JP7480760B2 - 電源システム、及びエネルギーマネジメント方法 - Google Patents

Description

本開示は、電源システム及びエネルギーマネジメント方法に関し、特に、電池ストリングを用いた電源システム及びエネルギーマネジメント方法に関する。

特開２０１８－０７４７０９号公報（特許文献１）には、電池ストリングを制御する制御回路が開示されている。電池ストリングは、互いに接続された複数の電池回路モジュールを含む。電池ストリングに含まれる各電池回路モジュールは、電池と、電池に並列に接続された第１スイッチと、電池に直列に接続された第２スイッチと、第１スイッチがＯＦＦ状態かつ第２スイッチがＯＮ状態であるときに電池の電圧が印加される第１出力端子及び第２出力端子とを備える。制御回路は、電池ストリングに含まれる各電池回路モジュールの第１スイッチ及び第２スイッチを制御することで、電池ストリングの出力電圧を所望の大きさに調整することができる。

特開２０１８－０７４７０９号公報

特許文献１は、上記のような電池ストリングを用いて直流電力を出力する電源システムを開示する。しかし、特許文献１では、電池ストリングを用いて電力波形（交流電力）を出力することについては何ら検討されていない。また、特許文献１では、電池ストリングを用いてエネルギーマネジメントを行なうことについても何ら検討されていない。

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電池ストリングを用いて好適にエネルギーマネジメントを行なうことができる電源システム及びエネルギーマネジメント方法を提供することである。

本開示の第１の観点に係る電源システムは、第１電源回路と、第２電源回路と、制御装置とを備える。第１電源回路は、直流電力用のＤＣ電池ストリングと、ＤＣ電池ストリングから出力される直流電力を交流電力に変換するインバータとを備え、ＤＣ電池ストリング及びインバータによって第１交流電力を出力するように構成される。第２電源回路は、交流電力用のＡＣ電池ストリングを備え、ＡＣ電池ストリングによって第２交流電力を出力するように構成される。制御装置は、第１電源回路及び第２電源回路を制御するように構成される。ＡＣ電池ストリング及びＤＣ電池ストリングの各々は、直列に接続された複数の電池回路モジュールを含む。複数の電池回路モジュールの各々は、電池と、電池の電圧を出力する出力端子と、出力端子に接続されるとともに電池に並列に接続された第１スイッチと、電池に直列に接続された第２スイッチとを含み、第１スイッチが遮断状態かつ第２スイッチが導通状態であるときに出力端子に電池の電圧が印加されるように構成される。制御装置は、ＡＣ電池ストリング及びＤＣ電池ストリングに含まれる複数の電池の中から、要求されたエネルギーマネジメントを実行させる１つ以上の対象電池を選び、対象電池以外の電池を回路から切り離した状態で、対象電池を用いて、上記要求されたエネルギーマネジメントを実行するように構成される。

上記の電源システムは、各電池ストリングに含まれる複数の電池の中から、エネルギーマネジメントの要求に合った対象電池を選び、対象電池以外の電池が回路から切り離された状態で、対象電池にエネルギーマネジメントを実行させることができる。こうした構成により、エネルギーマネジメントを実行させない電池（電池ストリングに含まれる対象電池以外の電池）の状態を保ちつつ、対象電池を用いて好適にエネルギーマネジメントを行なうことが可能になる。

また、上記の電源システムは、第１電源回路及び第２電源回路によって多様な交流電力を出力しやすい。具体的には、第１電源回路は、インバータを用いて、ＤＣ電池ストリングが出力する直流電力から電力波形（交流電力）を生成できる。第２電源回路は、ＡＣ電池ストリングに含まれる各電池回路モジュールの第１スイッチ及び第２スイッチを制御することで、回路に接続される電池の数を調整できる。また、ＡＣ電池ストリングとＤＣ電池ストリングとで、異なる種類の電池（たとえば、高容量型電池／高出力型電池）を採用することが可能である。このため、上記構成によれば、電源システムの設計において、出力可能な電圧範囲（Ｖ）及び電力範囲（ｋＷ）を広くしたり、出力可能な時間を長くしたりすることが容易になる。このように、上記の電源システムは、様々なエネルギーマネジメントの要求に応えやすい構成を有する。

上記の制御装置は、ＡＣ電池ストリングに含まれる１つ以上の電池とＤＣ電池ストリングに含まれる１つ以上の電池との各々について、当該電池の充電中と放電中との少なくとも一方において逐次取得されたデータを用いて当該電池の劣化診断を行なうように構成されてもよい。そして、制御装置は、要求されたエネルギーマネジメントの電力変動が劣化診断に対応しているか否かを判断し、要求されたエネルギーマネジメントの電力変動が劣化診断に対応していないと判断された場合には、ＡＣ電池ストリング及びＤＣ電池ストリングに含まれる複数の電池のうち、劣化診断中の電池を対象電池の選定候補から除外するように構成されてもよい。

上記の電源システムでは、制御装置が、電池の充電中と放電中との少なくとも一方において逐次取得されたデータ（たとえば、電池電圧及び／又は電池電流の推移）を用いて当該電池の劣化診断を行なう。診断されている電池が、劣化診断の途中で、適切なデータを取得できないほど大きな電力変動を伴うエネルギーマネジメントに参加してしまうと、劣化診断がやり直しになってしまう。そこで、上記の電源システムでは、エネルギーマネジメントの電力変動が劣化診断に対応していない場合には、劣化診断中の電池をエネルギーマネジメントに参加させないことによって、劣化診断がやり直しになることを抑制している。劣化診断中の電池は、劣化診断の途中で回路から切り離され、エネルギーマネジメントの実行中は電池の状態が保たれる。制御装置は、エネルギーマネジメントが終わってから、中断した劣化診断を再開できる。

なお、制御装置は、電池ストリングに含まれる全ての電池について劣化診断を行なってもよいし、代表として、電池ストリングに含まれる所定数の電池だけに劣化診断を行なってもよい。

上記の制御装置は、要求されたエネルギーマネジメントの継続時間が第１基準値以上である場合に、要求されたエネルギーマネジメントの電力変動が劣化診断に対応していると判断するように構成されてもよい。

継続時間が長いエネルギーマネジメントでは、電力変動が緩やかになる傾向がある。上記構成によれば、要求されたエネルギーマネジメントの電力変動が劣化診断に対応しているか否かを容易かつ的確に判断しやすくなる。

上記の制御装置は、要求されたエネルギーマネジメントの応動時間が第２基準値以下である場合に、要求されたエネルギーマネジメントの電力変動が劣化診断に対応していないと判断するように構成されてもよい。

応動時間が短いエネルギーマネジメントでは、電力変動が大きくなる傾向がある。上記構成によれば、要求されたエネルギーマネジメントの電力変動が劣化診断に対応しているか否かを容易かつ的確に判断しやすくなる。

ＤＣ電池ストリングに含まれる電池のパワー密度は、ＡＣ電池ストリングに含まれる電池のパワー密度よりも高くてもよい。また、ＡＣ電池ストリングに含まれる電池のエネルギー密度は、ＤＣ電池ストリングに含まれる電池のエネルギー密度よりも高くてもよい。

上記構成によれば、第１電源回路及び第２電源回路によって多様な交流電力を出力しやすくなる。たとえば、高容量型電池（エネルギー密度が高い電池）を用いることで、長時間の給電に対応しやすくなる。また、高出力型電池（パワー密度が高い電池）を用いることで、高レートの給電に対応しやすくなる。

以下では、ＤＣ電池ストリングに含まれる各電池を、「ＤＣ電池」とも称する。ＤＣ電池のパワー密度は、１０００Ｗ／ｋｇ以上であってもよく、１５００Ｗ／ｋｇ以上５０００Ｗ／ｋｇ未満であってもよく、５０００Ｗ／ｋｇ以上であってもよい。ＤＣ電池のエネルギー密度は、３００Ｗｈ／ｋｇ未満であってもよく、１００Ｗｈ／ｋｇ未満であってもよく、５０Ｗｈ／ｋｇ以上５００Ｗｈ／ｋｇ未満であってもよい。

以下では、ＡＣ電池ストリングに含まれる各電池を、「ＡＣ電池」とも称する。ＡＣ電池のエネルギー密度は、３００Ｗｈ／ｋｇ以上であってもよく、５００Ｗｈ／ｋｇ以上１０００Ｗｈ／ｋｇ未満であってもよく、１０００Ｗｈ／ｋｇ以上であってもよい。ＡＣ電池のパワー密度は、１０００Ｗ／ｋｇ未満であってもよく、３００Ｗ／ｋｇ以上１０００Ｗ／ｋｇ未満であってもよい。

上述したいずれかの電源システムにおいて、第１電源回路及び第２電源回路の各々が、建物に電力を供給する外部電源と建物とをつなぐ電線に電気的に接続されてもよい。前述のエネルギーマネジメントは外部電源の電力調整であってもよい。

上記構成によれば、第１電源回路及び第２電源回路の各々から建物に交流電力を供給することが可能になる。また、外部電源からの電力によってＡＣ電池及びＤＣ電池の各々を充電できるため、第１電源回路及び第２電源回路の各々は必要に応じて電力を蓄えることができる。上記電源システムは、建物の非常用電源として機能し得る。外部電源は電力系統であってもよい。

上述したいずれかの電源システムは、第１電源回路と上記電線との間に配置された絶縁フィルタをさらに備えてもよい。インバータは、他の用途で使用された再利用品であってもよい。

インバータが再利用品である形態では、インバータによって必ずしも所望の交流電力波形が得られるとは限らない。そこで、上記構成では、第１電源回路と上記電線との間に絶縁フィルタを設けている。こうした絶縁フィルタにより、所望の交流電力波形が得られやすくなるとともに、第１電源回路の出力（交流電力）に含まれるノイズを低減しやすくなる。

たとえば、電動車（以下、「ｘＥＶ」とも称する）で走行用インバータとして使用された再利用品（すなわち、使用後にｘＥＶから取り出されたインバータ）を、前述のインバータとして用いることができる。走行用インバータは、たとえばｘＥＶにおいて走行用モータを駆動するインバータである。ｘＥＶは、電力を動力源の全て又は一部として利用する車両である。ｘＥＶには、ＢＥＶ（電気自動車）、ＰＨＥＶ（プラグインハイブリッド車）、及びＦＣＥＶ（燃料電池車）が含まれる。

第１電源回路は、ＤＣ電池ストリングに含まれる第１スイッチ及び第２スイッチを駆動する第１駆動回路と、制御装置からの指令に従って第１スイッチ及び第２スイッチの各々を駆動するための信号を第１駆動回路に送る第１制御回路とを含んでもよい。第２電源回路は、ＡＣ電池ストリングに含まれる第１スイッチ及び第２スイッチを駆動する第２駆動回路と、制御装置からの指令に従って第１スイッチ及び第２スイッチの各々を駆動するための信号を第２駆動回路に送る第２制御回路とを含んでもよい。

上記構成によれば、第１制御回路及び第２制御回路によってＡＣ電池ストリング及びＤＣ電池ストリングを適切に制御しやすくなる。

上記の電源システムにおいて、インバータは三相インバータであってもよい。制御装置は、第１電源回路から三相交流電力が出力されるように、ＤＣ電池ストリングを制御するための指令を第１制御回路に送るとともにインバータを制御するように構成されてもよい。ＡＣ電池ストリングは、Ｙ結線された、Ｕ相用電池ストリング、Ｖ相用電池ストリング、及びＷ相用電池ストリングを含んでもよい。制御装置は、第２電源回路から三相交流電力が出力されるように、Ｕ相用電池ストリング、Ｖ相用電池ストリング、及びＷ相用電池ストリングを制御するための指令を第２制御回路に送るように構成されてもよい。

上記構成によれば、第１電源回路及び第２電源回路の各々から三相交流電力を出力することが可能になる。三相交流電力の電圧は、１９０Ｖ以上３００Ｖ以下であってもよく、２００Ｖであってもよい。

