JP7501421B2 - 電源システム、及び制御装置 - Google Patents

Description

本開示は、電源システム及び制御装置に関し、特に、電池ストリングを制御する技術に関する。

特開２０１８－０７４７０９号公報（特許文献１）には、電源回路と、電源回路に接続可能な電池ストリングと、電池ストリングを制御する制御装置とを備える電源システムが開示されている。電池ストリングは、互いに接続された複数の電池回路を含む。複数の電池回路の各々は、電源回路に対して接続／切離し可能な態様で電池を含む。制御装置は、電池の接続／切離しを制御することで、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。こうした電池ストリングは、１つの蓄電装置として機能し得る。以下、電池ストリングを構成する各電池を、「電池要素」とも称する。電池ストリングは、電池要素の１つが故障しても、故障した電池要素を切り離すことで、蓄電装置として正常に動作し得る。

特開２０１８－０７４７０９号公報

近年、環境保全などの観点から、主に電力を動力源とする電動車両（たとえば電気自動車又はプラグインハイブリッド車のようなｘＥＶ）が増える傾向がある。そこで、電動車両で使用された電池の有効利用を図るため、電動車両で使用された電池を用いて電池ストリングを製造することが考えられる。車両ごとに異なる種類の電池が使用される場合には、異なる種類の電池を用いて電池ストリングが製造されるかもしれない。しかしながら、特許文献１は、異種電池を混合して含む電池ストリング（以下、「異種電池混合ストリング」とも称する）の制御に適した制御装置を提供していない。

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、異種電池混合ストリングの制御に適した制御装置、及びこうした制御装置を備える電源システムを提供することである。

本開示に係る電源システムは、電源回路と、電源回路に接続可能な電池ストリングと、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、互いに接続された複数の電池回路を含む。複数の電池回路の各々は、電源回路に対して接続／切離し可能な態様で電池を含む。制御装置は、電池ストリングに含まれる複数の電池を少なくとも第１電池と第２電池とに区別するように構成される。制御装置は、所定の第１条件が成立すると、電池ストリングに含まれる電池のうち第１電池のみを電源回路に接続するように構成される。制御装置は、所定の第２条件が成立すると、電池ストリングに含まれる電池のうち第２電池のみを電源回路に接続するように構成される。

本開示に係る制御装置は、電源回路に接続可能な電池ストリングを制御する制御装置である。電池ストリングは、互いに接続された複数の電池回路を含む。複数の電池回路の各々は、電源回路に対して接続／切離し可能な態様で電池を含む。制御装置は、電池ストリングに含まれる複数の電池を少なくとも第１電池と第２電池とに区別するように構成される。制御装置は、所定の第１条件が成立すると、電池ストリングに含まれる電池のうち第１電池のみを電源回路に接続するように構成される。制御装置は、所定の第２条件が成立すると、電池ストリングに含まれる電池のうち第２電池のみを電源回路に接続するように構成される。

上記制御装置は、第１電池及び第２電池のいずれか一方を選択的に電源回路に接続するように構成される。このため、上記制御装置は、異種電池混合ストリングを制御する場合に、同種の電池のみを電源回路に接続することができる。上記制御装置は、第１電池に合った電力を電源回路から出力させることも、第２電池に合った電力を電源回路から出力させることもできる。上記制御装置によれば、電池ストリングの出力特性を幅広く変更することが可能になる。また、上記制御装置は、同種の電池のみを選択的に電源回路に接続することができるため、同時に稼働させることができない異種電池（たとえば、互いに電圧が大きく異なる２種以上の電池）を含む異種電池混合ストリングも適切に制御することができる。

上記の制御装置は、電池ストリングに含まれる複数の電池を、２つの区分（第１電池／第２電池）で区別してもよいし、３つ以上の区分で区別してもよい。第１条件は、第１電池が単独で使用される条件であり、任意に設定できる。また、第２条件は、第２電池が単独で使用される条件であり、任意に設定できる。第１条件及び第２条件は択一的に成立するように設定されてもよい。

複数の電池回路の各々は、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スイッチとを備えてもよい。そして、複数の電池回路の各々は、第２スイッチがＯＦＦ状態であるときに電池が電源回路から切り離され、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が電源回路に接続されるように構成されてもよい。

上記構成を有する電池回路によれば、第１スイッチ及び第２スイッチにより、電源回路に対する電池の接続／切離しを適切に行なうことが可能になる。

上記複数の電池回路の各々は、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出力端子を備えてもよい。そして、電池回路の第２出力端子が、当該電池回路に隣接する電池回路の第１出力端子と接続されることによって、電池ストリングに含まれる電池回路同士が接続されていてもよい。

電池ストリングに含まれる複数の電池回路は、第１電池に区別される電池をそれぞれ含む複数の第１電池回路と、第２電池に区別される電池をそれぞれ含む複数の第２電池回路とを含んでもよい。制御装置は、第１条件が成立すると、第１制御指令を電池ストリングへ送信するように構成されてもよい。制御装置は、第２条件が成立すると、第２制御指令を電池ストリングへ送信するように構成されてもよい。電池ストリングは、第１制御指令を受信すると、複数の第１電池回路に含まれる各電池を電源回路に接続するように各第１電池回路の第１スイッチ及び第２スイッチを駆動するように構成されてもよい。電池ストリングは、第２制御指令を受信すると、複数の第２電池回路に含まれる各電池を電源回路に接続するように各第２電池回路の第１スイッチ及び第２スイッチを駆動するように構成されてもよい。

上記構成によれば、電池ストリングに含まれる第１電池と第２電池とを適切に区別して制御することが可能になる。

上記制御装置は、電池ストリングの出力電力が目標値になるように、電池ストリングに対する制御指令（たとえば、第１制御指令又は第２制御指令）を生成してもよい。第１スイッチ及び第２スイッチの各々は、ＳＳＲ（Solid State Relay）のような半導体リレーであってもよい。半導体リレーの例としては、電界効果トランジスタが挙げられる。

電池ストリングは、制御装置からの制御指令に従ってスイッチング信号を生成する制御回路と、第１駆動回路と、第２駆動回路とをさらに含んでもよい。第１駆動回路は、制御装置からの第１制御指令に従って制御回路が生成した第１スイッチング信号、又は第１スイッチング信号を遅延させたスイッチング信号を用いて、複数の第１電池回路の各々の第１スイッチ及び第２スイッチを駆動するように構成されてもよい。第２駆動回路は、制御装置からの第２制御指令に従って制御回路が生成した第２スイッチング信号、又は第２スイッチング信号を遅延させたスイッチング信号を用いて、複数の第２電池回路の各々の第１スイッチ及び第２スイッチを駆動するように構成されてもよい。

上記構成によれば、多数の電池を含む電池ストリングを適切に制御することが可能になる。

電池ストリングは、上記の制御装置から受信した制御指令により、所定の電池（たとえば、第１電池又は第２電池）が電源回路に順次接続されるように構成されてもよい。たとえば、電池ストリングにおいて、電池回路ごとに設けられた駆動回路が、信号の伝達方向の上流から下流に配列されてもよい。そして、最上流に位置する駆動回路は、上記の制御装置から受け取った制御指令に基づいて生成されたスイッチング信号に従って、当該駆動回路に対応する電池回路の第１スイッチ及び第２スイッチを駆動するように構成され、最上流に位置しない各駆動回路は、上流の駆動回路からスイッチング信号を受け取り、受け取ったスイッチング信号を所定時間遅延させたスイッチング信号を生成し、生成したスイッチング信号に従って、当該駆動回路に対応する電池回路の第１スイッチ及び第２スイッチを駆動するように構成されてもよい。

第１電池はニッケル水素電池であってもよい。第２電池はリチウムイオン電池であってもよい。

現在普及している電動車両では、走行用電力を蓄える電池として、ニッケル水素電池及びリチウムイオン電池のいずれかが使用されることが多い。上記の電源システムは、電動車両で使用されたニッケル水素電池及びリチウムイオン電池を併用して製造された異種電池混合ストリングを適切に制御することができる。このため、電動車両で使用された電池の有効利用が図られる。

上記電源システムにおいて、第２電池は、第１電池と比べて出力電力が小さく容量が大きくてもよい。

上記構成を有する電源システムでは、高出力・低容量型の第１電池と低出力・高容量型の第２電池とを組み合わせることで、電池ストリングの出力特性（特に、出力電力及び出力持続時間）を幅広く変更することが可能になる。

制御装置は、第１条件が成立すると、電池ストリングに含まれる電池のうち第１電池のみを電源回路に接続した状態で、電源回路に接続された各電池に放電を行なわせるように構成されてもよい。制御装置は、第２条件が成立すると、電池ストリングに含まれる電池のうち第２電池のみを電源回路に接続した状態で、電源回路に接続された各電池に放電を行なわせるように構成されてもよい。制御装置は、所定の第３条件が成立すると、第１電池及び第２電池の両方を電源回路に接続した状態で、電源回路に接続された各電池に放電を行なわせるように構成されてもよい。

上記構成によれば、第１～第３条件のいずれが成立するかに応じて、第１電池に対応する電力と、第２電池に対応する電力と、第１電池及び第２電池の組合せに対応する電力とのいずれかを選択的に電源回路から出力させることができる。第１電池及び第２電池は、両方同時に稼働できる程度に近い電圧を有してもよい。第１～第３条件は択一的に成立するように設定されてもよい。

制御装置は、所定の第４条件が成立すると、第１電池及び第２電池の少なくとも一方を電源回路に接続した状態で、電源回路に接続された各電池の充電と放電とを繰り返すように構成されてもよい。

上記電源システムは、たとえばエネルギーマネージメントに利用できる。上記制御装置は、電源回路に接続された各電池に充電と放電とを繰返し行なわせることによって、電力周波数の調整を行なってもよい。

電源回路は、外部電源と電気的に接続可能に構成されてもよい。制御装置は、電源回路の入出力電力によって外部電源の電力調整を行なうように電源回路を制御してもよい。制御装置は、要求される電力調整の度合い及び調整時間を用いて、第１条件、第２条件、第３条件、及び第４条件の各々の成否を判断するように構成されてもよい。

上記制御装置は、要求される電力調整の度合い及び調整時間に応じて、第１電池の放電と、第２電池の放電と、第１電池及び第２電池の両方の放電と、第１電池及び第２電池の少なくとも一方による充放電の繰返しとを選択的に実行することができる。上記構成によれば、外部電源の電力調整を適切に行ないやすくなる。

電源システムは、上記制御装置に外部電源の電力調整を要求する管理装置を含んでもよい。管理装置は、外部電源の需給を管理するサーバであってもよい。管理装置から上記制御装置に要求される電力調整には、外部電源の電力不足を補うための電力供給と、外部電源が供給する電力の周波数調整とが含まれてもよい。

本開示によれば、異種電池混合ストリングの制御に適した制御装置、及びこうした制御装置を備える電源システムを提供することが可能になる。

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に示した電池ストリングの構成を示す図である。 図２に示した駆動回路及び電池回路の構成を示す図である。 本開示の実施の形態に係る制御装置によって制御される電池回路の動作の一例を示すタイムチャートである。 稼働状態の電池回路を示す図である。 遅延期間における電池回路の状態を示す図である。 停止期間における電池回路の状態を示す図である。 本開示の実施の形態に係る制御装置の構成を示す図である。 各ＳＵＡによる遅延処理なしでＮｉ出力及びＬｉ出力を実行する電池ストリングの動作例を示す図である。 遅延処理ありの条件でＮｉ出力を実行する電池ストリングの動作例を示す図である。 遅延処理ありの条件でＬｉ出力を実行する電池ストリングの動作例を示す図である。 Ｎｉ＋Ｌｉ出力を実行する電池ストリングの動作例を示す図である。 Ｎｉ＋Ｌｉ充放電を実行する電池ストリングの動作例を示す図である。 本開示の実施の形態に係る制御装置が電力出力の要求を受けたときに実行する処理を示すフローチャートである。 電池ストリングにおけるＬｉ出力の電力の大きさ及び放電持続時間について説明するための図である。 電池ストリングにおけるＮｉ出力の電力の大きさ及び放電持続時間について説明するための図である。 図１４に示した処理において実行されるＮｉ＋Ｌｉ充放電の一例を示す図である。 図１４に示した処理の第１変形例を示すフローチャートである。 図１４に示した処理の第２変形例において、周波数調整に係る処理を示すフローチャートである。 図１４に示した処理の第３変形例を示すフローチャートである。 図２に示した構成の変形例を示す図である。

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。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り返さない。

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。図１を参照して、電源システム１は、電池ストリングＳｔ１，Ｓｔ２，Ｓｔ３・・・と、分電盤１００と、ＰＣＳ（Power Conditioning System）２００と、ＨＵＢ３００と、ＧＣＵ（Group Control Unit）５００とを備える。電源システム１に含まれる電池ストリングＳｔ１，Ｓｔ２，Ｓｔ３・・・は、互いに異なる構成を有してもよいが、この実施の形態では、互いに同じ構成を有する。以下では、区別して説明する場合を除いて、電池ストリングＳｔ１，Ｓｔ２，Ｓｔ３・・・の各々を「電池ストリングＳｔ」と記載する。

電池ストリングＳｔ１，Ｓｔ２，Ｓｔ３・・・は、それぞれ電線ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３・・・を介して、分電盤１００と接続されている。電線ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３・・・には、遮断器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３・・・がそれぞれ設けられている。ＧＣＵ５００は、遮断器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３・・・をＯＮ／ＯＦＦ制御することによって、電線ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３・・・の接続／遮断をそれぞれ切り替えるように構成される。分電盤１００、ＰＣＳ２００、及び電線（電源システム１に含まれる電線ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３・・・など）によって、電池ストリングＳｔ１，Ｓｔ２，Ｓｔ３・・・に接続可能な電源回路が形成されている。電源システム１の電源回路は、供給対象及び電力系統ＰＧの少なくとも一方と電気的に接続される。電源システム１において、少なくとも１つの電池ストリングＳｔに接続された電源回路は、少なくとも１つの電池ストリングＳｔによって生成される電力を供給対象へ出力するように構成される。また、電源システム１において、少なくとも１つの電池ストリングＳｔに接続された電源回路は、電力系統ＰＧから入力される電力を、少なくとも１つの電池ストリングＳｔへ供給するように構成される。

上記のように、電源システム１の電源回路は電力系統ＰＧと接続可能に構成される。具体的には、電源システム１に含まれるＰＣＳ２００が、電力線ＳＬ１を介して分電盤１００と接続されるとともに、電力線ＳＬ２を介して電力系統ＰＧと接続されている。そして、ＰＣＳ２００は、電源システム１の電源回路と電力系統ＰＧとの並列（接続）／解列（切離し）を切替え可能に構成される。電力系統ＰＧは、本開示に係る「外部電源」の一例に相当する。

ＰＣＳ２００は、少なくとも１つの電池ストリングＳｔから分電盤１００を介して供給される電力に所定の電力変換を行なう電力変換装置を備える。電力変換装置は、直流電力を交流電力に変換するインバータであってもよい。また、ＰＣＳ２００は、運転制御装置及び保護装置をさらに備える。ＰＣＳ２００は、分電盤１００と電力系統ＰＧとが相互に接続された状態で、ＧＣＵ５００からの制御指令に従って系統連系制御を行なうように構成される。ＰＣＳ２００は、電力系統ＰＧから供給される電力を、電池ストリングＳｔから供給される電力で調整し、調整された電力を供給対象へ出力する。ただし、電力系統ＰＧに異常が生じた場合には、ＧＣＵ５００は、分電盤１００と電力系統ＰＧとの接続を断つようにＰＣＳ２００を制御する。これにより、電力系統ＰＧから供給対象への電力供給が停止される。また、ＧＣＵ５００は、非常用の電力として、電池ストリングＳｔから供給される電力を供給対象へ供給するようにＰＣＳ２００を制御する。電力系統ＰＧが復旧するまでの間は、電力系統ＰＧに代わって各電池ストリングＳｔが主電源となる。

この実施の形態では、住宅を供給対象とする。ＰＣＳ２００は、住宅内の配線（宅内配線）に接続される分電盤（図示せず）に向けて電力を出力してもよい。ただし、供給対象は、住宅に限られず任意である。たとえば、供給対象は商業用施設であってもよい。また、電源システム１は、たとえば自動車、船、ドローン、又は宇宙探査機のような移動体に搭載され、移動のための動力源として用いられてもよい。

サーバ７００は、送配電事業者に帰属するサーバである。この実施の形態では、電力会社が発電事業者及び送配電事業者を兼ねる。電力系統ＰＧは、電力会社によって提供される電力網である。電力会社は、発電所及び送配電設備によって電力網（すなわち、電力系統ＰＧ）を構築するとともに、サーバ７００及び電力系統ＰＧを保守及び管理する。サーバ７００は、電力系統ＰＧの管理コンピュータに相当する。サーバ７００は、電力系統ＰＧの需給を管理する。電力会社は、電力を使用する需要家（たとえば、個人又は法人）と取引を行なうことにより利益を得ることができる。電力系統ＰＧは、たとえば電力会社と契約した各需要家に電力を供給する。この実施の形態における供給対象は、電力系統ＰＧから電力の供給を受ける住宅である。サーバ７００は、ＧＣＵ５００と通信可能に構成され、必要に応じて、ＧＣＵ５００に電力系統ＰＧの電力調整を要求する。サーバ７００は、ＧＣＵ５００に対してＤＲ（デマンドレスポンス）を実施してもよい。

ＧＣＵ５００は、ＨＵＢ３００を介して、ＰＣＳ２００、電池ストリングＳｔ１，Ｓｔ２，Ｓｔ３・・・、及び遮断器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３・・・の各々へ信号（たとえば、制御指令）を送信するように構成される。ＧＣＵ５００は、本開示に係る「制御装置」の一例に相当する。ＨＵＢ３００は、ＰＣＳ２００、ＧＣＵ５００、電池ストリングＳｔ１，Ｓｔ２，Ｓｔ３・・・、及び遮断器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３・・・とそれぞれ接続される複数のポートを備える。ＨＵＢ３００は、入力信号を、電気的に増幅して、指定されたポート（すなわち、入力信号が示す宛先）へ出力するように構成される。ＨＵＢ３００は、スイッチング機能を有してもよい。

以下では、区別して説明する場合を除いて、電線ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３・・・の各々を「電線ＰＬ」、遮断器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３・・・の各々を「遮断器Ｒ」と記載する。遮断器Ｒは、電磁式のメカニカルリレーであってもよい。遮断器Ｒは、ユーザが手動でＯＮ／ＯＦＦできるように構成されてもよい。

図２は、電池ストリングＳｔの構成を示す図である。図２を参照して、電池ストリングＳｔは、ＳＣＵ（String Control Unit）１０と、駆動回路ＳＵＡ１～ＳＵＡ１６と、電池回路ＢＣ１～ＢＣ１６とを備える。

ＳＣＵ１０は、ＧＣＵ５００からの制御指令に従ってゲート信号を生成する制御回路を含む。詳細は後述するが、ゲート信号は、電池回路ＢＣ１～ＢＣ１６の各々に含まれるスイッチのＯＮ／ＯＦＦタイミングを指定する信号であり、本開示に係る「スイッチング信号」の一例に相当する。この実施の形態では、ＳＣＵ１０が、プロセッサを有して、所定の演算を行なうように構成される。詳しくは、ＳＣＵ１０は、後述するセンサ信号を用いて、電池回路ＢＣ１～ＢＣ１６に含まれる各電池の状態を取得する。ただしこれに限られず、ＳＣＵ１０では演算を行なわず、ＧＣＵ５００のみで演算を行なうように、電源システム１が構成されてもよい。

電池回路ＢＣ１～ＢＣ８はそれぞれ、電力回路ＳＵＢ１～ＳＵＢ８と、カートリッジＣｇ１～Ｃｇ８とを含む。カートリッジＣｇ１～Ｃｇ８はそれぞれ、電池Ｂ１～Ｂ８と、監視ユニットＢＳ１～ＢＳ８とを含む。電力回路ＳＵＢ１～ＳＵＢ８と電池Ｂ１～Ｂ８とがそれぞれ接続されることによって、電池Ｂ１～Ｂ８をそれぞれ含む電池回路ＢＣ１～ＢＣ８が形成されている。電池回路ＢＣ１～ＢＣ８の各々は、本開示に係る「第１電池回路」の一例に相当する。駆動回路ＳＵＡ１～ＳＵＡ８は、それぞれ電池回路ＢＣ１～ＢＣ８に含まれるスイッチ（より特定的には、後述するＳＷ１１及びＳＷ１２）を駆動するように構成される。駆動回路ＳＵＡ１～ＳＵＡ８は、本開示に係る「第１駆動回路」として機能する。

この実施の形態では、電池Ｂ１～Ｂ８の各々が、ニッケル水素二次電池（以下、「Ｎｉ－ＭＨ」と表記する場合がある）である。この実施の形態では、電動車両で使用された複数のＮｉ－ＭＨを直列に接続することによって、電池Ｂ１～Ｂ８を製造する。この実施の形態における電池Ｂ１～Ｂ８の各々は、電圧６．０～７．２ＶのＮｉ－ＭＨモジュール（中古電池）が直列に６個接続されて構成される。電池Ｂ１～Ｂ８の総容量は、たとえば４Ａｈである。電池Ｂ１～Ｂ８の各々を構成するＮｉ－ＭＨは、高出力・低容量型の電池に相当する。

電池回路ＢＣ９～ＢＣ１６はそれぞれ、電力回路ＳＵＢ９～ＳＵＢ１６と、カートリッジＣｇ９～Ｃｇ１６とを含む。カートリッジＣｇ９～Ｃｇ１６はそれぞれ、電池Ｂ９～Ｂ１６と、監視ユニットＢＳ９～ＢＳ１６とを含む。電力回路ＳＵＢ９～ＳＵＢ１６と電池Ｂ９～Ｂ１６とがそれぞれ接続されることによって、電池Ｂ９～Ｂ１６をそれぞれ含む電池回路ＢＣ９～ＢＣ１６が形成されている。電池回路ＢＣ９～ＢＣ１６の各々は、本開示に係る「第２電池回路」の一例に相当する。駆動回路ＳＵＡ９～ＳＵＡ１６は、それぞれ電池回路ＢＣ９～ＢＣ１６に含まれるスイッチ（より特定的には、後述するＳＷ１１及びＳＷ１２）を駆動するように構成される。駆動回路ＳＵＡ９～ＳＵＡ１６は、本開示に係る「第２駆動回路」として機能する。

この実施の形態では、電池Ｂ９～Ｂ１６の各々が、リチウムイオン二次電池（以下、「ＬｉＢ」と表記する場合がある）である。この実施の形態では、電動車両で使用された複数のＬｉＢを直列に接続することによって、電池Ｂ９～Ｂ１６を製造する。この実施の形態における電池Ｂ９～Ｂ１６の各々は、電圧３．１～３．８ＶのＬｉＢセル（中古電池）が直列に１２個接続されて構成される。電池Ｂ９～Ｂ１６の総容量は、たとえば５０Ａｈである。電池Ｂ９～Ｂ１６の各々を構成するＬｉＢは、低出力・高容量型の電池に相当し、電池Ｂ１～Ｂ８の各々を構成するＮｉ－ＭＨと比べて出力電力が小さく容量が大きい。

以下では、区別して説明する場合を除いて、駆動回路ＳＵＡ１～ＳＵＡ１６の各々を「ＳＵＡ」、電力回路ＳＵＢ１～ＳＵＢ１６の各々を「ＳＵＢ」、電池回路ＢＣ１～ＢＣ１６の各々を「電池回路ＢＣ」、カートリッジＣｇ１～Ｃｇ１６の各々を「Ｃｇ」、電池Ｂ１～Ｂ１６の各々を「電池Ｂ」、監視ユニットＢＳ１～ＢＳ１６の各々を「監視ユニットＢＳ」と記載する。各電池Ｂは、電池要素（電池ストリングを構成する電池）に相当する。

図３は、上記の駆動回路（ＳＵＡ）及び電池回路ＢＣの構成を示す図である。図２とともに図３を参照して、電池回路ＢＣは、電力回路（ＳＵＢ）と、カートリッジ（Ｃｇ）と、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）とを含む。ＳＵＢとＣｇとは、遮断器ＲＢ１及びＲＢ２を介して、互いに接続されている。ＳＣＵ１０は、ＧＣＵ５００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、ＳＵＢと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、電池ストリングＳｔがＳＵＡ、ＳＵＢ、及び遮断器ＲＢの組合せを複数備え、これらの組合せは、同じ構成を有し、互換性を有する。このため、ＳＵＡ、ＳＵＢ、及び遮断器ＲＢをモジュール化してもよい。共通の部品をモジュール化することで、大量生産による低コスト化が期待できる。また、モジュールごとの取り扱いが容易になるため、故障したモジュールを交換しやすくなる。

また、Ｃｇは、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Ｃｇを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Ｃｇの数を増減しやすい。電池ストリングＳｔは、後付け用の空きカートリッジを有してもよい。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。

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ＳＣＵ１０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（State Of Charge）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。ＳＣＵ１０は、各監視ユニットＢＳの出力に基づいて、電池回路ＢＣ１～ＢＣ１６に含まれる各電池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ＧＣＵ５００へ出力する。

ＧＣＵ５００は、電池ストリングＳｔに含まれる各電池ＢのＳＯＣが、下限ＳＯＣ値を下回らず、かつ、上限ＳＯＣ値を超えないように、電池ストリングＳｔの充放電制御を行なう。この実施の形態では、下限ＳＯＣ値を２０％、上限ＳＯＣ値を８０％とする。このため、電池ストリングＳｔに含まれる各電池ＢはＳＯＣ２０～８０％の範囲（使用ＳＯＣ範囲）で充放電される。

電池ストリングＳｔに含まれる電池回路ＢＣ１～ＢＣ１６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ＢＣの出力端子ＯＴ１及びＯＴ２を含む。電池回路の出力端子ＯＴ２が、当該電池回路に隣接する電池回路の出力端子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ＢＣ同士が接続されている。たとえば、電池回路ＢＣ１の出力端子ＯＴ２は、電池回路ＢＣ１に隣接する電池回路ＢＣ２の出力端子ＯＴ１と電気的に接続されている。

ＳＵＢは、第１スイッチング素子１１（以下、「ＳＷ１１」と表記する）と、第２スイッチング素子１２（以下、「ＳＷ１２」と表記する）と、第１ダイオード１３と、第２ダイオード１４と、チョークコイル１５と、コンデンサ１６と、出力端子ＯＴ１及びＯＴ２とを備える。ＳＷ１１及びＳＷ１２の各々は、ＳＵＡによって駆動される。この実施の形態に係るＳＷ１１、ＳＷ１２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。

ＳＵＢの出力端子ＯＴ１及びＯＴ２間には、ＳＷ１１と、コンデンサ１６と、電池Ｂとが並列に接続されている。ＳＷ１１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、ＳＷ１２及びチョークコイル１５がさらに設けられている。電池回路ＢＣにおいては、電池Ｂと直列に接続されたＳＷ１２がＯＮ状態（接続状態）であり、かつ、電池Ｂと並列に接続されたＳＷ１１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１６が設けられている。コンデンサ１６の一端は、ＳＷ１２とチョークコイル１５との間で電線ＢＬ１に接続されている。コンデンサ１６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。

ＳＷ１１及びＳＷ１２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１３、第２ダイオード１４は、それぞれＳＷ１１、ＳＷ１２に対して並列に接続されている。ＳＷ１２は、出力端子ＯＴ１とチョークコイル１５との間に位置する。チョークコイル１５は、ＳＷ１２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１５、及びコンデンサ１６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、ＳＷ１１及びＳＷ１２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。

駆動回路（ＳＵＡ）は、電池回路ＢＣごとに設けられている。ＳＵＡは、ゲート信号に従ってＳＷ１１及びＳＷ１２を駆動するＧＤ（ゲートドライバ）３１と、ゲート信号を遅延させる遅延回路３２とを含む。電池回路ＢＣに含まれるＳＷ１１及びＳＷ１２の各々は、ゲート信号に従ってＯＮ／ＯＦＦ制御される。

図４は、ゲート信号によって制御される電池回路ＢＣ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、ＳＷ１１及びＳＷ１２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４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。

図３とともに図４を参照して、電池回路ＢＣの初期状態では、ＳＵＡにゲート信号が入力されず（ゲート信号＝Ｌレベル）、ＳＷ１１、ＳＷ１２がそれぞれＯＮ状態、ＯＦＦ状態になっている。

ＳＵＡにゲート信号が入力されると、ＧＤ３１が、入力されたゲート信号に従ってＳＷ１１及びＳＷ１２を駆動する。図４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ＳＷ１１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、ＳＷ１２がＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わる。これにより、電池回路ＢＣ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５は、稼働状態の電池回路ＢＣを示す図である。図５を参照して、稼働状態の電池回路ＢＣでは、ＳＷ１１がＯＦＦ状態かつＳＷ１２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１６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。電池回路ＢＣが稼働状態であるときには、その電池回路ＢＣに含まれる電池Ｂが電源システム１の電源回路に接続されている。

再び図３とともに図４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ＳＷ１２がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替わる。これにより、電池回路ＢＣが停止状態になる。停止状態の電池回路ＢＣでは、ＳＷ１２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、ＳＷ１１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。

電池回路ＢＣが停止状態であるときには、その電池回路ＢＣに含まれる電池Ｂが電源システム１の電源回路から切り離されている。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ＢＣが稼働状態になるまでの期間を、「停止期間」とも称する。

図６は、遅延期間における電池回路ＢＣの状態を示す図である。図６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、ＳＷ１１及びＳＷ１２の両方がＯＦＦ状態になる。

図７は、停止期間における電池回路ＢＣの状態を示す図である。図７に示すように、停止期間では、初期状態と同様、ＳＷ１１がＯＮ状態かつＳＷ１２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ＢＣは停止状態になっている。停止状態の電池回路ＢＣ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、ＳＷ１１及びＳＷ１２が同時にＯＮ状態になること（すなわち、電池回路ＢＣが短絡状態になること）が抑制される。

上記のように、電池回路ＢＣ１～ＢＣ１６は、電源システム１の電源回路に対して接続／切離し可能な態様で電池Ｂ１～Ｂ１６をそれぞれ含む。電池Ｂの接続／切離しは、ＳＷ１１及びＳＷ１２によって行なわれる。各電池回路ＢＣは、電池Ｂと、電池Ｂに並列に接続されたＳＷ１１と、電池Ｂに直列に接続されたＳＷ１２とを備える。各電池回路ＢＣにおいては、ＳＷ１２がＯＦＦ状態であるときに電池Ｂが電源回路から切り離され、ＳＷ１１がＯＦＦ状態かつＳＷ１２がＯＮ状態であるときに電池Ｂが電源回路に接続される。

再び図２とともに図３を参照して、電池ストリングＳｔにおいては、電池回路ＢＣごとに設けられたＳＵＡが、信号の伝達方向の上流から下流に配列されている。駆動回路ＳＵＡ１～ＳＵＡ１６は、上流から、駆動回路ＳＵＡ１，ＳＵＡ２，ＳＵＡ３・・・のように配列されている。すなわち、駆動回路ＳＵＡ１が最上流に位置する。ＳＣＵ１０は、ＧＣＵ５００からの制御指令に従ってゲート信号を生成して、生成されたゲート信号を駆動回路ＳＵＡ１へ出力する。この実施の形態では、ＧＣＵ５００からＳＣＵ１０へ送信される制御指令に、ＳＣＵ１０に対する指令（以下、「ＳＣＵ指令」と称する）と、各ＳＵＡに対する指令（以下、「ＳＵＡ指令」と称する）とが含まれる。ＳＣＵ指令は、ゲート信号の立ち上がり／立ち下がりのタイミングを示すスイッチング情報を含む。スイッチング情報は、立ち上がり／立ち下がりのタイミングに加えて、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）を指定してもよい。ＳＵＡ指令は、稼働対象とする電池回路ＢＣ（すなわち、電池回路ＢＣ１～ＢＣ１６の少なくとも１つ）を指定する稼働情報と、各ＳＵＡにおける遅延処理の有無を示す遅延情報とを含む。また、遅延情報は、遅延処理の有無に加えて、遅延処理における遅延時間を指定してもよい。ＧＣＵ５００は、ＳＣＵ１０に所望のゲート信号を生成させるとともに、生成されたゲート信号を必要に応じて各ＳＵＡに遅延させることにより、電池ストリングＳｔの出力を制御することができる。ＧＣＵ５００は、矩形波のゲート信号を用いて、ＰＷＭ（パルス幅変調）制御を行なってもよい。

ＳＣＵ１０は、ＧＣＵ５００からの制御指令（ＳＣＵ指令）に従ってゲート信号を生成し、生成されたゲート信号とともにＳＵＡ指令を駆動回路ＳＵＡ１へ送信する。ゲート信号は、最上流の駆動回路ＳＵＡ１から下流へ伝達される。各ＳＵＡには、ゲート信号とＳＵＡ指令とが入力される。以下、各ＳＵＡの動作について説明する。

各ＳＵＡのＧＤ３１は、ＳＵＡ指令（稼働情報）に基づいて、当該ＳＵＡに対応する電池回路ＢＣが稼働対象であるか否かを判断する。当該ＳＵＡに対応する電池回路ＢＣが稼働対象である場合には、ＧＤ３１は、入力されたゲート信号及びＳＵＡ指令を下流へ伝達する前に、そのゲート信号に従って電池回路ＢＣのＳＷ１１及びＳＷ１２を駆動する。ＧＤ３１は、ゲート信号が示す稼働タイミング（たとえば、図４に示したタイミングｔ２）で電池回路ＢＣを稼働状態にし、ゲート信号が示す停止タイミング（たとえば、図４に示したタイミングｔ３）で電池回路ＢＣを停止状態にする。

各ＳＵＡのＧＤ３１は、ＳＵＡ指令（遅延情報）に基づいて、ゲート信号に対する遅延処理の有無を判断する。遅延情報が「遅延処理あり」を示す場合には、ＧＤ３１はゲート信号を遅延回路３２へ出力する。遅延回路３２は、入力されたゲート信号を所定時間（以下、「ＳＵＡ遅延時間」と称する）遅延させたゲート信号を生成し、生成されたゲート信号を下流のＳＵＡへ出力する。ＳＵＡ遅延時間は、たとえば固定値である。ただしこれに限られず、ＳＵＡ遅延時間は、ＧＣＵ５００からのＳＵＡ指令（遅延情報）に従って設定されてもよい。遅延情報が「遅延処理なし」を示す場合には、ＧＤ３１は遅延回路３２を介さずに直接的に下流のＳＵＡへゲート信号を出力する。このため、上述した遅延回路３２による遅延処理は行なわれない。

当該ＳＵＡに対応する電池回路ＢＣが稼働対象でない場合には、ＧＤ３１は、入力されたゲート信号及びＳＵＡ指令を通過させる（パススルー）。この場合、電池回路ＢＣのスイッチ駆動は行なわれることなく、ゲート信号が下流のＳＵＡへ伝達される。このため、電池回路ＢＣは停止状態になる。最下流のＳＵＡ（この実施の形態では、駆動回路ＳＵＡ１６）は、下流のＳＵＡの代わりにＳＣＵ１０へゲート信号を伝達してもよい。ＳＣＵ１０は、最下流のＳＵＡからゲート信号を受信することで、ゲート信号が最下流まで伝達されたことを認識できる。

図８は、ＧＣＵ５００の構成を示す図である。図１～図３とともに図８を参照して、ＧＣＵ５００は、電源システム１に含まれる複数の電池ストリングＳｔを統合制御するように構成される。電源システム１に含まれる電池ストリングＳｔの数は、５～１０個であってもよい。なお、電源システムに含まれる電池ストリングの数は任意であり、２～４個であってもよいし、１００個以上であってもよい。

ＧＣＵ５００は、制御装置５１０と、記憶装置５２０と、通信装置５３０と、入力装置５４０と、表示装置５５０とを備える。制御装置５１０はコンピュータであってもよい。制御装置５１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサと、プロセッサによって処理されるデータを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）とを含む。記憶装置５２０は、格納された情報を保存可能に構成される。記憶装置５２０には、たとえば、プロセッサによって実行されるプログラム、及びプログラムで使用される情報（たとえば、マップ、数式、及び各種パラメータ）が記憶されている。通信装置５３０は各種通信Ｉ／Ｆ（インターフェース）を含む。制御装置５１０は、通信装置５３０を通じてＧＣＵ５００の外部と通信するように構成される。この実施の形態では、記憶装置５２０に記憶されているプログラムを制御装置５１０が実行することで、ＧＣＵ５００における各種処理が実行される。ただし、ＧＣＵ５００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。

入力装置５４０は、ユーザからの入力を受け付ける装置である。入力装置５４０は、ユーザからの入力に対応する信号を制御装置５１０へ出力する。たとえば、ユーザは、入力装置５４０を通じて、所定の指示又は要求を制御装置５１０に入力したり、パラメータの値を制御装置５１０に設定したりすることができる。入力装置５４０の例としては、各種スイッチ（押しボタンスイッチ、スライドスイッチ等）、各種ポインティングデバイス（マウス、タッチパッド等）、キーボード、タッチパネルが挙げられる。また、入力装置５４０は、音声入力を受け付けるスマートスピーカを含んでもよい。

表示装置５５０は、制御装置５１０から入力される情報を表示するように構成される。制御装置５１０は、表示装置５５０を通じてユーザへ情報を報知することができる。表示装置５５０の例としては、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、タッチパネルディスプレイが挙げられる。表示装置５５０はスピーカ機能を備えていてもよい。

ＧＣＵ５００は、電池ＩＤ（電池Ｂを識別するための識別情報）で区別して、登録された各電池Ｂの情報を管理する。具体的には、図８に示すような電池管理情報が記憶装置５２０に記憶されている。制御装置５１０は、電池管理情報を表示装置５５０に表示させてもよい。ユーザは、入力装置５４０を通じて、ＧＣＵ５００に電池Ｂを登録したり、電池管理情報を更新することができる。ＧＣＵ５００に電池Ｂが登録されると、その電池Ｂに電池ＩＤが付与され、その電池Ｂに関する情報がその電池ＩＤに紐付けられた状態で電池管理情報に追加される。ＧＣＵ５００は、電池管理情報を用いて各電池Ｂを管理する。

電池管理情報は、登録された各電池Ｂについて、ストリングＩＤと、電池ＩＤと、種類と、型番と、個数と、グループとを示す。電池管理情報のストリングＩＤは、電池Ｂが属する電池ストリングＳｔを示す。たとえば、図８中の「Ｓｔ－１」、「Ｓｔ－２」はそれぞれ、電池ＩＤで特定される電池Ｂが電池ストリングＳｔ１、Ｓｔ２に属することを示している。電池管理情報の種類、型番、個数は、それぞれ電池Ｂを構成する二次電池（モジュール／セル）の種類、型番、個数を示す。この実施の形態では、電池の種類が、ニッケル水素電池（Ｎｉ－ＭＨ）とリチウムイオン電池（ＬｉＢ）とのいずれかである。電池の型番は、電池の構造（たとえば、寸法、形状、及び材料）及び容量を示す。電池の型番が同じであることは、電池の構造、容量、及び製造条件が概ね同じであることを意味する。たとえば、電池ＩＤ「Ｂ－１」で特定される電池Ｂは、型番「ＸＸＸ」のＮｉ－ＭＨモジュールを６個含む。

電池管理情報のグループは、電池Ｂが属するグループを示す。ＧＣＵ５００に電池Ｂが登録されると、ＧＣＵ５００は電池の種類に基づいて、その電池Ｂをいずれかのグループに振り分ける。たとえば、電池ストリングＳｔ１に関しては、Ｎｉ－ＭＨがグループＧ１、ＬｉＢがグループＧ２に振り分けられる。ＧＣＵ５００は、電池管理情報に基づいて、電池ストリングＳｔ１に含まれる各電池Ｂを第１電池と第２電池とに区別する。電池ストリングＳｔ１においては、グループＧ１に属する電池Ｂ１～Ｂ８の各々が第１電池に相当し、グループＧ２に属する電池Ｂ９～Ｂ１６の各々が第２電池に相当する。なお、電池Ｂを区別するための情報は、図８に示した電池管理情報に限られない。たとえば、電池管理情報は、型番を示さなくてもよい。また、電池管理情報は、型番だけでなく電池メーカも示してもよい。

ＧＣＵ５００は、前述の制御指令を生成するときに、グループごとに稼働対象とするか否かを判断する。これにより、ＧＣＵ５００は、電池ストリングＳｔの充電制御及び放電制御をグループごとに行なうことができる。この実施の形態では、電池ストリングＳｔ１に対する制御指令が示す稼働対象は、グループＧ１のみ、グループＧ２のみ、グループＧ１及びＧ２の両方のいずれかである。ただし、ＧＣＵ５００は、電池Ｂの故障を検知した場合には、故障した電池Ｂを稼働対象から除外する。

以下、図１～図３を参照して、電池ストリングＳｔ１に対する制御指令（稼働情報）が示す稼働対象が、グループＧ１のみである場合と、グループＧ２のみである場合と、グループＧ１及びＧ２の両方である場合との各々について説明する。ＧＣＵ５００はＳＵＡ指令（稼働情報）を用いて電池ストリングＳｔ１の各ＳＵＡに稼働対象を指示する。

電池回路ＢＣ１～ＢＣ８は、グループＧ１に属する電池Ｂ１～Ｂ８（いずれもＮｉ－ＭＨ）をそれぞれ含む。ＧＣＵ５００から最上流の駆動回路ＳＵＡ１へ送信されるＳＵＡ指令によってグループＧ１（電池回路ＢＣ１～ＢＣ８）のみが稼働対象であることが示される場合には、駆動回路ＳＵＡ１のＧＤ３１が、ＧＣＵ５００から受け取ったゲート信号が示す稼働タイミングで電池回路ＢＣ１を稼働状態にする。その後、駆動回路ＳＵＡ１は、ＧＣＵ５００から受け取ったＳＵＡ指令（遅延情報）に従い、ゲート信号に遅延処理を行なって又は行なわずに、下流の駆動回路ＳＵＡ２へゲート信号及びＳＵＡ指令を伝達する。さらに、駆動回路ＳＵＡ１のＧＤ３１は、稼働状態にした電池回路ＢＣ１を、ＧＣＵ５００から受け取ったゲート信号が示す停止タイミングで停止状態にする。

駆動回路ＳＵＡ１よりも下流に位置する駆動回路ＳＵＡ２～ＳＵＡ８のＧＤ３１は、上流のＳＵＡから受け取ったゲート信号が示す稼働タイミングで電池回路ＢＣ２～ＢＣ８をそれぞれ稼働状態にする。また、駆動回路ＳＵＡ２～ＳＵＡ８の各々は、上流のＳＵＡから受け取ったＳＵＡ指令（遅延情報）に従い、ゲート信号に遅延処理を行なって又は行なわずに、下流のＳＵＡへゲート信号及びＳＵＡ指令を伝達する。さらに、駆動回路ＳＵＡ２～ＳＵＡ８の各ＧＤ３１は、稼働状態にした電池回路ＢＣを、上流のＳＵＡから受け取ったゲート信号が示す停止タイミングで停止状態にする。

駆動回路ＳＵＡ８よりも下流に位置する駆動回路ＳＵＡ９～ＳＵＡ１６の各々のＧＤ３１は、上流のＳＵＡから受け取ったゲート信号及びＳＵＡ指令を下流のＳＵＡへパススルーする。これにより、電池回路ＢＣ９～ＢＣ１６の各々は停止状態に維持される。このように、電池ストリングＳｔ１に対する制御指令が示す稼働対象がグループＧ１のみである場合には、電池ストリングＳｔ１に含まれる電池ＢのうちＮｉ－ＭＨ（第１電池）のみが電源システム１の電源回路に接続される。以下、こうした接続状態を、「Ｎｉ接続状態」とも称する。ＧＣＵ５００は、Ｎｉ接続状態でＰＣＳ２００を制御することにより、電源回路に接続された各Ｎｉ－ＭＨに放電を行なわせること（以下、「Ｎｉ出力」とも称する）も、電源回路に接続された各Ｎｉ－ＭＨを充電すること（以下、「Ｎｉ入力」とも称する）も、電源回路に接続された各Ｎｉ－ＭＨの充電及び放電を交互に繰り返すこと（以下、「Ｎｉ充放電」とも称する）も可能である。Ｎｉ出力では、電池ストリングＳｔに含まれる各Ｎｉ－ＭＨが電源システム１の電源回路へ電力を出力する。Ｎｉ入力では、電力系統ＰＧから電源システム１の電源回路に供給される電力によって、電池ストリングＳｔに含まれる各Ｎｉ－ＭＨが充電される。Ｎｉ充放電は連続パルス充放電であってもよい。

電池回路ＢＣ９～ＢＣ１６は、グループＧ２に属する電池Ｂ９～Ｂ１６（いずれもＬｉＢ）をそれぞれ含む。ＧＣＵ５００から最上流の駆動回路ＳＵＡ１へ送信されるＳＵＡ指令によってグループＧ２（電池回路ＢＣ９～ＢＣ１６）のみが稼働対象であることが示される場合には、駆動回路ＳＵＡ１～ＳＵＡ８の各々のＧＤ３１は、ＧＣＵ５００から受け取ったゲート信号及びＳＵＡ指令を下流のＳＵＡへパススルーする。これにより、電池回路ＢＣ１～ＢＣ８の各々は停止状態に維持される。そして、駆動回路ＳＵＡ８よりも下流に位置する駆動回路ＳＵＡ９～ＳＵＡ１６のＧＤ３１が、上流のＳＵＡから受け取ったゲート信号が示す稼働タイミングで電池回路ＢＣ９～ＢＣ１６をそれぞれ稼働状態にする。また、駆動回路ＳＵＡ９～ＳＵＡ１６の各々は、上流のＳＵＡから受け取ったＳＵＡ指令（遅延情報）に従い、ゲート信号に遅延処理を行なって又は行なわずに、下流のＳＵＡへゲート信号及びＳＵＡ指令を伝達する。さらに、駆動回路ＳＵＡ９～ＳＵＡ１６の各ＧＤ３１は、稼働状態にした電池回路ＢＣを、上流のＳＵＡから受け取ったゲート信号が示す停止タイミングで停止状態にする。

上記のように、電池ストリングＳｔ１に対する制御指令が示す稼働対象がグループＧ２のみである場合には、電池ストリングＳｔ１に含まれる電池ＢのうちＬｉＢ（第２電池）のみが電源システム１の電源回路に接続される。以下、こうした接続状態を、「Ｌｉ接続状態」とも称する。ＧＣＵ５００は、Ｌｉ接続状態でＰＣＳ２００を制御することにより、電源回路に接続された各ＬｉＢに放電を行なわせること（以下、「Ｌｉ出力」とも称する）も、電源回路に接続された各ＬｉＢを充電すること（以下、「Ｌｉ入力」とも称する）も、電源回路に接続された各ＬｉＢの充電及び放電を交互に繰り返すこと（以下、「Ｌｉ充放電」とも称する）も可能である。Ｌｉ出力では、電池ストリングＳｔに含まれる各ＬｉＢが電源システム１の電源回路へ電力を出力する。Ｌｉ入力では、電力系統ＰＧから電源システム１の電源回路に供給される電力によって、電池ストリングＳｔに含まれる各ＬｉＢが充電される。Ｌｉ充放電は連続パルス充放電であってもよい。

ＧＣＵ５００から最上流の駆動回路ＳＵＡ１へ送信されるＳＵＡ指令によってグループＧ１及びＧ２の両方（電池回路ＢＣ１～ＢＣ１６）が稼働対象であることが示される場合には、駆動回路ＳＵＡ１～ＳＵＡ１６のＧＤ３１は、入力されたゲート信号が示す稼働タイミングで電池回路ＢＣ１～ＢＣ１６をそれぞれ稼働状態にする。また、駆動回路ＳＵＡ１～ＳＵＡ１６の各ＧＤ３１は、入力されたＳＵＡ指令（遅延情報）に従い、ゲート信号に遅延処理を行なって又は行なわずに、下流のＳＵＡへゲート信号及びＳＵＡ指令を伝達する。さらに、駆動回路ＳＵＡ１～ＳＵＡ１６の各ＧＤ３１は、稼働状態にした電池回路ＢＣを、入力されたゲート信号が示す停止タイミングで停止状態にする。

上記のように、電池ストリングＳｔ１に対する制御指令が示す稼働対象がグループＧ１及びＧ２の両方である場合には、電池ストリングＳｔ１に含まれるＮｉ－ＭＨ及びＬｉＢの両方が電源システム１の電源回路に接続される。以下、こうした接続状態を、「Ｎｉ＋Ｌｉ接続状態」とも称する。ＧＣＵ５００は、Ｎｉ＋Ｌｉ接続状態でＰＣＳ２００を制御することにより、電源回路に接続された各Ｎｉ－ＭＨ及び各ＬｉＢに放電を行なわせること（以下、「Ｎｉ＋Ｌｉ出力」とも称する）も、電源回路に接続された各Ｎｉ－ＭＨ及び各ＬｉＢを充電すること（以下、「Ｎｉ＋Ｌｉ入力」とも称する）も、電源回路に接続された各Ｎｉ－ＭＨ及び各ＬｉＢの充電及び放電を交互に繰り返すこと（以下、「Ｎｉ＋Ｌｉ充放電」とも称する）も可能である。Ｎｉ＋Ｌｉ出力では、電池ストリングＳｔに含まれる各Ｎｉ－ＭＨ及び各ＬｉＢが電源システム１の電源回路へ電力を出力する。Ｎｉ＋Ｌｉ入力では、電力系統ＰＧから電源システム１の電源回路に供給される電力によって、電池ストリングＳｔに含まれる各Ｎｉ－ＭＨ及び各ＬｉＢが充電される。Ｎｉ＋Ｌｉ充放電は連続パルス充放電であってもよい。

電池ストリングＳｔにおいて最下流に位置する駆動回路ＳＵＡ１６は、たとえばＳＣＵ１０へゲート信号を出力する。ただしこれに限られず、駆動回路ＳＵＡ１６は、ゲート信号の伝達を停止してもよい。また、ＧＣＵ５００は、稼働タイミング及び停止タイミングの両方を示すゲート信号を駆動回路ＳＵＡ１へ送信してもよいし、稼働タイミングを示すゲート信号を送信した後、停止タイミングを示すゲート信号を駆動回路ＳＵＡ１へ送信してもよい。

図９は、各ＳＵＡによる遅延処理なしでＮｉ出力及びＬｉ出力を実行する電池ストリングＳｔの動作例を示す図である。図９には、電池Ｂ１～Ｂ１６の状態（接続／切離し）と、電池ストリングＳｔの出力電圧とが示されている。

図２及び図３とともに図９を参照して、電池ストリングＳｔによるＮｉ出力は、電池ストリングＳｔがＮｉ接続状態であるときに行なわれる。Ｎｉ接続状態では、電池Ｂ１～Ｂ８の各々が電源回路に接続されており、電池Ｂ９～Ｂ１６の各々が電源回路から切り離されている。Ｎｉ出力では、Ｎｉ接続状態の電池ストリングＳｔから電力（電圧は図９中のＶＨ１）が出力される。一方、電池ストリングＳｔによるＬｉ出力は、電池ストリングＳｔがＬｉ接続状態であるときに行なわれる。Ｌｉ接続状態では、電池Ｂ９～Ｂ１６の各々が電源回路に接続されており、電池Ｂ１～Ｂ８の各々が電源回路から切り離されている。Ｌｉ出力では、Ｌｉ接続状態の電池ストリングＳｔから電力（電圧は図９中のＶＨ２）が出力される。

なお、ＧＣＵ５００は、ゲート信号のデューティ比を調整することにより、電池ストリングＳｔの出力をＰＷＭ制御してもよい。また、電池ストリングＳｔにおける各ＳＵＡが、ゲート信号を下流へ伝達するときに、遅延回路３２による遅延処理を行なってもよい。

図１０は、遅延処理ありの条件でＮｉ出力を実行する電池ストリングＳｔの動作例を示す図である。この例では、ＧＣＵ５００が、ゲート信号の、最初の立ち上がりタイミング、周期、及びデューティ比を示すＳＣＵ指令をＳＣＵ１０へ送信する。ＳＣＵ１０は、ＳＣＵ指令によって指定された最初の立ち上がりタイミング、周期、及びデューティ比を有するゲート信号を生成する。また、ＧＣＵ５００は、遅延処理ありを示すＳＵＡ指令をＳＣＵ１０へ送信する。遅延時間は、たとえば固定値である。図１０に示す例では、ゲート信号のデューティ比が５０％である。図１０には、電池Ｂ１～Ｂ５の状態（接続／切離し）と、電池ストリングＳｔの出力電圧とが示されている。電池Ｂ１～Ｂ５の状態（接続／切離し）は、ゲート信号の立ち上がり／立ち下がりに応じて切り替わる。

図２及び図３とともに図１０を参照して、この稼働方式では、ゲート信号が駆動回路ＳＵＡ１～ＳＵＡ８に伝達されるときに、各ＳＵＡの遅延回路３２がゲート信号を遅延させる。このため、最初の電池Ｂ１が電源回路に接続されてから所定の遅延時間ずつずれて電池Ｂ２～Ｂ８が電源回路に順次接続される。また、電源回路に接続された各Ｎｉ－ＭＨは、所定時間（ゲート信号によって指定される時間）経過すると、電源回路から切り離される。電池Ｂ１～Ｂ８（それぞれＮｉ－ＭＨ）は、電源回路に順次接続され、電源回路から順次切り離される。図１０に示す稼働方式（スイープ方式）では、電源回路に接続されるＮｉ－ＭＨが入れ替わりながら、電源回路には所定数のＮｉ－ＭＨが常時接続される。一方、電池Ｂ９～Ｂ１６（それぞれＬｉＢ）は電源回路から常時切り離されている。すなわち、電池ストリングＳｔはＮｉ接続状態になる。そして、Ｎｉ接続状態の電池ストリングＳｔから電力（電圧は図１０中のＶＨ１）が出力される。スイープ方式で複数のＮｉ－ＭＨを順次稼働させることで、電池ストリングＳｔに含まれる各Ｎｉ－ＭＨの電流及びＳＯＣの均等化が図られる。

図１１は、遅延処理ありの条件でＬｉ出力を実行する電池ストリングＳｔの動作例を示す図である。この例では、Ｌｉ出力がスイープ方式で行なわれる。制御態様は、図１０に示したスイープ方式のＮｉ出力に準ずる。図１１に示す例では、ゲート信号のデューティ比が５０％である。図１１には、電池Ｂ９～Ｂ１３の状態（接続／切離し）と、電池ストリングＳｔの出力電圧とが示されている。電池Ｂ９～Ｂ１３の状態（接続／切離し）は、ゲート信号の立ち上がり／立ち下がりに応じて切り替わる。

図２及び図３とともに図１１を参照して、この稼働方式では、ゲート信号が駆動回路ＳＵＡ９～ＳＵＡ１６に伝達されるときに、各ＳＵＡの遅延回路３２がゲート信号を遅延させる。このため、最初の電池Ｂ９が電源回路に接続されてから所定の遅延時間ずつずれて電池Ｂ１０～Ｂ１６が電源回路に順次接続される。また、電源回路に接続された各ＬｉＢは、所定時間（ゲート信号によって指定される時間）経過すると、電源回路から切り離される。電池Ｂ９～Ｂ１６（それぞれＬｉＢ）は、電源回路に順次接続され、電源回路から順次切り離される。図１１に示す稼働方式（スイープ方式）では、電源回路に接続されるＬｉＢが入れ替わりながら、電源回路には所定数のＬｉＢが常時接続される。一方、電池Ｂ１～Ｂ８（それぞれＮｉ－ＭＨ）は電源回路から常時切り離されている。すなわち、電池ストリングＳｔはＬｉ接続状態になる。そして、Ｌｉ接続状態の電池ストリングＳｔから電力（電圧は図１１中のＶＨ２）が出力される。スイープ方式で複数のＬｉＢを順次稼働させることで、電池ストリングＳｔに含まれる各ＬｉＢの電流及びＳＯＣの均等化が図られる。

図１２は、Ｎｉ＋Ｌｉ出力を実行する電池ストリングＳｔの動作例を示す図である。図１２には、電池Ｂ１～Ｂ１６の状態（接続／切離し）と、電池ストリングＳｔの出力電圧とが示されている。

図２及び図３とともに図１２を参照して、電池ストリングＳｔによるＮｉ＋Ｌｉ出力は、電池ストリングＳｔがＮｉ＋Ｌｉ接続状態であるときに行なわれる。Ｎｉ＋Ｌｉ接続状態では、電池Ｂ１～Ｂ１６の各々が電源回路に接続されている。Ｎｉ＋Ｌｉ出力では、Ｎｉ＋Ｌｉ接続状態の電池ストリングＳｔから電力（電圧は図１２中のＶＨ３）が出力される。

図１３は、Ｎｉ＋Ｌｉ充放電を実行する電池ストリングＳｔの動作例を示す図である。図１３には、電池Ｂ１～Ｂ１６の状態（接続／切離し）と、電池ストリングＳｔの電圧（放電側を正、充電側を負とする）とが示されている。

図２及び図３とともに図１３を参照して、電池ストリングＳｔによるＮｉ＋Ｌｉ充放電は、電池ストリングＳｔがＮｉ＋Ｌｉ接続状態であるときに行なわれる。Ｎｉ＋Ｌｉ接続状態では、電池Ｂ１～Ｂ１６の各々が電源回路に接続されている。Ｎｉ＋Ｌｉ充放電では、Ｎｉ＋Ｌｉ接続状態の電池ストリングＳｔから電力（電圧は図１３中のＶＨ３）が出力されるＮｉ＋Ｌｉ放電と、Ｎｉ＋Ｌｉ接続状態の電池ストリングＳｔに電力（電圧は図１３中の－ＶＨ３）が入力されるＮｉ＋Ｌｉ充電とが、所定の周期で繰り返される。Ｎｉ＋Ｌｉ充放電において、１回のＮｉ＋Ｌｉ放電で電池ストリングＳｔから出力される電力量と、１回のＮｉ＋Ｌｉ充電で電池ストリングＳｔに入力される電力量とは同じである。このため、電池ストリングＳｔがＮｉ＋Ｌｉ充放電を実行しても、電池ストリングＳｔの蓄電量（より特定的には、電池ストリングＳｔに含まれる各Ｎｉ－ＭＨ及び各ＬｉＢのＳＯＣ）は減らない。

ＧＣＵ５００は、サーバ７００から電力系統ＰＧの電力調整を要求されると、電源回路の入出力電力によって電力系統ＰＧの電力調整を行なうように各電池ストリングＳｔ及び電源回路（たとえば、各遮断器Ｒ及びＰＣＳ２００）を制御する。ＧＣＵ５００は、Ｎｉ出力とＮｉ入力とＮｉ充放電とＬｉ出力とＬｉ入力とＬｉ充放電とＮｉ＋Ｌｉ出力とＮｉ＋Ｌｉ入力とＮｉ＋Ｌｉ充放電とからなる群より選択された１つを実行するように、ＰＣＳ２００及び各電池ストリングＳｔを制御してもよい。

図１４は、サーバ７００から電力の出力を要求されたときにＧＣＵ５００が実行する処理の一例を示すフローチャートである。この例では、電力調整の度合い及び調整時間がサーバ７００からＧＣＵ５００へ送信される。サーバ７００は、電力調整の度合いとして、０ｋＷ超４０ｋＷ以下の範囲で調整電力の大きさを指定する。電源システム１の電源回路に少なくとも１つの電池ストリングＳｔが接続され、かつ、その電源回路と電力系統ＰＧとが並列（接続）された状態で、ＧＣＵ５００は、サーバ７００からの要求に応えるように少なくとも１つの電池ストリングＳｔ（たとえば、電池ストリングＳｔ１）を制御する。ＧＣＵ５００は、サーバ７００から電力の出力を要求されると、以下に説明する図１４に示す処理を実行する。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～図３とともに図１４を参照して、ＧＣＵ５００は、Ｓ１１において、要求される調整電力が１０ｋＷ以下であるか否かを判断し、判断結果がＹＥＳの場合は、続くＳ２１において、要求される調整時間が２９．５分以内であるか否かを判断する。そして、Ｓ１１及びＳ２１の両方においてＹＥＳと判断されると、ＧＣＵ５００は、Ｓ３１において、同時に半数のＬｉＢを電源回路に接続するスイープ方式のＬｉ出力をデューティ比５０％のゲート信号で電池ストリングＳｔ１に実行させる。このように、ＧＣＵ５００は、サーバ７００から要求される調整電力及び調整時間を取得し、調整電力が所定の第１電力以下であり、かつ、調整時間が所定の第１時間以内である場合に、電池ストリングＳｔ１に上述のＬｉ出力を実行させる。第１時間は、電池ストリングＳｔ１における第１電力でのＬｉ出力の放電持続時間に応じて設定される。この実施の形態では、第１電力を１０ｋＷ、第１時間を２９．５分とする。

図１５は、電池ストリングＳｔ１におけるＬｉ出力の電力の大きさ及び放電持続時間について説明するための図である。図１５を参照して、電池ストリングＳｔ１における１０ｋＷのＬｉ出力の放電持続時間は２９．５分である。電池ストリングＳｔ１は、電流５５Ａかつ電圧１８３Ｖの電力（電流：Ｌレベル）から電流６７Ａかつ電圧１４９Ｖの電力（電流：Ｈレベル）まで電流を変化させながら、１０ｋＷの電力を２９．５分間継続して出力することができる。この実施の形態では、電池ストリングＳｔ１に含まれるＬｉＢの総容量が５０Ａｈである。各ＬｉＢはＳＯＣ２０～８０％の範囲で充放電される。このため、ＬｉＢの実質的な容量は３０Ａｈ（＝５０Ａｈ×０．６）である。上記放電持続時間は、「３０×２×６０／（５５＋６７）＝２９．５」のような式から算出される。ＧＣＵ５００は、電池ストリングＳｔ１のＬｉ出力の電力が目標値（たとえば、１０ｋＷ）になるように、電池ストリングＳｔ１に対する制御指令を生成してもよい。

再び図１～図３とともに図１４を参照して、Ｓ１１においてＮＯと判断されると、ＧＣＵ５００は、Ｓ１２において、要求される調整電力が２５ｋＷ以下であるか否かを判断し、判断結果がＹＥＳの場合は、続くＳ２２において、要求される調整時間が０．９分以内であるか否かを判断する。そして、Ｓ１２及びＳ２２の両方においてＹＥＳと判断されると、ＧＣＵ５００は、Ｓ３２において、同時に半数のＮｉ－ＭＨを電源回路に接続するスイープ方式のＮｉ出力をデューティ比５０％のゲート信号で電池ストリングＳｔ１に実行させる。このように、ＧＣＵ５００は、サーバ７００から要求される調整電力及び調整時間を取得し、調整電力が第１電力よりも大きく所定の第２電力以下であり、かつ、調整時間が所定の第２時間以内である場合に、電池ストリングＳｔ１に上述のＮｉ出力を実行させる。第２時間は、電池ストリングＳｔ１における第２電力でのＮｉ出力の放電持続時間に応じて設定される。この実施の形態では、第２電力を２５ｋＷ、第２時間を０．９分とする。

図１６は、電池ストリングＳｔ１におけるＮｉ出力の電力の大きさ及び放電持続時間について説明するための図である。図１６を参照して、電池ストリングＳｔ１における２５ｋＷのＮｉ出力の放電持続時間は０．９分である。電池ストリングＳｔ１は、電流１４６Ａかつ電圧１７３Ｖの電力（電流：Ｌレベル）から電流１７２Ａかつ電圧１４４Ｖの電力（電流：Ｈレベル）まで電流を変化させながら、２５ｋＷの電力を０．９分間継続して出力することができる。Ｎｉ出力の電圧は、Ｌｉ出力の電圧と同程度に設定されている。この実施の形態では、電池ストリングＳｔ１に含まれるＮｉ出力の総容量が４Ａｈである。各Ｎｉ－ＭＨはＳＯＣ２０～８０％の範囲で充放電される。このため、Ｎｉ－ＭＨの実質的な容量は２．４Ａｈ（＝４Ａｈ×０．６）である。上記放電持続時間は、「２．４×２×６０／（１４６＋１７２）＝０．９」のような式から算出される。ＧＣＵ５００は、電池ストリングＳｔ１のＮｉ出力の電力が目標値（たとえば、２５ｋＷ）になるように、電池ストリングＳｔ１に対する制御指令を生成してもよい。

なお、電池ストリングＳｔの放電持続時間は、出力電力が小さくなるほど長くなる。たとえば、電池ストリングＳｔ１におけるＮｉ出力の電力の大きさを２５ｋＷから１５ｋＷに変更すると、電池ストリングＳｔ１におけるＮｉ出力の放電持続時間は１．５分になる。また、電池ストリングＳｔの放電持続時間は、電池ストリングＳｔに含まれるカードリッジ（Ｃｇ）の数を増やして出力電圧を高くするほど長くなる。たとえば、電池ストリングＳｔ１において、Ｎｉ－ＭＨカードリッジの数を８個から１６個に増やすと、電池ストリングＳｔ１におけるＮｉ出力（２５ｋＷ）の放電持続時間は１．８分になる。

再び図１～図３とともに図１４を参照して、Ｓ１２においてＮＯと判断されると、ＧＣＵ５００は、Ｓ２３において、要求される調整時間が１０秒以内であるか否かを判断する。Ｓ１２においてＮＯと判断されることは、要求される調整電力が２５ｋＷ超４０ｋＷ以下であることを意味する。そして、Ｓ２３においてＹＥＳと判断されると、ＧＣＵ５００は、Ｓ３３において、同時に半数のＮｉ－ＭＨと半数のＬｉＢとを電源回路に接続するスイープ方式のＮｉ＋Ｌｉ出力をデューティ比５０％のゲート信号で電池ストリングＳｔ１に実行させる。このように、ＧＣＵ５００は、サーバ７００から要求される調整電力及び調整時間を取得し、調整電力が第２電力よりも大きく所定の第３電力以下であり、かつ、調整時間が所定の第３時間以内である場合に、電池ストリングＳｔ１に上述のＮｉ＋Ｌｉ出力を実行させる。第３時間は、電池ストリングＳｔ１における第３電力でのＮｉ＋Ｌｉ出力の放電持続時間に応じて設定される。この実施の形態では、第３電力を４０ｋＷ、第３時間を１０秒とする。算出式は割愛するが、電池ストリングＳｔ１における４０ｋＷのＮｉ＋Ｌｉ出力の放電持続時間は１０秒である。

上述したＳ２１～Ｓ２３のいずれかにおいてＮＯと判断されると、ＧＣＵ５００は、Ｓ３４において、同時に半数のＮｉ－ＭＨと半数のＬｉＢとを電源回路に接続するスイープ方式のＮｉ＋Ｌｉ充放電をデューティ比５０％のゲート信号で電池ストリングＳｔ１に実行させる。このように、ＧＣＵ５００は、サーバ７００から要求される調整時間が電池ストリングＳｔ１の許容範囲を超える場合には、要求された電力の出力は行なわず、Ｎｉ＋Ｌｉ充放電によって電力系統ＰＧの周波数調整を行なう。

図１７は、図１４のＳ３４において実行されるＮｉ＋Ｌｉ充放電の一例を示す図である。図１７を参照して、電池ストリングＳｔ１は、たとえばデューティ比５０％かつ周期２０秒で連続パルス充放電を実行する。これにより、１０秒間の４０ｋＷ放電と１０秒間の４０ｋＷ充電とが交互に繰り返し実行される。ＬｉＢが１５ｋＷの充放電を行ない、Ｎｉ－ＭＨが２５ｋＷの充放電を行なうことにより、合計４０ｋＷの充放電が行なわれる。

ＧＣＵ５００は、サーバ７００から電力の出力を要求されると、上述した図１４に示す処理により電力系統ＰＧの電力調整を行なう。たとえば、ＧＣＵ５００は、電力系統ＰＧの消費電力量を少なくするために、電源システム１の電源回路から住宅（供給対象）へ電力を供給してもよい。ＧＣＵ５００は、電力系統ＰＧの一時的な電力不足を電池ストリングＳｔの電力で補ってもよい。ＧＣＵ５００は、電力系統ＰＧの停電時に電池ストリングＳｔから住宅（供給対象）へ電力を供給してもよい。ＧＣＵ５００は、電池ストリングＳｔの充放電制御により、住宅（供給対象）に供給される電力の周波数調整を行なってもよい。

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、複数の電池ストリングＳｔに接続可能な電源回路と、各電池ストリングＳｔを制御するＧＣＵ５００（制御装置）とを備える（図１参照）。電池ストリングＳｔは、互いに接続された電池回路ＢＣ１～ＢＣ１６を含む（図２参照）。電池回路ＢＣ１～ＢＣ１６は、電源システム１の電源回路に対して接続／切離し可能な態様で電池Ｂ１～Ｂ１６をそれぞれ含む（図３参照）。ＧＣＵ５００は、電池ストリングＳｔに含まれる電池Ｂ１～Ｂ１６を第１電池（グループＧ１）と第２電池（グループＧ２）とに区別する（図８参照）。

そして、ＧＣＵ５００は、所定の第１条件が成立すると、電池ストリングＳｔに含まれる電池Ｂ１～Ｂ１６のうち第１電池のみ（電池Ｂ１～Ｂ８の少なくとも１つ）を電源システム１の電源回路に接続し、Ｎｉ出力を実行する。この実施の形態では、第１電池をニッケル水素電池とする。図１４に示す処理では、Ｓ１１にてＮＯかつＳ１２及びＳ２２の両方でＹＥＳと判断されると、第１条件が成立する。第１条件が成立すると、ＧＣＵ５００は、稼働対象として電池回路ＢＣ１～ＢＣ８を指定する第１制御指令を電池ストリングＳｔへ送信する。電池ストリングＳｔは、第１制御指令を受信すると、電池回路ＢＣ１～ＢＣ８にそれぞれ含まれる電池Ｂ１～Ｂ８を電源システム１の電源回路に接続するように電池回路ＢＣ１～ＢＣ８の各々のＳＷ１１及びＳＷ１２を駆動する。より具体的には、駆動回路ＳＵＡ１が、ＧＣＵ５００からの第１制御指令に従ってＳＣＵ１０（制御回路）が生成したゲート信号（第１スイッチング信号）を用いて、電池回路ＢＣ１のＳＷ１１及びＳＷ１２を駆動する。また、駆動回路ＳＵＡ２～ＳＵＡ８は、たとえばＳＣＵ１０が生成したゲート信号（第１スイッチング信号）を遅延させたゲート信号を用いて、それぞれ電池回路ＢＣ２～ＢＣ８のＳＷ１１及びＳＷ１２を駆動する。

また、ＧＣＵ５００は、所定の第２条件が成立すると、電池ストリングＳｔに含まれる電池Ｂ１～Ｂ１６のうち第２電池のみ（電池Ｂ９～Ｂ１６の少なくとも１つ）を電源システム１の電源回路に接続し、Ｌｉ出力を実行する。この実施の形態では、第２電池をリチウムイオン電池とする。図１４に示す処理では、Ｓ１１及びＳ２１の両方においてＹＥＳと判断されると、第２条件が成立する。第２条件が成立すると、ＧＣＵ５００は、稼働対象として電池回路ＢＣ９～ＢＣ１６を指定する第２制御指令を電池ストリングＳｔへ送信する。電池ストリングＳｔは、第２制御指令を受信すると、電池回路ＢＣ９～ＢＣ１６にそれぞれ含まれる電池Ｂ９～Ｂ１６を電源システム１の電源回路に接続するように電池回路ＢＣ９～ＢＣ１６の各々のＳＷ１１及びＳＷ１２を駆動する。より具体的には、駆動回路ＳＵＡ９が、ＧＣＵ５００からの第２制御指令に従ってＳＣＵ１０（制御回路）が生成したゲート信号（第２スイッチング信号）を用いて、電池回路ＢＣ９のＳＷ１１及びＳＷ１２を駆動する。また、駆動回路ＳＵＡ１０～ＳＵＡ１６は、たとえばＳＣＵ１０が生成したゲート信号（第２スイッチング信号）を遅延させたゲート信号を用いて、それぞれ電池回路ＢＣ１０～ＢＣ１６のＳＷ１１及びＳＷ１２を駆動する。

さらに、ＧＣＵ５００は、所定の第３条件が成立すると、電池ストリングＳｔに含まれる第１電池及び第２電池の両方（電池Ｂ１～Ｂ８の少なくとも１つと電池Ｂ９～Ｂ１６の少なくとも１つとの両方）を電源システム１の電源回路に接続し、Ｎｉ＋Ｌｉ出力を実行する。図１４に示す処理では、Ｓ１１及びＳ１２の両方でＮＯかつＳ２３にてＹＥＳと判断されると、第３条件が成立する。また、ＧＣＵ５００は、所定の第４条件が成立すると、電池ストリングＳｔに含まれる第１電池及び第２電池の両方を電源システム１の電源回路に接続し、Ｎｉ＋Ｌｉ充放電を実行する。図１４に示す処理では、第１～第３条件のいずれも成立しない場合に、第４条件が成立する。第１～第４条件は択一的に成立する。図１４に示す処理では、ＧＣＵ５００が、要求される電力調整の度合い（たとえば、電力の大きさ）及び調整時間を用いて、第１条件、第２条件、第３条件、及び第４条件の各々の成否を判断する。このため、電源システム１は、サーバ７００からの要求に応じて適切な電力調整を行なうことができる。

なお、図４のＳ３１～Ｓ３４における電池ストリングＳｔ１の稼働方式は、スイープ方式に限られず、図９、図１２、及び図１３に示した稼働方式であってもよい。また、第１～第３電力及び第１～第３時間は可変であってもよい。たとえば、第１～第３時間は、電池ストリングＳｔの使用ＳＯＣ範囲に応じて可変であってもよい。

上記実施の形態では、ＧＣＵ５００がサーバ７００から電力の出力を要求された場合について言及したが、ＧＣＵ５００は、サーバ７００から電力の入力を要求されたときに、サーバ７００からの要求に応えるように各電池ストリングＳｔ及び電源回路（たとえば、各遮断器Ｒ及びＰＣＳ２００）を制御してもよい。ＧＣＵ５００は、たとえば、Ｎｉ入力とＬｉ入力とＮｉ＋Ｌｉ入力とからなる群より選択された１つを実行することにより、電力系統ＰＧの余剰電力を電池ストリングＳｔに蓄電してもよい。

上記実施の形態では、電源システム１に含まれる複数の電池ストリングＳｔが互いに同じ構成を有する。しかしこれに限られず、電源システムは、たとえば、電池ストリングＳｔ１と、電池ストリングＳｔ１よりも高容量の電池ストリングＳｔ２と、電池ストリングＳｔ１よりも高出力の電池ストリングＳｔ３とを含んでもよい。そして、ＧＣＵ５００は、図１４に示した処理に代えて、以下に説明する図１８に示す処理を実行してもよい。

図１８は、図１４に示した処理の第１変形例を示すフローチャートである。図１８に示す処理は、図１４に示した処理に対してＳ１３が追加され、Ｓ３４（図１４）に代えてＳ３５及びＳ３６が採用されたこと以外は、図１４に示した処理と同じである。以下、Ｓ１３、Ｓ３５、及びＳ３６について説明する。

図１～図３とともに図１８を参照して、この変形例では、サーバ７００からＧＣＵ５００に要求される調整電力に制限はなく、４０ｋＷを超える調整電力がＧＣＵ５００に要求されることがある。Ｓ１２においてＮＯと判断されると、ＧＣＵ５００は、Ｓ１３において、要求される調整電力が４０ｋＷ以下であるか否かを判断し、判断結果がＹＥＳの場合は、続くＳ２３において、要求される調整時間が１０秒以内であるか否かを判断する。そして、Ｓ１３及びＳ２３の両方においてＹＥＳと判断されると、ＧＣＵ５００は、Ｓ３３においてＮｉ＋Ｌｉ出力を電池ストリングＳｔ１に実行させる。また、Ｓ２１～Ｓ２３のいずれかにおいてＮＯと判断されると、ＧＣＵ５００は、Ｓ３５において、サーバ７００からの要求に応えるように、高容量の電池ストリングＳｔ２の放電制御を行なう。Ｓ２１～Ｓ２３のいずれかにおいてＮＯと判断されることは、要求される調整時間が電池ストリングＳｔ１の許容範囲を超えることを意味する。また、Ｓ１３においてＮＯと判断されると、ＧＣＵ５００は、Ｓ３６において、サーバ７００からの要求に応えるように、高出力の電池ストリングＳｔ３の放電制御を行なう。Ｓ１３においてＮＯと判断されることは、要求される調整電力が電池ストリングＳｔ１の許容範囲を超えることを意味する。

また、ＧＣＵ５００は、サーバ７００から周波数調整を要求されたときに、以下に説明する図１９に示す処理を実行してもよい。

図１９は、図１４に示した処理の第２変形例において、周波数調整に係る処理を示すフローチャートである。図１～図３とともに図１９を参照して、この変形例では、ＧＣＵ５００が、Ｓ５１において、要求される調整電力が１０ｋＷ以下であるか否かを判断する。そして、Ｓ５１においてＹＥＳと判断されると、ＧＣＵ５００は、Ｓ５２においてＬｉ充放電を電池ストリングＳｔ１に実行させる。Ｓ５１においてＮＯと判断されると、ＧＣＵ５００は、Ｓ５３において、要求される調整電力が２５ｋＷ以下であるか否かを判断する。そして、Ｓ５３においてＹＥＳと判断されると、ＧＣＵ５００は、Ｓ５４においてＮｉ充放電を電池ストリングＳｔ１に実行させる。Ｓ５３においてＮＯと判断されると、ＧＣＵ５００は、Ｓ５５において、要求される調整電力が４０ｋＷ以下であるか否かを判断する。そして、Ｓ５５においてＹＥＳと判断されると、ＧＣＵ５００は、Ｓ５６においてＮｉ＋Ｌｉ充放電を電池ストリングＳｔ１に実行させる。他方、Ｓ５５においてＮＯと判断されると、ＧＣＵ５００は、Ｓ５７において、サーバ７００からの要求に応えるように、高出力の電池ストリングＳｔ３の充放電制御を行なう。

上記第１変形例及び第２変形例は組み合わせて実施されてもよい。上述した各変形例に係る電源システムによれば、より広範囲の電力調整を行なうことが可能になる。

ＧＣＵ５００は、要求される電力の大きさのみに基づいて、第１条件及び第２条件の各々の成否を判断してもよい。

図２０は、図１４に示した処理の第３変形例を示すフローチャートである。図１～図３とともに図２０を参照して、この変形例では、ＧＣＵ５００が、Ｓ６１において、要求される出力電力が所定の基準値以上であるか否かを判断する。Ｓ６１においてＹＥＳと判断されると、ＧＣＵ５００は、Ｓ６２においてＮｉ出力を電池ストリングＳｔ１に実行させる。他方、Ｓ６１においてＮＯと判断されると、ＧＣＵ５００は、Ｓ６３においてＬｉ出力を電池ストリングＳｔ１に実行させる。移動体（たとえば、車両）に搭載された電源システムにおいて、ＧＣＵ５００が図２０に示す処理を実行してもよい。こうした移動体では、移動のために瞬時のパワーが要求されるときに高出力のＮｉ出力が実行される。

上記実施の形態では、稼働対象ではない電池回路の駆動回路がスイッチング信号（ゲート信号）をパススルーするように構成される。しかしこれに限られず、スイッチング信号の信号線は、電池種別ごとに設けられてもよい。図２１は、図２に示した構成の変形例を示す図である。図２１を参照して、この変形例に係る電池ストリングは、駆動回路ＳＵＡ１～ＳＵＡ８にスイッチング信号（ゲート信号）を伝達する信号線ＳＷＬ１と、駆動回路ＳＵＡ９～ＳＵＡ１６にスイッチング信号（ゲート信号）を伝達する信号線ＳＷＬ２とを備える。ＳＣＵ１０は、ＧＣＵ５００からの第１制御指令に従って生成したゲート信号（第１スイッチング信号）を信号線ＳＷＬ１へ送信する。この場合、ＳＣＵ１０が生成したゲート信号（第１スイッチング信号）を、駆動回路ＳＵＡ１が受信する。また、ＳＣＵ１０は、ＧＣＵ５００からの第２制御指令に従って生成したゲート信号（第２スイッチング信号）を信号線ＳＷＬ２へ送信する。この場合、ＳＣＵ１０が生成したゲート信号（第２スイッチング信号）を、駆動回路ＳＵＡ９が受信する。こうした構成によれば、ＧＤ３１のパススルー機能を割愛できる。

第１電池及び第２電池は、上述したニッケル水素電池及びリチウムイオン電池には限られない。第１電池及び第２電池は、互いに電圧が大きく異なる２種類の電池であってもよい。上記実施の形態では、ＧＣＵ５００が、電池ストリングＳｔに含まれる複数の電池Ｂを２つの区分（第１電池／第２電池）で区別しているが、３つ以上の区分で区別してもよい。たとえば、第１電池をニッケル水素電池、第２電池をリチウムイオン電池、第３電池を鉛畜電池、第４電池をリチウム空気電池として、ＧＣＵ５００は、電池ストリングＳｔに含まれる複数の電池Ｂを第１～第４電池のいずれかに区別してもよい。また、ＧＣＵ５００は、電池ストリングＳｔに含まれる複数の電池Ｂを電池の容量で区別してもよい。たとえば、第１電池を低容量、第２電池を中容量、第３電池を高容量としてもよい。

電源システムが複数の電池ストリングを含むことは必須ではなく、電池ストリングの数は１個であってもよい。

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、１０ ＳＣＵ、１１ 第１スイッチング素子、１２ 第２スイッチング素子、１３ 第１ダイオード、１４ 第２ダイオード、１５ チョークコイル、１６ コンデンサ、３１ ゲートドライバ、３２ 遅延回路、１００ 分電盤、２００ ＰＣＳ、３００ ＨＵＢ、５００ ＧＣＵ、５１０ 制御装置、５２０ 記憶装置、５３０ 通信装置、５４０ 入力装置、５５０ 表示装置、７００ サーバ、Ｂ 電池、ＢＣ 電池回路、ＢＳ 監視ユニット、Ｃｇ カートリッジ、ＯＴ１，ＯＴ２ 出力端子、ＰＧ 電力系統、Ｒ，ＲＢ 遮断器、ＳＵＡ 駆動回路、ＳＵＢ 電力回路、ＳＷＬ１，ＳＷＬ２ 信号線、Ｓｔ 電池ストリング。

Claims (7)

1. 電源回路と、
   前記電源回路に接続可能な電池ストリングと、
   前記電池ストリングを制御する制御装置とを備え、
   前記電源回路は、外部電源と電気的に接続可能に構成され、
   前記電池ストリングは、互いに接続された複数の電池回路を含み、
   前記複数の電池回路の各々は、前記電源回路に対して接続／切離し可能な態様で電池を含み、
   前記制御装置は、前記電池ストリングに含まれる複数の電池を少なくとも第１電池と第２電池とに区別し、所定の第１条件が成立すると、前記電池ストリングに含まれる電池のうち前記第１電池のみを前記電源回路に接続し、所定の第２条件が成立すると、前記電池ストリングに含まれる電池のうち前記第２電池のみを前記電源回路に接続するように構成され、
   前記制御装置は、前記第１条件が成立すると、前記電池ストリングに含まれる電池のうち前記第１電池のみを前記電源回路に接続した状態で、前記電源回路に接続された各電池に放電を行なわせ、前記第２条件が成立すると、前記電池ストリングに含まれる電池のうち前記第２電池のみを前記電源回路に接続した状態で、前記電源回路に接続された各電池に放電を行なわせ、所定の第３条件が成立すると、前記第１電池及び前記第２電池の両方を前記電源回路に接続した状態で、前記電源回路に接続された各電池に放電を行なわせ、所定の第４条件が成立すると、前記第１電池及び前記第２電池の少なくとも一方を前記電源回路に接続した状態で、前記電源回路に接続された各電池の充電と放電とを繰り返すように構成され、
   前記制御装置は、前記電源回路の入出力電力によって前記外部電源の電力調整を行なうように前記電源回路を制御し、
   前記制御装置は、要求される電力調整の度合い及び調整時間を用いて、前記第１条件、前記第２条件、前記第３条件、及び前記第４条件の各々の成否を判断する、電源システム。
2. 前記複数の電池回路の各々は、前記電池と、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スイッチとを備え、前記第２スイッチがＯＦＦ状態であるときに前記電池が前記電源回路から切り離され、前記第１スイッチがＯＦＦ状態かつ前記第２スイッチがＯＮ状態であるときに前記電池が前記電源回路に接続されるように構成される、請求項１に記載の電源システム。
3. 前記電池ストリングに含まれる前記複数の電池回路は、前記第１電池に区別される電池をそれぞれ含む複数の第１電池回路と、前記第２電池に区別される電池をそれぞれ含む複数の第２電池回路とを含み、
   前記制御装置は、前記第１条件が成立すると、第１制御指令を前記電池ストリングへ送信し、前記第２条件が成立すると、第２制御指令を前記電池ストリングへ送信するように構成され、
   前記電池ストリングは、前記第１制御指令を受信すると、前記複数の第１電池回路に含まれる各電池を前記電源回路に接続するように各第１電池回路の前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを駆動し、前記第２制御指令を受信すると、前記複数の第２電池回路に含まれる各電池を前記電源回路に接続するように各第２電池回路の前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを駆動する、請求項２に記載の電源システム。
4. 前記電池ストリングは、
   前記制御装置からの制御指令に従ってスイッチング信号を生成する制御回路と、
   前記制御装置からの前記第１制御指令に従って前記制御回路が生成した第１スイッチング信号、又は前記第１スイッチング信号を遅延させたスイッチング信号を用いて、前記複数の第１電池回路の各々の前記第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前記第２制御指令に従って前記制御回路が生成した第２スイッチング信号、又は前記第２スイッチング信号を遅延させたスイッチング信号を用いて、前記複数の第２電池回路の各々の前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを駆動する第２駆動回路とをさらに含む、請求項３に記載の電源システム。
5. 前記第１電池は、ニッケル水素電池であり、
   前記第２電池は、リチウムイオン電池である、請求項１～４のいずれか一項に記載の電源システム。
6. 前記第２電池は、前記第１電池と比べて出力電力が小さく容量が大きい、請求項１～４のいずれか一項に記載の電源システム。
7. 電源回路に接続可能な電池ストリングを制御する制御装置であって、
   前記電源回路は、外部電源と電気的に接続可能に構成され、
   前記電池ストリングは、互いに接続された複数の電池回路を含み、
   前記複数の電池回路の各々は、前記電源回路に対して接続／切離し可能な態様で電池を含み、
   前記制御装置は、前記電池ストリングに含まれる複数の電池を少なくとも第１電池と第２電池とに区別し、所定の第１条件が成立すると、前記電池ストリングに含まれる電池のうち前記第１電池のみを前記電源回路に接続し、所定の第２条件が成立すると、前記電池ストリングに含まれる電池のうち前記第２電池のみを前記電源回路に接続するように構成され、
   前記制御装置は、前記第１条件が成立すると、前記電池ストリングに含まれる電池のうち前記第１電池のみを前記電源回路に接続した状態で、前記電源回路に接続された各電池に放電を行なわせ、前記第２条件が成立すると、前記電池ストリングに含まれる電池のうち前記第２電池のみを前記電源回路に接続した状態で、前記電源回路に接続された各電池に放電を行なわせ、所定の第３条件が成立すると、前記第１電池及び前記第２電池の両方を前記電源回路に接続した状態で、前記電源回路に接続された各電池に放電を行なわせ、所定の第４条件が成立すると、前記第１電池及び前記第２電池の少なくとも一方を前記電源回路に接続した状態で、前記電源回路に接続された各電池の充電と放電とを繰り返すように構成され、
   前記制御装置は、前記電源回路の入出力電力によって前記外部電源の電力調整を行なうように前記電源回路を制御し、
   前記制御装置は、要求される電力調整の度合い及び調整時間を用いて、前記第１条件、前記第２条件、前記第３条件、及び前記第４条件の各々の成否を判断する、制御装置。

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