JPWO2021215131A5 - - Google Patents
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Description
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る充放電ユニットは、
電源から供給される電力を変換して電圧を出力する電力供給ユニットに接続される負荷と、前記負荷に接続され一定の電圧を出力する蓄電部と、の間に接続され、前記蓄電部の充放電を制御する充放電ユニットであって、
前記負荷と前記蓄電部との間に並列接続され、前記負荷へ電流を出力する第1電力変換回路と、前記蓄電部へ電流を出力する第2電力変換回路と、
前記第1電力変換回路と前記第2電力変換回路とに接続され、前記第1電力変換回路と前記第2電力変換回路と制御するユニット制御部と、を備え、
前記第1電力変換回路の出力は、前記第2電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記第2電力変換回路の出力は、前記第1電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記ユニット制御部は、前記電力供給ユニットから前記負荷へ供給される電流が予め設定された電流上限値未満のときに、前記第1電力変換回路が出力する電流と前記第2電力変換回路が出力する電流とがゼロより大きくなるように前記第1電力変換回路および前記第2電力変換回路を制御する第1モードで前記第1電力変換回路および前記第2電力変換回路を制御し、前記電力供給ユニットから前記負荷へ供給される電流が予め設定された電流上限値以上のときに、前記第1電力変換回路が出力する電流をゼロより大きい値となるように制御するとともに前記第2電力変換回路に、前記蓄電部へ出力する電流を停止する充電停止動作をさせる第2モードで前記第1電力変換回路および前記第2電力変換回路を制御する。
電源から供給される電力を変換して電圧を出力する電力供給ユニットに接続される負荷と、前記負荷に接続され一定の電圧を出力する蓄電部と、の間に接続され、前記蓄電部の充放電を制御する充放電ユニットであって、
前記負荷と前記蓄電部との間に並列接続され、前記負荷へ電流を出力する第1電力変換回路と、前記蓄電部へ電流を出力する第2電力変換回路と、
前記第1電力変換回路と前記第2電力変換回路とに接続され、前記第1電力変換回路と前記第2電力変換回路と制御するユニット制御部と、を備え、
前記第1電力変換回路の出力は、前記第2電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記第2電力変換回路の出力は、前記第1電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記ユニット制御部は、前記電力供給ユニットから前記負荷へ供給される電流が予め設定された電流上限値未満のときに、前記第1電力変換回路が出力する電流と前記第2電力変換回路が出力する電流とがゼロより大きくなるように前記第1電力変換回路および前記第2電力変換回路を制御する第1モードで前記第1電力変換回路および前記第2電力変換回路を制御し、前記電力供給ユニットから前記負荷へ供給される電流が予め設定された電流上限値以上のときに、前記第1電力変換回路が出力する電流をゼロより大きい値となるように制御するとともに前記第2電力変換回路に、前記蓄電部へ出力する電流を停止する充電停止動作をさせる第2モードで前記第1電力変換回路および前記第2電力変換回路を制御する。
また、本発明の一態様に係る充放電ユニットは、
電源から供給される電力を変換して電圧を出力する電力供給ユニットに接続される負荷と、前記負荷に接続され一定の電圧を出力する蓄電部と、の間に接続され、前記蓄電部の充放電を制御する充放電ユニットであって、
前記負荷と前記蓄電部との間に並列接続され、前記負荷へ電流を出力する第1電力変換回路と、前記蓄電部へ電流を出力する第2電力変換回路と、
前記第1電力変換回路と前記第2電力変換回路とに接続され、前記第1電力変換回路と前記第2電力変換回路と制御するユニット制御部と、を備え、
