JP3238841B2 - コンデンサ電池の充電法及び充電装置 - Google Patents
コンデンサ電池の充電法及び充電装置Info
- Publication number
- JP3238841B2 JP3238841B2 JP01505595A JP1505595A JP3238841B2 JP 3238841 B2 JP3238841 B2 JP 3238841B2 JP 01505595 A JP01505595 A JP 01505595A JP 1505595 A JP1505595 A JP 1505595A JP 3238841 B2 JP3238841 B2 JP 3238841B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- charging
- capacitor
- transformer
- capacitor battery
- series
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
- H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
- H02J7/0019—Circuits for equalisation of charge between batteries using switched or multiplexed charge circuits
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複数個の単位セルを直
列に接続して構成したコンデンサ電池を充電するコンデ
ンサ電池の充電法及び充電装置に関する。
列に接続して構成したコンデンサ電池を充電するコンデ
ンサ電池の充電法及び充電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、二次電池の研究開発が盛んに行わ
れているが、その中でも電気二重層コンデンサあるいは
導電性ポリマーなどの電荷蓄積機能を利用したコンデン
サ等のコンデンサ電池の研究が進み、その実用化が急速
に現実味を帯びてきている。これらのコンデンサ電池
は、化学反応を伴う従来の二次電池にはない、高いエネ
ルギー蓄積効果、超短時間充電、急速放電、長いサイク
ル寿命などの有用な特徴を数多く備えている。
れているが、その中でも電気二重層コンデンサあるいは
導電性ポリマーなどの電荷蓄積機能を利用したコンデン
サ等のコンデンサ電池の研究が進み、その実用化が急速
に現実味を帯びてきている。これらのコンデンサ電池
は、化学反応を伴う従来の二次電池にはない、高いエネ
ルギー蓄積効果、超短時間充電、急速放電、長いサイク
ル寿命などの有用な特徴を数多く備えている。
【０００３】図７は充電時にコンデンサ電圧を均等に分
割する回路の構成例を示す図、図８は各コンデンサの過
電圧を防止する回路の構成例を示す図、図９は満充電さ
れたコンデンサの充電電流をバイパスする充電制限回路
を設けた構成例を示す図である。
割する回路の構成例を示す図、図８は各コンデンサの過
電圧を防止する回路の構成例を示す図、図９は満充電さ
れたコンデンサの充電電流をバイパスする充電制限回路
を設けた構成例を示す図である。
【０００４】新しいコンデンサ電池として電気二重層コ
ンデンサを例にとると、単位セルの電圧は数ボルトであ
るため、コンデンサ電池は、従来の二次電池と同様に単
位セルを複数個直列に接続した組セルとして一般に使用
される。そして、この組セルをさらに複数個直列に接続
構成して所望の電圧を得て使用されることになる。この
ように構成されたコンデンサ電池を充電すると、電気二
重層コンデンサが直列接続された状態で充電されること
になり、各電気二重層コンデンサの静電容量値のバラツ
キや、充電初期値である各電気二重層コンデンサの端子
電圧が異なっていると、直列に接続された各電気二重層
コンデンサのほとんどがまだ充分に充電されていないに
もかかわらず、一部の電気二重層コンデンサはすでに満
充電状態になってしまう。ところがコンデンサ電池は、
従来の二次電池と異なり、そのまま過充電されると、コ
ンデンサ端子電圧が上昇して最大定格値を越えてしま
い、寿命などの特性劣化が始まるため、以下に述べるよ
うな特別な工夫が必要になっていた。
ンデンサを例にとると、単位セルの電圧は数ボルトであ
るため、コンデンサ電池は、従来の二次電池と同様に単
位セルを複数個直列に接続した組セルとして一般に使用
される。そして、この組セルをさらに複数個直列に接続
構成して所望の電圧を得て使用されることになる。この
ように構成されたコンデンサ電池を充電すると、電気二
重層コンデンサが直列接続された状態で充電されること
になり、各電気二重層コンデンサの静電容量値のバラツ
キや、充電初期値である各電気二重層コンデンサの端子
電圧が異なっていると、直列に接続された各電気二重層
コンデンサのほとんどがまだ充分に充電されていないに
もかかわらず、一部の電気二重層コンデンサはすでに満
充電状態になってしまう。ところがコンデンサ電池は、
従来の二次電池と異なり、そのまま過充電されると、コ
ンデンサ端子電圧が上昇して最大定格値を越えてしま
い、寿命などの特性劣化が始まるため、以下に述べるよ
うな特別な工夫が必要になっていた。
【０００５】コンデンサ電池を充電する場合の工夫とし
て、一般には、例えば図７に示すように直列接続された
コンデンサ電池Ｃ１、Ｃ２を抵抗Ｒ１、Ｒ２で分割して
充電時にコンデンサ電圧を均等に分割する回路や、図８
に示すように直列接続されたコンデンサ電池Ｃ１、Ｃ２
のそれぞれに並列に定電圧ダイオードＣＲ１、ＣＲ２を
接続することにより過電圧を防止する回路、図９に示す
ように直列接続されたコンデンサ電池Ｃ１、Ｃ２のそれ
ぞれにシャント・レギュレータＭＣ１、ＭＣ２を並列に
接続して充電電流をバイパスする充電制限回路を設けた
構成例などがある。具体的には、例えば特開平６−２６
１４５２号に示されているように、充電電流をバイパス
する充電制限回路を各コンデンサに並列に備えることに
より過充電を防ぎながら充電を継続する方法である。さ
らに他の例として、本発明者等は、充電前に予めコンデ
ンサ電荷を放電してしまうことにより、各電池電圧を同
一に初期化する方法等を別途提案（特開平７−３２２４
９２号）し、また、コンデンサ電池に蓄積された電荷を
他のコンデンサ電池へ移送することにより、充電前に各
コンデンサ電圧を同電位にする方法や、満充電のコンデ
ンサ電荷を他のコンデンサへ移送することで過充電を防
止し且つ不足充電のコンデンサへ振り向けることで、全
充電時間を短縮できるなどの方法も別途提案（特開平７
−３２２４９１号）している。
て、一般には、例えば図７に示すように直列接続された
コンデンサ電池Ｃ１、Ｃ２を抵抗Ｒ１、Ｒ２で分割して
充電時にコンデンサ電圧を均等に分割する回路や、図８
に示すように直列接続されたコンデンサ電池Ｃ１、Ｃ２
のそれぞれに並列に定電圧ダイオードＣＲ１、ＣＲ２を
接続することにより過電圧を防止する回路、図９に示す
ように直列接続されたコンデンサ電池Ｃ１、Ｃ２のそれ
ぞれにシャント・レギュレータＭＣ１、ＭＣ２を並列に
接続して充電電流をバイパスする充電制限回路を設けた
構成例などがある。具体的には、例えば特開平６−２６
１４５２号に示されているように、充電電流をバイパス
する充電制限回路を各コンデンサに並列に備えることに
より過充電を防ぎながら充電を継続する方法である。さ
らに他の例として、本発明者等は、充電前に予めコンデ
ンサ電荷を放電してしまうことにより、各電池電圧を同
一に初期化する方法等を別途提案（特開平７−３２２４
９２号）し、また、コンデンサ電池に蓄積された電荷を
他のコンデンサ電池へ移送することにより、充電前に各
コンデンサ電圧を同電位にする方法や、満充電のコンデ
ンサ電荷を他のコンデンサへ移送することで過充電を防
止し且つ不足充電のコンデンサへ振り向けることで、全
充電時間を短縮できるなどの方法も別途提案（特開平７
