JP2002345170A - 電力供給復帰検知装置および電力供給システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電力供給復帰を検知するための消費電力が少
ない、また小型化された電力供給復帰検知装置および電
力供給システムを得る。 【解決手段】 電気二重層キャパシタ１に接続される電
力供給復帰検知装置であって、前記電気二重層キャパシ
タ１の出力電圧の微分値を出力するための微分回路を設
けた電力供給復帰検知装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気二重層キャパ
シタとその他に電力供給系統を持つ電源システムに関
し、電気二重層キャパシタの電圧変動を測定することに
よって、前記電気二重層キャパシタと並列に接続した電
力供給系統から電力供給が復帰されたことを判断する電
力供給復帰検知装置および電力供給システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】電気二重層キャパシタは、メンテナンス
フリー、ハイパワーであることから補助電源として用い
られることが多く、商用電源や二次電池、発電装置など
の電力供給装置と併用して電力を供給するシステムが提
案されている。例えば、直流電源を保障するための無停
電電源では、停電などの事情で直流電源からの電力供給
がなくなると補助電源として用意した電気二重層キャパ
シタから電力を供給する。

【０００３】この時、直流電源が復帰した場合、電気二
重層キャパシタからの電力供給は必要なくなり、電気二
重層キャパシタからの出力電力を停止して、再度、次回
の停電に備えて電気二重層キャパシタを充電しておく必
要がある。

【０００４】図５は、従来の電力供給システムのブロッ
ク図である。ここで、従来の直流電源の復帰を検知する
装置について説明する。ＡＣ／ＤＣコンバータ２の入力
部に商用電源からの電力供給の有無を検知するための検
知回路を設けるのが不都合な場合には、無停電源内に検
知回路を備える必要がある。通常、ＡＣ／ＤＣコンバー
タ２から負荷３に電力が供給されるラインにスイッチ回
路やコンバータを備えると損失となるため、図５に示す
ように、電気二重層キャパシタ１の出力電流を電流計１
４で測定することにより、ＡＣ／ＤＣコンバータ２から
の出力を検知する。

【０００５】電流計１４からの信号を制御装置９で処理
し、該制御装置９によってスイッチ回路６ａおよび６ｂ
を制御して、充電装置５を用いて電気二重層キャパシタ
１を充電したり、電気二重層キャパシタ１からＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ４を通って負荷３に電力を供給するのを切
り換える。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の方法であると、
電流計やシャント抵抗などを電気二重層キャパシタの出
力部に挿入して電流の測定を行うと損失を伴う。電流プ
ローブを用いて電流の測定を行うとシステム全体が大き
くなり、消費電力も多くなる。このことは、利用できる
電力量の少ない電気二重層キャパシタを用いたシステム
では好ましくない。

【０００７】従って、本発明の目的は、電力供給復帰を
検知するための消費電力が少ない、また小型化された電
力供給復帰検知装置および電力供給システムを提供する
ことである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、電気二重層キ
ャパシタと並列に接続された電力供給系統が一度電力供
給を止めた後に再度電力供給を復帰した時に、その復帰
を検知する電力供給復帰検知装置を提供するものであ
り、電気二重層キャパシタの出力部に微分回路を接続し
て、前記電気二重層キャパシタの出力の微分値から電気
二重層キャパシタの出力電力を認識し、前記電気二重層
キャパシタと並列に接続された電力供給系統が電力供給
を再開したことを認識することを特徴とする電力供給復
帰検知装置を提供する。

【０００９】また、電気二重層キャパシタの出力部に接
続した微分回路の出力部に微分回路を接続して、前記電
気二重層キャパシタの出力の２階微分値から電気二重層
キャパシタの出力電力を認識し、前記電気二重層キャパ
シタと並列に接続された電力供給系統が電力供給を再開
したことを認識することを特徴とする電力供給復帰検知
装置を提供する。

【００１０】即ち、本発明は、電気二重層キャパシタに
接続される電力供給復帰検知装置であって、前記電気二
重層キャパシタの出力電圧の微分値を出力するための微
分回路を設けた電力供給復帰検知装置である。

【００１１】また、本発明は、前記電力供給復帰検知装
置の微分回路に、前記微分回路の出力の微分値を出力す
る、第２の微分回路を設けた電力供給復帰検知装置であ
る。

【００１２】また、本発明は、前記電力供給復帰検知装
置と、電気二重層キャパシタと、制御装置と、電源装置
とで構成される電力供給システムである。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態による電力供
給復帰検知装置および電力供給システムについて、以下
に説明する。

【００１４】（実施の形態１）図１は、本発明の第１の
実施の形態による電力供給システムのブロック図であ
る。ここでは、通常、商用電源から電力を供給していて
停電時に電気二重層キャパシタから電力を供給する無停
電電源を例に挙げて詳述する。制御装置９が電気二重層
キャパシタ１の状態を判断してスイッチ回路６ａおよび
６ｂのＯＮ・ＯＦＦを制御できるようになっている。

【００１５】図２は、先の図１の第１の実施の形態によ
る電力供給システムでの電力供給復帰検知装置における
各部の電圧波形を示す図である。図２（ａ）は、電気二
重層キャパシタの出力電圧を示す図であり、図２（ｂ）
は、微分回路の出力電圧を示す図であり、 図２（ｃ）
は 、コンパレータ回路の出力電圧を示す図である。

【００１６】ここで、通常、商用電源から電力が供給さ
れていて、その間に電気二重層キャパシタ１に充電を行
っておくためにスイッチ回路６ａはＯＮに、スイッチ回
路６ｂはＯＦＦになっている。商用電源からＡＣ／ＤＣ
コンバータ２を通って負荷３に電力を供給し、電気二重
層キャパシタ１から電力を供給していない時（図中のＩ
の範囲）は、充電が完了した状態であると電気二重層キ
ャパシタ１の電圧変化量はゼロである。

【００１７】ここで、停電が起こると、スイッチ回路６
ａがＯＦＦとなり、スイッチ回路６ｂがＯＮになって電
気二重層キャパシタ１から電力が供給される。この時
（図中のIIの範囲）は、電圧変化量の絶対値は時間とと
もに増加する。負荷３が一定電力を消費すると仮定する
と、停電時に電気二重層キャパシタ１から電力を供給し
た場合、電気二重層キャパシタ１の電圧は時間の２乗に
比例して低下する。

【００１８】その時の電気二重層キャパシタの電圧変化
量すなわち電圧の微分値は、その時間に比例する。停電
が復旧して商用電源から電力が供給されるようになる
と、電気二重層キャパシタ１から供給する電力は、極端
に低下する。電気二重層キャパシタ１および商用電源の
両方から電力が供給されている時（図中のIIIの範囲）
は、電気二重層キャパシタの電圧変化量はわずかにな
る。

【００１９】したがって、ある電圧を基準としてコンパ
レータで比較をすると、図２（ｃ）に示すように、電気
二重層キャパシタのみから電力を供給している時とそれ
以外の時とを区別することが可能になる。負荷３の消費
電力が一定でない場合でも、直流電源から電力供給がな
い時にコンパレータ回路８に入力される電圧がコンパレ
ータ回路８内の基準電源１３ｂよりも充分に大きくなる
ように基準電源１３ｂの電圧を設定すれば同様に動作す
る。以上の原理により、電気二重層キャパシタと並列に
接続された電力供給系統からの電力供給が復帰したこと
を検知することができる。

【００２０】（実施の形態２）図３は、本発明の第２の
実施の形態による電力供給システムのブロック図であ
る。ここでは、先の第１の実施の形態と同様に、通常、
商用電源から電力を供給していて停電時に電気二重層キ
ャパシタから電力を供給する無停電電源を例に挙げて詳
述する。動作は第１の実施の形態とほぼ同じで、第１の
実施の形態よりも回路構成が複雑になるが、第２の実施
の形態では商用電源が電力を供給していて同時に電気二
重層キャパシタ１から電力を供給しているかどうかを区
別できる。

【００２１】そこで、本発明の第２の実施の形態では、
さらにもう一つ第２の微分回路７ｂを図３に示すように
接続する。微分回路は電気二重層キャパシタ１に直接接
続した第１の微分回路７ａと同じ構成でも構わないが、
ここでは正確な波形を要求しないので、簡単なＣＲ微分
回路を用いた。

【００２２】図４は、先の図３での本発明の第２の実施
の形態による電力供給システムでの電力供給復帰検知装
置における各部の電圧波形を示す図である。図４（ａ）
は、電気二重層キャパシタ１の出力電圧を示す図であ
り、図４（ｂ）は、前段の第１の微分回路７ａの出力電
圧を示す図であり、 図４（ｃ）は 、後段の微分回路７
ｂの出力電圧を示す図であり、図４（ｄ）は、コンパレ
ータ回路８の出力電圧を示す図である。

【００２３】第１の微分回路７ａの出力が急激に小さく
なった場合にのみ第２の微分回路７ｂに正方向に信号が
出るため、コンパレータ回路８には停電から復帰したと
きのみ信号が発生する。その時にスイッチ回路６ｂをＯ
ＦＦにすればいいし、その時の電気二重層キャパシタ１
の貯蔵電力量によってスイッチ回路６ａをＯＮにして充
電を行っても良い。

【００２４】負荷３の消費電力が一定でない場合でも、
停電時にＣＲ微分回路の出力は僅かに出力がでるだけな
ので、コンパレータ回路の参照信号を適当に設定するこ
とにより同じ動作を期待できる。

【００２５】本発明を直流電力を保障する無停電電源で
説明したが、交流電力を保障するインバータを用いた無
停電電源や他に電気二重層キャパシタを補助電源として
用いる装置でも同様な効果が得られる。また、電力供給
系統からの電力供給があるかないかではなく、多くなっ
たか少なくなったかというような検知でも微分回路およ
びコンパレータ回路の設定を適当に行うことにより、同
様に動作させることができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によって簡単な回路構成で電気二
重層キャパシタと並列に接続した電力供給系統の電力復
帰を検知する電力供給復帰検知装置および電力供給シス
テムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による電力供給シス
テムのブロック図。

【図２】図１の本発明の第１の実施の形態による電力供
給システムでの電力供給復帰検知装置における各部の電
圧波形を示す図。図２（ａ）は、電気二重層キャパシタ
の出力電圧を示す図、図２（ｂ）は、微分回路の出力電
圧を示す図、図２（ｃ）は、コンパレータ回路の出力電
圧を示す図。

【図３】本発明の第２の実施の形態による電力供給シス
テムのブロック図。

【図４】図３の本発明の第２の実施の形態による電力供
給システムでの電力供給復帰検知装置における各部の電
圧波形を示す図。図４（ａ）は、電気二重層キャパシタ
の出力電圧を示す図、図４（ｂ）は、前段の微分回路の
出力電圧を示す図、図４（ｃ）は、後段の微分回路の出
力電圧を示す図、図４（ｄ）は、コンパレータ回路の出
力電圧を示す図。

【図５】従来の電力供給システムのブロック図。

【符号の説明】

１ 電気二重層キャパシタ ２ ＡＣ／ＤＣコンバータ ３ 負荷 ４ ＤＣ／ＤＣコンバータ ５ 充電装置 ６ａ，６ｂ スイッチ回路 ７ａ 第１の微分回路 ７ｂ 第２の微分回路 ８ コンパレータ回路 ９ 制御装置 １０ オペアンプ １１ コンデンサ １２ 抵抗 １３ａ，１３ｂ 基準電源 １４ 電流計

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気二重層キャパシタに接続される電力
   供給復帰検知装置であって、前記電気二重層キャパシタ
   の出力電圧の微分値を出力するための微分回路を設けた
   ことを特徴とする電力供給復帰検知装置。
2. 【請求項２】 前記電力供給復帰検知装置の微分回路
   に、前記微分回路の出力の微分値を出力する、第２の微
   分回路を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電力
   供給復帰検知装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の電力供給復帰
   検知装置と、電気二重層キャパシタと、制御装置と、電
   源装置とで構成されることを特徴とする電力供給システ
   ム。