JPH0799740A - Peak load type electric apparatus - Google Patents

Peak load type electric apparatus

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JPH0799740A
JPH0799740A JP5225207A JP22520793A JPH0799740A JP H0799740 A JPH0799740 A JP H0799740A JP 5225207 A JP5225207 A JP 5225207A JP 22520793 A JP22520793 A JP 22520793A JP H0799740 A JPH0799740 A JP H0799740A
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layer capacitor
double layer
electric double
electric
switching regulator
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Kazuya Hiratsuka
Takeshi Morimoto
Michio Okamura
廸夫 岡村
和也 平塚
剛 森本
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Asahi Glass Co Ltd
Elna Co Ltd
Okamura Kenkyusho:Kk
エルナー株式会社
旭硝子株式会社
株式会社岡村研究所
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Abstract

PURPOSE:To provide a peak load type electric apparatus such as an electric car in which a short time large power or a long time small power can be taken out as the arises. CONSTITUTION:A high energy density type electric double-layer capacitor PS-B and a high power density type electric double-layer capacitor PS-A are connected to each other with a current output type switching regulator SR therebetween and the capacitor PS-A is always charged from the capacitor PS-B. With this constitution, a short time large power or a long time small power can be taken out as the need arises.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はその使用状態において比
較的大電力を間欠的に消費する尖頭負荷型の電気機器に
関し、さらに詳しく言えば、その電源を電気二重層コン
デンサとした尖頭負荷型電気機器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a peak load type electric device which intermittently consumes a relatively large amount of power in its usage state, and more specifically, a peak load using an electric double layer capacitor as its power source. Type electric equipment.
【0002】[0002]
【従来の技術】まず、本明細書で言う尖頭負荷型電気機
器とは、その使用状態において比較的大電力を間欠的に
消費する、例えば電気ドライバ、電気ドリル、電気スポ
ット溶接機および加速時がそれに相当する電気自動車や
電気スクータなどのような電気機器であり、電力の消費
が使用時の短時間だけ大きな尖頭負荷となるものがこれ
に属する。
2. Description of the Related Art First of all, the peak load type electric device referred to in the present specification is a device which consumes relatively large electric power intermittently during its use, such as an electric driver, an electric drill, an electric spot welder, and an accelerator. Corresponds to an electric device such as an electric vehicle or an electric scooter, which belongs to the electric power consumption which causes a large peak load for a short time during use.
【0003】これに対して、懐中電灯、卓上電気スタン
ドや携帯型コンピュータのような定常的にほぼ一定の電
力を消費する定電力消費型電気機器は対象としない。
On the other hand, a constant power consumption type electric device such as a flashlight, a desk lamp or a portable computer which constantly consumes substantially constant power is not targeted.
【0004】いずれにしても、この種の電気機器の電源
には、電灯線などの商用交流電源、一次および二次電池
もしくは太陽電池などが用いられている。稀には専用の
発電機を使用する場合もある。
In any case, commercial AC power sources such as electric power lines, primary and secondary batteries, or solar cells are used as the power source for this kind of electric equipment. In rare cases, a dedicated generator may be used.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】商用交流電源から電力
を得る場合には、その電気ケーブルを引き回すことにな
るため、行動範囲が制約されるという面で不便である。
When electric power is obtained from a commercial AC power source, the electric cable is routed, which is inconvenient in that the range of action is restricted.
【0006】これに対して、電池を電源とする場合には
持ち運びが自由であり、特に二次電池は再生利用が可能
であり、また、日照にも影響されないという点では有利
である。
On the other hand, when the battery is used as a power source, it is free to carry, and in particular, the secondary battery is advantageous in that it can be recycled and is not affected by sunlight.
【0007】しかしながら、二次電池の最大の問題点
は、その充電に時間がかかることにある。現在、実用に
供されているものでは使用時間よりも充電に要する時間
の方が長くかかるのが通例であり、しかも二次電池の性
質上、その容量一杯、すなわち100%の充放電は困難
である。
However, the biggest problem with the secondary battery is that it takes time to charge it. Currently, in practical use, it usually takes longer to charge than to use, and due to the nature of the secondary battery, it is difficult to fully charge the battery, that is, to charge and discharge it to 100%. is there.
