JP2005086900A - Charging device for electric double-layer capacitor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直列に接続された複数の電気二重層コンデンサを備える電気二重層コンデンサ装置の充電装置に関し、特に、複数の電気二重層コンデンサの充電状況を監視し、満充電等の充電状況の報知を可能にした電気二重層コンデンサ装置の充電装置に関する。
The present invention relates to a charging device for an electric double layer capacitor device including a plurality of electric double layer capacitors connected in series, and in particular, monitors a charging state of a plurality of electric double layer capacitors and reports a charging state such as full charge. The present invention relates to a charging device for an electric double layer capacitor device.
電気二重層コンデンサは、小型で大容量であるが、耐電圧が低いため、直列化して電気二重層コンデンサ装置とすることにより、高耐圧化を図っている。これは、電気二重層コンデンサ装置としての高耐圧化であって、直列化された各電気二重層コンデンサの耐圧が高まるわけではない。そのため、電気二重層コンデンサ装置を構成する各電気二重層コンデンサの充電電圧は、耐圧を超えないように制御し、その充電状況を監視することが必要である。 The electric double layer capacitor is small and has a large capacity, but has a low withstand voltage. Therefore, an electric double layer capacitor device is serialized to form an electric double layer capacitor device, thereby increasing the withstand voltage. This is a high breakdown voltage as an electric double layer capacitor device, and does not increase the breakdown voltage of each electric double layer capacitor in series. Therefore, it is necessary to control the charging voltage of each electric double layer capacitor constituting the electric double layer capacitor device so as not to exceed the withstand voltage and to monitor the charging state.
このような電気二重層コンデンサ装置に関する先行技術には、次のような特許文献が存在している。
ところで、このような電気二重層コンデンサ装置では、漏れ電流を削減して発熱量を減少させ、充電時の消費電力を抑制できるが、各電気二重層コンデンサの充電状況を外部から知ることができない。 By the way, in such an electric double layer capacitor device, it is possible to reduce the amount of heat generated by reducing leakage current and to suppress power consumption during charging, but it is impossible to know the charging state of each electric double layer capacitor from the outside.
このような直列化された複数の電気二重層コンデンサを備えた電気二重層コンデンサ装置において、各電気二重層コンデンサの充電状況を知るという課題は上記特許文献に開示も示唆もされておらず、それを解決する手段も開示されていない。 In such an electric double layer capacitor device having a plurality of electric double layer capacitors serialized, the problem of knowing the charging status of each electric double layer capacitor is not disclosed or suggested in the above patent document, No means for solving this problem is disclosed.
そこで、本発明は、直列化された複数の電気二重層コンデンサを備える電気二重層コンデンサ装置の充電装置について、電気二重層コンデンサの充電状況を報知することを目的とする。 Then, this invention aims at alert | reporting the charging condition of an electric double layer capacitor about the charging device of an electric double layer capacitor apparatus provided with the several electric double layer capacitor connected in series.
また、本発明の他の目的は、各電気二重層コンデンサの所定充電の到達を報知するようにした電気二重層コンデンサ装置の充電装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a charging device for an electric double layer capacitor device that notifies the arrival of predetermined charging of each electric double layer capacitor.
上記目的を達成するため、直列に接続された複数の電気二重層コンデンサ（２１〜２Ｎ）を備える電気二重層コンデンサ装置の充電装置であって、前記電気二重層コンデンサのそれぞれに接続されたバイパス回路（５２）と、前記電気二重層コンデンサの充電状況を監視し、前記電気二重層コンデンサの全部が所定充電に到達するまで前記バイパス回路を開いて充電を維持し、前記電気二重層コンデンサの全部が所定充電に到達した場合に前記バイパス回路を閉じる駆動手段（ドライブ回路５８）と、前記電気二重層コンデンサの充電状況を報知する報知手段（フォトカプラ１０１〜１０Ｎ）とを備えたことを特徴とする。 To achieve the above object, a charging device for an electric double layer capacitor device comprising a plurality of electric double layer capacitors (21 to 2N) connected in series, wherein the bypass circuit is connected to each of the electric double layer capacitors. (52) and monitoring the charging state of the electric double layer capacitor, and maintaining the charge by opening the bypass circuit until all of the electric double layer capacitor reaches a predetermined charge, Drive means (drive circuit 58) for closing the bypass circuit when predetermined charging is reached, and notification means (photocouplers 101 to 10N) for notifying the charging status of the electric double layer capacitor are provided. .
斯かる構成とすれば、バイパス回路は、駆動手段によって開閉され、その開閉条件を、電気二重層コンデンサの全部が所定充電に到達するまでバイパス回路を開いて充電を維持し、電気二重層コンデンサの全部が所定充電に到達した場合にバイパス回路を閉じるものとする。ここで、所定充電とは、電気二重層コンデンサが１００％の充電である満充電のみを想定するものではなく、その充電電圧を使用可能な所望の充電電圧に到達していればよい。そして、バイパス回路が導通する場合、報知手段には、駆動手段を通じてその所定充電を表す出力が加えられ、所定充電に到達したことを表す情報が提示される。その情報提示により、ユーザは電気二重層コンデンサの所定の充電状態、例えば、満充電を知ることができる。 With such a configuration, the bypass circuit is opened and closed by the driving means, and the open / close condition is maintained by opening the bypass circuit until all of the electric double layer capacitors reach a predetermined charge. It is assumed that the bypass circuit is closed when all reach a predetermined charge. Here, the predetermined charge does not assume only full charge in which the electric double layer capacitor is 100% charged, and it is sufficient that the charge voltage reaches a desired charge voltage that can be used. When the bypass circuit is conducted, an output indicating the predetermined charge is applied to the notification unit through the driving unit, and information indicating that the predetermined charge has been reached is presented. By presenting the information, the user can know a predetermined charging state of the electric double layer capacitor, for example, full charge.
上記目的を達成するためには、前記報知手段はフォトカプラで構成してもよい。斯かる構成とすれば、充電装置に影響を与えることなく、電気二重層コンデンサの充電状況に応じた報知出力を取り出すことができる。 In order to achieve the above object, the notification means may comprise a photocoupler. With such a configuration, it is possible to take out the notification output corresponding to the charging state of the electric double layer capacitor without affecting the charging device.
上記目的を達成するためには、前記バイパス回路は、前記駆動手段の出力を受けて開閉する開閉手段（トランジスタ５４）を備える構成としてもよい。即ち、バイパス回路は、トランジスタ等の駆動手段によって導通状態又は遮断状態となる電子素子や、リレー等のスイッチング素子で構成することができる。 In order to achieve the above object, the bypass circuit may include an opening / closing means (transistor 54) that opens and closes in response to the output of the driving means. That is, the bypass circuit can be configured by an electronic element that is turned on or off by a driving unit such as a transistor, or a switching element such as a relay.
上記目的を達成するためには、前記電気二重層コンデンサの充電電圧と基準電圧とを比較し、両者の差電圧に応じて前記電気二重層コンデンサの充電電流を制御する構成としてもよい。斯かる構成とすれば、各電気二重層コンデンサの特性のバラツキ等による充電の不揃い（例えば、充電電圧の不揃い）を抑制することができる。 In order to achieve the above object, the charging voltage of the electric double layer capacitor may be compared with a reference voltage, and the charging current of the electric double layer capacitor may be controlled according to the voltage difference between the two. With such a configuration, uneven charging (for example, uneven charging voltage) due to variations in characteristics of the electric double layer capacitors can be suppressed.
上記目的を達成するためには、前記電気二重層コンデンサの充電電流を検出し、その検出値に応じて前記電気二重層コンデンサの充電電流を制御する構成としてもよい。斯かる構成とすれば、同様に各電気二重層コンデンサの特性のバラツキ等による充電電圧の不揃いによる不都合を回避できる。
In order to achieve the above object, the charging current of the electric double layer capacitor may be detected and the charging current of the electric double layer capacitor may be controlled according to the detected value. With such a configuration, similarly, it is possible to avoid inconvenience due to uneven charging voltages due to variations in characteristics of the electric double layer capacitors.
以上説明したように、本発明によれば、次のような効果が得られる。 As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
(1) 電気二重層コンデンサに接続されたバイパス回路を開閉することによって、電気二重層コンデンサの充電電流を調整できるので、−電気二重層コンデンサの充電電圧を一定にすることができるとともに、各電気二重層コンデンサの充電状況を報知することができる。 (1) The charging current of the electric double layer capacitor can be adjusted by opening and closing the bypass circuit connected to the electric double layer capacitor. The charging status of the double layer capacitor can be notified.
(2) フォトカプラで報知手段を構成すれば、電気二重層コンデンサの充電やその監視に影響を与えることなく、充電状況を報知することができる。 (2) If the notification means is constituted by a photocoupler, the charging status can be notified without affecting the charging of the electric double layer capacitor and its monitoring.
(3) バイパス回路に駆動手段の出力を受けて開閉する開閉手段を備えれば、バイパス回路を通じて流れる電流を制御でき、電気二重層コンデンサの充電電圧を所定電圧に維持することができ、不揃いを回避できる。 (3) If the bypass circuit is provided with opening / closing means that receives and outputs the output of the driving means, the current flowing through the bypass circuit can be controlled, and the charging voltage of the electric double layer capacitor can be maintained at a predetermined voltage. Can be avoided.
(4) 電気二重層コンデンサの充電電圧と基準電圧とを比較し、両者の差電圧に応じて電気二重層コンデンサの充電電流を制御すれば、その充電電圧を一定に維持することができ、充電電圧の不揃いを防止できる。 (4) If the charging voltage of the electric double layer capacitor is compared with the reference voltage, and the charging current of the electric double layer capacitor is controlled according to the difference voltage between the two, the charging voltage can be maintained constant. Uneven voltage can be prevented.
(5) 電気二重層コンデンサの充電電流を検出し、その検出値に応じて充電電流を制御すれば、その充電電圧を一定に維持することができ、充電電圧の不揃いを防止できる。
(5) If the charging current of the electric double layer capacitor is detected and the charging current is controlled according to the detected value, the charging voltage can be kept constant, and uneven charging voltages can be prevented.
本発明の第１の実施形態について、図１を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る電気二重層コンデンサ装置を示している。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows an electric double layer capacitor device according to a first embodiment of the present invention.
この電気二重層コンデンサ装置には、同一容量の複数の電気二重層コンデンサ２１、２２、２３・・・２Ｎが直列に接続されており、これら電気二重層コンデンサ２１〜２Ｎの直列回路には充電回路４が接続されている。充電回路４は、例えば、商用交流電源６から加えられる交流ＡＣを整流し、一定の直流電圧ＶDCを得ている。各電気二重層コンデンサ２１〜２Ｎには個別にバランス回路８１、８２、８３・・・８Ｎが接続され、各バランス回路８１〜８Ｎは充電電流を平衡化して各電気二重層コンデンサ２１〜２Ｎの充電電圧を一定化させる。各バランス回路８１〜８Ｎにはフォトカプラ１０１、１０２、１０３・・・１０Ｎの発光ダイオード１２が接続されている。各発光ダイオード１２は、電気二重層コンデンサ２１〜２Ｎの充電状況を報知する手段であって、例えば、電気二重層コンデンサ２１〜２Ｎの何れかが所定充電例えば、満充電に到達したとき、それに対応するフォトカプラ１０１、１０２、１０３・・・１０Ｎの発光ダイオード１２が発光する。各フォトカプラ１０１、１０２、１０３・・・１０Ｎの受光トランジスタ１４はその発光ダイオード１２が発光したとき、その光を受光し、内部抵抗が低下して導通状態となる。ここで、所定充電とは、１００％の充電（満充電）の他、ユーザが電源として使用可能な充電を想定する。 In this electric double layer capacitor device, a plurality of electric double layer capacitors 21, 22, 23... 2N having the same capacity are connected in series, and the series circuit of these electric double layer capacitors 21 to 2N has a charging circuit. 4 is connected. For example, the charging circuit 4 rectifies AC AC applied from the commercial AC power supply 6 to obtain a constant DC voltage V DC . Balance circuits 81, 82, 83... 8N are individually connected to the electric double layer capacitors 21 to 2N, and the balance circuits 81 to 8N balance the charging current to charge the electric double layer capacitors 21 to 2N. Make the voltage constant. The light-emitting diodes 12 of the photocouplers 101, 102, 103... 10N are connected to the balance circuits 81 to 8N. Each light emitting diode 12 is a means for informing the charging status of the electric double layer capacitors 21 to 2N. For example, when any of the electric double layer capacitors 21 to 2N reaches a predetermined charge, for example, full charge, it corresponds to it. The photocouplers 101, 102, 103... 10N light emitting diodes 12 emit light. When the light-emitting diode 12 emits light, the light-receiving transistor 14 of each photocoupler 101, 102, 103... 10N receives the light and becomes conductive because the internal resistance is lowered. Here, the predetermined charging is assumed to be charging that can be used as a power source by the user in addition to 100% charging (full charging).
次に、充電回路４について、図２を参照して説明する。図２は、充電回路４の具体的な構成例を示している。 Next, the charging circuit 4 will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a specific configuration example of the charging circuit 4.
この充電回路４では、既述の通り、商用交流電源６からの交流入力を整流する整流回路１６が設置され、この整流回路１６は、４本のダイオード１８のダイオードブリッジからなる全波整流回路で構成されている。この整流回路１８の出力側には平滑用のコンデンサ２０が接続され、整流出力のリップル成分等の変動成分が除去される。この整流回路１６の直流出力側には、コンデンサ２０と並列にトランス２２の一次コイル２２Ｐ、スイッチング素子として電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）２４及び電流検出回路２６が接続されている。電流検出回路２６の検出出力は制御部２８に加えられ、この制御部２８の制御出力がトランジスタ２４のゲートに加えられている。斯かる構成により、チョッパー回路３０が構成されており、トランジスタ２４の発振により、トランス２２の一次コイル２２Ｐにはスイッチング電流が流れる。この一次側のスイッチング電流により、トランス２２の二次側にはスイッチング電圧が誘起する。 In the charging circuit 4, as described above, the rectifier circuit 16 that rectifies the AC input from the commercial AC power supply 6 is installed. The rectifier circuit 16 is a full-wave rectifier circuit including a diode bridge of four diodes 18. It is configured. A smoothing capacitor 20 is connected to the output side of the rectifier circuit 18 to remove fluctuation components such as a ripple component of the rectified output. On the DC output side of the rectifier circuit 16, a primary coil 22 </ b> P of a transformer 22, a field effect transistor (FET) 24 and a current detection circuit 26 are connected as switching elements in parallel with the capacitor 20. The detection output of the current detection circuit 26 is applied to the control unit 28, and the control output of the control unit 28 is applied to the gate of the transistor 24. With this configuration, the chopper circuit 30 is configured, and a switching current flows through the primary coil 22P of the transformer 22 due to the oscillation of the transistor 24. Due to the switching current on the primary side, a switching voltage is induced on the secondary side of the transformer 22.
トランス２２の二次コイル２２Ｓにはダイオード３２、３４からなる整流回路３６が接続され、スイッチング電圧はこの整流回路３６で整流され、チョークコイル３８及びコンデンサ４０でその変動成分が除去される。抵抗４２は、電流検出抵抗であり、充電電流ｉｃを電圧に変換して取り出すことができる。また、コンデンサ４０の両端子間に発生した直流出力電圧ＶDCはダイオード４４を介して既述の電気二重層コンデンサ２１〜２Ｎに加えられ、これらの充電に供される。 A rectifier circuit 36 composed of diodes 32 and 34 is connected to the secondary coil 22S of the transformer 22. The switching voltage is rectified by the rectifier circuit 36, and the fluctuation component is removed by the choke coil 38 and the capacitor 40. The resistor 42 is a current detection resistor, and can convert the charging current ic into a voltage and take it out. Further, the DC output voltage V DC generated between both terminals of the capacitor 40 is applied to the above-described electric double layer capacitors 21 to 2N via the diode 44 and used for charging them.
また、電気二重層コンデンサ２１〜２Ｎの充電電圧ＶD は第１の電圧比較器４６に加えられ、基準電圧源４８の基準電圧ＶREF と比較される。電圧比較器４６は、両者の電圧差に応じた出力を発生する。 The charging voltage V D of the electric double layer capacitors 21 to 2N is applied to the first voltage comparator 46 and compared with the reference voltage V REF of the reference voltage source 48. The voltage comparator 46 generates an output corresponding to the voltage difference between the two.
また、抵抗４２の端子間にはトランス２２の二次電流ｉにより電圧ＶC が発生するので、この電圧ＶC が第２の電圧比較器５０に加えられている。抵抗４２の抵抗値をＲとすると、電圧ＶC は、抵抗値Ｒを比例定数として二次電流ｉ（＝充電電流ｉC ）に比例するから、二次電流ｉが増大することにより、電圧ＶC が所定電圧を超えたとき、それを表す出力が電圧比較器５０から得られる。 Further, a voltage V C is generated between the terminals of the resistor 42 due to the secondary current i of the transformer 22, and this voltage V C is applied to the second voltage comparator 50. Assuming that the resistance value of the resistor 42 is R, the voltage V C is proportional to the secondary current i (= charging current i C ) with the resistance value R as a proportional constant, and therefore the voltage V C increases as the secondary current i increases. When C exceeds a predetermined voltage, an output representing it is obtained from the voltage comparator 50.
これら電圧比較器４６、５０の出力は制御部２８の制御入力となっており、電圧比較器４６、５０の出力により、制御部２８の制御出力が変化し、トランジスタ２４のゲートに加えられる電圧が調整される。この結果、トランジスタ２４のスイッチング周波数の導通期間が調整されるので、パルス幅制御が行われ、充電すべき電気二重層コンデンサ２１〜２Ｎに加えられる出力電流が定電力に制御されている。この場合、例えば、１００ｋＨｚでトランジスタ２４がＯＮ・ＯＦＦするものとすれば、そのＯＮ期間が二次電流Ｉの帰還と、充電電圧の帰還との総合帰還により、制御されて一定の出力電流、即ち、充電電流ｉC が得られる構成である。この実施形態では、電圧、電流の双方の帰還を利用しているが、何れか一方でもよい。 The outputs of the voltage comparators 46 and 50 serve as control inputs for the control unit 28. The output of the voltage comparators 46 and 50 changes the control output of the control unit 28, and the voltage applied to the gate of the transistor 24 is changed. Adjusted. As a result, since the conduction period of the switching frequency of the transistor 24 is adjusted, the pulse width control is performed, and the output current applied to the electric double layer capacitors 21 to 2N to be charged is controlled to a constant power. In this case, for example, if the transistor 24 is turned ON / OFF at 100 kHz, the ON period is controlled by a total feedback of the feedback of the secondary current I and the feedback of the charging voltage, that is, a constant output current, that is, The charging current i C is obtained. In this embodiment, both voltage and current feedback are used, but either one may be used.
この充電回路４の出力特性について、図３を参照して説明する。図３は、充電回路４の出力特性について、横軸を出力電流Ｉ〔Ａ〕、縦軸を出力電圧Ｖ〔Ｖ〕としたものである。制御部２８によるトランジスタ２４の制御動作により、例えば、電流Ｉが０〔Ａ〕〜５〔Ａ〕で最大出力電圧Ｖ＝４５〔Ｖ〕が得られ、５〔Ａ〕を超えると、出力電圧Ｖが直線的に低下し、最大出力電流１０〔Ａ〕に到達した場合に、出力電圧Ｖ＝０〔Ｖ〕になる出力特性が得られており、この場合、出力電力Ｐは、例えば、３００Ｗが得られている。 The output characteristics of the charging circuit 4 will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows the output characteristics of the charging circuit 4 with the horizontal axis representing the output current I [A] and the vertical axis representing the output voltage V [V]. By the control operation of the transistor 24 by the control unit 28, for example, the maximum output voltage V = 45 [V] is obtained when the current I is 0 [A] to 5 [A], and when the current I exceeds 5 [A], the output voltage V When the maximum output current reaches 10 [A], an output characteristic is obtained in which the output voltage V = 0 [V]. In this case, the output power P is, for example, 300 W Has been obtained.
次に、このような出力特性を持つ充電回路４を用いた電気二重層コンデンサ２１〜２Ｎの充電特性について、図４を参照して説明する。図４は、電気二重層コンデンサ２１〜２Ｎの充電特性について、Ｖは充電電圧の推移、Ｉはその充電電流の推移を示している。一定の充電電流Ｉとして、例えば、５〔Ａ〕の電流が流れている区間で、充電電圧Ｖはなだらかに上昇を続け、充電電圧が最大出力電圧Ｖ＝４５〔Ｖ〕に近づくにつれてその増加が緩慢になる。最大充電電圧Ｖ＝４５〔Ｖ〕の領域に入ると、充電電流Ｉは、急激に低下した後、非直線的に減少することになる。 Next, charging characteristics of the electric double layer capacitors 21 to 2N using the charging circuit 4 having such output characteristics will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows changes in charging voltage and I shows changes in charging current of charging characteristics of the electric double layer capacitors 21 to 2N. As a constant charging current I, for example, in a section where a current of 5 [A] flows, the charging voltage V continues to rise gently and increases as the charging voltage approaches the maximum output voltage V = 45 [V]. Become slow. When entering the region of the maximum charging voltage V = 45 [V], the charging current I rapidly decreases and then decreases nonlinearly.
次に、各バランス回路８１〜８Ｎについて、図５を参照して説明する。図５は、バランス回路８１〜８Ｎに用いられるバランス回路を示している。 Next, the balance circuits 81 to 8N will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows a balance circuit used for the balance circuits 81 to 8N.
このバランス回路８１〜８Ｎには、既述の充電回路４が接続されているとともに、電気二重層コンデンサ２１〜２Ｎが接続され、電気二重層コンデンサ２１〜２Ｎには、充電電流を分流させるバイパス回路５２が並列に接続され、この実施形態では、開閉手段としてトランジスタ５４と抵抗５６との直列回路でバイパス回路５２が構成されている。トランジスタ５４のベースには抵抗５５を介して電気二重層コンデンサ２１〜２Ｎの充電電圧が加えられている。このバイパス回路５２のトランジスタ５４を駆動する駆動手段としてドライブ回路５８が設置され、このドライブ回路５８は、後述のシャントレギュレータ等で構成され、電気二重層コンデンサ２１〜２Ｎの充電電圧が所定電圧に到達した場合に導通し、トランジスタ５４にベース電流を流す構成である。そこで、電気二重層コンデンサ２１〜２Ｎには抵抗６０、６２からなる分圧回路が並列に接続され、電気二重層コンデンサ２１〜２Ｎの充電電圧が抵抗６０、６２の抵抗比により取り出され、ドライブ回路５８に加えられる。この入力電圧が所定電圧を超えた場合に導通状態となり、抵抗５５を通してドライブ回路５８に電流が流れ、このとき、トランジスタ５４は、ベース電流がドライブ回路５８に引き込まれて導通する。この導通の結果、電気二重層コンデンサ２１〜２Ｎにのみ供給されていた充電電流は、バイパス回路５２に分流され、電気二重層コンデンサ２１〜２Ｎ側の充電電流が削減され、電気二重層コンデンサ２１〜２Ｎが所定充電例えば、満充電に到達した場合、バイパス回路５２側に電流が流れる。従って、ドライブ回路５８に設定された基準電圧に応じて電気二重層コンデンサ２１〜２Ｎの充電電圧が規制されることになる。 The balancing circuits 81 to 8N are connected to the charging circuit 4 described above, and are connected to the electric double layer capacitors 21 to 2N, and the electric double layer capacitors 21 to 2N are bypass circuits for dividing the charging current. 52 are connected in parallel, and in this embodiment, the bypass circuit 52 is configured by a series circuit of a transistor 54 and a resistor 56 as an opening / closing means. The charging voltage of the electric double layer capacitors 21 to 2N is applied to the base of the transistor 54 via the resistor 55. A drive circuit 58 is installed as a drive means for driving the transistor 54 of the bypass circuit 52. The drive circuit 58 is composed of a shunt regulator described later, and the charging voltage of the electric double layer capacitors 21 to 2N reaches a predetermined voltage. In this case, the transistor is turned on and a base current is supplied to the transistor 54. Therefore, a voltage dividing circuit composed of resistors 60 and 62 is connected in parallel to the electric double layer capacitors 21 to 2N, and the charging voltage of the electric double layer capacitors 21 to 2N is taken out by the resistance ratio of the resistors 60 and 62, and the drive circuit 58. When the input voltage exceeds a predetermined voltage, the conductive state is established, and a current flows through the resistor 55 to the drive circuit 58. At this time, the transistor 54 becomes conductive when the base current is drawn into the drive circuit 58. As a result of this conduction, the charging current supplied only to the electric double layer capacitors 21 to 2N is shunted to the bypass circuit 52, the charging current on the electric double layer capacitors 21 to 2N side is reduced, and the electric double layer capacitors 21 to 21N are reduced. When 2N reaches a predetermined charge, for example, full charge, a current flows to the bypass circuit 52 side. Therefore, the charging voltage of the electric double layer capacitors 21 to 2N is regulated according to the reference voltage set in the drive circuit 58.
このような充電電圧、充電電流の推移を検出する手段として、電流検出回路６６が設置され、トランジスタ５４の導通に連動して導通するように電流検出回路６６が構成されている。この実施形態では、トランジスタ６８及び抵抗７０、７２、７４によって電流検出回路６６が構成されており、トランジスタ６８及び抵抗７０は、フォトカプラ１０１〜１０Ｎの発光ダイオード１２と直列に接続され、斯かる直列回路が電気二重層コンデンサ２１〜２Ｎに並列に接続されているとともに、トランジスタ５４及び抵抗５６の直列回路に並列に接続されている。斯かる構成によれば、トランジスタ５４が導通すると、その導通電流が抵抗５６に電圧降下を生じさせ、トランジスタ６８のベース電圧が導通条件を満足させる。この結果、トランジスタ５４に流れる電流の一部がトランジスタ６８のベース電流となり、トランジスタ６８が導通に至る。その導通電流がフォトカプラ１０１〜１０Ｎのダイオード１２に流れ、導通したバイパス回路５２のトランジスタ５４に対応するダイオード１２が発光する。この光は、受光トランジスタ１４に受光され、受光トランジスタ１４を導通させ、出力端子７６、７８間の抵抗値が低下する。従って、電気二重層コンデンサ２１〜２Ｎの充電電圧の推移が監視され、所定充電例えば、満充電に到達したことがフォトカプラ１０１〜１０Ｎを通じて報知されることになる。 A current detection circuit 66 is installed as means for detecting such transition of the charging voltage and charging current, and the current detection circuit 66 is configured to conduct in conjunction with the conduction of the transistor 54. In this embodiment, the current detection circuit 66 is configured by the transistor 68 and the resistors 70, 72, and 74, and the transistor 68 and the resistor 70 are connected in series with the light emitting diode 12 of the photocouplers 101 to 10N, and such series. The circuit is connected in parallel to the electric double layer capacitors 21 to 2N, and is connected in parallel to the series circuit of the transistor 54 and the resistor 56. According to such a configuration, when the transistor 54 is turned on, the conduction current causes a voltage drop in the resistor 56, and the base voltage of the transistor 68 satisfies the conduction condition. As a result, part of the current flowing through the transistor 54 becomes the base current of the transistor 68, and the transistor 68 becomes conductive. The conduction current flows through the diodes 12 of the photocouplers 101 to 10N, and the diode 12 corresponding to the transistor 54 of the bypass circuit 52 that is conducted emits light. This light is received by the light receiving transistor 14 to make the light receiving transistor 14 conductive, and the resistance value between the output terminals 76 and 78 decreases. Therefore, the transition of the charging voltage of the electric double layer capacitors 21 to 2N is monitored, and it is notified through the photocouplers 101 to 10N that the predetermined charging, for example, full charging has been reached.
このトランジスタ５４のドライブ回路５８について、図６を参照して説明する。図６は、ドライブ回路５８に用いられるシャントレギュレータ回路を示している。 A drive circuit 58 of the transistor 54 will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows a shunt regulator circuit used in the drive circuit 58.
このシャントレギュレータ回路７１は、電圧比較器７３、トランジスタ７５及び基準電圧源７７で構成され、電圧比較器７３の正相入力端子にレファレンス（REFERENCE ）端子７９、トランジスタ７５のコネクタ側にカソード（CATHODE ）端子９０、トランジスタ７５のエミッタ側にアノード（ANODE ）端子９２を備えた構成である。 The shunt regulator circuit 71 includes a voltage comparator 73, a transistor 75, and a reference voltage source 77. The positive phase input terminal of the voltage comparator 73 is a reference (REFERENCE) terminal 79, and the connector of the transistor 75 is a cathode (CATHODE). A terminal 90 and an anode (ANODE) terminal 92 are provided on the emitter side of the transistor 75.
斯かる構成によれば、抵抗６０、６２（図５）の分圧点から電気二重層コンデンサ２１〜２Ｎの充電電圧が分圧されてレファレンス端子７９に加えられ、その電圧値が基準電圧源７７の基準電圧値を超えると、電圧比較器７３に出力が発生してトランジスタ７５を導通させる。電圧比較器７３の出力は電圧比較器７３の正相入力端子及び逆相入力端子の入力差電圧に応じた値となり、トランジスタ７５には、その出力値に応じた電流が流れる。この結果、トランジスタ５４（図５）のベース電流がトランジスタ７５に引き込まれ、そのベース電流の値は電圧比較器７３の出力は電圧比較器７３の正相入力端子及び逆相入力端子の入力差電圧に依存する。従って、トランジスタ５４に流れる電流は、電気二重層コンデンサ２１〜２Ｎの充電電圧の推移に応じた値を呈し、これが電流検出回路６６に検出され、フォトカプラ１０１〜１０Ｎの出力となって現れ、報知される。 According to such a configuration, the charging voltage of the electric double layer capacitors 21 to 2N is divided from the voltage dividing points of the resistors 60 and 62 (FIG. 5) and applied to the reference terminal 79, and the voltage value is applied to the reference voltage source 77. Exceeds the reference voltage value, an output is generated in the voltage comparator 73 to make the transistor 75 conductive. The output of the voltage comparator 73 has a value corresponding to the input differential voltage between the positive phase input terminal and the negative phase input terminal of the voltage comparator 73, and a current corresponding to the output value flows through the transistor 75. As a result, the base current of the transistor 54 (FIG. 5) is drawn into the transistor 75, and the value of the base current is the output difference voltage between the positive phase input terminal and the negative phase input terminal of the voltage comparator 73. Depends on. Accordingly, the current flowing through the transistor 54 exhibits a value corresponding to the transition of the charging voltage of the electric double layer capacitors 21 to 2N, which is detected by the current detection circuit 66 and appears as the output of the photocouplers 101 to 10N. Is done.
以上説明したように、この電気二重層コンデンサ装置の充電装置によれば、直列に接続された複数の電気二重層コンデンサ２１〜２Ｎは充電回路４によって充電されるとともに、各充電がバランス回路８１〜８Ｎによって平衡化されるので、均一な充電電圧に充電されるとともに、その充電の推移はバランス回路８１〜８Ｎからフォトカプラ１０１〜１０Ｎによって取り出され、報知される。 As described above, according to the charging device of the electric double layer capacitor device, the plurality of electric double layer capacitors 21 to 2N connected in series are charged by the charging circuit 4, and each charging is performed in the balance circuit 81 to Since it is balanced by 8N, it is charged to a uniform charging voltage, and the charging transition is taken out from the balance circuits 81-8N by the photocouplers 101-10N and notified.
また、各フォトカプラ１０１〜１０Ｎの出力は、図１に示すように直列に接続されて取り出され、その直列回路の端子間抵抗は、電気二重層コンデンサ２１〜２Ｎの所定充電例えば、満充電に移行した個数に比例して低減され、その抵抗値に応じて充電の推移が提示されることになる。このフォトカプラ１０１〜１０Ｎの直列回路の出力は、充電回路４に加えられ、電気二重層コンデンサ２１〜２Ｎの全てが所定充電例えば、満充電に到達した場合、充電回路４の動作を停止し、電気二重層コンデンサ２１〜２Ｎの充電を解除する等に用いることができる。 Further, the outputs of the respective photocouplers 101 to 10N are connected and taken out in series as shown in FIG. 1, and the resistance between the terminals of the series circuit is a predetermined charge of the electric double layer capacitors 21 to 2N, for example, full charge. It is reduced in proportion to the number of transitions, and the charging transition is presented according to the resistance value. The output of the series circuit of the photocouplers 101 to 10N is applied to the charging circuit 4, and when all of the electric double layer capacitors 21 to 2N reach a predetermined charge, for example, full charge, the operation of the charging circuit 4 is stopped. It can be used to release charging of the electric double layer capacitors 21 to 2N.
本発明の第２の実施形態について、図７を参照して説明する。図７は、本発明の第２の実施形態に係る電気二重層コンデンサ電源装置を示している。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows an electric double layer capacitor power supply apparatus according to the second embodiment of the present invention.
この電気二重層コンデンサ電源装置９４は、複数の電気二重層コンデンサ装置ユニットとして１０組の電気二重層コンデンサ装置ユニット９６１、９６２、９６３・・・９６１０を直列化したものであり、各電気二重層コンデンサ装置ユニット９６１〜９６１０は、電気二重層コンデンサ２、バランス回路８及びフォトカプラ１０で構成されている。この実施形態では、５組毎の電気二重層コンデンサ装置ユニット９６１〜９６５と、電気二重層コンデンサ装置ユニット９６６〜９６１０との間にヒューズ９８が設置されている。入出力端子１１０、１１２には、充電回路４（図１）の出力が加えられ、報知出力端子１１４、１１６から充電の推移を示すフォト出力が得られる。 This electric double layer capacitor power supply device 94 is a series of ten electric double layer capacitor device units 961, 962, 963... 9610 as a plurality of electric double layer capacitor device units. The device units 961 to 9610 include the electric double layer capacitor 2, the balance circuit 8, and the photocoupler 10. In this embodiment, fuses 98 are installed between every five sets of electric double layer capacitor device units 961 to 965 and electric double layer capacitor device units 966 to 9610. The output of the charging circuit 4 (FIG. 1) is applied to the input / output terminals 110 and 112, and the photo output indicating the transition of charging is obtained from the notification output terminals 114 and 116.
斯かる構成とすれば、電気二重層コンデンサ装置ユニット９６１〜９６１０のそれぞれを独立した回路基板で構成し、所望の耐電圧を設定でき、入出力端子１１０、１１２から一定電圧を取り出すことができ、放電の後、繰り返し充放電が可能な電源装置として構成できる。 With such a configuration, each of the electric double layer capacitor device units 961 to 9610 is configured by an independent circuit board, a desired withstand voltage can be set, and a constant voltage can be taken out from the input / output terminals 110 and 112. It can be configured as a power supply device that can be repeatedly charged and discharged after discharging.
実施形態では、ドライブ回路５８としてシャントレギュレータ回路７１を用いた例を記載したが、トランジスタ５４を導通させる回路としては、電圧比較器のみを用いても構成でき、実施形態の回路に限定されるものではない。 In the embodiment, the example in which the shunt regulator circuit 71 is used as the drive circuit 58 has been described. However, the circuit for making the transistor 54 conductive can be configured using only a voltage comparator, and is limited to the circuit of the embodiment. is not.
以上述べたように、本発明の最も好ましい実施形態等について説明したが、本発明は上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は、発明を実施するための最良の形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。
As described above, the most preferred embodiment of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to the above description, and is described in the claims or the best for carrying out the invention. It goes without saying that various modifications and changes can be made by those skilled in the art based on the gist of the invention disclosed in the embodiments, and such modifications and changes are included in the scope of the present invention.
本発明によれば、複数の電気二重層コンデンサの直列化による高耐圧化された電気二重層コンデンサ装置を実現でき、各電気二重層コンデンサの充電電圧の均一化に寄与し、安全性の高い電気二重層コンデンサ装置を提供でき、有用である。
According to the present invention, it is possible to realize an electric double layer capacitor device having a high withstand voltage by serializing a plurality of electric double layer capacitors, contributing to uniform charge voltage of each electric double layer capacitor, A double layer capacitor device can be provided and is useful.
２１〜２Ｎ 電気二重層コンデンサ
５２ バイパス回路
５４ トランジスタ（開閉手段）
５８ ドライブ回路（駆動手段）
１０１〜１０Ｎ フォトカプラ（報知手段）
21 to 2N electric double layer capacitor 52 bypass circuit 54 transistor (opening / closing means)
58 Drive circuit (drive means)
101-10N photocoupler (notification means)
Claims (5)
前記電気二重層コンデンサのそれぞれに接続されたバイパス回路と、
前記電気二重層コンデンサの充電状況を監視し、前記電気二重層コンデンサの全部が所定充電に到達するまで前記バイパス回路を開いて充電を維持し、前記電気二重層コンデンサの全部が所定充電に到達した場合に前記バイパス回路を閉じる駆動手段と、
前記電気二重層コンデンサの充電状況を報知する報知手段と、
を備えたことを特徴とする電気二重層コンデンサ装置の充電装置。 A charging device for an electric double layer capacitor device comprising a plurality of electric double layer capacitors connected in series,
A bypass circuit connected to each of the electric double layer capacitors;
The charging state of the electric double layer capacitor is monitored, and the bypass circuit is opened to maintain charging until all of the electric double layer capacitor reaches a predetermined charge, and all of the electric double layer capacitor has reached a predetermined charge. Driving means for closing the bypass circuit in case
Informing means for informing the charging state of the electric double layer capacitor;
A charging device for an electric double layer capacitor device.
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