JPH09308104A - 電源装置 - Google Patents
電源装置Info
- Publication number
- JPH09308104A JPH09308104A JP8124438A JP12443896A JPH09308104A JP H09308104 A JPH09308104 A JP H09308104A JP 8124438 A JP8124438 A JP 8124438A JP 12443896 A JP12443896 A JP 12443896A JP H09308104 A JPH09308104 A JP H09308104A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- double layer
- electric double
- layer capacitor
- switching element
- secondary battery
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気二重層コンデンサ及び二次電池を電源と
して利用する電源装置で、電気二重層コンデンサの蓄積
エネルギを有効に利用し、かつ二次電池により電気二重
層コンデンサを充電する。 【解決手段】 出力電圧が一定になるように制御される
ＤＣ−ＤＣコンバータ９を介して電気二重層コンデンサ
２から負荷Ｌに電力を供給する。二次電池１により電気
二重層コンデンサ２を充電する回路は、充電制御用スイ
ッチング素子１０を含む。制御回路８ａからの制御信号
に応じてスイッチング素子１０をオン・オフして、オン
期間に電気二重層コンデンサ２に充電電流を流す。制御
回路８ａは、電気二重層コンデンサ２から負荷Ｌに給電
するのを阻害することなく、充電制御用スイッチング素
子１０をオン・オフさせて、電気二重層コンデンサ２を
充電する制御信号を出力する。
して利用する電源装置で、電気二重層コンデンサの蓄積
エネルギを有効に利用し、かつ二次電池により電気二重
層コンデンサを充電する。 【解決手段】 出力電圧が一定になるように制御される
ＤＣ−ＤＣコンバータ９を介して電気二重層コンデンサ
２から負荷Ｌに電力を供給する。二次電池１により電気
二重層コンデンサ２を充電する回路は、充電制御用スイ
ッチング素子１０を含む。制御回路８ａからの制御信号
に応じてスイッチング素子１０をオン・オフして、オン
期間に電気二重層コンデンサ２に充電電流を流す。制御
回路８ａは、電気二重層コンデンサ２から負荷Ｌに給電
するのを阻害することなく、充電制御用スイッチング素
子１０をオン・オフさせて、電気二重層コンデンサ２を
充電する制御信号を出力する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電気二重層コンデン
サを蓄電素子として利用する電源装置に関するものであ
り、特に電気二重層コンデンサの利用効果を高める技術
に関するものである。
サを蓄電素子として利用する電源装置に関するものであ
り、特に電気二重層コンデンサの利用効果を高める技術
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から二次電池が種々の用途に用いら
れているが、二次電池は一般にエネルギ密度（Ｗｈ／ｋ
ｇ）は高いが、充放電におけるパワー密度（単位重量当
りの最大出力：Ｗ／ｋｇ）が他のエネルギ源と比較して
低い。これは、二次電池が充電時には電気エネルギを化
学エネルギに変換して貯蔵し、また放電時には逆の変換
をすることで作動するためである。つまり、二次電池の
パワー密度は電気化学反応の速度によって決定される
が、この電気化学反応の速度を大きくすることには限り
があるため、パワー密度を高くすることができないので
ある。
れているが、二次電池は一般にエネルギ密度（Ｗｈ／ｋ
ｇ）は高いが、充放電におけるパワー密度（単位重量当
りの最大出力：Ｗ／ｋｇ）が他のエネルギ源と比較して
低い。これは、二次電池が充電時には電気エネルギを化
学エネルギに変換して貯蔵し、また放電時には逆の変換
をすることで作動するためである。つまり、二次電池の
パワー密度は電気化学反応の速度によって決定される
が、この電気化学反応の速度を大きくすることには限り
があるため、パワー密度を高くすることができないので
ある。
【０００３】このように二次電池のパワー密度が低いこ
とは、小型電気機器を使用する上では余り問題にならな
いが、電気自動車に代表される、電気エネルギを動力と
して用いる場合、すなわちパワー用途では問題になる。
たとえば電気自動車において、安全上から、また交通の
円滑化という点から、速やかな加速が必要な場合に、パ
ワー密度が低い二次電池では、必要な加速が得られない
ことが考えられる。
とは、小型電気機器を使用する上では余り問題にならな
いが、電気自動車に代表される、電気エネルギを動力と
して用いる場合、すなわちパワー用途では問題になる。
たとえば電気自動車において、安全上から、また交通の
円滑化という点から、速やかな加速が必要な場合に、パ
ワー密度が低い二次電池では、必要な加速が得られない
ことが考えられる。
【０００４】こういった二次電池に対し、別の充放電可
能な電源として電気二重層コンデンサが注目を浴びてい
る。これは電解液に電子伝導性物質を接触させたときに
界面に形成される電気二重層に電荷を静電荷として蓄積
するもので、セラミック等の誘電体を使用したコンデン
サに比較して、非常に大きな容量が得られる。最近各社
から発表されている電気二重層コンデンサでは、数百Ｆ
から千数百Ｆのものがある。これらは、内部抵抗が小さ
く、短時間に大電流放電が可能であり、パワー密度は、
最大数千Ｗ／ｋｇとなり、この点では二次電池よりはる
かに優れている。また、充放電に化学反応が伴わないた
め、充放電サイクル時の寿命性能も優れており、通常の
使用条件ではほとんど性能が劣化しない。このように二
次電池に対して多くの利点がある電気二重層コンデンサ
であるが、大容量化されたとは言え依然として二次電池
に比しエネルギ密度が低いので、パワー用途には容量が
小さいという欠点が残っている。
能な電源として電気二重層コンデンサが注目を浴びてい
る。これは電解液に電子伝導性物質を接触させたときに
界面に形成される電気二重層に電荷を静電荷として蓄積
するもので、セラミック等の誘電体を使用したコンデン
サに比較して、非常に大きな容量が得られる。最近各社
から発表されている電気二重層コンデンサでは、数百Ｆ
から千数百Ｆのものがある。これらは、内部抵抗が小さ
く、短時間に大電流放電が可能であり、パワー密度は、
最大数千Ｗ／ｋｇとなり、この点では二次電池よりはる
かに優れている。また、充放電に化学反応が伴わないた
め、充放電サイクル時の寿命性能も優れており、通常の
使用条件ではほとんど性能が劣化しない。このように二
次電池に対して多くの利点がある電気二重層コンデンサ
であるが、大容量化されたとは言え依然として二次電池
に比しエネルギ密度が低いので、パワー用途には容量が
小さいという欠点が残っている。
【０００５】このようにエネルギ密度は高いが、パワー
密度が低い二次電池、またその全く逆の特性を持つ電気
二重層コンデンサの両者を組み合わせて、ハイブリット
化電源として、新たな特性を引き出そうとする試みは既
になされている。たとえば、特開平４−３４０３２８号
にあるように、二次電池と電気二重層コンデンサの両者
を負荷に対して並列に接続することにより、急速充電、
大電力放電を可能にするというものがある。また特開平
４−１１２６３１号にあるように、二次電池と有機溶液
系電解液を使用した電気二重層コンデンサとを並列に接
続するというものがある。
密度が低い二次電池、またその全く逆の特性を持つ電気
二重層コンデンサの両者を組み合わせて、ハイブリット
化電源として、新たな特性を引き出そうとする試みは既
になされている。たとえば、特開平４−３４０３２８号
にあるように、二次電池と電気二重層コンデンサの両者
を負荷に対して並列に接続することにより、急速充電、
大電力放電を可能にするというものがある。また特開平
４−１１２６３１号にあるように、二次電池と有機溶液
系電解液を使用した電気二重層コンデンサとを並列に接
続するというものがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】二次電池の放電中の端
子電圧はほぼ一定であるが、電気二重層コンデンサの端
子電圧は放電により降下する。先に述べた二つの先願に
おいては、二次電池と電気二重層コンデンサを負荷に対
して単純に並列接続しており、電気二重層コンデンサの
端子電圧が、常に二次電池の端子電圧と等しくなってい
