(57)【要約】【課題】簡単な回路構成で、コンデンサの容量のバラツキも考慮した充電装置を提供することを目的とする。【解決手段】絶縁トランスの一次側巻線が限流要素とスイッチとを介して交流電源に接続され、該絶縁トランスの二次側巻線には複数の大容量コンデンサからなるコンデンサ群とダイオードとを並列に接続したユニットを備え、該ユニットを複数組直列に接続してなるコンデンサへの充電装置で、エレベータ駆動用電動機を制御するインバータの入力に接続して、省エネタイプの電源を構成するものである。【選択図】        図１
2004336918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁トランスの一次側巻線が限流要素とスイッチとを介して交流電源に接続され、該絶縁トランスの二次側巻線には複数の大容量コンデンサからなるコンデンサ群とダイオードとを並列に接続したユニットを備え、該ユニットを複数組直列に接続してなるコンデンサへの充電装置。
【請求項２】
前記大容量コンデンサは、電気二重層コンデンサであることを特徴とするコンデンサへの充電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気二重層コンデンサなどの電気化学素子を直列に接続して充電する充電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気二重層コンデンサは、大きな静電容量や急速な充電能力、そして長いサイクル寿命等の優れた特性を有しているため、用途としては電気自動車やエレベータの動力源として注目されている。しかし、１個当たりの電気二重層コンデンサの耐圧は２．５Ｖと低いため、動力源として用いるにはその複数個を直列に接続する必要がある。
【０００３】
このとき、直列に接続された個々のコンデンサはその漏洩電流がそれぞれ異なることから自由放電により端子電圧にバラツキが生じることになる。このため、これらのコンデンサが単に使用状態のまま直列に接続された状態で充電されると、あるコンデンサは十分に充電できていないにもかかわらず、他のものは過充電になってしまう事態が発生する。特に、前述したような用途では、急峻な充放電を繰り返すため、このような事態を極力避けることが望ましい。
【０００４】
そこで、図３に示す例が提案されている。（例えば、特許文献１参照）
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２４７７７６号公報
【０００６】
図３に示すように、充電制御回路Ｐが個々のコンデンサＣに対してそれぞれ並列に接続され、その端子電圧が充電により所定の満充電電圧Ｖｒに達すると、比較器ＣＯがスイッチング素子Ｓをオンにする。すると、コンデンサＣに流れていた充電電流は、ほぼ満充電電圧を維持したままスイッチング素子Ｓを介して迂回して後段に接続されたコンデンサＣ又はその充電制御回路Ｐに流れ込むことになり結局、各コンデンサが満充電になると、他のコンデンサへ充電電流を迂回させながら全てのコンデンサを満充電していくものである。
【０００７】
このような充電制御回路Ｐでは、コンデンサＣが満充電電圧に達するとそれ以上の充電を行わないので、過充電になることはなく、直列接続された何れのコンデンサＣも電圧が補正されつつ充電がなされることになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このスイッチング素子Ｓを通じて充電電流を迂回させるようにすると、スイッチング素子Ｓを流れる電流が熱に変換されて無駄に電力を消費してしまい、充電効率が悪くなる。しかも、このコンデンサの数が多くなればなるほど、全体として大量の熱を処理する放熱処理対策も行わなければならず、装置全体の大型化及びコストの上昇を招き、実用性を低下させてしまう問題があった。
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、きわめて簡単な回路構成で、ある程度のコンデンサ容量のバラツキも許容できる充電装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、絶縁トランスの一次側巻線が限流要素とスイッチとを介して交流電源に接続され、該絶縁トランスの二次側巻線には複数の大容量コンデンサからなるコンデンサ群とダイオードとを並列に接続したユニットを備え、該ユニットを複数組直列に接続してなるコンデンサへの充電装置。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は、大容量コンデンサ個々の容量のバラツキも考慮した充電装置を構成するものである。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について、図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施例を示す構成図、図２は本発明の効果について説明する説明図である。
【００１３】
図中、１０は絶縁トランスで、この一次側巻線にはスイッチ１１と限流要素１２を介して交流電源１が接続されている。そして、絶縁トランス１０の二次側にはたとえば複数の電気二重層コンデンサからなる大容量コンデンサ群２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに対応する巻線を有し、それぞれが個別に充電されるように構成されている。２１は各二次側巻線の両端に接続されるダイオードで、前述の巻線と大容量コンデンサ群とで１ユニット（大容量コンデンサ群とダイオードとが並列に絶縁トランス１０の二次側巻線に接続されている）を構成し、このユニットを複数組直列に接続して充電装置を形成している。そして、各大容量コンデンサ群２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの一方向にだけそれぞれ電荷を蓄積するようになっている。３０はリレー接点で、各コンデンサ群２０が充電されて所定の電圧以上になると、スイッチ１１が開路するとともに、接点３０が閉路して、インバータの入力などに接続される。そしてたとえば、停電時などにはコンデンサ群２０からインバータに電力が供給され、回生時にはインバータからコンデンサ群２０に電力が蓄えられることになる。
【００１４】
ここで、各コンデンサの容量にバラツキがある場合に、本発明によるコンデンサの利用率の改善効果について、１００個のコンデンサＣを直列接続した場合と、たとえば１０個のコンデンサＣからなるコンデンサ群を１０組直列接続した場合とを比較して、コンデンサバンク全体に印加可能な電圧を考える。そこで、コンデンサＣの容量のバラツキが±２０％で、１個のコンデンサＣの容量が０．８Ｃ、残りのコンデンサの容量が１．２Ｃとし、コンデンサの定格電圧が２．５Ｖとする。
【００１５】
図２から分かるとおり、前者の場合（図２（ａ））における全体の電圧は、
９９＊２．５＊０．８／１．２＋２．５＝１６７．５Ｖとなるが、
後者の場合（図２（ｂ））における全体の電圧は、
（９＊２．５＊０．８／１．２＋２．５）＊１０＝１７５Ｖと、前者よりも高い電圧まで許容できることが分かる。
【００１６】
即ち、本発明ではコンデンサが所定個数からなるコンデンサ群毎に充電を行うために、容量の少ないコンデンサが全体として散らばることになり、コンデンサ群２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ…として捉えれば等価的にほぼ均一化された一つのコンデンサとして扱うことができるようになる。このようにすれば、このユニットの数も、コンデンサの数よりも大幅に抑えることができ、個々のユニットには電力を浪費する素子が存在しないため、充電効率を大幅に高めることも可能である。
【００１７】
尚、本発明に適用できる電気化学素子としては、電気二重層コンデンサに限らず、たとえばアルミ電解コンデンサなど、他種のコンデンサでもよく、またコンデンサに限らず化学電池でもよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、各コンデンサの容量のバラツキや充電効率を考慮した回路構成になっているため、簡単な構成でありながら実用性の高い充電装置を得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る充電装置の一実施例を示す回路図である。
【図２】本発明の効果を説明する説明図である。
【図３】従来の充電装置を示す回路図である。
【符号の説明】
１  交流電源
１０  絶縁トランス
１１  スイッチ
１２  限流要素
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ…  大容量コンデンサ
３０  リレーの接点
【図１】
2004336918.tif 000003
【図２】
2004336918.tif 000004
【図３】
2004336918.tif 000005