JP6018097B2 - バックアップ電源装置 - Google Patents
バックアップ電源装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6018097B2 JP6018097B2 JP2014003713A JP2014003713A JP6018097B2 JP 6018097 B2 JP6018097 B2 JP 6018097B2 JP 2014003713 A JP2014003713 A JP 2014003713A JP 2014003713 A JP2014003713 A JP 2014003713A JP 6018097 B2 JP6018097 B2 JP 6018097B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- power supply
- capacitor
- capacitors
- backup
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
しかし、高エネルギ密度のキャパシタを使用する場合には、過充電及び過放電を生じさせないようにする充放電対策が重要になる。一例として、静電容量が数10〜数100Fのリチウムイオンキャパシタにおいて、最大使用電圧は3.8V、下限電圧は2.2Vとされており、その電圧範囲で使用する必要がある。また、蓄電のために複数個のキャパシタが使用される場合が多く、キャパシタ毎に静電容量のばらつきがあるため、それぞれのキャパシタの使用電圧(端子間電圧)を均等化して使用することが好ましい。
また、複数個のキャパシタを直列に接続したキャパシタモジュールを備えた直流電源装置が開示されている(例えば、特許文献2を参照。)。この直流電源装置においては、常開スイッチ及び抵抗体をキャパシタ毎に並列に接続した電圧不均等化抑制回路が備えられており、複数のキャパシタのうち充電電圧が他のキャパシタの充電電圧よりも許容範囲以上高くなっているキャパシタについて抵抗体を並列接続することによって、各キャパシタの端子間電圧のばらつきが抑制されている。
しかし、特許文献1に記載されている充電装置では、充電における各キャパシタの充電電圧は均等化されたとしても、バックアップ用途においてキャパシタを過放電から保護することは検討されていない。すなわち、充電終了後の各キャパシタの端子間電圧は均等化されないため、充電が行われなくなった後に負荷回路に電力を供給するバックアップの期間に、キャパシタの容量のばらつきによって過放電を生じてしまうという問題がある。このような過放電を防止するには、各キャパシタについて使用電圧(端子間電圧)が下限電圧以上であるかどうかを監視することが必要となる。
特許文献2に記載されている直流電源装置においても、上記バックアップ期間におけるキャパシタの過放電の問題は解決されていない。また、複数のキャパシタのうち充電電圧が他のキャパシタの充電電圧よりも許容範囲以上高くなっているキャパシタを検出するために、キャパシタ毎に端子間電圧を測定する必要がある。更に、バックアップ期間において、キャパシタ毎に適宜並列に抵抗体を接続する構成を用いて使用電圧の均等化を図ろうとすると、並列接続された抵抗体によって電力が無駄に消費されてしまうという問題がある。
複数のキャパシタを接続して構成されるキャパシタモジュールと、
前記複数のキャパシタの接続状態を直列又は並列に切り替えるスイッチ回路と、
前記主電源装置から給電を受けて前記キャパシタモジュールを充電する充電モード、及び前記キャパシタモジュールから前記負荷回路に電力を供給するバックアップモードにおいて、前記スイッチ回路により前記複数のキャパシタの接続状態を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記バックアップモードにおいて、前記複数のキャパシタのすべてを直列に接続して前記負荷回路に電力を供給させ、且つ所定の周期ですべてを並列に接続することにより前記キャパシタ毎の端子間電圧を均一化させ、
更に、1つの前記キャパシタの端子間の電圧を検出する使用電圧検出回路を備え、
前記制御手段は、前記バックアップモードにおいて、前記複数のキャパシタを並列に接続したときに前記使用電圧検出回路により検出された電圧が所定値以下となった場合には前記負荷回路への電力供給を停止させることを特徴とするバックアップ電源装置。
2.前記キャパシタモジュールと前記負荷回路との間に直列に挿入されるインダクタを具備する電圧変換回路と、前記電圧変換回路の出力電圧を検出する出力電圧検出回路と、を備え、
前記制御手段は、前記バックアップモードにおいて、前記出力電圧検出回路によって検出される電圧が所定範囲となるように、前記複数のキャパシタを並列に接続する期間及び周期の少なくとも一つを制御する上記1.記載のバックアップ電源装置。
3.前記制御手段は、前記充電モードにおいて、前記複数のキャパシタを並列に接続して充電を行わせる上記1.又は2.に記載のバックアップ電源装置。
4.前記制御手段は、前記主電源装置から供給を受ける電圧が所定値以上である間は前記充電モードで作動し、前記電圧が前記所定値を下回ったときに前記バックアップモードで作動するように切り替える上記1.乃至3.のいずれかに記載のバックアップ電源装置。
5.前記主電源装置は商用電源の供給を受けており、
前記商用電源の停電及び電圧低下の少なくとも1つを検出する停電検出回路を備え、
前記制御手段は、前記停電検出回路により停電又は電圧低下が検出されたときに前記バックアップモードで作動するように切り替える上記1.乃至3.のいずれかに記載のバックアップ電源装置。
前記キャパシタモジュールと前記負荷回路との間に直列に挿入されるインダクタを具備する電圧変換回路と、前記電圧変換回路の出力電圧を検出する出力電圧検出回路と、を備え、前記制御手段は、前記バックアップモードにおいて、前記出力電圧検出回路によって検出される電圧が所定範囲となるように、前記複数のキャパシタを並列に接続する期間及び周期の少なくとも一つを制御する場合には、キャパシタの直列接続及び並列接続の切り替えを利用して極めて簡単にDC−DCコンバータを構成することができ、負荷回路に安定した電源を供給することができる。
前記制御手段は、前記充電モードにおいては前記複数のキャパシタを並列に接続して充電を行わせる場合には、極めて簡単な回路構成及び制御によって、各キャパシタの充電電圧の不均等を生じることなく充電することができ、充電電圧がキャパシタの最大使用電圧を超えないようにする監視・制御も簡単に行うことができる。
前記主電源装置は商用電源の供給を受けており、前記商用電源の停電及び電圧低下の少なくとも1つを検出する停電検出回路を備え、前記制御手段は、前記停電検出回路により停電又は電圧低下が検出されたときに前記バックアップモードで作動するように切り替える場合には、極めて簡単に無停電電源を構成することができる。
ここで示される事項は例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。
主電源装置8は、少なくともバックアップ電源装置1に内蔵されるキャパシタを充電するための直流電源であり、バックアップ電源装置1に対して電源DCinを供給する。電源DCinの電圧はキャパシタを充電可能である限り問わず、必ずしも安定化されていなくてもよい。主電源装置8の種類は特に限定されず、例えば、商用電源の供給を受けて直流電圧を生成するAC−DCコンバータであってもよいし、発電機、太陽電池等の自然エネルギを利用する発電装置、動的エネルギの回収装置等であってもよい。
すべてのスイッチ素子31及びすべてのスイッチ素子32は、同時に切り替えられるように構成することができる。スイッチ回路3は、スイッチ素子31が閉(オン)且つ32が開(オフ)のとき、すべてのキャパシタ2が並列に接続され、スイッチ素子31が開(オフ)且つ32が閉(オン)のとき、すべてのキャパシタ2が直列に接続されるように構成されている。
すべてのスイッチ素子は、制御手段4によって制御可能に構成される。スイッチ素子としては、スイッチング用トランジスタ(例えば、FET)を用いることができる。
制御手段4は、ハードウェア及びソフトウェアのいずれによって構成されてもよいし、それらを組み合わせて構成されてもよい。例えば、制御手段4はマイクロコンピュータ(マイクロコントローラ)及び周辺回路を用いて構成することができる。
前記「バックアップモード」は、負荷回路9に通常電源を供給する電源装置が停止し、バックアップ電源装置1が充電モードにおいて蓄電したキャパシタ2の電力を負荷装置9に供給する期間(バックアップ期間)の動作態様を意図している。
スイッチ素子31がオフ且つ32がオンにされた直列接続期間Tsにおいては、キャパシタ2は直列に接続される。そして、周期T1毎に、スイッチ素子31がオン且つ32がオフにされ、キャパシタ2が並列に接続される(並列接続期間Tp)。
電圧Vaは、バックアップ期間においてスイッチ素子311がオンの間バックアップ電源装置1の出力DCoutから出力される電圧であり、以下「キャパシタモジュール2の出力電圧」という。
なお、「使用電圧」とは1つのキャパシタ2の端子間の電圧をいい、充電モードにおいてはこれを「充電電圧」ともいう。
充電モードにおけるキャパシタ2の充電方式は特に限定されない。例えば、図1に示した回路構成によって、制御手段4は複数のキャパシタ2を常時並列に接続して充電を行うように構成することができる(図3の「イ」参照)。また、別の回路構成によって、キャパシタ2を直列に接続して少ない電流により充電するようにすることができる(図3の「ロ」参照)。更に、キャパシタ2を直列に接続して充電を行い、各キャパシタ2のばらつきによって充電電圧が不均等となるのを抑制するために、適宜の周期で並列接続するようにすることもできる。
負荷回路9への電力供給を停止させる手段は限定されない。例えば、スイッチ素子311を開とすればよいが、全てのスイッチ素子31及び32を開としてもよい(図1参照)。また、別途の遮断手段が設けられてもよい。
インダクタ61の他端は電圧変換回路6の出力端(DCout2)に接続されている。また、インダクタ61の上記他端には、基準電位0Vとの間にキャパシタ63が接続されている。電圧変換回路6の出力電圧を検出するための出力電圧検出回路45には、電圧変換回路6の出力電圧を抵抗65及び66により分圧した電圧Vmが入力される。なお、インダクタ61の上記一端と基準電位0Vとの間には、ダイオード62が接続されている。
以上のように、バックアップ電源装置11は、直列接続期間Ts1及び並列接続期間Tp1の時間を制御することにより、負荷回路9に供給する出力(DCout2)の電圧を安定して約5V(5V±20mV)に保つことができる。
これに限らず、例えば、図7に示すような回路構成によって、充電モードにおいてキャパシタ2を直列に接続して充電可能とすることもできる。本図のバックアップ電源装置12は、スイッチ素子36及び37を備え、その他の構成は図1と同様である。スイッチ素子36及び37を閉(オン)、スイッチ素子31を開、32を閉とした状態で、キャパシタ2を直列に接続して充電することができる。また、周期的に、スイッチ素子37を開(オフ)とすると共に、スイッチ素子36及び31を閉、32を開の状態とすることにより、キャパシタ2を並列に接続してキャパシタ毎の充電電圧の不均等を解消するようにすることができる。そのキャパシタ2を並列に接続した状態において、使用電圧計測回路41を用いてキャパシタ2の充電電圧を検出することが可能である。
制御手段4は、AC電源が正常に供給されている間は充電モードで作動し、停電検出回路47によりAC電源の異常が検出されたときにはバックアップモードで作動するように切り替えることができる。
これに限らず、キャパシタモジュール2の入力電源DCinの電圧を検出する前記入力電圧検出回路43を備え、制御手段4は、主電源装置8から供給を受ける直流電圧が所定値以上であるかどうかによって充電モードとバックアップモードとを切り替えるようにしてもよい。
Claims (5)
- 主電源装置から給電を受けてキャパシタを充電し、前記主電源装置からの給電が停止されたときに前記キャパシタから負荷回路に電力を供給するバックアップ電源装置であって、
複数のキャパシタを接続して構成されるキャパシタモジュールと、
前記複数のキャパシタの接続状態を直列又は並列に切り替えるスイッチ回路と、
前記主電源装置から給電を受けて前記キャパシタモジュールを充電する充電モード、及び前記キャパシタモジュールから前記負荷回路に電力を供給するバックアップモードにおいて、前記スイッチ回路により前記複数のキャパシタの接続状態を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記バックアップモードにおいて、前記複数のキャパシタのすべてを直列に接続して前記負荷回路に電力を供給させ、且つ所定の周期ですべてを並列に接続することにより前記キャパシタ毎の端子間電圧を均一化させ、
更に、1つの前記キャパシタの端子間の電圧を検出する使用電圧検出回路を備え、
前記制御手段は、前記バックアップモードにおいて、前記複数のキャパシタを並列に接続したときに前記使用電圧検出回路により検出された電圧が所定値以下となった場合には前記負荷回路への電力供給を停止させることを特徴とするバックアップ電源装置。 - 前記キャパシタモジュールと前記負荷回路との間に直列に挿入されるインダクタを具備する電圧変換回路と、前記電圧変換回路の出力電圧を検出する出力電圧検出回路と、を備え、
前記制御手段は、前記バックアップモードにおいて、前記出力電圧検出回路によって検出される電圧が所定範囲となるように、前記複数のキャパシタを並列に接続する期間及び周期の少なくとも一つを制御する請求項1記載のバックアップ電源装置。 - 前記制御手段は、前記充電モードにおいて、前記複数のキャパシタを並列に接続して充電を行わせる請求項1又は2に記載のバックアップ電源装置。
- 前記制御手段は、前記主電源装置から供給を受ける電圧が所定値以上である間は前記充電モードで作動し、前記電圧が前記所定値を下回ったときに前記バックアップモードで作動するように切り替える請求項1乃至3のいずれかに記載のバックアップ電源装置。
- 前記主電源装置は商用電源の供給を受けており、
前記商用電源の停電及び電圧低下の少なくとも1つを検出する停電検出回路を備え、
前記制御手段は、前記停電検出回路により停電又は電圧低下が検出されたときに前記バックアップモードで作動するように切り替える請求項1乃至3のいずれかに記載のバックアップ電源装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014003713A JP6018097B2 (ja) | 2014-01-10 | 2014-01-10 | バックアップ電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014003713A JP6018097B2 (ja) | 2014-01-10 | 2014-01-10 | バックアップ電源装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015133817A JP2015133817A (ja) | 2015-07-23 |
JP6018097B2 true JP6018097B2 (ja) | 2016-11-02 |
Family
ID=53900631
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014003713A Expired - Fee Related JP6018097B2 (ja) | 2014-01-10 | 2014-01-10 | バックアップ電源装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6018097B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6802723B2 (ja) * | 2017-01-31 | 2020-12-16 | 株式会社デンソーテン | 蓄電装置および蓄電制御方法 |
JP7059982B2 (ja) * | 2019-05-27 | 2022-04-26 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | 車載用バックアップ電源装置 |
CN110843605A (zh) * | 2019-11-17 | 2020-02-28 | 鲨湾科技(上海)有限公司 | 电源切换系统、供电电路的切换方法及电动车 |
EP3971041A1 (en) * | 2020-09-21 | 2022-03-23 | Veoneer Sweden AB | Ecu with power supply management and method for power supply of an ecu |
KR102393577B1 (ko) * | 2021-01-13 | 2022-05-04 | 충남대학교 산학협력단 | 비휘발성 메모리의 임시 전력을 공급하는 자동 저장 회로 |
CN112787501B (zh) * | 2021-01-28 | 2022-05-24 | 维沃移动通信有限公司 | 充电装置及电子设备 |
WO2024134937A1 (ja) * | 2022-12-22 | 2024-06-27 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 車両用電源装置 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07327323A (ja) * | 1994-05-31 | 1995-12-12 | Nemitsuku Ramuda Kk | バッテリー装置 |
JP3198067B2 (ja) * | 1997-03-31 | 2001-08-13 | 関西電力株式会社 | 2重層コンデンサ充電放電回路 |
JP3728622B2 (ja) * | 2000-04-20 | 2005-12-21 | カシオ計算機株式会社 | 充電装置 |
JP2002010501A (ja) * | 2000-06-23 | 2002-01-11 | Honda Motor Co Ltd | 蓄電装置の容量均等化装置 |
DE10330834A1 (de) * | 2003-07-08 | 2005-02-03 | Cooper Crouse-Hinds Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Versorgung wenigstens einer Last |
WO2007100035A1 (ja) * | 2006-03-03 | 2007-09-07 | Nec Corporation | 電源システム |
JP4868402B2 (ja) * | 2006-11-01 | 2012-02-01 | 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 | 直列/並列切り替え式均等化機能付き蓄電セルモジュール |
JP4352183B2 (ja) * | 2007-02-28 | 2009-10-28 | 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 | 蓄電モジュール |
JP2009129657A (ja) * | 2007-11-22 | 2009-06-11 | Nec Tokin Corp | 二次電池パック |
DE102007060329A1 (de) * | 2007-12-14 | 2009-07-02 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Kondensatorenblock aus miteinander verschaltbaren Kondensatoren und Verfahren zum Be- und Entladen desselben |
JP2012005160A (ja) * | 2010-06-14 | 2012-01-05 | Hitachi Ltd | 充放電回路および組込みコントローラ |
JP2012115103A (ja) * | 2010-11-26 | 2012-06-14 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 直流電源装置及びキャパシタモジュールの電圧不均等化抑制方法 |
JP2014176152A (ja) * | 2013-03-07 | 2014-09-22 | Tdk Corp | 蓄電システム |
-
2014
- 2014-01-10 JP JP2014003713A patent/JP6018097B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015133817A (ja) | 2015-07-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6018097B2 (ja) | バックアップ電源装置 | |
EP2590296B1 (en) | Energy storage system | |
TWI762522B (zh) | 控制裝置、平衡校正裝置及蓄電系統 | |
US8493028B2 (en) | Power management circuit for rechargeable battery stack | |
CN104701926B (zh) | 电池系统和将电池连接到电池系统的方法 | |
US10074995B2 (en) | Battery management converter system | |
US7802121B1 (en) | Auxiliary power system | |
JP6732961B2 (ja) | バッテリーモジュールとそれにより実行される方法 | |
US6329796B1 (en) | Power management circuit for battery systems | |
JP5771210B2 (ja) | 複数の電気セルをバランスするための方法及びシステム | |
JP6152241B2 (ja) | 電力システム、携帯式電子機器および電力の供給方法 | |
RU2546978C2 (ru) | Аккумуляторная батарея и система управления аккумуляторной батареей | |
CN104023920A (zh) | 用于电器的基于超级电容器的储能装置 | |
US20160241078A1 (en) | Solar power generation device and control method of solar power generation device | |
KR20130049706A (ko) | 배터리 관리 장치, 배터리 셀 밸런싱 방법, 및 전력 저장 시스템 | |
JP2021019400A (ja) | 蓄電システム | |
JP4758788B2 (ja) | 電源装置 | |
JP2004304931A (ja) | 蓄電装置の充電方法および充電装置 | |
JP4349773B2 (ja) | バッテリ充電方法及び該充電方法を実施するバックアップ電源装置 | |
JP2018068036A (ja) | 蓄電素子の電圧均等化回路 | |
JP2010288395A (ja) | 蓄電装置、および蓄電システム | |
CN112583102A (zh) | 一种不间断电源及充放电控制方法 | |
JP2015154607A (ja) | 蓄電状態調整回路、蓄電状態調整装置、及び電池パック | |
JP2014128179A (ja) | 蓄電池の充放電器及び蓄電池システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150713 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160428 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160517 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160715 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160913 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160929 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6018097 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |