JP2009171724A - 双方向コンバータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】入力される直流電力を降圧して出力する降圧回路5と、切替回路6と、降圧回路5および切替回路6を制御する制御部13とを有する双方向コンバータ4であって、降圧回路5は、あらかじめ定められた電流値以下の電流を出力し、切替回路6は、直流電源3から入力される直流電力を降圧回路5を介して組電池1へ供給する充電時接続8と、組電池1から入力される直流電力を降圧回路5を介して負荷2へ供給する放電時接続7との間の切替を行うことを特徴とする双方向コンバータを構成する。
【選択図】図1
Description
入力される直流電力を降圧して出力する降圧手段と、切替手段と、前記降圧手段および切替手段を制御する制御部とを有する双方向コンバータであって、前記降圧手段は、あらかじめ定められた電流値以下の電流を出力し、前記切替手段は、直流電源から入力される直流電力を前記降圧手段を介して蓄電池へ供給する充電時接続と、前記蓄電池から入力される直流電力を前記降圧手段を介して負荷へ供給する放電時接続との間の切替を行うことを特徴とする双方向コンバータを構成する。
請求項1に記載の双方向コンバータにおいて、前記切替手段による接続が前記放電時接続である場合、前記降圧手段は、あらかじめ定められた第1の電流値以下の電流を出力し、前記切替手段による接続が前記充電時接続である場合、前記降圧手段は、あらかじめ定められた第2の電流値以下の電流を出力することを特徴とする双方向コンバータを構成する。
請求項1または2に記載の双方向コンバータにおいて、前記切替手段である切替回路は、接続の切替を、接続切替用スイッチング素子により行うことを特徴とする双方向コンバータを構成する。
請求項1ないし3のいずれかに記載の双方向コンバータにおいて、前記降圧手段である降圧回路には、入力端と出力端との間を結ぶプラス側の電路とマイナス側の電路とが設けられ、該2つの電路の一方の電路には、前記入力端に近い側に電圧制御用スイッチング素子が、前記出力端に近い側にリアクトルが、それぞれ、挿入され、前記電圧制御用スイッチング素子と前記リアクトルとの間の電路と他方の電路との間には、マイナス側の電路からプラス側の電路へ電流を流す向きのダイオードが挿入され、前記リアクトルと前記出力端との間の電路と前記他方の電路との間にはコンデンサが挿入され、前記コンデンサと前記出力端との間を結ぶ2つの電路の少なくとも一方には逆流防止用のダイオードが挿入されていることを特徴とする双方向コンバータを構成する。
請求項3に記載の双方向コンバータにおいて、前記降圧手段である降圧回路には、入力端と出力端との間を結ぶプラス側の電路とマイナス側の電路とが設けられ、該2つの電路の一方の電路には、リアクトルが挿入され、前記入力端と前記リアクトルとの間の電路と他方の電路との間には、マイナス側の電路からプラス側の電路へ電流を流す向きのダイオードが挿入され、前記リアクトルと前記出力端との間の電路と前記他方の電路との間にはコンデンサが挿入され、前記コンデンサと前記出力端との間を結ぶ2つの電路の少なくとも一方には逆流防止用のダイオードが挿入され、前記接続切替用スイッチング素子であって、他のスイッチング素子を介さずに前記降圧回路の入力端に接続するスイッチング素子が、電圧制御用スイッチング素子の役割を兼ねることを特徴とする双方向コンバータを構成する。
請求項3、4または5に記載の双方向コンバータにおいて、前記制御部は、前記電圧制御用スイッチング素子および接続切替用スイッチング素子へ向けて、動的または静的スイッチング動作のための信号を送出することを特徴とする双方向コンバータを構成する。
請求項1ないし6のいずれかに記載の双方向コンバータにおいて、前記制御部は、外部信号を受信している場合に、前記切替手段による接続を充電時接続とすることを特徴とする双方向コンバータを構成する。
1つの変換回路が充電器と放電器との両方の機能を持つため、充電器と放電器をそれぞれ搭載する必要がなく、コストとスペースを節約することが可能となる。
制御部13は、直流電源3の出力が停止した場合や出力が不足する場合、直流電源3から負荷2への給電電圧が低下したことを検知して、切替回路6における接続を放電時接続7とする。この放電モードにおいて、組電池1が出力する電力は、双方向コンバータ4を介して負荷2へ供給される。ここで、降圧回路5のスイッチング素子9が短絡のままであると、負荷2が要求する電力によっては放電電流が過剰になる場合があり、放電可能な電流を超えて電池を劣化させる要因となるため、スイッチング素子9をスイッチング動作させることにより電流を制限する。制御部13は、降圧回路5の出力電流を監視し、出力電流が60A(I1、第1の電流値)を超えるときデューティー比を下げて出力電圧を急激に垂下させ、出力電流が60A(I1、第1の電流値)を下回るときはデューティー比を上げて出力電圧を上昇させる。
制御部13は、外部から外部信号を受けることにより、切替回路6における接続を充電時接続8とし、充電モードとする。この充電モードにおいて、組電池1は、直流電源3が出力する電力により双方向コンバータ4を介して充電される。ここで、降圧回路5のスイッチング素子9が短絡のままであると、充電電流が過剰になり電池を劣化させる要因となるため、スイッチング素子9をスイッチング動作させることにより電流を制限する。制御部13は、降圧回路5の出力電流を監視し、出力電流が20A(I2、第2の電流値)を超えるときデューティー比を下げて出力電圧を急激に垂下させ、出力電流が20A(I2、第2の電流値)を下回るときはデューティー比を上げて出力電圧を上昇させるため、組電池1の電圧が低いとき(充電の初期)、出力電流は20A(I2、第2の電流値)に維持される。
Claims (7)
- 入力される直流電力を降圧して出力する降圧手段と、切替手段と、前記降圧手段および切替手段を制御する制御部とを有する双方向コンバータであって、
前記降圧手段は、あらかじめ定められた電流値以下の電流を出力し、
前記切替手段は、直流電源から入力される直流電力を前記降圧手段を介して蓄電池へ供給する充電時接続と、前記蓄電池から入力される直流電力を前記降圧手段を介して負荷へ供給する放電時接続との間の切替を行うことを特徴とする双方向コンバータ。 - 請求項1に記載の双方向コンバータにおいて、
前記切替手段による接続が前記放電時接続である場合、前記降圧手段は、あらかじめ定められた第1の電流値以下の電流を出力し、
前記切替手段による接続が前記充電時接続である場合、前記降圧手段は、あらかじめ定められた第2の電流値以下の電流を出力することを特徴とする双方向コンバータ。 - 請求項1または2に記載の双方向コンバータにおいて、
前記切替手段である切替回路は、接続の切替を、接続切替用スイッチング素子により行うことを特徴とする双方向コンバータ。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載の双方向コンバータにおいて、
前記降圧手段である降圧回路には、入力端と出力端との間を結ぶプラス側の電路とマイナス側の電路とが設けられ、該2つの電路の一方の電路には、前記入力端に近い側に電圧制御用スイッチング素子が、前記出力端に近い側にリアクトルが、それぞれ、挿入され、前記電圧制御用スイッチング素子と前記リアクトルとの間の電路と他方の電路との間には、マイナス側の電路からプラス側の電路へ電流を流す向きのダイオードが挿入され、前記リアクトルと前記出力端との間の電路と前記他方の電路との間にはコンデンサが挿入され、前記コンデンサと前記出力端との間を結ぶ2つの電路の少なくとも一方には逆流防止用のダイオードが挿入されていることを特徴とする双方向コンバータ。 - 請求項3に記載の双方向コンバータにおいて、
前記降圧手段である降圧回路には、入力端と出力端との間を結ぶプラス側の電路とマイナス側の電路とが設けられ、該2つの電路の一方の電路には、リアクトルが挿入され、前記入力端と前記リアクトルとの間の電路と他方の電路との間には、マイナス側の電路からプラス側の電路へ電流を流す向きのダイオードが挿入され、前記リアクトルと前記出力端との間の電路と前記他方の電路との間にはコンデンサが挿入され、前記コンデンサと前記出力端との間を結ぶ2つの電路の少なくとも一方には逆流防止用のダイオードが挿入され、
前記接続切替用スイッチング素子であって、他のスイッチング素子を介さずに前記降圧回路の入力端に接続するスイッチング素子が、電圧制御用スイッチング素子の役割を兼ねることを特徴とする双方向コンバータ。 - 請求項3、4または5に記載の双方向コンバータにおいて、
前記制御部は、前記電圧制御用スイッチング素子および接続切替用スイッチング素子へ向けて、動的または静的スイッチング動作のための信号を送出することを特徴とする双方向コンバータ。 - 請求項1ないし6のいずれかに記載の双方向コンバータにおいて、
前記制御部は、外部信号を受信している場合に、前記切替手段による接続を充電時接続とすることを特徴とする双方向コンバータ。
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