JP2000324710A - 直並列切り換え型キャパシタ蓄電装置 - Google Patents
直並列切り換え型キャパシタ蓄電装置Info
- Publication number
- JP2000324710A JP2000324710A JP11135069A JP13506999A JP2000324710A JP 2000324710 A JP2000324710 A JP 2000324710A JP 11135069 A JP11135069 A JP 11135069A JP 13506999 A JP13506999 A JP 13506999A JP 2000324710 A JP2000324710 A JP 2000324710A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- capacitor
- series
- switch
- parallel
- 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
Landscapes
- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な構成で横流を流れないようにし、損失
の軽減を図り、安全な動作を維持できるようにする。 【解決手段】 複数のキャパシタバンクＣ１、Ｃ２の直
並列接続を切り換え制御するように構成した直並列切り
換え型キャパシタ蓄電装置において、複数のキャパシタ
バンクＣ１、Ｃ２の直並列接続を切り換えるスイッチＳ
ｓ、Ｓ１ｐ、Ｓ２ｐと、キャパシタバンクＣ１、Ｃ２の
電圧を検出する電圧検出手段１と、電圧検出手段により
検出した電圧を判定しスイッチの制御を行う制御手段
２、３とを備え、制御手段３は、電圧に差があるキャパ
シタバンクＣ１、Ｃ２を直列接続から並列接続に切り換
えるとき、充電電圧の低い方のキャパシタバンクだけを
接続して充電を行い、電圧の差がなくなったことを条件
に残った方のキャパシタバンクを並列に接続するように
スイッチの制御を行う。
の軽減を図り、安全な動作を維持できるようにする。 【解決手段】 複数のキャパシタバンクＣ１、Ｃ２の直
並列接続を切り換え制御するように構成した直並列切り
換え型キャパシタ蓄電装置において、複数のキャパシタ
バンクＣ１、Ｃ２の直並列接続を切り換えるスイッチＳ
ｓ、Ｓ１ｐ、Ｓ２ｐと、キャパシタバンクＣ１、Ｃ２の
電圧を検出する電圧検出手段１と、電圧検出手段により
検出した電圧を判定しスイッチの制御を行う制御手段
２、３とを備え、制御手段３は、電圧に差があるキャパ
シタバンクＣ１、Ｃ２を直列接続から並列接続に切り換
えるとき、充電電圧の低い方のキャパシタバンクだけを
接続して充電を行い、電圧の差がなくなったことを条件
に残った方のキャパシタバンクを並列に接続するように
スイッチの制御を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数のキャパシタ
バンクの接続を切り換えスイッチで切り換え制御し、全
放電状態からの充電では直列に接続して充電を開始し、
出力端子電圧が満充電電圧に達すると並列に接続して各
キャパシタバンクが満充電電圧に達するまで充電する直
並列切り換え型キャパシタ蓄電装置に関する。
バンクの接続を切り換えスイッチで切り換え制御し、全
放電状態からの充電では直列に接続して充電を開始し、
出力端子電圧が満充電電圧に達すると並列に接続して各
キャパシタバンクが満充電電圧に達するまで充電する直
並列切り換え型キャパシタ蓄電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】多数の大容量キャパシタを直列及び並列
に接続したキャパシタ・バンクを使用する蓄電装置にお
いて、キャパシタ・バンクを直列に接続した状態で充電
を開始し、充電電圧が上昇したことによりキャパシタ・
バンクを並列接続に切り換えようとするとき、各バンク
の電圧の差があるとバンク間に横流（cross current)と
呼ばれる大電流が流れ、故障や損失の原因となる。
に接続したキャパシタ・バンクを使用する蓄電装置にお
いて、キャパシタ・バンクを直列に接続した状態で充電
を開始し、充電電圧が上昇したことによりキャパシタ・
バンクを並列接続に切り換えようとするとき、各バンク
の電圧の差があるとバンク間に横流（cross current)と
呼ばれる大電流が流れ、故障や損失の原因となる。
【０００３】図４はキャパシタ・バンクの直並列切り換
え回路の構成例を示す図であり、Ｃ１、Ｃ２はキャパシ
タ・バンク、Ｓ１、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂは切り換えスイッチ
を示す。図４に示すキャパシタ・バンクの直並列切り換
え回路（例えば米国特許第５，７３４，２０５号、特開
平８−１６８１８２号公報参照）では、満充電からま
ず、切り換えスイッチＳ１をオフ、切り換えスイッチＳ
２ａ、Ｓ２ｂをオンにすることにより、キャパシタ・バ
ンクＣ１、Ｃ２を並列に接続した状態で放電を開始す
る。そして放電に伴い出力端子間電圧が低下し、放電開
始時の１／２になったところで、切り換えスイッチＳ１
をオン、切り換えスイッチＳ２ａ、Ｓ２ｂをオフにす
る。この切り換え操作によりキャパシタ・バンクＣ１、
Ｃ２が直列接続になるので、出力端子間電圧は、再び放
電開始時の電圧まで上昇する。したがって、この後さら
に続けて出力端子間電圧が放電開始時の１／２に低下す
るまで放電することができる。その結果、初期電圧の１
００％〜５０％の電圧範囲で、各キャパシタバンクの全
蓄電量の電圧の１／４、蓄電電量量で１５／１６＝９４
％を利用することができる。
え回路の構成例を示す図であり、Ｃ１、Ｃ２はキャパシ
タ・バンク、Ｓ１、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂは切り換えスイッチ
を示す。図４に示すキャパシタ・バンクの直並列切り換
え回路（例えば米国特許第５，７３４，２０５号、特開
平８−１６８１８２号公報参照）では、満充電からま
ず、切り換えスイッチＳ１をオフ、切り換えスイッチＳ
２ａ、Ｓ２ｂをオンにすることにより、キャパシタ・バ
ンクＣ１、Ｃ２を並列に接続した状態で放電を開始す
る。そして放電に伴い出力端子間電圧が低下し、放電開
始時の１／２になったところで、切り換えスイッチＳ１
をオン、切り換えスイッチＳ２ａ、Ｓ２ｂをオフにす
る。この切り換え操作によりキャパシタ・バンクＣ１、
Ｃ２が直列接続になるので、出力端子間電圧は、再び放
電開始時の電圧まで上昇する。したがって、この後さら
に続けて出力端子間電圧が放電開始時の１／２に低下す
るまで放電することができる。その結果、初期電圧の１
００％〜５０％の電圧範囲で、各キャパシタバンクの全
蓄電量の電圧の１／４、蓄電電量量で１５／１６＝９４
％を利用することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記キャパシタ・バン
クの直並列切り換え回路では、全放電状態から充電を行
う場合、切り換えスイッチＳ１だけをオンにして充電を
開始し、キャパシタ・バンクＣ１、Ｃ２の合計電圧が所
定の満充電電圧に達したところで、切り換えスイッチＳ
１をオフにすると同時に、切り換えスイッチＳ２ａ、Ｓ
２ｂをオンにして、さらに充電を続ける。しかしその際
に、キャパシタ・バンクＣ１、Ｃ２の充電電圧が等しく
ないと、電圧の高い方から低い方に充電電流（横流）が
流れるという問題が生じる。キャパシタによる蓄電装置
では、高効率を得るため不要な抵抗成分をできるだけ除
いて製造するので、キャパシタ・バンクＣ１、Ｃ２の電
圧差が大きいと、上記横流の値が装置を破損する恐れが
生じる。
クの直並列切り換え回路では、全放電状態から充電を行
う場合、切り換えスイッチＳ１だけをオンにして充電を
開始し、キャパシタ・バンクＣ１、Ｃ２の合計電圧が所
定の満充電電圧に達したところで、切り換えスイッチＳ
１をオフにすると同時に、切り換えスイッチＳ２ａ、Ｓ
２ｂをオンにして、さらに充電を続ける。しかしその際
に、キャパシタ・バンクＣ１、Ｃ２の充電電圧が等しく
ないと、電圧の高い方から低い方に充電電流（横流）が
流れるという問題が生じる。キャパシタによる蓄電装置
では、高効率を得るため不要な抵抗成分をできるだけ除
いて製造するので、キャパシタ・バンクＣ１、Ｃ２の電
圧差が大きいと、上記横流の値が装置を破損する恐れが
生じる。
【０００５】かかる破損を防ぐには、切り換えスイッチ
Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ、あるいは途中の配線のいずれかに電流
を制限する機能を組み込むことが必要になる。その１つ
として、切り換えスイッチＳ２ａ、Ｓ２ｂにアナログ動
作が可能なパワースイッチ、例えばＭＯＳＦＥＴやＩＧ
ＢＴなどが用いられる。この場合には、スイッチに電流
制限機能を持たせ、設定値以上の大きな電流では、抵抗
が高くなって横流が流れないような制御を行うことがで
きる。また、短時間の過渡的な電流であれば、チヨーク
コイルを挿入して横流を阻止することも可能である。
Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ、あるいは途中の配線のいずれかに電流
を制限する機能を組み込むことが必要になる。その１つ
として、切り換えスイッチＳ２ａ、Ｓ２ｂにアナログ動
作が可能なパワースイッチ、例えばＭＯＳＦＥＴやＩＧ
ＢＴなどが用いられる。この場合には、スイッチに電流
制限機能を持たせ、設定値以上の大きな電流では、抵抗
が高くなって横流が流れないような制御を行うことがで
きる。また、短時間の過渡的な電流であれば、チヨーク
コイルを挿入して横流を阻止することも可能である。
【０００６】しかし、近年の技術進歩により、キャパシ
タの静電容量が巨大となり、蓄電量も増しつつあるた
め、スイッチに電流制限を行わせようとすると、その際
のエネルギー損失が無視できなくなり、また、チヨーク
コイルで電流を阻止しようとすると、巨大な鉄と銅の固
まりを据え付けるようなものとなってしまう。
タの静電容量が巨大となり、蓄電量も増しつつあるた
め、スイッチに電流制限を行わせようとすると、その際
のエネルギー損失が無視できなくなり、また、チヨーク
コイルで電流を阻止しようとすると、巨大な鉄と銅の固
まりを据え付けるようなものとなってしまう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するものであって、簡単な構成で横流を流れないよう
にし、損失の軽減を図り、安全な動作を維持できるよう
にするものである。
決するものであって、簡単な構成で横流を流れないよう
にし、損失の軽減を図り、安全な動作を維持できるよう
にするものである。
【０００８】そのために本発明は、複数のキャパシタバ
ンクの直並列接続を切り換え制御するように構成した直
並列切り換え型キャパシタ蓄電装置において、前記複数
のキャパシタバンクの直並列接続を切り換えるスイッチ
と、キャパシタバンクの電圧を検出する電圧検出手段
と、前記電圧検出手段により検出した電圧を判定し前記
スイッチの制御を行う制御手段とを備え、前記制御手段
は、電圧に差があるキャパシタバンクを直列接続から並
列接続に切り換えるとき、充電電圧の低い方のキャパシ
タバンクだけを接続して充電を行い、電圧の差がなくな
ったことを条件に残った方のキャパシタバンクを並列に
接続するように前記スイッチの制御を行うことを特徴と
し、前記キャパシタバンクを直列接続から並列接続に切
り換えるとき、前記電圧検出手段は、前記残った方のキ
ャパシタバンクの前記スイッチの開放電圧を検出し、前
記制御手段は、前記開放電圧がゼロ付近になったことを
条件に前記キャパシタバンクを並列に接続するように前
記スイッチの制御を行うことを特徴とするものである。
ンクの直並列接続を切り換え制御するように構成した直
並列切り換え型キャパシタ蓄電装置において、前記複数
のキャパシタバンクの直並列接続を切り換えるスイッチ
と、キャパシタバンクの電圧を検出する電圧検出手段
と、前記電圧検出手段により検出した電圧を判定し前記
スイッチの制御を行う制御手段とを備え、前記制御手段
は、電圧に差があるキャパシタバンクを直列接続から並
列接続に切り換えるとき、充電電圧の低い方のキャパシ
タバンクだけを接続して充電を行い、電圧の差がなくな
ったことを条件に残った方のキャパシタバンクを並列に
接続するように前記スイッチの制御を行うことを特徴と
し、前記キャパシタバンクを直列接続から並列接続に切
り換えるとき、前記電圧検出手段は、前記残った方のキ
ャパシタバンクの前記スイッチの開放電圧を検出し、前
記制御手段は、前記開放電圧がゼロ付近になったことを
条件に前記キャパシタバンクを並列に接続するように前
記スイッチの制御を行うことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る直並列切り
換え型キャパシタ蓄電装置の実施の形態を示す図であ
り、１は電圧検出回路、２は制御回路、４はＰＷＭイン
バータ、Ｃ１、Ｃ２はキャパシタバンク、Ｓｓ、Ｓ１
ｐ、Ｓ２ｐは切り換えスイッチを示す。
を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る直並列切り
換え型キャパシタ蓄電装置の実施の形態を示す図であ
り、１は電圧検出回路、２は制御回路、４はＰＷＭイン
バータ、Ｃ１、Ｃ２はキャパシタバンク、Ｓｓ、Ｓ１
ｐ、Ｓ２ｐは切り換えスイッチを示す。
【００１０】図１において、キャパシタバンクＣ１、Ｃ
２は、充電電源からの充電、負荷への放電を行う蓄電手
段として例えば電気二重層キャパシタのセルを１個乃至
複数個接続したバンクであり、切り換えスイッチＳｓ、
Ｓ１ｐ、Ｓ２ｐは、キャパシタバンクＣ１、Ｃ２の接続
を直並列切り換えるものである。電圧検出回路１は、キ
ャパシタバンクＣ１、Ｃ２を直並列接続した出力端子間
電圧を検出すると共に、各キャパシタバンクＣ１、Ｃ２
の充電電圧を検出するものであり、例えばととの間
で切り換えスイッチＳ１ｐに加わる電圧（スイッチ開放
電圧）Ｖs1p 、ととの間でキャパシタバンクＣ２の
電圧（充電レベル）Ｖc2、ととの間でキャパシタバ
ンクＣ１の電圧Ｖc1、ととの間で切り換えスイッチ
Ｓ２ｐに加わる電圧Ｖs2p 、ととの間で出力端子間
電圧Ｖｏを検出する。制御回路２は、電圧検出回路１に
より検出した出力端子間電圧Ｖｏと満充電電圧との比
較、キャパシタバンクＣ１、Ｃ２の各充電電圧Ｖc1、Ｖ
c2の比較判定を行い、切り換えスイッチＳｓ、Ｓ１ｐ、
Ｓ２ｐのオン／オフ制御を行うものであり、その際に充
電／放電モードと電圧比較判定回路２の判定結果に基づ
きキャパシタバンクＣ１、Ｃ２の間の充電レベルＶc1、
Ｖc2の不均一により横流が流れないようにオン／オフの
タイミングを制御する。
２は、充電電源からの充電、負荷への放電を行う蓄電手
段として例えば電気二重層キャパシタのセルを１個乃至
複数個接続したバンクであり、切り換えスイッチＳｓ、
Ｓ１ｐ、Ｓ２ｐは、キャパシタバンクＣ１、Ｃ２の接続
を直並列切り換えるものである。電圧検出回路１は、キ
ャパシタバンクＣ１、Ｃ２を直並列接続した出力端子間
電圧を検出すると共に、各キャパシタバンクＣ１、Ｃ２
の充電電圧を検出するものであり、例えばととの間
で切り換えスイッチＳ１ｐに加わる電圧（スイッチ開放
電圧）Ｖs1p 、ととの間でキャパシタバンクＣ２の
電圧（充電レベル）Ｖc2、ととの間でキャパシタバ
ンクＣ１の電圧Ｖc1、ととの間で切り換えスイッチ
Ｓ２ｐに加わる電圧Ｖs2p 、ととの間で出力端子間
電圧Ｖｏを検出する。制御回路２は、電圧検出回路１に
より検出した出力端子間電圧Ｖｏと満充電電圧との比
較、キャパシタバンクＣ１、Ｃ２の各充電電圧Ｖc1、Ｖ
c2の比較判定を行い、切り換えスイッチＳｓ、Ｓ１ｐ、
Ｓ２ｐのオン／オフ制御を行うものであり、その際に充
電／放電モードと電圧比較判定回路２の判定結果に基づ
きキャパシタバンクＣ１、Ｃ２の間の充電レベルＶc1、
Ｖc2の不均一により横流が流れないようにオン／オフの
タイミングを制御する。
【００１１】次に、上記直並列切り換え型キャパシタ蓄
電装置により行う直並列切り換え制御について具体的に
説明する。全放電状態から充電する場合には、図１
（Ｂ）に示すようにまず制御回路２により切り換えスイ
ッチＳｓだけをオンにしキャパシタバンクＣ１、Ｃ２を
直列に接続した状態で充電を開始する。電圧検出回路１
により出力端子間電圧Ｖｏを検出し、その出力端子間電
圧Ｖｏを基準値である満充電電圧Ｖｆと比較判定して、
出力端子間電圧Ｖｏが所定の満充電電圧Ｖｆに達したと
ころで、制御回路２によりキャパシタバンクＣ１、Ｃ２
の接続を直列から並列に切り換えるために切り換えスイ
ッチＳｓだけをオフにする。このとき制御回路２では、
電圧比較判定回路２によりキャパシタバンクＣ１、Ｃ２
の各充電電圧Ｖc1、Ｖc2の比較判定を行い、これらの電
圧差がゼロ付近であれば、図１（Ｄ）に示すように切り
換えスイッチＳ１ｐ、Ｓ２ｐをオンにしてキャパシタバ
ンクＣ１、Ｃ２を並列に接続した状態で充電を続けるよ
うにする。
電装置により行う直並列切り換え制御について具体的に
説明する。全放電状態から充電する場合には、図１
（Ｂ）に示すようにまず制御回路２により切り換えスイ
ッチＳｓだけをオンにしキャパシタバンクＣ１、Ｃ２を
直列に接続した状態で充電を開始する。電圧検出回路１
により出力端子間電圧Ｖｏを検出し、その出力端子間電
圧Ｖｏを基準値である満充電電圧Ｖｆと比較判定して、
出力端子間電圧Ｖｏが所定の満充電電圧Ｖｆに達したと
ころで、制御回路２によりキャパシタバンクＣ１、Ｃ２
の接続を直列から並列に切り換えるために切り換えスイ
ッチＳｓだけをオフにする。このとき制御回路２では、
電圧比較判定回路２によりキャパシタバンクＣ１、Ｃ２
の各充電電圧Ｖc1、Ｖc2の比較判定を行い、これらの電
圧差がゼロ付近であれば、図１（Ｄ）に示すように切り
換えスイッチＳ１ｐ、Ｓ２ｐをオンにしてキャパシタバ
ンクＣ１、Ｃ２を並列に接続した状態で充電を続けるよ
うにする。
【００１２】しかし、キャパシタバンクＣ１、Ｃ２を図
１（Ｂ）に示す直列に接続した状態から図１（Ｄ）に示
す並列に接続した状態に切り換える時、キャパシタバン
クＣ１、Ｃ２の各充電電圧Ｖc1、Ｖc2の比較判定で所定
値以上の電圧差がある（ゼロ付近でない）場合には、図
１（Ｃ）に示すように先に充電レベルの低い方のキャパ
シタバンクＣ１（又はＣ２）の切り換えスイッチＳ１ｐ
（又はＳ２ｐ）だけをオンにして充電を続ける。
１（Ｂ）に示す直列に接続した状態から図１（Ｄ）に示
す並列に接続した状態に切り換える時、キャパシタバン
クＣ１、Ｃ２の各充電電圧Ｖc1、Ｖc2の比較判定で所定
値以上の電圧差がある（ゼロ付近でない）場合には、図
１（Ｃ）に示すように先に充電レベルの低い方のキャパ
シタバンクＣ１（又はＣ２）の切り換えスイッチＳ１ｐ
（又はＳ２ｐ）だけをオンにして充電を続ける。
【００１３】この状態では、充電レベルが低い方のキャ
パシタバンクＣ１だけが充電されるので、キャパシタバ
ンクＣ１、Ｃ２間の電圧の差が減少し、そのまま充電を
続ければ電圧の差がゼロになった後に逆転する。この電
圧の差がゼロ付近になった状態を検出して、残った他方
の切り換えスイッチＳ２ｐ（又はＳ１ｐ）をオンにし、
図１（Ｄ）に示すようにキャパシタバンクＣ１、Ｃ２を
並列に接続した状態で充電を続けるようにする。
パシタバンクＣ１だけが充電されるので、キャパシタバ
ンクＣ１、Ｃ２間の電圧の差が減少し、そのまま充電を
続ければ電圧の差がゼロになった後に逆転する。この電
圧の差がゼロ付近になった状態を検出して、残った他方
の切り換えスイッチＳ２ｐ（又はＳ１ｐ）をオンにし、
図１（Ｄ）に示すようにキャパシタバンクＣ１、Ｃ２を
並列に接続した状態で充電を続けるようにする。
【００１４】図２は多段接続切り換え制御キャパシタ電
源装置による本発明の他の実施の形態を説明するための
図であり、ＣＡ１〜ＣＡ３、ＣＢ１〜ＣＢ３はキャパシ
タ、ＳＳ、ＳＡ１〜ＳＡ３、ＳＢ１〜ＳＢ３はスイッチ
を示す。上記実施の形態では、単純に１バンクの直並列
切り換えについて説明したが、複数のバンクを順次直並
列切り換え接続する場合にも同様に適用できる。その実
施の形態を示したのが図２である。
源装置による本発明の他の実施の形態を説明するための
図であり、ＣＡ１〜ＣＡ３、ＣＢ１〜ＣＢ３はキャパシ
タ、ＳＳ、ＳＡ１〜ＳＡ３、ＳＢ１〜ＳＢ３はスイッチ
を示す。上記実施の形態では、単純に１バンクの直並列
切り換えについて説明したが、複数のバンクを順次直並
列切り換え接続する場合にも同様に適用できる。その実
施の形態を示したのが図２である。
【００１５】図２において、キャパシタＣＡ１〜ＣＡ３
とＣＢ１〜ＣＢ３は、電気エネルギー貯蔵用として、例
えば電気二重層コンデンサのようなキャパシタ（単セ
ル）であり、それぞれ同数ずつ直列に接続した２組のキ
ャパシタ群Ａ、Ｂを構成するものである。なお、それぞ
れのキャパシタＣＡ１〜ＣＡ３、ＣＢ１〜ＣＢ３は、複
数個を直列あるいはそれをさらに並列に接続したバンク
であってもよい。スイッチＳＳは、２組のキャパシタ群
Ａ、Ｂを直列に接続する直列接続スイッチであり、スイ
ッチＳＡ１〜ＳＡ３は、一方のキャパシタ群Ａとスイッ
チＳＳとの直列接続点を他方のキャパシタ群Ｂの直列
接続他端及びそれぞれのキャパシタＣＢ１〜ＣＢ３の
直列接続点に接続する一方のスイッチ群、スイッチＳＢ
１〜ＳＢ３は、他方のキャパシタ群ＢとスイッチＳＳと
の直列接続点を一方のキャパシタ群Ａの直列接続他端
及びそれぞれのキャパシタの直列接続点に接続する他
方のスイッチ群である。そして、図２（Ａ）に示すよう
にスイッチＳＳのみをオンにすることにより、図２
（Ｄ）に示すようにキャパシタＣＡ１〜ＣＡ３、ＣＢ１
〜ＣＢ３を直列に接続し、図２（Ｂ）に示すようにスイ
ッチＳＳをオフにして一方のスイッチ群のスイッチＳＡ
３及びこれに対応する他方のスイッチ群のスイッチＳＢ
３をオンにすることにより、図２（Ｅ）に示すように一
方のキャパシタ群Ａの中央側接続キャパシタＣＡ３と他
方のキャパシタ群Ｂの中央側接続キャパシタＣＢ３とを
並列に接続する。同様に、図（Ｃ）に示すように一方の
スイッチ群のスイッチＳＡ２及びこれに対応する他方の
スイッチ群のスイッチＳＢ２をオンにし、他のスイッチ
は全てオフにすることにより、図２（Ｆ）に示すように
一方のキャパシタ群Ａの中央側接続キャパシタＣＡ３、
ＣＡ２の直列回路と他方のキャパシタ群Ｂの中央側接続
キャパシタＣＢ３、ＣＢ２の直列回路とを並列に接続す
る。さらに、一方のスイッチ群のスイッチＳＡ１及びこ
れに対応する他方のスイッチ群のスイッチＳＢ１をオン
にし、他のスイッチは全てオフにすることにより、図２
（Ｇ）に示すように一方のキャパシタ群Ａのキャパシタ
ＣＡ１〜ＣＡ３の直列回路と他方のキャパシタ群Ｂのキ
ャパシタＣＢ１〜ＣＢ３の直列回路とを並列に接続す
る。
とＣＢ１〜ＣＢ３は、電気エネルギー貯蔵用として、例
えば電気二重層コンデンサのようなキャパシタ（単セ
ル）であり、それぞれ同数ずつ直列に接続した２組のキ
ャパシタ群Ａ、Ｂを構成するものである。なお、それぞ
れのキャパシタＣＡ１〜ＣＡ３、ＣＢ１〜ＣＢ３は、複
数個を直列あるいはそれをさらに並列に接続したバンク
であってもよい。スイッチＳＳは、２組のキャパシタ群
Ａ、Ｂを直列に接続する直列接続スイッチであり、スイ
ッチＳＡ１〜ＳＡ３は、一方のキャパシタ群Ａとスイッ
チＳＳとの直列接続点を他方のキャパシタ群Ｂの直列
接続他端及びそれぞれのキャパシタＣＢ１〜ＣＢ３の
直列接続点に接続する一方のスイッチ群、スイッチＳＢ
１〜ＳＢ３は、他方のキャパシタ群ＢとスイッチＳＳと
の直列接続点を一方のキャパシタ群Ａの直列接続他端
及びそれぞれのキャパシタの直列接続点に接続する他
方のスイッチ群である。そして、図２（Ａ）に示すよう
にスイッチＳＳのみをオンにすることにより、図２
（Ｄ）に示すようにキャパシタＣＡ１〜ＣＡ３、ＣＢ１
〜ＣＢ３を直列に接続し、図２（Ｂ）に示すようにスイ
ッチＳＳをオフにして一方のスイッチ群のスイッチＳＡ
３及びこれに対応する他方のスイッチ群のスイッチＳＢ
３をオンにすることにより、図２（Ｅ）に示すように一
方のキャパシタ群Ａの中央側接続キャパシタＣＡ３と他
方のキャパシタ群Ｂの中央側接続キャパシタＣＢ３とを
並列に接続する。同様に、図（Ｃ）に示すように一方の
スイッチ群のスイッチＳＡ２及びこれに対応する他方の
スイッチ群のスイッチＳＢ２をオンにし、他のスイッチ
は全てオフにすることにより、図２（Ｆ）に示すように
一方のキャパシタ群Ａの中央側接続キャパシタＣＡ３、
ＣＡ２の直列回路と他方のキャパシタ群Ｂの中央側接続
キャパシタＣＢ３、ＣＢ２の直列回路とを並列に接続す
る。さらに、一方のスイッチ群のスイッチＳＡ１及びこ
れに対応する他方のスイッチ群のスイッチＳＢ１をオン
にし、他のスイッチは全てオフにすることにより、図２
（Ｇ）に示すように一方のキャパシタ群Ａのキャパシタ
ＣＡ１〜ＣＡ３の直列回路と他方のキャパシタ群Ｂのキ
ャパシタＣＢ１〜ＣＢ３の直列回路とを並列に接続す
る。
【００１６】上記のように一方のスイッチ群のいずれか
１つのスイッチＳＡ１〜ＳＡ３及びこれと反対側の他方
のスイッチ群のスイッチＳＢ１〜ＳＢ３又はスイッチＳ
Ｓのいずれかを選択的に接続して、図２（Ｄ）〜（Ｇ）
のように複数のキャパシタＣＡ１〜ＣＡ３、ＣＢ１〜Ｃ
Ｂ３の接続を切り換え制御するので、電圧を調整し充放
電に伴う電圧の変動を押さえることができる。例えば図
２（Ｄ）に示すようにキャパシタＣＡ１〜ＣＡ３、ＣＢ
１〜ＣＢ３を全て直列に接続して充電を開始するが、充
電側の端子電圧が所定値まで上昇すると、図２（Ｅ）に
示す接続に切り換えることにより、キャパシタＣＡ３、
ＣＢ３の電圧分低下させる。さらに充電により再び充電
側の端子電圧が所定値まで上昇すると、図２（Ｆ）、
（Ｇ）に示す接続に順次切り換えることにより、充電側
の端子電圧を所定値より上昇しないように押さえること
ができる。これら直列接続から並列接続に切り換え制御
する場合に、本発明では、並列接続するキャパシタのう
ち、電圧（充電レベル）の低い方のキャパシタを先に接
続して、充電を行い充電レベルが高い方に等しくなるの
を待って、残ったもう一方のキャパシタを並列に接続す
る。
１つのスイッチＳＡ１〜ＳＡ３及びこれと反対側の他方
のスイッチ群のスイッチＳＢ１〜ＳＢ３又はスイッチＳ
Ｓのいずれかを選択的に接続して、図２（Ｄ）〜（Ｇ）
のように複数のキャパシタＣＡ１〜ＣＡ３、ＣＢ１〜Ｃ
Ｂ３の接続を切り換え制御するので、電圧を調整し充放
電に伴う電圧の変動を押さえることができる。例えば図
２（Ｄ）に示すようにキャパシタＣＡ１〜ＣＡ３、ＣＢ
１〜ＣＢ３を全て直列に接続して充電を開始するが、充
電側の端子電圧が所定値まで上昇すると、図２（Ｅ）に
示す接続に切り換えることにより、キャパシタＣＡ３、
ＣＢ３の電圧分低下させる。さらに充電により再び充電
側の端子電圧が所定値まで上昇すると、図２（Ｆ）、
（Ｇ）に示す接続に順次切り換えることにより、充電側
の端子電圧を所定値より上昇しないように押さえること
ができる。これら直列接続から並列接続に切り換え制御
する場合に、本発明では、並列接続するキャパシタのう
ち、電圧（充電レベル）の低い方のキャパシタを先に接
続して、充電を行い充電レベルが高い方に等しくなるの
を待って、残ったもう一方のキャパシタを並列に接続す
る。
【００１７】また、図２（Ｇ）に示す接続状態から負荷
に給電を行うため放電を開始する場合には、出力電圧が
所定値まで低下すると、図２（Ｆ）に示す接続に切り換
えることにより出力電圧の低下を補い、さらに出力電圧
が所定値まで低下すると、図２（Ｅ）、（Ｄ）に示す接
続に切り換えることにより、出力電圧を所定値より低下
しないように押さえることができる。しかも、充放電の
際の全電流を負担するのは、キャパシタＣＡ１〜ＣＡ
３、ＣＢ１〜ＣＢ３を全て直列に接続するスイッチＳＳ
のみであり、その他のスイッチＳＡ１〜ＳＡ３、ＳＢ１
〜ＳＢ３は、全電流の１／２の電流容量ですむ。さら
に、いずれの段階でもキャパシタに直列に接続されるス
イッチは１個だけとなるので、スイッチに半導体を用い
たときに問題となるスイッチのオン電圧による損失も最
小限にできる。
に給電を行うため放電を開始する場合には、出力電圧が
所定値まで低下すると、図２（Ｆ）に示す接続に切り換
えることにより出力電圧の低下を補い、さらに出力電圧
が所定値まで低下すると、図２（Ｅ）、（Ｄ）に示す接
続に切り換えることにより、出力電圧を所定値より低下
しないように押さえることができる。しかも、充放電の
際の全電流を負担するのは、キャパシタＣＡ１〜ＣＡ
３、ＣＢ１〜ＣＢ３を全て直列に接続するスイッチＳＳ
のみであり、その他のスイッチＳＡ１〜ＳＡ３、ＳＢ１
〜ＳＢ３は、全電流の１／２の電流容量ですむ。さら
に、いずれの段階でもキャパシタに直列に接続されるス
イッチは１個だけとなるので、スイッチに半導体を用い
たときに問題となるスイッチのオン電圧による損失も最
小限にできる。
【００１８】図３は多段接続切り換え制御キャパシタ電
源装置のさらに他の実施の形態を示す図であり、ＣＭ、
ＣＡ１〜ＣＡｎ、ＣＢ１〜ＣＢｎはキャパシタ、ＳＡ、
ＳＢはスイッチ、ＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳＡ１〜ＳＳＡ
３、ＳＳＢ１〜ＳＳＢ３は制御整流素子、ＳＤ１、ＳＤ
２、ＳＤＡ１〜ＳＤＡ３、ＳＤＢ１〜ＳＤＢ３は整流素
子、Ａ１は制御回路、１は充電回路、２は出力制御回
路、３は負荷を示す。
源装置のさらに他の実施の形態を示す図であり、ＣＭ、
ＣＡ１〜ＣＡｎ、ＣＢ１〜ＣＢｎはキャパシタ、ＳＡ、
ＳＢはスイッチ、ＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳＡ１〜ＳＳＡ
３、ＳＳＢ１〜ＳＳＢ３は制御整流素子、ＳＤ１、ＳＤ
２、ＳＤＡ１〜ＳＤＡ３、ＳＤＢ１〜ＳＤＢ３は整流素
子、Ａ１は制御回路、１は充電回路、２は出力制御回
路、３は負荷を示す。
【００１９】図３（Ａ）において、キャパシタＣＭは、
負荷の定格電圧の範囲で充放電される出力用の主キャパ
シタバンクであり、キャパシタＣＡ１〜ＣＡｎ、ＣＢ１
〜ＣＢｎは、負荷電圧の許容変動幅の範囲で電圧調整用
に充放電される調整用キャパシタとして、キャパシタＣ
Ｍに直列に接続され、直並列接続の切り換えにより電圧
の調整を行うものである。スイッチＳＡ、ＳＢは、キャ
パシタＣＭに直列に接続したキャパシタＣＡ１〜ＣＡ
ｎ、ＣＢ１〜ＣＢｎを２組のキャパシタ群に分けて直並
列接続の切り換えを行うものであり、直列接続から並列
接続に切り換える場合に、電圧差があるとき、上記と同
様の制御を行う。
負荷の定格電圧の範囲で充放電される出力用の主キャパ
シタバンクであり、キャパシタＣＡ１〜ＣＡｎ、ＣＢ１
〜ＣＢｎは、負荷電圧の許容変動幅の範囲で電圧調整用
に充放電される調整用キャパシタとして、キャパシタＣ
Ｍに直列に接続され、直並列接続の切り換えにより電圧
の調整を行うものである。スイッチＳＡ、ＳＢは、キャ
パシタＣＭに直列に接続したキャパシタＣＡ１〜ＣＡ
ｎ、ＣＢ１〜ＣＢｎを２組のキャパシタ群に分けて直並
列接続の切り換えを行うものであり、直列接続から並列
接続に切り換える場合に、電圧差があるとき、上記と同
様の制御を行う。
【００２０】制御回路Ａ１は、キャパシタＣＭにおける
充放電状態（端子電圧）を検出し、その充放電状態に応
じてスイッチＳＡ、ＳＢを制御してキャパシタＣＡ１〜
ＣＡｎ、ＣＢ１〜ＣＢｎの直並列接続の切り換えを行う
制御手段である。スイッチＳＡ、ＳＢは、この制御回路
Ａ１によりキャパシタＣＡ１〜ＣＡｎ、ＣＢ１〜ＣＢｎ
が全て直列接続となる実線のポジションから一方のキャ
パシタ群ＡのキャパシタＣＡ１〜ＣＡｎの直列回路と他
方のキャパシタ群ＢのキャパシタＣＢ１〜ＣＢｎの直列
回路とが並列接続となる点線のポジションまで段階的に
切り換え制御される。
充放電状態（端子電圧）を検出し、その充放電状態に応
じてスイッチＳＡ、ＳＢを制御してキャパシタＣＡ１〜
ＣＡｎ、ＣＢ１〜ＣＢｎの直並列接続の切り換えを行う
制御手段である。スイッチＳＡ、ＳＢは、この制御回路
Ａ１によりキャパシタＣＡ１〜ＣＡｎ、ＣＢ１〜ＣＢｎ
が全て直列接続となる実線のポジションから一方のキャ
パシタ群ＡのキャパシタＣＡ１〜ＣＡｎの直列回路と他
方のキャパシタ群ＢのキャパシタＣＢ１〜ＣＢｎの直列
回路とが並列接続となる点線のポジションまで段階的に
切り換え制御される。
【００２１】充電回路１１は、電源よりキャパシタＣ
Ｍ、ＣＡ１〜ＣＡｎ、ＣＢ１〜ＣＢｎに定電流充電する
ものであり、キャパシタＣＭに直列に接続されたキャパ
シタＣＡ１〜ＣＡｎ、ＣＢ１〜ＣＢｎの直並列接続の切
り換えが段階的に制御され、最終的に一方のキャパシタ
群ＡのキャパシタＣＡ１〜ＣＡｎの直列回路と他方のキ
ャパシタ群ＢのキャパシタＣＢ１〜ＣＢｎの直列回路と
が並列に接続され定格電圧まで充電されて充電を終了す
る。出力制御回路１２は、例えば既に知られた電流ホン
プのようにキャパシタＣＭ、ＣＡ１〜ＣＡｎ、ＣＢ１〜
ＣＢｎから負荷１３に供給する電流を制御、調節した
り、負荷１３から逆に電流源（充電回路）としてキャパ
シタＣＭ、ＣＡ１〜ＣＡｎ、ＣＢ１〜ＣＢｎを充電す
る、つまり負荷１３が発電機となる回生制動の場合の切
り換えを行ったりするものである。したがって、出力制
御回路１２としては、電子スイッチや、降圧チョッパ、
昇圧チョッパ、その他のＤＣ／ＤＣコンバータが用いら
れるが、キャパシタＣＡ１〜ＣＡｎ、ＣＢ１〜ＣＢｎの
接続切り換えの制御により、負荷１３から見て調整の必
要のない範囲に電圧が安定化される場合には省くことも
でき、特に必要不可欠な構成要素というものではない。
勿論、キャパシタＣＡ１〜ＣＡｎ、ＣＢ１〜ＣＢｎの接
続切り換えの制御により、電圧変動範囲が小さくなれ
ば、これとコンバータを組み合わせることにより、コン
バータを高効率に設計でき、電圧安定性の高い電源を実
現することもできる。
Ｍ、ＣＡ１〜ＣＡｎ、ＣＢ１〜ＣＢｎに定電流充電する
ものであり、キャパシタＣＭに直列に接続されたキャパ
シタＣＡ１〜ＣＡｎ、ＣＢ１〜ＣＢｎの直並列接続の切
り換えが段階的に制御され、最終的に一方のキャパシタ
群ＡのキャパシタＣＡ１〜ＣＡｎの直列回路と他方のキ
ャパシタ群ＢのキャパシタＣＢ１〜ＣＢｎの直列回路と
が並列に接続され定格電圧まで充電されて充電を終了す
る。出力制御回路１２は、例えば既に知られた電流ホン
プのようにキャパシタＣＭ、ＣＡ１〜ＣＡｎ、ＣＢ１〜
ＣＢｎから負荷１３に供給する電流を制御、調節した
り、負荷１３から逆に電流源（充電回路）としてキャパ
シタＣＭ、ＣＡ１〜ＣＡｎ、ＣＢ１〜ＣＢｎを充電す
る、つまり負荷１３が発電機となる回生制動の場合の切
り換えを行ったりするものである。したがって、出力制
御回路１２としては、電子スイッチや、降圧チョッパ、
昇圧チョッパ、その他のＤＣ／ＤＣコンバータが用いら
れるが、キャパシタＣＡ１〜ＣＡｎ、ＣＢ１〜ＣＢｎの
接続切り換えの制御により、負荷１３から見て調整の必
要のない範囲に電圧が安定化される場合には省くことも
でき、特に必要不可欠な構成要素というものではない。
勿論、キャパシタＣＡ１〜ＣＡｎ、ＣＢ１〜ＣＢｎの接
続切り換えの制御により、電圧変動範囲が小さくなれ
ば、これとコンバータを組み合わせることにより、コン
バータを高効率に設計でき、電圧安定性の高い電源を実
現することもできる。
【００２２】また、切り換え回路を構成するスイッチＳ
Ａ、ＳＢに図３（Ｂ）に示すようにサイリスタなどの半
導体からなる単方向の制御整流素子ＳＳ１、ＳＳ２、Ｓ
ＳＡ１〜ＳＳＡ３、ＳＳＢ１〜ＳＳＢ３とダイオードか
らなる整流素子ＳＤ１、ＳＤ２、ＳＤＡ１〜ＳＤＡ３、
ＳＤＢ１〜ＳＤＢ３との逆並列回路を用いることができ
る。このうち、少なくとも一方のキャパシタ群Ａの直列
接続１端と他方のキャパシタ群Ｂの直列接続他端との間
を接続する回路は、制御整流素子ＳＳＡ１と整流素子Ｓ
ＤＡ１、及び他方のキャパシタ群Ｂの直列接続１端と一
方のキャパシタ群Ａの直列接続他端との間を接続する回
路は、制御整流素子ＳＳＢ１と整流素子ＳＤＢ１により
構成し、放電方向の整流素子ＳＤＡ１、ＳＤＢ１に逆方
向（充電方向）の制御整流素子ＳＳＡ１、ＳＳＢ１を並
列に接続する。これ以外の回路には、充電方向の制御整
流素子ＳＳ２、ＳＳＡ３、ＳＳＢ３と逆方向の制御整流
素子ＳＳ１、ＳＳＡ２、ＳＳＢ２とを直列に接続し、そ
れぞれに逆方向の整流素子ＳＤ２、ＳＤＡ３、ＳＤＢ
３、整流素子ＳＤ１、ＳＤＡ２、ＳＤＢ２を並列に接続
する。勿論、これらの回路としては、サイリスタ（制御
整流素子）を逆並列に接続した回路やトライアック（双
方向制御整流素子）を接続した回路であってもよい。こ
の場合には、電圧差があるとき、上記と同様の制御を行
ってもよいが、単方向の制御整流素を選択的にオン／オ
フ制御することにより横流を阻止できるので、同時に並
列接続に切り換える制御であってもよい。
Ａ、ＳＢに図３（Ｂ）に示すようにサイリスタなどの半
導体からなる単方向の制御整流素子ＳＳ１、ＳＳ２、Ｓ
ＳＡ１〜ＳＳＡ３、ＳＳＢ１〜ＳＳＢ３とダイオードか
らなる整流素子ＳＤ１、ＳＤ２、ＳＤＡ１〜ＳＤＡ３、
ＳＤＢ１〜ＳＤＢ３との逆並列回路を用いることができ
る。このうち、少なくとも一方のキャパシタ群Ａの直列
接続１端と他方のキャパシタ群Ｂの直列接続他端との間
を接続する回路は、制御整流素子ＳＳＡ１と整流素子Ｓ
ＤＡ１、及び他方のキャパシタ群Ｂの直列接続１端と一
方のキャパシタ群Ａの直列接続他端との間を接続する回
路は、制御整流素子ＳＳＢ１と整流素子ＳＤＢ１により
構成し、放電方向の整流素子ＳＤＡ１、ＳＤＢ１に逆方
向（充電方向）の制御整流素子ＳＳＡ１、ＳＳＢ１を並
列に接続する。これ以外の回路には、充電方向の制御整
流素子ＳＳ２、ＳＳＡ３、ＳＳＢ３と逆方向の制御整流
素子ＳＳ１、ＳＳＡ２、ＳＳＢ２とを直列に接続し、そ
れぞれに逆方向の整流素子ＳＤ２、ＳＤＡ３、ＳＤＢ
３、整流素子ＳＤ１、ＳＤＡ２、ＳＤＢ２を並列に接続
する。勿論、これらの回路としては、サイリスタ（制御
整流素子）を逆並列に接続した回路やトライアック（双
方向制御整流素子）を接続した回路であってもよい。こ
の場合には、電圧差があるとき、上記と同様の制御を行
ってもよいが、単方向の制御整流素を選択的にオン／オ
フ制御することにより横流を阻止できるので、同時に並
列接続に切り換える制御であってもよい。
【００２３】上記のようにサイリスタやトライアック、
ダイオードを組み合わせて切り換え回路を構成すること
により、突入電流に強く、長時間でのオンロス、ゲート
ロスを少なくすることができる。しかも、接続の切り換
え時に主極にキャパシタの電圧が逆バイアスとして加わ
るので、ターンオフの制御が特別に必要でなくなり、ゲ
ート制御回路を簡素化することができる。例えば図３
（Ｂ）の回路において、充電時には、制御整流素子ＳＳ
２のみをオンにし他の全てをオフにした状態からスター
トする。そして、充電が進むに従ってまず制御整流素子
ＳＳＡ３、ＳＳＢ３をオンにすることにより、制御整流
素子ＳＳ２が逆バイアスでオフになる。次に制御整流素
子ＳＳＡ１、ＳＳＢ１をオンにすることにより、制御整
流素子ＳＳＡ３、ＳＳＢ３が逆バイアスでオフになる。
放電時には、制御整流素子を全てオフにした状態から整
流素子ＳＤＡ１、ＳＤＢ１が導通して放電をスタート
し、制御整流素子ＳＳＡ２、ＳＳＢ２をオンにし、次に
制御整流素子ＳＳ１をオンにすることにより、キャパシ
タＣＡ１〜ＣＡｎ、ＣＢ１〜ＣＢｎを全て直列に接続す
るまで切り換え制御することができる。
ダイオードを組み合わせて切り換え回路を構成すること
により、突入電流に強く、長時間でのオンロス、ゲート
ロスを少なくすることができる。しかも、接続の切り換
え時に主極にキャパシタの電圧が逆バイアスとして加わ
るので、ターンオフの制御が特別に必要でなくなり、ゲ
ート制御回路を簡素化することができる。例えば図３
（Ｂ）の回路において、充電時には、制御整流素子ＳＳ
２のみをオンにし他の全てをオフにした状態からスター
トする。そして、充電が進むに従ってまず制御整流素子
ＳＳＡ３、ＳＳＢ３をオンにすることにより、制御整流
素子ＳＳ２が逆バイアスでオフになる。次に制御整流素
子ＳＳＡ１、ＳＳＢ１をオンにすることにより、制御整
流素子ＳＳＡ３、ＳＳＢ３が逆バイアスでオフになる。
放電時には、制御整流素子を全てオフにした状態から整
流素子ＳＤＡ１、ＳＤＢ１が導通して放電をスタート
し、制御整流素子ＳＳＡ２、ＳＳＢ２をオンにし、次に
制御整流素子ＳＳ１をオンにすることにより、キャパシ
タＣＡ１〜ＣＡｎ、ＣＢ１〜ＣＢｎを全て直列に接続す
るまで切り換え制御することができる。
【００２４】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上
記実施の形態では、充電を行いながらキャパシタバンク
を直列接続から並列接続に切り換える時、各キャパシタ
バンクの充電電圧を比較してその電圧差があれば電圧の
低い方の切り換えスイッチをオンにし、電圧差がゼロ付
近になるまで充電を続けるようにしたが、その際に、オ
ンにしないで残っている切り換えスイッチに加わる電圧
（図１のーのＶs1p 、ーＶs2p ）を検出し、そ
の電圧がゼロ付近になったときに切り換えスイッチをオ
ンにするように制御してもよい。このようにすることに
より、充電電圧の低い方のキャパシタバンクの切り換え
スイッチをオンにした後は、キャパシタバンク間の充電
電圧を比較することなく、オフのままに残っている切り
換えスイッチに加わる電圧を監視して電圧がゼロ付近に
なったときにオンにしていくようにすればよい。このと
き、オフ状態になったままの充電電圧の高い方のキャパ
シタバンクの切り換えスイッチに加わる電圧は、充電電
圧の低い方のキャパシタバンクの充電に伴って小さくな
り、そのままで充電を続ければゼロを通過して電圧の極
性が反転する。したがって、この電圧がゼロ付近になっ
た状態を検出してオンにすればよい。
れるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上
記実施の形態では、充電を行いながらキャパシタバンク
を直列接続から並列接続に切り換える時、各キャパシタ
バンクの充電電圧を比較してその電圧差があれば電圧の
低い方の切り換えスイッチをオンにし、電圧差がゼロ付
近になるまで充電を続けるようにしたが、その際に、オ
ンにしないで残っている切り換えスイッチに加わる電圧
（図１のーのＶs1p 、ーＶs2p ）を検出し、そ
の電圧がゼロ付近になったときに切り換えスイッチをオ
ンにするように制御してもよい。このようにすることに
より、充電電圧の低い方のキャパシタバンクの切り換え
スイッチをオンにした後は、キャパシタバンク間の充電
電圧を比較することなく、オフのままに残っている切り
換えスイッチに加わる電圧を監視して電圧がゼロ付近に
なったときにオンにしていくようにすればよい。このと
き、オフ状態になったままの充電電圧の高い方のキャパ
シタバンクの切り換えスイッチに加わる電圧は、充電電
圧の低い方のキャパシタバンクの充電に伴って小さくな
り、そのままで充電を続ければゼロを通過して電圧の極
性が反転する。したがって、この電圧がゼロ付近になっ
た状態を検出してオンにすればよい。
【００２５】また、切り換えスイッチは、ＩＧＢＴ、Ｆ
ＥＴ、トランジスタのようなアナログ動作が可能な素子
に限らず、サイリスタ、トライアック、ＧＴＯ、あるい
は機械的リレーのようなオン／オフ制御だけが可能な素
子が使用できることはいうまでもない。したがって、原
理的には、スイッチに加わる電圧がゼロになる瞬間を検
出してスイッチをオンにするのが本発明であるが、スイ
ッチ素子がサイリスタなどのようにオン電流を必要とす
る場合、ゼロでない一定の微小電圧を残した状態を検出
してスイッチ素子をオンさせるようにしてもよい。
ＥＴ、トランジスタのようなアナログ動作が可能な素子
に限らず、サイリスタ、トライアック、ＧＴＯ、あるい
は機械的リレーのようなオン／オフ制御だけが可能な素
子が使用できることはいうまでもない。したがって、原
理的には、スイッチに加わる電圧がゼロになる瞬間を検
出してスイッチをオンにするのが本発明であるが、スイ
ッチ素子がサイリスタなどのようにオン電流を必要とす
る場合、ゼロでない一定の微小電圧を残した状態を検出
してスイッチ素子をオンさせるようにしてもよい。
【００２６】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、複数のキャパシタバンクの直並列接続を切り
換え制御するように構成した直並列切り換え型キャパシ
タ蓄電装置において、複数のキャパシタバンクの直並列
接続を切り換えるスイッチと、キャパシタバンクの電圧
を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段により検出し
た電圧を判定しスイッチの制御を行う制御手段とを備
え、制御手段は、電圧に差があるキャパシタバンクを直
列接続から並列接続に切り換えるとき、充電電圧の低い
方のキャパシタバンクだけを接続して充電を行い、電圧
の差がなくなったことを条件に残った方のキャパシタバ
ンクを並列に接続するようにスイッチの制御を行うの
で、簡単な構成で複数のキャパシタバンクを直列に接続
した状態から並列に接続を切り換えるとき、それらのキ
ャパシタバンク間に充電レベルの差があっても横流が流
れるのを防ぐことができる。したがって、直並列切り換
え型キャパシタ蓄電装置の損失の軽減を図り、安全な動
作を維持できる。
によれば、複数のキャパシタバンクの直並列接続を切り
換え制御するように構成した直並列切り換え型キャパシ
タ蓄電装置において、複数のキャパシタバンクの直並列
接続を切り換えるスイッチと、キャパシタバンクの電圧
を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段により検出し
た電圧を判定しスイッチの制御を行う制御手段とを備
え、制御手段は、電圧に差があるキャパシタバンクを直
列接続から並列接続に切り換えるとき、充電電圧の低い
方のキャパシタバンクだけを接続して充電を行い、電圧
の差がなくなったことを条件に残った方のキャパシタバ
ンクを並列に接続するようにスイッチの制御を行うの
で、簡単な構成で複数のキャパシタバンクを直列に接続
した状態から並列に接続を切り換えるとき、それらのキ
ャパシタバンク間に充電レベルの差があっても横流が流
れるのを防ぐことができる。したがって、直並列切り換
え型キャパシタ蓄電装置の損失の軽減を図り、安全な動
作を維持できる。
【図１】 本発明に係る直並列切り換え型キャパシタ蓄
電装置の実施の形態を示す図である。
電装置の実施の形態を示す図である。
【図２】 多段接続切り換え制御キャパシタ電源装置に
よる本発明の他の実施の形態を説明するための図であ
る。
よる本発明の他の実施の形態を説明するための図であ
る。
【図３】 多段接続切り換え制御キャパシタ電源装置の
さらに他の実施の形態を示す図である。
さらに他の実施の形態を示す図である。
【図４】 キャパシタ・バンクの直並列切り換え回路の
構成例を示す図である。
構成例を示す図である。
１…電圧検出回路、２…電圧比較判定回路、３…スイッ
チ制御回路、４…ＰＷＭインバータ、Ｃ１、Ｃ２…キャ
パシタバンク、Ｓｓ、Ｓ１ｐ、Ｓ２ｐ…切り換えスイッ
チ
チ制御回路、４…ＰＷＭインバータ、Ｃ１、Ｃ２…キャ
パシタバンク、Ｓｓ、Ｓ１ｐ、Ｓ２ｐ…切り換えスイッ
チ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山岸 政章 神奈川県横浜市金沢区福浦１丁目１番１号 株式会社パワーシステム内 Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA05 CA14 CC02 5G065 DA04 HA17 JA05 LA01 NA01 5H730 AA14 AS17 BB01 DD05 FD01 FD21
Claims (2)
- 【請求項１】 複数のキャパシタバンクの直並列接続を
切り換え制御するように構成した直並列切り換え型キャ
パシタ蓄電装置において、前記複数のキャパシタバンク
の直並列接続を切り換えるスイッチと、キャパシタバン
クの電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段
により検出した電圧を判定し前記スイッチの制御を行う
制御手段とを備え、前記制御手段は、電圧に差があるキ
ャパシタバンクを直列接続から並列接続に切り換えると
き、充電電圧の低い方のキャパシタバンクだけを接続し
て充電を行い、電圧の差がなくなったことを条件に残っ
た方のキャパシタバンクを並列に接続するように前記ス
イッチの制御を行うことを特徴とする直並列切り換え型
キャパシタ蓄電装置。 - 【請求項２】 前記キャパシタバンクを直列接続から並
列接続に切り換えるとき、前記電圧検出手段は、前記残
った方のキャパシタバンクの前記スイッチの開放電圧を
検出し、前記制御手段は、前記開放電圧がゼロ付近にな
ったことを条件に前記キャパシタバンクを並列に接続す
るように前記スイッチの制御を行うことを特徴とする請
求項１記載の直並列切り換え型キャパシタ蓄電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13506999A JP4079403B2 (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | 直並列切り換え型キャパシタ蓄電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13506999A JP4079403B2 (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | 直並列切り換え型キャパシタ蓄電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000324710A true JP2000324710A (ja) | 2000-11-24 |
| JP4079403B2 JP4079403B2 (ja) | 2008-04-23 |
Family
ID=15143142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13506999A Expired - Fee Related JP4079403B2 (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | 直並列切り換え型キャパシタ蓄電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4079403B2 (ja) |
Cited By (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002233139A (ja) * | 2001-02-05 | 2002-08-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ｄｃ−ｄｃコンバータ |
| JP2002335605A (ja) * | 2001-05-10 | 2002-11-22 | Nisshinbo Ind Inc | 自動車用蓄電システム |
| JP2003033009A (ja) * | 2001-07-13 | 2003-01-31 | Takion Co Ltd | 電源装置 |
| JP2003111286A (ja) * | 2001-10-02 | 2003-04-11 | Okumura Laboratory Inc | 並列モニタつきバンク切り換えキャパシタ蓄電装置 |
| JP2005020922A (ja) * | 2003-06-27 | 2005-01-20 | Toko Inc | チャージポンプ回路 |
| JP2005287110A (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Toko Electric Corp | キャパシタ蓄電装置 |
| JP2006509158A (ja) * | 2002-12-07 | 2006-03-16 | エナージェティックス グループ リミテッド | 電源システム |
| KR100637619B1 (ko) | 2004-11-22 | 2006-10-23 | 명지대학교 산학협력단 | 병렬 커패시터 뱅크의 전압 차동 보호 방법 및 장치 |
| JP2007166715A (ja) * | 2005-12-09 | 2007-06-28 | Sony Corp | 電池パック及び電池パックの充電方法 |
| JP2007274830A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Nissan Motor Co Ltd | 車両用電力供給装置 |
| US7669419B2 (en) | 2002-12-07 | 2010-03-02 | Energetix Group Limited | Electrical power supply system |
| JP2010279148A (ja) * | 2009-05-28 | 2010-12-09 | Nissan Motor Co Ltd | キャパシタ充電制御装置 |
| WO2011142369A3 (ja) * | 2010-05-11 | 2012-02-02 | 国立大学法人徳島大学 | 電源装置及び充電回路 |
| CN102602299A (zh) * | 2011-01-21 | 2012-07-25 | 本田技研工业株式会社 | 电动车辆用电源装置 |
| CN102602300A (zh) * | 2011-01-21 | 2012-07-25 | 本田技研工业株式会社 | 电动车辆用电源装置 |
| WO2013042165A1 (ja) * | 2011-09-21 | 2013-03-28 | トヨタ自動車株式会社 | 車両用バッテリの制御装置及び車両用バッテリの制御方法 |
| US8633669B2 (en) | 2010-12-24 | 2014-01-21 | Marc Henness | Electrical circuit for controlling electrical power to drive an inductive load |
| JP2014057459A (ja) * | 2012-09-13 | 2014-03-27 | Toyota Motor Corp | 電源システム |
| JP2014079078A (ja) * | 2012-10-10 | 2014-05-01 | Fuji Electric Co Ltd | 電動機駆動システム |
| JP2014176167A (ja) * | 2013-03-07 | 2014-09-22 | Honda Motor Co Ltd | 電源制御装置及び過電圧防止方法 |
| WO2015189907A1 (ja) * | 2014-06-10 | 2015-12-17 | 株式会社Ｋａｇｒａ | 蓄電素子の充電方法および蓄電装置 |
| CN105743160A (zh) * | 2014-12-25 | 2016-07-06 | 丰田自动车株式会社 | 充电方法和充电装置 |
| JP2016533154A (ja) * | 2013-08-06 | 2016-10-20 | ゴゴロ インク | 単一又は複数の動力電池を使用して電気車両に電力を供給するためのシステム及び方法 |
| KR20190052400A (ko) * | 2017-11-08 | 2019-05-16 | 충북대학교 산학협력단 | 분할 커패시터의 고효율 단계별 충전방법 및 장치 |
| WO2022163280A1 (ja) * | 2021-01-27 | 2022-08-04 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 蓄電デバイス制御システム及びバックアップ電源システム |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12597793B2 (en) | 2021-09-13 | 2026-04-07 | Clayton Hanks | System and method for prolonging the life of a battery that is electrically coupled to a load |
-
1999
- 1999-05-17 JP JP13506999A patent/JP4079403B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (45)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002233139A (ja) * | 2001-02-05 | 2002-08-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ｄｃ−ｄｃコンバータ |
| JP2002335605A (ja) * | 2001-05-10 | 2002-11-22 | Nisshinbo Ind Inc | 自動車用蓄電システム |
| JP2003033009A (ja) * | 2001-07-13 | 2003-01-31 | Takion Co Ltd | 電源装置 |
| JP2003111286A (ja) * | 2001-10-02 | 2003-04-11 | Okumura Laboratory Inc | 並列モニタつきバンク切り換えキャパシタ蓄電装置 |
| JP2006509158A (ja) * | 2002-12-07 | 2006-03-16 | エナージェティックス グループ リミテッド | 電源システム |
| US7669419B2 (en) | 2002-12-07 | 2010-03-02 | Energetix Group Limited | Electrical power supply system |
| JP2005020922A (ja) * | 2003-06-27 | 2005-01-20 | Toko Inc | チャージポンプ回路 |
| JP2005287110A (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Toko Electric Corp | キャパシタ蓄電装置 |
| KR100637619B1 (ko) | 2004-11-22 | 2006-10-23 | 명지대학교 산학협력단 | 병렬 커패시터 뱅크의 전압 차동 보호 방법 및 장치 |
| JP2007166715A (ja) * | 2005-12-09 | 2007-06-28 | Sony Corp | 電池パック及び電池パックの充電方法 |
| JP2007274830A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Nissan Motor Co Ltd | 車両用電力供給装置 |
| JP2010279148A (ja) * | 2009-05-28 | 2010-12-09 | Nissan Motor Co Ltd | キャパシタ充電制御装置 |
| WO2011142369A3 (ja) * | 2010-05-11 | 2012-02-02 | 国立大学法人徳島大学 | 電源装置及び充電回路 |
| CN102934317A (zh) * | 2010-05-11 | 2013-02-13 | 国立大学法人德岛大学 | 电源装置及充电电路 |
| JP5794982B2 (ja) * | 2010-05-11 | 2015-10-14 | 大西 徳生 | 電源装置及び充電回路 |
| US8633669B2 (en) | 2010-12-24 | 2014-01-21 | Marc Henness | Electrical circuit for controlling electrical power to drive an inductive load |
| US8575883B2 (en) | 2011-01-21 | 2013-11-05 | Honda Motor Co., Ltd. | Power unit for electric vehicle |
| JP2012152079A (ja) * | 2011-01-21 | 2012-08-09 | Honda Motor Co Ltd | 電動車両用電源装置 |
| CN102602299A (zh) * | 2011-01-21 | 2012-07-25 | 本田技研工业株式会社 | 电动车辆用电源装置 |
| US8587249B2 (en) | 2011-01-21 | 2013-11-19 | Honda Motor Co., Ltd. | Power unit for electric vehicle |
| JP2012152080A (ja) * | 2011-01-21 | 2012-08-09 | Honda Motor Co Ltd | 電動車両用電源装置 |
| CN102602300B (zh) * | 2011-01-21 | 2014-10-08 | 本田技研工业株式会社 | 电动车辆用电源装置 |
| CN102602300A (zh) * | 2011-01-21 | 2012-07-25 | 本田技研工业株式会社 | 电动车辆用电源装置 |
| CN102602299B (zh) * | 2011-01-21 | 2014-08-06 | 本田技研工业株式会社 | 电动车辆用电源装置 |
| WO2013042165A1 (ja) * | 2011-09-21 | 2013-03-28 | トヨタ自動車株式会社 | 車両用バッテリの制御装置及び車両用バッテリの制御方法 |
| CN103828178A (zh) * | 2011-09-21 | 2014-05-28 | 丰田自动车株式会社 | 车辆用蓄电池的控制装置以及车辆用蓄电池的控制方法 |
| JPWO2013042165A1 (ja) * | 2011-09-21 | 2015-03-26 | トヨタ自動車株式会社 | 車両用バッテリの制御装置及び車両用バッテリの制御方法 |
| JP2014057459A (ja) * | 2012-09-13 | 2014-03-27 | Toyota Motor Corp | 電源システム |
| JP2014079078A (ja) * | 2012-10-10 | 2014-05-01 | Fuji Electric Co Ltd | 電動機駆動システム |
| JP2014176167A (ja) * | 2013-03-07 | 2014-09-22 | Honda Motor Co Ltd | 電源制御装置及び過電圧防止方法 |
| JP2016533154A (ja) * | 2013-08-06 | 2016-10-20 | ゴゴロ インク | 単一又は複数の動力電池を使用して電気車両に電力を供給するためのシステム及び方法 |
| KR101702824B1 (ko) | 2014-06-10 | 2017-02-03 | 가부시키가이샤 카그라 | 축전 소자의 충전 방법 및 축전 장치 |
| WO2015189907A1 (ja) * | 2014-06-10 | 2015-12-17 | 株式会社Ｋａｇｒａ | 蓄電素子の充電方法および蓄電装置 |
| US10833523B2 (en) | 2014-06-10 | 2020-11-10 | Kagra Inc. | Electricity storage element charging method and electricity storage device |
| KR20160124233A (ko) * | 2014-06-10 | 2016-10-26 | 가부시키가이샤 카그라 | 축전 소자의 충전 방법 및 축전 장치 |
| JP6032516B2 (ja) * | 2014-06-10 | 2016-11-30 | 株式会社Ｋａｇｒａ | 蓄電素子の充電方法および蓄電装置 |
| JP2016123228A (ja) * | 2014-12-25 | 2016-07-07 | トヨタ自動車株式会社 | 充電方法及び充電装置 |
| KR101758800B1 (ko) * | 2014-12-25 | 2017-07-17 | 도요타 지도샤（주） | 충전 방법 및 충전 장치 |
| CN105743160B (zh) * | 2014-12-25 | 2018-04-10 | 丰田自动车株式会社 | 充电方法和充电装置 |
| US10700535B2 (en) | 2014-12-25 | 2020-06-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Charging method and charging device including multiple voltage sources |
| CN105743160A (zh) * | 2014-12-25 | 2016-07-06 | 丰田自动车株式会社 | 充电方法和充电装置 |
| KR20190052400A (ko) * | 2017-11-08 | 2019-05-16 | 충북대학교 산학협력단 | 분할 커패시터의 고효율 단계별 충전방법 및 장치 |
| KR101997844B1 (ko) | 2017-11-08 | 2019-07-08 | 충북대학교 산학협력단 | 분할 커패시터의 고효율 단계별 충전방법 및 장치 |
| WO2022163280A1 (ja) * | 2021-01-27 | 2022-08-04 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 蓄電デバイス制御システム及びバックアップ電源システム |
| JPWO2022163280A1 (ja) * | 2021-01-27 | 2022-08-04 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4079403B2 (ja) | 2008-04-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4079403B2 (ja) | 直並列切り換え型キャパシタ蓄電装置 | |
| JP3487780B2 (ja) | 接続切り換え制御キャパシタ電源装置 | |
| KR101948983B1 (ko) | 배터리 시스템 | |
| JP6203289B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| JP6342063B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| US20220393578A1 (en) | Three-Level Power Converter and Control Method | |
| US20170271863A1 (en) | System and method for connecting a first battery in parallel with a second battery by charging for equalization | |
| US11664726B2 (en) | Switched capacitor converter and control method | |
| EP1300933A2 (en) | Connection-switched capacitor storage system | |
| JP3051192U (ja) | コンデンサ調節式可制御電圧電流電源回路 | |
| JP3594288B2 (ja) | 直列接続段数切り換え式キャパシタ電源装置 | |
| JP4046262B2 (ja) | 電力系統の安定化システム | |
| US12328070B2 (en) | Constant-on-time power converter with adaptive interleaving | |
| EP1643626A2 (en) | Direct current power supply apparatus and control method for the same, and a compressor drive apparatus | |
| JPH11215695A (ja) | 直並列切換型電源装置 | |
| JPH0919154A (ja) | 電源装置の突入電流制限装置 | |
| JP3311670B2 (ja) | 直並列切換電源装置 | |
| CN120613912B (zh) | 一种自供电电路、方法、桥式电路及电源变换器 | |
| JP3197428B2 (ja) | 充電装置 | |
| JPH11299119A (ja) | 直並列切換電源装置 | |
| JP3680563B2 (ja) | ハーフブリッジコンバータのバックアップ回路 | |
| CN120301181A (zh) | 一种交错并联Buck/Boost变换器软启动及相间均衡电流控制方法 | |
| JPS6077636A (ja) | インバ−タ装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20041217 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060119 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070509 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070528 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20071017 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071115 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20071225 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080130 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080204 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110215 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |