JP2003115423A - 電気二重層キャパシタの充電装置 - Google Patents
電気二重層キャパシタの充電装置Info
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 コスト及び重量の削減を図ることのできる電
気二重層キャパシタの充電装置を提供する。 【解決手段】 直列に接続された複数の電気二重層キャ
パシタ１０の各々の正側電極端子２８及び負側電極端子
３０の両方に、スイッチ素子１２、１４がそれぞれ接続
され、充電を行う１つの電気二重層キャパシタ１０のみ
パルス発生回路２４によりスイッチ素子１２、１４を導
通してＤＣ−ＤＣコンバータ２６と接続して充電を行
う。そして、所定時間ごとに充電を行う電気二重層キャ
パシタ１０を順次切り換えながら電気二重層キャパシタ
１０の各々について充電を行う。同時に、分圧抵抗１
６、共通電圧帰還回路１８、電流検出用抵抗２０及び共
通電流帰還回路２２についても電気二重層キャパシタ１
０との接続を順次切り換える。
気二重層キャパシタの充電装置を提供する。 【解決手段】 直列に接続された複数の電気二重層キャ
パシタ１０の各々の正側電極端子２８及び負側電極端子
３０の両方に、スイッチ素子１２、１４がそれぞれ接続
され、充電を行う１つの電気二重層キャパシタ１０のみ
パルス発生回路２４によりスイッチ素子１２、１４を導
通してＤＣ−ＤＣコンバータ２６と接続して充電を行
う。そして、所定時間ごとに充電を行う電気二重層キャ
パシタ１０を順次切り換えながら電気二重層キャパシタ
１０の各々について充電を行う。同時に、分圧抵抗１
６、共通電圧帰還回路１８、電流検出用抵抗２０及び共
通電流帰還回路２２についても電気二重層キャパシタ１
０との接続を順次切り換える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、繰り返し使用可能
な蓄電装置として用いられる電気二重層キャパシタの充
電装置、特に直列に接続された複数の電気二重層キャパ
シタを充電する装置に関する。
な蓄電装置として用いられる電気二重層キャパシタの充
電装置、特に直列に接続された複数の電気二重層キャパ
シタを充電する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気二重層キャパシタは、繰り返し使用
される蓄電装置として用いられている。電気二重層キャ
パシタは、大電流による急速充放電が可能で、長寿命と
いう特徴を有している反面、１個あたりの定格電圧が低
いため、通常は複数のキャパシタを直列に接続して使用
することが多い。そして、電気二重層キャパシタは、定
格電圧いっぱいまで充電することにより効率よく使用で
きるが、定格電圧を超えて充電してしまうと急速に劣化
してしまう特徴を有している。そこで、直列に接続され
た複数の電気二重層キャパシタを同時に充電する場合
は、各々のキャパシタを定格電圧いっぱいまで均等に充
電したいが、実際は各々のキャパシタの特性のばらつき
により、定格電圧まで充電するのに必要な時間が各々の
キャパシタで異なってくる。そこで、定格電圧を超えな
いように各々のキャパシタの充電電圧を監視しながら充
電を行う必要がある。
される蓄電装置として用いられている。電気二重層キャ
パシタは、大電流による急速充放電が可能で、長寿命と
いう特徴を有している反面、１個あたりの定格電圧が低
いため、通常は複数のキャパシタを直列に接続して使用
することが多い。そして、電気二重層キャパシタは、定
格電圧いっぱいまで充電することにより効率よく使用で
きるが、定格電圧を超えて充電してしまうと急速に劣化
してしまう特徴を有している。そこで、直列に接続され
た複数の電気二重層キャパシタを同時に充電する場合
は、各々のキャパシタを定格電圧いっぱいまで均等に充
電したいが、実際は各々のキャパシタの特性のばらつき
により、定格電圧まで充電するのに必要な時間が各々の
キャパシタで異なってくる。そこで、定格電圧を超えな
いように各々のキャパシタの充電電圧を監視しながら充
電を行う必要がある。
【０００３】従来における直列に接続された複数の電気
二重層キャパシタを充電する装置としては、各々のキャ
パシタごとに充電用電源としてＤＣ−ＤＣコンバータを
設け、さらに各々のキャパシタの充電電圧を監視しなが
らキャパシタの定格電圧を超えないようにＤＣ−ＤＣコ
ンバータを制御して充電を行っている。あるいは、１つ
のＤＣ−ＤＣコンバータを用いて複数のキャパシタを同
時に充電する場合は、各々のキャパシタと並列にバイパ
ス回路を設け、各々のキャパシタの電圧を監視し、定格
電圧まで充電されたキャパシタについてはバイパス回路
に電流を流し定格電圧を超えないようにバイパス回路を
制御して充電を行っている。
二重層キャパシタを充電する装置としては、各々のキャ
パシタごとに充電用電源としてＤＣ−ＤＣコンバータを
設け、さらに各々のキャパシタの充電電圧を監視しなが
らキャパシタの定格電圧を超えないようにＤＣ−ＤＣコ
ンバータを制御して充電を行っている。あるいは、１つ
のＤＣ−ＤＣコンバータを用いて複数のキャパシタを同
時に充電する場合は、各々のキャパシタと並列にバイパ
ス回路を設け、各々のキャパシタの電圧を監視し、定格
電圧まで充電されたキャパシタについてはバイパス回路
に電流を流し定格電圧を超えないようにバイパス回路を
制御して充電を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
各々のキャパシタごとにＤＣ−ＤＣコンバータを設けた
装置においては、充電用電源、キャパシタ充電電圧を検
出する手段及び充電用電源を制御する回路が各々のキャ
パシタごとに必要になってしまう。また、従来の１つの
ＤＣ−ＤＣコンバータを用いて複数のキャパシタを同時
