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WO2016157962A1 - 電源装置 - Google Patents

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Publication number
WO2016157962A1
WO2016157962A1 PCT/JP2016/052074 JP2016052074W WO2016157962A1 WO 2016157962 A1 WO2016157962 A1 WO 2016157962A1 JP 2016052074 W JP2016052074 W JP 2016052074W WO 2016157962 A1 WO2016157962 A1 WO 2016157962A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
relay
state
power supply
converter
storage battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2016/052074
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
石倉祐樹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Publication of WO2016157962A1 publication Critical patent/WO2016157962A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H11/00Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/02Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
    • H02M3/04Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/10Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00Circuit arrangements for DC mains or DC distribution networks

Definitions

  • the present invention relates to a power supply device that includes a DC-DC converter and is connected to a DC power supply.
  • Patent Document 1 discloses a protection device that eliminates the influence when a DC power supply is erroneously reversely connected (with reverse polarity).
  • the power system is alternating current, and the storage battery is direct current. Therefore, an inverter is required before supplying the load.
  • a DC-DC converter for transforming the voltage between the inverter and the storage battery is required.
  • the DC-DC converter does not operate, and the smoothing electrolytic capacitor connected to the output stage of the DC-DC converter is affected. There is a risk of hit. This problem cannot be solved by Patent Document 1.
  • an object of the present invention is to provide a power supply device that prevents the influence of reverse connection of a DC power supply.
  • the power supply device includes a positive electrode side connection terminal and a negative electrode side connection terminal to which a direct current power supply is connected, a DC-DC converter connected to the positive electrode side connection terminal and the negative electrode side connection terminal, and the DC-DC A voltage detection unit for detecting an output voltage of the converter; a first relay connected between the positive electrode side connection terminal and the DC-DC converter; and a gap between the negative electrode side connection terminal and the DC-DC converter.
  • a control unit that switches to any one of the states, wherein the control unit switches to the first state in the initial state, switches from the first state to the second state at a predetermined timing, and the voltage in the second state.
  • the control unit switches to the first state in the initial state, switches from the first state to the second state at a predetermined timing, and the voltage in the second state.
  • the second state is switched to the third state.
  • the first relay is a DC relay
  • the second relay and the third relay are AC relays.
  • the DC-DC converter is preferably a boost converter.
  • the control unit of the power supply device preferably reports an error when the voltage detected by the voltage detection unit in the second state is less than a predetermined value.
  • the present invention it is possible to prevent an inrush current from flowing through the DC-DC converter and to prevent an influence caused by the reverse connection of the DC power supply.
  • FIG. 2 (A) is a figure which shows the case where a storage battery is reversely connected, when FIG. 2 (B) is reversely connected.
  • Flow chart showing processing of control circuit Circuit diagram of power supply device according to Embodiment 2 The figure which shows the case where the power supply device which concerns on Embodiment 2 is applied to HEMS.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a power supply device 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 1 shows a case where the power supply device 1 is applied to a nighttime power storage and daytime discharge system.
  • the nighttime storage means that the power purchased from the power system 32 at night is stored in the storage battery B1.
  • the daytime discharge is to supply electric power stored in the storage battery B1 to a load (home appliance, etc.).
  • the power supply device 1 includes input / output connection terminals IO1, IO2, IO3, and IO4.
  • the input / output connection terminals IO1, IO2 are connected to the storage battery B1.
  • the input / output connection terminals IO3 and IO4 are connected to the inverter 31.
  • the inverter 31 is connected to the power system 32.
  • the power supply device 1 inputs the power purchased from the power system 32 from the input / output connection terminals IO3 and IO4 via the inverter 31, and charges the storage battery B1. Further, the power supply device 1 inputs the voltage stored in the storage battery B ⁇ b> 1 from the input / output connection terminals IO ⁇ b> 1 and IO ⁇ b> 2 and outputs it to the inverter 31.
  • the power supply device 1 also for a solar power generation system, for example.
  • the input / output connection terminals IO3 and IO4 of the power supply device 1 are connected to the inverter 31 and a solar panel (not shown).
  • the power supply device 1 inputs the electric power generated with the solar panel from input / output connection terminal IO3, IO4, and charges storage battery B1.
  • the input / output connection terminal IO1 is an example of the “positive electrode side connection terminal” according to the present invention.
  • the input / output connection terminal IO2 is an example of the “negative electrode side connection terminal” according to the present invention.
  • a DC-DC converter 10 is connected between the input / output connection terminals IO1, IO2 and the input / output connection terminals IO3, IO4.
  • the DC-DC converter 10 includes an inductor L1, switching elements Q1 and Q2, and an electrolytic capacitor C1.
  • the switching elements Q1, Q2 are n-type MOS-FETs.
  • the DC-DC converter 10 is a step-up converter when the input / output connection terminals IO1 and IO2 are input, and boosts the DC voltage input from the input / output connection terminals IO1 and IO2 to the input / output connection terminals IO3 and IO4 side. Output to.
