JP2003032908A - キャパシタ組電池、その制御方法、その制御装置及び自動車用蓄電システム - Google Patents
キャパシタ組電池、その制御方法、その制御装置及び自動車用蓄電システムInfo
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
- H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
- H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Abstract
(57)【要約】
【課題】キャパシタ組電池の各電気二重層キャパシタに
おける充電状態のばらつきを防止すること。 【解決手段】複数個の電気二重層キャパシタ１１を直列
接続した、充放電可能なキャパシタ組電池１において、
各電気二重層キャパシタ１１の充電状態をほぼ均等にす
るように、電気二重層キャパシタ１１の中で充電状態の
高い電気二重層キャパシタを放電することを特徴とする
キャパシタ組電池、その制御方法、その制御装置及び自
動車用蓄電システム。
おける充電状態のばらつきを防止すること。 【解決手段】複数個の電気二重層キャパシタ１１を直列
接続した、充放電可能なキャパシタ組電池１において、
各電気二重層キャパシタ１１の充電状態をほぼ均等にす
るように、電気二重層キャパシタ１１の中で充電状態の
高い電気二重層キャパシタを放電することを特徴とする
キャパシタ組電池、その制御方法、その制御装置及び自
動車用蓄電システム。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気二重層キャパシタ
を直列接続した、充放電可能なキャパシタ組電池の充放
電制御に関するものであり、特に、エネルギー効率の向
上を目的とした１２Ｖ自動車、４２Ｖ自動車、電気自動
車或いはハイブリット自動車など自動車、ロードレベリ
ングなど電力貯蔵に使用される電源としての電気二重層
キャパシタの充放電制御に関するものである。
を直列接続した、充放電可能なキャパシタ組電池の充放
電制御に関するものであり、特に、エネルギー効率の向
上を目的とした１２Ｖ自動車、４２Ｖ自動車、電気自動
車或いはハイブリット自動車など自動車、ロードレベリ
ングなど電力貯蔵に使用される電源としての電気二重層
キャパシタの充放電制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の自動車用蓄電デバイスとして、１
２Ｖ車には鉛バッテリー自動車、ハイブリット自動車に
はニッケル・水素蓄電池が搭載されている。また、電力
貯蔵用では、鉛バッテリーやニッケル−カドミウム電池
などが使用されている。
２Ｖ車には鉛バッテリー自動車、ハイブリット自動車に
はニッケル・水素蓄電池が搭載されている。また、電力
貯蔵用では、鉛バッテリーやニッケル−カドミウム電池
などが使用されている。
【０００３】従来の蓄電デバイスで使用されている鉛蓄
電池、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池
のような蓄電デバイスは、化学反応を利用した化学電池
であって、充放電に対する反応速度が電子伝導に対して
非常に遅く、高出力にはやや不向きであり、反応そのも
のの可逆性が充放電サイクルと共に低下し、他の電気・
電子部品に比べると短寿命である。
電池、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池
のような蓄電デバイスは、化学反応を利用した化学電池
であって、充放電に対する反応速度が電子伝導に対して
非常に遅く、高出力にはやや不向きであり、反応そのも
のの可逆性が充放電サイクルと共に低下し、他の電気・
電子部品に比べると短寿命である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】＜イ＞本発明は、キャ
パシタ組電池の各電気二重層キャパシタにおける充電状
態のばらつきを解消することにある。 ＜ロ＞また、本発明は、電気二重層キャパシタの放電回
路を小型にすることにある。
パシタ組電池の各電気二重層キャパシタにおける充電状
態のばらつきを解消することにある。 ＜ロ＞また、本発明は、電気二重層キャパシタの放電回
路を小型にすることにある。
【０００５】より具体的には、本発明は、電気二重層を
利用したキャパシタは充放電に対してイオン吸着・脱着
をするのみで、その反応速度は非常に早く、理論的には
その可逆性は失われないので、高出力・長寿命が必要と
される用途には有利である。しかしながら、電気二重層
キャパシタを複数直列に接続したキャパシタ組電池とし
て使用する場合、電気二重層キャパシタ間に充電状態の
ばらつきが生じ、電気二重層キャパシタに過充電が生
じ、電気二重層キャパシタの劣化を招く恐れがある。そ
こで、本発明は、複数直列に接続した電気二重層キャパ
シタの充電状態を均等にすることにある。
利用したキャパシタは充放電に対してイオン吸着・脱着
をするのみで、その反応速度は非常に早く、理論的には
その可逆性は失われないので、高出力・長寿命が必要と
される用途には有利である。しかしながら、電気二重層
キャパシタを複数直列に接続したキャパシタ組電池とし
て使用する場合、電気二重層キャパシタ間に充電状態の
ばらつきが生じ、電気二重層キャパシタに過充電が生
じ、電気二重層キャパシタの劣化を招く恐れがある。そ
こで、本発明は、複数直列に接続した電気二重層キャパ
シタの充電状態を均等にすることにある。
【０００６】
【問題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、複数個の電気二重層キャパシタを直列接
続した、充放電可能なキャパシタ組電池において、各電
気二重層キャパシタの充電状態をほぼ均等にするよう
に、電気二重層キャパシタの中で充電状態の高い電気二
重層キャパシタを放電することを特徴とするキャパシタ
組電池、又は、前記キャパシタ組電池において、電気二
重層キャパシタの充電状態は、電気二重層キャパシタの
電圧で算出することを特徴とする、キャパシタ組電池、
又は、前記キャパシタ組電池において、各電気二重層キ
ャパシタと並列に調整用抵抗と電気スイッチの直列回路
を接続し、電気スイッチをオンにした際、調整用抵抗に
流れる電流が電気二重層キャパシタの許容値以下になる
ようにすることを特徴とする、キャパシタ組電池、又
は、前記キャパシタ組電池において、各電気二重層キャ
パシタと並列に接続され、各電気二重層キャパシタの充
電状態を調整する調整用抵抗は、該電気二重層キャパシ
タの定格電圧或いは耐電圧を配線材料・部品の上限電流
で割った値より大きいことを特徴とする、キャパシタ組
電池、又は、前記キャパシタ組電池において、電気二重
層キャパシタの中で充電状態の最も高い電気二重層キャ
パシタの充電状態と他の電気二重層キャパシタの充電状
態の平均値との差が上限所定値以上になると、該最も高
い電気二重層キャパシタを放電し、下限所定値以下にな
ると、該最も高い電気二重層キャパシタの放電を停止す
ることを特徴とする、キャパシタ組電池、又は、前記キ
ャパシタ組電池において、電気二重層キャパシタの中で
充電状態の最も高い電気二重層キャパシタの充電状態と
充電状態の最も低い電気二重層キャパシタの充電状態と
の差が上限所定値以上になると、該最も高い電気二重層
キャパシタを放電し、下限所定値以下になると、該最も
高い電気二重層キャパシタの放電を停止することを特徴
とする、キャパシタ組電池、又は、複数個の電気二重層
キャパシタを直列接続した、充放電可能なキャパシタ組
電池の制御方法において、各電気二重層キャパシタの充
電状態をほぼ均等にするように、電気二重層キャパシタ
の中で充電状態の高い電気二重層キャパシタを放電する
ことを特徴とするキャパシタ組電池の制御方法、又は、
複数個の電気二重層キャパシタを直列接続した、充放電
可能なキャパシタ組電池と、各電気二重層キャパシタの
電圧を測定する電圧計と、各電気二重層キャパシタと並
列に接続される調整用抵抗と電気スイッチとの直列回路
と、電気スイッチをオンにして電気二重層キャパシタを
放電する電気スイッチ制御装置とを備え、各電気二重層
キャパシタの充電状態をほぼ均等にするように、電気二
重層キャパシタの中で充電状態の高い電気二重層キャパ
シタの電気スイッチをオンにして放電することを特徴と
するキャパシタ組電池制御装置、又は、複数個の電気二
重層キャパシタを直列接続した、充放電可能な自動車用
蓄電システムにおいて、各電気二重層キャパシタの充電
状態をほぼ均等にするように、電気二重層キャパシタの
中で充電状態の高い電気二重層キャパシタを放電するこ
とを特徴とする自動車用蓄電システムにある。
め、本発明は、複数個の電気二重層キャパシタを直列接
続した、充放電可能なキャパシタ組電池において、各電
気二重層キャパシタの充電状態をほぼ均等にするよう
に、電気二重層キャパシタの中で充電状態の高い電気二
重層キャパシタを放電することを特徴とするキャパシタ
組電池、又は、前記キャパシタ組電池において、電気二
重層キャパシタの充電状態は、電気二重層キャパシタの
電圧で算出することを特徴とする、キャパシタ組電池、
又は、前記キャパシタ組電池において、各電気二重層キ
ャパシタと並列に調整用抵抗と電気スイッチの直列回路
を接続し、電気スイッチをオンにした際、調整用抵抗に
流れる電流が電気二重層キャパシタの許容値以下になる
ようにすることを特徴とする、キャパシタ組電池、又
は、前記キャパシタ組電池において、各電気二重層キャ
パシタと並列に接続され、各電気二重層キャパシタの充
電状態を調整する調整用抵抗は、該電気二重層キャパシ
タの定格電圧或いは耐電圧を配線材料・部品の上限電流
で割った値より大きいことを特徴とする、キャパシタ組
電池、又は、前記キャパシタ組電池において、電気二重
層キャパシタの中で充電状態の最も高い電気二重層キャ
パシタの充電状態と他の電気二重層キャパシタの充電状
態の平均値との差が上限所定値以上になると、該最も高
い電気二重層キャパシタを放電し、下限所定値以下にな
ると、該最も高い電気二重層キャパシタの放電を停止す
ることを特徴とする、キャパシタ組電池、又は、前記キ
ャパシタ組電池において、電気二重層キャパシタの中で
充電状態の最も高い電気二重層キャパシタの充電状態と
充電状態の最も低い電気二重層キャパシタの充電状態と
の差が上限所定値以上になると、該最も高い電気二重層
キャパシタを放電し、下限所定値以下になると、該最も
高い電気二重層キャパシタの放電を停止することを特徴
とする、キャパシタ組電池、又は、複数個の電気二重層
キャパシタを直列接続した、充放電可能なキャパシタ組
電池の制御方法において、各電気二重層キャパシタの充
電状態をほぼ均等にするように、電気二重層キャパシタ
の中で充電状態の高い電気二重層キャパシタを放電する
ことを特徴とするキャパシタ組電池の制御方法、又は、
複数個の電気二重層キャパシタを直列接続した、充放電
可能なキャパシタ組電池と、各電気二重層キャパシタの
電圧を測定する電圧計と、各電気二重層キャパシタと並
列に接続される調整用抵抗と電気スイッチとの直列回路
と、電気スイッチをオンにして電気二重層キャパシタを
放電する電気スイッチ制御装置とを備え、各電気二重層
キャパシタの充電状態をほぼ均等にするように、電気二
重層キャパシタの中で充電状態の高い電気二重層キャパ
シタの電気スイッチをオンにして放電することを特徴と
するキャパシタ組電池制御装置、又は、複数個の電気二
重層キャパシタを直列接続した、充放電可能な自動車用
蓄電システムにおいて、各電気二重層キャパシタの充電
状態をほぼ均等にするように、電気二重層キャパシタの
中で充電状態の高い電気二重層キャパシタを放電するこ
とを特徴とする自動車用蓄電システムにある。
【０００７】より具体的には、電気二重層キャパシタセ
ル或いは２セル以上のキャパシタセルを複数並列に接続
したキャパシタモジュールを複数直列に接続した組電池
において、図１のように各電気二重層キャパシタＣｉに
並列に調整用抵抗Ｒｉ（Ω）および電気スイッチＳＷｉ
を接続する。
ル或いは２セル以上のキャパシタセルを複数並列に接続
したキャパシタモジュールを複数直列に接続した組電池
において、図１のように各電気二重層キャパシタＣｉに
並列に調整用抵抗Ｒｉ（Ω）および電気スイッチＳＷｉ
を接続する。
【０００８】このとき、調整用抵抗Ｒｉは並列に接続す
る電気二重層キャパシタＣｉの定格電圧或いは耐電圧を
Ｖｉ（Ｖ）、調整用抵抗Ｒｉ（Ω）およびその調整用抵
抗に直列に接続する電気スイッチＳＷｉ・銅線が耐え得
る電流値をＩ０（Ａ）としたとき、調整用抵抗ＲｉはＶ
ｉ／Ｉ０（Ω）以上のものを選ぶ。これによって、調整
用抵抗および電気スイッチ部分を小型化することが可能
となる。
る電気二重層キャパシタＣｉの定格電圧或いは耐電圧を
Ｖｉ（Ｖ）、調整用抵抗Ｒｉ（Ω）およびその調整用抵
抗に直列に接続する電気スイッチＳＷｉ・銅線が耐え得
る電流値をＩ０（Ａ）としたとき、調整用抵抗ＲｉはＶ
ｉ／Ｉ０（Ω）以上のものを選ぶ。これによって、調整
用抵抗および電気スイッチ部分を小型化することが可能
となる。
【０００９】このシステムにおいて、充電状態、休止状
態、放電状態のいずれの状態でも調整用抵抗Ｒｉの電気
スイッチをＯＮ、ＯＦＦすることでその調整用抵抗に並
列に接続された電気二重層キャパシタのみ放電せしめ、
充電状態を減少させることが可能となる。
態、放電状態のいずれの状態でも調整用抵抗Ｒｉの電気
スイッチをＯＮ、ＯＦＦすることでその調整用抵抗に並
列に接続された電気二重層キャパシタのみ放電せしめ、
充電状態を減少させることが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。
の形態を説明する。
【００１１】＜イ＞キャパシタ組電池制御装置
キャパシタ組電池制御装置２は、キャパシタ組電池１を
構成する複数の電気二重層キャパシタ１１における各充
電状態のばらつきを生じないようにし、また、過充電を
防止するものである。そのために、キャパシタ組電池制
御装置２は、各電気二重層キャパシタ１１の電圧を測定
し、スイッチ制御装置２１により、充電状態が他の電気
二重層キャパシタ１１より高い電気二重層キャパシタ１
１を放電制御するものである。
構成する複数の電気二重層キャパシタ１１における各充
電状態のばらつきを生じないようにし、また、過充電を
防止するものである。そのために、キャパシタ組電池制
御装置２は、各電気二重層キャパシタ１１の電圧を測定
し、スイッチ制御装置２１により、充電状態が他の電気
二重層キャパシタ１１より高い電気二重層キャパシタ１
１を放電制御するものである。
【００１２】＜ロ＞キャパシタ組電池
キャパシタ組電池１は、電気二重層キャパシタ１１を直
列に接続して構成される。なお、電気二重層キャパシタ
１１とは、電気二重層キャパシタセル又は電気二重層キ
ャパシタセルを並列に接続したキャパシタモジュールを
言う。
列に接続して構成される。なお、電気二重層キャパシタ
１１とは、電気二重層キャパシタセル又は電気二重層キ
ャパシタセルを並列に接続したキャパシタモジュールを
言う。
【００１３】＜ハ＞電気二重層キャパシタセル
電気二重層キャパシタセルは、一対の電極構造体の間に
イオン導電性物質を配置してなり、電極構造体中の高表
面積材料とイオン導電性物質の電解質との間で電気二重
層が形成されるものである。高表面積材料は、多くのイ
オンを表面に引きつけることができる粉状高表面積材料
であり、特に炭素材料を水蒸気賦活処理法、溶融ＫＯＨ
賦活処理法などにより賦活化した活性炭素が好適であ
る。活性炭素としては、例えばやしがら系活性炭、フェ
ノール系活性炭、石油コークス系活性炭、ポリアセンな
どが挙げられ、これらの１種を単独で又は２種以上を組
み合わせて用いることが出きる。中でも、大きな静電容
量を実現する上でフェノール系活性炭、石油コークス系
活性炭、ポリアセンが好ましい
イオン導電性物質を配置してなり、電極構造体中の高表
面積材料とイオン導電性物質の電解質との間で電気二重
層が形成されるものである。高表面積材料は、多くのイ
オンを表面に引きつけることができる粉状高表面積材料
であり、特に炭素材料を水蒸気賦活処理法、溶融ＫＯＨ
賦活処理法などにより賦活化した活性炭素が好適であ
る。活性炭素としては、例えばやしがら系活性炭、フェ
ノール系活性炭、石油コークス系活性炭、ポリアセンな
どが挙げられ、これらの１種を単独で又は２種以上を組
み合わせて用いることが出きる。中でも、大きな静電容
量を実現する上でフェノール系活性炭、石油コークス系
活性炭、ポリアセンが好ましい
【００１４】＜ニ＞電気二重層キャパシタの充電状態の
測定 電気二重層キャパシタ１１の充電状態は、電気二重層キ
ャパシタ１１に蓄積された電荷量の状態であり、例え
ば、電圧計２２や電流計で測定することができる。電圧
計２２の場合、電気二重層キャパシタの電圧を測定し
て、充電状態を求めることができる。電圧計２２は、例
えば、電気二重層キャパシタ間に接続される。その測定
値は、電圧測定線２３を介してスイッチ制御装置２１に
送られる。
測定 電気二重層キャパシタ１１の充電状態は、電気二重層キ
ャパシタ１１に蓄積された電荷量の状態であり、例え
ば、電圧計２２や電流計で測定することができる。電圧
計２２の場合、電気二重層キャパシタの電圧を測定し
て、充電状態を求めることができる。電圧計２２は、例
えば、電気二重層キャパシタ間に接続される。その測定
値は、電圧測定線２３を介してスイッチ制御装置２１に
送られる。
【００１５】＜ホ＞調整用抵抗
調整用抵抗１２は、電気二重層キャパシタ１１の充電状
態を調整する抵抗であり、この抵抗を介して電気二重層
キャパシタ１１に充電された電気を放電することができ
る。調整用抵抗１２は、例えば、電気二重層キャパシタ
１１と並列に接続される。調整用抵抗Ｒｉは、並列に接
続する電気二重層キャパシタＣｉの定格電圧或いは耐電
圧をＶｉ（Ｖ）、調整用抵抗Ｒｉ（Ω）およびその調整
用抵抗に直列に接続する電気スイッチＳＷｉ、銅線が耐
え得る電流値をＩ０（Ａ）としたとき、調整用抵抗Ｒｉ
はＶｉ／Ｉ０（Ω）以上のものを選ぶ。これによって、
調整用抵抗１２および電気スイッチ１３を小型化するこ
とが可能となる。
態を調整する抵抗であり、この抵抗を介して電気二重層
キャパシタ１１に充電された電気を放電することができ
る。調整用抵抗１２は、例えば、電気二重層キャパシタ
１１と並列に接続される。調整用抵抗Ｒｉは、並列に接
続する電気二重層キャパシタＣｉの定格電圧或いは耐電
圧をＶｉ（Ｖ）、調整用抵抗Ｒｉ（Ω）およびその調整
用抵抗に直列に接続する電気スイッチＳＷｉ、銅線が耐
え得る電流値をＩ０（Ａ）としたとき、調整用抵抗Ｒｉ
はＶｉ／Ｉ０（Ω）以上のものを選ぶ。これによって、
調整用抵抗１２および電気スイッチ１３を小型化するこ
とが可能となる。
【００１６】＜ヘ＞電気スイッチ
電気スイッチ１３は、電気二重層キャパシタ１１に充電
された電気を調整用抵抗１２を介して放電する際の切換
え手段であり、例えば、調整用抵抗１２に直列に接続さ
れる。電気スイッチ１３は、スイッチ制御装置２１の制
御によりスイッチ制御線２４を介して開閉制御（オン、
オフ制御）される。電気スイッチ１３は、リレー装置や
サイリスタなどを使用することができる。
された電気を調整用抵抗１２を介して放電する際の切換
え手段であり、例えば、調整用抵抗１２に直列に接続さ
れる。電気スイッチ１３は、スイッチ制御装置２１の制
御によりスイッチ制御線２４を介して開閉制御（オン、
オフ制御）される。電気スイッチ１３は、リレー装置や
サイリスタなどを使用することができる。
【００１７】＜ト＞スイッチ制御装置
スイッチ制御装置２１は、各電気二重層キャパシタ１１
の電圧Ｖ１〜Ｖｎを調べて、充電状態の高い各電気二重
層キャパシタ１１を選び、スイッチ制御線２４を介し
て、充電状態の高い電気二重層キャパシタの電気スイッ
チ１３をオンにして充電された電荷を放電し、充電状態
を他の電気二重層キャパシタとほぼ等しくなったら、電
気スイッチ１３をオフにして、電気二重層キャパシタ１
１の充電状態を制御することができる。
の電圧Ｖ１〜Ｖｎを調べて、充電状態の高い各電気二重
層キャパシタ１１を選び、スイッチ制御線２４を介し
て、充電状態の高い電気二重層キャパシタの電気スイッ
チ１３をオンにして充電された電荷を放電し、充電状態
を他の電気二重層キャパシタとほぼ等しくなったら、電
気スイッチ１３をオフにして、電気二重層キャパシタ１
１の充電状態を制御することができる。
【００１８】スイッチ制御装置２１は、各電気二重層キ
ャパシタ１１の充電状態、休止状態、放電状態のいずれ
の状態でも調整用抵抗Ｒｉの電気スイッチ１３をオン、
オフ制御することでその調整用抵抗１２に並列に接続さ
れた電気二重層キャパシタのみ放電せしめ、充電状態を
減少させることが可能となる。
ャパシタ１１の充電状態、休止状態、放電状態のいずれ
の状態でも調整用抵抗Ｒｉの電気スイッチ１３をオン、
オフ制御することでその調整用抵抗１２に並列に接続さ
れた電気二重層キャパシタのみ放電せしめ、充電状態を
減少させることが可能となる。
【００１９】＜チ＞キャパシタ組電池の具体例
キャパシタ組電池１は、一例として、定格の静電容量が
４，０００Ｆ、定格電圧が２．４７Ｖであるような電気
二重層キャパシタセル１１を１７セル用いてそれを直列
に接続する。各電気二重層キャパシタセル１１に並列に
２．４７オームの抵抗および電気スイッチ１３を電流１
Ａが耐えられる配線材料を用いて接続して図２のような
回路を構成する。電気スイッチ１３は、電圧検出・算術
機能を備えた電気スイッチオン・オフ可能なスイッチ制
御装置２１で制御される。
４，０００Ｆ、定格電圧が２．４７Ｖであるような電気
二重層キャパシタセル１１を１７セル用いてそれを直列
に接続する。各電気二重層キャパシタセル１１に並列に
２．４７オームの抵抗および電気スイッチ１３を電流１
Ａが耐えられる配線材料を用いて接続して図２のような
回路を構成する。電気スイッチ１３は、電圧検出・算術
機能を備えた電気スイッチオン・オフ可能なスイッチ制
御装置２１で制御される。
【００２０】＜リ＞自動車用蓄電システム
キャパシタ組電池１の適用例として自動車用蓄電システ
ムがある。自動車用蓄電システムは、１２Ｖ自動車、４
２Ｖ自動車、電気自動車或いはハイブリット自動車など
自動車用の蓄電システムであり、電気二重層キャパシタ
セルを組み合わせて得られたキャパシタ組電池１を備
え、少なくとも、発電機Ａからの充電、ブレーキングに
よる回生充電による充電器Ｂ、エンジンスターターＤの
始動による放電、又は、それ以外の負荷Ｅによる放電な
どの充放電を行うことができる。即ち、キャパシタ組電
池１は、１種類の充放電でも、複数の種類の充放電でも
行うことができる。この構成により、自動車用の電源と
して必要な条件、例えば、エンジン始動やその他の電気
装置に対する電圧や電流の条件、又、発電機からの充電
やブレーキングによる回生充電の条件などを満たすこと
ができる。
ムがある。自動車用蓄電システムは、１２Ｖ自動車、４
２Ｖ自動車、電気自動車或いはハイブリット自動車など
自動車用の蓄電システムであり、電気二重層キャパシタ
