CN111245044B - 电源系统 - Google Patents

Abstract

在此提出的电源系统的控制装置构成为：对从连接于配电装置的电力系统向连接于配电装置的多个串的电力的输入、和从多个串向电力系统的电力的输出进行控制，并且，对于多个串中的、电力的输入和电力的输出被停止了的串，执行将对开关元件的连接和切断进行切换的控制停止的处理。

Description

电源系统

技术领域

本发明涉及电源系统。

背景技术

已知如下电源系统：通过具备多个包括电池和电路的模块并对多个模块中的各个进行控制，进行向外部输出电力以及对从外部输入的电力进行蓄电中的至少任一方。例如，日本特开2018－74709所记载的电源装置(电源系统)具备多个电池电路模块，该电池电路模块包括电池、第1开关元件以及第2开关元件。多个电池电路模块经由各自的输出端子而串联连接。电源装置的控制电路按每一定时间对各个电池电路模块分别输出对第1开关元件以及第2开关元件进行导通/截止(on/off)驱动的选通(gate)信号。由此，从多个电池电路模块输出作为目标的电力。

发明内容

在如日本特开2018－74709所记载那样的电源装置中，可以附加根据电流值来检测电源装置的状态的设备。在通过这样的设备监视电源装置的状态时，当在电源装置中流动的电流小时，在根据电流值来检测电源装置的状态的设备中，误差会变大，会成为弄错电源装置的状态的原因。关于电源装置，能够以相对于与电力系统连接了的配电装置分别成为并联的方式组装入多个电源装置。然而，当以相对于配电装置分别成为并联的方式组装入了多个时，在从配电装置要求的电力小那样的情况下，在一个电源装置中流动的电流变小。这会成为弄错电源装置的状态的原因。

在此提出的电源系统具备用于与电力系统连接的配电装置、相互并联连接于配电装置的多个串、以及控制装置。串具有连接于配电装置的主线、和沿着主线而配置的多个扫描模块。扫描模块具有电池模块、构成为将电池模块串联连接于主线的输入输出电路、以及设置于输入输出电路的至少一个开关元件，该至少一个开关元件构成为对电池模块与主线之间的连接和切断进行切换。控制装置构成为：对从连接于配电装置的电力系统向连接于配电装置的多个串的电力的输入、和从多个串向电力系统的电力的输出进行控制，并且，对于多个串中的、电力的输入和电力的输出被停止了的串，执行将对开关元件的连接和切断进行切换的控制停止的处理。

在该情况下，关于多个串中的、电力的输入和电力的输出被停止的串，对开关元件的连接和切断进行切换的控制被停止，因此，能将电源系统的电力消耗抑制得低。

附图说明

下文将参照附图说明本发明示例性实施例的特征、优点以及技术和产业上的意义，其中相似的标号表示相似的要素，并且，其中：

图1是电源系统1的概略(示意)构成图。

图2是扫描模块20的概略构成图。

图3是扫描动作中的时序图的一个例子。

图4是强制跳过(through)动作中的时序图的一个例子。

图5是电源系统1的控制装置100的框图。

具体实施方式

以下，参照附图对本公开中的典型的实施方式之一进行详细的说明。在本说明书中特别提及的事项以外的、且在实施上所需要的情况，可以作为本领域技术人员基于该领域的现有技术的设计事项来把握。本发明能够基于本说明书所公开的内容和该领域中的技术常识来实施。此外，在以下的附图中，对实现相同作用的部件、部位标记相同的标号来进行说明。另外，各图中的尺寸关系并不反映实际的尺寸关系。

＜整体的概略构成＞

参照图1对本实施方式中的电源系统1的整体构成进行概略性的说明。电源系统1进行向连接于上位的电力系统8的配电装置5输出电力、和对从配电装置5输入的电力进行蓄电中的至少任一方(以下有时也简称为“电力的输入输出”)。作为一个例子，在本实施方式中，使用了PCS(Power Conditioning Subsystem，功率调节子系统)来作为配电装置5。PCS具有如下功能：对从电力系统8输入给电源系统1等的电力和从电源系统1等输出给电力系统8的电力在电源系统1等与电力系统8之间相互进行变换。

在电力系统8中电力有剩余的情况下，配电装置5向电源系统1输出剩余的电力。在该情况下，电源系统1对从配电装置5输入的电力进行蓄电。另外，电源系统1根据来自上位的控制电力系统8的上位系统6的指示，向配电装置5输出在电源系统1中蓄电的电力。在图1中，上位系统6作为控制电力系统8以及配电装置5的系统而图示为是与电力系统8以及配电装置5分开设置的。但是，上位系统6也可以组装入电力系统8或者配电装置5中。

电源系统1具备至少一个串(string)10。本实施方式的电源系统1具备多个(N个：N≥2)串10(10A、10B、……、10N)。在图1中，为了便于说明，仅图示了N个串10中的两个串10A、10B。串10成为与配电装置5之间的电力输入输出的单位。多个串10相对于配电装置5并联连接。配电装置5和各个串10之间的电力输入输出(通电)经过主线7来进行。

串10具备SCU(String Control Unit，串控制单元)11和多个(M个：M≥2)扫描(Sweep)模块20(20A、20B、……、20M)。各个扫描模块20具备电池以及控制电路。SCU11按各串10而设置。SCU11是对一个串10所包含的多个扫描模块20进行综合控制的控制器。各个SCU11与作为电力控制装置的GCU(Group control Unit，组群控制单元)2之间进行通信。GCU2是对包括多个串10的组群整体进行综合控制的控制器。GCU2与上位系统6以及各个SCU11之间进行通信。上位系统6、GCU2以及SCU11之间的通信的方法可以采用各种方法(例如有线通信、无线通信、经由网络的通信等中的至少任一方)。

