JP7216889B2 - 電源システム - Google Patents
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Description
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。
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。
ここで、本実施形態のストリング10が備えるスイープモジュール20の数(つまり、1つのメインライン7に接続されているスイープモジュール20の数)について説明する。本実施形態のストリング10は、運転(本実施形態では、図3および図4に例示したスイープ制御による運転)を実行するために必要なスイープモジュール20の最少個数MminよりもS個(S≧2)多いスイープモジュール20を備える。従って、ストリング10は、不具合(例えば、電池モジュール30の故障および劣化等)が生じたスイープモジュール20(以下、「不良スイープモジュール」という)の数がS個以下であれば、正常に運転を実行することが可能である。なお、ストリング10におけるスイープモジュール20の最少個数Mminは、各種条件(例えば、上位システムから指令されるVH指令値、および、電源システム1が備えるストリング10の数等の少なくともいずれか)に応じて適宜設定されればよい。最少個数Mminは、制御部(例えばSCU11等)によって自動的に設定されてもよいし、作業者による指示に応じて設定されてもよい。また、最少個数Mminは、各種状況に応じて適宜変更されてもよい。
通電制御処理では、1つのストリング10においてスイープ制御を実行しつつ、不具合が生じた電池モジュール30を適切に交換させるための処理が行われる。図5を参照して、本実施形態の電源システム1が実行する通電制御処理について説明する。
5 配電装置
7 メインライン
10 ストリング
11 SCU
20 スイープモジュール
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
48 温度検出部
50 スイープユニット(SU)
57 インジケータ
Claims (3)
- メインラインと、
前記メインラインに接続された複数のスイープモジュールと、
不具合検出部と、
制御部と、
を備え、
前記複数のスイープモジュールのそれぞれは、
少なくとも1つの電池を備えた電池モジュールと、
前記電池モジュールと前記メインラインの間の接続および切断を切り替えるスイッチング素子である第1スイッチング素子および第2スイッチング素子を備えた電力回路モジュールと、
を有し、
前記不具合検出部は、
前記電池モジュールが備える電池の電圧および温度をそれぞれ検出する電圧検出部および温度検出部ならびに前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子の少なくとも一方の発熱を検出するために前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子の近傍に設けられたスイッチング素子温度検出部を有するとともに、
前記スイープモジュール毎に前記電圧検出部および温度検出部による検出結果に基づく前記電池モジュールの不具合、ならびに、前記スイッチング素子温度検出部による検出結果に基づく前記スイッチング素子の不具合を検出するように構成されており、
1つの前記メインラインには、運転を実行するために必要な前記スイープモジュールの最少個数よりもS個(S≧2)多い前記スイープモジュールが接続されており、
前記制御部は、
前記スイッチング素子を制御するゲート信号を前記電力回路モジュールに出力することで、複数の前記電池モジュールのうち、前記メインラインに接続させる前記電池モジュールを順次切り替えるスイープ制御を実行する第1処理と、
1つの前記メインラインに接続された複数の前記スイープモジュールのうち、前記不具合検出部によって前記電池モジュールの不具合または前記スイッチング素子の不具合が検出された前記スイープモジュールの数がF個以下(2≦F≦S)である場合に、不具合が検出された前記スイープモジュールを前記メインラインから継続して切断しつつ、前記複数のスイープモジュールのうち不具合が検出された前記スイープモジュールを除外して前記スイープ制御の条件を再設定し、再設定した条件で前記スイープ制御を継続する第2処理と、
前記第2処理で前記電池モジュールの不具合または前記スイッチング素子の不具合が検出されて前記メインラインから切断された前記スイープモジュールについて、前記不具合検出部の検出結果に基づき前記不具合が解消されたか否かを判定する第5処理と、
前記第5処理で前記不具合が解消したと判定された前記スイープモジュールを前記メインラインの接続対象に追加して、前記スイープ制御の条件を再設定し、再設定した条件で前記スイープ制御を継続する第6処理と、
を実行するように構成された、電源システム。 - 前記制御部は、
1つの前記メインラインに接続された複数の前記スイープモジュールのうち、前記不具合検出部によって前記電池モジュールの不具合または前記スイッチング素子の不具合が検出された前記スイープモジュールの数がF個よりも多くなった場合に、前記スイープ制御を停止させる第3処理、
を実行するように構成された、請求項1に記載の電源システム。 - 不具合が検出された前記スイープモジュールを指示することが可能なように構成されたインジケータをさらに備え、
前記制御部は、
前記不具合検出部によって不具合が検出された前記スイープモジュールを、前記インジケータに指示させる第4処理、
を実行するように構成された、請求項1または2に記載の電源システム。
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