电源系统的制作方法

文档序号:33290249发布日期:2023-02-28 18:58阅读:50来源:国知局
电源系统的制作方法

1.本公开涉及电源系统,尤其涉及使用了多个电池串的电源系统。


背景技术:

2.在日本特开2018-074709中公开了控制电池串的控制电路。电池串包含互相连接的多个电池电路模块。电池串中包含的各电池电路模块具备电池、与电池并联连接的第一开关、与电池串联连接的第二开关及在第一开关是切断状态且第二开关是导通状态时被施加电池的电压的第一输出端子及第二输出端子。控制电路通过控制电池串中包含的各电池电路模块的第一开关及第二开关,能够将电池串的输出电压调整为期望的大小。


技术实现要素:

3.日本特开2018-074709公开使用如上所述的电池串来输出直流电力的电源系统。但是,在日本特开2018-074709中,关于使用电池串来输出电力波形(交流电力)未做任何研究。另外,在日本特开2018-074709中,关于使用电池串来进行能量管理也未做任何研究。
4.本公开提供能够使用电池串来适宜地进行能量管理的电源系统。
5.本公开的一方案的电源系统包括第一电源电路、第二电源电路及控制装置。第一电源电路具备直流电力用的dc电池串和将从dc电池串输出的直流电力变换为交流电力的变换器,构成为利用dc电池串及变换器来输出第一交流电力。第二电源电路具备交流电力用的ac电池串,构成为利用ac电池串来输出第二交流电力。控制装置构成为控制第一电源电路及第二电源电路。ac电池串和dc电池串构成为能够相互交换电力。ac电池串及dc电池串的各自包含串联连接的多个电池电路模块。多个电池电路模块的各自包含电池、输出电池的电压的输出端子、连接于输出端子并且与电池并联连接的第一开关及与电池串联连接的第二开关,构成为在第一开关为切断状态且第二开关为导通状态时电池的电压被向输出端子施加。控制装置构成为:在执行被要求的能量管理前,通过ac电池串与dc电池串之间的电力的交换来调整ac电池串及dc电池串各自的soc(state of charge:充电状态)。
6.上述的电源系统容易利用第一电源电路及第二电源电路来输出多样的交流电力。具体而言,第一电源电路能够使用变换器,根据dc电池串输出的直流电力来生成电力波形(交流电力)。第二电源电路通过控制ac电池串中包含的各电池电路模块的第一开关及第二开关,能够调整与电路连接的电池的数量。另外,在ac电池串和dc电池串中,能够采用不同种类的电池(例如,高容量型电池/高输出型电池)。因而,根据上述结构,在电源系统的设计中,扩大能够输出的电压范围(v)及电力范围(kw)或者延长能够输出的时间变得容易。这样,上述的电源系统具有容易响应各种各样的能量管理的要求的结构。
7.而且,在上述的电源系统中,在执行被要求的能量管理前,调整ac电池串及dc电池串各自的soc。由此,ac电池串及dc电池串的各自成为符合被要求的能量管理的状态,容易响应被要求的能量管理。另外,由于通过ac电池串与dc电池串之间的电力的交换来进行soc调整,所以能够不从外部接受电力的供给地进行soc调整。
8.上述控制装置可以构成为:在被要求的能量管理是交流电力输出且被要求的输出电力比第一基准值小的情况下,以使ac电池串的soc成为第一soc值以上的方式从dc电池串向ac电池串供给电力,在ac电池串的soc成为了第一soc值以上后,将符合要求的交流电力从第二电源电路输出。
9.根据上述结构,第二电源电路容易执行与要求一样的小电力的交流电力输出(输出电力比第一基准值小的交流电力输出)。在上述结构中,在执行被要求的交流电力输出前,ac电池串从dc电池串接受电力的供给。由此,容易将为了能量管理(放电)而充分的蓄电量(soc)确保于ac电池串。
10.上述控制装置可以构成为:在被要求的能量管理是交流电力输出且被要求的输出电力比第一基准值大的情况下,在以使第一电源电路及第二电源电路能够同时输出交流电力的时间成为第一时间以上的方式调整了ac电池串及dc电池串各自的soc后,将符合要求的交流电力从第一电源电路及第二电源电路输出。
11.根据上述结构,第一电源电路及第二电源电路容易执行与要求一样的大电力的交流电力输出(输出电力比第一基准值大的交流电力输出)。在上述结构中,在执行被要求的交流电力输出前,进行ac电池串及dc电池串的soc调整。以使第一电源电路及第二电源电路能够同时输出交流电力(第一交流电力及第二交流电力)的时间充分变长的方式平衡地调整ac电池串的soc和dc电池串的soc。例如,可以考虑能量管理执行中的各电池串的每单位时间的消耗电力量来决定ac电池串及dc电池串各自的目标soc。由此,容易执行长时间的能量管理(大电力的交流电力输出)。
12.上述控制装置可以构成为:使用被要求的交流电力输出的期间来决定第一soc值及第一时间。通过基于这样决定的第一soc值及第一时间来进行前述的soc调整,电源系统容易在被要求的期间中继续被要求的交流电力输出。
13.上述控制装置可以构成为:在被要求的能量管理是交流电力输入且被要求的输入电力比第二基准值小的情况下,以使ac电池串的soc成为第二soc值以下的方式从ac电池串向dc电池串供给电力,在ac电池串的soc成为了第二soc值以下后,将符合要求的交流电力向第二电源电路输入。
14.根据上述结构,第二电源电路容易执行与要求一样的小电力的交流电力输入(输入电力比第二基准值小的交流电力输入)。在上述结构中,在执行被要求的交流电力输入前,从ac电池串输出的电力向dc电池串输入。由此,容易将为了能量管理(充电)而充分的容量(空闲容量)确保于ac电池串。
15.上述控制装置可以构成为:在被要求的能量管理是交流电力输入且被要求的输入电力比第二基准值大的情况下,在以使能够同时向第一电源电路及第二电源电路输入交流电力的时间成为第二时间以上的方式调整了ac电池串及dc电池串各自的soc后,将符合要求的交流电力向第一电源电路及第二电源电路输入。
16.根据上述结构,第一电源电路及第二电源电路容易执行与要求一样的大电力的交流电力输入(输入电力比第二基准值大的交流电力输入)。在上述结构中,在执行被要求的交流电力输入前,进行ac电池串及dc电池串的soc调整。以使能够同时向第一电源电路及第二电源电路输入交流电力的时间充分变长的方式平衡地调整ac电池串的soc和dc电池串的soc。例如,可以考虑能量管理执行中的各电池串的每单位时间的蓄电电力量来决定ac电池
串及dc电池串各自的目标soc。由此,容易执行长时间的能量管理(大电力的交流电力输入)。
17.上述控制装置可以构成为:使用被要求的交流电力输入的期间来决定第二soc值及第二时间。通过基于这样决定的第二soc值及第二时间来进行前述的soc调整,电源系统容易在被要求的期间中继续被要求的交流电力输入。
18.dc电池串中包含的电池的功率密度可以比ac电池串中包含的电池的功率密度高。另外,ac电池串中包含的电池的能量密度可以比dc电池串中包含的电池的能量密度高。
19.根据上述结构,容易利用第一电源电路及第二电源电路来输出多样的交流电力。例如,通过使用高容量型电池(能量密度高的电池),容易应对长时间的供电。另外,通过使用高输出型电池(功率密度高的电池),容易应对高速率的供电。
20.以下,将dc电池串中包含的各电池也称作“dc电池”。dc电池的功率密度可以为1000w/kg以上,也可以为1500w/kg以上且小于5000w/kg,还可以为5000w/kg以上。dc电池的能量密度可以小于300wh/kg,也可以小于100wh/kg,还可以为50wh/kg以上且小于500wh/kg。
21.以下,将ac电池串中包含的各电池也称作“ac电池”。ac电池的能量密度可以为300wh/kg以上,也可以为500wh/kg以上且小于1000wh/kg,还可以为1000wh/kg以上。ac电池的功率密度可以小于1000w/kg,也可以为300w/kg以上且小于1000w/kg。
22.在上述的任一电源系统中,第一电源电路及第二电源电路的各自可以与将向建筑物供给电力的外部电源和建筑物连结的电线电连接。前述的能量管理可以是外部电源的电力调整。
23.根据上述结构,能够从第一电源电路及第二电源电路的各自向建筑物供给交流电力。另外,由于能够利用来自外部电源的电力来对ac电池及dc电池的各自充电,所以第一电源电路及第二电源电路的各自能够根据需要而蓄积电力。上述电源系统能够作为建筑物的紧急用电源发挥功能。外部电源可以是电力系统。
24.上述的任一电源系统可以还包括配置于第一电源电路与上述电线之间的绝缘滤波器。变换器可以是以其他的用途被使用过的再利用品。
25.在变换器是再利用品的方式中,利用变换器未必能够得到期望的交流电力波形。于是,在上述结构中,在第一电源电路与上述电线之间设置有绝缘滤波器。通过这样的绝缘滤波器,容易得到期望的交流电力波形,并且容易减少第一电源电路的输出(交流电力)中包含的噪声。
26.例如,能够将在电动车(以下,也称作“xev”)中作为行驶用变换器使用的再利用品(即,在使用后从xev取出的变换器)作为前述的变换器来使用。行驶用变换器例如是在xev中驱动行驶用电动机的变换器。xev是利用电力作为动力源的全部或一部分的车辆。在xev中包含bev(电动汽车)、phev(插电式混合动力车)及fcev(燃料电池车)。
27.第一电源电路可以包含:第一驱动电路,驱动dc电池串中包含的第一开关及第二开关;及第一控制电路,将用于按照来自控制装置的指令而驱动第一开关及第二开关的各自的信号向第一驱动电路发送。第二电源电路可以包含:第二驱动电路,驱动ac电池串中包含的第一开关及第二开关;及第二控制电路,将用于按照来自控制装置的指令而驱动第一开关及第二开关的各自的信号向第二驱动电路发送。
28.根据上述结构,容易利用第一控制电路及第二控制电路来合适地控制ac电池串及dc电池串。
29.在上述的电源系统中,变换器可以是三相变换器。控制装置可以构成为:以从第一电源电路输出三相交流电力的方式,将用于控制dc电池串的指令向第一控制电路发送并且控制变换器。ac电池串可以包含被y接线的u相用电池串、v相用电池串及w相用电池串。控制装置可以构成为:以从第二电源电路输出三相交流电力的方式,将用于控制u相用电池串、v相用电池串及w相用电池串的指令向第二控制电路发送。
30.根据上述结构,能够从第一电源电路及第二电源电路的各自输出三相交流电力。三相交流电力的电压可以为190v以上且300v以下,也可以是200v。
31.根据本公开的上述方案,能够提供能够使用电池串来适宜地进行能量管理的电源系统。
附图说明
32.本发明的典型实施例的特征、优点及技术上和工业上的意义将会在下面参照附图来描述,在这些附图中,同样的标记表示同样的要素,其中:
33.图1是示出本公开的实施方式的电源系统的结构的图。
34.图2是示出图1所示的电源系统所具备的各扫描单元的结构的图。
35.图3是在图2所示的扫描单元中示出由栅极信号控制的电池电路模块的动作的一例的时间图。
36.图4是在图2所示的扫描单元中示出工作状态的电池电路模块的图。
37.图5是在图2所示的扫描单元中示出延迟期间中的电池电路模块的状态的图。
38.图6是在图2所示的扫描单元中示出停止期间中的电池电路模块的状态的图。
39.图7是用于对在图2所示的扫描单元中执行的扫描控制的一例进行说明的图。
40.图8是示出图1所示的变换器的详细结构的图。
41.图9是示出第二电源电路的结构的图。
42.图10是示出图1所示的切换装置的详细结构的图。
43.图11是示出图10所示的切换装置的动作的一例的图。
44.图12是在图1所示的电源系统中示出远程开启状态的gcu(控制装置)执行的处理的一例的流程图。
45.图13是示出图12所示的soc调整的详情的流程图。
46.图14是示出在图1所示的gcu(控制装置)按照规定的充放电计划来进行电力调整时执行的处理的一例的流程图。
具体实施方式
47.以下,关于本公开的实施方式,一边参照附图一边详细说明。需要说明的是,对图中同一或相当部分标注同一附图标记而不反复进行其说明。以下,将串控制单元(string control unit)称作“scu”。将组控制单元(group control unit)称作“gcu”。另外,有时将交流称作“ac”,将直流称作“dc”。
48.图1是示出该实施方式的电源系统的结构的图。电源系统1具备第一电源电路2、第
二电源电路3、绝缘滤波器t1、t2、继电器r1、r2、配电板c1、切换装置c3及gcu100。gcu100相当于本公开的“控制装置”的一例。gcu100可以是计算机。gcu100例如具备处理器、ram(random access memory:随机存取存储器)及存储装置(均未图示)。通过处理器执行存储于存储装置的程序而执行各种处理。不过,gcu100中的各种处理不限于基于软件的执行,也能够利用专用的硬件(电子电路)来执行。在该实施方式中,电源系统1应用于例如住宅、学校、医院、商业设施或车站这样的建筑物300。
49.电力系统pg通过电线pgl而向建筑物300供给电力。电力系统pg是由送配电设备构筑的电力网。在电力系统pg上连接有多个发电站。电力系统pg从这些发电站接受电力的供给。在该实施方式中,电力公司对电力系统pg(商用电源)进行维护及管理。电力公司相当于tso(系统运用者)。电力系统pg将三相交流电力向建筑物300供给。电力系统pg相当于本公开的“外部电源”的一例。电力系统pg的供需状况由服务器200管理。服务器200构成为能够与gcu100通信。在该实施方式中,服务器200归属于电力公司。不过,不限于此,服务器200也可以是归属于集成商的服务器,还可以是在电力市场(例如,供需调整市场)中进行交易的服务器。
50.第一电源电路2及第二电源电路3的各自构成为与电力系统pg之间进行电力的授受。第一电源电路2及第二电源电路3的各自有时从电力系统pg接受电力的供给,有时向电力系统pg供给电力。第一电源电路2及第二电源电路3的各自经由配电板c1而与电线pgl(连结电力系统pg和建筑物300的电线)电连接。不过,在电线pgl与第一电源电路2之间(更特定地说是配电板c1与第一电源电路2之间)设置有继电器r1及绝缘滤波器t1。另外,在电线pgl与第二电源电路3之间(更特定地说是配电板c1与第二电源电路3之间)设置有继电器r2及绝缘滤波器t2。
51.配电板c1具备漏电切断器和/或断路器。另外,在配电板c1设置有电力传感器c1a及c1b。电力传感器c1a包含检测在第一电源电路2与电线pgl之间流动的电流(输入输出电流)的电流传感器和检测第一电源电路2的输入输出电压的电压传感器。电力传感器c1b包含检测在第二电源电路3与电线pgl之间流动的电流(输入输出电流)的电流传感器和检测第二电源电路3的输入输出电压的电压传感器。电力传感器c1a及c1b各自的检测结果向gcu100输出。配电板c1也可以还具备电力量计(未图示)。
52.设置于建筑物300内的配电板c2构成为能够从电力系统pg和电源系统1的各自接受电力的供给。配电板c2与屋内布线连接,将从电力系统pg和电源系统1的至少一方供给的电力向屋内布线分配。
53.第一电源电路2包含电池串st1、st2、st3、变换器11、21、31及scu12、22、32。第二电源电路3包含电池串st4~st9及scu41~46。第一电源电路2及第二电源电路3中包含的各电池串构成扫描单元su。
54.图2是示出扫描单元su的结构的图。与图1一起参照图2,在该实施方式的电源系统1中,电池串st(相当于图1所示的电池串st1~st9)、驱动电池串st内的开关(后述的sw51及sw52)的多个驱动电路sua(在图1中未图示)及向驱动电路sua发送控制信号的scu(相当于图1所示的scu12、22、32及41~46)被模块化的扫描单元su搭载于第一电源电路2及第二电源电路3的各自。需要说明的是,多个驱动电路sua也可以形成于1个基板上而一体化。另外,扫描单元su也可以是1个电路基板。
55.电池串st具备串联连接的多个电池电路模块m。在该实施方式中,电池串st中包含的电池电路模块m的数量是20个左右,但该数量是任意的,也可以是5~50个,还可以是100个以上。在该实施方式中,第一电源电路2及第二电源电路3中包含的各电池串包含相同数量的电池电路模块m,但也可以是,针对每个电池串而电池电路模块m的数量不同。
56.各电池电路模块m包含电力电路sub和盒cg。盒cg包含电池b和监视单元bs。通过电力电路sub和电池b被连接而形成了包含电池b的电池电路模块m。驱动电路sua针对每个电池电路模块m设置。并且,驱动电路sua构成为驱动电池电路模块m中包含的开关(更特定地说是后述的sw51及sw52)。关于电池b的详情后述。在该实施方式中,在第一电源电路2和第二电源电路3中采用不同种类的电池。
57.如图2所示,各电池电路模块m还包含切断器rb1及rb2(以下,在不区分的情况下称作“切断器rb”)。电力电路sub和盒(cartridge)cg经由切断器rb1及rb2而互相连接。scu构成为通过按照来自gcu100的控制指令对各切断器rb进行接通/断开控制而切换电力电路sub与盒cg的连接状态(导通/切断)。切断器rb可以是电磁式的机械继电器。切断器rb也可以构成为用户能够手动地接通/断开。
58.在该实施方式中,盒cg构成为能够相对于电力电路sub装卸。例如在切断器rb1及rb2的各自是断开状态(切断状态)时,用户也可以将盒cg从电力电路sub拆卸。电池串st即使存在空盒也能够动作,因此用户容易增减电池串st中包含的盒cg的数量。这样的电池串st适合于电池的再利用。
59.在盒cg中,监视单元bs构成为检测电池b的状态(例如,电压、电流及温度)并将检测结果向scu输出。监视单元bs包含检测电池b的电压的电压传感器、检测电池b的电流的电流传感器及检测电池b的温度的温度传感器。另外,监视单元bs也可以是除了上述传感器功能之外还具有soc推定功能、soh(state of health:健康状态)推定功能、电池电压的均等化功能、诊断功能及通信功能的bms(battery management system:电池管理系统)。scu基于各监视单元bs的输出来取得各电池b的状态(例如,温度、电流、电压、soc及内部电阻),将得到的各电池b的状态向gcu100输出。需要说明的是,soc(state of charge)表示蓄电余量,例如,将当前的蓄电量相对于满充电状态的蓄电量的比例以0~100%表示。
60.电池串st中包含的电池电路模块m由共同的电线pl连接。电线pl包含各电池电路模块m的输出端子ot1及ot2。通过电池电路模块m的输出端子ot2与和该电池电路模块m相邻的电池电路模块m的输出端子ot1连接,电池串st中包含的电池电路模块m彼此被连接。
61.电力电路sub具备第一开关元件51(以下,称作“sw51”)、第二开关元件52(以下,称作“sw52”)、第一二极管53、第二二极管54、扼流圈55、电容器56及输出端子ot1及ot2。sw51及sw52的各自由驱动电路sua驱动。该实施方式的sw51、sw52分别相当于本公开的“第一开关”“第二开关”的一例。
62.在电力电路sub的输出端子ot1与ot2之间并联连接有sw51、电容器56及电池b。sw51位于电线pl上,构成为切换输出端子ot1与输出端子ot2的连接状态(导通/切断)。输出端子ot1经由电线bl1而连接于电池b的正极,输出端子ot2经由电线bl2而连接于电池b的负极。切断器rb1、rb2分别设置于电线bl1、bl2。在电线bl1还设置有sw52及扼流圈55。在电池电路模块m中,在与电池b串联连接的sw52是接通状态(导通状态)且与电池b并联连接的sw51是断开状态(切断状态)时,电池b的电压向输出端子ot1与ot2之间施加。
63.在输出端子ot1、ot2与电池b之间设置有连接于电线bl1及电线bl2的各自的电容器56。电容器56的一端在sw52与扼流圈55之间连接于电线bl1。电容器56将电池b的电压平滑化并向输出端子ot1与ot2之间输出。
64.sw51及sw52的各自例如是fet(电场效应晶体管)。第一二极管53、第二二极管54分别相对于sw51、sw52并联连接。sw52位于输出端子ot1与扼流圈55之间。扼流圈55位于sw52与电池b的正极之间。由电池b、扼流圈55及电容器56形成rlc滤波器。由该rlc滤波器谋求电流的平均化。需要说明的是,sw51及sw52的各自不限于fet,也可以是fet以外的开关。
65.scu将用于按照来自gcu100的指令而驱动sw51及sw52的各自的信号向驱动电路sua发送。具体而言,scu按照来自gcu100的控制指令而生成栅极信号。该栅极信号相当于用于按照来自gcu100的指令而驱动sw51及sw52的各自的信号。并且,scu将栅极信号向驱动电路sua发送。驱动电路sua包含按照栅极信号来驱动sw51及sw52的gd(栅极驱动器)81和使栅极信号延迟的延迟电路82。电池电路模块m中包含的sw51及sw52的各自按照栅极信号而被接通/断开控制。
66.图3是示出由栅极信号控制的电池电路模块m的动作的一例的时间图。在该实施方式中,作为用于驱动sw51(第一开关)及sw52(第二开关)的栅极信号,采用矩形波信号。图3中所示的栅极信号的“low”“high”分别意味着栅极信号(矩形波信号)的l电平、h电平。另外,“输出电压”意味着向输出端子ot1与ot2之间输出的电压。
67.在电池电路模块m的初始状态下,不向驱动电路sua输入栅极信号(栅极信号=l电平),sw51、sw52分别为接通状态、断开状态。若向驱动电路sua输入栅极信号,则gd81按照输入的栅极信号来驱动sw51及sw52。在图3所示的例子中,在定时t1下,栅极信号从l电平上升为h电平,与栅极信号的上升同时地,sw51从接通状态切换为断开状态。并且,在从栅极信号的上升延迟了规定的时间(以下,记为“dt1”)的定时t2下,sw52从断开状态切换为接通状态。由此,电池电路模块m成为工作状态。以下,将从栅极信号的上升到经过dt1为止的期间也称作“第一延迟期间”。
68.图4是示出工作状态的电池电路模块m的图。参照图4,在工作状态的电池电路模块m中,通过sw51成为断开状态且sw52成为接通状态,电池b的电压向输出端子ot1与ot2间施加。通过电池b的电压经由电容器56而向输出端子ot1与ot2之间施加,电压vm向输出端子ot1与ot2之间输出。
69.再次参照图3,在定时t3下,若栅极信号从h电平下降为l电平,则与栅极信号的下降同时地,sw52从接通状态切换为断开状态。由此,电池电路模块m成为停止状态。在停止状态的电池电路模块m中,通过sw52成为断开状态,电池b的电压不再向输出端子ot1与ot2之间施加。之后,在从栅极信号的下降延迟了规定的时间(以下,记为“dt2”)的定时t4下,sw51从断开状态切换为接通状态。dt1和dt2可以互相相同也可以不同。在该实施方式中,将dt1及dt2的各自设为100n秒。不过,dt1及dt2的各自能够任意设定。
70.以下,将从栅极信号的下降到经过dt2为止的期间也称作“第二延迟期间”。另外,将从第二延迟期间结束到电池电路模块m成为工作状态为止的期间也称作“停止期间”。
71.图5是示出延迟期间中的电池电路模块m的状态的图。如图5所示,在第一延迟期间及第二延迟期间的各自中,sw51及sw52的双方成为断开状态。
72.图6是示出停止期间中的电池电路模块m的状态的图。如图6所示,在停止期间中,
与初始状态同样,sw51成为接通状态且sw52成为断开状态。
73.不管在上述延迟期间及停止期间的哪个期间中,电池电路模块m都为停止状态。在停止状态的电池电路模块m中,不向输出端子ot1与ot2之间施加电压。通过设置第一延迟期间及第二延迟期间,可抑制sw51及sw52同时成为接通状态(即,电池电路模块m成为短路状态)。
74.电池串st构成为能够输出从0v到电池串st中包含的各电池b的电压的总和为止的电压。在扫描单元su中,scu通过调整同时成为工作状态的电池电路模块m的数量,能够控制电池串st的输出电压。在该实施方式中,scu通过扫描控制来控制电池串st的电压。
75.图7是用于对扫描控制的一例进行说明的图。与图2及图3一起参照图7,在被扫描控制的电池串st中,规定数量(在图7所示的例子中是3个)的电池b与电路连接,其他的电池b被从电路切离。在电池电路模块m中,若sw51成为断开状态且sw52成为接通状态,则电池b与电路连接,电池b的电压向电路施加。在电池电路模块m中,若sw51成为接通状态且sw52成为断开状态,则电池b被从电路切离,电池b的电压不再向电路施加(穿过)。在扫描控制中,一边调换与电路连接的电池b,一边维持规定数量(在图7所示的例子中是3个)的电池b同时与电路连接的状态。扫描单元su通过一边使图3所示的栅极信号延迟一边将该栅极信号从电池串st的一端(上游端)向另一端(下游端)传递来执行扫描控制。栅极信号由延迟电路82延迟。并且,gd81按照栅极信号来驱动sw51及sw52。因而,位于下游的电池b晚于位于上游的电池b而与电路连接。例如如图7所示,通过使电池串st中包含的各电池b依次连接来谋求电池串st中包含的各电池b的电流及soc的均等化。需要说明的是,各延迟电路82的延迟时间由gcu100设定。延迟时间也许被设定为0(无延迟)。例如,在扫描单元su中,若全部的延迟电路82的延迟时间被设定为0,则全部的电池b的连接/穿过在相同的定时下进行。
76.gcu100也可以基于栅极信号的周期及占空比(h电平期间相对于周期的比例)来控制电池串st的输入输出。gcu100能够针对电池串st中的每个盒cg(电池b)选择连接/切离。切离的指示从gcu100向scu发送。从scu被指示了切离的gd81也可以不管栅极信号而将对应的电池b维持为穿过的状态。另外,scu也可以通过使切断器rb1及rb2的各自成为断开状态来从电路切离电池b。gcu100也可以根据各电池b的容量(或soc)来调整每个电池b的负荷分担。gcu100也可以基于各电池b的soc来禁止特定的电池b的放电或充电。gcu100例如也可以禁止有可能成为过放电的电池b的放电,或者禁止有可能成为过充电的电池b的充电。另外,gcu100也可以关于电池串st中包含的规定的电池b执行基于定负荷的劣化诊断。gcu100也可以以禁止故障的电池b(或劣化程度大的电池b)的使用的方式将该电池b维持为被从电路切离的状态(参照图6)。
77.图1所示的第一电源电路2及第二电源电路3的各自具备与电池串的数量对应的数量的上述的扫描单元su。具体而言,第一电源电路2与电池串st1~st3对应地包含3个扫描单元su(以下,记为“su1”“su2”“su3”)。scu12、22、32分别与电池串st1、st2、st3一起构成su1、su2、su3。第一电源电路2中包含的扫描单元su的电池串、驱动电路、scu分别相当于本公开的“dc电池串”“第一驱动电路”“第一控制电路”的一例。第二电源电路3与电池串st4~st9对应地包含6个扫描单元su(以下,记为“su4”~“su9”)。scu41、42、43、44、45、46分别与电池串st4、st5、st6、st7、st8、st9一起构成su4、su5、su6、su7、su8、su9。第二电源电路3中包含的扫描单元su的电池串、驱动电路、scu分别相当于本公开的“ac电池串”“第二驱动电
路”“第二控制电路”的一例。
78.gcu100通过控制su1~su3,能够使电池串st1~st3的各自输出期望的电压的直流电力(恒定电压的电力)。gcu100可以基于从用户或服务器200取得的信息来决定电池串st1~st3各自的输出电压(直流电力的电压)。gcu100通过控制su4~su9,能够使电池串st4~st9的各自输出期望的电压波形的交流电力(电压的大小周期性地改变的电力)。gcu100可以基于从用户或服务器200取得的信息来决定电池串st4~st9各自的输出电压波形。用户也可以向gcu100输入供电条件和/或充电条件。
79.在该实施方式中,作为dc电池串(电池串st1、st2及st3)中包含的各dc电池(电池b),采用高输出型电池。具体而言,作为各dc电池,采用功率密度为1500w/kg以上且小于5000w/kg且能量密度为50wh/kg以上且小于500wh/kg的镍氢二次电池。另外,作为ac电池串(电池串st4~st9)中包含的各ac电池(电池b),采用高容量型电池。具体而言,作为各ac电池,采用功率密度为300w/kg以上且小于1000w/kg且能量密度为500wh/kg以上且小于1000wh/kg的锂离子二次电池。不过,在电池串st4、st6及st8和电池串st5、st7及st9中,采用不同种类的锂离子二次电池。作为电池串st4、st6及st8中包含的各电池b,采用三元系(nmc)的锂离子二次电池。另外,作为电池串st5、st7及st9中包含的各电池b,采用磷酸铁系(lfp)的锂离子二次电池。
80.不过,电池的种类(例如,构造及材料)及特性(例如,功率密度及能量密度)不限于上述,能够适当变更。例如,有时基于在纵轴取功率密度(w/kg)且在横轴取能量密度(wh/kg)的ragone图来定义功率型(高输出型)电池和能量型(高容量型)电池。也可以采用在ragone图中被分类成高输出型电池的电池作为dc电池,采用在ragone图中被分类成高容量型电池的电池作为ac电池。另外,也可以在1个电池串中混合存在多种二次电池。电池也可以是锂空气电池,还可以是铅蓄电池,还可以是nas(锂硫)电池,还可以是氧化还原液流电池,还可以是全固态电池。另外,也可以通过将在xev中使用过的二次电池串联连接而将在xev中使用过的二次电池再利用来制造电池b。
81.在第一电源电路2中,从电池串st1、st2、st3输出的直流电力分别向变换器11、21、31输入。以下,使用图1及图8来对第一电源电路2中包含的变换器的结构进行说明。变换器11、21及31具有互相相同的结构,因此,以下,作为代表而对变换器11的结构进行说明。
82.图8是示出第一电源电路2中包含的变换器11的结构的图。与图1一起参照图8,变换器11是三相变换器,在u相臂具备互相串联连接的开关元件q1及q2,在v相臂具备互相串联连接的开关元件q3及q4,在w相臂具备互相串联连接的开关元件q5及q6。在开关元件q1~q6的集电极-发射极间反并联地分别连接有二极管d1~d6。在该实施方式中,作为变换器11,再利用为了驱动xev的三相同步电动机而使用过的三相变换器。变换器11构成为能够双向地电力变换。
83.变换器11的各相臂的中间点连接于绝缘滤波器t1,而且经由继电器r1及配电板c1而连接于电线pgl(参照图1)。变换器11的开关元件q1~q6由来自gcu100的控制指令控制。变换器11的各开关元件例如由pwm(pulse width modulation:脉宽调制)控制接通/断开。
84.变换器11将从电池串st1输出的直流电力变换为交流电力(三相交流电力)并向电线pgl供给。变换器11作为dc/ac变换电路发挥功能。从变换器11输出的交流电力经过绝缘滤波器t1、继电器r1及配电板c1而向电线pgl供给。su1通过控制电池串st1中包含的各电池
电路模块m的sw51及sw52,能够从电池串st1中包含的多个电池b中的任意的电池b使电力输出。su1例如按照来自gcu100的指令,从被指定的电池b向变换器11使电力输出。在su2、su3中,也与上述同样地,从电池串st2、st3中包含的电池b向变换器21、31分别输出电力。gcu100构成为:以从第一电源电路2输出三相交流电力的方式,将用于控制电池串st1、st2及st3的指令向scu12、22及32发送并且控制变换器11、21及31。
85.变换器11将从电力系统pg经过电线pgl、配电板c1、继电器r1及绝缘滤波器t1而输入的交流电力(三相交流电力)变换为直流电力并向电池串st1输出。su1能够使用从变换器11供给的直流电力来对电池串st1的电池b充电。此时,gcu100以使电池串st1的电压相对于从电力系统pg供给的交流电压稍低的方式控制su1。su1通过控制电池串st1中包含的各电池电路模块m的sw51及sw52,能够对电池串st1中包含的多个电池b中的任意的电池b充电。su1例如按照来自gcu100的指令,对被指定的电池b进行充电。在su2、su3中,也与上述同样地对电池串st2、st3中包含的电池b充电。gcu100构成为:以使电池串st1、st2及st3中包含的规定的电池b被充电的方式,将用于控制电池串st1、st2及st3的指令向scu12、22及32发送并且控制变换器11、21及31。
86.如图1所示,变换器11、21及31相对于绝缘滤波器t1并联连接。具体而言,变换器11、21及31的各相臂的中间点(参照图8)通过电线而连接于绝缘滤波器t1。第一电源电路2使用并联连接的电池串st1、st2、st3和变换器11、21、31来输出三相交流电力(第一交流电力)。在该实施方式中,第一电源电路2具备并联连接的3个dc电池串(电池串st1、st2、st3)。并联连接的dc电池串的数量越增加,则越容易使从第一电源电路2输出的交流电力波形稳定。不过,第一电源电路2中包含的dc电池串的数量不限于3个,能够适当变更,也可以是1个,还可以是4个以上。第一电源电路2也可以构成为输出单相交流电力。
87.图9是示出第二电源电路3的结构的图。参照图9,电池串st4、st5、st6、st7、st8、st9分别相当于第一u相用电池串、第二u相用电池串、第一v相用电池串、第二v相用电池串、第一w相用电池串、第二w相用电池串。
88.电池串st4的正极端子和电池串st5的正极端子连接于电线plu。电池串st6的正极端子和电池串st7的正极端子连接于电线plv。电池串st8的正极端子和电池串st9的正极端子连接于电线plw。另外,电池串st4~st9各自的负极端子连接于中性点n1。在第二电源电路3中,并联连接的电池串st4及st5、并联连接的电池串st6及st7及并联连接的电池串st8及st9被y接线。
89.scu41~46利用来自gcu100的控制指令,将图2所示的各电池电路模块m的sw51及sw52以数十khz的开关频率控制,将电池串st4~st9各自的串电压(输出电压)以成为图9的下方所示的电压波形的方式控制。在图9中,线l11表示u相用电池串(电池串st4、st5)的串电压。线l12表示v相用电池串(电池串st6、st7)的串电压。线l13表示w相用电池串(电池串st8、st9)的串电压。线l11、线l12及线l13是相位错开了120
°
的正弦波,其频率是与电力系统pg对应的频率(例如,60hz)。
90.通过电池串st4~st9各自的串电压如上述这样被控制,电线plu、plv及plw的线间电压成为图9的上方所示的电压波形。在图9中,线l21表示电线plu与电线plv的线间电压“vuv”,线l22表示电线plw与电线plu的线间电压“vwu”,线l23表示电线plv与电线plw的线间电压“vvw”。各线间电压成为极性(正/负)周期性地改变的正弦波交流波形。
91.如上所述,第二电源电路3使用电池串st4~st9来输出三相交流电力(第二交流电力)。在第二电源电路3中,通过u相用电池串(电池串st4、st5)、v相用电池串(电池串st6、st7)及w相用电池串(电池串st8、st9)被y接线,第二电源电路3能够不使用变换器地输出交流电力(更特定地说是三相交流电力)。由此,成本被削减。在该实施方式的第二电源电路3中,作为各相的ac电池串,采用并联连接的多个电池串。并联连接的ac电池串的数量越增加,则越容易细微地调整从第二电源电路3输出的交流电力波形。不过,第二电源电路3中包含的ac电池串的数量不限于6个,能够适当变更,也可以是3个,还可以是1个。另外,第二电源电路3也可以构成为输出单相交流电力。
92.再次参照图1,第一电源电路2中包含的su1~su3和第二电源电路3中包含的su4~su9经由切换装置c3而连接。图10是示出切换装置c3的详细结构的图。
93.与图1一起参照图10,在切换装置c3的一端连接有电池串st1~st3的各电线pl(图2),在切换装置c3的另一端连接有电线plu、plv及plw。以下,将电池串st1的电线pl也称作“电线pl1”,将电池串st2的电线pl也称作“电线pl2”,将电池串st3的电线pl也称作“电线pl3”。切换装置c3在未从gcu100接受指示的状态下,将电线pl1~pl3和电线plu、plv、plw电绝缘。不过,切换装置c3在从gcu100接受了指示的情况下,按照该指示,将电线pl1~pl3的任一者和电线plu、plv、plw的任一者连接。
94.具体而言,切换装置c3包含继电器装置c31及c32和连结继电器装置c31和继电器装置c32的电线swl。继电器装置c31构成为切换电线pl1~pl3的各自与电线swl的连接/非连接。在该实施方式中,继电器装置c31针对每个电线具备继电器。继电器装置c31能够将从电线pl1~pl3选择出的1个以上的电线与电线swl连接,也能够将电线pl1~pl3的全部从电线swl切离。继电器装置c32构成为切换电线plu、plv、plw的各自与电线swl的连接/非连接。在该实施方式中,继电器装置c32针对每个电线具备继电器。继电器装置c32能够将从电线plu、plv、plw选择出的1个以上的电线与电线swl连接,也能够将电线plu、plv、plw的全部从电线swl切离。
95.在该实施方式中,继电器装置c31及c32的各自针对每个电线具备no(normally-open:常开)接点继电器。继电器装置c31及c32中包含的各no接点继电器由gcu100控制。不过,不限于此,切换装置c3的结构能够适当变更。继电器装置c31及c32的各自也可以包含例如co(change-over:转换)接点继电器这样的切换多个接点的继电器。
96.图11是示出切换装置c3的动作的一例的图。参照图11,在gcu100以连接电线pl1和电线plu的方式控制切换装置c3的情况下,gcu100利用继电器装置c31来连接电线pl1和电线swl,利用继电器装置c32来连接电线plu和电线swl。由此,电池串st1的正极和电池串st4、st5的正极被电连接,能够在电池串st1与电池串st4、st5之间交换电力。这样,在电源系统1中,ac电池串(电池串st4~st9)和dc电池串(电池串st1~st3)构成为能够相互交换电力。在利用dc电池串(例如,电池串st1)对ac电池串(例如,电池串st4、st5)中包含的电池b充电的情况下,gcu100以从dc电池串向ac电池串供给电力的方式使ac电池串的电压比dc电池串的电压低。相反,在从ac电池串向dc电池串供给电力的情况下,gcu100使dc电池串的电压比ac电池串的电压低。在该实施方式中,主要在dc电池串与ac电池串之间进行电力的交换,但也可以进一步在dc电池串彼此或ac电池串彼此之间也进行电力的交换。
97.再次参照图1,从第一电源电路2输出的交流电力经由绝缘滤波器t1、继电器r1及
配电板c1而向电线pgl供给。从第二电源电路3输出的交流电力经由绝缘滤波器t2、继电器r2及配电板c1而向电线pgl供给。电源系统1构成为:在系统协作运转中,将三相交流电力从第一电源电路2及第二电源电路3的至少一方对电力系统pg逆潮流。
98.绝缘滤波器t1及t2的各自例如包含lcl滤波器和三相变压器。绝缘滤波器t1及t2的各自利用lcl滤波器来减少三相交流电力的噪声成分,利用三相变压器将三相交流电力变换为规定的电压(例如,200v)并且进行输入侧与输出侧的绝缘。在该实施方式中,变换器11、21及31的各自是以其他的用途(xev的驱动)被使用过的再利用品,性能未必高。因而,在这些变换器输出中容易包含噪声。配置于第一电源电路2与电线pgl之间的绝缘滤波器t1构成为除去这样的噪声。绝缘滤波器t1也可以具有比绝缘滤波器t2高的噪声除去性能。
99.继电器r1及r2的各自例如是电磁式的机械继电器。gcu100构成为通过控制继电器r1的接通/断开来切换第一电源电路2与电力系统pg的连接(并联)/切断(解列)。另外,gcu100构成为通过控制继电器r2的接通/断开来切换第二电源电路3与电力系统pg的连接(并联)/切断(解列)。
100.配电板c1将从电力系统pg供给的电力向第一电源电路2和第二电源电路3的各自供给。另外,配电板c1将从第一电源电路2及第二电源电路3的至少一方供给的电力向电力系统pg及/或建筑物300(配电板c2)供给。第一电源电路2输出的交流电力和第二电源电路3输出的交流电力与电力系统pg输出的交流电力一起向电线pgl供给,经由配电板c2而向建筑物300内的布线供给。
101.电源系统1构成为能够执行仅从第一电源电路2及第二电源电路3中的第一电源电路2输出交流电力(第一交流电力)的第一输出、仅从第二电源电路3输出交流电力(第二交流电力)的第二输出及从双方输出交流电力(第一交流电力及第二交流电力)的双方输出。在双方输出中,第一电源电路2及第二电源电路3同时输出交流电力。另外,电源系统1构成为能够执行仅向第一电源电路2及第二电源电路3中的第一电源电路2输入交流电力的第一输入、仅向第二电源电路3输入交流电力的第二输入及向双方输入交流电力的双方输入。在双方输入中,向第一电源电路2及第二电源电路3同时输入交流电力。在该实施方式中,gcu100选择第一输出、第二输出、双方输出、第一输入、第二输入及双方输入的任一者而执行。
102.gcu100构成为能够切换第一输出、第二输出及双方输出。gcu100构成为能够切换第一输入、第二输入及双方输入。在第一输出或第一输入的执行中,gcu100使继电器r1成为接通状态且使继电器r2成为断开状态。在第二输出或第二输入的执行中,gcu100使继电器r1成为断开状态且使继电器r2成为接通状态。在双方输出或双方输入的执行中,gcu100使继电器r1及继电器r2的双方成为接通状态。在第一电源电路2及第二电源电路3的各自不进行输入输出的情况下,gcu100使继电器r1及继电器r2的双方成为断开状态。
103.图1所示的服务器200根据需要而向gcu100要求电力系统pg的电力调整。服务器200也可以实施dr(需求响应)。例如,从服务器200向用户终端提示电力调整的条件。电力调整的条件表示从服务器200要求的电力调整(能量管理)的内容。在该实施方式中,电力调整的条件包含电力调整的种类(在该实施方式中是交流电力输出/交流电力输入的任一者)、调整期间(表示调整开始时刻及调整结束时刻的信息)及要求电力的大小(kw)。并且,若相对于上述的条件提示的通知而电源系统1的用户将同意的回复对服务器200进行,则在电力
公司(tso)与用户之间电力调整的合约成立。用户进行上述同意的回复意味着用户同意被提示的条件的电力调整。在该实施方式中,电力调整的条件从tso向用户提示,但不限于此。电力调整的条件也可以从集成商或电力市场向用户提示。
104.若用户进行上述同意的回复,则被提示的电力调整的条件向gcu100的存储装置保存。上述用户终端可以是车载终端,也可以是由用户携带的移动终端,还可以是gcu100。作为移动终端的例子,可举出便携式电脑、智能手机、可穿戴设备、电子钥匙、服务工具。用户终端可以构成为在从服务器200接收了上述条件提示的通知的情况下,根据用户操作而将表示同意/拒绝的任一者的信号向服务器200回复。在上述用户终端是车载终端或移动终端的方式中,用户同意的电力调整的条件从用户终端向gcu100发送。另外,gcu100也可以构成为在从服务器200接收了上述条件提示的通知的情况下,基于被提示的电力调整的条件和电源系统1的状态而自动地判断同意/拒绝,将其判断结果向服务器200回复。若同意的回复被进行,则gcu100将同意的电力调整的条件向存储装置保存。
105.服务器200通过在上述调整开始时刻到来的定时下开始向gcu100的指令发送,从而以执行电力系统pg的电力调整的方式远程控制第一电源电路2及第二电源电路3的至少一方的输入输出电力。gcu100若在远程控制被允许的状态(以下,也称作“远程开启状态”)下接收到来自服务器200的指令,则按照来自服务器200的指令而控制第一电源电路2及第二电源电路3的至少一方。上述指令也可以是表示输入输出电流值(输出电流值或输入电流值)的信号。另一方面,gcu100若在远程控制被禁止的状态(以下,也称作“远程关闭状态”)下接收到来自服务器200的指令,则不受理来自服务器200的指令。
106.与远程控制相关的gcu100的状态(远程开启状态/远程关闭状态)也可以根据用户的设定而切换。另外,也可以是,用户终端在将上述同意的回复向服务器200进行时,通过有线通信或无线通信而将gcu100切换为远程开启状态。另外,在gcu100进行上述同意的回复的方式中,也可以在gcu100进行了同意的回复时从远程关闭状态切换为远程开启状态。
107.图12是示出远程开启状态的gcu100执行的处理的一例的流程图。若在存在同意的未实施的电力调整的状态(即,存在尽管用户同意但还未实施的电力调整的状态)下gcu100从远程关闭状态切换为远程开启状态,则该流程图所示的处理开始。以下,将流程图中的各步骤简记为“s”。
108.与图1及图2一起参照图12,在s11中,gcu100基于同意的电力调整的条件来调整第一电源电路2中包含的dc电池串(电池串st1~st3)和第二电源电路3中包含的ac电池串(电池串st4~st9)各自的soc。图13是示出s11(soc调整)的详情的流程图。
109.与图1及图2一起参照图13,在s101中,gcu100设定在后述的s111、s112、s121及s122中分别使用的第一soc值、第一时间、第二soc值及第二时间。以下,将第一soc值、第二soc值、第一时间、第二时间分别记为“vs1”“vs2”“vt1”“vt2”。
110.在该实施方式中,gcu100使用被要求的调整期间来决定vs1、vs2、vt1及vt2。gcu100可以是被要求的交流电力输出的期间(调整期间)越长则将vs1设定得越高。gcu100可以是被要求的交流电力输入的期间(调整期间)越长则将vs2设定得越低。另外,vt1及vt2的各自可以与调整期间相同,也可以是对调整期间加上余裕量后的时间。在该实施方式中,根据被要求的电力调整的种类和要求电力的大小而仅使用vs1、vt1、vs2及vt2中的任1个。
111.在接下来的s102中,gcu100判断被要求的电力调整的种类是交流电力输出和交流
电力输入的哪一个。在被要求的电力调整的种类是交流电力输出的情况下,处理进入s103。在被要求的电力调整的种类是交流电力输入的情况下,处理进入s104。
112.在s103中,gcu100判断被要求的输出电力(kw)是否比第一基准值(以下,记为“th1”)大。th1表示与双方输出相比通过第二输出来应对较好的输出电力范围(适合于第二输出的输出电力的上限值)。例如,可以是,用户预先通过实验求出的值被设定为th1。
113.在被要求的输出电力为th1以下的情况下(在s103中为否),gcu100在s111中,以使ac电池串的soc(例如,电池串st4~st9的soc的平均值)成为vs1以上的方式,在ac电池串与dc电池串之间使电力的交换进行。具体而言,gcu100以从dc电池串(电池串st1~st3)向ac电池串(电池串st4~st9)供给电力的方式控制第一电源电路2、第二电源电路3及切换装置c3(图10)。此时,gcu100以从soc高的dc电池向soc低的ac电池供给电力的方式,与切换装置c3一起控制各电池串中包含的sw51及sw52(图2)。由此,ac电池串的soc成为vs1以上并且可谋求各电池的soc的均等化。
114.在被要求的输出电力比th1大的情况下(在s103中为是),gcu100在s112中,以使能够进行双方输出的时间成为vt1以上的方式调整dc电池串(电池串st1~st3)及ac电池串(电池串st4~st9)各自的soc。具体而言,gcu100考虑执行着双方输出时的每单位时间的消耗电力量(预测值),以使能够进行双方输出的时间成为vt1以上的方式决定ac电池串及dc电池串各自的目标soc。并且,gcu100通过控制切换装置c3(图10)而在ac电池串与dc电池串之间使电力的交换进行。gcu100一边控制第一电源电路2、第二电源电路3及切换装置c3,一边使ac电池串及dc电池串各自的soc接近上述目标soc。由此,dc电池串的soc(例如,电池串st1~st3的soc的平均值)和ac电池串的soc(例如,电池串st4~st9的soc的平均值)被平衡地调整。
115.需要说明的是,在图13所示的处理中,在被要求的输出电力与th1一致的情况下,处理进入s111,但也可以变更为进入s112而非s111。
116.在s104中,gcu100判断被要求的输入电力(kw)是否比第二基准值(以下,记为“th2”)大。th2表示与双方输入相比通过第二输入来应对较好的输入电力范围(适合于第二输入的输入电力的上限值)。例如,可以是,用户预先通过实验求出的值被设定为th2。
117.在被要求的输入电力为th2以下的情况下(在s104中为否),gcu100在s121中,以使ac电池串的soc(例如,电池串st4~st9的soc的平均值)成为vs2以下的方式在ac电池串与dc电池串之间使电力的交换进行。具体而言,gcu100以从ac电池串(电池串st4~st9)向dc电池串(电池串st1~st3)供给电力的方式控制第一电源电路2、第二电源电路3及切换装置c3(图10)。此时,gcu100以从soc高的ac电池向soc低的dc电池供给电力的方式,与切换装置c3一起控制各电池串中包含的sw51及sw52(参照图2)。由此,ac电池串的soc成为vs2以下并且可谋求各电池的soc的均等化。
118.在被要求的输入电力比th2大的情况下(在s104中为是),gcu100在s122中,以使能够进行双方输入的时间成为vt2以上的方式调整dc电池串(电池串st1~st3)及ac电池串(电池串st4~st9)各自的soc。具体而言,gcu100考虑执行着双方输入时的每单位时间的消耗电力量(预测值),以使能够进行双方输入的时间成为vt2以上的方式决定ac电池串及dc电池串各自的目标soc。并且,gcu100通过控制切换装置c3(图10)而在ac电池串与dc电池串之间使电力的交换进行。gcu100一边控制第一电源电路2、第二电源电路3及切换装置c3,一
边使ac电池串及dc电池串各自的soc接近上述目标soc。由此,dc电池串的soc(例如,电池串st1~st3的soc的平均值)和ac电池串的soc(例如,电池串st4~st9的soc的平均值)被平衡地调整。
119.需要说明的是,在图13所示的处理中,在被要求的输入电力与th2一致的情况下,处理进入s121,但也可以变更为进入s122而非s121。
120.当在上述s111、s112、s121及s122的任一者中执行soc调整后,图13所示的一系列的处理结束,处理进入图12的s12。
121.再次与图1及图2一起参照图12,在s12中,gcu100判断是否接收到来自服务器200的指令。在gcu100未接收到上述指令的情况下(在s12中为否),处理进入s14。在s14中,gcu100判断远程控制的结束条件是否成立了。并且,在远程控制的结束条件不成立的情况下(在s14中为否),处理返回s12。例如,若gcu100成为远程关闭状态,则远程控制的结束条件成立。另外,在从服务器200接收到结束通知时,远程控制的结束条件也成立。不过,不限于此,远程控制的结束条件能够任意设定。
122.在gcu100接收到上述指令的情况下(在s12中为是),gcu100在s13中执行按照上述指令的输入输出控制。
123.例如,在被要求的电力调整是交流电力输出且被要求的输出电力比th1小的情况下,gcu100执行按照上述指令的第二输出。由此,符合要求的交流电力(即,按照上述指令的交流电力)从第二电源电路3(ac电池串)向电力系统pg输出。如前所述,在上述第二输出的执行之前,执行使ac电池串的soc成为vs1以上的soc调整(参照图13的s111)。在ac电池串的soc成为了vs1以上后,执行上述第二输出。
124.在被要求的电力调整(能量管理)是交流电力输出且被要求的输出电力比th1大的情况下,gcu100执行按照上述指令的双方输出。由此,符合要求的交流电力(即,按照上述指令的交流电力)从第一电源电路2及第二电源电路3向电力系统pg输出。如前所述,在上述双方输出的执行之前,执行ac电池串及dc电池串各自的soc调整(参照图13的s112)。
125.在被要求的电力调整是交流电力输入且被要求的输入电力比th2小的情况下,gcu100执行按照上述指令的第二输入。由此,符合要求的交流电力(即,按照上述指令的交流电力)从电力系统pg向第二电源电路3(ac电池串)输入。如前所述,在上述第二输入的执行之前,执行使ac电池串的soc成为vs2以下的soc调整(参照图13的s121)。在ac电池串的soc成为了vs2以下后,执行上述第二输入。
126.在被要求的电力调整(能量管理)是交流电力输入且被要求的输入电力比th2大的情况下,gcu100执行按照上述指令的双方输入。由此,符合要求的交流电力(即,按照上述指令的交流电力)从电力系统pg向第一电源电路2及第二电源电路3输入。如前所述,在上述双方输入的执行之前,执行ac电池串及dc电池串各自的soc调整(参照图13的s122)。
127.当在s13中执行按照上述指令的输入输出控制后,处理进入s14。在远程控制的结束条件不成立的期间(在s14中为否),基于来自服务器200的指令的远程控制(s12~s13)继续。并且,若远程控制的结束条件成立(在s14中为是),则图12所示的一系列的处理结束。在远程控制的结束条件成立的定时下gcu100为远程开启状态的情况下,也可以在gcu100从远程开启状态切换为远程关闭状态后,图12所示的一系列的处理结束。
128.电源系统1对电力系统pg的电力调整也可以由不依赖于来自外部的指令的本地控
制执行。gcu100也可以预先从服务器200取得用于电力系统pg的电力调整的充放电计划。例如,也可以在从服务器200提示的电力调整的条件中包含充放电计划。充放电计划是指示规定期间中的充放电曲线(即,电源系统1相对于电力系统pg的输入输出电力的推移)的信息。并且,若同意的电力调整的充放电计划的开始时刻到来,则gcu100可以按照充放电计划来控制第一电源电路2及第二电源电路3的至少一方的输入输出电力。
129.图14是示出在gcu100按照规定的充放电计划来进行电力调整时执行的处理的一例的流程图。该流程图所示的处理在同意的电力调整的充放电计划的开始时刻到来前开始。例如,可以在从充放电计划的开始时刻追溯了规定时间(例如,从15分钟以上且3小时以下的范围选择出的时间)的定时下开始图14所示的一系列的处理。在该实施方式中,比soc调整(图14的s21)所需的时间长的时间被设定为上述规定时间。
130.与图1及图2一起参照图14,在s21中,gcu100执行soc调整。在s21中,与图12的s11同样,执行图13所示的处理。之后,gcu100在s22中,等待至充放电计划的开始时刻到来。并且,若充放电计划的开始时刻到来,则处理进入s23。
131.在s23中,gcu100执行按照上述充放电计划的输入输出控制。此时,gcu100与前述的图12的s13同样,根据被要求的电力调整的种类及要求电力的大小来切换第二输出、双方输出、第二输入及双方输入。当在s23中执行按照上述充放电计划的输入输出控制后,处理进入s24。在s24中,gcu100判断电力调整的结束条件是否成立了。电力调整的结束条件在充放电计划的结束时刻到来时成立。电力调整的结束条件也可以在从服务器200接收到结束通知时也成立。在电力调整的结束条件不成立的期间(在s24中为否),按照上述充放电计划的输入输出控制(s23)继续。并且,若电力调整的结束条件成立(在s24中为是),则图14所示的一系列的处理结束。
132.如以上说明这样,该实施方式的电源系统1构成为向供电对象(电线pgl)输出交流电力。电源系统1具备第一电源电路2、第二电源电路3及gcu100(控制装置)。第一电源电路2具备直流电力用的dc电池串(电池串st1、st2、st3)和将从dc电池串输出的直流电力变换为交流电力的变换器(变换器11、21、31),构成为利用dc电池串及变换器来输出第一交流电力。第二电源电路3具备交流电力用的ac电池串(电池串st4~st9),构成为利用ac电池串来输出第二交流电力。gcu100构成为控制第一电源电路2及第二电源电路3。ac电池串和dc电池串构成为能够相互交换电力(参照图10及图11)。ac电池串及dc电池串的各自包含串联连接的多个电池电路模块m。多个电池电路模块m的各自包含电池b、输出电池b的电压的输出端子ot1及ot2、连接于输出端子ot1及ot2并且与电池b并联连接的第一开关(sw51)及与电池b串联连接的第二开关(sw52),构成为在第一开关是切断状态且第二开关是导通状态时电池b的电压向输出端子ot1与ot2之间施加(参照图2)。并且,gcu100构成为在执行被要求的电力调整(能量管理)前,通过ac电池串与dc电池串之间的电力的交换来调整ac电池串及dc电池串各自的soc(参照图12的s11、图13及图14的s21)。
133.根据上述结构,在电力调整(能量管理)的执行前,ac电池串及dc电池串的各自成为符合被要求的电力调整的状态,容易响应被要求的电力调整。另外,由于通过ac电池串与dc电池串之间的电力的交换来进行soc调整,所以能够不从外部接受电力的供给地进行soc调整。
134.在上述实施方式中,dc电池串中包含的电池的功率密度比ac电池串中包含的电池
的功率密度高。另外,ac电池串中包含的电池的能量密度比dc电池串中包含的电池的能量密度高。在该实施方式的电源系统1中,通过在低速率的供电或充电中使用高容量型电池,也容易应对长时间的供电或充电。另外,通过在高速率的供电或充电中使用高输出型电池及高容量型电池,容易适宜地进行长时间的供电或充电。通过组合高容量型电池和高输出型电池,与仅通过高容量型电池来确保相同的供电性能或充电性能相比,需要电池量变少,可谋求电池成本的削减。在上述实施方式的电源系统1中,由于在低速率的输入输出中不使用dc电池串,所以dc电池串中包含的各dc电池(高输出型电池)的劣化被抑制。
135.在上述的电力调整(参照图12~图14)中,执行第二输出、双方输出、第二输入及双方输入,但不执行第一输出及第一输入。电源系统1也可以构成为根据来自用户的要求而执行第一输出及第一输入的任一者。电源系统1例如也可以通过第一输出来向建筑物300根据电力。不过,电源系统1构成为能够执行第一输出及第一输入不是必须的。
136.也可以在建筑物300设置发电设备(例如,太阳能发电设备或风力发电设备这样的自然变动电源)。电源系统1也可以构成为将由发电设备发电产生的剩余电力向规定的电池串蓄积。另外,电源系统1也可以构成为根据来自建筑物300的要求而从规定的电池串向建筑物300输出电力。
137.应该认为,本次公开的实施方式在所有方面都是例示而非限制性的内容。本发明的范围不是由上述的实施方式的说明表示而是由权利要求书表示,意在包含与权利要求书等同的含义及范围内的所有变更。
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