JP3280641B2 - Energy transfer device - Google Patents

Energy transfer device

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JP3280641B2
JP3280641B2 JP25404399A JP25404399A JP3280641B2 JP 3280641 B2 JP3280641 B2 JP 3280641B2 JP 25404399 A JP25404399 A JP 25404399A JP 25404399 A JP25404399 A JP 25404399A JP 3280641 B2 JP3280641 B2 JP 3280641B2
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transfer device
switch
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capacitor
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精一 安沢
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Nagano Japan Radio Co Ltd
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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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)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のエネルギー
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に関
し、詳しくは、直列接続された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
移送装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an energy transfer device connected to a plurality of energy storage means and transferring energy between the plurality of energy storage means. The present invention relates to an energy transfer device suitable for averaging the voltage between both ends.

【0002】[0002]

【従来の技術】電気自動車の開発が盛んな今日、その電
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〜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11−11323
5号、対応出願公開番号特開2000−308271
)。
2. Description of the Related Art Today, the development of electric vehicles is active, and the development of batteries for driving the electric vehicles is also active. As such a battery, an electric double layer capacitor is currently considered promising. On the other hand, at this stage, electric double layer capacitors
It is difficult to charge to high voltage. Therefore, in order to use a high-capacity battery capable of outputting a high voltage as a desirable electric vehicle battery, several to several tens of batteries are connected in series, and the voltage between terminals of each electric double layer capacitor is made equal. It is necessary to charge efficiently. For this reason, the applicant has proposed a device for averaging electric energy stored in a plurality of electric double layer capacitors,
A transfer device has already been proposed (Japanese Patent Application No. 11-11323).
No. 5, corresponding application publication number JP-A-2000-308271
No. ).

【0003】この出願人が既に提案している移送装置2
1は、図6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21は、巻線22a〜22d(以下、区別
しないときには、「巻線22」という)を有するトラン
ス22Aを備えている。このトランス22Aは、各巻線
22の抵抗成分が0Ωで、かつリーケージインダクタン
スがなく、しかも励磁電流のない理想トランスとして機
能する。また、各巻線22a〜22dは、鉄心によって
互いに磁気的結合されており、巻数Na,Nb,Nc,
Ndでそれぞれ巻き回されている。さらに、移送装置2
1は、各巻線22a〜22d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Sa〜Sd(以下、区別しないときに
は、「スイッチS」という)を備えている。この場合、
各スイッチSa〜Sd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オン/オフ制御される。
[0003] The transfer device 2 proposed by the applicant has already been proposed.
As shown in FIG. 6, 1 is configured to be capable of transferring energy between, for example, four capacitors Ca to Cd (hereinafter, referred to as “capacitor C” when not distinguished) as electric energy storage means. I have. Specifically, the transfer device 21 includes a transformer 22A having windings 22a to 22d (hereinafter, referred to as “winding 22” when not distinguished). The transformer 22A functions as an ideal transformer having a resistance component of each winding 22 of 0Ω, no leakage inductance, and no excitation current. The windings 22a to 22d are magnetically coupled to each other by an iron core, and the number of turns Na, Nb, Nc,
Each is wound with Nd. Further, the transfer device 2
1 includes switches Sa to Sd (hereinafter referred to as "switch S" when not distinguished) connected between the winding end side ends of the windings 22a to 22d and the negative terminals of the capacitors Ca to Cd, respectively. ing. in this case,
Each of the switches Sa to Sd is composed of, for example, an FET or a bipolar transistor, and is turned on / off in synchronization with each other by a switching control circuit (not shown).

【0004】この移送装置21では、各巻線22の各巻
始め側端部と、対応する各スイッチS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、スイッチング制御回路が各スイッチSa〜Sdをス
イッチング制御する。この際には、コンデンサCa〜C
dの端子間電圧Vca〜Vcdと、巻線22の巻数Na
〜Ndとの間には、下記の式が成立する。 Vca:Vcb:Vcc:Vcd=Na:Nb:Nc:Nd・・・式
In this transfer device 21, each winding start side end of each winding 22 and the fixed contact of each corresponding switch S are connected to both ends of capacitors Ca to Cd, and in that state, a switching control circuit is connected to each of the capacitors Ca to Cd. The switches Sa to Sd are switching-controlled. At this time, the capacitors Ca to C
d between the terminals Vca to Vcd and the number of turns Na of the winding 22
To Nd, the following equation is established. Vca: Vcb: Vcc: Vcd = Na: Nb: Nc: Nd Expression

【0005】したがって、スイッチSa〜Sdのスイッ
チング時には、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の端子間に上記式に規定される電圧よりも
高電圧が印加された場合を例に挙げて説明する。各スイ
ッチSa〜Sd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22a、スイッチSaおよびコンデンサCaのマイナ
ス側端子からなる電流経路を電流が流れる。この場合、
巻線22aにコンデンサCaの端子間電圧Vcaと等し
い値の電圧Vaが発生し、他の巻線22b〜22dに
は、巻線22aの巻数Naとの比率に応じた値の電圧V
b〜Vdがそれぞれ発生する。
Therefore, when the switches Sa to Sd are switched, energy is transferred between the capacitors Ca to Cd. Specifically, for example, a case where a voltage higher than the voltage defined by the above equation is applied between the terminals of the capacitor Ca will be described as an example. When each of the switches Sa to Sd is controlled to be turned on, only the terminal voltage Vca of the capacitor Ca is higher than the voltage according to the above equation, so the plus terminal of the capacitor Ca, the winding 22a, the switch Sa and A current flows through a current path including the negative terminal of the capacitor Ca. in this case,
A voltage Va having a value equal to the voltage Vca between the terminals of the capacitor Ca is generated in the winding 22a, and the other windings 22b to 22d have a voltage V corresponding to a ratio of the winding number Na to the winding number Na.
b to Vd respectively occur.

【0006】この場合、各電圧Vb〜Vdは、対応する
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Vb〜Vdに基づく電流が、巻線
22、コンデンサCおよびスイッチSからなる電流経路
を流れ続けて各コンデンサCb〜Cdをそれぞれ充電す
る。次いで、各電圧Vb〜Vd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、最終的には、上記式が満足さ
れる。この結果、コンデンサCaから他のコンデンサC
b〜Cdへのエネルギーの分散移転が行われる。
In this case, the voltages Vb to Vd are higher than the corresponding inter-terminal voltages Vcb to Vcd. Therefore, a current based on each of the voltages Vb to Vd continues to flow through the current path including the winding 22, the capacitor C, and the switch S, and charges each of the capacitors Cb to Cd. Next, charging is sequentially stopped from the capacitor C in which the voltages Vb to Vd and the corresponding inter-terminal voltages Vcb to Vcd have reached the same voltage, and the above expression is finally satisfied. As a result, the capacitor Ca is replaced by another capacitor C
Distributed transfer of energy to b to Cd is performed.

【0007】このように、この移送装置21によれば、
簡易な構成でありながら、各コンデンサCa〜Cdの端
子間電圧を等しくすることができる。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Sa〜Sd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。
As described above, according to the transfer device 21,
Although the configuration is simple, the voltages between the terminals of the capacitors Ca to Cd can be equalized. For this reason, the capacitors Ca to Cd are connected in series, and the switches Sa to Sd are synchronously switched in a state where the charging voltage is supplied between both ends thereof.
To Cd can be efficiently charged, so that a high-voltage and large-capacity battery can be configured.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところが、この出願人
の提案している移送装置21には、以下の改善点があ
る。すなわち、数多くのコンデンサCを直列接続して百
数十Vの高電圧出力タイプのバッテリーを構成する場
合、移送装置21では、各コンデンサCの両端にそれぞ
れ2本の接続ケーブルを接続しなければならない。この
ため、接続ケーブルの配線引き回し作業のコストが高騰
すると共に、接続ケーブルの収納スペースも確保しなけ
ればならず、これらの点の改善が望まれている。
However, the transfer device 21 proposed by the present applicant has the following improvements. In other words, when a large number of capacitors C are connected in series to form a high-voltage output type battery of a hundred and several tens of volts, two connection cables must be connected to both ends of each capacitor C in the transfer device 21. . For this reason, the cost of the wiring work of the connection cable rises, and a space for storing the connection cable must be secured, and improvement of these points is desired.

【0009】また、電気二重層コンデンサをバッテリー
として用いる場合、各電気二重層コンデンサの充電電圧
が極端にばらついたときには、スイッチSのスイッチン
グ時に、充電電圧が高い電気二重層コンデンサから充電
電圧が低い電気二重層コンデンサに大電流が流れるおそ
れがある。かかる場合には、スイッチSに大電流が流れ
ることになるため、場合によっては、スイッチSの電流
破壊を引き起こすおそれがあり、この点の改善も望まれ
ている。
When the electric double layer capacitor is used as a battery, when the charge voltage of each electric double layer capacitor varies extremely, when the switch S is switched, the electric charge from the electric double layer capacitor with the higher charge voltage to the electric charge with the lower charge voltage is reduced. A large current may flow through the double-layer capacitor. In such a case, since a large current flows through the switch S, there is a possibility that the current of the switch S may be destroyed in some cases, and improvement of this point is also desired.

【0010】本発明は、かかる改善点を解決すべくなさ
れたものであり、エネルギー蓄積手段に接続すべき配線
数を低減可能なエネルギー移送装置を提供することを主
目的とし、故障が少なく高信頼性のエネルギー移送装置
を提供することを他の目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such an improvement, and has as its main object to provide an energy transfer device capable of reducing the number of wires to be connected to the energy storage means. Another object of the present invention is to provide an energy transfer device of the type described above.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく請
求項1記載のエネルギー移送装置は、直列接続された複
数のエネルギー蓄積手段相互間においてエネルギーを移
送可能に構成され、互いに同期してそれぞれスイッチン
グ制御される複数のスイッチ手段と、各スイッチ手段が
オン状態に制御されたときに少なくとも各スイッチ手段
を介して各エネルギー蓄積手段にそれぞれ並列接続され
る巻線を複数有し複数の巻線が直列接続されると共に直
列接続された各巻線の接続点に中間タップが形成された
トランスとを備えたエネルギー移送装置であって、直列
接続されたエネルギー蓄積手段同士の接続点と中間タッ
プとがスイッチ手段を介して1本の接続ケーブルで接続
されると共に、スイッチ手段がオン状態に制御されたと
きに1本の接続ケーブルに接続されている2つのエネル
ギー蓄積手段を流れる電流経路を1本の接続ケーブルが
兼用することを特徴とする。
Means for Solving the Problems] energy transfer device of claim 1, wherein to achieve the above object, double in series connected
Transfer energy between a number of energy storage
And each switch is synchronized with each other
A plurality of switch means to be controlled
At least each switch means when controlled to the on state
Are connected in parallel to each energy storage means via
Windings are connected in series and
An intermediate tap is formed at the connection point of each winding connected in a row
An energy transfer device comprising a transformer and
The connection point between the connected energy storage
Connected with one connection cable via switch means
And the switch is controlled to the on state.
Energy connected to one connection cable
The current path flowing through the energy storage means is
Also used to characterized the Rukoto.

【0012】請求項2記載のエネルギー移送装置は、請
求項1記載のエネルギー移送装置において、スイッチ手
段に流れている電流を検出する電流検出手段を備え、ス
イッチ手段は、電流検出手段の検出電流値が所定値を超
えたときにスイッチングを停止させられることを特徴と
する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the energy transfer device according to the first aspect, further comprising current detection means for detecting a current flowing through the switch means, wherein the switch means detects a current value detected by the current detection means. The switching is stopped when the value exceeds a predetermined value.

【0013】請求項3記載のエネルギー移送装置は、請
求項1または2記載のエネルギー移送装置において、直
列回路内に過電流保護手段が直列接続されていることを
特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the energy transfer device of the first or second aspect, the overcurrent protection means is connected in series in the series circuit.

【0014】請求項4記載のエネルギー移送装置は、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に
おいて、エネルギー蓄積手段は、二次電池またはコンデ
ンサであることを特徴とする。この場合、二次電池に
は、リチウムイオン電池やリチウムポリマ電池などが含
まれ、コンデンサには、電気二重層コンデンサなどが含
まれる。なお、エネルギー蓄積手段は、二次電池とコン
デンサとが混在する複合品であってもよい。
According to a fourth aspect of the present invention, in the energy transfer device according to any one of the first to third aspects, the energy storage means is a secondary battery or a capacitor. In this case, the secondary battery includes a lithium ion battery or a lithium polymer battery, and the capacitor includes an electric double layer capacitor. Note that the energy storage means may be a composite product in which a secondary battery and a capacitor are mixed.

【0015】請求項5記載のエネルギー移送装置は、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に
おいて、スイッチ手段は、電界効果トランジスタまたは
バイポーラトランジスタで構成されていることを特徴と
する。
According to a fifth aspect of the present invention, in the energy transfer device according to any one of the first to fourth aspects, the switch means comprises a field effect transistor or a bipolar transistor.

【0016】請求項6記載のエネルギー移送装置は、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に
おいて、スイッチ手段のスイッチングを制御する他励方
式の発振回路を備えていることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the energy transfer apparatus according to any one of the first to fifth aspects, further comprising a separately excited oscillation circuit for controlling switching of the switch means. I do.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
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。なお、移送装置21と同一の構成要素につ
いては同一の符号を付して重複した説明を省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of an energy transfer device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Note that the same components as those of the transfer device 21 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0018】最初に、本発明に係るエネルギー移送装置
の動作原理について、図1を参照して説明する。
First, the operating principle of the energy transfer device according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0019】同図に示すように、移送装置1は、例え
ば、電気エネルギー蓄積手段としての直列接続された4
つのコンデンサCa〜Cd相互間での電気エネルギーの
移送を可能に構成されている。具体的には、移送装置1
は、トランス2A、スイッチSa〜Sdおよびスイッチ
ング制御回路11を備えている。この場合、トランス2
Aには、巻線2a〜2d(以下、区別しないときには、
「巻線2」という)が直列接続されると共に各巻線2の
接続点に中間タップTa〜Tc(以下、区別しないとき
には「中間タップT」という)がそれぞれ形成されてい
る。また、各巻線2a〜2dは、鉄心によって互いに磁
気的結合されており、巻数Na,Nb,Nc,Ndでそ
れぞれ巻き回されている。なお、このトランス2Aは、
各巻線2の抵抗成分が0Ωで、かつリーケージインダク
タンスがなく、しかも励磁電流のない理想トランスとし
て機能する。
As shown in FIG. 1, the transfer device 1 includes, for example, four serially connected electric energy storage means.
It is configured to be able to transfer electric energy between the two capacitors Ca to Cd. Specifically, the transfer device 1
Includes a transformer 2A, switches Sa to Sd, and a switching control circuit 11. In this case, transformer 2
A has windings 2a to 2d (hereinafter, when not distinguished,
The windings 2 are connected in series, and intermediate taps Ta to Tc (hereinafter, referred to as “intermediate taps T” when not distinguished) are formed at connection points of the respective windings 2. The windings 2a to 2d are magnetically coupled to each other by an iron core, and are wound with the number of turns Na, Nb, Nc, and Nd, respectively. In addition, this transformer 2A
Each of the windings 2 has a resistance component of 0Ω, has no leakage inductance, and functions as an ideal transformer having no exciting current.

【0020】一方、各スイッチSは、例えばFETやバ
イポーラトランジスタで構成され、スイッチングオフ時
には常開状態に維持される。また、スイッチSa〜Sc
は、その一端がトランス2Aの中間タップTa〜Tcに
それぞれ接続され、その他端が各コンデンサCの接続点
にそれぞれ接続されている。さらに、スイッチSdは、
その一端が巻線2dの巻き終わり側端子に接続され、そ
の他端がアース電位としてのコンデンサCdのマイナス
側端子に接続されている。また、スイッチング制御回路
11は、各スイッチSを互いに同期してオン/オフ制御
する。
On the other hand, each switch S is constituted by, for example, an FET or a bipolar transistor, and is kept in a normally open state when switching off. Also, the switches Sa to Sc
Has one end connected to each of the intermediate taps Ta to Tc of the transformer 2A, and the other end connected to a connection point of each capacitor C. Further, the switch Sd
One end is connected to the winding end side terminal of the winding 2d, and the other end is connected to the negative side terminal of the capacitor Cd as a ground potential. The switching control circuit 11 performs on / off control of each switch S in synchronization with each other.

【0021】この移送装置1では、スイッチング制御回
路11によって各スイッチSがスイッチングされると、
コンデンサCa〜Cdの端子間電圧Vca〜Vcdに関
して上記式が成立するように、各コンデンサC間での
エネルギーの分散移転が行われる。したがって、各巻線
2の巻数を同一に形成することによって、各コンデンサ
Cの端子間電圧Vca〜Vcdを等しくすることができ
る。なお、動作原理は、移送装置21と同一のため、そ
の詳細動作説明については省略する。
In the transfer device 1, when each switch S is switched by the switching control circuit 11,
Energy is dispersed and transferred between the capacitors C such that the above-mentioned formulas are satisfied with respect to the voltages Vca to Vcd between the terminals of the capacitors Ca to Cd. Accordingly, by forming the same number of turns of each winding 2, the voltages Vca to Vcd between terminals of each capacitor C can be equalized. Since the operation principle is the same as that of the transfer device 21, detailed description of the operation thereof is omitted.

【0022】この移送装置1では、巻線2aの巻始め側
端子をコンデンサCaのプラス側端子に接続し、スイッ
チSa〜Scの各他端を、コンデンサCaおよびコンデ
ンサCbの接続点、コンデンサCbおよびコンデンサC
cの接続点、並びにコンデンサCcおよびコンデンサC
dの接続点にそれぞれ接続し、かつスイッチSdの他端
をコンデンサCdのマイナス側端子に接続する。次い
で、スイッチング制御回路が各スイッチSa〜Sdをス
イッチング制御する。なお、出力電圧VO は、各スイッ
チSがスイッチングされている間、およびスイッチング
が停止されている間の任意の期間において、コンデンサ
Ca〜Cdの両端から図外の負荷に供給される。
In this transfer device 1, the winding start side terminal of the winding 2a is connected to the plus side terminal of the capacitor Ca, and the other ends of the switches Sa to Sc are connected to the connection points of the capacitors Ca and Cb, the capacitors Cb and Capacitor C
c, and the capacitors Cc and C
d, and the other end of the switch Sd is connected to the negative terminal of the capacitor Cd. Next, the switching control circuit controls the switching of each of the switches Sa to Sd. Note that the output voltage VO is supplied from both ends of the capacitors Ca to Cd to a load (not shown) while the switches S are being switched and during any period during which the switching is stopped.

【0023】この際に、移送装置1では、移送装置21
と同様にして、各コンデンサCa〜Cd相互間において
エネルギーの分散移転が行われる。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
りも高電圧の場合、各スイッチSa〜Sdがオン状態に
制御されると、コンデンサCaのプラス側端子、巻線2
a、中間タップTa、スイッチSaおよびコンデンサC
aのマイナス側端子からなる電流経路を電流が流れる。
この場合、巻線2aにコンデンサCaの端子間電圧Vc
aと等しい値の電圧Vaが発生し、他の巻線2b〜2d
には、巻線2aの巻数Naとの比率に応じた値の電圧V
b〜Vdがそれぞれ発生する。具体的には、巻線2bに
は、値(電圧Va×Nb/Na)の電圧Vbが発生し、
巻線2cには、値(電圧Va×Nc/Na)の電圧Vc
が発生し、巻線2dには、値(電圧Va×Nd/Na)
の電圧Vdが発生する。
At this time, in the transfer device 1, the transfer device 21
Similarly, the energy is dispersed and transferred between the capacitors Ca to Cd. For example, when the inter-terminal voltage Vca of the capacitor Ca is higher than the voltage defined by the above equation, when each of the switches Sa to Sd is controlled to the ON state, the positive terminal of the capacitor Ca, the winding 2
a, middle tap Ta, switch Sa and capacitor C
The current flows through the current path composed of the negative terminal of “a”.
In this case, the terminal voltage Vc of the capacitor Ca is applied to the winding 2a.
a, a voltage Va equal in value to the other windings 2b to 2d
Has a voltage V of a value corresponding to the ratio with the number of turns Na of the winding 2a.
b to Vd respectively occur. Specifically, a voltage Vb of a value (voltage Va × Nb / Na) is generated in the winding 2b,
A voltage Vc of a value (voltage Va × Nc / Na) is applied to the winding 2c.
Is generated, and the value (voltage Va × Nd / Na) is applied to the winding 2d.
Voltage Vd is generated.

【0024】この際に、各電圧Vb〜Vdは、対応する
各端子間電圧Vcb〜Vcdよりもそれぞれ高電圧とな
るため、各電圧Vb〜Vdに基づく電流が、巻線2、コ
ンデンサCおよびスイッチSからなる電流経路を流れ続
けて各コンデンサCb〜Cdをそれぞれ充電する。この
場合、例えば、中間タップTbおよびコンデンサCb,
Ccの接続点を結ぶ接続ラインは、コンデンサCbおよ
びコンデンサCcに流れる電流経路を兼用する。次い
で、各電圧Vb〜Vd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、最終的には、上記式が満足される。
この結果、コンデンサCaから他のコンデンサCb〜C
dへのエネルギーの分散移転が行われ、上記した式が
成立する。
At this time, since the voltages Vb to Vd are higher than the corresponding inter-terminal voltages Vcb to Vcd, the current based on the voltages Vb to Vd is applied to the winding 2, the capacitor C and the switch. The capacitors Cb to Cd are charged by continuing to flow through the current path made of S. In this case, for example, the intermediate tap Tb and the capacitor Cb,
A connection line connecting the connection points of Cc also serves as a current path flowing through the capacitors Cb and Cc. Next, each of the voltages Vb to Vd and the corresponding terminal-to-terminal voltage Vcb
The charging is sequentially stopped from the capacitor C which has reached a voltage equal to .about.Vcd, and finally the above expression is satisfied.
As a result, the other capacitors Cb to Cb
Distributed transfer of energy to d is performed, and the above equation holds.

【0025】このように、この移送装置1によれば、中
間タップTaと、コンデンサCa,Cbの接続点とを結
ぶ接続ラインが、コンデンサCaおよびコンデンサCb
に流れる電流経路を兼用し、同様にして、他の中間タッ
プTと、他のコンデンサC,Cの接続点とを結ぶ接続ラ
インが、その両コンデンサC,Cに流れる電流経路を兼
用する。したがって、N個のコンデンサCが直列接続さ
れている場合、これらのコンデンサCに接続すべき接続
ケーブルの数が(N+1)本のため、同じ例では2・N
本の移送装置21と比較してその接続数を低減すること
ができる。特に、コンデンサCが数多い場合には、その
接続ケーブルの数をほぼ半減させることができる。この
結果、配線作業コストを低減できると共に配線材料コス
トを半減することができる。
As described above, according to the transfer device 1, the connection line connecting the intermediate tap Ta and the connection point of the capacitors Ca and Cb is composed of the capacitor Ca and the capacitor Cb.
Similarly, the connection line connecting the other intermediate tap T and the connection point of the other capacitors C, C also serves as the current path flowing through the two capacitors C, C. Therefore, when N capacitors C are connected in series, the number of connection cables to be connected to these capacitors C is (N + 1), and in the same example, 2 · N
The number of connections can be reduced as compared with the book transfer device 21. In particular, when the number of the capacitors C is large, the number of the connection cables can be almost halved. As a result, the wiring operation cost can be reduced and the wiring material cost can be halved.

【0026】次に、現実的なトランスを用いた実際の回
路構成について、図2を参照して説明する。なお、以
下、移送装置1と同一の構成要素については同一の符号
を付して重複した説明を省略し、同一の動作についても
重複した説明を省略する。
Next, an actual circuit configuration using a realistic transformer will be described with reference to FIG. Hereinafter, the same components as those of the transfer device 1 will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted, and redundant description of the same operation will be omitted.

【0027】同図に示すように、移送装置1Aは、トラ
ンス2Bを備え、このトランス2Bには、互いに同一の
巻数Na〜Ndで巻き回された4つの巻線2a〜2d
と、巻線2aの例えば4倍の巻数Neで巻き回されたリ
セット巻線2e(以下、巻線2a〜2eを区別しないと
きには「巻線2」という)とが直列接続されると共に各
巻線2の接続点に中間タップTa〜Tc,Te(以下、
区別しないときには「中間タップT」という)がそれぞ
れ形成されている。この場合、各巻線2a〜2eは、鉄
心によって互いに磁気的結合されている。また、移送装
置1Aは、各スイッチSa(またはSb〜Sd)と、コ
ンデンサCへの接続端子との間に直列接続されたフュー
ズFa(またはFb〜Fd、以下、区別しないときには
「フューズF」という)およびカレントトランスCTa
(またはCTb〜CTd、以下、区別しないときには
「カレントトランスCT」という)を備えるほか、電圧
検出回路12、電流検出回路13、およびリセット電流
放出用のダイオードD1を備えている。なお、フューズ
FおよびカレントトランスCTのいずれか一方のみを備
える構成であってもよい。
As shown in FIG. 1, the transfer device 1A includes a transformer 2B. The transformer 2B has four windings 2a to 2d wound with the same number of turns Na to Nd.
And a reset winding 2e wound with, for example, four times the winding number Ne of the winding 2a (hereinafter referred to as "winding 2" when the windings 2a to 2e are not distinguished), and each winding 2 Intermediate taps Ta to Tc, Te (hereinafter, referred to as
When no distinction is made, “intermediate tap T” is formed. In this case, the windings 2a to 2e are magnetically coupled to each other by an iron core. In addition, the transfer device 1A includes a fuse Fa (or Fb to Fd) connected in series between each switch Sa (or Sb to Sd) and a connection terminal to the capacitor C. ) And current transformer CTa
(Or CTb to CTd, hereinafter referred to as “current transformer CT” when not distinguished), a voltage detection circuit 12, a current detection circuit 13, and a diode D1 for releasing reset current. Note that a configuration including only one of the fuse F and the current transformer CT may be employed.

【0028】フューズFは、本発明における過電流保護
手段に相当し、スイッチSの定格最大電流を超える過電
流が流れようとする際に、その電流で切断されることに
より、スイッチSの電流破壊や、配線およびトランス2
Bの焼損を防止する。カレントトランスCTは、本発明
における電流検出手段に相当し、スイッチング時に一次
巻線CTaa(または、CTba〜CTda)を流れる
電流値を検出し、二次巻線CTab(または、CTbb
〜CTdb)から出力する。電圧検出回路12は、直列
接続されたコンデンサCa〜Cdの両端電圧を検出し、
各コンデンサCの定格充電電圧の加算値の例えば60%
に相当する所定電圧を超えたときに、検出信号SD1をス
イッチング制御回路11に出力することにより、スイッ
チング制御回路11に対して各スイッチSをスイッチン
グさせる。また、電流検出回路13は、各カレントトラ
ンスCTの二次巻線から出力される電流値が所定値(例
えばスイッチSの定格電流の90%)を超えたときに、
検出信号SD2をスイッチング制御回路11に出力するこ
とにより、スイッチング制御回路11に対して各スイッ
チSのスイッチングを停止させる。
The fuse F corresponds to the overcurrent protection means in the present invention. When an overcurrent exceeding the rated maximum current of the switch S is about to flow, the fuse F is cut off by the current, thereby breaking the current of the switch S. And wiring and transformer 2
Prevents burning of B. The current transformer CT corresponds to a current detection unit in the present invention, detects a current value flowing through the primary winding CTaa (or CTba to CTda) at the time of switching, and outputs a secondary winding CTab (or CTbb).
To CTdb). The voltage detection circuit 12 detects the voltage between both ends of the capacitors Ca to Cd connected in series,
For example, 60% of the sum of the rated charging voltages of the capacitors C
By outputting a detection signal SD1 to the switching control circuit 11 when the voltage exceeds a predetermined voltage corresponding to the above, each switch S is switched by the switching control circuit 11. When the current value output from the secondary winding of each current transformer CT exceeds a predetermined value (for example, 90% of the rated current of the switch S), the current detection circuit 13
By outputting the detection signal SD2 to the switching control circuit 11, the switching control circuit 11 stops switching of each switch S.

【0029】この移送装置1Aでは、コンデンサCa〜
Cdが図外の充電器によって所定電圧まで充電される
と、電圧検出回路12が検出信号SD1をスイッチング制
御回路11に出力する。次に、スイッチング制御回路1
1が、各スイッチSを同期してスイッチングさせること
により、移送装置1と同様にして各コンデンサCの端子
間電圧を平均化する。この際に、実際のトランス2Bで
は、励磁電流が流れるため、スイッチSのオン状態制御
時には、トランス2Bが磁化される。次いで、各スイッ
チSがオフ状態に制御されると、各巻線2a〜3e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〜3eには、トランス2Bの励磁エネルギーに基
づいて、同図に示すように、その巻数比に応じた電圧V
a〜Veがそれぞれ発生する。この場合、各電圧Va〜
Vdに基づく電流は、オフ状態に制御された各スイッチ
Sa〜Sd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Veに基づく電流が、中間タップTe、
コンデンサCa〜Cd、ダイオードD1、および巻線2
eの巻始め側端子からなる電流経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2bが磁気リセットされる。
In the transfer device 1A, the capacitors Ca to
When Cd is charged to a predetermined voltage by a charger (not shown), the voltage detection circuit 12 outputs a detection signal SD1 to the switching control circuit 11. Next, the switching control circuit 1
1 switches the respective switches S synchronously, thereby averaging the voltage between the terminals of each capacitor C in the same manner as the transfer device 1. At this time, since an exciting current flows in the actual transformer 2B, the transformer 2B is magnetized when the switch S is turned on. Next, when each switch S is controlled to be in the off state, the windings 2a to 3e are magnetically coupled by a common iron core. Therefore, the windings 2a to 3e are connected to the windings 2a to 3e based on the excitation energy of the transformer 2B. As shown in FIG.
a to Ve respectively occur. In this case, each voltage Va ~
The current based on Vd is blocked from passing by each of the switches Sa to Sd controlled to be in the off state. Therefore, the current based on the voltage Ve is changed to the intermediate tap Te,
Capacitors Ca to Cd, diode D1, and winding 2
By flowing through the current path composed of the winding start side terminal of e, the capacitors Ca to Cd are charged and the transformer 2b is magnetically reset.

【0030】この場合、巻線2aに対する巻線2eの巻
数比(Ne/Na)が値4のため、スイッチSを50%
デューティーでスイッチングすることにより、理論的に
は、トランス2Bの励磁エネルギーは、スイッチSのオ
フ期間内ですべて放出されて、トランス2Bの磁気飽和
が確実に防止される。この結果、トランス2Bに蓄積さ
れたエネルギーのすべてが各コンデンサCに分散移転さ
れる。一方、充電が停止された状態で出力電圧VO が負
荷に供給されることによって、コンデンサCa〜Cdの
端子間電圧が所定電圧よりも低下したときには、電圧検
出回路12が検出信号SD1のスイッチング制御回路11
への出力を停止する。この際には、スイッチング制御回
路11は、スイッチSのスイッチングを停止させること
により、スイッチSのスイッチングの際の損失を低減さ
せる。
In this case, since the turns ratio of the winding 2e to the winding 2a (Ne / Na) is 4, the switch S is set to 50%
By switching at the duty, theoretically, all the excitation energy of the transformer 2B is released within the OFF period of the switch S, and magnetic saturation of the transformer 2B is reliably prevented. As a result, all of the energy stored in the transformer 2B is dispersed and transferred to each capacitor C. On the other hand, when the output voltage VO is supplied to the load in a state where the charging is stopped, and the voltage between the terminals of the capacitors Ca to Cd falls below a predetermined voltage, the voltage detection circuit 12 switches the switching control circuit of the detection signal SD1. 11
Stop output to. In this case, the switching control circuit 11 stops the switching of the switch S, thereby reducing the loss at the time of the switching of the switch S.

【0031】一方、各コンデンサCの端子間電圧が極端
にばらついたときには、スイッチSのスイッチング時
に、端子間電圧が高いコンデンサCから端子間電圧が低
いコンデンサCに大電流が流れることもある。かかる場
合、カレントトランスCTが、その電流を検出して電流
検出回路13に出力する。この場合、電流検出回路13
が、カレントトランスCTの一次巻線を流れる電流が所
定電流値を超えるときに、スイッチング制御回路11に
検出信号SD2を出力することによりスイッチSのスイッ
チングを停止させる。これにより、各スイッチSの電流
破壊や、配線およびトランス2Bの焼損が防止される。
なお、リーケージトランスをトランス2Bに用いた場
合、スイッチSのオン状態制御時に各巻線2を介して電
流が流れる際に、そのリーケージインダクタンスを介し
て電流が流れることにより、その電流のピーク値を適度
に制限することができる。また、スイッチSの最大定格
電流を超える過大な電流がスイッチSを流れようとする
際には、その電流経路に配設されているフューズFが切
断されることにより、スイッチSの破壊や、配線および
トランス2Bの焼損が防止される。これにより、高信頼
性を有する移送装置1Aを構成することができる。
On the other hand, when the voltage between terminals of each capacitor C varies extremely, a large current may flow from the capacitor C having a high terminal voltage to the capacitor C having a low terminal voltage when the switch S is switched. In such a case, the current transformer CT detects the current and outputs the current to the current detection circuit 13. In this case, the current detection circuit 13
However, when the current flowing through the primary winding of the current transformer CT exceeds a predetermined current value, the switching control circuit 11 outputs the detection signal SD2 to stop the switching of the switch S. This prevents current destruction of each switch S and burning of the wiring and the transformer 2B.
When a leakage transformer is used for the transformer 2B, when a current flows through each of the windings 2 when the switch S is turned on, the current flows through the leakage inductance, so that the peak value of the current can be appropriately adjusted. Can be limited to Further, when an excessive current exceeding the maximum rated current of the switch S is going to flow through the switch S, the fuse F provided in the current path is cut, thereby breaking the switch S or causing the wiring to fail. In addition, burning of the transformer 2B is prevented. Thereby, the transfer device 1A having high reliability can be configured.

【0032】次に、図3を参照して他の実施の形態に係
る移送装置1Bについて説明する。なお、以下に説明す
る移送装置では、移送装置1Aと異なる点を主として説
明するものとし、スイッチング制御回路11などの動作
的に共通する回路部品の図示を省略する。
Next, a transfer device 1B according to another embodiment will be described with reference to FIG. In the transfer device described below, differences from the transfer device 1A will be mainly described, and illustration of circuit components that are operatively common such as the switching control circuit 11 will be omitted.

【0033】この移送装置1Bは、移送装置1Aにおけ
るトランス2Bに代えてトランス3を備えている。この
トランス3は、直列接続されてその接続点に中間タップ
T1が設けられた巻線3a,3bと、直列接続されてそ
の接続点に中間タップT2 が設けられた巻線3c,3d
と、直列接続されてその接続点に中間タップT3 ,T4
が設けられた巻線3e,3fおよびリセット巻線3gと
が、互いに分離し、かつ磁気的に結合された状態で巻き
回されている。この場合、巻線3a〜3fは互いに同一
の巻数Na〜Nfで巻き回され、かつ巻線3gは、巻線
3eの2倍の巻数Ngで巻き回されている。また、移送
装置1Bは、トランス3の励磁エネルギー放出用のダイ
オードD2〜D4を備えている。
The transfer device 1B includes a transformer 3 in place of the transformer 2B in the transfer device 1A. The transformer 3 includes windings 3a and 3b connected in series and provided with an intermediate tap T1 at the connection point, and windings 3c and 3d connected in series and provided with an intermediate tap T2 at the connection point.
And the intermediate taps T3, T4
Are wound while being separated from each other and magnetically coupled to each other. In this case, the windings 3a to 3f are wound with the same number of turns Na to Nf, and the winding 3g is wound with twice the number of turns Ng of the winding 3e. Further, the transfer device 1B includes diodes D2 to D4 for emitting the excitation energy of the transformer 3.

【0034】この移送装置1Bでは、スイッチSのスイ
ッチングオン状態制御時には、移送装置1Aと同様にし
て、下記式で規定される電圧よりも高電圧のコンデン
サCのプラス側端子からマイナス端子側に向けて電流が
流れることにより、各コンデンサCa〜Cfの各端子間
電圧Vca〜VCfが下記式を満たすようにエネルギ
ーが移送される。一方、スイッチSのスイッチングオフ
時には、巻線3c,3dに誘起する電圧Vc,Vdに基
づいて、電流I1 が、巻線3dの巻き終わり側端子、ダ
イオードD2、コンデンサCa,Cb、および巻線3c
の巻き始め側端子からなる電流経路を流れる。同様にし
て、巻線3e,3fに誘起する電圧Ve,Vfに基づい
て、電流I2 が、巻線3fの巻き終わり側端子、ダイオ
ードD3、コンデンサCc,Cd、および巻線3eの巻
き始め側端子からなる電流経路を流れ、リセット巻線3
gに誘起する電圧Vgに基づいて、電流I3 が、巻線3
gの巻き終わり側端子、コンデンサCe,Cf、ダイオ
ードD4、および巻線3gの巻き始め側端子からなる電
流経路を流れる。これにより、トランス3の励磁エネル
ギーが、コンデンサCa,Cbの直列回路、コンデンサ
Cc,Cdの直列回路、およびコンデンサCe,Cfの
直列回路に分散されて放出される。 Vca:Vcb:Vcc:Vcd:Vce:Vcf =Na:Nb:Nc:Nd:Ne:Nf・・・式
In the transfer device 1B, when the switch S is controlled to be switched on, similarly to the transfer device 1A, the capacitor C having a voltage higher than the voltage defined by the following equation is directed from the positive terminal to the negative terminal. As a result, the energy is transferred so that the voltages Vca-VCf between the terminals of the capacitors Ca-Cf satisfy the following equations. On the other hand, when the switch S is switched off, based on the voltages Vc and Vd induced in the windings 3c and 3d, the current I1 is supplied to the winding end terminal of the winding 3d, the diode D2, the capacitors Ca and Cb, and the winding 3c.
Flows through the current path composed of the winding start side terminal. Similarly, based on the voltages Ve and Vf induced in the windings 3e and 3f, the current I2 is supplied to the winding end terminal of the winding 3f, the diode D3, the capacitors Cc and Cd, and the winding start terminal of the winding 3e. Flows through the current path consisting of
g based on the voltage Vg induced on the winding 3
The current flows through a current path consisting of a winding end terminal of g, capacitors Ce and Cf, a diode D4, and a winding start terminal of the winding 3g. Thereby, the excitation energy of the transformer 3 is dispersed and discharged to the series circuit of the capacitors Ca and Cb, the series circuit of the capacitors Cc and Cd, and the series circuit of the capacitors Ce and Cf. Vca: Vcb: Vcc: Vcd: Vce: Vcf = Na: Nb: Nc: Nd: Ne: Nf ... Equation

【0035】この結果、スイッチSのオフ状態制御時に
は、トランス3の励磁エネルギーが、両端電圧の最も低
い一組のコンデンサC,Cの直列回路に移転され、その
後、励磁エネルギーの放出が終了するまでの間におい
て、両端電圧のより低い一組のコンデンサC,Cの直列
回路から優先的に順次移転される。このため、すべての
コンデンサCa〜Cdの直列回路に一括してエネルギー
が放出される移送装置1Aと比較して、スイッチSのス
イッチングオフ時におけるトランス3の励磁エネルギー
の放出を効率よく行うことができる。
As a result, when the switch S is turned off, the excitation energy of the transformer 3 is transferred to the series circuit of the pair of capacitors C and C having the lowest voltage between both ends, and thereafter, until the release of the excitation energy is completed. , The capacitors are sequentially transferred preferentially from the series circuit of the pair of capacitors C and C having the lower voltage. For this reason, the excitation energy of the transformer 3 can be efficiently released when the switch S is switched off, as compared with the transfer device 1A in which the energy is collectively released to the series circuit of all the capacitors Ca to Cd. .

【0036】次に、各スイッチSのスイッチングを制御
するドライブ方式について、図4を参照して説明する。
Next, a drive system for controlling the switching of each switch S will be described with reference to FIG.

【0037】図4に示す移送装置1Cは、他励発振方式
でスイッチSのオン/オフを制御する装置であって、巻
線4a〜4cが直列接続されてその各接続点に中間タッ
プTa,Tbが設けられたトランス4と、FETで構成
されたスイッチSa〜Scと、各スイッチSのゲート−
ソース間に二次巻線5a〜5cが接続されると共に一次
巻線5dがスイッチS1を介してコンデンサCa〜Cc
の直列回路に並列接続されたトランス5とを備えてい
る。この場合、スイッチS1は、例えば、FETやバイ
ポーラ型トランジスタで構成され、装置外部のスイッチ
ング制御回路から出力されるスイッチング用同期信号に
同期してオン/オフ制御される。
The transfer device 1C shown in FIG. 4 is a device for controlling the on / off of the switch S by the separately excited oscillation method, and the windings 4a to 4c are connected in series, and the intermediate taps Ta, The transformer 4 provided with Tb, the switches Sa to Sc composed of FETs, and the gate of each switch S
The secondary windings 5a to 5c are connected between the sources, and the primary winding 5d is connected to the capacitors Ca to Cc via the switch S1.
And a transformer 5 connected in parallel to the series circuit. In this case, the switch S1 is formed of, for example, an FET or a bipolar transistor, and is turned on / off in synchronization with a switching synchronization signal output from a switching control circuit outside the device.

【0038】この移送装置1Cでは、スイッチS1がオ
ン/オフ制御されると、トランス5の一次巻線5dに電
流が流れ、その際に、各二次巻線5a〜5cに電圧が誘
起する。次いで、この誘起電圧が各スイッチSa〜Sc
に供給されることにより、各スイッチSa〜Scが、ス
イッチS1のスイッチング周波数に同期してオン/オフ
制御される。したがって、装置外部からスイッチング用
同期信号を入力することにより、すべてのスイッチSa
〜Scに対するスイッチングオン/オフをスイッチング
同期用信号に確実に同期させて制御することができる。
In the transfer device 1C, when the switch S1 is turned on / off, a current flows through the primary winding 5d of the transformer 5, and at that time, a voltage is induced in each of the secondary windings 5a to 5c. Next, this induced voltage is applied to each of the switches Sa to Sc.
, The switches Sa to Sc are on / off controlled in synchronization with the switching frequency of the switch S1. Therefore, by inputting a switching synchronization signal from outside the device, all the switches Sa
The switching on / off for .about.Sc can be reliably controlled in synchronization with the switching synchronization signal.

【0039】このように、上記した移送装置1,1A〜
1Cによれば、各コンデンサCの端子間電圧を上記の
式または式に従った電圧に維持しつつ充電または放電
させることができるため、各コンデンサCにより多くの
エネルギーを蓄積させることができると共に、各コンデ
ンサCから効率よくエネルギーを放出させることができ
る。また、各トランスの巻線の接続点に中間タップTを
設け、その中間タップTと、コンデンサC,Cの接続点
とを結ぶことにより、コンデンサCに接続すべき接続ケ
ーブルの数を低減することができる結果、配線作業コス
トを低減できると共に配線材料コストを半減することが
できる。加えて、回路部品数が少ないため、移送装置
1,1A〜1Cを小型かつ安価に構成することができ
る。
As described above, the transfer devices 1, 1A to
According to 1C, since the voltage between the terminals of each capacitor C can be charged or discharged while maintaining the voltage according to the above formula or the above formula, more energy can be stored in each capacitor C, Energy can be efficiently released from each capacitor C. Further, by providing an intermediate tap T at a connection point of the windings of each transformer and connecting the intermediate tap T to a connection point of the capacitors C and C, the number of connection cables to be connected to the capacitor C can be reduced. As a result, the wiring operation cost can be reduced and the wiring material cost can be halved. In addition, since the number of circuit components is small, the transfer devices 1 and 1A to 1C can be configured to be small and inexpensive.

【0040】なお、本発明は、上記した発明の実施の形
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、コンデンサCの蓄積エネルギーを負荷に供
給する方法は、上記した実施の形態に限定されず、図5
に示すように、各コンデンサC(例えば同図ではコンデ
ンサCc)の両端や、任意の数のコンデンサCの両端か
ら負荷RLに供給することができる。なお、同図に示す
ように、特定のコンデンサCcの両端から負荷RLにエ
ネルギーを供給する場合、そのコンデンサCcの端子間
電圧の低下が大きいため、そのコンデンサCcにより多
く電流が流れることになる。このため、そのコンデンサ
Ccに直列接続される巻線2(この例では巻線2c)の
線径を他の巻線2の線径よりも太くしておくことが好ま
しい。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments of the present invention, and the configuration thereof can be changed as appropriate. For example, the method of supplying the energy stored in the capacitor C to the load is not limited to the above-described embodiment.
As shown in (1), the load RL can be supplied from both ends of each capacitor C (for example, the capacitor Cc in the figure) or from both ends of an arbitrary number of capacitors C. As shown in the figure, when energy is supplied to the load RL from both ends of the specific capacitor Cc, a large current flows through the capacitor Cc because the voltage between the terminals of the capacitor Cc greatly decreases. Therefore, it is preferable that the wire diameter of the winding 2 (the winding 2c in this example) connected in series to the capacitor Cc be larger than the wire diameter of the other windings 2.

【0041】さらに、本発明は、自動車用バッテリーの
各セルとしてのコンデンサCの端子間電圧を平均化する
用途に限らない。例えば、大容量蓄電手段が直列接続さ
れる蓄電システムなどにおいて、その大容量蓄電手段の
各両端電圧を平均化したり、トランスにおける巻線の巻
数比に応じた電圧に維持する場合など、任意の用途に適
用できるのは勿論である。
Further, the present invention is not limited to the use for averaging the voltage between terminals of the capacitor C as each cell of the battery for an automobile. For example, in a power storage system in which a large-capacity power storage means is connected in series, for example, when averaging the voltages at both ends of the large-capacity power storage means, or maintaining the voltage at a voltage corresponding to the turns ratio of the windings in the transformer, for any use. Of course, it can be applied to

【0042】[0042]

【発明の効果】以上のように、請求項1記載のエネルギ
ー移送装置によれば、直列接続されたエネルギー蓄積手
段同士の接続点と中間タップとがスイッチ手段を介して
1本の接続ケーブルで接続されると共に、スイッチ手段
がオン状態に制御されたときに1本の接続ケーブルに接
続されている2つのエネルギー蓄積手段を流れる電流経
路を1本の接続ケーブルが兼用することにより、エネル
ギー蓄積手段に接続すべき接続ケーブルの数を低減する
ことができる結果、配線作業コストおよび配線材料コス
トを低減することができると共にその分の省スペース化
を図ることができる。
As described above, according to the energy transfer device of the first aspect, the energy storage devices connected in series are connected.
The connection point between the stages and the intermediate tap are connected via switch means.
Connected by one connection cable and switch means
Connected to one connection cable when
The current flowing through the two energy storage means connected
By using a single connection cable for the path, the number of connection cables to be connected to the energy storage means can be reduced. As a result, the wiring operation cost and the wiring material cost can be reduced, and the cost can be reduced accordingly. Ru it is possible to reduce the space.

【0043】さらに、請求項2記載のエネルギー移送装
置によれば、スイッチ手段が電流検出手段の検出電流値
が所定値を超えたときにスイッチングを停止させられる
ことにより、スイッチ手段の電流破壊や、配線およびト
ランスの焼損を防止することができる。
Furthermore, according to the energy transfer device of the second aspect, the switching means can stop the switching when the current value detected by the current detecting means exceeds a predetermined value, thereby destructing the current of the switching means, Burnout of wiring and transformer can be prevented.

【0044】また、請求項3記載のエネルギー移送装置
によれば、過電流保護手段を備えたことにより、スイッ
チ手段の電流破壊や、配線およびトランスの焼損を確実
に防止することができる。
Further, according to the energy transfer device of the third aspect, the provision of the overcurrent protection means makes it possible to reliably prevent the current destruction of the switch means and the burning of the wiring and the transformer.

【0045】また、請求項4記載のエネルギー移送装置
によれば、二次電池またはコンデンサでエネルギー蓄積
手段を構成したことにより、各種バッテリーに用いられ
る二次電池やコンデンサの両端電圧を平均化することが
できるため、バッテリーを高効率で充放電させることが
できる。
According to the energy transfer device of the fourth aspect, since the energy storage means is constituted by the secondary battery or the capacitor, the voltage across the secondary battery or the capacitor used in various batteries can be averaged. Therefore, the battery can be charged and discharged with high efficiency.

【0046】さらに、請求項5記載のエネルギー移送装
置によれば、電界効果トランジスタまたはバイポーラト
ランジスタでスイッチ手段を構成したことにより、スイ
ッチ手段を安価に構成することができると共にスイッチ
ング時における電力損失をより少なくすることができ
る。
Further, according to the energy transfer device of the fifth aspect, since the switch means is constituted by a field effect transistor or a bipolar transistor, the switch means can be formed at a low cost and the power loss at the time of switching can be further reduced. Can be reduced.

【0047】また、請求項6記載のエネルギー移送装置
によれば、スイッチ手段のスイッチングを制御する他励
方式の発振回路を備えたため、装置外部からスイッチン
グ用同期信号を入力することにより、すべてのスイッチ
手段に対するスイッチングオン/オフをスイッチング同
期用信号に確実に同期させて制御することができる。
According to the energy transfer device of the present invention, since the separately-excited oscillation circuit for controlling the switching of the switch means is provided, all the switches can be inputted by inputting a switching synchronization signal from outside the device. The switching on / off of the means can be controlled in such a manner as to be reliably synchronized with the switching synchronization signal.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の動作原理を説明するための移送装置1
の回路図である。
FIG. 1 shows a transfer device 1 for explaining the operation principle of the present invention.
FIG.

【図2】本発明の実施の形態に係る移送装置1Aの回路
図である。
FIG. 2 is a circuit diagram of a transfer device 1A according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の他の実施の形態に係る移送装置1Bの
回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram of a transfer device 1B according to another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の他の実施の形態に係る移送装置1Cの
回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram of a transfer device 1C according to another embodiment of the present invention.

【図5】コンデンサCの蓄積エネルギーの負荷への供給
方法を示す移送装置1の回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram of the transfer device 1 showing a method of supplying stored energy of the capacitor C to a load.

【図6】出願人が既に提案している移送装置21の動作
原理を説明するための回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram for explaining the operation principle of the transfer device 21 already proposed by the applicant.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1A〜1C 移送装置 2A,2B,3〜5 トランス 2a〜2d,3a〜3f,4a〜4c 巻線 2e,3g リセット巻線 12 電圧検出回路 13 電流検出回路 Ca〜Cf コンデンサ CTa〜CTd カレントトランス Fa〜Fd フューズ S1,Sa〜Sf スイッチ Ta〜Tc,T1 〜T4 中間タップ 1, 1A-1C Transfer device 2A, 2B, 3-5 Transformer 2a-2d, 3a-3f, 4a-4c Winding 2e, 3g Reset winding 12 Voltage detection circuit 13 Current detection circuit Ca-Cf Capacitor CTa-CTd Current Transformer Fa-Fd Fuse S1, Sa-Sf Switch Ta-Tc, T1-T4 Intermediate tap

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−228421(JP,A) 特開 昭60−106363(JP,A) 特開 昭60−106364(JP,A) 特開 昭60−204265(JP,A) 特開 昭62−196071(JP,A) 特開 平1−321860(JP,A) 特開 平3−27772(JP,A) 特開 平5−159755(JP,A) 特開 平6−78537(JP,A) 特開 平6−86548(JP,A) 特開 平6−261451(JP,A) 特開 平6−261546(JP,A) 特開 平7−322516(JP,A) 特開 平10−52042(JP,A) 特開 平10−84627(JP,A) 特開 平11−103534(JP,A) 特開 平11−103535(JP,A) 特開2000−308271(JP,A) 米国特許5594320(US,A) 米国特許5666041(US,A) 米国特許5767660(US,A) 米国特許5821729(US,A) 米国特許5956241(US,A) 国際公開98/42065(WO,A1) 欧州特許出願公開432639(EP,A 2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01F 30/02 H01M 2/00 - 2/08 H01M 10/42 - 10/48 H02J 1/00 - 1/16 H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36 H02J 15/00 H02M 3/24 - 3/338 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-59-228421 (JP, A) JP-A-60-106363 (JP, A) JP-A-60-106364 (JP, A) JP-A 60-106364 204265 (JP, A) JP-A-62-196071 (JP, A) JP-A-1-321860 (JP, A) JP-A-3-27772 (JP, A) JP-A-5-159755 (JP, A) JP-A-6-78537 (JP, A) JP-A-6-86548 (JP, A) JP-A-6-261451 (JP, A) JP-A-6-261546 (JP, A) JP-A-7-322516 (JP, A) JP-A-10-52042 (JP, A) JP-A-10-84627 (JP, A) JP-A-11-103534 (JP, A) JP-A-11-103535 (JP, A) Open 2000-308271 (JP, A) US Patent 5,594,320 (US, A) US Patent 5,664,041 (US, A) US Patent 5,767,660 (US, A) U.S. Pat. No. 5,817,729 (US, A) U.S. Pat. 5,595,241 (US, A) WO 98/42065 (WO, A1) EP 432639 (EP, A2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , (DB name) H01F 30/02 H01M 2/00-2/08 H01M 10/42-10/48 H02J 1/00-1/16 H02J 7/00-7/12 H02J 7/34-7/36 H02J 15 / 00 H02M 3/24-3/338

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 直列接続された複数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可能に構成され、 互いに同期してそれぞれスイッチング制御される複数の
スイッチ手段と、前記各スイッチ手段がオン状態に制御
されたときに少なくとも当該各スイッチ手段を介して前
記各エネルギー蓄積手段にそれぞれ並列接続される巻線
を複数有し当該複数の巻線が直列接続されると共に当該
直列接続された各巻線の接続点に中間タップが形成され
たトランスとを備えたエネルギー移送装置であって、 前記直列接続されたエネルギー蓄積手段同士の接続点と
前記中間タップとが前記スイッチ手段を介して1本の接
続ケーブルで接続されると共に、前記スイッチ手段がオ
ン状態に制御されたときに当該1本の接続ケーブルに接
続されている当該2つのエネルギー蓄積手段を流れる電
流経路を当該1本の接続ケーブルが兼用す ることを特徴
とするエネルギー移送装置。
A plurality of energy storage devices connected in series.
A plurality of stages are configured to be able to transfer energy between stages, and each of which is switching-controlled in synchronization with each other.
Switch means, and each of the switch means is controlled to an on state
At least through the respective switch means when
Windings connected in parallel to each energy storage means
And the plurality of windings are connected in series and the
An intermediate tap is formed at the connection point of each winding connected in series.
And a connection point between the series-connected energy storage means.
The intermediate tap is connected to one of the contacts via the switch means.
Connection means, and the switch means is turned off.
Connected to the single connection cable when
The electricity flowing through the two energy storage means
Energy transfer device, characterized that you alternate the flow path the one connection cable.
【請求項2】 前記スイッチ手段に流れている電流を検
出する電流検出手段を備え、前記スイッチ手段は、前記
電流検出手段の検出電流値が所定値を超えたときにスイ
ッチングを停止させら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。
And a current detecting means for detecting a current flowing through the switching means, wherein the switching means stops switching when a current value detected by the current detecting means exceeds a predetermined value. The energy transfer device according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記直列回路内に過電流保護手段が直列
接続されていることを特徴とする請求項1または2記載
のエネルギー移送装置。
3. The energy transfer device according to claim 1, wherein an overcurrent protection unit is connected in series in the series circuit.
【請求項4】 前記エネルギー蓄積手段は、二次電池ま
たはコンデンサであ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。
4. The apparatus according to claim 1, wherein said energy storage means is a secondary battery or a capacitor.
An energy transfer device according to any one of the above.
【請求項5】 前記スイッチ手段は、電界効果トランジ
スタまたはバイポーラトランジスタで構成されているこ
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。
5. The energy transfer device according to claim 1, wherein said switch means comprises a field effect transistor or a bipolar transistor.
【請求項6】 前記スイッチ手段のスイッチングを制御
する他励方式の発振回路を備えてい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。
6. The energy transfer device according to claim 1, further comprising a separately-excited oscillation circuit that controls switching of said switch means.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5594320A (en) 1994-09-09 1997-01-14 Rayovac Corporation Charge equalization of series connected cells or batteries
US5666041A (en) 1996-08-27 1997-09-09 The University Of Toledo Battery equalization circuit with ramp converter
US5767660A (en) 1994-08-13 1998-06-16 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. Method and apparatus for charging and/or charge exchange between a plurality of series connected energy storage devices
US5821729A (en) 1994-06-29 1998-10-13 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. Method and device for charge exchange between a plurality of energy stores or converters connected in series
US5956241A (en) 1996-02-26 1999-09-21 Micro Linear Corporation Battery cell equalization circuit

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2547106B1 (en) * 1983-05-30 1985-07-12 Cem Comp Electro Mec BALANCING DEVICE OF SERIAL CONNECTED SWITCHES
JPS60106363A (en) * 1983-11-15 1985-06-11 Yokogawa Hokushin Electric Corp Dc/dc converter
JPS60106364A (en) * 1983-11-15 1985-06-11 Yokogawa Hokushin Electric Corp Dc/dc converter
US4628438A (en) * 1983-12-16 1986-12-09 Control Concepts Corporation Power converter apparatus and method employing plural branches
JPS62196071A (en) * 1986-02-24 1987-08-29 Fanuc Ltd Driving power source for power device
US4888545A (en) * 1988-06-01 1989-12-19 International Business Machines Corp. Improved tap switching power supply
JPH0746902B2 (en) * 1989-06-21 1995-05-17 株式会社日立製作所 Switch circuit
DE3940928C1 (en) * 1989-12-12 1991-07-11 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung Ev, 8000 Muenchen, De
JPH05159755A (en) * 1991-12-02 1993-06-25 Honda Motor Co Ltd Battery for vehicle
JPH0686548A (en) * 1992-09-03 1994-03-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Switching power supply equipment
JPH0678537A (en) * 1992-08-25 1994-03-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd Switching power supply equipment
JP3175388B2 (en) * 1993-03-08 2001-06-11 松下電器産業株式会社 Switching power supply
US5377090A (en) * 1993-01-19 1994-12-27 Martin Marietta Corporation Pulsed power converter with multiple output voltages
JP3328656B2 (en) * 1994-05-25 2002-09-30 株式会社岡村研究所 Battery charge control device and method
JP3563538B2 (en) * 1996-08-05 2004-09-08 本田技研工業株式会社 Power storage device
JP3099181B2 (en) * 1996-09-10 2000-10-16 本田技研工業株式会社 Battery voltage control device
IT1290082B1 (en) * 1997-03-14 1998-10-19 Italtel Spa HIGH POWER DC / DC CONVERTER
JP3460534B2 (en) * 1997-09-29 2003-10-27 三菱自動車工業株式会社 Power storage device
JP3746886B2 (en) * 1997-09-29 2006-02-15 三菱自動車工業株式会社 Power storage device
JP3280635B2 (en) * 1999-04-21 2002-05-13 長野日本無線株式会社 Energy transfer device and power storage system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5821729A (en) 1994-06-29 1998-10-13 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. Method and device for charge exchange between a plurality of energy stores or converters connected in series
US5767660A (en) 1994-08-13 1998-06-16 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. Method and apparatus for charging and/or charge exchange between a plurality of series connected energy storage devices
US5594320A (en) 1994-09-09 1997-01-14 Rayovac Corporation Charge equalization of series connected cells or batteries
US5956241A (en) 1996-02-26 1999-09-21 Micro Linear Corporation Battery cell equalization circuit
US5666041A (en) 1996-08-27 1997-09-09 The University Of Toledo Battery equalization circuit with ramp converter

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