JP7435560B2 - 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ＯＦＦ状態かつ第２スイッチがＯＮ状態であるときに電池の電圧が印加される第１出力端子および第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スイッチおよび第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している。しかしながら、特許文献１では、電池ストリングを用いて交流電力を出力する電源システムについては何ら検討されていない。電池ストリングを用いて交流電力を出力する電源システムを実現することができれば、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。

本開示の目的は、電池ストリングを用いて、交流電力を出力す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、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、およびＷ相用電池ストリングから交流電力を出力する交流スウィープユニットと、直流用電池ストリングを含む直流スウィープユニットの出力をインバータを用いて交流電力に変換し、交流電力を出力する交流電源回路と、交流スウィープユニットおよび交流電源回路を制御する制御装置と、を備える。Ｕ相用電池ストリング、Ｖ相用電池ストリング、Ｗ相用電池ストリング、および直流用電池ストリングの各々は、直列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ＯＦＦ状態かつ第２スイッチがＯＮ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。直流用電池ストリングに含まれる電池の出力密度は、Ｕ相用電池ストリング、Ｖ相用電池ストリング、およびＷ相用電池ストリングに含まれる電池の出力密度よりも高く、交流電源回路および交流スウィープユニットは、外部電源に電気的に接続可能とされている。制御装置は、交流スウィープユニットおよび交流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交流スウィープユニットおよび交流電源回路を制御する。制御装置は、電力調整として交流電力の出力が要求されたとき、交流スウィープユニットおよび交流電源回路から交流電力を出力し、第１所定期間経過後、交流電源回路からの交流電力の出力を停止して、交流スウィープユニットから交流電力を出力するよう制御する。

この構成によれば、電池回路モジュールの第１スイッチと第２スイッチの状態を制御することにより、電池ストリングの出力電圧を制御できる。交流スウィープユニットのＵ相用電池ストリング、Ｖ相用電池ストリング、およびＷ相用電池ストリングは、Ｙ結線されているので、各電池ストリングの出力電圧を制御することにより、交流電力（たとえば、三相交流電力）を外部電源に出力することができる。直流用電池ストリングから出力される直流電力をインバータを用いて交流電力に変換することにより、交流電源回路から交流電力を外部電源に出力することができる。

交流スウィープユニットは、電池回路モジュールの第１スイッチおよび第２スイッチの制御により交流電力を出力しているので、比較的効率が悪く、最大出力（最大電力）を抑えることが望ましい。交流電源回路では、インバータを用いて交流電力を出力するので、交流スウィープユニットより効率が高い。直流用電池ストリングに含まれる電池は、Ｕ相用電池ストリング、Ｖ相用電池ストリング、およびＷ相用電池ストリングに含まれる電池より、出力密度が高いので、高出力が要求されるとき、交流電源回路から好適に交流電力を出力することが可能になる。

電力調整として交流電力の出力が要求されたとき、交流スウィープユニットおよび交流電源回路から交流電力を出力し、第１所定期間経過後、交流電源回路からの交流電力の出力を停止して、交流スウィープユニットから交流電力を出力する。交流電力の出力要求があったとき、交流スウィープユニットの出力に加え、出力密度の高い電池を含む交流電源回路（直流用電池ストリング）から高出力の電力を出力できるので、早期に電流を安定させることができる。そして、第１所定期間経過後には、電流が安定するので、交流スウィープユニットのみから電力を出力することにより、電力調整に応えることができる。

制御装置は、電力調整として外部電源の電力消費が要求されたとき、交流スウィープユニットおよび交流電源回路に含まれる電池の充電を行ない、第２所定期間経過後、交流スウィープユニットおよび交流電源回路に含まれる電池のＳＯＣに応じて、電池の充電を行うよう制御する。

この構成によれば、電力調整として外部電源の電力消費が要求されたとき、交流スウィープユニットおよび交流電源回路に含まれる電池の充電を行なう。交流スイープユニットの電池（Ｕ相用電池ストリング、Ｖ相用電池ストリング、およびＷ相用電池ストリングに含まれる電池）に加え、出力密度の高い電池を含む交流電源回路の電池（直流用電池ストリングに含まれる電池）へ充電が行われる。出力密度の高い電池は入力密度も高いので、早期に電流（充電電流）を安定することができる。そして、第２所定期間経過後には、電流が安定するので、電池のＳＯＣに応じて充電を行なうことにより、安定した充電を行なうことができる。

制御装置は、直流用電池ストリングに含まれる電池の温度と直流用電池ストリングに含まれる電池のＳＯＣとの少なくとも一方に基づいて、第１所定期間を設定するようにしてもよい。

たとえば、直流用電池ストリングに含まれる電池の温度が高いとき、交流電源回路から交流電力を出力すると、高温の電池の劣化が促進する可能性がある。また、直流用電池ストリングに含まれる電池のＳＯＣが小さい場合、交流電源回路から交流電力を出力し、電池のＳＯＣがさらに小さくなると、電池の劣化が促進する可能性がある。直流用電池ストリングに含まれる電池の温度と直流用電池ストリングに含まれる電池のＳＯＣとの少なくとも一方に基づいて、第１所定期間を設定することにより、電池の劣化を抑制することが可能になる。

電源システムにおいて、Ｕ相用電池ストリング、Ｖ相用電池ストリング、およびＷ相用電池ストリングに含まれる電池のエネルギー密度は、直流用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とが、好ましい。

この構成によれば、Ｕ相用電池ストリング、Ｖ相用電池ストリング、およびＷ相用電池ストリングに含まれる電池のエネルギー密度は、直流用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ので、交流スウィープユニットから、効率良く、安定して交流電力を出力することが可能になる。また、出力密度の高いパワー型電池（高出力型電池）とエネルギー密度の高いエネルギー型電池（高容量型電池）とを組み合わせることで、各電池に得意な出力（高出力／長期出力）を行わせることが可能になる。これにより、エネルギー型電池単独あるいはパワー型電池単独の電源システムよりも、安価に高出力かつ高容量の電源システムを提供することができる。

直流用電池ストリングに含まれる電池は、ニッケル水素電池であり、Ｕ相用電池ストリング、Ｖ相用電池ストリング、およびＷ相用電池ストリングに含まれる電池は、リチウムイオン電池であってよい。

現在普及している電動車両では、走行用電力を蓄える電池として、ニッケル水素電池およびリチウムイオン電池のいずれかが使用されることが多い。このため、電動車両で使用されたニッケル水素電池およびリチウムイオン電池を再利用して、本開示の電源システムを構成することが可能になる。

本開示によれば、電池ストリングを用いて、交流電力を出力する電源システムを提供することができる。

本実施の形態に係る電源システム１の構成を示す図である。 スウィープユニットＳＵの構成を示す図である。 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。 駆動状態の電池回路モジュールＭを示す図である。 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。 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。 第１インバータ５１の構成を示す図である。 交流スウィープユニット３の構成を示す図である。 サーバ２００から電力の調整要求がなされた際、ＧＣＵ１００が実行する処理の一例を示すフローチャートである。 （Ａ）および（Ｂ）は、第１所定期間を設定するマップの例を示した図である。

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、図中同一また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。

図１は、本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、交流電源回路２と、交流スウィープユニット３と、絶縁フィルタＴ１，Ｔ２と、リレーＲ１，Ｒ２と、分電盤Ｃ１と、ＧＣＵ（Group Control Unit）１００とを備える。電源システム１は、たとえば住宅、学校、病院、商業施設、または駅のような建物に対して適用される。建物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。なお、電力系統ＰＧの需給状況は、サーバ２００によって管理される。

交流電源回路２は、第１直流スウィープユニット１０と、第２直流スウィープユニット２０と、第３直流スウィープユニット３０と、第１インバータ５１と、第２インバータ６１と、第３インバータ７１とを備える。第１直流スウィープユニット１０、第２直流スウィープユニット２０、第３直流スウィープユニット３０は、それぞれ電池ストリングＳｔ１、Ｓｔ２、Ｓｔ３およびＳＣＵ５２、６２、７２を含む。また、交流スウィープユニット３は、電池ストリングＳｔ４～Ｓｔ９およびＳＣＵ４１～４６を含む。ＳＣＵは、「String Control Unit」を意味する。本実施の形態において、ＳＣＵ４１～４６、５２、６２、７２および電池ストリングＳｔ１～Ｓｔ９の構成は、各スウィープユニット（交流スウィープユニット３、第１直流スウィープユニット１０、第２直流スウィープユニット２０、第３直流スウィープユニット３０）で実質的に同一であるため、これらの構成は、図２を用いて１つのスウィープユニットについてのみ説明する。

図２は、スウィープユニットＳＵの構成を示す図である。図２に示されるスウィープユニットＳＵの構成は、交流スウィープユニット３、第１直流スウィープユニット１０、第２直流スウィープユニット２０、および第３直流スウィープユニット３０に共通の構成である。スウィープユニットＳＵは、ＳＣＵ（図１に示したＳＣＵ４１～４６、５２、６２、７２に相当）と、駆動回路ＳＵＡと、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）とを備える。電池ストリングＳｔは、複数の電池回路モジュールＭを備える。本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２２個であるが、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。本実施の形態では、各電池ストリングＳｔ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Ｓｔ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に含まれるスイッチ（より特定的には、後述するＳＷ１１およびＳＷ１２）を駆動するように構成される。電池Ｂは、ニッケル水素二次電池、あるいは、リチウムイオン二次電池であってもよい。電動車両で使用された二次電池を直列に接続することにより、電動車両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。

図２に示すように、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、遮断器ＲＢ１およびＲＢ２（以下、区別しない場合は「遮断器ＲＢ」と称する）とを含む。電力回路ＳＵＢとカートリッジＣｇとは、遮断器ＲＢ１および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。

本実施の形態では、カートリッジＣｇは、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および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、および温度）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（State Of Charge）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、およ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、および内部抵抗）を取得し、得られた各電池Ｂの状態をＧＣＵ１００へ出力する。

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および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１１（以下、「ＳＷ１１」と称する）と、第２スイッチング素子１２（以下、「ＳＷ１２」と称する）と、第１ダイオード１３と、第２ダイオード１４と、チョークコイル１５と、コンデンサ１６と、出力端子ＯＴ１およびＯＴ２とを備える。ＳＷ１１およびＳＷ１２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ＳＷ１１、ＳＷ１２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およびＯＴ２間には、ＳＷ１１と、コンデンサ１６と、電池Ｂとが並列に接続されている。ＳＷ１１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、ＳＷ１２およびチョークコイル１５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ＳＷ１２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ＳＷ１１がＯＦＦ状態（遮断状態）であるときに、出力端子ＯＴ１および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および電線ＢＬ２の各々に接続されたコンデンサ１６が設けられている。コンデンサ１６の一端は、ＳＷ１２とチョークコイル１５との間で電線ＢＬ１に接続されている。コンデンサ１６は、電池Ｂの電圧を平滑化して出力端子ＯＴ１およびＯＴ２間に出力する。

ＳＷ１１およびＳＷ１２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１３、第２ダイオード１４は、それぞれＳＷ１１、ＳＷ１２に対して並列に接続されている。ＳＷ１２は、出力端子ＯＴ１とチョークコイル１５との間に位置する。チョークコイル１５は、ＳＷ１２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１５、およびコンデンサ１６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、ＳＷ１１およびＳＷ１２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からの制御指令に従ってゲート信号を生成する。駆動回路ＳＵＡは、電池回路モジュールＭごとに設けられており、ゲート信号に従ってＳＷ１１およびＳＷ１２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ＳＷ１１およびＳＷ１２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、ＳＷ１１およびＳＷ１２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および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）、ＳＷ１１、ＳＷ１２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ＳＷ１１およびＳＷ１２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ＳＷ１１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、ＳＷ１２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が駆動状態になる。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、駆動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、駆動状態の電池回路モジュールＭでは、ＳＷ１１がＯＦＦ状態かつＳＷ１２がＯＮ状態になることで、出力端子ＯＴ１および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１６を介して出力端子ＯＴ１およびＯＴ２間に印加されることで、電圧Ｖｍが出力端子ＯＴ１および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ＳＷ１２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、ＳＷ１２がＯＦＦ状態になることで、出力端子ＯＴ１および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、ＳＷ１１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およびｄｔ２の各々を１００ｎ秒とする。ただし、ｄｔ１および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が駆動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遅延期間および第２遅延期間の各々では、ＳＷ１１およびＳＷ１２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、ＳＷ１１がＯＮ状態かつＳＷ１２がＯＦＦ状態になる。

上記遅延期間およ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およびＯＴ２間に電圧が印加されない。第１遅延期間および第２遅延期間が設けられていることで、ＳＷ１１およびＳＷ１２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に含まれる電池回路モジュールＭを、上述のように制御することにより、駆動状態の電池回路モジュールＭの数を調整することができ、電池ストリングＳｔの出力電圧を制御することができる。同時に駆動状態になる電池回路モジュールＭの数を調整することにより、スウィープユニットＳＵ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。

再び図１を参照して、第１直流スウィープユニット１０は、上述したスウィープユニットＳＵの構成を有する。すなわち、第１直流スウィープユニット１０は、電池ストリングＳｔ１とＳＣＵ５２とを含む。電池ストリングＳｔ１に含まれる電池回路モジュールＭの電池Ｂは、ニッケル水素二次電池である。第１直流スウィープユニット１０から出力された直流電力は、第１インバータ５１に入力される。図７は、第１インバータ５１の構成を示す図である。図１とともに図７を参照して、第１インバータ５１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、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、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、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。

第１インバータ５１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および分電盤Ｃ１を介して、電力系統ＰＧに接続されている（図１参照）。第１インバータ５１の各スイッチング素子ｑ１～ｑ６は、ＧＣＵ１００からの制御指令によって、たとえば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によりＯＮ／ＯＦＦされる。第１インバータ５１は、第１直流スウィープユニット１０から出力される直流電力を交流電力（三相交流電力）に変換して電力系統ＰＧへ供給する。また、第１インバータ５１は、電力系統ＰＧから供給される交流電力（三相交流電力）を、直流電力に変換して第１直流スウィープユニット１０に供給し、電池ストリングＳｔ１の電池Ｂを充電する。本実施の形態において、第１インバータ５１は、電動車両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。

図１において、電池ストリングＳｔ２とＳＣＵ６２とを含む第２直流スウィープユニット２０、および、電池ストリングＳｔ３とＳＣＵ７２とを含む第３直流スウィープユニット３０の各々は、第１直流スウィープユニット１０と同じ構成を有する。第２直流スウィープユニット２０に接続された第２インバータ６１、および、第３直流スウィープユニット３０に接続された第３インバータ７１の各々は、図７に示した第１インバータ５１と同じ構成を有する。第１直流スウィープユニット１０、第２直流スウィープユニット２０、および第３直流スウィープユニット３０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。第１インバータ５１、第２インバータ６１、および第３インバータ７１の各相アームの中間点（図７参照）が電力線で接続されている。そして、交流電源回路２は、並列に接続された第１直流スウィープユニット１０、第２直流スウィープユニット２０、および第３直流スウィープユニット３０から第１～第３インバータ５１，６１，７１を介して交流電力（三相交流電力）を絶縁フィルタＴ１へ出力する。

図８は、交流スウィープユニット３の構成を示す図である。図８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～Ｓｔ９の各々は、図２に示した電池ストリングＳｔと実質的に同一の構成を有し、ＳＣＵ４１～４６の各々は、図２に示したＳＣＵと実質的に同一の構成を有する。

本実施の形態において、電池ストリングＳｔ４、Ｓｔ６、およびＳｔ８の各々に含まれる電池回路モジュールＭの電池Ｂは、三元系（ＮＭＣ）のリチウムイオン二次電池である。また、電池ストリングＳｔ５、Ｓｔ７、およびＳｔ９の各々に含まれる電池回路モジュールＭの電池Ｂは、リン酸鉄系（ＬＦＰ）のリチウムイオン二次電池である。

図８において、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、電力線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、電力線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、電力線ＰＬｗに接続されている。また、各電池ストリングＳｔ４～Ｓｔ９の負極端子は、中性点Ｎ１に接続されている。交流スウィープユニット３は、並列に接続された電池ストリングＳｔ４およびＳｔ５と、並列に接続された電池ストリングＳｔ６およびＳｔ７と、並列に接続された電池ストリングＳｔ８およびＳｔ９とが、Ｙ結線された構成を有する。

