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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024171940
(43)【公開日】2024-12-12
(54)【発明の名称】充電システム
(51)【国際特許分類】
H02J 7/16 20060101AFI20241205BHJP
【ＦＩ】
H02J7/16
【審査請求】有
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023089316
(22)【出願日】2023-05-31
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2024-10-22
(71)【出願人】
【識別番号】000195959
【氏名又は名称】西芝電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100145816
【弁理士】
【氏名又は名称】鹿股 俊雄
(74)【代理人】
【識別番号】100195718
【弁理士】
【氏名又は名称】市橋 俊規
(74)【代理人】
【識別番号】100196003
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 太郎
(72)【発明者】
【氏名】光嶋 久夫
(72)【発明者】
【氏名】黒田 弘人
【テーマコード（参考）】
5G060
【Ｆターム（参考）】
5G060CA02
5G060CA06
(57)【要約】
【課題】充電システムにおける制御をシンプルにし、二次電池への充電電流の不必要な変動を防止し、二次電池の過充電を防止する充電システムを提供する。
【解決手段】充電システムは、交流電圧指令値Ｒ１に基づいて、発電機Ｇ１の出力電圧を制御する自動電圧調整器２ａと、発電機Ｇ１が発生させる交流電力を直流電力に変換する整流回路３ａと、整流回路３ａと二次電池Ｂとを接続する第１電流路４１ａと、二次電池Ｂの充電電流を検出する電流検出部５と、二次電池Ｂの端子電圧を検出する電圧検出部６と、充電電流および端子電圧のうちの少なくとも一方に基づいて、充電電流の値および端子電圧の値が二次電池Ｂの充電に適した値となるように、交流電圧指令値Ｒ１を決定し、決定された交流電圧指令値Ｒ１を自動電圧調整器２ａに伝達する交流電圧指令生成部７ａと、を具備する。
【選択図】図１
【解決手段】充電システムは、交流電圧指令値Ｒ１に基づいて、発電機Ｇ１の出力電圧を制御する自動電圧調整器２ａと、発電機Ｇ１が発生させる交流電力を直流電力に変換する整流回路３ａと、整流回路３ａと二次電池Ｂとを接続する第１電流路４１ａと、二次電池Ｂの充電電流を検出する電流検出部５と、二次電池Ｂの端子電圧を検出する電圧検出部６と、充電電流および端子電圧のうちの少なくとも一方に基づいて、充電電流の値および端子電圧の値が二次電池Ｂの充電に適した値となるように、交流電圧指令値Ｒ１を決定し、決定された交流電圧指令値Ｒ１を自動電圧調整器２ａに伝達する交流電圧指令生成部７ａと、を具備する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
交流電圧指令値に基づいて、発電機の出力電圧を制御する自動電圧調整器と、
前記発電機が発生させる交流電力を直流電力に変換する整流回路と、
前記整流回路と二次電池とを接続する第１電流路と、
前記二次電池の充電電流を検出する電流検出部と、
前記二次電池の端子電圧を検出する電圧検出部と、
前記充電電流および前記端子電圧のうちの少なくとも一方に基づいて、前記充電電流の値および前記端子電圧の値が前記二次電池の充電に適した値となるように、前記交流電圧指令値を決定し、決定された前記交流電圧指令値を前記自動電圧調整器に伝達する交流電圧指令生成部と
を具備する
充電システム。
前記発電機が発生させる交流電力を直流電力に変換する整流回路と、
前記整流回路と二次電池とを接続する第１電流路と、
前記二次電池の充電電流を検出する電流検出部と、
前記二次電池の端子電圧を検出する電圧検出部と、
前記充電電流および前記端子電圧のうちの少なくとも一方に基づいて、前記充電電流の値および前記端子電圧の値が前記二次電池の充電に適した値となるように、前記交流電圧指令値を決定し、決定された前記交流電圧指令値を前記自動電圧調整器に伝達する交流電圧指令生成部と
を具備する
充電システム。
【請求項2】
第２交流電圧指令値に基づいて、第２発電機の出力電圧を制御する第２自動電圧調整器と、
前記第２発電機が発生させる交流電力を直流電力に変換する第２整流回路と、
前記第２整流回路と前記二次電池とを接続する第２電流路と、
前記第２交流電圧指令値を前記第２自動電圧調整器に伝達する第２交流電圧指令生成部と
を更に具備し、
前記第２交流電圧指令生成部は、前記充電電流および前記端子電圧のうちの少なくとも一方、または、前記交流電圧指令生成部から受け取る指令値に基づいて、前記充電電流の値および前記端子電圧の値が前記二次電池の充電に適した値となるように、前記第２交流電圧指令値を決定する
請求項１に記載の充電システム。
前記第２発電機が発生させる交流電力を直流電力に変換する第２整流回路と、
前記第２整流回路と前記二次電池とを接続する第２電流路と、
前記第２交流電圧指令値を前記第２自動電圧調整器に伝達する第２交流電圧指令生成部と
を更に具備し、
前記第２交流電圧指令生成部は、前記充電電流および前記端子電圧のうちの少なくとも一方、または、前記交流電圧指令生成部から受け取る指令値に基づいて、前記充電電流の値および前記端子電圧の値が前記二次電池の充電に適した値となるように、前記第２交流電圧指令値を決定する
請求項１に記載の充電システム。
【請求項3】
前記交流電圧指令生成部は、前記第２交流電圧指令生成部に前記指令値を送信することにより、前記第２交流電圧指令値の決定に関与するマスター側の指令生成部であり、
前記第２交流電圧指令生成部は、前記交流電圧指令生成部から前記指令値を受け取るスレーブ側の指令生成部である
請求項２に記載の充電システム。
前記第２交流電圧指令生成部は、前記交流電圧指令生成部から前記指令値を受け取るスレーブ側の指令生成部である
請求項２に記載の充電システム。
【請求項4】
前記整流回路から前記二次電池に向けて流れる第１直流電流を検出する第１電流検出器と、
前記第２整流回路から前記二次電池に向けて流れる第２直流電流を検出する第２電流検出器と
を備え、
前記交流電圧指令生成部は、前記第１直流電流の増加に応じて前記交流電圧指令値を低下させ、前記第１直流電流の低下に応じて前記交流電圧指令値を増加させる第１ドループ特性を有し、
前記第２交流電圧指令生成部は、前記第２直流電流の増加に応じて前記第２交流電圧指令値を低下させ、前記第２直流電流の低下に応じて前記第２交流電圧指令値を増加させる第２ドループ特性を有する
請求項２に記載の充電システム。
前記第２整流回路から前記二次電池に向けて流れる第２直流電流を検出する第２電流検出器と
を備え、
前記交流電圧指令生成部は、前記第１直流電流の増加に応じて前記交流電圧指令値を低下させ、前記第１直流電流の低下に応じて前記交流電圧指令値を増加させる第１ドループ特性を有し、
前記第２交流電圧指令生成部は、前記第２直流電流の増加に応じて前記第２交流電圧指令値を低下させ、前記第２直流電流の低下に応じて前記第２交流電圧指令値を増加させる第２ドループ特性を有する
請求項２に記載の充電システム。
【請求項5】
前記第１電流路は、負荷に電力を供給する直流母線に接続されている
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の充電システム。
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の充電システム。
【請求項6】
前記交流電圧指令生成部は、
前記二次電池の充電前期において、少なくとも前記充電電流に基づいて、前記二次電池に定電流充電が行われるよう前記交流電圧指令値を決定し、
前記二次電池の充電後期において、少なくとも前記端子電圧に基づいて、前記二次電池に定電圧充電が行われるよう前記交流電圧指令値を決定する
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の充電システム。
