JP4827566B2 - Equal storage / discharge circuit - Google Patents
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Description
本発明は、直列接続された複数の蓄電手段の間で電荷エネルギを移送することにより蓄電手段間の蓄電電圧の偏差を抑制する均等蓄放電回路に関する。 The present invention relates to an equal storage / discharge circuit that suppresses a deviation in stored voltage between power storage means by transferring charge energy between a plurality of power storage means connected in series.
電気自動車,無停電電源,発電施設の貯蔵装置等における蓄電手段として、電気二重層キャパシタが有望視されている(特許文献1〜3)。一方、大容量の電気二重層キャパシタは、高電圧に蓄電するのが困難である。このため、大容量の電気二重層キャパシタを高電圧で用いるには、複数の電気二重層キャパシタを直列接続する必要がある。 An electric double layer capacitor is considered promising as a power storage means in an electric vehicle, an uninterruptible power supply, a storage device of a power generation facility, etc. (Patent Documents 1 to 3). On the other hand, a large-capacity electric double layer capacitor is difficult to store at a high voltage. For this reason, in order to use a large-capacity electric double layer capacitor at a high voltage, it is necessary to connect a plurality of electric double layer capacitors in series.
直列接続された電気二重層キャパシタに対して蓄電すると、各々の電気二重層キャパシタは、同じ電荷で蓄電される。一方、各々の電気二重層キャパシタの容量には偏差がある。このため、直列接続された電気二重層キャパシタ間の蓄電電圧には偏差が生じる。このような、電気二重層キャパシタ間の蓄電電圧の偏差は、相対的に容量の小さな電気二重層キャパシタを耐圧以上で蓄電してしまうこともあり、電気二重層キャパシタの劣化や故障の原因になる。このため、前述した特許文献1〜3では、キャパシタ間の蓄電電圧の偏差が抑制されるようキャパシタ間で電荷エネルギを移送する構成が提案されている。 When electricity is stored in the electric double layer capacitors connected in series, each electric double layer capacitor is charged with the same charge. On the other hand, there is a deviation in the capacitance of each electric double layer capacitor. For this reason, a deviation occurs in the stored voltage between the electric double layer capacitors connected in series. Such a deviation in the storage voltage between the electric double layer capacitors may cause the electric double layer capacitor having a relatively small capacity to be stored at a voltage higher than the withstand voltage, causing deterioration or failure of the electric double layer capacitor. . For this reason, in Patent Documents 1 to 3 described above, a configuration is proposed in which charge energy is transferred between capacitors so as to suppress a deviation in stored voltage between capacitors.
特許文献1に記載された構成では、(オン/オフがスイッチング制御された)切替スイッチがオンしたときに各キャパシタが巻線に並列接続されることにより、キャパシタ間で電荷エネルギが移送され、キャパシタ間の蓄電電圧の偏差が抑制される(これを「平均化処理」と呼ぶ)。しかしながら、特許文献1に記載された構成は、特許文献2にも指摘されているように、電荷エネルギの移送が、切替スイッチがオンしている期間に限られているため、平均化処理に長時間を要してしまうという課題がある。 In the configuration described in Patent Document 1, each capacitor is connected in parallel to the winding when a changeover switch (on / off switching controlled) is turned on, so that charge energy is transferred between the capacitors. The deviation of the stored voltage is suppressed (this is referred to as “averaging process”). However, the configuration described in Patent Document 1, as pointed out in Patent Document 2, is limited to the averaging process because the transfer of charge energy is limited to the period during which the changeover switch is on. There is a problem that it takes time.
このような課題に対して、特許文献2では、2つの切替スイッチが交互にオン(プッシュプル駆動)して各キャパシタが2つの巻線に交互に並列接続されることにより、より急速に平均化処理を行う構成が提案されている。しかしながら、特許文献2で提案された構成は、1つのキャパシタに対して2つの巻線が必要になるため、その構成が大規模化してしまうという課題がある。 To deal with such a problem, Patent Document 2 averages more rapidly by alternately turning on (push-pull driving) two changeover switches and alternately connecting each capacitor in parallel with two windings. A configuration for processing is proposed. However, since the configuration proposed in Patent Document 2 requires two windings for one capacitor, there is a problem that the configuration becomes large.
上述のような平均化処理の長時間化及び構成の大規模化に係る課題を解決するために、特許文献3に記載されているように、隣り合うキャパシタ同士で巻線を共有する構成としても良い。しかしながら、特許文献3に記載された構成には、以下のように改善の余地がある。 In order to solve the problem related to the long time of the averaging process and the large scale of the configuration as described above, as described in Patent Document 3, the winding may be shared between adjacent capacitors. good. However, the configuration described in Patent Document 3 has room for improvement as follows.
すなわち、特許文献3に記載された構成は、2つのキャパシタ毎に設けられた2つの巻線に3つの端子を設ける必要がある(キャパシタの数がN(偶数)のときに端子の数は1.5Nとなる)が、一般的に電気回路は(均等蓄放電回路に限らず)、端子の数に応じた数の配線がなされる。このため、端子数が多いと(上述のような配線等により)直列接続されるキャパシタの数やその設置スペースを制限してしまう。したがって、均等蓄放電回路の構成を簡素化するためには、端子の数は少ないほど望ましい。本発明の目的は、キャパシタ間における蓄電電圧の平均化処理を急速に行うことができ、かつ、構成が簡素化された均等蓄放電回路を実現することにある。 That is, in the configuration described in Patent Document 3, it is necessary to provide three terminals in two windings provided for each of two capacitors (the number of terminals is 1 when the number of capacitors is N (even number)). However, in general, an electric circuit (not limited to a uniform storage / discharge circuit) has a number of wires corresponding to the number of terminals. For this reason, when the number of terminals is large, the number of capacitors connected in series and the installation space thereof are limited. Therefore, in order to simplify the configuration of the uniform storage / discharge circuit, the smaller the number of terminals, the better. An object of the present invention is to realize an equal storage / discharge circuit that can rapidly perform the process of averaging stored voltage between capacitors and that has a simplified configuration.
本発明は、直列接続されたN個(Nは3以上の奇数)の蓄電手段の間で電荷エネルギを移送することにより前記蓄電手段間の蓄電電圧の偏差を抑制する均等蓄放電回路であって、直列接続されたN個の巻線と、共通端子とこの共通端子に対して選択的に接続される第1及び第2の切替端子とを含み、前記共通端子が直列接続された蓄電手段群の両端部と蓄電手段間の共通接続部とに接続されたN+1個の切替スイッチと、各共通端子及び各第1の切替端子を介して1番目からN番目の蓄電手段を1番目からN番目の巻線に並列接続する第1の蓄放電路と、各共通端子及び各第2の切替端子を介して1番目からN番目の蓄電手段をN番目から1番目の巻線に並列接続する第2の蓄放電路と、を含む蓄放電路と、を備えることを特徴とする。 The present invention is an equal storage / discharge circuit that suppresses a deviation in stored voltage between the storage means by transferring charge energy between N storage power means (N is an odd number of 3 or more) connected in series. A power storage unit group including N windings connected in series, a common terminal and first and second switching terminals selectively connected to the common terminal, the common terminals being connected in series N + 1 changeover switches connected to both ends of the power storage unit and the common connection part between the storage means, and the first to Nth storage means from the first to the Nth through each common terminal and each first changeover terminal A first storage / discharge path connected in parallel to the first winding, and a first to Nth power storage means connected in parallel to the Nth to first winding via each common terminal and each second switching terminal. And a storage / discharge path including two storage / discharge paths.
他の本発明は、直列接続されたN個(Nは4以上の偶数)の蓄電手段の間で電荷エネルギを移送することにより前記蓄電手段間の蓄電電圧の偏差を抑制する均等蓄放電回路であって、直列接続されたN個の巻線と、前記蓄電手段群の共通接続部のうちの中点と巻線群の共通接続部のうちの中点とに接続された共通路と、共通端子とこの共通端子に対して選択的に接続される第1及び第2の切替端子とを含み、前記共通端子が直列接続された蓄電手段群の両端部と前記蓄電手段間の共通接続部のうちの1番目からM−1番目(MはN/2)及びM+1番目からN−1番目とに接続されたN個の切替スイッチと、各共通端子及び各第1の切替端子を介して1番目からN番目の蓄電手段を1番目からN番目の巻線に並列接続する第1の蓄放電路と、各共通端子及び各第2の切替端子を介して1番目からN番目の蓄電手段をN番目から1番目の巻線に並列接続する第2の蓄放電路と、を含む蓄放電路と、を備えることを特徴とする。 Another aspect of the present invention is an equal storage / discharge circuit that suppresses a deviation in the storage voltage between the power storage means by transferring charge energy between N power storage means (N is an even number of 4 or more) connected in series. A common path connected to the N windings connected in series and the midpoint of the common connection portion of the power storage means group and the midpoint of the common connection portion of the winding group; A first connection terminal and a second switching terminal selectively connected to the common terminal, and a common connection portion between the both ends of the power storage means group in which the common terminals are connected in series and the power storage means. N switches connected from the first to M−1th (M is N / 2) and M + 1th to N−1th, and 1 through each common terminal and each first switching terminal. A first storage / discharge path connecting the Nth to Nth power storage means in parallel with the first to Nth windings; A storage / discharge path including a second storage / discharge path that connects the first to Nth power storage means in parallel to the Nth to first windings via the common terminal and each second switching terminal. It is characterized by that.
また、本発明は、前記均等蓄放電回路が、前記直列接続された蓄電手段に他の均等蓄放電回路の蓄電手段から電荷エネルギを移送する第3の蓄放電路を有していることが望ましい。 In the present invention, it is preferable that the equal storage / discharge circuit has a third storage / discharge path for transferring charge energy from the power storage means of another equal storage / discharge circuit to the power storage means connected in series. .
本発明によれば、キャパシタ間における蓄電電圧の平均化処理を急速に行うことができ、かつ、構成が簡素化された均等蓄放電回路を実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the equalization process of the electrical storage voltage between capacitors can be performed rapidly, and the structure can simplify the equal storage / discharge circuit.
以下、本発明を実施するための第1から第3の形態について図面を用いて説明する。なお、本実施形態で説明する均等蓄放電回路は、蓄電手段として電気二重層キャパシタを用いているが、他の蓄電手段、例えば鉛蓄電池、リチウム二次電池、リチウムポリマ二次電池等であっても良いし、それらが混在する構成であっても良い。 Hereinafter, first to third embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The equal storage / discharge circuit described in the present embodiment uses an electric double layer capacitor as the power storage means, but is another power storage means such as a lead storage battery, a lithium secondary battery, a lithium polymer secondary battery, etc. Alternatively, a configuration in which they are mixed may be used.
「第1の実施形態」
まず、図1を用いて、第1の実施形態に係る均等蓄放電回路1aの構成及び動作を説明する。図1に示す均等蓄放電回路1aは、直列接続された3個の電気二重層キャパシタC1〜C3を有している。なお、直列接続される電気二重層キャパシタの数は、3つ以上の奇数であれば何個でも良い。
“First Embodiment”
First, the configuration and operation of the equal storage /
巻線L1〜L3は、略同じ巻数で巻かれ直列接続されている。この直列接続された巻線L1〜L3群の両端及び各々の共通接続部にはタップT1,T2,T3,T4が設けられている。巻線L1〜L3は、これらタップT1〜T4に接続される切替スイッチSW1〜SW4を介して電気二重層キャパシタC1〜C3に並列接続されることにより、電気二重層キャパシタC1〜C3間の電荷エネルギの移送に寄与する。なお、巻線L1〜L3の数は、前述した電気二重層キャパシタと同じ(すなわち、3以上の奇数)であれば良い。 The windings L1 to L3 are wound with substantially the same number of turns and connected in series. Taps T1, T2, T3, and T4 are provided at both ends of each of the series-connected windings L1 to L3 and each common connection portion. The windings L1 to L3 are connected in parallel to the electric double layer capacitors C1 to C3 via the changeover switches SW1 to SW4 connected to these taps T1 to T4, so that the charge energy between the electric double layer capacitors C1 to C3 is obtained. Contributes to the transfer of The number of windings L1 to L3 may be the same as that of the electric double layer capacitor described above (that is, an odd number of 3 or more).
切替スイッチSW1,SW2,SW3,SW4は、共通端子1C,2C,3C,4Cと、この共通端子に対していずれか一方が選択的に接続される第1の切替端子11,21,31,41と第2の切替端子12,22,32,42とを有している。これら切替スイッチSW1〜SW4の切替制御は、図示しない制御回路によって同期して行われる。また、共通端子1C,2C,3C,4Cは、前述の直列接続された電気二重層キャパシタC1〜C3群の両端部と電気二重層キャパシタC1〜C3間の共通接続部とに接続されている。
The change-over switches SW1, SW2, SW3, and SW4 are
また、各々の第1の切替端子11,21,31,41は、蓄放電路を介して、前述したタップT1,T2,T3,T4の順に接続される(第1の切替端子11,21,31,41とタップT1,T2,T3,T4とを接続する蓄放電路を「第1の蓄放電路」と呼ぶ)。この第1の蓄放電路により、各共通端子1C〜4C及び各第1の切替端子11〜41を介して、電気二重層キャパシタC1〜C3が巻線L1〜L3に並列接続される。
Each of the
さらに、各々の第2の切替端子12,22,32,42は、蓄放電路を介して、前述したタップT4,T3,T2,T1の順に接続される(第2の切替端子12,22,32,42とタップT4,T3,T2,T1とを接続する蓄放電路を「第2の蓄放電路」と呼ぶ)。この第2の蓄放電路により、各共通端子1C〜4C及び各第2の切替端子12〜42を介して、電気二重層キャパシタC1〜C3が巻線L3〜L1に並列接続される。以上の構成により、キャパシタ間における蓄電電圧の平均化処理を急速に行うことができ、かつ、構成が簡素化された均等蓄放電回路を実現することができる。
Furthermore, each 2nd switching terminal 12, 22, 32, 42 is connected in order of tap T4, T3, T2, T1 mentioned above via the storage / discharge path (2nd switching terminal 12, 22, 32 and 42 and the taps T4, T3, T2 and T1 are referred to as “second storage / discharge paths”. By this second storage / discharge path, the electric double layer capacitors C1 to C3 are connected in parallel to the windings L3 to L1 via the
次に、図1に示す均等蓄放電回路1aの動作について説明する。直列接続された電気二重層キャパシタC1〜C3の両端に直流電圧Vccが印加されると、各々のキャパシタはその容量に応じた電圧で蓄電される。前述したように、電気二重層キャパシタC1〜C3は、その容量に偏差を持っており、各々に蓄電される電圧にも偏差が生じる。本実施形態に係る均等蓄放電回路1aは、以下のように、これら蓄電電圧の偏差を抑制するよう動作する。
Next, the operation of the equal storage /
まず、切替スイッチSW1〜SW4の各々が、第1の切替端子11〜41に切り替わると、電気二重層キャパシタC1〜C3は、各共通端子1C〜4C及び各第1の切替端子11〜41を介して、巻線L1〜L3に並列接続される(また、各々のタップT1〜T4に印加される電圧は、T1>T2>T3>T4の順に降下する)。このとき電気二重層キャパシタC1〜C3の両端電圧により、各々の巻線L1〜L3が磁化され、巻線L1〜L3で発生した磁束が加算された磁束が発生する。このように発生した磁束は各々の巻線L1〜L3にその巻き数の比に応じた電圧を発生させる。
First, when each of the changeover switches SW1 to SW4 is switched to the first changeover terminals 11 to 41, the electric double layer capacitors C1 to C3 are connected via the
前述したように、巻線L1〜L3は同じ数で巻かれているため、(磁気的漏洩が無いとすると)巻線L1〜L3の各々には、同じ電圧(電気二重層キャパシタC1〜C3の各々の両端電圧が平均化された電圧)が発生する。このとき、巻線L1〜L3に発生した電圧と、電気二重層キャパシタC1〜C3の両端電圧と、の間に電位差があると電荷エネルギの移送が行われる。 As described above, since the windings L1 to L3 are wound in the same number, the same voltage (the electric double layer capacitors C1 to C3) is applied to each of the windings L1 to L3 (assuming there is no magnetic leakage). A voltage obtained by averaging the voltages at both ends is generated. At this time, if there is a potential difference between the voltage generated in the windings L1 to L3 and the voltage across the electric double layer capacitors C1 to C3, charge energy is transferred.
例えば、電圧の高い方の電気二重層キャパシタ(例えばC1)が放電し、これにより放電された電荷エネルギを、電圧の低い方の電気二重層キャパシタ(C2又はC3)が蓄電する。このような電荷エネルギの移送により、電気二重層キャパシタC1〜C3間の電圧の平均化処理が行われる。 For example, the electric double layer capacitor (for example, C1) having the higher voltage is discharged, and the electric energy stored by the electric double layer capacitor (C2 or C3) having the lower voltage is stored. By such charge energy transfer, the voltage averaging process between the electric double layer capacitors C1 to C3 is performed.
次に、切替スイッチSW1〜SW4の各々が、第1の切替端子12〜42に切り替わると、電気二重層キャパシタC1〜C3は、各共通端子1C〜4C及び各第2の切替端子12〜42を介して、巻線L3〜L1に並列接続される(また、各々のタップT1〜T4に印加される電圧は、T4>T3>T2>T1の順に降下する)。そして、前述したのと同様に、電気二重層キャパシタC1〜C3の両端電圧により、各々の巻線L1〜L3が磁化され、巻線L1〜L3で発生した磁束が加算された磁束が発生することにより、巻線L1〜L3の各々には、同じ電圧(電気二重層キャパシタC1〜C3の両端電圧が平均化された電圧)が発生する。そして、前述したのと同様に、電気二重層キャパシタC1〜C3間で電荷エネルギの移送が行われ、キャパシタ間の蓄電電圧の偏差が抑制される。
Next, when each of the changeover switches SW1 to SW4 is switched to the first changeover terminals 12 to 42, the electric double layer capacitors C1 to C3 are connected to the
このように、本実施形態に係る均等蓄放電回路1aは、切替スイッチSW1〜SW4が、各電気二重層キャパシタC1〜C3の接続先を、巻線L1〜L3の順と、巻線L3〜L1の順と、に交互に切替えて、電荷エネルギを移送させているため、電気二重層キャパシタC1〜C3間の平均化処理を急速に行うことができる。また、本実施形態に係る均等蓄放電回路1aは、巻線から取り出す端子の数が、電気二重層キャパシタの数プラス1個で構成できる(すなわち、キャパシタの数がNのときに端子の数はN+1となる)ため、その構成を簡素化させることができる。したがって、キャパシタ間における蓄電電圧の平均化処理を急速に行うことができ、かつ、構成が簡素化された均等蓄放電回路を実現することことができる。さらに、各々のタップには電圧が順々に降下されるよう印加されるため、巻線を1本の電線で構成することもできる(例えば、1本の電線を所定の巻き数毎にタップを取り出す構成にすることもできる)ため、均等蓄放電回路の製造コストを低減することもできる。
Thus, in the equal storage /
「第2の実施形態」
次に、図2を用いて、第2の実施形態に係る均等蓄放電回路1bの構成及び動作を説明する。なお、第1の実施形態と同一若しくは同様の構成には同一の符号を付すものとする。図2に示す均等蓄放電回路1bは、直列接続された4個の電気二重層キャパシタC1〜C4を有している。なお、直列接続される電気二重層キャパシタの数は、4以上の偶数個であれば何個でも良い。
“Second Embodiment”
Next, the configuration and operation of the equal storage /
巻線L1〜L4は、略同じ巻数で巻かれ直列接続されている。この直列接続された巻線L1〜L4群の両端及び各々の共通接続部にはタップT1,T2,T3,T4,T5が設けられている。なお、巻線L1〜L4の数は、前述した電気二重層キャパシタと同じ(すなわち、4以上の偶数個)であれば良い。 The windings L1 to L4 are wound with substantially the same number of turns and connected in series. Taps T1, T2, T3, T4, and T5 are provided at both ends of each of the series-connected windings L1 to L4 and each common connection portion. The number of windings L1 to L4 may be the same as that of the electric double layer capacitor described above (that is, an even number of 4 or more).
また、直列接続された電気二重層キャパシタC1〜C4の共通接続部のうちの中点と、直列接続された巻線L1〜L4群の共通接続部のうちの中点(タップT3)と、は後述する切替スイッチSW1〜SW4を介さずに接続されている(中点同士を接続する線路を「共通路」と呼ぶ)。 Further, the midpoint of the common connection portions of the electric double layer capacitors C1 to C4 connected in series and the midpoint (tap T3) of the common connection portions of the series connected windings L1 to L4 are: They are connected without going through change-over switches SW1 to SW4 (to be described later) (lines connecting the midpoints are referred to as “common paths”).
切替スイッチSW1,SW2,SW3,SW4は、共通端子1C,2C,3C,4Cと、この共通端子1C,2C,3C,4Cに対していずれか一方が選択的に接続される第1の切替端子11,21,31,41と第2の切替端子12,22,32,42と、を有し、その切替制御は、図示しない制御回路によって同期して行われる。また、共通端子1C,2C,3C,4Cは、直列接続された電気二重層キャパシタC1〜C4群の両端部と電気二重層キャパシタC1〜C4間の共通接続部のうちの(一方から数えて)1番目及び3番目に接続されている。
The changeover switches SW1, SW2, SW3, and SW4 are
また、各々の第1の切替端子11,21,31,41は、蓄放電路を介して、巻線L1〜L4に設けられたタップT1,T2及びT4,T5の順に接続される(第1の切替端子11〜41とタップT1,T2及びT4,T5とを接続する蓄放電路を「第1の蓄放電路」と呼ぶ)。この第1の蓄放電路により、各共通端子1C〜4C及び各第1の切替端子11〜41を介して、電気二重層キャパシタC1〜C4が巻線L1〜L4に並列接続される。
Each of the
さらに、各々の第2の切替端子12,22,32,42は、蓄放電路を介して、タップT5,T4及びT2,T1の順に接続される(第2の切替端子12〜42とタップT5,T4及びT2,T1とを接続する蓄放電路を「第2の蓄放電路」と呼ぶ)。この第2の蓄放電路により、各共通端子1C〜4C及び各第2の切替端子12〜42を介して、電気二重層キャパシタC1〜C4が巻線L4〜L1に並列接続される。以上の構成により、キャパシタ間における蓄電電圧の平均化処理を急速に行うことができ、かつ、構成が簡素化された均等蓄放電回路を実現することができる。
Furthermore, each 2nd switching terminal 12, 22, 32, 42 is connected in order of tap T5, T4 and T2, T1 via the storage / discharge path (the 2nd switching terminal 12-42 and tap T5). , T4 and T2, T1 are referred to as “second storage / discharge paths”). With this second storage / discharge path, the electric double layer capacitors C1 to C4 are connected in parallel to the windings L4 to L1 via the
次に、図2に示す均等蓄放電回路1bの動作について説明する。前述したように、直列接続された電気二重層キャパシタC1〜C4の両端に直流電圧Vccが印加されると、容量の偏差により各々に蓄電される電圧に偏差が生じる。
Next, the operation of the equal storage /
まず、切替スイッチSW1〜SW4の各々が、第1の切替端子11〜41に切り替わると、電気二重層キャパシタC1〜C4は、各共通端子1C〜4C及び各第1の切替端子11〜41を介して、巻線L1〜L4に並列接続される。そして、電気二重層キャパシタC1〜C4の両端電圧により、各々の巻線L1〜L4が磁化され、巻線L1〜L4で発生した磁束が加算された磁束が発生することにより、巻線L1〜L4の各々には、同じ電圧(電気二重層キャパシタC1〜C4の両端電圧が平均化された電圧)が発生する。そして、前述したのと同様に、電気二重層キャパシタC1〜C4間で電荷エネルギの移送が行われ、キャパシタ間の蓄電電圧の偏差が抑制される。
First, when each of the changeover switches SW1 to SW4 is switched to the first changeover terminals 11 to 41, the electric double layer capacitors C1 to C4 are connected via the
次に、切替スイッチSW1〜SW4の各々が、第2の切替端子12〜42に切り替わると、電気二重層キャパシタC1〜C4は、各共通端子1C〜4C及び各第2の切替端子12〜42を介して、巻線L4〜L1に並列接続される。そして、前述したのと同様に、電気二重層キャパシタC1〜C4の両端電圧により、各々の巻線L1〜L4が磁化され、巻線L1〜L4で発生した磁束が加算された磁束が発生することにより、巻線L1〜L4の各々には、同じ電圧(電気二重層キャパシタC1〜C4の両端電圧が平均化された電圧)が発生する。そして、前述したのと同様に、電気二重層キャパシタC1〜C4間で電荷エネルギの移送が行われ、キャパシタ間の蓄電電圧の偏差が抑制される。
Next, when each of the changeover switches SW1 to SW4 is switched to the second changeover terminals 12 to 42, the electric double layer capacitors C1 to C4 are connected to the
したがって、本実施形態に係る均等蓄放電回路は、電気二重層キャパシタC1〜C4間の平均化処理を急速に行うことができ、さらに、その構成を簡素化させることができる。また、本実施形態に係る均等蓄放電回路についても同様に、巻線を1本の電線で構成することもでき、均等蓄放電回路の製造コストを低減することもできる。 Therefore, the equal storage / discharge circuit according to the present embodiment can rapidly perform the averaging process between the electric double layer capacitors C1 to C4, and can further simplify the configuration. Similarly, in the equal storage / discharge circuit according to the present embodiment, the winding can be configured by a single electric wire, and the manufacturing cost of the equal storage / discharge circuit can be reduced.
「第3の実施形態」
次に、図3を用いて、第3の実施形態に係る均等蓄放電システムの構成及び動作を説明する。上述したように、第1及び第2の実施形態に係る均等蓄放電回路は、その構成を簡素化することができる。このため、例えば、電気自動車等では、電気二重層キャパシタが増設可能な設置スペースを確保できるようになる。
“Third Embodiment”
Next, the configuration and operation of the equal storage / discharge system according to the third embodiment will be described with reference to FIG. As described above, the equal storage / discharge circuit according to the first and second embodiments can simplify the configuration. For this reason, for example, in an electric vehicle or the like, an installation space in which an electric double layer capacitor can be added can be secured.
前述したように均等蓄放電回路には、電気二重層キャパシタの数と同じ数だけ巻線を設ける必要があるが、電気二重層キャパシタの増設に伴い均等蓄放電回路の巻線が増設されるのは経済的ではなく、巻線の増設といった改造を伴わないで電気二重層キャパシタの増設が容易に行われる構成が望ましい。 As described above, the equal storage / discharge circuit needs to have the same number of windings as the number of electric double layer capacitors. However, as the number of electric double layer capacitors increases, the windings of the equal storage / discharge circuit increase. It is not economical, and it is desirable that the electric double layer capacitor can be easily added without remodeling such as adding a winding.
一方、複数の均等蓄放電回路を設け、各々の電気二重層キャパシタ群を、単に直列接続した構成にしてしまうと、各々の電気二重層キャパシタ群の間で容量に偏差があるため蓄電電圧にも偏差が発生してしまう。そこで、本実施形態では、以下のように、複数の均等蓄放電回路の電気二重層キャパシタ群を直列接続した際に、電気二重層キャパシタ群の間の蓄電電圧の偏差を抑制する均等蓄放電システムを実現する。なお、第1及び第2の実施形態と同一若しくは同様の構成には同一の符号を付すものとする。 On the other hand, if a plurality of equal storage / discharge circuits are provided and each electric double layer capacitor group is simply connected in series, there is a deviation in capacity between each electric double layer capacitor group, so that the storage voltage is also reduced. Deviation occurs. Therefore, in the present embodiment, when the electric double layer capacitor groups of a plurality of equal storage and discharge circuits are connected in series as described below, the equal storage and discharge system that suppresses the deviation of the storage voltage between the electric double layer capacitor groups is as follows. Is realized. In addition, the same code | symbol shall be attached | subjected to the same or similar structure as 1st and 2nd embodiment.
図3に示す均等蓄放電システムは、均等蓄放電回路1c及び2cを有している。図3に示す均等蓄放電回路1c及び2cの各々は、前述した均等蓄放電回路1bのキャパシタ数を6個にしたのと同様な構成をしており、第3の蓄放電路を介して、各々の電気二重層キャパシタ群同士の電荷エネルギの移送を行う。
The equal storage / discharge system shown in FIG. 3 includes equal storage /
均等蓄放電回路1cの巻線L1C〜L15には、切替スイッチSW1C〜SW15を介して、電気二重層キャパシタC0〜C15が並列接続されるよう構成されている。同様に、均等蓄放電回路2cの巻線L2C〜L25には、切替スイッチSW2C〜SW25を介して、電気二重層キャパシタC15〜C25が並列接続されるよう構成されている。したがって、均等蓄放電回路1c及び2cは、電気二重層キャパシタC15が各々の平均化処理に共通して使用されるよう接続されている。
Electric double layer capacitors C0 to C15 are connected in parallel to the windings L1C to L15 of the equal storage /
以下、動作について説明する。前述したように、直列接続された電気二重層キャパシタC0〜C25の両端に直流電圧Vccが印加されると、電気二重層キャパシタC0〜C15群及びC21〜C25群の各々に蓄電される電圧に偏差が生じる。 The operation will be described below. As described above, when a DC voltage Vcc is applied across the electric double layer capacitors C0 to C25 connected in series, the voltage stored in each of the electric double layer capacitors C0 to C15 and C21 to C25 is deviated. Occurs.
まず、均等蓄放電回路1cにおいては、前述した均等蓄放電回路1bと同様に、切替スイッチSW1C〜SW15が同期してオン/オフが切替えられることにより、電気二重層キャパシタC0〜C15間の蓄電電圧の偏差が抑制される。一方、均等蓄放電回路2cにおいても同様に、切替スイッチSW2C〜SW25が同期してオン/オフが切替えられることにより、電気二重層キャパシタC15〜C25間の蓄電電圧の偏差が抑制される。したがって、全ての電気二重層キャパシタC0〜C25間の蓄電電圧の偏差が抑制され、キャパシタ群同士の蓄電電圧の偏差も抑制される。
First, in the equal storage /
また、均等蓄放電回路を、さらに増設する際には、均等蓄放電回路1cに接続された電気二重層キャパシタC0の代わりに、他の(増設する)均等蓄放電回路に接続された電気二重層キャパシタを(前述した電気二重層キャパシタC15と同様に)、接続すれば良い。このような構成にすることにより、巻線の増設といった改造を伴わないで電気二重層キャパシタの増設を容易に行うことができる均等蓄放電システムを実現することができる。
Further, when further adding the equal storage / discharge circuit, instead of the electric double layer capacitor C0 connected to the equal storage /
なお、各々の均等蓄放電回路内におけるスイッチ群は同期してオン/オフが制御される必要があるが、均等蓄放電回路間(1cと2c)のスイッチ群同士が同期する必要は無い。なお、本実施形態では、(共有するキャパシタも含めて)偶数個の電気二重層キャパシタ群を有する均等蓄放電回路を直列接続する構成について説明したが、奇数個であっても同様に行えることは言うまでも無い。 In addition, although the switch group in each equal storage / discharge circuit needs to be controlled on / off in synchronization, the switch groups between the equal storage / discharge circuits (1c and 2c) do not need to be synchronized. In addition, although this embodiment demonstrated the structure which connects the equal storage / discharge circuit which has an even number of electric double layer capacitor groups (including a shared capacitor) in series, even if it is an odd number, it can do similarly. Needless to say.
C1〜C3 電気二重層キャパシタ、L1〜L3 巻線、SW1〜SW4 切替スイッチ、T1〜T4 タップ。 C1-C3 electric double layer capacitor, L1-L3 winding, SW1-SW4 changeover switch, T1-T4 tap.
Claims (3)
直列接続されたN個の巻線と、
共通端子とこの共通端子に対して選択的に接続される第1及び第2の切替端子とを含み、前記共通端子が直列接続された蓄電手段群の両端部と蓄電手段間の共通接続部とに接続されたN+1個の切替スイッチと、
各共通端子及び各第1の切替端子を介して1番目からN番目の蓄電手段を1番目からN番目の巻線に並列接続する第1の蓄放電路と、各共通端子及び各第2の切替端子を介して1番目からN番目の蓄電手段をN番目から1番目の巻線に並列接続する第2の蓄放電路と、を含む蓄放電路と、
を備えることを特徴とする均等蓄放電回路。 An equal storage / discharge circuit that suppresses a deviation in the storage voltage between the storage means by transferring charge energy between N storage units (N is an odd number of 3 or more) connected in series,
N windings connected in series;
Including a common terminal and first and second switching terminals selectively connected to the common terminal, and a common connection portion between the both ends of the power storage means group in which the common terminals are connected in series and the power storage means N + 1 changeover switches connected to
A first storage / discharge path connecting the first to Nth power storage means in parallel to the first to Nth windings via each common terminal and each first switching terminal; and each common terminal and each second A storage / discharge path including a second storage / discharge path connecting the first to Nth power storage means in parallel to the Nth to first windings via the switching terminal;
An equal storage and discharge circuit comprising:
直列接続されたN個の巻線と、
前記蓄電手段群の共通接続部のうちの中点と巻線群の共通接続部のうちの中点とに接続された共通路と、
共通端子とこの共通端子に対して選択的に接続される第1及び第2の切替端子とを含み、前記共通端子が直列接続された蓄電手段群の両端部と前記蓄電手段間の共通接続部のうちの1番目からM−1番目(MはN/2)及びM+1番目からN−1番目とに接続されたN個の切替スイッチと、
各共通端子及び各第1の切替端子を介して1番目からN番目の蓄電手段を1番目からN番目の巻線に並列接続する第1の蓄放電路と、各共通端子及び各第2の切替端子を介して1番目からN番目の蓄電手段をN番目から1番目の巻線に並列接続する第2の蓄放電路と、を含む蓄放電路と、
を備えることを特徴とする均等蓄放電回路。 An equal storage and discharge circuit that suppresses a deviation in the storage voltage between the storage means by transferring charge energy between N storage units (N is an even number of 4 or more) connected in series,
N windings connected in series;
A common path connected to a midpoint of the common connection of the power storage means group and a midpoint of the common connection of the winding group;
A common connection portion between the power storage means and both ends of the power storage means group including the common terminal and first and second switching terminals selectively connected to the common terminal, the common terminals being connected in series N switches connected from the first to the M−1th (M is N / 2) and from the M + 1th to the N−1th,
A first storage / discharge path connecting the first to Nth power storage means in parallel to the first to Nth windings via each common terminal and each first switching terminal; and each common terminal and each second A storage / discharge path including a second storage / discharge path connecting the first to Nth power storage means in parallel to the Nth to first windings via the switching terminal;
An equal storage and discharge circuit comprising:
前記均等蓄放電回路は、
前記直列接続された蓄電手段に他の均等蓄放電回路の蓄電手段から電荷エネルギを移送する第3の蓄放電路を有していることを特徴とする均等蓄放電システム。 An equal storage and discharge system comprising a plurality of equal storage and discharge circuits according to claim 1 or 2,
The equal storage and discharge circuit is:
The equal storage / discharge system characterized by having a third storage / discharge path for transferring charge energy from the storage means of another equal storage / discharge circuit to the storage means connected in series.
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