JP5941826B2 - Bidirectional power supply device for secondary battery and control method thereof - Google Patents

Bidirectional power supply device for secondary battery and control method thereof Download PDF

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Description

本発明は、二次電池に対して充電と放電を行う場合に、急速に充電(力行)から放電(回生)に、又は急速に放電から充電に切り換える二次電池用双方向電源装置及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a bi-directional power supply device for a secondary battery that rapidly switches from charging (powering) to discharging (regeneration) or rapidly from discharging to charging when charging and discharging the secondary battery, and control thereof. Regarding the method.

特許文献1には、交流側端子が交流電源に接続され、直流側端子が直流バスに接続される双方向AC−DCコンバータと、一端が直流バスに接続され、他端が電池(試料)に接続される双方向DC−DCコンバータと、双方向DC−DCコンバータを制御して双方向DC−DCコンバータによる電池に対する充放電を制御する制御装置を有する充放電装置を備えた充放電試験システムが提案されている。 In Patent Document 1, a bidirectional AC-DC converter in which an AC side terminal is connected to an AC power source, a DC side terminal is connected to a DC bus, one end is connected to the DC bus, and the other end is connected to a battery (sample). A charging / discharging test system including a connected bidirectional DC-DC converter and a charging / discharging device having a control device that controls the bidirectional DC-DC converter to control charging / discharging of the battery by the bidirectional DC-DC converter. Proposed.

更に、双方向高周波絶縁型コンバータと双方向チョッパー回路とを組み合わせた二次電池の充放電回路において、急激に充電(力行)から放電(回生)に、又は放電から充電に切り換えることも行われている。 Furthermore, in a charge / discharge circuit of a secondary battery that combines a bidirectional high-frequency isolated converter and a bidirectional chopper circuit, sudden switching from charging (powering) to discharging (regeneration) or from discharging to charging is also performed. Yes.

特開2012−154793号公報JP 2012-154793 A

しかしながら、従来の充放電回路においては、急激に充電(力行)から放電(回生)に、又は放電から充電に切り換える場合に、双方向コンバータの入力と出力のスイッチング素子を切り換えるのに停止時間が必要であり、この停止時間を補うために、大容量かつ高耐電圧のコンデンサーが必要であり、高耐電圧の電解コンデンサーは存在しないので、電解コンデンサーを直列に接続して使用することになり、直列に接続すると全体の容量は半分になるので、高価となって嵩張るという問題がある。 However, in the conventional charge / discharge circuit, when switching from charge (power running) to discharge (regeneration) or from discharge to charge, a stop time is required to switch the input and output switching elements of the bidirectional converter. In order to compensate for this stop time, a capacitor with a large capacity and high withstand voltage is required, and since there is no electrolytic capacitor with high withstand voltage, an electrolytic capacitor is connected in series. Since the total capacity is halved when connected to the cable, there is a problem that it becomes expensive and bulky.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、充電から放電の切り換え又は放電から充電の切り換え時に、電力供給の停止時間がなく、従って、大容量のコンデンサーを必要としない二次電池用双方向電源装置及びその制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and there is no power supply stop time at the time of switching from charging to discharging or switching from discharging to charging, and therefore a bidirectional battery for a secondary battery that does not require a large capacity capacitor. An object of the present invention is to provide a power supply device and a control method thereof.

前記目的に沿う第1の発明に係る二次電池用双方向電源装置は、切り換えにあって停止期間を必要とする双方向高周波絶縁型コンバータ又はブリッジコンバータからなる複数のコンバータと、該コンバータに接続される双方向チョッパーとを備え、二次電池の充電と放電の切り換えを行う二次電池用双方向電源装置において、
前記コンバータを2分割したコンバータA及びコンバータBと、
前記コンバータと前記双方向チョッパーとの間に設けられたコンデンサーと、
前記充電と放電の切り換え時に、1)前記コンバータAはその順動作を維持したまま前記コンバータBを停止する処理1、2)前記コンバータAを停止すると共に前記コンバータBに逆動作をさせる処理2、3)前記コンバータAを逆動作させる処理3を順次行う制御手段とを備える。ここで、順動作とは二次電池の「充電又は放電」のいずれか一方を行う動作をいい、逆動作とは前記した「充電又は放電」のうちいずれか他方の動作を行うことをいう(以下、同じ)。
A bi-directional power supply device for a secondary battery according to the first invention that meets the above-mentioned object is provided with a plurality of converters comprising bi-directional high-frequency isolated converters or bridge converters that require a stop period in switching, and connected to the converter In the bidirectional power supply device for a secondary battery that includes a bidirectional chopper that performs switching between charging and discharging of the secondary battery,
Converter A and converter B obtained by dividing the converter into two parts;
A capacitor provided between the converter and the bidirectional chopper;
At the time of switching between charge and discharge, 1) process 2 for stopping the converter B while maintaining the forward operation of the converter A 1, 2) process 2 for stopping the converter A and causing the converter B to perform reverse operation; 3) Control means for sequentially performing the process 3 for reversely operating the converter A. Here, the forward operation refers to an operation for performing any one of “charging or discharging” of the secondary battery, and the reverse operation refers to performing any one of the operations for “charging or discharging” described above ( same as below).

また、第2の発明に係る二次電池用双方向電源装置は、切り換えにあって停止期間を必要とする双方向高周波絶縁型コンバータ又はブリッジコンバータからなる複数のコンバータと、該コンバータに接続される双方向チョッパーとを備え、二次電池の充電と放電の切り換えを行う二次電池用双方向電源装置において、
前記コンバータの一つであって常時は停止しているコンバータCと、
前記コンバータC以外のコンバータDと、
前記コンバータDに接続される二次電池の順動作から逆動作への切り換え時に、前記コンバータDを停止にすると共に前記コンバータCを逆動作させる制御手段を備える。
なお、コンバータCが作動し、コンバータDが停止すると、コンバータCはコンバータDに代わり、コンバータDは停止する(第4の発明においても同じ)。
A bidirectional power supply for a secondary battery according to a second aspect of the invention is connected to a plurality of converters composed of bidirectional high-frequency isolated converters or bridge converters that require switching and a stop period. In the bidirectional power supply device for the secondary battery that includes a bidirectional chopper and switches between charging and discharging of the secondary battery,
A converter C that is one of the converters and is normally stopped;
A converter D other than the converter C;
Control means for stopping the converter D and reversely operating the converter C when the secondary battery connected to the converter D is switched from the forward operation to the reverse operation.
When converter C operates and converter D stops, converter C replaces converter D and converter D stops (the same applies to the fourth invention).

第3の発明に係る二次電池用双方向電源装置の制御方法は、切り換えにあって停止期間を必要とする双方向高周波絶縁型コンバータ又はブリッジコンバータからなる複数のコンバータと、該コンバータに接続される双方向チョッパーを有して、二次電池の充電と放電の切り換えを行う二次電池用双方向電源装置の制御方法において、
前記コンバータと前記双方向チョッパーとの間にコンデンサーを設け、前記コンバータを、コンバータAとコンバータBとに2分割し、
更に、前記充電と放電の切り換えに、1)前記コンバータAはその状態を維持したまま前記コンバータBを停止する第1工程と、2)前記コンバータAを停止すると共に前記コンバータBに逆動作をさせる第2工程と、3)前記コンバータAを逆動作させる第3工程とを有する。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a control method for a bi-directional power supply device for a secondary battery, wherein a plurality of converters including a bi-directional high-frequency isolated converter or a bridge converter that require switching and a switching period are connected to the converter. In the control method of the bidirectional power supply device for a secondary battery that has a bidirectional chopper that switches between charging and discharging of the secondary battery,
A capacitor is provided between the converter and the bidirectional chopper, and the converter is divided into a converter A and a converter B,
Further, when switching between charging and discharging, 1) the first step in which the converter A stops the converter B while maintaining the state, and 2) the converter A is stopped and the converter B is operated in reverse. A second step, and 3) a third step of reversely operating the converter A.

第4の発明に係る二次電池用双方向電源装置の制御方法は、切り換えにあって停止期間を必要とする双方向高周波絶縁型コンバータ又はブリッジコンバータからなる複数のコンバータと、該コンバータに接続される双方向チョッパーとを備え、二次電池の充電と放電の切り換えを行う二次電池用双方向電源装置の制御方法において、
前記コンバータの一つを常時は停止しているコンバータCとし、
前記コンバータC以外のコンバータDに接続される二次電池の順動作から逆動作への切り換え時に、前記コンバータDを停止にすると共に前記コンバータCを逆動作させる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a control method for a bi-directional power supply device for a secondary battery, wherein a plurality of converters including a bi-directional high-frequency isolated converter or a bridge converter that require switching and a switching period are connected to the converter. In the control method of the bidirectional power supply device for the secondary battery that switches between charging and discharging of the secondary battery,
One of the converters is a converter C that is always stopped,
When the secondary battery connected to the converter D other than the converter C is switched from the forward operation to the reverse operation, the converter D is stopped and the converter C is reversely operated.

第1の発明に係る二次電池用双方向電源装置及び第3の発明に係る二次電池用双方向電源装置の制御方法においては、複数のコンバータをコンバータAとコンバータBに2分割し、二次電池の充電から放電又は放電から充電の切り換えを行う場合には、1)コンバータBを止めてコンバータAをそのまま順動作させ、2)コンバータBの停止期間を取り、コンバータBを逆動作させ、コンバータAを止め、3)コンバータAの停止期間を取った後、コンバータAの逆動作をさせることによって、コンバータA、Bの切り換えを行うので、コンバータに停止期間があっても、常時二次電池が電源側に繋がっていることになり、コンバータと双方向チョッパーとの間に形成される直流バスに異常な高電圧が発生しない。従って、高耐電圧で大容量のコンデンサーが不要となり、設備が小型で安価になる。 In the control method for the secondary battery bidirectional power supply device according to the first invention and the secondary battery bidirectional power supply device according to the third invention, the plurality of converters are divided into the converter A and the converter B, and When switching from charging to discharging or switching from discharging to charging of the secondary battery, 1) stop converter B and operate converter A as it is, 2) take a stop period of converter B, and reversely operate converter B. After the converter A is stopped, 3) the converter A is stopped, and then the converter A is operated reversely to switch the converters A and B. Therefore, even if the converter has a stop period, the secondary battery is always used. Is connected to the power supply side, and no abnormal high voltage is generated in the DC bus formed between the converter and the bidirectional chopper. Therefore, a capacitor having a high withstand voltage and a large capacity is not required, and the equipment is small and inexpensive.

第2の発明に係る二次電池用双方向電源装置及び第4の発明に係る二次電池用双方向電源装置の制御方法において、常時は停止しているコンバータCを設け、コンバータDが充放電の切り換えを行う場合は、コンバータDの停止期間にコンバータCを作動させるので、コンバータと双方向チョッパーとの間に形成される直流バスに異常な高電圧が発生しない。これにより、高耐電圧で大容量のコンデンサーが不要となり、設備が小型で安価になる。 In the control method for the secondary battery bidirectional power supply device according to the second invention and the secondary battery bidirectional power supply device according to the fourth invention, a converter C that is normally stopped is provided, and the converter D is charged and discharged. When switching is performed, the converter C is operated during the stop period of the converter D, so that no abnormal high voltage is generated in the DC bus formed between the converter and the bidirectional chopper. This eliminates the need for a capacitor with a high withstand voltage and a large capacity, and makes the equipment small and inexpensive.

本発明の一実施の形態に係る二次電池用双方向電源装置のブロック図である。1 is a block diagram of a bidirectional power supply device for a secondary battery according to an embodiment of the present invention. 同二次電池用双方向電源装置に使用する双方向AC/DCインバータ及び双方向チョッパーの動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the bidirectional | two-way AC / DC inverter and bidirectional chopper used for the bidirectional | two-way power supply device for secondary batteries. 同二次電池用双方向電源装置に使用する双方向高周波絶縁型コンバータの動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the bidirectional | two-way high frequency insulation type converter used for the bidirectional | two-way power supply device for secondary batteries. 同二次電池用双方向電源装置の制御方法(充電から放電)の説明図である。It is explanatory drawing of the control method (charge to discharge) of the bidirectional power supply device for secondary batteries. 直流バス電圧の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of DC bus voltage. 同二次電池用双方向電源装置の制御方法(放電から充電)の説明図である。It is explanatory drawing of the control method (discharge to charge) of the bidirectional power supply device for secondary batteries. 直流バス電圧の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of DC bus voltage. 本発明の他の実施の形態に係る二次電池用双方向電源装置のブロック図である。It is a block diagram of the bidirectional power supply device for a secondary battery according to another embodiment of the present invention.

続いて、添付した図面を参照しながら、本発明を具体化した実施の形態について説明する。
図1に示すように、本発明の一実施の形態に係る二次電池用双方向電源装置10は、電源11に接続される双方向AC/DCインバータ12と、この双方向AC/DCインバータ12に接続される双方向高周波絶縁型コンバータ13、13a(複数のコンバータを2分割したコンバータA、Bの一例)と、この双方向高周波絶縁型コンバータ13、13aと二次電池14の間に直流バス15を介して接続される双方向DC/DCチョッパー(双方向チョッパーの一例)16と、直流バス15に接続されるコンデンサー17と、これらの制御装置18とを有している。以下、これらについて詳しく説明する。なお、双方向高周波絶縁型コンバータ13はコンバータAに、双方向高周波絶縁型コンバータ13aはコンバータBに対応する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIG. 1, a bidirectional power supply device 10 for a secondary battery according to an embodiment of the present invention includes a bidirectional AC / DC inverter 12 connected to a power supply 11 and the bidirectional AC / DC inverter 12. Bidirectional high-frequency isolated converters 13 and 13a (an example of converters A and B in which a plurality of converters are divided into two) connected to a DC bus between the bidirectional high-frequency isolated converters 13 and 13a and the secondary battery 14 15, a bidirectional DC / DC chopper (an example of a bidirectional chopper) 16 connected via 15, a capacitor 17 connected to the DC bus 15, and a control device 18. These will be described in detail below. The bidirectional high-frequency isolated converter 13 corresponds to the converter A, and the bidirectional high-frequency isolated converter 13a corresponds to the converter B.

双方向AC/DCインバータ12は周知の構造となって一方にAC電源11(例えば、50Hz)が、他方に直流電源(この実施の形態では、双方向高周波絶縁型コンバータ13、13a)が接続されて、制御装置18から発する充電及び放電の外部信号によってその動作が、AC/DC間で変化するものが使用される。この場合の電流の方向及び大きさの時間的変化は、図2に示す通りであり、殆ど瞬時に切り換えが可能である。 The bidirectional AC / DC inverter 12 has a well-known structure, and one side is connected to an AC power source 11 (for example, 50 Hz), and the other side is connected to a DC power source (in this embodiment, bidirectional high-frequency isolated converters 13 and 13a). Thus, the one whose operation is changed between AC / DC by the external signals of charge and discharge generated from the control device 18 is used. The temporal change in the direction and magnitude of the current in this case is as shown in FIG. 2 and can be switched almost instantaneously.

双方向高周波絶縁型コンバータ13、13aは、周知の構造となって、それぞれ一次側及び二次側に直流を電源とするインバータ19、19aを有し、インバータ19、19aで交流に変換した後、トランス20で結合し、インバータ19、19aに接続されたダイオードで整流し、二次側及び一次側に直流出力を発生している。この双方向高周波絶縁型コンバータ13、13aは、中間部をトランス20によって一次側と二次側を直流的に絶縁していることに特徴がある。なお、変換の方向は制御装置18からの信号によって切り換える。 The bidirectional high-frequency isolated converters 13 and 13a have a well-known structure and have inverters 19 and 19a that use DC as a power source on the primary side and the secondary side, respectively. Coupled by the transformer 20 and rectified by a diode connected to the inverters 19 and 19a, a DC output is generated on the secondary side and the primary side. The bidirectional high frequency insulated converters 13 and 13a are characterized in that the intermediate part is insulated from the primary side and the secondary side by a transformer 20 in a DC manner. The conversion direction is switched by a signal from the control device 18.

この双方向高周波絶縁型コンバータ13、13aの動作を図3に示すが、力行(充電、二次側に電力を加える)を行っている状態から回生(放電、一次側に電力を加える)又はその逆方向に切り換える場合は、トランジスタ(スイッチング素子の一例)及びダイオードの流れを完全に止める必要があり、停止時間(通常、10〜20ms)が必要である。 The operation of the bidirectional high-frequency isolated converters 13 and 13a is shown in FIG. 3. From a state where power running (charging, applying power to the secondary side) is performed, regeneration (discharging, applying power to the primary side) or When switching in the reverse direction, it is necessary to completely stop the flow of the transistor (an example of the switching element) and the diode, and a stop time (usually 10 to 20 ms) is required.

双方向DC/DCチョッパー16は片側の電圧(直流バス側)を、電圧変換して他側に伝えるもので、二次電池14の充電に適正な電圧(例えば、500V)を得るもので、放電時は逆に二次電池14の電力を変圧して一次側に伝えている。この時の切り換え動作は、制御装置18からの信号によって行うもので、動作は図2に示すように一定の停止時間を必要とすることなく瞬時に切り換えが可能である。 The bidirectional DC / DC chopper 16 converts the voltage on one side (DC bus side) to the other side by converting the voltage, and obtains an appropriate voltage (for example, 500 V) for charging the secondary battery 14. Conversely, the power of the secondary battery 14 is transformed and transmitted to the primary side. The switching operation at this time is performed by a signal from the control device 18, and the operation can be instantaneously switched without requiring a certain stop time as shown in FIG.

直流バス15に設けられているコンデンサー17は、二次電池14の充電から放電、又は放電から充電時に生じる直流バス15の電圧低下を補償するもので、急激な電圧変化も吸収する。 The capacitor 17 provided in the DC bus 15 compensates for the voltage drop of the DC bus 15 that occurs during charging from the charging of the secondary battery 14 or charging from the discharging, and also absorbs sudden voltage changes.

この二次電池用双方向電源装置10の充電から放電の切り換え動作について、図4のa〜dを参照しながら説明する。この実施の形態においては、図4のa及び図5のaに示すように、双方向高周波絶縁型コンバータ(以下、単に、「高周波絶縁型コンバータ」又は「コンバータ」と称する場合もある)13、13aを並列に接続し、双方向AC/DCインバータ12、2つのコンバータ13、13a、双方向DC/DCチョッパー16を充電側に設定し、電源11より二次電池14に電力を流して充電する。 The switching operation from charging to discharging of the bidirectional battery bidirectional power supply device 10 will be described with reference to FIGS. In this embodiment, as shown in FIG. 4 a and FIG. 5 a, a bidirectional high-frequency isolated converter (hereinafter sometimes simply referred to as “high-frequency isolated converter” or “converter”) 13, 13a is connected in parallel, the bidirectional AC / DC inverter 12, the two converters 13 and 13a, and the bidirectional DC / DC chopper 16 are set to the charging side, and the secondary battery 14 is supplied with power from the power source 11 to be charged. .

そして、二次電池14の放電準備を始める場合は、図4のb及び図5のbに示すように、高周波絶縁型コンバータ13aを停止し、高周波絶縁型コンバータ13のみを作動(順動作)させて、二次電池14を充電する。この場合、一方の高周波絶縁型コンバータ13のみからの電力供給となるので供給電力が不足し、徐々に直流バス15の電圧が下がり、コンデンサー17の電荷も放電して双方向DC/DCチョッパー16の供給電圧を極端に下げないようにするが、二次電池14の充電は継続している。 When starting preparation for discharging the secondary battery 14, as shown in FIG. 4b and FIG. 5b, the high-frequency isolated converter 13a is stopped and only the high-frequency isolated converter 13 is operated (forward operation). Then, the secondary battery 14 is charged. In this case, since power is supplied only from one of the high-frequency isolated converters 13, the supply power is insufficient, the voltage of the DC bus 15 gradually decreases, the electric charge of the capacitor 17 is discharged, and the bidirectional DC / DC chopper 16 Although the supply voltage is not extremely lowered, the charging of the secondary battery 14 is continued.

次に、図4のc、図5のcに示すように、高周波絶縁型コンバータ13を停止して高周波絶縁型コンバータ13aを回生側にして作動(逆動作)させる。この場合、高周波絶縁型コンバータ13aは必要な停止期間を取っているので、この回生動作が可能である。これによって、双方向DC/DCチョッパー16を介して二次電池14からの電力が回生放電され、徐々に直流バス15(即ち、コンデンサー17)の電圧が上昇する。そして、高周波絶縁型コンバータ13の停止期間後、図4のd及び図5のdに示すように、高周波絶縁型コンバータ13、13aの双方が回生動作(逆動作)を始め、直流バス15の電圧が正常価になる。 Next, as shown in FIG. 4 c and FIG. 5 c, the high frequency insulation type converter 13 is stopped and the high frequency insulation type converter 13 a is operated (reverse operation) with the regeneration side. In this case, the high-frequency isolated converter 13a takes a necessary stop period, and thus this regenerative operation is possible. As a result, the electric power from the secondary battery 14 is regeneratively discharged via the bidirectional DC / DC chopper 16, and the voltage of the DC bus 15 (that is, the capacitor 17) gradually increases. Then, after the high frequency isolation converter 13 is stopped, both the high frequency isolation converters 13 and 13a start a regenerative operation (reverse operation) as shown in FIG. Becomes normal.

図5に比較のために、双方向高周波絶縁型コンバータが一つの場合の従来方法による充電から放電の切り換え時の電圧変化を点線で示すが、時間hで二次電池14を充電から放電に切り換えると、双方向高周波絶縁型コンバータは停止しているが、双方向DC/DCチョッパー16は動作しているので、コンデンサー17に電荷が溜まり、コンデンサー17の電圧は上昇する。時間iで双方向高周波絶縁型コンバータが作動を開始するので、コンデンサー17の電荷は徐々に放電され、時間jの時点でもとの電圧に戻る。 For comparison, FIG. 5 shows a voltage change at the time of switching from charging to discharging according to the conventional method when there is one bidirectional high-frequency isolated converter, and the secondary battery 14 is switched from charging to discharging at time h. However, since the bidirectional high frequency insulated converter is stopped, the bidirectional DC / DC chopper 16 is operating, so that electric charge is accumulated in the capacitor 17 and the voltage of the capacitor 17 rises. Since the bidirectional high-frequency isolated converter starts operating at time i, the electric charge of the capacitor 17 is gradually discharged and returns to the original voltage at time j.

なお、本試験は二次電池14の充電から放電の瞬時切り換えであるので、双方向DC/DCチョッパー16は図2に示すように短時間で切り換わるが、双方向高周波絶縁型コンバータの停止期間に、コンデンサー17の端子電圧が高くなって、大量のコンデンサー17を必要とするので、双方向高周波絶縁型コンバータを2つに分けて順次動作をさせることによって、この問題が解決する。 Since this test is instantaneous switching from charging to discharging of the secondary battery 14, the bidirectional DC / DC chopper 16 switches in a short time as shown in FIG. In addition, since the terminal voltage of the capacitor 17 becomes high and a large amount of the capacitor 17 is required, this problem can be solved by dividing the bidirectional high-frequency isolated converter into two and sequentially operating them.

図6のa〜dには二次電池14を放電状態から充電状態に切り換える場合の動作を示し、図7のa〜dにはその動作に対応する直流バス電圧の変化を示すが、図6のbの状態で、高周波絶縁型コンバータ13aが停止し、片側状態の回生(順動作)となるので、コンデンサー17の電圧が上昇する。この場合、双方向高周波絶縁型コンバータ13は動作しているので、コンデンサー17の電圧は通常の1.3倍以下で済み高電圧とならない。そして、図6のcの片側の高周波絶縁型コンバータ13aのみで力行運転(逆動作)をすると、双方向DC/DCチョッパー16側の電流が供給側より多いので、コンデンサー17の電圧が徐々に下がる。 6A to 6D show the operation when the secondary battery 14 is switched from the discharged state to the charged state, and FIGS. 7A to 7D show changes in the DC bus voltage corresponding to the operation. In the state of (b), the high frequency insulated converter 13a is stopped and the one-side state regeneration (forward operation) is performed, so that the voltage of the capacitor 17 rises. In this case, since the bidirectional high-frequency isolated converter 13 is operating, the voltage of the capacitor 17 is 1.3 times or less than the normal voltage and does not become a high voltage. Then, when the power running operation (reverse operation) is performed only with the high-frequency isolated converter 13a on one side of FIG. 6c, the current on the bidirectional DC / DC chopper 16 side is larger than that on the supply side, so the voltage of the capacitor 17 gradually decreases. .

ここで、双方向高周波絶縁型コンバータを1つ使用した従来方法においては、図7に示すように、時間qで双方向高周波絶縁型コンバータを停止する。この場合、双方向DC/DCチョッパー16は充電状態に切り換わるので、コンデンサー17の電圧は徐々に下がる。時間rで双方向高周波絶縁型コンバータが力行運転を開始すると、徐々にコンデンサー17の電圧が上昇し、通常値に戻る。この場合、コンデンサー17のみの運転が継続するので、従来技術においては大容量のコンデンサー17が必要となるが、この実施の形態では双方向高周波絶縁型コンバータ13、13aのうちいずれかが作動しているので、コンデンサー17の容量は小さくて済む。 Here, in the conventional method using one bidirectional high frequency insulated converter, the bidirectional high frequency insulated converter is stopped at time q as shown in FIG. In this case, since the bidirectional DC / DC chopper 16 is switched to the charged state, the voltage of the capacitor 17 gradually decreases. When the bidirectional high-frequency isolated converter starts powering operation at time r, the voltage of the capacitor 17 gradually increases and returns to the normal value. In this case, since the operation of only the capacitor 17 is continued, a large-capacity capacitor 17 is required in the prior art, but in this embodiment, one of the bidirectional high-frequency isolated converters 13 and 13a is operated. Therefore, the capacity of the capacitor 17 can be small.

制御装置18には以上のように、二次電池14の充電から放電、又は放電から充電に際して、図4のa〜d又は図6のa〜dに示す動作をするように、双方向AC/DCインバータ12、双方向高周波絶縁型コンバータ13、13a、双方向DC/DCチョッパー16に切り換え信号を与えるプログラムされた制御手段が設けられている。 As described above, when the secondary battery 14 is charged to discharged, or discharged to charged, the control device 18 performs the bidirectional AC / DC operation so as to perform the operations shown in FIGS. 4a to 4d or 6a to 6d. Programmed control means are provided for providing switching signals to the DC inverter 12, bidirectional high frequency isolated converters 13, 13a, and bidirectional DC / DC chopper 16.

続いて、図8を参照しながら、本発明の他の実施の形態に係る二次電池用双方向電源装置23について説明する。なお、二次電池用双方向電源装置10と同一の構成要素は同一の番号を付して詳しい説明を省略する。
二次電池用双方向電源装置23は、電源11に接続される双方向AC/DCインバータ12と、双方向AC/DCインバータ12に接続される並列接続された複数(この実施の形態では2つ)の双方向高周波絶縁型コンバータ25、26(コンバータC、Dの一例)と、双方向高周波絶縁型コンバータ25、26に接続される双方向DC/DCチョッパー27と、双方向高周波絶縁型コンバータ25、26と双方向DC/DCチョッパー27の間の直流バス28に接続されるコンデンサー29と、これらの制御装置30とを有している。
Subsequently, a bidirectional battery power supply device 23 according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same component as the bidirectional power supply device 10 for secondary batteries is attached with the same number, and detailed description is omitted.
The secondary battery bidirectional power supply device 23 includes a bidirectional AC / DC inverter 12 connected to the power supply 11 and a plurality (two in this embodiment) connected in parallel to the bidirectional AC / DC inverter 12. ) Bidirectional high frequency isolated converters 25 and 26 (an example of converters C and D), a bidirectional DC / DC chopper 27 connected to the bidirectional high frequency isolated converters 25 and 26, and a bidirectional high frequency isolated converter 25. , 26 and a bidirectional DC / DC chopper 27, a capacitor 29 connected to a direct current bus 28, and these control devices 30.

この実施の形態においては、双方向高周波絶縁型コンバータを一つの二次電池用双方向電源装置23において少なくとも2組備え、常時は一つの双方向高周波絶縁型コンバータ26(コンバータDに相当)を使用し、双方向高周波絶縁型コンバータ25(コンバータCに相当)は停止させ、二次電池14を充電から放電又は逆に切り換える場合は、双方向AC/DCインバータ12と双方向DC/DCチョッパー27を充電から放電又は逆方向に切り換えると共に、双方向高周波絶縁型コンバータ26から双方向高周波絶縁型コンバータ25に切り換える。これによって、直流バス28の電圧が下がることはないので、充電から放電又はその逆の動作が円滑に行える。従って、一つのコンバータは必ず休止をしていることになる。 In this embodiment, at least two sets of bidirectional high-frequency isolated converters are provided in one secondary battery bidirectional power supply device 23, and one bidirectional high-frequency isolated converter 26 (equivalent to converter D) is always used. When the bidirectional high-frequency isolated converter 25 (corresponding to the converter C) is stopped and the secondary battery 14 is switched from charging to discharging or vice versa, the bidirectional AC / DC inverter 12 and the bidirectional DC / DC chopper 27 are connected. While switching from charging to discharging or in the reverse direction, the bidirectional high-frequency isolated converter 26 is switched to the bidirectional high-frequency isolated converter 25. As a result, the voltage of the DC bus 28 does not drop, so that the operation from charging to discharging or vice versa can be performed smoothly. Therefore, one converter is always in a pause.

この場合、コンデンサー29は切り換え時に発生するノイズや瞬時遮断を補う容量があればよいので、小型で済む。
この実施の形態においては、双方向高周波絶縁型コンバータの数は2つであったが、3以上でもよく、そのうちの一つ又は半分を常時休止しているコンバータとすることもできる。制御装置30には、双方向AC/DCインバータ12、双方向高周波絶縁型コンバータ25、26、双方向DC/DCチョッパー27に切り換え信号を与えるプログラムされた制御手段が設けられている。
In this case, the capacitor 29 may be small in size as long as it has a capacity to compensate for noise generated at the time of switching or instantaneous interruption.
In this embodiment, the number of bidirectional high-frequency isolated converters is two, but it may be three or more, and one or half of them may be a converter that is always at rest. The control device 30 is provided with programmed control means for providing a switching signal to the bidirectional AC / DC inverter 12, the bidirectional high frequency insulated converters 25 and 26, and the bidirectional DC / DC chopper 27.

本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での改良、機器の増加等はあり得る。
前記実施の形態の双方向高周波絶縁型コンバータの代わりに、周知のブリッジコンバータを使用することもできる。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and there may be improvements, increases in equipment, and the like without changing the gist of the present invention.
A well-known bridge converter can be used instead of the bidirectional high-frequency isolated converter of the above embodiment.

10:二次電池用双方向電源装置、11:電源、12、双方向AC/DCインバータ、13、13a:双方向高周波絶縁型コンバータ、14:二次電池、15:直流バス、16:双方向DC/DCチョッパー、17:コンデンサー、18:制御装置、19、19a:インバータ、20:トランス、23:二次電池用双方向電源装置、25、26:双方向高周波絶縁型コンバータ、27:双方向DC/DCチョッパー、28:直流バス、29:コンデンサー、30:制御装置 10: Bidirectional power supply device for secondary battery, 11: Power supply, 12, Bidirectional AC / DC inverter, 13, 13a: Bidirectional high frequency insulated converter, 14: Secondary battery, 15: DC bus, 16: Bidirectional DC / DC chopper, 17: capacitor, 18: control device, 19, 19a: inverter, 20: transformer, 23: bidirectional power supply device for secondary battery, 25, 26: bidirectional high frequency insulated converter, 27: bidirectional DC / DC chopper, 28: DC bus, 29: capacitor, 30: controller

Claims (4)

切り換えにあって停止期間を必要とする双方向高周波絶縁型コンバータ又はブリッジコンバータからなる複数のコンバータと、該コンバータに接続される双方向チョッパーとを備え、二次電池の充電と放電の切り換えを行う二次電池用双方向電源装置において、
前記コンバータを2分割したコンバータA及びコンバータBと、
前記コンバータと前記双方向チョッパーとの間に設けられたコンデンサーと、
前記充電と放電の切り換え時に、1)前記コンバータAはその順動作を維持したまま前記コンバータBを停止する処理1、2)前記コンバータAを停止すると共に前記コンバータBに逆動作をさせる処理2、3)前記コンバータAを逆動作させる処理3を順次行う制御手段とを備えることを特徴とする二次電池用双方向電源装置。
A plurality of converters composed of bidirectional high-frequency isolated converters or bridge converters that require a stop period in switching, and a bidirectional chopper connected to the converter, and switches between charging and discharging of the secondary battery In the bidirectional power supply for secondary batteries,
Converter A and converter B obtained by dividing the converter into two parts;
A capacitor provided between the converter and the bidirectional chopper;
At the time of switching between charge and discharge, 1) process 2 for stopping the converter B while maintaining the forward operation of the converter A 1, 2) process 2 for stopping the converter A and causing the converter B to perform reverse operation; 3) A bi-directional power supply device for a secondary battery, comprising control means for sequentially performing a process 3 for reversely operating the converter A.
切り換えにあって停止期間を必要とする双方向高周波絶縁型コンバータ又はブリッジコンバータからなる複数のコンバータと、該コンバータに接続される双方向チョッパーとを備え、二次電池の充電と放電の切り換えを行う二次電池用双方向電源装置において、
前記コンバータの一つであって常時は停止しているコンバータCと、
前記コンバータC以外のコンバータDと、
前記コンバータDに接続される二次電池の順動作から逆動作への切り換え時に、前記コンバータDを停止にすると共に前記コンバータCを逆動作させる制御手段を備えることを特徴とする二次電池用双方向電源装置。
A plurality of converters composed of bidirectional high-frequency isolated converters or bridge converters that require a stop period in switching, and a bidirectional chopper connected to the converter, and switches between charging and discharging of the secondary battery In the bidirectional power supply for secondary batteries,
A converter C that is one of the converters and is normally stopped;
A converter D other than the converter C;
When the secondary battery connected to the converter D is switched from the forward operation to the reverse operation, the secondary battery is provided with control means for stopping the converter D and reversely operating the converter C. Directional power supply.
切り換えにあって停止期間を必要とする双方向高周波絶縁型コンバータ又はブリッジコンバータからなる複数のコンバータと、該コンバータに接続される双方向チョッパーを有して、二次電池の充電と放電の切り換えを行う二次電池用双方向電源装置の制御方法において、
前記コンバータと前記双方向チョッパーとの間にコンデンサーを設け、前記コンバータを、コンバータAとコンバータBとに2分割し、
更に、前記充電と放電の切り換えに、1)前記コンバータAはその状態を維持したまま前記コンバータBを停止する第1工程と、2)前記コンバータAを停止すると共に前記コンバータBに逆動作をさせる第2工程と、3)前記コンバータAを逆動作させる第3工程とを有することを特徴とする二次電池用双方向電源装置の制御方法。
It has a plurality of converters consisting of bidirectional high-frequency isolated converters or bridge converters that require a stop period in switching, and a bidirectional chopper connected to the converter, and switches between charging and discharging of the secondary battery. In the control method of the bidirectional battery power supply device to be performed,
A capacitor is provided between the converter and the bidirectional chopper, and the converter is divided into a converter A and a converter B,
Further, when switching between charging and discharging, 1) the first step in which the converter A stops the converter B while maintaining the state, and 2) the converter A is stopped and the converter B is operated in reverse. A control method for a bidirectional power supply device for a secondary battery, comprising a second step and 3) a third step of reversely operating the converter A.
切り換えにあって停止期間を必要とする双方向高周波絶縁型コンバータ又はブリッジコンバータからなる複数のコンバータと、該コンバータに接続される双方向チョッパーとを備え、二次電池の充電と放電の切り換えを行う二次電池用双方向電源装置の制御方法において、
前記コンバータの一つを常時は停止しているコンバータCとし、
前記コンバータC以外のコンバータDに接続される二次電池の順動作から逆動作への切り換え時に、前記コンバータDを停止にすると共に前記コンバータCを逆動作させることを特徴とする二次電池用双方向電源装置の制御方法。
A plurality of converters composed of bidirectional high-frequency isolated converters or bridge converters that require a stop period in switching, and a bidirectional chopper connected to the converter, and switches between charging and discharging of the secondary battery In the control method of the bidirectional power supply for the secondary battery,
One of the converters is a converter C that is always stopped,
When the secondary battery connected to the converter D other than the converter C is switched from the forward operation to the reverse operation, the converter D is stopped and the converter C is operated reversely. Control method for directional power supply.
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