セルを組み合わせて得られたキャパシタ組電池１を備
え、少なくとも、発電機Ａからの充電、ブレーキングに
よる回生充電による充電器Ｂ、エンジンスターターＤの
始動による放電、又は、それ以外の負荷Ｅによる放電な
どの充放電を行うことができる。即ち、キャパシタ組電
池１は、１種類の充放電でも、複数の種類の充放電でも
行うことができる。この構成により、自動車用の電源と
して必要な条件、例えば、エンジン始動やその他の電気
装置に対する電圧や電流の条件、又、発電機からの充電
やブレーキングによる回生充電の条件などを満たすこと
ができる。
【００２１】以下に電気二重層キャパシタの充電状態を
ほぼ均一にする手順を示す。
ほぼ均一にする手順を示す。
【００２２】＜イ＞電気二重層キャパシタの充電状態の
判定 図３の制御フローに従い、充放電稼動中に各電気二重層
キャパシタＣｉの電圧Ｖｉ（Ｖ）を測定し（Ｓ１１）、
電気二重層キャパシタ１１の定格電圧或いは耐電圧Ｖ０
（Ｖ）によって充電状態ＳＯＣｉ（％）をＳＯＣ
ｉ（％）＝Ｖｉ（Ｖ）／Ｖ０（Ｖ）×１００として算出
する（Ｓ１２）。ここで、各電気二重層キャパシタＣｉ
の充電状態を知ることができる。
判定 図３の制御フローに従い、充放電稼動中に各電気二重層
キャパシタＣｉの電圧Ｖｉ（Ｖ）を測定し（Ｓ１１）、
電気二重層キャパシタ１１の定格電圧或いは耐電圧Ｖ０
（Ｖ）によって充電状態ＳＯＣｉ（％）をＳＯＣ
ｉ（％）＝Ｖｉ（Ｖ）／Ｖ０（Ｖ）×１００として算出
する（Ｓ１２）。ここで、各電気二重層キャパシタＣｉ
の充電状態を知ることができる。
【００２３】次に、ＳＯＣｉの内、充電状態が最大であ
るｉを決定し、その電気二重層キャパシタをＣｋとす
る。ＣｉのバラツキΔＳＯＣｉ（％）を充電状態が最大
である電気二重層キャパシタセルＣｋの充電状態ＳＯＣ
ｋとその他のキャパシタセルの充電状態の平均値の差、
即ち、ΔＳＯＣｉ（％）＝ＳＯＣｋ（％）−（ΣＳＯＣ
ｋ−ＳＯＣｋ）／（ｎ−１）を算出する（Ｓ１３）。
るｉを決定し、その電気二重層キャパシタをＣｋとす
る。ＣｉのバラツキΔＳＯＣｉ（％）を充電状態が最大
である電気二重層キャパシタセルＣｋの充電状態ＳＯＣ
ｋとその他のキャパシタセルの充電状態の平均値の差、
即ち、ΔＳＯＣｉ（％）＝ＳＯＣｋ（％）−（ΣＳＯＣ
ｋ−ＳＯＣｋ）／（ｎ−１）を算出する（Ｓ１３）。
【００２４】＜ロ＞電気二重層キャパシタの放電制御
このバラツキΔＳＯＣｉ（％）が閾値Ａ（％）以下、例
えば３０％以下であったときに（Ｓ１４）、電気スイッ
チＳＷｋをＯＮ（それ以外のＳＷｉをＯＦＦ）にする
（Ｓ１５）。電気二重層キャパシタＣｋの充電状態ＳＯ
Ｃｋが最大であるかどうかの更新を行わずに各電気二重
層キャパシタＣｉの電圧Ｖｉ測定、充電状態ＳＯＣｉの
算出を行って、たとえ電気二重層キャパシタＣｋが放電
され充電状態ＳＯＣｋが最大値でなくなったとしてもｋ
についてΔＳＯＣｉを算出する（Ｓ１６）。ΔＳＯＣｉ
がＡ（％）未満の任意の値Ｂ（％）以下になったら（Ｓ
１７）、ＳＷｋをＯＦＦとし（Ｓ１８）、制御フローの
初期へ戻って検出および制御を繰り返す。
えば３０％以下であったときに（Ｓ１４）、電気スイッ
チＳＷｋをＯＮ（それ以外のＳＷｉをＯＦＦ）にする
（Ｓ１５）。電気二重層キャパシタＣｋの充電状態ＳＯ
Ｃｋが最大であるかどうかの更新を行わずに各電気二重
層キャパシタＣｉの電圧Ｖｉ測定、充電状態ＳＯＣｉの
算出を行って、たとえ電気二重層キャパシタＣｋが放電
され充電状態ＳＯＣｋが最大値でなくなったとしてもｋ
についてΔＳＯＣｉを算出する（Ｓ１６）。ΔＳＯＣｉ
がＡ（％）未満の任意の値Ｂ（％）以下になったら（Ｓ
１７）、ＳＷｋをＯＦＦとし（Ｓ１８）、制御フローの
初期へ戻って検出および制御を繰り返す。
【００２５】＜ハ＞電気二重層キャパシタの他の放電制
御 図４の制御フローに従いＳＯＣｉの内、充電状態が最大
であるｉを決定し、その電気二重層キャパシタをＣｋと
し、充電状態が最小であるｉを決定し、そのキャパシタ
をＣｌとする（Ｓ２１）。なお、図４の制御フローは、
図３の制御フローと同じ処理は、同一の符号を付す。Ｃ
ｉのバラツキΔＳＯＣｉ（％）を充電状態が最大値ＳＯ
Ｃｋと最小値ＳＯＣｌとの差、即ち、ΔＳＯＣｉ（％）
＝ＳＯＣ ｋ（％）−ＳＯＣｌとして算出する（Ｓ２
１）。
御 図４の制御フローに従いＳＯＣｉの内、充電状態が最大
であるｉを決定し、その電気二重層キャパシタをＣｋと
し、充電状態が最小であるｉを決定し、そのキャパシタ
をＣｌとする（Ｓ２１）。なお、図４の制御フローは、
図３の制御フローと同じ処理は、同一の符号を付す。Ｃ
ｉのバラツキΔＳＯＣｉ（％）を充電状態が最大値ＳＯ
Ｃｋと最小値ＳＯＣｌとの差、即ち、ΔＳＯＣｉ（％）
＝ＳＯＣ ｋ（％）−ＳＯＣｌとして算出する（Ｓ２
１）。
【００２６】このバラツキΔＳＯＣｉ（％）が閾値Ａ
（％）以下、例えば３０％以下のとき（Ｓ１４）、電気
スイッチＳＷｋをＯＮ（それ以外のＳＷｉをＯＦＦ）に
する（Ｓ１５）。電気二重層キャパシタＣｋの充電状態
ＳＯＣｋが最大であるかどうかの更新を行わずに各電気
二重層キャパシタＣｉの電圧Ｖｉを測定、充電状態ＳＯ
ＣｉとΔＳＯＣｉの算出を行う（Ｓ１６）。たとえ電気
二重層キャパシタＣｋが放電され充電状態ＳＯＣｋが最
大値でなくなったとしてもｋについて算出したΔＳＯＣ
ｉがＡ（％）未満の任意の値Ｂ（％）以下になったら
（Ｓ１７）、ＳＷｋをＯＦＦとし（Ｓ１８）、制御フロ
ーの初期へ戻って検出および制御を繰り返す。
（％）以下、例えば３０％以下のとき（Ｓ１４）、電気
スイッチＳＷｋをＯＮ（それ以外のＳＷｉをＯＦＦ）に
する（Ｓ１５）。電気二重層キャパシタＣｋの充電状態
ＳＯＣｋが最大であるかどうかの更新を行わずに各電気
二重層キャパシタＣｉの電圧Ｖｉを測定、充電状態ＳＯ
ＣｉとΔＳＯＣｉの算出を行う（Ｓ１６）。たとえ電気
二重層キャパシタＣｋが放電され充電状態ＳＯＣｋが最
大値でなくなったとしてもｋについて算出したΔＳＯＣ
ｉがＡ（％）未満の任意の値Ｂ（％）以下になったら
（Ｓ１７）、ＳＷｋをＯＦＦとし（Ｓ１８）、制御フロ
ーの初期へ戻って検出および制御を繰り返す。
【００２７】
【発明の効果】本発明は、次のような効果を得ることが
できる。 ＜イ＞本発明は、キャパシタ組電池の各電気二重層キャ
パシタにおける充電状態のばらつきを解消することがで
きる。 ＜ロ＞また、本発明は、電気二重層キャパシタの放電回
路を小型にすることができる。
できる。 ＜イ＞本発明は、キャパシタ組電池の各電気二重層キャ
パシタにおける充電状態のばらつきを解消することがで
きる。 ＜ロ＞また、本発明は、電気二重層キャパシタの放電回
路を小型にすることができる。
【図１】キャパシタ組電池を備えた自動車用蓄電システ
ムの説明図
ムの説明図
【図２】キャパシタ組電池制御装置の説明図
【図３】電気二重層キャパシタの充電状態のばらつき防
止の流れ図
止の流れ図
【図４】電気二重層キャパシタの充電状態の他のばらつ
き防止の流れ図
き防止の流れ図
１・・・キャパシタ組電池
１１・・電気二重層キャパシタＣ１〜Ｃｎ
１２・・調整用抵抗Ｒ１〜Ｒｎ
１３・・電気スイッチＳＷ１〜ＳＷｎ
２・・・キャパシタ組電池制御装置
２１・・スイッチ制御装置
２２・・電圧計
２３・・電圧測定線
２４・・スイッチ制御線
Ａ・・・発電機
Ｂ・・・回生充電による充電器
Ｄ・・・エンジンスターター
Ｅ・・・エンジンスターター以外の負荷
ＳＡ・・・発電機の切替スイッチ
ＳＢ・・・回生充電による充電器の切替スイッチ
ＳＤ・・・エンジンスターターのＡ接点スイッチ
ＳＥ・・・エンジンスターター以外の負の切替スイッチ
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Ｆターム(参考） 5G003 AA07 BA03 CA11 CB08 CC02
DA07 FA06
5H115 PA08 PA15 PG04 PI16 PO17
PU01 SE06 TI01 TI05 TI06
TI09 TR19 TU01 TU16 TU17
UI35
Claims (9)
- 【請求項１】複数個の電気二重層キャパシタを直列接続
した、充放電可能なキャパシタ組電池において、各電気
二重層キャパシタの充電状態をほぼ均等にするように、
電気二重層キャパシタの中で充電状態の高い電気二重層
キャパシタを放電することを特徴とするキャパシタ組電
池。 - 【請求項２】請求項１に記載のキャパシタ組電池におい
て、 電気二重層キャパシタの充電状態は、電気二重層キャパ
シタの電圧で算出することを特徴とする、キャパシタ組
電池。 - 【請求項３】請求項１に記載のキャパシタ組電池におい
て、 各電気二重層キャパシタと並列に調整用抵抗と電気スイ
ッチの直列回路を接続し、電気スイッチをオンにした
際、調整用抵抗に流れる電流が電気二重層キャパシタの
許容値以下になるようにすることを特徴とする、キャパ
シタ組電池。 - 【請求項４】請求項１に記載のキャパシタ組電池におい
て、 各電気二重層キャパシタと並列に接続され、各電気二重
層キャパシタの充電状態を調整する調整用抵抗は、該電
気二重層キャパシタの定格電圧或いは耐電圧を配線材料
・部品の上限電流で割った値より大きいことを特徴とす
る、キャパシタ組電池。 - 【請求項５】請求項１に記載のキャパシタ組電池におい
て、 電気二重層キャパシタの中で充電状態の最も高い電気二
重層キャパシタの充電状態と他の電気二重層キャパシタ
の充電状態の平均値との差が上限所定値以上になると、
該最も高い電気二重層キャパシタを放電し、下限所定値
以下になると、該最も高い電気二重層キャパシタの放電
を停止することを特徴とする、キャパシタ組電池。 - 【請求項６】請求項１に記載のキャパシタ組電池におい
て、 電気二重層キャパシタの中で充電状態の最も高い電気二
重層キャパシタの充電状態と充電状態の最も低い電気二
重層キャパシタの充電状態との差が上限所定値以上にな
ると、該最も高い電気二重層キャパシタを放電し、下限
所定値以下になると、該最も高い電気二重層キャパシタ
の放電を停止することを特徴とする、キャパシタ組電
池。 - 【請求項７】複数個の電気二重層キャパシタを直列接続
した、充放電可能なキャパシタ組電池の制御方法におい
て、各電気二重層キャパシタの充電状態をほぼ均等にす
るように、電気二重層キャパシタの中で充電状態の高い
電気二重層キャパシタを放電することを特徴とするキャ
パシタ組電池の制御方法。 - 【請求項８】複数個の電気二重層キャパシタを直列接続
した、充放電可能なキャパシタ組電池と、各電気二重層
キャパシタの電圧を測定する電圧計と、各電気二重層キ
ャパシタと並列に接続される調整用抵抗と電気スイッチ
との直列回路と、電気スイッチをオンにして電気二重層
キャパシタを放電する電気スイッチ制御装置とを備え、
各電気二重層キャパシタの充電状態をほぼ均等にするよ
うに、電気二重層キャパシタの中で充電状態の高い電気
二重層キャパシタの電気スイッチをオンにして放電する
ことを特徴とするキャパシタ組電池制御装置。 - 【請求項９】複数個の電気二重層キャパシタを直列接続
した、充放電可能な自動車用蓄電システムにおいて、各
電気二重層キャパシタの充電状態をほぼ均等にするよう
に、電気二重層キャパシタの中で充電状態の高い電気二
重層キャパシタを放電することを特徴とする自動車用蓄
電システム。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001220397A JP2003032908A (ja) | 2001-07-19 | 2001-07-19 | キャパシタ組電池、その制御方法、その制御装置及び自動車用蓄電システム |
| US10/189,735 US6809433B2 (en) | 2001-07-19 | 2002-07-08 | Capacitor unit with electric double layer capacitors, control method and control apparatus for the same, and accumulator system for motor vehicles |
| EP02291790A EP1278287A1 (en) | 2001-07-19 | 2002-07-16 | Capacitor unit with electric double layer capacitors, control method and control apparatus for the same, and accumulator system for motor vehicles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001220397A JP2003032908A (ja) | 2001-07-19 | 2001-07-19 | キャパシタ組電池、その制御方法、その制御装置及び自動車用蓄電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003032908A true JP2003032908A (ja) | 2003-01-31 |
Family
ID=19054218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001220397A Pending JP2003032908A (ja) | 2001-07-19 | 2001-07-19 | キャパシタ組電池、その制御方法、その制御装置及び自動車用蓄電システム |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6809433B2 (ja) |
| EP (1) | EP1278287A1 (ja) |
| JP (1) | JP2003032908A (ja) |
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