JP6481199B2 - Power control apparatus, power control method, and power control system - Google Patents
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Description
本開示は、電力制御装置、電力制御方法及び電力制御システムに関する。 The present disclosure relates to a power control device, a power control method, and a power control system.
蓄電池を備えることで、入力電源からの電力が途絶えても、接続されている機器に対して、停電することなく所定の時間電力を蓄電池から供給し続けることができる無停電電源装置の存在が知られている。このような電源装置を需要家単位に拡大して、停電や蓄電池の容量不足等の電力供給の異常発生時に電力を需要家に供給する技術が提案されている(特許文献1、2等参照)。
By providing a storage battery, there is an uninterruptible power supply that can continue to supply power from a storage battery to a connected device for a predetermined time without power failure even if the power from the input power supply is interrupted. It has been. A technology has been proposed in which such a power supply device is expanded to a consumer unit and power is supplied to the consumer when a power supply abnormality such as a power failure or a shortage of storage battery capacity occurs (see
直流電力を供給する電力供給システムにおいて、正の電位が印加される正極線、負の電位が印加される負極線及び接地電位が印加される中性線の3線で直流電力を供給する際に、正極線及び負極線で電力を受け取る場合と、正極線または負極線と、中性線とを用いて電力を受け取る場合とがある。 In a power supply system for supplying DC power, when supplying DC power with three wires, a positive wire to which a positive potential is applied, a negative wire to which a negative potential is applied, and a neutral wire to which a ground potential is applied. There are a case where power is received by a positive line and a negative line, and a case where power is received by using a positive line or a negative line and a neutral line.
しかし、いずれの場合においても、蓄電池を正極線と中性線との間、及び中性線と負極線との間に直列に接続して、電力を供給する場合に、片方の蓄電池からの電力のみが消費されると、蓄電池間で残量に差が出てしまい、効果的に電力の供給を行なうことが出来ない。蓄電池間の電力バランスをとるにあたり、各蓄電池を直列に接続しバランスを取ろうとしても、例えばリチウムイオンバッテリの場合、出力電圧は電力量に関わらずほぼ一定であり、また放電電圧に対し充電電圧が高いため、うまくバランスをとることが出来ない。 However, in any case, when the storage battery is connected in series between the positive line and the neutral line and between the neutral line and the negative line to supply power, the power from one of the storage batteries When only the battery is consumed, there is a difference in the remaining amount between the storage batteries, and the power cannot be supplied effectively. In order to balance the power between the storage batteries, even if the storage batteries are connected in series and balanced, for example, in the case of a lithium ion battery, the output voltage is almost constant regardless of the amount of power, and the charging voltage with respect to the discharge voltage. Is so high that it cannot balance well.
そこで、本開示では、蓄電池を正極線と中性線との間、及び中性線と負極線との間に直列に接続して、正極線、中性線、負極線の3線で直流電力が供給される際に、蓄電池同士で電力を均等化することが可能な、新規かつ改良された電力制御装置、電力制御方法及び電力制御システムを提案する。 Therefore, in the present disclosure, the storage battery is connected in series between the positive electrode wire and the neutral wire, and between the neutral wire and the negative electrode wire, and the DC power is supplied by the positive electrode wire, the neutral wire, and the negative electrode wire. A new and improved power control device, power control method, and power control system capable of equalizing power between storage batteries when the battery is supplied are proposed.
本開示によれば、正の電位が印加される正極線と接地電位が印加される中性線との間に設けられる第1バッテリ及び前記中性線と負の電位が印加される負極線との間に設けられる第2バッテリから、前記第1バッテリの充電状況と前記第2バッテリの充電状況とを取得する取得部と、前記取得部が取得した前記第1バッテリの充電状況と前記第2バッテリの充電状況とが均衡化するよう前記第1バッテリと前記第2バッテリとの間の電力融通を制御する電力制御部と、を備え、前記電力制御部は、双方向の昇降圧チョッパ回路を通じた前記第1バッテリと前記第2バッテリとの間の電力融通を制御する、電力制御装置が提供される。 According to the present disclosure, a first battery provided between a positive line to which a positive potential is applied and a neutral line to which a ground potential is applied, and a negative line to which the neutral line and a negative potential are applied. An acquisition unit that acquires a charging status of the first battery and a charging status of the second battery from a second battery provided between the charging status, the charging status of the first battery acquired by the acquisition unit, and the second A power control unit that controls power interchange between the first battery and the second battery so that a state of charge of the battery is balanced, the power control unit through a bidirectional buck-boost chopper circuit There is also provided a power control device for controlling power interchange between the first battery and the second battery.
また本開示によれば、正の電位が印加される正極線と接地電位が印加される中性線との間に設けられる第1バッテリの充電状況と、前記中性線と負の電位が印加される負極線との間に設けられる第2バッテリの充電状況とを取得することと、前記取得の結果に基づいて前記第1バッテリの充電状況と前記第2バッテリの充電状況とが均衡化するよう、双方向の昇降圧チョッパ回路を通じて前記第1バッテリと前記第2バッテリとの間の電力融通を制御することと、を含む、電力制御方法が提供される。 According to the present disclosure, the charging state of the first battery provided between the positive line to which the positive potential is applied and the neutral line to which the ground potential is applied, and the neutral line and the negative potential are applied. Acquiring the charging status of the second battery provided between the negative electrode line and the charging status of the first battery and the charging status of the second battery based on the acquisition result. Thus, there is provided a power control method including controlling power interchange between the first battery and the second battery through a bidirectional buck-boost chopper circuit.
また本開示によれば、正の電位が印加される正極線と接地電位が印加される中性線との間に設けられる第1バッテリと、前記中性線と負の電位が印加される負極線との間に設けられる第2バッテリと、前記第1バッテリ及び前記第2バッテリから、前記第1バッテリの充電状況と前記第2バッテリの充電状況とを取得する取得部と、前記取得部が取得した前記第1バッテリの充電状況と前記第2バッテリの充電状況とが均衡化するよう前記第1バッテリと前記第2バッテリとの間の電力融通を制御する電力制御部と、を備え、前記電力制御部は、双方向の昇降圧チョッパ回路を通じた前記第1バッテリと前記第2バッテリとの間の電力融通を制御する、電力制御システムが提供される。 According to the present disclosure, the first battery provided between the positive line to which a positive potential is applied and the neutral line to which the ground potential is applied, and the negative electrode to which the neutral line and a negative potential are applied. A second battery provided between the first battery and the second battery; an acquisition unit that acquires a charging status of the first battery and a charging status of the second battery from the first battery and the second battery; and A power control unit that controls power interchange between the first battery and the second battery so that the acquired charging state of the first battery and the charging state of the second battery are balanced, and The power control unit is provided with a power control system that controls power interchange between the first battery and the second battery through a bidirectional buck-boost chopper circuit.
以上説明したように本開示によれば、蓄電池を正極線と中性線との間、及び中性線と負極線との間に直列に接続して、正極線、中性線、負極線の3線で直流電力が供給される際に、蓄電池同士で電力を均等化することが可能な、新規かつ改良された電力制御装置、電力制御方法及び電力制御システムが提供される。 As described above, according to the present disclosure, the storage battery is connected in series between the positive electrode wire and the neutral wire, and between the neutral wire and the negative electrode wire, and the positive electrode wire, the neutral wire, and the negative electrode wire are connected. Provided are a new and improved power control device, power control method, and power control system capable of equalizing power between storage batteries when DC power is supplied by three wires.
