JP2011061920A - Circuit for equalizing voltage in capacitor cell - Google Patents

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Keiji Shiraishi
啓司 白石
Masayuki Nakane
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a circuit for equalizing the voltage of a capacitor cell in which it is possible to collect and utilize a surplus energy effectively. <P>SOLUTION: This voltage equalizing circuit 100 for equalizing the voltages of a plurality of capacitor cells 10 includes the plurality of capacitor cells 10 for accumulating electricity, and bypass circuits 20 which are provided in parallel with the capacitor cells 10 and allow surplus currents supplied to the capacitor cells 10 to flow. Each bypass circuit 20 is equipped with a switch element 30 which can switch whether to let the current flow or not according to the voltage of the capacitor cell 10, and a DC-DC converter 40 which is connected in series with the switch element 30 so as to collect the electric energy of surplus current. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、キャパシタセルの電圧を均等化するための電圧均等化用回路に関するものである。   The present invention relates to a voltage equalization circuit for equalizing the voltage of a capacitor cell.

従来より、車両走行用の動力源として内燃機関と電動機とを備えるハイブリッド車両が開発されている。電動機は、電源装置に蓄えられた電気を動力源として動作し、また、車両の減速時などには発電機として作動し、発電した電気を電源装置に蓄える。   Conventionally, a hybrid vehicle including an internal combustion engine and an electric motor has been developed as a power source for traveling the vehicle. The electric motor operates using electricity stored in the power supply device as a power source, and operates as a generator when the vehicle decelerates and stores the generated electricity in the power supply device.

ハイブリッド車両の電源装置として、急速充電可能で、充放電サイクル寿命の長い電気二重層キャパシタ（以下、単に「キャパシタ」という。）を用いたキャパシタ蓄電装置が注目されている。キャパシタ蓄電装置は、所望の電圧を得るために、積層され直列に接続された複数のキャパシタセルを備える。   As a power supply device for a hybrid vehicle, a capacitor power storage device using an electric double layer capacitor (hereinafter simply referred to as a “capacitor”) that can be rapidly charged and has a long charge / discharge cycle life has attracted attention. The capacitor power storage device includes a plurality of capacitor cells stacked and connected in series in order to obtain a desired voltage.

ところで、キャパシタ蓄電装置では、定格が同じキャパシタセルを用いても、静電容量，内部抵抗，漏れ電流などのばらつきにより、充放電を繰り返すと各キャパシタセルの電圧に不均衡を生じ、一部のキャパシタセルが過充電されるおそれがある。   By the way, even if capacitor cells having the same rating are used in a capacitor power storage device, if charging and discharging are repeated due to variations in capacitance, internal resistance, leakage current, etc., the voltage of each capacitor cell becomes unbalanced, The capacitor cell may be overcharged.

特許文献１には、各キャパシタセルの電圧を均等化するための電圧コントローラを備える車両用キャパシタ蓄電装置が開示されている。   Patent Document 1 discloses a vehicular capacitor power storage device including a voltage controller for equalizing the voltage of each capacitor cell.

特開２００２−２８１６８５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-28185

しかしながら、特許文献１に記載の車両用キャパシタ蓄電装置では、キャパシタセルに供給された余剰な電流をバイパス回路に流し、電流制限用抵抗で熱に変換して外部へと排出していた。つまり、余剰な電流の電気エネルギが有効に活用されていなかった。   However, in the vehicle capacitor power storage device described in Patent Document 1, surplus current supplied to the capacitor cell is supplied to the bypass circuit, converted into heat by the current limiting resistor, and discharged to the outside. In other words, surplus current electric energy has not been effectively utilized.

そこで、本発明では、電気エネルギの有効活用が可能なキャパシタセルの電圧均等化用回路を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a capacitor cell voltage equalization circuit capable of effectively using electric energy.