るため、電気二重層コンデンサは、二次電池の放電過電
圧低下分しか電気二重層コンデンサを放電できず、目的
とする効果が十分に得られない難点があった。
子電圧はほぼ一定であるが、電気二重層コンデンサの端
子電圧は放電により降下する。先に述べた二つの先願に
おいては、二次電池と電気二重層コンデンサを負荷に対
して単純に並列接続しており、電気二重層コンデンサの
端子電圧が、常に二次電池の端子電圧と等しくなってい
るため、電気二重層コンデンサは、二次電池の放電過電
圧低下分しか電気二重層コンデンサを放電できず、目的
とする効果が十分に得られない難点があった。
【０００７】そこで出願人は、平成７年９月２９日に出
願した特願平７−２５２２６９号により、電気二重層コ
ンデンサと負荷との間にＤＣ−ＤＣコンバータを配置し
て、負荷に印加する電圧をある程度の期間一定の値に保
持することにより、電気二重層コンデンサから負荷にあ
る程度の期間所定の値の電流を供給できるようにして、
電気二重層コンデンサの蓄積電気エネルギをできるだけ
利用することを提案した。先に提案した電源装置を、電
気二重層コンデンサを充電する専用電源を有しない機器
で使用する場合には、電気二重層コンデンサを再充電す
るのが難しいという問題があった。
願した特願平７−２５２２６９号により、電気二重層コ
ンデンサと負荷との間にＤＣ−ＤＣコンバータを配置し
て、負荷に印加する電圧をある程度の期間一定の値に保
持することにより、電気二重層コンデンサから負荷にあ
る程度の期間所定の値の電流を供給できるようにして、
電気二重層コンデンサの蓄積電気エネルギをできるだけ
利用することを提案した。先に提案した電源装置を、電
気二重層コンデンサを充電する専用電源を有しない機器
で使用する場合には、電気二重層コンデンサを再充電す
るのが難しいという問題があった。
【０００８】本発明の目的は、電気二重層コンデンサ及
び二次電池を電源として利用する電源装置で、電気二重
層コンデンサの蓄積電気エネルギを有効に利用できると
ともに、二次電池により適切に負荷に給電し且つ電気二
重層コンデンサを充電できる電源装置を提供することに
ある。
び二次電池を電源として利用する電源装置で、電気二重
層コンデンサの蓄積電気エネルギを有効に利用できると
ともに、二次電池により適切に負荷に給電し且つ電気二
重層コンデンサを充電できる電源装置を提供することに
ある。
【０００９】本発明の他の目的は、二次電池から負荷へ
の給電及び電気二重層コンデンサからの放電に影響を与
えずに、電気二重層コンデンサを二次電池により充電で
きる電源装置を提供することである。
の給電及び電気二重層コンデンサからの放電に影響を与
えずに、電気二重層コンデンサを二次電池により充電で
きる電源装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するために、電気二重層コンデンサ及び二次電池を電
源として含み、電気二重層コンデンサが二次電池により
充電される電源装置を対象として、出力電圧が一定にな
るように制御されるＤＣ−ＤＣコンバータを介して電気
二重層コンデンサから負荷に電力を供給する。
決するために、電気二重層コンデンサ及び二次電池を電
源として含み、電気二重層コンデンサが二次電池により
充電される電源装置を対象として、出力電圧が一定にな
るように制御されるＤＣ−ＤＣコンバータを介して電気
二重層コンデンサから負荷に電力を供給する。
【００１１】ＤＣ−ＤＣコンバータが動作状態にあると
きには、負荷に印加する電圧をある程度の期間一定の値
に保持して、電気二重層コンデンサから負荷に電流を供
給する。これにより、電気二重層コンデンサの動作電圧
幅を大きくすることができ、電気二重層コンデンサが蓄
えている電気エネルギが有効に使用される。そして電気
二重層コンデンサからの放電を終了した後は、ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータが非動作状態になって二次電池から負荷に
電流を供給するとともに、二次電池が電気二重層コンデ
ンサを充電する。これにより電気二重層コンデンサは再
充電されて、再度使用可能になる。
きには、負荷に印加する電圧をある程度の期間一定の値
に保持して、電気二重層コンデンサから負荷に電流を供
給する。これにより、電気二重層コンデンサの動作電圧
幅を大きくすることができ、電気二重層コンデンサが蓄
えている電気エネルギが有効に使用される。そして電気
二重層コンデンサからの放電を終了した後は、ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータが非動作状態になって二次電池から負荷に
電流を供給するとともに、二次電池が電気二重層コンデ
ンサを充電する。これにより電気二重層コンデンサは再
充電されて、再度使用可能になる。
【００１２】また、本発明は、電気二重層コンデンサ及
び二次電池を電源として含み、電気二重層コンデンサが
二次電池により充電され、出力電圧が一定になるように
制御されるＤＣ−ＤＣコンバータを介して電気二重層コ
ンデンサから負荷に電力を供給する電源装置を対象とす
る。そして、二次電池を電源として電気二重層コンデン
サを充電する充電回路は、充電制御手段から出力される
制御信号に応じて充電制御用スイッチング素子をオン・
オフしてオン期間に二次電池から電気二重層コンデンサ
に充電電流を流すようにする。
び二次電池を電源として含み、電気二重層コンデンサが
二次電池により充電され、出力電圧が一定になるように
制御されるＤＣ−ＤＣコンバータを介して電気二重層コ
ンデンサから負荷に電力を供給する電源装置を対象とす
る。そして、二次電池を電源として電気二重層コンデン
サを充電する充電回路は、充電制御手段から出力される
制御信号に応じて充電制御用スイッチング素子をオン・
オフしてオン期間に二次電池から電気二重層コンデンサ
に充電電流を流すようにする。
【００１３】充電制御手段は、ＤＣ−ＤＣコンバータを
通して電気二重層コンデンサから負荷に電力を供給する
ことを阻害することなく、充電制御用スイッチング素子
をオン・オフさせて二次電池から電気二重層コンデンサ
に充電電流を流すことができるように制御信号を出力す
る。
通して電気二重層コンデンサから負荷に電力を供給する
ことを阻害することなく、充電制御用スイッチング素子
をオン・オフさせて二次電池から電気二重層コンデンサ
に充電電流を流すことができるように制御信号を出力す
る。
【００１４】二次電池と電気二重層コンデンサとを並列
に接続しておくと、電気二重層コンデンサの電圧は二次
電池の電圧以下に下がることはなく、電気二重層コンデ
ンサの蓄積電荷を十分に放電できない。充電回路に充電
制御用スイッチング素子を設けると、このスイッチング
素子をオフ状態にしている間は電気二重層コンデンサは
二次電池の影響を受けることなく放電できる。そしてＤ
Ｃ−ＤＣコンバータの電圧調整用スイッチング素子がオ
フ状態にあるときには、電気二重層コンデンサからの放
電が停止されているので、このときに充電制御用スイッ
チング素子をオン状態にして二次電池で電気二重層コン
デンサを充電すれば、電気二重層コンデンサからの放電
に影響を与えずに、電気二重層コンデンサを充電でき
る。ＤＣ−ＤＣコンバータを非動作状態にして、二次電
池から負荷に電力を供給している間は、二次電池から負
荷への電力の供給状況を考慮して、充電制御用スイッチ
ング素子をオン・オフさせて電気二重層コンデンサを再
充電することができるので、二次電池から負荷への電力
の供給に影響を与えることなく、電気二重層コンデンサ
を再充電できる。
に接続しておくと、電気二重層コンデンサの電圧は二次
電池の電圧以下に下がることはなく、電気二重層コンデ
ンサの蓄積電荷を十分に放電できない。充電回路に充電
制御用スイッチング素子を設けると、このスイッチング
素子をオフ状態にしている間は電気二重層コンデンサは
二次電池の影響を受けることなく放電できる。そしてＤ
Ｃ−ＤＣコンバータの電圧調整用スイッチング素子がオ
フ状態にあるときには、電気二重層コンデンサからの放
電が停止されているので、このときに充電制御用スイッ
チング素子をオン状態にして二次電池で電気二重層コン
デンサを充電すれば、電気二重層コンデンサからの放電
に影響を与えずに、電気二重層コンデンサを充電でき
る。ＤＣ−ＤＣコンバータを非動作状態にして、二次電
池から負荷に電力を供給している間は、二次電池から負
荷への電力の供給状況を考慮して、充電制御用スイッチ
ング素子をオン・オフさせて電気二重層コンデンサを再
充電することができるので、二次電池から負荷への電力
の供給に影響を与えることなく、電気二重層コンデンサ
を再充電できる。
