JP2008263683A - Charging circuit and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バッテリ充電時の充電回路の制御方法に関し、特に、充電前の制御パラメータの設定方法に関する。 The present invention relates to a method for controlling a charging circuit during battery charging, and more particularly to a method for setting control parameters before charging.
今日、充電装置を使用する場合には、交流電力系統側の電圧として日本や北米などではAC100V系が用いられ、欧州などではAC200V系が用いられているため、地域によって充電装置の定格が異なっている。 When using a charging device today, the AC power system side voltage is used in Japan, North America, etc., and the AC100V system is used in Europe, etc., and the charging device rating varies depending on the region. Yes.
このように充電装置の定格が異なるため、地域ごとに交流電力系統を利用者が認識して使用しないと、保護機能が正しく動作しないときや、最適な電気特性が得られなくなるといった不具合が発生することがある。また、交流電力系統に正しい充電装置が使用されていない場合、最適な制御パラメータが設定されないため誤動作を起こすことがある。 Since the rating of the charging device is different in this way, if the user does not recognize and use the AC power system for each region, problems such as when the protective function does not operate correctly or optimal electrical characteristics cannot be obtained occur. Sometimes. In addition, when the correct charging device is not used in the AC power system, an optimal control parameter is not set, and malfunction may occur.
このような問題を解決するためには、利用者自ら充電装置などに設けられた交流電力系統を切り替えるスイッチを用いて切り替えを行うか、他の装置を用いることにより交流電力源を判定して、その地域に適した交流電力を供給できるようにするなどの切り替え操作や設定を行っている。また、交流電力系統電圧を判定せず保護機能は自己保護のみを行う方法も考えられている。 In order to solve such a problem, the user himself / herself performs switching using a switch that switches the AC power system provided in the charging device or the like, or determines the AC power source by using another device, Switching operations and settings such as being able to supply AC power suitable for the area are performed. In addition, a method is considered in which the protection function performs only self-protection without determining the AC power system voltage.
特許文献1によれば、据え置電源装置には、商用電源AC200Vを整流して整流電力を出力するようにしておく一方、携帯充電装置には、商用電源AC100Vを整流して整流電力を出力する。ここで、据え置電源装置と携帯充電装置との合体時に、電子スイッチでいずれか一方の整流電力を選択し、選択された整流電力を高周波インバータで電磁エネルギーに変換して電気自動車に供給する。ここで、据え置電源装置と携帯充電装置との合体時の勘合状態を勘合検出部で検出し、この結合信号の有無に基づいて動作モードを判断し、この動作モードに応じた整流電力を選択するように制御部で制御する提案がされている。
According to
特許文献2によれば、外部から入力される入力電力に電圧変換の処理を施すことによって所望の電圧の直流電力を生成し、生成された直流電力を蓄電池に供給する電圧変換手段と、電圧変換手段に、蓄電池に供給される直流電力が与えられた最大値以下となる電圧特性を設定する電圧特性設定手段と、外部から与えられる指示をうけて、その指示に対応付けて予め決められた最大値を電圧特性設定手段に与える最大値付与手段とを備えた電気自動車に蓄電池と共に搭載され、コンセントなどの配線器具の定格に柔軟に適応する充電装置が提案されている。
According to
しかしながら、上記に示した交流系統電圧を判定せずに保護機能は自己保護のためだけにしてしまうと、交流電力系統から取り出せる電力がミニマム設計となり大きな容量を取り出すことができない。逆に、自己保護範囲内でマックス設計すればAC100Vでブレーカを落としてしまう可能性がある。 However, if the protection function is performed only for self-protection without determining the AC system voltage shown above, the power that can be extracted from the AC power system becomes a minimum design, and a large capacity cannot be extracted. Conversely, if the max design is made within the self-protection range, there is a possibility that the breaker will be dropped at 100 VAC.
また、電源事情が悪いような環境で電圧降下が起きはじめるとさらに電流を検出してブレーカが落ちてしまうため電流制限をかける必要があるが、交流電力系統電圧を判定しないとこの閾値が決められず使用勝手が悪いものになってしまう。 In addition, if a voltage drop starts in an environment where the power supply situation is bad, the current will be detected and the breaker will fall, so it is necessary to limit the current, but this threshold is determined if the AC power system voltage is not determined. It will be unusable.
また、特許文献1、2では、充電装置の充電動作を行う前に交流電力源から供給される交流電圧波形に基づいて、交流電力系統を自動判定し昇圧と力率改善を制御する制御部の制御パラメータを自動的に切り替えるものではない。例えば、AC100V系かAC200V系かをピーク値で自動判定を行い、制御パラメータを自動的に切り替えるようなことは記載されていない。
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたものであり、充電動作の直前に交流電力電圧を何周期かモニタしてそのモニタ結果に基づいて交流電力系統の自動判定を行い、充電に最適な制御パラメータを自動的に切り替える充電回路とその制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and monitors the AC power voltage for several cycles immediately before the charging operation, and automatically determines the AC power system based on the monitoring result, and is optimal for charging. It is an object to provide a charging circuit that automatically switches various control parameters and a control method therefor.
