JP2011199951A - 直流電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 蓄電手段としてリチウムイオンキャパシタ・ユニットを使用する直流電源装置において、リチウムイオンキャパシタ・ユニットを最大限活用して、しかも負荷への給電を維持することができる直流電源装置を提供する。
【解決手段】 蓄電手段は、負荷に並列に接続されるリチウムイオンキャパシタ・ユニット１と鉛蓄電池３と、リチウムイオンキャパシタ・ユニット１の電圧を検出する電圧検出手段５を備える。電圧検出手段５がリチウムイオンキャパシタ・ユニット１の電圧がユニット下限電圧に達したことを検出すると、制御回路７がスイッチング回路ＳＷ１を導通状態にする導通信号を出力する。スイッチング回路ＳＷ１が導通状態になると、二次電池３からモータＭに電力が供給される。このとき二次電池３からリチウムイオンキャパシタ・ユニット１の充電が行われる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、蓄電手段からの放電により、負荷に直流電力を供給する直流電源装置に関するものである。

従来、電気自動車のモータなどの負荷に直流電力を供給するための直流電源装置には、比較的容量の大きいキャパシタ（コンデンサ）を用いているものがある（例えば、実開平３−１０４００２号公報）。また、キャパシタは電荷がなくなると電力を供給できなくなるため、二次電池（バッテリ）と併用することで、電力の使用時間を延ばす工夫をしている直流電源装置もある（例えば、特開平６−２７０６９５号公報〔特許文献２〕及び特開２００９−１１２１２２号公報〔特許文献３〕）。特に、特許文献３では、大容量のキャパシタとしてリチウムイオンキャパシタを使用して必要最大電力をまかない、二次電池の必要最大電力を小さくしている。

実開平３−１０４００２号公報 特開平６−２７０６９５号公報 特開２００９−１１２１２２号公報

しかしながら、リチウムイオンキャパシタには、特性上必然的に定まる下限電圧を下回って過放電状態となると、再充電したとしても、元の特性を得られなくなるという性質がある。そのため、従来リチウムイオンキャパシタを備えた直流電源装置においては、リチウムイオンキャパシタを最大限活用することが難しいという問題がある。

本発明の目的は、複数のリチウムイオンキャパシタを直列接続して構成されたリチウムイオンキャパシタ・ユニットを蓄電手段として使用する場合に、リチウムイオンキャパシタを最大限活用して、しかも負荷への給電を維持することができる直流電源装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、リチウムイオンキャパシタを用いる場合において、負荷への給電時間を延ばすことができる直流電源装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、リチウムイオンキャパシタ・ユニット及び二次電池を備えた直流電源装置を効率よく充電する充電方法を提供することにある。

本発明の直流電源装置は、基本的な構成に、充放電可能な蓄電手段を備えており、蓄電手段からの放電により負荷に直流電力を供給するものである。本発明の直流電源装置は、負荷に並列接続されるリチウムイオンキャパシタ・ユニットと、負荷に並列接続される二次電池と、リチウムイオンキャパシタ・ユニットの電圧を検出する電圧検出手段と、二次電池を負荷及びリチウムイオンキャパシタ・ユニットに並列接続するための切換回路とを備えている。

一般的なリチウムイオンキャパシタは、単体では３．８Ｖ程度であるため、用途に合わせて複数のリチウムイオンキャパシタを直列接続してリチウムイオンキャパシタ・ユニットを構成し、必要な出力電圧を得る。また、二次電池は、例えば、鉛蓄電池やリチウムイオン電池などの充放電可能なものであればよく、その種類は限定されるものではない。

本発明においては、リチウムイオンキャパシタ・ユニットを構成する各リチウムイオンキャパシタの電圧が前述の下限電圧を割り込んでしまうことを避けるために、リチウムイオンキャパシタ・ユニットの電圧を電圧検出手段で検出し、リチウムイオンキャパシタ・ユニットの電圧がユニット下限電圧に達すると、切換回路がリチウムイオンキャパシタ・ユニットに二次電池を並列接続して、リチウムイオンキャパシタ・ユニット内の複数のリチウムイオンキャパシタが下限電圧以下に低下するのを防止する。同時に、切換回路が二次電池を負荷に接続して、負荷への給電を継続する。その結果、本発明によれば、リチウムイオンキャパシタの寿命を低下させることなく、リチウムイオンキャパシタを最大限活用して、負荷への給電を維持することができる。さらに、普段は二次電池を使用しないことから、小容量の二次電池で足りることになり、直流電源装置を小型化することができる。また、二次電池の充放電を繰り返すことも少なくなることから、二次電池の寿命も延ばすことができるという効果もある。

本願明細書において「ユニット下限電圧」とは、直列接続されている複数のリチウムイオンキャパシタの下限電圧の合計値よりも高く、二次電池の定格電圧よりも低い電圧値であり、リチウムイオンキャパシタの電圧が下限電圧以下に下がることを防止できる値である。

本発明の直流電源装置は、モータにより駆動する自動搬送装置（ＡＧＶ）等のように動作途中で停止することが作業に支障をきたす用途に適している。一般的には、リチウムイオンキャパシタ・ユニットの電圧が低下した場合には、自動搬送装置であれば、待機ステーションに自動搬送装置が戻った時点で充電装置により、リチウムイオンキャパシタ・ユニットを充電することになる。リチウムイオンキャパシタ・ユニットの電圧がユニット下限電圧以下になると、近くに待機ステーションが存在しない場合でも、二次電池がリチウムイオンキャパシタ・ユニットに並列接続されて、モータへの給電が継続されるので、自動搬送装置は待機ステーションまで戻ることができる。なお二次電池は、負荷の電源になるとともにリチウムイオンキャパシタ・ユニットの充電用電源にもなる。

切換回路は、前述の切換動作を行うことができれば、その構成は任意である。例えば、切換回路を半導体スイッチや電磁スイッチのように制御可能なスイッチング回路を用いて構成してもよい。このようなスイッチング回路を用いる場合には、負荷の一対の入力部に接続されるリチウムイオンキャパシタ・ユニットの一対の入出力部の一方と、二次電池の一対の入出力部の一方とを電気的に接続して、スイッチング回路を、リチウムイオンキャパシタ・ユニットの一対の入出力部の他方と、二次電池の一対の入出力部の他方との間に配置すればよい。スイッチング回路は、電圧検出手段がユニット下限電圧を検出すると導通状態になる。このように構成することで、スイッチング回路の制御により、リチウムイオンキャパシタ・ユニットの電圧がユニット下限電圧に達していない場合には、リチウムイオンキャパシタ・ユニットから負荷に対して給電し、ユニット下限電圧に達した時点で二次電池がリチウムイオンキャパシタ・ユニットを充電する動作を確実に行うことができる。

この場合、アノードをリチウムイオンキャパシタ・ユニットの入出力部に接続し、カソードを二次電池の陽極側入出力部に接続したダイオードを設けてもよい。このように構成すれば、スイッチング回路が導通していない場合に、二次電池からの放電を防ぎながら、二次電池用の充電器を別途用意せずとも、外部電源を用いてリチウムイオンキャパシタ・ユニットを充電する際に、二次電池も同時に充電することができる。

なお、電圧検出手段の電源としては、二次電池を利用するのが好ましい。このようにするとリチウムイオンキャパシタ・ユニットの容量を最大限負荷のために利用することができる。

また切換回路を定電圧ダイオード等の単方向導通素子を利用して構成してもよい。この場合には、負荷の一対の入力部に接続されるリチウムイオンキャパシタ・ユニットの一対の入出力部の一方と、二次電池の一対の入出力部の一方とを電気的に接続して、リチウムイオンキャパシタ・ユニットの一対の入出力部の他方と二次電池の一対の入出力部の他方との間に、リチウムイオンキャパシタ・ユニットの電圧がユニット下限電圧以下になると導通状態になる単方向導通素子を電気的に接続すればよい。このようにすると単方向導通素子が、電圧検出手段と切換回路とを兼ねることになる。単方向導通素子として定電圧ダイオードを用いる場合には、ユニット下限電圧以下のツェナー電圧を有する定電圧ダイオードを用いればよい。このように構成することで、制御しなければ動作しないスイッチング回路を必要とせずに、切換回路を構成して、リチウムイオンキャパシタ・ユニットの電圧がユニット下限電圧に達していない場合には、リチウムイオンキャパシタ・ユニットから負荷に対して給電し、ユニット下限電圧に達した時点で二次電池がリチウムイオンキャパシタ・ユニットを充電することができる。

なお、リチウムイオンキャパシタ・ユニットを構成する各リチウムイオンキャパシタには、容量値の違いや、初期電圧、端子抵抗を含む内部抵抗などにより、電圧にばらつきが生じていることがある。ばらつきのあるまま充電を行うと、例えば、容量値の小さなリチウムイオンキャパシタの方が容量値の大きなリチウムイオンキャパシタよりも早く定格電圧に達してしまうことになる。そしてそのまま充電を継続すると、定格電圧に達していたリチウムイオンキャパシタは過充電になり、リチウムイオンキャパシタの寿命を短くしてしまう可能性がある。放電においても同様に、一部のリチウムイオンキャパシタが下限電圧に達しているにもかかわらず、全体としてユニット下限電圧に達していないために、一部のリチウムイオンキャパシタが過放電となり、リチウムイオンキャパシタの寿命を短くしてしまう可能性がある。そこで、本発明においては、リチウムイオンキャパシタ・ユニットを、直列接続された複数のリチウムイオンキャパシタと、複数のリチウムイオンキャパシタに対してそれぞれ並列接続された複数の電圧均等化回路とから構成しておくことが望ましい。このように構成することで、容量値のばらつき等を原因とした電圧のばらつきを均等化して、リチウムイオンキャパシタの寿命が短くなってしまうことを防ぐことができる。

負荷が、減速時に回生電力を発生するモータであれば、モータが回生状態にある場合に、モータが発生する回生電流を用いて蓄電手段の充電を行う回生回路を備えていてもよいのはもちろんである。回生回路を備えていれば、モータを減速するときや、モータを駆動源として荷物を降ろす際に発生する回生電流を用いて蓄電手段を充電することができるので、エネルギの無駄がない。なお、二次電池は頻繁に充電を繰り返すと寿命が短くなる上、小さい電流で充電できないため、主にリチウムイオンキャパシタ・ユニットを回生電流で充電するのが好ましい。

本発明の直流電源装置は、搬送装置の電源として利用することができる。上述のように、本発明の直流電源装置では、リチウムイオンキャパシタ・ユニットを主な電源として用いて、二次電池を補助的に使用することができるため、二次電池の容量を小さくして、直流電源装置を小型軽量化することができ、搬送装置に取り付けるのに適している。

本発明の直流電源装置は、リチウムイオンキャパシタ・ユニットが主電源であり、二次電池はリチウムイオンキャパシタ・ユニット１の電圧が低下した場合の予備電源である。そのため、リチウムイオンキャパシタ・ユニットの電圧が低下した場合には、充電用直流電源により、リチウムイオンキャパシタ・ユニットを充電する必要がある。その場合には、充電用直流電源によって、リチウムイオンキャパシタ・ユニットと二次電池の両方を充電できるようにするのが好ましい。しかしながら、リチウムイオンキャパシタ・ユニットと二次電池の充電特性及び充電時間は大きく異なるため、同時に充電を行うと、リチウムイオンキャパシタ・ユニットの充電時間が充電に時間のかかる二次電池の充電時間に拘束されて、必要以上に延びてしまい、リチウムイオンキャパシタ・ユニットを有効に活用できない問題が生じる。そこで、本発明の直流電源装置の充電方法では、二次電池を充電用直流電源から電気的に切り離した状態でリチウムイオンキャパシタ・ユニットを充電し、リチウムイオンキャパシタ・ユニットの充電完了後、リチウムイオンキャパシタ・ユニットを充電用直流電源から電気的に切り離して、二次電池の充電を行うことが望ましい。このように充電を行うことで、充電時間の短いリチウムイオンキャパシタ・ユニットを充電した後で、待機時間などを利用して、充電時間の長い二次電池を充電することが可能になる。そのため、必要に応じてすぐに直流電源装置を利用可能な状態とすることができる。

本発明の直流電源装置の第１の実施の形態の一例の構成を示す回路図である。 本発明の直流電源装置の第２の実施の形態の一例の構成を示す回路図である。 本発明の直流電源装置の第３の実施の形態の一例の構成を示す回路図である。

以下、図面を参照して、本発明の直流電源装置の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の直流電源装置を自動搬送装置に適用した第１の実施の形態の構成を示す回路図である。本実施の形態の直流電源装置は、リチウムイオンキャパシタ・ユニット１、鉛蓄電池等の二次電池３、電圧検出手段５、制御回路７、スイッチング回路ＳＷ１を備えている。リチウムイオンキャパシタ・ユニット１及び二次電池３は、負荷であるモータＭに対して並列に接続されている。なおモータＭには、動作時にオン状態になる電源スイッチＳＷ２が直列に接続されている。具体的には、モータＭの一対の入出力部Ｔ１及びＴ２の一方（入出力部Ｔ１）に接続されるリチウムイオンキャパシタ・ユニット１の一対の入出力部（Ｔ３及びＴ４）の一方（入出力部Ｔ３）と、二次電池３の一対の入出力部（Ｔ５及びＴ６）の一方（入出力部Ｔ５）とが電気的に接続されている。そして、切換回路を構成するスイッチング回路ＳＷ１は、リチウムイオンキャパシタ・ユニット１の他方の入出力部Ｔ４と、二次電池３の他方の入出力部Ｔ６との間に配置されている。電流制限抵抗４は、スイッチング回路ＳＷ１が導通したときに、過電流が流れることを防ぐ目的で備えられている。電圧検出手段５は、リチウムイオンキャパシタ・ユニット１の電圧を検出できるように、リチウムイオンキャパシタ・ユニット１の一対の入出力部Ｔ３及びＴ４に並列に接続されている。電圧検出手段５は、例えば抵抗分圧回路を用いて構成することができる。また、リチウムイオンキャパシタ・ユニット１と二次電池３は、スイッチング回路ＳＷ１を介して接続されている。制御回路７によって導通が制御される切換回路を構成するスイッチング回路ＳＷ１は、リチウムイオンキャパシタ・ユニット１の入出力部Ｔ４と、二次電池３の入出力部Ｔ６との間に配置されている。電圧検出手段５が、リチウムイオンキャパシタ・ユニット１のユニット下限電圧を検出すると、制御回路７はスイッチング回路ＳＷ１を導通状態にする信号を出力する。そして制御回路７は、スイッチＳＷ３１及びＳＷ３２が閉じられて充電用直流電源９が接続されると、スイッチング回路ＳＷ１を遮断（非導通）状態にする。充電用直流電源９が接続されたことは図示しないリミットスイッチ等を用いて簡単に検出することができる。なおモータＭは、本実施の形態では、自動搬送装置（ＡＧＶ）の駆動用のモータである。自動搬送装置は、定期的に待機ステーションに戻るため、その際に待機ステーションに設けられた充電用直流電源９によりリチウムイオンキャパシタ・ユニット１は充電される。

本実施の形態のリチウムイオンキャパシタ・ユニット１は、直接接続された１６個のリチウムイオンキャパシタＣ１〜Ｃ１６を備えている（ただし、図においては一部省略してある）。リチウムイオンキャパシタ・ユニット１の容量は５０Ｆ（リチウムイオンキャパシタ単セルで８００Ｆ）である。リチウムイオンキャパシタＣ１〜Ｃ１６の上限電圧が３．８［Ｖ］であるとすると、リチウムイオンキャパシタ・ユニット１の電圧は、６０．８［Ｖ］になる。リチウムイオンキャパシタＣ１〜Ｃ１６のそれぞれには、各リチウムイオンキャパシタの電圧を均等化させるための電圧均等化回路を構成する抵抗素子Ｒ１〜Ｒ１６が並列に接続されている（ただし、図においては一部省略してある）。Ｒ１〜Ｒ１６には例えば１ｋΩの抵抗が使用される。

充電用直流電源９は、前述の上限電圧６０．８Ｖよりも若干低い電圧でリチウムイオンキャパシタ・ユニット１を充電する。二次電池３としては、定格４８［Ｖ］（定格２Ｖセル２４直列）８０Ａｈの制御弁式鉛蓄電池を使用している。充電用直流電源９は、リチウムイオンキャパシタ・ユニット１及び二次電池３の両方を、共通の充電用直流電源９で充電できるように構成されている。本実施の形態では、二次電池３を充電用直流電源９から電気的に切り離した状態でリチウムイオンキャパシタ・ユニット１を充電し、リチウムイオンキャパシタ・ユニット１の充電完了後、リチウムイオンキャパシタ・ユニット１を充電用直流電源９から電気的に切り離した状態で二次電池３の充電を行う。これは、リチウムイオンキャパシタ・ユニット１の充電時間は、数十秒程度であるのに対して、二次電池３の充電時間は数十分から数時間であるため、同時に充電を行った場合には、リチウムイオンキャパシタ・ユニット１の充電時間が延びてしまい、短時間で充電が可能であるというリチウムイオンキャパシタ・ユニットの利点が損なわれてしまうためである。具体的には、スイッチＳＷ３１及びＳＷ３２が閉じられて充電用直流電源９が接続されると、まず、スイッチＳＷ３３が閉じられ、スイッチＳＷ３４及びＳＷ３５が遮断される。これにより、リチウムイオンキャパシタ・ユニット１のみが充電され、短時間でリチウムイオンキャパシタ・ユニット１が充電される。リチウムイオンキャパシタ・ユニット１の充電が完了すると、次に、スイッチＳＷ３３が遮断され、スイッチＳＷ３４及びＳＷ３５が閉じられ、二次電池３が充電される。ただし、自動搬送装置の通常運転時には、二次電池３を充電するのに十分な時間が確保できないため、スイッチＳＷ３４及びＳＷ３５を閉じないように設定し、自動搬送装置の待機時や非運転時などにのみスイッチ３４及びＳＷ３５を閉じるようにしておいてもよいのはもちろんである。なお、鉛蓄電池は充電に時間がかかることから、直流電源装置から取り外して充電し充電済みの鉛蓄電池と交換するか、またはモータを使用しない時間帯に鉛蓄電池の急速充電に適した電圧・電流制御で鉛蓄電池を充電する別の充電回路を待機ステーションに用意して充電してもよい。

本実施の形態では、モータＭとして、減速時に発電機となって回生電力を発生するモータを採用しているので、ブレーキ回生時や荷物を降ろす際に発生する回生電力を利用するようにしている。具体的に、本実施の形態では、モータＭが回生状態にある場合に発生する交流電流を回生回路１１を介して直流に変換してリチウムイオンキャパシタ・ユニット１を充電する。回生回路１１は、当然にしてモータＭの駆動回路としての機能も有している。本実施の形態では、二次電池として鉛電池を用いているが、鉛蓄電池は放電特性は良いものの充電特性が悪く、小さい電流でしか充電できない。そのため回生電流は、リチウムイオンキャパシタ・ユニットの充電に利用するのが好ましい。このように本実施の形態の直流電源装置を、搬送装置を用いるＡＧＶシステムに用いると、ＡＧＶシステムのエネルギ効率が向上する。

本実施の態様では、リチウムイオンキャパシタＣ１〜Ｃ１６の下限電圧は２．２［Ｖ］であるので、リチウムイオンキャパシタ・ユニット１の電圧が３５．２［Ｖ］を下回らないように、スイッチング回路ＳＷ１の導通タイミングを制御する必要がある。そこで、本実施の形態では、ユニット下限電圧を３５．２Ｖより高い３６．０［Ｖ］に設定してある。電圧検出手段５がユニット下限電圧を検出すると、制御回路７はスイッチング回路ＳＷ１を導通状態にする信号を出力する。スイッチング回路ＳＷ１が導通状態になると、電圧が下がったリチウムイオンキャパシタ・ユニット１の電圧よりも高い電圧である二次電池３からモータＭには駆動電流が流れることになる。本実施の形態では、同時に、リチウムイオンキャパシタ・ユニット１の充電が一部行われることになる。しかしながら二次電池３の電圧は、リチウムイオンキャパシタ・ユニット１の上限電圧より低いため、二次電池３からの電力供給により自動搬送装置が待機ステーションに戻った際に、充電用直流電源９によりリチウムイオンキャパシタ・ユニット１を満充電状態にする必要がある。本実施の形態では、待機ステーションに長期間戻れない場合や充電用直流電源が停止した場合にキャパシタの過放電を防止するために、制御回路や電圧検出手段の電源としてはリチウムイオンキャパシタ・ユニット１ではなく二次電池３を利用し且つ二次電池３でリチウムイオンキャパシタ・ユニット１を給電するように構成されている。

なお、本実施の態様では、リチウムイオンキャパシタ・ユニット１が主電源であり、二次電池３はリチウムイオンキャパシタ・ユニット１の電圧が低下してしまった場合の予備電源である。そのため、電圧検出手段５がユニット下限電圧を検出した場合には、早めに充電用直流電源９に戻って充電を行うことが望ましい。そのため、電圧検出手段５がユニット下限電圧を検出しスイッチング回路ＳＷ１が導通した場合には、警報信号を発生し、作業を中断して自動的に充電用直流電源９に戻るようにプログラムしておいてもよい。

充電時間の短い二次電池を使用する場合、リチウムイオンキャパシタ・ユニットを充電するのと併せて二次電池の充電を行うための工夫を行うことも考えられる。図２は、スイッチング回路ＳＷ１にダイオードＤ１を並列に配線した第２の実施の形態の構成を示す回路図である。図２には、図１に示した実施の形態と同じ部材には、図１に付した符号の数に１００の数を加えた数の符号を付して説明を省略する。具体的には、ダイオードＤ１のアノード側をリチウムイオンキャパシタ・ユニット１０１の入出力部Ｔ４に接続し、カソード側を二次電池１０３の陽極側入出力部Ｔ６に接続しているので、スイッチング回路ＳＷ１が開いている（非導通状態にある）ときは、二次電池１０３からの電流は流れない。そのため、スイッチング回路ＳＷ１が開いているときには、モータＭにリチウムイオンキャパシタ・ユニット１０１からの直流電力のみが供給される。そしてこのダイオードＤ１があるので、二次電池用の充電器を別途用意せずとも、待機ステーションにおいて充電用直流電源１０９がリチウムイオンキャパシタ・ユニット１０１を充電する際に二次電池も同時に充電することができる。

上記の実施の形態では、切換回路としてスイッチング回路ＳＷ１を使用したが、リチウムイオンキャパシタ・ユニットの電圧が低下した場合に、二次電池を並列接続するための切換回路の構成は、これに限られるものではない。図３は、電圧検出手段および切換回路として単方向導通素子を用いた本発明の直流電源装置の第３の実施の形態の構成を示す回路図である。図３には、図１に示した実施の形態と同じ部材には、図１に付した符号の数に２００の数を加えた数の符号を付して説明を省略する。本実施の形態では、単方向導通素子であるツェナーダイオードＺＤ１が、電圧検出手段と切換回路の働きをしている。すなわち、ツェナーダイオードＺＤ１は、アノードがリチウムイオンキャパシタ・ユニット２０１の入出力部Ｔ４に接続され、カソードが二次電池２０３の陽極側の入出力部Ｔ６に接続されている。本実施の形態ではモータＭによってリチウムイオンキャパシタ・ユニット２０１の電荷が消費され、二次電池２０３の電圧と、リチウムイオンキャパシタ・ユニット２０１の電圧との差電圧が降伏電圧（ツェナー電圧）に達すると、二次電池２０３からの電流が導通し、二次電池２０３からモータＭへ電力が供給される。また同時に二次電池からリチウムイオンキャパシタ・ユニット２０１へ充電電流が流れる。但し、差電圧がツェナー電圧より小さくなると充電電流が停止するので、この場合も、二次電池２０３から負荷への電力供給が開始されたら、自動搬送装置はできるだけ早く充電用直流電源２０９が設置された待機ステーションに戻って、リチウムイオンキャパシタ・ユニット２０１を充電するのが好ましい。本実施の形態によれば、リチウムイオンキャパシタ・ユニットの電圧を検出する電圧検出手段や制御回路を用いることなく、簡単な回路でリチウムイオンキャパシタ・ユニットの電圧がユニット下限電圧を下回ることを防ぐことができて、モータへの電力供給を継続することができる。

本発明によれば、リチウムイオンキャパシタ・ユニットを蓄電手段として使用する場合に、リチウムイオンキャパシタ・ユニットを最大限活用して、しかもリチウムイオンキャパシタ・ユニットの寿命を延ばし、また、負荷への給電を継続することができる。

１ リチウムイオンキャパシタ・ユニット
３ 二次電池
４ 電流制限抵抗
５ 電圧検出手段
７ 制御回路
９ 充電用直流電源
１１ 回生回路
Ｃ１〜Ｃ１６ リチウムイオンキャパシタ
Ｒ１〜Ｒ１６ 抵抗素子
Ｍ モータ
Ｄ１ ダイオード
ＳＷ１ スイッチング回路

Claims (10)

1. 充放電可能な蓄電手段を備え、前記蓄電手段からの放電により負荷に直流電力を供給する直流電源装置であって、
   前記蓄電手段は、
   前記負荷に並列接続されるリチウムイオンキャパシタ・ユニットと、
   前記負荷に並列接続される二次電池と、
   前記リチウムイオンキャパシタ・ユニットの電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記電圧検出手段が前記リチウムイオンキャパシタ・ユニットのユニット下限電圧を検出するまでは、前記二次電池を前記負荷から電気的に切り離し、前記電圧検出手段が前記ユニット下限電圧を検出すると、前記二次電池を前記負荷及び前記リチウムイオンキャパシタ・ユニットに並列接続する切換回路とを備えていることを特徴とする直流電源装置。
2. 前記負荷の一対の入力部に接続される前記リチウムイオンキャパシタ・ユニットの一対の入出力部の一方と、前記二次電池の一対の入出力部の一方とが電気的に接続されており、
   前記切換回路は、前記リチウムイオンキャパシタ・ユニットの前記一対の入出力部の他方と、前記二次電池の前記一対の入出力部の他方との間に配置されて、前記切換回路が前記ユニット下限電圧を検出すると導通状態になる制御可能なスイッチング回路からなることを特徴とする請求項１に記載の直流電源装置。
3. アノードを前記リチウムイオンキャパシタ・ユニットの入出力部に接続し、カソードを前記二次電池の陽極側入出力部に接続したダイオードを備えていることを特徴とする請求項２に記載の直流電源装置。
4. 前記電圧検出手段の電源が前記二次電池であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の直流電源装置。
5. 前記負荷の一対の入力部に接続される前記リチウムイオンキャパシタ・ユニットの一対の入出力部の一方と、前記二次電池の一対の入出力部の一方とが電気的に接続されており、
   前記リチウムイオンキャパシタ・ユニットの前記一対の入出力部の他方と前記二次電池の前記一対の入出力部の他方との間に、前記リチウムイオンキャパシタ・ユニットの電圧が前記ユニット下限電圧以下になると導通状態になる単方向導通素子が電気的に接続されており、
   前記単方向導通素子が前記電圧検出手段と前記切換回路を構成していることを特徴とする請求項１に記載の直流電源装置。
6. 前記単方向導通素子は１以上の定電圧ダイオードであることを特徴とする請求項５に記載の直流電源装置。
7. 前記リチウムイオンキャパシタ・ユニットは、直列接続された複数のリチウムイオンキャパシタと、前記複数のリチウムイオンキャパシタに対してそれぞれ並列接続された複数の電圧均等化回路とからなることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の直流電源装置。
8. 前記負荷が回生状態にある場合には、前記負荷が発生する回生電流を用いて前記蓄電手段の充電を行う回生回路を備えていることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の直流電源装置。
9. 請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の直流電源装置を電源として搭載したことを特徴とする搬送装置。
10. 請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の直流電源装置の前記リチウムイオンキャパシタ・ユニット及び前記二次電池を共通の充電用直流電源を用いて充電する充電方法であって、前記二次電池を前記充電用直流電源から電気的に切り離した状態で前記リチウムイオンキャパシタ・ユニットを充電し、前記リチウムイオンキャパシタ・ユニットの充電完了後、前記リチウムイオンキャパシタ・ユニットを前記充電用直流電源から電気的に切り離した状態で前記二次電池の充電を行うことを特徴とする直流電源装置の充電方法。

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