JP6378549B2 - Charge / discharge device - Google Patents

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Description

本発明は、二次電池を充電又は放電する充放電装置に関する。   The present invention relates to a charge / discharge device that charges or discharges a secondary battery.

従来、電源に接続された充電器と、電気自動車等に搭載されるバッテリーと、の間には、充電の開始直後にバッテリーから充電器側に逆流する突入電流を防ぐために、逆流電流阻止用のダイオードが挿入されている（例えば、特許文献１）。   Conventionally, between a charger connected to a power source and a battery mounted on an electric vehicle or the like, in order to prevent an inrush current flowing backward from the battery to the charger side immediately after the start of charging, A diode is inserted (for example, Patent Document 1).

特許文献１は、コンデンサ及び抵抗の後段であって、かつ充電ケーブルの前段にダイオードを設けている。このダイオードは、コンタクトがオフ状態からオン状態に切り替わる際のバッテリー側から充電ケーブルを介して電源側に流れる突入電流を阻止する。   In Patent Document 1, a diode is provided in the subsequent stage of the capacitor and the resistor and in the previous stage of the charging cable. This diode prevents an inrush current flowing from the battery side to the power supply side via the charging cable when the contact is switched from the off state to the on state.

また、近年、電気自動車に搭載されるバッテリーに蓄積した電力を、家庭の照明器具等のＡＣ負荷に供給できるようにしたいとの要望が高まっている。かかる要望に応えるためには、車載バッテリーを充電すると共に放電させる必要がある。   In recent years, there has been a growing demand to be able to supply electric power stored in a battery mounted on an electric vehicle to an AC load such as a household lighting fixture. In order to meet this demand, it is necessary to charge and discharge the on-vehicle battery.

特開２０１３−４２６３９号公報JP 2013-42639 A

しかしながら、特許文献１の充電装置をバッテリーの充電と放電とを可能にする充放電装置とする場合においては、バッテリーの充電時に逆流する突入電流を阻止するためのダイオードを設けているため、バッテリーを放電させてもＡＣ負荷に電力を供給できないという課題を有する。   However, in the case where the charging device of Patent Document 1 is a charging / discharging device that enables charging and discharging of a battery, a diode is provided to prevent an inrush current that flows backward when the battery is charged. Even if it discharges, it has the subject that electric power cannot be supplied to AC load.

また、特許文献１の充電装置とは別に、バッテリーの放電の際にバッテリーから充電器側に電流を流すことを可能にする放電装置を設けることも考えられるが、この場合にはシステムの全体構成の大型化を招くという課題を有する。   In addition to the charging device disclosed in Patent Document 1, it is conceivable to provide a discharging device that allows a current to flow from the battery to the charger side when the battery is discharged. Has the problem of inviting an increase in size.

本発明の目的は、バッテリーの充電時において逆流する突入電流を阻止する構成を備えながら、全体構成を大きくすることなく、バッテリーを放電して負荷に電力を供給することを可能にする充放電装置を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a charging / discharging device capable of discharging a battery and supplying electric power to a load without increasing the overall configuration, while having a configuration for preventing a reverse rush current when charging the battery. Is to provide.

本発明に係る充放電装置は、電源より入力された交流電流を直流電流に変換して二次電池に供給することにより前記二次電池を充電し、前記二次電池を放電させることにより前記二次電池から入力された直流電流を交流電流に変換して出力する充放電部と、前記充放電部と前記二次電池との間に挿入され、前記二次電池から前記充放電部に直流電流が流れることを阻止すると共に前記充放電部から前記二次電池に直流電流が流れることを可能にする第１のダイオードと、前記充放電部と前記二次電池との間に前記第１のダイオードと並列に挿入され、前記二次電池から前記充放電部に直流電流が流れることを、前記充電の際には阻止する一方で前記放電の際には可能にする出力切替部と、を有し、前記出力切替部は、前記放電の際における断続的なスイッチング動作により、前記二次電池より入力された直流電流を降圧して前記充放電部に供給する降圧チョッパーと、前記降圧チョッパーと前記充放電部との間に挿入され、前記充放電部から前記降圧チョッパーに直流電流が流れることを阻止すると共に前記降圧チョッパーから前記充放電部に直流電流が流れることを可能にする第２のダイオードと、を有することを特徴とする。 The charging / discharging device according to the present invention converts the alternating current input from a power source into a direct current and supplies the secondary battery to charge the secondary battery, and discharges the secondary battery to discharge the secondary battery. A direct current input from a secondary battery is converted into an alternating current and output, and a charge / discharge unit is inserted between the charge / discharge unit and the secondary battery, and a direct current is transferred from the secondary battery to the charge / discharge unit. And a first diode that allows a direct current to flow from the charging / discharging unit to the secondary battery, and the first diode between the charging / discharging unit and the secondary battery. and is inserted in parallel, that from the rechargeable battery DC current flows in the charging and discharging unit, have a, and an output switching unit that allows the time of the discharge while preventing the time of the charge The output switching unit is disconnected during the discharge. A step-down chopper for stepping down a direct current input from the secondary battery and supplying the step-down chopper to the charging / discharging unit, and the charging / discharging unit inserted between the step-down chopper and the charging / discharging unit. And a second diode that prevents a direct current from flowing from the step-down chopper to the charging / discharging unit .

本発明によれば、バッテリーの充電時において逆流する突入電流を阻止する構成を備えながら、全体構成を大きくすることなく、バッテリーを放電して負荷に電力を供給することを可能にすることができる。   According to the present invention, it is possible to discharge a battery and supply electric power to a load without increasing the overall configuration, while having a configuration that prevents an inrush current that flows backward during charging of the battery. .

本発明の第１の実施形態における充放電システムの構成を示すブロックである。It is a block which shows the structure of the charging / discharging system in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態における出力切替部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the output switching part in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態における充放電部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the charging / discharging part in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態における出力切替部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the output switching part in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態における出力切替部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the output switching part in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態における出力切替部を流れる電流及び出力切替部における電圧の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the electric current which flows through the output switching part in the 3rd Embodiment of this invention, and the voltage in an output switching part. 本発明の第４の実施形態における出力切替部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the output switching part in the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５の実施形態における充放電システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the charging / discharging system in the 5th Embodiment of this invention.

以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態に係る充放電装置につき、詳細に説明する。   Hereinafter, a charge / discharge device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.

（第１の実施形態）
＜充放電システムの構成＞
本発明の第１の実施形態における充放電システム１の構成につき、図１を参照しながら、以下詳細に説明する。 (First embodiment)
<Configuration of charge / discharge system>
The configuration of the charge / discharge system 1 according to the first embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIG.

充放電システム１は、交流電源２と、ＡＣ負荷３と、充放電装置４と、車両５と、を有している。充放電システム１は、典型的にはビークルツーホーム（Vehicle to Home）（以下、「Ｖ２Ｈ」と記載する）システムである。ここで、Ｖ２Ｈシステムとは、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ：電気自動車）やＰＨＶ（Ｐｌｕｇ−ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等の車両５に搭載されているバッテリー６に蓄積された電力を、家庭のＡＣ負荷３で消費させるシステムである。   The charge / discharge system 1 includes an AC power supply 2, an AC load 3, a charge / discharge device 4, and a vehicle 5. The charge / discharge system 1 is typically a vehicle to home (hereinafter referred to as “V2H”) system. Here, the V2H system means that electric power stored in a battery 6 mounted on a vehicle 5 such as an EV (Electric Vehicle) or a PHV (Plug-in Hybrid Vehicle) is consumed by an AC load 3 at home. It is a system to let you.

ＡＣ負荷３は、交流電源２又は車両５に搭載されているバッテリー６から電力を供給されることにより、所定の動作を行う。ＡＣ負荷３は、典型的には家庭の照明器具等の家電である。   The AC load 3 performs a predetermined operation by being supplied with electric power from the AC power supply 2 or the battery 6 mounted on the vehicle 5. The AC load 3 is typically a home appliance such as a home lighting device.

充放電装置４は、充放電部１０と、ダイオード２１と、出力切替部２５と、制御部３０と、を有している。充放電装置４は、例えば１６ｋＷｈや２４ｋＷｈの総電力量のバッテリー６を、最大５００Ｖ及び１２０Ａで充電可能である。   The charging / discharging device 4 includes a charging / discharging unit 10, a diode 21, an output switching unit 25, and a control unit 30. The charging / discharging device 4 can charge the battery 6 having a total power amount of 16 kWh or 24 kWh, for example, at a maximum of 500 V and 120 A.

充放電部１０は、双方向ＡＣＤＣコンバータ１１及び双方向ＤＣＤＣコンバータ１２を有している。充放電部１０は、制御部３０の制御に従って、交流電流と直流電流との変換を行うと共に、直流電流の電圧を変換する。   The charging / discharging unit 10 includes a bidirectional ACDC converter 11 and a bidirectional DCDC converter 12. The charging / discharging unit 10 performs conversion between an alternating current and a direct current according to the control of the control unit 30, and converts the voltage of the direct current.

双方向ＡＣＤＣコンバータ１１は、交流電源２から供給される交流電流を直流電流に変換して双方向ＤＣＤＣコンバータ１２に出力する。双方向ＡＣＤＣコンバータ１１は、双方向ＤＣＤＣコンバータ１２から入力された直流電流を交流電流に変換してＡＣ負荷３に供給する。   The bidirectional ACDC converter 11 converts an alternating current supplied from the alternating current power supply 2 into a direct current and outputs the direct current to the bidirectional DCDC converter 12. The bidirectional ACDC converter 11 converts the direct current input from the bidirectional DCDC converter 12 into an alternating current and supplies the alternating current to the AC load 3.

双方向ＤＣＤＣコンバータ１２は、双方向ＡＣＤＣコンバータから入力された直流電流
を一旦交流電流に変換して変圧した上で、再び直流電流に変換して車両５のバッテリー６に供給してバッテリー６を充電する。双方向ＤＣＤＣコンバータ１２は、バッテリー６を放電してバッテリー６から供給される直流電流を一旦交流電流に変換して変圧した上で、再び直流電流に変換して双方向ＡＣＤＣコンバータ１１に出力する。 The bidirectional DCDC converter 12 converts the direct current input from the bidirectional ACDC converter into an alternating current, transforms it, converts the direct current again into a direct current, and supplies it to the battery 6 of the vehicle 5 to charge the battery 6. To do. The bidirectional DCDC converter 12 discharges the battery 6, once converts the direct current supplied from the battery 6 into an alternating current and transforms it, and then converts it again into a direct current and outputs it to the bidirectional ACDC converter 11.

ダイオード２１は、半導体素子であり、充放電部１０とバッテリー６との間に直列に挿入されている。ダイオード２１は、双方向ＤＣＤＣコンバータ１２から入力された直流電流を通過させてバッテリー６に出力すると共にバッテリー６から双方向ＤＣＤＣコンバータ１２に逆流しようとする突入電流の通過を阻止する。   The diode 21 is a semiconductor element, and is inserted in series between the charge / discharge unit 10 and the battery 6. The diode 21 passes the direct current input from the bidirectional DCDC converter 12 and outputs the direct current to the battery 6, and prevents the inrush current from flowing backward from the battery 6 to the bidirectional DCDC converter 12.

出力切替部２５は、充放電部１０とバッテリー６との間にダイオード２１と並列に挿入されている。出力切替部２５は、制御部３０の制御により、バッテリー６から充放電部１０に直流電流が流れることを、バッテリー６の充電の際には阻止する一方でバッテリー６の放電の際には可能にするように切り替える。ここで、出力切替とは、バッテリー６から充放電部１０に向けて電流を流す場合と電流を流さない場合とを切り替えることを意味する。   The output switching unit 25 is inserted in parallel with the diode 21 between the charging / discharging unit 10 and the battery 6. The output switching unit 25 prevents the direct current from flowing from the battery 6 to the charging / discharging unit 10 under the control of the control unit 30 while charging the battery 6 while allowing the battery 6 to discharge. Switch to Here, the output switching means switching between a case where a current flows from the battery 6 toward the charging / discharging unit 10 and a case where no current flows.

