JP5451063B2 - 充放電装置、電気回路装置、および充放電方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気二重層コンデンサを充放電する技術に関する。

電気二重層コンデンサは電気二重層を利用したコンデンサである。電気二重層コンデンサは蓄電効率が高いため、電池に代わるものとして電気回路装置への利用が期待されている。電気二重層コンデンサ充電池と同様に充電され、また放電する（特許文献１、２参照）。

図３は、電気二重層コンデンサを用いた電気回路装置の概略構成を示すブロック図である。図３を参照すると、電気回路装置は、スタンバイ電源９１、電気二重層コンデンサ９２、および電気回路９３を有している。

電気回路９３は、スタンバイ電源９１または電気二重層コンデンサ９２から電源の供給を受けて動作する電気回路である。

スタンバイ電源９１は電気二重層コンデンサ９２および電気回路９３に電源を供給する。

電気二重層コンデンサ９２は、スタンバイ電源９１から供給される電荷を蓄積し、電気回路９３に放出する、電気二重層を利用したコンデンサである。電気二重層コンデンサ９２は、スタンバイ電源９１によって満充電の状態に維持されており、スタンバイ電源９１から電気回路９３への電源供給が停止したときには電気回路９３に電源を供給して電気回路９３の動作を継続させる。
実開昭６３−３３６２１号公報 特開平９−２６６６２８号公報

電気二重層コンデンサは使用されることにより徐々に蓄電機能が低下し、充電しようとしても電荷を保持できなくなってくる。一般に、電気二重層コンデンサの寿命は、電圧が印加されている時間に比例して短縮される。

図３に示した電気回路装置は、電気二重層コンデンサ９２がスタンバイ電源９１に常時接続されているので、電気二重層コンデンサ９２は常時電圧が印加された状態となる。その結果、電気二重層コンデンサ９２に電圧を印加する必要ないときにも電圧が印加され、電気二重層コンデンサ９２の寿命が必要以上に短縮される。

本発明の目的は、充放電を適切に制御することにより電気二重層コンデンサの寿命の短縮を低減する技術を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の充放電回路は、
電気二重層コンデンサの充放電を行う充放電回路であって、
主電源が切断されても電源の供給が可能なスタンバイ電源回路から前記電気二重層コンデンサに電源の電圧を印加して充電状態とするか、前記電気二重層コンデンサを接地電位に接続して放電状態とするかを切り替えるスイッチと、
前記電気二重層コンデンサを放電状態に維持しておき、前記電源の供給が停止されることの予告である前記主電源の切断を検知すると、前記電気二重層コンデンサを充電状態にするように前記スイッチを制御する制御部と、を有している。

本発明の電気回路装置は、
電源の供給を受けて動作する電気回路と、
前記電気回路に電源を供給することができる電源回路と、
充電により、前記電気回路に電源を供給することが可能となる電気二重層コンデンサと、
前記電気二重層コンデンサに前記電源回路からの電圧を印加して充電状態とするか、前記電気二重層コンデンサを接地電位に接続して放電状態とするかを切り替えるスイッチと、
前記電気二重層コンデンサを放電状態に維持しておき、前記電源の供給が停止されることの予告を検知すると、前記電気二重層コンデンサを充電状態にするように前記スイッチを制御する制御部と、を有している。
前記電源回路は、主電源が切断されても前記電気回路に電源を供給することができるスタンバイ電源回路であり、前記制御部は、前記主電源が投入されている間は前記電気二重層コンデンサを放電状態にし、前記主電源が切断されると前記電気二重層コンデンサを充電状態にするように前記スイッチを制御する。

また、本発明の充放電方法は、主電源が切断されても電源の供給が可能なスタンバイ電源回路から電源の電圧が供給される電気二重層コンデンサの充放電を行うための充放電方法であって、
前記電気二重層コンデンサを接地電位に接続して放電状態に維持し、
電源の供給が停止されることの予告である前記主電源の切断を検知すると、前記電気二重層コンデンサに前記電源の電圧を印加して、前記電気二重層コンデンサを充電状態とするものである。

