JP2023102919A - Power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、電力供給装置に関する。 The present disclosure relates to power supplies.
突入電流を防止するためにコンデンサを予備充電するプリチャージ回路が知られている。例えば、特許文献１には、平滑コンデンサを所定電圧まで充電する電源装置が開示されている。
A precharge circuit is known that precharges a capacitor to prevent inrush current. For example,
このようなプリチャージ回路は、蓄電装置を充電するための電力供給装置にも適用され得る。しかしながら、電力供給装置には任意の蓄電装置が接続されるので、接続される蓄電装置によって蓄電装置の電圧が変化し得る。この場合、突入電流を十分に抑制することができないおそれがある。 Such a precharge circuit can also be applied to a power supply device for charging a power storage device. However, since an arbitrary power storage device is connected to the power supply device, the voltage of the power storage device may change depending on the connected power storage device. In this case, there is a possibility that the inrush current cannot be sufficiently suppressed.
本開示は、突入電流を抑制可能な電力供給装置を説明する。 The present disclosure describes a power supply device capable of suppressing inrush current.
本開示の一側面に係る電力供給装置は、交流電力を直流電力に変換する交流直流変換回路と、交流直流変換回路に接続され、直流電力が供給される正極配線及び負極配線と、正極配線と負極配線との間に設けられた第１コンデンサと、正極配線と負極配線との間に設けられた第１抵抗素子と、正極配線と負極配線との間の電圧を検出する電圧センサと、正極配線及び負極配線に接続された双方向の電圧変換回路と、蓄電装置を接続可能なコネクタであって、蓄電装置の正極端子が接続される第１端子及び蓄電装置の負極端子が接続される第２端子を有するコネクタと、電圧変換回路と第１端子との間に設けられたリレーと、リレーと並列に接続された第２抵抗素子と、交流直流変換回路を制御することにより第１コンデンサを充電する制御回路と、を備える。制御回路は、蓄電装置がコネクタに接続されたことに応じて、電圧センサによって検出された検出電圧、第１抵抗素子の抵抗値、及び第２抵抗素子の抵抗値に基づいて、蓄電装置の電圧である蓄電電圧を算出し、第１コンデンサの充電電圧が蓄電電圧よりも大きくなるように、第１コンデンサを充電し、第１コンデンサの充電が終了した後、リレーをオフ状態からオン状態に切り替える。 A power supply device according to one aspect of the present disclosure includes an AC-DC conversion circuit that converts AC power into DC power, a positive wire and a negative wire that are connected to the AC-DC converter circuit to supply the DC power, a first capacitor provided between the positive wire and the negative wire, a first resistance element provided between the positive wire and the negative wire, a voltage sensor that detects a voltage between the positive wire and the negative wire, a bidirectional voltage conversion circuit connected to the positive wire and the negative wire, and a power storage device. A connector having a first terminal to which a positive terminal is connected and a second terminal to which a negative terminal of the power storage device is connected, a relay provided between the voltage conversion circuit and the first terminal, a second resistance element connected in parallel with the relay, and a control circuit that charges the first capacitor by controlling the AC/DC conversion circuit. When the power storage device is connected to the connector, the control circuit calculates the storage voltage, which is the voltage of the power storage device, based on the voltage detected by the voltage sensor, the resistance value of the first resistance element, and the resistance value of the second resistance element.
この電力供給装置では、リレーは、第１コンデンサの充電が終了した後、オフ状態からオン状態に切り替えられるため、蓄電装置がコネクタに接続された後、第１コンデンサが充電されるまでは、蓄電装置から第２抵抗素子を介して電流が流れ得る。したがって、突入電流を抑制することができる。そして、蓄電装置がコネクタに接続されたことに応じて、電圧センサによって検出された検出電圧、第１抵抗素子の抵抗値、及び第２抵抗素子の抵抗値に基づいて、コネクタに接続された蓄電装置の蓄電電圧が算出され、第１コンデンサの充電電圧が蓄電電圧よりも大きくなるように、第１コンデンサが充電される。これにより、蓄電装置の蓄電電圧よりも第１コンデンサの充電電圧を大きくすることができる。したがって、リレーをオン状態に切り替えたとしても、蓄電装置からの突入電流を抑制することが可能となる。 In this power supply device, the relay is switched from the OFF state to the ON state after the charging of the first capacitor is completed. Therefore, current can flow from the power storage device through the second resistance element until the first capacitor is charged after the power storage device is connected to the connector. Therefore, inrush current can be suppressed. Then, when the power storage device is connected to the connector, the storage voltage of the power storage device connected to the connector is calculated based on the detected voltage detected by the voltage sensor, the resistance value of the first resistance element, and the resistance value of the second resistance element, and the first capacitor is charged so that the charging voltage of the first capacitor becomes higher than the storage voltage. Thereby, the charging voltage of the first capacitor can be made higher than the storage voltage of the power storage device. Therefore, even if the relay is switched to the ON state, it is possible to suppress rush current from the power storage device.
いくつかの実施形態では、電圧変換回路は、正極配線と負極配線との間に直列に接続された第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子と、第１スイッチング素子と並列に接続された第１ダイオードと、第２スイッチング素子と並列に接続された第２ダイオードと、一端が第１スイッチング素子と第２スイッチング素子との接続点に接続されたインダクタと、インダクタの他端と負極配線との間に設けられた第２コンデンサと、を備えてもよい。第１ダイオードのカソードは、正極配線に接続されてもよく、第２ダイオードのアノードは、負極配線に接続されてもよい。この構成においては、蓄電装置がコネクタに接続された際に、蓄電装置から、第２抵抗素子又はリレー、インダクタ、及び第１ダイオードを順に通って第１コンデンサに電流が流れ得る。この構成においても、蓄電装置からの突入電流を抑制することが可能となる。 In some embodiments, the voltage conversion circuit may include a first switching element and a second switching element connected in series between the positive line and the negative line, a first diode connected in parallel with the first switching element, a second diode connected in parallel with the second switching element, an inductor having one end connected to a connection point between the first switching element and the second switching element, and a second capacitor provided between the other end of the inductor and the negative line. The cathode of the first diode may be connected to the positive wire and the anode of the second diode may be connected to the negative wire. In this configuration, when the power storage device is connected to the connector, current can flow from the power storage device to the first capacitor through the second resistance element or relay, the inductor, and the first diode in that order. Also in this configuration, it is possible to suppress the rush current from the power storage device.
いくつかの実施形態では、制御回路は、蓄電電圧が所定電圧よりも低い電圧である場合、充電電圧が目標電圧となるように、第１コンデンサを充電してもよい。目標電圧は、交流直流変換回路の変換効率が最大となる電圧であってもよい。所定電圧は、電圧変換回路によって目標電圧を電圧変換することで得られる電圧の上限値であってもよい。この場合、交流直流変換回路の変換効率を最大化することができる。したがって、蓄電装置からの突入電流を抑制しつつ、蓄電装置の充電効率を向上させることが可能となる。 In some embodiments, the control circuit may charge the first capacitor such that the charging voltage becomes the target voltage when the stored voltage is lower than the predetermined voltage. The target voltage may be a voltage that maximizes the conversion efficiency of the AC/DC converter. The predetermined voltage may be the upper limit value of the voltage obtained by voltage-converting the target voltage by the voltage conversion circuit. In this case, the conversion efficiency of the AC/DC converter circuit can be maximized. Therefore, it is possible to improve the charging efficiency of the power storage device while suppressing the inrush current from the power storage device.
いくつかの実施形態では、制御回路は、蓄電電圧が所定電圧以上である場合、充電電圧が、電圧変換回路によって蓄電装置を充電するために必要となる電圧を出力可能な電圧となるように、第１コンデンサを充電してもよい。この場合、蓄電装置からの突入電流を抑制しつつ、蓄電装置の充電を実施することが可能となる。 In some embodiments, the control circuit may charge the first capacitor such that, when the stored voltage is equal to or higher than a predetermined voltage, the charging voltage is a voltage that allows the voltage conversion circuit to output the voltage required to charge the storage device. In this case, it is possible to charge the power storage device while suppressing an inrush current from the power storage device.
本開示によれば、突入電流を抑制することができる。 According to the present disclosure, inrush current can be suppressed.
以下、添付図面を参照しながら一実施形態に係る電力供給装置を詳細に説明する。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。 Hereinafter, a power supply device according to one embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same reference numerals are used for the same or equivalent elements, and overlapping descriptions are omitted.
図１を参照しながら、一実施形態に係る電力供給装置を含む電力システムの概略構成を説明する。図１は、一実施形態に係る電力供給装置を含む電力システムの概略構成図である。図１に示される電力システム１は、蓄電装置１０を充電するシステムである。電力システム１は、蓄電装置１０と、電力供給装置２０と、を含む。
A schematic configuration of a power system including a power supply device according to one embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a power system including a power supply device according to one embodiment. A
蓄電装置１０は、例えば、フォークリフト、ハイブリッド自動車、及び電気自動車等の各種車両のバッテリとして用いられ得る。蓄電装置１０は、電池１１と、電池リレー１２と、ＢＭＳ（Battery Management System）１３と、を含む。
The
電池１１は、充放電可能な二次電池である。電池１１の例としては、リチウムイオン電池、鉛蓄電池、及びニッケル水素電池が挙げられる。電池１１は、複数の電池セルを含む電池モジュールであってもよい。電池１１の正極は、電池リレー１２を介して蓄電装置１０の正極端子１０ａに接続されている。電池リレー１２は、その両端の電気的な接続状態を導通状態（オン状態）と遮断状態（オフ状態）との間で切り替え可能な回路素子である。電池１１の負極は、蓄電装置１０の負極端子１０ｂに接続されている。ＢＭＳ１３は、蓄電装置１０を管理する装置である。ＢＭＳ１３は、電池リレー１２のオンオフを制御してもよい。電池リレー１２は、コネクタ３０に蓄電装置１０が接続されていない状態においてオフ状態に設定されている。ＢＭＳ１３は、蓄電装置１０の通信端子１０ｃを介して電力供給装置２０の制御回路４０（後述）と通信を行う。
The
蓄電装置１０の種類等に応じて、蓄電装置１０の電池電圧Ｖｂａｔ（蓄電電圧）は異なり得る。電池電圧Ｖｂａｔは、蓄電装置１０の開放電圧である。つまり、電池電圧Ｖｂａｔは、正極端子１０ａと負極端子１０ｂとの間の電圧である。
Battery voltage Vbat (storage voltage) of
電力供給装置２０は、蓄電装置１０に電力を供給する装置である。言い換えると、電力供給装置２０は、蓄電装置１０を充電する充電装置である。電力供給装置２０は、蓄電装置１０に蓄えられた電力を電源ＰＳに供給することもできる。電力供給装置２０は、ＡＣ／ＤＣ変換回路２１（交流直流変換回路）と、コンデンサ２２（第１コンデンサ）と、抵抗素子２３（第１抵抗素子）と、電圧センサ２４と、電圧変換回路２５と、電圧センサ２６と、抵抗素子２７（第２抵抗素子）と、リレー２８と、コネクタ３０と、制御回路４０と、正極配線Ｌｐと、負極配線Ｌｎと、を含む。
The
コネクタ３０は、蓄電装置１０を接続可能に構成されている。コネクタ３０は、端子３１（第１端子）と、端子３２（第２端子）と、端子３３と、を含む。端子３１は、抵抗素子２７及びリレー２８と接続され、蓄電装置１０と電力供給装置２０のコネクタ３０とが接続された時には、蓄電装置１０の正極端子１０ａと接続される。端子３２は、負極配線Ｌｎと接続され、蓄電装置１０と電力供給装置２０のコネクタ３０とが接続された時には、蓄電装置１０の負極端子１０ｂと接続される。端子３３は、蓄電装置１０と電力供給装置２０のコネクタ３０とが接続された時には、蓄電装置１０の通信端子１０ｃと接続される。蓄電装置１０は、ケーブルを介してコネクタ３０に接続されてもよく、コネクタ３０に直接接続されてもよい。なお、図１に示される例では、説明の便宜上、蓄電装置１０と電力供給装置２０とが離間している。
ＡＣ／ＤＣ変換回路２１は、電源ＰＳから供給される交流電力を直流電力に変換する回路である。ＡＣ／ＤＣ変換回路２１の例としては、ＤＡＢ（Dual Active Bridge）マトリクスコンバータが挙げられる。電源ＰＳは、例えば、系統電源である。ＡＣ／ＤＣ変換回路２１には、正極配線Ｌｐ及び負極配線Ｌｎが接続されており、正極配線Ｌｐ及び負極配線Ｌｎには直流電力が供給される。
The AC/
コンデンサ２２は、大容量の平滑コンデンサである。コンデンサ２２は、正極配線Ｌｐと負極配線Ｌｎとの間に設けられている。具体的には、コンデンサ２２の一端は正極配線Ｌｐに接続され、コンデンサ２２の他端は負極配線Ｌｎに接続されている。抵抗素子２３は、コンデンサ２２を放電するための抵抗素子である。抵抗素子２３は、正極配線Ｌｐと負極配線Ｌｎとの間に設けられ、コンデンサ２２と並列に接続されている。具体的には、抵抗素子２３の一端は正極配線Ｌｐに接続され、抵抗素子２３の他端は負極配線Ｌｎに接続されている。電圧センサ２４は、正極配線Ｌｐと負極配線Ｌｎとの間の電圧（コンデンサ２２の充電電圧）を検出する回路である。電圧センサ２４は、検出電圧Ｖｄｅｔ１を制御回路４０に出力する。
電圧変換回路２５は、正極配線Ｌｐ及び負極配線Ｌｎに接続された双方向の電圧変換回路である。言い換えると、電圧変換回路２５は、入力電力の電圧を異なる電圧に電圧変換するＤＣ／ＤＣ変換回路であり、昇圧動作及び降圧動作を実施可能に構成されている。電圧変換回路２５は、スイッチング素子５１（第１スイッチング素子）と、スイッチング素子５２（第２スイッチング素子）と、ダイオード５３（第１ダイオード）と、ダイオード５４（第２ダイオード）と、インダクタ５５と、コンデンサ５６（第２コンデンサ）と、抵抗素子５７と、を含む。
The
スイッチング素子５１及びスイッチング素子５２は、正極配線Ｌｐと負極配線Ｌｎとの間に直列に接続されている。各スイッチング素子は、その両端の電気的な接続状態を導通状態（オン状態）と遮断状態（オフ状態）との間で切り替え可能な回路要素である。スイッチング素子の例としては、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ：Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）及び絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）が挙げられる。各スイッチング素子のゲートに、制御回路４０からゲート電圧が印加されることによって、スイッチング素子の接続状態がオン状態とオフ状態との間で切り替えられる。
The switching
スイッチング素子５１のドレインは、正極配線Ｌｐに接続されている。スイッチング素子５１のソースとスイッチング素子５２のドレインとは、接続点Ｐｃにおいて互いに接続され、インダクタ５５を介してコンデンサ５６の一端に接続されている。スイッチング素子５２のソースは、負極配線Ｌｎに接続されている。コンデンサ５６の他端は、負極配線Ｌｎに接続されている。つまり、コンデンサ５６は、インダクタ５５の他端と負極配線Ｌｎとの間に設けられている。
A drain of the switching
ダイオード５３は、スイッチング素子５１と並列に接続された還流ダイオードである。具体的には、ダイオード５３のカソードは正極配線Ｌｐに接続され、ダイオード５３のアノードは接続点Ｐｃに接続されている。ダイオード５４は、スイッチング素子５２と並列に接続された還流ダイオードである。具体的には、ダイオード５４のカソードは接続点Ｐｃに接続され、ダイオード５４のアノードは負極配線Ｌｎに接続されている。
抵抗素子５７は、コンデンサ５６を放電するための抵抗素子である。抵抗素子５７は、コンデンサ５６と並列に接続されている。具体的には、抵抗素子５７の一端はインダクタ５５の他端に接続され、抵抗素子５７の他端は負極配線Ｌｎに接続されている。
A
このように構成された電圧変換回路２５は、スイッチング素子５１，５２が周期的にオンオフ制御されることによって、直流電力の電圧変換を行う。具体的には、スイッチング素子５１がオン状態に設定されるとともにスイッチング素子５２がオフ状態に設定されるパターンと、スイッチング素子５１がオフ状態に設定されるとともにスイッチング素子５２がオン状態に設定されるパターンとが交互に実施される。これにより、電圧変換回路２５は、ＡＣ／ＤＣ変換回路２１から供給される直流電力の電圧（コンデンサ２２の充電電圧）を降圧し、それによって得られた直流電力を蓄電装置１０に向けて出力したり、蓄電装置１０から供給される直流電力の電圧（コンデンサ５６の充電電圧）を昇圧し、それによって得られた直流電力をＡＣ／ＤＣ変換回路２１に向けて出力したりする。スイッチング素子５１がオン状態である期間と、スイッチング素子５２がオン状態である期間との割合（デューティー比）を調整することにより、電圧変換回路２５から出力される直流電力の電圧値が変更される。
The
電圧センサ２６は、コンデンサ５６の充電電圧を検出する回路である。電圧センサ２６は、検出電圧Ｖｄｅｔ２を制御回路４０に出力する。
リレー２８は、電圧変換回路２５とコネクタ３０の端子３１との間に設けられている。具体的には、リレー２８の一端は、インダクタ５５の他端及びコンデンサ５６の一端に接続されている。リレー２８の他端は、端子３１に接続されている。リレー２８は、制御回路４０からの制御信号によって、リレー２８の接続状態がオン状態とオフ状態との間で切り替えられる。リレー２８は、コネクタ３０に蓄電装置１０が接続されていない状態においてオフ状態に設定されている。抵抗素子２７は、リレー２８と並列に接続されている。
制御回路４０は、電力供給装置２０を統括制御する回路である。制御回路４０は、例えば、ＡＣ／ＤＣ変換回路２１を制御することによりコンデンサ２２を予備充電（プリチャージ）する。
The
次に、図２を参照しながら、制御回路４０が行う予備充電方法を説明する。図２は、図１に示される制御回路が行う予備充電方法を示すフローチャートである。図２に示される一連の処理は、蓄電装置１０がコネクタ３０に接続されたことを契機として開始される。一例として、制御回路４０は、端子３３を介して蓄電装置１０のＢＭＳ１３との通信が確立したことによって、蓄電装置１０がコネクタ３０に接続されたことを検出する。なお、電池リレー１２及びリレー２８は、コネクタ３０に蓄電装置１０が接続されていない状態においてオフ状態に設定されているので、予備充電方法のフローが開始した時点ではオフ状態を維持している。
Next, the pre-charging method performed by the
制御回路４０は、まず、蓄電装置１０の電池リレー１２をオフ状態からオン状態に切り替える（ステップＳ１）。一例として、制御回路４０は、電池リレー１２をオン状態に設定するための指令をＢＭＳ１３に送信する。そして、ＢＭＳ１３は、当該指令を受信したことに応じて、電池リレー１２に制御信号を出力して電池リレー１２をオフ状態からオン状態に切り替える。
続いて、制御回路４０は、電池電圧Ｖｂａｔを計算する（ステップＳ２）。ステップＳ２では、制御回路４０は、検出電圧Ｖｄｅｔ１、抵抗素子２３の抵抗値Ｒ１、抵抗素子５７の抵抗値Ｒ２、及び抵抗素子２７の抵抗値Ｒ３を用いて、電池電圧Ｖｂａｔを計算する。具体的には、制御回路４０は、まず、式（１）に示されるように、抵抗値Ｒ１と抵抗値Ｒ２との合成抵抗値Ｒ１２を計算する。
検出電圧Ｖｄｅｔ１は電池電圧Ｖｂａｔを抵抗値Ｒ３と合成抵抗値Ｒ１２とで抵抗分圧することにより生成された電圧とみなされ得るので、制御回路４０は、式（２）に示されるように電池電圧Ｖｂａｔを計算する。なお、抵抗値Ｒ１～Ｒ３は不図示のメモリに予め格納されているので、制御回路４０はこれらの値をメモリから取得する。抵抗素子２３，２７，５７以外の抵抗成分の抵抗値は小さいので、ここではこれらの抵抗成分の抵抗値は除外される。
続いて、制御回路４０は、電池電圧Ｖｂａｔと所定電圧とを比較し、電池電圧Ｖｂａｔが所定電圧よりも低い電圧であるか否かを判定する（ステップＳ３）。所定電圧は、電圧変換回路２５によって目標電圧を電圧変換することで得られる電圧の上限値である。目標電圧は、ＡＣ／ＤＣ変換回路２１の変換効率が最大となる電圧である。所定電圧は、目標電圧よりも小さい。所定電圧及び目標電圧は、計測等によって予め求められ、不図示のメモリに格納されている。
Subsequently, the
電池電圧Ｖｂａｔが所定電圧よりも低い電圧である場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、制御回路４０は、予備充電電圧を目標電圧に設定する（ステップＳ４）。一方、電池電圧Ｖｂａｔが所定電圧以上である場合（ステップＳ３：ＮＯ）、制御回路４０は、電池電圧Ｖｂａｔと閾値とを比較し、電池電圧Ｖｂａｔが閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ５）。閾値は、電圧変換回路２５が供給可能な電圧の上限値である。閾値は、不図示のメモリに予め格納されている。電池電圧Ｖｂａｔが閾値以下である場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、制御回路４０は、予備充電電圧を充電可能電圧に設定する（ステップＳ６）。充電可能電圧は、電圧変換回路２５によって蓄電装置１０を充電するために必要となる電圧を出力可能な電圧である。充電可能電圧は、目標電圧よりも大きく、電池電圧Ｖｂａｔよりも大きい。
If the battery voltage Vbat is lower than the predetermined voltage (step S3: YES), the
続いて、制御回路４０は、ステップＳ４又はステップＳ６において設定された予備充電電圧に基づいて、コンデンサ２２の予備充電を実施する（ステップＳ７）。具体的に説明すると、制御回路４０は、電圧センサ２４から受け取った検出電圧Ｖｄｅｔ１が予備充電電圧に達するまで、ＡＣ／ＤＣ変換回路２１に予備充電を継続させ、検出電圧Ｖｄｅｔ１が予備充電電圧に達すると、ＡＣ／ＤＣ変換回路２１に予備充電を停止させる。
Subsequently, the
続いて、制御回路４０は、コンデンサ２２の予備充電が終了したことに応じて、リレー２８をオフ状態からオン状態に切り替える（ステップＳ８）。制御回路４０は、リレー２８に制御信号を出力することによって、リレー２８をオフ状態からオン状態に切り替える。続いて、制御回路４０は、蓄電装置１０の充電を開始する（ステップＳ９）。以上により、予備充電方法の一連の処理が終了する。
Subsequently, the
一方、電池電圧Ｖｂａｔが閾値よりも大きい場合には、電力供給装置２０は蓄電装置１０を充電できない。したがって、ステップＳ５において、電池電圧Ｖｂａｔが閾値よりも大きい場合（ステップＳ５：ＮＯ）、制御回路４０は、蓄電装置１０の充電を中止し（ステップＳ１０）、予備充電方法の一連の処理が終了する。
On the other hand, when battery voltage Vbat is higher than the threshold,
上述のように、電池電圧Ｖｂａｔが所定電圧よりも低い電圧である場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）には、予備充電電圧は目標電圧に設定される（ステップＳ４）。電池電圧Ｖｂａｔが所定電圧以上であり（ステップＳ３：ＮＯ）かつ閾値以下である場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）には、予備充電電圧は充電可能電圧に設定される（ステップＳ６）。いずれの場合においても、コンデンサ２２は、電池電圧Ｖｂａｔよりも大きい電圧に予備充電される（ステップＳ７）。したがって、ステップＳ８においてリレー２８がオン状態に切り替えられたとしても、蓄電装置１０からの突入電流が抑制される。
As described above, when the battery voltage Vbat is lower than the predetermined voltage (step S3: YES), the precharge voltage is set to the target voltage (step S4). If the battery voltage Vbat is equal to or higher than the predetermined voltage (step S3: NO) and equal to or lower than the threshold (step S5: YES), the precharge voltage is set to the chargeable voltage (step S6). In either case,
以上説明した電力供給装置２０においては、回路の構成上、蓄電装置１０がコネクタ３０に接続された際に、蓄電装置１０から、抵抗素子２７又はリレー２８、インダクタ５５、及びダイオード５３を順に通ってコンデンサ２２に電流が流れ得る。これに対し、リレー２８は、コンデンサ２２の充電が終了した後、オフ状態からオン状態に切り替えられるため、蓄電装置１０がコネクタ３０に接続された後、コンデンサ２２が充電されるまでは、蓄電装置１０から抵抗素子２７を介して電流が流れ得る。したがって、突入電流を抑制することができる。そして、蓄電装置１０がコネクタ３０に接続されたことに応じて、制御回路４０が、電圧センサ２４によって検出された検出電圧Ｖｄｅｔ１、抵抗素子２３の抵抗値Ｒ１、抵抗素子５７の抵抗値Ｒ２、及び抵抗素子２７の抵抗値Ｒ３に基づいて、蓄電装置１０の電池電圧Ｖｂａｔを算出し、コンデンサ２２の充電電圧が電池電圧Ｖｂａｔよりも大きくなるように、コンデンサ２２を予備充電する。これにより、コネクタ３０に接続されている蓄電装置１０の電池電圧Ｖｂａｔよりもコンデンサ２２の充電電圧を大きくすることができる。したがって、コンデンサ２２の予備充電が終了したときには、コンデンサ２２の充電電圧は、電池電圧Ｖｂａｔよりも大きくなっているので、リレー２８をオン状態に切り替えたとしても、蓄電装置１０からの突入電流を抑制することが可能となる。
In the
制御回路４０は、電池電圧Ｖｂａｔが所定電圧よりも低い電圧である場合、コンデンサ２２の充電電圧が目標電圧となるように、コンデンサ２２を充電する。この場合、ＡＣ／ＤＣ変換回路２１の変換効率を最大化することができる。したがって、蓄電装置１０からの突入電流を抑制しつつ、蓄電装置１０の充電効率を向上させることが可能となる。
When the battery voltage Vbat is lower than the predetermined voltage, the
制御回路４０は、電池電圧Ｖｂａｔが所定電圧以上で、かつ、電池電圧Ｖｂａｔが閾値以下である場合、コンデンサ２２の充電電圧が、充電可能電圧となるように、コンデンサ２２を充電する。この場合、蓄電装置１０からの突入電流を抑制しつつ、蓄電装置１０の充電を実施することが可能となる。
The
以上、本開示の一実施形態について詳細に説明されたが、本開示に係る電力供給装置は上記実施形態に限定されない。 An embodiment of the present disclosure has been described above in detail, but the power supply device according to the present disclosure is not limited to the above embodiment.
蓄電装置１０は、電池リレー１２を含んでいなくてもよい。この場合、ステップＳ１は省略される。蓄電装置１０は、ＢＭＳ１３を含んでいなくてもよい。
電圧変換回路２５は、抵抗素子５７を含んでいなくてもよい。この場合、制御回路４０は、合成抵抗値Ｒ１２を抵抗値Ｒ１に置き換えて、式（２）を用いて電池電圧Ｖｂａｔを計算する。言い換えると、制御回路４０は、検出電圧Ｖｄｅｔ１、抵抗値Ｒ１、及び抵抗値Ｒ３に基づいて、電池電圧Ｖｂａｔを計算する。
The
電力供給装置２０によって充電可能な蓄電装置１０だけが、コネクタ３０に接続される場合には、図２に示される予備充電方法において、ステップＳ５は省略され得る。つまり、電池電圧Ｖｂａｔが所定電圧以上である場合（ステップＳ３：ＮＯ）、制御回路４０は、予備充電電圧を充電可能電圧に設定する（ステップＳ６）。この場合、制御回路４０は、電池電圧Ｖｂａｔが所定電圧以上である場合、コンデンサ２２の充電電圧が、充電可能電圧となるように、コンデンサ２２を充電する。
If only
制御回路４０は、コンデンサ２２の充電電圧が電池電圧Ｖｂａｔよりも大きくなるように、コンデンサ２２を予備充電すればよい。例えば、図２に示される予備充電方法において、ステップＳ３～Ｓ６，Ｓ１０に代えて、制御回路４０は、予備充電電圧を電池電圧Ｖｂａｔ以上の電圧に設定するだけでもよい。この場合も、リレー２８をオン状態に切り替えたとしても、蓄電装置１０からの突入電流を抑制することが可能となる。
The
１…電力システム、１０…蓄電装置、１０ａ…正極端子、１０ｂ…負極端子、２０…電力供給装置、２１…ＡＣ／ＤＣ変換回路（交流直流変換回路）、２２…コンデンサ（第１コンデンサ）、２３…抵抗素子（第１抵抗素子）、２４…電圧センサ、２５…電圧変換回路、２６…電圧センサ、２７…抵抗素子（第２抵抗素子）、２８…リレー、３０…コネクタ、３１…端子（第１端子）、３２…端子（第２端子）、４０…制御回路、５１…スイッチング素子（第１スイッチング素子）、５２…スイッチング素子（第２スイッチング素子）、５３…ダイオード（第１ダイオード）、５４…ダイオード（第２ダイオード）、５５…インダクタ、５６…コンデンサ（第２コンデンサ）、５７…抵抗素子、Ｌｎ…負極配線、Ｌｐ…正極配線、Ｐｃ…接続点。
REFERENCE SIGNS
Claims (4)
前記交流直流変換回路に接続され、前記直流電力が供給される正極配線及び負極配線と、
前記正極配線と前記負極配線との間に設けられた第１コンデンサと、
前記正極配線と前記負極配線との間に設けられた第１抵抗素子と、
前記正極配線と前記負極配線との間の電圧を検出する電圧センサと、
前記正極配線及び前記負極配線に接続された双方向の電圧変換回路と、
蓄電装置を接続可能なコネクタであって、前記蓄電装置の正極端子が接続される第１端子及び前記蓄電装置の負極端子が接続される第２端子を有するコネクタと、
前記電圧変換回路と前記第１端子との間に設けられたリレーと、
前記リレーと並列に接続された第２抵抗素子と、
前記交流直流変換回路を制御することにより前記第１コンデンサを充電する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記蓄電装置が前記コネクタに接続されたことに応じて、前記電圧センサによって検出された検出電圧、前記第１抵抗素子の抵抗値、及び前記第２抵抗素子の抵抗値に基づいて、前記蓄電装置の電圧である蓄電電圧を算出し、前記第１コンデンサの充電電圧が前記蓄電電圧よりも大きくなるように、前記第１コンデンサを充電し、前記第１コンデンサの充電が終了した後、前記リレーをオフ状態からオン状態に切り替える、電力供給装置。 an AC/DC conversion circuit that converts AC power to DC power;
a positive wire and a negative wire connected to the AC/DC conversion circuit and supplied with the DC power;
a first capacitor provided between the positive electrode wiring and the negative electrode wiring;
a first resistance element provided between the positive electrode wiring and the negative electrode wiring;
a voltage sensor that detects a voltage between the positive electrode wiring and the negative electrode wiring;
a bidirectional voltage conversion circuit connected to the positive electrode wiring and the negative electrode wiring;
a connector to which a power storage device can be connected, the connector having a first terminal to which a positive electrode terminal of the power storage device is connected and a second terminal to which a negative electrode terminal of the power storage device is connected;
a relay provided between the voltage conversion circuit and the first terminal;
a second resistance element connected in parallel with the relay;
a control circuit that charges the first capacitor by controlling the AC to DC conversion circuit;
with
The control circuit calculates the storage voltage, which is the voltage of the storage device, based on the voltage detected by the voltage sensor, the resistance value of the first resistance element, and the resistance value of the second resistance element in response to the connection of the storage device to the connector, charges the first capacitor so that the charging voltage of the first capacitor becomes higher than the storage voltage, and switches the relay from an off state to an on state after charging of the first capacitor is completed.
前記正極配線と前記負極配線との間に直列に接続された第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子と、
前記第１スイッチング素子と並列に接続された第１ダイオードと、
前記第２スイッチング素子と並列に接続された第２ダイオードと、
一端が前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との接続点に接続されたインダクタと、
前記インダクタの他端と前記負極配線との間に設けられた第２コンデンサと、
を備え、
前記第１ダイオードのカソードは、前記正極配線に接続され、
前記第２ダイオードのアノードは、前記負極配線に接続される、請求項１に記載の電力供給装置。 The voltage conversion circuit is
a first switching element and a second switching element connected in series between the positive electrode wiring and the negative electrode wiring;
a first diode connected in parallel with the first switching element;
a second diode connected in parallel with the second switching element;
an inductor having one end connected to a connection point between the first switching element and the second switching element;
a second capacitor provided between the other end of the inductor and the negative electrode wiring;
with
a cathode of the first diode is connected to the positive electrode wiring;
The power supply device according to claim 1, wherein an anode of said second diode is connected to said negative wiring.
前記目標電圧は、前記交流直流変換回路の変換効率が最大となる電圧であり、
前記所定電圧は、前記電圧変換回路によって前記目標電圧を電圧変換することで得られる電圧の上限値である、請求項１又は請求項２に記載の電力供給装置。 the control circuit charges the first capacitor so that the charging voltage becomes a target voltage when the stored voltage is lower than a predetermined voltage;
The target voltage is a voltage at which the conversion efficiency of the AC-DC conversion circuit is maximized,
3. The power supply device according to claim 1, wherein said predetermined voltage is an upper limit value of a voltage obtained by voltage-converting said target voltage by said voltage conversion circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022003674A JP2023102919A (en) | 2022-01-13 | 2022-01-13 | Power supply device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022003674A JP2023102919A (en) | 2022-01-13 | 2022-01-13 | Power supply device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023102919A true JP2023102919A (en) | 2023-07-26 |
Family
ID=87377573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022003674A Pending JP2023102919A (en) | 2022-01-13 | 2022-01-13 | Power supply device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2023102919A (en) |
-
2022
- 2022-01-13 JP JP2022003674A patent/JP2023102919A/en active Pending
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