JP3956590B2 - 電源装置 - Google Patents
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の蓄電器を用いた電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の蓄電器を用いた電源装置として、特開平９−３０８１１９号公報に記載されるように、直列接続された複数の蓄電装置及びその蓄電装置の正負端子間電圧を所定値以下に制限するバランス回路を備えたものが知られている。
【０００３】
この電源装置のバランス回路は、ツェナーダイオードに蓄電装置の正負端子間電圧を逆電圧として印加し、ツェナーダイオードの漏れ電流を増幅し、その漏れ電流の漏れ量に応じて蓄電装置の放電を行っている。この蓄電装置は、蓄電装置の温度に応じてツェナーダイオード及び抵抗を適宜選択して使用することにより、蓄電装置の寿命を延長しようとするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の電源装置では、蓄電装置の放電を適切に行えないおそれがある。すなわち、バランス回路において温度が高くなると放電電流が多くなるという望ましい特性を有していても、蓄電装置の放電を適切に行うためには、蓄電装置の温度に応じて蓄電装置の放電を行う必要がある。しかし、蓄電装置の内部温度とバランス回路の温度とでは大きな温度差があり、バランス回路の温度に応じて放電を行っても、適切な放電とならない。
【０００５】
そこで本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、温度変化に応じて適切な蓄電器の放電が行える電源装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係る電源装置は、正端子と負端子の間に電圧を蓄える複数の蓄電器と、正端子及び負端子に取り付けられ、温度上昇に応じて正端子から負端子へ放電を行うバランス回路を有し、かつ、異なる蓄電器の正端子と負端子を接続し蓄電器を直列に接続する配線パターンを有する基板とを備え、蓄電器がバランス回路に向けて突出し、金属により形成される突出部を有していることを特徴とする。
また本発明に係る電源装置は、突出部が防爆弁であることを特徴とする。また本発明に係る電源装置において、バランス回路は基板の蓄電器側に設けられていることが好ましい。さらに本発明に係る電源装置において、バランス回路は正端子と負端子の間に配設されていることが好ましい。
【０００７】
これらの発明によれば、バランス回路を蓄電器の端子に取り付けた基板上に設けることにより、蓄電器の突出部を通じてバランス回路を蓄電器に近い温度とすることができる。このため、蓄電器の温度に応じた適切な放電が行える。これにより、電源装置の寿命を延ばすことができる。また、蓄電器に基板を取り付けることにより、バランス回路の設置と蓄電器の直列接続が同時に行え、組み付け性が良好である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態について説明する。尚、各図において同一要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１１】
図１に本実施形態に係る電源装置を示す。
【００１２】
本図に示すように、本実施形態に係る電源装置１は、複数のパワーキャパシタセル２を備えている。パワーキャパシタセル２は、所定の電圧を蓄える蓄電器であり、例えば、８つのものを隣接して設置される。パワーキャパシタセル２の上面には、上方へ突出する正端子３と負端子４が設けられている。正端子３と負端子４の間に所定の電圧を加えることにより、パワーキャパシタセル２の充電が行われる。また、正端子３と負端子４の間に所定の負荷を接続することにより、パワーキャパシタセル２から電力が供給される。
【００１３】
電源装置１においてパワーキャパシタセル２のうち一方の端に配置されるものの正端子３には、正端子線５が接続されている。また、パワーキャパシタセル２のうち他方の端に配置されるものの負端子４には、負端子線６が接続されている。正端子線５と負端子線６には、電源装置１から電力を供給すべき負荷と電源装置１に充電用電力を供給する電力源が切替可能に接続されている。
【００１４】
パワーキャパシタセル２の正端子３及び負端子４には基板７が取り付けられている。基板７は、上方へ延び出る正端子３及び負端子４を貫通させて、パワーキャパシタセル２の上方に設置されている。基板７の取り付けは、例えば、正端子３及び負端子４の周面にネジを刻設し、基板７の上面を貫通する正端子３及び負端子４の先端部分をナット（図示なし）で締め付けることにより行われる。
【００１５】
基板７には、バランス回路８と配線パターン９が設けられている。バランス回路８は、パワーキャパシタセル２の温度上昇に応じて正端子３から負端子４へ電流の放電を行う回路である。バランス回路８は、各パワーキャパシタセル２の正端子３と負端子４との間に配設されている。
【００１６】
配線パターン９は、異なるパワーキャパシタセル２の正端子３と負端子４を接続し各パワーキャパシタセル２を直列に接続するための配線用のパターンである。配線パターン９は、基板７の製造時に他の配線パターンと同時に製造されるものであり、基板７と一体に形成されている。
【００１７】
パワーキャパシタセル２の上面には、防爆弁１０が設けられている。防爆弁１０は、パワーキャパシタセル２の上面から上方のバランス回路８に向けて突出する突出部である。防爆弁１０はパワーキャパシタセル２の異常時に破裂などを防止するための弁であるが、バランス回路８に向けて突出させ接近させることにより、バランス回路８の温度をパワーキャパシタセル２の内部温度に近づける熱伝導部材として機能するものである。この防爆弁１０は、熱伝導性の良い金属などにより形成するのが望ましい。
【００１８】
図２に本実施形態に係る電源装置の基板を示す。
【００１９】
図２は、基板７を裏面側から見た図である。本図に示すように、各パワーキャパシタセル２における正端子３と負端子４の取付位置の間には、それぞれバランス回路８が設けられている。バランス回路８は、パワーキャパシタセル２に接近するように、基板７の裏面側に設けることが望ましい。
【００２０】
隣接するパワーキャパシタセル２の正端子３とパワーキャパシタセル２の負端子４を接続するように、配線パターン９が形成されている。この配線パターン９は、バスバーとして機能するものである。この配線パターン９により、電源装置１の各パワーキャパシタセル２が直列に接続される。
【００２１】
図３にバランス回路の具体例を示す。
【００２２】
本図に示すように、バランス回路８は、例えば、三つの抵抗８１〜８３と一つのトランジスタ８４により構成される。抵抗８１と抵抗８２は、正端子３と負端子４の間に直列に接続されている。トランジスタ８４は、ｐｎｐ形のトランジスタであり、エミッタが正端子３に接続され、ベースが抵抗８１と抵抗８２の間に接続され、コレクタが抵抗８３の一端に接続されている。抵抗８３は、他端が負端子４に接続されている。
【００２３】
図４にバランス回路における温度特性を示す。
【００２４】
本図は、図３に示すバランス回路８における電圧電流の温度特性を示したものである。本図によれば、正端子３と負端子４との間の電圧（図４の横軸）が大きくなるほど、放電電流（図４の縦軸）が大きくなるのが分かる。また、温度が高温になるほど、放電電流が大きくなるのが分かる。
【００２５】
このバランス回路８によれば、簡易な構成でありながら、良好な電圧電流の温度特性が得られる。このため、パワーキャパシタセル２の正端子３と負端子４の狭い領域にコンパクトに配置することができ、本実施形態に係る電源装置１のバランス回路として最適なものである。
【００２６】
また、バランス回路８を構成する素子数が少ないことから、素子のバラツキによる温度特性の変化が少ないものとなり、適切な放電が可能となる。
【００２７】
なお、本発明に係る電源装置は、図３に示すバランス回路８を用いるものに限られるものではなく、温度上昇に応じて正端子３から負端子４へ電流放電を行うバランス回路を有するものであれば、図３に示すバランス回路８以外の回路を有するものであってもよい。例えば、温度変化により抵抗値が変化する素子（サーミスタ等）を用いて温度変化を検出し電流放電を行うものなどであってもよい。
【００２８】
以上のように、本実施形態に係る電源装置１によれば、バランス回路８をパワーキャパシタセル２の端子３、４に取り付けた基板７上に設けることにより、バランス回路８がパワーキャパシタセル２の端子３、４に接近して配置される。パワーキャパシタセル２の端子３、４の温度は、パワーキャパシタセル２の内部温度に応じて変化するものであり、その内部温度に近い温度となる。このため、バランス回路８を蓄電器であるパワーキャパシタセル２に近い温度とすることができる。これにより、パワーキャパシタセル２の内部温度に応じた適切な放電が可能となり、電源装置１の寿命を延ばすことができる。
【００２９】
また、パワーキャパシタセル２の防爆弁１０をバランス回路８に接近するように突出させることにより、防爆弁１０を通じてバランス回路８をよりパワーキャパシタセル２の内部温度に近い温度とすることができる。このため、パワーキャパシタセル２の内部温度に応じた適切な放電が行える。
【００３０】
更に、パワーキャパシタセル２に基板７を取り付けることにより、バランス回路８の設置とパワーキャパシタセル２の直列接続が同時に行える。このため、組み付け性が良好であり、低コスト化が図れる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、バランス回路を蓄電器の端子に取り付けた基板上に設けることにより、バランス回路を蓄電器に近い温度とすることができる。このため、蓄電器の温度に応じた適切な放電が行える。これにより、電源装置の寿命を延ばすことができる。
【００３２】
また、蓄電器に基板を取り付けることにより、バランス回路の設置と蓄電器の直列接続が同時に行え、組み付け性が良好である。
【００３３】
更に、蓄電器の突出部を通じてバランス回路をより蓄電器に近い温度とすることができ、蓄電器の温度に応じた適切な放電が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る電源装置の説明図である。
【図２】図１の電源装置における基板の説明図である。
【図３】図１の電源装置におけるバランス回路の一例を示す図である。
【図４】図３のバランス回路の電圧電流の温度特性を示す図である。
【符号の説明】
１…電源装置
２…パワーキャパシタセル（蓄電器）
３…正端子
４…負端子
７…基板
８…バランス回路
９…配線パターン
１０…防爆弁
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の蓄電器を用いた電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の蓄電器を用いた電源装置として、特開平９−３０８１１９号公報に記載されるように、直列接続された複数の蓄電装置及びその蓄電装置の正負端子間電圧を所定値以下に制限するバランス回路を備えたものが知られている。
【０００３】
この電源装置のバランス回路は、ツェナーダイオードに蓄電装置の正負端子間電圧を逆電圧として印加し、ツェナーダイオードの漏れ電流を増幅し、その漏れ電流の漏れ量に応じて蓄電装置の放電を行っている。この蓄電装置は、蓄電装置の温度に応じてツェナーダイオード及び抵抗を適宜選択して使用することにより、蓄電装置の寿命を延長しようとするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の電源装置では、蓄電装置の放電を適切に行えないおそれがある。すなわち、バランス回路において温度が高くなると放電電流が多くなるという望ましい特性を有していても、蓄電装置の放電を適切に行うためには、蓄電装置の温度に応じて蓄電装置の放電を行う必要がある。しかし、蓄電装置の内部温度とバランス回路の温度とでは大きな温度差があり、バランス回路の温度に応じて放電を行っても、適切な放電とならない。
【０００５】
そこで本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、温度変化に応じて適切な蓄電器の放電が行える電源装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係る電源装置は、正端子と負端子の間に電圧を蓄える複数の蓄電器と、正端子及び負端子に取り付けられ、温度上昇に応じて正端子から負端子へ放電を行うバランス回路を有し、かつ、異なる蓄電器の正端子と負端子を接続し蓄電器を直列に接続する配線パターンを有する基板とを備え、蓄電器がバランス回路に向けて突出し、金属により形成される突出部を有していることを特徴とする。
また本発明に係る電源装置は、突出部が防爆弁であることを特徴とする。また本発明に係る電源装置において、バランス回路は基板の蓄電器側に設けられていることが好ましい。さらに本発明に係る電源装置において、バランス回路は正端子と負端子の間に配設されていることが好ましい。
【０００７】
これらの発明によれば、バランス回路を蓄電器の端子に取り付けた基板上に設けることにより、蓄電器の突出部を通じてバランス回路を蓄電器に近い温度とすることができる。このため、蓄電器の温度に応じた適切な放電が行える。これにより、電源装置の寿命を延ばすことができる。また、蓄電器に基板を取り付けることにより、バランス回路の設置と蓄電器の直列接続が同時に行え、組み付け性が良好である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態について説明する。尚、各図において同一要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１１】
