JP2011087448A

JP2011087448A - 蓄電モジュール制御装置

Info

Publication number: JP2011087448A
Application number: JP2009240746A
Authority: JP
Inventors: Yoji Azuma; 陽二東; Kunihiro Mitsuya; 邦宏満屋; Hiroshi Nishizawa; 博史西澤
Original assignee: Nisshinbo Holdings Inc
Current assignee: Nisshinbo Holdings Inc
Priority date: 2009-10-19
Filing date: 2009-10-19
Publication date: 2011-04-28
Also published as: CN102074977A; US20110089909A1; EP2320536A1

Abstract

【課題】各キャパシタの電圧が上限電圧以下の間も各キャパシタの電圧を均等化することができ、かつ、電力消費の少ない蓄電モジュール制御装置を提供する。
【解決手段】直列に接続された複数のキャパシタ２０を含む蓄電モジュール２を制御する蓄電モジュール制御装置であって、複数のキャパシタ２０のそれぞれに並列に接続される電圧制御回路１０を含み、電圧制御回路１０のそれぞれは、両端の間の電圧が所定の電圧を超えないよう制御する定電圧制御部１４と、定電圧制御部１４に直列に接続される抵抗器１２と、を含み、当該所定の電圧は、キャパシタ２０に印加される上限電圧より低い電圧である蓄電モジュール制御装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のキャパシタが直列に接続されてなる蓄電モジュールの電圧を制御する蓄電モジュール制御装置に関する。

電気二重層キャパシタ等のキャパシタを複数個直列に接続した蓄電モジュールがある。このような蓄電モジュールを充電して電力供給源として使用する場合、各キャパシタの容量等の個体差や使用時の温度差などが原因で、各キャパシタにかかる電圧にばらつきが生じてしまうことがある。このような状態になると、特定のキャパシタの寿命が短くなるなどの問題が生じる。

上記問題に対処する方法の一つとして、各キャパシタが上限電圧を超える電圧になるまで充電された場合に、その電圧を上限電圧まで下げるように放電を行う電圧制限回路が提案されている。このような電圧制限回路は、例えばツェナーダイオードやシャントレギュレータ等によって構成され、各キャパシタに並列に接続される（例えば特許文献１の図５（ｂ）及び（ｃ）、特許文献２並びに特許文献３参照）。この方法によれば、各キャパシタが過電圧になることを防止し、キャパシタの劣化の進行を抑えることができる。

また、各キャパシタの電圧のばらつきを吸収するように、電圧の均等化を行う電圧制御回路も提案されている。具体的に、例えば特許文献１の図５（ａ）には、各キャパシタに並列に接続され、互いに等しい抵抗値を持った抵抗器によって構成された電圧制御回路が示されている。これらの抵抗器を流れる電流によって、蓄電モジュール全体の電圧が各キャパシタに均等に分圧される。

特許第３２４４５９２号公報特開平６−２６１４５２号公報特開２００５−１０１４３４号公報

上記従来例の技術のうち、各キャパシタの電圧が上限電圧を超えないように制限する方法では、各キャパシタの電圧が上限電圧以下である間は、各キャパシタの電圧にばらつきが生じたとしても電圧制御は行われない。そのため、結局のところ、各キャパシタの寿命にばらつきが生じてしまうおそれがある。また、上限電圧を超える電圧になるまで各キャパシタが充電された場合、そのエネルギーを急速に消費させるために、電圧制限回路に大電流を流す必要がある。そのため、大電流によって生じる発熱に耐えうるような大規模な回路や放熱機構が必要になる。

一方、各キャパシタに抵抗器を並列接続する方法によれば、蓄電モジュール全体の電圧の高低に関わらず、常に各キャパシタの電圧を均等化するよう制御することができる。しかしながら、このような均等化回路においては、常に抵抗器を経由して電流が流れ続けるため、無駄な電力消費が生じ、蓄電モジュールの非使用時におけるキャパシタの電圧低下が大きくなるという問題がある。かといって、このような電力消費を抑制するために抵抗器の抵抗値を大きくすると、キャパシタの電圧を均等化する能力が低下してしまう。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的の一つは、各キャパシタの電圧が上限電圧以下の間も各キャパシタの電圧を均等化することができ、かつ、電力消費の少ない蓄電モジュール制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明に係る蓄電モジュール制御装置は、直列に接続された複数のキャパシタを含む蓄電モジュールを制御する蓄電モジュール制御装置であって、前記複数のキャパシタのそれぞれに並列に接続される電圧制御回路を含み、前記電圧制御回路のそれぞれは、両端の間の電圧が所定の電圧を超えないよう制御する定電圧制御部と、前記定電圧制御部に直列に接続される抵抗器と、を含み、前記所定の電圧は、前記キャパシタに印加される上限電圧より低い電圧であることを特徴とする。

また、上記蓄電モジュール制御装置において、前記定電圧制御部は、シャントレギュレータを含んで構成されることとしてもよい。

さらに、前記シャントレギュレータは、カソード端子、アノード端子、及び基準電圧端子を備え、前記基準電圧端子は、前記カソード端子と直接接続されていることとしてもよい。

また、上記蓄電モジュール制御装置において、前記所定の電圧は、前記キャパシタの上限電圧に対して、５０％以上８５％以下の電圧であることとしてもよい。

また、上記蓄電モジュール制御装置において、前記抵抗器の抵抗値は、２Ω以上５０Ω以下であることとしてもよい。さらに、前記抵抗器の抵抗値は、５Ω以上１０Ω以下であることとしてもよい。

本発明に係る蓄電モジュール制御装置によれば、各キャパシタの電圧が上限電圧以下の間も各キャパシタの電圧を均等化することができ、かつ、均等化の際の電力消費を少なくすることができる。各キャパシタの電圧を均等化することで、各キャパシタの劣化の進行を抑えることができる。

本発明の第１実施形態に係る蓄電モジュール制御装置の回路構成を示す図である。各キャパシタの電圧の時間変化の一例を示すグラフである。抵抗値と消費電流の関係、及び抵抗値と収束時の各キャパシタ間の電圧差の関係の一例を示すグラフである。本発明の第２実施形態に係る蓄電モジュール制御装置の回路構成を示す図である。実施例における各キャパシタの電圧の時間変化を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る蓄電モジュール制御装置１ａの回路構成を示す図である。本実施形態に係る蓄電モジュール制御装置１ａによる制御対象となる蓄電モジュール２は、互いに直列に接続された複数のキャパシタ２０を含んで構成されている。なお、ここではＮ個のキャパシタ２０が直列接続されていることとする。各キャパシタ２０は、電気二重層キャパシタ等の、電流を流すことによって蓄電可能な蓄電デバイスである。また、Ｎ個のキャパシタ２０は、互いに同種、同容量のキャパシタであることとする。蓄電モジュール２を充電する場合、その両端の端子に対して、外部の電源３から電圧が印加される。また、蓄電モジュール２に蓄積された電力は、負荷４を駆動するために用いられる。

蓄電モジュール制御装置１ａは、図１に示すように、蓄電モジュール２を構成するキャパシタ２０と同数（Ｎ個）の電圧制御回路１０を含んで構成される。各電圧制御回路１０は、各キャパシタ２０に対して並列に１対１で接続されている。

各電圧制御回路１０は、抵抗器１２と、当該抵抗器１２に直列に接続された定電圧制御部１４と、を含んで構成される。Ｎ個の抵抗器１２それぞれの抵抗値は、互いに同じ値（以下では抵抗値Ｒと表記する）になっている。

定電圧制御部１４は、当該定電圧制御部１４の両端の間の電圧が所定の電圧を超えないよう制御する。以下、この所定の電圧を定電圧制御部１４の動作電圧Ｖｓという。キャパシタ２０の電圧（以下、キャパシタ電圧Ｖｃと表記する）が動作電圧Ｖｓ以上になった場合、当該キャパシタ２０に並列接続された電圧制御回路１０に含まれる定電圧制御部１４の電圧は、動作電圧Ｖｓを超えないように維持される。そして、キャパシタ電圧Ｖｃと定電圧制御部１４の動作電圧Ｖｓとの差に相当する電圧（Ｖｃ−Ｖｓ）は、定電圧制御部１４に対して直列接続された抵抗器１２の両端間に印加される。なお、Ｎ個の定電圧制御部１４それぞれの動作電圧Ｖｓは、互いに同じ値になっている。

