JP2010220413A - Equalization control circuit of capacitor module, and equalization control device with equalization control circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、互いに直列接続された複数個のキャパシタセルを備えた蓄電デバイスを複数備えるキャパシタモジュールについて、このキャパシタモジュールを複数個接続する場合に、各キャパシタモジュールの電圧を均等化させるための均等化制御回路及び当該均等化制御回路を備えた均等化制御装置に関する。 The present invention relates to a capacitor module including a plurality of power storage devices each including a plurality of capacitor cells connected in series with each other, and when the plurality of capacitor modules are connected, equalization is performed for equalizing the voltages of the capacitor modules. The present invention relates to a control circuit and an equalization control device including the equalization control circuit.
従来から、例えば、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタなどから構成されるキャパシタモジュールを複数個接続することによって、大容量の蓄電装置として用いられている。 Conventionally, it has been used as a large-capacity power storage device by connecting a plurality of capacitor modules including, for example, an electric double layer capacitor or a lithium ion capacitor.
このように複数のキャパシタモジュールを接続した場合には、各キャパシタモジュールの電圧のバランスを取ることが必要となる。各キャパシタモジュールの電圧間にバラツキが生じると、特定のキャパシタモジュールに電圧が集中することにより、この特定のキャパシタモジュールに大きな負荷が生じ、キャパシタモジュールが破損したり、蓄電装置としての寿命が短くなってしまうという問題が生じる。 When a plurality of capacitor modules are connected in this way, it is necessary to balance the voltage of each capacitor module. If there is a variation between the voltages of each capacitor module, the voltage concentrates on the specific capacitor module, causing a large load on the specific capacitor module, resulting in damage to the capacitor module or shortening the life of the power storage device. Problem arises.
そこで、例えば、図7に示すように、複数の単位セルC110〜C159(キャパシタセル)を複数に分割して得たブロックB11〜B15(キャパシタモジュール)毎に、その両端にブロック放電抵抗Rdbを接続し、ブロック放電抵抗Rdbと直列に接続されたブロック放電スイッチSdbのオン/オフを制御することによって、ブロックB11〜B15毎に放電させたのちに、単位セルC110〜C159毎にセル放電抵抗Rdcに接続することによって、単位セルC110〜C159のうち最小の両端電圧に基づいて決定された目標電圧となるように充電状態を調整する充電状態調整装置が開示されている(特許文献1)。 Therefore, for example, as shown in FIG. 7, for each block B 11 to B 15 (capacitor module) obtained by dividing a plurality of unit cells C 110 to C 159 (capacitor cells), block discharge is generated at both ends thereof. By connecting the resistor Rdb and controlling on / off of the block discharge switch Sdb connected in series with the block discharge resistor Rdb, the unit cells C 110 to C are discharged after being discharged for each of the blocks B 11 to B 15. by connecting to the cell discharge resistor Rdc every 159, state of charge adjustment apparatus for adjusting the state of charge so that the target voltage determined based on the minimum of the voltage across one of the unit cells C 110 -C 159 is disclosed (Patent Document 1).
しかしながら、このように単位セルの電圧を低下させるためのセル放電抵抗Rdcと、ブロック毎の電圧を低下させるためのブロック放電抵抗Rdbを設けるような構成とした場合、各放電抵抗と放電抵抗のオン/オフを制御するためのスイッチが必要となるため、回路を構成するためのスペースが大きくなってしまう。 However, when the cell discharge resistor Rdc for lowering the voltage of the unit cell and the block discharge resistor Rdb for lowering the voltage for each block are provided in this way, each discharge resistor and the discharge resistor are turned on. Since a switch for controlling / off is required, a space for configuring a circuit is increased.
また、図7に示されるように、選択スイッチ群や遮断スイッチなどを制御するための高圧系CPUと、ブロックB11〜B15毎の電圧の均等化制御を行うための低圧系CPUを有しているため、このように構成した場合には、高圧系CPU及び低圧系CPUを動作させるための電力が消費され、充電状態調整装置(均等化制御回路)全体の消費電流が大きくなってしまう。 Further, as shown in FIG. 7, it has a high voltage system CPU for controlling a selection switch group, a cut-off switch, and the like, and a low voltage system CPU for performing voltage equalization control for each of the blocks B 11 to B 15. Therefore, in the case of such a configuration, power for operating the high-voltage CPU and the low-voltage CPU is consumed, and the current consumption of the entire charging state adjusting device (equalization control circuit) increases.
均等化制御回路では、一般的に、均等化制御回路を動作させるために必要な回路電流をキャパシタセルから取り出しているため、均等化制御回路における消費電流が大きいほどキャパシタセルのエネルギーは多く消費させることになる。このため、蓄電装置が未使用状態であっても逐次キャパシタセルのエネルギーが消費され、長期の電力貯蔵は困難となる。 Generally, in the equalization control circuit, the circuit current necessary for operating the equalization control circuit is taken out from the capacitor cell. Therefore, the larger the current consumption in the equalization control circuit, the more the capacitor cell energy is consumed. It will be. For this reason, even if the power storage device is not in use, the energy of the capacitor cell is consumed successively, making long-term power storage difficult.
また、特にリチウムイオンキャパシタを用いてキャパシタセルを構成した場合、リチウムイオンキャパシタの電圧値が、所定の電圧値以下(過放電状態)となると、再充電しても使用することができなくなってしまう。 In particular, when a capacitor cell is configured using a lithium ion capacitor, if the voltage value of the lithium ion capacitor is equal to or lower than a predetermined voltage value (overdischarge state), it cannot be used even after recharging. .
本発明はこのような状況を鑑み、均等化制御回路における通常時の消費電流を少なくし、長期の保存においても安定して、キャパシタモジュールの電圧が大きく変化することの無い均等化制御回路及び当該均等化制御回路を備える均等化制御装置を提供することを目的とする。 In view of such a situation, the present invention reduces the current consumption in the equalization control circuit at normal times, is stable even during long-term storage, and the equalization control circuit in which the voltage of the capacitor module does not greatly change An object of the present invention is to provide an equalization control device including an equalization control circuit.
さらに、本発明は、均等化制御回路の構成を簡素化することによって、回路を構成するためのスペースを小さくし、製造コストを低下させることができる均等化制御回路及び当該均等化制御回路を備える均等化制御装置を提供することを目的とする。 Furthermore, the present invention includes an equalization control circuit that can reduce the space for configuring the circuit and reduce the manufacturing cost by simplifying the configuration of the equalization control circuit, and the equalization control circuit. An object is to provide an equalization control device.
本発明は、前述したような従来技術における課題および目的を達成するために発明されたものであって、本発明の均等化制御回路は、
複数のキャパシタセルを少なくとも含むキャパシタモジュールを複数接続してなる蓄電装置のモジュール電圧を均等化させる均等化制御回路であって、
該均等化制御回路が、DC/DCコンバーターを備え、
前記複数のキャパシタモジュールのモジュール電圧を均等化させる際に、前記DC/DCコンバーターの内部損失を用いて、モジュール電圧を降圧するように構成されていることを特徴とする。
The present invention has been invented in order to achieve the above-described problems and objects in the prior art, and the equalization control circuit of the present invention includes:
An equalization control circuit for equalizing a module voltage of a power storage device formed by connecting a plurality of capacitor modules including at least a plurality of capacitor cells,
The equalization control circuit comprises a DC / DC converter;
When equalizing the module voltage of the plurality of capacitor modules, the module voltage is stepped down by using an internal loss of the DC / DC converter.
また、本発明の均等化制御回路は、前記キャパシタモジュールにおいて、モジュール電圧を降圧させる際に、
前記キャパシタモジュール内の複数のキャパシタセルのうち、セル電圧が、他のキャパシタセルのセル電圧よりも低いキャパシタセルに対して、前記DC/DCコンバーターを介して充電を行うことによって、モジュール電圧を降圧させることを特徴とする。
Further, the equalization control circuit of the present invention, in the capacitor module, when stepping down the module voltage,
Among the plurality of capacitor cells in the capacitor module, the module voltage is reduced by charging the capacitor cell whose cell voltage is lower than the cell voltage of other capacitor cells through the DC / DC converter. It is characterized by making it.
また、本発明の均等化制御回路は、前記複数のキャパシタセルのうち、二つ以上のキャパシタセルに対して同時に充電を行うことを特徴とする。
また、本発明の均等化制御回路は、前記均等化制御回路が、演算処理装置を備えており、
モジュール電圧の均等化制御の際に、前記演算処理装置からの信号に基づいて、DC/DCコンバーターを制御することによって、モジュール電圧を所定の電圧値まで降圧することを特徴とする。
The equalization control circuit of the present invention is characterized in that two or more capacitor cells among the plurality of capacitor cells are charged simultaneously.
In the equalization control circuit of the present invention, the equalization control circuit includes an arithmetic processing unit.
In the module voltage equalization control, the module voltage is stepped down to a predetermined voltage value by controlling a DC / DC converter based on a signal from the arithmetic processing unit.
また、本発明の均等化制御回路は、前記均等化制御回路が、各キャパシタモジュール内に組み込まれていることを特徴とする。
また、本発明の均等化制御回路は、前記複数のキャパシタモジュール毎に組み込まれている均等化制御回路が、キャパシタモジュール間の信号の送受信を行うための通信装置を備えていることを特徴とする。
The equalization control circuit according to the present invention is characterized in that the equalization control circuit is incorporated in each capacitor module.
The equalization control circuit according to the present invention is characterized in that the equalization control circuit incorporated for each of the plurality of capacitor modules includes a communication device for transmitting and receiving signals between the capacitor modules. .
また、本発明の均等化制御回路は、前記均等化制御回路が、通信装置を駆動させるための通信装置用電源を備えており、
キャパシタモジュール間の通信を行う場合には、通信装置用電源をON状態にして通信装置を駆動させ、
キャパシタモジュール間の通信を行わない場合には、通信装置用電源をOFF状態にして通信装置を停止させるように制御するように構成されていることを特徴とする。
In the equalization control circuit of the present invention, the equalization control circuit includes a communication device power supply for driving the communication device,
When performing communication between capacitor modules, the communication device power is turned on and the communication device is driven,
When the communication between the capacitor modules is not performed, the communication device is configured to be controlled to be turned off to stop the communication device.
また、本発明の均等化制御回路は、前記複数のキャパシタモジュールのうち、特定のキャパシタモジュールをマスターモジュールと設定し、該マスターモジュール以外のキャパシタモジュールをスレーブモジュールとしてマスターモジュールが認識するように構成されており、
前記マスターモジュールからの信号に基づいて、スレーブモジュールのモジュール電圧を制御することによって、複数のキャパシタモジュールのモジュール電圧の均等化を行うことを特徴とする。
The equalization control circuit of the present invention is configured such that a specific capacitor module among the plurality of capacitor modules is set as a master module, and the master module recognizes a capacitor module other than the master module as a slave module. And
The module voltages of the plurality of capacitor modules are equalized by controlling the module voltage of the slave module based on the signal from the master module.
また、本発明の均等化制御回路は、前記マスターモジュールにおいて、マスターモジュールのモジュール電圧と、前記スレーブモジュールのモジュール電圧とを比較し、
前記スレーブモジュールのモジュール電圧がマスターモジュールのモジュール電圧よりも高い場合に、前記スレーブモジュールを一時的にマスターモジュールとして動作するように構成されていることを特徴とする。
In the master module, the equalization control circuit of the present invention compares the module voltage of the master module with the module voltage of the slave module,
When the module voltage of the slave module is higher than the module voltage of the master module, the slave module is configured to temporarily operate as a master module.
また、本発明の均等化制御回路は、前記キャパシタモジュール毎に、複数のキャパシタセルのセル電圧を均等化するように構成されていることを特徴とする。
また、本発明の均等化制御回路は、前記均等化制御回路は、前記演算処理装置を動作させるための演算処理装置用電源を備えており、
前記演算処理装置用電源は、前記演算処理装置の通常動作用の電源出力と、通常動作用の電源出力よりも出力の小さいスリープ動作用の電源出力を選択可能に構成されていることを特徴とする。
The equalization control circuit according to the present invention is configured to equalize cell voltages of a plurality of capacitor cells for each capacitor module.
In the equalization control circuit of the present invention, the equalization control circuit includes a power supply for an arithmetic processing device for operating the arithmetic processing device,
The power supply for the arithmetic processing unit is configured to be able to select a power output for normal operation of the arithmetic processing device and a power output for sleep operation whose output is smaller than the power output for normal operation. To do.
また、本発明の均等化制御回路は、前記演算処理装置用電源は、通常動作用の電源出力のための動作用電源と、スリープ動作用の電源出力のためのスリープ動作用電源の2種の電源から構成されていることを特徴とする。 In the equalization control circuit of the present invention, the power supply for the arithmetic processing unit is divided into two types, that is, an operation power supply for normal operation power output and a sleep operation power supply for sleep operation power output. It is characterized by comprising a power source.
また、本発明の均等化制御回路は、前記複数のキャパシタセルの少なくとも一つが所定のセル電圧以下となった場合に、前記演算処理装置からの信号に基づき、通常動作用の電源出力を停止させ、スリープ動作用の電源出力を作動させることを特徴とする。 The equalization control circuit of the present invention stops the power output for normal operation based on a signal from the arithmetic processing unit when at least one of the plurality of capacitor cells becomes a predetermined cell voltage or less. The power output for sleep operation is activated.