制御部３０は、充放電部１０及び出力切替部２５に接続し、かつ車両５との間で車両５の電圧情報を含む信号の送受信をして、充放電部１０のバッテリー６に対する充電動作及びバッテリー６に対する放電動作を含む充放電部１０全体の動作を制御すると共に、出力切替部２５における上記の切り替え制御を行う。   The control unit 30 is connected to the charging / discharging unit 10 and the output switching unit 25 and transmits / receives a signal including voltage information of the vehicle 5 to / from the vehicle 5, While controlling the operation | movement of the whole charging / discharging part 10 including the discharge operation with respect to the battery 6, said switching control in the output switching part 25 is performed.

車両５は、バッテリー６及びコンタクタ７を備えている。車両５は、典型的にはＥＶやＰＨＶ等のバッテリー６で図示しないモータを駆動させて走行する車両である。バッテリー６は、二次電池であり、コンタクタ７がオンされることにより充電され、又は放電し、コンタクタ７がオフされることにより充電が停止され、又は放電を停止する。バッテリー６の総電力量は、例えば１６ｋＷｈや２４ｋＷｈである。コンタクタ７は、例えば手動で切り替えられる。   The vehicle 5 includes a battery 6 and a contactor 7. The vehicle 5 is typically a vehicle that travels by driving a motor (not shown) with a battery 6 such as EV or PHV. The battery 6 is a secondary battery, and is charged or discharged when the contactor 7 is turned on, and the charging is stopped or the discharge is stopped when the contactor 7 is turned off. The total electric energy of the battery 6 is, for example, 16 kWh or 24 kWh. The contactor 7 is manually switched, for example.

＜出力切替部の構成＞
本発明の第１の実施形態における出力切替部２５の構成につき、図２を参照しながら、以下詳細に説明する。 <Configuration of output switching unit>
The configuration of the output switching unit 25 in the first embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIG.

本実施形態では、出力切替部２５はサイリスタ２２である。   In the present embodiment, the output switching unit 25 is a thyristor 22.

サイリスタ２２は、制御部３０に接続され、充放電部１０とバッテリー６との間に直列に挿入されていると共に、ダイオード２１と並列に接続されている。サイリスタ２２は、バッテリー６の充電時において制御部３０よりサイリスタ２２のゲートにゲート電流が供給されないためサイリスタ２２のアノードとカソードとを非導通として、バッテリー６から充放電部１０に直流電流が流れることを阻止し、バッテリー６の放電時において制御部３０よりサイリスタ２２のゲートにゲート電流が供給されることによりサイリスタ２２のアノードとカソードとを導通して、バッテリー６から充放電部１０に直流電流が流れることを可能にする。   The thyristor 22 is connected to the control unit 30, inserted in series between the charge / discharge unit 10 and the battery 6, and connected in parallel to the diode 21. In the thyristor 22, when the battery 6 is charged, no gate current is supplied from the control unit 30 to the gate of the thyristor 22, so that the anode and the cathode of the thyristor 22 are made non-conductive and a direct current flows from the battery 6 to the charge / discharge unit 10. When the battery 6 is discharged, a gate current is supplied from the control unit 30 to the gate of the thyristor 22, whereby the anode and the cathode of the thyristor 22 are conducted, and a direct current is supplied from the battery 6 to the charge / discharge unit 10. Allows to flow.

ここで、サイリスタ２２に代えてメカニカルスイッチを設けた場合には、突入電流を防止できないと共にチャタリングを生じ、メカニカルスイッチの劣化を招くと共に、車両５及び充放電装置４にダメージを与える恐れがある。   Here, when a mechanical switch is provided in place of the thyristor 22, an inrush current cannot be prevented and chattering occurs, causing deterioration of the mechanical switch and possibly damaging the vehicle 5 and the charging / discharging device 4.

＜充放電部の構成＞
本発明の第１の実施形態における充放電部１０の構成につき、図３を参照しながら、以
下詳細に説明する。 <Configuration of charge / discharge unit>
The configuration of the charging / discharging unit 10 according to the first embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIG.

充放電部１０は、コンタクタ１１２、リアクトル１１３、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）コンバータ１１４、コンデンサ１１５、電圧制御回路１１７、ＰＷＭ制御回路１１８、ＰＷＭコンバータ１２１、変圧器１２３、ＰＷＭコンバータ１２４、リアクトル１２６、電流計１２７、電流制御回路１２８、及びＰＷＭ制御回路１２９を備えている。なお、電圧制御回路１１７、ＰＷＭ制御回路１１８、電流制御回路１２８、及びＰＷＭ制御回路１２９は、構成の簡便上は単一基板上に配設されることが好ましい。   The charging / discharging unit 10 includes a contactor 112, a reactor 113, a PWM (Pulse Width Modulation) converter 114, a capacitor 115, a voltage control circuit 117, a PWM control circuit 118, a PWM converter 121, a transformer 123, a PWM converter 124, a reactor 126, a current. A total 127, a current control circuit 128, and a PWM control circuit 129 are provided. Note that the voltage control circuit 117, the PWM control circuit 118, the current control circuit 128, and the PWM control circuit 129 are preferably arranged on a single substrate for the sake of simplicity.

制御部３０（図３では、図示省略）は、ＰＷＭコンバータ１１４の駆動制御用の基準電圧値を含む制御信号を電圧制御回路１１７に入力すると共に、ＰＷＭコンバータ１２４の駆動制御用の基準電流値を含む制御信号を電流制御回路１２８に入力することにより、対応して電圧制御回路１１７、ＰＷＭ制御回路１１８、電流制御回路１２８及びＰＷＭ制御回路１２９の動作を制御することを介してＰＷＭコンバータ１１４のスイッチング動作、ＰＷＭコンバータ１２１のスイッチング動作及びＰＷＭコンバータ１２４のスイッチング動作を制御するのみならず、コンタクタ１１２の断続切り換え動作を制御して、充放電部１０における充電動作及び放電動作を制御する。   The control unit 30 (not shown in FIG. 3) inputs a control signal including a reference voltage value for driving control of the PWM converter 114 to the voltage control circuit 117, and sets a reference current value for driving control of the PWM converter 124. The switching of the PWM converter 114 through controlling the operation of the voltage control circuit 117, the PWM control circuit 118, the current control circuit 128, and the PWM control circuit 129 correspondingly by inputting the control signal including the current control circuit 128 to the current control circuit 128. In addition to controlling the operation, the switching operation of the PWM converter 121 and the switching operation of the PWM converter 124, the charging / discharging operation in the charging / discharging unit 10 is controlled by controlling the intermittent switching operation of the contactor 112.

交流電源２は、典型的には商用の３相交流電源であり、Ｕ相の入力線ＬＵ、Ｖ相の入力線ＬＶ及びＷ相の入力線ＬＷを介して、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相からなる３相交流電流を充放電部１０に入力する。   The AC power supply 2 is typically a commercial three-phase AC power supply, and is provided with a U-phase, V-phase, and W-phase via a U-phase input line LU, a V-phase input line LV, and a W-phase input line LW. The three-phase alternating current consisting of the three phases is input to the charging / discharging unit 10.

Ｕ相の入力線ＬＵ、Ｖ相の入力線ＬＶ及びＷ相の入力線ＬＷの各々においては、コンタクタ１１２ｕ、１１２ｖ、１１２ｗ及びリアクトル１１３が順次設けられ、これらを介して、その後段に設けられたＰＷＭコンバータ１１４に３相交流電流が入力される。   In each of the U-phase input line LU, the V-phase input line LV, and the W-phase input line LW, the contactors 112u, 112v, 112w and the reactor 113 are sequentially provided, and are provided in the subsequent stage via these. A three-phase alternating current is input to the PWM converter 114.

コンタクタ１１２は、３相の交流電源２及びＡＣ負荷３に対応して、コンタクタ１１２ｕ、１１２ｖ、１１２ｗを有する。コンタクタ１１２ｕ、１１２ｖ、１１２ｗは、各々、交流電源２からの３相交流電流における対応する相の交流電流を断続すると共に、ＰＷＭコンバータ１１４からの交流電流を断続する断続器であり、典型的には電磁接触器である。   The contactor 112 includes contactors 112u, 112v, and 112w corresponding to the three-phase AC power supply 2 and the AC load 3. Each of the contactors 112u, 112v, 112w is an interrupter that interrupts the AC current of the corresponding phase in the three-phase AC current from the AC power supply 2 and interrupts the AC current from the PWM converter 114, typically It is an electromagnetic contactor.

リアクトル１１３は、各々、ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｅ Ｃｕｒｒｅｎｔ）リアクトルであり、コンタクタ１１２又はＰＷＭコンバータ１１４を介して入力される３相交流電流における対応する相の交流電流に含まれる高周波成分を低減してＰＷＭコンバータ１１４に入力するか、又はコンタクタ１１２を介してＡＣ負荷３に入力し、その交流電流における力率の改善をする。   Each of the reactors 113 is an AC (Alternate Current) reactor, and reduces the high-frequency component contained in the AC current of the corresponding phase in the three-phase AC current input via the contactor 112 or the PWM converter 114, thereby reducing the PWM converter 114. Or to the AC load 3 through the contactor 112 to improve the power factor in the alternating current.

ＰＷＭコンバータ１１４は、リアクトル１１３を介して入力される３相交流電流を直流電流に変換すると共に、ＰＷＭコンバータ１２１から入力される直流電流を交流電流に変換するコンバータであり、典型的にはＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）とダイオードとの組み合わせによって構成され、ＰＷＭ制御回路１１８からの駆動信号に従ってＰＷＭ駆動制御されてスイッチング動作することによって、かかる交流電流を直流電流に変換又は直流電流を交流電流に変換する。   The PWM converter 114 is a converter that converts a three-phase alternating current input through the reactor 113 into a direct current, and also converts a direct current input from the PWM converter 121 into an alternating current. It is composed of a combination of Insulated Gate Bipolar Transistor) and a diode, and is controlled by PWM drive according to a drive signal from the PWM control circuit 118 to perform a switching operation, thereby converting such alternating current into direct current or converting direct current into alternating current. To do.

具体的は、ＰＷＭコンバータ１１４は、いずれも同じ回路構成であるスイッチング回路１１４Ｕ、１１４Ｖ及び１１４Ｗを、対応して前段回路、中段回路及び後段回路として備える。スイッチング回路１１４Ｕ、１１４Ｖ及び１１４Ｗは、各々、いずれもフリーホイリングダイオードを伴って直列に接続された２つのＩＧＢＴを備える。   Specifically, the PWM converter 114 includes switching circuits 114U, 114V, and 114W, all having the same circuit configuration, as a front-stage circuit, a middle-stage circuit, and a rear-stage circuit. Each of the switching circuits 114U, 114V, and 114W includes two IGBTs connected in series with a freewheeling diode.

スイッチング回路１１４Ｕにおいては、２つのＩＧＢＴのエミッタ及びコレクタ間にリアクトル１１３を介したＵ相交流電流が入力され、かかるＩＧＢＴのゲートには、各々、ＰＷＭ制御回路１１８が接続される。同様に、スイッチング回路１１４Ｖにおいては、２つのＩＧＢＴのエミッタ及びコレクタ間にリアクトル１１３を介したＶ相交流電流が入力され、かかるＩＧＢＴのゲートには、各々、ＰＷＭ制御回路１１８が接続される。スイッチング回路１１４Ｗにおいては、２つのＩＧＢＴのエミッタ及びコレクタ間にリアクトル１１３を介したＷ相交流電流が入力され、かかるＩＧＢＴのゲートには、各々、ＰＷＭ制御回路１１８が接続される。   In the switching circuit 114U, a U-phase alternating current is input via the reactor 113 between the emitters and collectors of two IGBTs, and the PWM control circuit 118 is connected to each of the gates of the IGBTs. Similarly, in the switching circuit 114V, a V-phase alternating current is input via the reactor 113 between the emitters and collectors of two IGBTs, and a PWM control circuit 118 is connected to each of the gates of the IGBTs. In the switching circuit 114W, a W-phase alternating current is input via the reactor 113 between the emitters and collectors of two IGBTs, and the PWM control circuit 118 is connected to each of the gates of the IGBTs.

