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JP4838008B2 - Power supply device and control method thereof - Google Patents
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Description

本発明は、電池の充放電装置に用いられる電源装置およびその制御方法に関する。   The present invention relates to a power supply device used in a battery charge / discharge device and a control method thereof.

従来、ハイブリッド車などで使用される二次電池の評価では、電池への高速充放電や交流重畳などの機能が求められている。このような二次電池の評価用試験装置では、応答特性の改善が必要で、様々な電源装置が考えられている。
一般的な電源装置は、三相の交流を二次電池に充電する充電期間と、二次電池から三相の交流に戻す放電期間とを有する。図5は一般的な電源装置のチョッパ制御回路である。チョッパ制御回路500は、二次電池のモニタ電圧501を制御アンプ115で基準電圧116と比較して出力電圧Aoutを出力する。三角波発生制御部117は、充電時の三角波Taと放電時の三角波Tb2とを出力し、充電用チョッパ信号を出力するオペアンプ118と放電用チョッパ信号を出力するオペアンプ119とで、出力電圧Aoutと比較し、充電用チョッパ信号Saおよび放電用チョッパ信号Sb2を充放電用の昇降圧チョッパ回路に出力する。
Conventionally, in the evaluation of a secondary battery used in a hybrid vehicle or the like, functions such as high-speed charge / discharge and alternating current superposition to the battery are required. In such a test apparatus for evaluating a secondary battery, it is necessary to improve response characteristics, and various power supply apparatuses are considered.
A general power supply device has a charging period in which a three-phase alternating current is charged to a secondary battery, and a discharging period in which the secondary battery returns to a three-phase alternating current. FIG. 5 shows a chopper control circuit of a general power supply apparatus. The chopper control circuit 500 compares the monitor voltage 501 of the secondary battery with the reference voltage 116 by the control amplifier 115 and outputs the output voltage Aout. The triangular wave generation control unit 117 outputs a triangular wave Ta during charging and a triangular wave Tb2 during discharging, and compares the output voltage Aout with an operational amplifier 118 that outputs a charging chopper signal and an operational amplifier 119 that outputs a discharging chopper signal. Then, the charging chopper signal Sa and the discharging chopper signal Sb2 are output to the charging / discharging step-up / down chopper circuit.

三相の交流回生コンバータが出力する電力を二次電池に充電する時は、充電用チョッパ信号Saを用いて回生電力を二次電池の充電に適した電圧にダウンコンバート(降圧)し、二次電池を充電する。逆に、二次電池から三相の交流回生コンバータに放電する時は、放電用チョッパ信号Sb2を用いて二次電池の電圧を交流回生コンバータの電圧にアップコンバート(昇圧)する。   When charging the secondary battery with the power output from the three-phase AC regenerative converter, the regenerative power is down-converted to a voltage suitable for charging the secondary battery using the charging chopper signal Sa, and the secondary battery is recharged. Charge the battery. Conversely, when discharging from the secondary battery to the three-phase AC regenerative converter, the voltage of the secondary battery is up-converted (boosted) to the voltage of the AC regenerative converter using the discharge chopper signal Sb2.

このような従来技術によるチョッパ制御回路500の動作波形を図6に示す。図6(a)は、制御アンプ115の出力電圧Aoutを中心として、充電用三角波の電圧波形および放電三角波の電圧波形との関係を示している。
充電用チョッパ信号Saは、充電用三角波Taの電圧が制御アンプ115の出力電圧Aoutより低い期間において、導通状態となる。例えば、点線201および点線202で示した期間は、充電用三角波Taの電圧が制御アンプ115の出力電圧Aoutより低いので、二次電池を充電する時の降圧チョッパ回路をスイッチングする充電用チョッパ信号Saはオン状態(ハイレベル)となる。
FIG. 6 shows operation waveforms of such a conventional chopper control circuit 500. FIG. 6A shows the relationship between the voltage waveform of the charging triangular wave and the voltage waveform of the discharging triangular wave with the output voltage Aout of the control amplifier 115 as the center.
The charging chopper signal Sa is in a conductive state during a period when the voltage of the charging triangular wave Ta is lower than the output voltage Aout of the control amplifier 115. For example, since the voltage of the charging triangular wave Ta is lower than the output voltage Aout of the control amplifier 115 during the period indicated by the dotted line 201 and the dotted line 202, the charging chopper signal Sa for switching the step-down chopper circuit when charging the secondary battery. Is turned on (high level).

逆に、二次電池から放電する時の昇圧チョッパ回路をスイッチングする放電用チョッパ信号Sb2は、放電用三角波Tb2の電圧が制御アンプ115の出力電圧Aoutより高い期間において、導通状態となる。例えば、点線203および点線204で示した期間は、放電用三角波Tb2の電圧が制御アンプ115の出力電圧Aoutより高いので、Sb2はオン状態(ハイレベル)となる。尚、Vaは充電用三角波Taのオフセット電圧、Vb2は放電用三角波Tb2のオフセット電圧をそれぞれ示す。   Conversely, the discharging chopper signal Sb2 for switching the boosting chopper circuit when discharging from the secondary battery is in a conductive state during a period in which the voltage of the discharging triangular wave Tb2 is higher than the output voltage Aout of the control amplifier 115. For example, during the period indicated by the dotted line 203 and the dotted line 204, the voltage of the discharge triangular wave Tb2 is higher than the output voltage Aout of the control amplifier 115, so Sb2 is in the on state (high level). Va represents the offset voltage of the charging triangular wave Ta, and Vb2 represents the offset voltage of the discharging triangular wave Tb2.

充電用チョッパ信号Saがオンする充電期間の前半においては、充電用三角波Taと制御アンプ115の出力電圧Aoutは大きくクロスしており、充電用チョッパ信号Saのオン期間は長い。制御アンプ115の出力電圧Aoutが、徐々に下がって来るに連れて、充電用チョッパ信号Saのオン期間は短くなって行き、やがてオフの状態が続く。その後、一点鎖線円601の部分において、充電用チョッパ信号Saのパルス205および放電用チョッパ信号Sb2のパルス206が共に出力されないオフの期間が生じる。これは、オペアンプ118および119が飽和領域で動作するためにオンオフの変化に追従できなくなるためである。   In the first half of the charging period in which the charging chopper signal Sa is turned on, the charging triangular wave Ta and the output voltage Aout of the control amplifier 115 greatly cross each other, and the charging chopper signal Sa has a long on period. As the output voltage Aout of the control amplifier 115 gradually decreases, the ON period of the charging chopper signal Sa becomes shorter, and the OFF state continues. Thereafter, an off period in which the pulse 205 of the charging chopper signal Sa and the pulse 206 of the discharging chopper signal Sb2 are not output occurs in the portion of the dashed-dotted line circle 601. This is because the operational amplifiers 118 and 119 cannot follow the on / off change because they operate in the saturation region.

この後、徐々に、放電用チョッパ信号Sb2のパルス幅が広くなって出力され、後半の放電期間に移っていく。放電期間の最初は、放電用三角波Tb2と制御アンプ115の出力電圧Aoutのクロス期間は小さく、放電用チョッパ信号Sb2のオン期間は短い。制御アンプ115の出力電圧Aoutが、さらに下がって来るに連れて、放電用チョッパ信号Sb2のオン期間は長くなっていく。   Thereafter, the pulse width of the discharge chopper signal Sb2 is gradually widened and outputted, and the second half of the discharge period starts. At the beginning of the discharge period, the cross period of the discharge triangular wave Tb2 and the output voltage Aout of the control amplifier 115 is small, and the on period of the discharge chopper signal Sb2 is short. As the output voltage Aout of the control amplifier 115 further decreases, the ON period of the discharge chopper signal Sb2 becomes longer.

その後、上記とは逆に、制御アンプ115の出力電圧Aoutは徐々に増加し、放電用チョッパ信号Sb2のオン期間が徐々に短くなってオフ状態になり、放電期間が終了する。さらに、放電期間が終了すると、充電期間が始まり、充電用チョッパ信号Saのオン期間が徐々に長くなって、制御アンプ115の出力電圧Aoutは、図5の左側の最初の状態に戻る。以後、このようなPWM動作が繰り返されて、交流回生コンバータと二次電池との間で、充電と放電とが交互に行われる。   After that, contrary to the above, the output voltage Aout of the control amplifier 115 gradually increases, the ON period of the discharge chopper signal Sb2 is gradually shortened to enter the OFF state, and the discharge period ends. Further, when the discharging period ends, the charging period starts, the ON period of the charging chopper signal Sa becomes gradually longer, and the output voltage Aout of the control amplifier 115 returns to the initial state on the left side of FIG. Thereafter, such PWM operation is repeated, and charging and discharging are alternately performed between the AC regenerative converter and the secondary battery.

このように、従来の充放電動作は、充電と放電が順にシーケンスを追って交互に動作していた。つまり、充電用の動作が止まった後に、放電用の動作が行われ、放電用の動作が止まった後に、再び充電用の動作が行われていた。
また、昇圧と降圧を行うコンバータの従来技術は、特許文献1の「半導体電力変換器」に昇降圧チョッパ回路が記載されている。
特開2000−156971号公報
As described above, in the conventional charging / discharging operation, charging and discharging are alternately performed in sequence. That is, after the charging operation is stopped, the discharging operation is performed, and after the discharging operation is stopped, the charging operation is performed again.
Further, as a conventional technology for a converter that performs step-up and step-down, a step-up / step-down chopper circuit is described in “Semiconductor power converter” of Patent Document 1.
JP 2000-156971 A

従来技術では、図6に示したように、充電動作と放電動作とが交互に行われていた。一方で、制御アンプ115の出力電圧Aoutと充放電用の三角波と比較するオペアンプ118および119は、出力がプラスかマイナスのいずれかに飽和することで、充放電用チョッパ信号SaおよびSb2を出力するようになっていた。
従って、例えば、充電用チョッパ信号Saをオンするパルスを発生するオペアンプ118の出力がプラスからマイナスに変わる時、或いは、マイナスからプラスに変わる時に、飽和状態からフィードバック領域まで移行する時間が必要となる。つまり、放電動作が止まってから充電動作が行われるまで、或いは、充電動作が止まってから放電動作が行われるまでに時間が掛かり、図6の一点鎖線円601で示す部分のように、充電用チョッパ信号Saのパルス205や放電用チョッパ信号Sb2のパルス206が出力されないオフの期間が生じる。この結果、充放電時の電流の連続移行ができず、充放電の切り替わり期間において充放電波形が歪んでしまうという課題があった。
In the prior art, as shown in FIG. 6, the charging operation and the discharging operation are alternately performed. On the other hand, the operational amplifiers 118 and 119 for comparing the output voltage Aout of the control amplifier 115 with the triangular wave for charging / discharging outputs the charging / discharging chopper signals Sa and Sb2 when the output is saturated to either plus or minus. It was like that.
Therefore, for example, when the output of the operational amplifier 118 that generates a pulse for turning on the charging chopper signal Sa changes from plus to minus, or when it changes from minus to plus, it takes time to shift from the saturated state to the feedback region. . That is, it takes time until the charging operation is performed after the discharging operation is stopped, or until the discharging operation is performed after the charging operation is stopped, as shown by a one-dot chain line 601 in FIG. There is an off period in which the pulse 205 of the chopper signal Sa and the pulse 206 of the discharging chopper signal Sb2 are not output. As a result, there is a problem that the current during charging / discharging cannot be continuously transferred, and the charging / discharging waveform is distorted during the switching period of charging / discharging.

また、特許文献1に記載の技術は、昇圧コンバータと降圧コンバータの電流平滑リアクトルを共用するので、昇圧と降圧とを同時に動作させることができないという課題があった。
上記課題に鑑み、本発明の目的は、電池の充放電装置に用いられる電源装置において、応答特性を改善し、放電用の動作と充電用の動作が途切れることなく、スムーズに充放電シーケンスを移行できる電源装置およびその制御方法を提供することにある。
Moreover, since the technique described in Patent Document 1 shares the current smoothing reactor of the boost converter and the step-down converter, there is a problem that the boost and the step-down cannot be operated simultaneously.
In view of the above problems, an object of the present invention is to improve a response characteristic in a power supply device used for a battery charging / discharging device, and smoothly shift a charging / discharging sequence without interrupting a discharging operation and a charging operation. An object of the present invention is to provide a power supply apparatus and a control method thereof.

請求項に係る電源装置は、回生コンバータと、二次電池と、前記回生コンバータの出力を充電用スイッチ手段で降圧して前記二次電池を充電する降圧コンバータと、前記二次電池の出力を放電用スイッチ手段で昇圧して前記回生コンバータに放電する昇圧コンバータと、前記充電用スイッチ手段と前記放電用スイッチ手段とを常にオーバーラップして動作させる制御手段とを有する。 A power supply device according to claim 1 includes a regenerative converter, a secondary battery, a step-down converter that steps down the output of the regenerative converter by a charging switch means and charges the secondary battery, and outputs the secondary battery. A boost converter that boosts the voltage by a discharge switch and discharges it to the regenerative converter; and a control that always operates the charge switch and the discharge switch to overlap each other.

そして、前記回生コンバータと前記二次電池との間で所定の電流を充放電する場合に、前記制御手段は、前記充電用スイッチ手段からなる降圧コンバータが充電電流を流し、前記放電用スイッチ手段からなる昇圧コンバータから放電電流を流し、前記充電電流と前記放電電流との差が前記所定の電流と等しくなるように制御することを特徴とする。 And , when charging and discharging a predetermined current between the regenerative converter and the secondary battery, the control means is configured such that the step-down converter including the charging switch means causes a charging current to flow, and the discharging switch means A discharge current is caused to flow from the step-up converter, and the difference between the charging current and the discharging current is controlled to be equal to the predetermined current.

請求項に係る電源装置の制御方法は、回生コンバータと、二次電池と、前記回生コンバータの出力を充電用スイッチ手段で降圧して前記二次電池を充電する降圧コンバータと、前記二次電池の出力を放電用スイッチ手段で昇圧して前記回生コンバータに放電する昇圧コンバータと、前記充電用スイッチ手段と前記放電用スイッチ手段とを駆動する制御手段とを備える電源装置の制御方法において、前記回生コンバータと前記二次電池との間で所定の電流を充放電する場合に、前記制御手段は、前記充電用スイッチ手段と前記放電用スイッチ手段とのスイッチ動作を常にオーバーラップさせる。 The control method of the power supply device according to claim 2 includes a regenerative converter, a secondary battery, a step-down converter that charges the secondary battery by stepping down the output of the regenerative converter by a charging switch means, and the secondary battery. outputting a boost converter which boosts the discharge switch means discharging to the regenerative converter of a control method of a power supply device and a control means for driving and said charge switch means and said discharge switch means, the regeneration When charging / discharging a predetermined current between the converter and the secondary battery, the control means always overlaps the switching operation of the charging switch means and the discharging switch means.

そして、前記制御手段は、前記充電用スイッチ手段からなる降圧コンバータが充電電流を流し、前記放電用スイッチ手段からなる昇圧コンバータから放電電流を流し、前記充電電流と前記放電電流との差が前記所定の電流と等しくなるように制御することを特徴とする。 The control means is configured such that the step-down converter comprising the charging switch means causes a charging current to flow, and the discharging current is caused to flow from the step-up converter comprising the discharging switch means. The difference between the charging current and the discharging current The current is controlled to be equal to the current.

このように、本発明では、回生コンバータと二次電池との間で充放電を行う電源装置において、放電動作と充電動作が途切れることなく連続して行うことができる。この結果、歪みのない滑らかな充放電電流を得ることができる。   Thus, in this invention, in the power supply device which charges / discharges between a regenerative converter and a secondary battery, discharge operation and charging operation can be performed continuously without interruption. As a result, a smooth charge / discharge current without distortion can be obtained.

(第1の実施形態)
本発明に係る電源装置およびその制御方法の第1の実施形態について図面を用いて説明する。図1は電源装置101の構成を示し、102は三相交流電源、103は二次電池、104は交流回生コンバータ、105はMOSFETによる充電用スイッチ、106はチョークコイル、107はダイオード、108はコンデンサ、109および110は端子、111はMOSFETによる放電用スイッチ、112はチョークコイル、113はダイオード、114は電流プローブをそれぞれ示している。尚、115乃至119は図5と同じものなので説明を省略する。
(First embodiment)
A first embodiment of a power supply device and a control method thereof according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration of a power supply apparatus 101, where 102 is a three-phase AC power source, 103 is a secondary battery, 104 is an AC regenerative converter, 105 is a switch for charging with a MOSFET, 106 is a choke coil, 107 is a diode, and 108 is a capacitor. 109 and 110 are terminals, 111 is a discharging switch by MOSFET, 112 is a choke coil, 113 is a diode, and 114 is a current probe. In addition, since 115 thru | or 119 are the same as FIG. 5, description is abbreviate | omitted.

三相交流電源102から入力される電力は、交流回生コンバータ104を介して直流に変換されて二次電池側に出力される。先ず、二次電池103を充電する場合の動作について説明する。交流回生コンバータ104が出力する直流は、充電用スイッチ105でスイッチングされ、ダイオード107,チョークコイル106およびコンデンサ108で構成される降圧チョッパ回路で降圧され、端子109および110に接続されている二次電池103を充電する。   The electric power input from the three-phase AC power source 102 is converted into DC via the AC regenerative converter 104 and output to the secondary battery side. First, the operation when charging the secondary battery 103 will be described. The direct current output from the AC regenerative converter 104 is switched by the charging switch 105, stepped down by a step-down chopper circuit composed of a diode 107, a choke coil 106 and a capacitor 108, and connected to terminals 109 and 110. 103 is charged.

次に、二次電池103から三相交流電源102側に放電する場合の動作について説明する。二次電池103が出力する直流は、コンデンサ108,チョークコイル112およびダイオード113で構成される昇圧チョッパ回路で昇圧されて交流回生コンバータ104に出力される。交流回生コンバータ104は、昇圧された直流を三相の交流に変換して三相交流電源102に出力する。このように、本発明に係る電源回路は、充電時の降圧回路と、放電時の昇圧回路とがそれぞれ設けられている。   Next, the operation when discharging from the secondary battery 103 to the three-phase AC power source 102 will be described. The direct current output from the secondary battery 103 is boosted by a boost chopper circuit including a capacitor 108, a choke coil 112, and a diode 113 and output to the AC regenerative converter 104. The AC regenerative converter 104 converts the boosted DC into a three-phase AC and outputs it to the three-phase AC power source 102. As described above, the power supply circuit according to the present invention is provided with the step-down circuit during charging and the step-up circuit during discharging.

次に、充電用スイッチ105および放電用スイッチ111を制御するチョッパ制御回路について説明する。チョッパ制御回路は、二次電池103への充放電電流を検出してモニタするセンサ114の電圧と、基準電圧116の電圧との差分電圧を出力する制御アンプ115と、充電用三角波Taと放電用三角波Tb1とを予め設定されたシーケンスで発生する三角波発生制御部117と、制御アンプ115の出力電圧Aoutと充電用三角波Taとを比較して充電用スイッチ105をオンオフする充電用チョッパ信号Saを発生させるオペアンプ118と、制御アンプ115の出力電圧Aoutと放電用三角波Tb1とを比較して放電用スイッチ111をオンオフする放電用チョッパ信号Sb1を発生させるオペアンプ119とで構成される。この構成自体は、図6の従来の技術で説明したチョッパ制御回路500と同じである。   Next, a chopper control circuit that controls the charging switch 105 and the discharging switch 111 will be described. The chopper control circuit includes a control amplifier 115 that outputs a differential voltage between the voltage of the sensor 114 that detects and monitors the charge / discharge current to the secondary battery 103 and the voltage of the reference voltage 116, the charging triangular wave Ta, and the discharging voltage. A triangular wave generation control unit 117 that generates a triangular wave Tb1 in a preset sequence, and a charging chopper signal Sa that turns on and off the charging switch 105 by comparing the output voltage Aout of the control amplifier 115 and the charging triangular wave Ta are generated. And an operational amplifier 119 that compares the output voltage Aout of the control amplifier 115 and the discharge triangular wave Tb1 to generate the discharge chopper signal Sb1 for turning on and off the discharge switch 111. This configuration itself is the same as the chopper control circuit 500 described in the prior art of FIG.

次に、図1の電源装置101の充放電時の動作波形について説明する。図2(a)は、制御アンプ115の出力電圧Aoutと、充電用三角波Taおよび放電三角波Tb1の電圧波形を示している。図2(b)は、図2(a)の三角波発生制御部117の出力波形TaおよびTb1と同じ時間軸で、充電用チョッパ信号Saと放電用チョッパ信号Sb1とを描いた図である。   Next, operation waveforms during charging / discharging of the power supply apparatus 101 of FIG. 1 will be described. FIG. 2A shows an output voltage Aout of the control amplifier 115 and voltage waveforms of the charging triangular wave Ta and the discharging triangular wave Tb1. FIG. 2B is a diagram depicting the charging chopper signal Sa and the discharging chopper signal Sb1 on the same time axis as the output waveforms Ta and Tb1 of the triangular wave generation control unit 117 of FIG.

ここで、図2(a)のVaは充電用三角波Taのオフセット電圧、Vb1は放電用三角波Tb1のオフセット電圧をそれぞれ示しており、例えば、充電用三角波Taは図2(c)に示す回路で発生する。オペアンプ251とコンデンサ253と抵抗254とで構成される積分回路の出力は、コンパレータ252に入力されてオフセット電圧Vaと比較される。コンパレータ252の矩形波出力は、積分回路を構成する抵抗254に入力され、積分回路で充放電された充電用三角波Taが出力される。同様に、放電用三角波Tb1は、コンパレータ252のオフセット電圧VaをVb1とすることで発生できる。   Here, Va in FIG. 2A indicates the offset voltage of the charging triangular wave Ta, Vb1 indicates the offset voltage of the discharging triangular wave Tb1, and for example, the charging triangular wave Ta is the circuit shown in FIG. 2C. appear. The output of the integrating circuit composed of the operational amplifier 251, the capacitor 253, and the resistor 254 is input to the comparator 252 and compared with the offset voltage Va. The rectangular wave output of the comparator 252 is input to the resistor 254 constituting the integrating circuit, and the charging triangular wave Ta charged / discharged by the integrating circuit is output. Similarly, the discharge triangular wave Tb1 can be generated by setting the offset voltage Va of the comparator 252 to Vb1.

図2(a)および(b)において、充電用チョッパ信号Saは、図6と同様に、充電用三角波Taの電圧が制御アンプ115の出力電圧Aoutより低い期間において、導通状態となる。例えば、点線201および点線202で示した期間は、充電用三角波Taの電圧が制御アンプ115の出力電圧Aoutより低いので、Saはオン状態(ハイレベル)となる。   2A and 2B, the charging chopper signal Sa is in a conductive state during a period in which the voltage of the charging triangular wave Ta is lower than the output voltage Aout of the control amplifier 115, as in FIG. For example, during the period indicated by the dotted line 201 and the dotted line 202, the voltage of the charging triangular wave Ta is lower than the output voltage Aout of the control amplifier 115, so Sa is turned on (high level).

逆に、放電用チョッパ信号Sb1は、放電用三角波Tb1の電圧が制御アンプ115の出力電圧Aoutより高い期間において、導通状態となる。例えば、点線203および点線204で示した期間は、放電用三角波Tb1の電圧が制御アンプ115の出力電圧Aoutより高いので、Sb1はオン状態(ハイレベル)となる。
充電用チョッパ信号Saがオンする充電期間の前半は、充電用三角波Taと制御アンプ115の出力電圧Aoutは大きくクロスしており、充電用チョッパ信号Saのオン期間は長い。制御アンプ115の出力電圧Aoutが、徐々に下がって来るに連れて、充電用チョッパ信号Saのオン期間は短くなって行き、やがてオフの状態が暫く続く。
On the contrary, the discharge chopper signal Sb1 becomes conductive in a period in which the voltage of the discharge triangular wave Tb1 is higher than the output voltage Aout of the control amplifier 115. For example, during the period indicated by the dotted line 203 and the dotted line 204, the voltage of the discharge triangular wave Tb1 is higher than the output voltage Aout of the control amplifier 115, so Sb1 is in the on state (high level).
In the first half of the charging period when the charging chopper signal Sa is turned on, the charging triangular wave Ta and the output voltage Aout of the control amplifier 115 greatly cross each other, and the charging chopper signal Sa has a long on period. As the output voltage Aout of the control amplifier 115 gradually decreases, the ON period of the charging chopper signal Sa becomes shorter, and the OFF state continues for a while.

ところが、図2(b)の一点鎖線円207で示した部分において、充電用チョッパ信号Saがオフの状態になる前に、放電用チョッパ信号Sb1のオンの状態が開始される。これは、放電用三角波Tb1のオフセット電圧Vb1が、図6の従来技術の放電用三角波Tb2のオフセット電圧Vb2より高くしているため、制御アンプ115の出力電圧Aoutと早くクロスするからである。これによって、充電用チョッパ信号Saがオフの状態になる前に、放電用チョッパ信号Sb1のオンの状態が開始され、一点鎖線円207で示した部分において、充電動作と放電動作がオーバーラップし、充電動作から放電動作あるいは放電動作から充電動作に切り替わる際に、充放電を行わない期間が無くなり、充放電波形に生じる歪みを軽減できる。図6の従来技術のように、オペアンプ118および119の飽和動作に起因する問題、つまり、充電用チョッパ信号Saが出力されないパルス205や放電用チョッパ信号Sb1が出力されないパルス206が生じても、充放電動作は途切れることなく連続して行われる。   However, in the portion indicated by the one-dot chain line circle 207 in FIG. 2B, the discharging chopper signal Sb1 is turned on before the charging chopper signal Sa is turned off. This is because the offset voltage Vb1 of the discharge triangular wave Tb1 is higher than the offset voltage Vb2 of the conventional discharge triangular wave Tb2 of FIG. Thus, before the charging chopper signal Sa is turned off, the on state of the discharging chopper signal Sb1 is started, and the charging operation and the discharging operation overlap at a portion indicated by a one-dot chain line circle 207, When switching from the charging operation to the discharging operation or from the discharging operation to the charging operation, there is no period during which charging / discharging is not performed, and distortion generated in the charging / discharging waveform can be reduced. Even if a problem due to the saturation operation of the operational amplifiers 118 and 119, that is, the pulse 205 in which the charging chopper signal Sa is not output or the pulse 206 in which the discharging chopper signal Sb1 is not output occurs as in the prior art of FIG. The discharge operation is performed continuously without interruption.

尚、このような充電動作と放電動作とをオーバーラップさせることは、充電回路と放電回路とが一つになった従来の電源回路では実現することは難しいが、本発明に係る電源回路101は、充電用スイッチ105からなる充電回路と、放電用スイッチ111からなる放電回路とを、二系統設けているので、充電動作と放電動作とをオーバーラップして動作することが可能となる。   In addition, it is difficult to realize such overlapping of the charging operation and the discharging operation with a conventional power supply circuit in which the charging circuit and the discharging circuit are combined, but the power supply circuit 101 according to the present invention is Since two systems of the charging circuit including the charging switch 105 and the discharging circuit including the discharging switch 111 are provided, the charging operation and the discharging operation can be overlapped.

ここで、従来技術による充放電時のシミュレーション波形と、本実施形態の電源回路101による充放電時のシミュレーション波形を比較する。図3(a)は従来技術の場合の波形で、301は充放電の指令値を示し、プラス側に振れた時が充電動作、マイナス側に振れた時が放電動作をそれぞれ行う。302は指令値301から少し遅延した充放電波形で、放電動作から充電動作への切り替わり部分の点線円303と、充電動作から放電動作への切り替わり部分の点線円304とにおいて、充放電波形が歪んでいるのが分かる。   Here, the simulation waveform at the time of charging / discharging by the conventional technology and the simulation waveform at the time of charging / discharging by the power supply circuit 101 of this embodiment are compared. FIG. 3A is a waveform in the case of the prior art, and 301 indicates a charge / discharge command value. When swinging to the plus side, the charging operation is performed, and when swinging to the minus side, the discharging operation is performed. 302 is a charging / discharging waveform slightly delayed from the command value 301, and the charging / discharging waveform is distorted in the dotted circle 303 at the switching portion from the discharging operation to the charging operation and the dotted circle 304 at the switching portion from the charging operation to the discharging operation. You can see that

これに対して、図3(b)の本実施形態による充放電波形は、充放電の指令値305と、指令値305から少し遅延した充放電波形306はほぼ同じ形状をしており、充電動作から放電動作への切り替わり部分、および放電動作から充電動作への切り替わり部分での充放電波形に歪みはない。
このように、放電動作と充電動作とをオーバーラップして動作させることによって、充放電電流が途切れることなく連続して動作し、歪みのない充放電波形を実現できる。
On the other hand, in the charge / discharge waveform according to the present embodiment of FIG. 3B, the charge / discharge command value 305 and the charge / discharge waveform 306 slightly delayed from the command value 305 have substantially the same shape. There is no distortion in the charging / discharging waveform at the switching portion from the discharging operation to the discharging operation and at the switching portion from the discharging operation to the charging operation.
Thus, by operating the discharge operation and the charge operation in an overlapping manner, the charge / discharge current operates continuously without interruption, and a distortion / discharge waveform without distortion can be realized.

(第2の実施形態)
本発明に係る電源装置およびその制御方法の第2の実施形態について図4を用いて説明する。図4は第1の実施形態の電源装置101において、充電用チョッパ信号Sa3および放電用チョッパ信号Sb3の発生方法が異なっている。本実施形態の充電用チョッパ信号Sa3および放電用チョッパ信号Sb3は、図6の従来技術の場合や図2の第1の実施形態の場合と異なり、連続してオフの状態にはならず、常に、短い充電用チョッパ信号Sa3および放電用チョッパ信号Sb3が出力された状態になっている。つまり、充電動作と放電動作とが常に並行して行われている。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the power supply apparatus and control method thereof according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 differs from the power supply device 101 of the first embodiment in the method of generating the charging chopper signal Sa3 and the discharging chopper signal Sb3. Unlike the prior art of FIG. 6 and the first embodiment of FIG. 2, the charging chopper signal Sa3 and the discharging chopper signal Sb3 of the present embodiment are not continuously turned off, and are always In this state, a short charging chopper signal Sa3 and a discharging chopper signal Sb3 are output. That is, the charging operation and the discharging operation are always performed in parallel.

このような動作を実現するチョッパ制御回路403の回路図を図4(c)に示す。制御アンプ115の出力電圧Aoutとオペアンプ118および119との間に、クリッパ回路404を設けている。クリッパ回路404は、図4(a)に示すように、出力電圧Aoutの低い方の電圧をクリップさせて、出力電圧Aout1が所定の電圧Vc1以下にならないようにして、充電用オペアンプ118に出力し、出力電圧Aoutの高い方の電圧をクリップさせて、出力電圧Aout2が所定の電圧Vc2以上にならないようにして、放電用オペアンプ119に出力するようになっている。電圧をクリップするクリッパ回路404として、例えば、ツェナーダイオードで一定電圧以上をカットする簡易的な回路で実現できる。逆に、一定電圧以下をカットする場合は、反転増幅器で反転することで可能となる。   A circuit diagram of the chopper control circuit 403 that realizes such an operation is shown in FIG. A clipper circuit 404 is provided between the output voltage Aout of the control amplifier 115 and the operational amplifiers 118 and 119. As shown in FIG. 4A, the clipper circuit 404 clips the lower voltage of the output voltage Aout so that the output voltage Aout1 does not become the predetermined voltage Vc1 or less, and outputs it to the charging operational amplifier 118. The output voltage Aout is clipped so that the output voltage Aout2 does not exceed the predetermined voltage Vc2, and is output to the discharge operational amplifier 119. The clipper circuit 404 that clips the voltage can be realized by a simple circuit that cuts a predetermined voltage or more with a Zener diode, for example. On the contrary, when the voltage below a certain voltage is cut, it is possible to invert with an inverting amplifier.

このように、三角波発生制御部117の充電用三角波Taとクリッパ回路404の出力電圧Aout1とをオペアンプ118に入力することによって、オペアンプ118が出力する充電用チョッパ信号Sa3は図4(b)の一点鎖線円401に示すように、連続してオフ状態になることはなく、常に、弱い充電動作を行うことになる。
同様に、充電用三角波Tb2とクリッパ回路の出力電圧Aout2とをオペアンプ119に入力することによって、オペアンプ119が出力する放電用チョッパ信号Sb3は図4(b)の一点鎖線円402に示すように、連続してオフ状態になることはなく、常に、弱い放電動作を行うことになる。
In this way, by inputting the charging triangular wave Ta of the triangular wave generation control unit 117 and the output voltage Aout1 of the clipper circuit 404 to the operational amplifier 118, the charging chopper signal Sa3 output from the operational amplifier 118 is one point in FIG. As indicated by a chain line circle 401, the battery is not continuously turned off, and a weak charging operation is always performed.
Similarly, by inputting the charging triangular wave Tb2 and the output voltage Aout2 of the clipper circuit to the operational amplifier 119, the discharging chopper signal Sb3 output from the operational amplifier 119 is as shown by a one-dot chain line 402 in FIG. There is no continuous off state, and a weak discharge operation is always performed.

尚、本実施形態において、例えば、二次電池を充電するのに必要な充電電流が100Aである場合に、常に動作している放電動作による放電電流が1Aであるとすれば、充電電流を101Aとすることで、100Aの充電条件を満たすことができる。同様に、放電条件が100Aである場合に、常に動作している充電動作による充電電流が1Aであるとすれば、放電電流を101Aとすることで、100Aの放電条件を満たすことができる。つまり、充電電流と放電電流との差が所定の電流値と等しくなるように制御すればよい。また、充電用スイッチ105および放電用スイッチ111は、MOSFET以外のスイッチで構成しても、同様に実現することができ、効果は変わらない。   In this embodiment, for example, when the charging current required to charge the secondary battery is 100 A, if the discharging current due to the discharging operation that is always operating is 1 A, the charging current is 101 A. Thus, the charging condition of 100A can be satisfied. Similarly, when the discharge condition is 100 A and the charging current by the charging operation that is always operating is 1 A, the discharge condition of 100 A can be satisfied by setting the discharge current to 101 A. That is, the control may be performed so that the difference between the charging current and the discharging current becomes equal to a predetermined current value. Further, even if the charging switch 105 and the discharging switch 111 are configured by switches other than MOSFETs, they can be realized in the same manner, and the effect does not change.

このように、放電動作と充電動作とが、常にオーバーラップして動作するので、充放電電流が途切れることなく連続して動作し、歪みのない充放電波形を実現できる。   As described above, since the discharge operation and the charge operation always operate in an overlapping manner, the charge / discharge current is continuously operated without interruption, and a distortion-free charge / discharge waveform can be realized.

本発明に係る電源装置の回路図である。It is a circuit diagram of the power supply device concerning the present invention. 第1の実施形態の充放電シーケンスの説明図である。It is explanatory drawing of the charging / discharging sequence of 1st Embodiment. 充放電時のシミュレーション波形図である。It is a simulation waveform figure at the time of charging / discharging. 第2の実施形態の充放電シーケンスの説明図である。It is explanatory drawing of the charging / discharging sequence of 2nd Embodiment. 従来技術の制御回路図である。It is a control circuit diagram of a prior art. 従来技術の充放電シーケンスの説明図である。It is explanatory drawing of the charging / discharging sequence of a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

101・・・電源装置
103・・・二次電池
104・・・交流回生コンバータ
105・・・充電用スイッチ
111・・・放電用スイッチ
107、113・・・ダイオード
106、112・・・チョークコイル
108・・・コンデンサ
109,110・・・端子
115・・・制御アンプ
117・・・三角波発生制御部
118、119・・・オペアンプ
403・・・チョッパ制御回路
404・・・クリッパ回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Power supply device 103 ... Secondary battery 104 ... AC regeneration converter 105 ... Charging switch 111 ... Discharge switch 107, 113 ... Diode 106, 112 ... Choke coil 108 ... Capacitors 109, 110 ... Terminal 115 ... Control amplifier 117 ... Triangle wave generation control unit 118,119 ... Operational amplifier 403 ... Chopper control circuit 404 ... Clipper circuit

Claims (2)

回生コンバータと、
二次電池と、
前記回生コンバータの出力を充電用スイッチ手段で降圧して前記二次電池を充電する降圧コンバータと、
前記二次電池の出力を放電用スイッチ手段で昇圧して前記回生コンバータに放電する昇圧コンバータと、
前記充電用スイッチ手段と前記放電用スイッチ手段とを常にオーバーラップして動作させる制御手段と
を有し、
前記回生コンバータと前記二次電池との間で所定の電流を充放電する場合に、
前記制御手段は、前記充電用スイッチ手段からなる降圧コンバータにより充電電流を流し、前記放電用スイッチ手段からなる昇圧コンバータにより放電電流を流し、前記充電電流と前記放電電流との差が前記所定の電流と等しくなるように制御する
ことを特徴とする電源装置。
A regenerative converter;
A secondary battery,
A step-down converter for stepping down the output of the regenerative converter with charging switch means to charge the secondary battery;
A boost converter that boosts the output of the secondary battery by a discharge switch means and discharges it to the regenerative converter;
Have a control means for always operate overlap and said discharge switch means and the charging switch means,
When charging and discharging a predetermined current between the regenerative converter and the secondary battery,
The control means causes a charging current to flow by a step-down converter comprising the charging switch means, and causes a discharging current to flow by a step-up converter comprising the discharging switch means, and the difference between the charging current and the discharging current is the predetermined current. To be equal to
A power supply device characterized by that .
回生コンバータと、二次電池と、前記回生コンバータの出力を充電用スイッチ手段で降圧して前記二次電池を充電する降圧コンバータと、前記二次電池の出力を放電用スイッチ手段で昇圧して前記回生コンバータに放電する昇圧コンバータと、前記充電用スイッチ手段と前記放電用スイッチ手段とを駆動する制御手段とを備える電源装置の制御方法において、
前記回生コンバータと前記二次電池との間で所定の電流を充放電する場合に、
前記制御手段は、前記充電用スイッチ手段と前記放電用スイッチ手段とのスイッチ動作を常にオーバーラップさせ、且つ、前記充電用スイッチ手段からなる前記降圧コンバータにより充電電流を流し、前記放電用スイッチ手段からなる前記昇圧コンバータにより放電電流を流し、前記充電電流と前記放電電流との差が前記所定の電流と等しくなるように制御す
ことを特徴とする電源装置の制御方法。
A regenerative converter, a secondary battery, a step-down converter for stepping down the output of the regenerative converter with charging switch means to charge the secondary battery, and boosting the output of the secondary battery with discharge switch means; In a control method of a power supply device comprising a boost converter for discharging to a regenerative converter, and a control means for driving the charge switch means and the discharge switch means,
When charging and discharging a predetermined current between the regenerative converter and the secondary battery,
The control means always overlaps the switching operation of the charging switch means and the discharging switch means , and causes a charging current to flow by the step-down converter comprising the charging switch means, and from the discharging switch means the boost converter by flowing a discharge current, a control method of a power supply device the difference between the charging current and the discharge current is equal to or that control to be equal to said predetermined current composed.
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JP2000262072A (en) * 1999-03-11 2000-09-22 Chiyoda:Kk Power regeneration type charge / discharge device
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