JP3304759B2 - 電源装置 - Google Patents
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- JP3304759B2 JP3304759B2 JP12292296A JP12292296A JP3304759B2 JP 3304759 B2 JP3304759 B2 JP 3304759B2 JP 12292296 A JP12292296 A JP 12292296A JP 12292296 A JP12292296 A JP 12292296A JP 3304759 B2 JP3304759 B2 JP 3304759B2
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- power storage
- power supply
- storage device
- supply device
- voltage
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)
- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電池、キャパシタ
等の蓄電装置を用いた電源装置に関する。
等の蓄電装置を用いた電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電池、キャパシタ等の蓄電装置の耐電圧
は、その電解液の分解電圧に依存している。この種の蓄
電装置にその耐電圧を越す電圧が印加されると、電解液
の分解によってその劣化が著しく促進される。このよう
な原因による劣化を避けるには、蓄電装置にその耐電圧
を越す電圧が印加されないようにすればよい。しかしな
がら、比較的高い電圧を得るために、その耐電圧が低い
蓄電装置を多数直列接続して使用する場合がある。この
ような場合に、これら蓄電装置の直列接続体の全体につ
いて電圧の上限制限を施すのでは、不十分である。これ
は、各蓄電装置の電圧にはばらつきがあるため、これら
蓄電装置の直列接続体の両端の電圧の上限を厳しく制限
しない限り、多数使用されている蓄電装置のうちいずれ
かにおいて、その耐電圧を越す電圧という不具合が発生
することによる。
は、その電解液の分解電圧に依存している。この種の蓄
電装置にその耐電圧を越す電圧が印加されると、電解液
の分解によってその劣化が著しく促進される。このよう
な原因による劣化を避けるには、蓄電装置にその耐電圧
を越す電圧が印加されないようにすればよい。しかしな
がら、比較的高い電圧を得るために、その耐電圧が低い
蓄電装置を多数直列接続して使用する場合がある。この
ような場合に、これら蓄電装置の直列接続体の全体につ
いて電圧の上限制限を施すのでは、不十分である。これ
は、各蓄電装置の電圧にはばらつきがあるため、これら
蓄電装置の直列接続体の両端の電圧の上限を厳しく制限
しない限り、多数使用されている蓄電装置のうちいずれ
かにおいて、その耐電圧を越す電圧という不具合が発生
することによる。
【０００３】このような問題を解決するには、例えば特
開平５−２６６０９号等に開示されているように、各蓄
電装置にそれぞれ抵抗を並列接続すればよい。このよう
にすると、この抵抗を介した放電によって対応する蓄電
装置の電圧の上限が個別に制限されることになる。しか
しながら、この方法では、各蓄電装置と並列に設けた抵
抗を介した放電によって、蓄電装置に蓄えられているエ
ネルギ量が急速に減っていくため、長時間放置に耐える
ことができない。
開平５−２６６０９号等に開示されているように、各蓄
電装置にそれぞれ抵抗を並列接続すればよい。このよう
にすると、この抵抗を介した放電によって対応する蓄電
装置の電圧の上限が個別に制限されることになる。しか
しながら、この方法では、各蓄電装置と並列に設けた抵
抗を介した放電によって、蓄電装置に蓄えられているエ
ネルギ量が急速に減っていくため、長時間放置に耐える
ことができない。
【０００４】このような問題を解決するには、例えば特
開平７−１６３０１４号公報に記載されているように、
各蓄電装置にツェナーダイオードを逆並列接続すればよ
い。ツェナーダイオードは、その両端に加わる逆電圧が
所定値を越えると通電するダイオードであり、従って、
かかる方法によれば抵抗を用いた方法に比べ蓄電装置の
エネルギ量の低減速度を抑制することができる。
開平７−１６３０１４号公報に記載されているように、
各蓄電装置にツェナーダイオードを逆並列接続すればよ
い。ツェナーダイオードは、その両端に加わる逆電圧が
所定値を越えると通電するダイオードであり、従って、
かかる方法によれば抵抗を用いた方法に比べ蓄電装置の
エネルギ量の低減速度を抑制することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、各蓄電
装置にツェナーダイオードを逆並列接続する方法におい
ても、このツェナーダイオードの漏れ電流、すなわちそ
の逆電圧が比較的低い領域において流れる電流を無視す
ることができず、従って、抵抗を並列接続した場合に比
べ小さいものの蓄電装置の放電ひいては長時間放置後の
使用不可状態の発生という問題が残存していた。
装置にツェナーダイオードを逆並列接続する方法におい
ても、このツェナーダイオードの漏れ電流、すなわちそ
の逆電圧が比較的低い領域において流れる電流を無視す
ることができず、従って、抵抗を並列接続した場合に比
べ小さいものの蓄電装置の放電ひいては長時間放置後の
使用不可状態の発生という問題が残存していた。
