JP2015100235A

JP2015100235A - 充放電制御装置

Info

Publication number: JP2015100235A
Application number: JP2013239932A
Authority: JP
Inventors: 健太郎関; Kentaro Seki; 功新垣; Isao Aragaki; 崇史瀧澤; Takashi Takizawa; 専平横山; Senpei Yokoyama
Original assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Current assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2013-11-20
Publication date: 2015-05-28

Abstract

【課題】高速応答性と電流を所定の電流値に制御する精確性とを高い次元で両立したフィードバック制御が可能な充放電制御装置を提案することをその目的とする。【解決手段】定電流指令値がマイコンから指示されるＰＷＭ制御部と、ＰＷＭ制御部により動作制御され、二次電池を充電または放電させる充放電フルブリッジコンバータと、二次電池の充電電流値または放電電流値を検出する電流値検出部と、電流値検出部で検出した電流値をＰＷＭ制御部へフィードバックするアナログフィードバック回路と、電流値検出部で検出した電流値をデジタル変換してマイコンにフィードバックするデジタルフィードバック回路と、を備える充放電制御装置とする。【選択図】図１

Description

本発明は、高速応答性と電流制御の精確性とを高い次元で両立したフィードバック制御が可能な充放電制御装置に関する。

２次電池などの充放電特性を試験するための充放電試験装置に適用される充放電試験用コントローラおよび充放電試験方法に関し、高精度の充放電試験を実施することができる充放電試験用コントローラおよび充放電試験方法を提供することを目的とする発明であって、被試験物の充放電試験を行うために、直流電源装置および電子負荷装置を制御する充放電試験用コントローラにおいて、直流電源装置から被試験物への充電電流および被試験物から電子負荷装置への放電電流が共通して流れる経路に挿入された電流検出器と、電流検出器で検出された電流値が、外部から設定された定電流設定値となるように操作量を計算し、直流電源装置または電子負荷装置へ制御信号を出力する制御部とを備え、定電流設定値を複数の段階で変化させたパターンを周期的に繰り返して充放電を行う場合に、前の周期の各々の段階が終了する直前の制御信号を記憶し、次の周期の各々の段階が開始するとき、記憶された制御信号を用いて、それぞれの段階の操作量を計算することが下記特許文献１に記載されている。

特許文献１によれば、１周期目の第１段階が終了する直前の制御信号を記憶し、次の２周期目の第１段階を開始するときに、記憶された制御信号からＰＩＤ制御を行い、第２段階以降複数の段階のそれぞれにおいて、同じ処理を行うことにより、定電流設定値が短時間で変化する場合であっても、高精度で効率よく定電流設定値に追従させることができ、効率よく定電流設定値に近づけることができ、高精度の充放電試験を実施することが可能となることが記載されている。

特開２０１０−２２３８９６号公報

従来の充放電制御装置においては、アナログフィードバックによるＰＷＭ制御のみにより、充放電対象となる二次電池への定電流制御を遂行していた。しかし、二次電池へのアナログフィードバックによる定電流制御は、一般には高速応答性が最重要視されるフィードバック制御となることから、応答性は良いものの電流を所定の電流値に制御する精度は良いとはいえなかった。

本発明は、上述した問題点に鑑み為された発明であって、高速応答性と電流を所定の電流値に制御する精確性とを高い次元で両立したフィードバック制御が可能な充放電制御装置を提案することをその目的とする。

本発明の充放電制御装置は、定電流指令値がマイコンから指示されるＰＷＭ制御部と、ＰＷＭ制御部により動作制御され、二次電池を充電または放電させる充放電フルブリッジコンバータと、二次電池の充電電流値または放電電流値を検出する電流値検出部と、電流値検出部で検出した電流値をＰＷＭ制御部へフィードバックするアナログフィードバック回路と、電流値検出部で検出した電流値をデジタル変換してマイコンにフィードバックするデジタルフィードバック回路と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の充放電制御システムは、上述の充放電制御装置と、商用電源と、商用電源を直流変換するＡＣ−ＤＣコンバータと、ＡＣ−ＤＣコンバータの出力を変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、を備え、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力が充放電フルブリッジコンバータに供給されることを特徴とする。

