JP2012205406A - 電圧制御装置および電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電圧を制御して充放電が行われるようにしつつ、動作方向が頻繁に切替ることを抑制し、動作状態を安定させることが容易となる電圧制御装置を提供する。
【解決手段】充放電可能なバッテリを有するバッテリユニットが一個または複数個並列に設けられた電力貯蔵装置に接続され、前記バッテリユニット同士の接続点の電圧を制御する電圧制御装置であって、前記接続点の電圧値を検出する検出部と、前記接続点の電圧を所定の電圧値に制御する電圧制御動作を行う電圧制御部と、を備え、前記電圧制御部は、前記電圧値が、所定の幅を有するように設定されている動作停止範囲に入っているときは、前記電圧制御動作を停止する構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、電圧を制御する電圧制御装置、およびこれを用いた電源装置に関する。

従来、各種の制御形態によりバッテリ等の充放電を行う装置が提案されている。例えば特許文献１には、並列に設けられた複数のバッテリシステム（蓄電池と昇降圧コンバータを有する）の充放電を行う装置であって、バッテリシステム同士の接続点の電圧を検出し、接続点の電圧値と出力設定値との誤差がゼロとなるように充放電を行う装置（以下、第１従来例とする）が開示されている。

第１従来例によれば、バッテリシステム同士の接続点の電圧値が出力設定値に近づくように、各バッテリシステムの充放電が行われる。これにより、バッテリシステム同士の接続点の電圧を適切な値に維持させつつ、各バッテリシステムの充放電を行うことが可能である。

また特許文献２には、並列に設けられた複数の太陽電池について、各々に設けられたチョッパ回路を用いて最大電力点追従制御を行い、電力の入出力をバランスさせるようにした装置（以下、第２従来例とする）が開示されている。なお第２従来例では、外乱等の影響を軽減させるため、出力電力Ｐoに対して、出力電圧ＶCHと基準電圧ＶCH*との差分に基づく電力補正値ΔＰoが加算されるようになっている。

特開２００２−１０５０２号公報 特開２００１−２５５９４９号公報

上述したように第１従来例によれば、バッテリシステム同士の接続点の電圧を適切な値に維持させつつ、各バッテリシステムの充放電を行うことが可能である。しかしながら、接続点の電圧値と出力設定値との誤差がゼロとなるように充放電を制御するため、接続点の電圧値が出力設定値の付近に留まっている状況では、接続点の電圧値が頻繁に出力設定値を超えたり下回ったりする可能性がある。

このような場合には、充電動作と放電動作の切替り、すなわち動作方向の切替りが頻繁に発生してしまい、動作状態が不安定になるという課題がある。そのため、例えば上述したような状況であっても、動作方向が頻繁に切替ることは、極力抑制されることが望ましい。

なお第２従来例は、太陽電池側から交流電源側への一方向のみに電力を伝送するものであり、電力の伝送方向が切替ることを想定していない。すなわち第２従来例は、バッテリ等の充電と放電の双方を行う充放電装置（電力の伝送方向が切替るもの）とは動作形態が全く異なっており、上述した課題に関係するものではない。

本発明は上述した課題に鑑み、電圧を制御して充放電が行われるようにしつつ、動作方向が頻繁に切替ることを抑制し、動作状態を安定させることが容易となる電圧制御装置、およびこれを備えた電源装置の提供を目的とする。

本発明に係る電圧制御装置は、充放電可能なバッテリを有するバッテリユニットが一個または複数個並列に設けられた電力貯蔵装置に接続され、前記バッテリユニット同士の接続点の電圧を制御する電圧制御装置であって、前記接続点の電圧値を検出する検出部と、前記接続点の電圧を所定の電圧値に制御する電圧制御動作を行う電圧制御部と、を備え、前記電圧制御部は、前記電圧値が、所定の幅を有するように設定されている第１動作停止範囲に入っているときは、前記電圧制御動作を停止する構成とする。

本構成によれば、電圧を制御して充放電が行われるようにしつつ、動作方向が頻繁に切替ることを抑制し、動作状態を安定させることが容易となる。なお本構成によれば、電圧制御動作がなされる結果、電力貯蔵装置側から電圧制御装置側へ電流が流れるようにする回生動作、および、電圧制御装置側から電力貯蔵装置側へ電流が流れるようにする力行動作が択一的に行われ、充放電が実現される。また「バッテリユニット同士の接続点」とは、バッテリユニットが一個である場合には、バッテリユニットと電圧制御装置の接続点を意味する。

また本発明に係る電圧制御装置は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介してバッテリが充放電されるようにしたバッテリユニットが、一個または複数個並列に設けられた電力貯蔵装置に接続され、前記バッテリユニット同士の接続点の電圧を制御する電圧制御装置であって、前記接続点の電圧値を検出する検出部と、前記接続点の電圧を所定の電圧値に制御する電圧制御動作を行う電圧制御部と、を備え、前記電圧制御部は、前記接続点の電圧値が、所定の幅を有するように設定されている第１動作停止範囲に入っているときは、前記電圧制御動作を停止する構成とする。

本構成によれば、電圧を制御して充放電が行われるようにしつつ、動作方向が頻繁に切替ることを抑制し、動作状態を安定させることが容易となる。また、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを用いたバッテリの充放電が可能となる。なお本構成によれば、電圧制御動作がなされる結果、電力貯蔵装置側から電圧制御装置側へ電流が流れるようにする回生動作、および、電圧制御装置側から電力貯蔵装置側へ電流が流れるようにする力行動作が択一的に行われ、充放電が実現される。

また上記構成において、前記電圧制御部は、前記接続点の電圧値と予め設定された制御値との誤差がゼロに近づくように、前記接続点の電圧を制御するものであり、第１動作停止範囲は、前記制御値を内包する範囲として設定されている構成としてもよい。

本構成によれば、バッテリユニット同士の接続点の電圧値を制御値に近づくように制御しつつ、動作方向が頻繁に切替ることを抑制することが可能となる。

また上記構成において、交流電源に接続され、交流電源側から供給される交流電力を直流に変換して、前記電力貯蔵装置側に送出する動作、および、前記電力貯蔵装置側から供給される直流電力を交流に変換して、前記交流電源側に送出する動作が行われる、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータである構成としてもよい。

本構成によれば、交流電源を用いた電力貯蔵装置の充電や、電力貯蔵装置が放電した電力を交流電源に送出することが可能となる。

また上記構成において、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記バッテリの充放電電流または電力を制御する機能、および前記接続点の電圧値が所定の第２動作停止範囲に入っているときは前記バッテリの充放電を停止する機能を有し、第１動作停止範囲の幅は、第２動作停止範囲の幅より広く設定されている構成としてもよい。

本構成によれば、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの動作に関して第２動作停止範囲を設定しつつ、電圧制御装置における動作状態を極力安定させることが容易となる。

また本発明に係る電源装置は、充放電可能なバッテリを有するバッテリユニットが一個または複数個並列に設けられた電力貯蔵装置と、該電力貯蔵装置に接続され、前記バッテリユニット同士の接続点の電圧を制御する上記構成の電圧制御装置と、を備えた構成とする。

本構成によれば、上記構成に係る電圧制御装置の利点を享受することが可能となる。

上述した通り、本発明に係る電圧制御装置によれば、電圧を制御して充放電が行われるようにしつつ、動作方向が頻繁に切替ることを抑制し、動作状態を安定させることが容易となる。また本発明に係る電源装置によれば、本発明に係る電圧制御装置の利点を享受することが可能となる。

本発明の実施形態に係る電源装置の構成図である。 電圧制御動作に関するフローチャートである。 回生電流および力行電流に関するグラフである。 各コンバータの動作形態と接続点電圧値の関係についての説明図である。

本発明の実施形態について、各図面を参照しながら以下に説明する。

［電源装置の構成等］
図１は、本実施形態に係る電源装置の構成図である。本図に示すように当該電源装置９は、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１、コントローラ２、および電力貯蔵装置３を有している。

双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１は、直流側端子Ｔ１と交流側端子Ｔ２を有しており、直流側端子Ｔ１には電力貯蔵装置３が接続され、交流側端子Ｔ２には交流電源などが接続される。そして双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１は、双方向への電力変換、すなわち直流側端子Ｔ１から交流側端子Ｔ２に向かう方向の直流−交流変換、および交流側端子Ｔ２から直流側端子Ｔ１に向かう方向の交流−直流変換を行う機能を有している。

また詳しくは後述するが、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１は、バッテリユニット同士の接続点の電圧を制御する電圧制御動作を行う。そして電圧制御動作が行われる結果として、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１においては、電力貯蔵装置３側から供給される直流電流を交流に変換し、回生電流として交流電源側に送出する回生動作、および、交流電源側から供給される交流電流を直流に変換して、力行電流として電力貯蔵装置３側に送出する力行動作が行われることになる。

双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１において回生動作が行われることにより、電力貯蔵装置３の放電が行われ、力行動作が行われることにより、電力貯蔵装置３の充電が行われることになる。つまりＡＣ／ＤＣコンバータ１において回生動作および力行動作が択一的に行われることにより、電力貯蔵装置３の充放電が行われることになる。

コントローラ２は、電力貯蔵装置３が有する各バッテリユニット（３ａ〜３ｃ）へ、バッテリ３１の充放電電流の指令値（充電電流の指令値、或いは放電電流の指令値）の情報を与える。なおコントローラ２は、バッテリユニットごとに別々に指令値を決定し、それぞれのバッテリユニットに、対応する指令値の情報を与えるようになっている。

電力貯蔵装置３は、互いに並列に接続された複数個のバッテリユニット（３ａ〜３ｃ）が設けられている。またバッテリユニット同士の接続点は、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１の直流側端子Ｔ１に接続されている。なおバッテリユニットの個数は特に限定されるものではなく、１個だけであっても構わない。バッテリユニットの個数が１個である場合、「バッテリユニット同士の接続点」は、そのバッテリユニットと双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１との接続点を指す。

また各バッテリユニット（３ａ〜３ｃ）は、バッテリ３１、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２、および制御装置３３を有しており、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２を介して、バッテリ３１が充放電されるようになっている。

バッテリ３１は、１個あるいは複数個のバッテリセルを有しており、充電および放電が可能となっている。なおバッテリ３１の種類は特に限定されるものではなく、例えばリチウムイオン電池であっても構わない。

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、一端がバッテリ３１に、他端がバッテリユニット同士の接続点にそれぞれ接続されており、双方向に直流電流を伝送する。図１における左方向へ直流電流が伝送されるときは、バッテリ３１の放電が行われ、右方向への直流電流が伝送されるときは、バッテリ３１の充電が行われることになる。

このように双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、バッテリ３１の充放電を行うように動作する。なお双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の動作は、制御装置３３によって制御されるようになっている。また本実施形態に係るバッテリユニット（３ａ〜３ｃ）の構成形態は一例であり、充放電可能なバッテリを有する様々な構成形態のものが、バッテリユニットとして採用され得る。

制御装置３３は、コントローラ２から受ける充放電電流の指令値の情報に従って、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の動作を制御する。すなわち制御装置３３は、バッテリ３１の充放電の電流値が当該指令値に略一致するように、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の動作を制御する。

これにより双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、放電電流の指令値が与えられているときは、指令値に応じた電流でバッテリ３１を放電するように動作し、充電電流の指令値が与えられているときは、指令値に応じた電流でバッテリ３１を充電するように動作する。

各バッテリユニット（３ａ〜３ｃ）は、コントローラ２から別々の指令値の情報を受けることにより、他のバッテリユニットの動作状態に依存せずに、バッテリ３１の充放電を行うことになる。各バッテリユニットにおいてバッテリ３１の充放電が行われることにより、全体として、電力貯蔵装置３の充放電が行われることになる。

なおコントローラ２は、バッテリ３１の充放電電流の指令値の情報の代わりに、バッテリ３１の充放電電力の指令値の情報を、各バッテリユニット（３ａ〜３ｃ）へ与えるようになっていても構わない。この場合、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、放電電力の指令値が与えられているときは、指令値に応じた電力でバッテリ３１を放電するように動作し、充電電力の指令値が与えられているときは、指令値に応じた電力でバッテリ３１を充電するように動作することになる。

［双方向ＡＣ／ＤＣコンバータの動作について］
双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１は、バッテリユニット同士の接続点の電圧値を、接続点電圧値Ｖconとして継続的に検出することが可能となっており、基本的には、接続点電圧値Ｖconと所定の制御値（目標値）Ｖrefとの誤差がゼロに近づくように、電圧制御動作を行うようになっている。

すなわち双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１は、バッテリユニット同士の接続点の電圧を制御する、電圧制御装置として機能する。電圧制御動作の形態について、図２に示すフローチャートを参照しながら、より詳細に説明する。

双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１は、接続点電圧値Ｖconを検出し（ステップＳ１１）、この接続点電圧値Ｖconが、第１動作停止範囲に入っているか否かを判別する（ステップＳ１２）。ここで第１動作停止範囲は、制御値Ｖrefを内包しつつ、所定の幅Ｗｄ₁を有するように予め設定されている範囲である。なお本実施形態における第１動作停止範囲は、制御値Ｖrefを中心とした範囲（すなわち、Ｖref±（Ｗｄ₁／２）の範囲）であるとするが、他の形態となっていても構わない。

接続点電圧値Ｖconが第１動作停止範囲に入っていない場合であって（ステップＳ１２のＮ）、接続点電圧値Ｖconが制御値Ｖrefより小さいときには（ステップＳ１３のＹ）、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１は、接続点電圧値Ｖconを制御値Ｖrefへ近づけるため、バッテリユニット同士の接続点の電圧値を増加させるように電圧制御動作を行う（ステップＳ１４）。

例えば双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１は、バッテリユニット同士の接続点の電圧値を、所定量だけ増加させるように制御する。その結果、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１においては、現時点で力行動作が行われていない状況では、力行動作が行われるようになり、既に力行動作が行われている状況では、力行電流が増加することになる。力行電流が増加することにより、電力貯蔵装置３の充電量は増加することになる。

一方、接続点電圧値Ｖconが第１動作停止範囲に入っていない場合であって（ステップＳ１２のＮ）、接続点電圧値Ｖconが制御値Ｖrefより大きいときには（ステップＳ１３のＮ）、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１は、接続点電圧値Ｖconを制御値Ｖrefへ近づけるため、バッテリユニット同士の接続点の電圧値を減少させるように電圧制御動作を行う（ステップＳ１５）。

例えば双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１は、バッテリユニット同士の接続点の電圧値を、所定量だけ減少させるように制御する。その結果、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１においては、現時点で回生動作が行われていない状況では、回生動作が行われるようになり、既に回生動作が行われている状況では、回生電流が増加することになる。回生電流が増加することにより、電力貯蔵装置３の放電量は増加することになる。

ステップＳ１４或いはＳ１５の動作を行った後、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１は、ステップＳ１１の動作を繰り返す。また、接続点電圧値Ｖconが第１動作停止範囲に入っている場合には（ステップＳ１２のＹ）、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１は、電圧制御動作を停止した状態を維持し（ステップＳ１６）、ステップＳ１１の動作を繰り返す。

図３に示すグラフは、上述した一連の動作（ステップＳ１１〜Ｓ１６）によって得られる回生電流および力行電流のグラフを例示したものである。なお図３に示すグラフにおいて、縦軸は、接続点電圧値Ｖconと制御値Ｖrefとの差ΔＶ（＝Ｖcon−Ｖref）を表し、横軸は、回生電流または力行電流の値を表している。

本図に示すように、ΔＶが＋Ｗｄ₁／２より大きい領域（回生動作領域）にある状況では、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１において行われる動作は回生動作となり、ΔＶが大きいほど、回生電流は増大する。

一方、ΔＶが−Ｗｄ₁／２より小さい領域（力行動作領域）にある状況では、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１において行われる動作は力行動作となり、ΔＶが小さいほど、力行電流は増大する。

また、ΔＶが−Ｗｄ₁／２から＋Ｗｄ₁／２までの領域（不感帯）にある状況では、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１においては、力行動作および回生動作の何れも行われない。これにより回生電流および力行電流はゼロに維持される。なお、何らかの原因によりΔＶが変動したとしても、これが不感帯内での変動に留まっている限り、力行動作および回生動作は停止されたままとなる。

このように、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１によれば、接続点電圧値Ｖconが制御値Ｖrefに近づくように（理想的には一致するように）電圧制御動作を行うことで、回生動作および力行動作が行われ、電力貯蔵装置３の充放電が行われる。

例えば電力貯蔵装置３の放電電流（電力）が増加すると、バッテリユニット同士の接続点の電圧値が上昇し、制御値Ｖrefを超えることが想定される。このような場合、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１は、バッテリユニット同士の接続点の電圧値を制御値Ｖrefまで下げるように電圧制御動作を行い、その結果、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１の動作は上述した回生動作となる。

また例えば電力貯蔵装置３の充電電流（電力）が増加すると、バッテリユニット同士の接続点の電圧値が下降し、制御値Ｖrefを下回ることが想定される。このような場合、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１は、バッテリユニット同士の接続点の電圧値を制御値Ｖrefまで上げるように電圧制御動作を行い、その結果、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１の動作は上述した力行動作となる。

但し、接続点電圧値Ｖconが第１動作停止範囲に入っている状況では、電圧制御動作は停止され、その結果、力行動作および回生動作は停止されるようになっている。そのため、例えば接続点電圧値Ｖconが制御値Ｖrefの付近で頻繁に変動して、制御値Ｖrefを超えたり下回ったりする状況となっても、動作方向（力行動作と回生動作）が頻繁に切替ることは防止される。

このように双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１は、バッテリユニット同士の接続点の電圧を制御して電力貯蔵装置３の充放電が行われるようにしつつ、動作方向が頻繁に切替ることを抑制し、動作状態を安定させることが可能となっている。

なお回生動作や力行動作は、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１によって直接制御されるものではなく、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１が電圧制御動作を行う結果として実現されるものである。すなわち双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１は、回生動作や力行動作を積極的に制御するものではないが、電圧制御動作を行うことにより、結果的に、回生動作や力行動作を実現させるものとなっている。

また制御値Ｖrefは、力行動作と回生動作の何れもが適切に行われるようになる電圧値として、例えば双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１がＡＣ２００Ｖの交流電源に接続される場合には、約３００Ｖに設定される。

また第１動作停止範囲の幅Ｗｄ₁（不感帯の範囲）は、例えば、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１に接続される交流電源の状態（商用電源の周波数など）に起因してバッテリユニット同士の接続点の電圧に発生する、脈流電圧のレベルに応じて設定される。これにより、当該脈流電圧に起因して双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１の動作が不安定となることは、未然に防止される。

［双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの動作について］
先述した通り、各バッテリユニット（３ａ〜３ｃ）に設けられた双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、コントローラ２から受ける充放電電流の指令値の情報に応じて動作する。ここでコントローラ２は、バッテリ３１についての充放電が不要と判断したときに、そのバッテリ３１を有するバッテリユニットに対して、バッテリ３１の充放電を停止する旨を指示するようになっている。

制御装置３３は、コントローラ２からバッテリ３１の充放電を停止する旨の指示を受けたときは、バッテリ３１の充放電を停止するように、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２を制御する。その結果、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、何れの方向にも直流電流を伝送しないようにし、バッテリ３１の充放電を停止するようになっている。これにより双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、接続点電圧値Ｖconが第２動作停止範囲に入っているときはバッテリ３１の充放電を停止するようにしつつ、コントローラ２から受ける指令値に応じて、バッテリ３１の充放電電流（または電力）を調節するようになっている。

ここで第２動作停止範囲は、制御値Ｖrefを内包しつつ、所定の幅Ｗｄ₂を有する範囲である。なお本実施形態における第２動作停止範囲は、制御値Ｖrefを中心とした範囲（すなわち、Ｖref±（Ｗｄ₂／２）の範囲）であるとするが、他の形態となっていても構わない。

また第１動作停止範囲の幅Ｗｄ₁と第２動作停止範囲の幅Ｗｄ₂は、互いに同じ幅に設定されていても良く、異なる幅に設定されていても良い。本実施形態では、第１動作停止範囲の幅Ｗｄ₁は、第２動作停止範囲の幅Ｗｄ₂より広く設定されている。

すなわち双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２よりも、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１の方が、動作を停止する条件が緩く設定されている。これにより、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の動作に関して第２動作停止範囲を設定しつつ、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１における動作を極力安定させることが可能となっている。

［各コンバータの動作形態と接続点電圧値の関係について］
図４は、本実施形態における双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１および双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の動作形態と、接続点電圧値Ｖconとの関係を概略的に表したものである。なお図４において、縦軸は接続点電圧値Ｖconを表しており、その左側には、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１の動作形態が、右側には、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の動作形態が、それぞれ表されている。

図４に示すように、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１については、制御値Ｖrefを中心とした幅Ｗｄ₁の範囲が、不感帯（回生電流および力行電流がゼロとなる領域）に設定されている。また双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２については、制御値Ｖrefを中心とした幅Ｗｄ₂（＜Ｗｄ₁）の範囲が、不感帯（バッテリ３１の充放電電流がゼロとなる領域）に設定されている。

そして双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１については、接続点電圧値Ｖconが不感帯より高いときには、接続点電圧値Ｖconが高いほど回生電流が増大し、接続点電圧値Ｖconが不感帯より低いときには、接続点電圧値Ｖconが低いほど力行電流が増大する。なお回生電流が増大するほど、電力貯蔵装置３の放電量は増大し、力行電流が増大するほど、電力貯蔵装置３の充電量は増大することになる。一方、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２については、接続点電圧値Ｖconが不感帯に入っていないとき、バッテリ３１の充放電量はコントローラ２から受けた指令値に従う。

［その他］
以上までに説明した通り、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１は、充放電可能なバッテリ３１を有するバッテリユニット（３ａ〜３ｃ）が、一個または複数個並列に設けられた電力貯蔵装置３に接続され、バッテリユニット同士の接続点の電圧を制御する電圧制御装置としての機能を有している。

そして双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１は、接続点電圧値Ｖconを検出する機能部（検出部）と、バッテリユニット同士の接続点の電圧を所定の電圧値に制御する電圧制御動作を行う機能部（電圧制御部）と、を備えている。そして電圧制御部は、接続点電圧値Ｖconが、所定の幅を有するように設定されている第１動作停止範囲に入っているときは、電圧制御動作を停止するようになっている。

そのため双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１によれば、電圧を制御して充放電が行われるようにしつつ、動作方向（力行動作と回生動作）が頻繁に切替ることを抑制し、動作状態を安定させることが容易となっている。なお双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１によれば、電圧制御動作がなされる結果、電力貯蔵装置側から電圧制御装置側へ電流が流れるようにする回生動作、および、電圧制御装置側から電力貯蔵装置側へ電流が流れるようにする力行動作が択一的に行われ、充放電が実現される。

またバッテリユニット（３ａ〜３ｃ）は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２を有し、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２を介して、バッテリ３１が充放電されるようにしている。そのため、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２を用いたバッテリ３１の充放電が可能となっている。

また電圧制御部は、接続点電圧値Ｖconと、予め設定された制御値Ｖrefとの誤差がゼロに近づくように、バッテリユニット同士の接続点の電圧を制御するものであり、第１動作停止範囲は、制御値Ｖrefを内包する範囲として設定されている。

そのため双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１は、バッテリユニット同士の接続点の電圧値を、制御値Ｖrefに近づくように制御しつつ、動作方向が頻繁に切替ることを抑制し、動作状態を安定させることが可能となっている。

また双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１は、交流電源に接続され、交流電源側から供給される交流電力を直流に変換して、電力貯蔵装置３側に送出する動作、および、電力貯蔵装置３側から供給される直流電力を交流に変換して、交流電源側に送出する動作が行われるようになっている。そのため、交流電源を用いた電力貯蔵装置３の充電や、電力貯蔵装置３が放電した電力を交流電源に送出することが可能となっている。

また双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、制御装置３３からの制御を受けて、バッテリ３１の充放電電流または電力を制御する機能、および、制御装置３３からの指令を受けて、バッテリユニット同士の接続点の電圧値が第２動作停止範囲に入っているときはバッテリ３１の充放電を停止する機能を有し、第１動作停止範囲の幅Ｗｄ₁は、第２動作停止範囲の幅Ｗｄ₂より広く設定されている。そのため、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３１の動作に関して第２動作停止範囲を設定しつつ、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１における動作を極力安定させることが容易となっている。

また電源装置９は、充放電可能なバッテリ３１を有するバッテリユニットが一個または複数個並列に設けられた電力貯蔵装置３と、電力貯蔵装置３に接続され、バッテリユニット同士の接続点の電圧を制御する双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１（電圧制御装置）と、を備えている。

また本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全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。本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。

本発明は、電圧を制御して充放電が行われるようにする電圧制御装置等に利用することができる。

１ 双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ（電圧制御装置）
２ コントローラ
３ 電力貯蔵装置
３ａ〜３ｃ バッテリユニット
３１ バッテリ
３２ 双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ
３３ 制御装置
９ 電源装置
Ｔ１ 直流側端子
Ｔ２ 交流側端子

Claims (6)

1. 充放電可能なバッテリを有するバッテリユニットが一個または複数個並列に設けられた電力貯蔵装置に接続され、
   前記バッテリユニット同士の接続点の電圧を制御する電圧制御装置であって、
   前記接続点の電圧値を検出する検出部と、
   前記接続点の電圧を所定の電圧値に制御する電圧制御動作を行う電圧制御部と、を備え、
   前記電圧制御部は、
   前記接続点の電圧値が、所定の幅を有するように設定されている第１動作停止範囲に入っているときは、前記電圧制御動作を停止することを特徴とする電圧制御装置。
2. 双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介してバッテリが充放電されるようにしたバッテリユニットが、一個または複数個並列に設けられた電力貯蔵装置に接続され、
   前記バッテリユニット同士の接続点の電圧を制御する電圧制御装置であって、
   前記接続点の電圧値を検出する検出部と、
   前記接続点の電圧を所定の電圧値に制御する電圧制御動作を行う電圧制御部と、を備え、
   前記電圧制御部は、
   前記接続点の電圧値が、所定の幅を有するように設定されている第１動作停止範囲に入っているときは、前記電圧制御動作を停止することを特徴とする電圧制御装置。
3. 前記電圧制御部は、
   前記接続点の電圧値と予め設定された制御値との誤差がゼロに近づくように、前記接続点の電圧を制御するものであり、
   第１動作停止範囲は、
   前記制御値を内包する範囲として設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電圧制御装置。
4. 交流電源に接続され、
   交流電源側から供給される交流電力を直流に変換して、前記電力貯蔵装置側に送出する動作、および、前記電力貯蔵装置側から供給される直流電力を交流に変換して、前記交流電源側に送出する動作が行われる、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータであることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の電圧制御装置。
5. 前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータは、
   前記バッテリの充放電電流または電力を制御する機能、および前記接続点の電圧値が所定の第２動作停止範囲に入っているときは前記バッテリの充放電を停止する機能を有し、
   第１動作停止範囲の幅は、第２動作停止範囲の幅より広く設定されていることを特徴とする請求項２に記載の電圧制御装置。
6. 充放電可能なバッテリを有するバッテリユニットが一個または複数個並列に設けられた電力貯蔵装置と、
   該電力貯蔵装置に接続され、前記バッテリユニット同士の接続点の電圧を制御する、請求項１から請求項５の何れかに記載の電圧制御装置と、
   を備えたことを特徴とする電源装置。

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