本发明涉及电源系统。
背景技术：
已知一种具备包含电池和电路的多个模块，通过控制多个模块的每一个，进行向外部的电力的输出、以及、从外部输入的电力的蓄电中的至少任一个的电源系统。例如，日本特开2018－74709所记载的电源装置(电源系统)具备包含电池、第1开关元件、以及第2开关元件的多个电池电路模块。多个电池电路模块经由各个输出端子串联连接。电源装置的控制电路按一定时间对各个电池电路模块分别输出对第1开关元件以及第2开关元件进行接通断开驱动的选通(gate)信号。由此，从多个电池电路模块输出作为目标的电力。
技术实现要素：
在日本特开2018－74709所记载那样的电源装置中，有可能附加因电流值检测电源装置的状态的设备。在利用这样的设备监视电源装置的状态时，当流经电源装置的电流小时，在因电流值检测电源装置的状态的设备中，误差变大，有可能成为误认电源装置的状态的原因。电源装置能够以相对于与电力系统连接的配电装置分别成为并联的方式而装入多个。然而，在以相对于配电装置分别成为并联的方式而装入多个的情况下，在从配电装置请求的电力小这样的情况下，流经1个电源装置的电流变小。这有可能成为误认电源装置的状态的原因。
在此提出的电源系统具备：配电装置，用于与电力系统连接；多个串，与配电装置彼此并联连接；以及控制装置。串具有：主线，与配电装置连接；和多个扫描模块，沿着主线配置。扫描模块具有：电池模块；输入输出电路，构成为将电池模块与主线串联连接；以及至少1个开关元件，构成为设置于输入输出电路，对电池模块与主线之间的连接和切断进行切换。控制装置构成为，对从与配电装置连接的电力系统向与配电装置连接的多个串的电力的输入、和从多个串向电力系统的电力的输出进行控制。控制装置构成为，执行第1处理和第2处理，所述第1处理中，决定与所述配电装置并联连接的多个串中的一部分串，所述第2处理中，由至少一部分串进行向与配电装置并联连接的多个串的电力的输入或从多个串向配电装置的电力的输出。
根据所述电源系统，容易稳定确保串所需的电流值。
附图说明
下面将参照附图说明本发明示例性实施方式的特征、优点以及技术上和产业上的意义，其中相同的标号表示同样的要素，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是扫描动作的时间图的一例。
图4是强制直通(through)动作的时间图的一例。
图5是电源系统1的控制装置100的框图。
图6是控制装置100的第1处理和第2处理的流程图的一例。
具体实施方式
以下，针对本公开的典型的实施方式之一，参照附图详细地说明。在本说明书中特别言及的事项以外的且实施所必要的事情是作为掌握该领域的现有技术的本领域技术人员的设计事项而能把握的。本发明能够基于本说明书所公开的内容和该领域的技术常识来实施。此外，在以下的附图中，对起到相同作用的构件及部位标注同一标号进行说明。另外，各图中的尺寸关系并不反映实际的尺寸关系。
＜全体的概略构成＞
参照图1，对本实施方式的电源系统1的整体构成进行概略说明。电源系统1进行对与上位的电力系统8连接的配电装置5的电力的输出、以及、从配电装置5输入的电力的蓄电中的至少任一个(以下，也有时仅称为“电力的输入输出”)。作为一例，在本实施方式中，作为配电装置5使用了pcs(powerconditioningsubsystem：功率调节子系统)。pcs具有将从电力系统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输出的电力在电源系统1等与电力系统8之间相互变换的功能。
在电力系统8剩余了电力的情况下，配电装置5将剩余的电力向电源系统1输出。该情况下，电源系统1对从配电装置5输入的电力进行蓄电。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，将蓄电于电源系统1的电力向配电装置5输出。在图1中，以将上位系统6作为控制电力系统8以及配电装置5的系统，并与电力系统8以及配电装置5分开设置的方式图示。但是，上位系统6也可以装入电力系统8或配电装置5中。
电源系统1具备至少1个串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，为了便于说明，仅图示了n个串10中的2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相对于配电装置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)通过主线7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。scu11按每个串10而设置。scu11是对1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在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在与上位系统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，经由有线通信、无线通信、互联网的通信等中的至少任一个)。
此外，也能够变更对串10以及扫描模块20等进行控制的控制器的构成。例如，gcu2和scu11也可以不分开设置。也就是说，1个控制器也可以一起控制包含至少1个串10的组整体和串10所包含的多个扫描模块20。
＜扫描模块＞
参照图2，针对扫描模块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1个电池31。本实施方式的电池模块30设置有多个电池31。多个电池31串联连接。在本实施方式中，作为电池31使用了二次电池。电池31能够使用各种二次电池(例如，镍氢电池、锂离子电池、镍铬电池等)中的至少任一个。此外，在电源系统1中，也能够使多个种类的电池31混合存在。当然，全部电池模块30内的电池31的种类也可以完全相同。
电池模块30安装有电压检测部35以及温度检测部36。电压检测部35对电池模块30具备的电池31(在本实施方式中，串联连接而成的多个电池31)的电压进行检测。温度检测部36对电池模块30具备的电池31的温度或电池31附近的温度进行检测。温度检测部36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设置为能够相对于电力电路模块40装卸。详细而言，在本实施方式中，具备了多个电池31的电池模块30成为1个单位，进行从电力电路模块40的卸下以及向电力电路模块40的安装。因此，与将电池模块30所包含的电池31逐个更换的情况相比，作业者更换电池31时的作业工时减少。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分开更换。但是，电压检测部35以及温度检测部36中的至少一方也可以与电池模块30一起更换。
电力电路模块40形成用于适当实现电池模块30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与主线7之间的连接以及切离进行切换的至少1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与主线7连接的输入输出电路43和配置于输入输出电路43的第1开关元件41以及第2开关元件42。第1开关元件41以及第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中相对于主线7串联、且、相对于电池模块30并联安装。第2开关元件42安装在输入输出电路43中电池模块30串联连接于主线7的部分。第1开关元件41以沿着在主线7中放电电流流动的方向成正向的方式配置源极和漏极。第2开关元件42在将电池模块30与主线7串联安装的输入输出电路43中，以沿着在电池模块30中充电电流流动的方向成正向的方式配置源极和漏极。在本实施方式中，第1开关元件41和第2开关元件42分别是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也可被适当称为第1体二极管。第2开关元件42的体二极管42a也被适当称为第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。第1开关元件41以及第2开关元件42能够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，在第1开关元件41以及第2开关元件42这两方使用了mosfet(详细而言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，由于电池模块30的电池31使用了二次电池，所以需要抑制因内部电阻损失的增加而导致的电池31的劣化。因此，通过电池模块30、电感器46、以及电容器47形成rlc滤波器，实现了电流的平均化。
另外，在电力电路模块40设置有温度检测部48。温度检测部48为了检测第1开关元件41以及第2开关元件42中的至少一方的发热而被设置。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被装入1个基盘。因此，在第1开关元件41以及第2开关元件42中的一方的故障被发现的时间点，按基盘而被更换。由此，在本实施方式中，通过将1个温度检测部48设置于第1开关元件41以及第2开关元件42的附近，削减了部件个数。但是，检测第1开关元件41的温度的温度检测部和检测第2开关元件42的温度的温度检测部也可以分别设置。温度检测部48能够使用检测温度的各种元件(例如热敏电阻等)。
如图1以及图2所示，串10内的多个电池模块30分别介于电力电路模块40而相对于主线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与主线7连接或切离。在图2所示的电力电路模块40的构成例中，当断开第1开关元件41且接通第2开关元件42时，电池模块30与主线7连接。当接通第1开关元件41且断开第2开关元件42时，电池模块30被从主线7切离。
扫描单元(su(sweepunit))50是被装入扫描模块20以进行与扫描模块20相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以及第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)向上位的控制器(在本实施方式中，图1所示的scu11)通知。扫描单元50被分别装入串10的多个扫描模块20中。被装入串10的多个扫描模块20中的扫描单元50按顺序连接，构成为按顺序传播从scu11输出的选通信号gs。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、以及选通驱动器53。
su处理部51是掌管扫描单元50中的各种处理的控制器。su处理部51例如能够使用微控制器等。su处理部51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在与上位的控制器(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输入至su处理部51的信号包含强制直通信号css、以及强制连接信号ccs。强制直通信号css是指示电池模块30从主线7(参照图1)的切离的信号，所述主线7从配电装置5延至串10。也就是说，被输入了强制直通信号css的扫描模块20对用于在与配电装置5之间输入输出电力的动作进行直通。强制连接信号ccs是指示电池模块30相对于主线7的连接的维持的信号。
向延迟/选择电路52输入选通信号gs。选通信号(在本实施方式中为pwm信号)gs是控制第1开关元件41以及第2开关元件42的接通状态和断开状态的交替的反复开关动作的信号。选通信号gs是使接通和断开交替反复的脉冲状的信号。首先，选通信号gs从scu11(参照图1)被输入至1个扫描模块20内的延迟/选择电路52。接着，选通信号gs从1个扫描模块20的延迟/选择电路52向其他扫描模块20的延迟/选择电路52按顺序传播下去。
在串10中，执行图3以及图4例示的扫描控制。在此，图3是扫描动作的时间图的一例。具体而言，图3示出了使全部扫描模块20执行了扫描动作的情况下的、各扫描模块20的连接状态与输出至配电装置5的电压的关系来作为一例。图4是强制直通动作的时间图的一例。具体而言，图4示出了使一部分扫描模块20执行了强制直通动作行的情况下的、各扫描模块20的连接状态与输出至配电装置5的电压的关系来作为一例。
在串10中执行的扫描控制中，决定被装入了串10的多个扫描模块20(例如，m个)中、在相同定时(timing)变为接通(on)的扫描模块20的数量m。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例如可以将用于将电池模块30与主线7连接的信号波形和用于将电池模块30从主线7切离的信号波形按顺序排列。在选通信号gs中，用于将电池模块30与主线7连接的信号波形可以在对串10进行扫描的预先确定的周期t中，被装入与主线7连接的电池模块30的数量。另外，用于将电池模块30从主线7切离的信号波形，被装入串10所装入了的电池模块30中、将电池模块30从主线7切离所需的所要数量。用于将电池模块30与主线7连接的信号波形和/或用于将电池模块30从主线7切离的信号波形，被适当地调整波长等。
在本实施方式的串10中，m个扫描模块20从配电装置5侧按扫描模块20a，20b，···，20m的顺序串联连接。以下，将靠近配电装置5一侧作为上游侧，将离配电装置5远的一侧作为下游侧。首先，选通信号gs从scu11被输入至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。接着，选通信号gs从扫描模块20a的延迟/选择电路52向在下游侧相邻的扫描模块20b的延迟/选择电路52传播。向在下游侧相邻的扫描模块20的选通信号的传播到最下游侧的扫描模块20m为止按顺序反复进行。
在此，延迟/选择电路52能够使从scu11或上游侧的扫描模块20输入了的脉冲状的选通信号gs延迟所规定的延迟时间而向下游侧的扫描模块20传播。该情况下，表示延迟时间的信号从scu11被输入至扫描单元50(例如，在本实施方式中为扫描单元50内的su处理部51)。延迟/选择电路52基于由信号表示的延迟时间，使选通信号gs延迟。另外，延迟/选择电路52也能够不使所输入的选通信号gs延迟而直接(就那样地)向下游侧的扫描模块20传播。
另外，选通驱动器53驱动第1开关元件41以及第2开关元件42的开关动作。延迟/选择电路52将控制选通驱动器53的驱动的信号对选通驱动器53输出。选通驱动器53向第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与主线7连接的情况下，选通驱动器53输出用于将第1开关元件41设为断开、且将第2开关元件42设为接通的控制信号。在将电池模块30从主线7切离的情况下，选通驱动器53输出用于将第1开关元件41设为接通、且将第2开关元件42设为断开的控制信号。
本实施方式的延迟/选择电路52受scu11等的控制装置控制，选择性执行扫描动作、强制直通动作以及强制连接动作。
例如，在扫描动作中，通过选通信号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按预定的顺序与主线7连接、且按预定的顺序切离。其结果，串10以一边将与主线7连接的电池模块30按短的控制周期依次调换，一边将预先确定的数量的电池模块30与主线7始终连接这样的状态驱动。通过所述扫描动作，串10虽然将与主线7连接的电池模块30按短的控制周期依次调换，但是如将预先确定的数量的电池模块30串联连接而成的1个电池组那样发挥功能。为了实现所述扫描动作，串10的各扫描模块20通过scu11而被控制。在所述控制中，scu11对串10输出选通信号gs、并且向装入了各扫描模块20的su处理部51输出控制信号。扫描动作的一例的详细的说明在图3以及图4中例示而稍后说明。
在扫描动作中，延迟/选择电路52将被输入了的选通信号gs直接(就那样地)向选通驱动器53输出，并且使选通信号gs延迟了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在串10内定时(timing)被错开的同时，与主线7依次连接、且从主线7依次切离。
在强制直通动作中，延迟/选择电路52与被输入了的选通信号gs无关而将使第1开关元件41以接通而维持、且使第2开关元件42以断开而维持的信号向选通驱动器53输出。其结果，强制直通动作中的扫描模块20的电池模块30从主线7切离。另外，强制直通动作中的扫描模块20的延迟/选择电路52使选通信号gs不延迟而直接(就那样地)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与被输入了的选通信号gs无关而将使第1开关元件41以断开而维持、且使第2开关元件42以接通而维持的信号向选通驱动器53输出。其结果，强制连接动作中的扫描模块20的电池模块30与主线7始终连接。另外，强制连接动作中的扫描模块20的延迟/选择电路52使选通信号gs不延迟而直接(就那样地)向下游侧的扫描模块20传播。
延迟/选择电路52也可以构成为起到上述那样的所需功能的1个集成电路。另外，延迟/选择电路52也可以将使选通信号gs延迟的电路和向选通驱动器53选择性地发送选通信号gs的电路组合。以下，说明本实施方式的延迟/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和选择电路52b。输入至延迟/选择电路52的选通信号gs被输入至延迟电路52a。延迟电路52a使选通信号gs延迟预定的延迟时间而向选择电路52b输出。另外，输入至延迟/选择电路52的选通信号gs利用不通过延迟电路52a的其他路径直接(就那样地)被输出至选择电路52b。选择电路52b从su处理部51接收指示信号，根据指示信号进行输出。
来自su处理部51的指示信号在指示扫描动作的实施的情况下，选择电路52b将被输入的选通信号gs直接(就那样地)向该扫描模块20的选通驱动器53输出。选通驱动器53向电力电路模块40输出控制信号，将第1开关元件41设为断开、且将第2开关元件42设为接通，将电池模块30与主线7连接。另一方面，选择电路52b向下游的1个扫描模块20的延迟/选择电路52输出延迟后的选通信号gs。也就是说，在电池模块30在扫描动作中与主线7连接了的情况下，向下游的1个扫描模块20发送延迟了预定的延迟时间后的选通信号gs。
在来自su处理部51的指示信号是强制直通信号css的情况下，选择电路52b将用于使电池模块30直通的信号向选通驱动器53输出。通过强制直通信号css继续，接受了强制直通信号css的扫描模块20的电池模块30以从主线7切离了的状态而被维持。该情况下，通过选择电路52b，利用不通过延迟电路52a的其他路径将被输入到选择电路52b的选通信号gs向下游的1个扫描模块20输出。
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与主线7连接的信号向选通驱动器53输出。也就是说，选通驱动器53将第1开关元件41设为断开、且将第2开关元件42设为接通，将电池模块30与主线7连接。通过强制连接信号ccs继续，电池模块30维持与主线7连接了的状态。该情况下，通过选择电路52b，利用不通过延迟电路52a的其他路径被输入至选择电路52b的选通信号gs向下游的1个扫描模块20输出。
如图1以及图2所示，在本实施方式中，1个串10所包含的多个扫描单元50(详细而言，多个延迟/选择电路52)按菊花链(daisychain)方式按顺序连接。其结果，从scu11输入至1个扫描单元50的选通信号gs在多个扫描单元50之间按顺序传播。因此，容易将scu11中的处理简化，也容易抑制信号性增加这一情况。但是，scu11也能够对多个扫描单元50的每一个单独地输出选通信号gs。
扫描单元50具备指示器(indicator)57。指示器57例如将包含电池模块30和/或电力电路模块40等的扫描模块20的状态向作业者通知。指示器57例如能够将扫描模块20内的电池模块30被检测出不良(例如，故障以及电池31的劣化等)这一情况(也即是电池模块30处于应更换的状态这一情况)向作业者通知。
作为一例，本实施方式的指示器57使用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)来作为指示器57。另外，也可以使用输出声音的设备(例如扬声器等)来作为指示器57。另外，指示器57也可以通过促动器(例如，马达或螺线管(solenoid)等)使构件驱动，从而将扫描模块20的状态向作业者通知。另外，指示器57也可以构成为，根据扫描模块20的状态，按不同的方法示出状态。
在本实施方式中，指示器57的动作通过扫描单元50内的su处理部51而被控制。但是，su处理部51以外的控制器(例如scu11等)也可以控制指示器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，作业者能够从并排配置而成的多个扫描模块20之中容易地识别通过指示器57通知了状态的扫描模块20。但是，也能够变更指示器57的构成。例如，也可以不同于按每个扫描单元50设置了的指示器57，或与指示器57一起，设置有汇总多个扫描模块20的状态进行通知的状态通知部。该情况下，状态通知部例如也可以使1个监视器汇总显示多个扫描模块20的状态(例如，是否发生了不良等)。
＜扫描控制＞
针对在串10中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被适当地在接通和断开之间切换而驱动。其结果，电池模块30的相对于主线7的连接和从主线7的切离按每个扫描模块20以高速切换。进而，串10能够使从上游侧向第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而延迟。其结果，串10所包含的m个扫描模块20中、与主线7连接的m个(m＜m)扫描模块20被依次切换。由此，串10所包含的多个电池模块30以预定的顺序与主线7连接、且以预定的顺序切离。而且，预先确定的数量的电池模块30成为与主线7始终连接这样的状态。通过所述扫描动作，串10作为将预先确定的数量的电池模块30串联连接而成的1个电池组发挥功能。
图3是表示在使串10所包含的全部扫描模块20执行了扫描动作的情况下的、各扫描模块20的连接状态与输出至配电装置5的电压的关系的一例的时间图。1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，1个串10包含5个扫描模块20，使5个扫描模块20的全部执行扫描动作。
另外，在图3所示的例子中，对串10的scu11输入将向配电装置5输出的电压vh[v]设为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[sec]根据电源系统1所要求的规格而被适当设定。选通信号gs的周期t(也即是扫描模块20的连接和切离的周期)成为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，若将延迟时间dl设定得长，则选通信号gs的频率成为低频。相反地，若将延迟时间dl设定得短，则选通信号gs的频率成为高频。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，将第1开关元件41设为断开、且将第2开关元件42设为接通的扫描模块20的电池模块30与主线7连接。也就是说，在将第1开关元件41设为断开、且将第2开关元件42设为接通时，输入输出电路43与被设置为相对于电池模块30成为并联的电容器47连接，电力被输入输出。扫描模块20的扫描单元50在选通信号gs成为接通的期间，将电池模块30与主线7连接。另一方面，将第1开关元件41设为断开、且将第2开关元件42设为接通后的扫描模块20的电池模块30被从主线7切离。扫描单元50在选通信号gs成为断开的期间，将电池模块从主线7切离。
此外，若第1开关元件41与第2开关元件42同时成为接通状态，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，在将一方元件从接通切换为断开之后，在经过了短暂的待机时间之后，将另一方元件从断开切换为接通。其结果，能防止短路的发生。
将通过vh指令信号发出指令的vh指令值设为vh_com，将各电池模块30的电压设为vmod，将执行扫描动作的扫描模块20的数量(也即是在扫描控制中作为向主线7的连接对象的扫描模块20的数量)设为p。该情况下，在选通信号gs中，相对于周期t，接通的期间所占的占空比由「vh_com/(vmod×p)」求出。在图3所示的例子中，选通信号gs的占空比成为约0.46。此外，严格来说，占空比受到用于防止短路的发生的待机时间的影响而有所不同(vary)。因此，扫描单元50也可以利用反馈处理或前馈处理进行占空比的校正。
如图3所示，当开始扫描控制时，首先，p个扫描模块20中的1个(在图3所示的例子中，最上游侧的no.1的扫描模块20)成为连接状态。之后，当经过延迟时间dl时，下一个扫描模块20(在图3所示的例子中，从上游侧起第2个的no.2的扫描模块20)也成为连接状态。在该状态中，向配电装置5输出的电压vh成为2个扫描模块20的电压的合计值，没有达到vh指令值。进而经过延迟时间dl时，no.3的扫描模块20成为连接状态。该状态中，与主线7连接的扫描模块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，比vh指令值大。之后，当no.1的扫描模块20从主线7切离时，电压vh返回至2个扫描模块20的电压的合计值。在开始no.3的连接起经过延迟时间dl时，no.4的扫描模块20成为连接状态。其结果，与主线7连接的扫描模块20的数量成为no.2～no.4这3个。如以上，根据扫描控制，m个(在图3中为5个)扫描模块20中、与主线7连接的m个(在图3中为3个)扫描模块20被依次切换。
如图3所示，也存在vh指令值不能被各电池模块30的电压vmod整除的情况，向配电装置5输出的电压vh发生变动。但是，电压vh经rlc滤波器平均化而向配电装置5输出。此外，在将从配电装置5输入的电力蓄积于各扫描模块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。
＜强制直通动作＞
参照图4，针对使一部分扫描模块20执行强制直通动作，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，被指示了强制直通动作的执行的扫描模块20维持将电池模块30从主线7切断的状态。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执行强制直通动作。也就是说，在图4所示的例子中，1个串10所包含的5个扫描模块20中、执行扫描动作的扫描模块20的数量(也即是成为向主线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的占空比成为约0.58。
如图4所示，在使一部分扫描模块20(在图4中为no.2的扫描模块20)执行强制直通动作的情况下，与图3所例示的情况相比，执行扫描动作的扫描模块20的数量p减少。但是，串10根据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，输出至配电装置5的电压vh的波形成为与图3所例示的电压vh的波形相同。因此，串10在使执行扫描动作的扫描模块20的数量p增减的情况下，也能够将所指示的电压vh适当地向配电装置5输出。
串10例如在任一个扫描模块20内的电池31发生了不良(例如，劣化或故障等)的情况下，能够使包含发生了不良的电池31的扫描模块20执行强制直通动作。因此，串10能够利用未发生不良的扫描模块20，将所指示的电压vh适当地向配电装置5输出。另外，作业者能够使串10保持正常工作的状态而更换包含发生了不良的电池31的电池模块30(也即是正在进行强制直通动作的扫描模块20的电池模块30)。换言之，在本实施方式的电源系统1中，在更换电池模块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的连接状态成为始终连接。例如，在对图4所示的no.2的扫描模块20执行强制连接动作而不执行强制直通动作的情况下，no.2的连接状态以“连接”而非“切断”而被维持。
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的每一个中执行。对电源系统1的整体进行统合控制的控制器(在本实施方式中为gcu2)控制多个串10的动作以满足来自上位系统6的指令。例如，在仅靠1个串10无法满足上位系统6要求的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，针对串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和与主线7经由电力电路模块40串联连接而成的多个扫描模块20。进而，串10的主线7与从配电装置5延伸的总线9连接。串10从主线7中的配电装置5侧(上游侧)按顺序具备：总线电压检测部21、系统断路器(系统断路器也被适当地称为“smr(systemmainrelay)”)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，也能够变更一部分构件的配置。例如，系统断路器22也可以设置于与串电容器23相比更靠下游侧。
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的电压。系统断路器22对串10与配电装置5之间的连接以及切断进行切换。在本实施方式中，系统断路器22按照从scu11输入的信号而被驱动。串电容器23以及串电抗器25通过形成rlc滤波器而实现电流的平均化。串电流检测部24检测在串10与配电装置5之间流动的电流。串电压检测部26在串10中检测将与主线7串联连接的多个扫描模块20的电压加在一起后的电压、也即是串10的串电压。
在图1所示的方式中，系统断路器22具备开关22a和熔断器22b。开关22a是用于将串10相对于配电装置5连接或切断的装置。开关22a能够被适当地称为串开关。通过使该开关22a接通，将串10的主线7与配电装置5的总线9连接。通过将该开关22a断开，串10从配电装置5切离。开关22a通过控制串10的scu11而被控制。通过操作开关22a，串10相对于配电装置5被适当地切断或连接。熔断器22b是用于在串10的主线7中流过在串10的设计上未预定的大电流的情况下停止该动作的装置。熔断器22b也被适当地称为串熔断器。
在此，若装入1个电池模块30的电池为相同规格的电池，则被装入了的电池的数量越多，则1个电池模块30的电压越高。另一方面，当电池模块30的电压高时，作业者在处理上很危险、而且重量变重。从这样的观点出发，1个电池模块30最好以在充满电的状态下作业人接触也不会发生重大事故的程度的电压(例如，低于60v，优选例如低于42v)、且在成为由一个作业者就能够容易更换的程度的重量的范围内装入很多电池。而且，装入串10的电池模块30无需由全部相同的电池构成，最好根据装入电池模块30的电池的种类和/或规格等，决定装入1个电池模块30的电池的数量。在串10中，构成为，通过将装入了所述电池模块30的扫描模块20串联组合而能够输出所需的电压。进而，该电源系统1构成为，通过将多个串10组合，能够输出用于与电力系统8连接的所需的电力。
在本实施方式中，连接电源系统1的多个串10的配电装置5具备按每个串10a，10b连接的子配电装置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输入至各串10a，10b的电力的分配和/或从各串10a，10b输入至电力系统8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和对各串10进行控制的scu11的协调工作，使得装入有多个串10的电源系统1整体作为1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、也即是各串10a，10b侧利用直流电流而被控制。配电装置5的上游侧也即是电力系统8利用交流而被控制。各串10a，10b的电压通过配电装置5而被控制为，相对于电力系统8的电压大致均衡。在将各串10a，10b的电压控制为比电力系统8低时，从电力系统8向各串10a，10b流动电流。此时，在各串10a，10b中进行扫描控制时，适当对电池模块30进行充电。在将各串10a，10b的电压控制为比电力系统8高时，从各串10a，10b向电力系统8流动电流。此时，在各串10a，10b中进行扫描控制时，适当从电池模块30放电。配电装置5也能够将各串10a，10b的电压控制为，相对于电力系统8的电压保持均等，在各串10a，10b中几乎不流动电流。在本实施方式中，这样的控制能按连接有串10a，10b的每个子配电装置5a，5b进行控制。例如，通过按每个串10a，10b调整电压也能够控制为，与配电装置5连接的多个串10a，10b中的一部分串中10几乎不流动电流。
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，能够组成产生能吸收电力系统8的急剧需求增加这样的输出、补充电力系统8的急剧电力不足这样的大型系统。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地转回至电源系统1的充电。例如，在深夜的电力需求低的时间段发电所的输出有剩余的情况下和/或在大型的太阳能发电系统中发电量急增这样的情况下，电源系统1能够通过配电装置5吸收剩余电力。相对地，在电力系统8中电力需求急剧增加这样的情况下，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适当地输出所需的电力。由此，通过电源系统1适当补充电力系统8的电力不足。
在该电源系统1中，无需将串10所装入的多个电池模块30中的全部电池模块30始终连接。由于如上所述能够按照每个电池模块30执行强制直通动作，所以在电池模块30发生了异常的情况下，能够将发生了异常的电池模块30从串10的扫描控制中切离。因此，在该电源系统1中，电池模块30所使用的电池未必是未使用的新电池。
例如，能够将作为混合动力车、电动汽车等的电动车辆的驱动用电源而使用过的二次电池进行适当再利用。作为所述驱动电源使用过的二次电池例如即使使用10年左右，也充分起到作为二次电池的功能。在该电源系统1中，由于能够将发生了异常的电池模块30立刻切离，所以例如最好确认起到必要的所需性能这一情况而装入电池模块30。作为电动车辆的驱动用电源而使用过的二次电池迎来了被依次回收的时期。电源系统1被认为例如能够通过电动车辆装入1万台的二次电池，能够吸收相当量的回收的二次电池。此外，并不清楚作为电动车辆的驱动用电源而被使用的二次电池的性能何时劣化。在这样的二次电池被再利用于电源系统1的电池模块30这样的情况下，无法预测在电池模块30中何时发生不良。
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适当地切离。因此，即使突发性地电池模块30和/或被装入电池模块30的二次电池发生不良，也无需停止整个电源系统1。
但是，电源系统1的多个串10如上所述，以相对于与电力系统8连接的配电装置5分别成为并联的方式连接。在电力系统8与配电装置5之间输入或输出的电力通过控制电力系统8的上位系统6而能够被决定。例如，承担控制装置100的功能的一部分或全部的gcu2能够根据与电力系统8之间的电力的输入和/或输出、和电力被分配的串10的数量，算出通过配电装置5被分配电力的串10中流动的电流值的预测值。另外，例如，从电力系统8向配电装置5请求的电力(输入或输出)通过上位系统6而被决定。
上位系统6通过gcu2向配电装置5请求所需的电力的输入和/或输出。例如，若电力系统8剩余电力，则上位系统6向配电装置5请求从电力系统8抢夺电力。根据该请求，配电装置5控制串10侧的电压以使得电压比电力系统8侧下降。若电力系统8中电力不足，则上位系统6向配电装置5请求向电力系统8发送电力。根据该请求，配电装置5控制串10侧的电压以使得电压比电力系统8侧上升。
此时，基于由设置于串10的主线7的串电流检测部24和/或串电压检测部26、设置于电池模块30的电压检测部35以及温度检测部36、设置于电力电路模块40的温度检测部48等检测的计测值，始终监视串10、电池模块30以及电力电路模块40等的状态。其中，在因电流值检测电源系统1的状态的设备中，电流值变小则误差变大。
在发明人的见解中，在电源系统1中，特别在主线7中流动的电流和/或在电力电路模块40的输入输出电路43中流动的电流等变小，则可能成为误认电源系统1的状态的原因。例如，如上所述，在以分别成为并联的方式将多个串10与配电装置5连接的情况下，在从配电装置5请求的电力小的情况下，例如，若从配电装置5向分别成为并联的方式连接的多个串10均等分配电流，则在1个串10的主线7中流动的电流会变小。若在串10的主线7中流动的电流变小，则在因电流值检测串10的状态的设备中，所检测的电流值的误差变大，有可能成为误认串10的状态的原因。
图5是电源系统1的控制装置100的框图。在上述观点中，在此提出的电源系统1的控制装置100如图5所示，最好具有第1处理部101和第2处理部102。
在此，控制装置100最好是控制从电力系统8向与配电装置5连接的多个串10的电力的输入、和从多个串10向电力系统8的电力的输出的装置。在上述的实施方式中，控制装置100的控制中，例如作为控制配电装置5和/或串10的电力控制装置的gcu2、scu11、扫描单元50等以协调工作的方式承担。控制装置100例如按照来自上位系统6的指令，利用与电力系统8的状况等的关系控制配电装置5和/或串10。另外，由电源系统1检测的各种信息能够利用iot技术由远程放置的外部服务器进行管理。控制装置100的各种处理，能够通过利用云计算技术，与以能够通过通信互联网访问电源系统1的方式连接的外部的管理者计算机的协调工作而被进行远程操作。
第1处理部101是执行第1处理的处理部，所述第1处理中，决定与配电装置5并联连接的多个串10中的一部分串10。第2处理部102是执行第2处理的处理部，所述第2处理中，由至少第1处理部101决定的一部分串10进行向与配电装置5并联连接的多个串10的电力的输入或从多个串10向配电装置5的电力的输出。
该情况下，至少从配电装置5向由第1处理部101决定的一部分串10分配电力。因此，在该一部分串10中，从配电装置5分配的电力稳定。由此，在该一部分串10中，在串10的主线7中流动的电流变得容易以确保了所需的电力值的状态而稳定。因此，在因电流值检测串10的状态的设备中，能将所检测的电流值的误差抑制为小，变得容易适当把握串10的状态。而且，在该一部分串10中，能够使电源系统1稳定驱动。
第1处理部101也可以构成为，例如，在配电装置5中，评价并联连接而成的串10的性能，根据该性能评价决定分配电力的串10。例如，第1处理部101也可以构成为，根据性能评价，将性能良好的串10选定为一部分串10。该情况下，在配电装置5从上位系统6要求稳定的电力的输入和/或输出这样的情况下，能够得到稳定的性能。另外，第1处理部101也可以构成为，将性能不良的串10选定为一部分串10。该情况下，例如，也可以执行预先准备的检查模式以检查该串10内的各扫描模块20的电池模块30。另外，也可以执行预先准备的劣化恢复模式以使各扫描模块20的电池模块30的劣化恢复。将性能不良的串10选定为一部分串10的模式例如也可以构成为，在从上位系统6向配电装置5的请求(例如，电力的输入和/或输出的请求)不紧急(severe)的情况下执行。
例如，由第2处理部102进行的第2处理，在将配电装置5与多个串10之间的电力的输入或输出向多个串10均等分配时，在一部分串10中无法得到预先确定的电流值的情况下是有益的。该情况下，第2处理部102最好构成为，将用于在一部分串10中得到预先确定的电流值的电力向该一部分串分配。而且，也可以构成为，将剩余的电力向多个串10中由第1处理部101决定的一部分串以外的至少1个串分配。由此，在由第1处理部101决定的一部分串10中，能稳定得到预先确定的电流值。而且，在该一部分串10中，能够使电源系统1稳定驱动。另外，针对剩余的电力，由于也能够转向其他串10，所以针对其他串10也能适当有效地被活用。
该情况下，在第2处理部102中，首先，最好执行得到在将配电装置5与多个串10之间的电力的输入或输出向多个串10均等分配时的、各串10的主线7的电流值的处理。接着，判定所得到的串10的主线7的电流值是预先确定的电流值的处理最好在各串10中分别执行。然后，在所述判定中，在由第1处理部101决定的一部分串10中没有得到预先确定的电流值的情况下，算出用于在该一部分串10中得到预先确定的电流值的电力。然后，控制配电装置5以使得所算出的电力被分配给该一部分串10。配电装置5最好构成为，进一步向与配电装置5并联连接的多个串10中由第1处理部101决定的一部分串10以外的至少1个串10分配剩余的电力。
在此，预先确定的电流值例如最好是精度良好地检测串10的状态所需的电流值。另外，预先确定的电流值例如能按与配电装置5连接的每个串10而决定。该情况下，预先确定的电流值也可以根据安装于串10的电池模块30和/或装入电池模块30的电池31(参照图2)而被决定。控制装置100最好具备按每个所述串10存储预先确定的电流值的存储部。另外，按每个串10决定的电流值也可以构成为能适当编辑。另外，按每个串10决定的电流值例如也可以构成为，在控制装置100中，根据评价串10的性能得到的评价值而被适当算出。
第2处理部102也可以构成为，在将配电装置5与多个串10之间的电力的输入或输出向一部分串10分配时，在一部分串10的至少1个中无法得到预先确定的电流值的情况下，向一部分串10中至少1个串10分配电力。
例如，在即使向由第1处理部101决定的一部分串10分配，从上位系统6向配电装置5请求的电力的输入或输出也很小的情况下，在被分配电力的一部分串10中电流值可能会变小。例如，可能会发生在由第1处理部101决定的一部分串10中的一部分串10无法得到预先确定的电流值的情况。在这样的情况下，第2处理部102最好构成为，向一部分串10中至少1个串10分配电力。由此，在电力被分配的串10中电流值变得容易稳定。
在此，图6是控制装置100的第1处理和第2处理的流程图的一例。如图6所示，在第1处理中，决定与配电装置5并联连接的多个串10中的一部分串10(s11)。在第2处理中，例如，在向由第1处理决定的一部分串10分配电力时，算出在各串10中流动的电流值a1(s12)。然后，判定所算出的电流值a1是否为各串10的预先确定的电流值a0以上(a1＞a0)(s13)。在所述判定处理(s13)中，在所算出的电流值a1为各串10的预先确定的电流值a0以上的情况下(yes)，向由第1处理决定的一部分串10分配电力(s14)。
在判定处理(s13)中，在所算出的电流值a1低于各串10的预先确定的电流值a0的情况下(no)，最好从由第1处理(s11)决定的一部分串10之中进一步决定一部分串10。也就是说，再决定一部分串10(s15)。所述再决定例如也可以作为第1处理部101的功能而实施。接着，在向再决定的一部分串10分配电力时，算出在各串10中流动的电流值a2(s16)。然后，判定所算出的电流值a2是否为各串10的预先确定的电流值a0以上(a2＞a0)(s17)。在所算出的电流值a2为各串10的预先确定的电流值a0以上的情况下(是)，在由第2处理部102进行的第2处理中，向利用s15的处理所再决定的一部分串10分配电力(s18)。
在所述判定处理(s17)中，所算出的电流值a1低于各串10的预先确定的电流值a0的情况下(否)，从一部分串10之中进一步再决定一部分串10(s15)。从再决定(s15)到判定处理(s17)为止的处理反复进行，直到所算出的电流值a2成为各串10的预先确定的电流值a0以上(a2＞a0)。
根据所述第2处理，在向所决定的一部分串10分配了电力时，在各串10中流动的电流值a1，a2成为各串10的预先确定的电流值a0以上。因此，能稳定确保串10所需的电流值。
例如，从电力系统8向与配电装置5连接的多个串10输出的电力能按照来自上位系统6和/或gcu2的指令而被算出。即使按照来自上位系统6和/或gcu2的指令算出的电力发生变动，通过上述的控制装置100的第1处理和第2处理，也能稳定确保串10所需的电流值。由于能稳定确保串10所需的电流值，所以能够精度良好地监视串10的状态，使电源系统1稳定运转。
此外，从再决定(s15)到判定处理(s17)为止的处理中，在所算出的电流值a2是否为各串10的预先确定的电流值a0以上的判定(a2＞a0)反复进行时，在再决定(s15)中，被决定为一部分串10的串10逐步减少。而且，最终，也可以假设串10成为1个。进而，在从再决定(s15)到判定处理(s17)为止的处理中，即使选择某一个串10，在所算出的电流值没有成为串10的预先确定的电流值以上的情况下，也被反馈给上位系统6。而且，也可以直到从上位系统6向配电装置5请求的电力稳定地变高为止，使与该配电装置5连接的串10休止。
以上，针对在此提出的电源系统进行了各种说明。只要没有特别提及，在此列举的电源系统的实施方式等不对本发明进行限定。另外，在此提出的电源系统能够进行各种变更，只要不产生特别的问题，各构成要素和在此提及的各处理能进行适当省略或适当组合。
1.一种电源系统，
具备：配电装置，用于与电力系统连接；多个串，与所述配电装置彼此并联连接；以及控制装置，
所述串具有：主线，与所述配电装置连接；和多个扫描模块，沿着所述主线配置，
所述扫描模块具有：电池模块；输入输出电路，构成为将所述电池模块与所述主线串联连接；以及至少1个开关元件，构成为设置于所述输入输出电路，对所述电池模块与所述主线之间的连接和切断进行切换，
所述控制装置构成为，对从与所述配电装置连接的电力系统向与所述配电装置连接的多个串的电力的输入、和从所述多个串向电力系统的电力的输出进行控制，且构成为，执行第1处理和第2处理，所述第1处理中，决定与所述配电装置并联连接的所述多个串中的一部分串，所述第2处理中，由至少所述一部分串进行向与所述配电装置并联连接的多个串的电力的输入或从所述多个串向所述配电装置的电力的输出。
2.根据权利要求1所述的电源系统，
所述第2处理构成为，在将所述配电装置与所述多个串之间的电力的输入或输出向所述多个串均等分配时，在所述一部分串中没有得到预先确定的电流值的情况下，将用于在所述一部分串中得到所述预先确定的电流值的电力向该一部分串分配，向所述多个串中由所述第1处理决定了的一部分串以外的至少1个串分配剩余的电力。
3.根据权利要求1或2所述的电源系统，
所述第1处理构成为，在将所述配电装置与所述多个串之间的电力的输入或输出分配给了所述一部分串时，在所述一部分串的至少1个中没有得到预先确定的电流值的情况下，从所述一部分串之中再决定一部分串。
技术总结