ＳＣＵ４１～４６は、ＧＣＵ１００からの制御指令により、各電池回路モジュールＭのＳＷ１１およびＳＷ１２を数十ｋＨｚのスイッチング周波数で制御して、各電池ストリングＳｔ４～Ｓｔ９のストリング電圧（出力電圧）を、図８の下方に示した電圧波形になるように制御する。図８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）のストリング電圧である。線Ｌ１２は、Ｖ相用電池ストリング（電池ストリングＳｔ６，Ｓｔ７）のストリング電圧である。線Ｌ１３は、Ｗ相用電池ストリング（電池ストリングＳｔ８，Ｓｔ９）のストリング電圧である。線Ｌ１１、線Ｌ１２、および線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６０Ｈｚである。

このように、電池ストリングＳｔ４～Ｓｔ９の各々のストリング電圧が制御されることにより、電力線ＰＬｕ、ＰＬｖ、およびＰＬｗの線間電圧は、図８の上方に示した電圧波形になる。図８において、線Ｌ２１は電力線ＰＬｕと電力線ＰＬｖの線間電圧「Ｖｕｖ」を示し、線Ｌ２２は電力線ＰＬｗと電力線ＰＬｕの線間電圧「Ｖｗｕ」を示し、線Ｌ２３は電力線ＰＬｖと電力線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。これにより、交流スウィープユニット３から、交流電力（三相交流電力）が出力される。

再び図１を参照して、交流電源回路２から出力された交流電力は、絶縁フィルタＴ１、リレーＲ１、および分電盤Ｃ１を介して、電力系統ＰＧに供給される。交流スウィープユニット３から出力された交流電力は、絶縁フィルタＴ２、リレーＲ２、および分電盤Ｃ１を介して、電力系統ＰＧに供給される。このように、電源システム１は、電力系統ＰＧに対して、交流電源回路２および交流スウィープユニット３から三相交流電力を逆潮流する系統連携運転が可能とされている。

絶縁フィルタＴ１および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および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。

リレーＲ１およびＲ２の各々は、たとえば電磁式のメカニカルリレーであり、ＧＣＵ１００によってリレーＲ１のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、交流電源回路２と電力系統ＰＧとの接続（並列）／遮断（解列）を行なう。また、ＧＣＵ１００によってリレーＲ２のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、交流スウィープユニット３と電力系統ＰＧとの接続（並列）／遮断（解列）を行なう。

分電盤Ｃ１は、漏電遮断器および／またはブレーカを備え、交流電源回路２と交流スウィープユニット３とに含まれる電池ストリングＳｔの電池Ｂを充電する際に、電力系統ＰＧの電力を交流電源回路２と交流スウィープユニット３とに分配する。また、分電盤Ｃ１は、交流電源回路２と交流スウィープユニット３とから出力された電力を、電力系統ＰＧおよび／または分電盤Ｃ２へ供給する。

なお、交流電源回路２に含まれる電池ストリングＳｔの電池Ｂを充電する際には、電力系統ＰＧから供給される交流電力を第１～第３インバータ５１，６１，７１が直流電力に変換することで電池Ｂを充電する。交流スウィープユニット３に含まれる電池ストリングＳｔの電池Ｂを充電する際には、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Ｓｔの電圧が少し低くなるようにＳＣＵ４１～４６がＳＷ１１およびＳＷ１２を制御することで電池Ｂを充電する。

交流電源回路２が出力する交流電力と、交流スウィープユニット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、分電盤Ｃ２を介して、構内または宅内の配線に供給される。

サーバ２００は、電力会社（発電事業者および送配電事業者）によって提供される電力系統ＰＧ（電力網）の需給を管理する。サーバ２００は、ＧＣＵ１００と通信可能に構成され、必要に応じて、ＧＣＵ１００に電力系統ＰＧの電力調整を要求する。ＧＣＵ１００は、サーバ２００からの要求を受け、各ＳＣＵと、第１～第３インバータ５１，６１，７１と、リレーＲ１、Ｒ２とを制御し、交流電源回路２および交流スウィープユニット３の入出力電力を調整する。

サーバ２００から要求される電力調整は、下げＤＲ（デマンドレスポンス）と上げＤＲに大別される。下げＤＲは、電力の需要を減らす要請である。本実施の形態では、下げＤＲの要請に際し、電池ストリングＳｔの電池回路モジュールＭに含まれる電池Ｂから放電を行なうことにより、電源システム１から三相交流電力を出力し、電力系統ＰＧに対して逆潮流を行なう。電力調整として交流電力の出力が要求されたとき、電源システム１から交流電力を出力する。上げＤＲは、電力の需要を増加する要請である。本実施の形態では、上げＤＲの要請に際し、電源システム１は、電池ストリングＳｔの電池回路モジュールＭに含まれる電池Ｂを充電することにより、要請に応える。電力調整として電力系統ＰＧの電力消費が要求されたとき、電池Ｂの充電を行なう。

図９は、サーバ２００から電力の調整要求がなされた際、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は、ＧＣＵ１００がサーバ２００から調整要求を受信すると実行される。サーバ２００から調整要求を受信すると、ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）１０において、調整要求が、下げＤＲの要請か否かを判定する。調整要求が下げＤＲである場合、肯定判定されＳ１１へ進み、調整要求が上げＤＲの場合、否定判定されＳ１６へ進む。

Ｓ１１では、ＧＣＵ１００が、下げＤＲの要請に応じて、交流電源回路２および交流スウィープユニット３から交流電力を出力し、電力系統ＰＧへ供給する。ＧＣＵ１００は、リレーＲ１をＯＮとして、交流電源回路２と電力系統ＰＧを接続（並列）する。ＧＣＵ１００は、ＳＣＵ５２，６２，７２によって電池ストリングＳｔ１～Ｓｔ３のＳＷ１１およびＳＷ１２を制御することにより、第１直流スウィープユニット１０、第２直流スウィープユニット２０および第３直流スウィープユニット３０から直流電力を出力させる。ＧＣＵ１００は、その直流電力を第１～第３インバータ５１，６１，７１を用いて交流電力に変換させ、その交流電力（三相交流電力）を電力系統ＰＧに供給する。また、ＧＣＵ１００は、リレーＲ２をＯＮとして、交流スウィープユニット３と電力系統ＰＧを接続（並列）するとともに、ＳＣＵ４１～４６によって電池ストリングＳｔ４～Ｓｔ９のＳＷ１１およびＳＷ１２を制御し、交流スウィープユニット３から交流電力（三相交流電力）を出力する。

続くＳ１２では、交流電源回路２および交流スウィープユニット３から交流電力の出力を開始してから、第１所定期間が経過したか否かを判定する。第１所定期間は、たとえば５秒であってよい。第１所定期間が経過していない場合、否定判定されＳ１１に戻り、交流電源回路２および交流スウィープユニット３から、交流電力の出力を継続する。第１経過時間が経過すると、肯定判定されＳ１３へ進む。

Ｓ１３では、交流電源回路２からの交流電力の出力を停止し、交流スウィープユニット３から交流電力を出力する。また、リレーＲ１をＯＦＦとして、交流電源回路２と電力系統ＰＧとを遮断（解列）する。ＧＣＵ１００は、第１～第３インバータ５１，６１，７１の駆動を停止し、ＳＣＵ５２，６２，７２によって電池ストリングＳｔ１～Ｓｔ３のＳＷ１１をＯＮ状態、ＳＷ１２をＯＮ状態として、電池回路モジュールＭを停止状態（図６参照）とする。

続くＳ１４では、下げＤＲの期間が終了したか否かを判定する。たとえば、サーバ２００から要求された下げＤＲの調整時間が完了したとき、下げＤＲの期間が終了したと判定してよい。下げＤＲの期間が終了していない場合、否定判定されＳ１３へ戻り、交流スウィープユニット３から、交流電力の出力を継続する。下げＤＲの期間が終了すると、肯定判定されＳ１５へ進む。

Ｓ１５では、交流スウィープユニット３からの交流電力の出力も停止する。ＧＣＵ１００は、リレーＲ２をＯＦＦとして、交流スウィープユニット３と電力系統ＰＧを遮断（解列）するとともに、ＳＣＵ４１～４６によって電池ストリングＳｔ４～Ｓｔ９のＳＷ１１をＯＮ状態、ＳＷ１２をＯＮ状態として、電池回路モジュールＭを停止状態（図６参照）とすることにより、交流スウィープユニット３からの出力を停止し、今回のルーチンを終了する。

Ｓ１６では、ＧＣＵ１００が、上げＤＲの要請に応じて、交流電源回路２および交流スウィープユニット３に含まれる電池Ｂの充電を行なう。ＧＣＵ１００は、リレーＲ１をＯＮとして、交流電源回路２と電力系統ＰＧとを接続（並列）する。ＧＣＵ１００は、第１～第３インバータ５１，６１，７１を用いて電力系統ＰＧの交流電力を直流電力に変換する。ＧＣＵ１００は、ＳＣＵ５２，６２，７２によって電池ストリングＳｔ１～Ｓｔ３のＳＷ１１およびＳＷ１２を制御することにより、第１直流スウィープユニット１０、第２直流スウィープユニット２０および第３直流スウィープユニット３０に含まれる電池Ｂを充電する。ＧＣＵ１００は、リレーＲ２をＯＮとして、交流スウィープユニット３と電力系統ＰＧとを接続（並列）する。ＧＣＵ１００は、電力系統ＰＧから供給される交流電圧に対して各電池ストリングＳｔの電圧が低くなるようにＳＣＵ４１～４６によりＳＷ１１およびＳＷ１２を制御し、交流スウィープユニット３に含まれる各電池ストリングＳｔの電池Ｂの充電を行なう。

続くＳ１７では、交流電源回路２および交流スウィープユニット３が充電を開始してから、第２所定期間が経過したか否かを判定する。第２所定期間は、たとえば５秒であってよい。第２所定期間が経過していない場合、否定判定されＳ１６に戻り、交流電源回路２および交流スウィープユニット３に含まれる電池Ｂの充電を継続する。第２経過時間が経過すると、肯定判定されＳ１８へ進む。

Ｓ１８では、電池ＢのＳＯＣに応じて、電池Ｂの充電を行なう。ＧＣＵ１００は、交流電源回路２および交流スウィープユニット３における、電池ストリングＳｔの電池回路モジュールＭの監視ユニットＢＳから各電池ＢのＳＯＣを取得している。ＧＣＵ１００は、各電池ＢのＳＯＣに基づいて、電池ストリングＳｔに含まれる各電池ＢのＳＯＣが均一になるよう、ＳＣＵによって、ＳＷ１１およびＳＷ１２を制御する。たとえば、第１直流スウィープユニット１０の電池ストリングＳｔ１に含まれる各電池ＢのＳＯＣが均一になるよう、ＳＣＵ５２によってＳＷ１１およびＳＷ１２を制御する。同様に、他のスウィープユニット（交流スウィープユニット３、第２直流スウィープユニット２０、第３直流スウィープユニット３０）においても、そのスウィープユニットの電池ストリングＳｔに含まれる各電池ＢのＳＯＣが均一になるよう、ＳＣＵによってＳＷ１１およびＳＷ１２を制御する。これにより、各電池ストリングＳｔのＳＯＣが調整される。

Ｓ１８において、各電池ストリングＳｔのＳＯＣが同じ値になるよう、電池Ｂ（電池ストリングＳｔ）の充電を制御してもよい。また、交流スウィープユニット３に含まれる電池ストリングＳｔ４～Ｓｔ９のＳＯＣが、交流電源回路２に含まれる電池ストリングＳｔ１～Ｓｔ３のＳＯＣよりも大きくなるよう、電池Ｂ（電池ストリングＳｔ）の充電を制御してもよい。この場合、たとえば、電池ストリングＳｔ１～Ｓｔ３のＳＯＣが８０％を超えたとき、ＧＣＵ１００は、リレーＲ１をＯＦＦとして、交流電源回路２と電力系統ＰＧを遮断（解列）し、第１～第３インバータ５１，６１，７１の駆動を停止し、ＳＣＵ５２，６２，７２によって電池ストリングＳｔ１～Ｓｔ３のＳＷ１１をＯＮ状態、ＳＷ１２をＯＮ状態として、電池回路モジュールＭを停止状態として、充電を停止する。

続くＳ１９では、上げＤＲの期間が終了したか否かを判定する。たとえば、サーバ２００から要求された上げＤＲの調整時間が完了したとき、上げＤＲの期間が終了したと判定してよい。上げＤＲの期間が終了していない場合、否定判定されＳ１８へ戻り、電池Ｂの充電を継続する。上げＤＲの期間が終了すると、肯定判定されＳ１５へ進む。

Ｓ１５では、電池Ｂの充電を停止する。ＧＣＵ１００は、リレーＲ２をＯＦＦとして、交流スウィープユニット３と電力系統ＰＧとを遮断（解列）するとともに、ＳＣＵ４１～４６によって電池ストリングＳｔ４～Ｓｔ９のＳＷ１１をＯＮ状態、ＳＷ１２をＯＮ状態として、電池回路モジュールＭを停止状態とすることにより、交流スウィープユニット３の電池Ｂの充電を停止する。また、交流電源回路２の電池Ｂの充電を行なっている場合は、上記の通り、ＧＣＵ１００は、リレーＲ１をＯＦＦとして、交流電源回路２と電力系統ＰＧとを遮断（解列）し、第１～第３インバータ５１，６１，７１の駆動を停止する。その後、ＧＣＵ１００は、ＳＣＵ５２，６２，７２によって電池ストリングＳｔ１～Ｓｔ３のＳＷ１１をＯＮ状態、ＳＷ１２をＯＮ状態として、電池回路モジュールＭを停止状態とする。そして、ＧＣＵ１００は、充電を停止した後、今回のルーチンを終了する。

交流電源回路２に含まれる、第１直流スウィープユニット１０、第２直流スウィープユニット２０および第３直流スウィープユニット３０の電池ストリングＳｔ１～Ｓｔ３に含まれる各電池Ｂは、ニッケル水素二次電池である。交流スウィープユニット３の電池ストリングＳｔ４～Ｓｔ９に含まれる各電池Ｂは、リチウムイオン二次電池である。これらのスウィープユニットにおいて使用されるリチウムイオン二次電池およびニッケル水素二次電池に関して、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度（Ｗｈ／ｋｇ）は、ニッケル水素二次電池のエネルギー密度より大きい。すなわち、この実施の形態に係るニッケル水素二次電池は、ラゴンプロットにおいて、左上の領域に位置し、パワー型（出力型）電池であるといえる。また、この実施の形態に係るリチウムイオン二次電池は、ラゴンプロットにおいて、右下の領域に位置し、エネルギー型（容量型）電池であるといえる。

交流スウィープユニット３では、各電池ストリングＳｔのＳＷ１１およびＳＷ１２を数十ｋＨｚで制御して交流電力を出力しているので、効率が低く、最大出力（最大電力）を抑えることが望ましい。このため、交流スウィープユニット３の出力（ｋＷ）を大きくするには、電池ストリングＳｔの並列数を多くする必要があり、コストの増大を招く。交流スウィープユニット３は最大出力（最大電力）を抑えることが望ましいので、交流スウィープユニット３の各電池Ｂは低レート（小さな電流）で充放電するよう使用することが好ましい。したがって、交流スウィープユニット３の各電池ストリングＳｔの電池Ｂは、エネルギー密度が大きい、エネルギー型電池が望ましい。そこで、本実施の形態では、上述のリチウムイオン二次電池を用いている。

これに対して、交流電源回路２では、インバータを用いて交流電力を出力しているので、比較的効率が高く、最大出力を大きくすることが可能である。したがって、交流電源回路２の各電池Ｂ（すなわち、第１直流スウィープユニット１０、第２直流スウィープユニット２０および第３直流スウィープユニット３０の電池ストリングＳｔ１～Ｓｔ３に含まれる各電池Ｂ）として、出力密度が大きいパワー型電池を用いることにより、交流電源回路２から大きな出力（ｋＷ）を出力することができる。そこで、本実施の形態では、上述のニッケル水素二次電池を用いている。

図９の例によれば、サーバ２００から電力の調整要求がなされた際、調整要求が下げＤＲの要請であり、電力調整として交流電力の出力が要求されたとき（Ｓ１０で肯定判定）、交流スウィープユニット３および交流電源回路２から交流電力を出力する（Ｓ１１）。交流電力の出力要求があったとき、交流スウィープユニット３の出力に加え、出力密度の高い電池を含む交流電源回路２（第１直流スウィープユニット１０、第２直流スウィープユニット２０および第３直流スウィープユニット３０の電池ストリングＳｔ１～Ｓｔ３）から高出力の電力を出力するので、早期に電流を安定させることができる。そして、第１所定期間経過後（Ｓ１２で肯定判定）、交流電源回路２からの交流電力の出力を停止して、交流スウィープユニット３から交流電力を出力する（Ｓ１３）。第１所定期間経過後には、電流が安定するので、交流スウィープユニット３のみから電力を出力することにより、電力調整に応えることができる。特に、本実施の形態では、交流スウィープユニット３の電池ストリングＳｔの電池Ｂは、エネルギー密度が大きく、長時間にわたって、効率良く、安定して交流電力を出力することが可能になる。

図９の例によれば、サーバ２００から電力の調整要求がなされた際、調整要求が上げＤＲの要請であり、電力調整として電力系統ＰＧ（外部電源）の電力消費が要求されたとき（Ｓ１０で否定判定）、交流スウィープユニット３および交流電源回路２に含まれる電池Ｂの充電を行なう（Ｓ１６）。電力系統ＰＧの電力の消費要求があったとき、交流スウィープユニット３に含まれる電池Ｂに加え、出力密度の高い電池を含む交流電源回路２の電池Ｂ（第１直流スウィープユニット１０、第２直流スウィープユニット２０および第３直流スウィープユニット３０に含まれる電池Ｂ）へ充電が行われる。出力密度の高い電池Ｂは入力密度も高いので、早期に電流（充電電流）を安定することができる。そして、第２所定期間経過後には、電流が安定するので、電池ＢのＳＯＣに応じて充電を行なうことにより、安定した充電を行なうことができる。

上記実施の形態において、第１所定期間を、交流電源回路２に含まれる電池Ｂ（電池ストリングＳｔ１～Ｓｔ３）の状態に応じて、設定するようにしてもよい。図１０は、第１所定期間を設定するマップの例を示した図である。図１０（Ａ）は、交流電源回路２の電池Ｂの温度に基づいて、第１所定期間を設定するマップである。横軸は電池Ｂの温度であり、縦軸は第１所定期間の時間を示している。電池Ｂの温度は、監視ユニットＢＳで検出した電池温度であってよい。横軸の電池Ｂの温度は、たとえば、電池ストリングＳｔ１～Ｓｔ３に含まれる電池Ｂの温度の最大値であってよい。また、電池ストリングＳｔに含まれる電池Ｂの平均温度を電池ストリングＳｔの温度として、電池ストリングＳｔ１～Ｓｔ３のうち、最も温度の高い電池ストリングＳｔの温度を、図１０（Ａ）の横軸の電池Ｂの温度としてもよい。

交流電源回路２に含まれる電池Ｂ（電池ストリングＳｔ１～Ｓｔ３の電池Ｂ）の温度が高いとき、たとえば、図１０（Ａ）に示した温度Ｔｃより電池Ｂの温度が高い状態で電池Ｂから放電を行なうと、電池Ｂの劣化が促進される可能性がある。したがって、図１０（Ａ）に示すように、電池Ｂの温度が温度Ｔｃよりも高いとき、第１所定期間を短く設定することにより、電池Ｂの放電時間（交流電源回路２からの交流電力の出力時間）を短くして、電池Ｂの劣化を抑制することができる。

図１０（Ｂ）は、交流電源回路２の電池ＢのＳＯＣに基づいて、第１所定期間を設定するマップである。横軸は電池ＢのＳＯＣであり、縦軸は第１所定期間の時間を示している。電池ＢのＳＯＣは、監視ユニットＢＳで推定したＳＯＣであってもよい。本実施の形態では、上述のように、電池Ｂの充電時に、電池ストリングＳｔに含まれる電池ＢのＳＯＣが均一になるよう、ＳＣＵによって、ＳＷ１１およびＳＷ１２を制御している。したがって、横軸の電池ＢのＳＯＣは、電池ストリングＳｔ１～Ｓｔ３のＳＯＣであると見做すことができる。電池ストリングＳｔ１～Ｓｔ３に含まれる電池ＢのＳＯＣが小さい場合、交流電源回路２から交流電力を出力すると、電池ＢのＳＯＣがさらに小さくなり、許容される下限値より小さくなって、電池Ｂの劣化が促進する可能性がある。したがって、図１０（Ｂ）に示すように、電池ＢのＳＯＣが小さいほど、第１所定期間が短くなるよう設定し、電池Ｂの放電時間（交流電源回路２からの交流電力の出力時間）を短くして、電池Ｂの劣化を抑制する。

第１所定期間は、図１０（Ａ）あるいは（Ｂ）のいずれかのマップを用いて設定してもよく、図１０（Ａ）および（Ｂ）の両方のマップを用いて設定してもよい。両方のマップを用いて設定する場合は、図１０（Ａ）のマップを用いて設定した第１所定期間と、図１０（Ｂ）のマップを用いて設定した第１所定期間のうち、短い方を、第１所定期間として設定する。

本実施の形態によれば、第１～第３直流スウィープユニット１０～３０の出力を第１～第３インバータ５１，６１，７１を用いて交流電力に変換し、交流電力を出力する交流電源回路２の電池ストリングＳｔの電池として、出力密度の高いニッケル水素二次電池を使用している。また、Ｙ結線されたＵ相用電池ストリング（電池ストリングＳｔ４およびＳｔ５）とＶ相用電池ストリング（電池ストリングＳｔ６およびＳｔ７）とＷ相用電池ストリング（電池ストリングＳｔ８およびＳｔ９）とから交流電力を出力する交流スウィープユニット３の電池Ｂとして、エネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池を使用している。したがって、本実施の形態の電源システム１では、パワー型電池（ニッケル水素二次電池）とエネルギー型電池（リチウムイオン二次電池）とを組み合わせることで、各電池に得意な出力（高出力／長期出力）を行わせることが可能になる。これにより、エネルギー型電池単独あるいはパワー型電池単独の電源システムよりも、安価に高出力かつ高容量の電源システム１を提供することができる。

