JPH0837706A - 駆動補助用蓄電電源装置 - Google Patents
駆動補助用蓄電電源装置Info
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- JPH0837706A JPH0837706A JP6175229A JP17522994A JPH0837706A JP H0837706 A JPH0837706 A JP H0837706A JP 6175229 A JP6175229 A JP 6175229A JP 17522994 A JP17522994 A JP 17522994A JP H0837706 A JPH0837706 A JP H0837706A
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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
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- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Abstract
(57)【要約】
【目的】 コンデンサおよび電流ポンプ回路の負担を軽
減し、より軽量でしかも長寿命、低価格な駆動補助用蓄
電電源装置を提供する。 【構成】 電気エネルギーを蓄電する大容量の主蓄電池
１と該主電池より内部抵抗の小さい補助の蓄電池２、９
とを並列に接続した電源、給電ラインをスイッチングし
て負荷への給電を制御するスイッチング手段３、駆動要
求を発生する要求発生手段、電源の電圧を検出し駆動要
求に応じてパルス信号を発生しスイッチング手段を制御
する制御手段５を備え、短時間での変動の大きい駆動要
求に対して駆動手段４を駆動する。電源に電気二重層コ
ンデンサ電池を用いた場合に、エネルギー密度を大きく
し内部抵抗が高くなっても、補助の蓄電池に内部抵抗の
小さいものを用いることによって、補助の蓄電池から大
きな尖頭負荷電流を供給することができる。
減し、より軽量でしかも長寿命、低価格な駆動補助用蓄
電電源装置を提供する。 【構成】 電気エネルギーを蓄電する大容量の主蓄電池
１と該主電池より内部抵抗の小さい補助の蓄電池２、９
とを並列に接続した電源、給電ラインをスイッチングし
て負荷への給電を制御するスイッチング手段３、駆動要
求を発生する要求発生手段、電源の電圧を検出し駆動要
求に応じてパルス信号を発生しスイッチング手段を制御
する制御手段５を備え、短時間での変動の大きい駆動要
求に対して駆動手段４を駆動する。電源に電気二重層コ
ンデンサ電池を用いた場合に、エネルギー密度を大きく
し内部抵抗が高くなっても、補助の蓄電池に内部抵抗の
小さいものを用いることによって、補助の蓄電池から大
きな尖頭負荷電流を供給することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、短時間での変動の大き
い駆動要求に対して駆動手段を駆動するための駆動補助
用蓄電電源装置に関する。
い駆動要求に対して駆動手段を駆動するための駆動補助
用蓄電電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電動機を補助動力源として自転車に搭載
し、ペダルの踏む力に応じて電動機から補助の駆動力を
提供する電動機付自転車がある。この電動機付自転車の
ような小型の電気動力用の電源に従来は２次電池、とく
に鉛蓄電池が多く用いられてきた。しかしこれらは、歴
史は長いものの実用の乗り物の電源として使うには多く
の問題を抱えている。例えば重量のわりに蓄えられる電
力量が少ない、充電に長時間を要する、充放電のサイク
ル寿命が２００〜５００回程度に限られている、蓄電量
や残量が正確に分からない、などの問題である。その結
果、今日にいたるまで種々の環境問題の原因になってい
る内燃機関などに取って代わることができないでいる。
し、ペダルの踏む力に応じて電動機から補助の駆動力を
提供する電動機付自転車がある。この電動機付自転車の
ような小型の電気動力用の電源に従来は２次電池、とく
に鉛蓄電池が多く用いられてきた。しかしこれらは、歴
史は長いものの実用の乗り物の電源として使うには多く
の問題を抱えている。例えば重量のわりに蓄えられる電
力量が少ない、充電に長時間を要する、充放電のサイク
ル寿命が２００〜５００回程度に限られている、蓄電量
や残量が正確に分からない、などの問題である。その結
果、今日にいたるまで種々の環境問題の原因になってい
る内燃機関などに取って代わることができないでいる。
【０００３】本出願人は、電気二重層コンデンサに電気
を蓄え、これに電子回路を併用した蓄電電源システムを
既に提案している。このシステムによれば、必要に応じ
て電気二重層コンデンサを充放電して使用するシステム
であるため、環境への影響は少なく、充電は比較的短時
間ですみ、サイクル寿命は１万回以上も実現しており、
残量計測も実用に充分な精度が得られるなど、二次電池
では実現し得なかった長所を備えるに至っている。
を蓄え、これに電子回路を併用した蓄電電源システムを
既に提案している。このシステムによれば、必要に応じ
て電気二重層コンデンサを充放電して使用するシステム
であるため、環境への影響は少なく、充電は比較的短時
間ですみ、サイクル寿命は１万回以上も実現しており、
残量計測も実用に充分な精度が得られるなど、二次電池
では実現し得なかった長所を備えるに至っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、蓄電電源シス
テムには、まだエネルギ密度をさらに高めること、製品
の価格を低減させることなどの課題がある。それにはで
きるだけ小容量の装置を合理的に使い、余分な材料やス
ペース、重量を使わないで、比較的大きな出力容量や蓄
電量を確保することが重要となってくる。
テムには、まだエネルギ密度をさらに高めること、製品
の価格を低減させることなどの課題がある。それにはで
きるだけ小容量の装置を合理的に使い、余分な材料やス
ペース、重量を使わないで、比較的大きな出力容量や蓄
電量を確保することが重要となってくる。
【０００５】本発明は、上記の課題を解決するものであ
って、電気エネルギの貯蔵用にコンデンサと電子回路を
組み合わせたシステムにおいて、そこに用いられるコン
デンサおよび電流ポンプ回路の負担を軽減し、より軽量
でしかも長寿命、低価格な駆動補助用蓄電電源装置を提
供することを目的とするものである。
って、電気エネルギの貯蔵用にコンデンサと電子回路を
組み合わせたシステムにおいて、そこに用いられるコン
デンサおよび電流ポンプ回路の負担を軽減し、より軽量
でしかも長寿命、低価格な駆動補助用蓄電電源装置を提
供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そのために本発明は、短
時間での変動の大きい駆動要求に対して駆動手段を駆動
するための駆動補助用蓄電電源装置であって、電気エネ
ルギーを蓄電する大容量の主蓄電池と該主電池より内部
抵抗の小さい補助の蓄電池とを並列に接続した電源、給
電ラインをスイッチングして負荷への給電を制御するス
イッチング手段、駆動要求を発生する要求発生手段、電
源の電圧を検出し駆動要求に応じてパルス信号を発生し
スイッチング手段を制御する制御手段を備えたことを特
徴とするものである。
時間での変動の大きい駆動要求に対して駆動手段を駆動
するための駆動補助用蓄電電源装置であって、電気エネ
ルギーを蓄電する大容量の主蓄電池と該主電池より内部
抵抗の小さい補助の蓄電池とを並列に接続した電源、給
電ラインをスイッチングして負荷への給電を制御するス
イッチング手段、駆動要求を発生する要求発生手段、電
源の電圧を検出し駆動要求に応じてパルス信号を発生し
スイッチング手段を制御する制御手段を備えたことを特
徴とするものである。
【０００７】
【作用】本発明の駆動補助用蓄電電源装置では、電気エ
ネルギーを蓄電する大容量の主蓄電池と該主電池より内
部抵抗の小さい補助の蓄電池とを並列に接続した電源、
給電ラインをスイッチングして負荷への給電を制御する
スイッチング手段、駆動要求を発生する要求発生手段、
電源の電圧を検出し駆動要求に応じてパルス信号を発生
しスイッチング手段を制御する制御手段を備えたので、
電源に電気二重層コンデンサ電池を用いた場合に、エネ
ルギー密度を大きくし内部抵抗が高くなっても、補助の
蓄電池に内部抵抗の小さいものを用いることにより、補
助の蓄電池から大きな尖頭負荷電流を供給することがで
きる。したがって、全体としてエキルギー密度を大きく
し、しかも大きい尖頭負荷電流を供給することができ
る。
ネルギーを蓄電する大容量の主蓄電池と該主電池より内
部抵抗の小さい補助の蓄電池とを並列に接続した電源、
給電ラインをスイッチングして負荷への給電を制御する
スイッチング手段、駆動要求を発生する要求発生手段、
電源の電圧を検出し駆動要求に応じてパルス信号を発生
しスイッチング手段を制御する制御手段を備えたので、
電源に電気二重層コンデンサ電池を用いた場合に、エネ
ルギー密度を大きくし内部抵抗が高くなっても、補助の
蓄電池に内部抵抗の小さいものを用いることにより、補
助の蓄電池から大きな尖頭負荷電流を供給することがで
きる。したがって、全体としてエキルギー密度を大きく
