JP2024067704A

JP2024067704A - Power System

Info

Publication number: JP2024067704A
Application number: JP2022177973A
Authority: JP
Inventors: 勇輝野中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2022-11-07
Filing date: 2022-11-07
Publication date: 2024-05-17

Abstract

【課題】電源システムの運用を継続しつつ、組電池の電圧を所望の基準電圧へ均等化可能な電源システムを提供する。【解決手段】電源システムＰは、並列に接続された複数の電池ユニットＢｕから構成される。電池ユニットＢｕはバッテリパック１とコンバータ２とを含む。制御装置３は、基準電圧より所定値以上電圧が大きい／小さい電池ユニットＢｕ（バッテリパック１）の電圧が基準電圧になるよう、コンバータ２を制御する。【選択図】図１[Problem] To provide a power supply system capable of equalizing the voltages of a battery pack to a desired reference voltage while continuing to operate the power supply system. [Solution] A power supply system P is composed of a plurality of battery units Bu connected in parallel. The battery unit Bu includes a battery pack 1 and a converter 2. A control device 3 controls the converter 2 so that the voltage of a battery unit Bu (battery pack 1) whose voltage is higher/lower than the reference voltage by a predetermined value or more becomes the reference voltage. [Selected Figure] Figure 1

Description

本開示は、電源システムに関し、特に、組電池とコンバータとを含む電池ユニットを複数並列に接続した電源システムに関する。 This disclosure relates to a power supply system, and in particular to a power supply system in which multiple battery units, each including a battery pack and a converter, are connected in parallel.

特開２０１４－１０３８０４号公報（特許文献１）には、複数の組電池を並列に接続した電池システムにおいて、複数の組電池の電圧を均等化する技術が開示されている。 JP 2014-103804 A (Patent Document 1) discloses a technology for equalizing the voltages of multiple battery packs in a battery system in which multiple battery packs are connected in parallel.

特開２０１４－１０３８０４号公報JP 2014-103804 A 特開２０１３－７０４４１号公報JP 2013-70441 A

特許文献１に記載された電池システム（電源システム）では、複数の組電池のうち、最も電圧が低い組電池が特定される。そして、特定された（最も電圧が低い）組電池の電圧を基準電圧として、他の組電池が基準電圧に低下するように、均等化制御が実施される。このような均等化制御を採用する場合、基準電圧が、最も電圧が低い組電池の電圧に限定されてしまう。 In the battery system (power supply system) described in Patent Document 1, the battery pack with the lowest voltage is identified from among multiple battery packs. Then, equalization control is implemented so that the voltage of the identified (lowest voltage) battery pack is set as the reference voltage and the voltage of the other battery packs is reduced to the reference voltage. When this type of equalization control is adopted, the reference voltage is limited to the voltage of the battery pack with the lowest voltage.

本開示の目的は、電源システムの運用を継続しつつ、組電池の電圧を所望の基準電圧へ均等化可能な電源システムを提供することである。 The objective of this disclosure is to provide a power supply system that can equalize the voltage of a battery pack to a desired reference voltage while continuing to operate the power supply system.

（１）本開示の電源システムは、外部システムとの間で充放電を行う電源システムである。電源システムは、組電池とコンバータとを含む電池ユニットと、電池ユニットを制御する制御装置と、を備え、電池ユニットが複数並列に接続されている。制御装置は、組電池の電圧を均等化する均等化制御の要求が発生した場合、一部の組電池の均等化制御を実施しつつ、残りの組電池と外部システムとの間で充放電が可能な状態を維持するよう、コンバータを制御する。 (1) The power supply system disclosed herein is a power supply system that charges and discharges between the power supply system and an external system. The power supply system includes a battery unit including a battery pack and a converter, and a control device that controls the battery unit, and the battery units are connected in parallel. When a request for equalization control to equalize the voltages of the battery packs occurs, the control device controls the converter to perform equalization control for some of the battery packs while maintaining a state in which charging and discharging is possible between the remaining battery packs and the external system.

この構成によれば、電池ユニットは、組電池とコンバータから構成される。そして、電源システムは、電池ユニットが複数並列に接続されることによって、構成される。電池ユニットは、組電池とコンバータから構成されるので、コンバータを制御することにより、組電池の電圧を所望の電圧に均等化できる（組電池の電圧を所望の電圧にすることができる）。また、コンバータを制御することにより、組電池と外部システムとの間で充放電を行うことができる。 According to this configuration, the battery unit is composed of a battery pack and a converter. The power supply system is formed by connecting multiple battery units in parallel. Since the battery unit is composed of a battery pack and a converter, the voltage of the battery pack can be equalized to a desired voltage by controlling the converter (the voltage of the battery pack can be made to be the desired voltage). In addition, charging and discharging can be performed between the battery pack and an external system by controlling the converter.

制御装置は、組電池の電圧を均等化する均等化制御の要求が発生した場合、一部の組電池の均等化制御を実施しつつ、残りの組電池と外部システムとの間で充放電が可能な状態を維持するよう、コンバータを制御する。したがって、電源システムの運用を継続しつつ、組電池の電圧を所望の基準電圧へ均等化することができる。 When a request for equalization control to equalize the voltages of the assembled batteries occurs, the control device controls the converter to perform equalization control on some of the assembled batteries while maintaining a state in which charging and discharging is possible between the remaining assembled batteries and the external system. Therefore, the voltages of the assembled batteries can be equalized to the desired reference voltage while continuing to operate the power supply system.

（２）好ましくは、（１）において、コンバータは、三相インバータを転用したものであり、三相インバータの各相アームに組電池が接続されている。制御装置は、三相インバータを制御する制御部を有する。そして、制御装置は、三相インバータに接続された、３個の組電池の均等化制御を同時に実行するようにしてもよい。 (2) Preferably, in (1), the converter is a repurposed three-phase inverter, and a battery pack is connected to each phase arm of the three-phase inverter. The control device has a control unit that controls the three-phase inverter. The control device may also be configured to simultaneously execute equalization control of the three battery packs connected to the three-phase inverter.

この構成によれば、コンバータは、三相インバータを転用したものであり、三相インバータの各相アームに組電池が接続されている。三相インバータのＵ相アーム、Ｖ相アーム、および、Ｗ相アームの各々に、組電池が接続されるので、３個の電池ユニットが並列に接続された構成になる。制御装置は、三相インバータを制御する制御部を有し、三相インバータに接続された、３個の組電池の均等化制御を同時に実行する。三相インバータを制御する制御部が、三相インバータに接続された３個の組電池の均等化制御を同時に制御するので、制御仕様を比較的シンプルにできる。 According to this configuration, the converter is a repurposed three-phase inverter, and a battery pack is connected to each phase arm of the three-phase inverter. A battery pack is connected to each of the U-phase arm, V-phase arm, and W-phase arm of the three-phase inverter, resulting in a configuration in which three battery units are connected in parallel. The control device has a control unit that controls the three-phase inverter, and simultaneously performs equalization control of the three battery packs connected to the three-phase inverter. Since the control unit that controls the three-phase inverter simultaneously controls equalization control of the three battery packs connected to the three-phase inverter, the control specifications can be made relatively simple.

近年、ハイブリッド車（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）や電気自動車（ＢＥＶ：Battery Electric Vehicle）などの電動車両の普及が進んでいる。これら車両の買い換え、解体等に伴って回収されるバッテリ（組電池）やＰＣＵ（Power Control Unit）を、リサイクルあるいはリユースすることが望まれる。この構成によれば、回収したＰＣＵの三相インバータを、電源システム（電池ユニット）のコンバータに転用することにより、ＰＣＵのリユースを促進することができる。なお、電源システム（電池ユニット）の組電池として、回収したバッテリ（組電池）も用いれば、バッテリのリユースを促進することもできる。 In recent years, electric vehicles such as hybrid electric vehicles (HEVs) and battery electric vehicles (BEVs) have become increasingly popular. It is desirable to recycle or reuse the batteries (battery packs) and power control units (PCUs) that are collected when these vehicles are replaced or dismantled. With this configuration, the reuse of PCUs can be promoted by converting the three-phase inverter of a collected PCU into a converter for a power supply system (battery unit). Furthermore, if collected batteries (battery packs) are used as battery packs for a power supply system (battery unit), the reuse of batteries can also be promoted.

また、電動車両には、ＰＣＵを制御するための制御装置が搭載される。この制御装置は、ＰＣＵの三相インバータを制御する制御部（制御装置）を含む。この三相インバータを制御する制御部（制御装置）を用いて、コンバータに転用された三相インバータを制御することにより、制御仕様を比較的シンプルにできる。また、車両に搭載されていた制御装置（制御部）を、電源システムに転用すれば、制御装置（制御部）のリユースを促進することもできる。 The electric vehicle is also equipped with a control device for controlling the PCU. This control device includes a control unit (control device) that controls the three-phase inverter of the PCU. By using the control unit (control device) that controls the three-phase inverter to control the three-phase inverter that has been converted into a converter, the control specifications can be made relatively simple. Furthermore, if the control device (control unit) that was installed in the vehicle is converted into a power supply system, it is possible to promote reuse of the control device (control unit).

（３）好ましくは、（１）または（２）において、制御装置は、組電池の電圧または時間に基づいて、均等化制御の要求を生成するようにしてもよい。 (3) Preferably, in (1) or (2), the control device may generate a request for equalization control based on the voltage or time of the battery pack.

この構成によれば、組電池の電圧に基づいて、あるいは、時間に基づいて、均等化制御の要求が生成される。たとえば、いずれかの組電池の電圧が高くなったとき、あるいは、いずれかの組電池の電圧が低くなったとき、均等化制御の要求を生成すれば、各々の組電池の電圧の差が大きくなることを抑止できる。所定時間毎に、均等化制御の要求を生成し、各組電池の均等化制御を順次繰り返すことにより、各々の組電池の電圧の差が拡大することを抑止できる。また、時間は、時刻であってよく、たとえば、深夜の時間帯に、均等化制御の要求を生成すれば、電源システムに要求される充放電電力を満足しつつ、均等化制御を実行することができる。 According to this configuration, a request for equalization control is generated based on the voltage of the assembled batteries or based on time. For example, if a request for equalization control is generated when the voltage of any assembled battery becomes high or low, the voltage difference between the assembled batteries can be prevented from increasing. By generating a request for equalization control at predetermined time intervals and sequentially repeating the equalization control of each assembled battery, the voltage difference between the assembled batteries can be prevented from increasing. The time may be the hour of the day. For example, if a request for equalization control is generated during the middle of the night, the equalization control can be executed while satisfying the charge/discharge power required for the power supply system.

（４）好ましくは、（３）において、制御装置は、電源システムに含まれる組電池の平均電圧を求め、平均電圧との差が所定値より大きい電圧を示す組電池を、均等化制御の対象とするようにしてもよい。 (4) Preferably, in (3), the control device may obtain an average voltage of the battery packs included in the power supply system, and subject battery packs whose voltage difference from the average voltage is greater than a predetermined value to equalization control.

この構成によれば、電源システムに含まれる組電池の平均電圧との差が所定値より大きい電圧を示す組電池を、均等化制御の対象とするので、電源システム全体として、高い均等化効果を得ることができる。 With this configuration, the battery packs that exhibit a voltage difference with the average voltage of the battery packs included in the power supply system that is greater than a predetermined value are subject to equalization control, so that a high equalization effect can be achieved for the entire power supply system.

本開示によれば、電源システムの運用を継続しつつ、組電池の電圧を所望の基準電圧へ均等化可能な電源システムを提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a power supply system that can equalize the voltage of the battery pack to a desired reference voltage while continuing to operate the power supply system.

