JPH09252528A - 蓄電装置 - Google Patents

蓄電装置

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JPH09252528A
JPH09252528A JP8085783A JP8578396A JPH09252528A JP H09252528 A JPH09252528 A JP H09252528A JP 8085783 A JP8085783 A JP 8085783A JP 8578396 A JP8578396 A JP 8578396A JP H09252528 A JPH09252528 A JP H09252528A
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JP
Japan
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charging
power storage
parallel
series
storage device
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JP8085783A
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English (en)
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Satoshi Hiyama
智 樋山
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
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    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

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  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 〔課題〕 一般家庭での充電にもサービスステーション
での充電にも適した蓄電用コンデンサ利用の蓄電装置を
提供する。 〔解決手段〕 直並列接続された各蓄電用コンデンサ(C
G)の直並列の接続の状態を変換する接続変換手段(ECU)
を備えている。この接続変更手段(ECU) は、急速充電時
には直列接続個数を増加させ、通常充電時には並列接続
段数が個数を増加させるように接続変更を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車の蓄電
装置などに利用される直並列接続された多数の直流蓄電
用コンデンサから成る蓄電装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、電気自動車用蓄電装置は、鉛蓄電
池やニッケルカドミウム電池などの二次電池(蓄電池)
を主体とするものが開発されてきた。この二次電池によ
る蓄電装置の開発と並行して、電気二重層コンデンサと
称される極めて大容量のコンデンサ(蓄電器)を電気自
動車用の蓄電装置として利用する研究も進められてきて
いる。
【0003】この電気二重層コンデンサは、特開昭60ー
15138 号公報やUSP3,536,963号などに開示されているよ
うに、活性炭や活性炭繊維と、水系電解液や有機系電解
液とを組合せることにより、極めて大きな静電容量を実
現している。典型的には、十円硬貨とほぼ同一の直径と
3倍の厚みのもとで5F〜10Fもの大容量のコンデン
サが実現され市販されている。このような大容量コンデ
ンサは、単位体積、単位重量当たりの蓄電量が既に鉛蓄
電池などのそれを凌ぎつつあり、電気自動車用の蓄電装
置として極めて有望視されている。この電気二重層コン
デンサは、蓄電池とは異なり充放電可能回数に実質的な
制限がないという点で極めて経済的であるという利点も
備えている。
【0004】従来、コンデンサ(蓄電器)は、単体で、
あるいはコイルや抵抗器などの回路素子と組合せられ
て、サージの吸収、平滑化、濾波、同調など各種の交流
電気特性の実現に利用されてきているが、その静電容量
は高々数百μFであり、蓄電器とは言っても蓄積エネル
ギーは極めて小さい。従って、数十ファラッドもの超大
容量を有するコンデンサは、極めて特殊な用途を除き、
概ね直流電力の蓄積のための用途を有するものとして、
従来の小容量の交流特性を実現するためのコンデンサと
区別することができる。従って、本明細書では、そのよ
