JP2013099155A - 制御システム、制御装置および制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】制御システムは、例えば、発電部から第1の電圧が供給され、第1の電圧の変動に応じて第2の電圧を生成する第1の装置と、第1の装置から第2の電圧が供給され、第2の電圧の変動に応じて、バッテリに対する充電レートを変化させる第2の装置とから構成される。
【選択図】図1
Description
発電部から第1の電圧が供給され、
第1の電圧の変動に応じて第2の電圧を生成する第1の装置と、
第1の装置から第2の電圧が供給され、
第2の電圧の変動に応じて、バッテリに対する充電レートを変化させる第2の装置と
からなる制御システムである。
発電部から第1の電圧が供給され、第1の電圧の変動に応じて第2の電圧を生成する装置と接続され、
装置から第2の電圧が供給され、
第2の電圧の変動に応じて、バッテリに対する充電レートを変化させる制御装置である。
第1の装置に対して、発電部から第1の電圧が供給され、
第1の装置によって、第1の電圧の変動に応じて第2の電圧が生成され、
第2の装置に対して、第1の装置から第2の電圧が供給され、
第2の装置によって、第2の電圧の変動に応じてバッテリに対する充電レートが変化させられる
制御方法である。
<1.一実施形態>
<2.変形例>
なお、以下に説明する実施形態および変形例は、本開示の好適な具体例であり、これらの実施形態および変形例に限定されないものとする。
「システムの構成」
図1は、本開示における制御システムの構成の一例を示す。制御システムは、1または複数のコントロールユニットCUと、1または複数のバッテリユニットBUとから構成される。図1に例示する制御システム1は、1のコントロールユニットCUと、3個のバッテリユニットBUa、BUb、BUcとから構成される。以下の説明において、個々のバッテリユニットを区別する必要がないときは、バッテリユニットBUと適宜称する。
コントロールユニットCUは、高圧入力電源回路11および低圧入力電源回路12を含む構成とされる。コントロールユニットCUは、1または複数の第1の装置を有する。この例では、コントロールユニットCUは、2個の第1の装置を有し、高圧入力電源回路11および低圧入力電源回路12がそれぞれ第1の装置に対応している。なお、高圧および低圧という表現を使用しているが、高圧入力電源回路11および低圧入力電源回路12に入力される電圧が同じ入力範囲でもかまわない。高圧入力電源回路11および低圧入力電源回路12が受け入れることができる電圧の入力範囲が重複しても一向に構わない。
第2の装置の一例であるバッテリユニットの構成の概要について説明する。以下、バッテリユニットBUaを例にして説明するが、バッテリユニットBUbおよびバッテリユニットBUcは、特に断わらない限り同一の構成とされる。
図2は、コントロールユニットCUの内部構成の一例を示す。上述したように、コントロールユニットCUは、高圧入力電源回路11および低圧入力電源回路12を含む構成とされる。高圧入力電源回路11は、AC入力をDC出力に変換するAC−DCコンバータ11aと、電圧V10を45V〜48Vの範囲のDC電圧に降圧するDC−DCコンバータ11bとを含む構成とされる。AC−DCコンバータ11aおよびDC−DCコンバータ11bの方式については、公知のものを適用できる。なお、高圧入力電源回路11にDC電圧のみが供給されるときは、AC−DCコンバータ11aがなくてもよい。
図3は、コントロールユニットCUの、主に電源系統に関する構成の一例を示す。高圧入力電源回路11の出力段には、逆流防止用のダイオード20が接続されている。低圧入力電源回路12の出力段には、逆流防止用のダイオード21が接続されている。ダイオード20およびダイオード21により、高圧入力電源回路11および低圧入力電源回路12がOR接続される。高圧入力電源回路11および低圧入力電源回路12の出力が合成されてバッテリユニットBUに供給される。実際には、高圧入力電源回路11および低圧入力電源回路12の出力のうち、電圧が高い一方の出力がバッテリユニットBUに供給されるものの、負荷となるバッテリユニットBUの電力消費量に応じて、両方から電力が供給される状況にもなる。
図4は、高圧入力電源回路の具体的な構成の一例を示す。図4に示すように、高圧入力電源回路11は、DC−DCコンバータ11bと、後述するフィードフォワード制御系とを備えている。図4では、電圧センサ11c、電子スイッチ11d、電流センサ11e、電流センサ11f、電子スイッチ11gおよび電圧センサ11hならびにダイオード20などの図示を省略している。
図5は、バッテリユニットBUの内部構成の一例を示す。ここでは、バッテリユニットBUaを例にして説明する。特に断らない限り、バッテリユニットBUbおよびバッテリユニットBUcは、バッテリユニットBUaと同様の構成とされる。
図6は、バッテリユニットBUaの、主に電源系統に関する構成の一例を示す。バッテリユニットBUaには、メインスイッチは設けられていない。バッテリBaとCPU45との間には、スイッチSW5およびDC−DCコンバータ39が接続されている。バッテリBaとディスチャージャー回路42aとの間には、スイッチSW6が接続されている。チャージャー回路41aの入力段には、スイッチSW7が接続されている。ディスチャージャー回路42aの出力段には、スイッチSW8が接続されている。それぞれのスイッチSWは、例えば、FETにより構成される。
図7は、バッテリユニットにおけるチャージャー回路の具体的な構成の一例を示す。図7に示すように、チャージャー回路41aは、DC−DCコンバータ43aと、後述するフィードフォワード制御系およびフィードバック制御系とを備えている。なお、図7では、電圧センサ43b、電子スイッチ43c、電流センサ43d、電流センサ43e、電子スイッチ43f、電圧センサ43gならびにスイッチSW7などの図示を省略している。
まず、以下に、MPPT制御の概略について説明を行う。
ここで、図8Aに示す曲線C1〜C3を比較すると、太陽電池に対する照度の変化(電圧−電流特性を表す曲線の変化といってもよい。)に対して、開放電圧Vocの変化は、短絡電流Iscの変化と比較して小さい。また、いずれの太陽電池もよく似た電圧−電流特性を示し、最大動作点を与える端子電圧は、結晶シリコン太陽電池の場合、開放電圧のおよそ80%の付近にあることが知られている。したがって、太陽電池の端子電圧として適当な電圧値を設定し、太陽電池の端子電圧が、その設定された電圧値となるようにコンバータの出力電流を調整すれば、太陽電池から効率よく電力を取り出せると予想される。このような電流制限による制御は、電圧追従法と呼ばれる。
次に、コントロールユニットおよびバッテリユニットの協調制御の概略を説明する。以下、コントロールユニットおよびバッテリユニットの協調(連動)による制御を、協調制御と適宜称する。
すると、バッテリユニットBUaのチャージャー回路41aおよびバッテリユニットBUbのチャージャー回路41bは、バッテリBaおよびBbに対する出力電圧をそれぞれ引き下げはじめる。チャージャー回路からの出力電圧が引き下げられると、チャージャー回路に接続されたバッテリに対する充電が減速される。すなわち、それぞれのバッテリに対する充電レートが引き下げられることになる。
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、上述した実施形態に限定されることはなく、種々の変形が可能である。実施形態における構成、数値、材料などは全て一例であり、例示した構成等に限定されることはない。例示した構成等は、技術的矛盾が生じない範囲において、適宜、変更することができる。
(1)
発電部から第1の電圧が供給され、
前記第1の電圧の変動に応じて第2の電圧を生成する第1の装置と、
前記第1の装置から前記第2の電圧が供給され、
前記第2の電圧の変動に応じて、バッテリに対する充電レートを変化させる第2の装置と
からなる制御システム。
(2)
前記第1の装置は、
前記第1の電圧が低下することに応じて、前記第2の電圧を低下させる(1)に記載の制御システム。
(3)
前記第2の装置は、
前記第2の電圧が低下することに応じて、前記充電レートを小さくする(1)または(2)に記載の制御システム。
(4)
前記第2の電圧が電力ラインを介して供給される(1)乃至(3)のいずれか1に記載の制御システム。
(5)
前記第2の装置は、前記電力ラインにおける前記第2の電圧を取得する(4)に記載の制御システム。
(6)
前記発電部は、環境に応じて発電する(1)乃至(5)のいずれか1に記載の制御システム。
(7)
複数の第1の装置と、複数の第2の装置とからなる(1)乃至(6)のいずれか1に記載の制御システム。
(8)
発電部から第1の電圧が供給され、前記第1の電圧の変動に応じて第2の電圧を生成する装置と接続され、
前記装置から前記第2の電圧が供給され、
前記第2の電圧の変動に応じて、バッテリに対する充電レートを変化させる制御装置。
(9)
第1の装置に対して、発電部から第1の電圧が供給され、
前記第1の装置によって、前記第1の電圧の変動に応じて第2の電圧が生成され、
第2の装置に対して、前記第1の装置から前記第2の電圧が供給され、
前記第2の装置によって、前記第2の電圧の変動に応じてバッテリに対する充電レートが変化させられる
制御方法。
11・・・・高圧入力電源回路
12・・・・低圧入力電源回路
41a・・・チャージャー回路
Ba・・・・バッテリ
CU・・・・コントロールユニット
BU・・・・バッテリユニット
V10(V11)・・・第1の電圧
V12・・・第2の電圧
Claims (9)
- 発電部から第1の電圧が供給され、
前記第1の電圧の変動に応じて第2の電圧を生成する第1の装置と、
前記第1の装置から前記第2の電圧が供給され、
前記第2の電圧の変動に応じて、バッテリに対する充電レートを変化させる第2の装置と
からなる制御システム。 - 前記第1の装置は、
前記第1の電圧が低下することに応じて、前記第2の電圧を低下させる請求項1に記載の制御システム。 - 前記第2の装置は、
前記第2の電圧が低下することに応じて、前記充電レートを小さくする請求項1に記載の制御システム。 - 前記第2の電圧が電力ラインを介して供給される請求項1に記載の制御システム。
- 前記第2の装置は、前記電力ラインにおける前記第2の電圧を取得する請求項4に記載の制御システム。
- 前記発電部は、環境に応じて発電する請求項1に記載の制御システム。
- 複数の第1の装置と、複数の第2の装置とからなる請求項1に記載の制御システム。
- 発電部から第1の電圧が供給され、前記第1の電圧の変動に応じて第2の電圧を生成する装置と接続され、
前記装置から前記第2の電圧が供給され、
前記第2の電圧の変動に応じて、バッテリに対する充電レートを変化させる制御装置。 - 第1の装置に対して、発電部から第1の電圧が供給され、
前記第1の装置によって、前記第1の電圧の変動に応じて第2の電圧が生成され、
第2の装置に対して、前記第1の装置から前記第2の電圧が供給され、
前記第2の装置によって、前記第2の電圧の変動に応じてバッテリに対する充電レートが変化させられる
制御方法。
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