JP2003153463A - Power storage system and power converter for use therein - Google Patents
Power storage system and power converter for use thereinInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、蓄電システム及び
これに用いる電力変換装置に係り、特に電力貯蔵システ
ム等の複数の二次電池により構成した組電池の充電また
は放電を行なうための蓄電システム及びこれに用いる電
力変換装置に好適なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power storage system and a power converter used for the power storage system, and more particularly to a power storage system for charging or discharging an assembled battery composed of a plurality of secondary batteries such as a power storage system. It is suitable for the power conversion device used for this.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の蓄電システムとしては、複数の二
次電池により構成した組電池と、この組電池の充電また
は放電を行なう電力変換装置と、を備えるものがある
（従来技術１）。この従来技術１は、組電池に対して充
電または放電するための電力変換器を１個設けている。
この電力変換器は、交流から直流及び直流から交流に変
換する機能と、電圧を降圧または昇圧する機能と、を１
つの電力変換器に備えるようになっている。2. Description of the Related Art As a conventional power storage system, there is one that includes an assembled battery composed of a plurality of secondary batteries and a power conversion device for charging or discharging the assembled battery (prior art 1). In this related art 1, one power converter for charging or discharging the assembled battery is provided.
This power converter has a function of converting alternating current to direct current and direct current to alternating current, and a function of stepping down or boosting voltage.
It is equipped with two power converters.
【０００３】また、従来の電力貯蔵システムとして、特
開２００１−２５１７０号公報（従来技術２）に示すよ
うに、電力変換器の直流側に充電電力が放電電力に比べ
て小さい二次電池を接続した電力貯蔵システムで、複数
の電力変換器を並列に設け、全電力変換器の総容量と一
つの電力変換器の容量との割合を二次電池の放電電力と
充電電力との割合に等しくするようにしたものがある。Further, as a conventional power storage system, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-25170 (Prior Art 2), a secondary battery in which charging power is smaller than discharging power is connected to a DC side of a power converter. In this power storage system, a plurality of power converters are provided in parallel, and the ratio of the total capacity of all the power converters to the capacity of one power converter is equal to the ratio of the discharge power and the charging power of the secondary battery. There is something like this.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】一般に組電池は複数の
二次電池が種々の形態で組み合わされて蓄電システムに
用いられるため、蓄電システム用電力変換装置は充放電
電流が種々の大きさで動作できるものを準備することが
必要である。Generally, since a battery pack is used in a power storage system in which a plurality of secondary batteries are combined in various forms, a power converter for a power storage system operates at various charge / discharge currents. It is necessary to prepare what can be done.
【０００５】しかしながら、上記従来技術１では、組電
池に対して充電または放電する電力変換器を１個設けて
いるに過ぎないため、使用される組電池における種々の
大きさの充放電電流に対応できる定格仕様の電力変換器
を種々準備しておかねばならない。このため、電力変換
器の種類が増加し、部品管理が煩雑になると共に部品コ
ストが増大するという課題があった。However, in the above-mentioned prior art 1, since only one power converter for charging or discharging the assembled battery is provided, it is possible to cope with various charging / discharging currents of the assembled battery to be used. It is necessary to prepare various power converters with rated specifications that can be used. For this reason, there are problems that the types of power converters increase, the parts management becomes complicated, and the parts cost increases.
【０００６】また、従来技術２では、複数の電力変換器
を並列に設けているが、使用される組電池における種々
の大きさの充放電電流に対応することに関しては記載さ
れていない。即ち、従来技術２を組電池に用いた場合に
は、従来技術１と同様に、使用される組電池における種
々の大きさの充放電電流に対応できるように異なる定格
仕様の電力変換器を種々準備しておかねばならない。こ
のため、従来技術２では、電力変換器の種類が従来技術
１よりも複数倍増加し、さらに部品管理が煩雑になると
共に部品コストが増大するという課題があった。[0006] In the prior art 2, a plurality of power converters are provided in parallel, but there is no description about dealing with charge / discharge currents of various sizes in the assembled battery used. That is, when the prior art 2 is used for the assembled battery, as in the prior art 1, various power converters with different rating specifications are used so as to be able to cope with various magnitudes of charge / discharge current in the assembled battery to be used. You have to be prepared. For this reason, the conventional technique 2 has a problem that the number of types of power converters is increased a plurality of times as compared with the conventional technique 1, the component management becomes complicated, and the component cost increases.
【０００７】そして、従来技術１、２では、充放電電流
の変化に対応して電力変換器の動作を制御することにつ
いては配慮されておらず、組電池の多段充電時の小さな
電流や補充電時の特に小さな電流などに対応して電力変
換器の動作を高精度に制御するのが難しいという課題が
あった。In the prior arts 1 and 2, control of the operation of the power converter in response to changes in charge / discharge current is not taken into consideration, and a small current or auxiliary charge during multi-stage charging of the assembled battery is not taken into consideration. There has been a problem that it is difficult to control the operation of the power converter with high accuracy in response to a particularly small current or the like.
【０００８】本発明の第１の目的は、小さな定格電流の
電力変換器を共用して組電池の異なる充放電電流に対応
することが可能で、電力変換器の種類の増加を抑えるこ
とができる共にコスト低減が図れる蓄電システム及びこ
れに用いる電力変換装置を提供することにある。A first object of the present invention is that a power converter having a small rated current can be shared to cope with different charge / discharge currents of an assembled battery, and an increase in the number of types of power converter can be suppressed. It is an object of the present invention to provide a power storage system and a power conversion device used for the power storage system that can reduce costs.
【０００９】本発明の第２の目的は、充放電時の電流の
小さい場合でも容易に充放電電流を高精度で制御できる
蓄電システム及びこれに用いる電力変換装置を提供する
ことにある。A second object of the present invention is to provide a power storage system that can easily control the charging / discharging current with high accuracy even when the current during charging / discharging is small, and a power conversion device used therefor.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】前記第１の目的を達成す
るために、本発明の蓄電システムは、複数の二次電池に
より構成した組電池と、前記組電池の充電または放電を
行なう電力変換装置と、を備えた蓄電システムにおい
て、前記電力変換装置は前記組電池に対してインバータ
及び複数の電力変換器を備え、前記複数の電力変換器
は、充電または放電時に電圧を降圧または昇圧する機能
を有すると共に、略同等の定格仕様のものを用いて並列
に接続したことにある。In order to achieve the first object, an electricity storage system according to the present invention comprises an assembled battery composed of a plurality of secondary batteries, and a power conversion for charging or discharging the assembled battery. A power storage system including a device, the power conversion device includes an inverter and a plurality of power converters for the assembled battery, and the plurality of power converters have a function of stepping down or boosting a voltage during charging or discharging. In addition to the above, they are connected in parallel using those having substantially the same rated specifications.
【００１１】前記第２の目的を達成するために、本発明
の蓄電システムは、複数の二次電池により構成した組電
池と、前記組電池の充電または放電を行なう電力変換装
置と、を備えた蓄電システムにおいて、前記電力変換装
置は、充電または放電時に電圧を降圧または昇圧する複
数の電力変換器と、前記複数の電力変換器に対応する複
数電流検出器と、を備え、前記複数の電流検出器の中の
少なくとも一つは異なる分解能を有する電流検出器を備
える構成にしたことにある。In order to achieve the second object, an electricity storage system of the present invention includes an assembled battery composed of a plurality of secondary batteries, and a power converter for charging or discharging the assembled battery. In the power storage system, the power conversion device includes a plurality of power converters that step down or step up a voltage at the time of charging or discharging, and a plurality of current detectors corresponding to the plurality of power converters. At least one of the detectors is provided with a current detector having a different resolution.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明の複数の実施例につ
いて図を参照して説明する。各実施例の図における同一
符号は同一物または相当物を示す。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A plurality of embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The same reference numerals in the drawings of each embodiment indicate the same or equivalent parts.
【００１３】本発明の第1実施例について図1から図５を
参照して説明する。A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
【００１４】図１は本発明の第1実施例である蓄電シス
テムのブロック構成図である。図１において、１００Ｖ
または２００Ｖの商用電源１は負荷２を接続して交流電
力を給電する。蓄電システム５０は商用電源１と負荷２
の間に接続され、商用電源１により交流電力を供給され
ると共に、負荷２に交流電力を供給する。更には、蓄電
システム５０は直流負荷１１に接続され、この直流負荷
１１に直流電力を供給する。そして、蓄電システム５０
は組電池８及び電力変換装置３を備えて構成されてい
る。FIG. 1 is a block diagram of a power storage system according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 100V
Alternatively, the commercial power source 1 of 200 V is connected to the load 2 to supply AC power. The power storage system 50 includes a commercial power source 1 and a load 2.
The AC power is supplied from the commercial power supply 1 and is supplied to the load 2 as well. Further, the power storage system 50 is connected to the DC load 11 and supplies DC power to the DC load 11. Then, the power storage system 50
Is configured to include the assembled battery 8 and the power conversion device 3.
【００１５】組電池８は複数の二次電池により構成さ
れ、充電または放電される。蓄電システム５０の使用場
所や使用目的に応じて、この二次電池の数が異なるよう
に設けられる。図１は１組の組電池８を示しているが、
必要に応じて複数の組電池８が並列または直列に接続さ
れる場合がある。The assembled battery 8 is composed of a plurality of secondary batteries and is charged or discharged. The number of secondary batteries is provided so as to differ depending on the place of use and purpose of use of the power storage system 50. Although FIG. 1 shows one set of battery packs 8,
A plurality of assembled batteries 8 may be connected in parallel or in series as needed.
【００１６】電力変換装置３は、双方向インバータ４、
平滑コンデンサ５、電力変換器６ａ、６ｂ及び電流検出
器７ａ、７ｂからなる充放電系統と、逆流防止ダイオー
ド９及び直流給電開始手段１０からなる直流放電系統と
を備えている。The power converter 3 includes a bidirectional inverter 4,
The charging / discharging system including the smoothing capacitor 5, the power converters 6a and 6b and the current detectors 7a and 7b, and the DC discharging system including the backflow prevention diode 9 and the DC power supply starting means 10 are provided.
【００１７】双方向インバータ４の一側は商用電源１と
負荷２との間に接続され、その他側は平滑コンデンサ５
に接続されている。双方向インバータ４は一側から供給
された交流電力を直流電力に変換して他側から出力する
と共に、他側から供給された直流電力を交流電力に変換
して出力する。平滑コンデンサ５と組電池８との間には
複数の電力変換器６ａ、６ｂが並列に接続されている。
この電力変換器６ａ、６ｂは電圧を降圧または昇圧して
充放電するためのものである。各電力変換器６ａ、６ｂ
は略同等の定格仕様のものが用いられている。電力変換
器６ａ、６ｂにはそれぞれ電流検出器７ａ、７ｂが設け
られている。従って、商用電源１及び負荷２は電力変換
装置３を介して組電池８に接続されることとなる。One side of the bidirectional inverter 4 is connected between the commercial power source 1 and the load 2, and the other side is connected to the smoothing capacitor 5.
It is connected to the. The bidirectional inverter 4 converts AC power supplied from one side into DC power and outputs it from the other side, and converts DC power supplied from the other side into AC power and outputs it. A plurality of power converters 6a and 6b are connected in parallel between the smoothing capacitor 5 and the assembled battery 8.
The power converters 6a and 6b are for charging or discharging by lowering or boosting the voltage. Each power converter 6a, 6b
Have substantially the same rated specifications. The power converters 6a and 6b are provided with current detectors 7a and 7b, respectively. Therefore, the commercial power source 1 and the load 2 are connected to the assembled battery 8 via the power conversion device 3.
【００１８】逆流防止ダイオード９と直流給電開始手段
１０は直列に接続されている。この直列回路の逆流防止
ダイオード９は電力変換器６ａ、６ｂの並列回路と組電
池８との間に接続されると共に、直流給電開始手段１０
は直流負荷１１に接続されている。従って、直流負荷１
１は直流給電開始手段１０及び逆流防止ダイオード９を
介して組電池８または電力変換器６ａ、６ｂに接続され
ることとなり、これらから直流電力が供給される。The backflow prevention diode 9 and the DC power supply starting means 10 are connected in series. The backflow prevention diode 9 of this series circuit is connected between the parallel circuit of the power converters 6a and 6b and the assembled battery 8, and the DC power supply starting means 10 is provided.
Is connected to the DC load 11. Therefore, DC load 1
1 is connected to the assembled battery 8 or the power converters 6a and 6b via the DC power supply starting means 10 and the backflow prevention diode 9, and DC power is supplied from these.
【００１９】図２及び図３は電流検出器７ａ、７ｂの構
成図である。１２ａ、１２ｂは電力変換器６ａ、６ｂの
入出力電流を流す充放電電流線である。この充放電電流
線１２ａ、１２ｂは検出センサ部１３ａ、１３ｂにそれ
ぞれ１ターン、４ターン巻かれて設けられている。１４
ａ、１４ｂは検出センサ部１３ａ、１３ｂにそれぞれ巻
かれた検出線である。該検出線１４ａ、１４ｂはそれぞ
れプリアンプ１５ａ、１５ｂに接続されている。なお、
図２及び図３では、検出センサ部１３ａ、１３ｂをコア
で表記しているが、検出センサ部１３ａ、１３ｂはホー
ル素子等の手段を用いてもよい。また、本実施例では略
同等の定格の電力変換器を２並列としているが、蓄電シ
ステム５０の仕様により、適当な数の並列数にしても良
い。2 and 3 are block diagrams of the current detectors 7a and 7b. Reference numerals 12a and 12b are charge / discharge current lines through which input / output currents of the power converters 6a and 6b flow. The charge / discharge current lines 12a and 12b are wound around the detection sensor portions 13a and 13b by 1 turn and 4 turns, respectively. 14
Reference numerals a and 14b are detection lines wound around the detection sensor portions 13a and 13b, respectively. The detection lines 14a and 14b are connected to preamplifiers 15a and 15b, respectively. In addition,
2 and 3, the detection sensor units 13a and 13b are represented by cores, but the detection sensor units 13a and 13b may use means such as a Hall element. Further, in this embodiment, two power converters having substantially the same rating are provided in parallel, but an appropriate number of parallel connections may be provided depending on the specifications of the power storage system 50.
【００２０】各電流検出器７ａ、７ｂは同仕様の部品が
用いられ、検出センサ部１３ａ、１３ｂに充放電電流線
１２ａ、１２ｂを通す回数を変えて検出仕様設定手段と
している。即ち、本実施例では、検出センサ部１３ａ、
１３ｂに充放電電流線１２ａ、１２ｂを通す回数を１タ
ーンと４ターンに変えて、電流検出器７ａ、７ｂの分解
能を１：４に変えている。換言すれば、各電流検出器７
ａ、７ｂは検出仕様設定手段以外の構成が同じにしてあ
る。なお、電流検出器７ａ、７ｂの分解能を変える方法
として、プリアンプ１５ａ、１５ｂのゲインまたは電流
検出器６ａ、６ｂの後段のアンプ（図示せず）のゲイン
を変えてもよい。また、分解能の違いは１：４に限るも
のではなく、蓄電システム５０の仕様により、適当な値
に設定する。Parts having the same specifications are used as the current detectors 7a and 7b, and detection specification setting means is provided by changing the number of times the charge / discharge current lines 12a and 12b are passed through the detection sensor sections 13a and 13b. That is, in this embodiment, the detection sensor unit 13a,
The number of times the charging / discharging current lines 12a and 12b are passed through 13b is changed to 1 turn and 4 turns, and the resolution of the current detectors 7a and 7b is changed to 1: 4. In other words, each current detector 7
The components a and 7b have the same configuration except the detection specification setting means. As a method of changing the resolution of the current detectors 7a and 7b, the gains of the preamplifiers 15a and 15b or the gains of the amplifiers (not shown) in the subsequent stages of the current detectors 6a and 6b may be changed. Further, the difference in resolution is not limited to 1: 4, but may be set to an appropriate value depending on the specifications of the power storage system 50.
【００２１】図４は電流検出器６ａ、６ｂの充放電電流
線１２ａ、１２ｂを流れる電流に対する検出値の出力特
性図である。出力特性１６は電流検出器７ａの充電電流
を変化させた場合の検出値であり、出力特性１７は電流
検出器７ｂの充電電流を変化させた場合の検出値であ
る。また、出力特性１８は電流検出器７ａの放電電流を
変化させた場合の検出値であり、出力特性１９は電流検
出器７ｂの放電電流を変化させた場合の検出値である。
本実施例では充電時の検出値を正としたが、放電時の検
出値を正としてもかまわない。上述したように電流検出
器７ａ、７ｂの検出センサ部１３ａ、１３ｂに充放電電
流線１２ａ、１２ｂを通す回数を１ターンと４ターンに
変えていることにより、検出値が出力特性１６と出力特
性１７または出力特性１８と出力特性１９のように、
１：４の値となる。その結果、電流検出器７ａと７ｂの
分解能が１：４となって、電流検出器７ｂの分解能は電
流検出器７ａの分解能の４倍に大きくなっている。FIG. 4 is an output characteristic diagram of detected values with respect to currents flowing through the charge / discharge current lines 12a and 12b of the current detectors 6a and 6b. The output characteristic 16 is a detection value when the charging current of the current detector 7a is changed, and the output characteristic 17 is a detection value when the charging current of the current detector 7b is changed. The output characteristic 18 is a detection value when the discharge current of the current detector 7a is changed, and the output characteristic 19 is a detection value when the discharge current of the current detector 7b is changed.
