JP2006524980A - 2重層キャパシタ用電荷平衡回路 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (39)
- 少なくとも2つの直列接続した2重層キャパシタセルに電荷平衡を提供する双極電荷平衡装置であり、該少なくとも2つの2重層キャパシタセルは電源電圧から充電可能であり、前記電荷平衡装置は、
該少なくとも2つの2重層キャパシタセルにわたって電源電圧を均等に分圧する分圧器と、
複数の入力と1つの出力を備えた回路であって、該出力は少なくとも2つの2重層キャパシタセルの夫々の間を接続し、該分圧器が該回路の1つの入力に電圧を提供するように該分圧器に接続されている回路と、
該少なくとも2つの2重層キャパシタセルの夫々の蓄積電圧に関する帰還を、該回路の1つの入力に提供する帰還接続と、
を有し、
前記回路は、該少なくとも2つの2重層キャパシタセルの第1のセルの蓄積電圧が、該少なくとも2つの2重層キャパシタセルの第2のセルの蓄積電圧より高い場合に、出力電流を生成するように構成され、前記出力電流は該少なくとも2つのセルが平衡になるまで該第1のセルに蓄積されたエネルギーを該第2のセルに移動させることを特徴とする、双極電荷平衡装置。 - 該電源電圧が、直列接続したセルの数に約4ボルトを乗じた電圧より少ないことを特徴とする、請求項1記載の電荷平衡装置。
- 少なくとも2つの直列接続した電荷蓄積装置の電荷平衡を提供する電荷平衡装置であり、該少なくとも2つの電荷蓄積装置は、電源電圧から充電可能であり、該電荷平衡装置は、
該少なくとも2つの電荷蓄積装置にわたって電源電圧を均等に分圧する分圧器と、
複数の入力と1つの出力を備えた回路であって、出力は少なくとも2つの電荷蓄積装置の夫々の間を接続し、該分圧器が該回路の1つの入力に電圧を提供するように該分圧器に接続されている回路と、
該少なくとも2つの電荷蓄積装置の夫々の蓄積電圧に関する帰還を、該回路の1つの入力に提供する帰還接続と、
を有し、
前記回路は、該少なくとも2つの電荷蓄積装置の第1の電荷蓄積装置の蓄積電圧が、該少なくとも2つの電荷蓄積装置の第2の電荷蓄積装置の蓄積電圧より高い場合に、出力電流を生成するように構成され、前記出力電流は該少なくとも2つの電荷蓄積装置が平衡になるまで該第1の電荷蓄積装置に蓄積されたエネルギーを該第2の電荷蓄積装置に移動させることを特徴とする、電荷平衡装置。 - 前記装置は、さらに、前記回路と前記少なくとも2つの電荷蓄積装置間に接続された限流器を含み、該限流器は回路の出力電流を安全値に制限するように構成されている、請求項3記載の電荷平衡装置。
- 前記装置は、さらに、回路の出力電流を高めるためのゲインステージを含む、請求項3記載の電荷平衡装置。
- 前記分圧器は、前記回路に接続されたおよそ同値の2つの分圧抵抗器を含む、請求項3記載の電荷平衡装置。
- 前記2つの分圧抵抗器は、装置の零入力電流引き込みを最小限に抑えるような十分高い値を有する、請求項6記載の電荷平衡装置。
- 前記帰還接続は、分圧器により回路に供給されるいかなる入力バイアス電流をも取り消すように構成されている、請求項3記載の電荷平衡装置。
- 該帰還接続が、前記回路に供給されるいかなる入力バイアス電流をも効果的に取り消すように、該帰還接続が、2つの各分圧抵抗器の値のほぼ半分の値を提供する、請求項7記載の電荷平衡装置。
- 前記限流器が電源電圧を回路の最大出力電流で割った値と等しい値を有する、請求項4記載の電荷平衡装置。
- 前記少なくとも2つの電荷蓄積装置の状態に関する情報を提供するために、限流器両端の電圧降下を使用しうる、請求項4記載の電荷平衡装置。
- 各ゲインステージが、該回路出力と該少なくとも2つの電荷蓄積装置との間に接続された増幅回路を含む、請求項5記載の電荷平衡装置。
- 該増幅回路がベース、エミッタおよびコレクタを含む2つのトランジスタから成り、2つの各トランジスタのベースおよびエミッタが共に接続されている、請求項12記載の電荷平衡装置。
- 前記増幅回路が2つのトランジスタを含み、前記2つのトランジスタが相補対称エミッタフォロワトランジスタ対を形成する、請求項12記載の電荷平衡装置。
- 前記装置は、さらに、該ゲインステージと該少なくとも2つの電荷蓄積装置間に接続された限流器を含み、前記限流器がゲインステージの出力電流を安全値に制限するように構成される、請求項12記載の電荷平衡装置。
- 前記限流器が、電源電圧、増幅回路の飽和電流、および増幅回路の最大電流定格に基づく値を備えている、請求項15記載の電荷平衡装置。
- 電荷蓄積装置が2重層キャパシタである、請求項3記載の電荷平衡装置。
- n個の直列接続した電荷蓄積装置の電荷平衡を提供する電荷平衡回路であって、nは2以上であり、n個の電荷蓄積装置は電源電圧によって充電可能であり、該電荷平衡装置は、
n個の電荷蓄積装置にわたって電源電圧を均等に分圧するn−1個の分圧器と、
複数の入力および1つの出力を備えるn−1個の増幅器であって、各増幅器は2つの電荷蓄積装置間にその出力が接続し、各増幅器は、各分圧器が1つの増幅器の1つの入力に電圧を提供するようにn−1個の分圧器に接続されている、n−1個の増幅器と、
n−1個の帰還接続であって、各帰還接続はn−1個の増幅器の1つに接続し、n個の電荷蓄積装置の蓄積電圧に関する帰還を、n−1個の増幅器の1つの入力に提供するn−1個の帰還接続と、
を有し、
各増幅器は、増幅器が接続する該2つの電荷蓄積装置の第1の電荷蓄積装置の蓄積電圧が、増幅器が接続する該2つの電荷蓄積装置の第2の電荷蓄積装置の蓄積電圧より高い場合に、出力電流を生成するように構成され、前記出力電流は該2つの電荷蓄積装置が平衡になるまで該第1の電荷蓄積装置に蓄積されたエネルギーを該第2の電荷蓄積装置に移動させることを特徴とする、電荷平衡回路。 - 電源電圧は、電荷蓄積装置の数×4を超えない、請求項18記載の電荷平衡回路。
- 2つの直列接続したキャパシタ間の電圧を平衡するための電荷平衡回路は、
1つの出力を備えた1つの増幅器を含み、前記出力は該2つのキャパシタ間を接続し、前記増幅器は、該2つの直列接続したキャパシタの第1のキャパシタの蓄積電圧が、該少なくとも2つの直列接続したキャパシタの第2のキャパシタの蓄積電圧より高い場合に、出力電流を生成するように構成され、前記出力電流は該2つのキャパシタが平衡になるまで該第1のキャパシタに蓄積されたエネルギーを該第2のキャパシタに移動させることを特徴とする、平衡電荷回路。 - 前記増幅器は、複数の入力と帰還接続とを有し、前記回路は、2つの直列接続したキャパシタの蓄積電圧に関する帰還を増幅器の1つの入力に提供するように構成されている、請求項20記載の回路。
- 前記回路が2つの直列接続したキャパシタにわたって回路電源電圧を均等に分圧するための分圧器を有する、請求項21記載の回路。
- 前記キャパシタが2重層キャパシタである、請求項20記載の回路。
- 前記増幅器が演算増幅器として構成されている、請求項20記載の回路。
- 前記回路は、2つの直列接続したキャパシタにわたって交流電源電圧を均等に分圧するための分圧器を有する、請求項20記載の回路。
- 前記回路がコンバータ回路を含み、前記回路が双極回路である、請求項25記載の回路。
- 前記回路は、2つの直列接続したキャパシタの2組以上の間で、互換的におよび修正なく使用しうる、請求項25記載の回路。
- 電荷平衡装置は、2つの直列接続したキャパシタ間の電圧を平衡する平衡手段を有し、前記平衡手段は、該2つの直列接続したキャパシタの第1のキャパシタの蓄積電圧が、該2つの直列接続したキャパシタの第2のキャパシタの蓄積電圧より高い場合に、出力電流を生成するように構成され、前記出力電流は該2つのキャパシタが平衡になるまで該第1のキャパシタに蓄積されたエネルギーを該第2のキャパシタに移動させることを特徴とする平衡手段から成る、電荷平衡装置。
- 該キャパシタが2重層キャパシタである、請求項28記載の電荷平衡装置。
- 直列接続したキャパシタの組を提供するステップと、
第1の電圧を提供するステップと、
回路を提供するステップと、
該直列接続したキャパシタにわたって及び該回路にわたって第1の電圧を提供するステップと、
該直列接続したキャパシタの組の接続に第2の電圧の帰還を提供するステップと、
該帰還に基づき前記回路を使用して該第2の電圧を平衡するステップと、
を含む、電圧を平衡する方法。 - 前記直列接続したキャパシタ組が2重層キャパシタである、請求項30記載の方法。
- 前記第1の電圧は、4ボルトに直列接続したキャパシタの数を乗じたものを超えない、請求項31記載の方法。
- 2組以上の直列接続したキャパシタ間で互換的に修正なく使用しうる回路を提供するステップを有する、請求項30記載の方法。
- ハウジングと、
該ハウジング内に収納された2つの直列接続したキャパシタセルと、
該キャパシタセルに作動的に結合された電荷平衡回路と、
から成る、キャパシタ製品。 - 前記ハウジングが密閉ハウジングから成り、キャパシタセルおよび電荷平衡回路が該密閉ハウジング内に配置される、請求項34記載のキャパシタ製品。
- 該キャパシタセルが2重層キャパシタセルから成る、請求項34記載のキャパシタ製品。
- 該電荷平衡回路および該キャパシタセルに結合した1つまたはそれより多い選択的許可/不許可回路を含む、請求項35記載のキャパシタ製品。
- 製品が、約4.0ボルトから9.0ボルト間の電圧で安全に動作できるように定格される、請求項36記載のキャパシタ製品。
- 電荷平衡回路がハイインピーダンスを持つ増幅器を含み、出力は該2つのキャパシタセル間に接続し、前記増幅器は、該2つのキャパシタセルの第1のキャパシタの蓄積電圧が該2つのキャパシタセルの第2のキャパシタの蓄積電圧より高い場合に、出力電流を生成するように構成され、前記出力電流は該2つのキャパシタが平衡になるまで該第1のキャパシタセルに蓄積されたエネルギーを該第2のキャパシタセルに移動させることを特徴とする、請求項34記載のキャパシタ製品。
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