JP2019187157A - Storage battery system and electric vehicle control system - Google Patents

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Abstract

To improve energy utilization efficiency of a vehicle.SOLUTION: A storage battery system includes: an external connection part CN1; a two-way chopper circuit 107 which is provided with a high voltage side terminal TA and a low voltage side terminal TB and has one phase or a plurality of phases; a storage battery device 101 where a main circuit of a storage battery is connected to the low voltage side terminal TB; a first connector 102 installed on a path electrically connecting the high voltage side terminal TA and the external connection part CN1; a second connector 105 installed on a path electrically connecting the main circuit of the storage battery device 101 and the low voltage side terminal TB; a filter capacitor 104 connected to the high voltage side terminal TA in parallel; a first voltage detector 103 detecting a voltage of the filter capacitor 104; and a second voltage detector 106 detecting a voltage of the storage battery.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、蓄電池システムおよび電気車制御装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a storage battery system and an electric vehicle control device.

車両内に搭載されている電気車制御システムは、高電圧配線を介して車両外のパンタグラフまたはサードレールと接続され、直流電力が電気車制御システムの電力変換装置に供給される。電力変換装置は、供給された直流電力を車両走行に利用可能な交流電力に変換し、交流電力により主電動機を駆動して車両を走行させる。   The electric vehicle control system mounted in the vehicle is connected to a pantograph or a third rail outside the vehicle via a high voltage wiring, and DC power is supplied to the power conversion device of the electric vehicle control system. The power conversion device converts the supplied DC power into AC power that can be used for vehicle travel, and drives the main motor with the AC power to drive the vehicle.

近年、電源として蓄電池を有する電力変換装置の提案がなされている。例えば車両走行時の回生運転中においては、変電所に返しきれない回生電力を蓄電池へ充電して、必要なタイミングで蓄電池に蓄えられたエネルギーを利用することにより、エネルギー利用効率を改善することができる。   In recent years, power converters having a storage battery as a power source have been proposed. For example, during regenerative operation when driving a vehicle, regenerative power that cannot be returned to the substation is charged to the storage battery, and the energy stored in the storage battery is used at the required timing to improve energy use efficiency. it can.

特開２０１６−１８７２８０号公報JP, 2006-187280, A

蓄電池がチョッパ回路を介して外部電源からの電源供給ラインと電気的に接続されているときに、蓄電池の電圧が外部電源の電圧より高くなると、チョッパ回路のフライホイールダイオードを介して蓄電池から外部電源へ電力が流れ込んでしまう。このように外部電源へ流れる電力は、蓄電池に蓄えられたエネルギーの利用に際して意図されたものではなく、蓄電池に蓄えられたエネルギーを本来意図していたように車両内で利用することができなくなる可能性があった。また、制御されない電力がチョッパ回路や外部電源に供給されることにより、チョッパ回路や外部電源などの不具合の原因となる可能性があった。   When the storage battery is electrically connected to the power supply line from the external power supply via the chopper circuit, if the storage battery voltage becomes higher than the voltage of the external power supply, the external power supply from the storage battery via the flywheel diode of the chopper circuit Electric power will flow into. In this way, the electric power flowing to the external power source is not intended for the use of energy stored in the storage battery, and the energy stored in the storage battery cannot be used in the vehicle as originally intended. There was sex. In addition, if uncontrolled power is supplied to the chopper circuit or the external power source, there is a possibility of causing problems such as the chopper circuit or the external power source.

本発明の実施形態は上記事情を鑑みて成されたものであって、蓄電池システムに蓄えられたエネルギーを効率よく車両内で利用可能とする、蓄電池システムおよび電気車制御システムを提供することを目的とする。   Embodiments of the present invention have been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a storage battery system and an electric vehicle control system that can efficiently use energy stored in the storage battery system in the vehicle. And

実施形態による蓄電池システムは、外部接続部と、高電圧側端子と低電圧側端子とを備えた一又は複数相の双方向チョッパ回路と、蓄電池の主回路が前記低電圧側端子と接続される蓄電池装置と、前記高電圧側端子と前記外部接続部とを電気的に接続する経路に設けられた第１接触器と、前記蓄電池装置の前記主回路と前記低電圧側端子とを電気的に接続する経路に設けられた第２接触器と、前記高電圧側端子に並列に接続したフィルタコンデンサと、前記フィルタコンデンサの電圧を検出する第１電圧検出器と、前記蓄電池の電圧を検出する第２電圧検出器と、を備える。   In the storage battery system according to the embodiment, a one- or plural-phase bidirectional chopper circuit including an external connection unit, a high-voltage side terminal and a low-voltage side terminal, and a main circuit of the storage battery are connected to the low-voltage side terminal. A storage battery device, a first contactor provided in a path for electrically connecting the high-voltage side terminal and the external connection portion, and the main circuit and the low-voltage side terminal of the storage battery device are electrically connected A second contactor provided in a path to be connected; a filter capacitor connected in parallel to the high voltage side terminal; a first voltage detector for detecting the voltage of the filter capacitor; and a first for detecting the voltage of the storage battery. A two-voltage detector.

図１は、第１実施形態の蓄電池システムおよび電気車制御システムの一構成例を概略的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration example of a storage battery system and an electric vehicle control system according to the first embodiment. 図２は、一実施形態の蓄電池システムおよび電気車制御システムの他の構成例を概略的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically illustrating another configuration example of the storage battery system and the electric vehicle control system according to the embodiment.

以下、実施形態の蓄電池システムおよび電気車制御システムについて、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、複数の実施形態に共通する構成については同じ符号を付して重複する説明は省略する。また、以下の複数の実施形態は組み合わせることが可能であり、複数の実施形態にて説明する蓄電池システムおよび電気車制御システムのそれぞれは、他の実施形態にて説明した構成を備えていても構わない。   Hereinafter, a storage battery system and an electric vehicle control system of an embodiment will be described with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals are given to configurations common to a plurality of embodiments, and duplicate descriptions are omitted. The following embodiments can be combined, and each of the storage battery system and the electric vehicle control system described in the embodiments may have the configuration described in the other embodiments. Absent.

図１は、一実施形態の蓄電池システムおよび電気車制御システムの一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の電気車制御システムは、蓄電池システムＢＴと、遮断器１０８と、接触器１０９と、電力変換装置１１０と、制御装置１０００と、を備えている。なお、遮断器１０８と接触器１０９とは、常開型である。 FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration example of a storage battery system and an electric vehicle control system according to an embodiment.
The electric vehicle control system of the present embodiment includes a storage battery system BT, a circuit breaker 108, a contactor 109, a power conversion device 110, and a control device 1000. The circuit breaker 108 and the contactor 109 are normally open.

電源１００は、電気車制御システムの外部に設けられ、例えば高電圧配線を介して接続されるパンタグラフやサードレールなどを含み得る。
電力変換装置１１０は、接触器１０９および遮断器１０８を介して電源１００と電気的に接続可能であり、接触器１０９を介して蓄電池システムＢＴの外部接続部ＣＮ１と電気的に接続可能である。 The power supply 100 is provided outside the electric vehicle control system, and may include, for example, a pantograph or a third rail connected via a high voltage wiring.
The power converter 110 can be electrically connected to the power source 100 via the contactor 109 and the circuit breaker 108, and can be electrically connected to the external connection part CN1 of the storage battery system BT via the contactor 109.

本実施形態の電気車制御システムにおいて、蓄電池システムＢＴと電源１００とは、電力変換装置１１０に対して並列に接続している。換言すると、電力変換装置１１０は、遮断器１０８の後段（電気車制御システム側）において、電源１００に対して蓄電池システムＢＴと並列に接続される。   In the electric vehicle control system of the present embodiment, the storage battery system BT and the power source 100 are connected in parallel to the power converter 110. In other words, the power conversion device 110 is connected to the power supply 100 in parallel with the storage battery system BT at the rear stage of the circuit breaker 108 (on the electric vehicle control system side).

接触器１０９は、遮断器１０８の後段（電気車制御システム側）において、電源１００と電力変換装置１１０とを電気的に接続する経路に設けられている。接触器１０９は、制御装置１０００により動作を制御される。   The contactor 109 is provided in a path that electrically connects the power supply 100 and the power converter 110 in the subsequent stage (on the electric vehicle control system side) of the circuit breaker 108. The operation of the contactor 109 is controlled by the control device 1000.

遮断器１０８は、電源１００と電気車制御システムとの間を接続する経路に設けられ、電源１００との間の電気的接続を切替える。遮断器１０８は、制御装置１０００により動作を制御される。   The circuit breaker 108 is provided in a path connecting the power source 100 and the electric vehicle control system, and switches the electrical connection with the power source 100. The operation of the circuit breaker 108 is controlled by the control device 1000.

電力変換装置１１０は、電源１００及び／又は蓄電池システムＢＴから供給された直流電力を所定の交流電力に変換し、主電動機（図示せず）を駆動して車両を走行させることができる。また、電力変換装置１１０は、主電動機（図示せず）から供給される回生電力を所定の直流電力に変換し、電源１００及び／又は蓄電池システムＢＴへ供給可能に構成されている。   The power conversion device 110 can convert DC power supplied from the power source 100 and / or the storage battery system BT into predetermined AC power, and drive a main motor (not shown) to drive the vehicle. Further, the power conversion device 110 is configured to convert regenerative power supplied from a main motor (not shown) into predetermined DC power and supply it to the power source 100 and / or the storage battery system BT.

本実施形態の蓄電池システムＢＴは、接触器１０２、１０５と、電圧検出器１０３、１０６と、フィルタコンデンサ１０４と、チョッパ回路１０７と、蓄電池装置１０１と、外部接続部ＣＮ１と、を備えている。なお、本実施形態の蓄電池装置１０１は、例えば、公称電圧が約６００[Ｖ]であり、接触器１０２、１０５は、常開型であり、制御装置１０００により開閉動作を制御される。   The storage battery system BT of this embodiment includes contactors 102 and 105, voltage detectors 103 and 106, a filter capacitor 104, a chopper circuit 107, a storage battery device 101, and an external connection portion CN1. Note that the storage battery device 101 of the present embodiment has a nominal voltage of about 600 [V], for example, the contactors 102 and 105 are normally open, and the control device 1000 controls the opening / closing operation.

チョッパ回路（双方向チョッパ回路）１０７は、蓄電池装置１０１から供給される直流電圧を昇圧して電源１００および電力変換装置１１０側へ出力可能であり、電源１００および／又は電力変換装置１１０から供給される直流電圧を降圧して蓄電池装置１０１側へ出力可能な、双方向のＤＣ／ＤＣコンバータである。   The chopper circuit (bidirectional chopper circuit) 107 can boost the DC voltage supplied from the storage battery device 101 and output it to the power supply 100 and the power conversion device 110 side, and is supplied from the power supply 100 and / or the power conversion device 110. This is a bidirectional DC / DC converter capable of stepping down and outputting the direct current voltage to the storage battery device 101 side.

チョッパ回路１０７は、例えば、高電圧側端子ＴＡと、低電圧側端子ＴＢと、直列に接続した一対のスイッチング素子を各相に備えたｎ相（ｎは１以上の整数）の回路である。一対のスイッチング素子の間は、抵抗器を介して低電圧側端子ＴＢと電気的に接続している。一対のスイッチング素子の一端は高電圧側端子ＴＡと電気的に接続し、一対のスイッチング素子の他端は接地されている。   The chopper circuit 107 is, for example, an n-phase circuit (n is an integer of 1 or more) provided with a high voltage side terminal TA, a low voltage side terminal TB, and a pair of switching elements connected in series in each phase. The pair of switching elements is electrically connected to the low voltage side terminal TB via a resistor. One end of the pair of switching elements is electrically connected to the high voltage side terminal TA, and the other end of the pair of switching elements is grounded.

また、チョッパ回路１０７は、一対のスイッチング素子のそれぞれに並列に接続したフライホイールダイオードを備えている。フライホイールダイオードは、低電位側端子ＴＢ（蓄電池装置１０１側）から高電位側端子ＴＡ（電源１００側）へ向かう方向が順方向となるようにスイッチング素子に接続されている。   The chopper circuit 107 includes a flywheel diode connected in parallel to each of the pair of switching elements. The flywheel diode is connected to the switching element such that the direction from the low potential side terminal TB (storage battery device 101 side) to the high potential side terminal TA (power supply 100 side) is the forward direction.

チョッパ回路１０７の低電圧側端子ＴＢは、接触器（第２接触器）１０５を介して蓄電池装置１０１の主回路と電気的に接続可能である。チョッパ回路１０７の高電圧側端子ＴＡは、接触器（第１接触器）１０２を介して外部接続部ＣＮ１と電気的に接続可能である。   The low voltage side terminal TB of the chopper circuit 107 can be electrically connected to the main circuit of the storage battery device 101 via the contactor (second contactor) 105. The high voltage side terminal TA of the chopper circuit 107 can be electrically connected to the external connection portion CN1 via the contactor (first contactor) 102.

フィルタコンデンサ１０４の一端は、チョッパ回路１０７の高電圧側端子ＴＡと電気的に接続している。フィルタコンデンサ１０４の他端は接地されている。すなわち、フィルタコンデンサ１０４は、チョッパ回路１０７の高圧側において、チョッパ回路１０７の一対のスイッチング素子と並列に接続している。
電圧検出器１０３は、フィルタコンデンサ１０４と並列に接続し、フィルタコンデンサ１０４の電圧を検出する。 One end of the filter capacitor 104 is electrically connected to the high voltage side terminal TA of the chopper circuit 107. The other end of the filter capacitor 104 is grounded. That is, the filter capacitor 104 is connected in parallel with the pair of switching elements of the chopper circuit 107 on the high voltage side of the chopper circuit 107.
The voltage detector 103 is connected in parallel with the filter capacitor 104 and detects the voltage of the filter capacitor 104.

蓄電池装置１０１は、蓄電池と、蓄電池と主回路との電気的接続状態を切替え可能な遮断器と、電池制御部と、を備えている。遮断器は、例えば電気的に開閉を制御可能であり、電池制御部により動作を制御される。   The storage battery device 101 includes a storage battery, a circuit breaker capable of switching an electrical connection state between the storage battery and the main circuit, and a battery control unit. The circuit breaker can be electrically controlled for opening and closing, for example, and its operation is controlled by the battery control unit.

蓄電池装置１０１の高電位側の主回路は、接触器（第２接触器）１０５を介してチョッパ回路１０７と電気的に接続可能である。また、蓄電池装置１０１の高電位側の主回路は、接触器（第３接触器）１０３を介して外部接続部ＣＮ１と電気的に接続可能である。また、蓄電池装置１０１の高電位側の主回路は、接触器(第４接触器)１０２を介して第２外部接続部ＣＮ２と電気的に接続可能である。蓄電池装置１０１の低電位側の主回路は介して接地されている。   The main circuit on the high potential side of the storage battery device 101 can be electrically connected to the chopper circuit 107 via the contactor (second contactor) 105. In addition, the main circuit on the high potential side of the storage battery device 101 can be electrically connected to the external connection portion CN <b> 1 via the contactor (third contactor) 103. In addition, the main circuit on the high potential side of the storage battery device 101 can be electrically connected to the second external connection portion CN <b> 2 via the contactor (fourth contactor) 102. The main circuit on the low potential side of the storage battery device 101 is grounded through.

電池制御部は、例えば、蓄電池に含まれる複数の電池セルの電圧や蓄電池の温度を検出し、電池セルの電圧や蓄電池の充放電電流の値に基づいて、蓄電池のＳＯＣ（state of charge）を演算することができる。また、電池制御部は、外部と通信可能に構成され、蓄電池の情報（ＳＯＣなど）を外部へ出力可能であるとともに、制御装置１０００からの制御指令に基づいて遮断器の動作など蓄電池装置１０１を制御することができる。
電圧検出器１０６は、蓄電池装置１０１の蓄電池と並列に接続し、蓄電池の電圧を検出する。 For example, the battery control unit detects the voltage of a plurality of battery cells and the temperature of the storage battery included in the storage battery, and calculates the SOC (state of charge) of the storage battery based on the voltage of the battery cell and the charge / discharge current value of the storage battery. It can be calculated. In addition, the battery control unit is configured to be communicable with the outside, and can output storage battery information (such as SOC) to the outside, and the storage battery device 101 such as the operation of a circuit breaker based on a control command from the control device 1000. Can be controlled.
The voltage detector 106 is connected in parallel with the storage battery of the storage battery device 101 and detects the voltage of the storage battery.

制御装置１０００は、車両に含まれる構成が協調して動作するように、車両に含まれる構成を制御可能である。制御装置１０００に含まれる制御ブロックは、ハードウエアにより実現されてもよく、ソフトウエアにより実現されてもよく、ハードウエアとソフトウエアとの組み合わせにより実現されてもよい。制御装置１０００は、例えば、ＭＰＵ（micro processing unit）やＣＰＵ（central processing unit）などのプロセッサを１つ以上と、プロセッサにより実行されるプログラムが記録されたメモリと、を備えていてもよい。   Control device 1000 can control the configuration included in the vehicle such that the configuration included in the vehicle operates in a coordinated manner. The control block included in the control apparatus 1000 may be realized by hardware, may be realized by software, or may be realized by a combination of hardware and software. The control device 1000 may include, for example, one or more processors such as an MPU (micro processing unit) and a CPU (central processing unit), and a memory in which a program executed by the processor is recorded.

制御装置１０００は、フィルタコンデンサ電圧取得部１００１と、蓄電池電圧取得部１００２と、電圧比較部１００３と、接触器オフ指令部１００４と、を備えている。
フィルタコンデンサ電圧取得部１００１は、電圧検出器１０３で検出されたフィルタコンデンサ１０４の電圧の値を周期的に取得する。フィルタコンデンサ電圧取得部１００１は、取得した電圧値を電圧比較部１００３へ送信する。なお、接触器１０２が閉じて蓄電池システムＢＴが電源１００と接続されているとき、フィルタコンデンサ１０４の電圧値は、電源１００の電圧値に相当する値である。 The control device 1000 includes a filter capacitor voltage acquisition unit 1001, a storage battery voltage acquisition unit 1002, a voltage comparison unit 1003, and a contactor off command unit 1004.
The filter capacitor voltage acquisition unit 1001 periodically acquires the voltage value of the filter capacitor 104 detected by the voltage detector 103. The filter capacitor voltage acquisition unit 1001 transmits the acquired voltage value to the voltage comparison unit 1003. When the contactor 102 is closed and the storage battery system BT is connected to the power supply 100, the voltage value of the filter capacitor 104 is a value corresponding to the voltage value of the power supply 100.

蓄電池電圧取得部１００２は、電圧検出器１０６で検出された蓄電池の電圧の値を周期的に取得する。蓄電池電圧取得部１００２は、取得した電圧値を電圧比較部１００３へ送信する。なお、蓄電池電圧取得部１００２とフィルタコンデンサ電圧取得部１００１とが値を取得するタイミングは同期していることが望ましく、例えば共通のクロック信号に基づくタイミングにおいて電圧値を取得する。   The storage battery voltage acquisition unit 1002 periodically acquires the value of the storage battery voltage detected by the voltage detector 106. The storage battery voltage acquisition unit 1002 transmits the acquired voltage value to the voltage comparison unit 1003. Note that the timing at which the storage battery voltage acquisition unit 1002 and the filter capacitor voltage acquisition unit 1001 acquire values is preferably synchronized. For example, the voltage value is acquired at a timing based on a common clock signal.

電圧比較部１００３は、フィルタコンデンサ電圧取得部１００１からフィルタコンデンサの電圧値を受信し、蓄電池電圧取得部１００２から蓄電池の電圧値を受信し、蓄電池電圧値がフィルタコンデンサ電圧値よりも大きいか否か判断する。蓄電池電圧値がフィルタコンデンサ電圧値よりも大きいときに、電圧比較部１００３は第１レベルの信号（例えば１）を出力し、蓄電池電圧値がフィルタコンデンサ電圧値以下のときに、電圧比較部１００３は第２レベルの信号（例えばゼロ）を出力する。   The voltage comparison unit 1003 receives the voltage value of the filter capacitor from the filter capacitor voltage acquisition unit 1001, receives the voltage value of the storage battery from the storage battery voltage acquisition unit 1002, and determines whether or not the storage battery voltage value is larger than the filter capacitor voltage value. to decide. When the storage battery voltage value is larger than the filter capacitor voltage value, the voltage comparison unit 1003 outputs a first level signal (for example, 1), and when the storage battery voltage value is less than or equal to the filter capacitor voltage value, the voltage comparison unit 1003 A second level signal (eg, zero) is output.

接触器オフ指令部１００４は、電圧比較部１００３から出力された信号を受信し、受信した信号の値が第１レベルのときに接触器１０５を開く（オフする）。なお、接触器オフ指令部１００４は、接触器１０５がオフされているときに、電圧比較部１００３から第２レベルの信号を受信したときには、接触器１０５を閉じてもよい。また、接触器オフ指令部１００４は、接触器１０５を開くときに、接触器１０２を開いてもよい。
The contactor off command unit 1004 receives the signal output from the voltage comparison unit 1003, and opens (turns off) the contactor 105 when the value of the received signal is at the first level. Note that the contactor off command unit 1004 may close the contactor 105 when receiving a second level signal from the voltage comparison unit 1003 while the contactor 105 is turned off. Further, the contactor off command unit 1004 may open the contactor 102 when opening the contactor 105.

なお、本実施形態では、制御装置１０００は、通常走行時において、電源１００から供給される電力のみで車両を走行させることができる。電源１００からの電力のみによる通常走行時は、例えば、制御装置１０００は、遮断器１０８および接触器１０９が閉じた状態とし、接触器１０２、１０５が開いた状態とする。   In the present embodiment, the control device 1000 can drive the vehicle using only the electric power supplied from the power supply 100 during normal driving. During normal traveling using only power from the power supply 100, for example, the control device 1000 sets the circuit breaker 108 and the contactor 109 in a closed state and sets the contactors 102 and 105 in an open state.

また、制御装置１０００は、通常走行時において、電源１００から供給される電力と、蓄電池システムＢＴから供給される電力とを利用して車両を走行（力行運転および回生運転）させることができる。このとき、例えば、制御装置１０００は、遮断器１０８および接触器１０９、１０２、１０５が閉じた状態とする。   Further, control device 1000 can cause the vehicle to travel (power running operation and regenerative operation) using the power supplied from power supply 100 and the power supplied from storage battery system BT during normal travel. At this time, for example, the control device 1000 sets the circuit breaker 108 and the contactors 109, 102, and 105 in a closed state.

また、制御装置１０００は、蓄電池システムＢＴから供給される電力のみで車両を走行させることができる。このとき、例えば、制御装置１０００は、接触器１０２、１０５、１０９を閉じた状態とする。なお、このとき、制御装置１０００は、遮断器１０８を開いた状態とし、電源１００からの電力供給を再開するとうに切り換えるときに遮断器１０８を閉じてもよい。   Moreover, the control apparatus 1000 can drive a vehicle only with the electric power supplied from the storage battery system BT. At this time, for example, the control apparatus 1000 closes the contactors 102, 105, and 109. At this time, the control device 1000 may open the circuit breaker 108 and close the circuit breaker 108 when switching to resume power supply from the power source 100.

次に、本実施形態の蓄電池システムＢＴおよび電気車制御システムの動作の一例について説明する。ここでは、蓄電池システムＢＴを電源１００と接続している際に、電源１００の電圧（フィルタコンデンサ１０４の電圧）が蓄電池の電圧よりも低くなったときの、電気車制御システムの動作の一例について説明する。なおこの例では、遮断器１０８および接触器１０２、１０５、１０９は閉じた状態である。   Next, an example of operation | movement of the storage battery system BT and electric vehicle control system of this embodiment is demonstrated. Here, an example of the operation of the electric vehicle control system when the voltage of the power supply 100 (the voltage of the filter capacitor 104) becomes lower than the voltage of the storage battery when the storage battery system BT is connected to the power supply 100 will be described. To do. In this example, the circuit breaker 108 and the contactors 102, 105, 109 are in a closed state.

フィルタコンデンサ電圧取得部１００１は、電圧検出器１０３で検出されたフィルタコンデンサ１０４の電圧の値を周期的に取得し、電圧比較部１００３へ送信する。
蓄電池電圧取得部１００２は、電圧検出器１０６で検出された蓄電池の電圧の値を周期的に取得し、電圧比較部１００３へ送信する。 The filter capacitor voltage acquisition unit 1001 periodically acquires the voltage value of the filter capacitor 104 detected by the voltage detector 103 and transmits it to the voltage comparison unit 1003.
The storage battery voltage acquisition unit 1002 periodically acquires the value of the storage battery voltage detected by the voltage detector 106 and transmits the acquired value to the voltage comparison unit 1003.

電圧比較部１００３は、フィルタコンデンサ１０４の電圧値と蓄電池の電圧値とを受信し、これらの値を比較する。蓄電池の電圧値がフィルタコンデンサの電圧値よりも大きいと判断したとき、第１レベルの信号を出力し、蓄電池の電圧値がフィルタコンデンサの電圧値以下であると判断したとき、第２レベルの信号を出力する。   The voltage comparison unit 1003 receives the voltage value of the filter capacitor 104 and the voltage value of the storage battery, and compares these values. When it is determined that the voltage value of the storage battery is greater than the voltage value of the filter capacitor, a first level signal is output, and when it is determined that the voltage value of the storage battery is equal to or less than the voltage value of the filter capacitor, a second level signal is output. Is output.

接触器オフ指令部１００４は、電圧比較部１００３から第１レベルの信号を受信したときに、接触器１０５を開く（オフする）。なお、接触器オフ指令部１００４は、接触器１０５がオフされているときに、電圧比較部１００３から第２レベルの信号を受信したときには、接触器１０５を閉じてもよい。また、接触器オフ指令部１００４は、接触器１０５を開くときに、接触器１０２も開いてもよい。   The contactor off command unit 1004 opens (turns off) the contactor 105 when receiving a first level signal from the voltage comparison unit 1003. Note that the contactor-off command unit 1004 may close the contactor 105 when receiving a second level signal from the voltage comparison unit 1003 while the contactor 105 is turned off. Further, when the contactor-off command unit 1004 opens the contactor 105, the contactor 102 may also open.

何らかの理由により電源１００の電圧（フィルタコンデンサ１０４の電圧に相当）が蓄電池の電圧よりも低くなったときに、蓄電池と電源１００とが電気的に接続されている状態であると、チョッパ回路１０７のダイオードを介して、蓄電池から電源１００に向かう方向へ、制御されない電力が流れる。このような電力が蓄電池システムＢＴから出力されると、蓄電池に蓄えられたエネルギーが意図しない用途に用いられることとなり、本来想定していた用途に用いるときには蓄電池に十分な容量がなくなっていることが生じ得る。したがって、蓄電池に蓄えられたエネルギーを車両内で効率よく利用することができない可能性があった。また、制御されない電流がチョッパ回路１０７や電源１００へ流れることとなり、チョッパ回路１０７や電源１００の不具合の原因となる可能性があった。   When the voltage of the power supply 100 (corresponding to the voltage of the filter capacitor 104) is lower than the voltage of the storage battery for some reason, the storage battery and the power supply 100 are electrically connected. Uncontrolled power flows from the storage battery toward the power supply 100 via the diode. When such electric power is output from the storage battery system BT, the energy stored in the storage battery is used for an unintended use, and the storage battery may not have sufficient capacity when used for the originally intended use. Can occur. Therefore, there is a possibility that the energy stored in the storage battery cannot be efficiently used in the vehicle. In addition, an uncontrolled current flows to the chopper circuit 107 and the power supply 100, which may cause a malfunction of the chopper circuit 107 and the power supply 100.

本実施形態の蓄電池システムＢＴおよび電気車制御システムでは、フィルタコンデンサ１０４の電圧値と蓄電池の電圧値とを監視し、蓄電池の電圧値がフィルタコンデンサ１０４の電圧値よりも大きくなったときに、接触器１０５をオフすることで、蓄電池装置１０１とチョッパ回路１０７とを電気的に切り離し、制御されない電力が蓄電池装置１０１から電源１００に流れ込むことを回避している。このことにより、本実施形態によれば、蓄電池システムＢＴに蓄えられたエネルギーを効率よく車両内で利用可能とする、蓄電池システムおよび電気車制御システムを提供することができる。   In the storage battery system BT and the electric vehicle control system of the present embodiment, the voltage value of the filter capacitor 104 and the voltage value of the storage battery are monitored, and when the voltage value of the storage battery becomes larger than the voltage value of the filter capacitor 104, contact is made. By turning off the battery 105, the storage battery device 101 and the chopper circuit 107 are electrically disconnected, and uncontrolled power is prevented from flowing from the storage battery device 101 into the power source 100. Thus, according to the present embodiment, it is possible to provide a storage battery system and an electric vehicle control system that can efficiently use the energy stored in the storage battery system BT in the vehicle.

次に、一実施形態の蓄電池システムおよび電気車制御システムの変形例について説明する。なお以下の説明において、上述の実施形態にて説明した蓄電池システムおよび電気車制御システムと同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。   Next, modified examples of the storage battery system and the electric vehicle control system of the embodiment will be described. In the following description, the same reference numerals are assigned to the same configurations as those of the storage battery system and the electric vehicle control system described in the above embodiment, and the description thereof is omitted.

図２は、一実施形態の蓄電池システムおよび電気車制御システムの他の構成例を概略的に示す図である。この電気車制御システムの例では、蓄電池システムＢＴの構成と、補助電源装置１１４を備える点が上述の例と異なっている。   FIG. 2 is a diagram schematically illustrating another configuration example of the storage battery system and the electric vehicle control system according to the embodiment. This example of the electric vehicle control system is different from the above example in that the configuration of the storage battery system BT and the auxiliary power supply device 114 are provided.

本実施形態の蓄電池システムＢＴは、接触器１０２、１０５、１０９、１１１、１１３、１１５と、抵抗器１１２と、電圧検出器１０３、１０６と、フィルタコンデンサ１０４と、チョッパ回路１０７と、蓄電池装置１０１と、を備えている。なお、本実施形態の蓄電池装置１０１は、例えば、公称電圧が約６００[Ｖ]であり、接触器１０２、１０５、１０９、１１１、１１３、１１５は、常開型であり、制御装置１０００により開閉動作を制御される。   The storage battery system BT of this embodiment includes contactors 102, 105, 109, 111, 113, 115, a resistor 112, voltage detectors 103 and 106, a filter capacitor 104, a chopper circuit 107, and a storage battery device 101. And. The storage battery device 101 of the present embodiment has a nominal voltage of about 600 [V], for example, and the contactors 102, 105, 109, 111, 113, and 115 are normally open types, and are opened and closed by the control device 1000. Operation is controlled.

チョッパ回路（双方向チョッパ回路）１０７は、蓄電池装置１０１から供給される直流電圧を昇圧して電源１００および電力変換装置１１０側へ出力可能であり、電源１００および／又は電力変換装置１１０から供給される直流電圧を降圧して蓄電池装置１０１側へ出力可能な、双方向のＤＣ／ＤＣコンバータである。   The chopper circuit (bidirectional chopper circuit) 107 can boost the DC voltage supplied from the storage battery device 101 and output it to the power supply 100 and the power conversion device 110 side, and is supplied from the power supply 100 and / or the power conversion device 110. This is a bidirectional DC / DC converter capable of stepping down and outputting the direct current voltage to the storage battery device 101 side.

チョッパ回路１０７は、例えば、高電圧側端子ＴＡと、低電圧側端子ＴＢと、直列に接続した一対のスイッチング素子を各相に備えたｎ相（ｎは１以上の整数）の回路である。一対のスイッチング素子の間は、抵抗器を介して低電圧側端子ＴＢと電気的に接続している。一対のスイッチング素子の一端は高電圧側端子ＴＡと電気的に接続し、一対のスイッチング素子の他端は接地されている。   The chopper circuit 107 is, for example, an n-phase circuit (n is an integer of 1 or more) provided with a high voltage side terminal TA, a low voltage side terminal TB, and a pair of switching elements connected in series in each phase. The pair of switching elements is electrically connected to the low voltage side terminal TB via a resistor. One end of the pair of switching elements is electrically connected to the high voltage side terminal TA, and the other end of the pair of switching elements is grounded.

また、チョッパ回路１０７は、一対のスイッチング素子のそれぞれに並列に接続したフライホイールダイオードを備えている。フライホイールダイオードは、低電位側端子ＴＢ（蓄電池装置１０１側）から高電位側端子ＴＡ（電源１００側）へ向かう方向が順方向となるようにスイッチング素子に接続されている。   The chopper circuit 107 includes a flywheel diode connected in parallel to each of the pair of switching elements. The flywheel diode is connected to the switching element such that the direction from the low potential side terminal TB (storage battery device 101 side) to the high potential side terminal TA (power supply 100 side) is the forward direction.

チョッパ回路１０７の低電圧側端子ＴＢは、接触器１０５を介して蓄電池装置１０１の主回路と電気的に接続可能である。チョッパ回路１０７の高電圧側端子ＴＡは、接触器１０２を介して外部接続部ＣＮ１と電気的に接続可能である。   The low voltage side terminal TB of the chopper circuit 107 can be electrically connected to the main circuit of the storage battery device 101 via the contactor 105. The high voltage side terminal TA of the chopper circuit 107 can be electrically connected to the external connection portion CN1 via the contactor 102.

フィルタコンデンサ１０４の一端は、チョッパ回路１０７の高電圧側端子ＴＡと電気的に接続している。フィルタコンデンサ１０４の他端は接地されている。すなわち、フィルタコンデンサ１０４は、チョッパ回路１０７の高圧側において、チョッパ回路１０７の一対のスイッチング素子と並列に接続している。   One end of the filter capacitor 104 is electrically connected to the high voltage side terminal TA of the chopper circuit 107. The other end of the filter capacitor 104 is grounded. That is, the filter capacitor 104 is connected in parallel with the pair of switching elements of the chopper circuit 107 on the high voltage side of the chopper circuit 107.

電圧検出器１０３は、フィルタコンデンサ１０４と並列に接続し、フィルタコンデンサ１０４の電圧を検出する。   The voltage detector 103 is connected in parallel with the filter capacitor 104 and detects the voltage of the filter capacitor 104.

蓄電池装置１０１は、蓄電池と、蓄電池と主回路との電気的接続状態を切替え可能な遮断器と、電池制御部と、を備えている。遮断器は、例えば電気的に開閉を制御可能であり、電池制御部により動作を制御される。   The storage battery device 101 includes a storage battery, a circuit breaker capable of switching an electrical connection state between the storage battery and the main circuit, and a battery control unit. The circuit breaker can be electrically controlled for opening and closing, for example, and its operation is controlled by the battery control unit.

蓄電池装置１０１の高電位側の主回路は、接触器１０５を介してチョッパ回路１０７と電気的に接続可能である。また、蓄電池装置１０１の高電位側の主回路は、接触器１１５を介して外部接続部ＣＮ１と電気的に接続可能である。また、蓄電池装置１０１の高電位側の主回路は、接触器１１３を介して第２外部接続部ＣＮ２と電気的に接続可能である。蓄電池装置１０１の低電位側の主回路は接地されている。   The main circuit on the high potential side of the storage battery device 101 can be electrically connected to the chopper circuit 107 via the contactor 105. In addition, the main circuit on the high potential side of the storage battery device 101 can be electrically connected to the external connection portion CN1 via the contactor 115. In addition, the main circuit on the high potential side of the storage battery device 101 can be electrically connected to the second external connection portion CN2 via the contactor 113. The main circuit on the low potential side of the storage battery device 101 is grounded.

電池制御部は、例えば、蓄電池に含まれる複数の電池セルの電圧や蓄電池の温度を検出し、電池セルの電圧や蓄電池の充放電電流の値に基づいて、蓄電池のＳＯＣ（state of charge）を演算することができる。また、電池制御部は、外部と通信可能に構成され、蓄電池の情報（ＳＯＣなど）を外部へ出力可能であるとともに、制御装置１０００からの制御指令に基づいて遮断器の動作など蓄電池装置１０１を制御することができる。   For example, the battery control unit detects the voltage of a plurality of battery cells and the temperature of the storage battery included in the storage battery, and calculates the SOC (state of charge) of the storage battery based on the voltage of the battery cell and the charge / discharge current value of the storage battery. It can be calculated. In addition, the battery control unit is configured to be communicable with the outside, and can output storage battery information (such as SOC) to the outside, and the storage battery device 101 such as the operation of a circuit breaker based on a control command from the control device 1000. Can be controlled.

電圧検出器１０６は、蓄電池装置１０１の蓄電池と並列に接続し、蓄電池の電圧を検出する。   The voltage detector 106 is connected in parallel with the storage battery of the storage battery device 101 and detects the voltage of the storage battery.

接触器１１１および抵抗器１１５は、接触器１０２と並列に接続している。接触器１１１と抵抗器１１５とは、互いに直列に接続している。したがって、チョッパ回路１０７の高電圧側端子ＴＡは、接触器１０２を介する経路と、接触器１１１および抵抗器１１５を介する経路とにより外部接続部ＣＮ１と電気的に接続可能である。   The contactor 111 and the resistor 115 are connected in parallel with the contactor 102. The contactor 111 and the resistor 115 are connected in series with each other. Therefore, the high-voltage side terminal TA of the chopper circuit 107 can be electrically connected to the external connection portion CN1 through a path through the contactor 102 and a path through the contactor 111 and the resistor 115.

補助電源装置１１４は、例えばＳＩＶ（static inverter）であり、電源１００または蓄電池装置１０１から供給された直流電力を交流電力に変換し、車両の照明機器、空調機器、制御機器、メータなどを作動させる電源を供給することができる。   The auxiliary power supply device 114 is, for example, a SIV (static inverter), converts direct current power supplied from the power source 100 or the storage battery device 101 into alternating current power, and operates vehicle lighting equipment, air conditioning equipment, control equipment, meters, and the like. Power can be supplied.

図２に示す電池システムＢＴおよび電気車制御システムは、上記以外の構成は図１に示す電池システムＢＴおよび電気車制御システムと同様である。   The battery system BT and the electric vehicle control system shown in FIG. 2 are the same as the battery system BT and the electric vehicle control system shown in FIG.

例えば、制御装置１０００は、接触器１１５、１０９を投入して、チョッパ回路１０７を介さずに蓄電池装置１０１と外部接続部ＣＮ１とを接続することができる。さらに、制御装置１０００は、接触器１１３を投入することにより、蓄電池装置１０１から補助電源装置１１４へ電源を供給することが可能である。したがって、例えば電源１００の電圧が低下し続け、電源１００からの電力供給が停止したとき、蓄電池装置１０１から供給される電力により車両を駆動させることが可能となる。   For example, the control device 1000 can connect the storage battery device 101 and the external connection portion CN1 without using the chopper circuit 107 by inserting the contactors 115 and 109. Further, the control device 1000 can supply power from the storage battery device 101 to the auxiliary power supply device 114 by turning on the contactor 113. Therefore, for example, when the voltage of the power supply 100 continues to decrease and the power supply from the power supply 100 stops, the vehicle can be driven by the power supplied from the storage battery device 101.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

１００…電源、１０１…蓄電池装置、１０２…接触器（第１接触器）、１０３…電圧検出器（第１電圧検出器）、１０４…フィルタコンデンサ、１０５…接触器（第２接触器）、１０６…電圧検出器（第２電圧検出器）、１０７…チョッパ回路（双方向チョッパ回路）、１０８…遮断器、１０９…接触器（第３接触器）、１１０…電力変換装置、１１１…接触器、１１２…抵抗器、１１３…接触器、１１４…補助電源装置、１０００…制御装置、１００１…フィルタコンデンサ電圧取得部、１００２…蓄電池電圧取得部、１００３…電圧比較部、１００４…接触器オフ指令部、ＣＮ１…外部接続部、ＣＮ２…第２外部接続部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Power source, 101 ... Storage battery apparatus, 102 ... Contactor (first contactor), 103 ... Voltage detector (first voltage detector), 104 ... Filter capacitor, 105 ... Contactor (second contactor), 106 ... Voltage detector (second voltage detector), 107 ... Chopper circuit (bidirectional chopper circuit), 108 ... Circuit breaker, 109 ... Contactor (third contactor), 110 ... Power converter, 111 ... Contactor, DESCRIPTION OF SYMBOLS 112 ... Resistor, 113 ... Contactor, 114 ... Auxiliary power supply device, 1000 ... Control device, 1001 ... Filter capacitor voltage acquisition part, 1002 ... Storage battery voltage acquisition part, 1003 ... Voltage comparison part, 1004 ... Contactor off command part, CN1 ... external connection, CN2 ... second external connection

Claims (3)

外部接続部と、
高電圧側端子と低電圧側端子とを備えた一又は複数相の双方向チョッパ回路と、
蓄電池の主回路が前記低電圧側端子と接続される蓄電池装置と、
前記高電圧側端子と前記外部接続部とを電気的に接続する経路に設けられた第１接触器と、
前記蓄電池装置の前記主回路と前記低電圧側端子とを電気的に接続する経路に設けられた第２接触器と、
前記高電圧側端子に並列に接続したフィルタコンデンサと、
前記フィルタコンデンサの電圧を検出する第１電圧検出器と、
前記蓄電池の電圧を検出する第２電圧検出器と、を備えた蓄電池システム。 An external connection,
One or multiple phase bidirectional chopper circuit having a high voltage side terminal and a low voltage side terminal;
A storage battery device in which a main circuit of the storage battery is connected to the low voltage side terminal;
A first contactor provided in a path for electrically connecting the high voltage side terminal and the external connection part;
A second contactor provided in a path for electrically connecting the main circuit of the storage battery device and the low voltage side terminal;
A filter capacitor connected in parallel to the high voltage side terminal;
A first voltage detector for detecting the voltage of the filter capacitor;
And a second voltage detector for detecting a voltage of the storage battery. 請求項１記載の蓄電池システムと、
外部電源と前記外部接続部とを電気的に接続する経路に設けられた遮断器と、
前記遮断器の後段において、前記外部電源に対して前記蓄電池システムと並列に接続される電力変換装置と、
前記遮断器の後段において、前記外部電源と前記電力変換装置とを電気的に接続する経路に設けられた第３接触器と、
前記第１電圧検出器および前記第２電圧検出器にて検出された電圧の値に基づいて、前記第１乃至第３接触器と前記遮断器との動作を制御可能な制御装置と、を備えた電気車制御システム。 A storage battery system according to claim 1;
A circuit breaker provided in a path for electrically connecting an external power source and the external connection part;
In the subsequent stage of the circuit breaker, a power converter connected in parallel with the storage battery system to the external power source,
In a subsequent stage of the circuit breaker, a third contactor provided in a path for electrically connecting the external power source and the power converter;
A control device capable of controlling the operation of the first to third contactors and the circuit breaker based on voltage values detected by the first voltage detector and the second voltage detector. Electric car control system. 前記制御装置は、前記第１電圧検出器から取得した前記フィルタコンデンサの電圧が前記第２電圧検出器から取得した前記蓄電池の電圧よりも低くなったときに、前記第２接触器を開いた状態とする、請求項２記載の電気車制御システム。   The control device opens the second contactor when the voltage of the filter capacitor acquired from the first voltage detector becomes lower than the voltage of the storage battery acquired from the second voltage detector. The electric vehicle control system according to claim 2.
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