Although the detection value at the time of charging is positive in this embodiment, the detection value at the time of discharging may be positive. As described above, by changing the number of times the charge / discharge current lines 12a, 12b are passed through the detection sensor portions 13a, 13b of the current detectors 7a, 7b to 1 turn and 4 turns, the detected value is the output characteristic 16 and the output characteristic. 17 or output characteristic 18 and output characteristic 19,
The value is 1: 4. As a result, the resolution of the current detectors 7a and 7b is 1: 4, and the resolution of the current detector 7b is four times as large as the resolution of the current detector 7a.
【００２２】なお、各電流検出器７ａ、７ｂに同じ仕様
のセンサを使用しているため、電流値が高分解能に設定
した電流検出器７ｂでは電流検出器７ａの検出限界（図
示せず）の１／４のところで検出限界２０に達し、検出
値出力の直線性が失われる。しかし、電流０の値から電
流検出器７ｂの検出限界２０の値までの充放電電流値に
対しては、電流検出器７ｂは電流検出器７ａの４倍の分
解能で電流を検出することができる。従って、電流検出
器７ｂは小さい充放電電流の検出に用い、電流検出器７
ａは大きい充放電電流の電流検出を用いるように使い分
けることが好ましい。Since the current detectors 7a and 7b use the same sensor specifications, the current detector 7b whose current value is set to high resolution has a detection limit (not shown) of the current detector 7a. The detection limit of 20 is reached at 1/4, and the linearity of the detection value output is lost. However, for the charge / discharge current value from the value of the current 0 to the value of the detection limit 20 of the current detector 7b, the current detector 7b can detect the current with four times the resolution of the current detector 7a. . Therefore, the current detector 7b is used for detecting a small charge / discharge current, and the current detector 7b is used.
It is preferable that a is properly used so that current detection of a large charge / discharge current is used.
【００２３】次に、このように構成した蓄電システム５
０の充放電動作を説明する。Next, the power storage system 5 configured as described above
The charge / discharge operation of 0 will be described.
【００２４】充電時においては、商用電源１から供給さ
れる交流を双方向インバータ４で直流に整流すると共に
昇圧し、平滑コンデンサ５により平滑して直流電圧と
し、係る直流電圧を電力変換器６ａ、６ｂで降圧し、電
流を予め設定した充電電流値に制御しながら組電池８に
充電する。このとき、各電力変換器６ａ、６ｂには同じ
制御信号を与えることにより、略同等の充電電流が流
れ、それらを合計した電流が組電池８の充電電流にな
る。During charging, the alternating current supplied from the commercial power source 1 is rectified into a direct current by the bidirectional inverter 4 and stepped up, and smoothed by the smoothing capacitor 5 into a direct current voltage, and the direct current voltage is converted into a power converter 6a. The voltage is reduced at 6b, and the assembled battery 8 is charged while controlling the current to a preset charging current value. At this time, by giving the same control signal to each of the power converters 6a and 6b, substantially equal charging currents flow, and the total current becomes the charging current of the assembled battery 8.
【００２５】この場合に、充電電流の管理・制御は電流
検出器７ａで行なう。各電力変換器６ａ、６ｂが略同等
の定格仕様なので、各電力変換器６ａ、６ｂには略同等
の充電電流が流れる。従って、充電電流の合計は電流検
出器７ａの値に電力変換器６の並列の個数を掛けて求め
られる。組電池８が充電完了に近づくと、これを検出し
て制御装置により充電を電力変換器６ｂのみで行なうよ
うに制御される。具体的には、小さい電流値での補充電
が必要な鉛系の二次電池やニッケル・カドミウム二次電
池等を用いた組電池の場合には微少電流で補充電を行な
い、ＣＶ充電等による押し込み充電が必要なリチウムイ
オン二次電池等を用いた組電池の場合には充電電流を絞
って押し込み充電を行なう。この場合において、高分解
能の電流検出器７ｂで充電電流を検出するので、小さい
電流を高精度で検出し、制御することができる。In this case, the charge current is managed and controlled by the current detector 7a. Since the power converters 6a and 6b have substantially the same rated specifications, substantially the same charging current flows through the power converters 6a and 6b. Therefore, the total charging current is obtained by multiplying the value of the current detector 7a by the number of the power converters 6 in parallel. When the assembled battery 8 approaches the completion of charging, it is detected and the controller controls the charging so that the charging is performed only by the power converter 6b. Specifically, in the case of an assembled battery using a lead-based secondary battery or a nickel-cadmium secondary battery that requires supplementary charging with a small current value, supplementary charging is performed with a small current and CV charging or the like is performed. In the case of an assembled battery using a lithium-ion secondary battery that requires push-in charging, the charge current is reduced to perform push-in charging. In this case, since the charging current is detected by the high resolution current detector 7b, a small current can be detected and controlled with high accuracy.
【００２６】放電は直流給電と交流給電の機能を有す
る。通常の直流給電における放電は組電池８より逆流防
止ダイオード９及び直流給電開閉手段１０を介して直流
負荷１１に直流を給電することにより行なわれる。この
直流給電は直流給電開始手段１０を閉路することにより
開始される。また、交流側の負荷２の消費電力が大きい
場合には、組電池８より電力変換器６ａ、６ｂにより昇
圧して平滑コンデンサ５に充電して直流電圧を生成し、
係る直流電圧を双方向インバータ４で交流に変換し、商
用電源１からの電力に重畳して負荷２に出力する。この
ようにして負荷２の電力の一部を蓄電システム５０から
交流給電して分担することにより、商用電源１の過電流
を抑えることができる。The discharge has a DC power supply function and an AC power supply function. Discharging in normal DC power supply is performed by supplying DC from the battery pack 8 to the DC load 11 via the backflow prevention diode 9 and the DC power supply switching means 10. This DC power feeding is started by closing the DC power feeding starting means 10. Further, when the power consumption of the load 2 on the AC side is large, the smoothing capacitor 5 is charged by boosting the voltage by the power converters 6a and 6b from the assembled battery 8 to generate a DC voltage,
The DC voltage is converted into AC by the bidirectional inverter 4, superimposed on the electric power from the commercial power supply 1, and output to the load 2. In this way, a part of the electric power of the load 2 is AC-powered from the power storage system 50 to be shared, whereby the overcurrent of the commercial power supply 1 can be suppressed.
【００２７】この組電池８の電力を交流に変換して出力
することにより放電する場合には、各電力変換器６ａ、
６ｂは同じ制御信号により動作させる。各電力変換器６
ａ、６ｂの定格仕様が略同等であるので、このときの放
電電流は略同等になる。その電流の管理・制御は電流検
出器７ａの検出値を用いて行ない、組電池８の放電電流
の合計は電流検出器７ａの検出値に電力変換器６の並列
接続数を掛けて求められる。When the electric power of the battery pack 8 is converted into an alternating current and output to be discharged, each electric power converter 6a,
6b is operated by the same control signal. Each power converter 6
Since the rated specifications of a and 6b are substantially the same, the discharge currents at this time are substantially the same. The management / control of the current is performed using the detection value of the current detector 7a, and the total discharge current of the assembled battery 8 is obtained by multiplying the detection value of the current detector 7a by the number of parallel connections of the power converter 6.
【００２８】このように、電力変換器６ａ、６ｂに流れ
る充放電電流は、同じ制御信号で制御することにより略
同等にすることができるので、各電力変換器６ａ、６ｂ
の定格電流は組電池８の充放電電流を電力変換器６の並
列数で割った値で十分である。従って、組電池８の充放
電電流が大きい場合でも、小さい定格電流の電力変換器
６ａ、６ｂを複数使用することにより対応できる。As described above, since the charging / discharging currents flowing through the power converters 6a and 6b can be made substantially equal by controlling with the same control signal, the respective power converters 6a and 6b.
A value obtained by dividing the charging / discharging current of the assembled battery 8 by the parallel number of the power converters 6 is sufficient as the rated current of. Therefore, even if the charging / discharging current of the assembled battery 8 is large, it can be dealt with by using a plurality of power converters 6a and 6b having a small rated current.
【００２９】図５は電流検出器７ａの変形例を示すもの
である。この電流検出器７ａは検出センサ部にシャント
抵抗１３ｃを用いたものである。この電流検出器７ａの
分解能の設定はシャント抵抗１３ｃの抵抗値を変えるか
プリアンプ１５ａのゲインを変えることにより行なう。FIG. 5 shows a modification of the current detector 7a. This current detector 7a uses a shunt resistor 13c in the detection sensor section. The resolution of the current detector 7a is set by changing the resistance value of the shunt resistor 13c or the gain of the preamplifier 15a.
【００３０】次に、本発明の第２実施例について図６を
参照しながら説明する。図６は本発明の第２実施例の蓄
電システムのブロック構成図である。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a block configuration diagram of a power storage system according to a second embodiment of the present invention.
【００３１】組電池８の充放電の電力変換を行なう電力
変換器６ａ〜６ｃは、それぞれ、スイッチング素子２１
ａ〜２１ｆ、各スイッチング素子のコレクタ、エミッタ
間に逆向きに接続したダイオード２２ａ〜２２ｆ、及び
リアクトル２３ａ〜２３ｃにより構成されている。電力
変換器６ａ〜６ｃの各部品は同一仕様のものが用いられ
ている。The power converters 6a to 6c for converting the charge / discharge power of the assembled battery 8 are respectively provided with the switching element 21.
a to 21f, diodes 22a to 22f, which are reversely connected between the collectors and emitters of the switching elements, and reactors 23a to 23c. The parts of the power converters 6a to 6c have the same specifications.
【００３２】そして、スイッチング素子２１ａ、２１
ｃ、２１ｅのコレクタとダイオード２２ａ、２２ｃ、２
２ｅのカソードはそれぞれ平滑コンデンンサ５の正極側
に接続されている。スイッチング素子２１ａのエミッタ
とダイオード２２ａのアノードはスイッチング素子２１
ｂのコレクタとダイオード２２ｂのカソード及びリアク
トル２３ａの一端に接続され、スイッチング素子２１ｃ
のエミッタとダイオード２２ｃのアノードはスイッチン
グ素子２１ｄのコレクタとダイオード２２ｄのカソード
及びリアクトル２３ｂの一端に接続され、スイッチング
素子２１ｅのエミッタとダイオード２２ｅのアノードは
スイッチング素子２１ｆのコレクタとダイオード２２ｆ
のカソード及びリアクトル２３ｃの一端に接続され、ス
イッチング素子２１ｂ、２１ｄ、２１ｆのエミッタ及び
ダイオード２２ｂ、２２ｄ、２２ｆのアノードはそれぞ
れ平滑コンデンサ５の負極側及び組電池８の負極側に接
続されている。各リアクトル２３ａ〜２３ｃはそれぞれ
電流検出器７ａ〜７ｃを介してフィルタコンデンサ２４
の正極側に接続されている。Then, the switching elements 21a, 21
c, 21e collectors and diodes 22a, 22c, 2
The cathodes of 2e are connected to the positive electrode side of the smoothing condenser 5, respectively. The emitter of the switching element 21a and the anode of the diode 22a are the switching element 21a.
b, the cathode of the diode 22b, and one end of the reactor 23a, and the switching element 21c
Is connected to the collector of the switching element 21d, the cathode of the diode 22d and one end of the reactor 23b. The emitter of the switching element 21e and the anode of the diode 22e are connected to the collector of the switching element 21f and the diode 22f.
Of the switching elements 21b, 21d and 21f and the anodes of the diodes 22b, 22d and 22f are connected to the negative electrode side of the smoothing capacitor 5 and the negative electrode side of the assembled battery 8, respectively. Each of the reactors 23a to 23c is connected to the filter capacitor 24 via the current detectors 7a to 7c.
Is connected to the positive electrode side of.
【００３３】係る電力変換器６ａ〜６ｃのスイッチング
素子２１ａ〜２１ｆ及びダイオード２２ａ〜２２ｆは、
広く一般に用いられている電動機制御用インバータモジ
ュールを転用して本発明に適用できるようにしている。
これにより、電力変換器６ａ〜６ｃを安価なものとする
ことができる。The switching elements 21a to 21f and the diodes 22a to 22f of the power converters 6a to 6c are
A widely used inverter module for controlling a motor is diverted so that it can be applied to the present invention.
Thereby, the power converters 6a to 6c can be made inexpensive.
【００３４】各電流検出器７ａ〜７ｃはそれぞれセンサ
・インタフェース手段２５ａ〜２５ｃに接続されてい
る。該センサ・インタフェース手段２５ａ〜２５ｃは充
放電制御装置２８に接続されている。平滑コンデンサ５
の両端は直流電圧検出器２６の両端に接続されている。
該直流電圧検出器２６は充放電制御装置２８に接続され
ている。Each current detector 7a-7c is connected to a sensor interface means 25a-25c, respectively. The sensor interface means 25a to 25c are connected to the charge / discharge control device 28. Smoothing capacitor 5
Both ends of are connected to both ends of the DC voltage detector 26.
The DC voltage detector 26 is connected to a charge / discharge control device 28.
【００３５】また、フィルタコンデンサ２４の負極側は
組電池８の負極側に接続され、フィルタコンデンサ２４
の両端には電池側電圧検出器２７が接続されている。該
電池側電圧検出器２７は充放電制御装置２８に接続され
ている。フィルタコンデンサ２４の正極側には電池スイ
ッチ２９の一端が接続されている。該電池スイッチ２９
の他端は組電池８の正極側に接続されている。The negative electrode side of the filter capacitor 24 is connected to the negative electrode side of the assembled battery 8, and the filter capacitor 24
A battery side voltage detector 27 is connected to both ends of the. The battery side voltage detector 27 is connected to a charge / discharge control device 28. One end of a battery switch 29 is connected to the positive electrode side of the filter capacitor 24. The battery switch 29
The other end of is connected to the positive electrode side of the assembled battery 8.
【００３６】また、双方向インバータ４にはインバータ
制御装置３０が接続されている。該インバータ制御装置
３０は充放電制御装置２８と接続されている。なお、充
放電制御装置２８とインバータ制御装置３０とを一つの
制御装置に纏めてもよい。An inverter control device 30 is connected to the bidirectional inverter 4. The inverter control device 30 is connected to the charge / discharge control device 28. The charge / discharge control device 28 and the inverter control device 30 may be combined into one control device.
【００３７】電力変換器６ａ〜６ｃ、電流検出器７ａ〜
７ｃ及びセンサ・インタフェース手段２５ａ〜２５ｃで
構成される部分は同一仕様のもので構成されている。但
し、センサ・インタフェース手段２５ａ〜２５ｃの内の
少なくとも１個の検出感度を充放電制御装置２８からの
指令で変更可能とされている。Power converters 6a-6c, current detectors 7a-
7c and the sensor interface means 25a to 25c have the same specifications. However, the detection sensitivity of at least one of the sensor interface means 25a to 25c can be changed by a command from the charge / discharge control device 28.
【００３８】充放電電流が予め設定した値よりも小さい
場合に、センサ・インタフェース手段２５ａの検出感度
が高感度になるように充放電制御装置２８からの指令で
設定された状態における動作を次に説明する。When the charging / discharging current is smaller than a preset value, the operation in the state set by the command from the charging / discharging control device 28 is performed so that the detection sensitivity of the sensor interface means 25a becomes high. explain.
【００３９】組電池８を充電する場合の動作は次の通り
である。双方向インバータ４はインバータ制御装置３０
の信号により、商用電源１から供給する交流を直流に整
流すると共に、直流電圧検出器２６により電圧を監視し
ながら、組電池８の電圧よりも高い所定の直流電圧に昇
圧して平滑コンデンサ５を充電する。The operation for charging the assembled battery 8 is as follows. The bidirectional inverter 4 is an inverter control device 30.
Signal is used to rectify the alternating current supplied from the commercial power source 1 into a direct current, and while the direct current voltage detector 26 monitors the voltage, the smoothing capacitor 5 is boosted to a predetermined direct current voltage higher than the voltage of the assembled battery 8. To charge.
【００４０】そして、充放電制御装置２８からのパルス
信号で電力変換器６ａのスイッチング素子２１ａを断続
させ、小さい充電電流を電力変換器６ａに流してフィル
タコンデンサ２４を所定の電圧に充電する。この時の充
電電流は電流検出器２５ａで検出すると共に、フィルタ
コンデンサ２４の電圧は電池側電圧検出器２７で検出さ
れ、これらは充放電制御装置２８で管理される。スイッ
チング素子２１ａがパルス信号でオンしている期間は、
電流がリアクトル２３ａを通ってフィルタコンンデンサ
２４に流れると共に、リアクトル２３ａに磁気エネルギ
ーとして蓄えられる。スイッチング素子２１ａがオフす
ると、リアクトル２３ａに蓄えられたエネルギーは電流
としてダイオード２２ｂとフィルタコンデンサ２４とで
構成される経路によりフィルタコンデンサ２４を充電す
る電流として流れる。Then, the switching device 21a of the power converter 6a is interrupted by a pulse signal from the charge / discharge control device 28, and a small charging current is passed through the power converter 6a to charge the filter capacitor 24 to a predetermined voltage. The charging current at this time is detected by the current detector 25a, the voltage of the filter capacitor 24 is detected by the battery side voltage detector 27, and these are managed by the charge / discharge control device 28. During the period when the switching element 21a is turned on by the pulse signal,
An electric current flows through the reactor 23a to the filter capacitor 24 and is stored as magnetic energy in the reactor 23a. When the switching element 21a is turned off, the energy stored in the reactor 23a flows as a current as a current for charging the filter capacitor 24 through a path formed by the diode 22b and the filter capacitor 24.
