JP3280635B2 - Energy transfer device and power storage system - Google Patents
Energy transfer device and power storage systemInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、複数のエネルギー
蓄積手段に接続されて、そのエネルギー蓄積手段相互間
においてエネルギーを移送するエネルギー移送装置およ
び蓄電システムに関し、詳しくは、複数のエネルギー蓄
積手段の両端電圧を平均化するのに適したエネルギー移
送装置および蓄電システムに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention is connected to a plurality of energy storage means, Oyo energy transfer device for transferring energy between the energy storage means mutually
It relates fine power storage system, and more particularly to a energy transfer device and the power storage system suitable for averaging the voltage across the plurality of energy storage means.
【0002】[0002]
【従来の技術】この種のエネルギー移送装置として、例
えば、特開平7−322516号公報に記載された移送
装置61が従来から知られている。この移送装置61
は、図11に示すように、複数のコンデンサC1〜C4
のうちの任意の1つの蓄積エネルギーを他のコンデンサ
に移送することによってコンデンサC1〜C4の蓄積エ
ネルギーを平均化可能に構成されている。具体的には、
移送装置61は、コンデンサC1に並列接続されたチョ
ークコイルL1およびスイッチSW1の直列回路と、チ
ョークコイルL1を介してコンデンサC2に接続された
スイッチSW21と、コンデンサC2に並列接続された
チョークコイルL2およびスイッチSW22の直列回路
と、コンデンサC3に並列接続されたチョークコイルL
3およびスイッチSW31の直列回路と、チョークコイ
ルL2を介してコンデンサC3に接続されたスイッチS
W32と、チョークコイルL3を介してコンデンサC4
に接続されたスイッチSW4とを備えている。2. Description of the Related Art As this type of energy transfer device, for example, a transfer device 61 described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-322516 has been conventionally known. This transfer device 61
Represents a plurality of capacitors C1 to C4 as shown in FIG.
The stored energy of the capacitors C1 to C4 can be averaged by transferring any one of the stored energy to another capacitor. In particular,
The transfer device 61 includes a series circuit of a choke coil L1 and a switch SW1 connected in parallel to the capacitor C1, a switch SW21 connected to the capacitor C2 via the choke coil L1, and a choke coil L2 connected in parallel to the capacitor C2. A series circuit of the switch SW22 and a choke coil L connected in parallel to the capacitor C3.
3 and a switch S31 connected to a capacitor C3 via a choke coil L2.
W32 and a capacitor C4 via a choke coil L3.
And a switch SW4 connected to the switch SW4.
【0003】この移送装置61では、例えば、コンデン
サC4の蓄積エネルギーをコンデンサC1に移送する際
には、まず、スイッチSW4をオン状態に制御する。こ
の際には、同図に示すように電流I61が流れることによ
ってチョークコイルL3が励磁される。次いで、スイッ
チSW4およびスイッチSW31を同時にオフ状態およ
びオン状態にそれぞれ制御することにより、チョークコ
イルL3の励磁エネルギーに基づく電流I62が流れてコ
ンデンサC3が充電される。次に、スイッチSW31を
オフ状態に制御した後、スイッチSW32をオン状態に
制御する。これにより、電流I63が流れることによって
チョークコイルL2が励磁される。続いて、スイッチS
W32およびスイッチSW22を同時にオフ状態および
オン状態にそれぞれ制御することにより、チョークコイ
ルL2の励磁エネルギーに基づく電流I64が流れてコン
デンサC2が充電される。次いで、スイッチSW22を
オフ状態に制御した後、スイッチSW21をオン状態に
制御する。これにより、電流I65が流れることによって
チョークコイルL1が励磁される。最後に、スイッチS
W21およびスイッチSW1を同時にオフ状態およびオ
ン状態にそれぞれ制御することにより、チョークコイル
L1の励磁エネルギーに基づく電流I66が流れてコンデ
ンサC1が充電される。この結果、コンデンサC4の蓄
積エネルギーがコンデンサC1に移送される。In the transfer device 61, for example, when transferring the energy stored in the capacitor C4 to the capacitor C1, the switch SW4 is first turned on. At this time, the current I61 flows to excite the choke coil L3 as shown in FIG. Next, by simultaneously controlling the switch SW4 and the switch SW31 to the off state and the on state, respectively, a current I62 based on the excitation energy of the choke coil L3 flows, and the capacitor C3 is charged. Next, after the switch SW31 is turned off, the switch SW32 is turned on. Thus, the current I63 flows to excite the choke coil L2. Then, switch S
By simultaneously controlling the W32 and the switch SW22 to the off state and the on state, respectively, a current I64 based on the excitation energy of the choke coil L2 flows, and the capacitor C2 is charged. Next, after the switch SW22 is turned off, the switch SW21 is turned on. As a result, the current I65 flows to excite the choke coil L1. Finally, switch S
By simultaneously controlling the W21 and the switch SW1 to the off state and the on state, respectively, a current I66 based on the excitation energy of the choke coil L1 flows, and the capacitor C1 is charged. As a result, the energy stored in the capacitor C4 is transferred to the capacitor C1.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
移送装置61には、以下の問題点がある。すなわち、移
送装置61では、例えば、コンデンサC4からコンデン
サC3にエネルギーを移送する際に、スイッチSW4お
よびスイッチSW31を同時にオフ状態およびオン状態
に制御する必要がある。この場合、スイッチSW4のオ
フ状態に先立ってスイッチSW31がオン状態に制御さ
れると、コンデンサC3,C4がスイッチSW4,SW
31を介して短絡することによって、両コンデンサC
3,C4の蓄積エネルギーが損失する。一方、スイッチ
SW31のオン状態に先立ってスイッチSW4がオフ状
態に制御されると、スイッチSW4の両端に極めて高電
圧が発生することによって、スイッチSW4が破損す
る。このように、従来の移送装置61には、スイッチS
1〜SW4のオン/オフ制御のタイミングが少しでもず
れると、回路の短絡や回路部品の破損を招くと共にエネ
ルギーを移送することができないという問題点がある。However, the conventional transfer device 61 has the following problems. That is, in the transfer device 61, for example, when transferring energy from the capacitor C4 to the capacitor C3, it is necessary to simultaneously control the switch SW4 and the switch SW31 to the off state and the on state. In this case, if the switch SW31 is controlled to the on state prior to the off state of the switch SW4, the capacitors C3 and C4 become the switches SW4 and SW4.
By short-circuiting through both capacitors C
3, C4 stored energy is lost. On the other hand, if the switch SW4 is turned off before the switch SW31 is turned on, an extremely high voltage is generated across the switch SW4, and the switch SW4 is damaged. As described above, the conventional transfer device 61 includes the switch S
If the timing of the on / off control of the switches 1 to 4 is slightly shifted, there is a problem that a short circuit of the circuit or damage of the circuit components is caused and energy cannot be transferred.
【0005】また、コンデンサC4からコンデンサC1
にエネルギーを移送する際に、スイッチSW4〜SW1
を正確なタイミングで何度もオン/オフ制御しなければ
ならない。このため、移送装置61には、スイッチの制
御が煩雑であるという問題点もある。[0005] Also, the capacitor C4 is
Switches SW4 to SW1 when transferring energy to
Must be controlled on and off many times with precise timing. For this reason, the transfer device 61 also has a problem that the control of the switches is complicated.
【0006】さらに、移送装置61では、4つのコンデ
ンサC1〜C4相互間においてエネルギーを移送するた
めに6つのスイッチSW1〜SW4を使用する必要があ
る。この場合、多数のコンデンサ相互間でのエネルギー
移送を考えると、スイッチの数は、そのコンデンサの数
の約2倍となる。このため、従来の移送装置61には、
スイッチ数が多く、高価で大型化するという問題点もあ
る。Further, in the transfer device 61, it is necessary to use six switches SW1 to SW4 for transferring energy between the four capacitors C1 to C4. In this case, considering the energy transfer between a number of capacitors, the number of switches is about twice that of the capacitors. For this reason, in the conventional transfer device 61,
There is also a problem that the number of switches is large, and it is expensive and large.
【0007】本発明は、かかる問題点を解決すべくなさ
れたものであり、高い信頼性を有し確実かつ容易にエネ
ルギーを移送することができ、加えて安価で小型に構成
できるエネルギー移送装置および蓄電システムを提供す
ることを主目的とする。[0007] The present invention has been made to solve the above problems, it can be transported surely and easily energy has high reliability, energy transfer devices and can be configured compact and inexpensive addition The main purpose is to provide a power storage system .
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく請
求項1記載のエネルギー移送装置は、第1〜第N(Nは
2以上の整数)のエネルギー蓄積手段相互間においてエ
ネルギーを移送可能に構成されたエネルギー移送装置で
あって、第1〜第Nの巻線を有するリーケージトランス
と、互いに同期してそれぞれスイッチング制御される第
1〜第Nのスイッチ手段とを備え、第L(Lは1〜Nの
それぞれ)の巻線と第Lのスイッチ手段とを直列接続し
てなる直列回路を第Lのエネルギー蓄積手段に並列接続
可能に構成され、各スイッチ手段がオンの時に各巻線お
よびリーケージトランスのリーケージインダクタンスを
介して電流が流れることによって第1〜第Nのエネルギ
ー蓄積手段相互間においてエネルギーが移送されること
を特徴とする。この場合、リーケージトランスは、鉄心
にギャップを形成したり、各巻線の磁気的結合を適度に
保つことによって容易に構成することができる。また、
エネルギー蓄積手段は、二次電池またはコンデンサで構
成され、二次電池には、リチウムイオン電池やリチウム
ポリマ電池などが含まれ、コンデンサには、電気二重層
コンデンサなどが含まれる。さらにスイッチ手段は、電
界効果トランジスタまたはバイポーラトランジスタで構
成される。According to a first aspect of the present invention, there is provided an energy transfer device capable of transferring energy between first to Nth (N is an integer of 2 or more) energy storage means. An energy transfer device comprising: a leakage transformer having first to N-th windings; and first to N-th switch means, each of which is switching-controlled in synchronization with each other, and wherein an L-th (L is 1 to N) and the L-th switch means are connected in series with each other, so that a series circuit can be connected in parallel to the L-th energy storage means .
And the leakage inductance of the leakage transformer
Through the first through Nth energies
Energy is characterized Rukoto are transported between over storage means another. In this case, the leakage transformer can be easily formed by forming a gap in the iron core or keeping the magnetic coupling of each winding at an appropriate level. Also,
The energy storage means is constituted by a secondary battery or a capacitor. The secondary battery includes a lithium ion battery, a lithium polymer battery, and the like, and the capacitor includes an electric double layer capacitor and the like. Further, the switch means is constituted by a field effect transistor or a bipolar transistor.