本開示の第２の観点に係る電源システムは、電池ストリングと、電池ストリングを制御する制御装置とを備える。電池ストリングは、直列に接続された複数の電池回路モジュールを含む。複数の電池回路モジュールの各々は、電池と、電池の電圧を出力する出力端子と、出力端子に接続されるとともに電池に並列に接続された第１スイッチと、電池に直列に接続された第２スイッチとを含み、第１スイッチが遮断状態かつ第２スイッチが導通状態であるときに出力端子に電池の電圧が印加されるように構成される。制御装置は、電池ストリングに含まれる複数の電池の中から、要求されたエネルギーマネジメントを実行させる１つ以上の対象電池を選び、対象電池以外の電池を回路から切り離した状態で、対象電池を用いて、上記要求されたエネルギーマネジメントを実行するように構成される。さらに、制御装置は、電池ストリングに含まれる複数の電池の各々について、当該電池の充電中と放電中との少なくとも一方において逐次取得されたデータを用いて当該電池の劣化診断を行なうように構成される。制御装置は、要求されたエネルギーマネジメントの電力変動が劣化診断に対応しているか否かを判断し、要求されたエネルギーマネジメントの電力変動が劣化診断に対応していないと判断された場合には、電池ストリングに含まれる複数の電池のうち、劣化診断中の電池を対象電池の候補から除外するように構成される。

上記電源システムによっても、前述した本開示の第１の観点に係る電源システムと同様、エネルギーマネジメントを実行させない電池（電池ストリングに含まれる対象電池以外の電池）の状態を保ちつつ、対象電池を用いて好適にエネルギーマネジメントを行なうことが可能になる。また、上記構成を有する電源システムによれば、劣化診断がやり直しになることが抑制される。

本開示の第３の観点に係るエネルギーマネジメント方法は、電池ストリングを用いてエネルギーマネジメントを行なう方法である。電池ストリングは、直列に接続された複数の電池回路モジュールを含む。複数の電池回路モジュールの各々は、電池と、電池の電圧を出力する出力端子と、出力端子に接続されるとともに電池に並列に接続された第１スイッチと、電池に直列に接続された第２スイッチとを含み、第１スイッチが遮断状態かつ第２スイッチが導通状態であるときに出力端子に電池の電圧が印加されるように構成される。そして、当該エネルギーマネジメント方法は、要求されたエネルギーマネジメントの電力変動が大きいか否かを判断することと、要求されたエネルギーマネジメントの電力変動が大きくないと判断された場合には、電池ストリングに含まれる複数の電池を対象電池の候補とし、エネルギーマネジメントの電力変動が大きいと判断された場合には、電池ストリングに含まれる複数の電池から劣化診断中の電池を除いて残ったものを対象電池の候補とすることと、対象電池の候補の中から１つ以上の対象電池を選ぶことと、電池ストリングに含まれる複数の電池のうち対象電池以外の電池を回路から切り離すように第１スイッチ及び第２スイッチを制御することと、対象電池以外の電池を回路から切り離した状態で、対象電池を用いて、要求されたエネルギーマネジメントを実行することとを含む。

上記エネルギーマネジメント方法によっても、上記本開示の第２の観点に係る電源システムと同様、エネルギーマネジメントを実行させない電池の状態を保ちつつ、対象電池を用いて好適にエネルギーマネジメントを行なうことが可能になる。劣化診断中の電池の状態が保たれることで、劣化診断がやり直しになることが抑制される。

本開示によれば、電池ストリングを用いて好適にエネルギーマネジメントを行なうことができる電源システム及びエネルギーマネジメント方法を提供することができる。

本開示の実施の形態に係る電源システムの構成を示す図である。 図１に示した電源システムが備える各スウィープユニットの構成を示す図である。 図２に示したスウィープユニットにおいて、ゲート信号によって制御される電池回路モジュールの動作の一例を示すタイムチャートである。 図２に示したスウィープユニットにおいて、稼働状態の電池回路モジュールを示す図である。 図２に示したスウィープユニットにおいて、遅延期間における電池回路モジュールの状態を示す図である。 図２に示したスウィープユニットにおいて、停止期間における電池回路モジュールの状態を示す図である。 図２に示したスウィープユニットにおいて実行されるスウィープ制御の一例について説明するための図である。 図１に示したインバータの詳細構成を示す図である。 第２電源回路の構成を示す図である。 図１に示したＧＣＵ（制御装置）が実行する電池の劣化診断に係る処理の第１の例を示すフローチャートである。 図１に示したＧＣＵ（制御装置）が実行する電池の劣化診断に係る処理の第２の例を示すフローチャートである。 エネルギーマネジメントの種類及び内容の一例を示す図である。 図１に示したＧＣＵ（制御装置）が実行するエネルギーマネジメントに係る処理の一例を示すフローチャートである。 図１３に示した対象電池の選択に係る処理の詳細を示すフローチャートである。 図１３に示したリモート制御による電力調整に係る処理の詳細を示すフローチャートである。 図１３に示した自端制御による電力調整に係る処理の詳細を示すフローチャートである。 図１３に示した電力調整がスウィープ制御で実行されているときの各電池の状態の一例を示す図である。

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、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。以下では、ストリング制御ユニット（String Control Unit）を、「ＳＣＵ」と称する。グループ制御ユニット（Group Control Unit）を、「ＧＣＵ」と称する。また、交流を「ＡＣ」、直流を「ＤＣ」と称する場合がある。

図１は、この実施の形態に係る電源システムの構成を示す図である。電源システム１は、第１電源回路２と、第２電源回路３と、絶縁フィルタＴ１，Ｔ２と、リレーＲ１，Ｒ２と、分電盤Ｃ１と、ＧＣＵ１００とを備える。ＧＣＵ１００は、本開示に係る「制御装置」の一例に相当する。ＧＣＵ１００は、コンピュータであってもよい。ＧＣＵ１００は、たとえば、プロセッサ、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び記憶装置（いずれも図示せず）を備える。記憶装置に記憶されているプログラムをプロセッサが実行することで、各種の処理が実行される。ただし、ＧＣＵ１００における各種処理は、ソフトウェアによる実行に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で実行することも可能である。この実施の形態では、電源システム１が、たとえば住宅、学校、病院、商業施設、又は駅のような建物３００に適用される。

電力系統ＰＧは、電線ＰＧＬを通じて、建物３００に電力を供給する。電力系統ＰＧは、送配電設備によって構築される電力網である。電力系統ＰＧには、複数の発電所が接続されている。電力系統ＰＧは、それらの発電所から電力の供給を受けている。この実施の形態では、電力会社が、電力系統ＰＧ（商用電源）を保守及び管理する。電力会社は、ＴＳＯ（系統運用者）に相当する。電力系統ＰＧは、三相交流電力を建物３００に供給する。電力系統ＰＧは、本開示に係る「外部電源」の一例に相当する。電力系統ＰＧの需給状況は、サーバ２００によって管理される。サーバ２００は、ＧＣＵ１００と通信可能に構成される。この実施の形態では、サーバ２００が電力会社に帰属する。ただしこれに限られず、サーバ２００は、アグリゲータに帰属するサーバであってもよいし、電力市場（たとえば、需給調整市場）で取引きを行なうサーバであってもよい。

第１電源回路２及び第２電源回路３の各々は、電力系統ＰＧとの間で電力の授受を行なうように構成される。第１電源回路２及び第２電源回路３の各々は、電力系統ＰＧから電力の供給を受けることもあるし、電力系統ＰＧに電力を供給することもある。第１電源回路２及び第２電源回路３の各々は、分電盤Ｃ１を介して、電線ＰＧＬ（電力系統ＰＧと建物３００とをつなぐ電線）に電気的に接続されている。ただし、電線ＰＧＬと第１電源回路２との間（より特定的には、分電盤Ｃ１と第１電源回路２との間）にはリレーＲ１及び絶縁フィルタＴ１が設けられている。また、電線ＰＧＬと第２電源回路３との間（より特定的には、分電盤Ｃ１と第２電源回路３との間）にはリレーＲ２及び絶縁フィルタＴ２が設けられている。

分電盤Ｃ１は、漏電遮断器及び／又はブレーカを備える。また、分電盤Ｃ１には電力センサＣ１ａ及びＣ１ｂが設けられている。電力センサＣ１ａは、第１電源回路２と電線ＰＧＬとの間を流れる電流（入出力電流）を検出する電流センサと、第１電源回路２の入出力電圧を検出する電圧センサとを含む。電力センサＣ１ｂは、第２電源回路３と電線ＰＧＬとの間を流れる電流（入出力電流）を検出する電流センサと、第２電源回路３の入出力電圧を検出する電圧センサとを含む。電力センサＣ１ａ及びＣ１ｂの各々の検出結果は、ＧＣＵ１００へ出力される。分電盤Ｃ１は電力量計（図示せず）をさらに備えてもよい。

建物３００内に設置された分電盤Ｃ２は、電力系統ＰＧと電源システム１との各々から電力の供給を受けられるように構成される。分電盤Ｃ２は、屋内配線と接続され、電力系統ＰＧと電源システム１との少なくとも一方から供給される電力を屋内配線に分配する。

分電盤Ｃ２には電力センサＣ１ｃが設けられている。電力センサＣ１ｃは、電線ＰＧＬを流れる電流を検出する電流センサと、電線ＰＧＬに印加される電圧を検出する電圧センサとを含む。電力センサＣ１ｃによって検出される電力（電流及び電圧）は、電力系統ＰＧから建物３００に供給される電力（電流及び電圧）に相当する。電力センサＣ１ｃの検出結果は、ＧＣＵ１００へ出力される。分電盤Ｃ２は電力量計（図示せず）をさらに備えてもよい。

第１電源回路２は、電池ストリングＳｔ１，Ｓｔ２，Ｓｔ３と、インバータ１１，２１，３１と、ＳＣＵ１２，２２，３２とを含む。第２電源回路３は、電池ストリングＳｔ４～Ｓｔ９及びＳＣＵ４１～４６を含む。第１電源回路２及び第２電源回路３に含まれる各電池ストリングはスウィープユニットＳＵを構成する。

図２は、スウィープユニットＳＵの構成を示す図である。図１とともに図２を参照して、この実施の形態に係る電源システム１では、電池ストリングＳｔ（図１に示した電池ストリングＳｔ１～Ｓｔ９に相当）と、電池ストリングＳｔ内のスイッチ（後述するＳＷ５１及びＳＷ５２）を駆動する複数の駆動回路ＳＵＡ（図１では図示せず）と、駆動回路ＳＵＡに制御信号を送るＳＣＵ（図１に示したＳＣＵ１２，２２，３２及び４１～４６に相当）とがモジュール化されたスウィープユニットＳＵが、第１電源回路２及び第２電源回路３の各々に搭載されている。なお、複数の駆動回路ＳＵＡは、１つの基板上に形成されて一体化していてもよい。また、ＳＵＡスウィープユニットＳＵは、１つの回路基板であってもよい。

電池ストリングＳｔは、直列に接続された複数の電池回路モジュールＭを備える。この実施の形態において、電池ストリングＳｔに含まれる電池回路モジュールＭの数は２０個程度であるが、その数は任意であり、５～５０個であってもよいし、１００個以上であってもよい。この実施の形態では、第１電源回路２及び第２電源回路３に含まれる各電池ストリングが同じ数の電池回路モジュールＭを含むが、電池ストリングごとに電池回路モジュールＭの数が異なっていてもよい。

各電池回路モジュールＭは、電力回路ＳＵＢと、カートリッジＣｇとを含む。カートリッジＣｇは、電池Ｂと、監視ユニットＢＳとを含む。電力回路ＳＵＢと電池Ｂとが接続されることによって、電池Ｂを含む電池回路モジュールＭが形成されている。駆動回路ＳＵＡは、電池回路モジュールＭごとに設けられている。そして、駆動回路ＳＵＡは、電池回路モジュールＭに含まれるスイッチ（より特定的には、後述するＳＷ５１及びＳＷ５２）を駆動するように構成される。電池Ｂの詳細については後述する。この実施の形態では、第１電源回路２と第２電源回路３とで異なる種類の電池が採用される。

図２に示すように、各電池回路モジュールＭは、遮断器ＲＢ１及びＲＢ２（以下、区別しない場合は「遮断器ＲＢ」と称する）をさらに含む。電力回路ＳＵＢとカートリッジＣｇとは、遮断器ＲＢ１及びＲＢ２を介して、互いに接続されている。ＳＣＵは、ＧＣＵ１００からの制御指令に従って各遮断器ＲＢをＯＮ／ＯＦＦ制御することによって、電力回路ＳＵＢとカートリッジＣｇとの接続状態（導通／遮断）を切り替えるように構成される。遮断器ＲＢは、電磁式のメカニカルリレーであってもよい。遮断器ＲＢは、ユーザが手動でＯＮ／ＯＦＦできるように構成されてもよい。