コンデンサ１１５は、典型的には電解コンデンサである大容量の平滑コンデンサであり、コンデンサ１１５の正電位側は、スイッチング回路１１４Ｕ、１１４Ｖ及び１１４Ｗにおける一方のＩＧＢＴのコレクタに各々接続されると共に、コンデンサ１１５の負電位側は、スイッチング回路１１４Ｕ、１１４Ｖ及び１１４Ｗにおける他方のＩＧＢＴのエミッタに各々接続される。これにより、コンデンサ１１５は、バッテリー６の充電時においてＰＷＭコンバータ１１４からの直流電流を平滑化して一定にすると共に、バッテリー６の放電時においてＰＷＭコンバータ１２１からの交流電流を平滑化して一定にする。   Capacitor 115 is a large-capacity smoothing capacitor that is typically an electrolytic capacitor. The positive potential side of capacitor 115 is connected to the collector of one IGBT in switching circuits 114U, 114V, and 114W, respectively, and capacitor 115 Are connected to the emitters of the other IGBTs in the switching circuits 114U, 114V and 114W, respectively. Thereby, the capacitor 115 smoothes and keeps the direct current from the PWM converter 114 when the battery 6 is charged, and smoothes and keeps the alternating current from the PWM converter 121 when the battery 6 is discharged.

併せて、コンデンサ１１５の正電位側は、電圧制御回路１１７に接続され、対応して電圧制御回路１１７は、コンデンサ１１５の正電位側の電圧を検出する。   In addition, the positive potential side of the capacitor 115 is connected to the voltage control circuit 117, and the voltage control circuit 117 correspondingly detects the voltage on the positive potential side of the capacitor 115.

よって、ＰＷＭコンバータ１１４においては、バッテリー６の充電時及び放電時において、その駆動制御用の基準電圧値を含む制御信号を電圧制御回路１１７に入力する制御部３０の制御の下で、電圧制御回路１１７及びＰＷＭ制御回路１１８により、所定の直流電流を出力するように制御部３０から与えられた基準電圧値及びコンデンサ１１５の検出電圧値に応じたフィードバックＰＷＭ駆動制御がなされる。つまり、電圧制御回路１１７は、コンデンサ１１５の検出電圧値を制御部３０から与えられた基準電圧値に収束させるような制御信号をＰＷＭ制御回路１１８に入力し、対応してＰＷＭ制御回路１１８は、かかる制御信号に従ってＰＷＭコンバータ１１４をスイッチング動作させる駆動信号をＰＷＭコンバータ１１４に入力する。そして、ＰＷＭコンバータ１１４は、かかる駆動信号に従ってスイッチング動作して、コンデンサ１１５の検出電圧値、つまりＰＷＭコンバータ１１４の出力電圧値を基準電圧値に収束させていく。   Therefore, in the PWM converter 114, the voltage control circuit is controlled under the control of the control unit 30 that inputs a control signal including a reference voltage value for driving control to the voltage control circuit 117 when the battery 6 is charged and discharged. 117 and PWM control circuit 118 perform feedback PWM drive control in accordance with the reference voltage value provided from control unit 30 and the detected voltage value of capacitor 115 so as to output a predetermined DC current. That is, the voltage control circuit 117 inputs a control signal that causes the detection voltage value of the capacitor 115 to converge to the reference voltage value given from the control unit 30 to the PWM control circuit 118, and the corresponding PWM control circuit 118 A drive signal for switching the PWM converter 114 according to the control signal is input to the PWM converter 114. Then, the PWM converter 114 performs a switching operation according to the drive signal, and converges the detected voltage value of the capacitor 115, that is, the output voltage value of the PWM converter 114, to the reference voltage value.

ＰＷＭコンバータ１２１は、バッテリー６の充電時においてコンデンサ１１５を介して入力される直流電流を交流電流に変換すると共に、バッテリー６の放電時において変圧器１２３を介して入力される交流電流を直流電流に変換し、典型的にはＩＧＢＴとダイオードとの組み合わせによって構成される。ＰＷＭコンバータ１２１は、ＰＷＭ制御回路１２９からの駆動信号に従ってＰＷＭ駆動制御されてスイッチング動作することにより、バッテリー６の充電時においてかかる直流電流を所定の高周波の交流電流に変換すると共に、バッテリー６の放電時においてかかる高周波の交流電流を直流電流に変換する。   The PWM converter 121 converts a DC current input through the capacitor 115 when the battery 6 is charged into an AC current, and converts the AC current input through the transformer 123 into a DC current when the battery 6 is discharged. It is typically composed of a combination of an IGBT and a diode. The PWM converter 121 performs a switching operation under PWM drive control in accordance with a drive signal from the PWM control circuit 129, thereby converting the direct current when the battery 6 is charged into a predetermined high-frequency alternating current and discharging the battery 6. Converts high-frequency alternating current to direct current at times.

具体的には、ＰＷＭコンバータ１２１は、いずれも同じ回路構成であるスイッチング回路１２１Ｆ及び１２１Ｒを、対応して前段回路及び後段回路として備える。スイッチング回路１２１Ｆ及び１２１Ｒは、各々、いずれもフリーホイリングダイオードを伴って直列に接続された２つのＩＧＢＴを備える。スイッチング回路１２１Ｆ及び１２１ＲのＩＧＢＴのゲートには、各々、ＰＷＭ制御回路１２９が接続される。   Specifically, the PWM converter 121 includes switching circuits 121F and 121R, both of which have the same circuit configuration, as a front-stage circuit and a rear-stage circuit correspondingly. Each of the switching circuits 121F and 121R includes two IGBTs connected in series with a freewheeling diode. A PWM control circuit 129 is connected to each of the IGBT gates of the switching circuits 121F and 121R.

変圧器１２３は、典型的には絶縁トランスである変圧器であり、バッテリー６の充電時においてＰＷＭコンバータ１２１を介して入力される交流電流を所定の電圧に変圧すると共に、バッテリー６の放電時においてＰＷＭコンバータ１２４を介して入力される交流電
流を所定の電圧に変圧する。変圧器１２３は、ＰＷＭコンバータ１２１からの交流電流は所定の高周波に変換されていると共にＰＷＭコンバータ１２４からの交流電流は所定の高周波に変換されているので、小型の変圧器として構成される。 The transformer 123 is typically a transformer that is an insulating transformer, transforms an alternating current input via the PWM converter 121 to a predetermined voltage when the battery 6 is charged, and discharges the battery 6. The alternating current input via the PWM converter 124 is transformed to a predetermined voltage. The transformer 123 is configured as a small transformer because the alternating current from the PWM converter 121 is converted to a predetermined high frequency and the alternating current from the PWM converter 124 is converted to a predetermined high frequency.

具体的には、変圧器１２３は、１次コイル１２３Ｆ及びこれに対向した２次コイル１２３Ｓを備える。１次コイル１２３Ｆの一端は、スイッチング回路１２１Ｆの２つのＩＧＢＴのエミッタ及びコレクタ間に接続されると共に、１次コイル１２３Ｆの他端は、スイッチング回路１２１Ｒの２つのＩＧＢＴのエミッタ及びコレクタ間に接続される。   Specifically, the transformer 123 includes a primary coil 123F and a secondary coil 123S facing the primary coil 123F. One end of the primary coil 123F is connected between the emitters and collectors of the two IGBTs of the switching circuit 121F, and the other end of the primary coil 123F is connected between the emitters and collectors of the two IGBTs of the switching circuit 121R. The

ＰＷＭコンバータ１２４は、バッテリー６の充電時において変圧器１２３を介して入力される交流電流を直流電流に変換して図示しない充電ケーブルを介してバッテリー６に供給すると共に、バッテリー６の放電時においてバッテリー６より充電ケーブルを介して入力される直流電流を交流電流に変換して変圧器１２３に供給し、典型的にはＩＧＢＴとダイオードとの組み合わせによって構成される。ＰＷＭコンバータ１２４は、ＰＷＭ制御回路１２９からの駆動信号に従ってＰＷＭ駆動制御されてスイッチング動作することにより、バッテリー６の充電時においてかかる交流電流を所定の直流電流に変換すると共に、バッテリー６の放電時においてかかる直流電流を所定の交流電流に変換する。   The PWM converter 124 converts an alternating current input via the transformer 123 into a direct current when the battery 6 is charged, supplies the direct current to the battery 6 via a charging cable (not shown), and supplies the battery 6 when the battery 6 is discharged. 6, the direct current input via the charging cable is converted into an alternating current and supplied to the transformer 123, and is typically configured by a combination of an IGBT and a diode. The PWM converter 124 performs a PWM drive control according to a drive signal from the PWM control circuit 129 and performs a switching operation, thereby converting the alternating current into a predetermined direct current when the battery 6 is charged, and at the time of discharging the battery 6. Such direct current is converted into a predetermined alternating current.

具体的には、ＰＷＭコンバータ１２４は、いずれも同じ回路構成であるスイッチング回路１２４Ｆ及び１２４Ｒを、対応して前段回路及び後段回路として備える。スイッチング回路１２４Ｆ及び１２４Ｒは、各々、いずれも直列に接続された２つのＩＧＢＴを備える。スイッチング回路１２４Ｆ及び１２４ＲのＩＧＢＴのゲートには、各々、ＰＷＭ制御回路１２９が接続される。   Specifically, the PWM converter 124 includes switching circuits 124F and 124R, both of which have the same circuit configuration, as a front-stage circuit and a rear-stage circuit correspondingly. The switching circuits 124F and 124R each include two IGBTs connected in series. A PWM control circuit 129 is connected to each IGBT gate of the switching circuits 124F and 124R.

リアクトル１２６は、平滑リアクトルであり、バッテリー６の充電時においてＰＷＭコンバータ１２４から入力される直流電流に含まれる高周波成分を低減すると共に、バッテリー６の放電時においてバッテリー６から図示しない充電ケーブルを介して入力される直流電流に含まれる高周波成分を低減する。リアクトル１２６の一端は、スイッチング回路１２４Ｆ及び１２４Ｒにおける一方のＩＧＢＴのコレクタに各々接続される。   Reactor 126 is a smoothing reactor that reduces high-frequency components included in the direct current input from PWM converter 124 when battery 6 is charged, and from battery 6 via a charging cable (not shown) when battery 6 is discharged. Reduces high-frequency components contained in the input DC current. One end of reactor 126 is connected to the collector of one IGBT in switching circuits 124F and 124R, respectively.

電流計１２７は、リアクトル１２６の他端と、充電ケーブルとの接続端と、の間に接続され、ＰＷＭコンバータ１２４から出力されてリアクトル１２６によって平滑化された直流電流の電流値を計測して、その計測信号を電流制御回路１２８に出力する。対応して電流制御回路１２８は、ＰＷＭコンバータ１２４からの平滑化された直流電流の電流値を検出する。また、スイッチング回路１２１Ｆ及び１２１ＲのＩＧＢＴのゲート、及びスイッチング回路１２４Ｆ及び１２４ＲのＩＧＢＴのゲートには、各々、ＰＷＭ制御回路１２９が接続されている。   The ammeter 127 is connected between the other end of the reactor 126 and the connection end with the charging cable, and measures the current value of the direct current output from the PWM converter 124 and smoothed by the reactor 126. The measurement signal is output to the current control circuit 128. Correspondingly, current control circuit 128 detects the current value of the smoothed DC current from PWM converter 124. The PWM control circuit 129 is connected to the IGBT gates of the switching circuits 121F and 121R and the IGBT gates of the switching circuits 124F and 124R, respectively.

