JP3413527B2 - 電気二重層コンデンサの充電方法 - Google Patents

電気二重層コンデンサの充電方法

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JP3413527B2
JP3413527B2 JP22520693A JP22520693A JP3413527B2 JP 3413527 B2 JP3413527 B2 JP 3413527B2 JP 22520693 A JP22520693 A JP 22520693A JP 22520693 A JP22520693 A JP 22520693A JP 3413527 B2 JP3413527 B2 JP 3413527B2
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和也 平塚
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AGC Inc
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Elna Co Ltd
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  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気二重層コンデンサの
充電方法に関し、さらに詳しく言えば、電気二重層コン
デンサをより短時間にその使用電圧まで充電する充電方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば電気自動車などに適用される電力
用蓄電装置としては二次電池が一般的であったが充電に
長時間を要するため、近年、急速充電が可能な電気二重
層コンデンサが注目されている。
【０００３】効率的な充電を行なうには、二次電池と電
気二重層コンデンサとではその充電条件を大きく異して
いる。まず、二次電池について説明すると、二次電池は
放電しても電圧がそれほど下がらない。無負荷状態で見
ると、例えば鉛電池なら充電中やその直後の過渡的な状
態を除くと、満充電で２．２Ｖの端子電圧が１．８Ｖに
なる程度であり、ニッケルカドミニウム電池でも０Ｖに
なるまで使用するのは電池本来の使い方ではない。この
意味において、電池は定電圧デバイスであり、定電圧電
源から損失なく充電することができる。
【０００４】これに対して、電気二重層コンデンサは放
電すると電圧が極端に下がり、放電しきった際の電圧は
「０」である。その過程においても、電圧Ｖと貯蔵エネ
ルギーＥｃの関係は、 Ｅｃ＝ＣＶ２／２ で表される。すなわち、電気二重層コンデンサは二次電
池と異なり定電圧デバイスではない。したがって、電気
二重層コンデンサを定電圧電源から充電すると、そこを
流れる電流の積分値Ｑと電圧Ｖの積から電力Ｅｐは、 Ｅｐ＝ＱＶ＝ＣＶ２ となる。この結果、両者の比から充電効率Ｅｃ／Ｅｐを
求めると５０％となる。残りの電力は電源と電気二重層
コンデンサとの間に存在する抵抗成分により熱になって
しまうものと思われる。このようにして、電気二重層コ
ンデンサを定電圧電源から充電したのでは５０％以上の
充電効率は得られないことになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、図４に示され
ているように、電気二重層コンデンサＣの充電には定電
流電源ＩＳを用いるようにしているが、完全な満充電を
しようとすると、満充電に近い部分で、例えば１時間ほ
どの充電（緩和充電）を続ける必要があった。
【０００６】図５は市販されている定電流定電圧型の充
電器にて定格電圧２．２５Ｖの電気二重層コンデンサを
充電した例が示されている。同図の左端において、充電
器の制限電圧を２．２５Ｖ、出力電流を１．０Ａに設定
し、そこに約０．０５Ｖまで放電した内部抵抗２００ｍ
Ω、静電容量２６０Ｆの電気二重層コンデンサを接続し
た。
【０００７】同図に見られるように、１．０Ａの定電流
充電は開始後約４００秒で終了し、その後は電流を減少
しながら、緩やかに制限電圧２．２５Ｖに接近する。こ
の例では１０００秒（１６．７分）まで充電を継続し
た。このように、完全に満充電状態とするには「緩和充
電」として定電流充電の領域を外れてから３０分〜１時
間くらいの充電時間が必要とされる。
【０００８】充電電流が急激に減少していくため、緩和
充電の間に充電される電力量は時間の割りに少なく、５
〜２０％程度に過ぎない。しかしながら、この緩和充電
時間をおかないと、それだけ少なくしか充電されないた
め、充電を中止した途端に電圧が低下し、結局それだけ
静電容量の小さな電気二重層コンデンサと同じになって
しまう。
【０００９】なお、緩和充電を必要とする原因は、電気
二重層コンデンサ内部に等価回路的に抵抗を介して連な
る無数のコンデンサ要素に充電が行き渡るのに必要な時
間と電気量と考えられる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するためになされたもので、その構成上の特徴は、電
気二重層コンデンサを定電流電源により充電する電気二
重層コンデンサの充電方法において、電気二重層コンデ
ンサをその使用電圧を超える所定の設定電圧値まで所定
時間過剰充電することにある。
【００１１】この場合、上記の過剰充電は上記定電流電
源より継続して定電流を供給することが好ましいが、別
の電源を用意し、使用電圧を超えた時点でその別の電源
に切り替えて過剰充電するようにしてもよい。
【００１２】いずれにしても、電気二重層コンデンサの
緩和充電期間に注入される電気量に相当する電気量が得
られるまで行なわれることが好ましい。
【００１３】なお、本発明で言う「使用電圧」とは、製
品に表示されている耐電圧としての定格電圧のほかに、
使用者が長寿命化の目的で充電電圧値をその耐電圧より
も低く設定しているような場合の充電電圧値をも含む。
例えば、製品に表示されている定格電圧（耐電圧）は５
Ｖであるが、充電電圧をそれよりも低くおさえて４．４
５Ｖに設定して定格の９０％まで充電して使用するよう
な場合は、その電圧の４．４５Ｖが本発明で言う使用電
圧とされる。
【００１４】また、使用電圧を超える所定の設定電圧値
は、電気二重層コンデンサが特性劣化を起こさない範囲
内において任意に設定される。
【００１５】
【作用】上記の構成によれば、電気二重層コンデンサに
対して、使用電圧を超えてからの短時間内に緩和充電期
間に注入される電気量に相当する電気量が投入されるた
め、充電終了後においてその過剰な電気量が時間の経過
とともに電気二重層コンデンサ内の無数のコンデンサ要
素に拡散し、結果的には緩和充電されたのと同等な充電
レベルに達することになる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。先に説明
した従来例と同様、使用電圧２．２５Ｖ、内部抵抗２０
０ｍΩ、静電容量２６０Ｆの電気二重層コンデンサを
０．０５Ｖにまで放電し、同電気二重層コンデンサを定
電流定電圧型の充電器により充電した。この場合、充電
器の出力電流を１．０Ａとし、その制限電圧は電気二重
層コンデンサの使用電圧を０．２５Ｖ上回る２．５Ｖと
した。図１にはそのときの電気二重層コンデンサの端子
電圧の推移が示されている。
【００１７】すなわち、同図の左端で１．０Ａの定電流
充電を開始し、約５００秒後に使用電圧の２．２５Ｖに
達したが、そのまま定電流充電を５０秒間継続し、制限
電圧の２．５Ｖに達した時点で充電を中止した。
【００１８】このように使用電圧を超えて過充電するこ
とにより、充電中止後、緩和充電時間をおくことなく、
短時間で使用電圧の２．２５Ｖにまで充電される。
【００１９】この場合、過充電の電力量は理論的には緩
和充電で充電されるはずの電力量と等しいことが好まし
いが、若干の過不足があってもよい。また、その過充電
の電力量は充電器側で設定される制限電圧値とそれにま
で達する時間により決められる。
【００２０】上記実施例では使用電圧を超えた以後も定
電流を継続的に供給して過充電するようにしているが、
図２に示されているように、使用電圧を超えた時点で制
限電圧の２．５Ｖを一挙に加えてその電圧を所定時間保
持するようにしてもよい。
【００２１】すなわち、図３に例示されているように、
定電流電源ＩＳとは別に電圧２．５Ｖの直流電源ＶＳ
と、同電源ＶＳと定電流電源ＩＳとを選択的に切り替え
るスイッチＳＷとを備え、使用電圧までは同スイッチＳ
Ｗを接点側にして定電流電源ＩＳより充電し、電気二
重層コンデンサＣの端子電圧が使用電圧を超えた時点で
スイッチＳＷを接点側に切り替えて電源ＶＳよりその
電圧２．５Ｖを所定時間加えるようにしてもよい。
【００２２】本発明の場合、上記のように使用電圧を上
回る過充電をしたとしても、その電圧に止まる時間はた
かだか急速充電時間の１０％程度であり、電気二重層コ
ンデンサの使用時間全体からみてきわめて短時間である
ため、特性や寿命に悪影響をおよぼすおそれはない。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電気二重層コンデンサを定電流電源により充電するにあ
たって、電気二重層コンデンサをその使用電圧を超える
所定の設定電圧値まで定電流にて所定時間過剰充電する
ようにしたことにより、緩和充電時間をおくことなく、
短時間の内に目的とする電圧レベルまでに充電すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により電気二重層コンデンサを充電した
際の端子電圧の推移を示したグラフ。
【図２】本発明による別の実施例により電気二重層コン
デンサを充電した際の端子電圧の推移を示したグラフ。
【図３】上記別の実施例を説明するための回路図。
【図４】電気二重層コンデンサを定電流電源にて充電す
る状態を示した模式図。
【図５】従来法により電気二重層コンデンサを充電した
際の端子電圧の推移を示したグラフ。
【符号の説明】
Ｃ 電気二重層コンデンサ ＩＳ 定電流電源 ＶＳ 別の電源 ＳＷ 切替えスイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡村 廸夫 神奈川県横浜市南区南太田町３丁目303 番の24 (72)発明者 森本 剛 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内 (72)発明者 平塚 和也 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−152230（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−229819（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−142907（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−343264（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01G 9/155 H02J 7/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電気二重層コンデンサを定電流電源によ
    り充電する電気二重層コンデンサの充電方法において、
    電気二重層コンデンサをその使用電圧を超える所定の設
    定電圧値まで所定時間過剰充電することを特徴とする電
    気二重層コンデンサの充電方法。
  2. 【請求項２】 上記過剰充電は、上記定電流電源により
    供給される定電流にて行なわれることを特徴とする請求
    項１に記載の電気二重層コンデンサの充電方法。
  3. 【請求項３】 上記過剰充電は、上記定電流電源以外の
    電源にて行なわれることを特徴とする請求項１に記載の
    電気二重層コンデンサの充電方法。
  4. 【請求項４】 上記過剰充電は、上記電気二重層コンデ
    ンサの緩和充電期間に注入される電気量に相当する電気
    量が得られるまで行なわれることを特徴とする請求項
    １、２または３に記載の電気二重層コンデンサの充電方
    法。
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JP4583112B2 (ja) * 2004-09-02 2010-11-17 株式会社明電舎 瞬低補償装置、および電気二重層キャパシタの充電方法
JP4863000B2 (ja) * 2006-10-03 2012-01-25 宇部興産株式会社 蓄電デバイスおよびその製造方法
JP4863001B2 (ja) * 2006-10-03 2012-01-25 宇部興産株式会社 蓄電デバイスおよびその製造方法
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