高速応答性と電流を所定の電流値に制御する精確性とを高い次元で両立したフィードバック制御が可能な充放電制御装置を実現できる。

実施形態にかかる充放電制御装置の構成概要を概念的に説明するブロック図である。マイコンの構成概要についてさらに詳細に説明するブロック概念図である。充放電制御装置の定電流指令値または定電流補正指令値と、検出電流値と、の関係を説明する概念図であり、（ａ）が定電流指令値の経間変化を説明し、（ｂ）が検出電流値の経時変化を説明する図である。充放電制御装置の動作概要を説明するフローチャートである。実施形態の充放電制御装置を含む充放電制御システムの構成概要について説明するブロック図である。上述した実施形態のかかる充放電制御装置と充放電制御システムとの理解をさらに容易にするために比較例として従来の充放電制御装置の構成概要を説明するブロック図である。従来の充放電制御装置による定電流制御について説明する概念図であり、図７（ａ）が定電流指令値の経過時間変化を示し、図７（ｂ）が検出電流値の経過時間変化を示す図である。

本実施形態で説明する充放電制御装置は、現実に流れる電流が所望の電流指令値とずれている場合に、ＰＷＭ制御部へマイコンから指示する電流指令値それ自体を変更し、現実に流れる電流値が当初の電流指令値と一致するように制御するデジタルフィードバック制御を遂行する。

また、本実施形態で説明する充放電制御装置は、従来のアナログフィードバック制御も並列的に遂行するので、迅速に所望の電流値近傍まで現実の電流値を制御することが可能である。

すなわち、本実施形態で説明する充放電制御装置は、従来のアナログフィードバック制御では対応し切れないような、細かな電流値のずれについて、アナログフィードバック制御を補完するデジタルフィードバック制御を追加して対応させることにより、全体としてより適切かつ精確な定電流制御を実現するものとなる。

（第一の実施形態）
図１は、実施形態にかかる充放電制御装置１０００の構成概要を概念的に説明するブロック図である。図１に示すように、充放電制御装置１０００は、充放電試験等の対象である二次電池１０１０と、二次電池１０１０に充放電させる電流経路となる負荷線１０２０と、負荷線１０２０に電流を供給または負荷線１０２０から電流を回収する充放電ユニット１１００とを備える。

また、充放電ユニット１１００は、充放電の電流を制御する充放電制御部１１１０と、充放電制御部１１１０からの指示に基づいて充放電電流を生成する充放電フルブリッジコンバータ１１２０と、二次電池１０１０に現実に流れる充放電電流を検出する電流値検出部１１３０と、電流値検出部１１３０で検出した電流値をアナログ値としてフィードバックするアナログフィードバック回路１１４０と、電流値検出部１１３０で検出した電流値をデジタル値としてフィードバックするためのデジタルフィードバック回路１１５０とを備える。電流値検出部１１３０は、シャント抵抗を備えることができる。

図１において充放電ユニット１１００は単一の構成で説明しているが、複数の充放電ユニット１１００を並列して備える構成とし、同時並列的に複数の二次電池１０１０を充放電試験等遂行する構成としてもよい。

また、図１に示すように、充放電制御部１１１０は、デジタルフィードバック回路１１５０のフィードバック値をデジタル変換するＡ／Ｄ変換部１１１２と、Ａ／Ｄ変換部１１１２のデジタル出力値が入力されるマイコン１１１３と、マイコン１１１３の出力値をアナログ変換するＤ／Ａ変換部１１１４と備える。

また、充放電制御部１１１０は、Ｄ／Ａ変換部１１１４の出力、及び、アナログフィードバック回路１１４０からのフィードバックが入力されるＰＷＭ制御部１１１１を備える。また、図１に示すように、マイコン１１１３はＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）であってもよい。

また、アナログフィードバック回路１１４０は、迅速な応答性や安定性に優れるアナログフィードバック用オペアンプ１１４１を備える。また、デジタルフィードバック回路１１５０は、精確な応答性や直線性（線形性）に優れるデジタルフィードバック用オペアンプ１１５１を備える。

図１に示す充放電制御装置１０００において、Ａ／Ｄ変換部１１１２を介してデジタルフィードバック回路１１５０からの電流値フィードバックを取得したマイコン１１１３は、当該取得した電流値が当初指示した定電流指令値と異なるか否かを判断し異なる場合には、補正された定電流補正指令値を生成してＤ／Ａ変換部１１１４を介してＰＷＭ制御部１１１１へと指示する。

