JP2002125303A - Power supply for vehicle - Google Patents

Power supply for vehicle

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JP2002125303A
JP2002125303A JP2000315768A JP2000315768A JP2002125303A JP 2002125303 A JP2002125303 A JP 2002125303A JP 2000315768 A JP2000315768 A JP 2000315768A JP 2000315768 A JP2000315768 A JP 2000315768A JP 2002125303 A JP2002125303 A JP 2002125303A
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capacitor
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capacitor group
switch
storage device
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Michio Okamura
廸夫 岡村
Shuichi Araki
修一 荒木
Ikurou Nozu
育朗 野津
Masakazu Sasaki
正和 佐々木
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OKAMURA KENKYUSHO KK
UD Trucks Corp
Okamura Laboratory Inc
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OKAMURA KENKYUSHO KK
UD Trucks Corp
Okamura Laboratory Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply for a vehicle, capable of controlling an output voltage within a voltage range in which an electric motor will not become inefficient, even if there is voltage drop in each capacitor cell due to discharging of the capacitors. SOLUTION: In a power supply used for a vehicle that drives the electric motor 6 to travel using electric power accumulated in an electricity-storing device 4, the electricity-storing device is structured with at least three divided groups of capacitors, 41, 42, 43, each having a plurality of electric double-layer capacitor cells. The device also comprises a voltage-detecting means 40, that detects the voltage of the electricity-storing device and change-over means 401, 402, 403 that change over the connection of the first and second capacitors based on the detection result of the voltage-detecting means. The change-over means connects the first group of capacitors parallel to the second group of them in a normal state, and connects them in series connection, when the voltage drop of the electricity-storing device is detected by the voltage-detecting means.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、蓄電装置を電源と
する電気自動車、又は、蓄電装置とエンジン発電機とを
電源とするハイブリッド自動車に関し、特にこれらの商
用車に使用すると好適な電動車両用の電源装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric vehicle using a power storage device as a power source or a hybrid vehicle using a power storage device and an engine generator as power sources, and particularly to an electric vehicle suitable for use in these commercial vehicles. Power supply device.

【0002】[0002]

【従来の技術】ハイブリッド自動車等の電動車両は、車
両の加速時には放電を、制動時には充電を繰り返し、そ
の繰り返し回数は数万回にも達するので、電気自動車用
の蓄電装置はこの多大な充放電サイクル回数に耐えるも
のでなくてははならない。よって、このような電動車両
には、化学電池よりも充放電サイクル寿命が長く、高出
力作動時のエネルギー利用効率が良い電気二重層キャパ
シタを適用することが提案されている。
2. Description of the Related Art An electric vehicle such as a hybrid vehicle repeatedly discharges when the vehicle is accelerating and recharges when braking, and the number of repetitions reaches tens of thousands of times. Must withstand the number of cycles. Therefore, it has been proposed to apply an electric double layer capacitor to such an electric vehicle that has a longer charge / discharge cycle life than a chemical battery and has high energy use efficiency during high-output operation.

【0003】特に、トラック等の商用車は車両重量が重
く、車両を駆動するための動力源も大きくなければなら
ないので、一時に大電流を取り出すことができ、また制
動時に運動エネルギーを変換した電力を効率的に蓄積で
きる電気二重層キャパシタは商用車には最適である。
In particular, commercial vehicles such as trucks have a heavy vehicle weight and require a large power source to drive the vehicle. Therefore, a large current can be taken out at one time, and electric power obtained by converting kinetic energy during braking can be obtained. Is an electric double layer capacitor that can efficiently accumulate electricity and is most suitable for commercial vehicles.

【0004】この電気二重層キャパシタを用いたハイブ
リッド自動車の従来の電源装置の構成を図5に示す。
FIG. 5 shows a configuration of a conventional power supply device of a hybrid vehicle using the electric double layer capacitor.

【0005】図5において、3はコンバータであり、エ
ンジンに接続された発電機から電源が供給されている。
4は主蓄電装置、5は車両駆動電動機6を駆動するイン
バータ、7は補助蓄電装置8を充電するDC−DCコン
バータ、9は補助蓄電装置8によって給電される補機で
ある。主蓄電装置4は、複数の電気二重層キャパシタセ
ル431a、431b、431c、……を直列に接続し
て構成されている。なお、車両駆動電動機6以後の駆動
機構の図示は省略してある。
In FIG. 5, reference numeral 3 denotes a converter, which is supplied with power from a generator connected to the engine.
Reference numeral 4 denotes a main power storage device, 5 denotes an inverter that drives a vehicle drive motor 6, 7 denotes a DC-DC converter that charges an auxiliary power storage device 8, and 9 denotes an auxiliary machine that is supplied with power by the auxiliary power storage device 8. The main power storage device 4 is configured by connecting a plurality of electric double layer capacitor cells 431a, 431b, 431c,... In series. The illustration of the drive mechanism after the vehicle drive motor 6 is omitted.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来の電動車両用電源
装置は、キャパシタの放電に伴い蓄電装置の出力電圧が
低下するので、低下した電圧が供給される電動機の効率
が低下して、蓄電装置に充電されたエネルギーの利用効
率が悪化する問題があった。
In the conventional power supply device for an electric vehicle, the output voltage of the power storage device decreases with the discharge of the capacitor, so that the efficiency of the motor to which the reduced voltage is supplied decreases, and the power storage device There is a problem that the use efficiency of the charged energy is deteriorated.

【0007】このため、放電によりキャパシタセルの電
圧が低下しても、蓄電装置の出力電圧を変化させないよ
うに、蓄電装置の出力にスイッチングコンバータによる
電圧安定化回路(電流ポンプ)を接続して、蓄電装置の
出力電圧を昇圧して、一定の電圧を電動機に供給するこ
とが提案されている。しかし、大きな駆動力を必要とす
る商用車に、このようなスイッチングコンバータによる
電圧安定化回路を用いると大電流のチョークコイルを必
要とするので、この質量が数百キログラムと極めて大き
く、軽量化が必要な電動車両用の電源装置には適してい
ない。また、大電流のスイッチング素子を使用する必要
があるので、電圧安定化回路のコストも高くなってしま
う。
For this reason, a voltage stabilizing circuit (current pump) using a switching converter is connected to the output of the power storage device so that the output voltage of the power storage device is not changed even if the voltage of the capacitor cell decreases due to discharge. It has been proposed to boost the output voltage of a power storage device and supply a constant voltage to a motor. However, if a voltage stabilization circuit using such a switching converter is used in a commercial vehicle that requires a large driving force, a choke coil with a large current is required, so the mass is extremely large, several hundred kilograms, and the weight can be reduced. It is not suitable for the required power supply for electric vehicles. In addition, since it is necessary to use a switching element having a large current, the cost of the voltage stabilizing circuit increases.

【0008】一方、キャパシタの放電に伴い2個並列接
続されていたキャパシタセルの全てを直列接続して、電
圧の降下を押さえることが提案されているが、並列接続
されていたキャパシタセル群を直列接続に切り替える
と、蓄電装置の出力電圧が急激に上昇し、電動機の使用
可能電圧を超えたり、電動機の効率が悪い領域で運転す
ることになる。
On the other hand, it has been proposed to suppress the voltage drop by connecting all of the two capacitor cells connected in parallel in series with the discharge of the capacitor. When the connection is switched, the output voltage of the power storage device sharply rises, exceeds the usable voltage of the motor, or operates in a region where the efficiency of the motor is poor.