本実施の形態の電源システムの全体構成を示す図である。1 is a diagram showing an overall configuration of a power supply system according to an embodiment of the present invention; 電動車両の一例を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an electric vehicle. 監視ユニットが備える均等化回路の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an equalization circuit included in the monitoring unit. 電源システムの制御装置の構成の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of a control device of a power supply system. 制御装置において実行される均等化制御の処理の一例を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an example of an equalization control process executed in the control device. 変形例１に係る、電源システムの制御装置を説明する図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a control device of a power supply system according to a first modified example. 変形例１の制御装置において実行される均等化制御の一例を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing an example of equalization control executed in a control device of a first modified example. 変形例２において制御装置で実行される均等化制御の一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example of equalization control executed by the control device in Modification 2. 変形例３における電源システムの全体構成を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an overall configuration of a power supply system in a third modified example.

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 The following describes in detail the embodiments of the present disclosure with reference to the drawings. Note that the same or corresponding parts in the drawings are given the same reference numerals and their description will not be repeated.

図１は、本実施の形態の電源システムＰの全体構成を示す図である。電源システムＰは、３個のバッテリパック１とコンバータ２とを含む電源サブユニットＳｕと、制御装置３とを備える。本実施の形態において、電源サブユニットＳｕは、電動車両に搭載されるバッテリパックおよびＰＣＵを、電源システムＰに転用したものである。バッテリパックおよびＰＣＵを搭載した電動車両の構成の一例を図２で説明する。 Figure 1 is a diagram showing the overall configuration of a power supply system P according to this embodiment. The power supply system P includes a power supply subunit Su including three battery packs 1 and a converter 2, and a control device 3. In this embodiment, the power supply subunit Su is a battery pack and PCU mounted on an electric vehicle that have been repurposed for use in the power supply system P. An example of the configuration of an electric vehicle equipped with a battery pack and a PCU is described in Figure 2.

図２は、電動車両の一例を説明する図である。図２において、電動車両Ｖは、回転電機とエンジンとを車両の駆動に併用するハイブリッド車である。電動車両Ｖは、バッテリパック１と、ＰＣＵ２０と、エンジン３０と、回転電機としてのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構４０と、駆動輪５０と、を含む。 Figure 2 is a diagram illustrating an example of an electric vehicle. In Figure 2, the electric vehicle V is a hybrid vehicle that uses both a rotating electric machine and an engine to drive the vehicle. The electric vehicle V includes a battery pack 1, a PCU 20, an engine 30, motor generators MG1 and MG2 as rotating electric machines, a power split mechanism 40, and drive wheels 50.

バッテリパック１は、バッテリ１０とシステムメインリレー（ＳＭＲ）１１とを備える。バッテリ１０は、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、等の二次電池からなる単電池（電池セル）を、電気的に直列に接続した組電池である。バッテリパック１の出力端子（正極端子，負極端子）は、ＰＣＵ２０のバッテリ接続端子２５に接続され、ＳＭＲ１１が閉成すると、バッテリ１０とＰＣＵ２０とが接続され、ＳＭＲ１１が開放されると、バッテリ１０とＰＣＵ２０との接続が遮断される。バッテリパック１には、監視ユニット１５が設けられており、バッテリ１０の電圧ＶＢ、バッテリ１０の入出力電流ＩＢ、および、バッテリ１０の温度等を検出する。 The battery pack 1 comprises a battery 10 and a system main relay (SMR) 11. The battery 10 is an assembled battery in which single cells (battery cells) made of secondary batteries such as nickel-metal hydride batteries and lithium-ion batteries are electrically connected in series. The output terminals (positive terminal, negative terminal) of the battery pack 1 are connected to the battery connection terminals 25 of the PCU 20. When the SMR 11 is closed, the battery 10 and the PCU 20 are connected, and when the SMR 11 is opened, the connection between the battery 10 and the PCU 20 is cut off. The battery pack 1 is provided with a monitoring unit 15, which detects the voltage VB of the battery 10, the input/output current IB of the battery 10, the temperature of the battery 10, etc.

ＰＣＵ２０は、昇圧コンバータ２１、インバータ２２およびインバータ２３を含む。昇圧コンバータ２１は、バッテリパック１から入力されるバッテリ電圧ＶＢを昇圧し、インバータ２２およびインバータ２３に出力する。インバータ２２は、昇圧コンバータ２１から昇圧された直流電力を三相交流電力に変換して、たとえばエンジン３０を始動させるために、モータジェネレータＭＧ１を駆動する。また、インバータ２２は、エンジン３０から伝達される動力によってモータジェネレータＭＧ１で発電された交流電力を直流電力に変換し昇圧コンバータ２１に戻す。このとき、昇圧コンバータ２１は、降圧回路として動作するよう制御される。インバータ２３は、昇圧コンバータ２１から出力された直流電力を三相交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ２に出力する。 The PCU 20 includes a boost converter 21, an inverter 22, and an inverter 23. The boost converter 21 boosts the battery voltage VB input from the battery pack 1 and outputs it to the inverter 22 and the inverter 23. The inverter 22 converts the DC power boosted by the boost converter 21 into three-phase AC power, and drives the motor generator MG1 to start the engine 30, for example. The inverter 22 also converts the AC power generated by the motor generator MG1 using the power transmitted from the engine 30 into DC power and returns it to the boost converter 21. At this time, the boost converter 21 is controlled to operate as a step-down circuit. The inverter 23 converts the DC power output from the boost converter 21 into three-phase AC power and outputs it to the motor generator MG2.

動力分割機構４０は、エンジン３０とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とに連結されて、これらの間で動力を分配する機構である。動力分割機構４０として、遊星歯車機構を用いることができ、たとえば、エンジン３０がプラネタリキャリアに、モータジェネレータＭＧ１がサンギヤに、モータジェネレータＭＧ２がリングギヤに接続されている。モータジェネレータＭＧ２のロータ（および動力分割機構４０のリングギヤの回転軸）は、図示しない減速ギヤ、差動ギヤおよびドライブシャフトを介して駆動輪５０に連結されている。 The power split mechanism 40 is a mechanism that is connected to the engine 30 and the motor generators MG1 and MG2, and distributes power between them. A planetary gear mechanism can be used as the power split mechanism 40, and for example, the engine 30 is connected to a planetary carrier, the motor generator MG1 is connected to a sun gear, and the motor generator MG2 is connected to a ring gear. The rotor of the motor generator MG2 (and the rotating shaft of the ring gear of the power split mechanism 40) is connected to the drive wheels 50 via a reduction gear, a differential gear, and a drive shaft (not shown).

ＰＣＵ２０の昇圧コンバータ２１は、リアクトルと、スイッチング素子Ｑ１ａ，Ｑ１ｂ，Ｑ２ａ，Ｑ２ｂとを含む。スイッチング素子Ｑ１ａ～Ｑ２ｂは、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）素子からなり、各ＩＧＢＴ素子と逆並列に接続されるダイオードを含む。スイッチング素子Ｑ１ａとスイッチング素子Ｑ１ｂとが並列に設けられ、スイッチング素子Ｑ２ａとスイッチング素子Ｑ２ｂとが並列に設けられており、スイッチング素子Ｑ１ａとスイッチング素子Ｑ１ｂとは同一の駆動信号で駆動され、スイッチング素子Ｑ２ａとスイッチング素子Ｑ２ｂとは同一の駆動信号で駆動される。スイッチング素子Ｑ１ａ，Ｑ１ｂのコレクタが正極線Ｐｌに接続され、スイッチング素子Ｑ２ａ，Ｑ２ｂのエミッタが負極線Ｎｌに接続されている。リアクトルは、スイッチング素子Ｑ１ａ，Ｑ１ｂのエミッタおよびスイッチング素子Ｑ２ａ，Ｑ２ｂのコレクタに接続されている。 The boost converter 21 of the PCU 20 includes a reactor and switching elements Q1a, Q1b, Q2a, and Q2b. The switching elements Q1a to Q2b are, for example, IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) elements, and include a diode connected in anti-parallel to each IGBT element. The switching elements Q1a and Q1b are provided in parallel, and the switching elements Q2a and Q2b are provided in parallel. The switching elements Q1a and Q1b are driven by the same drive signal, and the switching elements Q2a and Q2b are driven by the same drive signal. The collectors of the switching elements Q1a and Q1b are connected to the positive electrode line Pl, and the emitters of the switching elements Q2a and Q2b are connected to the negative electrode line Nl. The reactor is connected to the emitters of the switching elements Q1a and Q1b and the collectors of the switching elements Q2a and Q2b.

インバータ２２は、三相インバータであり、正極線Ｐｌと負極線Ｎｌとの間に直列接続されたスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４からなるＵ相アームと、正極線Ｐｌと負極線Ｎｌとの間に直列接続されたスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６からなるＶ相アームと、正極線Ｐｌと負極線Ｎｌとの間に直列接続されたスイッチング素子Ｑ７，Ｑ８からなるＷ相アームとを備える。スイッチング素子Ｑ３～Ｑ８は、スイッチング素子Ｑ１ａと同様に、ＩＧＢＴ素子と逆並列に接続されるダイオードを含むスイッチング素子である。 The inverter 22 is a three-phase inverter and includes a U-phase arm consisting of switching elements Q3 and Q4 connected in series between the positive electrode line Pl and the negative electrode line Nl, a V-phase arm consisting of switching elements Q5 and Q6 connected in series between the positive electrode line Pl and the negative electrode line Nl, and a W-phase arm consisting of switching elements Q7 and Q8 connected in series between the positive electrode line Pl and the negative electrode line Nl. Like the switching element Q1a, the switching elements Q3 to Q8 are switching elements including diodes connected in anti-parallel to an IGBT element.

各相のアームの中間点は、ＭＧ１接続端子２６を介して、モータジェネレータＭＧ１の各相のコイルに接続されている。モータジェネレータＭＧ１は、三相の永久磁石同期モータであり、たとえばＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）同期電動機であってよい。 The midpoint of the arm of each phase is connected to the coil of each phase of the motor generator MG1 via the MG1 connection terminal 26. The motor generator MG1 is a three-phase permanent magnet synchronous motor, and may be, for example, an IPM (Interior Permanent Magnet) synchronous motor.

インバータ２３の構成は、各相のアームのスイッチング素子が並列に設けられている他は、インバータ２２の構成と同様な三相インバータである。スイッチング素子Ｑ９ａ，Ｑ９ｂがスイッチング素子Ｑ３に相当し、スイッチング素子Ｑ１０ａ，Ｑ１０ｂがスイッチング素子Ｑ４に相当してＵ相アームを構成する。スイッチング素子Ｑ１１ａ，Ｑ１１ｂがスイッチング素子Ｑ５に相当し、スイッチング素子Ｑ１２ａ，Ｑ１２ｂがスイッチング素子Ｑ６に相当してＶ相アームを構成する。スイッチング素子Ｑ１３ａ，Ｑ１３ｂがスイッチング素子Ｑ７に相当し、スイッチング素子Ｑ１４ａ，Ｑ１４ｂがスイッチング素子Ｑ８に相当してＷ相アームを構成する。 The inverter 23 is a three-phase inverter similar to the inverter 22, except that the switching elements of the arms of each phase are arranged in parallel. Switching elements Q9a and Q9b correspond to switching element Q3, and switching elements Q10a and Q10b correspond to switching element Q4, forming a U-phase arm. Switching elements Q11a and Q11b correspond to switching element Q5, and switching elements Q12a and Q12b correspond to switching element Q6, forming a V-phase arm. Switching elements Q13a and Q13b correspond to switching element Q7, and switching elements Q14a and Q14b correspond to switching element Q8, forming a W-phase arm.

各相のアームの中間点は、ＭＧ２接続端子２７を介して、モータジェネレータＭＧ２の各相のコイルに接続されている。モータジェネレータＭＧ２も、ＩＰＭ同期電動機であってよい。 The midpoint of the arm of each phase is connected to the coil of each phase of the motor generator MG2 via the MG2 connection terminal 27. The motor generator MG2 may also be an IPM synchronous motor.

ＰＣＵ２０には、インバータ２２およびインバータ２３の各々のＵ相電流ｉｕを検出する電流センサｉｕ、Ｖ相電流ｉｖを検出する電流センサｉｖ、Ｗ相電流ｉｗを検出する電流センサｉｗが設けられている。また、ＰＣＵ２０は、昇圧コンバータ２１からインバータ２２、２３へ供給される電圧であるシステム電圧ＶＨを検出する電圧センサＶＨ、および、バッテリパック１から昇圧コンバータ２１に入力される電圧ＶＬを検出する電圧センサＶＬを備えている。 The PCU 20 is provided with a current sensor iu that detects the U-phase current iu of each of the inverters 22 and 23, a current sensor iv that detects the V-phase current iv, and a current sensor iw that detects the W-phase current iw. The PCU 20 also includes a voltage sensor VH that detects the system voltage VH, which is the voltage supplied from the boost converter 21 to the inverters 22 and 23, and a voltage sensor VL that detects the voltage VL input from the battery pack 1 to the boost converter 21.

電動車両Ｖは、制御装置として、ハイブリッドＥＣＵ（Electronic Control Unit）（ＨＶ－ＥＣＵ）２００、モータジェネレータＥＣＵ（ＭＧ－ＥＣＵ）２１０、バッテリＥＣＵ（ＢＴ－ＥＣＵ）２２０、および、エンジンＥＣＵ（ＥＧ－ＥＣＵ）２３０を備える。各ＥＣＵは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリと、バッファ（いずれも図示せず）とを含んで構成される。 The electric vehicle V is equipped with a hybrid ECU (Electronic Control Unit) (HV-ECU) 200, a motor generator ECU (MG-ECU) 210, a battery ECU (BT-ECU) 220, and an engine ECU (EG-ECU) 230 as control devices. Each ECU includes a CPU (Central Processing Unit), a memory, and a buffer (none of which are shown).

監視ユニット１５は、バッテリ１０の電圧（バッテリ電圧）ＶＢおよびセル電圧（単電池電圧）Ｖｂを検出する電圧検出回路ＶＢ、入出力電流ＩＢを検出する電流センサＩＢ、等を備えている。また、監視ユニット１５は、後述するように、バッテリ１０の単電池（電池セル）の電圧を均等化する均等化回路を備えている。ＢＴ－ＥＣＵ２２０は、監視ユニット１５で検出した電圧ＶＢおよび入出力電流ＩＢ等に基づいて、バッテリ１０のＳＯＣ（State Of Charge）を演算し、ＨＶ－ＥＣＵ２００へ送信する。 The monitoring unit 15 includes a voltage detection circuit VB that detects the voltage (battery voltage) VB and cell voltage (single cell voltage) Vb of the battery 10, a current sensor IB that detects the input/output current IB, and the like. The monitoring unit 15 also includes an equalization circuit that equalizes the voltages of the single cells (battery cells) of the battery 10, as described below. The BT-ECU 220 calculates the SOC (State Of Charge) of the battery 10 based on the voltage VB and input/output current IB detected by the monitoring unit 15, and transmits the SOC to the HV-ECU 200.

ＨＶ－ＥＣＵ２００は、電動車両Ｖの走行制御のために、たとえば、アクセル開度、車速等に基づいて要求駆動トルクＴｒを算出し、要求駆動トルクＴｒに駆動輪５０の回転速度を乗じて、要求パワーＰｄを求める。要求パワーＰｄからバッテリ１０のＳＯＣに基づく充放電パワーＰｂ（バッテリ１０から放電するときに正の値）を減じて、エンジン３０に要求される要求パワーＰｅを設定する。そして、エンジン３０から要求パワーＰｅが出力されるとともに、要求駆動トルクＴｒが駆動輪５０に出力されるよう、目標エンジン回転速度Ｎｅ、目標エンジントルクＴｅ、モータジェネレータＭＧ１の指令トルクＴｍ１およびモータジェネレータＭＧ２の指令トルクＴｍ２を設定する。 For driving control of the electric vehicle V, the HV-ECU 200 calculates the required drive torque Tr based on, for example, the accelerator opening, vehicle speed, etc., and multiplies the required drive torque Tr by the rotation speed of the drive wheels 50 to obtain the required power Pd. The required power Pe required of the engine 30 is set by subtracting the charge/discharge power Pb (a positive value when discharging from the battery 10) based on the SOC of the battery 10 from the required power Pd. Then, the target engine rotation speed Ne, target engine torque Te, command torque Tm1 of motor generator MG1, and command torque Tm2 of motor generator MG2 are set so that the required power Pe is output from the engine 30 and the required drive torque Tr is output to the drive wheels 50.

ＭＧ－ＥＣＵ２１０は、モータジェネレータＭＧ１から指令トルクＴｍ１が出力されるよう、インバータ２２の各スイッチング素子をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する。また、ＭＧ－ＥＣＵ２１０は、モータジェネレータＭＧ２から指令トルクＴｍ２が出力されるよう、インバータ２３の各スイッチング素子をＰＷＭ制御する。 The MG-ECU 210 performs PWM (Pulse Width Modulation) control on each switching element of the inverter 22 so that the command torque Tm1 is output from the motor generator MG1. The MG-ECU 210 also performs PWM control on each switching element of the inverter 23 so that the command torque Tm2 is output from the motor generator MG2.

ＥＧ－ＥＣＵ２３０は、エンジン３０が目標エンジン回転速度Ｎｅおよび目標エンジントルクＴｅで運転されるようエンジン３０を制御する。 EG-ECU 230 controls engine 30 so that engine 30 operates at target engine speed Ne and target engine torque Te.

図３は、監視ユニット１５が備える均等化回路ＥＱの一例を示す図である。バッテリ１０においては、複数の単電池（電池セル）１０１～１０Ｍが直列接続されている。電圧検出回路ＶＢは、複数の電圧検出ラインＬ１、分岐ラインＬ１１、および分岐ラインＬ１２を介して、単電池１０１～１０Ｍの電圧を検出する。電圧検出ラインＬ１は、単電池１０１の正極端子と単電池１０Ｍの負極端子に接続される。また、電圧検出ラインＬ１は、単電池１０１～１０Ｍの間において、一方の単電池の負極端子と他方の単電池の負極端子とに接続されている。 Figure 3 is a diagram showing an example of an equalization circuit EQ provided in the monitoring unit 15. In the battery 10, multiple single cells (battery cells) 101 to 10M are connected in series. The voltage detection circuit VB detects the voltages of the single cells 101 to 10M via multiple voltage detection lines L1, branch lines L11, and branch lines L12. The voltage detection line L1 is connected to the positive terminal of the single cell 101 and the negative terminal of the single cell 10M. In addition, the voltage detection line L1 is connected to the negative terminal of one cell and the negative terminal of the other cell between the single cells 101 to 10M.

電圧検出ラインＬ１には、ヒューズＦとチップビーズＣｂが設けられている。ヒューズＦは、過電流の発生時に溶断し、回路を保護する。チップビーズＣｂは、瞬間的にサージ電圧が印加された際に、印加ストレスを低減する。 The voltage detection line L1 is equipped with a fuse F and chip beads Cb. The fuse F melts when an overcurrent occurs, protecting the circuit. The chip beads Cb reduce the applied stress when a surge voltage is momentarily applied.

単電池１０１～１０Ｍには、電圧検出ラインＬ１を介してツェナーダイオードＤが並列に接続されている。ツェナーダイオードＤのカソードは、対応の単電池の正極端子側に接続され、アノードは、対応の単電池の負極端子側に接続される。バッテリ１０（単電池）から電圧検出回路ＶＢに過電圧が印加されると、ツェナーダイオードＤに電流が流れることにより、電圧検出回路ＶＢを過電圧から保護する。 A Zener diode D is connected in parallel to the cells 101-10M via a voltage detection line L1. The cathode of the Zener diode D is connected to the positive terminal side of the corresponding cell, and the anode is connected to the negative terminal side of the corresponding cell. When an overvoltage is applied from the battery 10 (cell) to the voltage detection circuit VB, a current flows through the Zener diode D, protecting the voltage detection circuit VB from the overvoltage.

電圧検出ラインＬ１は、ツェナーダイオードＤより監視ユニット１５側において、分岐ラインＬ１１と分岐ラインＬ１２に分岐する。分岐ラインＬ１１は、スイッチＳｏを介してコンパレータＶＢｃに接続され、分岐ラインＬ１２は、スイッチＳｈを介してコンパレータＶＢｃに接続される。スイッチＳｏおよびスイッチＳｈは、たとえば、フォトＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）リレーを用いることができる。なお、バッテリ１０の正極出力端子側に配置された単電池１０１の正極端子に接続される電圧検出ラインＬ１から分岐した分岐ラインＬ１１は、コンパレータＶＢｃに接続されない。また、バッテリ１０の負極出力端子側に配置された単電池１０Ｍの負極端子に接続される電圧検出ラインＬ１は、分岐ラインＬ１２を備えない。 The voltage detection line L1 branches into a branch line L11 and a branch line L12 on the monitoring unit 15 side of the Zener diode D. The branch line L11 is connected to the comparator VBc via a switch So, and the branch line L12 is connected to the comparator VBc via a switch Sh. For example, a photo MOS (Metal Oxide Semiconductor) relay can be used for the switches So and Sh. Note that the branch line L11 branched from the voltage detection line L1 connected to the positive terminal of the single cell 101 arranged on the positive output terminal side of the battery 10 is not connected to the comparator VBc. In addition, the voltage detection line L1 connected to the negative terminal of the single cell 10M arranged on the negative output terminal side of the battery 10 does not have a branch line L12.

分岐ラインＬ１２には、抵抗Ｒ１が設けられている。各単電池の正極端子に接続された分岐ラインＬ１２と、負極端子に接続された分岐ラインＬ１１の間に、キャパシタ（フライングキャパシタ）Ｃが設けられている。分岐ラインＬ１２において、キャパシタＣは、抵抗Ｒ１とスイッチＳｈとの間に接続されており、抵抗Ｒ１とキャパシタＣによってＲＣローパスフィルタを形成している。キャパシタＣは、対応する単電池１０１～１０Ｍと並列に接続されており、対応する単電池１０１～１０Ｍの電荷がキャパシタＣにチャージされ、キャパシタＣの電圧値は、対応する単電池１０１～１０Ｍに電圧値と等しくなる。特定の単電池１０１～１０Ｍに対応したスイッチＳｈおよびスイッチＳｏをＯＮ（閉成）することにより、コンパレータＶＢｃは、特定の単電池１０１～１０Ｍの電圧（セル電圧）Ｖｂを出力する。これにより、監視ユニット１５は、各単電池１０１～１０Ｍに対応したスイッチＳｈおよびＳｏを順次ＯＮすることにより、電圧検出回路ＶＢを用いて、各単電池１０１～１０Ｍのセル電圧Ｖｂを検出することができる。また、単電池１０１のスイッチＳｈと単電池１０Ｍの負極端子に接続されたスイッチＳｏをＯＮ（閉成）することにより、バッテリ１０の電圧ＶＢを検出することができる。 A resistor R1 is provided in the branch line L12. A capacitor (flying capacitor) C is provided between the branch line L12 connected to the positive terminal of each battery cell and the branch line L11 connected to the negative terminal. In the branch line L12, the capacitor C is connected between the resistor R1 and the switch Sh, and the resistor R1 and the capacitor C form an RC low-pass filter. The capacitor C is connected in parallel with the corresponding battery cell 101-10M, and the charge of the corresponding battery cell 101-10M is charged to the capacitor C, and the voltage value of the capacitor C becomes equal to the voltage value of the corresponding battery cell 101-10M. By turning on (closing) the switch Sh and switch So corresponding to a specific battery cell 101-10M, the comparator VBc outputs the voltage (cell voltage) Vb of the specific battery cell 101-10M. This allows the monitoring unit 15 to sequentially turn on the switches Sh and So corresponding to each of the single cells 101 to 10M, and use the voltage detection circuit VB to detect the cell voltage Vb of each of the single cells 101 to 10M. Also, by turning on (closing) the switch Sh of the single cell 101 and the switch So connected to the negative terminal of the single cell 10M, the voltage VB of the battery 10 can be detected.