本発明は、電気を蓄えるための複数のキャパシタセルと、前記キャパシタセルと並列に設けられ、前記キャパシタセルに供給される余剰な電流を流すためのバイパス回路と、を備え、前記複数のキャパシタセルの電圧を均等化するための電圧均等化用回路であって、前記バイパス回路は、前記キャパシタセルの電圧に応じて電流を流すか否かを切り換え可能なスイッチ素子と、前記スイッチ素子と直列に接続され、余剰な電流の電気エネルギを回収するためのエネルギ回収手段と、を備えることを特徴とする。   The present invention comprises a plurality of capacitor cells for storing electricity, and a bypass circuit provided in parallel with the capacitor cells for flowing an excess current supplied to the capacitor cells. A voltage equalization circuit for equalizing the voltage of the capacitor, wherein the bypass circuit includes a switch element capable of switching whether or not to pass a current according to the voltage of the capacitor cell, and the switch element in series. And an energy recovery means for recovering excess electric energy connected.

本発明によれば、キャパシタセルに余剰な電流が供給されたときには、その電流は、スイッチ素子がバイパス回路に電流を流すように切り換えることによって、キャパシタセルと並列に設けられるバイパス回路に流される。バイパス回路は、余剰な電流の電気エネルギを回収するためのエネルギ回収手段を備える。   According to the present invention, when a surplus current is supplied to the capacitor cell, the current is passed to the bypass circuit provided in parallel with the capacitor cell by switching the switching element so that the current flows to the bypass circuit. The bypass circuit includes energy recovery means for recovering excess electric current.

したがって、エネルギ回収手段によって余剰な電流の電気エネルギを回収することができ、電気エネルギを有効活用できる。   Therefore, the electric energy of surplus current can be recovered by the energy recovery means, and the electric energy can be effectively utilized.

本発明の第１の実施の形態に係るキャパシタセルの電圧均等化用回路の回路図である。1 is a circuit diagram of a voltage equalization circuit for a capacitor cell according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第２の実施の形態に係るキャパシタセルの電圧均等化用回路の回路図である。It is a circuit diagram of the circuit for voltage equalization of the capacitor cell which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

（第１の実施の形態）
以下では、図１を参照しながら本発明の第１の実施の形態に係るキャパシタセル１０の電圧均等化用回路１００について説明する。 (First embodiment)
Hereinafter, a circuit 100 for equalizing voltage of the capacitor cell 10 according to the first exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

電圧均等化用回路１００は、積層され直列に接続された複数のキャパシタセル１０の過充電を防止し、それぞれの電圧を均等化するための回路である。電圧均等化用回路１００は、キャパシタセル１０に供給される余剰な電流をバイパス可能なバイパス回路２０を備える。   The voltage equalization circuit 100 is a circuit for preventing overcharging of the plurality of capacitor cells 10 stacked in series and equalizing each voltage. The voltage equalization circuit 100 includes a bypass circuit 20 that can bypass excess current supplied to the capacitor cell 10.

キャパシタセル１０は、陽極と陰極との二つの電極の間の電解質のイオンが電気二重層を構成して電気を蓄える電気二重層キャパシタのセルである。キャパシタセル１０は、直列にｎ個接続され、所望の電圧や容量に調整されたキャパシタ蓄電装置を形成し、車両に搭載される。   The capacitor cell 10 is an electric double layer capacitor cell in which electrolyte ions between two electrodes, an anode and a cathode, constitute an electric double layer and store electricity. N capacitor cells 10 are connected in series to form a capacitor power storage device adjusted to a desired voltage and capacity, and are mounted on a vehicle.

キャパシタセル１０は、化学反応を利用して電気を蓄えるのではなく、電気を電子のまま蓄えることが可能であるため、化学反応を利用する二次電池よりも大電流を発生させることが可能であり、また、充放電を繰り返しても殆ど劣化しない。   Since the capacitor cell 10 can store electricity as an electron rather than using a chemical reaction, the capacitor cell 10 can generate a larger current than a secondary battery using a chemical reaction. Yes, and it hardly deteriorates even after repeated charging and discharging.