【0009】本発明は、電気二重層キャパシタセルを複
数のキャパシタ群に分割して配置し、通常時には並列接
続されていた二つのセル群を直列接続することにより、
キャパシタの放電により各キャパシタセルの電圧が降下
しても、蓄電装置全体の出力電圧の低下を防止しつつ、
電動機の効率が悪化しない電圧領域に出力電圧を制御で
きる電動車両用電源装置を提供することを目的とする。
According to the present invention, an electric double layer capacitor cell is divided into a plurality of capacitor groups and arranged, and two cell groups normally connected in parallel are connected in series.
Even if the voltage of each capacitor cell drops due to discharge of the capacitor, while preventing the output voltage of the entire power storage device from decreasing,
It is an object of the present invention to provide an electric vehicle power supply device capable of controlling an output voltage in a voltage region where the efficiency of the electric motor does not deteriorate.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】第1の発明は、蓄電装置
に蓄積された電力により電動機を駆動して走行をする車
両に用いられる電源装置において、前記蓄電装置は各々
複数の電気二重層キャパシタセルを備える少なくとも3
つのキャパシタ群に分割され、前記キャパシタ群のうち
第3のキャパシタ群は、第1のキャパシタ群と第2のキ
ャパシタ群とに対して直列に接続されて構成され、前記
蓄電装置の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検
出手段の検出結果に基づいて、前記第1のキャパシタと
前記第2のキャパシタとの接続を切り替える切替手段と
を有し、前記切替手段は、通常状態では、前記第1のキ
ャパシタ群と前記第2のキャパシタ群とを並列に接続
し、前記電圧検出手段が前記蓄電装置の電圧が低下した
ことを検出すると、前記第1のキャパシタと前記第2の
キャパシタとを直列に接続する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a power supply device used for a vehicle that travels by driving an electric motor with electric power stored in a power storage device, wherein each of the power storage devices includes a plurality of electric double layer capacitors. At least three with cells
And a third capacitor group is connected in series with the first capacitor group and the second capacitor group, and detects a voltage of the power storage device. Voltage detecting means, and switching means for switching a connection between the first capacitor and the second capacitor based on a detection result of the voltage detecting means, wherein the switching means is configured to switch the connection between the first capacitor and the second capacitor in a normal state. The first capacitor group and the second capacitor group are connected in parallel, and when the voltage detecting means detects that the voltage of the power storage device has dropped, the first capacitor and the second capacitor are connected in series. Connect to

【0011】第2の発明は、第1の発明において、前記
蓄電装置は、前記第1のキャパシタ群の正極と前記第2
のキャパシタ群の正極とが第1のスイッチを介して接続
され、前記第1のキャパシタ群の正極と前記第2のキャ
パシタ群の負極とが第2のスイッチを介して接続され、
前記第1のキャパシタ群の負極と前記第2のキャパシタ
群の負極とが第3のスイッチを介して接続されて構成さ
れ、前記切替手段は、通常状態では、前記第1のスイッ
チと前記第3のスイッチとを閉状態に、前記第2のスイ
ッチを開状態とすることにより、前記第1のキャパシタ
群と前記第2のキャパシタ群とを並列に接続し、前記電
圧検出手段が前記蓄電装置の電圧が低下したことを検出
すると、前記第2のスイッチを閉状態に、前記第1のス
イッチと前記第3のスイッチとを開状態にすることによ
り、前記第1のキャパシタ群と前記第2のキャパシタ群
とを直列に接続することを特徴とする。
[0011] In a second aspect based on the first aspect, the power storage device includes a positive electrode of the first capacitor group and a second electrode.
The positive electrode of the capacitor group is connected via a first switch, the positive electrode of the first capacitor group and the negative electrode of the second capacitor group are connected via a second switch,
The negative electrode of the first capacitor group and the negative electrode of the second capacitor group are connected via a third switch, and in a normal state, the switching unit includes the first switch and the third switch in a normal state. And the second switch are opened in a closed state and the second switch is opened, thereby connecting the first capacitor group and the second capacitor group in parallel. When detecting that the voltage has dropped, the second switch is closed, and the first switch and the third switch are opened, whereby the first capacitor group and the second switch are closed. The capacitor group is connected in series.

【0012】第3の発明は、第2の発明において、前記
第1のキャパシタ群の負極と前記第3のキャパシタ群の
正極とが接続されており、前記第2のキャパシタ群の正
極と前記第3のキャパシタ群の負極とから、前記蓄電装
置の外部接続電極が引き出されていることを特徴とす
る。
In a third aspect based on the second aspect, the negative electrode of the first capacitor group is connected to the positive electrode of the third capacitor group, and the positive electrode of the second capacitor group is connected to the positive electrode of the second capacitor group. An external connection electrode of the power storage device is drawn from a negative electrode of the third capacitor group.

【0013】第4の発明は、第2又は3の発明におい
て、前記第1のスイッチ及び前記第3のスイッチが開状
態となった後に、前記第2のスイッチが閉状態に切り替
わり、前記第2のスイッチが開状態となった後に、前記
第1のスイッチ及び前記第3のスイッチが閉状態に切り
替わることを特徴とする。
In a fourth aspect based on the second aspect, the second switch is switched to a closed state after the first switch and the third switch are opened, and the second switch is switched to a closed state. The first switch and the third switch are switched to a closed state after the first switch is opened.

【0014】第5の発明は、第1〜第4の発明におい
て、前記切替手段は、前記第1のキャパシタ群と前記第
2のキャパシタ群とを直列に接続したときの前記蓄電装
置の出力電圧が、前記第1のキャパシタ群と前記第2の
キャパシタ群とを並列に接続したときの前記蓄電装置の
満充電状態での出力電圧を越えない電圧において切替制
御することを特徴とする。
In a fifth aspect based on the first to fourth aspects, the switching means includes an output voltage of the power storage device when the first capacitor group and the second capacitor group are connected in series. However, switching control is performed at a voltage that does not exceed an output voltage of the power storage device in a fully charged state when the first capacitor group and the second capacitor group are connected in parallel.

【0015】第6の発明は、第1〜第5の発明におい
て、前記蓄電装置が充電状態のときは、前記第1のキャ
パシタ群と前記第2のキャパシタ群とは並列に接続され
ることを特徴とする。
According to a sixth aspect, in the first to fifth aspects, the first capacitor group and the second capacitor group are connected in parallel when the power storage device is in a charged state. Features.

【0016】第7の発明は、第1〜第6の発明におい
て、前記蓄電装置を構成する前記電気二重層キャパシタ
セルには、前記キャパシタセルの電圧を検出する過充電
防止手段を備え、前記過充電防止手段は、前記キャパシ
タセルの電圧が所定の電圧に達したら充電電流をバイパ
スして、満充電信号を出力することを特徴とする。
In a seventh aspect based on the first to sixth aspects, the electric double layer capacitor cell constituting the power storage device includes overcharge preventing means for detecting a voltage of the capacitor cell, The charging prevention means outputs a full charge signal by bypassing the charging current when the voltage of the capacitor cell reaches a predetermined voltage.

【0017】第8の発明は、蓄電装置に蓄積された電力
により電動機を駆動して走行をする商用車に用いられる
電源装置において、前記蓄電装置は各々複数の電気二重
層キャパシタセルを備えるキャパシタ群に分割して構成
され、前記キャパシタセルには、前記キャパシタセルの
電圧を検出する過充電防止手段を備え、前記過充電防止
手段は、前記キャパシタセルの電圧が所定の電圧に達し
たら充電電流をバイパスして、満充電信号を出力する。
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a power supply device used for a commercial vehicle that travels by driving an electric motor with electric power stored in a power storage device, wherein each of the power storage devices includes a plurality of electric double layer capacitor cells. The capacitor cell is provided with overcharge prevention means for detecting the voltage of the capacitor cell, and the overcharge prevention means reduces the charging current when the voltage of the capacitor cell reaches a predetermined voltage. Bypass and output full charge signal.

【0018】[0018]

【発明の作用および効果】第1の発明では、通常状態で
は、第1のキャパシタ群と第2のキャパシタ群とを並列
に接続し、電圧検出手段が蓄電装置の電圧が低下したこ
とを検出すると、第1のキャパシタと第2のキャパシタ
とを直列に接続するので、キャパシタに蓄積された電力
を無駄にすることなく使用できると共に、キャパシタに
蓄積された電力を電動機が効率よく使用できる電圧領域
に蓄電装置の出力電圧を制御することができる。
According to the first aspect of the present invention, in the normal state, the first capacitor group and the second capacitor group are connected in parallel, and the voltage detecting means detects that the voltage of the power storage device has dropped. Since the first capacitor and the second capacitor are connected in series, the power stored in the capacitor can be used without wasting, and the power stored in the capacitor can be used in a voltage region where the electric motor can efficiently use the power. The output voltage of the power storage device can be controlled.

【0019】第2の発明では、蓄電装置は、第1のキャ
パシタ群の正極と第2のキャパシタ群の正極とが第1の
スイッチを介して接続され、第1のキャパシタ群の正極
と第2のキャパシタ群の負極とが第2のスイッチを介し
て接続され、第1のキャパシタ群の負極と第2のキャパ
シタ群の負極とが第3のスイッチを介して接続されて構
成され、通常状態では、第1のスイッチと第3のスイッ
チとを閉状態に、第2のスイッチを開状態とすることに
より、第1のキャパシタ群と第2のキャパシタ群とを並
列に接続し、電圧検出手段が蓄電装置の電圧が低下した
ことを検出すると、第2のスイッチを閉状態に、第1の
スイッチと第3のスイッチとを開状態にすることによ
り、第1のキャパシタと第2のキャパシタとを直列に接
続するので、キャパシタに蓄積された電力を無駄にする
ことなく使用できると共に、キャパシタに蓄積された電
力を電動機が効率よく使用できる電圧領域に蓄電装置の
出力電圧を制御することができる。
According to the second invention, in the power storage device, the positive electrode of the first capacitor group and the positive electrode of the second capacitor group are connected via the first switch, and the positive electrode of the first capacitor group and the second electrode are connected to each other. And a negative electrode of the first capacitor group and a negative electrode of the second capacitor group are connected via a third switch. In a normal state, By setting the first switch and the third switch to a closed state and the second switch to an open state, the first capacitor group and the second capacitor group are connected in parallel. When detecting that the voltage of the power storage device has dropped, the first switch and the third capacitor are connected by closing the second switch and opening the first switch and the third switch. Because they are connected in series, Together can be used without wasting the electric power accumulated in capacitor, the power stored in the capacitor motor capable of controlling the output voltage of the efficient power storage device to the voltage space available.

【0020】第3の発明では、直列/並列接続が切替可
能な第1のキャパシタ群と第2のキャパシタ群に直列に
第3のキャパシタ群を設けたので、キャパシタ群の接続
状態を並列接続から直列接続に変えるときに上昇する電
圧を制御して、キャパシタに蓄積された電力を電動機が
効率よく使用できる電圧領域に蓄電装置の出力電圧を制
御することができる。
In the third invention, since the third capacitor group is provided in series with the first capacitor group and the second capacitor group that can be switched between series / parallel connection, the connection state of the capacitor group is changed from parallel connection. By controlling the voltage that rises when switching to series connection, the output voltage of the power storage device can be controlled to a voltage region where the electric power stored in the capacitor can be used efficiently by the motor.

【0021】第4の発明では、第1のスイッチ及び第3
のスイッチが開状態となった後に、第2のスイッチが閉
状態に切り替わり、第2のスイッチが開状態となった後
に、第1のスイッチ及び第3のスイッチが閉状態に切り
替わるので、切替時に第1のキャパシタ群や第2のキャ
パシタ群が短絡することがない。
In the fourth invention, the first switch and the third switch
After the switch is opened, the second switch is switched to the closed state, and after the second switch is opened, the first switch and the third switch are switched to the closed state. There is no short circuit between the first capacitor group and the second capacitor group.

【0022】第5の発明では、第1のキャパシタ群と第
2のキャパシタ群とを直列に接続したときの蓄電装置の
出力電圧が、第1のキャパシタ群と第2のキャパシタ群
とを並列に接続したときの蓄電装置の満充電状態での出
力電圧を越えないように、切替手段が制御されるので、
キャパシタに蓄積された電力を電動機が効率よく使用で
きる電圧領域に蓄電装置の出力電圧を制御することがで
きる。
According to the fifth aspect, when the first capacitor group and the second capacitor group are connected in series, the output voltage of the power storage device increases the first capacitor group and the second capacitor group in parallel. Since the switching means is controlled so as not to exceed the output voltage in the fully charged state of the power storage device when connected,
The output voltage of the power storage device can be controlled in a voltage region where the electric power stored in the capacitor can be used efficiently by the electric motor.

【0023】第6の発明では、充電状態では第1のキャ
パシタ群と第2のキャパシタ群とは並列に接続されるの
で、発電機で発生した電力を高電圧に変換することなく
蓄電装置に充電できることから、蓄電装置の充電時のエ
ネルギーロスを小さくすることができる。
According to the sixth aspect, in the charging state, the first capacitor group and the second capacitor group are connected in parallel, so that the power storage device is charged without converting the power generated by the generator into a high voltage. As a result, energy loss during charging of the power storage device can be reduced.

【0024】第7又は第8の発明では、キャパシタセル
に、キャパシタセルの電圧が所定の電圧に達したら充電
電流をバイパスする過充電防止手段を並列に接続したの
で、キャパシタセルの充電完了時の電気量を揃えて放電
を開始することから、特定のキャパシタセルに負担がか
かることがない。
In the seventh or eighth invention, the overcharging prevention means for bypassing the charging current when the voltage of the capacitor cell reaches the predetermined voltage is connected in parallel to the capacitor cell, so that the capacitor cell at the time of completion of charging is completed. Since the discharge is started with the amount of electricity aligned, no load is imposed on a specific capacitor cell.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】次に、本発明の第1の実施の形態
について図面を参照して説明する。
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0026】図1は、本発明の実施の形態のシリーズ型
ハイブリッド型電気自動車の電源装置のブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram of a power supply device for a series hybrid electric vehicle according to an embodiment of the present invention.

【0027】エンジン1はガソリンエンジン、ディーゼ
ルエンジン、CNGエンジン等の原動機であり、エンジ
ン1の出力軸には発電機2が接続されている。発電機2
はエンジン1により回転され、主蓄電装置4を充電し、
車両駆動電動機6を回転させる電力を生成する。発電機
2と主蓄電装置4との間には、コンバータ3が設けられ
ている。コンバータ3は発電機2が生成した電力を主蓄
電装置4の充電に適する電圧、電流に変換する。コンバ
ータ3と車両駆動電動機6との間には、インバータ5が
設けられている。インバータ5は発電機2が生成しコン
バータ3で変換された電力や、主蓄電装置4に蓄えられ
た電力を、車両駆動電動機6の駆動に適する電圧、電流
に変換して、車両駆動電動機6に供給する。
The engine 1 is a prime mover such as a gasoline engine, a diesel engine, a CNG engine, and the like. Generator 2
Is rotated by the engine 1 to charge the main power storage device 4,
The electric power for rotating the vehicle drive motor 6 is generated. Converter 3 is provided between generator 2 and main power storage device 4. Converter 3 converts the power generated by generator 2 into a voltage and a current suitable for charging main power storage device 4. An inverter 5 is provided between the converter 3 and the vehicle drive motor 6. The inverter 5 converts the power generated by the generator 2 and converted by the converter 3 and the power stored in the main power storage device 4 into a voltage and a current suitable for driving the vehicle drive motor 6, and converts the power and the power into the vehicle drive motor 6. Supply.