前記第1電力変換回路の出力は、前記第2電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記第2電力変換回路の出力は、前記第1電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記ユニット制御部が、前記第1電力変換回路が出力する電流と前記第2電力変換回路が出力する電流とがゼロより大きくなるように前記第1電力変換回路および前記第2電力変換回路を制御する第1モードと、前記第1電力変換回路が出力する電流をゼロより大きい値となるように制御するとともに前記第2電力変換回路に、前記蓄電部へ出力する電流を停止する充電停止動作をさせる第2モードと、で前記第1電力変換回路および前記第2電力変換回路を制御し、前記第1モードにおいて、現時点を含む予め設定された判定期間内における前記電力供給ユニットから前記負荷へ供給される電流の電流値の履歴に基づいて、前記第1電力変換回路が前記負荷へ出力する電流の値と、前記第2電力変換回路が前記蓄電部へ出力する電流の値とを制御する。
電源から供給される電力を変換して電圧を出力する電力供給ユニットに接続される負荷と、前記負荷に接続され一定の電圧を出力する蓄電部と、の間に接続され、前記蓄電部の充放電を制御する充放電ユニットであって、
前記負荷と前記蓄電部との間に並列接続され、前記負荷へ電流を出力する第1電力変換回路と、前記蓄電部へ電流を出力する第2電力変換回路と、
前記第1電力変換回路と前記第2電力変換回路とに接続され、前記第1電力変換回路と前記第2電力変換回路と制御するユニット制御部と、を備え、
前記第1電力変換回路の出力は、前記第2電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記第2電力変換回路の出力は、前記第1電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記ユニット制御部が、前記第1電力変換回路が出力する電流と前記第2電力変換回路が出力する電流とがゼロより大きくなるように前記第1電力変換回路および前記第2電力変換回路を制御する第1モードと、前記第1電力変換回路が出力する電流をゼロより大きい値となるように制御するとともに前記第2電力変換回路に、前記蓄電部へ出力する電流を停止する充電停止動作をさせる第2モードと、で前記第1電力変換回路および前記第2電力変換回路を制御し、前記第1モードにおいて、現時点を含む予め設定された判定期間内における前記電力供給ユニットから前記負荷へ供給される電流の電流値の履歴に基づいて、前記第1電力変換回路が前記負荷へ出力する電流の値と、前記第2電力変換回路が前記蓄電部へ出力する電流の値とを制御する。
また、本発明の一態様に係る充放電ユニットは、
電源から供給される電力を変換して電圧を出力する電力供給ユニットに接続される負荷と、前記負荷に接続され一定の電圧を出力する蓄電部と、の間に接続され、前記蓄電部の充放電を制御する充放電ユニットであって、
前記負荷と前記蓄電部との間に並列接続され、前記負荷へ電流を出力する第1電力変換回路と、前記蓄電部へ電流を出力する第2電力変換回路と、
前記第1電力変換回路と前記第2電力変換回路とに接続され、前記第1電力変換回路と前記第2電力変換回路と制御するユニット制御部と、を備え、
前記第1電力変換回路の出力は、前記第2電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記第2電力変換回路の出力は、前記第1電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記第1電力変換回路および前記第2電力変換回路が、それぞれ、双方向DC-DCコンバータであり、前記蓄電部へ電流を出力する充電動作と、前記負荷へ電流を出力する放電動作と、が可能であり、
前記ユニット制御部が、前記第1電力変換回路が出力する電流と前記第2電力変換回路が出力する電流とがゼロより大きくなるように前記第1電力変換回路および前記第2電力変換回路を制御する第1モードと、前記第1電力変換回路が出力する電流をゼロより大きい値となるように制御するとともに前記第2電力変換回路に、前記蓄電部へ出力する電流を停止する充電停止動作をさせる第2モードと、前記第2電力変換回路から前記負荷へ出力する放電電力と、前記第1電力変換回路が前記蓄電部へ出力する電流とが、ゼロより大きくなるように、前記第1電力変換回路および前記第2電力変換回路を制御する第3モードと、前記第2電力変換回路が前記負荷へ出力する電流をゼロより大きい値に制御するとともに前記第1電力変換回路に前記蓄電部へ出力する電流を停止する充電停止動作を行わせる第4モードと、で前記第1電力変換回路および前記第2電力変換回路を制御する。
電源から供給される電力を変換して電圧を出力する電力供給ユニットに接続される負荷と、前記負荷に接続され一定の電圧を出力する蓄電部と、の間に接続され、前記蓄電部の充放電を制御する充放電ユニットであって、
前記負荷と前記蓄電部との間に並列接続され、前記負荷へ電流を出力する第1電力変換回路と、前記蓄電部へ電流を出力する第2電力変換回路と、
前記第1電力変換回路と前記第2電力変換回路とに接続され、前記第1電力変換回路と前記第2電力変換回路と制御するユニット制御部と、を備え、
前記第1電力変換回路の出力は、前記第2電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記第2電力変換回路の出力は、前記第1電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記第1電力変換回路および前記第2電力変換回路が、それぞれ、双方向DC-DCコンバータであり、前記蓄電部へ電流を出力する充電動作と、前記負荷へ電流を出力する放電動作と、が可能であり、
前記ユニット制御部が、前記第1電力変換回路が出力する電流と前記第2電力変換回路が出力する電流とがゼロより大きくなるように前記第1電力変換回路および前記第2電力変換回路を制御する第1モードと、前記第1電力変換回路が出力する電流をゼロより大きい値となるように制御するとともに前記第2電力変換回路に、前記蓄電部へ出力する電流を停止する充電停止動作をさせる第2モードと、前記第2電力変換回路から前記負荷へ出力する放電電力と、前記第1電力変換回路が前記蓄電部へ出力する電流とが、ゼロより大きくなるように、前記第1電力変換回路および前記第2電力変換回路を制御する第3モードと、前記第2電力変換回路が前記負荷へ出力する電流をゼロより大きい値に制御するとともに前記第1電力変換回路に前記蓄電部へ出力する電流を停止する充電停止動作を行わせる第4モードと、で前記第1電力変換回路および前記第2電力変換回路を制御する。
充放電ユニット102は、電力供給ユニット101の出力端teA、teB、teCとバッテリ41との間に接続され、バッテリ41と負荷31の間に流れる電流を制御する。充放電ユニット102は、充放電回路13と、放電回路14と、バッテリ41と、電流検出部234と、電圧検出部233と、ユニット制御部51と、負荷31と放電回路14と充放電回路13とに接続される配線L11、L12と、を有する。放電回路14は、バッテリ41に蓄えられた電気を負荷31へ放電する第1電力変換回路である。放電回路14は、DC-DCコンバータ141と、DC-DCコンバータ141の動作を制御するコンバータ制御部142と、電流検出部242と、電圧検出部241と、を有する。DC-DCコンバータ141は、例えば図2(A)に示すような降圧動作をする非絶縁型DC-DCコンバータであり、バッテリ41の出力端間に接続された2つのスイッチング素子Q1411、Q1412と、インダクタL141と、コンデンサC141と、を有する。スイッチング素子Q1411、Q1412は、例えばNチャネル型のMOSFETであり、スイッチング素子Q1411のソースがスイッチング素子Q1412のドレインに接続されている。インダクタL141の一端は、スイッチング素子Q1411のソースおよびスイッチング素子Q1412のドレインに共通接続されている。コンデンサC141は、インダクタL141の他端とスイッチング素子Q1412のソースとの間に接続され、両端間に生じる電圧が負荷31へ出力される。コンバータ制御部142は、DC-DCコンバータ141をPWM(Pulse Width Modulation)制御する。
図7に示すように、ユニット制御部2051は、実施の形態1で説明したユニット制御部51と同様のハードウェア構成を有し、電流取得部511、特定部512、指令部513、SOC情報取得部2514および目標電流決定部2515として機能する。なお、図7において、実施の形態1と同様の構成については図3と同一の符号を付している。また、メモリには、放電目標電流値記憶部531と、充放電制御情報記憶部532と、目標電流値候補記憶部2533と、を有する。目標電流値候補記憶部2533は、例えば図8(A)に示すように、放電回路14の目標電流値情報を、対応するバッテリ41の出力電圧を示すSOC情報に対応づけて記憶している。図8(A)に示す例では、バッテリ41の出力電圧Vsocが、予め設定された電圧閾値V1以上の場合、放電回路14の出力電流の目標電流値を電流値Ioutt1に設定し、バッテリ41の出力電圧Vsocが、電圧閾値V1よりも低い電圧閾値V2以上且つ電圧閾値V1未満の場合、放電回路14の出力電流の目標電流値を電流値Ioutt1よりも小さい電流値Ioutt2に設定している。また、バッテリ41の出力電圧Vsocが、電圧閾値V2未満の場合、放電回路14の出力電流の目標電流値を電流値Ioutt2よりも小さい電流値Ioutt3に設定している。即ち、放電回路14の出力電流の目標電流値は、バッテリ41の出力電圧が小さくなるほど小さくなるように設定されている。
電流取得部511は、コンバータ制御部122A、122B、122CからAC-DCコンバータ121A、121B、121Cの出力電流の電流値を示す電流値情報を取得すると、取得した電流値情報を特定部512に通知するとともに電流値履歴記憶部3534に時系列で記憶させる。割合算出部3514は、電流値履歴記憶部3534および目標電流値候補記憶部3533が記憶する情報を参照して、前述の判定期間内における目標電流値候補記憶部3533が記憶する各出力電流範囲の発生割合を算出する。割合算出部3514は、算出した各出力電流範囲の発生割合を示す発生割合情報を目標電流決定部3515へ通知する。目標電流決定部3515は、割合算出部3514から通知される発生割合情報に基づいて、発生割合が最大の出力電流範囲を特定する。そして、目標電流決定部3515は、目標電流値候補記憶部3533が記憶する情報を参照して、特定した発生割合が最大の出力電流範囲に対応づけられた目標電流値を放電目標電流値として特定する。また、目標電流決定部3515は、特定した放電目標電流値を示す目標電流値情報で、放電目標電流値記憶部531が記憶する放電目標電流値情報を更新する。
第2モードの制御とは、双方向DC-DCコンバータ4141から配線L11へ向かう方向に流れる電流が、ゼロより大きい値として電流検出部242で検出され、且つ、双方向DC-DCコンバータ131の充電を停止する充電停止動作を行う制御である。本変形例では、Iout≧Ith3のときに、第2モードの制御が行われる。
第3モードの制御とは、双方向DC-DCコンバータ131から配線L12へ向かう方向に流れる電流が、ゼロより大きい値として電流検出部232で検出され、かつ、配線L11から双方向DC-DCコンバータ4141へ向かう方向に流れる電流が、ゼロより大きい値として電流検出部242で検出されるように行われる制御である。本実施例では、Iout<Ith3の状態のときに、第3モードの制御が行われる。
第4モードの制御とは、双方向DC-DCコンバータ131から配線L12へ向かう方向に流れる電流が、ゼロより大きい値として電流検出部232で検出され、かつ、双方向DC-DCコンバータ4141の充電を停止する充電停止動作を行う制御である。本実施例では、Iout≧Ith3のときに、第4モードの制御が行われる。
Claims (9)
- 電源から供給される電力を変換して電圧を出力する電力供給ユニットに接続される負荷と、前記負荷に接続され一定の電圧を出力する蓄電部と、の間に接続され、前記蓄電部の充放電を制御する充放電ユニットであって、
前記負荷と前記蓄電部との間に並列接続され、前記負荷へ電流を出力する第1電力変換回路と、前記蓄電部へ電流を出力する第2電力変換回路と、
前記第1電力変換回路と前記第2電力変換回路とに接続され、前記第1電力変換回路と前記第2電力変換回路と制御するユニット制御部と、を備え、
前記第1電力変換回路の出力は、前記第2電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記第2電力変換回路の出力は、前記第1電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記ユニット制御部は、前記電力供給ユニットから前記負荷へ供給される電流が予め設定された電流上限値未満のときに、前記第1電力変換回路が出力する電流と前記第2電力変換回路が出力する電流とがゼロより大きくなるように前記第1電力変換回路および前記第2電力変換回路を制御する第1モードで前記第1電力変換回路および前記第2電力変換回路を制御し、前記電力供給ユニットから前記負荷へ供給される電流が予め設定された電流上限値以上のときに、前記第1電力変換回路が出力する電流をゼロより大きい値となるように制御するとともに前記第2電力変換回路に、前記蓄電部へ出力する電流を停止する充電停止動作をさせる第2モードで前記第1電力変換回路および前記第2電力変換回路を制御する、
充放電ユニット。 - 電源から供給される電力を変換して電圧を出力する電力供給ユニットに接続される負荷と、前記負荷に接続され一定の電圧を出力する蓄電部と、の間に接続され、前記蓄電部の充放電を制御する充放電ユニットであって、
前記負荷と前記蓄電部との間に並列接続され、前記負荷へ電流を出力する第1電力変換回路と、前記蓄電部へ電流を出力する第2電力変換回路と、
前記第1電力変換回路と前記第2電力変換回路とに接続され、前記第1電力変換回路と前記第2電力変換回路と制御するユニット制御部と、を備え、
前記第1電力変換回路の出力は、前記第2電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記第2電力変換回路の出力は、前記第1電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記ユニット制御部は、前記第1電力変換回路が出力する電流と前記第2電力変換回路が出力する電流とがゼロより大きくなるように前記第1電力変換回路および前記第2電力変換回路を制御する第1モードと、前記第1電力変換回路が出力する電流をゼロより大きい値となるように制御するとともに前記第2電力変換回路に、前記蓄電部へ出力する電流を停止する充電停止動作をさせる第2モードと、で前記第1電力変換回路および前記第2電力変換回路を制御し、前記第1モードにおいて、現時点を含む予め設定された判定期間内における前記電力供給ユニットから前記負荷へ供給される電流の電流値の履歴に基づいて、前記第1電力変換回路が前記負荷へ出力する電流の値と、前記第2電力変換回路が前記蓄電部へ出力する電流の値とを制御する、
充放電ユニット。 - 電源から供給される電力を変換して電圧を出力する電力供給ユニットに接続される負荷と、前記負荷に接続され一定の電圧を出力する蓄電部と、の間に接続され、前記蓄電部の充放電を制御する充放電ユニットであって、
前記負荷と前記蓄電部との間に並列接続され、前記負荷へ電流を出力する第1電力変換回路と、前記蓄電部へ電流を出力する第2電力変換回路と、
前記第1電力変換回路と前記第2電力変換回路とに接続され、前記第1電力変換回路と前記第2電力変換回路と制御するユニット制御部と、を備え、
前記第1電力変換回路の出力は、前記第2電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記第2電力変換回路の出力は、前記第1電力変換回路の入力と電気的につながっており、
前記第1電力変換回路および前記第2電力変換回路は、それぞれ、双方向DC-DCコンバータであり、前記蓄電部へ電流を出力する充電動作と、前記負荷へ電流を出力する放電動作と、が可能であり、
前記ユニット制御部は、前記第1電力変換回路が出力する電流と前記第2電力変換回路が出力する電流とがゼロより大きくなるように前記第1電力変換回路および前記第2電力変換回路を制御する第1モードと、前記第1電力変換回路が出力する電流をゼロより大きい値となるように制御するとともに前記第2電力変換回路に、前記蓄電部へ出力する電流を停止する充電停止動作をさせる第2モードと、前記第2電力変換回路から前記負荷へ出力する放電電力と、前記第1電力変換回路が前記蓄電部へ出力する電流とが、ゼロより大きくなるように、前記第1電力変換回路および前記第2電力変換回路を制御する第3モードと、前記第2電力変換回路が前記負荷へ出力する電流をゼロより大きい値に制御するとともに前記第1電力変換回路に前記蓄電部へ出力する電流を停止する充電停止動作を行わせる第4モードと、で前記第1電力変換回路および前記第2電力変換回路を制御する、
充放電ユニット。 - 前記ユニット制御部は、
前記第1電力変換回路から出力される電流の少なくとも一部が前記第2電力変換回路に入力され、前記第2電力変換回路から出力される電流の少なくとも一部が前記第1電力変換回路に入力されるよう、前記第1電力変換回路と前記第2電力変換回路とを制御する、
請求項1から3のいずれか1項に記載の充放電ユニット。 - 前記ユニット制御部は、前記電源から電力が供給されているときに前記第1モードで制御を行い、前記電源から電力が供給されていないときに前記第2モードで前記第1電力変換回路および前記第2電力変換回路を制御する、
請求項1から4のいずれか1項に記載の充放電ユニット。 - 前記第2電力変換回路は、双方向DC-DCコンバータであり、前記蓄電部へ電流を出力する充電動作と、前記負荷へ電流を出力する放電動作と、が可能であり、
前記ユニット制御部は、前記第2電力変換回路が充電停止動作を行った後、前記放電動作を行うように前記第2モードで前記第1電力変換回路および前記第2電力変換回路を制御する、
請求項1から5のいずれか1項に記載の充放電ユニット。 - 前記第1電力変換回路は、インダクタを有する非絶縁型DC-DCコンバータであり、
前記ユニット制御部は、前記インダクタを流れる前記第1電力変換回路から前記負荷へ出力される電流の波形が連続モードとなる電流値に設定する、
請求項1から6のいずれか1項に記載の充放電ユニット。 - 電源から供給される電力を変換して電圧を出力する電力供給ユニットに接続され、前記負荷へ電力を供給するバッテリモジュールであって、
請求項1から7のいずれか1項に記載の充放電ユニットと、
前記充放電ユニットに接続される蓄電部と、を備える、
バッテリモジュール。 - 電源から供給される電力を変換して電圧を出力する電力供給ユニットと、
前記電力供給ユニットに接続される請求項8に記載のバッテリモジュールと、を備える、
電源システム。
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