この実施の形態では、カートリッジＣｇが電力回路ＳＵＢに対して着脱可能に構成される。たとえば遮断器ＲＢ１及びＲＢ２の各々がＯＦＦ状態（遮断状態）であるときに、ユーザはカートリッジＣｇを電力回路ＳＵＢから取り外してもよい。電池ストリングＳｔは空きカートリッジがあっても動作可能であるため、ユーザは、電池ストリングＳｔに含まれるカートリッジＣｇの数を増減しやすい。こうした電池ストリングＳｔは、電池の再利用に適している。

カートリッジＣｇにおいて、監視ユニットＢＳは、電池Ｂの状態（たとえば、電圧、電流、及び温度）を検出して、検出結果をＳＣＵへ出力するように構成される。監視ユニットＢＳは、電池Ｂの電圧を検出する電圧センサと、電池Ｂの電流を検出する電流センサと、電池Ｂの温度を検出する温度センサとを含む。また、監視ユニットＢＳは、上記センサ機能に加えて、ＳＯＣ推定機能、ＳＯＨ（State of Health）推定機能、電池電圧の均等化機能、診断機能、及び通信機能をさらに有するＢＭＳ（Battery Management System）であってもよい。ＳＣＵは、各監視ユニットＢＳの出力に基づいて、各電池Ｂの状態（たとえば、温度、電流、電圧、ＳＯＣ、及び内部抵抗）を取得し、得られた各電池Ｂの状態をＧＣＵ１００へ出力する。なお、ＳＯＣ（State Of Charge）は、蓄電残量を示し、たとえば、満充電状態の蓄電量に対する現在の蓄電量の割合を０～１００％で表わしたものである。

電池ストリングＳｔに含まれる電池回路モジュールＭは共通の電線ＰＬによって接続されている。電線ＰＬは、各電池回路モジュールＭの出力端子ＯＴ１及びＯＴ２を含む。電池回路モジュールＭの出力端子ＯＴ２が、当該電池回路モジュールＭに隣接する電池回路モジュールＭの出力端子ＯＴ１と接続されることによって、電池ストリングＳｔに含まれる電池回路モジュールＭ同士が接続されている。

電力回路ＳＵＢは、第１スイッチング素子５１（以下、「ＳＷ５１」と称する）と、第２スイッチング素子５２（以下、「ＳＷ５２」と称する）と、第１ダイオード５３と、第２ダイオード５４と、チョークコイル５５と、コンデンサ５６と、出力端子ＯＴ１及びＯＴ２とを備える。ＳＷ５１及びＳＷ５２の各々は、駆動回路ＳＵＡによって駆動される。この実施の形態に係るＳＷ５１、ＳＷ５２は、それぞれ本開示に係る「第１スイッチ」、「第２スイッチ」の一例に相当する。

電力回路ＳＵＢの出力端子ＯＴ１及びＯＴ２間には、ＳＷ５１と、コンデンサ５６と、電池Ｂとが並列に接続されている。ＳＷ５１は、電線ＰＬ上に位置し、出力端子ＯＴ１と出力端子ＯＴ２との接続状態（導通／遮断）を切り替えるように構成される。出力端子ＯＴ１は電線ＢＬ１を介して電池Ｂの正極に接続されており、出力端子ＯＴ２は電線ＢＬ２を介して電池Ｂの負極に接続されている。遮断器ＲＢ１、ＲＢ２は、それぞれ電線ＢＬ１、ＢＬ２に設けられている。電線ＢＬ１には、ＳＷ５２及びチョークコイル５５がさらに設けられている。電池回路モジュールＭにおいては、電池Ｂと直列に接続されたＳＷ５２がＯＮ状態（導通状態）であり、かつ、電池Ｂと並列に接続されたＳＷ５１がＯＦＦ状態（遮断状態）であるときに、出力端子ＯＴ１及びＯＴ２間に電池Ｂの電圧が印加される。

出力端子ＯＴ１，ＯＴ２と電池Ｂとの間には、電線ＢＬ１及び電線ＢＬ２の各々に接続されたコンデンサ５６が設けられている。コンデンサ５６の一端は、ＳＷ５２とチョークコイル５５との間で電線ＢＬ１に接続されている。コンデンサ５６は、電池Ｂの電圧を平滑化して出力端子ＯＴ１及びＯＴ２間に出力する。

ＳＷ５１及びＳＷ５２の各々は、たとえばＦＥＴ（電界効果トランジスタ）である。第１ダイオード５３、第２ダイオード５４は、それぞれＳＷ５１、ＳＷ５２に対して並列に接続されている。ＳＷ５２は、出力端子ＯＴ１とチョークコイル５５との間に位置する。チョークコイル５５は、ＳＷ５２と電池Ｂの正極との間に位置する。電池Ｂ、チョークコイル５５、及びコンデンサ５６によってＲＣＬフィルタが形成される。このＲＣＬフィルタによって電流の平準化が図られる。なお、ＳＷ５１及びＳＷ５２の各々は、ＦＥＴに限られず、ＦＥＴ以外のスイッチであってもよい。

ＳＣＵは、ＧＣＵ１００からの指令に従ってＳＷ５１及びＳＷ５２の各々を駆動するための信号を駆動回路ＳＵＡに送る。具体的には、ＳＣＵは、ＧＣＵ１００からの制御指令に従ってゲート信号を生成する。このゲート信号は、ＧＣＵ１００からの指令に従ってＳＷ５１及びＳＷ５２の各々を駆動するための信号に相当する。そして、ＳＣＵは、ゲート信号を駆動回路ＳＵＡに送る。駆動回路ＳＵＡは、ゲート信号に従ってＳＷ５１及びＳＷ５２を駆動するＧＤ（ゲートドライバ）８１と、ゲート信号を遅延させる遅延回路８２とを含む。電池回路モジュールＭに含まれるＳＷ５１及びＳＷ５２の各々は、ゲート信号に従ってＯＮ／ＯＦＦ制御される。

図３は、ゲート信号によって制御される電池回路モジュールＭの動作の一例を示すタイムチャートである。この実施の形態では、ＳＷ５１（第１スイッチ）及びＳＷ５２（第２スイッチ）を駆動するためのゲート信号として、矩形波信号を採用する。図３中に示されるゲート信号の「Ｌｏｗ」、「Ｈｉｇｈ」は、それぞれゲート信号（矩形波信号）のＬレベル、Ｈレベルを意味する。また、「出力電圧」は、出力端子ＯＴ１及びＯＴ２間に出力される電圧を意味する。

電池回路モジュールＭの初期状態では、駆動回路ＳＵＡにゲート信号が入力されず（ゲート信号＝Ｌレベル）、ＳＷ５１、ＳＷ５２がそれぞれＯＮ状態、ＯＦＦ状態になっている。駆動回路ＳＵＡにゲート信号が入力されると、ＧＤ８１が、入力されたゲート信号に従ってＳＷ５１及びＳＷ５２を駆動する。図３に示す例では、タイミングｔ１で、ゲート信号がＬレベルからＨレベルに立ち上がり、ゲート信号の立ち上がりと同時にＳＷ５１がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替わる。そして、ゲート信号の立ち上がりから所定の時間（以下、「ｄｔ１」と表記する）だけ遅れたタイミングｔ２で、ＳＷ５２がＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わる。これにより、電池回路モジュールＭが稼働状態になる。以下、ゲート信号の立ち上がりからｄｔ１が経過するまでの期間を、「第１遅延期間」とも称する。

図４は、稼働状態の電池回路モジュールＭを示す図である。図４を参照して、稼働状態の電池回路モジュールＭでは、ＳＷ５１がＯＦＦ状態かつＳＷ５２がＯＮ状態になることで、出力端子ＯＴ１及びＯＴ２間に電池Ｂの電圧が印加される。電池Ｂの電圧がコンデンサ５６を介して出力端子ＯＴ１及びＯＴ２間に印加されることで、電圧Ｖｍが出力端子ＯＴ１及びＯＴ２間に出力される。

再び図３を参照して、タイミングｔ３で、ゲート信号がＨレベルからＬレベルに立ち下がると、ゲート信号の立ち下がりと同時にＳＷ５２がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替わる。これにより、電池回路モジュールＭが停止状態になる。停止状態の電池回路モジュールＭでは、ＳＷ５２がＯＦＦ状態になることで、出力端子ＯＴ１及びＯＴ２間に電池Ｂの電圧が印加されなくなる。その後、ゲート信号の立ち下がりから所定の時間（以下、「ｄｔ２」と表記する）だけ遅れたタイミングｔ４で、ＳＷ５１がＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わる。ｄｔ１とｄｔ２とは互いに同じであっても異なってもよい。この実施の形態では、ｄｔ１及びｄｔ２の各々を１００ｎ秒とする。ただし、ｄｔ１及びｄｔ２の各々は任意に設定できる。

以下、ゲート信号の立ち下がりからｄｔ２が経過するまでの期間を、「第２遅延期間」とも称する。また、第２遅延期間終了から電池回路モジュールＭが稼働状態になるまでの期間を、「停止期間」とも称する。

図５は、遅延期間における電池回路モジュールＭの状態を示す図である。図５に示すように、第１遅延期間及び第２遅延期間の各々では、ＳＷ５１及びＳＷ５２の両方がＯＦＦ状態になる。

図６は、停止期間における電池回路モジュールＭの状態を示す図である。図６に示すように、停止期間では、初期状態と同様、ＳＷ５１がＯＮ状態かつＳＷ５２がＯＦＦ状態になる。

上記遅延期間及び停止期間のいずれの期間においても、電池回路モジュールＭは停止状態になっている。停止状態の電池回路モジュールＭでは、出力端子ＯＴ１及びＯＴ２間に電圧が印加されない。第１遅延期間及び第２遅延期間が設けられていることで、ＳＷ５１及びＳＷ５２が同時にＯＮ状態になること（すなわち、電池回路モジュールＭが短絡状態になること）が抑制される。

電池ストリングＳｔは、０Ｖから、電池ストリングＳｔに含まれる各電池Ｂの電圧の総和までの電圧を出力可能に構成される。スウィープユニットＳＵにおいて、ＳＣＵは、同時に稼働状態になる電池回路モジュールＭの数を調整することで、電池ストリングＳｔの出力電圧を制御することができる。この実施の形態では、ＳＣＵがスウィープ制御によって電池ストリングＳｔの電圧を制御する。

図７は、スウィープ制御の一例について説明するための図である。図２及び図３とともに図７を参照して、スウィープ制御される電池ストリングＳｔでは、所定数（図７に示す例では、３つ）の電池Ｂが回路に接続し、他の電池Ｂが回路から切り離される。電池回路モジュールＭにおいて、ＳＷ５１がＯＦＦ状態かつＳＷ５２がＯＮ状態になると、電池Ｂが回路に接続され、電池Ｂの電圧が回路に印加される。電池回路モジュールＭにおいて、ＳＷ５１がＯＮ状態かつＳＷ５２がＯＦＦ状態になると、電池Ｂが回路から切り離され、電池Ｂの電圧は回路に印加されなくなる（パススルー）。スウィープ制御では、回路に接続される電池Ｂが入れ替わりながらも、回路に所定数（図７に示す例では、３つ）の電池Ｂが同時に接続される状態が維持される。スウィープユニットＳＵは、電池ストリングＳｔの一端（上流端）から他端（下流端）へ図３に示したゲート信号を遅延させながら伝達することで、スウィープ制御を実行する。ゲート信号は、遅延回路８２によって遅延される。そして、ＧＤ８１が、ゲート信号に従ってＳＷ５１及びＳＷ５２を駆動する。このため、下流に位置する電池Ｂは、上流に位置する電池Ｂに遅れて回路に接続される。たとえば図７に示すように、電池ストリングＳｔに含まれる各電池Ｂを順次接続させることで、電池ストリングＳｔに含まれる各電池Ｂの電流及びＳＯＣの均等化が図られる。なお、各遅延回路８２による遅延時間は、ＧＣＵ１００によって設定される。遅延時間は０（遅延なし）に設定されるかもしれない。たとえば、スウィープユニットＳＵにおいて、全ての遅延回路８２の遅延時間が０に設定されると、全ての電池Ｂの接続／パススルーが同じタイミングで行なわれるようになる。

