JP2021023093A - 充放電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気二重層コンデンサのコスタダウン及びサイズダウンを図った充放電制御装置を提供する。【解決手段】充放電制御装置４は、電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）３の充放電制御を行う。充電回路４１が、車載バッテリ２から電力供給を受けてＥＤＬＣ３の充電を行う。放電回路４２が、ＥＤＬＣ３の放電を行う。制御回路４４が、ＥＤＬＣ３の温度が所定値以下のときに充電回路４１及び放電回路４２を制御して、ＥＤＬＣ３の電及び放電を交互に行う。【選択図】図１

Description

本発明は、電気二重層コンデンサの充放電制御装置に関する。

自動車バッテリの小型化、耐久回数改善、寿命、瞬間的な負荷電流供給の要求により、大容量の電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）を自動車に搭載することが提案されている（特許文献１）。上記ＥＤＬＣは、バックアップ電源に用いられたり、通常のバッテリと同様に、電動モータ、セルモータの駆動源、回生エネルギの回収に用いられたりする。

上記ＥＤＬＣは、一つだけでは自動車の求める大容量に対応できないため複数のＥＤＬＣを並列又は直列に接続し、大容量を達成している。

特開２０１５−２３１２６９号公報

しかしながら、ＥＤＬＣは常温時に比べ低温時の容量が低下するという問題がある。ＥＤＬＣは、例えば、−４０℃の低温環境において、２５℃の常温環境と比べて３０％容量が減ってしまう。これは、仮に常温環境では７本で済んでいたＥＤＬＣが、低温環境を考慮して１０本必要になってしまい、コストアップ、サイズアップしてしまう、という問題があった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電気二重層コンデンサのコストダウン及びサイズダウンを図った充放電制御装置を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る充放電制御装置は、下記［１］〜［２］を特徴としている。
［１］
電気二重層コンデンサの充放電制御装置であって、
外部電源から電力供給を受けて前記電気二重層コンデンサの充電を行う充電回路と、
前記電気二重層コンデンサの放電を行う放電回路と、
前記電気二重層コンデンサの温度が所定値以下のときに前記充電回路及び前記放電回路を制御して、前記電気二重層コンデンサの前記充電及び前記放電を交互に繰り返す制御回路と、を備えた、
充放電制御装置であること。
［２］
［１］に記載の充放電制御装置において、
前記放電回路は、前記電気二重層コンデンサに接続して放電させる放電抵抗を有し、
前記放電抵抗が、前記電気二重層コンデンサの近傍に設けられている、
充放電制御装置であること。

上記［１］の構成の充放電制御装置によれば、電気二重層コンデンサの周囲温度が所定値以下のとき充電回路及び放電回路を制御して、電気二重層コンデンサの充電及び放電を交互に繰り返す。これにより、所定値以下の低温時に電気二重層コンデンサの内部抵抗で自己発熱させて、電気二重層コンデンサの温度を上昇させることができる。このため、低温時での電気二重層コンデンサの容量低下を抑制することができ、電気二重層コンデンサの本数を増やす必要がないため、コストダウン及びサイズダウンを図ることができる。

上記［２］の構成の充放電制御装置によれば、放電抵抗が、電気二重層コンデンサの近傍に設けられている。これにより、放電抵抗の発熱によっても電気二重層コンデンサを温めることができ、低温時での電気二重層コンデンサの容量低下をより一層抑制することができる。

本発明によれば、電気二重層コンデンサのコスタダウン及びサイズダウンを図った充放電制御装置を提供することができる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、第１実施形態における本発明の充放電制御装置を組み込んだ電源システムを示す回路図である。 図２は、第２実施形態における本発明の充放電制御装置を組み込んだ電源システムを示す回路図である。

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

（第１実施形態）
第１実施形態の電源システム１は、自動車に搭載される。電源システム１は、図１に示すように、外部電源としての車載バッテリ２と、電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）３と、ＥＤＬＣ３の充放電を制御する充放電制御装置４と、を備えている。車載バッテリ２は、図示しないオルタネータなどにより充電される二次バッテリから構成されている。

ＥＤＬＣ３は、複数直列接続された大容量を得ている。ＥＤＬＣ３は、例えば、車載バッテリ２のバックアップ電源としての用途や、アイドリングストップシステムのエンジン始動時のエネルギ供給やブレーキ制動時のエネルギ回生、動力のアシストなどの用途で車両に搭載されている。

充放電制御装置４は、ＥＤＬＣ３を充電する充電回路４１と、ＥＤＬＣ３を放電する放電回路４２と、ＥＤＬＣ３の周辺温度を検知する温度センサ４３と、充電回路４１及び放電回路４２を制御する制御回路４４と、を有している。充電回路４１は、車載バッテリ２のプラス電極とＥＤＬＣ３のプラス電極間に直列に設けられた充電スイッチ４１１及び充電抵抗４１２から構成されている。充電スイッチ４１１がオンすると、車載バッテリ２からの電力がＥＤＬＣ３に充電され、充電スイッチ４１１がオフすると車載バッテリ２からの電力が遮断される。

放電回路４２は、ＥＤＬＣ３のプラス電極とグランドとの間に直列に設けられた放電スイッチ４２１及び放電抵抗４２２から構成される。放電スイッチ４２１がオンすると、ＥＤＬＣ３からの電力が放電抵抗４２２で消費され、放電スイッチ４２１がオフすると、ＥＤＬＣ３から放電抵抗４２２への電力が遮断される。

温度センサ４３は、ＥＤＬＣ３周辺に設けられ、ＥＤＬＣ３の周辺温度を検出して、後述する制御回路４４に出力する。ＥＤＬＣ３の周辺温度は、ＥＤＬＣ３自体の温度とほぼ同じであると考えられる。

制御回路４４は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有するマイクロコンピュータから構成され、充放電制御装置４全体の制御を司る。制御回路４４は、上述した充電スイッチ４１１及び放電スイッチ４２１に接続され、これらスイッチ４１１、４２１のオンオフを制御する。

次に、上述した構成の電源システム１の動作について説明する。制御回路４４は、例えば、ＥＤＬＣ３が上述した用途で用いられていない間、温度センサ４３が検出した周囲温度が所定値以下であるか否かを判定する。所定値以下であれば、制御回路４４は、充電スイッチ４１１及び放電スイッチ４２１を交互にオンすることを繰り返し、ＥＤＬＣ３の充電及び放電を交互に行い、これを繰り返す。

これにより、所定値以下の低温時にＥＤＬＣ３の内部抵抗で自己発熱させて、ＥＤＬＣ３の温度を上昇させることができる。このため、上述した用途でＥＤＬＣ３を使用する際に、ＥＤＬＣ３の温度低下による容量低下を抑制することができ、ＥＤＬＣ３の本数を増やす必要がないため、コストダウン及びサイズダウンを図ることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の電源システム１について図２を参照して説明する。図２において、第１実施形態で既に説明した図１と同等の部分については、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

第１実施形態と第２実施形態とで大きく異なる点は、放電抵抗４２２の配置位置である。第２実施形態では、放電抵抗４２２をＥＤＬＣ３の近傍に配置している。これにより、放電抵抗４２２にＥＤＬＣ３からの放電電流が流れると、放電抵抗４２２が発熱する。この放電抵抗４２２の発熱によってもＥＤＬＣ３を温めることができ、低温時でのＥＤＬＣ３の容量低下をより一層抑制することができる。

ここで、上述した本発明に係る充放電制御装置の実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］〜［２］に簡潔に纏めて列記する。
［１］
電気二重層コンデンサ（３）の充放電制御装置（４）であって、
外部電源（２）から電力供給を受けて前記電気二重層コンデンサ（３）の充電を行う充電回路（４１）と、
前記電気二重層コンデンサ（３）の放電を行う放電回路（４２）と、
前記電気二重層コンデンサ（３）の温度が所定値以下のときに前記充電回路（４１）及び前記放電回路（４２）を制御して、前記電気二重層コンデンサ（３）の前記充電及び前記放電を交互に繰り返す制御回路（４４）と、を備えた、
充放電制御装置（４）。
［２］
［１］に記載の充放電制御装置（４）において、
前記放電回路（４２）は、前記電気二重層コンデンサ（３）に接続して放電させる放電抵抗（４２２）を有し、
前記放電抵抗（４２２）が、前記電気二重層コンデンサ（３）の近傍に設けられている、
充放電制御装置（４）。

２ 車載バッテリ（外部電源）
３ ＥＤＬＣ（電気二重層コンデンサ）
４ 充放電制御装置
４１ 充電回路
４２ 放電回路
４４ 制御回路
４２２ 放電抵抗

Claims (2)

1. 電気二重層コンデンサの充放電制御装置であって、
   外部電源から電力供給を受けて前記電気二重層コンデンサの充電を行う充電回路と、
   前記電気二重層コンデンサの放電を行う放電回路と、
   前記電気二重層コンデンサの温度が所定値以下のときに前記充電回路及び前記放電回路を制御して、前記電気二重層コンデンサの前記充電及び前記放電を交互に繰り返す制御回路と、を備えた、
   充放電制御装置。
2. 請求項１に記載の充放電制御装置において、
   前記放電回路は、前記電気二重層コンデンサに接続して放電させる放電抵抗を有し、
   前記放電抵抗が、前記電気二重層コンデンサの近傍に設けられている、
   充放電制御装置。

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