本発明の態様のひとつである交流電力源から入力される交流電力を直流電力に変換してバッテリに充電をする充電回路であって、前記交流電力源から供給される交流電力の交流電圧をモニタし、モニタした結果を交流電圧モニタ信号として出力する電圧モニタ回路と、スイッチング素子がブリッジ接続された整流回路と、充電開始前に、前記交流電圧モニタ信号に基づいて前記交流電力のピーク電圧値と周期を算出し、前記充電回路に接続された交流電力系統を判定し、予めメモリに設定された前記交流電力系統ごとの制御パラメータを選択し、選択された前記制御パラメータに基づき前記スイッチング素子の制御をする制御回路と、を具備する構成である。 A charging circuit that converts AC power input from an AC power source, which is one aspect of the present invention, into DC power and charges the battery, and monitors the AC voltage of the AC power supplied from the AC power source A voltage monitor circuit for outputting the monitored result as an AC voltage monitor signal, a rectifier circuit in which switching elements are bridge-connected, and a peak voltage value of the AC power based on the AC voltage monitor signal before starting charging. Calculating a cycle, determining an AC power system connected to the charging circuit, selecting a control parameter for each AC power system preset in a memory, and controlling the switching element based on the selected control parameter And a control circuit that performs the operation.
上記構成により交流電力系統電圧を自動判定するため、例えば、工場内や急速充電ができるスタンドにおいて、AC100VとAC200Vを供給するような混在する環境で利用者が適切な交流電力系統に設定する煩わしさや設定間違いによる誤動作や効率の悪さをなくすことができる。 In order to automatically determine the AC power system voltage with the above configuration, for example, in a factory or a stand capable of rapid charging, the user has to set up an appropriate AC power system in a mixed environment where AC 100 V and AC 200 V are supplied. Malfunctions and inefficiencies due to incorrect settings can be eliminated.
好ましくは、前記充電回路に前記交流電力源から供給される交流電力の交流電流をモニタし、モニタした結果を交流電流モニタ信号として出力する電流モニタ回路を備え、前記交流電力系統ごとに前記制御パラメータとして前記制御回路の前記メモリに、前記交流電流モニタ信号に基づいて前記充電回路の電流制限を行うための電流リミット値と、前記交流電圧モニタ信号に基づいて過電圧から前記充電回路を保護するための過電圧保護リミット値と、前記交流電圧モニタ信号に基づいて低電圧時に前記充電回路を保護するための低電圧保護リミット値とを設定してもよい。 Preferably, the charging circuit is provided with a current monitor circuit that monitors the alternating current of the alternating current power supplied from the alternating current power source and outputs the monitored result as an alternating current monitor signal, and the control parameter for each alternating current power system. A current limit value for limiting the current of the charging circuit based on the alternating current monitor signal in the memory of the control circuit, and for protecting the charging circuit from overvoltage based on the alternating voltage monitor signal An overvoltage protection limit value and a low voltage protection limit value for protecting the charging circuit at a low voltage may be set based on the AC voltage monitor signal.
好ましくは、前記交流電力系統ごとに前記制御パラメータとして前記制御回路の前記メモリに、前記整流回路の後段に設けられたコンデンサに流れる電流の変位を制限する電流変位リミット値を設定してもよい。 Preferably, a current displacement limit value for restricting a displacement of a current flowing through a capacitor provided at a subsequent stage of the rectifier circuit may be set in the memory of the control circuit as the control parameter for each AC power system.
好ましくは、前記制御回路は力率制御部を備え、前記交流電力系統ごとに前記制御パラメータとして前記制御回路の前記メモリに、前記力率制御部の制御に用いる力率制御用パラメータを設定してもよい。 Preferably, the control circuit includes a power factor control unit, and a power factor control parameter used for control of the power factor control unit is set in the memory of the control circuit as the control parameter for each AC power system. Also good.
また、上記充電回路を双方向絶縁型インバータ装置に設けてもよい。
本発明は、交流電力源から入力される交流電力を直流電力に変換してバッテリに充電をする充電回路の制御方法であって、前記交流電力源から供給される交流電力の交流電圧をモニタし、モニタした結果を交流電圧モニタ信号とし、充電開始前に、前記電圧モニタ信号に基づいて前記交流電力のピーク電圧値と周期を算出し、前記充電回路に接続された交流電力系統を判定し、予めメモリに設定された前記交流電力系統ごとにブリッジ構成された整流回路の制御を最適にする制御パラメータを選択し、前記選択した前記制御パラメータに基づいて前記充電回路に設けられた前記整流回路のスイッチング素子の制御をする充電回路の制御方法である。
Further, the charging circuit may be provided in a bidirectional insulation type inverter device.
The present invention relates to a charging circuit control method for charging a battery by converting AC power input from an AC power source into DC power, and monitoring an AC voltage of the AC power supplied from the AC power source. The monitored result is an AC voltage monitor signal, and before starting charging, the peak voltage value and period of the AC power is calculated based on the voltage monitor signal, the AC power system connected to the charging circuit is determined, Select a control parameter that optimizes control of the rectifier circuit configured in a bridge for each of the AC power systems set in advance in the memory, and based on the selected control parameter, the control circuit of the rectifier circuit provided in the charging circuit It is the control method of the charging circuit which controls a switching element.
本発明によれば、充電動作の直前に交流電力電圧を何周期かモニタしてそのモニタ結果に基づいて交流電力系統の自動判定を行い、充電に最適な制御パラメータを自動的に切り替えることができる。 According to the present invention, it is possible to monitor the AC power voltage for several cycles immediately before the charging operation, automatically determine the AC power system based on the monitoring result, and automatically switch the optimal control parameter for charging. .
以下図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細を説明する。
本発明の充電回路は、充電動作の直前にAC電圧を何周期かモニタし、充電回路に接続された交流電力系統(例えば、AC100V系かAC200V系)の特定をモニタした電圧のピーク値に基づいて自動判定を行い、交流電力系統ごとに制御パラメータを自動的に切り替え、充電回路を適切に制御する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The charging circuit of the present invention monitors the AC voltage for several cycles immediately before the charging operation, and is based on the peak value of the voltage monitored for identifying the AC power system (for example, AC100V system or AC200V system) connected to the charging circuit. Automatic determination is performed, the control parameters are automatically switched for each AC power system, and the charging circuit is appropriately controlled.
(実施例1)
図1は充電回路を示す図である。図1に示す充電回路1は、バッテリ2、平滑回路3、整流回路4、プラグ5、電流モニタ回路6、電圧モニタ回路7、制御部8、メモリ9、コンデンサC2、コイルL2、L3、コンデンサC3とから構成される。
Example 1
FIG. 1 is a diagram illustrating a charging circuit. 1 includes a
充電回路1は、交流電力源11からコンセント10を介して入力される交流電力を整流回路4により直流電力に変換してバッテリ2に充電をする回路である。
平滑回路3は、コイルL1とコンデンサC1から構成され、整流回路4の出力電圧を平滑する回路である。
The
The
整流回路4は、4個のダイオードD1〜D4によりブリッジ回路を構成する。ダイオードD2には第1スイッチング素子Q1が並列に接続されている。第1スイッチング素子Q1はそのコレクタ端子がダイオードD2のカソードに接続され、エミッタ端子がダイオードD2のアノードに接続されている。また、ダイオードD4には、第2スイッチング素子Q2が並列に接続されている。第2スイッチング素子Q2はそのコレクタ端子がダイオードD4のカソードに接続され、エミッタ端子がダイオードD4のアノードに接続されている。
The
電流モニタ回路6は、充電回路1に交流電力源11から供給される交流電力の交流電流をモニタし、モニタした結果を交流電流モニタ信号として出力する。
電圧モニタ回路7は、交流電力源11から供給される交流電力の交流電圧をモニタし、モニタした結果を交流電圧モニタ信号として出力する。
The current monitor circuit 6 monitors the AC current of the AC power supplied from the AC power source 11 to the
The voltage monitor circuit 7 monitors the AC voltage of the AC power supplied from the AC power source 11, and outputs the monitored result as an AC voltage monitor signal.
制御部8は、バッテリ2の端子電圧が所定電圧になってから上限の電圧になるまでの期間、整流回路4への入力電圧がバッテリ2の端子電圧よりも常に所定値だけ高い電圧となるように、スイッチング素子Q1、Q2の各デューティを可変する。
The
コイルL2、L3とコンデンサC3から構成されるフィルタに入力される交流電力が正のとき、スイッチング素子Q1がオンしスイッチング素子Q2がオフすると、コイルL2にエネルギーが蓄積する。次に、スイッチング素子Q1がオフしスイッチング素子Q2がオンすると、コイルL2に蓄積されていたエネルギーがダイオードD1を介してコンデンサC2に蓄積される。また、フィルタに入力される交流電力が負のとき、スイッチング素子Q1がオフしスイッチング素子Q2がオンすると、コイルL3にエネルギーが蓄積する。次に、スイッチング素子Q1がオンしスイッチング素子Q2がオフすると、コイルL3に蓄積されていたエネルギーがダイオードD3を介してコンデンサC2に蓄積される。従って、スイッチング素子Q1、Q2の各デューティを大きくすると、コンデンサC2の両端e−f間の電圧値が高くなる。また、スイッチング素子Q1、Q2の各デューティを小さくすると、コンデンサC2の両端e−f間の電圧値が低くなる。 When the AC power input to the filter composed of the coils L2, L3 and the capacitor C3 is positive, when the switching element Q1 is turned on and the switching element Q2 is turned off, energy is accumulated in the coil L2. Next, when the switching element Q1 is turned off and the switching element Q2 is turned on, the energy accumulated in the coil L2 is accumulated in the capacitor C2 via the diode D1. Further, when the AC power input to the filter is negative, when the switching element Q1 is turned off and the switching element Q2 is turned on, energy is accumulated in the coil L3. Next, when the switching element Q1 is turned on and the switching element Q2 is turned off, the energy accumulated in the coil L3 is accumulated in the capacitor C2 via the diode D3. Therefore, when each duty of the switching elements Q1 and Q2 is increased, a voltage value between both ends ef of the capacitor C2 is increased. Further, when each duty of the switching elements Q1 and Q2 is decreased, the voltage value between both ends ef of the capacitor C2 is decreased.
