JP7375920B2 - 充放電ユニット、バッテリモジュールおよび電源システム - Google Patents
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Description
本発明は、充放電ユニット、バッテリモジュールおよび電源システムに関する。
並列接続される複数のコンバータを有し、入力電圧を変圧し負荷へ出力するコンバータユニットと、コンバータユニットと並列に接続され、負荷へ電力を供給するバッテリモジュールと、負荷電流およびコンバータの電流出力能力に応じて、複数のコンバータの動作を制御する監視制御装置と、を備えた電源システムが提案されている（例えば特許文献１参照）。ここで、バッテリモジュールは、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータと、二次電池と、ＤＣ－ＤＣコンバータと、を有し、制御部が、コンバータユニットから入力されるカレントシェア信号に基づいて、負荷状態を判定し、負荷が重負荷でない場合、コンバータユニットの出力電力で二次電池を充電するように双方向ＤＣ－ＤＣコンバータを制御することができる。
しかしながら、特許文献１に記載された電源システムでは、バッテリモジュールにおいて二次電池を充電しているときに、負荷状態が変動すると、コンバータユニットから負荷へ出力される電圧が変動してしまう虞がある。
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、負荷の状態の変動が生じたときの負荷へ出力される電圧の変動が抑制される充放電ユニット、バッテリモジュールおよび電源システムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る充放電ユニットは、
電源から供給される電力を変換して電圧を出力する電力供給ユニットに接続される負荷と、前記負荷に接続され一定の電圧を出力する蓄電部と、の間に接続され、前記蓄電部の充放電を制御する充放電ユニットであって、
前記負荷と前記蓄電部との間に並列接続され、前記負荷へ電流を出力する第１電力変換回路と、前記蓄電部へ電流を出力する第２電力変換回路と、
前記第１電力変換回路と前記第２電力変換回路とに接続され、前記第１電力変換回路と前記第２電力変換回路と制御するユニット制御部と、を備え、
前記第１電力変換回路の出力は、前記第２電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記第２電力変換回路の出力は、前記第１電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記ユニット制御部は、前記電力供給ユニットから前記負荷へ供給される電流が予め設定された電流上限値未満のときに、前記第１電力変換回路が出力する電流と前記第２電力変換回路が出力する電流とがゼロより大きくなるように前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路を制御する第１モードで前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路を制御し、前記電力供給ユニットから前記負荷へ供給される電流が予め設定された電流上限値以上のときに、前記第１電力変換回路が出力する電流をゼロより大きい値となるように制御するとともに前記第２電力変換回路に、前記蓄電部へ出力する電流を停止する充電停止動作をさせる第２モードで前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路を制御する。
電源から供給される電力を変換して電圧を出力する電力供給ユニットに接続される負荷と、前記負荷に接続され一定の電圧を出力する蓄電部と、の間に接続され、前記蓄電部の充放電を制御する充放電ユニットであって、
前記負荷と前記蓄電部との間に並列接続され、前記負荷へ電流を出力する第１電力変換回路と、前記蓄電部へ電流を出力する第２電力変換回路と、
前記第１電力変換回路と前記第２電力変換回路とに接続され、前記第１電力変換回路と前記第２電力変換回路と制御するユニット制御部と、を備え、
前記第１電力変換回路の出力は、前記第２電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記第２電力変換回路の出力は、前記第１電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記ユニット制御部は、前記電力供給ユニットから前記負荷へ供給される電流が予め設定された電流上限値未満のときに、前記第１電力変換回路が出力する電流と前記第２電力変換回路が出力する電流とがゼロより大きくなるように前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路を制御する第１モードで前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路を制御し、前記電力供給ユニットから前記負荷へ供給される電流が予め設定された電流上限値以上のときに、前記第１電力変換回路が出力する電流をゼロより大きい値となるように制御するとともに前記第２電力変換回路に、前記蓄電部へ出力する電流を停止する充電停止動作をさせる第２モードで前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路を制御する。
また、本発明の一態様に係る充放電ユニットは、
前記ユニット制御部が、
前記第１電力変換回路から出力される電流の少なくとも一部が前記第２電力変換回路に入力され、前記第２電力変換回路から出力される電流の少なくとも一部が前記第１電力変換回路に入力されるよう、前記第１電力変換回路と前記第２電力変換回路とを制御する、ものであってもよい。
前記ユニット制御部が、
前記第１電力変換回路から出力される電流の少なくとも一部が前記第２電力変換回路に入力され、前記第２電力変換回路から出力される電流の少なくとも一部が前記第１電力変換回路に入力されるよう、前記第１電力変換回路と前記第２電力変換回路とを制御する、ものであってもよい。
また、本発明の一態様に係る充放電ユニットは、
前記ユニット制御部が、前記電源から電力が供給されているときに前記第１モードで制御を行い、前記電源から電力が供給されていないときに前記第２モードで前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路を制御する、ものであってもよい。
前記ユニット制御部が、前記電源から電力が供給されているときに前記第１モードで制御を行い、前記電源から電力が供給されていないときに前記第２モードで前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路を制御する、ものであってもよい。
また、本発明の一態様に係る充放電ユニットは、
前記第２電力変換回路が、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータであり、前記蓄電部へ電流を出力する充電動作と、前記負荷へ電流を出力する放電動作と、が可能であり、
前記ユニット制御部が、前記第２電力変換回路が充電停止動作を行った後、前記放電動作を行うように前記第２モードで前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路を制御する、ものであってもよい。
前記第２電力変換回路が、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータであり、前記蓄電部へ電流を出力する充電動作と、前記負荷へ電流を出力する放電動作と、が可能であり、
前記ユニット制御部が、前記第２電力変換回路が充電停止動作を行った後、前記放電動作を行うように前記第２モードで前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路を制御する、ものであってもよい。
また、本発明の一態様に係る充放電ユニットは、
電源から供給される電力を変換して電圧を出力する電力供給ユニットに接続される負荷と、前記負荷に接続され一定の電圧を出力する蓄電部と、の間に接続され、前記蓄電部の充放電を制御する充放電ユニットであって、
前記負荷と前記蓄電部との間に並列接続され、前記負荷へ電流を出力する第１電力変換回路と、前記蓄電部へ電流を出力する第２電力変換回路と、
前記第１電力変換回路と前記第２電力変換回路とに接続され、前記第１電力変換回路と前記第２電力変換回路と制御するユニット制御部と、を備え、
前記第１電力変換回路の出力は、前記第２電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記第２電力変換回路の出力は、前記第１電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記ユニット制御部が、前記第１電力変換回路が出力する電流と前記第２電力変換回路が出力する電流とがゼロより大きくなるように前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路を制御する第１モードと、前記第１電力変換回路が出力する電流をゼロより大きい値となるように制御するとともに前記第２電力変換回路に、前記蓄電部へ出力する電流を停止する充電停止動作をさせる第２モードと、で前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路を制御し、前記第１モードにおいて、現時点を含む予め設定された判定期間内における前記電力供給ユニットから前記負荷へ供給される電流の電流値の履歴に基づいて、前記第１電力変換回路が前記負荷へ出力する電流の値と、前記第２電力変換回路が前記蓄電部へ出力する電流の値とを制御する。
電源から供給される電力を変換して電圧を出力する電力供給ユニットに接続される負荷と、前記負荷に接続され一定の電圧を出力する蓄電部と、の間に接続され、前記蓄電部の充放電を制御する充放電ユニットであって、
前記負荷と前記蓄電部との間に並列接続され、前記負荷へ電流を出力する第１電力変換回路と、前記蓄電部へ電流を出力する第２電力変換回路と、
前記第１電力変換回路と前記第２電力変換回路とに接続され、前記第１電力変換回路と前記第２電力変換回路と制御するユニット制御部と、を備え、