また、本発明の均等化制御回路は、前記演算処理装置が通常動作からスリープ動作に移行する際に、演算処理装置用電源に対してスリープ信号を送信して、通常動作用の電源出力からスリープ動作用の電源出力に切り替えるとともに、
前記演算処理装置がスリープ動作から通常動作に移行する際に、演算処理装置用電源に対してウェイクアップ信号を送信して、スリープ動作用の電源出力から通常動作用の電源出力に切り替えることを特徴とする。
The equalization control circuit of the present invention transmits a sleep signal to the power supply for the arithmetic processing unit when the arithmetic processing unit shifts from the normal operation to the sleep operation, and sleeps from the power output for the normal operation. While switching to the power output for operation,
When the arithmetic processing unit shifts from the sleep operation to the normal operation, a wake-up signal is transmitted to the arithmetic processing device power supply to switch from the power supply output for the sleep operation to the power output for the normal operation. And
また、本発明の均等化制御回路は、前記マスターモジュールの演算処理装置が通常動作からスリープ動作に移行する際に、スレーブモジュールの演算処理装置にスリープ信号を送信して、スレーブモジュールの演算処理装置用電源を通常動作用の電源出力からスリープ動作用の電源出力に切り替えることを特徴とする。 Further, the equalization control circuit of the present invention transmits a sleep signal to the arithmetic processing unit of the slave module when the arithmetic processing unit of the master module shifts from the normal operation to the sleep operation, so that the arithmetic processing unit of the slave module The power supply for operation is switched from the power supply output for normal operation to the power supply output for sleep operation.
また、本発明の均等化制御回路は、前記マスターモジュールの演算処理装置がスリープ動作から通常動作に移行する際に、スレーブモジュールの演算処理装置にウェイクアップ信号を送信して、スレーブモジュールの演算処理装置用電源をスリープ動作用の電源出力から通常動作用の電源出力に切り替えることを特徴とする。 Further, the equalization control circuit of the present invention transmits a wake-up signal to the arithmetic processing unit of the slave module when the arithmetic processing unit of the master module shifts from the sleep operation to the normal operation, so that the arithmetic processing of the slave module The apparatus power supply is switched from a power supply output for sleep operation to a power supply output for normal operation.
また、本発明の均等化制御回路は、前記スレーブモジュールにおいて、異常が発生した場合に、該スレーブモジュールからマスターモジュールに対して通信装置を介して異常発生通知を行うことを特徴とする。 The equalization control circuit according to the present invention is characterized in that, when an abnormality occurs in the slave module, the slave module notifies the master module of the abnormality occurrence via the communication device.
また、本発明の均等化制御回路は、前記複数のキャパシタモジュールが直列接続、または、並列接続、または、直列接続及び並列接続の組み合わせによって接続されていることを特徴とする。 The equalization control circuit of the present invention is characterized in that the plurality of capacitor modules are connected in series connection, parallel connection, or a combination of series connection and parallel connection.
また、本発明の均等化制御回路は、前記キャパシタセルが、リチウムイオンキャパシタであることを特徴とする。
また、本発明のキャパシタモジュールは、上述するいずれかの均等化制御回路を備えることを特徴とする。
In the equalization control circuit of the present invention, the capacitor cell is a lithium ion capacitor.
In addition, a capacitor module according to the present invention includes any of the equalization control circuits described above.
また、本発明の蓄電装置は、上述するキャパシタモジュールを複数接続されてなることを特徴とする。 The power storage device of the present invention is characterized in that a plurality of the capacitor modules described above are connected.
本発明によれば、均等化制御回路における通常時の消費電流を少なくし、長期の保存においても安定して、キャパシタモジュールの電圧が大きく変化することを防止できる。
また、均等化制御回路の構成を簡素化し、また、モジュール電圧の均等化とセル電圧の均等化を同じ回路において行うことができるため、回路を構成するためのスペースを小さくし、製造コストを低下させることができる。
According to the present invention, it is possible to reduce current consumption during normalization in the equalization control circuit, and to stably change the voltage of the capacitor module even during long-term storage.
In addition, the configuration of the equalization control circuit can be simplified, and the module voltage and cell voltage can be equalized in the same circuit, thereby reducing the space for configuring the circuit and reducing the manufacturing cost. Can be made.
さらには、均等化制御のための演算処理装置が、通常動作とスリープ動作を切り替えて動作するように構成し、また、通常動作時及びスリープ動作時にそれぞれ独自の電源出力を使用しているため、演算処理装置の省電力化を図ることができ、均等化制御回路としての消費電流を少なくすることができるため、キャパシタモジュールの経時劣化を抑止する事ができる。 Furthermore, the arithmetic processing unit for equalization control is configured to operate by switching between normal operation and sleep operation, and uses a unique power output during normal operation and sleep operation, respectively. The power consumption of the arithmetic processing unit can be reduced, and the current consumption as the equalization control circuit can be reduced, so that the deterioration of the capacitor module with time can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態(実施例)を、図面に基づいてより詳細に説明する。尚、本実施例の実施の形態は以下に記すが、この実施形態に限られるものではない。
図1は、本発明の均等化制御回路を用いたキャパシタモジュールの回路構成図、図2は、図1のキャパシタモジュールを複数接続した蓄電装置の概略回路構成図、図3は、本発明の均等化制御回路におけるDC/DCコンバーターの一例を示す回路構成図、図4は、各キャパシタモジュール間の通信で用いられるデータフォーマットを表すデータ構成図である。
Hereinafter, embodiments (examples) of the present invention will be described in more detail based on the drawings. In addition, although embodiment of a present Example is described below, it is not restricted to this embodiment.
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a capacitor module using the equalization control circuit of the present invention, FIG. 2 is a schematic circuit configuration diagram of a power storage device in which a plurality of capacitor modules of FIG. 1 are connected, and FIG. 4 is a circuit configuration diagram showing an example of a DC / DC converter in the control circuit, and FIG. 4 is a data configuration diagram showing a data format used in communication between the capacitor modules.
