(57)【要約】【課題】二次電池を蓄電手段とし、交流入力で蓄電する蓄電装置または蓄電装置用電力変換器において、安価な電池開閉手段を使用した蓄電装置または蓄電装置用電力変換器を提供する。【解決手段】蓄電装置または蓄電装置用電力変換器始動時の平滑コンデンサ初期充電後の平滑コンデンサと蓄電手段間に接続した電池開閉手段の閉路制御において、平滑コンデンサと蓄電手段との電圧比較手段を設け、平滑コンデンサと蓄電手段の電圧差が所定の値以下になったら電池開閉手段の閉路制御を行う。【選択図】　図１
2004112952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池より成る蓄電手段と、ＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータと蓄電手段との間に平滑コンデンサを設け、該平滑コンデンサと前記蓄電手段との間に電池開閉手段を設け、ＤＣ／ＤＣコンバータと商用交流電源間に、第２の平滑コンデンサと、ＡＣ／ＤＣインバータとを設け、前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより、前記平滑コンデンサを充電し、係る平滑コンデンサの電圧と前記蓄電手段の電圧とを比較する電圧比較手段を設けて、係る電圧比較手段により、平滑コンデンサと蓄電手段の電圧の差が所定値以下になったら、前記電池開閉手段を閉路することを特徴とする蓄電装置または蓄電装置用電力変換器。
【請求項２】
前記請求項１に記載した蓄電装置において、電池開閉手段の両端間に抵抗とダイオードの直列回路を、ダイオードのアノードが平滑コンデンサ側に成るように接続したことを特徴とする蓄電装置または蓄電装置用電力変換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄電手段として二次電池を用いて交流の商用電源系統と連係して二次電池の充放電を行う蓄電装置または蓄電装置用電力変換器の電池開閉手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、二次電池の充放電を行う装置の電池開閉手段としては特許文献１に記載のように、開閉手段を平滑コンデンサと蓄電池との間に設け、開閉手段を閉路したのち、ＤＣ／ＤＣコンバータにより蓄電池を充電あるいは放電する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０９−２３３７１０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術では、平滑コンデンサの電圧がゼロの状態で開閉手段を閉路したとき、平滑コンデンサの電圧が蓄電池の電圧と等しくなるように平滑コンデンサに充電電流が流れる。平滑コンデンサの静電容量が大きい場合や蓄電池の電圧が高い場合には、平滑コンデンサに流れる充電電流は急瞬なピーク電流となる。このため開閉手段にラッシュ電流が流れることにより開閉手段の接点が溶着したり、あるいは、平滑コンデンサや蓄電池を劣化させたりする要因となる。
【０００５】
本発明の目的は、二次電池とコンバータにより構成される蓄電装置または蓄電装置用電力変換器において、充電や放電を開始する際に開閉手段を閉路とした場合でも平滑コンデンサへのラッシュ電流により開閉手段が溶着したり、平滑コンデンサや蓄電池が劣化したりすることのない蓄電装置及び蓄電装置用電力変換器を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記問題を解決するため、本発明では二次電池より成る蓄電手段と、ＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータと蓄電手段間に平滑コンデンサを設け、該平滑コンデンサと蓄電手段との間に電池開閉手段を設け、ＤＣ／ＤＣコンバータと商用交流電源間に第２の平滑コンデンサと、ＡＣ／ＤＣインバータを設けた蓄電装置または蓄電装置用電力変換器において、平滑コンデンサの電圧と蓄電手段の電圧を比較する電圧比較手段を備えた。この電圧比較手段により、初期充電時の電池開閉手段の接点間電圧を把握し電池開閉手段の閉路制御を行うように構成した。
【０００７】
また、電池開閉手段の接点間に抵抗を接続することにより、電池開閉手段開路時における初期充電時の平滑コンデンサと蓄電手段の電圧差によりおこる電池開閉手段接点間の電圧差をバランスさせる構成とした。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づき蓄電装置を例にとり説明する。図１は本発明蓄電装置１８の全体構成ブロック図である。５は商用電源単相３線交流と接続する開閉手段、６ａ、６ｂはリアクトル、７ａは半導体パワー素子でハーフブリッジ回路を構成、８ａ、８ｂは第２の平滑コンデンサであり、これらはＡＣ／ＤＣインバータ回路を構成する。さらに、ハーフブリッジ回路を構成する半導体パワー素子７ｂがＤＣ／ＤＣコンバータであり、リアクトル１０、平滑コンデンサ１１、電池開閉手段１２、蓄電手段１５で蓄電装置が構成される。なお、１は初期充電回路であり、突入電流抑制抵抗２、開閉手段３、ダイオードブリッジ４で構成され、半導体パワー素子７ａ、７ｂ、第２の平滑コンデンサ８ａ、８ｂ部に接続されている。９はマイコンであり、メモリ、Ｉ／Ｏ端子（入出力信号ポート）、アナログ入力端子（Ａ／Ｄ変換ポート）を内蔵しており、開閉手段３、５、電池開閉手段１２、半導体パワー素子７ａ、７ｂ、オペアンプ１７部にそれぞれ接続されている。なおマイコン９は、内部メモリ上のプログラム、制御データにそって、開閉手段３、５、電池開閉手段１２の開閉路制御や半導体パワー素子７ａ、７ｂをスイッチングすることでＡＣ／ＤＣインバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御を行い、蓄電装置の充放電を行う。
【０００９】
ここで、蓄電装置始動時における初期充電について説明する。商用電源と接続する開閉手段５は開路状態で、初期充電回路の開閉手段３を閉路に制御することで第２の平滑コンデンサ８ａ、８ｂが充電される。その後、ハーフブリッジ回路を構成する半導体パワー素子７ｂの上段側パワー素子を制御することで、平滑コンデンサ１１の初期充電を行う。平滑コンデンサ１１と蓄電手段１５には、それぞれ電圧検出用分圧抵抗１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄが接続されており、その分圧抵抗は平滑コンデンサ１１と蓄電手段１５の電圧を比較する差動増幅回路を構成するオペアンプ１７に接続する。このオペアンプ１７の出力をマイコン９のアナログ入力端子（Ａ／Ｄ変換ポート）に接続することで、マイコン９は平滑コンデンサ１１と蓄電手段１５の電圧差を認識することが出来る。その電圧差が電池開閉手段１２の接点許容電圧差以下になってから、電池開閉手段１２を閉路に制御し、その後蓄電手段１５への充電や商用電源単相３線交流への放電を開始する。
【００１０】
図２を用いて平滑コンデンサ１１と蓄電手段１５の電圧差生成回路、電池開閉手段１２の閉路制御について詳しく説明する。１９ａ〜１９ｊは抵抗、１７ａは蓄電手段１５の電圧と平滑コンデンサ１１の電圧を比較する差動増幅オペアンプ、１７ｂはマイコン９のアナログ入力端子（Ａ／Ｄ変換ポート）の中心電圧を生成するオペアンプ、１７ｃはオペアンプ１７ａと１７ｂの出力を加減算するオペアンプ、２０ａ、２０ｂは保護用ダイオードである。差動増幅オペアンプ１７ａの出力電圧は、蓄電手段１５と平滑コンデンサ１１の電圧差が電池開閉手段１２の接点許容電圧差最大値でマイコン９のアナログ入力端子（Ａ／Ｄ変換ポート）許容入力電圧最大及び最少値になるよう抵抗１９ａ〜１９ｄの抵抗値を設定する。この差動増幅オペアンプ１７ａの出力電圧はオペアンプ１７ｂで生成されたマイコン９アナログ入力中心電圧と、オペアンプ１７ｃにより加減算され、マイコン９のアナログ入力端子（Ａ／Ｄ変換ポート）に入力される。従って、マイコン９のアナログ入力端子（Ａ／Ｄ変換ポート）には、アナログ入力中心電圧を中心とした電圧がアナログ入力端子（Ａ／Ｄ変換ポート）の許容電圧範囲内で入力される。マイコン９内部メモリ上に、蓄電手段１５と平滑コンデンサ１１の差電圧値とアナログ入力端子（Ａ／Ｄ変換ポート）に入力される電圧値との変換テーブル（図示せず）をもたせることで、マイコン９は蓄電手段１５と平滑コンデンサ１１の電圧差を認識できる。蓄電手段１５と平滑コンデンサ１１の電圧差が０Ｖの時は、マイコン９のアナログ入力端子（Ａ／Ｄ変換ポート）にはアナログ入力中心電圧が入力され、また、蓄電手段１５の電圧が高い場合はアナログ入力中心電圧より高い電圧、平滑コンデンサ１１の電圧が高い場合はアナログ入力中心電圧より低い電圧がそれぞれ入力される。また、マイコン９アナログ入力端子（Ａ／Ｄ変換ポート）許容入力電圧最大値、もしくは最少値の電圧が入力された場合は、電池開閉手段１２の接点許容電圧差値をオーバーしている。
【００１１】
なお、今回はオペアンプ１７による差動増幅回路にて説明したが、オペアンプのかわりにコンパレータでの蓄電手段１５と平滑コンデンサ１１の電圧比較を行い、そのコンパレータ出力電圧をマイコン９のＩ／Ｏ端子（入出力信号ポート）のＩ端子に入力する構成や、蓄電手段１５と平滑コンデンサ１１の分圧した電圧を、そのままマイコン９のアナログ入力端子（Ａ／Ｄ変換ポート）にそれぞれ入力する構成でも良い。
【００１２】
次に第２の実施例である図３に示した抵抗１３、ダイオード１４について説明する。上記説明したように、初期充電時、平滑コンデンサ１１の充電制御を行い電池開閉手段１２の接点許容電圧差以内にて閉路制御を行う。接点許容電圧差にて閉路制御を行うが、閉路時に電池開閉手段１２の接点間に電圧差があると接点にアークが発生するため、接点荒れがおこり接点寿命に影響をおよぼす。そこで電池開閉手段１２の接点間に抵抗１３を接続しバイパスすることで、接点間の電圧が接点許容電圧差以内にバランスされ接点間に発生するアークを抑制することができる。
【００１３】
なお、前記電池開閉手段１２を開路する場合は、前記マイコン９により前記半導体パワー素子７ｂによるＤＣ／ＤＣコンバータを停止させ、該電池開閉手段１２の接点電流を略ゼロにしてから開路することにより、接点間アークの発生を未然に防止できる。
【００１４】
また、電池開閉手段１２の接点間に抵抗１３のみを接続すると、蓄電装置の異常や蓄電手段１５放電終止電圧まで電圧が低下した時等に電池開閉手段１２を開路制御した場合、蓄電手段１５、抵抗１６ｂ、１６ｄ及び抵抗１３、１６ａ、１６ｃ、オペアンプ１７の閉回路が構成され、蓄電手段１５の電力が消費されてしまう。そこでダイオード１４のアノードを平滑コンデンサ１１側に接続し抵抗１３と直列回路を構成することにより、電池開閉手段１２が開路状態時、抵抗１３、１６ａ、１６ｃ、オペアンプ１７の閉回路構成を遮断することで、蓄電手段１２の放電を抑制する。
【００１５】
以上本発明にて回路構成することにより、蓄電池を開閉する開閉手段として接点容量の大きい高価格な開閉手段を使用せず、接点容量の小さい安価な開閉手段を使用することができる。また、接点間のアークを抑制できるので、当該開閉手段の接点溶着を防止でき、当該開閉手段の長寿命化を図れる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明により、直流電源部の開閉回路を安価な開閉手段にて構成した蓄電装置または蓄電装置用電力変換器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蓄電装置のブロック図である。
【図２】本発明の電圧差生成回路図である。
【図３】本発明の電池開閉器接点間回路図である。
【符号の説明】
１…初期充電回路、２…抵抗、３…開閉手段、４…ダイオードブリッジ、５…開閉手段、６ａ、６ｂ…リアクトル、７ａ、７ｂ…半導体パワー素子、８ａ、８ｂ…コンデンサ、９…マイコン、１０…リアクトル、１１…コンデンサ、１２…電池開閉手段、１３…抵抗、１４…ダイオード、１５…蓄電手段、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ…抵抗、１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ…オペアンプ、１８…蓄電装置、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ、１９ｅ、１９ｆ、１９ｇ、１９ｈ、１９ｉ、１９ｊ…抵抗、２０ａ、２０ｂ…ダイオード。
【図１】
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【図２】
2004112952.tif 000004
【図３】
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