バイパス回路２０は、電流を流すか否かを切り換え可能なスイッチ素子３０と、スイッチ素子３０を切り換えるためのリセットＩＣ５０と、スイッチ素子３０と直列に接続されるＤＣ−ＤＣコンバータ４０とを備える。バイパス回路２０は、各々のキャパシタセル１０に並列に接続され、キャパシタセル１０と同じｎ個設けられる。   The bypass circuit 20 includes a switch element 30 capable of switching whether or not to pass a current, a reset IC 50 for switching the switch element 30, and a DC-DC converter 40 connected in series with the switch element 30. The bypass circuit 20 is connected in parallel to each capacitor cell 10 and is provided in the same number n as the capacitor cell 10.

スイッチ素子３０は、ｎ型のパワーＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と呼ばれる大電流に対応可能なＭＯＳ型半導体スイッチである。スイッチ素子３０は、ゲート端子３１とドレイン端子３２とソース端子３３との三個の端子を備える。   The switch element 30 is a MOS type semiconductor switch that can handle a large current called an n-type power MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor). The switch element 30 includes three terminals of a gate terminal 31, a drain terminal 32, and a source terminal 33.

ドレイン端子３２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４０を介してキャパシタセル１０のプラス端子１１に接続され、ソース端子３３は、キャパシタセル１０のマイナス端子１２に接続される。ゲート端子３１は、発振防止のための抵抗器５５を介してリセットＩＣ５０の電圧入力端子５１に接続される。また、ゲート端子３１とソース端子３３との間には、ゲート端子３１がフロート状態になることに起因する破損や誤動作を防止するために抵抗器３５が介装される。   The drain terminal 32 is connected to the plus terminal 11 of the capacitor cell 10 via the DC-DC converter 40, and the source terminal 33 is connected to the minus terminal 12 of the capacitor cell 10. The gate terminal 31 is connected to the voltage input terminal 51 of the reset IC 50 through a resistor 55 for preventing oscillation. In addition, a resistor 35 is interposed between the gate terminal 31 and the source terminal 33 in order to prevent damage or malfunction caused by the gate terminal 31 being in a floating state.

スイッチ素子３０は、ゲート端子３１とソース端子３３との間の電圧差を検出してドレイン端子３２とソース端子３３との間の電流を制御するものである。つまり、ゲート端子３１とソース端子３３との間の電圧を調節することによって、ドレイン端子３２からソース端子３３へと流れる電流、即ちバイパス回路２０を流れる電流を制御可能である。   The switch element 30 detects a voltage difference between the gate terminal 31 and the source terminal 33 and controls a current between the drain terminal 32 and the source terminal 33. That is, by adjusting the voltage between the gate terminal 31 and the source terminal 33, the current flowing from the drain terminal 32 to the source terminal 33, that is, the current flowing through the bypass circuit 20 can be controlled.

リセットＩＣ５０は、電圧入力端子（Ｖｃｃ端子）５１と接地端子５２（ＧＮＤ端子）と電圧出力端子（Ｖｏｕｔ端子）５３とを備える。リセットＩＣ５０は、電圧入力端子５１と接地端子５２との間に印加される電圧が所定の電圧を超えたか否かによって電圧出力端子５３からの出力電圧を変化させるものである。このリセットＩＣ５０がコンパレータに該当する。   The reset IC 50 includes a voltage input terminal (Vcc terminal) 51, a ground terminal 52 (GND terminal), and a voltage output terminal (Vout terminal) 53. The reset IC 50 changes the output voltage from the voltage output terminal 53 depending on whether or not the voltage applied between the voltage input terminal 51 and the ground terminal 52 exceeds a predetermined voltage. This reset IC 50 corresponds to a comparator.

リセットＩＣ５０は、電圧入力端子５１がキャパシタセル１０のプラス端子１１に接続され、接地端子５２がキャパシタセル１０のマイナス端子１２に接続される。リセットＩＣ５０はキャパシタセル１０に並列に接続されるため、電圧入力端子５１と接地端子５２との間に印加される電圧は、キャパシタセル１０の電圧値と同一である。つまり、リセットＩＣ５０は、キャパシタセル１０の電圧を検出して作動する。   In the reset IC 50, the voltage input terminal 51 is connected to the positive terminal 11 of the capacitor cell 10, and the ground terminal 52 is connected to the negative terminal 12 of the capacitor cell 10. Since the reset IC 50 is connected to the capacitor cell 10 in parallel, the voltage applied between the voltage input terminal 51 and the ground terminal 52 is the same as the voltage value of the capacitor cell 10. That is, the reset IC 50 operates by detecting the voltage of the capacitor cell 10.

リセットＩＣ５０は、キャパシタセル１０の電圧が所定の電圧以上であるときには、電圧入力端子５１から印加された電圧を電圧出力端子５３からの出力電圧とし、キャパシタセル１０の電圧が所定の電圧より小さいときには、電圧出力端子５３からの出力電圧を零にする。ここで、所定の電圧とは、キャパシタセル１０が充分に充電され、フル充電の状態であると判定可能な大きさの電圧である。   The reset IC 50 sets the voltage applied from the voltage input terminal 51 as the output voltage from the voltage output terminal 53 when the voltage of the capacitor cell 10 is equal to or higher than a predetermined voltage, and when the voltage of the capacitor cell 10 is lower than the predetermined voltage. The output voltage from the voltage output terminal 53 is made zero. Here, the predetermined voltage is a voltage having a magnitude that allows the capacitor cell 10 to be sufficiently charged and determined to be in a fully charged state.

リセットＩＣ５０に印加された電圧と等しい大きさの電圧がリセットＩＣ５０の電圧出力端子５３から出力されると、ゲート端子３１とソース端子３３との間に電位差が生じる。これにより、スイッチ素子３０にはドレイン端子３２からソース端子３３への電流が流れ、バイパス回路２０に電流が流れることとなる。   When a voltage having the same magnitude as the voltage applied to the reset IC 50 is output from the voltage output terminal 53 of the reset IC 50, a potential difference is generated between the gate terminal 31 and the source terminal 33. As a result, a current from the drain terminal 32 to the source terminal 33 flows through the switch element 30 and a current flows through the bypass circuit 20.

ＤＣ−ＤＣコンバータ４０は、バイパス回路２０を流れる電流の電気エネルギを回収するために設けられる。ＤＣ−ＤＣコンバータ４０は、キャパシタセル１０がフル充電になった後で供給された余剰な電流の電気エネルギを回収して所望の電圧の電流に変換し、車両用のバッテリ６０に送るための素子である。つまり、ＤＣ−ＤＣコンバータ４０は、バイパス回路２０を流れる電流の電気エネルギを回収している。このＤＣ−ＤＣコンバータ４０がエネルギ回収手段に該当する。   The DC-DC converter 40 is provided for recovering electrical energy of a current flowing through the bypass circuit 20. The DC-DC converter 40 is an element for recovering surplus electric energy supplied after the capacitor cell 10 is fully charged, converting it to a current of a desired voltage, and sending it to a vehicle battery 60. It is. That is, the DC-DC converter 40 collects the electrical energy of the current flowing through the bypass circuit 20. The DC-DC converter 40 corresponds to energy recovery means.