し、しかも大きい尖頭負荷電流を供給することができ
る。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図１は本発明に係る動力補助用蓄電電源装置の
１実施例を示す図、図２は電気二重層コンデンサの蓄積
エネルギー量に対する端子電圧の変化特性の例を示す図
である。
明する。図１は本発明に係る動力補助用蓄電電源装置の
１実施例を示す図、図２は電気二重層コンデンサの蓄積
エネルギー量に対する端子電圧の変化特性の例を示す図
である。
【０００９】図１において、１、２は電気二重層コンデ
ンサ電池、３はスイッチングレギュレータ、４は電動
機、５は制御用信号発生部、Ｃ１、Ｃ２はキャパシタ、
Ｒ１、Ｒ２は内部抵抗を示す。電気二重層コンデンサ電
池１は、エネルギー密度を大きくしたキャパシタＣ１の
静電容量の大きい内部抵抗Ｒ１も比較的高いものであ
り、電気二重層コンデンサ電池２は、キャパシタＣ２が
キャパシタＣ１の数％程度に小さく内部抵抗Ｒ２も小さ
くしたものである。スイッチングレギュレータ３は、パ
ルス幅変調制御やパルス周波数制御により給電ラインを
スイッチングして負荷である電動機４の電流を制御する
ものであり、その制御用信号を発生するのが制御用信号
発生部５である。制御値としては、例えば駆動要求値を
トルクセンサで検出し、制御用信号発生部５では、電気
二重層コンデンサ電池１、２の電圧と制御値に応じてパ
ルス幅やパルス周波数を決定し、スイッチングレギュレ
ータ３のスイッチング時間やスイッチング周波数を制御
する。
ンサ電池、３はスイッチングレギュレータ、４は電動
機、５は制御用信号発生部、Ｃ１、Ｃ２はキャパシタ、
Ｒ１、Ｒ２は内部抵抗を示す。電気二重層コンデンサ電
池１は、エネルギー密度を大きくしたキャパシタＣ１の
静電容量の大きい内部抵抗Ｒ１も比較的高いものであ
り、電気二重層コンデンサ電池２は、キャパシタＣ２が
キャパシタＣ１の数％程度に小さく内部抵抗Ｒ２も小さ
くしたものである。スイッチングレギュレータ３は、パ
ルス幅変調制御やパルス周波数制御により給電ラインを
スイッチングして負荷である電動機４の電流を制御する
ものであり、その制御用信号を発生するのが制御用信号
発生部５である。制御値としては、例えば駆動要求値を
トルクセンサで検出し、制御用信号発生部５では、電気
二重層コンデンサ電池１、２の電圧と制御値に応じてパ
ルス幅やパルス周波数を決定し、スイッチングレギュレ
ータ３のスイッチング時間やスイッチング周波数を制御
する。
【００１０】電気二重層コンデンサ電池では、図２に示
すように蓄積されたエネルギーが１００％の時の電池電
圧を１００％（Ａ点）とした場合、蓄積エネルギーが２
５％になると、電池電圧は満充電時の５０％（Ｂ点）ま
で低下してしまう。一般的に直流電源に許される電圧変
動の幅は、その用途にもよるが、５％、１０％、２０％
程度であり、５０％以上の電圧低下で高効率な動作を期
待できるものはまれであった。そのために従来の電池に
置き換えてこの電気二重層コンデンサ電池をそのままで
使用すると、電圧低下が激しすぎて、とてもそのままで
は使用できない。そこで、本発明では、制御用信号発生
部５は、電気二重層コンデンサ電池１、２の電圧を検出
して、電源電圧に応じたパルス幅やパルス周波数の調整
を行い、出力電圧、電流の制御を行うことによって、電
気二重層コンデンサ電池１の蓄積エネルギーが２５％に
なり電圧が満充電時の５０％（Ｂ点）まで低下しても安
定に制御できるようにしている。
すように蓄積されたエネルギーが１００％の時の電池電
圧を１００％（Ａ点）とした場合、蓄積エネルギーが２
５％になると、電池電圧は満充電時の５０％（Ｂ点）ま
で低下してしまう。一般的に直流電源に許される電圧変
動の幅は、その用途にもよるが、５％、１０％、２０％
程度であり、５０％以上の電圧低下で高効率な動作を期
待できるものはまれであった。そのために従来の電池に
置き換えてこの電気二重層コンデンサ電池をそのままで
使用すると、電圧低下が激しすぎて、とてもそのままで
は使用できない。そこで、本発明では、制御用信号発生
部５は、電気二重層コンデンサ電池１、２の電圧を検出
して、電源電圧に応じたパルス幅やパルス周波数の調整
を行い、出力電圧、電流の制御を行うことによって、電
気二重層コンデンサ電池１の蓄積エネルギーが２５％に
なり電圧が満充電時の５０％（Ｂ点）まで低下しても安
定に制御できるようにしている。
【００１１】すなわち、制御用信号発生部５では、電気
二重層コンデンサ電池１、２の電圧を検出し、電気二重
層コンデンサ電池１、２の電圧が低くなれば同じ制御値
に対し、パルス幅やパルス周波数は大きくし、また、制
御値が大きくなればパルス幅やパルス周波数は大きくす
る。なお、駆動要求τに対して一定値Δ以上を補助する
場合には、その一定値を越える分（τ−Δ）に基づき制
御用信号を発生するが、さらに一定値を越える分につい
て係数α（０＜α＜１）や関数ｆ（τ−Δ）を掛けても
よいし、また、駆動要求τに対して係数αや関数ｆ
（τ）を掛けて、これを制御値として用いてもよい。
二重層コンデンサ電池１、２の電圧を検出し、電気二重
層コンデンサ電池１、２の電圧が低くなれば同じ制御値
に対し、パルス幅やパルス周波数は大きくし、また、制
御値が大きくなればパルス幅やパルス周波数は大きくす
る。なお、駆動要求τに対して一定値Δ以上を補助する
場合には、その一定値を越える分（τ−Δ）に基づき制
御用信号を発生するが、さらに一定値を越える分につい
て係数α（０＜α＜１）や関数ｆ（τ−Δ）を掛けても
よいし、また、駆動要求τに対して係数αや関数ｆ
（τ）を掛けて、これを制御値として用いてもよい。
【００１２】電動機付自転車の電源として鉛電池を使用
した装置では、鉛電池が例えば定格電流２５Ａである場
合、それを越えても電流を流しつづけ尖頭電流値は５０
Ａ程度まで達する。それに対して定格電流を２５Ａに設
定してその値で正確に電流制限回路を働かせれば、それ
だけでは実用上踏ん張りのきかないパワーアシストにな
ってしまう。
した装置では、鉛電池が例えば定格電流２５Ａである場
合、それを越えても電流を流しつづけ尖頭電流値は５０
Ａ程度まで達する。それに対して定格電流を２５Ａに設
定してその値で正確に電流制限回路を働かせれば、それ
だけでは実用上踏ん張りのきかないパワーアシストにな
ってしまう。
【００１３】これに対し、本発明では、定格出力２５Ａ
のスイッチングレギュレータ３の容量を過渡的な数秒間
の単位で４５Ａ程度までの電流が供給できるようにする
ことにより、鉛電池より強いパワーアシストが得られる
ようになる。この場合、電気二重層コンデンサ電池は、
エネルギー密度を大きくすると比較的内部抵抗の高いも
のとなってしまうので、このような尖頭負荷電流が電気
二重層コンデンサ電池で大きくなると内部抵抗によるオ
ーム損が増大する。そこで、このオーム損を低減するた
めに、主となる電気二重層コンデンサ電池１に並列にそ
の数％ほどの容量の、内部抵抗の小さい補助の電気二重
層コンデンサ電池２を設けるので、これにより尖頭負荷
電流のほとんどが補助の電気二重層コンデンサ電池２に
よって供給され、電気二重層コンデンサ電池１における
オーム損を大幅に低減させることができる。したがっ
て、エネルギー密度を大きくし、尖頭負荷電流にも対応
できる効率の良い電源を提供することができる。
のスイッチングレギュレータ３の容量を過渡的な数秒間
の単位で４５Ａ程度までの電流が供給できるようにする
ことにより、鉛電池より強いパワーアシストが得られる
ようになる。この場合、電気二重層コンデンサ電池は、
エネルギー密度を大きくすると比較的内部抵抗の高いも
のとなってしまうので、このような尖頭負荷電流が電気
二重層コンデンサ電池で大きくなると内部抵抗によるオ
ーム損が増大する。そこで、このオーム損を低減するた
めに、主となる電気二重層コンデンサ電池１に並列にそ
の数％ほどの容量の、内部抵抗の小さい補助の電気二重
層コンデンサ電池２を設けるので、これにより尖頭負荷
電流のほとんどが補助の電気二重層コンデンサ電池２に
よって供給され、電気二重層コンデンサ電池１における
オーム損を大幅に低減させることができる。したがっ
て、エネルギー密度を大きくし、尖頭負荷電流にも対応
できる効率の良い電源を提供することができる。
【００１４】図３は本発明に係る動力補助用蓄電電源装
置の他の実施例を示す図であり、６はトルクセンサ、７
は電流ポンプ、８は出力コンバータ、９は電気二重層コ
ンデンサ電池を示す。
置の他の実施例を示す図であり、６はトルクセンサ、７
は電流ポンプ、８は出力コンバータ、９は電気二重層コ
ンデンサ電池を示す。
【００１５】図３において、トルクセンサ６は、例えば
電動機付自転車のペダルに取り付けて、踏み込みトルク
を検出するものである。電流ポンプ７は、出力電圧を一
定値以内に制限する電圧リミッタ付で、スイッチング制
御により定電流を供給するものであり、例えばスイッチ
ング方式の定電流型ＤＣ／ＤＣコンバータで入力電圧の
広い変化範囲（例えば１００％〜２５％）にわたり高効
率で動作するように設計されたものである。出力コンバ
ータ８は、トルクセンサ６から検出されるトルク要求に
応じて制御用信号発生部５の信号により制御され、負荷
電流をスイッチング制御するものであり、例えばスイッ
チング方式の定電圧出力ＤＣ／ＤＣコンバータで入力電
圧の広い変化範囲（例えば１００％〜２５％）にわたり
高効率で動作し、通常は外部制御用の入力端子を有する
ものである。電気二重層コンデンサ電池９は、尖頭負荷
電流を負担するものであり、電気二重層コンデンサ電池
２より電圧変動が小さく電流が大きくなるので、耐電圧
は低いが大容量のものである。これに対し、電気二重層
コンデンサ電池２は、比較的小容量で耐電圧が高いもの
である。なお、電気二重層コンデンサ電池９を設けるこ
とにより、電気二重層コンデンサ電池２を省いてよい。
電動機付自転車のペダルに取り付けて、踏み込みトルク
を検出するものである。電流ポンプ７は、出力電圧を一
定値以内に制限する電圧リミッタ付で、スイッチング制
御により定電流を供給するものであり、例えばスイッチ
ング方式の定電流型ＤＣ／ＤＣコンバータで入力電圧の
広い変化範囲（例えば１００％〜２５％）にわたり高効
率で動作するように設計されたものである。出力コンバ
ータ８は、トルクセンサ６から検出されるトルク要求に
応じて制御用信号発生部５の信号により制御され、負荷
電流をスイッチング制御するものであり、例えばスイッ
チング方式の定電圧出力ＤＣ／ＤＣコンバータで入力電
圧の広い変化範囲（例えば１００％〜２５％）にわたり
高効率で動作し、通常は外部制御用の入力端子を有する
ものである。電気二重層コンデンサ電池９は、尖頭負荷
電流を負担するものであり、電気二重層コンデンサ電池
２より電圧変動が小さく電流が大きくなるので、耐電圧
は低いが大容量のものである。これに対し、電気二重層
コンデンサ電池２は、比較的小容量で耐電圧が高いもの
である。なお、電気二重層コンデンサ電池９を設けるこ
とにより、電気二重層コンデンサ電池２を省いてよい。
【００１６】次に、動作を説明する。定常的に電気二重
層コンデンサ電池１から電流ポンプ７を通して定電流が
供給されているが、駆動要求がない場合には、電気二重
層コンデンサ電池９の電圧が上昇して、所定の制限電圧
に達すると電流ポンプ７の電圧リミッタ機能が作動す
る。駆動要求があると、トルクセンサ６の検出値に応じ
て制御用信号発生部５で制御用信号を発生し、出力コン
バータ８がスイッチング制御され、駆動要求に応じた電
流が電動機４に供給される。このとき、駆動要求の定常
的な部分に対しては、電気二重層コンデンサ電池１から
電流ポンプ７を通して給電されるが、それを越える一時
的に大きい駆動要求に対しては、電気二重層コンデンサ
電池９から給電される。このようにすれば、電気二重層
コンデンサ電池１の電流容量を低減しても、電気二重層
コンデンサ電池９の電流容量を大きくすることによっ
て、短時間の大電流に対応できる。このようにして、電
気二重層コンデンサ電池１は、蓄電されているエキルギ
ー量に応じて図２に示すように端子電圧が変動するのに
対し、電流ポンプ７の出力側、つまり出力コンバータ８
の入力側の電圧は安定化される。
層コンデンサ電池１から電流ポンプ７を通して定電流が
供給されているが、駆動要求がない場合には、電気二重
層コンデンサ電池９の電圧が上昇して、所定の制限電圧
に達すると電流ポンプ７の電圧リミッタ機能が作動す
る。駆動要求があると、トルクセンサ６の検出値に応じ
て制御用信号発生部５で制御用信号を発生し、出力コン
バータ８がスイッチング制御され、駆動要求に応じた電
流が電動機４に供給される。このとき、駆動要求の定常
的な部分に対しては、電気二重層コンデンサ電池１から
電流ポンプ７を通して給電されるが、それを越える一時
的に大きい駆動要求に対しては、電気二重層コンデンサ
電池９から給電される。このようにすれば、電気二重層
コンデンサ電池１の電流容量を低減しても、電気二重層
コンデンサ電池９の電流容量を大きくすることによっ
て、短時間の大電流に対応できる。このようにして、電
気二重層コンデンサ電池１は、蓄電されているエキルギ
ー量に応じて図２に示すように端子電圧が変動するのに
対し、電流ポンプ７の出力側、つまり出力コンバータ８
の入力側の電圧は安定化される。
【００１７】例えば電動機付自転車の場合には、ペダル
を踏み込む毎に間欠的にヒゲ状の駆動要求が現れるた
め、間欠的に大きな電流の供給が要求されるが、電流ポ
ンプ７において電流を抑えても、この電気二重層コンデ
ンサ電池９があることにより必要な電流を供給すること
ができる。すなわち、尖頭負荷電流が電流ポンプ７を経
由して供給される場合には、電流ポンプ７の少なくとも
短時間の電流容量をそれに耐える大きさにすることが必
要となるが、電気二重層コンデンサ電池９を出力側に設
けることにより、電気二重層コンデンサ電池１、電流ポ
ンプ７の尖頭負荷電流を低減することができる。また、
電気二重層コンデンサ電池９は、加わる電圧が低くなる
ので、電気二重層コンデンサ電池２のように挿入した図
１の場合に比べて耐電圧が低くてよいが、負担する電流
は大きいので、大きな静電容量が必要となる。
を踏み込む毎に間欠的にヒゲ状の駆動要求が現れるた
め、間欠的に大きな電流の供給が要求されるが、電流ポ
ンプ７において電流を抑えても、この電気二重層コンデ
ンサ電池９があることにより必要な電流を供給すること
ができる。すなわち、尖頭負荷電流が電流ポンプ７を経
由して供給される場合には、電流ポンプ７の少なくとも
短時間の電流容量をそれに耐える大きさにすることが必
要となるが、電気二重層コンデンサ電池９を出力側に設
けることにより、電気二重層コンデンサ電池１、電流ポ
ンプ７の尖頭負荷電流を低減することができる。また、
電気二重層コンデンサ電池９は、加わる電圧が低くなる
ので、電気二重層コンデンサ電池２のように挿入した図
１の場合に比べて耐電圧が低くてよいが、負担する電流
は大きいので、大きな静電容量が必要となる。
【００１８】図４は本発明で用いられる電流ポンプの基
本構成の例を示す図であり、１１はスイッチング手段、
１２は出力電流を検出する電流センサ、１３は出力電圧
を検出する電圧センサ、１４は定電流を設定する電流設
定手段、１５は制限電圧を設定する電圧設定手段、１６
は制御手段を示す。
本構成の例を示す図であり、１１はスイッチング手段、
１２は出力電流を検出する電流センサ、１３は出力電圧
を検出する電圧センサ、１４は定電流を設定する電流設
定手段、１５は制限電圧を設定する電圧設定手段、１６
は制御手段を示す。
【００１９】電流ポンプは、先に説明したように出力電
圧を一定値以内に制限する電圧リミッタ付で、スイッチ
ング制御により定電流を供給するものであり、その基本
構成の例を示したのが図４である。図４において、制御
手段１６は、電圧センサ１３で検出した出力電圧を電圧
設定手段１５で設定した制限電圧と比較しながら、電流
センサ１２で検出した出力電流を電流設定手段１４で設
定した設定電流と比較して制限電圧内で出力電流が定電
流になるようにスイッチング手段１１を制御するもので
ある。
圧を一定値以内に制限する電圧リミッタ付で、スイッチ
ング制御により定電流を供給するものであり、その基本
構成の例を示したのが図４である。図４において、制御
手段１６は、電圧センサ１３で検出した出力電圧を電圧
設定手段１５で設定した制限電圧と比較しながら、電流
センサ１２で検出した出力電流を電流設定手段１４で設
定した設定電流と比較して制限電圧内で出力電流が定電
流になるようにスイッチング手段１１を制御するもので
ある。
【００２０】なお、本発明は、上記の実施例に限定され
るものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記
の実施例では、電池電圧を検出しながら制御値に応じて
負荷の電流を制御したが、さらに負荷電流を検出してフ
ィードバック制御するように構成してもよい。また、電
動機付自転車の適用例を示したが、エンジンと電動機を
組み合わせたハイブリッド駆動装置において、エンジン
で所定の駆動力を確保し電動機で補助駆動するようなも
のにも同様に適用できる。この場合には、ペダルの踏み
込みトルクを検出する代わりに、例えばアクセルペダル
の踏み込み量が検出され、その踏み込み量に応じてエン
ジンの駆動力と電動機の駆動力とに配分される。勿論踏
み込み量に応じた電動機の駆動力を確保するように構成
すれば、そのまま電気自動車にも適用できることはいう
までもない。
るものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記
の実施例では、電池電圧を検出しながら制御値に応じて
負荷の電流を制御したが、さらに負荷電流を検出してフ
ィードバック制御するように構成してもよい。また、電
動機付自転車の適用例を示したが、エンジンと電動機を
組み合わせたハイブリッド駆動装置において、エンジン
で所定の駆動力を確保し電動機で補助駆動するようなも
のにも同様に適用できる。この場合には、ペダルの踏み
込みトルクを検出する代わりに、例えばアクセルペダル
の踏み込み量が検出され、その踏み込み量に応じてエン
ジンの駆動力と電動機の駆動力とに配分される。勿論踏
み込み量に応じた電動機の駆動力を確保するように構成
すれば、そのまま電気自動車にも適用できることはいう
までもない。
【００２１】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、大容量の主蓄電池と内部抵抗の小さい補助の
蓄電池とを並列に接続し、制御手段により電源の電圧を
検出し駆動要求に応じてパルス信号を発生しスイッチン
グ手段を制御して給電ラインをスイッチングして負荷へ
の給電を制御するので、電源に電気二重層コンデンサ電
池を用いた場合に、エネルギー密度を大きくし内部抵抗
が高くなっても、補助の蓄電池に内部抵抗の小さいもの
を用いることにより、補助の蓄電池から大きな尖頭負荷
電流を供給することができる。したがって、全体として
エキルギー密度を大きくし、しかも大きい尖頭負荷電流
を供給することができるので、小容量の装置を合理的に
使い、比較的大きな出力容量や蓄電量を確保することが
できる。
によれば、大容量の主蓄電池と内部抵抗の小さい補助の
蓄電池とを並列に接続し、制御手段により電源の電圧を
検出し駆動要求に応じてパルス信号を発生しスイッチン
グ手段を制御して給電ラインをスイッチングして負荷へ
の給電を制御するので、電源に電気二重層コンデンサ電
池を用いた場合に、エネルギー密度を大きくし内部抵抗
が高くなっても、補助の蓄電池に内部抵抗の小さいもの
を用いることにより、補助の蓄電池から大きな尖頭負荷
電流を供給することができる。したがって、全体として
エキルギー密度を大きくし、しかも大きい尖頭負荷電流
を供給することができるので、小容量の装置を合理的に
使い、比較的大きな出力容量や蓄電量を確保することが
できる。
【図１】 本発明に係る動力補助用蓄電電源装置の１実
施例を示す図である。
施例を示す図である。
【図２】 電気二重層コンデンサの蓄積エネルギー量に
対する端子電圧の変化特性の例を示す図である。
対する端子電圧の変化特性の例を示す図である。
【図３】 本発明に係る動力補助用蓄電電源装置の他の
実施例を示す図である。
実施例を示す図である。
【図４】 本発明で用いられる電流ポンプの基本構成の
例を示す図である。
例を示す図である。
１、２…電気二重層コンデンサ電池、３…スイッチング
レギュレータ、４…電動機、５…制御用信号発生部、Ｃ
１、Ｃ２…キャパシタ、Ｒ１、Ｒ２…内部抵抗
レギュレータ、４…電動機、５…制御用信号発生部、Ｃ
１、Ｃ２…キャパシタ、Ｒ１、Ｒ２…内部抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｇ 9/155 Ｈ０２Ｊ 9/06 ５０５ Ｃ
Claims (3)
- 【請求項１】 短時間での変動の大きい駆動要求に対し
て駆動手段を駆動するための駆動補助用蓄電電源装置で
あって、電気エネルギーを蓄電する大容量の主蓄電池と
該主電池より内部抵抗の小さい補助の蓄電池とを並列に
接続した電源、給電ラインをスイッチングして負荷への
給電を制御するスイッチング手段、駆動要求を発生する
要求発生手段、電源の電圧を検出し駆動要求に応じてパ
ルス信号を発生しスイッチング手段を制御する制御手段
を備えたことを特徴とする駆動補助用蓄電電源装置。 - 【請求項２】 主蓄電池及び補助の蓄電池は、電気二重
層コンデンサであることを特徴とする請求項１記載の駆
動補助用蓄電電源装置。 - 【請求項３】 スイッチング手段は、主蓄電池と補助の
蓄電池との間に挿入され所定の出力電圧内の電圧リミッ
タ機能を有する定電流ポンプと、補助の蓄電池の負荷側
でおいて駆動要求に応じて給電電流を制御するコンバー
タとからなることを特徴とする請求項１記載の駆動補助
用蓄電電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17522994A JP3311499B2 (ja) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | 駆動補助用蓄電電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17522994A JP3311499B2 (ja) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | 駆動補助用蓄電電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0837706A true JPH0837706A (ja) | 1996-02-06 |
| JP3311499B2 JP3311499B2 (ja) | 2002-08-05 |
Family
ID=15992538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17522994A Expired - Fee Related JP3311499B2 (ja) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | 駆動補助用蓄電電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3311499B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1094169A (ja) * | 1996-09-13 | 1998-04-10 | Honda Motor Co Ltd | 電源装置 |
| US6320278B1 (en) * | 1997-06-30 | 2001-11-20 | Nec Corporation | Power supply circuit |
| JP2002321678A (ja) * | 2001-04-26 | 2002-11-05 | Meidensha Corp | 電動アシスト自転車の電源装置 |
| JP2003116232A (ja) * | 2001-10-04 | 2003-04-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電源装置 |
| WO2017111751A1 (en) * | 2015-12-21 | 2017-06-29 | Okan Universitesi | Internal resistance measurement method for power supplies like batteries or supercapacitors |
| JP2018074656A (ja) * | 2016-10-25 | 2018-05-10 | 株式会社今仙電機製作所 | 車両用補助電源装置および電装品を駆動する方法 |
| US10773769B2 (en) | 2017-04-03 | 2020-09-15 | Shimano Inc. | Bicycle drive system, bicycle drive unit, and bicycle battery unit |
| DE102016103409B4 (de) * | 2015-02-27 | 2021-01-28 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Batteriesystem mit vergrösserter Reichweite für ein Elektrofahrrad |
| DE102019217103A1 (de) * | 2019-11-06 | 2021-05-06 | Zf Friedrichshafen Ag | Energieversorgungssystem für eine Mikromobilität |
-
1994
- 1994-07-27 JP JP17522994A patent/JP3311499B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1094169A (ja) * | 1996-09-13 | 1998-04-10 | Honda Motor Co Ltd | 電源装置 |
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| WO2017111751A1 (en) * | 2015-12-21 | 2017-06-29 | Okan Universitesi | Internal resistance measurement method for power supplies like batteries or supercapacitors |
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| US10773769B2 (en) | 2017-04-03 | 2020-09-15 | Shimano Inc. | Bicycle drive system, bicycle drive unit, and bicycle battery unit |
| US11643165B2 (en) | 2017-04-03 | 2023-05-09 | Shimano Inc. | Bicycle drive system, bicycle drive unit, and bicycle battery unit |
| DE102019217103A1 (de) * | 2019-11-06 | 2021-05-06 | Zf Friedrichshafen Ag | Energieversorgungssystem für eine Mikromobilität |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3311499B2 (ja) | 2002-08-05 |
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