ＧＣＵ１００は、ゲート信号の周期及びデューティ比（周期に対するＨレベル期間の割合）に基づいて、電池ストリングＳｔの入出力を制御してもよい。ＧＣＵ１００は、電池ストリングＳｔにおけるカートリッジＣｇ（電池Ｂ）ごとに接続／切離しを選択することができる。切離しの指示は、ＧＣＵ１００からＳＣＵに送られる。ＳＣＵから切離しを指示されたＧＤ８１は、ゲート信号にかかわらず、対応する電池Ｂをパススルーの状態に維持してもよい。また、ＳＣＵは、遮断器ＲＢ１及びＲＢ２の各々をＯＦＦ状態にすることによって回路から電池Ｂを切り離してもよい。ＧＣＵ１００は、各電池Ｂの容量（又は、ＳＯＣ）に応じて電池Ｂごとの負荷分担を調整してもよい。ＧＣＵ１００は、各電池ＢのＳＯＣに基づいて、特定の電池Ｂの放電又は充電を禁止してもよい。ＧＣＵ１００は、たとえば、過放電になる可能性がある電池Ｂの放電を禁止したり、過充電になる可能性がある電池Ｂの充電を禁止したりしてもよい。また、ＧＣＵ１００は、電池ストリングＳｔに含まれる所定の電池Ｂについて、定負荷による劣化診断を実行してもよい。ＧＣＵ１００は、故障した電池Ｂ（又は、劣化度合いが大きい電池Ｂ）の使用を禁止するように、当該電池Ｂを回路から切り離された状態（図６参照）に維持してもよい。

図１に示す第１電源回路２及び第２電源回路３の各々は、上述したスウィープユニットＳＵを、電池ストリングの数に対応した数だけ備える。具体的には、第１電源回路２は、電池ストリングＳｔ１～Ｓｔ３に対応して３つのスウィープユニットＳＵ（以下では、「ＳＵ１」、「ＳＵ２」、「ＳＵ３」と表記する）を含む。ＳＣＵ１２、２２、３２は、それぞれ電池ストリングＳｔ１、Ｓｔ２、Ｓｔ３とともにＳＵ１、ＳＵ２、ＳＵ３を構成する。第１電源回路２に含まれるスウィープユニットＳＵの電池ストリング、駆動回路、ＳＣＵは、それぞれ本開示に係る「ＤＣ電池ストリング」、「第１駆動回路」、「第１制御回路」の一例に相当する。第２電源回路３は、電池ストリングＳｔ４～Ｓｔ９に対応して６つのスウィープユニットＳＵ（以下では、「ＳＵ４」～「ＳＵ９」と表記する）を含む。ＳＣＵ４１、４２、４３、４４、４５、４６は、それぞれ電池ストリングＳｔ４、Ｓｔ５、Ｓｔ６、Ｓｔ７、Ｓｔ８、Ｓｔ９とともにＳＵ４、ＳＵ５、ＳＵ６、ＳＵ７、ＳＵ８、ＳＵ９を構成する。第２電源回路３に含まれるスウィープユニットＳＵの電池ストリング、駆動回路、ＳＣＵは、それぞれ本開示に係る「ＡＣ電池ストリング」、「第２駆動回路」、「第２制御回路」の一例に相当する。

ＧＣＵ１００は、ＳＵ１～ＳＵ３を制御することにより、所望の電圧の直流電力（一定電圧の電力）を電池ストリングＳｔ１～Ｓｔ３の各々に出力させることができる。ＧＣＵ１００は、ユーザ又はサーバ２００から取得した情報に基づいて電池ストリングＳｔ１～Ｓｔ３の各々の出力電圧（直流電力の電圧）を決定してもよい。ＧＣＵ１００は、ＳＵ４～ＳＵ９を制御することにより、所望の電圧波形の交流電力（電圧の大きさが周期的に変わる電力）を電池ストリングＳｔ４～Ｓｔ９の各々に出力させることができる。ＧＣＵ１００は、ユーザ又はサーバ２００から取得した情報に基づいて電池ストリングＳｔ４～Ｓｔ９の各々の出力電圧波形を決定してもよい。ユーザは、ＧＣＵ１００に給電条件及び／又は充電条件を入力してもよい。

この実施の形態では、ＤＣ電池ストリング（電池ストリングＳｔ１、Ｓｔ２、及びＳｔ３）に含まれる各ＤＣ電池（電池Ｂ）として、高出力型電池を採用する。具体的には、各ＤＣ電池として、パワー密度が１５００Ｗ／ｋｇ以上５０００Ｗ／ｋｇ未満であり、かつ、エネルギー密度が５０Ｗｈ／ｋｇ以上５００Ｗｈ／ｋｇ未満であるニッケル水素二次電池を採用する。また、ＡＣ電池ストリング（電池ストリングＳｔ４～Ｓｔ９）に含まれる各ＡＣ電池（電池Ｂ）として、高容量型電池を採用する。具体的には、各ＡＣ電池として、パワー密度が３００Ｗ／ｋｇ以上１０００Ｗ／ｋｇ未満であり、かつ、エネルギー密度が５００Ｗｈ／ｋｇ以上１０００Ｗｈ／ｋｇ未満であるリチウムイオン二次電池を採用する。ただし、電池ストリングＳｔ４、Ｓｔ６、及びＳｔ８と電池ストリングＳｔ５、Ｓｔ７、及びＳｔ９とでは、異なる種類のリチウムイオン二次電池が採用される。電池ストリングＳｔ４、Ｓｔ６、及びＳｔ８に含まれる各電池Ｂとしては、三元系（ＮＭＣ）のリチウムイオン二次電池が採用される。また、電池ストリングＳｔ５、Ｓｔ７、及びＳｔ９に含まれる各電池Ｂとしては、リン酸鉄系（ＬＦＰ）のリチウムイオン二次電池が採用される。

ただし、電池の種類（たとえば、構造及び材料）及び特性（たとえば、パワー密度及びエネルギー密度）は上記に限られず適宜変更可能である。たとえば、縦軸にパワー密度（Ｗ／ｋｇ）、横軸にエネルギー密度（Ｗｈ／ｋｇ）をとったラゴンプロットに基づいて、パワー型（高出力型）電池とエネルギー型（高容量型）電池とが定義されることがある。ラゴンプロットで高出力型電池に分類される電池をＤＣ電池として採用し、ラゴンプロットで高容量型電池に分類される電池をＡＣ電池として採用してもよい。また、１つの電池ストリングに複数種の二次電池が混在していてもよい。電池は、リチウム空気電池でも鉛畜電池でもＮＡＳ（ナトリウム硫黄）電池でもレドックスフロー電池でも全固体電池でもよい。また、ｘＥＶで使用された二次電池を直列に接続することにより、ｘＥＶで使用された二次電池を再利用して電池Ｂを製造してよい。

第１電源回路２において、電池ストリングＳｔ１、Ｓｔ２、Ｓｔ３から出力された直流電力は、それぞれインバータ１１、２１、３１に入力される。以下、図１及び図８を用いて、第１電源回路２に含まれるインバータの構成について説明する。インバータ１１、２１、及び３１は、互いに同じ構成を有するため、以下では、代表としてインバータ１１の構成について説明する。

図８は、第１電源回路２に含まれるインバータの構成を示す図である。図１とともに図８を参照して、インバータ１１は、三相インバータであり、Ｕ相アームに互いに直列に接続されたスイッチング素子ｑ１及びｑ２と、Ｖ相アームに互いに直列に接続されたスイッチング素子ｑ３及びｑ４と、Ｗ相アームに互いに直列に接続されたスイッチング素子ｑ５及びｑ６とを備える。スイッチング素子ｑ１～ｑ６のコレクタ－エミッタ間には、ダイオードｄ１～ｄ６が逆並列にそれぞれ接続されている。この実施の形態では、インバータ１１として、ｘＥＶの三相同期電動機を駆動するために使用された三相インバータを再利用している。インバータ１１は、双方向に電力変換可能に構成される。

インバータ１１の各相アームの中間点は、絶縁フィルタＴ１に接続されており、さらにリレーＲ１及び分電盤Ｃ１を介して電線ＰＧＬに接続されている（図１参照）。インバータ１１のスイッチング素子ｑ１～ｑ６は、ＧＣＵ１００からの制御指令によって制御される。インバータ１１の各スイッチング素子は、たとえばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によりＯＮ／ＯＦＦされる。

インバータ１１は、電池ストリングＳｔ１から出力される直流電力を交流電力（三相交流電力）に変換して電線ＰＧＬへ供給する。インバータ１１はＤＣ／ＡＣ変換回路として機能する。インバータ１１から出力される交流電力は、絶縁フィルタＴ１、リレーＲ１、及び分電盤Ｃ１を経て電線ＰＧＬに供給される。ＳＵ１は、電池ストリングＳｔ１に含まれる各電池回路モジュールＭのＳＷ５１及びＳＷ５２を制御することにより、電池ストリングＳｔ１に含まれる複数の電池Ｂのうち、任意の電池Ｂから電力を出力させることができる。ＳＵ１は、たとえばＧＣＵ１００からの指令に従い、指定された電池Ｂからインバータ１１へ電力を出力させる。ＳＵ２、ＳＵ３においても、上記と同様にして、電池ストリングＳｔ２、Ｓｔ３に含まれる電池Ｂからインバータ２１、３１へそれぞれ電力が出力される。ＧＣＵ１００は、第１電源回路２から三相交流電力が出力されるように、電池ストリングＳｔ１、Ｓｔ２、及びＳｔ３を制御するための指令をＳＣＵ１２、２２、及び３２に送るとともにインバータ１１、２１、及び３１を制御するように構成される。

インバータ１１は、電力系統ＰＧから電線ＰＧＬ、分電盤Ｃ１、リレーＲ１、及び絶縁フィルタＴ１を経て入力される交流電力（三相交流電力）を、直流電力に変換して電池ストリングＳｔ１へ出力する。ＳＵ１は、インバータ１１から供給される直流電力を用いて、電池ストリングＳｔ１の電池Ｂを充電することができる。この際、ＧＣＵ１００は、電力系統ＰＧから供給される交流電圧に対して電池ストリングＳｔ１の電圧が少し低くなるようにＳＵ１を制御する。ＳＵ１は、電池ストリングＳｔ１に含まれる各電池回路モジュールＭのＳＷ５１及びＳＷ５２を制御することにより、電池ストリングＳｔ１に含まれる複数の電池Ｂのうち、任意の電池Ｂを充電することができる。ＳＵ１は、たとえばＧＣＵ１００からの指令に従い、指定された電池Ｂを充電する。ＳＵ２、ＳＵ３においても、上記と同様にして、電池ストリングＳｔ２、Ｓｔ３に含まれる電池Ｂが充電される。ＧＣＵ１００は、電池ストリングＳｔ１、Ｓｔ２、及びＳｔ３に含まれる所定の電池Ｂが充電されるように、電池ストリングＳｔ１、Ｓｔ２、及びＳｔ３を制御するための指令をＳＣＵ１２、２２、及び３２に送るとともにインバータ１１、２１、及び３１を制御するように構成される。

インバータ１１、２１、及び３１は、図１に示すように、絶縁フィルタＴ１に対して並列に接続されている。具体的には、インバータ１１、２１、及び３１の各相アームの中間点（図８参照）が電線で接続されている。第１電源回路２は、並列に接続された電池ストリングＳｔ１，Ｓｔ２，Ｓｔ３とインバータ１１，２１，３１とを用いて、三相交流電力（第１交流電力）を出力する。この実施の形態では、第１電源回路２が、並列に接続された３つのＤＣ電池ストリング（電池ストリングＳｔ１，Ｓｔ２，Ｓｔ３）を備える。並列に接続されるＤＣ電池ストリングの数が増えるほど、第１電源回路２から出力される交流電力波形を安定させやすくなる。ただし、第１電源回路２に含まれるＤＣ電池ストリングの数は、３つに限られず適宜変更可能であり、１つでも４つ以上でもよい。第１電源回路２は、単相交流電力を出力するように構成されてもよい。