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。 Note that the above effects are not necessarily limited, and any of the effects shown in the present specification, or other effects that can be grasped from the present specification, together with or in place of the above effects. May be played.
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
1.本開示の一実施形態
1.1.概要
1.2.構成例
1.3.動作例
2.まとめ
The description will be made in the following order.
1. One embodiment of the present disclosure 1.1. Outline 1.2. Configuration example 1.3. Example of operation Summary
<1.本開示の一実施形態>
[1.1.概要]
本開示の一実施形態について説明する前に、本開示の一実施形態の概要について説明する。
<1. One Embodiment of the Present Disclosure>
[1.1. Overview]
Before describing an embodiment of the present disclosure, an outline of an embodiment of the present disclosure will be described.
各需要家に蓄電池を有するバッテリサーバを備え、商用電源や、太陽光、風力、地熱等の自然エネルギーにより発生した電力を用いて蓄電池に電力を蓄えておき、その蓄電池に蓄えた電力を使って電気製品を動作させる仕組みが、今後ますます普及していくことが想定される。そのような仕組みの普及を踏まえ、上述したように、ある需要家のバッテリサーバにおいて電力が不足した場合に、電力に余裕のある需要家のバッテリサーバから、その電力が不足している需要家のバッテリサーバに電力を融通するシステムが考案されている。電力を需要家同士で供給しあう際は、蓄電池からの電力供給を考慮すると、直流電力による供給が行われることが、効率面を考えると望ましい。 Each customer is equipped with a battery server with a storage battery, and power is stored in the storage battery using power generated by natural energy such as commercial power, solar power, wind power, geothermal heat, and the power stored in the storage battery is used. It is expected that mechanisms for operating electrical products will become increasingly popular in the future. Based on the spread of such a mechanism, as described above, when there is a shortage of power in a battery server of a certain consumer, the battery server of the consumer having a shortage of power from the battery server of the consumer with sufficient power. A system has been devised for accommodating power to a battery server. When power is supplied between consumers, it is desirable from the viewpoint of efficiency that supply with DC power is performed in consideration of power supply from storage batteries.
直流電力の供給方式は様々であるが、中でも、正極線、負極線及び中性線の3線によって直流電力を送電する直流3線式電力供給方式が検討されている。例えば、正極線で100V、負極線で−100Vの電圧が印加され、中性線ではどこか1箇所で接地されることで0V付近の電圧が出力される直流3線式電力供給方式が考えられる。 There are various DC power supply methods, and among them, a DC three-wire power supply method in which DC power is transmitted through three wires of a positive electrode wire, a negative electrode wire, and a neutral wire has been studied. For example, a direct current three-wire power supply system in which a voltage of 100 V is applied to the positive line and a voltage of −100 V is applied to the negative line, and a voltage near 0 V is output by being grounded at somewhere on the neutral line is considered. .
このような直流3線式電力供給方式で直流電力を供給する電力供給システムにおいて、正極線、負極線及び中性線の3線で直流電力を供給する際に、正極線及び負極線で電力を受け取る場合と、正極線または負極線と、中性線とを用いて電力を受け取る場合とがある。 In such a power supply system that supplies DC power using the DC three-wire power supply system, when DC power is supplied through three wires, that is, a positive electrode wire, a negative electrode wire, and a neutral wire, power is supplied from the positive electrode wire and the negative electrode wire. There are cases where the electric power is received using a positive line or a negative line and a neutral line.
しかし、いずれの場合においても、蓄電池を正極線と中性線との間、及び中性線と負極線との間に直列に接続して、電力を供給する場合に、片方の蓄電池からの電力のみが消費されると、蓄電池間で残量に差が出てしまい、各蓄電池は効果的に電力の供給を行なうことが出来ない。 However, in any case, when the storage battery is connected in series between the positive line and the neutral line and between the neutral line and the negative line to supply power, the power from one of the storage batteries When only the battery is consumed, there is a difference in remaining amount between the storage batteries, and each storage battery cannot effectively supply power.
また、いずれの場合においても、蓄電池を正極線と中性線との間、及び中性線と負極線との間に直列に接続して、それぞれの蓄電池が電力を受電して充電する場合に、片方の蓄電池のみ充電されると、蓄電池間で残量に差が出てしまい、各蓄電池は効果的に充電を行なうことが出来ない。蓄電池間の電力バランスをとるにあたり、各蓄電池を直列に接続して蓄電池間の電力バランスを取ろうとしても、例えばリチウムイオンバッテリの場合、出力電圧は電力量に関わらずほぼ一定であり、また放電電圧に対し充電電圧が高いため、うまくバランスをとることが出来ない。 In any case, when the storage battery is connected in series between the positive electrode line and the neutral line and between the neutral line and the negative electrode line, each storage battery receives power and charges. When only one of the storage batteries is charged, a difference in the remaining amount occurs between the storage batteries, and each storage battery cannot be charged effectively. In order to balance the power between the batteries, even if each battery is connected in series to balance the power between the batteries, for example, in the case of a lithium ion battery, the output voltage is almost constant regardless of the amount of power, and the discharge Since the charging voltage is higher than the voltage, it is not possible to balance well.
蓄電池間の電力バランスを取るために、双方向DC/DCコンバータを利用して、一方の電圧を昇圧してバランスを取る方法も考えられる。しかし、直列接続された蓄電池間の電力バランスを取るためには、そのまま昇圧チョッバを接続することができずに、絶縁型のDC/DCコンバータを使用する必要がある。しかし、絶縁型のDC/DCコンバータは回路部品が多く。また変換ロスも多いことから、効率が良くない。 In order to balance the power between the storage batteries, a method may be considered in which a bidirectional DC / DC converter is used to boost and balance one of the voltages. However, in order to balance the power between the storage batteries connected in series, the step-up chopper cannot be connected as it is, and it is necessary to use an insulated DC / DC converter. However, an insulated DC / DC converter has many circuit components. Moreover, since there are many conversion losses, it is not efficient.
そこで本件開示者は、蓄電池を正極線と中性線との間、及び中性線と負極線との間に直列に接続する電力供給システムにおいて、蓄電池間の充電レベルのバランスを取ることが可能な、双方向昇降圧チョッパを組み込んだ電力供給システムの実現について鋭意検討を行った。そして本件開示者は、蓄電池を正極線と中性線との間、及び中性線と負極線との間に直列に接続する電力供給システムにおいて、蓄電池間の充電レベルのバランスを取ることが可能な、双方向昇降圧チョッパを組み込んだ電力供給システムを実現するに至った。 Accordingly, the present disclosure person can balance the charge level between the storage batteries in the power supply system in which the storage battery is connected in series between the positive line and the neutral line and between the neutral line and the negative line. In addition, we conducted an intensive study on the realization of a power supply system incorporating a bidirectional buck-boost chopper. And this disclosure person can balance the charge level between storage batteries in the power supply system which connects a storage battery in series between a positive line and a neutral line, and between a neutral line and a negative line. As a result, a power supply system incorporating a bidirectional buck-boost chopper has been realized.
以上、本開示の一実施形態の概要について説明した。 Heretofore, an overview of an embodiment of the present disclosure has been described.
[1.2.構成例]
続いて、本開示の一実施形態に係る電力制御装置、及び電力制御装置を含んだ電力制御システムの構成例について説明する。
[1.2. Configuration example]
Subsequently, a configuration example of a power control device according to an embodiment of the present disclosure and a power control system including the power control device will be described.