うな直流電力の蓄電を目的とする電気二重層コンデンサ
などの数十ファラッド以上の静電容量を有する大容量の
コンデンサを「蓄電用コンデンサ」と総称する。
【0005】このような直流蓄電用コンデンサの一つで
ある電気二重層コンデンサの場合、典型的な耐圧は数vo
ltの程度と低い値に留まる。このため、数百KWHの蓄
電量と、300volt 程度の出力電圧を有する電気自動車用
蓄電装置を実現するうえで、数百個の直流蓄電用コンデ
ンサについて、直列接続と並列接続とが混在するように
接続(直並列接続)されることになる。
【0006】上記直流蓄電用コンデンサを直並列接続し
て構成した蓄電装置では、車両の走行中の放電に伴って
直流エネルギーが減少するので、これを補うために、家
庭やサービスステーションなどで充電を行う必要があ
る。直流蓄電用コンデンサは、鉛やニッケルカドミウム
などの従来の蓄電池とは異なり、充電の進捗状況に応じ
て端子電圧が大幅に変動するため、充電は定電流源から
行うのが望ましい。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記直流蓄電用コンデ
ンサを直並列接続して構成した蓄電装置について、その
充電を行う場合、どのような充電装置が必要かを考察し
てみる。まず、一般家庭で充電を行う場合を考察する。
一般家庭に引き込まれている電灯線の電圧は、現状で
は、高々200 V程度、また、契約電力は5KW前後であ
る。このような電灯線から供給される交流電力を充電用
の直流電力に変換するための交流/直流変換回路は、高
価なアクティブ素子などを使用することなく、主にコン
デンサなどの安価なパッシブ素子を使用して、すなわ
ち、チョッパ方式などではなく単純な平滑化によって行
うものが最も経済的と考えられる。
【0008】このような平滑化を採用すれば、充電用の
直流電圧も高々200 ボルトrms の交流を全波整流しても
200 ボルト程度となる。また、交流から直流への変換を
100%の効率で行えたとしても、充電用の直流電力は最
大5KW前後であり、直流電圧を 200ボルトと見積もっ
たことから、直流充電電流は高々25Aと見積もられる。
そして、5KW程度の直流充電電力では10時間かけたと
しても50KWH程度の充電しか行えない。従って、車両
の使用頻度によっては、従来行ってきたガソリンの補給
と同程度の頻度でサービスステーションによる急速充電
のサービスを受けることも必要になる。
【0009】一方、サービスステーションでは、上述し
た家庭の場合のように充電に時間をかけてはいられない
ので、数百KWの大容量の直流電源を使用する急速充電
が必要になる。このような大容量の直流電源では、充電
用の直流電圧は家庭用の充電装置との整合を図るうえで
高々200 ボルト程度に設定しなければならない。この結
果、充電電流が1000アンペア以上にも達し、ジュール熱
損を抑制するために大径で重い充電用ケーブルが必要に
なり、取り扱いが困難になる。また、充電用の大電流で
発生する磁場により計器などに電磁障害を及ぼすおそれ
もある。従って、本発明の目的は、一般家庭での充電に
も、サービスステーションでの充電にも適した直流蓄電
用コンデンサ利用の蓄電装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の蓄電装置は、直
並列接続された各直流蓄電用コンデンサの直並列の接続
の状態を変更する接続変更手段を備えている。この接続
変更手段は、急速充電時には直列接続個数を増加させ、
通常充電時には並列接続個数を増加させるように接続変
更を行う。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態によれば、こ
の接続変更手段は、サービスステーションなどでの急速
充電時には直列接続個数が増加し、一般家庭などでの通
常充電時には並列接続個数が増加するように接続変更を
行う。
【0012】
【実施例】図1は、本発明の一実施例の蓄電装置の構成
を示す機能ブロック図である。本実施例の蓄電装置は、
直並列接続された電気二重層コンデンサ群から成るコン
デンサ・アレイCGと、充電電源の種類などに応じてコ
ンデンサ・アレイCGの直並列の接続状態の変更を行う
電子制御ユニットECUから構成されている。
【0013】直並列接続部CGは、図2に例示するよう
に、全体が適宜な個数の群G1,G2,G3・・・に分
割されると共に、各群はECUに連なる制御信号線CL
1,CL2を介し、このECUによって制御されるスイ
ッチSW1,SW2の切替えにより、直並列の接続の変
更が可能なように接続されている。
【0014】すなわち、スイッチSW1,SW2が図2
