JP6433314B2 - Charger - Google Patents
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Description
本発明は、充電装置に係り、特に、独立して充電動作可能な複数台の充電器を並列・接続した構成において、負荷変動追従性及び負荷バランスの向上を図り、且つ、微小電流を制御できるようにし、それによって、バッテリを充電するとともに、例えば、ヒータ等の直流(DC)負荷にも接続することができるように工夫したものに関する。 The present invention relates to a charging device, and in particular, in a configuration in which a plurality of chargers that can be charged independently are connected in parallel, it is possible to improve load fluctuation tracking and load balance and control a minute current. In this way, the battery is charged and, for example, a device devised so that it can be connected to a direct current (DC) load such as a heater.
電気自動車(EV:Electric Vehicle)、プラグインHV(Hybrid Vehicle)、等のプラグイン車両、HEMS(Home Energy Management System)、等においては、バッテリに充電するための充電器が搭載されている。その際、同じ充電器に、本来のバッテリ充電機能に加えて、その他の負荷に電源を供給する機能を付加することが考えられている。 In a plug-in vehicle such as an electric vehicle (EV) and a plug-in HV (Hybrid Vehicle), and a home energy management system (HEMS), a charger for charging a battery is mounted. At that time, it is considered to add a function of supplying power to other loads in addition to the original battery charging function to the same charger.
又、大きな負荷に電源を供給する場合、急速に充電したい場合、等においては、複数台の充電器を並列・接続することが考えられている。 In addition, in the case of supplying power to a large load or charging rapidly, it is considered that a plurality of chargers are connected in parallel.
ところが、一般的に、複数台の充電器の並列・接続は規制されている。その理由は、複数台の充電器を並列・接続して、例えば、ヒータ等の直流(DC)負荷に接続すると、それぞれの充電器が定電流(CC:Constant Current)又は定電圧(CV:Constant Voltage)で制御されるため、制御が不安定になり過大なリップル電流が流れてしまうからであり、又、横流が流れることにより過負荷になる、出力電圧が一定にならない、負荷バランスが偏ってしまう、等の現象が発生してしまうからである。 However, in general, the parallel / connection of a plurality of chargers is restricted. The reason is that when a plurality of chargers are connected in parallel and connected to a direct current (DC) load such as a heater, for example, each charger is connected to a constant current (CC) or a constant voltage (CV: Constant). This is because the control becomes unstable and excessive ripple current flows because the voltage is controlled by (Voltage). Also, an overload occurs due to the cross current flowing, the output voltage does not become constant, and the load balance is biased. This is because a phenomenon such as that occurs.
従来、これらの問題を解決するための様々な手法が提案されている。
その一つに、いわゆる「抵抗バランス法」がある。その構成を図6に示す。まず、主回路201a、201bがあり、これら主回路201a、201bには、第1電源203が介挿されている。又、上記主回路201a、201bには並列回路201a′、201b′が並列・接続されていて、これら並列回路201a′、201b′には第2電源205が介挿されている。又、上記主回路201aには抵抗207が介挿されており、又、上記主回路201a′には抵抗209が介挿されている。
Conventionally, various methods for solving these problems have been proposed.
One of them is the so-called “resistance balance method”. The configuration is shown in FIG. First, there are
上記構成において、出力電流が増えると、抵抗207、209の作用によって出力電圧が低下するので、電源201、電源203の出力電圧にバラツキがあっても、出力電流が自動的に調整されることにより同じ出力電圧となるようにバランスをとることになる。
In the above configuration, when the output current increases, the output voltage decreases due to the action of the
又、別の方法として、いわゆる「ダイオードバランス法」がある。その構成を図7に示す、この場合には、図6に示した「抵抗バランス法」における抵抗207、209の代わりに、ダイオード211、213を使用したものである。
尚、その他の構成は図6に示した構成と同じであり、図中同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
そして、流れる電流に応じて各ダイオード211、213で発生する電圧が変化し、それによって、バランスをとるようにしたものである。
Another method is a so-called “diode balance method”. The configuration is shown in FIG. 7. In this case,
The other configurations are the same as those shown in FIG. 6, and the same parts are denoted by the same reference numerals in FIG.
The voltage generated in each of the
さらに、いわゆる「定電圧(CV)出力法」がある。その構成を図8、図9に示す。図8に示すように、第1充電器301、第2充電器303が負荷305に接続された構成になっている。
Furthermore, there is a so-called “constant voltage (CV) output method”. The configuration is shown in FIGS. As shown in FIG. 8, the
上記構成によると、図9に示すような運転が行われる。
尚、図9は、横軸に負荷をとり、縦軸に第1充電器301、第2充電器303の出力電流/出力電圧をとり、出力電流/出力電圧の負荷による変化を示した図である。又、「CV1」は第1充電器301の指示電圧、「CC1」は第1充電器301の指示電流、「CV2」は第2充電器303の指示電圧、「CC2」は第2充電器303の指示電流である。
According to the above configuration, an operation as shown in FIG. 9 is performed.
In FIG. 9, the horizontal axis represents the load, the vertical axis represents the output current / output voltage of the
まず、第1充電器301が指示電圧「CV1」にて定電圧(CV)制御される。そして、第1充電器301の出力電流が指示電流「CC1」に達すると、第1充電器301の垂下特性により出力電圧が下がる。そして、出力電圧が指示電圧「CV2」まで下がると、第2充電器303が起動して定電圧(CV)制御される。
First, the
この種の充電装置の構成を開示するものとして、例えば、特許文献1がある。
For example,
上記従来の構成によると次のような問題があった。
まず、図6に示した「抵抗バランス法」の場合には、抵抗207、209でロスが発生するために、出力効率が低いという問題があった。又、各充電器毎の出力電力がアンバランスになるという問題もあった。
又、図7に示した「ダイオードバランス法」の場合にも、ダイオード211、213でロスが発生するために、出力効率が低いという問題があった。又、各充電器毎の出力電力がアンバランスになるという問題もあった。
さらに、「定電圧(CV)出力法」の場合には、負荷により出力電圧が変動してしまうという問題があった。又、第1充電器301の出力が最大になってから、第2充電器303の出力が開始されるので、各充電器毎の出力電力のバランスが悪いという問題もあった。
The conventional configuration has the following problems.
First, in the case of the “resistance balance method” shown in FIG. 6, a loss occurs in the
Also in the case of the “diode balance method” shown in FIG. 7, there is a problem that the output efficiency is low because loss occurs in the
Furthermore, in the case of the “constant voltage (CV) output method”, there is a problem that the output voltage varies depending on the load. In addition, since the output of the
本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、独立して充電動作可能な複数台の充電器を並列・接続した構成において、負荷変動追従性及び負荷バランスの向上を図り、且つ、微小電流を制御できるようにし、それによって、バッテリを充電するとともに、例えば、ヒータ等の直流(DC)負荷にも接続することができる充電装置を提供することにある。
尚、微小電流の制御に関して若干説明を加えると、例えば、リチウムイオン電池等で採用されている定電流(CC)/定電圧(CV)充電方式においては、定電圧(CV)充電の最終段階において充電電流を絞る必要がある。
充電電流を絞ることなく高い出力電流で充電を終了すると、完全な満充電状態にすることができず、その結果、バッテリに充電できる容量が少なくなってしまい、電気自動車の電池であれば走行距離が短くなるといった不具合が生じてしまう。
そこで、微小電流の制御が必要となる。
The present invention has been made based on such points, and its object is to improve load fluctuation tracking and load balance in a configuration in which a plurality of chargers that can be charged independently are connected in parallel. It is intended to provide a charging device that can control a minute current, thereby charging a battery and connecting to a direct current (DC) load such as a heater.
In addition, when a little explanation is given regarding the control of the minute current, for example, in the constant current (CC) / constant voltage (CV) charging method adopted in the lithium ion battery or the like, in the final stage of the constant voltage (CV) charging. It is necessary to reduce the charging current.
If charging is terminated with a high output current without reducing the charging current, the battery cannot be fully charged, and as a result, the capacity of the battery can be reduced. This causes a problem such as shortening.
Therefore, it is necessary to control a minute current.
上記課題を解決するべく本願発明の請求項1による充電制御装置は、並列・接続されるとともに相互に通信可能な第1〜第n充電器までの複数台の充電器と、上記複数台の充電器を制御する制御手段と、を具備し、上記制御手段は、上記複数台の充電器の内の任意の充電器を固定の定電圧(CV)指示・定電流(CC)指示により制御し、その他の充電器に関しては、上記任意の充電器の出力電流(I1)を目標値とする定電流(CC)指示で制御するものであることを特徴とするものである。
又、請求項2による充電制御装置は、請求項1記載の充電装置において、上記その他の充電器は上記任意の充電器の出力電流(I1)が予め設定された出力電流値(X)以上になったとき出力を開始し、上記任意の充電器の出力電流(I1)が予め設定された出力電流値(X)未満になったとき出力を停止するものであることを特徴とするものである。
又、請求項3による充電装置は、請求項2記載の充電装置において、上記予め設定された出力電流値(X)にヒステリシスを持たせたことを特徴とするものである。
又、請求項4による充電制御装置は、請求項1又は請求項2記載の充電装置において、上記その他の充電器が出力するときには、上記その他の充電器の出力電圧指示値を上記任意の充電器の出力電圧指示値より高く設定し、上記その他の充電器が出力を停止するときには、上記その他の充電器の出力電圧指示値を上記任意の充電器の出力電圧指示値より低く設定するようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項5による充電制御装置は、請求項1〜請求項4の何れかに記載の充電装置において、上記通信はバス接続方式であることを特徴とするものである。
又、請求項6による充電制御装置は、請求項1〜請求項5の何れかに記載の充電装置において、上記通信は上記任意の充電器の出力電流(I1)の値を所定の信号に置き換えて行うものであることを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, a charging control apparatus according to
According to a second aspect of the present invention, there is provided the charging control apparatus according to the first aspect, wherein the output current (I 1 ) of the arbitrary charger is equal to or higher than a preset output current value (X). When the output current (I 1 ) of any of the chargers becomes less than a preset output current value (X), the output is stopped when It is.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a charging apparatus according to the second aspect, wherein the preset output current value (X) is provided with hysteresis.
According to a fourth aspect of the present invention, in the charging device according to the first or second aspect, when the other charger outputs, the output voltage instruction value of the other charger is set to the arbitrary charger. When the other charger stops output, the output voltage indication value of the other charger is set lower than the output voltage indication value of the arbitrary charger. It is characterized by this.
A charging control apparatus according to
The charging control apparatus according to claim 6 is the charging apparatus according to any one of
以上述べたように本願発明の請求項1による充電制御装置によると、並列・接続されるとともに相互に通信可能な第1〜第n充電器までの複数台の充電器と、上記複数台の充電器を制御する制御手段と、を具備し、上記制御手段は、上記複数台の充電器の内の任意の充電器を固定の定電圧(CV)指示・定電流(CC)指示により制御し、その他の充電器に関しては、上記任意の充電器の出力電流(I1)を目標値とする定電流(CC)指示で制御する構成になっているので、負荷変動追従性及び負荷バランスの向上をはかると共に微小電流を制御できるようにし、それによって、バッテリを充電するとともに、例えば、ヒータ等の直流(DC)負荷にも接続することができる。
又、請求項2による充電制御装置によると、請求項1記載の充電装置において、上記その他の充電器は上記任意の充電器の出力電流(I1)が予め設定された出力電流値(X)以上になったとき出力を開始し、上記任意の充電器の出力電流(I1)が予め設定された出力電流値(X)未満になったとき出力を停止する構成になっているので、微小電流制御効果をより高いものとすることができる。
又、請求項3による充電装置によると、請求項2記載の充電装置において、上記予め設定された出力電流値(X)にヒステリシスを持たせたので、より安定した制御を実現することができる。
又、請求項4による充電制御装置によると、請求項1又は請求項2記載の充電装置において、上記その他の充電器が出力するときには、上記その他の充電器の出力電圧指示値を上記任意の充電器の出力電圧指示値より高く設定し、上記その他の充電器が出力を停止するときには、上記その他の充電器の出力電圧指示値を上記任意の充電器の出力電圧指示値より低く設定する構成になっているので、負荷変動追従性をより高いものとすることができる。
又、請求項5による充電制御装置によると、請求項1〜請求項4の何れかに記載の充電装置において、上記通信はバス接続方式であるので、何れの充電器を上記任意の充電器とすることができ、複数台の充電器に対応でき、その際、個別の通信線も不要である。
又、請求項6による充電制御装置によると、請求項1〜請求項5の何れかに記載の充電装置において、上記通信は上記任意の充電器の出力電流(I1)の値を所定の信号に置き換えて行うものであるので、通信のタイムラグがなく、第nの充電器への電流指示を行うことができる。
As described above, according to the charging control device according to
Further, according to the charging control device of
Further, according to the charging device according to
According to a charging control device of
Moreover, according to the charging control apparatus according to
According to a charging control device of a sixth aspect, in the charging device according to any one of the first to fifth aspects, the communication uses a value of an output current (I 1 ) of the arbitrary charger as a predetermined signal. Therefore, there is no communication time lag and a current instruction can be given to the nth charger.
以下、図1乃至図5を参照して本発明の一実施の形態を説明する。図1は本実施の形態による充電装置の構成を示す図で、まず、交流電源1があり、又、負荷3がある。上記負荷3の中身はバッテリ5と、例えば、ヒータ等の直流(DC)負荷7である。図中符号6、8はスイッチである。上記交流電源1と負荷3との間には、第1充電器9、第2充電器11が並列・接続された状態で配置されている。
尚、本実施の形態の場合には、第1充電器9、第2充電器11の2台の充電器を並列・接続したが、2台に限定されるものではなく、3台以上であっても良い。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a charging apparatus according to the present embodiment. First, there is an
In the case of the present embodiment, the two chargers of the
上記第1充電器9は次のような構成になっている。まず、交流電源1側には入出力ポート13が設置されていて、上記交流電源1とこの入出力ポート13は主回路15a、15bを介して接続されている。上記入出力ポート13には上記主回路15a、15bを介してPFC回路(Power Factor Correction:力率改善回路)17が接続されている。このPFC回路17には回路18を介してPFC制御IC19が接続されている。又、上記PFC回路17には上記主回路15a、15bを介してDC/DCコンバータ回路21が接続されている。このDC/DCコンバータ回路21には回路22を介してDC/DCコンバータ制御IC23が接続されている。上記DC/DCコンバータ回路21には主回路15aを介して出力電流検出器25が接続されている。又、上記負荷3側にも入出力ポート27が設置されていて、上記負荷3は上記主回路15a、15bを介して上記入出力ポート27に接続されている。
The
又、マイクロコンピュータ29が設置されていて、このマイクロコンピュータ29と上記DC/DCコンバータ制御IC23との間には、回路30、回路32、回路34、回路36を介して、第1コンパレータ31、第2コンパレータ33が設置されている。又、上記マイクロコンピュータ29には回路30を介して通信制御IC35が接続されていて、この通信制御IC35には回路36を介して入出力ポート37が接続されている。
A
又、既に説明した出力電流検出器25からの検出信号は、回路38及び既に説明した回路32を介してマイクロコンピュータ29に入力される。又、既に説明した入出力ポート13にはアース回路41が接続されている。
The detection signal from the output
上記第2充電器11も上記第1充電器9と同様の構成をなしており、図中同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
尚、上記第2充電器11の場合には、上記主回路15a、15bから分岐された並列回路15a′、15b′に設置されている。
又、第1充電器9の入出力ポート37と第2充電器11の入出力ポート37間は通信回路41を介して接続されており、この通信回路41、第1充電器9と第2充電器11のそれぞれの入出力ポート37、37、第1充電器9と第2充電器11のそれぞれの通信制御IC35、35を介して、相互に通信可能な構成になっている。又、本実施の形態の場合にはCAN(Controller Area Network)通信を採用している。
The
In the case of the
The input /
上記第1充電器9は、自身の出力仕様により決められた固定の定電圧(CV:指示電圧)・定電流(CC:指示電流)に基づいて制御される。例えば、定電圧(指示電圧)を100V、定電流(指示電流)を1Aにセットする。又、自身の出力電流(I1)を検出して、CAN通信にて第2充電器11に送信するように構成されている。
The
一方、第2充電器11であるが、まず、自身の定電圧(CV:指示電圧)を、例えば、90Vにセットする。又、第1充電器9から出力された出力電流(I1)を受信する。又、自身の出力電流(I2)を検出して、CAN通信にて第1充電器9に送信する。
尚、基本的に第1次充電器9と第2充電器11は同じ構成になっているので、第2充電器11の出力電流(I2)の情報も第1充電器9に送信されるが、本実施の形態においてその情報が制御に使用されることはない。
又、上記受信した第1充電器9の出力電流(I1)に基づいて、次の表1に示すような制御が行われる。
On the other hand, the
Since the
Further, based on the received output current (I 1 ) of the
但し、
I1:第1充電器9の出力電流
V1:第1充電器9の出力電圧
X :設定値
α :設定値
However,
I 1 : Output current V 1 of the first charger 9: Output voltage X of the first charger 9: Set value α: Set value
まず、第1充電器9の出力電流(I1)が予め設定された設定値(X)未満の場合には、第2充電器11の出力電圧(V2)は(V1−α)となり、指示電流は「0」となる。これに対して、第1充電器9の出力電流(I1)が予め設定された設定値(X)以上の場合には、第2充電器11の出力電圧(V2)は(V1+α)となり、指示電流は(I1)となる。
First, when the output current (I 1 ) of the
その一例をより具体的に説明する。まず、第1充電器9の指示電圧を100V、指示電流を1Aにセットする。又、設定値(X)を0.1A、設定値(α)を10Vに設定する。
一方、第2充電器11の指示電圧を90Vにセットする。
そして、第2充電器11は第1充電器9の出力電流(I1)を受信する。第1充電器9の出力電流(I1)が0.1A未満の場合には、自身の出力電圧指示値を90V(100V−10V)にセットし、出力電流指示値を「0」Aにセットする。
これに対して、第1充電器9の出力電流(I1)が0.1A以上の場合には、自身の出力電圧指示値を110V(100V+10V)にセットし、出力電流指示値を(I1)にセットする。
又、出力電圧、電流指示変更サイクルは0.1秒/通信サイクル0.1秒である。
尚、実際には、設定値「X」についてはヒステリシスを持たせており制御が不安定にならないように構成されている。具体的に説明すると、まず、初期(若しくは、第1充電器9が電流を流し始める前)の状態では、第1充電器9の出力電流(I1)が0.05A未満であるため、第2充電器11の出力電圧(CV:指示電圧)を90V(100V−10V)にセットするとともに、出力電流指示値を0Aにセットする。
これに対して、第1充電器9の出力電流(I1)が0.1A以上になると、第2充電器11の出力電圧(CV:指示電圧)を110V(100V+10V)にセットする。
一方、第1充電器9の出力電流(I1)が0.05A未満になると、第2充電器11の出力電圧(CV:指示電圧)を90V(100V−10V)にセットするとともに、出力電流指示値を(I1)にセットする。
このように、設定値「X」についてはヒステリシスを持たせて制御を行うことにより制御の安定化を図っている。
One example will be described more specifically. First, the instruction voltage of the
On the other hand, the instruction voltage of the
Then, the
On the other hand, when the output current (I 1 ) of the
The output voltage and current instruction change cycle is 0.1 second / communication cycle 0.1 second.
In practice, the set value “X” has a hysteresis so that the control does not become unstable. Specifically, since the output current (I 1 ) of the
On the other hand, when the output current (I 1 ) of the
On the other hand, when the output current (I 1 ) of the
As described above, the set value “X” is controlled with a hysteresis so as to stabilize the control.
上記構成に基づいてその作用を説明する。
第1充電器9の作用から説明する。まず、マイクロコンピュータ29から、電流指令値としてのCC/CMDが出力される。このCC/CMDは、アナログ電圧値であって、マイクロコンピュータ29の図示しないアナログ電圧出力ポートを介して出力される。この出力されたCC/CMDは、回路34を介して、第1コンパレータ31の「+」端子に入力される。
The operation will be described based on the above configuration.
The operation of the
一方、上記第1コンパレータ31の「−」端子には、出力電流値を電圧に変換する出力電流検出器25からの検出信号が、回路38及び図示しない分圧抵抗を介して電圧信号として入力される。
そして、上記第1コンパレータ31は、出力電流(I1)の値とマイクロコンピュータ29からの電流指令値とを比較して、その結果を増幅した電圧信号を、DC/DCコンバータ制御IC23のCOMピンに入力する。それによって、出力電流(I1)が目標電流よりも高いか低いかをDC/DCコンバータ制御IC23に伝える。
On the other hand, a detection signal from the output
Then, the
一方、第2コンパレータ33側であるが、まず、マイクロコンピュータ29から、電圧指令値としてのCV/CMD信号が出力される。すなわち、このCV/CMD信号はアナログ電圧値で、マイクロコンピュータ29のアナログ電圧出力ポートから、回路36を介して、第2コンパレータ33の「+」端子に入力される。一方、第2コンパレータ33の「−」端子には、図示しない分圧抵抗により分圧し、コンパレータ入力電圧に調整された出力電圧(V1)が入力される。
On the other hand, on the
第2コンパレータ33は、出力電圧(V1)とマイクロコンピュータからの電圧指示値を比較して比較結果を増幅した電圧をDC/DCコンバータ制御IC23のCOMPピンに入力する。それによって、出力電圧(V1)が目標電圧よりも高いか/低いかをDC/DCコンバータ制御IC23に伝える。
The
そして、第1コンパレータ31、第2コンパレータ33は、オープンコレクタ出力となっており、第1コンパレータ31の出力と第2コンパレータ33の出力を接続することにより、何れかのコンパレータが「ON」する動作が優先して動作されることになる。つまり、DC/DCコンバータ制御IC23は、CC、CV何れかの条件に適合する方で動作することになる。
The
以上の作用を図2、図3のフローチャートを参照しながら整理する。
図2は、第1充電器9側の情報処理を示すフローチャートであり、ステップS1において、出力電圧/電流の初期設定を行う。次に、ステップS2に移行して、出力電圧/電流を検出する。次いで、ステップS3に移行して、検出した出力電圧/電流の値を送信する。次いで、ステップS4に移行して、第2の充電器11からの信号を受信する。以下、ステップS2〜S4までの処理を繰り返す。
The above operation is organized with reference to the flowcharts of FIGS.
FIG. 2 is a flowchart showing information processing on the
次に、図3を参照して、第2充電器11の作用を整理する。まず、ステップS11において、出力電圧/電流の初期設定を行う。次いで、ステップS12に移行して、「POW=0」なる処理を行なう。「POW=0」なる処理は変数「POW」の初期化を意味している。次いで、ステップS13に移行して、出力電圧/電流を検出する。次いで、ステップS14に移行して、検出した出力電圧/電流の値を送信する。次いで、ステップS15に移行して、第1の充電器9からの信号を受信する。
Next, referring to FIG. 3, the operation of the
次いで、ステップS16に移行して、「POW=0」か否かが判別される。「POW=0」であると判別された場合には、ステップS17に移行する。ステップS17においては、第1充電器9の出力が0.1A以上であるか否かが判別される。判別の結果、第1充電器9の出力が0.1A以上ではないと判別された場合には、ステップS18に移行する。次いで、ステップS19に移行して、「POW=0」なる処理が行われる。そして、ステップS19に移行して、出力指示電圧が「90V」に設定される。そして、ステップS20に移行して、出力指示電流が「0A」となる。そして、既に説明したステップS13に戻る。
Next, the process proceeds to step S16, and it is determined whether or not “POW = 0”. If it is determined that “POW = 0”, the process proceeds to step S17. In step S17, it is determined whether or not the output of the
これに対して、ステップS17において、第1充電器9の出力が0.1A以上であると判別された場合には、ステップS21に移行する。ステップS21においては、「POW=1」なる処理が行われる。そして、ステップS22に移行して、出力指示電圧が「110V」に設定される。そして、ステップS23に移行して、次の式(I)に示す内容の演算が行われる。
出力指示電流=前回の出力指示電流+(第1充電器9の出力電流−自身の出力電流)×0.2―――(I)
そして、既に説明したステップS13に戻る。
尚、上記ステップS23の処理を繰り返すことにより、結果として、第2充電器11の出力電流が第1充電器9の出力電流に一致するように収束していくことになり、表1に示す内容に一致したものとなる。
On the other hand, when it determines with the output of the
Output instruction current = previous output instruction current + (output current of
And it returns to step S13 already demonstrated.
By repeating the process of step S23, as a result, the output current of the
又、前記ステップS16において、「POW=0」ではないと判別された場合には、ステップS24に移行する。このステップS24では、第1充電器9の出力が0.05A未満であるか否かが判別される。第1充電器9の出力が0.05A未満であると判別された場合には、既に説明したステップS18に移行する。これに対して、第1充電器9の出力が0.05A未満ではないと判別された場合には、既に説明したステップS21に移行する。
尚、図3に示す処理は設定値「X」についてヒステリシスを持たせた処理である。
以下、同様の処理を繰り返す。
If it is determined in step S16 that "POW = 0" is not established, the process proceeds to step S24. In step S24, it is determined whether or not the output of the
The process shown in FIG. 3 is a process in which hysteresis is given to the set value “X”.
Thereafter, the same processing is repeated.
上記作用を図4、図5を参照して説明する。
図4の左上の線図は第1充電器9の電流/電圧特性を示す図、左下の線図は第2充電器の電流/電圧特性を示す図、右側の線図は第1充電器9と第2充電器11の電流/電圧特性を合せた図である。何れも、横軸に負荷をとり、縦軸に出力電流・出力電圧をとり、出力電流・出力電圧の負荷による変化を示している。
The above operation will be described with reference to FIGS.
4 is a diagram showing the current / voltage characteristics of the
まず、左上の第1充電器9の電流/電圧特性をみると、第1充電器9は、所定の指示電圧/指示電流にて動作している。そして、第1充電器9の出力電流が予め設定された設定値(X)未満の場合は、第2充電器11は、第1充電器9の出力電圧(V1)から予め設定された設定値(α)を減算した値を指示電圧として動作している。
これに対して、第1充電器9の出力電流が予め設定された設定値(X)以上になると、第2充電器11は、第1充電器9の出力電圧(V1)に予め設定された設定値(α)を加算した値を指示電圧として動作する。
又、第2充電器11の指示電流をみると、第1充電器9の出力電流が予め設定された設定値(X)未満の場合には「0」であり、第1充電器9の出力電流が予め設定された設定値(X)以上になると、第1充電器9の指示電流と同じ指示電流となる。
尚、図4では設定値(X)に関するヒステリシスを省略して説明している。
First, looking at the current / voltage characteristics of the
On the other hand, when the output current of the
Also, when the indicated current of the
In FIG. 4, the hysteresis regarding the set value (X) is omitted.
又、図5はシミュレーションの結果を示す特性図であり、横軸に時間(秒)をとり、縦軸に負荷、第1充電器9の出力電流、第2充電器11の出力電流をとり、負荷、第1充電器9の出力電流、第2充電器11の出力電流の時間変化を示している。
図5に示すように、負荷を「0」から「0.8」まで0.5/1秒程度で上げていく。その際、第1充電器9は、定電圧(CV)制御であるため、負荷に応じて出力電流が即時に増加していく。そして、第1充電器9の出力電流(I1)が、「0.1A」を超えると、次の制御サイクルで、第2充電器11が指示電圧を上げて定電流(CC)制御状態に移行する。それによって、出力電流指示の通りに電流が出力される。
又、通信サイクルと積分制御の影響で、第1充電器9の出力電流(I1)に対して、第2充電器11の出力電流(I2)が遅れて増加していき、略同一の電流値となる。
そして、負荷の変動に対して、第1充電器9が先行して出力することにより、応答性の良い制御が可能となる。
又、総電流を検出して、第1充電器9、第2充電器11に充電電流を配分指示する場合に比べて、応答性は良好である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the result of the simulation. The horizontal axis represents time (seconds), the vertical axis represents the load, the output current of the
As shown in FIG. 5, the load is increased from “0” to “0.8” in about 0.5 / 1 second. At this time, since the
Further, the output current (I 2 ) of the
And the control with good responsiveness is attained because the
Also, the response is better than when the total current is detected and the charge current is instructed to be distributed to the
又、負荷が「0.8」で安定した後、過度的に出力を変動させた場合について説明する。この場合には、第1充電器9は定電圧(CV)制御を行っているため、負荷に応じて即時に(ハード的に)対応して出力電流が増大する。
第1充電器9の出力電流(I1)が増加したことを、次の制御サイクルで第2充電器11が反応し、出力電流指示を上げる。
積分制御している影響で、第1充電器9に対して遅れて第2充電器11の出力電流(I2)が上昇していく。
負荷が再び減少すると、第1充電器9が即時反応して出力電流(I1)を減少させる。第2充電器11も遅れて出力電流(I2)を下げていき、最終的には、同一出力に安定する。
例えば、モータ負荷等安定時でも細かい変動があるような負荷でも、第1充電器9が変動分の大部分を吸収することとなり、通信により接続された負荷追従性が悪いユニットが接続されても、充分に追従性の良い電源として使用することができる。
A case where the output is excessively changed after the load is stabilized at “0.8” will be described. In this case, since the
The
Due to the influence of the integral control, the output current (I 2 ) of the
When the load decreases again, the
For example, the
以上、本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
すなわち、負荷変動追従性及び負荷バランスの向上をはかると共に微小電流を制御できるようになったので、それによって、バッテリを充電するとともに、例えば、ヒータ等の直流(DC)負荷にも接続することができる
まず、負荷変動追従性の向上であるが、負荷が急激に変動するような場合であっても、第1の充電器9がハード的な回路動作で負荷に追従し、その変動をみて第2充電器11が出力を変動させる構成になっているので、例えば、従来のソフトウェアによって出力を調整するものよりも、負荷変動追従性が大幅に向上する。
又、負荷バランスの向上であるが、並列・接続された第1充電器9、第2充電器11が略同一の出力電圧となるため、機器の使用率ひいては寿命が平均化され、全体として、寿命が延長される。
又、微小電流の制御であるが、複数台の充電器について微小出力を制御するのではなく、一台に集中して出力するように構成されているので、間欠発振等の問題が生じ難い。又、出力電流が小さいため、停止した充電器は、低消費電力モードに設定することができ、損失の低減、効率の向上を図ることができる。
このように、負荷変動追従性及び負荷バランスの向上をはかると共に微小電流を制御できるようになったので、バッテリ5を充電するとともに、例えば、ヒータ等の直流(DC)負荷7にも接続することができる
又、要求される出力電力により、並列・接続される充電器の台数を変更することにより、必要電力に応じた最適な充電装置を提供することができる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
That is, the load fluctuation followability and load balance can be improved and a minute current can be controlled, so that the battery can be charged and connected to a direct current (DC) load such as a heater. It is possible to improve the load fluctuation followability first, but even if the load fluctuates rapidly, the
Although the load balance is improved, since the
In addition, although it is the control of a minute current, it is configured not to control minute outputs for a plurality of chargers but to concentrate and output them, so that problems such as intermittent oscillation hardly occur. Further, since the output current is small, the stopped charger can be set to the low power consumption mode, and the loss can be reduced and the efficiency can be improved.
As described above, the load fluctuation followability and load balance can be improved and a minute current can be controlled. Therefore, the
尚、本発明は前記一実施の形態に限定されるものではなく様々な構成が考えられる。
まず、前記一実施の形態の場合には、積分制御のみで説明したが、定数の最適化、PI制御、等、別の制御手法を採用することにより、応答性を改善させることが可能である。
又、前記一実施の形態の場合には、2台の充電器を並列・接続した場合を例に挙げて説明したが、3台以上の充電器を並列・接続した場合にも同様に適用可能である。
又、微小電流による制御が不要な場合には、第2充電器の出力電圧指示値を常時「V1+α」に設定しても良い。
又、前記一実施の形態の場合には、同種の充電器を並列・接続する場合を例に挙げて説明したが、異なる種類の充電器を並列・接続しても、同様に適用可能である。
又、前記一実施の形態の場合には、バス接続通信により出力電流の情報を第1充電器、第2充電器で共有する構成を例に挙げて説明したが、それに限定されるのではなく、第1充電器とそれ以外の第2〜第n充電器との間で、「一対一」の通信を行うようにしても良い。
その他、図示した構成はあくまで一例である。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various configurations are conceivable.
First, in the case of the one embodiment, only the integral control has been described, but it is possible to improve responsiveness by adopting another control method such as constant optimization, PI control, or the like. .
In the case of the above-described embodiment, the case where two chargers are connected in parallel has been described as an example, but the present invention can be similarly applied to the case where three or more chargers are connected in parallel. It is.
In addition, when the control by the minute current is unnecessary, the output voltage instruction value of the second charger may be always set to “V 1 + α”.
In the case of the above-described embodiment, the case where the same type of chargers are connected in parallel has been described as an example. However, the present invention can be similarly applied even when different types of chargers are connected in parallel. .
Further, in the case of the one embodiment, the configuration in which the information on the output current is shared between the first charger and the second charger by bus connection communication has been described as an example, but the configuration is not limited thereto. In addition, “one-to-one” communication may be performed between the first charger and the other second to n-th chargers.
In addition, the illustrated configuration is merely an example.
本発明は、充電装置に係り、特に、独立して充電動作可能な複数台の充電器を並列・接続した構成において、負荷変動追従性及び負荷バランスの向上を図り、且つ、微小電流を制御できるようにし、それによって、バッテリを充電するとともに、例えば、ヒータ等の直流(DC)負荷にも接続することができるように工夫したものに関し、例えば、電気自動車(EV)、プラグインHV等のプラグイン車両、HEMS(Home Energy Management System)、等における充電制御装置に好適である。 The present invention relates to a charging device, and in particular, in a configuration in which a plurality of chargers that can be charged independently are connected in parallel, it is possible to improve load fluctuation tracking and load balance and control a minute current. Thus, for example, a battery such as a heater or the like that can be connected to a direct current (DC) load, for example, a plug such as an electric vehicle (EV) or a plug-in HV It is suitable for a charge control device in an in-vehicle, HEMS (Home Energy Management System), and the like.
3 負荷
5 バッテリ
7 DC負荷
9 第1充電器
11 第2充電器
29 マイコン
3
Claims (6)
上記複数台の充電器を制御する制御手段と、
を具備し、
上記制御手段は、上記複数台の充電器の内の任意の充電器を固定の定電圧(CV)指示・定電流(CC)指示により制御し、その他の充電器に関しては、上記任意の充電器の出力電流(I1)を目標値とする定電流(CC)指示で制御するものであることを特徴とする充電装置。 A plurality of chargers from the first to nth chargers connected in parallel and communicating with each other;
Control means for controlling the plurality of chargers;
Comprising
The control means controls an arbitrary charger of the plurality of chargers according to a fixed constant voltage (CV) instruction / constant current (CC) instruction, and for other chargers, the arbitrary charger The charging device is controlled by a constant current (CC) instruction in which the output current (I 1 ) is a target value.
上記その他の充電器は上記任意の充電器の出力電流(I1)が予め設定された出力電流値(X)以上になったとき出力を開始し、上記任意の充電器の出力電流(I1)が予め設定された出力電流値(X)未満になったとき出力を停止するものであることを特徴とする充電装置。 The charging device according to claim 1,
The other chargers start outputting when the output current (I 1 ) of the arbitrary charger becomes equal to or higher than a preset output current value (X), and the output current (I 1 of the arbitrary charger) ) Stops the output when it becomes less than a preset output current value (X).
上記予め設定された出力電流値(X)にヒステリシスを持たせたことを特徴とする充電装置。 The charging device according to claim 2, wherein
A charging device, wherein the preset output current value (X) is provided with hysteresis.
上記その他の充電器が出力するときには、上記その他の充電器の出力電圧指示値を上記任意の充電器の出力電圧指示値より高く設定し、
上記その他の充電器が出力を停止するときには、
上記その他の充電器の出力電圧指示値を上記任意の充電器の出力電圧指示値より低く設定するようにしたことを特徴とする充電装置。 In the charging device according to claim 2 or 3,
When the other charger outputs, set the output voltage instruction value of the other charger higher than the output voltage instruction value of the arbitrary charger,
When the other chargers stop outputting,
A charging apparatus characterized in that an output voltage instruction value of the other charger is set lower than an output voltage instruction value of the arbitrary charger.
上記通信はバス接続方式であることを特徴とする充電装置。 In the charging device according to any one of claims 1 to 4,
The charging device is characterized in that the communication is a bus connection method.
上記通信は上記任意の充電器の出力電流(I1)の値を所定の信号に置き換えて行うものであることを特徴とする充電装置。 In the charging device according to any one of claims 1 to 5,
The charging apparatus according to claim 1, wherein the communication is performed by replacing a value of an output current (I 1 ) of the arbitrary charger with a predetermined signal.
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