前記二次電池の充電前期において、少なくとも前記充電電流に基づいて、前記二次電池に定電流充電が行われるよう前記交流電圧指令値を決定し、
前記二次電池の充電後期において、少なくとも前記端子電圧に基づいて、前記二次電池に定電圧充電が行われるよう前記交流電圧指令値を決定する
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の充電システム。
【請求項7】
前記発電機を更に具備し、
前記自動電圧調整器は、前記発電機が出力する交流電圧の値を検出し、当該値が前記交流電圧指令値に対応した値になるよう、前記発電機の界磁コイルに付与する界磁電圧を制御する
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の充電システム。
前記自動電圧調整器は、前記発電機が出力する交流電圧の値を検出し、当該値が前記交流電圧指令値に対応した値になるよう、前記発電機の界磁コイルに付与する界磁電圧を制御する
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の充電システム。
【請求項8】
前記整流回路は、制御不要な電気部品のみによって構成されている
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の充電システム。
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、充電システムに関する。
【背景技術】
【0002】
発電機が出力する交流電力を用いて、二次電池を充電する技術が知られている。
【0003】
【0004】
半導体電力変換装置は、交流電圧を整流して直流に変換し、ＰＷＭ制御によって、出力する直流電圧もしくは直流電流の大きさを変更する。
【0005】
直流電圧／電流指令生成回路は、直流電流が一定となるように、半導体電力変換装置を制御する。
【0006】
自動電圧調整器（ＡＶＲ）による交流発電機の制御と、直流電圧／電流指令生成回路による半導体電力変換装置の制御とが互いに影響しあい、二次電池への充電電流が所望の値とならず、充電電流が増減する。
【0007】
例えば、図１３に例示されるように、半導体電力変換装置の直流電流出力が減少すると（Ａ１）、直流電圧／電流指令生成回路は、直流電流指令値を増加させる（Ａ２）。直流電流指令値が増加すると、半導体電力変換装置の直流電流出力が増加し（Ａ３）、交流発電機の交流電流出力が増加する（Ａ４）。交流電流出力が増加すると、交流発電機が出力する交流電圧が減少し（Ａ５）、自動電圧調整器（ＡＶＲ）は、交流電圧指令値を増加させる（Ａ６）。交流電圧指令値が増加すると、交流発電機が出力する交流電圧が増加し（Ａ７）、半導体電力変換装置の直流電流出力が増加する（Ａ８）。半導体電力変換装置の直流電流出力が増加すると、直流電圧／電流指令生成回路は、直流電流指令値を減少させる（Ａ９）。直流電流指令値が減少すると、半導体電力変換装置の直流電流出力が減少し（Ａ１０）、交流発電機の交流電流出力が減少する（Ａ１１）。交流電流出力が減少すると、交流発電機が出力する交流電圧が増加し（Ａ１２）、自動電圧調整器（ＡＶＲ）は、交流電圧指令値を減少させる（Ａ１３）。交流電圧指令値が減少すると、交流発電機が出力する交流電圧が減少し（Ａ１４）、半導体電力変換装置の直流電流出力が減少する（Ａ１）。
【0008】
以上のとおり、図１２および図１３に記載の例では、自動電圧調整器（ＡＶＲ）による制御と、直流電圧／電流指令生成回路による制御とからなる２つの制御が存在し、２つの制御が互いに干渉して直流電流が変動する。直流電流が変動すると、二次電池が過充電となる場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
そこで、本発明の目的は、充電システムにおける制御をシンプルにし、二次電池への充電電流の不必要な変動を防止し、二次電池の過充電を防止する充電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するために、本発明の実施形態における充電システムは、交流電圧指令値に基づいて、発電機の出力電圧を制御する自動電圧調整器と、前記発電機が発生させる交流電力を直流電力に変換する整流回路と、前記整流回路と二次電池とを接続する第１電流路と、前記二次電池の充電電流を検出する電流検出部と、前記二次電池の端子電圧を検出する電圧検出部と、前記充電電流および前記端子電圧のうちの少なくとも一方に基づいて、前記充電電流の値および前記端子電圧の値が前記二次電池の充電に適した値となるように、前記交流電圧指令値を決定し、決定された前記交流電圧指令値を前記自動電圧調整器に伝達する交流電圧指令生成部と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明により、充電システムにおける制御をシンプルにし、二次電池への充電電流の不必要な変動を防止し、二次電池の過充電を防止する充電システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、実施形態における充電システム１００に関して、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、同じ機能を有する部材、部位については、同一の符号が付され、同一の符号が付されている部材、部位について、繰り返しの説明は省略される。
【0014】
（用語の定義）
本明細書において、「指令値」とは、指令用数値を表現可能な任意形式のデータあるいは指令用数値を表現可能な任意形式の信号を意味する。換言すれば、指令値は、指令用数値を含むデータであってもよいし、指令用数値を含む信号であってもよい。信号の強度によって、指令用数値が表現されていてもよい。
本明細書において、「指令値」とは、指令用数値を表現可能な任意形式のデータあるいは指令用数値を表現可能な任意形式の信号を意味する。換言すれば、指令値は、指令用数値を含むデータであってもよいし、指令用数値を含む信号であってもよい。信号の強度によって、指令用数値が表現されていてもよい。
【0015】
（第１の実施形態）
図１乃至図３を参照して、第１の実施形態における充電システム１００Ａについて説明する。図１は、第１の実施形態における充電システム１００Ａの構成の一例を模式的に示す図である。図２は、二次電池Ｂの充電電流の値Ｉ、二次電池Ｂの端子電圧の値Ｖ、および、交流電圧指令値Ｒ１の時間変化の一例を示す図である。図３は、第１の実施形態の第１変形例における充電システム１００Ａの構成を模式的に示す図である。
図１乃至図３を参照して、第１の実施形態における充電システム１００Ａについて説明する。図１は、第１の実施形態における充電システム１００Ａの構成の一例を模式的に示す図である。図２は、二次電池Ｂの充電電流の値Ｉ、二次電池Ｂの端子電圧の値Ｖ、および、交流電圧指令値Ｒ１の時間変化の一例を示す図である。図３は、第１の実施形態の第１変形例における充電システム１００Ａの構成を模式的に示す図である。
【0016】
（構成・作用）
図１に記載の例では、充電システム１００Ａは、自動電圧調整器２ａと、整流回路３ａと、第１電流路４１ａと、電流検出部５と、電圧検出部６と、交流電圧指令生成部７ａと、を具備する。
図１に記載の例では、充電システム１００Ａは、自動電圧調整器２ａと、整流回路３ａと、第１電流路４１ａと、電流検出部５と、電圧検出部６と、交流電圧指令生成部７ａと、を具備する。
【0017】
図１に記載の例では、発電機Ｇ１（より具体的には、交流発電機）は、原動機Ｅ１によって駆動される。発電機Ｇ１は、一定の周波数の交流電力を出力する。また、発電機Ｇ１は、一定の電圧値の交流電圧を出力可能である。
【0018】
自動電圧調整器２ａ（ＡＶＲ）は、交流電圧指令値Ｒ１に基づいて、発電機Ｇ１（より具体的には、交流発電機）の出力電圧を制御する。
【0019】
例えば、自動電圧調整器２ａは、発電機Ｇ１が出力する交流電圧の値Ｔ１を検出し、当該値Ｔ１が一定になるよう、発電機Ｇ１の界磁コイルＣ１に付与する界磁電圧を制御する。また、交流電圧指令値Ｒ１が変化する場合には、自動電圧調整器２ａは、発電機Ｇ１の出力電圧が交流電圧指令値Ｒ１となるよう、発電機Ｇ１の出力電圧を制御する。例えば、自動電圧調整器２ａは、発電機Ｇ１が出力する交流電圧の値Ｔ１を検出し、当該値Ｔ１が交流電圧指令値Ｒ１に対応した値になるよう、発電機Ｇ１の界磁コイルＣ１に付与する界磁電圧を制御する。
