JP2001016771A - 電気二重層コンデンサの均等充電回路及び均等充電方法 - Google Patents
電気二重層コンデンサの均等充電回路及び均等充電方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気二重層コンデンサセルを複数ほど直並列
に接続してなるモジュールにおけるセルの直列接続部分
について、小電流での均等充電を効率的かつ容易に行う
ことを可能ならしめる均等充電回路及び均等充電方法を
提供する。 【解決手段】 複数の電気二重層コンデンサセル10を直
並列に接続してなるモジュールにおけるセル10の直列接
続部分に用いられる電気二重層コンデンサの均等充電回
路1である。均等充電制御回路5からの信号を受けて作動
するバイパス回路8が各々のセル10に並列に接続され、
また、セル10の直列接続部分と並列に電圧検出回路4が
設けられている。そして、均等充電制御回路5は、小電
流での充電の実行可否を状態検出装置6から検出すると
共に、電圧検出回路4の検出電圧と照合して、バイパス
回路8とセル10との間をスイッチングし、セル10の電圧
が設定電圧以上の場合には、バイパス回路8を用いて設
定電圧となるまで放電を行い、他方、セル10の電圧が設
定電圧以下の場合には設定電圧まで充電を行って、各セ
ル10を均等化するように動作させる。
に接続してなるモジュールにおけるセルの直列接続部分
について、小電流での均等充電を効率的かつ容易に行う
ことを可能ならしめる均等充電回路及び均等充電方法を
提供する。 【解決手段】 複数の電気二重層コンデンサセル10を直
並列に接続してなるモジュールにおけるセル10の直列接
続部分に用いられる電気二重層コンデンサの均等充電回
路1である。均等充電制御回路5からの信号を受けて作動
するバイパス回路8が各々のセル10に並列に接続され、
また、セル10の直列接続部分と並列に電圧検出回路4が
設けられている。そして、均等充電制御回路5は、小電
流での充電の実行可否を状態検出装置6から検出すると
共に、電圧検出回路4の検出電圧と照合して、バイパス
回路8とセル10との間をスイッチングし、セル10の電圧
が設定電圧以上の場合には、バイパス回路8を用いて設
定電圧となるまで放電を行い、他方、セル10の電圧が設
定電圧以下の場合には設定電圧まで充電を行って、各セ
ル10を均等化するように動作させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、電気二重層コン
デンサセルを複数ほど直並列に接続してなるモジュール
におけるセルの直列接続部分について、小電流での均等
充電を効率的かつ容易に行うことを可能ならしめる均等
充電回路及び均等充電方法に関する。
デンサセルを複数ほど直並列に接続してなるモジュール
におけるセルの直列接続部分について、小電流での均等
充電を効率的かつ容易に行うことを可能ならしめる均等
充電回路及び均等充電方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】 電気二重層コンデンサは、ファラッド
級の大容量を有し、充放電サイクル特性にも優れること
から、電子機器のバックアップ電源や自動車をはじめと
した各種輸送機のバッテリーとして用いられている他、
エネルギーの有効利用の観点からは、夜間電力の貯蔵と
いった用途での使用も検討されている。
級の大容量を有し、充放電サイクル特性にも優れること
から、電子機器のバックアップ電源や自動車をはじめと
した各種輸送機のバッテリーとして用いられている他、
エネルギーの有効利用の観点からは、夜間電力の貯蔵と
いった用途での使用も検討されている。
【０００３】 これらの用途のうち、ハイブリッド電気
自動車用等の大容量の電流を必要とする用途において
は、複数の電気二重層コンデンサセル（以下、「セル」
という。）を直列に接続したものを更に複数ほど並列に
接続してモジュールが組まれ、使用されることが一般的
である。このモジュールに充放電を行うと、モジュール
におけるコンデンサの直列接続部分においては、各セル
の静電容量や漏れ抵抗等の特性ばらつきによって、各セ
ルの端子間電圧に差が生じ、セル電圧が耐電圧以上に上
昇することによって寿命劣化するセルが発生する。
自動車用等の大容量の電流を必要とする用途において
は、複数の電気二重層コンデンサセル（以下、「セル」
という。）を直列に接続したものを更に複数ほど並列に
接続してモジュールが組まれ、使用されることが一般的
である。このモジュールに充放電を行うと、モジュール
におけるコンデンサの直列接続部分においては、各セル
の静電容量や漏れ抵抗等の特性ばらつきによって、各セ
ルの端子間電圧に差が生じ、セル電圧が耐電圧以上に上
昇することによって寿命劣化するセルが発生する。
【０００４】 この問題を解決するために、特公昭６２
−４８４８号公報には、各セルに並列にブリーダ抵抗を
接続し、セル電圧を均等化させる方法が開示されてい
る。また、実開平４−２６５２２号公報には、電圧クラ
ンプによって充電電圧を制限する方法が開示されてい
る。更に、特開平１０−１７４２８３号公報には、電圧
を監視して所定の電圧で充電電流を減少させる充電方法
が開示されている。
−４８４８号公報には、各セルに並列にブリーダ抵抗を
接続し、セル電圧を均等化させる方法が開示されてい
る。また、実開平４−２６５２２号公報には、電圧クラ
ンプによって充電電圧を制限する方法が開示されてい
る。更に、特開平１０−１７４２８３号公報には、電圧
を監視して所定の電圧で充電電流を減少させる充電方法
が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、特公
昭６２−４８４８号公報に記載の方法では、ブリーダ抵
抗を流れる電流はセルにとって漏れ電流となり、電圧保
持時間が短くなるという問題が内在する。
昭６２−４８４８号公報に記載の方法では、ブリーダ抵
抗を流れる電流はセルにとって漏れ電流となり、電圧保
持時間が短くなるという問題が内在する。
【０００６】 また、実開平４−２６５２２号公報に記
載の方法を用いた場合、直列に接続されたセルの１つが
クランプ電圧に達した場合には、クランプ回路に充電電
流がバイパスされる。ここで、バイパス回路においては
（セル電圧×バイパス電流）に相当する電力が消費され
る。従って、例えば、回生電流等で充電するハイブリッ
ド電気自動車の場合には電流が大きいため、消費電力が
過大となり、放熱装置を大きくせざるを得なくなるとい
った問題を生ずる。
載の方法を用いた場合、直列に接続されたセルの１つが
クランプ電圧に達した場合には、クランプ回路に充電電
流がバイパスされる。ここで、バイパス回路においては
（セル電圧×バイパス電流）に相当する電力が消費され
る。従って、例えば、回生電流等で充電するハイブリッ
ド電気自動車の場合には電流が大きいため、消費電力が
過大となり、放熱装置を大きくせざるを得なくなるとい
った問題を生ずる。
【０００７】 一方、特開平１０−１７４２８３号公報
に記載の方法を用いた場合には、均等化回路動作時に充
電電流を減じて、消費電力を減らしてはいるものの、満
充電近くで電流制限を行うために、消費電力が大きくな
る問題を生ずる。また、満充電電圧に達していないセル
に対して充電を継続することにより均等化させるので、
充電電流を絞ると、ブレーキング時の均等充電途中で充
電が終了してしまう問題が内在する。つまり、充電回路
が動作していないとセル電圧の均等化を行うことができ
ないという問題がある。
に記載の方法を用いた場合には、均等化回路動作時に充
電電流を減じて、消費電力を減らしてはいるものの、満
充電近くで電流制限を行うために、消費電力が大きくな
る問題を生ずる。また、満充電電圧に達していないセル
に対して充電を継続することにより均等化させるので、
充電電流を絞ると、ブレーキング時の均等充電途中で充
電が終了してしまう問題が内在する。つまり、充電回路
が動作していないとセル電圧の均等化を行うことができ
ないという問題がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】 本発明は上述した従来
技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的と
するところは、直列に接続された各セルの充電電圧を満
充電電圧未満の所定電圧で均等化させることにより、耐
電圧を超える充電を抑制して安全性を確保すると共に、
充電時のタイミングを見計らって小電流で充電を行うこ
とにより、充電回路に付随する放熱機構等の装備の軽
量、小型化を図ることにある。
技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的と
するところは、直列に接続された各セルの充電電圧を満
充電電圧未満の所定電圧で均等化させることにより、耐
電圧を超える充電を抑制して安全性を確保すると共に、
充電時のタイミングを見計らって小電流で充電を行うこ
とにより、充電回路に付随する放熱機構等の装備の軽
量、小型化を図ることにある。
【０００９】 即ち、本発明によれば、複数の電気二重
層コンデンサセルを直並列に接続してなるモジュールに
おける当該セルの直列接続部分に用いられる電気二重層
コンデンサの均等充電回路であって、均等充電制御回路
からの信号を受けて作動するバイパス回路が各々の当該
セルに並列に接続され、また、当該セルの直列接続部分
と並列に電圧検出回路が設けられ、当該均等充電制御回
路は、小電流での充電の実行可否を状態検出装置から検
出すると共に、当該電圧検出回路の検出電圧と照合し
て、当該バイパス回路と当該セルとの間をスイッチング
し、当該各セルの電圧が設定電圧以上の場合には、当該
バイパス回路を用いて当該設定電圧となるまで放電を行
い、他方、当該各セルの電圧が当該設定電圧以下の場合
には当該設定電圧まで充電を行って、当該各セルを均等
化するように動作することを特徴とする電気二重層コン
デンサの均等充電回路、が提供される。
層コンデンサセルを直並列に接続してなるモジュールに
おける当該セルの直列接続部分に用いられる電気二重層
コンデンサの均等充電回路であって、均等充電制御回路
からの信号を受けて作動するバイパス回路が各々の当該
セルに並列に接続され、また、当該セルの直列接続部分
と並列に電圧検出回路が設けられ、当該均等充電制御回
路は、小電流での充電の実行可否を状態検出装置から検
出すると共に、当該電圧検出回路の検出電圧と照合し
て、当該バイパス回路と当該セルとの間をスイッチング
し、当該各セルの電圧が設定電圧以上の場合には、当該
バイパス回路を用いて当該設定電圧となるまで放電を行
い、他方、当該各セルの電圧が当該設定電圧以下の場合
には当該設定電圧まで充電を行って、当該各セルを均等
化するように動作することを特徴とする電気二重層コン
デンサの均等充電回路、が提供される。
【００１０】 ここで、状態検出装置としては、車速セ
ンサ及び／又はアクセル開度から、アイドリング状態を
検出するものが好適に用いられる。つまり、本発明の均
等充電回路は、特に、エンジンを備えた自動車等に好適
に用いられ、エンジンのアイドリング時に発生する小電
流を利用した充電に好適に用いられる。
ンサ及び／又はアクセル開度から、アイドリング状態を
検出するものが好適に用いられる。つまり、本発明の均
等充電回路は、特に、エンジンを備えた自動車等に好適
に用いられ、エンジンのアイドリング時に発生する小電
流を利用した充電に好適に用いられる。
【００１１】 そこで、本発明によれば、更に、エンジ
ンと発電機を備えた機器に用いられる複数の電気二重層
コンデンサセルを直並列に接続してなるモジュールにお
ける当該セルの直列接続部分についての電気二重層コン
デンサの均等充電方法であって、均等充電制御回路が、
当該エンジンがアイドリング状態にあることを検出する
と共に、当該セルの直列接続部分と並列に設けられた電
圧検出回路の電圧検出結果と照合して均等化の実行可否
を判断して、当該各セルに並列に配設されたバイパス回
路と当該セルとの間をスイッチングし、当該各セルの電
圧が設定電圧以上の場合には当該設定電圧となるまで当
該バイパス回路において放電を行い、他方、当該各セル
の電圧が当該設定電圧以下の場合には当該設定電圧まで
充電を行って、当該各セルを均等化することを特徴とす
る電気二重層コンデンサの均等充電方法、が提供され
る。
ンと発電機を備えた機器に用いられる複数の電気二重層
コンデンサセルを直並列に接続してなるモジュールにお
ける当該セルの直列接続部分についての電気二重層コン
デンサの均等充電方法であって、均等充電制御回路が、
当該エンジンがアイドリング状態にあることを検出する
と共に、当該セルの直列接続部分と並列に設けられた電
圧検出回路の電圧検出結果と照合して均等化の実行可否
を判断して、当該各セルに並列に配設されたバイパス回
路と当該セルとの間をスイッチングし、当該各セルの電
圧が設定電圧以上の場合には当該設定電圧となるまで当
該バイパス回路において放電を行い、他方、当該各セル
の電圧が当該設定電圧以下の場合には当該設定電圧まで
充電を行って、当該各セルを均等化することを特徴とす
る電気二重層コンデンサの均等充電方法、が提供され
る。
【００１２】 この均等充電方法においては、エンジン
のアイドリング回転数を通常の状態よりも上げて、発電
機による発電量を増加させ、各セルへの充電量を増大さ
せて、セルの充電を行うことも好ましい。
のアイドリング回転数を通常の状態よりも上げて、発電
機による発電量を増加させ、各セルへの充電量を増大さ
せて、セルの充電を行うことも好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】 以下、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明するが、本発明が以下の実
施の形態に限定されるものでないことはいうまでもな
い。本発明の電気二重層コンデンサ用均等充電回路（以
下、「均等充電回路」という。）は、複数の電気二重層
コンデンサセル（セル）を直並列に接続してなるモジュ
ールにおけるセルの直列接続部分に用いられる。
いて図面を参照しながら説明するが、本発明が以下の実
施の形態に限定されるものでないことはいうまでもな
い。本発明の電気二重層コンデンサ用均等充電回路（以
下、「均等充電回路」という。）は、複数の電気二重層
コンデンサセル（セル）を直並列に接続してなるモジュ
ールにおけるセルの直列接続部分に用いられる。
【００１４】 図１は、エンジンと発電機（以下、「エ
ンジン等」という。）を備えた装置、例えば、ハイブリ
ッド電気自動車に配設される均等充電回路全体の概略構
成を示す説明図である。均等充電回路１は、エンジン等
２、充電回路３、電圧検出回路４、均等充電制御回路
５、状態検出装置６、車速センサ及び／又はアクセル開
度７、バイパス回路８、スイッチ９及びセル１０を主な
構成要素とする。尚、当然に、セルの直列接続数は図１
に示される４個に限定されるものではない。
ンジン等」という。）を備えた装置、例えば、ハイブリ
ッド電気自動車に配設される均等充電回路全体の概略構
成を示す説明図である。均等充電回路１は、エンジン等
２、充電回路３、電圧検出回路４、均等充電制御回路
５、状態検出装置６、車速センサ及び／又はアクセル開
度７、バイパス回路８、スイッチ９及びセル１０を主な
構成要素とする。尚、当然に、セルの直列接続数は図１
に示される４個に限定されるものではない。
【００１５】 一般的に、複数のセルからなるモジュー
ルについて、充放電を繰り返し行うと、個々のセルの静
電容量や漏れ抵抗等の電気的特性のばらつきに起因し
て、セル間での電圧バランスが崩れる。しかしながら、
一度、満充電電圧未満の任意の電圧でセルの電圧を合わ
せて均等化すると、その後の充放電サイクルでの電圧差
が許容範囲に収まり易くなる。特に、充電途中で一旦セ
ルどうしの電圧を合わせ、後に充電を再開すると、満充
電電圧のばらつきが小さくなり、耐電圧を超える充電を
回避することが容易となる。
ルについて、充放電を繰り返し行うと、個々のセルの静
電容量や漏れ抵抗等の電気的特性のばらつきに起因し
て、セル間での電圧バランスが崩れる。しかしながら、
一度、満充電電圧未満の任意の電圧でセルの電圧を合わ
せて均等化すると、その後の充放電サイクルでの電圧差
が許容範囲に収まり易くなる。特に、充電途中で一旦セ
ルどうしの電圧を合わせ、後に充電を再開すると、満充
電電圧のばらつきが小さくなり、耐電圧を超える充電を
回避することが容易となる。
【００１６】 そこで本発明においては、先ず、満充電
電圧未満の任意の電圧で、セル１０各々の電圧を合わせ
て均等化を行うこととするが、この均等化に当たって、
本発明においては、特に、アイドリング時等の小電流の
発電が行われている時間を利用する。これにより、従
来、回生電流等の大きな電流で充電する場合と比較し
て、消費電力が小さくなり、放熱装置の小型化、軽量化
が可能となる。
電圧未満の任意の電圧で、セル１０各々の電圧を合わせ
て均等化を行うこととするが、この均等化に当たって、
本発明においては、特に、アイドリング時等の小電流の
発電が行われている時間を利用する。これにより、従
来、回生電流等の大きな電流で充電する場合と比較し
て、消費電力が小さくなり、放熱装置の小型化、軽量化
が可能となる。
【００１７】 アイドリング時であるか否かの情報は、
車速センサ及び／又はアクセル開度７から状態検出装置
６により検出する。更に、均等充電制御回路５が状態検
出装置６からの信号を受けることによって、小電流での
充電の実行可否を検出する。こうして、均等充電制御回
路５が、エンジンがアイドリング時であるあるか否かを
検出することができるようになる。
車速センサ及び／又はアクセル開度７から状態検出装置
６により検出する。更に、均等充電制御回路５が状態検
出装置６からの信号を受けることによって、小電流での
充電の実行可否を検出する。こうして、均等充電制御回
路５が、エンジンがアイドリング時であるあるか否かを
検出することができるようになる。
【００１８】 しかしながら、アイドリング時に常に均
等化を行うわけではない。そこで、予めセル１０につい
て均等化したい所定の電圧値（「設定電圧」とする。）
を定めておき、電圧検出回路４により、直列に接続され
たセル１０全ての電圧を検出して、設定電圧とセル数と
の積により求めた電圧（「所定電圧」とする。）と得ら
れた検出電圧と照合する。設定電圧は一定値である必要
はなく、ある程度の範囲を持たせても構わない。この場
合、所定電圧も一定の範囲を持つこととなり、一般的に
は、検出電圧がこの所定電圧の範囲内に入っているとき
に、アイドリング時の均等化を行う。
等化を行うわけではない。そこで、予めセル１０につい
て均等化したい所定の電圧値（「設定電圧」とする。）
を定めておき、電圧検出回路４により、直列に接続され
たセル１０全ての電圧を検出して、設定電圧とセル数と
の積により求めた電圧（「所定電圧」とする。）と得ら
れた検出電圧と照合する。設定電圧は一定値である必要
はなく、ある程度の範囲を持たせても構わない。この場
合、所定電圧も一定の範囲を持つこととなり、一般的に
は、検出電圧がこの所定電圧の範囲内に入っているとき
に、アイドリング時の均等化を行う。
【００１９】 つまり、均等充電制御回路５がアイドリ
ング時と判断しているという第一の条件、及び、電圧検
出回路４による検出電圧と所定電圧との比較の結果、セ
ル１０の均等化を行うと判断された第二の条件の両条件
が揃った時点で、バイパス回路８のスイッチ９がＯＮの
状態にスイッチングされ、バイパス回路８は各セル１０
と導通され、バイパス回路８が作動を始める。
ング時と判断しているという第一の条件、及び、電圧検
出回路４による検出電圧と所定電圧との比較の結果、セ
ル１０の均等化を行うと判断された第二の条件の両条件
が揃った時点で、バイパス回路８のスイッチ９がＯＮの
状態にスイッチングされ、バイパス回路８は各セル１０
と導通され、バイパス回路８が作動を始める。
【００２０】 例えば、ハイブリッド電気自動車の場合
には、信号待ち等のアイドリング時に充電しながら、ま
た、バイパス回路８で放電を行うことにより、満充電電
圧と使用下限電圧との間で、各セル１０の電圧が設定電
圧となるように調節する。
には、信号待ち等のアイドリング時に充電しながら、ま
た、バイパス回路８で放電を行うことにより、満充電電
圧と使用下限電圧との間で、各セル１０の電圧が設定電
圧となるように調節する。
【００２１】 図２は、バイパス回路８の概略構成を示
す説明図である。バイパス回路８は、設定電圧Ｖ1とセ
ル１０の電圧と比較を行いつつ、各セル１０の電圧が設
定電圧以上の場合には、セル１０の電圧が設定電圧とな
るまでトランジスタ１１が放電を行うように動作し、セ
ル１０の電圧が設定電圧となった時点でクランプする。
す説明図である。バイパス回路８は、設定電圧Ｖ1とセ
ル１０の電圧と比較を行いつつ、各セル１０の電圧が設
定電圧以上の場合には、セル１０の電圧が設定電圧とな
るまでトランジスタ１１が放電を行うように動作し、セ
ル１０の電圧が設定電圧となった時点でクランプする。
【００２２】 他方、セル１０の電圧が設定電圧以下の
場合には、充電回路３から設定電圧まで充電を行い、設
定電圧を超えた時点でバイパス回路８によってクランプ
する。こうして各セル１０が均等化されるが、充電時に
おいては、必要に応じて、エンジンのアイドリング回転
数を上げて、発電量を増加させ、充電量を増やすよう
に、制御することも好ましい。
場合には、充電回路３から設定電圧まで充電を行い、設
定電圧を超えた時点でバイパス回路８によってクランプ
する。こうして各セル１０が均等化されるが、充電時に
おいては、必要に応じて、エンジンのアイドリング回転
数を上げて、発電量を増加させ、充電量を増やすよう
に、制御することも好ましい。
【００２３】 次に、バイバス回路８において、セル１
０の電圧と設定電圧との比較、調整を行う役割を果たす
均等化回路１５の一実施形態を図３に示す。図３におい
て、セル１０は静電容量Ｃと等価内部抵抗Ｒとに分けて
示されている。スイッチ９としては、フォトカプラＰＣ
１等を用いることができ、フォトカプラＰＣ１のダイオ
ードにタイミング信号が入力されると、フォトカプラＰ
Ｃ１の出力トランジスタが導通する。
０の電圧と設定電圧との比較、調整を行う役割を果たす
均等化回路１５の一実施形態を図３に示す。図３におい
て、セル１０は静電容量Ｃと等価内部抵抗Ｒとに分けて
示されている。スイッチ９としては、フォトカプラＰＣ
１等を用いることができ、フォトカプラＰＣ１のダイオ
ードにタイミング信号が入力されると、フォトカプラＰ
Ｃ１の出力トランジスタが導通する。
【００２４】 フォトカプラＰＣ１の出力トランジスタ
が導通すると、トランジスタＴＲ３が導通し、抵抗Ｒ２
を通じて均等化電圧・基準電圧発生用定電圧ダイオード
（以下、「定電圧ダイオード」という。）ＺＤ１に電圧
が印加され、均等化回路１５が動作を開始する。図３に
示されるように、セル１０の端子電圧は、抵抗Ｒ４・Ｒ
５により分圧されて定電圧ダイオードＺＤ１に入力され
るので、定電圧ダイオードＺＤ１は、端子電圧ＶCが所
定の電圧（均等化電圧）となるように、トランジスタＴ
Ｒ１のベース電流を調節する。
が導通すると、トランジスタＴＲ３が導通し、抵抗Ｒ２
を通じて均等化電圧・基準電圧発生用定電圧ダイオード
（以下、「定電圧ダイオード」という。）ＺＤ１に電圧
が印加され、均等化回路１５が動作を開始する。図３に
示されるように、セル１０の端子電圧は、抵抗Ｒ４・Ｒ
５により分圧されて定電圧ダイオードＺＤ１に入力され
るので、定電圧ダイオードＺＤ１は、端子電圧ＶCが所
定の電圧（均等化電圧）となるように、トランジスタＴ
Ｒ１のベース電流を調節する。
【００２５】 トランジスタＴＲ１は、セル１０がこの
時点で均等化電圧よりも大きくなっている場合には、導
通してバイパス用トランジスタＴＲ４を導通させ、セル
１０の放電が起こり、セル１０の端子電圧ＶCが下降を
始める。そして端子電圧ＶCが均等化電圧に到達する
と、トランジスタＴＲ１は導通しなくなり、従ってＴＲ
４も導通しなくなり、バイパス動作が終了され、セル１
０は均等化電圧において保持されることとなる。
時点で均等化電圧よりも大きくなっている場合には、導
通してバイパス用トランジスタＴＲ４を導通させ、セル
１０の放電が起こり、セル１０の端子電圧ＶCが下降を
始める。そして端子電圧ＶCが均等化電圧に到達する
と、トランジスタＴＲ１は導通しなくなり、従ってＴＲ
４も導通しなくなり、バイパス動作が終了され、セル１
０は均等化電圧において保持されることとなる。
【００２６】 一方、定電圧トランジスタＺＤ１の作動
開始時において、セル１０の端子電圧ＶCが、均等化電
圧に満たない場合には、トランジスタＴＲ１は導通しな
いので、ＴＲ４も導通せず、充電回路３からの電流によ
ってセル１０が充電され、端子電圧が上昇する。端子電
圧ＶCが均等化電圧に達すると、トランジスタＴＲ１が
導通するため、ＴＲ４も導通し、充電電流をバイパスし
て、端子電圧ＶCが均等化電圧よりも高くならないよう
にして、端子電圧ＶCを一定に保つ。
開始時において、セル１０の端子電圧ＶCが、均等化電
圧に満たない場合には、トランジスタＴＲ１は導通しな
いので、ＴＲ４も導通せず、充電回路３からの電流によ
ってセル１０が充電され、端子電圧が上昇する。端子電
圧ＶCが均等化電圧に達すると、トランジスタＴＲ１が
導通するため、ＴＲ４も導通し、充電電流をバイパスし
て、端子電圧ＶCが均等化電圧よりも高くならないよう
にして、端子電圧ＶCを一定に保つ。
【００２７】 こうして、図１における全てのセル１０
の端子電圧を均等化電圧とすることができ、この状態か
ら更に充電を行うことで、セル１０各々の端子電圧差が
許容範囲に収まる程度に小さくすることが可能となる。
の端子電圧を均等化電圧とすることができ、この状態か
ら更に充電を行うことで、セル１０各々の端子電圧差が
許容範囲に収まる程度に小さくすることが可能となる。
【００２８】 ところで、均等化回路１５の作動開始時
に、セル１０の端子電圧が均等化電圧よりも大きくなっ
ている場合には、前述したように、セル１０の放電が起
こるが、このときセル１０の等価内部抵抗Ｒに基づく短
絡電流がＴＲ４に流れる。そこで、この短絡電流を抵抗
Ｒ１で検出して、抵抗Ｒ１とトランジスタＴＲ２のベー
ス・エミッタ間電圧で決まる電流値より上昇しないよう
にトランジスタＴＲ２が動作し、トランジスタＴＲ４の
ベース・エミッタ間電圧を調節し、トランジスタＴＲ４
に流れる電流値を制限する。こうして放電回路が保護さ
れることとなる。
に、セル１０の端子電圧が均等化電圧よりも大きくなっ
ている場合には、前述したように、セル１０の放電が起
こるが、このときセル１０の等価内部抵抗Ｒに基づく短
絡電流がＴＲ４に流れる。そこで、この短絡電流を抵抗
Ｒ１で検出して、抵抗Ｒ１とトランジスタＴＲ２のベー
ス・エミッタ間電圧で決まる電流値より上昇しないよう
にトランジスタＴＲ２が動作し、トランジスタＴＲ４の
ベース・エミッタ間電圧を調節し、トランジスタＴＲ４
に流れる電流値を制限する。こうして放電回路が保護さ
れることとなる。
【００２９】 尚、フォトカプラＰＣ１から均等化回路
１５への入力がない場合には、トランジスタＴＲ３は動
作せず、定電圧ダイオードＺＤ１には電圧が因果されな
いので、トランジスタＴＲ１は導通しないままであり、
充電動作が継続して行われることとなる。
１５への入力がない場合には、トランジスタＴＲ３は動
作せず、定電圧ダイオードＺＤ１には電圧が因果されな
いので、トランジスタＴＲ１は導通しないままであり、
充電動作が継続して行われることとなる。
【００３０】 ところで、上述した本発明の電気二重層
コンデンサ用均等充電回路を用いた均等化は、充電、放
電のいずれの過程でも行うことが可能である。例えば、
検出電圧から判断して、全てのセルの電圧が設定電圧よ
りも高い状態にあると考えられる状態から、各セルを放
電させて設定電圧において均等化し、その上で再び充電
を行うことで、セル間の電圧ばらつきを低減させた状態
へ移行させることも可能である。
コンデンサ用均等充電回路を用いた均等化は、充電、放
電のいずれの過程でも行うことが可能である。例えば、
検出電圧から判断して、全てのセルの電圧が設定電圧よ
りも高い状態にあると考えられる状態から、各セルを放
電させて設定電圧において均等化し、その上で再び充電
を行うことで、セル間の電圧ばらつきを低減させた状態
へ移行させることも可能である。
【００３１】
【発明の効果】 上述の通り、本発明の電気二重層コン
デンサ用均等充電回路及び均等充電方法によれば、充電
時に限られず、任意の時点でセルの均等化が可能であ
る。また回生時と異なり、アイドリング時の小電流で調
節するために発熱量が減少する。これにより、パワー半
導体の回路部品や放熱装置の小型化、軽量化が容易とな
り、特に、ハイブリッド電気自動車等に好適なセル特性
を得つつ、モジュール装置の仕様許容範囲を広くするこ
と、例えば、従来のモジュールと同重量の場合には、コ
ンデンサ容量の増大を図ることが可能になる等の優れた
効果を奏する。
デンサ用均等充電回路及び均等充電方法によれば、充電
時に限られず、任意の時点でセルの均等化が可能であ
る。また回生時と異なり、アイドリング時の小電流で調
節するために発熱量が減少する。これにより、パワー半
導体の回路部品や放熱装置の小型化、軽量化が容易とな
り、特に、ハイブリッド電気自動車等に好適なセル特性
を得つつ、モジュール装置の仕様許容範囲を広くするこ
と、例えば、従来のモジュールと同重量の場合には、コ
ンデンサ容量の増大を図ることが可能になる等の優れた
効果を奏する。
【図１】 本発明の電気二重層コンデンサ用均等充電回
路の構成を示す説明図である。
路の構成を示す説明図である。
【図２】 本発明の電気二重層コンデンサ用均等充電回
路におけるバイパス回路の概略構成を示す説明図であ
る。
路におけるバイパス回路の概略構成を示す説明図であ
る。
【図３】 本発明の電気二重層コンデンサ用均等充電回
路におけるバイパス回路に用いられる均等化回路の回路
構成の一実施形態を示す説明図である。
路におけるバイパス回路に用いられる均等化回路の回路
構成の一実施形態を示す説明図である。
１…均等充電回路、２…エンジン等、３…充電回路、４
…電圧検出回路、５…均等充電制御回路、６…状態検出
装置、７…車速センサ及び／又はアクセル開度、８…バ
イパス回路、９…スイッチ、１０…セル、１１…トラン
ジスタ、１５…均等化回路、６…セル、ＰＣ１…フォト
カプラ、ＺＤ１…定電圧ダイオード、ＴＲ１〜ＴＲ４…
トランジスタ、Ｒ１…バイパス電流値検出用抵抗、Ｒ２
・Ｒ４・Ｒ５…抵抗。
…電圧検出回路、５…均等充電制御回路、６…状態検出
装置、７…車速センサ及び／又はアクセル開度、８…バ
イパス回路、９…スイッチ、１０…セル、１１…トラン
ジスタ、１５…均等化回路、６…セル、ＰＣ１…フォト
カプラ、ＺＤ１…定電圧ダイオード、ＴＲ１〜ＴＲ４…
トランジスタ、Ｒ１…バイパス電流値検出用抵抗、Ｒ２
・Ｒ４・Ｒ５…抵抗。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｊ 7/02 Ｂ６０Ｋ 9/00 Ｃ Ｆターム(参考） 3D035 AA05 5G003 AA07 BA03 CA14 CC04 DA04 DA12 FA06 GA10 5G065 AA08 DA04 EA10 GA09 HA16 LA01 NA01 5H115 PA08 PG04 PI16 PI22 PU26 PV23 PV29 SE02 SE05 TB01 TI05 TO22 TU04 TU16 TU17 UI12
Claims (4)
- 【請求項１】 複数の電気二重層コンデンサセルを直並
列に接続してなるモジュールにおける当該セルの直列接
続部分に用いられる電気二重層コンデンサの均等充電回
路であって、 均等充電制御回路からの信号を受けて作動するバイパス
回路が各々の当該セルに並列に接続され、また、当該セ
ルの直列接続部分と並列に電圧検出回路が設けられ、 当該均等充電制御回路は、小電流での充電の実行可否を
状態検出装置から検出すると共に、当該電圧検出回路の
検出電圧と照合して、当該バイパス回路と当該セルとの
間をスイッチングし、 当該各セルの電圧が設定電圧以上の場合には、当該バイ
パス回路を用いて当該設定電圧となるまで放電を行い、
他方、当該各セルの電圧が当該設定電圧以下の場合には
当該設定電圧まで充電を行って、当該各セルを均等化す
るように動作することを特徴とする電気二重層コンデン
サの均等充電回路。 - 【請求項２】 前記状態検出装置が、車速センサ及び／
又はアクセル開度から、アイドリング状態を検出するも
のであることを特徴とする請求項１記載の電気二重層コ
ンデンサの均等充電回路。 - 【請求項３】 エンジンと発電機を備えた機器に用いら
れる複数の電気二重層コンデンサセルを直並列に接続し
てなるモジュールにおける当該セルの直列接続部分につ
いての電気二重層コンデンサの均等充電方法であって、 均等充電制御回路が、当該エンジンがアイドリング状態
にあることを検出すると共に、当該セルの直列接続部分
と並列に設けられた電圧検出回路の電圧検出結果と照合
して均等化の実行可否を判断して、当該各セルに並列に
配設されたバイパス回路と当該セルとの間をスイッチン
グし、 当該各セルの電圧が設定電圧以上の場合には当該設定電
圧となるまで当該バイパス回路において放電を行い、他
方、当該各セルの電圧が当該設定電圧以下の場合には当
該設定電圧まで充電を行って、当該各セルを均等化する
ことを特徴とする電気二重層コンデンサの均等充電方
法。 - 【請求項４】 前記エンジンのアイドリング回転数を上
げて前記発電機による発電量を増加させ、前記各セルへ
の充電量を増大させることを特徴とする請求項３記載の
電気二重層コンデンサの均等充電方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11177905A JP2001016771A (ja) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | 電気二重層コンデンサの均等充電回路及び均等充電方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11177905A JP2001016771A (ja) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | 電気二重層コンデンサの均等充電回路及び均等充電方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001016771A true JP2001016771A (ja) | 2001-01-19 |
Family
ID=16039121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11177905A Pending JP2001016771A (ja) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | 電気二重層コンデンサの均等充電回路及び均等充電方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001016771A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1278287A1 (en) * | 2001-07-19 | 2003-01-22 | Nisshinbo Industries, Inc. | Capacitor unit with electric double layer capacitors, control method and control apparatus for the same, and accumulator system for motor vehicles |
| EP1541407A1 (en) * | 2002-06-21 | 2005-06-15 | Nissan Diesel Motor Co., Ltd. | Vehicle power storage controller |
| JP2008193871A (ja) * | 2007-02-07 | 2008-08-21 | Denso Corp | 車両用電池管理装置 |
| US20140015321A1 (en) * | 2012-06-11 | 2014-01-16 | Panduit Corp. | Capacitor-Based UPS |
-
1999
- 1999-06-24 JP JP11177905A patent/JP2001016771A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1278287A1 (en) * | 2001-07-19 | 2003-01-22 | Nisshinbo Industries, Inc. | Capacitor unit with electric double layer capacitors, control method and control apparatus for the same, and accumulator system for motor vehicles |
| EP1541407A1 (en) * | 2002-06-21 | 2005-06-15 | Nissan Diesel Motor Co., Ltd. | Vehicle power storage controller |
| EP1541407A4 (en) * | 2002-06-21 | 2009-08-26 | Nissan Diesel Motor Co | POWER ACCUMULATION CONTROLLER IN A VEHICLE |
| JP2008193871A (ja) * | 2007-02-07 | 2008-08-21 | Denso Corp | 車両用電池管理装置 |
| US20140015321A1 (en) * | 2012-06-11 | 2014-01-16 | Panduit Corp. | Capacitor-Based UPS |
| US9966758B2 (en) * | 2012-06-11 | 2018-05-08 | Panduit Corp. | Capacitor-based UPS |
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