KR20010006576A - 전력축적수단의 충방전장치 및 그것을 사용한전력축적수단의 제조방법 - Google Patents

전력축적수단의 충방전장치 및 그것을 사용한전력축적수단의 제조방법 Download PDF

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노무라다카히로
도쿠나가노리카즈
미야자키히데키
에모리아키히코
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가나이 쓰도무
가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
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Abstract

본 발명은 교류전원과, 교류전원이 접속되는 일차권선 및 복수의 이차권선을 가지는 변압장치와, 각각의 교류측이 복수의 이차권선중 1개에 접속되고, 각각의 직류측이 복수의 전력축적수단중 1개에 접속되는 복수의 전력변환기를 구비하는 것이다.

Description

전력축적수단의 충방전장치 및 그것을 사용한 전력축적수단의 제조방법 {APPARATUS FOR CHARGING AND DISCHARGING ELECTRIC POWER ACCUMULATING MEAN AND METHOD FOR MANUFACTURING ELECTRIC POWER ACCUMULATING MEAN USING THE SAME}
본 발명은 전력축적수단의 충방전장치 및 그것을 사용한 전력축적수단의 제조방법에 관한 것이다.
리튬이온이차전지나 니켈수소이차전지 등에서는 조립한 후의 이차전지의 검사나 화학반응의 활성화 등의 목적으로, 단전지의 충전처리나 충전 및 방전처리 등이 실시된다. 종래 이와 같은 조립한 후의 전지의 충방전에서는 불량전지가 검출된 경우에는 개별로 전지를 선별할 필요가 있기 때문에, 각 전지마다 독립된 충방전전원을 설치하여 충방전을 실행하고 있다. 특히 리튬이온이차전지에서는 충전시에 정전류충전뿐만 아니라 정전압충전도 실행할 필요가 있고, 이 때문에 각 전지마다 충전전류나 충전전압을 설정할 수 있는 개별충전 전원방식이 사용되고 있다. 한편 개개의 이차전지를 전기자동차나 전력저장의 축전지로서 사용하는 경우는, 단전지를 직렬접속한 세트전지로 하고, 직렬접속된 상태에서 양 단자에 전압을 인가 함으로써 세트전지를 충전하고, 또 전력을 끌어내기 위하여 방전시킨다. 또 전지를 직렬접속된 상태에서 충전, 또는 방전하는 경우에는 각 전지에 같은 충전전류가 흐르기 때문에 각 전지의 용량에 불균일이 있었던 경우에는, 개개의 전지전압의 불균일이 발생한다. 특히 리튬이온이차전지에서는 개개의 전지전압을 소정의 값이하로 유지하여 충전할 필요가 있다. 이 때문에 일본국 특개평8-88944호 공보에 기재되는 기술과 같이, 다직렬상태에서의 세트전지에 의하여 충방전하는 방식이 알려져 있다. 직렬접속상태의 각 전지의 불균일을 억제하기 위하여, 각 전지에 대하여 개별의 전원을 설치하여 보정하고 있다.
그러나 개개의 단전지를 개별의 충방전전원으로 충전, 또는 방전하는 경우에는 동시에 충전, 또는 방전하는 단전지수에 비례한 충방전전원이 필요하게 된다. 특히, 조립한 후의 이차전지의 활성화처리나 검사 등을 목적으로 한 충방전장치에서는 일련의 충방전처리에 수시간이상 소요되기 때문에, 이차전지의 생산효율을 향상하기 위해서는, 다수의 충방전전원을 사용하여 다수의 단전지를 동시에 충방전할 필요가 있다. 이 때문에 각 단전지를 같은 전류, 전압패턴으로 충방전하면 좋음에 불구하고, 개별의 충방전전원이 다수개 필요하게 된다는 문제점이 있다.
또 전기자동차나 전력저장용 축전지에 대한 응용과 같이, 복수의 단전지를 직렬접속한 세트전지로 하고, 이 상태에서 일괄충전, 또는 방전용 전원으로 충방전하는 방식에서는, 충방전중에 검출된 불량전지를 바이패스시키기 위한 회로가, 개개의 전지마다 필요하게 된다. 또 개개의 단전지의 용량불균일에 의한 전압불균일을 보상하여 각 단전지의 전압이 균일하게 되도록 충전, 또는 방전하기 위해서는, 각 전지마다 개별의 충방전전원이 필요하게 된다. 또 특히 리튬이온이차전지에서는 각 전지전압을 정밀도 좋게 계측하면서, 충전, 방전을 실행할 필요가 있다. 개개의 단전지를 직렬접속한 상태에서는 각 전지의 전압을 차동전위로 검출할 필요가 있고，전압검출을 위한 회로가 복잡하게 된다는 문제점도 있다.
또한 복수의 전지를 병렬접속하여 충방전하는 경우에는, 개개의 전지의 용량불균일에 의하여 충전, 또는 방전전류가 균일하지 않게 되어 각 전지를 만충전할 수 없고, 또 불량전지의 검출, 떼어냄을 위한 부가회로가 필요하게 된다.
본 발명은 상기의 과제를 고려하여 이루어진 것이다.
도 1은 제 1 실시예에 의한 충전전원의 구성도,
도 2는 제 1 실시예에 의한 충전전원의 동작파형,
도 3은 제 1 실시예에 의한 충전전원의 동작파형,
도 4는 제 1 실시예에 의한 충전전원의 동작파형,
도 5는 제 1 실시예에 의한 충전전원의 동작파형,
도 6은 제 2 실시예에 의한 방전전원의 구성도,
도 7은 제 2 실시예에 의한 방전전원의 동작파형,
도 8은 제 3 실시예에 의한 충방전전원의 구성도,
도 9는 제 4 실시예에 의한 충방전전원의 구성도,
도 10은 제 4 실시예에 의한 충방전전원의 동작파형,
도 11은 제 5 실시예에 의한 충방전전원의 구성도,
도 12는 제 6 실시예에 의한 충방전전원의 구성도,
도 13은 제 6 실시예에 의한 충방전전원의 동작파형,
도 14는 제 6 실시예에 의한 충방전전원의 동작파형,
도 15는 본 발명의 실시예인 세트전지의 충방전장치,
도 16은 본 발명의 실시예인 세트전지의 충방전장치,
도 17은 본 발명의 실시예인 세트전지의 충방전장치,
도 18은 본 발명의 실시예인 전기자동차에 대한 응용예,
도 19는 본 발명의 실시예인 전기자동차에 대한 응용예,
도 20은 본 발명의 실시예인 전력저장시스템의 응용예,
도 21은 본 발명의 실시예인 전력저장시스템의 응용예,
도 22는 변압장치로서 복수의 변압기를 사용하는 실시예의 구성도,
도 23은 도 22의 실시예에 있어서 이차전지를 충전할 때의 동작파형,
도 24는 도 22의 실시예에 있어서 이차전지를 방전할 때의 동작파형,
도 25는 복수의 초퍼회로를 가지는 전력변환기부를 구비하는 실시예의 구성도,
도 26은 도 25의 실시예의 동작파형,
도 27은 복수의 전력변환기부의 직류측을 직렬접속하는 실시예의 구성도이다.
본 발명에 의한 전력축적수단의 충방전장치는, 교류전원과 교류전원이 접속되는 일차권선 및 복수의 이차권선을 가지는 변압장치와, 복수의 이차권선에 접속되는 복수의 교류측과, 복수의 전력축적수단을 접속하기 위한 복수의 직류측을 가지는 복수의 전력변환기를 구비한다.
본 발명에 의하면, 교류전원이 접속되는 변압장치의 복수의 이차권선에 전력축적수단이 접속되기 때문에, 교류전원에 의한 복수의 전력축적수단의 일괄충전 또는 전력축적수단으로부터 교류전원에 대한 일괄방전이 가능하게 된다.
또한 본 발명에 의한 전력축적수단의 충방전장치에는, 충전기능을 가지는 장치, 방전기능을 가지는 장치 및 양 기능을 가지는 장치가 포함된다. 또 교류전원으로서는, 교류전력을 출력하는 각종의 것을 적용할 수 있으나, 변압장치의 일차 권선에 접속되는 전력변환기부를 가지는 것이 바람직하다. 이 경우, 일차권선을 흐르는 전류가 전류지령치가 되도록 전력변환기부를 제어함으로써, 복수의 전력축적수단의 충전 또는 방전을 일괄하여 제어할 수 있다. 또한 전력축적수단으로서는 이차전지, 복수의 단위이차전지가 직렬접속된 세트전지, 전기이중층 축전기, 콘덴서, 연료전지 등이 있다.
상기와 같은 본 발명에 의한 전력축적수단의 충방전장치에 있어서, 교류전원을 전력변환기부를 구비하는 것으로 하고, 또한 전동기와, 전력변환기부로부터 전력을 공급하고 또한 전동기를 구동하는 인버터를 구비함으로써, 전동기구동시스템을 구축할 수 있다. 또 상기와 같은 본 발명에 의한 전력축적수단의 충방전장치에 있어서, 교류전원을 전력계통에 접속하면, 전력저장시스템을 구축할 수 있다.