【０００６】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、各蓄電装置に並列
接続する回路の構成を改良することにより、当該回路を
介した蓄電装置の放電を抑制し、長時間放置に耐え得る
電源装置を実現することを目的とする。本発明は、さら
に、各蓄電装置に並列接続する回路の構成を、対応する
蓄電装置の温度や電源装置の雰囲気温度に適応して変形
可能とすることにより、蓄電装置の寿命を延長すること
を目的とする。本発明は、加えて、本発明の電源装置を
使用する装置、例えばエンジンを搭載する車両の使用性
をさらに向上させることを目的とする。
とを課題としてなされたものであり、各蓄電装置に並列
接続する回路の構成を改良することにより、当該回路を
介した蓄電装置の放電を抑制し、長時間放置に耐え得る
電源装置を実現することを目的とする。本発明は、さら
に、各蓄電装置に並列接続する回路の構成を、対応する
蓄電装置の温度や電源装置の雰囲気温度に適応して変形
可能とすることにより、蓄電装置の寿命を延長すること
を目的とする。本発明は、加えて、本発明の電源装置を
使用する装置、例えばエンジンを搭載する車両の使用性
をさらに向上させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の第１の構成は、直列接続された複数
の蓄電装置及び少なくともいずれかの蓄電装置に対応し
て設けられたバランス回路を備え、蓄電装置に対応する
バランス回路がこの蓄電装置の端子電圧を所定値以下に
制限する電源装置において、バランス回路が、対応する
蓄電装置の正負両端子間に接続された増幅回路、並びに
対応する蓄電装置と増幅回路との間に蓄電装置に対して
逆並列となるよう接続され増幅回路に対してその漏れ電
流を増幅対象として供給する電流規制素子を、少なくと
も１個ずつ有し、その電流規制素子の電圧電流特性に比
べて高電圧側にシフトした電圧電流特性を、バランス回
路がその増幅回路の動作により提供することを特徴とす
る。本構成においては、電流規制素子に流れる電流を増
幅した値の電流が、蓄電装置の正負両端子間に流れる。
従って、この電流規制素子（例えばツェナーダイオー
ド）に漏れ電流特性があったとしても、この漏れ電流が
増幅回路により増幅される結果、バランス回路全体の電
圧電流特性としては、電流規制素子の電圧電流特性をよ
り高電圧側にシフトさせた特性が得られる。すなわち、
等価的に、電流規制素子の漏れ電流が低減されるのと同
様の結果が生じるため、ツェナーダイオードを用いて蓄
電装置の両端の電圧の上限を制限する従来の構成に比
べ、バランス回路を介した放電が低減される。
るために、本発明の第１の構成は、直列接続された複数
の蓄電装置及び少なくともいずれかの蓄電装置に対応し
て設けられたバランス回路を備え、蓄電装置に対応する
バランス回路がこの蓄電装置の端子電圧を所定値以下に
制限する電源装置において、バランス回路が、対応する
蓄電装置の正負両端子間に接続された増幅回路、並びに
対応する蓄電装置と増幅回路との間に蓄電装置に対して
逆並列となるよう接続され増幅回路に対してその漏れ電
流を増幅対象として供給する電流規制素子を、少なくと
も１個ずつ有し、その電流規制素子の電圧電流特性に比
べて高電圧側にシフトした電圧電流特性を、バランス回
路がその増幅回路の動作により提供することを特徴とす
る。本構成においては、電流規制素子に流れる電流を増
幅した値の電流が、蓄電装置の正負両端子間に流れる。
従って、この電流規制素子（例えばツェナーダイオー
ド）に漏れ電流特性があったとしても、この漏れ電流が
増幅回路により増幅される結果、バランス回路全体の電
圧電流特性としては、電流規制素子の電圧電流特性をよ
り高電圧側にシフトさせた特性が得られる。すなわち、
等価的に、電流規制素子の漏れ電流が低減されるのと同
様の結果が生じるため、ツェナーダイオードを用いて蓄
電装置の両端の電圧の上限を制限する従来の構成に比
べ、バランス回路を介した放電が低減される。
【０００８】本発明の第２の構成は、第１の構成に係る
電源装置において、対応する蓄電装置の温度又は電源装
置の雰囲気温度に応じかつ対応する蓄電装置の寿命が延
びるよう、上記電流規制素子が通電し始める逆電圧の値
を切り替える制御手段を備えることを特徴とする。ま
た、本発明の第３の構成は、第１又は第２の構成に係る
電源装置において、対応する蓄電装置の温度又は電源装
置の雰囲気温度に応じかつ対応する蓄電装置の寿命が延
びるよう、上記増幅回路の利得を切り替える制御手段を
備えることを特徴とする。これらの構成においては、蓄
電装置の温度又は電源装置の雰囲気温度に応じて、電流
規制素子が通電し始める逆電圧の値（第２の構成）又は
増幅回路の利得（第３の構成）が切り替えられる。一般
に、電池、キャパシタ等の蓄電装置の寿命は、当該蓄電
装置が使用される温度や当該蓄電装置に印加される電圧
に依存するから、蓄電装置の温度又は電源装置の雰囲気
温度に応じて上述の切替えを実行することにより、蓄電
装置の寿命を適応的に延長することが可能になる。
電源装置において、対応する蓄電装置の温度又は電源装
置の雰囲気温度に応じかつ対応する蓄電装置の寿命が延
びるよう、上記電流規制素子が通電し始める逆電圧の値
を切り替える制御手段を備えることを特徴とする。ま
た、本発明の第３の構成は、第１又は第２の構成に係る
電源装置において、対応する蓄電装置の温度又は電源装
置の雰囲気温度に応じかつ対応する蓄電装置の寿命が延
びるよう、上記増幅回路の利得を切り替える制御手段を
