JP2001211560A - 充放電装置 - Google Patents

充放電装置

Info

Publication number
JP2001211560A
JP2001211560A JP2000017994A JP2000017994A JP2001211560A JP 2001211560 A JP2001211560 A JP 2001211560A JP 2000017994 A JP2000017994 A JP 2000017994A JP 2000017994 A JP2000017994 A JP 2000017994A JP 2001211560 A JP2001211560 A JP 2001211560A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
circuits
charging
transformer
storage means
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000017994A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Kubo
謙二 久保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2000017994A priority Critical patent/JP2001211560A/ja
Publication of JP2001211560A publication Critical patent/JP2001211560A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】小型で、信頼性の高い充放電装置を提供する。 【解決手段】一次巻線及び二次巻線を有する変圧器と、
変圧器の一次巻線に接続され、直流電圧源の電圧を高周
波電圧に変換する第1の変換器と、変圧器の二次巻線に
接続され、高周波電圧を直流電圧源の電圧に変換する第
2の変換器と、第2の変換器により変換された直流電圧
から電力蓄積手段を充電制御する複数の充電回路、ある
いは放電制御する複数の放電回路によって構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電力蓄積手段の充放
電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】リチウムイオン二次電池やニッケル水素
二次電池などでは、組み立て後の二次電池の検査や化学
反応の活性化などのため、単電池の充放電処理が施され
る。従来、このような組み立て後の二次電池の充放電処
理では、個別に二次電池を選別する必要のあることか
ら、各電池毎に独立した充放電電源を設け、充放電処理
を実行している。特に、リチウムイオン二次電池では、
満充電するために定電流充電だけでなく定電圧充電も実
行する必要があり、このため各電池毎に充電電流や充電
電圧を設定できる個別充電方式が用いられている。一
方、個々の二次電池を直列接続した組電池とし、直列接
続された状態で、両端子に電圧を印加することで組電池
を充電、あるいは放電する方式も知られている。また、
ここで、二次電池を直列接続された状態で充電、あるい
は、放電する場合には、各二次電池には同じ充放電電流
が流れるため、各電池の容量にばらつきがあった場合に
は、個々の二次電池に電圧ばらつきが発生する。このた
め、特開平8−88944号公報に記載される技術のように、
多直列状態で充放電する方式では、直列接続状態の各二
次電池の電圧ばらつきを抑制する方法が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ここで、個々の単電池
を個別の充放電電源で充電、あるいは放電する場合に
は、充電、あるいは、放電する単電池数に比例した台数
の充放電電源が必要となる。特に、組み立て後の二次電
池の活性化処理や容量検査などを目的とした充放電装置
では、一連の充放電処理に数時間かかるため、二次電池
の生産効率を向上するためには、多数の充放電電源を用
いて、多数の単電池を同時に充放電する必要がある。こ
の結果、各単電池を同様な電流,電圧パターンで充放電
すればよいにも係わらず、個別の充放電電源が多数個必
要となるという問題点がある。
【0004】また、複数の単電池を直列接続した組電池
とし、一台の充電、あるいは、放電用の電源で、充放電
する方式では、個々の単電池の容量ばらつきによる電圧
ばらつきを補償するため、各電池毎に個別の充放電電源
が必要となる。また、個々の単電池を直列接続した状態
では、各電池の電圧を、差動電位で検出する必要があ
り、電圧検出のための回路が複雑になるという問題点も
ある。