【００１５】また、本発明において、ＤＣ−ＤＣコンバ
ータは出力電圧を一定するためにオン・オフ制御される
電圧調整用スイッチング素子を含み、二次電池を電源と
して電気二重層コンデンサを充電する充電回路は、充電
制御手段から出力される制御信号に応じてオン・オフし
てオン期間に二次電池から電気二重層コンデンサに充電
電流を流す充電制御用スイッチング素子を含むものとす
る。そして、充電制御手段は、ＤＣ−ＤＣコンバータの
電圧調整用スイッチング素子がオン状態にあるときに充
電制御用スイッチング素子をオフ状態とし、電圧調整用
スイッチング素子がオフ状態にあるときに充電制御用ス
イッチング素子をオン状態とするように制御信号を出力
するようにするとよい。
ータは出力電圧を一定するためにオン・オフ制御される
電圧調整用スイッチング素子を含み、二次電池を電源と
して電気二重層コンデンサを充電する充電回路は、充電
制御手段から出力される制御信号に応じてオン・オフし
てオン期間に二次電池から電気二重層コンデンサに充電
電流を流す充電制御用スイッチング素子を含むものとす
る。そして、充電制御手段は、ＤＣ−ＤＣコンバータの
電圧調整用スイッチング素子がオン状態にあるときに充
電制御用スイッチング素子をオフ状態とし、電圧調整用
スイッチング素子がオフ状態にあるときに充電制御用ス
イッチング素子をオン状態とするように制御信号を出力
するようにするとよい。
【００１６】このようにすると、ＤＣ−ＤＣコンバータ
の電圧調整用スイッチング素子がオフ状態にあって、電
気二重層コンデンサからの放電が停止されているとき
に、充電制御用スイッチング素子がオン状態になって二
次電池で電気二重層コンデンサを充電するので、電気二
重層コンデンサからの放電に影響を与えずに、電気二重
層コンデンサを充電できる。またＤＣ−ＤＣコンバータ
が非動作状態にあって、二次電池から負荷に電力を供給
している間は、充電制御用スイッチング素子がオン状態
になって、二次電池で電気二重層コンデンサを再充電す
る。
の電圧調整用スイッチング素子がオフ状態にあって、電
気二重層コンデンサからの放電が停止されているとき
に、充電制御用スイッチング素子がオン状態になって二
次電池で電気二重層コンデンサを充電するので、電気二
重層コンデンサからの放電に影響を与えずに、電気二重
層コンデンサを充電できる。またＤＣ−ＤＣコンバータ
が非動作状態にあって、二次電池から負荷に電力を供給
している間は、充電制御用スイッチング素子がオン状態
になって、二次電池で電気二重層コンデンサを再充電す
る。
【００１７】充電制御手段から出力される制御信号は、
電圧調整用スイッチング素子を制御する制御信号と位相
が反転しているものを用いるのが好ましい。このように
するとＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路の一部を利用し
て充電制御手段を構成することができる。またＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータの電圧調整用スイッチング素子と充電制御
用スイッチング素子が同時にオン状態になることを確実
に防止できる。
電圧調整用スイッチング素子を制御する制御信号と位相
が反転しているものを用いるのが好ましい。このように
するとＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路の一部を利用し
て充電制御手段を構成することができる。またＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータの電圧調整用スイッチング素子と充電制御
用スイッチング素子が同時にオン状態になることを確実
に防止できる。
【００１８】充電制御手段は、ＤＣ−ＤＣコンバータが
非動作状態にあるときには、二次電池から負荷に流れる
放電電流が大きいときに、充電制御用スイッチング素子
のオン状態が短くなり、放電電流が小さいときには充電
制御用スイッチング素子のオン状態が長くなるような制
御信号を出力するようにするとよい。このようにする
と、二次電池から負荷への電力の供給に影響を与えず
に、電気二重層コンデンサを再充電することができる。
非動作状態にあるときには、二次電池から負荷に流れる
放電電流が大きいときに、充電制御用スイッチング素子
のオン状態が短くなり、放電電流が小さいときには充電
制御用スイッチング素子のオン状態が長くなるような制
御信号を出力するようにするとよい。このようにする
と、二次電池から負荷への電力の供給に影響を与えず
に、電気二重層コンデンサを再充電することができる。
【００１９】更に本発明は、電気二重層コンデンサ及び
二次電池を電源として含み、電気二重層コンデンサが二
次電池により充電され、出力電圧が一定になるように制
御される第１のＤＣ−ＤＣコンバータを介して電気二重
層コンデンサから負荷に電力を供給し、出力電圧が一定
になるように制御される第２のＤＣ−ＤＣコンバータを
介して二次電池から負荷に電力を供給し、第１のＤＣ−
ＤＣコンバータ及び第２のＤＣ−ＤＣコンバータを選択
的に動作させる電源装置を対象とする。そして、第１及
び第２のＤＣ−ＤＣコンバータは出力電圧を一定にする
ためにオン・オフ制御される電圧調整用スイッチング素
子をそれぞれ含み、二次電池を電源として電気二重層コ
ンデンサを充電する充電回路は、充電制御手段から出力
される制御信号に応じてオン・オフしてオン期間に二次
電池から電気二重層コンデンサに充電電流を流す充電制
御用スイッチング素子を含むものとする。
二次電池を電源として含み、電気二重層コンデンサが二
次電池により充電され、出力電圧が一定になるように制
御される第１のＤＣ−ＤＣコンバータを介して電気二重
層コンデンサから負荷に電力を供給し、出力電圧が一定
になるように制御される第２のＤＣ−ＤＣコンバータを
介して二次電池から負荷に電力を供給し、第１のＤＣ−
ＤＣコンバータ及び第２のＤＣ−ＤＣコンバータを選択
的に動作させる電源装置を対象とする。そして、第１及
び第２のＤＣ−ＤＣコンバータは出力電圧を一定にする
ためにオン・オフ制御される電圧調整用スイッチング素
子をそれぞれ含み、二次電池を電源として電気二重層コ
ンデンサを充電する充電回路は、充電制御手段から出力
される制御信号に応じてオン・オフしてオン期間に二次
電池から電気二重層コンデンサに充電電流を流す充電制
御用スイッチング素子を含むものとする。
【００２０】そして、充電制御手段は、第１のＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータが動作状態にあるときには、第１のＤＣ−
ＤＣコンバータの電圧調整用スイッチング素子がオン状
態にあるときに充電制御用スイッチング素子をオフ状態
とし、電圧調整用スイッチング素子がオフ状態にあると
きに充電制御用スイッチング素子をオン状態とするよう
に制御信号を出力し、第２のＤＣ−ＤＣコンバータが動
作状態にあるときには、第２のＤＣ−ＤＣコンバータの
電圧調整用スイッチング素子がオン状態にあるときに充
電制御用スイッチング素子をオフ状態とし、電圧調整用
スイッチング素子がオフ状態にあるときに充電制御用ス
イッチング素子をオン状態とするように制御信号を出力
するようにする。
Ｃコンバータが動作状態にあるときには、第１のＤＣ−
ＤＣコンバータの電圧調整用スイッチング素子がオン状
態にあるときに充電制御用スイッチング素子をオフ状態
とし、電圧調整用スイッチング素子がオフ状態にあると
きに充電制御用スイッチング素子をオン状態とするよう
に制御信号を出力し、第２のＤＣ−ＤＣコンバータが動
作状態にあるときには、第２のＤＣ−ＤＣコンバータの
電圧調整用スイッチング素子がオン状態にあるときに充
電制御用スイッチング素子をオフ状態とし、電圧調整用
スイッチング素子がオフ状態にあるときに充電制御用ス
イッチング素子をオン状態とするように制御信号を出力
するようにする。
【００２１】このようにすると、第１及び第２のＤＣ−
ＤＣコンバータの各電圧調整用スイッチング素子と充電
制御用スイッチング素子が同時にオン状態になることが
なく、二次電池による電気二重層コンデンサの充電動作
が、負荷への電力の供給に影響を与えない。
ＤＣコンバータの各電圧調整用スイッチング素子と充電
制御用スイッチング素子が同時にオン状態になることが
なく、二次電池による電気二重層コンデンサの充電動作
が、負荷への電力の供給に影響を与えない。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００２３】図１において、１は二次電池、２は電気二
重層コンデンサであり、両者はスイッチ３を介して並列
