WO2012001811A1 - 薄膜キャパシタ放電装置 - Google Patents

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清水　幹治
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日本シリコン・エレクトロニクス・テクノロジー株式会社
株式会社圓蔵プランニング
高梨 一彦
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H—ELECTRICITY
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    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/322—Means for rapidly discharging a capacitor of the converter for protecting electrical components or for preventing electrical shock

Definitions

  • the present invention relates to a thin film capacitor discharge device.
  • a thin film capacitor uses electric energy accumulated in a current collector formed at an interface between an electrode material and a dielectric, and is a large capacity capacitor that can instantaneously charge and discharge an electric capacity of several thousand farads. It can be used in a wide range of applications, from small-capacity products for memory backup, to medium-capacity products for power assist of electric vehicles, and large-capacity products for replacing storage batteries for power storage such as power supply for electric vehicles.
  • the withstand voltage of a unit capacitor (also referred to as a cell) of such a thin film capacitor is determined by the withstand voltage of a dielectric that is a constituent element thereof, that is, an insulator that separates electrons and holes, and material, thin film thickness, uniformity, etc.
  • a dielectric that is a constituent element thereof, that is, an insulator that separates electrons and holes, and material, thin film thickness, uniformity, etc.
  • a barium titanate dielectric it is about 200V.
  • a thin film capacitor may be damaged when a voltage higher than the withstand voltage of the dielectric is applied, a plurality of unit capacitors are used in series in applications requiring a high voltage.
  • An object of the present invention is to provide a thin film capacitor discharge device that can be performed with an inexpensive configuration when performing smooth conversion of an inverter until the amount of stored electricity becomes zero when the thin film capacitor is discharged.
  • a thin film capacitor discharge device for discharging a thin film capacitor used in a DC circuit, receiving a direct current while the voltage drops from the thin film capacitor, temporarily storing electric charge, and having a base voltage in a DC / DC inverter.
  • a thin film capacitor discharge device having a discharge effect until the amount of stored electricity in the thin film capacitor is completely eliminated by a hybrid system that supplies a direct current.
  • FIG. 1 is a circuit in which the thin film capacitor 2 and the DC / DC inverter 4 are directly connected as described above, and in a situation where conversion is not performed at a current equal to or less than the threshold value of the inverter, and thus it cannot be effectively discharged. there were.
  • symbol SW1 is an operation switch.
  • FIG. 2 is a circuit diagram 1 showing an outline of the thin film capacitor discharge device according to the present embodiment.
  • an auxiliary capacitor 3 is attached, and inverter conversion is performed until the amount of charge in the thin film capacitor 2 becomes zero. Is to do.
  • reference numeral 4 is a DC / DC inverter
  • SW1 is an operation switch.
  • FIG. 3 compares the inverter conversion state without the auxiliary capacitor 3 and the inverter conversion state of this embodiment with the auxiliary capacitor 3 attached.

Abstract

　この発明は、薄膜キャパシタの放電時の安定定電圧出力を安価な構成で行うことが可能な薄膜キャパシタ放電装置を提供する。　この薄膜キャパシタ放電装置は、直流回路に用いられる薄膜キャパシタの放電を行うものであって、薄膜キャパシタより電圧下降しながらの直流電流を受けて一時的に電荷を蓄積しＤＣ／ＤＣインバータにベース電圧のある状態で直流電流を供給するハイブリッド式で薄膜キャパシタ蓄電量が完全になくなるまで放電効果を有することを特徴とする。

Description

薄膜キャパシタ放電装置
　本発明は、薄膜キャパシタ放電装置に関する。
　薄膜キャパシタは、電極材と誘電体との界面に形成される集電体に蓄積される電気エネルギーを利用するもので、数千ファラッドオーダの電気容量を瞬時に充放電できる大容量コンデンサである。
　用途としては、メモリバックアップ用の小容量品から、電気自動車のパワーアシスト用としての中容量品、そして電気自動車のパワー供給などの電力貯蔵用蓄電池代替としての大容量品まで幅広く利用可能である。
　このような薄膜キャパシタの単位キャパシタ（セルともいう）の耐電圧は、その構成要素である誘電体、すなわち電子とホールを分離する絶縁体の耐電圧で決まり、材質、薄膜厚さ、均一度等に依存し、例えば、チタン酸バリウム系誘電体の場合約２００Ｖである。
　なお、薄膜キャパシタは、誘電体の耐電圧以上の電圧を印加すると破損する虞があるため、高電圧を要求される用途においては、複数個の単位キャパシタを直列接続して用いる。
　前出のように単体あるいは複合して蓄電された電荷を放電する場合、高速で放電するのでそのまま放電すれば図３のＡ薄型キャパシタ出力で示す下降形に放電を行う。
　これを平坦な出力とするためにインバータを用いるがキャパシタ出力が閾値より低下すれば変換を行えなくなる。
　そのため閾値をあげるために少なくとも閾値と同等以上の容量を擁するキャパシタをハイブリッド的に付設して平滑化を行うことにより蓄電キャパシタの蓄電量が０になるまで放電を可能とする。
　一般ではキャパシタの充放電に関する技術としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。
特開２００４－２１５３３２号公報
　薄膜キャパシタの放電を行う際、図１に示すように薄膜キャパシタとインバータとを直接接続すると、インバータの閾値以下の電流では変換が行われなく、無効に放電してしまう状況にあった。
　本発明は、薄膜キャパシタの放電時に蓄電量が０となるまでインバータの平滑変換を有効に行うに際し、安価な構成で行うことが可能な薄膜キャパシタ放電装置を提供することを目的とする。
　上記の課題を解決するため請求項１に係る発明では、
　直流回路に用いられる薄膜キャパシタの放電を行う薄膜キャパシタ放電装置であって、薄膜キャパシタより電圧下降しながらの直流電流を受けて一時的に電荷を蓄積しＤＣ／ＤＣインバータにベース電圧のある状態で直流電流を供給するハイブリッド式で薄膜キャパシタ蓄電量が完全になくなるまで放電効果を有する薄膜キャパシタ放電装置とした。
　薄膜キャパシタより電圧下降しながらの直流電流を受けて一時的に電荷を蓄積しＤＣ／ＤＣインバータにベース電圧のある状態で直流電流を供給するハイブリッド式であり、薄膜キャパシタ蓄電量が完全になくなるまで放電効果を有するので、直流回路に用いられる薄膜キャパシタの放電時の安定定電圧出力を安価な構成で長く行うことができる。
薄膜キャパシタ放電装置の補助キャパシタを付設しない状態の回路図である。 本実施例の薄膜キャパシタ放電装置の概略を示す回路図である。 補助キャパシタを付設しない場合と付設した場合のインバータ変換の状態を比較したグラフである。
　１　　　薄膜キャパシタ放電装置の回路図
　２　　　薄膜キャパシタ
　３　　　補助キャパシタ
　４　　　ＤＣ／ＤＣインバータ
　ＳＷ１　操作スイッチ
　以下、本発明に係る薄膜キャパシタ放電装置の好適な実施の形態について、以下に示す実施例により詳細に説明する。
　本発明の実施の形態を図２に基づいて説明する。
　図１は、前述のように、薄膜キャパシタ２とＤＣ／ＤＣインバータ４とを直接接続した回路であり、インバータの閾値以下の電流では変換が行われなく、効果的に放電することができない状況にあった。
　図中、符号ＳＷ１は操作スイッチである。
　図２は本実施例に係る薄膜キャパシタ放電装置の概略を示す回路図１であって、薄膜キャパシタ２の放電に際し、補助キャパシタ３を付設し、薄膜キャパシタ２の蓄電量が０になるまでインバータ変換を行うものである。
　図中、符号４はＤＣ／ＤＣインバータであり、ＳＷ１は操作スイッチである。
　図３は、前記補助キャパシタ３を付設しない場合のままのインバータ変換の状態と、補助キャパシタ３を付設した本実施例のインバータ変換の状態を比較したものである。
　これにより本実施例のように補助キャパシタ３を付設することで、付設しない場合に比べて一層長く薄膜キャパシタ蓄電量が完全になくなるまで安定定電圧出力による放電効果を有することが確認できた。
　これは、薄膜キャパシタ２より電圧下降しながらの直流電流を受けて一時的に電荷を蓄積しＤＣ／ＤＣインバータ４にベース電圧のある状態で直流電流を供給する薄膜キャパシタ蓄電量が完全になくなるまで放電効果を有するからである。
　この発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で種々設計変更しうる。

Claims (1)

  1. 　直流回路に用いられる薄膜キャパシタの放電を行う薄膜キャパシタ放電装置であって、
    　薄膜キャパシタより電圧下降しながらの直流電流を受けて一時的に電荷を蓄積しＤＣ／ＤＣインバータにベース電圧のある状態で直流電流を供給するハイブリッド式で薄膜キャパシタ蓄電量が完全になくなるまで放電効果を有することを特徴とする薄膜キャパシタ放電装置。
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