JP2017123739A - Bidirectional power conversion device, computer program and method of controlling bidirectional power conversion device - Google Patents
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Abstract
【課題】突入電流防止回路を設けることなく、突入電流を防止することができる双方向電力変換装置、コンピュータプログラム及び双方向電力変換装置の制御方法を提供する。【解決手段】開閉部を有する電路を介してDC/DC変換部に接続される蓄電デバイスの電圧を取得する電圧取得部と、開閉部が開状態で、交流を直流に変換すべくAC/DC変換部及びDC/DC変換部を制御する制御部と、制御部が交流を直流に変換すべくAC/DC変換部及びDC/DC変換部を制御した場合に、キャパシタの電圧を検出する電圧検出部と、検出したキャパシタの電圧及び蓄電デバイスの電圧が所要の条件を充足するか否かを判定する判定部とを備え、制御部は、条件を充足すると判定した場合、蓄電デバイスの直流を交流に変換すべくAC/DC変換部及びDC/DC変換部を制御する。【選択図】図1A bidirectional power converter, a computer program, and a control method for the bidirectional power converter capable of preventing an inrush current without providing an inrush current prevention circuit. A voltage acquisition unit that acquires a voltage of a power storage device connected to a DC / DC conversion unit through an electric circuit having an opening / closing unit, and an AC / DC to convert alternating current into direct current when the opening / closing unit is in an open state. A control unit that controls the conversion unit and the DC / DC conversion unit, and a voltage detection that detects the voltage of the capacitor when the control unit controls the AC / DC conversion unit and the DC / DC conversion unit to convert alternating current into direct current. And a determination unit that determines whether or not the detected voltage of the capacitor and the voltage of the power storage device satisfy a required condition, and when the control unit determines that the condition is satisfied, the direct current of the power storage device is changed to an alternating current. The AC / DC conversion unit and the DC / DC conversion unit are controlled so as to convert the signal to DC. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、双方に電力を変換する双方向電力変換装置、該双方向電力変換装置を制御するためのコンピュータプログラム及び前記双方向電力変換装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a bidirectional power converter that converts power to both, a computer program for controlling the bidirectional power converter, and a control method for the bidirectional power converter.
商用電源から供給される交流を直流に変換する電力変換装置を搭載し、当該電力変換装置で変換した直流で車載のバッテリを充電するプラグインハイブリッド車(PHEV:Plugin Hybrid Electric Vehicle)及び電気自動車(EV:Electric Vehicle)等の車両が普及している。 A plug-in hybrid electric vehicle (PHEV) and an electric vehicle (PHEV) that is equipped with a power conversion device that converts alternating current supplied from a commercial power source into direct current, and that is charged by the direct current converted by the power conversion device. Vehicles such as EV (Electric Vehicle) are widely used.
また、近年、プラグインハイブリッド車及び電気自動車等の車両に搭載されたバッテリを、災害時又は非常時の電源として利用することが期待されている。バッテリを電源として利用するためには、交流を直流に変換するだけでなく、直流を交流に変換する必要がある。 In recent years, it is expected that a battery mounted on a vehicle such as a plug-in hybrid vehicle or an electric vehicle is used as a power source at the time of disaster or emergency. In order to use a battery as a power source, it is necessary not only to convert alternating current into direct current but also to convert direct current into alternating current.
例えば、AC/DC変換部とDC/DC変換部との2段構成を有し、交流を直流に及び直流を交流に変換することができる双方向コンバータが開示されている(特許文献1参照)。この双方向コンバータは、AC/DC変換部とDC/DC変換部との間、及びDC/DC変換部とバッテリが接続される直流側端子との間に、直流を平滑するための平滑用キャパシタが接続されている。 For example, a bidirectional converter having a two-stage configuration of an AC / DC conversion unit and a DC / DC conversion unit and capable of converting alternating current into direct current and direct current into alternating current is disclosed (see Patent Document 1). . This bidirectional converter has a smoothing capacitor for smoothing direct current between the AC / DC conversion unit and the DC / DC conversion unit and between the DC / DC conversion unit and the direct current side terminal to which the battery is connected. Is connected.
しかし、特許文献1の双方向コンバータにあっては、車載のバッテリを電源として、直流を交流に変換する場合、平滑用キャパシタを充電するため急峻な電流が流れ、直流を交流に変換する動作を開始したときにバッテリから双方向コンバータへ過大な突入電流が流れ、双方向コンバータ内の電子部品、接点などが破損する可能性がある。また、突入電流を低減するためには、抵抗等で構成される突入電流防止回路を設ける必要がある。
However, in the bidirectional converter of
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、突入電流防止回路を設けることなく、突入電流を防止することができる双方向電力変換装置、該双方向電力変換装置を制御するためのコンピュータプログラム及び該双方向電力変換装置の制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a bidirectional power converter capable of preventing an inrush current without providing an inrush current prevention circuit, and for controlling the bidirectional power converter. It is an object to provide a computer program and a control method for the bidirectional power converter.
本発明の実施の形態に係る双方向電力変換装置は、交流及び直流を双方向に変換するAC/DC変換部と、該AC/DC変換部に接続され、直流を双方向に変換するDC/DC変換部と、該DC/DC変換部が変換した直流を平滑するキャパシタとを備え、交流を直流に及び直流を交流に変換する双方向電力変換装置であって、開閉部を有する電路を介して前記DC/DC変換部に接続される蓄電デバイスの電圧を取得する電圧取得部と、前記開閉部が開状態で、交流を直流に変換すべく前記AC/DC変換部及びDC/DC変換部を制御する制御部と、該制御部が交流を直流に変換すべく前記AC/DC変換部及びDC/DC変換部を制御した場合に、前記キャパシタの電圧を検出する電圧検出部と、該電圧検出部で検出した前記キャパシタの電圧及び前記電圧取得部で取得した前記蓄電デバイスの電圧が所要の条件を充足するか否かを判定する判定部とを備え、前記制御部は、前記判定部で前記条件を充足すると判定した場合、前記蓄電デバイスの直流を交流に変換すべく前記AC/DC変換部及びDC/DC変換部を制御する。 A bidirectional power converter according to an embodiment of the present invention includes an AC / DC converter that converts AC and DC in both directions, and a DC / DC that is connected to the AC / DC converter and converts DC in both directions. A bidirectional power conversion device comprising a DC conversion unit and a capacitor for smoothing the direct current converted by the DC / DC conversion unit, which converts alternating current into direct current and direct current into alternating current, and through an electric circuit having an open / close unit A voltage acquisition unit for acquiring a voltage of an electricity storage device connected to the DC / DC conversion unit, and the AC / DC conversion unit and the DC / DC conversion unit to convert alternating current into direct current when the open / close unit is in an open state. A control unit that controls the capacitor, a voltage detection unit that detects the voltage of the capacitor when the control unit controls the AC / DC conversion unit and the DC / DC conversion unit to convert alternating current into direct current, and the voltage The capacity detected by the detection unit And a determination unit that determines whether or not the voltage of the power storage device acquired by the voltage acquisition unit satisfies a required condition, and the control unit determines that the condition is satisfied by the determination unit In this case, the AC / DC conversion unit and the DC / DC conversion unit are controlled to convert direct current of the power storage device into alternating current.
本発明の実施の形態に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、交流及び直流を双方向に変換するAC/DC変換部と、該AC/DC変換部に接続され、直流を双方向に変換するDC/DC変換部と、該DC/DC変換部が変換した直流を平滑するキャパシタとを備え、交流を直流に及び直流を交流に変換する双方向電力変換装置を制御させるためのコンピュータプログラムであって、コンピュータを、開閉部を有する電路を介して前記DC/DC変換部に接続される蓄電デバイスの電圧を取得する電圧取得部と、前記開閉部が開状態で、交流を直流に変換すべく前記AC/DC変換部及びDC/DC変換部を制御する制御部と、交流を直流に変換すべく前記AC/DC変換部及びDC/DC変換部を制御した場合に、前記キャパシタの電圧及び前記蓄電デバイスの電圧が所要の条件を充足するか否かを判定する判定部として機能させ、前記制御部は、前記条件を充足すると判定された場合、前記蓄電デバイスの直流を交流に変換すべく前記AC/DC変換部及びDC/DC変換部を制御する。 A computer program according to an embodiment of the present invention includes a computer that has an AC / DC converter that converts AC and DC bidirectionally, and a DC / DC that is connected to the AC / DC converter and converts DC directly. A computer program for controlling a bidirectional power converter that includes a DC converter and a capacitor that smoothes the direct current converted by the DC / DC converter, and converts alternating current into direct current and direct current into alternating current, A voltage acquisition unit that acquires a voltage of a power storage device connected to the DC / DC conversion unit via an electric circuit having an opening / closing unit, and the AC to convert alternating current into direct current when the opening / closing unit is open. A control unit that controls the DC / DC conversion unit and the DC / DC conversion unit, and the capacity when the AC / DC conversion unit and the DC / DC conversion unit are controlled to convert alternating current into direct current. The voltage of the power storage device and the voltage of the power storage device function as a determination unit that determines whether or not a required condition is satisfied, and when the control unit determines that the condition is satisfied, the direct current of the power storage device is changed to an alternating current. The AC / DC converter and the DC / DC converter are controlled to perform conversion.
本発明の実施の形態に係る双方向電力変換装置の制御方法は、交流及び直流を双方向に変換するAC/DC変換部と、該AC/DC変換部に接続され、直流を双方向に変換するDC/DC変換部と、該DC/DC変換部が変換した直流を平滑するキャパシタとを備え、交流を直流に及び直流を交流に変換する双方向電力変換装置の制御方法であって、開閉部を有する電路を介して前記DC/DC変換部に接続される蓄電デバイスの電圧を電圧取得部が取得し、前記開閉部が開状態で、交流を直流に変換すべく前記AC/DC変換部及びDC/DC変換部を制御部が制御し、交流を直流に変換すべく前記AC/DC変換部及びDC/DC変換部が制御された場合に、前記キャパシタの電圧を電圧検出部が検出し、検出された前記キャパシタの電圧及び取得された前記蓄電デバイスの電圧が所要の条件を充足するか否かを判定部が判定し、前記制御部は、前記条件を充足すると判定された場合、前記蓄電デバイスの直流を交流に変換すべく前記AC/DC変換部及びDC/DC変換部を制御する。 A control method for a bidirectional power converter according to an embodiment of the present invention includes an AC / DC converter that converts AC and DC in both directions, and a DC that is connected to the AC / DC converter and converts DC in both directions. A bidirectional power converter control method comprising: a DC / DC converter that performs conversion; and a capacitor that smoothes the direct current converted by the DC / DC converter, and converts alternating current into direct current and direct current into alternating current. The AC / DC conversion unit is configured to acquire a voltage of an electric storage device connected to the DC / DC conversion unit via an electric circuit having a unit, and to convert alternating current into direct current with the open / close unit open. When the control unit controls the DC / DC conversion unit and the AC / DC conversion unit and the DC / DC conversion unit are controlled to convert alternating current into direct current, the voltage detection unit detects the voltage of the capacitor. The detected electric power of the capacitor When the determination unit determines whether or not the acquired voltage of the power storage device satisfies a required condition, and the control unit determines that the condition is satisfied, the direct current of the power storage device is converted into an alternating current. The AC / DC converter and the DC / DC converter are controlled accordingly.
本発明によれば、突入電流防止回路を設けることなく、突入電流を防止することができる。 According to the present invention, an inrush current can be prevented without providing an inrush current prevention circuit.
[本願発明の実施形態の説明]
本発明の実施の形態に係る双方向電力変換装置は、交流及び直流を双方向に変換するAC/DC変換部と、該AC/DC変換部に接続され、直流を双方向に変換するDC/DC変換部と、該DC/DC変換部が変換した直流を平滑するキャパシタとを備え、交流を直流に及び直流を交流に変換する双方向電力変換装置であって、開閉部を有する電路を介して前記DC/DC変換部に接続される蓄電デバイスの電圧を取得する電圧取得部と、前記開閉部が開状態で、交流を直流に変換すべく前記AC/DC変換部及びDC/DC変換部を制御する制御部と、該制御部が交流を直流に変換すべく前記AC/DC変換部及びDC/DC変換部を制御した場合に、前記キャパシタの電圧を検出する電圧検出部と、該電圧検出部で検出した前記キャパシタの電圧及び前記電圧取得部で取得した前記蓄電デバイスの電圧が所要の条件を充足するか否かを判定する判定部とを備え、前記制御部は、前記判定部で前記条件を充足すると判定した場合、前記蓄電デバイスの直流を交流に変換すべく前記AC/DC変換部及びDC/DC変換部を制御する。
[Description of Embodiment of Present Invention]
A bidirectional power converter according to an embodiment of the present invention includes an AC / DC converter that converts AC and DC in both directions, and a DC / DC that is connected to the AC / DC converter and converts DC in both directions. A bidirectional power conversion device comprising a DC conversion unit and a capacitor for smoothing the direct current converted by the DC / DC conversion unit, which converts alternating current into direct current and direct current into alternating current, and through an electric circuit having an open / close unit A voltage acquisition unit for acquiring a voltage of an electricity storage device connected to the DC / DC conversion unit, and the AC / DC conversion unit and the DC / DC conversion unit to convert alternating current into direct current when the open / close unit is in an open state. A control unit that controls the capacitor, a voltage detection unit that detects the voltage of the capacitor when the control unit controls the AC / DC conversion unit and the DC / DC conversion unit to convert alternating current into direct current, and the voltage The capacity detected by the detection unit And a determination unit that determines whether or not the voltage of the power storage device acquired by the voltage acquisition unit satisfies a required condition, and the control unit determines that the condition is satisfied by the determination unit In this case, the AC / DC conversion unit and the DC / DC conversion unit are controlled to convert direct current of the power storage device into alternating current.
本発明の実施の形態に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、交流及び直流を双方向に変換するAC/DC変換部と、該AC/DC変換部に接続され、直流を双方向に変換するDC/DC変換部と、該DC/DC変換部が変換した直流を平滑するキャパシタとを備え、交流を直流に及び直流を交流に変換する双方向電力変換装置を制御させるためのコンピュータプログラムであって、コンピュータを、開閉部を有する電路を介して前記DC/DC変換部に接続される蓄電デバイスの電圧を取得する電圧取得部と、前記開閉部が開状態で、交流を直流に変換すべく前記AC/DC変換部及びDC/DC変換部を制御する制御部と、交流を直流に変換すべく前記AC/DC変換部及びDC/DC変換部を制御した場合に、前記キャパシタの電圧及び前記蓄電デバイスの電圧が所要の条件を充足するか否かを判定する判定部として機能させ、前記制御部は、前記条件を充足すると判定された場合、前記蓄電デバイスの直流を交流に変換すべく前記AC/DC変換部及びDC/DC変換部を制御する。 A computer program according to an embodiment of the present invention includes a computer that has an AC / DC converter that converts AC and DC bidirectionally, and a DC / DC that is connected to the AC / DC converter and converts DC directly. A computer program for controlling a bidirectional power converter that includes a DC converter and a capacitor that smoothes the direct current converted by the DC / DC converter, and converts alternating current into direct current and direct current into alternating current, A voltage acquisition unit that acquires a voltage of a power storage device connected to the DC / DC conversion unit via an electric circuit having an opening / closing unit, and the AC to convert alternating current into direct current when the opening / closing unit is open. A control unit that controls the DC / DC conversion unit and the DC / DC conversion unit, and the capacity when the AC / DC conversion unit and the DC / DC conversion unit are controlled to convert alternating current into direct current. The voltage of the power storage device and the voltage of the power storage device function as a determination unit that determines whether or not a required condition is satisfied, and when the control unit determines that the condition is satisfied, the direct current of the power storage device is changed to an alternating current. The AC / DC converter and the DC / DC converter are controlled to perform conversion.
本発明の実施の形態に係る双方向電力変換装置の制御方法は、交流及び直流を双方向に変換するAC/DC変換部と、該AC/DC変換部に接続され、直流を双方向に変換するDC/DC変換部と、該DC/DC変換部が変換した直流を平滑するキャパシタとを備え、交流を直流に及び直流を交流に変換する双方向電力変換装置の制御方法であって、開閉部を有する電路を介して前記DC/DC変換部に接続される蓄電デバイスの電圧を電圧取得部が取得し、前記開閉部が開状態で、交流を直流に変換すべく前記AC/DC変換部及びDC/DC変換部を制御部が制御し、交流を直流に変換すべく前記AC/DC変換部及びDC/DC変換部が制御された場合に、前記キャパシタの電圧を電圧検出部が検出し、検出された前記キャパシタの電圧及び取得された前記蓄電デバイスの電圧が所要の条件を充足するか否かを判定部が判定し、前記制御部は、前記条件を充足すると判定された場合、前記蓄電デバイスの直流を交流に変換すべく前記AC/DC変換部及びDC/DC変換部を制御する。 A control method for a bidirectional power converter according to an embodiment of the present invention includes an AC / DC converter that converts AC and DC in both directions, and a DC that is connected to the AC / DC converter and converts DC in both directions. A bidirectional power converter control method comprising: a DC / DC converter that performs conversion; and a capacitor that smoothes the direct current converted by the DC / DC converter, and converts alternating current into direct current and direct current into alternating current. The AC / DC conversion unit is configured to acquire a voltage of an electric storage device connected to the DC / DC conversion unit via an electric circuit having a unit, and to convert alternating current into direct current with the open / close unit open. When the control unit controls the DC / DC conversion unit and the AC / DC conversion unit and the DC / DC conversion unit are controlled to convert alternating current into direct current, the voltage detection unit detects the voltage of the capacitor. The detected electric power of the capacitor When the determination unit determines whether or not the acquired voltage of the power storage device satisfies a required condition, and the control unit determines that the condition is satisfied, the direct current of the power storage device is converted into an alternating current. The AC / DC converter and the DC / DC converter are controlled accordingly.
双方向電力変換装置は、交流及び直流を双方向に変換するAC/DC変換部、AC/DC変換部に接続され、直流を双方向に変換するDC/DC変換部、DC/DC変換部が変換した直流を平滑するキャパシタを備え、交流を直流に及び直流を交流にと双方向に電力を変換する。蓄電デバイスを充電する場合には、AC/DC変換部は交流を直流に変換し、DC/DC変換部は、AC/DC変換部が変換した直流を電圧変換して出力する。また、蓄電デバイスを放電する場合には、DC/DC変換部は、蓄電デバイスの直流を電圧変換し、AC/DC変換部は、DC/DC変換部が変換した直流を交流に変換して出力する。 The bidirectional power converter is connected to an AC / DC converter and an AC / DC converter that convert AC and DC in both directions, and includes a DC / DC converter and a DC / DC converter that convert DC directly. A capacitor for smoothing the converted direct current is provided, and power is converted bidirectionally from alternating current to direct current and from direct current to alternating current. When charging the power storage device, the AC / DC conversion unit converts alternating current into direct current, and the DC / DC conversion unit converts the direct current converted by the AC / DC conversion unit into a voltage and outputs it. When discharging the power storage device, the DC / DC conversion unit converts the direct current of the power storage device into a voltage, and the AC / DC conversion unit converts the direct current converted by the DC / DC conversion unit into an alternating current and outputs it. To do.
電圧取得部は、開閉部を有する電路を介してDC/DC変換部に接続される蓄電デバイス(例えば、バッテリ)の電圧を取得する。蓄電デバイスの電圧は、例えば、蓄電デバイスの電圧、電流などを監視するバッテリ監視装置のような装置から所定の通信機能を用いて取得することができる。なお、蓄電デバイスの電圧を直接検出して取得するようにしてもよい。 A voltage acquisition part acquires the voltage of the electrical storage device (for example, battery) connected to a DC / DC conversion part via the electric circuit which has an opening / closing part. The voltage of the power storage device can be obtained from a device such as a battery monitoring device that monitors the voltage, current, etc. of the power storage device using a predetermined communication function. Note that the voltage of the power storage device may be directly detected and acquired.
制御部は、開閉部が開状態(DC/DC変換部と蓄電デバイスとが電気的に非接続の状態)で、交流を直流に変換すべくAC/DC変換部及びDC/DC変換部を制御する。この場合、AC/DC変換部は、商用電源からの交流を直流に変換し、DC/DC変換部は、AC/DC変換部が変換した直流を電圧変換して出力する。キャパシタは充電されるが、開閉部が開状態であるので、蓄電デバイスは充電されない。 The control unit controls the AC / DC conversion unit and the DC / DC conversion unit to convert alternating current to direct current when the opening / closing portion is in an open state (a state where the DC / DC conversion portion and the power storage device are not electrically connected). To do. In this case, the AC / DC converter converts AC from the commercial power source into DC, and the DC / DC converter converts the DC converted by the AC / DC converter and outputs the voltage. Although the capacitor is charged, the electricity storage device is not charged because the opening / closing part is in the open state.
電圧検出部は、制御部が交流を直流に変換すべくAC/DC変換部及びDC/DC変換部を制御した場合に、キャパシタの電圧を検出する。キャパシタは、DC/DC変換部が変換した直流を平滑するキャパシタであるので、DC/DC変換部と蓄電デバイスとの間、及びAC/DC変換部とDC/DC変換部との間に設けることができる。電圧検出部は、DC/DC変換部と蓄電デバイスとの間に設けられたキャパシタの電圧を検出するが、AC/DC変換部とDC/DC変換部との間に設けられたキャパシタの電圧を検出してもよい。 The voltage detection unit detects the voltage of the capacitor when the control unit controls the AC / DC conversion unit and the DC / DC conversion unit to convert alternating current into direct current. Since the capacitor is a capacitor for smoothing the direct current converted by the DC / DC converter, it is provided between the DC / DC converter and the power storage device and between the AC / DC converter and the DC / DC converter. Can do. The voltage detection unit detects the voltage of the capacitor provided between the DC / DC conversion unit and the power storage device, but the voltage of the capacitor provided between the AC / DC conversion unit and the DC / DC conversion unit is detected. It may be detected.
判定部は、電圧検出部で検出したキャパシタの電圧及び電圧取得部で取得した蓄電デバイスの電圧が所要の条件を充足するか否かを判定する。所要の条件とは、キャパシタの電圧と蓄電デバイスの電圧とが同等であることを意味し、例えば、キャパシタの電圧と蓄電デバイスの電圧とが等しい、あるいはキャパシタの電圧と蓄電デバイスの電圧との電位差が所定範囲内である、とすることができる。 The determination unit determines whether or not the voltage of the capacitor detected by the voltage detection unit and the voltage of the power storage device acquired by the voltage acquisition unit satisfy a required condition. The required condition means that the voltage of the capacitor and the voltage of the power storage device are equivalent. For example, the voltage of the capacitor and the voltage of the power storage device are equal, or the potential difference between the voltage of the capacitor and the voltage of the power storage device. Can be within a predetermined range.
制御部は、判定部で所要の条件を充足すると判定した場合、直流を交流に変換すべくAC/DC変換部及びDC/DC変換部を制御する。 The control unit controls the AC / DC conversion unit and the DC / DC conversion unit to convert direct current into alternating current when the determination unit determines that the required condition is satisfied.
すなわち、双方向電力変換装置を放電動作(直流から交流への変換)させる場合、まず交流を直流に変換し、平滑用のキャパシタを予め充電する。キャパシタの電圧が蓄電デバイスの電圧と同等になった場合、蓄電デバイスを双方向電力変換装置に接続して直流を交流に変換する。蓄電デバイスからDC/DC変換部へ直流が供給されるときに、キャパシタの電圧が蓄電デバイスの電圧と同等になっているので、キャパシタを充電するための急峻な電流が発生しない。これにより、突入電流防止回路を具備しなくても、蓄電デバイスから双方向電力変換装置に流れる過大な突入電流を防止することができる。 That is, when the bidirectional power converter is discharged (converted from direct current to alternating current), the alternating current is first converted into direct current, and the smoothing capacitor is charged in advance. When the voltage of the capacitor becomes equal to the voltage of the electricity storage device, the electricity storage device is connected to the bidirectional power conversion device to convert direct current into alternating current. When direct current is supplied from the power storage device to the DC / DC converter, the voltage of the capacitor is equal to the voltage of the power storage device, so that no steep current for charging the capacitor is generated. Thereby, even if it does not comprise an inrush current prevention circuit, the excessive inrush current which flows from an electrical storage device to a bidirectional | two-way power converter device can be prevented.
本発明の実施の形態に係る双方向電力変換装置は、前記蓄電デバイスの充電率を取得する充電率取得部を備え、前記判定部は、前記充電率取得部で取得した充電率に基づいて前記条件を充足するか否かを判定する。 A bidirectional power conversion device according to an embodiment of the present invention includes a charge rate acquisition unit that acquires a charge rate of the power storage device, and the determination unit is configured to perform the determination based on the charge rate acquired by the charge rate acquisition unit. It is determined whether or not the condition is satisfied.
充電率取得部は、蓄電デバイスの充電率を取得する。蓄電デバイスの充電率(SOC:State of Charge)は、例えば、蓄電デバイスの充電率を監視するバッテリ監視装置のような装置から所定の通信機能を用いて取得することができる。 The charging rate acquisition unit acquires the charging rate of the power storage device. The state of charge (SOC) of the power storage device can be obtained by using a predetermined communication function from a device such as a battery monitoring device that monitors the charge rate of the power storage device.
判定部は、充電率取得部で取得した充電率に基づいて所要の条件を充足するか否かを判定する。蓄電デバイスの充電率が所定の上限値以上である場合、蓄電デバイスへの充電を避けることが望ましい。また、蓄電デバイスの充電率が所定の上限値未満である場合、蓄電デバイスへの充電を行っても問題はない。そこで、判定部は、平滑用のキャパシタの電圧が蓄電デバイスの電圧以下となる場合、所要の条件を充足すると判定する。また、判定部は、平滑用のキャパシタの電圧が蓄電デバイスの電圧よりも余り高くならない場合、所要の条件を充足すると判定する。蓄電デバイスの充電率に基づいて所要の条件を充足するか否かを判定するので、予め充電されたキャパシタが蓄電デバイスと電気的に接続された場合でも蓄電デバイスへ悪影響を及ぼすことを防止することができる。 The determination unit determines whether or not a necessary condition is satisfied based on the charging rate acquired by the charging rate acquisition unit. When the charging rate of the power storage device is equal to or higher than a predetermined upper limit value, it is desirable to avoid charging the power storage device. In addition, when the charging rate of the power storage device is less than the predetermined upper limit value, there is no problem even if the power storage device is charged. Therefore, the determination unit determines that the required condition is satisfied when the voltage of the smoothing capacitor is equal to or lower than the voltage of the power storage device. In addition, the determination unit determines that the required condition is satisfied when the voltage of the smoothing capacitor does not become much higher than the voltage of the power storage device. Since it is determined whether or not the required condition is satisfied based on the charging rate of the electricity storage device, even if a precharged capacitor is electrically connected to the electricity storage device, it is prevented from adversely affecting the electricity storage device. Can do.
本発明の実施の形態に係る双方向電力変換装置は、前記判定部は、前記充電率取得部で取得した充電率が所定の上限値以上である場合に、前記電圧検出部で検出した前記キャパシタの電圧が前記蓄電デバイスの電圧より低い下限電圧以上であり、かつ前記蓄電デバイスの電圧以下であるときに前記条件を充足すると判定する。 In the bidirectional power conversion device according to the embodiment of the present invention, the determination unit is configured to detect the capacitor detected by the voltage detection unit when the charging rate acquired by the charging rate acquisition unit is equal to or greater than a predetermined upper limit value. Is determined to satisfy the condition when the voltage is equal to or higher than the lower limit voltage lower than the voltage of the power storage device and equal to or lower than the voltage of the power storage device.
判定部は、充電率取得部で取得した充電率が所定の上限値以上である場合に、電圧検出部で検出したキャパシタの電圧が蓄電デバイスの電圧より低い下限電圧以上であり、かつ蓄電デバイスの電圧以下であるときに所要の条件を充足すると判定する。 The determination unit, when the charging rate acquired by the charging rate acquisition unit is equal to or higher than a predetermined upper limit value, the voltage of the capacitor detected by the voltage detection unit is equal to or higher than the lower limit voltage lower than the voltage of the power storage device, and It is determined that the required condition is satisfied when the voltage is lower than the voltage.
キャパシタの電圧が蓄電デバイスの電圧より低い下限電圧以上であるので、双方向電力変換装置を放電動作(直流から交流への変換)させる場合に、キャパシタを充電するための急峻な電流が発生しない。これにより、突入電流防止回路を具備しなくても、蓄電デバイスから双方向電力変換装置に流れる過大な突入電流を防止することができる。また、キャパシタの電圧が蓄電デバイスの電圧以下であるので、予め充電されたキャパシタが蓄電デバイスと電気的に接続された場合でも、蓄電デバイスを充電することを避けることができ、蓄電デバイスへ悪影響を及ぼすことを防止することができる。 Since the voltage of the capacitor is equal to or higher than the lower limit voltage lower than the voltage of the power storage device, when the bidirectional power converter is discharged (converted from direct current to alternating current), a steep current for charging the capacitor is not generated. Thereby, even if it does not comprise an inrush current prevention circuit, the excessive inrush current which flows from an electrical storage device to a bidirectional | two-way power converter device can be prevented. In addition, since the voltage of the capacitor is equal to or lower than the voltage of the power storage device, even when a precharged capacitor is electrically connected to the power storage device, it is possible to avoid charging the power storage device and adversely affect the power storage device. Can be prevented.
本発明の実施の形態に係る双方向電力変換装置は、前記判定部は、前記充電率取得部で取得した充電率が所定の上限値未満である場合に、前記電圧検出部で検出した前記キャパシタの電圧が前記蓄電デバイスの電圧より低い下限電圧以上であり、前記蓄電デバイスの電圧より高い上限電圧以下であるときに前記条件を充足すると判定する。 In the bidirectional power conversion device according to an embodiment of the present invention, the determination unit detects the capacitor detected by the voltage detection unit when the charging rate acquired by the charging rate acquisition unit is less than a predetermined upper limit value. Is not less than the lower limit voltage lower than the voltage of the electricity storage device and not more than the upper limit voltage higher than the voltage of the electricity storage device, it is determined that the condition is satisfied.
判定部は、充電率取得部で取得した充電率が所定の上限値未満である場合に、電圧検出部で検出したキャパシタの電圧が蓄電デバイスの電圧より低い下限電圧以上であり、蓄電デバイスの電圧より高い上限電圧以下であるときに所要の条件を充足すると判定する。 When the charging rate acquired by the charging rate acquisition unit is less than a predetermined upper limit value, the determination unit has a voltage of the capacitor detected by the voltage detection unit that is equal to or higher than a lower limit voltage lower than the voltage of the storage device, and the voltage of the storage device It is determined that the required condition is satisfied when the voltage is not higher than the upper limit voltage.
キャパシタの電圧が蓄電デバイスの電圧より低い下限電圧以上であるので、双方向電力変換装置を放電動作(直流から交流への変換)させる場合に、キャパシタを充電するための急峻な電流が発生しない。これにより、突入電流防止回路を具備しなくても、蓄電デバイスから双方向電力変換装置に流れる過大な突入電流を防止することができる。また、蓄電デバイスの充電率が所定の上限値未満であるので、蓄電デバイスが充電されても問題はない。そして、キャパシタの電圧が蓄電デバイスの電圧より高い上限電圧以下であるので、蓄電デバイスが充電される場合でも、蓄電デバイスへ流れる電流のピークを抑制することができ、蓄電デバイスへ悪影響を及ぼすことを防止することができる。 Since the voltage of the capacitor is equal to or higher than the lower limit voltage lower than the voltage of the power storage device, when the bidirectional power converter is discharged (converted from direct current to alternating current), a steep current for charging the capacitor is not generated. Thereby, even if it does not comprise an inrush current prevention circuit, the excessive inrush current which flows from an electrical storage device to a bidirectional | two-way power converter device can be prevented. Further, since the charging rate of the electricity storage device is less than the predetermined upper limit value, there is no problem even if the electricity storage device is charged. And since the voltage of the capacitor is lower than the upper limit voltage higher than the voltage of the electricity storage device, even when the electricity storage device is charged, the peak of the current flowing to the electricity storage device can be suppressed, and the electricity storage device can be adversely affected. Can be prevented.
[本願発明の実施形態の詳細]
以下、本発明を実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図1は本実施の形態の双方向電力変換装置1の回路構成の一例を示す説明図である。本実施の形態の双方向電力変換装置1は、例えば、プラグインハイブリッド車又は電気自動車に搭載され、交流及び直流を双方向に交直変換する絶縁型の電力変換装置である。双方向電力変換装置1は、商用電源2に接続される交流側端子T1、T2、蓄電デバイスとしてのバッテリ3に接続される直流側端子T3、T4を備える。バッテリ3は、例えば、リチウムイオン電池であるが、これに限定されない。
[Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings illustrating embodiments. FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an example of a circuit configuration of the
図1に示すように、双方向電力変換装置1は、ノイズフィルタ4、PFC(Power Factor Correction)機能を有し、交流及び直流を双方向に変換するAC/DC変換部5、AC/DC変換部5に接続され、直流を双方向に変換するDC/DC変換部6、DC/DC変換部6が変換した直流を平滑するキャパシタC2、C3、制御部9などを備え、交流を直流に変換し、さらに直流を交流に変換する。
As shown in FIG. 1, the bidirectional
制御部9は、AC/DC変換部5及びDC/DC変換部6を構成する後述の各トランジスタのオン/オフの制御を行う。制御部9は、電圧検出部91、通信部92、判定部93などを備える。
The
バッテリ3を充電する場合には、AC/DC変換部5は交流を直流に変換し、DC/DC変換部6は、AC/DC変換部5が変換した直流を電圧変換して直流側端子T3、T4から出力する。また、バッテリ3を放電する場合には、DC/DC変換部6は、バッテリ3の直流を電圧変換し、AC/DC変換部5は、DC/DC変換部6が変換した直流を交流に変換して交流側端子T1、T2から出力する。
When charging the
AC/DC変換部5は、トランジスタ51、52を直列に接続した直列回路及びトランジスタ53、54を直列に接続した直列回路それぞれを並列に接続した回路を有する。トランジスタ51、52、53、54は、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を用いることができるが、これに限定されるものではなく、IGBTに代えて、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)を用いることもできる。また、トランジスタ51、52、53、54それぞれのコレクタ・エミッタ間には、ダイオード55、56、57、58が逆並列に接続(コレクタにカソードを、エミッタにアノードを接続)してある。
The AC /
トランジスタ51のエミッタとトランジスタ52のコレクタとの接続点には、コイルL1の一端を接続してあり、トランジスタ53のエミッタとトランジスタ54のコレクタとの接続点には、コイルL2の一端を接続してある。コイルL1の他端には、リレーS1と抵抗Rとの並列回路の一端を接続してあり、当該並列回路の他端及びコイルL2の他端は、それぞれノイズフィルタ4を介して、交流側T1、T2に接続してある。また、コイルL1、L2の他端間には、キャパシタC1を接続してある。
One end of the coil L1 is connected to the connection point between the emitter of the
リレーS1と抵抗Rとの並列回路は、双方向電力変換装置1を充電動作(交流から直流への変換)させた場合の商用電源2から双方向電力変換装置1へ流れる急峻な電流を防止するための回路である。まず、リレーS1を開状態にすることにより、商用電源2から流れ込む急峻なパルス状の電流のピーク(波高値)及びパルス幅を抵抗Rで抑制する。パルス状の電流が十分小さくなった時点でリレーS1を閉状態にする。
The parallel circuit of the relay S1 and the resistor R prevents a steep current flowing from the
DC/DC変換部6は、トランジスタ61及びトランジスタ62を直列に接続した直列回路、トランジスタ63及びトランジスタ64を直列に接続した直列回路を備え、それぞれの直列回路を並列に接続してある。具体的には、トランジスタ61のエミッタとトランジスタ62のコレクタとを接続し、トランジスタ63のエミッタとトランジスタ64のコレクタとを接続してある。また、トランジスタ61、63のコレクタ同士を接続してあり、トランジスタ62、64のエミッタ同士を接続してある。トランジスタ62、64のエミッタは、AC/DC変換部5のトランジスタ52、54のエミッタに接続してあり、トランジスタ61、63のコレクタは、AC/DC変換部5のトランジスタ51、53のコレクタに接続してある。
The DC /
トランジスタ61のエミッタとトランジスタ62のコレクタとの接続点、及びトランジスタ63のエミッタとトランジスタ64のコレクタとの接続点には、トランス7の一方側を接続してある。また、各トランジスタ61、62、63、64のコレクタ・エミッタ間には、それぞれダイオード65、66、67、68を逆並列に接続してある。
One side of the transformer 7 is connected to a connection point between the emitter of the
また、DC/DC変換部6は、トランジスタ81及びトランジスタ82を直列に接続した直列回路、トランジスタ83及びトランジスタ84を直列に接続した直列回路を備え、それぞれの直列回路を並列に接続してある。具体的には、トランジスタ81のエミッタとトランジスタ82のコレクタとを接続し、トランジスタ83のエミッタとトランジスタ84のコレクタとを接続してある。また、トランジスタ81、83のコレクタ同士を接続してあり、トランジスタ82、84のエミッタ同士を接続してある。トランジスタ82、84のエミッタは、直流側端子T4に接続してある。
The DC /
トランジスタ81、83のコレクタには、インダクタL3の一端を接続してあり、インダクダL3の他端は直流側端子T3に接続してある。直流側端子T3、T4間には、DC/DC変換部6が変換する直流を平滑する平滑用のキャパシタC3を接続してある。直流側端子T3、T4間には、コンタクタユニット10を介してバッテリ3が接続される。
One end of the inductor L3 is connected to the collectors of the
コンタクタユニット10は、開閉部としての機能を有し、直流側端子T3とバッテリ3の正側とを繋ぐ電路の開閉するリレーS2、直流側端子T4とバッテリ3の負側とを繋ぐ電路の開閉するリレーS3などを備える。
The
トランジスタ81のエミッタとトランジスタ82のコレクタとの接続点、及びトランジスタ83のエミッタとトランジスタ84のコレクタとの接続点には、トランス7の他方側を接続してある。また、各トランジスタ81、82、83、84のコレクタ・エミッタ間には、それぞれダイオード85、86、87、88を逆並列に接続してある。
The other side of the transformer 7 is connected to a connection point between the emitter of the
AC/DC変換部5とDC/DC変換部6との間には、AC/DC変換部5が変換した直流、及びDC/DC変換部6が変換した直流を平滑するための平滑用のキャパシタC2を接続してある。すなわち、トランジスタ61のコレクタとトランジスタ62のエミッタ間に、キャパシタC2を接続してある。
Between the AC /
制御部9は、各トランジスタ61、62、63、64を所定周波数(例えば、50kHzであるが、これに限定されない)でオン/オフすべく制御する。トランジスタ61、62、63、64は、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を用いることができるが、これに限定されるものではなく、IGBTに代えて、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)を用いることもできる。
The
また、制御部9は、各トランジスタ81、82、83、84を所定周波数(例えば、50kHzであるが、これに限定されない)でオン/オフすべく制御する。トランジスタ81、82、83、84は、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を用いることができるが、これに限定されるものではなく、IGBTに代えて、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)を用いることもできる。
In addition, the
通信部92は、電圧取得部としての機能を有し、リレーS2、S3を有する電路を介してDC/DC変換部6に接続されるバッテリ3の電圧を取得する。バッテリ3の電圧は、例えば、バッテリ3の電圧、電流などを監視するバッテリ監視装置(不図示)のような装置から所定の通信機能を用いて取得することができる。なお、バッテリ3の電圧を直接検出して取得するようにしてもよい。
The
制御部9は、リレーS2、S3が開状態(DC/DC変換部6とバッテリ3とが電気的に非接続の状態)で、交流を直流に変換すべくAC/DC変換部5及びDC/DC変換部6を制御する。この場合、AC/DC変換部5は、商用電源2からの交流を直流に変換し、DC/DC変換部6は、AC/DC変換部5が変換した直流を電圧変換して出力する。キャパシタC2、C3は充電されるが、リレーS2、S3が開状態であるので、バッテリ3は充電されない。
The
電圧検出部91は、キャパシタC2の電圧Vc2、キャパシタC3の電圧Vc3を検出する。なお、図1の例では、キャパシタC2の電圧Vc2及びキャパシタC3の電圧Vc3の両方の電圧を検出する構成であるが、いずれか一方のみでもよい。以下の説明では、電圧検出部91は、キャパシタC3の電圧Vc3を検出するものとする。
The
電圧検出部91は、制御部9が交流を直流に変換すべくAC/DC変換部5及びDC/DC変換部6を制御した場合に、DC/DC変換部6とバッテリ3との間に設けられたキャパシタC3の電圧Vc3を検出する。
The
判定部93は、電圧検出部91で検出したキャパシタC3の電圧Vc3及び通信部92で取得したバッテリ3の電圧Vbが所要の条件を充足するか否かを判定する。所要の条件とは、キャパシタC3の電圧Vc3とバッテリ3の電圧Vbとが同等であることを意味し、例えば、キャパシタC3の電圧Vc3とバッテリ3の電圧Vbとが等しい、あるいはキャパシタC3の電圧Vc3とバッテリ3の電圧Vbとの電位差が所定範囲内である、とすることができる。
The
制御部9は、判定部93で所要の条件を充足すると判定した場合、リレーS2、S3が閉状態で、直流を交流に変換すべくAC/DC変換部5及びDC/DC変換部6を制御する。
When the
すなわち、双方向電力変換装置1を放電動作(直流から交流への変換)させる場合、まず交流を直流に変換し、平滑用のキャパシタC3(キャパシタC2も含む)を予め充電する。キャパシタC3の電圧Vc3がバッテリ3の電圧Vbと同等になった場合、リレーS2、3を開から閉にして、バッテリ3を双方向電力変換装置2に接続して直流を交流に変換する。バッテリ3からDC/DC変換部6へ直流が供給されるときに、キャパシタC3の電圧Vc3がバッテリ3の電圧Vbと同等になっているので、キャパシタC3(及びキャパシタC2)を充電するための急峻な電流が発生しない。
That is, when the
これにより、コンタクタユニット10のリレーS2又はリレーS3に並列に、例えば、リレーと抵抗との直列回路を接続して構成された突入電流防止回路を具備しなくても、バッテリ3から双方向電力変換装置1に流れる過大な突入電流を防止することができる。
Thus, bidirectional power conversion from the
また、通信部92は、充電率取得部としての機能を有し、バッテリ3の充電率を取得する。バッテリ3の充電率(SOC:State of Charge)は、例えば、バッテリ3の充電率を監視するバッテリ監視装置(不図示)のような装置から所定の通信機能を用いて取得することができる。
Further, the
判定部93は、通信部92で取得した充電率に基づいて所要の条件を充足するか否かを判定する。例えば、バッテリ3の充電率が所定の上限値以上である場合、バッテリ3への充電を避けることが望ましい。そこで、判定部93は、平滑用のキャパシタC3の電圧Vc3がバッテリ3の電圧Vb以下となる場合、所要の条件を充足すると判定する。
The
また、バッテリ3の充電率が所定の上限値未満である場合、バッテリ3への充電を行っても問題はない。そこで、判定部93は、平滑用のキャパシタC3の電圧Vc3がバッテリ3の電圧Vbよりも余り高くならない場合、所要の条件を充足すると判定する。
Further, when the charging rate of the
バッテリ3の充電率に基づいて所要の条件を充足するか否かを判定するので、予め充電されたキャパシタC3がバッテリ3と電気的に接続された場合でもバッテリ3へ悪影響を及ぼすことを防止することができる。
Since it is determined whether or not a required condition is satisfied based on the charging rate of the
次に、上述の所要の条件(すなわち、放電動作開始の条件)について具体的に説明する。図2は本実施の形態の双方向電力変換装置1の放電動作開始の条件の一例を示す説明図である。前述のように、本実施の形態の双方向電力変換装置1は、放電動作を開始する場合、すなわち直流から交流に変換する動作を開始する場合、予めキャパシタC3、C2を充電しておき、例えば、キャパシタC3の電圧Vc3が所要の条件(放電動作を開始するための条件)を充足した場合に、放電動作を開始するというものである。以下、図2に従って説明する。
Next, the above-described required conditions (that is, conditions for starting the discharge operation) will be specifically described. FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of conditions for starting the discharge operation of the
図2に示すように、放電動作開始の条件は、バッテリ3の充電率(SOC)に基づいて設定される。例えば、判定部93は、通信部92で取得したバッテリ3の充電率が所定の上限値以上である場合に、電圧検出部91で検出したキャパシタC3の電圧Vc3がバッテリ3の電圧Vbより低い下限電圧以上であり、かつバッテリ3の電圧Vb以下であるときに所要の条件を充足すると判定する。
As shown in FIG. 2, the condition for starting the discharge operation is set based on the charging rate (SOC) of the
キャパシタC3の電圧Vc3がバッテリ3の電圧Vbより低い下限電圧以上であるので、双方向電力変換装置1を放電動作(直流から交流への変換)させる場合に、キャパシタC3(キャパシタC2も含む)を充電するための急峻な電流が発生しない。これにより、突入電流防止回路を具備しなくても、バッテリ3から双方向電力変換装置1に流れる過大な突入電流を防止することができる。また、キャパシタC3の電圧Vc3がバッテリ3の電圧Vb以下であるので、予め充電されたキャパシタC3がバッテリ3と電気的に接続された場合でも、バッテリ3を充電することを避けることができ、バッテリ3へ悪影響を及ぼすことを防止することができる。
Since the voltage Vc3 of the capacitor C3 is equal to or higher than the lower limit voltage lower than the voltage Vb of the
また、判定部93は、通信部92で取得した充電率が所定の上限値未満である場合に、電圧検出部91で検出したキャパシタC3の電圧Vc3がバッテリ3の電圧Vbより低い下限電圧以上であり、バッテリ3の電圧Vbより高い上限電圧以下であるときに所要の条件を充足すると判定する。
Further, the
キャパシタC3の電圧Vc3がバッテリ3の電圧Vbより低い下限電圧以上であるので、双方向電力変換装置1を放電動作(直流から交流への変換)させる場合に、キャパシタC3(キャパシタC2も含む)を充電するための急峻な電流が発生しない。これにより、突入電流防止回路を具備しなくても、バッテリ3から双方向電力変換装置1に流れる過大な突入電流を防止することができる。また、バッテリ3の充電率が所定の上限値未満であるので、バッテリ3が充電されても問題はない。そして、キャパシタC3の電圧Vc3がバッテリ3の電圧Vbより高い上限電圧以下であるので、バッテリ3が充電される場合でも、バッテリ3へ流れる電流のピークを抑制することができ、バッテリ3へ悪影響を及ぼすことを防止することができる。
Since the voltage Vc3 of the capacitor C3 is equal to or higher than the lower limit voltage lower than the voltage Vb of the
図2の例において、バッテリ3の電圧Vbを、例えば、300Vとすると、下限電圧は299V、上限電圧は301V程度とすることができる。例えば、バッテリ3と双方向電力変換装置1との間の電路のインピーダンス(インダクタンス分+抵抗分)を100mmΩとすると、突入電流は10A程度まで抑制することができる。これにより、比較的定格電流が小さいトランジスタを使用することができ、部品コストを低減することができる。また、定格電流に対する余裕を大きくすることができ、トランジスタの品質低下を防止することができる。なお、下限電圧及び上限電圧は、バッテリ3の電圧Vb、電路のインピーダンス等に応じて適宜設定することができる。
In the example of FIG. 2, if the voltage Vb of the
上述のように、本実施の形態の双方向電力変換装置1によれば、図1に例示したコンタクタユニット10に、突入電流防止回路を設ける必要がない。例えば、リレーS2又はリレーS3に並列に電流を制限するための抵抗と当該抵抗と直列に接続したリレー等の回路を設ける必要がない。これにより、既存のコンタクタユニット10の構成を変更することなく当該コンタクタユニット10に本実施の形態の双方向電力変換装置1をアドオンすることが可能となる。
As described above, according to the bidirectional
図3はコンタクタユニット10を含む周辺回路の一例を示す説明図である。本実施の形態の双方向電力変換装置1の直流側端子T3、T4が接続される端子T5、T6とバッテリ3との間にコンタクタユニット10を設けてある。コンタクタユニット10は、電路を開閉するリレーS2、S3を有し、リレーS2と並列に、抵抗R1とリレーS4との直列回路を接続してある。端子T5、T6には、DC/DCコンバータ130を介して電池120を接続してある。電池120は、例えば、鉛電池であり、電池120の電圧は、たとえば、14Vである。また、端子T5、T6とDC/DCコンバータ130との間には、キャパシタ140を接続してある。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a peripheral circuit including the
DC/DCコンバータ130を動作させて、バッテリ3により電池120を充電する場合、バッテリ3からDC/DCコンバータ130への突入電流を低減すべく、抵抗R1とリレーS4との直列回路を設けている。すなわち、DC/DCコンバータ130を動作させる場合、リレーS2を開状態とし、リレーS4、S3を閉状態とすることにより、抵抗R1で突入電流を制限することができる。DC/DCコンバータ130の入力電流が安定した時点でリレーS4を開状態とし、リレーS2を閉状態にする。
When operating the DC /
本実施の形態の双方向電力変換装置1によれば、図3に例示したコンタクタユニット10に設けられた突入電流防止回路の構成、例えば、抵抗R1の値、定格電力などを変更する必要がない。これにより、既存のコンタクタユニット10の構成を変更することなく当該コンタクタユニット10に本実施の形態の双方向電力変換装置1をアドオンすることが可能となる。
According to the bidirectional
図4は本実施の形態の双方向電力変換装置1の制御方法の一例を示すフローチャートである。便宜上、以下では制御部9を処理の主体として説明する。制御部9は、放電指示の有無を判定し(S11)、放電指示がない場合(S11でNO)、ステップS11の処理を繰り返す。放電指示は、例えば、通信部92で取得することができる。放電指示があった場合(S11でYES)、制御部9は、交流から直流の変換を行い(S12)、バッテリ3の電圧Vbを取得し(S13)、バッテリ3の充電率を取得する(S14)。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of a control method of the bidirectional
制御部9は、キャパシタC3の電圧Vc3を検出し(S15)、検出したキャパシタC3の電圧Vc3が所要の条件を充足するか否かを判定する(S16)。なお、所要の条件は、例えば、図2に例示した条件とすることができる。所要の条件を充足しない場合(S16でNO)、制御部9は、ステップS15の処理を行う。
The
所要の条件を充足する場合(S16でYES)、制御部9は、直流から交流への変換を行い(S17)、処理を終了する。
When the required conditions are satisfied (YES in S16), the
本実施の形態の双方向電力変換装置1の制御方法は、制御部9の全部又は一部を、例えば、CPU(プロセッサ)、RAM(メモリ)などで構成し、図4に示すような、各処理の手順を定めたコンピュータプログラムをRAM(メモリ)にロードし、コンピュータプログラムをCPU(プロセッサ)で実行することにより、コンピュータ上で双方向電力変換装置1の制御方法を実現することができる。
In the control method of the bidirectional
上述の実施の形態では、キャパシタC3の電圧Vc3を検出して、所要の条件を充足するか否かを判定する構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、キャパシタC3の電圧Vc3とキャパシタC2の電圧Vc2との関係を予め求めておき、キャパシタC3の電圧Vc3に代えて、キャパシタC2の電圧Vc2を検出し、キャパシタC3の電圧Vc3に換算するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the configuration is such that the voltage Vc3 of the capacitor C3 is detected and it is determined whether or not a required condition is satisfied. However, the present invention is not limited to this. For example, the relationship between the voltage Vc3 of the capacitor C3 and the voltage Vc2 of the capacitor C2 is obtained in advance, and instead of the voltage Vc3 of the capacitor C3, the voltage Vc2 of the capacitor C2 is detected and converted to the voltage Vc3 of the capacitor C3. May be.
以上に開示された実施の形態及び実施例は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態及び実施例ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての修正や変形を含むものと意図される。 The embodiments and examples disclosed above should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above embodiments and examples but by the scope of claims, and is intended to include all modifications and variations within the meaning and scope equivalent to the scope of claims. .
3 バッテリ
5 AC/DC変換部
6 DC/DC変換部
7 トランス
9 制御部
10 コンタクタユニット
51、52、53、54 トランジスタ
55、56、57、58 ダイオード
61、62、63、64、81、82、83、84 トランジスタ
65、66、67、68、85、86、87、88 ダイオード
91 電圧検出部
92 通信部
93 判定部
C1、C2、C3 キャパシタ
L3 インダクタ
3
Claims (6)
開閉部を有する電路を介して前記DC/DC変換部に接続される蓄電デバイスの電圧を取得する電圧取得部と、
前記開閉部が開状態で、交流を直流に変換すべく前記AC/DC変換部及びDC/DC変換部を制御する制御部と、
該制御部が交流を直流に変換すべく前記AC/DC変換部及びDC/DC変換部を制御した場合に、前記キャパシタの電圧を検出する電圧検出部と、
該電圧検出部で検出した前記キャパシタの電圧及び前記電圧取得部で取得した前記蓄電デバイスの電圧が所要の条件を充足するか否かを判定する判定部と
を備え、
前記制御部は、
前記判定部で前記条件を充足すると判定した場合、前記蓄電デバイスの直流を交流に変換すべく前記AC/DC変換部及びDC/DC変換部を制御する双方向電力変換装置。 AC / DC converter that converts AC and DC in both directions, DC / DC converter that is connected to the AC / DC converter and converts DC in both directions, and DC that is converted by the DC / DC converter A bidirectional power converter for converting alternating current to direct current and direct current to alternating current,
A voltage acquisition unit for acquiring a voltage of an electric storage device connected to the DC / DC conversion unit via an electric circuit having an opening / closing unit;
A control unit that controls the AC / DC conversion unit and the DC / DC conversion unit to convert alternating current into direct current when the opening and closing unit is in an open state;
A voltage detection unit for detecting the voltage of the capacitor when the control unit controls the AC / DC conversion unit and the DC / DC conversion unit to convert alternating current into direct current;
A determination unit that determines whether the voltage of the capacitor detected by the voltage detection unit and the voltage of the power storage device acquired by the voltage acquisition unit satisfy a required condition;
The controller is
A bidirectional power conversion device that controls the AC / DC conversion unit and the DC / DC conversion unit to convert the direct current of the power storage device into alternating current when the determination unit determines that the condition is satisfied.
前記判定部は、
前記充電率取得部で取得した充電率に基づいて前記条件を充足するか否かを判定する請求項1に記載の双方向電力変換装置。 A charge rate acquisition unit for acquiring a charge rate of the electricity storage device;
The determination unit
The bidirectional power converter according to claim 1, wherein it is determined whether or not the condition is satisfied based on a charging rate acquired by the charging rate acquisition unit.
前記充電率取得部で取得した充電率が所定の上限値以上である場合に、前記電圧検出部で検出した前記キャパシタの電圧が前記蓄電デバイスの電圧より低い下限電圧以上であり、かつ前記蓄電デバイスの電圧以下であるときに前記条件を充足すると判定する請求項2に記載の双方向電力変換装置。 The determination unit
When the charge rate acquired by the charge rate acquisition unit is equal to or higher than a predetermined upper limit value, the voltage of the capacitor detected by the voltage detection unit is equal to or higher than a lower limit voltage lower than the voltage of the power storage device, and the power storage device The bidirectional power conversion device according to claim 2, wherein it is determined that the condition is satisfied when the voltage is equal to or lower than a voltage.
前記充電率取得部で取得した充電率が所定の上限値未満である場合に、前記電圧検出部で検出した前記キャパシタの電圧が前記蓄電デバイスの電圧より低い下限電圧以上であり、前記蓄電デバイスの電圧より高い上限電圧以下であるときに前記条件を充足すると判定する請求項2又は請求項3に記載の双方向電力変換装置。 The determination unit
When the charge rate acquired by the charge rate acquisition unit is less than a predetermined upper limit value, the voltage of the capacitor detected by the voltage detection unit is equal to or higher than a lower limit voltage lower than the voltage of the power storage device, and The bidirectional power converter according to claim 2 or 3, wherein it is determined that the condition is satisfied when the voltage is equal to or lower than an upper limit voltage higher than a voltage.
コンピュータを、
開閉部を有する電路を介して前記DC/DC変換部に接続される蓄電デバイスの電圧を取得する電圧取得部と、
前記開閉部が開状態で、交流を直流に変換すべく前記AC/DC変換部及びDC/DC変換部を制御する制御部と、
交流を直流に変換すべく前記AC/DC変換部及びDC/DC変換部を制御した場合に、前記キャパシタの電圧及び前記蓄電デバイスの電圧が所要の条件を充足するか否かを判定する判定部と
して機能させ、
前記制御部は、
前記条件を充足すると判定された場合、前記蓄電デバイスの直流を交流に変換すべく前記AC/DC変換部及びDC/DC変換部を制御するコンピュータプログラム。 An AC / DC converter that converts AC and DC in both directions to a computer, a DC / DC converter that is connected to the AC / DC converter and converts DC in both directions, and the DC / DC converter A computer program for controlling a bidirectional power converter that includes a capacitor for smoothing the converted direct current and converts alternating current to direct current and direct current to alternating current,
Computer
A voltage acquisition unit for acquiring a voltage of an electric storage device connected to the DC / DC conversion unit via an electric circuit having an opening / closing unit;
A control unit that controls the AC / DC conversion unit and the DC / DC conversion unit to convert alternating current into direct current when the opening and closing unit is in an open state;
A determination unit that determines whether the voltage of the capacitor and the voltage of the power storage device satisfy a predetermined condition when the AC / DC conversion unit and the DC / DC conversion unit are controlled to convert alternating current into direct current. Function as
The controller is
When it determines with satisfy | filling the said conditions, The computer program which controls the said AC / DC conversion part and DC / DC conversion part to convert direct current of the said electrical storage device into alternating current.
開閉部を有する電路を介して前記DC/DC変換部に接続される蓄電デバイスの電圧を電圧取得部が取得し、
前記開閉部が開状態で、交流を直流に変換すべく前記AC/DC変換部及びDC/DC変換部を制御部が制御し、
交流を直流に変換すべく前記AC/DC変換部及びDC/DC変換部が制御された場合に、前記キャパシタの電圧を電圧検出部が検出し、
検出された前記キャパシタの電圧及び取得された前記蓄電デバイスの電圧が所要の条件を充足するか否かを判定部が判定し、
前記制御部は、
前記条件を充足すると判定された場合、前記蓄電デバイスの直流を交流に変換すべく前記AC/DC変換部及びDC/DC変換部を制御する双方向電力変換装置の制御方法。 AC / DC converter that converts AC and DC in both directions, DC / DC converter that is connected to the AC / DC converter and converts DC in both directions, and DC that is converted by the DC / DC converter A bidirectional power converter control method for converting alternating current to direct current and direct current to alternating current.
The voltage acquisition unit acquires the voltage of the power storage device connected to the DC / DC conversion unit via an electric circuit having an opening / closing unit,
The control unit controls the AC / DC conversion unit and the DC / DC conversion unit to convert alternating current into direct current with the open / close unit in an open state,
When the AC / DC conversion unit and the DC / DC conversion unit are controlled to convert alternating current into direct current, the voltage detection unit detects the voltage of the capacitor,
The determination unit determines whether or not the detected voltage of the capacitor and the acquired voltage of the power storage device satisfy a required condition,
The controller is
The control method of the bidirectional | two-way power converter device which controls the said AC / DC converter and DC / DC converter in order to convert the direct current of the said electrical storage device into alternating current, when it determines with satisfy | filling the said conditions.
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|---|---|---|---|---|
| JP2019058029A (en) * | 2017-09-22 | 2019-04-11 | 株式会社豊田中央研究所 | Power conversion apparatus |
| JP2022054686A (en) * | 2020-09-28 | 2022-04-07 | 本田技研工業株式会社 | Control device for mobile body, control method thereof, and mobile body |
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| JP7035407B2 (en) | 2017-09-22 | 2022-03-15 | 株式会社豊田自動織機 | Power converter |
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| JP7203795B2 (en) | 2020-09-28 | 2023-01-13 | 本田技研工業株式会社 | MOBILE BODY CONTROL DEVICE, CONTROL METHOD THEREOF, AND MOBILE BODY |
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