本発明によれば、必要のないときには電気二重層コンデンサに電圧を印加しないので、電気二重層コンデンサの寿命の短縮を低減することができる。

本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施形態による電気回路装置の構成を示すブロック図である。図１を参照すると、本実施形態の電気回路装置は、スタンバイ電源１１から電源の供給を受けて動作する電気回路１８に、スタンバイ電源１１からの電源が切断されたときに電源を供給する充放電回路を備えている。充放電回路は、制御装置１２、スイッチ１３、１４、電気二重層コンデンサ１５、ダイオード１６、およびＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）１７を有している。

スタンバイ電源１１は、電気回路装置へのメイン電源が切断されても電源の供給を継続できるように構成されており、制御装置１２および電気回路１８に対して電源を供給する。また、スタンバイ電源１１は、スイッチ１３を通して電気二重層コンデンサ１５を充電することができる。

制御装置１２は、スイッチ１３およびスイッチ１４の制御端子に接続され、制御信号１、２によってスイッチ３、４をＯＮとするかＯＦＦとするかの制御を行う。また、制御装置１２はＬＥＤ７に接続されており、制御信号３によってＬＥＤ１７を消灯するか、点滅するか、または点灯するかの制御を行う。制御装置１２はスタンバイ電源１１からの給電で動作しており、メイン電源が切断されても動作することができる。

スイッチ１３は、制御装置１２からの制御に従ってＯＮまたはＯＦＦとなる。ＯＮ状態では、スイッチ１３はスタンバイ電源１１と電気二重層コンデンサ１５を接続する。ＯＦＦ状態の場合、スイッチ１３はスタンバイ電源１１と電気二重層コンデンサ１５とを切断する。

スイッチ１４は、制御装置２からの制御に従ってＯＮまたはＯＦＦとなる。ＯＮ状態の場合、スイッチ１４は電気二重層コンデンサ１５とアース（接地電位）を接続する。ＯＦＦ状態の場合、スイッチ１４は電気二重層コンデンサ１５とアースとを切断する。

電気二重層コンデンサ１５は、電気二重層を利用したコンデンサであり、電池の代用として使用される。電気二重層コンデンサ１５の一方の端子はスイッチ１３を介してスタンバイ電源１１に接続されるとともに、ダイオード１６を介して電気回路１８に接続されている。電気二重層コンデンサ１５は、充電され電荷を保持しているとき、すなわち充電されているときには電気回路８に対して電源を供給することができる。他方の端子は接地されている。電気二重層コンデンサ１５は、充電時にはスイッチ１３を介してスタンバイ電源１１から充電され、放電時にはダイオード１６を介して電気回路１８に給電する。

ダイオード１６は、電気回路１８から電気二重層コンデンサ１５に電気が流れ込むのを防ぐ素子である。

ＬＥＤ１７は、制御装置１２からの制御に従って消灯し、点滅し、あるいは点灯する。消灯、点滅、および点灯は電気二重層コンデンサ５の状態を表す。

電気回路１８は、スタンバイ電源１１または電気二重層コンデンサ１５から電源を供給されて動作する。

次に、本実施形態による電気回路装置の動作について説明する。

スタンバイ電源１１が供給されることにより制御装置１２は動作する。メイン電源が投入されていれば、電気回路１８へはスタンバイ電源１１からの電源が供給される。そのため、電気二重層コンデンサ１５から電気回路１８へ電源を供給する必要はない。

そこで、制御装置１２は、制御信号１によってスイッチ１３をＯＦＦにするとともに、制御信号２によってスイッチ４をＯＮにする。これにより、電気二重層コンデンサ１５とスタンバイ電源１１が切り離され、かつ、電気二重層コンデンサ１５がアースと接続される。この状態（放電状態）では、電気二重層コンデンサ１５に蓄えられている電荷が放電される。また、このとき、制御装置１２は制御信号３によってＬＥＤ１７を制御し、電気二重層コンデンサ１５が放電中であることを示す表示をＬＥＤ１７に行わせる。

なお、ダイオード１６があるので、放電状態で電気回路１８から電気二重層コンデンサ１５に電流が流れ込むことはない。

メイン電源が切断された状態でも、スタンバイ電源１１から電気回路１６へ電源が供給される。そのため、電気二重層コンデンサ１５から電気回路１６に電源を供給する必要はない。しかし、メイン電源の切断は、電気回路装置の取り外しの予告となるので、メイン電源が切断されたら、電気回路装置は、取り外しに備えて電気二重層コンデンサ１５への電荷の蓄積を開始する。

その際、制御装置１２は、制御信号１によってスイッチ１３をＯＮにするとともに、制御信号２によってスイッチ１４をＯＦＦにする。その結果、電気二重層コンデンサ１５とアースが切り離され、かつ、電気二重層コンデンサ１５がスタンバイ電源１１と接続される。この状態（充電状態）では、スタンバイ電源１１からの電荷が電気二重層コンデンサ５に蓄積されていく。また、このとき、制御装置１２は、制御信号３によってＬＥＤ１７を制御し、電気二重層コンデンサ１５が充電中であることを示す表示をＬＥＤ１７にさせる。

電気二重層コンデンサ１５の充電が完了すると、制御装置１２は、制御信号３によってＬＥＤ１７を制御し、電気二重層コンデンサ１５の充電が完了したことを示す表示をＬＥＤ１７にさせる。これにより、ユーザはスタンバイ電源１１を切断してよい状態となったことを知ることができる。

図２は、制御装置１２の動作を示すフローチャートである。図２を参照すると、スタンバイ電源１１から電気回路１８に電源が供給され、電気回路１８がその電源で動作している通常の状態では、制御装置１２は、電気二重層コンデンサ１５を放電状態にする（ステップ１０１）。その際、制御装置１２は、ＬＥＤ１７に放電中の表示を行わせる。

さらに、制御装置１２はメイン電源がＯＦＦとなるのを監視する（ステップ１０２）。メイン電源がＯＦＦとなると（ステップ１０２のＹｅｓ）、制御装置１２は電気二重層コンデンサ１５を充電状態に移行させる（ステップ１０３）。その際、制御装置１２は、ＬＥＤ１７に充電中の表示を行わせる。

そして、制御装置１２は、電気二重層コンデンサ１５の充電が完了するのを監視する（ステップ１０４）。そして、充電が完了すると、制御装置１２は、ＬＥＤ１７に充電完了の表示を行わせる（ステップ１０５）。

以上説明したように、本実施形態によれば、通常時には電気二重層を利用したコンデンサ１５を放電状態にし、メイン電源の切断によりスタンバイ電源１１が切断される可能性が生じると、電気二重層コンデンサ１５を充電する。その結果、必要のないときには電気二重層コンデンサ１５に電圧を印加しないので、電気二重層コンデンサ１５の寿命の短縮を低減することができる。

また、本実施形態によれば、電気二重層コンデンサ１５が充電中であるか、充電が完了しているか、放電中であるかがＬＥＤ１７に表示されるので、ユーザは、電気二重層コンデンサ１５がどのような状態かを知ることができる。

なお、本実施形態では、制御装置１２は、メイン電源が切断されたことにより、スタンバイ電源１１からの電源が停止される可能性があると判断し、電気二重層コンデンサ１５への充電を開始している。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。制御装置１２は、スタンバイ電源１１からの供給が停止されるのを何らかの方法で検知し、充電を開始すればよい。他の例として、充電開始を指示するためのハードウェア的あるいはソフトウェア的なスイッチを設け、そのスイッチがＯＮされたとき、充電を開始することにしてもよい。操作者は、このスイッチをスタンバイ電源１１の切断の予告に用いることができる。

以上、本発明の実施形態について述べてきたが、本発明は、この実施形態だけに限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内において、この実施形態の一部の構成を変更したりしてもよい。

本実施形態による電気回路装置の構成を示すブロック図である。 制御装置１２の動作を示すフローチャートである。 電気二重層コンデンサを用いた電気回路装置の概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

１１ スタンバイ電源
１２ 制御装置
１３、１４ スイッチ
１５ 電気二重層コンデンサ
１６ ダイオード
１７ ＬＥＤ
１８ 電気回路

Claims (8)

1. 電気二重層コンデンサの充放電を行う充放電回路であって、
   主電源が切断されても電源の供給が可能なスタンバイ電源回路から前記電気二重層コンデンサに電源の電圧を印加して充電状態とするか、前記電気二重層コンデンサを接地電位に接続して放電状態とするかを切り替えるスイッチと、
   前記電気二重層コンデンサを放電状態に維持しておき、前記電源の供給が停止されることの予告である前記主電源の切断を検知すると、前記電気二重層コンデンサを充電状態にするように前記スイッチを制御する制御部と、を有する充放電回路。
2. 前記制御部は、主電源が投入されている間は前記電気二重層コンデンサを放電状態にし、前記主電源が切断されると前記電気二重層コンデンサを充電状態にするように前記スイッチを制御する、請求項１に記載の充放電回路。
3. 前記電気二重層コンデンサが充電中であるか、充電が完了しているか、放電中であるかを表示する表示部を更に有し、
   前記制御部は、前記表示部に、前記電気二重層コンデンサを放電状態にしているとき、放電中であることを表示させ、前記電気二重層コンデンサを充電状態にしたとき、充電中であることを表示させ、前記電気二重層コンデンサの充電が完了したら充電が完了していることを表示させる、請求項１または２に記載の充放電回路。
4. 電源の供給を受けて動作する電気回路と、
   前記電気回路に電源を供給することができる電源回路と、
   充電により、前記電気回路に電源を供給することが可能となる電気二重層コンデンサと、
   前記電気二重層コンデンサに前記電源回路からの電圧を印加して充電状態とするか、前記電気二重層コンデンサを接地電位に接続して放電状態とするかを切り替えるスイッチと、
   前記電気二重層コンデンサを放電状態に維持しておき、前記電源の供給が停止されることの予告を検知すると、前記電気二重層コンデンサを充電状態にするように前記スイッチを制御する制御部と、を有する電気回路装置であって、
   前記電源回路は、主電源が切断されても前記電気回路に電源を供給することができるスタンバイ電源回路であり、
   前記制御部は、前記主電源が投入されている間は前記電気二重層コンデンサを放電状態にし、前記主電源が切断されると前記電気二重層コンデンサを充電状態にするように前記スイッチを制御する、電気回路装置。
5. 前記電気二重層コンデンサが充電中であるか、充電が完了しているか、放電中であるかを表示する表示部を更に有し、
   前記制御部は、前記表示部に、前記電気二重層コンデンサを放電状態にしているとき、放電中であることを表示させ、前記電気二重層コンデンサを充電状態にしたとき、充電中であることを表示させ、前記電気二重層コンデンサの充電が完了したら充電が完了していることを表示させる、請求項４に記載の電気回路装置。
6. 前記電源回路と前記電気回路の間の接続点と、前記電気二重層コンデンサとの間に接続され、前記電気二重層コンデンサが放電状態のとき前記接続点から前記電気二重層コンデンサに電流が流れるのを阻止するダイオードを更に有する、請求項４または５に記載の電気回路装置。
7. 前記制御部は前記電源回路から電源の供給を受ける、請求項４から６のいずれか１項に記載の電気回路装置。
8. 主電源が切断されても電源の供給が可能なスタンバイ電源回路から電源の電圧が供給される電気二重層コンデンサの充放電を行うための充放電方法であって、
   前記電気二重層コンデンサを接地電位に接続して放電状態に維持し、
   電源の供給が停止されることの予告である前記主電源の切断を検知すると、前記電気二重層コンデンサに前記電源の電圧を印加して、前記電気二重層コンデンサを充電状態とする、充放電方法。

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