【0008】また、その充放電の反復は寿命(いわゆる
サイクル寿命)を大きく制約し、その制約は充電時間の
短縮やエネルギあたりの重量を軽量化するほど顕著にな
る傾向を示す。
Further, the repetition of charging / discharging greatly restricts the life (so-called cycle life), and the restriction tends to become more remarkable as the charging time is shortened and the weight per energy is reduced.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するためになされたもので、その構成上の特徴
は、比較的大電力を間欠的に消費する尖頭負荷型電気機
器において、高エネルギ密度型の第1電気二重層コンデ
ンサと高出力密度型の第2電気二重層コンデンサとを電
流出力型のスイッチング・レギュレータを介して接続し
てなる電源を有し、上記第1電気二重層コンデンサより
上記第2電気二重層コンデンサを充電することにより、
短時間の大出力もしくは長時間の小出力を必要に応じて
取り出せるようにしたことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and its structural feature is that in a peak load type electric device which intermittently consumes a relatively large amount of electric power. A high power density type first electric double layer capacitor and a high power density type second electric double layer capacitor are connected via a current output type switching regulator. By charging the second electric double layer capacitor from the multilayer capacitor,
It is designed so that a large output for a short time or a small output for a long time can be taken out as needed.
【0010】また、本発明はその負荷が回生制動電力を
発生し得るものである場合には、上記の(第1)スイッ
チング・レギュレータに加えて、上記第2電気二重層コ
ンデンサ側から余剰の回生制動電力を上記第1電気二重
層コンデンサ側に戻す電流出力型の第2スイッチング・
レギュレータを有し、回生制動時にはその余剰の回生制
動電力が上記第2スイッチング・レギュレータを介して
上記第1電気二重層コンデンサ側に戻されるようにした
ことに特徴を有している。
Further, in the present invention, when the load is capable of generating regenerative braking power, in addition to the above (first) switching regulator, excess regenerative power is supplied from the second electric double layer capacitor side. A current output type second switching device that returns the braking power to the first electric double layer capacitor side.
The present invention is characterized in that it has a regulator, and at the time of regenerative braking, the surplus regenerative braking power is returned to the first electric double layer capacitor side through the second switching regulator.
【0011】この場合、第1スイッチング・レギュレー
タおよび第2スイッチング・レギュレータは、実質的に
1つの双方向性スイッチング・レギュレータとして作用
する。
In this case, the first switching regulator and the second switching regulator act essentially as one bidirectional switching regulator.
【0012】また、スイッチング・レギュレータを1つ
とし、運転時と回生制動時とでその入力側と出力側とを
切り替えるようにしてもよい。
Further, one switching regulator may be provided, and the input side and the output side thereof may be switched between during operation and during regenerative braking.
【0013】[0013]
【作用】高エネルギ密度型の第1電気二重層コンデンサ
と高出力密度型の第2電気二重層コンデンサとを組み合
わせたことにより、短時間の大出力もしくは長時間の小
出力を必要に応じて取り出すことができる。
By combining the first electric double layer capacitor of the high energy density type and the second electric double layer capacitor of the high output density type, a large output for a short time or a small output for a long time can be taken out as required. be able to.
【0014】また、電気二重層コンデンサであるため、
二次電池に比べてきわめて短時間に充電することができ
る。さらには、第1電気二重層コンデンサより第2電気
二重層コンデンサを充電するにあたって、電流出力型ス
イッチング・レギュレータを介在させているため、充電
効率が高く、例えば同スイッチング・レギュレータを最
大電圧の1/4まで動作するように設計した場合、キャ
パシタ部分だけでは充電電力の94%まで利用すること
ができる。
Since it is an electric double layer capacitor,
It can be charged in an extremely short time compared to a secondary battery. Furthermore, when charging the second electric double layer capacitor from the first electric double layer capacitor, the current output type switching regulator is interposed, so that the charging efficiency is high, and for example, the switching regulator is 1 / maximum of the maximum voltage. When designed to operate up to 4, the capacitor portion alone can utilize up to 94% of the charging power.
【0015】他方、負荷から回生制動電力が得られるよ
うな場合には、その余剰の電力が第2スイッチング・レ
ギュレータを介して第1電気二重層コンデンサ側に戻さ
れるため、エネルギのより有効利用が図られる。
On the other hand, when regenerative braking power is obtained from the load, the surplus power is returned to the first electric double layer capacitor side via the second switching regulator, so that more effective use of energy can be achieved. Planned.
【0016】[0016]
【実施例】図1にこの尖頭負荷型電気機器に適用される
電源の一例を示す。これによると、同電源は静電容量が
大であるが高内部抵抗の高エネルギ密度型の第1電気二
重層コンデンサPS−Bと、静電容量は比較的小容量で
あるが低内部抵抗の高出力密度型の第2電気二重層コン
デンサPS−Aとを有し、それらの間には、第1電気二
重層コンデンサPS−Bから第2電気二重層コンデンサ
PS−Aを充電する定電流出力型のスイッチング・レギ
ュレータSRが接続されている。なお、INは充電端
子、OUTは図示しない負荷に接続される外部端子であ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows an example of a power source applied to this peak load type electric device. According to this, the power supply has a large electrostatic capacity but a high internal resistance and a high energy density type first electric double layer capacitor PS-B, and an electrostatic capacity is a relatively small capacity but a low internal resistance. A high power density type second electric double layer capacitor PS-A, and a constant current output for charging the first electric double layer capacitor PS-B to the second electric double layer capacitor PS-A between them. Type switching regulator SR is connected. IN is a charging terminal and OUT is an external terminal connected to a load (not shown).
【0017】スイッチング・レギュレータSRは、その
定電流出力にて第1電気二重層コンデンサPS−Bから
第2電気二重層コンデンサPS−Aを充電し、同第2電
気二重層コンデンサPS−Aを設定電圧に保つように動
作する。その構成例を図2に示す。なお、電流容量は負
荷に比べて尖頭電流を扱わないから小さな定格(例え
ば、1/3〜1/10)のもので足りる。
The switching regulator SR charges the second electric double layer capacitor PS-A from the first electric double layer capacitor PS-B with its constant current output to set the second electric double layer capacitor PS-A. It operates to keep the voltage. An example of the configuration is shown in FIG. It should be noted that the current capacity does not handle the peak current as compared with the load, so that a small rating (for example, 1/3 to 1/10) is sufficient.
【0018】この例は原理的には降圧型のスイッチング
・レギュレータと同じであり、ここでダイオードD1は
フライホイール・ダイオードと呼ばれ、スイッチング素
子S1がオンのときにチョーク・コイルL1に蓄積され
たエネルギをスイッチング素子S1がオフのときに流す
電流経路を得るダイオードである。
This example is the same in principle as a step-down switching regulator, in which the diode D1 is called a flywheel diode and is accumulated in the choke coil L1 when the switching element S1 is on. It is a diode that obtains a current path through which energy flows when the switching element S1 is off.
【0019】この実施例において、図示左側のV1,R
1が第1電気二重層コンデンサPS−Bであり、図示右
側のC2,R2が負荷に接続される第2電気二重層コン
デンサPS−Aに対応している。なお、C1は内部抵抗
が低く、静電容量が0.2〜2μF程度のコンデンサで
あり、スイッチング素子S1のオンオフごとに第1電気
二重層コンデンサPS−B側に尖頭電流が流れ込むのを
防止するためのものである。
In this embodiment, V1 and R on the left side of the figure
Reference numeral 1 denotes the first electric double layer capacitor PS-B, and C2 and R2 on the right side of the drawing correspond to the second electric double layer capacitor PS-A connected to the load. C1 is a capacitor having a low internal resistance and a capacitance of about 0.2 to 2 μF, and prevents a peak current from flowing into the first electric double layer capacitor PS-B side each time the switching element S1 is turned on and off. It is for doing.
【0020】動作としては、電流センサV2にて出力電
流(第2電気二重層コンデンサPS−Aに対する充電電
流)が検出され、同出力電流が一定値を越えると、制御
回路U1が動作してスイッチング素子S1をオフにす
る。この場合、スイッチング素子S1がオフになっても
チョーク・コイルL1に蓄積された電流がダイオードD
1を介して流れるが、同電流値が一定値を割り込み、そ
れが電流センサV2にて検出されると、制御回路U1が
動作してスイッチング素子S1をオンにする。
In operation, the output current (charging current for the second electric double layer capacitor PS-A) is detected by the current sensor V2, and when the output current exceeds a certain value, the control circuit U1 operates to perform switching. The element S1 is turned off. In this case, even if the switching element S1 is turned off, the current accumulated in the choke coil L1 is not absorbed by the diode D.
Although it flows through 1, the same current value interrupts a constant value, and when it is detected by the current sensor V2, the control circuit U1 operates to turn on the switching element S1.
【0021】これが繰り返されることにより、第2の電
気二重層コンデンサPS−Aが定電流にて充電される。
参考までに、図2における各部の波形を図3に示す。同
図において、aは電流センサV2を流れる電流、bはコ
ンデンサC1を流れる電流、cはチョーク・コイルL1
を流れる電流、dは出力電圧(PS−Aの端子間電
圧)、eは制御回路U1内部で使用されるクロックパル
スである。
By repeating this, the second electric double layer capacitor PS-A is charged with a constant current.
For reference, the waveform of each part in FIG. 2 is shown in FIG. In the figure, a is a current flowing through the current sensor V2, b is a current flowing through the capacitor C1, and c is a choke coil L1.
, D is an output voltage (terminal voltage of PS-A), and e is a clock pulse used inside the control circuit U1.