に充電する装置においては、充電用電源であるＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータは１つで済むが、キャパシタ充電電圧を検
出する手段及びバイパス回路を制御する回路が各々のキ
ャパシタごとに必要になってしまう。以上のように、こ
れらの従来における電気二重層キャパシタの充電装置
は、コスト高及び重量の増大を招いてしまうという課題
があった。
各々のキャパシタごとにＤＣ−ＤＣコンバータを設けた
装置においては、充電用電源、キャパシタ充電電圧を検
出する手段及び充電用電源を制御する回路が各々のキャ
パシタごとに必要になってしまう。また、従来の１つの
ＤＣ−ＤＣコンバータを用いて複数のキャパシタを同時
に充電する装置においては、充電用電源であるＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータは１つで済むが、キャパシタ充電電圧を検
出する手段及びバイパス回路を制御する回路が各々のキ
ャパシタごとに必要になってしまう。以上のように、こ
れらの従来における電気二重層キャパシタの充電装置
は、コスト高及び重量の増大を招いてしまうという課題
があった。
【０００５】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、１つの充電用電源及び１つの電圧検出手段を用い
て、直列に接続された複数の電気二重層キャパシタの各
々を、定格電圧いっぱいまで均等に充電することを可能
とし、コスト及び重量の削減を図ることのできる電気二
重層キャパシタの充電装置を提供することを目的とす
る。
あり、１つの充電用電源及び１つの電圧検出手段を用い
て、直列に接続された複数の電気二重層キャパシタの各
々を、定格電圧いっぱいまで均等に充電することを可能
とし、コスト及び重量の削減を図ることのできる電気二
重層キャパシタの充電装置を提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明に係る電気二重層キャパシタの充電装
置は、直列に接続された複数の電気二重層キャパシタを
充電する装置であって、電気二重層キャパシタを充電す
るための直流電流を供給する充電用共通電源と、電気二
重層キャパシタの充電電圧を検出する共通電圧検出手段
と、前記充電用共通電源及び前記共通電圧検出手段を電
気二重層キャパシタの各々に順次切り換えて接続する切
り換え手段と、を備え、前記切り換え手段により前記充
電用共通電源及び前記共通電圧検出手段と接続する電気
二重層キャパシタを順次切り換えながら充電を行うこと
を特徴とする。
るために、本発明に係る電気二重層キャパシタの充電装
置は、直列に接続された複数の電気二重層キャパシタを
充電する装置であって、電気二重層キャパシタを充電す
るための直流電流を供給する充電用共通電源と、電気二
重層キャパシタの充電電圧を検出する共通電圧検出手段
と、前記充電用共通電源及び前記共通電圧検出手段を電
気二重層キャパシタの各々に順次切り換えて接続する切
り換え手段と、を備え、前記切り換え手段により前記充
電用共通電源及び前記共通電圧検出手段と接続する電気
二重層キャパシタを順次切り換えながら充電を行うこと
を特徴とする。
【０００７】このように、切り換え手段により充電用共
通電源及び共通電圧検出手段と接続する電気二重層キャ
パシタを順次切り換えながら充電を行うことにより、１
つの充電用電源及び１つの電圧検出手段を用いて、直列
に接続された複数の電気二重層キャパシタの各々を、定
格電圧いっぱいまで均等に充電することができ、コスト
及び重量の削減を図ることができる。
通電源及び共通電圧検出手段と接続する電気二重層キャ
パシタを順次切り換えながら充電を行うことにより、１
つの充電用電源及び１つの電圧検出手段を用いて、直列
に接続された複数の電気二重層キャパシタの各々を、定
格電圧いっぱいまで均等に充電することができ、コスト
及び重量の削減を図ることができる。
【０００８】本発明に係る電気二重層キャパシタの充電
装置は、さらに、前記共通電圧検出手段の検出値を帰還
して前記充電用共通電源からの供給電流を制御する共通
電圧帰還回路を備え、前記切り換え手段により前記充電
用共通電源及び前記共通電圧検出手段と接続する電気二
重層キャパシタを順次切り換えると同時に、前記共通電
圧帰還回路と接続する電気二重層キャパシタを順次切り
換えることを特徴とする。
装置は、さらに、前記共通電圧検出手段の検出値を帰還
して前記充電用共通電源からの供給電流を制御する共通
電圧帰還回路を備え、前記切り換え手段により前記充電
用共通電源及び前記共通電圧検出手段と接続する電気二
重層キャパシタを順次切り換えると同時に、前記共通電
圧帰還回路と接続する電気二重層キャパシタを順次切り
換えることを特徴とする。
【０００９】このように、共通電圧帰還回路と接続する
電気二重層キャパシタを順次切り換えることにより、１
つの電圧帰還回路を用いて、直列に接続された複数の電
気二重層キャパシタの各々を、定格電圧いっぱいまで均
等に充電することができ、コスト及び重量の削減を図る
ことができる。
電気二重層キャパシタを順次切り換えることにより、１
つの電圧帰還回路を用いて、直列に接続された複数の電
気二重層キャパシタの各々を、定格電圧いっぱいまで均
等に充電することができ、コスト及び重量の削減を図る
ことができる。
【００１０】本発明に係る電気二重層キャパシタの充電
装置は、さらに、前記充電用共通電源からの供給電流を
検出する共通電流検出手段と、前記共通電流検出手段の
検出値を帰還して前記充電用共通電源からの供給電流を
制限する共通電流制限回路と、を備え、前記切り換え手
段により前記充電用共通電源及び前記共通電圧検出手段
と接続する電気二重層キャパシタを順次切り換えると同
時に、前記共通電流制限回路と接続する電気二重層キャ
パシタを順次切り換えることを特徴とする。
装置は、さらに、前記充電用共通電源からの供給電流を
検出する共通電流検出手段と、前記共通電流検出手段の
検出値を帰還して前記充電用共通電源からの供給電流を
制限する共通電流制限回路と、を備え、前記切り換え手
段により前記充電用共通電源及び前記共通電圧検出手段
と接続する電気二重層キャパシタを順次切り換えると同
時に、前記共通電流制限回路と接続する電気二重層キャ
パシタを順次切り換えることを特徴とする。
【００１１】このように、共通電流制限回路と接続する
電気二重層キャパシタを順次切り換えることにより、１
つの電流制限回路を用いて、直列に接続された複数の電
気二重層キャパシタの各々を、定格電圧いっぱいまで均
等に充電することができ、コスト及び重量の削減を図る
ことができる。
電気二重層キャパシタを順次切り換えることにより、１
つの電流制限回路を用いて、直列に接続された複数の電
気二重層キャパシタの各々を、定格電圧いっぱいまで均
等に充電することができ、コスト及び重量の削減を図る
ことができる。
【００１２】本発明に係る電気二重層キャパシタの充電
装置は、さらに、前記切り換え手段は、各々の電気二重
層キャパシタの両端子に接続され、前記充電用共通電源
及び前記共通電圧検出手段と各々の電気二重層キャパシ
タの導通／非導通の切り換えが可能なスイッチ素子と、
該スイッチ素子の制御端子と接続され、該スイッチ素子
の作動を制御するパルス発生回路と、を備えることを特
徴とする。
装置は、さらに、前記切り換え手段は、各々の電気二重
層キャパシタの両端子に接続され、前記充電用共通電源
及び前記共通電圧検出手段と各々の電気二重層キャパシ
タの導通／非導通の切り換えが可能なスイッチ素子と、
該スイッチ素子の制御端子と接続され、該スイッチ素子
の作動を制御するパルス発生回路と、を備えることを特
徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）を、図面に従って説明する。
実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１４】図１は、本発明の実施形態に係る電気二重
層キャパシタの充電装置の構成を示すブロック図であ
る。直列に接続された複数の電気二重層キャパシタ１０
の各々の正側電極端子２８及び負側電極端子３０の両方
に、スイッチ素子１２、１４がそれぞれ接続され、正側
電極端子２８にはスイッチ素子１２の出力端子が接続さ
れ、負側電極端子３０にはスイッチ素子１４の入力端子
が接続されている。スイッチ素子１２、１４としては、
例えばＦＥＴ、バイポーラ型トランジスタまたはリレー
が用いられる。スイッチ素子１２の入力端子の各々は、
途中で一線路に結合されて充電用共通電源としてのＤＣ
−ＤＣコンバータ２６の正側端子３２と接続され、スイ
ッチ素子１４の出力端子の各々は、途中で一線路に結合
されてＤＣ−ＤＣコンバータ２６の負側端子３４と接続
されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ２６にはＤＣ電圧が
入力される。スイッチ素子１２及びスイッチ素子１４の
制御端子の各々には、パルス発生回路２４の出力が接続
されている。スイッチ素子１４の出力端子の各々とＤＣ
−ＤＣコンバータ２６の負側端子３４の間の一線路に結
合された線路には、共通電流検出手段としての電流検出
用抵抗２０が設けられ、その両端子が後述する共通電流
制限回路２２の入力と接続されている。スイッチ素子１
２の入力端子の各々とＤＣ−ＤＣコンバータ２６の正側
端子３２の間の一線路に結合された線路と、スイッチ素
子１４の出力端子の各々と電流検出用抵抗２０の間の一
線路に結合された線路とが、共通電圧検出手段としての
分圧抵抗１６を介して接続され、分圧抵抗１６間の端子
が後述する共通電圧帰還回路１８の入力と接続されてい
る。
層キャパシタの充電装置の構成を示すブロック図であ
る。直列に接続された複数の電気二重層キャパシタ１０
の各々の正側電極端子２８及び負側電極端子３０の両方
に、スイッチ素子１２、１４がそれぞれ接続され、正側
電極端子２８にはスイッチ素子１２の出力端子が接続さ
れ、負側電極端子３０にはスイッチ素子１４の入力端子
が接続されている。スイッチ素子１２、１４としては、
例えばＦＥＴ、バイポーラ型トランジスタまたはリレー
が用いられる。スイッチ素子１２の入力端子の各々は、
途中で一線路に結合されて充電用共通電源としてのＤＣ
−ＤＣコンバータ２６の正側端子３２と接続され、スイ
ッチ素子１４の出力端子の各々は、途中で一線路に結合
されてＤＣ−ＤＣコンバータ２６の負側端子３４と接続
されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ２６にはＤＣ電圧が
入力される。スイッチ素子１２及びスイッチ素子１４の
制御端子の各々には、パルス発生回路２４の出力が接続
されている。スイッチ素子１４の出力端子の各々とＤＣ
−ＤＣコンバータ２６の負側端子３４の間の一線路に結
合された線路には、共通電流検出手段としての電流検出
用抵抗２０が設けられ、その両端子が後述する共通電流
制限回路２２の入力と接続されている。スイッチ素子１
２の入力端子の各々とＤＣ−ＤＣコンバータ２６の正側
端子３２の間の一線路に結合された線路と、スイッチ素
子１４の出力端子の各々と電流検出用抵抗２０の間の一
線路に結合された線路とが、共通電圧検出手段としての
分圧抵抗１６を介して接続され、分圧抵抗１６間の端子
が後述する共通電圧帰還回路１８の入力と接続されてい
る。
【００１５】図２に共通電圧帰還回路１８及び共通電流
制限回路２２の構成の１例を示す。共通電圧帰還回路１
８においては、基準電圧が演算増幅器４０の非反転入力
端子に接続され、分圧抵抗１６間の端子が演算増幅器４
０の反転入力端子に接続されている。さらに、後述する
共通電流制限回路２２の出力が演算増幅器４０の反転入
力端子に接続されている。そして、演算増幅器４０の出
力側にフォトカプラ４２が設けられている。フォトカプ
ラ４２は発光ダイオード４４及びフォトトランジスタ４
６によって構成されている。発光ダイオード４４のカソ
ード側が演算増幅器４０の出力端子と接続され、アノー
ド側がＤＣ−ＤＣコンバータ２６の正側端子３２と接続
されている。そして、フォトトランジスタ４６のコレク
タ端子及びエミッタ端子は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２６
と接続され、図示していないがフォトトランジスタ４６
のコレクタ〜エミッタ間電流に応じてＤＣ−ＤＣコンバ
ータ２６内に設けられたスイッチングレギュレータのパ
ルス幅を制御してＤＣ−ＤＣコンバータ２６からの供給
電流を制御する。なお、演算増幅器４０の非反転入力端
子に入力される基準電圧値については、ＤＣ−ＤＣコン
バータ２６の設定出力電圧及び分圧抵抗１６の抵抗値に
基づいて設定される。
制限回路２２の構成の１例を示す。共通電圧帰還回路１
８においては、基準電圧が演算増幅器４０の非反転入力
端子に接続され、分圧抵抗１６間の端子が演算増幅器４
０の反転入力端子に接続されている。さらに、後述する
共通電流制限回路２２の出力が演算増幅器４０の反転入
力端子に接続されている。そして、演算増幅器４０の出
力側にフォトカプラ４２が設けられている。フォトカプ
ラ４２は発光ダイオード４４及びフォトトランジスタ４
６によって構成されている。発光ダイオード４４のカソ
ード側が演算増幅器４０の出力端子と接続され、アノー
ド側がＤＣ−ＤＣコンバータ２６の正側端子３２と接続
されている。そして、フォトトランジスタ４６のコレク
タ端子及びエミッタ端子は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２６
と接続され、図示していないがフォトトランジスタ４６
のコレクタ〜エミッタ間電流に応じてＤＣ−ＤＣコンバ
ータ２６内に設けられたスイッチングレギュレータのパ
ルス幅を制御してＤＣ−ＤＣコンバータ２６からの供給
電流を制御する。なお、演算増幅器４０の非反転入力端
子に入力される基準電圧値については、ＤＣ−ＤＣコン
バータ２６の設定出力電圧及び分圧抵抗１６の抵抗値に
基づいて設定される。
【００１６】共通電流制限回路２２においては、電流検
出用抵抗２０のスイッチ素子１４側の端子が演算増幅器
３６の非反転入力端子に接続され、電流検出用抵抗２０
のＤＣ−ＤＣコンバータ２６の負側端子３４側の端子が
演算増幅器３６の反転入力端子に抵抗を介して接続され
ている。さらに、基準電圧が演算増幅器３６の反転入力
端子に抵抗を介して接続されている。演算増幅器３６の
出力側にダイオード３８が設けられ、そのアノード側が
演算増幅器３６の出力端子と接続され、そのカソード側
が先述した共通電圧帰還回路１８内の演算増幅器４０の
反転入力端子に接続されている。そして、演算増幅器３
６の出力を抵抗を介して反転入力端子に帰還して負帰還
をかけている。なお、演算増幅器３６の反転入力端子に
入力される基準電圧値及び電流検出用抵抗２０の抵抗値
については、電気二重層キャパシタ１０への供給電流の
最大値に基づいて設定される。
出用抵抗２０のスイッチ素子１４側の端子が演算増幅器
３６の非反転入力端子に接続され、電流検出用抵抗２０
のＤＣ−ＤＣコンバータ２６の負側端子３４側の端子が
演算増幅器３６の反転入力端子に抵抗を介して接続され
ている。さらに、基準電圧が演算増幅器３６の反転入力
端子に抵抗を介して接続されている。演算増幅器３６の
出力側にダイオード３８が設けられ、そのアノード側が
演算増幅器３６の出力端子と接続され、そのカソード側
が先述した共通電圧帰還回路１８内の演算増幅器４０の
反転入力端子に接続されている。そして、演算増幅器３
６の出力を抵抗を介して反転入力端子に帰還して負帰還
をかけている。なお、演算増幅器３６の反転入力端子に
入力される基準電圧値及び電流検出用抵抗２０の抵抗値
については、電気二重層キャパシタ１０への供給電流の
最大値に基づいて設定される。
【００１７】次に、本実施形態における動作について説
明する。充電を行う１つの電気二重層キャパシタ１０と
接続されたスイッチ素子１２、１４の制御端子にパルス
発生回路２４から電圧が供給され、スイッチ素子１２、
１４の入力〜出力間が導通される。このとき、他の電気
二重層キャパシタ１０と接続されたスイッチ素子１２、
１４については、入力〜出力間は導通されない。その状
態でＤＣ−ＤＣコンバータ２６から充電を行う１つの電
気二重層キャパシタ１０へ充電電流が供給されて充電が
行われる。その際に、分圧抵抗１６によって充電を行っ
ている電気二重層キャパシタ１０の充電電圧が検出さ
れ、共通電圧帰還回路１８に入力される。そして、電流
検出用抵抗２０によってＤＣ−ＤＣコンバータ２６から
充電を行っている電気二重層キャパシタ１０へ供給して
いる充電電流が検出され、共通電流制限回路２２に入力
される。
明する。充電を行う１つの電気二重層キャパシタ１０と
接続されたスイッチ素子１２、１４の制御端子にパルス
発生回路２４から電圧が供給され、スイッチ素子１２、
１４の入力〜出力間が導通される。このとき、他の電気
二重層キャパシタ１０と接続されたスイッチ素子１２、
１４については、入力〜出力間は導通されない。その状
態でＤＣ−ＤＣコンバータ２６から充電を行う１つの電
気二重層キャパシタ１０へ充電電流が供給されて充電が
行われる。その際に、分圧抵抗１６によって充電を行っ
ている電気二重層キャパシタ１０の充電電圧が検出さ
れ、共通電圧帰還回路１８に入力される。そして、電流
検出用抵抗２０によってＤＣ−ＤＣコンバータ２６から
充電を行っている電気二重層キャパシタ１０へ供給して
いる充電電流が検出され、共通電流制限回路２２に入力
される。
【００１８】共通電圧帰還回路１８内においては、検出
した電気二重層キャパシタ１０の充電電圧とＤＣ−ＤＣ
コンバータ２６の設定出力電圧に基づく基準電圧とが演
算増幅器４０によって比較される。ただし、実際は後述
するように、演算増幅器４０の反転入力端子に入力され
る電圧は、電気二重層キャパシタ１０の充電電圧だけで
なく電気二重層キャパシタ１０への供給電流も考慮した
電圧となる場合がある。基準電圧の方が高い場合は、発
光ダイオード４４に電流は流れず、フォトトランジスタ
４６のコレクタ〜エミッタ間についても電流は流れな
い。その場合は、図示していないがＤＣ−ＤＣコンバー
タ２６内に設けられたスイッチングレギュレータのパル
ス幅を広げ、ＤＣ−ＤＣコンバータ２６からの供給電流
を増加させるように制御する。一方、基準電圧の方が低
い場合は、発光ダイオード４４に電流が流れ、フォトト
ランジスタ４６のコレクタ〜エミッタ間についても電流
が流れる。その場合は、図示していないがＤＣ−ＤＣコ
ンバータ２６内に設けられたスイッチングレギュレータ
のパルス幅を狭くし、ＤＣ−ＤＣコンバータ２６からの
供給電流を減少させるように制御する。本実施形態の構
成においては、ＤＣ−ＤＣコンバータ２６の出力電圧は
電気二重層キャパシタ１０の充電電圧とほぼ等しくな
る。そこで、電気二重層キャパシタ１０の充電電圧が定
格電圧より十分に低い状態においては、ＤＣ−ＤＣコン
バータ２６の設定出力電圧を定格電圧に設定すれば電圧
帰還が働き、ＤＣ−ＤＣコンバータ２６の出力電圧を高
くするために電気二重層キャパシタ１０への供給電流を
増加させるように作用する。
した電気二重層キャパシタ１０の充電電圧とＤＣ−ＤＣ
コンバータ２６の設定出力電圧に基づく基準電圧とが演
算増幅器４０によって比較される。ただし、実際は後述
するように、演算増幅器４０の反転入力端子に入力され
る電圧は、電気二重層キャパシタ１０の充電電圧だけで
なく電気二重層キャパシタ１０への供給電流も考慮した
電圧となる場合がある。基準電圧の方が高い場合は、発
光ダイオード４４に電流は流れず、フォトトランジスタ
４６のコレクタ〜エミッタ間についても電流は流れな
い。その場合は、図示していないがＤＣ−ＤＣコンバー
タ２６内に設けられたスイッチングレギュレータのパル
ス幅を広げ、ＤＣ−ＤＣコンバータ２６からの供給電流
を増加させるように制御する。一方、基準電圧の方が低
い場合は、発光ダイオード４４に電流が流れ、フォトト
ランジスタ４６のコレクタ〜エミッタ間についても電流
が流れる。その場合は、図示していないがＤＣ−ＤＣコ
ンバータ２６内に設けられたスイッチングレギュレータ
のパルス幅を狭くし、ＤＣ−ＤＣコンバータ２６からの
供給電流を減少させるように制御する。本実施形態の構
成においては、ＤＣ−ＤＣコンバータ２６の出力電圧は
電気二重層キャパシタ１０の充電電圧とほぼ等しくな
る。そこで、電気二重層キャパシタ１０の充電電圧が定
格電圧より十分に低い状態においては、ＤＣ−ＤＣコン
バータ２６の設定出力電圧を定格電圧に設定すれば電圧
帰還が働き、ＤＣ−ＤＣコンバータ２６の出力電圧を高
くするために電気二重層キャパシタ１０への供給電流を
増加させるように作用する。
【００１９】共通電流制限回路２２内においては、検出
した電気二重層キャパシタ１０への供給電流と供給電流
の最大値に基づく基準電圧とが演算増幅器３６によって
比較される。基準電圧の方が高い場合は、ダイオード３
８に電流は流れない。一方、電気二重層キャパシタ１０
への供給電流の方が高い場合は、ダイオード３８に電流
が流れ、その先に接続された共通電圧帰還回路１８内の
演算増幅器４０の反転入力端子の電圧を高くする方向に
作用する。したがって、電気二重層キャパシタ１０への
供給電流の方が高い場合は、電気二重層キャパシタ１０
の充電電圧だけでなく電気二重層キャパシタ１０への供
給電流も考慮してＤＣ−ＤＣコンバータ２６内に設けら
れたスイッチングレギュレータのパルス幅制御が行われ
る。具体的には、電気二重層キャパシタ１０への供給電
流があらかじめ設定した最大値を超えた場合は、共通電
圧帰還回路１８内の演算増幅器４０の反転入力端子の電
圧を高くする方向に作用し、電気二重層キャパシタ１０
の充電電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ２６の設定出力電圧
に基づく基準電圧よりも低い場合でも、ＤＣ−ＤＣコン
バータ２６からの供給電流を減少させるように制御して
供給電流を制限する。特に、充電電圧が０Ｖに近い状態
のときは、供給電流を制限することにより、電気二重層
キャパシタ１０の内部抵抗及びスイッチ素子１２、１４
の抵抗による電圧降下を抑え、効率よく電気二重層キャ
パシタ１０に電荷を蓄積することができる。
した電気二重層キャパシタ１０への供給電流と供給電流
の最大値に基づく基準電圧とが演算増幅器３６によって
比較される。基準電圧の方が高い場合は、ダイオード３
８に電流は流れない。一方、電気二重層キャパシタ１０
への供給電流の方が高い場合は、ダイオード３８に電流
が流れ、その先に接続された共通電圧帰還回路１８内の
演算増幅器４０の反転入力端子の電圧を高くする方向に
作用する。したがって、電気二重層キャパシタ１０への
供給電流の方が高い場合は、電気二重層キャパシタ１０
の充電電圧だけでなく電気二重層キャパシタ１０への供
給電流も考慮してＤＣ−ＤＣコンバータ２６内に設けら
れたスイッチングレギュレータのパルス幅制御が行われ
る。具体的には、電気二重層キャパシタ１０への供給電
流があらかじめ設定した最大値を超えた場合は、共通電