本実施例のキャパシタモジュール10の均等化制御回路12は、演算処理装置20、演算処理装置の動作用電源22、DC/DCコンバーター30、デコーダー40、双方向通信用絶縁回路50から構成される。
The
なお、演算処理装置20は、CPU(Central Processing Unit:中央演算処理装置)やRAM(Random Access Memory:ランダムアクセスメモリ)、演算処理プログラムが記憶されたROM(Read Only Memory:リードオンリーメモリ)などによって構成されている。
The
また、演算処理装置20には、機能選択ディップスイッチ26が備えられている。この機能選択ディップスイッチ26は、キャパシタモジュール10を複数接続した場合に、各キャパシタモジュール10の演算処理装置20の役割を切り替えるために用いられる。
The
ここで、演算処理装置20の役割とは、後述するように、各演算処理装置20の主従関係を示すもので、特定の演算処理装置をマスター(主)とした場合に、他の演算処理装置をスレーブ(従)とし、マスターの演算処理装置からの命令信号に基づいてスレーブの演算処理装置が動作するように構成されている。
Here, as will be described later, the role of the
一方、蓄電デバイス14は、リチウムイオンキャパシタからなる12個のキャパシタセルC1〜C12が直列接続されて構成される。
また、各キャパシタセルC1〜C12は演算処理装置20及びDC/DCコンバーター30から見て並列接続となるように、リレーR1〜R12を介して接続されている。なお、リレーR1〜R12は演算処理装置20からの信号に基づいてONとOFFが切り替えられるようになっている。また、演算処理装置20とは、演算増幅器A1及びA2ならびにA/Dコンバーター(図示せず)を介して接続されている。なお、A/Dコンバーターは、演算処理装置20に内蔵されていたほうがより好ましい。
On the other hand, the
The capacitor cells C 1 to C 12 are connected via relays R 1 to R 12 so as to be connected in parallel when viewed from the
なお、符号18a,18bは外部端子(充放電端子)であり、他のキャパシタモジュールと接続する際には、この外部端子18a,18bをそれぞれ電気的に接続する。
なお、本実施例では、演算処理装置20からの信号をデコーダー40によって符号化し、そのデータをリレーR1〜R12に送信することによって、リレーR1〜R12のONとOFFの制御を行っている。
In the present embodiment, a signal from the
本実施例として用いられるリレーとしては、特に限定されるものではないが、フォトMOSリレーを用いることが好ましい。フォトMOSリレーを用いることによって、小さい電力でリレーのON・OFF動作を行うことができ、通常時の均等化制御回路12全体としての省電力化を図ることができる。
Although it does not specifically limit as a relay used as a present Example, It is preferable to use a photoMOS relay. By using the photo MOS relay, the relay can be turned on and off with a small amount of electric power, and power saving as the entire
さらに、DC/DCコンバーター30及び動作用電源22は、キャパシタセルC1〜C12に電力を供給できるように接続されている。なお、DC/DCコンバーター30の稼働と停止の制御は演算処理装置20からの信号によってリレーRDCのONとOFFを制御することによって行っている。
Further, the DC /
また、本実施例においてDC/DCコンバーター30としては、例えば、図3(A)に示すフライバック・コンバーターや、図3(B)に示すフォワードカップルド・コンバーターなどの、定電流方式の絶縁型コンバーターを用いている。
In this embodiment, the DC /
一般的に、このようなコンバーターを用いて、入力電圧の昇圧・降圧を行う際には、コンバーター内部において損失が生じる。コンバーター内部の損失としては、例えば、以下のようなものが存在する。 Generally, when such a converter is used to increase / decrease the input voltage, a loss occurs inside the converter. Examples of the loss inside the converter include the following.
(1)絶縁型コンバーターを構成するトランスにおける、鉄損、銅損、ヒステリシス損、渦電流損など
(2)コンバーターのトランスの2次側にある平滑用チョークコイルの銅損、ヒステリシス損など
(3)コンバーターの電源入力側にあるノイズ防止用チョークコイルの銅損、ヒステリシス損など
(4)コンバーターのトランスの2次側にある整流用ダイオードの順方向バイアスVfによる電圧降下
(5)コンバーターのトランスの2次側にある平滑用電解コンデンサ
このようなコンバーター内部の損失によって、数1で示される、コンバーターの変換効率は一般的に80〜90%となる。すなわち、DC/DCコンバーター30への入力電流の10〜20%程度は損失としてDC/DCコンバーター30において消費されることになる。
(1) Iron loss, copper loss, hysteresis loss, eddy current loss, etc. in the transformer constituting the insulating converter (2) Copper loss, hysteresis loss, etc. of the smoothing choke coil on the secondary side of the converter transformer (3) ) Copper loss, hysteresis loss, etc. of the noise prevention choke coil on the power input side of the converter (4) Voltage drop due to the forward bias Vf of the rectifying diode on the secondary side of the converter transformer (5) Smoothing electrolytic capacitor on the secondary side Due to the loss inside the converter, the conversion efficiency of the converter expressed by Equation 1 is generally 80 to 90%. That is, about 10 to 20% of the input current to the DC /
このように構成されるキャパシタモジュール10は、電気的に複数接続され、蓄電装置として、自動車やクレーン、自動運搬機(AGV:Automated Guided Vehicle)、風力発電装置、エレベーターなどのバッテリーやUPS(Uninterruptible Power Supply:無停電電源装置)などに用いられることになる。
A plurality of
以下、本実施例の均等化制御回路12を用いたキャパシタモジュール10を複数接続した場合の、均等化制御回路12の動作の流れを説明する。
まず、キャパシタセルC1を事前に設定したキャパシタセルの均等化開始電圧まで充電し昇圧するために、演算処理装置20からリレーR1及びR2がONになるようにデコーダー40に信号が送られる。
The operation flow of the
First, a signal is sent from the
キャパシタセルC1を充電するため、演算処理装置20からDC/DCコンバーター30へPWM(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)信号を送信し、パルス波のデューティー比の変化によって、キャパシタセルC1への充電を制御する。
In order to charge the capacitor cell C 1 , a PWM (Pulse Width Modulation) signal is transmitted from the
一定時間経過後、キャパシタセルC1の充電電圧の確認、及び、全キャパシタセルC1〜C12の電圧バランスを監視するために、全キャパシタセルC1〜C12のセル電圧を測定する。 After the elapse of a predetermined time, confirmation of the charging voltage of the capacitor cells C 1, and, in order to monitor the voltage balance of all the capacitor cells C 1 -C 12, measuring cell voltages of all the capacitor cells C 1 -C 12.
セル電圧の測定は、例えば、キャパシタセルC1であれば、演算処理装置20によってリレーR1及びR2をONとし、そのほかのリレーR3〜R12をOFFとする。
このようにすることによって、キャパシタセルC1の両端の電圧VC1+及びVC1-が演算増幅器A1及びA2ならびにA/Dコンバーターを介して演算処理装置20によって読み取られる。演算処理装置20では、VC1+及びVC1-の差分を演算することによって、キャパシタセルC1の電圧値を測定している。
In the measurement of the cell voltage, for example, for the capacitor cell C 1 , the
By doing so, both ends C1- voltage V C1 + and V of the capacitor cell C1 is read by the operational amplifier A 1 and A 2 and A / D via the
なお、演算処理装置20によってVC1+及びVC1-の読み取りが完了した時点で、リレーR1及びR2はOFFとなる。このように、制御することによって、キャパシタセルC1の消費電流を少なくすることができる。
Note that, when reading of V C1 + and V C1− is completed by the
このとき、リレーR1は演算増幅器A1と直列接続されており、また、リレーR2は演算増幅器A2と直列接続されている。
このように、直列接続された複数のキャパシタセルC1〜C12の接続点P1〜P13のうち、奇数番目の接続点P1,P3,…P13は、演算増幅器A1と電気的に接続されており、また、偶数番目の接続点P2,P4,…P13は、演算増幅器A2と電気的に接続されている。このように接続することによって、各キャパシタセルの電圧を、接続点P1〜P13における電圧値の差分を演算処理することによって求めることができる。
At this time, the relay R 1 is connected in series with the operational amplifier A 1, and the relay R 2 is connected in series with the operational amplifier A 2 .
Thus, among the connection points P 1 to P 13 of a plurality of capacitor cells C 1 -C 12 which are connected in series, the odd-numbered connection points P 1, P 3, ... P 13 includes an operational amplifier A 1 and the electrical The even-numbered connection points P 2 , P 4 ,... P 13 are electrically connected to the operational amplifier A 2 . By connecting in this way, the voltage of each capacitor cell can be obtained by calculating the difference between the voltage values at the connection points P 1 to P 13 .