なお、バッテリ2の充電時のスイッチング素子Q1、Q2の各デューティは、バッテリ2の端子電圧および端子電圧よりも常に所定値だけ高い電圧に基づいて求めてもよいし、バッテリ2に流れる電流に基づいて求めてもよい。
Each duty of switching elements Q1 and Q2 at the time of charging of
また、バッテリ2の充電時、スイッチング素子Q1、Q2を同時にオン、オフさせてもよい。例えば、コイルL2、L3とコンデンサC3から構成されるフィルタに入力される交流電力が正のとき、スイッチング素子スイッチング素子Q1、Q2が同時にオンすると、ブリッジ回路2は短絡状態となり、L2、L3にエネルギーが蓄積される。その状態で、スイッチング素子Q1をオフさせると、L2、L3に蓄積されたエネルギーがダイオードD1を介してコンデンサC2に蓄積される。
Further, when the
また、バッテリ2の充電時、フィルタに入力される交流電圧および交流電流に基づいて、整流回路4への入力電圧波形の位相と整流回路4への入力電流波形の位相とが一致するようにスイッチング素子Q1、Q2を駆動させてもよい。
When the
また、制御回路8は、上記のような動作を制御する論理回路またはCPUなどを備えた回路であり、メモリ9も備える。制御回路8には充電開始前に、電圧モニタ信号に基づいて交流電力のピーク電圧値と周期を算出する回路が設けられており、充電回路1に接続された交流電力系統を判定する。そして、予めメモリ9に設定された交流電力系統ごとの制御パラメータを選択し、選択された制御パラメータに基づきスイッチング素子Q1、Q2の制御をする。交流電力系統とは交流電力源11の交流電力のピーク電圧値と周期を示すものであり、例えば、AC100V、50HzやAC200V、60Hzなどを示すものである。
The
次に、交流電力系統を特定する動作と整流回路4のスイッチング素子Q1、Q2を制御するための制御パラメータの設定について説明する。
図2はAC100Vの交流電力系統であるかAC200Vの交流電力系統であるかを判定するための動作を示すためのフロー図である。ここでは、2種類の交流電力系統を判定しているが特に限定するものではない。
Next, an operation for specifying the AC power system and setting of control parameters for controlling the switching elements Q1 and Q2 of the
FIG. 2 is a flowchart for illustrating an operation for determining whether the AC power system is an AC 100V AC power system or an AC 200V AC power system. Here, although two types of AC power systems are determined, there is no particular limitation.
ステップS21では、起動時に交流電力系統の電圧を電圧モニタ回路7により数周期モニタする。電圧モニタ回路7のモニタ結果を交流電圧モニタ信号として制御回路8に転送して交流電圧の最大値と最小値を検出して交流電力系統を決める。実施例1の場合は制御回路8に交流電圧モニタ信号を取り込むためにA/D変換をし、変換された交流電圧モニタ信号の示す数値が、予め設定されたAC90V〜AC160Vに対応する数値範囲内かを判定する。範囲内であれAC100Vの交流電力系統と判定してステップS22に移行する。範囲外であればステップS23に移行する。ここで、交流信号であることを判定するためにゼロクロスを検出して周期も算出している。
In step S21, the voltage monitor circuit 7 monitors the voltage of the AC power system for several cycles during startup. The monitoring result of the voltage monitor circuit 7 is transferred to the
ステップS22ではAC100Vの交流電力系統のメモリ9に格納される制御パラメータを設定するために予め用意した変数設定領域に、AC100V系の制御パラメータを設定する。 In step S22, an AC 100V control parameter is set in a variable setting area prepared in advance for setting a control parameter stored in the memory 9 of the AC 100V AC power system.
ステップS23では、S21と同様に交流電力系統の電圧を電圧モニタ回路7により数周期モニタする。電圧モニタ回路7のモニタ結果を交流電圧モニタ信号として制御回路8に転送して交流電圧の最大値と最小値を検出して交流電力系統を決める。A/D変換された交流電圧モニタ信号の示す数値が、予め設定されたAC180V〜AC264Vに対応する数値範囲内かを判定する。範囲内であればAC200Vの交流電力系統と判定してステップS24に移行する。範囲外であればステップS21に移行して再度判定を行う。ここで、交流信号であることを判定するためにゼロクロスを検出して周期も算出している。
In step S23, the voltage of the AC power system is monitored for several cycles by the voltage monitor circuit 7 as in S21. The monitoring result of the voltage monitor circuit 7 is transferred to the
ステップS24ではAC200Vの交流電力系統のメモリ9に格納される制御パラメータを設定するために予め用意した変数設定領域に、AC200V系の制御パラメータを設定する。 In step S24, an AC 200V system control parameter is set in a variable setting area prepared in advance for setting a control parameter stored in the memory 9 of the AC 200V AC power system.
交流電力系統が選択され制御パラメータの設定が完了すると充電動作を開始する。また、交流電圧の最大値、最小値、周期が適正でなければ動作を開始しないようにしておくことも可能である。 When the AC power system is selected and the setting of the control parameters is completed, the charging operation is started. It is also possible to prevent the operation from starting unless the maximum value, minimum value, and cycle of the AC voltage are appropriate.
また、交流電圧の判定には最大値、最小値のホールド以外に、最大値だけもしくは最小値だけから判定することも可能である。他にも1周期分の測定値の二乗和から演算する方式もある。 In addition to the hold of the maximum value and the minimum value, it is possible to determine the AC voltage from only the maximum value or only the minimum value. In addition, there is a method of calculating from the sum of squares of measured values for one period.
次に、制御パラメータについて説明する。
制御パラメータは予めメモリ9に設定され、交流電力系統ごとに整流回路4の制御を最適にする。制御パラメータは各交流電力系統から取り出せる電流リミット値、電流の変位リミット値、交流電力系統側の過電圧保護、低電圧保護のリミット値、力率制御部(Power Factor Controller)で必要な各力率制御係数を設定する。
Next, control parameters will be described.