다음에 본 발명에 의한 전력축적수단의 제조방법은, 복수의 전력축적수단의 본체를 조립하는 제 1 공정과, 상기와 같은 본 발명에 의한 전력축적수단의 충방전장치에 있어서의 복수의 전력변환기의 각각의 직류측에 조립되어 있는 복수의 전력축적수단중의 하나를 접속하는 제 2 공정과, 본 발명에 의한 전력축적수단의 충방전장치에 의하여 복수의 전력축적수단에 초기충전 또는 초기방전 또는 에이징처리를 실시하는 제 3 공정을 포함한다. 본 발명에 의하면 전력축적수단의 제조공정에 있어서, 교류전원에 의하여 복수의 전력축적수단을 일괄하여 초기충전 또는 초기방전 또는 에이징처리가 가능하게 된다. 바람직하게는 교류전원을 변압장치의 일차권선에 접속되는 전력변환기부를 가지는 것으로 한다. 이 경우, 일차권선을 흐르는 전류가 전류지령치가 되도록 전력변환기부를 제어함으로써, 복수의 전력축적수단의 초기충전 또는 초기방전 또는 에이징처리를 일괄하여 제어할 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 제 1 실시예로서, n개(n : 2이상)의 이차전지를 일괄하여 충전하는 경우에 관하여 도 1에 의하여 설명한다. 도 1에 있어서 교류전원 (1)의 출력이 변압기로서의 트랜스(2)의 일차측에 접속되어 있고, 상기 트랜스(2)에는 n개의 이차권선(201, 202, 203)이 출력되어 있다. 여기서 트랜스(2)는 복수의 트랜스의 각 일차권선이 직렬접속되어 있고, 그 양 끝에 교류전원(1)의 출력이 인가된다. 또 트랜스(2)의 각 이차측 출력은, n개의 개별의 교류/직류변환기로 이루어지는 교류/직류변환수단(3)을 거쳐, 복수의 단전지에 출력되어 있다. 교류전원(1)은 삼상상용전원(101)의 교류전압을 정류다이오드컨버터(102)로 정류하고, 그 출력을 평활콘덴서(103)로 평활하여 얻어지는 직류전압을, 풀브리지컨버터(104)로 원하는 주파수의 교류전압으로 변환함으로써 얻어진다. 여기서 상용삼상전원의 전압이 AC200V일 때, 직류전압은 280V 정도가 된다. 또 풀브리지컨버터는 반도체 스위칭소자인 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)에 의하여 구성되어 있고, 교류출력전압의 주파수는 20 kHz로 한다.
트랜스(2)의 이차측 회로는, 각 전지마다 설치된 정류다이오드브리지(311, 321, 331) 및 각 다이오드브리지의 직류출력에 접속되는 리액터(312, 322, 332)로구성되어 있고, 트랜즈이차측의 교류전압을 직류전압으로 변환하여, 각 이차전지 (4, 5, 6)에 충전전류를 공급한다. 여기서 트랜스의 일차측과 이차측에서 일일이 결합된 권선의 권선수비를 1 : a 로 설정하였을 때, 직렬접속된 일차측 권선의 전류와 트랜스이차측의 각각의 출력의 전류와의 비는 a : 1이 된다. 각 전지전압이나 내부저항 등의 불균일에 의하지 않고, 트랜스의 일차측 전류와 복수의 이차측 전류는 이 관계를 유지하여 흐른다. 따라서 트랜스의 일차측 전류를 원하는 지령치에 일치하도록 풀브리지컨버터(104)를 제어함으로써, 트랜스이차측의 전류를 일괄하여 제어할 수 있다. 또 각 이차회로에는 정류다이오드브리지(311, 321, 331)의 출력을 단락하는 스위치(Y11, Y21, Y 31)와, 각 전지(4, 5, 6)의 접속을 떼어내기 위한 스위치(Y12, Y22, Y 32)가 각각 설치되어 있고, 개별제어장치(304)로부터의 개별제어신호(313, 323, 333)에 따라 이들 각 스위치를 온/오프제어한다.
다음에 동작파형을 도 2에 나타낸다. 풀브리지컨버터(104)는 20 kHz의 고주파로 교대하는 교류전압을 출력한다. 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 풀브리지컨버터(104)의 출력주파수와 같은 주파수의 삼각파형상의 반송파신호와, 양측 전압지령 및 음측 전압지령을 나타내는 신호를 비교함으로써, IGBT의 게이트구동신호(s1, s2, s3, s4)를 얻는다. 여기서 s1과 s3, s2와 s4는, 각각 상보로 온/오프시키기 위하여, 수 ㎲정도의 비랩기간을 설치하고 있다. 이 신호로 풀브리지컨버터(104)의 IGBT를 구동함으로써 도 2(c)에 나타내는 교류전압이 얻어진다. 이 교류출력은 파고치가 Vdc, 주기가 50㎲이고, 통류율이 양측, 음측의 전압지령의 크기에 비례하는 직사각형파 전압이 된다. 통류율을 바꾸었을 때의 교류전압파형예를 도 3(a), (b)에 나타낸다.
이 교류전압을 트랜스(2)의 일차측에 인가함으로써, 각 이차측 출력에는 일차측 전압을 다직렬수(n)로 분압한 전압이 출력된다. 이차측 출력의 전압분담은 각 전지전압 등에 의존하여 결정된다. 이 이차측 전압을 정류다이오드브리지(311, 321, 331)로 정류하여 직류전압으로 변환하고, 이 전압과 전지전압의 차에 의하여 리액터(312, 322, 332)를 거쳐 충전전류를 흘린다. 풀브리지컨버터(104)로부터 보았을 때, 트랜스(2)의 이차회로의 각 전지는 교류를 거쳐 직렬로 접속되어 있다. 따라서 일차측을 흐르는 전류와 각 이차회로에 접속된 전지에 대한 충전전류는 권선수비의 관계에 있고, 또 각 전지마다의 충전전류는 전지전압이나 내부저항 등이 전지마다 불균일되어 있더라도 같다. 따라서 풀브리지컨버터(104)의 전류를 제어함으로써, 각 전지에 대한 충전전류를 제어할 수 있다. 이때의 트랜스일차측의 교류전류와 각 전지에 대한 충전전류의 파형을 도 4(d), (e)에 나타낸다. 이것으로부터 충전전류와 트랜스일차측의 교류전류는, 풀브리지컨버터(104)에 대한 게이트신호중, s4 및 s1이 온, 또는 s2 및 s3이 온의 기간으로 일치한다. 따라서 교류전류를 도 4(f)에 나타내는 바와 같이, 게이트신호생성용 반송파신호의 최소진폭시점 (삼각파형상의 반송파신호의 골)에 동기하여 전류검출기(105)(본 실시예에서는 CT)에 의하여 검출하고, 그 검출치를 다음의 검출시점까지 유지함으로써 트랜스일차측의 교류전류로부터 각 전지에 대한 충전전류를 검출할 수 있다. 이 트랜스일차측의 전류검출치를 사용하여, 풀브리지컨버터의 통류율을 전류검출치가 충전전류지령치가 되도록 제어함으로써 트랜스이차측에 접속된 이차전지의 충전전류를, 각 전지의 전압이나 내부저항 등의 불균일이 있더라도, 각 전지사이에서 같은 값의 충전전류로 제어할 수 있다. 여기서 트랜스의 이차측은 각각 절연되기 때문에, 각각의 전지는 개별로 단자의 한쪽을 공통전위에 접지할 수 있기 때문에, 전지전압의 검출을 각 전지모두 공통전위에 대하여 측정할 수 있다.
다음에 본 실시예에서는 전지를 트랜스를 거쳐 직렬접속한 상태로 충전하기 때문에 충전중에 불량전지가 검출된 경우에는, 해당하는 전지를 이차회로로부터 떼어내고, 그 이외의 전지의 충전을 계속할 필요가 있다. 또 충전중에 전지전압의 불균일이 발생한 경우에는, 각 전지의 충전전류를 개별로 바이패스시켜 각 전지마다 충전전류를 조정할 필요가 있다. 이 때의 동작파형을 도 5에 나타낸다. 지금 풀브리지컨버터(104)의 출력전류를 Ic, 각 전지에 대한 충전전류를 I1, I2, …, In으로 한다. 여기서 각 이차회로측의 스위치(Y11, Y21, Y31)가 오프이고, 스위치 (Y12, Y22, Y32)가 온일 때, 각 전지는 통상적으로 충전된다. 이에 대하여, 제 1 번째의 이차회로의 스위치(Y11)를 온함으로써, 해당하는 이차회로를 단락할 수 있고, 충전전류는 스위치(Y11)로 흘러 전지(4)를 바이패스할 수 있다. 파이패스후, 스위치(Y22)를 오프함으로써, 전지를 충전회로로부터 떼어낼 수 있다. 여기서 스위치(Yl1)로서, 파워MOSFET(Meta1 Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)와 같은 반도체스위칭소자를 사용하면, 각 전지전류의 파이패스를 세심하고 치밀하게 제어할 수 있고, 이에 의하여 각 이차회로의 전류를 보상할 수 있다. 또한 스위치(Y11, Y21, Y31)를 개별로 온/오프시킴으로써, 풀브리지컨버터(104)로부터 보았을 때의 부하는 변화하나, 풀브리지컨버터(104)의 출력전류를 제어함으로써, 풀브리지컨버터(104)의 출력전류를 원하는 값으로 제어할 수 있다.