次いで、キャパシタセルC2〜C12の電圧についても、上記と同様に測定を繰り返し行う。なお、キャパシタセルC1〜C12の電圧測定に要する時間は、演算処理装置20、デコーダー40、リレーR1〜R12の動作速度に依存するものであるが、キャパシタセルC1〜C12の電圧を一通り測定するのに要する時間は、好ましくは30ms以下、より好ましくは1ms〜20ms、さらに1〜10msとなるように構成すると良い。電圧測定に要する時間をこのように設定することによって、消費電流を少なくし省電力化を図ることができるとともに、測定時間が短すぎる事に起因する測定誤差が生じることもない。
Next, measurement is repeated for the voltages of the capacitor cells C 2 to C 12 in the same manner as described above. The time required for voltage measurement of the capacitor cells C 1 to C 12 depends on the operation speeds of the
このようにしてキャパシタセルC1〜C12のセル電圧を測定した後、セル電圧の一番高い電圧値とセル電圧の一番低い電圧値を比較し、事前に定めた規定値に収まっている場合には、キャパシタセルC1の充電が足りないため、再度、上記の動作が行われる。 After the cell voltages of the capacitor cells C 1 to C 12 are measured in this way, the highest voltage value of the cell voltage is compared with the lowest voltage value of the cell voltage, and they are within a predetermined specified value. In this case, since the capacitor cell C 1 is not sufficiently charged, the above operation is performed again.
一方、キャパシタセルC1が事前に設定された均等化開始電圧と同じかそれ以上となった場合には、セル電圧の均等化制御が行われる。
まず、セル電圧が一番低いキャパシタセルに対して充電を行うため、演算処理装置20によって、リレーR1〜R12を制御し、DC/DCコンバーター30から充電が行われるようにする。
On the other hand, when the capacitor cell C 1 becomes equal to or greater than the equalization start voltage set in advance, equalization control of the cell voltage is performed.
First, in order to charge the capacitor cell having the lowest cell voltage, the
そして、演算処理装置20からDC/DCコンバーター30へPWM信号を送信し、充電が開始される。
一定時間充電を行った後、演算処理装置20からDC/DCコンバーター30へのPWM信号の出力を停止させ、セル電圧が一番低いキャパシタセルへの充電を終了する。
Then, a PWM signal is transmitted from the
After charging for a certain time, the output of the PWM signal from the
そして、キャパシタセルC1〜C12のエネルギーが消費されないように、演算処理装置20からデコーダー40に対して、全リレーR1〜R12をOFFとする信号を送信する。
次いで、上記と同様にキャパシタセルC1〜C12の電圧を測定し、セル電圧の一番高い電圧値とセル電圧の一番低い電圧値を比較し、事前に定めた既定値に収まっているか否かを演算処理装置20によって判断する。
Then, a signal for turning off all the relays R 1 to R 12 is transmitted from the
Then, a voltage of the same manner as described above capacitor cell C 1 -C 12 measures, or by comparing the lowest voltage value of the highest voltage value and the cell voltage of the cell voltage, falls within the predetermined value determined in advance It is judged by the
このとき、セル電圧の一番高い電圧値とセル電圧の一番低い電圧値が、事前に定めた既定値に収まっていない場合には、セル電圧が一番低いキャパシタセルに対して上記と同様に再度充電を行った後、全キャパシタセルの電圧バランスを監視する。 At this time, if the highest voltage value of the cell voltage and the lowest voltage value of the cell voltage are not within a predetermined value, the same as the above for the capacitor cell having the lowest cell voltage. After charging again, the voltage balance of all capacitor cells is monitored.
このように、本実施例の均等化制御回路12では、キャパシタモジュール10内の1つのキャパシタセルを均等化開始電圧まで昇圧することで、キャパシタセル間の電圧バランスを崩し、再度均等化を行うことによって、モジュールセル電圧の均等化制御を行っている。
As described above, in the
なお、電圧バランスを崩す場合には、特定のキャパシタセルのみが充電され、他のキャパシタセルは放電されることになる。
このとき、放電されるキャパシタセルについては、特定のキャパシタセルを充電するための電荷と、DC/DCコンバーター30内部の損失によって消費される電荷の合計が消費されることになる。
When the voltage balance is lost, only a specific capacitor cell is charged and the other capacitor cells are discharged.
At this time, regarding the discharged capacitor cell, the sum of the charge for charging the specific capacitor cell and the charge consumed by the loss inside the DC /
このため、DC/DCコンバーター30内部の損失によって消費される電荷分についてが、キャパシタモジュール10全体における電荷の消費となり、この分だけキャパシタモジュール10全体の電圧を降圧させることができ、キャパシタモジュール間の均等化制御を後述のように行うことができる。
For this reason, the electric charge consumed by the loss in the DC /
以下、キャパシタモジュール間における均等化制御の流れを説明する。
なお、本実施例においては、キャパシタモジュール10がマスター(以下、マスターモジュール10とも言う)、キャパシタモジュール11a,11bがスレーブ(以下、スレーブモジュール11a,11bとも言う)として設定されている。
Hereinafter, the flow of equalization control between the capacitor modules will be described.
In this embodiment, the
まず、キャパシタモジュール10,11a,11bの各キャパシタセルC1〜C12、C13〜C24(図示せず)、C25〜C36(図示せず)の各電圧値を上述のように測定し、また、キャパシタモジュール10,11a,11b毎の各キャパシタセルC1〜C12、C13〜C24、C25〜C36の均等化制御が行われる。
First, the voltage values of the capacitor cells C 1 to C 12 , C 13 to C 24 (not shown), and C 25 to C 36 (not shown) of the
このとき、キャパシタモジュール10,11a,11b毎に、セル電圧の一番高い電圧値とセル電圧の一番低い電圧値が、事前に定めた既定値に収まっている場合には、キャパシタモジュール10,11a,11b毎に、キャパシタセルC1〜C12、C13〜C24、C25〜C36の各電圧値を演算処理装置20によって加算して、キャパシタモジュール全体のモジュール電圧を算出する。
At this time, for each of the
次いで、マスターモジュール10の双方向通信用絶縁回路50から一定時間毎に、図4(A)に示すフォーマットのデータを、スレーブモジュール11a,11bの双方向通信用絶縁回路50へ送信し、スレーブモジュール11a,11bのモジュール電圧をマスタースレーブ10に送信するように要求する。
Next, the data in the format shown in FIG. 4A is transmitted from the bidirectional
本実施例において、マスターモジュール10からスレーブモジュール11a,11bへの命令コマンドは、図4(A)に示すようなフォーマットとしているが、特に限定されるものではなく、任意のフォーマットによってマスターモジュール10からスレーブモジュール11a,11bへの命令信号を送信することができる。
In the present embodiment, the command command from the
なお、図4(A)に示すデータフォーマットでは、まず、データの開始を示す『STX』コードが送られる。次に、命令を実行させたいモジュールの番号がアスキーコードで送られる。例えば、スレーブモジュール11aに命令を実行させたい場合には、スレーブモジュール11aのモジュール番号である『02』が、アスキーコードとして、『30h,32h』が送られる。
In the data format shown in FIG. 4A, first, an “STX” code indicating the start of data is sent. Next, the number of the module for which the instruction is to be executed is sent in ASCII code. For example, when it is desired to cause the
次に、モジュール番号と命令コマンドを区切るために、『CR』コードが送られる。なお、『CR』コードとは、キャリッジリターン(改行)を意味するコードである。
次いで、命令コマンドがアスキーコードで送られることになる。なお、本実施例において、『モジュール電圧の要求』を示すコマンドは『01』として設定されており、アスキーコードとして、『30h,31h』が送られる。
Next, a “CR” code is sent to separate the module number from the command. The “CR” code is a code meaning a carriage return (line feed).
The command command is then sent in ASCII code. In this embodiment, the command indicating “request for module voltage” is set as “01”, and “30h, 31h” is sent as the ASCII code.
そして、最後にデータの終了を示す『ETX』コードが送られる。
このように、『STX』コードと『ETX』コードによって、コマンドの開始と終了を明確にしておくことによって、命令コマンドの送信中に通信エラーなどが生じた場合であっても、適切にエラーが検知でき、間違った動作が行われないようになっている。
Finally, an “ETX” code indicating the end of data is sent.
In this way, by clearly defining the start and end of the command with the “STX” code and the “ETX” code, even if a communication error occurs during the transmission of the command command, the error can be appropriately detected. It can be detected and the wrong operation is not performed.
スレーブモジュール11a,11bがマスターモジュール10からこのようなコマンドを受信した際には、自身のモジュール電圧をマスターモジュール10へ送信する。
マスターモジュール10からスレーブモジュール11a、11bへの命令コマンドのデータフォーマットと同様に、スレーブモジュール11a,11bからマスターモジュール10への情報データのデータフォーマットについても、特に限定されるものではない。
When the
Similar to the data format of instruction commands from the
そして、マスターモジュール10に接続される全てのスレーブモジュール11a,11bのモジュール電圧を、マスターモジュール10が受信すると、マスターモジュール10の演算処理装置20において、モジュール電圧が一番高い電圧値とモジュール電圧が一番低い電圧値の差を算出する。
When the
このモジュール間電圧差が、事前に設定した規定値よりも大きい場合には、モジュール間の均等化制御が行われる。
まず、マスターモジュール10から、モジュール電圧が一番高いキャパシタモジュールに対して、図4(B)に示すフォーマットのデータを送信し、モジュール電圧を下げるように要求する。
When this inter-module voltage difference is larger than a predetermined value set in advance, equalization control between modules is performed.
First, the
基本的に図4(B)のデータフォーマットは、図4(A)に示す命令コマンドのデータフォーマットと同様であるが、命令コマンドの部分に、『モジュール電圧の目標電圧値』がバイナリーとして送られる。 The data format of FIG. 4B is basically the same as the data format of the instruction command shown in FIG. 4A, but the “target voltage value of the module voltage” is sent as a binary to the instruction command portion. .
『モジュール電圧の目標電圧値』のデータとして、アスキーコードを用いずに、バイナリーを用いることによって、短いデータ長で詳細な目標電圧値を指定することができる。
このような『モジュール電圧の目標電圧値』のデータを受信したキャパシタモジュールは、上記のように各キャパシタセルの均等化制御を行うことによって、キャパシタモジュール全体の電荷をDC/DCコンバーター30によって消費し、モジュール電圧を目標電圧値となるようにモジュール電圧の制御が行われる。
By using binary as the “module voltage target voltage value” data without using the ASCII code, a detailed target voltage value can be specified with a short data length.
The capacitor module that has received the data of the “target voltage value of the module voltage” consumes the electric charge of the entire capacitor module by the DC /
なお、キャパシタモジュールが均等化制御によってモジュール電圧が降圧されている間も、マスターモジュール10は当該キャパシタモジュールに対して図4(A)の命令コマンドを送信し、キャパシタモジュールのモジュール電圧を監視している。
While the module voltage is stepped down by the equalization control, the
一方、均等化制御が行われているキャパシタモジュールが、モジュール電圧の降圧によって、目標電圧値に到達した場合、キャパシタモジュールからマスターモジュール10に対して図4(B)に示すデータフォーマットによって、モジュール電圧の降圧完了を通知する。なお、モジュール電圧の降圧完了の際には、『モジュール電圧の目標電圧値』のデータとしてFFFFhを送信するように設定されている。
On the other hand, when the capacitor module on which equalization control is performed reaches the target voltage value by stepping down the module voltage, the module voltage is transferred from the capacitor module to the
なお、「モジュール電圧が一番高いキャパシタモジュール」が、スレーブモジュール11a,11bのいずれかの場合には、双方向通信用絶縁回路50を介してマスターモジュール10との上記のような通信が行われるが、「モジュール電圧が一番高いキャパシタモジュール」がマスターモジュール10の場合には、双方向通信用絶縁回路50を介した通信は行われず、マスターモジュール10内で上記のようなモジュール電圧の降圧制御が行われることになる。
When the “capacitor module with the highest module voltage” is one of the
また、双方向通信用絶縁回路50のON・OFFを切り替えられるように構成することによって、非通信状態のスレーブモジュール、すなわち、「モジュール電圧が一番高いキャパシタモジュール」以外のスレーブモジュールの双方向通信用絶縁回路50をOFFにすることによって、非通信状態のスレーブモジュールの省電力化を図るようにすることもできる。
In addition, by configuring the bidirectional
なお、マスターモジュール10とスレーブモジュール11a,11bとの通信頻度が多くなると、回路構成上、双方向通信用絶縁回路50は、DC/DCコンバーター30と同等な消費電力を要するようになる。
When the communication frequency between the
このため、通信頻度を低下させるために、マスターモジュール10からのコマンドに従って、スレーブモジュール11a,11bが一時的にマスターモジュールとして機能するように構成してもよい。
For this reason, in order to reduce the communication frequency, the
具体的には、例えば、スレーブモジュール11aのモジュール電圧が、他のモジュールの電圧と比較して十分に高い場合には、マスターモジュール10は、一時的にスレーブモジュール11aに対して図4(A)に示すコマンドを送信し、スレーブモジュール11aが一時的にマスターモジュールとしての機能を担うようにする。
Specifically, for example, when the module voltage of the
このように、スレーブモジュール11aを一時的にマスターモジュールとして機能させることによって、マスターモジュール10との通信頻度を低下させることができるとともに、DC/DCコンバーター30と通信用絶縁回路50を動作させることにより、均等化させる目標電圧まで、より早く到達させることができる。
Thus, by causing the
なお、目標電圧まで到達したスレーブモジュール11aはマスターモジュールとしての機能を終了することを、マスターモジュール10に対して図4(B)に示すコマンドを送信することで通知する。
Note that the
なお、本実施例におけるモジュール間の通信フォーマットはあくまでも1つの例示であり、回路で用いられる演算処理装置20や図示しない通信用モジュールなどの種類によって適宜変更することができる。
Note that the communication format between modules in the present embodiment is merely an example, and can be appropriately changed depending on the type of the
また、通信方式についても、特に限定されるものではないが、例えば、RS−422,RS−423、RS−485等を用いることができ、特に接続されるモジュールの数が多い場合には、RS−485を用いることが好ましい。 Also, the communication method is not particularly limited. For example, RS-422, RS-423, RS-485, and the like can be used. Especially when the number of connected modules is large, the RS It is preferable to use -485.
