JPH08308103A - ハイブリッド電源 - Google Patents
ハイブリッド電源Info
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- JPH08308103A JPH08308103A JP7105472A JP10547295A JPH08308103A JP H08308103 A JPH08308103 A JP H08308103A JP 7105472 A JP7105472 A JP 7105472A JP 10547295 A JP10547295 A JP 10547295A JP H08308103 A JPH08308103 A JP H08308103A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電池と大容量コンデンサからなるハイブリッ
ド電源に関するもので、負荷に流れる電流の時間変動を
大容量コンデンサにより平滑化させることにより電池の
利用効率を高め、出力密度及びライフ特性を向上させ
る。上記の構成により、エネルギー密度、利用効率、ラ
イフ特性共に優れ、エネルギー利用効率の高い電源を達
成することができる。 【構成】 １は電池、２は大容量コンデンサ、３は負
荷、４は電流制御回路である。
ド電源に関するもので、負荷に流れる電流の時間変動を
大容量コンデンサにより平滑化させることにより電池の
利用効率を高め、出力密度及びライフ特性を向上させ
る。上記の構成により、エネルギー密度、利用効率、ラ
イフ特性共に優れ、エネルギー利用効率の高い電源を達
成することができる。 【構成】 １は電池、２は大容量コンデンサ、３は負
荷、４は電流制御回路である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はエネルギー密度、出力密
度、ライフ特性共に優れ、エネルギー利用効率の高いハ
イブリッド電源に関する。
度、ライフ特性共に優れ、エネルギー利用効率の高いハ
イブリッド電源に関する。
【０００２】
【従来の技術】電池は一般に、一回のみ放電可能な一次
電池と、何度も充放電可能な二次電池に分かれる。
電池と、何度も充放電可能な二次電池に分かれる。
【０００３】電池は定電圧源として使用することがで
き、放電を行っている間の両端電圧は一定に保たれる。
き、放電を行っている間の両端電圧は一定に保たれる。
【０００４】また、大容量コンデンサは何度も充放電が
可能で、そのライフ特性は一般に電池より優れている。
また、出力密度に優れ、瞬時に大電流を取り出すことが
できるが、放電するに従って両端電圧は比例的に減少
し、またエネルギー密度も電池に比べ１０分の１から１
００分の１である。
可能で、そのライフ特性は一般に電池より優れている。
また、出力密度に優れ、瞬時に大電流を取り出すことが
できるが、放電するに従って両端電圧は比例的に減少
し、またエネルギー密度も電池に比べ１０分の１から１
００分の１である。
【０００５】従って、大容量コンデンサは比較的容量が
小さく、電圧の低下が問題にならないバックアップ用シ
ステムなどで主に使用されている。
小さく、電圧の低下が問題にならないバックアップ用シ
ステムなどで主に使用されている。
【０００６】電池はある一定の容量を持っているが、そ
の全てをエネルギーとして取り出すことはできず、その
利用効率は一般にその放電電流に依存し、放電電流が大
きいほど利用効率は小さくなる傾向がある。
の全てをエネルギーとして取り出すことはできず、その
利用効率は一般にその放電電流に依存し、放電電流が大
きいほど利用効率は小さくなる傾向がある。
【０００７】また、放電電流の時間平均が同じであって
も、放電電流が時間的に変化する場合には一定電流放電
に比べ利用効率は小さくなり、またその変化率が大きい
ほど小さくなる傾向がある。
も、放電電流が時間的に変化する場合には一定電流放電
に比べ利用効率は小さくなり、またその変化率が大きい
ほど小さくなる傾向がある。
【０００８】また、二次電池の場合では、放電電流が大