【0009】請求項2記載のエネルギー移送装置は、請
求項1記載のエネルギー移送装置におて、第1〜第Nの
エネルギー蓄積手段が直列接続されて構成され、リーケ
ージトランスは、エネルギー放出用巻線をさらに備え、
エネルギー放出用巻線と一方向性素子とからなる磁気リ
セット用の回路で磁気リセットされ、磁気リセット用の
回路は、第1〜第Nのエネルギー蓄積手段を充電する電
流を通過させる向きで一方向性素子をエネルギー放出用
巻線に直列接続して構成され、かつ直列接続された第1
〜第Nのエネルギー蓄積手段の両端に接続されることを
特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the energy transfer device of the first aspect, the first to N-th energy storage means are connected in series, and the leakage transformer includes an energy discharge winding. Further equipped with lines,
Magnetic reset is performed by a magnetic reset circuit including an energy discharging winding and a unidirectional element, and the magnetic reset circuit is unidirectional in a direction in which a current for charging the first to Nth energy storage units is passed. A first element connected in series with an energy emitting winding and connected in series with the energy emitting winding.
To Nth energy storage means.
【0010】請求項3記載のエネルギー移送装置は、請
求項1記載のエネルギー移送装置において、第1〜第N
のエネルギー蓄積手段が直列接続されて構成され、リー
ケージトランスは、第(N+1)の巻線をさらに備え、
第2〜第(N+1)の巻線と第1〜第Nの一方向性素子
とからなる磁気リセット用の回路で磁気リセットされ、
磁気リセット用の回路は、第Lのエネルギー蓄積手段を
充電する電流を通過させる向きで第Lの一方向性素子を
第(L+1)の巻線に直列接続した第1〜第Nの直列回
路で構成され、第Lの直列回路は、第Lのエネルギー蓄
積手段の両端に接続されることを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided the energy transfer device according to the first aspect, wherein the first to Nth energy transfer devices are provided.
Energy storage means are connected in series, the leakage transformer further comprises an (N + 1) th winding,
Magnetically reset by a magnetic reset circuit including second to (N + 1) th windings and first to Nth unidirectional elements;
The magnetic reset circuit is a first to N-th series circuits in which an L-th unidirectional element is connected in series to an (L + 1) -th winding in a direction for passing a current for charging an L-th energy storage means. And the L-th series circuit is connected to both ends of the L-th energy storage means.
【0011】請求項4記載のエネルギー移送装置は、請
求項1記載のエネルギー移送装置において、第1〜第N
のエネルギー蓄積手段が直列接続されて構成され、リー
ケージトランスは、第1〜第Nの巻線にそれぞれ直列接
続された第1〜第Nのエネルギー放出用巻線をさらに備
え、第1〜第Nのエネルギー放出用巻線と第1〜第Nの
一方向性素子とからなる磁気リセット用の回路で磁気リ
セットされ、磁気リセット用の回路は、第Lのエネルギ
ー蓄積手段を充電する電流を通過させる向きで第Lの一
方向性素子を第Lのエネルギー放出用巻線に直列接続し
た第1〜第Nの直列回路で構成され、第Lの直列回路
は、第Lのエネルギー蓄積手段の両端に接続されること
を特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the energy transfer device according to the first aspect, wherein
Energy storage means are connected in series, and the leakage transformer further includes first to N-th energy discharging windings connected in series to the first to N-th windings, respectively. Is magnetically reset by a magnetic reset circuit including the first energy release winding and the first to Nth unidirectional elements, and the magnetic reset circuit passes a current for charging the Lth energy storage means. L-direction unidirectional elements are connected in series to the L-th energy emission winding, and are configured by first to N-th series circuits, and the L-th series circuit is provided at both ends of the L-th energy storage means. It is characterized by being connected.
【0012】請求項5記載のエネルギー移送装置は、請
求項1から4のいずれかに記載のエネルギー移送装置に
おいて、第1〜第Nの巻線は、同一巻数でそれぞれ構成
されていることを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the energy transfer device according to any one of the first to fourth aspects, the first to N-th windings are each configured with the same number of turns. And
【0013】請求項6記載の蓄電システムは、第1〜第
N(Nは2以上の整数)のエネルギー蓄積手段と、第1
〜第Nのエネルギー蓄積手段各々の少なくとも一端同士
が非接続の状態で各エネルギー蓄積手段相互間において
エネルギーを移送可能に構成されたエネルギー移送装置
とを備えた蓄電システムであって、エネルギー移送装置
は、第1〜第Nの巻線を有するトランスと、互いに同期
してそれぞれスイッチング制御される第1〜第Nのスイ
ッチ手段とを備え、第L(Lは1〜Nのそれぞれ)の巻
線と第Lのスイッチ手段とを直列接続してなる直列回路
を第Lのエネルギー蓄積手段に並列接続可能に構成さ
れ、各スイッチ手段がオンの時に各巻線を介して電流が
流れることによって第1〜第Nのエネルギー蓄積手段相
互間においてエネルギーを移送することを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a power storage system comprising:
N (N is an integer of 2 or more) energy storage means;
To at least one end of each of the Nth energy storage means
Are not connected between each energy storage means
Energy transfer device configured to transfer energy
And an energy transfer device.
Is synchronized with the transformer having the first to Nth windings.
And the first to Nth switches, each of which is switching-controlled.
L-th (L is 1 to N) winding means
Series circuit comprising a line and L-th switch means connected in series
In parallel with the L-th energy storage means.
When each switch means is on, current flows through each winding.
The first to Nth energy storage means phases by flowing
It is characterized by transferring energy between each other.
【0014】請求項7記載の蓄電システムは、請求項6
記載の蓄電システムにおいて、トランスは、第1〜第N
の巻線にそれぞれ直列接続された第1〜第Nのエネルギ
ー放出用巻線をさらに備え、第1〜第Nのエネルギー放
出用巻線と第1〜第Nの一方向性素子とからなる磁気リ
セット用の回路で磁気リセットされ、磁気リセット用の
回路は、第Lのエネルギー蓄積手段を充電する電流を通
過させる向きで第Lの一方向性素子を第Lのエネルギー
放出用巻線に直列接続した第1〜第Nの直列回路で構成
され、第Lの直列回路は、第Lのエネルギー蓄積手段の
両端に接続されることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a power storage system.
In the power storage system described above, the transformer includes first to Nth
To the N-th energy respectively connected in series to the
-Further comprising a winding for discharging the first to Nth energy
A magnetic coil comprising an output winding and first to Nth unidirectional elements.
Magnetic reset by the set circuit
The circuit passes a current that charges the Lth energy storage means.
The Lth unidirectional element in the Lth energy
Consists of 1st to Nth series circuits connected in series to the discharge winding
And the L-th series circuit is connected to the L-th energy storage means.
It is characterized by being connected to both ends.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係るエネルギー移送装置および蓄電システムの好適
な実施の形態について説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of an energy transfer device and a power storage system according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【0016】最初に、本発明に係るエネルギー移送装置
の動作原理について、図1を参照して説明する。First, the operating principle of the energy transfer device according to the present invention will be described with reference to FIG.
【0017】同図に示すように、移送装置1は、例え
ば、エネルギー蓄積手段としての4つのコンデンサCa
〜Cd(以下、区別しないときには、「コンデンサC」
という)相互間でのエネルギーの移送を可能に構成され
ている。具体的には、移送装置1は、巻線3a〜3d
(以下、区別しないときには、「巻線3」という)を有
するトランス2を備えている。このトランス2は、各巻
線3の抵抗成分が0Ωで、かつリーケージインダクタン
スがなく、しかも励磁電流のない理想トランスとして機
能すると仮定する。また、各巻線3a〜3dは、鉄心に
よって互いに磁気的結合されており、巻数Na,Nb,
Nc,Ndでそれぞれ巻き回されている。さらに、移送
装置1は、各巻線3a〜3dの巻終わり側端部とコンデ
ンサCa〜Cdのマイナス側端子との間にそれぞれ接続
されるスイッチSa〜Sd(以下、区別しないときに
は、「スイッチS」という)を備えている。この場合、
各スイッチSa〜Sdは、例えばFETやバイポーラト
ランジスタで構成され、図外のスイッチング制御回路に
よって互いに同期してオン/オフ制御される。As shown in FIG. 1, the transfer device 1 includes, for example, four capacitors Ca as energy storage means.
To Cd (hereinafter referred to as “capacitor C”
It is configured to transfer energy between each other. Specifically, the transfer device 1 includes the windings 3a to 3d
(Hereinafter referred to as “winding 3” when not distinguished). It is assumed that the transformer 2 functions as an ideal transformer having a resistance component of each winding 3 of 0Ω, no leakage inductance, and no excitation current. The windings 3a to 3d are magnetically coupled to each other by an iron core, and the number of windings Na, Nb,
It is wound by Nc and Nd, respectively. Further, the transfer device 1 includes switches Sa to Sd (hereinafter, when not distinguished, “switch S” connected between the winding end side ends of the windings 3a to 3d and the negative terminals of the capacitors Ca to Cd, respectively. ). in this case,
Each of the switches Sa to Sd is composed of, for example, an FET or a bipolar transistor, and is turned on / off in synchronization with each other by a switching control circuit (not shown).
【0018】この移送装置1では、各巻線3の各巻始め
側端部と、対応する各スイッチSの固定接点とをコンデ
ンサCa〜Cdの両端にそれぞれ接続し、その状態で、
スイッチング制御回路が各スイッチSa〜Sdをスイッ
チング制御する。この際には、コンデンサCa〜Cdの
端子間電圧VCa〜VCdと、巻線3の巻数Na〜Ndとの
間には、下記の式が成立する。 VCa:VCb:VCc:VCd=Na:Nb:Nc:Nd・・・式In this transfer device 1, the winding start side ends of the windings 3 and the fixed contacts of the corresponding switches S are connected to both ends of the capacitors Ca to Cd, respectively.