−３２２４９１号）している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図７に示す回
路では、充電時のコンデンサ電圧を抵抗Ｒ１、Ｒ２で均
等に分圧できるが、過電圧保護の機能が弱いという問題
があり、過電圧保護の機能を強化すると、蓄積した電気
エネルギーを抵抗で消費して失ってしまうという重大な
問題がある。
路では、充電時のコンデンサ電圧を抵抗Ｒ１、Ｒ２で均
等に分圧できるが、過電圧保護の機能が弱いという問題
があり、過電圧保護の機能を強化すると、蓄積した電気
エネルギーを抵抗で消費して失ってしまうという重大な
問題がある。
【０００７】また、図８に示す回路では、図７に示す回
路に比べるとはるかに正確にコンデンサ電圧をクリップ
する能力はあるが、コンデンサ電圧を自由に設定できな
いことと、充電電流が多い急速充電時に、静電容量の減
少や充電初期値が高いと他のコンデンサに比べて早く満
充電になる。そのため、定電圧ダイオードＣＲ１、ＣＲ
２にバイパス電流が流れ、定電圧ダイオードＣＲ１、Ｃ
Ｒ２における損失が大きくなり、放熱を考慮する必要が
生じるという問題点がある。
路に比べるとはるかに正確にコンデンサ電圧をクリップ
する能力はあるが、コンデンサ電圧を自由に設定できな
いことと、充電電流が多い急速充電時に、静電容量の減
少や充電初期値が高いと他のコンデンサに比べて早く満
充電になる。そのため、定電圧ダイオードＣＲ１、ＣＲ
２にバイパス電流が流れ、定電圧ダイオードＣＲ１、Ｃ
Ｒ２における損失が大きくなり、放熱を考慮する必要が
生じるという問題点がある。
【０００８】図９に示す回路では、コンデンサ電圧を抵
抗値で自由に設定可能ではあるが、やはり図８に示す回
路と同様にコンデンサの静電容量にバラツキがあり、満
充電に達するまでの時間差が大きくなると、急速充電時
には充電電流が大きいためにシャント・レギュレータＭ
Ｃ１、ＭＣ２の損失が大きくなり、放熱のためにヒート
シンク等の特別な仕組みが必要になっていた。この発熱
に消費されるエネルギーをスイッチング技術でほかのコ
ンデンサ電池に移送する方法もあるが、この方法は、エ
ネルギーの損失を少なくはできるものの、直列に接続さ
れたコンデンサ電池に特別なスイッチング回路を具備付
属しなければならず、全ての用途において必ずしも有効
性が高いとは言い切れなかった。
抗値で自由に設定可能ではあるが、やはり図８に示す回
路と同様にコンデンサの静電容量にバラツキがあり、満
充電に達するまでの時間差が大きくなると、急速充電時
には充電電流が大きいためにシャント・レギュレータＭ
Ｃ１、ＭＣ２の損失が大きくなり、放熱のためにヒート
シンク等の特別な仕組みが必要になっていた。この発熱
に消費されるエネルギーをスイッチング技術でほかのコ
ンデンサ電池に移送する方法もあるが、この方法は、エ
ネルギーの損失を少なくはできるものの、直列に接続さ
れたコンデンサ電池に特別なスイッチング回路を具備付
属しなければならず、全ての用途において必ずしも有効
性が高いとは言い切れなかった。
【０００９】上記のように従来の回路にはいずれにも問
題があり、特にコンデンサ電池を使用する装置、システ
ムの設計目的が小型化、軽量化、或いは低コスト化を突
き詰めた用途である場合には、より良い電池の過電圧保
護と急速充電法の確立が望まれていた。
題があり、特にコンデンサ電池を使用する装置、システ
ムの設計目的が小型化、軽量化、或いは低コスト化を突
き詰めた用途である場合には、より良い電池の過電圧保
護と急速充電法の確立が望まれていた。
【００１０】本発明は、上記の課題を解決するものであ
って、簡単な構成により直列に接続された各コンデンサ
電池に均等に充電できるコンデンサ電池の充電法及び充
電装置を提供することを目的とするものである。
って、簡単な構成により直列に接続された各コンデンサ
電池に均等に充電できるコンデンサ電池の充電法及び充
電装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】そのために本発明は、コ
ンデンサを用い複数個の単位セルを直列に接続して構成
したコンデンサ電池を充電するコンデンサ電池の充電法
であって、密結合した複数の二次巻線を有するトランス
を用いて一次巻線をスイッチ手段によりスイッチング
し、各二次巻線にそれぞれ整流回路と平滑コンデンサよ
りなる整流・平滑回路を接続し、該整流・平滑回路の各
出力をそれぞれ各単位セルに対応させて前記直列接続点
の一点で各単位セル毎に並列に接続して、各二次巻線の
定電力出力を整流・平滑して各単位セルを充電すると共
に、コンデンサ電池の端子間より充電電圧を検出して充
電を制御することを特徴とし、充電装置としては、密結
合した複数の二次巻線を有するトランスと、該トランス
の一次巻線に接続されるスイッチ手段と、該トランスの
各二次巻線にそれぞれ接続される複数の整流回路と、各
整流回路の出力を平滑する複数の平滑コンデンサと、各
平滑コンデンサの平滑出力を各単位セルに対応させて前
記直列接続点の一点で各単位セル毎に並列に接続する充
電回路と、コンデンサ電池の端子間より充電電圧を検出
して前記スイッチング手段を制御する制御手段とを備え
たことを特徴とするものである。
ンデンサを用い複数個の単位セルを直列に接続して構成
したコンデンサ電池を充電するコンデンサ電池の充電法
であって、密結合した複数の二次巻線を有するトランス
を用いて一次巻線をスイッチ手段によりスイッチング
し、各二次巻線にそれぞれ整流回路と平滑コンデンサよ
りなる整流・平滑回路を接続し、該整流・平滑回路の各
出力をそれぞれ各単位セルに対応させて前記直列接続点
の一点で各単位セル毎に並列に接続して、各二次巻線の
定電力出力を整流・平滑して各単位セルを充電すると共
に、コンデンサ電池の端子間より充電電圧を検出して充
電を制御することを特徴とし、充電装置としては、密結
合した複数の二次巻線を有するトランスと、該トランス
の一次巻線に接続されるスイッチ手段と、該トランスの
各二次巻線にそれぞれ接続される複数の整流回路と、各
整流回路の出力を平滑する複数の平滑コンデンサと、各
平滑コンデンサの平滑出力を各単位セルに対応させて前
記直列接続点の一点で各単位セル毎に並列に接続する充
電回路と、コンデンサ電池の端子間より充電電圧を検出
して前記スイッチング手段を制御する制御手段とを備え
たことを特徴とするものである。
【００１２】さらに、前記トランスと前記スイッチ手段
と前記各整流回路により磁気的に密結合した複数の二次
巻線のインダクタンスに磁束として蓄えられるエネルギ
ーを放出するバック・ブースト型コンバータを構成し、
あるいは前記トランスの一次巻線にチョークコイルを直
列に挿入して前記トランスと前記スイッチ手段と整流回
路からなるフォワード・コンバータを組み合わせてカレ
ント・フェッド型コンバータを構成したことを特徴とす
るものである。
と前記各整流回路により磁気的に密結合した複数の二次
巻線のインダクタンスに磁束として蓄えられるエネルギ
ーを放出するバック・ブースト型コンバータを構成し、
あるいは前記トランスの一次巻線にチョークコイルを直
列に挿入して前記トランスと前記スイッチ手段と整流回
路からなるフォワード・コンバータを組み合わせてカレ
ント・フェッド型コンバータを構成したことを特徴とす
るものである。
【００１３】
【作用】本発明に係るコンデンサ電池の充電法及び装置
では、複数の二次巻線を有するトランスと、該トランス
の一次巻線に接続されるスイッチ手段と、該トランスの
各二次巻線に接続される複数の整流回路と、各整流回路
の出力を各単位セルに接続する充電回路とを備え、トラ
ンスの一次巻線をスイッチ手段によりスイッチングして
得られる各二次巻線の定電力出力を整流し直列に接続し
て構成したコンデンサ電池の各単位セルを充電するの
で、単位セルの電池電圧が低いと充電電流は大きく、電
池電圧が高いと充電電流は小さくなり、自動的に均等に
充電することができる。
では、複数の二次巻線を有するトランスと、該トランス
の一次巻線に接続されるスイッチ手段と、該トランスの
各二次巻線に接続される複数の整流回路と、各整流回路
の出力を各単位セルに接続する充電回路とを備え、トラ
ンスの一次巻線をスイッチ手段によりスイッチングして
得られる各二次巻線の定電力出力を整流し直列に接続し
て構成したコンデンサ電池の各単位セルを充電するの
で、単位セルの電池電圧が低いと充電電流は大きく、電
池電圧が高いと充電電流は小さくなり、自動的に均等に
充電することができる。
【００１４】コンデンサ電池に過電圧保護回路が必要な
のは充電時だけであり、電力の保持中や放電中には不必
要である。この点に注目し、充電装置に定電圧・定電流
電源をコンデンサの数だけ持たせて充電すれば、コンデ
ンサの静電容量がどんなに変化しても、充電前の電圧が
どんなにアンバランスであっても、満充電になったコン
デンサ電池から定電圧状態になり、充電電流が自動的に
減少する。そのため、急速充電のような大電流の充電に
対しても充電電流をバイパスさせる仕組みが不要にな
り、過電圧保護回路のない電池単体で取り扱えるなどの
利点もある。本発明は、必ずしも並列モニタと呼ばれる
過電圧保護装置を不要としているのではなく、あくまで
短時間で効率のよい急速充電をすることをめざすもので
あるが、コンデンサの数だけ制御回路、スイッチング手
段、つまりスイッチング・レギュレータを準備していて
は回路が膨大になってしまう。そこで、本発明は、簡単
に定電圧制限がかかり、しかも急速充電に最適な定電力
の出力特性を備えた上記のような多出力充電装置を用い
た充電法及び装置を提案するものである。
のは充電時だけであり、電力の保持中や放電中には不必
要である。この点に注目し、充電装置に定電圧・定電流
電源をコンデンサの数だけ持たせて充電すれば、コンデ
ンサの静電容量がどんなに変化しても、充電前の電圧が
どんなにアンバランスであっても、満充電になったコン
デンサ電池から定電圧状態になり、充電電流が自動的に
減少する。そのため、急速充電のような大電流の充電に
対しても充電電流をバイパスさせる仕組みが不要にな
り、過電圧保護回路のない電池単体で取り扱えるなどの
利点もある。本発明は、必ずしも並列モニタと呼ばれる
過電圧保護装置を不要としているのではなく、あくまで
短時間で効率のよい急速充電をすることをめざすもので
あるが、コンデンサの数だけ制御回路、スイッチング手
段、つまりスイッチング・レギュレータを準備していて
は回路が膨大になってしまう。そこで、本発明は、簡単
に定電圧制限がかかり、しかも急速充電に最適な定電力
の出力特性を備えた上記のような多出力充電装置を用い
た充電法及び装置を提案するものである。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図１はバック・ブースト型コンバータ方式によ
る本発明に係るコンデンサ電池の充電法の１実施例を説
明するための図、図２はバック・ブースト型コンバータ
方式による本発明に係るコンデンサ電池の充電法の他の
実施例を示す図、図３は各コンデンサ電池の電圧変化を
オシロスコープの波形で示す図である。図中、Ｃ１、Ｃ
２、Ｃ３はコンデンサ電池、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７は
平滑用コンデンサ、１〜１０は端子、Ｔ１はトランス、
ｎ１は一次巻線、ｎ２、ｎ３、ｎ４は二次巻線、ＣＲ
１、ＣＲ２、ＣＲ３、ＣＲ７、ＣＲ８は整流装置、ＳＷ
１、ＳＷ２はスイッチ手段を示している。
明する。図１はバック・ブースト型コンバータ方式によ
る本発明に係るコンデンサ電池の充電法の１実施例を説
明するための図、図２はバック・ブースト型コンバータ
方式による本発明に係るコンデンサ電池の充電法の他の
実施例を示す図、図３は各コンデンサ電池の電圧変化を
オシロスコープの波形で示す図である。図中、Ｃ１、Ｃ
２、Ｃ３はコンデンサ電池、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７は
平滑用コンデンサ、１〜１０は端子、Ｔ１はトランス、
ｎ１は一次巻線、ｎ２、ｎ３、ｎ４は二次巻線、ＣＲ
１、ＣＲ２、ＣＲ３、ＣＲ７、ＣＲ８は整流装置、ＳＷ
１、ＳＷ２はスイッチ手段を示している。
【００１６】図１において、コンデンサ電池Ｃ１〜Ｃ３
は、直列に接続され、それぞれセル単体でもよく、また
特性の良く揃ったセルを直列に接続した組電池でも、並
列モニターと呼ばれる過電圧保護装置を並列に接続した
セルを直列に接続した組電池でもよい。破線で示した内
部は、本発明を使ったバック・ブースト型コンバータ
（Buck-boost converter) による多出力充電装置の出力
変換部を示す。端子２はコンデンサ電池のプラス端子、
端子１はそのマイナス端子を示し、端子１０は充電装置
の直流電源のプラス端子、端子９はそのマイナス端子を
示している。また、端子４と３、端子６と５、端子８と
７は、充電装置の出力端子のそれぞれプラス端子とマイ
ナス端子を示し、各出力は絶縁されている。そして、出
力端子４、５はコンデンサ電池Ｃ１とＣ２との直列接続
点、出力端子６、７はコンデンサ電池Ｃ２とＣ３との直
列接続点にそれぞれ一点で結ばれている。ここで一点で
接続したのは、充電電流が多い場合や充電ケーブルが長
い場合に、配線の抵抗による電圧降下が充電電圧の誤差
として現れるのを防止するためであり、その恐れがなけ
れば一点で接続する必要はない。
は、直列に接続され、それぞれセル単体でもよく、また
特性の良く揃ったセルを直列に接続した組電池でも、並
列モニターと呼ばれる過電圧保護装置を並列に接続した
セルを直列に接続した組電池でもよい。破線で示した内
部は、本発明を使ったバック・ブースト型コンバータ
（Buck-boost converter) による多出力充電装置の出力
変換部を示す。端子２はコンデンサ電池のプラス端子、
端子１はそのマイナス端子を示し、端子１０は充電装置
の直流電源のプラス端子、端子９はそのマイナス端子を
示している。また、端子４と３、端子６と５、端子８と
７は、充電装置の出力端子のそれぞれプラス端子とマイ
ナス端子を示し、各出力は絶縁されている。そして、出
力端子４、５はコンデンサ電池Ｃ１とＣ２との直列接続
点、出力端子６、７はコンデンサ電池Ｃ２とＣ３との直
列接続点にそれぞれ一点で結ばれている。ここで一点で
接続したのは、充電電流が多い場合や充電ケーブルが長
い場合に、配線の抵抗による電圧降下が充電電圧の誤差
として現れるのを防止するためであり、その恐れがなけ
れば一点で接続する必要はない。
【００１７】トランスＴ１は、一次巻線ｎ１と複数の二
次巻線ｎ２、ｎ３、ｎ４を有するものであり、複数の二
次巻線ｎ２、ｎ３、ｎ４のそれぞれに整流装置ＣＲ１、
ＣＲ２、ＣＲ３を接続して多出力の充電装置を構成し、
その各出力を、直列接続されたコンデンサ電池Ｃ１、Ｃ
２、Ｃ３にそれぞれ接続している。ここで、整流装置Ｃ
Ｒ１、ＣＲ２、ＣＲ３は、ダイオードで代表されるが，
同期整流器として動作するバイポーラ・トランジスタや
ＭＯＳＦＥＴでもよい。平滑用コンデンサＣ４、Ｃ５、
Ｃ６は、充電装置の各出力を平滑するものであり、平滑
用コンデンサＣ７は電源電圧を平滑するものである。
次巻線ｎ２、ｎ３、ｎ４を有するものであり、複数の二
次巻線ｎ２、ｎ３、ｎ４のそれぞれに整流装置ＣＲ１、
ＣＲ２、ＣＲ３を接続して多出力の充電装置を構成し、
その各出力を、直列接続されたコンデンサ電池Ｃ１、Ｃ
２、Ｃ３にそれぞれ接続している。ここで、整流装置Ｃ
Ｒ１、ＣＲ２、ＣＲ３は、ダイオードで代表されるが，
同期整流器として動作するバイポーラ・トランジスタや
ＭＯＳＦＥＴでもよい。平滑用コンデンサＣ４、Ｃ５、
Ｃ６は、充電装置の各出力を平滑するものであり、平滑
用コンデンサＣ７は電源電圧を平滑するものである。
【００１８】次に動作を説明する。まず、トランスＴ１
の一次巻線ｎ１及び複数の二次巻線ｎ２、ｎ３、ｎ４に
付いている黒丸ドットは、巻線の極性を示すマークであ
る。いま、スイッチ手段ＳＷ１がオンになると、一次巻
線ｎ１には、平滑用コンデンサＣ７で平滑された電源電
圧Ｅ〔Ｖ〕が印加されるが、その時の極性は、ドット側
が負極になる。したがって、同一コアに巻かれ電磁的に