図９は、第２電源回路３の構成を示す図である。図９を参照して、電池ストリングＳｔ４、Ｓｔ５、Ｓｔ６、Ｓｔ７、Ｓｔ８、Ｓｔ９は、それぞれ第１のＵ相用電池ストリング、第２のＵ相用電池ストリング、第１のＶ相用電池ストリング、第２のＶ相用電池ストリング、第１のＷ相用電池ストリング、第２のＷ相用電池ストリングに相当する。

電池ストリングＳｔ４の正極端子と電池ストリングＳｔ５の正極端子とは、電線ＰＬｕに接続されている。電池ストリングＳｔ６の正極端子と電池ストリングＳｔ７の正極端子とは、電線ＰＬｖに接続されている。電池ストリングＳｔ８の正極端子と電池ストリングＳｔ９の正極端子とは、電線ＰＬｗに接続されている。また、電池ストリングＳｔ４～Ｓｔ９の各々の負極端子は、中性点Ｎ１に接続されている。第２電源回路３においては、並列に接続された電池ストリングＳｔ４及びＳｔ５と、並列に接続された電池ストリングＳｔ６及びＳｔ７と、並列に接続された電池ストリングＳｔ８及びＳｔ９とが、Ｙ結線されている。

ＳＣＵ４１～４６は、ＧＣＵ１００からの制御指令により、図２に示した各電池回路モジュールＭのＳＷ５１及びＳＷ５２を数十ｋＨｚのスイッチング周波数で制御して、電池ストリングＳｔ４～Ｓｔ９の各々のストリング電圧（出力電圧）を、図９の下方に示した電圧波形になるように制御する。図９において、線Ｌ１１は、Ｕ相用電池ストリング（電池ストリングＳｔ４，Ｓｔ５）のストリング電圧を示す。線Ｌ１２は、Ｖ相用電池ストリング（電池ストリングＳｔ６，Ｓｔ７）のストリング電圧を示す。線Ｌ１３は、Ｗ相用電池ストリング（電池ストリングＳｔ８，Ｓｔ９）のストリング電圧を示す。線Ｌ１１、線Ｌ１２、及び線Ｌ１３は、位相が１２０°ずれた正弦波であり、その周波数は、電力系統ＰＧに対応した周波数（たとえば、６０Ｈｚ）である。

電池ストリングＳｔ４～Ｓｔ９の各々のストリング電圧が上記のように制御されることにより、電線ＰＬｕ、ＰＬｖ、及びＰＬｗの線間電圧は、図９の上方に示した電圧波形になる。図９において、線Ｌ２１は電線ＰＬｕと電線ＰＬｖの線間電圧「Ｖｕｖ」を示し、線Ｌ２２は電線ＰＬｗと電線ＰＬｕの線間電圧「Ｖｗｕ」を示し、線Ｌ２３は電線ＰＬｖと電線ＰＬｗの線間電圧「Ｖｖｗ」を示している。各線間電圧は、周期的に極性（正／負）が変わる正弦波交流波形になる。

上記のように、第２電源回路３は、電池ストリングＳｔ４～Ｓｔ９を用いて三相交流電力（第２交流電力）を出力する。第２電源回路３において、Ｕ相用電池ストリング（電池ストリングＳｔ４，Ｓｔ５）とＶ相用電池ストリング（電池ストリングＳｔ６，Ｓｔ７）とＷ相用電池ストリング（電池ストリングＳｔ８，Ｓｔ９）とがＹ結線されることで、第２電源回路３は、インバータを用いずに交流電力（より特定的には、三相交流電力）を出力することができる。これにより、コストが削減される。この実施の形態に係る第２電源回路３では、各相のＡＣ電池ストリングとして、並列に接続された複数の電池ストリングが採用されている。並列に接続される電池ストリングの数が増えるほど、第２電源回路３から出力される交流電力波形を細かく調整しやすくなる。ただし、第２電源回路３に含まれるＡＣ電池ストリングの数は、６つに限られず適宜変更可能であり、３つでもよいし、１つでもよい。また、第２電源回路３は、単相交流電力を出力するように構成されてもよい。

第１電源回路２から出力された交流電力は、絶縁フィルタＴ１、リレーＲ１、及び分電盤Ｃ１を介して、電線ＰＧＬに供給される。第２電源回路３から出力された交流電力は、絶縁フィルタＴ２、リレーＲ２、及び分電盤Ｃ１を介して、電線ＰＧＬに供給される。電源システム１は、系統連携運転において、第１電源回路２及び第２電源回路３の少なくとも一方から電力系統ＰＧに対して三相交流電力を逆潮流するように構成されている。

絶縁フィルタＴ１及びＴ２の各々は、たとえば、ＬＣＬフィルタと三相トランスとを含む。絶縁フィルタＴ１及びＴ２の各々は、ＬＣＬフィルタによって三相交流成分のノイズ成分を低減し、三相トランスによって三相交流電力を所定の電圧（たとえば、２００Ｖ）に変換するとともに入力側と出力側との絶縁を行なう。この実施の形態では、インバータ１１、２１、及び３１の各々が、他の用途（ｘＥＶの駆動）で使用された再利用品であり、必ずしも性能が高くない。このため、これらのインバータ出力にはノイズが含まれやすい。第１電源回路２と電線ＰＧＬとの間に配置された絶縁フィルタＴ１は、こうしたノイズを除去するように構成される。絶縁フィルタＴ１は、絶縁フィルタＴ２よりも高いノイズ除去性能を有してもよい。

リレーＲ１及びＲ２の各々は、たとえば電磁式のメカニカルリレーである。ＧＣＵ１００は、リレーＲ１のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、第１電源回路２と電力系統ＰＧとの接続（並列）／遮断（解列）を切り替えるように構成される。また、ＧＣＵ１００は、リレーＲ２のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、第２電源回路３と電力系統ＰＧとの接続（並列）／遮断（解列）を切り替えるように構成される。

分電盤Ｃ１は、電力系統ＰＧから供給される電力を第１電源回路２と第２電源回路３との各々へ供給する。また、分電盤Ｃ１は、第１電源回路２及び第２電源回路３の少なくとも一方から供給された電力を、電力系統ＰＧ及び／又は建物３００（分電盤Ｃ２）へ供給する。第１電源回路２が出力する交流電力と、第２電源回路３が出力する交流電力とは、電力系統ＰＧが出力する交流電力とともに電線ＰＧＬに供給され、分電盤Ｃ２を介して、建物３００内の配線に供給される。

電源システム１は、第１電源回路２及び第２電源回路３のうち、第１電源回路２のみから交流電力（第１交流電力）を出力する第１出力と、第２電源回路３のみから交流電力（第２交流電力）を出力する第２出力と、両方から交流電力（第１交流電力及び第２交流電力）を出力する両方出力とを実行可能に構成される。両方出力では、第１電源回路２及び第２電源回路３が同時に交流電力を出力する。また、電源システム１は、第１電源回路２及び第２電源回路３のうち、第１電源回路２のみに交流電力を入力する第１入力と、第２電源回路３のみに交流電力を入力する第２入力と、両方に交流電力を入力する両方入力とを実行可能に構成される。両方入力では、第１電源回路２及び第２電源回路３に同時に交流電力が入力される。この実施の形態では、ＧＣＵ１００が、第１出力と第２出力と両方出力と第１入力と第２入力と両方入力とのいずれかを選択して実行する。

ＧＣＵ１００は、第１出力と第２出力と両方出力とを切り替え可能に構成される。ＧＣＵ１００は、第１入力と第２入力と両方入力とを切り替え可能に構成される。第１出力又は第１入力の実行中は、ＧＣＵ１００が、リレーＲ１をＯＮ状態かつリレーＲ２をＯＦＦ状態にする。第２出力又は第２入力の実行中は、ＧＣＵ１００が、リレーＲ１をＯＦＦ状態かつリレーＲ２をＯＮ状態にする。両方出力又は両方入力の実行中は、ＧＣＵ１００がリレーＲ１及びリレーＲ２の両方をＯＮ状態にする。第１電源回路２及び第２電源回路３の各々が入出力を行なわない場合には、ＧＣＵ１００がリレーＲ１及びリレーＲ２の両方をＯＦＦ状態にする。

ＧＣＵ１００は、ＤＣ電池ストリング（電池ストリングＳｔ１～Ｓｔ３）に含まれる電池ＢとＡＣ電池ストリング（電池ストリングＳｔ４～Ｓｔ９）に含まれる電池Ｂとの各々について、劣化診断を行なうように構成される。この実施の形態では、ＤＣ電池ストリング及びＡＣ電池ストリングに含まれる複数の電池Ｂのうち、前回の診断が行なわれてから所定時間が経過した電池Ｂに対して劣化診断が実行される。複数の電池Ｂについて同時に劣化診断が実行されてもよいし、各電池Ｂについて１つずつ順番に劣化診断が実行されてもよい。

以下、ＧＣＵ１００が劣化診断が行なう対象となる電池Ｂを、「診断対象」と称する。ＧＣＵ１００は、診断対象の充電中と放電中との少なくとも一方において逐次取得されたデータ（以下、「診断データ」とも称する）を用いて診断対象の劣化診断を行なうように構成される。診断データは、診断対象の充電中又は放電中における診断対象の電圧及び電流の推移を含んでもよい。また、診断データは、診断対象の充電中又は放電中における診断対象の温度の推移を含んでもよい。ＧＣＵ１００は、診断データを用いて、診断対象の満充電容量及び内部抵抗の少なくとも一方を求めてもよい。ＧＣＵ１００は、診断データとして得られた電池電圧と電池電流との関係から、診断対象の内部抵抗を求めてもよい。また、ＧＣＵ１００は、診断対象を空状態から一定レートで満充電状態まで充電したときの電池電圧に基づいて、診断対象の満充電容量を求めてもよい。また、ＧＣＵ１００は、電池温度を用いることで、診断対象の満充電容量及び内部抵抗を求める精度を高めてもよい。

図１０は、ＧＣＵ１００が実行する電池の劣化診断に係る処理の第１の例を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、所定の診断タイミングになった電池Ｂ（診断対象）について、診断準備が完了すると、開始される。所定の診断タイミングは、前回の診断が行なわれてから所定時間が経過したタイミングであってもよい。ＧＣＵ１００は、診断対象が回路に接続されており（たとえば、図４参照）、かつ、診断対象のＳＯＣが所定範囲（たとえば、所定ＳＯＣ値以下の範囲）内に入っている場合に、診断準備が完了していると判断してもよい。以下では、フローチャート中の各ステップを、単に「Ｓ」と表記する。

図１及び図２とともに図１０を参照して、Ｓ１１では、ＧＣＵ１００が、電力系統ＰＧから供給される電力を用いて、所定のＣレートで診断対象の充電を実行する。所定のＣレートは、電力系統ＰＧの需給バランスに影響を与えない程度の小電流であってもよい。充電電流は、たとえばＧＣＵ１００から対象ＳＵ（診断対象に対応するＳＵ１～ＳＵ９のいずれか）に送られる充電指令によって調整される。

続けて、ＧＣＵ１００は、Ｓ１２において診断データを取得する。具体的には、充電中の診断対象の電流、電圧、及び温度が、監視ユニットＢＳ（図２）によって検出される。検出された診断データは、ＧＣＵ１００の記憶装置に保存される。続くＳ１３では、診断に用いられる診断データの取得が完了したか否かを、ＧＣＵ１００が判断する。そして、診断データの取得が完了していない場合には（Ｓ１３にてＮＯ）、ＧＣＵ１００は、Ｓ１４において、診断対象が回路に接続されているか否かを判断する。ＧＣＵ１００は、たとえば診断対象と回路との接続／非接続を切り替えるＳＷ５２（図２）の状態に基づいて、診断対象が回路に接続されているか否かを判断する。具体的には、ＧＣＵ１００は、ＳＷ５２が導通状態である場合には診断対象が回路に接続されていると判断し、ＳＷ５２が遮断状態である場合には診断対象が回路から切り離されていると判断する。詳細は後述するが、この実施の形態では、劣化診断中の電池Ｂが回路から切り離されることがある（図１４のＳ１０５参照）。

診断対象が回路に接続されている場合には（Ｓ１４にてＹＥＳ）、処理がＳ１１に戻る。診断データの取得が完了せず、かつ、診断対象が回路に接続されている間は（Ｓ１３にてＮＯかつＳ１４にてＹＥＳ）、充電の実行及び診断データの取得（Ｓ１１及びＳ１２）が継続され、充電中の診断対象の電流、電圧、及び温度が、逐次検出され、保存される。他方、診断対象が回路から切り離されると（Ｓ１４にてＮＯ）、ＧＣＵ１００は、Ｓ１５において、診断対象の充電を停止するように対象ＳＵに指令を送る。ＧＣＵ１００は、診断対象が回路に再接続されるまで診断対象の充電を中断したまま待機する（Ｓ１４及びＳ１５）。そして、診断対象が回路に再接続されると（Ｓ１４にてＹＥＳ）、ＧＣＵ１００は、診断対象の充電及び診断データの取得（Ｓ１１及びＳ１２）を再開する。

診断データの取得が完了すると（Ｓ１３にてＹＥＳ）、ＧＣＵ１００は、Ｓ１６において、充電中に逐次取得された診断データを用いて、診断対象の劣化診断を実行する。具体的には、ＧＣＵ１００は、診断対象について、前述した満充電容量及び内部抵抗の少なくとも一方を求める。Ｓ１６の処理が実行されることによって、図１０に示す一連の処理は終了する。

図１１は、ＧＣＵ１００が実行する電池の劣化診断に係る処理の第２の例を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、所定の診断タイミングになった電池Ｂ（診断対象）について、診断準備が完了すると、開始される。ＧＣＵ１００は、診断対象が回路に接続されており（たとえば、図４参照）、かつ、診断対象のＳＯＣが所定範囲（たとえば、所定ＳＯＣ値以上の範囲）内に入っている場合に、診断準備が完了していると判断してもよい。

図１１に示す処理は、Ｓ１１及びＳ１５（図１０）に代えてＳ１１Ａ及びＳ１５Ａが採用されていること以外は、図１０に示した処理と同じである。Ｓ１１Ａでは、ＧＣＵ１００が、所定のＣレートで診断対象の放電を実行する。所定のＣレートは、電力系統ＰＧの需給バランスに影響を与えない程度の小電流であってもよい。放電電流は、たとえばＧＣＵ１００から対象ＳＵに送られる放電指令によって調整される。また、Ｓ１５Ａでは、ＧＣＵ１００が、診断対象の放電を停止するように対象ＳＵに指令を送る。そして、Ｓ１６では、ＧＣＵ１００が、放電中に逐次取得された診断データを用いて、診断対象の劣化診断を実行する。

この実施の形態では、ＧＣＵ１００が、図１０に示した処理と図１１に示した処理との両方を実行可能に構成される。たとえば、エネルギーマネジメントと並行して劣化診断が実行される場合には、ＧＣＵ１００は、エネルギーマネジメントの電流の向き（充電／放電）に応じて、図１０に示した処理と図１１に示した処理とを切り替えてもよい。また、ＧＣＵ１００は、診断開始時の診断対象のＳＯＣに応じて、図１０に示した処理と図１１に示した処理とを使い分けてもよい。ＧＣＵ１００は２種類（充電／放電）の診断結果を用いて高い精度で劣化診断を行なってもよい。また、ＧＣＵ１００は、図１１に示した処理によって診断対象の内部抵抗を求めた後、図１０に示した処理によって診断対象の満充電容量を求めてもよい。ただしこれに限られず、ＧＣＵ１００は、図１０に示した処理と図１１に示した処理とのうち一方のみを実行可能に構成されてもよい。

図１に示したサーバ２００は、必要に応じて、電源システム１のユーザに電力系統ＰＧの電力調整を要求する。サーバ２００は、ＤＲ（デマンドレスポンス）を実施してもよい。この実施の形態では、サーバ２００が、以下に説明するＦＣＲ、Ｓ－ＦＲＲ、ＦＲＲ、ＲＲ、ＲＲ－ＦＩＴのいずれかを要求する。

図１２は、電力調整の種類及び内容の一例を示す図である。図１２を参照して、電力会社（ＴＳＯ）は、需給調整市場において、電力系統ＰＧ（図１）の調整力に相当するＦＣＲ、Ｓ－ＦＲＲ、ＦＲＲ、ＲＲ、及びＲＲ－ＦＩＴの少なくとも１つについて入札を行ない、落札された調整力に対応する電力調整を、落札したユーザに対して要求してもよい。

ＦＣＲは、極短周期成分（サイクリック分）を調整する周波数制御予備力（Frequency Containment Reserve）であり、「１次調整力」とも称される。ＦＣＲに関して、応動時間は１０秒以内、継続時間は５分である。ＦＣＲは、自端制御（オフライン）で実行される。

Ｓ－ＦＲＲは、短周期成分（フリンジ分）を調整する同期周波数回復予備力（Synchronized Frequency Restoration Reserve）である。ＦＲＲは、長周期成分（サステンド分）を調整する周波数回復予備力（Frequency Restoration Reserve）である。Ｓ－ＦＲＲ及びＦＲＲは包括的に「２次調整力」とも称される。Ｓ－ＦＲＲ及びＦＲＲの各々はリモート制御で実行される。Ｓ－ＦＲＲ及びＦＲＲの各々に関して、応動時間は５分以内、継続時間は３０分である。Ｓ－ＦＲＲのリモート制御では、ＬＦＣ（Load Frequency Control）信号が使用され、その指令間隔は０．５秒～数十秒である。ＦＲＲのリモート制御では、ＥＤＣ（Economic load Dispatching Control）信号が使用され、その指令間隔は１分～数分である。

ＲＲは、長周期成分（サステンド分）を調整する代替予備力（Replacement Reserve）である。ＲＲ－ＦＩＴは、ＦＩＴ用の代替予備力（Replacement Reserve for Feed-in Tariff）である。ＲＲ及びＲＲ－ＦＩＴは包括的に「３次調整力」とも称される。ＲＲ及びＲＲ－ＦＩＴの各々はリモート制御で実行される。ＲＲに関して、応動時間は１５分以内、継続時間は３時間である。ＲＲのリモート制御ではＥＤＣ信号が使用され、その指令間隔は１分～数分である。ＲＲ－ＦＩＴに関して、応動時間は４５分以内、継続時間は３時間である。ＲＲ－ＦＩＴのリモート制御では、再生可能エネルギーの出力予測誤差（予測値と実績値との誤差）を埋め合わせるための需給調整指令が、専用線又は簡易指令システムを通じて送信され、その指令間隔は３０分である。

需給調整市場で調整力を落札したユーザにサーバ２００が電力調整（エネルギーマネジメント）を要求する際には、電力調整を要求する信号（以下、「ＤＲ信号」とも称する）がサーバ２００からユーザ端末に送信される。ＤＲ信号は、サーバ２００から要求された電力調整（エネルギーマネジメント）の内容を示す。この実施の形態では、ＤＲ信号が、電力調整の種類（この実施の形態では、ＦＣＲ、Ｓ－ＦＲＲ、ＦＲＲ、ＲＲ、ＲＲ－ＦＩＴのいずれか）と、制御形式（たとえば、自端制御／リモート制御）と、調整期間（調整開始時刻及び調整終了時刻を示す情報）と、電力調整幅（ΔｋＷ）と、要求継続時間と、要求応動時間とを含む。

ＤＲ信号はＧＣＵ１００の記憶装置に格納される。上記ユーザ端末は、車載端末であってもよいし、ユーザに携帯される携帯端末であってもよいし、ＧＣＵ１００であってもよい。携帯端末の例としては、ラップトップ、スマートフォン、ウェアラブルデバイス、電子キー、サービスツールが挙げられる。上記ユーザ端末が車載端末又は携帯端末である形態では、サーバ２００からＤＲ信号を受信したユーザ端末がＧＣＵ１００へＤＲ信号を送信する。ＧＣＵ１００はＤＲ信号を記憶装置に保存する。

調整力が２次又は３次調整力（Ｓ－ＦＲＲ、ＦＲＲ、ＲＲ、ＲＲ－ＦＩＴのいずれか）である場合には、上記調整開始時刻が到来したタイミングでサーバ２００がＧＣＵ１００のリモート制御（すなわち、指令送信）を開始する。リモート制御では、サーバ２００からの指令により電力系統ＰＧの電力調整が実行されるように第１電源回路２及び第２電源回路３の少なくとも一方の入出力電力が制御される。

調整力が１次調整力（ＦＣＲ）である場合には、上記調整開始時刻が到来したタイミングでＧＣＵ１００が自端制御を開始する。この自端制御では、ＧＣＵ１００が、電力センサＣ１ａ、Ｃ１ｂ、及びＣ１ｃの各検出値に基づいて、電力系統ＰＧが建物３００に供給する電力の周波数変動が抑制されるように第１電源回路２及び第２電源回路３の少なくとも一方の入出力電力を制御する。

図１３は、ＧＣＵ１００が実行する電力調整（エネルギーマネジメント）に係る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に示される処理は、たとえば新たなＤＲ信号がＧＣＵ１００の記憶装置に追加されると、開始される。ただしこれに限られず、ＤＲ信号が示す調整開始時刻から所定時間（たとえば、５分以上３時間以下の範囲から選ばれた時間）さかのぼったタイミングで、図１３に示す一連の処理が開始されてもよい。

図１及び図２とともに図１３を参照して、Ｓ２１では、ＧＣＵ１００が、ＤＣ電池ストリング（電池ストリングＳｔ１～Ｓｔ３）及びＡＣ電池ストリング（電池ストリングＳｔ４～Ｓｔ９）に含まれる複数の電池Ｂの中から、要求された電力調整を実行させる１つ以上の対象電池を選ぶ。図１４は、Ｓ２１（対象電池の選択）の詳細を示すフローチャートである。

図１及び図２とともに図１４を参照して、まず、ＧＣＵ１００は、Ｓ１０１及びＳ１０２において、要求された電力調整の電力変動が劣化診断に対応しているか否かを判断する。具体的には、Ｓ１０１では、ＧＣＵ１００が、ＤＲ信号に基づいて、要求継続時間が第１基準値（以下、「Ｔｈ１」と表記する）以上であるか否かを判断する。Ｔｈ１は、電力調整に関して、劣化診断可能な程度に電力変動が緩やかになる継続時間の境界値（下限値）を示す。Ｓ１０２では、ＧＣＵ１００が、要求応動時間が第２基準値（以下、「Ｔｈ２」と表記する）以下であるか否かを判断する。Ｔｈ２は、電力調整に関して、劣化診断を行なうことができなくなる程度に電力変動が激しくなる応動時間の境界値（上限値）を示す。たとえば、予めユーザが実験で求めた値が、Ｔｈ１及びＴｈ２として設定されてもよい。この実施の形態では、Ｔｈ１、Ｔｈ２を、それぞれ２時間、１０分とする。ただし、Ｔｈ１及びＴｈ２の各々は適宜変更可能である。

ＧＣＵ１００は、要求継続時間がＴｈ１以上である場合には（Ｓ１０１にてＹＥＳ）、要求された電力調整の電力変動が大きくない（劣化診断に対応している）と判断する。Ｓ１０１においてＮＯと判断されると、処理がＳ１０２に進む。ＧＣＵ１００は、要求応動時間がＴｈ２以下である場合には（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、要求された電力調整の電力変動が大きい（劣化診断に対応していない）と判断する。Ｓ１０１及びＳ１０２の両方でＮＯと判断されると、ＧＣＵ１００は、要求された電力調整の電力変動が大きくない（劣化診断に対応している）と判断する。

要求された電力調整の電力変動が大きい（劣化診断に対応していない）と判断された場合には、処理がＳ１０３を経てＳ１０４に進む。この実施の形態では、要求された電力調整が１次又は２次調整力（ＦＣＲ、Ｓ－ＦＲＲ、又はＦＲＲ）である場合には、処理がＳ１０３に進む。要求された電力調整の電力変動が大きくない（劣化診断に対応している）と判断された場合には、処理がＳ１０３を経ずにＳ１０４に進む。この実施の形態では、要求された電力調整が３次調整力（ＲＲ又はＲＲ－ＦＩＴ）である場合には、処理がＳ１０３を経ずにＳ１０４に進む。