ＤＣ−ＤＣコンバータ４０は、入力プラス端子４１と入力マイナス端子４２と出力プラス端子４４と出力マイナス端子４３とを備える。入力プラス端子４１は、キャパシタセル１０のプラス端子１１に接続される。入力マイナス端子４２は、スイッチ素子３０のドレイン端子３２に接続され、スイッチ素子３０を介してキャパシタセル１０のマイナス端子１２に接続される。出力プラス端子４４は、逆流防止のダイオード４５を介してバッテリ６０のプラス端子６１に接続される。出力マイナス端子４３は、バッテリ６０のマイナス端子６２に接続される。   The DC-DC converter 40 includes an input plus terminal 41, an input minus terminal 42, an output plus terminal 44, and an output minus terminal 43. The input plus terminal 41 is connected to the plus terminal 11 of the capacitor cell 10. The input minus terminal 42 is connected to the drain terminal 32 of the switch element 30 and is connected to the minus terminal 12 of the capacitor cell 10 via the switch element 30. The output plus terminal 44 is connected to the plus terminal 61 of the battery 60 through a diode 45 for preventing backflow. The output minus terminal 43 is connected to the minus terminal 62 of the battery 60.

ＤＣ−ＤＣコンバータ４０は、入力プラス端子４１から入力された直流電流の電気エネルギを所望の電圧の直流電流に変換して、出力プラス端子４４から出力するものである。ここでは車両用のバッテリ６０の電圧はＤＣ２４Ｖである。よって、出力プラス端子４４からはＤＣ２４Ｖの電圧の直流電流が出力される。ＤＣ−ＤＣコンバータ４０は絶縁型であるため、キャパシタセル１０から入力プラス端子４１を介して入力された電流が、そのまま出力プラス端子４４を介してバッテリ６０に流れることは無い。   The DC-DC converter 40 converts the electric energy of the direct current input from the input plus terminal 41 into a direct current of a desired voltage and outputs it from the output plus terminal 44. Here, the voltage of the battery 60 for vehicles is DC24V. Therefore, a DC current of DC 24V is output from the output plus terminal 44. Since the DC-DC converter 40 is an insulation type, the current input from the capacitor cell 10 via the input plus terminal 41 does not flow to the battery 60 via the output plus terminal 44 as it is.

以下、キャパシタセル１０の電圧均等化用回路１００の動作について説明する。   Hereinafter, the operation of the voltage equalization circuit 100 of the capacitor cell 10 will be described.

キャパシタセル１０が充分に充電されておらず電圧が所定の電圧より低いときには、リセットＩＣ５０の電圧出力端子５３から出力される電圧は零である。よって、バイパス回路２０には電流が流れず、供給される電流によってキャパシタセル１０は充電される。   When the capacitor cell 10 is not sufficiently charged and the voltage is lower than a predetermined voltage, the voltage output from the voltage output terminal 53 of the reset IC 50 is zero. Therefore, no current flows through the bypass circuit 20, and the capacitor cell 10 is charged by the supplied current.

キャパシタセル１０が充分に充電され、電圧が所定の電圧以上になると、リセットＩＣ５０は、電圧出力端子５３からキャパシタセル１０の電圧と同一の電圧を出力する。電圧出力端子５３から電圧が出力されると、スイッチ素子３０のゲート端子３１とソース端子３３との間に電位差が生じるため、ドレイン端子３２からソース端子３３へと電流が流れるようになる。   When the capacitor cell 10 is sufficiently charged and the voltage becomes equal to or higher than a predetermined voltage, the reset IC 50 outputs the same voltage as the voltage of the capacitor cell 10 from the voltage output terminal 53. When a voltage is output from the voltage output terminal 53, a potential difference is generated between the gate terminal 31 and the source terminal 33 of the switch element 30, so that a current flows from the drain terminal 32 to the source terminal 33.

スイッチ素子３０を電流が流れることが可能になったため、キャパシタセル１０の電圧が所定の電圧以上になった後で供給された余剰な電流は、バイパス回路２０を流れる。よって、キャパシタセル１０は、余剰な電流によって充電されることはなく、キャパシタセル１０の過充電を防止できる。このとき、所定の電圧に到達していない他のキャパシタセル１０には、引き続き充電が行われている。   Since the current can flow through the switch element 30, the surplus current supplied after the voltage of the capacitor cell 10 becomes equal to or higher than a predetermined voltage flows through the bypass circuit 20. Therefore, the capacitor cell 10 is not charged by an excessive current, and the capacitor cell 10 can be prevented from being overcharged. At this time, the other capacitor cells 10 that have not reached the predetermined voltage are continuously charged.

バイパス回路２０を流れる電流は、入力プラス端子４１からＤＣ−ＤＣコンバータ４０に入力される。ＤＣ−ＤＣコンバータ４０は、入力された電流を所望の電圧の電流に変換して出力する。このＤＣ−ＤＣコンバータ４０は絶縁型であるため、バイパス回路２０を流れる電流が出力プラス端子４４を介して車両用のバッテリ６０へと流れることは無い。   The current flowing through the bypass circuit 20 is input from the input plus terminal 41 to the DC-DC converter 40. The DC-DC converter 40 converts the input current into a current having a desired voltage and outputs the current. Since the DC-DC converter 40 is an insulating type, the current flowing through the bypass circuit 20 does not flow to the vehicle battery 60 via the output plus terminal 44.

ＤＣ−ＤＣコンバータ４０から出力される電流を利用してファン等の冷却装置（図示省略）を駆動すれば、充電によって発熱するキャパシタセル１０を冷却することが可能である。冷却装置へは、バッテリ６０に蓄えられた電流を利用しても、ＤＣ−ＤＣコンバータ４０から直接電流を供給してもよい。これにより、キャパシタセル１０がフル充電になった後にキャパシタセル１０に供給される余剰な電流を電気エネルギとして回収して有効に活用することが可能である。   If a cooling device (not shown) such as a fan is driven using the current output from the DC-DC converter 40, the capacitor cell 10 that generates heat by charging can be cooled. The current stored in the battery 60 may be used for the cooling device, or the current may be supplied directly from the DC-DC converter 40. Thereby, it is possible to recover and use the surplus current supplied to the capacitor cell 10 as electrical energy after the capacitor cell 10 is fully charged.

この他にも、ＤＣ−ＤＣコンバータ４０から出力される電流を利用してＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉtｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）等の点灯装置（図示省略）を駆動すれば、そのキャパシタセル１０がフル充電であることを示すモニターランプとして利用でき、点検時のメンテナンス性が向上する。   In addition to this, if a lighting device (not shown) such as an LED (Light Emitting Diode) is driven using the current output from the DC-DC converter 40, the capacitor cell 10 is fully charged. It can be used as a monitor lamp to indicate that the maintenance is improved during inspection.

その後、キャパシタセル１０が放電するなどして電圧が降下し、キャパシタセル１０の電圧がリセットＩＣ５０の設定電圧より低くなると、リセットＩＣ５０から電圧出力端子５３を介して出力される電圧は零となる。よって、スイッチ素子３０のドレイン端子３２からソース端子３３へは電流が流れないため、電流はバイパス回路２０に電流は流れずにキャパシタセル１０が充電される。   After that, when the capacitor cell 10 is discharged or the like, the voltage drops and the voltage of the capacitor cell 10 becomes lower than the set voltage of the reset IC 50, the voltage output from the reset IC 50 via the voltage output terminal 53 becomes zero. Therefore, since no current flows from the drain terminal 32 to the source terminal 33 of the switch element 30, the current does not flow to the bypass circuit 20, and the capacitor cell 10 is charged.

以上の実施の形態によれば、以下の効果を奏する。   According to the above embodiment, the following effects are produced.

電圧均等化用回路１００では、キャパシタセル１０がフル充電になった後にキャパシタセル１０に供給される余剰な電気エネルギを利用して冷却装置を駆動したり、点灯装置を点灯させたりすることができる。したがって、余剰な電気エネルギを回収して有効に活用することが可能である。
（第２の実施の形態）
以下、図２を参照しながら本発明の第２の実施の形態に係るキャパシタセル１０の電圧均等化用回路２００について説明する。なお、以下に示す実施形態では前述した実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。 In the voltage equalization circuit 100, after the capacitor cell 10 is fully charged, the cooling device can be driven using the excess electrical energy supplied to the capacitor cell 10, or the lighting device can be turned on. . Therefore, it is possible to recover surplus electrical energy and effectively use it.
(Second Embodiment)
Hereinafter, a circuit 200 for equalizing voltage of the capacitor cell 10 according to the second exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the embodiment described below, the same reference numerals are given to the same components as those in the above-described embodiment, and overlapping description will be omitted as appropriate.

第２の実施の形態は、第１の実施の形態ではＤＣ−ＤＣコンバータ４０によって電気エネルギを回収しているのに対して、ペルチェ素子２３０によって電気エネルギを回収する点で第１の実施の形態と相違する。   In the second embodiment, the electrical energy is recovered by the DC-DC converter 40 in the first embodiment, whereas the electrical energy is recovered by the Peltier element 230. Is different.

ペルチェ素子２３０は、スイッチ素子３０と直列に接続される。ペルチェ素子２３０は、二種類の金属が接合されて形成される素子であり、電流が流れると一方の金属から他方の金属に熱が移動するペルチェ効果を利用するものである。ペルチェ素子２３０は、電流が流れると冷却される金属がキャパシタセル１０のケースに面接触するように取り付けられる。   The Peltier element 230 is connected in series with the switch element 30. The Peltier element 230 is an element formed by joining two kinds of metals, and utilizes the Peltier effect in which heat is transferred from one metal to the other when an electric current flows. The Peltier element 230 is attached so that the metal cooled when the current flows is in surface contact with the case of the capacitor cell 10.

以上の実施の形態によれば、リセットＩＣ５０によってスイッチ素子３０に電流が流され、スイッチ素子３０と直列に接続されるペルチェ素子２３０に電流が流れると、キャパシタセル１０のケースと当接するペルチェ素子２３０の金属が冷却され、キャパシタセル１０のケースと反対側のペルチェ素子２３０の金属に熱が移動する。これにより、ペルチェ素子２３０は、キャパシタセル１０の熱を外部に排出する。よって、充電時に発熱したキャパシタセル１０は冷却される。   According to the above embodiment, when a current flows through the switch element 30 by the reset IC 50 and a current flows through the Peltier element 230 connected in series with the switch element 30, the Peltier element 230 that contacts the case of the capacitor cell 10. The metal is cooled, and heat is transferred to the metal of the Peltier element 230 opposite to the case of the capacitor cell 10. Thereby, the Peltier element 230 discharges the heat of the capacitor cell 10 to the outside. Therefore, the capacitor cell 10 that generates heat during charging is cooled.

したがって、キャパシタセル１０がフル充電になった後にキャパシタセル１０に供給される余剰な電気エネルギを回収し、キャパシタセル１０を冷却すために活用することができる。   Therefore, excess electrical energy supplied to the capacitor cell 10 after the capacitor cell 10 is fully charged can be recovered and used to cool the capacitor cell 10.

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.

本発明に係るキャパシタセルの電圧均等化用回路は、複数のキャパシタセルを積層して形成されるキャパシタ蓄電装置に用いることができる。   The capacitor cell voltage equalization circuit according to the present invention can be used in a capacitor power storage device formed by stacking a plurality of capacitor cells.

１００ 電圧均等化用回路
１０ キャパシタセル
２０ バイパス回路
３０ スイッチ素子
４０ ＤＣ−ＤＣコンバータ
４３ 出力プラス端子
４５ ダイオード
５０ リセットＩＣ
５１ 電圧入力端子
５３ 電圧出力端子
５５ 抵抗器
６０ バッテリ DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Voltage equalization circuit 10 Capacitor cell 20 Bypass circuit 30 Switch element 40 DC-DC converter 43 Output plus terminal 45 Diode 50 Reset IC
51 Voltage Input Terminal 53 Voltage Output Terminal 55 Resistor 60 Battery

Claims (6)

電気を蓄えるための複数のキャパシタセルと、
前記キャパシタセルと並列に設けられ、前記キャパシタセルに供給される余剰な電流を流すためのバイパス回路と、を備え、
前記複数のキャパシタセルの電圧を均等化するための電圧均等化用回路であって、
前記バイパス回路は、
前記キャパシタセルの電圧に応じて電流を流すか否かを切り換え可能なスイッチ素子と、
前記スイッチ素子と直列に接続され、余剰な電流の電気エネルギを回収するためのエネルギ回収手段と、を備えることを特徴とするキャパシタセルの電圧均等化用回路。 A plurality of capacitor cells for storing electricity;
A bypass circuit provided in parallel with the capacitor cell for flowing an excess current supplied to the capacitor cell;
A voltage equalization circuit for equalizing the voltages of the plurality of capacitor cells,
The bypass circuit is:
A switch element capable of switching whether or not to pass a current according to the voltage of the capacitor cell;
A circuit for equalizing voltage of a capacitor cell, comprising: energy recovery means connected in series with the switch element for recovering surplus electric current. 前記キャパシタセルの電圧を検出し、検出した電圧に基づいて前記バイパス回路に電流を流すように前記スイッチ素子を切り換えるためのコンパレータを備えることを特徴とする請求項１に記載のキャパシタセルの電圧均等化用回路。   2. The capacitor cell voltage equalization according to claim 1, further comprising a comparator for detecting the voltage of the capacitor cell and switching the switch element so that a current flows through the bypass circuit based on the detected voltage. Circuit. 前記エネルギ回収手段は、前記余剰な電流の電気エネルギを所望の電圧に変換して電流を出力可能な絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータであることを特徴とする請求項１又は２に記載のキャパシタセルの電圧均等化用回路。   3. The capacitor cell according to claim 1, wherein the energy recovery means is an isolated DC-DC converter capable of converting electric energy of the surplus current into a desired voltage and outputting the current. Voltage equalization circuit. 前記ＤＣ−ＤＣコンバータには、前記余剰な電流によって駆動され、前記キャパシタセルを冷却するための冷却装置が接続されることを特徴とする請求項３に記載のキャパシタセルの電圧均等化用回路。   4. The capacitor cell voltage equalization circuit according to claim 3, wherein the DC-DC converter is connected to a cooling device that is driven by the surplus current and cools the capacitor cell. 5. 前記ＤＣ−ＤＣコンバータには、前記余剰な電流によって点灯する点灯装置が接続されることを特徴とする請求項３に記載のキャパシタセルの電圧均等化用回路。   4. The capacitor cell voltage equalization circuit according to claim 3, wherein a lighting device that is lit by the surplus current is connected to the DC-DC converter. 前記エネルギ回収手段は、前記キャパシタセルに取り付けられるペルチェ素子であり、
前記ペルチェ素子に前記余剰な電流が流れることによって、前記キャパシタセルの熱を排出することを特徴とする請求項１又は２に記載のキャパシタセルの電圧均等化用回路。 The energy recovery means is a Peltier element attached to the capacitor cell;
3. The capacitor cell voltage equalization circuit according to claim 1, wherein heat of the capacitor cell is discharged when the surplus current flows through the Peltier element.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2645515A2 (en) 2012-03-30 2013-10-02 Hitachi Ltd. Battery system
US8947048B2 (en) 2011-07-29 2015-02-03 Infineon Technologies Ag Power supply system with charge balancing
DE102016207272A1 (en) * 2016-04-28 2017-11-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Switchable storage system for a vehicle

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8947048B2 (en) 2011-07-29 2015-02-03 Infineon Technologies Ag Power supply system with charge balancing
EP2645515A2 (en) 2012-03-30 2013-10-02 Hitachi Ltd. Battery system
DE102016207272A1 (en) * 2016-04-28 2017-11-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Switchable storage system for a vehicle
US10870367B2 (en) 2016-04-28 2020-12-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Switchable storage system for a vehicle

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