密結合している二次巻線ｎ２、ｎ３、ｎ４にもドット側
が負極の電圧を発生する。そのため、このコンバータを
構成する二次巻線ｎ２、ｎ３、ｎ４に接続されている整
流装置ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３には、整流方向と逆方向
の電圧が印加されることになるので、二次巻線ｎ２、ｎ
３、ｎ４に電圧が発生していても電流が流れない状態に
なる。言い換えると、二次巻線ｎ２、ｎ３、ｎ４があた
かも開放されたかのようになる。その結果、トランスの
一次巻線ｎ１のつくるインダクタンスＬ〔Ｈ〕のみを励
磁することになり、スイッチ手段ＳＷ１にはＥ／Ｌ〔Ａ
／ｓｅｃ〕なる傾斜を持った一次巻線電流が流れ始め
る。
の一次巻線ｎ１及び複数の二次巻線ｎ２、ｎ３、ｎ４に
付いている黒丸ドットは、巻線の極性を示すマークであ
る。いま、スイッチ手段ＳＷ１がオンになると、一次巻
線ｎ１には、平滑用コンデンサＣ７で平滑された電源電
圧Ｅ〔Ｖ〕が印加されるが、その時の極性は、ドット側
が負極になる。したがって、同一コアに巻かれ電磁的に
密結合している二次巻線ｎ２、ｎ３、ｎ４にもドット側
が負極の電圧を発生する。そのため、このコンバータを
構成する二次巻線ｎ２、ｎ３、ｎ４に接続されている整
流装置ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３には、整流方向と逆方向
の電圧が印加されることになるので、二次巻線ｎ２、ｎ
３、ｎ４に電圧が発生していても電流が流れない状態に
なる。言い換えると、二次巻線ｎ２、ｎ３、ｎ４があた
かも開放されたかのようになる。その結果、トランスの
一次巻線ｎ１のつくるインダクタンスＬ〔Ｈ〕のみを励
磁することになり、スイッチ手段ＳＷ１にはＥ／Ｌ〔Ａ
／ｓｅｃ〕なる傾斜を持った一次巻線電流が流れ始め
る。
【００１９】次のｔ時間後にスイッチ手段ＳＷ１がオフ
になると、それまで一様な傾斜で上昇してＩ〔Ａ〕＝
（Ｅ／Ｌ）×ｔとなった電流は瞬時に０〔Ａ〕になるの
で、一次巻線ｎ１にはランプ波状に電流が流れたことに
なり、このｔ時間の間に一次巻線ｎ１とコアは、（１／
２）ＬＩ2 〔Ｊ〕なるエネルギーを磁束という形で蓄え
ている。その結果、スイッチ手段ＳＷ１がオフになった
時、トランスＴ１には、この蓄えられたエネルギーを放
出するように逆起電力が発生し、図１に示す巻線のドッ
ト側が瞬時に正極に反転する。すると、この電圧により
整流装置ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３には整流方向となる電
圧が印加されるので、トランスＴ１は、この蓄えられた
エネルギー（１／２）ＬＩ2 〔Ｊ〕を同一コアに巻かれ
ている二次巻線ｎ２、ｎ３、ｎ４のインダクタンスＬ
１、Ｌ２、Ｌ３へ移し、このエネルギーが各インダクタ
ンスＬ１、Ｌ２、Ｌ３から整流装置ＣＲ１、ＣＲ２、Ｃ
Ｒ３と平滑用コンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６よりなる平滑
回路を経由してそれぞれのコンデンサ電池Ｃ１、Ｃ２、
Ｃ３へ供給されることになる。
になると、それまで一様な傾斜で上昇してＩ〔Ａ〕＝
（Ｅ／Ｌ）×ｔとなった電流は瞬時に０〔Ａ〕になるの
で、一次巻線ｎ１にはランプ波状に電流が流れたことに
なり、このｔ時間の間に一次巻線ｎ１とコアは、（１／
２）ＬＩ2 〔Ｊ〕なるエネルギーを磁束という形で蓄え
ている。その結果、スイッチ手段ＳＷ１がオフになった
時、トランスＴ１には、この蓄えられたエネルギーを放
出するように逆起電力が発生し、図１に示す巻線のドッ
ト側が瞬時に正極に反転する。すると、この電圧により
整流装置ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３には整流方向となる電
圧が印加されるので、トランスＴ１は、この蓄えられた
エネルギー（１／２）ＬＩ2 〔Ｊ〕を同一コアに巻かれ
ている二次巻線ｎ２、ｎ３、ｎ４のインダクタンスＬ
１、Ｌ２、Ｌ３へ移し、このエネルギーが各インダクタ
ンスＬ１、Ｌ２、Ｌ３から整流装置ＣＲ１、ＣＲ２、Ｃ
Ｒ３と平滑用コンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６よりなる平滑
回路を経由してそれぞれのコンデンサ電池Ｃ１、Ｃ２、
Ｃ３へ供給されることになる。
【００２０】スイッチ手段ＳＷ１がオフ、つまり開放に
なっているということは、一次巻線ｎ１が開放になって
いることであるが、本発明では、普通のトランスの動作
である、一次巻線から二次巻線へエネルギーを通過させ
るのではなく、スイッチ・オンで一度、磁束という形に
エネルギーを変換して、次にスイッチ・オフでそのエネ
ルギーを二次巻線から出力へ伝達する。そのため別名を
オン・オフ型とも呼ばれる。この場合、二次側へのエネ
ルギーの供給源は、二次巻線の持つインダクタンスであ
るため、接続された電池電圧が低いと出力電流は大き
く、また電池電圧が高いと出力電流は小さくなる定電力
動作をすることが知られている。
なっているということは、一次巻線ｎ１が開放になって
いることであるが、本発明では、普通のトランスの動作
である、一次巻線から二次巻線へエネルギーを通過させ
るのではなく、スイッチ・オンで一度、磁束という形に
エネルギーを変換して、次にスイッチ・オフでそのエネ
ルギーを二次巻線から出力へ伝達する。そのため別名を
オン・オフ型とも呼ばれる。この場合、二次側へのエネ
ルギーの供給源は、二次巻線の持つインダクタンスであ
るため、接続された電池電圧が低いと出力電流は大き
く、また電池電圧が高いと出力電流は小さくなる定電力
動作をすることが知られている。
【００２１】このような構造と特性を持つバック・ブー
スト型コンバータの各出力を図１に示すように直列に接
続されたコンデンサ電池Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３にそれぞれ接
続して充電を開始すると、各コンデンサ電池Ｃ１、Ｃ
２、Ｃ３の内、一番電圧の低いコンデンサ電池から順に
充電を始め、ついには全てのコンデンサ電池を均等充電
することができる。
スト型コンバータの各出力を図１に示すように直列に接
続されたコンデンサ電池Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３にそれぞれ接
続して充電を開始すると、各コンデンサ電池Ｃ１、Ｃ
２、Ｃ３の内、一番電圧の低いコンデンサ電池から順に
充電を始め、ついには全てのコンデンサ電池を均等充電
することができる。
【００２２】コンデンサ電池Ｃ１＝０〔Ｖ〕、Ｃ２＝
１．０〔Ｖ〕、Ｃ３＝１．９〔Ｖ〕の充電初期条件から
図１に示す回路と等価な回路で定電力充電したときの各
コンデンサ電池の電圧の変化をデジタルオシロスコープ
で記録した実験データを示したのが図３である。この図
３の中の破線で表示される水平の２本のカーソル線は、
下のラインが０〔Ｖ〕を示し、上のラインが２．５
〔Ｖ〕の充電終了電圧を示している。この図３によれ
ば、充電を始めると、ＣＨ１のトレースで示すように電
池電圧の低いコンデンサ電池Ｃ１の電圧から充電が始ま
り、端子電圧が上昇するにつれて次に電池電圧の低いコ
ンデンサ電池Ｃ２の充電も始まって、最後には初期に
１．９〔Ｖ〕の電池電圧があったコンデンサ電池Ｃ３も
一緒に充電されていく様子がよくわかる。しかも、定電
力に近いため、充電初期の電圧上昇が大きく、充電時間
が短くて済むことがわかる。なお、最も低い電池電圧の
コンデンサ電池Ｃ１以外のコンデンサ電池Ｃ２、Ｃ３の
充電が少し前からだらだらと開始されるのは、整流装置
ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３の内部抵抗の影響があるためと
思われる。
１．０〔Ｖ〕、Ｃ３＝１．９〔Ｖ〕の充電初期条件から
図１に示す回路と等価な回路で定電力充電したときの各
コンデンサ電池の電圧の変化をデジタルオシロスコープ
で記録した実験データを示したのが図３である。この図