A switching control circuit controls switching of each of the switches Sa to Sd. At this time, the following equation is established between the voltages VCa-VCd between the terminals of the capacitors Ca-Cd and the number of turns Na-Nd of the winding 3. VCa: VCb: VCc: VCd = Na: Nb: Nc: Nd formula
【0019】したがって、スイッチSa〜Sdのスイッ
チング時には、各コンデンサCa〜Cd相互間において
エネルギーの移転が行われる。具体的に、例えば、コン
デンサCaの端子間に上記式に規定される電圧よりも
高電圧が印加された場合を例に挙げて説明する。各スイ
ッチSa〜Sdがオン状態に制御されると、コンデンサ
Caの端子間電圧VCaのみが上記式に応じた電圧より
も高電圧のため、コンデンサCaのプラス側端子、巻線
3a、スイッチSaおよびコンデンサCaのマイナス側
端子からなる電流経路を電流が流れる。この場合、巻線
3aにコンデンサCaの端子間電圧VCaと等しい値の電
圧Vaが発生し、他の巻線3b〜3dには、巻線3aの
巻数Naとの比率に応じた値の電圧Vb〜Vdがそれぞ
れ発生する。具体的には、巻線3bには、値(電圧Va
×Nb/Na)の電圧Vbが発生し、巻線3cには、値
(電圧Va×Nc/Na)の電圧Vcが発生し、巻線3
dには、値(電圧Va×Nd/Na)の電圧Vdが発生
する。Therefore, when the switches Sa to Sd are switched, energy is transferred between the capacitors Ca to Cd. Specifically, for example, a case where a voltage higher than the voltage defined by the above equation is applied between the terminals of the capacitor Ca will be described as an example. When each of the switches Sa to Sd is controlled to be turned on, only the voltage VCa between the terminals of the capacitor Ca is higher than the voltage according to the above equation, so the plus terminal of the capacitor Ca, the winding 3a, the switch Sa and A current flows through a current path including the negative terminal of the capacitor Ca. In this case, a voltage Va having a value equal to the voltage VCa between terminals of the capacitor Ca is generated in the winding 3a, and a voltage Vb having a value corresponding to a ratio of the winding number Na of the winding 3a to the other windings 3b to 3d. To Vd. Specifically, the value (voltage Va) is applied to the winding 3b.
× Nb / Na), and a voltage Vc of a value (voltage Va × Nc / Na) is generated in the winding 3c.
At d, a voltage Vd having a value (voltage Va × Nd / Na) is generated.
【0020】この場合、各電圧Vb〜Vdは、対応する
各端子間電圧VCb〜VCdよりもそれぞれ高電圧となる。
このため、各電圧Vb〜Vdに基づく電流が、巻線3、
コンデンサCおよびスイッチSからなる電流経路を流れ
続けて各コンデンサCb〜Cdをそれぞれ充電する。次
いで、各電圧Vb〜Vdと対応する各端子間電圧VCb〜
VCdとが等しい電圧に達したコンデンサCから順次充電
が停止され、最終的には、上記式が満足される。この
結果、コンデンサCaから他のコンデンサCb〜Cdへ
のエネルギーの分散移転が行われる。In this case, each of the voltages Vb to Vd is higher than the corresponding inter-terminal voltage VCb to VCd.
Therefore, the current based on each of the voltages Vb to Vd is
Each of the capacitors Cb to Cd is charged by continuing to flow through the current path including the capacitor C and the switch S. Next, the voltages Vb-Vd and the voltages VCb-
The charging is sequentially stopped from the capacitor C which has reached the voltage equal to VCd, and finally the above expression is satisfied. As a result, the energy is dispersedly transferred from the capacitor Ca to the other capacitors Cb to Cd.
【0021】このように、この移送装置1によれば、エ
ネルギー蓄積手段と同数の巻線3およびスイッチSで構
成することができるため、回路部品数を少なくすること
ができる結果、装置の小型、低価格化を達成することが
できる。また、スイッチSa〜Sdを同期してスイッチ
ング制御するだけでよいため、その制御が容易になると
共に、短絡事故を招くことがないため、コンデンサCa
〜Cd相互間でのエネルギーの移転を高い信頼性で確実
に行うことができる。As described above, according to the transfer device 1, the number of windings 3 and the number of switches S can be the same as that of the energy storage means, so that the number of circuit components can be reduced. A low price can be achieved. Further, since it is only necessary to perform switching control synchronously with the switches Sa to Sd, the control is facilitated, and a short circuit accident is not caused.
To Cd can be reliably transferred with high reliability.
【0022】次に、現実的なトランスを用いた実際の回
路構成について、図2を参照して説明する。なお、以
下、移送装置1と同一の構成要素については同一の符号
を付して重複した説明を省略し、同一の動作についても
重複した説明を省略する。Next, an actual circuit configuration using a realistic transformer will be described with reference to FIG. Hereinafter, the same components as those of the transfer device 1 will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted, and redundant description of the same operation will be omitted.
【0023】同図に示すように、移送装置11は、各巻
線3a〜3dにそれぞれ直列接続されたリセット用巻線
(本発明におけるエネルギー放出用巻線に相当する)4
a〜4d(以下、区別しないときには、「リセット用巻
線4」という)を有するトランス2aと、リセット電流
放出用のダイオード5a〜5d(以下、区別しないとき
には、「ダイオード5」という)とを備えている。な
お、各巻線3a〜3dは、予め規定した各コンデンサC
a〜Cdの端子間電圧VCa〜VCdが上記式を満足する
比率の巻数Na〜Ndでそれぞれ巻き回される。また、
各リセット用巻線4a〜4dは、下記の式を満たす巻
数NA〜NDでそれぞれ巻き回される。 NA/Na=NB/Nb=NC/Nc=ND/Nd・・・式 この場合、比率(NA/Na)は、スイッチSのオフ期
間においてトランス2aが確実に磁気リセットされるよ
うに定められる。As shown in FIG. 1, the transfer device 11 includes a reset winding (corresponding to an energy emitting winding in the present invention) 4 connected in series to each of the windings 3a to 3d.
a to 4d (hereinafter, referred to as "reset winding 4" when not distinguished) and reset current emitting diodes 5a to 5d (hereinafter, referred to as "diode 5" when not distinguished). ing. Each of the windings 3a to 3d is connected to a predetermined capacitor C
The voltages VCa to VCd between the terminals a to Cd are respectively wound with the number of turns Na to Nd satisfying the above expression. Also,
Each of the reset windings 4a to 4d is wound with the number of turns NA to ND satisfying the following equation. NA / Na = NB / Nb = NC / Nc = ND / Nd Expression In this case, the ratio (NA / Na) is determined so that the transformer 2a is magnetically reset during the OFF period of the switch S.
【0024】この移送装置11では、スイッチSa〜S
dがオンの時には、上記移送装置1と同様にして、上記
式で規定される電圧よりも高電圧のコンデンサCのプ
ラス側端子からマイナス端子側に向けて電流が流れるこ
とにより、各コンデンサCa〜Cdの各端子間電圧VCa
〜VCdが上記式を満たすようにエネルギーが移送され
る。一方、実際のトランス2aでは、励磁電流が流れる
ため、スイッチSがオンの時には、トランス2aが磁化
される。次いで、スイッチSa〜Sdのオフの時には、
同図に示すように、各巻線3a〜3dおよび各リセット
用巻線4a〜4dに電圧Va〜Vd,VA〜VDがそれ
ぞれ発生する。この場合には、各巻線3a〜3dが共通
する鉄心によって磁気的に結合されているため、各巻線
には、トランス2aの励磁エネルギーに基づいて、その
巻数比に応じた電圧が発生する。この際には、スイッチ
Sが巻線3の誘起電圧に基づく電流の通過を阻止するた
め、各リセット用巻線4に誘起した電圧VA〜VDに基
づく電流Ia〜Idが、各リセット用巻線4、コンデン
サCおよびダイオード5を介してそれぞれ放出される。
なお、この際には、リセット用巻線4の誘起電圧に対す
る端子間電圧VCa〜VCdの電圧差が大きい順に、リセッ
ト用巻線4からコンデンサCに対してエネルギーが放出
される。In the transfer device 11, the switches Sa to S
When d is on, a current flows from the positive terminal to the negative terminal of the capacitor C having a voltage higher than the voltage defined by the above equation in the same manner as in the transfer device 1, whereby each of the capacitors Ca to Voltage VCa between each terminal of Cd
Energy is transferred so that ~ VCd satisfies the above equation. On the other hand, since the exciting current flows in the actual transformer 2a, when the switch S is turned on , the transformer 2a is magnetized. Then, sometimes off of the switch Sa~Sd,
As shown in the figure, voltages Va to Vd and VA to VD are generated in the windings 3a to 3d and the reset windings 4a to 4d, respectively. In this case, since each of the windings 3a to 3d is magnetically coupled by a common iron core, a voltage corresponding to the turn ratio is generated in each of the windings based on the excitation energy of the transformer 2a. At this time, since the switch S blocks the passage of the current based on the induced voltage of the winding 3, the currents Ia to Id based on the voltages VA to VD induced in the reset windings 4 are applied to the respective reset windings. 4, emitted via the capacitor C and the diode 5, respectively.
In this case, the energy is released from the reset winding 4 to the capacitor C in the descending order of the voltage difference between the terminal voltages VCa to VCd with respect to the induced voltage of the reset winding 4.
【0025】この結果、スイッチSがオフの時にも、上
記式を満たす電圧よりも高電圧のコンデンサCから他
のコンデンサCにエネルギーが移転されることにより、
各端子間電圧VCa〜VCdが上記式を満たすことにな
る。なお、各巻線3の巻数比を同一にした場合には、各
コンデンサCa〜Cdの端子間電圧VCa〜VCdを容易に
同一電圧に平均化することができる。また、比率(NA
/Na)を値1にした場合、スイッチSを50%デュー
ティーでスイッチングすることにより、理論的には、ト
ランス2aの励磁エネルギーは、スイッチSのオフ期間
内ですべて放出される。この結果、トランス2aの磁気
飽和が確実に防止される。As a result, even when the switch S is off , energy is transferred from the capacitor C having a voltage higher than the voltage satisfying the above expression to another capacitor C,
Each terminal voltage VCa to VCd satisfies the above equation. When the turns ratio of each winding 3 is the same, the voltages VCa to VCd between the terminals of the capacitors Ca to Cd can be easily averaged to the same voltage. In addition, the ratio (NA
When / Na) is set to a value of 1, the switch S is switched at a 50% duty, so that the excitation energy of the transformer 2a is theoretically all discharged within the off period of the switch S. As a result, magnetic saturation of the transformer 2a is reliably prevented.
【0026】また、リーケージトランスをトランス2a
に用いた場合、スイッチSがオンの時に各巻線3を介し
て電流が流れる際に、そのリーケージインダクタンスを
介して電流が流れることにより、その電流のピーク値を
適度に制限することができる。The leakage transformer is connected to the transformer 2a.
When the current flows through each winding 3 when the switch S is turned on, the current flows through the leakage inductance, so that the peak value of the current can be appropriately limited.
【0027】次に、移送装置11を充放電装置21に適
用した例について、図3を参照して説明する。Next, an example in which the transfer device 11 is applied to a charging / discharging device 21 will be described with reference to FIG.