【0028】すなわち、発電機2による発生電力の一部
又は全部は主蓄電装置4に供給されて、主蓄電装置4に
充電される。そして、発電機2による発生電力と主蓄電
装置4に蓄電された電力とを用いて車両駆動電動機6に
より車両を駆動する。より具体的には、加速時は、発電
機2と主蓄電装置4との双方の電力、又は主蓄電装置4
の電力のみによって車両駆動電動機6を駆動する。ま
た、回生制動時は、車両駆動電動機6が発生した制動電
力をインバータ5を介して主蓄電装置4に回生し、充電
する。
That is, part or all of the electric power generated by the generator 2 is supplied to the main power storage device 4, which charges the main power storage device 4. Then, the vehicle is driven by the vehicle drive motor 6 using the power generated by the generator 2 and the power stored in the main power storage device 4. More specifically, during acceleration, the electric power of both the generator 2 and the main power storage device 4 or the main power storage device 4
The vehicle drive motor 6 is driven only by the electric power of. Further, at the time of regenerative braking, the braking power generated by the vehicle drive motor 6 is regenerated to the main power storage device 4 via the inverter 5 and charged.

【0029】なお、図1において、車両駆動電動機6以
後の駆動機構の図示は省略してある。
In FIG. 1, the drive mechanism after the vehicle drive motor 6 is not shown.

【0030】主蓄電装置4の両端には電圧監視回路40
が設けられている。この電圧監視回路40は主蓄電装置
4の両端の電圧を監視しており、この監視結果によっ
て、スイッチ401、402、403を駆動する。具体
的には、キャパシタセルの放電が進み、各キャパシタセ
ルの端子間電圧が低下してくると、電圧監視回路40が
主蓄電装置4の出力電圧が低下したことを検出して、ス
イッチ切替信号を発生して、スイッチ401、402、
403に対して送出する。このスイッチ切替信号をスイ
ッチ401、402、403の開閉を切り替え、直列に
接続されるキャパシタの数、すなわち、主蓄電装置4の
出力電圧が変化する。
A voltage monitoring circuit 40 is provided at both ends of the main power storage device 4.
Is provided. The voltage monitoring circuit 40 monitors the voltage across the main power storage device 4, and drives the switches 401, 402, and 403 according to the monitoring result. Specifically, when the discharge of the capacitor cells progresses and the voltage between the terminals of each capacitor cell decreases, the voltage monitoring circuit 40 detects that the output voltage of the main power storage device 4 has decreased, and outputs a switch switching signal. And switches 401, 402,
403. This switch switching signal switches the opening and closing of switches 401, 402, and 403, and the number of capacitors connected in series, that is, the output voltage of main power storage device 4 changes.

【0031】また、本実施の形態の電源装置は補助蓄電
装置8を備えている。この補助蓄電装置8はDC−DC
コンバータ7により充電され、補機9を駆動するための
電力を蓄える。
The power supply according to the present embodiment includes an auxiliary power storage device 8. This auxiliary power storage device 8 is a DC-DC
Charged by converter 7 and stores electric power for driving accessory 9.

【0032】発電機2が生成した電力を蓄え、蓄えた電
力を車両駆動電動機6に供給する主蓄電装置4は、電気
二重層キャパシタセル411a、421a、431a等
が直列、並列に組み合わせて接続されて構成されてい
る。これらの電気二重層キャパシタセルは3つのキャパ
シタ群41、42、43に分割されており、各キャパシ
タ群は電気二重層キャパシタセルが直列、並列に組み合
わされて接続され構成されている。また、キャパシタ群
41とキャパシタ群42との間には、スイッチ401、
402、403が設けられており、これらのスイッチよ
り、キャパシタ群41とキャパシタ群42とは直列に接
続されたり、並列に接続されたリする。
The main power storage device 4 for storing the electric power generated by the generator 2 and supplying the stored electric power to the vehicle drive motor 6 includes electric double-layer capacitor cells 411a, 421a, 431a and the like connected in series and in parallel. It is configured. These electric double layer capacitor cells are divided into three capacitor groups 41, 42, 43, and each capacitor group is configured by connecting electric double layer capacitor cells in series and in parallel. Further, a switch 401, a capacitor 401 and a capacitor 42 are provided between the capacitor group 41 and the capacitor group 42.
402 and 403 are provided, and the capacitors 41 and 42 are connected in series or connected in parallel by these switches.

【0033】キャパシタ群43は、直列や並列に接続形
態を変えることができるキャパシタ群41、42に対し
て、キャパシタ群41の負極(マイナス端子)とキャパ
シタ群43の正極(プラス端子)とが接続されるように
接続されている。
The capacitor group 43 is configured such that the negative electrode (negative terminal) of the capacitor group 41 and the positive electrode (positive terminal) of the capacitor group 43 are connected to the capacitor groups 41 and 42 whose connection form can be changed in series or in parallel. Connected to be.

【0034】このスイッチ401、402、403は、
半導体スイッチング素子により構成されており、スイッ
チ401はキャパシタ群41の正極(プラス端子)とキ
ャパシタ群42の正極(プラス端子)との間の電流経路
を断続するように接続されており、スイッチ402はキ
ャパシタ群41の正極(プラス端子)とキャパシタ群4
2の負極(マイナス端子)との間の電流経路を断続する
ように接続されており、スイッチ403はキャパシタ群
41の負極(マイナス端子)とキャパシタ群42の負極
(マイナス端子)との間の電流経路を断続するように接
続されている。
The switches 401, 402, 403
The switch 401 is configured by a semiconductor switching element, and is connected so as to interrupt the current path between the positive electrode (plus terminal) of the capacitor group 41 and the positive electrode (plus terminal) of the capacitor group 42. Positive terminal (plus terminal) of capacitor group 41 and capacitor group 4
The switch 403 is connected so as to interrupt the current path between the negative electrode (negative terminal) of the capacitor group 41 and the negative electrode (negative terminal) of the capacitor group 42. They are connected so as to interrupt the route.

【0035】このスイッチ401、402、403は、
電圧監視回路40による主蓄電装置4の電圧の検出結果
によりスイッチの開閉を切り替えて動作する。具体的に
は、電圧監視回路40が主蓄電装置4の出力電圧が通常
の状態にあることを検出して、スイッチ401、403
が閉状態で、スイッチ402が開状態であるときには、
図1に示すようにキャパシタ群41とキャパシタ群42
とは並列に接続されている。また、電圧監視回路40が
主蓄電装置4の出力電圧が低下したことを検出して、ス
イッチ401、403が開状態で、スイッチ402が閉
状態であるときには、主蓄電装置4の詳細な構成を示す
ブロッ図である図2に示すように、キャパシタ群41と
キャパシタ群42とは直列に接続されている。
The switches 401, 402, 403
The switch is opened and closed according to the detection result of the voltage of the main power storage device 4 by the voltage monitoring circuit 40. Specifically, the voltage monitoring circuit 40 detects that the output voltage of the main power storage device 4 is in a normal state, and the switches 401 and 403
Is closed and the switch 402 is open,
As shown in FIG. 1, a capacitor group 41 and a capacitor group 42
And are connected in parallel. The voltage monitoring circuit 40 detects that the output voltage of the main power storage device 4 has dropped, and when the switches 401 and 403 are open and the switch 402 is closed, the detailed configuration of the main power storage device 4 is changed. As shown in the block diagram shown in FIG. 2, a capacitor group 41 and a capacitor group 42 are connected in series.

【0036】よって、キャパシタ群41とキャパシタ群
42とが並列に接続されている状態では、キャパシタ群
41とキャパシタ群42とが並列に接続された電圧にキ
ャパシタ群43の電圧を加えた電圧が主蓄電装置4から
出力される。一方、キャパシタ群41とキャパシタ群4
2とが直列に接続されている状態では、キャパシタ群4
1の電圧とキャパシタ群42の電圧とキャパシタ群43
の電圧とを加えた電圧が主蓄電装置4から出力される。
Therefore, when the capacitor group 41 and the capacitor group 42 are connected in parallel, a voltage obtained by adding the voltage of the capacitor group 43 to the voltage of the capacitor group 41 and the capacitor group 42 connected in parallel is mainly used. Output from power storage device 4. On the other hand, capacitor group 41 and capacitor group 4
2 are connected in series, the capacitor group 4
1 and the voltage of the capacitor group 42 and the capacitor group 43
Then, a voltage obtained by adding the above voltage is output from main power storage device 4.

【0037】スイッチ401、402、403は、キャ
パシタ群41、42が短絡しないように切り替えられ
る。すなわち、キャパシタ群41、42を並列接続から
直列接続に切り替えるときは、スイッチ401とスイッ
チ403とが開状態となった後に、スイッチ402を閉
状態とする。一方、キャパシタ群41、42を直列接続
から並列接続に切り替えるときは、スイッチ402が開
状態となった後に、スイッチ401とスイッチ403と
を閉状態とする。
The switches 401, 402 and 403 are switched so that the capacitor groups 41 and 42 are not short-circuited. That is, when switching the capacitor groups 41 and 42 from parallel connection to series connection, the switch 402 is closed after the switches 401 and 403 are opened. On the other hand, when switching the capacitor groups 41 and 42 from series connection to parallel connection, the switch 401 and the switch 403 are closed after the switch 402 is opened.

【0038】また、スイッチ401、402、403
は、主蓄電装置4を充電するときにはキャパシタ群4
1、42を並列状態に切り替える。すなわち、車両が回
生制動時に、スイッチ401とスイッチ403とを閉状
態にし、スイッチ402が開状態にして、車両駆動電動
機6が発生した回生電力を主蓄電装置4に回生し、充電
する。
The switches 401, 402, 403
When charging main power storage device 4, capacitor group 4
1, 42 are switched to the parallel state. That is, when the vehicle is in regenerative braking, the switch 401 and the switch 403 are closed, and the switch 402 is opened, and the regenerative electric power generated by the vehicle drive motor 6 is regenerated and charged in the main power storage device 4.

【0039】図2は、本発明の実施の形態の電源装置の
主蓄電装置4の詳細な構成を示すブロック図である。図
2では図1と異なり、キャパシタ群41とキャパシタ群
42とが直列に接続されている状態を示してある。
FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of main power storage device 4 of the power supply device according to the embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a state in which a capacitor group 41 and a capacitor group 42 are connected in series, unlike FIG.

【0040】キャパシタ群41、42は、15個の電気
二重層キャパシタセルを直列に接続したものを、3組並
列に接続して構成されている。一方、キャパシタ群43
は、25個の電気二重層キャパシタセルを直列に接続し
たものを、2組並列接続して、さらにこれを5個直列に
接続した後、3組並列に接続して構成されている。すな
わち、キャパシタ群41、42は、直列方向には15個
のキャパシタセルが接続されており、各々45個のキャ
パシタセルが使用されている。一方、キャパシタ群43
は、直列方向には250個のキャパシタセルが接続され
ており、750個のキャパシタセルで構成されている。
Each of the capacitor groups 41 and 42 is formed by connecting 15 sets of 15 electric double layer capacitor cells in series and connecting them in parallel. On the other hand, the capacitor group 43
Is configured by connecting two sets of 25 electric double layer capacitor cells connected in series, connecting them in parallel, further connecting 5 sets in series, and then connecting 3 sets in parallel. That is, in the capacitor groups 41 and 42, 15 capacitor cells are connected in the series direction, and 45 capacitor cells are used respectively. On the other hand, the capacitor group 43
Are connected in series with 250 capacitor cells, and are composed of 750 capacitor cells.

【0041】よって、スイッチ401、402、403
により、キャパシタ群41、42が並列に接続されてい
るとき、主蓄電装置4は265個のキャパシタセルが直
列に接続された電圧を出力し、キャパシタ群41、42
が直列に接続されているとき、主蓄電装置は280個の
キャパシタセルは直列に接続された電圧を出力してい
る。
Therefore, the switches 401, 402, 403
Accordingly, when capacitor groups 41 and 42 are connected in parallel, main power storage device 4 outputs a voltage in which 265 capacitor cells are connected in series, and capacitor groups 41 and 42
Are connected in series, the main power storage device outputs a voltage in which 280 capacitor cells are connected in series.

【0042】この各々のキャパシタセル411a、41
1b、411c等にはそれぞれ過充電防止回路412
a、412b、412c等が並列に接続されている。こ
の過充電防止回路412a等は各キャパシタセルの満充
電電圧を規定しており、各キャパシタセルが満充電電圧
に達すると、充電電流を過充電防止回路412a等にバ
イパスして、各キャパシタセルの電圧が上がりすぎない
ように制御している。これは、各キャパシタセルの製造
ばらつき、漏れ電流のばらつき、経時変化、温度条件等
により、各キャパシタセルの静電容量等の特性にばらつ
きが生じる。この静電容量がばらついて、充電される電
気量がまちまちな状態のまま放電を開始すると、キャパ
シタセルにより充放電サイクルでの電圧変化の振幅が異
なり、この振幅が大きくなるキャパシタセルに負担がか
かり、早期に劣化してしまうことから、充電完了状態、
すなわち放電の初期状態のキャパシタセル間の特性を合
わせるためである。
Each of the capacitor cells 411a, 41
1b, 411c, etc. have overcharge prevention circuits 412, respectively.
a, 412b, 412c, etc. are connected in parallel. The overcharge prevention circuit 412a and the like define the full charge voltage of each capacitor cell. When each capacitor cell reaches the full charge voltage, the charge current is bypassed to the overcharge prevention circuit 412a and the like, and each capacitor cell is charged. Control is performed so that the voltage does not rise too much. This is because characteristics such as capacitance of each capacitor cell vary due to manufacturing variation of each capacitor cell, variation of leakage current, aging, temperature condition and the like. If the electrostatic capacity varies and the discharge is started with the charged amount being varied, the amplitude of the voltage change in the charge / discharge cycle differs depending on the capacitor cell, and a load is imposed on the capacitor cell where the amplitude increases. , Because it will deteriorate early,
That is, it is to match the characteristics between the capacitor cells in the initial state of the discharge.

【0043】図3は、本発明の実施の形態のキャパシタ
セル過充電防止回路412a等の、ツェナーダイオード
を用いた構成の一例を示す回路図である。キャパシタセ
ル411aにはツェナーダイオード(ZD)が接続され
ており、キャパシタセルの電圧がツェナー電圧を超える
と、キャパシタセルを充電する電流(Ic)はキャパシ
タセル411aをバイパスしてツェナーダイオード(Z
D)に流れ(Ib)、キャパシタセル411aには流れ
ないことから、キャパシタセル411aの電圧はツェナ
ー電圧を超えることはない。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a configuration using a Zener diode, such as the capacitor cell overcharge prevention circuit 412a of the embodiment of the present invention. A zener diode (ZD) is connected to the capacitor cell 411a, and when the voltage of the capacitor cell exceeds the zener voltage, a current (Ic) for charging the capacitor cell bypasses the capacitor cell 411a and passes through the zener diode (ZD).
Since the current flows to D) (Ib) and does not flow to the capacitor cell 411a, the voltage of the capacitor cell 411a does not exceed the Zener voltage.

【0044】さらに、このバイパスされた充電電流(I
b)により動作するように、ツェナーダイオード(Z
D)と直列にフォトカプラ(D)を配置する。このフォ
トカプラ(D)によりキャパシタセルが満充電電圧に達
したことを検出して、満充電検出信号を出力し、充放電
の制御をすることができる。
Further, the bypassed charging current (I
b), the Zener diode (Z
A photocoupler (D) is arranged in series with D). The photocoupler (D) detects that the capacitor cell has reached the full charge voltage, outputs a full charge detection signal, and can control charging and discharging.

【0045】図4は、本発明の実施の形態の電気二重層
キャパシタセルの放電状態、すなわち主蓄電装置4の時
間による電圧の変化を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a discharge state of the electric double layer capacitor cell according to the embodiment of the present invention, that is, a change in voltage of main power storage device 4 with time.

【0046】放電初期状態(満充電状態)において、主
蓄電装置4の出力電圧がV1から放電を始め、徐々に電
圧が低下してくる。主蓄電装置4の出力電圧が直列並列
切替電圧(V0)になると、電圧監視回路40がこれを
検出し、スイッチ401、402、403を切り替え、
キャパシタ群41、42を通常時の並列接続から直列接
続に切り替える。これにより主蓄電装置4の出力電圧は
満充電状態の出力電圧(V1)に近くなり、再度この電
圧から放電が開始される。これにより車両駆動電動機6
の効率を低下させずにキャパシタに充電された電力を効
率的に使用することができる。
In the initial discharge state (full charge state), the output voltage of main power storage device 4 starts discharging from V1, and the voltage gradually decreases. When the output voltage of the main power storage device 4 becomes the serial / parallel switching voltage (V0), the voltage monitoring circuit 40 detects this and switches the switches 401, 402, and 403,
The capacitor groups 41 and 42 are switched from parallel connection in normal operation to series connection. As a result, the output voltage of main power storage device 4 approaches the output voltage (V1) in the fully charged state, and discharge is started again from this voltage. Thus, the vehicle drive motor 6
The power charged in the capacitor can be used efficiently without reducing the efficiency of the capacitor.

【0047】この直列並列切替電圧(V0)は、車両駆
動電動機6の効率が一定範囲に保持される性能許容電圧
を考慮して定められる。この満充電電圧と直列並列切替
電圧との差(V1−V0)は、上述したキャパシタ群の
並列から直列への切替により直列に接続される数が増加
するキャパシタセル数の差に起因する。本実施の形態で
は、直列に接続されるキャパシタセル数は、並列状態で
265個であり、直列状態で280個である。また、1
セルの満充電時の管理電圧は2.7Vであるので、充電
初期状態の主蓄電装置4の出力電圧は約715Vとな
る、本実施の形態で使用する車両駆動電動機6の性能許
容電圧は定格電圧の95%なので、直列並列切替電圧
(V0)を約680Vに設定すればよい。このときキャ
パシタセルを直列接続しても主蓄電装置4の最大出力電
圧(V1)である715Vを越えないように、直列接続
時のキャパシタセルの接続数を決定しなければならな
い。
This series-parallel switching voltage (V0) is determined in consideration of the permissible voltage at which the efficiency of the vehicle drive motor 6 is maintained within a certain range. The difference (V1−V0) between the full charge voltage and the series-parallel switching voltage is caused by the difference in the number of capacitor cells in which the number connected in series increases due to the switching of the capacitor group from parallel to series. In the present embodiment, the number of capacitor cells connected in series is 265 in a parallel state and 280 in a series state. Also, 1
Since the control voltage when the cell is fully charged is 2.7 V, the output voltage of main power storage device 4 in the initial charging state is approximately 715 V. The permissible performance voltage of vehicle drive motor 6 used in the present embodiment is rated. Since the voltage is 95% of the voltage, the series / parallel switching voltage (V0) may be set to about 680V. At this time, the number of capacitor cells connected in series must be determined so that even if the capacitor cells are connected in series, the maximum output voltage (V1) of main power storage device 4 does not exceed 715 V.

【0048】直列並列切替電圧(V0)時のキャパシタ
セルの出力電圧は2.57Vなので、直列接続時には約
280個のキャパシタセルを直列接続すると都合がよ
い。
Since the output voltage of the capacitor cell at the time of the series-parallel switching voltage (V0) is 2.57 V, it is convenient to connect approximately 280 capacitor cells in series during series connection.

【0049】上述した本発明の実施の形態はエンジン、
発電器を搭載したハイブリッド型電気自動車に本発明に
係る電源装置を適用したものであるが、本発明は発電機
を搭載しない電気自動車の電源装置にも適用することが
できる。この場合、エンジン1、発電機2を設けずに、
固定的に設けられた電源からコンバータ3を介して主蓄
電装置4を充電するように構成すればよい。
The above-described embodiment of the present invention relates to an engine,
Although the power supply device according to the present invention is applied to a hybrid electric vehicle equipped with a generator, the present invention can also be applied to a power supply device of an electric vehicle not equipped with a generator. In this case, without providing the engine 1 and the generator 2,
The main power storage device 4 may be charged from a fixedly provided power supply via the converter 3.

【0050】このように、本発明の実施の形態では、主
蓄電装置を、各々複数の電気二重層キャパシタセルを備
える第1のキャパシタ群41と、第2のキャパシタ群4
2と、第3のキャパシタ群43とに分割して、第1のキ
ャパシタ群41の正極と第2のキャパシタ群42の正極
とを第1のスイッチ401を介して接続し、第1のキャ
パシタ群41の正極と第2のキャパシタ群42の負極と
を第2のスイッチ402を介して接続し、第1のキャパ
シタ群の負極と第2のキャパシタ群の負極とを第3のス
イッチ403を介して接続して、第1のキャパシタ群4
1の負極と第3のキャパシタ群43の正極とを接続し、
第2のキャパシタ群42の正極と第3のキャパシタ群4
3の負極とから、主蓄電装置4の出力が取り出せるよう
に構成して、主蓄電装置4の放電の初期状態では、第1
のスイッチ401と第3のスイッチ403とを閉状態
に、第2のスイッチ402を開状態にすることにより、
第1のキャパシタ群41と第2のキャパシタ群42とを
並列に接続し、電圧監視回路40が主蓄電装置4の電圧
が低下したことを検出すると、第2のスイッチ402を
閉状態に、第1のスイッチ401と第3のスイッチ40
3とを開状態にすることにより、第1のキャパシタ群4
1と第2のキャパシタ群42とを直列に接続したので、
キャパシタに蓄積された電力を無駄にすることなく使用
できると共に、キャパシタに蓄積された電力を電動機が
効率よく使用できる電圧領域に蓄電装置の出力電圧を制
御することができる。また、キャパシタ群41、42を
並列接続から直列接続に変えるときの電圧上昇を抑制
し、車両駆動電動機6が効率よくキャパシタに蓄積され
た電力を使用できる電圧領域に、主蓄電装置4の出力電
圧を制御することができる。
As described above, in the embodiment of the present invention, the main power storage device is composed of a first capacitor group 41 provided with a plurality of electric double layer capacitor cells and a second capacitor group 4
2 and a third capacitor group 43, and the positive electrode of the first capacitor group 41 and the positive electrode of the second capacitor group 42 are connected via the first switch 401. The positive electrode 41 and the negative electrode of the second capacitor group 42 are connected via a second switch 402, and the negative electrode of the first capacitor group and the negative electrode of the second capacitor group are connected via a third switch 403. Connect to the first capacitor group 4
1 is connected to the positive electrode of the third capacitor group 43,
Positive electrode of second capacitor group 42 and third capacitor group 4
The output of the main power storage device 4 can be taken out from the negative electrode of the power storage device 3.
And the third switch 403 are closed and the second switch 402 is opened.
When the first capacitor group 41 and the second capacitor group 42 are connected in parallel, and the voltage monitoring circuit 40 detects that the voltage of the main power storage device 4 has dropped, the second switch 402 is closed and the second switch 402 is closed. The first switch 401 and the third switch 40
3 and the first capacitor group 4
Since the first and second capacitor groups 42 are connected in series,
The power stored in the capacitor can be used without wasting, and the output voltage of the power storage device can be controlled to a voltage region where the electric power stored in the capacitor can be used efficiently by the electric motor. Further, the output voltage of the main power storage device 4 is suppressed to a voltage range in which the vehicle drive motor 6 can efficiently use the electric power stored in the capacitors, by suppressing a voltage increase when changing the capacitor groups 41 and 42 from parallel connection to series connection. Can be controlled.

【0051】また、スイッチ401、402、403
は、第1のキャパシタ群41と第2のキャパシタ群42
とを並列接続から直列接続に切り替えるときは、スイッ
チ401とスイッチ403とが開状態となった後に、ス
イッチ402を閉状態として、キャパシタ群41、42
を直列接続から並列接続に切り替えるときは、スイッチ
402が開状態となった後に、スイッチ401とスイッ
チ403とを閉状態とするように切り替わるので、切替
時に第1のキャパシタ群41や第2のキャパシタ群が短
絡することがなく、キャパシタ群の急激な放電を防止す
ることができ、キャパシタセルの破損を防止できると共
に、一時的な大電流による周辺回路の破損も防止するこ
とができる。
The switches 401, 402, 403
Are a first capacitor group 41 and a second capacitor group 42
Is switched from parallel connection to series connection, after the switches 401 and 403 are opened, the switch 402 is closed and the capacitor groups 41 and 42 are closed.
When switching from the serial connection to the parallel connection, the switch 401 and the switch 403 are switched to be in the closed state after the switch 402 is in the open state. Therefore, the first capacitor group 41 and the second capacitor It is possible to prevent a sudden discharge of the capacitor group without short-circuiting the group, prevent the capacitor cell from being damaged, and also prevent the peripheral circuit from being damaged by a temporary large current.

【0052】また、スイッチ401、402、403
は、主蓄電装置4を充電するときには、スイッチ401
とスイッチ403とを閉状態と、スイッチ402が開状
態として、第1のキャパシタ群41と第2のキャパシタ
群42とを並列状態に切り替えるので、発電機2で発生
した電力をコンバータ3で変換する電圧を抑制して主蓄
電装置4に充電できることから、主蓄電装置4の充電時
のエネルギー損失を小さくして、エネルギー効率を上昇
させることができる。
The switches 401, 402, 403
When the main power storage device 4 is charged, the switch 401
And the switch 403 are closed and the switch 402 is open, and the first capacitor group 41 and the second capacitor group 42 are switched to the parallel state. Therefore, the power generated by the generator 2 is converted by the converter 3. Since the main power storage device 4 can be charged with the voltage suppressed, the energy loss at the time of charging the main power storage device 4 can be reduced, and the energy efficiency can be increased.

【0053】また、第1のキャパシタ群41と第2のキ
ャパシタ群42とを直列に接続したときの主蓄電装置4
の出力電圧が、主蓄電装置4の(第1のキャパシタ群4
1と第2のキャパシタ群42との並列接続状態の)満充
電状態での出力電圧を越えない電圧で、スイッチ40
1、402、403が切り替えられるので、キャパシタ
に蓄積された電力を電動機が効率よく使用できる電圧領
域に蓄電装置の出力電圧を制御することができる。
The main power storage device 4 when the first capacitor group 41 and the second capacitor group 42 are connected in series
Output voltage of main power storage device 4 (first capacitor group 4
The switch 40 has a voltage that does not exceed the output voltage in the fully charged state (in a state where the first and second capacitor groups 42 are connected in parallel).
Since 1, 402, and 403 are switched, the output voltage of the power storage device can be controlled to a voltage region where the electric power stored in the capacitor can be used efficiently by the electric motor.

【0054】また、キャパシタセルの電圧が所定の電圧
に達したら充電電流をバイパスする電圧監視回路を、キ
ャパシタセルに並列に接続したので、静電容量のばらつ
きにより、充電される電気量が不揃いになることを防止
し、キャパシタセルの充電完了時の電気量を揃えて放電
を開始することから、キャパシタセルによる充放電サイ
クルでの電圧変化の振幅を揃えることができ、特定のキ
ャパシタセルに負担をかけることがなく、キャパシタセ
ルの早期劣化を防止することができる。
Further, since the voltage monitoring circuit that bypasses the charging current when the voltage of the capacitor cell reaches a predetermined voltage is connected in parallel with the capacitor cell, the amount of electricity to be charged becomes uneven due to the variation in capacitance. Since the discharge is started by adjusting the amount of electricity at the time of completion of charging of the capacitor cell, the amplitude of the voltage change in the charge / discharge cycle by the capacitor cell can be uniformed, and the load on a specific capacitor cell can be reduced. It is possible to prevent early deterioration of the capacitor cell without being applied.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施の形態のハイブリッド型電気自
動車の電源装置のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a power supply device of a hybrid electric vehicle according to an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施の形態の電源装置のキャパシタ
セルの構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a capacitor cell of the power supply device according to the embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施の形態のキャパシタセル電圧監
視回路の構成を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a capacitor cell voltage monitoring circuit according to an embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の実施の形態のキャパシタセルの放電
状態を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a discharge state of the capacitor cell according to the embodiment of the present invention.

【図5】 従来のシリーズ型ハイブリッド電気自動車の
電源装置のブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram of a power supply device of a conventional series-type hybrid electric vehicle.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンジン 2 発電機 3 コンバータ 4 主蓄電装置 5 インバータ 6 車両駆動電動機 7 DC−DCコンバータ 8 補助蓄電装置 9 補機 40 電圧監視回路 41、42、43 キャパシタ群 411a、411b、411c 電気二重層キャパシタ
セル 421a、421b、421c 電気二重層キャパシタ
セル 431a、431b 電気二重層キャパシタセル 412a、412b、412c キャパシタセル過充電
防止回路 422a、422b、422c キャパシタセル過充電
防止回路 432a、432b キャパシタセル過充電防止回路 401、402、403 スイッチ
REFERENCE SIGNS LIST 1 engine 2 generator 3 converter 4 main power storage device 5 inverter 6 vehicle drive motor 7 DC-DC converter 8 auxiliary power storage device 9 auxiliary device 40 voltage monitoring circuit 41, 42, 43 capacitor group 411a, 411b, 411c electric double layer capacitor cell 421a, 421b, 421c Electric double layer capacitor cell 431a, 431b Electric double layer capacitor cell 412a, 412b, 412c Capacitor cell overcharge prevention circuit 422a, 422b, 422c Capacitor cell overcharge prevention circuit 432a, 432b Capacitor cell overcharge prevention circuit 401 , 402, 403 switch

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野津 育朗 埼玉県上尾市大字壱丁目一番地 日産ディ ーゼル工業株式会社内 (72)発明者 佐々木 正和 埼玉県上尾市大字壱丁目一番地 日産ディ ーゼル工業株式会社内 Fターム(参考) 5H007 BB06 CC01 DA06 5H115 PA08 PA11 PG04 PI14 PU26 PV09 QE18 SE06 TI05 TR19 TU04  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Ikuo Nozu Saitama Prefecture, Ooichi, Daiichi Ichibanchi, Nissan Diesel Kogyo Co., Ltd. F term in the company (reference) 5H007 BB06 CC01 DA06 5H115 PA08 PA11 PG04 PI14 PU26 PV09 QE18 SE06 TI05 TR19 TU04

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 蓄電装置に蓄積された電力により電動機
を駆動して走行をする車両に用いられる電源装置におい
て、 前記蓄電装置は各々複数の電気二重層キャパシタセルを
備える少なくとも3つのキャパシタ群に分割され、前記
キャパシタ群のうち第3のキャパシタ群は、第1のキャ
パシタ群と第2のキャパシタ群とに対して直列に接続さ
れて構成され、前記蓄電装置の電圧を検出する電圧検出
手段と、 前記電圧検出手段の検出結果に基づいて、前記第1のキ
ャパシタと前記第2のキャパシタとの接続を切り替える
切替手段とを有し、 前記切替手段は、通常状態では、前記第1のキャパシタ
群と前記第2のキャパシタ群とを並列に接続し、前記電
圧検出手段が前記蓄電装置の電圧が低下したことを検出
すると、前記第1のキャパシタと前記第2のキャパシタ
とを直列に接続することを特徴とする車両用電源装置。
1. A power supply device used for a vehicle that runs by driving an electric motor with electric power stored in a power storage device, wherein the power storage device is divided into at least three capacitor groups each including a plurality of electric double layer capacitor cells. A third capacitor group of the capacitor group is configured to be connected in series to the first capacitor group and the second capacitor group, and a voltage detection unit configured to detect a voltage of the power storage device; Switching means for switching a connection between the first capacitor and the second capacitor based on a detection result of the voltage detection means, wherein the switching means is configured to switch between the first capacitor group and the first capacitor group in a normal state. The second capacitor group is connected in parallel, and when the voltage detecting means detects that the voltage of the power storage device has dropped, the first capacitor and the second capacitor group are connected. A power supply device for a vehicle, wherein the power supply device and the second capacitor are connected in series.
【請求項2】 前記蓄電装置は、前記第1のキャパシタ
群の正極と前記第2のキャパシタ群の正極とが第1のス
イッチを介して接続され、前記第1のキャパシタ群の正
極と前記第2のキャパシタ群の負極とが第2のスイッチ
を介して接続され、前記第1のキャパシタ群の負極と前
記第2のキャパシタ群の負極とが第3のスイッチを介し
て接続されて構成され、 前記切替手段は、通常状態では、前記第1のスイッチと
前記第3のスイッチとを閉状態に、前記第2のスイッチ
を開状態とすることにより、前記第1のキャパシタ群と
前記第2のキャパシタ群とを並列に接続し、前記電圧検
出手段が前記蓄電装置の電圧が低下したことを検出する
と、前記第2のスイッチを閉状態に、前記第1のスイッ
チと前記第3のスイッチとを開状態にすることにより、
前記第1のキャパシタ群と前記第2のキャパシタ群とを
直列に接続することを特徴とする請求項1に記載の車両
用電源装置。
2. The power storage device, wherein a positive electrode of the first capacitor group and a positive electrode of the second capacitor group are connected via a first switch, and a positive electrode of the first capacitor group and the positive electrode of the first capacitor group are connected to each other. And a negative electrode of the second capacitor group is connected via a second switch, and a negative electrode of the first capacitor group and a negative electrode of the second capacitor group are connected via a third switch; In a normal state, the switching unit closes the first switch and the third switch, and opens the second switch, so that the first capacitor group and the second capacitor are closed. A capacitor group is connected in parallel, and when the voltage detecting means detects that the voltage of the power storage device has decreased, the second switch is closed, and the first switch and the third switch are connected. To open Ri,
The vehicle power supply device according to claim 1, wherein the first capacitor group and the second capacitor group are connected in series.
【請求項3】 前記第1のキャパシタ群の負極と前記第
3のキャパシタ群の正極とが接続されており、 前記第2のキャパシタ群の正極と前記第3のキャパシタ
群の負極とから、前記蓄電装置の外部接続電極が引き出
されていることを特徴とする請求項2に記載の車両用電
源装置。
3. The negative electrode of the first capacitor group and the positive electrode of the third capacitor group are connected, and the positive electrode of the second capacitor group and the negative electrode of the third capacitor group The vehicle power supply device according to claim 2, wherein an external connection electrode of the power storage device is drawn out.
【請求項4】 前記第1のスイッチ及び前記第3のスイ
ッチが開状態となった後に、前記第2のスイッチが閉状
態に切り替わり、 前記第2のスイッチが開状態となった後に、前記第1の
スイッチ及び前記第3のスイッチが閉状態に切り替わる
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の車両用電源装
置。
4. After the first switch and the third switch are opened, the second switch is switched to a closed state, and after the second switch is opened, the second switch is closed. The vehicle power supply device according to claim 2, wherein the first switch and the third switch are switched to a closed state.
【請求項5】 前記切替手段は、前記第1のキャパシタ
群と前記第2のキャパシタ群とを直列に接続したときの
前記蓄電装置の出力電圧が、前記第1のキャパシタ群と
前記第2のキャパシタ群とを並列に接続したときの前記
蓄電装置の満充電状態での出力電圧を越えない電圧にお
いて切替制御することを特徴とする請求項1から4のい
ずれか一つに記載の車両用電源装置。
5. The switching unit according to claim 1, wherein the output voltage of the power storage device when the first capacitor group and the second capacitor group are connected in series is equal to the first capacitor group and the second capacitor group. The vehicle power supply according to any one of claims 1 to 4, wherein switching control is performed at a voltage that does not exceed an output voltage of the power storage device in a fully charged state when a capacitor group is connected in parallel. apparatus.
【請求項6】 前記蓄電装置が充電状態のときは、前記
第1のキャパシタ群と前記前記第2のキャパシタ群とは
並列に接続されることを特徴とする請求項1から5のい
ずれか一つに記載の車両用電源装置。
6. The device according to claim 1, wherein when the power storage device is in a charged state, the first capacitor group and the second capacitor group are connected in parallel. The power supply device for a vehicle according to any one of the above.
【請求項7】 前記蓄電装置を構成する前記電気二重層
キャパシタセルには、前記キャパシタセルの電圧を検出
する過充電防止手段を備え、 前記過充電防止手段は、前記キャパシタセルの電圧が所
定の電圧に達したら充電電流をバイパスして、満充電信
号を出力することを特徴とする請求項1から6のいずれ
か一つに記載の車両用電源装置。
7. The electric double layer capacitor cell constituting the power storage device includes an overcharge prevention unit that detects a voltage of the capacitor cell, wherein the overcharge prevention unit determines that the voltage of the capacitor cell is a predetermined voltage. 7. The vehicle power supply device according to claim 1, wherein when the voltage reaches the voltage, the charging current is bypassed to output a full charge signal.
【請求項8】 蓄電装置に蓄積された電力により電動機
を駆動して走行をする商用車に用いられる電源装置にお
いて、 前記蓄電装置は各々複数の電気二重層キャパシタセルを
備えるキャパシタ群に分割して構成され、 前記キャパシタセルには、前記キャパシタセルの電圧を
検出する過充電防止手段を備え、 前記過充電防止手段は、前記キャパシタセルの電圧が所
定の電圧に達したら充電電流をバイパスして、満充電信
号を出力することを特徴とする車両用電源装置。
8. A power supply device used for a commercial vehicle that travels by driving an electric motor with electric power stored in a power storage device, wherein the power storage device is divided into a capacitor group including a plurality of electric double layer capacitor cells. The capacitor cell includes an overcharge prevention unit that detects a voltage of the capacitor cell, wherein the overcharge prevention unit bypasses a charging current when the voltage of the capacitor cell reaches a predetermined voltage. A power supply device for a vehicle, which outputs a full charge signal.
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