Ｓ１０３では、ＧＣＵ１００が、劣化診断中の電池を対象電池の選定候補から除外する。具体的には、図１０又は図１１に示した処理における診断対象が、対象電池の候補から除外される。その後、処理はＳ１０４に進む。

この実施の形態では、劣化診断中の電池のみが対象電池の候補から除外される。しかしこれに限られず、劣化診断中の電池に加えて、所定の電池が対象電池の候補から除外されてもよい。たとえば、劣化度合いが大きい電池が対象電池の候補から除外されてもよい。また、ＳＯＣが所定範囲（たとえば、３０％～７０％の範囲）から外れている電池が対象電池の候補から除外されてもよい。

Ｓ１０４では、ＧＣＵ１００が、ＤＲ信号が示す電力調整の種類及び条件に基づいて、要求された電力調整を実行するための対象電池を選ぶ。基本的には、第１電源回路２及び第２電源回路３に含まれる全ての電池Ｂが、対象電池の選定候補となる。ただし、Ｓ１０３で除外された電池は、対象電池として選ばれない。

ＧＣＵ１００は、要求された電力調整の種類に応じて、対象電池を決定してもよい。たとえば、ＧＣＵ１００は、１次調整力（ＦＣＲ）に対応する対象電池としてＤＣ電池のみを選んでもよい。ＧＣＵ１００は、対象電池の候補に含まれるＤＣ電池の全てを対象電池として選んでもよいし、所定数のＤＣ電池を対象電池として選んでもよい。また、ＧＣＵ１００は、２次調整力（Ｓ－ＦＲＲ又はＦＲＲ）に対応する対象電池としてＡＣ電池のみを選んでもよい。ＧＣＵ１００は、対象電池の候補に含まれるＡＣ電池の全てを対象電池として選んでもよいし、所定数のＡＣ電池を対象電池として選んでもよい。また、ＧＣＵ１００は、３次調整力（ＲＲ又はＲＲ－ＦＩＴ）に対応する対象電池としてＤＣ電池及びＡＣ電池の両方を選んでもよい。ＧＣＵ１００は、対象電池の候補に含まれるＤＣ電池及びＡＣ電池の全てを対象電池として選んでもよいし、所定数のＤＣ電池及びＡＣ電池を対象電池として選んでもよい。ＧＣＵ１００は、対象電池の候補から所定数の電池を選ぶ場合に、劣化度合いが小さい電池から優先的に選択してもよい。

Ｓ１０５では、ＧＣＵ１００が、対象電池以外の電池Ｂ（すなわち、Ｓ１０４で選ばれなかった各電池Ｂ）を回路から切り離す。具体的には、ＧＣＵ１００は、ＳＷ５１を導通状態かつＳＷ５２を遮断状態にすることによって、電池Ｂを回路から切り離す（図６参照）。Ｓ１０５で回路から切り離された各電池Ｂは、要求された電力調整が終了するまで回路から切り離された状態（パススルーの状態）に維持される。Ｓ１０３で対象電池の候補から除外された電池（診断対象）については、図１０のＳ１４及びＳ１５（又は、図１１のＳ１４及びＳ１５Ａ）において劣化診断が中断される。Ｓ１０５の処理が実行されると、図１４に示す一連の処理は終了し、処理は図１３のＳ２２に進む。

再び図１及び図２とともに図１３を参照して、Ｓ２２では、ＧＣＵ１００が、ＤＲ信号に基づいて、要求された電力調整の制御方式がリモート制御と自端制御とのいずれであるかを判断する。Ｓ２２において電力調整の制御方式がリモート制御であると判断された場合には、ＧＣＵ１００は、Ｓ２３において、リモート制御による電力調整を実行する。図１５は、Ｓ２３（リモート制御による電力調整）の詳細を示すフローチャートである。

図１及び図２とともに図１５を参照して、Ｓ３１では、ＧＣＵ１００が、サーバ２００からの指令を受信したか否かを判断する。ＧＣＵ１００が上記指令を受信していない場合には（Ｓ３１にてＮＯ）、処理がＳ３３に進む。Ｓ３３では、リモート制御の終了条件が成立したか否かを、ＧＣＵ１００が判断する。そして、リモート制御の終了条件が成立しない場合には（Ｓ３３にてＮＯ）、処理がＳ３１に戻る。たとえば、調整終了時刻が到来すると、リモート制御の終了条件が成立する。また、サーバ２００から終了通知を受信したときにも、リモート制御の終了条件は成立する。ただしこれに限られず、リモート制御の終了条件は任意に設定できる。

ＧＣＵ１００が上記指令を受信した場合には（Ｓ３１にてＹＥＳ）、ＧＣＵ１００は、Ｓ３２において、対象電池（図１４のＳ１０４）を用いて、上記指令に従う入出力制御を実行する。ＧＣＵ１００は、対象電池以外の電池Ｂが回路から切り離された状態で、要求される入出力を対象電池に行なわせる。これにより、要求された電力系統ＰＧの電力調整が実行される。Ｓ３２において上記指令に従う入出力制御が実行されると、処理はＳ３３に進む。リモート制御の終了条件が成立しない間は（Ｓ３３にてＮＯ）、サーバ２００からの指令によるリモート制御（Ｓ３１～Ｓ３２）が継続される。そして、リモート制御の終了条件が成立すると（Ｓ３３にてＹＥＳ）、図１５に示す一連の処理が終了し、処理は図１３のＳ２５に進む。

Ｓ２２において電力調整の制御方式が自端制御であると判断された場合には、ＧＣＵ１００は、Ｓ２４において、自端制御による電力調整を実行する。図１６は、Ｓ２４（自端制御による電力調整）の詳細を示すフローチャートである。

図１及び図２とともに図１６を参照して、ＧＣＵ１００は、自端制御の開始時刻（調整開始時刻）が到来するまで、Ｓ４１で待機する。そして、自端制御の開始時刻が到来すると（Ｓ４１にてＹＥＳ）、処理がＳ４２に進む。ＧＣＵ１００は、Ｓ４２において、対象電池（図１４のＳ１０４）を用いて、電力系統ＰＧの電力調整（より特定的には、周波数制御）を実行する。ＧＣＵ１００は、自端制御により、対象電池を１次調整力として機能させる。具体的には、ＧＣＵ１００は、電力センサＣ１ａ、Ｃ１ｂ、及びＣ１ｃの各検出値を確認しながら、電力系統ＰＧの周波数を安定させるように対象電池の入出力制御を実行する。ＧＣＵ１００は、対象電池以外の電池Ｂが回路から切り離された状態で、電力系統ＰＧの周波数変動を抑制するための入出力を対象電池に行なわせる。これにより、要求された電力系統ＰＧの電力調整が実行される。

Ｓ４２において自端制御による電力調整が実行されると、処理はＳ４３に進む。Ｓ４３では、電力調整の終了条件が成立したか否かを、ＧＣＵ１００が判断する。電力調整の終了条件は、調整終了時刻が到来したときに成立する。電力調整の終了条件は、サーバ２００から終了通知を受信したときにも成立してもよい。電力調整の終了条件が成立しない間は（Ｓ４３にてＮＯ）、自端制御による電力調整（Ｓ４２）が継続される。そして、電力調整の終了条件が成立すると（Ｓ４３にてＹＥＳ）、図１６に示す一連の処理が終了し、処理は図１３のＳ２５に進む。

図１７は、スウィープ制御で電力調整（図１５のＳ３２又は図１６のＳ４２）が実行されているときの各電池の状態の一例を示す図である。図１７を参照して、この例では、電池Ｂ－２～Ｂ－５及びＢ－７～Ｂ－９の各々が対象電池に相当し、電池Ｂ－１及びＢ－６の各々が対象電池以外の電池に相当する。図１７に示すように、スウィープ制御による電力調整の実行中において、電池Ｂ－１及びＢ－６の各々はパススルーの状態に維持される。

再び図１及び図２とともに図１３を参照して、Ｓ２５では、ＧＣＵ１００が電池切離しを解除する。これにより、Ｓ１０５の処理によって回路から切り離された電池を回路に接続することが可能になる。ＧＣＵ１００は、回路から切り離された電池Ｂを、必要に応じて再接続する。たとえば、Ｓ１０３で対象電池の候補から除外された電池（診断対象）は、Ｓ２５の処理により回路に再接続される。これにより、図１０又は図１１のＳ１４においてＹＥＳと判断され、劣化診断が再開される。Ｓ２５の処理が実行されると、図１３に示す一連の処理は終了する。

以上説明したように、この実施の形態に係る電源システム１は、給電対象（電線ＰＧＬ）へ交流電力を出力するように構成される。電源システム１は、第１電源回路２と、第２電源回路３と、ＧＣＵ１００（制御装置）とを備える。第１電源回路２は、直流電力用のＤＣ電池ストリング（電池ストリングＳｔ１，Ｓｔ２，Ｓｔ３）と、ＤＣ電池ストリングから出力される直流電力を交流電力に変換するインバータ（インバータ１１，２１，３１）とを備え、ＤＣ電池ストリング及びインバータによって第１交流電力を出力するように構成される。第２電源回路３は、交流電力用のＡＣ電池ストリング（電池ストリングＳｔ４～Ｓｔ９）を備え、ＡＣ電池ストリングによって第２交流電力を出力するように構成される。ＧＣＵ１００は、第１電源回路２及び第２電源回路３を制御するように構成される。ＡＣ電池ストリング及びＤＣ電池ストリングの各々は、直列に接続された複数の電池回路モジュールＭを含む。複数の電池回路モジュールＭの各々は、電池Ｂと、電池Ｂの電圧を出力する出力端子ＯＴ１及びＯＴ２と、出力端子ＯＴ１及びＯＴ２に接続されるとともに電池Ｂに並列に接続された第１スイッチ（ＳＷ５１）と、電池Ｂに直列に接続された第２スイッチ（ＳＷ５２）とを含み、第１スイッチが遮断状態かつ第２スイッチが導通状態であるときに出力端子ＯＴ１及びＯＴ２間に電池Ｂの電圧が印加されるように構成される（図２参照）。そして、ＧＣＵ１００は、ＡＣ電池ストリング及びＤＣ電池ストリングに含まれる複数の電池の中から、要求されたエネルギーマネジメントを実行させる１つ以上の対象電池を選び（図１４のＳ１０４）、対象電池以外の電池を回路から切り離した状態で、対象電池を用いて、上記要求されたエネルギーマネジメントを実行するように構成される（図１５のＳ３２又は図１６のＳ４２）。

上記構成によれば、エネルギーマネジメントを実行させない電池（電池ストリングに含まれる対象電池以外の電池）の状態を保ちつつ、対象電池を用いて好適にエネルギーマネジメントを行なうことが可能になる。

上記実施の形態では、ＤＣ電池ストリングに含まれる電池のパワー密度が、ＡＣ電池ストリングに含まれる電池のパワー密度よりも高い。また、ＡＣ電池ストリングに含まれる電池のエネルギー密度は、ＤＣ電池ストリングに含まれる電池のエネルギー密度よりも高い。この実施の形態に係る電源システム１では、低レートの給電又は充電に高容量型電池を用いることで、長時間の給電又は充電にも対応しやすくなる。また、高レートの給電又は充電に高出力型電池及び高容量型電池を用いることで、長時間の給電又は充電を好適に行ないやすくなる。高容量型電池と高出力型電池とを組み合わせることで、高容量型電池だけで同じ給電性能又は充電性能を確保するよりも、必要電池量が少なくなり、電池コストの削減が図られる。

この実施の形態に係るエネルギーマネジメント方法は、要求されたエネルギーマネジメントの電力変動が大きいか否かを判断すること（図１４のＳ１０１及びＳ１０２）と、要求されたエネルギーマネジメントの電力変動が大きくないと判断された場合には（図１４のＳ１０１にてＹＥＳ又はＳ１０２にてＮＯ）、電池ストリングに含まれる全ての電池を対象電池の候補とし（図１４のＳ１０３をスキップ）、エネルギーマネジメントの電力変動が大きいと判断された場合には（図１４のＳ１０１にてＮＯかつＳ１０２にてＹＥＳ）、電池ストリングに含まれる複数の電池から劣化診断中の電池を除いて残ったものを対象電池の候補とすること（図１４のＳ１０３）と、対象電池の候補の中から１つ以上の対象電池を選ぶこと（図１４のＳ１０４）と、電池ストリングに含まれる複数の電池のうち対象電池以外の電池を回路から切り離すように第１スイッチ（ＳＷ５１）及び第２スイッチ（ＳＷ５２）を制御すること（図１４のＳ１０５）と、対象電池以外の電池を回路から切り離した状態で、対象電池を用いて、要求されたエネルギーマネジメントを実行すること（図１５のＳ３２又は図１６のＳ４２）とを含む。

上記エネルギーマネジメント方法では、要求されたエネルギーマネジメントの電力変動が大きくない（劣化診断に対応している）場合には、劣化診断と並行してエネルギーマネジメントが実行される。他方、要求されたエネルギーマネジメントの電力変動が大きい（劣化診断に対応していない）場合には、劣化診断中の電池が回路から切り離され、劣化診断が中断される。このとき、劣化診断中の電池の状態は保たれる。このため、エネルギーマネジメントが終了した後で、中断した劣化診断を途中から再開することができる。これにより、劣化診断がやり直しになることが抑制される。

上記実施の形態では、ＧＣＵ１００が、要求されたエネルギーマネジメントの応動時間及び継続時間に基づいて、要求されたエネルギーマネジメントの電力変動が劣化診断に対応しているか否かを判断している（図１４参照）。しかしこれに限られず、要求されたエネルギーマネジメントの応動時間及び継続時間のいずれか一方のみに基づいて、要求されたエネルギーマネジメントの電力変動が劣化診断に対応しているか否かが判断されてもよい。たとえば、図１４に示した処理においてＳ１０１又はＳ１０２が割愛されてもよい。また、ＧＣＵ１００は、要求されたエネルギーマネジメントの指令間隔に基づいて、要求されたエネルギーマネジメントの電力変動が劣化診断に対応しているか否かを判断してもよい。エネルギーマネジメントの指令間隔が長いほどエネルギーマネジメントの電力変動が劣化診断に対応しやすくなる傾向がある。ＧＣＵ１００は、要求されたエネルギーマネジメントの指令間隔が第３基準値（たとえば、１０分）以上である場合に、要求されたエネルギーマネジメントの電力変動が劣化診断に対応していると判断してもよい。

エネルギーマネジメント（電力調整）の種類は、図１２に示した種類に限られない。たとえば、国ごとに枠組みが異なる電力市場でユーザが落札したエネルギーマネジメントが電源システム１に要求されてもよい。電力市場の例としては、容量市場、前日市場（スポット市場）、当日市場、需給調整市場、リアルタイム市場が挙げられる。

上記実施の形態では、エネルギーマネジメントにおいて、第１出力、第２出力、両方出力、第１入力、第２入力、両方入力のいずれかが実行される。しかしこれに限られず、電源システム１は、ユーザからの要求に応じて、第１出力、第２出力、両方出力、第１入力、第２入力、両方入力のいずれかを実行するように構成されてもよい。電源システム１は、電力系統ＰＧの停電時に建物３００に電力を供給してもよい。

建物３００に発電設備（たとえば、太陽光発電設備又は風力発電設備のような自然変動電源）が設けられてもよい。電源システム１は、発電設備で発電された余剰電力を所定の電池ストリングに蓄えるように構成されてもよい。また、電源システム１は、建物３００からの要求に応じて、所定の電池ストリングから建物３００へ電力を出力するように構成されてもよい。

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及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。

１ 電源システム、２ 第１電源回路、３ 第２電源回路、１１，２１，３１ インバータ、５１ 第１スイッチング素子、５２ 第２スイッチング素子、５３ 第１ダイオード、５４ 第２ダイオード、５５ チョークコイル、５６ コンデンサ、８１ ゲートドライバ、８２ 遅延回路、１００ ＧＣＵ、２００ サーバ、３００ 建物、Ｂ 電池、ＢＳ 監視ユニット、Ｃ１，Ｃ２ 分電盤、Ｃ１ａ，Ｃ１ｂ，Ｃ１ｃ 電力センサ、Ｃｇ カートリッジ、Ｍ 電池回路モジュール、ＯＴ１，ＯＴ２ 出力端子、ＰＧ 電力系統、Ｒ１，Ｒ２ リレー、Ｓｔ，Ｓｔ１～Ｓｔ９ 電池ストリング、ＳＵ スウィープユニット、ＳＵＡ 駆動回路、ＳＵＢ 電力回路、Ｔ１，Ｔ２ 絶縁フィルタ。

Claims (11)

1. 直流電力用のＤＣ電池ストリングと、前記ＤＣ電池ストリングから出力される直流電力を交流電力に変換するインバータとを備え、前記ＤＣ電池ストリング及び前記インバータによって第１交流電力を出力する第１電源回路と、
   交流電力用のＡＣ電池ストリングを備え、前記ＡＣ電池ストリングによって第２交流電力を出力する第２電源回路と、
   前記第１電源回路及び前記第２電源回路を制御する制御装置とを備え、
   前記ＡＣ電池ストリング及び前記ＤＣ電池ストリングの各々は、直列に接続された複数の電池回路モジュールを含み、
   前記複数の電池回路モジュールの各々は、
   電池と、
   前記電池の電圧を出力する出力端子と、
   前記出力端子に接続されるとともに前記電池に並列に接続された第１スイッチと、
   前記電池に直列に接続された第２スイッチとを含み、
   前記第１スイッチが遮断状態かつ前記第２スイッチが導通状態であるときに前記出力端子に前記電池の電圧が印加されるように構成され、
   前記制御装置は、前記ＡＣ電池ストリング及び前記ＤＣ電池ストリングに含まれる複数の前記電池の中から、要求されたエネルギーマネジメントを実行させる１つ以上の対象電池を選び、前記対象電池以外の前記電池を回路から切り離した状態で、前記対象電池を用いて前記要求されたエネルギーマネジメントを実行するように構成される、電源システム。
2. 前記制御装置は、前記ＡＣ電池ストリングに含まれる１つ以上の前記電池と前記ＤＣ電池ストリングに含まれる１つ以上の前記電池との各々について、当該電池の充電中と放電中との少なくとも一方において逐次取得されたデータを用いて当該電池の劣化診断を行なうように構成され、
   前記制御装置は、前記要求されたエネルギーマネジメントの電力変動が前記劣化診断に対応しているか否かを判断し、前記要求されたエネルギーマネジメントの電力変動が前記劣化診断に対応していないと判断された場合には、前記ＡＣ電池ストリング及び前記ＤＣ電池ストリングに含まれる複数の前記電池のうち、前記劣化診断中の前記電池を前記対象電池の選定候補から除外する、請求項１に記載の電源システム。
3. 前記制御装置は、前記要求されたエネルギーマネジメントの継続時間が第１基準値以上である場合に、前記要求されたエネルギーマネジメントの電力変動が前記劣化診断に対応していると判断する、請求項２に記載の電源システム。
4. 前記制御装置は、前記要求されたエネルギーマネジメントの応動時間が第２基準値以下である場合に、前記要求されたエネルギーマネジメントの電力変動が前記劣化診断に対応していないと判断する、請求項２又は３に記載の電源システム。
5. 前記ＤＣ電池ストリングに含まれる前記電池のパワー密度は、前記ＡＣ電池ストリングに含まれる前記電池のパワー密度よりも高く、
   前記ＡＣ電池ストリングに含まれる前記電池のエネルギー密度は、前記ＤＣ電池ストリングに含まれる前記電池のエネルギー密度よりも高い、請求項１～４のいずれか１項に記載の電源システム。
6. 前記第１電源回路及び前記第２電源回路の各々は、建物に電力を供給する外部電源と前記建物とをつなぐ電線に電気的に接続され、
   前記要求されたエネルギーマネジメントは、前記外部電源の電力調整である、請求項１～５のいずれか１項に記載の電源システム。
7. 前記第１電源回路と前記電線との間に配置された絶縁フィルタをさらに備え、
   前記インバータは、他の用途で使用された再利用品である、請求項６に記載の電源システム。
8. 前記第１電源回路は、前記ＤＣ電池ストリングに含まれる前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを駆動する第１駆動回路と、前記制御装置からの指令に従って前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの各々を駆動するための信号を前記第１駆動回路に送る第１制御回路とを含み、
   前記第２電源回路は、前記ＡＣ電池ストリングに含まれる前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを駆動する第２駆動回路と、前記制御装置からの指令に従って前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの各々を駆動するための信号を前記第２駆動回路に送る第２制御回路とを含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の電源システム。
9. 前記インバータは三相インバータであり、
   前記制御装置は、前記第１電源回路から三相交流電力が出力されるように、前記ＤＣ電池ストリングを制御するための指令を前記第１制御回路に送るとともに前記インバータを制御するように構成され、
   前記ＡＣ電池ストリングは、Ｙ結線された、Ｕ相用電池ストリング、Ｖ相用電池ストリング、及びＷ相用電池ストリングを含み、
   前記制御装置は、前記第２電源回路から三相交流電力が出力されるように、前記Ｕ相用電池ストリング、前記Ｖ相用電池ストリング、及び前記Ｗ相用電池ストリングを制御するための指令を前記第２制御回路に送るように構成される、請求項８に記載の電源システム。
10. 電池ストリングと、
    前記電池ストリングを制御する制御装置とを備え、
    前記電池ストリングは、直列に接続された複数の電池回路モジュールを含み、
    前記複数の電池回路モジュールの各々は、
    電池と、
    前記電池の電圧を出力する出力端子と、
    前記出力端子に接続されるとともに前記電池に並列に接続された第１スイッチと、
    前記電池に直列に接続された第２スイッチとを含み、
    前記第１スイッチが遮断状態かつ前記第２スイッチが導通状態であるときに前記出力端子に前記電池の電圧が印加されるように構成され、
    前記制御装置は、前記電池ストリングに含まれる複数の前記電池の中から、要求されたエネルギーマネジメントに合った１つ以上の対象電池を選び、前記対象電池以外の前記電池を回路から切り離した状態で、前記対象電池を用いて前記要求されたエネルギーマネジメントを実行するように構成され、
    前記制御装置は、前記電池ストリングに含まれる複数の前記電池の各々について、当該電池の充電中と放電中との少なくとも一方において逐次取得されたデータを用いて当該電池の劣化診断を行なうように構成され、
    前記制御装置は、前記要求されたエネルギーマネジメントの電力変動が前記劣化診断に対応しているか否かを判断し、前記要求されたエネルギーマネジメントの電力変動が前記劣化診断に対応していないと判断された場合には、前記電池ストリングに含まれる複数の前記電池のうち、前記劣化診断中の前記電池を前記対象電池の候補から除外する、電源システム。
11. 電池ストリングを用いてエネルギーマネジメントを行なう方法であって、
    前記電池ストリングは、直列に接続された複数の電池回路モジュールを含み、
    前記複数の電池回路モジュールの各々は、
    電池と、
    前記電池の電圧を出力する出力端子と、
    前記出力端子に接続されるとともに前記電池に並列に接続された第１スイッチと、
    前記電池に直列に接続された第２スイッチとを含み、
    前記第１スイッチが遮断状態かつ前記第２スイッチが導通状態であるときに前記出力端子に前記電池の電圧が印加されるように構成され、
    当該エネルギーマネジメント方法は、
    要求されたエネルギーマネジメントの電力変動が大きいか否かを判断することと、
    前記要求されたエネルギーマネジメントの電力変動が大きくないと判断された場合には、前記電池ストリングに含まれる複数の前記電池を対象電池の候補とし、前記要求されたエネルギーマネジメントの電力変動が大きいと判断された場合には、前記電池ストリングに含まれる複数の前記電池から劣化診断中の前記電池を除いて残ったものを前記対象電池の候補とすることと、
    前記対象電池の候補の中から１つ以上の前記対象電池を選ぶことと、
    前記電池ストリングに含まれる複数の前記電池のうち前記対象電池以外の前記電池を回路から切り離すように前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを制御することと、
    前記対象電池以外の前記電池を回路から切り離した状態で、前記対象電池を用いて前記要求されたエネルギーマネジメントを実行することと、
    を含む、エネルギーマネジメント方法。

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