  • the DC-DC converter 10 is a step-down converter when the input / output connection terminals IO3 and IO4 are input, and steps down the DC voltage input from the input / output connection terminals IO3 and IO4. Output to the IO1 and IO2 sides.
  • a relay Ry1 is provided between the input / output connection terminal IO1 and the DC-DC converter 10.
  • a relay Ry2 is provided between the input / output connection terminal IO2 and the DC-DC converter 10.
  • Relays Ry1 and Ry2 are AC relays, and their contacts are off during normal times. Then, the relay Ry1 is turned on when a control circuit 12 described later passes a current through the operation coil X1. Similarly, the relay Ry2 is turned on when the control circuit 12 passes a current through the operation coil X2.
  • the relay Ry1 is an example of the “first relay” according to the present invention.
  • the relay Ry2 is an example of the “second relay” according to the present invention.
  • a series circuit 11 of a diode D1, a resistor R1, and a relay Ry3 is connected in parallel to the relay Ry1.
  • the diode D1 prevents backflow when the storage battery B1 is reversely connected to the input / output connection terminals IO1 and IO2.
  • the resistor R1 prevents an inrush current when the storage battery B1 is connected.
  • the relay Ry3 connects or disconnects the series circuit 11 to the input / output connection terminal IO1.
  • the relay Ry3 is a direct current relay, and the contact is off during normal times. Then, the control circuit 12 described later is turned on when a current flows through the operation coil X3.
  • the relay Ry3 is an example of the “third relay” according to the present invention.
  • the power supply device 1 includes a control circuit 12.
  • the control circuit 12 is an example of the “control unit” according to the present invention.
  • the control circuit 12 includes a voltage detection unit 121, a reverse connection determination unit 122, a relay control unit 123, and an error notification unit 124. Further, the control circuit 12 performs switching control of the switching elements Q1, Q2 of the DC-DC converter 10.
  • the control circuit 12 controls the relays Ry1, Ry2, and Ry3 on and off by the relay control unit 123.
  • the voltage detector 121 detects the voltage Vc output from the DC-DC converter 10. Specifically, a voltage dividing circuit including resistors R21 and R22 is connected in parallel to the electrolytic capacitor C1 of the DC-DC converter 10. The voltage detector 121 detects the voltage divided by the resistors R21 and R22.
  • the reverse connection determination unit 122 determines whether or not the voltage detected by the voltage detection unit 121 substantially matches the voltage of the storage battery B1. When the voltages match, the reverse connection determination unit 122 determines that the polarity of the storage battery B1 is correctly connected to the input / output connection terminals IO1 and IO2. When the voltages do not match, the reverse connection determination unit 122 determines that the storage battery B1 is reversely connected to the input / output connection terminals IO1 and IO2. In addition, the reverse connection determination part 122 has memorize
  • the relay control unit 123 Based on the determination result of the reverse connection determination unit 122, the relay control unit 123 causes the current to flow through or stops the operation coils X1, X2, and X3, and turns on and off the relays Ry1, Ry2, and Ry3.
  • relays Ry1, Ry2, and Ry3 are in an off state (hereinafter referred to as a first state).
  • the initial state is, for example, a state where the storage battery B1 is not connected or a state where the control circuit 12 is not driven.
  • the relay control unit 123 causes a current to flow through the operation coils X2 and X3 and turns on the relays Ry2 and Ry3.
  • the relay Ry1 is off.
  • this state is referred to as a second state.
  • the predetermined timing is, for example, when the storage battery B1 is connected to the input / output connection terminals IO1 and IO2. Whether or not the storage battery B1 is connected may be detected by, for example, a sensor or may be detected by a user input.
  • the relay Ry3 When switching from the first state to the second state, the relay Ry3 is turned on after the relay Ry2 is turned on. Since the relay Ry2 is turned on in a non-energized state, a large current does not flow, and an arc can be suppressed. Further, the relay Ry2 can be an inexpensive AC relay.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the direction of the current flowing through the power supply device 1 in the second state.
  • FIG. 2A shows a case where the storage battery B1 is correctly connected, and FIG. Shows when connected.
  • the current from the storage battery B1 flows to the DC-DC converter 10 through the series circuit 11 as shown in FIG. Although the switching elements Q1 and Q2 of the DC-DC converter 10 are off, the current passes through the body diode of the switching element Q2. Electric charges are stored in the electrolytic capacitor C1. Therefore, after a predetermined time has elapsed, the voltage Vc detected by the voltage detection unit 121 substantially matches the storage battery B1. For this reason, when the voltage detected by the voltage detection unit 121 matches the voltage of the storage battery B1, the reverse connection determination unit 122 determines that the storage battery B1 is correctly connected.
  • the diode D1 prevents the backflow of the current and the current does not flow. Therefore, no electric charge is stored in the electrolytic capacitor C1, and the voltage Vc detected by the voltage detection unit 121 does not coincide with the storage battery B1 even if time elapses. For this reason, when the voltage detected by the voltage detection unit 121 does not match the voltage of the storage battery B1, the reverse connection determination unit 122 determines that the storage battery B1 is reversely connected.