図1は、本開示の一実施形態に係る電力制御システムの構成例を示す説明図である。以下、図1を用いて本開示の一実施形態に係る電力制御システムの構成例について説明する。 FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of a power control system according to an embodiment of the present disclosure. Hereinafter, a configuration example of the power control system according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG.
図1に示したように、本開示の一実施形態に係る電力制御システム1は、バッテリ装置10a、10bと、正極線11と、中性線12と、負極線13と、機器20a、20b、30と、電力制御装置100と、を含んで構成される。機器20a、20b、30は、それぞれ、電力を消費する負荷であってもよく、電力を発生させる発電機であってもよい。機器20a、20b、30が電力を発生させる発電機である場合、その発電機は太陽光、風力、地熱、波力その他の自然エネルギーによって発電する発電機であってもよい。
As shown in FIG. 1, the
バッテリ装置10aは、図1に示したように、正極線11と、中性線12との間に接続される。バッテリ装置10aは、正極線11及び中性線12によって直流電力を機器20aに供給したり(機器20aが負荷である場合)、また機器20aから直流電力の供給を受けたり(機器20aが発電機である場合)する。
As shown in FIG. 1, the
バッテリ装置10bは、図1に示したように、中性線12と、負極線13との間に接続される。バッテリ装置10bは、中性線12及び負極線13によって直流電力を機器20bに供給したり(機器20bが負荷である場合)、また機器20bから直流電力の供給を受けたり(機器20bが発電機である場合)する。
As shown in FIG. 1, the
バッテリ装置10a、10bは、図1に示したように、正極線11と、負極線13との間で直列に接続されている。バッテリ装置10a、10bは、正極線11及び負極線13によって直流電力を機器30に供給したり(機器30が負荷である場合)、また機器30から直流電力の供給を受けたり(機器30が発電機である場合)する。バッテリ装置10a、10bは、例えばリチウムイオンバッテリである。
As shown in FIG. 1, the
バッテリ装置10aの容量と、バッテリ装置10bの容量とは、等しいか、略等しいことが望ましい。バッテリ装置10a、10bは、それぞれ、バッテリの充電状況を電力制御装置100に出力する。バッテリの充電状況は、バッテリの充電率(SOC;State of Charge)であってもよい。また、バッテリ装置10a、10bは、充電状況をアナログ信号で送出してもよく、デジタル信号で送出してもよい。
It is desirable that the capacity of the
正極線11は、正の電位が印加される電線である。中性線12は、接地電位が印加される電線である。負極線13は、負の電位が印加される電線である。本開示の一実施形態に係る電力制御システム1は、機器を正極線11と中性線12との間、中性線12と負極線13との間、正極線11と負極線13との間のいずれかに接続することで、バッテリ装置10a、10bから直流電力の供給を受けたり、バッテリ装置10a、10bへ直流電力を供給したりすることが出来る。
The
正極線11に印加される電位は、バッテリ装置10aの充電状況によって変動しうる。同様に、負極線13に印加される電位は、バッテリ装置10bの充電状況によって変動しうる。本実施形態では、正極線11と中性線12との間の電位差は84V〜115Vとなるように設定され、同様に中性線12と負極線13との間の電位差は84V〜115Vとなるように設定されるものとする。従って本実施形態では、正極線11と負極線13との間の電位差は168V〜230Vとなるように設定される。
The potential applied to the
従って、正極線11と中性線12との間、及び中性線12と負極線13との間に接続される機器20a、20bは、電位差が84V〜115Vの間で動作するよう設計されているものであることが望ましく、正極線11と負極線13との間に接続される機器30は、電位差は168V〜230Vの間で動作するよう設計されているものであることが望ましい。
Therefore, the
このように電力制御システム1が構成されている場合、機器が正極線11と中性線12との間、または中性線12と負極線13との間に接続されている場合に、バッテリ装置10a、10bの間の電力の融通を考慮しないと、いずれか一方のバッテリ装置のみから電力が出力されたり、またいずれか一方のバッテリ装置のみへ電力が充電されたりすることになり、バッテリ装置10a、10bの間で充電状況のバランスが崩れることになる。
When the
バッテリ装置10a、10bの間で充電状況のバランスが崩れ、例えば、バッテリ装置10bの充電率が80%あっても、バッテリ装置10aの充電率が0%であれば、機器が正極線11と中性線12との間に接続された場合に、バッテリ装置10aから電力の供給を受けることができなくなってしまう。
For example, even if the charging rate of the
また例えば、バッテリ装置10aの充電率が0%であって、バッテリ装置10aに充電したくても、発電機を中性線12と負極線13との間に接続してしまうと、バッテリ装置10aへ充電することが出来ない。この場合において例えばバッテリ装置10bの充電率が100%であれば、発電機を中性線12と負極線13との間に接続してしまうと、バッテリ装置10bへ充電することも出来ない。
Further, for example, if the charging rate of the
そこで本開示の一実施形態に係る電力制御システム1は、正極線11、中性線12及び負極線13と繋がる電力制御装置100を設ける。本開示の一実施形態に係る電力制御装置100によって、バッテリ装置10a、10bの間での充電状況のバランスを均衡化させる。
Therefore, the
本開示の一実施形態に係る電力制御装置100の具体的な構成や動作については後述するが、簡単にその動作を説明する。本開示の一実施形態に係る電力制御装置100は、バッテリ装置10a、10bからバッテリの充電状況を取得する。そして本開示の一実施形態に係る電力制御装置100は、取得した充電状況に基づき、充電状況が均等化する方向へバッテリ装置10a、10b間の電力の融通を制御する。
Although a specific configuration and operation of the
例えば、電力制御装置100が充電状況を取得した結果、バッテリ装置10aの充電率が40%であり、バッテリ装置10bの充電率が60%であることが分かれば、電力制御装置100は、バッテリ装置10aからバッテリ装置10bへ電力を融通するよう制御して、バッテリ装置10a、10bの間での充電状況のバランスを均衡化させる。
For example, as a result of the
本開示の一実施形態に係る電力制御装置100は、バッテリ装置10a、10bの間での充電状況のバランスを均衡化させることで、機器がどのように正極線11、中性線12または負極線13に接続されても、その接続された機器がバッテリ装置10a、10bから電力の供給を受けたり、機器がバッテリ装置10a、10bへ電力を送電したりすることが出来る。
The
本開示の一実施形態に係る電力制御装置100は、双方向の昇降圧チョッパ回路を用いてバッテリ装置10a、10b間の電力の融通を制御する。昇降圧チョッパ回路は、昇圧と降圧の両方が可能なチョッパ回路であり、デューティ比(MOSFETが電流を流す時間)によって昇圧することも降圧することも可能なよう構成されたチョッパ回路である。本開示の一実施形態に係る電力制御装置100は、双方向の昇降圧チョッパ回路を用いて、一方向では無く、バッテリ装置10a、10b間の電力の双方向での融通を制御することを特徴としているものである。
The
バッテリ装置10a、10bは、放電電圧より充電電圧の方が高い特性を有している。従って電力制御装置100は、バッテリ装置10a、10b間で電力を融通する際に、放電電圧を充電電圧の辺りまで昇圧させることで、バッテリ装置10a、10b間の効果的な電力の融通を可能にする。
The
以上、図1を用いて本開示の一実施形態に係る電力制御システムの構成例について説明した。続いて本開示の一実施形態に係る電力制御装置の具体的な構成例について説明する。 The configuration example of the power control system according to the embodiment of the present disclosure has been described above using FIG. Next, a specific configuration example of the power control apparatus according to an embodiment of the present disclosure will be described.
図2は、本開示の一実施形態に係る電力制御装置の具体的な構成例を示す説明図である。以下、図2を用いて本開示の一実施形態に係る電力制御装置の具体的な構成例について説明する。 FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a specific configuration example of the power control device according to the embodiment of the present disclosure. Hereinafter, a specific configuration example of the power control apparatus according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG.
図2に示したように、本開示の一実施形態に係る電力制御装置100は、制御回路110と、コンパレータ120と、MOSFET T1、T2と、コンデンサC1、C2と、コイルL1と、を含んで構成される。
As shown in FIG. 2, the
制御回路110は、g1端子またはg2端子からMOSFET T1、T2のゲート端子に電圧を印加してMOSFET T1、T2をオン状態にする時間を制御することで、バッテリ装置10a、10b間の電力の融通を制御する回路である。制御回路110は、コンパレータ120によるバッテリ装置10a、10bの充電率の比較結果に基づき、g1端子またはg2端子からゲート端子に電圧を印加するMOSFET T1、T2を決定する。制御回路110は、本開示の電力制御部の一例として機能しうる。
The
制御回路110は、バッテリ装置10a、10b間で電力伝送を行っている間、バッテリ装置10aの最高充電電圧をVa端子で、バッテリ装置10bの最低放電電圧をVb端子で、それぞれ監視する。バッテリ装置10aの最高充電電圧やバッテリ装置10bの最低放電電圧が異常な電圧になった場合は、制御回路110は電力変換を停止する。バッテリ装置10aの最高充電電圧やバッテリ装置10bの最低放電電圧が異常な電圧になった場合は、電力変換を停止ことで、制御回路110はバッテリ装置10a、10bを保護することができる。
The
制御回路110は、コンパレータ120からの出力値により、変換する電流量を制限する機能を有していてもよく、電流量がその制限値になるまで出力側の電圧を上昇させるが、電圧の最大値はバッテリ装置10a、10bの最大充電電圧を超えないように設定され得る。また制御回路110は、バッテリ装置10a、10b間の電力の融通の際に、入力側であるバッテリ装置10a、10bの最低放電電圧を下回らないように制限し得る。
The
制御回路110は、バッテリ装置10a、10bの過電流を保護するため、コイルL1の電圧をe端子より入力する。制御回路110は、e端子から入力したコイルL1の電圧と、Va端子及びVb端子の電圧とをモニタして、バッテリ装置10a、10bに流れる電流が過電流とならないように、MOSFET T1、T2のゲート端子に出力する信号のデューティ比を制御する。
The
制御回路110は、ゲート端子に電圧を印加してMOSFET T1、T2をオンさせる場合、所定のデューティ比でゲート端子に電圧が印加されるようにMOSFET T1、T2へ電圧を出力する。言い換えれば、制御回路110は、所定のデューティ比でMOSFET T1、T2が電流を流すようMOSFET T1、T2へ電圧を出力する。
When the voltage is applied to the gate terminal to turn on the MOSFETs T1 and T2, the
コンパレータ120は、バッテリ装置10a、10bからバッテリの充電状況を取得して、バッテリ装置10a、10bの充電状況の比較を行なう。そしてコンパレータ120は、バッテリ装置10a、10bの充電状況の比較の結果、バッテリ装置10a、10b間の電力融通の指示を制御回路110のdir端子に送出する。従って、コンパレータ120は、本開示の取得部及び比較部として機能しうる。図2に示した電力制御装置100は、コンパレータ120の出力に応じて、MOSFET T1、T2を所定のデューティ比でオン状態にして、バッテリ装置10a、10bのうち、充電率の高い方から低い方へ電力を融通する。
The
なお、コンパレータ120には所定のヒステリシスが設定されていることが望ましい。コンパレータ120に所定のヒステリシスが設定されていることで、本開示の一実施形態に係る電力制御装置100は、バッテリ装置10a、10b間の電力融通の頻繁な切り替わりを防ぐことができる。
It is desirable that the
図3は、コンパレータ120のヒステリシス特性の一例を示す説明図である。例えばバッテリ装置10aの充電率がバッテリ装置10bの充電率より大きい場合を正とすると、コンパレータ120は、バッテリ装置10aの充電率とバッテリ装置10bの充電率との差が所定値以内であれば出力を0として、バッテリ装置10aの充電率とバッテリ装置10bの充電率との差が所定値を超えると、差分に比例した値を出力する。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an example of the hysteresis characteristic of the
なお、図2に示した電力制御装置100は、バッテリ装置10a、10bの充電状況の比較をコンパレータ120で行って、比較結果をアナログ信号で出力するよう構成しているが、本開示はバッテリ装置10a、10bの充電状況の比較を行うのはコンパレータ120に限定するものではない。コンパレータ120の替わりに、例えば、バッテリ装置10a、10bの充電状況を比較し、その比較結果をデジタル信号で出力する回路が電力制御装置100に設けられてもよい。
The
MOSFET T1、T2と、コンデンサC1、C2と、コイルL1とは、双方向の昇降圧チョッパ回路を構成する。具体的には、制御回路110からのゲート端子への電圧の印加によってMOSFET T1が所定のデューティ比でオン状態となり、MOSFET T2がオフ状態となると、MOSFET T1と、MOSFET T2のダイオード成分D2と、コイルL1と、コンデンサC2とで昇降圧チョッパ回路が構成される。MOSFET T1と、MOSFET T2のダイオード成分D2と、コイルL1と、コンデンサC2とで昇降圧チョッパ回路が構成されることで、バッテリ装置10aからバッテリ装置10bへ電力を送ることができる。
The MOSFETs T1 and T2, the capacitors C1 and C2, and the coil L1 constitute a bidirectional step-up / step-down chopper circuit. Specifically, when a voltage is applied to the gate terminal from the
同様に、制御回路110からのゲート端子への電圧の印加によってMOSFET T2が所定のデューティ比でオン状態となり、MOSFET T1がオフ状態となると、MOSFET T2と、MOSFET T1のダイオード成分D1と、コイルL1と、コンデンサC1とで昇降圧チョッパ回路が構成される。MOSFET T2と、MOSFET T1のダイオード成分D1と、コイルL1と、コンデンサC1とで昇降圧チョッパ回路が構成されることで、バッテリ装置10bからバッテリ装置10aへ電力を送ることができる。すなわち、本開示の一実施形態に係る電力制御装置100は、オン状態にするMOSFETを変えることで電力の送電方向を変化させることが可能な、双方向の昇降圧チョッパ回路を用いてバッテリ装置10a、10b間の電力の双方向での融通を可能にしている。
Similarly, when a voltage is applied to the gate terminal from the
ここで、昇降圧チョッパ回路の動作について説明する。図4は、昇降圧チョッパ回路の動作を説明するための説明図である。 Here, the operation of the step-up / step-down chopper circuit will be described. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the operation of the step-up / step-down chopper circuit.
上述したように、昇降圧チョッパ回路は、昇圧と降圧の両方が可能なチョッパ回路であり、デューティ比(MOSFETが電流を流す時間)によって昇圧することも降圧することも可能なよう構成されたチョッパ回路である。 As described above, the step-up / step-down chopper circuit is a chopper circuit capable of both stepping up and stepping down, and is configured to be able to step up and step down depending on the duty ratio (time during which the MOSFET passes current). Circuit.
図4に示したチョッパ回路は、インダクタLとコンデンサCとが並列に接続されている。また図4に示したチョッパ回路は、インダクタLの接続先が直流電源Vinまたは負荷Voutのいずれかに選択されるスイッチSWが設けられている。 In the chopper circuit shown in FIG. 4, an inductor L and a capacitor C are connected in parallel. The chopper circuit shown in FIG. 4, the switch SW is provided with a connection destination of the inductor L is selected to one of the DC power supply V in or load V out.
図4に示したチョッパ回路について、スイッチSWを制御してインダクタLと直流電源Vinとが接続されている時間の割合を50%よりも大きく取れば、Vin>Voutとなり、従って、図4のチョッパ回路は昇圧動作になる。逆に、図4に示したチョッパ回路について、スイッチSWを制御してインダクタLと直流電源Vinとが接続されている時間の割合を50%よりも小さく取れば、Vin<Voutとなり、従って、図4のチョッパ回路は降圧動作になる。 For chopper circuit shown in FIG. 4, taking the percentage of time by controlling the switch SW between the inductor L and the DC power supply V in is connected greater than 50%, V in> V out becomes, therefore, FIG. The chopper circuit 4 is boosted. Conversely, the chopper circuit shown in FIG. 4, taking the percentage of time by controlling the switch SW between the inductor L and the DC power supply V in is connected less than 50%, V in <V out becomes, Therefore, the chopper circuit of FIG.
図5は、図4に示したチョッパ回路の具体的な回路構成例を示す説明図である。図5に示したチョッパ回路は、直流電源Vinから負荷Voutへの経路上にMOSFET Tと、ダイオードDと、が設けられている。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing a specific circuit configuration example of the chopper circuit shown in FIG. Chopper circuit shown in FIG. 5, the MOSFET T on a path from the DC power supply V in the load V out, and a diode D, is provided.
図5に示したチョッパ回路において、例えば80%の時間だけMOSFET Tがオン状態となるようにすると、残りの20%の時間でダイオードDを介して、インダクタLのエネルギーが負荷Voutに伝えられることになる。従って、80%の時間だけMOSFET Tがオン状態となるようにした場合、Vout=4Vinとなる。 In the chopper circuit shown in FIG. 5, for example, if the MOSFET T is turned on for 80% of time, the energy of the inductor L is transmitted to the load Vout via the diode D for the remaining 20% of time. It will be. Therefore, when the MOSFET T is turned on only for 80% of the time, V out = 4V in .
一方、図5に示したチョッパ回路において、例えば20%の時間だけMOSFET Tがオン状態となるようにすると、残りの80%の時間でダイオードDを介して、インダクタLのエネルギーが負荷Voutに伝えられることになる。従って、20%の時間だけMOSFET Tがオン状態となるようにした場合、Vout=Vin/4となる。 On the other hand, in the chopper circuit shown in FIG. 5, for example, if the MOSFET T is turned on for 20% of time, the energy of the inductor L is transferred to the load V out via the diode D for the remaining 80% of time. Will be communicated. Therefore, when the MOSFET T is turned on only for 20% of the time, V out = V in / 4.
このように、MOSFET Tをオンさせる時間を変化させることで、昇圧動作も降圧動作も可能なよう構成されたのが昇降圧チョッパ回路である。そして、本実施形態に係る電力制御装置100は、この昇降圧チョッパ回路の仕組みを利用して双方向の昇降圧チョッパ回路を構成し、その双方向の昇降圧チョッパ回路を介してバッテリ装置10a、10bの間の双方向での電力の融通を行っている。
As described above, the step-up / step-down chopper circuit is configured so that the step-up operation and the step-down operation can be performed by changing the time during which the MOSFET T is turned on. Then, the
すなわち、図5に示した昇降圧チョッパ回路を、インダクタLを中心にして反転させて、直列に繋ぐことで、図2に示した電力制御装置100における双方向の昇降圧チョッパ回路を実現することができる。本実施形態に係る電力制御装置100は、双方向の昇降圧チョッパ回路を用いて、バッテリ装置10a、10bの間の双方向での電力融通を行っていることを特徴とするものである。
That is, the bidirectional buck-boost chopper circuit in the
本実施形態に係る電力制御装置100が、双方向の昇降圧チョッパ回路の仕組みを利用して、バッテリ装置10a、10bの間の電力の融通を行うのは、上述したように、リチウムイオン電池には放電電圧より充電電圧の方が高くなるという特性があるからである。図6は、リチウムイオン電池の放電電圧及び充電電圧の関係をグラフで示す説明図である。図6に示したグラフは、横軸がSOC、縦軸が電圧を表している。図6に示したように、リチウムイオン電池は、いずれのSOCにおいても放電電圧より充電電圧の方が高くなっていることが分かる。
As described above, the
そのため、バッテリ装置10a、10bの間の電力の融通を効率よく行うために、本実施形態に係る電力制御装置100は、この双方向の昇降圧チョッパ回路の仕組みを利用して、放電電圧を充電電圧まで高められるようなデューティ比でMOSFET T1、T2をオンさせることを特徴としている。
Therefore, in order to efficiently exchange power between the
図2に示したのは、MOSFETによって双方向の昇降圧チョッパ回路を構成した例であるが、本開示は係る例に限定されるものではない。バイポーラトランジスタ及びダイオードを用いて双方向の昇降圧チョッパ回路を構成してもよい。 FIG. 2 shows an example in which a bidirectional buck-boost chopper circuit is configured by a MOSFET, but the present disclosure is not limited to such an example. A bidirectional buck-boost chopper circuit may be configured using a bipolar transistor and a diode.
図7は、本開示の一実施形態に係る電力制御装置100の別の構成例を示す説明図である。図7には、バイポーラトランジスタT11、T12及びダイオードD1、D2を用いて双方向の昇降圧チョッパ回路を構成した場合の、電力制御装置100の構成例が示されている。
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating another configuration example of the
制御回路110からのゲート端子への電圧の印加によってバイポーラトランジスタT11が所定のデューティ比でオン状態となり、バイポーラトランジスタT12がオフ状態となると、バイポーラトランジスタT11と、ダイオードD2と、コイルL1と、コンデンサC2とで昇降圧チョッパ回路が構成される。
When a voltage is applied to the gate terminal from the
同様に、制御回路110からのゲート端子への電圧の印加によってバイポーラトランジスタT12が所定のデューティ比でオン状態となり、バイポーラトランジスタT11がオフ状態となると、バイポーラトランジスタT12と、ダイオードD1と、コイルL1と、コンデンサC1とで昇降圧チョッパ回路が構成される。
Similarly, when a voltage is applied to the gate terminal from the
図7に示したように、電力制御装置100は、バイポーラトランジスタT11、T12及びダイオードD1、D2を用いた場合であっても、双方向の昇降圧チョッパ回路を構成することができる。
As shown in FIG. 7, the
以上、本開示の一実施形態に係る電力制御装置100の構成例について説明した。続いて、本開示の一実施形態に係る電力制御システム1の動作例について説明する。
Heretofore, the configuration example of the
[1.3.動作例]
図8は、本開示の一実施形態に係る電力制御システム1の動作例を示す流れ図である。図8に示した流れ図は、バッテリ装置10a、10bの充電状況に基づいて、バッテリ装置10a、10b間の電力融通を行なう際の、本開示の一実施形態に係る電力制御システムの動作例である。以下、図8を用いて本開示の一実施形態に係る電力制御システム1の動作例について説明する。
[1.3. Example of operation]
FIG. 8 is a flowchart illustrating an operation example of the
電力制御システム1は、バッテリ装置10a、10b間の電力融通を行なう際に、まずバッテリ装置10a、10bのSOCを取得して比較する(ステップS101)。ステップS101の、バッテリ装置10a、10bのSOCの取得および比較は、例えばコンパレータ120が実行する。
When performing power interchange between the
続いて電力制御システム1は、上記ステップS101の比較の結果、バッテリ装置10a、10bのSOCの差が所定量を超えているかどうかを判定する(ステップS102)。バッテリ装置10a、10bのSOCの差が所定量を超えているかどうかは、コンパレータ120がヒステリシスを有していれば、ステップS102の処理がコンパレータ120によって行われる。
Subsequently, as a result of the comparison in step S101, the
ステップS102の判定の結果、バッテリ装置10a、10bのSOCの差が所定量以下であれば(ステップS102、No)、電力制御システム1は、ステップS101の処理に戻る。
As a result of the determination in step S102, if the difference between the SOCs of the
一方、ステップS102の判定の結果、バッテリ装置10a、10bのSOCの差が所定量を超えていれば(ステップS102、Yes)、電力制御システム1は、SOCの高い方から低い方へバッテリ装置10a、10b間の電力融通を行なう(ステップS103)。ステップS103の電力融通は、制御回路110が実行する。
On the other hand, as a result of the determination in step S102, if the difference between the SOCs of the
電力制御システム1は、SOCの高い方から低い方へバッテリ装置10a、10b間の電力融通を行なう際に、上述したように、制御回路110がMOSFET T1、T2のいずれかのゲート端子に、50%以上のデューティ比で電圧を印加して、放電電圧を充電電圧まで昇圧させる。上述したように、リチウムイオン電池の場合、充電電圧及び放電電圧の値はSOCに応じて変化しうる。従って、制御回路110は、MOSFET T1、T2のいずれかのゲート端子に電圧を印加する時間は、バッテリ装置10a、10bのSOCに応じて変化させてもよい。
When the
ステップS103の処理が終わると、電力制御システム1は、再びステップS101の処理に戻る。
When the process of step S103 ends, the
電力制御システム1は、図8の一連の処理を、電力制御システム1が動作している間、繰り返し実行する。なお、上記ステップS101の取得及び比較処理は、所定の間隔で実行され得る。
The
本開示の一実施形態に係る電力制御システム1は、図8に示したような一連の処理を実行することで、バッテリ装置10a、10bの間での充電状況のバランスを均衡化させることが可能になり、バッテリ装置10a、10bを効率良く使用することが出来る。
The
<2.まとめ>
以上説明したように本開示の一実施形態によれば、バッテリ装置10a、10bを正極線と中性線との間、及び中性線と負極線との間に直列に接続した場合に、バッテリ装置10a、10bの充電状況を比較して、バッテリ装置10a、10bの充電状況が均衡化するようにバッテリ装置10a、10b間で電力を融通させる、電力制御装置100、及び電力制御装置100を備える電力制御システム1が提供される。
<2. Summary>
As described above, according to the embodiment of the present disclosure, when the
本開示の一実施形態に係る電力制御装置100は、バッテリ装置10a、10bの充電状況を取得して比較し、バッテリ装置10a、10bの充電状況が均等化する方向へバッテリ装置10a、10b間で電力を融通させる。本開示の一実施形態に係る電力制御装置100は、バッテリ装置10a、10bの充電状況が均等化する方向へバッテリ装置10a、10b間で電力を融通させることで、バッテリ装置10a、10bの効率の良い使用を可能とすることが出来る。
The
また本開示の一実施形態に係る電力制御装置100は、双方向の昇降圧チョッパ回路を用いて、バッテリ装置10a、10b間で電力を双方向で融通させる。双方向の昇降圧チョッパ回路を用いて、バッテリ装置10a、10b間で電力を双方向で融通させることで、本開示の一実施形態に係る電力制御装置100は、バッテリ装置10a、10bの充電状況が均等化する方向へバッテリ装置10a、10b間で電力を融通させる際に、放電電圧を充電電圧以上に高め、効率のよい電力融通を可能にする。
Moreover, the
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present disclosure have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the technical scope of the present disclosure is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field of the present disclosure can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that it belongs to the technical scope of the present disclosure.
例えば、上記実施形態では、電力制御装置100は、コンパレータ120がバッテリ装置10a、10bの充電状況を取得して比較し、バッテリ装置10a、10bの充電状況が均等化する方向へバッテリ装置10a、10b間で電力を融通させていたが、本開示は係る例に限定されるものではない。
For example, in the above embodiment, in the
図6に示したように、リチウムイオン電池は、いずれのSOCにおいても放電電圧より充電電圧の方が高くなっていることが分かる。しかし、バッテリ装置10a、10bに使用するバッテリによっては低SOC時の充電電圧より高SOC時の放電電圧の方が高い場合が考えられる。バッテリ装置10a、10bにそのようなバッテリを用いた場合は、双方向チョッパ回路で放電電圧を充電電圧まで昇圧させる必要がない場合も考えられる。
As shown in FIG. 6, it can be seen that the charge voltage of the lithium ion battery is higher than the discharge voltage in any SOC. However, depending on the battery used for the
従って、電力制御装置100は、バッテリ装置10a、10bの充電状況を取得し、その充電状況に応じて、バッテリ装置10a、10b間で電力を融通させる際に、双方向チョッパ回路で放電電圧を充電電圧まで昇圧させるかどうかを決定してもよい。
Therefore, the
例えば電力制御装置100が、バッテリ装置10a、10bの充電状況を取得し、バッテリ装置10aからバッテリ装置10bへ電力を融通することを決定した場合、バッテリ装置10aの放電電圧をバッテリ装置10bの充電電圧まで昇圧させる必要がない充電状況であれば、
For example, when the
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。 Further, the effects described in the present specification are merely illustrative or exemplary and are not limited. That is, the technology according to the present disclosure can exhibit other effects that are apparent to those skilled in the art from the description of the present specification in addition to or instead of the above effects.
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
(1)
正の電位が印加される正極線と接地電位が印加される中性線との間に設けられる第1バッテリ及び前記中性線と負の電位が印加される負極線との間に設けられる第2バッテリから、前記第1バッテリの充電状況と前記第2バッテリの充電状況とを取得する取得部と、
前記取得部が取得した前記第1バッテリの充電状況と前記第2バッテリの充電状況とが均衡化するよう前記第1バッテリと前記第2バッテリとの間の電力融通を制御する電力制御部と、
を備え、
前記電力制御部は、双方向の昇降圧チョッパ回路を通じた前記第1バッテリと前記第2バッテリとの間の電力融通を制御する、電力制御装置。
(2)
前記昇降圧チョッパ回路は、
前記正極線と前記中性線との間に設けられる第1のトランジスタと、
前記正極線と前記中性線との間に設けられ、前記第1のトランジスタに並列に設けられる第1のキャパシタと、
前記中性線と前記負極線との間に設けられる第2のトランジスタと、
前記中性線と前記負極線との間に設けられ、前記第2のトランジスタに並列に設けられる第2のキャパシタと、
前記中性線に設けられるインダクタと、
を含む、前記(1)に記載の電力制御装置。
(3)
前記電力制御部は、前記取得部が取得した前記第1バッテリの充電状況及び前記第2バッテリの充電状況に基づいて前記第1のトランジスタまたは前記第2のトランジスタのいずれかを導通状態にさせる時間を決定する、前記(2)に記載の電力制御装置。
(4)
前記電力制御部は、前記第1のトランジスタまたは前記第2のトランジスタのいずれかを、50%を超える時間で導通状態にさせる、前記(3)に記載の電力制御装置。
(5)
前記電力制御部は、前記第1バッテリの充電状況と前記第2バッテリの充電状況とを取得して比較した結果、充電率の大きいバッテリから小さいバッテリへ電力を融通する、前記(1)〜(4)のいずれかに記載の電力制御装置。
(6)
前記第1バッテリ及び前記第2バッテリは、前記正極線と前記中性線との間、または前記中性線と前記負極線との間に接続される発電機より電力を受電する、前記(1)〜(5)のいずれかに記載の電力制御装置。
(7)
前記第1バッテリ及び前記第2バッテリは、前記正極線と前記中性線との間、または前記中性線と前記負極線との間に接続される負荷へ電力を供給する、前記(1)〜(6)のいずれかに記載の電力制御装置。
(8)
前記取得部は取得した前記第1バッテリの充電状況及び前記第2バッテリの充電状況を比較する比較部を含む、前記(1)〜(7)のいずれかに記載の電力制御装置。
(9)
前記比較部は、前記第1バッテリの充電状況と前記第2バッテリの充電状況とを比較する際に所定のヒステリシスを有する、前記(8)に記載の電力制御装置。
(10)
前記比較部の出力は、アナログの出力である、前記(8)または(9)に記載の電力制御装置。
(11)
前記比較部の出力は、デジタルの出力である、前記(8)または(9)記載の電力制御装置。
(12)
前記比較部は、前記第1バッテリの充電率と前記第2バッテリの充電率とを比較する、前記(8)〜(11)のいずれかに記載の電力制御装置。
(13)
前記電力制御部は、電力の融通時の出力電流の最大値を制限する、前記(1)〜(12)のいずれかに記載の電力制御装置。
(14)
前記電力制御部は、電力の融通時の出力電圧の最大値を前記第1バッテリ及び前記第2バッテリの最大充電電圧とする、前記(1)〜(13)のいずれかにに記載の電力制御装置。
(15)
正の電位が印加される正極線と接地電位が印加される中性線との間に設けられる第1バッテリの充電状況と、前記中性線と負の電位が印加される負極線との間に設けられる第2バッテリの充電状況とを取得することと、
前記取得の結果に基づいて前記第1バッテリの充電状況と前記第2バッテリの充電状況とが均衡化するよう、双方向の昇降圧チョッパ回路を通じて前記第1バッテリと前記第2バッテリとの間の電力融通を制御することと、
を含む、電力制御方法。
(16)
正の電位が印加される正極線と接地電位が印加される中性線との間に設けられる第1バッテリと、
前記中性線と負の電位が印加される負極線との間に設けられる第2バッテリと、
前記第1バッテリ及び前記第2バッテリから、前記第1バッテリの充電状況と前記第2バッテリの充電状況とを取得する取得部と、
前記取得部が取得した前記第1バッテリの充電状況と前記第2バッテリの充電状況とが均衡化するよう前記第1バッテリと前記第2バッテリとの間の電力融通を制御する電力制御部と、
を備え、
前記電力制御部は、双方向の昇降圧チョッパ回路を通じた前記第1バッテリと前記第2バッテリとの間の電力融通を制御する、電力制御システム。
The following configurations also belong to the technical scope of the present disclosure.
(1)
A first battery provided between a positive line to which a positive potential is applied and a neutral line to which a ground potential is applied, and a first battery provided between the neutral line and a negative line to which a negative potential is applied. An acquisition unit that acquires the charging status of the first battery and the charging status of the second battery from two batteries;
A power control unit that controls power interchange between the first battery and the second battery so that the charging status of the first battery and the charging status of the second battery acquired by the acquisition unit are balanced;
With
The power control unit is a power control device that controls power interchange between the first battery and the second battery through a bidirectional buck-boost chopper circuit.
(2)
The buck-boost chopper circuit is
A first transistor provided between the positive electrode line and the neutral line;
A first capacitor provided between the positive electrode line and the neutral line and provided in parallel with the first transistor;
A second transistor provided between the neutral wire and the negative electrode wire;
A second capacitor provided between the neutral line and the negative electrode line and provided in parallel with the second transistor;
An inductor provided in the neutral wire;
The power control device according to (1), including:
(3)
The power control unit is a time for bringing either the first transistor or the second transistor into a conductive state based on the charging state of the first battery and the charging state of the second battery acquired by the acquisition unit. The power control device according to (2), wherein:
(4)
The power control device according to (3), wherein the power control unit causes either the first transistor or the second transistor to be in a conductive state in a time exceeding 50%.
(5)
The power control unit obtains and compares the charging status of the first battery and the charging status of the second battery, and as a result, accommodates power from a battery with a large charging rate to a small battery, (1) to (1) 4) The power control apparatus according to any one of the above.
(6)
The first battery and the second battery receive power from a generator connected between the positive line and the neutral line or between the neutral line and the negative line, (1 The power control apparatus according to any one of (5) to (5).
(7)
The first battery and the second battery supply electric power to a load connected between the positive line and the neutral line or between the neutral line and the negative line, (1) The power control device according to any one of to (6).
(8)
The power control device according to any one of (1) to (7), wherein the acquisition unit includes a comparison unit that compares the acquired charging state of the first battery and the charging state of the second battery.
(9)
The power control apparatus according to (8), wherein the comparison unit has a predetermined hysteresis when comparing a charging state of the first battery and a charging state of the second battery.
(10)
The power control device according to (8) or (9), wherein the output of the comparison unit is an analog output.
(11)
The power control apparatus according to (8) or (9), wherein an output of the comparison unit is a digital output.
(12)
The power control apparatus according to any one of (8) to (11), wherein the comparison unit compares a charging rate of the first battery with a charging rate of the second battery.
(13)
The power control unit according to any one of (1) to (12), wherein the power control unit limits a maximum value of an output current when power is accommodated.
(14)
The power control unit according to any one of (1) to (13), wherein the power control unit sets a maximum value of an output voltage at the time of power accommodation as a maximum charging voltage of the first battery and the second battery. apparatus.
(15)
Between the state of charge of the first battery provided between a positive line to which a positive potential is applied and a neutral line to which a ground potential is applied, and between the neutral line and a negative line to which a negative potential is applied Obtaining the charging status of the second battery provided in
Between the first battery and the second battery through a bidirectional buck-boost chopper circuit so that the charging state of the first battery and the charging state of the second battery are balanced based on the result of the acquisition. Controlling power interchange,
A power control method.
(16)
A first battery provided between a positive line to which a positive potential is applied and a neutral line to which a ground potential is applied;
A second battery provided between the neutral line and a negative line to which a negative potential is applied;
An acquisition unit that acquires the charging status of the first battery and the charging status of the second battery from the first battery and the second battery;
A power control unit that controls power interchange between the first battery and the second battery so that the charging status of the first battery and the charging status of the second battery acquired by the acquisition unit are balanced;
With
The power control unit is a power control system that controls power interchange between the first battery and the second battery through a bidirectional buck-boost chopper circuit.
1 :電力制御システム
3 :直流
10a :バッテリ装置
10b :バッテリ装置
11 :正極線
12 :中性線
13 :負極線
20a :機器
20b :機器
30 :機器
100 :電力制御装置
110 :制御回路
120 :コンパレータ
1: Power control system 3:
Claims (13)
前記取得部が取得した前記第1バッテリの充電状況と前記第2バッテリの充電状況とが均衡化するよう前記第1バッテリと前記第2バッテリとの間の電力融通を制御する電力制御部と、
を備え、
前記電力制御部は、双方向の昇降圧チョッパ回路を通じた前記第1バッテリと前記第2バッテリとの間の電力融通を制御し、
前記昇降圧チョッパ回路は、
前記正極線と前記中性線との間に設けられる第1のトランジスタと、
前記正極線と前記中性線との間に設けられ、前記第1のトランジスタに並列に設けられる第1のキャパシタと、
前記中性線と前記負極線との間に設けられる第2のトランジスタと、
前記中性線と前記負極線との間に設けられ、前記第2のトランジスタに並列に設けられる第2のキャパシタと、
前記中性線に設けられるインダクタと、
を含み、
前記電力制御部は、前記取得部が取得した前記第1バッテリの充電状況及び前記第2バッテリの充電状況に基づいて前記第1のトランジスタまたは前記第2のトランジスタのいずれかを、50%を超える時間で導通状態にさせる、電力制御装置。 A first battery, which is a lithium ion battery, provided between a positive line to which a positive potential is applied and a neutral line to which a ground potential is applied, and a neutral line and a negative line to which a negative potential is applied An acquisition unit that acquires a charging status of the first battery and a charging status of the second battery from a second battery that is a lithium ion battery provided therebetween,
A power control unit that controls power interchange between the first battery and the second battery so that the charging status of the first battery and the charging status of the second battery acquired by the acquisition unit are balanced;
With
The power control unit controls power interchange between the first battery and the second battery through a bidirectional buck-boost chopper circuit;
The buck-boost chopper circuit is
A first transistor provided between the positive electrode line and the neutral line;
A first capacitor provided between the positive electrode line and the neutral line and provided in parallel with the first transistor;
A second transistor provided between the neutral wire and the negative electrode wire;
A second capacitor provided between the neutral line and the negative electrode line and provided in parallel with the second transistor;
An inductor provided in the neutral wire;
Including
The power control unit exceeds 50% of either the first transistor or the second transistor based on the charging status of the first battery and the charging status of the second battery acquired by the acquisition unit. A power control device that makes it conductive in time.
前記取得の結果に基づいて前記第1バッテリの充電状況と前記第2バッテリの充電状況とが均衡化するよう、双方向の昇降圧チョッパ回路を通じて前記第1バッテリと前記第2バッテリとの間の電力融通を制御することと、
を含み、
前記昇降圧チョッパ回路は、
前記正極線と前記中性線との間に設けられる第1のトランジスタと、
前記正極線と前記中性線との間に設けられ、前記第1のトランジスタに並列に設けられる第1のキャパシタと、
前記中性線と前記負極線との間に設けられる第2のトランジスタと、
前記中性線と前記負極線との間に設けられ、前記第2のトランジスタに並列に設けられる第2のキャパシタと、
前記中性線に設けられるインダクタと、
を含み、
前記電力融通を制御することは、取得した前記第1バッテリの充電状況及び前記第2バッテリの充電状況に基づいて前記第1のトランジスタまたは前記第2のトランジスタのいずれかを、50%を超える時間で導通状態にさせる、電力制御方法。 The charging state of the first battery, which is a lithium ion battery provided between the positive line to which a positive potential is applied and the neutral line to which a ground potential is applied, and the neutral line and a negative potential are applied. Obtaining a charging status of a second battery which is a lithium ion battery provided between the negative electrode line;
Between the first battery and the second battery through a bidirectional buck-boost chopper circuit so that the charging state of the first battery and the charging state of the second battery are balanced based on the result of the acquisition. Controlling power interchange,
Including
The buck-boost chopper circuit is
A first transistor provided between the positive electrode line and the neutral line;
A first capacitor provided between the positive electrode line and the neutral line and provided in parallel with the first transistor;
A second transistor provided between the neutral wire and the negative electrode wire;
A second capacitor provided between the neutral line and the negative electrode line and provided in parallel with the second transistor;
An inductor provided in the neutral wire;
Including
Controlling the power interchange is a time exceeding 50% of either the first transistor or the second transistor based on the acquired charging state of the first battery and the charging state of the second battery. A power control method in which the power is turned on.
前記中性線と負の電位が印加される負極線との間に設けられるリチウムイオンバッテリである第2バッテリと、
前記第1バッテリ及び前記第2バッテリから、前記第1バッテリの充電状況と前記第2バッテリの充電状況とを取得する取得部と、
前記取得部が取得した前記第1バッテリの充電状況と前記第2バッテリの充電状況とが均衡化するよう前記第1バッテリと前記第2バッテリとの間の電力融通を制御する電力制御部と、
を備え、
前記電力制御部は、双方向の昇降圧チョッパ回路を通じた前記第1バッテリと前記第2バッテリとの間の電力融通を制御し、
前記昇降圧チョッパ回路は、
前記正極線と前記中性線との間に設けられる第1のトランジスタと、
前記正極線と前記中性線との間に設けられ、前記第1のトランジスタに並列に設けられる第1のキャパシタと、
前記中性線と前記負極線との間に設けられる第2のトランジスタと、
前記中性線と前記負極線との間に設けられ、前記第2のトランジスタに並列に設けられる第2のキャパシタと、
前記中性線に設けられるインダクタと、
を含み、
前記電力制御部は、前記取得部が取得した前記第1バッテリの充電状況及び前記第2バッテリの充電状況に基づいて前記第1のトランジスタまたは前記第2のトランジスタのいずれかを、50%を超える時間で導通状態にさせる、電力制御システム。 A first battery that is a lithium ion battery provided between a positive line to which a positive potential is applied and a neutral line to which a ground potential is applied;
A second battery that is a lithium ion battery provided between the neutral wire and a negative electrode wire to which a negative potential is applied;
An acquisition unit that acquires the charging status of the first battery and the charging status of the second battery from the first battery and the second battery;
A power control unit that controls power interchange between the first battery and the second battery so that the charging status of the first battery and the charging status of the second battery acquired by the acquisition unit are balanced;
With
The power control unit controls power interchange between the first battery and the second battery through a bidirectional buck-boost chopper circuit;
The buck-boost chopper circuit is
A first transistor provided between the positive electrode line and the neutral line;
A first capacitor provided between the positive electrode line and the neutral line and provided in parallel with the first transistor;
A second transistor provided between the neutral wire and the negative electrode wire;
A second capacitor provided between the neutral line and the negative electrode line and provided in parallel with the second transistor;
An inductor provided in the neutral wire;
Including
The power control unit exceeds 50% of either the first transistor or the second transistor based on the charging status of the first battery and the charging status of the second battery acquired by the acquisition unit. A power control system that keeps conducting in time.
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