【0020】
整流回路３ａは、発電機Ｇ１が発生させる交流電力を直流電力に変換する。
【0021】
第１電流路４１ａは、整流回路３ａと、二次電池Ｂとを接続する。二次電池Ｂは、複数の電池セルを含む電池モジュールを有していてもよく、複数の電池モジュールを含む電池パックを有していてもよい。また、充電システム１００Ａは、二次電池Ｂの保護、および／または、二次電池Ｂの状態を監視するバッテリマネジメントユニットＭを有していてもよい。
【0022】
電流検出部５は、二次電池Ｂの充電電流を検出する。電流検出部５としては、例えば、ＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）、または、電流プローブ等が使用される。図１に記載の例では、電流検出部５は、整流回路３ａと二次電池Ｂとの間の第１電線Ｌ１を流れる直流電流を検出する。なお、電流検出部５は、二次電池Ｂの充電電流を実質的に検出可能な限りにおいて、どのような構成であってもよい。
【0023】
電圧検出部６は、二次電池Ｂの端子電圧を検出する。電圧検出部６としては、例えば、分圧器、アイソレータなどが使用される。図１に記載の例では、電圧検出部６は、整流回路３ａと二次電池Ｂとの間の第１電線Ｌ１における直流電圧を検出する。電圧検出部６は、二次電池Ｂの端子電圧を実質的に検出可能な限りにおいて、どのような構成であってもよい。電流検出部５、および／または、電圧検出部６は、バッテリマネジメントユニットＭに組み込まれていてもよい。
【0024】
交流電圧指令生成部７ａは、二次電池Ｂの充電電流を示す第１信号Ｓ１を電流検出部５から受け取る。交流電圧指令生成部７ａは、二次電池Ｂの端子電圧を示す第２信号Ｓ２を電圧検出部６から受け取る。
【0025】
交流電圧指令生成部７ａは、上述の充電電流および上述の端子電圧のうちの少なくとも一方に基づいて、充電電流の値および端子電圧の値が二次電池Ｂの充電に適した値となるように、交流電圧指令値Ｒ１を決定する。また、交流電圧指令生成部７ａは、決定された交流電圧指令値Ｒ１を自動電圧調整器２ａに伝達する。
【0026】
交流電圧指令生成部７ａによる交流電圧指令値Ｒ１の決定は、ハードウェア（例えば、電気回路）によって行われてもよく、コンピュータ上で交流電圧指令値を決定するプログラムを実行することにより行われてもよい。換言すれば、交流電圧指令生成部７ａは、ハードウェアによって実現されていてもよく、コンピュータ上で実行されるソフトウェアによって実現されていてもよい。
【0027】
図２には、二次電池Ｂの充電時において、二次電池Ｂの充電電流の値Ｉ、二次電池Ｂの端子電圧の値Ｖ、および、交流電圧指令値Ｒ１の時間変化の一例が示されている。
【0028】
（効果）
第１の実施形態では、充電システム１００Ａにおける制御がシンプルである。また、図１２および図１３に示された従来例のように、交流発電機の制御と、半導体電力変換装置の制御とが互いに干渉することに起因して、充電電流が変動することがない。その結果、二次電池Ｂへの充電電流が安定的に制御され、二次電池Ｂの過充電が発生しない。また、二次電池Ｂの過熱が発生せず、二次電池Ｂが発火することもない。
第１の実施形態では、充電システム１００Ａにおける制御がシンプルである。また、図１２および図１３に示された従来例のように、交流発電機の制御と、半導体電力変換装置の制御とが互いに干渉することに起因して、充電電流が変動することがない。その結果、二次電池Ｂへの充電電流が安定的に制御され、二次電池Ｂの過充電が発生しない。また、二次電池Ｂの過熱が発生せず、二次電池Ｂが発火することもない。
【0029】
（任意付加的な構成）
続いて、図１乃至図３を参照して、第１の実施形態における充電システム１００Ａ、あるいは、後述の第２の実施形態における充電システム１００Ｂにおいて採用可能な任意付加的な構成について説明する。
続いて、図１乃至図３を参照して、第１の実施形態における充電システム１００Ａ、あるいは、後述の第２の実施形態における充電システム１００Ｂにおいて採用可能な任意付加的な構成について説明する。
【0030】
（負荷９３）
図３に例示されるように、整流回路３ａと二次電池Ｂとを接続する第１電流路４１ａは、負荷９３に電力を供給する直流母線９１に接続されていてもよい。図３に記載の例では、整流回路３ａと二次電池Ｂとを接続する第１電流路４１ａは、第１電線Ｌ１と、第２電線Ｌ２とを含む。第１電流路４１ａの一部は、直流母線９１によって構成されていてもよい。図３に記載の例では、第１電線Ｌ１は、直流母線９１と二次電池Ｂとを接続する。また、第２電線Ｌ２は、整流回路３ａと直流母線９１とを接続する。
図３に例示されるように、整流回路３ａと二次電池Ｂとを接続する第１電流路４１ａは、負荷９３に電力を供給する直流母線９１に接続されていてもよい。図３に記載の例では、整流回路３ａと二次電池Ｂとを接続する第１電流路４１ａは、第１電線Ｌ１と、第２電線Ｌ２とを含む。第１電流路４１ａの一部は、直流母線９１によって構成されていてもよい。図３に記載の例では、第１電線Ｌ１は、直流母線９１と二次電池Ｂとを接続する。また、第２電線Ｌ２は、整流回路３ａと直流母線９１とを接続する。
【0031】
図３に記載の例では、発電機Ｇ１は、二次電池Ｂの充電と、負荷９３への電力の供給とを同時に実行可能である。より具体的には、発電機Ｇ１は、少なくとも整流回路３ａ、および、第１電流路４１ａ（より具体的には、第２電線Ｌ２および第１電線Ｌ１）を介して、二次電池Ｂに電力を供給する。また、発電機Ｇ１は、少なくとも整流回路３ａ、第２電線Ｌ２、および、直流母線９１を介して、負荷９３に電力を供給する。
【0032】
負荷９３は、直流負荷９３ａによって構成されていてもよい。代替的に、あるいは、付加的に、負荷９３は、直交変換装置９３ｂと交流負荷９３ｃとの組み合わせによって構成されていてもよい。直流負荷９３ａは、直流母線９１から供給される直流電力を消費し、交流負荷９３ｃは、直流母線９１から、直交変換装置９３ｂを介して供給される交流電力を消費する。
【0033】
また、負荷９３は、直流／直流間変換装置９３ｄと直流負荷９３ａとの組合せによって構成されてもよい。
【0034】
図３に記載の例では、二次電池Ｂの過充電、二次電池Ｂの過熱、および、二次電池Ｂからの発火を防止しつつ、二次電池Ｂへの充電と、負荷９３への電力供給との両方を実行可能である。
【0035】
（定電流充電、および、定電圧充電）
図１あるいは図３に記載の例において、交流電圧指令生成部７ａは、二次電池Ｂの充電前期Ｐ１（図２を参照。）において、少なくとも二次電池Ｂの充電電流に基づいて（より具体的には、少なくとも二次電池Ｂの充電電流および二次電池Ｂの端子電圧に基づいて）、二次電池Ｂに定電流充電が行われるよう交流電圧指令値Ｒ１を決定し、決定された交流電圧指令値Ｒ１を自動電圧調整器２ａに伝達してもよい。充電前期に定電流充電が行われることにより、二次電池Ｂを迅速に充電することができる。
図１あるいは図３に記載の例において、交流電圧指令生成部７ａは、二次電池Ｂの充電前期Ｐ１（図２を参照。）において、少なくとも二次電池Ｂの充電電流に基づいて（より具体的には、少なくとも二次電池Ｂの充電電流および二次電池Ｂの端子電圧に基づいて）、二次電池Ｂに定電流充電が行われるよう交流電圧指令値Ｒ１を決定し、決定された交流電圧指令値Ｒ１を自動電圧調整器２ａに伝達してもよい。充電前期に定電流充電が行われることにより、二次電池Ｂを迅速に充電することができる。
【0036】
図１あるいは図３に記載の例において、交流電圧指令生成部７ａは、二次電池Ｂの充電後期Ｐ２（図２を参照。）において、少なくとも二次電池Ｂの端子電圧に基づいて（より具体的には、少なくとも二次電池Ｂの充電電流および二次電池Ｂの端子電圧に基づいて）、二次電池Ｂに定電圧充電が行われるよう交流電圧指令値Ｒ１を決定し、決定された交流電圧指令値Ｒ１を自動電圧調整器２ａに伝達してもよい。充電後期に定電圧充電が行われることにより、二次電池Ｂの過充電が防止される。
【0037】
（定電流充電から定電圧充電への切り替え）