【0005】本発明は上記の課題を考慮してなされたも
のである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明による電力蓄積手
段の充放電装置は、一次巻線及び二次巻線を有する変圧
器と、変圧器の一次巻線に接続され、直流電圧源の電圧
を高周波電圧に変換する第1の変換器と、変圧器の二次
巻線に接続され、高周波電圧を直流電圧源の電圧に変換
する第2の変換器と、第2の変換器により変換された直
流電圧から電力蓄積手段を充電制御する複数の充電回
路、あるいは電力蓄積手段を放電制御する複数の放電回
路とを有する。
【0007】本発明によれば、変圧器の二次巻線に接続
される第2の変換器に、電力蓄積手段を充電制御する充
電回路、あるいは放電制御する放電回路が複数台接続さ
れるので、複数個の電力蓄積手段の一括充電、あるいは
一括放電が可能になる。また、複数台の充電回路、ある
いは放電回路に対して、変換回路,変圧器を共用できる
ので、部品点数も少なくすることが可能となる。
【0008】更に、第1,第2の変換器が、直流電圧源
の電圧から高周波電圧への変換及び高周波電圧から直流
電圧源の電圧への変換を、それぞれ双方向に行うもので
あり、電力蓄積手段の充放電を制御する充放電回路とを
組合せることにより、少ない部品点数で一括充放電が可
能になる。
【0009】尚、電力蓄積手段としては、二次電池,複
数の単位二次電池が直列接続された組電池,電気二重層
蓄電器などがある。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図1によ
り説明する。
【0011】図1において、直流電圧源の電圧を高周波
電圧に変換する変換器であって、交流電源となるフルブ
リッジインバータ1は、高周波電圧を分配するための配
線からなる高周波配線部2に接続される。高周波配線部
2には、複数の変圧器すなわち複数の高周波トランス
5,12を含む変圧装置20の一次巻線が接続される。
この一次巻線は、複数の高周波トランス5,12の複数
の一次側巻線が、高周波配線部2を介して並列に接続さ
れたものである。高周波トランス5,12の各々の二次
側巻線が、変圧装置20の複数の二次巻線である。複数
の二次巻線には複数の電力変換器3,4が接続される。
本実施例においては、複数の二次巻線のそれぞれに、一
個の電力変換器部が接続されている。電力変換器部3,
4の構成は基本的に同じであるから、ここでは電力変換
器部3について説明する。
【0012】電力変換器部3は、交流側が高周波トラン
ス5の二次巻線に接続され、高周波トランス5によって
伝達された高周波電圧を直流電圧源の電圧に変換する電
力変換回路であるフルブリッジコンバータ6、フルブリ
ッジコンバータ6の直流側が接続されフルブリッジコン
バータによって変換された直流電圧源の電圧を分配する
ための配線からなる直流配線部7、直流配線部7を介し
てフルブリッジコンバータ6の直流側に接続されて分配
された直流電圧源の電圧をパルス幅制御して電力蓄積手
段10を充電、あるいは放電制御する2個のチョッパ回
路8,9とを有している。なおチョッパ回路は適宜複数
個接続される。また、フルブリッジコンバータ6は複数
個並列接続できる。電力蓄積手段としては、二次電池,
複数の単位二次電池が直列接続された組電池,電気二重
層蓄電器を対象とする。尚、ここでは電力蓄積手段に対
して充電、あるいは放電を双方向に実行する場合の構成
について説明する。
【0013】フルブリッジインバータ1は、平滑コンデ
ンサ101,リアクトル102,短絡スイッチ103,
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)素子か
ら構成される主回路104,ゲート制御回路105から
構成されている。各電力蓄積手段10,11,17,1
8の充電時には、短絡スイッチ103は短絡され、直流
電圧源として動作する平滑コンデンサ101の直流電圧
を主回路104で高周波電圧に変換する。一方、各電力
蓄積手段からの放電時には、主回路104はダイオード
整流ブリッジ,短絡スイッチ103は開放された状態
で、それぞれで動作し、各電力蓄積手段からの放電電力
はリアクトル102,平滑コンデンサ101を介して、入
力側に回生される。充電時でのゲート制御回路105と
高周波出力電圧との関係を図2に示す。この図に示すよ
うにフルブリッジコンバータ104の出力周波数と同じ
周波数の三角波状の搬送信号と、正側電圧指令及び負側
電圧指令を表わす信号とを比較することにより、IGB
Tのゲート駆動信号S1,S2,S3,S4を得る。こ
の信号でフルブリッジコンバータ104のIGBTを駆
動することにより、図に示す高周波出力電圧が得られ
る。
【0014】フルブリッジインバータ1により生成され
