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公開番号2025007381
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-17
出願番号2023108739
出願日2023-06-30
発明の名称電力供給システム、及び制御プログラム
出願人株式会社SOKEN,株式会社デンソー
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H02M 3/28 20060101AFI20250109BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】蓄電池及び変換回路を備える電力供給システムにおいて、電力供給時の損失を低減する。
【解決手段】電力供給システム(10)は、蓄電池(31,61)と、蓄電池から1次側端子対(41,42,71,72)に入力された電力をスイッチング素子の駆動により変換して2次側端子対(47,48,77,78)から出力する変換回路(40,70)と、を備える。変換回路の1次側端子対に蓄電池の正極及び負極がそれぞれ接続され、変換回路の2次側端子対に蓄電池が直列接続されている。電力供給システムは、2次側端子対を接続した状態で維持する接続維持回路(49,79)を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
蓄電池（３１，６１，９１）と、前記蓄電池から１次側端子対（４１，４２，７１，７２）に入力された電力をスイッチング素子（４３～４６，５４，５５，１４３～１４６）の駆動により変換して２次側端子対（４７，４８，７７，７８）から出力する変換回路（４０，７０，１００）と、を備える電力供給システム（１０、２１０）であって、
前記変換回路の前記１次側端子対に前記蓄電池の正極及び負極がそれぞれ接続され、前記変換回路の前記２次側端子対に前記蓄電池が直列接続されており、
前記２次側端子対を接続した状態で維持する接続維持回路（３６，３７，４９，６６，６７，７９，９６，９７）を含む、電力供給システム。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記接続維持回路は、前記２次側端子対に接続された前記変換回路の２次側回路（４９，７９）により構成され、前記２次側回路に含まれる前記スイッチング素子である２次側スイッチング素子（５４，５５）を介して前記２次側回路により前記２次側端子対を接続した状態で維持する、請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記接続維持回路は、前記変換回路を迂回して前記２次側端子対を接続する迂回路（３６，６６，９６）と、前記迂回路を遮断及び接続する迂回路スイッチ（３７，６７，９７）とを含み、前記迂回路スイッチにより前記迂回路を接続した状態で維持することにより、前記２次側端子対を接続した状態で維持する、請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項４】
前記蓄電池、前記変換回路、及び前記接続維持回路により蓄電池モジュール（３０，６０，９０）が構成され、
前記蓄電池モジュールが電力供給バス（１１，１２）に接続されており、
前記電力供給バスの電圧であるバス電圧と前記蓄電池モジュールの前記蓄電池の出力電圧との差が電圧閾値よりも小さいことを条件として、その蓄電池モジュールの前記接続維持回路により前記２次側端子対を接続した状態で維持させる導通モードを実行する制御部（１６ｂ）を備える、請求項１～３のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【請求項５】
複数の前記蓄電池モジュールを備え、
複数の前記蓄電池モジュールが前記電力供給バスに並列接続されており、
前記制御部は、複数の前記蓄電池モジュールにおいて前記導通モードにする前記蓄電池モジュールとして、前記蓄電池の出力電圧が最も高い蓄電池モジュールを選択する、請求項４に記載の電力供給システム。
【請求項６】
複数の前記蓄電池モジュールを備え、
複数の前記蓄電池モジュールが前記電力供給バスに並列接続されており、
前記制御部は、複数の前記蓄電池モジュールにおいて前記導通モードにする前記蓄電池モジュールとして、前記蓄電池の出力電圧が高い側の前記蓄電池モジュールから順に選択する、請求項４に記載の電力供給システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記バス電圧と前記蓄電池モジュールの前記蓄電池の出力電圧との差が前記電圧閾値よりも小さくない蓄電池モジュールにおいて、前記バス電圧とその蓄電池モジュールの出力電圧との差が前記電圧閾値よりも小さくなるように前記変換回路の出力電圧を調整する、請求項６に記載の電力供給システム。
【請求項８】
複数の前記蓄電池モジュールを備え、
複数の前記蓄電池モジュールが前記電力供給バスに並列接続されており、
前記制御部は、前記導通モードにする前記蓄電池モジュールを選択して、前記バス電圧と前記選択した蓄電池モジュールの前記蓄電池の出力電圧との差が前記電圧閾値よりも小さい状態を維持するように、前記選択した蓄電池モジュールの前記蓄電池の状態を調整する、請求項４に記載の電力供給システム。
【請求項９】
複数の前記蓄電池モジュールを備え、
複数の前記蓄電池モジュールが前記電力供給バスに並列接続されており、
前記制御部は、いずれかの前記蓄電池モジュールを前記導通モードにしている際に、前記導通モードにしている前記蓄電池モジュールの前記蓄電池の出力電圧と前記導通モードにしていない前記蓄電池モジュールの前記蓄電池の出力電圧との差が前記電圧閾値よりも小さいことを条件として、前記導通モードにしていない前記蓄電池モジュールを前記導通モードにする、請求項４に記載の電力供給システム。
【請求項１０】
前記制御部は、前記導通モードにしている前記蓄電池モジュールの前記蓄電池の出力電圧と前記導通モードにしていない前記蓄電池モジュールの前記蓄電池の出力電圧との差が前記電圧閾値よりも小さくない場合に、前記導通モードにしている前記蓄電池モジュールの前記蓄電池から前記導通モードにしていない前記蓄電池モジュールの前記蓄電池へ充電する、請求項９に記載の電力供給システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力供給システムに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、複数の蓄電池と、各蓄電池の充放電電流を制御するコンバータとを備える、蓄電池の管理システムがある（特許文献１参照）。特許文献１に記載の蓄電池の管理システムでは、複数の蓄電池に対する総電流指令値を、蓄電池の充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）、蓄電池の出力電圧、蓄電池の総充放電電力量、蓄電池の温度特性等に応じて各コンバータに分配することにより、システム全体の高効率化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１４－２０７７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の蓄電池の管理システムでは、蓄電池から電力を出力するためには、各蓄電池に接続されたコンバータ（変換回路）を必ずスイッチング駆動しなければならない。このため、蓄電池から電力を出力する際に蓄電池の電圧を昇降圧する必要がない場面であっても、コンバータのスイッチング損失が発生することとなり、システムの高効率化を図る上で未だ改善の余地がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、蓄電池及び変換回路を備える電力供給システムにおいて、電力供給時の損失を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための第１の手段は、
蓄電池（３１，６１，９１）と、前記蓄電池から１次側端子対（４１，４２，７１，７２）に入力された電力をスイッチング素子（４３～４６，５４，５５，１４３～１４６）の駆動により変換して２次側端子対（４７，４８，７７，７８）から出力する変換回路（４０，７０，１００）と、を備える電力供給システム（１０、２１０）であって、
前記変換回路の前記１次側端子対に前記蓄電池の正極及び負極がそれぞれ接続され、前記変換回路の前記２次側端子対に前記蓄電池が直列接続されており、
前記２次側端子対を接続した状態で維持する接続維持回路（３６，３７，４９，６６，６７，７９，９６，９７）を含む。
【０００７】
上記構成によれば、電力供給システムは、蓄電池と、前記蓄電池から１次側端子対に入力された電力をスイッチング素子の駆動により変換して２次側端子対から出力する変換回路と、を備えている。このため、電力供給システムは、前記蓄電池から１次側端子対に入力された電力を、変換回路においてスイッチング素子を駆動することにより変換し、２次側端子対から出力することができる。変換回路により電力を変換する際には、スイッチング素子のスイッチング損失（ターンオン損失及びターンオフ損失）が発生する。なお、スイッチング損失は、スイッチング素子のスイッチング駆動（ターンオン駆動及びターンオフ駆動）に伴って発生する損失である。
【０００８】
ここで、前記変換回路の前記１次側端子対に前記蓄電池の正極及び負極がそれぞれ接続され、前記変換回路の前記２次側端子対に前記蓄電池が直列接続されている。こうした構成によれば、蓄電池の出力電圧Ｖｂと変換回路の出力電圧Ｖｏとを足した電圧が、蓄電池モジュールの出力電圧Ｖｍとなる。このため、変換回路の２次側端子対に蓄電池が並列接続された蓄電池モジュールと比較して、蓄電池モジュールに出力電圧Ｖｍが要求される際に変換回路に要求される出力電圧Ｖｏを低下させることができる。したがって、変換回路の定格電圧を低くすることができ、ひいては変換回路の定格容量を小さくすることができるため、変換回路の小型化を図ることができる。
【０００９】
さらに、電力供給システムは、前記２次側端子対を接続した状態で維持する接続維持回を含んでいる。このため、蓄電池から電力を出力する際に蓄電池の電圧よりも昇圧する必要がない場面では、蓄電池に直列接続された２次側端子対を接続維持回路により接続した状態で維持させること（以下、「導通モード」という）により、蓄電池から電力を直接出力することができる。したがって、電力変換のためのスイッチング素子の継続的なスイッチング駆動（ターンオン駆動及びターンオフ駆動）を行わずに電力を出力することができ、スイッチング素子のスイッチング損失を抑制することができる。その結果、電力供給システムの高効率化を図ることができる。
【００１０】
第２の手段では、前記接続維持回路は、前記２次側端子対に接続された前記変換回路の２次側回路（４９，７９）により構成され、前記２次側回路に含まれる前記スイッチング素子である２次側スイッチング素子（５４，５５）を介して前記２次側回路により前記２次側端子対を接続した状態で維持する。こうした構成によれば、接続維持回路として新たな回路を電力供給システムに追加する必要がなく、変換回路の２次側回路を接続維持回路として利用することができる。そして、導通モードにおける主な損失を、変換回路の２次側スイッチング素子の導通損失のみ、又は２次側スイッチング素子に含まれる逆並列ダイオードの導通損失のみにすることができる。なお、導通損失は、スイッチング素子やダイオード等への導通により発生する損失である。
（【００１１】以降は省略されています）

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