交流電圧指令生成部７ａは、二次電池Ｂの端子電圧の値Ｖが所定の閾値ＴＨ１に達することに応じて、二次電池Ｂの充電方式が定電流充電から定電圧充電に切り替えられるよう、交流電圧指令値Ｒ１を決定してもよい。
交流電圧指令生成部７ａは、二次電池Ｂの端子電圧の値Ｖが所定の閾値ＴＨ１に達することに応じて、二次電池Ｂの充電方式が定電流充電から定電圧充電に切り替えられるよう、交流電圧指令値Ｒ１を決定してもよい。
【0038】
図２に記載の例では、二次電池Ｂの端子電圧の値Ｖが所定の閾値ＴＨ１に達する前の状態では、交流電圧指令生成部７ａは、交流電圧指令値Ｒ１が徐々に増加するように、交流電圧指令値Ｒ１を決定し、決定された交流電圧指令値Ｒ１を自動電圧調整器２ａに伝達する。こうして、二次電池Ｂの端子電圧の値Ｖが所定の閾値ＴＨ１に達するまで、二次電池Ｂの定電流充電が行われる。
【0039】
図２に記載の例では、二次電池Ｂの端子電圧の値Ｖが所定の閾値ＴＨ１に達すると、交流電圧指令生成部７ａは、交流電圧指令値Ｒ１が実質的に維持されるように、交流電圧指令値Ｒ１を決定し、決定された交流電圧指令値Ｒ１を自動電圧調整器２ａに伝達する。こうして、二次電池Ｂの端子電圧の値Ｖが所定の閾値ＴＨ１に達してから、二次電池Ｂの定電圧充電が行われる。
【0040】
（整流回路３ａ）
交流から直流に変換するために半導体電力変換装置を使用する構成では、ＰＷＭ制御に必要なスイッチング素子、ＰＷＭ制御回路、ゲートドライブ回路等が必要となる。これに対し、図１あるいは図３に記載の例では、交流を直流に変換する構成として、整流回路３ａが使用される。整流回路３ａとしては、任意の公知の整流回路を採用可能である。整流回路３ａは、制御不要な電気部品によって構成されることが好ましい。整流回路３ａの制御が不要であることにより、充電システム１００における制御がシンプルとなる。
交流から直流に変換するために半導体電力変換装置を使用する構成では、ＰＷＭ制御に必要なスイッチング素子、ＰＷＭ制御回路、ゲートドライブ回路等が必要となる。これに対し、図１あるいは図３に記載の例では、交流を直流に変換する構成として、整流回路３ａが使用される。整流回路３ａとしては、任意の公知の整流回路を採用可能である。整流回路３ａは、制御不要な電気部品によって構成されることが好ましい。整流回路３ａの制御が不要であることにより、充電システム１００における制御がシンプルとなる。
【0041】
（第２の実施形態）
図４乃至図１１を参照して、第２の実施形態における充電システム１００Ｂについて説明する。図４は、第２の実施形態における充電システム１００Ｂの構成の一例を模式的に示す図である。図５は、二次電池Ｂの充電電流の値Ｉ、二次電池Ｂの端子電圧の値Ｖ、交流電圧指令値Ｒ１、および、第２交流電圧指令値Ｒ２の時間変化の一例を示す図である。図６は、第２の実施形態の第１変形例における充電システム１００Ｂの構成を模式的に示す図である。図７は、第２の実施形態の第２変形例における充電システム１００Ｂの構成を模式的に示す図である。図８は、二次電池Ｂの充電電流の値Ｉ、第１直流電流ｉ１の値Ｉ１、第２直流電流ｉ２の値Ｉ２、二次電池Ｂの端子電圧の値Ｖ、交流電圧指令値Ｒ１、および、第２交流電圧指令値Ｒ２の時間変化の一例を示す図である。図９は、第１ドループ特性Ｋ１および第２ドループ特性Ｋ２について説明するための図である。図１０は、第２の実施形態の第３変形例における充電システム１００Ｂの構成を模式的に示す図である。図１１は、第２の実施形態の更なる変形例における充電システム１００Ｂの構成を模式的に示す図である。
図４乃至図１１を参照して、第２の実施形態における充電システム１００Ｂについて説明する。図４は、第２の実施形態における充電システム１００Ｂの構成の一例を模式的に示す図である。図５は、二次電池Ｂの充電電流の値Ｉ、二次電池Ｂの端子電圧の値Ｖ、交流電圧指令値Ｒ１、および、第２交流電圧指令値Ｒ２の時間変化の一例を示す図である。図６は、第２の実施形態の第１変形例における充電システム１００Ｂの構成を模式的に示す図である。図７は、第２の実施形態の第２変形例における充電システム１００Ｂの構成を模式的に示す図である。図８は、二次電池Ｂの充電電流の値Ｉ、第１直流電流ｉ１の値Ｉ１、第２直流電流ｉ２の値Ｉ２、二次電池Ｂの端子電圧の値Ｖ、交流電圧指令値Ｒ１、および、第２交流電圧指令値Ｒ２の時間変化の一例を示す図である。図９は、第１ドループ特性Ｋ１および第２ドループ特性Ｋ２について説明するための図である。図１０は、第２の実施形態の第３変形例における充電システム１００Ｂの構成を模式的に示す図である。図１１は、第２の実施形態の更なる変形例における充電システム１００Ｂの構成を模式的に示す図である。
【0042】
第２の実施形態では、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。他方、第２の実施形態では、第１の実施形態で説明済みの事項についての繰り返しとなる説明は省略する。したがって、第２の実施形態において、明示的に説明をしなかったとしても、第１の実施形態において説明済みの事項を第２の実施形態に適用できることは言うまでもない。
【0043】
（構成・作用）
第２の実施形態では、複数の発電機Ｇが、二次電池Ｂに電力を供給可能である点で、第１の実施形態とは異なる。
第２の実施形態では、複数の発電機Ｇが、二次電池Ｂに電力を供給可能である点で、第１の実施形態とは異なる。
【0044】
図４に例示されるように、第２の実施形態における充電システム１００Ｂは、自動電圧調整器２ａと、整流回路３ａと、第１電流路４１ａと、電流検出部５と、電圧検出部６と、交流電圧指令生成部７ａと、を備える。これらの構成については、第１の実施形態において説明済みであるため、これらの構成についての繰り返しとなる説明は省略する。
【0045】
第２の実施形態における充電システム１００Ｂは、上述の構成に加えて、第２自動電圧調整器２ｂと、第２整流回路３ｂと、第２電流路４１ｂと、第２交流電圧指令生成部７ｂと、を備える。
【0046】
図４に記載の例では、第２発電機Ｇ２（より具体的には、第２の交流発電機）は、第２原動機Ｅ２によって駆動される。第２発電機Ｇ２は、一定の周波数の交流電力を出力する。また、第２発電機Ｇ２は、一定の電圧値の交流電圧を出力可能である。
【0047】
第２自動電圧調整器２ｂ（第２のＡＶＲ）は、第２交流電圧指令値Ｒ２に基づいて、第２発電機Ｇ２の出力電圧を制御する。
【0048】
例えば、第２自動電圧調整器２ｂは、第２発電機Ｇ２が出力する交流電圧の値Ｔ２を検出し、当該値Ｔ２が一定になるよう、第２発電機Ｇ２の界磁コイルＣ２に付与する界磁電圧を制御する。また、第２交流電圧指令値Ｒ２が変化する場合には、第２自動電圧調整器２ｂは、第２発電機Ｇ２の出力電圧が第２交流電圧指令値Ｒ２となるよう、第２発電機Ｇ２の出力電圧を制御する。例えば、第２自動電圧調整器２ｂは、第２発電機Ｇ２が出力する交流電圧の値Ｔ２を検出し、当該値Ｔ２が第２交流電圧指令値Ｒ２に対応した値になるよう、第２発電機Ｇ２の界磁コイルＣ２に付与する界磁電圧を制御する。
【0049】
第２整流回路３ｂは、第２発電機Ｇ２が発生させる交流電力を直流電力に変換する。第２整流回路３ｂは、制御不要な電気部品によって構成されることが好ましい。第２整流回路３ｂとしては、任意の公知の整流回路を採用可能である。
【0050】
第２電流路４１ｂは、第２整流回路３ｂと、二次電池Ｂとを接続する。第２の実施形態において、二次電池Ｂの構成としては、第１の実施形態における二次電池Ｂの構成と同様の構成を採用可能である。
【0051】
第２整流回路３ｂと二次電池Ｂとを接続する第２電流路４１ｂの一部と、整流回路３ａと二次電池Ｂとを接続する第１電流路４１ａの一部とは、共用されていてもよい。
【0052】
図４に記載の例では、整流回路３ａと二次電池Ｂとを接続する第１電流路４１ａは、第１電線Ｌ１と、第２電線Ｌ２とを含む。また、第２整流回路３ｂと二次電池Ｂとを接続する第２電流路４１ｂは、第１電線Ｌ１と、第３電線Ｌ３とを含む。図４に記載の例では、第１電線Ｌ１は、第１電流路４１ａと、第２電流路４１ｂとによって共用されている。
【0053】
図４に記載の例では、第２交流電圧指令生成部７ｂは、交流電圧指令生成部７ａから受け取る指令値Ｒ３に基づいて、二次電池Ｂの充電電流の値および二次電池Ｂの端子電圧の値が二次電池Ｂの充電に適した値となるように、第２交流電圧指令値Ｒ２を決定する。第２交流電圧指令生成部７ｂは、決定された第２交流電圧指令値Ｒ２を第２自動電圧調整器２ｂに伝達する。
【0054】
第２交流電圧指令生成部７ｂは、交流電圧指令生成部７ａから受け取る指令値Ｒ３を、そのまま、第２交流電圧指令値Ｒ２に決定してもよい。代替的に、第２交流電圧指令生成部７ｂは、交流電圧指令生成部７ａから受け取る指令値Ｒ３と、他の情報あるいは第２交流電圧指令生成部７ｂが有する特性（例えば、後述の第２ドループ特性Ｋ２）とに基づいて、第２交流電圧指令値Ｒ２を決定してもよい。
【0055】
図４に記載の例では、交流電圧指令生成部７ａは、第２交流電圧指令生成部７ｂに指令値Ｒ３を送信することにより、上述の第２交流電圧指令値Ｒ２の決定に関与するマスター側の指令生成部である。他方、第２交流電圧指令生成部７ｂは、交流電圧指令生成部７ａから指令値Ｒ３を受け取るスレーブ側の指令生成部である。
【0056】
第２交流電圧指令生成部７ｂによる第２交流電圧指令値Ｒ２の決定は、ハードウェア（例えば、電気回路）によって行われてもよく、コンピュータ上で第２交流電圧指令値を決定するプログラムを実行することにより行われてもよい。換言すれば、第２交流電圧指令生成部７ｂは、ハードウェアによって実現されていてもよく、コンピュータ上で実行されるソフトウェアによって実現されていてもよい。
【0057】
図５には、二次電池Ｂの充電時において、二次電池Ｂの充電電流の値Ｉ、二次電池Ｂの端子電圧の値Ｖ、交流電圧指令値Ｒ１、および、第２交流電圧指令値Ｒ２の時間変化の一例が示されている。
【0058】
（効果）
第２の実施形態における充電システム１００Ｂは、第１の実施形態における充電システム１００Ａと同様の効果を奏する。加えて、第２の実施形態では、二次電池Ｂの容量に対して１台当たりの交流発電機の出力が小さい場合でも、十分な充電電流の大きさを確保することができる。よって、二次電池Ｂを迅速に充電することができる。
第２の実施形態における充電システム１００Ｂは、第１の実施形態における充電システム１００Ａと同様の効果を奏する。加えて、第２の実施形態では、二次電池Ｂの容量に対して１台当たりの交流発電機の出力が小さい場合でも、十分な充電電流の大きさを確保することができる。よって、二次電池Ｂを迅速に充電することができる。
【0059】
【0060】
（負荷９３）
図６に例示されるように、第１電流路４１ａおよび第２電流路４１ｂの各々は、負荷９３に電力を供給する直流母線９１に接続されていてもよい。負荷９３については、第１の実施形態において説明済みであるため、負荷９３についての繰り返しとなる説明は省略する。
図６に例示されるように、第１電流路４１ａおよび第２電流路４１ｂの各々は、負荷９３に電力を供給する直流母線９１に接続されていてもよい。負荷９３については、第１の実施形態において説明済みであるため、負荷９３についての繰り返しとなる説明は省略する。
【0061】
図６に記載の例では、整流回路３ａと二次電池Ｂとを接続する第１電流路４１ａは、第１電線Ｌ１と、第２電線Ｌ２とを含む。図６に例示されるように、第１電流路４１ａの一部は、直流母線９１によって構成されていてもよい。図６に記載の例では、第１電線Ｌ１は、直流母線９１と二次電池Ｂとを接続する。また、第２電線Ｌ２は、整流回路３ａと直流母線９１とを接続する。
【0062】
図６に記載の例では、第２整流回路３ｂと二次電池Ｂとを接続する第２電流路４１ｂは、第１電線Ｌ１と、第３電線Ｌ３とを含む。図６に例示されるように、第２電流路４１ｂの一部は、直流母線９１によって構成されていてもよい。図６に記載の例では、第１電線Ｌ１は、直流母線９１と二次電池Ｂとを接続する。また、第３電線Ｌ３は、第２整流回路３ｂと直流母線９１とを接続する。
【0063】
図６に記載の例では、発電機Ｇ１および第２発電機Ｇ２の各々は、二次電池Ｂの充電と、負荷９３への電力の供給とを同時に実行可能である。
【0064】
図６に記載の例では、二次電池Ｂの過充電、二次電池Ｂの過熱、および、二次電池Ｂからの発火を防止しつつ、発電機Ｇ１および第２発電機Ｇ２の各々を用いた二次電池Ｂへの充電と、発電機Ｇ１および第２発電機Ｇ２の各々を用いた負荷９３への電力供給との両方を実行可能である。
【0065】
（第１電流検出器８ａ、および、第２電流検出器８ｂ）
図７に記載の例では、充電システム１００Ｂは、第１電流検出器８ａと、第２電流検出器８ｂとを備える。第１電流検出器８ａは、整流回路３ａから二次電池Ｂに向けて流れる第１直流電流ｉ１（より具体的には、第１充電電流）を検出する。第２電流検出器８ｂは、第２整流回路３ｂから二次電池Ｂに向けて流れる第２直流電流ｉ２（より具体的には、第２充電電流）を検出する。
図７に記載の例では、充電システム１００Ｂは、第１電流検出器８ａと、第２電流検出器８ｂとを備える。第１電流検出器８ａは、整流回路３ａから二次電池Ｂに向けて流れる第１直流電流ｉ１（より具体的には、第１充電電流）を検出する。第２電流検出器８ｂは、第２整流回路３ｂから二次電池Ｂに向けて流れる第２直流電流ｉ２（より具体的には、第２充電電流）を検出する。
【0066】
図７に記載の例では、第１電流検出器８ａは、整流回路３ａと二次電池Ｂとを接続する第１電流路４１ａ（より具体的には、第１電流路４１ａの一部を構成する第２電線Ｌ２）に配置されている。第１電流検出器８ａは、整流回路３ａと直流母線９１との間の第２電線Ｌ２を流れる第１直流電流ｉ１を検出してもよい（図１０を参照。）。
【0067】
図７に記載の例では、第２電流検出器８ｂは、第２整流回路３ｂと二次電池Ｂとを接続する第２電流路４１ｂ（より具体的には、第２電流路４１ｂの一部を構成する第３電線Ｌ３）に配置されている。第２電流検出器８ｂは、第２整流回路３ｂと直流母線９１との間の第３電線Ｌ３を流れる第２直流電流ｉ２を検出してもよい（図１０を参照。）。
【0068】
図７に記載の例では、第１電流検出器８ａによって検出される第１直流電流ｉ１の値と、第２電流検出器８ｂによって検出される第２直流電流ｉ２の値との合計値が、二次電池Ｂの充電電流に対応する。第１直流電流ｉ１の値と、第２直流電流ｉ２の値とを加算して、充電電流の値を決定する機能は、交流電圧指令生成部７ａが有していてもよい。この場合、交流電圧指令生成部７ａは、二次電池Ｂの充電電流を検出する電流検出部５として機能する。代替的に、他のデバイス（例えば、バッテリマネジメントユニットＭ）が、第１直流電流ｉ１の値と、第２直流電流ｉ２の値とを加算して、充電電流の値を決定する機能を有していてもよい。この場合、当該他のデバイスが、二次電池Ｂの充電電流を検出する電流検出部５として機能する。更に代替的に、第１電流検出器８ａおよび第２電流検出器８ｂとは別に、二次電池Ｂの充電電流を検出する電流検出器５ｂが設けられてもよい（例えば、図１０を参照。）。この場合、当該電流検出器５ｂが、二次電池Ｂの充電電流を検出する電流検出部５として機能する。
【0069】
（電圧検出部６）
図７に記載の例では、二次電池Ｂの端子電圧を検出する電圧検出部６が２個設けられ、当該電圧検出部６が、第１電流路４１ａおよび第２電流路４１ｂの各々に配置されている。代替的に、二次電池Ｂの端子電圧を検出する電圧検出部６は、１個であってもよい。また、電圧検出部６は、第１電線Ｌ１における直流電圧を、二次電池Ｂの端子電圧として検出してもよい。
図７に記載の例では、二次電池Ｂの端子電圧を検出する電圧検出部６が２個設けられ、当該電圧検出部６が、第１電流路４１ａおよび第２電流路４１ｂの各々に配置されている。代替的に、二次電池Ｂの端子電圧を検出する電圧検出部６は、１個であってもよい。また、電圧検出部６は、第１電線Ｌ１における直流電圧を、二次電池Ｂの端子電圧として検出してもよい。
【0070】
図８には、二次電池Ｂの充電時において、二次電池Ｂの充電電流の値Ｉ、第１直流電流ｉ１の値Ｉ１、第２直流電流ｉ２の値Ｉ２、二次電池Ｂの端子電圧の値Ｖ、交流電圧指令値Ｒ１、および、第２交流電圧指令値Ｒ２の時間変化の一例が示されている。図８に記載の例では、第１直流電流ｉ１の値Ｉ１と、第２直流電流ｉ２の値Ｉ２とが等しい。代替的に、発電機Ｇの能力と、第２発電機Ｇ２の能力とが異なる場合等には、第１直流電流ｉ１の値Ｉ１と、第２直流電流ｉ２の値Ｉ２とが異なっていてもよい。
【0071】
（ドループ特性）
図７に記載の例において、交流電圧指令生成部７ａは、第１ドループ特性Ｋ１を有していてもよい。第１ドループ特性Ｋ１は、第１直流電流ｉ１の増加に応じて交流電圧指令値Ｒ１を低下させ、第１直流電流ｉ１の低下に応じて交流電圧指令値Ｒ１を増加させる特性である。