前記第１電力変換回路の出力は、前記第２電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記第２電力変換回路の出力は、前記第１電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記ユニット制御部が、前記第１電力変換回路が出力する電流と前記第２電力変換回路が出力する電流とがゼロより大きくなるように前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路を制御する第１モードと、前記第１電力変換回路が出力する電流をゼロより大きい値となるように制御するとともに前記第２電力変換回路に、前記蓄電部へ出力する電流を停止する充電停止動作をさせる第２モードと、で前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路を制御し、前記第１モードにおいて、現時点を含む予め設定された判定期間内における前記電力供給ユニットから前記負荷へ供給される電流の電流値の履歴に基づいて、前記第１電力変換回路が前記負荷へ出力する電流の値と、前記第２電力変換回路が前記蓄電部へ出力する電流の値とを制御する。
また、本発明の一態様に係る充放電ユニットは、
前記第１電力変換回路が、インダクタを有する非絶縁型ＤＣ－ＤＣコンバータであり、
前記ユニット制御部が、前記インダクタを流れる前記第１電力変換回路から前記負荷へ出力される電流の波形が連続モードとなる電流値に設定する、ものであってもよい。
前記第１電力変換回路が、インダクタを有する非絶縁型ＤＣ－ＤＣコンバータであり、
前記ユニット制御部が、前記インダクタを流れる前記第１電力変換回路から前記負荷へ出力される電流の波形が連続モードとなる電流値に設定する、ものであってもよい。
また、本発明の一態様に係る充放電ユニットは、
電源から供給される電力を変換して電圧を出力する電力供給ユニットに接続される負荷と、前記負荷に接続され一定の電圧を出力する蓄電部と、の間に接続され、前記蓄電部の充放電を制御する充放電ユニットであって、
前記負荷と前記蓄電部との間に並列接続され、前記負荷へ電流を出力する第１電力変換回路と、前記蓄電部へ電流を出力する第２電力変換回路と、
前記第１電力変換回路と前記第２電力変換回路とに接続され、前記第１電力変換回路と前記第２電力変換回路と制御するユニット制御部と、を備え、
前記第１電力変換回路の出力は、前記第２電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記第２電力変換回路の出力は、前記第１電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路が、それぞれ、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータであり、前記蓄電部へ電流を出力する充電動作と、前記負荷へ電流を出力する放電動作と、が可能であり、
前記ユニット制御部が、前記第１電力変換回路が出力する電流と前記第２電力変換回路が出力する電流とがゼロより大きくなるように前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路を制御する第１モードと、前記第１電力変換回路が出力する電流をゼロより大きい値となるように制御するとともに前記第２電力変換回路に、前記蓄電部へ出力する電流を停止する充電停止動作をさせる第２モードと、前記第２電力変換回路から前記負荷へ出力する放電電力と、前記第１電力変換回路が前記蓄電部へ出力する電流とが、ゼロより大きくなるように、前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路を制御する第３モードと、前記第２電力変換回路が前記負荷へ出力する電流をゼロより大きい値に制御するとともに前記第１電力変換回路に前記蓄電部へ出力する電流を停止する充電停止動作を行わせる第４モードと、で前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路を制御する。
電源から供給される電力を変換して電圧を出力する電力供給ユニットに接続される負荷と、前記負荷に接続され一定の電圧を出力する蓄電部と、の間に接続され、前記蓄電部の充放電を制御する充放電ユニットであって、
前記負荷と前記蓄電部との間に並列接続され、前記負荷へ電流を出力する第１電力変換回路と、前記蓄電部へ電流を出力する第２電力変換回路と、
前記第１電力変換回路と前記第２電力変換回路とに接続され、前記第１電力変換回路と前記第２電力変換回路と制御するユニット制御部と、を備え、
前記第１電力変換回路の出力は、前記第２電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記第２電力変換回路の出力は、前記第１電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路が、それぞれ、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータであり、前記蓄電部へ電流を出力する充電動作と、前記負荷へ電流を出力する放電動作と、が可能であり、
前記ユニット制御部が、前記第１電力変換回路が出力する電流と前記第２電力変換回路が出力する電流とがゼロより大きくなるように前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路を制御する第１モードと、前記第１電力変換回路が出力する電流をゼロより大きい値となるように制御するとともに前記第２電力変換回路に、前記蓄電部へ出力する電流を停止する充電停止動作をさせる第２モードと、前記第２電力変換回路から前記負荷へ出力する放電電力と、前記第１電力変換回路が前記蓄電部へ出力する電流とが、ゼロより大きくなるように、前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路を制御する第３モードと、前記第２電力変換回路が前記負荷へ出力する電流をゼロより大きい値に制御するとともに前記第１電力変換回路に前記蓄電部へ出力する電流を停止する充電停止動作を行わせる第４モードと、で前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路を制御する。
他の観点から見た本発明の一態様に係るバッテリモジュールは、
電源から供給される電力を変換して電圧を出力する電力供給ユニットに接続され、前記負荷へ電力を供給するバッテリモジュールであって、
前記充放電ユニットと、
前記充放電ユニットに接続される蓄電部と、を備える。
電源から供給される電力を変換して電圧を出力する電力供給ユニットに接続され、前記負荷へ電力を供給するバッテリモジュールであって、
前記充放電ユニットと、
前記充放電ユニットに接続される蓄電部と、を備える。
他の観点から見た本発明の一態様に係る電源システムは、
電源から供給される電力を変換して電圧を出力する電力供給ユニットと、
前記電力供給ユニットに接続される前記バッテリモジュールと、を備える。
電源から供給される電力を変換して電圧を出力する電力供給ユニットと、
前記電力供給ユニットに接続される前記バッテリモジュールと、を備える。
本発明によれば、ユニット制御部が、第１電力変換回路が出力する電流と第２電力変換回路が出力する電流とがゼロより大きくなるように第１電力変換回路および第２電力変換回路を制御する第１モードと、第１電力変換回路が出力する電流をゼロより大きい値となるように制御するとともに第２電力変換回路に、蓄電部へ出力する電流を停止する充電停止動作をさせる第２モードと、で第１電力変換回路および第２電力変換回路を制御する。これにより、負荷の状態に応じて、電力供給ユニットから蓄電部へ流れる電流または第１電力変換回路から負荷へ流れる電流のいずれか一方を変化させることができるので、負荷の状態の変動が生じたときの負荷へ出力される電圧の変動が抑制される。
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態に係る充放電ユニットは、予め設定された一定の電圧を負荷へ出力する電力供給ユニットの出力端に接続され、蓄電部の充放電を制御する。充放電ユニットは、蓄電部に蓄えられた電気を負荷へ放電する第１電力変換回路と、電力供給ユニットから供給される電力を受けて蓄電部を充電する第２電力変換回路と、第１電力変換回路の第１出力電流を一定で維持し、第２電力変換回路の第２出力電流の目標電流値を、負荷の状態に応じて変化させるように、第１電力変換回路および第２電力変換回路を制御するユニット制御部と、を備える。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態に係る充放電ユニットは、予め設定された一定の電圧を負荷へ出力する電力供給ユニットの出力端に接続され、蓄電部の充放電を制御する。充放電ユニットは、蓄電部に蓄えられた電気を負荷へ放電する第１電力変換回路と、電力供給ユニットから供給される電力を受けて蓄電部を充電する第２電力変換回路と、第１電力変換回路の第１出力電流を一定で維持し、第２電力変換回路の第２出力電流の目標電流値を、負荷の状態に応じて変化させるように、第１電力変換回路および第２電力変換回路を制御するユニット制御部と、を備える。
本実施の形態に係る電源システムは、例えば処理状況に応じて消費電力が大きく変動しうるサーバへ電力を供給する用途で使用されるものである。例えば図１に示すように、本実施の形態に係る電源システム１００は、電力供給ユニット１０１と、バッテリモジュール１０３と、監視制御装置６１と、を備える。電力供給ユニット１０１およびバッテリモジュール１０３は、負荷３１に接続されており、電力供給ユニット１０１およびバッテリモジュール１０３から負荷３１へ電力が供給される。負荷３１は、例えば予め設定された一定の電圧で駆動する複数（図１では３つ）の負荷３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃが並列に接続されたものである。負荷３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃは、例えば筐体内に抜き差し可能に搭載されたブレードサーバであり、それぞれ処理状況に応じて消費電力が急激且つ大きく変動しうる。
電力供給ユニット１０１は、複数（図１では３つ）のコンバータ部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを有する。コンバータ部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃは、それぞれ、ＡＣ－ＤＣコンバータ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃと、ＡＣ－ＤＣコンバータ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃの動作を制御するコンバータ制御部１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃと、を有し、予め設定された一定の電圧を負荷３１へ出力する。ここで、負荷３１へ出力される電圧は、負荷３１の入力定格電圧に基づいて設定され、例えば１２Ｖに設定されている。ＡＣ－ＤＣコンバータ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃは、系統電源１１と負荷３１との間に並列接続されている。ＡＣ－ＤＣコンバータ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃは、それぞれ、トランスと、整流平滑回路と、スイッチング素子を含み昇圧動作または降圧動作を行う電力変換回路と、を有する。また、コンバータ部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃは、それぞれ、ＡＣ－ＤＣコンバータ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃの出力電圧を検出する電圧検出部２１１Ａ、２１１Ｂ、２１１Ｃと、出力電流を検出する電流検出部２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃと、を有する。
コンバータ制御部１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃは、例えば内部クロックを有するマイコンであり、複数のＡＣ－ＤＣコンバータ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃそれぞれに対応している。コンバータ制御部１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃは、ＡＣ－ＤＣコンバータ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃの電力変換回路のスイッチング素子の動作制御を介してＡＣ－ＤＣコンバータ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃを定電圧制御する。これにより、各ＡＣ－ＤＣコンバータ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃは、それぞれ系統電源１１から供給される交流（例えば２００Ｖ）を、変圧および整流平滑化してから降圧して直流電圧（例えば１２Ｖ）に変換して負荷３１へ供給する。また、コンバータ制御部１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃは、それぞれ、他のコンバータ制御部１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃが制御するＡＣ－ＤＣコンバータ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃの出力電流に基づいて、ＡＣ－ＤＣコンバータ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃの出力電流の電流値が平衡化するように制御するいわゆるカレントシェア機能を有する。コンバータ制御部１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃは、それぞれ、制御対象であるＡＣ－ＤＣコンバータ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃの出力電流の電流値を示す情報を含むカレントシェア信号を監視制御装置６１へ出力する。また、コンバータ制御部１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃは、監視制御装置６１から入力される指令情報に基づいて、ＡＣ－ＤＣコンバータ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃを起動させたり停止させたりする。
電流検出部２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃは、それぞれ、例えばＡＣ－ＤＣコンバータ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃと負荷３１との間に直列に接続された抵抗（図示せず）の両端間に生じる電圧を検出することによりＡＣ－ＤＣコンバータ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃの出力電流の電流値を検出する。そして、電圧検出部２１１Ａ、２１１Ｂ、２１１Ｃは、それぞれ、検出した出力電流に比例した電圧をコンバータ制御部１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃへ出力する。電圧検出部２１１Ａ、２１１Ｂ、２１１Ｃは、それぞれ、例えば電力供給ユニット１０１の出力端ｔｅＡ、ｔｅＢ、ｔｅＣに生じる電圧を一定の分圧比で分圧した電圧と負荷３１の仕様に基づいて予め設定された基準電圧との差分電圧を検出する。そして、電圧検出部２１１Ａ、２１１Ｂ、２１１Ｃは、検出した差分電圧に応じた電圧をコンバータ制御部１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃへ出力する。コンバータ制御部１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃは、電圧検出部２１１Ａ、２１１Ｂ、２１１Ｃから入力される差分電圧に基づいて、ＡＣ－ＤＣコンバータ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃの出力電圧が前述の基準電圧に対応する一定の電圧で維持するようにＡＣ－ＤＣコンバータ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃの動作を制御する。
監視制御装置６１は、コンバータ制御部１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃから入力されるカレントシェア信号に含まれる出力電流の電流値を示す情報に基づいて、負荷３１の状態を判定する。通常、ＡＣ－ＤＣコンバータ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃの出力電流は同一に維持されているため、監視制御装置６１は、カレントシェア信号に含まれる出力電流の電流値を示す情報から負荷３１へ流れる電流の電流値を特定し、負荷３１の状態を判定できる。監視制御装置６１は、負荷３１の状態が軽負荷状態である場合、ＡＣ－ＤＣコンバータ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃのいずれかの動作を停止させるよう指令する指令情報をコンバータ制御部１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃへ出力する。負荷３１が軽負荷状態である場合、負荷３１へ流れる電流が小さくなるため、ＡＣ－ＤＣコンバータ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃのいずれかを停止させることにより、動作させるＡＣ－ＤＣコンバータ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃをより高い電力変換効率で動作させることができる。
バッテリモジュール１０３は、バッテリ４１と、電力供給ユニット１０１の出力端ｔｅＡ、ｔｅＢ、ｔｅＣに接続されバッテリ４１の充放電を制御する充放電ユニット１０２と、を有する。バッテリ４１は、電力供給ユニット１０１の出力端ｔｅＡ、ｔｅＢ、ｔｅＣに接続され負荷３１に一定の電圧を出力する蓄電部である。バッテリ４１は、例えばリチウムイオンバッテリ、レドックスフロー電池等である。バッテリ４１は、例えば３５Ｖから５９Ｖの直流電圧を出力する。
充放電ユニット１０２は、電力供給ユニット１０１の出力端ｔｅＡ、ｔｅＢ、ｔｅＣとバッテリ４１との間に接続され、バッテリ４１と負荷３１の間に流れる電流を制御する。充放電ユニット１０２は、充放電回路１３と、放電回路１４と、バッテリ４１と、電流検出部２３４と、電圧検出部２３３と、ユニット制御部５１と、負荷３１と放電回路１４と充放電回路１３とに接続される配線Ｌ１１、Ｌ１２と、を有する。放電回路１４は、バッテリ４１に蓄えられた電気を負荷３１へ放電する第１電力変換回路である。放電回路１４は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１４１と、ＤＣ－ＤＣコンバータ１４１の動作を制御するコンバータ制御部１４２と、電流検出部２４２と、電圧検出部２４１と、を有する。ＤＣ－ＤＣコンバータ１４１は、例えば図２（Ａ）に示すような降圧動作をする非絶縁型ＤＣ－ＤＣコンバータであり、バッテリ４１の出力端間に接続された２つのスイッチング素子Ｑ１４１１、Ｑ１４１２と、インダクタＬ１４１と、コンデンサＣ１４１と、を有する。スイッチング素子Ｑ１４１１、Ｑ１４１２は、例えばＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、スイッチング素子Ｑ１４１１のソースがスイッチング素子Ｑ１４１２のドレインに接続されている。インダクタＬ１４１の一端は、スイッチング素子Ｑ１４１１のソースおよびスイッチング素子Ｑ１４１２のドレインに共通接続されている。コンデンサＣ１４１は、インダクタＬ１４１の他端とスイッチング素子Ｑ１４１２のソースとの間に接続され、両端間に生じる電圧が負荷３１へ出力される。コンバータ制御部１４２は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１４１をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する。
電流検出部２４２は、例えばＤＣ－ＤＣコンバータ１４１と負荷３１との間に直列に接続された抵抗（図示せず）の両端間に生じる電圧を検出することによりＤＣ－ＤＣコンバータ１４１の出力電流の電流値を検出する。そして、電流検出部２４２は、検出した出力電流に比例した電圧をコンバータ制御部１４２へ出力する。コンバータ制御部１４２は、電流検出部２４２から入力される電圧に基づいて、ＤＣ－ＤＣコンバータ１４１の出力電流の電流値が、ユニット制御部５１から入力される指令信号に対応した目標電流値となるようにＤＣ－ＤＣコンバータ１４１を制御する。この目標電流値は、図２（Ｂ）に示すように、インダクタＬ１４１を流れる電流ＩＬの波形が連続モードとなるように設定されている。なお、図２（Ｂ）において、期間ｄＴｏｎ１、ｄＴｏｎ２は、スイッチング素子Ｑ１４１１がオンし且つスイッチング素子Ｑ１４１２がオフしている期間であり、期間ｄＴｏｆｆ１、ｄＴｏｆｆ２は、スイッチング素子Ｑ１４１１がオフし且つスイッチング素子Ｑ１４１２がオンしている期間である。バッテリ４１のＳＯＣ値が低下し、バッテリ４１の出力電圧が低下すると、コンバータ制御部１４２は、デューティ比ｄＴｏｎ１／（ｄＴｏｎ１＋ｄＴｏｆｆ１）を、ｄＴｏｎ２／ｄＴｏｎ２＋ｄＴｏｆｆ２に変更することにより、出力電流を電流値Ｉｏｕｔｔで一定に維持する。インダクタＬ１４１のＬ値は、このようにバッテリ４１の出力電圧が変化してもデューティ比を変化させることにより電流ＩＬの波形を連続モードで維持できるように設定される。図１に戻って、電圧検出部２４１は、例えば電力供給ユニット１０１の出力端ｔｅＡ、ｔｅＢ、ｔｅＣに生じる電圧を一定の分圧比で分圧した電圧と負荷３１の仕様に基づいて予め設定された基準電圧との差分電圧を検出する。そして、電圧検出部２４１は、検出した差分電圧に応じた電圧をコンバータ制御部１４２へ出力する。コンバータ制御部１４２は、電圧検出部２４１から入力される差分電圧に基づいて、ＤＣ－ＤＣコンバータ１４１の出力電圧が前述の基準電圧に対応する一定の電圧で維持するようにＤＣ－ＤＣコンバータ１４１の動作を制御する。電流検出部２４２は、負荷３１と、ＤＣ－ＤＣコンバータ１４１と、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１３１とに繋がる配線Ｌ１１とに流れる電流を検出する。
充放電回路１３は、電力供給ユニット１０１から供給される電力を受けてバッテリ４１を充電する充電モードと、バッテリ４１に蓄えられた電気を負荷３１へ放電する放電モードと、のいずれかの動作モードで動作する第２電力変換回路である。充放電回路１３は、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１３１と、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１３１の動作を制御するコンバータ制御部１３２と、電流検出部２３２と、電圧検出部２３１と、を有する。双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１３１は、スイッチング素子を含み昇圧動作または降圧動作を行う。コンバータ制御部１３２は、例えば内部クロックを有するマイコンであり、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１３１のスイッチング素子の動作制御を介して双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１３１を定電圧制御または定電流制御する。ここで、コンバータ制御部１３２は、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１３１をＰＷＭ制御する。コンバータ制御部１３２は、充電モードで動作する場合、バッテリ４１のＳＯＣ（State Of Charge）値に基づいて、定電流制御または定電圧制御に切り替える。ここで、コンバータ制御部１３２は、電圧検出部２３３により検出されるバッテリ４１の出力電圧に基づいて、その出力電圧が予め設定されたＳＯＣ閾値（例えば９０％）に対応する電圧以下の場合、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータを定電流制御する。一方、コンバータ制御部１３２は、バッテリ４１の出力電圧がＳＯＣ閾値に対応する電圧を超えると、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータを定電圧制御する。
電流検出部２３２は、例えば双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１３１と負荷３１との間に直列に接続された抵抗（図示せず）の両端間に生じる電圧を検出することにより双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１３１の出力電流または入力電流の電流値を検出する。そして、電流検出部２３２は、検出した出力電流に比例した電圧をコンバータ制御部１３２へ出力する。ここで、コンバータ制御部１３２は、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１３１を放電モードで動作させる場合、電流検出部２３２から入力される電圧に基づいて、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１３１の出力電流が一定となるように双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１３１を制御することができる。電圧検出部２３１は、例えば電力供給ユニット１０１の出力端ｔｅＡ、ｔｅＢ、ｔｅＣに生じる電圧を一定の分圧比で分圧した電圧と負荷３１の仕様に基づいて予め設定された基準電圧との差分電圧を検出する。そして、電圧検出部２３１は、検出した差分電圧に応じた電圧をコンバータ制御部１３２へ出力する。コンバータ制御部１３２は、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１３１を放電モードで動作させる場合、電圧検出部２３１から入力される差分電圧に基づいて、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１３１の出力電圧が前述の基準電圧に対応する一定の電圧で維持するように双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１３１の動作を制御する。電流検出部２３２は、負荷３１と、ＤＣ－ＤＣコンバータ１４１と、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１３１とに繋がる配線Ｌ１２に流れる電流を検出する。
電流検出部２３４は、例えばバッテリ４１と放電回路１４および充放電回路１３との間に直列に接続された抵抗（図示せず）の両端間に生じる電圧を検出することにより双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１３１の出力電流の電流値を検出する。そして、電流検出部２３２は、検出した出力電流に比例した電圧をコンバータ制御部１３２へ出力する。電圧検出部２３３は、例えばバッテリ４１の出力端間に生じる電圧を検出する。そして、電圧検出部２３３は、検出した電圧をコンバータ制御部１３２へ出力する。コンバータ制御部１３２は、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１３１を充電モードで動作させる場合、電圧検出部２３３により検出される電圧がバッテリ４１のＳＯＣ閾値に対応する電圧以下の場合、電流検出部２３４から入力される電圧に基づいて、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１３１の出力電流の電流値が、ユニット制御部５１から入力される指令信号に対応した目標電流値となるように双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１３１を制御する。一方、コンバータ制御部１３２は、電圧検出部２３３により検出される電圧がバッテリ４１のＳＯＣ閾値に対応する電圧を超えている場合、電圧検出部２３３から入力される電圧に基づいて、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１３１の出力電圧が一定となるように双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１３１を制御する。
充放電回路１３が充電モードで動作する場合、ユニット制御部５１は、放電回路１４の出力電流を一定で維持し、充放電回路１３の出力電流の目標電流値を、負荷３１の状態に応じて変化させるように、放電回路１４および充放電回路１３を制御する。ユニット制御部５１は、プロセッサとメモリとを有し、プロセッサがメモリの記憶するプログラムを実行することにより、図３に示すように、電流取得部５１１、特定部５１２および指令部５１３として機能する。また、メモリには、放電回路１４の出力電流の目標電流値を示す目標電流値情報を記憶する放電目標電流値記憶部５３１と、充放電制御情報記憶部５３２と、を有する。
充放電制御情報記憶部５３２は、例えば図４に示すように、充放電回路１３の動作モードを示す動作モード情報と、充放電回路１３が充電モードで動作する場合の充放電回路１３の出力電流の目標電流値を示す目標電流値情報と、を、コンバータ部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの出力電流の範囲を示す情報に対応づけて記憶している。図４に示す例では、コンバータ部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃから負荷３１へ供給される電流の電流値Ｉｏｕｔが、予め設定された電流上限値Ｉｔｈ３以上または電流下限値Ｉｔｈ０未満の場合、充放電回路１３を放電モードで動作させ、電流値Ｉｏｕｔが電流上限値Ｉｔｈ３未満の場合、充放電回路１３を充電モードで動作させる設定となっている。ここで、電流下限値Ｉｔｈ０は、電力供給ユニット１０１が停止し電流を出力しない状態を検出するための閾値であり、電力供給ユニット１０１が停止したと判別しうる０に近い値に設定される。また、充放電回路１３を充電モードで動作させる場合、電流値Ｉｏｕｔが、電流下限値Ｉｔｈ０以上且つ電流閾値Ｉｔｈ１未満の場合、充放電回路１３の出力電流の目標値を電流値ＩｏｕｔＢ１に設定し、電流値Ｉｏｕｔが、電流閾値Ｉｔｈ２以上且つ電流閾値Ｉｔｈ１未満の場合、ＩｏｕｔＢ１よりも小さい電流値ＩｏｕｔＢ２に設定する内容となっている。また、電流値Ｉｏｕｔが、電流閾値Ｉｔｈ２以上且つ電流上限値Ｉｔｈ３未満の場合、充放電回路１３の出力電流の目標値を電流値ＩｏｕｔＢ２よりも更に小さい電流値ＩｏｕｔＢ３に設定する内容となっている。即ち、充放電回路１３を充電モードで動作させる場合の充放電回路１３の出力電流の目標電流値は、コンバータ部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの出力電流が大きくなるほど小さくなるように設定されている。なお、充放電回路１３は、充電モード→放電モードに切り替わるときは、直接切り替わるのではなく、充電モード→充電停止動作→放電モードといったように、回路を停止させる停止動作を経てモードが切り替わる。放電モード→充電モードも同様に、放電モード→停止動作→充電モードといったように切り替わる。
ユニット制御部５１は、第１モードの制御と第２モードの制御とで充放電回路１３および放電回路１４を制御する。第１モードの制御とは、ＤＣ－ＤＣコンバータ１４１から配線Ｌ１１へ向かう方向に流れる電流が、ゼロより大きい値として電流検出部２４２で検出され、かつ、配線Ｌ１２から双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１３１へ向かう方向に流れる電流が、ゼロより大きい値として電流検出部２３２で検出されるように行われる制御である。本実施の形態では、Ｉｏｕｔ＜Ｉｔｈ３の状態のときに、第１モードの制御が行われる。
第２モードの制御とは、ＤＣ－ＤＣコンバータ１４１から配線Ｌ１１へ向かう方向に流れる電流が、ゼロより大きい値として電流検出部２４２で検出され、かつ、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１３１の充電を停止する充電停止動作を行う制御である。本実施例では、Ｉｏｕｔ≧Ｉｔｈ３のときに、第２モードの制御が行われる。バッテリの充電を停止することにより、ＤＣ－ＤＣコンバータ１４１が放電する電流がすべて負荷へ供給される。
上記のように、電力供給ユニット１０１から供給される電流で負荷電流を賄える時には第１モードで充放電ユニットを制御し、電力供給ユニット１０１から供給される電流が足りなくなったときに、第１モードから第２モードに切り替えて充放電ユニットを制御することにより、速やかに負荷へ電流を供給し、負荷電圧の変動を抑制する。
上記のように、電力供給ユニット１０１から供給される電流で負荷電流を賄える時には第１モードで充放電ユニットを制御し、電力供給ユニット１０１から供給される電流が足りなくなったときに、第１モードから第２モードに切り替えて充放電ユニットを制御することにより、速やかに負荷へ電流を供給し、負荷電圧の変動を抑制する。
第１モードの制御と第２モードの制御が行われる状態は、前述の内容に限定されず、系統電源１１の状態によって、第１モードと第２モードを切り替えても良い。例えば、電力供給ユニット１０１は、系統電源１１から電力が供給されているかどうかを監視し、充放電ユニット１０２のユニット制御部５１へ送信する。そして、系統電源１１から電力が供給されているとき、ユニット制御部５１は第１モードで制御を行う。系統電源１１から電力が供給されないとき、ユニット制御部５１は第２モードで制御を行う。上記の制御を行うことにより、系統電源１１が停電したときであっても、速やかに負荷へ電流を供給し、負荷電圧の変動を抑制する。系統電源１１から電力が供給されないことを検出する方法としては、例えば、ＡＣ－ＤＣコンバータ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃへの入力電圧が所定値以下となることでも良いし、ＡＣ－ＤＣコンバータ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃからの出力電圧が所定値以下となることでもよい。
なお、ユニット制御部５１は、第２モードの制御において、充放電回路１３は放電モードから放電を停止する放電停止動作となるように制御した後、放電動作を行ってもよい。充放電回路１３を放電動作させることにより、負荷へ供給できる電流が増えるため、さらに負荷電圧の変動を抑制することができる。
図３に戻って、電流取得部５１１は、コンバータ部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃそれぞれから出力されるカレントシェア信号に含まれるＡＣ－ＤＣコンバータ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃの出力電流の電流値を示す電流値情報を取得する。電流取得部５１１は、取得した電流値情報を特定部５１２に通知する。特定部５１２は、充放電制御情報記憶部５３２が記憶する情報を参照して、電流取得部５１１から通知される情報が示す出力電流の電流値に基づいて、充放電回路１３の動作モードと充電モードで動作する場合の出力電流の目標電流値とを特定する。ここで、特定部５１２は、コンバータ部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃから負荷３１へ供給される電流の電流値Ｉｏｕｔが電流上限値Ｉｔｈ３以上の場合、放電モードを選択し、電流値Ｉｏｕｔが電流上限値Ｉｔｈ３未満の場合、充電モードを選択する。
指令部５１３は、特定部５１２により特定された動作モードを示す動作モード情報と、充電モードで動作する場合の出力電流の目標電流値を示す目標電流値情報と、を充放電回路１３のコンバータ制御部１３２へ出力する。また、指令部５１３は、放電目標電流値記憶部５３１が記憶する放電目標電流値情報を取得して、放電回路１４のコンバータ制御部１４２へ出力する。
次に、本実施の形態に係るユニット制御部が実行する充放電制御処理について図５および図６を参照しながら説明する。まず、電流取得部５１１は、コンバータ部１２Ａ、１２Ｂ、１２ＣそれぞれからＡＣ－ＤＣコンバータ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃの電流値情報を取得する（ステップＳ１０１）。次に、特定部５１２は、充放電制御情報記憶部５３２が記憶する情報を参照して、電流取得部５１１から通知される電流値情報が示す電流値Ｉｏｕｔが電流上限値Ｉｔｈ３以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ここで、特定部５１２が、電流値Ｉｏｕｔが電流上限値Ｉｔｈ３以上であると判定したとする（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）。この場合、充放電回路１３の動作モードを放電モードと特定し（ステップＳ１０３）、指令部５１３が、特定部５１２により特定された放電モードを示す動作モード情報をコンバータ制御部１３２へ出力する（ステップＳ１０４）。このとき、図６（Ａ）に示すように、充放電回路１３が放電モードで動作し、バッテリ４１から放電回路１４へ放電電流Ｉｄ１１が流れるとともに、バッテリ４１から充放電回路１３へも放電電流Ｉｄ２１が流れる。そして、放電回路１４および充放電回路１３の両方から負荷３１へ電流Ｉｄ１２、Ｉｄ２２が供給される。図５に戻って、続いて、再びステップＳ１０１の処理が実行される。
一方、特定部５１２が、電流値Ｉｏｕｔが電流上限値Ｉｔｈ３未満であると判定したとする（ステップＳ１０２：Ｎｏ）。この場合、特定部５１２は、充放電制御情報記憶部５３２が記憶する情報を参照して、電流取得部５１１から通知される電流値情報が示す電流値Ｉｏｕｔが電流下限値Ｉｔｈ０未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。ここで、特定部５１２が、電流値Ｉｏｕｔが電流下限値Ｉｔｈ０未満であると判定すると（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、前述のステップＳ１０３以降の処理が実行される。一方、特定部５１２が、電流値Ｉｏｕｔが電流下限値Ｉｔｈ０以上であると判定したとする（ステップＳ１０５：Ｎｏ）。この場合、特定部５１２は、充放電回路１３の動作モードを充電モードと特定し（ステップＳ１０６）、指令部５１３が、特定部５１２により特定された充電モードを示す動作モード情報をコンバータ制御部１３２へ出力する（ステップＳ１０７）。このとき、図６（Ｂ）に示すように、充放電回路１３が充電モードで動作し、充放電回路１３からバッテリ４１へ充電電流Ｉｃ１２が流れる。また、バッテリ４１および充放電回路１３から放電回路１４へ電流Ｉｄ１１が供給される。そして、放電回路１４から負荷３１へ電流Ｉｄ１２が供給される一方、電力供給ユニット１０１から充放電回路１３へ電流Ｉｃ１１が供給される。
図５に戻って、その後、特定部５１２は、充放電制御情報記憶部５３２が記憶する情報を参照して、前述の電流値情報が示す電流値Ｉｏｕｔに対応する目標電流値を特定する（ステップＳ１０８）。ここで、特定部５１２は、電流値Ｉｏｕｔが電流閾値Ｉｔｈ１未満である場合、目標電流値ＩｏｕｔＢ１を特定し、電流値Ｉｏｕｔが電流閾値Ｉｔｈ２以上且つ電流閾値Ｉｔｈ１未満である場合、目標電流値ＩｏｕｔＢ２を特定する。また、特定部５１２は、電流値Ｉｏｕｔが電流閾値Ｉｔｈ２以上且つ電流閾値Ｉｔｈ３未満である場合、目標電流値ＩｏｕｔＢ３を特定する。次に、指令部５１３は、特定部５１２により特定された目標電流値を示す目標電流値情報をコンバータ制御部１３２へ出力する（ステップＳ１０９）。次に、再びステップＳ１０１の処理が実行される。
以上説明したように、本実施の形態に係るバッテリモジュール１０３によれば、ユニット制御部５１が、電力供給ユニット１０１から負荷３１へ供給される電流が予め設定された電流上限値Ｉｔｈ３未満の場合、放電回路１４の出力電流を一定で維持し、且つ、充放電回路１３の目標電流値を変動させることにより、配線Ｌ１１、Ｌ１２と放電回路１４と充放電回路１３とに電流が流れる状態を維持するように放電回路１４および充放電回路１３を制御する。一方、ユニット制御部５１は、電力供給ユニット１０１から負荷３１へ供給される電流が電流上限値Ｉｔｈ３以上になった場合、充放電回路１３のバッテリ４１側への電流出力を停止する充電停止動作、即ち、バッテリ４１を放電させる動作を行うように充放電回路１３を制御する。これにより、負荷３１の状態に応じて、電力供給ユニット１０１からバッテリ４１へ流れる電流を変化させることができるので、負荷３１の状態の変動が生じたときの負荷３１へ出力される電圧の変動が抑制される。
また、本実施の形態に係る充放電回路１３は、電力供給ユニット１０１から供給される電力を受けてバッテリ４１を充電する充電モードと、バッテリ４１に蓄えられた電気を負荷３１へ放電する放電モードと、のいずれかの動作モードで動作する。そして、ユニット制御部５１は、コンバータ部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの出力電流の電流値が電流上限値Ｉｔｈ３以上の場合、充放電回路１３を放電モードで動作させる。一方、ユニット制御部５１は、コンバータ部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの出力電流の電流値が電流上限値Ｉｔｈ３未満の場合、充放電回路１３を充電モードで動作させる。これにより、例えば負荷３１の状態が、放電回路１４から負荷３１へ供給される電流のみでは負荷３１へ出力される電圧の降下を回避できない程度の重負荷となった場合でも、放電回路１４および充放電回路１３から負荷３１へ負荷３１への出力電圧の降下を抑制できるだけの十分な電流が供給される。従って、負荷３１の状態が大きく変動した場合でも負荷３１へ出力される電圧の変動を抑制できる。
更に、本実施の形態に係るユニット制御部５１は、放電回路１４の出力電流の目標電流値を、インダクタＬ１４１を流れる電流ＩＬの波形が連続モードとなる電流値に設定する。これにより、放電回路１４から負荷３１へ安定的に電流を供給することができるので、負荷３１へ出力される電圧の変動を抑制できる。
また、本実施の形態に係るユニット制御部５１は、充放電回路１３が充電モードで動作している場合、放電回路１４の出力電流を一定で維持し、充放電回路１３の出力電流の目標電流値を、負荷３１の状態に応じて変化させるように、放電回路１４および充放電回路１３を制御する。これにより、バッテリ４１から負荷３１へ効率的に電流を流すことができるので、負荷３１へ出力される電圧の変動を抑制できる。
（実施の形態２）
本実施の形態に係る電源システムは、ユニット制御部が、放電回路の出力電流の目標電流値を、バッテリ４１のＳＯＣに応じて変化させる点が実施の形態１と相違する。ここで、ユニット制御部は、放電回路１４の出力電流の目標電流値を、放電回路のインダクタを流れる電流の波形が連続モードとなる電流値となるように設定する。
本実施の形態に係る電源システムは、ユニット制御部が、放電回路の出力電流の目標電流値を、バッテリ４１のＳＯＣに応じて変化させる点が実施の形態１と相違する。ここで、ユニット制御部は、放電回路１４の出力電流の目標電流値を、放電回路のインダクタを流れる電流の波形が連続モードとなる電流値となるように設定する。
本実施の形態に係る電源システムの構成は、実施の形態１に係る電源システムの構成と略同様であり、ユニット制御部の機能構成のみが相違する。なお、本実施の形態の説明において、実施の形態１と同様の構成については、図１および図２に示す符号と同一の符号を用いて説明する。
図７に示すように、ユニット制御部２０５１は、実施の形態１で説明したユニット制御部５１と同様のハードウェア構成を有し、電流取得部５１１、特定部５１２、指令部５１３、ＳＯＣ情報取得部２５１４および目標電流決定部２５１５として機能する。なお、図７において、実施の形態１と同様の構成については図３と同一の符号を付している。また、メモリには、放電目標電流値記憶部５３１と、充放電制御情報記憶部５３２と、目標電流値候補記憶部２５３３と、を有する。目標電流値候補記憶部２５３３は、例えば図８（Ａ）に示すように、放電回路１４の目標電流値情報を、対応するバッテリ４１の出力電圧を示すＳＯＣ情報に対応づけて記憶している。図８（Ａ）に示す例では、バッテリ４１の出力電圧Ｖｓｏｃが、予め設定された電圧閾値Ｖ１以上の場合、放電回路１４の出力電流の目標電流値を電流値Ｉｏｕｔｔ１に設定し、バッテリ４１の出力電圧Ｖｓｏｃが、電圧閾値Ｖ１よりも低い電圧閾値Ｖ２以上且つ電圧閾値Ｖ１未満の場合、放電回路１４の出力電流の目標電流値を電流値Ｉｏｕｔｔ１よりも小さい電流値Ｉｏｕｔｔ２に設定している。また、バッテリ４１の出力電圧Ｖｓｏｃが、電圧閾値Ｖ２未満の場合、放電回路１４の出力電流の目標電流値を電流値Ｉｏｕｔｔ２よりも小さい電流値Ｉｏｕｔｔ３に設定している。即ち、放電回路１４の出力電流の目標電流値は、バッテリ４１の出力電圧が小さくなるほど小さくなるように設定されている。
また、目標電流値は、図８（Ｂ）に示すように、図２に示すインダクタＬ１４１を流れる電流ＩＬの波形が連続モードとなるように設定されている。なお、図８（Ｂ）において、期間ｄＴｏｎ１、ｄＴｏｎ２は、スイッチング素子Ｑ１４１１がオンし且つスイッチング素子Ｑ１４１２がオフしている期間であり、期間ｄＴｏｆｆ１、ｄＴｏｆｆ２は、スイッチング素子Ｑ１４１１がオフし且つスイッチング素子Ｑ１４１２がオンしている期間である。
図７に戻って、ＳＯＣ情報取得部２５１４は、電圧検出部２３３で検出されたバッテリ４１の出力電圧の電圧値を示す情報をＳＯＣ情報として取得し、取得したＳＯＣ情報を目標電流決定部２５１５へ通知する。目標電流決定部２５１５は、目標電流値候補記憶部２５３３が記憶する情報を参照して、ＳＯＣ情報取得部２５１４が取得したＳＯＣ情報が示す電圧値に対応する目標電流値を決定し、決定した目標電流値を放電目標電流値記憶部５３１に記憶させる。目標電流決定部２５１５は、図８（Ｂ）に示すように、バッテリ４１のＳＯＣ値が低下し、バッテリ４１の出力電圧が低下すると、放電回路１４の出力電流の目標電流値Ｉｏｕｔを、電流値Ｉｏｕｔｔ１から電流値Ｉｏｕｔｔ１よりも小さい電流値Ｉｏｕｔｔ２へ変更する。このとき、コンバータ制御部１４２は、デューティ比ｄＴｏｎ１／（ｄＴｏｎ１＋ｄＴｏｆｆ１）を、ｄＴｏｎ２／ｄＴｏｎ２＋ｄＴｏｆｆ２に変更することにより、出力電流を変更後の電流値Ｉｏｕｔｔ２で一定に維持する。
次に、本実施の形態に係るユニット制御部が実行する放電目標電流値更新処理について図９を参照しながら説明する。まず、ＳＯＣ情報取得部２５１４は、電圧検出部２３３で検出された電圧値を示す情報をＳＯＣ情報として取得する（ステップＳ２０１）。このとき、ＳＯＣ情報取得部２５１４は、取得したＳＯＣ情報を目標電流決定部２５１５へ通知する。次に、目標電流決定部２５１５は、目標電流値候補記憶部２５３３が記憶する情報を参照して、ＳＯＣ情報取得部２５１４から通知されるＳＯＣ情報が示す電圧値Ｖｓｏｃに基づいて、放電回路１４の放電目標電流値を特定する（ステップＳ２０２）。ここで、目標電流決定部２５１５は、電圧値Ｖｓｏｃが電圧閾値Ｖ１以上である場合、放電目標電流値として電流値Ｉｏｕｔｔ１を特定する。また、目標電流決定部２５１５は、電圧値Ｖｓｏｃが電圧閾値Ｖ２以上且つ電圧閾値Ｖ１未満である場合、放電目標電流値として電流値Ｉｏｕｔｔ１よりも小さい電流値Ｉｏｕｔｔ２を特定する。更に、目標電流決定部２５１５は、電圧値Ｖｓｏｃが電圧閾値Ｖ２未満である場合、放電目標電流値として電流値Ｉｏｕｔｔ２よりも小さい電流値Ｉｏｕｔｔ３を特定する。続いて、目標電流決定部２５１５は、特定した放電目標電流値を示す電流値情報で放電目標電流値記憶部５３１が記憶する放電目標電流値情報を更新する（ステップＳ２０３）。その後、再びステップＳ２０１の処理が実行される。
以上説明したように、本実施の形態に係るバッテリモジュールによれば、ユニット制御部５１が、充放電回路１３を充電モードで動作させる場合、放電回路の出力電流の目標電流値を、バッテリ４１のＳＯＣに応じて変化させる。これにより、バッテリ４１のＳＯＣが低下した場合、放電回路１４から負荷３１へ流れる電流を小さくすることができるので、バッテリ４１の無駄な放電を抑制することができる。
（実施の形態３）
本実施の形態に係る電源システムは、ユニット制御部が、現時点を含む予め設定された判定期間内における電力供給ユニットから負荷へ供給される電流の電流値の履歴に基づいて、放電回路の出力電流の目標電流値を設定する点が実施の形態１と相違する。
本実施の形態に係る電源システムは、ユニット制御部が、現時点を含む予め設定された判定期間内における電力供給ユニットから負荷へ供給される電流の電流値の履歴に基づいて、放電回路の出力電流の目標電流値を設定する点が実施の形態１と相違する。
本実施の形態に係る電源システムの構成は、実施の形態１に係る電源システムの構成と略同様であり、ユニット制御部の機能構成のみが相違する。なお、本実施の形態の説明において、実施の形態１と同様の構成については、図１および図２に示す符号と同一の符号を用いて説明する。
図１０に示すように、ユニット制御部３０５１は、実施の形態１で説明したユニット制御部５１と同様のハードウェア構成を有し、電流取得部５１１、特定部５１２、指令部５１３、割合算出部３５１４および目標電流決定部３５１５として機能する。なお、図１０において、実施の形態１と同様の構成については図３と同一の符号を付している。また、メモリには、放電目標電流値記憶部５３１と、充放電制御情報記憶部５３２と、目標電流値候補記憶部３５３３と、電流値履歴記憶部３５３４と、を有する。目標電流値候補記憶部３５３３は、例えば図１１に示すように、放電回路１４の放電目標電流値の候補となる電流値を示す目標電流値情報を、発生割合が最大となるコンバータ部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの出力電流範囲を示す情報に対応づけて記憶している。図１１に示す例では、コンバータ部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの出力電流範囲が電流閾値Ｉｔｈ１未満の場合、放電回路１４の放電目標電流値が電流値Ｉｏｕｔｔ３１に設定され、コンバータ部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの出力電流範囲が電流閾値Ｉｔｈ１以上且つ電流閾値Ｉｔｈ２未満の場合、放電回路１４の放電目標電流値が電流値Ｉｏｕｔｔ３１よりも小さい電流値Ｉｏｕｔｔ３２にされる。また、コンバータ部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの出力電流範囲が電流閾値Ｉｔｈ２以上且つ電流閾値Ｉｔｈ３未満の場合、放電回路１４の放電目標電流値が電流値Ｉｏｕｔｔ３２よりも小さい電流値Ｉｏｔｔ３３に設定される。即ち、発生割合が最大となるコンバータ部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの出力電流範囲が大きくなるほど、放電回路１４の放電目標電流値が小さくなるように設定されている。
図１０に戻って、電流値履歴記憶部３５３４は、現時点を含む予め設定された判定期間内におけるコンバータ部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの出力電流の電流値の履歴を示す情報を時系列で記憶する。ここで、前述の判定期間は、例えば、１ｍｉｎ程度に設定される。
電流取得部５１１は、コンバータ制御部１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２ＣからＡＣ－ＤＣコンバータ１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃの出力電流の電流値を示す電流値情報を取得すると、取得した電流値情報を特定部５１２に通知するとともに電流値履歴記憶部３５３４に時系列で記憶させる。割合算出部３５１４は、電流値履歴記憶部３５３４および目標電流値候補記憶部３５３３が記憶する情報を参照して、前述の判定期間内における目標電流値候補記憶部３５３３が記憶する各出力電流範囲の発生割合を算出する。割合算出部３５１４は、算出した各出力電流範囲の発生割合を示す発生割合情報を目標電流決定部３５１５へ通知する。目標電流決定部３５１５は、割合算出部３５１４から通知される発生割合情報に基づいて、発生割合が最大の出力電流範囲を特定する。そして、目標電流決定部３５１５は、目標電流値候補記憶部３５３３が記憶する情報を参照して、特定した発生割合が最大の出力電流範囲に対応づけられた目標電流値を放電目標電流値として特定する。また、目標電流決定部３５１５は、特定した放電目標電流値を示す目標電流値情報で、放電目標電流値記憶部５３１が記憶する放電目標電流値情報を更新する。
次に、本実施の形態に係るユニット制御部が実行する放電目標電流値更新処理について図１２を参照しながら説明する。まず、割合算出部３５１４は、予め設定された放電目標電流値の更新時期が到来したか否かを判定する（ステップＳ３０１）。割合算出部３５１４は、放電目標電流値の更新時期が未だ到来していないと判定する限り（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、ステップＳ３０１の処理を繰り返し実行する。一方、割合算出部３５１４が、放電目標電流値の更新時期が到来したと判定したとする（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）。この場合、割合算出部３５１４は、電流値履歴記憶部３５３４および目標電流値候補記憶部３５３３が記憶する情報を参照して、前述の判定期間内における目標電流値候補記憶部３５３３が記憶する各出力電流範囲の発生割合を算出する（ステップＳ３０２）。次に、目標電流決定部３５１５は、割合算出部３５１４から通知される発生割合情報に基づいて、発生割合が最大の出力電流範囲を特定する（ステップＳ３０３）。続いて、目標電流決定部３５１５は、目標電流値候補記憶部３５３３が記憶する情報を参照して、特定した発生割合が最大の出力電流範囲に対応づけられた目標電流値を放電目標電流値として特定する（ステップＳ３０４）。その後、目標電流決定部３５１５は、特定した放電目標電流値を示す目標電流値情報で、放電目標電流値記憶部５３１が記憶する放電目標電流値情報を更新する（ステップＳ３０５）。次に、再びステップＳ３０１の処理が実行される。
以上説明したように、本実施の形態に係るバッテリモジュールによれば、ユニット制御部３０５１が、現時点を含む判定期間内におけるコンバータ部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの出力電流の電流値の履歴に基づいて、放電回路１４の放電目標電流値を設定する。これにより、放電回路１４の放電目標電流値を、判定期間内における負荷３１の状態の履歴に基づいて適切な電流値に設定することができるので、負荷３１へ出力される電圧の変動を抑制できる。
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明は前述の各実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば、図１３に示す電源システム４００のように、バッテリモジュール４１０３の充放電ユニット４１０２が、２つの充放電回路１３、４０１４と、バッテリ４１と、電流検出部２３４と、電圧検出部２３３と、ユニット制御部４０５１と、を有するものであってもよい。なお、図１３において実施の形態１と同様の構成については図１と同一の符号を付している。充放電回路４０１４は、電力供給ユニット１０１から供給される電力を受けてバッテリ４１を充電する充電モードと、バッテリ４１に蓄えられた電気を負荷３１へ放電する放電モードと、のいずれかの動作モードで動作する。充放電回路４０１４は、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ４１４１と、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ４１４１の動作を制御するコンバータ制御部４１４２と、電流検出部２４２と、電圧検出部２４１と、を有する。
ユニット制御部４０５１は、第１モード乃至第４モードで２つの充放電回路１３、４０１４を制御することができる。ここで、第１モードの制御とは、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ４１４１から配線Ｌ１１へ向かう方向に流れる電流が、ゼロより大きい値として電流検出部２４２で検出され、且つ、配線Ｌ１２から双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１３１へ向かう方向に流れる電流が、ゼロより大きい値として電流検出部２３２で検出されるように行われる制御である。本実施例では、Ｉｏｕｔ＜Ｉｔｈ３の状態のときに、第１モードの制御が行われる。
第２モードの制御とは、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ４１４１から配線Ｌ１１へ向かう方向に流れる電流が、ゼロより大きい値として電流検出部２４２で検出され、且つ、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１３１の充電を停止する充電停止動作を行う制御である。本変形例では、Ｉｏｕｔ≧Ｉｔｈ３のときに、第２モードの制御が行われる。
第３モードの制御とは、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１３１から配線Ｌ１２へ向かう方向に流れる電流が、ゼロより大きい値として電流検出部２３２で検出され、かつ、配線Ｌ１１から双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ４１４１へ向かう方向に流れる電流が、ゼロより大きい値として電流検出部２４２で検出されるように行われる制御である。本実施例では、Ｉｏｕｔ＜Ｉｔｈ３の状態のときに、第３モードの制御が行われる。
第４モードの制御とは、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１３１から配線Ｌ１２へ向かう方向に流れる電流が、ゼロより大きい値として電流検出部２３２で検出され、かつ、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ４１４１の充電を停止する充電停止動作を行う制御である。本実施例では、Ｉｏｕｔ≧Ｉｔｈ３のときに、第４モードの制御が行われる。
ユニット制御部４０５１は、ある期間内で制御するモードを設定し、予め設定された切換期間が到来する毎に、制御するモードを変更しても良い。たとえば、ある期間を１か月としたときに、最初の１か月は第１モードと第２モードで制御し、第３モードと第４モードの制御は行わない。次の１か月では、第３モードと第４モードでの制御を行い、第１モードと第２モードでの制御を行わない。このように、１ヶ月ごとに制御する期間を切り替える。
本構成によれば、２つの充放電回路１３、４０１４のうち放電モードのみで動作させている双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１３１、４１４１における負荷３１側に接続されたコンデンサの充放電を繰り返す期間を短縮することができる。従って、コンデンサが電解コンデンサである場合、充放電か繰り返されることに起因したコンデンサの劣化を抑制することができるので、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１３１、４１４１の長寿命化を図ることができる。
実施の形態１では、充放電ユニット１０２が、充放電回路１３と、放電回路１４と、バッテリ４１と、電流検出部２３４と、電圧検出部２３３と、ユニット制御部５１と、を有する例について説明した。但し、これに限らず、例えば図１４に示す電源システム５００のように、バッテリモジュール５１０３の充放電ユニット５１０２が、放電回路１４と、充電回路５０１３と、バッテリ４１と、電流検出部２３４と、電圧検出部２３３と、ユニット制御部４０５１と、を有するものであってもよい。なお、図１４において、実施の形態１と同様の構成については図１と同一の符号を付している。充電回路５０１３は、電力供給ユニット１０１から供給される電力を受けてバッテリ４１を充電する。充電回路５０１３は、ＤＣ－ＤＣコンバータ５１３１と、ＤＣ－ＤＣコンバータ５１３１の動作を制御するコンバータ制御部５１３２と、を有する。
本構成によれば、充放電ユニット５１０２の構成を簡素化することができる。
実施の形態１では、ユニット制御部５１が、充放電回路１３を充電モードで動作させる場合、放電回路１４の出力電流の目標値を一定で維持し、充放電回路１３の出力電流を負荷３１の状態に応じて変化させる例について説明した。但し、これに限らず、例えばユニット制御部５１が、充放電回路１３を充電モードで動作させる場合、放電回路１４の出力電流を負荷３１の状態に応じて変化させ、充放電回路１３の出力電流を一定で維持するように、放電回路１４および充放電回路１３を制御するものであってもよい。
例えば図１５に示すように、本変形例に係るユニット制御部６０５１は、電流取得部５１１、特定部６５１２、指令部５１３および目標電流決定部６５１５として機能する。なお、図１５において、実施の形態１と同様の構成については図３と同一の符号を付している。また、メモリには、放電目標電流値記憶部５３１と、充放電制御情報記憶部６５３２と、目標電流値候補記憶部６５３３と、を有する。充放電制御情報記憶部６５３２は、例えば図１６に示すように、充電モードに対応する充電目標電流値情報が１種類だけ設定されている。目標電流値候補記憶部６５３３は、例えば実施の形態３で説明した目標電流値候補記憶部３５３３と同様の情報を記憶する。また、目標電流決定部６５１５は、実施の形態３で説明した目標電流決定部３５１５と同様の機能を有する。特定部６５１２は、充放電制御情報記憶部６５３２が記憶する情報を参照して、電流取得部５１１から通知される情報が示す出力電流の電流値に基づいて、充放電回路１３の動作モードを特定する。ここで、特定部６５１２は、電力供給ユニット１０１から負荷３１へ供給される電流の電流値Ｉｏｕｔが電流上限値Ｉｔｈ３以上の場合、放電モードを選択し、電流値Ｉｏｕｔが電流上限値Ｉｔｈ３未満の場合、充電モードを選択する。また、特定部６５１２は、動作モードとして充電モードを選択した場合、電流値Ｉｏｕｔの大きさに関わらず、充電目標電流値として電流値ＩｏｕｔＢ６１を選択する。
各実施の形態では、放電回路１４において、コンバータ制御部１４２が、ＤＣ－ＤＣコンバータ１４１をＰＷＭ制御し、充放電回路１３において、コンバータ制御部１３２が、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１３１をＰＷＭ制御する例について説明した。但し、これに限らず、例えば、放電回路１４において、コンバータ制御部１４２が、ＤＣ－ＤＣコンバータ１４１をＰＦＭ（Pulse Frequency Modulation）制御してもよいし、充放電回路１３において、コンバータ制御部１３２が、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１３１をＰＦＭ制御してもよい。
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。
本出願は、２０２０年４月２３日に出願された日本国特許出願特願２０２０－０７６４９８号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０２０－０７６４９８号の明細書、特許請求の範囲および図面全体を参照として取り込むものとする。
本発明は、サーバ用途のコンバータユニットとともに使用されるバッテリモジュールとして好適である。
１１：系統電源、１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ：コンバータ部、１３：充放電回路、１４：放電回路、３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ：負荷、４１：バッテリ、５１：ユニット制御部、６１：監視制御装置、１００，２００：電源システム、１０１：電力供給ユニット、１０２：充放電ユニット，１０３，４１０２，５１０２：バッテリモジュール、１２１Ａ，１２１Ｂ，１２１Ｃ：ＡＣ－ＤＣコンバータ、１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃ，１３２，１４２，４１４２，５１３２：コンバータ制御部、１３１，４１４１：双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ、１４１，５１３１：ＤＣ－ＤＣコンバータ、２１１Ａ，２１１Ｂ，２１１Ｃ，２３１，２３３，２４１：電圧検出部、２１２Ａ，２１２Ｂ，２１２Ｃ，２３２，２３４，２４２：電流検出部、５１１：電流取得部、５１２，６５１２：特定部、５１３：指令部、５３１：放電目標電流値記憶部、５３２：充放電制御情報記憶部、２５１４：ＳＯＣ情報取得部、２５１５，３５１５，６５１５：目標電流決定部、２５３３，３５３３，６５３３：目標電流値候補記憶部、３５１４：割合算出部、３５３４：電流値履歴記憶部、Ｌ１１,Ｌ１２：配線
Claims (9)
- 電源から供給される電力を変換して電圧を出力する電力供給ユニットに接続される負荷と、前記負荷に接続され一定の電圧を出力する蓄電部と、の間に接続され、前記蓄電部の充放電を制御する充放電ユニットであって、
前記負荷と前記蓄電部との間に並列接続され、前記負荷へ電流を出力する第１電力変換回路と、前記蓄電部へ電流を出力する第２電力変換回路と、
前記第１電力変換回路と前記第２電力変換回路とに接続され、前記第１電力変換回路と前記第２電力変換回路と制御するユニット制御部と、を備え、
前記第１電力変換回路の出力は、前記第２電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記第２電力変換回路の出力は、前記第１電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記ユニット制御部は、前記電力供給ユニットから前記負荷へ供給される電流が予め設定された電流上限値未満のときに、前記第１電力変換回路が出力する電流と前記第２電力変換回路が出力する電流とがゼロより大きくなるように前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路を制御する第１モードで前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路を制御し、前記電力供給ユニットから前記負荷へ供給される電流が予め設定された電流上限値以上のときに、前記第１電力変換回路が出力する電流をゼロより大きい値となるように制御するとともに前記第２電力変換回路に、前記蓄電部へ出力する電流を停止する充電停止動作をさせる第２モードで前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路を制御する、
充放電ユニット。 - 電源から供給される電力を変換して電圧を出力する電力供給ユニットに接続される負荷と、前記負荷に接続され一定の電圧を出力する蓄電部と、の間に接続され、前記蓄電部の充放電を制御する充放電ユニットであって、
前記負荷と前記蓄電部との間に並列接続され、前記負荷へ電流を出力する第１電力変換回路と、前記蓄電部へ電流を出力する第２電力変換回路と、
前記第１電力変換回路と前記第２電力変換回路とに接続され、前記第１電力変換回路と前記第２電力変換回路と制御するユニット制御部と、を備え、
前記第１電力変換回路の出力は、前記第２電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記第２電力変換回路の出力は、前記第１電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記ユニット制御部は、前記第１電力変換回路が出力する電流と前記第２電力変換回路が出力する電流とがゼロより大きくなるように前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路を制御する第１モードと、前記第１電力変換回路が出力する電流をゼロより大きい値となるように制御するとともに前記第２電力変換回路に、前記蓄電部へ出力する電流を停止する充電停止動作をさせる第２モードと、で前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路を制御し、前記第１モードにおいて、現時点を含む予め設定された判定期間内における前記電力供給ユニットから前記負荷へ供給される電流の電流値の履歴に基づいて、前記第１電力変換回路が前記負荷へ出力する電流の値と、前記第２電力変換回路が前記蓄電部へ出力する電流の値とを制御する、
充放電ユニット。 - 電源から供給される電力を変換して電圧を出力する電力供給ユニットに接続される負荷と、前記負荷に接続され一定の電圧を出力する蓄電部と、の間に接続され、前記蓄電部の充放電を制御する充放電ユニットであって、
前記負荷と前記蓄電部との間に並列接続され、前記負荷へ電流を出力する第１電力変換回路と、前記蓄電部へ電流を出力する第２電力変換回路と、
前記第１電力変換回路と前記第２電力変換回路とに接続され、前記第１電力変換回路と前記第２電力変換回路と制御するユニット制御部と、を備え、
前記第１電力変換回路の出力は、前記第２電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記第２電力変換回路の出力は、前記第１電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路は、それぞれ、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータであり、前記蓄電部へ電流を出力する充電動作と、前記負荷へ電流を出力する放電動作と、が可能であり、
前記ユニット制御部は、前記第１電力変換回路が出力する電流と前記第２電力変換回路が出力する電流とがゼロより大きくなるように前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路を制御する第１モードと、前記第１電力変換回路が出力する電流をゼロより大きい値となるように制御するとともに前記第２電力変換回路に、前記蓄電部へ出力する電流を停止する充電停止動作をさせる第２モードと、前記第２電力変換回路から前記負荷へ出力する放電電力と、前記第１電力変換回路が前記蓄電部へ出力する電流とが、ゼロより大きくなるように、前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路を制御する第３モードと、前記第２電力変換回路が前記負荷へ出力する電流をゼロより大きい値に制御するとともに前記第１電力変換回路に前記蓄電部へ出力する電流を停止する充電停止動作を行わせる第４モードと、で前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路を制御する、
充放電ユニット。 - 前記ユニット制御部は、
前記第１電力変換回路から出力される電流の少なくとも一部が前記第２電力変換回路に入力され、前記第２電力変換回路から出力される電流の少なくとも一部が前記第１電力変換回路に入力されるよう、前記第１電力変換回路と前記第２電力変換回路とを制御する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の充放電ユニット。 - 前記ユニット制御部は、前記電源から電力が供給されているときに前記第１モードで制御を行い、前記電源から電力が供給されていないときに前記第２モードで前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路を制御する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の充放電ユニット。 - 前記第２電力変換回路は、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータであり、前記蓄電部へ電流を出力する充電動作と、前記負荷へ電流を出力する放電動作と、が可能であり、
前記ユニット制御部は、前記第２電力変換回路が充電停止動作を行った後、前記放電動作を行うように前記第２モードで前記第１電力変換回路および前記第２電力変換回路を制御する、
請求項１から５のいずれか１項に記載の充放電ユニット。 - 前記第１電力変換回路は、インダクタを有する非絶縁型ＤＣ－ＤＣコンバータであり、
前記ユニット制御部は、前記インダクタを流れる前記第１電力変換回路から前記負荷へ出力される電流の波形が連続モードとなる電流値に設定する、
請求項１から６のいずれか１項に記載の充放電ユニット。 - 電源から供給される電力を変換して電圧を出力する電力供給ユニットに接続され、前記負荷へ電力を供給するバッテリモジュールであって、
請求項１から７のいずれか１項に記載の充放電ユニットと、
前記充放電ユニットに接続される蓄電部と、を備える、
バッテリモジュール。 - 電源から供給される電力を変換して電圧を出力する電力供給ユニットと、
前記電力供給ユニットに接続される請求項８に記載のバッテリモジュールと、を備える、
電源システム。
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