【0028】充放電装置21は、エネルギー蓄積手段と
しての直列接続されたN個(Nは2以上の整数)のコン
デンサまたは二次電池(コンデンサと二次電池とが混在
する複合品であってもよい)を充電すると共に、エネル
ギー蓄積手段の蓄積エネルギーを負荷Lに供給する。以
下、エネルギー蓄積手段として、4つの同容量のコンデ
ンサCa〜Cdの直列接続回路を使用して、各コンデン
サCa〜Cdの端子間電圧を同電圧に維持しつつ充電ま
たは放電させる例について説明する。The charging / discharging device 21 may be an N (N is an integer of 2 or more) series-connected capacitors or a secondary battery (a composite product in which a capacitor and a secondary battery are mixed) serving as energy storage means. Good), and the energy stored in the energy storage means is supplied to the load L. Hereinafter, an example will be described in which a series connection circuit of four capacitors Ca to Cd having the same capacity is used as energy storage means to charge or discharge while maintaining the voltage between the terminals of the capacitors Ca to Cd at the same voltage.
【0029】充放電装置21は、電気二重層型のコンデ
ンサCa〜Cd、トランス2b、スイッチSa〜Sd,
S11、ダイオード6および充電器22を備えて構成さ
れている。この場合、トランス2bは、互いに同一の巻
数Na〜Ndで巻き回された4つの巻線3a〜3dと、
巻線3aの例えば4倍の巻数Neで巻き回されたリセッ
ト巻線3eとを備えて構成されている。また、各スイッ
チSa〜Sdは、スイッチS11の切替制御に連動制御
され、充電器22によるコンデンサCに対する充電時、
またはコンデンサCから負荷Lへの放電時にのみ互いに
同期してスイッチング制御され、充電または放電しない
ときにはオフ状態に制御される。さらに、スイッチS1
1は、充電時には、可動接点が充電端子に切替制御さ
れ、放電時には、放電端子に切替制御され、かつ非充電
時および非放電時には、停止端子に切替制御される。ま
た、充電器22は、4つのコンデンサCa〜Cdを充電
するのに十分な電圧を出力可能に構成されている。The charging / discharging device 21 includes electric double layer type capacitors Ca to Cd, a transformer 2b, switches Sa to Sd,
S11, the diode 6 and the charger 22 are provided. In this case, the transformer 2b includes four windings 3a to 3d wound with the same number of turns Na to Nd, and
And a reset winding 3e wound with, for example, four times the winding number Ne of the winding 3a. Further, the switches Sa to Sd are controlled in conjunction with the switching control of the switch S11, and when the charger 22 charges the capacitor C,
Alternatively, the switching control is performed in synchronization with each other only when discharging from the capacitor C to the load L, and is controlled to the off state when charging or discharging is not performed. Further, the switch S1
In 1, the movable contact is switched to a charging terminal during charging, switched to a discharging terminal during discharging, and switched to a stop terminal during non-charging and non-discharging. The charger 22 is configured to output a voltage sufficient to charge the four capacitors Ca to Cd.
【0030】この充電装置21では、充電時において、
各スイッチSがオン状態に制御されると、充電器22の
出力電流は、スイッチS11を介して流れることによ
り、各コンデンサCa〜Cdを充電する。同時に、端子
間電圧が最も高電圧のコンデンサCの蓄積エネルギーに
基づく電流が、そのコンデンサCのプラス側端子、巻線
3、スイッチS、およびそのコンデンサCのマイナス側
端子からなる電流経路を流れることにより、他のコンデ
ンサCの端子間電圧が同一電圧に平均化されると共にト
ランス2bが磁化される。次いで、各スイッチSがオフ
状態に制御されると、トランス2bの蓄積エネルギーに
基づいて、同図に示すように、各巻線3a〜3eに電圧
Va〜Veがそれぞれ誘起する。この場合、各電圧Va
〜Vdに基づく電流は、オフ状態に制御された各スイッ
チSa〜Sdによってその通過がそれぞれ阻止される。
したがって、電圧Veに基づく電流が、巻線3eの巻終
わり側端子、コンデンサCa〜Cd、ダイオード6、お
よび巻線3eの巻始め側端子からなる電流経路を流れる
ことにより、各コンデンサCa〜Cdが充電されると共
にトランス2bが磁気リセットされる。この結果、端子
間電圧が最も高電圧のコンデンサCから他のコンデンサ
Cにエネルギーが分散移転されることにより、各コンデ
ンサCa〜Cdの端子間電圧が同一電圧に平均化され
る。In the charging device 21, during charging,
When each switch S is turned on, the output current of the charger 22 flows through the switch S11 to charge each of the capacitors Ca to Cd. At the same time, a current based on the stored energy of the capacitor C having the highest inter-terminal voltage flows through a current path including the positive terminal of the capacitor C, the winding 3, the switch S, and the negative terminal of the capacitor C. As a result, the voltage between the terminals of the other capacitor C is averaged to the same voltage, and the transformer 2b is magnetized. Next, when each switch S is controlled to be turned off, voltages Va to Ve are induced in each of the windings 3a to 3e based on the energy stored in the transformer 2b, as shown in FIG. In this case, each voltage Va
The currents based on .about.Vd are blocked from passing by the respective switches Sa to Sd controlled to be in the off state.
Therefore, a current based on the voltage Ve flows through a current path including the winding end terminal of the winding 3e, the capacitors Ca to Cd, the diode 6, and the winding start terminal of the winding 3e, so that the capacitors Ca to Cd The transformer 2b is magnetically reset while being charged. As a result, the energy is dispersed and transferred from the capacitor C having the highest voltage between the terminals to the other capacitors C, so that the voltages between the terminals of the capacitors Ca to Cd are averaged to the same voltage.
【0031】一方、スイッチS11が放電端子に切り替
えられると、各コンデンサCa〜Cdは、負荷Lに電流
を供給することによって放電する。この際に、各スイッ
チSa〜Sdが継続してオン/オフ制御されることによ
り、上記した各コンデンサCa〜Cdにおける端子間電
圧の平均化が継続して行われる。したがって、各コンデ
ンサCa〜Cdは、各スイッチSがオン/オフ制御され
ている限り、その端子間電圧が平均化される。On the other hand, when the switch S11 is switched to the discharging terminal, each of the capacitors Ca to Cd discharges by supplying a current to the load L. At this time, the switches Sa to Sd are continuously controlled to be turned on / off, whereby the averaging of the terminal voltages of the capacitors Ca to Cd is continuously performed. Therefore, as long as each switch S is ON / OFF controlled, the voltage between the terminals of each of the capacitors Ca to Cd is averaged.
【0032】次に、エネルギー蓄積手段としてのコンデ
ンサを互いに異なる端子間電圧に維持しつつ充電または
放電させる充放電装置31について、図4を参照して説
明する。Next, a charging / discharging device 31 for charging or discharging while maintaining a capacitor as an energy storage means at different voltages between terminals will be described with reference to FIG.
【0033】この充放電装置31は、充電器32と、ス
イッチS11と、3つの巻線3a,3b,3eを有する
トランス2cとを備えると共に、巻線3aとスイッチS
aとの直列回路をコンデンサC11の両端に接続し、巻
線3bとスイッチSbとの直列回路をコンデンサC12
の両端に接続して構成されている。この場合、コンデン
サC11の端子間電圧をコンデンサC12のA倍(Aは
正数)の電圧に維持しつつ充放電させるものとする。こ
のため、巻線3aは、巻線3bのA倍の巻数比で巻き回
され、巻線3eは、巻線3bの(A+1)倍の巻数比で
巻き回されている。この充放電装置31においても、充
放電装置21と同様にして、充電時および放電時におい
て、スイッチSがオンの時およびオフの時に、コンデン
サC11の端子間電圧およびコンデンサC12の端子間
電圧が、上記の式に応じた電圧に維持される。The charging / discharging device 31 includes a charger 32, a switch S11, and a transformer 2c having three windings 3a, 3b, 3e.
a is connected to both ends of the capacitor C11, and the series circuit of the winding 3b and the switch Sb is connected to the capacitor C12.
Is connected to both ends. In this case, charging and discharging are performed while maintaining the voltage between terminals of the capacitor C11 at A times (A is a positive number) the voltage of the capacitor C12. Therefore, the winding 3a is wound at a turn ratio A times that of the winding 3b, and the winding 3e is turned at (A + 1) times the turns ratio of the winding 3b. In this rechargeable device 31, similarly to the discharge apparatus 21, at the time of charging and discharging, during the time and off of the switch S is turned on, the voltage between the terminals of the terminal voltage and the capacitor C12 of the capacitor C11, The voltage is maintained according to the above equation.
【0034】この充放電装置31によれば、コンデンサ
C11,C12を互いに異なる端子間電圧に維持しつ
つ、充電または放電させることができる。なお、各コン
デンサC11,C12は、1つのコンデンサで構成して
もよいし、複数のコンデンサの直列または並列回路で構
成することもできる。According to the charging / discharging device 31, it is possible to charge or discharge the capacitors C11 and C12 while maintaining the voltages between the terminals different from each other. Each of the capacitors C11 and C12 may be configured by one capacitor, or may be configured by a series or parallel circuit of a plurality of capacitors.
【0035】次に、他の実施の形態に係る充放電装置4
1について、図5を参照して説明する。Next, a charging / discharging device 4 according to another embodiment is described.
1 will be described with reference to FIG.
【0036】充放電装置41は、4つのコンデンサCa
〜Cd、トランス2b、スイッチSa〜Sd,S11、
ダイオード7a〜7d(以下、区別しないときには、
「ダイオード7」という)および充電器22を備えて構
成されている。この場合、充放電装置41では、トラン
ス2bの巻線3とスイッチSとからそれぞれ構成される
第1〜第N(Nは値4)の直列回路が直列接続されると
共に、その直列接続回路に第(N+1)の巻線としての
リセット用の巻線3eがさらに直列接続され、第Mの巻
線3(Mは2以上5以下の整数)およびダイオード7を
介して第(M−1)の巻線に接続されているコンデンサ
Cにトランス2bの蓄積エネルギーを放出可能に構成さ
れている。なお、各巻線3a〜3eの巻数Na〜Neは
互いに同一巻数で巻き回され、各コンデンサCa〜Cd
は、互いに同じ端子間電圧に平均化されるものとする。
また、各スイッチSは、トランス2bの励磁エネルギー
をオフの期間内に放出するために、そのオフの期間がオ
ンの期間と等しいか、長い時間に制御されるものとす
る。The charging / discharging device 41 includes four capacitors Ca
To Cd, transformer 2b, switches Sa to Sd, S11,
Diodes 7a to 7d (hereinafter, when not distinguished,
"Diode 7") and a charger 22. In this case, in the charging / discharging device 41, the first to Nth (N is a value of 4) series circuits each including the winding 3 of the transformer 2b and the switch S are connected in series, and A reset winding 3e as an (N + 1) th winding is further connected in series, and an (M−1) th winding is connected via an Mth winding 3 (M is an integer of 2 to 5) and a diode 7. The energy stored in the transformer 2b can be released to the capacitor C connected to the winding. The winding numbers Na to Ne of the windings 3a to 3e are wound with the same number of turns, and the capacitors Ca to Cd
Are averaged to the same inter-terminal voltage.
Each switch S, in order to release the excitation energy of the transformer 2b within a period of off, it is assumed that the period of the off is equal to the period of ON is controlled to be longer.
【0037】この充放電装置41では、スイッチSがオ
フの時には、巻線3a〜3eに誘起した電圧Va〜Ve
に基づく電流が、第Mの巻線3およびダイオード7を介
して第(M−1)の巻線に接続されているコンデンサC
にトランス2bの励磁エネルギーを放出し、この際に
も、各コンデンサCは、上記の式に応じた電圧に平均
化される。したがって、上記した充放電装置21では、
スイッチSがオンの時にのみ各コンデンサCの端子間電
圧を平均化しているのに対し、この充放電装置41によ
れば、スイッチSがオンの時およびオフの時の両時にお
いて、各コンデンサCの端子間電圧が平均化される。し
たがって、各コンデンサCの端子間電圧をより確実かつ
迅速に平均化することができる。[0037] In the charge and discharge device 41, switch S Gao
At the time of the voltage change, the voltages Va to Ve induced in the windings 3a to 3e.
Is connected to the (M−1) th winding via the Mth winding 3 and the diode 7.
In this case, the excitation energy of the transformer 2b is released, and also at this time, each capacitor C is averaged to a voltage according to the above equation. Therefore, in the charge / discharge device 21 described above,
While switch S is averaged only voltage between the terminals of the capacitor C when on, according to the charge and discharge device 41, in both time when the time switch S is turned on and off, the capacitor C Are averaged. Therefore, the voltage between the terminals of each capacitor C can be more reliably and quickly averaged.
【0038】次に、各コンデンサCa〜Cdの端子間電
圧が相違するときに好適な充放電装置51について、図
6を参照して説明する。Next, a charging / discharging device 51 suitable when the voltages between the terminals of the capacitors Ca to Cd are different will be described with reference to FIG.
【0039】同図に示すように、充放電装置51では、
トランス2aは、その各巻線3a〜3dにリセット用巻
線4a〜4dがそれぞれ直列接続されて構成されてい
る。この場合、直列接続された各巻線3およびリセット
用巻線4は、例えば互いに同一巻数で巻き回され、かつ
各巻線3a〜3dは、各コンデンサCa〜Cdの端子間
電圧が上記式を満たす比率の巻数Na〜Ndで巻き回
されている。As shown in FIG.
The transformer 2a has a configuration in which reset windings 4a to 4d are connected in series to respective windings 3a to 3d. In this case, each of the windings 3 and the resetting winding 4 connected in series are wound, for example, with the same number of turns, and each of the windings 3a to 3d has a ratio at which the voltage between the terminals of each of the capacitors Ca to Cd satisfies the above expression. The number of turns is Na to Nd.
【0040】この充放電装置51では、基本的には、移
送装置11の動作原理と同様にして作動する。したがっ
て、各コンデンサCは、充電器22の出力電流によって
上記の式に従った端子間電圧に平均化されるように充
電または放電する。The charging / discharging device 51 operates basically in the same manner as the operation principle of the transfer device 11. Therefore, each capacitor C is charged or discharged by the output current of the charger 22 so as to be averaged to the terminal voltage according to the above equation.
【0041】次に、各コンデンサCa〜Cdの端子間電
圧VCa〜VCdを平均化しつつ充電または放電するメリッ
トについて説明する。Next, the merits of charging or discharging while averaging the inter-terminal voltages VCa to VCd of the capacitors Ca to Cd will be described.
【0042】コンデンサCの端子間電圧VC は、充放電
電流、その充放電時間、およびコンデンサCの容量をそ
れぞれI、TおよびCとすれば、下記の式で表され
る。 VC =I×T/C・・・・・・式 この式によれば、端子間電圧VC と容量Cとが逆比例
する関係にあることが分かる。したがって、容量Cがば
らついている場合、同じ電流Iを流したときであって
も、容量Cが大きいコンデンサは、その端子間電圧VC
が低く、容量Cが小さい方のコンデンサは端子間電圧V
C が高くなる。したがって、同じ電流で同じ時間だけ充
電したときでも、容量Cが小さいコンデンサCは、素早
く定格耐電圧まで充電され、容量Cが大きいコンデンサ
Cは、十分に充電されない。The terminal voltage VC of the capacitor C is expressed by the following equation, where the charge / discharge current, the charge / discharge time, and the capacity of the capacitor C are I, T and C, respectively. VC = I.times.T / C formula According to this formula, it can be seen that the terminal voltage VC and the capacitance C are in inverse proportion. Therefore, when the capacitance C varies, even if the same current I flows, a capacitor having a large capacitance C has a voltage Vc between its terminals.
Is smaller and the capacitor with the smaller capacitance C is the terminal voltage V
C increases. Therefore, even when the capacitor C is charged with the same current for the same time, the capacitor C having a small capacity C is quickly charged to the rated withstand voltage, and the capacitor C having a large capacity C is not sufficiently charged.
【0043】一方、コンデンサの蓄積エネルギーEは、
下記の式で表され、端子間電圧VC の二乗に比例す
る。 E=C×VC 2/2・・・・・式 したがって、蓄積エネルギーEは、端子間電圧VC が僅
かに相違しても、大きく変化する。このため、例えば、
電気自動車などに使用する駆動用二次電池の蓄積エネル
ギーEを十分に大きくするためには、端子間電圧VC を
定格耐電圧ぎりぎりまで充電するのが好ましい。このこ
とから、特に容量が互いに異なる複数のコンデンサを1
つの充電装置で同時に充電する場合、端子間電圧VC を
平均化しつつ定格耐電圧ぎりぎまで充電するのが、充電
効率の面から最も好ましい。したがって、各コンデンサ
Ca〜Cdの端子間電圧VCa〜VCdを平均化しつつ充電
するメリットは極めて大きいといえる。On the other hand, the stored energy E of the capacitor is
It is expressed by the following equation and is proportional to the square of the terminal voltage VC. E = C × VC 2/2 ····· formula Thus, the stored energy E is inter-terminal voltage VC be slightly different, it varies greatly. So, for example,
In order to sufficiently increase the stored energy E of the driving secondary battery used in an electric vehicle or the like, it is preferable to charge the terminal voltage VC to just below the rated withstand voltage. For this reason, a plurality of capacitors having different capacities from each other can be used.
When charging is performed simultaneously by two charging devices, it is most preferable from the viewpoint of charging efficiency to charge the battery to the rated withstand voltage while averaging the terminal voltage VC. Therefore, it can be said that the merit of charging while averaging the inter-terminal voltages VCa to VCd of the capacitors Ca to Cd is extremely large.
【0044】次に、容量が互いに異なる複数のコンデン
サの直列回路から負荷Lに対して放電する際に、その複
数のコンデンサの端子間電圧を平均化するメリットにつ
いて説明する。Next, the advantage of averaging the voltages between the terminals of a plurality of capacitors having different capacities when discharging the load L from a series circuit of different capacitors will be described.
【0045】まず、互いに同電圧まで充電されたコンデ
ンサC11,C12の直列回路から負荷Lに放電する場
合について、図7を参照して説明する。なお、同図
(a)に示すコンデンサC11は、コンデンサC12の
容量よりも大容量であるものとし、同図(b)に示すよ
うに、負荷Lに対する放電開始の時点(t=0)では、
コンデンサC11の端子間電圧VC11 とコンデンサC1
2の端子間電圧VC12 とが等しい電圧に維持されている
ものとする。したがって、この時点における負荷端電圧
VL は、値(VC11 +VC12 =2・VC11 )に維持され
る。一方、負荷Lに対して電流I1が放電されて時間t
1の時点に達すると、小容量のコンデンサC12の放電
が終了し、端子間電圧VC12 が0Vになる。これ以降で
は、コンデンサC11から放電される電流I1がコンデ
ンサC12を逆向きに充電するため、負荷端電圧VL
は、急速に低下する。次いで、時間t2の時点では、同
図(b)に示すように、コンデンサC11の蓄積エネル
ギーがすべて負荷Lに供給し終わらないうちに負荷端電
圧VL が0Vとなる。この状態では、コンデンサC11
の蓄積エネルギーは、コンデンサC11,C12に残存
したままの状態になる。First, a case in which a series circuit of capacitors C11 and C12 charged to the same voltage and discharged to a load L will be described with reference to FIG. It is assumed that the capacitor C11 shown in FIG. 5A has a larger capacity than the capacitance of the capacitor C12, and as shown in FIG.
The terminal voltage VC11 of the capacitor C11 and the capacitor C1
It is assumed that the terminal-to-terminal voltage VC12 is maintained at the same voltage. Therefore, the load terminal voltage VL at this time is maintained at the value (VC11 + VC12 = 2.VC11). On the other hand, the current I1 is discharged to the load L and the time t
When the time reaches 1, the discharge of the small-capacity capacitor C12 ends, and the inter-terminal voltage VC12 becomes 0V. Thereafter, since the current I1 discharged from the capacitor C11 charges the capacitor C12 in the reverse direction, the load terminal voltage VL
Drops rapidly. Next, at the time t2, the load terminal voltage VL becomes 0V before all the energy stored in the capacitor C11 has been supplied to the load L as shown in FIG. In this state, the capacitor C11
Stored in the capacitors C11 and C12.
【0046】一方、コンデンサC12の逆向きでの充電
を防止するために、図8(a)に示すように、ダイオー
ドD1をコンデンサC12に並列接続することも考えら
れる。この場合、コンデンサC12の放電が終了した時
間t1の時点以降、コンデンサC11から放電される電
流I2がコンデンサC11のプラス側端子、負荷L、ダ
イオードD1、およびコンデンサC11のマイナス側端
子からなる電流経路を流れる。したがって、コンデンサ
C12の端子間電圧VC12 はダイオードD1の順方向電
圧VD に制限されるため、逆向き充電が防止される結
果、図7(a)の回路と比較して、負荷Lに対してより
多くのエネルギーを供給することができる。しかし、こ
の場合には、電流I2がダイオードD1を流れるため、
ダイオードD1による電力損失が無駄となる。On the other hand, in order to prevent the capacitor C12 from being charged in the reverse direction, a diode D1 may be connected in parallel with the capacitor C12 as shown in FIG. In this case, after the time t1 when the discharging of the capacitor C12 is completed, the current I2 discharged from the capacitor C11 flows through the current path including the plus terminal of the capacitor C11, the load L, the diode D1, and the minus terminal of the capacitor C11. Flows. Accordingly, since the voltage VC12 between the terminals of the capacitor C12 is limited to the forward voltage VD of the diode D1, the reverse charging is prevented. As a result, the load L is more reduced as compared with the circuit of FIG. It can supply a lot of energy. However, in this case, since the current I2 flows through the diode D1,
The power loss due to the diode D1 is wasted.
【0047】ところが、両コンデンサC11,C12の
端子間電圧VC11 ,VC12 を平均化しつつ放電した場
合、図9に示すように、両コンデンサC11,C12に
よるエネルギー放出は、時間t3の時点で同時に終了す
る。したがって、時間t3以前においてコンデンサC1
1の蓄積エネルギーによるコンデンサC12の充電が行
われないため、両コンデンサC11,C12の蓄積エネ
ルギーがすべて負荷Lに効率よく供給されることにな
る。また、コンデンサC11とコンデンサC12との間
での不均一分のエネルギーは、コンデンサC12に直接
的に供給されることになるため、図8(a)における回
路のダイオードD1による無駄な電力損失が防止され、
しかも、負荷端電圧VL の急激な電圧低下が生じないと
いうメリットが生じる。However, when the voltage is discharged while averaging the voltages VC11 and VC12 between the terminals of both capacitors C11 and C12, as shown in FIG. 9, the energy release by both capacitors C11 and C12 ends simultaneously at time t3. . Therefore, before the time t3, the capacitor C1
Since the capacitor C12 is not charged with the stored energy of 1, all the stored energy of the capacitors C11 and C12 is efficiently supplied to the load L. Further, since the energy of the non-uniformity between the capacitors C11 and C12 is directly supplied to the capacitor C12, unnecessary power loss due to the diode D1 of the circuit in FIG. And
In addition, there is a merit that a sudden drop in the load terminal voltage VL does not occur.
【0048】このように、上記した充放電装置21,3
1,41,51によれば、各巻線3およびスイッチSの
直列回路に並列接続される各コンデンサCの端子間電圧
を上記の式に従った電圧に維持しつつ充電または放電
させることができるため、各コンデンサCにより多くの
エネルギーを蓄積させることができると共に、各コンデ
ンサCから効率よくエネルギーを放出させることができ
る。また、回路部品数が少ないため、充放電装置を小型
かつ安価に構成することができる。しかも、各スイッチ
Sを同期してオン/オフ制御するだけでよいため、容易
に制御することができる。加えて、コンデンサCの短絡
事故を招くことがないため、高い信頼性で各コンデンサ
C,C相互間においてエネルギーを移送することができ
る。As described above, the charging / discharging devices 21 and 3 described above are used.
According to 1, 41, and 51, it is possible to charge or discharge while maintaining the voltage between the terminals of each capacitor C connected in parallel to the series circuit of each winding 3 and the switch S at a voltage according to the above equation. In addition, more energy can be stored in each capacitor C, and energy can be efficiently released from each capacitor C. Further, since the number of circuit components is small, the charging / discharging device can be configured to be small and inexpensive. Moreover, since it is only necessary to perform on / off control of each switch S in synchronization, the control can be easily performed. In addition, since a short circuit accident of the capacitor C does not occur, energy can be transferred between the capacitors C with high reliability.
【0049】なお、本発明は、上記した発明の実施の形
態に限定されず、その構成を適宜変更することができ
る。例えば、本発明の実施の形態では、充放電装置21
などを例に挙げて説明したが、例えば、図10に示すよ
うに、蓄電システムS1を構築することもできる。この
場合、蓄電システムS1は、建物A内に設置されている
バッテリーBAと、バッテリーBAを充電する充電器2
2Aと、建物B内に設置されバッテリーBAとは異なる
端子間電圧のバッテリーBBと、バッテリーBBを充電
する充電器22Bと、移送装置1aとで構成される。ま
た、移送装置1aは、互いに磁気的結合する巻線3a,
3bを有するトランス2dと、両巻線3a,3bにそれ
ぞれ直列接続され互いに同期してオン/オフ制御される
スイッチSa,Sbとで構成される。なお、同図では、
理想回路を図示している。この蓄電システムS1によれ
ば、両スイッチSa,Sbのスイッチングを制御するこ
とによって両バッテリーBA,BBを相互に絶縁した状
態で蓄積エネルギーの相互間移送を行うことができる。
このため、例えば充電器22Bが故障してバッテリーB
Bの充電電圧が低下したときには、両バッテリーBA,
BBの両端子間電圧が上記の式を満たすように、バッ
テリーBAの蓄積エネルギーをバッテリーBBに自動的
に移送することができる。It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiment of the invention, and the configuration can be changed as appropriate. For example, in the embodiment of the present invention, the charging / discharging device 21
Although an example has been described above, for example, as shown in FIG. 10, a power storage system S1 can also be constructed. In this case, the power storage system S1 includes a battery BA installed in the building A and a charger 2 for charging the battery BA.
2A, a battery BB installed in the building B and having a terminal voltage different from that of the battery BA, a charger 22B for charging the battery BB, and the transfer device 1a. In addition, the transfer device 1a includes windings 3a,
3b, and switches Sa and Sb which are connected in series to the two windings 3a and 3b and which are ON / OFF controlled in synchronization with each other. In the figure,
2 illustrates an ideal circuit. According to the power storage system S1, by controlling the switching of the switches Sa and Sb, the stored energy can be transferred between the batteries BA and BB while being insulated from each other.
Therefore, for example, the charger 22B fails and the battery B
When the charging voltage of B decreases, both batteries BA,
The stored energy of the battery BA can be automatically transferred to the battery BB so that the voltage between both terminals of BB satisfies the above equation.
【0050】さらに、上記図2に示した移送装置11を
電源装置に適用することもできる。具体的に、例えば、
コンデンサCaが、図外のスイッチング電源装置の出力
側コンデンサであって、そのスイッチング電源装置によ
って所定電圧に安定化制御されている場合を例に挙げて
説明する。従来、1つのスイッチング電源装置によって
生成された直流電圧に基づいて、電圧値や出力電流値が
異なる複数の電源出力を生成するときには、スイッチン
グ電源装置の出力側コンデンサに別のスイッチング電源
装置をさらに接続することによって、その複数の電源出
力を生成している。ところが、別のスイッチング電源装
置としてフォワードタイプやフライバックタイプのスイ
ッチング電源装置を用いた場合、回路が複雑になる点や
出力安定度が悪い点に問題がある。また、フォワードタ
イプでは、メインスイッチング素子がオン状態に制御さ
れているときにのみトランスの二次巻線を電流が流れ、
逆にフライバックタイプでは、メインスイッチング素子
がオフ状態に制御されているときにのみトランスの二次
巻線を電流が流れている。したがって、両タイプのスイ
ッチング電源装置には、トランスの二次巻線の利用率が
悪いため、出力リップル電圧が大きい点、およびピーク
電流が大きいという点に問題がある。さらに、複数の電
源出力に対応させて別のスイッチング電源装置を複数配
設した場合、周波数が異なる複数のスイッチングノイズ
が発生する結果、ノイズ同士のビートが発生する点や、
EMIノイズを低下させるのが極めて困難である点にも
問題がある。Further, the transfer device 11 shown in FIG. 2 can be applied to a power supply device. Specifically, for example,
An example in which the capacitor Ca is an output-side capacitor of a switching power supply (not shown) and is controlled to be stabilized at a predetermined voltage by the switching power supply will be described. Conventionally, when generating a plurality of power supply outputs having different voltage values and output current values based on a DC voltage generated by one switching power supply, another switching power supply is further connected to an output-side capacitor of the switching power supply. By doing so, the plurality of power outputs are generated. However, when a forward-type or flyback-type switching power supply is used as another switching power supply, there is a problem in that the circuit becomes complicated and output stability is poor. Also, in the forward type, current flows through the secondary winding of the transformer only when the main switching element is controlled to be in the ON state,
Conversely, in the flyback type, a current flows through the secondary winding of the transformer only when the main switching element is controlled to be turned off. Therefore, both types of switching power supply devices have a problem that the output ripple voltage is large and the peak current is large because the utilization ratio of the secondary winding of the transformer is poor. Further, when a plurality of different switching power supply devices are provided corresponding to a plurality of power supply outputs, a plurality of switching noises having different frequencies are generated, and a beat between the noises is generated.
There is also a problem in that it is extremely difficult to reduce EMI noise.
【0051】この移送装置11を用いた電源装置では、
コンデンサCaが所定電圧に安定化制御されている場
合、各スイッチSa〜Sdをオン/オフ制御することに
より、コンデンサCaの蓄積エネルギーを他のコンデン
サCb〜Cdに容易に分配することができる。したがっ
て、他のコンデンサCb〜Cdの端子間電圧VCb〜VCd
を電源出力電圧とすることで、電圧値や出力電流値が異
なる複数の電源出力を安定化しつつ容易に生成すること
ができる。In the power supply device using the transfer device 11,
When the capacitor Ca is stably controlled to a predetermined voltage, the stored energy of the capacitor Ca can be easily distributed to the other capacitors Cb to Cd by turning on / off the switches Sa to Sd. Therefore, the voltages VCb to VCd between the terminals of the other capacitors Cb to Cd
Is used as the power supply output voltage, a plurality of power supply outputs having different voltage values and output current values can be easily generated while stabilizing.
【0052】この場合、各スイッチSがオン状態に制御
されているときには、トランス2aの巻線3b〜3cを
介して各コンデンサCb〜CdにコンデンサCaの蓄積
エネルギーが分配され、各スイッチSがオフ状態に制御
されているときには、トランス2aのリセット巻線4b
〜4cを介して各コンデンサCb〜CdにコンデンサC
aの蓄積エネルギーが分配される。したがって、各スイ
ッチSがオンの時およびオフの時の両時において、トラ
ンス2aの巻線3,4を電流が流れることになる。この
結果、トランス2aの巻線3,4の利用率が極めて高く
なると共にその際のピーク電流値を抑制することができ
る。これにより、回路部品の小型化を図ることができる
と共に、出力リップル電圧を十分に小さくすることがで
きる。In this case, when each switch S is controlled to be on, the energy stored in the capacitor Ca is distributed to the capacitors Cb to Cd via the windings 3b to 3c of the transformer 2a, and each switch S is turned off. When the state is controlled, the reset winding 4b of the transformer 2a
To each capacitor Cb to Cd through
The stored energy of a is distributed. Thus, each switch S in both time when the time and off-on, will flow the windings 3 and 4 of the transformer 2a current. As a result, the utilization of the windings 3 and 4 of the transformer 2a becomes extremely high, and the peak current value at that time can be suppressed. As a result, the circuit components can be reduced in size, and the output ripple voltage can be sufficiently reduced.
【0053】さらに、スイッチングノイズについても、
この移送装置11を用いた電源装置では、各スイッチS
が同期してスイッチング制御されるため、発生するスイ
ッチングノイズが1種類に限られる結果、ノイズ同士の
ビートの発生もなく、EMIノイズを十分に低下させる
のも容易となる。なお、各ダイオード5a〜5dに代え
てFETやバイポーラトランジスタを用いることによ
り、エネルギー分配時の電力損失を十分に小さくするこ
とができる。Further, regarding the switching noise,
In the power supply device using the transfer device 11, each switch S
Are controlled in synchronization with each other, so that only one type of switching noise is generated. As a result, there is no beat between noises, and it is easy to sufficiently reduce EMI noise. By using FETs or bipolar transistors instead of the diodes 5a to 5d, it is possible to sufficiently reduce power loss during energy distribution.
【0054】また、本発明の実施の形態では、エネルギ
ー蓄積手段として、電気二重層コンデンサを例に挙げて
説明したが、これに限らず、各種の大容量コンデンサ、
各種の二次電池を用いることもできる。In the embodiment of the present invention, an electric double layer capacitor has been described as an example of the energy storage means. However, the present invention is not limited to this.
Various secondary batteries can also be used.
【0055】[0055]
【発明の効果】以上のように、請求項1記載のエネルギ
ー移送装置によれば、N個のスイッチ手段を互いに同期
してスイッチング制御することにより、N個の巻線を介
して複数のエネルギー蓄積手段相互間でエネルギーの移
送を行うことができるため、その際の制御が極めて容易
となる。また、短絡事故を招くことがないため、高い信
頼性で確実にエネルギー蓄積手段の蓄積エネルギーを移
送することができる。加えて、エネルギー蓄積手段と同
数の巻線およびスイッチ手段で構成することができるた
め、回路部品数を少なくすることができる結果、装置の
小型、低価格化を達成することができる。また、N個の
巻線をリーケージトランスに巻き回したことにより、ス
イッチ手段がオンの時に各巻線を介して電流が流れる際
に、リーケージトランスのリーケージインダクタンスを
介して電流が流れるため、その電流のピーク値を適度に
制限することができる。この場合、スイッチ手段のオフ
時にリーケージトランスを磁気リセットすることによ
り、リーケージトランスの磁気飽和を確実に防止するこ
とができる。As described above, according to the energy transfer device of the first aspect, by controlling the switching of the N switch means in synchronization with each other, a plurality of energy storages can be performed via the N windings. Since energy can be transferred between the means, control at that time becomes extremely easy. Further, since a short circuit accident does not occur, the stored energy of the energy storage means can be reliably transferred with high reliability. In addition, since it can be constituted by the same number of windings and switch means as the energy storage means, the number of circuit components can be reduced, and as a result, the size and cost of the device can be reduced. In addition, since the N windings are wound around the leakage transformer, the current flows through the leakage inductance of the leakage transformer when the current flows through each winding when the switch means is turned on . The peak value can be limited appropriately. In this case , by magnetically resetting the leakage transformer when the switch is turned off, magnetic saturation of the leakage transformer can be reliably prevented.
【0056】また、請求項2記載のエネルギー移送装置
によれば、リーケージトランスの蓄積エネルギーをエネ
ルギー放出用巻線および一方向性素子を介してエネルギ
ー蓄積手段に放出させることにより、巻線に電流が流れ
たことに起因するトランスの磁化を確実にリセットする
ことができ、これにより、トランスの磁気飽和を確実に
防止することができる。また、エネルギー放出用巻線の
数を少なくすることができるため、トランスを小型化す
ることができる。According to the energy transfer device of the present invention, the energy stored in the leakage transformer is released to the energy storage means via the energy discharging winding and the one-way element, so that a current is supplied to the winding. The magnetization of the transformer caused by the flow can be reliably reset, and thereby the magnetic saturation of the transformer can be reliably prevented. Further, since the number of windings for energy emission can be reduced, the size of the transformer can be reduced.
【0057】さらに、請求項3記載のエネルギー移送装
置によれば、第1〜第Nの直列回路が第1〜第Nのエネ
ルギー蓄積手段にリーケージトランスの蓄積エネルギー
をそれぞれ放出することにより、スイッチ手段がオンの
時およびオフの時の両時において、第1〜第Nのエネル
ギー蓄積手段の端子間電圧が平均化されるため、第1〜
第Nのエネルギー蓄積手段の端子間電圧をより確実かつ
迅速に平均化することができる。Further, according to the energy transfer device of the third aspect, the first to Nth series circuits release the stored energy of the leakage transformer to the first to Nth energy storage means, respectively, so that the switching means is provided. There in both time when the oN <br/> time and off, since the terminal voltage of the energy storage means of the first to N are averaged, the first to
The voltage between the terminals of the N-th energy storage means can be more reliably and quickly averaged.
【0058】また、請求項4記載のエネルギー移送装置
によれば、第1〜第Nの巻線にそれぞれ直列接続された
第1〜第Nのエネルギー放出用巻線が、対応する巻線に
接続されているエネルギー蓄積手段にリーケージトラン
スの蓄積エネルギーをそれぞれ放出することにより、リ
ーケージトランスの磁化の際および磁気リセットの際の
両時において、エネルギー蓄積手段の両端電圧を平均化
することができる。According to the fourth aspect of the present invention, the first to Nth energy discharging windings connected in series to the first to Nth windings are connected to the corresponding windings. By discharging the stored energy of the leakage transformer to the stored energy storage means, the voltage across the energy storage means can be averaged both at the time of magnetization of the leakage transformer and at the time of magnetic reset.
【0059】また、請求項5記載のエネルギー移送装置
によれば、複数のエネルギー蓄積手段の両端電圧を同電
圧に平均化する際には、第1〜第Nの巻線を同一巻数で
それぞれ構成することにより、トランスを安価に製造す
ることができる。According to the fifth aspect of the present invention, when averaging the voltages across the plurality of energy storage means to the same voltage, the first to N-th windings have the same number of turns. By doing so, the transformer can be manufactured at low cost.
【0060】さらに、請求項6記載の蓄電システムによ
れば、例えば、建物A内に設置されているバッテリーB
Aと、建物B内に設置されバッテリーBAとは異なる端
子間電圧のバッテリーBBとを相互に絶縁した状態でエ
ネルギーの相互間移送を行うことができる。 Furthermore, according to the power storage system of claim 6,
Then, for example, the battery B installed in the building A
A and the end installed in building B and different from battery BA
The battery with the child voltage is insulated from the battery BB.
Energy can be transferred between each other.
【0061】また、請求項7記載の蓄電システムによれ
ば、第1〜第Nの巻線にそれぞれ直列接続された第1〜
第Nのエネルギー放出用巻線が、対応する巻線に接続さ
れているエネルギー蓄積手段にトランスの蓄積エネルギ
ーをそれぞれ放出することにより、トランスの磁化の際
および磁気リセットの際の両時において、エネルギー蓄
積手段の両端電圧を平均化することができる。 Further , according to the power storage system of claim 7,
For example, the first to Nth windings connected in series to the first to Nth windings, respectively.
The Nth energy emitting winding is connected to the corresponding winding.
Energy stored in the transformer
Each time the transformer is magnetized,
Energy storage during both magnetic and magnetic resets.
The voltage across the product means can be averaged.
【図1】本発明の動作原理を説明するための移送装置1
の回路図である。FIG. 1 shows a transfer device 1 for explaining the operation principle of the present invention.
FIG.
【図2】本発明の実施の形態に係る移送装置11の回路
図である。FIG. 2 is a circuit diagram of the transfer device 11 according to the embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施の形態に係る充放電装置21の回
路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a charging / discharging device 21 according to the embodiment of the present invention.
【図4】本発明の他の実施の形態に係る充放電装置31
の回路図である。FIG. 4 is a charge / discharge device 31 according to another embodiment of the present invention.
FIG.
【図5】本発明のさらに他の実施の形態に係る充放電装
置41の回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of a charging / discharging device 41 according to still another embodiment of the present invention.
【図6】本発明のさらに他の実施の形態に係る充放電装
置51の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a charging / discharging device 51 according to still another embodiment of the present invention.
【図7】コンデンサC11,C12の端子間電圧VC11
,VC12 を平均化するメリットを説明するための図で
あって、(a)はコンデンサC11,C12に負荷Lを
接続した回路図、(b)は両コンデンサC11,C12
の放電特性を示す電圧特性図である。FIG. 7 shows a voltage VC11 between terminals of capacitors C11 and C12.
, VC12 are averaged, (a) is a circuit diagram in which a load L is connected to capacitors C11 and C12, and (b) is a diagram illustrating both capacitors C11 and C12.
FIG. 4 is a voltage characteristic diagram showing the discharge characteristics of FIG.
【図8】コンデンサC11,C12の端子間電圧VC11
,VC12 を平均化するメリットを説明するための図で
あって、(a)はコンデンサC11,C12に負荷Lを
接続すると共にコンデンサC12の両端にダイオードD
1を並列接続した回路図、(b)は両コンデンサC1
1,C12の放電特性を示す電圧特性図である。FIG. 8 shows a voltage VC11 between terminals of capacitors C11 and C12.
, VC12 are averaged, and FIG. 10A is a diagram for connecting a load L to capacitors C11 and C12 and connecting a diode D to both ends of the capacitor C12.
1 (b) is a circuit diagram in which both capacitors C1 are connected in parallel.
1 is a voltage characteristic diagram showing discharge characteristics of C1 and C12.
【図9】両コンデンサC11,C12の端子間電圧VC1
1 ,VC12 を平均化したときの放電特性を示す電圧特性
図である。FIG. 9 shows a voltage VC1 between terminals of both capacitors C11 and C12.
1 is a voltage characteristic diagram showing discharge characteristics when VC12 is averaged.
【図10】蓄電システムS1のシステム構成図である。FIG. 10 is a system configuration diagram of a power storage system S1.
【図11】従来の移送装置61の回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram of a conventional transfer device 61.
1 移送装置 1a 移送装置 2,2a〜2d トランス 3a〜3e 巻線 4a〜4d リセット用巻線 7a〜7d ダイオード 21,31,41,51 充放電装置 22,22A,22B、32 充電器 BA,BB バッテリー Ca〜Cd,C11,C12 コンデンサ S1 蓄電システム Sa〜Sd スイッチ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transfer device 1a Transfer device 2, 2a-2d Transformer 3a-3e Winding 4a-4d Reset winding 7a-7d Diode 21,31,41,51 Charge / discharge device 22,22A, 22B, 32 Charger BA, BB Battery Ca-Cd, C11, C12 Capacitor S1 Power storage system Sa-Sd Switch
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−228421(JP,A) 特開 昭60−106363(JP,A) 特開 昭60−106364(JP,A) 特開 昭60−204265(JP,A) 特開 昭62−196071(JP,A) 特開 平1−321860(JP,A) 特開 平3−27772(JP,A) 特開 平5−159755(JP,A) 特開 平6−78537(JP,A) 特開 平6−86548(JP,A) 特開 平6−261451(JP,A) 特開 平6−261546(JP,A) 特開 平7−322516(JP,A) 特開 平10−52042(JP,A) 特開 平10−84627(JP,A) 特開 平11−103534(JP,A) 特開 平11−103535(JP,A) 米国特許5594320(US,A) 米国特許5666041(US,A) 米国特許5767660(US,A) 米国特許5821729(US,A) 米国特許5956241(US,A) 国際公開98/42065(WO,A1) 欧州特許出願公開432639(EP,A 2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01F 30/02 H01M 2/00 - 2/08 H01M 10/42 - 10/48 H02J 1/00 - 1/16 H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36 H02J 15/00 H02M 3/24 - 3/338 Continuation of front page (56) References JP-A-59-228421 (JP, A) JP-A-60-106363 (JP, A) JP-A-60-106364 (JP, A) JP-A-60-204265 (JP) JP-A-62-196071 (JP, A) JP-A-1-321860 (JP, A) JP-A-3-27772 (JP, A) JP-A-5-159755 (JP, A) JP-A-6-78537 (JP, A) JP-A-6-86548 (JP, A) JP-A-6-261451 (JP, A) JP-A-6-261546 (JP, A) JP-A-7-322516 (JP, A A) JP-A-10-52042 (JP, A) JP-A-10-84627 (JP, A) JP-A-11-103534 (JP, A) JP-A-11-103535 (JP, A) U.S. Pat. US, A) US Pat. No. 5,664,041 (US, A) US Pat. No. 5,767,660 (US, A) US Pat. No. 5,821,729 (US, A) US Pat. 432639 (EP, A2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01F 30/02 H01M 2/00-2/08 H01M 10/42-10/48 H02J 1/00-1/16 H02J 7/00-7/12 H02J 7/34-7/36 H02J 15/00 H02M 3/24-3/338
Claims (7)
ルギー蓄積手段相互間においてエネルギーを移送可能に
構成されたエネルギー移送装置であって、 第1〜第Nの巻線を有するリーケージトランスと、互い
に同期してそれぞれスイッチング制御される第1〜第N
のスイッチ手段とを備え、前記第L(Lは1〜Nのそれ
ぞれ)の巻線と前記第Lのスイッチ手段とを直列接続し
てなる直列回路を前記第Lのエネルギー蓄積手段に並列
接続可能に構成され、前記各スイッチ手段がオンの時に
前記各巻線および前記リーケージトランスのリーケージ
インダクタンスを介して電流が流れることによって前記
第1〜第Nのエネルギー蓄積手段相互間において前記エ
ネルギーが移送されることを特徴とするエネルギー移送
装置。1. An energy transfer device configured to transfer energy between first to Nth (N is an integer of 2 or more) energy storage means, comprising: first to Nth windings. A leakage transformer and first to N-th switching control units which are respectively controlled in synchronization with each other.
Switch means, and a series circuit formed by connecting the L-th (L is each of 1 to N) winding and the L-th switch means in series can be connected in parallel to the L-th energy storage means. When each of the switch means is on,
Leakage of each winding and the leakage transformer
The current flows through the inductance
Between the first to Nth energy storage means.
Energy energy transfer device, characterized in Rukoto is transferred is.
直列接続されて構成され、前記リーケージトランスは、
エネルギー放出用巻線をさらに備え、当該エネルギー放
出用巻線と一方向性素子とからなる磁気リセット用の回
路で磁気リセットされ、当該磁気リセット用の回路は、
前記第1〜第Nのエネルギー蓄積手段を充電する電流を
通過させる向きで前記一方向性素子を前記エネルギー放
出用巻線に直列接続して構成され、かつ前記直列接続さ
れた第1〜第Nのエネルギー蓄積手段の両端に接続され
ることを特徴とする請求項1記載のエネルギー移送装
置。2. The leakage transformer according to claim 1, wherein the first to Nth energy storage means are connected in series.
It further includes an energy emitting winding, and is magnetically reset by a magnetic resetting circuit including the energy emitting winding and the one-way element, and the magnetic resetting circuit includes:
The unidirectional element is configured to be connected in series to the energy discharging winding in a direction in which a current for charging the first to Nth energy storage means passes, and the first to Nth serially connected elements are connected in series. The energy transfer device according to claim 1, wherein the energy transfer device is connected to both ends of the energy storage means.
直列接続されて構成され、前記リーケージトランスは、
第(N+1)の巻線をさらに備え、前記第2〜第(N+
1)の巻線と第1〜第Nの一方向性素子とからなる磁気
リセット用の回路で磁気リセットされ、当該磁気リセッ
ト用の回路は、前記第Lのエネルギー蓄積手段を充電す
る電流を通過させる向きで前記第Lの一方向性素子を前
記第(L+1)の巻線に直列接続した第1〜第Nの直列
回路で構成され、当該第Lの直列回路は、前記第Lのエ
ネルギー蓄積手段の両端に接続されることを特徴とする
請求項1記載のエネルギー移送装置。3. The leakage transformer according to claim 1, wherein the first to N-th energy storage units are connected in series.
A second (N + 1) -th winding;
Magnetic reset is performed by a magnetic reset circuit including the winding of 1) and the first to Nth unidirectional elements, and the magnetic reset circuit passes a current that charges the L-th energy storage unit. A first to an N-th series circuit in which the L-th unidirectional element is connected in series to the (L + 1) -th winding in the direction in which the L-th energy storage is performed. The energy transfer device according to claim 1, wherein the energy transfer device is connected to both ends of the means.
直列接続されて構成され、前記リーケージトランスは、
前記第1〜第Nの巻線にそれぞれ直列接続された第1〜
第Nのエネルギー放出用巻線をさらに備え、前記第1〜
第Nのエネルギー放出用巻線と第1〜第Nの一方向性素
子とからなる磁気リセット用の回路で磁気リセットさ
れ、当該磁気リセット用の回路は、前記第Lのエネルギ
ー蓄積手段を充電する電流を通過させる向きで前記第L
の一方向性素子を前記第Lのエネルギー放出用巻線に直
列接続した第1〜第Nの直列回路で構成され、当該第L
の直列回路は、前記第Lのエネルギー蓄積手段の両端に
接続されることを特徴とする請求項1記載のエネルギー
移送装置。4. The leakage transformer according to claim 1, wherein the first to Nth energy storage means are connected in series.
The first to Nth windings connected in series to the first to Nth windings, respectively.
The apparatus further includes an N-th energy discharging winding,
Magnetic reset is performed by a magnetic reset circuit including an N-th energy emitting winding and first to N-th unidirectional elements, and the magnetic reset circuit charges the L-th energy storage unit. The L-th
Are connected in series to the L-th energy emission winding, and are configured by first to N-th series circuits.
The energy transfer device according to claim 1, wherein the series circuit is connected to both ends of the L-th energy storage means.
れぞれ構成されていることを特徴とする請求項1から4
のいずれかに記載のエネルギー移送装置。5. The apparatus according to claim 1, wherein the first to N-th windings have the same number of turns.
An energy transfer device according to any one of the above.
ルギー蓄積手段と、当該第1〜第Nのエネルギー蓄積手
段各々の少なくとも一端同士が非接続の状態で当該各エ
ネルギー蓄積手段相互間においてエネルギーを移送可能
に構成されたエネルギー移送装置とを備えた蓄電システ
ムであって、 前記エネルギー移送装置は、第1〜第Nの巻線を有する
トランスと、互いに同期してそれぞれスイッチング制御
される第1〜第Nのスイッチ手段とを備え、前記第L
(Lは1〜Nのそれぞれ)の巻線と前記第Lのスイッチ
手段とを直列接続してなる直列回路を前記第Lのエネル
ギー蓄積手段に並列接続可能に構成され、前記各スイッ
チ手段がオンの時に前記各巻線を介して電流が流れるこ
とによって前記第1〜第Nのエネルギー蓄積手段相互間
において前記エネルギーを移送することを特徴とする蓄
電システム。 6. The first to Nth (N is an integer of 2 or more) energy sources.
Energy storage means and the first to Nth energy storage means.
Each of the stages has at least one end disconnected from each other.
Energy can be transferred between energy storage means
Power storage system with energy transfer device
A beam, said energy transfer device includes a winding of the first to N
Switching control synchronized with transformer and each other
First to Nth switch means, and
(L is each of 1 to N) windings and the L-th switch
Means in series with the L-th energy
Energy storage means so that they can be connected in parallel.
Current flows through each winding when the switch is on.
Between the first to Nth energy storage means
Transferring the energy at
Electrical system.
にそれぞれ直列接続された第1〜第Nのエネルギー放出
用巻線をさらに備え、前記第1〜第Nのエネルギー放出
用巻線と第1〜第Nの一方向性素子とからなる磁気リセ
ット用の回路で磁気リセットされ、当該磁気リセット用
の回路は、前記第Lのエネルギー蓄積手段を充電する電
流を通過させる向きで前記第Lの一方向性素子を前記第
Lのエネルギー放出用巻線に直列接続した第1〜第Nの
直列回路で構成され、当該第Lの直列回路は、前記第L
のエネルギー蓄積手段の両端に接続されることを特徴と
する請求項6記載の蓄電システム。 7. The transformer according to claim 1 , wherein the first to Nth windings are
First to N-th energy emission respectively connected in series
The first to Nth energy release
Magnetic recess comprising a winding for use and first to Nth unidirectional elements
Magnetic reset by the reset circuit
Circuit for charging the L-th energy storage means.
The L-th unidirectional element in the direction in which
The first to Nth N series connected to the L energy discharging winding
The L-th series circuit is composed of a series circuit.
Characterized by being connected to both ends of the energy storage means
The power storage system according to claim 6.
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