JPWO2020241439A5 - - Google Patents

Description

蓄電システムは、蓄電体と、蓄電体に充電電流を供給するように構成されている充電回路と、蓄電体に接続された制御部とを備える。蓄電体は、互いに直列に接続されて両端をそれぞれ有する複数のキャパシタ素子と、複数のキャパシタ素子に接続された複数の抵抗と、複数のキャパシタ素子と複数の抵抗とに接続された複数のスイッチ素子とを有する。複数のキャパシタ素子のぞれぞれのキャパシタ素子の両端のうちの一方は複数の抵抗のうちの対応する１つの抵抗の一端と接続されている。ぞれぞれのキャパシタ素子の両端のうちの他方は複数のスイッチ素子のうちの対応する１つのスイッチ素子の一端と接続されている。対応する１つの抵抗の他端は対応する１つのスイッチ素子の他端と接続されている。対応する１つのスイッチ素子は、対応する１つのスイッチ素子の一端が他端に接続された接続状態と、対応する１つのスイッチ素子の一端が他端から遮断された遮断状態とに選択的に切り替えられるように構成されている。制御部は、充電回路が蓄電体へ充電電流を供給しているとき、以下の動作を行う。制御部は、それぞれのキャパシタ素子の蓄電電圧と基準電圧との差が所定の第１電圧差値以下である場合には、対応する１つのスイッチ素子を遮断状態にする。基準電圧は、それぞれのキャパシタ素子が充電されるにつれて上昇する。制御部は、それぞれのキャパシタ素子の蓄電電圧と基準電圧との差が所定の第１電圧差値よりも大きい場合には、対応する１つのスイッチ素子を接続状態にし、その後、それぞれのキャパシタ素子の蓄電電圧と基準電圧との差が所定の第２電圧差値よりも小さくなると対応する１つのスイッチ素子を接続状態から遮断状態へ切り替える。

この蓄電システムは小型化することができる。

制御部１５は、個々の蓄電部１２のキャパシタ素子１６の両端間の蓄電電圧を検出する。制御部１５は、複数の蓄電部１２すべての蓄電電圧を、充電が進むにつれて上昇する基準電圧と比較する。さらに制御部１５は、個々の蓄電部１２の蓄電電圧と基準電圧との差を求める。さらに制御部１５は、蓄電電圧と基準電圧との差が所定の電圧差値Ｖｚ１よりも大きくなると蓄電部１２のスイッチ素子１９を初期状態の遮断状態から接続状態へと切り替える。その後、スイッチ素子１９が接続状態とされている蓄電部１２の蓄電電圧と基準電圧との差が所定の電圧差値Ｖｚ２よりも小さくなるとスイッチ素子１９を接続状態から遮断状態へと切り替える。

そのため、従来の蓄電装置１では、直列に接続された複数のキャパシタ素子２の両端の電圧を維持しつつ、個々のキャパシタ素子２にかかる蓄電電圧をキャパシタ素子２の定格電圧より低く設定することによって、複数のキャパシタ素子２の数を多くする。これにより、個々のキャパシタ素子２の蓄電性能および蓄電装置１全体としての蓄電性能の劣化を抑制することはできる。

蓄電電圧Ｖｃは、充電の時間が長くなるにつれて上昇するが、蓄電電圧Ｖｃは充電が行われている際に常時において制御部１５で検出される。あるいは、蓄電電圧Ｖｃは充電が行われている際に所定の時間ごとに間欠的に制御部１５で検出される。図３は蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃである蓄電電圧Ｖｃａを示すが、蓄電部１２ｂ（キャパシタ素子１６ｂ）の両端の間の蓄電電圧Ｖｃｂと、蓄電部１２ｃ（キャパシタ素子１６ｃ）の両端の間の蓄電電圧Ｖｃｃと、蓄電部１２ｄ（キャパシタ素子１６ｄ）の両端の間の蓄電電圧Ｖｃｄとは図３に示す蓄電電圧Ｖｃａ（Ｖｃ）と同様に変化する。

蓄電部１２ａ～１２ｄ（キャパシタ素子１６ａ～１６ｄ）の両端の間の蓄電電圧Ｖｃａ～Ｖｃｄは同時に検出されることが好ましい。あるいは、蓄電部１２ａ～１２ｄの蓄電電圧Ｖｃａ～Ｖｃｄは互いに異なるタイミングで検出されてもよい。例えば、制御部１５は、蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃａを検出した後に蓄電部１２ｂの蓄電電圧Ｖｃｂを検出す、その後に蓄電部１２ｃの蓄電電圧Ｖｃｃを検出し、さらにその後に蓄電部１２ｄの蓄電電圧Ｖｃｄを検出する。その後、また、蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃａを検出するように、蓄電部１２ａ～１２ｄ（キャパシタ素子１６ａ～１６ｄ）の両端の間の蓄電電圧Ｖｃａ～Ｖｃｄは順に繰り返し検出することにより、制御部１５の動作の負担は軽減される。

具体的には、タイミングＴ１よりも前のタイミングＴ０で制御部１５は全ての蓄電部１２の電圧を検出する。タイミングＴ０では同時に全ての蓄電部１２の蓄電電圧Ｖｃが検出されることが望ましい。タイミングＴ０で検出された全ての蓄電部１２の蓄電電圧Ｖｃを制御部１５が基準電圧Ｖｒと比較する。ここで仮に蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃａが複数の蓄電部１２の蓄電電圧Ｖｃのうち最も低い場合には、基準電圧ＶｒはタイミングＴ０以降で検出される蓄電部１２ａの蓄電電圧Ｖｃａに設定される。

さらに、蓄電部１２ａのキャパシタ素子１６ａの蓄電電圧Ｖｃａが下降してタイミングＴ８で上限電圧Ｖｍ１よりも低くなると、制御部１５は蓄電部１２ａのスイッチ素子１９を接続状態から遮断状態へと切り替え、他の蓄電部１２ｂ～１２ｄのスイッチ素子１９を遮断状態に維持する。あるいは、蓄電部１２ａのキャパシタ素子１６ａの蓄電電圧Ｖｃａが上限電圧Ｖｍ１に達すると、制御部１５は蓄電部１２ａのスイッチ素子１９を接続状態から遮断状態へと切り替え、他の蓄電部１２ｂ～１２ｄのスイッチ素子１９を遮断状態に維持する。さらに、制御部１５は充電回路１４から蓄電体１３への充電電流Ｉｃを供給させる。これにより、蓄電部１２ａを含めたすべての蓄電部１２（１２ａ～１２ｄ）のキャパシタ素子１６（１６ａ～１６ｄ）の蓄電電圧Ｖｃ（Ｖｃａ～Ｖｃｄ）と基準電圧Ｖｒとが再び上昇し始める。

第３ステップにおいて、基準電圧Ｖｒが上限電圧Ｖｍ１に達する過程としては、例えば以下のような過程で蓄電システム１１が動作する。

Claims (9)

