JP4892595B2 - 電力供給装置 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は、複数の負荷に電力を供給する電力供給装置を提供することを課題とする。
これによれば、複数の負荷が、それぞれ、整流回路と、この整流回路の間を順次接続する交流電路と、この交流電路に交流を印加する交流発生回路とを備えていて、この交流電路にはコンデンサとインダクタが直列に接続された構成となっている。この結果、何れの負荷においても共振周波数が同じになるので、全ての負荷へ同じ値の電流を流すことができる。
これによれば、複数の負荷は、それぞれ、整流回路と、この整流回路の間を順次接続する交流電路と、この交流電路に交流を印加する交流発生回路とを備えていて、この交流電路にはコンデンサが直列に接続された構成となっている。そして、選択された負荷に応じて交流発生回路の周波数を可変にすることで、それぞれの負荷への電流の量を一定にすることができる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る電力供給システムの構成図である。また、図2は、図1に示す電力供給システムに用いられる整流回路の回路図であり、図3は、図1に示す電力供給システムに用いられる交流発生回路の回路図である。
また、制御モジュールMODnは、スイッチ素子SWnと、整流回路BRnと、交流発生回路PLnとを備える。但し、nは1,2,3,4である。
制御部CPUは、例えば、制御モジュールMODnのスイッチ素子SWnのオン・オフを制御し、交流発生回路PLnの周波数を制御する。
なお、蓄電池セルは、例えばリチウムイオン電池等の二次電池で構成され、かつ、複数の電池モジュールE1,E2,E3,E4は、同一規格で構成されているが、内部インピーダンスは各電池モジュールごとにばらつきがある。
図9は、本発明の第2実施形態に係る電力供給システム155Aの構成図であり、図10は、図9に示す電力供給システム155Aに用いられる交流発生回路PLnAの回路図である。すなわち、第2実施形態の電力供給装置110Aにおいては、図1に示す電力供給装置110におけるコンデンサCの直列回路を、図9に示すようにコンデンサCとインダクタLの直列回路に置き換え、図3に示す交流発生回路PLnにおける出力段のインダクタL1,L2を抵抗R1,R2に置き換えている。このような回路構成にすることにより各電池モジュールの充電電流を均一にすることができるので、その動作原理について詳細に説明する。
第3実施形態に係る電力供給装置の構成は、基本的には、図9に示した第2実施形態の電力供給装置110Aの構成と同じであるが、第3実施形態では、各LとCの直列抵抗成分が無視できない程度に大きくなっている。そこで、第3実施形態の電力供給装置では、各LとCの直列回路に、それぞれの抵抗分をr1〜r6として置いた場合について説明する。
前記の第1実施形態においては、電力供給装置110の整流回路BRnとして図2に示すようなブリッジ型の全波整流回路を用いた。しかしながら、各電池モジュールの電圧がほぼ同等である場合には、放電する電池モジュールの交流発生回路PLnの電源電圧と、充電する電池モジュールの整流回路BRnに接続される充電負荷(充電電池モジュール)の電圧とがほぼ同等であるので、整流回路BRnのダイオードの電圧降下などがあるために、放電電池モジュールから充電電池モジュールへ充電することができない。
第5実施形態では、LCの直列回路にインダクタΔLを追加する代わりにコンデンサΔCを追加した場合について説明する。図31は、図21のLC直列回路の多段構成にΔCのコンデンサを追加したときのモデル図である。
図36の倍電圧整流回路BRnCは、ダイオードD13,D14,D15で構成される倍電圧整流回路に対して、AI端子との間にコンデンサC11を追加し、BI端子との間にコンデンサC12を追加した構成である。
図37の倍電圧整流回路BRnDは、ダイオードD15,D16,D19とダイオードD17,D18,D20とで構成される倍電圧整流回路に対して、AI端子との間にコンデンサC13,C16を追加し、BI端子との間にコンデンサC14,C15を追加した構成である。
なお、倍電圧整流回路による過剰な充電電流の抑制効果が充分であれば、図38に示す電流制限抵抗R1,R2は省略してもよい。
また、図38に示すコンデンサΔCを追加した交流発生回路PLnCではなく、図36、図37に示すコンデンサを追加した倍電圧整流回路BRnC、倍電圧整流回路BRnDにしても、倍電圧整流回路による過剰な充電電流を抑制することができる。
第6実施形態では、複数の回路モジュール(負荷)に適正な電圧の電力を供給することができる電力供給装置について説明する。すなわち、本発明の電力供給装置は、前記の第1実施形態乃至第5実施形態で述べたような電池モジュール相互間で充放電を行って各電池モジュールの電圧の均一化を図る用途に限定されるものではなく、別電源から複数の回路モジュール(負荷)に電力を供給する用途にも適用することができる。例えば、複数の電池モジュールの電圧を計測するための複数の計測回路(負荷)へ電力を供給する場合、複数の電池モジュールの電圧を測定する複数の電圧測定装置(負荷)へ電力を供給する場合などがある。
20,30,40,50 回路モジュール(負荷)
110,110A 電力供給装置
155,155A 電力供給システム
E1,E2,E3,E4 電池モジュール(負荷)
An,Bn 制御端子
Cn コンデンサ
Dn ダイオード
M3,M4,M5,M6 MOSトランジスタ
Pn 正極端子
Nn 負極端子
MODn,MODnA 制御モジュール(負荷)
SWn スイッチ素子
BRn,BRnA,BRnB,BRnC,BRnD 整流回路
PLn,PLnA,PLnB,PLnC 交流発生回路
AI,BI 交流入力端子
AO,BO 交流出力端子
VP 正極入力端子
VN 負極入力端子
EP 矩形波電源
INH インヒビット端子
INV インバータ
BF バッファ
Claims (2)
- 複数の負荷に電力を供給する電力供給装置であって、
交流側に第1制御端子と第2制御端子、直流側に正極端子と負極端子を有し、前記第1制御端子と第2制御端子間から交流を入力して直流に変換し、該直流を前記正極端子と負極端子から前記複数の負荷にそれぞれ供給する複数の整流回路と、
前記負荷と前記整流回路との間に設けられ、前記複数の負荷のうち電力を供給する負荷を選択するために開閉可能な複数のスイッチ素子と、
直列に接続されたコンデンサとインダクタを有し、前記複数の整流回路の第1制御端子間を接続して第1相の交流を伝達し、第2制御端子間を接続して第2相の交流を伝達する交流電路と、
直流側に正極入力端子と負極入力端子、交流側に2つの交流出力端子を備え、前記正極入力端子と負極入力端子から直流を入力し、交流に変換して2つの交流出力端子間から前記交流電路に交流電圧を印加する交流発生回路と、
を備え、
前記交流発生回路からそれぞれの前記スイッチ素子が閉じている前記整流回路まで直列に接続された複数のコンデンサの合成キャパシタンスと、複数のインダクタの合成インダクタンスとの積が、前記スイッチ素子の開閉制御による負荷の何れの組み合わせにおいても等しくなるように設定され、
かつ前記交流発生回路は、前記複数のコンデンサと前記複数のインダクタの直列回路の共振周波数に近似した周波数の交流電圧を発生し、
また、少なくとも1つ以上のセルからなる電池モジュールが直列に接続された組電池を前記複数の負荷の一部として充電することを特徴とする電力供給装置。 - 前記電力供給装置は、
前記組電池の前記電池モジュールと前記整流回路とを接続するスイッチ素子を備え、
前記交流発生回路は、前記電池モジュールに接続され、前記電池モジュールを動力源として、交流電圧を発生し、
前記交流発生回路を動作させて接続された電池モジュールを放電し、併せて、他の電池モジュールの前記スイッチ素子を閉じて前記整流回路が出力する直流電圧を前記接続された電池モジュールに印加することを特徴とする請求項1に記載の電力供給装置。
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