CN114884147A - 电源*** - Google Patents

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塚田浩司
户村修二
泉纯太
木村健治
松本润一
土生雅和
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Abstract

本发明涉及电源***。一种电源***，具有电源电路，该电源电路包括多个具有电池的电池模块，构成为根据来自控制用控制器的栅极驱动信号，电池模块内的电池(10)相互串联连接，通过时间性地变更在电源电路各自中串联连接的电池的数量，从而输出相位互不相同的交流电压。

Description

电源***
技术领域
本发明涉及将电池模块进行串联连接而成的电源***。
背景技术
将多个电池模块串联地进行连接，对负载供给电力(动力运行)的电源装置被利用。在将电池模块中包含的电池作为二次电池的情况下，还能够从负载侧向电池进行充电(再生)。在这样的电源装置中，提出了具备根据栅极驱动信号将各电池模块与负载连接或者断开的开关电路的电源装置(日本特开2018-074709)。
另外，公开有经由DC/DC转换器以及逆变器将蓄电装置连接于负载、***电源的结构(日本特开2019-216536)。
另外，公开有进行三相的电力***的电力补偿的电力补偿装置。构成为将具有储存所补偿的电力的电力储存部、进行该电力储存部的充放电而进行单相电力与直流电力的变换的单相逆变器的元件功率模块针对电力***的各相设置N台(N是2以上的整数)，将针对电力***的每个相设置的N台元件功率模块的单相逆变器的单相电力侧串联地连接，并且将电力储存部连接于单相逆变器的直流电力侧(日本特开2007-37290)。
另外，公开有具备n个能够进行3电平输出的单相输出逆变器桥1～4，将逆变器桥的输出端子串联连接的串联n级的单相输出的电力变换装置。具备：电压振幅比分配单元，将n个逆变器桥的各输出电压的振幅V1、V2、V3以及Vn的振幅比设为V1：V2：V3：Vn＝1：2：4：2(n－1)；指令电压产生单元，利用所述逆变器桥的输出电压的组合产生与提供给电力变换装置的输出电压指令最接近的电压；以及输出电压调整单元，对逆变器桥进行脉冲宽度调制，以使电力变换装置整体的输出电压的平均值与电压指令相等的方式调整产生电压。由此，提出了能够比以往的多脉冲宽度调制方式的电力变换装置进一步降低高次谐波的电力变换装置(日本特开平11-89242)。
另外，公开有具备多个能量蓄电模块，能量蓄电模块在多个能量供给分支处串联地连接的***(日本特表2015-501127)。而且，公开有通过使每个能量供给分支的能量蓄电模块的数量增减，从而能够阶梯性地调节能量供给分支的总输出电压。
发明内容
然而，在日本特开2019－216536的技术中，是使用DC/DC转换器和逆变器这两个电力变换电路连接于***的结构，所以存在电力变换电路的成本变高这样的课题。另外，需要进行两次电力变换，所以还存在效率下降这样的课题。
另外，在日本特开2007-37290的技术中，为了能够输出负的输出电压，使用单相逆变器。然而，需要4个开关元件，存在成本变高这样的课题。另外，各元件功率模块的开关需要进行串联多重PWM控制，对各元件功率模块提供各自的栅极信号，所以当元件功率模块的数量增加时，来自控制用控制器的输出信号增加，存在控制器的成本增加这样的课题。另外，关于在蓄电池的容量存在偏差的情况下的控制没有任何启示。
另外，在日本特开平11-89242的技术中，为了使逆变器桥的各输出电压的振幅V1、V2、V3以及Vn的振幅比成为V1：V2：V3：Vn＝1：2：4：2(n－1)，需要将向各单相输出逆变器桥的输入电压即电池电压以成为所述振幅比的方式进行设定，存在在使用具有同等的电压的电池的情况下无法实现这样的课题。
本发明的1个方式提供一种电源***，包括电源电路，该电源电路包括多个具有电池的电池模块，构成为在多个所述电池模块间转送来自控制用控制器的栅极驱动信号，从而将多个所述电池模块内的所述电池相互进行串联连接。通过时间性地变更在多个所述电源电路各自中串联连接的所述电池的数量，从而输出相位互不相同的交流电压。
在上述方式中，也可以从所述控制用控制器对多个所述电源电路的各个提供所述栅极驱动信号。
在上述方式中，也可以所述电池模块各自具备：第1开关元件，构成为根据所述栅极驱动信号导通/截止，将所述电池从串联连接断开；第2开关元件，构成为根据所述栅极驱动信号导通/截止，使所述电池串联连接；以及栅极驱动信号处理电路，构成为使所述栅极驱动信号每隔一定时间延迟而传递给串联连接的下一级的所述电池模块。
在上述方式中，也可以所述电池模块各自是包括所述第1开关元件以及所述第2开关元件的半桥型。也可以在多个所述电源电路各自中输出具有相同的电压偏置的交流电压，从而作为多个所述电源电路输出的电压之差而输出没有电压偏置的交流电压。
在上述方式中，也可以所述电池模块各自是包括所述第1开关元件以及所述第2开关元件的全桥型。也可以在多个所述电源电路各自中输出没有电压偏置的交流电压。
在上述方式中，所述电源电路也可以具有将所述电池模块分为串联地连接的多个子电池模块群，并将任意的子电池模块群与其它子电池模块群的正极侧彼此或者负极侧彼此进行连接的结构。
在上述方式中，也可以将各所述电源电路进行Y接线，使得产生相位彼此相差120°的3相交流电压。
在上述方式中，所述电源***也可以还包括与负载侧连接的变压器。也可以是Y接线的所述电源电路的中性点与所述变压器的中性点经由电容器连接。
在上述方式中，也可以将两组所述电源电路连接，使得产生相位彼此相差180°的单相交流电压。
在上述方式中，所述电源***也可以还包括电池剩余量推测部，该电池剩余量推测部构成为推测所述电源电路的蓄电电力量。也可以根据所述蓄电电力量来设定决定所述电源电路的输出电力的电力指令值。
在上述方式中，所述电源***也可以还包括：电流传感器，与所述电源电路直接或者间接地连接，构成为检测所述相位互不相同的交流的各相的***中的相电流；以及电压传感器，检测所述***中的相电压。也可以根据所述相电流和所述相电压来控制所述电源电路。
在上述方式中，也可以针对所述相位互不相同的交流的各相并联地连接有多个电源电路。
在上述方式中，所述电源***也可以还包括强制切断部，该强制切断部构成为不论所述栅极驱动信号如何都将所述模块内的所述电池从所述串联连接强制地断开。
在上述方式中，所述电源***也可以还包括：状态检测部，构成为检测所述电池模块各自中包含的所述电池的电压信息或者温度信息；以及电池状态推测部，构成为使用所述电压信息或者所述温度信息来推测所述电池的状态。也可以根据由所述电池状态推测部推测出的所述电池的状态，利用所述强制切断部将所述电池模块各自内的所述电池从所述串联连接强制地断开。
在上述方式中，所述电源***也可以还包括强制连接部，该强制连接部构成为不论所述栅极驱动信号如何都将所述电池模块各自内的所述电池强制地连接成所述串联连接状态。
