JPH08308103A - Hybrid power source - Google Patents
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- JPH08308103A JPH08308103A JP7105472A JP10547295A JPH08308103A JP H08308103 A JPH08308103 A JP H08308103A JP 7105472 A JP7105472 A JP 7105472A JP 10547295 A JP10547295 A JP 10547295A JP H08308103 A JPH08308103 A JP H08308103A
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- Japan
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- battery
- current
- load
- capacity capacitor
- control circuit
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- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はエネルギー密度、出力密
度、ライフ特性共に優れ、エネルギー利用効率の高いハ
イブリッド電源に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hybrid power source which is excellent in energy density, output density and life characteristics and has high energy utilization efficiency.
【0002】[0002]
【従来の技術】電池は一般に、一回のみ放電可能な一次
電池と、何度も充放電可能な二次電池に分かれる。2. Description of the Related Art Batteries are generally divided into primary batteries that can be discharged only once and secondary batteries that can be repeatedly charged and discharged.
【0003】電池は定電圧源として使用することがで
き、放電を行っている間の両端電圧は一定に保たれる。The battery can be used as a constant voltage source, and the voltage across the battery is kept constant during discharging.
【0004】また、大容量コンデンサは何度も充放電が
可能で、そのライフ特性は一般に電池より優れている。
また、出力密度に優れ、瞬時に大電流を取り出すことが
できるが、放電するに従って両端電圧は比例的に減少
し、またエネルギー密度も電池に比べ10分の1から1
00分の1である。Further, a large capacity capacitor can be charged and discharged many times, and its life characteristics are generally superior to those of a battery.
In addition, it has excellent output density and can draw a large current instantaneously, but the voltage across both ends decreases proportionally as it discharges, and the energy density is 1/10 to 1 of that of a battery.
It is 1/00.
【0005】従って、大容量コンデンサは比較的容量が
小さく、電圧の低下が問題にならないバックアップ用シ
ステムなどで主に使用されている。Therefore, the large-capacity capacitor has a relatively small capacity and is mainly used in a backup system or the like in which the voltage drop does not pose a problem.
【0006】電池はある一定の容量を持っているが、そ
の全てをエネルギーとして取り出すことはできず、その
利用効率は一般にその放電電流に依存し、放電電流が大
きいほど利用効率は小さくなる傾向がある。Although a battery has a certain fixed capacity, all of it cannot be extracted as energy, and its utilization efficiency generally depends on its discharge current. The larger the discharge current, the smaller the utilization efficiency tends to be. is there.
【0007】また、放電電流の時間平均が同じであって
も、放電電流が時間的に変化する場合には一定電流放電
に比べ利用効率は小さくなり、またその変化率が大きい
ほど小さくなる傾向がある。Even if the discharge currents have the same time average, when the discharge currents change with time, the utilization efficiency becomes smaller than that of constant current discharge, and the larger the rate of change, the smaller the efficiency. is there.
【0008】また、二次電池の場合では、放電電流が大
きいほど、あるいはその時間変動が大きいほどサイクル
寿命は短くなってしまう。Further, in the case of a secondary battery, the cycle life becomes shorter as the discharge current becomes larger or the time fluctuation thereof becomes larger.
【0009】電気二重層コンデンサなどの大容量コンデ
ンサは、放電電流やその時間変動によっても利用効率は
電池に比べ変化は小さく、またサイクル寿命も一般に長
いが、現在のところ単位体積あたり、単位重量あたりの
エネルギー密度は電池と比較して共に10分の1以下で
ある。Large-capacity capacitors such as electric double-layer capacitors have a smaller change in utilization efficiency than a battery due to discharge current and time variation thereof, and generally have a long cycle life, but at present, per unit volume, per unit weight. The energy densities of 1 and 2 are both 1/10 or less as compared with the battery.