均等化回路ＥＱは、分岐ラインＬ１１に設けた放電用抵抗Ｒｄと、隣接する分岐ラインＬ１１の間を導通（閉成）／遮断（開放）するスイッチＳ１から構成される。スイッチＳ１は、ＢＴ－ＥＣＵ２２０からの制御信号を受けることにより、ＯＮ（閉成）およびＯＦＦ（開放）の間で切り替わる。図４において、一点鎖線の矢印は、セル電圧Ｖｂの不均等を解消するため、均等化制御を実行した際の電流の流れを示す。単電池１０２のセル電圧Ｖｂがセル基準電圧より高く、単電池１０２から放電を行い、均等化制御を実行した場合を示している。単電池１０２のセル電圧Ｖｂがセル基準電圧より高い場合、単電池１０２に対応するスイッチＳ１をＯＮ（閉成）する。単電池１０２に対応するスイッチＳ１をＯＮ（閉成）されると、一点鎖線の矢印で示すように、単電池１０２から放電された電流が放電用抵抗Ｒｄ、Ｒｄによって消費されて、単電池１０２のセル電圧Ｖｂが低下し、セル電圧の均等化が実行される。このようにして、バッテリ１０（組電池）の電池セル間の均等化が行われる。 The equalization circuit EQ is composed of a discharge resistor Rd provided in the branch line L11 and a switch S1 that connects (closes)/disconnects (opens) the adjacent branch lines L11. The switch S1 switches between ON (closed) and OFF (open) upon receiving a control signal from the BT-ECU 220. In FIG. 4, the dashed arrow indicates the flow of current when equalization control is performed to eliminate unevenness in the cell voltages Vb. This shows a case where the cell voltage Vb of the single battery 102 is higher than the cell reference voltage, and the single battery 102 is discharged and equalization control is performed. When the cell voltage Vb of the single battery 102 is higher than the cell reference voltage, the switch S1 corresponding to the single battery 102 is turned ON (closed). When the switch S1 corresponding to the cell 102 is turned on (closed), the current discharged from the cell 102 is consumed by the discharge resistors Rd, Rd, as shown by the dashed arrow, causing the cell voltage Vb of the cell 102 to drop, and cell voltage equalization is performed. In this way, equalization is performed between the battery cells of the battery 10 (battery pack).

再び図１を参照して、電源システムＰにおいて、バッテリパック１およびコンバータ２は、電動車両Ｖに搭載されたバッテリパック１およびＰＣＵ２０を転用したものである。３個のバッテリパック１（１－１－１、１－１－２、１－１－３）の出力端子の正極端子が、ＰＣＵ２０のインバータ２３（三相インバータ）の各相アーム（Ｕ相アーム、Ｖ相アーム、Ｗ相アーム）の中間点が接続されたＭＧ２接続端子２７に、コイル（インダクタ）５を介して接続される。バッテリパック１の正極端子とコイル５との間の電力線は、コンデンサ６を介して、バッテリパック１の出力端子の負極端子と接続される。バッテリパック１の負極端子は、電力線Ｎｌ１によって、ＰＣＵ２０の負極線Ｎｌに接続される。なお、図１においては、便宜上、監視ユニット１５の図示を一部省略している。 Referring again to FIG. 1, in the power supply system P, the battery pack 1 and converter 2 are repurposed battery packs 1 and PCU 20 mounted on an electric vehicle V. The positive terminals of the output terminals of the three battery packs 1 (1-1-1, 1-1-2, 1-1-3) are connected to the MG2 connection terminal 27, to which the midpoints of the phase arms (U-phase arm, V-phase arm, W-phase arm) of the inverter 23 (three-phase inverter) of the PCU 20 are connected, via a coil (inductor) 5. The power line between the positive terminal of the battery pack 1 and the coil 5 is connected to the negative terminal of the output terminal of the battery pack 1 via a capacitor 6. The negative terminal of the battery pack 1 is connected to the negative line Nl of the PCU 20 by a power line Nl1. For convenience, the monitoring unit 15 is partially omitted in FIG. 1.

図１において、ＰＣＵ２０のインバータ２２のスイッチング素子Ｑ４、スイッチング素子Ｑ５、および、スイッチング素子Ｑ７が短絡されている。インバータ２２の各相アームの中間点が接続されたＭＧ１接続端子２６において、Ｕ相アームが接続された端子が、電力線Ｎｌ２によって、バッテリ接続端子２５の負極端子に接続される。バッテリ接続端子２５の負極端子は、電源サブユニットＳｕの負極端子２８ｂに接続される。ＭＧ１接続端子２６において、Ｖ相アームおよびＷ相アームが接続される端子が、電力線Ｐｌ１によって、電源サブユニットＳｕの正極端子２８ａに接続される。 In FIG. 1, switching elements Q4, Q5, and Q7 of inverter 22 of PCU 20 are short-circuited. At MG1 connection terminal 26, to which the midpoints of the phase arms of inverter 22 are connected, the terminal to which the U-phase arm is connected is connected to the negative terminal of battery connection terminal 25 by power line Nl2. The negative terminal of battery connection terminal 25 is connected to negative terminal 28b of power supply subunit Su. At MG1 connection terminal 26, the terminal to which the V-phase arm and W-phase arm are connected is connected to positive terminal 28a of power supply subunit Su by power line Pl1.

このようにＰＣＵ２０のインバータ２３の各相アームをバッテリパック１に接続し、インバータ２２の一部のスイッチング素子を短絡させ、ＭＧ１接続端子２６を電源サブユニットＳｕの正極端子２８ａ、負極端子２８ｂに接続することによって、ＰＣＵ２０は、インバータ２３の各相アームに接続されたバッテリパック１（バッテリ１０）の電圧を制御するコンバータ２に転用されている。 In this way, by connecting each phase arm of the inverter 23 of the PCU 20 to the battery pack 1, shorting some of the switching elements of the inverter 22, and connecting the MG1 connection terminal 26 to the positive terminal 28a and negative terminal 28b of the power supply subunit Su, the PCU 20 is converted into a converter 2 that controls the voltage of the battery pack 1 (battery 10) connected to each phase arm of the inverter 23.

図１において、バッテリパック１、あるいは、バッテリパック１に含まれるバッテリ１０が、本開示の「組電池」の一例に相当する。１個のバッテリパック１に対応する（１個のバッテリパック１に接続された）各相アーム、コイル５およびコンデンサ６からなるチョッパ回路が、本開示の「コンバータ」に相当する。なお、図１においては、便宜上、３個のコンバータをまとめて、符号２を付している。そして、バッテリパック１と１個のコンバータ２を含む構成が、本開示の「電池ユニット」に相当する。たとえば、図１において、バッテリパック１－１－１、Ｕ相アーム（スイッチング素子Ｑ９ａ，Ｑ９ｂ，Ｑ１０ａ，Ｑ１０ｂ）、Ｕ相アームの中間点に接続されたコイル５、および、バッテリパック１－１－１の正極端子とコイル５との間の電力線に設けたコンデンサ６が、本開示の「電池ユニット」に相当する。なお、本実施の形態の説明では、各電池ユニットを区別することなく、電池ユニットに符号Ｂｕを用いる。 In FIG. 1, the battery pack 1 or the battery 10 included in the battery pack 1 corresponds to an example of the "battery pack" of the present disclosure. A chopper circuit consisting of each phase arm, coil 5, and capacitor 6 corresponding to one battery pack 1 (connected to one battery pack 1) corresponds to the "converter" of the present disclosure. In FIG. 1, for convenience, the three converters are collectively labeled with the reference symbol 2. The configuration including the battery pack 1 and one converter 2 corresponds to the "battery unit" of the present disclosure. For example, in FIG. 1, the battery pack 1-1-1, the U-phase arm (switching elements Q9a, Q9b, Q10a, Q10b), the coil 5 connected to the midpoint of the U-phase arm, and the capacitor 6 provided in the power line between the positive terminal of the battery pack 1-1-1 and the coil 5 correspond to the "battery unit" of the present disclosure. In the description of the present embodiment, the battery units are denoted by the reference symbol Bu without distinguishing between the battery units.

電源サブユニットＳｕは、ＰＣＵ２０を転用したコンバータ２を含む、３個の電池ユニットＢｕから構成される。電源サブユニットＳｕにおいて、各電池ユニットＢｕは並列に接続されている。電源システムＰは、電源サブユニットＳｕを複数備え、各電源サブユニットＳｕはＰＣＳ１００に対して並列に接続される。本実施の形態において、電源サブユニットＳｕは、ｎ個（ｎは正の整数）の電源サブユニットＳｕを備えており、たとえば、２０個の電源サブユニットＳｕを備えてよい。電源サブユニットＳｕには、３個の電池ユニットＢｕ（バッテリパック１）が並列に接続されており、２０個の電源サブユニットＳｕを備えた電源システムＰでは、６０個の電池ユニットＢｕ（バッテリパック１）が並列に接続されている。図１において、符号Ｓｕ－ｎのｎは、ｎ番目の電源サブユニットＳｕであることを表している。符号１－ｎ－１、１－ｎ－２および１－ｎ－３のｎは、ｎ番目の電源サブユニットＳｕに含まれるバッテリパック１を表している。 The power supply subunit Su is composed of three battery units Bu, including a converter 2 that is a repurposed PCU 20. In the power supply subunit Su, each battery unit Bu is connected in parallel. The power supply system P has a plurality of power supply subunits Su, and each power supply subunit Su is connected in parallel to the PCS 100. In this embodiment, the power supply subunit Su has n power supply subunits Su (n is a positive integer), and may have, for example, 20 power supply subunits Su. Three battery units Bu (battery packs 1) are connected in parallel to the power supply subunit Su, and in the power supply system P having 20 power supply subunits Su, 60 battery units Bu (battery packs 1) are connected in parallel. In FIG. 1, the n in the symbol Su-n indicates the nth power supply subunit Su. The n in the symbols 1-n-1, 1-n-2, and 1-n-3 indicates the battery pack 1 included in the nth power supply subunit Su.

各電源サブユニットＳｕの正極端子２８ａは、正極線ＰＬを介して、ＰＣＳ１００の入出力端子に接続される。各電源サブユニットＳｕの負極端子２８ｂは、負極線ＮＬを介して、ＰＣＳ１００の入出力端子に接続される。 The positive terminal 28a of each power supply subunit Su is connected to an input/output terminal of the PCS 100 via a positive line PL. The negative terminal 28b of each power supply subunit Su is connected to an input/output terminal of the PCS 100 via a negative line NL.