接続されるとともに、負荷Ｌにも並列接続されている。
９は電気二重層コンデンサ２の電圧を入力とするＤＣ−
ＤＣコンバータであり、このコンバータはＦＥＴ，バイ
ポーラ形トランジスタ等の電圧調整用スイッチング素子
４，ダイオード５，平滑用コンデンサ６，トランス７，
及び制御回路８等を図示のように相互接続してなるパル
ス幅制御方式のものである。
重層コンデンサであり、両者はスイッチ３を介して並列
接続されるとともに、負荷Ｌにも並列接続されている。
９は電気二重層コンデンサ２の電圧を入力とするＤＣ−
ＤＣコンバータであり、このコンバータはＦＥＴ，バイ
ポーラ形トランジスタ等の電圧調整用スイッチング素子
４，ダイオード５，平滑用コンデンサ６，トランス７，
及び制御回路８等を図示のように相互接続してなるパル
ス幅制御方式のものである。
【００２４】図１の電源装置の動作を説明すると、二次
電池１は回路から切り離した状態で別途電源により予め
充電しておく。スイッチ３をオンにすると、二次電池１
から電気二重層コンデンサ２へ電流が流れ、コンデンサ
２が充電される。電気二重層コンデンサ２は、誘電体を
用いた電解コンデンサ等に比べ、桁違いに容量が大き
く、また内部抵抗も無視できない程度には存在するた
め、充電には数秒から数分の時間を要する。放電時に
は、電気二重層コンデンサ２の出力がＦＥＴからなる電
圧調整用スイッチング素子４のオン・オフによってパル
ス電流となり、このパルス電流がトランス７で昇圧また
は降圧される。そして、トランス７の出力がダイオード
５，平滑用コンデンサ６の整流平滑作用により整流され
て、負荷に必要な一定電圧まで昇圧または降圧された直
流出力となる。制御回路８はこの直流出力電圧を検知
し、スイッチング素子４の出力パルスのデューティ比を
変化させて、直流出力電圧を一定に保つように制御する
制御信号を出力する。これにより、電気二重層コンデン
サ２の動作電圧幅を大きくすることができ、コンデンサ
２が蓄えている電気エネルギを有効に使うことができ
る。
電池１は回路から切り離した状態で別途電源により予め
充電しておく。スイッチ３をオンにすると、二次電池１
から電気二重層コンデンサ２へ電流が流れ、コンデンサ
２が充電される。電気二重層コンデンサ２は、誘電体を
用いた電解コンデンサ等に比べ、桁違いに容量が大き
く、また内部抵抗も無視できない程度には存在するた
め、充電には数秒から数分の時間を要する。放電時に
は、電気二重層コンデンサ２の出力がＦＥＴからなる電
圧調整用スイッチング素子４のオン・オフによってパル
ス電流となり、このパルス電流がトランス７で昇圧また
は降圧される。そして、トランス７の出力がダイオード
５，平滑用コンデンサ６の整流平滑作用により整流され
て、負荷に必要な一定電圧まで昇圧または降圧された直
流出力となる。制御回路８はこの直流出力電圧を検知
し、スイッチング素子４の出力パルスのデューティ比を
変化させて、直流出力電圧を一定に保つように制御する
制御信号を出力する。これにより、電気二重層コンデン
サ２の動作電圧幅を大きくすることができ、コンデンサ
２が蓄えている電気エネルギを有効に使うことができ
る。
【００２５】しかし、上記の直流出力電圧を定電圧制御
するには限界があり、電気二重層コンデンサ２の蓄積電
荷がある程度以下に減少すると、出力電圧は一定値から
徐々に減少するようになる。これにつれて、出力電流も
減少するようになる。制御回路８は、出力電圧が一定値
から減少し始めたことを検知するとＤＣ−ＤＣコンバー
タ９を非動作状態にするために、スイッチング素子４へ
の制御信号の出力を停止する。ＤＣ−ＤＣコンバータ９
を非動作状態にして電気二重層コンデンサ２からの放電
が終了すると、二次電池１から負荷Ｌに本格的に電流が
供給される。ＤＣ−ＤＣコンバータ９が動作状態にある
ときにも、スイッチング素子４がオフ状態にあるときに
は、コンデンサ２は二次電池１によって充電される。ま
たＤＣ−ＤＣコンバータ９が非動作状態になっている期
間に、電気二重層コンデンサ２は二次電池１により充電
される。これにより、電気二重層コンデンサ２は再充電
されて、再度使用可能になる。
するには限界があり、電気二重層コンデンサ２の蓄積電
荷がある程度以下に減少すると、出力電圧は一定値から
徐々に減少するようになる。これにつれて、出力電流も
減少するようになる。制御回路８は、出力電圧が一定値
から減少し始めたことを検知するとＤＣ−ＤＣコンバー
タ９を非動作状態にするために、スイッチング素子４へ
の制御信号の出力を停止する。ＤＣ−ＤＣコンバータ９
を非動作状態にして電気二重層コンデンサ２からの放電
が終了すると、二次電池１から負荷Ｌに本格的に電流が
供給される。ＤＣ−ＤＣコンバータ９が動作状態にある
ときにも、スイッチング素子４がオフ状態にあるときに
は、コンデンサ２は二次電池１によって充電される。ま
たＤＣ−ＤＣコンバータ９が非動作状態になっている期
間に、電気二重層コンデンサ２は二次電池１により充電
される。これにより、電気二重層コンデンサ２は再充電
されて、再度使用可能になる。
【００２６】図１に示したような電源装置は、電気自動
車のモータを起動する場合のように、短時間のうちに大
きなパワーを必要とする場合に、先ずパワー密度の高い
電気二重層コンデンサ２からＤＣ−ＤＣコンバータ９を
介してモータに十分な起動電力を供給し、起動後には主
に二次電池１から所要の駆動電力を供給するような場合
に有効に用いられる。ＤＣ−ＤＣコンバータ９の特性を
適宜に選定することにより、電気二重層コンデンサ２及
び二次電池１から負荷Ｌへの電力供給の相間関数をある
程度所望のように設定することができる。これにより、
エネルギ密度に優れた二次電池１の特長と、パワー密度
に優れた電気二重層コンデンサ２の特長を兼ね備えた電
源装置となる。
車のモータを起動する場合のように、短時間のうちに大
きなパワーを必要とする場合に、先ずパワー密度の高い
電気二重層コンデンサ２からＤＣ−ＤＣコンバータ９を
介してモータに十分な起動電力を供給し、起動後には主
に二次電池１から所要の駆動電力を供給するような場合
に有効に用いられる。ＤＣ−ＤＣコンバータ９の特性を
適宜に選定することにより、電気二重層コンデンサ２及
び二次電池１から負荷Ｌへの電力供給の相間関数をある
程度所望のように設定することができる。これにより、
エネルギ密度に優れた二次電池１の特長と、パワー密度
に優れた電気二重層コンデンサ２の特長を兼ね備えた電
源装置となる。
【００２７】図１の電源装置では、二次電池１と電気二
重層コンデンサ２とが並列接続されているので、コンデ
ンサ２は二次電池１から常時再充電可能な状態にある。
この実施例では、コンデンサ２の充電電流は特に制御し
ていないので、コンデンサ２の放電が終了し、二次電池
１が放電開始したときに、全負荷がある程度大きい場合
にも、二次電池１の放電電流の一部がコンデンサ２の充
電に使われてしまうということが起こりうる。従って、
ハイブリッド電源の効果が十分現れない場合がある。
重層コンデンサ２とが並列接続されているので、コンデ
ンサ２は二次電池１から常時再充電可能な状態にある。
この実施例では、コンデンサ２の充電電流は特に制御し
ていないので、コンデンサ２の放電が終了し、二次電池
１が放電開始したときに、全負荷がある程度大きい場合
にも、二次電池１の放電電流の一部がコンデンサ２の充
電に使われてしまうということが起こりうる。従って、
ハイブリッド電源の効果が十分現れない場合がある。
【００２８】図２はこの欠点を解消した実施例である。
これは充電電流を制御するためにＦＥＴ、バイポーラ型
トランジスタ等の充電制御用スイッチング素子１０を充
電用回路に付加したものである。この実施例では、制御
回路８ａの一部が、コンデンサ２の充電をＦＥＴからな
るスイッチング素子１０を用いてチョッパ制御する充電
制御手段を構成している。すなわち、充電回路のスイッ
チング素子１０を高速でオン−オフし、オフ時間に対す
るオン時間の割合を変化させることによって、充電電流
を制御する。オン時間の割合が大きいと、二次電池１に
とって充電の負荷が大きくなる。スイッチング素子１０
がオフの状態のときに、電気二重層コンデンサ２は二次
電池１からは充電されない。
これは充電電流を制御するためにＦＥＴ、バイポーラ型
トランジスタ等の充電制御用スイッチング素子１０を充
電用回路に付加したものである。この実施例では、制御
回路８ａの一部が、コンデンサ２の充電をＦＥＴからな
るスイッチング素子１０を用いてチョッパ制御する充電
制御手段を構成している。すなわち、充電回路のスイッ
チング素子１０を高速でオン−オフし、オフ時間に対す
るオン時間の割合を変化させることによって、充電電流
を制御する。オン時間の割合が大きいと、二次電池１に
とって充電の負荷が大きくなる。スイッチング素子１０
がオフの状態のときに、電気二重層コンデンサ２は二次
電池１からは充電されない。
【００２９】そこでスイッチング素子４がオフ状態にあ
るときには、コンデンサ２からの放電が停止しているの
で、このときにスイッチング素子１０をオン状態にして
二次電池１でコンデンサ２を充電すれば、コンデンサ２
からの放電に影響を与えずに、コンデンサ２を充電でき
る。図中の制御回路８ａにはスイッチング素子１０のオ
ン・オフを制御する充電制御手段が含まれており、この
充電制御手段は、放電の負荷が小さいときには、コンデ
ンサ２の充電を多くし、放電の負荷が大きいときにはコ
ンデンサ２の充電を少なくするようにスイッチング素子
１０を制御する。
るときには、コンデンサ２からの放電が停止しているの
で、このときにスイッチング素子１０をオン状態にして
二次電池１でコンデンサ２を充電すれば、コンデンサ２
からの放電に影響を与えずに、コンデンサ２を充電でき
る。図中の制御回路８ａにはスイッチング素子１０のオ
ン・オフを制御する充電制御手段が含まれており、この
充電制御手段は、放電の負荷が小さいときには、コンデ
ンサ２の充電を多くし、放電の負荷が大きいときにはコ
ンデンサ２の充電を少なくするようにスイッチング素子
１０を制御する。
【００３０】これを実現する方法はいくつか考えられる
が、簡単で効果的な制御方法を以下に記す。図６に示す
ように、ＤＣ−ＤＣコンバータ９は、放電の負荷Ｌの大
きさにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ９のオフ時間に対す
るオン時間の割合が変化する。即ち負荷Ｌが大きいとき
（高負荷時）には、スイッチング素子４のオン時間の割
合が大きくなり、負荷Ｌが小さいとき（低負荷時）には
スイッチング素子４のオン時間の割合が小さくなる。こ
れを利用して、ＤＣ−ＤＣコンバータ９が動作状態にあ
るときには、ＤＣ−ＤＣコンバータ９の電圧調整用スイ
ッチング素子４がオン状態にあるときに充電制御用スイ
ッチング素子１０をオフ状態とし、電圧調整用スイッチ
ング素子４がオフ状態にあるときに充電制御用スイッチ
ング素子１０をオン状態とするように、制御回路８ａに
含まれる充電制御手段は制御信号を出力する。このよう
な制御信号を出力する充電制御手段は、コンパレータ等
を用いたインバータ回路等によって構成することができ
る。即ち、ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング素子４
に出力する制御信号をインバータ回路で反転させた波形
をスイッチング素子１０の制御信号として出力するよう
に構成する。即ちＤＣ−ＤＣコンバータ９の電圧調整用
スイッチング素子４がオン状態にあるときに充電制御用
スイッチング素子１０をオフ状態とし、スイッチング素
子４がオフ状態にあるときにスイッチング素子１０をオ
ン状態とするように制御する。こうすることで、ＤＣ−
ＤＣコンバータ９のパルス制御方式でオン時間の割合が
大きいときには、充電電流のオン時間の割合が小さくな
り、オン時間の割合が小さいときには、充電電流のオン
時間の割合が大きくなるように制御できる。この結果、
放電の全負荷が大きいときは、パワー密度に優れた電気
二重層コンデンサ２が選択的に放電され、また放電の全
負荷が小さいときは二次電池１から電気二重層コンデン
サ２が有効に充電されることになる。またＤＣ−ＤＣコ
ンバータ９の電圧調整用スイッチング素子４を継続的に
オフ状態にして、二次電池１から負荷Ｌに電力を供給し
ている間においては、スイッチング素子１０がオン状態
となりコンデンサ２は二次電池１により完全に充電され
る。
が、簡単で効果的な制御方法を以下に記す。図６に示す
ように、ＤＣ−ＤＣコンバータ９は、放電の負荷Ｌの大
きさにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ９のオフ時間に対す
るオン時間の割合が変化する。即ち負荷Ｌが大きいとき
（高負荷時）には、スイッチング素子４のオン時間の割
合が大きくなり、負荷Ｌが小さいとき（低負荷時）には
スイッチング素子４のオン時間の割合が小さくなる。こ
れを利用して、ＤＣ−ＤＣコンバータ９が動作状態にあ
るときには、ＤＣ−ＤＣコンバータ９の電圧調整用スイ
ッチング素子４がオン状態にあるときに充電制御用スイ
ッチング素子１０をオフ状態とし、電圧調整用スイッチ
ング素子４がオフ状態にあるときに充電制御用スイッチ
ング素子１０をオン状態とするように、制御回路８ａに
含まれる充電制御手段は制御信号を出力する。このよう
な制御信号を出力する充電制御手段は、コンパレータ等
を用いたインバータ回路等によって構成することができ
る。即ち、ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング素子４
に出力する制御信号をインバータ回路で反転させた波形
をスイッチング素子１０の制御信号として出力するよう
に構成する。即ちＤＣ−ＤＣコンバータ９の電圧調整用
スイッチング素子４がオン状態にあるときに充電制御用
スイッチング素子１０をオフ状態とし、スイッチング素
子４がオフ状態にあるときにスイッチング素子１０をオ
ン状態とするように制御する。こうすることで、ＤＣ−
ＤＣコンバータ９のパルス制御方式でオン時間の割合が
大きいときには、充電電流のオン時間の割合が小さくな
り、オン時間の割合が小さいときには、充電電流のオン
時間の割合が大きくなるように制御できる。この結果、
放電の全負荷が大きいときは、パワー密度に優れた電気
二重層コンデンサ２が選択的に放電され、また放電の全
負荷が小さいときは二次電池１から電気二重層コンデン
サ２が有効に充電されることになる。またＤＣ−ＤＣコ
ンバータ９の電圧調整用スイッチング素子４を継続的に
オフ状態にして、二次電池１から負荷Ｌに電力を供給し
ている間においては、スイッチング素子１０がオン状態
となりコンデンサ２は二次電池１により完全に充電され
る。
【００３１】なお図３の実施例では、コンデンサ２の充
電回路に、ダイオード１１を付加しているが、こうする
ことで、電気二重層コンデンサ２からの放電電流は、充
電回路を通らずにＤＣ−ＤＣコンバータ９のみを通るこ
とになり、電気二重層コンデンサ２はより低い電圧まで
放電でき、ハイブリッド電源の効果をより高めることが
できる。
電回路に、ダイオード１１を付加しているが、こうする
ことで、電気二重層コンデンサ２からの放電電流は、充
電回路を通らずにＤＣ−ＤＣコンバータ９のみを通るこ
とになり、電気二重層コンデンサ２はより低い電圧まで
放電でき、ハイブリッド電源の効果をより高めることが
できる。
【００３２】本発明では以上のような実施例で、二次電
池と電気二重層コンデンサを併用したハイブリッド電源
装置を構成することを示したが、更に優れたハイブリッ
ド電源装置とするための構成を以下に示す。図４の実施
例においては、二次電池１にダイオード１２を介して、
ＤＣ−ＤＣコンバータ出力と並列接続したものである。
二次電池１は放電中の電圧変化は少ないが、全くないわ
けではなく、放電していくにつれ、電圧は徐々に低下す
る。二次電池１とＤＣ−ＤＣコンバータ９の出力を単純
に並列接続した場合には、放電時にＤＣ−ＤＣコンバー
タ９の出力より二次電池１の電圧が低くなった場合に
は、二次電池へ電流が流れ込むことが考えられる。ま
た、負荷Ｌとして用いたモータの起動電流が二次電池１
に一部分逆流する難点もある。図４のようにすることで
二次電池１へ電流が流れ込むことを防ぐことができる。
なおＤＣ−ＤＣコンバータ９の内部にはダイオードが組
み込まれているために、逆の現象は起こらない。
池と電気二重層コンデンサを併用したハイブリッド電源
装置を構成することを示したが、更に優れたハイブリッ
ド電源装置とするための構成を以下に示す。図４の実施
例においては、二次電池１にダイオード１２を介して、
ＤＣ−ＤＣコンバータ出力と並列接続したものである。
二次電池１は放電中の電圧変化は少ないが、全くないわ
けではなく、放電していくにつれ、電圧は徐々に低下す
る。二次電池１とＤＣ−ＤＣコンバータ９の出力を単純
に並列接続した場合には、放電時にＤＣ−ＤＣコンバー
タ９の出力より二次電池１の電圧が低くなった場合に
は、二次電池へ電流が流れ込むことが考えられる。ま
た、負荷Ｌとして用いたモータの起動電流が二次電池１
に一部分逆流する難点もある。図４のようにすることで
二次電池１へ電流が流れ込むことを防ぐことができる。
なおＤＣ−ＤＣコンバータ９の内部にはダイオードが組
み込まれているために、逆の現象は起こらない。
【００３３】次に、二次電池１及び電気二重層コンデン
サ２それぞれよりの負荷への電力供給を良好に行い得る
とともに、電気二重層コンデンサ２を良好に再充電でき
る本発明の他の実施例を図５により説明する。図５の４
´は電圧調整用スイッチング素子、５´はダイオード、
７´はトランス、８ｂは充電制御手段を有する制御回路
であり、これらは平滑用コンデンサ６とともに図示のよ
うに相互接続されて、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ９´
を構成している。その他の構成は図２のものと同じであ
る。すなわち、図５の実施例では、二次電池１の電力
を、出力電圧が一定になるように制御されるＤＣ−ＤＣ
コンバータ９´を介して負荷Ｌに供給するようにしたも
のである。制御回路８ｂは、ＤＣ−ＤＣコンバータ９´
を制御するための制御信号を出力する。これにより、二
次電池１から負荷Ｌに供給される電流は負荷Ｌが変化し
ない限り一定となる。なお制御回路８ｂと制御回路８ａ
とは、一方が動作をしているときには他方が動作を停止
するように構成されている。したがって２つのＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータが同時に動作することはない。
サ２それぞれよりの負荷への電力供給を良好に行い得る
とともに、電気二重層コンデンサ２を良好に再充電でき
る本発明の他の実施例を図５により説明する。図５の４
´は電圧調整用スイッチング素子、５´はダイオード、
７´はトランス、８ｂは充電制御手段を有する制御回路
であり、これらは平滑用コンデンサ６とともに図示のよ
うに相互接続されて、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ９´
を構成している。その他の構成は図２のものと同じであ
る。すなわち、図５の実施例では、二次電池１の電力
を、出力電圧が一定になるように制御されるＤＣ−ＤＣ
コンバータ９´を介して負荷Ｌに供給するようにしたも
のである。制御回路８ｂは、ＤＣ−ＤＣコンバータ９´
を制御するための制御信号を出力する。これにより、二
次電池１から負荷Ｌに供給される電流は負荷Ｌが変化し
ない限り一定となる。なお制御回路８ｂと制御回路８ａ
とは、一方が動作をしているときには他方が動作を停止
するように構成されている。したがって２つのＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータが同時に動作することはない。
【００３４】他方、電気二重層コンデンサ２からの電力
も前述の実施例と同様に第１のＤＣ−ＤＣコンバータ９
を介して負荷Ｌに供給される。すなわち、図５の実施例
においては、電気二重層コンデンサ２の電力の利用効率
を良好にできるとともに、二次電池１の電力の利用効率
も改善することができる。また、第１及び第２のＤＣ−
ＤＣコンバータ９，９´の各出力電圧特性を適宜に選定
することにより、コンデンサ２及び二次電池１から負荷
Ｌへの電力供給の相関関係をある程度所望のように設定
できる。
も前述の実施例と同様に第１のＤＣ−ＤＣコンバータ９
を介して負荷Ｌに供給される。すなわち、図５の実施例
においては、電気二重層コンデンサ２の電力の利用効率
を良好にできるとともに、二次電池１の電力の利用効率
も改善することができる。また、第１及び第２のＤＣ−
ＤＣコンバータ９，９´の各出力電圧特性を適宜に選定
することにより、コンデンサ２及び二次電池１から負荷
Ｌへの電力供給の相関関係をある程度所望のように設定
できる。
【００３５】更に、図５の実施例においては、図２の実
施例と同様に、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ９が動作状
態にあって、電圧調整用スイッチング素子４がオン状態
にあるときに、充電制御用スイッチング素子１０をオフ
状態とし、電圧調整用スイッチング素子４がオフ状態に
あるときに、充電制御用スイッチング素子１０をオン状
態とするように制御回路８ａの充電制御手段から制御信
号を出力する。また、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ９´
が動作状態にあるときには、電圧調整用スイッチング素
子４´がオン状態にあるときに、充電制御用スイッチン
グ素子１０をオフ状態とし、スイッチング素子４´がオ
フ状態にあるときに、スイッチング素子１０をオン状態
とするように制御回路８ｂの充電制御手段から制御信号
が出力される。前述の通り、制御回路８ｂは制御回路８
ａが非動作状態にあるときに制御信号を出力する。制御
回路８ｂの充電制御手段は、図２の実施例で説明した制
御回路８ａに含まれる充電制御手段と同様に、スイッチ
ング素子４´の制御信号の反転信号をスイッチング素子
１０の制御信号として出力する。この例では、制御回路
８ａ及び８ｂにそれぞれ含まれる２つの充電制御手段に
よって、請求項で特定する充電制御手段が構成されてい
る。このようにすると、二次電池による電気二重層コン
デンサの充電動作が、負荷への電力供給に影響を与えな
い。
施例と同様に、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ９が動作状
態にあって、電圧調整用スイッチング素子４がオン状態
にあるときに、充電制御用スイッチング素子１０をオフ
状態とし、電圧調整用スイッチング素子４がオフ状態に
あるときに、充電制御用スイッチング素子１０をオン状
態とするように制御回路８ａの充電制御手段から制御信
号を出力する。また、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ９´
が動作状態にあるときには、電圧調整用スイッチング素
子４´がオン状態にあるときに、充電制御用スイッチン
グ素子１０をオフ状態とし、スイッチング素子４´がオ
フ状態にあるときに、スイッチング素子１０をオン状態
とするように制御回路８ｂの充電制御手段から制御信号
が出力される。前述の通り、制御回路８ｂは制御回路８
ａが非動作状態にあるときに制御信号を出力する。制御
回路８ｂの充電制御手段は、図２の実施例で説明した制
御回路８ａに含まれる充電制御手段と同様に、スイッチ
ング素子４´の制御信号の反転信号をスイッチング素子
１０の制御信号として出力する。この例では、制御回路
８ａ及び８ｂにそれぞれ含まれる２つの充電制御手段に
よって、請求項で特定する充電制御手段が構成されてい
る。このようにすると、二次電池による電気二重層コン
デンサの充電動作が、負荷への電力供給に影響を与えな
い。
【００３６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の電源装置に
よれば、電気二重層コンデンサ及び二次電池を電源とし
て含み、電気二重層コンデンサが二次電池により充電さ
れる電源装置で、出力電圧が一定になるように制御され
るＤＣ−ＤＣコンバータを介して電気二重層コンデンサ
から負荷に電力を供給するようにしたので、負荷に印加
する電圧をある程度の期間所定の電圧に維持して、電気
二重層コンデンサから負荷にある程度の期間所定の値の
電流を供給することができる。これにより、電気二重層
コンデンサの蓄積電荷を十分に放電利用することができ
る。そして、電気二重層コンデンサからの放電を終了し
た後は、二次電池により適切に負荷に給電できるととも
に、電気二重層コンデンサを確実に再充電できる。従っ
て、本発明によれば、高エネルギ密度の二次電池，高出
力密度の電気二重層コンデンサの両者を適切に利用し
て、変動する負荷に対して応答性に優れた電源装置を得
ることができる。また、変動する負荷に対して、二次電
池にかかる負荷を平準化できるので、二次電池の寿命が
向上するという利点もある。
よれば、電気二重層コンデンサ及び二次電池を電源とし
て含み、電気二重層コンデンサが二次電池により充電さ
れる電源装置で、出力電圧が一定になるように制御され
るＤＣ−ＤＣコンバータを介して電気二重層コンデンサ
から負荷に電力を供給するようにしたので、負荷に印加
する電圧をある程度の期間所定の電圧に維持して、電気
二重層コンデンサから負荷にある程度の期間所定の値の
電流を供給することができる。これにより、電気二重層
コンデンサの蓄積電荷を十分に放電利用することができ
る。そして、電気二重層コンデンサからの放電を終了し
た後は、二次電池により適切に負荷に給電できるととも
に、電気二重層コンデンサを確実に再充電できる。従っ
て、本発明によれば、高エネルギ密度の二次電池，高出
力密度の電気二重層コンデンサの両者を適切に利用し
て、変動する負荷に対して応答性に優れた電源装置を得
ることができる。また、変動する負荷に対して、二次電
