JP7079134B2 - 電源装置及び電源装置の制御方法 - Google Patents
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Description
第1の実施形態における電源装置1について、図1~図10を参照しながら説明する。
図1は、第1の実施形態における電源装置1の概略ブロック図を示している。この電源装置1は、複数(例えば、N個)の電池回路モジュール10a,10b,10c,・・・と、電池回路モジュール10a,10b,10c,・・・にゲート信号を出力して電池回路モジュール10a,10b,10c,・・・をON・OFF駆動する制御回路11とを備えている。各々の電池回路モジュール10a,10b,10c,・・・の構成は同様であるので、1つの電池回路モジュール10aの構成及び駆動について説明する。
次に、電池回路モジュール10aの単体動作について図2~図4を参照して説明する。図2は電池回路モジュール10aの概略動作図を、図3は電池回路モジュール10aの動作に関するタイムチャートを、図4は電池回路モジュール10aの動作説明図をそれぞれ示している。
次に、電源装置1の全体動作について説明する。上述した通り、ゲート回路14から電池回路モジュール10aにゲート信号が出力されると、電池回路モジュール10aが駆動され、電池回路モジュール10aの電圧(モジュール電圧Vmod)が端子TP,TNの間に出力される。また、ゲート回路14からのゲート信号は、遅延回路15aにより遅延時間tdだけ遅延された後、隣り合う電池回路モジュール10bに入力される。
図6は、遅延回路15aの入出力特性の一例を示す波形図である。符号H1は入力信号の波形を、符号H2は出力信号の波形をそれぞれ示している。ここでは、遅延回路15a,15b,15c,・・・の構成はすべて同じであり、応答特性もすべて一致することを想定する。
図7は、デューティ比Dに関する各種範囲の定義を説明する図である。信号生成部13の駆動可能範囲は、[0,1]の範囲、つまり0≦D≦1で定義される。駆動可能範囲の下限値は、デューティ比Dの最小値(D=0)に一致する。駆動可能範囲の上限値は、デューティ比Dの最大値(D=1)に一致する。なお、デューティ比Dの使用が一切制限されていない場合、デューティ比Dの使用範囲は、駆動可能範囲(0≦D≦1)に一致する点に留意する。
以上のように、第1の実施形態における電源装置1の制御回路11は、デューティ比Dの使用範囲を部分的に制限したデューティ比の指令値Dcomを出力する範囲制限部12と、指令値Dcomに応じたデューティ比を有するゲート信号を生成する信号生成部13と、を備え、生成されたゲート信号を、各々の電池回路モジュール10a,10b,10c,・・・に対して一定の時間差を設けながら順繰りに出力し、指令値Dcomに対応する電圧を電池回路モジュール群100から出力させる制御を行う。
図11は、第2の実施形態における電源装置2の概略ブロック図を示している。この電源装置2は、電池回路モジュール群100を構成する複数の電池回路モジュール10a,10b,10c,・・・と、電池回路モジュール10a,10b,10c,・・・にゲート信号を出力して電池回路モジュール10a,10b,10c,・・・をON・OFF駆動する制御回路21と、を備えている。各々の電池回路モジュール10a,10b,10c,・・・は、制御回路21の出力側から分岐して接続されている。
なお、この発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、この発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できる。あるいは、技術的に矛盾が生じない範囲で各構成を任意に組み合わせてもよいことは勿論である。
Claims (7)
- 電池と、前記電池の正極端子と負極端子の間に並列に接続される第1のスイッチング素子と、前記電池と直列に接続される第2のスイッチング素子と、をそれぞれ備える複数の電池回路モジュールを含み、隣り合う前記電池回路モジュール同士の前記正極端子と前記負極端子とを順次接続することで、複数の前記電池回路モジュールを直列に接続した電池回路モジュール群と、
前記電池回路モジュールの各々における前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子を排他的にオン/オフ駆動させるゲート信号を出力し、前記ゲート信号によって前記電池回路モジュール群から出力される合計電圧を制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、
前記第2のスイッチング素子におけるオン時間の割合を示すデューティ比の使用範囲を部分的に制限したデューティ比の指令値を出力する範囲制限部と、
前記デューティ比の指令値に応じたデューティ比を有する前記ゲート信号を生成する信号生成部と、
を備え、
前記信号生成部により生成された前記ゲート信号を、各々の前記電池回路モジュールに対して一定の時間差を設けながら順繰りに出力し、前記デューティ比の指令値に対応する電圧を前記電池回路モジュール群から出力させる制御を行う
ことを特徴とする電源装置。 - 請求項1に記載の電源装置であって、
前記範囲制限部は、
前記デューティ比の最小値よりも大きく、かつ、前記デューティ比の最大値を下回る第1の値よりも小さい範囲である第1の制限範囲を使用せず、
前記合計電圧の目標値として、前記第1の制限範囲内にある前記デューティ比の要求値が入力された場合、前記最小値又は前記第1の値のいずれか一方を、前記デューティ比の指令値として前記信号生成部に対して出力することを特徴とする電源装置。 - 請求項1又は2に記載の電源装置であって、
前記範囲制限部は、
前記デューティ比の最小値を上回る第2の値よりも大きく、かつ前記デューティ比の最大値よりも小さい範囲である第2の制限範囲を使用せず、
前記合計電圧の目標値として、前記第2の制限範囲内にある前記デューティ比の要求値が入力された場合、前記第2の値又は前記最大値のいずれか一方を、前記デューティ比の指令値として前記信号生成部に対して出力することを特徴とする電源装置。 - 請求項2又は3に記載の電源装置であって、
前記範囲制限部は、前記デューティ比の要求値が入力周期毎に入力される場合、前記デューティ比の指令値の時間平均が、前記デューティ比の要求値の時間平均に許容される範囲内で等しくなるように前記デューティ比の指令値を逐次決定することを特徴とする電源装置。 - 請求項4に記載の電源装置であって、
前記範囲制限部は、前記デューティ比の要求値と前記デューティ比の指令値の間の偏差の時間積算値を前記入力周期毎に算出し、前記時間積算値が所定範囲内に収まるように前記デューティ比の指令値を逐次決定することを特徴とする電源装置。 - 請求項1~5のいずれか1項に記載の電源装置であって、
前記信号生成部は、前記ゲート信号を生成して出力するゲート回路と、一定時間の遅延を順次与えながら前記ゲート信号を上流側から下流側にわたって伝達する、互いに直列接続された2つ以上の遅延回路を備え、
各々の前記電池回路モジュールは、前記ゲート回路及び前記2つ以上の遅延回路のうちいずれか1つの回路の出力側に択一的に接続されていることを特徴とする電源装置。 - 電池と、前記電池の正極端子と負極端子の間に並列に接続される第1のスイッチング素子と、前記電池と直列に接続される第2のスイッチング素子と、をそれぞれ備える複数の電池回路モジュールを含み、隣り合う前記電池回路モジュール同士の前記正極端子と前記負極端子とを順次接続することで、複数の前記電池回路モジュールを直列に接続した電池回路モジュール群と、
前記電池回路モジュールの各々における前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子を排他的にオン/オフ駆動させるゲート信号を出力し、前記ゲート信号によって前記電池回路モジュール群から出力される電圧を制御する制御回路と、
を備える電源装置の制御方法であって、
前記第2のスイッチング素子におけるオン時間の割合を示すデューティ比の使用範囲を部分的に制限したデューティ比の指令値を出力する制限ステップと、
前記デューティ比の指令値に応じたデューティ比を有し、前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子を排他的にオン/オフ駆動させるゲート信号を生成する生成ステップと、
生成された前記ゲート信号を各々の前記電池回路モジュールに対して一定の時間差を設けながら順繰りに出力し、前記デューティ比の指令値に対応する電圧を前記電池回路モジュール群から出力させる制御を行う制御ステップと、
を備えることを特徴とする電源装置の制御方法。
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JP2018083579A JP7079134B2 (ja) | 2018-04-25 | 2018-04-25 | 電源装置及び電源装置の制御方法 |
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JP2012239351A (ja) | 2011-05-13 | 2012-12-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | モータ駆動制御装置及びモータ駆動制御方法 |
JP2013090525A (ja) | 2011-10-21 | 2013-05-13 | Sanyo Electric Co Ltd | 電力貯蔵装置、電源装置、電動車両、移動体、及び制御装置 |
JP2014183658A (ja) | 2013-03-19 | 2014-09-29 | Nippon Soken Inc | 電力変換装置 |
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