ＰＣＳ１００は、電源システムＰに加え、電力系統ＰＧ、太陽光発電装置６５０、および、負荷（電気負荷）３００に接続されている。電力系統ＰＧは、発電所や送電網からなる、たとえば商用電源である。ＰＣＳ１００は、電力変換装置を含み、太陽光発電装置６５０で発電した電力を負荷３００に供給したり、逆潮流を行ったりする。ＰＣＳ１００は、電力系統ＰＧの交流電力を直流電力に変換し、電源システムＰ（電池ユニットＢｕ）の充電を行う。ＰＣＳ１００は、電源システムＰ（電池ユニットＢｕ）の放電電力（出力電力）を交流電力に変換し、負荷３００に供給したり逆潮流を行ったりする。負荷３００は、家庭負荷（家電）であってよく、事業所や工場の電気負荷であってよい。 PCS100 is connected to the power supply system P, the power grid PG, the solar power generation device 650, and the load (electrical load) 300. The power grid PG is, for example, a commercial power source consisting of a power plant and a power transmission network. PCS100 includes a power conversion device and supplies the power generated by the solar power generation device 650 to the load 300 and performs reverse power flow. PCS100 converts the AC power of the power grid PG to DC power and charges the power supply system P (battery unit Bu). PCS100 converts the discharge power (output power) of the power supply system P (battery unit Bu) to AC power and supplies it to the load 300 and performs reverse power flow. The load 300 may be a household load (home appliance) or an electrical load in a business or factory.

電源システムＰは、電力系統ＰＧとの間で電力の授受を行う連系運転と、電力系統ＰＧと解列された（遮断された）自立運転とを行う。連系運転時、負荷３００への電力供給は、主に、電力系統ＰＧの電力が供給される。連系運転時、電源システムＰは、下げＤＲあるいは上げＤＲの要請に応じて、電力系統ＰＧと電力の授受を行う。電源システムＰの自立運転時には、電源システムＰ（電池ユニットＢｕ）の出力電力（放電電力）が、負荷３００に供給される。 The power supply system P performs interconnected operation, in which it exchanges power with the power system PG, and independent operation, in which it is disconnected (cut off) from the power system PG. During interconnected operation, power is mainly supplied to the load 300 from the power system PG. During interconnected operation, the power supply system P exchanges power with the power system PG in response to a request for down-DR or up-DR. During independent operation of the power supply system P, the output power (discharge power) of the power supply system P (battery unit Bu) is supplied to the load 300.

図４は、電源システムＰの制御装置３の構成の一例を示す図である。制御装置３は、制御ＥＣＵ４００と駆動ＥＣＵ４５０とを備える。各ＥＣＵは、ＣＰＵと、メモリと、バッファ（いずれも図示せず）とを含んで構成される。ＰＣＳ－ＥＣＵ５００は、ＰＣＳ１００を制御する制御装置であり、電源システムＰ（電池ユニットＢｕ）から出力される電力の要求値、あるいは、電源システムＰに入力される電力の要求値である電力指令ＲＰ、および、電源システムＰから出力される電圧の指令値である電圧指令ＲＶを、制御ＥＣＵ４００に出力する。 Figure 4 is a diagram showing an example of the configuration of the control device 3 of the power supply system P. The control device 3 includes a control ECU 400 and a drive ECU 450. Each ECU includes a CPU, a memory, and a buffer (none of which are shown). The PCS-ECU 500 is a control device that controls the PCS 100, and outputs to the control ECU 400 a power command RP that is the required value of the power output from the power supply system P (battery unit Bu) or the required value of the power input to the power supply system P, and a voltage command RV that is the command value of the voltage output from the power supply system P.

制御ＥＣＵ４００は、電源システムＰ（電池ユニットＢｕ）の充放電を制御する。駆動ＥＣＵ４５０は、電源システムＰ（電池ユニットＢｕ）の充放電電力が、電力指令ＲＰになるよう、また、電源システムＰの出力電圧がＲＶになるよう、電池ユニットＢｕ（コンバータ２）をＰＭＷ制御する。また、制御ＥＣＵ４００は、電池ユニットＢｕ（バッテリ１０）の均等化制御を実行する。 The control ECU 400 controls the charging and discharging of the power supply system P (battery unit Bu). The drive ECU 450 PMW controls the battery unit Bu (converter 2) so that the charging and discharging power of the power supply system P (battery unit Bu) becomes the power command RP, and the output voltage of the power supply system P becomes RV. The control ECU 400 also executes equalization control of the battery unit Bu (battery 10).

このように構成された電源システムＰにおいて、電池ユニットＢｕ（バッテリ１０）の間でバッテリ１０の電圧を均等化する（バランスを取る）ことが好ましく、バッテリ１０（組電池）の電池セル間の電圧を均等化することが好ましい。この場合、電源システムＰの運用（電源システムＰの充放電）を継続しつつ、均等化をすることが望まれる。本実施の形態では、電池ユニットＢｕのコンバータ２を制御することにより、バッテリ１０（電池ユニットＢｕ）の電圧を所望の基準電圧に均等化する。また、バッテリ１０（電池ユニットＢｕ）の電池セル間の均等化を行う。 In the power supply system P configured in this manner, it is preferable to equalize (balance) the voltages of the batteries 10 among the battery units Bu (batteries 10), and it is preferable to equalize the voltages among the battery cells of the battery 10 (battery pack). In this case, it is desirable to perform the equalization while continuing to operate the power supply system P (charging and discharging the power supply system P). In this embodiment, the converter 2 of the battery unit Bu is controlled to equalize the voltages of the batteries 10 (battery units Bu) to the desired reference voltage. Also, equalization is performed among the battery cells of the battery 10 (battery units Bu).

図５は、制御装置３（制御ＥＣＵ４００）において実行される均等化制御の処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、電源システムＰの作動中、所定期間毎に繰り返し処理される。所定期間としては、たとえば、１時間であってよく、１２時間、あるいは、４８時間であってよい。 Figure 5 is a flowchart showing an example of the equalization control process executed by the control device 3 (control ECU 400). This flowchart is repeatedly processed at predetermined intervals while the power supply system P is in operation. The predetermined period may be, for example, 1 hour, 12 hours, or 48 hours.

ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）１０では、各電池ユニットＢｕの監視ユニット１５で検出したバッテリ電圧ＶＢを取得する。本実施の形態では、６０個の電池ユニットＢｕを備えるので、バッテリ電圧ＶＢを６０個取得することになる、続くＳ１２では、取得した６０個のバッテリ電圧ＶＢから、平均電圧ＶＢａｖを算出する。平均電圧ＶＢａｂは、単純平均であってよい。 In step (hereinafter, step is abbreviated as "S") 10, the battery voltage VB detected by the monitoring unit 15 of each battery unit Bu is acquired. In this embodiment, since 60 battery units Bu are provided, 60 battery voltages VB are acquired. In the following step S12, an average voltage VBav is calculated from the acquired 60 battery voltages VB. The average voltage VBab may be a simple average.

Ｓ１３では、Ｓ１２で算出した平均電圧ＶＢａｖと、各電池ユニットＢｕ（バッテリ１０）のバッテリ電圧ＶＢとの差（｜ＶＢａｖ－ＶＢ｜）が、所定値α以上であるか否かを判定する。所定値αは、電池ユニットＢｕ（バッテリ１０）間の電圧のバラツキを許容できる値であり、実験等によって予め設定される。すべての電池ユニットＢｕにおいて、平均電圧ＶＢａｂとバッテリ電圧ＶＢとの差が、所定値αより小さい場合（｜ＶＢａｖ－ＶＢ｜＜α）、否定判定され、今回のルーチンを終了する。 In S13, it is determined whether the difference (|VBav-VB|) between the average voltage VBav calculated in S12 and the battery voltage VB of each battery unit Bu (battery 10) is equal to or greater than a predetermined value α. The predetermined value α is a value that allows for tolerance of voltage variations between battery units Bu (batteries 10), and is set in advance through experiments, etc. If the difference between the average voltage VBab and the battery voltage VB in all battery units Bu is less than the predetermined value α (|VBav-VB|<α), a negative determination is made and the current routine is terminated.

いずれかの電池ユニットＢｕ（バッテリ１０）において、平均電圧ＶＢａｖとバッテリ電圧ＶＢとの差が、所定値α以上である場合（｜ＶＢａｖ－ＶＢ｜≧α）、Ｓ１３で肯定判定されＳ１４へ進む。 If the difference between the average voltage VBav and the battery voltage VB in any battery unit Bu (battery 10) is equal to or greater than a predetermined value α (|VBav-VB|≧α), a positive determination is made in S13 and the process proceeds to S14.

Ｓ１４では、平均電圧ＶＢａｖとバッテリ電圧ＶＢとの差が所定値α以上であると判定された電池ユニットＢｕに含まれるバッテリ１０の電池セル間の均等化を実行するか否かを判定する。なお、以下において、平均電圧ＶＢａｖとバッテリ電圧ＶＢとの差が所定値α以上であると判定された電池ユニットＢｕに含まれるバッテリ１０を、「対象バッテリ」とも称する。たとえば、対象バッテリのセル電圧Ｖｂの最大値と最小値の偏差が、設定値以上であるとき、対象バッテリの電池セル間の均等化を実行すると判定（肯定判定）し、Ｓ１５へ進む。対象バッテリのセル電圧Ｖｂの最大値と最小値の偏差が、設定値未満であるとき、対象バッテリの電池セル間の均等化の実行は不要と判断（否定判断）し、Ｓ１６へ進む。 In S14, it is determined whether or not to perform equalization between the battery cells of the battery 10 included in the battery unit Bu in which it has been determined that the difference between the average voltage VBav and the battery voltage VB is equal to or greater than the predetermined value α. In the following, the battery 10 included in the battery unit Bu in which it has been determined that the difference between the average voltage VBav and the battery voltage VB is equal to or greater than the predetermined value α is also referred to as the "target battery." For example, when the deviation between the maximum and minimum values of the cell voltage Vb of the target battery is equal to or greater than a set value, it is determined (positive determination) that equalization between the battery cells of the target battery is to be performed, and the process proceeds to S15. When the deviation between the maximum and minimum values of the cell voltage Vb of the target battery is less than the set value, it is determined (negative determination) that equalization between the battery cells of the target battery is not necessary, and the process proceeds to S16.

Ｓ１５では、対象バッテリの電池セル間の均等化制御を実行する。たとえば、対象バッテリの電池ユニットＢｕのコンバータ２を停止する（各相アームのスイッチング素子をオフ状態にする）。そして、対象バッテリのセル電圧Ｖｂの最大値と最小値を除いて算出した、セル電圧Ｖｂの平均値を、セル基準電圧として設定し、セル基準電圧より高いセル電圧を示す単電池から放電を行い（放電用抵抗Ｒ１，Ｒ１で電流を消費し）、対象バッテリの電池セル間の均等化制御を実行する。対象バッテリの電池セル間の均等化制御が終了すると、Ｓ１６へ進む。 In S15, equalization control between the battery cells of the target battery is executed. For example, the converter 2 of the battery unit Bu of the target battery is stopped (the switching elements of each phase arm are turned off). Then, the average value of the cell voltage Vb calculated by excluding the maximum and minimum values of the cell voltage Vb of the target battery is set as the cell reference voltage, and discharge is performed from the single battery that shows a cell voltage higher than the cell reference voltage (current is consumed by the discharge resistors R1, R1), and equalization control between the battery cells of the target battery is executed. When the equalization control between the battery cells of the target battery is completed, proceed to S16.

Ｓ１６では、対象バッテリ（組電池）の均等化制御を実行する。均等化制御では、対象バッテリのバッテリ電圧ＶＢが平均電圧ＶＢａｖになるよう、対象バッテリの電池ユニットＢｕのコンバータ２を制御する。たとえば、バッテリ電圧ＶＢが平均電圧ＶＢａｖより高い場合には、電池ユニットＢｕから放電を行うよう、コンバータ２を制御する。また、バッテリ電圧ＶＢが平均電圧ＢＶａｖより低い場合には、電池ユニットＢｕ（バッテリ１０）を充電するよう、コンバータ２を制御する。なお、電池ユニットＢｕは、電力系統ＰＧから供給される電力によって充電されてよく、あるいは、他の電池ユニットＢｕから供給される電力によって充電されてもよい。そして、バッテリ電圧ＶＢが平均電圧ＶＢａｖになると、電源システムＰに要求される動作モード（充電あるいは放電）になるよう、対象バッテリの電池ユニットＢｕが制御され、Ｓ１０へ戻る。なお、本ルーチンの処理中、対象バッテリ（Ｓ１４およびＳ１３の処理が実行されるバッテリ）を含まない電池ユニットＢｕは、電源システムＰに要求される動作モード（充電あるいは放電）になるよう、コンバータ２が制御されている。 In S16, equalization control of the target battery (battery pack) is performed. In the equalization control, the converter 2 of the battery unit Bu of the target battery is controlled so that the battery voltage VB of the target battery becomes the average voltage VBav. For example, when the battery voltage VB is higher than the average voltage VBav, the converter 2 is controlled so that the battery unit Bu is discharged. When the battery voltage VB is lower than the average voltage BVav, the converter 2 is controlled so that the battery unit Bu (battery 10) is charged. The battery unit Bu may be charged with power supplied from the power system PG, or may be charged with power supplied from another battery unit Bu. When the battery voltage VB becomes the average voltage VBav, the battery unit Bu of the target battery is controlled so that it becomes the operating mode (charge or discharge) required by the power supply system P, and the process returns to S10. During the processing of this routine, the converter 2 of the battery unit Bu that does not include the target battery (the battery for which the processing of S14 and S13 is executed) is controlled so that it becomes the operating mode (charge or discharge) required by the power supply system P.

Ｓ１０に戻ると、再度、各電池ユニットＢｕの監視ユニット１５で検出したバッテリ電圧ＶＢを取得し、Ｓ１０～Ｓ１６の各ステップが処理される。そして、すべての対象バッテリの均等化制御（Ｓ１６）が終了すると、すべての電池ユニットＢｕにおいて、平均電圧ＶＢａｂとバッテリ電圧ＶＢとの差が所定値αより小さくなるので（｜ＶＢａｖ－ＶＢ｜＜α）、Ｓ１３で否定判定され、今回のルーチンを終了する。 Returning to S10, the battery voltage VB detected by the monitoring unit 15 of each battery unit Bu is obtained again, and each step from S10 to S16 is processed. Then, when the equalization control (S16) of all target batteries is completed, the difference between the average voltage VBab and the battery voltage VB becomes smaller than the predetermined value α in all battery units Bu (|VBav-VB|<α), so a negative determination is made in S13 and the current routine is terminated.

本実施の形態によれば、電池ユニットＢｕは、バッテリ１０（組電池）とコンバータ２から構成される。そして、電池ユニットＢｕが複数並列に接続され、電源システムＰが構成される。電池ユニットＢｕは、バッテリ１０とコンバータ２から構成されるので、コンバータ２を制御することにより、バッテリ１０の電圧を所望の電圧に均等化できる（Ｓ１６）。 According to this embodiment, the battery unit Bu is composed of a battery 10 (battery pack) and a converter 2. Then, a plurality of battery units Bu are connected in parallel to form a power supply system P. Since the battery unit Bu is composed of the battery 10 and the converter 2, the voltage of the battery 10 can be equalized to a desired voltage by controlling the converter 2 (S16).

制御装置３は、バッテリ１０の電圧を均等化する均等化制御の要求が発生した場合（Ｓ１３で肯定判定）、一部のバッテリ１０（対象バッテリ）の均等化制御を実施しつつ、残りのバッテリ１０（電池ユニットＢｕ）とＰＣＳ１００との間で充放電が可能な状態を維持するよう、コンバータ２を制御する。したがって、電源システムＰの運用を継続しつつ、バッテリ１０の電圧を所望の基準電圧へ均等化することができる。 When a request for equalization control to equalize the voltages of the batteries 10 occurs (positive determination in S13), the control device 3 controls the converter 2 to maintain a state in which charging and discharging is possible between the remaining batteries 10 (battery units Bu) and the PCS 100 while performing equalization control on some of the batteries 10 (target batteries). Therefore, the voltages of the batteries 10 can be equalized to the desired reference voltage while continuing to operate the power supply system P.

上記の実施の形態によれば、電池ユニットＢｕのコンバータ２は、電動車両ＶのＰＣＵ２０に含まれるインバータ２３（三相インバータ）を転用したものである。また、電池ユニットＢｕのバッテリパック１として、電動車両Ｖのバッテリパック１を用いている。したがって、電動車両Ｖの買い換え、解体等に伴って回収されるバッテリやＰＣＵのリユースを促進することができる。 According to the above embodiment, the converter 2 of the battery unit Bu is a repurposed inverter 23 (three-phase inverter) included in the PCU 20 of the electric vehicle V. In addition, the battery pack 1 of the electric vehicle V is used as the battery pack 1 of the battery unit Bu. This can promote the reuse of batteries and PCUs that are collected when the electric vehicle V is replaced or dismantled.

（変形例１）
図６は、変形例１に係る、電源システムＰの制御装置３ａを説明する図である。変形例１の制御装置３ａは、電動車両Ｖに搭載された、ＨＶ－ＥＣＵ２００、ＭＧ－ＥＣＵ２１０、および、ＢＴ－ＥＣＵ２２０を利活用したものである。図６において、Ｈ／ＨＶ－ＥＣＵ２２０ａ、および、ＨＶ－ＥＣＵ（１）２２０ａ－１～ＨＶ－ＥＣＵ（３）２２０ａ－３は、電動車両Ｖに搭載されたＨＶ－ＥＣＵ２００を利活用したものである。ＭＧ－ＥＣＵ２１０ａは、ＭＧ－ＥＣＵ２１０を利活用したものである。ＢＴ－ＥＣＵ２２０ａ１～ＢＴ－ＥＣＵ２２０ａ－３は、ＢＴ－ＥＣＵ２２０を利活用したものである。 (Variation 1)
Fig. 6 is a diagram illustrating a control device 3a of a power supply system P according to the first modification. The control device 3a of the first modification utilizes the HV-ECU 200, the MG-ECU 210, and the BT-ECU 220 mounted on the electric vehicle V. In Fig. 6, the H/HV-ECU 220a and the HV-ECU (1) 220a-1 to the HV-ECU (3) 220a-3 utilize the HV-ECU 200 mounted on the electric vehicle V. The MG-ECU 210a utilizes the MG-ECU 210. The BT-ECUs 220a1 to 220a-3 utilize the BT-ECU 220.

インターフェースＥＣＵ（Ｉ／Ｆ－ＥＣＵ）６００は、ＰＣＳ－ＥＣＵ５００と制御装置３ａ（Ｈ／ＨＶ－ＥＣＵ２００ａ）との間を接続し、ＰＣＳ－ＥＣＵ５００の通信プロトコルと制御装置３ａの通信プロトコルとの間の整合を行っている。Ｈ／ＨＶ－ＥＣＵ２００ａは、Ｉ／Ｆ－ＥＣＵ６００を介して、ＰＣＳ－ＥＣＵ５００から受信した、電力指令ＲＰ、電圧指令ＲＶ、等から、各電池ユニットＢｕに対する電力指令ＲＰ、等を演算する。また、Ｈ／ＨＶ－ＥＣＵ２００ａは、電池ユニットＢｕ（バッテリ１０）の均等化制御の指令を出力する。 The interface ECU (I/F-ECU) 600 connects the PCS-ECU 500 and the control device 3a (H/HV-ECU 200a) and ensures consistency between the communication protocol of the PCS-ECU 500 and the communication protocol of the control device 3a. The H/HV-ECU 200a calculates the power command RP for each battery unit Bu from the power command RP, voltage command RV, etc. received from the PCS-ECU 500 via the I/F-ECU 600. The H/HV-ECU 200a also outputs a command for equalization control of the battery units Bu (batteries 10).

ＭＧ－ＥＣＵ２１０ａ、ＨＶ－ＥＣＵ（１）２２０ａ－１～ＨＶ－ＥＣＵ（３）２２０ａ－３、および、ＢＴ－ＥＣＵ２２０ａ１～ＢＴ－ＥＣＵ２２０ａ－３から構成された、サブ制御装置３ａ１は、電源サブユニットＳｕを制御する制御装置である。図６において、サブ制御装置３ａ１－１は、図１における電源サブユニットＳｕ－１を制御する制御装置であり、電源サブユニットＳｕ毎にサブ制御装置３ａ１が設けられる。すなわち、制御装置３ａは、サブ制御装置３ａ１－１～サブ制御装置３ａ１－ｎのｎ個のサブ制御装置３ａ１を有する。 The sub-controller 3a1, which is composed of the MG-ECU 210a, the HV-ECU (1) 220a-1 to the HV-ECU (3) 220a-3, and the BT-ECU 220a1 to the BT-ECU 220a-3, is a controller that controls the power supply subunit Su. In FIG. 6, the sub-controller 3a1-1 is a controller that controls the power supply subunit Su-1 in FIG. 1, and a sub-controller 3a1 is provided for each power supply subunit Su. In other words, the controller 3a has n sub-controllers 3a1, namely, the sub-controller 3a1-1 to the sub-controller 3a1-n.

ＢＴ－ＥＣＵ（１）２２０ａ－１は、電源サブユニットＳｕ－１のバッテリパック１－１－１のバッテリ１０の電圧ＶＢ、入出力電流ＩＢ、温度等を監視するとともに、電池セル間の均等化制御を実行する。ＨＶ－ＥＣＵ（１）２００ａ－１は、電力指令ＲＰや電圧指令ＲＶに基づいて、バッテリパック１－１－１のＳＭＲ１１の開閉制御を行う。また、ＨＶ－ＥＣＵ２００（１）ａ－１は、バッテリパック１－１－１のバッテリ１０の劣化度合の検出等を行う。ＢＴ－ＥＣＵ（２）２２０ａ－２およびＨＶ－ＥＣＵ（２）２００ａ－２は、バッテリパック１－１－２に対して、ＢＴ－ＥＣＵ（１）２２０ａ－１およびＨＶ－ＥＣＵ（１）２００ａ－１と同様の処理を行う。ＢＴ－ＥＣＵ（３）２２０ａ－３およびＨＶ－ＥＣＵ（３）２００ａ－３は、バッテリパック１－１－３に対して、ＢＴ－ＥＣＵ（１）２２０ａ－１およびＨＶ－ＥＣＵ（１）２００ａ－１と同様の処理を行う。ＭＧ－ＥＣＵ２１０ａは、電圧指令ＲＶ、電力指令ＲＰ等に基づいて、あるいは、Ｈ／ＨＶ－ＥＣＵ２００ａからの均等化制御の指令に基づいて、コンバータ２を制御する（インバータ２３の各相アームのスイッチング素子を駆動する）。 The BT-ECU (1) 220a-1 monitors the voltage VB, input/output current IB, temperature, etc. of the battery 10 in the battery pack 1-1-1 of the power supply subunit Su-1, and performs equalization control between the battery cells. The HV-ECU (1) 200a-1 controls the opening and closing of the SMR 11 in the battery pack 1-1-1 based on the power command RP and the voltage command RV. The HV-ECU 200(1)a-1 also detects the degree of deterioration of the battery 10 in the battery pack 1-1-1. The BT-ECU (2) 220a-2 and the HV-ECU (2) 200a-2 perform the same processing as the BT-ECU (1) 220a-1 and the HV-ECU (1) 200a-1 for the battery pack 1-1-2. The BT-ECU (3) 220a-3 and the HV-ECU (3) 200a-3 perform the same processing as the BT-ECU (1) 220a-1 and the HV-ECU (1) 200a-1 for the battery pack 1-1-3. The MG-ECU 210a controls the converter 2 (drives the switching elements of each phase arm of the inverter 23) based on the voltage command RV, the power command RP, etc., or based on an equalization control command from the H/HV-ECU 200a.

サブ制御装置３ａ１－２～サブ制御装置３ａ１－ｎも、電源サブユニットＳｕ－２～電源サブユニットＳｕ－ｎに関して、サブ制御装置３ａ１－１と同様の処理を行う。 Sub-controllers 3a1-2 to 3a1-n also perform the same processing as sub-controller 3a1-1 with respect to power supply subunits Su-2 to Su-n.

図７は、変形例１の制御装置３ａにおいて実行される均等化制御の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、図５のフローチャートと同様に、電源システムＰの作動中、所定期間毎に繰り返し処理される。 Figure 7 is a flowchart showing an example of equalization control executed by the control device 3a of the first modified example. This flowchart, like the flowchart of Figure 5, is processed repeatedly at predetermined intervals while the power supply system P is in operation.

図７において、Ｓ１０～Ｓ１３は、図５のフローチャートと同様の処理であり、たとえば、Ｈ／ＨＶ－ＥＣＵ２００ａにおいて処理される。Ｓ１３で肯定判定されると、Ｈ／ＨＶ－ＥＣＵ２００ａは、平均電圧ＶＢａｖとバッテリ電圧ＶＢとの差が所定値α以上であると判定された電池ユニットＢｕを含む電源サブユニットＳｕを制御するサブ制御装置３ａ１へ均等化制御の指令を出力する（Ｓ２０）。 In FIG. 7, steps S10 to S13 are the same processes as those in the flowchart of FIG. 5, and are processed, for example, by the H/HV-ECU 200a. If a positive determination is made in S13, the H/HV-ECU 200a outputs an equalization control command to the sub-control device 3a1 that controls the power supply sub-unit Su including the battery unit Bu for which it has been determined that the difference between the average voltage VBav and the battery voltage VB is equal to or greater than the predetermined value α (S20).

また、Ｓ２０においては、均等化制御の指令を受けたサブ制御装置３ａ１のＭＧ－ＥＣＵ２１０ａは、電源サブユニットＳｕに含まれる３個の電池ユニットＢｕ（バッテリ１０）のバッテリ電圧Ｖｂが平均電圧ＶＢａｖになるよう、電源サブユニットＳｕのコンバータ２（インバータ２３の各相アーム）を制御する。そして、電源サブユニットＳｕに含まれる３個の電池ユニットＢｕのバッテリ電圧ＶＢが平均電圧ＶＢａｖになると、電源システムＰに要求される動作モード（充電あるいは放電）になるよう、電源サブユニットＳｕ－ｎが制御され、Ｓ１０へ戻る。なお、本ルーチンが処理中、均等化制御の処理が行われていない電源サブユニットＳｕは、電源システムＰに要求される動作モード（充電あるいは放電）になるよう、コンバータ２が制御されている。 In addition, in S20, the MG-ECU 210a of the sub-control device 3a1 that has received the command for equalization control controls the converter 2 (each phase arm of the inverter 23) of the power supply subunit Su so that the battery voltage Vb of the three battery units Bu (batteries 10) included in the power supply subunit Su becomes the average voltage VBav. Then, when the battery voltage VB of the three battery units Bu included in the power supply subunit Su becomes the average voltage VBav, the power supply subunit Su-n is controlled so that it becomes the operating mode (charging or discharging) required by the power supply system P, and the process returns to S10. Note that while this routine is being processed, the converter 2 of the power supply subunit Su for which equalization control processing is not being performed is controlled so that it becomes the operating mode (charging or discharging) required by the power supply system P.

この変形例１によれば、制御装置３ａは、インバータ２３（三相インバータ）を制御するサブ制御装置３ａ１（ＭＧ－ＥＣＵ２１０ａ）を有する。そして、インバータ２３に接続された、３個のバッテリ１０の均等化制御を同時に実行する。インバータ２３を制御するサブ制御装置３ａ１が、インバータ２３に接続された、３個のバッテリ１０の均等化制御を同時に制御するので、制御仕様を比較的シンプルにできる。さらに、３個のバッテリ１０（電池ユニットＢｕ）を同時に均等化制御するので、均等化制御に要する時間を短縮できる。 According to this variant 1, the control device 3a has a sub-control device 3a1 (MG-ECU 210a) that controls the inverter 23 (three-phase inverter). The control device 3a simultaneously executes equalization control of the three batteries 10 connected to the inverter 23. Since the sub-control device 3a1 that controls the inverter 23 simultaneously controls the equalization control of the three batteries 10 connected to the inverter 23, the control specifications can be relatively simple. Furthermore, since the three batteries 10 (battery units Bu) are simultaneously equalized, the time required for the equalization control can be shortened.

この変形例１によれば、電源システムＰの制御装置として、電動車両Ｖに搭載された、ＨＶ－ＥＣＵ２００、ＭＧ－ＥＣＵ２１０、および、ＢＴ－ＥＣＵ２２０のハードウェアを利活用することが促進できる。また、電動車両Ｖに搭載された、ＨＶ－ＥＣＵ２００、ＭＧ－ＥＣＵ２１０、および、ＢＴ－ＥＣＵ２２０等で利用していたＣＡＮ（Controller Area Network）通信の資源も活用でき、信頼性の高い、多重系の通信や監視を、比較的容易に実行することができる。 This variant 1 can promote the use of the hardware of the HV-ECU 200, MG-ECU 210, and BT-ECU 220 mounted on the electric vehicle V as the control device of the power supply system P. In addition, it is possible to utilize the CAN (Controller Area Network) communication resources used by the HV-ECU 200, MG-ECU 210, BT-ECU 220, etc. mounted on the electric vehicle V, and it is possible to relatively easily execute highly reliable communication and monitoring of multiple systems.

（変形例２）
変形例１では、平均電圧ＶＢａｖとバッテリ電圧ＶＢとの差が所定値α以上であると判定された電池ユニットＢｕがあったとき、電源サブユニットＳｕに含まれる３個の電池ユニットＢｕ（バッテリ１０）の均等化制御を同時に実行していた。変形例２では、平均電圧ＶＢａｖとバッテリ電圧ＶＢとの差に係わらず、均等化制御の処理を実行する。 (Variation 2)
In the first modification, when a battery unit Bu is found to have a difference between the average voltage VBav and the battery voltage VB equal to or greater than a predetermined value α, the equalization control is simultaneously performed on the three battery units Bu (batteries 10) included in the power supply subunit Su. In the second modification, the equalization control is performed regardless of the difference between the average voltage VBav and the battery voltage VB.

変形例２の制御装置３ａは、変形例１の制御装置３ａと同様である。図８は、変形例２において、制御装置３ａで実行される均等化制御の一例を示す図である。このフローチャートは、所定の時刻になると開始される。所定の時刻は、たとえば、深夜０時であってよい。時刻が深夜０時になると、Ｓ３０において、Ｈ／ＨＶ－ＥＣＵ２００ａは、カウンタＣをインクリメントし、インクリメントしたカウンタＣをｎに設定する。カウンタＣの初期値は０であり、Ｓ３０が初めて処理されるとき、ｎは１に設定される。 The control device 3a of the second modification is similar to the control device 3a of the first modification. FIG. 8 is a diagram showing an example of equalization control executed by the control device 3a in the second modification. This flowchart starts at a predetermined time. The predetermined time may be, for example, midnight. When the time reaches midnight, in S30, the H/HV-ECU 200a increments the counter C and sets the incremented counter C to n. The initial value of the counter C is 0, and when S30 is processed for the first time, n is set to 1.

続くＳ３１では、Ｈ／ＨＶ－ＥＣＵ２００ａは、サブ制御装置３ａ１－ｎへ均等化制御の指令を出力する。ｎは、Ｓ３０で設定された値であり、以下、変形例２の説明において同様である。また、Ｓ３１においては、均等化制御の指令を受けたサブ制御装置３ａ１－ｎのＭＧ－ＥＣＵ２１０ａは、電源サブユニットＳｕ－ｎに含まれる３個の電池ユニットＢｕ（バッテリ１０）のバッテリ電圧Ｖｂが基準電圧ＶＢｂｅになるよう、電源サブユニットＳｕ－ｎのコンバータ２（インバータ２３の各相アーム）を制御する。そして、電源サブユニットＳｕ－ｎに含まれる３個の電池ユニットＢｕのバッテリ電圧ＶＢが基準電圧ＶＢｂｅになると、電源システムＰに要求される動作モード（充電あるいは放電）になるよう、電源サブユニットＳｕ－ｎが制御され、Ｓ３３へ進む。基準電圧ＶＢｂｅは、電源システムＰあるいは電源サブユニットＳｕ－ｎの仕様や電池（バッテリ１０）の種類等によって予め設定された値であってよく、上述の平均電圧ＶＢａｖであってもよい。なお、均等化制御の処理が行われていない電源サブユニットＳｕは、電源システムＰに要求される動作モード（充電あるいは放電）になるよう、コンバータ２が制御されている。 In the next S31, the H/HV-ECU 200a outputs an equalization control command to the sub-control device 3a1-n. n is the value set in S30, and the same applies in the following description of the second modification. In addition, in S31, the MG-ECU 210a of the sub-control device 3a1-n that received the equalization control command controls the converter 2 (each phase arm of the inverter 23) of the power supply sub-unit Su-n so that the battery voltage Vb of the three battery units Bu (batteries 10) included in the power supply sub-unit Su-n becomes the reference voltage VBbe. Then, when the battery voltage VB of the three battery units Bu included in the power supply sub-unit Su-n becomes the reference voltage VBbe, the power supply sub-unit Su-n is controlled so that the operation mode (charge or discharge) required for the power supply system P is entered, and the process proceeds to S33. The reference voltage VBbe may be a value that is preset according to the specifications of the power supply system P or the power supply subunits Su-n, the type of battery (battery 10), etc., or may be the average voltage VBav described above. Note that the converter 2 of the power supply subunits Su that are not subjected to the equalization control process is controlled so that they are in the operating mode (charging or discharging) required by the power supply system P.