に例示するように切替えられることにより、各群G1,
G2,G3・・・は互いに直列に接続される。これに対
して、スイッチSW1,SW2が図示とは反対の状態に
なるように切替えられることにより、各群G1,G2,
G3・・・は互いに並列に接続される。各群G1,G
2,G3・・・の内部でも、更に小数の電気二重層コン
デンサの群が図2に示したと同様に直並列接続されてお
り各群G1,G2,G3・・・について直列から並列へ
と接続変更が行われると同時に、各群内においても同様
の接続変更が行われる。
【0015】この実施例の蓄電装置の充電用として一般
家庭に備えられる家庭用の充電装置は、200 ボルト程度
の低い直流電圧のもとで25アンペア程度の充電電流をこ
の蓄電装置に供給するように構成されている。これに対
して、この蓄電装置の充電用としてサービスステーショ
ンに備えられる急速充電装置は、数千ボルトの給電線を
介して供給される業務用の交流電力源から発生させた30
00ボルト程度の高い直流電圧のもとで、100 アンペア程
度の充電電流をこの蓄電装置に供給するように構成され
ている。
【0016】家庭用とサービスステーション用の充電装
置から引き出される給電線の先端に形成されているプラ
グが、この蓄電装置のコンデンサ・アレイCGに連なる
ピンP1,P2に差し込まれたのち、充電が開始され
る。家庭用の充電装置と、サービスステーション用の充
電装置とではプラグの形状が異なっており、例えばサー
ビスステーション用の充電装置のプラグに関してだけ
は、これがピンP1,P2に挿し込まれると、突起Sが
押圧されて内部のスイッチが閉じ、ECUにその旨が通
知される。
【0017】ECUは、図示しない適宜な手段によって
通知されるこの蓄電装置に対して充電が開始される旨
と、上記突起Sの押圧を検出すると、サービスステーシ
ョンにおける高電圧の充電が開始されると判定し、スイ
ッチSW1,SW2を図2に示す状態にして各群G1,
G2,G3・・・を直列に接続する。この結果、サービ
スステーションでの急速充電中は、図4(A)に示すよ
うに、多数の群が直列接続された状態となる。
【0018】ECUは、この蓄電装置に対して充電が開
始される旨と、上記突起Sが押圧されていないことを検
出すると、家庭における低電圧の充電が開始されるもの
と判定し、スイッチSW1,SW2を図2に示すものと
反対の状態にして各群G1,G2,G3・・・を並列に
接続する。この結果、一般家庭での充電中は、図4
(B)に示すように、多数の群が並列接続された状態と
なる。この状態で、200 ボルト程度の電圧のもとで25ア
ンペア程度の充電電流で充電が行われる。車両が走行中
の放電状態では、蓄電装置の出力電圧を300 ボルトの範
囲に保つために、図4の(A)と(B)の中間でしかも
図(A)に近い直並列の接続状態に設定される。
【0019】図2のスイッチSW1の具体的な一例は、
図3に示すように、大電力用電界効果トランジスタFE
T1,FET2と、インバータINVから構成されてい
る。制御信号線CL1上にハイレベルの信号が出現する
と、FET1はオン状態、FET2はオフ状態となり、
一方の電路L1がFET1を通して電路L0に接続され
る。制御信号線CL上からハイレベルの信号が消滅する
と、FET1はオフ状態、FET2はオン状態となり、
電路L2がFET2を通して電路L0に接続される。
【0020】電子制御ユニットECUは、車両走行時の
放電期間内には、DC/DCコンバータに接続されるこ
の蓄電装置の出力端子(図示せず)の端子電圧を検出す
る。電子制御ユニットECUは、この出力端子電圧があ
る程度以下に降下したことを検出すると、並列接続状態
を直列接続状態に移行させることにより蓄電装置の出力
端子の電圧の降下を補償する。このような目的のために
は、直並列の接続の切替えを多段階にわたって行う構成
とするすることにより、放電期間中の出力端子の電圧を
多段階にわたって変更することが一層望ましい。また、
充電期間中の充電入力端子の電圧の上昇の状況に応じ
て、直並列の切替えを多段階にわたって行うことによ
り、充電の進行状況に応じて端子電圧を変更することも
可能になる。
【0021】以上、サービスステーション用と家庭用と
で充電プラグの種類を異ならせておきこの違いを自動的
に識別して直並列の接続変更を行う構成を例示した。し
かしながら、サービスステーションの作業者やドライバ
ーの手動操作によって充電時の直並列の接続変更を行う
構成としてもよい。あるいは、このような手動操作によ
る直並列接続の変更と上記自動操作による直並列接続の
変更とを混在させる構成を採用することもできる。
【0022】また、家庭用やサービスステーション用の
充電装置としては、定電流特性のものを利用する構成を
再使用した。しかしながら、充電電圧が大きな場合には
充電電流を減少させ、前記充電電圧が小さな場合には充
電電流を増加することによりほぼ定電力特性のもとで充
電を行う構成とすることもできる。
【0023】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
蓄電装置は、サービスステーションなどでの急速充電時
には蓄電用コンデンサの直列接続段数を増加し、一般家
庭などでの通常充電時には蓄電用コンデンサの並列接続
個数を増加させるような接続変更を行う接続変更手段を
備える構成であるから、電圧、電流が大幅に異なる2種
類の充電装置からの充電が可能になる。
【0024】特に、上記蓄電用コンデンサの直並列の接
続の切替えを多段階にわたって行う構成を採用すること
により、車両走行中の蓄電装置の出力電圧の低下の状況
や、充電中の装置の端子電圧の上昇の状況に応じて、直
並列の接続変更をきめ細かに行い、鉛蓄電池などのよう
に、充放電の進行状況によらず蓄電装置の端子電圧をほ
ぼ一定値に保つことも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の蓄電装置の構成を示すブロ
ック図である。
【図2】上記実施例のコンデンサ・アレイ内の直並列の
接続変更のための構成の一例を示す等価回路図である。
【図3】図2のスイッチSW1の具体的な構成の一例を
示す回路図である。
【図4】上記実施例の蓄電装置に対し高電圧・大電流の
充電装置から充電を行う場合の直並列接続の様子を例示
する概念図(A)と、低電圧圧・小電流の充電装置から
充電を行う場合の直並列接続の様子を例示する概念図
(B)である。
【符号の説明】
CG 直並列接続された電気二重層コンデンサのコンデ
ンサ・アレイ ECU 電子制御ユニット P1,P2 充電端子 S プラグ判別用突起 SW1,SW2 直並列接続変更用スイッチ CL1,CL2 制御信号線 FET1,FET2 電界効果トランジスタ INV インバータ
───────────────────────────────────────────────────── 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 H02J 7/00 H01G 9/00 301Z

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の蓄電用コンデンサが直並列接続され
    た蓄電装置であって、 前記蓄電用コンデンサの直並列の接続の状態を変更する
    接続変更手段を備え、この接続変更手段は、 充電のための充電電圧の大きさに応じて前記蓄電用コン
    デンサの直並列の接続の状態を変更することを特徴とす
    る蓄電装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 前記接続変更手段は、 充電電圧の大きな場合には直列接続個数を増加させ、充
    電電圧の小さな場合には並列接続個数を増加させるよう
    に接続変更を行うことを特徴とする蓄電装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、 前記充電電圧が大きな場合には充電電流が減少せしめら
    れ、前記充電電圧が小さな場合には充電電流が増加せし
    められることを特徴とする蓄電装置。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3のそれぞれにおいて、 前記蓄電用コンデンサは電気二重層コンデンサであるこ
    とを特徴とする蓄電装置。
  5. 【請求項5】複数の蓄電用コンデンサが直並列接続され
    た蓄電装置であって、 前記蓄電用コンデンサの直並列の接続の状態を変更する
    接続変更手段と、 この蓄電装置の端子間電圧を検出する端子間電圧検出手
    段を備え、 前記接続変更手段は、前記端子電圧検出手段が検出した
    端子間電圧をほぼ一定値に近づけるように前記各蓄電用
    コンデンサの直並列の接続の状態を変更することを特徴
    とする蓄電装置。
  6. 【請求項6】 請求項5において、 前記蓄電用コンデンサは電気二重層コンデンサであるこ
    とを特徴とする蓄電装置。
JP8085783A 1996-03-14 1996-03-14 蓄電装置 Pending JPH09252528A (ja)

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