３の中の破線で表示される水平の２本のカーソル線は、
下のラインが０〔Ｖ〕を示し、上のラインが２．５
〔Ｖ〕の充電終了電圧を示している。この図３によれ
ば、充電を始めると、ＣＨ１のトレースで示すように電
池電圧の低いコンデンサ電池Ｃ１の電圧から充電が始ま
り、端子電圧が上昇するにつれて次に電池電圧の低いコ
ンデンサ電池Ｃ２の充電も始まって、最後には初期に
１．９〔Ｖ〕の電池電圧があったコンデンサ電池Ｃ３も
一緒に充電されていく様子がよくわかる。しかも、定電
力に近いため、充電初期の電圧上昇が大きく、充電時間
が短くて済むことがわかる。なお、最も低い電池電圧の
コンデンサ電池Ｃ１以外のコンデンサ電池Ｃ２、Ｃ３の
充電が少し前からだらだらと開始されるのは、整流装置
ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３の内部抵抗の影響があるためと
思われる。
【００２３】また、図２に示す実施例は、トランスＴ１
の一次巻線ｎ１の両側にスイッチ手段ＳＷ１、ＳＷ２を
接続すると共に整流装置ＣＲ７、ＣＲ８を電源の逆方向
に接続したものであり、発明の効果を示す基本的な動作
原理は既に説明した図１と同じである。この回路は、ト
ランスＴ１の一次巻線ｎ１のリーケージ・フラックス
（漏れ磁束）の持つエネルギーを整流装置ＣＲ７、ＣＲ
８を経由して電源側に回生する機能を持っていること、
スイッチ手段ＳＷ１、ＳＷ２に電源電圧以上の電圧がか
からないなどの特徴があり、比較的電源電圧の高い場合
や出力の電力容量が大きい用途に向いているものであ
る。
の一次巻線ｎ１の両側にスイッチ手段ＳＷ１、ＳＷ２を
接続すると共に整流装置ＣＲ７、ＣＲ８を電源の逆方向
に接続したものであり、発明の効果を示す基本的な動作
原理は既に説明した図１と同じである。この回路は、ト
ランスＴ１の一次巻線ｎ１のリーケージ・フラックス
（漏れ磁束）の持つエネルギーを整流装置ＣＲ７、ＣＲ
８を経由して電源側に回生する機能を持っていること、
スイッチ手段ＳＷ１、ＳＷ２に電源電圧以上の電圧がか
からないなどの特徴があり、比較的電源電圧の高い場合
や出力の電力容量が大きい用途に向いているものであ
る。
【００２４】以上に説明したような本発明の特別な効果
は、二次巻線がフォワード・コンバータのように電圧源
として動作する方式では実現できない。磁気的に密結合
した複数の二次巻線のインダクタンスに磁束として蓄え
られたエネルギーを放出するような電流源として動作す
るときの効果である。バック・ブースト型コンバータ以
外に、この効果を実現できるもう一つの方式にフォワー
ド・コンバータを組み合わせ、電流出力特性を持ったカ
レント・フェッド型コンバータ(Current fed converte
r) と呼ばれる方式がある。以下にその構成と動作を説
明する。
は、二次巻線がフォワード・コンバータのように電圧源
として動作する方式では実現できない。磁気的に密結合
した複数の二次巻線のインダクタンスに磁束として蓄え
られたエネルギーを放出するような電流源として動作す
るときの効果である。バック・ブースト型コンバータ以
外に、この効果を実現できるもう一つの方式にフォワー
ド・コンバータを組み合わせ、電流出力特性を持ったカ
レント・フェッド型コンバータ(Current fed converte
r) と呼ばれる方式がある。以下にその構成と動作を説
明する。
【００２５】図４はカレント・フェッド型コンバータ方
式による本発明に係るコンデンサ電池の充電法の１実施
例を示す図である。図４に示す実施例の特徴は、一次巻
線に直列に挿入されている大きなチョークコイルＬ１で
ある。トランスＴ１とスイッチ手段ＳＷ１、ＳＷ２は、
プッシュプル・コンバータを構成している。いま仮にス
イッチ手段ＳＷ１、ＳＷ２の時比率を５０％で動作させ
ると、トランス部はフォワード・コンバータとして動作
する。このとき、チョークコイルＬ１のインダクタンス
Ｌ〔Ｈ〕をトランスＴ１のインダクタンスの数倍にし、
ｎ２＝ｎ３＝ｎ４とすると、二次側から見た特性は、ト
ランスの一次巻線と直列に接続されているチョークコイ
ルＬ１の大きなインダクタンスＬ〔Ｈ〕があるため、イ
ンダクタンスＬがトランスの巻線比でインピーダンス変
換されて、二次巻線のインピーダンスＬ2 がＬ2 ＝（ｎ
2 ／ｎ1 ）2 Ｌとなる。そのためこのコンバータも電流
源として動作する。
式による本発明に係るコンデンサ電池の充電法の１実施
例を示す図である。図４に示す実施例の特徴は、一次巻
線に直列に挿入されている大きなチョークコイルＬ１で
ある。トランスＴ１とスイッチ手段ＳＷ１、ＳＷ２は、
プッシュプル・コンバータを構成している。いま仮にス
イッチ手段ＳＷ１、ＳＷ２の時比率を５０％で動作させ
ると、トランス部はフォワード・コンバータとして動作
する。このとき、チョークコイルＬ１のインダクタンス
Ｌ〔Ｈ〕をトランスＴ１のインダクタンスの数倍にし、
ｎ２＝ｎ３＝ｎ４とすると、二次側から見た特性は、ト
ランスの一次巻線と直列に接続されているチョークコイ
ルＬ１の大きなインダクタンスＬ〔Ｈ〕があるため、イ
ンダクタンスＬがトランスの巻線比でインピーダンス変
換されて、二次巻線のインピーダンスＬ2 がＬ2 ＝（ｎ
2 ／ｎ1 ）2 Ｌとなる。そのためこのコンバータも電流
源として動作する。
【００２６】そこで、直列に接続されたコンデンサ電池
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３に本実施例のコンバータの二次側の各
出力をそれぞれ接続して充電を行うと、前記のバック・
ブースト型コンバータ同様に、一番電圧の低いコンデン
サ電池から順に充電を初めて全てのコンデンサを均等に
充電するという特別な効果を示す。このコンバータもあ
る範囲内で定電力出力に近い特性を持つ。このことは、
従来から良く知られていたことではあるが、複数のコン
デンサを同時に急速充電するという本発明の目的に大変
具合が良い特性である。
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３に本実施例のコンバータの二次側の各
出力をそれぞれ接続して充電を行うと、前記のバック・
ブースト型コンバータ同様に、一番電圧の低いコンデン
サ電池から順に充電を初めて全てのコンデンサを均等に
充電するという特別な効果を示す。このコンバータもあ
る範囲内で定電力出力に近い特性を持つ。このことは、
従来から良く知られていたことではあるが、複数のコン
デンサを同時に急速充電するという本発明の目的に大変
具合が良い特性である。
【００２７】このようにカレント・フェッド型コンバー
タ方式は、トランス部とチョークコイル部が分離されて
いて、トランスがフォワード・コンバータとして動作す
るので、バック・ブースト型コンバータに比べてスイッ
チング周波数を高周波化して装置を小型化することが比
較的容易であるなどの特徴がある。
タ方式は、トランス部とチョークコイル部が分離されて
いて、トランスがフォワード・コンバータとして動作す
るので、バック・ブースト型コンバータに比べてスイッ
チング周波数を高周波化して装置を小型化することが比
較的容易であるなどの特徴がある。
【００２８】図５はカレント・フェッド型コンバータ方
式による本発明に係るコンデンサ電池の充電法の他の実
施例を示す図である。図５に示す実施例の発明の効果を
示す基本的な動作原理は、既に説明した図４と同じであ
るが、チョッパとして動作するスイッチ手段ＳＷ３と、
直列に接続された大きなインダクタンスのチョークコイ
ルＬ１と、フォワード・コンバータとして動作するトラ
ンス部とを組み合わせ、出力制御をスイッチ手段ＳＷ３
のＰＷＭ制御で行えるようにしたものである。
式による本発明に係るコンデンサ電池の充電法の他の実
施例を示す図である。図５に示す実施例の発明の効果を
示す基本的な動作原理は、既に説明した図４と同じであ
るが、チョッパとして動作するスイッチ手段ＳＷ３と、
直列に接続された大きなインダクタンスのチョークコイ
ルＬ１と、フォワード・コンバータとして動作するトラ
ンス部とを組み合わせ、出力制御をスイッチ手段ＳＷ３
