JPH07222369A - 蓄電池充放電装置 - Google Patents

蓄電池充放電装置

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JPH07222369A
JPH07222369A JP1057894A JP1057894A JPH07222369A JP H07222369 A JPH07222369 A JP H07222369A JP 1057894 A JP1057894 A JP 1057894A JP 1057894 A JP1057894 A JP 1057894A JP H07222369 A JPH07222369 A JP H07222369A
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Kunizo Morimoto
本 國 三 森
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 放電時、蓄電池に蓄積された電力を交流電源
に回生できる蓄電池の充放電装置を提供する。 【構成】 交流電源をコンバータCONV、平滑回路及
びチョッパ回路CHを介して蓄電池BATに充電し、ま
た蓄電池からチョッパ回路及びインバータINVを介し
て交流電源に対し回生放電を行う。平滑回路におけるコ
ンデンサCに充電する整流回路RECTと、一対の第1
のダイオードD1,D5と、充放電時とで切り換えら
れ、第1のダイオードの他極の一方に選択的に接続され
る第1のスイッチと、可制御スイッチング素子および第
2のダイオードの直列回路、第2のダイオードと逆向き
で直列回路に並列接続された第3のダイオードを有し、
第1のスイッチと同時に切り換えられ、放電時にスイッ
チング素子と第3のダイオードとの相互接続点を蓄電池
の他方の極に接続し、充電時は開放する第2のスイッチ
とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は蓄電池の充放電装置に係
り、とくに放電出力を電源に回生するようにした装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の充放電装置としては、た
とえば図3に示した、特開平2−261020号および
同2−261021号公報に示されるように、3相変圧
器の2次巻線に充電用整流回路である3相コンバータ1
と放電用整流回路である3相インバータ3とを並列接続
し、さらにリアクトル5およびコンデンサ6からなる平
滑回路、およびダイオードブリッジおよびトランジスタ
により構成されたチョッパ回路7を介して蓄電池8を接
続した構成を採っている。そして、これら公知の装置で
は、充電用駆動回路2によりコンバータ1を制御し、ま
た蓄電池8に流れる電流によりチョッパ回路7を制御
し、平滑回路のコンデンサ6の両端間電圧およびインバ
ータ3の電流により放電用制御回路4によってインバー
タ3の制御を行っている。これは、蓄電池8の放電時に
放電電流を熱として浪費することを防止し、電源に回生
するように原理的な構成がなされたものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この装置を実際に動作
させてみると、3相コンバータ1の出力がチョッパ回路
7により降圧制御されて蓄電池8に供給されて蓄電池8
が充電される。充電後放電時には蓄電池8の出力がチョ
ッパ回路7により降圧制御されて3相インバータ3に与
えられる。
【0004】この結果、放電時3相インバータ3の入力
端には、3相コンバータ1の出力電圧よりもかなり低い
電圧が与えられることになり、3相インバータ3から交
流電源に回生出力を送り出せない。
【0005】本発明は上述の点を考慮してなされたもの
で、蓄電池の充放電に際してのチョッパ回路での電圧降
下を補償して蓄電池放電電力を交流電源に回生し得るよ
うにした蓄電池の充放電装置を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明では、請求項1記載の、交流電源からの交流をコン
バータにより変換し平滑回路を通して平滑化した直流を
チョッパ回路を介して蓄電池に対して充電し、充電後に
蓄電池からチョッパ回路を経た直流をインバータにより
交流変換して交流電源に対し回生放電を行うことを繰り
返し行うための蓄電池充放電装置において、前記交流電
源からの交流を変換して前記平滑回路におけるコンデン
サに充電するための整流回路と、各一極が相互に接続さ
れ各多極が開放された状態に逆向きに接続された一対の
第1のダイオードと、前記蓄電池の充電時と放電時とで
切り換え操作が行われ、前記第1のダイオードの他極の
一方に選択的に接続される第1のスイッチと、可制御ス
イッチング素子および第2のダイオードの直列回路、な
らびに前記第2のダイオードと逆向きであり前記直列回
路に並列接続された第3のダイオードを有し、前記第1
のスイッチと前記蓄電池の一方の極との間に直列接続さ
れた双方向通電路と、前記第1のスイッチと同時に切り
換えられ、前記蓄電池の放電時に前記双方向通電路にお
ける前記スイッチング素子と前記第3のダイオードとの
相互接続点を前記蓄電池の他方の極に接続し、充電時は
開放する第2のスイッチとをそなえたことを特徴とする
蓄電池充放電装置、および請求項2記載の、請求項1記
載の装置における前記可制御スイッチング素子は、トラ
ンジスタである蓄電池充放電装置、を提供するものであ
る。
【0007】
【作用】請求項1記載の構成によれば、蓄電池に充電す
るときは、コンバータにより交流を直流に変換して平滑
回路で平滑し、チョッパ回路で充電電流を制御しつつ蓄
電池に給電する。蓄電池から放電するときは、チョッパ
回路で放電電流を制御しつつ蓄電池からの電力を昇圧し
てインバータに与え、インバータにより交流に変換す
る。この際チョッパ回路とインバータ回路との間に設け
られた平滑回路のコンデンサは整流回路から充電されて
おり、蓄電池の電圧より高い電圧となっている。これに
より放電時のチョッパの昇圧動作が安定に行なわれる。
【0008】請求項2記載の構成によれば、可制御スイ
チッング素子としてのトランジスタのスイッチング動作
により、電池の充電、放電電流が制御される。
【0009】
【発明の効果】請求項1記載の構成によれば、放電時イ
ンバータの入力端に接続されている平滑回路のコンデン
サの両端間電圧はチョッパ回路の昇圧動作により高く保
たれているためインバータの出力電圧も高くなり、交流
電源に良好に回生される。
【0010】請求項2記載の構成によれば、チョッパ回
路のトランジスタを開閉制御して蓄電池への充電、また
それからの放電をともに円滑に行うことができる。
【0011】
【実施例】図1は、本発明の一実施例を示したものであ
る。同図において、TRは変圧器であり、その1次巻線
W1から交流電力を取り込んで2次巻線W2および3次
巻線W3に出力を生じ、2次巻線W2の出力をコンバー
タCONVを介して直流変換し、蓄電池BATを充電
し、また3次巻線W3の出力を整流器RECTにより整
流してインダクタンスL1とコンデンサC1とによる平
滑回路におけるコンデンサC1に充電する。他方、2次
巻線W2は蓄電池BATを放電するときインバータIN
Vにより交流変換した出力を交流電源に回生するもので
もある。
【0012】この蓄電池BATの充放電に際して、トラ
ンジスタQ1、ダイオードD1−D5および切り換えス
イッチSWなどにより構成されたチョッパCHが電流制
御を行う。この電流制御は、分流器SHにより検出され
た蓄電池BATの流入もしくは流出電流に応じて制御回
路CONT3が行い、蓄電池BATの充放電を行う。蓄
電池BATには、インダクタンスL2とコンデンサC2
とからなる平滑回路が接続されている。
【0013】また、コンバータCONVの制御は分圧器
VDが検出したコンデンサC1両端間の電圧に応じて制
御回路CONT1が行い、インバータINVの制御は分
圧器VDが検出したコンデンサC1両端間の電圧に応じ
て制御回路CONT2が行う。
【0014】この図1に示した回路は、切り換えスイッ
チSWを充電側Cに倒せばチョッパCHが蓄電池BAT
を充電するように接続され蓄電池BATを充電し、切り
換えスイッチSWを放電側Dに倒せば蓄電池BATから
放電するようにチョッパCHが接続される。
【0015】これとともに、切り換えスイッチSWの切
り換えによってコンバータCONVとインバータINV
とを選択的に運転させ、蓄電池BATに対して充電する
か蓄電池BATから放電する。
【0016】いま切り換えスイッチSWが充電側Cに倒
されると、蓄電池BATに給電する回路構成となる。す
なわち、制御回路CONT1が動作してコンバータCO
NVが運転状態になり、チョッパCHではダイオードD
1、トランジスタQ1、ダイオードD2およびD4なら
びに平滑回路のインダクタンスL2、コンデンサC2に
よる降圧チョッパが形成され、平滑回路を介してコンバ
ータCONVから与えられる出力がチョッパCHで電流
制御されて蓄電池BATに供給される。蓄電池BATに
供給される電流は、分流器SHで検出され、制御回路C
ONT3で基準信号と比較され、この比較結果に応じた
信号がトランジスタQ1に与えられる。これによりトラ
ンジスタQ1のオン、オフが制御されて蓄電池BATへ
の充電電流が制御される。このときダイオードD3、D
5は動作に関与しない。
【0017】次に切り換えスイッチSWが放電側Dに倒
されると、蓄電池BATから放電する回路構成となる。
すなわち、制御回路CONT2が動作してインバータI
NVが運転状態となり、チョッパCHではインダクタン
スL2、ダイオードD3、トランジスタQ1なる経路が
蓄電池BAT両端間に接続された状態となる。そして、
トランジスタQ1がオンであると蓄電池BATからの電
流はインダクタンスL2、ダイオードD3、トランジス
タQ1を通って蓄電池BATに戻る。これによりインダ
クタンスL2にエネルギが蓄積される。次いで、トラン
ジスタQ1がオフになると、インダクタンスL2に蓄積
されたエネルギが電流としてダイオードD3、D5を介
してコンデンサC1に流れ込み、インダクタンスL2の
蓄積エネルギがコンデンサC1に移行する。
【0018】ここで注目すべきは、コンデンサC1は常
時整流回路RECTに接続されていて、その両端間電圧
が蓄電池の充電電圧よりも高く保たれていることであ
る。ここでチョッパCHは昇圧チョッパとして動作する
訳であるが、もしコンデンサC1の端子電圧が蓄電池B
ATの充電電圧よりも低いと、切り換えスイッチSWを
放電側に倒すと同時にインダクタンスL2、ダイオード
D3、D5を通して放電が始まり、昇圧チョッパとして
の正常な動作ができないことになる。コンデンサC1の
両端間電圧が蓄電池BATの充電電圧よりも高く保たれ
ていることによりチョッパCHは昇圧チョッパとして動
作し、その結果インバータINVは交流電源に回生する
に十分な電圧の出力を形成して変圧器TRの2次巻線に
送り込むことができる。
【0019】この間制御回路CONT3はトランジスタ
Q1のオン、オフ時間を制御して蓄電池BATの放電電
流が一定になるようにする。また制御回路CONT2は
インバータINVをコンデンサC1の両端間電圧が一定
になるように制御する。
【0020】図2は、図1の回路におけるダイオードD
1、D5とスイッチSWの一つとの他の例を示したもの
である。すなわち、同図(a)ではダイオードD1と直
列にトランジスタQcを、、またダイオードD5と直列
にトランジスタQdを接続して、トランジスタQcがオ
ンのときは充電用経路を形成し、トランジスタQdがオ
ンのときは放電用経路を形成するようにしたものであ
る。また、同図(b)では、ダイオードD1と同D5と
を逆直列に接続するとともに各ダイオードと並列にトラ
ンジスタQc、Qdをそれぞれ接続してブリッジ回路と
し、トランジスタQcをオンにして充電用経路を形成
し、トランジスタQdをオンにして放電用経路を形成す
るようにしたものである。
【0021】ここでトランジスタとして示したスイッチ
ング素子としては、バイポーラトランジスタ、MOSト
ランジスタ、ゲート制御型サイリスタ、IGBTなどの
自己消弧型のものを適宜選択して用いればよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の回路構成を示す図。
【図2】図1の実施例におけるダイオードD1およびD
5とスイッチSWとに置き変わる回路構成を示した図。
【図3】従来の蓄電池充放電装置の回路構成を示す図で
ある。
【符号の説明】
1 充電用整流回路 2 充電用駆動回路 3 インバータ 4 回生用駆動回路 5 リアクトル 6 コンデンサ 7 チョッパ 8 蓄電池 BAT 蓄電池 CH チョッパ CONT 制御回路 CONV コンバータ INV インバータ Q トランジスタ SH 分流器 SW スイッチ TR 変圧器 VD 分圧器
【手続補正書】
【提出日】平成6年4月13日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図2
【補正方法】変更
【補正内容】
【図2】
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】交流電源からの交流をコンバータにより変
    換し平滑回路を通して平滑化した直流をチョッパ回路を
    介して蓄電池に対して充電し、充電後に蓄電池からチョ
    ッパ回路を経た直流をインバータにより交流変換して交
    流電源に対し回生放電を行うことを繰り返し行うための
    蓄電池充放電装置において、 前記交流電源からの交流を直流変換して前記平滑回路に
    おけるコンデンサに充電するための整流回路と各一極が
    相互に接続され各他極が開放された状態に逆向きに接続
    された一対の第1のダイオードと、 前記蓄電池の充電時と放電時とで切り換え操作が行わ
    れ、前記第1のダイオードの他極の一方に選択的に接続
    される第1のスイッチと、 可制御スイッチング素子および第2のダイオードの直列
    回路、ならびに前記第2のダイオードと逆向きであり前
    記直列回路に並列接続された第3のダイオードを有し、
    前記第1のスイッチと前記蓄電池の一方の極との間に直
    列接続された双方向通電路と、 前記第1のスイッチと同時に切り換えられ、前記蓄電池
    の放電時に前記双方向通電路における前記スイッチング
    素子と前記第3のダイオードとの相互接続点を前記蓄電
    池の他方の極に接続し、充電時は開放する第2のスイッ
    チとをそなえたことを特徴とする蓄電池充放電装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の装置において、 前記可制御スイッチング素子は、トランジスタである蓄
    電池充放電装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100387584B1 (ko) * 2000-10-06 2003-06-18 넥스콘 테크놀러지 주식회사 베터리 제조를 위한 충 방전기
JP2012125083A (ja) * 2010-12-10 2012-06-28 Mitsubishi Electric Corp 交流モータ駆動装置
CN106712226A (zh) * 2017-03-31 2017-05-24 许继电源有限公司 充电机、直流充电防反灌装置及控制方法
WO2021048587A1 (ja) 2019-09-13 2021-03-18 日産自動車株式会社 全固体リチウムイオンニ次電池システム、および全固体リチウムイオンニ次電池用充電装置

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US11460510B1 (en) 2019-09-13 2022-10-04 Nissan Motor Co., Ltd. All-solid-state lithium ion secondary battery system and charging device for all-solid-state lithium ion secondary batteries

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