よって、ＰＷＭコンバータ１２１においては、バッテリー６の充電時において、その駆動制御用の基準電流値を含む制御信号を電流制御回路１２８に入力する制御部３０の制御の下で、電流制御回路１２８及びＰＷＭ制御回路１２９により、ＰＷＭコンバータ１２４からリアクトル１２６を介して所定の直流電流が出力されるように、制御部３０から与えられた基準電流値及び電流計１２７が計測した計測電流値に応じたフィードバックＰＷＭ駆動制御がなされる。つまり、電流制御回路１２８は、電流計１２７が計測する計測電流値を制御部３０から与えられた基準電流値に収束させるような制御信号をＰＷＭ制御回路１２９に入力し、対応してＰＷＭ制御回路１２９は、かかる制御信号に従ってＰＷＭコンバータ１２１をスイッチング動作させる駆動信号をＰＷＭコンバータ１２１に入力すると共に、かかる制御信号に従ってＰＷＭコンバータ１２４をスイッチング動作させる駆動信号をＰＷＭコンバータ１２４に入力する。そして、ＰＷＭコンバータ１２１は、かかる駆動信号に従ってスイッチング動作すると共に、ＰＷＭコンバータ１２４はかかる駆動信号
に従ってスイッチング動作して、電流計１２７が計測する計測電流値、つまりＰＷＭコンバータ１２４から出力されてリアクトル１２６によって平滑化された直流電流の電流値を基準電流値に収束させていく。かかるＰＷＭ制御回路１２９によるＰＷＭコンバータ１２１のＰＷＭ駆動制御は、ＰＷＭコンバータ１２４から出力されてリアクトル１２６によって平滑化された直流電流の電流値を基準電流値という所定の一定値に収束させるフィードバック制御であるので、バッテリー６に流れる直流電流の電流値も実質所定の一定値となる。 Therefore, in the PWM converter 121, when the battery 6 is charged, the current control circuit 128 and the PWM are controlled under the control of the control unit 30 that inputs a control signal including a reference current value for driving control to the current control circuit 128. Feedback PWM according to the reference current value provided from the control unit 30 and the measured current value measured by the ammeter 127 so that a predetermined DC current is output from the PWM converter 124 via the reactor 126 by the control circuit 129. Drive control is performed. That is, the current control circuit 128 inputs to the PWM control circuit 129 a control signal that causes the measurement current value measured by the ammeter 127 to converge to the reference current value given from the control unit 30, and correspondingly the PWM control circuit. 129 inputs a drive signal for switching the PWM converter 121 according to the control signal to the PWM converter 121, and inputs a drive signal for switching the PWM converter 124 according to the control signal to the PWM converter 124. The PWM converter 121 performs a switching operation in accordance with the drive signal, and the PWM converter 124 performs a switching operation in accordance with the drive signal. The measured current value measured by the ammeter 127, that is, output from the PWM converter 124 and output by the reactor 126. The current value of the smoothed direct current is converged to the reference current value. The PWM drive control of the PWM converter 121 by the PWM control circuit 129 is feedback control that converges the current value of the direct current output from the PWM converter 124 and smoothed by the reactor 126 to a predetermined constant value called a reference current value. Therefore, the value of the direct current flowing through the battery 6 is also substantially a predetermined constant value.

＜充放電装置の動作＞
本発明の第１の実施形態における充放電装置４の動作につき、以下詳細に説明する。 <Operation of charge / discharge device>
The operation of the charging / discharging device 4 in the first embodiment of the present invention will be described in detail below.

最初に、バッテリー６の充電時における充放電装置４の動作について説明する。   First, the operation of the charging / discharging device 4 when charging the battery 6 will be described.

バッテリー６の充電時には、まず、充電ケーブルを車両５側の図示しない充電コネクタに手動で接続して、コンタクタ７を手動でオン状態に切り換える。また、制御部３０は、例えば充電を開始する信号が入力された場合、コンタクタ１１２を切り替えてＰＷＭコンバータ１１４を交流電源２に接続する。   When charging the battery 6, first, the charging cable is manually connected to a charging connector (not shown) on the vehicle 5 side, and the contactor 7 is manually switched on. For example, when a signal for starting charging is input, the control unit 30 switches the contactor 112 to connect the PWM converter 114 to the AC power supply 2.

コンタクタ７をオフ状態からオン状態に切り換えることにより、バッテリー６から充放電装置４側に突入電流が流れるが、この突入電流はダイオード２１により充放電部１０に流れることを阻止される。また、サイリスタ２２は、制御部３０よりサイリスタ２２のゲートにゲート電流が供給されないため、アノードとカソードとが非導通となり、バッテリー６から充放電部１０側に流れようとする突入電流を阻止する。   By switching the contactor 7 from the off state to the on state, an inrush current flows from the battery 6 to the charging / discharging device 4 side. This inrush current is prevented from flowing into the charging / discharging unit 10 by the diode 21. In addition, since no gate current is supplied from the control unit 30 to the gate of the thyristor 22, the thyristor 22 is nonconductive between the anode and the cathode, and prevents an inrush current from flowing from the battery 6 to the charge / discharge unit 10 side.

ここで、制御部３０は、ＰＷＭ制御回路１１８の駆動制御用の基準電圧値を含む制御信号を電圧制御回路１１７に入力し、対応して電圧制御回路１１７は、コンデンサ１１５の検出電圧値を制御部３０からの基準電圧値に収束させるような制御信号をＰＷＭ制御回路１１８に入力する。対応してＰＷＭ制御回路１１８は、かかる制御信号に従ってＰＷＭコンバータ１１４に駆動信号を入力する。同時に、制御部３０は、ＰＷＭ制御回路１２９の駆動制御用の基準電流値を含む制御信号を電流制御回路１２８に入力し、対応して電流制御回路１２８は、ＰＷＭコンバータ１２４からの平滑化された出力電流の検出電流値を制御部３０からの基準電流値に収束させるような制御信号をＰＷＭ制御回路１２９に入力する。対応してＰＷＭ制御回路１２９は、かかる制御信号に従ってＰＷＭコンバータ１２１及びＰＷＭコンバータ１２４に駆動信号を入力する。   Here, the control unit 30 inputs a control signal including a reference voltage value for driving control of the PWM control circuit 118 to the voltage control circuit 117, and the voltage control circuit 117 controls the detection voltage value of the capacitor 115 correspondingly. A control signal that converges to the reference voltage value from the unit 30 is input to the PWM control circuit 118. Correspondingly, the PWM control circuit 118 inputs a drive signal to the PWM converter 114 according to the control signal. At the same time, the control unit 30 inputs a control signal including a reference current value for drive control of the PWM control circuit 129 to the current control circuit 128, and the current control circuit 128 correspondingly is smoothed from the PWM converter 124. A control signal that causes the detected current value of the output current to converge to the reference current value from the control unit 30 is input to the PWM control circuit 129. Correspondingly, the PWM control circuit 129 inputs a drive signal to the PWM converter 121 and the PWM converter 124 according to the control signal.

つまり、ＰＷＭ制御回路１１８は、制御部３０及び電圧制御回路１１７の制御に従って、コンデンサ１１５の検出電圧値を基準電圧値に収束させるようにＰＷＭコンバータ１１４をＰＷＭ駆動制御してスイッチング動作させると共に、ＰＷＭ制御回路１２９は、制御部３０及び電流制御回路１２８の制御に従って、ＰＷＭコンバータ１２４からの平滑化された出力電流の検出電流値を基準電流値に収束させるようにＰＷＭコンバータ１２１及びＰＷＭコンバータ１２４をＰＷＭ駆動制御してスイッチング動作させる。   That is, the PWM control circuit 118 performs PWM driving control of the PWM converter 114 so as to converge the detection voltage value of the capacitor 115 to the reference voltage value according to the control of the control unit 30 and the voltage control circuit 117, and performs the switching operation. The control circuit 129 PWMs the PWM converter 121 and the PWM converter 124 so that the detected current value of the smoothed output current from the PWM converter 124 converges to the reference current value according to the control of the control unit 30 and the current control circuit 128. Drive control and switching operation.

併せて、変圧器１２３が、ＰＷＭコンバータ１２１から入力される交流電流を所定の電圧に変圧し、ＰＷＭコンバータ１２４が、変圧器１２３から入力される交流電流を直流電流に変換し、更にリアクトル１２６が、ＰＷＭコンバータ１２４から入力される直流電流を平滑化した後に、かかる直流電流が充電ケーブルを介してバッテリー６に流れて、この結果、バッテリー６が充電される。この際、ＰＷＭ制御回路１２９によるＰＷＭコンバータ１２１のＰＷＭ駆動制御は、ＰＷＭコンバータ１２４からの平滑化された出力電流値を基準電流値という所定の一定値に収束させるフィードバック制御であるので、バッテリー６に流れる直流電流の電流値も実質所定の一定値となる。   In addition, the transformer 123 transforms the alternating current input from the PWM converter 121 to a predetermined voltage, the PWM converter 124 converts the alternating current input from the transformer 123 into a direct current, and the reactor 126 After smoothing the direct current input from the PWM converter 124, the direct current flows to the battery 6 through the charging cable, and as a result, the battery 6 is charged. At this time, the PWM drive control of the PWM converter 121 by the PWM control circuit 129 is feedback control for converging the smoothed output current value from the PWM converter 124 to a predetermined constant value called a reference current value. The current value of the flowing direct current is also substantially a predetermined constant value.

上記により、バッテリー６の充電時には、交流電源２、充放電部１０、ダイオード２１及びバッテリー６の順番で電流が流れる。   As described above, when the battery 6 is charged, current flows in the order of the AC power supply 2, the charge / discharge unit 10, the diode 21, and the battery 6.

次に、バッテリー６の放電時における充放電装置４の動作について説明する。   Next, the operation of the charge / discharge device 4 when the battery 6 is discharged will be described.

充放電装置４は、例えば停電時においてバッテリー６の充電量が所定値以上の場合にバッテリー６を放電させる。   The charging / discharging device 4 discharges the battery 6 when, for example, the amount of charge of the battery 6 is a predetermined value or more during a power failure.

バッテリー６の放電時には、まず、充電ケーブルを車両５側の充電コネクタに手動で接続して、コンタクタ７を手動でオン状態に切り換える。また、制御部３０は、例えば放電を開始する信号が入力された場合、コンタクタ１１２を切り替えてＰＷＭコンバータ１１４をＡＣ負荷３に接続する。   When the battery 6 is discharged, first, the charging cable is manually connected to the charging connector on the vehicle 5 side, and the contactor 7 is manually switched on. For example, when a signal for starting discharge is input, the control unit 30 switches the contactor 112 to connect the PWM converter 114 to the AC load 3.

また、制御部３０は、出力切替部２５のサイリスタ２２のゲートにゲート電流を供給してサイリスタ２２のアノードとカソードとを導通させることにより、バッテリー６から充放電部１０に直流電流が流れることを可能にする。   In addition, the control unit 30 supplies a gate current to the gate of the thyristor 22 of the output switching unit 25 to make the anode and the cathode of the thyristor 22 conductive, so that a direct current flows from the battery 6 to the charge / discharge unit 10. to enable.

ここで、制御部３０は、ＰＷＭ制御回路１１８の駆動制御用の基準電圧値を含む制御信号を電圧制御回路１１７に入力し、対応して電圧制御回路１１７は、制御信号をＰＷＭ制御回路１１８に入力する。対応してＰＷＭ制御回路１１８は、かかる制御信号に従ってＰＷＭコンバータ１１４に駆動信号を入力する。同時に、制御部３０は、ＰＷＭ制御回路１２９の駆動制御用の基準電流値を含む制御信号を電流制御回路１２８に入力し、対応して電流制御回路１２８は、制御信号をＰＷＭ制御回路１２９に入力する。対応してＰＷＭ制御回路１２９は、かかる制御信号に従ってＰＷＭコンバータ１２１及びＰＷＭコンバータ１２４に駆動信号を入力する。   Here, the control unit 30 inputs a control signal including a reference voltage value for driving control of the PWM control circuit 118 to the voltage control circuit 117, and the voltage control circuit 117 correspondingly sends the control signal to the PWM control circuit 118. input. Correspondingly, the PWM control circuit 118 inputs a drive signal to the PWM converter 114 according to the control signal. At the same time, the control unit 30 inputs a control signal including a reference current value for driving control of the PWM control circuit 129 to the current control circuit 128, and the current control circuit 128 inputs a control signal to the PWM control circuit 129 correspondingly. To do. Correspondingly, the PWM control circuit 129 inputs a drive signal to the PWM converter 121 and the PWM converter 124 according to the control signal.

つまり、ＰＷＭ制御回路１１８は、制御部３０及び電圧制御回路１１７の制御に従って、ＰＷＭコンバータ１１４をＰＷＭ駆動制御してスイッチング動作させると共に、ＰＷＭ制御回路１２９は、制御部３０及び電流制御回路１２８の制御に従って、ＰＷＭコンバータ１２１及びＰＷＭコンバータ１２４をＰＷＭ駆動制御してスイッチング動作させる。   That is, the PWM control circuit 118 controls the PWM converter 114 by performing PWM driving control according to the control of the control unit 30 and the voltage control circuit 117, and the PWM control circuit 129 controls the control unit 30 and the current control circuit 128. Accordingly, the PWM converter 121 and the PWM converter 124 are subjected to the PWM drive control to perform the switching operation.

併せて、変圧器１２３が、ＰＷＭコンバータ１２４から入力される交流電流を所定の電圧に変圧し、ＰＷＭコンバータ１２１が、変圧器１２３から入力される交流電流を直流電流に変換し、更にＰＷＭコンバータ１１４が、ＰＷＭコンバータ１２１から入力される直流電流を交流電流に変換してＡＣ負荷３に供給し、この結果ＡＣ負荷３が動作可能になる。   In addition, the transformer 123 transforms the alternating current input from the PWM converter 124 into a predetermined voltage, the PWM converter 121 converts the alternating current input from the transformer 123 into a direct current, and further the PWM converter 114. However, the direct current input from the PWM converter 121 is converted into an alternating current and supplied to the AC load 3. As a result, the AC load 3 becomes operable.

本実施形態によれば、交流電源２より入力された交流電流を直流電流に変換してバッテリー６に供給することによりバッテリー６を充電し、バッテリー６を放電させることによりバッテリー６から入力された直流電流を交流電流に変換して出力する充放電部１０と、充放電部１０とバッテリー６との間に挿入され、バッテリー６から充放電部１０に直流電流が流れることを阻止すると共に充放電部１０からバッテリー６に直流電流が流れることを可能にするダイオード２１と、充放電部１０とバッテリー６との間にダイオード２１と並列に挿入され、バッテリー６から充放電部１０に直流電流が流れることを、充電の際には阻止する一方で放電の際には可能にする出力切替部２５と、を有することにより、バッテリーの充電時における逆流電流を阻止する構成を備えながら、全体構成を大きくすることなく、バッテリーを放電してＡＣ負荷に電力を供給することを可能にすることができる。   According to the present embodiment, the alternating current input from the alternating current power supply 2 is converted into a direct current and supplied to the battery 6 to charge the battery 6, and the direct current input from the battery 6 by discharging the battery 6. Charge / discharge unit 10 that converts current into alternating current and outputs, and is inserted between charge / discharge unit 10 and battery 6 to prevent direct current from flowing from battery 6 to charge / discharge unit 10 and charge / discharge unit The diode 21 that allows a direct current to flow from the battery 10 to the battery 6 is inserted in parallel with the diode 21 between the charge / discharge unit 10 and the battery 6, and the direct current flows from the battery 6 to the charge / discharge unit 10. And an output switching unit 25 that prevents charging during charging while allowing charging during discharging. While a configuration for preventing, without increasing the overall structure may allow to supply power to the AC load to discharge the battery.

また、本実施形態によれば、出力切替部２５は、サイリスタ２２であることにより、バッテリーを放電してＡＣ負荷に電力を供給する際におけるチャタリングを防ぐことができる。   Further, according to the present embodiment, the output switching unit 25 is the thyristor 22, thereby preventing chattering when the battery is discharged and power is supplied to the AC load.

また、本実施形態によれば、充放電部１０は、放電によりバッテリー６から入力された直流電流を交流電流に変換してＡＣ負荷３に供給することにより、車両５のバッテリー６に蓄積された電気エネルギーをＡＣ負荷３に供給することができる。   Further, according to the present embodiment, the charging / discharging unit 10 accumulates the battery 6 of the vehicle 5 by converting the direct current input from the battery 6 by discharging into an alternating current and supplying the alternating current to the AC load 3. Electric energy can be supplied to the AC load 3.

（第２の実施形態）
本実施形態における充放電システム及び充放電装置の構成は、出力切替部２５の代わりに出力切替部４０を設ける以外は図１及び図３と同一構成であるので、その全体構成の説明を省略する。 (Second Embodiment)
The configuration of the charging / discharging system and the charging / discharging device in the present embodiment is the same as that shown in FIGS. 1 and 3 except that the output switching unit 40 is provided instead of the output switching unit 25, and thus the description of the overall configuration is omitted. .

＜出力切替部の構成＞
本発明の第２の実施形態における出力切替部４０の構成につき、図４を参照しながら、以下詳細に説明する。 <Configuration of output switching unit>
The configuration of the output switching unit 40 in the second embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIG.

本実施形態では、出力切替部４０はＩＧＢＴ４１である。   In the present embodiment, the output switching unit 40 is an IGBT 41.

ＩＧＢＴ４１は、ＩＧＢＴ４１のゲートが制御部３０に接続され、充放電部１０とバッテリー６との間に直列に挿入されていると共に、ダイオード２１と並列に接続されている。ＩＧＢＴ４１は、バッテリー６の充電時において制御部３０よりＩＧＢＴ４１のゲートにゲート信号が供給されないためにカソードとアノードとが非導通となり、バッテリー６から充放電部１０に直流電流が流れることを阻止し、バッテリー６の放電時において制御部３０よりＩＧＢＴ４１のゲートにゲート信号を供給されることによりＩＧＢＴ４１のアノードとカソードとが導通され、バッテリー６から充放電部１０に直流電流が流れることを可能にする。   The IGBT 41 has the gate of the IGBT 41 connected to the control unit 30, inserted in series between the charge / discharge unit 10 and the battery 6, and connected in parallel to the diode 21. The IGBT 41 prevents the cathode and the anode from becoming non-conductive because the gate signal is not supplied from the control unit 30 to the gate of the IGBT 41 when the battery 6 is charged, and prevents direct current from flowing from the battery 6 to the charging / discharging unit 10. When the battery 6 is discharged, a gate signal is supplied from the control unit 30 to the gate of the IGBT 41, whereby the anode and the cathode of the IGBT 41 are brought into conduction, and a direct current can flow from the battery 6 to the charging / discharging unit 10.

制御部３０は、ＩＧＢＴ４１のゲートに供給するゲート信号を調整して、ゲート電圧を下げるか又はゲート抵抗値を大きくすることにより、バッテリー６から充放電部１０に突入電流が流れることを防止する。   The control unit 30 adjusts the gate signal supplied to the gate of the IGBT 41 to reduce the gate voltage or increase the gate resistance value, thereby preventing an inrush current from flowing from the battery 6 to the charge / discharge unit 10.

なお、本実施形態における充放電装置の動作はＩＧＢＴ４１の動作以外は上記第１の実施形態と同一であるため、その説明を省略する。   The operation of the charging / discharging device in the present embodiment is the same as that of the first embodiment except for the operation of the IGBT 41, and thus the description thereof is omitted.

本実施形態によれば、交流電源２より入力された交流電流を直流電流に変換してバッテリー６に供給することによりバッテリー６を充電し、バッテリー６を放電させることによりバッテリー６から入力された直流電流を交流電流に変換して出力する充放電部１０と、充放電部１０とバッテリー６との間に挿入され、バッテリー６から充放電部１０に直流電流が流れることを阻止すると共に充放電部１０からバッテリー６に直流電流が流れることを可能にするダイオード２１と、充放電部１０とバッテリー６との間にダイオード２１と並列に挿入され、バッテリー６から充放電部１０に直流電流が流れることを、充電の際には阻止する一方で放電の際には可能にする出力切替部４０と、を有することにより、バッテリーの充電時における逆流電流を阻止する構成を備えながら、全体構成を大きくすることなく、バッテリーを放電してＡＣ負荷に電力を供給することを可能にすることができる。   According to the present embodiment, the alternating current input from the alternating current power supply 2 is converted into a direct current and supplied to the battery 6 to charge the battery 6, and the direct current input from the battery 6 by discharging the battery 6. Charge / discharge unit 10 that converts current into alternating current and outputs, and is inserted between charge / discharge unit 10 and battery 6 to prevent direct current from flowing from battery 6 to charge / discharge unit 10 and charge / discharge unit The diode 21 that allows a direct current to flow from the battery 10 to the battery 6 is inserted in parallel with the diode 21 between the charge / discharge unit 10 and the battery 6, and the direct current flows from the battery 6 to the charge / discharge unit 10. An output switching unit 40 that prevents charging during charging while allowing charging during discharging. While a configuration for preventing, without increasing the overall structure may allow to supply power to the AC load to discharge the battery.

また、本実施形態によれば、出力切替部４０は、ＩＧＢＴ４１であることにより、バッテリーを放電してＡＣ負荷に電力を供給する際におけるチャタリングを防ぐことができると共に、バッテリー６の充電時においてバッテリー６から充放電部１０に突入電流が流れ
ることを防ぐことができる。 Further, according to the present embodiment, the output switching unit 40 is the IGBT 41, so that chattering when discharging the battery and supplying power to the AC load can be prevented, and the battery 6 is charged when the battery 6 is charged. 6 can prevent an inrush current from flowing to the charge / discharge unit 10.

また、本実施形態によれば、充放電部１０は、放電によりバッテリー６から入力された直流電流を交流電流に変換してＡＣ負荷３に供給することにより、車両５のバッテリー６に蓄積された電気エネルギーをＡＣ負荷３に供給することができる。   Further, according to the present embodiment, the charging / discharging unit 10 accumulates the battery 6 of the vehicle 5 by converting the direct current input from the battery 6 by discharging into an alternating current and supplying the alternating current to the AC load 3. Electric energy can be supplied to the AC load 3.

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態における充放電システム及び充放電装置の構成は、出力切替部２５の代わりに出力切替部５０を設ける以外は図１及び図３と同一構成であるので、その全体構成の説明を省略する。 (Third embodiment)
The configuration of the charge / discharge system and the charge / discharge device according to the third embodiment of the present invention is the same as that shown in FIGS. 1 and 3 except that the output switching unit 50 is provided instead of the output switching unit 25. The description of is omitted.

＜出力切替部の構成＞
本発明の第３の実施形態における出力切替部５０の構成につき、図５を参照しながら、以下詳細に説明する。出力切替部５０は、降圧チョッパーであり、ＩＧＢＴ５２と、リアクトル５３と、コンデンサ５４と、ダイオード５５と、を有している。 <Configuration of output switching unit>
The configuration of the output switching unit 50 according to the third embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIG. The output switching unit 50 is a step-down chopper, and includes an IGBT 52, a reactor 53, a capacitor 54, and a diode 55.

出力切替部５０は、制御部３０に接続され、充放電部１０とバッテリー６との間に直列に挿入されていると共に、ダイオード２１と並列に接続されている。出力切替部５０は、バッテリー６の充電時において制御部３０の制御によりバッテリー６から充放電部１０に直流電流が流れることを阻止し、バッテリー６の放電時において制御部３０によりバッテリー６から充放電部１０に直流電流が流れることを可能にする。   The output switching unit 50 is connected to the control unit 30, inserted in series between the charge / discharge unit 10 and the battery 6, and connected in parallel to the diode 21. The output switching unit 50 prevents a direct current from flowing from the battery 6 to the charging / discharging unit 10 by the control of the control unit 30 when the battery 6 is charged, and the charging / discharging from the battery 6 by the control unit 30 when the battery 6 is discharged. This enables a direct current to flow through the unit 10.

ＩＧＢＴ５２は、ＩＧＢＴ５２のゲートが制御部３０に接続され、リアクトル５３とバッテリー６との間に直列に挿入されると共に、ダイオード２１と並列に接続されている。ＩＧＢＴ５２は、バッテリー６の充電時において制御部３０よりＩＧＢＴ５２のゲートにゲート信号が供給されないためにカソードとアノードとが非導通となり、バッテリー６からリアクトル５３に直流電流が流れることを阻止し、バッテリー６の放電時において制御部３０よりＩＧＢＴ５２のゲートにゲート信号を断続的に供給されることによりＩＧＢＴ５２のアノードとカソードとを断続的に導通することによりスイッチング動作を行う。   The IGBT 52 has the gate of the IGBT 52 connected to the control unit 30, inserted in series between the reactor 53 and the battery 6, and connected in parallel to the diode 21. The IGBT 52 is not supplied with a gate signal from the control unit 30 to the gate of the IGBT 52 when the battery 6 is charged, so that the cathode and the anode become non-conductive, preventing a direct current from flowing from the battery 6 to the reactor 53. During the discharge, the gate signal is intermittently supplied from the control unit 30 to the gate of the IGBT 52, whereby the anode and the cathode of the IGBT 52 are intermittently conducted to perform the switching operation.

リアクトル５３は、ＩＧＢＴ５２と充放電部１０との間に直列に挿入されていると共に、ダイオード２１と並列に接続されている。   Reactor 53 is inserted in series between IGBT 52 and charging / discharging unit 10 and is connected in parallel with diode 21.

コンデンサ５４は、リアクトル５３と並列に接続されると共に、ダイオード５５及びＩＧＢＴ５２と直列に接続されている。   Capacitor 54 is connected in parallel with reactor 53 and in series with diode 55 and IGBT 52.

ダイオード５５は、リアクトル５３と並列に接続されると共に、コンデンサ５４及びＩＧＢＴ５２と直列に接続されている。   The diode 55 is connected in parallel with the reactor 53 and is connected in series with the capacitor 54 and the IGBT 52.

＜出力切替部の動作＞
本発明の第３の実施形態における出力切替部５０の動作につき、図６を参照しながら、以下詳細に説明する。なお、図６において、図５と同一構成である部分については同一符号を付して、その説明を省略する。 <Operation of output switching unit>
The operation of the output switching unit 50 in the third embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIG. In FIG. 6, parts having the same configuration as in FIG.

図６において、図６（ａ）は降圧チョッパーの回路構成を示し、図６（ｂ）は電圧ｖＤと電流ｉＬとの関係を示し、図６（ｃ）はＶ０／Ｅｉとデューティーファクタαとの関係を示す。ここで、電圧ｖＤは、ダイオード５５に印加される電圧であり、電流ｉＬは、リアクトル５３に流れる電流であり、電圧Ｖ０は、コンデンサ５４に印加される電圧であり、電位Ｅｉは、バッテリー６の電位である。また、デューティーファクタα＝ｔｏｎ／Ｔであり、ｔｏｎは、電圧ｖＤがバッテリー６の電位差と同一である時間であり、ｔｏｆｆ
は、電圧ｖＤが「０」である時間であり、Ｔ＝ｔｏｎ＋ｔｏｆｆである。 6, FIG. 6 (a) shows the circuit configuration of the step-down chopper, FIG. 6 (b) shows the relationship between the voltage v D and the current i L, FIG. 6 (c) V 0 / E i and the duty The relationship with the factor α is shown. Here, the voltage v D is a voltage applied to the diode 55, the current i L is a current flowing through the reactor 53, the voltage V 0 is a voltage applied to the capacitor 54, and the potential E i is , The potential of the battery 6. Further, the duty factor α = t on / T, t on is the time during which the voltage v D is the same as the potential difference of the battery 6, and t off
Is the time voltage v D is "0", is T = t on + t off.

降圧チョッパーでは、図６（ｂ）に示すように、ＩＧＢＴ５２を断続的にオンさせることで、ＩＧＢＴ５２がオンするタイミングでＩＧＢＴ５２からリアクトル５３に電流ｉＳが流れ込むことにより、電流ｉＬの電流値が緩やかに上昇し、ＩＧＢＴ５２がオフするタイミングでダイオード５５からリアクトル５３に電流ｉＤが流れ込むことにより電流ｉＬの電流値が緩やかに降下する。降圧チョッパーでは、ＩＧＢＴ５２がオンする時間を徐々に長くすることにより、デューティーファクタαを０から徐々に大きくして電圧Ｖ０を０から徐々に大きくする。デューティーファクタαが１になると電圧Ｖ０はバッテリー６の電位Ｅｉと等しくなる。 In the step-down chopper, as shown in FIG. 6B, the current i S flows from the IGBT 52 to the reactor 53 at the timing when the IGBT 52 is turned on by intermittently turning on the IGBT 52, so that the current value of the current i L is gradually increases, the current value of the current i L drops gently by current i D flows into the reactor 53 from the diode 55 at the timing when IGBT52 is turned off. In the step-down chopper, the duty factor α is gradually increased from 0 and the voltage V 0 is gradually increased from 0 by gradually increasing the time during which the IGBT 52 is turned on. When the duty factor α becomes 1, the voltage V 0 becomes equal to the potential E i of the battery 6.

かかる降圧チョッパーでは、ＩＧＢＴ５２よりリアクトル５３に断続的にバッテリー６からの直流電流が供給されることにより、バッテリー６から入力された直流電流の電圧を降圧して双方向ＤＣＤＣコンバータ１２に出力する。制御部３０は、デューティーファクタαを０から徐々に大きくすることにより、バッテリー６の放電時においてバッテリー６から充放電部１０に流れる突入電流を低減することができる。   In such a step-down chopper, the direct current from the battery 6 is intermittently supplied from the IGBT 52 to the reactor 53, and the voltage of the direct current input from the battery 6 is stepped down and output to the bidirectional DCDC converter 12. The control unit 30 can reduce the inrush current flowing from the battery 6 to the charge / discharge unit 10 when the battery 6 is discharged by gradually increasing the duty factor α from 0.

なお、本実施形態における充放電装置の動作は出力切替部５０の動作以外は上記第１の実施形態と同一であるため、その説明を省略する。   The operation of the charging / discharging device in the present embodiment is the same as that in the first embodiment except for the operation of the output switching unit 50, and thus the description thereof is omitted.

本実施形態によれば、交流電源２より入力された交流電流を直流電流に変換してバッテリー６に供給することによりバッテリー６を充電し、バッテリー６を放電させることによりバッテリー６から入力された直流電流を交流電流に変換して出力する充放電部１０と、充放電部１０とバッテリー６との間に挿入され、バッテリー６から充放電部１０に直流電流が流れることを阻止すると共に充放電部１０からバッテリー６に直流電流が流れることを可能にするダイオード２１と、充放電部１０とバッテリー６との間にダイオード２１と並列に挿入され、バッテリー６から充放電部１０に直流電流が流れることを、充電の際には阻止する一方で放電の際には可能にする出力切替部５０と、を有することにより、バッテリーの充電時における逆流電流を阻止する構成を備えながら、全体構成を大きくすることなく、バッテリーを放電してＡＣ負荷に電力を供給することを可能にすることができる。   According to the present embodiment, the alternating current input from the alternating current power supply 2 is converted into a direct current and supplied to the battery 6 to charge the battery 6, and the direct current input from the battery 6 by discharging the battery 6. Charge / discharge unit 10 that converts current into alternating current and outputs, and is inserted between charge / discharge unit 10 and battery 6 to prevent direct current from flowing from battery 6 to charge / discharge unit 10 and charge / discharge unit The diode 21 that allows a direct current to flow from the battery 10 to the battery 6 is inserted in parallel with the diode 21 between the charge / discharge unit 10 and the battery 6, and the direct current flows from the battery 6 to the charge / discharge unit 10. An output switching unit 50 that prevents charging during charging while allowing charging during discharging. While a configuration for preventing, without increasing the overall structure may allow to supply power to the AC load to discharge the battery.

また、本実施形態によれば、出力切替部５０は、放電の際におけるスイッチング動作によって、バッテリー６より入力された直流電流を降圧して充放電部１０に供給する降圧チョッパーであることにより、省電力であると共に直流電流に重畳するノイズを低減することができる。   In addition, according to the present embodiment, the output switching unit 50 is a step-down chopper that steps down a DC current input from the battery 6 and supplies it to the charging / discharging unit 10 by a switching operation during discharging. It is possible to reduce noise superimposed on a direct current as well as electric power.

また、本実施形態によれば、バッテリー６から充放電部１０に直流電流が流れることを、ＩＧＢＴ５２により充電の際には阻止する一方で放電の際には可能にすることにより、バッテリーを放電してＡＣ負荷に電力を供給する際におけるチャタリングを防ぐことができると共に、バッテリーの放電時においてバッテリーから充放電部に流れる突入電流を低減することができる。   Further, according to the present embodiment, the battery 6 is discharged by preventing the direct current from flowing from the battery 6 to the charging / discharging unit 10 at the time of charging by the IGBT 52 while allowing at the time of discharging. Thus, chattering when supplying power to the AC load can be prevented, and inrush current flowing from the battery to the charging / discharging unit when the battery is discharged can be reduced.

また、本実施形態によれば、充放電部１０は、放電によりバッテリー６から入力された直流電流を交流電流に変換してＡＣ負荷３に供給することにより、車両５のバッテリー６に蓄積された電気エネルギーをＡＣ負荷３に供給することができる。   Further, according to the present embodiment, the charging / discharging unit 10 accumulates the battery 6 of the vehicle 5 by converting the direct current input from the battery 6 by discharging into an alternating current and supplying the alternating current to the AC load 3. Electric energy can be supplied to the AC load 3.

（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態における充放電システム及び充放電装置の構成は、出力切替部２５の代わりに出力切替部６０を設ける以外は図１及び図３と同一構成であるので、その
全体構成の説明を省略する。 (Fourth embodiment)
The configuration of the charging / discharging system and the charging / discharging device in the fourth embodiment of the present invention is the same as that of FIGS. 1 and 3 except that the output switching unit 60 is provided instead of the output switching unit 25. The description of is omitted.

＜出力切替部の構成＞
本発明の第４の実施形態における出力切替部６０の構成につき、図７を参照しながら、以下詳細に説明する。 <Configuration of output switching unit>
The configuration of the output switching unit 60 according to the fourth embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIG.

出力切替部６０は、ダイオード２１と、降圧チョッパー６１と、ダイオード６２と、を有している。   The output switching unit 60 includes a diode 21, a step-down chopper 61, and a diode 62.

降圧チョッパー６１は、制御部３０に接続され、充放電部１０とバッテリー６との間に直列に挿入されていると共に、ダイオード２１と並列に接続されている。降圧チョッパー６１は、バッテリー６の充電時において制御部３０の制御によりバッテリー６からダイオード６２に直流電流が流れることを阻止し、バッテリー６の放電時において制御部３０によりバッテリー６からダイオード６２に直流電流が流れることを可能にする。   The step-down chopper 61 is connected to the control unit 30, inserted in series between the charge / discharge unit 10 and the battery 6, and connected in parallel to the diode 21. The step-down chopper 61 prevents the direct current from flowing from the battery 6 to the diode 62 under the control of the control unit 30 when the battery 6 is charged, and the direct current from the battery 6 to the diode 62 when the battery 6 is discharged. Allows to flow.

