uan互相并联连接而构成(除了在图5中示出电源单元Ua1以外，其他电源单元Ua2～Uan未图示)，还具有一对应连接电动机等负载或向电源单元供给功率的充电用电源的连接端子(未图示)。即，n个电源单元Ua1、Ua2、…、Uan的连接关系，与第1实施例的电源系统1所具有的n个电源单元U1、U2、…、Un的连接关系相同。
(图5：构成说明)
图5表示本实施例的电源单元Ua1的构成。电源单元Ua1以外的电源单元Ua2～Uan的构成，与电源单元Ua1相同，所以省略了图示及说明。该电源单元Ua1，具有与上述一对连接端子连接的一对输入输出端子31、31，电源模块30由1个二次电池(蓄电池)构成，或者由多个二次电池互相串联连接而构成。该电源模块30与第1实施例的电源模块10相同。
从该电源模块30两端向上述一对输入输出端子31、31延伸出2根串联线路32、32，这些串联线路32、32内介有升压/降压电路33。再者，升压/降压电路33，具有与第1实施例的升压/降压电路13相同的结构，由线圈331、放电用开关元件332、充电用开关元件333、第1电容器334以及第2电容器335构成。该升压/降压电路33的动作，由于与第1实施例的升压/降压电路13相同，故省略该说明。
上述2根串联线路32、32，在与检测电源模块30的两端电压的第1电压检测电路34连接的同时，还与检测升压/降压电路33的输出电压的第2电压检测电路35连接。而且，2根串联线路32、32，还与检测流经电源模块30的电流的电流检测电路36连接。
将由第1电压检测电路34检测出的模块电压Vmod、由第2电压检测电路35检测出的输出电压Vout以及由电流检测电路36检测出的模块电流Imod，输入到由微型计算机构成的控制电路37中。控制电路37在进行放电时及再生充电时，根据模块电压Vmod及模块电流Imod，计算出电源模块两端产生的功率，并将功率计算结果W输出到连接的一方电源单元。
另外，在从外部向控制电路37输入表示升压/降压电路33的目标输出电压的电压指令Vref的同时，从连接的另一方电源单元输入作为功率指令Wref的功率计算结果。
如上所述，控制电路37在比较输入的输出电压Vout与电压指令Vref的同时，将本单元的功率计算结果W与上述功率指令Wref进行比较，根据这些比较结果做成第1PWM信号及第2PWM信号。将这样做成的第1及第2PWM信号分别向升压/降压电路33的放电用开关元件332及充电用开关元件333供给，以接通/断开控制这些开关元件332、333。
这样，在进行使升压/降压电路33的输出电压Vout跟踪目标输出电压Vref的控制，并将升压/降压电路33的输出电压Vout设定为目标输出电压Vref的同时，还进行使电源模块30两端产生的功率，与连接的一方电源单元的电源模块两端产生的功率一致的控制，以便在相互连接的2个电源单元之间使电源模块两端产生的功率一致。
另外，从外部向控制电路37中输入表示目标输入电流的充电电流指令Iref。
控制电路37，在充电时，比较如上所述地输入的模块电流Imod与充电电流指令Iref，并根据其比较结果做成第1PWM信号及第2PWM信号。将这样做成的第1及第2PWM信号分别供给到升压/降压电路33的放电用开关元件332及充电用开关元件333，以接通/断开控制这些开关元件332、333。这样，进行使电源模块30内流动的模块电流Imod跟踪充电电流指令Iref的控制，以将模块电流Imod设定为目标输入电流Iref。即，控制电路37，也具有作为在通常充电时针对升压/降压电路33做成控制信号(第1及第2PWM信号)并输出的充电控制机构的功能。
另外，如上所述，控制电路37根据输入的模块电压Vmod，检测电源模块30的充满电的状态，在检测出充满电的状态时，停止向放电用开关元件332及充电用开关元件333供给PWM信号。结果，就停止了从充电用电源对电源模块30的功率供给。
(图6控制电路的详细内容)
图6表示图5中的控制电路37的详细电结构。如上所述，将由第2电压检测电路35检测出的输出电压Vout及来自外部的电压指令Vref供给到电压控制电路371。电压控制电路371，从输出电压Vout中减去电压指令Vref，以做成电压误差信号，并将该电压误差信号(Vout-Vref)供给误差放大电路372。
另外，如上所述，在将由第1电压检测电路34检测出的模块电压Vmod供给到功率运算电路373的同时，还供给到充满电检测电路370。另一方面，在将由电流检测电路36检测出的模块电流Imod供给到功率运算电路373的同时，还供给到电流控制电路379。
在功率运算电路373中，通过将模块电压Vmod与模块电流Imod相乘，而计算出电源模块Ua1两端产生的功率，在将该功率计算结果W供给到功率控制电路374的同时，还输出给连接的一方电源单元。
另外，从连接的另一方电源单元向功率控制电路374供给功率指令Wref，并从功率指令Wref中减去功率计算结果W，以做成功率误差信号。将该功率误差信号(Wref-W)供给到上述误差放大电路372。
如上所述，在误差放大电路372中，从供给的电压误差信号(Vout-Vref)中减去功率误差信号(Wref-W)，以做成误差放大信号。第1开关375，在放电及再生充电时，切换到误差放大电路372一侧，上述误差放大信号经过第1开关375供给到PWM控制电路376。在PWM控制电路376中，从误差放大信号中减去所定的三角波信号，以做成第1PWM信号，在第2开关377接通的状态下，该第1PWM信号向图5所示的升压/降压电路33的放电用开关元件332输出。另外，将第1PWM信号供给到反相器电路378。在反相器电路378中，将第1PWM信号的极性反转，以做成第2PWM信号，并在第2开关377接通的状态下，将该PWM信号输出到充电用开关元件333。
即，误差放大电路372、PWM控制电路375以及反相器电路376，根据输出电压Vout、表示升压/降压电路33的目标输出电压的电压指令Vref、功率运算电路373的功率计算结果W、从外部获得的功率指令Wref，做成作为针对升压/降压电路33的控制信号的第1PWM信号及第2PWM信号并输出。
将来自外部的充电电流指令Iref供给到上述电流控制电路379，在该控制电路379中，如上所述从供给的模块电流Imod中减去充电电流指令Iref，以做成电流误差信号。第1开关375，在通常充电时，切换到电流控制电路379一侧，上述电流误差信号(Imod-Iref)经过第1开关375供给到PWM控制电路376。在PWM控制电路376中，从上述电流误差信号中减去所定的三角波信号，以做成第1PWM信号，在第2开关377接通的状态下，将该PWM信号输出到图5所示的升压/降压电路33的放电用开关元件332。另外，将第1PWM信号供给到反相器电路378。在反相器电路378中将第1PWM信号反转，以做成第2PWM信号，在第2开关377接通的状态下，将该PWM信号输出到充电用开关元件333。
在充满电检测电路370中，如上所述，根据供给的模块电压Vmod检测电源模块的充满电状态，在检测出充满电的状态时，上述第2开关377切换为断开，停止向升压/降压电路33的放电用开关元件332及充电用开关元件333供给PWM信号。
在本实施例的电源系统中，如上所述，在放电及再生充电时，在互相连接的2个电源单元之间(例如，在电源单元Ua1、Ua2之间)通过使电源模块30两端产生的功率一致，从而可以使所有电源单元的电源模块两端产生的功率均等化。
因此，若在本实施例的电源系统的驱动开始时刻，所有电源模块30的电容相同(如果将所有电源模块充电为只能输出相同的功率)，则在放电时，所有电源模块的剩余量在同一时刻成为零，从而可以防止内部电阻比较小的电源模块和输出电压比较高的电源模块成为过度放电的状态。另外，在再生充电时，所有电源模块在同一时刻达到充满电状态，从而防止内部电阻比较小的电源模块和输出电压比较低的电源模块成为过量充电状态。
另外，本实施例的电源系统，通过改变目标输出电压Vref，而可以作为额定电压不同的各种负载的功率供给源来使用。尤其是，在负载是电动机时，由于可以自由地设定可施加在电动机上的电压，故能够扩大电动机转速的调整范围。
此外，本实施例的电源系统，通过增减电源单元U1～Uan的个数(即，n所表示的数)，而可以作为额定容量不同的各种负载的功率供给源来使用。
再有，在本实施例的电源系统中，由于在通常充电时，由各电源单元的充电控制电路37进行充电控制，故不需要现有的配备了充电控制电路的充电器。
而且，在本实施例的电源系统中，与具有进行放电/再生充电控制的控制电路及进行通常充电控制的控制电路的构成相比，电源单元小型化。
另外，还可以用比电源单元的输出电压Vout还低的电压进行充电。例如，在电源模块30两端的电压Vmod为24V，负载的额定电压(相当于电源单元的输出电压Vout)为48V时，只要充电器的输出电压为比24V稍大的电压(例如，30V)，即可进行充电。如果在以往，作为充电器的输出电压，需要比负载的额定电压大的电压(例如，50V)，并且受到各种各样的安全标准(电气用品安全法等)的限制，而本实施例的电源系统，从那些限制中解放出来了。
《第3实施例，电容器》
以下，参照附图，对本发明的电源单元以及具有其的电源系统的第3实施例进行说明。本实施例的电源系统，与图1所示的第1实施例的电源系统1相同，由n个电源单元Ub1、Ub2、…、Ubn互相并联连接而构成(除了在图7中示出电源单元Ub1以外，其他的电源单元Ub2～Ubn未图示)，备有一对应连接电动机等负载或向电源单元供给功率的充电用电源的连接端子(未图示)。即，n个电源单元Ub1、Ub2、…、Ubn的连接关系，与第1实施例的电源系统1所具有的n个电源单元U1、U2、…、Un的连接关系相同。
(图7：构成说明)
图7表示本实施例的电源单元Ub1的构成。电源单元Ub1以外的电源单元Ub2～Ubn的构成，与电源单元Ub1相同，故省略图示及说明。在图7中，对与图2相同的部分采用相同的符号并省略说明。图7的电源单元Ub1与图2的电源单元U1的不同点在于：将图2的电源模块10置换为电源模块40，其他点一致。电源模块40不是由二次电池构成，而是由1个电容器(以下称「功率用电容器」)来构成(当然也可以采用多个功率电容器来构成电源模块40)。在功率用电容器有极性时，将正极一侧连接在线圈131一侧的串联线路12上即可。
另外，为了简化说明，而将各电源模块40全部作为充电为只能输出相同功率的模块。即，若各电源模块40同时开始输出相同的功率，则所有的电源模块40的剩余量同时达到到零(不能再输出功率)。
这样，进行与第1实施例相同的放电、再生充电、以及通常充电的动作。即，与第1实施例相同，在放电及再生充电时，在互相连接的2个电源单元之间(例如，电源单元Ub1、Ub2之间)通过使电源模块40两端产生的功率一致，从而可以使所有的电源单元的电源模块两端所产生的功率均等化。
因此，在本实施例的电源系统的驱动开始时刻，若所有电源模块40的电容相同(若将所有电源模块充电为只能输出相同的功率)，则在放电时，所有电源模块的剩余量在同一时刻成为零，从而可以防止内部电阻比较小的电源模块或输出电压(对应于模块电压Vmod)比较高的电源模块成为过度放电的状态(例如，不能比其他的电源模块先行输出功率的状态)。另外，在再生充电时，所有电源模块在同一时刻达到充满电状态，从而可以防止内部电阻比较小的电源模块或输出电压比较低的电源模块成为过量充电状态(例如，电源模块两端的电压达到所定电压以上的状态)。
这样，即使由功率用电容器构成电源模块40，对于连接在上述一对连接端子(未图示)上的负载和充电用电源来说，与第1实施例也没有任何变化。因此，本实施例的电源系统能实现与第1实施例的电源系统1相同的作用、效果。另外，本实施例当然还可以与第2实施例组合。
《第4实施例；二次电池与电容器的并用》
如上所述，在第1实施例中以利用具备了由二次电池组成的电源模块10的电源单元U1～Un而构成的电源系统为例进行了说明，在第3实施例中以利用具备由功率用电容器组成的电源模块40的电源单元Ub1～Ubn而构成的电源系统为例进行了说明。
在本发明的电源单元及具有其的电源系统的第4实施例中，该电源单元U1～Un的一部分与电源单元Ub1～Ubn的一部分混杂在一起(省略混杂在一起的图)。例如，在图1中，将具有二次电池的电源单元U1与具有功率用电容器的电源单元Ub1进行置换。
即使进行这种置换，在各个电源单元中，进行放电、再生充电以及通常的充电动作，也与第1实施例没有任何变化，故在所有电源单元中，可以进行与第1实施例相同的放电、再生充电以及通常充电的动作。即，与第1实施例相同，在进行放电及再生充电时，在相互连接的2个电源单元之间(例如，电源单元Ub1、U2之间)，通过使电源模块两端产生的功率一致，从而使所有电源单元的电源模块两端产生的功率均等化。
因此，在本实施例的电源系统的驱动开始时刻，若构成电源系统的所有电源模块10、40的电容相同(如果将所有电源模块充电为只能输出相同的功率)，则在放电时，所有电源模块的剩余量在同一时刻成为零，从而可以防止内部电阻比较小的电源模块或输出电压(对应模块电压Vmod)比较高的电源模块成为过度放电的状态。另外，在再生充电时，所有电源模块在同一时刻达到充满电状态，从而可以防止内部电阻比较小的电源模块或输出电压比较低的电源模块成为过量充电状态。
这样，即使电源单元U1～Un的一部分与电源单元Ub1～Ubn的一部分混杂在一起，对于连接在一对连接端子(本实施例未图示)上的负载及充电用电源来说，也与第1实施例没有任何变化。因此，可以实现与第1本实施例的电源系统1相同的作用、效果。另外，即使将第2实施例的电源单元Ua1～Uan的一部分与第3实施例的电源单元Ub1～Ubn的一部分混杂在一起，来构成电源系统，也一样。
《第5实施例；燃料电池》
下面，参照附图，对本发明的电源单元及具有其的电源系统的第5实施例进行说明。本实施例的电源系统，与图1所示的第1实施例的电源系统1相同，由n个电源单元Uc1、Uc2、…、Ucn相互并联连接构成(除了在图8中示出电源单元Uc1以外，其他的电源单元Uc2～Ucn未图示)，并具有为一对应连接电动机等负载的连接端子(未图示)。即，n个电源单元Uc1、Uc2、…、Ucn的连接关系，与第1实施例的电源系统1所具有的n个电源单元U1、U2、…、Un的连接关系相同。
(图8：构成的说明)
图8表示本实施例的电源单元Uc1的构成。电源单元Uc1以外的电源单元Uc2～Ucn的构成，与电源单元Uc1相同，故省略图示及说明。在图8中，与图2相同的部分采用相同的符号且省略说明。下面就与实施例1不同的特殊点加以说明。
电源模块50由燃料电池(未图示)构成，该燃料电池产生的功率通过2根串联线路52、52，输出到连接在输入输出端子11、11上的负载(未图示)。电源模块50中内置有能使燃料电池输出功率的部件(供给成为燃料电池的燃料的氢的供给泵等；未图示)。另外，设电源单元Uc1～Ucn的各燃料电池的额定输出电容全部相同，各燃料电池单体的输出特性与图9所示的相同。
在2根串联线路52、52内的一侧串联线路52中介有作为感应元件的线圈131以及由将MOSFET(绝缘门型的场效应晶体管)及电源模块10一侧作为阳极的二极管构成的充电用开关元件133，虽然这一点与串联线路52相同，但在这一方的串联线路52内还介有二极管59。更详细地说，电源模块50的正电压输出侧与二极管59的阳极连接，二极管59的阴极与第2电容器134的正极及线圈131的一端连接。
上述2根串联线路52、52，与检测电源模块50的两端电压的第1电压检测电路54连接的同时，还与检测升压/降压电路13的输出电压的第2电压检测电路15连接。而且，2根串联线路52、52与检测流经电源模块50的电流的电流检测电路56相连接。
将由第1电压检测电路54检测出的模块电压Vmod、由第2电压检测电路15检测出的输出电压Vout以及由电流检测电路56检测出的模块电流Imod输入由微型计算机组成的放电控制电路57中。放电控制电路57，在放电时，根据作为第1电压检测电路54的检测结果的模块电压Vmod以及作为电流检测电路56的检测结果的模块电流Imod，计算出电源模块50两端产生的功率，并将该功率计算结果W输出到如上所述的作为连接的一方电源单元的电源单元Ucn。
即，放电控制电路57的动作，与第1实施例的放电/再生控制电路17相同，省略放电控制电路57相关的更详细的动作说明。
这样，本实施例的电源系统，在放电动作方面与第1实施例相同。即，与第1实施例同样，在放电时，在相互连接的2个电源单元之间(例如，电源单元Uc1、Uc2之间)，通过使电源模块50两端产生的功率一致，从而可以将所有电源单元的电源模块两端产生的功率均等化。
因此，即使构成各电源模块50的燃料电池的输出阻抗有偏差，各电源模块50两端产生的功率也全部被均等化，从而极大地减轻了燃料电池破损的危险性。
另外，本实施例的电源系统，通过改变目标输出电压Vref，而可以作为额定电压不同的各种负载的功率供给源来使用。尤其是在负载为电动机时，由于可以自由地设定可施加在电动机上的电压，所以能够扩大电动机转速的调整范围。
此外，本实施例的电源系统，通过增减电源单元Uc1～Ucn的个数(即，n所表示的数)，而可以作为额定容量不同的各种负载的功率供给源来使用。
再者，即使负载在电源单元Uc1一侧再生功率，利用二极管59，该功率也不会流入电源模块50。另外，如果负载不是具有在电源单元Uc1一侧再生功率的性质的负载，则可以省略二极管59(可以使二极管59短路)。
《其他、变形等》
再者，本发明的各部分构成不局限于上述实施形态，能够在本发明主旨所述的技术范围内进行各种变形。
例如，放电用开关元件及充电用开关元件的接通/断开控制，不局限于软件，也能够通过硬件来实现。另外，不局限于图2及图5所示的升压/降压电路13、33，也可以采用公知的各种升压/降压电路。
(不同方式的混合)
另外，在第1及第2实施例中，采用具有相同电容的多个电源模块。即，说明了在各电源系统的驱动开始时刻，将各电源模块充电为只能输出相同功率的示例。然而，在同一电源系统内，也可以采用与二次电池的额定电容等特性完全不同的二次电池来构成电源模块。
这种情况下，只要将实施例的构成进行下述变形即可。即，例如在第1实施例中，在电源单元U1的电源模块10的额定电容是电源单元U2的电源模块10的额定电容的2倍，而且电源单元U2～Un的电源模块10的额定电容相同时，在电源单元U1中，功率运算电路173将模块电压Vmod与模块电流Imod的乘积乘以作为运算系数的「1/2」而得的值作为功率计算结果W，向功率控制电路174及连接的电源单元Un供给即可(以下将这种乘以运算系数的控制称为「运算系数附加控制」)。
这样，可以实现将电源单元U1的电源模块10两端产生的功率设定为电源单元U2的2倍的控制，在放电时，所有电源模块的剩余量在相同时刻成为零，从而防止一部分电源模块成为过度放电状态的事态发生。另外，在再生充电时，所有的电源模块在相同时刻达到充满电的状态，从而能够防止一部分电源模块成为过量充电状态的事态发生。
再者，所谓上述电源模块10的额定电容，在对应的电源模块由单一的二次电池构成时，与该二次电池的额定电容相等；在对应的电源模块由多个二次电池构成时，与多个二次电池合成的额定电容相等。
另外，上述「运算系数附加控制」同样可以适用于第3～第5实施例，只要对应于构成电源模块的功率用电容器的静电电容或燃料电池的额定输出电容，来设定上述运算系数即可。
(电流平衡控制)
另外，在第1～第5实施例的各电源单元中，虽然进行使电源模块的功率与连接的一方电源单元的电源模块的功率一致的控制，但在各电源模块的输出电压偏差小时，也能够采用进行使流经各电源模块的电流一致的控制(以下称「电流平衡控制」)的结构。
即，若用第1实施例的图3进行说明，则在电源单元U1中，功率运算电路173，取代上述功率计算结果W，而将对应于模块电流Imod的信号提供给功率控制电路174及连接的电源单元Un。而且，电源单元U1的功率控制电路174，取代上述功率指令Wref的供给，而接收对应于从电源单元U2供给的电源单元U2的模块电流Imod的信号，并取代上述功率误差信号(Wref-W)，而将从对应于该电源单元U2的模块电流Imod的信号中减去对应于电源单元U1的模块电流Imod的信号得到的电流误差信号提供给误差放大电路172。
这样，进行使电源单元U1的模块电流Imod与作为连接的一方电源单元的电源单元U2的模块电流Imod一致的控制，在相互连接的2个电源单元U1、U2之间，使模块电流Imod一致。结果，在所有电源单元U1～Un之间使模块电流Imod均等化。因此，在各电源模块的输出电压偏差小的情况下，从这些电源模块得到的功率大致相等，从而得到上述各种效果。
(功率固定控制)
另外，例如，也可以只使第1实施例的电源单元U1～Un中的电源单元U1所具有的功率控制电路174(参照图3)，从恒定的功率值Wfix中减去功率运算电路173输出的功率计算结果W。即，电源单元U1所具有的功率控制电路174，以功率误差信号(Wfix-W)，代替功率误差信号(WrefW)输出也可以。由此，在放电及再生充电时，可以用恒定的功率值Wfix均等化所有电源单元U1～Un的电源模块10两端产生的功率。该恒定的功率值Wfix，可以预先设定在控制电路17内部，也可以从外部提供。
这样，「用恒定的功率值Wfix均等化同一电源系统内的所有电源模块两端产生的功率的方法」也能适用于第2～第5实施例。特别是，在适用于第5实施例时，通过适当地设定功率值Wfix，从而可以确实地防止由于构成电源模块50的燃料电池成为过度放电状态而导致的燃料电池破损。
另外，用恒定的功率值Wfix均等化所有的电源模块两端产生的功率的方法，可以与上述「电流平衡控制」组合。即，也可以以恒定的电流值Ifix均等化同一电源系统内的所有电源模块内流经的电流。
(工业上的可利用性)
根据本发明的电源系统，可以调整从相互并联连接的多个电源单元的电源模块获得的功率。