  • this state is referred to as a third state.
  • the voltage stored in the storage battery B1 is boosted by the DC-DC converter 10 and output from the input / output connection terminals IO3 and IO4.
  • the relay Ry3 When switching from the second state to the third state, the relay Ry3 is turned off and then the relay Ry3 is turned off. In this case, since the current that flows when the relay Ry1 is on is small, the arc can be suppressed as in the relay Ry2. Further, the relay Ry3 can be an inexpensive AC relay.
  • the error notification unit 124 When the reverse connection determination unit 122 determines that the storage battery B1 is reversely connected in the second state, the error notification unit 124 notifies an error (reverse connection of the storage battery B1).
  • the error notification unit 124 may notify the error by a buzzer or the like. Further, an error signal may be output outside the power supply device 1. In this case, error notification is performed by an external device of the power supply device 1.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the processing of the control circuit 12. At the start of processing, relays Ry1, Ry2, and Ry3 are off.
  • the control circuit 12 determines whether or not the storage battery B1 is connected to the input / output connection terminal IO1 and the input / output connection terminal IO2 (S1). As described above, whether or not the storage battery B1 is connected may be detected by a sensor or may be detected by a user input. When the storage battery B1 is not connected (S1: NO), the control circuit 12 re-executes the process of S1. When the storage battery B1 is connected (S1: YES), the control circuit 12 switches from the first state to the second state (S2).
  • the control circuit 12 waits for a predetermined time (S3) and detects the voltage Vc (S4).
  • the control circuit 12 determines whether or not the detected voltage Vc matches the voltage Vbat of the storage battery B1 (S5).
  • the control circuit 12 switches from the second state to the third state (S6). Then, the control circuit 12 starts driving the DC-DC converter 10 (S7).
  • the control circuit 12 determines that the storage battery B1 is reversely connected, and performs error notification (S8). By performing the error notification, it is possible to perform appropriate processing such as reconnecting the storage battery B1 correctly.
  • the control circuit 12 may turn off the relays Ry1, Ry2, and Ry3, that is, switch to the first state. In this case, the storage battery B1 side and the DC-DC converter 10 side can be completely separated electrically.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of the power supply device 2 according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a case where the power supply device 2 is applied to a HEMS (Home Energy Management System) 100.
  • HEMS Home Energy Management System
  • the input / output connection terminals IO3 and IO4 of the power supply device 2 are connected to the inverter 31 and the power generation device 40.
  • the inverter 31 is connected to the power system 32 and the distribution board 33.
  • the power generation device 40 includes a solar panel 41 and a PV converter 42.
  • the PV converter 42 converts the electric power generated in the solar panel 41 to a constant voltage and outputs it to the power supply device 2 or the inverter 31.
  • the power generation device 40 may be a wind power generation device or a gas power generation device.
  • the power supply device 2 stores the electric power generated by the power generation device 40 in the storage battery B1. Moreover, the power supply device 2 inputs the electric power purchased from the electric power grid
  • the power supply device 2 includes an LLC resonant converter 20 in addition to the configuration of the power supply device 1 according to the first embodiment.
  • the LLC resonant converter 20 includes switching circuits 21 and 22 and a transformer T.
  • the switching circuits 21 and 22 are switching-controlled by a control circuit (not shown).
  • the switching circuit 21 includes a series circuit of switching elements Q31 and Q32 and a series circuit of switching elements Q33 and Q34.
  • the coupling coil N1 of the transformer T is connected to a connection point between the switching elements Q31 and Q32 and a connection point between the switching elements Q33 and Q34.
  • the switching circuit 22 includes a series circuit of switching elements Q41 and Q42 and a series circuit of switching elements Q43 and Q44.
  • the coupling coil N2 of the transformer T is connected to a connection point between the switching elements Q41 and Q42 and a connection point between the switching elements Q43 and Q44.
  • a capacitor C3 is connected to the switching circuit 22.
  • a capacitor C2 and an inductor L2 are connected between the coupling coil N1 of the transformer T and the switching circuit 21.
  • the capacitor C2 and the inductor L2 form an LLC resonance circuit together with the coupling coil N1.
  • the inductor L2 may be a leakage inductance of the transformer T.
  • an LLC resonance circuit is formed by the capacitor C2, the leakage inductance, and the exciting inductance of the transformer T.
  • the power conversion efficiency of the LLC resonant converter 20 is highest when the switching circuits 21 and 22 are operated near 50% duty. For this reason, by controlling the output voltage (input voltage of the LLC resonant converter 20) by the DC-DC converter 10, the power conversion efficiency in the LLC resonant converter 20 can be operated in a high state. Further, it is possible to insulate between the storage battery B1 and a DC voltage bus to which the power generation device 40 and the inverter 31 are connected.
