JP3768376B2 - Electric double layer capacitor device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直列接続された複数の電気二重層コンデンサを有する電気二重層コンデンサ装置に係り、特に加速時等にエンジン出力をモータの駆動力により駆動補助(アシスト)するように構成されたハイブリッド車両の上記モータの電源として使用するに好適な電気二重層コンデンサ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電気二重層コンデンサは、化学反応によらない単純な物理変化を利用するために、寿命が半永久的であり、かつ非常に短時間での大電流による充電が可能であるという長所を有する点を考慮してハイブリッド車両のアシスト用モータの電源に使用することが提案されている。
ところで、電気二重層コンデンサは耐圧が低く、すなわち絶対定格電圧が約3Vと低いために、通常、複数の電気二重層コンデンサを直列に接続して定格電圧を高くする使い方が一般的である。大容量の電気二重層コンデンサを使用する際に、電気二重層コンデンサの両端間に過電圧が印加された場合には劣化するので、電気二重層コンデンサの両端間に過電圧が印加されるのを防止するために過電圧防止用の制御回路を直列接続された複数の電気二重層コンデンサの各々に付加する必要があると言える。
【0003】
また、電気二重層コンデンサの自己放電性により直列接続された複数の電気二重層コンデンサの各々についてコンデンサの端子間電圧におけるばらつきが発生することは周知の事実であり、このばらつきを解消せずに電気二重層コンデンサを複数、使用することは個々の電気二重層コンデンサの性能を十分に発揮できない結果となる。すなわち、直列接続された複数の電気二重層コンデンサが充放電される際には、各電気二重層コンデンサには同等の電流が流れる。したがって、例えば、充電時には、充電開始時点における初期電圧(コンデンサの端子間電圧の初期値)の異なる電気二重層コンデンサには同一電流で充電がなされ、各電気二重層コンデンサの端子間電圧の上昇傾向も同一となる。
【0004】
このため、上記初期電圧が高い電気二重層コンデンサはいち早く過充電状態となり、初期電圧が低い電気二重層コンデンサは初期電圧の高い電気二重層コンデンサに比較して同一時点で充電電圧が低い結果となる。この結果、充電開始時における端子間電圧(初期電圧)が異なる状態で充電された、複数の直列接続された電気二重層コンデンサから得られるエネルギーは、充電開始時に端子間電圧が揃った同数の電気二重層コンデンサより選られるエネルギーより少なくなることとなる。
【0005】
そこで、直列接続された複数の電気二重層コンデンサの各々について過電圧が印加されないように監視し、かつ端子間電圧にばらつきがないように充電制御すれば、直列接続された複数の電気二重層コンデンサを有する電気二重層コンデンサ装置の性能は発揮できるが、この制御は困難であり、かつ装置が高価になるという問題がある。
そこで、低価格の電気二重層コンデンサ装置でその性能を十分に発揮するために、各電気二重層コンデンサの端子間電圧のばらつきを無くすように従来から制御が行われていた。
【0006】
従来の電気二重層コンデンサ装置の構成を図5に示す。同図では説明の便宜上、単一の電気二重層コンデンサについてのみ示しているが、実際には複数の電気二重層コンデンサが直列接続され、各電気二重層コンデンサについて制御回路が設けられている。同図において、電気二重層コンデンサ1の端子間には制御トランジスタ2と、基準電圧と電気二重層コンデンサ1の端子間電圧とを比較する電圧比較部3と、電気二重層コンデンサ1の端子間電圧から基準電圧を生成する基準電圧生成部4とからなる制御回路が設けられている。
【0007】
制御トランジスタ2は、電圧比較部3の比較結果に基づいてオン、オフ動作し、電気二重層コンデンサの端子間電圧を制御する。この場合に基準電圧を、電気二重層コンデンサの過電圧値より数パーセント低く設定することにより、電気二重層コンデンサ1の端子間電圧が基準電圧を超えたときのみトランジスタ2がオン状態となり、電気二重層コンデンサ1の端子間に過電圧が印加されないように制御される。ここで、自己放電特性の優れた電気二重層コンデンサは、そうでない電気二重層コンデンサに比較して同一の充電に対し、基準電圧を超える頻度が高いため時間経過により電気二重層コンデンサの端子間電圧のばらつきも軽減することができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の電気二重層コンデンサ装置では、電圧比較部3で電気二重層コンデンサの端子間電圧と比較される基準電圧が、電気二重層コンデンサの過電圧とほぼ同等に設定されているために、電気二重層コンデンサの端子間電圧が過電圧付近まで達しない限り、直列接続された複数の電気二重層コンデンサにおける端子間電圧のばらつきを収束させることはできない。
また、電気二重層コンデンサの端子間に過電圧が印加されるのを防止するために、電気二重層コンデンサの端子間電圧が基準電圧に達した後に、さらに充電される充電電圧に相当する電流量をトランジスタ2側にバイパスするように設定する必要がある。
【0009】
したがって、トランジスタ2自体が電気二重層コンデンサ1に流れる電流を吸収することができ、かつその電力損失はコレクタ損失内であることが絶対条件となる。バイパスさせる電流量が大きい場合には複数のトランジスタをダーリントン接続したものをバイパス用のトランジスタとして選択し、さらに放熱フィンを追加する必要性が生じる可能性があり、電気二重層コンデンサ1つに対して設けられる制御回路の1回路が非常に高価なものになる。
【0010】
また、電気二重層コンデンサ装置でより大きなエネルギーを得ようとして電気二重層コンデンサの使用個数を増加させれば、その増加した電気二重層コンデンサの使用個数に応じた制御回路数分の価格が増加することとなる。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、直列接続された複数の電気二重層コンデンサの端子間電圧のバランスを得るに際し、無駄な電力損失の発生の防止が図れ、かつ安価な電気二重層コンデンサ装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、直列接続された複数の電気二重層コンデンサと、該複数の電気二重層コンデンサの各々に並列接続され各電気二重層コンデンサを放電させる複数の放電手段と、前記複数の電気二重層コンデンサの各々の端子間電圧を前記電気二重層コンデンサの過電圧より低い第1の設定電圧と比較する複数の電圧比較手段と、該複数の電圧比較手段の比較出力に基づいて前記放電手段の制御動作の作動、停止を制御する制御手段とを有し、該制御手段が、該複数の電圧比較手段の比較出力に基づいて前記端子間電圧が前記第1の設定電圧を超えた前記電気二重層コンデンサに対応する放電手段の制御動作を作動させて、各電気二重層コンデンサの端子間電圧を揃えるようにする電気二重層コンデンサ装置において、前記制御手段は、前記複数の電気二重層コンデンサの充電時は前記複数の電気二重層コンデンサの充電中に前記複数の電気二重層コンデンサのいずれかの電気二重層コンデンサの端子間電圧が前記第1の設定電圧より大きい第2の設定電圧に達するまで、前記複数の放電手段の制御動作を停止させることを特徴とする。
【0012】
請求項1に記載の電気二重層コンデンサ装置によれば、制御手段により、前記複数の電気二重層コンデンサの充電時は前記複数の電気二重層コンデンサの充電中に前記複数の電気二重層コンデンサのいずれかの電気二重層コンデンサの端子間電圧が前記第1の設定電圧より大きい第2の設定電圧に達するまで、前記複数の放電手段の制御動作を停止させるようにしたので、直列接続された複数の電気二重層コンデンサの端子間電圧のバランスを得るに際し、充電時にバイパスさせることに起因する無駄な電力損失の発生を防止できる。
【0013】
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の電気二重層コンデンサ装置において、前記制御手段は、前記複数の電気二重層コンデンサの充電中に前記複数の電気二重層コンデンサのいずれかの電気二重層コンデンサの端子間電圧が前記第1の設定電圧より大きい第2の設定電圧に達した際に、前記複数の電気二重層コンデンサの充電を停止させ、該複数の電気二重層コンデンサを放電可能状態とするように前記複数の放電手段の制御動作を作動させることを特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の電気二重層コンデンサ装置において、前記第2の設定電圧は、前記電気二重層コンデンサの端子間電圧が過電圧に達した状態を検出する電圧であることを特徴とする。
また、請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の電気二重層コンデンサ装置において、前記放電手段は、前記複数の電気二重層コンデンサの各々に並列に接続されたスイッチとバイパス抵抗であること特徴とする。
【0014】
請求項2、3に記載の電気二重層コンデンサ装置によれば、制御手段は、前記複数の電気二重層コンデンサの充電中に前記複数の電気二重層コンデンサのいずれかの電気二重層コンデンサの端子間電圧が前記第1の設定電圧より大きい第2の設定電圧に達した際に、前記複数の電気二重層コンデンサの充電を停止させ、該複数の電気二重層コンデンサを放電可能状態とするように前記複数の放電手段の制御動作を作動させるようにしたので、請求項1に記載の発明により得られる効果に加えて、電気二重層コンデンサの端子間に過電圧以上のレベルの電圧が印加されることによる電気二重層コンデンサの破損を防止することができる。
また請求項4に記載の電気二重層コンデンサ装置によれば、電気二重層コンデンサから電流をバイパスさせる際にバイパス用のトランジスタ(スイッチ)に流れる電流量を低減することによりバイパス用のトランジスタに安価なものを使用でき、安価な電気二重層コンデンサ装置が得られる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。本発明の実施の形態に係る電気二重層コンデンサ装置の構成を図1に示す。同図において、本発明の実施の形態に係る電気二重層コンデンサ装置は、直列接続された電気二重層コンデンサ10−1、10−2、…を有しており、各電気二重層コンデンサ、例えば、電気二重層コンデンサ10−1の両端子間はスイッチング素子としてのPNPトランジスタ12−1と、バイパス抵抗14−1を介して接続されている。
【0016】
さらに、電気二重層コンデンサ10−1の両端子間に並列に、該電気二重層コンデンサ10−1の端子間電圧VC(コンデンサ電圧)からバイパスを開始させるための基準電圧VREF1(バイパス開始電圧)を生成する基準電圧生成部18−1と、電気二重層コンデンサ10−1の端子間電圧VCと基準電圧VREF1とを比較し、比較結果に応じた信号をPNPトランジスタ12−1のベースに出力する電圧比較部16−1とが接続されている。基準電圧生成部18−1により生成される基準電圧VREF1は電気二重層コンデンサ10−1の過電圧(例えば、3V)より数パーセント低い、例えば、2.5Vに設定される。電圧比較部16−1は、電気二重層コンデンサ10−1の端子間電圧VCが基準電圧VREF1(2.5V)を超えた場合にPNPトランジスタ12−1をオン状態とし、電気二重層コンデンサ10−1をバイパス抵抗14−1を介して放電させる。
【0017】
上記構成は他の電気二重層コンデンサ10−2、…についても同様である。PNPトランジスタ12−1、12−2、…、バイパス抵抗14−1、14−2、…、電圧比較部16−1、16−2、…、基準電圧生成部18−1、18−2、…は電気二重層コンデンサ装置のバイパス部を構成している。ここで、各電気二重層コンデンサの端子間電圧のばらつきを収束させる能力を高めるためには、バイパス抵抗として抵抗値の小さいものを選択し、バイパス抵抗に電流を流すスイッチングトランジスタについての絶対定格を大きくすることで可能だが(この場合にバイパス電流は増加する。)、電気二重層コンデンサ装置を低価格で実現することが困難になる。
そこで、本実施の形態においては、逆に抵抗値の大きい抵抗をバイパス抵抗として選択し、ドライブ回路を構成するスイッチングトランジスタの負担を軽減するようにしている。
【0018】
さらに、電気二重層コンデンサ装置の各電気二重層コンデンサ、例えば、電気二重層コンデンサ10−1の両端子間には、基準電圧生成部18−1とは異なるレベルの基準電圧、すなわち電気二重層コンデンサ10−1の両端電圧が過電圧に達した状態を検出するための基準電圧VREF2(例えば、3Vに設定される。)を電気二重層コンデンサ10−1の端子間電圧から生成する基準電圧生成部20−1と、基準電圧生成部20−1により生成される基準電圧VREF2と電気二重層コンデンサ10−1の端子間電圧VCとを比較する電圧比較部22−1とが並列に接続されている。
【0019】
電気二重層コンデンサ装置は、さらに、PNPトランジスタ12−1、12−2、…を制御して各電気二重層コンデンサの端子間電圧のバランスを揃えるコントローラ30と、電圧比較部22−1の出力をコントローラ30及び他の回路部に出力するフォトカプラ24−1と、コントローラ30からの制御信号をPNPトランジスタ12−1のベースに出力するフォトカプラ26−1と有している。フォトカプラ24−1、24−2、…の出力側は共通接続され、コントローラ30の入力側に接続されている。同様に、フォトカプラ26−1、26−2、…の入力側は共通接続され、コントローラ30の出力側に接続されている。
【0020】
電圧比較部22−1は、電気二重層コンデンサ10−1の端子間電圧VCと基準電圧生成部20−1により生成される基準電圧VREF2とを比較し、端子間電圧VCが基準電圧VREF2に達し、過電圧領域に突入する瞬間に比較出力である過電圧検知信号を、フォトカプラ24−1を介してコントローラ30に出力する。コントローラ30はこの過電圧検知信号を受けて、電気二重層コンデンサ10−1、10−2、…のいずれかの端子間電圧VCが過電圧状態になったと認識し、図示してない電気二重層コンデンサ装置の充電部に充電動作を停止させるための制御信号(充電停止信号)を出力するようになっている。このとき、後述するように、各電気二重層コンデンサの充電時に各PNPトランジスタ12−1、12−2、…をオフ状態にするための制御信号(充電信号)の出力は停止される。
【0021】
また、コントローラからは、電気二重層コンデンサ装置の電気二重層コンデンサが充電状態にある場合には、制御信号(充電信号)を、各PNPトランジスタ12−1、12−2、…のベースに出力し、各電気二重層コンデンサ10−1、10−2、…への充電電流をバイパスさせないようにする。
基準電圧生成部20−1、電圧比較部22−1、フォトカプラ24−1及びフォトカプラ26−1からなる回路部の構成は、他の電気二重層コンデンサ10−2、…についても同様である。基準電圧生成部20−1、20−2、…、電圧比較部22−1、22−2、…、フォトカプラ24−1、24−2、…、フォトカプラ26−1、26−2、…は、電気二重層コンデンサ装置の過電圧検出部を構成している。ここで、各PNPトランジスタ12−1、12−2、…は本発明の電流制御手段に、電圧比較部16−1、16−2、…は本発明の電圧比較手段に、コントローラ30は本発明の制御手段に、それぞれ相当する。
【0022】
上記構成からなる電気二重層コンデンサ装置の制御動作を図2及び図3に示すフローチャートを参照して説明する。なお、本実施の形態に係る電気二重層コンデンサ装置は、ハイブリッド車両の駆動補助(アシスト)用モータの電源として使用するものとして説明する。図2に示す制御ルーチンはタイマ割込みにより一定時間毎に起動され、コントローラ30により実行されるものである。エンジンキーを操作することによりバッテリより各部に電源が供給されると、図2に示す制御ルーチンが起動され、電気二重層コンデンサ装置において各電気二重層コンデンサ10−1、10−2、…の端子間電圧のチェックが行われる。すなわち、電圧比較部16−1、16−2、…において各電気二重層コンデンサにおける端子間電圧VCと基準電圧VREF1(2.5V)との大小比較が行われる(ステップ100)。
【0023】
次いで、ステップ101でVC<VREF1であるか否かが判定される。ステップ101でVC≧VREF1であると判定された場合には、処理はステップ104に移行する。またVC<VREF1であると判定された場合には、車両が減速中であるか否か、換言すれば、エンジンの駆動補助用モータが回生運転することにより発電機として機能し、電気二重層コンデンサが充電されている状態にあるか否かが判定される(ステップ102)。車両が減速中でない、すなわち、走行中(電気二重層コンデンサが放電中)であると判定された場合には、ステップ108に移行する。
【0024】
また、ステップ102で車両が減速中であると判定された場合には、コントローラ30よりフォトカプラ26−1、26−2、…を介して各電気二重層コンデンサ10−1、10−2、…に対応して設けられた各PNPトランジスタ12−1、12−2、…にこれらのトランジスタをそれぞれ強制的にオフ状態にする制御信号が充電期間中、出力される。この結果、充電期間中は、各電気二重層コンデンサ10−1、10−2、…バイパス動作は停止される。
各電気二重層コンデンサにおける端子間電圧VCと基準電圧VREF1とが、VC≧VREF1であるか否かが判定される(ステップ103)。
【0025】
ステップ103でVC<VREF1であると判定された場合には、処理はステップ100に戻る。また、ステップ103でVC≧VREF1であると判定された場合には、各電気二重層コンデンサが充電中であるか否かが判定される(ステップ104)。ステップ104で充電中でないと判定された場合には、コントローラ30から各PNPトランジスタ12−1、12−2、…を強制的にオフ状態とする制御信号がこれらのトランジスタのベースに出力されないので、ステップ108では、VC≧VREF1となっている電気二重層コンデンサについて該当するPNPトランジスタが対応する電圧比較部からの出力によりオン状態とされ、電気二重層コンデンサの端子間電圧がバイパス抵抗を介して放電される(ステップ108、109)。
【0026】
次いで、ステップ110で各電気二重層コンデンサについてVC<VREF1であるか否かが判定され、複数の電気二重層コンデンサのうちいずれかがVC≧VREF1である場合には、ステップ108に戻り、ステップ108〜110の処理を繰り返す。すべての電気二重層コンデンサの端子間電圧VCがVC<VREF1となった場合には、各澱圧比較部からは、対応するスイッチング素子としてのPNPトランジスタに該トランジスタをオフ状態にする比較信号が出力されるので、各電気二重層コンデンサのバイパス動作は停止される(ステップ111)。
一方、ステップ104で各電気二重層コンデンサが充電中であると判定された場合には、端子間電圧VCがVC≧VREF2となった電気二重層コンデンサがあるか否かが判定される(ステップ105)。ステップ105の判定が否定された場合には、処理はステップ104に戻り、同様の処理を行う。
【0027】
また、ステップ105の判定が肯定された場合、すなわち端子間電圧VCがVC≧VREF2となった電気二重層コンデンサがあると判定された場合には、該当する電気二重層コンデンサ、例えば、電気二重層コンデンサ10−1の端子間電圧VCがVC≧VREF2となったとすると、電気二重層コンデンサ10−1に対応して設けられた電圧比較部22−1から過電圧検知信号がフォトカプラ24−1を介してコントローラ30に出力され、コントローラ30はVC≧VREF2となった、すなわち端子間電圧が過電圧領域に達した電気二重層コンデンサがあることを認識し、各電気二重層コンデンサ10−1、10−2、…に対し充電を行っている図示してない充電部に対し充電動作を停止させるための制御信号(充電停止信号)を出力する(ステップ106)。
【0028】
次いで、これまでの充電期間中にコントローラ30より出力されていた、コントローラ30よりフォトカプラ26−1、26−2、…を介して各電気二重層コンデンサ10−1、10−2、…に対応して設けられた各PNPトランジスタ12−1、12−2、…にこれらのトランジスタをそれぞれ強制的にオフ状態にしバイパス動作を禁止する制御信号(充電信号)の出力が停止される。この結果、各PNPトランジスタ12−1、12−2、…は、対応して設けられた電圧比較部16−1、16−2、…の出力によりオン、オフ状態に駆動されることが可能な状態になり、放電モードに移行する(ステップ107)。
【0029】
次いで、ステップ108に移行し、ステップ108〜111のバイパス処理を行い、この処理を終了する。
上述した制御ルーチンはタイマ割込みにより繰り返し、実行されることにより、各電気二重層コンデンサの端子電圧の値は収束する方向に変化し、最終的に揃うこととなる。
【0030】
上記処理によりハイブリッド車両に搭載された電気二重層コンデンサ装置における各電気二重層コンデンサの端子間電圧VCが、ハイブリッド車両が走行中において時間経過と共に、変化する状態を図4に示す。図4では、説明の便宜上、直列接続された、初期電圧の異なる3つの電気二重層コンデンサの端子間電圧VCにおける変化状態について示している。同図において区間T1(t0≦t<t1)では電気二重層コンデンサへの充電能力がバイパス能力に比して非常に大きいために電気二重層コンデンサA,Bの端子間電圧VCがバイパス領域、すなわちVREF1≦VC<VREF2の電圧領域に達しても、端子間電圧VCの電圧推移に対してほとんど、バイパス効果は見られない。
【0031】
このために、電気二重層コンデンサの端子間電圧VCは時間の経過により電気二重層コンデンサAの端子間電圧VCは過電圧領域VC≧VREF2に達してしまい、このまま充電状態が継続し行われると、劣化してしまうこととなる。そこで、既述したように過電圧検出部における電圧比較部から過電圧検知信号がコントローラ30に出力され、この信号に基づいてコントローラ30により充電を中止する制御が行われる。すなわち、図4において、時刻t1で電気二重層コンデンサAの端子間電圧VCが過電圧領域に達したために各電気二重層コンデンサA,B,Cへの充電は停止される。
【0032】
本発明では、電気二重層コンデンサの充電期間中における充電電流をバイパスするのは無駄な電流をバイパス部(スイッチング素子及びバイパス抵抗)に流し、無駄な電力を消費することになるので、これをなくすべく充電中は一切、充電電流のバイパスは行わないようにしている。これによりバイパス効果が得られない充電時には、バイパス部の機能を停止し、放電時のみバイパス部を駆動することにより電力損失の少ない電気二重層コンデンサ装置の電圧制御を実現している。
【0033】
また、図4の時刻t2で過電圧検出部により、電気二重層コンデンサAの端子間電圧VCが過電圧(VREF2)に達したと判断されたために期間T2(t1≦t<t3)では、充電中止となり、各電気二重層コンデンサA,B,Cが放電状態に移行している。電気二重層コンデンサCの端子間電圧VCの変化は、負荷駆動(走行)によるものであり、電気二重層コンデンサA,Bの端子間電圧VCの変化は、負荷駆動とバイパス効果によるものである。電気二重層コンデンサA,Bの端子間電圧VCの変化は、電気二重層コンデンサCのそれに比して単位時間当りの電圧変動が大きくなっていることが判る。
【0034】
また、電気二重層コンデンサBの端子間電圧VCは、放電により時刻t2で、バイパス領域を外れたために時刻t2から負荷駆動のためだけの放電に切り替わり、電気二重層コンデンサCと同様の電圧変動となっている。図4における期間T1、T2のようなサイクルを繰り返すことにより初期電圧の異なる複数の電気二重層コンデンサにおける端子間電圧の値が所定値に収束し、すなわち、揃うこととなる。
【0035】
以上に説明したように、本発明の実施の形態に係る電気二重層コンデンサ装置によれば、複数の電気二重層コンデンサの充電時には充電電流をバイパスするのを禁止するようにしたので、直列接続された複数の電気二重層コンデンサの端子間電圧のバランスを得るに際し、充電時にバイパスさせることに起因する無駄な電力損失の発生を防止できる。
【0036】
また、本発明の実施の形態に係る電気二重層コンデンサ装置によれば、電気二重層コンデンサから電流をバイパスさせる際にバイパス用のトランジスタに流れる電流量を低減するように抵抗値の大きい抵抗をバイパス抵抗と使用するようにしたので、バイパス用のスイッチング素子としてのトランジスタに安価なものを使用でき、安価な電気二重層コンデンサ装置が得られる。
【0037】
さらに、本発明の実施の形態に係る電気二重層コンデンサ装置によれば、複数の電気二重層コンデンサのいずれかの電気二重層コンデンサの端子間電圧が設定電圧(過電圧)に達した際に、前記複数の電気二重層コンデンサの充電を停止させ、該複数の電気二重層コンデンサを放電可能状態に制御するようにしたので、電気二重層コンデンサの端子間に過電圧以上のレベルの電圧が印加されることによる電気二重層コンデンサの破損を防止することができる。
【0038】
【発明の効果】
請求項1に記載の電気二重層コンデンサ装置によれば、制御手段により、前記複数の電気二重層コンデンサの充電時は前記複数の電気二重層コンデンサの充電中に前記複数の電気二重層コンデンサのいずれかの電気二重層コンデンサの端子間電圧が前記第1の設定電圧より大きい第2の設定電圧に達するまで、前記複数の放電手段の制御動作を停止させるようにしたので、直列接続された複数の電気二重層コンデンサの端子間電圧のバランスを得るに際し、充電時にバイパスさせることに起因する無駄な電力損失の発生を防止できる。
【0039】
また、請求項1に記載の電気二重層コンデンサ装置によれば、電気二重層コンデンサから電流をバイパスさせる際にバイパス用のトランジスタに流れる電流量を低減することによりバイパス用のトランジスタに安価なものを使用でき、安価な電気二重層コンデンサ装置が得られる。
【0040】
請求項2、3に記載の電気二重層コンデンサ装置によれば、請求項1に記載の電気二重層コンデンサ装置において、制御手段は、前記複数の電気二重層コンデンサの充電中に前記複数の電気二重層コンデンサのいずれかの電気二重層コンデンサの端子間電圧が前記第1の設定電圧より大きい第2の設定電圧に達した際に、前記複数の電気二重層コンデンサの充電を停止させ、該複数の電気二重層コンデンサを放電可能状態とするように前記複数の放電手段の制御動作を作動させるようにしたので、請求項1に記載の発明により得られる効果に加えて、電気二重層コンデンサの端子間に過電圧以上のレベルの電圧が印加されることによる電気二重層コンデンサの破損を防止することができる。
また請求項4に記載の電気二重層コンデンサ装置によれば、電気二重層コンデンサから電流をバイパスさせる際にバイパス用のトランジスタ(スイッチ)に流れる電流量を低減することによりバイパス用のトランジスタに安価なものを使用でき、安価な電気二重層コンデンサ装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態に係る電気二重層コンデンサ装置の構成を示すブロック図。
【図2】 図1に示した電気二重層コンデンサ装置におけるコントローラの制御動作を示すフローチャート。
【図3】 図1に示した電気二重層コンデンサ装置におけるコントローラの制御動作を示すフローチャート。
【図4】 電気二重層コンデンサ装置における各電気二重層コンデンサの端子間電圧の時間経過に伴う変化状態を示す特性図。
【図5】 従来の電気二重層コンデンサ装置の基本構成を示すブロック図。
【符号の説明】
10−1、10−2 電気二重層コンデンサ
12−1、12−2 PNPトランジスタ(電流制御手段)
14−1、14−2 バイパス抵抗
16−1、16−2、22−1、22−2 電圧比較部(電圧比較手段)
18−1、18−2 20−1、20−2 基準電圧生成部
24−1,24−2 26−1、26−2 フォトカプラ
30 コントローラ(制御手段)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric double layer capacitor device having a plurality of electric double layer capacitors connected in series, and in particular, a hybrid vehicle configured to assist driving of an engine output by a driving force of a motor during acceleration or the like. The present invention relates to an electric double layer capacitor device suitable for use as a power source for the motor.
[0002]
[Prior art]
Electric double layer capacitors take advantage of simple physical changes that do not depend on chemical reactions, so that their lifetime is semi-permanent and they can be charged with a large current in a very short time. Thus, it has been proposed to be used as a power source for an assist motor of a hybrid vehicle.
By the way, since the electric double layer capacitor has a low withstand voltage, that is, the absolute rated voltage is as low as about 3 V, it is common to use a plurality of electric double layer capacitors connected in series to increase the rated voltage. When using a large-capacity electric double layer capacitor, it will deteriorate if an overvoltage is applied across the electric double layer capacitor, thus preventing an overvoltage from being applied across the electric double layer capacitor. Therefore, it can be said that it is necessary to add a control circuit for preventing overvoltage to each of the plurality of electric double layer capacitors connected in series.
[0003]
In addition, it is a well-known fact that there is a variation in the voltage between the terminals of each of the plurality of electric double layer capacitors connected in series due to the self-discharge property of the electric double layer capacitor. The use of a plurality of double layer capacitors results in insufficient performance of the individual electric double layer capacitors. That is, when a plurality of electric double layer capacitors connected in series are charged and discharged, an equivalent current flows through each electric double layer capacitor. Therefore, for example, during charging, electric double layer capacitors having different initial voltages (initial values of capacitor terminal voltages) at the start of charging are charged with the same current, and the voltage between terminals of each electric double layer capacitor is increasing. Is the same.
[0004]
For this reason, the electric double layer capacitor having a high initial voltage is quickly overcharged, and the electric double layer capacitor having a low initial voltage has a lower charging voltage at the same time than the electric double layer capacitor having a high initial voltage. . As a result, the energy obtained from a plurality of series-connected electric double layer capacitors charged with different inter-terminal voltages (initial voltages) at the start of charging is equal to the same number of electricity with the inter-terminal voltages aligned at the start of charging. It will be less than the energy chosen from the double layer capacitor.
[0005]
Therefore, if monitoring is performed so that no overvoltage is applied to each of the plurality of electric double layer capacitors connected in series and charging is controlled so that there is no variation in the voltage between the terminals, the plurality of electric double layer capacitors connected in series are Although the performance of the electric double layer capacitor device can be exhibited, there is a problem that this control is difficult and the device becomes expensive.
Therefore, in order to sufficiently exhibit the performance of a low-cost electric double layer capacitor device, control has been conventionally performed so as to eliminate variations in the voltage between terminals of each electric double layer capacitor.
[0006]
The configuration of a conventional electric double layer capacitor device is shown in FIG. In the figure, for the sake of convenience of explanation, only a single electric double layer capacitor is shown, but actually, a plurality of electric double layer capacitors are connected in series, and a control circuit is provided for each electric double layer capacitor. In the figure, between the terminals of the electric double layer capacitor 1, a control transistor 2, a voltage comparison unit 3 for comparing the reference voltage and the voltage between the terminals of the electric double layer capacitor 1, and the voltage between the terminals of the electric double layer capacitor 1. A control circuit including a reference voltage generation unit 4 for generating a reference voltage from is provided.
[0007]
The control transistor 2 is turned on and off based on the comparison result of the voltage comparison unit 3, and controls the voltage between the terminals of the electric double layer capacitor. In this case, by setting the reference voltage several percent lower than the overvoltage value of the electric double layer capacitor, the transistor 2 is turned on only when the voltage between the terminals of the electric double layer capacitor 1 exceeds the reference voltage. Control is performed so that an overvoltage is not applied between the terminals of the capacitor 1. Here, the electric double layer capacitor with excellent self-discharge characteristics is more likely to exceed the reference voltage for the same charge compared to other electric double layer capacitors, so the voltage across the terminals of the electric double layer capacitor over time The variation of can also be reduced.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional electric double layer capacitor device described above, the reference voltage that is compared with the voltage across the terminals of the electric double layer capacitor by the voltage comparison unit 3 is set almost equal to the overvoltage of the electric double layer capacitor. Unless the voltage between the terminals of the electric double layer capacitor reaches the vicinity of the overvoltage, the variation in the voltage between the terminals in the plurality of electric double layer capacitors connected in series cannot be converged.
In addition, in order to prevent an overvoltage from being applied between the terminals of the electric double layer capacitor, the amount of current corresponding to the charging voltage to be charged is further increased after the voltage between the terminals of the electric double layer capacitor reaches the reference voltage. It is necessary to set so as to bypass to the transistor 2 side.
[0009]
Therefore, it is an absolute condition that the transistor 2 itself can absorb the current flowing through the electric double layer capacitor 1 and the power loss is within the collector loss. When the amount of current to be bypassed is large, it may be necessary to select a Darlington connection of a plurality of transistors as a bypass transistor and add a heat radiating fin. One of the provided control circuits becomes very expensive.
[0010]
Also, if the number of electric double layer capacitors used is increased in order to obtain more energy in the electric double layer capacitor device, the price for the number of control circuits corresponding to the increased number of electric double layer capacitors used increases. It will be.
The present invention has been made in view of such circumstances, and in obtaining a balance between voltages of a plurality of electric double layer capacitors connected in series, generation of useless power loss can be prevented and is inexpensive. An object is to provide an electric double layer capacitor device.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 is to discharge a plurality of electric double layer capacitors connected in series and connected in parallel to each of the plurality of electric double layer capacitors. pluralDischargeAnd a voltage between terminals of each of the plurality of electric double layer capacitors.Lower than the overvoltage of the electric double layer capacitorA plurality of voltage comparison means for comparing with the first set voltage;Control means for controlling the operation and stop of the control operation of the discharge means based on the comparison outputs of the plurality of voltage comparison means, the control means,Corresponding to the electric double layer capacitor in which the voltage between the terminals exceeds the first set voltage based on the comparison output of the plurality of voltage comparison meansDischargemeansActivating the control action ofElectric double layer capacitor device that equalizes the voltage between terminals of each electric double layer capacitorInThe control means is configured to charge the plurality of electric double layer capacitors.During the charging of the plurality of electric double layer capacitors, until the voltage between the terminals of any of the plurality of electric double layer capacitors reaches a second set voltage that is greater than the first set voltage,The pluralityDischargeThe control operation of the means is stopped.
[0012]
  According to the electric double layer capacitor device of claim 1, by the control means,When charging the plurality of electric double layer capacitors, the voltage between terminals of any one of the plurality of electric double layer capacitors is larger than the first set voltage during charging of the plurality of electric double layer capacitors. Since the control operation of the plurality of discharge means is stopped until the second set voltage is reached,When obtaining the balance of the voltage between the terminals of the plurality of electric double layer capacitors connected in series, it is possible to prevent useless power loss due to bypassing during charging.
[0013]
  According to a second aspect of the present invention, in the electric double layer capacitor device according to the first aspect of the present invention, the control means is any one of the plurality of electric double layer capacitors during charging of the plurality of electric double layer capacitors. When the voltage between the terminals of the electric double layer capacitor reaches a second set voltage that is larger than the first set voltage, charging of the plurality of electric double layer capacitors is stopped, and the plurality of electric double layer capacitors are The plurality of discharge so as to be in a dischargeable stateDischargemeansActivating the control actionIt is characterized by that.
  According to a third aspect of the present invention, in the electric double layer capacitor device according to the second aspect, the second set voltage detects a state in which the voltage between the terminals of the electric double layer capacitor has reached an overvoltage. It is a voltage.
  According to a fourth aspect of the present invention, in the electric double layer capacitor device according to any one of the first to third aspects, the discharging means is a switch connected in parallel to each of the plurality of electric double layer capacitors. And a bypass resistor.
[0014]
  Claim 23According to the electric double layer capacitor device described in item 1, the control means is configured such that the voltage across the electric double layer capacitor of any of the plurality of electric double layer capacitors is the first voltage during charging of the plurality of electric double layer capacitors. When the second set voltage greater than the set voltage is reached, charging of the plurality of electric double layer capacitors is stopped, and the plurality of electric double layer capacitors are set in a dischargeable state.DischargemeansActivating the control actionSince it did in this way, in addition to the effect acquired by the invention of Claim 1, the damage of the electric double layer capacitor by the voltage more than an overvoltage being applied between the terminals of an electric double layer capacitor is prevented. Can do.
  According to the electric double layer capacitor device of the fourth aspect, the amount of current flowing through the bypass transistor (switch) when the electric current is bypassed from the electric double layer capacitor is reduced, so that the bypass transistor is inexpensive. An inexpensive electric double layer capacitor device can be obtained.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of an electric double layer capacitor device according to an embodiment of the present invention. In the figure, an electric double layer capacitor device according to an embodiment of the present invention includes electric double layer capacitors 10-1, 10-2,... Connected in series, and each electric double layer capacitor, for example, Both terminals of the electric double layer capacitor 10-1 are connected to each other via a PNP transistor 12-1 as a switching element and a bypass resistor 14-1.
[0016]
Further, a reference voltage VREF1 (bypass start voltage) for starting bypass from the inter-terminal voltage VC (capacitor voltage) of the electric double layer capacitor 10-1 in parallel between both terminals of the electric double layer capacitor 10-1. The reference voltage generator 18-1 to be generated is compared with the inter-terminal voltage VC of the electric double layer capacitor 10-1 and the reference voltage VREF1, and the voltage corresponding to the comparison result is output to the base of the PNP transistor 12-1. The comparison unit 16-1 is connected. The reference voltage VREF1 generated by the reference voltage generator 18-1 is set to, for example, 2.5V, which is several percent lower than the overvoltage (eg, 3V) of the electric double layer capacitor 10-1. The voltage comparison unit 16-1 turns on the PNP transistor 12-1 when the inter-terminal voltage VC of the electric double layer capacitor 10-1 exceeds the reference voltage VREF1 (2.5V), and the electric double layer capacitor 10-1 1 is discharged through the bypass resistor 14-1.
[0017]
The above configuration is the same for the other electric double layer capacitors 10-2,. PNP transistors 12-1, 12-2, ..., bypass resistors 14-1, 14-2, ..., voltage comparators 16-1, 16-2, ..., reference voltage generators 18-1, 18-2, ... Constitutes a bypass part of the electric double layer capacitor device. Here, in order to increase the ability to converge the voltage variation between terminals of each electric double layer capacitor, select a bypass resistor with a small resistance value, and increase the absolute rating of the switching transistor that allows current to flow through the bypass resistor. This is possible (in this case, the bypass current increases), but it becomes difficult to realize the electric double layer capacitor device at a low price.
Therefore, in the present embodiment, on the contrary, a resistor having a large resistance value is selected as a bypass resistor so as to reduce the burden on the switching transistor constituting the drive circuit.
[0018]
Further, a reference voltage of a level different from that of the reference voltage generator 18-1, that is, an electric double layer capacitor, is provided between both terminals of each electric double layer capacitor of the electric double layer capacitor device, for example, the electric double layer capacitor 10-1. A reference voltage generator 20 that generates a reference voltage VREF2 (for example, set to 3 V) for detecting a state in which the voltage between both ends of 10-1 has reached an overvoltage from the voltage between terminals of the electric double layer capacitor 10-1. -1 and a voltage comparison unit 22-1 for comparing the reference voltage VREF2 generated by the reference voltage generation unit 20-1 and the inter-terminal voltage VC of the electric double layer capacitor 10-1 are connected in parallel.
[0019]
The electric double layer capacitor device further controls the PNP transistors 12-1, 12-2,... To balance the voltage between the terminals of each electric double layer capacitor, and outputs the voltage comparison unit 22-1. It has a photocoupler 24-1 that outputs to the controller 30 and other circuit units, and a photocoupler 26-1 that outputs a control signal from the controller 30 to the base of the PNP transistor 12-1. The output sides of the photocouplers 24-1, 24-2,... Are connected in common and are connected to the input side of the controller 30. Similarly, the input sides of the photocouplers 26-1, 26-2,... Are connected in common and connected to the output side of the controller 30.
[0020]
The voltage comparison unit 22-1 compares the inter-terminal voltage VC of the electric double layer capacitor 10-1 with the reference voltage VREF2 generated by the reference voltage generation unit 20-1, and the inter-terminal voltage VC reaches the reference voltage VREF2. At the moment of entering the overvoltage region, an overvoltage detection signal, which is a comparison output, is output to the controller 30 via the photocoupler 24-1. Upon receiving this overvoltage detection signal, the controller 30 recognizes that the voltage VC between the terminals of any of the electric double layer capacitors 10-1, 10-2,... A control signal (charging stop signal) for stopping the charging operation is output to the charging unit. At this time, as will be described later, the output of the control signal (charging signal) for turning off each of the PNP transistors 12-1, 12-2,.
[0021]
In addition, when the electric double layer capacitor of the electric double layer capacitor device is in a charged state, the controller outputs a control signal (charging signal) to the base of each PNP transistor 12-1, 12-2,. The charging current to each electric double layer capacitor 10-1, 10-2,... Is not bypassed.
The configuration of the circuit unit including the reference voltage generation unit 20-1, the voltage comparison unit 22-1, the photocoupler 24-1, and the photocoupler 26-1 is the same for the other electric double layer capacitors 10-2,. . Reference voltage generators 20-1, 20-2, ..., voltage comparators 22-1, 22-2, ..., photocouplers 24-1, 24-2, ..., photocouplers 26-1, 26-2, ... Constitutes an overvoltage detector of the electric double layer capacitor device. Here, the PNP transistors 12-1, 12-2,... Are the current control means of the present invention, the voltage comparison units 16-1, 16-2,. These correspond to the control means.
[0022]
The control operation of the electric double layer capacitor device having the above configuration will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. The electric double layer capacitor device according to the present embodiment will be described as being used as a power source for a drive assist motor for a hybrid vehicle. The control routine shown in FIG. 2 is started at regular intervals by a timer interrupt, and is executed by the controller 30. When power is supplied to each part from the battery by operating the engine key, the control routine shown in FIG. 2 is started, and the terminals of the electric double layer capacitors 10-1, 10-2,. A voltage check is performed. That is, the voltage comparison units 16-1, 16-2,... Perform a magnitude comparison between the inter-terminal voltage VC and the reference voltage VREF1 (2.5 V) in each electric double layer capacitor (step 100).
[0023]
Next, at step 101, it is determined whether VC <VREF1. If it is determined in step 101 that VC ≧ VREF1, the process proceeds to step 104. On the other hand, if it is determined that VC <VREF1, whether the vehicle is decelerating, in other words, the motor for assisting driving of the engine performs a regenerative operation to function as a generator, and the electric double layer capacitor Is determined to be in a charged state (step 102). If it is determined that the vehicle is not decelerating, that is, the vehicle is traveling (the electric double layer capacitor is being discharged), the routine proceeds to step 108.
[0024]
Further, when it is determined in step 102 that the vehicle is decelerating, the electric double layer capacitors 10-1, 10-2,... From the controller 30 via the photocouplers 26-1, 26-2,. A control signal for forcibly turning off these transistors is output to the respective PNP transistors 12-1, 12-2,. As a result, during the charging period, the electric double layer capacitors 10-1, 10-2,... Bypass operation is stopped.
It is determined whether or not the terminal voltage VC and the reference voltage VREF1 in each electric double layer capacitor are VC ≧ VREF1 (step 103).
[0025]
If it is determined in step 103 that VC <VREF1, the process returns to step 100. If it is determined in step 103 that VC ≧ VREF1, it is determined whether or not each electric double layer capacitor is being charged (step 104). When it is determined in step 104 that charging is not in progress, a control signal for forcibly turning off the PNP transistors 12-1, 12-2,... Is not output from the controller 30 to the bases of these transistors. In step 108, the corresponding PNP transistor is turned on by the output from the corresponding voltage comparison unit for the electric double layer capacitor satisfying VC ≧ VREF1, and the voltage between the terminals of the electric double layer capacitor is discharged through the bypass resistor. (Steps 108 and 109).
[0026]
Next, in step 110, it is determined whether or not VC <VREF1 for each electric double layer capacitor. If any of the plurality of electric double layer capacitors is VC ≧ VREF1, the process returns to step 108, and step 108 Repeat the process of ~ 110. When the inter-terminal voltage VC of all the electric double layer capacitors becomes VC <VREF1, a comparison signal for turning off the transistor is output to each PNP transistor as a corresponding switching element from each starch pressure comparison unit. Therefore, the bypass operation of each electric double layer capacitor is stopped (step 111).
On the other hand, when it is determined in step 104 that each electric double layer capacitor is being charged, it is determined whether or not there is an electric double layer capacitor whose inter-terminal voltage VC becomes VC ≧ VREF2 (step 105). ). If the determination in step 105 is negative, the process returns to step 104 and the same process is performed.
[0027]
If the determination in step 105 is affirmative, that is, if it is determined that there is an electric double layer capacitor in which the inter-terminal voltage VC becomes VC ≧ VREF2, the corresponding electric double layer capacitor, for example, an electric double layer If the inter-terminal voltage VC of the capacitor 10-1 becomes VC ≧ VREF2, an overvoltage detection signal is transmitted from the voltage comparison unit 22-1 provided corresponding to the electric double layer capacitor 10-1 via the photocoupler 24-1. The controller 30 recognizes that there is an electric double layer capacitor in which VC ≧ VREF2, that is, the voltage between the terminals has reached the overvoltage region, and the electric double layer capacitors 10-1, 10-2. ,..., A control signal for stopping the charging operation for a charging unit (not shown)charging(Stop signal) is output (step 106).
[0028]
Next, the controller 30 outputs the electric double layer capacitors 10-1, 10-2,... Via the photocouplers 26-1, 26-2,. The PNP transistors 12-1, 12-2,... Provided forcibly turn off these transistors and stop the output of control signals (charge signals) that prohibit the bypass operation. As a result, each of the PNP transistors 12-1, 12-2,... Can be driven to an on / off state by the outputs of the corresponding voltage comparison units 16-1, 16-2,. It becomes a state and shifts to the discharge mode (step 107).
[0029]
Next, the process proceeds to step 108, the bypass process of steps 108 to 111 is performed, and this process ends.
The control routine described above is repeated and executed by a timer interrupt, whereby the terminal voltage value of each electric double layer capacitor changes in the direction of convergence and finally becomes uniform.
[0030]
FIG. 4 shows a state in which the inter-terminal voltage VC of each electric double layer capacitor in the electric double layer capacitor device mounted on the hybrid vehicle by the above process changes with time while the hybrid vehicle is traveling. For convenience of explanation, FIG. 4 shows a change state in the terminal voltage VC of three electric double layer capacitors connected in series and having different initial voltages. In the figure, in section T1 (t0 ≦ t <t1), the charging capacity of the electric double layer capacitor is much larger than the bypass capacity, so the voltage VC between the electric double layer capacitors A and B is in the bypass region, that is, Even when the voltage range of VREF1 ≦ VC <VREF2 is reached, the bypass effect is hardly observed with respect to the voltage transition of the inter-terminal voltage VC.
[0031]
For this reason, the voltage VC between the terminals of the electric double layer capacitor reaches the overvoltage region VC ≧ VREF2 with the passage of time, and deteriorates if the charging state continues as it is. Will end up. Therefore, as described above, an overvoltage detection signal is output from the voltage comparison unit in the overvoltage detection unit to the controller 30, and the controller 30 performs control to stop charging based on this signal. That is, in FIG. 4, since the inter-terminal voltage VC of the electric double layer capacitor A reaches the overvoltage region at time t1, charging to the electric double layer capacitors A, B, C is stopped.
[0032]
In the present invention, bypassing the charging current during the charging period of the electric double layer capacitor causes wasteful current to flow through the bypass unit (switching element and bypass resistor) and consumes wasteful power. As much as possible, charging current is not bypassed during charging. Thus, the voltage control of the electric double layer capacitor device with less power loss is realized by stopping the function of the bypass unit at the time of charging where the bypass effect cannot be obtained and driving the bypass unit only at the time of discharging.
[0033]
In addition, since the overvoltage detection unit determines that the voltage VC between the terminals of the electric double layer capacitor A has reached the overvoltage (VREF2) at time t2 in FIG. 4, charging is stopped in the period T2 (t1 ≦ t <t3). The electric double layer capacitors A, B, and C are in a discharge state. The change in the voltage VC between the terminals of the electric double layer capacitor C is due to load driving (running), and the change in the voltage VC between the terminals of the electric double layer capacitors A and B is due to load driving and a bypass effect. It can be seen that the change in the voltage VC between the terminals of the electric double layer capacitors A and B has a larger voltage fluctuation per unit time than that of the electric double layer capacitor C.
[0034]
In addition, the voltage VC between the terminals of the electric double layer capacitor B is changed to the discharge only for driving the load from time t2 because the discharge is out of the bypass region at time t2 due to discharge. It has become. By repeating cycles such as the periods T1 and T2 in FIG. 4, the values of the inter-terminal voltages in the plurality of electric double layer capacitors having different initial voltages converge to a predetermined value, that is, align.
[0035]
As described above, according to the electric double layer capacitor device according to the embodiment of the present invention, it is prohibited to bypass the charging current when charging a plurality of electric double layer capacitors. In addition, when obtaining the balance of the voltages between the terminals of the plurality of electric double layer capacitors, it is possible to prevent generation of useless power loss due to bypassing during charging.
[0036]
Further, according to the electric double layer capacitor device according to the embodiment of the present invention, when a current is bypassed from the electric double layer capacitor, a resistor having a large resistance value is bypassed so as to reduce the amount of current flowing to the bypass transistor. Since it is used with a resistor, an inexpensive transistor can be used as a bypass switching element, and an inexpensive electric double layer capacitor device can be obtained.
[0037]
  Furthermore, according to the electric double layer capacitor device according to the embodiment of the present invention, when the voltage between the terminals of any of the plurality of electric double layer capacitors reaches a set voltage (overvoltage),The charging of the plurality of electric double layer capacitors is stopped, and the plurality of electric double layer capacitors are brought into a dischargeable state.Because I tried to control, ElectricIt is possible to prevent the electric double layer capacitor from being damaged by applying a voltage having a level higher than the overvoltage between the terminals of the air double layer capacitor.
[0038]
【The invention's effect】
    According to the electric double layer capacitor device of claim 1, by the control means,When charging the plurality of electric double layer capacitors, the voltage between terminals of any one of the plurality of electric double layer capacitors is larger than the first set voltage during charging of the plurality of electric double layer capacitors. Since the control operation of the plurality of discharge means is stopped until the second set voltage is reached,When obtaining a balance between the voltages of a plurality of electric double layer capacitors connected in series, it is possible to prevent generation of useless power loss due to bypassing during charging.
[0039]
According to the electric double layer capacitor device of the first aspect, the bypass transistor can be made inexpensive by reducing the amount of current flowing through the bypass transistor when the current is bypassed from the electric double layer capacitor. An electric double layer capacitor device that can be used and is inexpensive is obtained.
[0040]
    Claim 23According to the electric double layer capacitor device according to claim 1, in the electric double layer capacitor device according to claim 1, the control means is one of the plurality of electric double layer capacitors during charging of the plurality of electric double layer capacitors. When the voltage between the terminals of the electric double layer capacitor reaches a second set voltage that is larger than the first set voltage, charging of the plurality of electric double layer capacitors is stopped, and the plurality of electric double layer capacitors are The plurality of discharge so as to be in a dischargeable stateDischargemeansActivating the control actionSince it did in this way, in addition to the effect acquired by the invention of Claim 1, the damage of the electric double layer capacitor by the voltage more than an overvoltage being applied between the terminals of an electric double layer capacitor is prevented. Can do.
  According to the electric double layer capacitor device of the fourth aspect, the amount of current flowing through the bypass transistor (switch) when the electric current is bypassed from the electric double layer capacitor is reduced, so that the bypass transistor is inexpensive. An inexpensive electric double layer capacitor device can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electric double layer capacitor device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a control operation of a controller in the electric double layer capacitor device shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a flowchart showing a control operation of a controller in the electric double layer capacitor device shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a change state of the voltage between terminals of each electric double layer capacitor with time in the electric double layer capacitor device.
FIG. 5 is a block diagram showing a basic configuration of a conventional electric double layer capacitor device.
[Explanation of symbols]
10-1, 10-2 Electric double layer capacitor
12-1, 12-2 PNP transistor (current control means)
14-1, 14-2 Bypass resistance
16-1, 16-2, 22-1, 22-2 Voltage comparison unit (voltage comparison means)
18-1, 18-2 20-1, 20-2 Reference voltage generator
24-1, 24-2 26-1, 26-2 Photocoupler
30 controller (control means)

Claims (4)

直列接続された複数の電気二重層コンデンサと、
該複数の電気二重層コンデンサの各々に並列接続され各電気二重層コンデンサを放電させる複数の放電手段と、
前記複数の電気二重層コンデンサの各々の端子間電圧を前記電気二重層コンデンサの過電圧より低い第1の設定電圧と比較する複数の電圧比較手段と、
該複数の電圧比較手段の比較出力に基づいて前記放電手段の制御動作の作動、停止を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段が、
該複数の電圧比較手段の比較出力に基づいて前記端子間電圧が前記第1の設定電圧を超えた前記電気二重層コンデンサに対応する放電手段の制御動作を作動させて、各電気二重層コンデンサの端子間電圧を揃えるようにする電気二重層コンデンサ装置において
前記制御手段は、前記複数の電気二重層コンデンサの充電時は前記複数の電気二重層コンデンサの充電中に前記複数の電気二重層コンデンサのいずれかの電気二重層コンデンサの端子間電圧が前記第1の設定電圧より大きい第2の設定電圧に達するまで、前記複数の放電手段の制御動作を停止させることを特徴とする電気二重層コンデンサ装置。
A plurality of electric double layer capacitors connected in series;
A plurality of discharging means connected in parallel to each of the plurality of electric double layer capacitors to discharge each electric double layer capacitor;
A plurality of voltage comparison means for comparing a voltage between terminals of each of the plurality of electric double layer capacitors with a first set voltage lower than an overvoltage of the electric double layer capacitor ;
Control means for controlling the operation and stop of the control operation of the discharge means based on the comparison output of the plurality of voltage comparison means,
The control means is
Based on the comparison outputs of the plurality of voltage comparison means, the control means of the discharge means corresponding to the electric double layer capacitor whose inter-terminal voltage exceeds the first set voltage is activated , In the electric double layer capacitor device that makes the voltage between terminals uniform,
In the charging of the plurality of electric double layer capacitors, the control means is configured such that the voltage between the terminals of any one of the plurality of electric double layer capacitors is the first voltage during charging of the plurality of electric double layer capacitors. The electric double layer capacitor device is characterized in that the control operation of the plurality of discharging means is stopped until a second set voltage higher than the set voltage is reached .
前記制御手段は、前記複数の電気二重層コンデンサの充電中に前記複数の電気二重層コンデンサのいずれかの電気二重層コンデンサの端子間電圧が前記第1の設定電圧より大きい第2の設定電圧に達した際に、前記複数の電気二重層コンデンサの充電を停止させ、該複数の電気二重層コンデンサを放電可能状態とするように前記複数の放電手段の制御動作を作動させ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装置。The control means sets the voltage between the terminals of any of the plurality of electric double layer capacitors to a second set voltage that is higher than the first set voltage during charging of the plurality of electric double layer capacitors. When it reaches, the charging of the plurality of electric double layer capacitors is stopped, and the control operation of the plurality of discharging means is operated so that the plurality of electric double layer capacitors can be discharged. Item 2. The electric double layer capacitor device according to Item 1. 前記第2の設定電圧は、前記電気二重層コンデンサの端子間電圧が過電圧に達した状態を検出する電圧であることを特徴とする請求項2に記載の電気二重層コンデンサ装置。  3. The electric double layer capacitor device according to claim 2, wherein the second set voltage is a voltage for detecting a state in which an inter-terminal voltage of the electric double layer capacitor has reached an overvoltage. 前記放電手段は、前記複数の電気二重層コンデンサの各々に並列に接続されたスイッチとバイパス抵抗であること特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電気二重層コンデンサ装置。  The electric double layer capacitor device according to any one of claims 1 to 3, wherein the discharging means is a switch and a bypass resistor connected in parallel to each of the plurality of electric double layer capacitors.
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