此外，也可以对控制串10以及扫描模块20等的控制器的构成进行变更。例如，GCU2和SCU11也可以不分开设置。也即是，也可以是：一个控制器对包括至少一个串10的组群整体和串10所包含的多个扫描模块20一并进行控制。

＜扫描模块＞

参照图2对扫描模块20进行详细的说明。扫描模块20具备电池模块30、电力电路模块40以及扫描单元(SU(Sweep Unit))50。

电池模块30具备至少一个电池31。在本实施方式的电池模块30设有多个电池31。多个电池31串联连接。在本实施方式中，使用了二次电池来作为电池31。电池31可以使用各种二次电池(例如镍氢电池、锂离子电池、镍镉电池等)中的至少任一方。此外，在电源系统1中，也可以混合存在多个种类的电池31。当然，全部电池模块30内的电池31的种类也可以全部相同。

在电池模块30安装有电压检测部35以及温度检测部36。电压检测部35对电池模块30具备的电池31(在本实施方式中为串联连接的多个电池31)的电压进行检测。温度检测部36对电池模块30具备的电池31的温度或者电池31附近的温度进行检测。温度检测部36可以使用检测温度的各种元件(例如热敏电阻等)。

电池模块30以能够相对于电力电路模块40进行装卸的方式来设置。详细而言，在本实施方式中，具备多个电池31的电池模块30成为一个单位，进行从电力电路模块40的卸下以及向电力电路模块40的安装。因此，与电池模块30所包含的电池31一个一个地被更换的情况相比，作业人员更换电池31时的作业工时减少。此外，在本实施方式中，电压检测部35以及温度检测部36与电池模块30分开来进行更换。但是，电压检测部35和温度检测部36中的至少一方也可以与电池模块30一起来进行更换。

电力电路模块40形成用于使电池模块30中的电力输入输出适当地得以实现的电路。在本实施方式中，电力电路模块40具备对电池模块30与主线7之间的连接以及断离(切断)进行切换的至少一个开关元件。在本实施方式中，电力电路模块40具备用于将电池模块30连接于主线7的输入输出电路43、和配置于输入输出电路43的第1开关元件41以及第2开关元件42。第1开关元件41以及第2开关元件42根据从扫描单元50输入的信号(例如选通信号等)进行开关动作。

在本实施方式中，如图2所示，第1开关元件41在输入输出电路43中相对于主线7串联、且相对于电池模块30并联地安装。第2开关元件42在输入输出电路43中安装在将电池模块30串联连接于主线7的部分。第1开关元件41的源极和漏极配置为使得沿着在主线7中流动放电电流的方向而成为正向。第2开关元件42的源极和漏极配置为使得在将电池模块30串联安装于主线7的输入输出电路43中沿着在电池模块30中流动充电电流的方向而成为正向。在本实施方式中，第1开关元件41和第2开关元件42分别是MOSFET(例如Si－MOSFET)，分别具备朝向正向的体二极管(body diode)41a、42a。在此，第1开关元件41的体二极管41a可以被适当地称为第1体二极管。第2开关元件42的体二极管42a被适当地称为第2体二极管。

此外，第1开关元件41和第2开关元件42不限定于图2的例子。第1开关元件41以及第2开关元件42可以使用能够对导通和非导通进行切换的各种元件。在本实施方式中，对第1开关元件41以及第2开关元件42这两方使用了MOSFET(详细而言为Si－MOSFET)。但是，也可以采用MOSFET以外的元件(例如晶体管等)。

另外，电力电路模块40具备电感器46以及电容器47。电感器46设在电池模块30与第2开关元件42之间。电容器47与电池模块30并联连接。在本实施方式中，电池模块30的电池31使用了二次电池，因此，需要抑制由内部电阻损失的增加引起的电池31的劣化。因此，通过由电池模块30、电感器46以及电容器47形成RLC滤波器，谋求电流的均衡化。

另外，在电力电路模块40设有温度检测部48。温度检测部48是为了检测第1开关元件41和第2开关元件42中的至少一方的发热而设置的。在本实施方式中，第1开关元件41、第2开关元件42以及温度检测部48组装入一个底座中。因此，在发现了第1开关元件41和第2开关元件42中的一方的故障的时刻，按每个底座来进行更换。由此，在本实施方式中，通过在第1开关元件41以及第2开关元件42的附近设有一个温度检测部48，削减了部件数量。但是，也可以分别设置有检测第1开关元件41的温度的温度检测部和检测第2开关元件42的温度的温度检测部。温度检测部48可以使用检测温度的各种元件(例如热敏电阻等)。

如图1以及图2所示，串10内的多个电池模块30分别经由电力电路模块40而相对于主线7串联连接。并且，通过适当地控制电力电路模块40的第1开关元件41和第2开关元件42，电池模块30与主线7连接或者断离。在图2所示的电力电路模块40的构成例中，当第1开关元件41被设为截止(off)、且第2开关元件42被设为导通(on)时，电池模块30与主线7连接。当第1开关元件41被设为导通、且第2开关元件42被设为截止时，电池模块30被从主线7切离。

扫描单元(SU(Sweep Unit))50是组装入扫描模块20以使得进行与扫描模块20有关的各种控制的控制单元，也被称为扫描控制单元。详细而言，扫描单元50输出使电力电路模块40中的第1开关元件41以及第2开关元件42进行驱动的信号。另外，扫描单元50将扫描模块20的状态(例如电池模块30的电压、电池31的温度以及开关元件41、42的温度等)通知给上位的控制器(在本实施方式中为图1所示的SCU11)。扫描单元50分别组装入串10的多个扫描模块20。组装入串10的多个扫描模块20的扫描单元50依次相连，构成为对从SCU11输出的选通信号GS依次进行传输。如图2所示，在本实施方式中，扫描单元50具备SU处理部51、延迟/选择电路52以及选通驱动器53。

SU处理部51是负责扫描单元50中的各种处理的控制器。SU处理部51例如可以使用微型计算机等。对SU处理部51输入来自电压检测部35、温度检测部36以及温度检测部48的检测信号。另外，SU处理部51与上位的控制器(在本实施方式中为串10的SCU11)之间进行各种信号的输入输出。

从SCU11输入到SU处理部51的信号包括强制跳过信号CSS以及强制连接信号CCS。强制跳过信号CSS是指示将电池模块30相对于从配电装置5延伸到串10的主线7(参照图1)断离的信号。也即是，被输入了强制跳过信号CSS的扫描模块20跳过用于与配电装置5之间输入输出电力的动作。强制连接信号CCS是指示维持电池模块30相对于主线7的连接的信号。

对延迟/选择电路52输入选通信号GS。选通信号(在本实施方式中为PWM信号)GS是对第1开关元件41和第2开关元件42的导通状态与截止状态的交替的反复开关动作进行控制的信号。选通信号GS是导通(on)和截止(off)交替地反复的脉冲状的信号。选通信号GS首先从SCU11(参照图1)输入至一个扫描模块20内的延迟/选择电路52。接着，选通信号GS从一个扫描模块20的延迟/选择电路52依次向其他的扫描模块20的延迟/选择电路52传播下去。

在串10中，执行图3以及图4所例示的扫描控制。在此，图3是扫描动作中的时序图的一个例子。具体而言，作为一个例子，在图3中示出了使全部扫描模块20执行扫描动作的情况下的、各扫描模块20的连接状态与输出至配电装置5的电压之间的关系。图4是强制跳过动作中的时序图的一个例子。具体而言，作为一个例子，在图4中示出了使一部分扫描模块20执行强制跳过动作的情况下的、各扫描模块20的连接状态与输出至配电装置5的电压之间的关系。

在串10中执行的扫描控制中，组装入串10的多个扫描模块20(例如M个)中的在相同的定时成为连接(ON)的扫描模块20的数量m是确定的。扫描控制下的选通信号GS例如由脉冲波形构成。选通信号GS例如可以依次排列有用于将电池模块30连接于主线7的信号波形、和用于将电池模块30从主线7断离的信号波形。在选通信号GS下，对于用于将电池模块30连接于主线7的信号波形，可以在对串10进行扫描的预先确定的周期T中组入有与主线7连接的电池模块30的数量。另外，对于用于将电池模块30从主线7断离的信号波形，组入有组装入串10的电池模块30中的、需要将电池模块30从主线7断离的所需要数量。用于将电池模块30从主线7断离的信号波形、用于将电池模块30从主线7断离的信号波形的波长等被适当地进行调整。

在本实施方式的串10中，M个扫描模块20从配电装置5侧开始按扫描模块20A、20B、···、20M的顺序串联连接。以下，将靠近配电装置5的一侧作为上游侧，将距配电装置5远的一侧作为下游侧。首先，选通信号GS被从SCU11输入到最靠上游侧的扫描模块20A内的扫描单元50的延迟/选择电路52。接着，选通信号GS被从扫描模块20A的延迟/选择电路52传播到在下游侧相邻的扫描模块20B的延迟/选择电路52。向在下游侧相邻的扫描模块20的选通信号的传播被依次反复进行到最靠下游侧的扫描模块20M。

在此，延迟/选择电路52能够使从SCU11或者上游侧的扫描模块20输入的脉冲状的选通信号GS延迟所确定的延迟时间后，使之向下游侧的扫描模块20进行传播。在该情况下，表示延迟时间的信号被从SCU11输入到扫描单元50(例如在本实施方式中为扫描单元50内的SU处理部51)。延迟/选择电路52基于由信号表示的延迟时间，使选通信号GS延迟。另外，延迟/选择电路52也可以不使所输入的选通信号GS延迟而使之直接向下游侧的扫描模块20传播。

另外，选通驱动器53对第1开关元件41以及第2开关元件42的开关动作进行驱动。延迟/选择电路52对选通驱动器53输出控制选通驱动器53的驱动的信号。选通驱动器53向第1开关元件41和第2开关元件42分别输出控制信号。在要将电池模块30连接于主线7的情况下，选通驱动器53输出用于使第1开关元件41为截止、且使第2开关元件42为导通的控制信号。在要将电池模块30从主线7断离的情况下，选通驱动器53输出用于使第1开关元件41为导通、且使第2开关元件42为截止的控制信号。

本实施方式的延迟/选择电路52由SCU11等的控制装置控制，选择性地执行扫描动作、强制跳过动作以及强制连接动作。

例如，在扫描动作中，通过选通信号GS操作第1开关元件41和第2开关元件42。串10所包含的多个电池模块30按预定的顺序与主线7连接，并且，按预定的顺序被断离。其结果，串10一边以短的控制周期依次对与主线7连接的电池模块30进行调换，一边在使得总是(常态)在主线7连接有预先确定的数量的电池模块30的状态下进行驱动。通过该扫描动作，串10在以短的控制周期对连接于主线7的电池模块30依次进行调换的同时，如串联连接有预先确定的数量的电池模块30而成的一个电池组那样发挥功能。串10的各扫描模块20由SCU11控制，以使得实现该扫描动作。在该控制中，SCU11对串10输出选通信号GS，并且，向组装入各扫描模块20中的SU处理部51输出控制信号。对于扫描动作的一个例子的详细说明，例示于图3以及图4来在后面进行描述。

在扫描动作中，延迟/选择电路52将所输入的选通信号GS直接输出至选通驱动器53，并且，使选通信号GS按延迟时间延迟，使之向下游侧的扫描模块20传播。其结果，扫描动作中的扫描模块20的电池模块30在串10内错开定时的同时，依次与主线7连接，并且，被依次从主线7断离。

在强制跳过动作中，延迟/选择电路52与所输入的选通信号GS无关地向选通驱动器53输出使第1开关元件41维持导通、且使第2开关元件42维持截止的信号。其结果，强制跳过动作中的扫描模块20的电池模块30被从主线7断离。另外，强制跳过动作中的扫描模块20的延迟/选择电路52不使选通信号GS延迟，使之直接向下游侧的扫描模块20传播。

在强制连接动作中，延迟/选择电路52与所输入的选通信号GS无关地向选通驱动器53输出使第1开关元件41维持截止、且使第2开关元件42维持导通的信号。其结果，强制连接动作中的扫描模块20的电池模块30总是与主线7连接。另外，强制连接动作中的扫描模块20的延迟/选择电路52不使选通信号GS延迟，使之直接向下游侧的扫描模块20传播。

延迟/选择电路52也可以作为发挥如上所述那样所需要的功能的一个集成电路来构成。另外，延迟/选择电路52也可以组合使选通信号GS延迟的电路、和选择性地向选通驱动器53发送选通信号GS的电路。以下，对本实施方式中的延迟/选择电路52的构成例进行说明。

在本实施方式中，如图2所示，延迟/选择电路52具备延迟电路52a和选择电路52b。输入到延迟/选择电路52的选通信号GS被输入给延迟电路52a。延迟电路52a使选通信号GS以预定的延迟时间进行延迟后将其输出至选择电路52b。另外，输入到延迟/选择电路52的选通信号GS通过不经过延迟电路52a的其他路径被直接输出至选择电路52b。选择电路52b从SU处理部51接受指示信号，根据指示信号进行输出。

在来自SU处理部51的指示信号指示实施扫描动作的情况下，选择电路52b将所输入的选通信号GS直接输出至该扫描模块20的选通驱动器53。选通驱动器53向电力电路模块40输出控制信号，使第1开关元件41为截止，并且，使第2开关元件42为导通，将电池模块30连接于主线7。另一方面，选择电路52b向下游的第一个扫描模块20的延迟/选择电路52输出被延迟了的选通信号GS。也即是，在电池模块30在扫描动作中与主线7相连接了的情况下，延迟了预定的延迟时间后的选通信号GS被发送给下游的第一个扫描模块20。

在来自SU处理部51的指示信号为强制跳过信号CSS的情况下，选择电路52b向选通驱动器53输出用于跳过电池模块30的信号。通过持续输出强制跳过信号CSS，接受到强制跳过信号CSS的扫描模块20的电池模块30被维持为从主线7断离了的状态。在该情况下，通过选择电路52b，用不经过延迟电路52a的其他路径输入到选择电路52b的选通信号GS被输出给下游的第一个扫描模块20。

在来自SU处理部51的指示信号为强制连接信号CCS的情况下，选择电路52b向选通驱动器53输出用于将电池模块30连接于主线7的信号。也即是，选通驱动器53使第1开关元件41为截止，并且，使第2开关元件42为导通，将电池模块30连接于主线7。通过持续输出强制连接信号CCS，电池模块30被维持为与主线7连接着的状态。在该情况下，通过选择电路52b，用不经过延迟电路52a的其他路径输入到选择电路52b的选通信号GS被输出给下游的第一个扫描模块20。

如图1以及图2所示，在本实施方式中，一个串10所包含的多个扫描单元50(详细而言为多个延迟/选择电路52)以菊花链(daisy-chain)方式依次被连接。其结果，从SCU11输入至一个扫描单元50的选通信号GS在多个扫描单元50之间依次被进行传播。因此，SCU11中的处理容易简化，也容易抑制信号性(signal properties，信号属性)增加。但是，SCU11也可以对多个扫描单元50中的各个分别地输出选通信号GS。

扫描单元50具备指示器57。指示器57例如向作业人员通知包括电池模块30、电力电路模块40等的扫描模块20的状态。指示器57例如能够向作业人员通知：在扫描模块20内的电池模块30检测到不良(例如故障以及电池31的劣化等)这一情况(也即是，处于应该更换电池模块30的状态这一情况)。

作为一个例子，本实施方式的指示器57使用了作为发光元件的一种的LED。但是，LED以外的器件(例如显示器等)也可以被作为指示器57来使用。另外，输出声音的器件(例如扬声器等)也可以被作为指示器57来使用。另外，指示器57也可以通过由致动器(例如马达或者螺线管等)使部件进行驱动，向作业人员通知扫描模块20的状态。另外，指示器57可以构成为根据扫描模块20的状态来以不同的方法表示状态。

在本实施方式中，指示器57的动作由扫描单元50内的SU处理部51控制。但是，也可以为SU处理部51以外的控制器(例如SCU11等)对指示器57的动作进行控制。

在本实施方式中，按每个扫描单元50设置有指示器57。因此，作业人员能够容易地从排列配置的多个扫描模块20中识别由指示器57通知着状态的扫描模块20。但是，也可以对指示器57的构成进行变更。例如，也可以与按每个扫描单元50设置了的指示器57不同地、或者与指示器57一起地，设置有汇总多个扫描模块20的状态来进行通知的状态通知部。在该情况下，状态通知部例如也可以使一个监视器汇总显示多个扫描模块20的状态(例如是否产生了不良等)。

＜扫描控制＞

对在串10中执行的扫描控制进行说明。在此，扫描控制是用于使串10的各电池模块30进行扫描动作的控制。在串10中执行的扫描控制中，SCU11输出脉冲状的选通信号GS。另外，串10的多个扫描模块20中的开关元件41、42被适当地切换导通和截止来进行驱动。其结果，电池模块30相对于主线7的连接和从主线7的断离，被按每个扫描模块20而高速地进行切换。进一步，串10能够使向从上游侧起第X个扫描模块20输入的选通信号GS相对于向第(X－1)个扫描模块20输入的选通信号GS延迟。其结果，串10所包含的M个扫描模块20中的、与主线7连接的m个(m＜M)扫描模块20被依次进行切换。由此，串10所包含的多个电池模块30按预定的顺序与主线7连接，并且，按预定的顺序被断离。并且，成为总是在主线7连接有预先确定的数量的电池模块30这样的状态。通过该扫描动作，串10作为串联连接了预先确定的数量的电池模块30而成的一个电池组发挥功能。

图3是对使串10所包含的全部扫描模块20执行了扫描动作的情况下的、各扫描模块20的连接状态与输出至配电装置5的电压之间的关系的一个例子进行表示的时序图。一个串10所包含的扫描模块20的数量M可以适当地进行变更。在图3所示的例子中，一个串10包含5个扫描模块20，使5个扫描模块20全部执行扫描动作。

另外，在图3所示的例子中，对串10的SCU11输入有使向配电装置5输出的电压VH[V]为100V的VH指令信号。各个扫描模块20中的电池模块30的电压Vmod[V]为43.2V。另外，对于使选通信号GS延迟的延迟时间DL[μsec]，可根据对电源系统1要求的规格来适当地进行设定。选通信号GS的周期T(也即是扫描模块20的连接与断离的周期)成为对使得执行扫描动作的扫描模块20的数量P(≦M)乘以延迟时间DL而得到的值。因此，当将延迟时间DL设定得长时，选通信号GS的频率成为低频。相反地，当将延迟时间DL设定得短时，选通信号GS的频率成为高频。在图3所示的例子中，延迟时间DL被设定为2.4μsec。因此，选通信号GS的周期T成为“2.4μsec×5＝12μsec”。

在本实施方式中，第1开关元件41被设为截止、且第2开关元件42被设为导通的扫描模块20的电池模块30连接于主线7。也即是，当第1开关元件41被设为截止、且第2开关元件42被设为导通时，设置为相对于电池模块30成为并联的电容器47连接于输入输出电路43，输入输出电力。扫描模块20的扫描单元50在选通信号GS为导通的期间将电池模块30连接于主线7。另一方面，第1开关元件41被设为导通、且第2开关元件42被设为截止的扫描模块20的电池模块30被从主线7断离。扫描单元50在选通信号GS为截止的期间将电池模块从主线7断离。

此外，当第1开关元件41和第2开关元件42同时成为导通状态时，会发生短路。因此，扫描单元50在对第1开关元件41和第2开关元件42进行切换的情况下，将一方的元件从导通切换为截止后，在经过短暂的等待时间之后，将另一方的元件从截止切换为导通。其结果，能防止短路的发生。

将由VH指令信号指令的VH指令值设为VH＿com，将各电池模块30的电压设为Vmod，将使得执行扫描动作的扫描模块20的数量(也即是，在扫描控制中设为向主线7连接的连接对象的扫描模块20的数量)设为P。在该情况下，在选通信号GS中相对于周期T而导通的期间所占的占空比根据“VH＿com/(Vmod×P)”来求出。在图3所示的例子中，选通信号GS的占空比大约成为0.46。此外，严格来说，由于用于防止短路的发生的等待时间的影响，占空比会偏移。因此，扫描单元50也可以使用反馈处理或者前馈处理来进行占空比的修正。

如图3所示，当开始扫描控制时，首先，P个扫描模块20中的一个(在图3所示的例子中为最靠上游侧的No.1的扫描模块20)成为连接状态。然后，当经过延迟时间DL时，接下来的扫描模块20(在图3所示的例子中，从上游侧开始的第2个的No.2的扫描模块20)也成为连接状态。在该状态下，向配电装置5输出的电压VH成为两个扫描模块20的电压的合计值，未达到VH指令值。当进一步经过延迟时间DL时，No.3的扫描模块20成为连接状态。在该状态下，与主线7连接的扫描模块20的数量成为No.1～No.3这三个。因此，向配电装置5输出的电压VH成为三个扫描模块20的电压的合计值，变为比VH指令值大。然后，当No.1的扫描模块20被从主线7断离时，电压VH恢复到两个扫描模块20的电压的合计值。当开始No.3的连接后经过延迟时间DL时，No.4的扫描模块20成为连接状态。其结果，与主线7连接的扫描模块20的数量成为No.2～No.4这三个。如上所述，根据扫描控制，M个(在图3中为5个)扫描模块20中的与主线7连接的m个(在图3中为3个)扫描模块20被依次进行切换。

如图3所示，有时VH指令值也无法用各电池模块30的电压Vmod整除。在该情况下，向配电装置5输出的电压VH会变动。但是，电压VH通过RLC滤波器被均衡化后输出给配电装置5。此外，在将从配电装置5输入的电力蓄电于各扫描模块20的电池模块30的情况下，也与图3所例示的时序图同样地控制各扫描模块20的连接状态。

＜强制跳过动作＞

参照图4，对使一部分扫描模块20执行强制跳过动作、使其他扫描模块20执行扫描动作的情况下的控制进行说明。如前所述，被指示了执行强制跳过动作的扫描模块20维持将电池模块30从主线7切断了的状态。在图4所示的例子中，使No.2的扫描模块20执行强制跳过动作这一点，与图3所示的例子不同。也即是，在图4所示的例子中，一个串10所包含的5个扫描模块20中的使得执行扫描动作的扫描模块20的数量(也即是，作为向主线7连接的连接对象的扫描模块20的数量)P为4个。VH指令值、各个电池模块30的电压Vmod以及延迟时间DL，与图3所示的例子相同。在图4所示的例子中，选通信号GS的周期T成为“2.4μsec×4＝9.6μsec”。选通信号GS的占空比成为大约0.58。

如图4所示，在使一部分扫描模块20(在图4中为No.2的扫描模块20)执行强制跳过动作的情况下，与图3所例示的情况相比，使得执行扫描动作的扫描模块20的数量P减少。但是，串10与使得执行扫描动作的扫描模块20的数量P的减少相应地，对选通信号GS的周期T和选通信号GS的占空比进行调整。其结果，被输出至配电装置5的电压VH的波形成为与图3所例示的电压VH的波形相同。因此，串10即使在让使得执行扫描动作的扫描模块20的数量P增减的情况下，也能够适当地向配电装置5输出所指令的电压VH。

串10例如能够在某一扫描模块20内的电池31产生了不良(例如劣化或者故障等)的情况下，使包括产生了不良的电池31的扫描模块20执行强制跳过动作。因此，串10能够使用未产生不良的扫描模块20，向配电装置5适当地输出所指令的电压VH。另外，作业人员能够在使串10保持正常地工作的状况下对包括产生了不良的电池31的电池模块30(也即是，正进行强制跳过动作的扫描模块20的电池模块30)进行更换。换言之，在本实施方式的电源系统1中，在更换电池模块30时，不需要使串10整体的动作停止。

此外，在使一部分扫描模块20执行强制连接动作的情况下，执行强制连接动作的扫描模块20的连接状态成为总是(常态)连接。例如，在使图4所示的No.2的扫描模块20执行强制连接动作、而不是强制跳过动作的情况下，No.2的连接状态被维持为“连接”、而不是“切断”。

在电源系统1具备多个串10的情况下，在多个串10的各个中执行上述中说明过的扫描控制。对电源系统1的整体进行综合控制的控制器(在本实施方式中为GCU2)对多个串10的动作进行控制，以使得满足来自上位系统6的指令。例如，仅通过一个串10不能满足由上位系统6要求的VH指令值的情况下，GCU2也能够通过使多个串10输出电力来满足VH指令值。

＜串＞

参照图1对串10和电源系统1的整体构成进行详细的说明。如前所述，串10具备SCU11、和经由电力电路模块40串联连接于主线7的多个扫描模块20。进一步，串10的主线7连接于从配电装置5延伸的总线9。串10从主线7中的配电装置5侧(上游侧)开始依次具备总线电压检测部21、系统断开器(系统断开器被适当地称为“SMR(System Main Relay，系统主继电器)”)22、串电容器23、串电流检测部24、串电抗器25以及串电压检测部26。此外，也可以对一部分部件的配置进行变更。例如，系统断开器22也可以设置在串电容器23的下游侧。

总线电压检测部21对从配电装置5向串10延伸的总线9中的电压进行检测。系统断开器22对串10与配电装置5之间的连接和断开进行切换。在本实施方式中，系统断开器22按照从SCU11输入的信号来驱动。串电容器23和串电抗器25通过形成RLC滤波器来谋求电流的均衡化。串电流检测部24对在串10与配电装置5之间流动的电流进行检测。串电压检测部26检测串10的串电压，该串10的串电压也即是对在串10中串联连接于主线7的多个扫描模块20的电压进行合计而得到的电压。

在图1所示的方式中，系统断开器22具备开关22a和保险丝22b。开关22a是用于将串10连接于配电装置5、从配电装置5断开的装置。开关22a可以被适当地称为串开关。通过使该开关22a接通，串10的主线7和配电装置5的总线9相连接。通过使该开关22a断开，串10被从配电装置5断离。开关22a由控制串10的SCU11来控制。通过操作开关22a，串10被适当地从配电装置5断开、连接于配电装置5。保险丝22b是用于在串10的主线7中流动了在串10的设计上并非预定的大电流的情况下使该电流停止的装置。保险丝22b也适当地被称为串保险丝。

在此，若组装入一个电池模块30的电池为相同规格的电池，所组装入的电池的数量越多，一个电池模块30的电压越高。另一方面，当电池模块30的电压高时，在作业人员进行处理方面是危险的，并且，会变重。在该观点下，在一个电池模块30中，可以为：在即使在满充电的状态下作业人员接触也不会成为重大的事故的程度的电压(例如小于60V、优选例如小于42V)、且成为一个作业人员容易更换的程度的重量的范围内，组装入许多电池。并且，组装入串10中的电池模块30不需要全部由相同的电池构成，可以根据要组装入电池模块30中的电池的种类和/或规格等来确定要组装入一个电池模块30中的电池的数量。在串10中，通过组装入了该电池模块30的扫描模块20被以串联方式进行组合，构成为能够输出所需要的电压。进一步，该电源系统1通过组合有多个串10，构成为能够输出用于与电力系统8连接的所需要的电力。

在本实施方式中，供电源系统1的多个串10进行连接的配电装置5具备按串10A、10B而连接的子配电装置5A、5B。通过子配电装置5A、5B，连接于子配电装置5A、5B的各串10A、10B并联连接。配电装置5通过连接于各串10的子配电装置5A、5B，对从电力系统8向各串10A、10B输入的电力的分配、从各串10A、10B向电力系统8输出的电力的合并等进行控制。配电装置5以及子配电装置5A、5B通过与连接于上位系统6的GCU2和控制各串10的SCU11的协作，控制为使得组装入了多个串10的电源系统1整体上作为一个电源装置发挥功能。

例如，在本实施方式中，配电装置5的下游侧也即是各串10A、10B侧，以直流电流来控制。配电装置5的上游侧也即是电力系统8，以交流来控制。各串10A、10B的电压通过配电装置5被控制为，相对于电力系统8的电压大致均衡。当控制为各串10A、10B的电压变为比电力系统8低时，会从电力系统8向各串10A、10B流动电流。此时，当在各串10A、10B中进行扫描控制时，适当地对电池模块30进行充电。当控制为各串10A、10B的电压变为比电力系统8高时，会从各串10A、10B向电力系统8流动电流。此时，当在各串10A、10B中进行扫描控制时，适当地从电池模块30进行放电。配电装置5也可以控制为：将各串10A、10B的电压保持为相对于电力系统8的电压均等，在各串10A、10B中几乎不流动电流。在本实施方式中，对于这样的控制，可以按连接了串10A、10B的子配电装置5A、5B的每个来进行控制。例如，通过按串10A、10B的每个来调整电压，也能够控制为：在与配电装置5相连的多个串10A、10B中的一部分串10中几乎不流动电流。

在该电源系统1中，通过增加并联连接于配电装置5的串10的数量，能够增大作为电源系统1整体的容量。例如，根据该电源系统1，能够组成如送出能吸收电力系统8的急剧的需求增加的输出、弥补电力系统8的急剧的电力不足那样的大型的系统。例如，通过增大电源系统1的容量，能够将电力系统8的大的剩余电力适当地流转到电源系统1的充电。例如，在深夜的电力需求低的时间段发电站的输出有剩余的情况下、如大型的太阳能发电系统中发电量激增那样的情况下，电源系统1能够通过配电装置5吸收剩余电力。相反地，即使是在如电力系统8的电力需求激增那样的情况下，也能够按照来自上位系统6的指令，通过配电装置5从电源系统1向电力系统8适当地输出所需要的电力。由此，通过电源系统1，适当地弥补电力系统8的电力不足。

在该电源系统1中，不需要总是连接组装入串10中的多个电池模块30中的全部电池模块30。如上所述，能够按每个电池模块30执行强制跳过动作，因此，在电池模块30发生了异常的情况下，能够将发生了异常的电池模块30从串10的扫描控制断离。因此，在该电源系统1中，被用于电池模块30的电池不需要必须是未使用的新电池。

例如，可以适当地再利用被作为混合动力车、电动汽车等电动车辆的驱动用电源使用过的二次电池。被作为该驱动电源使用过的二次电池例如即使被使用10年左右，也能充分地发挥作为二次电池的功能。在该电源系统1中，能够立刻将发生了异常的电池模块30断离，因此，例如可以在确认实现必要的所需要的性能后将其组装入电池模块30中。被作为电动车辆的驱动用电源使用过的二次电池会依次来到要被回收的时期。认为电源系统1例如也能够组装入1万辆电动车辆的量的二次电池，能够大量吸收所回收的二次电池。此外，不知道被作为电动车辆的驱动用电源使用过的二次电池的性能什么时候会劣化。在如这样的二次电池被再利用于电源系统1的电池模块30那样的情况下，无法预测电池模块30什么时候发生不良。

根据在此提出的电源系统1，能够通过扫描模块20将电池模块30适当地断离。因此，即使突发性地在电池模块30、组装入电池模块30中的二次电池产生不良，电源系统1整体也不需要停止。

另外，电源系统1的多个串10连接为：相对于如上所述那样连接于电力系统8的配电装置5分别成为并联。在电力系统8与配电装置5之间输入或者输出的电力可以由控制电力系统8的上位系统6来决定。例如，承担控制装置100的功能的一部分或者全部的GCU2可以根据与电力系统8之间的电力的输入、输出和被分配电力的串10的数量，算出在通过配电装置5被分配电力的串10中流动的电流值的预测值。另外，例如从电力系统8对配电装置5要求的电力(输入或者输出)由上位系统6来决定。

例如，在希望使在电力系统8与配电装置5之间输入或者输出的电力为零的情况下，控制为：使得向连接于配电装置5的多个串10的电力的输入、和从多个串10向电力系统8的电力的输出大致成为零。

通过控制为使得电力的输入和输出在串与电力系统8之间成为零，在串与电力系统8之间，电力的输入和电力的输出实质上被停止。本发明人考虑在这样的情况下希望减少在实质上停止了电力的输入和电力的输出的串10中所消耗的电力。

在此提出的电源系统1的控制装置100例如构成为：对从连接于配电装置5的电力系统8向连接于配电装置5的多个串10的电力的输入、和从多个串10向电力系统8的电力的输出进行控制。进一步，控制装置100构成为：对于多个串10中的电力的输入和电力的输出被停止了的串，执行将对开关元件41、42的连接和切断进行切换的控制停止的处理。当对于电力的输入和电力的输出被停止的串10停止对开关元件41、42的连接和切断进行切换的控制时，由于这一点，能将在该串10中消耗的电力抑制得低。

图5是电源系统1的控制装置100的框图。在此，控制装置100对从连接于配电装置5的电力系统向连接于配电装置5的多个串10的电力的输入、和从多个串10向电力系统8的电力的输出进行控制。在上述的实施方式中，关于控制装置100的控制，例如作为对配电装置5、串10进行控制的电力控制装置的GCU2、SCU11、扫描单元50等可以以协作的方式承担该控制。控制装置100例如按照来自上位系统6(参照图1)的指令，以与电力系统8的状况等的关系来控制配电装置5和/或串10。另外，由电源系统1检测的各种信息可以通过IOT技术来由放置于远程的外部服务器来进行管理。对于控制装置100的各种处理，可以利用云计算技术通过与由通信网络以能够访问电源系统1的方式而相连的外部的管理者计算机的协作来被远程操作。

控制装置100具备第1处理部101、第2处理部102、第3处理部103以及第4处理部104。第1处理部101是执行如下处理的处理部，该处理为：决定并联连接于配电装置5的多个串10中的一部分串10。第2处理部102是执行如下处理的处理部，该处理为：至少在由第1处理部101决定出的一部分串10进行向并联连接于配电装置5的多个串10的电力的输入或者从多个串10向配电装置5的电力的输出。

在该情况下，至少从配电装置5对由第1处理部101决定出的一部分串10分配电力。因此，在该一部分串10中，从配电装置5分配的电力稳定。由此，在该一部分串10中，在串10的主线7中流动的电流容易稳定在确保了所需要的电力值的状态下。因此，在根据电流值来检测串10的状态的设备中，所检测的电流值的误差被抑制为小，容易适当地掌握串10的状态。并且，在该一部分串10中，能够使电源系统1稳定来进行驱动。

例如对于从电力系统8向连接于配电装置5的多个串10输出的电力，可以按照来自上位系统6(参照图1)和/或GCU2的指令来算出。即使按照来自上位系统6和/或GCU2的指令而算出的电力变动，通过上述的控制装置100的第1处理和第2处理，串10所需要的电流值也能被稳定地确保。由于串10所需要的电流值被稳定地确保，因此，能够高精度地监视串10的状态，电源系统1能稳定地运转。

换言之，在该第2处理部102中，适当地对并联连接于配电装置5的多个串10进行间隔跳过(thin out)，在一部分串10中进行电力的输入或者输出。此时，电力的输入或者输出被汇集于一部分串10，因此，该一部分串10的电流值稳定。另一方面，在被间隔跳过了的串10中，可以停止电力的输入和电力的输出。

第3处理部103构成为执行使串10停止的处理。在此，使串10停止的处理可以是控制串10以使得在主线7不流动电流的处理。在该实施方式中，使串10停止的处理例如可以是将使得停止的串10中的全部扫描模块20的开关元件41、42两方都保持为截止(OFF)不变的处理。即，关于全部扫描模块20，串联连接于主线7的开关元件41被维持为截止，并且，串联连接于电池模块30的开关元件42被维持为截止。在该情况下，在放电时，电池模块30成为未连接，不会被放电。在充电时，电池模块30也为未连接，因此，不会被充电。这样，在串10的主线7中不流动电流。

串10的电压例如可以是串联连接于串10的主线7的电池模块30的合计电压。在该情况下，既能够在对串10实施扫描控制的同时对与主线7连接的电池模块30的合计电压进行调整，也能够将在主线7中流动的电流调整为0A。与此相对，将串联连接于主线7的开关元件41维持为截止、且将串联连接于电池模块30的开关元件42维持为截止的处理中，对扫描模块20的开关元件41、42的连接和切断进行切换的控制被停止，因此，在串10中消耗的电力能被抑制为低。

第4处理部104构成为：对于这样电力的输入和电力的输出被停止的串10，执行将对开关元件41、42的连接和切断进行切换的控制停止的处理。根据第4处理部104的处理，对于电力的输入和电力的输出被停止的串10，对开关元件41、42的连接和切断进行切换的控制被停止。也即是，对于电力的输入和电力的输出被停止的串10，扫描控制被停止。并且，因此，由于扫描控制被停止，在该串10中消耗的电力被抑制为小。

这样，对于电力的输入和电力的输出被停止的串10，当对开关元件41、42的连接和切断进行切换的控制被停止时，由此，能够将在该串10中消耗的电力抑制为低。因此，能够在将作为电源系统1所消耗的电力抑制为低的同时进行运用。

以上对在此提出的电源系统进行了各种说明。只要不特别提及，在此举出的电源系统的实施方式等不限定本发明。另外，在此提出的电源系统可进行各种变更，只要不会产生特别的问题，各构成要素和/或在此提及的各处理可以适当地省略或者适当地进行组合。

Claims (1)

1.一种电源系统，具备：

配电装置，其用于与电力系统连接；

多个串，其相互并联连接于所述配电装置；以及

控制装置，

所述串具有：

主线，其连接于所述配电装置；和

多个扫描模块，其沿着所述主线而配置，

所述扫描模块具有：

电池模块；

输入输出电路，其构成为将所述电池模块串联连接于所述主线；以及

至少一个开关元件，其设置于所述输入输出电路，构成为对所述电池模块与所述主线之间的连接和切断进行切换，

所述控制装置构成为：

控制从连接于所述配电装置的电力系统向连接于所述配电装置的多个串的电力的输入、和从所述多个串向电力系统的电力的输出，并且，

对于所述多个串中的、所述电力的输入和所述电力的输出被停止的串，执行将对所述开关元件的连接和切断进行切换的控制停止的处理。

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