た高周波電圧は高周波配線部2により、複数の変換部
3,4などにそれぞれ分配される。次に、変換部3の動
作について以下説明する。
【0015】まず、高周波トランス5の二次側に、トラ
ンス巻数比だけ降圧された高周波電圧が生成される。フ
ルブリッジコンバータ6は、パワーMOSFET(Metal Oxid
e Semiconductor Field Effect Transistor)素子から構
成される主回路601,ゲート制御回路602,リアク
トル603,短絡スイッチ604,平滑コンデンサ60
5から構成されている。フルブリッジコンバータ6は、
各電力蓄積手段10,11,17,18の充電時には、
主回路601はダイオード整流ブリッジ,短絡スイッチ
604は開放された状態で、それぞれで動作し、高周波
トランス5の出力電圧をリアクトル603を介して平滑
コンデンサ605に供給する。一方、各電力蓄積手段1
0,11,17,18からの放電時には、短絡スイッチ
604は短絡され、平滑コンデンサ605の直流電圧を
主回路601により高周波電圧に変換し、その出力を高
周波トランス5により一次側に回生する。このときのゲ
ート制御信号は、図2に示すフルブリッジインバータ1
のゲート制御信号と同じになる。ここで、放電時には各
フルブリッジコンバータ6,7は同期したゲート制御信
号により制御される。このときの同期信号を図2に、ま
た、同期信号の伝送線を図1の19に示す。
【0016】次に、フルブリッジコンバータにより生成
された直流電圧は、直流配線部7により、各チョッパ回
路8,9に分配され、対応する電力蓄積手段10,11
を充放電制御する。チョッパ回路8は、主回路部80
1,ゲート制御回路802,リアクトル803,平滑コ
ンデンサ804,シャント抵抗器805,出力電圧検出
器806から、それぞれ構成される。電力蓄積手段10
の充電時には、主回路の上側アームのパワーMOSFET素子
をチョッパ制御し、そのチョッパ出力電圧を、リアクト
ル803,平滑コンデンサ804で直流電圧に変換し、
電力蓄積手段10に供給する。一方、電力蓄積手段から
の放電時には、主回路の下側アームのパワーMOSFET素子
をチョッパ制御し、電力蓄積手段からの放電電流を、直
流配線部7を介して、平滑コンデンサ605の直流電圧
源側に回生する。ここで、電力蓄積手段の充電、あるい
は放電電流はシャント抵抗器805で検出され、また、
電力蓄積手段の端子電圧は出力電圧検出器806で検出
され、ゲート制御回路802にフィードバックされる。
ゲート制御回路802は、これらフィードバック信号を
用いて、主回路素子に対するチョッパ制御通流率を制御
し、電力蓄積手段に対する充放電電流、あるいは電圧を
制御する。
【0017】以上、説明したように、本実施例によれ
ば、各電力蓄積手段の充電、あるいは放電の両者におい
て、フルブリッジコンバータ6,13により生成され
る、絶縁された直流配線部7、あるいは14に対して、
複数個の電力蓄積手段の充放電制御を実行するチョッパ
回路8,9,15,16を設けることができる。このた
め、多数個の電力蓄積手段を充放電する場合でも、各電
力蓄積手段毎に、フルブリッジインバータ,高周波トラ
ンス,フルブリッジコンバータを設ける必要がない。例
えば、電力蓄積手段200個を同時に充電、あるいは放
電する場合、チョッパ回路8,9,15,16は、対象
とする電力蓄積手段の個数である200台必要となる
が、高周波トランスとフルブリッジコンバータを、チョ
ッパ回路10台に対して1台設けた場合、電力蓄積手段
200個に対して20台だけ必要になる。また、フルブ
リッジインバータ、および、フルブリッジコンバータ
が、それぞれ、直流電圧源の電圧と高周波電圧とを双方
向に変換でき、また、各電力蓄積手段毎に設けるチョッ
パ回路が、充電、および放電の両者に対応できる回路の
場合について説明したが、それぞれが、充電のみ、ある
いは放電のみに対応する回路で構成した場合も、同様な
効果が得られる。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、部品点数を低減し、変
換効率のよい充放電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した充放電装置の構成を示した図
である。
【図2】本発明の動作波形を示した図である。
【符号の説明】
1…フルブリッジインバータ、5…高周波トランス、6
…フルブリッジコンバータ、8…チョッパ回路、10…
電力蓄積手段。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一次巻線及び二次巻線を有する変圧器と、 前記変圧器の一次巻線に接続され、直流電圧源の電圧を
    高周波電圧に変換する第1の変換器と、 前記変圧器の二次巻線に接続され、高周波電圧を直流電