のＰＷＭ制御で行えるようにしたものである。
【００２９】図６は本発明に係るコンデンサ電池の充電
法の他の実施例を示す図である。電気二重層コンデンサ
に限らず電池用のコンデンサは一般に、充電電流として
の最大定格があり、それ以内で充電しなければならな
い。本発明の充電装置は、急速に充電できる優れた特性
を持つが、やはり充電電流は、最大定格値以内でなけれ
ばならない。このための対策を示したのが図６であり、
以下にその動作を説明する。
法の他の実施例を示す図である。電気二重層コンデンサ
に限らず電池用のコンデンサは一般に、充電電流として
の最大定格があり、それ以内で充電しなければならな
い。本発明の充電装置は、急速に充電できる優れた特性
を持つが、やはり充電電流は、最大定格値以内でなけれ
ばならない。このための対策を示したのが図６であり、
以下にその動作を説明する。
【００３０】図６に示す実施例は、二次巻線ｎ２、ｎ
３、ｎ４のそれぞれに整流装置ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３
と出力の平滑用コンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６を接続して
なる各出力に、それぞれ電流検出手段Ａを直列に接続
し、充電の対象になるコンデンサ電池Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３
に予め決められた設定値以上の電流が流れないように制
御回路Ｂでスイッチ手段ＳＷ１を制御するように構成し
たものである。制御回路Ｂは、電流検出手段Ａより充電
電流を検出すると共にセンシング端子１１、１２よりコ
ンデンサ電池の充電終了電圧を検出して、スイッチ手段
ＳＷ１を制御するものである。なお、この構成は、図１
に示す実施例に電流検出手段Ａ及び制御回路Ｂを組み込
んだものであるが、勿論図２〜図４の各実施例にも同様
に組み込むことができることはいうまでもない。このよ
うに本発明は、複数のコンデンサ電池Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３
の出力であっても直列に接続された全体の電圧のみをセ
ンシング端子１１、１２によりセンスするだけで自動的
に均等に充電できる。
３、ｎ４のそれぞれに整流装置ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３
と出力の平滑用コンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６を接続して
なる各出力に、それぞれ電流検出手段Ａを直列に接続
し、充電の対象になるコンデンサ電池Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３
に予め決められた設定値以上の電流が流れないように制
御回路Ｂでスイッチ手段ＳＷ１を制御するように構成し
たものである。制御回路Ｂは、電流検出手段Ａより充電
電流を検出すると共にセンシング端子１１、１２よりコ
ンデンサ電池の充電終了電圧を検出して、スイッチ手段
ＳＷ１を制御するものである。なお、この構成は、図１
に示す実施例に電流検出手段Ａ及び制御回路Ｂを組み込
んだものであるが、勿論図２〜図４の各実施例にも同様
に組み込むことができることはいうまでもない。このよ
うに本発明は、複数のコンデンサ電池Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３
の出力であっても直列に接続された全体の電圧のみをセ
ンシング端子１１、１２によりセンスするだけで自動的
に均等に充電できる。
【００３１】なお、本発明は、上記の実施例に限定され
るものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記
の実施例では、二次巻線の整流装置の出力側に平滑用コ
ンデンサを接続したが、これは、コンデンサ電池の高周
波特性が悪い場合や整流装置からコンデンサ電池までの
接続ラインが長い場合に有効である。したがって、コン
デンサ電池の高周波特性が良い場合には省いてもよい
し、その場合でも、整流装置からコンデンサ電池までの
接続ラインが長いため、そのラインに高周波成分が重畳
されるのを防ぎたいときには、平滑用コンデンサを接続
するようにしてもよい。充電のためのエネルギー効率か
ら考えると、本発明は、整流ダイオードが各出力毎に直
列に入るため、順方向電圧降下ＶF 分だけ損失になるの
で、あまり多出力数にするのは好ましくない。用途によ
って損失をよく検討して並列モニタと本発明とを選択す
るのも有効である。
るものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記
の実施例では、二次巻線の整流装置の出力側に平滑用コ
ンデンサを接続したが、これは、コンデンサ電池の高周
波特性が悪い場合や整流装置からコンデンサ電池までの
接続ラインが長い場合に有効である。したがって、コン
デンサ電池の高周波特性が良い場合には省いてもよい
し、その場合でも、整流装置からコンデンサ電池までの
接続ラインが長いため、そのラインに高周波成分が重畳
されるのを防ぎたいときには、平滑用コンデンサを接続
するようにしてもよい。充電のためのエネルギー効率か
ら考えると、本発明は、整流ダイオードが各出力毎に直
列に入るため、順方向電圧降下ＶF 分だけ損失になるの
で、あまり多出力数にするのは好ましくない。用途によ
って損失をよく検討して並列モニタと本発明とを選択す
るのも有効である。
【００３２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、複数の二次巻線を有するトランスと、その一
次巻線に接続されるスイッチ手段と、各二次巻線に接続
される複数の整流回路と、各整流出力を各単位セルに接
続する充電回路とを備え、トランスの一次巻線をスイッ
チ手段によりスイッチングして得られる各二次巻線の定
電力出力を整流し直列に接続して構成したコンデンサ電
池の各単位セルを充電するので、単位セルの電池電圧が
低いと充電電流は大きく、電池電圧が高いと充電電流は
小さくなり、自動的に均等に充電することができる。し
かも、複数直列したコンデンサ電池を充電するので、鉛
電池等と異なり複数のコンデンサ電池の直列接続両端で
充電終了電圧を検出して充電終了電圧になるまで定格値
以内の充電電流を供給することにより、各コンデンサ電
池が過充電されることなく、均等に充電することができ
る。
によれば、複数の二次巻線を有するトランスと、その一
次巻線に接続されるスイッチ手段と、各二次巻線に接続
される複数の整流回路と、各整流出力を各単位セルに接
続する充電回路とを備え、トランスの一次巻線をスイッ
チ手段によりスイッチングして得られる各二次巻線の定
電力出力を整流し直列に接続して構成したコンデンサ電
池の各単位セルを充電するので、単位セルの電池電圧が
低いと充電電流は大きく、電池電圧が高いと充電電流は
小さくなり、自動的に均等に充電することができる。し
かも、複数直列したコンデンサ電池を充電するので、鉛
電池等と異なり複数のコンデンサ電池の直列接続両端で
充電終了電圧を検出して充電終了電圧になるまで定格値
以内の充電電流を供給することにより、各コンデンサ電
池が過充電されることなく、均等に充電することができ
る。
【００３３】したがって、本発明は、例えば２００Ｖ必
要な用途であれば、４８Ｖ組セルを４個、あるいは２４
Ｖ組セルを８個直列にして使用するコンデンサ電池の急
速充電法として有効である。また、充電のための接栓数
は増えるなどのデメリットはあるものの、既に述べたよ
うに極端な小型化、軽量化が要求され、且つ急速充電が
必要な用途にも有効である。このような充電のための接
栓数の増加も、電気自動車など電池と急速充電器が一体
となっているような用途では、電池を取り外すことがな
いため、問題ではなくなる。
要な用途であれば、４８Ｖ組セルを４個、あるいは２４
Ｖ組セルを８個直列にして使用するコンデンサ電池の急
速充電法として有効である。また、充電のための接栓数
は増えるなどのデメリットはあるものの、既に述べたよ
うに極端な小型化、軽量化が要求され、且つ急速充電が
必要な用途にも有効である。このような充電のための接
栓数の増加も、電気自動車など電池と急速充電器が一体
となっているような用途では、電池を取り外すことがな
いため、問題ではなくなる。
【図１】 バック・ブースト型コンバータ方式による本
発明に係るコンデンサ電池の充電法の１実施例を説明す
るための図である。
発明に係るコンデンサ電池の充電法の１実施例を説明す
るための図である。
【図２】 バック・ブースト型コンバータ方式による本
発明に係るコンデンサ電池の充電法の他の実施例を示す
図である。
発明に係るコンデンサ電池の充電法の他の実施例を示す
図である。
【図３】 各コンデンサ電池の電圧変化をオシロスコー
プの波形で示す図である。
プの波形で示す図である。
【図４】 カレント・フェッド型コンバータ方式による
本発明に係るコンデンサ電池の充電法の１実施例を示す
図である。
本発明に係るコンデンサ電池の充電法の１実施例を示す
図である。
【図５】 カレント・フェッド型コンバータ方式による
本発明に係るコンデンサ電池の充電法の他の実施例を示
す図である。
本発明に係るコンデンサ電池の充電法の他の実施例を示
す図である。
【図６】 本発明に係るコンデンサ電池の充電法の他の
実施例を示す図である。
実施例を示す図である。
【図７】 充電時にコンデンサ電圧を均等に分割する回
路の構成例を示す図である。
路の構成例を示す図である。
【図８】 過電圧を防止する回路の構成例を示す図であ
る。
る。
【図９】 充電電流をバイパスする充電制限回路を設け
た構成例を示す図である。
た構成例を示す図である。
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３…コンデンサ電池、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ
６、Ｃ７…平滑用コンデンサ、１〜１０…端子、Ｔ１…
トランス、ｎ１…一次巻線、ｎ２、ｎ３、ｎ４…二次巻
線、ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３、ＣＲ７、ＣＲ８…整流装
置、ＳＷ１、ＳＷ２…スイッチ手段
６、Ｃ７…平滑用コンデンサ、１〜１０…端子、Ｔ１…
トランス、ｎ１…一次巻線、ｎ２、ｎ３、ｎ４…二次巻
線、ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３、ＣＲ７、ＣＲ８…整流装
置、ＳＷ１、ＳＷ２…スイッチ手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山岸 政章 神奈川県横浜市神奈川区台町２−５ 株 式会社パワーシステム内 (72)発明者 清水 正明 神奈川県横浜市神奈川区台町２−５ 株 式会社パワーシステム内 (72)発明者 岡村 廸夫 神奈川県横浜市南区南太田町３丁目303 番の24 (56)参考文献 特開 昭63−314132（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−322132（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−261452（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−170660（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−322491（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−322492（ＪＰ，Ａ) 米国特許5003244（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 10/42 - 10/48 H02J 1/00 - 1/16 H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36
Claims (6)
- 【請求項１】 コンデンサを用い複数個の単位セルを直
列に接続して構成したコンデンサ電池を充電するコンデ
ンサ電池の充電法であって、密結合した複数の二次巻線
を有するトランスを用いて一次巻線をスイッチ手段によ
りスイッチングし、各二次巻線にそれぞれ整流回路と平
滑コンデンサよりなる整流・平滑回路を接続し、該整流
・平滑回路の各出力をそれぞれ各単位セルに対応させて
前記直列接続点の一点で各単位セル毎に並列に接続し
て、各二次巻線の定電力出力を整流・平滑して各単位セ
ルを充電すると共に、コンデンサ電池の端子間より充電
電圧を検出して充電を制御することを特徴とするコンデ
ンサ電池の充電法。 - 【請求項２】 各コンデンサ電池の充電電流と直列接続
したコンデンサ電池の直列接続両端での充電終了電圧を
検出して定格値以内の充電電流で充電終了電圧になるま
で前記スイッチ手段のスイッチングを制御することを特
徴とする請求項１記載のコンデンサ電池の充電法。 - 【請求項３】 コンデンサを用い複数個の単位セルを直
列に接続して構成したコンデンサ電池を充電するコンデ
ンサ電池の充電装置であって、密結合した複数の二次巻
線を有するトランスと、該トランスの一次巻線に接続さ
れるスイッチ手段と、該トランスの各二次巻線にそれぞ
れ接続される複数の整流回路と、各整流回路の出力を平
滑する複数の平滑コンデンサと、各平滑コンデンサの平
滑出力を各単位セルに対応させて前記直列接続点の一点
で各単位セル毎に並列に接続する充電回路と、コンデン
サ電池の端子間より充電電圧を検出して前記スイッチン
グ手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする
コンデンサ電池の充電装置。 - 【請求項４】 前記トランスと前記スイッチ手段と前記
各整流回路により磁気的に密結合した複数の二次巻線の
インダクタンスに磁束として蓄えられるエネルギーを放
出するバック・ブースト型コンバータを構成したことを
特徴とする請求項３記載のコンデンサ電池の充電装置。 - 【請求項５】 前記トランスの一次巻線にチョークコイ
ルを直列に挿入して前記トランスと前記スイッチ手段と
整流回路からなるフォワード・コンバータを組み合わ
せ、電流出力特性を持ったカレント・フェッド型コンバ
ータを構成したことを特徴とする請求項３記載のコンデ
ンサ電池の充電装置。 - 【請求項６】 各コンデンサ電池の充電回路の充電電流
と直列接続したコンデンサ電池の直列接続両端での充電
終了電圧を検出して前記スイッチ手段のスイッチングを
制御する制御手段を有することを特徴とする請求項３記
載のコンデンサ電池の充電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01505595A JP3238841B2 (ja) | 1995-02-01 | 1995-02-01 | コンデンサ電池の充電法及び充電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01505595A JP3238841B2 (ja) | 1995-02-01 | 1995-02-01 | コンデンサ電池の充電法及び充電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08214454A JPH08214454A (ja) | 1996-08-20 |
| JP3238841B2 true JP3238841B2 (ja) | 2001-12-17 |
Family