図７に記載の例において、交流電圧指令生成部７ａは、第１ドループ特性Ｋ１を有していてもよい。第１ドループ特性Ｋ１は、第１直流電流ｉ１の増加に応じて交流電圧指令値Ｒ１を低下させ、第１直流電流ｉ１の低下に応じて交流電圧指令値Ｒ１を増加させる特性である。
【0072】
図９を参照して、交流電圧指令生成部７ａの第１ドループ特性Ｋ１について説明する。図９に記載の例において、交流電圧指令値Ｒ１の目標値は、値Ｖ１である。図９に記載の例において、第１直流電流ｉ１の値が、電流値Ｉ１－Ａから電流値Ｉ１－Ｂに増加すると、交流電圧指令値Ｒ１が、値Ｒ１－Ａから値Ｒ１－Ｂに低下する（矢印ＡＲ１を参照。）。他方、図９に記載の例において、第１直流電流ｉ１の値が、電流値Ｉ１－Ｂから電流値Ｉ１－Ａに低下すると、交流電圧指令値Ｒ１が、値Ｒ１－Ｂから値Ｒ１－Ａに増加する（矢印ＡＲ２を参照。）。
【0073】
交流電圧指令生成部７ａが第１ドループ特性Ｋ１を発揮するために、交流電圧指令生成部７ａは、第１電流検出器８ａから第１直流電流ｉ１の値を取得可能である。図７に記載の例では、交流電圧指令生成部７ａと第１電流検出器８ａとが別体であるが、第１電流検出器８ａは交流電圧指令生成部７ａに組み込まれていてもよい。
【0074】
図７に記載の例において、第２交流電圧指令生成部７ｂは、第２ドループ特性Ｋ２を有していてもよい。第２ドループ特性Ｋ２は、第２直流電流ｉ２の増加に応じて第２交流電圧指令値Ｒ２を低下させ、第２直流電流ｉ２の低下に応じて第２交流電圧指令値Ｒ２を増加させる特性である。
【0075】
図９を参照して、第２交流電圧指令生成部７ｂの第２ドループ特性Ｋ２について説明する。図９に記載の例において、第２交流電圧指令値Ｒ２の目標値は、値Ｖ１である（なお、図９に記載の例では、第２交流電圧指令値Ｒ２の目標値は、交流電圧指令値Ｒ１の目標値と等しい。）。図９に記載の例において、第２直流電流ｉ２の値が、電流値Ｉ２－Ａから電流値Ｉ２－Ｂに増加すると、第２交流電圧指令値Ｒ２が、値Ｒ２－Ａから値Ｒ２－Ｂに低下する（矢印ＡＲ３を参照。）。他方、図９に記載の例において、第２直流電流ｉ２の値が、電流値Ｉ２－Ｂから電流値Ｉ２－Ａに低下すると、第２交流電圧指令値Ｒ２が、値Ｒ２－Ｂから値Ｒ２－Ａに増加する（矢印ＡＲ４を参照。）。
【0076】
第２交流電圧指令生成部７ｂが第２ドループ特性Ｋ２を発揮するために、第２交流電圧指令生成部７ｂは、第２電流検出器８ｂから第２直流電流ｉ２の値を取得可能である。図７に記載の例では、第２交流電圧指令生成部７ｂと第２電流検出器８ｂとが別体であるが、第２電流検出器８ｂは第２交流電圧指令生成部７ｂに組み込まれていてもよい。
【0077】
図９に記載の例では、第２交流電圧指令生成部７ｂの第２ドループ特性Ｋ２は、交流電圧指令生成部７ａの第１ドループ特性Ｋ１と等しい。代替的に、第２交流電圧指令生成部７ｂの第２ドループ特性Ｋ２は、交流電圧指令生成部７ａの第１ドループ特性Ｋ１と異なっていてもよい。
【0078】
交流電圧指令生成部７ａが第１ドループ特性Ｋ１を有し、第２交流電圧指令生成部７ｂが第２ドループ特性Ｋ２を有する場合、２台の発電機（Ｇ１、Ｇ２）間で、出力電流の分担が好適に行われる。
【0079】
例えば、発電機Ｇ１側の機器の特性と第２発電機Ｇ２側の機器の特性との違い等に起因して、整流回路３ａから第２電線Ｌ２に供給される出力電流（換言すれば、第１直流電流ｉ１）が意図せずして増加すると、交流電圧指令生成部７ａの第１ドループ特性Ｋ１によって、交流電圧指令値Ｒ１が低下する。その結果、発電機Ｇ１の出力電流負担割合が相対的に低下し、第２発電機Ｇ２の出力電流負担割合が相対的に増加する。こうして、出力電流負担割合の平準化が自動的に行われる。
【0080】
例えば、発電機Ｇ１側の機器の特性と第２発電機Ｇ２側の機器の特性との違い等に起因して、第２整流回路３ｂから第３電線Ｌ３に供給される出力電流（換言すれば、第２直流電流ｉ２）が意図せずして低下すると、第２交流電圧指令生成部７ｂの第２ドループ特性Ｋ２によって、第２交流電圧指令値Ｒ２が増加する。その結果、第２発電機Ｇ２の出力電流負担割合が相対的に増加し、発電機Ｇ１の出力電流負担割合が相対的に低下する。こうして、出力電流負担割合の平準化が自動的に行われる。
【0081】
図７に記載の例では、交流電圧指令生成部７ａは、第２交流電圧指令生成部７ｂに指令値Ｒ３を送信することにより、上述の第２交流電圧指令値Ｒ２の決定に関与するマスター側の指令生成部である。他方、第２交流電圧指令生成部７ｂは、交流電圧指令生成部７ａから指令値Ｒ３を受け取るスレーブ側の指令生成部である。図７に記載の例において、第２交流電圧指令生成部７ｂは、交流電圧指令生成部７ａから受け取る指令値Ｒ３と、第２交流電圧指令生成部７ｂの第２ドループ特性Ｋ２とに基づいて、第２交流電圧指令値Ｒ２を決定する。また、第２交流電圧指令生成部７ｂは、決定された第２交流電圧指令値Ｒ２を、第２自動電圧調整器２ｂに伝達する。
【0082】
（負荷９３）
図１０に例示されるように、交流電圧指令生成部７ａが、上述の第１ドループ特性Ｋ１を有し、第２交流電圧指令生成部７ｂが、上述の第２ドループ特性Ｋ２を有する態様において、第１電流路４１ａおよび第２電流路４１ｂの各々が、負荷９３に電力を供給する直流母線９１に接続されていてもよい。負荷９３については、第１の実施形態において説明済みであるため、負荷９３についての繰り返しとなる説明は省略する。
図１０に例示されるように、交流電圧指令生成部７ａが、上述の第１ドループ特性Ｋ１を有し、第２交流電圧指令生成部７ｂが、上述の第２ドループ特性Ｋ２を有する態様において、第１電流路４１ａおよび第２電流路４１ｂの各々が、負荷９３に電力を供給する直流母線９１に接続されていてもよい。負荷９３については、第１の実施形態において説明済みであるため、負荷９３についての繰り返しとなる説明は省略する。
【0083】
図１０に記載の例では、充電システム１００Ｂは、整流回路３ａと直流母線９１との間の第２電線Ｌ２を流れる第１直流電流ｉ１を検出する第１電流検出器８ａと、第２整流回路３ｂと直流母線９１との間の第３電線Ｌ３を流れる第２直流電流ｉ２を検出する第２電流検出器８ｂと、二次電池Ｂの充電電流を検出する電流検出部５（より具体的には、電流検出器５ｂ）と、二次電池Ｂの端子電圧を検出する電圧検出部６と、を備える。図１０に記載の例では、電流検出部５は、直流母線９１と二次電池Ｂの間の第１電線Ｌ１を流れる直流電流（換言すれば、充電電流）を検出する。また、電圧検出部６は、当該第１電線Ｌ１における直流電圧を検出する。
【0084】
第１ドループ特性Ｋ１、第２ドループ特性Ｋ２、第１電流検出器８ａ、第２電流検出器８ｂ、電流検出部５、電圧検出部６については既に説明済みであるため、これらについての繰り返しとなる説明は省略する。
【0085】
図１０に記載の例では、二次電池Ｂの過充電、二次電池Ｂの過熱、および、二次電池Ｂからの発火を防止しつつ、発電機Ｇ１および第２発電機Ｇ２の各々を用いた二次電池Ｂへの充電と、発電機Ｇ１および第２発電機Ｇ２の各々を用いた負荷９３への電力供給との両方を実行可能である。また、交流電圧指令生成部７ａおよび第２交流電圧指令生成部７ｂの各々がドループ特性を有するため、発電機Ｇ１および第２発電機Ｇ２の出力電流負担割合の平準化が自動的に行われる。
【0086】
（定電流充電）
図４、図６、図７、あるいは、図１０に記載の例において、二次電池Ｂの充電前期Ｐ１（図５または図８を参照。）において、二次電池Ｂに定電流充電が行われるように、交流電圧指令生成部７ａは交流電圧指令値Ｒ１を決定し、第２交流電圧指令生成部７ｂは第２交流電圧指令値Ｒ２を決定してもよい。交流電圧指令生成部７ａは、決定された交流電圧指令値Ｒ１を自動電圧調整器２ａに伝達し、第２交流電圧指令生成部７ｂは、決定された第２交流電圧指令値Ｒ２を第２自動電圧調整器２ｂに伝達する。充電前期に定電流充電が行われることにより、二次電池Ｂを迅速に充電することができる。
図４、図６、図７、あるいは、図１０に記載の例において、二次電池Ｂの充電前期Ｐ１（図５または図８を参照。）において、二次電池Ｂに定電流充電が行われるように、交流電圧指令生成部７ａは交流電圧指令値Ｒ１を決定し、第２交流電圧指令生成部７ｂは第２交流電圧指令値Ｒ２を決定してもよい。交流電圧指令生成部７ａは、決定された交流電圧指令値Ｒ１を自動電圧調整器２ａに伝達し、第２交流電圧指令生成部７ｂは、決定された第２交流電圧指令値Ｒ２を第２自動電圧調整器２ｂに伝達する。充電前期に定電流充電が行われることにより、二次電池Ｂを迅速に充電することができる。
【0087】
図４、図６、図７、あるいは、図１０に記載の例において、二次電池Ｂの充電前期Ｐ１（図５または図８を参照。）に、交流電圧指令生成部７ａは、少なくとも二次電池Ｂの充電電流に基づいて（より具体的には、少なくとも二次電池Ｂの充電電流および二次電池Ｂの端子電圧に基づいて）、充電電流の値Ｉが維持されるよう、交流電圧指令値Ｒ１、および、第２交流電圧指令生成部７ｂに送信する指令値Ｒ３を決定する。
【0088】
図４、図６、図７、あるいは、図１０に記載の例において、指令値Ｒ３は、交流電圧指令値Ｒ１と実質的に等しくてもよい。交流電圧指令生成部７ａが、第１ドループ特性Ｋ１を有する場合等には、指令値Ｒ３は、交流電圧指令値Ｒ１と異なっていてもよい。また、第２交流電圧指令生成部７ｂが、第２ドループ特性Ｋ２を有する場合には、第２交流電圧指令生成部７ｂは、交流電圧指令生成部７ａから受け取る指令値Ｒ３と、第２ドループ特性Ｋ２とに基づいて、第２交流電圧指令値Ｒ２を決定してもよい。
【0089】
（定電圧充電）
図４、図６、図７、あるいは、図１０に記載の例において、交流電圧指令生成部７ａは、二次電池Ｂの充電後期Ｐ２（図５または図８を参照。）において、二次電池Ｂに定電圧充電が行われるように、交流電圧指令生成部７ａは交流電圧指令値Ｒ１を決定し、第２交流電圧指令生成部７ｂは第２交流電圧指令値Ｒ２を決定してもよい。交流電圧指令生成部７ａは、決定された交流電圧指令値Ｒ１を自動電圧調整器２ａに伝達し、第２交流電圧指令生成部７ｂは、決定された第２交流電圧指令値Ｒ２を第２自動電圧調整器２ｂに伝達する。充電後期に定電圧充電が行われることにより、二次電池Ｂの過充電が防止される。
図４、図６、図７、あるいは、図１０に記載の例において、交流電圧指令生成部７ａは、二次電池Ｂの充電後期Ｐ２（図５または図８を参照。）において、二次電池Ｂに定電圧充電が行われるように、交流電圧指令生成部７ａは交流電圧指令値Ｒ１を決定し、第２交流電圧指令生成部７ｂは第２交流電圧指令値Ｒ２を決定してもよい。交流電圧指令生成部７ａは、決定された交流電圧指令値Ｒ１を自動電圧調整器２ａに伝達し、第２交流電圧指令生成部７ｂは、決定された第２交流電圧指令値Ｒ２を第２自動電圧調整器２ｂに伝達する。充電後期に定電圧充電が行われることにより、二次電池Ｂの過充電が防止される。
【0090】
図４、図６、図７、あるいは、図１０に記載の例において、二次電池Ｂの充電後期Ｐ２（図５または図８を参照。）に、交流電圧指令生成部７ａは、少なくとも二次電池Ｂの端子電圧に基づいて（より具体的には、少なくとも二次電池Ｂの充電電流および二次電池Ｂの端子電圧に基づいて）、端子電圧の値Ｖが維持されるよう、交流電圧指令値Ｒ１、および、第２交流電圧指令生成部７ｂに送信する指令値Ｒ３を決定する。
【0091】
図５または図８に記載の例では、充電後期Ｐ２において、交流電圧指令生成部７ａによって決定される交流電圧指令値Ｒ１は、略一定の値に維持され、第２交流電圧指令生成部７ｂによって決定される第２交流電圧指令値Ｒ２は、略一定の値に維持される。
【0092】
図４、図６、図７、あるいは、図１０に記載の例において、指令値Ｒ３は、交流電圧指令値Ｒ１と実質的に等しくてもよい。交流電圧指令生成部７ａが、第１ドループ特性Ｋ１を有する場合等には、指令値Ｒ３は、交流電圧指令値Ｒ１と異なっていてもよい。また、第２交流電圧指令生成部７ｂが、第２ドループ特性Ｋ２を有する場合には、第２交流電圧指令生成部７ｂは、交流電圧指令生成部７ａから受け取る指令値Ｒ３と、第２ドループ特性Ｋ２とに基づいて、第２交流電圧指令値Ｒ２を決定してもよい。
【0093】
（定電流充電から定電圧充電への切り替え）
図４、図６、図７、あるいは、図１０に記載の例において、交流電圧指令生成部７ａは、二次電池Ｂの端子電圧の値Ｖが所定の閾値ＴＨ１（図５または図８を参照。）に達することに応じて、二次電池Ｂの充電方式が定電流充電から定電圧充電に切り替えられるよう、交流電圧指令値Ｒ１、および、第２交流電圧指令生成部７ｂに送信する指令値Ｒ３を決定してもよい。
図４、図６、図７、あるいは、図１０に記載の例において、交流電圧指令生成部７ａは、二次電池Ｂの端子電圧の値Ｖが所定の閾値ＴＨ１（図５または図８を参照。）に達することに応じて、二次電池Ｂの充電方式が定電流充電から定電圧充電に切り替えられるよう、交流電圧指令値Ｒ１、および、第２交流電圧指令生成部７ｂに送信する指令値Ｒ３を決定してもよい。
【0094】
本発明は上記各実施形態または各変形例に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態又は各変形例は適宜変形又は変更され得ることは明らかである。また、各実施形態又は各変形例で用いられる種々の技術は、技術的矛盾が生じない限り、他の実施形態又は他の変形例にも適用可能である。さらに、各実施形態又は各変形例における任意付加的な構成は、適宜省略可能である。
【0095】
例えば、上述の第１の実施形態および第２の実施形態では、発電機Ｇおよび自動電圧調整器２の各々の数が、１個または２個である場合の例について説明された。代替的に、発電機Ｇおよび自動電圧調整器２の各々の数は、３個以上であってもよい。この場合、「Ｋ」を３以上の任意の自然数と定義するとき、充電システム１００は、（１）第「Ｋ」交流電圧指令値に基づいて、第「Ｋ」発電機の出力電圧を制御する第「Ｋ」自動電圧調整器と、（２）第「Ｋ」発電機が発生させる交流電力を直流電力に変換する第「Ｋ」整流回路と、（３）第「Ｋ」整流回路と二次電池Ｂとを接続する第「Ｋ」電流路と、（４）第「Ｋ」交流電圧指令値を第「Ｋ」自動電圧調整器に伝達する第「Ｋ」交流電圧指令生成部と、を備えていてもよい。また、交流電圧指令生成部７ａは、第「Ｋ」交流電圧指令生成部に指令値を送信することにより、上述の第「Ｋ」交流電圧指令値の決定に関与するマスター側の指令生成部として機能し、第「Ｋ」交流電圧指令生成部は、交流電圧指令生成部７ａから当該指令値を受け取るスレーブ側の指令生成部として機能してもよい。
【0096】
また、上述の第２の実施形態では、第２交流電圧指令生成部７ｂが、交流電圧指令生成部７ａから受け取る指令値Ｒ３に基づいて、第２交流電圧指令値Ｒ２を決定する場合の例について説明された。
【0097】
代替的に、図１１に例示されるように、第２交流電圧指令生成部７ｂは、二次電池Ｂの充電電流および二次電池Ｂの端子電圧のうちの少なくとも一方に基づいて（例えば、電流検出部５から受け取る第１信号Ｓ１、および、電圧検出部６から受け取る第２信号Ｓ２のうちの少なくとも一方に基づいて）、上述の充電電流の値および上述の端子電圧の値が二次電池Ｂの充電に適した値となるように、第２交流電圧指令値Ｒ２を決定してもよい。第２交流電圧指令生成部７ｂは、決定された第２交流電圧指令値Ｒ２を第２自動電圧調整器２ｂに伝達する。
【0098】
図１１に記載の例において、発電機Ｇ１の能力と、第２発電機Ｇ２の能力とが等しく、二次電池Ｂが定電流充電される場合を想定する。この場合、電流検出部５によって検出される充電電流のうちの半分が整流回路３ａから二次電池Ｂに供給されている第１直流電流ｉ１であるとみなされ、電流検出部５によって検出される充電電流のうちの他の半分が第２整流回路３ｂから二次電池Ｂに供給されている第２直流電流ｉ２であるとみなされ、第１直流電流ｉ１の値が維持されるよう、交流電圧指令生成部７ａは、交流電圧指令値Ｒ１を決定し、第２直流電流ｉ２の値が維持されるよう、第２交流電圧指令生成部７ｂは、第２交流電圧指令値Ｒ２を決定してもよい。
【符号の説明】
【0099】