【0010】そこで、エネルギー密度の高い電池と、放
電電流やその時間変動に対し利用効率が電池ほどに変化
せず、出力密度、ライフ特性に優れた大容量コンデンサ
を組み合わせることにより、エネルギー密度、出力密
度、ライフ特性共に優れ、エネルギー利用効率の高い電
源を達成することができる。Therefore, by combining a battery with a high energy density and a large-capacity capacitor with excellent output density and life characteristics, the utilization efficiency does not change as much as the battery with respect to the discharge current and its variation with time, A power source with excellent density and life characteristics and high energy utilization efficiency can be achieved.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】電池は一定電流で使用
する方が利用効率及び寿命上望ましい。しかし、負荷電
流は一般に変動する場合も多々ある。そこでコンデンサ
と電池を並列に接続してその変動を吸収することが考え
られる。しかしこの場合は、コンデンサのコンデンサの
電圧が低下することによって負荷にかかる電圧も変動す
るので好ましくない。It is desirable to use a battery at a constant current in terms of utilization efficiency and life. However, the load current generally fluctuates in many cases. Therefore, it is conceivable to connect the capacitor and the battery in parallel to absorb the fluctuation. However, in this case, the voltage applied to the load changes due to the decrease in the voltage of the capacitor, which is not preferable.
【0012】本発明はこのような課題に注目し、負荷電
流に対し、電池とコンデンサに対応し、負荷電流負荷電
流が大きいときの負荷に流す電池の放電電流と、負荷電
流が小さいときの負荷に流す電池の放電電流とコンデン
サへの電池の充電電流の和とが、できるだけ近くなるよ
うに制御されるハイブリッド電源を提供することを目的
とする。The present invention pays attention to such a problem, and corresponds to a battery and a capacitor with respect to a load current, and a discharge current of the battery to be applied to the load when the load current is large and a load when the load current is small. It is an object of the present invention to provide a hybrid power source in which the sum of the discharge current of the battery flowing through the capacitor and the sum of the charge current of the battery to the capacitor is controlled as close as possible.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためのもので、電池と、大容量コンデンサと、電流
制御回路を具備し、上記電流制御回路は電池と大容量コ
ンデンサからの電流の比率を制御し、電源に接続された
負荷へ流れる電流Ia(t)、電池から流れる電流Ib(t)のそ
れぞれの時間平均をIam、Ibm、また時刻Ta、Tbの間にお
いて、σa=(∫Ta Tb(Ia(t)-Iam)2dt)/Iam2/(Tb-T
a)、σb=(∫Ta Tb(Ib(t)-Ibm)2dt)/Ibm2/(Tb-Ta)と
したとき、σb<σaとなるように制御することを特徴と
するハイブリッド電源である。The present invention is to achieve the above object, and comprises a battery, a large-capacity capacitor, and a current control circuit, wherein the current control circuit is a battery and a current from the large-capacity capacitor. Of the current Ia (t) flowing to the load connected to the power source and the current Ib (t) flowing from the battery by controlling the ratio of Ia, Ibm, and between time Ta and Tb, σ a = (∫ Ta Tb (Ia (t) -Iam) 2 dt) / Iam 2 / (Tb-T
a), σ b = (∫ Ta Tb (Ib (t) -Ibm) 2 dt) / Ibm 2 / (Tb-Ta), control is performed so that σ b <σ a It is a hybrid power source.
【0014】また、上記条件を達成する具体的回路構成
に特徴を有するのである。Further, it is characterized by a specific circuit configuration that achieves the above conditions.
【0015】[0015]
【作用】負荷へ流れる電流の時間変化を大容量コンデン
サにより平滑化することにより電池の利用効率を高め、
出力密度及びライフ特性を向上させる。[Operation] The use efficiency of the battery is improved by smoothing the time change of the current flowing to the load with the large-capacity capacitor,
Improves power density and life characteristics.
【0016】また、電池に直列に抵抗を接続することに
より、負荷から見た場合の電池の直流抵抗が大容量コン
デンサの直流抵抗よりも大きくなり、負荷に流れる電流
の時間変動に対し電池から流れる電流の時間変動が小さ
くなる。この場合、電流制御には抵抗しか用いていない
ので比較的大電流の制御にも使えるが、抵抗の発熱によ
るエネルギーロスが大きくなるという欠点がある。Further, by connecting a resistor in series to the battery, the DC resistance of the battery when viewed from the load becomes larger than the DC resistance of the large-capacity capacitor, and the current flowing from the battery flows with respect to the time fluctuation. The time variation of the current becomes small. In this case, since only a resistor is used for current control, it can be used for controlling a relatively large current, but there is a disadvantage that energy loss due to heat generation of the resistor becomes large.
【0017】また、電池、大容量コンデンサと抵抗をリ
レーによって直列に接続することにより、負荷から見た
場合の両者の直流抵抗のうち任意の方を大きくすること
ができる。この方法により、負荷に比較的大きな電流が
流れるときには主に大容量コンデンサから、比較的小さ
な電流が流れるときには主に電池から負荷に電流を供給
すると共に、電池から大容量コンデンサへの充電をおこ
なう。これによって、負荷に流れる電流の時間変動に対
し、電池から流れる電流の時間変動を小さくすることが
できる。この場合、負荷に流れる電流の大きさによって
電池に流れる電流をリレーによってコントロールできる
ので電池に流れる電流の時間変動をより小さくすること
ができるが、抵抗の発熱によるエネルギーロス、及びリ
レーの切り替え時に電流が不連続に変化するという欠点
がある。Further, by connecting the battery, the large-capacity capacitor, and the resistor in series by the relay, it is possible to increase any one of the DC resistances of the two when viewed from the load. According to this method, when a relatively large current flows through the load, the large-capacity capacitor mainly supplies the current, and when a relatively small current flows, the battery mainly supplies the current to the load, and the battery also charges the large-capacity capacitor. This makes it possible to reduce the time variation of the current flowing from the battery with respect to the time variation of the current flowing in the load. In this case, since the current flowing through the battery can be controlled by the relay depending on the magnitude of the current flowing through the load, the time fluctuation of the current flowing through the battery can be made smaller, but the energy loss due to the heat generation of the resistor and the current when switching the relay Has the disadvantage that it changes discontinuously.
【0018】また、大容量コンデンサへの充電、放電電
流を制御することにより、電池、大容量コンデンサのそ
れぞれから負荷に流れる電流を任意に制御することがで
きるので、電池に流れる電流を一定にすることが可能に
なり、利用効率は一定負荷放電の場合とほぼ同じにな
り、利用効率は最大となる。しかし、電流の制御はおも
に半導体素子を使うため、大電流の制御には限界があ
る。Further, by controlling the charging and discharging currents to the large capacity capacitor, the current flowing to the load from each of the battery and the large capacity capacitor can be controlled arbitrarily, so that the current flowing to the battery is made constant. It becomes possible, and the utilization efficiency becomes almost the same as the case of constant load discharge, and the utilization efficiency becomes maximum. However, since the current control mainly uses semiconductor elements, there is a limit to the control of large current.
【0019】[0019]
(実施例1)図1に、実施例1の模式図を示した。負荷
3に流れる電流に時間変動がある場合、電流制御装置4
によって電池1から流れる電流を平滑化し、その差を大
容量コンデンサ2によって放出あるいは吸収する。さら
に詳しくいえば、負荷3に流れる電流が大きい場合には
主に大容量コンデンサ2から電流を供給し、負荷3に流
れる電流が小さい場合には主に電池1から電流を供給、
併せて電池1から大容量コンデンサ2に充電を行う。Example 1 FIG. 1 shows a schematic diagram of Example 1. When the current flowing through the load 3 changes with time, the current control device 4
Causes the current flowing from the battery 1 to be smoothed, and the difference is discharged or absorbed by the large-capacity capacitor 2. More specifically, when the current flowing through the load 3 is large, the current is mainly supplied from the large-capacity capacitor 2, and when the current flowing through the load 3 is small, the current is mainly supplied from the battery 1,
At the same time, the large capacity capacitor 2 is charged from the battery 1.
【0020】これを達成する電流制御装置4の例とし
て、実施例1では抵抗(電池外部抵抗6及び充電制御抵
抗7)を用いたが、その他にはリレーを用いる場合(実
施例2)や半導体素子等を用いる場合(実施例3)など
がある。以下、実施例1の電流制御装置4について述べ
る。As an example of the current control device 4 that achieves this, the resistors (battery external resistor 6 and charge control resistor 7) were used in the first embodiment, but in the other cases, a relay is used (second embodiment) and semiconductors. There are cases where an element or the like is used (Example 3). Hereinafter, the current control device 4 of the first embodiment will be described.
【0021】負荷3には電池1と大容量コンデンサ2か
ら電流を供給するが、大容量コンデンサ2は放電量に比
例して両端電圧が低下するため、D/Dコンバータ5を
直列に接続し、放電量に関わらず負荷3には一定電圧が
かかるようにしてある。逆にこの電圧低下を利用し、電
池1と大容量コンデンサ2の間に充電制御抵抗7を配置
し、大容量コンデンサ2の放電量に応じた電流を電池1
から供給する。Current is supplied to the load 3 from the battery 1 and the large-capacity capacitor 2. Since the voltage across the large-capacity capacitor 2 decreases in proportion to the discharge amount, the D / D converter 5 is connected in series. A constant voltage is applied to the load 3 regardless of the amount of discharge. On the contrary, by utilizing this voltage drop, the charge control resistor 7 is arranged between the battery 1 and the large-capacity capacitor 2, and the current corresponding to the discharge amount of the large-capacity capacitor 2 is supplied to the battery 1
Supplied from
【0022】また、電池1、大容量コンデンサ2にはそ
れぞれ内部抵抗Rbi、Rciが存在する。The battery 1 and the large-capacity capacitor 2 have internal resistances Rbi and Rci, respectively.
【0023】いま、電池1に直列に電池外部抵抗6(抵
抗値Rb)を接続し、負荷3へ流れる電流をIa(t)、電池
1から流れる電流をIb(t)とすると、それぞれの時間変
動δIa、δIbは定常状態において、δIb=δIa×Rci÷
(Rbi+Rb)となる。すなわち、電池1に電池外部抵抗6を
接続することにより、電池1から流れる電流の時間変動
を負荷3に流れる電流の時間変動に対して抑えることが
できる。Now, assuming that the battery external resistance 6 (resistance value Rb) is connected in series to the battery 1 and the current flowing to the load 3 is Ia (t) and the current flowing from the battery 1 is Ib (t), the respective times are In the steady state, the fluctuations δIa and δIb are δIb = δIa × Rci ÷
It becomes (Rbi + Rb). That is, by connecting the battery external resistance 6 to the battery 1, the time variation of the current flowing from the battery 1 can be suppressed with respect to the time variation of the current flowing to the load 3.
【0024】(実施例2)図2に、実施例2の模式図を
示した。電流検知部8を負荷3に直列に接続し、負荷3
へ流れる電流Ia(t)の時間平均Iamをあらかじめ設定し、
演算回路9はIa(t)とIamの比較を常に行う。Example 2 FIG. 2 shows a schematic diagram of Example 2. The current detector 8 is connected to the load 3 in series, and the load 3
The time average Iam of the current Ia (t) flowing to
The arithmetic circuit 9 always compares Ia (t) with Iam.
【0025】Ia(t)>Iamの時には演算回路9に接続され
たリレー10をB側に切り替えることにより主に大容量
コンデンサ2から負荷3に電力の供給を行う。このとき
の電池1と大容量コンデンサ2それぞれからの電流の比
率は制御抵抗11の値によって決まる。When Ia (t)> Iam, the power is mainly supplied from the large-capacity capacitor 2 to the load 3 by switching the relay 10 connected to the arithmetic circuit 9 to the B side. The ratio of the currents from the battery 1 and the large-capacity capacitor 2 at this time is determined by the value of the control resistor 11.
【0026】また、Ia(t)<Iamの時にはリレー10をA
側に切り替えることにより主に電池1から負荷3に電力
の供給を行うと共に、Ia(t)>0の時は電池1から、Ia(t)
<0の時は電池1と負荷3の両方からそれぞれ大容量コン
デンサ2への充電も行う。なお、大容量コンデンサ2か
ら負荷3への電力の供給にはD/Dコンバータ5を直列
に接続し、放電量に関わらず負荷3には一定電圧がかか
るようにしてある。When Ia (t) <Iam, the relay 10 is turned on.
By switching to the side, power is mainly supplied from the battery 1 to the load 3, and when Ia (t)> 0, the battery 1 outputs Ia (t)
When <0, the large-capacity capacitor 2 is also charged from both the battery 1 and the load 3. A D / D converter 5 is connected in series to supply electric power from the large-capacity capacitor 2 to the load 3, and a constant voltage is applied to the load 3 regardless of the amount of discharge.
【0027】以上のように、リレー10及び制御抵抗1
1を用いることにより、電池1から流れる電流の時間変
動を負荷3に流れる電流の時間変動に対して抑えること
ができ、電池1の電流利用効率を高めることができる。As described above, the relay 10 and the control resistor 1
By using 1, the time variation of the current flowing from the battery 1 can be suppressed with respect to the time variation of the current flowing to the load 3, and the current utilization efficiency of the battery 1 can be improved.
【0028】実施例2が実施例1に対して優れている点
は、電池外部抵抗6がないので抵抗によるエネルギー損
失が少ないこと、リレー10によってよりきめの細かい
電流制御ができる点にある。また、劣っている点として
は、接触型のリレーを使用しているので切り替え時に電
流が不連続に変化すること、また制御できる電流の最大
値が小さいという点である。The second embodiment is superior to the first embodiment in that the battery external resistor 6 is not provided, so that the energy loss due to the resistance is small and the relay 10 can perform more detailed current control. Further, the inferior point is that since the contact type relay is used, the current changes discontinuously at the time of switching, and the maximum value of the controllable current is small.
【0029】(実施例3)図3に、実施例3の模式図を
示した。この回路では、電池1からの電流の時間変動を
小さくするために、負荷電流のチェックを行い、負荷電
流によって電流のコントロールを行っている。Example 3 FIG. 3 shows a schematic diagram of Example 3. In this circuit, in order to reduce the time variation of the current from the battery 1, the load current is checked and the current is controlled by the load current.
【0030】電流検知部8を負荷3に直列に接続し、負
荷3へ流れる電流Ia(t)の時間平均Iamをあらかじめ設定
するか測定によって求める演算回路9はIa(t)とIamの比
較を常に行う。The current detector 8 is connected to the load 3 in series, and the arithmetic circuit 9 which presets the time average Iam of the current Ia (t) flowing to the load 3 or obtains it by measurement compares Ia (t) with Iam. Always do.
【0031】Ia(t)>Iamの時には演算回路9に接続され
た放電電流制御回路13により大容量コンデンサ2から
Ia(t)-Iamだけ電流を供給し、充電電流制御回路12に
より大容量コンデンサ2の充電は行わない。When Ia (t)> Iam, the discharge current control circuit 13 connected to the arithmetic circuit 9 causes the large-capacity capacitor 2 to
A current is supplied only by Ia (t) -Iam, and the charging current control circuit 12 does not charge the large-capacity capacitor 2.
【0032】また、0<Ia(t)<Iamの時には放電電流制御
回路13により大容量コンデンサの放電は行わず、充電
電流制御回路12によりIam-Ia(t)だけ1電池1から大
容量コンデンサ2に充電を行う。When 0 <Ia (t) <Iam, the discharge current control circuit 13 does not discharge the large-capacity capacitor, and the charge current control circuit 12 discharges only Iam-Ia (t) from one battery 1 to the large-capacity capacitor. Charge to 2.
【0033】また、Ia(t)<0の時には放電電流制御回路
13により大容量コンデンサ2の放電は行わず、充電電
流制御回路12により電池1からはIam、負荷3からは-
Ia(t)だけ大容量コンデンサ2に充電を行う。When Ia (t) <0, the discharge current control circuit 13 does not discharge the large-capacity capacitor 2, and the charge current control circuit 12 causes Iam from the battery 1 and-from the load 3.
The large capacity capacitor 2 is charged by Ia (t).
【0034】なお、大容量コンデンサ2から負荷3への
電力の供給にはD/Dコンバータ5を直列に接続し、放
電量に関わらず負荷3には一定電圧がかかるようにして
ある。A D / D converter 5 is connected in series to supply electric power from the large-capacity capacitor 2 to the load 3, and a constant voltage is applied to the load 3 regardless of the amount of discharge.
【0035】以上のように、充電電流制御回路12、放
電電流制御回路13を用いることにより、電池1から流
れる電流をImで一定にし、電流利用効率を高めることが
できる。As described above, by using the charge current control circuit 12 and the discharge current control circuit 13, the current flowing from the battery 1 can be made constant at Im and the current utilization efficiency can be improved.
【0036】実施例3が実施例1、2に対して優れてい
る点は、抵抗を使っていないのでエネルギー損失が少な
いこと、電池1からの電流の時間変動を0にできるこ
と、演算回路9により電流を任意にコントロールできる
点にある。また、劣っている点としては、充電電流制御
回路12、放電電流制御回路13共に少なくとも最終段
にはダーリントントランジスタなどの半導体素子を使用
しなければならないので、制御できる電流の最大値が小
さいという点である。The advantage of the third embodiment over the first and second embodiments is that since no resistor is used, the energy loss is small, the time variation of the current from the battery 1 can be reduced to 0, and the operation circuit 9 The point is that the current can be controlled arbitrarily. Further, as a disadvantage, a semiconductor element such as a Darlington transistor must be used at least in the final stage for both the charge current control circuit 12 and the discharge current control circuit 13, so that the maximum controllable current is small. Is.
【0037】以上3つの実施例におけるハイブリッド電
源において、図4で表されるような周期的負荷電流(こ
れを1サイクルとする)を電子負荷装置によって発生さ
せ、その放電特性を測定した。なお、この図での周期は
50秒である。また、電池1は単1型Ni-Cd電池(公称
容量2200mAh、1kHzでの内部インヒ゜ータ゛ンス13mΩ)、大容量
コンデンサ2は電気二重層コンデンサ(公称容量100F、
内部抵抗8mΩ)を用いた。In the hybrid power sources in the above three examples, the cyclic load current as shown in FIG. 4 (this is one cycle) was generated by the electronic load device, and its discharge characteristic was measured. The cycle in this figure is 50 seconds. Further, the battery 1 is an AA Ni-Cd battery (nominal capacity 2200 mAh, internal impedance 13 mΩ at 1 kHz), and the large-capacity capacitor 2 is an electric double layer capacitor (nominal capacity 100 F,
An internal resistance of 8 mΩ) was used.
【0038】また併せて従来例として、電池1のみの放
電特性も測定した。1サイクル中での電池1から流れる
電流の時間変動を図5に示した。この図において、(a)
は従来構成における電池の電流変化、(b)(c)(d)はそれ
ぞれ実施例1,2,3に示す構成におけるコンデンサと
電池の電流負担を示すものであり、10秒経過後は電池
からコンデンサを充電する電流を示している。ここで、
10秒までの電池放電電流と10秒後以降の電池放電電
流(コンデンサへの充電電流)が近い値になるほど電池
効率あるい寿命が向上する。In addition, as a conventional example, the discharge characteristic of only the battery 1 was also measured. FIG. 5 shows the time variation of the current flowing from the battery 1 during one cycle. In this figure, (a)
Shows the current change of the battery in the conventional configuration, and (b) (c) (d) show the current load of the capacitor and the battery in the configurations shown in Examples 1, 2 and 3, respectively. It shows the current that charges the capacitor. here,
As the battery discharge current up to 10 seconds and the battery discharge current (charge current to the capacitor) after 10 seconds become closer, the battery efficiency or life is improved.
【0039】この図から、従来例では負過電流の変動が
電池1から流れる電流に等しくなっているが、実施例で
は電池1から流れる電流の時間変動(即ちσb)が小さ
くなっていることがわかる。この周期的負過電流を用い
て、以下に示す充放電試験を行った。電池1を200mAで
15時間定電流充電を行った。充電完了後の電池1の両
端電圧は約1.4Vであった。From this figure, it is found that the variation of the negative overcurrent is equal to the current flowing from the battery 1 in the conventional example, but the time variation (that is, σb) of the current flowing from the battery 1 is small in the embodiment. Recognize. Using this periodic negative overcurrent, the following charge / discharge test was conducted. Battery 1 was subjected to constant current charging at 200 mA for 15 hours. The voltage across battery 1 after completion of charging was about 1.4V.
【0040】次に、図4で表される周期的負過電流によ
って放電を行い、負荷3の両端電圧が0.7Vに達した時
点で放電を終了、放電中に負荷3に流れる電流を時間で
積分したもの(これを電流利用容量とする)、負荷3に
流れる電流とその時の負荷3の両端電圧の積を時間で積
分したもの(これを電力利用容量とする)、および電池
1の放電電流の時間変化(図5のデータ等)からσbを
求めた。また、この定電流充電と周期的負過電流による
放電を1充放電単位とし、これを100回行ったときの
前後の電流利用容量の比(これを劣化率とする)を求め
た。Next, discharging is performed by the periodic negative overcurrent shown in FIG. 4, the discharging is terminated when the voltage across the load 3 reaches 0.7 V, and the current flowing through the load 3 during discharging is changed with time. Integrated value (this is referred to as current utilization capacity), product of current flowing through load 3 and voltage across load 3 at that time integrated over time (this is referred to as power utilization capacity), and discharge current of battery 1. [Sigma] b was calculated from the change over time (data in FIG. 5 and the like). Further, the constant current charge and the discharge by the periodic negative overcurrent were regarded as one charge / discharge unit, and the ratio of the current utilization capacity before and after this was performed 100 times (this is referred to as the deterioration rate) was obtained.
【0041】その結果を(表1)に示す。なお、実施例
1では電池外部抵抗6、充電制御抵抗7の値を同じに
し、(表1)ではそれを制御抵抗として値を示した。ま
た、実施例3の充電電流制御回路12、放電電流制御回
路は共に最終段にダーリントントランジスタを使用し
た。The results are shown in (Table 1). In Example 1, the values of the battery external resistance 6 and the charge control resistance 7 were the same, and in Table 1 the values are shown as the control resistance. Further, both the charging current control circuit 12 and the discharging current control circuit of Example 3 used Darlington transistors in the final stage.
【0042】[0042]
【表1】 [Table 1]
【0043】この結果より、次のことがいえる。 (1) 電流利用容量は、σbが小さいほど多くなる。From this result, the following can be said. (1) The current utilization capacity increases as σ b decreases.
【0044】(2) 実施例1及び2の電源では、制御抵抗
の値が大きくなればσbも小さくなり電流利用容量も増
加するが、それに従って電力利用容量も低下する。(2) In the power supplies of Examples 1 and 2, as the value of the control resistance increases, σ b also decreases and the current utilization capacity increases, but the power utilization capacity also decreases accordingly.
【0045】(3) 同じσbでも、電力利用容量は実施例
1よりも2の方が大きい。 (4) 実施例3ではσbが小さくなるにも関わらず電力利
用容量は低下しない。(3) Even with the same σ b , the power usage capacity of 2 is larger than that of the first embodiment. (4) In the third embodiment, the power usage capacity does not decrease even though σ b decreases.
【0046】(5) 劣化率は、σbが大きいほど小さくな
る。従って、実施例1〜3の方法により、σbを小さく
することができ、その結果電流利用効率、電力利用効
率、ライフ特性が電池単独に比べて改善される。(5) The deterioration rate decreases as σ b increases. Therefore, σ b can be reduced by the methods of Examples 1 to 3, and as a result, current utilization efficiency, power utilization efficiency, and life characteristics are improved as compared with the battery alone.
【0047】[0047]
【発明の効果】以上のように、本発明によればエネルギ
ー密度、出力密度、ライフ特性共に優れ、エネルギー利
用効率の高い電源を達成することができる。As described above, according to the present invention, it is possible to achieve a power source having excellent energy density, output density and life characteristics and high energy utilization efficiency.
【図1】本発明の一実施例のハイブリッド電源のブロッ
ク構成図FIG. 1 is a block configuration diagram of a hybrid power supply according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の異なる実施例のハイブリッド電源のブ
ロック構成図FIG. 2 is a block diagram of a hybrid power source according to another embodiment of the present invention.
【図3】本発明の異なる実施例のハイブリッド電源のブ
ロック構成図FIG. 3 is a block diagram of a hybrid power supply according to another embodiment of the present invention.
【図4】変動負荷パターンを示す図FIG. 4 is a diagram showing a variable load pattern.
【図5】電池から流れる電流の変動パターンを示す図FIG. 5 is a diagram showing a variation pattern of current flowing from a battery.
1 電池 2 大容量コンデンサ 3 負荷 4 電流制御回路 5 D/Dコンバータ 6 電池外部抵抗 7 充電制御抵抗 8 電流検知部 9 演算回路 10 三方切替スイッチ 11 制御抵抗 12 充電電流制御回路 13 放電電流制御回路 1 Battery 2 Large Capacitor 3 Load 4 Current Control Circuit 5 D / D Converter 6 Battery External Resistance 7 Charge Control Resistor 8 Current Detection Section 9 Arithmetic Circuit 10 Three-way Switch 11 Control Resistor 12 Charge Current Control Circuit 13 Discharge Current Control Circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 昭彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 西野 敦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Akihiko Yoshida 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Atsushi Nishino 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Claims (6)
路を具備するハイブリッド電源であって、前記電流制御
回路は電池と大容量コンデンサからの電流の比率を制御
し、電源に接続された負荷へ流れる電流Ia(t)、電池か
ら流れる電流Ib(t)のそれぞれの時間平均をIam、Ibm、
また時刻Ta、Tbの間において、σa=(∫T a Tb(Ia(t)-Ia
m)2dt)/Iam2/(Tb-Ta)、σb=(∫Ta Tb(Ib(t)-Ibm)2d
t)/Ibm2/(Tb-Ta)としたとき、σb<σaとなるように
制御することを特徴とするハイブリッド電源。1. A hybrid power supply comprising a battery, a large capacity capacitor, and a current control circuit, wherein the current control circuit controls the ratio of the current from the battery and the large capacity capacitor, and a load connected to the power supply. To the current Ia (t) flowing from the battery and the current Ib (t) flowing from the battery to Iam, Ibm,
In addition, between time Ta and Tb, σ a = (∫ T a Tb (Ia (t) -Ia
m) 2 dt) / Iam 2 / (Tb-Ta), σ b = (∫ Ta Tb (Ib (t) -Ibm) 2 d
A hybrid power supply characterized by controlling so that σ b <σ a when t) / Ibm 2 / (Tb-Ta).
されたD/Dコンバーターと大容量コンデンサ、および
負荷の三者が並列に接続され、前記抵抗と前記電池の接
続部と、前記D/Dコンバータと上記大容量コンデンサ
の接続部が抵抗を介して接続されていることを特徴とす
る請求項1記載のハイブリッド電源。2. A resistor and a battery connected in series, a D / D converter and a large-capacity capacitor connected in series, and a load are connected in parallel, and a connecting portion between the resistor and the battery, and The hybrid power supply according to claim 1, wherein a connection portion between the D / D converter and the large-capacity capacitor is connected via a resistor.
ぞれRbi、Rci、また電池と負荷の間に直列に接続された
抵抗の値をRbとしたとき、Rbi+Rb>Rciであることを特
徴とする請求項2記載のハイブリッド電源。3. When the internal resistances of the battery and the large-capacity capacitor are Rbi and Rci, respectively, and the value of the resistance connected in series between the battery and the load is Rb, Rbi + Rb> Rci. The hybrid power source according to claim 2.
と大容量コンデンサ、及び直列に接続された負荷と電流
検知部の三者がそれぞれ三方切替スイッチを介して並列
に接続され、前記電池と前記三方切替スイッチの接続部
と、前記D/Dコンバーターと前記大容量コンデンサの
接続部が抵抗を介して接続され、電流検知部によって三
方切替スイッチを制御することを特徴とする請求項1記
載のハイブリッド電源。4. A battery, a D / D converter and a large-capacity capacitor connected in series, and a load and a current detection unit connected in series are respectively connected in parallel via a three-way switch, and the battery 2. The connection part of the three-way changeover switch and the connection part of the D / D converter and the large-capacity capacitor are connected via a resistor, and the current detection part controls the three-way changeover switch. Hybrid power supply.
とD/Dコンバーターと大容量コンデンサ、及び直列に
接続された負荷と電流検知部の三者が並列に接続され、
前記電池と前記負荷の接続部と、前記D/Dコンバータ
ーと前記大容量コンデンサの接続部が、充電電流制御回
路を介して接続されていることを特徴とする請求項1記
載のハイブリッド電源。5. A battery, a discharge current control circuit connected in series, a D / D converter, a large-capacity capacitor, and a load connected in series and a current detector are connected in parallel,
2. The hybrid power supply according to claim 1, wherein the connection between the battery and the load and the connection between the D / D converter and the large-capacity capacitor are connected via a charging current control circuit.
る電流の値から、放電電流制御回路によって大容量コン
デンサから負荷に流れる電流を、充電電流制御回路によ
って電池または電池と負荷の両方から上記大容量コンデ
ンサへの充電電流をそれぞれ制御することを特徴とする
請求項5記載のハイブリッド電源。6. A discharge current control circuit determines a current flowing from a large-capacity capacitor to a load based on a value of a current flowing through the load measured by a current detection unit, and a charging current control circuit determines a large current from the battery or both the battery and the load. The hybrid power source according to claim 5, wherein the charging currents to the capacitance capacitors are controlled respectively.
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH08308103A true JPH08308103A (en) | 1996-11-22 |
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ID=14408543
Family Applications (1)
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JP7105472A Pending JPH08308103A (en) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | Hybrid power source |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH08308103A (en) |
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