1. 互いに直列に接続されて両端をそれぞれ有する複数のキャパシタ素子と、
   前記複数のキャパシタ素子に接続された複数の抵抗と、
   前記複数のキャパシタ素子と前記複数の抵抗とに接続された複数のスイッチ素子と、
   を有する蓄電体と、
   前記蓄電体に充電電流を供給するように構成されている充電回路と、
   前記蓄電体に接続された制御部と、
   を備え、
   前記複数のキャパシタ素子のぞれぞれのキャパシタ素子の両端のうちの一方は前記複数の抵抗のうちの対応する１つの抵抗の一端と接続されており、
   前記ぞれぞれのキャパシタ素子の前記両端のうちの他方は前記複数のスイッチ素子のうちの対応する１つのスイッチ素子の一端と接続されており、
   前記対応する１つの抵抗の他端は前記対応する１つのスイッチ素子の他端と接続されており、
   前記対応する１つのスイッチ素子は、前記対応する１つのスイッチ素子の前記一端が前記他端に接続された接続状態と、前記対応する１つのスイッチ素子の前記一端が前記他端から遮断された遮断状態とに選択的に切り替えられるように構成されており、
   前記制御部は、前記充電回路が前記蓄電体へ前記充電電流を供給しているとき、
   前記それぞれのキャパシタ素子の前記両端の間の蓄電電圧を、前記それぞれのキャパシタ素子が充電されるにつれて上昇する基準電圧と比較し、
   前記それぞれのキャパシタ素子の前記蓄電電圧と前記基準電圧との差が所定の第１電圧差値以下である場合には、前記対応する１つのスイッチ素子を前記遮断状態にし、
   前記それぞれのキャパシタ素子の前記蓄電電圧と前記基準電圧との前記差が前記所定の第１電圧差値よりも大きい場合には、前記対応する１つのスイッチ素子を前記接続状態にし、その後、前記それぞれのキャパシタ素子の前記蓄電電圧と前記基準電圧との前記差が所定の第２電圧差値よりも小さくなると前記対応する１つのスイッチ素子を前記接続状態から前記遮断状態へ切り替える、
   ように構成されている、蓄電システム。
2. 前記所定の第１電圧差値は前記所定の第２電圧差値よりも大きい、請求項１に記載の蓄電システム。
3. 前記所定の第１電圧差値は前記基準電圧が上昇するに伴って小さくなる、請求項２に記載の蓄電システム。
4. 前記基準電圧は前記複数のキャパシタ素子の両端の間の蓄電電圧に応じて決まる、請求項１から３のいずれか一項に記載の蓄電システム。
5. 前記基準電圧は、前記複数のキャパシタ素子の前記両端の間の前記蓄電電圧うち最も低い値である、請求項４に記載の蓄電システム。
6. 前記基準電圧は、前記複数のキャパシタ素子の前記両端の間の前記蓄電電圧の平均値である、請求項４に記載の蓄電システム。
7. 前記制御部は、前記基準電圧が所定の第１上限電圧よりも高くなると、前記充電回路から前記蓄電体への前記充電電流の供給を停止させる、請求項１から６のいずれか一項に記載の蓄電システム。
8. 前記複数のキャパシタ素子の或るキャパシタ素子の両端のうちの一方は前記複数の抵抗のうちの或る抵抗の一端と接続されており、
   前記或るキャパシタ素子の前記両端のうちの他方は前記複数のスイッチ素子のうちの或るスイッチ素子の一端と接続されており、
   前記或る抵抗の他端は前記或るスイッチ素子の他端と接続されており、
   前記或るスイッチ素子は、前記或るスイッチ素子の前記一端が前記他端に接続された接続状態と、前記或るスイッチ素子の前記一端が前記他端から遮断された遮断状態とに選択的に切り替えられるように構成されており、
   前記制御部は、
   前記充電回路が前記蓄電体へ前記充電電流を供給しているとき、前記或るキャパシタ素子の前記両端の間の蓄電電圧が前記所定の第１上限電圧よりも高い所定の第２上限電圧に達すると、前記充電回路から前記蓄電体への前記充電電流の供給を停止させ、かつ、前記或るスイッチ素子を接続状態とし、
   その後、前記或るキャパシタ素子の前記蓄電電圧が前記所定の第１上限電圧よりも低くなると前記或るスイッチ素子を接続状態から遮断状態へと切り替え、かつ、前記充電回路から前記蓄電体への前記充電電流の供給を開始させる、
   ように構成されている、請求項７に記載の蓄電システム。
9. 前記複数のキャパシタ素子の或るキャパシタ素子の両端のうちの一方は前記複数の抵抗のうちの或る抵抗の一端と接続されており、
   前記或るキャパシタ素子の前記両端のうちの他方は前記複数のスイッチ素子のうちの或るスイッチ素子の一端と接続されており、
   前記或る抵抗の他端は前記或るスイッチ素子の他端と接続されており、
   前記或るスイッチ素子は、前記或るスイッチ素子の前記一端が前記他端に接続された接続状態と、前記或るスイッチ素子の前記一端が前記他端から遮断された遮断状態とに選択的に切り替えられるように構成されており、
   前記制御部は、
   前記充電回路が前記蓄電体へ前記充電電流を供給しているとき、前記或るキャパシタ素子の前記両端の間の蓄電電圧が前記所定の第１上限電圧よりも高い所定の第２上限電圧に達すると、前記充電回路から前記蓄電体への前記充電電流の供給を停止させ、かつ、前記或るスイッチ素子を前記接続状態とし、
   その後、前記或るキャパシタ素子の前記蓄電電圧が前記基準電圧よりも低くなると前記或るスイッチ素子を前記接続状態から前記遮断状態へと切り替え、かつ、前記充電回路から前記蓄電体への前記充電電流の供給を開始させる、
   ように構成されている、請求項７に記載の蓄電システム。