備えることを特徴とする。これらの構成においては、蓄
電装置の温度又は電源装置の雰囲気温度に応じて、電流
規制素子が通電し始める逆電圧の値（第２の構成）又は
増幅回路の利得（第３の構成）が切り替えられる。一般
に、電池、キャパシタ等の蓄電装置の寿命は、当該蓄電
装置が使用される温度や当該蓄電装置に印加される電圧
に依存するから、蓄電装置の温度又は電源装置の雰囲気
温度に応じて上述の切替えを実行することにより、蓄電
装置の寿命を適応的に延長することが可能になる。
【０００９】本発明の第４の構成は、第１乃至第３の構
成に係る電源装置において、当該電源装置がエンジンと
共に車両に搭載され、かつ、当該電源装置が、上記複数
の蓄電装置の直列接続体の両端電圧を上記エンジンのス
タータ、上記エンジンをアシストする回転電機及び上記
エンジンの触媒暖機用ヒータの少なくともいずれかに供
給する手段を備えることを特徴とする。本構成において
は、電源装置の出力電圧すなわち複数の蓄電装置の直列
接続体の両端電圧が、エンジンのスタータ、エンジンア
シスト用の回転電機又は触媒暖機用ヒータのいずれかに
て使用される。上述のように、本発明の第１乃至第３の
構成においては、電流規制素子の漏れ電流の実質的低減
ひいては蓄電装置の放電の抑制という作用が生じている
から、本構成においては、エンジンのスタータ、エンジ
ンアシスト用の回転電機又は触媒暖機用ヒータを、電源
装置を比較的長時間放置した後も、好適に動作させるこ
とが可能になる。
成に係る電源装置において、当該電源装置がエンジンと
共に車両に搭載され、かつ、当該電源装置が、上記複数
の蓄電装置の直列接続体の両端電圧を上記エンジンのス
タータ、上記エンジンをアシストする回転電機及び上記
エンジンの触媒暖機用ヒータの少なくともいずれかに供
給する手段を備えることを特徴とする。本構成において
は、電源装置の出力電圧すなわち複数の蓄電装置の直列
接続体の両端電圧が、エンジンのスタータ、エンジンア
シスト用の回転電機又は触媒暖機用ヒータのいずれかに
て使用される。上述のように、本発明の第１乃至第３の
構成においては、電流規制素子の漏れ電流の実質的低減
ひいては蓄電装置の放電の抑制という作用が生じている
から、本構成においては、エンジンのスタータ、エンジ
ンアシスト用の回転電機又は触媒暖機用ヒータを、電源
装置を比較的長時間放置した後も、好適に動作させるこ
とが可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
関し図面に基づき説明する。
関し図面に基づき説明する。
【００１１】図１に、本発明の一実施形態に係る電源装
置を備えた車両の構成を示す。この図に示される車両は
エンジン１０を搭載しており、駆動輪１２はこのエンジ
ン１０の出力にて駆動される。また、エンジン１０の軸
上にはモータ／ジェネレータ１４が配設されており、こ
のモータ／ジェネレータ１４はエンジン１０の出力をア
シストする。モータ／ジェネレータ１４は三相の回転電
機であり、Ｕ、Ｖ及びＷ各相がトランス結合している２
組（Ａ及びＢ）の三相巻線を有している。これらのうち
Ａ側の巻線に対してはインバータ１６Ａを介して蓄電装
置群ＣA から、またＢ側の巻線に対してはインバータ１
６Ｂを介して蓄電装置群ＣB から、それぞれ駆動電力が
供給される。また、Ａ及びＢおのおのの巻線にて回収し
た電力は、対応するインバータ１６Ａ又は１６Ｂを介し
て蓄電装置群ＣA 又はＣB に回収される。コントローラ
１８は、ペダル操作等によって与えられるアクセル、ブ
レーキ等の信号に応じ、インバータ１６Ａ及び１６Ｂに
よる電力変換動作（直流から三相交流へあるいはその逆
へ）や、エンジン１０の動作、及びこのエンジン１０の
スタータ２０の動作を制御する。なお、コントローラ１
８の動作や、モータ／ジェネレータ１４の具体的な構成
及び用途に関しては、本願出願人が先に提案している特
開平６−２９４３６９号等も参照されたい。
置を備えた車両の構成を示す。この図に示される車両は
エンジン１０を搭載しており、駆動輪１２はこのエンジ
ン１０の出力にて駆動される。また、エンジン１０の軸
上にはモータ／ジェネレータ１４が配設されており、こ
のモータ／ジェネレータ１４はエンジン１０の出力をア
シストする。モータ／ジェネレータ１４は三相の回転電
機であり、Ｕ、Ｖ及びＷ各相がトランス結合している２
組（Ａ及びＢ）の三相巻線を有している。これらのうち
Ａ側の巻線に対してはインバータ１６Ａを介して蓄電装
置群ＣA から、またＢ側の巻線に対してはインバータ１
６Ｂを介して蓄電装置群ＣB から、それぞれ駆動電力が
供給される。また、Ａ及びＢおのおのの巻線にて回収し
た電力は、対応するインバータ１６Ａ又は１６Ｂを介し
て蓄電装置群ＣA 又はＣB に回収される。コントローラ
１８は、ペダル操作等によって与えられるアクセル、ブ
レーキ等の信号に応じ、インバータ１６Ａ及び１６Ｂに
よる電力変換動作（直流から三相交流へあるいはその逆
へ）や、エンジン１０の動作、及びこのエンジン１０の
スタータ２０の動作を制御する。なお、コントローラ１
８の動作や、モータ／ジェネレータ１４の具体的な構成
及び用途に関しては、本願出願人が先に提案している特
開平６−２９４３６９号等も参照されたい。
【００１２】本実施形態において特徴的な構成は、蓄電
装置群ＣA 及びＣB に対応して設けられたバランス回路
群ＢA 及びＢB の内部構成や、バランス回路群ＢA 及び
ＢBに関するコントローラ１８の動作にある。
装置群ＣA 及びＣB に対応して設けられたバランス回路
群ＢA 及びＢB の内部構成や、バランス回路群ＢA 及び
ＢBに関するコントローラ１８の動作にある。
【００１３】図２に、本実施形態におけるバランス回路
群Ｂの内部構成を示す。この図に示されるバランス回路
群Ｂの構成は、バランス回路群ＢA としても、またバラ
ンス回路群ＢB としても、用いることができる。そのた
め、この図においては、蓄電装置群及びバランス回路群
の符号から添字Ａ及びＢを省略し、それぞれＢ又はＣと
表記している。
群Ｂの内部構成を示す。この図に示されるバランス回路
群Ｂの構成は、バランス回路群ＢA としても、またバラ
ンス回路群ＢB としても、用いることができる。そのた
め、この図においては、蓄電装置群及びバランス回路群
の符号から添字Ａ及びＢを省略し、それぞれＢ又はＣと
表記している。
【００１４】この図に示されるように、バランス回路群
Ｂは、蓄電装置群Ｃを構成し順に直列接続されている蓄
電装置Ｃ1 、Ｃ2 、…ＣN のいずれかに対応して設けら
れたバランス回路Ｂ1 、Ｂ2 、…ＢN から構成されてい
る。また、これらバランス回路Ｂ1 、Ｂ2 、…ＢN はい
ずれも同様の構成を有している。そこで、ここでは、バ
ランス回路Ｂ1 を例としてその構成及び動作を説明す
る。
Ｂは、蓄電装置群Ｃを構成し順に直列接続されている蓄
電装置Ｃ1 、Ｃ2 、…ＣN のいずれかに対応して設けら
れたバランス回路Ｂ1 、Ｂ2 、…ＢN から構成されてい
る。また、これらバランス回路Ｂ1 、Ｂ2 、…ＢN はい
ずれも同様の構成を有している。そこで、ここでは、バ
ランス回路Ｂ1 を例としてその構成及び動作を説明す
る。
【００１５】バランス回路Ｂ1 は、３個のツェナーダイ
オードＺＤ1 〜ＺＤ3 、トランジスタＱ1 、Ｑ2 及び抵
抗Ｒ1 〜Ｒ3 を有している。ツェナーダイオードＺＤ1
〜ＺＤ3 は、対応する蓄電装置Ｃ1 に対して逆並列とな
るよう互いに並列に接続されている。このツェナーダイ
オードＺＤ1 〜ＺＤ3 のアノードは、トランジスタＱ1
のベースに接続されている。トランジスタＱ1 のコレク
タは対応する蓄電装置Ｃ1 の正側の端子に、またエミッ
タはトランジスタＱ2 のベースに、それぞれ接続されて
いる。トランジスタＱ2 のコレクタは抵抗Ｒ1 〜Ｒ3 を
介して対応する蓄電装置Ｃ1 の正側の端子に、またエミ
ッタは負側の端子に、それぞれ接続されている。抵抗Ｒ
1 〜Ｒ3 は互いに並列に接続されている。加えて、ツェ
ナーダイオードＺＤ1 〜ＺＤ3 と直列にリレーＳＷ1 〜
ＳＷ3 が、また抵抗Ｒ1 〜Ｒ3 と直列にリレーＳＷ4 〜
ＳＷ6 が、それぞれ接続されている。これらリレーＳＷ
1〜ＳＷ6 は、コントローラ１８から供給されるＳＷ信
号により制御される。加えて、各蓄電装置Ｃ1 〜ＣN に
は、それぞれ、温度センサ２０−１〜２０−Ｎが付設さ
れており、それぞれの温度センサ２０−１〜２０−Ｎに
よって検出される蓄電装置Ｃ1 〜ＣN の温度ＴC1〜ＴCN
がコントローラ１８に供給される。コントローラ１８
は、この他、図１に示される温度センサ２２によって蓄
電装置群ＣA 及びＣB の雰囲気温度すなわち車両内部の
温度を検出する。
オードＺＤ1 〜ＺＤ3 、トランジスタＱ1 、Ｑ2 及び抵
抗Ｒ1 〜Ｒ3 を有している。ツェナーダイオードＺＤ1
〜ＺＤ3 は、対応する蓄電装置Ｃ1 に対して逆並列とな
るよう互いに並列に接続されている。このツェナーダイ
オードＺＤ1 〜ＺＤ3 のアノードは、トランジスタＱ1
のベースに接続されている。トランジスタＱ1 のコレク
タは対応する蓄電装置Ｃ1 の正側の端子に、またエミッ
タはトランジスタＱ2 のベースに、それぞれ接続されて
いる。トランジスタＱ2 のコレクタは抵抗Ｒ1 〜Ｒ3 を
介して対応する蓄電装置Ｃ1 の正側の端子に、またエミ
ッタは負側の端子に、それぞれ接続されている。抵抗Ｒ
1 〜Ｒ3 は互いに並列に接続されている。加えて、ツェ
ナーダイオードＺＤ1 〜ＺＤ3 と直列にリレーＳＷ1 〜
ＳＷ3 が、また抵抗Ｒ1 〜Ｒ3 と直列にリレーＳＷ4 〜
ＳＷ6 が、それぞれ接続されている。これらリレーＳＷ
1〜ＳＷ6 は、コントローラ１８から供給されるＳＷ信
号により制御される。加えて、各蓄電装置Ｃ1 〜ＣN に
は、それぞれ、温度センサ２０−１〜２０−Ｎが付設さ
れており、それぞれの温度センサ２０−１〜２０−Ｎに
よって検出される蓄電装置Ｃ1 〜ＣN の温度ＴC1〜ＴCN
がコントローラ１８に供給される。コントローラ１８
は、この他、図１に示される温度センサ２２によって蓄
電装置群ＣA 及びＣB の雰囲気温度すなわち車両内部の
温度を検出する。
【００１６】バランス回路Ｂ1 は、リレーＳＷ1 〜ＳＷ
3 のうちいずれかがオンしかつリレーＳＷ4 〜ＳＷ6 の
うちいずれかがオンしている状態で、すなわちトランジ
スタＱ1 のベース回路にツェナーダイオードＺＤ1 〜Ｚ
Ｄ3 のうちいずれかが挿入されかつトランジスタＱ2 の
コレクタ回路に抵抗Ｒ1 〜Ｒ3 のうちいずれかが挿入さ
れている状態で、使用される。コントローラ１８は、か
かる状態が生じるよう、ＳＷ信号を発生させる。このよ
うな回路状態においては、ツェナーダイオード（例えば
ＺＤ1 ）の漏れ電流が、トランジスタＱ1 、Ｑ2 及び抵
抗（Ｒ1 ）から構成される増幅回路によって増幅され
る。従って、図３に示されるように、バランス回路Ｂ1
の電圧電流特性（実線）は、逆方向絶縁破壊電圧を越え
る領域（通電領域）を除き、ツェナーダイオード単体で
の電圧電流特性（破線）に比べ図中右側すなわち高電圧
側にシフトする。これにより、ツェナーダイオード（例
えばＺＤ1 ）の漏れ電流（すなわち逆方向絶縁破壊電圧
を下回る逆電圧下で流れる電流）を低減したのと同等の
効果が生じるため、この漏れ電流が原因となった蓄電装
置Ｃ1 の放電は抑制される。
3 のうちいずれかがオンしかつリレーＳＷ4 〜ＳＷ6 の
うちいずれかがオンしている状態で、すなわちトランジ
スタＱ1 のベース回路にツェナーダイオードＺＤ1 〜Ｚ
Ｄ3 のうちいずれかが挿入されかつトランジスタＱ2 の
コレクタ回路に抵抗Ｒ1 〜Ｒ3 のうちいずれかが挿入さ
れている状態で、使用される。コントローラ１８は、か
かる状態が生じるよう、ＳＷ信号を発生させる。このよ
うな回路状態においては、ツェナーダイオード（例えば
ＺＤ1 ）の漏れ電流が、トランジスタＱ1 、Ｑ2 及び抵
抗（Ｒ1 ）から構成される増幅回路によって増幅され
る。従って、図３に示されるように、バランス回路Ｂ1
の電圧電流特性（実線）は、逆方向絶縁破壊電圧を越え
る領域（通電領域）を除き、ツェナーダイオード単体で
の電圧電流特性（破線）に比べ図中右側すなわち高電圧
側にシフトする。これにより、ツェナーダイオード（例
えばＺＤ1 ）の漏れ電流（すなわち逆方向絶縁破壊電圧
を下回る逆電圧下で流れる電流）を低減したのと同等の
効果が生じるため、この漏れ電流が原因となった蓄電装
置Ｃ1 の放電は抑制される。
【００１７】図４及び図５に、本実施形態におけるバラ
ンス回路の効果を示す。そのうち図４に示されているの
は、対応する蓄電装置の充放電動作を数回にわたって繰
り返したときに各蓄電装置間に生じる変化傾向である。
この図では、実験によって得られたデータのばらつきを
示すため、電圧差の変化傾向が上下２本の実線にて表さ
れている。この図から明瞭に読み取れるように、本実施
形態に係るバランス回路を用いた場合には、用いない場
合に比べ、各蓄電装置間の電圧差を効果的に低減するこ
とができる。また、図５に示されているのは、放置開始
時点の蓄電装置の電圧を基準（１００％）として表した
ときの、放置に伴う蓄電装置の電圧低下率すなわち電圧
保持率である。この図に表されているように、本実施形
態に係るバランス回路を使用した場合には、バランス回
路をまったく使用していない場合と実質的に差のない電
圧保持率が実現される。これは、図３に示したように、
本実施形態において電圧電流特性を実質的に高電圧側に
シフトさせていることによる。このように、本実施形態
によれば、ツェナーダイオードＺＤ1 〜ＺＤ3 の漏れ電
流をその後段の増幅回路により増幅し、これを対応する
蓄電装置例えばＣ1の両端に流すようにしているため、
バランス回路例えばＢ1 を介した蓄電装置Ｃ1 の放電を
抑制することができ、バランス回路として単体の抵抗又
は単体のツェナーダイオードを用いた従来技術に比べ、
長時間放置に対する耐久性を向上させることができる。
ンス回路の効果を示す。そのうち図４に示されているの
は、対応する蓄電装置の充放電動作を数回にわたって繰
り返したときに各蓄電装置間に生じる変化傾向である。
この図では、実験によって得られたデータのばらつきを
示すため、電圧差の変化傾向が上下２本の実線にて表さ
れている。この図から明瞭に読み取れるように、本実施
形態に係るバランス回路を用いた場合には、用いない場
合に比べ、各蓄電装置間の電圧差を効果的に低減するこ
とができる。また、図５に示されているのは、放置開始
時点の蓄電装置の電圧を基準（１００％）として表した
ときの、放置に伴う蓄電装置の電圧低下率すなわち電圧
保持率である。この図に表されているように、本実施形
態に係るバランス回路を使用した場合には、バランス回
路をまったく使用していない場合と実質的に差のない電
圧保持率が実現される。これは、図３に示したように、
本実施形態において電圧電流特性を実質的に高電圧側に
シフトさせていることによる。このように、本実施形態
によれば、ツェナーダイオードＺＤ1 〜ＺＤ3 の漏れ電
流をその後段の増幅回路により増幅し、これを対応する
蓄電装置例えばＣ1の両端に流すようにしているため、
バランス回路例えばＢ1 を介した蓄電装置Ｃ1 の放電を
抑制することができ、バランス回路として単体の抵抗又
は単体のツェナーダイオードを用いた従来技術に比べ、
長時間放置に対する耐久性を向上させることができる。
【００１８】この効果は、図１に示したように、本実施
形態に係るバランス回路を車両に搭載する場合に顕著に
なる。例えば、蓄電装置群ＣB を車載の電機的補機（例
えばコントローラ１８、スタータ２０、エンジン１０の
触媒暖機用のヒータ２４）への電源供給に利用している
場合、バランス回路群ＢB の構成を図２に示される構成
とすることにより、蓄電装置群ＣB を（外部電源等によ
る充電を実行しないまま）長時間放置したときであって
も、スタータ２０を用いたエンジン１０の始動やヒータ
２４を用いた触媒の暖機を確実に実行することができ
る。また、蓄電装置群ＣB の出力をインバータ１６Ｂを
介してモータ／ジェネレータ１４に供給し、この出力を
用いてエンジン１０を始動又はアシストする動作を、よ
り、長時間放置後であっても、実行することができる。
形態に係るバランス回路を車両に搭載する場合に顕著に
なる。例えば、蓄電装置群ＣB を車載の電機的補機（例
えばコントローラ１８、スタータ２０、エンジン１０の
触媒暖機用のヒータ２４）への電源供給に利用している
場合、バランス回路群ＢB の構成を図２に示される構成
とすることにより、蓄電装置群ＣB を（外部電源等によ
る充電を実行しないまま）長時間放置したときであって
も、スタータ２０を用いたエンジン１０の始動やヒータ
２４を用いた触媒の暖機を確実に実行することができ
る。また、蓄電装置群ＣB の出力をインバータ１６Ｂを
介してモータ／ジェネレータ１４に供給し、この出力を
用いてエンジン１０を始動又はアシストする動作を、よ
り、長時間放置後であっても、実行することができる。
【００１９】また、本実施形態においては、前述のよう
に、温度センサ２０−１〜２０−Ｎや温度センサ２２Ａ
によって各蓄電装置の温度又は雰囲気温度を検出してい
る。この検出の結果は、ＳＷ信号を用いたリレーＳＷ1
〜ＳＷ6 の制御に利用される。この制御を通じ、本実施
形態においては、各蓄電装置の寿命を延長している。
に、温度センサ２０−１〜２０−Ｎや温度センサ２２Ａ
によって各蓄電装置の温度又は雰囲気温度を検出してい
る。この検出の結果は、ＳＷ信号を用いたリレーＳＷ1
〜ＳＷ6 の制御に利用される。この制御を通じ、本実施
形態においては、各蓄電装置の寿命を延長している。
【００２０】これは、各蓄電装置の寿命が、その使用温
度や使用電圧に依存する事実に基づいている。例えば、
パワーキャパシタと呼ばれる大容量のキャパシタは、一
般的にその使用温度が高いほど寿命が縮まり、またその
使用電圧が高いほどやはり寿命が縮まるという特性を有
している（図６参照）。従って、ツェナーダイオードＺ
Ｄ1 〜ＺＤ3 の逆方向絶縁破壊電圧すなわち通電を開始
する逆電圧の値をそれぞれ異なる値に設定しておき、比
較的温度が高いときには比較的その逆方向絶縁破壊電圧
が高いツェナーダイオードがトランジスタＱ1 のベース
回路に挿入されるようリレーＳＷ1 〜ＳＷ3 を制御する
ようにすれば、対応する蓄電装置例えばＣ1 の両端の電
圧が、比較的温度が高いときに比較的低い値となるよう
制限されることとなり、温度の上昇に伴う寿命の短縮を
防止することができる。同様に、抵抗Ｒ1 〜Ｒ3 の抵抗
値をそれぞれ異なる値としておき、温度が比較的高いと
きに比較的低い抵抗値の抵抗がトランジスタＱ2 のコレ
クタ回路に挿入されるようにしても（すなわち増幅回路
の利得を上げるようにしても）、同様の効果を得ること
ができる。このように、本実施形態によれば、蓄電装置
の寿命を、従来に比べ延長することができる。
度や使用電圧に依存する事実に基づいている。例えば、
パワーキャパシタと呼ばれる大容量のキャパシタは、一
般的にその使用温度が高いほど寿命が縮まり、またその
使用電圧が高いほどやはり寿命が縮まるという特性を有
している（図６参照）。従って、ツェナーダイオードＺ
Ｄ1 〜ＺＤ3 の逆方向絶縁破壊電圧すなわち通電を開始
する逆電圧の値をそれぞれ異なる値に設定しておき、比
較的温度が高いときには比較的その逆方向絶縁破壊電圧
が高いツェナーダイオードがトランジスタＱ1 のベース
回路に挿入されるようリレーＳＷ1 〜ＳＷ3 を制御する
ようにすれば、対応する蓄電装置例えばＣ1 の両端の電
圧が、比較的温度が高いときに比較的低い値となるよう
制限されることとなり、温度の上昇に伴う寿命の短縮を
防止することができる。同様に、抵抗Ｒ1 〜Ｒ3 の抵抗
値をそれぞれ異なる値としておき、温度が比較的高いと
きに比較的低い抵抗値の抵抗がトランジスタＱ2 のコレ
クタ回路に挿入されるようにしても（すなわち増幅回路
の利得を上げるようにしても）、同様の効果を得ること
ができる。このように、本実施形態によれば、蓄電装置
の寿命を、従来に比べ延長することができる。
【００２１】なお、前述の温度センサ２０−１〜２０−
Ｎ及び２２としては、熱電対、サーミスタ等、各種の温
度センサを用いることができる。さらに、各蓄電装置間
の温度差を無視できる装置構成下においては、温度セン
サ２０−１〜２０−Ｎを省略することもできる。逆に、
各蓄電装置間に温度差が生じやすい装置環境下において
は、温度センサ２２を省略することができる。また、前
述の実施形態では、各蓄電装置をキャパシタの記号で表
していたが、本発明はキャパシタ（例えばパワーキャパ
シタ）にその適用対象を限定すべきものではなく、例え
ばリチウム電池のようにバランス回路による自己放電が
問題になるその他の種類の蓄電装置にも、本発明を適用
することができる。加えて、図２においては、バランス
回路Ｂ1〜ＢN に対し個別にまたリレーＳＷ1 〜ＳＷ6
に対し個別に、ＳＷ信号が供給されているが、ＳＷ信号
は、必要に応じ共通化することができる。例えば、ツェ
ナーダイオードＺＤ1 を使用するときには抵抗Ｒ1 を必
ず使用するようにした場合には、リレーＳＷ1 に対する
ＳＷ信号とリレーＳＷ4 に対するＳＷ信号は共通の信号
とすることができ、あるいは、リレーＳＷ1 及びＳＷ4
を２つの接点を有する１個のリレーとすることもでき
る。同様に、バランス回路Ｂ1 のリレーＳＷ1に対する
ＳＷ信号とバランス回路Ｂ2 のリレーＳＷ1 に対するＳ
Ｗ信号とを共通の信号にする、といった変形も可能であ
る。さらに、複数個設けられている抵抗Ｒ1 のうちいず
れかに関してはリレーを省略することもできる。リレー
に代え、その他の種類のスイッチ又は切替え素子を用い
ても構わない。トランジスタＱ1及びＱ2 としてバイポ
ーラトランジスタ以外の増幅素子を用いても構わない。
ツェナーダイオードＺＤ1 〜ＺＤ3 に代え、その他の種
類の電流規制素子を用いても構わない。加えて、ツェナ
ーダイオードや抵抗の個数及びトランジスタの段数に、
限定を要するものではない。そして、各発明の用途は、
図１に示されるような車両に限定すべきものでもない。
Ｎ及び２２としては、熱電対、サーミスタ等、各種の温
度センサを用いることができる。さらに、各蓄電装置間
の温度差を無視できる装置構成下においては、温度セン
サ２０−１〜２０−Ｎを省略することもできる。逆に、
各蓄電装置間に温度差が生じやすい装置環境下において
は、温度センサ２２を省略することができる。また、前
述の実施形態では、各蓄電装置をキャパシタの記号で表
していたが、本発明はキャパシタ（例えばパワーキャパ
シタ）にその適用対象を限定すべきものではなく、例え
ばリチウム電池のようにバランス回路による自己放電が
問題になるその他の種類の蓄電装置にも、本発明を適用
することができる。加えて、図２においては、バランス
回路Ｂ1〜ＢN に対し個別にまたリレーＳＷ1 〜ＳＷ6
に対し個別に、ＳＷ信号が供給されているが、ＳＷ信号
は、必要に応じ共通化することができる。例えば、ツェ
ナーダイオードＺＤ1 を使用するときには抵抗Ｒ1 を必
ず使用するようにした場合には、リレーＳＷ1 に対する
ＳＷ信号とリレーＳＷ4 に対するＳＷ信号は共通の信号
とすることができ、あるいは、リレーＳＷ1 及びＳＷ4
を２つの接点を有する１個のリレーとすることもでき
る。同様に、バランス回路Ｂ1 のリレーＳＷ1に対する
ＳＷ信号とバランス回路Ｂ2 のリレーＳＷ1 に対するＳ
Ｗ信号とを共通の信号にする、といった変形も可能であ
る。さらに、複数個設けられている抵抗Ｒ1 のうちいず
れかに関してはリレーを省略することもできる。リレー
に代え、その他の種類のスイッチ又は切替え素子を用い
ても構わない。トランジスタＱ1及びＱ2 としてバイポ
ーラトランジスタ以外の増幅素子を用いても構わない。
ツェナーダイオードＺＤ1 〜ＺＤ3 に代え、その他の種
類の電流規制素子を用いても構わない。加えて、ツェナ
ーダイオードや抵抗の個数及びトランジスタの段数に、
限定を要するものではない。そして、各発明の用途は、
図１に示されるような車両に限定すべきものでもない。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の構
成によれば、蓄電装置に対応して設けた電流規制素子に
流れる電流を増幅回路にて増幅し、増幅された電流を対
応する蓄電装置の正負両端子間に流すようにしたため、
この電流規制素子に漏れ電流特性がある場合であって
も、バランス回路全体としては、電流規制素子の電圧電
流特性をより高電圧側にシフトさせた特性を実現するこ
とができ、従ってバランス回路を介した蓄電装置の放電
を抑制することができる。その結果、当該蓄電装置を数
個直列接続した電源装置を、より長時間放置に強い電源
装置とすることができる。
成によれば、蓄電装置に対応して設けた電流規制素子に
流れる電流を増幅回路にて増幅し、増幅された電流を対
応する蓄電装置の正負両端子間に流すようにしたため、
この電流規制素子に漏れ電流特性がある場合であって
も、バランス回路全体としては、電流規制素子の電圧電
流特性をより高電圧側にシフトさせた特性を実現するこ
とができ、従ってバランス回路を介した蓄電装置の放電
を抑制することができる。その結果、当該蓄電装置を数
個直列接続した電源装置を、より長時間放置に強い電源
装置とすることができる。
【００２３】また、本発明の第２及び第３に構成によれ
ば、対応する蓄電装置の温度又は電源装置の雰囲気温度
に応じて、電流規制素子が通電し始める逆電圧の値又は
増幅回路の利得を切り替えるようにしたため、対応する
蓄電装置の寿命を延長することができる。
ば、対応する蓄電装置の温度又は電源装置の雰囲気温度
に応じて、電流規制素子が通電し始める逆電圧の値又は
増幅回路の利得を切り替えるようにしたため、対応する
蓄電装置の寿命を延長することができる。
【００２４】そして、本発明の第４の構成によれば、上
述の構成に係る電源装置をエンジンと共に車両に搭載
し、当該電源装置の出力をエンジンのスタータ、アシス
ト用の回転電機又は触媒暖機用ヒータのいずれかの電源
として利用するようにしたため、電源装置に充電を施す
ことなしにその車両を長時間放置した後であっても、エ
ンジンを始動できない状態やエンジンを好適にアシスト
できない状態や、触媒を好適に暖機できない状態を、従
来に比べ確実に回避することが可能になる。その結果、
車両の使用性が著しく向上する。
述の構成に係る電源装置をエンジンと共に車両に搭載
し、当該電源装置の出力をエンジンのスタータ、アシス
ト用の回転電機又は触媒暖機用ヒータのいずれかの電源
として利用するようにしたため、電源装置に充電を施す
ことなしにその車両を長時間放置した後であっても、エ
ンジンを始動できない状態やエンジンを好適にアシスト
できない状態や、触媒を好適に暖機できない状態を、従
来に比べ確実に回避することが可能になる。その結果、
車両の使用性が著しく向上する。
【図１】 本発明の一実施形態に係る電源装置を搭載し
た車両の構成を示すブロック図である。
た車両の構成を示すブロック図である。
【図２】 一実施形態に係るバランス回路の構成を示す
回路図である。
回路図である。
【図３】 本実施形態による電圧電流特性修正効果を示
す電圧電流特性図である。
す電圧電流特性図である。
【図４】 本実施形態における電圧差低減の効果を示す
図である。
図である。
【図５】 本実施形態における電圧保持率維持の効果を
示す図である。
示す図である。
【図６】 蓄電装置の一般的な寿命の傾向を示す図であ
る。
る。
１０ エンジン、１８ コントローラ、２０−１〜２０
−Ｎ，２２ 温度センサ、２４ ヒータ、Ｂ，ＢA ，Ｂ
B バランス回路群、Ｂ1 〜ＢN バランス回路、Ｃ，
ＣA ，ＣB 蓄電装置群、Ｃ1 〜ＣN 蓄電装置、ＺＤ
1 〜ＺＤ3 ツェナーダイオード、Ｑ1 ，Ｑ2 トラン
ジスタ、Ｒ1 〜Ｒ3 抵抗、ＳＷ1 〜ＳＷ6 リレー。
−Ｎ，２２ 温度センサ、２４ ヒータ、Ｂ，ＢA ，Ｂ
B バランス回路群、Ｂ1 〜ＢN バランス回路、Ｃ，
ＣA ，ＣB 蓄電装置群、Ｃ1 〜ＣN 蓄電装置、ＺＤ
1 〜ＺＤ3 ツェナーダイオード、Ｑ1 ，Ｑ2 トラン
ジスタ、Ｒ1 〜Ｒ3 抵抗、ＳＷ1 〜ＳＷ6 リレー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−31069（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−33219（ＪＰ，Ａ) 特公 平６−28491（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭36−32255（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02J 1/00 - 1/16 H02J 7/00 - 7/36
Claims (4)
- 【請求項１】 直列接続された複数の蓄電装置及び少な
くともいずれかの蓄電装置に対応して設けられたバラン
ス回路を備え、蓄電装置に対応するバランス回路がこの
蓄電装置の端子電圧を所定値以下に制限する電源装置に
おいて、 バランス回路が、対応する蓄電装置の正負両端子間に接
続された増幅回路、並びに対応する蓄電装置と増幅回路
との間に蓄電装置に対して逆並列となるよう接続され増
幅回路に対してその漏れ電流を増幅対象として供給する
電流規制素子を、少なくとも１個ずつ有し、その電流規
制素子の電圧電流特性に比べて高電圧側にシフトした電
圧電流特性を、バランス回路がその増幅回路の動作によ
り提供することを特徴とする電源装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の電源装置において、対応
する蓄電装置の温度又は電源装置の雰囲気温度に応じか
つ対応する蓄電装置の寿命が延びるよう、上記電流規制
素子が通電し始める逆電圧の値を切り替える制御手段を
備えることを特徴とする電源装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の電源装置におい
て、対応する蓄電装置の温度又は電源装置の雰囲気温度
に応じかつ対応する蓄電装置の寿命が延びるよう、上記
増幅回路の利得を切り替える制御手段を備えることを特
徴とする電源装置。 - 【請求項４】 請求項１乃至３記載の電源装置におい
て、当該電源装置がエンジンと共に車両に搭載され、か
つ、当該電源装置が、上記複数の蓄電装置の直列接続体
の両端電圧を上記エンジンのスタータ、上記エンジンを
アシストする回転電機及び上記エンジンの触媒暖機用ヒ
ータの少なくともいずれかに供給する手段を備えること
を特徴とする電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12292296A JP3304759B2 (ja) | 1996-05-17 | 1996-05-17 | 電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12292296A JP3304759B2 (ja) | 1996-05-17 | 1996-05-17 | 電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09308119A JPH09308119A (ja) | 1997-11-28 |
| JP3304759B2 true JP3304759B2 (ja) | 2002-07-22 |
Family
ID=14847935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12292296A Expired - Fee Related JP3304759B2 (ja) | 1996-05-17 | 1996-05-17 | 電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3304759B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009039159A1 (de) * | 2009-08-27 | 2011-03-17 | Voith Patent Gmbh | System zur Speicherung elektrischer Energie |
| CN103081285B (zh) * | 2010-06-28 | 2016-03-02 | 麦斯韦尔技术股份有限公司 | 串联模块中电容器寿命的最大化 |
| US9190860B2 (en) | 2011-11-15 | 2015-11-17 | Maxwell Technologies, Inc. | System and methods for managing a degraded state of a capacitor system |
| JP6328454B2 (ja) * | 2014-03-19 | 2018-05-23 | 矢崎総業株式会社 | 均等化装置 |
-
1996
- 1996-05-17 JP JP12292296A patent/JP3304759B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09308119A (ja) | 1997-11-28 |
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