きいほど、あるいはその時間変動が大きいほどサイクル
寿命は短くなってしまう。
きいほど、あるいはその時間変動が大きいほどサイクル
寿命は短くなってしまう。
【０００９】電気二重層コンデンサなどの大容量コンデ
ンサは、放電電流やその時間変動によっても利用効率は
電池に比べ変化は小さく、またサイクル寿命も一般に長
いが、現在のところ単位体積あたり、単位重量あたりの
エネルギー密度は電池と比較して共に１０分の１以下で
ある。
ンサは、放電電流やその時間変動によっても利用効率は
電池に比べ変化は小さく、またサイクル寿命も一般に長
いが、現在のところ単位体積あたり、単位重量あたりの
エネルギー密度は電池と比較して共に１０分の１以下で
ある。
【００１０】そこで、エネルギー密度の高い電池と、放
電電流やその時間変動に対し利用効率が電池ほどに変化
せず、出力密度、ライフ特性に優れた大容量コンデンサ
を組み合わせることにより、エネルギー密度、出力密
度、ライフ特性共に優れ、エネルギー利用効率の高い電
源を達成することができる。
電電流やその時間変動に対し利用効率が電池ほどに変化
せず、出力密度、ライフ特性に優れた大容量コンデンサ
を組み合わせることにより、エネルギー密度、出力密
度、ライフ特性共に優れ、エネルギー利用効率の高い電
源を達成することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】電池は一定電流で使用
する方が利用効率及び寿命上望ましい。しかし、負荷電
流は一般に変動する場合も多々ある。そこでコンデンサ
と電池を並列に接続してその変動を吸収することが考え
られる。しかしこの場合は、コンデンサのコンデンサの
電圧が低下することによって負荷にかかる電圧も変動す
るので好ましくない。
する方が利用効率及び寿命上望ましい。しかし、負荷電
流は一般に変動する場合も多々ある。そこでコンデンサ
と電池を並列に接続してその変動を吸収することが考え
られる。しかしこの場合は、コンデンサのコンデンサの
電圧が低下することによって負荷にかかる電圧も変動す
るので好ましくない。
【００１２】本発明はこのような課題に注目し、負荷電
流に対し、電池とコンデンサに対応し、負荷電流負荷電
流が大きいときの負荷に流す電池の放電電流と、負荷電
流が小さいときの負荷に流す電池の放電電流とコンデン
サへの電池の充電電流の和とが、できるだけ近くなるよ
うに制御されるハイブリッド電源を提供することを目的
とする。
流に対し、電池とコンデンサに対応し、負荷電流負荷電
流が大きいときの負荷に流す電池の放電電流と、負荷電
流が小さいときの負荷に流す電池の放電電流とコンデン
サへの電池の充電電流の和とが、できるだけ近くなるよ
うに制御されるハイブリッド電源を提供することを目的
とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためのもので、電池と、大容量コンデンサと、電流
制御回路を具備し、上記電流制御回路は電池と大容量コ
ンデンサからの電流の比率を制御し、電源に接続された
負荷へ流れる電流Ia(t)、電池から流れる電流Ib(t)のそ
れぞれの時間平均をIam、Ibm、また時刻Ta、Tbの間にお
いて、σa＝（∫Ta Tb(Ia(t)-Iam)2dt)／Iam2／(Tb-T
a)、σb＝（∫Ta Tb(Ib(t)-Ibm)2dt)／Ibm2／(Tb-Ta)と
したとき、σb＜σaとなるように制御することを特徴と
するハイブリッド電源である。
するためのもので、電池と、大容量コンデンサと、電流
制御回路を具備し、上記電流制御回路は電池と大容量コ
ンデンサからの電流の比率を制御し、電源に接続された
負荷へ流れる電流Ia(t)、電池から流れる電流Ib(t)のそ
れぞれの時間平均をIam、Ibm、また時刻Ta、Tbの間にお
いて、σa＝（∫Ta Tb(Ia(t)-Iam)2dt)／Iam2／(Tb-T
a)、σb＝（∫Ta Tb(Ib(t)-Ibm)2dt)／Ibm2／(Tb-Ta)と
したとき、σb＜σaとなるように制御することを特徴と
