JP2004153919A - Power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、大容量のコンデンサ、例えば電気二重層コンデンサを内蔵した電源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
大容量の電気二重層コンデンサは、電力貯蔵や非常用電源等の各種用途に用いることができる。電気二重層コンデンサを、定格電圧12〜100V程度の電源として用いる場合、電気二重層コンデンサの1個のセル電圧が3V程度であるため、複数個のセルを直列接続して所定の出力となるよう構成する。また、入力回路に充電器やコントローラを設ける。さらに、電気二重層コンデンサは、放電と共に端子電圧が低下するため、出力電圧が負荷の動作電圧よりも低下しないよう電圧変換が必要である。このため、出力回路にDC/DCコンバータまたはDC/ACインバータを設け、その出力を負荷に供給するよう構成している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電源装置として電気二重層コンデンサを用いる場合において、停電用の非常電源のように、その負荷が交流負荷である場合には、出力回路にDC/ACインバータを設ける必要があるし、またその負荷が直流である場合には、出力回路にDC/DCコンバータを設ける必要がある。例えば、従来の回路に使用されている鉛バッテリーや二次電池を、電気二重層コンデンサに置き換えることが考えられるが、電気二重層コンデンサは、定電圧源である鉛バッテリーや二次電池と性状が異なるため、これらをただ単に置き換えることは難しく、この場合には、上記のように出力回路にDC/DCコンバータを設ける必要がある。このように電源装置として電気二重層コンデンサを用いる場合においては、負荷に応じて出力回路の各部品を選択して取り付ける必要があるので、その取り扱いが繁雑になるという問題がある。
【0004】
この発明は上記した従来の問題を解決するためになされたもので、その目的は、交流、直流いずれの負荷に対しても自在に対応でき、そのため使用上の自由度を大幅に向上することが可能な大容量コンデンサ内蔵の電源装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項1の電源装置は、外部から直流電圧が供給される入力端子21、22を有し、この入力端子21、22間に、逆流防止手段11と大容量コンデンサ12との直列接続構成を接続して成り、さらに上記大容量コンデンサ12の出力電圧を直流/直流変換して直流電圧を出力する第1変換器13と、上記大容量コンデンサ12の出力電圧を直流/交流変換して交流電圧を出力する第2変換器14とを具備し、上記逆流防止手段11、大容量コンデンサ12、策1変換器13、及び第2変換器14を同じケース1内に収納したことを特徴としている。
【0006】
上記請求項1の電源装置では、逆流防止手段11、大容量コンデンサ12、第1変換器13、及び第2変換器14を同じケース1内に収納しているので、直流負荷に対しても、また交流負荷に対しても対処可能となる。
【0007】
また、請求項2の電源装置は、上記ケース1の外面に、上記入力端子21、22、上記第1変換器13の出力端子23、24、及び上記第2変換器14の出力端子25、26を外部接続可能に配置していることを特徴としている。
【0008】
上記請求項2の電源装置では、外部の負荷に対する接続作業が容易となり、使用上の利便性が向上する。
【0009】
さらに、請求項3の電源装置では、上記大容量コンデンサ12の端子電圧をそのまま出力する出力端子27、28を設けたことを特徴としている。
【0010】
上記請求項3の電源装置では、出力端子27、28から大容量コンデンサ12の端子電圧を取り出すことができる。従って、放電による端子電圧の低下が負荷の使用電圧範囲なら端子27、28の電圧を直接負荷に供給することができるようになり、使用上の自由度が向上する。
【0011】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の電源装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。まず、図1は、この発明による電源装置の実施形態を説明する図であって、この場合、大容量コンデンサとして、電気二重層コンデンサを使用した実施形態を示している。
【0012】
電源装置のケース1の入力端子21、22には、外部の直流電源3の出力が接続される。直流電源3としては、例えば太陽電池や風力発電機を使用することができるが、交流電力を整流して直流出力を得るものであってもよい。この入力端子21、22には、ダイオード11と、大容量の電気二重層コンデンサ12とを直列接続した構成が接続されている。ダイオード11は、電気二重層コンデンサ12から直流電源3側に電流が流れるのを阻止する逆流防止手段として機能するものである。電気二重層コンデンサ12は、複数のコンデンサが直列又は並列に接続された構成であり、直列接続では、各コンデンサの充電電圧を同じにする電圧均等化回路(図示せず)が設けられる。電気二重層コンデンサ12の一方の端子は、ダイオード11のマイナス端子、及びスイッチ15の一方端に接続され、他方の端子は、第1変換器としてのDC/DC変換器(コンバータ)13、第2変換器としてのDC/AC変換器(インバータ)14、直接出力端子28にそれぞれ接続されている。スイッチ15の他方端は、DC/DC変換器13、DC/AC変換器14、スイッチ16の一方端に接続されている。スイッチ16の他方端は、直接出力端子27に接続されている。DC/DC変換器13は、直流出力端子23、24を有し、またDC/AC変換器14の交流出力端子25、26を有している。ダイオード11、電気二重層コンデンサ12、DC/DC変換器13、DC/AC変換器14は、同一のケース1内に収納されている。
【0013】
図2は、電源装置の外観図である。ケース1の前面パネルには、各端子やスイッチが設けられている。上記入力端子21、22、DC/DC変換器13の直流出力端子23、24、DC/AC変換器14の交流出力端子25、26、及び直接出力端子27、28は、外部接続可能にコンセントの態様で前面パネル上に配置している。また、電圧計やエネルギー残量計等をケース1内に収納しその表示部40を前面パネルに設けている。
【0014】
このように構成された電源装置において、スイッチ15をオフにしておき、直流電源3の両端を入力端子21、22に接続すると電気二重層コンデンサ12が充電される。スイッチ15をオンにすると、電気二重層コンデンサ12の端子電圧がDC/DC変換器13、DC/AC変換器14に供給される。電気二重層コンデンサ12は、放電とともに出力電圧が低下するが、DC/DC変換器13は一定の直流電圧を出力し、またDC/AC変換器14は一定の交流電圧を出力する。直流出力端子23、24は、直流負荷に直接接続され、交流出力端子25、26は、交流負荷に直接接続される。また、スイッチ16をオンにすれば、直接出力端子27、28から電気二重層コンデンサ12の端子電圧をそのまま取り出すことができる。放電による端子電圧の低下が負荷の使用電圧範囲なら、直接出力端子27、28の電圧を直接負荷に供給することができる。また、負荷がDC/DC変換器またはDC/AC変換器を内蔵しているような場合にも、直接出力端子27、28の電圧を負荷に直接供給することができる。
【0015】
上記電源装置においては、直流出力端子23、24、交流出力端子25、26、直接出力端子27、28のうち少なくとも一対の出力端子に負荷を接続して使用することができ、2対又は3対の出力端子それぞれに異なる負荷を接続して同時に使用することもできる。DC/DC変換器13とDC/AC変換器14との両出力を使用する場合、例えば電気二重層コンデンサ12の充電電圧16V、容量550Fで、直流負荷(定格12VDC、10WのLED照明)と交流負荷(定格100VAC、10Wのモータ)とを同時に使用できる。
【0016】
この電源装置の使用例として、直流電源3が太陽電池であり負荷が照明の場合、昼間、太陽電池で電気二重層コンデンサ12を充電しておき、夜間に直流出力、又は交流出力で照明を点灯することができる。また、本装置は、非常用電源としても用いることができる。さらに、上記電源装置は、負荷に直接接続することができ、鉛バッテリーや二次電池との置き換えが容易にできる。
【0017】
上記電源装置では、ダイオード11、電気二重層コンデンサ12、DC/DC変換器13、及びDC/AC変換器14を同じケース1内に収納しているので、直流負荷に対しても、また交流負荷に対しても対処可能となり、使用上の自由度を大幅に向上することが可能となる。また、直接出力端子27、28から電気二重層コンデンサ12の端子電圧を取り出すことができるので、使用上の自由度がさらに向上する。しかも、入力端子21、22、DC/DC変換器13の直流出力端子23、24、DC/AC変換器14の交流出力端子25、26、及び直接出力端子27、28は、外部接続可能にコンセントの態様でケース1の前面パネル上に配置しているので、外部の負荷に対する接続作業が容易となり、使用上の利便性が向上する。
【0018】
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明をしたが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、上記においては、大容量コンデンサの例として、電気二重層コンデンサ12を例示しているが、これと同様な機能を有するものであれば、他の種類のコンデンサを使用することも可能である。
【0019】
【発明の効果】
上記請求項1の電源装置によれば、直流負荷に対しても、また交流負荷に対しても自在に対処可能となるので、使用上の自由度を大幅に向上することが可能となる。
【0020】
上記請求項2の電源装置によれば、外部の負荷に対する接続作業が容易となり、使用上の利便性が向上する。
【0021】
上記請求項3の電源装置によれば、出力端子から大容量コンデンサの端子電圧をそのまま取り出すことができるので、使用上の自由度がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の電源装置の一実施形態を示す回路図である。
【図2】上記実施形態の電源装置の外観を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 ケース
11 ダイオード(逆流防止手段)
12 電気二重層コンデンサ(大容量コンデンサ)
13 DC/DC変換器(第1変換器)
13 DC/AC変換器(第2変換器)
23 直流出力端子
24 直流出力端子
25 交流出力端子
26 交流出力端子
27 直接出力端子
28 直接出力端子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply device incorporating a large-capacity capacitor, for example, an electric double layer capacitor.
[0002]
[Prior art]
Large-capacity electric double-layer capacitors can be used for various purposes such as power storage and emergency power supplies. When the electric double layer capacitor is used as a power supply having a rated voltage of about 12 to 100 V, since a single cell voltage of the electric double layer capacitor is about 3 V, a plurality of cells are connected in series to obtain a predetermined output. Constitute. In addition, a charger and a controller are provided in the input circuit. Furthermore, since the terminal voltage of an electric double layer capacitor decreases with discharge, voltage conversion is required so that the output voltage does not drop below the operating voltage of the load. Therefore, a DC / DC converter or a DC / AC inverter is provided in the output circuit, and the output is supplied to a load.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when an electric double layer capacitor is used as a power supply device and the load is an AC load, such as an emergency power supply for power failure, it is necessary to provide a DC / AC inverter in the output circuit. When the load is DC, it is necessary to provide a DC / DC converter in the output circuit. For example, it is conceivable to replace lead batteries and secondary batteries used in conventional circuits with electric double-layer capacitors.However, electric double-layer capacitors have the same characteristics as lead batteries and secondary batteries that are constant voltage sources. Because of the differences, it is difficult to simply replace them. In this case, it is necessary to provide a DC / DC converter in the output circuit as described above. As described above, when an electric double layer capacitor is used as the power supply device, it is necessary to select and attach each component of the output circuit according to the load, and thus there is a problem that the handling becomes complicated.
[0004]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and its object is to be able to freely cope with both AC and DC loads, and therefore to greatly improve the degree of freedom in use. An object of the present invention is to provide a power supply device having a built-in large-capacity capacitor.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the power supply device of
[0006]
In the power supply device of the first aspect, the backflow prevention means 11, the large-
[0007]
In the power supply device according to the second aspect, the
[0008]
According to the power supply device of the second aspect, the connection work to the external load is facilitated, and the convenience in use is improved.
[0009]
Further, the power supply device according to claim 3 is characterized in that
[0010]
According to the power supply device of the third aspect, the terminal voltage of the large-
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, specific embodiments of the power supply device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of a power supply device according to the present invention. In this case, an embodiment using an electric double layer capacitor as a large capacity capacitor is shown.
[0012]
Outputs of an external DC power supply 3 are connected to
[0013]
FIG. 2 is an external view of the power supply device. Each terminal and switch are provided on a front panel of the
[0014]
In the power supply device configured as described above, when the
[0015]
In the power supply device, a load can be connected to at least one of the
[0016]
As an example of use of this power supply device, when the DC power supply 3 is a solar cell and the load is an illumination, the electric
[0017]
In the power supply device, the
[0018]
Although the specific embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented with various modifications within the scope of the present invention. For example, in the above description, the electric
[0019]
【The invention's effect】
According to the power supply device of the first aspect, it is possible to freely cope with a DC load and an AC load, so that the degree of freedom in use can be greatly improved.
[0020]
According to the power supply device of the second aspect, connection work to an external load becomes easy, and convenience in use is improved.
[0021]
According to the power supply device of the third aspect, since the terminal voltage of the large-capacity capacitor can be directly taken out from the output terminal, the degree of freedom in use is further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of a power supply device of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an appearance of the power supply device of the embodiment.
[Explanation of symbols]
1
12. Electric Double Layer Capacitor (Large Capacity Capacitor)
13 DC / DC converter (first converter)
13 DC / AC converter (second converter)
23
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002315512A JP2004153919A (en) | 2002-10-30 | 2002-10-30 | Power supply device |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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JP2004153919A true JP2004153919A (en) | 2004-05-27 |
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ID=32459485
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2002315512A Pending JP2004153919A (en) | 2002-10-30 | 2002-10-30 | Power supply device |
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Country | Link |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010166797A (en) * | 2008-12-17 | 2010-07-29 | Sony Ericsson Mobilecommunications Japan Inc | Power-supply apparatus and electronic equipment |
WO2010116540A1 (en) * | 2009-04-06 | 2010-10-14 | Kosaka Kiyoshi | Multifunction energy storage power source |
JP2012039772A (en) * | 2010-08-06 | 2012-02-23 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Wiring appliance, and power supply system |
JP2020524468A (en) * | 2017-05-02 | 2020-08-13 | ザップゴー リミテッド | Super capacitor device |
-
2002
- 2002-10-30 JP JP2002315512A patent/JP2004153919A/en active Pending
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