２、２ａ…自動電圧調整器、２ｂ…第２自動電圧調整器、３ａ…整流回路、３ｂ…第２整流回路、５…電流検出部、５ｂ…電流検出器、６…電圧検出部、７ａ…交流電圧指令生成部、７ｂ…第２交流電圧指令生成部、８ａ…第１電流検出器、８ｂ…第２電流検出器、４１ａ…第１電流路、４１ｂ…第２電流路、９１…直流母線、９３…負荷、９３ａ…直流負荷、９３ｂ…直交変換装置、９３ｃ…交流負荷、９３ｄ…直流／直流間変換装置、１００、１００Ａ、１００Ｂ…充電システム、１００'…充電システム、Ｂ…二次電池、Ｃ１…界磁コイル、Ｃ２…界磁コイル、Ｅ１…原動機、Ｅ２…第２原動機、Ｇ、Ｇ１…発電機、Ｇ２…第２発電機、Ｉ…充電電流、Ｋ１…第１ドループ特性、Ｋ２…第２ドループ特性、Ｌ１…第１電線、Ｌ２…第２電線、Ｌ３…第３電線、Ｍ…バッテリマネジメントユニット、Ｒ１…交流電圧指令値、Ｒ２…第２交流電圧指令値、Ｒ３…指令値、Ｓ１…第１信号、Ｓ２…第２信号、ＴＨ１…閾値、Ｖ…端子電圧、ｉ１…第１直流電流、ｉ２…第２直流電流
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【手続補正書】
【提出日】2024-08-09
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
交流電圧指令値に基づいて、発電機の出力電圧を制御する自動電圧調整器と、
前記発電機が発生させる交流電力を直流電力に変換する整流回路と、
前記整流回路と二次電池とを接続する第１電流路と、
前記二次電池の充電電流を検出する電流検出部と、
前記二次電池の端子電圧を検出する電圧検出部と、
前記充電電流および前記端子電圧のうちの少なくとも一方に基づいて、前記充電電流の値および前記端子電圧の値が前記二次電池の充電に適した値となるように、前記交流電圧指令値を決定し、決定された前記交流電圧指令値を前記自動電圧調整器に伝達する交流電圧指令生成部と、
第２交流電圧指令値に基づいて、第２発電機の出力電圧を制御する第２自動電圧調整器と、
前記第２発電機が発生させる交流電力を直流電力に変換する第２整流回路と、
前記第２整流回路と前記二次電池とを接続する第２電流路と、
前記第２交流電圧指令値を前記第２自動電圧調整器に伝達する第２交流電圧指令生成部と
を具備し、
前記第２交流電圧指令生成部は、前記交流電圧指令生成部から受け取る指令値に基づいて、前記充電電流の値および前記端子電圧の値が前記二次電池の充電に適した値となるように、前記第２交流電圧指令値を決定し、
前記交流電圧指令生成部は、前記第２交流電圧指令生成部に前記指令値を送信することにより、前記第２交流電圧指令値の決定に関与するマスター側の指令生成部であり、
前記第２交流電圧指令生成部は、前記交流電圧指令生成部から前記指令値を受け取るスレーブ側の指令生成部である
充電システム。
前記発電機が発生させる交流電力を直流電力に変換する整流回路と、
前記整流回路と二次電池とを接続する第１電流路と、
前記二次電池の充電電流を検出する電流検出部と、
前記二次電池の端子電圧を検出する電圧検出部と、
前記充電電流および前記端子電圧のうちの少なくとも一方に基づいて、前記充電電流の値および前記端子電圧の値が前記二次電池の充電に適した値となるように、前記交流電圧指令値を決定し、決定された前記交流電圧指令値を前記自動電圧調整器に伝達する交流電圧指令生成部と、
第２交流電圧指令値に基づいて、第２発電機の出力電圧を制御する第２自動電圧調整器と、
前記第２発電機が発生させる交流電力を直流電力に変換する第２整流回路と、
前記第２整流回路と前記二次電池とを接続する第２電流路と、
前記第２交流電圧指令値を前記第２自動電圧調整器に伝達する第２交流電圧指令生成部と
を具備し、
前記第２交流電圧指令生成部は、前記交流電圧指令生成部から受け取る指令値に基づいて、前記充電電流の値および前記端子電圧の値が前記二次電池の充電に適した値となるように、前記第２交流電圧指令値を決定し、
前記交流電圧指令生成部は、前記第２交流電圧指令生成部に前記指令値を送信することにより、前記第２交流電圧指令値の決定に関与するマスター側の指令生成部であり、
前記第２交流電圧指令生成部は、前記交流電圧指令生成部から前記指令値を受け取るスレーブ側の指令生成部である
充電システム。
【請求項2】
前記整流回路から前記二次電池に向けて流れる第１直流電流を検出する第１電流検出器と、
前記第２整流回路から前記二次電池に向けて流れる第２直流電流を検出する第２電流検出器と
を備え、
前記交流電圧指令生成部は、前記第１直流電流の増加に応じて前記交流電圧指令値を低下させ、前記第１直流電流の低下に応じて前記交流電圧指令値を増加させる第１ドループ特性を有し、
前記第２交流電圧指令生成部は、前記第２直流電流の増加に応じて前記第２交流電圧指令値を低下させ、前記第２直流電流の低下に応じて前記第２交流電圧指令値を増加させる第２ドループ特性を有する
請求項１に記載の充電システム。
前記第２整流回路から前記二次電池に向けて流れる第２直流電流を検出する第２電流検出器と
を備え、
前記交流電圧指令生成部は、前記第１直流電流の増加に応じて前記交流電圧指令値を低下させ、前記第１直流電流の低下に応じて前記交流電圧指令値を増加させる第１ドループ特性を有し、
前記第２交流電圧指令生成部は、前記第２直流電流の増加に応じて前記第２交流電圧指令値を低下させ、前記第２直流電流の低下に応じて前記第２交流電圧指令値を増加させる第２ドループ特性を有する
請求項１に記載の充電システム。
【請求項3】
前記第１電流路は、負荷に電力を供給する直流母線に接続されている
請求項１または２に記載の充電システム。
請求項１または２に記載の充電システム。
【請求項4】
前記交流電圧指令生成部は、
前記二次電池の充電前期において、少なくとも前記充電電流に基づいて、前記二次電池に定電流充電が行われるよう前記交流電圧指令値を決定し、
前記二次電池の充電後期において、少なくとも前記端子電圧に基づいて、前記二次電池に定電圧充電が行われるよう前記交流電圧指令値を決定する
請求項１または２に記載の充電システム。
前記二次電池の充電前期において、少なくとも前記充電電流に基づいて、前記二次電池に定電流充電が行われるよう前記交流電圧指令値を決定し、
前記二次電池の充電後期において、少なくとも前記端子電圧に基づいて、前記二次電池に定電圧充電が行われるよう前記交流電圧指令値を決定する
請求項１または２に記載の充電システム。
【請求項5】
前記発電機を更に具備し、
前記自動電圧調整器は、前記発電機が出力する交流電圧の値を検出し、当該値が前記交流電圧指令値に対応した値になるよう、前記発電機の界磁コイルに付与する界磁電圧を制御する
請求項１または２に記載の充電システム。
前記自動電圧調整器は、前記発電機が出力する交流電圧の値を検出し、当該値が前記交流電圧指令値に対応した値になるよう、前記発電機の界磁コイルに付与する界磁電圧を制御する
請求項１または２に記載の充電システム。
【請求項6】
前記整流回路は、制御不要な電気部品のみによって構成されている
請求項１または２に記載の充電システム。
請求項１または２に記載の充電システム。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0010】
上記課題を解決するために、本発明の実施形態における充電システムは、交流電圧指令値に基づいて、発電機の出力電圧を制御する自動電圧調整器と、前記発電機が発生させる交流電力を直流電力に変換する整流回路と、前記整流回路と二次電池とを接続する第１電流路と、前記二次電池の充電電流を検出する電流検出部と、前記二次電池の端子電圧を検出する電圧検出部と、前記充電電流および前記端子電圧のうちの少なくとも一方に基づいて、前記充電電流の値および前記端子電圧の値が前記二次電池の充電に適した値となるように、前記交流電圧指令値を決定し、決定された前記交流電圧指令値を前記自動電圧調整器に伝達する交流電圧指令生成部と、第２交流電圧指令値に基づいて、第２発電機の出力電圧を制御する第２自動電圧調整器と、前記第２発電機が発生させる交流電力を直流電力に変換する第２整流回路と、前記第２整流回路と前記二次電池とを接続する第２電流路と、前記第２交流電圧指令値を前記第２自動電圧調整器に伝達する第２交流電圧指令生成部とを具備し、前記第２交流電圧指令生成部は、前記交流電圧指令生成部から受け取る指令値に基づいて、前記充電電流の値および前記端子電圧の値が前記二次電池の充電に適した値となるように、前記第２交流電圧指令値を決定し、前記交流電圧指令生成部は、前記第２交流電圧指令生成部に前記指令値を送信することにより、前記第２交流電圧指令値の決定に関与するマスター側の指令生成部であり、前記第２交流電圧指令生成部は、前記交流電圧指令生成部から前記指令値を受け取るスレーブ側の指令生成部であることを特徴とする。