Control parameters are set in advance in the memory 9 to optimize the control of the
電流リミット値は、制御回路8に入力される交流電流モニタ信号に基づいて充電回路1の電流制限を行うためのパラメータである。過電圧保護リミット値は、交流電流モニタ信号に基づいて過電圧から充電回路1を保護するためのパラメータである。低電圧保護リミット値は、交流電圧モニタ信号に基づいて停電時(低電圧時)などに充電回路1を保護するために設定するパラメータである。電流変位リミット値は、コンデンサC2に流れる電流の変位を制限する。ここで、整流回路4の出力端子e−f間には図示しないが直流電圧モニタ回路が接続されている。この直流電圧モニタ回路はバッテリ2に印加される充電のための直流電圧(中間電圧信号)を検出する。
The current limit value is a parameter for limiting the current of the charging
図3に制御部に設けられる力率制御部の構成を示す。力率制御部の制御に力率制御用パラメータが用いられている。
電圧モニタ信号(瞬時値)を電圧モニタ回路7からA/D変換して取得し、A/D変換された電圧モニタ信号の絶対値を求めた電圧絶対値信号を乗算部31に入力する。乗算部31では、入力された電圧絶対値信号を要求される電流に変換するために要求電流変換係数を乗算して参照電流信号を生成する。
FIG. 3 shows the configuration of the power factor control unit provided in the control unit. Power factor control parameters are used for control of the power factor control unit.
A voltage monitor signal (instantaneous value) is obtained by A / D conversion from the voltage monitor circuit 7, and a voltage absolute value signal obtained from the absolute value of the A / D converted voltage monitor signal is input to the
次に、加算部32では電流モニタ回路6からA/D変換して取得し、A/D変換された電流モニタ信号の絶対値を求めた電流絶対値信号と参照電流信号との差を算出する。その算出した差信号を、力率改善用PID制御を行うために設けたPFC比例部33、PFC積分部34、PFC微分部35に入力する。
Next, the
上記PFC比例部33、PFC積分部34、PFC微分部35の制御パラメータを設定する領域に、交流電力系統ごとにメモリ9に格納されている力率制御用パラメータ(制御パラメータである)を読み出して設定する。例えば、AC100V系の交流電力源であることが判定されれば、AC100V系の力率制御用パラメータが設定される。
Read the power factor control parameters (which are control parameters) stored in the memory 9 for each AC power system in the region where the control parameters of the PFC
PFC比例部33には比例用の力率制御用パラメータが設定される。PFC積分部34には積分用の力率制御用パラメータが設定される。PFC微分部35には、微分用の力率制御用パラメータが設定される。ここで、上記PID制御はPFC比例部33、PFC積分部34だけで制御してもよい。
The PFC
加算部36では、上記PFC比例部33、PFC積分部34、PFC微分部35の演算処理結果を加算して出力する。
一方、除算部310では予め設定されメモリ9に記録されている目標中間電圧信号(ディジタル値)により上記電圧絶対値信号を除算する。その後、加算部311ではデューティ100%信号と除算部310の出力との差を算出して昇圧率を算出する。乗算部312では昇圧率を示す数値と、PFC増幅部313に設定する力率制御用パラメータ(制御パラメータ)である増幅率を乗算して出力する。
The
On the other hand, the
次に、加算部37では上記加算部36と乗算部312の出力を加算して整流回路4のスイッチング素子Q1のベースに入力される。また、スイッチング素子Q2にも同様にスイッチング素子Q2用の力率制御部が設けられている。
Next, in the
また、加算部37の後段には出力の振幅を抑制するためにリミッタ部38が設けられている。ここで、上記図3に示した制御は交流電力の周期より早い処理を行う。例えば75μsecで動作させる。
Further, a
図4に中間電圧を制御するブロック図を示す。整流回路4の出力端子e−f間に接続されている直流電圧モニタ回路から出力される中間電圧信号と、メモリ9に予め設定した目標中間電圧信号(ディジタル値)との差を加算部41により算出する。加算部41の出力信号を示した中間電圧比例部42により処理され、変位リミット部43により一定期間内における変位制限処理が行われる。その後、要求電流振幅になるように変位リミット部43の出力に、加算部44、要求電流振幅部45、電流リミット部46から構成されるループにより振幅制御を行い出力される。
FIG. 4 shows a block diagram for controlling the intermediate voltage. The adder 41 calculates the difference between the intermediate voltage signal output from the DC voltage monitor circuit connected between the output terminals ef of the
上記電流リミット部46に設定される電流制限用の制御パラメータが電流リミット値である。また、変位リミット部43に設定される制御パラメータが変位リミット値である。
上記図4に示した制御は50Hzまたは60Hzの周期で動作する。
The current limit control parameter set in the
The control shown in FIG. 4 operates at a cycle of 50 Hz or 60 Hz.
上記構成により充電動作の直前に交流電圧を数周期モニタし、例えばAC100V系かAC200V系か自動判断を行う。その後、系統から取り出せる電流のリミット値、系統から取り出される電流の変位リミット値、系統側の過電圧保護、低電圧保護のリミット値、中間電圧の低電圧保護、PFC動作の各制御係数を自動的に切り替える。 With the above configuration, the AC voltage is monitored for several cycles immediately before the charging operation, and for example, it is automatically determined whether the system is AC100V system or AC200V system. After that, the limit value of the current that can be extracted from the system, the displacement limit value of the current that is extracted from the system, the overvoltage protection on the system side, the limit value of the low voltage protection, the low voltage protection of the intermediate voltage, and the control coefficient of PFC operation automatically Switch.
(実施例2)
図5に示す双方向絶縁型DC/ACインバータは、実施例1で用いた充電回路1にブリッジ回路12、13を追加した回路である。なお、図1に示す構成と同じ構成には同じ符号を付している。
(Example 2)
The bidirectional insulated DC / AC inverter shown in FIG. 5 is a circuit in which
図5に示す双方向絶縁型DC/ACインバータは、フィルタ(L2、L3、C3)と、ブリッジ回路14(第1のブリッジ回路)と、コンデンサC2と、ブリッジ回路13(第2のブリッジ回路)と、トランスT1と、ブリッジ回路12(第3のブリッジ回路)と、コンデンサC1と、コイルL1と、バッテリ2の充電時にスイッチング素子Q9〜Q12およびスイッチング素子Q1、Q2を駆動し、双方向絶縁型DC/ACインバータの交流電力出力時にスイッチング素子Q1〜Q4およびスイッチング素子Q5〜Q8を駆動する制御回路8と、交流電力からフィルタに入力される交流電圧をモニタする電圧モニタ回路7と、ブリッジ回路13への入力電圧をモニタする直流電圧モニタ回路(図示しない)と、フィルタに入力される交流電流をモニタする電流モニタ回路6とを備えて構成されている。
The bidirectionally insulated DC / AC inverter shown in FIG. 5 includes a filter (L2, L3, C3), a bridge circuit 14 (first bridge circuit), a capacitor C2, and a bridge circuit 13 (second bridge circuit). And the transformer T1, the bridge circuit 12 (third bridge circuit), the capacitor C1, the coil L1, and the switching elements Q9 to Q12 and the switching elements Q1 and Q2 when the
第1の電力変換は、バッテリ2の充電時、ブリッジ回路14およびコンデンサC2により構成され、双方向絶縁型DC/ACインバータの交流電力出力時、ブリッジ回路14により行われる。
The first power conversion is configured by the
また、第2の電力変換は、バッテリ2の充電時、ブリッジ回路13により構成され、双方向絶縁型DC/ACインバータの交流電力出力時、ブリッジ回路13およびコンデンサC2により行われる。
The second power conversion is configured by the
また、第3の電力変換は、バッテリ2の充電時、ブリッジ回路12およびコンデンサC1により構成され、双方向絶縁型DC/ACインバータの交流電力出力時、ブリッジ回路12により行われる。
The third power conversion is configured by the bridge circuit 12 and the capacitor C1 when the
ここで、スイッチング素子Q1〜Q4、スイッチング素子Q5〜Q8およびスイッチング素子Q9〜Q12は、ダイオードが並列に接続されるFET(Field Effect Transistor)により構成されてもよい。また、ブリッジ回路14、ブリッジ回路13、またはブリッジ回路12は、2つのスイッチング素子を備えるハーフブリッジ型のブリッジ回路により構成されてもよい。
Here, switching elements Q1 to Q4, switching elements Q5 to Q8, and switching elements Q9 to Q12 may be configured by FETs (Field Effect Transistors) to which diodes are connected in parallel. The
4つのスイッチング素子Q9〜Q12により構成されブリッジ回路14にコンデンサC2を介して接続されるブリッジ回路13と、4つのスイッチング素子Q5〜Q8により構成されブリッジ回路13にトランスT1を介して接続されるブリッジ回路12と、ブリッジ回路12とバッテリ2との間に設けられるコンデンサC1およびコイルL1とを備えて構成されている。なお、スイッチング素子Q1〜Q4、スイッチング素子Q9〜Q12、およびスイッチング素子Q5〜Q8は、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)であり、各スイッチング素子にはダイオードが並列接続される。
A
上記双方向絶縁型DC/ACインバータは、バッテリ2を充電する場合、ブリッジ回路13のスイッチング素子Q9、Q12とスイッチング素子Q10、Q11とを交互にオン、オフさせる。すなわち、バッテリ2が充電される場合、外部からフィルタを介してブリッジ回路14に入力される交流電力は、ブリッジ回路14のスイッチング素子Q1〜Q4に並列接続されるダイオードにより整流されると共にコンデンサC2により平滑され直流電力に変換される。
When the
次に、その直流電力は、ブリッジ回路13により交流電力に変換されトランスT1を介してブリッジ回路12に出力される。次に、その交流電力は、ブリッジ回路12のスイッチング素子Q5〜Q8に並列接続されるダイオードD5〜D8により整流されると共にコンデンサC1により平滑され直流電力に変換される。そして、その直流電力は、コイルL1を介してバッテリ2に供給される。
Next, the DC power is converted into AC power by the
また、外部に交流電力を出力する場合、ブリッジ回路12のスイッチング素子Q5、Q8とスイッチング素子Q6、Q7とを交互にオン、オフさせるとともに、ブリッジ回路14のスイッチング素子Q1、Q4とスイッチング素子Q2、Q3とを交互にオン、オフさせる。すなわち、交流電力が出力される場合、バッテリ2から得られる直流電力は、ブリッジ回路12により交流電力に変換されトランスT1を介してブリッジ回路13に出力される。次に、その交流電力は、ブリッジ回路13のスイッチング素子Q9〜Q12に並列接続されるダイオードD9〜D12により整流されるとともにコンデンサC2により平滑され直流電力に変換される。そして、その直流電力は、ブリッジ回路14により交流電力に変換されフィルタを介して外部に出力される。
When AC power is output to the outside, the switching elements Q5 and Q8 and the switching elements Q6 and Q7 of the bridge circuit 12 are alternately turned on and off, and the switching elements Q1 and Q4 and the switching element Q2 of the
ここで、充電開始時のバッテリ2の端子電圧は十分低くなっているものとする。なお、本例ではトランスT1の1次側コイルと2次側コイルの巻き線比を1:1とする。
上記のように構成された双方向絶縁型DC/ACインバータの充電回路においても、実施例1同様に充電動作の直前に交流電圧を数周期モニタし、例えばAC100V系かAC200V系か自動判断を行い、系統から取り出せる電流のリミット値、系統から取り出される電流の変位リミット値、系統側の過電圧保護、低電圧保護のリミット値、中間電圧の低電圧保護、PFC動作の各制御係数を自動に切り替えることができる。
Here, it is assumed that the terminal voltage of the
Also in the charging circuit of the bidirectionally insulated DC / AC inverter configured as described above, the AC voltage is monitored for several cycles just before the charging operation in the same manner as in the first embodiment, and for example, it is automatically determined whether it is AC100V system or AC200V system. , To automatically switch the control value of the limit value of the current that can be extracted from the system, the displacement limit value of the current that is extracted from the system, the overvoltage protection on the system side, the limit value of the undervoltage protection, the undervoltage protection of the intermediate voltage, and the PFC operation Can do.
交流電力系統電圧を自動判定するため、例えば、工場内や急速充電ができるスタンドにおいて、AC100VとAC200Vを供給するような混在する環境で利用者が適切な系統電圧に設定する煩わしさや設定間違いによる誤動作や効率の悪さをなくすことができる。 In order to automatically determine the AC power system voltage, for example, in a factory or a stand capable of rapid charging, malfunction due to the troublesome setting of the system voltage by the user in a mixed environment where AC 100 V and AC 200 V are supplied, or incorrect settings And inefficiency can be eliminated.
また、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
1 充電回路、2 バッテリ、3 平滑回路、4 整流回路、5 プラグ、
6 電流モニタ回路、7 電圧モニタ回路、8 制御回路(制御部)、
9 メモリ、10 コンセント、11 交流電力源、
12 第3のブリッジ回路、13 第2のブリッジ回路、14 第1のブリッジ回路、
C2 コンデンサ、L1、L2、L3 コイル、C1、C3 コンデンサ、
31 乗算部、32 加算部、
33 PFC比例部、34 PFC積分部、35 PFC微分部、
36 加算部、37 加算部、38 リミッタ部、310 除算部、311 加算部、
312 乗算部、313 PFC増幅部、
41 加算部、42 中間電圧比例部、43 変位リミット部、44 加算部、
45 要求電流振幅部、46 電流リミット部、
1 charging circuit, 2 battery, 3 smoothing circuit, 4 rectifier circuit, 5 plug,
6 current monitor circuit, 7 voltage monitor circuit, 8 control circuit (control unit),
9 memory, 10 outlets, 11 AC power source,
12 third bridge circuit, 13 second bridge circuit, 14 first bridge circuit,
C2 capacitor, L1, L2, L3 coil, C1, C3 capacitor,
31 multiplier, 32 adder,
33 PFC proportional part, 34 PFC integrating part, 35 PFC differentiating part,
36 addition unit, 37 addition unit, 38 limiter unit, 310 division unit, 311 addition unit,
312 multiplier, 313 PFC amplifier,
41 addition unit, 42 intermediate voltage proportional unit, 43 displacement limit unit, 44 addition unit,
45 Required current amplitude part, 46 Current limit part,
Claims (6)
前記交流電力源から供給される交流電力の交流電圧をモニタし、モニタした結果を交流電圧モニタ信号として出力する電圧モニタ回路と、
スイッチング素子がブリッジ接続された整流回路と、
充電開始前に、前記交流電圧モニタ信号に基づいて前記交流電力のピーク電圧値と周期を算出し、前記充電回路に接続された交流電力系統を判定し、予めメモリに設定された前記交流電力系統ごとの制御パラメータを選択し、選択された前記制御パラメータに基づき前記スイッチング素子の制御をする制御回路と、
を具備することを特徴とする充電回路。 A charging circuit that converts AC power input from an AC power source into DC power and charges the battery,
A voltage monitor circuit that monitors the AC voltage of the AC power supplied from the AC power source and outputs the monitored result as an AC voltage monitor signal;
A rectifier circuit in which switching elements are bridge-connected;
Before starting charging, the AC power monitoring system calculates a peak voltage value and a period of the AC power based on the AC voltage monitor signal, determines an AC power system connected to the charging circuit, and the AC power system preset in the memory. A control circuit that selects each control parameter and controls the switching element based on the selected control parameter;
A charging circuit comprising:
前記交流電力系統ごとに前記制御パラメータとして前記制御回路の前記メモリに、前記交流電流モニタ信号に基づいて前記充電回路の電流制限を行うための電流リミット値と、前記交流電圧モニタ信号に基づいて過電圧から前記充電回路を保護するための過電圧保護リミット値と、前記交流電圧モニタ信号に基づいて低電圧時に前記充電回路を保護するための低電圧保護リミット値とを設定することを特徴とする請求項1に記載の充電回路。 A current monitor circuit for monitoring the alternating current of the alternating current power supplied from the alternating current power source to the charging circuit, and outputting the monitored result as an alternating current monitor signal;
Overcurrent based on the AC voltage monitor signal and a current limit value for limiting the current of the charging circuit based on the AC current monitor signal in the memory of the control circuit as the control parameter for each AC power system An overvoltage protection limit value for protecting the charging circuit from a low voltage and a low voltage protection limit value for protecting the charging circuit at a low voltage based on the AC voltage monitor signal are set. The charging circuit according to 1.
前記交流電力系統ごとに前記制御パラメータとして前記制御回路の前記メモリに、前記力率制御部の制御に用いる力率制御用パラメータを設定することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の充電回路。 The control circuit includes a power factor control unit,
4. The power factor control parameter used for controlling the power factor control unit is set in the memory of the control circuit as the control parameter for each AC power system. 5. The charging circuit described in 1.
前記交流電力源から供給される交流電力の交流電圧をモニタし、モニタした結果を交流電圧モニタ信号とし、
充電開始前に、前記電圧モニタ信号に基づいて前記交流電力のピーク電圧値と周期を算出し、前記充電回路に接続された交流電力系統を判定し、予めメモリに設定された前記交流電力系統ごとにブリッジ構成された整流回路の制御を最適にする制御パラメータを選択し、
前記選択した前記制御パラメータに基づいて前記充電回路に設けられた前記整流回路のスイッチング素子の制御をすることを特徴とする充電回路の制御方法。
A method of controlling a charging circuit that converts AC power input from an AC power source into DC power and charges the battery,
The AC voltage of the AC power supplied from the AC power source is monitored, and the monitored result is an AC voltage monitor signal,
Before starting charging, the peak voltage value and period of the AC power are calculated based on the voltage monitor signal, the AC power system connected to the charging circuit is determined, and each AC power system preset in the memory Select the control parameters that optimize the control of the bridged rectifier circuit,
A control method for a charging circuit, comprising: controlling a switching element of the rectifier circuit provided in the charging circuit based on the selected control parameter.
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012178899A (en) * | 2011-02-25 | 2012-09-13 | Nissan Motor Co Ltd | Charger |
| JP2012183849A (en) * | 2011-03-03 | 2012-09-27 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Power distribution equipment for vehicle |
| JP2014053238A (en) * | 2012-09-10 | 2014-03-20 | Hitachi Medical Corp | X-ray high voltage device and control method thereof |
| WO2014073257A1 (en) * | 2012-11-06 | 2014-05-15 | 住友電気工業株式会社 | Bi-directional conversion circuit, bi-directional dc-dc conversion device, bi-directional ac-dc conversion device, control method, control circuit, and control program |
| WO2014132943A1 (en) * | 2013-02-26 | 2014-09-04 | 住友電気工業株式会社 | Dc-ac conversion device and control circuit |
| JP2015136271A (en) * | 2014-01-20 | 2015-07-27 | 株式会社豊田自動織機 | Charging apparatus and charging method |
| JP2015154559A (en) * | 2014-02-13 | 2015-08-24 | 株式会社村田製作所 | Electrical equipment management apparatus and electrical equipment management system |
| JP2017520228A (en) * | 2014-06-27 | 2017-07-20 | エルゴトロン,インコーポレイティド | Electric system for general-purpose charging station |
-
2007
- 2007-04-10 JP JP2007103192A patent/JP2008263683A/en not_active Withdrawn
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012178899A (en) * | 2011-02-25 | 2012-09-13 | Nissan Motor Co Ltd | Charger |
| JP2012183849A (en) * | 2011-03-03 | 2012-09-27 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Power distribution equipment for vehicle |
| JP2014053238A (en) * | 2012-09-10 | 2014-03-20 | Hitachi Medical Corp | X-ray high voltage device and control method thereof |
| WO2014073257A1 (en) * | 2012-11-06 | 2014-05-15 | 住友電気工業株式会社 | Bi-directional conversion circuit, bi-directional dc-dc conversion device, bi-directional ac-dc conversion device, control method, control circuit, and control program |
| US9660517B2 (en) | 2013-02-26 | 2017-05-23 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | DC-AC conversion device, control circuit controlling operation of DC-AC conversion device, and control method for controlling operation of DC-AC conversion device |
| JP2014166068A (en) * | 2013-02-26 | 2014-09-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Dc-ac converter and control circuit |
| CN105075096A (en) * | 2013-02-26 | 2015-11-18 | 住友电气工业株式会社 | DC-AC conversion device and control circuit |
| WO2014132943A1 (en) * | 2013-02-26 | 2014-09-04 | 住友電気工業株式会社 | Dc-ac conversion device and control circuit |
| CN105075096B (en) * | 2013-02-26 | 2017-12-01 | 住友电气工业株式会社 | DC-AC conversion device, control circuit and control method for controlling operation thereof |
| JP2015136271A (en) * | 2014-01-20 | 2015-07-27 | 株式会社豊田自動織機 | Charging apparatus and charging method |
| JP2015154559A (en) * | 2014-02-13 | 2015-08-24 | 株式会社村田製作所 | Electrical equipment management apparatus and electrical equipment management system |
| JP2017520228A (en) * | 2014-06-27 | 2017-07-20 | エルゴトロン,インコーポレイティド | Electric system for general-purpose charging station |
| CN110417090A (en) * | 2014-06-27 | 2019-11-05 | 爱格升公司 | The electrical system of general charging station |
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