マイコン１１１３が上位の制御パソコン等から指令された当初の定電流補正指令値をＤ／Ａ変換部１１１４を介してＰＷＭ制御部１１１１へと指令したとしても、アナログフィードバック制御のみの場合には厳密には、その指令値どおりの電流値が二次電池１０１０に流れるとは限らない。

アナログフィードバックのみによる制御は、迅速な応答性や安定性には優れているものの、温度変化に起因する電子素子の特性変動への追随や制御可能な電流範囲における線形性等において劣る場合も少なくない。このため、指令値に対して例えば１％乃至０．１％程度の精度で現実の電流値がずれることもある。

そこで、充放電制御装置１０００は、Ａ／Ｄ変換部１１１２を介してデジタルフィードバック回路１１５０から電流値検出部１１３０の検出電流値をフィードバック取得したマイコン１１１３が、この現実の電流値のずれを補正するように新たな定電流補正指令値を生成してＤ／Ａ変換部１１１４を介してＰＷＭ制御部１１１１へと指示する。

これにより、ＰＷＭ制御部１１１１は、新たに指示された定電流補正指令値に基づいて充放電フルブリッジコンバータ１１２０を制御するので、負荷線１０２０を介して二次電池１０１０に流れる現実の電流値が、当初の定電流指令値に合致するものとなり、極めて精確な電流制御が実現される。

図２は、マイコン１１１３の構成概要についてさらに詳細に説明するブロック概念図である。図２において、マイコン１１１３は、上位の制御パソコン等から定電流制御（ＣＣ制御）の指令値である定電流指令値が入力されるとこの値を記憶する定電流指令値記憶部２１１５を備える。

また、図２に示すようにマイコン１１１３は、定電流指令値記憶部２１１５に記憶された定電流指令値と、Ａ／Ｄ変換部１１１２からフィードバック入力された検出電流値とを比較する比較部２１１８を備える。

また、マイコン１１１３は、比較部２１１８が定電流指令値記憶部２１１５に記憶された定電流指令値とＡ／Ｄ変換部１１１２からフィードバック入力された検出電流値とを比較した結果、両者が異なると判断した場合に、検出電流値が定電流指令値となるように、定電流補正指令値を生成する定電流補正指令値生成部２１１６を備える。

また、図２において、マイコン１１１３は、定電流指令値記憶部２１１５に記憶された定電流指令値と、定電流補正指令値生成部２１１６で生成された定電流補正指令値と、のいずれかを選択してＤ／Ａ変換部１１１４を介してＰＷＭ制御部１１１１へと出力する指令値選択部２１１７を備える。

指令値選択部２１１７は、通常、定電流補正指令値生成部２１１６で生成された定電流補正指令値が存在する場合には定電流補正指令値を選択して出力し、定電流補正指令値生成部２１１６で生成された定電流補正指令値が存在しない場合には定電流指令値記憶部２１１５から取得された定電流指令値を出力する。

典型的には、充放電制御装置１０００の立ち上げ時に取得された定電流指令値がマイコン１１１３から出力されて、その後のフィードバック電流に応じて適宜定電流補正指令値がマイコン１１１３から出力されるものとなる。

図３は、充放電制御装置１０００の定電流指令値または定電流補正指令値と、検出電流値と、の関係を説明する概念図であり、図３（ａ）が定電流指令値の経間変化を説明し、図３（ｂ）が検出電流値の経時変化を説明する図である。

図３から理解できるように、期間（Ｔ_１）においては、未だ定電流指令値が上位の制御パソコン等からマイコン１１１３に伝達されておらず、いわば充放電制御装置１０００の立ち上がり前であるので、検出電流値も零である。

また、期間（Ｔ_２）においては、上位の制御パソコン等から定電流指令値（１０Ａ）が入力されて、この定電流指令値（１０Ａ）に基づいてＰＷＭ制御部１１１１が充放電フルブリッジコンバータ１１２０を制御している。しかし、期間（Ｔ_２）においては、図３（ｂ）に示すように、検出電流値は１０．１Ａであって、厳密には１０Ａに精確に制御されているものではない。

そして、期間（Ｔ_３）においては、電流値検出部１１３０で検出された電流値が１０．１Ａであることが、デジタルフィードバック回路１１５０とＡ／Ｄ変換部１１１２とを介してマイコン１１１３に伝達されて、マイコン１１１３で新たに生成された定電流補正指令値９．９Ａが、Ｄ／Ａ変換部１１１４を介してＰＷＭ制御部１１１１へと指示される。

これにより、ＰＷＭ制御部１１１１は、定電流指令値１０Ａに基づく制御から定電流補正指令値９．９Ａに基づく制御として、充放電フルブリッジコンバータ１１２０を制御する。結果的に、電流値は０．１Ａ低減されることとなるので、期間（Ｔ_３）において電流値検出部１１３０で検出された電流値は、当初に定電流値として指示された１０Ａとなる。

上述のように、本発明においては、当初に指示された定電流指示値１０Ａを維持したままアナログフィードバックによる調整・制御では困難であった精密かつ厳密な電流制御を、デジタルフィードバックを付加することにより定電流指示値それ自体を新たに生成した定電流補正指令値へと変更することで、実現した充放電制御装置を提案できる。

図４は、充放電制御装置１０００の動作概要を説明するフローチャートである。そこで、図４に示す各ステップに従って、充放電制御装置１０００の動作概要について以下に順次説明する。

（ステップＳ４１０）
充放電試験装置１０００の装置立ち上がり時や二次電池１０１０の充放電試験開始時に上位の制御パソコン等から指示された定電流指令値を、マイコン１１１３がＤ／Ａ変換部１１１４を介してＰＷＭ制御部１１１１へと指示する。また、マイコン１１１３の定電流指令値記憶部２１１５は、制御パソコン等から指示された定電流指令値を記憶する。

（ステップＳ４２０）
ＰＷＭ制御部１１１１が指示された当初の定電流指令値に基づいて、充放電フルブリッジコンバータ１１２０を動作させて、負荷線１０２０を介して二次電池１０１０の電流を制御する。電流値検出部１１３０は、ステップＳ４１０及びステップＳ４２０の動作に起因する二次電池１０１０の充電電流または放電電流を検出する。

（ステップＳ４３０）
マイコン１１１３の比較部２１１８は、電流値検出部１１３０で検出された検出電流値と、定電流指令値記憶部２１１５に記憶された定電流指令値とを比較する。

（ステップＳ４４０）
比較部２１１８で比較した結果、電流値検出部１１３０で検出された検出電流値と、定電流指令値記憶部２１１５に記憶された定電流指令値との差分の絶対値が０．１％より大きな場合には、ステップＳ４５０へと進む。一方、比較部２１１８で比較した結果、電流値検出部１１３０で検出された検出電流値と、定電流指令値記憶部２１１５に記憶された定電流指令値との差分の絶対値が０．１％より大きな場合でなければ、ステップＳ４７０へと進む。ここで、０．１％という閾値は、アナログ制御で対応しきれないような精緻な制御ズレをも補正することを説明するためのあくまで一つの例示であって、これに限定されるものではない。

（ステップＳ４５０）
マイコン１１１３の定電流補正指令値生成部２１１６は、定電流補正指令値を生成する。例えば、定電流補正指令値生成部２１１６は、定電流指令値記憶部２１１５に記憶された定電流指令値よりも電流値検出部１１３０で検出された検出電流値が大きければ、定電流指令値よりも小さな定電流補正指令値を生成する。また、例えば、定電流補正指令値生成部２１１６は、定電流指令値記憶部２１１５に記憶された定電流指令値よりも電流値検出部１１３０で検出された検出電流値が小さければ、定電流指令値よりも大きな定電流補正指令値を生成する。

（ステップＳ４６０）
マイコン１１１３の指令値選択部２１１７は、定電流補正指令値生成部２１１６が生成した定電流補正指令値を、当初の定電流指令値に替えてＰＷＭ制御部１１１１へと指令する。この場合にＤ／Ａ変換部１１１４を介して指令するものとする。これにより、ＰＷＭ制御部１１１１は、定電流補正指令値に基づいた制御を遂行するものとなる。

（ステップＳ４７０）
上位の制御パソコン等から定電流（ＣＣ：ＣｕｒｒｅｎｔＣｏｎｓｔａｎｔ）制御を終了する指示があった場合には、このフローを終了する。上位の制御パソコン等から定電流（ＣＣ：ＣｕｒｒｅｎｔＣｏｎｓｔａｎｔ）制御を終了する指示がない場合には、ステップＳ４２０へと戻る。すなわち、定電流動作を遂行する場合には、必ずアナログフィードバック制御とデジタルフィードバック制御とを並行して遂行する充放電制御装置とすることが好ましい。

（第二の実施形態）
図５は、上述の充放電制御装置を含む充放電制御システム５０００の構成概要について説明するブロック図である。充放電制御ユニット５１００等の構成については、上述した第一の実施形態における充放電制御ユニット１１００の構成と重複するが、念のため下記に簡単に説明することとする。

図５に示すように、充放電制御システム５０００は、充放電試験等の対象である二次電池５０１０と、二次電池５０１０に充放電させる電流経路となる負荷線５０２０と、負荷線５０２０に電流を供給または負荷線５０２０から電流を回収する充放電ユニット５１００とを備える。

また、充放電ユニット５１００は、充放電の電流を制御する充放電制御部５１１０と、充放電制御部５１１０からの指示に基づいて充放電電流を生成する充放電フルブリッジコンバータ５１２０と、二次電池５０１０に現実に流れる充放電電流を検出する電流値検出部５１３０と、電流値検出部５１３０で検出した電流値をアナログ値としてフィードバックするアナログフィードバック回路５１４０と、電流値検出部５１３０で検出した電流値をデジタル値としてフィードバックするためのデジタルフィードバック回路５１５０とを備える。電流値検出部５１３０は、シャント抵抗を備えることができる。

図５において充放電ユニット５１００は単一の構成で説明しているが、複数の充放電ユニット５１００を並列して備える構成とし、同時並列的に複数の二次電池５０１０を充放電試験等遂行する構成としてもよい。

また、図５に示すように、充放電制御部５１１０は、デジタルフィードバック回路５１５０のフィードバック値をデジタル変換するＡ／Ｄ変換部５１１２と、Ａ／Ｄ変換部５１１２のデジタル出力値が入力されるマイコン５１１３と、マイコン５１１３の出力値をアナログ変換するＤ／Ａ変換部５１１４と備える。

また、充放電制御部５１１０は、Ｄ／Ａ変換部５１１４の出力、及び、アナログフィードバック回路５１４０からのフィードバックが入力されるＰＷＭ制御部５１１１を備える。また、図５に示すように、マイコン５１１３はＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）であってもよい。

また、アナログフィードバック回路５１４０は、迅速な応答性や安定性に優れるアナログフィードバック用オペアンプ５１４１を備える。また、デジタルフィードバック回路５１５０は、精確な応答性や直線性（線形性）に優れるデジタルフィードバック用オペアンプ５１５１を備える。

図５に示す充放電制御システム５０００において、Ａ／Ｄ変換部５１１２を介してデジタルフィードバック回路５１５０からの電流値フィードバックを取得したマイコン５１１３は、当該取得した電流値が当初指示した定電流指令値と異なるか否かを判断し異なる場合には、補正された定電流補正指令値を生成してＤ／Ａ変換部５１１４を介してＰＷＭ制御部５１１１へと指示する。

マイコン５１１３が上位の制御パソコン等から指令された当初の定電流補正指令値をＤ／Ａ変換部５１１４を介してＰＷＭ制御部５１１１へと指令したとしても、アナログフィードバック制御のみの場合には厳密には、その指令値どおりの電流値が二次電池５０１０に流れるとは限らない。

そこで、充放電制御システム５０００は、Ａ／Ｄ変換部５１１２を介してデジタルフィードバック回路５１５０から電流値検出部５１３０の検出電流値をフィードバック取得したマイコン５１１３が、この現実の電流値のずれを補正するように新たな定電流補正指令値を生成してＤ／Ａ変換部５１１４を介してＰＷＭ制御部５１１１へと指示する。

これにより、ＰＷＭ制御部５１１１は、新たに指示された定電流補正指令値に基づいて充放電フルブリッジコンバータ５１２０を制御するので、負荷線５０２０を介して二次電池５０１０に流れる現実の電流値が、当初の定電流指令値に合致するものとなり、極めて精確な電流制御が実現される。

ここで、マイコン５１１３の構成は、例えば図２に示したマイコン１１１３の構成とすることができる。また、充放電制御システム５０００は、交流２００Ｖの商用電源５２００を直流変換するＡＣ−ＤＣコンバータ５３００と、ＡＣ−ＤＣコンバータ５３００の出力を充放電フルブリッジコンバータ５１２０へ供給等する適正電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ５４００とを備える。

（比較例）
図６は、上述した実施形態のかかる充放電制御装置と充放電制御システムとの理解をさらに容易にするために比較例として従来の充放電制御装置６０００の構成概要を説明するブロック図である。

図６に示すように、従来の充放電制御装置６０００は、負荷線６０２０を介して二次電池６０１０に充電または放電させる電流を制御する充放電ユニット６１００を備える。また、充放電ユニット６１００は、二次電池６０１０に充電または放電させる電流を生成する充放電フルブリッジコンバータ６１２０と、充放電フルブリッジコンバータ６１２０の制御をする充放電制御部６１１０と、二次電池６０１０に流れる電流を検出する電流値検出部６１３０と、電流値検出部６１３０で検出された電流値をフィードバックするアナログフィードバック回路６１４０とを備える。

また、充放電制御部６１１０は、アナログフィードバック回路６１４０からの検出電流値フィードバックに基づいて、充放電フルブリッジコンバータ６１２０をＰＷＭ制御するＰＷＭ制御部６１１１と、上位の制御パソコン等から定電流指令値（ＣＣ指示値）が入力されるマイコン６１１３と、マイコン６１１３からの定電流指令値をデジタル−アナログ変換するＤ／Ａ変換部６１１４と、を備え、Ｄ／Ａ変換部６１１４からアナログ化された定電流指示値がＰＷＭ制御部６１１１に入力される。

また、図７は、従来の充放電制御装置６０００による定電流制御について説明する概念図であり、図７（ａ）が定電流指令値の経過時間変化を示し、図７（ｂ）が検出電流値の経過時間変化を示す図である。

図７から理解できるように、時間（Ｔ_４）において、定電流指令値（１０Ａ）が入力されたＰＷＭ制御部６１１１は、アナログフィードバック回路６１４０からのフィードバック制御に基づいて、電流値検出部６１３０で検出される電流値が１０Ａとなるようにアナログ制御する。

しかし、図７（ｂ）に示すように、アナログフィードバック回路６１４０に基づくアナログ制御は、電子素子の温度特性変動や線形性の欠如に充分対応できるものではなく、厳密に精緻な制御とすることは困難であり、例えば０．１Ａ程度ずれた電流値となる。本発明により、従来は比較的大ざっぱな定電流制御を迅速に遂行していたところ、当該迅速な制御を犠牲にすることなく、より精緻で適切な定電流制御を実現することができる。

これにより、アナログフィードバックによる迅速な電流値の所望値への制御と、デジタルフィードバックによる精確な電流値の所望値への制御と、が併用されて、迅速かつ精確に所望の電流値に定電流制御することが可能となる。

また、本発明の充放電制御装置は、好ましくはマイコンが、デジタルフィードバック回路からのフィードバック入力に基づいて、電流値検出部で検出した電流値が定電流指令値と同一となるように、ＰＷＭ制御部に定電流補正指令値を指示することを特徴とする。

これにより、現実に流れる電流値が所望の定電流指令値と異なる場合には、マイコンからＰＷＭ制御部に指示される電流指令値が、当初の電流指令値と異なり補正された定電流補正指令値へと変更される。この変更された定電流補正指令値に基づいて、ＰＷＭ制御部が充放電フルブリッジコンバータを制御するので、現実に流れる電流値を所望の定電流指令値とすることができる。

アナログフィードバック回路に基づく迅速ではあるがやや大まかな制御だけであれば、アンプ等の電子素子が有する種々のオフセットや温度変化に基づく細かな特性変動に充分な対応をすることができず、所望の定電流指令値と現実に流れる電流値との間に、ずれが生じる場合がある。しかし、本発明においてはこのような場合でも、デジタルフィードバックにより、定電流指令値それ自体を定電流補正指令値へと変更させることができるので、現実に流れる電流値を当初の所望値に精確に制御可能となる。

また、本発明の充放電制御装置は、さらに好ましくはマイコンが、電流値検出部で検出した電流値と定電流指令値とを比較する比較部を備え、比較部において比較した結果が異なる場合に、定電流指令値に替えてＰＷＭ制御部に定電流補正指令値を指示することを特徴とする。

これにより、電流値検出部で検出した電流値と定電流指令値とを比較する比較部を備えるマイコンが、自ら電流値の適否を判断することが可能となるので、迅速かつ精確な定電流補正指令値を出力することができる。

また、本発明の充放電制御装置は、さらに好ましくは比較部が、電流値検出部で検出した電流値が定電流指令値よりも大きいと判断した場合に、マイコンは、定電流指令値よりも小さい定電流補正指令値をＰＷＭ制御部に指示することを特徴とする。

これにより、現実に流れる電流値が所望の電流値より大きい場合には、迅速かつ精確にデジタル制御により新たな定電流指令値として、当初の定電流指令値よりも小さな定電流補正指令値をマイコンからＰＷＭ制御部に出力することができるので、迅速かつ精確に現実の電流値が所望値へと低減されるものとなる。

また、本発明の充放電制御装置は、さらに好ましくは電流値検出部で検出した電流値が定電流指令値よりも小さいと判断した場合に、マイコンは、定電流指令値よりも大きい定電流補正指令値をＰＷＭ制御部に指示することを特徴とする。

これにより、現実に流れる電流値が所望の電流値より小さい場合には、迅速かつ精確にデジタル制御により新たな定電流指令値として、当初の定電流指令値よりも大きな定電流補正指令値をマイコンからＰＷＭ制御部に出力することができるので、迅速かつ精確に現実の電流値が所望値へと低減されるものとなる。

また、本発明の充放電制御装置は、さらに好ましくはデジタルフィードバック回路が、電流値検出部で検出した電流値をデジタル変換するＡ／Ｄ変換部を備えることを特徴とする。

これにより、フィードバック電流値が速やかにマイコンにデジタル値として伝達され、迅速かつ精確なフィードバック処理が可能となる。

また、本発明の充放電制御装置は、さらに好ましくは、マイコンがＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）であることを特徴とする。いわゆるマイコンは、典型的にはＤＳＰで構成してもよい。

また、本発明の充放電制御装置は、さらに好ましくはアナログフィードバック回路によるフィードバック制御が、デジタルフィードバック回路によるフィードバック制御よりも、高速応答性において優れ、直線応答性において劣ることを特徴とする。

アナログフィードバック制御がデジタルフィードバック制御よりも、高速応答性において優れることにより所望の定電流値へと迅速に近づけることが可能となり、他方で直線応答性において劣ることもあり現実に流れる電流値と所望値との間に多少のずれが生じる場合もある。このようなアナログフィードバック制御であっても、直線応答性に優れるデジタルフィードバック制御がアナログフィードバック制御の欠点を補完して、全体として好ましい適正な定電流制御をすることができる。

また、本発明の充放電制御装置は、さらに好ましくはアナログフィードバック回路が、比較的高速応答性に優れるアナログフィードバック用オペアンプを備えることを特徴とする。

アナログフィードバック回路は、迅速な応答制御が最も重要視されるので、アナログフィードバック回路に用いられるアナログフィードバック用オペアンプは、比較的高速応答性に優れる特性を有することが好ましい。

また、本発明の充放電制御装置は、さらに好ましくはデジタルフィードバック回路が、比較的直線応答性に優れるデジタルフィードバック用オペアンプを備えることを特徴とする。

デジタルフィードバック回路は、精確な応答制御が最も重要視されるので、デジタルフィードバック回路に用いられるデジタルフィードバック用オペアンプは、比較的直線応答性に優れる特性を有することが好ましい。

また、本発明の充放電制御装置は、さらに好ましくはＤ／Ａ変換部をさらに備え、マイコンからＤ／Ａ変換部を介して定電流指令値がＰＷＭ制御部へと指示されることを特徴とする。

これにより、マイコンからのデジタル指示を速やかにＰＷＭ制御部へとアナログ指示として伝達することが可能となる。

本発明の充放電制御システムは、上述の充放電制御装置と、商用電源と、商用電源を直流変換するＡＣ−ＤＣコンバータと、ＡＣ−ＤＣコンバータの出力を変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、を備え、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力が充放電フルブリッジコンバータに供給されることを特徴とする。

これにより、アナログフィードバック制御とデジタルフィードバック制御との各々の長所を活かし短所は補いあって、全体として迅速かつ極めて精確な定電流制御が可能な充放電制御システムを実現できる。

上述の実施形態で例示した充放電制御装置１０００と充放電制御システム５０００等は、実施形態での説明に限定されるものではなく、実施形態で説明する技術思想の範囲内かつ自明な範囲内で、適宜その構成や動作及び動作方法等を変更することができる。また、説明の便宜上実施形態においては個別に説明しているが、実施形態の構成を適宜組み合わせて適用し、またその動作も適宜組み合わせてアレンジしてもよい。

本発明の充放電制御装置と充放電制御システム等は、各種の電源システム及び、マイクロプロセッサの電源監視やリセット回路、ＡＤ−ＤＡ変換回路、パソコン及びその周辺機器、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ、各種ＰＤＡ、その他の各種産業機器等の構成として幅広く適用できる。

１０００・・充放電制御装置、１０１０・・二次電池、１０２０・・負荷線、１１００・・充放電ユニット、１１１０・・充放電制御部、１１１１・・ＰＷＭ制御部、１１１３・・マイコン、１１２０・・充放電フルブリッジコンバータ、１１３０・・電流値検出部、１１４０・・アナログフィードバック回路、１１５０・・デジタルフィードバック回路。

Claims

定電流指令値がマイコンから指示されるＰＷＭ制御部と、
前記ＰＷＭ制御部により動作制御され、二次電池を充電または放電させる充放電フルブリッジコンバータと、
前記二次電池の充電電流値または放電電流値を検出する電流値検出部と、
前記電流値検出部で検出した電流値を前記ＰＷＭ制御部へフィードバックするアナログフィードバック回路と、
前記電流値検出部で検出した電流値をデジタル変換して前記マイコンにフィードバックするデジタルフィードバック回路と、を備える
ことを特徴とする充放電制御装置。
請求項１に記載の充放電制御装置において、
前記マイコンは、前記デジタルフィードバック回路からのフィードバック入力に基づいて、前記電流値検出部で検出した電流値が前記定電流指令値と同一となるように、前記ＰＷＭ制御部に定電流補正指令値を指示する
ことを特徴とする充放電制御装置。
請求項１または請求項２に記載の充放電制御装置において、
前記マイコンは、前記電流値検出部で検出した電流値と前記定電流指令値とを比較する比較部を備え、
前記比較部が、前記電流値検出部で検出した電流値が前記定電流指令値よりも大きいと判断した場合に、前記マイコンは、前記定電流指令値よりも小さい定電流補正指令値を前記ＰＷＭ制御部に指示し、
前記比較部が、前記電流値検出部で検出した電流値が前記定電流指令値よりも小さいと判断した場合に、前記マイコンは、前記定電流指令値よりも大きい定電流補正指令値を前記ＰＷＭ制御部に指示する
ことを特徴とする充放電制御装置。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の充放電制御装置において、
前記デジタルフィードバック回路は、前記電流値検出部で検出した電流値をデジタル変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記マイコンから前記ＰＷＭ制御部へと指示される前記定電流指令値をアナログ変換するＤ／Ａ変換部と、を備える
ことを特徴とする充放電制御装置。
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の充放電制御装置において、
前記アナログフィードバック回路によるフィードバック制御は、前記デジタルフィードバック回路によるフィードバック制御よりも、高速応答性において優れ、
前記デジタルフィードバック回路によるフィードバック制御は、前記アナログフィードバック回路によるフィードバック制御よりも直線応答性において優れる
ことを特徴とする充放電制御装置。
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の充放電制御装置において、
前記アナログフィードバック回路は、前記デジタルフィードバック回路が備えるデジタルフィードバック用オペアンプよりも高速応答性に優れるアナログフィードバック用オペアンプを備える
ことを特徴とする充放電制御装置。
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の充放電制御装置において、
前記デジタルフィードバック回路は、前記アナログフィードバック回路が備えるアナログフィードバック用オペアンプよりも直線応答性に優れるデジタルフィードバック用オペアンプを備える
ことを特徴とする充放電制御装置。
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の充放電制御装置と、
商用電源と、前記商用電源を直流変換するＡＣ−ＤＣコンバータと、前記ＡＣ−ＤＣコンバータの出力を変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、を備え、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力が前記充放電フルブリッジコンバータに供給される
ことを特徴とする充放電制御システム。