池にかかる負荷を平準化できるので、二次電池の寿命が
向上するという利点もある。
【００３７】また、本発明の電源装置によれば、電気二
重層コンデンサは二次電池の影響を受けることなく放電
することができる。また、電気二重層コンデンサからの
放電に影響を与えずに、電気二重層コンデンサを充電す
ることができる。更に、二次電池から負荷への電力の供
給に影響を与えることなく、電気二重層コンデンサを再
充電することができる。
重層コンデンサは二次電池の影響を受けることなく放電
することができる。また、電気二重層コンデンサからの
放電に影響を与えずに、電気二重層コンデンサを充電す
ることができる。更に、二次電池から負荷への電力の供
給に影響を与えることなく、電気二重層コンデンサを再
充電することができる。
【図１】本発明の電源装置の実施の形態の一例としての
実施例を示す回路図である。
実施例を示す回路図である。
【図２】本発明の実施の形態の一例としての異なる実施
例を示す回路図である。
例を示す回路図である。
【図３】本発明の実施の形態の一例としての異なる実施
例を示す回路図である。
例を示す回路図である。
【図４】本発明の実施の形態の一例としての異なる実施
例を示す回路図である。
例を示す回路図である。
【図５】本発明の実施の形態の一例としての異なる実施
例を示す回路図である。
例を示す回路図である。
【図６】図２の実施例の電源装置における、高負荷時と
低負荷時において、電気二重層コンデンサからＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータへの電流をオン・オフするスイッチング素
子及び二次電池から電気二重層コンデンサを充電する電
流をオン・オフするスイッチング素子の、それぞれのゲ
ート／ソース間電圧波形を示す波形図である。
低負荷時において、電気二重層コンデンサからＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータへの電流をオン・オフするスイッチング素
子及び二次電池から電気二重層コンデンサを充電する電
流をオン・オフするスイッチング素子の、それぞれのゲ
ート／ソース間電圧波形を示す波形図である。
１ 二次電池 ２ 電気二重層コンデンサ ３ スイッチ ４，４´ 電圧調整用スイッチング素子 ５，５´，１１，１２ ダイオード ６ 平滑用コンデンサ ７，７´ トランス ８ 制御回路 ８ａ，８ｂ 充電制御手段を有する制御回路 ９，９´ ＤＣ−ＤＣコンバータ １０ 充電制御用スイッチング素子 Ｌ 負荷
Claims (6)
- 【請求項１】 電気二重層コンデンサ及び二次電池を電
源として含み、前記電気二重層コンデンサが前記二次電
池により充電される電源装置であって、 出力電圧が一定になるように制御されるＤＣ−ＤＣコン
バータを介して前記電気二重層コンデンサから負荷に電
力を供給することを特徴とする電源装置。 - 【請求項２】 電気二重層コンデンサ及び二次電池を電
源として含み、前記電気二重層コンデンサが前記二次電
池により充電され、出力電圧が一定になるように制御さ
れるＤＣ−ＤＣコンバータを介して前記電気二重層コン
デンサから負荷に電力を供給する電源装置であって、 前記二次電池を電源として前記電気二重層コンデンサを
充電する充電回路は、充電制御手段から出力される制御
信号に応じてオン・オフしてオン期間に前記二次電池か
ら前記電気二重層コンデンサに充電電流を流す充電制御
用スイッチング素子を含んでおり、 前記充電制御手段は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを通し
て前記電気二重層コンデンサから前記負荷に電力を供給
することを阻害することなく、前記充電制御用スイッチ
ング素子をオン・オフさせて前記二次電池から前記電気
二重層コンデンサに前記充電電流を流すことができるよ
うに前記制御信号を出力することを特徴とする電源装
置。 - 【請求項３】 電気二重層コンデンサ及び二次電池を電
源として含み、前記電気二重層コンデンサが前記二次電
池により充電され、出力電圧が一定になるように制御さ
れるＤＣ−ＤＣコンバータを介して前記電気二重層コン
デンサから負荷に電力を供給する電源装置であって、 前記ＤＣ−ＤＣコンバータは前記出力電圧を一定するた
めにオン・オフ制御される電圧調整用スイッチング素子
を含んでおり、 前記二次電池を電源として前記電気二重層コンデンサを
充電する充電回路は、充電制御手段から出力される制御
信号に応じてオン・オフしてオン期間に前記二次電池か
ら前記電気二重層コンデンサに充電電流を流す充電制御
用スイッチング素子を含んでおり、 前記充電制御手段は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの前記
電圧調整用スイッチング素子がオン状態にあるときに前
記充電制御用スイッチング素子をオフ状態とし、前記電
圧調整用スイッチング素子がオフ状態にあるときに前記
充電制御用スイッチング素子をオン状態とするように前
記制御信号を出力することを特徴とする電源装置。 - 【請求項４】 前記充電制御手段から出力される前記制
御信号は、前記電圧調整用スイッチング素子を制御する
制御信号と位相が反転している請求項３に記載の電源装
置。 - 【請求項５】 前記充電制御手段は、前記ＤＣ−ＤＣコ
ンバータが非動作状態にあるときには、前記二次電池か
ら前記負荷に流れる放電電流が大きいときに、前記充電
制御用スイッチング素子のオン状態が短くなり、前記放
電電流が小さいときには前記充電制御用スイッチング素
子のオン状態が長くなるような前記制御信号を出力する
ことを特徴とする請求項３に記載の電源装置。 - 【請求項６】 電気二重層コンデンサ及び二次電池を電
源として含み、前記電気二重層コンデンサが前記二次電
池により充電され、出力電圧が一定になるように制御さ
れる第１のＤＣ−ＤＣコンバータを介して前記電気二重
層コンデンサから負荷に電力を供給し、出力電圧が一定
になるように制御される第２のＤＣ−ＤＣコンバータを
介して前記二次電池から負荷に電力を供給し、前記第１
のＤＣ−ＤＣコンバータ及び第２のＤＣ−ＤＣコンバー
タを選択的に動作させる電源装置であって、 前記第１及び第２のＤＣ−ＤＣコンバータは前記出力電
圧を一定にするためにオン・オフ制御される電圧調整用
スイッチング素子をそれぞれ含んでおり、 前記二次電池を電源として前記電気二重層コンデンサを
充電する充電回路は、充電制御手段から出力される制御
信号に応じてオン・オフしてオン期間に前記二次電池か
ら前記電気二重層コンデンサに充電電流を流す充電制御
用スイッチング素子を含んでおり、 前記充電制御手段は、前記第１のＤＣ−ＤＣコンバータ
が動作状態にあるときには、前記第１のＤＣ−ＤＣコン
バータの前記電圧調整用スイッチング素子がオン状態に
あるときに前記充電制御用スイッチング素子をオフ状態
とし、前記電圧調整用スイッチング素子がオフ状態にあ
るときに前記充電制御用スイッチング素子をオン状態と
するように前記制御信号を出力し、前記第２のＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータが動作状態にあるときには、前記第２のＤ
Ｃ−ＤＣコンバータの前記電圧調整用スイッチング素子
がオン状態にあるときに前記充電制御用スイッチング素
子をオフ状態とし、前記電圧調整用スイッチング素子が
オフ状態にあるときに前記充電制御用スイッチング素子
をオン状態とするように前記制御信号を出力することを
特徴とする電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12443896A JP3482980B2 (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | 電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12443896A JP3482980B2 (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | 電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09308104A true JPH09308104A (ja) | 1997-11-28 |
| JP3482980B2 JP3482980B2 (ja) | 2004-01-06 |
Family
