(57)【要約】【課題】充電時の電流の経路と放電時の電流の経路を切り換えるスイッチを不要とし、直流母線の電圧と蓄電池の電圧との大小関係が変化したときに蓄電池の充電と放電を瞬時に切り換える。【解決手段】充放電制御装置１は、蓄電池４０の負極と直流母線の低電位側との間に配置される。電流方向変更部１０は、直流母線の電圧が蓄電池４０の電圧より高い場合に、充電電流を電流制限部２０に向けて流し、電流制限部２０によって出力される電流を充電電流の向きに戻す。また、電流方向変更部１０は、蓄電池４０の電圧が直流母線の電圧より高い場合に、放電電流を電流制限部２０に向けて流し、電流制限部２０によって出力される電流を放電電流の向きに戻す。電流制限部２０は、ＮＭＯＳトランジスタ２１が電流を導通させる時間を調整することにより、充電電流と放電電流に所定の制限を加える。【選択図】図１
2020065410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池と直流母線の間に配置され、蓄電池の充電と放電を切り換える充放電制御装置であって、
電流の導通と非導通を繰り返すスイッチング素子を有し、当該スイッチング素子が電流を導通させる時間を調整することにより、前記蓄電池を充電する充電電流と前記蓄電池を放電させる放電電流に所定の制限を加える電流制限部と、
前記直流母線の電圧が前記蓄電池の電圧より高い場合に、前記スイッチング素子が導通している間、前記直流母線の高電位側から前記蓄電池の正極に流れ、かつ前記蓄電池の負極から前記直流母線の低電位側に流れる前記充電電流が入力され、入力された当該充電電流を前記スイッチング素子に向けて流し、前記スイッチング素子によって出力される電流を当該充電電流の向きに戻し、一方、前記蓄電池の電圧が前記直流母線の電圧より高い場合に、前記スイッチング素子が導通している間、前記直流母線の低電位側から前記蓄電池の負極に流れ、かつ前記蓄電池の正極から前記直流母線の高電位側に流れる前記放電電流が入力され、入力された当該放電電流を前記スイッチング素子に向けて流し、前記スイッチング素子によって出力される電流を当該放電電流の向きに戻す電流方向変更部と、
を備える充放電制御装置。
【請求項２】
前記電流方向変更部が、カソードが前記電流制限部の入力に接続される第１のダイオードと、アノードとカソードとがそれぞれ前記電流制限部の出力と前記第１のダイオードのアノードとに接続される第２のダイオードと、アノードとカソードとがそれぞれ前記直流母線の低電位側と前記電流制限部の入力とに接続される第３のダイオードと、アノードとカソードとがそれぞれ前記電流制限部の出力と前記直流母線の低電位側とに接続される第４のダイオードとを有しており、前記スイッチング素子が導通している間に前記直流母線の電圧と前記蓄電池の電圧との大小に応じて、前記第１のダイオードのアノードと前記第２のダイオードのカソードとの接続部分に前記充電電流が流れ込むか、または当該接続部分から前記放電電流が流れ出す請求項１に記載の充放電制御装置。
【請求項３】
逆極性の一次コイルと二次コイルを有するトランスを備え、前記直流母線の電圧が前記蓄電池の電圧より高い場合、前記スイッチング素子が導通している間に前記充電電流が当該一次コイルの一端から他端に向けて流れると共に、前記充電電流により当該トランスのコアに磁気エネルギーが蓄積され、前記スイッチング素子が非導通である間に当該蓄積された磁気エネルギーにより当該一次コイルに生じる逆起電力によって、充電電流が当該一次コイルの他端から前記蓄電池の正極に流れ、前記蓄電池の負極から当該一次コイルの一端に流れ、一方、前記蓄電池の電圧が前記直流母線の電圧より高い場合、前記スイッチング素子が導通している間に前記放電電流が当該一次コイルの他端から一端に向けて流れると共に、前記放電電流により当該トランスのコアに磁気エネルギーが蓄積され、前記スイッチング素子が非導通である間に当該蓄積された磁気エネルギーにより前記二次コイルに生じる逆起電力によって電流が前記直流母線の低電位側から前記二次コイルの他端に流れ、前記二次コイルの一端から前記直流母線の高電位側に流れる充放電部を備える請求項１または２に記載の充放電制御装置。
【請求項４】
前記充放電部が、逆極性の一次コイルと二次コイルを有するトランスと、アノードとカソードとがそれぞれ当該一次コイルの他端と前記蓄電池の正極とに接続される第５のダイオードと、アノードとカソードとがそれぞれ当該二次コイルの一端と前記直流母線の高電位側とに接続される第６のダイオードとを有しており、前記一次コイルの一端が前記蓄電池の負極に接続され、前記二次コイルの他端が前記直流母線の低電位側に接続される請求項２に記載の充放電制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の充放電制御装置と、
前記充放電制御装置に接続される蓄電池とを、
備える充放電制御装置付き蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電池と直流母線の間に配置され、蓄電池の充電と放電を切り換える充放電制御装置および充放電制御装置付き蓄電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電池を充電する場合も放電させる場合も、蓄電池の劣化を防ぐために電流の大きさを制限する必要がある。一方、直流母線には直流電源と負荷装置が接続されており、その電圧は負荷装置が正常に動作可能な所定の範囲で変動する。このため、直流母線に蓄電池を接続する場合、直流母線の電圧と蓄電池の電圧との大小関係に応じて充電と放電を切り換える必要がある。これは、例えば、充電用と放電用の電流制御回路を別々に設けて充電時と放電時で切り換えたり、または、例えば、１つの電流制限回路を充電時と放電時で共用し、その電流制限回路を流れる電流の向きを充電時と放電時で逆方向に切り換えることで可能となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、充電用と放電用の電流制限回路を別々に設ける場合であっても、１つの電流制限回路を充電時と放電時で共用する場合であっても、充電時の電流の経路と放電時の電流の経路を切り換えるスイッチが必要である。
そして、スイッチには動作する時間が必要であり、直流母線の電圧と蓄電池の電圧との大小関係が変化してから電流の経路が切り換わるまでに時間遅れが生じる。しかし、例えば、風力発電機は風力により発電電力が頻繁に変動する。このような発電機が直流母線に接続されている場合、発電状態に応じて充電と放電をできるだけ早く切り換えることが望ましい。
さらに、モーターの起動時のように瞬間的に電圧低下を生じる負荷装置が直流母線に接続されている場合、充電から放電への切り換えの遅れが他の負荷装置の動作に悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００４】
本発明の目的は、充電時の電流の経路と放電時の電流の経路を切り換えるスイッチが不要であり、直流母線の電圧と蓄電池の電圧との大小関係が変化したときに蓄電池の充電と放電を瞬時に切り換えることができる充放電制御装置および充放電制御装置付き蓄電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の充放電制御装置は、
蓄電池と直流母線の間に配置され、蓄電池の充電と放電を切り換える充放電制御装置であって、
電流の導通と非導通を繰り返すスイッチング素子を有し、当該スイッチング素子が電流を導通させる時間を調整することにより、前記蓄電池を充電する充電電流と前記蓄電池を放電させる放電電流に所定の制限を加える電流制限部と、
前記直流母線の電圧が前記蓄電池の電圧より高い場合に、前記スイッチング素子が導通している間、前記直流母線の高電位側から前記蓄電池の正極に流れ、かつ前記蓄電池の負極から前記直流母線の低電位側に流れる前記充電電流が入力され、入力された当該充電電流を前記スイッチング素子に向けて流し、前記スイッチング素子によって出力される電流を当該充電電流の向きに戻し、一方、前記蓄電池の電圧が前記直流母線の電圧より高い場合に、前記スイッチング素子が導通している間、前記直流母線の低電位側から前記蓄電池の負極に流れ、かつ前記蓄電池の正極から前記直流母線の高電位側に流れる前記放電電流が入力され、入力された当該放電電流を前記スイッチング素子に向けて流し、前記スイッチング素子によって出力される電流を当該放電電流の向きに戻す電流方向変更部と、
を備える。
【０００６】
好ましくは、本発明の充放電制御装置は、
前記電流方向変更部が、カソードが前記電流制限部の入力に接続される第１のダイオードと、アノードとカソードとがそれぞれ前記電流制限部の出力と前記第１のダイオードのアノードとに接続される第２のダイオードと、アノードとカソードとがそれぞれ前記直流母線の低電位側と前記電流制限部の入力とに接続される第３のダイオードと、アノードとカソードとがそれぞれ前記電流制限部の出力と前記直流母線の低電位側とに接続される第４のダイオードとを有しており、前記スイッチング素子が導通している間に前記直流母線の電圧と前記蓄電池の電圧との大小に応じて、前記第１のダイオードのアノードと前記第２のダイオードのカソードとの接続部分に前記充電電流が流れ込むか、または当該接続部分から前記放電電流が流れ出す。
【０００７】
好ましくは、本発明の充放電制御装置は、
逆極性の一次コイルと二次コイルを有するトランスを備え、前記直流母線の電圧が前記蓄電池の電圧より高い場合、前記スイッチング素子が導通している間に前記充電電流が当該一次コイルの一端から他端に向けて流れると共に、前記充電電流により当該トランスのコアに磁気エネルギーが蓄積され、前記スイッチング素子が非導通である間に当該蓄積された磁気エネルギーにより当該一次コイルに生じる逆起電力によって、充電電流が当該一次コイルの他端から前記蓄電池の正極に流れ、前記蓄電池の負極から当該一次コイルの一端に流れ、一方、前記蓄電池の電圧が前記直流母線の電圧より高い場合、前記スイッチング素子が導通している間に前記放電電流が当該一次コイルの他端から一端に向けて流れると共に、前記放電電流により当該トランスのコアに磁気エネルギーが蓄積され、前記スイッチング素子が非導通である間に当該蓄積された磁気エネルギーにより前記二次コイルに生じる逆起電力によって電流が前記直流母線の低電位側から前記二次コイルの他端に流れ、前記二次コイルの一端から前記直流母線の高電位側に流れる充放電部を備える。
【０００８】
好ましくは、本発明の充放電制御装置において、
前記充放電部が、逆極性の一次コイルと二次コイルを有するトランスと、アノードとカソードとがそれぞれ当該一次コイルの他端と前記蓄電池の正極とに接続される第５のダイオードと、アノードとカソードとがそれぞれ当該二次コイルの一端と前記直流母線の高電位側とに接続される第６のダイオードとを有しており、前記一次コイルの一端が前記蓄電池の負極に接続され、前記二次コイルの他端が前記直流母線の低電位側に接続される。
【０００９】
また、本発明の充放電制御装置付き蓄電池は、
上述した充放電制御装置と、
前記充放電制御装置に接続される蓄電池とを、
備える充放電制御装置付き蓄電池。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、充電時の電流の経路と放電時の電流の経路を切り換えるスイッチを不要とし、直流母線の電圧と蓄電池の電圧との大小関係が変化したときに蓄電池の充電と放電を瞬時に切り換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る充放電制御装置の構成の一例を示す図である。
【図２】図１の充放電制御装置において、直流母線の電圧が蓄電池の電圧より高い場合であってＮＭＯＳトランジスタが導通しているときに充電電流が流れる経路の一例を示す図である。
【図３】図１の充放電制御装置において、蓄電池の電圧が直流母線の電圧より高い場合であってＮＭＯＳトランジスタが導通しているときに放電電流が流れる経路の一例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る充放電制御装置の構成の一例を示す図である。
【図５】図４の充放電制御装置において、直流母線の電圧が蓄電池の電圧より高い場合であってＮＭＯＳトランジスタが導通しているときに充電電流が流れる経路の一例を示す図である。
【図６】図４の充放電制御装置において、直流母線の電圧が蓄電池の電圧より高い場合であってＮＭＯＳトランジスタが非導通であるときに充電電流が流れる経路の一例を示す図である。
【図７】図４の充放電制御装置において、蓄電池の電圧が直流母線の電圧より高い場合であってＮＭＯＳトランジスタが導通しているときに放電電流が流れる経路の一例を示す図である。
【図８】図４の充放電制御装置において、蓄電池の電圧が直流母線の電圧より高い場合であってＮＭＯＳトランジスタが非導通であるときに電流が流れる経路の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態に係る充放電制御装置と充放電制御装置付き蓄電池について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態を説明する全図において、共通の構成要素には同一の符号を付し、繰り返しの説明を省略する。
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る充放電制御装置１の構成の一例を示す。
充放電制御装置１は、電流方向変更部１０と、電流制限部２０とを有する。
また、充放電制御装置１は、端子ＤＣ＋と端子ＤＣ−を有する。端子ＤＣ＋と端子ＤＣ−は、それぞれ直流母線の高電位側と低電位側に接続される。直流母線にはインピーダンスを有する直流電源と負荷装置が接続されており、その電圧は負荷装置が正常に動作可能な所定の範囲で変動する。充放電制御装置１は、蓄電池４０の負極と直流母線の低電位側との間に配置され、蓄電池４０の充電と放電を切り換える。充放電制御装置１と蓄電池４０は、充放電制御装置付き蓄電池を構成する。
なお、本発明における蓄電池と直流母線の間に配置される充放電制御装置とは、充放電制御装置１が蓄電池の負極と直流母線の低電位側との間に配置される場合を含む。
【００１４】
電流方向変更部１０は、ダイオードＤ１と、ダイオードＤ２と、ダイオードＤ３と、ダイオードＤ４とを有するダイオードブリッジ回路である。
ダイオードＤ１のアノードは、蓄電池４０の負極およびダイオードＤ２のカソードに接続されている。ダイオードＤ１のカソードは、電流制限部２０の入力およびダイオードＤ３のカソードに接続されている。
ダイオードＤ２のアノードは、電流制限部２０の出力およびダイオードＤ４のアノードに接続されている。ダイオードＤ２のカソードは蓄電池４０の負極およびダイオードＤ１のアノードと接続されている。
ダイオードＤ３のアノードは、端子ＤＣ−（直流母線の低電位側）およびダイオードＤ４のカソードに接続されている。ダイオードＤ３のカソードは、電流制限部２０の入力およびダイオードＤ１のカソードと接続されている。
ダイオードＤ４のアノードは、電流制限部２０の出力およびダイオードＤ２のアノードに接続されている。ダイオードＤ４のカソードは、端子ＤＣ−（直流母線の低電位側）およびダイオードＤ３のアノードに接続されている。
【００１５】
電流制限部２０は、ＮＭＯＳトランジスタ２１と、制御部２２と、シャント抵抗ＳＲとを有する。
ＮＭＯＳトランジスタ２１は、本発明のスイッチング素子の一例であり、電流の導通と非導通を繰り返す。
ＮＭＯＳトランジスタ２１の電流路（ドレイン・ソース間）とシャント抵抗ＳＲは、直列に接続される。ＮＭＯＳトランジスタ２１の電流路とシャント抵抗ＳＲとが直列に接続された回路の一端と他端は、それぞれ電流制限部２０の入力と出力である。シャント抵抗ＳＲは、ＮＭＯＳトランジスタ２１の電流路を流れる電流の大きさに応じた電圧を出力する。
制御部２２は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を出力する。ＰＷＭ信号は、シャント抵抗ＳＲによって出力される電圧に応じたデューティ比でハイレベルとローレベルを繰り返すパルス電圧である。ＰＷＭ信号は、ＮＭＯＳトランジスタ２１のゲートに入力される。従って、制御部２２は、シャント抵抗ＳＲによって出力される電圧に応じてＮＭＯＳトランジスタ２１の導通と非導通を制御する。
【００１６】
次に、充放電制御装置１の動作について説明する。
電流方向変更部１０は、蓄電池４０を充電する充電電流と蓄電池４０を放電させる放電電流を電流制限部２０に向けて流し、電流制限部２０によって出力される電流を充電電流と放電電流の向きに戻す。
電流制限部２０は、ＮＭＯＳトランジスタ２１が電流を導通させる時間を調整することにより、充電電流と放電電流に所定の制限を加える。なお、所定の制限とは、例えば、充電電流と放電電流の最大値または平均値を所定の大きさ以下に制限したり、充電電流と放電電流を一定の大きさとする等である。
【００１７】
図２は、図１の充放電制御装置１において、直流母線の電圧が蓄電池４０の電圧より高い場合であってＮＭＯＳトランジスタ２１が導通しているときに充電電流ｉ１が流れる経路の一例を示す。
直流母線の電圧（端子ＤＣ＋と端子ＤＣ−間の電圧）が蓄電池４０の電圧より高い場合に、ＮＭＯＳトランジスタ２１が導通している間、充電電流ｉ１が流れる。充電電流ｉ１は、まず端子ＤＣ＋（直流母線の高電位側）から蓄電池４０の正極に流れる。次に、充電電流ｉ１は、蓄電池４０の負極から電流方向変更部１０に流れる。
電流方向変更部１０において、充電電流ｉ１はダイオードＤ１のアノードとダイオードＤ２のカソードとの接続部分に流れ込む。次に、充電電流ｉ１はダイオードＤ１のカソードから電流制限部２０の入力に流れる。充電電流ｉ１は、ＮＭＯＳトランジスタ２１とシャント抵抗ＳＲを通り、電流制限部２０の出力からダイオードＤ４のアノードに流れる。そして、充電電流ｉ１は、ダイオードＤ４のカソードから端子ＤＣ−に流れる。すなわち、電流方向変更部１０は、充電電流ｉ１をＮＭＯＳトランジスタ２１に向けて流し、ＮＭＯＳトランジスタ２１によって出力される電流を充電電流ｉ１の向きに戻す。
【００１８】
図３は、図１の充放電制御装置１において、蓄電池４０の電圧が直流母線の電圧より高い場合であってＮＭＯＳトランジスタ２１が導通しているときに放電電流ｉ２が流れる経路の一例を示す。
蓄電池４０の電圧が直流母線の電圧（端子ＤＣ＋と端子ＤＣ−間の電圧）より高い場合、ＮＭＯＳトランジスタ２１が導通している間に、放電電流ｉ２が流れる。放電電流ｉ２は、まず端子ＤＣ−（直流母線の低電位側）から電流方向変更部１０に流れる。
電流方向変更部１０において、放電電流ｉ２はダイオードＤ３のアノードに入力される。次に、放電電流ｉ２はダイオードＤ３のカソードから電流制限部２０の入力に流れる。放電電流ｉ２は、ＮＭＯＳトランジスタ２１とシャント抵抗ＳＲを通って電流制限部２０の出力からダイオードＤ２のアノードに流れる。そして、放電電流ｉ２は、ダイオードＤ１のアノードとダイオードＤ２のカソードとの接続部分から流れ出し、蓄電池４０の負極に流れる。すなわち、電流方向変更部１０は、放電電流ｉ２をＮＭＯＳトランジスタ２１に向けて流し、ＮＭＯＳトランジスタ２１によって出力される電流を放電電流ｉ２の向きに戻す。
そして、放電電流ｉ２は、蓄電池４０の正極から端子ＤＣ＋（直流母線の高電位側）に流れる。
【００１９】
図４は、本発明の第２の実施形態に係る充放電制御装置２の構成の一例を示す。
充放電制御装置２は、電流方向変更部１０と、電流制限部２０と、充放電部３０とを有する。充放電制御装置２は、第１の実施形態に係る充放電制御装置１に充放電部３０が付加された構成である。電流方向変更部１０と電流制限部２０とは、第１の実施形態に係る充放電制御装置１におけるものと同一の構成である。
充放電制御装置２は、端子ＤＣ＋と端子ＤＣ−を有する。端子ＤＣ＋と端子ＤＣ−は、それぞれ直流母線の高電位側と低電位側に接続される。充放電制御装置２は、蓄電池４０と直流母線の間に配置され、蓄電池４０の充電と放電を切り換える。充放電制御装置２と蓄電池４０は、充放電制御装置付き蓄電池を構成する。
【００２０】
充放電部３０は、トランス３１と、ダイオードＤ５と、ダイオードＤ６とを有する。
トランス３１は、コアおよびそのコアに巻回された逆極性の一次コイル３２と二次コイル３３とを有する。一次コイル３２の一端は、蓄電池４０の負極に接続される。一次コイル３２の他端は、ダイオードＤ５を介して蓄電池４０の正極と端子ＤＣ＋に接続される。すなわち、ダイオードＤ５のアノードとカソードとは、それぞれ一次コイル３２の他端と蓄電池４０の正極とに接続される。二次コイル３３の一端は、ダイオードＤ６を介して蓄電池４０の正極と端子ＤＣ＋に接続される。すなわち、ダイオードＤ６のアノードとカソードとは、それぞれ二次コイル３３の一端と端子ＤＣ＋（直流母線の高電位側）に接続される。二次コイル３３の他端は、端子ＤＣ−（直流母線の低電位側）に接続される。
【００２１】
電流方向変更部１０は、ダイオードＤ１と、ダイオードＤ２と、ダイオードＤ３と、ダイオードＤ４とを有するダイオードブリッジ回路である。
ダイオードＤ１のアノードは、充放電部３０の一次コイル３２の他端およびダイオードＤ２のカソードと接続されている。ダイオードＤ１のカソードは、電流制限部２０の入力およびダイオードＤ３のカソードと接続されている。
ダイオードＤ２のアノードは、電流制限部２０の出力およびダイオードＤ４のアノードとに接続されている。ダイオードＤ２のカソードは充放電部３０の一次コイル３２の他端およびダイオードＤ１のアノードと接続されている。
ダイオードＤ３のアノードは、端子ＤＣ−（直流母線の低電位側）、充放電部３０の二次コイル３３の他端、およびダイオードＤ４のカソードと接続されている。ダイオードＤ３のカソードは、電流制限部２０の入力およびダイオードＤ１のカソードと接続されている。
ダイオードＤ４のアノードは、電流制限部２０の出力およびダイオードＤ２のアノードとに接続されている。ダイオードＤ４のカソードは、端子ＤＣ−（直流母線の低電位側）、充放電部３０の二次コイル３３の他端、およびダイオードＤ３のアノードと接続されている。
【００２２】
電流制限部２０は第１の実施形態に係る充放電制御装置１における電流制限部２０と同一の構成であるため、その説明を省略する。
【００２３】
次に、充放電制御装置２の動作について説明する。
図５は、図４の充放電制御装置２において、直流母線の電圧が蓄電池４０の電圧より高い場合であってＮＭＯＳトランジスタ２１が導通しているときに充電電流ｉ３が流れる経路の一例を示す。
直流母線の電圧（端子ＤＣ＋と端子ＤＣ−間の電圧）が蓄電池４０の電圧より高い場合に、ＮＭＯＳトランジスタ２１が導通している間、充電電流ｉ３が流れる。充電電流ｉ３は、まず端子ＤＣ＋（直流母線の高電位側）から蓄電池４０の正極に流れる。次に、充電電流ｉ３は、蓄電池４０の負極から一次コイル３２の一端に流れ、一次コイル３２を経て一次コイル３２の他端から電流方向変更部１０に流れる。充電電流ｉ３が一次コイル３２の一端から他端に向けて流れる間に、充電電流ｉ３によってトランス３１のコアに磁気エネルギーが蓄積される。
電流方向変更部１０において、充電電流ｉ３はダイオードＤ１のアノードとダイオードＤ２のカソードとの接続部分に流れ込む。次に、充電電流ｉ３はダイオードＤ１のカソードから電流制限部２０の入力に流れる。充電電流ｉ３は、ＮＭＯＳトランジスタ２１とシャント抵抗ＳＲを通り、電流制限部２０の出力からダイオードＤ４のアノードに流れる。そして、充電電流ｉ３は、ダイオードＤ４のカソードから端子ＤＣ−に流れる。すなわち、電流方向変更部１０は、充電電流ｉ３をＮＭＯＳトランジスタ２１に向けて流し、ＮＭＯＳトランジスタ２１によって出力される電流を充電電流ｉ３の向きに戻す。
【００２４】
図６は、図４の充放電制御装置２において、直流母線の電圧が蓄電池４０の電圧より高い場合であってＮＭＯＳトランジスタ２１が非導通であるときに充電電流ｉ４が流れる経路の一例を示す。
上述したように、トランス３１のコアには、ＮＭＯＳトランジスタ２１が導通している間に充電電流ｉ３によって磁気エネルギーが蓄積される。ＮＭＯＳトランジスタ２１が非導通になると、この磁気エネルギーにより、一次コイル３２に逆起電力が生じ、充電電流ｉ４が流れる。充電電流ｉ４は、一次コイル３２の他端からダイオードＤ５を通って蓄電池４０の正極に流れ、蓄電池４０の負極から一次コイル３２の一端に流れる。このとき、二次コイル３３に電流が流れることは、ダイオードＤ６によって阻止される。
【００２５】
図７は、図４の充放電制御装置２において、蓄電池４０の電圧が直流母線の電圧より高い場合であってＮＭＯＳトランジスタ２１が導通しているときに放電電流ｉ５が流れる経路の一例を示す。
蓄電池４０の電圧が直流母線の電圧（端子ＤＣ＋と端子ＤＣ−間の電圧）より高い場合、ＮＭＯＳトランジスタ２１が導通している間に、放電電流ｉ５が流れる。放電電流ｉ５は、まず端子ＤＣ−（直流母線の低電位側）から電流方向変更部１０に流れる。電流方向変更部１０において、放電電流ｉ５はダイオードＤ３のアノードに入力される。次に、放電電流ｉ５はダイオードＤ３のカソードから電流制限部２０の入力に流れる。放電電流ｉ５は、ＮＭＯＳトランジスタ２１とシャント抵抗ＳＲを通って電流制限部２０の出力からダイオードＤ２のアノードに流れる。そして、放電電流ｉ５は、ダイオードＤ１のアノードとダイオードＤ２のカソードとの接続部分から流れ出し、充放電部３０の一次コイル３２の他端に流れる。すなわち、電流方向変更部１０は、放電電流ｉ５をＮＭＯＳトランジスタ２１に向けて流し、ＮＭＯＳトランジスタ２１によって出力される電流を放電電流ｉ５の向きに戻す。
次に、放電電流ｉ５は、一次コイル３２を経て、蓄電池４０の負極に流れる。放電電流ｉ５が一次コイル３２の他端から一端に向けて流れる間に、放電電流ｉ５によってトランス３１のコアに磁気エネルギーが蓄積される。
そして、放電電流ｉ５は、蓄電池４０の正極から端子ＤＣ＋（直流母線の高電位側）に流れる。
【００２６】
図８は、図４の充放電制御装置２において、蓄電池４０の電圧が直流母線の電圧より高い場合であってＮＭＯＳトランジスタ２１が非導通であるときに電流ｉ６が流れる経路の一例を示す。
上述したように、トランス３１のコアには、ＮＭＯＳトランジスタ２１が導通している間に放電電流ｉ５によって磁気エネルギーが蓄積される。ＮＭＯＳトランジスタ２１が非導通になると、この磁気エネルギーにより、二次コイル３３に逆起電力が生じ、電流ｉ６が流れる。電流ｉ６は、端子ＤＣ−（直流母線の低電位側）から二次コイル３３の他端に流れ、二次コイル３３の一端からダイオードＤ６を通って端子ＤＣ＋（直流母線の高電位側）に流れる。このとき、一次コイル３２に電流が流れることは、ダイオードＤ５によって阻止される。
【００２７】
以上説明したように、本発明によれば、充電時の電流の経路と放電時の電流の経路を切り換えるスイッチを不要とし、直流母線の電圧と蓄電池の電圧との大小関係が変化したときに蓄電池の充電と放電を瞬時に切り換えることができる。
さらに、本発明によれば、ＮＭＯＳトランジスタ２１が導通している間にトランス３１のコアに蓄えられた磁気エネルギーによって、ＮＭＯＳトランジスタ２１が非導通であるときに、直流母線の電圧が蓄電池４０の電圧より高い場合には蓄電池４０を充電し、蓄電池４０の電圧が直流母線の電圧より高い場合には直流母線に電流を流すことができ、エネルギーを有効に利用することができる。
【００２８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、設計または製造上の都合やその他の要因によって必要となる様々な修正や組み合わせは、請求項に記載されている発明や発明の実施形態に記載されている具体例に対応する発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２９】
１，２…充放電制御装置、１０…電流方向変更部、２０…電流制限部、２１…ＮＭＯＳトランジスタ、２２…制御部、３０…充放電部、３１…トランス、３２…一次コイル、３３…二次コイル、４０…蓄電池、Ｄ１〜Ｄ６…ダイオード、ＳＲ…シャント抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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