本実施の形態では、交流スウィープユニット３は、電池ストリングＳｔをＹ結線することで、交流（三相交流）を出力している。インバータを用いていないので、コストを削減することができる。

本実施の形態では、交流電源回路２では、第１直流スウィープユニット１０、第２直流スウィープユニット２０、および第３直流スウィープユニット３０が並列に接続されている。第１～第３直流スウィープユニット１０～３０は、本開示の「直流スウィープユニット」に相当し、電池ストリングＳｔ１～Ｓｔ３は、本開示の「直流用電池ストリング」に相当する。本実施の形態では、直流スウィープユニットを３個並列に接続していたが、直流スウィープユニットの数は、１個であってもよく、４個以上であってもよい。

本実施の形態では、交流スウィープユニット３において、Ｕ相用電池ストリングとして電池ストリングＳｔ４およびＳｔ５を使用し、Ｖ相用電池ストリングとして電池ストリングＳｔ６およびＳｔ７を使用し、Ｗ相用電池ストリングとして電池ストリングＳｔ８およびＳｔ９を使用している。Ｕ相用電池ストリング、Ｖ相用電池ストリング、およびＷ相用電池ストリングの数は、１個であってもよく、３個以上であってもよい。

本実施の形態では、電池ストリングＳｔ４、Ｓｔ６、およびＳｔ８の電池Ｂに、三元系（ＮＭＣ）のリチウムイオン二次電池を使用し、電池ストリングＳｔ５、Ｓｔ７、およびＳｔ９の電池Ｂに、リン酸鉄系（ＬＦＰ）のリチウムイオン二次電池を使用していたが、各電池ストリングＳｔのリチウムイオン二次電池の種類は任意であり、各タイプのリチウムイオン二次電池が混在していてもよい。

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およ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 交流電源回路、３ 交流スウィープユニット、１０ 第１直流スウィープユニット、１１ 第１スイッチング素子、１２ 第２スイッチング素子、１３ 第１ダイオード、１４ 第２ダイオード、１５ チョークコイル、１６ コンデンサ、２０ 第２直流スウィープユニット、３０ 第３直流スウィープユニット、４１～４６，５２，６２，７２ ＳＣＵ、５１ 第１インバータ、６１ 第２インバータ、７１ 第３インバータ、８１ ゲートドライバ、８２ 遅延回路、１００ ＧＣＵ、２００ サーバ、Ｂ 電池、ＢＳ 監視ユニット、Ｃｇ カートリッジ、Ｃ１，Ｃ２ 分電盤、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、ＲＢ１，ＲＢ２ 遮断器、ＳＵＡ 駆動回路、ＳＵＢ 電力回路、Ｓｔ，Ｓｔ１～Ｓｔ９ 電池ストリング、ＳＵ スウィープユニット、 Ｔ１，Ｔ２ 絶縁フィルタ。

Claims (5)

1. 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、およびＷ相用電池ストリングから交流電力を出力する交流スウィープユニットと、
   直流用電池ストリングを含む直流スウィープユニットの出力をインバータを用いて交流電力に変換し、交流電力を出力する交流電源回路と、
   前記交流スウィープユニットおよび前記交流電源回路を制御する制御装置と、を備え、
   前記Ｕ相用電池ストリング、前記Ｖ相用電池ストリング、前記Ｗ相用電池ストリング、および前記直流用電池ストリングの各々は、直列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ＯＦＦ状態かつ前記第２スイッチがＯＮ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、
   前記直流用電池ストリングに含まれる前記電池の出力密度は、前記Ｕ相用電池ストリング、前記Ｖ相用電池ストリング、および前記Ｗ相用電池ストリングに含まれる前記電池の出力密度よりも高く、
   前記交流電源回路および前記交流スウィープユニットは、外部電源に電気的に接続可能とされており、
   前記制御装置は、
   前記交流スウィープユニットおよび前記交流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交流スウィープユニットおよび前記交流電源回路を制御し、
   前記電力調整として交流電力の出力が要求されたとき、前記交流スウィープユニットおよび前記交流電源回路から交流電力を出力し、第１所定期間経過後、前記交流電源回路からの交流電力の出力を停止して、前記交流スウィープユニットから交流電力を出力するよう制御する、電源システム。
2. 前記制御装置は、
   前記電力調整として前記外部電源の電力消費が要求されたとき、前記交流スウィープユニットおよび前記交流電源回路に含まれる前記電池の充電を行ない、第２所定期間経過後、前記電池のＳＯＣに応じて、前記電池の充電を行なうよう制御する、請求項１に記載の電源システム。
3. 前記制御装置は、
   前記直流用電池ストリングに含まれる前記電池の温度と前記直流用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所定期間を設定する、請求項１または請求項２に記載の電源システム。
4. 前記Ｕ相用電池ストリング、前記Ｖ相用電池ストリング、および前記Ｗ相用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、前記直流用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から請求項３のいずれか１項に記載の電源システム。
5. 前記直流用電池ストリングに含まれる前記電池は、ニッケル水素電池であり、
   前記Ｕ相用電池ストリング、前記Ｖ相用電池ストリング、および前記Ｗ相用電池ストリングに含まれる前記電池は、リチウムイオン電池である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電源システム。

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