図１に本実施形態に係る電源装置を示す。
【００１２】
本図に示すように、本実施形態に係る電源装置１は、複数のパワーキャパシタセル２を備えている。パワーキャパシタセル２は、所定の電圧を蓄える蓄電器であり、例えば、８つのものを隣接して設置される。パワーキャパシタセル２の上面には、上方へ突出する正端子３と負端子４が設けられている。正端子３と負端子４の間に所定の電圧を加えることにより、パワーキャパシタセル２の充電が行われる。また、正端子３と負端子４の間に所定の負荷を接続することにより、パワーキャパシタセル２から電力が供給される。
【００１３】
電源装置１においてパワーキャパシタセル２のうち一方の端に配置されるものの正端子３には、正端子線５が接続されている。また、パワーキャパシタセル２のうち他方の端に配置されるものの負端子４には、負端子線６が接続されている。正端子線５と負端子線６には、電源装置１から電力を供給すべき負荷と電源装置１に充電用電力を供給する電力源が切替可能に接続されている。
【００１４】
パワーキャパシタセル２の正端子３及び負端子４には基板７が取り付けられている。基板７は、上方へ延び出る正端子３及び負端子４を貫通させて、パワーキャパシタセル２の上方に設置されている。基板７の取り付けは、例えば、正端子３及び負端子４の周面にネジを刻設し、基板７の上面を貫通する正端子３及び負端子４の先端部分をナット（図示なし）で締め付けることにより行われる。
【００１５】
基板７には、バランス回路８と配線パターン９が設けられている。バランス回路８は、パワーキャパシタセル２の温度上昇に応じて正端子３から負端子４へ電流の放電を行う回路である。バランス回路８は、各パワーキャパシタセル２の正端子３と負端子４との間に配設されている。
【００１６】
配線パターン９は、異なるパワーキャパシタセル２の正端子３と負端子４を接続し各パワーキャパシタセル２を直列に接続するための配線用のパターンである。配線パターン９は、基板７の製造時に他の配線パターンと同時に製造されるものであり、基板７と一体に形成されている。
【００１７】
パワーキャパシタセル２の上面には、防爆弁１０が設けられている。防爆弁１０は、パワーキャパシタセル２の上面から上方のバランス回路８に向けて突出する突出部である。防爆弁１０はパワーキャパシタセル２の異常時に破裂などを防止するための弁であるが、バランス回路８に向けて突出させ接近させることにより、バランス回路８の温度をパワーキャパシタセル２の内部温度に近づける熱伝導部材として機能するものである。この防爆弁１０は、熱伝導性の良い金属などにより形成するのが望ましい。
【００１８】
図２に本実施形態に係る電源装置の基板を示す。
【００１９】
図２は、基板７を裏面側から見た図である。本図に示すように、各パワーキャパシタセル２における正端子３と負端子４の取付位置の間には、それぞれバランス回路８が設けられている。バランス回路８は、パワーキャパシタセル２に接近するように、基板７の裏面側に設けることが望ましい。
【００２０】
隣接するパワーキャパシタセル２の正端子３とパワーキャパシタセル２の負端子４を接続するように、配線パターン９が形成されている。この配線パターン９は、バスバーとして機能するものである。この配線パターン９により、電源装置１の各パワーキャパシタセル２が直列に接続される。
【００２１】
図３にバランス回路の具体例を示す。
【００２２】
本図に示すように、バランス回路８は、例えば、三つの抵抗８１〜８３と一つのトランジスタ８４により構成される。抵抗８１と抵抗８２は、正端子３と負端子４の間に直列に接続されている。トランジスタ８４は、ｐｎｐ形のトランジスタであり、エミッタが正端子３に接続され、ベースが抵抗８１と抵抗８２の間に接続され、コレクタが抵抗８３の一端に接続されている。抵抗８３は、他端が負端子４に接続されている。
【００２３】
図４にバランス回路における温度特性を示す。
【００２４】
本図は、図３に示すバランス回路８における電圧電流の温度特性を示したものである。本図によれば、正端子３と負端子４との間の電圧（図４の横軸）が大きくなるほど、放電電流（図４の縦軸）が大きくなるのが分かる。また、温度が高温になるほど、放電電流が大きくなるのが分かる。
【００２５】
このバランス回路８によれば、簡易な構成でありながら、良好な電圧電流の温度特性が得られる。このため、パワーキャパシタセル２の正端子３と負端子４の狭い領域にコンパクトに配置することができ、本実施形態に係る電源装置１のバランス回路として最適なものである。
【００２６】
また、バランス回路８を構成する素子数が少ないことから、素子のバラツキによる温度特性の変化が少ないものとなり、適切な放電が可能となる。
【００２７】
なお、本発明に係る電源装置は、図３に示すバランス回路８を用いるものに限られるものではなく、温度上昇に応じて正端子３から負端子４へ電流放電を行うバランス回路を有するものであれば、図３に示すバランス回路８以外の回路を有するものであってもよい。例えば、温度変化により抵抗値が変化する素子（サーミスタ等）を用いて温度変化を検出し電流放電を行うものなどであってもよい。
【００２８】
以上のように、本実施形態に係る電源装置１によれば、バランス回路８をパワーキャパシタセル２の端子３、４に取り付けた基板７上に設けることにより、バランス回路８がパワーキャパシタセル２の端子３、４に接近して配置される。パワーキャパシタセル２の端子３、４の温度は、パワーキャパシタセル２の内部温度に応じて変化するものであり、その内部温度に近い温度となる。このため、バランス回路８を蓄電器であるパワーキャパシタセル２に近い温度とすることができる。これにより、パワーキャパシタセル２の内部温度に応じた適切な放電が可能となり、電源装置１の寿命を延ばすことができる。
【００２９】
また、パワーキャパシタセル２の防爆弁１０をバランス回路８に接近するように突出させることにより、防爆弁１０を通じてバランス回路８をよりパワーキャパシタセル２の内部温度に近い温度とすることができる。このため、パワーキャパシタセル２の内部温度に応じた適切な放電が行える。
【００３０】
更に、パワーキャパシタセル２に基板７を取り付けることにより、バランス回路８の設置とパワーキャパシタセル２の直列接続が同時に行える。このため、組み付け性が良好であり、低コスト化が図れる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、バランス回路を蓄電器の端子に取り付けた基板上に設けることにより、バランス回路を蓄電器に近い温度とすることができる。このため、蓄電器の温度に応じた適切な放電が行える。これにより、電源装置の寿命を延ばすことができる。
【００３２】
また、蓄電器に基板を取り付けることにより、バランス回路の設置と蓄電器の直列接続が同時に行え、組み付け性が良好である。
【００３３】
更に、蓄電器の突出部を通じてバランス回路をより蓄電器に近い温度とすることができ、蓄電器の温度に応じた適切な放電が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る電源装置の説明図である。
【図２】図１の電源装置における基板の説明図である。
【図３】図１の電源装置におけるバランス回路の一例を示す図である。
【図４】図３のバランス回路の電圧電流の温度特性を示す図である。
【符号の説明】
１…電源装置
２…パワーキャパシタセル（蓄電器）
３…正端子
４…負端子
７…基板
８…バランス回路
９…配線パターン
１０…防爆弁
Claims (4)
- 正端子と負端子の間に電圧を蓄える複数の蓄電器と、
前記正端子及び前記負端子に取り付けられ、温度上昇に応じて前記正端子から前記負端子へ放電を行うバランス回路を有し、かつ、異なる前記蓄電器の前記正端子と前記負端子を接続し前記蓄電器を直列に接続する配線パターンを有する基板と、
を備え、
前記蓄電器は、前記バランス回路に向けて突出し、金属により形成される突出部を有していること、
を特徴とする電源装置。 - 前記突出部は、防爆弁であることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
- 前記バランス回路は、前記基板の蓄電器側に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
- 前記バランス回路は、前記正端子と前記負端子の間に配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電源装置。
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|---|---|
| JP2002042903A JP2002042903A (ja) | 2002-02-08 |
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2000
- 2000-07-26 JP JP2000225622A patent/JP3956590B2/ja not_active Expired - Fee Related
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