ダイオード６２は、半導体素子であり、ダイオード２１と並列に接続されると共に、降圧チョッパー６１に直列に接続される。ダイオード６２は、充放電部１０から降圧チョッパー６１に直流電流が流れることを阻止する。   The diode 62 is a semiconductor element, connected in parallel with the diode 21 and connected in series with the step-down chopper 61. The diode 62 prevents a direct current from flowing from the charging / discharging unit 10 to the step-down chopper 61.

なお、降圧チョッパー６１の構成及び動作は上記第３の実施形態の降圧チョッパーである出力切替部５０の構成及び動作と同一であるため、その説明を省略する。また、本実施形態における充放電装置の動作は出力切替部６０の動作以外は上記第１の実施形態と同一であるため、その説明を省略する。   Since the configuration and operation of the step-down chopper 61 are the same as the configuration and operation of the output switching unit 50 that is the step-down chopper of the third embodiment, the description thereof is omitted. Further, the operation of the charging / discharging device in the present embodiment is the same as that of the first embodiment except for the operation of the output switching unit 60, and thus the description thereof is omitted.

本実施形態によれば、交流電源２より入力された交流電流を直流電流に変換してバッテリー６に供給することによりバッテリー６を充電し、バッテリー６を放電させることによりバッテリー６から入力された直流電流を交流電流に変換して出力する充放電部１０と、充放電部１０とバッテリー６との間に挿入され、バッテリー６から充放電部１０に直流電流が流れることを阻止すると共に充放電部１０からバッテリー６に直流電流が流れることを可能にするダイオード２１と、充放電部１０とバッテリー６との間にダイオード２１と並列に挿入され、バッテリー６から充放電部１０に直流電流が流れることを、充電の際には阻止する一方で放電の際には可能にする出力切替部６０と、を有することにより、バッテリーの充電時における逆流電流を阻止する構成を備えながら、全体構成を大きくすることなく、バッテリーを放電してＡＣ負荷に電力を供給することを可能にすることができる。   According to the present embodiment, the alternating current input from the alternating current power supply 2 is converted into a direct current and supplied to the battery 6 to charge the battery 6, and the direct current input from the battery 6 by discharging the battery 6. Charge / discharge unit 10 that converts current into alternating current and outputs, and is inserted between charge / discharge unit 10 and battery 6 to prevent direct current from flowing from battery 6 to charge / discharge unit 10 and charge / discharge unit The diode 21 that allows a direct current to flow from the battery 10 to the battery 6 is inserted in parallel with the diode 21 between the charge / discharge unit 10 and the battery 6, and the direct current flows from the battery 6 to the charge / discharge unit 10. An output switching unit 60 that prevents charging during charging while allowing charging during discharging. While a configuration for preventing, without increasing the overall structure may allow to supply power to the AC load to discharge the battery.

また、本実施形態によれば、出力切替部６０は、放電の際におけるスイッチング動作により、バッテリー６より入力された直流電流を降圧して充放電部１０に供給する降圧チョッパー６１を有することにより、省電力であると共に直流電流に重畳するノイズを低減することができる。   Further, according to the present embodiment, the output switching unit 60 includes the step-down chopper 61 that steps down the DC current input from the battery 6 and supplies the DC current to the charging / discharging unit 10 by the switching operation at the time of discharging. In addition to saving power, noise superimposed on the direct current can be reduced.

また、本実施形態によれば、バッテリー６から充放電部１０に直流電流が流れることを、降圧チョッパー６１のＩＧＢＴにより充電の際には阻止する一方で放電の際には可能にすることにより、バッテリーを放電してＡＣ負荷に電力を供給する際におけるチャタリングを防ぐことができると共に、バッテリーの放電時においてバッテリーから充放電部に流れる突入電流を低減することができる。   Further, according to the present embodiment, by preventing direct current from flowing from the battery 6 to the charging / discharging unit 10 at the time of charging by the IGBT of the step-down chopper 61, while enabling at the time of discharging, Chattering when the battery is discharged to supply power to the AC load can be prevented, and inrush current flowing from the battery to the charging / discharging unit when the battery is discharged can be reduced.

また、本実施形態によれば、降圧チョッパー６１と充放電部１０との間に挿入され、充放電部１０から降圧チョッパー６１に直流電流が流れることを阻止すると共に降圧チョッパー６１から充放電部１０に直流電流が流れることを可能にするダイオード６２を有する
ことにより、バッテリーの充電の際に充放電部から降圧チョッパーに直流電流が流れることを阻止することができる。 Moreover, according to this embodiment, it inserts between the pressure | voltage fall chopper 61 and the charging / discharging part 10, and it prevents that a direct current flows into the pressure | voltage fall chopper 61 from the charge / discharge part 10, and it is from the pressure | voltage fall chopper 61 to the charge / discharge part 10 By having the diode 62 that allows a direct current to flow in the battery, it is possible to prevent a direct current from flowing from the charging / discharging unit to the step-down chopper when the battery is charged.

また、本実施形態によれば、充放電部１０は、放電によりバッテリー６から入力された直流電流を交流電流に変換してＡＣ負荷３に供給することにより、車両５のバッテリー６に蓄積された電気エネルギーをＡＣ負荷３に供給することができる。   Further, according to the present embodiment, the charging / discharging unit 10 accumulates the battery 6 of the vehicle 5 by converting the direct current input from the battery 6 by discharging into an alternating current and supplying the alternating current to the AC load 3. Electric energy can be supplied to the AC load 3.

（第５の実施形態）
＜充放電システムの構成＞
本発明の第５の実施形態における充放電システム７０の構成につき、図８を参照しながら、以下詳細に説明する。なお、図８において、図１と同一構成については同一符号を付して、その説明を省略する。 (Fifth embodiment)
<Configuration of charge / discharge system>
The configuration of the charge / discharge system 70 according to the fifth embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIG. In FIG. 8, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

充放電システム７０は、交流電源２と、充放電装置４と、車両５と、太陽電池パネル７１と、一方向ＤＣＤＣコンバータ７２と、二次電池７３と、双方向ＤＣＤＣコンバータ７４と、一方向ＤＣＤＣコンバータ７５と、ＤＣ負荷７６と、を有している。充放電システム７０は、典型的にはＶ２Ｈシステムである。   The charge / discharge system 70 includes an AC power supply 2, a charge / discharge device 4, a vehicle 5, a solar battery panel 71, a one-way DCDC converter 72, a secondary battery 73, a bidirectional DCDC converter 74, and a one-way DCDC. A converter 75 and a DC load 76 are included. The charge / discharge system 70 is typically a V2H system.

太陽電池パネル７１は、太陽光を受けることにより発電し、発電により得られた直流電流を一方向ＤＣＤＣコンバータ７２に出力する。太陽電池パネル７１は、バッテリー６の充電の際、二次電池７３の充電の際、ＤＣ負荷７６へ電力を供給する際、又は停電時においてＡＣ負荷３へ電力を供給する際の電源として用いられる。   The solar cell panel 71 generates power by receiving sunlight, and outputs a direct current obtained by the power generation to the one-way DCDC converter 72. The solar cell panel 71 is used as a power source when charging the battery 6, charging the secondary battery 73, supplying power to the DC load 76, or supplying power to the AC load 3 during a power failure. .

一方向ＤＣＤＣコンバータ７２は、太陽電池パネル７１から入力された直流電流を所定の電圧の直流電流に変換して双方向ＡＣＤＣコンバータ１１、双方向ＤＣＤＣコンバータ１２、一方向ＤＣＤＣコンバータ７５、又は双方向ＤＣＤＣコンバータ７４に出力する。   The one-way DCDC converter 72 converts the direct current input from the solar cell panel 71 into a direct current of a predetermined voltage to convert the bidirectional ACDC converter 11, the bidirectional DCDC converter 12, the one-way DCDC converter 75, or the bidirectional DCDC. Output to the converter 74.

二次電池７３は、双方向ＤＣＤＣコンバータ７４から直流電流を供給されて充電される。二次電池７３は、放電されて双方向ＤＣＤＣコンバータ７４に直流電流を供給する。二次電池７３は、停電時においてＡＣ負荷３へ電力を供給する際、ＤＣ負荷７６へ電力を供給する際、又はバッテリー６へ電力を供給する際の電源として用いられる。   The secondary battery 73 is charged with a direct current supplied from the bidirectional DCDC converter 74. The secondary battery 73 is discharged and supplies a direct current to the bidirectional DCDC converter 74. The secondary battery 73 is used as a power source when supplying power to the AC load 3, supplying power to the DC load 76, or supplying power to the battery 6 during a power failure.

双方向ＤＣＤＣコンバータ７４は、二次電池７３の充電時において一方向ＤＣＤＣコンバータ７２、双方向ＡＣＤＣコンバータ１１又は双方向ＤＣＤＣコンバータ１２から入力された直流電流を所定の電圧に変換して二次電池７３に供給することにより二次電池７３を充電する。双方向ＤＣＤＣコンバータ７４は、二次電池７３を放電することにより二次電池７３から供給された直流電流を所定の電圧に変換して双方向ＡＣＤＣコンバータ１１、一方向ＤＣＤＣコンバータ７５、又は双方向ＤＣＤＣコンバータ１２に出力する。   The bidirectional DCDC converter 74 converts the direct current input from the unidirectional DCDC converter 72, the bidirectional ACDC converter 11, or the bidirectional DCDC converter 12 into a predetermined voltage when the secondary battery 73 is charged, and converts the secondary battery 73. To charge the secondary battery 73. The bidirectional DC / DC converter 74 discharges the secondary battery 73 to convert a direct current supplied from the secondary battery 73 into a predetermined voltage, thereby converting the bidirectional ACDC converter 11, the one-way DCDC converter 75, or the bidirectional DCDC. Output to the converter 12.

なお、双方向ＤＣＤＣコンバータ７４の構成は双方向ＤＣＤＣコンバータ１２と同一構成であるので、その詳細な説明を省略する。また、一方向ＤＣＤＣコンバータ７２の構成及び動作は特許文献１の充電ユニット１０２と同一構成であるので、その詳細な説明を省略する。   Note that the configuration of the bidirectional DCDC converter 74 is the same as that of the bidirectional DCDC converter 12, and therefore detailed description thereof is omitted. Further, since the configuration and operation of the one-way DCDC converter 72 are the same as those of the charging unit 102 of Patent Document 1, detailed description thereof is omitted.

＜充放電システムの動作＞
本発明の第５の実施形態における充放電システム７０の動作につき、以下詳細に説明する。 <Operation of charge / discharge system>
The operation of the charge / discharge system 70 in the fifth embodiment of the present invention will be described in detail below.

太陽電池パネル７１における発電により得られた直流電流は、一方向ＤＣＤＣコンバータ７２で所定の電圧に変換された後に、更に双方向ＤＣＤＣコンバータ７４で所定の電圧
に変換されて二次電池７３に供給されて蓄積される。また太陽電池パネル７１における発電により得られた直流電流は、一方向ＤＣＤＣコンバータ７２で所定の電圧に変換された後に、更に一方向ＤＣＤＣコンバータ７５で所定の電圧に変換されてＤＣ負荷７６に供給される。また、太陽電池パネル７１における発電により得られた直流電流は、一方向ＤＣＤＣコンバータ７２で所定の電圧に変換された後に、双方向ＡＣＤＣコンバータ１１により交流電流に変換されてＡＣ負荷３に供給される。さらに、太陽電池パネル７１における発電により得られた直流電流は、一方向ＤＣＤＣコンバータ７２で所定の電圧に変換された後に、更に双方向ＤＣＤＣコンバータ１２により所定の電圧に変換されてダイオード２１を介して車両５のバッテリー６に供給されてバッテリー６に蓄積される。この際、出力切替部２５は、制御部３０の制御により、バッテリー６から充放電部１０に直流電流が流れることを阻止する。 The direct current obtained by the power generation in the solar cell panel 71 is converted into a predetermined voltage by the one-way DCDC converter 72, further converted into a predetermined voltage by the bidirectional DCDC converter 74, and supplied to the secondary battery 73. Accumulated. Further, the direct current obtained by the power generation in the solar cell panel 71 is converted into a predetermined voltage by the one-way DCDC converter 72, further converted into a predetermined voltage by the one-way DCDC converter 75, and supplied to the DC load 76. The The direct current obtained by the power generation in the solar cell panel 71 is converted into a predetermined voltage by the one-way DCDC converter 72, then converted into an alternating current by the bidirectional ACDC converter 11 and supplied to the AC load 3. . Furthermore, the direct current obtained by the power generation in the solar cell panel 71 is converted into a predetermined voltage by the one-way DCDC converter 72, and further converted into a predetermined voltage by the bidirectional DCDC converter 12, via the diode 21. It is supplied to the battery 6 of the vehicle 5 and stored in the battery 6. At this time, the output switching unit 25 prevents a direct current from flowing from the battery 6 to the charge / discharge unit 10 under the control of the control unit 30.

二次電池７３に蓄積された直流電流は、双方向ＤＣＤＣコンバータ７４で所定の電圧に変換された後に、双方向ＡＣＤＣコンバータ１１により交流電流に変換されてＡＣ負荷３に供給される。また、二次電池７３に蓄積された直流電流は、双方向ＤＣＤＣコンバータ７４で所定の電圧に変換された後に、更に一方向ＤＣＤＣコンバータ７５で所定の電圧に変換されてＤＣ負荷７６に供給される。また、二次電池７３に蓄積された直流電流は、双方向ＤＣＤＣコンバータ７４で所定の電圧に変換された後に、更に双方向ＤＣＤＣコンバータ１２により所定の電圧に変換されてダイオード２１を介して車両５のバッテリー６に供給されてバッテリー６に蓄積される。この際、出力切替部２５は、制御部３０の制御により、バッテリー６から充放電部１０に直流電流が流れることを阻止する。   The direct current accumulated in the secondary battery 73 is converted into a predetermined voltage by the bidirectional DCDC converter 74 and then converted into an alternating current by the bidirectional ACDC converter 11 and supplied to the AC load 3. Further, the direct current accumulated in the secondary battery 73 is converted into a predetermined voltage by the bidirectional DCDC converter 74, further converted into a predetermined voltage by the one-way DCDC converter 75, and supplied to the DC load 76. . Further, the direct current accumulated in the secondary battery 73 is converted into a predetermined voltage by the bidirectional DCDC converter 74, and further converted into a predetermined voltage by the bidirectional DCDC converter 12, and the vehicle 5 through the diode 21. The battery 6 is supplied and stored in the battery 6. At this time, the output switching unit 25 prevents a direct current from flowing from the battery 6 to the charge / discharge unit 10 under the control of the control unit 30.

バッテリー６を放電させてバッテリー６から充放電部１０に供給された直流電流は、双方向ＤＣＤＣコンバータ１２で所定の電圧に変換された後、更に一方向ＤＣＤＣコンバータ７５で所定の電圧に変換されてＤＣ負荷７６に供給される。この際、出力切替部２５は、制御部３０の制御により、バッテリー６から充放電部１０に直流電流が流れることを可能にする。なお、バッテリー６を放電させることによりバッテリー６から充放電部１０に入力された直流電流をＡＣ負荷３に供給する充放電装置４の動作は上記第１の実施形態の充放電装置４と同一動作であるので、その説明を省略する。   The direct current supplied from the battery 6 to the charging / discharging unit 10 after being discharged from the battery 6 is converted into a predetermined voltage by the bidirectional DCDC converter 12 and further converted into a predetermined voltage by the one-way DCDC converter 75. The DC load 76 is supplied. At this time, the output switching unit 25 allows a direct current to flow from the battery 6 to the charge / discharge unit 10 under the control of the control unit 30. The operation of the charging / discharging device 4 that supplies the direct current input from the battery 6 to the charging / discharging unit 10 to the AC load 3 by discharging the battery 6 is the same as that of the charging / discharging device 4 of the first embodiment. Therefore, the description thereof is omitted.

本実施形態によれば、交流電源２より入力された交流電流を直流電流に変換してバッテリー６に供給することによりバッテリー６を充電し、バッテリー６を放電させることによりバッテリー６から入力された直流電流を交流電流に変換して出力する充放電部１０と、充放電部１０とバッテリー６との間に挿入され、バッテリー６から充放電部１０に直流電流が流れることを阻止すると共に充放電部１０からバッテリー６に直流電流が流れることを可能にするダイオード２１と、充放電部１０とバッテリー６との間にダイオード２１と並列に挿入され、バッテリー６から充放電部１０に直流電流が流れることを、充電の際には阻止する一方で放電の際には可能にする出力切替部２５と、を有することにより、バッテリーの充電時における逆流電流を阻止する構成を備えながら、全体構成を大きくすることなく、バッテリーを放電してＡＣ負荷に電力を供給することを可能にすることができる。   According to the present embodiment, the alternating current input from the alternating current power supply 2 is converted into a direct current and supplied to the battery 6 to charge the battery 6, and the direct current input from the battery 6 by discharging the battery 6. Charge / discharge unit 10 that converts current into alternating current and outputs, and is inserted between charge / discharge unit 10 and battery 6 to prevent direct current from flowing from battery 6 to charge / discharge unit 10 and charge / discharge unit The diode 21 that allows a direct current to flow from the battery 10 to the battery 6 is inserted in parallel with the diode 21 between the charge / discharge unit 10 and the battery 6, and the direct current flows from the battery 6 to the charge / discharge unit 10. And an output switching unit 25 that prevents charging during charging while allowing charging during discharging. While a configuration for preventing, without increasing the overall structure may allow to supply power to the AC load to discharge the battery.

また、本実施形態によれば、出力切替部２５は、サイリスタ２２であることにより、バッテリーを放電してＡＣ負荷に電力を供給する際におけるチャタリングを防ぐことができる。   Further, according to the present embodiment, the output switching unit 25 is the thyristor 22, thereby preventing chattering when the battery is discharged and power is supplied to the AC load.

また、本実施形態によれば、充放電部１０は、放電によりバッテリー６から入力された直流電流を交流電流に変換してＡＣ負荷３に供給することにより、車両５のバッテリー６に蓄積された電気エネルギーをＡＣ負荷３に供給することができる。   Further, according to the present embodiment, the charging / discharging unit 10 accumulates the battery 6 of the vehicle 5 by converting the direct current input from the battery 6 by discharging into an alternating current and supplying the alternating current to the AC load 3. Electric energy can be supplied to the AC load 3.

また、本実施形態によれば、太陽電池パネル７１における発電で得られた直流電流、又は二次電池に蓄積される直流電流を、車両５のバッテリー６に蓄積させてバッテリー６を充電することができる。   Further, according to the present embodiment, the direct current obtained by the power generation in the solar battery panel 71 or the direct current accumulated in the secondary battery can be accumulated in the battery 6 of the vehicle 5 to charge the battery 6. it can.

本発明は、部材の種類、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。   In the present invention, the type, arrangement, number, and the like of the members are not limited to the above-described embodiments, and the constituent elements thereof are appropriately replaced with those having the same effects and the like, without departing from the spirit of the invention. Of course, it can be changed appropriately.

本発明に係る充放電装置は、バッテリーを充電又は放電させるのに好適である。   The charge / discharge device according to the present invention is suitable for charging or discharging a battery.

１ 充放電システム
２ 交流電流
３ ＡＣ負荷
４ 充放電装置
５ 車両
６ バッテリー
７ コンタクタ
１０ 充放電部
１１ 双方向ＡＣＤＣコンバータ
１２ 双方向ＤＣＤＣコンバータ
２１ ダイオード
２２ サイリスタ
２５ 出力切替部
３０ 制御部
４０ 出力切替部
４１ ＩＧＢＴ
５０ 出力切替部
５２ ＩＧＢＴ
５３ リアクトル
５４ コンデンサ
５５ ダイオード
６０ 出力切替部
６２ ダイオード
７０ 充放電システム
７１ 太陽電池パネル
７２ 一方向ＤＣＤＣコンバータ
７３ 二次電池
７４ 双方向ＤＣＤＣコンバータ
１１２ コンタクタ
１１３ リアクトル
１１４ ＰＷＭコンバータ
１１５ コンデンサ
１１７ 電圧制御回路
１１８ ＰＷＭ制御回路
１２１ ＰＷＭコンバータ
１２３ 変圧器
１２４ ＰＷＭコンバータ
１２６ リアクトル
１２７ 電流計
１２８ 電流制御回路
１２９ ＰＷＭ制御回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Charging / discharging system 2 AC current 3 AC load 4 Charging / discharging device 5 Vehicle 6 Battery 7 Contactor 10 Charging / discharging unit 11 Bidirectional ACDC converter 12 Bidirectional DCDC converter 21 Diode 22 Thyristor 25 Output switching unit 30 Control unit 40 Output switching unit 41 IGBT
50 Output switching unit 52 IGBT
53 Reactor 54 Capacitor 55 Diode 60 Output Switching Unit 62 Diode 70 Charge / Discharge System 71 Solar Panel 72 Unidirectional DCDC Converter 73 Secondary Battery 74 Bidirectional DCDC Converter 112 Contactor 113 Reactor 114 PWM Converter 115 Capacitor 117 Voltage Control Circuit 118 PWM Control Circuit 121 PWM converter 123 Transformer 124 PWM converter 126 Reactor 127 Ammeter 128 Current control circuit 129 PWM control circuit

Claims (2)

電源より入力された交流電流を直流電流に変換して二次電池に供給することにより前記二次電池を充電し、前記二次電池を放電させることにより前記二次電池から入力された直流電流を交流電流に変換して出力する充放電部と、
前記充放電部と前記二次電池との間に挿入され、前記二次電池から前記充放電部に直流電流が流れることを阻止すると共に前記充放電部から前記二次電池に直流電流が流れることを可能にする第１のダイオードと、
前記充放電部と前記二次電池との間に前記第１のダイオードと並列に挿入され、前記二次電池から前記充放電部に直流電流が流れることを、前記充電の際には阻止する一方で前記放電の際には可能にする出力切替部と、
を有し、
前記出力切替部は、
前記放電の際における断続的なスイッチング動作により、前記二次電池より入力された直流電流を降圧して前記充放電部に供給する降圧チョッパーと、
前記降圧チョッパーと前記充放電部との間に挿入され、前記充放電部から前記降圧チョッパーに直流電流が流れることを阻止すると共に前記降圧チョッパーから前記充放電部に直流電流が流れることを可能にする第２のダイオードと、
を有することを特徴とする充放電装置。 The secondary battery is charged by converting the alternating current input from the power source into a direct current and supplied to the secondary battery, and the direct current input from the secondary battery is discharged by discharging the secondary battery. A charge / discharge unit that converts to an alternating current and outputs,
Inserted between the charging / discharging unit and the secondary battery to prevent a direct current from flowing from the secondary battery to the charging / discharging unit and a direct current from the charging / discharging unit to the secondary battery. A first diode that enables
While being inserted in parallel with the first diode between the charging / discharging unit and the secondary battery, a direct current is prevented from flowing from the secondary battery to the charging / discharging unit during the charging. And an output switching section that enables the discharge,
Have
The output switching unit
A step-down chopper for stepping down a direct current input from the secondary battery and supplying it to the charging / discharging unit by intermittent switching operation during the discharge,
Inserted between the step-down chopper and the charging / discharging unit to prevent direct current from flowing from the charging / discharging unit to the step-down chopper and allowing direct current to flow from the step-down chopper to the charging / discharging unit. A second diode that
A charge / discharge device comprising: 前記充放電部は、
前記放電により前記二次電池から入力された直流電流を交流電流に変換して外部の負荷に供給する、
ことを特徴とする請求項１記載の充放電装置。 The charging / discharging unit is
A direct current input from the secondary battery by the discharge is converted into an alternating current and supplied to an external load;
Rechargeable device according to claim 1 Symbol mounting, characterized in that.
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