JP2008032536A

JP2008032536A - 電気二重層コンデンサの直流内部抵抗値の測定方法及びそのシステム

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Publication number: JP2008032536A
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Inventors: Koji Kasai; 浩二笠井
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Priority date: 2006-07-28
Filing date: 2006-07-28
Publication date: 2008-02-14
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Abstract

【課題】電気二重層コンデンサの直流抵抗値を高精度に測定する。
【解決手段】所定電圧Ｅ［Ｖ］まで充電した電気二重層コンデンサＣｘと直流阻止用コンデンサ３４のうち、直流阻止用コンデンサ３４の他端を開放し、電気二重層コンデンサＣｘを定電流値Ｉで放電させたときに直流阻止用コンデンサ３４の開放端に現れる電気二重層コンデンサＣｘの放電による電圧の時間変化を直流電圧計２２を通じて制御装置２６により測定する。直流阻止用コンデンサ３４と直流電圧計２２の入力抵抗による高域遮断周波数が、接合型ＦＥＴ入力のボルテージフォロワ３０を挿入していることからきわめて低い値となり、数秒以上の長時間の電圧変化を、直流電圧計２２のフルスケールに近いレンジで精度よく測定することができる。電圧測定が精度よく行なえることより、「降下電圧÷定電流放電値」で算出する直流抵抗値が高精度で求められる。
【選択図】図１

Description

この発明は、電気二重層コンデンサの直流内部抵抗値の測定方法及びそのシステムに関する。

蓄電装置として蓄電池や電気二重層コンデンサが実用化されている。これら蓄電池や電気二重層コンデンサでは、内部抵抗値の高低が性能の一指針とされている。したがって、蓄電装置の内部抵抗値を精度よく測定できることが好ましいが、蓄電装置は電荷を蓄積・放出するので、固定抵抗器のように抵抗値を容易に測定することができない。

従来から、直流の起電圧を有する蓄電池の交流内部抵抗値を測定する手法として、１［ｋＨｚ］の周波数を用いる交流４端子法が知られている。この交流４端子法に関連して前記蓄電池の端子間電圧の直流分を除去する高域通過用フィルタ（コンデンサと抵抗器によるフィルタ）のコンデンサの短時間充電法が、特開平１１−１１８８９１号公報に開示されている。

一方、電気二重層コンデンサの試験方法に関し、交流内部抵抗値と直流内部抵抗値の測定方法が、日本電子機械工業会規格の規格「ＥＩＡＪＲＣ−２３７７」で、それぞれ「３．４．１交流抵抗法」及び「３．４．２直流抵抗法」として規定されている。

図５は、ＥＩＡＪ規格に規定される交流抵抗法測定回路２を示している。この交流抵抗法測定回路２は、供試コンデンサとしての電気二重層コンデンサＣｘに対して、周波数が１［ｋＨｚ］、交流電流出力が１［ｍＡ］〜１０［ｍＡ］の発振器４が交流電流計６を通じて接続されるとともに、電気二重層コンデンサＣｘの端子間に交流電圧計８が接続される構成になっている。

この場合、交流電圧計８で測定される交流電圧をＵ［Ｖｒｍｓ］、交流電流計６で測定される交流電流をＩ［Ａｒｍｓ］とすると、電気二重層コンデンサＣｘの交流内部抵抗値Ｒａ［Ω］は、次の（１）式によって算出される。
Ｒａ＝Ｕ÷Ｉ …（１）

図６は、ＥＩＡＪ規格に規定される直流抵抗法測定回路１２を示している。この直流抵抗法測定回路１２は、電気二重層コンデンサＣｘの一端側に切替スイッチ１５の共通接点１５ａが接続され、一方の固定接点１５ｂと電気二重層コンデンサＣｘの他端側との間に定電流定電圧電源１６が接続され、他方の固定接点１５ｃと電気二重層コンデンサＣｘの他端側との間に直流電流計１８と定電流放電器２０の直列回路が接続され、さらに電気二重層コンデンサＣｘの端子間に直流電圧計２２が接続される構成になっている。

このような構成において、切替スイッチ１５を定電流定電圧電源１６側にし、電気二重層コンデンサＣｘを所定電圧（定格電圧）Ｅまで充電した後、所定電圧Ｅを３０分間印加し充電を継続する。

３０分間の充電が終了した後、切替スイッチ１５を定電流放電器２０側にし、定電流放電器２０により電気二重層コンデンサＣｘを一定電流で放電し、このときの電気二重層コンデンサＣｘの端子電圧の変化を直流電圧計２２により測定して記録する。

図７は、直流電圧計２２により測定される電気二重層コンデンサＣｘの端子間電圧特性２４の所定電圧Ｅ近傍の拡大図を示している。実際には、直流電圧計２２により図示していない電圧０［Ｖ］から所定電圧Ｅ［Ｖ］まで測定されている。

この場合、端子間電圧特性２４の時間変化の直線部を延長して補助線２７を引き、この補助線２７と放電開始時の時間軸２８との交点Ａから求めた電圧降下分ΔＶ２[Ｖ]を読み取る。ここで、直流電流計１８で読み取られる放電電流がＩ［Ａ］であるとき、電気二重層コンデンサＣｘの直流内部抵抗値Ｒｄ［Ω］は、次の（２）式によって算出される。なお、電圧降下分ΔＶ１は、放電開始時に瞬間的に降下する電圧である。
Ｒｄ＝ΔＶ２÷Ｉ …（２）

特開平１１−１１８８９１号公報電気二重層コンデンサの試験方法、ＥＩＡＪＲＣ−２３７７、Ｐ１−Ｐ６、２０００年４月制定、社団法人日本電子機械工業会発行

上述したように、ＥＩＡＪＲＣ−２３７７においては、電気二重層コンデンサの内部抵抗値測定方法として、交流抵抗法と直流抵抗法とが規定されている。一般的に、交流抵抗法は、測定に要する時間が短く、比較的容易に精度よく内部抵抗値を測定できる特徴があるとされている。

ところで、交流抵抗法により電気二重層コンデンサに流される交流電流値は１〜１０［ｍＡ］であるが、高出力用途の電気二重層コンデンサでは、実際上、数アンペア〜数十アンペアというという条件下で使用されることが多いことから測定条件と使用条件とが大幅にかけ離れている。

さらに、交流抵抗法では測定周波数が１［ｋＨｚ］、時間換算では１ミリ秒程度の短時間における電圧電流の変化量から内部抵抗値を測定しているが、高出力用途の電気二重層コンデンサでは、実際上、数秒に至る長時間の充放電サイクルで使用されることが多いことから測定条件と使用条件とが大幅にかけ離れている。

実際に、高出力用途の電気二重層コンデンサを、上述した交流抵抗法と直流抵抗法で測定し測定結果を比較しても一致しない。

高出力用途の電気二重層コンデンサの実力を反映しているのは、実使用条件に近い直流抵抗法で測定された直流内部抵抗値であり、高出力用途の電気二重層コンデンサの内部抵抗値測定方法として、交流抵抗法は適切ではないことを見いだした。すなわち、電気二重層コンデンサの内部抵抗値の測定法としては直流抵抗法が適切である。

しかしながら、ＥＩＡＪ−２３７７に規定された直流抵抗法では、図６、図７を参照して説明したように、電気二重層コンデンサＣｘの端子間電圧を測定しているが、電気二重層コンデンサＣｘは、内部抵抗値が非常に小さいために、所定電圧（定格電圧）Ｅに対して、電圧降下分ΔＶ２が極めて小さい。結果、直流電圧計２２のフルスケール中、狭いレンジでの測定となり精度よく測定することができないという問題がある。例えば、１００［Ｖ］フルスケールで、１ボルトの変化を測定する場合に比較して、２［Ｖ］フルスケールで、１ボルトの変化を測定する方が精度よく測定することができる。

また、特開平１１−１１８８９１号公報に開示されている、交流４端子法に関連して蓄電池の端子間電圧の直流分を阻止する高域通過フィルタは、コンデンサ・抵抗器フィルタ（コンデンサが蓄電池と交流電圧計との間に接続され、交流電圧計の入力側と接地との間に抵抗器が接続される構成のフィルタ）であり遮断周波数が１［ｋＨｚ］に近い値であるので、電気二重層コンデンサの直流内部抵抗値の測定に必要な放電開始時から１０秒程度の長時間に渡る電圧変動を精度よく測定することができないという問題が解決されない。

この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、電気二重層コンデンサの直流抵抗値を高精度に測定することを可能とする電気二重層コンデンサの直流内部抵抗値の測定方法及びそのシステムを提供することを目的とする。

この発明に係る電気二重層コンデンサの直流内部抵抗値の測定方法は、以下の特徴（１）〜（３）を備える。

（１）それぞれの一端が電気的に接続される電気二重層コンデンサと直流阻止用コンデンサを所定電圧まで充電した後、前記直流阻止用コンデンサの他端を開放するステップと、前記電気二重層コンデンサの前記一端に定電流放電器を接続し、前記電気二重層コンデンサを定電流放電させたときに前記直流阻止用コンデンサの開放端に現れる前記電気二重層コンデンサの放電による電圧の時間変化を直流電圧計により測定するステップと、前記直流電圧計により測定した前記電気二重層コンデンサの放電による電圧の時間変化の直線部を延長して補助線を引き、前記補助線と前記電気二重層コンデンサの放電開始時の時間軸との交点から求めた電圧降下分を読み取り、前記電気二重層コンデンサの直流内部抵抗値を、「直流内部抵抗値＝降下電圧÷定電流放電値」として求めるステップとを有することを特徴とする。

この特徴（１）を有する発明によれば、所定電圧まで充電した電気二重層コンデンサと直流阻止用コンデンサのうち、直流阻止用コンデンサの他端を開放し、電気二重層コンデンサを定電流で放電させたときに直流阻止用コンデンサの開放端に現れる電気二重層コンデンサの放電による電圧の時間変化を直流電圧計により測定するようにしているので、直流阻止用コンデンサと直流電圧計の入力抵抗で決定される高域遮断周波数は、きわめて低い値となり、長時間の電圧変化を、直流電圧計のフルスケールに近いレンジで精度よく測定することができる。

（２）この場合、直流阻止用コンデンサとしては、漏れ電流の少ないフィルムコンデンサが好ましい。

この特徴（２）を有する発明によれば、より精度よく直流抵抗値を測定することができる。

（３）上記の特徴（１）又は（２）において、前記直流阻止用コンデンサの開放端に現れる前記電気二重層コンデンサの放電による電圧の時間変化を直流電圧計により測定するステップでは、前記直流阻止用コンデンサと前記直流電圧計との間にボルテージフォロワを挿入し、このボルテージフォロワの出力端に現れる電圧を前記直流電圧計により測定することを特徴とする。

この特徴（３）を有する発明によれば、直流電圧計の入力抵抗値をさらに大きくすることができるので、より精度よく直流抵抗値を測定することができる。また、直流阻止用コンデンサの値を小さくすることができる。

この発明に係る電気二重層コンデンサの直流内部抵抗値の測定システムは、以下の特徴（４）〜（７）を有する。

（４）電気二重層コンデンサの直流内部抵抗値の測定システムであって、前記電気二重層コンデンサを所定電圧まで充電する定電流定電圧電源と、所定電圧まで充電された前記電気二重層コンデンサを定電流で放電する定電流放電器と、第１の固定接点が前記定電流定電圧電源に接続され、第２の固定接点が前記定電流放電器に接続され、共通接点が前記電気二重層コンデンサに接続される第１スイッチと、一端が前記電気二重層コンデンサと前記第１スイッチの接続点に電気的に接続される直流阻止用コンデンサと、前記直流阻止用コンデンサの他端に一端が接続され、他端が基準電圧に接続される第２スイッチと抵抗器との直列回路と、
前記直流阻止用コンデンサの他端に接続される直流電圧計と、制御手段とを備え、前記制御手段は、前記第２スイッチを閉状態とし、前記第１スイッチを前記定電流定電圧電源側にして前記電気二重層コンデンサを前記所定電圧まで充電させるとともに、前記直流阻止用コンデンサを前記基準電圧から前記所定電圧まで充電させた後、前記第２スイッチを開状態として前記直流阻止用コンデンサの他端を開放し、前記第１スイッチを前記定電流放電器側に切り替えて前記電気二重層コンデンサを定電流放電させたとき、前記直流阻止用コンデンサの開放端に現れる前記電気二重層コンデンサの放電による電圧の時間変化を直流電圧計により測定し、前記直流電圧計により測定した前記電気二重層コンデンサの放電による電圧の時間変化の直線部を延長して補助線を引き、前記補助線と前記電気二重層コンデンサの放電開始時の時間軸との交点から求めた電圧降下分を読み取り、前記電気二重層コンデンサの直流内部抵抗値を、「直流内部抵抗値＝降下電圧÷定電流放電値」として求めることを特徴とする。

この特徴（４）を有する発明によれば、所定電圧まで充電した電気二重層コンデンサと直流阻止用コンデンサのうち、直流阻止用コンデンサの他端を開放し、電気二重層コンデンサを定電流で放電させたときに直流阻止用コンデンサの開放端に現れる電気二重層コンデンサの放電による電圧の時間変化を直流電圧計により測定するようにしているので、直流阻止用コンデンサと直流電圧計の入力抵抗による高域遮断周波数は、きわめて低い値となり、長時間の電圧変化を、直流電圧計のフルスケールに近いレンジで精度よく測定することができる。

（５）上記の特徴（４）において、さらに、前記直流阻止用コンデンサと前記直流電流計との間に挿入されて、前記直流阻止用コンデンサの他端に入力端が接続され、出力端が前記直流電圧計に接続されるボルテージフォロワを備えることで、直流電圧計の入力抵抗値をさらに大きくすることができるので、より精度よく直流抵抗値を測定することができる。また、直流阻止用コンデンサの値を小さくすることができる。

（６）上記の特徴（４）又は（５）において、さらに、前記電気二重層コンデンサと前記直流阻止用コンデンサの一端との間に挿入されて、前記電気二重層コンデンサの端子間にそれぞれ入力端が接続され、出力端が前記直流阻止用コンデンサの一端に接続される差動増幅器を備えることで、電気二重層コンデンサの端子間に現れる同相分を除去できるのでより精度よく直流抵抗値を測定することができる。

（７）上記の特徴（５）又は（６）において、前記直流阻止用コンデンサをフィルムコンデンサとし、前記第２スイッチを接合型ＦＥＴとし、前記ボルテージフォロワを接合型ＦＥＴ入力とすることで、電気二重層コンデンサの直流抵抗値をより精度よく測定することができる。

この発明によれば、電気二重層コンデンサの直流抵抗値を高精度に測定することができる。

以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に参照する図面において、上記図６に示したものと対応するものには同一の符号を付けてその詳細な説明は省略する。また、繁雑さを避けるために、必要に応じて上記図６、図７をも参照して説明する。

図１は、この実施の形態に係る電気二重層コンデンサの直流内部抵抗値の測定システム３２の構成を示している。

この測定システム３２は、図６、図７を参照して説明した直流抵抗法を、電気二重層コンデンサＣｘの直流抵抗値を、より精度よく、かつ容易に測定できるように改良したシステムである。

この測定システム３２は、基本的に、図６に示した直流抵抗法測定回路１２から直流電圧計２２を概ね分離した構成の直流抵抗法測定回路１２ａと、直流電圧計２２と、直流抵抗法測定回路１２ａと直流電圧計２２との間に配置されるインタフェース回路２５と、これら直流抵抗法測定回路１２ａ、直流電圧計２２、及びインタフェース回路２５の動作を制御する制御装置２６とから構成される。制御装置２６は、マイクロコンピュータを含み、マイクロコンピュータは、プログラム等が記憶されるＲＯＭ（read only memory）と、前記ＲＯＭに記憶されているプログラムを実行することで制御・演算・判断機能を備えるＣＰＵ（central processing unit）と、ＲＡＭ（random access memory）と、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等の入出力インタフェースと、時計、カウンタ、タイマ等を含む。

直流抵抗法測定回路１２ａは、電気二重層コンデンサＣｘを所定電圧（例えば、定格電圧）Ｅまで充電する定電流定電圧電源１６と、所定電圧Ｅまで充電された電気二重層コンデンサＣｘを定電流値Ｉで放電する定電流放電器２０と、定電流値Ｉを測定する直流電流計１８と、第１の固定接点１４ｂが定電流定電圧電源１６に接続され第２の固定接点１４ｃが直流電流計１８と定電流放電器２０の直列回路に接続され第３の固定接点１４ｄが放電抵抗器４８を通じて接地され、共通接点１４ａが電気二重層コンデンサＣｘに接続される第１スイッチ１４とから構成されている。なお、第１スイッチ１４は、その切替制御端子１４ｅに信号が供給されていないとき、共通接点１４ａと第３の固定接点１４ｄとが接続されたデフォルト状態になっている。第１スイッチ１４は、機械式のスイッチあるいはパワートランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を使った電子式のスイッチによるマルチプレクサにより構成される。

インタフェース回路２５は、電気二重層コンデンサＣｘの端子間電圧を増幅する利得が１倍の差動増幅器２９と、直流電圧計２２の入力側に接続されるボルテージフォロワ３０と、差動増幅器２９の出力側とボルテージフォロワ３０の入力側との間に挿入配置される直流阻止用コンデンサ３４と、ボルテージフォロワ３０の入力側と接地との間に接続される直流阻止用コンデンサ充電経路スイッチ回路４２とから構成される。

直流阻止用コンデンサ充電経路スイッチ回路４２は、第２スイッチ３６と、充電電流を制限する抵抗器３８と、基準電圧Ｅｒを発生する基準電圧発生器４０とから構成される。第２スイッチ３６は、接合型ＦＥＴを用いたスイッチであり、ドレイン端子が結合点５０に接続され、ソース端子が抵抗器３８に接続され、ゲート端子が制御装置２６に接続される。

この実施の形態において、定電流定電圧電源１６と、直流電流計１８と、定電流放電器２０と、差動増幅器２９と、ボルテージフォロワ３０と、直流電圧計２２と、基準電圧発生器４０と、制御装置２６とは、それぞれ能動回路であるので、所定の直流電圧が印加されるが、繁雑になるので描いていない。

制御装置２６は、定電流定電圧電源１６の定電流値と定電圧値Ｅと、定電流放電器２０の放電定電流値Ｉと、基準電圧発生器４０の基準電圧Ｅｒとを、それぞれ調整可能である。また、制御装置２６は、直流電流計１８の電流値Ｉと、直流電圧計２２の出力の電圧特性で表される電気二重層コンデンサＣｘの端子間電圧の時間変化特性を測定可能である。さらに、制御装置２６は、第１スイッチ１４と第２スイッチ３６をそれぞれ切り替えることができる。

上記のボルテージフォロワ３０用の演算増幅器としては、新日本無線株式会社製の接合型ＦＥＴ入力型の低消費電力演算増幅器、型式「ＮＪＭ０６２」を使用した。

第２スイッチ３６用のＦＥＴとしては、株式会社東芝製の接合型ＦＥＴ、型式「２ＳＫ２０９」を使用した。

差動増幅器２９としては、リニアテクノロジーコーポーレーション製の差動増幅器、型式「ＬＴ１９９０Ａ」を使用した。なお、ＬＴ１９９０Ａは、０［Ｖ］出力には対応していないため、実際には、図示していないＲＥＦ端子へ所定の電圧を印加する必要がある。例えば、差動増幅器２９のＲＥＦ端子に基準電圧発生器４０の正端子を接続すると、出力（結合点５２）に基準電圧Ｅｒを得ることができるが、差動増幅器としては０［Ｖ］出力に対応しているものも使用できることと、回路の簡明さを考慮し、図１例では、０[Ｖ]出力としている。

直流阻止用コンデンサ３４としては、松下電器産業株式会社製のポリプロピレンフィルムを用いた無誘導コンデンサ、型式「ＥＣＱ−Ｐ１Ｈ１０４ＪＺ」を３並列で０．３［μＦ］として使用した。

次に、上述の実施形態の動作について、図２に示すアプリケーションプログラムに係るフローチャートに基づいて詳しく説明する。なお、特に断らない限り、制御主体は制御装置２６であるが、これをその都度参照するのは繁雑になるので、必要に応じて参照する。

まず、ステップＳ１において、第１スイッチ１４が放電抵抗器４８に接続されていて、第２スイッチ３６がオン状態（閉状態）となっている状態で、初期設定を行う。なお、この状態において、電気二重層コンデンサＣｘの電荷は、放電抵抗器４８を通じて全て放電され端子間電圧が０［Ｖ］とされる。直流阻止用コンデンサ３４は、結合点５０側の端が基準電圧Ｅｒとされ結合点５２側が０［Ｖ］にされている。

この初期設定では、定電流定電圧電源１６を電気二重層コンデンサＣｘの定格電圧である所定電圧Ｅに設定する。定電流放電器２０による放電電流Ｉは、ＥＩＡＪ規格に依ってもよいが、この実施形態では、実際の使用条件での放電電流値（例えば、上限値と下限値と中央値）Ｉに設定する。直流電流計１８のフルスケールは、設定した放電電流値Ｉより大きく、放電電流値Ｉに最も近いレンジ（フルスケール）に設定する。ただし、この実施の形態において、直流電流計１８は、監視・確認用であるので設けなくともよい。

また、基準電圧発生器４０の基準電圧Ｅｒは、直流電圧計２２の所定のフルスケール内の全範囲に近い範囲を利用して精度を上げるために調整する。例えば、図３に示すように、電圧Ｅ１〜所定電圧Ｅの範囲の電圧変化を直流電圧計２２で測定しようとする場合、基準電圧Ｅｒは、（Ｅ−Ｅ１）＝＋ΔＥ［Ｖ］に設定すればよい。すなわち、後に電気二重層コンデンサＣｘを放電させたとき直流阻止用コンデンサ３４とボルテージフォロワ３０との結合点５０の電圧は、測定に必要な時間内に電圧Ｅから電圧Ｅ１まで負方向に−（Ｅ−Ｅ１）＝−ΔＥ［Ｖ］減少するので、結合点５０の電圧を＋ΔＥ［Ｖ］に設定しおくことにより、直流電圧計２２では＋ΔＥ［Ｖ］から０［Ｖ］までの変化電圧を測定すればよいこととなる。この場合、直流電圧計２２の所定のフルスケールは、＋ΔＥ［Ｖ］より大きく、＋ΔＥ［Ｖ］に最も近いレンジに設定する。

次いで、ステップＳ２において、時点ｔ１で第１スイッチ１４を定電流定電圧電源１６に接続する。そうすると、図３の時点ｔ１から時点ｔ２に示すように電気二重層コンデンサＣｘの端子電圧は、０［Ｖ］から所定電圧Ｅ［Ｖ］まで直線的に充電される。このとき、直流阻止用コンデンサ３４の結合点５２側の端子も所定電圧Ｅ［Ｖ］まで充電される（なお、上述したように、差動増幅器２９の出力をＥｒ［Ｖ］とした場合には、Ｅ＋Ｅｒ［Ｖ］まで充電される）。

次に、ステップＳ３において、時点ｔ２から時点ｔ１０までの間の３０分間、電気二重層コンデンサＣｘに所定電圧Ｅが印加された充電継続状態が保持される。

次いで、ステップＳ４において、時点ｔ１０の直前に第２スイッチ３６を開放状態とし、時点ｔ１０で第１スイッチ１４を定電流放電器２０側に接続する。これにより時点ｔ１０から電気二重層コンデンサＣｘは一定電流Ｉで放電を開始する。

ステップＳ５において、時点ｔ１０から直流電圧計２２で、電圧Ｅｒ＝＋ΔＥから電圧０［Ｖ］になるまで、時点ｔ１０から５秒ごとの時点ｔ１１（時点ｔ１０から５秒後）、ｔ１２（時点ｔ１０から１０秒後）、ｔ１３（時点ｔ１０から１５秒後）にて電圧を測定する（実際には、１０［ｍｓ］毎に直流電圧計２２の電圧が取り込まれる）。

このようにして、直流電圧計２２の測定電圧が０［Ｖ］になったとき（時点ｔ１４）、ステップＳ６で測定終了設定を行う。

すなわち、第２スイッチ３６をオン状態（閉状態）にした後、第１スイッチ１４を放電抵抗器４８側に接続して次の測定に備える。第１スイッチ１４は、定電流放電器２０側に接続したままでもよい。

次いで、ステップＳ７において、測定した図３に示す端子間電圧特性２４の時間変化の直線部を延長して、例えば時点ｔ１０から５秒後の時点ｔ１１と１０秒後の時点ｔ１２の電圧値を接続して、補助線２７を引き、この補助線２７と放電開始時の時間軸２８との交点Ａから求めた電圧降下分ΔＶ２[Ｖ]を読み取り、直流電流計１８で読み取られた放電電流がＩ［Ａ］であるとき、電気二重層コンデンサＣｘの直流内部抵抗値Ｒｄ［Ω］は、上述した（２）式によって算出される。なお、電圧降下分ΔＶ１は、放電開始時に瞬間的に降下する電圧である。

以上説明したように上述した実施形態によれば、所定電圧Ｅ［Ｖ］まで充電した電気二重層コンデンサＣｘと直流阻止用コンデンサ３４のうち、直流阻止用コンデンサ３４の他端を開放し、電気二重層コンデンサＣｘを定電流値Ｉで放電させたときに直流阻止用コンデンサ３４の開放端に現れる電気二重層コンデンサＣｘの放電による電圧の時間変化を直流電圧計２２を通じて制御装置２６により測定するようにしているので、直流阻止用コンデンサ３４と直流電圧計２２の入力抵抗による高域遮断周波数が、接合型ＦＥＴ入力のボルテージフォロワ３０を挿入していることからきわめて低い値となり、長時間、例えば１秒〜数秒以上の電圧変化を、直流電圧計２２のフルスケールに近いレンジで精度よく測定することができる。

また、電気二重層コンデンサＣｘと直流阻止用コンデンサ３４の一端との間に差動増幅器２９を挿入した構成としているので、電気二重層コンデンサＣｘの端子間に現れる同相分を除去できるのでより精度よく直流抵抗値を測定することができる。

このように、この実施形態によれば、電気二重層コンデンサＣｘの直流抵抗値を高精度に測定することができる。

なお、図１の電気二重層コンデンサの直流内部抵抗値の測定システム３２は、精度を満足する範囲で、図４に示す測定システム３２Ａに変更することもできる。すなわち、図１例の測定システム３２に対して、差動増幅器２９、ボルテージフォロワ３０、基準電圧発生器４０のいずれか１つを、仕様精度に応じて取り外すことが可能である。なお図４例の測定システム３２Ａの場合、直流電圧計２２の測定レンジは、０［Ｖ］〜−ΔＶ［Ｖ］までの範囲となる。

なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

この発明の一実施形態に係る電気二重層コンデンサの直流内部抵抗値の測定システムの構成図である。図１例の動作説明に供されるフローチャートである。電気二重層コンデンサの充放電時の端子間電圧の時間変化特性図である。この発明の他の実施形態に係る電気二重層コンデンサの直流内部抵抗値の測定システムの構成図である。電気二重層コンデンサの交流抵抗法の測定回路図である。電気二重層コンデンサの直流抵抗法の測定回路図である。電気二重層コンデンサの充放電時の端子間電圧の時間変化特性図である。

符号の説明

１４…第１スイッチ１６…定電流定電圧電源
２２…直流電圧計２６…制御装置
２９…差動増幅器３０…ボルテージフォロワ
３４…直流阻止用コンデンサ３６…第２スイッチ
Ｃｘ…電気二重層コンデンサ

Claims

それぞれの一端が電気的に接続される電気二重層コンデンサと直流阻止用コンデンサを所定電圧まで充電した後、前記直流阻止用コンデンサの他端を開放するステップと、
前記電気二重層コンデンサの前記一端に定電流放電器を接続し、前記電気二重層コンデンサを定電流放電させたときに前記直流阻止用コンデンサの開放端に現れる前記電気二重層コンデンサの放電による電圧の時間変化を直流電圧計により測定するステップと、
前記直流電圧計により測定した前記電気二重層コンデンサの放電による電圧の時間変化の直線部を延長して補助線を引き、前記補助線と前記電気二重層コンデンサの放電開始時の時間軸との交点から求めた電圧降下分を読み取り、前記電気二重層コンデンサの直流内部抵抗値を、「直流内部抵抗値＝降下電圧÷定電流放電値」として求めるステップと
を有することを特徴とする電気二重層コンデンサの直流内部抵抗値の測定方法。
請求項１記載の電気二重層コンデンサの直流内部抵抗値の測定方法において、
前記直流阻止用コンデンサがフィルムコンデンサである
ことを特徴とする電気二重層コンデンサの直流内部抵抗値の測定方法。
請求項１又は２記載の電気二重層コンデンサの直流内部抵抗値の測定方法において、
前記直流阻止用コンデンサの開放端に現れる前記電気二重層コンデンサの放電による電圧の時間変化を直流電圧計により測定するステップでは、前記直流阻止用コンデンサと前記直流電圧計との間にボルテージフォロワを挿入し、このボルテージフォロワの出力端に現れる電圧を前記直流電圧計により測定する
ことを特徴とする電気二重層コンデンサの直流内部抵抗値の測定方法。
電気二重層コンデンサの直流内部抵抗値の測定システムであって、
前記電気二重層コンデンサを所定電圧まで充電する定電流定電圧電源と、
所定電圧まで充電された前記電気二重層コンデンサを定電流で放電する定電流放電器と、
第１の固定接点が前記定電流定電圧電源に接続され、第２の固定接点が前記定電流放電器に接続され、共通接点が前記電気二重層コンデンサに接続される第１スイッチと、
一端が前記電気二重層コンデンサと前記第１スイッチの接続点に電気的に接続される直流阻止用コンデンサと、
前記直流阻止用コンデンサの他端に一端が接続され、他端が基準電圧に接続される第２スイッチと抵抗器との直列回路と、
前記直流阻止用コンデンサの他端に接続される直流電圧計と、
制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記第２スイッチを閉状態とし、前記第１スイッチを前記定電流定電圧電源側にして前記電気二重層コンデンサを前記所定電圧まで充電させるとともに、前記直流阻止用コンデンサを前記基準電圧から前記所定電圧まで充電させた後、前記第２スイッチを開状態として前記直流阻止用コンデンサの他端を開放し、前記第１スイッチを前記定電流放電器側に切り替えて前記電気二重層コンデンサを定電流放電させたとき、前記直流阻止用コンデンサの開放端に現れる前記電気二重層コンデンサの放電による電圧の時間変化を直流電圧計により測定し、前記直流電圧計により測定した前記電気二重層コンデンサの放電による電圧の時間変化の直線部を延長して補助線を引き、前記補助線と前記電気二重層コンデンサの放電開始時の時間軸との交点から求めた電圧降下分を読み取り、前記電気二重層コンデンサの直流内部抵抗値を、「直流内部抵抗値＝降下電圧÷定電流放電値」として求める
ことを特徴とする電気二重層コンデンサの直流内部抵抗値の測定システム。
請求項４記載の電気二重層コンデンサの直流内部抵抗値の測定システムにおいて、
さらに、
前記直流阻止用コンデンサと前記直流電圧計との間に挿入されて、前記直流阻止用コンデンサの前記他端に入力端が接続され、出力端が前記直流電圧計に接続されるボルテージフォロワを備える
ことを特徴とする電気二重層コンデンサの直流内部抵抗値の測定システム。
請求項５記載の電気二重層コンデンサの直流内部抵抗値の測定システムにおいて、
さらに、
前記電気二重層コンデンサと前記直流阻止用コンデンサの前記一端との間に挿入され、前記電気二重層コンデンサの端子間にそれぞれ入力端が接続され、出力端が前記直流阻止用コンデンサの前記一端に接続される差動増幅器を備える
ことを特徴とする電気二重層コンデンサの直流内部抵抗値の測定システム。
請求項５又は６記載の電気二重層コンデンサの直流内部抵抗値の測定システムにおいて、
前記直流阻止用コンデンサがフィルムコンデンサであり、前記第２スイッチが接合型ＦＥＴであり、前記ボルテージフォロワが接合型ＦＥＴ入力である
ことを特徴とする電気二重層コンデンサの直流内部抵抗値の測定システム。