Ｓ３３では、Ｈ／ＨＶ－ＥＣＵ２００ａは、ｎが２０以上であるか否かを判定する。ｎが２０未満である場合（ｎ＜２０）、否定判定されＳ３４へ進んで、カウンタＣをｎに設定し、今回のルーチンを終了する。カウンタＣに。ｎが２０以上であれば（ｎ≧２０）、肯定判定されＳ３５進み、カウンタＣを０に設定して、今回のルーチンを終了する。なお、本ルーチンが処理中、均等化制御の処理が行われていない電源サブユニットＳｕは、電源システムＰに要求される動作モード（充電あるいは放電）になるよう、コンバータ２が制御されている。 In S33, H/HV-ECU 200a determines whether n is 20 or greater. If n is less than 20 (n<20), a negative determination is made and the process proceeds to S34, where counter C is set to n, and the current routine is terminated. If n is 20 or greater (n≧20), a positive determination is made and the process proceeds to S35, where counter C is set to 0, and the current routine is terminated. Note that while this routine is being processed, the converter 2 of the power supply subunit Su for which equalization control is not being performed is controlled so that it is in the operating mode (charging or discharging) required by the power supply system P.

この変形例２によれば、電源サブユニットＳｕに含まれる電池ユニットＢｕ（バッテリ１０）の電圧の均等化を、定期的、かつ、順次、繰り返し実行するので、各電池ユニットＢｕ（バッテリ１０）の電圧差が拡大することを抑止できる。また、負荷３００の消費電力が小さくなる深夜時間帯に、均等化制御を実行しているので、電源サブユニットＳｕの単位（３個の電池ユニットＢｕ）を同時に均等化制御しても、電源システムＰに要求される電力を、確実に確保できる。また、変形例１と同様に、インバータ２３を制御するサブ制御装置３ａ１が、インバータ２３に接続された３個のバッテリ１０の均等化制御を同時に制御するので、制御仕様を比較的シンプルにできる。さらに、３個のバッテリ１０（電池ユニットＢｕ）を同時に均等化制御するので、均等化制御に要する時間を短縮できる。 According to this modification 2, the voltage equalization of the battery units Bu (batteries 10) included in the power supply subunit Su is periodically and sequentially repeated, so that the voltage difference between the battery units Bu (batteries 10) can be prevented from increasing. Furthermore, since the equalization control is performed during the night hours when the power consumption of the load 300 is small, the power required for the power supply system P can be reliably secured even if the units (three battery units Bu) of the power supply subunit Su are equalized simultaneously. Furthermore, as in modification 1, the sub-control device 3a1 that controls the inverter 23 simultaneously controls the equalization control of the three batteries 10 connected to the inverter 23, so that the control specifications can be relatively simple. Furthermore, since the three batteries 10 (battery units Bu) are equalized simultaneously, the time required for the equalization control can be shortened.

（変形例３）
図９は、変形例３における電源システムＰａの全体構成を示す図である。上記の実施の形態では、昇圧コンバータ２１、インバータ２２およびインバータ２３を備えたＰＣＵ２０を、電源システムＰのコンバータ２に転用した例を説明した。上記の実施の形態では、特に、大電力を通電可能とするために、並列にスイッチング素子が設けられたインバータ２３を、コンバータ２のスイッチング素子として利用していた。しかし、電動車両に搭載されるＰＣＵには、インバータがひとつ設けられるもの、あるいは、昇圧コンバータを備えないＰＣＵが存在する。 (Variation 3)
9 is a diagram showing the overall configuration of power supply system Pa in Modification 3. In the above embodiment, an example has been described in which PCU 20 including boost converter 21, inverter 22, and inverter 23 is diverted to converter 2 of power supply system P. In the above embodiment, in particular, inverter 23 having switching elements connected in parallel is used as the switching element of converter 2 in order to enable the passage of large power. However, some PCUs mounted on electric vehicles are provided with one inverter, and some PCUs do not include a boost converter.

変形例３における電源システムＰａは、ひとつのインバータのみを備えるＰＣＵ、あるいは、ＰＣＵからインバータ部分を抜き出した回路を、電源システムＰａのコンバータ２Ａに転用したものである。 The power supply system Pa in variant 3 is a PCU equipped with only one inverter, or a circuit in which the inverter portion is extracted from the PCU and used as the converter 2A of the power supply system Pa.

図９において、コンバータ２Ａは、電動車両に搭載されたＰＣＵのインバータ（三相インバータ）を転用したものである。図９において、バッテリパック１のＳＲ１およびＳＲ２は、システムメインリレー（ＳＭＲ）である。上記実施の形態と同様に、３個のバッテリパック１（１－１－１、１－１－２、１－１－３）の出力端子の正極端子が、ＰＣＵの三相インバータの各相アーム（Ｕ相アーム２Ａ１、Ｖ相アーム２Ａ２、Ｗ相アーム２Ａ３）の中間点に、コイル（インダクタ）５を介して接続される。バッテリパック１の正極端子とコイル５との間の電力線は、コンデンサ６を介して、バッテリパック１の出力端子の負極端子と接続される。三相インバータの各相アーム（Ｕ相アーム２Ａ１、Ｖ相アーム２Ａ２、Ｗ相アーム２Ａ３）の上アームは正極線ＰＬに接続され、ＰＣＳ１００の入出力端子に接続される。三相インバータの各相アーム（Ｕ相アーム２Ａ１、Ｖ相アーム２Ａ２、Ｗ相アーム２Ａ３）の下アームは負極線ＮＬに接続され、ＰＣＳ１００の入出力端子に接続される。バッテリパック１の負極端子は、負極線ＮＬに接続される。なお、監視ユニット１５の図示は、省略している。 In FIG. 9, the converter 2A is a repurposed inverter (three-phase inverter) of the PCU mounted on the electric vehicle. In FIG. 9, SR1 and SR2 of the battery pack 1 are system main relays (SMR). As in the above embodiment, the positive terminals of the output terminals of the three battery packs 1 (1-1-1, 1-1-2, 1-1-3) are connected to the midpoints of each phase arm (U-phase arm 2A1, V-phase arm 2A2, W-phase arm 2A3) of the three-phase inverter of the PCU via coils (inductors) 5. The power line between the positive terminal of the battery pack 1 and the coil 5 is connected to the negative terminal of the output terminal of the battery pack 1 via a capacitor 6. The upper arms of each phase arm (U-phase arm 2A1, V-phase arm 2A2, W-phase arm 2A3) of the three-phase inverter are connected to the positive line PL and are connected to the input/output terminals of the PCS 100. The lower arms of each phase arm (U-phase arm 2A1, V-phase arm 2A2, W-phase arm 2A3) of the three-phase inverter are connected to a negative electrode line NL and are connected to an input/output terminal of the PCS 100. The negative terminal of the battery pack 1 is connected to the negative electrode line NL. Note that the monitoring unit 15 is not shown in the figure.

このように、変形例３における電源システムＰａでは、ＰＣＵの三相インバータの各相アームをバッテリパック１に接続し、三相インバータをコンバータ２Ａに転用して、３個の電池ユニットＢｕを有する電源サブユニットＳｕａを構成している。電源システムＰａは、上記実施の形態と同様に、電源サブユニットＳｕａを複数備え、各電源サブユニットＳｕａは並列に接続されている。この変形例３においても、制御装置３ｂにおいて、上記の実施の形態と同様な均等化制御を実行することにより、上記の実施の形態と同様の作用効果を奏する。 In this way, in the power supply system Pa in the modified example 3, each phase arm of the three-phase inverter of the PCU is connected to the battery pack 1, and the three-phase inverter is converted into a converter 2A to form a power supply subunit Sua having three battery units Bu. As in the above embodiment, the power supply system Pa has multiple power supply subunits Sua, each of which is connected in parallel. In this modified example 3, the control device 3b executes equalization control similar to that in the above embodiment, thereby achieving the same effects as in the above embodiment.

上記の実施の形態および変形例においては、三相インバータをコンバータに転用した電源システムを説明した。しかし、電池ユニットＢｕを構成するコンバータは、三相インバータを転用したものでなくともよく、電池ユニットＢｕ毎に、独立したチョッパ回路（コンバータ）を備えてもよい。また、四相インバータをコンバータに転用してもよい。この場合、変形例１および変形例２では、四相インバータの各相アームに接続された４個の電池ユニット（バッテリ）を同時に均等化制御するようにしてよい。 In the above embodiment and modified examples, a power supply system in which a three-phase inverter is converted into a converter has been described. However, the converter constituting the battery unit Bu does not have to be a converted three-phase inverter, and each battery unit Bu may be provided with an independent chopper circuit (converter). A four-phase inverter may also be converted into a converter. In this case, in modified examples 1 and 2, the four battery units (batteries) connected to each phase arm of the four-phase inverter may be simultaneously controlled to be equalized.

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed herein should be considered to be illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is indicated by the claims, not by the description of the embodiments above, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.

１バッテリパック、２，２Ａコンバータ、３，３ａ，３ｂ制御装置、５コイル（インダクタ）、６コンデンサ、１０バッテリ、１１ＳＭＲ、１５監視ユニット、２０ＰＣＵ、２１昇圧コンバータ、２２，２３インバータ、２５バッテリ接続端子、２６ＭＧ１接続端子、２７ＭＧ２接続端子、２８ａ正極端子、２８ｂ負極端子、３０エンジン、４０動力分割機構、５０駆動輪、１００ＰＣＳ、２００ＨＶ－ＥＣＵ、２１０ＭＥＧ－ＥＣＵ、２２０ＢＴ－ＥＣＵ２３０ＥＧ－ＥＣＵ、３００負荷、４００制御ＥＣＵ、４５０駆動ＥＣＵ、５００ＰＣＳ－ＥＣＵ、６００Ｉ／Ｆ－ＥＣＵ、６５０太陽光発電装置、Ｂｕ電池ユニット、ＭＧ１モータジェネレータ、ＭＧ２モータジェネレータ、Ｓｕ，Ｓｕａ電源サブユニット、Ｐ，Ｐａ電源システム、ＰＧ電力系統、Ｖ電動車両。 1 Battery pack, 2, 2A converter, 3, 3a, 3b Control device, 5 Coil (inductor), 6 Capacitor, 10 Battery, 11 SMR, 15 Monitoring unit, 20 PCU, 21 Boost converter, 22, 23 Inverter, 25 Battery connection terminal, 26 MG1 connection terminal, 27 MG2 connection terminal, 28a Positive terminal, 28b Negative terminal, 30 Engine, 40 Power split mechanism, 50 Drive wheel, 100 PCS, 200 HV-ECU, 210 MEG-ECU, 220 BT-ECU 230 EG-ECU, 300 Load, 400 Control ECU, 450 Drive ECU, 500 PCS-ECU, 600 I/F-ECU, 650 Photovoltaic power generation device, Bu Battery unit, MG1 Motor generator, MG2 Motor generator, Su, Sua power sub-unit, P, Pa power system, PG power system, V electric vehicle.

Claims

A power supply system that charges and discharges between an external system,
a battery unit including a battery pack and a converter;
A control device that controls the battery unit,
A plurality of the battery units are connected in parallel,
When a request for equalization control to equalize the voltages of the assembled batteries occurs, the control device performs the equalization control for a portion of the assembled batteries while controlling the converter to maintain a state in which charging and discharging is possible between the remaining assembled batteries and the external system.

the converter is a converted three-phase inverter, and the battery pack is connected to each phase arm of the three-phase inverter;
The control device has a control unit that controls the three-phase inverter,
The power supply system according to claim 1 , wherein the control device simultaneously executes the equalization control of three of the assembled batteries connected to the three-phase inverter.

The power supply system according to claim 1 or 2, wherein the control device generates a request for the equalization control based on the voltage or time of the battery pack.

The power supply system according to claim 3, wherein the control device determines an average voltage of the assembled batteries included in the power supply system, and subjects the assembled batteries that exhibit a voltage difference from the average voltage that is greater than a predetermined value to the equalization control.