  • the power supply device 2 can detect reverse connection of the storage battery B1 by a control circuit (not shown) as in the first embodiment. Thereby, the influence by reverse connection of storage battery B1 can be suppressed.
  • the detection of the reverse connection of the storage battery B1 is the same as that in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
  • B1 Storage battery C1 ... Electrolytic capacitor C2 ... Capacitor C3 ... Capacitor D1 ... Diodes IO1, IO2, IO3, IO4 ... Input / output connection terminals L1, L2 ... Inductors N1, N2 ... Coupling coils Q1, Q2 ... Switching elements Q31, Q32, Q33 , Q34 ... switching elements Q41, Q42, Q43, Q44 ... switching element R1 ... resistors R21, R22 ... resistors Ry1, Ry2, Ry3 ... relay T ... transformer X1 ... operation coils X1, X2, X3 ... operation coils 1, 2 ... power supply Device 10 ... DC-DC converter 11 ... Series circuit 12 ...
  • Control circuit 20 ... LLC resonant converters 21, 22 ... Switching circuit 31 ... Inverter 32 ... Power system 33 ... Distribution panel 40 ... Power generation device 41 ... Solar panel 42 ... PV converter 100 ... HEMS 121 ... Voltage detection unit 122 ... Reverse connection determination unit 123 ... Relay control unit 124 ... Error notification unit

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  • Dc-Dc Converters (AREA)
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Abstract

 電源装置(1)は、蓄電池(B1)が接続される入出力接続端子(IO1,IO2)と、DC-DCコンバータ(10)との間に設けられたリレー(Ry1,Ry2)と、リレー(Ry1)に並列接続されたリレー(Ry3)と、制御回路(12)とを備えている。リレー(Ry1,Ry2,Ry3)は、初期状態ではオフである。制御回路(12)は、所定タイミングで、リレー(Ry1)をオフ、リレー(Ry2,Ry3)をオンにする。DC-DCコンバータ(10)の出力電圧が所定値以上である場合、制御回路(12)は、リレー(Ry1,Ry2)をオン、リレー(Ry3)をオフにする。これにより、直流電源の逆接続による影響を防止する電源装置を提供する。

Description

電源装置
 本発明は、DC-DCコンバータを備え、直流電源が接続される電源装置に関する。
 夜間に電力系統から供給される電力を蓄電池に蓄電しておき、昼間の負荷増大時や停電時に放電して負荷へ供給するシステム、あるいは、発電機、例えばソーラパネルで発電された電力のうち、余剰電力を蓄電池に蓄電し、負荷電力増大時または停電時等に蓄電した電力を負荷へ供給し、使用することができるシステムなどが提案されている。これらのシステムの敷設時において、施工業者が蓄電池を接続する場合に、誤って極性を逆にして接続したとき、回路中の電子部品、例えば電解コンデンサに、蓄電池から逆極性の電圧が印加され、その電子部品が破壊されるといった問題がある。そこで、特許文献1には、直流電源が誤って逆接続(極性が逆に接続)された場合に、その影響をなくす保護装置が開示されている。
特開2006-271039号公報
 ところで、上述のシステムでは、電力系統は交流であり、蓄電池は直流であるため、負荷へ供給する前段にインバータが必要となる。また、インバータと蓄電池との間に電圧を変圧するためのDC-DCコンバータが必要となる。DC-DCコンバータを用いた場合に、直流電源が逆接続されると、DC-DCコンバータが動作せず、また、DC-DCコンバータの出力段に接続されている平滑用の電解コンデンサ等に影響がおよぶおそれがある。この問題は、特許文献1では解決できない。
 そこで、本発明の目的は、直流電源の逆接続による影響を防止する電源装置を提供することにある。