また、通信線路におけるデータの衝突(コリジョン)などを検出する回路を設けることによって、通信データの信頼性を向上させることもできる。
また、スレーブモジュール11a,11bのいずれかにおいて、モジュールの異常が検知された場合に、スレーブモジュールからマスターモジュールに対して異常を通知するように構成することもできる。
Further, the reliability of communication data can be improved by providing a circuit for detecting data collision (collision) in the communication line.
Further, in any of the
また、本実施例においては2個のスレーブモジュール11a,11bがマスターモジュール10に接続されているが、スレーブモジュールの数は特に限定されるものではなく、用途に応じて求められる電圧・蓄電量となるように適宜個数を変更することができる。
In the present embodiment, the two
また、本実施例において、キャパシタモジュール同士の電気的な接続は特に限定されるものではないが、キャパシタモジュール同士が直列接続されてもよいし、並列接続となっていてもよい。また、並列接続された複数のキャパシタモジュールを直列接続するように構成してもよい。このように、キャパシタモジュール同士の接続方法については、蓄電装置としての用途によって適宜変更することができる。 In this embodiment, the electrical connection between the capacitor modules is not particularly limited, but the capacitor modules may be connected in series or may be connected in parallel. A plurality of capacitor modules connected in parallel may be connected in series. As described above, the connection method between the capacitor modules can be appropriately changed depending on the use as the power storage device.
なお、本発明の均等化制御回路を備えたキャパシタモジュールは、上述するように、自動車やクレーン、動運搬機(AGV:Automated Guided Vehicle)、風力発電装置、エレベーターなどのバッテリーやUPSなどに用いられるため、未使用状態のみのらず、使用状態においても、均等化制御が行われている。 As described above, the capacitor module including the equalization control circuit of the present invention is used for automobiles, cranes, automated guided vehicles (AGVs), wind power generators, batteries for elevators, UPSs, and the like. Therefore, equalization control is performed not only in the unused state but also in the used state.
図5は、本発明の別の実施例の均等化制御回路を用いたキャパシタモジュールの回路構成図、図6は、図5のキャパシタモジュールを複数接続した蓄電装置の概略回路構成図である。 FIG. 5 is a circuit configuration diagram of a capacitor module using an equalization control circuit according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a schematic circuit configuration diagram of a power storage device in which a plurality of capacitor modules of FIG. 5 are connected.
なお、この実施例の均等化制御回路を用いたキャパシタモジュール10は、基本的には図1〜図4に示した均等化制御回路を用いたキャパシタモジュール10と同様な構成であり、同じ構成部材には、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
The
図5に示すように、この実施例の均等化制御回路12には、通常動作用の電源22とは別に、スリープ動作用の電源24が備えられている。このスリープ動作用の電源24は、通常動作用の電源出力よりも小さいスリープ動作用の電源出力を出力する。
As shown in FIG. 5, the
通常動作用電源22及びスリープ動作用電源24は、それぞれリレーRa及びRbを介して演算処理装置20と接続されており、演算処理装置20からの信号に基づき、リレーRa及びRbを選択的に制御している。すなわち、リレーRaがONの場合には、リレーRbがOFFとなり、リレーRaがOFFの場合には、リレーRbがONとなるように制御している。
Normal
本実施例において、リレーRa及びRbを制御する信号を、ウェイクアップ信号及びスリープ信号と呼ぶ。演算処理装置20が通常動作からスリープ動作に移行する場合には、演算処理装置20はスリープ信号を送信し、リレーRbをONにするとともにリレーRaをOFFにする。これによって、演算処理装置20を動作させるための電源としてスリープ動作用の電源24が選択される。
In the present embodiment, signals that control the relays R a and R b are called a wake-up signal and a sleep signal. If the
一方、演算処理装置20がスリープ動作から通常動作に移行する場合には、演算処理装置20はウェイクアップ信号を送信し、リレーRaをONにするとともにリレーRbをOFFにする。これによって、演算処理装置20を動作させるための電源として通常動作用電源22が選択される。
On the other hand, when the
なお、通常動作とは、演算処理装置20が、キャパシタセルC1〜C12の電圧を測定したり、DC/DCコンバーター30を介してキャパシタセルのセル電圧の均等化制御を行うなどの動作を意味する。一方、スリープ動作とは、通常動作時以外の状態を意味し、演算処理装置20が待機状態で動作している状態である。
The normal operation is an operation in which the
通常動作用の電源出力及びスリープ動作用の電源出力は、演算処理装置20によって変わってくるが、本実施例では、通常動作用の電源出力として20mAを、スリープ動作用の電源出力として0.1mAを出力するように構成している。
The power output for normal operation and the power output for sleep operation vary depending on the
なお、通常動作用の電源出力とスリープ動作用の電源出力は、1つの電源において出力を切り替えることによって選択的に出力させてもよいが、本実施例のように、通常動作用電源22とスリープ動作用電源24をそれぞれ個別に備えることによって電源における消費電流が小さくなり、省電力化を図ることができる。
Note that the power output for normal operation and the power output for sleep operation may be selectively output by switching the output of one power source. However, as in the present embodiment, the power output for
また、本実施例においては、図6に示すように、マスターモジュール10からのウェイクアップ信号及びスリープ信号をスレーブモジュール11a,11bに送信可能に構成されている。
In this embodiment, as shown in FIG. 6, the wakeup signal and sleep signal from the
このように構成された蓄電装置では、マスターモジュール10において一定時間充放電がされない場合には、スレーブモジュール11a,11bに対してスリープ信号を送信するとともに、マスターモジュール10自身もスリープ動作に移行する。
In the power storage device configured as described above, when charging / discharging is not performed for a certain time in the
マスターモジュール10からのスリープ信号を受信したスレーブモジュール11a,11bの演算処理装置20は、スレーブモジュール11a,11b自身のリレーRa,Rbに対してスリープ信号を送信し、スリープ動作に移行する。
The
また、マスターモジュール10がスリープ動作に移行してから一定時間経過すると、演算処理装置20はスリープ動作から通常動作に移行するとともに、マスターモジュール10の全キャパシタセル電圧を測定し、マスターモジュール10の充放電が行われているか否かを判断する。
In addition, when a certain time has elapsed after the
マスターモジュール10の充放電が行われていない場合には、マスターモジュール10は再度スリープ動作に移行し、一定時間経過後に同様に充放電が行われているか否かを判断する。
When charging / discharging of the
一方、マスターモジュール10の充放電が行われている場合には、マスターモジュール10は、スレーブモジュール11a,11bに対して、ウェイクアップ信号を送信し、スレーブモジュール11a,11bを通常動作に移行させる。
On the other hand, when charging / discharging of the
このように、複数のキャパシタモジュールの動作状態を同期的に制御することによって、キャパシタモジュールの充放電がなされていない場合の動作を行わないようにすることで、キャパシタモジュールの省電力化、延いては、蓄電装置全体の省電力化を図ることができる。 In this way, by controlling the operation state of the plurality of capacitor modules synchronously, the operation when the capacitor modules are not charged / discharged is not performed, thereby reducing the power consumption of the capacitor modules and extending the operation time. Can save power in the entire power storage device.
また、マスターモジュール10からスレーブモジュール11a,11bに対して送信されるウェイクアップ信号及びスリープ信号は、特に限定されるものではないが、所定の電圧のパルス信号として送信することができる。なお、パルス信号のパルス幅は特に限定されるものではないが、省電力化を考慮すると、スレーブモジュール11a,11bが検出可能な最短時間幅に設定することが好ましい。
Further, the wake-up signal and the sleep signal transmitted from the
また、ウェイクアップ信号及びスリープ信号の送受信回路としては、特に限定されるものではないが、フォトカプラやフォトMOSICなどによって構成することによって、送受信における信頼性が向上するとともに、省電力化を図ることができる。 In addition, the transmission / reception circuit for the wakeup signal and the sleep signal is not particularly limited. However, by using a photocoupler, a photo MOSIC, or the like, reliability in transmission / reception is improved and power saving is achieved. Can do.
以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、上記実施例では、キャパシタとしてリチウムイオンキャパシタを用いて説明したが、電気二重層キャパシタなど他のキャパシタを用いてキャパシタセルを構成することもできるなど、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 The preferred embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to this. For example, in the above embodiment, the lithium ion capacitor is used as the capacitor. Various modifications can be made without departing from the object of the present invention, for example, a capacitor cell can be configured using other capacitors.
10 マスターモジュール(キャパシタモジュール)
11a,11b スレーブモジュール(キャパシタモジュール)
12 均等化制御回路
14 蓄電デバイス
20 演算処理装置
22 動作用電源
24 スリープ動作用電源
26 機能選択ディップスイッチ
30 コンバーター
40 デコーダー
50 双方向通信用絶縁回路
A1,A2 演算増幅器
C1〜C36 キャパシタセル
P1〜P13 接続点
R1〜R12 リレー
Ra,Rb リレー
RDC リレー
B11〜B15 ブロック
C110〜C159 単位セル
Rdb ブロック放電抵抗
Rdc セル放電抵抗
Sdb ブロック放電スイッチ
10 Master module (capacitor module)
11a, 11b Slave module (capacitor module)
12
Claims (21)
該均等化制御回路は、DC/DCコンバーターを備え、
前記複数のキャパシタモジュールのモジュール電圧を均等化させる際に、前記DC/DCコンバーターの内部損失を用いて、モジュール電圧を降圧するように構成されていることを特徴とするモジュール電圧の均等化制御回路。 An equalization control circuit for equalizing a module voltage of a power storage device formed by connecting a plurality of capacitor modules including at least a plurality of capacitor cells,
The equalization control circuit includes a DC / DC converter,
A module voltage equalization control circuit configured to step down the module voltage using the internal loss of the DC / DC converter when equalizing the module voltages of the plurality of capacitor modules. .
前記キャパシタモジュール内の複数のキャパシタセルのうち、セル電圧が、他のキャパシタセルのセル電圧よりも低いキャパシタセルに対して、前記DC/DCコンバーターを介して充電を行うことによって、モジュール電圧を降圧させることを特徴とする請求項1に記載の均等化制御回路。 In the capacitor module, when reducing the module voltage,
Among the plurality of capacitor cells in the capacitor module, the module voltage is reduced by charging the capacitor cell whose cell voltage is lower than the cell voltage of other capacitor cells through the DC / DC converter. The equalization control circuit according to claim 1, wherein:
モジュール電圧の均等化制御の際に、前記演算処理装置からの信号に基づいて、DC/DCコンバーターを制御することによって、モジュール電圧を所定の電圧値まで降圧することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の均等化制御回路。 The equalization control circuit includes an arithmetic processing unit;
The module voltage is stepped down to a predetermined voltage value by controlling a DC / DC converter based on a signal from the arithmetic processing unit during equalization control of the module voltage. 4. The equalization control circuit according to any one of 3 above.
キャパシタモジュール間の通信を行う場合には、通信装置用電源をON状態にして通信装置を駆動させ、
キャパシタモジュール間の通信を行わない場合には、通信装置用電源をOFF状態にして通信装置を停止させるように制御するように構成されていることを特徴とする請求項6に記載の均等化制御回路。 The equalization control circuit includes a communication device power source for driving the communication device,
When performing communication between capacitor modules, the communication device power is turned on and the communication device is driven,
7. The equalization control according to claim 6, wherein when communication between the capacitor modules is not performed, control is performed so that the communication device is stopped by turning off the power supply for the communication device. circuit.
前記マスターモジュールからの信号に基づいて、スレーブモジュールのモジュール電圧を制御することによって、複数のキャパシタモジュールのモジュール電圧の均等化を行うことを特徴とする請求項6または7に記載の均等化制御回路。 Among the plurality of capacitor modules, a specific capacitor module is set as a master module, and a capacitor module other than the master module is configured to be recognized as a slave module by the master module,
8. The equalization control circuit according to claim 6, wherein module voltages of a plurality of capacitor modules are equalized by controlling a module voltage of a slave module based on a signal from the master module. .
前記スレーブモジュールのモジュール電圧がマスターモジュールのモジュール電圧よりも高い場合に、前記スレーブモジュールを一時的にマスターモジュールとして動作するように構成されていることを特徴とする請求項8に記載の均等化制御回路。 In the master module, the module voltage of the master module and the module voltage of the slave module are compared,
9. The equalization control according to claim 8, wherein when the module voltage of the slave module is higher than the module voltage of the master module, the slave module is temporarily operated as a master module. circuit.
前記演算処理装置用電源は、前記演算処理装置の通常動作用の電源出力と、通常動作用の電源出力よりも出力の小さいスリープ動作用の電源出力を選択可能に構成されていることを特徴とする請求項4から10のいずれかに記載の均等化制御回路。 The equalization control circuit includes an arithmetic processing device power source for operating the arithmetic processing device,
The power supply for the arithmetic processing unit is configured to be able to select a power output for normal operation of the arithmetic processing device and a power output for sleep operation whose output is smaller than the power output for normal operation. The equalization control circuit according to any one of claims 4 to 10.
前記演算処理装置がスリープ動作から通常動作に移行する際に、演算処理装置用電源に対してウェイクアップ信号を送信して、スリープ動作用の電源出力から通常動作用の電源出力に切り替えることを特徴とする請求項11から13のいずれかに記載の均等化制御回路。 When the arithmetic processing unit shifts from the normal operation to the sleep operation, a sleep signal is transmitted to the arithmetic processing device power supply, and the normal operation power output is switched to the sleep operation power output.
When the arithmetic processing unit shifts from the sleep operation to the normal operation, a wake-up signal is transmitted to the arithmetic processing device power supply to switch from the power supply output for the sleep operation to the power output for the normal operation. The equalization control circuit according to claim 11.
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