    圧源に変換する第2の変換器と、 前記第2の変換器により変換された直流電圧源の電圧に
    より電力蓄積手段を充電制御する複数の充電回路とを有
    する充電装置。
  2. 【請求項2】一次巻線及び二次巻線を有する複数の変圧
    器と、 前記、複数の変圧器の一次巻線に接続され、直流電圧源
    の電圧を高周波電圧に変換する第1の変換器と、 前記、複数の変圧器の二次巻線に接続され、高周波電圧
    を直流電圧源に変換する複数の第2の変換器と、 それぞれの前記第2の変換器に接続され、前記第2の変
    換器により変換された複数の直流電圧源の電圧により電
    力蓄積手段を充電制御する複数の充電回路とを有する充
    電装置。
  3. 【請求項3】一次巻線及び二次巻線を有する変圧器と、 電力蓄積手段からの放電電流を制御して直流電圧を出力
    する複数の放電回路と、 前記変圧器の一次巻線に接続され、それぞれの前記放電
    回路から出力された直流電圧を高周波電圧に変換する第
    1の変換回路と、 前記変圧器の二次巻線に接続され、前記第1の変換回路
    から出力された高周波電圧を直流電圧源の電圧に変換す
    る第2の変換回路とを有する放電装置。
  4. 【請求項4】一次巻線及び二次巻線を有する複数の変圧
    器と、電力蓄積手段からの放電電流を制御して直流電圧
    を出力する複数の放電回路と、前記、複数の変圧器の一
    次巻線に接続され、それぞれの前記放電回路から出力さ
    れた直流電圧を高周波電圧に変換する複数の第1の変換
    回路と、 それぞれの前記第1の変換回路には、前記電力蓄積手段
    からの放電電流を制御して直流電圧を出力する複数の放
    電回路が接続され、 前記、複数の変圧器の二次巻線に接続され、前記第1の
    複数の変換回路から出力された高周波電圧を直流電圧源
    の電圧に変換する第2の変換回路とを有する放電装置。
  5. 【請求項5】一次巻線及び二次巻線を有する変圧器と、 前記変圧器の一次巻線に接続され、直流電圧源の電圧か
    ら高周波電圧への変換及び高周波電圧から直流電圧源の
    電圧への変換を行う第1の変換回路と、 前記変圧器の二次巻線に接続され、直流電圧源の電圧か
    ら高周波電圧への変換及び高周波電圧から直流電圧源の
    電圧への変換を行う第2の変換回路と、 前記第2の変換回路に接続され、電力蓄積手段の充電及
    び放電を制御する複数の充放電制御回路とを有する充放
    電装置。
  6. 【請求項6】交流電源と、 前記交流電源が接続される一次巻線及び複数の二次巻線
    を有する変圧装置と、 前記複数の二次巻線に接続される複数交流側と、複数の
    電力蓄積手段を接続するための複数の直流側とを有する
    複数の電力変換器と、を備え、 前記変圧装置は複数の変圧器を有し、前記一次巻線は前
    記複数の変圧器の一次巻線が並列に接続されたものであ
    り、前記二次巻線は前記複数の変圧器の複数の二次側巻
    線である電力蓄積手段の充放電装置。
  7. 【請求項7】請求項6において、前記複数の電力変換器
    で、前記複数の交流側を含む複数の電力変換回路と、前
    記複数の直流側を含む複数のチョッパ回路と、を備える
    電力蓄積手段の充放電装置。
  8. 【請求項8】請求項7において、前記複数の電力変換回
    路の少なくとも一つに、前記複数のチョッパ回路の少な
    くとも二つが接続される電力蓄積手段の充放電装置。
  9. 【請求項9】請求項6,7,8,9のいずれか1項にお
    いて、前記交流電源が、前記一次巻線に接続される電力
    変換器部を有する電力蓄積手段の充放電装置。
JP2000017994A 2000-01-25 2000-01-25 充放電装置 Pending JP2001211560A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000017994A JP2001211560A (ja) 2000-01-25 2000-01-25 充放電装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000017994A JP2001211560A (ja) 2000-01-25 2000-01-25 充放電装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001211560A true JP2001211560A (ja) 2001-08-03

Family

ID=18544903

