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公開番号2025135863
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-19
出願番号2024033884
出願日2024-03-06
発明の名称電源システム
出願人株式会社豊田中央研究所,トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人YKI国際特許事務所
主分類H02J 7/02 20160101AFI20250911BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】相内の電池の残容量のばらつきを効率的に改善すると共に、相間の残容量の不平衡を改善できる電源システムを提供する。
【解決手段】電池10を有する電池モジュール102を複数含んだ電池モジュール群(ストリング)を複数組使用し、制御コントローラ104からのゲート駆動信号に基づいて複数の電池モジュール102内の電池10を相互に直列接続又は切り離し可能である電源システム100であって、電池モジュール群内の電池10間の残容量のばらつきを解消するためのパススルー制御、及び、電池モジュール群間の電池10の残容量のばらつきを解消するための不平衡制御を組み合わせて行い、電池モジュール群における充放電電力量を最大にするようにパススルー制御において電池モジュール群内において切り離される電池10のパス数を探索する。
【選択図】図12
特許請求の範囲【請求項１】
電池を有する電池モジュールを複数含んだ電池モジュール群を複数組使用し、制御コントローラからのゲート駆動信号に基づいて複数の前記電池モジュール内の前記電池を相互に直列接続又は切り離し可能である電源システムであって、
前記電池モジュール群内の前記電池間の残容量のばらつきを解消するためのパススルー制御、及び、前記電池モジュール群間の前記電池の残容量のばらつきを解消するための不平衡制御を組み合わせて行い、
前記電池モジュール群における充放電電力量を最大にするように前記パススルー制御において前記電池モジュール群内において切り離される前記電池のパス数を探索することを特徴とする電源システム。
続きを表示（約 380 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電源システムであって、
前記電池モジュール群において充放電を行いつつ前記パス数を変更したときの前記電池モジュール群における充放電電力量の変化を求め、充放電電力量の変化から前記電池モジュール群における充放電電力量を最大にするように前記パス数を探索することを特徴とする電源システム。
【請求項３】
請求項２に記載の電源システムであって、
前記電池モジュール群における充放電完了のタイミングで前記パス数を変更することを特徴とする電源システム。
【請求項４】
請求項１～３のいずれか１項に記載の電源システムであって、
前記パス数の探索処理は、システムの運用開始時、前記電池の交換時、システム運用において一定期間経過時の少なくとも１つにおいて実行することを特徴とする電源システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源システムに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
複数の電池モジュールを直列に接続して、負荷に電力を供給（力行）する電源装置が利用されている。電池モジュールに含まれる電池を二次電池とした場合、負荷側から電池へ充電（回生）を行うこともできる。このような電源装置において、ゲート駆動信号に基づいて各電池モジュールを負荷に接続したり、切り離したりするスイッチング回路を備えた電源装置が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
複数の電池モジュールを直列に接続した電源システムにおいて、各電池モジュールの残容量ばらつきを解消するために、特定電池モジュールを強制的にパススルーさせ、残容量の均等化が可能な電源システムが開示されている（特許文献２）。
【０００４】
また、複数の電池モジュールを直列に接続した電池モジュール群を複数使用し、電池モジュール毎に位相の異なる交流電圧を発生させることで、３相の交流電圧を生成する電源システムが開示されている（特許文献３）。交流電圧のオフセット電圧を可変とすることで、各相毎の出力電力を不平衡とすることができ、各相毎の電池残容量のばらつきを解消する制御が示されている。オフセット電圧を可変とした制御方式によれば、力率を低下させることなく、不平衡制御が可能となるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１８－０７４７０９号公報
特開２０１８－１７４６０７号公報
特開２０２３－１３２７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、パススルー制御では、互いに直列に接続された複数の電池モジュールからなる電池モジュール群内において電池の残容量の不均衡を是正するために当該電池モジュール群において入出力に関わらないように電池を強制的に切断状態（パススルー状態）にする。したがって、切断状態（パススルー状態）とする電池の個数に応じて、当該電池モジュール群から出力可能な電圧は低下する。
【０００７】
また、不平衡制御では、複数の電池モジュール群間において電池モジュール群毎の残容量の不均衡を是正するために複数の電池モジュール群間においてオフセット電圧を設定する。このとき、電池モジュール群毎の残容量の割合に応じて電池モジュール群毎の負荷の分担率を決定する。すなわち、オフセット電圧を変動させた時の出力電圧の最大値計算し、出力電圧の最大値が各電池モジュール群において出力可能な電圧以下なら算出された分担率を採用し、超過していたら各電池モジュール群の分担率を下げて再計算する。
【０００８】
ここで、切断状態（パススルー状態）とする電池の個数を固定とすると、出力可能な電圧に応じて各電池モジュール群の分担率が制限され、不平衡制御において複数の電池モジュール群間の残容量の不均衡を適切に是正できないおそれがある。また、切断状態（パススルー状態）とする電池の個数を少なく設定した場合、各電池モジュール群において出力可能な電圧が増加して不平衡制御の分担率制限は緩和される。その一方で、各電池モジュール群内におけるパススルー制御による残容量の均等化の性能が低下し、各電池モジュール群内における電池容量のばらつきが解消できなくなるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１つの態様は、電池を有する電池モジュールを複数含んだ電池モジュール群を複数組使用し、制御コントローラからのゲート駆動信号に基づいて複数の前記電池モジュール内の前記電池を相互に直列接続又は切り離し可能である電源システムであって、前記電池モジュール群内の前記電池間の残容量のばらつきを解消するためのパススルー制御、及び、前記電池モジュール群間の前記電池の残容量のばらつきを解消するための不平衡制御を組み合わせて行い、前記電池モジュール群における充放電電力量を最大にするように前記パススルー制御において前記電池モジュール群内において切り離される前記電池のパス数を探索することを特徴とする電源システムである。
【００１０】
ここで、前記電池モジュール群において充放電を行いつつ前記パス数を変更したときの前記電池モジュール群における充放電電力量の変化を求め、充放電電力量の変化から前記電池モジュール群における充放電電力量を最大にするように前記パス数を探索することが好適である。
（【００１１】以降は省略されています）

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