在上述方式中，所述电源***也可以还包括：状态检测部，构成为检测所述电池模块各自中包含的所述电池的电压信息或者温度信息；以及电池状态推测部，构成为使用所述电压信息或者所述温度信息来推测所述电池的状态。也可以根据由所述电池状态推测部推测出的所述电池的状态，利用所述强制连接部将所述电池模块各自内的所述电池强制地连接成所述串联连接状态。
根据本发明中的至少一个方式，能够不使用逆变器而输出交流电压，能够实现***的低成本化。
另外，根据本发明中的至少一个方式，能够仅利用各相的栅极驱动信号来控制串联连接的电池模块的开关元件的控制。
另外，根据本发明中的至少一个方式，即使在电池模块内的电池产生故障的情况下，也通过将电池模块内的电池断开来能够继续***整体的动作。
另外，根据本发明中的至少一个方式，即使在电池模块内的电池的容量存在偏差的情况下，也能够实现充电状态的均等化。
另外，根据本发明中的至少一个方式，即使当在构成***的电源电路各自之间，电池的容量存在偏差的情况下，也通过对每个电源电路的输出电力根据各自的电池的剩余容量进行控制，从而能够防止剩余容量少的电源电路内的电池先达到使用下限，以在所有相的电源电路中电池同时达到使用下限的方式进行控制。
另外，根据本发明中的至少一个方式，通过设为设置中性线的结构，从而即使独立地设定电源电路的各相的电流振幅，也能够与各相的***电压一致地控制电流，防止功率因数的恶化。
附图说明
下面将参照附图说明本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业上的意义，其中相同的符号表示相同的元件，其中：
图1是示出本发明的实施方式中的电源装置的基本结构的图。
图2是说明本发明的实施方式中的电池模块的控制的时序图。
图3A是示出本发明的实施方式中的电池模块的作用的图。
图3B是示出本发明的实施方式中的电池模块的作用的图。
图4是说明本发明的实施方式中的电源装置的控制的时序图。
图5是说明本发明的实施方式中的强制断开控制的具体例的时序图。
图6是示出第1实施方式中的三相交流电源的结构的图。
图7是示出从第1实施方式中的三相交流电源输出的交流电压的图。
图8是示出第1实施方式中的三相交流电源的具体的结构例的图。
图9是示出第1实施方式中的三相交流电源的***链接控制的控制块的图。
图10是示出第1实施方式中的三相交流电源的***链接控制的控制块的图。
图11是示出第1实施方式中的三相交流电源的***链接控制的动作波形的图。
图12是示出变形例1中的三相交流电源的结构的图。
图13是示出变形例1中的三相交流电源的***链接控制的控制块的图。
图14是示出变形例1中的三相交流电源的***链接控制的动作波形的图。
图15是示出变形例1中的三相交流电源的***链接控制的串列相电力以及全电力的波形的图。
图16是示出变形例2中的三相交流电源的结构的图。
图17是示出第2实施方式中的单相交流电源的结构的图。
图18是示出第2实施方式中的单相交流电源的控制块的图。
图19是示出第2实施方式中的单相交流电源的动作波形的图。
图20是示出第3实施方式中的全桥型的电池模块的结构的图。
图21是示出应用第3实施方式中的全桥型的电池模块的电源电路的结构例的图。
图22是示出第4实施方式中的正负逆连接型的三相交流电源的结构的图。
图23是示出第5实施方式中的充放电***的结构的图。
具体实施方式
电源电路的基本结构
本实施方式中的电源电路100如图1所示构成为包括电池模块102、控制用控制器104、电流传感器32以及电压传感器34。电源电路100构成为包括多个电池模块102(102a、102b、…102n)。电源电路100中包含的多个电池模块102能够对与端子T1以及T2连接的负载(未图示)供给电力(动力运行)，或者从与端子T1以及T2连接的电源(未图示)进行电力充电(再生)。电压传感器34检测多个电池模块102的合计的电压Vbus。电流传感器32检测电源电路100中流过的电流Io。
电池模块102构成为包括电池10、扼流线圈12、电容器14、电压传感器30、温度传感器(热敏电阻)、MCU(Micro Controller Unit，微控制器单元)、第1开关元件16、第2开关元件18、栅极驱动信号处理电路20、AND(与)元件22、OR(或)元件24以及NOT(非)元件26。在本实施方式中，各电池模块102具备相同的结构。各电源电路100中包含的电池模块102内的电池10能够通过由控制用控制器104进行的控制相互串联地连接。电压传感器30、温度传感器以及MCU被搭载于CMU(Cell Monitoring Unit，电芯监控单元)。
电池10包括至少一个二次电池。电池10例如能够构成为将锂离子电池、镍氢电池等串联或者/以及并联连接多个。扼流线圈12以及电容器14构成将来自电池10的输出平滑化而输出的平滑电路(低通滤波器电路)。即，作为电池10使用二次电池，所以为了抑制内部电阻损耗的增加所致的电池10的劣化，由电池10、扼流线圈L以及电容器14形成RLC滤波器，谋求电流的均衡化。电压传感器30检测电池10的电压。温度传感器检测电池10的温度。MCU根据检测出的电压或者/以及温度，推测每个电池10的SOC、电压Win/out(电池状态)。此外，扼流线圈12电容器14、电压传感器30、温度传感器以及MCU不是必需的结构，也可以不设置这些。
第1开关元件16包括用于使电池10的输出端短路的开关元件。在本实施方式中，第1开关元件16是相对于作为开关元件的场效应晶体管并联地连接回流二极管的结构。第2开关元件18在电池10与第1开关元件16之间串联连接于电池10。在本实施方式中，第2开关元件18是相对于作为开关元件的场效应晶体管并联地连接回流二极管的结构。根据来自控制用控制器104的栅极驱动信号，对第1开关元件16以及第2开关元件18进行切换控制。此外，在本实施方式中，第1开关元件16以及第2开关元件18为场效应晶体管，但也可以应用IGBT等其它种类的开关元件。
栅极驱动信号处理电路20是根据从控制用控制器104输入到电池模块102的栅极驱动信号来控制电池模块102的电路。栅极驱动信号处理电路20包括使栅极驱动信号延迟预定的时间的延迟电路。在电源电路100中，在各电池模块102(102a、102b、…102n)中分别设置有栅极驱动信号处理电路20，这些串联连接。因而，从控制用控制器104输入的栅极驱动信号一边各延迟预定的时间，一边依次输入到各电池模块102(102a、102b、…102n)。关于基于栅极驱动信号的控制，将在后面叙述。
AND元件22构成根据强制切断信号将电池模块102内的电池10从串联连接状态强制地断开的切断部。另外，OR元件24构成根据强制连接信号将电池模块102内的电池10强制地连接成串联连接状态的连接部。AND元件22以及OR元件24从控制用控制器104接受强制切断信号或者强制连接信号而被控制。来自控制用控制器104的控制信号被输入到AND元件22的一个输入端子，来自栅极驱动信号处理电路20的栅极驱动信号被输入到另一个输入端子。另外，来自控制用控制器104的控制信号被输入到OR元件24的一个输入端子，来自栅极驱动信号处理电路20的栅极驱动信号被输入到另一个输入端子。来自AND元件22以及OR元件24的输出信号被输入到第2开关元件18的栅极端子。另外，来自AND元件22以及OR元件24的输出信号经由NOT元件26输入到第1开关元件16的栅极端子。
在通常控制时，从控制用控制器104对AND元件22输入高(H)电平的控制信号，对OR元件24输入低(L)电平的控制信号。因而，栅极驱动信号直接被输入到第2开关元件18的栅极端子，使栅极驱动信号反转的信号被输入到第1开关元件16的栅极端子。由此，在栅极驱动信号是高(H)电平时，第1开关元件16成为截止状态以及第2开关元件18成为导通(ON)状态，在栅极驱动信号是低(L)电平时，第1开关元件16成为导通状态以及第2开关元件18成为截止(OFF)状态。即，在栅极驱动信号是高(H)电平时，电池模块102内的电池10成为与其它电池模块102内的电池10串联地连接的状态，在栅极驱动信号是低(L)电平时，电池模块102内的电池10成为与其它电池模块102内的电池10断开的直通(through)状态。
在强制切断时，控制用控制器104将强制切断信号发送到作为强制地断开的对象的电池模块102的AND元件22以及OR元件24。从控制用控制器104对AND元件22输入低(L)电平的控制信号(强制切断信号)，对OR元件24输入低(L)电平的控制信号(强制切断信号)。由此，从AND元件22输出低(L)电平，经由OR元件24，对第1开关元件16的栅极端子通过NOT元件26输入高(H)电平，对第2开关元件18的栅极端子输入低(L)电平。因而，第1开关元件16始终是导通状态，第2开关元件18始终是截止状态，电池模块102内的电池10成为不论栅极驱动信号的状态如何都从串联连接强制地断开的状态(贯通(pass-through)状态)。
在抑制电源电路100中的电池模块102内的电池10的SOC的不平衡的控制中，能够利用这样的强制切断控制。即，在电源电路100处于放电状态的情况下，与电源电路100的输出有关的电池模块102内的电池10的SOC下降，相对于此，使电池模块102内的电池10成为强制切断状态，从而能够维持该电池模块102内的电池10的SOC。另外，在电源电路100处于充电状态的情况下，与电源电路100的充电有关的电池模块102内的电池10的SOC增加，相对于此，使电池模块102内的电池10成为强制切断状态，从而能够维持该电池模块102内的电池10的SOC。
在强制连接时，控制用控制器104针对作为强制地连接的对象的电池模块102的AND元件22以及OR元件24发送强制连接信号。从控制用控制器104向电池模块102的OR元件24输入高(H)电平的控制信号(强制连接信号)。由此，从OR元件24输出高(H)电平，由NOT元件26向第1开关元件16的栅极端子输入低(L)电平，向第2开关元件18的栅极端子输入高(H)电平。因而，第1开关元件16始终是截止状态，第2开关元件18始终是导通状态，电池模块102内的电池10成为不论栅极驱动信号的状态如何都强制地连结成串联连接的状态。
在抑制电源电路100中的电池模块102内的电池10的SOC的不平衡的控制中能够利用这样的强制连接控制。即，在电源电路100处于放电状态的情况下，根据栅极驱动信号断续地串联连接的电池模块102内的电池10的SOC下降，相对于此，能够使成为强制连接状态的电池模块102内的电池10的SOC更快地下降。另外，在电源电路100处于充电状态的情况下，根据栅极驱动信号断续地串联连接的电池模块102内的电池10的SOC增加，相对于此，能够使成为强制连接状态的电池模块102内的电池10的SOC更快地增加。
此外，在本实施方式中的电源电路100中，构成为从控制用控制器104直接控制AND元件22以及OR元件24中的任意一方或者两方，但也可以构成为从控制用控制器104经由栅极驱动信号处理电路20控制AND元件22以及OR元件24。
通常控制
以下，参照图2，说明电源电路100的控制。在通常控制时，高(H)电平的控制信号从控制用控制器104输入到各电池模块102(102a、102b、…102n)的AND元件22。另外，低(L)电平的控制信号从控制用控制器104输入到各电池模块102(102a、102b、…102n)的OR元件24。因而，来自栅极驱动信号处理电路20的栅极驱动信号经由NOT元件26作为反转信号而输入到第1开关元件16的栅极端子，来自栅极驱动信号处理电路20的栅极驱动信号直接被输入到第2开关元件18的栅极端子。
图2示出与电池模块102a的动作有关的时序图。另外，在图2中，示出了驱动电池模块102a的栅极驱动信号D1的脉冲波形、表示第1开关元件16的开关状态的矩形波D2、表示第2开关元件18的开关状态的矩形波D3以及由电池模块102a输出的电压Vmod的波形D4。
在电池模块102a的初始状态即未输出栅极驱动信号的状态下，第1开关元件16是导通状态，第2开关元件18是截止状态。然后，当栅极驱动信号从控制用控制器104输入到电池模块102a时，通过PWM控制对电池模块102a进行切换控制。在该切换控制中，第1开关元件16和第2开关元件18交替地切换为导通状态/截止状态。
如图2所示，当从控制用控制器104输出栅极驱动信号D1时，根据该栅极驱动信号D1，驱动电池模块102a的第1开关元件16以及第2开关元件18。第1开关元件16根据与栅极驱动信号D1的上升相应的来自NOT元件26的信号的下降，从导通状态切换到截止状态。另外，第1开关元件16从栅极驱动信号D1的下降起滞后稍微的时间(死区时间dt)，从截止状态切换到导通状态。
另一方面，第2开关元件18从栅极驱动信号D1的上升起滞后稍微的时间(死区时间dt)，从截止状态切换到导通状态。另外，第2开关元件18与栅极驱动信号D1的下降同时地从导通状态切换到截止状态。这样，对第1开关元件16和第2开关元件18以交替地切换导通状态/截止状态的方式进行切换控制。
此外，第1开关元件16在栅极驱动信号D1的下降时滞后稍微的时间(死区时间dt)进行动作和第2开关元件18在栅极驱动信号D1的上升时滞后稍微的时间(死区时间dt)地进行动作是为了防止第1开关元件16和第2开关元件18同时成为导通状态。即，防止第1开关元件16和第2开关元件18同时导通而电池10短路。使该动作滞后的死区时间dt例如设定为100ns，但能够适当地设定。此外，在死区时间dt中，电流在二极管中回流，成为与和该回流的二极管并联的开关元件导通时相同的状态。
通过这样的控制，电池模块102a在栅极驱动信号D1截止(即，第1开关元件16导通，第2开关元件18截止)时，电容器14以及电池10从电池模块102a的输出端子断开。因而，电压不从电池模块102a输出到输出端子。在该状态下，如图3A所示，电池模块102a的电池10(电容器14)成为被旁通的直通状态。
另外，在栅极驱动信号D1导通(即，第1开关元件16截止，第2开关元件18导通)时，电容器14以及电池10连接于电池模块102a的输出端子。因而，电压从电池模块102a输出到输出端子。在该状态下，如图3B所示，电压Vmod经由电池模块102a中的电容器14输出到输出端子。
返回到图1，说明由控制用控制器104进行的电源电路100的控制。控制用控制器104控制电池模块102的整体。即，控制多个电池模块102a、102b、…102n，控制作为电源电路100的输出电压。
控制用控制器104将矩形波的栅极驱动信号输出到各电池模块102。栅极驱动信号按照电池模块102a中包含的栅极驱动信号处理电路20、电池模块102b中包含的栅极驱动信号处理电路20…的顺序依次传递到后级的电池模块102。即，从在电源电路100中串联地连接的电池模块102的最上游侧起栅极驱动信号依次各延迟预定的延迟时间而传递到下游侧。
在通常控制时，高(H)电平的控制信号被输入到AND元件22，低(L)电平的控制信号被输入到OR元件24，所以从各电池模块102的栅极驱动信号处理电路20输出的栅极驱动信号直接被输入到第2开关元件18的栅极端子，使栅极驱动信号反转而得到的信号被输入到第1开关元件16的栅极端子。因而，在栅极驱动信号是高(H)电平时，第1开关元件16成为截止状态以及第2开关元件18成为导通状态，在栅极驱动信号是低(L)电平时，第1开关元件16成为导通状态以及第2开关元件18成为截止状态。
即，在栅极驱动信号是高(H)电平时，电池模块102内的电容器14以及电池10成为与其它电池模块102内的电容器14以及电池10串联地连接的状态(连接状态)，在栅极驱动信号是低(L)电平时，电池模块102内的电容器14以及电池10成为与其它电池模块102内的电容器14以及电池10断开的直通状态。
图4示出使电池模块102a、102b、…102n中的预定的个数依次以连接状态进行动作而输出电力的控制序列。如图4所示，根据栅极驱动信号，电池模块102a、102b、…102n隔开一定的延迟时间从上游侧向下游侧依次被驱动。在图4中，期间E1表示电池模块102a、102b、…102n的第1开关元件16截止，第2开关元件18导通，电池模块102a、102b、…102n从输出端子输出电压的状态(连接状态)。另外，期间E2表示电池模块102a、102b、…102n的第1开关元件16导通，第2开关元件18截止，电池模块102a、102b、…102n未从输出端子输出电压的状态(直通状态)。这样，电池模块102a、102b、…102n隔开一定的延迟时间依次被驱动。
参照图4，说明栅极驱动信号、延迟时间的设定。栅极驱动信号的周期T是通过将电池模块102a、102b、…102n的延迟时间进行合计而设定的。因此，使延迟时间越长，则栅极驱动信号的频率越成为低频。相反，使延迟时间越短，则栅极驱动信号的频率越成为高频。关于如何设定该频率(切换频率)，将在后面叙述。
以下，为了简化说明，说明对各电池模块102不进行强制切断以及强制连接的情况。栅极驱动信号的周期T中的导通时比率D(导通占空比)即栅极驱动信号处于高(H)电平的时间TON相对于周期T的比率是根据电源电路100的输出电压/电池模块102a、102b、…102n的合计电压(在各电池模块102的电池电压相等的情况下，电池模块102的电池电压×电池模块数)而计算的。即，导通时比率D＝(电源电路100的输出电压)/(电池模块102的电池电压×电池模块102的总数)。此外，严格来说，导通时比率偏离死区时间dt，所以也可以如通常在斩波器电路中进行那样通过反馈或者前馈进行导通时比率的校正。
如上所述，在各电池模块102的电池电压相等的情况下，电源电路100的输出电压通过对电池模块102的电池电压乘以处于连接状态的电池模块102的数量而得到的值来表示。如果电源电路100的输出电压是用一个电池模块102的电池电压除得开的值，则在电池模块102从直通状态切换到连接状态的瞬间，其它电池模块102从连接状态切换到直通状态，所以电池模块102的整体的输出电压不会发生变动。
但是，如果电源电路100的输出电压是用各电池模块102的电池电压除不尽的值，则电源电路100的输出电压(整体的输出电压)发生变动。但是，此时的变动振幅是1个电池模块量的电压，另外，该变动周期是栅极驱动信号的周期T/电池模块102的总数。通过增多电池模块102的总数，能够使变动周期变短，另外，能够将电源电路100整体的寄生电感设为大的值，所以该电压变动被滤波，能够使电源电路100的输出电压稳定化。
接下来，说明具体例。在图4中，例如，设为作为电源电路100的所期望的输出电压是400V，各电池模块102的电池电压是15V，电池模块102a、102b、…102n数是40个，延迟时间是200ns。此外，该情况相当于电源电路100的输出电压(400V)用电池模块102的电池电压(15V)除不尽的情况。
当基于这些数值时，栅极驱动信号的周期T是根据延迟时间×电池模块总数来计算的，所以200ns×40个＝8μs。因而，栅极驱动信号是与125kHz相当的频率的矩形波。另外，栅极驱动信号的导通时比率D是根据电源电路100的输出电压/(电池模块102的电池电压×电池模块102的总数)来计算的，所以导通时比率D是400V/(15V×40个)≈0.67。
当根据这些数值依次驱动电池模块102a、102b、…102n时，作为电源电路100，在图4中，能够得到矩形波状的输出电压H1。该输出电压H1在390V与405V之间变动。即，输出电压H1按照根据栅极驱动信号的周期T/电池模块总数计算的周期即8μs/40个＝200ns(相当于5MHz)变动。该变动由基于电池模块102a、102b、…102n的布线的寄生电感滤波，作为电源电路100整体，输出为约400V的输出电压H2。
此外，在各电池模块102的第2开关元件18中，在连接状态的情况下流过电流，如图4所示，第2开关元件18的电流波形J1是矩形波。另外，电池10和电容器14形成RLC滤波器，所以在各电池模块102内的电池10中流过被滤波而均衡化的电流J2。这样，在所有电池模块102a、102b、…102n中电流波形相同，另外，从所有电池模块102a、102b、…102n均等地输出电流。
如以上说明，在控制电源电路100时，将输出到最上游侧的电池模块102a的栅极驱动信号延迟一定时间而输出到下游侧的电池模块102b，进而，将该栅极驱动信号延迟一定时间而依次传递到下游侧的电池模块102，所以电池模块102a、102b、…102n一边延迟一定时间，一边依次分别输出电压。然后，将这些电压进行合计，从而输出作为电源电路100的电压。由此，能够从电源电路100输出所期望的电压。
根据电源电路100，不需要DCDC转换器，能够简化电路的结构。另外，也不需要产生电力损耗的平衡电路等，能够提高电源电路100的效率。进而，从多个电池模块102a、102b、…102n大致均等地输出电压，所以驱动也不会集中于特定的电池模块102，能够降低电源电路100的内部电阻损耗。
另外，通过调整导通时比率D，能够生成电池电压的总和以下的所期望的输出电压，能够提高作为电源电路100的通用性。
强制断开控制
接下来，说明将多个电池模块102(102a、102b、…102n)中的所选择的电池模块102内的电池10强制地断开的控制。控制用控制器104对作为强制地断开的对象的电池模块102的AND元件22以及OR元件24输出强制切断信号。即，对属于作为强制切断的对象的电池模块102的AND元件22输出低(L)电平的控制信号，对OR元件24输出低(L)电平的控制信号。由此，从AND元件22输出低(L)电平，经由OR元件24对第1开关元件16的栅极端子通过NOT元件26输入高(H)电平，对第2开关元件18的栅极端子输入低(L)电平。因而，第1开关元件16始终是导通状态，第2开关元件18始终是截止状态，相应的电池模块102内的电池10成为不论栅极驱动信号的状态如何都被强制地断开的状态(贯通状态)。通过使用这样的强制断开控制，能够通过在特定的电池模块102内的电池10发生故障的情况下进行断开来使动作继续。强制切断的情况下的导通时比率D用(电源电路100的输出电压)/(除了强制切断状态的电池模块102之外的电池模块102的合计电压)表示。在电池模块102a、102b、…102n内的电池10产生故障的情况下，将该产生故障的电池10排除在外，仅使用正常的电池模块102，重新设定栅极驱动信号的周期T、导通时比率D，从而能够得到所期望的电压。即，即使在电池模块102a、102b、…102n内的电池10产生故障的情况下，也能够继续所期望的电压的输出。另外，在各电池模块102的电池容量存在偏差的情况下，能够在抑制电池模块102内的电池10的SOC的不平衡的控制中利用。
例如，在电源电路100是动力运行状态的情况下，从电源电路100中包含的电池模块102的电池10之中将SOC相对低的电池模块102内的电池10设为强制切断状态，从而被强制切断的电池10的电力消耗量(每单位时间的放电电流累计量)变少，能够消除电池模块102内的电池10的SOC的不平衡。其结果，能够使电池模块102内的电池10的SOC与SOC控制目标值接近。另外，能够效率良好地使用完各电池模块102内的电池10的充电能量。
另外，还能够不是在动力运行状态而是在再生状态时，进行消除电池模块102内的电池10的SOC的不平衡的控制。在该情况下，进行将SOC相对高的电池模块102内的电池10强制地断开的控制，优先地使电力再生到SOC相对低的电池模块102内的电池10，从而消除电池模块102内的电池10的SOC的不平衡。即，从电池模块102内的电池10之中向SOC相对高的电池模块102内的电池10的电力供给(每单位时间的充电电流累计量)变少，能够消除电池模块102内的电池10的SOC的不平衡。其结果，能够使电池模块102内的电池10的SOC与SOC控制目标值接近。另外，能够对电源电路100中包含的所有电池模块102内的电池10平衡良好地进行充电。进而，能够防止充电容量小的电池模块102内的电池10的过充电。
强制连接控制
接下来，说明将多个电池模块102(102a、102b、…102n)内的电池10中的所选择的电池10强制地进行连接的控制。控制用控制器104对作为强制地连接的对象的电池模块102的OR元件24输出强制连接信号。即，对属于作为强制连接的对象的电池模块102的OR元件24输出高(H)电平的控制信号。
由此，从OR元件24输出高(H)电平，对第1开关元件16的栅极端子通过NOT元件26输入低(L)电平，对第2开关元件18的栅极端子输入高(H)电平。因而，第1开关元件16始终是截止状态，第2开关元件18始终是导通状态，电池模块102内的电池10成为不论栅极驱动信号的状态如何都被强制地连结成串联连接的状态。在抑制电源电路100中的电池模块102内的电池10的SOC的不平衡的控制中，能够利用这样的强制连接控制。
例如，在电源电路100是再生状态的情况下，从电源电路100中包含的电池模块102内的电池10之中将SOC相对低的电池模块102内的电池10设为强制连接状态，从而优先地进行基于向强制连接的电池10的再生电力的充电，每单位时间的充电电流累计量变多，能够消除电池模块102内的电池10的SOC的不平衡。其结果，能够使电池模块102内的电池10的SOC与SOC控制目标值接近。另外，能够对电源电路100中包含的所有电池模块102内的电池10平衡良好地进行充电。
另外，还能够不是在再生状态而是在动力运行状态时，进行消除电源电路100中包含的电池模块102内的电池10的SOC的不平衡的控制。在该情况下，进行将SOC相对高的电池模块102内的电池10强制地进行连接的控制，增大SOC相对高的电池模块102内的电池10的消耗电力量，从而消除SOC的不平衡。即，从电池模块102内的电池10之中来自SOC相对高的电池模块102内的电池10的电力供给(每单位时间的放电电流累计量)变大，能够消除电池模块102内的电池10的SOC的不平衡。其结果，能够使电池模块102内的电池10的SOC与SOC控制目标值接近。另外，能够效率良好地使用完电源电路100中包含的所有电池模块102内的电池10的充电能量。
强制断开的具体例
图5示出表示应用强制断开控制的电源电路100的电池模块102内的电池10各自的电池连接状态的时序图的具体例。为了易于理解说明，在作为具体的事例而使用14个电池模块102的情况下进行说明。
在期间A，是使针对所有电池模块102的强制断开指令成为关断，所有电池模块102被切换控制的状态。在各电池模块102中，在强制断开指令是关断的情况下，使栅极驱动信号以延迟时间tdelay延迟而传送到接下来的电池模块102。因而，栅极周期成为(延迟时间tdelay×14)。
在来自控制用控制器104的栅极驱动信号中，作为导通时间设为延迟时间tdelay×8，以使8个电池模块102同时连接的方式被控制。
另一方面，在期间B，针对从上游起第10个电池模块102的强制切断信号设为开启。由此，第10个电池模块102的输出电压成为0V。另外，在附属于第10个电池模块102的栅极驱动信号处理电路20中，不使栅极驱动信号延迟，传播到接下来的第11个电池模块102。由此，直至从控制用控制器104输出的栅极驱动信号的上升沿再次返回到控制用控制器104为止的周期成为延迟时间tdelay×13，缩短延迟时间tdelay×1。在控制用控制器104中，检测返回来的栅极驱动信号的上升沿，作为接下来的栅极驱动信号，输出与延迟时间tdelay×8量相应地成为导通的信号。这样，在期间B，始终8个电池模块102被串联连接而对负载输出电压。即，在期间B，也能够输出与期间A相同的电压。
当第10个电池模块102接受强制切断信号时，不论栅极驱动信号如何，在第10个电池模块102被断开的定时，在栅极驱动信号成为截止之后执行。即，即使在电池模块102是连接状态时接收到强制切断信号，在栅极驱动信号是导通的期间也不执行强制断开控制，在栅极驱动信号成为截止之后，进行强制断开。然后，在接下来的周期，即使栅极驱动信号成为导通，也使强制断开状态继续。
当转移到期间C，第10个电池模块102的强制切断信号被设为截止时，在第10个电池模块102中，再次开始依照栅极驱动信号的通常的切换控制。但是，在针对第10个电池模块102的栅极驱动信号是导通的定时，即使强制切断信号成为截止，也不立刻使电池模块102内的电池10串联连接，而等待栅极驱动信号成为截止的定时，恢复为通常的切换控制。由此，能够防止9个电池模块102瞬间连接于负载。
第1实施方式(三相交流电源)
图6示出利用了电源电路100的三相交流电源200的结构。三相交流电源200是将3组电源电路100进行组合而构成的。
3组电源电路100(串列a、串列b、串列c)以使各串列的输出电压极性在中性点处成为相同的方式被Y接线。在图6中，将3组电源电路100(串列a、串列b、串列c)的负极侧连接于中性点，但也可以关于所有串列使正极侧连接于中性点。
在三相交流电源200中，在串列a～c这3组电源电路100各自中控制电池模块102内的电池10的连接数，从而分别产生交流电压Ea、Eb、Ec。电源电路100各自只能产生0V以上的电压，所以如图7所示，作为交流电压Ea、Eb、Ec而具有偏置，分别产生具有120°的相位差的电压。
此外，在串列a～c各自中产生具有相同的偏置电压的交流电压，从而能够使线间电压Vuv、Vvw、Vwu生成平均电压0V的正负的交流电压。由此，在电源电路100中包含的电池模块102中不使用利用了4个开关的全桥电路，而使用半桥电路，从而能够降低制造成本。
串列a～c的输出端连接于滤波器202。滤波器202能够如图8所示构成为包括链接电抗器Lm(Lmu、Lmv、Lmw)、滤波器电容器Cf(Cfu、Cfv、Cfw)以及滤波器电抗器Lf(Lfu、Lfv、Lfw)。滤波器202设置于串列a～c的各相。关于滤波器电容器进行中性点连接。滤波器202的输出连接于变压器204的次级侧。也可以在滤波器202与变压器204之间设置继电器。
另外，为了测定串列a～c的输出电流而设置电流传感器(Ia、Ib、Ic)。也可以将电流传感器仅设置2相，根据测定出的两个相电流来计算剩余的1相。例如，在测定出a相的电流Ia和b相的电流Ib的情况下，c相的电流Ic能够通过数式(1)来计算。
【式1】
Ic＝-Ia-Ib…(1)
另外，设置有测定滤波器202的3个滤波器电容器电压的电压传感器(Vu、Vv、Vw)。通过测定滤波器电容器电压，能够测定***的各相电压。
以下，说明三相交流电源200的***链接控制的详细内容。图9以及图10示出***链接控制的框图。
在图9中，说明串列a～c的电压指令值的计算。首先，使用由设置于滤波器202的3个滤波器电容器Cfu、Cfv、Cfw的电压传感器测定出的***相电压的测定值Vu、Vv、Vw，通过PLL(Phase Locked Loop，锁相环)来计算***电压的相位θg。
接下来，根据电压相位θg和***相电压Vu、Vv、Vw来进行abc/dq变换，从而计算dq轴电压vd，vq。abc/dq0变换能够通过数式(2)以及数式(3)来进行。在此，将***相电压Vu、Vv、Vw代入到数式(2)的ua、ub、uc即可。
【式2】
Figure BDA0003491427080000201
【式3】
Figure BDA0003491427080000211
另外，将串列a～c的输出电流Ia、Ib、Ic代入到数式(2)的ua、ub、uc，进行dq变换，从而能够计算dq轴电流id、iq。
接下来，求出dq轴的电流指令值。当设为针对三相交流电源200的整体的指令电力P时，使用d轴电压vd和指令电力P，从数式(4)计算d轴指令电流idcom。此外，在将无效电力控制成零的情况下，将q轴电流指令值iqcom设定为0。
【式4】
Figure BDA0003491427080000212
接下来，使用dq轴指令电流idcom、iqcom和dq轴电流id、iq，通过PI控制来计算dq轴指令电压反馈项vdfb*以及vqfb*。通过将这些反馈项加到vd指令前馈项以及vq指令前馈项，从而计算dq轴电压指令值vd *、vq *。进而，通过进行从dq轴向三相的abc轴的变换，从而计算各串列电压指令值Va *、Vb *、Vc *。dq/abc变换使用数式(5)即可。
【式5】
Figure BDA0003491427080000213
接下来，使用串列电压指令值，使用数式(6)来计算a相、b相、c相的电源电路100的导通时间指令值。
【式6】
Figure BDA0003491427080000214
在此，V* abc是a相、b相、c相的各电压指令值中的任意电压指令值，Vst_offset是电压指令偏置值，tdelay是各电源电路模块中的Gate信号的延迟时间，Vb_ave_abc是作为电源电路100的串列a、b、c各自的电池模块平均电压。与串列a、b、c各自的电压指令值相加的偏置值也可以在a相、b相、c相中设定为相同的值。
将仅与使用数式(6)计算出的导通时间指令值相应的导通期间、此后设为截止期间的栅极驱动信号(信号Gate_a、信号Gate_b、信号Gate_c)提供给电源电路100的串列a、b、c各自的前头的电池模块102。
在电池模块102各自中根据栅极驱动信号来进行切换控制。即，在栅极驱动信号是导通的期间，第1开关元件16设为截止状态以及第2开关元件18设为导通状态，在栅极驱动信号是截止的期间，第1开关元件16设为导通状态以及第2开关元件18设为截止状态。然后，栅极驱动信号在通过栅极驱动信号处理电路20中包含的延迟电路延迟一定时间(延迟时间tdelay)之后，传递给接下来的电池模块102。这在电源电路100的串列a、b、c各自中包含的电池模块102中进行之后，来自最后的电池模块102的栅极驱动信号返回到控制用控制器104。
控制用控制器104当接受到栅极驱动信号的返回时，按照日本特开2018-174626所记载的方法发送接下来的周期的栅极驱动信号。具体而言，检测从最终级的电池模块102返回的栅极驱动信号(信号Gate_a_bk、信号Gate_b_bk、信号Gate_c_bk)的上升沿，将接下来的栅极驱动信号输出到第1级电池模块102。通过这样做，能够在适当的定时将接下来的栅极驱动信号发送到电池模块102。
图11示出由三相交流电源200进行的***链接控制的动作波形。在三相交流电源200中，将电源电路100进行组合而生成交流电压，从而能够在功率因数大致是1的状态下使电流流动。
另外，在三相交流电源200中，能够针对3个电源电路100分别仅使用栅极驱动信号对多串联的电池模块102进行切换控制，生成三相交流电压。因而，能够实现控制用控制器104的简化和成本降低。另外，在电池模块102各自中仅使用两个开关元件(第1开关元件16以及第2开关元件18)，所以能够实现电路的低成本化。
变形例1
在变形例1中，如图12所示，经由中性点电容器36将在三相交流电源200中Y接线的3个电源电路100的中性点与配置于负载侧的变压器204的次级侧中性点进行连接。由此，变形例1中的三相交流电源200设为三相四线式的结构。
通过做成这样的结构，即使由电源电路100的串列a、b、c构成的各相的串列电流的振幅成为不同的不平衡状态，也能够以在所有相中使***相电压与相位一致的方式进行控制。因而，无需使功率因数恶化，就能够单独地调整串列a、b、c各自的电力。由此，即使是在使用旧电池等特性有偏差的电池10来构成三相交流电源200时在串列a、b、c中能够蓄电的电力量存在差的情况，也能够调整串列a、b、c的各相的输出电力，取出所有的蓄电能量。
在变形例1中的三相交流电源200中，能够如图13所示计算d轴、q轴以及零相的各电压指令值。将来自三相的合计输出设为输出电力P[kW]，从各相输出相同的电力的情况下的串列a、b、c各自的交流电流指令值Ia_com_base、Ib_com_base、Ic_com_base通过数式(7)来表示。数式(7)表示相位与各相的***电压一致的电流指令值。
【式7】
Figure BDA0003491427080000231
在根据数式(7)所示的交流电流指令值Ia_com_base、Ib_com_base、Ic_com_base的各个交流电流指令值而串列a、b、c分别进行动作的情况下，各相的输出电力Pa、Pb、Pc分别成为P/3。
在此，在构成串列a、b、c的各个串列的电池10的劣化状态不同，电池10能够积蓄的电力(表示为串列蓄电电力量Qa、Qb、Qc[kWh]。)不同的情况下，当串列a、b、c分别输出相同的电力Pa、Pb、Pc时，包括更多的劣化度大且容量小的电池10，蓄电电力量小的串列的蓄电电力先枯竭，无法进行放电，动作停止。在构成三相的串列a、b、c中的任意串列进行动作停止的情况下，有可能无法进行三相输出。
为了避免这样的问题，使用数式(8)，在变形例1的三相交流电源200中校正串列a、b、c各自的交流电流指令值Ia_com_base、Ib_com_base、Ic_com_base的振幅。即，计算通过对使用数式(7)计算出的串列a、b、c各自的交流电流指令值Ia_com_base、Ib_com_base、Ic_com_base分别乘以校正系数kpa、kpb、kpc而校正后的交流电流指令Ia_com、Ib_com、Ic_com。校正项kpa、kpb、kpc也可以根据构成串列a、b、c的各个串列的电池10的蓄电能力即串列a、b、c的蓄电电力量Qa、Qb、Qc来设定。例如，也可以根据数式(9)来设定。
【式8】
Figure BDA0003491427080000241
【式9】
Figure BDA0003491427080000242
具体而言，设置针对串列a、b、c的每个电池模块102推测蓄电电力量Qa、Qb、Qc的电池剩余量推测部，根据在该电池剩余量推测部中推测出的蓄电电力量Qa、Qb、Qc来进行控制即可。
接下来，与数式(2)同样地，对串列a、b、c各自的交流电流指令值Ia_com_base、Ib_com_base、Ic_com_base进行abc/dq0变换，计算d轴指令电流idcom、q轴指令电流iqcom以及零相指令电流i0com。另外，与上述第1实施方式同样地，使用d轴指令电流idcom、q轴指令电流iqcom、零相指令电流i0com和d轴电流id、q轴电流iq、零相电流i0，通过PI控制来计算d轴相指令电压反馈项vdfb *、q轴相指令电压反馈项vqfb *、零相指令电压反馈项v0fb *。通过将这些d轴相指令电压反馈项vdfb *、q轴相指令电压反馈项vqfb *、零相指令电压反馈项v0fb *加到vd指令前馈项、vq指令前馈项以及v0指令前馈项，从而计算d轴相电压指令值vd *、q轴相电压指令值vq *、零相电压指令值v0 *。进而，通过使用数式(5)来进行dq0/abc变换，从而计算各串列电压指令值Va *、Vb *、Vc *。
接下来，使用串列电压指令值Va *、Vb *、Vc *(总称为Vabc *)，使用数式(6)来计算串列a、b、c的导通时间指令值ton_abc。
这样，使用仅与通过数式(6)计算出的导通时间指令值相应的导通期间、此后设为截止期间的栅极驱动信号(信号Gate_a、信号Gate_b、信号Gate_c)，与上述第1实施方式的三相交流电源200同样地进行第1开关元件16以及第2开关元件18的切换控制。
图14示出P＝1800[W]，kpa＝1.1，kpb＝0.8，kpc＝1.1的情况下的动作波形。该条件相当于电源电路b的串列蓄电电力量Qb比电源电路a、c的串列蓄电电力量Qa、Qb小的情况。如图14所示，将a相、b相、c相的电源电路电流振幅相对于基准值分别能够控制成1.1倍、0.8倍、1.1倍。另外，在变压器204的次级侧中性点与电源电路100的中性点N之间的中性线中，作为零相电流而流过i0＝Ia+Ib+Ic的电流，由此三相电流的相位与相电压一致，能够用功率因数1进行控制。
图15示出串列a、b、c的电力以及电力的总和。如图15所示，在变形例1的三相交流电源200中，将串列b的电力控制成比串列a、c小，并将平均电力控制成1800W。
变形例2
图16示出变形例2中的三相交流电源200的结构。在变形例2中的三相交流电源200中，串列a、b、c各自具有将电源电路100并联地连接多个的结构。在图16的例子中，示出了a相、b相、c相分别将n个电源电路100并联地连接的结构。
这样，设成在各相中将多个电源电路100并联地连接的结构，从而即使在电源电路100中产生不良状况的情况下，也能够断开该电源电路100而维持输出，能够使三相交流电源200的动作稳定化。
第2实施方式(单相交流电源)
图17示出利用了电源电路100的单相交流电源300的结构。单相交流电源300是将两组电源电路100进行组合而构成的。两组电源电路100的负极侧在中性点N处连接，各自的正极侧经由滤波器202连接于变压器204。
另外，在单相交流电源300中，将电流传感器(Ia)以及电压传感器(Vuv)各设置1个。而且，生成与电压相位一致的交流电流指令，以使电流测定值追随于该电流指令的方式控制Vab。
图18示出单相交流电源300的控制块。使用PLL从由电压传感器测定出的***电压Vuv检测相位，生成电流指令值Icom。然后，通过PI控制来计算如减小电流指令值Icom与由电流传感器测定出的电流检测值Ia的差分那样的单相交流电源300的输出电压指令Vab *。对输出电压指令Vab *乘以a相以及b相的电源电路100(100a、100b)中的电压分担比，分别计算a相以及b相的电压指令值Va *、Vb *。然后，根据电压指令值Va *、Vb *来计算a相以及b相的电源电路100(100a、100b)的导通时间指令值。此外，导通时间指令值的计算方法与第1实施方式中的三相交流电源200相同，所以省略说明。
图19示出单相交流电源300的动作波形。将a相以及b相的电源电路100(100a、100b)的串列电压相加，能够得到交流波形的单相交流电源300的扫描输出电压Vab。如图19所示，根据扫描输出电压Vab与扫描电流Iab的关系，功率因数大致是1。
第3实施方式(全桥型)
此前说明的电源电路100是半桥结构，在使第1开关元件16导通的情况下输出0V，在使第2开关元件18导通的情况下，输出电池电压Vb。因此，在由半桥结构的电池模块102构成电源电路100的情况下，只能输出0至Vb×N(N：电池模块102中包含的电池10的串联数)[V]的正电压。
另一方面，在如图20那样设为全桥结构的电池模块106的情况下，在使开关元件S1和开关元件S4导通的情况下，在端子1－端子2之间输出电压Vb，在开关元件S2和开关元件S3导通的情况下，在端子1－端子2之间输出电压(－Vb)。
因而，如图21所示，在设为将全桥结构的电池模块106串联地连接N个的电源电路100的情况下，能够输出(－Vb)×N至Vb×N的范围的电压。因而，无需设置串列电压的偏置Voffset。
第4实施方式(正负逆串联型)
也可以如图22所示，设为如下三相交流电源210，该三相交流电源210构成为在串列a、b、c中分别将N个电池模块102(或者全桥结构的电池模块106)分为两组子电池模块，将一个子电池模块和另一个子电池模块的正极侧彼此或者负极侧彼此进行连接。
通过做成这样的结构，能够在串列a、b、c的各个串列中，输出(－Vb)×N/2至Vb×N/2的范围的电压。因而，无需在串列a、b、c的各个串列中对串列电压设置偏置(Voffset)。
另外，在串列a、b、c的各个串列中，不仅能够进行正的电压范围的输出，还能够进行负的电压范围的输出。因而，相比于图6所示的将仅正或者负的电池模块102(或者全桥结构的电池模块106)进行连接的三相交流电源200，在进行相同的输出的情况下，能够降低在电池10各自中流过的电流的有效值，能够降低电池10的内部电阻所致的损耗。
三相交流电源210的串列a、b、c各自的扫描的控制与图17所示的单相交流电源300相同即可。另外，也可以在针对串列a、b、c的各个串列的指令电压是正时，使用进行正电压输出的N/2个电源电路模块来生成输出电压，在串列a、b、c的指令电压是负时，使用进行负电压输出的N/2个电源电路模块来生成输出电压。
另外，在本实施方式中，设为将电池模块102分割为两个的结构，但也可以设为分割为3个以上并将任意电池模块反串联地连接的结构。
此外，通过设为将半桥型的电池模块102组合而做成三相交流电源210的结构，从而相比于使用了全桥结构的电池模块106的情况，能够输出(－Vb)×N/2至Vb×N/2的范围的电压，能够降低开关元件的数量。
第5实施方式(充放电***)
图23示出第5实施方式。三相交流电源200经由继电器A连接于风力发电机400，另外经由继电器B连接于电源供给***。在将继电器A设为连接状态，将继电器B设为切断状态的情况下，由风力发电机400发电而得到的电力被供给到三相交流电源200，能够对三相交流电源200中包含的电池10进行充电。具体而言，单相交流电源300通过与在风力发电机400中产生的电压的相位相匹配地控制电流，能够将发电电力充电到电池10。
在将积蓄于三相交流电源200的电池10的电力放电到电源供给***时，切断继电器A，连接继电器B。从三相交流电源200放电到电源供给***时的控制方法与上述第1实施方式相同，所以省略说明。
此外，也可以采用如下方式：通过将三相交流电源200设置两组，排他地交替地进行向风力发电机400的连接和向电源供给***的连接，从而将风力发电的电力始终充电到任意一方的三相交流电源200，并将电力从另一方的三相交流电源200放电到电源供给***。
另外，也可以代替三相交流电源200而应用三相交流电源210、单相交流电源300等上述其它实施方式、其它变形例的结构。

Claims (16)

1.一种电源***，其特征在于，
所述电源***包括电源电路，该电源电路包括多个具有电池的电池模块，该电源电路构成为通过在多个所述电池模块间转送来自控制用控制器的栅极驱动信号，从而将多个所述电池模块内的所述电池相互进行串联连接，
通过时间性地变更在多个所述电源电路各自中串联连接的所述电池的数量，从而输出相位互不相同的交流电压。
2.根据权利要求1所述的电源***，其特征在于，
从所述控制用控制器对多个所述电源电路的各个提供所述栅极驱动信号。
3.根据权利要求1或者2所述的电源***，其特征在于，
所述电池模块各自具备：
第1开关元件，构成为根据所述栅极驱动信号导通/截止而将所述电池从串联连接断开；
第2开关元件，构成为根据所述栅极驱动信号导通/截止而使所述电池串联连接；以及
栅极驱动信号处理电路，构成为使所述栅极驱动信号每隔一定时间延迟而传递给串联连接的下一级的所述电池模块。
4.根据权利要求3所述的电源***，其特征在于，
所述电池模块各自是包括所述第1开关元件以及所述第2开关元件的半桥型，
在多个所述电源电路各自中输出具有相同的电压偏置的交流电压，从而作为多个所述电源电路输出的电压之差而输出没有电压偏置的交流电压。
5.根据权利要求3所述的电源***，其特征在于，
所述电池模块各自是包括所述第1开关元件以及所述第2开关元件的全桥型，
在多个所述电源电路各自中输出没有电压偏置的交流电压。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的电源***，其特征在于，
所述电源电路具有如下结构：将所述电池模块分为串联地连接的多个子电池模块群，将任意的子电池模块群与其它子电池模块群的正极侧彼此或者负极侧彼此进行连接。
7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的电源***，其特征在于，
将各所述电源电路进行Y接线，使得产生相位相互相差120°的3相交流电压。
8.根据权利要求7所述的电源***，其特征在于，
所述电源***还包括与负载侧连接的变压器，
Y接线的所述电源电路的中性点与所述变压器的中性点经由电容器连接。
9.根据权利要求1～6中的任意一项所述的电源***，其特征在于，
将两组所述电源电路进行连接，使得产生相位相互相差180°的单相交流电压。
10.根据权利要求1～9中的任意一项所述的电源***，其特征在于，
所述电源***还包括电池剩余量推测部，该电池剩余量推测部构成为推测所述电源电路的蓄电电力量，
根据所述蓄电电力量，设定决定所述电源电路的输出电力的电力指令值。
11.根据权利要求1～9中的任意一项所述的电源***，其特征在于，还包括：
电流传感器，与所述电源电路直接或者间接地连接，该电流传感器构成为检测所述相位互不相同的交流电压的各相的***中的相电流；以及
电压传感器，构成为检测所述***中的相电压，
根据所述相电流和所述相电压来控制所述电源电路。
12.根据权利要求1～11中的任意一项所述的电源***，其特征在于，
针对所述相位互不相同的交流电压的各相并联地连接有多个电源电路。
13.根据权利要求1～12中的任意一项所述的电源***，其特征在于，还包括：
强制切断部，该强制切断部构成为不论所述栅极驱动信号如何都将所述电池模块内的所述电池从所述串联连接强制地断开。
14.根据权利要求13所述的电源***，其特征在于，还包括：
状态检测部，构成为检测所述电池模块各自中包含的所述电池的电压信息或者温度信息；以及
电池状态推测部，构成为使用所述电压信息或者所述温度信息来推测所述电池的状态，
根据由所述电池状态推测部推测出的所述电池的状态，利用所述强制切断部将所述电池模块各自内的所述电池从所述串联连接强制地断开。
15.根据权利要求1～12中的任意一项所述的电源***，其特征在于，还包括：
强制连接部，该强制连接部构成为不论所述栅极驱动信号如何都将所述电池模块各自内的所述电池强制地连接成所述串联连接。
16.根据权利要求15所述的电源***，其特征在于，还包括：
状态检测部，构成为检测所述电池模块(102)各自中包含的所述电池的电压信息或者温度信息；以及
电池状态推测部，构成为使用所述电压信息或者所述温度信息来推测所述电池的状态，
根据由所述电池状态推测部推测出的所述电池的状态，利用所述强制连接部将所述电池模块各自内的所述电池强制地连接成所述串联连接。
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