ID=14885508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12443896A Expired - Fee Related JP3482980B2 (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | 電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3482980B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003096513A1 (fr) * | 2002-05-13 | 2003-11-20 | Sun Bridge Corporation | Système à dispositifs sans cordon |
| JP2006325331A (ja) * | 2005-05-19 | 2006-11-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 二次電池用放電回路並びにそれを具備した二次電池パック及び電子機器 |
| JP2009044794A (ja) * | 2007-08-06 | 2009-02-26 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 電力変換装置及び電力変換制御方法 |
| JP2011199934A (ja) * | 2010-03-17 | 2011-10-06 | Toyota Motor Corp | 電源装置 |
| WO2012001811A1 (ja) * | 2010-07-01 | 2012-01-05 | 日本シリコン・エレクトロニクス・テクノロジー株式会社 | 薄膜キャパシタ放電装置 |
| US20130049458A1 (en) * | 2011-08-31 | 2013-02-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Battery charging system and train |
| JP2017099245A (ja) * | 2015-11-28 | 2017-06-01 | 本田技研工業株式会社 | 電力供給システム及び輸送機器、並びに、電力伝送方法 |
| JP2018182936A (ja) * | 2017-04-17 | 2018-11-15 | 株式会社今仙電機製作所 | 電源システムおよび電源ユニット |
-
1996
- 1996-05-20 JP JP12443896A patent/JP3482980B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003096513A1 (fr) * | 2002-05-13 | 2003-11-20 | Sun Bridge Corporation | Système à dispositifs sans cordon |
| JP2006325331A (ja) * | 2005-05-19 | 2006-11-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 二次電池用放電回路並びにそれを具備した二次電池パック及び電子機器 |
| JP2009044794A (ja) * | 2007-08-06 | 2009-02-26 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 電力変換装置及び電力変換制御方法 |
| JP2011199934A (ja) * | 2010-03-17 | 2011-10-06 | Toyota Motor Corp | 電源装置 |
| WO2012001811A1 (ja) * | 2010-07-01 | 2012-01-05 | 日本シリコン・エレクトロニクス・テクノロジー株式会社 | 薄膜キャパシタ放電装置 |
| JPWO2012001811A1 (ja) * | 2010-07-01 | 2013-08-22 | 清水 幹治 | 薄膜キャパシタ放電装置 |
| CN103503271A (zh) * | 2010-07-01 | 2014-01-08 | K.S.国际株式会社 | 薄膜电容器放电装置 |
| US20130049458A1 (en) * | 2011-08-31 | 2013-02-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Battery charging system and train |
| US9083194B2 (en) * | 2011-08-31 | 2015-07-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Battery charging system and train |
| JP2017099245A (ja) * | 2015-11-28 | 2017-06-01 | 本田技研工業株式会社 | 電力供給システム及び輸送機器、並びに、電力伝送方法 |
| JP2018182936A (ja) * | 2017-04-17 | 2018-11-15 | 株式会社今仙電機製作所 | 電源システムおよび電源ユニット |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3482980B2 (ja) | 2004-01-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4893368B2 (ja) | 電源装置 | |
| US7292462B2 (en) | DC/DC converter having transistor switches with flywheel diodes and program for controlling the transistor switches | |
| US8039987B2 (en) | Power source device and vehicle with power source device | |
| US7804196B2 (en) | Multiple input/output power converter and fuel cell vehicle with same | |
| JP5082339B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| US20040140139A1 (en) | Hybrid drive | |
| US20030222502A1 (en) | Hybrid power supply system | |
| JP5326706B2 (ja) | 電源装置 | |
| JPH11289676A (ja) | 二次電池充放電装置用の電源装置 | |
| JP5446054B2 (ja) | 電源システム | |
| JP2003102132A (ja) | 蓄電電源装置及びその充電制御方法 | |
| JP2003158831A (ja) | 充放電可能な電源装置 | |
| JP3482980B2 (ja) | 電源装置 | |
| JP2003052130A (ja) | 充電制御装置 | |
| JP2003088130A (ja) | バッテリ内蔵型電力変換装置 | |
| JP2002305875A (ja) | 電圧変換装置 | |
| JPH06284601A (ja) | 直流電源装置 | |
| WO2006061894A1 (ja) | 電源装置 | |
| JP2000354304A (ja) | モータ駆動用電力変換装置 | |
| JPH0787731A (ja) | Ｄｃ−ｄｃコンバ−タ | |
| KR20040074783A (ko) | 하이브리드 전기 자동차의 전원장치 및 그것의 제어방법 | |
| JP2004236384A (ja) | 燃料電池車両用電源システム | |
| JP3541238B2 (ja) | モータ駆動用電源装置 | |
| JP2008061364A (ja) | 電力貯蔵装置 | |
| JPH0993809A (ja) | 電源装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20030917 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081017 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091017 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |