本发明涉及电源系统，该电源系统具备多个包含电池和电路的模块。
背景技术：
已知一种电源装置，其具备多个包含电池和电路的模块，通过控制多个模块的每个模块，进行电力向外部的输出和对从外部输入的电力的积蓄中的至少某一方。例如，日本特开2018-74709中所记载的电源装置具备多个包含电池、第1开关元件和第2开关元件的电池电路模块。多个电池电路模块经由各自的输出端子而串联连接。电源装置的控制电路每隔一定时间向各个电池电路模块分别输出对第1开关元件和第2开关元件进行通断(on、off：导通、截止)驱动的选通(gate)信号。由此，从多个电池电路模块输出设为目标的电力(功率)。
技术实现要素：
在具备多个模块的电源系统中，有时多个模块中的一部分模块会发生不良状况(缺陷)。发生了不良状况的模块的构成要素(例如电池等)需要进行更换或者修理等，但是每当一个模块发生了不良状况就进行更换或者修理等是繁琐的。因此，希望尽量降低更换或者修理等的频率。
本发明的典型的目的在于，提供能够使进行发生了不良状况的构成要素的更换或者修理等的频率适当降低的电源系统。
为了实现上述目的，此处公开的一个技术方案的电源系统具备主干线(mainline)、连接于该主干线的多个扫描模块(sweepmodule)、不良状况检测部、以及控制部，上述扫描模块具有：电池模块，其具备至少一个电池；以及电力电路模块，其具备对该电池模块与上述主干线之间的连接及断开进行切换的至少一个开关元件，上述不良状况检测部构成为按每个上述扫描模块来检测不良状况，在一条上述主干线上连接有数量比为了执行运行所需要的上述扫描模块的最少个数多s个(s≥2)的上述扫描模块，上述控制部构成为执行以下的处理：第1处理，通过将控制上述开关元件的选通信号输出到上述电力电路模块，执行将多个上述电池模块中的、要与上述主干线连接的上述电池模块依次进行切换的扫描控制；以及第2处理，在连接于一条所述主干线的多个上述扫描模块中的、由上述不良状况检测部检测到不良状况的上述扫描模块的数量在f个以下(2≤f≤s)的情况下，将被检测到不良状况的上述扫描模块从上述主干线持续地断开，并且排除上述多个扫描模块中的被检测到不良状况的上述扫描模块而继续进行上述扫描控制。
在上述构成的电源系统中，数量比为了执行运行所需要的扫描模块的最少个数多两个以上(s个)的扫描模块连接于一条主干线。在被检测到不良状况的不良扫描模块为f个以下(2≤f≤s)的情况下，控制部将不良扫描模块排除而继续进行扫描控制。f的值设定为使得，即使f个扫描模块发生了不良状况，也能确保为了使运行(例如基于扫描控制的运行等)执行所需要的扫描模块的最少个数。因此，即使出现f个以下的不良扫描模块，扫描控制也能适当地继续。
另外，控制部在不良扫描模块为f个以下(2≤f≤s)的情况下，使扫描控制继续，并将不良扫描模块的电池模块从主干线持续地断开。在电池模块从主干线持续地断开了的扫描模块中，易于安全地执行构成要素的更换或者修理等(例如，发生了不良状况的电池模块的更换等)。也即是说，根据上述构成的电源系统，在不良扫描模块为f个以下的情况下，能在扫描控制整体继续进行的状态下，适当地进行对发生了不良状况的扫描模块的构成要素的更换、修理或者调整等(也即是说保养维修(maintenance))。
在此，f的值设定为2以上。因此，只要是在到不良扫描模块超过f个(f≥2)为止的期间内，就能够在整体上使扫描控制继续，并随时执行不良扫描模块的保养维修。例如，也可以在继续进行扫描控制期间集中执行两个以上的不良扫描模块的保养维修。也即是说，无需总是在每次出现不良扫描模块时都进行保养维修。由此，根据上述构成的电源系统，执行对发生了不良状况的扫描模块的保养维修的频率适当降低。
在此处公开的电源系统的优选的一个技术方案中，控制部在连接于一条主干线的多个扫描模块中的、被检测到不良状况的扫描模块的数量多于f个的情况下，使扫描控制停止。在该情况下，在正常的扫描模块少的状态下不适当地继续动作(工作)的可能性降低。
在此处公开的电源系统的优选的一个技术方案中，电源系统还具备构成为能够指示被检测到不良状况的扫描模块的指示器(indicator)。控制部使指示器指示被检测到不良状况的扫描模块。在该情况下，作业(操作、工作)人员能够通过指示器而容易地掌握发生了不良状况的扫描模块。因此，能更适当地执行对发生了不良状况的扫描模块的保养维修。
附图说明
以下，参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和产业意义进行说明，在附图中相同的附图标记表示相同的要素，并且其中：
图1是电源系统1的概略构成图。
图2是扫描模块20的概略构成图。
图3是扫描动作中的时间图(timingchart)的一例。
图4是强制跳过(through，越过)动作中的时间图的一例。
图5是电源系统1执行的通电控制处理的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本公开中的典型的实施方式之一进行详细说明。关于在本说明书中特别提及的事项以外的事项且对于实施而言所需的事项，能够作为基于本领域内的现有技术的本领域技术人员的设计事项来掌握。本发明能够基于本说明书所公开的内容和本领域内的技术常识来实施。此外，在以下的附图中，对起到相同作用的部件、部位标注相同的附图标记来说明。另外，各图中的尺寸关系并非反映实际的尺寸关系。
＜整体的概略构成＞
参照图1，对本实施方式中的电源系统1的整体构成进行概略说明。电源系统1进行对于与上位(上一级)的电力系统8连接的配电装置5的电力的输出和对从配电装置5输入的电力的积蓄中的至少某一方(以下，有时也简称为“电力的输入输出”)。作为一例，在本实施方式中，使用pcs(powerconditioningsubsystem：功率调节子系统)作为配电装置5。pcs具有在电源系统1等与电力系统8之间将从电力系统8向电源系统1等输入的电力以及从电源系统1等向电力系统8输出的电力相互转换的功能。
在电力系统8中有剩余电力的情况下，配电装置5将剩余的电力输出给电源系统1。在该情况下，电源系统1积蓄从配电装置5输入的电力。另外，电源系统1根据来自对上位的电力系统8进行控制的上位系统6的指示，将电源系统1所积蓄的电力输出给配电装置5。在图1中，图示为上位系统6作为控制电力系统8和配电装置5的系统而与电力系统8和配电装置5分开设置。但是，上位系统6也可以组装(纳入)于电力系统8或者配电装置5。
电源系统1具备至少一个串(string)10。本实施方式的电源系统1具备多个(n个：n≥2)串10(10a、10b、……、10n)。在图1中，为了方便，仅图示了n个串10中的两个串10a、10b。串10成为与配电装置5之间的电力的输入输出的单位。多个串10与配电装置5并联连接。配电装置5与各个串10之间的电力的输入输出(通电)通过主干线7来进行。
串10具备scu(stringcontrolunit，串控制单元)11以及多个(m个：m≥2)扫描模块20(20a、20b、……、20m)。各个扫描模块20具备电池以及控制电路。按每个串10而设置有scu11。scu11是对一个串10所包含的多个扫描模块20进行统合控制的控制器。各个scu11与作为电力控制装置的gcu(groupcontrolunit，组控制单元)2之间进行通信。gcu2是对包含多个串10的组整体进行统合控制的控制器。gcu2与上位系统6以及各个scu11之间进行通信。上位系统6、gcu2以及scu11之间的通信的方法能够采用各种方法(例如，有线通信、无线通信、经由网络的通信等中的至少某一方)。
此外，也可以变更对串10以及扫描模块20等进行控制的控制器的构成。例如，也可以不分别设置gcu2和scu11。也即是说，也可以为一个控制器对包括至少一个串10的组整体、和串10所包含的多个扫描模块20一起进行控制。
＜扫描模块＞
参照图2，对扫描模块20进行详细说明。扫描模块20具备电池模块30、电力电路模块40以及扫描单元(su(sweepunit))50。
电池模块30具备至少一个电池31。本实施方式的电池模块30中设置有多个电池31。多个电池31串联连接。在本实施方式中，使用二次电池作为电池31。关于电池31，能够使用各种二次电池(例如，镍氢电池、锂离子电池、镍镉电池等)中的至少某一方。此外，在电源系统1中，也可以使多个种类的电池31混在一起。当然，也可以为所有电池模块30内的电池31的种类全部相同。
在电池模块30中装配有电压检测部35以及温度检测部36。电压检测部35检测电池模块30所具备的电池31(在本实施方式中为串联连接的多个电池31)的电压。温度检测部36检测电池模块30所具备的电池31的温度或者电池31附近的温度。温度检测部36中能够使用检测温度的各种元件(例如热敏电阻等)。
电池模块30以能相对于电力电路模块40拆装的方式设置。详细而言，在本实施方式中，具备多个电池31的电池模块30成为一个单位来进行从电力电路模块40的卸下以及向电力电路模块40的装配。因此，相比于将电池模块30所包含的电池31逐个更换的情况，作业人员更换电池31时的工时减少。此外，在本实施方式中，电压检测部35以及温度检测部36与电池模块30分开来更换。但是，也可以为电压检测部35和温度检测部36中的至少一方与电池模块30一起更换。
电力电路模块40形成用于适当地实现电池模块30中的电力的输入输出的电路。在本实施方式中，电力电路模块40具备对电池模块30与主干线7之间的连接和断离进行切换的至少一个开关元件。在本实施方式中，电力电路模块40具备用于将电池模块30连接于主干线7的输入输出电路43以及配置于输入输出电路43的第1开关元件41和第2开关元件42。第1开关元件41和第2开关元件42根据从扫描单元50输入的信号(例如选通信号等)进行开关动作。
在本实施方式中，如图2所示，第1开关元件41在输入输出电路43中与主干线7串联、且与电池模块30并联地安装。第2开关元件42在输入输出电路43中安装在将电池模块30串联连接于主干线7的部分。第1开关元件41以使沿着放电电流流通于主干线7的方向而成为正向的方式配置源和漏。第2开关元件42在将电池模块30串联安装于主干线7的输入输出电路43中，以使沿着充电电流流通于电池模块30的方向而成为正向的方式配置源和漏。在本实施方式中，第1开关元件41和第2开关元件42分别为mosfet(例如si-mosfet)，分别具备朝向正向的体二极管41a、42a。在此，第1开关元件41的体二极管41a可以被适当称为第1体二极管。第2开关元件42的体二极管42a被适当称为第2体二极管。
此外，第1开关元件41和第2开关元件42不限定于图2的例子。第1开关元件41和第2开关元件42可以使用能够对导通和非导通进行切换的各种元件。在本实施方式中，第1开关元件41和第2开关元件42双方使用了mosfet(详细而言是si-mosfet)。但是，也可以采用mosfet以外的元件(例如晶体管等)。
另外，电力电路模块40具备电感器46以及电容器47。电感器46设置在电池模块30与第2开关元件42之间。电容器47与电池模块30并联连接。在本实施方式中，由于对电池模块30的电池31使用了二次电池，因此需要抑制由内阻损失的增加引起的电池31的劣化。因此，通过由电池模块30、电感器46以及电容器47形成rlc滤波器，谋求电流的平准化。
另外，在电力电路模块40中设置有温度检测部48。为了检测第1开关元件41和第2开关元件42中的至少一方的发热而设置有温度检测部48。在本实施方式中，第1开关元件41、第2开关元件42以及温度检测部48组装于一个基板。因此，在第1开关元件41和第2开关元件42中的一方发现了故障的时间点，会连同基板而被更换。由此，在本实施方式中，一个温度检测部48设置在第1开关元件41和第2开关元件42的附近，由此削减了零件件数。然而，也可以分别设置对第1开关元件41的温度进行检测的温度检测部和对第2开关元件42的温度进行检测的温度检测部。温度检测部48中能够使用检测温度的各种元件(例如热敏电阻等)。
如图1及图2所示，串10内的多个电池模块30分别以介有电力电路模块40的方式与主干线7串联连接。而且，通过适当控制电力电路模块40的第1开关元件41和第2开关元件42，电池模块30与主干线7连接、从主干线7断离。在图2所示的电力电路模块40的构成例中，当第1开关元件41为截止、且第2开关元件42为导通时，电池模块30与主干线7连接。当第1开关元件41为导通、且第2开关元件42为截止时，电池模块30从主干线7断离。
扫描单元(su(sweepunit))50是组装于扫描模块20以进行与扫描模块20有关的各种控制的控制单元，也被称为扫描控制单元。详细而言，扫描单元50输出使电力电路模块40中的第1开关元件41和第2开关元件42驱动的信号。另外，扫描单元50将扫描模块20的状态(例如，电池模块30的电压、电池31的温度以及开关元件41、42的温度等)通知给上位的控制器(在本实施方式中为图1所示的scu11)。扫描单元50分别组装于串10的多个扫描模块20。组装于串10的多个扫描模块20的扫描单元50依次相连，构成为将从scu11输出的选通信号gs顺序传播。如图2所示，在本实施方式中，扫描单元50具备su处理部51、延迟/选择电路52以及门驱动器53。
su处理部51是掌控扫描单元50中的各种处理的控制器。su处理部51中例如能够使用微型计算机等。su处理部51中被输入来自电压检测部35、温度检测部36以及温度检测部48的检测信号。另外，su处理部51与上位的控制器(在本实施方式中为串10的scu11)之间进行各种信号的输入输出。
从scu11输入到su处理部51的信号中包含强制跳过信号css以及强制连接信号ccs。强制跳过信号css是指示将电池模块30从自配电装置5向串10延伸的主干线7(参照图1)断离的信号。也即是说，被输入了强制跳过信号css的扫描模块20跳过(越过)用于在与配电装置5之间输入输出电力的动作。强制连接信号ccs是指示维持相对于主干线7的电池模块30的连接的信号。
延迟/选择电路52中被输入选通信号gs。选通信号(在本实施方式中为pwm信号)gs是对第1开关元件41以及第2开关元件42的导通状态和截止状态的交替的反复开关动作进行控制的信号。选通信号gs是接通(on)和断开(off)交替反复的脉冲状信号。首先，选通信号gs从scu11(参照图1)输入到一个扫描模块20内的延迟/选择电路52。接下来，选通信号gs从一个扫描模块20的延迟/选择电路52顺序传播到其他扫描模块20的延迟/选择电路52。
在串10中，执行图3及图4所例示的扫描控制。在此，图3是扫描动作中的时间图的一例。具体而言，作为一例，图3中表示了使所有扫描模块20执行扫描动作的情况下的各扫描模块20的连接状态与输出到配电装置5的电压的关系。图4是强制跳过动作中的时间图的一例。具体而言，作为一例，图4中表示了使一部分扫描模块20执行强制跳过动作的情况下的各扫描模块20的连接状态与输出到配电装置5的电压的关系。
在串10中所执行的扫描控制中，组装于串10的多个(例如m个)扫描模块20中的、在相同的定时(timing)成为连接状态的扫描模块20的数量m被确定。扫描控制中的选通信号gs例如由脉冲波形构成。选通信号gs例如可以顺序排列用于将电池模块30连接于主干线7的信号波形和用于将电池模块30从主干线7断离的信号波形。在选通信号gs中，将电池模块30连接于主干线7的信号波形可以纳入在扫描串10的预先确定的周期t内要与主干线7连接的电池模块30的数量。另外，用于将电池模块30从主干线7断离的信号波形纳入有组装于串10的电池模块30中的、需要将电池模块30从主干线7断离的所需数量。用于将电池模块30连接于主干线7的信号波形、用于将电池模块30从主干线7断离的信号波形可适当调整波长等。
在本实施方式的串10中，m个扫描模块20从配电装置5侧起以扫描模块20a、20b、……、20m为序串联连接。以下，将接近配电装置5的一侧设为上游侧，将远离配电装置5的一侧设为下游侧。首先，选通信号gs从scu11输入到最上游侧的扫描模块20a内的扫描单元50的延迟/选择电路52。接下来，选通信号gs从扫描模块20a的延迟/选择电路52向相邻于下游侧的扫描模块20b的延迟/选择电路52传播。向相邻于下游侧的扫描模块20的选通信号的传播依次反复进行到最下游侧的扫描模块20m为止。
在此，延迟/选择电路52能够使从scu11或者上游侧的扫描模块20输入的脉冲状的选通信号gs延迟所确定的延迟时间并向下游侧的扫描模块20传播。在该情况下，从scu11向扫描单元50(例如，在本实施方式中为扫描单元50内的su处理部51)输入表示延迟时间的信号。延迟/选择电路52基于由信号所示的延迟时间，使选通信号gs延迟。另外，延迟/选择电路52也能够不使输入的选通信号gs延迟而使其原样向下游侧的扫描模块20传播。
另外，门驱动器53驱动第1开关元件41和第2开关元件42的开关动作。延迟/选择电路52向门驱动器53输出对门驱动器53的驱动进行控制的信号。门驱动器53对第1开关元件41和第2开关元件42分别输出控制信号。在将电池模块30与主干线7连接的情况下，门驱动器53输出用于使第1开关元件41截止、且使第2开关元件42导通的控制信号。在将电池模块30从主干线7断离的情况下，门驱动器53输出用于使第1开关元件41导通、且使第2开关元件42截止的控制信号。
本实施方式的延迟/选择电路52由scu11等控制装置控制，选择性地执行扫描动作、强制跳过动作以及强制连接动作。
例如，在扫描动作中，利用选通信号gs操作第1开关元件41和第2开关元件42。串10所包含的多个电池模块30以预定的次序与主干线7连接、且以预定的次序断离。其结果，串10以短控制周期将连接于主干线7的电池模块30依次改换，并且在预先确定的数量的电池模块30常态连接于主干线7那样的状态下进行驱动。通过上述扫描动作，串10一边以短控制周期将连接于主干线7的电池模块30依次改换，一边如串联连接有预先确定的数量的电池模块30的一个组电池那样发挥功能。串10d的各扫描模块20由scu11控制，从而实现上述扫描动作。在上述控制中，scu11向串10输出选通信号gs，并且对组装于各扫描模块20的su处理部51输出控制信号。关于扫描动作的一例的详细说明，将会在图3及图4中例示来说明。
在扫描动作中，延迟/选择电路52将被输入的选通信号gs按原样输出到门驱动器53，并且，使选通信号gs延迟延迟时间而向下游侧的扫描模块20传播。其结果，扫描动作中的扫描模块20的电池模块30不仅在串10内错开定时，而且依次连接于主干线7，并且依次从主干线7断离。
在强制跳过动作中，延迟/选择电路52不管被输入的选通信号gs如何都将使第1开关元件41维持在导通、且使第2开关元件42维持在截止的信号输出到门驱动器53。其结果，强制跳过动作中的扫描模块20的电池模块30从主干线7断离。另外，强制跳过动作中的扫描模块20的延迟/选择电路52不使选通信号gs延迟而使其原样向下游侧的扫描模块20传播。
在强制连接动作中，延迟/选择电路52不管被输入的选通信号gs如何都将使第1开关元件41维持在截止、且使第2开关元件42维持在导通的信号输出到门驱动器53。其结果，强制连接动作中的扫描模块20的电池模块30常态连接于主干线7。另外，强制连接动作中的扫描模块20的延迟/选择电路52不使选通信号gs延迟而使其原样向下游侧的扫描模块20传播。
延迟/选择电路52也可以构成为发挥如上所述的所需功能的一个集成电路。另外，延迟/选择电路52也可以组合使选通信号gs延迟的电路和选择性地将选通信号gs发送给门驱动器53的电路。以下，说明本实施方式中的延迟/选择电路52的构成例。
在本实施方式中，如图2所示，延迟/选择电路52具备延迟电路52a以及选择电路52b。输入到延迟/选择电路52的选通信号gs被输入到延迟电路52a。延迟电路52a使选通信号gs延迟预定的延迟时间并输出到选择电路52b。另外，输入到延迟/选择电路52的选通信号gs由不通过延迟电路52a的另外的路径原样输出到选择电路52b。选择电路52b从su处理部51接收指示信号，并根据指示信号进行输出。
在来自su处理部51的指示信号指示实施扫描动作的情况下，选择电路52b将被输入的选通信号gs原样输出到该扫描模块20的门驱动器53。门驱动器53对电力电路模块40输出控制信号，使第1开关元件41截止、且使第2开关元件42导通，将电池模块30与主干线7连接。另一方面，选择电路52b对下游与其相邻的扫描模块20的延迟/选择电路52输出被延迟了的选通信号gs。也即是说，在电池模块30在扫描动作中连接于主干线7的情况下，对下游与其相邻的扫描模块20输送延迟了预定的延迟时间的选通信号gs。
在来自su处理部51的指示信号是强制跳过信号css的情况下，选择电路52b将用于将电池模块30跳过的信号输出到门驱动器53。通过强制跳过信号css被持续，接收到强制跳过信号css的扫描模块20的电池模块30维持在从主干线7断离的状态。在该情况下，通过选择电路52b，将由不通过延迟电路52a的另外的路径输入到选择电路52b的选通信号gs输出到下游与其相邻的扫描模块20。
在来自su处理部51的指示信号是强制连接信号ccs的情况下，选择电路52b将用于将电池模块30与主干线7连接的信号输出到门驱动器53。也即是说，门驱动器53使第1开关元件41截止、且使第2开关元件42导通，将电池模块30与主干线7连接。通过强制连接信号ccs被持续，电池模块30维持在连接于主干线7的状态。在该情况下，通过选择电路52b，将由不通过延迟电路52a的另外的路径输入到选择电路52b的选通信号gs输出到下游与其相邻的扫描模块20。
如图1及图2所示，在本实施方式中，一个串10所包含的多个扫描单元50(详细而言是多个延迟/选择电路52)以菊花链(daisychain)方式顺序连接。其结果，从scu11输入到一个扫描单元50的选通信号gs在多个扫描单元50之间顺序传播。因此，scu11中的处理易于得以简化，信号特性的增加也容易得以抑制。但是，scu11也可以分别向多个扫描单元50的每一个输出选通信号gs。
扫描单元50具备指示器57。指示器57例如将包含电池模块30、电力电路模块40等的扫描模块20的状态通知给作业人员。指示器57例如能够将在扫描模块20内的电池模块30检测到不良状况(例如，故障以及电池31的劣化等)这一情况(也即是说，电池模块30处于应该更换的状态)通知给作业人员。
作为一例，本实施方式的指示器57中使用了作为发光元件的一种的led。但是，也可以使用led以外的设备(例如显示器等)作为指示器57。另外，也可以使用输出声音(语音)的设备(例如扬声器等)作为指示器57。另外，指示器57也可以通过由致动器(例如，马达或者螺线管等)使部件驱动，将扫描模块20的状态通知给作业人员。另外，指示器57可以构成为根据扫描模块20的状态而以不同的方法展示状态。
在本实施方式中，指示器57的动作由扫描单元50内的su处理部51控制。但是，也可以为su处理部51以外的控制器(例如scu11等)控制指示器57的动作。
在本实施方式中，按每个扫描单元50设置有指示器57。因此，作业人员能够容易地从排列配置的多个扫描模块20中识别由指示器57通知了状态的扫描模块20。但是，也可以变更指示器57的构成。例如，也可以与按每个扫描单元50所设置的指示器57相独立地、或者与指示器57一起而设置将多个扫描模块20的状态集中进行通知的状态通知部。在该情况下，状态通知部例如也可以使一个监视器集中显示多个扫描模块20的状态(例如，是否发生了不良状况等)。
＜扫描控制＞
对在串10中所执行的扫描控制进行说明。在此，扫描控制是用于使串10的各电池模块30进行扫描动作的控制。在串10中所执行的扫描控制中，scu11输出脉冲状的选通信号gs。另外，串10的多个扫描模块20中的开关元件41、42被适当地切换为导通和截止而驱动。其结果，电池模块30的与主干线7的连接和从主干线7的断离按每个扫描模块20而高速地切换。再者，串10能够使向从上游侧起的第x个扫描模块20输入的选通信号gs相对于向第(x-1)个扫描模块20输入的选通信号gs延迟。其结果，串10所包含的m个扫描模块20中的连接于主干线7的m个(m<m)扫描模块20依次被切换。由此，串10所包含的多个电池模块30以预定的次序连接于主干线7，并且以预定的次序断离。而且，成为预先确定的数量的电池模块30常态连接于主干线7那样的状态。通过上述扫描动作，串10作为串联连接有预先确定的数量的电池模块30的一个组电池而发挥功能。
图3是表示使串10所包含的所有扫描模块20执行扫描动作的情况下的各扫描模块20的连接状态与输出到配电装置5的电压的关系的一例的时间图。一个串10所包含的扫描模块20的数量m能够适当变更。在图3所示的例子中，一个串10包含有5个扫描模块20，使5个扫描模块20全部执行扫描动作。
另外，在图3所示的例子中，对串10的scu11输入了使向配电装置5输出的电压vh[v]为100v的vh指令信号。各个扫描模块20中的电池模块30的电压vmod[v]为43.2v。另外，使选通信号gs延迟的延迟时间dl[μsec(微秒)]根据电源系统1所要求的规格来适当设定。选通信号gs的周期t(也即是说，扫描模块20的连接和断离的周期)成为对要执行扫描动作的扫描模块20的数量p(≤m)乘以延迟时间dl得到的值。因此，将延迟时间dl设定得长，选通信号gs的频率就成为低频率。相反，将延迟时间dl设定得短，选通信号gs的频率就成为高频率。在图3所示的例子中，延迟时间dl被设定为2.4μsec。因此，选通信号gs的周期t成为“2.4μsec×5＝12μsec”。
在本实施方式中，第1开关元件41成为截止、且第2开关元件42成为导通的扫描模块20的电池模块30连接于主干线7。也即是说，当第1开关元件41成为截止、且第2开关元件42成为导通时，与电池模块30并联设置的电容器47连接于输入输出电路43，被输入输出电力。扫描模块20的扫描单元50在选通信号gs处于导通的期间将电池模块30连接于主干线7。另一方面，第1开关元件41成为导通、且第2开关元件42成为截止的扫描模块20的电池模块30从主干线7断离。扫描单元50在选通信号gs处于截止的期间将电池模块30从主干线7断离。
此外，若第1开关元件41和第2开关元件42同时变为导通状态，则会发生短路。因此，扫描单元50在对第1开关元件41和第2开关元件42进行切换的情况下，将一方元件从导通切换为截止后，在经过片刻等待时间后，将另一方元件从截止切换为导通。其结果，能防止发生短路。
将由vh指令信号指示的vh指令值设为vh_com，将各电池模块30的电压设为vmod，将要执行扫描动作的扫描模块20的数量(也即是说，设为在扫描控制中向主干线7的连接对象的扫描模块20的数量)设为p。在该情况下，在选通信号gs中，相对于周期t，导通的期间所占的占空比通过“vh_com/(vmod×p)”求取。在图3所示的例子中，选通信号gs的占空比大约为0.46。此外，严格来讲，在用于防止短路的发生的等待时间的影响下，占空比会偏离。因此，扫描单元50也可以使用反馈处理或者前馈处理进行占空比的修正。
如图3所示，扫描控制开始后，首先，p个扫描模块20中的一个(在图3所示的例子中为最上游侧的no.1的扫描模块20)成为连接状态。之后，经过延迟时间dl后，下一扫描模块20(在图3所示的例子中为从上游侧起第2个的no.2的扫描模块20)也成为连接状态。在该状态下，向配电装置5输出的电压vh成为两个扫描模块20的电压的合计值，未达到vh指令值。进一步经过延迟时间dl后，no.3的扫描模块20成为连接状态。在该状态下，连接于主干线7的扫描模块20的数量成为no.1～no.3这3个。因此，向配电装置5输出的电压vh成为3个扫描模块20的电压的合计值，变为比vh指令值大。之后，no.1的扫描模块20从主干线7断离后，电压vh回到两个扫描模块20的电压的合计值。当no.3的连接开始起经过延迟时间dl后，no.4的扫描模块20成为连接状态。其结果，连接于主干线7的扫描模块20的数量成为no.2～no.4这3个。如上这样，根据扫描控制，m个(图3中为5个)扫描模块20中的、连接于主干线7的m个(图3中为3个)扫描模块20依次被切换。
如图3所示，也存在vh指令值不被各电池模块30的电压vmod除尽的情况。在该情况下，向配电装置5输出的电压vh发生变动。但是，电压vh由rlc滤波器平准化并向配电装置5输出。此外，在将从配电装置5输入的电力积蓄在各扫描模块20的电池模块30的情况下，也与图3所例示的时间图同样地，控制各扫描模块20的连接状态。
＜强制跳过动作＞
参照图4，对使一部分扫描模块20执行强制跳过动作并使其他扫描模块20执行扫描动作的情况下的控制进行说明。如前所述，被指示了执行强制跳过动作的扫描模块20维持将电池模块30从主干线7断开的状态。在图4所示的例子中，与图3所示的例子的不同之处在于，使no.2的扫描模块20执行强制跳过动作。也即是说，在图4所示的例子中，一个串10所包含的5个扫描模块20中的、要执行扫描动作的扫描模块20的数量(也即是说，设为向主干线7的连接对象的扫描模块20的数量)p成为4个。vh指令值、各个电池模块30的电压vmod以及延迟时间dl与图3所示的例子相同。在图4所示的例子中，选通信号gs的周期t成为“2.4μsec×4＝9.6μsec”。选通信号gs的占空比大约为0.58。
如图4所示，在使一部分扫描模块20(图4中为no.2的扫描模块20)执行强制跳过动作的情况下，与图3所例示的情况相比，要执行扫描动作的扫描模块20的数量p减少。但是，串10根据要执行扫描动作的扫描模块20的数量p的减少，调整选通信号gs的周期t和选通信号gs的占空比。其结果，输出到配电装置5的电压vh的波形与图3所例示的电压vh的波形相同。因此，串10在使要执行扫描动作的扫描模块20的数量p增减的情况下也能够适当地将被指示的电压vh输出到配电装置5。
例如在某个扫描模块20内的电池31发生了不良状况(例如，劣化或者故障等)的情况下，串10能够使包含发生了不良状况的电池31的扫描模块20执行强制跳过动作。因此，串10能够使用没有发生不良状况的扫描模块20来将被指示的电压vh适当地输出到配电装置5。另外，作业人员能够在使串10仍然正常工作的状态下更换包含发生了不良状况的电池31的电池模块30(也即是说，进行强制跳过动作的扫描模块20的电池模块30)。换言之，在本实施方式的电源系统1中，更换电池模块30时无需使串10整体的动作停止。
此外，在使一部分扫描模块20执行强制连接动作的情况下，执行强制连接动作的扫描模块20的连接状态成为常态连接。例如，在使图4所示的no.2的扫描模块20执行强制连接动作而非强制跳过动作的情况下，no.2的连接状态维持在“连接”而非“断开”。
在电源系统1具备多个串10的情况下，上述所说明的扫描控制在多个串10的各个串中执行。对电源系统1整体进行统合控制的控制器(本实施方式中为gcu2)控制多个串10的动作以使得满足来自上位系统6的指令。例如，在仅通过一个串10无法满足由上位系统6请求的vh指令值的情况下，gcu2也能够通过使多个串10输出电力来满足vh指令值。
＜串＞
参照图1，对串10以及电源系统1的整体构成进行详细说明。如前所述，串10具备scu11和经由电力电路模块40而串联连接于主干线7的多个扫描模块20。再者，串10的主干线7连接于从配电装置5延伸的总线(busline)9。串10从主干线7上的配电装置5侧(上游侧)起依次具备总线电压检测部21、系统断路器(将系统断路器适当地称为“smr(systemmainrelay，系统主继电器)”)22、串电容器23、串电流检测部24、串电抗器25以及串电压检测部26。此外，也可以变更一部分部件的配置。例如，系统断路器22也可以设置在比串电容器23靠下游侧。
总线电压检测部21检测从配电装置5向串10延伸的总线9上的电压。系统断路器22对串10与配电装置5之间的连接和断路进行切换。在本实施方式中，系统断路器22按照从scu11输入的信号驱动。串电容器23以及串电抗器25通过形成rlc滤波器来谋求电流的平准化。串电流检测部24检测在串10与配电装置5之间流通的电流。串电压检测部26检测将在串10中串联连接于主干线7的多个扫描模块20的电压相加得到的电压、也即是说串10的串电压。
在图1所示的形态中，系统断路器22具备开关22a和熔丝(fuse)22b。开关22a是用于将串10与配电装置5连接、从配电装置5断开的装置。开关22a可以适当地被称为串开关。通过使该开关22a导通，串10的主干线7与配电装置5的总线9连接。通过使该开关22a截止，串10从配电装置5断离。开关22a由控制串10的scu11来控制。通过操作开关22a，使串10从配电装置5适当地断开、与配电装置5连接。熔丝22b是用于当在串10的设计上非预料的大电流流通于串10的主干线7的情况下将其停止的装置。熔丝22b适当地被称为串熔丝。
在此，如果组装于一个电池模块30的电池是相同标准的电池，那么组装的电池的数量越多，则一个电池模块30的电压会变得越高。另一方面，若电池模块30的电压高，则作业人员操作时是危险的并且会觉得很重。在上述观点下，对于一个电池模块30，以即使在满充电的状态下作业人员接触到也不会造成重大事故的程度的电压(例如低于60v，优选例如低于42v)，并且在一名作业人员容易更换的程度的重量的范围内，组装尽可能多的电池即可。而且，组装于串10的电池模块30无需全部由相同的电池构成，可以根据组装于电池模块30的电池的种类、标准等，确定组装于一个电池模块30的电池的数量。在串10中，组装有上述电池模块30的扫描模块20通过串联地组合而构成为能够输出所需要的电压。再者，该电源系统1通过多个串10组合而构成为能够输出用于连接于电力系统8所需要的电力。
在本实施方式中，电源系统1的多个串10所连接的配电装置5具备按串10a、10b分别所连接的子(sub)配电装置5a、5b。通过子配电装置5a、5b，与子配电装置5a、5b连接的各串10a、10b并联连接。配电装置5通过与各串10连接的子配电装置5a、5b，控制从电力系统8向各串10a、10b输入的电力的分配和/或从各串10a、10b向电力系统8输出的电力的统合等。配电装置5以及子配电装置5a、5b被控制为，通过与上位系统6连接的gcu2和控制各串10的scu11的协同配合，组装有多个串10的电源系统1作为整体而作为一个电源装置发挥功能。
例如，在本实施方式中，配电装置5的下游侧、也即是说各串10a、10b侧由直流电流控制。配电装置5的上游侧、也即是说电力系统8由交流控制。各串10a、10b的电压通过配电装置5被控制为相对于电力系统8的电压大体均衡。当控制为各串10a、10b的电压比电力系统8低时，电流从电力系统8向各串10a、10b流通。此时，若在各串10a、10b中进行扫描控制，则电池模块30适当地被充电。当控制为各串10a、10b的电压比电力系统8高时，电流从各串10a、10b向电力系统8流通。此时，若在各串10a、10b中进行扫描控制，则从电池模块30适当地放电。配电装置5也能够将各串10a、10b的电压保持为相对于电力系统8的电压而均等，控制为使得各串10a、10b中几乎不流通电流。在本实施方式中，这种控制能够按连接有串10a、10b的每个子配电装置5a、5b来控制。例如，通过按每个串10a、10b来调整电压，也能够控制为使得与配电装置5相连的多个串10a、10b中的一部分串10中几乎不流通电流。
在该电源系统1中，通过增加与配电装置5并联连接的串10的数量，能够增大作为电源系统1整体的容量。例如，根据该电源系统1，能够构建如下的大型系统：进行能够吸收电力系统8的突然增加的需求那样的输出，或补充电力系统8的突然的电力不足。例如，通过增大电源系统1的容量，能够将电力系统8的大的剩余电力适当转至电源系统1的充电。例如，当在深夜的电力需求低的时间段发电厂的输出过剩的情况、当在大型的太阳能发电系统中发电量骤增那样的情况下，电源系统1能够通过配电装置5吸收剩余电力。相反地，在电力系统8对电力的需求骤增那样的情况下，也能够按照来自上位系统6的指令，通过配电装置5从电源系统1向电力系统8适当输出所需要的电力。由此，通过电源系统1适当弥补电力系统8的电力不足。
在该电源系统1中，无需将组装于串10的多个电池模块30中的所有电池模块30常态连接。由于能够如上所述那样按每个电池模块30进行强制跳过动作，因此在电池模块30产生了异常的情况下，能够将产生了异常的电池模块30从串10的扫描控制中断离。因此，在该电源系统1中，电池模块30所使用的电池未必需要是未使用的新电池。
例如，作为混合动力车、电动汽车等电动车辆的驱动用电源而使用的二次电池能够适当地被再利用。上述作为驱动用电源而使用的二次电池例如即使使用10年左右也足够发挥作为二次电池的功能。在该电源系统1中，由于能够立即将产生了异常的电池模块30断离，因此例如可以对执行必要的所需的性能这一情况进行确认从而组装于电池模块30。作为电动车辆的驱动用电源而使用的二次电池逐渐进入回收时期。考虑电源系统1例如也能够如组装对应于1万辆电动车辆的二次电池，能够大量吸收被回收的二次电池。此外，作为电动车辆的驱动用电源而使用的二次电池的性能不知道何时会劣化。在这种二次电池被再利用于电源系统1的电池模块30那样的情况下，无法预测电池模块30何时会出现不良状况。
根据在此提出的电源系统1，能够通过扫描模块20将电池模块30适当地断离。因此，即使电池模块30和/或组装于电池模块30的二次电池突发地发生了不良状况，也无需使电源系统1整个停下。
＜串所具备的扫描模块的数量＞
在此，对本实施方式的串10所具备的扫描模块20的数量(也即是说，连接于一条主干线7的扫描模块20的数量)进行说明。本实施方式的串10具备数量比为了执行运行(在本实施方式中为基于图3及图4所例示的扫描控制的运行)所需要的扫描模块20的最少个数mmin多s个(s≥2)的扫描模块20。因此，只要发生了不良状况(例如，电池模块30的故障以及劣化等)的扫描模块20(以下，称为“不良扫描模块”)的数量在s个以下，串10就能够正常地执行运行。此外，串10中的扫描模块20的最少个数mmin根据各种条件(例如，从上位系统指示的vh指令值和电源系统1所具备的串10的数量等中的至少任一方)适当设定即可。最少个数mmin既可以由控制部(例如scu11等)自动设定，也可以根据作业人员的指示来设定。另外，最少个数mmin也可以根据各种状况适当变更。
＜通电控制处理＞
在通电控制处理中，一边在一个串10中执行扫描控制，一边进行用于适当更换发生了不良状况的电池模块30的处理。参照图5，对本实施方式的电源系统1所执行的通电控制处理进行说明。
本实施方式中例示的通电控制处理由作为串10所具备的控制器(控制部)的scu11执行。当从gcu2输入串10中的扫描控制的开始指示时，scu11开始进行图5所例示的通电控制处理。然而，执行通电控制处理的控制器不限于scu11。例如，既可以为gcu2执行通电控制处理，也可以为除了scu11以及gcu2以外还设置有执行通电控制处理的控制器。也可以为多个控制器(例如，scu11和多个扫描单元50)协同配合来执行通电控制处理。
scu11开始进行通电控制处理时，设定扫描控制的条件(s1)。例如，在从电源系统1向配电装置5输出电力的情况下，对于scu11，从作为上述的控制器的gcu2输入对向配电装置5输出的电压vh进行指示的vh指令信号。如前所述，scu11基于由vh指令信号指示的vh指令值、电池模块30的电压vmod以及设为在扫描控制中向主干线7的连接对象的扫描模块20的数量p等，设定选通信号gs的延迟时间dl、周期t等扫描控制的条件。scu11按照设定的条件，开始进行扫描控制(s2)。
scu11判断是否对串10所包含的多个扫描模块20中的某一个新检测到了不良状况(s4)。例如，本实施方式的scu11通过每个电池模块30所装配的电压检测部35以及温度检测部36(参照图2)，按每个电池模块30来检测电池模块30内的电池31的故障以及劣化等不良状况。表示由电压检测部35以及温度检测部36得到的检测结果的信号经由扫描单元50(参照图2)输出到scu11。例如，在由电压检测部35检测到异常的电压(例如，阈值以下的电压)的情况下，检测到电池模块30的不良状况。另外，在由温度检测部36检测到异常的温度(例如，阈值以上的温度)的情况下，检测到电池模块30的不良状况。另外，本实施方式的scu11通过设置于每个电力电路模块40的温度检测部48，检测电力电路模块40中的开关元件41、42等的不良状况。如果没有在任何电池模块30中新检测到不良状况(s4：否)，则处理直接移至s12。
当对多个扫描模块20中的某一个新检测到了不良状况时(s4：是)，scu11使指示器57指示检测到了不良状况的扫描模块20(以下，称为“不良扫描模块”)(s5)。也即是说，scu11通过指示器57将不良扫描模块通知给作业人员。作为一例，本实施方式的scu11向不良扫描模块输出指示指示器57的驱动的信号。其结果，不良扫描模块被通知给作业人员。详细而言，scu11根据检测到的不良状况的种类，改变由指示器57对不良扫描模块进行指示的方法。例如，scu11在检测到电池模块30的劣化或者故障等的情况下和在检测到电力电路模块40的故障等的情况下，改变led、即指示器57的发光模式。因此，作业人员也能够容易地掌握不良状况的种类。
接下来，scu11判断串10所具备的多个扫描模块20中的不良扫描模块的数量是否在f个以下(s7)。在此，f的值设定为2以上。另外，f的值设定为串10所具备的所有扫描模块20的数量m与串10的为了执行运行所需要的扫描模块20的最少个数mmin之差s以下的值。也即是说，f的值设定为使得，即使f个(f≥2)电池模块30发生了不良状况，也能确保扫描模块20的最少个数mmin。
此外，f的值也可以由控制部(例如scu11等)根据最少个数mmin等自动地设定。另外，f的值也可以根据作业人员的指示来设定。f的值也可以根据各种状况适当变更。
在串10中的不良扫描模块的数量多于f个的情况下(s7：否)，scu11使串10中的扫描控制停止(s19)，处理结束。因此，串10的动作在正常的扫描模块20少的状态下不适当地继续的可能性降低。
如果串10中的不良扫描模块的数量在f个以下(s7：是)，scu11设为能够在维持串10整体的扫描控制的状态下执行不良扫描模块的保养维修(例如，发生了不良状况的电池模块30的更换等)的状态。详细而言，scu11将前述的强制跳过信号css输出给不良扫描模块，将不良扫描模块内的电池模块30从主干线7断离(s8)。scu11将不良扫描模块从扫描控制中的向主干线7的连接对象中排除(s9)。scu11在将不良扫描模块从连接对象中排除后，将扫描控制的条件重新设定，以重新设定的条件使扫描控制继续(s10)。
如前所述，f的值设定为使得，即使f个(f≥2)扫描模块20发生了不良状况，也能确保运行所需要的扫描模块20的最少个数mmin。因此，通过进行s8～s10的处理，使得能够在串10整体的扫描控制适当得以维持的状态下执行不良扫描模块的保养维修。另外，f的值设定为2以上。因此，只要是在到串10内的不良扫描模块超过f个(f≥2)为止的期间内，就能够使串10继续进行扫描控制，并随时执行不良扫描模块的保养维修。由此，执行不良扫描模块的保养维修的频率适当降低。
另外，作业人员能够通过指示器57适当地掌握不良扫描模块，对不良扫描模块执行适当的保养维修(例如，电池模块30的更换等)。因此，例如错误地将正常的电池模块30更换的可能性等降低。另外，在检测到的不良状况是电池31的故障等的情况下，相比于更换串10所包含的所有电池31的情况，由于能将进行更换的电池31(在本实施方式中为一个电池模块30内的电池31)的电压抑制为低值，因此也易于确保安全性。另外，相比于更换串10所包含的所有电池31的情况，作业效率也会提高。
接下来，scu11判断是否检测到不良扫描模块的不良状况的消除(s12)。也即是说，在s12中，判断是否对在s4中检测到了不良状况而处于从主干线7断离的状态的不良扫描模块进行了适当的保养维修从而消除了不良状况。例如，在本实施方式中，在检测到的不良状况是电池模块30的故障等的情况下，通过每个电池模块30所装配的电压检测部35(参照图2)，对检测到了不良状况的电池模块30被更换为其他的电池模块30进行检测。另外，在检测到的不良状况是电力电路模块40的故障等的情况下，通过电力电路模块40的温度检测部48等，检测电力电路模块40的不良状况的消除。如果没有检测到不良状况的消除(s12：否)，则处理直接移至s16。
在检测到不良扫描模块的不良状况的消除的情况下(s12：是)，scu11使让指示器57执行的不良扫描模块的指示(也即是说向作业人员的对不良扫描模块的通知)结束(s13)。因此，作业人员能够容易地掌握不良扫描模块的保养维修已适当完成这一情况。scu11将消除了不良状况的扫描模块20追加到扫描控制的向主干线7的连接对象中(s14)。scu11在追加连接对象后，将扫描控制的条件重新设定，以重新设定的条件执行扫描控制(s15)。因此，在加上消除了不良状况的扫描模块20的状态下，适当地进行串10与配电装置5之间的通电。
此外，将消除了不良状况的扫描模块20加入到扫描控制中的向主干线7的连接对象的处理无需在刚检测到不良状况的消除后执行。例如，scu11也可以在将消除了不良状况的扫描模块20中的电池模块30的电压进行调整后再将扫描模块20追加到连接对象中。
接下来，scu11执行各种处理(s16)。例如，在向配电装置5输出的vh指令值变更了的情况下，scu11基于变更了的vh指令值将扫描控制的条件重新设定。接下来，scu11判断是否输入了使扫描控制结束的指示(s18)。如果没有输入(s18：否)，则处理返回至s4，继续进行扫描控制。当输入了结束指示时(s18：是)，scu11使串10中的扫描控制停止(s19)，处理结束。
上述实施方式中所公开的技术不过为一例。因此，也可以变更上述实施方式中例示的技术。例如，在上述实施方式中，通过电压检测部35、温度检测部36以及温度检测部48(参照图2)，按每个扫描模块20来检测不良状况。也即是说，上述实施方式的电压检测部35、温度检测部36以及温度检测部48是按每个扫描模块20来检测不良状况的不良状况检测部的一例。但是，也可以变更不良状况检测部的具体的构成。例如，控制部(本实施方式中为scu11)也可以将串10所具备的多个扫描模块20逐个连接于主干线7。控制部也可以通过从串电压检测部26(参照图1)取得所连接的扫描模块20所具备的电池模块30的电压，按各个电池模块30来检测不良状况。
另外，上述实施方式的电压检测部35是对更换了检测到不良状况的电池模块30这一情况(也即是说电池模块30的不良状况的消除)进行检测的不良状况消除检测部的一例。但是，也可以变更不良状况消除检测部的具体的构成。例如，也可以为按每个扫描模块20设置有检测电池模块30向电力电路模块40的装卸的拆装检测传感器(例如接近传感器等)。在该情况下，也可以使用拆装检测传感器作为不良状况消除检测部。
此外，图5的s2中执行扫描控制的处理是“第1处理”的一例。在图5的s7～s10中，将不良扫描模块从主干线7断开并且使扫描控制继续的处理是“第2处理”的一例。在图5的s7、s19中，在不良扫描模块多于f个的情况下使扫描控制停止的处理是“第3处理”的一例。图5的s5中使指示器57指示不良扫描模块的处理是“第4处理”的一例。
以上，列举具体的实施方式对本发明进行了详细说明，但这些不过是例示，并非对技术方案进行限定。技术方案所记载的技术中包含对以上记载的实施方式进行各种变形、变更而得到的内容。
1.一种电源系统，
具备主干线、连接于所述主干线的多个扫描模块、不良状况检测部、以及控制部，
所述扫描模块具有：
电池模块，其具备至少一个电池；以及
电力电路模块，其具备对所述电池模块与所述主干线之间的连接及断开进行切换的至少一个开关元件，
所述不良状况检测部构成为按每个所述扫描模块来检测不良状况，
在一条所述主干线上连接有数量比为了执行运行所需要的所述扫描模块的最少个数多s个的所述扫描模块，其中s≥2，
所述控制部构成为执行以下的处理：
第1处理，通过将控制所述开关元件的选通信号输出到所述电力电路模块，执行将多个所述电池模块中的、要与所述主干线连接的所述电池模块依次进行切换的扫描控制；以及
第2处理，在连接于一条所述主干线的多个所述扫描模块中的、由所述不良状况检测部检测到不良状况的所述扫描模块的数量在f个以下的情况下，将被检测到不良状况的所述扫描模块从所述主干线持续地断开，并且排除所述多个扫描模块中的被检测到不良状况的所述扫描模块而继续进行所述扫描控制，其中，2≤f≤s。
2.根据权利要求1所述的电源系统，
所述控制部构成为执行以下的第3处理：
在连接于一条所述主干线的多个所述扫描模块中的、由所述不良状况检测部检测到不良状况的所述扫描模块的数量多于f个的情况下，使所述扫描控制停止。
3.根据权利要求1或2所述的电源系统，
还具备指示器，所述指示器构成为能够指示被检测到不良状况的所述扫描模块，
所述控制部构成为执行以下的第4处理：
使所述指示器指示由所述不良状况检测部检测到不良状况的所述扫描模块。
技术总结