JP2003235173A

JP2003235173A - 電気二重層キャパシタの充電方法

Info

Publication number: JP2003235173A
Application number: JP2002035165A
Authority: JP
Inventors: Kenji Morisada; 健二森貞; Takamasa Mitsuya; 高正三ツ矢; Norihiko Ninomiya; 紀彦二宮
Original assignee: Nichicon Corp
Current assignee: Nichicon Corp
Priority date: 2002-02-13
Filing date: 2002-02-13
Publication date: 2003-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】電気二重層キャパシタの充電制御を容易に行
うことができる効率の良い充電方法を提供する。【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Ｃ_１〜Ｃ_ｎを充電する充電方法において、主充電
回路から上記直列接続された電気二重層キャパシタＣ_１
〜Ｃ_ｎを直列に充電し、その充電電圧が所定の設定電圧
Ｖ_０に達するとその充電を停止し、電気二重層キャパシ
タＣ_１〜Ｃ_ｎの各々が接続される補充電回路から各キャ
パシタを補充電することを特徴としている。

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
タのエネルギー貯蔵の方法、すなわち、電荷を蓄積する
充電方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気二重層キャパシタは定格電圧が２．
５Ｖ程度と低い。そのためにエネルギー貯蔵装置に使用
するには複数個を直列に接続して使用しなければならな
い。例えば１００Ｖ用では４０個直列、４００Ｖ用では
１６０個直列に接続して使用することになる。一方、こ
の電気二重層キャパシタは同じ製法で作製しても静電容
量に±１０〜２０％のバラツキが生じるために、単に直
流電源から一括直列充電しても均等に充電されない。す
なわち、直列に接続された電気二重層キャパシタ群の中
で、最も容量の小さいものが定格電圧に達すると充電を
停止しなければならないために、他のキャパシタは定格
電圧まで充電可能であるのに、その電圧以下に留まって
しまい、エネルギー貯蔵が有効になされない。そのため
に各単位キャパシタを個別に定格電圧まで充電する方法
が試みられている。この種の従来例を図５に示す。

【０００３】図５に示した回路はバック・ブースト型コ
ンバータによる多出力充電方法に関するもので、例えば
特開平８−２１４４５４号公報に示されている。ここ
で、直流発生器１と発振器２と変圧器Ｔｒの一次巻線が
順次接続される。変圧器Ｔｒの二次巻線は多出力にする
ために複数個設けられ、それぞれの出力と整流器Ｓ_ｅが
同極性になるように接続され、かつ、その出力側に各
々、平滑用コンデンサＣ_０が接続される。一方、電気二
重層キャパシタＣ_１〜Ｃ_ｎは変圧器Ｔｒの二次巻線と同
じ数だけ直列に接続されている。そしてその各々の電気
二重層キャパシタＣ _１〜Ｃ_ｎは各々の平滑用コンデンサ
Ｃ_０と接続される。

【０００４】次に、動作を説明する。発振器２は直流発
生器１よりエネルギーの供給を受け、スイッチング作用
により高周波を変圧器Ｔｒに与える。その後、整流器Ｓ
_ｅを介して平滑用コンデンサＣ_０にはバック・ブースト
型コンバータの動作原理によって所定の直流電圧が出力
し、平滑後、電気二重層キャパシタＣ_１〜Ｃ_ｎを所定の
電圧に充電する。このバック・ブースト型コンバータの
良い点は、上記公報によると変圧器Ｔｒの二次巻線が同
一コアに巻かれ、電磁的に密結合され、定電力動作をす
ることにより、負荷となる電気二重層キャパシタＣ_１〜
Ｃ_ｎに容量差または電圧差があっても均等充電ができる
ことである。

【０００５】しかしながら、この電気二重層キャパシタ
Ｃ_１〜Ｃ_ｎは通常直列数が多い。このような場合、変圧
器Ｔｒの二次巻線を同数回巻くことは現実的に難しく、
いくつかの変圧器に分割するにしても大変大きなものに
なり、かつ、高価になる。また、このような充電方式を
採用すると、電気二重層キャパシタＣ_１〜Ｃ_ｎを充電す
るために整流回路も同数必要とし、かつ、全容量をまか
なう大容量の変圧器Ｔｒが必要となる。一方、このよう
な電気二重層キャパシタＣ_１〜Ｃ_ｎが使用されるエネル
ギー貯蔵装置は、夜間電力の利用を目的とすると、日に
１回の充放電サイクルとなり、停電対策用では年に数回
の利用となる。従って、充電開始時には比較的大容量の
充電装置を必要とするが、その後は、電気二重層キャパ
シタの電圧降下分や漏れ電流を補給し、定格電圧または
所定の電圧を維持する程度の極めて小容量、小電流の充
電装置で良いことになる（後述する）。しかし、前記大
容量の充電装置ではこの低電流を制御することが難し
く、１つの充電装置で大容量から小容量の変化に対応で
き、かつ低電流制御を行うことができるようにするため
には複雑な制御を必要とし、かつ、大型で高価な充電装
置となるという問題があった。

【０００６】また、特開２００１−２５１６２号公報に
は、図７のような電気二重層キャパシタ用均等充電装置
が記載されている。ところが、当該装置に用いられる回
路は、電気二重層キャパシタに並列接続された均等化回
路を、均等充電タイミング回路から制御する方式であっ
て、全キャパシタにかかる総電圧が、（均等化したいキ
ャパシタの所定電圧）×（キャパシタの数）の値に達す
るまで待たなければならず、かつ充電制御が難しいとい
う問題があった。

【０００７】さらに、特開２０００−５０４９６号公報
には、図８のような電気二重層キャパシタ用充電制御装
置が記載されている。ところが、当該装置に用いられる
回路は、電気二重層キャパシタを直列接続したブロック
を、ワンチップ・マイコンにより充電制御する方式であ
り、充電側から平滑コンデンサを経ずに充電するもので
あるため、充電側の電圧変動に対する安定性に乏しいと
いう問題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のような問題があ
ったために、大容量の充電装置のみを使用せず、できる
限り小型で、常時は低電流充電できる程度に低容量であ
り、かつ、充電時間が短く、充電制御が容易で、しかも
充電側の電圧変動が小さい充電制御システムが求められ
ていた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するもので、直列に接続された複数の電気二重層キャ
パシタを充電する充電方法において、主充電回路から上
記電気二重層キャパシタを直列に充電し、その充電電圧
が所定の設定電圧に達すると主充電回路からの充電を停
止し、次に上記電気二重層キャパシタの各々が接続され
る補充電回路から各キャパシタを補充電することを特徴
とする電気二重層キャパシタの充電方法である。

【００１０】また、上記の充電方法において、主充電回
路がリアクトルと主充電スイッチと主制御ユニットを接
続して構成され、補充電回路が発振器と変圧器と整流器
とリアクトルと平滑コンデンサを接続して構成された充
電装置を用いることを特徴とする電気二重層キャパシタ
の充電方法である。

【００１１】さらに、その補充電が上記直列に接続され
た複数の電気二重層キャパシタに順次充電して行われる
ことを特徴とする電気二重層キャパシタの充電方法であ
る。

【００１２】そして、その補充電回路が連続的または段
階的に充電電流を低減する機能を有することを特徴とす
る電気二重層キャパシタの充電方法である。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１に示す電気二重層キャパシタ
の充電装置の構成図において、まず、スイッチＳ_１を閉
じ、主充電回路３から電気二重層キャパシタ５の全部に
充電し、その充電電圧が所定の設定電圧に達すると、ス
イッチＳ_１を開き、充電を停止する。次にスイッチＳ_２
を閉にして、補充電回路４から上記電気二重層キャパシ
タ５の各キャパシタに順次補充電する。

【００１４】

【実施例】図１は本発明による電気二重層キャパシタの
充電方法を示す構成図である。図１において、直流発生
器１を主充電回路３と補充電回路４に接続する。主充電
回路３はその出力にスイッチＳ_１を、補充電回路４はそ
の出力にスイッチＳ_２を介して電気二重層キャパシタ５
に接続する。図２は電気二重層キャパシタ５の内部を電
気的に示した等価回路である。エネルギーを貯蔵する純
粋なキャパシタＣと抵抗Ｒ_ｓが直列接続され、かつ、抵
抗Ｒ_ｏが並列接続されている。従って、キャパシタＣの
充電時には抵抗Ｒ_ｓと充電電流の積による電圧降下△Ｖ
が生じる。そのために充電が完了する段階では、限りな
く低電流で電荷を供給し、電圧降下△Ｖを小さくしてエ
ネルギー蓄積効率を上げる努力をせねばならない。一
方、充電された電荷は抵抗Ｒ_ｏを介して常時微小放電す
ることになるが、その放電時定数は１０^６秒程度である
ので、実用上問題とはならない。

【００１５】図３に上記充電方法による電流、電圧の経
時変化を示す。縦軸には充電電流Ｉ、充電電圧Ｖを、横
軸に時間をとる。まず図（ａ）を用いてその動作を説明
する。直流発生器１より主充電回路３と補充電回路４に
直流エネルギーを供給する。まずスイッチＳ_１を閉じ
て、主充電回路３から定電流の充電電流Ｉで電気二重層
キャパシタ５に電荷を供給し、急速に主充電を開始す
る。キャパシタの主充電回路３の電圧Ｖは徐々に上昇
し、やがて定格電圧または所定の設定電圧Ｖ_０に達する
（時間ｔ_１）と、スイッチＳ_１を開き主充電を停止す
る。その結果、電気二重層キャパシタ５は電圧降下△Ｖ
だけ電位が下がったキャパシタ電圧Ｖ_ｃを実際に充電し
たことになる。その後スイッチＳ_２を閉じて補充電回路
４から低電流で不足電圧△Ｖの補充電を開始し、所定の
設定電圧Ｖ_０に達する（時間ｔ_２）と、スイッチＳ_２を
開き、補充電を停止する。以降、この電圧降下△Ｖが許
容範囲になるまで電流値を下げて上記動作を繰り返す。
さらに電圧降下△Ｖを小さくしたい場合は、時間ｔ_２以
降を定電圧充電する方法もある。例えば、定電圧の設定
を設定電圧Ｖ_０にして充電電流Ｉを徐々に減じて行くこ
とによって限りなくキャパシタ電圧Ｖ_ｃを設定電圧Ｖ_０
に近づけることが可能である。

【００１６】次に、他の実施例である図３（ｂ）を説明
する。まず、主充電回路３を動作させて、定電流の充電
電流Ｉで電気二重層キャパシタ５を定格電圧または所定
の設定電圧Ｖ_０に達する時間ｔ_１まで充電する。その
後、充電電流Ｉを徐々に減少させながら、設定電圧Ｖ_０
を維持するように定電圧充電に切換え、充電を続ける。
そして、所定の設定電流に達する時間ｔ_２になると主充
電回路３を停止させて、補充電回路４を動作させ、小さ
な充電電流Ｉによって補充電を開始する。充電電圧Ｖは
急に充電電流が小さくなったために、それに相当する電
圧降下△Ｖだけ充電電圧Ｖは下がるが、再度上昇を続
け、設定電圧Ｖ_０に達すると充電を停止する。より細か
く充電制御をする例として、設定電圧Ｖ_０に達する度に
時間ｔ_３、ｔ _４に示すように充電電流Ｉを段階的に減少
させる方法もある。なお、それ以降は充電電圧が自然放
電により低下してくれば、その値を検出して再充電を行
い、設定電圧Ｖ_０を維持するように作用させる。以上の
とおり、補充電回路４の低電流制御によって真のキャパ
シタ電圧Ｖ_ｃを限りなく設定電圧Ｖ_０に近づけてエネル
ギーの貯蔵効率を向上させることができる。

【００１７】次に、図４に本発明の充電方法を示す具体
的な実施例を示す。電気二重層キャパシタ５は電気二重
層キャパシタＣ_１〜Ｃ_ｎが直列に接続されたもので構成
される。主充電回路３は直流発生器１と電流抑制用リア
クトルＬ_０と主充電スイッチＳＷ_０と電気二重層キャパ
シタ５とが閉回路になるように構成される。そして、主
制御ユニット６_０は、主充電スイッチＳＷ_０と電気二重
層キャパシタ５と電気的に接続して定電圧、定電流制御
する機能と、電気二重層キャパシタ５の充電電圧Ｖを計
測する機能とを有する。また、充電電流Ｉは直流発生器
１と電気二重層キャパシタ５の閉回路中に電流検出器８
_１を挿入して計測される。

【００１８】補充電回路４は発振器２と変圧器Ｔｒとが
接続され、かつ、その二次巻線には整流器Ｓ_ｅとフイル
タ回路であるリアクトルＬ_１と平滑用キャパシタＣ_０が
接続されて構成される。また、上記発振器２は直流発生
器１と接続されて電力の供給を受ける。さらに、平滑用
コンデンサＣ_０の両端、すなわち、補充電回路４の出力
は補充電スイッチＳＷ_１１と電気二重層キャパシタＣ_１
と補充電スイッチＳＷ _１２とが閉回路になるように接続
され、同様にその補充電回路４の出力は補充電スイッチ
ＳＷ_２１と電気二重層キャパシタＣ_２と補充電スイッチ
ＳＷ_２２とも閉回路になるように接続され、このような
閉回路を順次接続していき、その補充電回路４の出力は
補充電スイッチＳＷ_ｎ１と電気二重層キャパシタＣｎと
補充電スイッチＳＷ_ｎ２とも閉回路になるように接続さ
れる。すなわち、１つの補充電回路４から各電気二重層
キャパシタＣ_１〜Ｃ_ｎを各補充電スイッチＳＷ_１１〜Ｓ
Ｗ _ｎ２を介して並列充電できるように接続されたことに
なる。また、各補充電スイッチＳＷ_１１〜ＳＷ_ｎ２の制
御と各電気二重層キャパシタＣ_１〜Ｃ_ｎの充電電圧の計
測は、それぞれの補制御ユニット６_１〜６_ｎによってな
され、充電電流の計測は補充電回路４の出力線の片方に
挿入された電流検出器８_２によって行われる。次に、制
御器７は主、補制御ユニット６_０〜６_ｎと発振器２およ
び電流検出器８_１、８_２に接続され、電気二重層キャパ
シタＣ_０〜Ｃ_ｎの充電電圧Ｖ_ｃや充電電流を監視し、予
め設定された充電方法による運転プログラムに従って、
発振器２や補制御ユニット６_０〜６_ｎに運転指令を送信
する。なお、制御器７は図示しない中央制御盤に接続さ
れて、中央の指示に従って制御される場合もある。

【００１９】次に、図３（ｂ）の充電方法による時間チ
ャートに従って動作を説明する。制御器７は、主制御ユ
ニット６_０に運転指令を送信する。この信号により主制
御ユニット６_０は、主充電スイッチＳＷ_０に定電流充電
動作指令を出し、電気二重層キャパシタ５を充電し始め
る。電気二重層キャパシタ５が各電気二重層キャパシタ
Ｃ_１〜Ｃ_ｎが直列に接続されてなるため、各キャパシタ
の充電電圧は静電容量および抵抗Ｒ_ｓのバラツキにより
自ら異なってくる。その後、電気二重層キャパシタＣ_１
〜Ｃ_ｎの１つが定格電圧または所定の設定電圧Ｖ_０に達
する（時間ｔ_１）と、該当する補制御ユニットから制御
器７に信号を送り、該制御器７は制御ユニット６_０に定
電圧充電動作に移るように指示を出し、定格電圧以上に
ならないように電流を減ずる制御をしながら充電を継続
する。そして予め設定した充電電流値に達する（時間ｔ
_２）と、制御器７は主制御ユニット６_０に主充電スイッ
チＳＷ_０の停止指令を送信し主充電回路３は停止する。

【００２０】次に、補充電回路４が低電流定電流動作を
開始する。制御器７は発振器２に動作指令を出すと共
に、補制御ユニット６_１に補スイッチＳＷ_１１とＳＷ
_１２にオン指令を出して電気二重層キャパシタＣ_１の補
充電を開始する。そして設定電圧Ｖ_０に達する（時間ｔ
_３）と補制御ユニット６_１は補充電スイッチＳＷ_１１と
ＳＷ_１２をオフさせ、充電を停止させると共に制御器７
に充電を停止した確認信号を送る。次に、制御器７は補
制御ユニット６_２に補充電スイッチＳＷ_２１とＳＷ_２２
にオン指令を出して電気二重層キャパシタＣ_２の補充電
を開始する。そして、設定電圧Ｖ_０に達すると補充電ス
イッチＳＷ_２１とＳＷ_２２をオフさせ、充電を停止させ
ると共に制御器７に充電を停止した確認信号を送る。こ
のようにして順次電気二重層キャパシタＣ_１〜Ｃ_ｎの補
充電を行い、一巡後は改めて充電電流の設定値を下げて
最初の電気二重層キャパシタＣ_１から補充電を繰返す。
このように繰返し充電を続け、充電電流も徐々に下げて
行くと、キャパシタ電圧Ｖ_ｃは設定電圧Ｖ_０に限りなく
接近することになるので、最大充電エネルギー状態に常
に維持することができる。

【００２１】さて、上記では電気二重層キャパシタＣ_１
〜Ｃ_ｎを順次繰返し充電を続けるとしたが、エンドレス
にする必要はない。電圧降下△Ｖをどの程度許すか、例
えば設定電圧Ｖ_０に対して電圧降下△Ｖを１％なり許容
すると予め規定すれば、電気二重層キャパシタＣ_１〜Ｃ
_ｎが上記許容範囲に達したものから充電を停止させ、未
達成のものを順次補充電して行く。そして、すべての電
気二重層キャパシタＣ _１〜Ｃ_ｎの充電電圧が前記許容範
囲に達すれば、補充電はすべて停止する。

【００２２】さて、電気二重層キャパシタ５がエネルギ
ー貯蔵装置として実際の回路に接続されると、該電気二
重層キャパシタ５と並列に放電要素素子が接続されて、
徐々にキャパシタ電圧Ｖ_ｃが低下して来ることがある。
この場合は、電気二重層キャパシタＣ_１〜Ｃ_ｎの１つが
電圧降下△Ｖの許容値を超えて低下したことを、該当す
る補充電ユニットが検知してその信号を制御器７に送
り、その該当する電気二重層キャパシタを補充電するよ
うに補制御ユニットに充電指令を出したり、あるいは全
電気二重層キャパシタＣ_１〜Ｃ_ｎを再度繰返し補充電を
させる基点として、補制御ユニット６_１〜６_ｎに充電指
令を出すなどの方法で常に所定の電圧降下△Ｖの許容範
囲を維持するように動作させることができる。このよう
な運転方法の制御形態は制御器７に内蔵したＣＰＵにプ
ログラムされて発振器２と主制御ユニット６_０および補
充電ユニット６_１〜６_ｎを制御することによってなされ
る。

【００２３】さて、このような主充電、補充電方式を採
用すると制御が大変容易になる。主充電回路３は、通常
主充電スイッチＳＷ_０にＮＰＮトランジスタ、ＰＮＰト
ランジスタ、ＩＧＢＴやＦＥＴなどの半導体を用い簡易
な定電流、定電圧制御を行うが、その精度は必ずしも高
いものでなくてよい。従って、前記実施例のような定電
流制御に限らず、充電電流を抑制するリアクトルＬ_０を
適正な値に選択することで、主放電スイッチＳＷ_０が電
磁開閉器のような単なるオン／オフ制御であっても有効
に働く。そしてこの主充電回路３では、電気二重層キャ
パシタＣ_１〜Ｃ _ｎの抵抗Ｒ_ｓと静電容量の誤差を考慮し
て、およそ設定電圧の８０％程度まで充電される。

【００２４】一方、補充電回路４は、上記主充電の後、
約２０％の電圧加算を行うために、電気二重層キャパシ
タＣ_１〜Ｃ_ｎをすべて同時に並列充電すると、その数だ
け補充電回路４が必要になり、制御も複雑でコストも高
くなる。従って、補充電回路４を１台にし、各電気二重
層キャパシタＣ_１〜Ｃ_ｎを順次低電流で時間をかけて充
電することにした。この方法によれば、補充電回路４は
極めて小型で制御も簡単、かつ、価格も安いという利点
がある。なお、電気二重層キャパシタＣ_１〜Ｃ _ｎの直列
数があまりにも多い場合は、いくつかに分割ユニット化
してその数に合わせた補充電回路４を用意して運転して
も有効である。他方で、このようなゆるやかな充電で
は、その時間帯に緊急運転の要求（負荷に電力を供給す
る命令）が来たらどうするかとの危惧がある。しかし、
これは前述したとおり、エネルギー貯蔵装置は日に１回
または年に数回程度の運転になるために、電圧の立上げ
時と重なる状況は極めて少ない。この対応として立上げ
時は主充電回路３により８０％程度の充電電圧まで急速
充電を行い対処すればよい。従って、補充電には充分な
時間をかけても実用上問題ない。

【００２５】補充電スイッチＳＷ_１１〜ＳＷ_ｎ２は単に
充電回路をオン、オフするスイッチであるために電磁開
閉器でも良いし、ソリッドステートリレーのような半導
体スイッチでも良く、汎用性に富んでいる。また、この
充電能力は発振器２の制御により決まり、充電電流が調
整される。一方、発振器２は主充電回路３と同じ直流発
生器１から電力の供給を受けているが、必ずしもこれに
限られるものではない。他の直流電源を使用しても良い
し、また、時間をかけて補充電する場合は、充電電流の
制御だけできる機能を持たせれば商用周波から直接変圧
器Ｔｒに電力を供給しても同じ効果を得ることができ
る。

【００２６】次に、各電気二重層キャパシタＣ_１〜Ｃ_ｎ
の充電電圧の測定は各補制御ユニット６_１〜６_ｎにその
機能を持たせたが、補充電時に補充電スイッチＳＷ_１１
〜ＳＷ_ｎ２の電圧降下が充電電圧に比して無視できる値
である場合は、個々に設ける必要はなく、補充電回路４
の出力端に１つ設けて、各電気二重層キャパシタＣ_１〜
Ｃ_ｎを充電するたびにその充電電圧を測定し、制御器７
にその値を送信しても同様の効果がある。

【００２７】

【発明の効果】上記のように本発明は、電気二重層キャ
パシタＣ_１〜Ｃ_ｎを一括同時並列充電する方法によら
ず、主充電回路３を用いて電気二重層キャパシタ５を所
定の電圧まで比較的急速充電を行い、その後補充電回路
４を用いてゆっくりと各電気二重層キャパシタＣ_１〜Ｃ
_ｎを順次低容量電源で補充電を行う２段階充電方式を採
用したので、充電回路が簡略化され、その制御が容易な
ものとなり、特に補充電回路４は低容量のＤＣ−ＤＣコ
ンバータを使用することが可能となる。この補充電回路
４は電気二重層キャパシタＣ_１〜Ｃ_ｎの容量差と抵抗Ｒ
_ｓによる充電電圧のアンバランスを個別に定格電圧まで
補充電し、順次繰返し補充電することによって、常に限
りなく定格充電状態、すなわち最大充電エネルギー状態
を維持することができる。さらに小型、軽量化が図れ、
かつ、充電時間が短く、充電制御が容易で、充電側の電
圧変動も小さく、コストダウンも実現できるので工業的
価値大なるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による電気二重層キャパシタの
充電方法を示す構成図である。

【図２】電気二重層キャパシタの電気的等価回路であ
る。

【図３】本発明の実施例の電気二重層キャパシタの充電
方法による、電流・電圧の経時変化を示す図である。

【図４】本発明の実施例による電気二重層キャパシタの
充電方法を示す回路である。

【図５】従来例による電気二重層キャパシタの充電方法
を示す回路図である。

【図６】他の従来例による電気二重層キャパシタの充電
方法を示す回路図である。

【図７】他の従来例による電気二重層キャパシタの充電
方法を示す回路図である。

【符号の説明】

１直流発生器２発振器３主充電回路４補充電回路５電気二重層キャパシタ６_０主制御ユニット６_１〜６_ｎ補制御ユニット７制御器８_１、８_２電流検出器１１均等充電回路１２充電回路１３電圧検出回路１４均等充電タイミング制御回路１５均等化回路１６電気二重層キャパシタＴｒ変圧器Ｓ_ｅ整流器Ｌ_０リアクトルＬ_１リアクトルＲ_０抵抗Ｒ_ｓ抵抗Ｃ_０平滑用コンデンサＣキャパシタＣ_１〜Ｃ_ｎ電気二重層キャパシタＳ_１、Ｓ_２スイッチＳＷ_０主充電スイッチＳＷ_１１、ＳＷ_１２〜ＳＷ_ｎ１、ＳＷ_ｎ２補充電スイ
ッチＶ充電電圧Ｖ_ｃキャパシタ電圧Ｖ_０設定電圧 △Ｖ電圧降下Ｉ充電電流ＣＢコンデンサブロックＣ１〜Ｃ５電気二重層キャパシタＴｒｐ充電用スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ５充電制限用スイッチング素子Ｄａ、Ｄｂ、Ｄ１〜Ｄ５ダイオードＶＯ端子電圧

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１４年２月１９日（２００２．２．１
９）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】また、特開２００１−２５１６２号公報に
は、図６のような電気二重層キャパシタ用均等充電装置
が記載されている。ところが、当該装置に用いられる回
路は、所定の電圧に達するとバイパス回路に充電電流を
流すか、あるいは放電させるかの方法により充電電圧を
均等化させようとしているために、所定の電圧とバイパ
ス電流との積で生じる損失が発生するので効率的ではな
いという問題があった。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】さらに、特開２０００−５０４９６号公報
には、図７のような電気二重層キャパシタ用充電制御装
置が記載されている。ところが、当該装置に用いられる
回路は、電気二重層キャパシタを直列接続したブロック
を、ワンチップ・マイコンにより充電制御する方式であ
るが、原理的には特開２００１−２５１６２号公報と同
じ問題を有している。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のような問題があ
ったために、大容量の充電装置のみを使用せず、できる
限り小型で、常時は低電流充電できる小容量の電源で、
かつ効率も良く、しかも充電制御が容易な充電制御シス
テムが求められていた。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】

【発明の効果】上記のように本発明は、電気二重層キャ
パシタＣ_１〜Ｃ_ｎを一括同時並列充電する方法によら
ず、主充電回路３を用いて電気二重層キャパシタ５を所
定の電圧まで比較的急速充電を行い、その後補充電回路
４を用いてゆっくりと各電気二重層キャパシタＣ_１〜Ｃ
_ｎを順次低容量電源で補充電を行う２段階充電方式を採
用したので、充電回路が簡略化され、その制御が容易な
ものとなり、特に補充電回路４は低容量のＤＣ−ＤＣコ
ンバータを使用することが可能となる。この補充電回路
４は電気二重層キャパシタＣ_１〜Ｃ_ｎの容量差と抵抗Ｒ
_ｓによる充電電圧のアンバランスを個別に定格電圧まで
補充電し、順次繰返し補充電することによって、常に限
りなく定格充電状態、すなわち最大充電エネルギー状態
を維持することができる。さらに充電制御が容易で、小
型、軽量化が図れ、コストダウンも実現できるので工業
的価値大なるものである。

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者二宮紀彦京都府京都市中京区御池通烏丸東入一筋目仲保利町191番地の４上原ビル３階ニチコン株式会社内Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA03 CA14 CC07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直列接続された複数の電気二重層キャパ
シタを充電する充電方法において、主充電回路から上記直列接続された電気二重層キャパシ
タを充電し、その充電電圧が設定電圧に達すると主充電
回路からの充電を停止し、次に上記電気二重層キャパシ
タの各々が接続される補充電回路から各キャパシタを補
充電することを特徴とする電気二重層キャパシタの充電
方法。
【請求項２】上記の充電方法において、主充電回路が
リアクトルと主充電スイッチと主制御ユニットを接続し
て構成され、補充電回路が発振器と変圧器と整流器とリ
アクトルと平滑コンデンサを接続して構成された充電装
置を用いることを特徴とする請求項１記載の電気二重層
キャパシタの充電方法。
【請求項３】上記補充電が上記直列に接続された複数
の電気二重層キャパシタに順次充電して行われることを
特徴とする請求項１記載の電気二重層キャパシタの充電
方法。
【請求項４】上記補充電回路が連続的または段階的に
充電電流を低減する機能を有することを特徴とする請求
項１または請求項３記載の電気二重層キャパシタの充電
方法。