するハイブリッド電源である。
【００１４】また、上記条件を達成する具体的回路構成
に特徴を有するのである。
に特徴を有するのである。
【００１５】
【作用】負荷へ流れる電流の時間変化を大容量コンデン
サにより平滑化することにより電池の利用効率を高め、
出力密度及びライフ特性を向上させる。
サにより平滑化することにより電池の利用効率を高め、
出力密度及びライフ特性を向上させる。
【００１６】また、電池に直列に抵抗を接続することに
より、負荷から見た場合の電池の直流抵抗が大容量コン
デンサの直流抵抗よりも大きくなり、負荷に流れる電流
の時間変動に対し電池から流れる電流の時間変動が小さ
くなる。この場合、電流制御には抵抗しか用いていない
ので比較的大電流の制御にも使えるが、抵抗の発熱によ
るエネルギーロスが大きくなるという欠点がある。
より、負荷から見た場合の電池の直流抵抗が大容量コン
デンサの直流抵抗よりも大きくなり、負荷に流れる電流
の時間変動に対し電池から流れる電流の時間変動が小さ
くなる。この場合、電流制御には抵抗しか用いていない
ので比較的大電流の制御にも使えるが、抵抗の発熱によ
るエネルギーロスが大きくなるという欠点がある。
【００１７】また、電池、大容量コンデンサと抵抗をリ
レーによって直列に接続することにより、負荷から見た
場合の両者の直流抵抗のうち任意の方を大きくすること
ができる。この方法により、負荷に比較的大きな電流が
流れるときには主に大容量コンデンサから、比較的小さ
な電流が流れるときには主に電池から負荷に電流を供給
すると共に、電池から大容量コンデンサへの充電をおこ
なう。これによって、負荷に流れる電流の時間変動に対
し、電池から流れる電流の時間変動を小さくすることが
できる。この場合、負荷に流れる電流の大きさによって
電池に流れる電流をリレーによってコントロールできる
ので電池に流れる電流の時間変動をより小さくすること
ができるが、抵抗の発熱によるエネルギーロス、及びリ
レーの切り替え時に電流が不連続に変化するという欠点
がある。
レーによって直列に接続することにより、負荷から見た
場合の両者の直流抵抗のうち任意の方を大きくすること
ができる。この方法により、負荷に比較的大きな電流が
流れるときには主に大容量コンデンサから、比較的小さ
な電流が流れるときには主に電池から負荷に電流を供給
すると共に、電池から大容量コンデンサへの充電をおこ
なう。これによって、負荷に流れる電流の時間変動に対
し、電池から流れる電流の時間変動を小さくすることが
できる。この場合、負荷に流れる電流の大きさによって
電池に流れる電流をリレーによってコントロールできる
ので電池に流れる電流の時間変動をより小さくすること
ができるが、抵抗の発熱によるエネルギーロス、及びリ
レーの切り替え時に電流が不連続に変化するという欠点
がある。
【００１８】また、大容量コンデンサへの充電、放電電
流を制御することにより、電池、大容量コンデンサのそ
れぞれから負荷に流れる電流を任意に制御することがで
きるので、電池に流れる電流を一定にすることが可能に
なり、利用効率は一定負荷放電の場合とほぼ同じにな
り、利用効率は最大となる。しかし、電流の制御はおも
に半導体素子を使うため、大電流の制御には限界があ
る。
流を制御することにより、電池、大容量コンデンサのそ
れぞれから負荷に流れる電流を任意に制御することがで
きるので、電池に流れる電流を一定にすることが可能に
なり、利用効率は一定負荷放電の場合とほぼ同じにな
り、利用効率は最大となる。しかし、電流の制御はおも
に半導体素子を使うため、大電流の制御には限界があ
る。
【００１９】
（実施例１）図１に、実施例１の模式図を示した。負荷
３に流れる電流に時間変動がある場合、電流制御装置４
によって電池１から流れる電流を平滑化し、その差を大
容量コンデンサ２によって放出あるいは吸収する。さら
に詳しくいえば、負荷３に流れる電流が大きい場合には
主に大容量コンデンサ２から電流を供給し、負荷３に流
れる電流が小さい場合には主に電池１から電流を供給、
併せて電池１から大容量コンデンサ２に充電を行う。
３に流れる電流に時間変動がある場合、電流制御装置４
によって電池１から流れる電流を平滑化し、その差を大
容量コンデンサ２によって放出あるいは吸収する。さら
に詳しくいえば、負荷３に流れる電流が大きい場合には
主に大容量コンデンサ２から電流を供給し、負荷３に流
れる電流が小さい場合には主に電池１から電流を供給、
併せて電池１から大容量コンデンサ２に充電を行う。
【００２０】これを達成する電流制御装置４の例とし
て、実施例１では抵抗（電池外部抵抗６及び充電制御抵
抗７）を用いたが、その他にはリレーを用いる場合（実
施例２）や半導体素子等を用いる場合（実施例３）など
がある。以下、実施例１の電流制御装置４について述べ
る。
て、実施例１では抵抗（電池外部抵抗６及び充電制御抵
抗７）を用いたが、その他にはリレーを用いる場合（実
施例２）や半導体素子等を用いる場合（実施例３）など
がある。以下、実施例１の電流制御装置４について述べ
る。
【００２１】負荷３には電池１と大容量コンデンサ２か
ら電流を供給するが、大容量コンデンサ２は放電量に比
例して両端電圧が低下するため、Ｄ／Ｄコンバータ５を
直列に接続し、放電量に関わらず負荷３には一定電圧が
かかるようにしてある。逆にこの電圧低下を利用し、電
池１と大容量コンデンサ２の間に充電制御抵抗７を配置
し、大容量コンデンサ２の放電量に応じた電流を電池１
から供給する。
ら電流を供給するが、大容量コンデンサ２は放電量に比
例して両端電圧が低下するため、Ｄ／Ｄコンバータ５を
直列に接続し、放電量に関わらず負荷３には一定電圧が
かかるようにしてある。逆にこの電圧低下を利用し、電
池１と大容量コンデンサ２の間に充電制御抵抗７を配置
し、大容量コンデンサ２の放電量に応じた電流を電池１
から供給する。
【００２２】また、電池１、大容量コンデンサ２にはそ
れぞれ内部抵抗Rbi、Rciが存在する。
れぞれ内部抵抗Rbi、Rciが存在する。
【００２３】いま、電池１に直列に電池外部抵抗６（抵
抗値Rb）を接続し、負荷３へ流れる電流をIa(t)、電池
１から流れる電流をIb(t)とすると、それぞれの時間変
動δIa、δIbは定常状態において、δIb＝δIa×Rci÷
(Rbi+Rb)となる。すなわち、電池１に電池外部抵抗６を
接続することにより、電池１から流れる電流の時間変動
を負荷３に流れる電流の時間変動に対して抑えることが
できる。
抗値Rb）を接続し、負荷３へ流れる電流をIa(t)、電池
１から流れる電流をIb(t)とすると、それぞれの時間変
動δIa、δIbは定常状態において、δIb＝δIa×Rci÷
(Rbi+Rb)となる。すなわち、電池１に電池外部抵抗６を
接続することにより、電池１から流れる電流の時間変動
を負荷３に流れる電流の時間変動に対して抑えることが
できる。
【００２４】（実施例２）図２に、実施例２の模式図を
示した。電流検知部８を負荷３に直列に接続し、負荷３
へ流れる電流Ia(t)の時間平均Iamをあらかじめ設定し、
演算回路９はIa(t)とIamの比較を常に行う。
示した。電流検知部８を負荷３に直列に接続し、負荷３
へ流れる電流Ia(t)の時間平均Iamをあらかじめ設定し、
演算回路９はIa(t)とIamの比較を常に行う。
【００２５】Ia(t)>Iamの時には演算回路９に接続され
たリレー１０をＢ側に切り替えることにより主に大容量
コンデンサ２から負荷３に電力の供給を行う。このとき
の電池１と大容量コンデンサ２それぞれからの電流の比
率は制御抵抗１１の値によって決まる。
たリレー１０をＢ側に切り替えることにより主に大容量
コンデンサ２から負荷３に電力の供給を行う。このとき
の電池１と大容量コンデンサ２それぞれからの電流の比
率は制御抵抗１１の値によって決まる。
【００２６】また、Ia(t)<Iamの時にはリレー１０をＡ
側に切り替えることにより主に電池１から負荷３に電力
の供給を行うと共に、Ia(t)>0の時は電池１から、Ia(t)
<0の時は電池１と負荷３の両方からそれぞれ大容量コン
デンサ２への充電も行う。なお、大容量コンデンサ２か
ら負荷３への電力の供給にはＤ／Ｄコンバータ５を直列
に接続し、放電量に関わらず負荷３には一定電圧がかか
るようにしてある。
側に切り替えることにより主に電池１から負荷３に電力
の供給を行うと共に、Ia(t)>0の時は電池１から、Ia(t)
<0の時は電池１と負荷３の両方からそれぞれ大容量コン
デンサ２への充電も行う。なお、大容量コンデンサ２か
ら負荷３への電力の供給にはＤ／Ｄコンバータ５を直列
に接続し、放電量に関わらず負荷３には一定電圧がかか
るようにしてある。
【００２７】以上のように、リレー１０及び制御抵抗１
１を用いることにより、電池１から流れる電流の時間変
動を負荷３に流れる電流の時間変動に対して抑えること
ができ、電池１の電流利用効率を高めることができる。
１を用いることにより、電池１から流れる電流の時間変
動を負荷３に流れる電流の時間変動に対して抑えること
ができ、電池１の電流利用効率を高めることができる。
【００２８】実施例２が実施例１に対して優れている点
は、電池外部抵抗６がないので抵抗によるエネルギー損
失が少ないこと、リレー１０によってよりきめの細かい
電流制御ができる点にある。また、劣っている点として
は、接触型のリレーを使用しているので切り替え時に電
流が不連続に変化すること、また制御できる電流の最大
値が小さいという点である。
は、電池外部抵抗６がないので抵抗によるエネルギー損
失が少ないこと、リレー１０によってよりきめの細かい
電流制御ができる点にある。また、劣っている点として
は、接触型のリレーを使用しているので切り替え時に電
流が不連続に変化すること、また制御できる電流の最大
値が小さいという点である。
【００２９】（実施例３）図３に、実施例３の模式図を
示した。この回路では、電池１からの電流の時間変動を
小さくするために、負荷電流のチェックを行い、負荷電
流によって電流のコントロールを行っている。
示した。この回路では、電池１からの電流の時間変動を
小さくするために、負荷電流のチェックを行い、負荷電
流によって電流のコントロールを行っている。
【００３０】電流検知部８を負荷３に直列に接続し、負
荷３へ流れる電流Ia(t)の時間平均Iamをあらかじめ設定
するか測定によって求める演算回路９はIa(t)とIamの比
較を常に行う。
荷３へ流れる電流Ia(t)の時間平均Iamをあらかじめ設定
するか測定によって求める演算回路９はIa(t)とIamの比
較を常に行う。
【００３１】Ia(t)>Iamの時には演算回路９に接続され
た放電電流制御回路１３により大容量コンデンサ２から
Ia(t)-Iamだけ電流を供給し、充電電流制御回路１２に
より大容量コンデンサ２の充電は行わない。
た放電電流制御回路１３により大容量コンデンサ２から
Ia(t)-Iamだけ電流を供給し、充電電流制御回路１２に
より大容量コンデンサ２の充電は行わない。
【００３２】また、0<Ia(t)<Iamの時には放電電流制御
回路１３により大容量コンデンサの放電は行わず、充電
電流制御回路１２によりIam-Ia(t)だけ１電池１から大
容量コンデンサ２に充電を行う。
回路１３により大容量コンデンサの放電は行わず、充電
電流制御回路１２によりIam-Ia(t)だけ１電池１から大
容量コンデンサ２に充電を行う。
【００３３】また、Ia(t)<0の時には放電電流制御回路
１３により大容量コンデンサ２の放電は行わず、充電電
流制御回路１２により電池１からはIam、負荷３からは-
Ia(t)だけ大容量コンデンサ２に充電を行う。
１３により大容量コンデンサ２の放電は行わず、充電電
流制御回路１２により電池１からはIam、負荷３からは-
Ia(t)だけ大容量コンデンサ２に充電を行う。
【００３４】なお、大容量コンデンサ２から負荷３への
電力の供給にはＤ／Ｄコンバータ５を直列に接続し、放
電量に関わらず負荷３には一定電圧がかかるようにして
ある。
電力の供給にはＤ／Ｄコンバータ５を直列に接続し、放
電量に関わらず負荷３には一定電圧がかかるようにして
ある。
【００３５】以上のように、充電電流制御回路１２、放
電電流制御回路１３を用いることにより、電池１から流
れる電流をImで一定にし、電流利用効率を高めることが
できる。
電電流制御回路１３を用いることにより、電池１から流
れる電流をImで一定にし、電流利用効率を高めることが
できる。
【００３６】実施例３が実施例１、２に対して優れてい
る点は、抵抗を使っていないのでエネルギー損失が少な
いこと、電池１からの電流の時間変動を０にできるこ
と、演算回路９により電流を任意にコントロールできる
点にある。また、劣っている点としては、充電電流制御
回路１２、放電電流制御回路１３共に少なくとも最終段
にはダーリントントランジスタなどの半導体素子を使用
しなければならないので、制御できる電流の最大値が小
さいという点である。
る点は、抵抗を使っていないのでエネルギー損失が少な
いこと、電池１からの電流の時間変動を０にできるこ
と、演算回路９により電流を任意にコントロールできる
点にある。また、劣っている点としては、充電電流制御
回路１２、放電電流制御回路１３共に少なくとも最終段
にはダーリントントランジスタなどの半導体素子を使用
しなければならないので、制御できる電流の最大値が小
さいという点である。
【００３７】以上３つの実施例におけるハイブリッド電
源において、図４で表されるような周期的負荷電流（こ
れを１サイクルとする）を電子負荷装置によって発生さ
せ、その放電特性を測定した。なお、この図での周期は
５０秒である。また、電池１は単１型Ni-Cd電池（公称
容量2200mAh、1kHzでの内部インヒ゜ータ゛ンス13mΩ）、大容量
コンデンサ２は電気二重層コンデンサ（公称容量100F、
内部抵抗8mΩ）を用いた。
源において、図４で表されるような周期的負荷電流（こ
れを１サイクルとする）を電子負荷装置によって発生さ
せ、その放電特性を測定した。なお、この図での周期は
５０秒である。また、電池１は単１型Ni-Cd電池（公称
容量2200mAh、1kHzでの内部インヒ゜ータ゛ンス13mΩ）、大容量
コンデンサ２は電気二重層コンデンサ（公称容量100F、
内部抵抗8mΩ）を用いた。
【００３８】また併せて従来例として、電池１のみの放
電特性も測定した。１サイクル中での電池１から流れる
電流の時間変動を図５に示した。この図において、(a)
は従来構成における電池の電流変化、(b)(c)(d)はそれ
ぞれ実施例１，２，３に示す構成におけるコンデンサと
電池の電流負担を示すものであり、１０秒経過後は電池
からコンデンサを充電する電流を示している。ここで、
１０秒までの電池放電電流と１０秒後以降の電池放電電
流（コンデンサへの充電電流）が近い値になるほど電池
効率あるい寿命が向上する。
電特性も測定した。１サイクル中での電池１から流れる
電流の時間変動を図５に示した。この図において、(a)
は従来構成における電池の電流変化、(b)(c)(d)はそれ
ぞれ実施例１，２，３に示す構成におけるコンデンサと
電池の電流負担を示すものであり、１０秒経過後は電池
からコンデンサを充電する電流を示している。ここで、
１０秒までの電池放電電流と１０秒後以降の電池放電電
流（コンデンサへの充電電流）が近い値になるほど電池
効率あるい寿命が向上する。
【００３９】この図から、従来例では負過電流の変動が
電池１から流れる電流に等しくなっているが、実施例で
は電池１から流れる電流の時間変動（即ちσｂ）が小さ
くなっていることがわかる。この周期的負過電流を用い
て、以下に示す充放電試験を行った。電池１を200mAで
１５時間定電流充電を行った。充電完了後の電池１の両
端電圧は約1.4Ｖであった。
電池１から流れる電流に等しくなっているが、実施例で
は電池１から流れる電流の時間変動（即ちσｂ）が小さ
くなっていることがわかる。この周期的負過電流を用い
て、以下に示す充放電試験を行った。電池１を200mAで
１５時間定電流充電を行った。充電完了後の電池１の両
端電圧は約1.4Ｖであった。
【００４０】次に、図４で表される周期的負過電流によ
って放電を行い、負荷３の両端電圧が0.7Ｖに達した時
点で放電を終了、放電中に負荷３に流れる電流を時間で
積分したもの（これを電流利用容量とする）、負荷３に
流れる電流とその時の負荷３の両端電圧の積を時間で積
分したもの（これを電力利用容量とする）、および電池
１の放電電流の時間変化（図５のデータ等）からσbを
求めた。また、この定電流充電と周期的負過電流による
放電を１充放電単位とし、これを１００回行ったときの
前後の電流利用容量の比（これを劣化率とする）を求め
た。
って放電を行い、負荷３の両端電圧が0.7Ｖに達した時
点で放電を終了、放電中に負荷３に流れる電流を時間で
積分したもの（これを電流利用容量とする）、負荷３に
流れる電流とその時の負荷３の両端電圧の積を時間で積
分したもの（これを電力利用容量とする）、および電池
１の放電電流の時間変化（図５のデータ等）からσbを
求めた。また、この定電流充電と周期的負過電流による
放電を１充放電単位とし、これを１００回行ったときの
前後の電流利用容量の比（これを劣化率とする）を求め
た。
【００４１】その結果を（表１）に示す。なお、実施例
１では電池外部抵抗６、充電制御抵抗７の値を同じに
し、（表１）ではそれを制御抵抗として値を示した。ま
た、実施例３の充電電流制御回路１２、放電電流制御回
路は共に最終段にダーリントントランジスタを使用し
た。
１では電池外部抵抗６、充電制御抵抗７の値を同じに
し、（表１）ではそれを制御抵抗として値を示した。ま
た、実施例３の充電電流制御回路１２、放電電流制御回
路は共に最終段にダーリントントランジスタを使用し
た。
【００４２】
【表１】
【００４３】この結果より、次のことがいえる。 (1) 電流利用容量は、σbが小さいほど多くなる。
【００４４】(2) 実施例１及び２の電源では、制御抵抗
の値が大きくなればσbも小さくなり電流利用容量も増
加するが、それに従って電力利用容量も低下する。
の値が大きくなればσbも小さくなり電流利用容量も増
加するが、それに従って電力利用容量も低下する。
【００４５】(3) 同じσbでも、電力利用容量は実施例
１よりも２の方が大きい。 (4) 実施例３ではσbが小さくなるにも関わらず電力利
用容量は低下しない。
１よりも２の方が大きい。 (4) 実施例３ではσbが小さくなるにも関わらず電力利
用容量は低下しない。
【００４６】(5) 劣化率は、σbが大きいほど小さくな
る。従って、実施例１〜３の方法により、σbを小さく
することができ、その結果電流利用効率、電力利用効
率、ライフ特性が電池単独に比べて改善される。
る。従って、実施例１〜３の方法により、σbを小さく
することができ、その結果電流利用効率、電力利用効
率、ライフ特性が電池単独に比べて改善される。
【００４７】
【発明の効果】以上のように、本発明によればエネルギ
ー密度、出力密度、ライフ特性共に優れ、エネルギー利
用効率の高い電源を達成することができる。
ー密度、出力密度、ライフ特性共に優れ、エネルギー利
用効率の高い電源を達成することができる。
【図１】本発明の一実施例のハイブリッド電源のブロッ
ク構成図
ク構成図
【図２】本発明の異なる実施例のハイブリッド電源のブ
ロック構成図
ロック構成図
【図３】本発明の異なる実施例のハイブリッド電源のブ
ロック構成図
ロック構成図
【図４】変動負荷パターンを示す図
【図５】電池から流れる電流の変動パターンを示す図
１ 電池 ２ 大容量コンデンサ ３ 負荷 ４ 電流制御回路 ５ Ｄ／Ｄコンバータ ６ 電池外部抵抗 ７ 充電制御抵抗 ８ 電流検知部 ９ 演算回路 １０ 三方切替スイッチ １１ 制御抵抗 １２ 充電電流制御回路 １３ 放電電流制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 昭彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 西野 敦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】電池と、大容量コンデンサと、電流制御回
路を具備するハイブリッド電源であって、前記電流制御
回路は電池と大容量コンデンサからの電流の比率を制御
し、電源に接続された負荷へ流れる電流Ia(t)、電池か
ら流れる電流Ib(t)のそれぞれの時間平均をIam、Ibm、
また時刻Ta、Tbの間において、σa＝（∫T a Tb(Ia(t)-Ia
m)2dt)／Iam2／(Tb-Ta)、σb＝（∫Ta Tb(Ib(t)-Ibm)2d
t)／Ibm2／(Tb-Ta)としたとき、σb＜σaとなるように
制御することを特徴とするハイブリッド電源。 - 【請求項２】直列に接続された抵抗と電池、直列に接続
されたＤ／Ｄコンバーターと大容量コンデンサ、および
負荷の三者が並列に接続され、前記抵抗と前記電池の接
続部と、前記Ｄ／Ｄコンバータと上記大容量コンデンサ
の接続部が抵抗を介して接続されていることを特徴とす
る請求項１記載のハイブリッド電源。 - 【請求項３】電池、大容量コンデンサの内部抵抗をそれ
ぞれRbi、Rci、また電池と負荷の間に直列に接続された
抵抗の値をRbとしたとき、Rbi+Rb＞Rciであることを特
徴とする請求項２記載のハイブリッド電源。 - 【請求項４】電池、直列に接続されたＤ／Ｄコンバータ
と大容量コンデンサ、及び直列に接続された負荷と電流
検知部の三者がそれぞれ三方切替スイッチを介して並列
に接続され、前記電池と前記三方切替スイッチの接続部
と、前記Ｄ／Ｄコンバーターと前記大容量コンデンサの
接続部が抵抗を介して接続され、電流検知部によって三
方切替スイッチを制御することを特徴とする請求項１記
載のハイブリッド電源。 - 【請求項５】電池、直列に接続された放電電流制御回路
とＤ／Ｄコンバーターと大容量コンデンサ、及び直列に
接続された負荷と電流検知部の三者が並列に接続され、
前記電池と前記負荷の接続部と、前記Ｄ／Ｄコンバータ
ーと前記大容量コンデンサの接続部が、充電電流制御回
路を介して接続されていることを特徴とする請求項１記
載のハイブリッド電源。 - 【請求項６】電流検知部によって測定された負荷に流れ
る電流の値から、放電電流制御回路によって大容量コン
デンサから負荷に流れる電流を、充電電流制御回路によ
って電池または電池と負荷の両方から上記大容量コンデ
ンサへの充電電流をそれぞれ制御することを特徴とする
請求項５記載のハイブリッド電源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7105472A JPH08308103A (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | ハイブリッド電源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7105472A JPH08308103A (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | ハイブリッド電源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08308103A true JPH08308103A (ja) | 1996-11-22 |
Family
ID=14408543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7105472A Pending JPH08308103A (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | ハイブリッド電源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08308103A (ja) |
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-
1995
- 1995-04-28 JP JP7105472A patent/JPH08308103A/ja active Pending
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