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公開番号2024126758
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-20
出願番号2023035368
出願日2023-03-08
発明の名称電源システム
出願人トヨタ自動車株式会社,株式会社豊田中央研究所
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類H02J 7/00 20060101AFI20240912BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】接続された複数のカートリッジの残りの電力量の不均衡を緩和すること。
【解決手段】すべての第1/第2の電池回路モジュールのカートリッジの合計の残電力量を示す第1/第2指標が、不均衡であることを示す所定条件を満たす場合に、第1/第2制御期間のうち、第1/第2指標の値が小さい方の電池回路モジュールのカートリッジが非接続状態に切替えられる制御期間において、第1/第2指標の値が小さい方の電池回路モジュールのカートリッジのうち少なくとも1つの充電対象のカートリッジを一時的に接続状態に切替えるようスイッチ回路を制御するとともに、第1/第2指標の値の大きい方の電池回路モジュールのカートリッジのうち、接続状態に制御されていないカートリッジの少なくとも1つを、充電対象のカートリッジに給電するために一時的に接続状態に切替えるようスイッチ回路を制御する均等化制御を実行する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
外部と電力をやりとりする電源システムであって、
複数の第１蓄電ユニットと、
複数の第２蓄電ユニットと、
電力を入出力する第１端子および第２端子と、
前記複数の第１蓄電ユニットと前記複数の第２蓄電ユニットとを制御する制御装置とを備え、
前記複数の第１蓄電ユニットの各々は、前記第１端子および前記第２端子の間に電気的に接続された状態において前記第２端子から前記第１端子への方向に電圧を加える第１蓄電装置、および、前記第１蓄電装置が前記第１端子および前記第２端子の間に電気的に接続された接続状態と電気的に切離された非接続状態とを切替える第１切替部を含み、
前記複数の第２蓄電ユニットの各々は、前記第１端子および前記第２端子の間に電気的に接続された状態において前記第１端子から前記第２端子への方向に電圧を加える第２蓄電装置、および、前記第２蓄電装置が前記第１端子および前記第２端子の間に電気的に接続された接続状態と電気的に切離された非接続状態とを切替える第２切替部を含み、
複数の前記第１蓄電装置および複数の前記第２蓄電装置は、前記接続状態において、互いに直列に接続され、
前記制御装置は、
前記第１端子および前記第２端子の間の出力電圧が所定交流波形となるように、前記第１蓄電装置の少なくとも１つを前記接続状態に切替えるよう前記第１切替部を制御するとともに前記第２蓄電装置のすべてを前記非接続状態に切替えるよう前記第２切替部を制御する第１制御期間と、前記第２蓄電装置の少なくとも１つを前記接続状態に切替えるよう前記第２切替部を制御するとともに前記第１蓄電装置のすべてを前記非接続状態に切替えるよう前記第１切替部を制御する第２制御期間とを交互に繰返し、
すべての前記第１蓄電装置の合計の残電力量を示す第１指標およびすべての前記第２蓄電装置の合計の残電力量を示す第２指標が、不均衡であることを示す所定条件を満たす場合に、前記第１制御期間または前記第２制御期間のうち、前記第１指標および前記第２指標の値が小さい方の蓄電装置が前記非接続状態に切替えられる制御期間において、前記第１指標および前記第２指標の値が小さい方の蓄電装置のうち少なくとも１つの充電対象の蓄電装置を一時的に前記接続状態に切替えるよう切替部を制御するとともに、前記第１指標および前記第２指標の値の大きい方の蓄電装置のうち、前記接続状態に制御されていない蓄電装置の少なくとも１つを、前記充電対象の蓄電装置に給電するために一時的に前記接続状態に切替えるよう切替部を制御する均等化制御を実行する、電源システム。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記制御装置は、前記出力電圧に対して、前記第１指標および前記第２指標の値が大きい方の蓄電装置で出力可能な合計電圧に余裕がある場合に、前記均等化制御を実行する、請求項１に記載の電源システム。
【請求項３】
外部と電力をやりとりする電源システムであって、
複数の第１蓄電ユニットと、
複数の第２蓄電ユニットと、
電力を入出力する第１端子および第２端子と、
前記複数の第１蓄電ユニットと前記複数の第２蓄電ユニットとを制御する制御装置とを備え、
前記複数の第１蓄電ユニットの各々は、前記第１端子および前記第２端子の間に電気的に接続された状態において前記第２端子から前記第１端子への方向に電圧を加える第１蓄電装置、および、前記第１蓄電装置が前記第１端子および前記第２端子の間に電気的に接続された接続状態と電気的に切離された非接続状態とを切替える第１切替部を含み、
前記複数の第２蓄電ユニットの各々は、前記第１端子および前記第２端子の間に電気的に接続された状態において前記第１端子から前記第２端子への方向に電圧を加える第２蓄電装置、および、前記第２蓄電装置が前記第１端子および前記第２端子の間に電気的に接続された接続状態と電気的に切離された非接続状態とを切替える第２切替部を含み、
複数の前記第１蓄電装置および複数の前記第２蓄電装置は、前記接続状態において、互いに直列に接続され、
前記制御装置は、
前記第１端子および前記第２端子の間の入力電圧の交流波形に合わせて、前記第１蓄電装置の少なくとも１つを前記接続状態に切替えるよう前記第１切替部を制御するとともに前記第２蓄電装置のすべてを前記非接続状態に切替えるよう前記第２切替部を制御する第１制御期間と、前記第２蓄電装置の少なくとも１つを前記接続状態に切替えるよう前記第２切替部を制御するとともに前記第１蓄電装置のすべてを前記非接続状態に切替えるよう前記第１切替部を制御する第２制御期間とを交互に繰返し、
すべての前記第１蓄電装置の合計の残電力量を示す第１指標およびすべての前記第２蓄電装置の合計の残電力量を示す第２指標が、不均衡であることを示す所定条件を満たす場合に、前記第１制御期間または前記第２制御期間のうち、前記第１指標および前記第２指標の値が大きい方の蓄電装置が前記非接続状態に切替えられる制御期間において、前記第１指標および前記第２指標の値が大きい方の蓄電装置のうち少なくとも１つの放電対象の蓄電装置を一時的に前記接続状態に切替えるよう切替部を制御するとともに、前記第１指標および前記第２指標の値の小さい方の蓄電装置のうち、前記接続状態に制御されていない蓄電装置の少なくとも１つを、前記放電対象の蓄電装置から受電するために一時的に前記接続状態に切替えるよう切替部を制御する均等化制御を実行する、電源システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記入力電圧に対して、前記第１指標および前記第２指標の値が小さい方の蓄電装置に入力可能な合計電圧に余裕がある場合に、前記均等化制御を実行する、請求項３に記載の電源システム。
【請求項５】
ストリングは、前記複数の第１蓄電ユニットと、前記複数の第２蓄電ユニットと、前記第１端子と、前記第２端子とを含み、
前記電源システムは、前記ストリングを３組備え、３組の前記ストリングの前記第２端子は電気的に接続され、３組の前記ストリングの前記第１端子で三相交流の各相の交流が入出力される、または、
前記電源システムは、前記ストリングを１組備え、前記第２端子はグランドに接続され、前記第１端子で単相交流が入出力される、請求項１から請求項４のいずれかに記載の電源システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この開示は、電源システムに関し、特に、外部と電力をやりとりする電源システムに関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、電池を有する電池モジュールを複数含み、制御コントローラからのゲート駆動信号に応じて電池モジュール内の電池が相互に直列接続可能な電源回路を有する電源システムがあった（たとえば、特許文献１参照）。この電源システムにおいては、電源回路の各々において直列接続させる電池の数を時間的に変更することによって互いに位相の異なる交流電圧を出力させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－１２０２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のような電源システムにおいては、各電池の残容量に不均衡が生じ得る。このため、直列接続された電池の容量が枯渇してしまった場合、要求通りの交流電圧を出力できなくなる。
【０００５】
この開示は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、接続された複数の蓄電装置の残りの電力量の不均衡を緩和することが可能な電源システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この開示に係る電源システムは、外部と電力をやりとりするシステムであって、複数の第１蓄電ユニットと、複数の第２蓄電ユニットと、電力を入出力する第１端子および第２端子と、複数の第１蓄電ユニットと複数の第２蓄電ユニットとを制御する制御装置とを備える。複数の第１蓄電ユニットの各々は、第１端子および第２端子の間に電気的に接続された状態において第２端子から第１端子への方向に電圧を加える第１蓄電装置、および、第１蓄電装置が第１端子および第２端子の間に電気的に接続された接続状態と電気的に切離された非接続状態とを切替える第１切替部を含む。複数の第２蓄電ユニットの各々は、第１端子および第２端子の間に電気的に接続された状態において第１端子から第２端子への方向に電圧を加える第２蓄電装置、および、第２蓄電装置が第１端子および第２端子の間に電気的に接続された接続状態と電気的に切離された非接続状態とを切替える第２切替部を含む。複数の第１蓄電装置および複数の第２蓄電装置は、接続状態において、互いに直列に接続される。制御装置は、第１端子および第２端子の間の出力電圧が所定交流波形となるように、第１蓄電装置の少なくとも１つを接続状態に切替えるよう第１切替部を制御するとともに第２蓄電装置のすべてを非接続状態に切替えるよう第２切替部を制御する第１制御期間と、第２蓄電装置の少なくとも１つを接続状態に切替えるよう第２切替部を制御するとともに第１蓄電装置のすべてを非接続状態に切替えるよう第１切替部を制御する第２制御期間とを交互に繰返し、すべての第１蓄電装置の合計の残電力量を示す第１指標およびすべての第２蓄電装置の合計の残電力量を示す第２指標が、不均衡であることを示す所定条件を満たす場合に、第１制御期間または第２制御期間のうち、第１指標および第２指標の値が小さい方の蓄電装置が非接続状態に切替えられる制御期間において、第１指標および第２指標の値が小さい方の蓄電装置のうち少なくとも１つの充電対象の蓄電装置を一時的に接続状態に切替えるよう切替部を制御するとともに、第１指標および第２指標の値の大きい方の蓄電装置のうち、接続状態に制御されていない蓄電装置の少なくとも１つを、充電対象の蓄電装置に給電するために一時的に接続状態に切替えるよう切替部を制御する均等化制御を実行する。
【０００７】
このような構成によれば、すべての第１蓄電装置の合計の残電力量を示す第１指標およびすべての第２蓄電装置の合計の残電力量を示す第２指標が、不均衡である場合に、第１指標または第２指標の値が小さい方の非接続状態に制御されている少なくとも１つの充電対象の蓄電装置が一時的に接続状態に切替えられるとともに、第１指標または第２指標の値の大きい方の他方の蓄電装置のうち接続状態に制御されていない蓄電装置の少なくとも１つが、充電対象の蓄電装置に給電するために一時的に接続状態に切替えられる。これにより、第１指標または第２指標の値の大きい方の蓄電装置が、小さい方の蓄電装置に給電する。その結果、接続された複数の蓄電装置の残りの電力量の不均衡を緩和することが可能な電源システムを提供することができる。
【０００８】
制御装置は、出力電圧に対して、第１指標および第２指標の値が大きい方の蓄電装置で出力可能な合計電圧に余裕がある場合に、均等化制御を実行するようにしてもよい。
【０００９】
このような構成によれば、出力電圧に対して蓄電装置で出力可能な合計電圧に余裕がある場合に、接続された複数の蓄電装置の残りの電力量の不均衡を緩和することができる。
【００１０】
この開示の他の局面によれば、電源システムは、外部と電力をやりとりするシステムであって、複数の第１蓄電ユニットと、複数の第２蓄電ユニットと、電力を入出力する第１端子および第２端子と、複数の第１蓄電ユニットと複数の第２蓄電ユニットとを制御する制御装置とを備える。複数の第１蓄電ユニットの各々は、第１端子および第２端子の間に電気的に接続された状態において第２端子から第１端子への方向に電圧を加える第１蓄電装置、および、第１蓄電装置が第１端子および第２端子の間に電気的に接続された接続状態と電気的に切離された非接続状態とを切替える第１切替部を含む。複数の第２蓄電ユニットの各々は、第１端子および第２端子の間に電気的に接続された状態において第１端子から第２端子への方向に電圧を加える第２蓄電装置、および、第２蓄電装置が第１端子および第２端子の間に電気的に接続された接続状態と電気的に切離された非接続状態とを切替える第２切替部を含む。複数の第１蓄電装置および複数の第２蓄電装置は、接続状態において、互いに直列に接続される。制御装置は、第１端子および第２端子の間の入力電圧の交流波形に合わせて、第１蓄電装置の少なくとも１つを接続状態に切替えるよう第１切替部を制御するとともに第２蓄電装置のすべてを非接続状態に切替えるよう第２切替部を制御する第１制御期間と、第２蓄電装置の少なくとも１つを接続状態に切替えるよう第２切替部を制御するとともに第１蓄電装置のすべてを非接続状態に切替えるよう第１切替部を制御する第２制御期間とを交互に繰返し、すべての第１蓄電装置の合計の残電力量を示す第１指標およびすべての第２蓄電装置の合計の残電力量を示す第２指標が、不均衡であることを示す所定条件を満たす場合に、第１制御期間または第２制御期間のうち、第１指標および第２指標の値が大きい方の蓄電装置が非接続状態に切替えられる制御期間において、第１指標および第２指標の値が大きい方の蓄電装置のうち少なくとも１つの放電対象の蓄電装置を一時的に接続状態に切替えるよう切替部を制御するとともに、第１指標および第２指標の値の小さい方の蓄電装置のうち、接続状態に制御されていない蓄電装置の少なくとも１つを、放電対象の蓄電装置から受電するために一時的に接続状態に切替えるよう切替部を制御する均等化制御を実行する。
（【００１１】以降は省略されています）

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