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000017994A Pending JP2001211560A (ja) 2000-01-25 2000-01-25 充放電装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001211560A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7199537B2 (en) 2002-01-16 2007-04-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Voltage converter control apparatus, and method
JP2007329019A (ja) * 2006-06-08 2007-12-20 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 電池システム
JP2012060836A (ja) * 2010-09-10 2012-03-22 Toshiba Corp 電池評価機能を有するコントローラ
JP2014003863A (ja) * 2012-06-20 2014-01-09 Sharp Corp 充電装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7199537B2 (en) 2002-01-16 2007-04-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Voltage converter control apparatus, and method
JP2007329019A (ja) * 2006-06-08 2007-12-20 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 電池システム
JP2012060836A (ja) * 2010-09-10 2012-03-22 Toshiba Corp 電池評価機能を有するコントローラ
JP2014003863A (ja) * 2012-06-20 2014-01-09 Sharp Corp 充電装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6297616B1 (en) Charge and discharge system for electric power storage equipment
Evzelman et al. Active balancing system for electric vehicles with incorporated low-voltage bus
US8981712B2 (en) Converter and submodule of a converter for charging or discharging an energy store
JP4967588B2 (ja) コンバータ制御装置
JP6928863B2 (ja) 充電装置、及び車載電源装置
JP3214044B2 (ja) 充電装置
JP3511927B2 (ja) 電力蓄積手段の充放電装置
KR20150073291A (ko) 전력 변환 장치
EP4175108A1 (en) Battery current sharing control method and battery current sharing control system
JP5794982B2 (ja) 電源装置及び充電回路
US20190372382A1 (en) Dc charging system for storage battery of electric vehicle
KR20200048036A (ko) 전력변환장치
JPH08317508A (ja) 電気自動車用充電装置
JP5661075B2 (ja) 充放電装置
JP2022124673A (ja) Dc-dcコンバータおよび車両
JP2001211560A (ja) 充放電装置
JP5540872B2 (ja) 電源装置
JP2001186765A (ja) 多チャンネル直流電源
JP2015042013A (ja) 充電装置
JP3526262B2 (ja) 蓄電装置の電力変換装置
JP5604947B2 (ja) 電源装置及び電圧調整方法
JPH08331771A (ja) 二次電池の充放電制御装置
JPH02269426A (ja) 直流無停電電源装置
Lemmen et al. Flexbattery—Merging multilevel power conversion and energy storage
US20240154542A1 (en) Power conversion device