また、本実施形態では、定電圧制御部１４は、その両端に動作電圧Ｖｓ以上の電圧が印加されないときには、電流を流さないようになっている。そのため、キャパシタ電圧Ｖｃが動作電圧Ｖｓ未満のときには、当該キャパシタ２０と並列に接続された電圧制御回路１０には電流が流れない。

定電圧制御部１４は、シャントレギュレータを含んで構成される。このシャントレギュレータは、図１に示されるように、外部との接続端子として、両端端子（カソード端子Ｋ及びアノード端子Ａ）と、基準電圧端子ＲＥＦ（リファレンス端子）と、を備えている。シャントレギュレータは、基準電圧（以下、内部基準電圧Ｖｒｅｆと表記する）を内蔵しており、基準電圧端子ＲＥＦの電圧が内部基準電圧Ｖｒｅｆと等しくなるように動作する。

本実施形態では、シャントレギュレータのカソード端子Ｋは、抵抗器１２の一端と接続され、アノード端子Ａがキャパシタ２０の一端に接続されている。なお、抵抗器１２の他端はキャパシタ２０の他端と接続されている。さらに本実施形態では、シャントレギュレータの基準電圧端子ＲＥＦがカソード端子Ｋと直接接続されている。これにより、カソード端子Ｋの電圧がシャントレギュレータの内部基準電圧Ｖｒｅｆに一致するように、シャントレギュレータを流れる電流に対してフィードバック制御が行われる。すなわち、本実施形態では、定電圧制御部１４の動作電圧Ｖｓは、シャントレギュレータの内部基準電圧Ｖｒｅｆに一致する。

ここで、蓄電モジュール制御装置１ａの動作について、説明する。

電源３によって蓄電モジュール２の両端間の電圧がＮ・Ｖｓ以上の電圧Ｖｍになるまで充電が行われ、各キャパシタ２０のキャパシタ電圧Ｖｃが動作電圧Ｖｓ以上になると、各電源制御回路１０内のシャントレギュレータに電流が流れ始める。このとき、各定電圧制御部１４の両端間の電圧は、キャパシタ電圧Ｖｃの変動に関わらず一定の動作電圧Ｖｓに維持され、蓄電モジュール２全体の電圧Ｖｍと、Ｎ個の定電圧制御部１４の両端に生じる電圧の合計値Ｎ・Ｖｓとの差に相当する電圧（Ｖｍ−Ｎ・Ｖｓ）は、Ｎ個の抵抗器１２に分圧される。ここで、各抵抗器１２の抵抗値Ｒは互いに等しいので、電圧（Ｖｍ−Ｎ・Ｖｓ）は、各抵抗器１２に均等に分圧される。すなわち、各抵抗器１２の両端間に生じる電圧Ｖｒは、互いに等しくなる。さらに、各定電圧制御部１４の動作電圧Ｖｓも互いに等しいので、各電源制御回路１０の両端の間の電圧も等しくなる。こうして、各キャパシタ２０のキャパシタ電圧Ｖｃが均等化される。この場合のキャパシタ電圧Ｖｃは、
Ｖｃ＝Ｖｓ＋Ｖｒ＝Ｖｍ／Ｎ
となる。なお、蓄電モジュール２を充電する場合だけでなく、蓄電モジュール２から負荷４への放電が行われる場合にも、このような蓄電モジュール制御装置１ａによるキャパシタ電圧Ｖｃの均等化制御が行われる。

このキャパシタ電圧Ｖｃは、電源制御回路１０内において抵抗器１２と定電圧制御部１４に分圧されるため、抵抗器１２に生じる電圧Ｖｒはキャパシタ電圧Ｖｃより小さな電圧（Ｖｃ−Ｖｓ）となる。そのため、本実施形態に係る蓄電モジュール制御装置１ａによれば、抵抗器１２の両端間にキャパシタ電圧Ｖｃに等しい電圧が印加される場合と比較して、抵抗器１２に流れる電流が小さくなる。また、各抵抗器１２に分圧される電圧（Ｖｃ−Ｖｓ）がキャパシタ電圧Ｖｃと比較して小さいので、抵抗器１２の抵抗値Ｒにばらつきがあったとしても、このばらつきによる均等化の誤差が、キャパシタ電圧Ｖｃそのものを均等化する場合よりも小さくなる。

さらに、前述したように、キャパシタ電圧Ｖｃが動作電圧Ｖｓ未満になると、電圧制御回路１０には電流が流れなくなる。そのため、蓄電モジュール２の未使用時に、電圧制御回路１０に電流が流れてキャパシタ２０の放電が行われたとしても、キャパシタ電圧Ｖｃが動作電圧Ｖｓまで下がった時点で電圧制御回路１０経由の放電は停止することになる。そのため、それ以上電圧制御回路１０での電力消費は発生しなくなり、電圧制御回路１０に起因するキャパシタ２０の電圧低下が抑制される。

次に、各定電圧制御部１４の動作電圧Ｖｓ、及び抵抗器１２の抵抗値Ｒの好ましい値について、説明する。

各定電圧制御部１４の動作電圧Ｖｓは、キャパシタ２０の上限電圧Ｖｍａｘに対して、５０％以上８５％以下の値となることが望ましい。ここで、キャパシタ２０の上限電圧Ｖｍａｘは、蓄電モジュール２の通常使用環境下において、満充電になるまで充電した場合のキャパシタ２０の電圧であって、キャパシタ２０に対して印加されることが許容される最大電圧である。蓄電モジュール２の充電時には、各キャパシタ２０の電圧Ｖｃがこの上限電圧Ｖｍａｘを超えないように、電源３からの電力供給が行われる。ここで上限電圧Ｖｍａｘは、キャパシタ２０のメーカーによって公表される定格電圧の値であってよい。定格電圧は、ＪＩＳＤ１４０１：２００９に準じて、環境温度を６０〜８０℃で測定した値をもって、定格電圧としてもよい。

各キャパシタ２０のキャパシタ電圧Ｖｃは、動作電圧Ｖｓを超えている間しか均等化されないため、蓄電モジュール２の充放電は、キャパシタ電圧Ｖｃが動作電圧Ｖｓ以上かつ上限電圧Ｖｍａｘ以下となる範囲で行われる。図２は、このような充放電によって生じる、キャパシタ電圧Ｖｃの時間変化の一例を示すグラフである。ここで、動作電圧Ｖｓが上限電圧Ｖｍａｘに対して小さすぎると、キャパシタ２０が満充電に近い状態になったときに、抵抗器１２に印加される電圧Ｖｒが大きくなり、抵抗器１２を流れる消費電流が増大する。そのため、動作電圧Ｖｓはキャパシタ２０の上限電圧Ｖｍａｘの５０％以上とすることが望ましい。

一方、定電圧制御部１４の動作電圧Ｖｓが大きすぎると、キャパシタ２０が満充電された状態（キャパシタ電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｍａｘに一致する状態）からキャパシタ電圧Ｖｃが動作電圧Ｖｓに一致するまで放電を行った場合にキャパシタ２０が出力するエネルギーが、少なくなってしまう。そのため、動作電圧Ｖｓはキャパシタ２０の上限電圧Ｖｍａｘの８５％以下とすることが望ましい。動作電圧Ｖｓが上限電圧Ｖｍａｘに対して５０％以上８５％以下の範囲にあれば、各キャパシタ２０は、キャパシタ２０の満充電時における蓄積エネルギーに対しておよそ７５％から２８％の範囲のエネルギーを、キャパシタ電圧Ｖｃが動作電圧Ｖｓまで低下する間に出力できる。なお、一般的なバッテリの場合、寿命影響等の理由から、満充電時の蓄積エネルギーに対しておよそ３０％程度の範囲で充放電が行われている。

また、各抵抗器１２の抵抗値Ｒは、２Ω以上５０Ω以下であることが好ましく、２Ω以上２０Ω以下であることがより好ましい。さらに、５Ω以上１０Ω以下であることがより好ましい。

抵抗値Ｒが小さくなると、それだけ各抵抗器１２には大きな電流が流れることになり、無駄な消費電流が生じる。そのため、抵抗器１２による消費電流を抑える観点からは、抵抗値Ｒがある程度大きい必要がある。具体的に、蓄電モジュール２の満充電時に抵抗器１２の両端間に生じる電圧Ｖｒは、キャパシタ２０の上限電圧Ｖｍａｘと定電圧制御部１４の動作電圧Ｖｓとの差（Ｖｍａｘ−Ｖｓ）に一致する。この電圧Ｖｒが０．５Ｖ以上１．５Ｖ以下の場合、抵抗値Ｒが２Ω以上５０Ω以下であれば、各抵抗器１２に流れる電流はおよそ１０ｍＡ〜７５０ｍＡの範囲となり、消費電流が最大でも７５０ｍＡを超えないようにすることができる。それゆえ、抵抗値Ｒは、２Ω以上であることが好ましく、５Ω以上であることがより好ましい。また、特に消費電流を抑えることが重視される場合、抵抗値Ｒは１０Ω以上であってもよい。

一方、抵抗値Ｒが大きくなると、蓄電モジュール制御装置１ａによるキャパシタ電圧Ｖｃの均等化能力は低下する。これにつき、以下、詳細に説明する。

各キャパシタ２０は、静電容量や使用時の温度等のばらつきによって、その漏れ電流の大きさにばらつきが生じる。この漏れ電流のばらつきが、各キャパシタ２０のキャパシタ電圧Ｖｃのばらつきの主要な原因となる。本実施形態では、この漏れ電流のばらつきを、抵抗器１２に流れる電流によって補償している。具体的に、各キャパシタ２０間における最大の漏れ電流差をΔＩ_Ｌとすると、蓄電モジュール制御装置１ａは、各キャパシタ２０間でキャパシタ電圧Ｖｃに生じる電圧差ΔＶｃを
ΔＶｃ＝ΔＩ_Ｌ・Ｒ
以内に収束させるよう動作する。この式から明らかなように、電圧差ΔＶｃは抵抗値Ｒに比例しており、抵抗値Ｒが小さいほど精度よくキャパシタ電圧Ｖｃが同じ値に収束することになる。すなわち、抵抗値Ｒが小さいほど、蓄電モジュール制御装置１ａの均等化能力は向上する。そのため、一般的なキャパシタを含んだ蓄電モジュール２を制御する場合、抵抗値Ｒは５０Ω以下であることが好ましく、２０Ω以下であることがより好ましい。また、特にキャパシタ電圧Ｖｃの均等化が重視される場合、抵抗値Ｒは１０Ω以下とすることが好ましい。

以上の理由から、抵抗値Ｒは２Ω以上５０Ω以下、より好ましくは２Ω以上２０Ω以下とする。この範囲のうち、キャパシタ電圧Ｖｃの均等化が重視される用途においては、抵抗値Ｒを２Ω以上１０Ω以下とし、消費電流の低減が重視される用途においては、抵抗値Ｒを１０Ω以上２０Ω以下としてもよい。また、均等化能力及び消費電流低減の双方の要請をバランスよく満たす必要がある場合、抵抗値Ｒを５Ω以上１０Ω以下とすることが好ましい。

図３は、抵抗値Ｒと消費電流の関係、及び、抵抗値Ｒと収束時の各キャパシタ２０間の電圧差ΔＶｃの関係を示すグラフである。図中の実線は抵抗値Ｒと消費電流との関係を示しており、破線は抵抗値Ｒと電圧差ΔＶｃとの関係を示している。また、グラフの横軸が抵抗値Ｒ（単位Ω）を、左側の縦軸が電圧差ΔＶｃ（単位ｍＶ）を、右側の縦軸が消費電流（単位ｍＡ）を、それぞれ示している。なお、このグラフにおいては、各キャパシタ２０間の漏れ電流差ΔＩ_Ｌを５ｍＡと想定している。また、蓄電モジュール２の満充電時に抵抗器１２の両端間に生じる電圧Ｖｒ（＝Ｖｍａｘ−Ｖｓ）を０．５Ｖと想定している。

図３に示されるように、抵抗値Ｒが小さくなると、これに反比例して消費電流が大きくなる。また、抵抗値Ｒに比例して、電圧差ΔＶｃが大きくなっている。さらに、実線と破線の交点の位置を中心に、抵抗値Ｒが５Ω以上１０Ω以下の範囲では、電圧差ΔＶｃが５０ｍＶ以下、かつ消費電流が１００ｍＡ以下となっており、均等化能力及び消費電流低減の双方の要請を満たしていることが分かる。

以上説明した本実施形態に係る蓄電モジュール制御装置１ａによれば、各キャパシタ２０のキャパシタ電圧Ｖｃが定電圧制御部１４の動作電圧Ｖｓ以上となる範囲内において、各キャパシタ２０のキャパシタ電圧Ｖｃが互いに略等しくなるよう制御することができる。また、抵抗器１２だけを各キャパシタ２０に並列接続する場合と比較して、電圧制御回路１０による消費電流を低く抑えることができる。さらに、キャパシタ電圧Ｖｃが動作電圧Ｖｓ以下となっている間は、電圧制御回路１０の消費電流を０にすることができる。

さらに、本実施形態に係る蓄電モジュール制御装置１ａにおいては、抵抗器１２が電圧制御回路１０に流れる電流を制限するので、キャパシタ２０の過電圧時における回路素子の破壊を防止することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る蓄電モジュール制御装置１ｂについて、説明する。なお、本実施形態に係る蓄電モジュール制御装置１ｂに関して、第１実施形態に係る蓄電モジュール制御装置１ａと同様の構成や機能についてはその説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。また、第１実施形態と同様の構成要素については、同一の参照符号を用いて参照する。

図４は、本実施形態に係る蓄電モジュール制御装置１ｂの回路構成を示す回路図である。本実施形態に係る蓄電モジュール制御装置１ｂも、第１実施形態の場合と同様に、互いに直列接続されたキャパシタ２０を含んでなる蓄電モジュール２を制御対象とする。また、第１実施形態の場合と同様に、各キャパシタ２０に対して電圧制御回路１０が並列接続され、各電源制御回路１０は互いに直列接続された抵抗器１２と定電圧制御部１４とを含んでいる。

本実施形態では、第１実施形態とは異なり、定電圧制御部１４は、シャントレギュレータ１４ａのほかに、互いに直列接続された二つの抵抗器１４ｂ及び１４ｃを含んで構成されている。抵抗器１４ｂの一端はシャントレギュレータ１４ａのカソード端子Ｋに接続され、他端は抵抗器１４ｃの一端及びシャントレギュレータ１４ａの基準電圧端子ＲＥＦに接続されている。また、抵抗器１４ｃの他端はシャントレギュレータ１４ａのアノード端子Ａに接続されている。

この場合、抵抗器１４ｂの抵抗値をＲ１、抵抗器１４ｃの抵抗値をＲ２とすると、基準電圧端子ＲＥＦに流れる電流の大きさが十分小さければ、定電圧制御部１４全体の動作電圧Ｖｓは、
Ｖｓ＝（１＋Ｒ１／Ｒ２）・Ｖｒｅｆ
で近似される値となる。なお、Ｖｒｅｆはシャントレギュレータ１４ａの内部基準電圧である。この式から、本実施形態では、抵抗値Ｒ１及びＲ２に応じて決まる動作電圧Ｖｓで、定電圧制御部１４が動作する。すなわち、定電圧制御部１４の両端の間の電圧は、この動作電圧Ｖｓを超えないように制御される。このように、本実施形態に係る蓄電モジュール制御装置１ｂによれば、シャントレギュレータ１４ａに内蔵されている内部基準電圧Ｖｒｅｆとは異なる動作電圧Ｖｓで定電圧制御部１４を動作させることができる。

さらに、抵抗器１４ｂ及び１４ｃの少なくともいずれか一方を可変抵抗器とし、その抵抗値を変更することで、回路構成を変えずに、定電圧制御部１４の動作電圧Ｖｓを適宜変更することが可能となる。図４では、抵抗器１４ｂが可変抵抗器である場合について、図示している。

なお、本発明の実施の形態は以上説明したものに限られない。例えば定電圧制御部１４は、以上説明した第１実施形態及び第２実施形態とは異なる構成の回路であってもよい。また、蓄電モジュール２に含まれ、それぞれ電圧制御回路１０が並列接続されるキャパシタ２０は、複数のキャパシタセルが互いに接続されてなるキャパシタモジュールであってもよい。

以下、本発明を適用した蓄電モジュール制御装置の具体例を実施例として説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

本実施例では、図１に示す回路構成において、キャパシタ２０として容量２５０Ｆ、定格電圧３．０Ｖの日清紡ホールディングス株式会社製電気二重層キャパシタを５個直列に接続し、蓄電モジュール２とした。また、図１に示す回路構成において、抵抗器１２として抵抗値１０Ω、定格電力１／４Ｗの北陸電気工業製「ＣＲ１／４−１００ＦＶ」を用い、定電圧制御部１４を構成するシャントレギュレータとして内部基準電圧２．４９５Ｖの株式会社ルネサステクノロジ製「ＨＡ１７４３１ＦＰＡＪ−ＥＬ−Ｅ」を用いて、蓄電モジュール制御装置１ａとした。なお、図１に示す回路構成において、定電圧制御部１４を構成するシャントレギュレータそれぞれのカソード端子または基準電圧端子と、アノード端子との間に、シャントレギュレータの動作を安定させるためのセラミックコンデンサを並列に接続してもよい。

この蓄電モジュール制御装置１ａを用いて、５個のキャパシタ２０が完全に放電された状態から開始して蓄電モジュール２を充電した場合の、各キャパシタ２０の電圧の時間変化を、図５に示す。同図に示されるように、各キャパシタ２０の充電が行われた直後は、各キャパシタ２０のキャパシタ電圧にばらつきが生じているが、時間の経過に従って各キャパシタ２０の電圧は約３Ｖに収束しており、キャパシタ２０の電圧が均等化されていることが分かる。

１ａ，１ｂ蓄電モジュール制御装置、２蓄電モジュール、３電源、４負荷、１０電圧制御回路、１２抵抗器、１４定電圧制御部、２０キャパシタ。

Claims

直列に接続された複数のキャパシタを含む蓄電モジュールを制御する蓄電モジュール制御装置であって、
前記複数のキャパシタのそれぞれに並列に接続される電圧制御回路を含み、
前記電圧制御回路のそれぞれは、
両端の間の電圧が所定の電圧を超えないよう制御する定電圧制御部と、
前記定電圧制御部に直列に接続される抵抗器と、
を含み、
前記所定の電圧は、前記キャパシタに印加される上限電圧より低い電圧である
ことを特徴とする蓄電モジュール制御装置。
請求項１記載の蓄電モジュール制御装置において、
前記定電圧制御部は、シャントレギュレータを含んで構成される
ことを特徴とする蓄電モジュール制御装置。
請求項２記載の蓄電モジュール制御装置において、
前記シャントレギュレータは、カソード端子、アノード端子、及び基準電圧端子を備え、
前記基準電圧端子は、前記カソード端子と直接接続されている
ことを特徴とする蓄電モジュール制御装置。
請求項１から３のいずれか一項記載の蓄電モジュール制御装置において、
前記所定の電圧は、前記キャパシタの上限電圧に対して、５０％以上８５％以下の電圧である
ことを特徴とする蓄電モジュール制御装置。
請求項１から４のいずれか一項記載の蓄電モジュール制御装置において、
前記抵抗器の抵抗値は、２Ω以上５０Ω以下である
ことを特徴とする蓄電モジュール制御装置。
請求項５記載の蓄電モジュール制御装置において、
前記抵抗器の抵抗値は、５Ω以上１０Ω以下である
ことを特徴とする蓄電モジュール制御装置。