ID=11878159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01505595A Expired - Fee Related JP3238841B2 (ja) | 1995-02-01 | 1995-02-01 | コンデンサ電池の充電法及び充電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3238841B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW492021B (en) | 1999-11-05 | 2002-06-21 | Tokin Corp | Electrical energy storage provided with cell energy adjusting device and adjust method of cell energy |
| JP3364836B2 (ja) * | 2000-10-19 | 2003-01-08 | 富士重工業株式会社 | 電圧イコライザ装置およびその方法 |
| JP4875320B2 (ja) * | 2005-06-30 | 2012-02-15 | 富士重工業株式会社 | 蓄電素子の電圧均等化装置 |
| JP2007104802A (ja) * | 2005-10-04 | 2007-04-19 | Toshiba Tec Corp | 充電装置および電気掃除機 |
| JP2008236826A (ja) * | 2007-03-16 | 2008-10-02 | Cooper Technologies Co | 電圧不平衡を制御するためのコイルレス回路を有するシステム、コンデンサ保護・平衡化回路モジュールおよびコンデンサデバイス |
| ES2351373T3 (es) * | 2008-02-27 | 2011-02-03 | Abb Schweiz Ag | Sistema de energía que comprende una turbina de potencia eólica o una turbina de potencia hidráulica. |
| JP5553061B2 (ja) * | 2011-06-30 | 2014-07-16 | 株式会社豊田自動織機 | セルバランス装置 |
| EP2592712A1 (en) * | 2011-11-14 | 2013-05-15 | Schneider Electric Buildings LLC | Circuit and method for charging at least two serially connected capacitors |
| US20220416549A1 (en) * | 2019-03-21 | 2022-12-29 | Hefei Gotion High-Tech Power Energy Co., Ltd. | Active equalization circuit, battery management system, power source system, and electronic device |
-
1995
- 1995-02-01 JP JP01505595A patent/JP3238841B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08214454A (ja) | 1996-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kutkut et al. | Design considerations for charge equalization of an electric vehicle battery system | |
| US11394307B2 (en) | Resonant power converters and control methods for wide input and output voltage ranges | |
| EP0768748B1 (en) | Input harmonic current corrected AC-to-DC converter with multiple coupled primary windings | |
| US6664762B2 (en) | High voltage battery charger | |
| US6590370B1 (en) | Switching DC-DC power converter and battery charger for use with direct oxidation fuel cell power source | |
| US5600546A (en) | Input harmonic current corrected AC-to-DC converter with multiple coupled primary windings | |
| JP3328656B2 (ja) | 電池の充電制御装置及び方法 | |
| EP2730017B1 (en) | Isolated boost flyback power converter | |
| US9148063B2 (en) | Reset voltage circuit for a forward power converter | |
| US8964438B2 (en) | Power converter with hold up | |
| JP2002165448A (ja) | 双方向ｄｃ−ｄｃコンバータ | |
| JP3238841B2 (ja) | コンデンサ電池の充電法及び充電装置 | |
| US11431253B2 (en) | Large capacity bidirectional isolated DC-DC converter and control method thereof | |
| US10396677B2 (en) | Forward fed boost converter for flyback switched mode power supply and method thereof | |
| JPH05276750A (ja) | 電源回路 | |
| US6697269B2 (en) | Single-stage converter compensating power factor | |
| JP3244592B2 (ja) | 電池の充電制御方法 | |
| KR100387381B1 (ko) | 고효율의 스위칭모드 전원공급장치 | |
| JP3392214B2 (ja) | 電池の充電制御装置及び方法 | |
| US11757352B2 (en) | Power conversion system for electrically driven mobility device and method for controlling same | |
| JP2903919B2 (ja) | スイッチング電源装置 | |
| JPH0340757A (ja) | スイッチング電源装置 | |
| JP3590153B2 (ja) | スイッチング電源装置 | |
| JP3275856B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| JP2500553B2 (ja) | 電源システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010918 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081005 Year of fee payment: 7 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091005 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091005 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101005 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |