JP2009244171A - 電気二重層キャパシタ装置の異常検出回路 - Google Patents

Abstract

【課題】電気二重層キャパシタを備える電気二重層キャパシタ装置に関し、電気二重層キャパシタユニットの静電容量低下等に起因する電気二重層キャパシタユニットの端子間電圧異常を速やかに報知する。
【解決手段】電気二重層キャパシタユニット（４１、４２・・・４ｎ）と並列に接続されるとともに、電気二重層キャパシタユニットの静電容量の減少による電圧異常を判定する基準電圧（Ｖｒｅｆ）が設定され、電気二重層キャパシタユニットの端子間電圧が基準電圧以上に充電されたか否かを監視し、端子間電圧が基準電圧以上に到達した場合に電気二重層キャパシタユニットの異常を表す出力を発生する電圧異常監視手段（電圧監視部１０、電圧監視回路１０１、１０２・・・１０ｎ）と、この電圧異常監視手段の前記出力に基づき異常を報知する異常報知手段（信号伝達部１２、発光素子Ｄ２０）とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気二重層キャパシタで構成された電気二重層キャパシタを備える電気二重層キャパシタ装置に関し、特に、充電状態を監視し、電気二重層キャパシタユニットの端子間電圧の電圧異常を検出する、電気二重層キャパシタ装置の異常検出回路に関する。

電気二重層キャパシタは、その小型で大容量の特性を利用して停電時のバックアップ電源として用いられることがある。しかし、電気二重層キャパシタは、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キャパシタ装置とすることにより、高耐圧化が図られる。この高耐圧化は、電気二重層キャパシタ装置としての高耐圧化であって、直列化されている各電気二重層キャパシタの耐圧が高まるわけではない。そのため、電気二重層キャパシタ装置を構成する各電気二重層キャパシタの充電電圧は、耐圧を超えないように維持することが必要となる。

直列接続した電気二重層キャパシタの静電容量が同一であれば、直列接続された電気二重層キャパシタ装置の端子間に充電電圧を印加した場合には、各電気二重層キャパシタには電圧が均等に印加される。しかし、電気二重層キャパシタは経年的に静電容量が低下することもあり、この印加される電圧のバランスが崩れるばかりか、バックアップ電源として充分な電気量を保持できなくなるという障害に発展する可能性もある。

このような電気二重層キャパシタ装置に関し、複数の電気二重層キャパシタを直列化した電気二重層キャパシタ装置には、各電気二重層キャパシタが所定の基準電圧に充電されているか否か、また静電容量の減少を監視することが重要である。

従来、このような電気二重層キャパシタ装置の充電状態検出回路では、各電気二重層キャパシタに対して充電状態を監視するための回路に関し、電気二重層キャパシタに分圧回路を接続し、その分圧電圧を比較器で基準電圧と比較することにより、充電電圧の状態を検出するものとして例えば、特許文献１、２がある。静電容量の減少を検出する手段として、特許文献３がある。
実用新案登録第２５７５３５８号公報 特開平６−２６１４５２号公報 特開平５−３４６４４９号公報

ところで、このように電気二重層キャパシタに個別に充電状態を検出するための回路を設置することは、電気二重層キャパシタの設置数に応じて検出回路が必要となるので、コストを増大させる。しかも、電気二重層キャパシタ装置の使用中に電気二重層キャパシタの性能の低下、例えば、静電容量の低下が発生する場合もある。このように静電容量の低下が発生した場合には、電気二重層キャパシタ装置を充電する際に、静電容量の低下した電気二重層キャパシタが早く充電完了となり、端子間電圧が上昇する。

特許文献１や特許文献２に記載されている充電電圧の監視回路では、所定電圧に到達した電気二重層キャパシタに対して、バイパス回路によって過充電を防止している。しかし、バイパス回路を流れる充電電流は、バイパス回路でエネルギーを損失させる。このため、このような電気二重層キャパシタ装置では電気二重層キャパシタの静電容量低下を速やかに検出し、異常電圧状態の継続を回避することが要請されている。

そこで、本発明の目的は、電気二重層キャパシタを備える電気二重層キャパシタ装置に関し、電気二重層キャパシタの静電容量低下等に起因する電気二重層キャパシタユニットの端子間電圧異常を速やかに報知することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る、電気二重層キャパシタ装置の異常検出回路の構成は以下の通りである。

請求項１に係る電気二重層キャパシタ装置の異常検出回路は、単数の電気二重層キャパシタからなる電気二重層キャパシタユニット又は複数の電気二重層キャパシタを並列に接続してなる電気二重層キャパシタユニットを直列接続して構成され、充電手段によって充電される電気二重層キャパシタ装置の異常検出回路であって、前記電気二重層キャパシタユニットと並列に接続されるとともに、電気二重層キャパシタユニットの静電容量の減少による電圧異常を判定する基準電圧が設定され、前記電気二重層キャパシタユニットの端子間電圧が前記基準電圧以上に充電されたか否かを監視し、前記端子間電圧が前記基準電圧以上に到達した場合に前記電気二重層キャパシタユニットの異常を表す出力を発生する電圧異常監視手段と、この電圧異常監視手段の前記出力に基づき異常を報知する異常報知手段とを備えることを特徴とする。

請求項２に係る電気二重層キャパシタ装置の異常検出回路は、上記電気二重層キャパシタ装置の異常検出回路において、前記充電手段は、前記電気二重層キャパシタユニットの各端子間電圧が同一の電圧状態から前記電気二重層キャパシタ装置の全部の前記電気二重層キャパシタユニットに充電することを特徴とする。

請求項３に係る電気二重層キャパシタ装置の異常検出回路は、上記電気二重層キャパシタ装置の異常検出回路において、前記電気二重層キャパシタユニットは、複数の電気二重層キャパシタを備える場合、定格電圧及び合成静電容量が同一に設定されていることを特徴とする。

請求項４に係る電気二重層キャパシタ装置の異常検出回路は、上記電気二重層キャパシタ装置の異常検出回路において、前記電圧異常監視手段は、前記電気二重層キャパシタ装置の全体を所定電圧まで充電した際に、電気二重層キャパシタユニットの端子間電圧が前記基準電圧より高い電圧となった電気二重層キャパシタユニットを検出し、その電気二重層キャパシタユニットを表す信号を送出することを特徴とする。

請求項５に係る電気二重層キャパシタ装置の異常検出回路は、上記電気二重層キャパシタ装置の異常検出回路において、前記電圧異常監視手段は、前記電気二重層キャパシタユニットを検出した場合に経時劣化による静電容量の減少と判定し、前記異常報知手段が前記電気二重層キャパシタユニットが異常であることを報知することを特徴とする。

請求項６に係る電気二重層キャパシタ装置の異常検出回路は、上記電気二重層キャパシタ装置の異常検出回路において、前記電気二重層キャパシタユニットのそれぞれに同一抵抗値のバランス抵抗を並列に接続してなることを特徴とする。

本発明によれば、次のような効果が得られる。

(1) 電気二重層キャパシタや電気二重層キャパシタを用いた電気二重層キャパシタ装置における電気二重層キャパシタの静電容量低下等に起因する、電気二重層キャパシタや電気二重層キャパシタユニットの端子間電圧異常を速やかに報知することができ、異常を生じた電気二重層キャパシタや電気二重層キャパシタユニットの交換等の保守の容易化や迅速な対策をとることができる。

(2) 電気二重層キャパシタに個別に充電状態を検出するには、電気二重層キャパシタの設置数だけ必要としていた従来構成に比較し、本発明では、斯かる構成の簡略化を図ることができ、コスト低減を図ることができる。

(3) 電気二重層キャパシタ装置の使用中、電気二重層キャパシタの性能の低下として静電容量低下が発生した場合に、電気二重層キャパシタ装置の充電の際に、端子間電圧の異常上昇を検知でき、迅速な対応をとることができる。

そして、本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付図面及び各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。

〔第１の実施の形態〕

本発明の第１の実施の形態について、図１、図２、図３及び図４を参照する。図１は、電気二重層キャパシタ装置を示す図、図２は、電気二重層キャパシタ装置の充電回路、電気二重層キャパシタ回路及び異常検出回路を示す回路図、図３は、信号伝達部を示す回路図、図４は、異常検出動作を説明するための図である。図１〜図４に示す構成は一例であって、斯かる構成に本発明が限定されるものではない。

この電気二重層キャパシタ装置２は各種負荷に電力を供給するための電源装置を構成する。この電気二重層キャパシタ装置２は、図１に示すように、電気二重層キャパシタユニット部４及び異常検出回路６を備える。電気二重層キャパシタユニット部４は、単数又は複数の電気二重層キャパシタユニットを備え、充電回路８に接続されて充電され、充電回路８は、電気二重層キャパシタ装置２の充電手段の一例であって、電気二重層キャパシタ装置２の電気二重層キャパシタを定格電圧に充電する機能を備えている。

異常検出回路６は、電気二重層キャパシタ装置２の端子間電圧の異常を監視する電圧異常監視手段の一例であって、電圧監視部１０と、信号伝達部１２とを備える。電圧監視部１０は、電気二重層キャパシタユニット部４の端子間電圧を監視し、端子間電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ以上に到達したことを検知ないし判定する手段である。信号伝達部１２は、その異常発生を報知する異常報知手段の一例であって、電圧監視部１０の出力に基づき電気信号や光信号によって異常発生を報知する。

この実施の形態の電気二重層キャパシタユニット部４は、図２に示すように、複数の電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎとともに、バランス抵抗Ｒ１０１、Ｒ１０２・・・Ｒ１０ｎを備え、直列に接続された電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎはバランス抵抗Ｒ１０１、Ｒ１０２・・・Ｒ１０ｎとともに充電回路８に接続されている。各バランス抵抗Ｒ１０１、Ｒ１０２・・・Ｒ１０ｎは例えば、同一抵抗値に設定され、各電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎに並列に接続され、各電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎの充電電圧を同一又は近似値にバランスさせる手段である。

電気二重層キャパシタユニット４１は、複数の電気二重層キャパシタＣ１１、Ｃ１２・・・Ｃ１ｎを並列化し、電気二重層キャパシタユニット４２は、複数の電気二重層キャパシタＣ２１、Ｃ２２・・・Ｃ２ｎを並列化し、電気二重層キャパシタユニット４ｎは、複数の電気二重層キャパシタＣｎ１、Ｃｎ２・・・Ｃｎｎを並列化したものである。これら、電気二重層キャパシタＣ１１、Ｃ１２・・・Ｃ１ｎ、Ｃ２１、Ｃ２２・・・Ｃ２ｎ・・・Ｃｎ１、Ｃｎ２・・・Ｃｎｎの定格電圧及び静電容量は同一又は近似の値に設定されるので、各電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎの定格電圧及び合成静電容量も同一又は近似した値に設定される。

各電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎには、各端子間電圧を監視する電圧監視手段として電圧監視回路１０１、１０２・・・１０ｎが並列に接続されている。電圧監視回路１０１は、電圧比較器ＣＰ１、電圧源ＶＳ１、抵抗Ｒ１及びトランジスタＴｒ１で構成され、抵抗Ｒ１及びトランジスタＴｒ１の間にはフォトカプラＰＣ１の発光素子Ｄ１が直列に接続されている。電圧監視回路１０２は、電圧比較器ＣＰ２、電圧源ＶＳ２、抵抗Ｒ２及びトランジスタＴｒ２で構成され、抵抗Ｒ２及びトランジスタＴｒ２の間にはフォトカプラＰＣ２の発光素子Ｄ２が直列に接続され、また、電圧監視回路１０ｎは、電圧比較器ＣＰｎ、電圧源ＶＳｎ、抵抗Ｒｎ及びトランジスタＴｒｎで構成され、抵抗Ｒｎ及びトランジスタＴｒｎの間にはフォトカプラＰＣｎの発光素子Ｄｎが直列に接続されている。

電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎのそれぞれの端子間電圧が同一の電圧状態から電気二重層キャパシタ装置２の全体へ充電を開始すると、電圧監視回路１０１、１０２・・・１０ｎでは各端子間電圧ＶＣ１、ＶＣ２・・・ＶＣｎと基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、端子間電圧ＶＣ１、ＶＣ２・・・ＶＣｎの何れか又は場合によっては全部が基準電圧Ｖｒｅｆより高い電圧となった場合に対応する電圧比較器ＣＰ１、ＣＰ２・・・の何れか又は場合によっては全部がそれを表す出力が電圧検出信号として出力される。この場合、フォトカプラＰＣ１、ＰＣ２・・・ＰＣｎの何れか又は場合によっては全部がそれを表す出力を発生する。基準電圧Ｖｒｅｆは、電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎを構成する電気二重層キャパシタの経時劣化による静電容量の減少を検出するには、例えば、各電気二重層キャパシタの素子定格電圧又は電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎのユニット定格電圧と同一値又は近似値に設定すればよい。

信号伝達部１２は、図３に示すように、電圧源ＶＳ１４、スイッチング素子としてのトランジスタＴｒ１６、フォトカプラＰＣ１、ＰＣ２・・・ＰＣｎ、抵抗Ｒ１８、発光素子Ｄ２０及びリレーＲｙで構成され、フォトカプラＰＣ１、ＰＣ２・・・ＰＣｎの各受光素子Ｔ１、Ｔ２・・・Ｔｎが並列に接続されてトランジスタＴｒ１６のベースに接続されている。発光素子Ｄ２０は異常を報知する報知手段であって、例えば、可視光ＬＥＤで構成される。リレーＲｙは、ソレノイドＬと例えば、ノーマルクローズの接点Ｃで構成される。

斯かる構成にあっては、異常検出回路６により、即ち、電圧監視部１０と、信号伝達部１２とにより、電気二重層キャパシタユニット部４の静電容量の減少を報知することができる。直並列された電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎによって構成された電気二重層キャパシタユニット部４では、直列接続される電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎの合成静電容量は同一又は近似する値に初期設定されている。電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎの各合成静電容量をＣｓ１、Ｃｓ２・・・Ｃｓｎとすると、初期設定では、Ｃｓ１＝Ｃｓ２＝・・・＝Ｃｓｎ又はＣｓ１≒Ｃｓ２≒・・・≒Ｃｓｎである。

このように合成静電容量が同一又は近似する値に設定されている電気二重層キャパシタ装置２では、その充電の際、各電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎに均等に充電回路８から電圧Ｖが印加されると、各電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎの各端子間電圧ＶＣ１、ＶＣ２・・・ＶＣｎは、ＶＣ１＝ＶＣ２＝・・・＝ＶＣｎ又はＶＣ１≒ＶＣ２≒・・・≒ＶＣｎとなり、同一又は均等な値となる。

電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎの合成静電容量Ｃｓ１、Ｃｓ２、・・・Ｃｓｎが異なる場合（Ｃｓ１≠Ｃｓ２≠・・・≠Ｃｓｎ）には、合成静電容量Ｃｓ１、Ｃｓ２、・・・Ｃｓｎに応じて、各端子間電圧ＶＣ１、ＶＣ２・・・ＶＣｎが異なってくる。即ち、ＶＣ１≠ＶＣ２≠・・・≠ＶＣｎとなる。

これは、合成静電容量Ｃｓ１、Ｃｓ２、・・・Ｃｓｎが相対的に少ない電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎの端子間電圧ＶＣ１、ＶＣ２・・・ＶＣｎの上昇が早くなるためであり、このような状況を継続すれば、静電容量の少ない電気二重層キャパシタユニット４１又は４２・・・又は４ｎ、その中にある電気二重層キャパシタが過充電に至る。従って、このような静電容量の少ない電気二重層キャパシタユニット又は電気二重層キャパシタの充電が静電容量の多い電気二重層キャパシタユニット又は電気二重層キャパシタに比較し、早く定格電圧に到達し、過充電に至るという原理を利用すれば、電気二重層キャパシタ装置を構成する電気二重層キャパシタの静電容量や電気二重層キャパシタ４１、４２・・・４ｎの合成静電容量Ｃｓ１、Ｃｓ２、・・・Ｃｓｎの低下を検出することができる。

この検出原理によれば、合成静電容量Ｃｓ１、Ｃｓ２、・・・Ｃｓｎが同一又は近似する状態から、経時劣化により減少した場合には、均等な端子間電圧ＶＣ１、ＶＣ２・・・ＶＣｎ即ち、各充電電圧のバランスが崩れる。また、合成静電容量Ｃｓ１、Ｃｓ２、・・・Ｃｓｎが低下した電気二重層キャパシタ４１、４２・・・４ｎには、より高い端子間電圧ＶＣ１、ＶＣ２・・・ＶＣｎにより、高い充電電圧が印加され、即ち、過電圧印加となる。そこで、この充電時の過電圧を検出すれば、電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎから過電圧印加となっている電気二重層キャパシタユニットを異常と判断すればよい。

このような電圧印加及び過電圧充電について、図４を参照する。図４は、電気二重層キャパシタ回路を示している。

この電気二重層キャパシタ回路１４では、電気二重層キャパシタＣ１、Ｃ２が直列に接続され、電気二重層キャパシタＣ１、Ｃ２に対しバランス抵抗Ｒ１０、Ｒ２０が接続されている。この場合、電気二重層キャパシタＣ１の静電容量Ｃ１０を２０００〔Ｆ〕、電気二重層キャパシタＣ２の静電容量Ｃ２０を１０００〔Ｆ〕とし、即ち、静電容量Ｃ１０、Ｃ２０の比率はＣ１０：Ｃ２０＝２：１である。各バランス抵抗Ｒ１０、Ｒ２０の抵抗値を同一のものとし、充電後、ある程度の時間放置することによって、各電気二重層キャパシタＣ１、Ｃ２の充電電圧が一定の状態となる。

そこで、図４の（Ａ）に示すように、バランス抵抗Ｒ１０、Ｒ２０によって電気二重層キャパシタＣ１、Ｃ２にそれぞれ例えば、電圧＝１．７〔Ｖ〕で充電された状態から充電を行い、定格電圧＝５〔Ｖ〕まで充電した場合の電圧変化を観測すると、電気二重層キャパシタＣ１、Ｃ２は、直列に接続されているので、各電気二重層キャパシタＣ１、Ｃ２の蓄積電気量は等しくなり、静電容量が相対的に少ない電気二重層キャパシタＣ２の電圧上昇が電気二重層キャパシタＣ１より早くなる。電気二重層キャパシタＣ１、Ｃ２の各定格電圧を２．５〔Ｖ〕とすれば、２つの電気二重層キャパシタＣ１、Ｃ２の直列回路である電気二重層キャパシタ回路１４の定格電圧は５〔Ｖ〕となるので、この定格電圧＝５〔Ｖ〕を印加し、充電した場合、電気二重層キャパシタＣ１の端子間電圧は２．２３〔Ｖ〕、電気二重層キャパシタＣ２の端子間電圧は２．７７〔Ｖ〕となり、電気二重層キャパシタＣ２は、過電圧（２．７７〔Ｖ〕）の印加状態、過電圧状態となる。

このように静電容量が異なる電気二重層キャパシタＣ１、Ｃ２の直列回路では、充電時の電圧上昇の速さが異なるため、基準電圧Ｖｒｅｆ（図２）は任意の電圧に設定することが可能であるが、電気二重層キャパシタＣ１、Ｃ２の端子間電圧の上昇には電気二重層キャパシタＣ１、Ｃ２の内部抵抗値も影響を及ぼすため、電気二重層キャパシタ装置２の全体、即ち、電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎの定格電圧まで充電し、充電を終了した際の電圧バランスによって判定すればよい。即ち、電気二重層キャパシタの定格電圧をＶｓ、電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎの設置数をｎとすれば、電気二重層キャパシタ装置２の定格電圧Ｖｓｍ＝ｎ×Ｖｓとなる。

複数の電気二重層キャパシタが並列に接続された各電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎのそれぞれには、電圧監視手段としての電圧監視部１０が並列に接続されており、電圧監視部１０には、電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎの端子間電圧が入力され、基準電圧Ｖｒｅｆ（例えば、２．７〔Ｖ〕）と比較される。基準電圧Ｖｒｅｆより端子間電圧ＶＣ１、ＶＣ２・・・ＶＣｎが高い場合には、電圧比較器ＣＰ１、ＣＰ２・・・ＣＰｎの何れか又は場合によっては全部の出力がＬ（低レベル）からＨ（高レベル）に反転する。

この電圧監視部１０の動作は、図５の（Ａ）に示すように、電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎの端子間電圧は、時間ｔの経過とともに上昇するが、特性Ａａ、Ａｂは、正常な静電容量の場合の電圧上昇、特性Ａｘは、静電容量が低下している場合の電圧上昇であり、この電圧上昇（特性Ａｘ）が基準電圧Ｖｒｅｆ以上に到達した時点で、図５の（Ｂ）に示すように、電圧監視部１０の電圧比較器ＣＰ１、ＣＰ２・・・ＣＰｎの何れか又は場合によっては全部の出力がＬ（低レベル）からＨ（高レベル）に反転する。

このオン出力によってスイッチング素子であるトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２・・・Ｔｒｎの何れか又は場合によっては全部が遮断状態から導通状態に移行する。オン動作に対応するフォトカプラＰＣ１、ＰＣ２・・・ＰＣｎの発光素子Ｄ１、Ｄ２・・・Ｄｎの何れか又は場合によっては全部が導通し、発光する。

各電圧監視回路１０１、１０２・・・１０ｎの回路間が各フォトカプラＰＣ１、ＰＣ２・・・ＰＣｎによって絶縁されており、各動作の干渉が防止され、信頼性の高い監視動作が実現されている。

この場合、電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎには、充電時の充電バランスや過充電を防止するバイパス回路等のバランス回路を設置してもよいが、必須ではない。また、電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎに例えば、図４に示すように、バランス抵抗Ｒを並列に接続すれば、バランスのよい充電が可能である。

また、各電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎは、複数の電気二重層キャパシタの並列接続によって、初期の電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎの合成静電容量の均等化が図られており、これによっても、各電気二重層キャパシタの静電容量の製造上のばらつきが緩衝され、各電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎの端子間電圧ＶＣ１、ＶＣ２・・・ＶＣｎを均等化するバランスのよい充電が可能である。

そして、フォトカプラＰＣ１、ＰＣ２・・・ＰＣｎの受光素子Ｔ１、Ｔ２・・・Ｔｎは、並列接続されて信号伝達部１２のトランジスタＴｒ１６のベースに接続され、受光した受光素子Ｔ１、Ｔ２・・・Ｔｎの何れか又は場合によっては全部のオン動作により、スイッチング素子であるトランジスタＴｒ１６が導通する。トランジスタＴｒ１６が導通すると、電圧源ＶＳ１４からトランジスタＴｒ１６及び抵抗Ｒ１８を通して発光素子Ｄ２０に駆動電流が流れ、発光素子Ｄ２０が発光し、異常が報知される。

この場合、リレーＲｙにも駆動電流が流れ、ソレノイドＬを励磁させる。この結果、ノーマルクローズ（常閉）の接点Ｃが破線で示すように、オープン状態となり、このオープン状態が外部に故障検出信号として伝えられる。リレーＲｙには、ノーマルオープン（常開）の接点Ｃを用いてもよく、破線で示すオープン状態から、異常時には実線でクローズ状態で外部に故障検出信号として伝える構成としてもよい。

このように、電気二重層キャパシタ装置２では、以上述べた電圧監視部１０の監視出力信号と信号伝達部１２の信号伝達機能により、電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎを構成する電気二重層キャパシタの静電容量減少に伴う端子間電圧ＶＣ１、ＶＣ２・・・ＶＣｎの変化が検出され、静電容量が減少した電気二重層キャパシタを含む電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎの異常を報知することができ、その報知に基づいて迅速な対応をとることができる。

〔第２の実施の形態〕

上記実施の形態では、信号伝達部１２に単一の信号伝達回路（図３）を設置し、並列に接続した複数のフォトカプラＰＣ１、ＰＣ２・・・ＰＣｎをトランジスタＴｒ１６のベースに接続したが、第２の実施の形態では、図６に示すように、信号伝達部１２に複数の信号伝達回路１２１、１２２・・・１２ｎを設置したものである。信号伝達回路１２１、１２２・・・１２ｎには共通の電圧源ＶＳ１４を接続し、信号伝達回路１２１は、トランジスタＴｒ２１、フォトカプラＰＣ１、抵抗Ｒ１１、発光素子Ｄ１１及びリレーＲｙ１で、信号伝達回路１２２は、トランジスタＴｒ２２、フォトカプラＰＣ２、抵抗Ｒ１２、発光素子Ｄ１２及びリレーＲｙ２で、また、信号伝達回路１２ｎは、トランジスタＴｒ２ｎ、フォトカプラＰＣｎ、抵抗Ｒ１ｎ、発光素子Ｄ１ｎ及びリレーＲｙｎで構成されている。

このように、複数のフォトカプラＰＣ１、ＰＣ２・・・ＰＣｎを受光素子Ｔ１、Ｔ２・・・Ｔｎを並列接続しない構成としてもよく、また、この実施の形態では、各電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎに対応しているので、受光素子Ｔ１、Ｔ２・・・Ｔｎの各発光が何れの電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎの異常かを特定して報知でき、利便性が高い。

〔第３の実施の形態〕

電気二重層キャパシタ装置２の異常検出回路６において、電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎ（図２）のそれぞれには、同一抵抗値のバランス抵抗を並列接続してもよい。斯かる構成は、直列に接続された電気二重層キャパシタユニット４１、４２・・・４ｎのそれぞれの端子間電圧を同一電圧又は近似電圧とするための最も簡易な構成として利用できる。

〔他の実施の形態〕

上記実施の形態では、複数の電気二重層キャパシタを並列化した複数の電気二重層キャパシタユニットを直列接続してなる電気二重層キャパシタ装置を例示したが、本発明の電気二重層キャパシタ装置は、単数の電気二重層キャパシタからなる電気二重層キャパシタユニットを備えた構成、又は、複数の電気二重層キャパシタを並列に接続してなる電気二重層キャパシタユニットを備えた構成であってもよく、実施の形態の構成に限定されるものではない。

以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の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言うまでもない。

本発明は、電気二重層キャパシタを備える電気二重層キャパシタ装置に関し、電気二重層キャパシタの静電容量低下等に起因する電気二重層キャパシタユニットの端子間電圧異常を速やかに報知することができ、電気二重層キャパシタの静電容量の経時劣化の発生を可及的速やかに報知でき、安定した電源装置として提供できる等、有用である。

第１の実施の形態に係る電気二重層キャパシタ装置を示すブロック図である。 電気二重層キャパシタ装置及びその異常検出回路を示す回路図である。 信号伝達部を示す回路図である。 電気二重層キャパシタ回路を示す回路図である。 電気二重層キャパシタの充電特性及び異常監視動作を示す図である。 第２の実施の形態に係る信号伝達部を示すブロック図である。

符号の説明

２ 電気二重層キャパシタ装置
４ 電気二重層キャパシタユニット部
６ 異常検出回路
８ 充電回路
１０ 電圧監視部
１２ 信号伝達部
４１、４２・・・４ｎ 電気二重層キャパシタユニット
Ｃ１１、Ｃ１２・・・Ｃ１ｎ、・・・・Ｃｎ１、Ｃｎ２・・・Ｃｎｎ 電気二重層キャパシタ
ＣＰ１、ＣＰ２・・・ＣＰｎ 電圧比較器
ＶＳ１、ＶＳ２・・・ＶＳｎ 電圧源
ＰＣ１、ＰＣ２・・・ＰＣｎ フォトカプラ
Ｔｒ１、Ｔｒ２・・・Ｔｒｎ トランジスタ
１０１、１０２・・・１０ｎ 電圧監視回路

Claims (6)

1. 単数の電気二重層キャパシタからなる電気二重層キャパシタユニット又は複数の電気二重層キャパシタを並列に接続してなる電気二重層キャパシタユニットを直列接続して構成され、充電手段によって充電される電気二重層キャパシタ装置の異常検出回路であって、
   前記電気二重層キャパシタユニットと並列に接続されるとともに、電気二重層キャパシタユニットの静電容量の減少による電圧異常を判定する基準電圧が設定され、前記電気二重層キャパシタユニットの端子間電圧が前記基準電圧以上に充電されたか否かを監視し、前記端子間電圧が前記基準電圧以上に到達した場合に前記電気二重層キャパシタユニットの異常を表す出力を発生する電圧異常監視手段と、
   この電圧異常監視手段の前記出力に基づき異常を報知する異常報知手段と、
   を備えることを特徴とする電気二重層キャパシタ装置の異常検出回路。
2. 請求項１の電気二重層キャパシタ装置の異常検出回路において、
   前記充電手段は、前記電気二重層キャパシタユニットの各端子間電圧が同一の電圧状態から前記電気二重層キャパシタ装置の全部の前記電気二重層キャパシタユニットに充電することを特徴とする電気二重層キャパシタ装置の異常検出回路。
3. 請求項１の電気二重層キャパシタ装置の異常検出回路において、
   前記電気二重層キャパシタユニットは、複数の電気二重層キャパシタを備える場合、定格電圧及び合成静電容量が同一に設定されていることを特徴とする電気二重層キャパシタ装置の異常検出回路。
4. 請求項１の電気二重層キャパシタ装置の異常検出回路において、
   前記電圧異常監視手段は、前記電気二重層キャパシタ装置の全体を所定電圧まで充電した際に、電気二重層キャパシタユニットの端子間電圧が前記基準電圧より高い電圧となった電気二重層キャパシタユニットを検出し、その電気二重層キャパシタユニットを表す信号を送出することを特徴とする電気二重層キャパシタ装置の異常検出回路。
5. 請求項４の電気二重層キャパシタ装置の異常検出回路において、
   前記電圧異常監視手段は、前記電気二重層キャパシタユニットを検出した場合に経時劣化による静電容量の減少と判定し、前記異常報知手段が前記電気二重層キャパシタユニットが異常であることを報知することを特徴とする電気二重層キャパシタ装置の異常検出回路。
6. 請求項１の電気二重層キャパシタ装置の異常検出回路において、
   前記電気二重層キャパシタユニットのそれぞれに同一抵抗値のバランス抵抗を並列に接続してなることを特徴とする電気二重層キャパシタ装置の異常検出回路。

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