JPH05299940A - コンデンサの分圧制御装置 - Google Patents

コンデンサの分圧制御装置

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JPH05299940A
JPH05299940A JP4106310A JP10631092A JPH05299940A JP H05299940 A JPH05299940 A JP H05299940A JP 4106310 A JP4106310 A JP 4106310A JP 10631092 A JP10631092 A JP 10631092A JP H05299940 A JPH05299940 A JP H05299940A
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JP
Japan
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voltage
capacitor
capacitors
series
balance
Prior art date
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Pending
Application number
JP4106310A
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English (en)
Inventor
Chihiro Okatsuchi
千尋 岡土
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba FA Systems Engineering Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba FA Systems Engineering Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba FA Systems Engineering Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 直列接続した複数のコンデンサの電圧バラン
スを良くすると共に無駄な消費電力をなくすこと。 【構成】 それぞれのコンデンサ1、2と並列にそのコ
ンデンサの電圧が設定電圧を越えたとき導通するトラン
ジスタ101、201を設け、コンデンサの分担電圧を
バランスさせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コンデンサの直列接続
時の電圧分担をバランスさせるコンデンサの分圧制御装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年大容量二重層コンデンサが開発さ
れ、バッテリーの代替用としての使用が考えられてい
る。例えば、定格使用電圧2.3V、1500Fで10
0A以上の充放電が可能なパワー用ゴールドキャパシタ
がその一例である。
【0003】一般にこの種のコンデンサは極めて大容量
であるが、定格電圧が低く5.5Vが現状の最大であ
る。従って、数百Vの一般の産業用に応用するときは数
十個から数百個直列に接続して使用しなければならな
い。
【0004】このように多数のコンデンサを直列接続し
た場合の各コンデンサの電圧は±5%程度のアンバラン
スに保つことが信頼性向上から必要と考えられている。
更にバッタリ代替として使用する場合は放電電流を少な
くしないと使用できない。
【0005】従来のコンデンサの分圧制御方法を図3
(a)に示しその作用について説明する。コンデンサ
1、コンデンサ2、…コンデンサnを直列に接続し、そ
れぞれのコンデンサに、抵抗11、抵抗12、…抵抗1
nを並列に接続して電圧分担の改善を図っている。
【0006】この場合、コンデンサ1の電圧をVC1、コ
ンデンサ2の電圧をVC2とし、抵抗11、抵抗12の抵
抗値をそれぞれR1 、R2 (R1 =R2 =R)とする。
【0007】今、時刻t1 で、VC1, VC2が図3(b)
に示すようにアンバランスした場合、バランスに有効に
作用する電流iはi=(VC1−VC2)/Rで表わされ、
この電流の作用により図示のように電圧バランスが行わ
れる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記従来方法におい
て、例えば、VC1=3.15V、VC2=2.85Vで、
平均電圧が3Vのアンバランスがあった場合を考え、R
=10Ωとすると、i=0.03(A)となり、バラン
スに有効な電流はわずか30mAである。
【0009】一方、抵抗11,12に流れる電流は約
0.3Aで約0.9Wの損失が生じコンデンサを100
個直列にした場合は90Wの損失となる。
【0010】このように90Wの損失を発生するが、こ
の内9W分が電圧バランスに有効で79Wは無駄な電力
となる。しかも電圧がバランスした後はすべてが無駄な
電力消費となるため平均的には99%以上が無駄な電力
消費となり、コンデンサ電荷を無駄に放電してしまうと
いう問題がある。
【0011】本発明は上記問題を解消しようとしてなさ
れたもので、その目的とするところは、電圧のアンバラ
ス時のみ有効に動作し、電圧がバランスしたときは電力
消費のないコンデンサの分圧制御装置を得ることにあ
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、 (1)直列接続した複数のコンデンサと、それぞれのコ
ンデンサと並列にそのコンデンサの電圧が設定電圧を越
えたとき導通するトランジスタを設け、コンデンサの分
担電圧をバランスさせる。
【0013】(2)直列接続した複数のコンデンサと、
それぞれのコンデンサと並列に定電圧ダイオードあるい
は定電圧ダイオードと抵抗の直列回路を接続し、コンデ
ンサの分担電圧をバランスさせる。
【0014】
【作用】(1)任意のコンデンサの電圧がアンバランス
により設定電圧を越えるとトランジスタが導通し、該コ
ンデンサの電荷を放電させて分担電圧をバランスさせ、
設定電圧以下になるとトランジスタは非導通となり電力
損失がなくなる。
【0015】(2)任意のコンデンサの電圧がアンバラ
ンスにより定電圧ダイオードのゼナー電圧を越えると該
コンデンサの電荷を放電させて分担電圧をバラスンさ
せ、ゼナー電圧以下になると電力損失がなくなる。
【0016】
【実施例】本発明の一実施例として、トランジスタを用
いたコンデンサの分圧制御装置の場合について図1を用
いて説明する。
【0017】直列接続される各コンデンサ1、2と並列
にそれぞれMOSFET101、201を接続すると共
に分圧抵抗102と103、202と203を接続しそ
の分電圧をMOSFET101、201のゲートにそれ
ぞれ加える。この場合、分圧抵抗による分圧比はコンデ
ンサの定格電圧を越えたときMOSFETが導通を開始
するように設定する。図1は2個のコンデンサ1、2の
直列接続を示したが、このような回路が多数個直列に接
続される。
【0018】MOSFETの特性例として、ゲート電圧
が2V以上でドレイン電流が急増する図1(b)に示す
もの(4Vゲート駆動用FET、2SK1379)があ
る。このような特性では例えば分圧抵抗102、103
によりコンデンサ電圧が3V以上になるとゲート電圧が
2V以上になるよう分圧すれば、コンデンサ電圧が3V
以上で放電電流が増加するが、3V未満では放電電流が
ほとんど流れないように制御することができる。
【0019】これにより、電圧が上昇し過ぎたコンデン
サのみ放電し、コンデンサ電圧が定格以下のものは放電
しないので無駄な電力消費をなくすことができる。な
お、分圧抵抗102、103は高抵抗とすることができ
るので、その電力消費は無視することができ、FETの
ゲート電圧上昇によりドレイン電流が流れ始めるスレッ
ショルド電圧は温度に対して安定である特徴がある。本
発明の他の実施例として図2(a)に示すようにMOS
FET101のドレインに抵抗104を接続して最大電
流を制限しても同様の効果が得られる。また、図2
(b)に示すように、ソース側に抵抗105を入れると
ゲート電圧に対するドレイン電流の感度を下げることが
できる。
【0020】また、図2(c)に示すように、コンデン
サ電圧VC を定電圧ダイオード106で検出し、抵抗1
07でゼナー電圧以上の電圧を検出しトランジスタ10
8と抵抗109、110でエミッタフォロア回路を構成
すれば、図2(d)のようにVC に対して電流iを制御
することも可能である。また、MOSFETやバイポー
ラトランジスタはPチャネルの逆特性を使用しても作用
は同じである。
【0021】また、図2(e)に示すように、定電圧ダ
イオード111と抵抗112を直列にしても図2(d)
の特性が得られることから高電力の定電圧ダイオードを
使用することで同等の効果を得ることができる。なお抵
抗112は定電圧ダイオードのパンク事故のための保護
用抵抗であるので場合によっては省略することができ
る。なお、電圧検出、比較、トランジスタ駆動部に増幅
器などを含む回路やICを使用できることは説明するま
でもない。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、コンデンサ電圧が設定
値以上となった時のみ電荷を放電して電圧を下げること
により、電圧バランスを保つことができ、定常時の電力
損失は従来の1/100以下となり、コンデンサをバッ
テリーの代替として使う場合、電圧保持時間を著しく延
長することができ、極めて省エネルギーなコンデンサの
分圧制御装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明のコンデンサの分圧制御装置の
一実施例を示す回路構成図、(b)はその作用を説明す
るための特性図。
【図2】本発明の他の実施例を示す図で、(a)(b)
(c)(e)は要部構成図、(d)は作用を説明するた
めの特性図。
【図3】従来のコンデンサの分圧制御方法を示す図で、
(a)は回路構成図、(b)はその作用を説明するため
の特性図。
【符号の説明】
1、2…コンデンサ 101、201…MOSFET 102〜105、202、203…抵抗 106、111…定電圧ダイオード 108…トランジスタ 107、109、110、112…抵抗

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直列接続した複数のコンデンサと、それ
    ぞれのコンデンサと並列にそのコンデンサの電圧が設定
    電圧を越えたとき導通するトランジスタを設け、コンデ
    ンサの分担電圧をバランスさせることを特徴とするコン
    デンサの分圧制御装置。
  2. 【請求項2】 直列接続した複数のコンデンサと、それ
    ぞれのコンデンサと並列に定電圧ダイオードあるいは定
    電圧ダイオードと抵抗の直列回路を接続し、コンデンサ
    の分担電圧をバランスさせることを特徴とするコンデン
    サの分圧制御装置。
JP4106310A 1992-04-24 1992-04-24 コンデンサの分圧制御装置 Pending JPH05299940A (ja)

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JP4106310A JPH05299940A (ja) 1992-04-24 1992-04-24 コンデンサの分圧制御装置

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JPH05299940A true JPH05299940A (ja) 1993-11-12

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1315276A2 (en) * 2001-11-27 2003-05-28 Power Integrations, Inc. Method and apparatus for balancing active capacitor leakage current
GB2436936A (en) * 2006-03-16 2007-10-10 Cooper Technologies Co Active balancing of capacitor voltages
JP2008236826A (ja) * 2007-03-16 2008-10-02 Cooper Technologies Co 電圧不平衡を制御するためのコイルレス回路を有するシステム、コンデンサ保護・平衡化回路モジュールおよびコンデンサデバイス

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