【0022】次に、この装置を動作させたときの各部の
状態を解析した。その結果を図4および図5に基づいて
説明する。
Next, the state of each part when this device was operated was analyzed. The result will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
【0023】まず、図4においてVBが第1電気二重層
コンデンサPS−Bの電圧、VAが第2電気二重層コン
デンサPS−Aから図示しない負荷の要求に応じて供給
される電圧である。
First, in FIG. 4, VB is the voltage of the first electric double layer capacitor PS-B, and VA is the voltage supplied from the second electric double layer capacitor PS-A according to the demand of a load (not shown).
【0024】図5の下段に示されているのが使用した負
荷電流ILで、この例ではスタート後の11〜40秒ま
での間10A、501〜530秒までの間15A、10
01〜1060秒までの間8Aなどとして異なる尖頭負
荷を与えた。
The load current IL used is shown in the lower part of FIG. 5, and in this example, it is 10 A for 11 to 40 seconds after the start and 15 A for 501 to 530 seconds after the start.
Different peak loads such as 8 A were applied from 01 to 1060 seconds.
【0025】図5の上段には、第1電気二重層コンデン
サPS−Bの出力電流ICBと、第2電気二重層コンデ
ンサPS−Aの出力電流ICAとがそれぞれ表示されて
いる。これを辿ると、尖頭的な負荷電流は殆どICAと
して第2電気二重層コンデンサPS−Aから供給され、
同第2電気二重層コンデンサPS−Aの電圧が低下する
と、2Aの定電流出力を有するスイッチング・レギュレ
ータSRによって、第1電気二重層コンデンサPS−B
より充電されるのが見られる。なお、キャパシタの電流
方向は、流れ込む方向が正、したがってキャパシタから
負荷に流れ出す電流は負の値で表現される。
In the upper part of FIG. 5, the output current ICB of the first electric double layer capacitor PS-B and the output current ICA of the second electric double layer capacitor PS-A are displayed. Following this, most of the peak load current is supplied from the second electric double layer capacitor PS-A as ICA,
When the voltage of the second electric double layer capacitor PS-A drops, the switching regulator SR having a constant current output of 2A causes the first electric double layer capacitor PS-B to change.
Seen to be more charged. The current direction of the capacitor is positive, and therefore the current flowing from the capacitor to the load is expressed as a negative value.
【0026】このように解析したところによれば、尖頭
負荷で放電した第2電気二重層コンデンサPS−Aは、
図4に示すように300〜500秒後には満充電まで回
復する。これに対して、第1電気二重層コンデンサPS
−Bは第2電気二重層コンデンサPS−Aの充電に使用
した電気量だけ、充電のたびに放電して電圧が徐々に下
がっていく。なお、この装置が追加充電しないで使用で
きる範囲は、第1電気二重層コンデンサPS−Bの負荷
時の端子電圧がスイッチング・レギュレータSRを動作
させ得る下限に達するまでである。
According to the analysis as described above, the second electric double layer capacitor PS-A discharged by the peak load is
As shown in FIG. 4, after 300 to 500 seconds, full charge is restored. On the other hand, the first electric double layer capacitor PS
As for −B, the amount of electricity used for charging the second electric double layer capacitor PS-A is discharged at each charge, and the voltage gradually decreases. The range in which this device can be used without additional charging is until the terminal voltage when the first electric double layer capacitor PS-B is loaded reaches the lower limit at which the switching regulator SR can be operated.
【0027】次に、負荷の駆動用電動機を制動時に発電
機として兼用するか、もしくは専用の制動用発電機によ
り回生制動電力が得られる場合、本発明では図6のよう
にしてその回生制動電力を有効に利用するようにしてい
る。
Next, when the driving motor of the load is also used as a generator during braking, or when regenerative braking power is obtained from a dedicated braking generator, the regenerative braking power is set as shown in FIG. 6 in the present invention. Is being used effectively.
【0028】基本的な構成は先に説明した図1とほぼ同
じであるが、この例では第1電気二重層コンデンサPS
−Bから第2電気二重層コンデンサPS−Aに対する充
電用のスイッチング・レギュレータSRに加えて、回生
制動時にその回生電力が第2電気二重層コンデンサPS
−Aに貯えられ、その端子間電圧が上昇し過ぎたとき
に、いわばその余剰電力を第1電気二重層コンデンサP
S−B側に送り返す第2のスイッチング・レギュレータ
SR2を備えている。同スイッチング・レギュレータS
R2も電流出力型であり、回生制動電力は駆動電力より
も1/2〜1/10などと小さいのが通常であるから、
その定格出力電流は充電用のスイッチング・レギュレー
タSRよりもさらに1/2〜1/10程度の小さなもの
で済む。
The basic structure is almost the same as that of FIG. 1 described above, but in this example, the first electric double layer capacitor PS
In addition to the switching regulator SR for charging from -B to the second electric double layer capacitor PS-A, the regenerative electric power during the regenerative braking is the second electric double layer capacitor PS.
-A, when the voltage across its terminals rises too much, the so-called surplus power of the first electric double layer capacitor P
It has a second switching regulator SR2 which sends it back to the SB side. Same switching regulator S
R2 is also a current output type, and regenerative braking power is usually smaller than driving power by 1/2 to 1/10.
The rated output current of the switching regulator SR for charging may be smaller by about 1/2 to 1/10.
【0029】図6の装置を動作させ、主に回生制動電力
が吸収される点について解析した。この場合、第1電気
二重層コンデンサPS−Bはその定格を50V100F
(内部抵抗0.5Ω)、第2電気二重層コンデンサPS
−Aには定格50V25F(内部抵抗0.1Ω)のもの
を用いた。
The apparatus shown in FIG. 6 was operated, and the points at which the regenerative braking power was absorbed were analyzed. In this case, the first electric double layer capacitor PS-B has a rating of 50V100F.
(Internal resistance 0.5Ω), second electric double layer capacitor PS
A rated voltage of 50V25F (internal resistance 0.1Ω) was used for −A.
【0030】図7に負荷側から回生制動電力を受けた場
合における第1電気二重層コンデンサPS−Bおよび第
2電気二重層コンデンサPS−Aの端子間電圧をそれぞ
れ示す。この場合、返送用の第2のスイッチング・レギ
ュレータSR2は第2電気二重層コンデンサPS−Aの
端子間電圧が45Vを越えると作動し、その出力電流は
0.5Aとした。
FIG. 7 shows inter-terminal voltages of the first electric double layer capacitor PS-B and the second electric double layer capacitor PS-A when receiving regenerative braking power from the load side. In this case, the second switching regulator SR2 for returning operates when the terminal voltage of the second electric double layer capacitor PS-A exceeds 45V, and the output current thereof is set to 0.5A.
【0031】図7に関連して、図8に第2電気二重層コ
ンデンサPS−Aへの電流の出入りを示す。同図におい
て、負が放電、正が充電方向である。0Aラインから負
方向に延びている最初のピークは負荷電流で、加速時の
100秒から10秒間20A、その後70秒間2Aによ
るもので、第1電気二重層コンデンサPS−Bからの充
電電流1A分だけ相殺されている。以後、800秒、1
500秒にも加速による負荷が加えられている。
With reference to FIG. 7, FIG. 8 shows the current flow in and out of the second electric double layer capacitor PS-A. In the figure, negative is discharge and positive is charge direction. The first peak extending in the negative direction from the 0A line is the load current, which is due to 20A for 100 seconds to 10A for acceleration, and 2A for 70 seconds after that. Only offset. After that, 800 seconds, 1
A load of acceleration is applied even for 500 seconds.
【0032】加速による電流のピークの直後に、例えば
180〜430秒に見られるような電流値1Aの台形
は、第2電気二重層コンデンサPS−Aの放電を検知し
た充電用スイッチング・レギュレータSRによる第1電
気二重層コンデンサPS−Bからの充電電流で、それが
430秒で止まるのは同PS−Aが満充電(設定値45
V)に達したことによる。以後の他の加速ピークでも、
必ずその後にこのようなPS−Bからの充電電流が流
れ、PS−Aの電圧が復帰する。
Immediately after the current peak due to acceleration, for example, a trapezoid with a current value of 1 A as seen in 180 to 430 seconds is caused by the charging switching regulator SR that detects the discharge of the second electric double layer capacitor PS-A. The charging current from the first electric double layer capacitor PS-B stops at 430 seconds when the PS-A is fully charged (set value 45
V) is reached. In other acceleration peaks after that,
After that, such a charging current from PS-B always flows, and the voltage of PS-A is restored.
【0033】この図8において、ブレーキによる回生電
力は500秒から10秒間6Aが回収されるとともに、
これに伴う返送用スイッチング・レギュレータSR2の
作用により、第1電気二重層コンデンサPS−Bが充電
されることが分かる(図7参照)。すなわち、回生制動
のピークの後、525秒から700秒過ぎまで0.5A
の放電が生じている。これは、PS−Aの設定電圧が4
5Vであり、それ以上に溜められた電力が返送用スイッ
チング・レギュレータSR2の作用により、PS−B側
に戻されているためである。その後も1000秒に8
A、1800秒に6Aの回生電力のピークが観測され、
それぞれ返送用スイッチング・レギュレータSR2の作
用により、その余剰電力が第1電気二重層コンデンサP
S−B側に戻される。
In FIG. 8, 6 A of regenerative electric power from the brake is recovered for 10 seconds from 500 seconds, and
It can be seen that the action of the return switching regulator SR2 accompanying this causes the first electric double layer capacitor PS-B to be charged (see FIG. 7). That is, 0.5A from 525 seconds to 700 seconds after the peak of regenerative braking
Is being discharged. This is because the setting voltage of PS-A is 4
This is because the electric power, which is 5 V, and which is stored more than that, is returned to the PS-B side by the action of the return switching regulator SR2. 8 after 1000 seconds
A peak of regenerative power of 6A was observed at 1800 seconds,
Due to the action of the return switching regulator SR2, the surplus electric power is generated by the first electric double layer capacitor P.
It is returned to the SB side.
【0034】このように、電源を電気二重層コンデンサ
とし、返送用スイッチング・レギュレータを用いること
により、回生制動の際の充電エネルギを種々の条件下で
長時間にわたって効率良く吸収することが可能となる。
As described above, by using the electric double layer capacitor as the power source and using the return switching regulator, it is possible to efficiently absorb the charging energy during regenerative braking for a long time under various conditions. .
【0035】なお、図6の例では充電用スイッチング・
レギュレータSRのブロックと、返送用スイッチング・
レギュレータSR2のブロックとが並列的に配置されて
いるが、場合によっては、両スイッチング・レギュレー
タSRおよびSR2を例えば同一の回路基板上で組み立
てて1パッケージによる双方向性のスイッチング・レギ
ュレータ(DC/DCコンバータ)とすることもでき
る。
In the example of FIG. 6, switching for charging
Block of regulator SR and switching for return
Although the block of the regulator SR2 is arranged in parallel, in some cases, both switching regulators SR and SR2 are assembled on the same circuit board, for example, and a bidirectional switching regulator (DC / DC) in one package is provided. Converter).
【0036】また、これとは別に1つのスイッチング・
レギュレータで充電用と返送用とを兼用させることも可
能であり、図9にその例が示されている。これによる
と、スイッチング・レギュレータSRの入力側inと出
力側outにそれぞれ切替えスイッチS1a,S1bが
設けられる。
In addition to this, one switching
The regulator can be used for both charging and returning, an example of which is shown in FIG. According to this, the changeover switches S1a and S1b are provided on the input side in and the output side out of the switching regulator SR, respectively.
【0037】この場合、切替えスイッチS1a,S1b
は、ともに2つの切替え接点,を備え、切替えスイ
ッチS1aの切替え接点は第1電気二重層コンデンサ
PS−B側に接続され、同スイッチS1aの切替え接点
は第2電気二重層コンデンサPS−A側に接続され
る。
In this case, the changeover switches S1a and S1b
Both have two switching contacts, the switching contact of the switching switch S1a is connected to the first electric double layer capacitor PS-B side, and the switching contact of the switch S1a is to the second electric double layer capacitor PS-A side. Connected.
【0038】これに対して、切替えスイッチS1bの切
替え接点は第2電気二重層コンデンサPS−A側に接
続され、同スイッチS1bの切替え接点は第1電気二
重層コンデンサPS−B側に接続される。
On the other hand, the switching contact of the switch S1b is connected to the second electric double layer capacitor PS-A side, and the switching contact of the switch S1b is connected to the first electric double layer capacitor PS-B side. .
【0039】これらの切替えスイッチS1a,S1bは
図示しない制御手段により切り替えられ、通常の運転時
にはスイッチング・レギュレータSRの入力側inと出
力側outはともに切替え接点に接続される。これに
対して、回生制動時にはスイッチS1a,S1bがとも
に切替え接点側に切り替えられ、これにより同入力側
inに第2電気二重層コンデンサPS−Aが接続され、
出力側outに第1電気二重層コンデンサPS−Bが接
続されることになる。
These changeover switches S1a and S1b are changed over by a control means (not shown), and during normal operation, both the input side in and the output side out of the switching regulator SR are connected to the switching contacts. On the other hand, during regenerative braking, the switches S1a and S1b are both switched to the switching contact side, whereby the second electric double layer capacitor PS-A is connected to the input side in,
The first electric double layer capacitor PS-B is connected to the output side out.
【0040】このようにして1つのスイッチング・レギ
ュレータSRで充電用と返送用とを兼用することができ
る。なお、説明の便宜上、切替えスイッチS1a,S1
bを機械的スイッチとしたが、電子的なスイッチでもよ
いことはもちろんである。
In this way, one switching regulator SR can be used for both charging and returning. For convenience of explanation, the changeover switches S1a, S1
Although b is a mechanical switch, it goes without saying that it may be an electronic switch.
【0041】[0041]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高エネルギ密度型の第1電気二重層コンデンサと高出力
密度型の第2電気二重層コンデンサとを電流出力型のス
イッチング・レギュレータを介して接続してなる電源を
用い、第1電気二重層コンデンサより第2電気二重層コ
ンデンサを充電するようにしたことにより、比較的大電
力を間欠的に消費する尖頭負荷型電気機器において、短
時間の大出力もしくは長時間の小出力を必要に応じて取
り出すことができる。
As described above, according to the present invention,
A high-energy density first electric double layer capacitor and a high output density second electric double layer capacitor are connected via a current output type switching regulator. By charging the second electric double layer capacitor, in a peak load type electric device that consumes relatively large amount of power intermittently, a large output for a short time or a small output for a long time is taken out as needed. be able to.
【0042】また、上記の第1スイッチング・レギュレ
ータに加えて、第2電気二重層コンデンサ側から余剰の
回生制動電力を第1電気二重層コンデンサ側に戻す電流
出力型の第2スイッチング・レギュレータを設け、回生
制動時にはその余剰の回生制動電力を同第2スイッチン
グ・レギュレータを介して第1電気二重層コンデンサ側
に戻されるようにしたことにより、回生制動電力までを
もより有効に使用することができる、などの効果を有す
る。
In addition to the above-mentioned first switching regulator, a current output type second switching regulator for returning surplus regenerative braking power from the second electric double layer capacitor side to the first electric double layer capacitor side is provided. During the regenerative braking, the surplus regenerative braking power is returned to the first electric double layer capacitor side via the second switching regulator, so that the regenerative braking power can be used more effectively. , And so on.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】本発明の尖頭負荷型電気機器に適用される電源
の一実施例を示した概略的な回路図。
FIG. 1 is a schematic circuit diagram showing an embodiment of a power supply applied to a peak load type electric device of the present invention.
【図2】図1の回路図に組み込まれているスイッチング
・レギュレータの回路構成を例示した回路図。
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a circuit configuration of a switching regulator incorporated in the circuit diagram of FIG.
【図3】図2の各部の波形を示した波形図。FIG. 3 is a waveform diagram showing the waveform of each part in FIG.
【図4】図1の構成における第1電気二重層コンデンサ
と第2電気二重層コンデンサの各端子間電圧の変化状態
を示した波形図。
FIG. 4 is a waveform diagram showing a change state of a voltage between terminals of the first electric double layer capacitor and the second electric double layer capacitor in the configuration of FIG.
【図5】加速時の負荷電流と、それに対応する第1電気
二重層コンデンサと第2電気二重層コンデンサの各電流
の変動状態を例示した波形図。
FIG. 5 is a waveform diagram exemplifying a load current at the time of acceleration and a variation state of each current of the first electric double layer capacitor and the second electric double layer capacitor corresponding thereto.
【図6】本発明の尖頭負荷型電気機器に適用される電源
の他の実施例を示した概略的な回路図。
FIG. 6 is a schematic circuit diagram showing another embodiment of the power supply applied to the peak load type electric device of the present invention.
【図7】図6の他の実施例における第1電気二重層コン
デンサと第2電気二重層コンデンサの各端子間電圧の変
化状態を示した波形図。
FIG. 7 is a waveform diagram showing a change state of a voltage between terminals of a first electric double layer capacitor and a second electric double layer capacitor in another embodiment of FIG.
【図8】同他の実施例において、第2電気二重層コンデ
ンサへの電流の出入りを説明するための波形図。
FIG. 8 is a waveform diagram for explaining the flow of current into and out of a second electric double layer capacitor in the other example.
【図9】本発明の尖頭負荷型電気機器に適用される電源
のさらに別の実施例を示した概略的な回路図。
FIG. 9 is a schematic circuit diagram showing still another embodiment of a power supply applied to the peak load type electric device of the present invention.
【符号の説明】[Explanation of symbols]
PS−B 第1電気二重層コンデンサ(高エネルギ密度
型) PS−A 第2電気二重層コンデンサ(高出力密度型) SR スイッチング・レギュレータ(充電用) SR2 スイッチング・レギュレータ(返送用) IN 充電端子 OUT 負荷接続用外部端子
PS-B 1st electric double layer capacitor (high energy density type) PS-A 2nd electric double layer capacitor (high power density type) SR switching regulator (for charging) SR2 switching regulator (for returning) IN charging terminal OUT External terminal for load connection
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡村 廸夫 神奈川県横浜市南区南太田町3丁目303番 の24 (72)発明者 森本 剛 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内 (72)発明者 平塚 和也 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hiroo Okamura 3-303-3 Minamiota-cho, Minami-ku, Yokohama-shi, Kanagawa 24 (72) Inventor Tsuyoshi Morimoto 1150 Hazawa-cho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Asahi Glass Co., Ltd. Chuo In the laboratory (72) Inventor Kazuya Hiratsuka 1150 Hazawa-machi, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Asahi Glass Co., Ltd. Central Research Laboratory

Claims (4)

    【特許請求の範囲】[Claims]
  1. 【請求項1】 比較的大電力を間欠的に消費する尖頭負
    荷型電気機器において、高エネルギ密度型の第1電気二
    重層コンデンサと高出力密度型の第2電気二重層コンデ
    ンサとを電流出力型のスイッチング・レギュレータを介
    して接続してなる電源を有し、上記第1電気二重層コン
    デンサより上記第2電気二重層コンデンサを充電するこ
    とにより、短時間の大出力もしくは長時間の小出力を必
    要に応じて取り出せるようにしたことを特徴とする尖頭
    負荷型電気機器。
    1. In a peak load type electric device which intermittently consumes a relatively large amount of electric power, a high energy density type first electric double layer capacitor and a high power density type second electric double layer capacitor are output as current. Type power supply connected via a switching regulator, and by charging the second electric double layer capacitor from the first electric double layer capacitor, a large output for a short time or a small output for a long time can be obtained. A pointed load type electric device characterized in that it can be taken out when necessary.
  2. 【請求項2】 運転時には比較的大電力を間欠的に消費
    するとともに、制動時にはそれに伴って回生制動電力を
    発生し得る尖頭負荷型電気機器において、その電源とし
    て高エネルギ密度型の第1電気二重層コンデンサと高出
    力密度型の第2電気二重層コンデンサとを有し、それら
    の間には上記第1電気二重層コンデンサから上記第2電
    気二重層コンデンサを常時充電する電流出力型の第1ス
    イッチング・レギュレータと、上記第2電気二重層コン
    デンサ側から余剰の回生制動電力を上記第1電気二重層
    コンデンサ側に戻す電流出力型の第2スイッチング・レ
    ギュレータとが接続されており、上記第1電気二重層コ
    ンデンサより上記第1スイッチング・レギュレータを介
    して上記第2電気二重層コンデンサを充電することによ
    り、短時間の大出力もしくは長時間の小出力を必要に応
    じて取り出せるようにし、かつ、回生制動時にはその余
    剰の回生制動電力が上記第2スイッチング・レギュレー
    タを介して上記第1電気二重層コンデンサ側に戻される
    ようにしたことを特徴とする尖頭負荷型電気機器。
    2. A peak load type electric device which consumes relatively large electric power intermittently during operation and can generate regenerative braking electric power during braking, and a high energy density type first electric device as a power source thereof. A current output type first capacitor having a double layer capacitor and a high power density type second electric double layer capacitor, between which the first electric double layer capacitor constantly charges the second electric double layer capacitor. A switching regulator and a current output type second switching regulator for returning surplus regenerative braking power from the second electric double layer capacitor side to the first electric double layer capacitor side are connected, and the first electric By charging the second electric double layer capacitor from the double layer capacitor via the first switching regulator, a large output in a short time is obtained. Alternatively, a small output for a long time can be taken out as necessary, and during regenerative braking, the surplus regenerative braking power is returned to the first electric double layer capacitor side via the second switching regulator. A pointed load type electric device characterized in that
  3. 【請求項3】 上記第1スイッチング・レギュレータお
    よび第2スイッチング・レギュレータを実質的に1つの
    双方向性スイッチング・レギュレータとして用いること
    を特徴とする請求項2に記載の尖頭負荷型電気機器。
    3. The peak load type electric device according to claim 2, wherein the first switching regulator and the second switching regulator are used as substantially one bidirectional switching regulator.
  4. 【請求項4】 上記第1スイッチング・レギュレータお
    よび第2スイッチング・レギュレータに代えて、1つの
    スイッチング・レギュレータを用い、運転時にはその入
    力側を上記第1電気二重層コンデンサに接続するととも
    に、出力側を上記第2電気二重層コンデンサに接続し、
    回生制動時にはそれらを切り替えて上記入力側に上記第
    2電気二重層コンデンサを接続するとともに、出力側に
    上記第1電気二重層コンデンサを接続するようにしたこ
    とを特徴とする請求項2に記載の尖頭負荷型電気機器。
    4. A single switching regulator is used instead of the first switching regulator and the second switching regulator, the input side of which is connected to the first electric double layer capacitor during operation, and the output side of which is connected. Connected to the second electric double layer capacitor,
    The second electric double layer capacitor is connected to the input side and the first electric double layer capacitor is connected to the output side by switching them during regenerative braking. Peak load type electrical equipment.
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