 本発明に係る電源装置は、直流電源が接続される正極側接続端子および負極側接続端子と、前記正極側接続端子および前記負極側接続端子に接続されたDC-DCコンバータと、前記DC-DCコンバータの出力電圧を検出する電圧検出部と、前記正極側接続端子と前記DC-DCコンバータとの間に接続された第1リレーと、前記負極側接続端子と前記DC-DCコンバータとの間に接続された第2リレーと、前記第1リレーに並列接続された、整流素子、抵抗素子および第3リレーの直列回路と、前記第1リレー、前記第2リレーおよび前記第3リレーがオフの第1状態と、前記第1リレーがオフ、前記第2リレーおよび前記第3リレーがオンの第2状態と、前記第1リレーおよび前記第2リレーがオン、前記第3リレーがオフの第3状態とのいずれかに切り替える制御部と、を備え、前記制御部は、初期状態では前記第1状態にし、所定タイミングで前記第1状態から前記第2状態に切り替え、前記第2状態で前記電圧検出部が検出した電圧が所定値以上である場合、前記第2状態から前記第3状態へと切り替えることを特徴とする。
 この構成では、初期状態の第1状態では、正極側接続端子および負極側接続端子に直流電源を接続しても電流が流れない。第2状態のとき、直流電源からの電流は、直列回路の抵抗素子により制限され、DC-DCコンバータに突入電流が流れることを防止できる。また、第2状態のときに直流電源が逆接続されても、直列回路の整流素子により、DC-DCコンバータには電流が流れない。そして、第2状態で電圧検出部が検出した電圧が所定値以上、例えば、接続した直流電源の電圧値以上である場合、電源装置は、直流電源が正極側接続端子および負極側接続端子に正しく接続されているものと判定する。そして、直流電源からの電流がDC-DCコンバータに流れるように、第3状態に切り替える。これにより、DC-DCコンバータに突入電流が流れることを防止しつつ、直流電源が逆接続されることによる影響を防止できる。
 本発明に係る電源装置の前記第1リレーは直流リレーであり、前記第2リレーおよび前記第3リレーは交流リレーであることが好ましい。
 この構成では、交流リレーを用いることで、アークを抑えることができ、アークによる影響を防止できる。
 本発明に係る電源装置では、前記DC-DCコンバータは昇圧コンバータであることが好ましい。
 本発明に係る電源装置の前記制御部は、前記第2状態で前記電圧検出部が検出した電圧が所定値未満である場合、エラーを報知することが好ましい。
 この構成では、エラー報知することで、直流電源が逆接続されたおそれがあることを報知でき、直流電源の逆接続による影響を防止できる。
 本発明によれば、DC-DCコンバータに突入電流が流れることを防止しつつ、直流電源が逆接続されることによる影響を防止できる。
実施形態1に係る電源装置の回路図 第2状態で電源装置に流れる電流方向について説明するための図であり、図2(A)は、蓄電池を正しく接続した場合、図2(B)は、蓄電池を逆接続した場合を示す図 制御回路の処理を示すフローチャート 実施形態2に係る電源装置の回路図 実施形態2に係る電源装置をHEMSに適用した場合を示す図
(実施形態1)
 図1は、実施形態1に係る電源装置1の回路図である。図1では、電源装置1を夜間蓄電および昼間放電システムに適用した場合を示す。夜間蓄電とは、夜間に電力系統32から買電した電力を蓄電池B1に蓄電することである。昼間放電とは、蓄電池B1に蓄電された電力を負荷(家電製品等)へ供給することである。
 電源装置1は、入出力接続端子IO1,IO2,IO3,IO4を備えている。入出力接続端子IO1,IO2は蓄電池B1に接続される。入出力接続端子IO3,IO4は、インバータ31に接続されている。インバータ31は、電力系統32に接続されている。電源装置1は、電力系統32から買電した電力を、インバータ31を介して入出力接続端子IO3,IO4から入力し、蓄電池B1に充電する。また、電源装置1は、蓄電池B1に蓄電された電圧を入出力接続端子IO1,IO2から入力し、インバータ31へ出力する。
 なお、電源装置1は、例えば、太陽光発電システムにも用いてもよい。この場合、電源装置1の入出力接続端子IO3,IO4は、インバータ31と、不図示のソーラパネルとに接続される。そして、電源装置1は、ソーラパネルで発電された電力を入出力接続端子IO3,IO4から入力し、蓄電池B1に充電する。
 入出力接続端子IO1は、本発明に係る「正極側接続端子」の一例である。入出力接続端子IO2は、本発明に係る「負極側接続端子」の一例である。
 入出力接続端子IO1,IO2と入出力接続端子IO3,IO4との間には、DC-DCコンバータ10が接続されている。DC-DCコンバータ10は、インダクタL1、スイッチング素子Q1,Q2および電解コンデンサC1により構成されている。スイッチング素子Q1,Q2はn型MOS-FETである。DC-DCコンバータ10は、入出力接続端子IO1,IO2を入力とした場合、昇圧コンバータであり、入出力接続端子IO1,IO2から入力された直流電圧を昇圧し、入出力接続端子IO3,IO4側へ出力する。なお、DC-DCコンバータ10は、入出力接続端子IO3,IO4を入力とした場合には、降圧コンバータであり、入出力接続端子IO3,IO4から入力された直流電圧を降圧し、入出力接続端子IO1,IO2側へ出力する。
 入出力接続端子IO1とDC-DCコンバータ10との間にはリレーRy1が設けられている。入出力接続端子IO2とDC-DCコンバータ10との間にはリレーRy2が設けられている。リレーRy1,Ry2は交流リレーであり、平時は接点がオフである。そして、後述の制御回路12が操作コイルX1に電流を流すことで、リレーRy1はオンになる。同様に、制御回路12が操作コイルX2に電流を流すことで、リレーRy2はオンになる。リレーRy1は、本発明に係る「第1リレー」の一例である。リレーRy2は、本発明に係る「第2リレー」の一例である。
 リレーRy1には、ダイオードD1、抵抗R1およびリレーRy3の直列回路11が並列接続されている。ダイオードD1は、入出力接続端子IO1,IO2に蓄電池B1が逆接続された場合に、逆流を防止する。抵抗R1は、蓄電池B1の接続時の突入電流を防止する。リレーRy3は、直列回路11を入出力接続端子IO1に接続し、または遮断する。リレーRy3は直流リレーであり、平時は接点がオフである。そして、後述の制御回路12が操作コイルX3に電流を流すことで、オンになる。リレーRy3は、本発明に係る「第3リレー」の一例である。
 電源装置1は制御回路12を備えている。制御回路12は、本発明に係る「制御部」の一例である。制御回路12は、電圧検出部121、逆接続判定部122、リレー制御部123およびエラー報知部124を有している。また、制御回路12は、DC-DCコンバータ10のスイッチング素子Q1,Q2をスイッチング制御する。なお、制御回路12は、リレー制御部123により、リレーRy1,Ry2,Ry3をオンオフ制御する。
 電圧検出部121は、DC-DCコンバータ10から出力される電圧Vcを検出する。詳しくは、抵抗R21,R22による分圧回路が、DC-DCコンバータ10の電解コンデンサC1に並列接続されている。電圧検出部121は、抵抗R21,R22により分圧された電圧を検出する。
 逆接続判定部122は、電圧検出部121が検出した電圧が、蓄電池B1の電圧と略一致するか否かを判定する。そして、電圧が一致している場合、逆接続判定部122は、蓄電池B1は入出力接続端子IO1,IO2に対し、極性が正しく接続されている、と判定する。電圧が一致していない場合、逆接続判定部122は、蓄電池B1は入出力接続端子IO1,IO2に逆接続されている、と判定する。なお、逆接続判定部122は、予め接続されるべき蓄電池B1の電圧値をメモリに記憶している。
 リレー制御部123は、逆接続判定部122の判定結果に基づき、操作コイルX1,X2,X3に電流を流し、または停止し、リレーRy1,Ry2,Ry3をオンオフする。なお、初期状態では、リレーRy1,Ry2,Ry3はオフの状態(以下、第1状態と言う)である。初期状態とは、例えば、蓄電池B1が接続されていない状態、または、制御回路12が駆動していない状態である。
 第1状態で所定のタイミングで、リレー制御部123は、操作コイルX2,X3に電流を流し、リレーRy2,Ry3をオンにする。このとき、リレーRy1はオフである。以下、このときの状態を第2状態と言う。所定のタイミングは、例えば、入出力接続端子IO1,IO2に蓄電池B1が接続されたときである。蓄電池B1が接続されたか否かは、例えば、センサにより検出してもよいし、ユーザの入力により検出してもよい。
 なお、第1状態から第2状態へ切り替える場合、リレーRy2をオンにした後、リレーRy3をオンにする。リレーRy2は、無通電状態でオンされるため、大電流が流れることがなく、アークを抑えることができる。また、リレーRy2は、安価な交流リレーとすることができる。
 図2は、第2状態で電源装置1に流れる電流方向について説明するための図であり、図2(A)は、蓄電池B1を正しく接続した場合、図2(B)は、蓄電池B1を逆接続した場合を示す。
 第2状態で、蓄電池B1が正しく接続された場合、図2(A)に示すように、蓄電池B1からの電流は、直列回路11を通り、DC-DCコンバータ10へ流れる。DC-DCコンバータ10のスイッチング素子Q1,Q2はオフであるが、電流は、スイッチング素子Q2のボディーダイオードを通る。そして、電解コンデンサC1には電荷が蓄えられる。したがって、一定時間経過後、電圧検出部121が検出する電圧Vcは、蓄電池B1と略一致するようになる。このため、電圧検出部121が検出した電圧が蓄電池B1の電圧と一致した場合、逆接続判定部122は、蓄電池B1が正しく接続されていると判定する。
 また、初期状態(第1状態)から第2状態へと切り替えた場合、抵抗R1により電流が制限されるため、DC-DCコンバータ10の電解コンデンサC1に突入電流が流れることを防止できる。
 第2状態で、蓄電池B1が逆接続された場合、図2(B)に示すように、ダイオードD1により、電流の逆流が防止され、電流は流れない。したがって、電解コンデンサC1には電荷が蓄えられず、時間が経過しても、電圧検出部121が検出する電圧Vcは、蓄電池B1と一致しない。このため、電圧検出部121が検出した電圧が蓄電池B1の電圧と一致しない場合、逆接続判定部122は、蓄電池B1が逆接続されていると判定する。
 第2状態において、蓄電池B1が正しく接続されていると逆接続判定部122が判定した場合、リレー制御部123は、操作コイルX1に電流を流すことにより、リレーRy1をオンにする。そして、リレー制御部123は、操作コイルX3への電流を停止し、リレーRy3をオフにする。リレーRy2はオンのままである。以下、このときの状態を第3状態と言う。この第3状態で、蓄電池B1に蓄電された電圧は、DC-DCコンバータ10で昇圧され、入出力接続端子IO3,IO4から出力される。
 なお、第2状態から第3状態へ切り替える場合、リレーRy1をオンにした後、リレーRy3をオフにする。この場合、リレーRy1のオン時に流れる電流は小さいため、リレーRy2と同様に、アークを抑えることができる。また、リレーRy3は、安価な交流リレーとすることができる。
 エラー報知部124は、第2状態で、蓄電池B1が逆接続されていると逆接続判定部122が判定した場合、エラー(蓄電池B1の逆接続)を報知する。エラー報知部124は、ブザー等によりエラーを報知してもよい。また、電源装置1の外部にエラー信号を出力するようにしてもよい。この場合、電源装置1の外部機器でエラー報知が行われる。
 図3は、制御回路12の処理を示すフローチャートである。なお、処理開始時は、リレーRy1,Ry2,Ry3はオフである。
 制御回路12は、蓄電池B1が入出力接続端子IO1と入出力接続端子IO2とに接続されたか否かを判定する(S1)。前記のように、蓄電池B1が接続されたか否かは、センサにより検出してもよいし、ユーザの入力により検出してもよい。蓄電池B1が接続されていない場合(S1:NO)、制御回路12はS1の処理を再実行する。蓄電池B1が接続された場合(S1:YES)、制御回路12は、第1状態から第2状態へ切り替える(S2)。
 制御回路12は所定時間待機し(S3)、電圧Vcを検出する(S4)。制御回路12は、検出した電圧Vcが、蓄電池B1の電圧Vbatと一致するか否かを判定する(S5)。電圧Vcが電圧Vbatと一致する場合(S5:YES)、制御回路12は、第2状態から第3状態へと切り替える(S6)。そして、制御回路12は、DC-DCコンバータ10の駆動を開始する(S7)。
 一方、電圧Vcが電圧Vbatと一致しない場合(S5:NO)、制御回路12は、蓄電池B1が逆接続されたと判定し、エラー報知を行う(S8)。エラー報知を行うことで、蓄電池B1を正しく接続し直すなど、適切な処理を行うことができる。なお、蓄電池B1が逆接続されたと判定した場合、制御回路12は、リレーRy1,Ry2,Ry3をオフ、すなわち、第1状態に切り替えるようにしてもよい。この場合、蓄電池B1側と、DC-DCコンバータ10側とを、電気的に完全に切り離すことができる。
(実施形態2)
 図4は、実施形態2に係る電源装置2の回路図である。図5は、電源装置2を、HEMS(HomeEnergy Management System)100に適用した場合を示す図である。
 電源装置2の入出力接続端子IO3,IO4は、インバータ31および発電装置40に接続されている。インバータ31は、電力系統32および分電盤33に接続されている。発電装置40は、ソーラパネル41およびPVコンバータ42を備えている。PVコンバータ42は、ソーラパネル41で発生した電力を定電圧化し、電源装置2またはインバータ31へ出力する。なお、発電装置40は、風力発電装置またはガス発電装置等であってもよい。
 電源装置2は、発電装置40で発電された電力を蓄電池B1へ蓄電する。また、電源装置2は、電力系統32から買電した電力を、インバータ31を介して入出力接続端子IO3,IO4から入力し、蓄電池B1に充電する。さらに、電源装置1は、蓄電池B1に蓄電された電圧を入出力接続端子IO1,IO2から入力し、インバータ31へ出力する。
 本実施形態に係る電源装置2は、実施形態1に係る電源装置1の構成に加え、LLC共振コンバータ20を備えている。LLC共振コンバータ20は、スイッチング回路21,22およびトランスTを備えている。スイッチング回路21,22は、不図示の制御回路によりスイッチング制御される。
 スイッチング回路21は、スイッチング素子Q31,Q32の直列回路と、スイッチング素子Q33,Q34の直列回路とで構成されている。トランスTの結合コイルN1は、スイッチング素子Q31,Q32の接続点と、スイッチング素子Q33,Q34の接続点とに接続されている。
 スイッチング回路22は、スイッチング素子Q41,Q42の直列回路と、スイッチング素子Q43,Q44の直列回路とで構成されている。トランスTの結合コイルN2は、スイッチング素子Q41,Q42の接続点と、スイッチング素子Q43,Q44の接続点とに接続されている。スイッチング回路22には、キャパシタC3が接続されている。
 また、トランスTの結合コイルN1と、スイッチング回路21との間には、キャパシタC2とインダクタL2とが接続されている。キャパシタC2とインダクタL2とは、結合コイルN1と共にLLC共振回路を形成している。なお、インダクタL2はトランスTの漏れインダクタンスであってもよく、この場合、キャパシタC2と、漏れインダクタンスと、トランスTの励磁インダクタンスとでLLC共振回路を形成する。
 LLC共振コンバータ20の電力変換効率は、スイッチング回路21,22を50%ディーティ付近で動作させたときが最も高い。このため、DC-DCコンバータ10で出力電圧(LLC共振コンバータ20の入力電圧)を制御することで、LLC共振コンバータ20における電力変換効率を高い状態で動作させることができる。また、蓄電池B1と、発電装置40およびインバータ31とが接続される直流電圧バスとの間を絶縁することができる。
 本実施形態に係る電源装置2は、実施形態1と同様に、不図示の制御回路により、蓄電池B1の逆接続を検出することができる。これにより、蓄電池B1の逆接続による影響を抑制できる。蓄電池B1の逆接続の検出については、実施形態1と同じであるため、説明は省略する。
B1…蓄電池
C1…電解コンデンサ
C2…キャパシタ
C3…キャパシタ
D1…ダイオード
IO1,IO2,IO3,IO4…入出力接続端子
L1,L2…インダクタ
N1,N2…結合コイル
Q1,Q2…スイッチング素子
Q31,Q32,Q33,Q34…スイッチング素子
Q41,Q42,Q43,Q44…スイッチング素子
R1…抵抗
R21,R22…抵抗
Ry1,Ry2,Ry3…リレー
T…トランス
X1…操作コイル
X1,X2,X3…操作コイル
1,2…電源装置
10…DC-DCコンバータ
11…直列回路
12…制御回路
20…LLC共振コンバータ
21,22…スイッチング回路
31…インバータ
32…電力系統
33…分電盤
40…発電装置
41…ソーラパネル
42…PVコンバータ
100…HEMS
121…電圧検出部
122…逆接続判定部
123…リレー制御部
124…エラー報知部

Claims (4)

  1.  直流電源が接続される正極側接続端子および負極側接続端子と、
     前記正極側接続端子および前記負極側接続端子に接続されたDC-DCコンバータと、
     前記DC-DCコンバータの出力電圧を検出する電圧検出部と、
     前記正極側接続端子と前記DC-DCコンバータとの間に接続された第1リレーと、
     前記負極側接続端子と前記DC-DCコンバータとの間に接続された第2リレーと、
     前記第1リレーに並列接続された、整流素子、抵抗素子および第3リレーの直列回路と、
     前記第1リレー、前記第2リレーおよび前記第3リレーがオフの第1状態と、前記第1リレーがオフ、前記第2リレーおよび前記第3リレーがオンの第2状態と、前記第1リレーおよび前記第2リレーがオン、前記第3リレーがオフの第3状態とのいずれかに切り替える制御部と、
     を備え、
     前記制御部は、
     初期状態では前記第1状態にし、所定タイミングで前記第1状態から前記第2状態に切り替え、前記第2状態で前記電圧検出部が検出した電圧が所定値以上である場合、前記第2状態から前記第3状態へと切り替える、
     電源装置。
  2.  前記第1リレーは直流リレーであり、前記第2リレーおよび前記第3リレーは交流リレーである、
     請求項1に記載の電源装置。
  3.  前記DC-DCコンバータは昇圧コンバータである、
     請求項1または2に記載の電源装置。
  4.  前記制御部は、
     前記第2状態で前記電圧検出部が検出した電圧が所定値未満である場合、エラーを報知する、
     請求項1から3のいずれかに記載の電源装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107478947A (zh) * 2017-08-16 2017-12-15 艾德克斯电子(南京)有限公司 一种sense防反接或漏接的方法
WO2019054138A1 (ja) * 2017-09-15 2019-03-21 株式会社村田製作所 蓄電装置用昇降圧装置及び蓄電装置
JP2021197868A (ja) * 2020-06-17 2021-12-27 ニチコン株式会社 蓄電システム

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005318690A (ja) * 2004-04-27 2005-11-10 Sanyo Electric Co Ltd インバータモジュール
JP2008167620A (ja) * 2007-01-04 2008-07-17 Toyota Motor Corp 車両の電源装置および車両
JP2014138473A (ja) * 2013-01-16 2014-07-28 Toyota Motor Corp 電源システムおよびそれを搭載する車両

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005318690A (ja) * 2004-04-27 2005-11-10 Sanyo Electric Co Ltd インバータモジュール
JP2008167620A (ja) * 2007-01-04 2008-07-17 Toyota Motor Corp 車両の電源装置および車両
JP2014138473A (ja) * 2013-01-16 2014-07-28 Toyota Motor Corp 電源システムおよびそれを搭載する車両

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107478947A (zh) * 2017-08-16 2017-12-15 艾德克斯电子(南京)有限公司 一种sense防反接或漏接的方法
WO2019054138A1 (ja) * 2017-09-15 2019-03-21 株式会社村田製作所 蓄電装置用昇降圧装置及び蓄電装置
JPWO2019054138A1 (ja) * 2017-09-15 2020-07-09 株式会社村田製作所 蓄電装置用昇降圧装置及び蓄電装置
US10826318B2 (en) 2017-09-15 2020-11-03 Murata Manufacturing Co., Ltd. Voltage increasing and decreasing device for power storage apparatus and power storage apparatus
JP2021197868A (ja) * 2020-06-17 2021-12-27 ニチコン株式会社 蓄電システム
JP7405704B2 (ja) 2020-06-17 2023-12-26 ニチコン株式会社 蓄電システム

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