JP2013126313A

JP2013126313A - キャパシタ装置

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Publication number: JP2013126313A
Application number: JP2011274170A
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Inventors: Kazuki Morita; 一樹森田; Hideaki Hamai; 秀晃濱井; Yoshimitsu Odajima; 義光小田島
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Abstract

【課題】高温において過充電によるキャパシタ素子の劣化を抑制すると共に低温における蓄電性能を高めることができ、高信頼で高性能のキャパシタ装置を提供する。
【解決手段】分圧回路２４は、接地側に設けられた第１の抵抗素子４１とプラス側の第２の抵抗素子４２との接続点で分圧電圧を出力し、第３の抵抗素子４３と半導体スイッチング素子４４とを直列接続した可変抵抗部は第１の抵抗素子４１と並列接続されるように構成される。温度が基準温度を越えると半導体スイッチング素子４４をオフすることにより、基準電圧に対し相対的に分圧電圧が上がるように分圧回路２４を制御し、分圧回路２４は分圧電圧が基準電圧を越えると比較回路２９は定電圧制御信号を出力し、キャパシタ部１１の満充電電圧を下げて定電圧制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、キャパシタ部の充電を制御するキャパシタ装置に関する。

近年、環境への配慮や燃費向上のために電気自動車やハイブリッド自動車等の車両が市販されている。このような車両は使用中に断続的に大電流を消費するスタータが駆動すると一時的にバッテリの電圧が下がる。このような一時的なバッテリの電圧低下時に負荷に十分な電力を供給したり、バッテリ異常時に車両制動システムに電力を供給したりするための補助電源としての車両用のキャパシタ装置が知られている。

図６は従来のキャパシタ装置のブロック回路図であり、このキャパシタ装置７０は、主電源のバッテリの電力を蓄えるキャパシタ素子を複数個接続してキャパシタ部７１を構成し、キャパシタ部７１にはキャパシタ部７１の充電を行う充電回路７２が接続され、この充電回路７２は制御回路７３によって制御されている。

制御回路７３はキャパシタ部７１を満充電電圧まで充電し、主電源電圧検出回路７４の電圧信号により、主電源の電圧低下を検出すると切り替えスイッチ７５をオンにしてキャパシタ部７１の電力を負荷に供給するように制御する。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１に示すものが知られている。

特開２００６−３４０５０５号公報

このような従来のキャパシタ装置は、低温になるとキャパシタ素子の静電容量が低下し内部抵抗が大きくなるため、蓄電する電力が低下し蓄電性能が劣化するという課題があった。一方、高温になると、蓄電性能は向上するが、キャパシタ素子の過充電によりキャパシタ素子が劣化し易くなるという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決し、低温における蓄電性能を高めると共に高温におけるキャパシタ素子の劣化を抑制し、高性能で高信頼のキャパシタ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、主電源に接続されるキャパシタ部と、定電圧制御信号を入力し前記キャパシタ部を充電する充電回路と、前記キャパシタ部の満充電電圧を制御する制御回路と、前記キャパシタ部の周囲の温度を検出する温度検出手段と、キャパシタ部の分圧電圧を出力する分圧回路と、基準電圧を出力する基準電圧回路と、前記分圧電圧と前記基準電圧とを比較し、前記分圧電圧が前記基準電圧を越えると前記定電圧制御信号を出力する比較回路と、を備え、前記分圧回路は、直列接続された第１の抵抗素子と第２の抵抗素子と、第３の抵抗素子と半導体スイッチング素子とが直列接続された可変抵抗部と、を有し、前記可変抵抗部は第１の抵抗素子と並列接続され、第１の抵抗素子と第２の抵抗素子との接続点で前記分圧電圧を出力するものであり、前記基準電圧回路は、定電圧電源からなり、前記制御回路は、前記温度が基準温度を越えると、前記半導体スイッチング素子をオフすることにより、前記基準電圧に対し相対的に前記分圧電圧が上がるように制御し、キャパシタ部の満充電電圧を下げるキャパシタ装置である。

以上のように本発明によれば、基準温度より高温において半導体スイッチング素子をオフとするため、分圧電圧の出力バラツキを低温に比べ小さくでき、満充電電圧の制御精度が向上し、高温において過充電によるキャパシタ素子の劣化を抑制することができる。同時に半導体スイッチング素子のオンオフにより基準温度で満充電電圧の設定を切り替えて低温の満充電電圧を大きくできるため、低温における蓄電性能を高めることができ、高信頼で高性能のキャパシタ装置を得ることができる。

本発明の実施の形態１におけるキャパシタ装置のブロック回路図本発明の実施の形態１における充電電圧の時系列における制御を示す図本発明の実施の形態２におけるキャパシタ装置の電圧制御回路を示すブロック回路図比較例におけるキャパシタ装置の電圧制御回路を示すブロック回路図本発明の実施の形態３における電圧制御回路を示すブロック回路図従来のキャパシタ装置のブロック回路図

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１のキャパシタ装置について図１を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態１におけるキャパシタ装置のブロック回路図である。

キャパシタ装置１０は、主電源１２の補助電源であり、主電源１２と負荷１３との間に接続され、主電源１２の電力を蓄えるキャパシタ部１１を備えている。制御回路１４により給電スイッチ３３がオンされるとキャパシタ部１１の電力を負荷１３へ出力する。

キャパシタ部１１はキャパシタ素子が複数個直列接続され、キャパシタ部１１のプラス側が充電回路１５と接続され、マイナス側は接地されている。

キャパシタ素子として電気二重層キャパシタ、電解キャパシタ、電気化学キャパシタ等を用いることができ、キャパシタ部１１は負荷１３に要求される電力に応じてキャパシタ素子の個数や直列・並列接続を適宜選択する。

充電回路１５は、主電源１２とキャパシタ部１１との間に接続され、キャパシタ部１１を充電するものであり、半導体制御素子１７と駆動回路１６とを有している。駆動回路１６は、半導体制御素子１７の出力を制御するものであり、半導体制御素子１７は電界効果トランジスタ、トランジスタ等を用いることができる。

電圧制御回路２２は、キャパシタ部１１と充電回路１５に接続し、キャパシタ部１１の充電電圧を制御するものであり、分圧回路２４と基準電圧回路２６と比較回路２９とを有している。

分圧回路２４は、キャパシタ部１１の電圧を分圧し分圧電圧を出力するものであり、第１の抵抗素子４１と第２の抵抗素子４２とが直列接続され、第１の抵抗素子４１は接地され、第２の抵抗素子４２はキャパシタ部１１のプラス側に接続されている。

さらに分圧回路２４は、第３の抵抗素子４３と半導体スイッチング素子４４とが直列接続された可変抵抗部を有し、この可変抵抗部は第１の抵抗素子４１と並列接続されている。

分圧電圧は、第１の抵抗素子４１と第２の抵抗素子４２との接続点において出力される。

分圧回路２４における第１〜第３の抵抗素子４１〜４３は、固定抵抗素子が好ましく、例えば炭素皮膜抵抗素子、金属皮膜抵抗素子等を用いることが好ましい。また第１〜第３の抵抗素子４１〜４３の夫々は、複数の固定抵抗素子から構成されてもよい。

半導体スイッチング素子４４は、電界効果トランジスタ、トランジスタ等を用いることができ、制御回路１４と接続され、制御回路１４のスイッチ信号Ｓ_contにより半導体スイッチング素子４４がオン／オフ制御される。

基準電圧回路２６は、所定の定電圧の基準電圧を出力する定電圧電源２８であり、定電圧電源２８はツェナダイオードやシャントレギュレータ等を用いたレギュレータで構成できる。

比較回路２９は、オペアンプであり、入力した分圧電圧と基準電圧とを比較し定電圧制御信号を充電回路１５の駆動回路１６に出力する。比較回路２９は、分圧電圧が基準電圧に達すると定電圧制御信号を出力し、このとき充電回路１５の駆動回路１６は定電圧制御信号より制御される。駆動回路１６は、定電圧制御信号により制御されると、キャパシタ部１１の充電電圧を所定の定電圧に保持するために、半導体制御素子１７の出力を制限するように制御する。

電流制御回路３０は、キャパシタ部１１と充電回路１５に接続し、キャパシタ部１１の充電電流を制御するものであり、充電電流が所定の電流値に達すると定電流制御信号を出力し、このとき充電回路１５の駆動回路１６は定電流制御信号により制御される。駆動回路１６は、定電流制御信号により制御されると、キャパシタ部１１を定電流で充電するために、半導体制御素子１７の出力を制限するように制御する。

また、分圧電圧が基準電圧に達せず、かつ充電電流が所定の電流に達しない状態では、定電圧制御信号及び定電流制御信号は出力されず、駆動回路１６は定電圧制御及び定電流制御ともしない状態で充電を行う。

温度検出手段３４は、制御回路１４と接続され、キャパシタ部１１の周囲の温度を検出し温度信号を制御回路１４に出力する。温度検出手段３４にはサーミスタ等の温度センサーが用いられる。キャパシタ部１１の周囲の温度を検出するために温度センサーをキャパシタ部１１に当接して設けてもよく、または配線基板に実装してキャパシタ部１１の近傍に設けてもよい。

制御回路１４は、温度検出手段３４と電圧制御回路２２とに接続され、温度信号に応じて半導体スイッチング素子４４をオン／オフするスイッチ信号Ｓ_contを出力し、キャパシタ部１１の満充電電圧を制御するものである。

制御回路１４は、温度が基準温度を下回る低温状態では半導体スイッチング素子４４をオンし、基準温度を超える高温状態では半導体スイッチング素子４４をオフするように、スイッチ信号Ｓ_contを出力する。

基準温度は、キャパシタ素子の特性に応じて適宜設定することができる。電気二重層キャパシタの場合には、高温におけるキャパシタ素子の劣化抑制と低温における蓄電性能を高めるために０℃以下が好ましい。

低温状態では、半導体スイッチング素子４４はオンの短絡状態となり、可変抵抗部は第３の抵抗素子４３と半導体スイッチング素子４４の内部抵抗とからなり、この可変抵抗部と第１の抵抗素子４１とからなる並列回路が構成される。そして、この並列回路と第２の抵抗素子４２とで分圧される分圧電圧が出力される。

一方、高温状態では、半導体スイッチング素子４４はオフの絶縁状態となり、第１の抵抗素子４１と第２の抵抗素子４２とで分圧される分圧電圧が出力され、半導体スイッチング素子４４がオフの場合の分圧電圧は、半導体スイッチング素子４４がオンの場合に比べ高くなる。

そして、制御回路１４は、温度が基準温度を超えると半導体スイッチング素子４４をオフすることにより、基準電圧に対し相対的に分圧電圧が上がるように分圧回路２４を制御し、その結果、高温ではキャパシタ部１１の満充電電圧を下げるように制御する。

このように満充電電圧を高温において小さくし、低温では大きくすることにより、キャパシタ部１１の高温時の信頼性を向上でき、低温におけるキャパシタ部１１の蓄電エネルギーを確保することができる。

次に、分圧電圧の出力について比較例と対比して説明する。

図４は比較例におけるキャパシタ装置の電圧制御回路を示すブロック回路図である。比較例は、実施の形態１の分圧回路２４の構成が違う以外は、実施の形態１と同じ構成であり、同じ構成には同一の符号を付与し説明を省略する。

比較例の分圧回路は、抵抗素子５７は接地されて、抵抗素子５８はキャパシタ部１１のプラス側に接続され、抵抗素子５７と抵抗素子５８とが直列接続されている。さらに抵抗素子５９と半導体スイッチング素子６０とが直列接続された可変抵抗部を設けている。この可変抵抗部は抵抗素子５８と並列接続されている。

比較例の分圧回路を用いる場合、基準温度を超えるとキャパシタ部１１の満充電電圧を下げるように制御するために、制御回路１４は、温度が基準温度を超えると半導体スイッチング素子６０をオンし、基準電圧に対し相対的に分圧電圧が上がるように分圧回路を制御する。

ここで、実施の形態１及び比較例において分圧回路における抵抗素子の抵抗値のばらつきは抵抗値に対し１％〜５％であるのに対し、半導体スイッチング素子がオンの場合の半導体スイッチング素子の内部抵抗値のばらつきは２０％〜３０％となる。

そのため高温において、実施の形態１の分圧回路２４は半導体スイッチング素子４４がオフとなって半導体スイッチング素子４４の内部抵抗値の影響がなくなり分圧電圧が安定するが、比較例では、半導体スイッチング素子６０がオンであり分圧電圧のばらつきが大きくなる。その結果、実施の形態１の分圧回路２４を用いると高温における満充電電圧を安定して制御し満充電電圧のばらつきを小さくすることができ、充電電圧の変動によって過電圧となることによるキャパシタ部１１の劣化を低減でき信頼性を向上することができる。

満充電電圧のばらつきによるキャパシタ部１１への劣化の影響は低温の方が高温に比較し小さくなるため、実施の形態１のキャパシタ装置１０は、低温においては比較例に比べ分圧電圧のばらつきは大きくなるが、このばらつきによるキャパシタ部１１への劣化の影響は、比較例の高温での影響より小さくできる。

以上のように、実施の形態１のキャパシタ装置１０は、分圧回路２４の半導体スイッチング素子４４をオン／オフとすることにより、高温において満充電電圧の電圧ばらつきを小さくし過充電によるキャパシタ素子の劣化を抑制すると共に、低温においてキャパシタ部１１の満充電電圧を上げ蓄電性能を高めることができる。

次に、キャパシタ部の充電放電制御について、車両での使用を例にして説明する。

図２は、本発明の実施の形態１における充電電圧の時系列の制御を示す図である。

まず、時間Ｔ₀は、寒冷地での車両の使用開始時のように、充電開始時に環境温度が低くキャパシタ部１１の周囲の温度が基準温度より低い場合を示している。

この時間Ｔ₀では、制御回路１４は半導体スイッチング素子４４をオンにしている。キャパシタ部１１に充電がされていないため、充電回路１５は電流制御回路３０の定電流制御信号により定電流でキャパシタ部１１を充電していく。このとき分圧電圧は基準電圧より低く電圧制御回路２２は定電圧制御信号を出力していない。

さらに、キャパシタ装置１０が低温で必要な電力が蓄電できるように、制御回路１４は、主電源１２のバッテリの出力電圧を上げる出力電圧指示信号Ｖ_upを外部の電子制御装置に出力する。この出力電圧指示信号Ｖ_upは、基準温度より低い低温になれば出力される。

次に、充電電圧が上昇して来ると定電流制御が終了（時間Ｔ₁）するが、引き続き充電が行われ、さらに充電電圧が上昇し分圧電圧が基準電圧と同じになると定電圧制御信号が出力され、キャパシタ部１１は定電圧制御される（時間Ｔ₂〜時間Ｔ₃）。

時間Ｔ₂〜時間Ｔ₃では、まだ基準温度より低い低温状態であるので、半導体スイッチング素子４４をオンのまま、キャパシタ部１１は低温で制御されるべき既定の低温の満充電電圧（Ｖ_High）で保持されている。

続いて、この満充電状態のとき、車両内部の温度が上昇することによりキャパシタ部１１の周囲の温度が基準温度に達すると（時間Ｔ₃）、制御回路１４は半導体スイッチング素子４４をオフにする。同時に制御回路１４は放電回路３２の放電スイッチをオンにして強制放電を行い、電圧検出回路３１の充電電圧信号に基づいてキャパシタ部１１が高温で制御されるべき既定の高温の満充電電圧（Ｖ_Low）まで下げる（時間Ｔ₄）。

ここで、放電回路３２はキャパシタ部１１と接地に接続され、キャパシタ部１１を放電する。電圧検出回路３１はキャパシタ部１１と制御回路１４に接続され、キャパシタ部１１の充電電圧を検出し制御回路１４に充電電圧信号を出力する。

このように低温から基準温度を超えるとき高温の満充電電圧（Ｖ_Low）まで強制放電することにより、キャパシタ部１１が高温の満充電電圧（Ｖ_Low）を越えて長時間、過充電となって劣化してしまうことを防止でき、キャパシタ装置１０の信頼性を向上できる。

そして、半導体スイッチング素子４４をオフにした状態で、キャパシタ部１１が満充電電圧（Ｖ_Low）で保持される（時間Ｔ₄〜時間Ｔ₅）。

再び、アイドリングストップ等により低温になると（時間Ｔ₅）、制御回路１４は、半導体スイッチング素子４４をオンとすると同時に出力電圧指示信号Ｖ_upを外部に出力すると共に、定電流制御、定電圧制御によりキャパシタ部１１を充電し、キャパシタ部１１を低温の満充電電圧（Ｖ_High）に保持する。

続いて、キャパシタ部１１のキャパシタ素子の過電圧異常の検出について説明する。

電圧モニタ回路３５は、各キャパシタ素子と制御回路１４に接続され、キャパシタ素子の端子電圧を分圧し、分圧電圧をキャパシタ素子の端子電圧信号として制御回路１４に出力している。

制御回路１４はキャパシタ素子の両端の端子電圧からキャパシタ素子電圧を算出して、いずれかのキャパシタ素子が過電圧異常になれば過電圧異常信号Ｖ_overを外部に出力する。このとき制御回路１４にリセット信号が入力されるまで過電圧異常信号Ｖ_overはリセットされない状態となる。

この過電圧異常信号Ｖ_overは、キャパシタ素子電圧が既定の基準過電圧になると出力されるように設けられる。基準過電圧は、既定の満充電電圧に対応して設けられ、基準温度より低い温度においては低温の基準過電圧（Ｖ１_High）に設けられ、基準温度より高い温度においては低温の基準過電圧（Ｖ１_High）より小さい高温の基準過電圧（Ｖ１_Low）に設けられる。

但し、基準過電圧は、温度が低温から基準温度を超えるときは、キャパシタ部が高温の満充電電圧（Ｖ_Low）に低下するまで低温の基準過電圧（Ｖ１_High）とし、キャパシタ部が高温の満充電電圧（Ｖ_Low）になれば高温の基準過電圧（Ｖ１_High）とするように設ける。このように基準過電圧を設けることにより、高温の満充電電圧（Ｖ_Low）に切替えるときに過電圧異常信号Ｖ_overを出力しないようにする。

基準過電圧の設定について図２を用いて説明すると、基準過電圧は、時間Ｔ₀〜時間Ｔ₃では基準温度より低いので低温の基準過電圧（Ｖ１_High）に設けられ、時間Ｔ₃〜時間Ｔ₄では基準温度を超えているが低温の基準過電圧（Ｖ１_High）に維持される。さらに時間Ｔ₄〜時間Ｔ₅で高温の基準過電圧（Ｖ１_Low）に変更し、時間Ｔ₅で基準温度まで低下すると低温の基準過電圧（Ｖ１_High）に戻すように基準過電圧を設定する。

（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２におけるキャパシタ装置の電圧制御回路を示すブロック回路図であり、実施の形態２は実施の形態１の電圧制御回路の構成の一部が違う以外は、実施の形態１と同じ構成であり、同じ構成には同一の符号を付与し説明を省略する。

実施の形態２における電圧制御回路は、キャパシタ部１１と充電回路１５に接続し、キャパシタ部１１の電圧を分圧し分圧電圧を出力する分圧回路２５と基準電圧回路２７と比較回路２９とを有している。

分圧回路２５は、第４の抵抗素子５５と第５の抵抗素子５６とが直列接続されたものであり、第４の抵抗素子５５は接地され、第５の抵抗素子５６はキャパシタ部１１のプラス側に接続されている。分圧電圧は、第４の抵抗素子５５と第５の抵抗素子５６との接続点において出力される。

第４の抵抗素子５５、第５の抵抗素子５６は固定抵抗素子で構成される。

分圧回路２５は、キャパシタ部１１の電圧検出回路として用いてもよく、このとき分圧電圧はキャパシタ部１１の充電電圧信号として制御回路１４に出力される。

基準電圧回路２７は、所定の定電圧を出力する定電圧電源６２と定電圧電源６２の電圧を分圧する電源分圧回路６１とを有し、基準電圧を出力する。

電源分圧回路６１は、直列接続された第１の抵抗素子５１と第２の抵抗素子５２、及び第３の抵抗素子５３と半導体スイッチング素子５４とが直列接続された基準電圧可変抵抗部とを有し、第１の抵抗素子５１は定電圧電源６２のプラス側に接続され、第２の抵抗素子５２は接地され、さらに基準電圧可変抵抗部は第１の抵抗素子５１と並列接続されている。

また基準電圧は、第１の抵抗素子５１と第２の抵抗素子５２との接続点において出力される。

制御回路１４は、温度が基準温度を下回る低温において半導体スイッチング素子５４をオンし、基準温度を超える高温において半導体スイッチング素子５４をオフするように、スイッチ信号Ｓ_contを出力する。

低温において半導体スイッチング素子５４はオンの短絡状態となり、基準電圧可変抵抗部は第３の抵抗素子５３と半導体スイッチング素子５４の内部抵抗とからなり、この基準電圧可変抵抗部と第１の抵抗素子５１とからなる並列回路が構成される。そして、この並列回路と第２の抵抗素子５２とで分圧される基準電圧が出力される。

高温においては、半導体スイッチング素子５４はオフの絶縁状態となり、第１の抵抗素子５１と第２の抵抗素子５２とで分圧される基準電圧が出力され、半導体スイッチング素子５４がオフの場合の基準電圧は、半導体スイッチング素子５４がオンの場合に比べ低くなる。

そして、制御回路１４は、温度が基準温度を超えると半導体スイッチング素子５４をオフすることにより、基準電圧に対し相対的に分圧電圧が上がるように基準電圧回路２７を制御し、その結果、高温においてキャパシタ部１１の満充電電圧を下げるように制御する。

そのため、基準電圧回路２７の電源分圧回路６１の半導体スイッチング素子５４をオン／オフとすることにより、高温において満充電電圧の電圧ばらつきを小さくし過充電によるキャパシタ素子の劣化を抑制すると共に、低温においてキャパシタ部１１の満充電電圧を上げ蓄電性能を高めることができる。

（実施の形態３）
図５は本発明の実施の形態３におけるキャパシタ装置の電圧制御回路を示すブロック回路図であり、実施の形態３は実施の形態１の電圧制御回路の構成の一部が違う以外は、実施の形態１と同じ構成であり、同じ構成には同一の符号を付与し説明を省略する。

実施の形態３におけるキャパシタ装置は、分圧回路の可変抵抗部を複数設けたものであり、図５に示すように複数の可変抵抗部１００、２００は第１の抵抗素子４１と並列に接続されている。

各可変抵抗部１００、２００は、夫々第３の抵抗素子１４３、２４３と半導体スイッチング素子１４４、２４４とが直列接続され、半導体スイッチング素子１４４、２４４は制御回路１４に接続されている。

基準温度は各半導体スイッチング素子１４４、２４４に一対一に対応し異なる値に設けられ、制御回路１４は、基準温度になれば、温度の上昇に応じて基準温度の低い可変抵抗部の半導体スイッチング素子１４４、２４４から順次オフすることにより、満充電電圧を段階的に下げる制御を行う。

そして、制御回路１４は、温度が全ての基準温度を下回る低温状態では全ての半導体スイッチング素子１４４、２４４をオンし、全ての基準温度を超える高温状態では全ての半導体スイッチング素子１４４、２４４をオフする。

（実施の形態４）
実施の形態４は、実施の形態２の基準電圧回路の１つの基準電圧可変抵抗部の代わりに複数の基準電圧可変抵抗部を設けたものである。

実施の形態３と同様に、各基準電圧可変抵抗部は、夫々第３の抵抗素子と半導体スイッチング素子とが直列接続され、半導体スイッチング素子は制御回路１４に接続される。基準温度は各半導体スイッチング素子に一対一に対応し異なる値に設けられ、制御回路１４は、基準温度になれば、温度の上昇に応じて基準温度の低い基準電圧可変抵抗部の半導体スイッチング素子から順次オフすることにより、満充電電圧を段階的に下げる制御を行う。

本発明のキャパシタ装置は、高温において過充電によるキャパシタの劣化抑制を高めると共に低温における蓄電性能を高めることができ、高性能で高信頼をできる効果を有し、キャパシタの充電を制御するキャパシタ装置に有用である。

１０キャパシタ装置
１１キャパシタ部
１２主電源
１３負荷
１４制御回路
１５充電回路
１６駆動回路
１７半導体制御素子
２２電圧制御回路
２４、２５分圧回路
２６、２７基準電圧回路
２８、６２定電圧電源
２９比較回路
３０電流制御回路
３１電圧検出回路
３２放電回路
３３給電スイッチ
３４温度検出手段
３５電圧モニタ回路
４１、５１第１の抵抗素子
４２、５２第２の抵抗素子
４３、５３、１４３、２４３第３の抵抗素子
４４、５４、６０、１４４、２４４半導体スイッチング素子
５５第４の抵抗素子
５６第５の抵抗素子
５７〜５９抵抗素子
６１電源分圧回路
１００、２００可変抵抗部

Claims

主電源に接続されるキャパシタ部と、
定電圧制御信号を入力し前記キャパシタ部を充電する充電回路と、
前記キャパシタ部の満充電電圧を制御する制御回路と、
前記キャパシタ部の周囲の温度を検出する温度検出手段と、
キャパシタ部の分圧電圧を出力する分圧回路と、
基準電圧を出力する基準電圧回路と、
前記分圧電圧と前記基準電圧とを比較し、前記分圧電圧が前記基準電圧を越えると前記定電圧制御信号を出力する比較回路と、
を備え、
前記分圧回路は、直列接続された第１の抵抗素子と第２の抵抗素子と、第３の抵抗素子と半導体スイッチング素子とが直列接続された可変抵抗部と、を有し、前記可変抵抗部は第１の抵抗素子と並列接続され、第１の抵抗素子と第２の抵抗素子との接続点で前記分圧電圧を出力するものであり、
前記基準電圧回路は、定電圧電源からなり、
前記制御回路は、前記温度が基準温度を越えると、前記半導体スイッチング素子をオフすることにより、前記基準電圧に対し相対的に前記分圧電圧が上がるように制御し、キャパシタ部の満充電電圧を下げるキャパシタ装置。
前記分圧回路は、第１の抵抗素子と前記可変抵抗部との代わりに、直列接続された第４の抵抗素子と第５の抵抗素子とからなり、第４の抵抗素子と第５の抵抗素子との接続点で前記分圧電圧を出力し、
前記基準電圧回路は、定電圧電源と前記定電圧電源を分圧して前記基準電圧を出力する電源分圧回路とを有し、前記電源分圧回路は、直列接続された第１の抵抗素子と第２の抵抗素子と、第３の抵抗素子と半導体スイッチング素子とが直列接続された基準電圧可変抵抗部とを有するものであり、前記基準電圧可変抵抗部は第１の抵抗素子と並列接続され、第１の抵抗素子と第２の抵抗素子との接続点で前記基準電圧を出力する請求項１に記載のキャパシタ装置。
前記キャパシタ部を放電する放電回路を備え、
前記制御回路は、前記温度が低温から前記基準温度を越えるとき、高温の満充電電圧（Ｖ_Low）まで強制放電するように前記放電回路を制御する請求項１又は請求項２に記載のキャパシタ装置。
前記キャパシタ部のキャパシタ素子の端子電圧信号を出力する電圧モニタ回路を有し、
前記制御回路は、前記端子電圧信号を入力し前記キャパシタ素子が基準過電圧になると過電圧異常信号を外部に出力するものであり、
基準過電圧は、前記温度が低温から前記基準温度を越えるとき、高温の満充電電圧（Ｖ_Low）に低下するまで前記基準過電圧を低温の基準過電圧（Ｖ１_High）とし、高温の満充電電圧（Ｖ_Low）になれば高温の基準過電圧（Ｖ１_Low）とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のキャパシタ装置。
複数の前記可変抵抗部が第１の抵抗素子と並列接続され、
前記制御回路は、前記温度の上昇に応じて複数の前記可変抵抗部の前記半導体スイッチング素子を順次オフすることにより、前記満充電電圧を段階的に下げる請求項１に記載のキャパシタ装置。
複数の前記基準電圧可変抵抗部が第１の抵抗素子と並列接続され、
前記制御回路は、前記温度の上昇に応じて複数の前記基準電圧可変抵抗部の前記半導体スイッチング素子を順次オフすることにより、前記満充電電圧を段階的に下げる請求項２に記載のキャパシタ装置。
前記制御回路は、前記基準温度より低い低温になれば、前記主電源の出力電圧を上げる出力電圧指示信号を外部に出力する請求項１又は請求項２に記載のキャパシタ装置。