이상, 상기한 바와 같이, 본 실시예에 의하면 일차측을 다직렬 접속한 트랜스에 의하여 트랜스이차측의 복수의 전지를 직렬접속상태에서 일괄하여 충전할 수 있기 때문에, 각 전지마다의 전원으로 개별로 충전하는 경우와 비교하여, 회로구성이 간단해진다는 이점이 있다. 또 전지전압이 직렬로 접속된 상태에서 충전하기 때문에, 전류를 늘리는 일 없이 복수개의 전지를 모아 충전할 수 있어 효율적으로 일괄 충전할 수 있다는 이점이 있다. 또 트랜스의 이차측에 접속되는 전지는, 각각 절연되어 있기 때문에, 각 전지의 전압을 공통전위에 대하여 계측할 수 있고, 복수개의 전지전압의 계측이 용이하다는 이점도 있다. 또 트랜스일차측의 전류를 풀브리지컨버터의 스위칭동작에 동기하여 검출하고, 그 결과를 사용하여 풀브리지컨버터의 출력전류의 크기를 원하는 충전전류지령치에 일치하도록 제어함으로써 이차측회로의 개수에 상관없이, 일괄하여 충전전류를 제어할 수 있다는 이점이 있다. 또 풀브리지컨버터의 통류율제어에 의한 전류리플의 대략 중점의 값을 전류검출치로서 검출할 수 있기 때문에, 충전전류의 전류리플의 영향을 제거한 전류검출을 실행할 수 있다는 이점이 있다. 또 본 실시예에 의하면, 충전중이더라도 불량이 검출된 임의의 전지를 충전회로로부터 떼어낼 수 있기 때문에, 그 이외의 전지의 충전을 계속하면서 불량전지를 떼어낼 수 있다. 또 충전전류를 바이패스시키는 기능을 사용하여 각 전지의 충전전류를 개별로 보상하여, 전지전압의 불균일을 보정할 수 있다는 이점도 있다.
다음에 본 발명의 제 2 실시예를 도 6에 의하여 설명한다. 각 전지(4, 5, 6)의 출력에 대하여 리액터(312, 322, 332)가 각각 접속되어 있고, 그 출력을 풀브리지컨버터(315, 325, 335)로 교류전압으로 변환하고 각각을 트랜스의 복수의 이차측 권선에 공급한다. 여기서 풀브리지컨버터는 파워 MOSFET에 의하여 구성되어 있다. 트랜스(2)는 일차측 권선이 대응하는 이차측 권선에 대하여, 다직렬로 접속되어 있고, 일차측의 출력전압을 컨버터(107), 그 제어회로(108)로 승압초퍼동작시킴으로써 각 전지에 충전된 전력을 평활콘덴서(103), 회생컨버터(109), 리액터(110)를 거쳐, 전원(101)에 회생한다. 이때의 각 전지마다의 풀브리지컨버터(315, 325, 335)의 게이트신호 및 컨버터(107)측의 게이트신호를 각각 도 7에 나타낸다. 도 7 (c), (d)에 나타내는 바와 같이, 컨버터(107)는 소정의 초퍼주기로 음측 아암의 IGBT 소자의 게이트신호(s3, s4)를 온/오프한다. 여기서 s3, s4의 온기간은 트랜스이차측의 전지가 리액터(312, 322, 332)를 거쳐 단락상태로 된다. 한편 s3, s4의 오프기간은 각 전지마다의 리액터에 축적된 전력이 평활콘덴서(103)측으로 방출된다. 여기서 각 전지마다의 풀브리지컨버터(315, 325, 335)는 각 전지의 직류전압을 주파수 및 크기가 고정된 교류전압(여기서 교류전압의 크기는 전지전압에 비례)으로 변환한다. 이 때문에 컨버터(107)의 게이트신호발생용 반송파신호에 동기하여 도 7(a), (b)에 나타내는 바와 같이, 모든 전지의 풀브리지컨버터에 대하여 같은 게이트신호를 부여한다. 또 풀브리지컨버터(315, 325, 335)의 파워 MOSFET의 온/오프전환시에 상하아암을 단락시키는 단락기간신호를 부여한다. 이에 따라 각 전지마다의 리액터의 전류를 교류전류의 양음의 극성전환시에도 연속으로 제어할 수 있다. 또 이 단락신호를 컨버터(107)의 초퍼제어신호의 온기간에 동기하도록 설정함으로써 승압초퍼의 온기간에 풀브리지컨버터의 극성전환시의 단락기간을 설치할 수 있다. 이에 따라 승압초퍼동작에 영향을 주는 일 없이, 각 전지마다 전지전압을 교류변환하여 각 전지를 트랜스(2)로 다직렬로 결합한 상태에서 일괄하여 방전을 실행할 수 있다. 또 방전시에 있어서도 승압초퍼의 온기간에 동기하여, 트랜스일차측의 교류전류를 검출함으로써 각 전지의 방전전류에 대응한 전류치를 트랜스일차측에서의 전류검출에 의하여 실행할 수 있다. 이들 동작은 일괄충전시의 트랜스일차측으로부터의 충전전류검출과 마찬가지의 관계가 된다.
이상 상기한 바와 같이, 제 2 실시예에 의하면 전지전압을 교류로 변환하여 그 전압을 트랜스로 직렬로 결합한 상태에서 승압초퍼제어를 실행할 수 있기 때문에 개개의 전지에 대하여 방전용 전원을 설치하는 일 없이, 일괄방전을 실행할 수 있고, 간단한 제어로 일괄방전을 실행할 수 있다. 또 승압초퍼제어를 위한 게이트신호와, 각 전지를 교류전압으로 변환하기 위한 풀브리지컨버터의 게이트신호를 동기시킴으로써, 각 전지전압의 교류변환에 동반하는 단락기간의 영향을 받는 일 없이 일괄방전을 실행할 수 있다는 이점이 있다.
본 발명의 제 3 실시예를 도 8에 의하여 설명한다. 일괄충방전용 풀브리지컨버터(104), 각 전지마다의 풀브리지컨버터(315, 325, 335)가 제 1, 제 2 실시예와 다르다. 이와 같이 양자의 컨버터를 풀브리지컨버터로 함으로써, 그들에 대한 게이트신호를 제어하는 것으로, 일괄충전, 일괄충전 및 불량전지의 떼어내기, 일괄충전 및 개별충전제어, 일괄방전, 일괄방전 및 개별방전제어를 각각 실행할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 제 3 실시예에 의하면, 동일한 회로구성으로 각 게이트신호를 제어함으로써, 각 동작모드에서의 충방전제어를 변환하여 실행할 수 있다는 이점이 있다.
본 발명의 제 4 실시예를 도 9에 의하여 설명한다. 본 실시예에서는 도 1에 나타내는 제 1 실시예에 각 전지마다의 개별방전전원(7)이 부가된 구성으로 되어있다. 개별방전전원은 개별직류/교류변환기(3)의 각 출력(즉, 각 전지의 단자간)과 평활콘덴서(103)의 사이에 접속되어 있다. 또 개별방전전원은 각각 전류제어된 절연형 스위칭전원에 의하여 구성되어 있다. 본 구성에 있어서 충전시에는 풀브리지컨버터(104)에 의하여 각 전지에 대한 일괄충전전류(Ic2)가 공급된다. 한편 개별방전전원에 대해서는 개별전류지령치가 주어지고, 이에 따라 Idl, Id2, Id3의 전류를 각 전지로부터 평활콘덴서측에 회생한다. 따라서 각 전지에 대한 충전전류는 일괄충전전류치(Ic2)로부터 개별방전전원에 대한 전류(Idl, Id2, Id3)을 뺀 전류가 된다. 이로써 일괄충전시에 개별방전전원을 동작시킴으로써, 각 전지의 충전전류를 각 전지용량 불균일에 따라 보정할 수 있다. 한편 각 전지의 방전시에는 개별방전전원(7)에 의하여 각 전지로부터 방전전류(Id1, Id2, Id3)를 전원(101)측에 회생할 수 있다. 이에 따라 일괄충전, 개별충전제어, 개별방전을 실행할 수 있다. 이때의 동작파형을 도 10에 나타낸다.
이상 상세히 설명한 바와 같이, 제 4 실시예에 의하면 일괄충전시의 개별충전제어도 포함시킨 보상을 방전용 개별방전전원에 의하여 실행할 수 있기 때문에, 간단한 회로구성으로 충방전제어를 달성할 수 있다. 또 방전용에 승압비가 큰 개별전원을 사용하기 때문에, 전지전압이 작은 상태도 포함시켜 넓은 전지전압범위에서 각 전지의 방전제어를 실행할 수 있다는 이점도 있다.
다음에 본 발명에 의한 제 5 실시예를 도 11에 나타낸다. 도 9의 제 4 실시예와 다른점은 일괄충방전할 수 있는 충방전장치에 대하여, 각 전지마다 방전이 가능한 개별방전용 전원을 부가한 데 있다. 본 실시예에 의하면 일괄충전, 일괄방전가능한 풀브리지컨버터에 대하여 개별방전용 전원을 부가하기 때문에 개별방전용의 전원용량을 전지의 용량불균일을 보정할 수 있는 정도의 작은 용량으로 억제할 수 있다는 이점이 있다.
이상 설명한 바와 같이, 제 5 실시예에 의하면, 개별방전용 전원을 용량불균일의 보정용 정도의 작은 용량으로 제한할 수 있다는 이점이 있다.
본 발명에 의한 제 6 실시예의 구성을 도 12에 나타낸다. 도 8에 나타내는 제 3 실시예에 대하여 트랜스(8)의 구성과, 개별교류/직류변환수단(3)에 각 변환기(315,…)와 각 전지(4, …)의 사이에 접속되는 쌍방향 초퍼회로(318, 328, 338)를 부가한 점이 다르다. 여기서 트랜스(8)는 일차권선에 대하여 복수의 이차권선이 병렬로 접속된 구성으로, 트랜스(2)가 다직렬접속이었던 것에 대하여, 본 실시예에서는 다병렬접속되어 있다. 본 실시예에서는 충전시는 풀브리지컨버터 (104)의 교류출력전압이 복수의 이차측권선에 대하여 병렬로 출력된다. 여기서 풀브리지컨버터(104)에는 출력전압설정치가 지령되고, 이 설정치에 따라 교류출력전압을 출력한다. 개별교류/직류변환기(3)는 트랜스(8)의 각 출력전압을 입력으로 하여 각 전지를 개별로 충방전제어함으로써, 각 전지를 충방전제어한다. 한편 방전시에는 풀브리지컨버터(104)는 각 IGBT 에 대한 게이트신호가 오프되고, 정류다이오드브리지로서 동작한다. 각 전지의 방전전류는 개별교류/직류변환기(3)에 의하여 교류로 변환되고, 트랜스(8)에 의하여 병렬로 결합된다. 풀브리지컨버터 (104)의 정류다이오드동작에 의하여 각 전지의 방전전류가 일괄하여 평활콘덴서 (103)측에 회생되고, 전원회생컨버터(109)에 의하여 상용전원(101)으로 전원회생한다.
본 실시예에서의 충전시의 동작파형을 도 13에 나타낸다. 도 13(a)∼(c)의 동작은 실시예 1∼5에서의 다직렬접속방식의 경우와 마찬가지이나, 풀브리지컨버터 (104)에 대한 출력전압지령치는 출력전압설정치로서 직접 주어진다. 여기서 출력전압설정치는 각 전지전압의 크기에 따라 설정된다. 즉 충전초기는 전지전압도 작기때문에 풀브리지컨버터(104)에 대한 출력전압설정치는 작고, 만충전근방에서는 출력전압설정치는 큰 값이 된다. 한편 개별충방전제어(307)에서는 각 전지의 전류검출수단(319, 329, 339)에 의하여 각 전지의 충방전전류를 검출하여 쌍방향 초퍼회로(318, 328, 339)의 양측 아암의 파워 MOSFET의 게이트신호(ml1, m21, …, mn1)를 제어한다. 이 동작파형을 도 13(d)에 나타낸다. 즉 각 전지마다의 개별충방전제어(307)의 결과로서 개별제어량이 연산되고, 톱니형상파와 레벨비교함으로써 m11, m21, …, mn1신호를 얻는다. 이에 따라 m11, m21, …, mn1이 오프인 기간에서는 풀브리지컨버터(104)에 의하여 생성되는 교류전압이 오프되기 때문에, 각 전지마다 충전용 전압을 보정할 수 있다. 그 때의 교류출력파형을 도 13(g)에 나타낸다. 도 13(c)에 나타내는 풀브리지컨버터의 출력전압에 대하여, 도 13(f)의 개별보정량만큼 교류전압의 통류율이 보정되어 있다. 이 보정을 각 전지마다 실행함으로써, 각 전지전압의 불균일이나 트랜스의 전압분담의 불균일 등을 보정하여, 각 전지에 대한 충전전류가 원하는 값으로 유지되도록 보상한다. 이 때의 개별충전전류의 파형을 도 13(f)에 나타낸다. 이에 따라 본 실시예와 같이 트랜스를 거쳐 다병렬접속된 복수의 이차측 회로에 흘리는 전류를 일정하게 제어할 수 있다. 또 각 전지마다의 충전전류를 보정하는 경우에도 이 쌍방향 초퍼회로(318, 328, 338)의 전압조정기능을 사용하여 각 전지에 대한 충전전류를 제어할 수 있다.
한편 방전시의 동작파형을 도 14에 나타낸다. 도 8에 나타내는 제 3 실시예의 경우와 달리, 각 풀브리지컨버터(104)는 정류다이오드브리지로서 동작하고, 개별교류/직류변환기(3)로 각 전지마다의 개별제어에 의하여 각 전지마다 방전전류를 제어한다. 여기서 방전시에서는 교류/직류변환수단(3)에 설치된 쌍방향 초퍼회로 (318, 328, 338)의 아래쪽 아암의 게이트신호(m12, m22, …, mn2)를 온/오프함으로써 전지전압을 강압시키는 동작을 실행한다. 이에 따라 각 전지마다 개별로 방전전류를 제어할 수 있다. 이때의 동작파형을 도 14(c)에 나타낸다. 여기서 게이트신호(m12, m22, …, mn2)의 통류율을 부여하는 개별제어량은, 개별충방전제어(307)에서의 방전전류제어의 결과로서 연산된다. 이 결과 풀브리지컨버터(104)의 정류다이오드동작에 의하여 일괄방전할 수 있고, 쌍방향 초퍼회로(318, 328, 338)의 아래쪽 아암의 게이트신호(m12, m22, mn2)에 의하여 전지전압이 불균일한 경우에도 방전전류를 원하는 일정치로 제어할 수 있다.
이상 상세히 설명한 바와 같이, 제 5 실시예에 의하면 트랜스(8)를 거쳐 다병렬접속된 복수의 전지를 일괄하여 충방전할 수 있기 때문에, 충방전회로구성을 간단하게 할 수 있다는 이점이 있다. 또 일차권선에 대하여 복수의 이차권선이 다병렬로 결합된 트랜스를 자기코어를 일체로 구성할 수 있기 때문에, 트랜스를 이차권선의 개수에 비례하여 설치할 필요가 없다는 이점도 있다. 또 쌍방향 초퍼회로를 각 이차측회로에 설치함으로써, 각 전지의 충전전류나 방전전류를 원하는 지령치에 따라 제어하거나, 개별로 보상할 수 있다는 이점도 있다.
다음에 본 발명의 실시예로서, 이차전지의 제조방법을 설명한다. 이차전지의 제조프로세스에 있어서는 조립한 후의 전지에 대하여, 처음충전, 방전, 에이징을 실행한다.
비수전해액이차전지의 제조공정의 개요를 이하에 설명한다. 이와 같은 이차전지는 양극활물질, 음극활물질을 각각 소정의 박(箔)으로 칠하여 세퍼레이터를 사이에 넣어 감아 소정의 통에 삽입하고, 전해액을 충전하여 통을 밀봉함으로써 조립이 완료한다. 여기서 먼저 양극에서는 리튬산코발트 및 탄소재료계 도전제 등을 유기용제에 용해시켜 페이스트형상으로 하고, 이 합제를 알루미늄박의 양측에 도포한다. 이것을 건조후 롤프레스로 압축한다.
한편, 음극제에는 카본 또는 그래파이트가 사용되고, 결착제와 혼합한 것을 혼련페이스트화하여 동박에 결착시켜, 마찬가지로 감는다. 다음에 감기공정에서 양 전극을 세퍼레이터를 거쳐 감아 절단한다. 감겨진 전극을 전지통에 수납하고, 입구가 밀봉된 캡으로 용접후, 전해액을 주입하고, 그 다음에 밀폐하여 전지본체로 조립공정을 종료한다.
또 조립한 후의 전지는, 초기충방전 및 충전상태로 방치하는 에이징처리가 실시된다. 즉 조립한 후의 전지에 대하여, 충전, 방전 등이 행하여진다. 소정의 전압까지 처음충전한 후, 소정의 전압이 될 때까지 방전하고, 그 후 방치한다. 이에 따라 용량을 확인하고, 에이징후의 전지의 충방전사이클의 열화를 억제하는 것이 가능한 비수전해액이차전지의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의한 초기충방전장치는, 이와 같은 충방전제어를 일괄로 제어할 수 있다는 이점이 있다. 여기서 다수개 전지의 충전, 방전특성은, 이하에 나타내는 바와 같이 실행된다. 초기충전시, 복수개의 공시용 전지가 충방전장치에 장착된다. 충방전장치는 소정의 충전전류지령치에 따라 복수의 전지에 대하여 충전전류를 공급한다. 충전중에 각 전지전압은 충방전장치의 전압검출수단에 의하여 계측되어 있고, 개개의 전지전압이 소정의 설정전압에 도달한 전지로부터, 순차 충전전류의 바이패스회로를 구성하고, 일괄의 충전전류에 대하여 전지전압이 각 전지에 대한 전류지령치를 변경가능하게 한다. 여기서 충전전류는 일괄 컨버터측에서는 일정치로 하고, 소정의 값까지 충전이 완료된 전지부터 순차 충전회로로부터 떼어내고, 마지막 한 개의 충전이 완료된 전지까지 충전을 완료시킨다. 이에 따라 충전시에 있어서, 또 방전시에 있더라도 각 전지전압을 일정하게 유지한 상태에서 일괄된 방전제어가 가능해진다.
다음에 복수개의 전지전압을 소정의 전압치까지 충전한 후, 초기충전을 완료하고, 다음에 초기방전에 의하여 각 전지전압이 소정의 전압으로 감소할 때까지, 방전을 계속한다. 이때의 방전전류지령치는 각 전지에 공통한 방전전류가 되도록 방전을 계속한다. 여기서 전지용량의 불균일 등에 의하여 같은 방전전류로 방전하더라도 방전완료전압에 도달하기 까지의 시간에 차이가 발생한다. 이 경우도 충전시에서의 개별 떼어내기와 마찬가지로, 방전에 의하여 소정의 방전종료전압까지 방전이 완료한 전지부터 일괄방전상태로부터 떼어낸다. 이것은 개별컨버터측의 바이패스회로를 온함으로서 해당하는 전지에 대하여 방전전류를 바이패스할 수 있고, 이에 따라 각 전지를 방전종료전압까지 방전을 완료할 수 있다. 일괄충전, 방전, 처리가 종료한 후, 충방전회로로부터 떼어내고, 에이징처리에 들어 간다. 다음에 에이징기간 동안에 저하한 전압을 다시 충전함으로써 충방전처리를 완료한다.
이상, 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 충방전장치 또는 방법에 의하면, 전지의 제조공정에 있어서, 일괄된 초기충방전처리나 에이징처리가 가능하게 된다.
다음에 본 발명의 실시예로서, 다직렬접속된 세트전지의 충방전장치를 도 15, 도 16, 도 17에 나타낸다. 충방전장치의 구성은, 지금까지 설명한 어느 하나의 실시예와 동일하며, 단전지에 대하여 세트전지를 충방전하는 점이 다르다. 도 15의 실시예에서는 세트전지를 트랜스(2)를 거쳐 다직렬접속하여 풀브리지컨버터 (104)에 의하여 일괄충방전한다. 또 도 16의 실시예에서는 세트전지를 트랜스(8)를 거쳐 다병렬접속하고 풀브리지컨버터(104)에 의하여 일괄충방전한다. 또 도 17의 실시예에서는 세트전지를 트랜스(13)를 거쳐 다직렬접속된 것을 다병렬접속하고, 풀브리지컨버터(104)에 의하여 일괄충방전한다. 이와 같이 단전지가 다직렬접속된 세트전지이더라도 트랜스를 거쳐 일괄충방전함으로써, 복수개의 세트전지를 간단한 구성으로 충방전할 수 있다는 이점이 있다.
다음에 본 발명의 다른 실시예로서, 전기자동차에 대한 응용예를 도 18, 도 19에 나타낸다. 도 18에 있어서 복수의 세트전지(9, 10, 11)가 트랜스(2)를 거쳐 다직렬로 접속되어 있다. 이 세트전지의 에너지를 일괄컨버터(12)에 의하여 방전시킴으로써, 전지의 전력을 컨버터(12) 및 인버터(13)를 거쳐 컨버터(12)의 직류측에 접속되는 인버터(13)를 거쳐 유도전동기에 공급하여 전기자동차를 구동한다. 한편, 충전기(15)에 의하여 일괄컨버터(12)에 직류전압을 공급함으로써, 일괄컨버터(12)에서는 충전전류를 트랜스(2)를 거쳐 각 전지에 충전한다. 도 19는 트랜스 (8)에 의하여 다병렬접속한 경우를 나타낸다. 본 실시예에 의하면 복수의 세트전지를 절연한 상태로 결합하여 충방전할 수 있기 때문에, 세트전지를 분할하여 관리할 수 있고, 개별로 교환할 수 있다는 이점이 있다. 또한 세트전지를 분할함으로써 세트전지의 전압이나 총용량을 제한할 수 있다는 이점도 있다.
또 도 18, 도 19의 실시예는, 전기자동차뿐만 아니라, 각종 유도전동기 구동시스템에 적용할 수 있다. 또 유도전동기뿐만 아니라, 무브러시 모타 등의 인버터로 구동되는 전동기이면 본 실시예의 시스템을 적용할 수 있다.
다음에 본 발명의 다른 실시예로서 전력저장시스템에 대한 응용예를 도 20, 도 21에 나타낸다. 도 20에 있어서 전력저장수단인 세트전지(9, 10, 11)는 트랜스 (2)로 다직렬접속되어 일괄컨버터(1)를 거쳐 전력계통(16)에 연계되어 있다. 또도 21은 트랜스(8)로 다병렬접속된 경우를 나타낸다. 본 실시예에 의하면 각 세트전지를 분할하여 배치하고, 또 각 세트전지마다에서의 교환이 용이하다는 이점이 있다.
본 발명에 의하면, 2개이상의 복수의 이차전지나 그 세트전지를 일괄하여 충방전할 수 있기 때문에, 개개의 단전지, 또는 세트전지를 개별의 충방전전원에 의하여 개별로 충전 및 방전하는 경우와 비교하여, 간단한 구성으로 충방전장치를 구성할 수 있다. 또 일괄충전에 있어서, 전지를 다직렬 또는 다병렬로 결합한 상태에서 충전 또는 방전할 수 있기 때문에, 충방전용 변환기의 출력전압이 높은 상태에서 충전 또는 방전할 수 있다. 이 때문에, 변환기를 구성하는 파워소자의 전류용량이나 변환기를 흐르는 전류에 의한 동손실을 작게 할 수 있어 효율좋은 충방전전원을 구성할 수 있다는 효과가 있다.
본 발명의 실시예를 도 22에 의하여 설명한다. 도 22에 있어서, 1은 상용교류전원, 21은 전원회생컨버터, 3은 평활콘덴서, 42는 풀브리지인버터, 5는 고주파전압의 분배배선, 62, 72, 82는 n개의 전력변환기부, 91, 92, 93은 충방전되는 n개의 이차전지를 각각 나타낸다. 1개의 전력변환기부(62)는 고주파트랜스(621), 풀브리지컨버터(622), 평활콘덴서(627), 초퍼회로(623, 624), 리액터(625), 평활콘덴서(626)로 구성된다. 다른 전력변환기부(72, 82)도 마찬가지로 구성된다. 여기서 풀브리지인버터(42)는 IGBT(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)와 다이오드가 병렬접속된 스위치(G11, G12, G13, G14)로, 초퍼회로(623, 624)도 파워 MOSFET와 다이오드가 병렬접속된 스위치(M11, M12)로 구성되어 있다. 풀브리지컨버터(722, 822) 및 초퍼회로(723, 724), 초퍼회로(823, 824)에 대해서도 마찬가지로 구성되어 있다.
도 22의 실시예에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. 상용교류전원(1)의 교류전압을 회생컨버터(21)에 의하여 정류하고, 또한 평활콘덴서(3)에 의하여 평활하여 얻어지는 직류전압을 고주파전압으로 변환하는 전력변환기로서, 교류전원이 되는 풀브리지인버터(42)는 고주파전압의 분배배선(고주파배선부)(5)에 접속된다. 분배배선(5)에는 복수의 변압기 즉 고주파트랜스(621, 721, 821)를 포함하는 변압장치 (20)의 일차권선이 접속된다. 이 일차권선은 복수의 고주파트랜스(621, 721, 821)의 일차측 권선이 분배배선(5)을 거쳐 병렬로 접속된 것이다. 고주파트랜스의 각각의 이차측 권선이 변압장치(20)의 복수의 이차권선이다. 복수의 이차권선에는 복수의 전력변환기부(62, 72, 82)가 접속된다. 본 실시예에 있어서는 복수의 이차권선의 각각에 1개의 전력변환기부가 접속되어 있다. 전력변환기부(62)는 교류측이 고주파트랜스(621)의 이차측 권선접속이 되고, 고주파트랜스(621)에 의하여 전달된 고주파전압을 직류전압으로 변환하는 전력변환회로인 풀브리지컨버터(622)와, 풀브리지컨버터(622)의 직류측에 접속되는 평활콘덴서(627) 및 초퍼회로(623, 624)와, 이들 평활콘덴서 및 초퍼회로(623, 624)를 거쳐 풀브리지컨버터(622)에 접속되는 리액터(625) 및 평활콘덴서(626)를 가진다. 또한 다른 전력변환기부(72, 82)의 구성은 상기한 전력변환기부(62)와 동일하다.
먼저, n개의 각 이차전지(91, 92, 93)를 충전하는 경우의 동작에 대하여 설명한다. 이때 전력변환기부(62)의 풀브리지컨버터(622)는 정류다이오드브리지회로로서, 또 초퍼회로(623, 624)는 강압처퍼회로로서 각각 동작한다. 전력변환기부 (72, 82)도 마찬가지로 동작한다. 지금, 상용교류전원(1)으로부터의 교류입력을 전원회생컨버터(21)로 정류하고, 평활콘덴서(3)에 의하여 직류전압으로 변환한다. 풀브리지컨버터(42)는 평활콘덴서(3)의 직류전압을 고주파전압으로 변환한다. 고주파전압의 분배배선(5)은 고주파전압을 각 전력변환기부(62, 72, 82)에 공급한다. 여기서 전력변환기부(62)에서는 입력된 고주파전압을 고주파트랜스(621)와 풀브리지컨버터(622)의 다이오드정류동작에 의하여 직류전압으로 변환한다. 한편, 초퍼회로((623, 624)는 초퍼회로(626)의 스위치(M12)를 오프로 하고, 초퍼회로(623)의 스위치(M11)를 온/오프제어함으로써 강압초퍼회로로서 동작시킨다. M11의 온기간을 길게 함으로써 출력전압을 크게, 온기간을 짧게 함으로써 출력전압을 작게 할 수 있다. 그 출력전압을 리액터(625), 평활콘덴서(626)로 평활화하여 이차전지 (91)를 충전제어한다. 마찬가지로 전력변환기부(72)에서 이차전지(92)를, 전력변환기부(82)에서 이차전지(93)를 각각 충전제어한다.
이때의 동작파형을 도 23에 나타낸다. 풀브리지컨버터(42)를 구성하는 스위치(S1, S2, S3, S4)에 대한 게이트신호를 도 23(a)와 같이 부여한다. 이로써 방형파형상의 출력전압을 얻는다. 출력전압의 주파수가 20kHz가 되도록 게이트신호를 부여하였을 때, 출력전압의 주기는 50㎲가 된다. 이 고주파전압을 분배배선(5)을 거쳐 n개의 전력변환기부(62, 72, 82)에 입력한다. 한편, 각 전력변환기부(62, 72, 82)에서는 초퍼회로(623, 723, 823)를 온/오프제어한다. 지금, 온기간의 비율을 통류율로 하였을 때, 필요한 출력전압에 따라 통류율을 각 전력변환기부마다 변화시킨다. 이로써, 고주파전압의 분배배선에 의하여 일정한 교류전압을 입력으로 한 경우에도 각 전력변환기부마다 개별로 출력전압을 제어할 수 있다. 그 때의 동작파형예를 도 23(b), (c)에 나타낸다. 여기서 M11의 온기간이 Mn1의 온기간보다 짧게 제어된 경우를 나타낸다. 이로써 일괄하여 생성된 고주파전압을 각 전력변환기부(62, 72, 82)로 제어함으로써 각 채널별로도 직류출력제어를 실행할 수 있음을 나타내고 있다. 여기서 고주파전압의 분배배선(5)은 각 전력변환기부에 동일교류전압을 공급하기 때문에, 배선임피던스가 최소가 되도록 구성한다.
다음에 n개의 이차전지(91, 92, 93)로부터 방전하는 경우의 동작에 관하여 설명한다. 이때, 전력변환기부(62)의 초퍼회로(623, 624)는 승압초퍼회로로서, 풀브리지컨버터(622)는 풀브리지인버터회로로서, 또 풀브리지인버터(42)는 정류다이오드브리지회로로서 각각 동작한다. 지금 n개의 전력변환기부(62, 72, 82)에는 평활콘덴서(626, 726, 826)의 양 끝단에 n개의 이차전지(91, 92, 93)가 접속되고, n개의 이차전지로부터의 방전전력을 개별로 제어한다. 초퍼회로(623, 624)는 초퍼회로(623)의 스위치(M11)를 오프로 하고, 초퍼회로(M12)를 온/오프제어함으로써 승압초퍼회로로서 동작시킨다. M12의 온기간을 길게 함으로써 방전전류를 크게, 온기간을 짧게 함으로써 방전기간을 작게 할 수 있다. 한편, 풀브리지컨버터(622, 722, 822)는 동일 게이트신호에 따라 평활콘덴서(627, 727, 827)의 전압을 교류로 변환하고, 고주파트랜스(621, 721, 821) 및 고주파전압의 분배배선(5)을 거쳐 풀브리지인버터(42)에 입력된다. 풀브리지인버터(42)가 다이오드정류모드로 동작하고, 고주파전압을 정류한 출력을 평활콘덴서(3)에 출력한다. 전원회생컨버터(21)는 평활콘덴서(3)의 전압을 교류로 변환하고, 상용교류전원(1)에 회생한다.
이때의 동작파형을 도 24에 나타낸다. 각 풀브리지컨버터의 스위치(Gn1, Gn2, Gn3, Gn4)는 도 24(a)에 나타내는 바와 같이, 같은 게이트신호를 부여한다. 한편, 각 전력변환기부의 승압초퍼회로는 각 이차전지로부터의 방전전류를 개별로 제어하기 때문에 도 4(b), (c)와 같이 독립된 통류율로 동작한다. 이 결과, 각 전력변환기부로부터 고주파전압의 분배배선을 거쳐 풀브리지인버터측에 양음으로 변환하는 교류전류가 흐른다. 이로써 각 이차전지로부터의 방전전류를 상용교류전원 (1)측에 회생한다.
이상, 상세히 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 일괄하여 부여되는 교류전압을 평행도체로 구성된 분배배선(5)에 의하여 각 전력변환기부에 분배하고, 또 풀브리지컨버터(4)에서의 교류전력에 대한 변환에 동기하여 초퍼회로에서의 통류율을 제어할 수 있기 때문에, 배선인덕턴스의 영향을 최소화할 수 있고, 또 부품점수를 삭감할 수 있다는 효과가 있다. 또 본 실시예에 의하면, 각 전력변환기부마다의 방전전력을 교류전력으로서 일괄화한 후, 직류전력으로 변환할 수 있기 때문에, 각 전력변환기부마다에 직류로 변환하는 수단을 설치하는 경우와 비교하여 부품점수를 삭감할 수 있다. 또 제 1 실시예와 마찬가지로, 방전전류를 제어하는 초퍼제어를 그 출력을 교류변환하는 풀브리지인버터의 스위칭과 동기하여 제어할 수 있기 때문에, 회로구성을 간략화할 수 있다는 이점이 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 도 25에 의하여 설명한다.
도 25에 있어서, 직류전압원의 전압을 고주파전압으로 변환하는 전력변환기로서, 교류전원이 되는 풀브리지인버터(1)는 고주파전압을 분배하기 위한 배선으로 이루어지는 고주파배선부(1)에 접속된다.
고주파배선부(2)에는 복수의 변압기 즉 복수의 고주파트랜스(5, 12)를 포함하는 변압장치(20)의 일차권선이 접속된다. 이 일차권선은 복수의 고주파트랜스 (5, 12)의 복수의 일차측 권선이 고주파배선부(2)를 거쳐 병렬로 접속된 것이다. 고주파트랜스(5, 12)의 각각의 이차측 권선이 변압장치(20)의 복수의 이차권선이다. 복수의 이차권선에는 복수의 전력변환기부(3, 4)가 접속된다. 본 실시예에 있어서는 복수의 이차권선의 각각에 1개의 전력변환기부가 접속되어 있다. 전력변환기부(3, 4)의 구성은 기본적으로 동일하기 때문에, 여기서는 전력변환기부(3)에 대하여 설명한다.
전력변환기부(3)는 교류측이 고주파트랜스(5)의 이차측 권선에 접속되고, 고주파트랜스(5)에 의하여 전달된 고주파전압을 직류전압원의 전압으로 변환하는 전력변환회로인 풀브리지컨버터(6), 풀브리지컨버터(6)의 직류측이 접속되고, 풀브리지컨버터에 의하여 변환된 직류전압원의 전압을 분배하기 위한 배선으로 이루어지는 직류배선부(7), 직류배선부(7)를 거쳐 풀브리지컨버터(6)의 직류측과 접속되어 분배된 직류전압원의 전압을 펄스폭 제어하여 전력축적수단(10)을 충전, 또는 방전제어하는 2개의 초퍼회로(8, 9)를 가지고 있다. 또한 초퍼회로는 적절히 복수개 접속된다. 또 풀브리지컨버터(6)는 복수개 병렬접속할 수 있다. 전력축적수단으로서는 이차전지, 복수의 단위이차전지가 직렬접속된 세트전지, 전기이중층 축전기를 대상으로 한다. 또한 여기에서는 전력축적수단에 대하여 충전 또는 방전을 쌍방향으로 실행하는 경우의 구성에 대하여 설명한다.
풀브리지인버터(1)는 평활콘덴서(101), 리액터(102), 단락스위치(103), IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)소자로 구성되는 주회로(104), 게이트제어회로(105)로 구성되어 있다. 각 전력축적수단(10, 11, 17, 18)의 충전시에는 단락스위치(103)는 단락되고, 직류전압원으로서 동작하는 평활콘덴서(101)의 직류전압을 주회로(104)에서 고주파전압으로 변환한다. 한편, 각 전력축적수단으로부터의 방전시에는 주회로(104)는 다이오드정류브리지, 단락스위치(103)는 개방된 상태에서 각각 동작하고, 각 전력축적수단으로부터의 방전전력은 리액터(102), 평활콘덴서 (101)를 거쳐 입력측에 회생된다. 충전시에서의 게이트제어회로(105)와 고주파출력전압과의 관계를 도 2에 나타낸다. 이 도면에 나타내는 바와 같이 풀브리지컨버터(104)의 출력주파수와 동일주파수의 삼각파형상의 반송신호와, 양측 전압지령 및 음측 전압지령을 나타내는 신호를 비교함으로써 IGBT의 게이트구동신호(S1, S2, S3, S4)를 얻는다. 이 신호로 풀브리지컨버터(104)의 IGBT를 구동함으로써 도면에 나타내는 고주파출력전압이 얻어진다.
풀브리지인버터(1)에 의하여 생성된 고주파전압은 고주파배선부(2)에 의하여 복수의 변환부(3, 4) 등에 각각 분배된다. 다음에 변환부(3)의 동작에 대하여 이하 설명한다.
먼저, 고주파트랜스(5)의 이차측에 트랜스권선수만큼 강압된 고주파전압이 생성된다. 풀브리지컨버터(6)는 파워MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)소자로 구성되는 주회로(601), 게이트제어회로(602), 리액터 (603), 단락스위치(604), 평활콘덴서(605)로 구성되어 있다. 풀브리지컨버터(6)는 각 전력축적수단(10, 11, 17, 18)의 충전시에는 주회로(601)는 다이오드정류브리지, 단락스위치(604)는 개방된 상태에서 각각 동작하고, 고주파트랜스(5)의 출력전압을 리액터(603)을 거쳐 평활콘덴서(605)에 공급한다. 한편, 각 전력축적수단 (10, 11, 17, 18)으로부터의 방전시에는 단락스위치(604)는 단락되고, 평활콘덴서 (605)의 직류전압을 주회로(601)에 의하여 고주파전압으로 변환하고, 그 출력을 고주파트랜스(5)에 의하여 일차측에 회생한다. 이때의 게이트제어신호는 도 26에 나타내는 풀브리지인버터(1)의 게이트제어신호와 동일하게 된다. 여기서 방전시에는 각 풀브리지컨버터(6, 7)는 동기한 게이트제어신호에 의하여 제어된다. 이때의 동기신호를 도 26에, 또 동기신호의 전송선을 도 25의 19에 나타낸다.
다음에 풀브리지컨버터에 의하여 생성된 직류전압은 직류배선부(7)에 의하여 각 초퍼회로(8, 9)에 분배되고, 대응하는 전력축적수단(10, 11)을 충방전제어한다. 초퍼회로(8)는 주회로부(801), 게이트제어회로(802), 리액터(803), 평활콘덴서 (804), 션트저항기(805), 출력전압검출기(806)로 각각 구성된다. 전력축적수단 (10)의 충전시에는 주회로의 상측 아암의 파워 MOSFET소자를 초퍼제어하고, 그 초퍼출력전압을 리액터(803), 평활콘덴서(804)로 직류전압으로 변환하고, 전력축적수단(10)에 공급한다. 한편, 전력축적수단으로부터의 방전시에는 주회로의 하측 아암의 파워 MOSFET소자를 초퍼제어하고, 전력축적수단으로부터의 방전전류를 직류배선부(7)를 거쳐 평활콘덴서(605)의 직류전압원측에 회생한다. 여기서 전력축적수단의 단자전압은 출력전압검출기(806)로 검출되고, 게이트제어회로(802)에 피드백된다. 게이트제어회로(802)는 이들 피드백신호를 사용하여 주회로소자에 대한 초퍼제어통류율을 제어하고, 전력축적수단에 대한 충방전전류 또는 전압을 제어한다.
이상, 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 각 전력축적수단의 충전 또는 방전의 양자에 있어서, 풀브리지컨버터(6, 13)에 의하여 생성되는 절연된 직류배선부(7 또는 14)에 대하여 복수개의 전력축적수단의 충방전제어를 실행하는 초퍼회로(8, 9, 15, 16)를 설치할 수 있다. 이 때문에 다수개의 전력축적수단을 충방전하는 경우에도 각 전력축적수단마다에 풀브리지인버터, 고주파트랜스, 풀브리지컨버터를 설치할 필요가 없다. 예를 들어 전력축적수단 200개를 동시에 충전 또는 방전하는 경우, 초퍼회로(8, 9, 15, 16)는 대상으로 하는 전력축적수단의 개수인 200대가 필요하게 되나, 고주파트랜스와 풀브리지컨버터를 초퍼회로 10대에 대하여 1대 설치한 경우, 전력축적수단 200개에 대하여 20대만 필요하게 된다. 또 풀브리지인버터 및 풀브리지컨버터가 각각 직류전압원의 전압과 고주파전압을 쌍방향으로 변환할 수 있고, 또 각 전력축적수단마다에 설치하는 초퍼회로가 충전 및 방전의 양자에 대응할 수 있는 회로의 경우에 대하여 설명하였으나, 각각이 충전만 또는 방전만에 대응하는 회로로 구성한 경우도 동일한 효과가 얻어진다.
본 발명에 의하면, 부품점수를 저감하고, 변환효율이 좋은 충방전장치를 제공할 수 있다.
다음에 도 22와 같은 전력축적수단의 충방전장치에 있어서, 복수의 전력변환기부의 직류측을 직렬접속하고, 이 직렬접속의 양 끝단이 접속되는 단자를 설치하고, 이 단자에 전력축적수단을 접속하도록 한 실시예에 대하여 도 26에 의하여 설명한다.
1이 삼상교류전원, 2가 직류전원장치, 3이 직류부하를 각각 나타낸다. 본 실시예에서는 직류부하는 전력축적수단으로서 이차전지가 다직렬접속된 것으로 하고, 직류전원장치(2)에 의하여 전력축적수단을 충전 및 방전하는 경우에 대하여 설명한다. 직류전원장치(2)는 삼상전압형 컨버터(4) 및 평활콘덴서(5)와, 풀브리지인버터(6), 고주파트랜스(7), 풀브리지컨버터(8), 평활콘덴서(9), 고주파트랜스 (11), 하프브리지컨버터(12), 평활콘덴서(131, 132), 하프브리지컨버터(14), 리액터(15), 평활콘덴서(16)로 이루어진다. 전력변환기부(62)의 전압을 Vc, 전력변환기부(72)의 출력전압을 Va라 하였을 때, 직류부하(3)에는 Vc와 Vc의 합이 인가된다. 여기서 삼상전압형 컨버터(4)는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)를 스위칭소자로 하는 삼상풀브리지 PWM(Pulse Width Modulation)컨버터이고, 평활콘덴서(5)의 전압(Vdc)이 일정하게 되도록 제어된다. 삼상교류전원의 선간 전압실효치가 200V일 때, 평활콘덴서(5)의 직류전압(Vdc)은 350V로 설정된다. 또 평활콘덴서(5)로부터 직류부하(3)에 전력이 출력되는 경우에는 삼상전압형 컨버터(4)를 거쳐 삼상교류전원(1)으로부터 평활콘덴서(5)에 전력이 공급되고, 직류부하(3)로부터 평활콘덴서(5)에 전력이 입력되는 경우에는 삼상전압형 컨버터(4)를 거쳐 평활콘덴서(5)로부터 삼상교류전원(1)에 전력이 회생된다. 풀브리지인버터(6)는 파워 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)(61, 62, 63, 64)를 스위칭소자로 하고, 게이트제어회로(65)에 의하여 온/오프제어된다. 또 풀브리지컨버터(8)도 풀브리지컨버터(6)와 동일한 구성으로, 파워 MOSFET(81, 82, 83, 84)및 게이트제어회로(85)로 구성된다. 하프브리지컨버터(12)는 파워MOSFET(121, 122), 게이트제어회로(143)에 의하여 각각 구성된다. 풀브리지컨버터(8)의 출력전압(Vc)은 일정한 데 대하여, 하프브리지컨버터(14)의 출력전압(Va)은 2개의 평활콘덴서(131, 132)로 분할된 전압이 양음의 가변전압으로서 얻어진다. 이에 의하여 직류전원장치(3)의 출력전압(Vc + Va)을 광범위하게 가변제어할 수 있다.
다음에 각부의 동작파형을 도 27에 나타낸다. 먼저, 풀브리지인버터(6), 고주파트랜스(7), 풀브리지컨버터(8)의 동작파형을 (a) ~ (d)에 나타낸다. 풀브리지인버터(6)의 각 파워MOSFET(61, 62, 63, 64)에 대한 게이트신호를 (a)와 같이 부여한다. 이때, 고주파트랜스(7)의 이차측 전압(v12)은 (b)가 된다. 풀브리지인버터 (6)의 동작주파수를 25kHz로 하였을 때, 주기(tw)는 40㎲(tw/2는 20㎲)가 된다. 풀브리지인버터(6)의 파워MOSFET를 모두 오프하는 시간(td)은 고정치로 수㎲로 설정한다. 또 이차측 전압(v12)의 파고치는 직류전압(Vdc)에 고주파트랜스의 권선수비를 곱한 값이 된다. 한편, 풀브리지컨버터(8)의 각 파워MOSFET(81, 82, 83, 84)에 대하여 풀브리지인버터(6)와 동일한 게이트신호를 (c)와 같이 부여한다. 이로써 풀브리지인버터(6)로부터 풀브리지컨버터(8)에 의하여 정류동작이 각각 실행된다. 여기서 풀브리지컨버터(8)의 파워MOSFET는 게이트신호가 온일 때 방향방으로도 도통하기 때문에, 파워 MOSFET의 온저항에 의한 전압효과가 다이오드의 순방향 전압강하보다 작은 경우에는 파워 MOSFET에 의하여 정류동작이 실행된다. 한편, 풀브리지컨버터(8)로부터 풀브리지컨버터(6)에 전력이 회생되는 경우에는 풀브리지컨버터(8)에 의하여 고주파변환이, 풀브리지인버터(6)에 의하여 정류동작이, 각각 실행된다. 마찬가지로 풀브리지컨버터(6)의 파워MOSFET는 게이트신호가 온일 때, 역방향으로도 도통하기 때문에, 파워MOSFET의 온저항에 의한 전압효과가 다이오드의 순방향 전압강하보다 작은 경우에는 파워 MOSFET에 의하여 정류동작이 실행된다. 이때의 평활콘덴서(9)의 전압(Vc)은 (d)가 된다.
한편, 고주파트랜스(11), 하프브리지컨버터(12, 14)의 동작파형을 도 2(e) ~ (i)에 나타낸다. 고주파트랜스(11)의 이차측 전압(V22)은 (e)에 나타내는 바와 같이 V12와 동일한 동작파형이 된다. 이때 하프브리지컨버터(12)는 풀브리지컨버터 (6)에 대응한 게이트신호를 (f)와 같이 부여한다. 그 결과, 풀브리지컨버터의 경우와 마찬가지로 2개의 평활콘덴서(131, 132)의 전압은 (g)의 동작파형이 된다. 그 직류전압의 크기를 Va로 한다. 여기서 풀브리지인버터(6)로부터 하프브리지컨버터(12)에 전력을 공급하는 경우에는 풀브리지인버터(6)에 의하여 고주파변환이 하프브리지컨버터(12)에 의하여 정류동작이 각각 실행된다. 한편, 하프브리지컨버터(12)로부터 풀브리지인버터(6)에 전력이 회생되는 경우에는 하프브리지컨버터 (12)에 의하여 고주파변환이, 풀브리지인버터(6)로 정류동작이 각각 실행된다.
다음에 하프브리지컨버터(14), 리액터(15), 평활콘덴서(16)의 동작파형을 도 2(h), (i)에 나타낸다. 하프브리지컨버터(14)는 평활콘덴서(131, 132)의 전압(Vb)을 (h)에 나타내는 게이트신호에 의하여 50kHz의 스위칭주파수로 온/오프제어한다. 여기서 하프브리지컨버터의 상측 아암의 파워MOSFET(141)와 하측 아암의 파워 MOSFET(142)는 비랩시간을 마련한 상보모드로 동작하고, 141이 온일 때에는 142가 오프, 142가 온일 때에는 141이 오프가 된다. 하프브리지컨버터(14)의 출력전압은 (i)가 되고, 141이 온구간에서 Vb, 142가 온구간에서 -Vb의 전압이 출력된다. 이 출력전압을 리액터(15), 평활콘덴서(16)로 평활화함으로써 평활콘덴서전압(Va)이 얻어진다. 지금, 141의 온기간 통류율을 크게 함으로써 평활콘덴서전압(Va)은 증대하여 최대 Vb가 된다. 한편, 142의 온기간 통류율을 크게 함(즉 141의 오프기간을 길게 함)으로써, 평활콘덴서전압(Va)은 감소하고, 최소로 -Vb가 된다. 이와 같이 하프브리지컨버터의 상하 아암의 파워MOSFET의 통류율을 제어함으로써 평활콘덴서전압(Va)을 -Vb ~ Vb로 변화할 수 있다. 여기서 하프브리지컨버터(14)는 평활콘덴서(131, 132)로부터 평활콘덴서(16)로, 또는 평활콘덴서(16)로부터 평활콘덴서 (131, 132)로, 쌍방향으로 전력을 전달할 수 있다.
지금, 평활콘덴서(9)의 전압을 Vc, 평활콘덴서(16)의 전압을 Va라 하였을 때, 직류전원장치(2)의 출력전압(V)은 다음식이 된다.
V = Vc + Va
Vc를 175V, Vb를 175V가 되도록, 고주파트랜스(7, 11) 및 풀브리지인버터 (6), 풀브리지컨버터(8), 하프브리지컨버터(12)의 각 td를 설정하였을 때, 평활콘덴서(16)의 전압(Va)은 -175V ~ 175V의 범위에서 가변이 된다. 이때, 직류전원장치(2)의 출력전압(V)은 0V ~ 350V까지 가변제어할 수 있다. 도 1에 나타내는 출력전류검출수단(17) 또는 출력전압검출수단(18)을 사용하여 직류부하(3)를 흐르는 전류 또는 직류부하(3)에 인가되는 전압을 검출하고, 게이트제어회로 (143)에 의하여 하프브리지컨버터(14)의 게이트신호를 제어함으로써 직류부하장치 (2)의 전류, 또는 전압을 제어할 수 있다. 여기서 풀브리지인버터(6), 고주파트랜스(7), 풀브리지컨버터(8)와 고주파트랜스(11), 하프브리지컨버터(12), 하프브리지컨버터(14)는 각각 쌍방향으로 동작이 가능하기 때문에, 직류부하(3)에 대하여 출력전압이 0V ~ 350V의 범위에서 직류전류를 출력, 또는 입력할 수 있다.
지금, 직류전원장치(2)에 의하여 이차전지가 다직렬접속된 직류부하(3)를 충전하는 경우의 동작을 설명한다. 지금 직렬부하(3)를 내부기전압(Eb)과 내부저항 (Rb)으로 나타낸다고 가정하였을 때, 충전전류(Ic)와 직류전원장치(2)의 출력전압 (V)에는 정상적으로는 다음식의 관계가 성립한다.
V = Eb + Rb ×Ic
따라서, Eb = 100V, Rb = 0.2Ω, 충전전류 Ic = 10A일 때, V = 102V가 된다. Vc = 175V 일정인 경우, Va = -73V로 조정함으로써 상기의 조건을 만족한다. 이 경우, 풀브리지인버터(6), 고주파트랜스(7), 풀브리지컨버터(8)는 직류부하(3)에 전력을 공급하는 모드로 동작하고, 한편 풀브리지인버터(6), 고주파트랜스(11), 하프브리지컨버터(12), 하프브리지컨버터(14)는 직류전력을 회생하는 모드가 된다. 실제로는 배선의 저항이나 인덕턴스성분 등의 영향에 의하여 수학식 2의 관계로부터 어긋나나, 게이트제어회로(143)에 의하여 충전전류(Ic)가 10A와 일치하도록 하프브리지컨버터(14)의 통류율이 제어된다. 직류부하(3)의 단자전압이 소정의 값이 되도록 제어하는 경우도 마찬가지의 관계가 성립한다.
다음에 직류전원장치(2)에 의하여 이차전지가 직렬접속된 직류부하(3)로부터 방전하는 경우의 동작을 설명한다. Eb = 100V, Rb = 0.2Ω, 방전전류 Ic = 10A일 때, 수학식 2의 관계를 만족하는 출력전압(V)은 98V가 된다. Vc = 175V 일정인 경우, Va = -77V로 조정함으로써, 상기 조건을 만족한다. 이 경우에는 풀브리지인버터(6), 고주파트랜스(7), 풀브리지컨버터(8)는 직류부하(3)로부터 전력을 회생하는 모드로 동작하고, 한편, 풀브리지인버터(6), 고주파트랜스(11), 하프브리지컨버터 (12), 하프브리지컨버터(14)는 직류부하(3)에 대하여 직류전력을 공급하는 모드가 된다.
또 여기서는 스위칭소자로서 파워MOSFET를 사용한 경우에 대하여 설명하였으나, IGBT를 사용한 경우에도 마찬가지로 구성할 수 있다.
이상, 상세히 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 2개의 쌍방향 동작이 가능한 절연전원을 직렬 접속하고, 한쪽의 절연전원의 출력을 고정하고, 한쪽을 그 출력이 양음으로 제어가능한 절연전원으로 함으로써 출력전압을 광범위하게, 또한 높은 정밀도로 제어할 수 있다. 또 각각의 절연전원은 쌍방향으로 제어가능한 구성이기 때문에, 전력축적수단의 충전과 같이 직류부하에 대하여 직류전력을 공급하는 경우나 전력축적수단으로부터의 방전과 같이 직류전력을 회생하는 경우의 양자에 대응할 수 있다.

Claims (15)

  1. 교류전원과, 상기 교류전원이 접속되는 일차권선 및 복수의 이차권선을 가지는 변압장치와,
    상기 복수의 이차권선에 접속되는 복수의 교류측과, 복수의 전력축적수단을 접속하기 위한 복수의 직류측을 가지는 복수의 전력변환기를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력축적수단의 충방전장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 교류전원은 상기 일차권선에 접속되는 전력변환기부를 가지는 것을 특징으로 하는 전력축적수단의 충방전장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 전력변환부는 상기 일차권선을 흐르는 전류가 전류지령치로 되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 전력축적수단의 충방전장치.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 변압장치는 복수의 변압기의 일차측 권선이 직렬로 접속된 것을 특징으로 하는 전력축적수단의 충방전장치.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 복수의 전력변환기는 상기 복수의 이차권선으로부터 출력되는 교류전력을 직류전력으로 변환하고, 상기 직류전력에 의하여 상기 복수의 전력축적수단이 충전되는 것을 특징으로 하는 전력축적수단의 충방전장치.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 복수의 전력축적수단으로부터 방전되는 직류전력은 상기 복수의 전력변환기에 의하여 교류전력으로 변환되고, 상기 변압장치를 거쳐 상기 교류전원으로 회생되는 것을 특징으로 하는 전력축적수단의 충방전장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 전력축적수단의 각각이 이차전지, 복수의 단위 이차전지가 직렬접속된 세트전지, 전기이중층 축전기, 콘덴서, 연료전지중 어느 하나인 것을 특징으로하는 전력축적수단의 충방전장치.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 변압장치는 복수의 변압기를 가지며, 상기 일차권선은 상기 복수의 변압기의 일차측 권선이 병렬로 접속되는 것으로, 상기 이차권선은 상기 복수의 변압기의 복수의 이차측 권선인 것을 특징으로하는 전력축적수단의 충방전장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 복수의 전력변환기가 상기 복수의 교류측을 포함하는 복수의 전력변환회로와, 상기 복수의 직류측을 포함하는 복수의 초퍼회로를 구비하는 것을 특징으로하는 전력축적수단의 충방전장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 복수의 전력변환회로의 적어도 하나에 상기 복수의 초퍼회로의 적어도 2개가 접속되는 것을 특징으로 하는 전력축적수단의 충방전장치.
  11. 교류전원과, 상기 교류전원이 접속되는 일차권선 및 복수의 이차권선을 가지는 변압장치와,
    상기 복수의 이차권선에 접속되는 복수의 교류측과 복수의 직류측을 가지는 복수의 전력변환기와,
    상기 복수의 직류측의 직렬접속의 양 끝단이 접속되는 전력축적수단을 접속하기 위한 단자를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력축적수단의 충방전장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 복수의 전력변환기중 적어도 1개의 출력전압이 일정하고, 적어도 다른 1개의 출력전압이 가변인 것을 특징으로 하는 전력축적수단의 충방전장치.
  13. 전동기와, 상기 전동기를 구동하는 인버터와,
    상기 인버터에 전력을 공급하는 전력변환기부를 구비하는 교류전원과,
    상기 교류전원이 접속되는 일차권선 및 복수의 이차권선을 가지는 변압장치와,
    각각의 교류측이 상기 복수의 이차권선중의 하나에 접속되는 복수의 전력변환기와,
    각각이 상기 복수의 전력변환기중 하나의 직류측에 접속되는 복수의 전력축적수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전동기구동시스템.
  14. 교류전력계통에 접속되는 교류전원과,
    상기 교류전원이 접속되는 일차권선 및 복수의 이차권선을 가지는 변압장치와,
    각각의 교류측이 상기 복수의 이차권선중의 하나에 접속되는 복수의 전력변환기와,
    각각이 상기 복수의 전력변환기중 하나의 직류측에 접속되는 복수의 전력축적수단을 구비하는 것을 특징으로하는 전력저장시스템.
  15. 복수의 전력축적수단의 본체를 조립하는 제 1 고정과,
    교류전원과 상기 교류전원이 접속되는 일차권선 및 복수의 이차권선을 가지는 변압장치와, 각각의 교류측이 상기 복수의 이차권선중의 하나에 접속되는 복수의 전력변환기를 구비하는 충방전장치에 있어서의 상기 복수의 전력변환기의 각각의 직류측에 조립된 상기 복수의 전력축적수단중의 하나를 접속하는 제 2 공정과,
    상기 충방전장치에 의하여 상기 복수의 전력축적수단에 초기충전 또는 초기방전 또는 에이징처리를 실시하는 제 3 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력축적수단의 제조방법.
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