JP7129008B2 - 電源システム - Google Patents
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Description
ストリングは、配電装置に接続されたメインラインと、メインラインに沿って配置された複数のスイープモジュールとを有している。
スイープモジュールは、電池モジュールと、電池モジュールをメインラインに直列に接続するように構成された入出力回路と、入出力回路に設けられ、電池モジュールとメインラインとの間の接続と切断とを切り替えるように構成された少なくとも1つのスイッチング素子とを有している。
制御装置は、配電装置に接続された電力系統から配電装置に接続された複数のストリングへの電力の入力と、複数のストリングから電力系統への電力の出力とを制御するように構成されている。
制御装置は、配電装置に並列に接続された前記複数のストリングのうち一部のストリングを決定する第1処理と、配電装置に並列に接続された複数のストリングへの電力の入力または前記複数のストリングから前記配電装置への電力の出力を、少なくとも前記一部のストリングで行う第2処理とを実行するように構成されている。
図1を参照して、本実施形態における電源システム1の全体構成について概略的に説明する。電源システム1は、上位の電力系統8に接続された配電装置5に対する電力の出力、および、配電装置5から入力される電力の蓄電の少なくともいずれか(以下、単に「電力の入出力」という場合もある)を行う。一例として、本実施形態では、配電装置5としてPCS(Power Conditioning Subsystem)が用いられている。PCSは、電力系統8から電源システム1等へ入力される電力および電源システム1等から電力系統8へ出力される電力を、電源システム1等と電力系統8との間で相互に変換する機能を有する。
図2を参照して、スイープモジュール20について詳細に説明する。スイープモジュール20は、電池モジュール30、電力回路モジュール40、およびスイープユニット(SU(Sweep Unit))50を備える。
ここで、図3は、スイープ動作におけるタイミングチャートの一例である。具体的には、図3には、全てのスイープモジュール20にスイープ動作を実行させた場合の、各スイープモジュール20の接続状態と、配電装置5に出力される電圧との関係が一例として示されている。図4は、強制スルー動作におけるタイミングチャートの一例である。具体的には、図4には、一部のスイープモジュール20に強制スルー動作を実行させた場合の、各スイープモジュール20の接続状態と、配電装置5に出力される電圧との関係が一例として示されている。
ストリング10において実行されるスイープ制御について説明する。ここで、スイープ制御は、ストリング10の各電池モジュール30にスイープ動作をさせるための制御である。ストリング10において実行されるスイープ制御では、SCU11は、パルス状のゲート信号GSを出力する。また、ストリング10の複数のスイープモジュール20におけるスイッチング素子41,42は、適宜にオンとオフが切り替えられて駆動する。その結果、電池モジュール30のメインライン7に対する接続と、メインライン7からの切り離しが、スイープモジュール20毎に高速で切り替えられる。さらに、ストリング10は、上流側からX番目のスイープモジュール20に入力するゲート信号GSを、(X-1)番目のスイープモジュール20に入力するゲート信号GSに対して遅延させることができる。その結果、ストリング10に含まれるM個のスイープモジュール20のうち、メインライン7に接続されるm個(m<M)のスイープモジュール20が、順次切り替えられる。これにより、ストリング10に含まれた複数の電池モジュール30が、メインライン7に所定の順番で接続され、かつ、所定の順番で切り離される。そして、予め定められた数の電池モジュール30がメインライン7に常時接続されたような状態になる。かかるスイープ動作によって、ストリング10は、予め定められた数の電池モジュール30が直列に接続された1つの組電池として機能する。
図4を参照して、一部のスイープモジュール20に強制スルー動作を実行させ、他のスイープモジュール20にスイープ動作を実行させる場合の制御について説明する。前述したように、強制スルー動作の実行を指示されたスイープモジュール20は、電池モジュール30をメインライン7から切断した状態を維持する。図4に示す例では、No.2のスイープモジュール20に強制スルー動作を実行させる点が、図3に示す例とは異なる。つまり、図4に示す例では、1つのストリング10に含まれる5個のスイープモジュール20のうち、スイープ動作を実行させるスイープモジュール20の数(つまり、メインライン7への接続対象とするスイープモジュール20の数)Pが4個となっている。VH指令値、各々の電池モジュール30の電圧Vmod、および遅延時間DLは、図3に示す例と同じである。図4に示す例では、ゲート信号GSの周期Tは、「2.4μsec×4=9.6μsec」となる。ゲート信号GSのデューティー比は、約0.58となる。
図1を参照して、ストリング10および電源システム1の全体構成について詳細に説明する。前述したように、ストリング10は、SCU11と、メインライン7に電力回路モジュール40を介して直列に接続された複数のスイープモジュール20を備えている。さらに、ストリング10のメインライン7は、配電装置5から延びるバスライン9に接続されている。ストリング10は、メインライン7における配電装置5側(上流側)から順に、バスライン電圧検出部21、システム遮断器(システム遮断器は、適宜に、「SMR(System Main Relay)」と称される。)22、ストリングコンデンサ23、ストリング電流検出部24、ストリングリアクトル25、およびストリング電圧検出部26を備える。なお、一部の部材の配置を変更することも可能である。例えば、システム遮断器22は、ストリングコンデンサ23よりも下流側に設けられていてもよい。
上記の観点において、ここで提案される電源システム1の制御装置100は、図5に示されているように、第1処理部101と、第2処理部102とを有しているとよい。
第2処理部102は、配電装置5に並列に接続された複数のストリング10への電力の入力または複数のストリング10から配電装置5への電力の出力を、少なくとも第1処理部101で決定された一部のストリング10で行う第2処理を実行する処理部である。
図6に示されているように、第1処理では、配電装置5に並列に接続された複数のストリング10のうち一部のストリング10が決定される(S11)。第2処理では、例えば、第1処理で決定された一部のストリング10に電力が分配された時に、各ストリング10に流れる電流値A1が算出される(S12)。そして、算出された電流値A1が、各ストリング10の予め定められた電流値A0以上か否か(A1>A0)が判定される(S13)。かかる判定処理(S13)において、算出された電流値A1が各ストリング10の予め定められた電流値A0以上である場合(Yes)には、第1処理で決定された一部のストリング10に電力が分配される(S14)。
2 GCU(Group control Unit)
5 配電装置
5A,5B サブ配電装置
6 上位システム
7 メインライン
8 電力系統
9 バスライン
10 ストリング
11 SCU(String Control Unit)
20 スイープモジュール
21 バスライン電圧検出部
22 システム遮断器
22a スイッチ
22b ヒューズ
23 ストリングコンデンサ
24 ストリング電流検出部
25 ストリングリアクトル
26 ストリング電圧検出部
30 電池モジュール
31 電池
35 電圧検出部
36 温度検出部
40 電力回路モジュール
41 第1スイッチング素子
42 第2スイッチング素子
41a,42a ボディダイオード
43 入出力回路
46 インダクタ
47 コンデンサ
48 温度検出部
50 スイープユニット(SU)
51 SU処理部
52 遅延/選択回路
52a 遅延回路
52b 選択回路
53 ゲートドライバ
57 インジケータ
100 制御装置
101 第1処理部
102 第2処理部
Claims (3)
- 電力系統に接続されるための配電装置と、
前記配電装置に互いに並列に接続された複数のストリングと、
制御装置と
を備え、
前記ストリングは、
前記配電装置に接続されたメインラインと、
前記メインラインに沿って配置された複数のスイープモジュールと
を有し、
前記スイープモジュールは、
電池モジュールと、
前記電池モジュールを前記メインラインに直列に接続するように構成された入出力回路と、
前記入出力回路に設けられ、前記電池モジュールと前記メインラインとの間の接続と切断とを切り替えるように構成された少なくとも1つのスイッチング素子と
を有し、
前記制御装置は、
前記配電装置に接続された電力系統から前記配電装置に接続された複数のストリングへの電力の入力と、前記複数のストリングから電力系統への電力の出力とを制御するように構成されており、かつ、
前記配電装置に並列に接続された前記複数のストリングのうち一部のストリングを決定する第1処理と、
前記配電装置に並列に接続された複数のストリングへの電力の入力または前記複数のストリングから前記配電装置への電力の出力を、少なくとも前記一部のストリングで行う第2処理と
を実行するように構成されており、
前記第2処理は、
前記配電装置と前記複数のストリングとの間の電力の入力または出力を前記複数のストリングに均等分配すると、前記一部のストリングにおいて、予め定められた電流値が得られない場合に、
前記一部のストリングにおいて前記予め定められた電流値を得るための電力を当該一部のストリングに分配し、前記複数のストリングのうち前記第1処理で決定された一部のストリング以外の少なくとも1つのストリングに余剰の電力を分配するように構成された、
電源システム。 - 前記第1処理は、
前記配電装置と前記複数のストリングとの間の電力の入力または出力を、前記一部のストリングに分配したときに、前記一部のストリングの少なくとも1つにおいて、予め定められた電流値が得られない場合に、前記一部のストリングの中からさらに一部のストリングを決定するように構成された、請求項1に記載された電源システム。 - 電力系統に接続されるための配電装置と、
前記配電装置に互いに並列に接続された複数のストリングと、
制御装置と
を備え、
前記ストリングは、
前記配電装置に接続されたメインラインと、
前記メインラインに沿って配置された複数のスイープモジュールと
を有し、
前記スイープモジュールは、
電池モジュールと、
前記電池モジュールを前記メインラインに直列に接続するように構成された入出力回路と、
前記入出力回路に設けられ、前記電池モジュールと前記メインラインとの間の接続と切断とを切り替えるように構成された少なくとも1つのスイッチング素子と
を有し、
前記制御装置は、
前記配電装置に接続された電力系統から前記配電装置に接続された複数のストリングへの電力の入力と、前記複数のストリングから電力系統への電力の出力とを制御するように構成されており、かつ、
前記配電装置に並列に接続された前記複数のストリングのうち一部のストリングを決定する第1処理と、
前記配電装置に並列に接続された複数のストリングへの電力の入力または前記複数のストリングから前記配電装置への電力の出力を、少なくとも前記一部のストリングで行う第2処理と
を実行するように構成されており、
前記第1処理は、
前記配電装置と前記複数のストリングとの間の電力の入力または出力を、前記一部のストリングに分配したときに、前記一部のストリングの少なくとも1つにおいて、予め定められた電流値が得られない場合に、前記一部のストリングの中からさらに一部のストリングを決定するように構成された、
電源システム。
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