JP3280649B2 - エネルギー移送装置、充電装置および電源装置 - Google Patents
エネルギー移送装置、充電装置および電源装置Info
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- JP3280649B2 JP3280649B2 JP36373099A JP36373099A JP3280649B2 JP 3280649 B2 JP3280649 B2 JP 3280649B2 JP 36373099 A JP36373099 A JP 36373099A JP 36373099 A JP36373099 A JP 36373099A JP 3280649 B2 JP3280649 B2 JP 3280649B2
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Description
蓄積手段に接続されて、そのエネルギー蓄積手段相互間
においてエネルギーを移送するエネルギー移送装置、充
電装置、および電源装置に関し、詳しくは、複数のエネ
ルギー蓄積手段の各々の両端電圧を平均化するのに適し
たエネルギー移送装置、充電装置および電源装置に関す
るものである。
気自動車を駆動するためのバッテリーの開発も盛んにな
っている。この種のバッテリーとしては、現在、電気二
重層コンデンサが有望視されている。その一方、現段階
では、電気二重層コンデンサは、大容量タイプの場合、
高電圧に充電するのが困難である。したがって、高電圧
を出力できかつ大容量のタイプが望ましい電気自動車用
バッテリーとして用いるためには、数個〜百数十個を直
列接続し、かつ各電気二重層コンデンサの端子間電圧が
互いに等しくなるように効率よく充電させる必要があ
る。このため、出願人は、複数の電気二重層コンデンサ
に蓄積されている電気エネルギーを平均化するための装
置として、移送装置を既に提案している(特願平11−
113235号)。
は、図9に示すように、例えば、電気エネルギー蓄積手
段としての4つのコンデンサCa〜Cd(以下、区別し
ないときには、「コンデンサC」という)相互間でのエ
ネルギーの移送を可能に構成されている。具体的には、
移送装置41は、巻線2aa〜2ad(以下、区別しな
いときには、「巻線2a」という)と、各巻線2aa〜
2adにそれぞれ直列接続されたリセット用の巻線2b
a〜2bd(以下、区別しないときには、「巻線2b」
という)を有するトランス2を備えている。このトラン
ス2では、各巻線2aおよび巻線2bは、鉄心によって
互いに磁気的結合されており、巻線2aa〜2adは、
巻数Naa,Nab,Nac,Nadでそれぞれ巻き回
され、巻線2ba〜2bdは、巻数Nba,Nbb,N
bc,Nbdでそれぞれ巻き回されている。この場合、
各巻線2aおよび巻線2bは、下記の式を満たすよう
に巻き回される。 Naa/Nba=Nab/Nbb=Nac/Nbc=Nad/Nbd・・式
2adの巻終わり側端部とコンデンサCa〜Cdのマイ
ナス側端子との間にそれぞれ接続されるスイッチSaa
〜Sad(以下、区別しないときには、「スイッチS
a」という)と、リセット電流放出用のダイオード6a
a〜6ad(以下、区別しないときには、「ダイオード
6a」という)とを備えている。この場合、各スイッチ
Saは、例えばFETやバイポーラトランジスタで構成
され、図外のスイッチング制御回路によって互いに同期
してそのオン/オフがスイッチング制御される。
始め側端部と、その巻線2aに接続された各スイッチS
aの固定接点とをコンデンサCa〜Cdの両端にそれぞ
れ接続し、その状態で、図外のスイッチング制御回路が
各スイッチSaをスイッチング制御する。この際に、こ
の移送装置41では、コンデンサCa〜Cdの端子間電
圧Vca〜Vcd(以下、区別しないときには「端子間
電圧Vc」という)と、巻線2aの巻数Naa〜Nad
との間に下記の式が成立するように作用する。なお、
本明細書では、この式を満たすときに、各コンデンサ
Cの各端子間電圧Vcが平均化されると定義する。 Vca:Vcb:Vcc:Vcd=Naa:Nab:Nac:Nad・・式
時には、各コンデンサCa〜Cd相互間においてエネル
ギーの移転が行われる。具体的に、例えば、コンデンサ
Caの端子間電圧が上記式に規定される電圧よりも高
い電圧の場合を例に挙げて説明する。各スイッチSaが
オン状態に制御されると、コンデンサCaの端子間電圧
Vcaのみが上記式に応じた電圧よりも高い電圧のた
め、コンデンサCaのプラス側端子、巻線2aa、スイ
ッチSaaおよびコンデンサCaのマイナス側端子によ
って形成される電流導通路を電流が流れる。この場合、
巻線2aaにコンデンサCaの端子間電圧Vcaと等し
い電圧値で図9に示す向きと逆向きの電圧Vaaが発生
し、他の巻線2ab〜2adには、巻線2aの巻数Na
aとの比率に応じた電圧値で同図に示す向きと逆向きの
電圧Vab〜Vad(電圧Vaaと合わせて区別しない
ときには、以下「電圧Va」という)がそれぞれ発生す
る。
する各端子間電圧Vcb〜Vcdよりもそれぞれ高い電
圧となる。このため、各電圧Vab〜Vadに基づく電
流が、巻線2a、コンデンサCおよびスイッチSaによ
って形成される電流導通路を流れ続けて各コンデンサC
b〜Cdをそれぞれ充電する。次いで、各電圧Vab〜
Vadと対応する各端子間電圧Vcb〜Vcdとが等し
い電圧に達したコンデンサCから順次充電が停止され
る。この結果、コンデンサCaから他のコンデンサCb
〜Cdへのエネルギーの分散移転が行われて、最終的に
は、上記式が満足される。
れた際には、励磁電流が流れることによりトランス2が
磁化される。したがって、各スイッチSaがオフ状態に
制御されたときには、各巻線2aa〜2adおよび各巻
線2baa〜2bdに図9に示す向きの電圧Vaa〜V
ad,Vba〜Vbdがそれぞれ発生する。この場合、
各巻線2a,2bが共通する鉄心によって磁気的に結合
されているため、各巻線2a,2bには、トランス2の
励磁エネルギーに基づいて、その巻数比に応じた電圧が
誘起する。この際には、各スイッチSaが各巻線2aの
誘起電圧に基づく電流の通過を阻止するため、各巻線2
bに誘起した電圧Vba〜Vbdに基づく電流が、各巻
線2bの巻き終わり側端子、コンデンサC、ダイオード
6aおよび各巻線2bの巻き始め側端子によって形成さ
れる電流導通路をそれぞれ流れる。この際にも、巻線2
bの誘起電圧に対して端子間電圧Vcがより低い電圧の
コンデンサCに巻線2bからエネルギーが放出される。
にも、上記式を満たす電圧よりも低電圧のコンデンサ
Cにエネルギーが分散移転されることにより、各端子間
電圧Vca〜Vcdが上記式を満たすように作用す
る。
簡易な構成でありながら、各コンデンサCa〜Cdの端
子間電圧Vca〜Vcdを平均化することができる。こ
のため、コンデンサCa〜Cdを直列接続すると共に、
その両端間に充電電圧を供給した状態で、各スイッチS
aを同期させてスイッチングさせることにより、コンデ
ンサCa〜Cdを効率よく充電させることができる結
果、高電圧かつ大容量のバッテリーを構成することがで
きる。
1も同時に提案している。この移送装置51は、エネル
ギー蓄積手段としての直列接続されたコンデンサCa〜
Cdの端子間電圧Vca〜Vcdを同電圧に維持可能に
構成されている。なお、本明細書では、同一の機能を有
する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を
省略する。
ており、このトランス2Aは、互いに同一の巻数Naa
〜Nadで巻き回された4つの巻線2aa〜2adと、
巻線2aの例えば4倍の巻数Naeで巻き回されたリセ
ット用の巻線2aeとを備えて構成されている。
オン状態に制御されると、端子間電圧Vcが最も高電圧
のコンデンサCの蓄積エネルギーに基づく電流が、その
コンデンサCのプラス側端子、巻線2a、スイッチS
a、およびそのコンデンサCのマイナス側端子によって
形成される電流導通路を流れることにより、他のコンデ
ンサCの端子間電圧Vcが同一電圧に平均化されると共
にトランス2Aが磁化される。次いで、各スイッチSa
がオフ状態に制御されると、トランス2Aの蓄積エネル
ギーに基づいて、同図に示すように、各巻線2aa〜2
aeに電圧Vaa〜Vaeがそれぞれ誘起する。この場
合、各電圧Vaa〜Vadに基づく電流は、オフ状態に
制御された各スイッチSaa〜Sadによってその通過
がそれぞれ阻止される。したがって、電圧Vaeに基づ
く電流が、巻線2aeの巻終わり側端子、コンデンサC
a〜Cd、ダイオード6ae、および巻線2aeの巻始
め側端子からなる電流導通路を流れることにより、各コ
ンデンサCa〜Cdが充電されると共にトランス2Aが
磁気リセットされる。この結果、この移送装置51で
も、端子間電圧Vcが最も高電圧のコンデンサCから他
のコンデンサCにエネルギーが分散移転されることによ
り、各コンデンサCa〜Cdの端子間電圧が同一電圧に
平均化される。
案している移送装置41,51には、以下の改善すべき
点がある。すなわち、移送装置41では、各コンデンサ
C相互間では、各スイッチSaのオン期間およびオフ期
間の両期間において、上記式を満たすようにエネルギ
ーの分散移転が行われる。しかし、スイッチSaのオフ
期間においては、端子間電圧Vcが高い(つまりエネル
ギーの蓄積量が大きい)コンデンサCから端子間電圧V
cが低い(つまりエネルギーの蓄積量が小さい)コンデ
ンサCにエネルギーが移送されるのではなく、トランス
2の励磁エネルギーが端子間電圧Vcの低いコンデンサ
Cに移転されている。したがって、各コンデンサCの端
子間電圧Vcを平均化するために有効なエネルギーの移
転は、各スイッチSaのオン期間に限られている。この
ため、例えば、スイッチSaが50%ディーティー比で
オン状態に制御される場合には、スイッチSaのスイッ
チング期間の半分の時間が、各コンデンサCに対する端
子間電圧Vcの平均化に有効に寄与していないこととな
り、端子間電圧Vcの平均化処理に長時間を要する結
果、この平均化処理に高速性が望まれている。
る時間を短縮させるために、スイッチSaのオン期間に
おいて端子間電圧Vcの高いコンデンサCから出力され
る電流を大電流に規定する手法も考えられる。しかし、
コンデンサCのプラス側端子、巻線2a、スイッチS
a、およびコンデンサCのマイナス側端子によって形成
される電流導通路には、無視できない程度のラインイン
ピーダンスが存在し、しかも、そのラインインピーダン
スを小さくするのは限界がある。また、コンデンサCに
も、少なからずの内部インピーダンスが存在する。この
ため、より高電圧のコンデンサCから出力される電流を
大電流に規定しようとしても、内部インピーダンスやラ
インインピーダンスによる電圧降下に起因して、実際に
は大電流を流すことが困難である。また、仮に、ライン
インピーダンスを極めて小さくして大電流を出力させる
ことができたとしても、スイッチSaとして大電流容量
タイプのFETを用いたり、装置内の配線やトランス
2,2Aの巻線2aに太い線材を用いなければならな
い。このため、装置の大型化やコストアップを招き、現
実的ではない。
Saのオン期間のディーティー比を例えば90%程度に
大きくすることにより、各コンデンサCに対する端子間
電圧Vcの平均化に寄与する期間の割合を大きくするこ
とが可能となる。しかし、この場合、スイッチSaのオ
ン期間に励磁されたトランス2AをスイッチSaのオフ
期間内に磁気リセットしなければならないため、巻線2
aeの巻数を他の巻線2aa〜2adの巻数よりも十分
に小さくする必要がある。しかし、かかる場合、リセッ
ト動作時に個々の巻線2aa〜2adに誘起する電圧が
高電圧となるため、各スイッチSaのスイッチング損失
が大きくなると共にノイズが増大するという問題が発生
する。加えて、高電圧タイプのFETなどが要求される
ため、コストが上昇するという問題も発生する。また、
巻線2aeの巻数を少なくすることに起因して、トラン
ス2Aにおける巻線2aa〜2adと巻線2aeとの結
合が悪くなる。このため、リーケージインダクタンスが
大きくなる結果、サージ電圧が発生するという問題が発
生する。
くなされたものであり、コストアップを招くことなく、
エネルギー蓄積手段の端子間電圧を迅速に平均化し得る
エネルギー移送装置、充電装置および電源装置を提供す
ることを主目的とする。
求項1記載のエネルギー移送装置は、少なくとも第1巻
線および第1スイッチ手段を直列接続してなる第1電流
導通路をN個(Nは自然数)有すると共に1番目からN
番目の第1電流導通路を1番目からN番目のエネルギー
蓄積手段にそれぞれ並列接続可能に構成され、N個の第
1巻線の各々が互いに磁気結合され、N個の第1スイッ
チ手段の各々が互いに同期してそれぞれスイッチング制
御されるエネルギー移送装置であって、少なくとも第2
巻線および第2スイッチ手段を直列接続してなる第2電
流導通路をN個有すると共に1番目からN番目の第2電
流導通路を1番目からN番目のエネルギー蓄積手段にそ
れぞれ並列接続可能に構成され、1番目からN番目の第
2電流導通路における各第2巻線は、互いに磁気結合さ
れると共に、各々に対応する1番目からN番目の第1電
流導通路における各第1巻線の巻数に対する巻数比がそ
れぞれ互いに等しく規定され、N個の第2スイッチ手段
の各々は、互いに同期し、かつ第1スイッチ手段のオフ
期間にオン状態にスイッチング制御されることを特徴と
する。この場合、エネルギー蓄積手段には、リチウムイ
オン電池やリチウムポリマ電池などの二次電池、電気二
重層コンデンサなどのコンデンサ、および二次電池とコ
ンデンサとが混在する複合品などが含まれる。
求項1記載のエネルギー移送装置において、N個の第1
巻線およびN個の第2巻線は、同一のトランスにそれぞ
れ巻き回され、N個の第1電流導通路およびN個の第2
電流導通路は、第1スイッチ手段のスイッチング、およ
び第2スイッチ手段のスイッチングによってトランスに
対して両極性の励磁を可能にN個のエネルギー蓄積手段
にそれぞれ接続されることを特徴とする。
求項1記載のエネルギー移送装置において、1番目から
N番目の第1電流導通路における各第1スイッチ手段に
対して第1巻線として接続されるN個の巻線と、N番目
の第2電流導通路における第2スイッチ手段に対して第
2巻線として接続される1つの巻線とは、互いに等しい
巻数で同一のトランスにそれぞれ巻き回され、N個の第
2電流導通路における各第2スイッチ手段は、そのスイ
ッチングおよび第1のスイッチ手段のスイッチングによ
ってトランスに対して両極性の励磁を可能に、1番目か
ら(N−1)番目の第2電流導通路における各第2スイ
ッチ手段が2番目からN番目の第1電流導通路における
各第1巻線にそれぞれ接続され、かつN番目の第2電流
導通路における第2スイッチ手段が1つの巻線に接続さ
れていることを特徴とする。
求項1から3のいずれかに記載のエネルギー移送装置に
おいて、第1スイッチ手段のオン期間と、第2スイッチ
手段のオン期間との間に、両スイッチ手段が共にオフ状
態となるスイッチング休止期間が設けられていることを
特徴とする。
求項1から4のいずれかに記載のエネルギー移送装置に
おいて、第1スイッチ手段と第2スイッチ手段のオン期
間とが互いに同一の時間長に規定されていることを特徴
とする。
求項1から5のいずれかに記載のエネルギー移送装置に
おいて、エネルギー蓄積手段は、コンデンサおよび二次
電池のいずれかであることを特徴とする。
6のいずれかに記載のエネルギー移送装置を備え、エネ
ルギー蓄積手段としてのN個の充電対象体の各々の両端
に第1電流導通路および第2電流導通路をそれぞれ並列
接続可能に構成されていることを特徴とする。
6のいずれかに記載のエネルギー移送装置を備え、N個
のエネルギー蓄積手段は、出力部側に配設されたコンデ
ンサおよび二次電池のいずれかでそれぞれ構成されると
共に所定の1つまたは複数のエネルギー蓄積手段の蓄積
エネルギーが他のエネルギー蓄積手段に対して分配可能
に構成されていることを特徴とする。
の電源装置において、N個のエネルギー蓄積手段のいず
れか1つの端子間電圧が所定電圧に安定化制御されてい
ることを特徴とする。
明に係るエネルギー移送装置の好適な実施の形態につい
て説明する。
送装置1の動作原理について、エネルギー蓄積手段とし
て例えば電気二重層型のコンデンサCa〜Cdの端子間
電圧Vca〜Vcdを平均化する例について、図1を参
照して説明する。
のコンデンサCa〜Cdが互いに絶縁され、かつ端子間
電圧Vca〜Vcdが相違する場合に、4つのコンデン
サCa〜Cd相互間でのエネルギーの分散移送を可能に
構成されている。具体的には、移送装置1は、本発明に
おける第1巻線に相当する巻線2aa〜2adと、本発
明における第2巻線に相当する巻線2ba〜2bd(以
下、総称して「巻線2b」という)とを有するトランス
2とを備えている。この場合、トランス2の各巻線2
a,2bは、鉄心によって互いに磁気的に結合されてお
り、上記式を満たす巻数Naa〜Nad,Nba〜N
bdでそれぞれ巻き回されている。
adの巻終わり側端部とコンデンサCa〜Cdのマイナ
ス側端子との間にそれぞれ接続され本発明における第1
スイッチ手段に相当するスイッチSaa〜Sadと、各
巻線2ba〜2bdの巻始め側端部とコンデンサCa〜
Cdのマイナス側端子との間にそれぞれ接続され本発明
における第2スイッチ手段に相当するスイッチSba〜
Sbd(以下、区別しないときには「スイッチSb」と
いい、スイッチSaと合わせて「スイッチS」と総称す
る)と、各スイッチSのスイッチングを制御するスイッ
チング制御回路3とを備えている。各スイッチSは、例
えばFETで構成されて、スイッチング制御回路3から
出力される制御信号Ssa,Ssbに従って、そのオン
/オフがスイッチング制御される。この場合、スイッチ
Sa,Sbは、図2に示すように、各々のオン期間の時
間長が互いに等しく規定されると共にそのオン期間のデ
ィーティー比がほぼ50%となるように制御され、かつ
スイッチSbのオフ期間にスイッチSaがオン期間とな
ると共にスイッチSaのオフ期間にスイッチSbがオン
期間となるように制御される。また、両スイッチSa,
Sbのオン期間の間には、両制御信号Ssa,Ssbが
ローレベルに制御されることにより、両スイッチSa,
Sbを共にオフ状態とするための極めて短時間のスイッ
チング休止期間T1が設けられている。
各巻線2aの各巻始め側端部と、その巻線2aに接続さ
れる各スイッチSaの固定接点(例えば、FETの場
合、nチャンネルまたはpチャンネルのタイプによって
異なるが、ソース電極やドレイン電極)とをコンデンサ
Ca〜Cdの両端にそれぞれ接続し、かつ各巻線2bの
各巻き終わり側端部と、その巻線2bに接続される各ス
イッチSbの固定接点とをコンデンサCa〜Cdの両端
にそれぞれ接続する。この場合、巻線2aの巻始め側端
部と巻線2bの巻き終わり側端部とを中間タップとして
予め接続しておき、その中間タップをコンデンサCの正
極に接続することもできる。
おける1番目の第1電流導通路に相当し巻線2aaおよ
びスイッチSaaによって形成される電流導通路と、本
発明における1番目の第2電流導通路に相当し巻線2b
aおよびスイッチSbaによって形成される電流導通路
とが並列接続され、コンデンサCbには、本発明におけ
る2番目の第1電流導通路に相当し巻線2abおよびス
イッチSabによって形成される電流導通路と、本発明
における2番目の第2電流導通路に相当し巻線2bbお
よびスイッチSbbによって形成される電流導通路とが
並列接続され、コンデンサCcには、本発明における3
番目の第1電流導通路に相当し巻線2acおよびスイッ
チSacによって形成される電流導通路と、本発明にお
ける3番目の第2電流導通路に相当し巻線2bcおよび
スイッチSbcによって形成される電流導通路とが並列
接続され、かつコンデンサCdには、本発明における4
番目の第1電流導通路に相当し巻線2adおよびスイッ
チSadによって形成される電流導通路と、本発明にお
ける4番目の第2電流導通路に相当し巻線2bdおよび
スイッチSbdによって形成される電流導通路とが並列
接続される。
まず、各スイッチSbをオフ状態に制御しつつ、各スイ
ッチSaをオン状態に制御する。この際には、この移送
装置1では、コンデンサCa〜Cdの端子間電圧Vca
〜Vcdと、巻線2aの巻数Naa〜Nadとの間に上
記の式が成立するように作用する。
は、各コンデンサCa〜Cd相互間においてエネルギー
の移転が行われる。具体的に、例えば、コンデンサCa
の端子間電圧Vcが上記式に規定される電圧よりも高
い電圧の場合を例に挙げて説明する。各スイッチSaが
オン状態に制御されると、コンデンサCaの端子間電圧
Vcaのみが上記式に応じた電圧よりも高電圧のた
め、コンデンサCaのプラス側端子、巻線2aa、スイ
ッチSaaおよびコンデンサCaのマイナス側端子によ
って形成される電流導通路を電流が流れる。この際に
は、巻線2aaにコンデンサCaの端子間電圧Vcaと
等しい値の電圧Vaaが発生し、他の巻線2ab〜2a
dには、巻線2aaの巻数Naaとの比率に応じた値の
電圧Vab〜Vadがそれぞれ発生する。具体的には、
巻線2abには、値(電圧Vaa×Nab/Naa)の
電圧Vabが発生し、巻線2acには、値(電圧Vaa
×Nac/Naa)の電圧Vacが発生し、巻線2ad
には、値(電圧Vaa×Nad/Naa)の電圧Vad
が発生する。
する各端子間電圧Vcb〜Vcdよりもそれぞれ高電圧
となる。このため、各電圧Vab〜Vadに基づく電流
が、巻線2a、コンデンサCおよびスイッチSaによっ
て形成される電流導通路を流れ続けて各コンデンサCb
〜Cdをそれぞれ充電すると共に、巻線2aに電流が流
れることによってトランス2が励磁される。次いで、各
電圧Vab〜Vadと対応する各端子間電圧Vcb〜V
cdとが等しい電圧に達したコンデンサCから順次充電
が停止される。なお、通常、ラインインピーダンスなど
に起因して、スイッチSaの1回のスイッチングによっ
ては、他のコンデンサCb〜Cdの各端子間電圧Vcb
〜Vcdを平均化するために十分な電流をコンデンサC
aから出力させるのは困難である。したがって、スイッ
チSaによる1回のスイッチングによっては、上記式
が必ずしも満足されない。
イッチSaをオフ状態に制御する。この際のスイッチン
グ休止期間T1では、各巻線2aには、図1に示す向き
と逆向きの電圧Vaがそれぞれ発生し、かつ各巻線2b
a〜2bdには、同図に示す向きの電圧Vba〜Vbd
がそれぞれ発生する。この場合、各巻線2aに発生した
電圧Vaに基づく電流は、オフ状態のスイッチSaによ
ってその通過が阻止される。一方、各巻線2ba〜2b
dに発生した電圧Vba〜Vbdに基づく電流は、各ス
イッチSbとしてのFETにそれぞれ内蔵されている寄
生ダイオードDba〜Dbd(以下、区別しないときに
は「ダイオードDb」という)を通過することにより、
各巻線2bの巻き終わり側端子、コンデンサC、寄生ダ
イオードDb、および巻線2bの巻始め側端子によって
形成される電流導通路を流れる。これにより、電圧Vb
と比較して端子間電圧Vcがより低いコンデンサCに、
より多くの電流が流れることにより、各コンデンサCの
各端子間電圧Vcが平均化されると共にトランス2の励
磁エネルギーの一部が放出される。
ッチング休止期間T1を経過した後に、各スイッチSb
をオン状態に制御する。この際にも、コンデンサCa〜
Cdの端子間電圧Vca〜Vcdと、巻線2bの巻数N
ba〜Nbdとの間に下記の式が成立するように作用
する。また、この際には、巻線2bに電流が流れること
により、トランス2は、一時的に磁気リセットされた
後、スイッチSaのオン期間に励磁された極性とは逆極
性に励磁される。したがって、トランス2におけるコア
の利用率が向上するため、そのコアの小型化、ひいては
トランス2の小型化を図ることができる。 Vca:Vcb:Vcc:Vcd=Nba:Nbb:Nbc:Nbd・・式
チSaのオン期間と同様にして、各コンデンサCa〜C
d相互間において、端子間電圧Vcが高いコンデンサC
から端子間電圧Vcが低いコンデンサCにエネルギーの
分散移転が行われる。次いで、スイッチング制御回路3
は、各スイッチSbをオフ状態に制御し、この際のスイ
ッチング休止期間T1では、各巻線2bには、図1に示
す向きと逆向きの電圧Vbがそれぞれ発生し、かつ各巻
線2aa〜2adには、同図に示す向きの電圧Vaa〜
Vadがそれぞれ発生する。この場合、各巻線2bに発
生した電圧Vbに基づく電流は、オフ状態のスイッチS
bによってその通過が阻止される。一方、各巻線2aa
〜2adに発生した電圧Vaa〜Vadに基づく電流
は、各スイッチSaとしてのFETにそれぞれ内蔵され
ている寄生ダイオードDaa〜Dad(以下、区別しな
いときには「寄生ダイオードDa」という)を通過する
ことにより、各巻線2aの巻き始め側端子、コンデンサ
C、寄生ダイオードDa、および巻線2aの巻終わり側
端子によって形成される電流導通路を流れる。これによ
り、電圧Vaと比較して端子間電圧Vcがより低いコン
デンサCに、より多くの電流が流れることにより、各コ
ンデンサCの各端子間電圧Vcが平均化されると共にト
ランス2の励磁エネルギーの一部が放出される。以後、
スイッチSa,Sbのスイッチングが継続して交互に行
われることにより、コンデンサCaから他のコンデンサ
Cb〜Cdへのエネルギーの分散移転が行われる。この
結果、各コンデンサCa〜Cdの各端子間電圧Vca〜
Vcdが短時間で平均化される。
スイッチSaのオン期間において、端子間電圧Vcが高
いコンデンサCから端子間電圧Vcが低いコンデンサC
へのエネルギーの分散移転が行われ、かつ各スイッチS
aのオフ期間においても、各スイッチSbがオン状態に
制御されることにより、端子間電圧Vcが高いコンデン
サCから端子間電圧Vcが低いコンデンサCへのエネル
ギーの分散移転が行われる。このため、移送装置1,4
1におけるスイッチSa,Sbのスイッチングディーテ
ィー比をそれぞれ50%とした場合、移送装置1では、
移送装置41と比較して、ほぼ1/2の時間で各コンデ
ンサCa〜Ccの端子間電圧Vca〜Vccを平均化す
ることができる。また、スイッチング休止期間T1を設
けたことにより、両スイッチSa,Sbの同時オン状態
による短絡電流の発生を確実に防止することができる。
なお、スイッチSa,Sbとしてバイポーラトランジス
タを用いる場合には、寄生ダイオードDa,Dbと同じ
向きになるように、ダイオードをスイッチSa,Sbに
並列接続すればよい。
装置1Aについて、図3を参照して説明する。
てのコンデンサCa〜Cdが直列接続され、かつ端子間
電圧Vca〜Vcdが互いに等しい場合に適用可能に構
成されている。同図に示すように、移送装置1Aは、5
つの巻線2aa〜2aeが巻き回されたトランス2Aを
備えている。この場合、巻線2aa〜2aeは、その巻
数Naa〜Naeが互いに等しく巻き回されている。
る各巻線2aa〜2adの各巻始め側端部と、その巻線
2aに接続された各スイッチSaの固定接点とをコンデ
ンサCa〜Cdの両端にそれぞれ接続し、かつ巻線2a
eの巻き始め側端部をコンデンサCdのマイナス側端子
に接続する。
おける1番目の第1電流導通路に相当し巻線2aaおよ
びスイッチSaaによって形成される電流導通路と、本
発明における1番目の第2電流導通路に相当し巻線2a
bおよびスイッチSbaによって形成される電流導通路
とが並列接続され、コンデンサCbには、本発明におけ
る2番目の第1電流導通路に相当し巻線2abおよびス
イッチSabによって形成される電流導通路と、本発明
における2番目の第2電流導通路に相当し巻線2acお
よびスイッチSbbによって形成される電流導通路とが
並列接続され、コンデンサCcには、本発明における3
番目の第1電流導通路に相当し巻線2acおよびスイッ
チSacによって形成される電流導通路と、本発明にお
ける3番目の第2電流導通路に相当し巻線2adおよび
スイッチSbcによって形成される電流導通路とが並列
接続され、かつコンデンサCdには、本発明における4
番目の第1電流導通路に相当し巻線2adおよびスイッ
チSadによって形成される電流導通路と、本発明にお
ける4番目の第2電流導通路に相当し巻線2aeおよび
スイッチSbdによって形成される電流導通路とが並列
接続される。
まず、各スイッチSbをオフ状態に制御しつつ、各スイ
ッチSaをオン状態に制御する。この際には、この移送
装置1Aでは、コンデンサCa〜Cdの端子間電圧Vc
a〜Vcdと、巻線2aの巻数Naa〜Nadとの間に
上記の式が成立するように作用する。
は、移送装置1と同様にして、各コンデンサCa〜Cd
相互間においてエネルギーの移転が行われる。この期間
では、例えばコンデンサCaの端子間電圧Vcaが上記
式に規定される電圧よりも高電圧のときには、各巻線
2aa〜2aeが互いに等しい巻数のため、各巻線2a
a〜2aeに発生する各電圧Vaa〜Vae(図3参
照)は、コンデンサCaの端子間電圧Vcaと等しく、
かつ他のコンデンサCb〜Cdの端子間電圧Vcよりも
高い電圧となる。このため、各電圧Vab〜Vadに基
づく電流が、巻線2a、コンデンサCおよびスイッチS
aから形成される電流導通路を流れ続けて各コンデンサ
Cb〜Cdをそれぞれ充電する。この結果、コンデンサ
Caから他のコンデンサCb〜Cdへのエネルギーの分
散移転が行われることにより、各コンデンサCa〜Cd
の各端子間電圧Vca〜Vcdが平均化される。この際
にも、巻線2aに電流が流れることによって、トランス
2が励磁される。
イッチSaをオフ状態に制御する。この際のスイッチン
グ休止期間T1でも、各巻線2aには、図3に示す向き
と逆向きの電圧Vaがそれぞれ発生する。この場合、各
巻線2aに発生した電圧Vaに基づく電流は、オフ状態
のスイッチSaによってその通過が阻止されるため、各
スイッチSbにそれぞれ内蔵されている寄生ダイオード
Daを通過することにより、各巻線2bの巻き終わり側
端子、寄生ダイオードDb、コンデンサC、および巻線
2bの巻始め側端子によって形成される電流導通路を流
れる。具体的には、例えば、電圧Vacに基づく電流
は、巻線2acの巻き終わり側端子、スイッチSbbの
ダイオードDbb、コンデンサCb、および巻線2ac
の巻き始め側端子によって形成される電流導通路を流れ
る。これにより、電圧Vaと比較して端子間電圧Vcが
より低いコンデンサCに、より多くの電流が流れること
によって各コンデンサCの各端子間電圧Vcが平均化さ
れると共にトランス2の励磁エネルギーの一部が放出さ
れる。なお、この際には、電圧Vaaに基づく電流は、
スイッチSaaによってその通過が阻止され、その代わ
りに、電圧Vaeに基づく電流が、巻線2aeの巻き終
わり側端子、スイッチSbdのダイオードDbd、コン
デンサCd、および巻線2aeの巻き始め側端子によっ
て形成される電流導通路を流れる。
ッチング休止期間T1を経過した後に、各スイッチSb
をオン状態に制御する。この際にも、コンデンサCa〜
Cdの端子間電圧Vca〜Vcdと、巻線2ab〜2a
eの巻数Nab〜Naeとの間に下記の式が成立する
ように作用する。また、この際には、スイッチSbを電
流が流れることにより、トランス2は、一時的に磁気リ
セットされた後、スイッチSaのオン期間に励磁された
極性とは逆極性に励磁される。したがって、この移送装
置1Aでも、トランス2Aにおけるコアの利用率が向上
するため、トランス2Aの小型化を図ることができる。 Vca:Vcb:Vcc:Vcd=Nab:Nac:Nad:Nae・・式
aのオン期間と同様にして、例えばコンデンサCaの端
子間電圧Vcaが上記式に規定される電圧よりも高電
圧のときには、各巻線2aa〜2aeが互いに等しい巻
数のため、各巻線2aa〜2aeに発生する各電圧Vb
a〜Vbe(図3参照)は、コンデンサCaの端子間電
圧Vcaと等しく、かつ他のコンデンサCb〜Cdの端
子間電圧Vcよりも高い電圧となる。このため、各電圧
Vbc〜Vbeに基づく電流が、巻線2a、スイッチS
bおよびコンデンサCから形成される電流導通路を流れ
続けて各コンデンサCb〜Cdをそれぞれ充電する。具
体的には、例えば、電圧Vbcに基づく電流は、巻線2
acの巻き終わり側端子、スイッチSbb、コンデンサ
Cb、および巻線2acの巻き始め側端子によって形成
される電流導通路を流れる。この結果、コンデンサCa
から他のコンデンサCb〜Cdへのエネルギーの分散移
転が行われることにより、各コンデンサCa〜Cdの各
端子間電圧Vca〜Vcdが同一電圧に平均化される。
イッチSbをオフ状態に制御する。この際のスイッチン
グ休止期間T1では、各巻線2aには、図3に示す向き
と逆向きの電圧Vba〜Vbeがそれぞれ発生する。こ
の場合、各巻線2aに発生した電圧Vbに基づく電流
は、各スイッチSaにそれぞれ内蔵されている寄生ダイ
オードDaを通過することにより、各巻線2aの巻き始
め側端子、コンデンサC、寄生ダイオードDa、および
巻線2aの巻終わり側端子によって形成される電流導通
路を流れる。これにより、電圧Vbと比較して端子間電
圧Vcがより低いコンデンサCに、より多くの電流が流
れることによって各コンデンサCの各端子間電圧Vcが
平均化されると共にトランス2の励磁エネルギーの一部
が放出される。以後、スイッチSa,Sbのスイッチン
グが継続して交互に行われることにより、各コンデンサ
Ca〜Cdの各端子間電圧Vca〜Vcdが短時間で同
一電圧に平均化される。
イッチSaのオン期間において、端子間電圧Vcが高い
コンデンサCから端子間電圧Vcが低いコンデンサCへ
のエネルギーの分散移転が行われ、かつ各スイッチSa
のオフ期間においても、各スイッチSbがオン状態に制
御されることにより、端子間電圧Vcが高いコンデンサ
Cから端子間電圧Vcが低いコンデンサCへのエネルギ
ーの分散移転が行われる。したがって、各コンデンサC
a〜Cdの端子間電圧Vca〜Vcdを短時間で同一電
圧に平均化することができる。また、この移送装置1A
では、巻線数がコンデンサCの数よりも1つだけ多いト
ランス2Aを用いることにより、コンデンサCの数の2
倍の巻線2a,2bを有する移送装置1のトランス2と
比較して、トランス2Aを小型化することができる。
Aの構成に限定されない。例えば、図4に示す移送装置
1Bのように、請求項1記載の発明における第1巻線を
トランス4Aに巻き回し、同発明における第2巻線をト
ランス4Aとは別個のトランス4Bに巻き回すこともで
きる。この移送装置1Bでは、スイッチSaおよび巻線
2aによって形成される各電流導通路が本発明における
第1電流導通路に相当し、スイッチSbおよび巻線2b
によって形成される各電流導通路が本発明における第2
電流導通路に相当する。なお、同図では、リーケージイ
ンダクタンスがない理想的なトランス4A,4Bを用い
た場合の原理図を示している。この移送装置1Bでは、
スイッチング制御回路3が、スイッチSbのオフ期間に
スイッチSaをオン状態に制御し、かつスイッチSaの
オフ期間にスイッチSbをオン状態に制御する。したが
って、この移送装置1Bでも、各コンデンサCa〜Cc
の端子間電圧Vca〜Vccを短時間で平均化すること
ができる。
1Cの回路図を図5に示す。この移送装置1Cは、原理
的には、移送装置41におけるトランス2の各巻線2
a,2bを3対それぞれ巻き回したトランス5を2つ用
いている。この移送装置1Cでも、移送装置1Bと同様
にして、スイッチング制御回路3が、スイッチSbのオ
フ期間にスイッチSaをオン状態に制御し、かつスイッ
チSaのオフ期間にスイッチSbをオン状態に制御す
る。したがって、この移送装置1Cでも、各コンデンサ
Ca〜Ccの端子間電圧Vca〜Vccを短時間で平均
化することができる。なお、各ダイオード6aa〜6a
cに代えてFETやバイポーラトランジスタを用いるこ
とにより、エネルギー移送時の電力損失を十分に小さく
することができる。
実施の形態について、図6を参照して説明する。
ての直列接続されたコンデンサCa〜Cd(二次電池
や、コンデンサと二次電池とが混在する複合品であって
もよい)を充電すると共に、装置外部に接続された負荷
LにコンデンサCa〜Cdの蓄積エネルギーを供給可能
に構成されている。以下、各コンデンサCa〜Cdの端
子間電圧Vcを同電圧に維持しつつ充電または放電させ
る例について説明する。
サCa〜Cd、充電器12、スイッチS11、および上
記した移送装置1Aを備えて構成されている。この場
合、移送装置1A内の各スイッチSa〜Sdは、スイッ
チS11の切替制御に連動制御され、充電器12による
コンデンサCに対する充電時、またはコンデンサCから
負荷Lへの放電時にのみ互いに同期してスイッチング制
御され、充電または放電を行わないときにはオフ状態に
制御される。さらに、スイッチS11は、充電時には、
可動接点が充電端子に切替制御され、放電時には、放電
端子に切替制御され、かつ非充電時および非放電時に
は、停止端子に切替制御される。また、充電器12は、
4つのコンデンサCa〜Cdを充電するのに十分な電圧
を出力可能に構成されている。
ンデンサCa〜Cdは、充電器12の出力電流がスイッ
チS11を介して供給されることにより継続して充電さ
れる。一方、各スイッチSaがオン状態に制御された際
には、端子間電圧Vcが最も高い電圧のコンデンサCの
蓄積エネルギーに基づく電流が、そのコンデンサCのプ
ラス側端子、巻線2a、スイッチSa、およびそのコン
デンサCのマイナス側端子からなる電流導通路を流れ
る。これにより、他のコンデンサCの端子間電圧が同一
電圧となるように平均化されると共にトランス2Aが励
磁される。次いで、各スイッチSaがオフ状態に制御さ
れた後にスイッチング休止期間T1を経過した時点で、
各スイッチbがオン状態に制御される。この際には、端
子間電圧Vcが最も高い電圧のコンデンサCの蓄積エネ
ルギーに基づく電流が、そのコンデンサCのプラス側端
子、スイッチSb、巻線2b、およびそのコンデンサC
のマイナス側端子からなる電流導通路を流れる。これに
より、他のコンデンサCの端子間電圧が同一電圧となる
ように平均化されると共にトランス2AがスイッチSa
のオン期間に励磁された極性とは逆極性に励磁される。
次いで、スイッチSa,Sbが交互にオン状態に制御さ
れることにより、各コンデンサCは同一電圧に平均化さ
れる。
えられると、各コンデンサCa〜Cdは、負荷Lに電流
を供給することによって放電する。この際に、各スイッ
チSa,Sbが継続して交互にオン状態に制御されるこ
とにより、各コンデンサCの端子間電圧Vcの平均化が
継続して行われる。したがって、各コンデンサCa〜C
dは、各スイッチSa,Sbが継続してスイッチング制
御されている限り、その端子間電圧Vcが平均化され
る。この結果、各コンデンサCa〜Cdから最大限の電
気エネルギーを効率的に放出させることができる。
た実施の形態について、図7を参照して説明する。
せる目的について説明する。従来、スイッチング電源装
置では、1つのスイッチング回路によって生成された直
流電圧に基づいて、電圧値や出力電流値が異なる複数の
電源出力を生成するときには、そのスイッチング回路に
おける出力側の平滑用コンデンサに別のスイッチング回
路をさらに接続することによって、その複数の電源出力
を生成している。ところが、別のスイッチング回路とし
てフォワードタイプやフライバックタイプのスイッチン
グ回路を用いた場合、電源装置全体としての回路構成が
複雑になる点や出力安定度が悪い点に問題がある。ま
た、シングルのフォワードタイプでは、メインスイッチ
ング素子がオン状態に制御されているときにのみスイッ
チング用のトランスの二次巻線に電流が流れ、逆にフラ
イバックタイプでは、メインスイッチング素子がオフ状
態に制御されているときにのみスイッチング用のトラン
スの二次巻線に電流が流れている。したがって、両タイ
プのスイッチング回路には、トランスの二次巻線の利用
率が悪いため、出力リップル電圧が大きい点、およびピ
ーク電流が大きいという点に問題がある。さらに、複数
の電源出力に対応させて別のスイッチング回路を複数配
設した場合、周波数が異なる複数のスイッチングノイズ
が発生する結果、ノイズ同士のビートが発生する点や、
EMIノイズを低下させるのが極めて困難となるという
点にも問題がある。
7に示す電源装置21は、スイッチング回路22、コン
デンサCa〜Cd,C1〜C4、および移送装置1を備
えて構成されている。この場合、スイッチング回路22
は、交流入力を直流電圧に整流平滑すると共に、その直
流電圧をPWM(Pulse Width Modulation)制御に従っ
てスイッチングすることにより、コンデンサCaの両端
電圧を所定電圧に安定化する。また、コンデンサCa〜
Cdは、電気二重層コンデンサで構成され、電源装置2
1の出力部側に配設されて平滑用コンデンサとして機能
し、生成された直流電圧を平滑してリップル成分を低減
させる。一方、コンデンサC1〜C4の各々は、高周波
損失の少ない電解コンデンサであって、急激な過負荷状
態への変動の際には、コンデンサCa〜Cdに代わって
負荷に電力をそれぞれ瞬時に供給する。
スイッチSa,Sbを交互にスイッチング制御すること
により、コンデンサCaの蓄積エネルギーを他のコンデ
ンサCb〜Cdに分配する。したがって、コンデンサC
a,Cb,Cc,Cdの各両端電圧を、電圧値や出力電
流値が異なる複数の出力電圧Voa,Vob,Voc,
Vodとして容易に生成することができる。この際に、
出力電圧Voaがスイッチング回路22によって所定電
圧に安定化制御されているため、他の出力電圧Vob〜
Vodも自動的に安定化される。また、移送装置1内の
各巻線2a〜2dが互いに絶縁されているため、各出力
電圧Voa〜Vodを互いに絶縁することもできる。な
お、この電源装置21における移送装置1の詳細な動作
については、上述した機能と同一のため、その説明を省
略する。
スイッチSaがオン状態に制御されているときには、ト
ランス2の各巻線2aを介してコンデンサCaの蓄積エ
ネルギーが各コンデンサCb〜Cdに分配され、各スイ
ッチSbオン状態に制御されているときには、トランス
2の各巻線2bを介してコンデンサCaの蓄積エネルギ
ーが各コンデンサCb〜Cdに分配される。したがっ
て、スイッチSa,Sbのオン状態制御時の両時におい
て、トランス2の巻線2a,2bを電流が流れることに
なる。この結果、トランス2の巻線2a,2bの利用率
が極めて高くなると共にその際のピーク電流値を抑制す
ることができる。これにより、回路部品の小型化を図る
ことができると共に、出力リップル電圧を十分に小さく
することができる。
この電源装置21では、各スイッチSa,Sbがそれぞ
れ同期してスイッチング制御されるため、ノイズ同士の
ビートの発生が少なく、EMIノイズを十分に低下させ
るのが容易となる。
適用して電源装置31を構成することもできる。
ob相互間で絶縁の必要性がなく、かつ、各出力電圧V
oa,VobをコンデンサCaの端子間電圧の整数倍に
規定する場合に適用可能に構成されている。具体的に
は、電源装置31は、スイッチング回路22、移送装置
1AおよびコンデンサCa〜Cd,C1,C2を備えて
構成されている。
22が、直列接続されたコンデンサCa〜Cd全体の両
端電圧を一定電圧に安定化して出力電圧Voaを生成す
る。この状態において、移送装置1内の各スイッチS
a,Sbを交互にスイッチング制御することにより、コ
ンデンサCa〜Cdの各端子間電圧が平均化される。し
たがって、コンデンサCc,Cdの両端電圧が、各コン
デンサCの端子間電圧の2倍の電圧に自動的に安定化さ
れた出力電圧Vobとして生成される。なお、この際に
おける移送装置1Aの動作についても、上述した機能と
同一のため、その説明を省略する。
態に限定されず、その構成を適宜変更することができ
る。例えば、移送装置1において、各コンデンサCa〜
Cdの端子間電圧Vca〜Vcdが互いに異なる電圧の
例について説明したが、同一電圧の場合には、上記した
ように、トランス2の各巻線2a,2bを同一巻数で巻
き回すことができる。
も、各スイッチSa,Sbのオン期間を重ならないよう
にスイッチング制御する必要はなく、各スイッチSbの
オン期間の少なくとも一部がスイッチSaのオフ期間内
に含まれるように制御することができる。つまり、スイ
ッチSbのオン期間とスイッチSaのオン期間とが完全
に重なり合わないように両スイッチSa,Sbをスイッ
チング制御することができ、この場合にも、移送装置4
1と比較して、コンデンサCの端子間電圧Vcの平均化
処理を迅速に行うことができる。ただし、本発明の実施
の形態で示した方式でスイッチング制御するのが平均化
に要する時間を最も短縮することができる。
ギー蓄積手段として、電気二重層コンデンサを例に挙げ
て説明したが、これに限らず、各種の大容量コンデン
サ、各種の二次電池を用いることもできる。
ー移送装置によれば、N個の第1電流導通路における第
1スイッチ手段の各々を互いに同期させてスイッチング
制御し、かつN個の第2電流導通路における第2スイッ
チ手段の各々を第1スイッチ手段のオフ期間に互いに同
期させてオン状態にスイッチング制御することにより、
コストアップを抑えつつ、各エネルギー蓄積手段の端子
間電圧を短時間で平均化することができる。
によれば、N個の第1巻線およびN個の第2巻線を同一
のトランスにそれぞれ巻き回したことにより、第1スイ
ッチ手段のスイッチング、および第2スイッチ手段のス
イッチングによってトランスに対して両極性の励磁を可
能にN個のエネルギー蓄積手段の各々にN個の第1電流
導通路およびN個の第2電流導通路をそれぞれ接続した
場合、複数のエネルギー蓄積手段が互いに絶縁され、か
つその端子間電圧が相違するときであっても、複数のエ
ネルギー蓄積手段相互間でのエネルギーの分散移送を短
時間で平均化することができる。
置によれば、1番目からN番目の第1電流導通路におけ
る各第1スイッチ手段に対して第1巻線として接続され
るN個の巻線、およびN番目の第2電流導通路における
第2スイッチ手段に対して第2巻線として接続される1
つの巻線を互いに等しい巻数で同一のトランスにそれぞ
れ巻き回したことにより、複数のエネルギー蓄積手段が
互いに等しい端子間電圧であって非絶縁状態で直列接続
されているときには、コストをさらに低減しつつ、複数
のエネルギー蓄積手段相互間でのエネルギーの分散移送
を短時間で平均化することができる。
によれば、第1スイッチ手段のオン期間と、第2スイッ
チ手段のオン期間との間に、スイッチング休止期間を設
けることにより、第1スイッチ手段および第2スイッチ
手段の同時オン状態による短絡電流の発生を確実に防止
することができる。
によれば、第1スイッチ手段と第2スイッチ手段のオン
期間とが互いに同一の時間長に規定されているため、同
一のエネルギー蓄積手段に接続される第1巻線および第
2巻線の巻数を互いに等しく形成することができる結
果、巻線製造作業効率が向上し、これにより、巻線製造
コストを低減することができる。
置によれば、エネルギー蓄積手段をコンデンサまたは二
次電池で構成したことにより、例えば、蓄電システムな
どにおいて、コンデンサや二次電池の両端電圧を平均化
することができるため、効率よく充放電させることがで
きる。
N個の充電対象体の各々の両端に第1電流導通路および
第2電流導通路をそれぞれ並列接続可能に構成したこと
により、例えば、蓄電システムなどにおいて、コンデン
サや二次電池などの充電対象体の各々の両端電圧を平均
化することができるため、充電対象体に効率よくエネル
ギーを蓄積させることができる。
所定の1つのエネルギー蓄積手段の蓄積エネルギーを他
のエネルギー蓄積手段に分配することにより、電圧値や
出力電流値が異なる複数の電源出力を容易に生成するこ
とができる。また、巻線の利用率を高くすることができ
るため、エネルギー分配の際のピーク電流値を抑制する
ことができる結果、回路部品の小型化を図ることができ
ると共に、出力リップル電圧を十分に小さくすることが
できる。さらに、スイッチングノイズについても、第1
および第2スイッチ手段を同期してスイッチング制御す
るため、ノイズ同士のビートの発生を低減しつつ、EM
Iノイズを十分に低下させることができる。
N個のエネルギー蓄積手段のいずれか1つの端子間電圧
を所定電圧に安定化制御することにより、電圧値や出力
電流値が異なり、かつ安定化された複数の電源出力を容
易に生成することができる。
である。
制御信号Ssa,Ssbの電圧波形図である。
回路図である。
回路図である。
1Cの回路図である。
図である。
図である。
図である。
図である。
路図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 少なくとも第1巻線および第1スイッチ
手段を直列接続してなる第1電流導通路をN個(Nは自
然数)有すると共に当該1番目からN番目の第1電流導
通路を1番目からN番目のエネルギー蓄積手段にそれぞ
れ並列接続可能に構成され、前記N個の第1巻線の各々
が互いに磁気結合され、前記N個の第1スイッチ手段の
各々が互いに同期してそれぞれスイッチング制御される
エネルギー移送装置であって、 少なくとも第2巻線および第2スイッチ手段を直列接続
してなる第2電流導通路をN個有すると共に当該1番目
からN番目の第2電流導通路を前記1番目からN番目の
エネルギー蓄積手段にそれぞれ並列接続可能に構成さ
れ、 当該1番目からN番目の第2電流導通路における前記各
第2巻線は、互いに磁気結合されると共に、各々に対応
する前記1番目からN番目の第1電流導通路における前
記各第1巻線の巻数に対する巻数比がそれぞれ互いに等
しく規定され、 前記N個の第2スイッチ手段の各々は、互いに同期し、
かつ前記第1スイッチ手段のオフ期間にオン状態にスイ
ッチング制御されることを特徴とするエネルギー移送装
置。 - 【請求項2】 前記N個の第1巻線および前記N個の第
2巻線は、同一のトランスにそれぞれ巻き回され、 前記N個の第1電流導通路および前記N個の第2電流導
通路は、前記第1スイッチ手段のスイッチング、および
前記第2スイッチ手段のスイッチングによって前記トラ
ンスに対して両極性の励磁を可能に前記N個のエネルギ
ー蓄積手段にそれぞれ接続されることを特徴とする請求
項1記載のエネルギー移送装置。 - 【請求項3】 前記1番目からN番目の第1電流導通路
における前記各第1スイッチ手段に対して前記第1巻線
として接続されるN個の巻線と、前記N番目の第2電流
導通路における前記第2スイッチ手段に対して前記第2
巻線として接続される1つの巻線とは、互いに等しい巻
数で同一のトランスにそれぞれ巻き回され、 前記N個の第2電流導通路における前記各第2スイッチ
手段は、そのスイッチングおよび前記第1のスイッチ手
段のスイッチングによって前記トランスに対して両極性
の励磁を可能に、当該1番目から(N−1)番目の第2
電流導通路における当該各第2スイッチ手段が前記2番
目からN番目の第1電流導通路における前記各第1巻線
にそれぞれ接続され、かつ当該N番目の第2電流導通路
における当該第2スイッチ手段が前記1つの巻線に接続
されていることを特徴とする請求項1記載のエネルギー
移送装置。 - 【請求項4】 前記第1スイッチ手段のオン期間と、前
記第2スイッチ手段のオン期間との間に、当該両スイッ
チ手段が共にオフ状態となるスイッチング休止期間が設
けられていることを特徴とする請求項1から3のいずれ
かに記載のエネルギー移送装置。 - 【請求項5】 前記第1スイッチ手段と前記第2スイッ
チ手段のオン期間とが互いに同一の時間長に規定されて
いることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載
のエネルギー移送装置。 - 【請求項6】 前記エネルギー蓄積手段は、コンデンサ
および二次電池のいずれかであることを特徴とする請求
項1から5のいずれかに記載のエネルギー移送装置。 - 【請求項7】 請求項1から6のいずれかに記載のエネ
ルギー移送装置を備え、前記エネルギー蓄積手段として
のN個の充電対象体の各々の両端に前記第1電流導通路
および前記第2電流導通路をそれぞれ並列接続可能に構
成されていることを特徴とする充電装置。 - 【請求項8】 請求項1から6のいずれかに記載のエネ
ルギー移送装置を備え、前記N個のエネルギー蓄積手段
は、出力部側に配設されたコンデンサおよび二次電池の
いずれかでそれぞれ構成されると共に所定の1つまたは
複数の当該エネルギー蓄積手段の蓄積エネルギーが他の
当該エネルギー蓄積手段に対して分配可能に構成されて
いることを特徴とする電源装置。 - 【請求項9】 前記N個のエネルギー蓄積手段のいずれ
か1つの端子間電圧が所定電圧に安定化制御されている
ことを特徴とする請求項8記載の電源装置。
Priority Applications (3)
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---|---|---|---|
JP36373099A JP3280649B2 (ja) | 1999-12-22 | 1999-12-22 | エネルギー移送装置、充電装置および電源装置 |
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