圧帰還回路１８内の演算増幅器４０の反転入力端子の電
圧を高くする方向に作用し、電気二重層キャパシタ１０
の充電電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ２６の設定出力電圧
に基づく基準電圧よりも低い場合でも、ＤＣ−ＤＣコン
バータ２６からの供給電流を減少させるように制御して
供給電流を制限する。特に、充電電圧が０Ｖに近い状態
のときは、供給電流を制限することにより、電気二重層
キャパシタ１０の内部抵抗及びスイッチ素子１２、１４
の抵抗による電圧降下を抑え、効率よく電気二重層キャ
パシタ１０に電荷を蓄積することができる。
【００２０】パルス発生回路２４は、あらかじめ設定さ
れている所定時間を経過した後は、充電を行っている電
気二重層キャパシタ１０と接続されたスイッチ素子１
２、１４の制御端子への電圧の供給を停止し、今まで導
通していたスイッチ素子１２、１４の入力〜出力間が非
導通となる。同時に、次に充電を行う別の電気二重層キ
ャパシタ１０と接続されたスイッチ素子１２、１４の制
御端子にパルス発生回路２４から電圧を供給して同様の
充電動作を繰り返す。このように所定時間ごとに充電を
行う１つの電気二重層キャパシタ１０を順次切り換えな
がら電気二重層キャパシタ１０の各々について充電を行
っていく。なお、パルス発生回路２４内で設定されてい
る切り換え間隔の所定時間の１例を挙げると０．１秒程
度の時間であるが、切り換え間隔はこの時間に限定され
るものではない。
れている所定時間を経過した後は、充電を行っている電
気二重層キャパシタ１０と接続されたスイッチ素子１
２、１４の制御端子への電圧の供給を停止し、今まで導
通していたスイッチ素子１２、１４の入力〜出力間が非
導通となる。同時に、次に充電を行う別の電気二重層キ
ャパシタ１０と接続されたスイッチ素子１２、１４の制
御端子にパルス発生回路２４から電圧を供給して同様の
充電動作を繰り返す。このように所定時間ごとに充電を
行う１つの電気二重層キャパシタ１０を順次切り換えな
がら電気二重層キャパシタ１０の各々について充電を行
っていく。なお、パルス発生回路２４内で設定されてい
る切り換え間隔の所定時間の１例を挙げると０．１秒程
度の時間であるが、切り換え間隔はこの時間に限定され
るものではない。
【００２１】以上のようにして各々の電気二重層キャパ
シタ１０を順次切り換えて充電を行っていくが、各々の
電気二重層キャパシタ１０は特性にばらつきをもつた
め、１つの電気二重層キャパシタ１０の充電電圧が定格
電圧に達しても、他の電気二重層キャパシタ１０につい
ては必ずしも定格電圧まで充電されていない。本実施形
態では、分圧抵抗１６による検出値が定格電圧に達した
電気二重層キャパシタ１０についても、ＤＣ−ＤＣコン
バータ２６の設定出力電圧を定格電圧に設定した状態で
充電動作を続ける。そして、すべての電気二重層キャパ
シタ１０について分圧抵抗１６による検出値が定格電圧
に達しても、所定時間はＤＣ−ＤＣコンバータ２６の設
定出力電圧を定格電圧に設定した状態で充電動作を続け
る。このように、分圧抵抗１６による検出値が定格電圧
に達しても、定格電圧を電気二重層キャパシタ１０にか
け続けることで、電気二重層キャパシタ１０の内部抵抗
及びスイッチ素子１２、１４の抵抗による電圧降下分を
考慮することができる。最終的には、電気二重層キャパ
シタ１０に電流は流れなくなり、電気二重層キャパシタ
１０の内部抵抗及びスイッチ素子１２、１４の抵抗によ
る電圧降下はなくなる。したがって、分圧抵抗１６によ
る検出値が定格電圧に達しても、定格電圧を電気二重層
キャパシタ１０に所定時間かけ続けることで、より正確
に定格電圧まで充電を行うことができる。
シタ１０を順次切り換えて充電を行っていくが、各々の
電気二重層キャパシタ１０は特性にばらつきをもつた
め、１つの電気二重層キャパシタ１０の充電電圧が定格
電圧に達しても、他の電気二重層キャパシタ１０につい
ては必ずしも定格電圧まで充電されていない。本実施形
態では、分圧抵抗１６による検出値が定格電圧に達した
電気二重層キャパシタ１０についても、ＤＣ−ＤＣコン
バータ２６の設定出力電圧を定格電圧に設定した状態で
充電動作を続ける。そして、すべての電気二重層キャパ
シタ１０について分圧抵抗１６による検出値が定格電圧
に達しても、所定時間はＤＣ−ＤＣコンバータ２６の設
定出力電圧を定格電圧に設定した状態で充電動作を続け
る。このように、分圧抵抗１６による検出値が定格電圧
に達しても、定格電圧を電気二重層キャパシタ１０にか
け続けることで、電気二重層キャパシタ１０の内部抵抗
及びスイッチ素子１２、１４の抵抗による電圧降下分を
考慮することができる。最終的には、電気二重層キャパ
シタ１０に電流は流れなくなり、電気二重層キャパシタ
１０の内部抵抗及びスイッチ素子１２、１４の抵抗によ
る電圧降下はなくなる。したがって、分圧抵抗１６によ
る検出値が定格電圧に達しても、定格電圧を電気二重層
キャパシタ１０に所定時間かけ続けることで、より正確
に定格電圧まで充電を行うことができる。
【００２２】本実施形態においては、電気二重層キャパ
シタの各々の両端子にスイッチ素子を接続し、充電を行
う１つの電気二重層キャパシタのみパルス発生回路によ
りスイッチ素子を導通して充電を行い、所定時間ごとに
充電を行う１つの電気二重層キャパシタ１０を順次切り
換えながら電気二重層キャパシタ１０の各々について充
電を行っていくことにより、直列に接続された複数の電
気二重層キャパシタを定格電圧いっぱいまで均一に充電
する際に、１つの充電用電源、１つの電圧検出手段、１
つの電圧帰還回路、１つの電流検出手段及び１つの電流
制限回路で済ますことができる。したがって、充電装置
のコスト及び重量の削減を図ることができる。そして、
使用部品を削減できるので信頼性も向上させることがで
きる。また、スイッチ素子の数を増減させるだけで、充
電を行う電気二重層キャパシタの数の増減にも容易に対
応できる。
シタの各々の両端子にスイッチ素子を接続し、充電を行
う１つの電気二重層キャパシタのみパルス発生回路によ
りスイッチ素子を導通して充電を行い、所定時間ごとに
充電を行う１つの電気二重層キャパシタ１０を順次切り
換えながら電気二重層キャパシタ１０の各々について充
電を行っていくことにより、直列に接続された複数の電
気二重層キャパシタを定格電圧いっぱいまで均一に充電
する際に、１つの充電用電源、１つの電圧検出手段、１
つの電圧帰還回路、１つの電流検出手段及び１つの電流
制限回路で済ますことができる。したがって、充電装置
のコスト及び重量の削減を図ることができる。そして、
使用部品を削減できるので信頼性も向上させることがで
きる。また、スイッチ素子の数を増減させるだけで、充
電を行う電気二重層キャパシタの数の増減にも容易に対
応できる。
【００２３】なお、本実施形態においては、充電用電源
はＤＣ−ＤＣコンバータに限るものではなく、直流電流
を供給できれば何でもよい。さらに、共通電圧帰還回路
についても図２の構成に限るものではなく、電圧検出値
を帰還して充電用電源の供給電流を制御できる構成であ
ればどのような構成でもよい。そして、共通電流制限回
路についても図２の構成に限るものではなく、電流検出
値を帰還して充電用電源の供給電流を制限できる構成で
あればどのような構成でもよい。
はＤＣ−ＤＣコンバータに限るものではなく、直流電流
を供給できれば何でもよい。さらに、共通電圧帰還回路
についても図２の構成に限るものではなく、電圧検出値
を帰還して充電用電源の供給電流を制御できる構成であ
ればどのような構成でもよい。そして、共通電流制限回
路についても図２の構成に限るものではなく、電流検出
値を帰還して充電用電源の供給電流を制限できる構成で
あればどのような構成でもよい。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、切り換え手段により充電用共通電源及び共通電圧検
出手段と接続する電気二重層キャパシタを順次切り換え
ながら充電を行うことにより、１つの充電用電源及び１
つの電圧検出手段を用いて、直列に接続された複数の電
気二重層キャパシタの各々を、定格電圧いっぱいまで均
等に充電することができ、コスト及び重量の削減を図る
ことができる。
は、切り換え手段により充電用共通電源及び共通電圧検
出手段と接続する電気二重層キャパシタを順次切り換え
ながら充電を行うことにより、１つの充電用電源及び１
つの電圧検出手段を用いて、直列に接続された複数の電
気二重層キャパシタの各々を、定格電圧いっぱいまで均
等に充電することができ、コスト及び重量の削減を図る
ことができる。
【図１】 本発明の実施形態に係る電気二重層キャパシ
タの充電装置の構成を示すブロック図である。
タの充電装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明の実施形態に係る共通電圧帰還回路及
び共通電流制限回路の構成の１例を示す図である。
び共通電流制限回路の構成の１例を示す図である。
１０ 電気二重層キャパシタ、１２，１４ スイッチ素
子、１６ 分圧抵抗、１８ 共通電圧帰還回路、２０
電流検出用抵抗、２２ 共通電流制限回路、２４ パル
ス発生回路、２６ ＤＣ−ＤＣコンバータ。
子、１６ 分圧抵抗、１８ 共通電圧帰還回路、２０
電流検出用抵抗、２２ 共通電流制限回路、２４ パル
ス発生回路、２６ ＤＣ−ＤＣコンバータ。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 早川 成美
長野県上田市踏入２丁目10番19号 上田日
本無線株式会社内
(72)発明者 土生 義晴
長野県上田市踏入２丁目10番19号 上田日
本無線株式会社内
(72)発明者 関本 節雄
長野県上田市踏入２丁目10番19号 上田日
本無線株式会社内
Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA03 CA01 CA11 CC02
FA08 GA01 GA10 GB03
Claims (4)
- 【請求項１】 直列に接続された複数の電気二重層キャ
パシタを充電する装置であって、 電気二重層キャパシタを充電するための直流電流を供給
する充電用共通電源と、 電気二重層キャパシタの充電電圧を検出する共通電圧検
出手段と、 前記充電用共通電源及び前記共通電圧検出手段を電気二
重層キャパシタの各々に順次切り換えて接続する切り換
え手段と、 を備え、 前記切り換え手段により前記充電用共通電源及び前記共
通電圧検出手段と接続する電気二重層キャパシタを順次
切り換えながら充電を行うことを特徴とする電気二重層
キャパシタの充電装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の電気二重層キャパシタ
の充電装置において、 前記共通電圧検出手段の検出値を帰還して前記充電用共
通電源からの供給電流を制御する共通電圧帰還回路を備
え、 前記切り換え手段により前記充電用共通電源及び前記共
通電圧検出手段と接続する電気二重層キャパシタを順次
切り換えると同時に、前記共通電圧帰還回路と接続する
電気二重層キャパシタを順次切り換えることを特徴とす
る電気二重層キャパシタの充電装置。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の電気二重層キ
ャパシタの充電装置において、 前記充電用共通電源からの供給電流を検出する共通電流
検出手段と、 前記共通電流検出手段の検出値を帰還して前記充電用共
通電源からの供給電流を制限する共通電流制限回路と、 を備え、 前記切り換え手段により前記充電用共通電源及び前記共
通電圧検出手段と接続する電気二重層キャパシタを順次
切り換えると同時に、前記共通電流制限回路と接続する
電気二重層キャパシタを順次切り換えることを特徴とす
る電気二重層キャパシタの充電装置。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の電気二
重層キャパシタの充電装置において、 前記切り換え手段は、 各々の電気二重層キャパシタの両端子に接続され、前記
充電用共通電源及び前記共通電圧検出手段と各々の電気
二重層キャパシタの導通／非導通の切り換えが可能なス
イッチ素子と、 該スイッチ素子の制御端子と接続され、該スイッチ素子
の作動を制御するパルス発生回路と、 を備えることを特徴とする電気二重層キャパシタの充電
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001310544A JP4032096B2 (ja) | 2001-10-05 | 2001-10-05 | 電気二重層キャパシタの充電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001310544A JP4032096B2 (ja) | 2001-10-05 | 2001-10-05 | 電気二重層キャパシタの充電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003115423A true JP2003115423A (ja) | 2003-04-18 |
| JP4032096B2 JP4032096B2 (ja) | 2008-01-16 |
Family
ID=19129496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001310544A Expired - Fee Related JP4032096B2 (ja) | 2001-10-05 | 2001-10-05 | 電気二重層キャパシタの充電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4032096B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9564275B2 (en) | 2012-03-09 | 2017-02-07 | The Paper Battery Co. | Supercapacitor structures |
| US9583277B2 (en) | 2013-09-30 | 2017-02-28 | The Paper Battery Company, Inc. | Ultra-capacitor structures and electronic systems with ultra-capacitor structures |
| US9831533B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-11-28 | The Paper Battery Co. | Energy storage structures and fabrication methods thereof |
| JP2020526157A (ja) * | 2017-06-22 | 2020-08-27 | ロックウェル・コリンズ・インコーポレーテッド | スーパーキャパシタを充電及びバランスさせるためのシステム及び方法 |
-
2001
- 2001-10-05 JP JP2001310544A patent/JP4032096B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9564275B2 (en) | 2012-03-09 | 2017-02-07 | The Paper Battery Co. | Supercapacitor structures |
| US10153094B2 (en) | 2012-03-09 | 2018-12-11 | The Paper Battery Co. | Supercapacitor structures |
| US9831533B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-11-28 | The Paper Battery Co. | Energy storage structures and fabrication methods thereof |
| US9583277B2 (en) | 2013-09-30 | 2017-02-28 | The Paper Battery Company, Inc. | Ultra-capacitor structures and electronic systems with ultra-capacitor structures |
| JP2020526157A (ja) * | 2017-06-22 | 2020-08-27 | ロックウェル・コリンズ・インコーポレーテッド | スーパーキャパシタを充電及びバランスさせるためのシステム及び方法 |
| JP7043525B2 (ja) | 2017-06-22 | 2022-03-29 | ロックウェル・コリンズ・インコーポレーテッド | スーパーキャパシタを充電及びバランスさせるためのシステム及び方法 |
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|---|---|
| JP4032096B2 (ja) | 2008-01-16 |
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