【００４１】そして、フィルタコンデンサ２４の電圧が
組電池８の電圧に近い所定値に達すると、それを電池側
電圧検出器２７で検出して充放電制御装置２８に入力
し、充放電制御装置２８の信号で電池スイッチ２９をオ
ンする。これにより、組電池８への充電が開始される。
電池スイッチ２９がオンすると、充放電制御装置２８か
らのパルス信号により、各電力変換器６ａ〜６ｃのスイ
ッチング素子２１ａ、２１ｃ、２１ｅが断続し、電流検
出器２５ａ〜２５ｃで充電電流を監視すると共に、組電
池８の電圧を電池側電圧検出器２７で監視しながら、組
電池８を充電する。Then, when the voltage of the filter capacitor 24 reaches a predetermined value close to the voltage of the assembled battery 8, it is detected by the battery side voltage detector 27 and input to the charge / discharge control device 28, and the charge / discharge control device 28. Signal turns on the battery switch 29. As a result, charging of the assembled battery 8 is started.
When the battery switch 29 is turned on, the pulse signals from the charge / discharge control device 28 cause the switching elements 21a, 21c, 21e of the power converters 6a to 6c to be intermittent, and the current detectors 25a to 25c monitor the charging current. The battery pack 8 is charged while the voltage of the battery pack 8 is monitored by the battery side voltage detector 27.
【００４２】この時の充電電流は平滑コンデンサ５の電
圧と組電池８の電圧の差が大きいほど大きくなると共
に、スイッチング素子２１ａ、２１ｃ、２１ｅの加える
パルス信号のデューティーが大きいほど大きくなる。平
滑コンデンサ５の電圧と組電池８の電圧の差を監視しな
がら、パルスのデューティーを制御することにより、充
電電流を所定の値に制御することができる。この時の電
流の制御は電流検出器２５ｂ、２５ｃの信号により行な
い、電流検出器２５ａの信号は制御には用いない。この
時の各部の動作はフィルタコンデンサ２４に充電する時
と同様である。The charging current at this time increases as the difference between the voltage of the smoothing capacitor 5 and the voltage of the assembled battery 8 increases, and also increases as the duty of the pulse signal applied to the switching elements 21a, 21c, 21e increases. By controlling the duty of the pulse while monitoring the difference between the voltage of the smoothing capacitor 5 and the voltage of the assembled battery 8, the charging current can be controlled to a predetermined value. The current control at this time is performed by the signals of the current detectors 25b and 25c, and the signal of the current detector 25a is not used for the control. The operation of each unit at this time is similar to that when charging the filter capacitor 24.
【００４３】充放電制御装置２８は、各スイッチング素
子２１ａ、２１ｃ、２１ｅへのパルス周波数、パルス幅
を同じにすると共に、各パルスの位相を２π／ｎだけず
らすように制御している。この第２実施例では２π／３
だけ位相をずらしている。パルスの位相を２π／ｎだけ
ずらすことにより、各電力変換器６ａ〜６ｃからフィル
タコンデンサ２４及び組電池８に流れ込むスイッチング
電流の位相がずれて重畳される。これによって、組電池
８に流れ込むリップル電流を小さくできると共に、見か
けのスイッチング周波数がｎ倍にできる。この見かけ上
のスイッチング周波数がｎ倍にできることにより、可聴
域の騒音を低減できると共に、実際のスイッチング周波
数をその分下げるようにすればスイッチングロスを低減
できる。The charging / discharging control device 28 controls the switching elements 21a, 21c, 21e to have the same pulse frequency and pulse width and to shift the phase of each pulse by 2π / n. In this second embodiment, 2π / 3
Only the phase is shifted. By shifting the phase of the pulse by 2π / n, the phases of the switching currents flowing from the power converters 6a to 6c to the filter capacitor 24 and the assembled battery 8 are shifted and superimposed. As a result, the ripple current flowing into the assembled battery 8 can be reduced and the apparent switching frequency can be increased by n times. Since the apparent switching frequency can be increased by n times, the noise in the audible range can be reduced, and the switching loss can be reduced by lowering the actual switching frequency accordingly.
【００４４】また、組電池８の補充電を行なう場合に
は、補充電時の電流は通常の充電電流より小さいので、
電力変換器６ａのみで行ない、その電流の制御は電流検
出器２５ａの信号で行なう。Further, when the assembled battery 8 is supplementarily charged, since the current at the time of supplementary charging is smaller than the normal charging current,
It is performed only by the power converter 6a, and its current is controlled by the signal of the current detector 25a.
【００４５】一方、組電池８から放電する場合の動作は
次の通りである。各電力変換器６ａ〜６ｃのスイッチン
グ素子２１ｂ、２１ｄ、２１ｆを充放電制御装置２８か
らのパルス信号で断続させることにより行なう。各電力
変換器６ａ〜６ｃの動作は全く同じなので、代表で電力
変換器６ａの動作を説明する。スイッチング素子２１ａ
がオンすると、組電池８の放電電流がリアクトル２３ａ
を介してスイッチング素子２１ａに流れ、リアクトル２
３ａに磁気エネルギーが蓄えられる。スイッチング素子
２１ａをオフすると、リアクトル２３ａの電流が遮断さ
れるため、リアクトル２に蓄えられた磁気エネルギーに
よりスイッチング素子２１ａのコレクタ側が昇圧され、
係る部分の電圧が平滑コンデンサ５の電圧を越えるとダ
イオード２２ａを介してリアクトル２３ａより平滑コン
デンサ５に電流が流れ出す。平滑コンデンサ５の電荷は
双方向インバータ４により商用電源１に連系して出力さ
れる。電力変換器６ｂ、６ｃは電力変換器６ａと同様に
昇圧動作をし、放電が行なわれる。On the other hand, the operation for discharging the assembled battery 8 is as follows. This is performed by intermittently switching the switching elements 21b, 21d, and 21f of the power converters 6a to 6c with a pulse signal from the charge / discharge control device 28. Since the operations of the power converters 6a to 6c are exactly the same, the operation of the power converter 6a will be described as a representative. Switching element 21a
When is turned on, the discharge current of the assembled battery 8 changes to the reactor 23a.
To the switching element 21a through the reactor 2
Magnetic energy is stored in 3a. When the switching element 21a is turned off, the current of the reactor 23a is cut off, so that the collector side of the switching element 21a is boosted by the magnetic energy stored in the reactor 2.
When the voltage of this portion exceeds the voltage of the smoothing capacitor 5, a current starts to flow from the reactor 23a to the smoothing capacitor 5 via the diode 22a. The electric charge of the smoothing capacitor 5 is connected to the commercial power source 1 by the bidirectional inverter 4 and output. The power converters 6b and 6c perform a boosting operation similarly to the power converter 6a and are discharged.
【００４６】電力変換器６ａ〜６ｃのスイッチング素子
２１ｂ、２１ｄ、２１ｆに加えられるパルス信号は充電
時と同様に周波数、パルス幅を同じにすると共に、各パ
ルスの位相を２π／ｎだけずらしている。この第２実施
例では２π／３だけ位相をずらしている。この目的は、
充電時と同様に、パルスの位相を２π／ｎだけずらすこ
とにより、各電力変換器６ａ〜６ｃから平滑コンデンサ
５に流れ出すスイッチング電流の位相がずれて重畳され
る。これによって、組電池８から流れ出すリップル電流
を小さくできると共に、見かけのスイッチング周波数が
ｎ倍にできる。この見かけ上のスイッチング周波数がｎ
倍にできることにより、可聴域の騒音を低減できると共
に、スイッチング周波数をその分下げるようにすればス
イッチングロスを低減できる。The pulse signals applied to the switching elements 21b, 21d and 21f of the power converters 6a to 6c have the same frequency and pulse width as at the time of charging, and the phase of each pulse is shifted by 2π / n. . In the second embodiment, the phase is shifted by 2π / 3. The purpose is
As in the case of charging, by shifting the phase of the pulse by 2π / n, the phases of the switching currents flowing from the power converters 6a to 6c to the smoothing capacitor 5 are shifted and superimposed. As a result, the ripple current flowing out from the assembled battery 8 can be reduced, and the apparent switching frequency can be increased by n times. This apparent switching frequency is n
By being able to double, the noise in the audible range can be reduced, and the switching loss can be reduced by lowering the switching frequency accordingly.
【００４７】また、この第２実施例で第１実施例と同じ
定格の部品を用いて電力変換器６ａ〜６ｃを構成した場
合には、第２実施例の電力変換器６ａ〜６ｃは第１実施
例の電力変換器６ａ、６ｂの１．５倍の電流で充放電で
きる。In the second embodiment, when the power converters 6a to 6c are constructed by using the parts having the same ratings as the first embodiment, the power converters 6a to 6c of the second embodiment are the first. It can be charged and discharged with a current 1.5 times that of the power converters 6a and 6b of the embodiment.
【００４８】次に、本発明の第３実施例について図７を
参照しながら説明する。図７は本発明の第３実施例の蓄
電システムのブロック構成図である。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a block configuration diagram of a power storage system according to a third embodiment of the present invention.
【００４９】この第３実施例は、双方向インバータ４を
スイッチング素子２１ｇ、２１ｈ、各スイッチング素子
のコレクタ、エミッタ間に逆向きに接続したダイオード
２２ｇ、２２ｈ、リアクトル３１、同じ容量のコンデン
サを1対直列接続した平滑コンデンサ５、及びインバー
タフィルタコンデンサ３２により、ハーフブリッジの双
方向インバータが構成されている。In the third embodiment, the bidirectional inverter 4 is provided with switching elements 21g and 21h, diodes 22g and 22h in which the collectors and emitters of the respective switching elements are reversely connected, a reactor 31, and a pair of capacitors having the same capacity. The smoothing capacitor 5 and the inverter filter capacitor 32 connected in series form a half-bridge bidirectional inverter.
【００５０】組電池８の充放電の電力変換を行なう電力
変換器６ａ、６ｂの構成は第２実施例と同様であり、該
電力変換器６ａ、６ｂ及び前記双方向インバータ４は制
御装置３５により制御される。The structure of the power converters 6a and 6b for converting the charge / discharge power of the assembled battery 8 is the same as that of the second embodiment, and the power converters 6a and 6b and the bidirectional inverter 4 are controlled by the controller 35. Controlled.
【００５１】前記双方向インバータ４を構成するスイッ
チング素子２１ｇ、ダイオード２１ｈ、２２ｇ、２２ｈ
は、電力変換器を構成するスイッチング素子２１ａ、２
１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、ダイオード２２ａ、２２ｂ、２
２ｃ、２２ｄと同等の部品で構成してある。リアクトル
３１とインバータフィルタコンデンサ３２の一端とは交
流電流センサ３３を介して接続してある。交流電流セン
サ３３にはプリアンプ３４が接続してある。係るプリア
ンプ３４は制御部３５に接続してある。双方向インバー
タ４は系統切離しスイッチ３６を介して商用電源１に接
続してある。A switching element 21g and diodes 21h, 22g, 22h which constitute the bidirectional inverter 4 are described.
Is a switching element 21a, 2 which constitutes a power converter.
1b, 21c, 21d, diodes 22a, 22b, 2
2c and 22d. The reactor 31 and one end of the inverter filter capacitor 32 are connected via an alternating current sensor 33. A preamplifier 34 is connected to the alternating current sensor 33. The preamplifier 34 is connected to the control unit 35. The bidirectional inverter 4 is connected to the commercial power supply 1 via a system disconnection switch 36.
【００５２】次に、係る構成の蓄電システムの動作を説
明する。電力変換器６ａ、６ｂの動作は第２の実施例と
同様なので説明を省略し、双方向インバータ４の動作を
説明する。Next, the operation of the power storage system having such a configuration will be described. Since the operations of the power converters 6a and 6b are the same as those of the second embodiment, the description thereof will be omitted and the operation of the bidirectional inverter 4 will be described.
【００５３】双方向インバータ４は、制御装置３５より
スイッチング素子２１ｇ、２１ｈに、商用電源１に同期
して略正弦波状にデューティーが変化するパルス信号を
加えることにより、昇圧ＡＣ／ＤＣ変換または降圧ＤＣ
／ＡＣ変換動作させて電力を交流側から直流側に、また
は直流側から交流側に流す。The bidirectional inverter 4 applies step-up AC / DC conversion or step-down DC to the switching elements 21g and 21h by the control device 35 by adding a pulse signal whose duty changes in a substantially sinusoidal shape in synchronization with the commercial power supply 1.
/ AC conversion operation is performed to flow power from the AC side to the DC side or from the DC side to the AC side.
【００５４】まず系統切離しスイッチ３６を閉路すると
ダイオード２２ｇ、２２ｈを介して電流が流れ、平滑コ
ンデンサ５ａ、５ｂにそれぞれ充電される。商用電源１
が交流１００Ｖの場合には、平滑コンデンサ５ａ、５ｂ
はそれぞれ直流約１４０Ｖに充電される。First, when the system disconnection switch 36 is closed, a current flows through the diodes 22g and 22h to charge the smoothing capacitors 5a and 5b, respectively. Commercial power supply 1
Is 100 V AC, smoothing capacitors 5a, 5b
Are each charged to about 140 V DC.
【００５５】商用電源１から組電池８に電力を流す充電
動作では、リアクトル３１側の電圧が系統切離しスイッ
チ３６よりも高い場合に、スイッチング素子２１ｈをパ
ルス信号でオンさせると、電流が商用電源１からリアク
トル３１、スイッチング素子２１ｈ、平滑コンデンサ５
ｂ、系統切離しスイッチ３６の順に流れ、リアクトル３
１に磁気エネルギーが蓄積される。スイッチング素子２
１ｈがオフすると、リアクトル３１の磁気エネルギーに
よりリアクトル３１とスイッチング素子２１ｈのコレク
タとの接続部の電圧が上昇し、係る電圧がスイッチング
素子２１ｇのコレクタよりも高くなると、電流がリアク
トル３１、ダイオード２２ｇ、平滑コンデンサ５ａ、系
統切離しスイッチ３６、商用電源１の順で流れ、昇圧し
ながら平滑コンデンサ５ａを充電する。In the charging operation in which electric power is supplied from the commercial power source 1 to the assembled battery 8, when the voltage on the side of the reactor 31 is higher than that of the system disconnection switch 36, when the switching element 21h is turned on by the pulse signal, the current becomes the commercial power source 1. To reactor 31, switching element 21h, smoothing capacitor 5
b, the system disconnection switch 36, then the reactor 3
Magnetic energy is stored in 1. Switching element 2
When 1h is turned off, the magnetic energy of the reactor 31 increases the voltage at the connecting portion between the reactor 31 and the collector of the switching element 21h, and when the voltage becomes higher than the collector of the switching element 21g, the current flows through the reactor 31, the diode 22g, and the diode 22g. The smoothing capacitor 5a, the system disconnection switch 36, and the commercial power supply 1 flow in this order to charge the smoothing capacitor 5a while boosting the voltage.
【００５６】また、リアクトル３１側の電圧が系統切離
しスイッチ３６よりも低い場合に、スイッチング素子２
１ｈの代りにスイッチング素子２１ｇをパルス信号でオ
ンさせると、電流が商用電源１から系統切離しスイッチ
３６、平滑コンデンサ５ａ、スイッチング素子２２ｇ、
リアクトル３１の順で流れ、リアクトル３１に磁気エネ
ルギーが蓄えられる。スイッチング素子２１ｇがオフす
ると、リアクトル３１の磁気エネルギーによりリアクト
ル３１とスイッチング素子２１ｈのコレクタとの接続部
の電圧が下降し、係る電圧がスイッチング素子２１ｈの
エミッタよりも低くなると、電流がリアクトル３１、商
用電源１、系統切離しスイッチ３６、平滑コンデンサ５
ｂ、ダイオード２２ｈの順で流れ、昇圧しながら平滑コ
ンデンサ５ｂを充電する。If the voltage on the side of the reactor 31 is lower than that of the system disconnection switch 36, the switching element 2
When the switching element 21g is turned on by a pulse signal instead of 1h, the current is disconnected from the commercial power source 1 by the system switch 36, the smoothing capacitor 5a, the switching element 22g,
Flowing in the order of the reactor 31, magnetic energy is stored in the reactor 31. When the switching element 21g is turned off, the magnetic energy of the reactor 31 lowers the voltage at the connection between the reactor 31 and the collector of the switching element 21h, and when the voltage becomes lower than the emitter of the switching element 21h, the current flows to the reactor 31, commercial power. Power supply 1, system disconnection switch 36, smoothing capacitor 5
b and the diode 22h flow in this order to charge the smoothing capacitor 5b while boosting the voltage.
【００５７】この時の双方向インバータの電流は交流電
流センサ３３により検出し、プリアンプ３４で増幅して
制御装置３５に伝達される。また平滑コンデンサ５ａ、
５ｂの両端に加わる直流電圧が直流電圧検出器２６によ
り検出され、制御装置３５に伝達される。制御装置３５
は係る交流電流情報及び直流電圧情報によりスイッチン
グ素子２１ｇ、２１ｈに加えるパルス信号のデューティ
ーを加減して交流電流及び平滑コンデンサ５ａ、５ｂに
加わる直流電圧を制御する。このように双方向インバー
タ４により昇圧して、電力変換器６ａ、６ｂにより降圧
して組電池８を適当な電流で充電する。The current of the bidirectional inverter at this time is detected by the AC current sensor 33, amplified by the preamplifier 34 and transmitted to the control device 35. In addition, the smoothing capacitor 5a,
The DC voltage applied to both ends of 5b is detected by the DC voltage detector 26 and transmitted to the controller 35. Control device 35
Controls the AC voltage and the DC voltage applied to the smoothing capacitors 5a and 5b by adjusting the duty of the pulse signal applied to the switching elements 21g and 21h based on the AC current information and the DC voltage information. In this way, the voltage is raised by the bidirectional inverter 4 and lowered by the power converters 6a and 6b to charge the assembled battery 8 with an appropriate current.
【００５８】放電する場合は、予め電力変換器６ａ、６
ｂにより平滑コンデンサ５ａ、５ｂをそれぞれ商用電源
１のピーク電圧よりも高くなるように昇圧充電してお
き、係る状態で、リアクトル３１側の電圧が系統切離し
スイッチ３６よりも高い場合に、スイッチング素子２１
ｇをパルス信号でオンさせると、電流が平滑コンデンサ
５ｂからスイッチング素子２１ｇ、リアクトル３１、商
用電源１、系統切離しスイッチ３６の順に流れ、リアク
トル３１に磁気エネルギーが蓄積される。スイッチング
素子２１ｇがオフすると、リアクトル３１の磁気エネル
ギーによりリアクトル３１とスイッチング素子２１ｈの
コレクタとの接続部の電圧が降下し、係る電圧がスイッ
チング素子２１ｈのエミッタよりも低くなると、電流が
リアクトル３１、商用電源１、系統切離しスイッチ３
６、平滑コンデンサ５ｂ、ダイオード２２ｈ、の順で流
れ、商用電源１側に出力する。When discharging, the power converters 6a, 6 are previously
b, the smoothing capacitors 5a and 5b are boost-charged so as to be higher than the peak voltage of the commercial power source 1, respectively. In such a state, when the voltage on the reactor 31 side is higher than the system disconnection switch 36, the switching element 21
When g is turned on by a pulse signal, a current flows from the smoothing capacitor 5b to the switching element 21g, the reactor 31, the commercial power source 1, and the system disconnection switch 36 in this order, and magnetic energy is accumulated in the reactor 31. When the switching element 21g is turned off, the magnetic energy of the reactor 31 causes the voltage at the connection between the reactor 31 and the collector of the switching element 21h to drop, and when the voltage becomes lower than the emitter of the switching element 21h, the current flows to the reactor 31, commercial power. Power supply 1, system disconnection switch 3
6, the smoothing capacitor 5b, and the diode 22h flow in this order, and output to the commercial power source 1 side.
【００５９】また、リアクトル３１側の電圧が系統切離
しスイッチ３６よりも低い場合に、スイッチング素子２
１ｈをパルス信号でオンさせると、電流が平滑コンデン
サ５ａから系統切離しスイッチ３６、商用電源１、リア
クトル３１、スイッチング素子２２ｈの順で流れ、リア
クトル３１に磁気エネルギーが蓄えられる。スイッチン
グ素子２１ｈがオフすると、リアクトル３１の磁気エネ
ルギーによりリアクトル３１とスイッチング素子２１ｈ
のコレクタとの接続部の電圧が上昇し、係る電圧がスイ
ッチング素子２１ｇのコレクタよりも高くなると、電流
がリアクトル３１、ダイオード２２ｇ、平滑コンデンサ
５ａ、系統切離しスイッチ３６、商用電源１の順で流
れ、商用電源１側に出力する。When the voltage on the side of the reactor 31 is lower than that of the system disconnection switch 36, the switching element 2
When 1h is turned on by the pulse signal, current flows from the smoothing capacitor 5a to the system disconnection switch 36, the commercial power source 1, the reactor 31, and the switching element 22h in this order, and magnetic energy is stored in the reactor 31. When the switching element 21h is turned off, the magnetic energy of the reactor 31 causes the reactor 31 and the switching element 21h.
When the voltage of the connection portion with the collector of rises and the voltage becomes higher than the collector of the switching element 21g, the current flows in the order of the reactor 31, the diode 22g, the smoothing capacitor 5a, the system disconnect switch 36, and the commercial power source 1, Output to the commercial power supply 1 side.
【００６０】商用電源１側に出力する場合には、出力を
商用電源１に重畳して、交流出力電流を一定に制御しな
がら行なう。When outputting to the commercial power source 1 side, the output is superimposed on the commercial power source 1 and the AC output current is controlled to be constant.
【００６１】係る電力変換器６ａ、６ｂのスイッチング
素子２１ａ〜２１ｄ及びダイオード２２ａ〜２２ｄと双
方向インバータ４のスイッチング素子２１ｇ〜２１ｈ及
びダイオード２２ｇ〜２２ｈは、広く一般に用いられて
いる電動機制御用インバータモジュールを転用して本発
明に適用できるようにしている。これにより、電力変換
器６ａ、６ｂと双方向インバータ４を安価なものとする
ことができる。The switching elements 21a to 21d and the diodes 22a to 22d of the power converters 6a and 6b, and the switching elements 21g to 21h and the diodes 22g to 22h of the bidirectional inverter 4 are widely used motor control inverter modules. Is diverted so that it can be applied to the present invention. As a result, the power converters 6a and 6b and the bidirectional inverter 4 can be made inexpensive.
【００６２】上述した実施例によれば、組電池８を充電
または放電する略同等の定格・仕様の電力変換器６ａ〜
６ｃを並列に少なくとも２個以上設けたので、組電池８
の充放電電流が大きい場合でも小さい定格電流の電力変
換器６ａ〜６ｃが使用できる。これにより、蓄電システ
ム５０の定格充電電流が異なるものを製作する場合に、
略同等の定格・仕様の電力変換器６ａ〜６ｃで製作で
き、電力変換器の種類を増やすこと無く蓄電装置の定格
を多様化できる。従って、同じ仕様の電力変換器の使用
数を増やすことにより部品コストを低減できる。また、
双方向インバータ４と電力変換器６ａ〜６ｃとを独立し
て設けると共に、複数の電力変換器６ａ〜６ｃに双方向
インバータ４を共通して設けるようにしているので、電
力変換器６ａ〜６ｃのみの複数化で組電池８の異なる充
放電電流に対応できる。これにより、さらに部品コスト
の低減が可能となる。According to the above-described embodiment, the power converters 6a to 6c for charging or discharging the assembled battery 8 having substantially the same ratings and specifications.
Since at least two 6c are provided in parallel, the assembled battery 8
Even when the charging / discharging current is large, the power converters 6a to 6c having a small rated current can be used. As a result, in the case of manufacturing the storage system 50 with different rated charging currents,
The power converters 6a to 6c having substantially the same ratings and specifications can be manufactured, and the ratings of the power storage device can be diversified without increasing the types of power converters. Therefore, the component cost can be reduced by increasing the number of power converters having the same specifications. Also,
Since the bidirectional inverter 4 and the power converters 6a to 6c are independently provided and the bidirectional inverter 4 is commonly provided to the plurality of power converters 6a to 6c, only the power converters 6a to 6c are provided. Different charging / discharging currents of the assembled battery 8 can be dealt with. As a result, the cost of parts can be further reduced.
【００６３】また、充放電電流を加減するときに並列で
動作させる電力変換器を増減することにより容易に充放
電電流を加減できる。そして、組電池８を充電または放
電する各電力変換器６ａ〜６ｃの電流を検出する電流検
出器７ａ〜７ｃの検出仕様設定手段以外の構成を同じに
したことにより、電流検出器７ａ〜７ｃの部品の共通化
ができ、部品コストを低減できる。The charge / discharge current can be easily adjusted by increasing / decreasing the number of power converters operated in parallel when the charge / discharge current is adjusted. The current detectors 7a to 7c that detect the currents of the power converters 6a to 6c that charge or discharge the assembled battery 8 have the same configuration other than the detection specification setting means. Parts can be shared, and parts cost can be reduced.
【００６４】更に、電流検出器７ａ〜７ｃの少なくとも
１個の検出分解能を、他の電流検出器の検出分解能より
も大きく設定したことにより、通常の充放電電流の管理
・制御の精度を変えずに、通常の充放電電流より小さい
補充電時の電流の高精度管理・制御や、押し込み充電時
の小さい電流を高精度で管理・制御することができる。Further, by setting the detection resolution of at least one of the current detectors 7a to 7c to be larger than the detection resolution of the other current detectors, the accuracy of the normal charge / discharge current management / control is not changed. In addition, it is possible to highly accurately manage and control the current during supplementary charging, which is smaller than the normal charging / discharging current, and to accurately manage and control the small current during push-in charging.
【００６５】[0065]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
小さな定格電流の電力変換器を共用して組電池の異なる
充放電電流に対応することが可能で、電力変換器の種類
の増加を抑えることができる共にコスト低減が図れる蓄
電システム及びこれに用いる電力変換装置を得ることが
できる。As described above, according to the present invention,
An electricity storage system that can support different charging / discharging currents of an assembled battery by sharing a power converter with a small rated current, can suppress an increase in the types of power converters, and can reduce costs, and the power used for this A conversion device can be obtained.
【００６６】また、本発明によれば、充放電時の電流の
小さい場合でも容易に充放電電流を高精度で制御できる
蓄電システム及びこれに用いる電力変換装置を得ること
ができる。Further, according to the present invention, it is possible to obtain the power storage system and the power conversion device used for the power storage system which can easily control the charging / discharging current with high accuracy even when the current during charging / discharging is small.
【図１】本発明の第1実施例である蓄電システムのブロ
ック構成図である。FIG. 1 is a block configuration diagram of a power storage system that is a first embodiment of the present invention.
【図２】図１の蓄電システムの第１の電流検出器の構成
図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a first current detector of the power storage system in FIG.
【図３】図１の蓄電システムの第２の電流検出器の構成
図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a second current detector of the power storage system in FIG.
【図４】図２及び図３の電流検出器の出力特性図であ
る。4 is an output characteristic diagram of the current detector of FIGS. 2 and 3. FIG.
【図５】図２の電流検出器の変形例を示す構成図であ
る。5 is a configuration diagram showing a modified example of the current detector of FIG.
【図６】本発明の第２実施例の蓄電システムの構成図で
ある。FIG. 6 is a configuration diagram of a power storage system according to a second embodiment of the present invention.
【図７】本発明の第３実施例の蓄電システムの構成図で
ある。FIG. 7 is a configuration diagram of a power storage system according to a third embodiment of the present invention.
１…商用電源、２…負荷、３…電力変換装置、４…双方
向インバータ、５…平滑コンデンサ、６ａ〜６ｃ…電力
変換器、７ａ〜７ｃ…電流検出器、８…組電池、９…逆
流防止ダイオード、１０…直流給電開始手段、１１…直
流負荷、１２ａ、１２ｂ…充放電電流線、１３ａ、１３
ｂ…検出センサ部、１４ａ、１４ｂ…検出線、１５ａ、
１５ｂ…プリアンプ、５０…蓄電システム。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Commercial power source, 2 ... Load, 3 ... Power converter device, 4 ... Bidirectional inverter, 5 ... Smoothing capacitor, 6a-6c ... Power converter, 7a-7c ... Current detector, 8 ... Assembly battery, 9 ... Reverse current Prevention diode, 10 ... DC power supply starting means, 11 ... DC load, 12a, 12b ... Charging / discharging current line, 13a, 13
b ... Detection sensor section, 14a, 14b ... Detection line, 15a,
15b ... preamplifier, 50 ... electricity storage system.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA01 CA02 CA12 CC02 DA06 DA07 DA16 GB03 GB06 5G066 CA09 DA08 HB09 JA07 JA13 JB03 5H030 AA01 AS06 BB01 BB21 FF42 FF43 FF44 5H730 AA14 AS05 BB22 BB57 BB82 CC01 DD02 FD01 FD31 FG05 FG16 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F-term (reference) 5G003 AA01 BA01 CA02 CA12 CC02 DA06 DA07 DA16 GB03 GB06 5G066 CA09 DA08 HB09 JA07 JA13 JB03 5H030 AA01 AS06 BB01 BB21 FF42 FF43 FF44 5H730 AA14 AS05 BB22 BB57 BB82 CC01 DD02 FD01 FD31 FG05 FG16
Claims (6)
前記組電池の充電または放電を行なう電力変換装置と、
を備えた蓄電システムにおいて、 前記電力変換装置は前記組電池に対してインバータ及び
複数の電力変換器を備え、 前記複数の電力変換器は、充電または放電時に電圧を降
圧または昇圧する機能を有すると共に、略同等の定格仕
様のものを用いて並列に接続したことを特徴とする蓄電
システム。1. An assembled battery composed of a plurality of secondary batteries,
A power converter for charging or discharging the assembled battery;
In the power storage system including: the power conversion device includes an inverter and a plurality of power converters for the assembled battery, and the plurality of power converters have a function of stepping down or stepping up a voltage when charging or discharging. A power storage system characterized in that they are connected in parallel using those having substantially the same rated specifications.
素子と、各スイッチング素子のコレクタ、エミッタ間に
逆向きに接続したダイオードと、前記二つのスイッチン
グ素子の間と前記組電池との間に接続したリアクトル
と、を備え、前記各電力変換器のスイッチング素子に加
えるパルス信号の周波数、パルス幅を同じにすると共に
パルス位相を２π／ｎだけずらすように制御する制御装
置を備えることを特徴とする請求項１記載の蓄電システ
ム。2. Each of the power converters includes two switching elements, a diode connected in a reverse direction between a collector and an emitter of each switching element, and between the two switching elements and the assembled battery. A connected reactor, and a control device for controlling the frequency and pulse width of the pulse signal applied to the switching elements of the respective power converters to be the same and for shifting the pulse phase by 2π / n. The power storage system according to claim 1.
前記組電池の充電または放電を行なう電力変換装置と、
を備えた蓄電システムにおいて、 前記電力変換装置は、充電または放電時に電圧を降圧ま
たは昇圧する複数の電力変換器と、前記複数の電力変換
器に対応する複数の電流検出器と、を備え、 前記複数の電流検出器の中の少なくとも一つは異なる分
解能を有することを特徴とする蓄電システム。3. An assembled battery composed of a plurality of secondary batteries,
A power converter for charging or discharging the assembled battery;
In a power storage system comprising: the power converter, a plurality of power converters for stepping down or boosting the voltage at the time of charging or discharging, and a plurality of current detectors corresponding to the plurality of power converters, At least one of the plurality of current detectors has different resolutions.
さい場合に分解能が大きな前記電流検出器で検出し、こ
の検出結果に基づいて分解能が大きな前記電流検出器に
対応する前記電力変換器を作動させるように制御する制
御装置を備えることを特徴とする請求項３記載の蓄電シ
ステム。4. When the charge current or the discharge current of the battery pack is small, the current detector having a large resolution detects the current and the power converter corresponding to the current detector having a large resolution is detected based on the detection result. The power storage system according to claim 3, further comprising a control device that controls to operate the power storage system.
電または放電を行なう蓄電システム用電力変換装置にお
いて、 前記組電池に対してインバータ及び複数の電力変換器を
備え、 前記複数の電力変換器は、充電または放電時に電圧を降
圧または昇圧する機能を有すると共に、略同等の定格仕
様のものを用いて並列に接続したことを特徴とする蓄電
システム用電力変換装置。5. A power conversion device for a power storage system, which charges or discharges an assembled battery composed of a plurality of secondary batteries, comprising: an inverter and a plurality of power converters for the assembled battery; The power converter has a function of stepping down or stepping up the voltage at the time of charging or discharging, and is connected in parallel using those having substantially the same rated specifications.
電または放電を行なう蓄電システム用電力変換装置にお
いて、 充電または放電時に電圧を降圧または昇圧する複数の電
力変換器と、前記複数の電力変換器に対応する複数の電
流検出器と、を備え、 前記複数の電流検出器の中の少なくとも一つは異なる分
解能を有することを特徴とする蓄電システム用電力変換
装置。6. A power converter for a power storage system, which charges or discharges an assembled battery composed of a plurality of secondary batteries, and a plurality of power converters for stepping down or boosting a voltage during charging or discharging, and the plurality of powers. A plurality of current detectors corresponding to the converters, wherein at least one of the plurality of current detectors has different resolutions.
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