JP7464020B2 - 電源システム - Google Patents

Description

本開示は、電源システムに関し、特に、複数の電池ストリングを用いた電源システムに関する。

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

特開２０１８－０７４７０９号公報

特許文献１は、上記のような電池ストリングを用いて直流電力を出力する電源システムを開示する。しかし、特許文献１では、電池ストリングを用いて電力波形（交流電力）を出力することについては何ら検討されていない。交流電力用の電池ストリング（以下、「ＡＣ電池ストリング」と称する）と直流電力用の電池ストリング（以下、「ＤＣ電池ストリング」と称する）とを適切に使い分けることができれば、電池ストリングの用途の幅が広がり、電池ストリングの低コスト化が期待できる。

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、ＡＣ電池ストリングとＤＣ電池ストリングとを用いて、状況に応じて適切な方式で交流電力を出力することができる電源システムを提供することである。

本開示の電源システムは、給電対象へ交流電力を出力するように構成される。電源システムは、第１電源回路と、第２電源回路と、制御装置とを備える。第１電源回路は、直流電力用のＤＣ電池ストリングと、ＤＣ電池ストリングから出力される直流電力を交流電力に変換するインバータとを備え、ＤＣ電池ストリング及びインバータによって第１交流電力を出力するように構成される。第２電源回路は、交流電力用のＡＣ電池ストリングを備え、ＡＣ電池ストリングによって第２交流電力を出力するように構成される。制御装置は、第１電源回路及び第２電源回路を制御するように構成される。ＡＣ電池ストリング及びＤＣ電池ストリングの各々は、直列に接続された複数の電池回路モジュールを含む。複数の電池回路モジュールの各々は、電池と、電池の電圧を出力する出力端子と、出力端子に接続されるとともに電池に並列に接続された第１スイッチと、電池に直列に接続された第２スイッチとを含み、第１スイッチが遮断状態かつ第２スイッチが導通状態であるときに出力端子に電池の電圧が印加されるように構成される。制御装置は、第１モードと第２モードとを切替え可能に構成される。第１モードでは、給電対象と第２電源回路との間で電力をやり取りする一方、給電対象と第１電源回路との間では電力をやり取りしない。第２モードでは、給電対象と第１電源回路及び第２電源回路の各々との間で電力をやり取りする。そして、制御装置は、第１モードで給電対象に対する第２交流電力の供給を開始し、給電電流が第１閾値を超えると、制御装置は、第１モードから第２モードに切り替え、第２モードで給電対象に第１交流電力及び第２交流電力を供給するように構成される。

上記の構成によれば、第１電源回路及び第２電源回路の各々に各自の特性に合った給電を担当させることが可能になる。具体的には、ＤＣ電池ストリングを用いる第１電源回路は、インバータを用いて交流電力を出力するため、第２電源回路と比べて効率が高く、大きな電力（ｋＷ）を出力しやすい。一方、ＡＣ電池ストリングを用いる第２電源回路は、ＡＣ電池ストリングに含まれる各電池回路モジュールの第１スイッチ及び第２スイッチを制御することで、インバータを用いずに電力波形を調整することができるが、第１電源回路と比べて効率が低く、大きな電力（ｋＷ）を出力しにくい。そこで、上記の電源システムでは、低レートの給電（すなわち、給電電流が第１閾値以下の給電）を第２電源回路（ＡＣ電池ストリングを含む）に担当させ、高レートの給電（すなわち、給電電流が第１閾値を超える給電）を、第２電源回路に加えて第１電源回路（ＤＣ電池ストリングを含む）にも担当させる。こうした電源システムによれば、低レートの給電と高レートの給電との両方を好適に行なうことが可能になる。一般に、給電開始直後は、低レートの給電が行なわれ、徐々に給電電流が上昇する。上記の電源システムでは、低レートの給電においてＤＣ電池ストリングが使用されないため、ＤＣ電池ストリングに含まれる各電池の劣化が抑制される。

第１閾値は、Ｃレートで表わされてもよい。第１閾値は、１Ｃ程度であってもよく、０．５Ｃ以上１．５Ｃ未満であってもよく、１．５Ｃ以上であってもよい。

給電対象は、電力系統のような外部電源であってもよいし、建物であってもよい。給電対象が電力系統である形態では、電源システムが逆潮流を行なうことになる。また、給電対象は、後述するように、外部電源と建物とをつなぐ電線であってもよい。

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

低レートの給電では、長時間の給電によって電力量（ｋＷｈ）が大きくなることがある。上記の電源システムでは、低レートの給電に高容量型電池（エネルギー密度が高い電池）を用いることで、こうした長時間の給電にも対応しやすくなる。また、上記の電源システムでは、高レートの給電に高出力型電池（パワー密度が高い電池）を用いることで、高レートの給電を好適に行ないやすくなる。

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

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

上記の制御装置は、ＤＣ電池ストリングに含まれる電池の温度とＤＣ電池ストリングに含まれる電池のＳＯＣ（State Of Charge）との少なくとも一方に基づいて、第１閾値を設定するように構成されてもよい。

高出力型電池のパワー密度は、電池の劣化によって低下しやすい。上記構成によれば、ＤＣ電池の劣化を抑制することで、ＤＣ電池のパワー密度を高く維持しやすくなる。具体的には、高温時にＤＣ電池の充放電が行なわれるとＤＣ電池の劣化が進行しやすい。また、ＳＯＣが高いＤＣ電池の充電が行なわれたり、ＳＯＣが低いＤＣ電池の放電が行なわれたりすると、ＤＣ電池の劣化が進行しやすい。上記の制御装置は、ＤＣ電池の温度及びＳＯＣの少なくとも一方に基づいてＤＣ電池が劣化しやすいと判断される場合に、第１閾値を高くすることで、ＤＣ電池の劣化を抑制することができる。第１閾値が高くなることで、第１モードから第２モードに切り替わりにくくなり、ＤＣ電池の充放電が行なわれにくくなる。上記の構成によれば、ＤＣ電池が劣化しやすい状況におけるＤＣ電池の充放電を抑制することが可能になる。

上記の制御装置は、外部からの指令に従って第１電源回路及び第２電源回路の少なくとも一方を制御するように構成されてもよい。上記の制御装置は、外部からの指令が示す入出力電流値が第２閾値よりも小さいときは、第１モードにおいて、第２電源回路の入出力電流値が指令が示す入出力電流値になるように第２電源回路を制御してもよい。上記の制御装置は、外部からの指令が示す入出力電流値が第２閾値よりも大きいときは、第２モードにおいて、第１電源回路の入出力電流値と第２電源回路の入出力電流値との合計が指令が示す入出力電流値になるように第１電源回路及び第２電源回路を制御してもよい。

電源システムにおいて、第１電源回路及び第２電源回路に含まれる各電池の充放電を制御装置が外部からの指令に従って行なう場合に上記のような制御が行なわれることで、電源システムは低レートの充放電と高レートの充放電との両方を好適に行なうことが可能になる。第２閾値は、第１閾値と同じでも異なってもよい。

上述したいずれかの電源システムにおいて、給電対象は、建物に電力を供給する外部電源と建物とをつなぐ電線であってもよい。第１電源回路及び第２電源回路の各々は、外部電源との間で電力の授受を行なうように構成されてもよい。

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

上記の電源システムにおいて、制御装置は、外部電源の電力調整を行なうように構成されもよい。制御装置は、当該電源システムの入出力電流が第３閾値よりも小さいときは、第１モードにおいて、第２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第２電源回路を制御するように構成されてもよい。制御装置は、当該電源システムの入出力電流が第３閾値よりも大きいときは、第２モードにおいて、第１電源回路の入出力電力と第２電源回路の入出力電力との両方によって外部電源の電力調整を行なうように第１電源回路及び第２電源回路を制御するように構成されてもよい。

電源システムにおける制御装置が外部電源の電力調整を行なう場合に上記のような制御が行なわれることで、電源システムは低レートの電力調整と高レートの電力調整との両方を好適に行なうことが可能になる。第３閾値は、第１閾値と同じでも異なってもよい。

上述したいずれかの電源システムは、第１電源回路と給電対象との間に配置された第１リレーと、第２電源回路と給電対象との間に配置された第２リレーとをさらに備えてもよい。制御装置は、第１モードでは、第１リレーを遮断状態、かつ、第２リレーを導通状態にし、第２モードでは、第１リレー及び第２リレーの両方を導通状態にするように構成されてもよい。

上記構成によれば、第１モードにおいては、第２電源回路と給電対象との間での電力の授受が許容されるとともに第１電源回路と給電対象との間での電力の授受が禁止され、第２モードにおいては、第１電源回路及び第２電源回路の各々と給電対象との間での電力の授受が許容される。これにより、第１モード及び第２モードが適切に行なわれやすくなる。

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

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

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

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

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

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

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

本開示によれば、ＡＣ電池ストリングとＤＣ電池ストリングとを用いて、状況に応じて適切な方式で交流電力を出力することができる電源システムを提供することができる。

本開示の実施の形態に係る電源システムの構成を示す図である。 図１に示した電源システムが備える各スウィープユニットの構成を示す図である。 図２に示したスウィープユニットにおいて、ゲート信号によって制御される電池回路モジュールの動作の一例を示すタイムチャートである。 図２に示したスウィープユニットにおいて、稼働状態の電池回路モジュールを示す図である。 図２に示したスウィープユニットにおいて、遅延期間における電池回路モジュールの状態を示す図である。 図２に示したスウィープユニットにおいて、停止期間における電池回路モジュールの状態を示す図である。 図２に示したスウィープユニットにおいて実行されるスウィープ制御の一例について説明するための図である。 図１に示したインバータの詳細構成を示す図である。 第２電源回路の構成を示す図である。 図１に示したＧＣＵ（制御装置）によって実行される給電開始制御に係る処理の一例を示すフローチャートである。 図１０に示した第１閾値の設定処理の詳細を示すフローチャートである。 図１に示した電源システムにおいて、リモートＯＮ状態のＧＣＵ（制御装置）が実行する処理の一例を示すフローチャートである。 図１に示したＧＣＵ（制御装置）が所定の充放電計画に従って電力調整を行なうときに実行される処理の一例を示すフローチャートである。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。以下では、ストリング制御ユニット（String Control Unit）を、「ＳＣＵ」と称する。グループ制御ユニット（Group Control Unit）を、「ＧＣＵ」と称する。また、交流を「ＡＣ」、直流を「ＤＣ」と称する場合がある。

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

電力系統ＰＧは、電線ＰＧＬを通じて、建物３００に電力を供給する。電力系統ＰＧは、送配電設備によって構築される電力網である。電力系統ＰＧには、複数の発電所が接続されている。電力系統ＰＧは、それらの発電所から電力の供給を受けている。この実施の形態では、電力会社が、電力系統ＰＧ（商用電力系統）を保守及び管理する。電力会社は、一般送配電事業者に相当する。電力系統ＰＧは、三相交流電力を建物３００に供給する。電力系統ＰＧは、本開示に係る「外部電源」の一例に相当する。電力系統ＰＧの需給状況は、サーバ２００によって管理される。サーバ２００は、ＧＣＵ１００と通信可能に構成される。この実施の形態では、サーバ２００が電力会社に帰属する。ただしこれに限られず、サーバ２００は、アグリゲータに帰属するサーバであってもよいし、電力市場（たとえば、需給調整市場）で取引きを行なうサーバであってもよい。

第１電源回路２及び第２電源回路３の各々は、電力系統ＰＧとの間で電力の授受を行なうように構成される。第１電源回路２及び第２電源回路３の各々は、電力系統ＰＧから電力の供給を受けることもあるし、電力系統ＰＧに電力を供給することもある。第１電源回路２及び第２電源回路３の各々は、分電盤Ｃ１を介して、電線ＰＧＬ（電力系統ＰＧと建物３００とをつなぐ電線）に電気的に接続されている。ただし、電線ＰＧＬと第１電源回路２との間（より特定的には、分電盤Ｃ１と第１電源回路２との間）にはリレーＲ１及び絶縁フィルタＴ１が設けられている。また、電線ＰＧＬと第２電源回路３との間（より特定的には、分電盤Ｃ１と第２電源回路３との間）にはリレーＲ２及び絶縁フィルタＴ２が設けられている。リレーＲ１、Ｒ２は、それぞれ本開示に係る「第１リレー」、「第２リレー」の一例に相当する。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

ＧＣＵ１００は、複数種の充放電モード（第１モード及び第２モード）で充放電可能に構成される。ＧＣＵ１００は、第１モードと第２モードとを切替え可能に構成される。第１モードでは、給電対象と第２電源回路３との間で電力をやり取りする一方、給電対象と第１電源回路２との間では電力をやり取りしない。第１モードでは、ＧＣＵ１００が、リレーＲ１（第１リレー）をＯＦＦ状態（遮断状態）、かつ、リレーＲ２（第２リレー）をＯＮ状態（導通状態）にする。第２モードでは、給電対象と第１電源回路２及び第２電源回路３の各々との間で電力をやり取りする。第２モードでは、ＧＣＵ１００が、リレーＲ１（第１リレー）及びリレーＲ２（第２リレー）の両方をＯＮ状態（導通状態）にする。電源システム１は、第１モード及び第２モードのうち、選択された充放電モードで、給電対象（電線ＰＧＬ）に対して給電を行なったり、電線ＰＧＬに接続された電力系統ＰＧから電力の供給を受けたりする。

図１０は、ＧＣＵ１００によって実行される給電開始制御に係る処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、所定の給電開始条件が成立すると、開始される。たとえば、ＧＣＵ１００がユーザ又はサーバ２００から給電開始の指示を受けたときに、給電開始条件が成立してもよい。以下では、フローチャート中の各ステップを、単に「Ｓ」と表記する。

図１及び図２とともに図１０を参照して、Ｓ１１では、ＧＣＵ１００が第１閾値（以下、「Ｔｈ１」と表記する）を設定する。図１１は、Ｓ１１（Ｔｈ１設定処理）の詳細を示すフローチャートである。

図１及び図２とともに図１１を参照して、Ｓ１０１では、ＤＣ電池の温度（より特定的には、後述する代表値）が所定の基準値以上であるか否かを、ＧＣＵ１００が判断する。上記基準値は、ＤＣ電池が劣化しやすくなる高温域の下限値に相当する。たとえば、予めユーザが実験で求めた値が、上記基準値として設定されてもよい。

この実施の形態では、第１電源回路２の電池ストリングＳｔ１、Ｓｔ２、及びＳｔ３に含まれる各電池Ｂが、ＤＣ電池に相当する。各ＤＣ電池の温度は、監視ユニットＢＳ（図２）によって検出される。ＧＣＵ１００は、各ＤＣ電池について検出された温度の代表値（たとえば、平均値、中央値、又は最高値）を、上記ＤＣ電池の温度として扱う。

ＤＣ電池の温度が基準値以上である場合には（Ｓ１０１にてＹＥＳ）、Ｓ１０２において、ＤＣ電池のＳＯＣ（より特定的には、後述する代表値）が所定の基準範囲内であるか否かを、ＧＣＵ１００が判断する。上記基準範囲は、ＤＣ電池が過放電になることなく給電を行なうことができるＳＯＣ範囲に相当する。たとえば、予めユーザが実験で求めた範囲が、上記基準範囲として設定されてもよい。基準範囲の一例としては、４０％以上のＳＯＣ範囲が挙げられる。この実施の形態では、各ＤＣ電池のＳＯＣが、監視ユニットＢＳ（図２）によって検出される。ＧＣＵ１００は、各ＤＣ電池について検出されたＳＯＣの代表値（たとえば、平均値、中央値、又は最高値）を、上記ＤＣ電池のＳＯＣとして扱う。なお、ＤＣ電池の温度が基準値未満である場合にも（Ｓ１０１にてＮＯ）、Ｓ１０３において、ＤＣ電池のＳＯＣが上記基準範囲内であるか否かが判断される。Ｓ１０３の処理は、Ｓ１０２の処理と同じである。ＤＣ電池のＳＯＣが上記基準範囲外であることは、ＤＣ電池の放電が行なわれたときにＤＣ電池が過放電になってＤＣ電池の劣化が進行し得ることを意味する。

ＤＣ電池の温度が上記基準値以上であり、かつ、ＤＣ電池のＳＯＣが上記基準範囲外である場合（Ｓ１０１にてＹＥＳかつＳ１０２にてＮＯ）には、ＧＣＵ１００が、Ｓ１１１において、Ｔｈ１に所定値（以下、「Ｘ１」と表記する）を設定する。ＤＣ電池の温度が上記基準値以上であり、かつ、ＤＣ電池のＳＯＣが上記基準範囲内である場合（Ｓ１０１及びＳ１０２の両方でＹＥＳ）には、ＧＣＵ１００が、Ｓ１１２において、Ｔｈ１に所定値（以下、「Ｘ２」と表記する）を設定する。Ｓ１０１においてＹＥＳと判断されることは、ＤＣ電池の温度がＤＣ電池の劣化しやすい高温域に入っていることを意味する。

ＤＣ電池の温度が上記基準値未満であり、かつ、ＤＣ電池のＳＯＣが上記基準範囲外である場合（Ｓ１０１及びＳ１０２の両方でＮＯ）には、ＧＣＵ１００が、Ｓ１１３において、Ｔｈ１に所定値（以下、「Ｘ３」と表記する）を設定する。ＤＣ電池の温度が上記基準値未満であり、かつ、ＤＣ電池のＳＯＣが上記基準範囲内である場合（Ｓ１０１にてＮＯかつＳ１０２にてＹＥＳ）には、ＧＣＵ１００が、Ｓ１１４において、Ｔｈ１に所定値（以下、「Ｘ４」と表記する）を設定する。

上記Ｘ１～Ｘ４のうち、Ｘ１が最も大きく、Ｘ４が最も小さい。Ｘ２とＸ３とは同程度であってもよい。あるいは、Ｘ３よりもＸ２のほうが大きくてもよい。Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、及びＸ４の各々は、第１電源回路２のＣレートで表わされてもよい。たとえば、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４は、それぞれ１．５Ｃ、１．２Ｃ、１．０Ｃ、０．５Ｃであってもよい。上記Ｓ１１１～Ｓ１１４のいずれかにおいてＴｈ１が設定されると、図１１に示す一連の処理は終了し、処理は図１０のＳ１２に進む。

上記のように、ＧＣＵ１００は、ＤＣ電池の温度とＤＣ電池のＳＯＣとに基づいて、Ｔｈ１（第１閾値）を設定するように構成される。この実施の形態では、図１１に示した処理によって第１閾値が設定される。しかし、第１閾値の設定処理は、図１１に示した処理に限られない。ＧＣＵ１００は、たとえばＤＣ電池の温度及びＳＯＣと第１閾値との関係を示すマップを用いて、ＤＣ電池の温度及びＳＯＣに対応する第１閾値を設定してもよい。ＤＣ電池の温度が高くなるほど第１閾値が大きくなってもよい。また、ＤＣ電池のＳＯＣが低くなるほど第１閾値が大きくなってもよい。また、ＧＣＵ１００は、ＤＣ電池の温度とＤＣ電池のＳＯＣとのいずれか一方のみに基づいて、Ｔｈ１（第１閾値）を設定するように構成されてもよい。

再び図１及び図２とともに図１０を参照して、Ｓ１２では、ＧＣＵ１００が第１モードで給電対象に対する給電を開始する。具体的には、ＧＣＵ１００は、リレーＲ１、Ｒ２をそれぞれＯＦＦ状態、ＯＮ状態とした後、第２電源回路３から電線ＰＧＬへ三相交流電力（第２交流電力）を出力する。その後、ＧＣＵ１００は、Ｓ１３において、給電電流がＴｈ１を超えたか否かを判断する。給電電流は、電力センサＣ１ｂによって検出される。給電電流がＴｈ１である間は（Ｓ１３にてＮＯ）、処理がＳ１４に進む。Ｓ１４では、第１モードでの給電が継続される。

給電電流が第１閾値を超えると（Ｓ１３にてＹＥＳ）、ＧＣＵ１００は、Ｓ１５において、充放電モードを第１モードから第２モードに切り替える。そして、ＧＣＵ１００は、Ｓ１６において、第２モードで給電対象に対する給電を実行する。具体的には、ＧＣＵ１００は、リレーＲ１及びＲ２の両方をＯＮ状態とした後、第１電源回路２及び第２電源回路３の両方から電線ＰＧＬへ三相交流電力（第１交流電力及び第２交流電力）を出力する。

上記Ｓ１６で第２モードによる給電が開始されると、図１０に示す一連の処理は終了する。開始された第２モードによる給電は、所定の給電停止条件が成立すると終了する。給電停止条件が成立するまでは、第２モードで給電が実行される。給電停止条件が成立した場合には、ＧＣＵ１００が、第１電源回路２及び第２電源回路３の各々からの交流電力の出力を停止する。たとえば、ＧＣＵ１００がユーザ又はサーバ２００から給電停止の指示を受けたときに、給電停止条件が成立してもよい。ただしこれに限られず、給電停止条件は任意に設定できる。

図１に示したサーバ２００は、必要に応じて、ＧＣＵ１００に電力系統ＰＧの電力調整を要求する。サーバ２００は、ＤＲ（デマンドレスポンス）を実施してもよい。サーバ２００は、ＧＣＵ１００へ指令を送信することで、電力系統ＰＧの電力調整が実行されるように第１電源回路２及び第２電源回路３の少なくとも一方の入出力電力をリモート制御する。

ＧＣＵ１００は、リモート制御が許可された状態（以下、「リモートＯＮ状態」とも称する）でサーバ２００からの指令を受信すると、サーバ２００からの指令に従って第１電源回路２及び第２電源回路３の少なくとも一方を制御する。詳しくは、上記指令は、入出力電流値を示す。入出力電流値は、入力電流値又は出力電流値である。上記指令が入力電流値を示す場合には、ＧＣＵ１００は、入力電流値に相当する電流が電力系統ＰＧから電源システム１に入力されるように、リレーＲ１及びＲ２と第１電源回路２及び第２電源回路３の少なくとも一方とを制御する。上記指令が出力電流値を示す場合には、ＧＣＵ１００は、出力電流値に相当する電流が電源システム１から電力系統ＰＧへ出力されるように、リレーＲ１及びＲ２と第１電源回路２及び第２電源回路３の少なくとも一方とを制御する。

他方、ＧＣＵ１００は、リモート制御が禁止された状態（以下、「リモートＯＦＦ状態」とも称する）でサーバ２００からの指令を受信すると、サーバ２００からの指令を受け付けない。リモート制御に関するＧＣＵ１００の状態（リモートＯＮ状態／リモートＯＦＦ状態）は、ユーザによる設定に応じて切り替わってもよい。

図１２は、リモートＯＮ状態のＧＣＵ１００が実行する処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、ＧＣＵ１００がリモートＯＦＦ状態からリモートＯＮ状態に切り替わると、開始される。

図１及び図２とともに図１２を参照して、Ｓ２１では、ＧＣＵ１００が第２閾値（以下、「Ｔｈ２」と表記する）を設定する。Ｔｈ２の設定方法は、前述したＴｈ１の設定方法（図１１参照）に準ずる方法であってもよい。ただし、上記のリモート制御では、放電だけでなく充電が行なわれることもある。このため、Ｔｈ２の設定における基準範囲（図１１のＳ１０２及びＳ１０３参照）は、ＤＣ電池が過放電及び過充電のいずれにもなることなく充放電を行なうことができるＳＯＣ範囲とされる。こうした基準範囲の一例としては、４０％以上７５％以下のＳＯＣ範囲が挙げられる。

続くＳ２２では、ＧＣＵ１００が、サーバ２００からの指令を受信したか否かを判断する。ＧＣＵ１００が上記指令を受信していない場合には（Ｓ２２にてＮＯ）、処理がＳ２６に進む。Ｓ２６では、リモート制御の終了条件が成立したか否かを、ＧＣＵ１００が判断する。そして、リモート制御の終了条件が成立しない場合には（Ｓ２６にてＮＯ）、処理がＳ２２に戻る。たとえば、ＧＣＵ１００がリモートＯＦＦ状態になると、リモート制御の終了条件が成立する。また、サーバ２００から終了通知を受信したときにも、リモート制御の終了条件は成立する。ただしこれに限られず、リモート制御の終了条件は任意に設定できる。

ＧＣＵ１００が上記指令を受信した場合には（Ｓ２２にてＹＥＳ）、ＧＣＵ１００は、Ｓ２３において、指令が示す入出力電流値がＴｈ２よりも大きいか否かを判断する。そして、指令が示す入出力電流値がＴｈ２以下である場合には（Ｓ２３にてＮＯ）、ＧＣＵ１００は、Ｓ２４において、第１モードで上記指令に従う入出力制御を実行する。具体的には、ＧＣＵ１００は、第１電源回路２からの交流電力の出力を停止し、リレーＲ１、Ｒ２をそれぞれＯＦＦ状態、ＯＮ状態とした後、第２電源回路３の入出力電流値が上記指令が示す入出力電流値になるように第２電源回路３を制御する。他方、指令が示す入出力電流値がＴｈ２よりも大きい場合には（Ｓ２３にてＹＥＳ）、ＧＣＵ１００は、Ｓ２５において、第２モードで上記指令に従う入出力制御を実行する。具体的には、ＧＣＵ１００は、リレーＲ１及びＲ２の両方をＯＮ状態とした後、第１電源回路２の入出力電流値と第２電源回路３の入出力電流値との合計が上記指令が示す入出力電流値になるように第１電源回路２及び第２電源回路３を制御する。第１電源回路２の入出力電流値、第２電源回路３の入出力電流値は、それぞれ電力センサＣ１ａ、Ｃ１ｂによって検出される。図１２に示す処理では、指令が示す入出力電流値がＴｈ２に一致する場合に、処理がＳ２４に進むが、Ｓ２４ではなくＳ２５に進むように変更されてもよい。

Ｓ２４又はＳ２５において上記指令に従う入出力制御が実行されると、処理はＳ２６に進む。リモート制御の終了条件が成立しない間は（Ｓ２６にてＮＯ）、サーバ２００からの指令によるリモート制御（Ｓ２２～Ｓ２５）が継続される。そして、リモート制御の終了条件が成立すると（Ｓ２６にてＹＥＳ）、図１２に示す一連の処理が終了する。

電源システム１による電力系統ＰＧの電力調整は、外部からの指令によらないローカル制御によって実行されてもよい。ＧＣＵ１００は、電力系統ＰＧの電力調整のための充放電計画を予めサーバ２００から取得してもよい。充放電計画は、所定期間における充放電プロファイル（すなわち、電力系統ＰＧに対する電源システム１の入出力電力の推移）を指示する情報である。そして、ＧＣＵ１００は、充放電計画の開始時刻が到来すると、充放電計画に従って第１電源回路２及び第２電源回路３の少なくとも一方の入出力電力を制御してもよい。

図１３は、ＧＣＵ１００が所定の充放電計画に従って電力調整を行なうときに実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、充放電計画の開始時刻が到来すると、開始される。

図１及び図２とともに図１３を参照して、Ｓ３１では、ＧＣＵ１００が第３閾値（以下、「Ｔｈ３」と表記する）を設定する。Ｔｈ３の設定方法は、前述したＴｈ１の設定方法（図１１参照）に準ずる方法であってもよい。ただし、上記の電力調整では、放電だけでなく充電が行なわれることもある。このため、Ｔｈ３の設定における基準範囲（図１１のＳ１０２及びＳ１０３参照）は、ＤＣ電池が過放電及び過充電のいずれにもなることなく充放電を行なうことができるＳＯＣ範囲とされる。こうした基準範囲の一例としては、４０％以上７５％以下のＳＯＣ範囲が挙げられる。

続くＳ３２では、ＧＣＵ１００が、電源システム１の入出力電流を取得する。この実施の形態では、電力センサＣ１ａよって検出される第１電源回路２の入出力電流値と、電力センサＣ１ｂよって検出される第２電源回路３の入出力電流値との合計が、電源システム１の入出力電流に相当する。

Ｓ３３では、上記Ｓ３２で取得した電源システム１の入出力電流がＴｈ３よりも大きいか否かを、ＧＣＵ１００が判断する。そして、電源システム１の入出力電流がＴｈ３以下である場合には（Ｓ３３にてＮＯ）、ＧＣＵ１００は、Ｓ３４において、第１モードで上記充放電計画に従う入出力制御を実行する。具体的には、ＧＣＵ１００は、第１電源回路２からの交流電力の出力を停止し、リレーＲ１、Ｒ２をそれぞれＯＦＦ状態、ＯＮ状態とした後、第２電源回路３の入出力電流値が上記充放電計画が示す入出力電流値になるように第２電源回路３を制御する。こうした制御により、第２電源回路３の入出力電力によって電力系統ＰＧの電力調整が行なわれる。他方、電源システム１の入出力電流がＴｈ３よりも大きい場合には（Ｓ３３にてＹＥＳ）、ＧＣＵ１００は、Ｓ３５において、第２モードで上記充放電計画に従う入出力制御を実行する。具体的には、ＧＣＵ１００は、リレーＲ１及びＲ２の両方をＯＮ状態とした後、第１電源回路２の入出力電流値と第２電源回路３の入出力電流値との合計が上記充放電計画が示す入出力電流値になるように第１電源回路２及び第２電源回路３を制御する。こうした制御により、第１電源回路２の入出力電力と第２電源回路３の入出力電力との両方によって電力系統ＰＧの電力調整が行なわれる。図１３に示す処理では、電源システム１の入出力電流がＴｈ３に一致する場合に、処理がＳ３４に進むが、Ｓ３４ではなくＳ３５に進むように変更されてもよい。

Ｓ３４又はＳ３５において上記充放電計画に従う入出力制御が実行されると、処理はＳ３６に進む。Ｓ３６では、電力調整の終了条件が成立したか否かを、ＧＣＵ１００が判断する。電力調整の終了条件は、充放電計画の終了時刻が到来したときに成立する。電力調整の終了条件は、サーバ２００から終了通知を受信したときにも成立してもよい。電力調整の終了条件が成立しない間は（Ｓ３６にてＮＯ）、上記充放電計画に従う入出力制御（Ｓ３２～Ｓ３５）が継続される。そして、電力調整の終了条件が成立すると（Ｓ３６にてＹＥＳ）、図１３に示す一連の処理が終了する。

以上説明したように、この実施の形態に係る電源システム１は、給電対象（電線ＰＧＬ）へ交流電力を出力するように構成される。電源システムは、第１電源回路２と、第２電源回路３と、ＧＣＵ１００（制御装置）とを備える。第１電源回路２は、直流電力用のＤＣ電池ストリング（電池ストリングＳｔ１，Ｓｔ２，Ｓｔ３）と、ＤＣ電池ストリングから出力される直流電力を交流電力に変換するインバータ（インバータ１１，２１，３１）とを備え、ＤＣ電池ストリング及びインバータによって第１交流電力を出力するように構成される。第２電源回路３は、交流電力用のＡＣ電池ストリング（電池ストリングＳｔ４～Ｓｔ９）を備え、ＡＣ電池ストリングによって第２交流電力を出力するように構成される。ＧＣＵ１００は、第１電源回路２及び第２電源回路３を制御するように構成される。ＡＣ電池ストリング及びＤＣ電池ストリングの各々は、直列に接続された複数の電池回路モジュールＭを含む。複数の電池回路モジュールＭの各々は、電池Ｂと、電池Ｂの電圧を出力する出力端子ＯＴ１及びＯＴ２と、出力端子ＯＴ１及びＯＴ２に接続されるとともに電池Ｂに並列に接続された第１スイッチ（ＳＷ５１）と、電池Ｂに直列に接続された第２スイッチ（ＳＷ５２）とを含み、第１スイッチが遮断状態かつ第２スイッチが導通状態であるときに出力端子ＯＴ１及びＯＴ２間に電池Ｂの電圧が印加されるように構成される（図２参照）。ＧＣＵ１００は、第１モードで給電対象に対する第２交流電力の供給を開始し、給電電流が第１閾値を超えると、ＧＣＵ１００は、第１モードから第２モードに切り替え、第２モードで給電対象に第１交流電力及び第２交流電力を供給するように構成される（図１０参照）。こうした電源システム１によれば、低レートの給電と高レートの給電との両方を好適に行なうことが可能になる。また、低レートの給電においてＤＣ電池ストリングが使用されないため、ＤＣ電池ストリングに含まれる各電池の劣化が抑制される。

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

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

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

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

Claims (10)

1. 給電対象へ交流電力を出力する電源システムであって、
   直流電力用のＤＣ電池ストリングと、前記ＤＣ電池ストリングから出力される直流電力を交流電力に変換するインバータとを備え、前記ＤＣ電池ストリング及び前記インバータによって第１交流電力を出力する第１電源回路と、
   交流電力用のＡＣ電池ストリングを備え、前記ＡＣ電池ストリングによって第２交流電力を出力する第２電源回路と、
   前記第１電源回路及び前記第２電源回路を制御する制御装置とを備え、
   前記ＡＣ電池ストリング及び前記ＤＣ電池ストリングの各々は、直列に接続された複数の電池回路モジュールを含み、
   前記複数の電池回路モジュールの各々は、
   電池と、
   前記電池の電圧を出力する出力端子と、
   前記出力端子に接続されるとともに前記電池に並列に接続された第１スイッチと、
   前記電池に直列に接続された第２スイッチとを含み、
   前記第１スイッチが遮断状態かつ前記第２スイッチが導通状態であるときに前記出力端子に前記電池の電圧が印加されるように構成され、
   前記制御装置は、前記給電対象と前記第２電源回路との間で電力をやり取りする一方、前記給電対象と前記第１電源回路との間では電力をやり取りしない第１モードと、前記給電対象と前記第１電源回路及び前記第２電源回路の各々との間で電力をやり取りする第２モードとを切替え可能に構成され、
   前記制御装置は、前記第１モードで前記給電対象に対する前記第２交流電力の供給を開始し、給電電流が第１閾値を超えると、前記制御装置は、前記第１モードから前記第２モードに切り替え、前記第２モードで前記給電対象に前記第１交流電力及び前記第２交流電力を供給する、電源システム。
2. 前記ＤＣ電池ストリングに含まれる前記電池のパワー密度は、前記ＡＣ電池ストリングに含まれる前記電池のパワー密度よりも高く、
   前記ＡＣ電池ストリングに含まれる前記電池のエネルギー密度は、前記ＤＣ電池ストリングに含まれる前記電池のエネルギー密度よりも高い、請求項１に記載の電源システム。
3. 前記制御装置は、前記ＤＣ電池ストリングに含まれる前記電池の温度と前記ＤＣ電池ストリングに含まれる前記電池のＳＯＣとの少なくとも一方に基づいて、前記第１閾値を設定するように構成される、請求項２に記載の電源システム。
4. 前記制御装置は、外部からの指令に従って前記第１電源回路及び前記第２電源回路の少なくとも一方を制御するように構成され、
   前記指令が示す入出力電流値が第２閾値よりも小さいときは、前記第１モードにおいて、前記第２電源回路の入出力電流値が前記指令が示す入出力電流値になるように前記第２電源回路を制御し、
   前記指令が示す入出力電流値が前記第２閾値よりも大きいときは、前記第２モードにおいて、前記第１電源回路の入出力電流値と前記第２電源回路の入出力電流値との合計が前記指令が示す入出力電流値になるように前記第１電源回路及び前記第２電源回路を制御する、請求項１～３のいずれか１項に記載の電源システム。
5. 前記給電対象は、建物に電力を供給する外部電源と前記建物とをつなぐ電線であり、
   前記第１電源回路及び前記第２電源回路の各々は、前記外部電源との間で電力の授受を行なうように構成される、請求項１～４のいずれか１項に記載の電源システム。
6. 前記制御装置は、前記外部電源の電力調整を行なうように構成され、
   前記制御装置は、
   当該電源システムの入出力電流が第３閾値よりも小さいときは、前記第１モードにおいて、前記第２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第２電源回路を制御し、
   当該電源システムの入出力電流が前記第３閾値よりも大きいときは、前記第２モードにおいて、前記第１電源回路の入出力電力と前記第２電源回路の入出力電力との両方によって前記外部電源の電力調整を行なうように前記第１電源回路及び前記第２電源回路を制御する、請求項５に記載の電源システム。
7. 前記第１電源回路と前記給電対象との間に配置された第１リレーと、
   前記第２電源回路と前記給電対象との間に配置された第２リレーとをさらに備え、
   前記制御装置は、前記第１モードでは、前記第１リレーを遮断状態、かつ、前記第２リレーを導通状態にし、前記第２モードでは、前記第１リレー及び前記第２リレーの両方を導通状態にする、請求項１～６のいずれか１項に記載の電源システム。
8. 前記第１電源回路は、前記ＤＣ電池ストリングに含まれる前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを駆動する第１駆動回路と、前記制御装置からの指令に従って前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの各々を駆動するための信号を前記第１駆動回路に送る第１制御回路とを含み、
   前記第２電源回路は、前記ＡＣ電池ストリングに含まれる前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを駆動する第２駆動回路と、前記制御装置からの指令に従って前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの各々を駆動するための信号を前記第２駆動回路に送る第２制御回路とを含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の電源システム。
9. 前記インバータは三相インバータであり、
   前記制御装置は、前記第１電源回路から三相交流電力が出力されるように、前記ＤＣ電池ストリングを制御するための指令を前記第１制御回路に送るとともに前記インバータを制御するように構成され、
   前記ＡＣ電池ストリングは、Ｙ結線された、Ｕ相用電池ストリング、Ｖ相用電池ストリング、及びＷ相用電池ストリングを含み、
   前記制御装置は、前記第２電源回路から三相交流電力が出力されるように、前記Ｕ相用電池ストリング、前記Ｖ相用電池ストリング、及び前記Ｗ相用電池ストリングを制御するための指令を前記第２制御回路に送るように構成される、請求項８に記載の電源システム。
10. 前記第１電源回路と前記給電対象との間に配置された絶縁フィルタをさらに備え、
    前記インバータは、他の用途で使用された再利用品である、請求項１～９のいずれか１項に記載の電源システム。

Images