JP5596292B2 - コンデンサの状態推定システム、コンデンサの状態推定ユニット、コンデンサの状態推定方法およびコンデンサ装置 - Google Patents

Description

本発明は、コンデンサの状態推定システム、コンデンサの状態推定ユニット、コンデンサの状態推定方法およびコンデンサ装置に関する。

従来のコンデンサの中には、二つの電極箔（陰極箔と陽極箔）間に隔離部材となるセパレータを介在させたものを巻回することで得られるコンデンサ素子を、ケースに収納する構成のものが存在する。そのようなコンデンサは、使用時間と共に劣化し、ついにはコンデンサとしての機能を果たせなくなる。そのため、コンデンサとしての機能を果たせなくなる前に、使用中のコンデンサを新しいコンデンサと交換したいという要望がある。

しかし、個々のコンデンサの使用環境は様々であるため、個々のコンデンサの寿命は、使用状況により変動する。たとえば、周囲の温度が高温の状況下にてコンデンサを使用した場合は、コンデンサの寿命が短くなる。一方、周囲の温度が低い場合には、そのコンデンサの寿命が長くなる。すなわち、コンデンサの寿命は、変動しうるものであるため、適切な時期にコンデンサを交換することが困難である。

そこで、コンデンサに圧力センサ等を設けることにより、コンデンサの寿命やその異常を検出するという案がある（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００１−３３２４３８号公報（特許請求の範囲等）

特許文献１記載のタイプのコンデンサは、交換時期をユーザに報知できる。しかし、残余寿命を推定することが難しいという問題がある。また、コンデンサを使用させたまま残余寿命を知ることができないという問題もある。

そこで本発明では、コンデンサの状態を推定できるコンデンサの状態推定システム、コンデンサの状態推定ユニット、コンデンサの状態推定方法、およびコンデンサ装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明のコンデンサの状態推定システムの一側面は、第１のコンデンサと、第１のコンデンサの一部に配置される第２のコンデンサと、第２のコンデンサを測定して得られる測定情報および温度情報を処理することにより、第１のコンデンサの推定された状態を示す推定状態情報を出力する制御部と、を有し、制御部は、第２のコンデンサの使用を開始した際の温度情報および測定情報を、初期温度情報および初期測定情報として記憶する記憶部を有し、測定された第２のコンデンサの温度情報および測定情報から得られる第２のコンデンサの特性値と記憶された初期温度情報および初期測定情報から得られる前記第２のコンデンサの初期特性値との相関関係から第２のコンデンサの特性値の劣化の程度を求め、第１のコンデンサの残存寿命を推定するものとしている。

また、上述のコンデンサの状態推定システムにおいて、制御部は、測定情報を用いて第１のコンデンサの状態を推定するための推定用相関情報を記憶する記憶部をさらに有し、制御部は、測定情報および推定用相関情報を処理することにより第１のコンデンサの状態を示す推定状態情報を出力することが好ましい。

また、第２のコンデンサは、第１のコンデンサが有するコンデンサ素子の内部またはコンデンサ素子を封口するケース部材に配置されていることが好ましい。

また、第１のコンデンサが有する電解液は、第２のコンデンサが有する電解液と別であるのが好ましい場合もある。

また、第２のコンデンサが有する陽極と第１のコンデンサが有する陰極とを用いて測定情報を得るのが好ましい場合もある。

また、本発明のコンデンサの状態推定ユニットの一側面は、他のコンデンサに隣接するあるいは他のコンデンサの近傍に配置される測定用のコンデンサと、前記測定用のコンデンサを測定して得られる測定情報および温度情報を処理することにより前記他のコンデンサの推定された状態を示す推定状態情報を出力する制御部と、を有し、制御部は、測定用のコンデンサの使用を開始した際の温度情報および測定情報を、初期温度情報および初期測定情報として記憶する記憶部を有し、測定用のコンデンサの温度情報および測定情報から得られる特性値と記憶された初期温度情報および初期測定情報から得られる初期特性値との相関関係から測定用コンデンサの特性値の劣化の程度を求め、前記コンデンサの残存寿命を推定するものとしている。

または、本発明のコンデンサの状態推定方法の一側面は、第１のコンデンサの一部または近傍に配置される第２のコンデンサを測定して測定情報および温度情報を得る測定情報取得ステップと、測定情報および第１のコンデンサの状態を推定するための推定用相関情報を用いて第１のコンデンサの推定された状態を示す推定状態情報を得る状態推定ステップと、推定状態情報を出力する出力ステップと、を有し、状態推定ステップは、測定情報取得ステップは、第２のコンデンサの使用を開始した際の温度情報および測定情報を、初期温度情報および初期測定情報として記憶する初期値記憶ステップと、第２のコンデンサの温度情報および測定情報から得られる特性値と記憶された初期温度情報および初期測定情報から得られる初期特性値との相関関係から第２のコンデンサの特性値の劣化の程度を求め、第１のコンデンサの残存寿命を推定するステップとを含むコンデンサの状態推定方法としている。

さらに、推定用相関情報は、第１のコンデンサの基本特性と第２のコンデンサの基本特性との相関を示す所定の基本相関情報と、第２のコンデンサを測定して得られる測定情報と、を用いて得られるが好ましい場合もある。

本発明によれば、コンデンサの状態を推定できるコンデンサの状態推定システム、コンデンサの状態推定ユニット、コンデンサの状態推定方法、およびコンデンサ装置を提供できる。

本発明の第１の実施の形態に係るコンデンサの状態推定システムのブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係るコンデンサ装置の外観を示す斜視図である。 図２のコンデンサ装置の分解斜視図である。 図２のコンデンサ装置を図２のＡ−Ａ線で切断した断面図である。 図２に示すコンデンサ装置のコンデンサ素子を説明する分解斜視図である。 図２のコンデンサ装置の基板をＺ１方向から見た場合の上面図である。 図２のコンデンサ装置が有する第２のコンデンサの分解斜視図である。 図１に示すコンデンサの状態推定システムの初期測定情報を取得する動作を説明するためのフローチャートである。 図１に示すコンデンサの状態推定システムが初期測定情報を取得した後の動作の流れを説明するためのフローチャートである。 図８中のステップＳ１０２やステップＳ１１３の測定情報を取得するための測定の流れを説明するフローチャートである。 図１０のフローチャートで示す測定方法を用いた場合のコンデンサが放電する電圧と時間の関係を示す説明図である。 図８中のステップＳ１１４において、残存寿命の算出方法の流れを説明するためのフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係るコンデンサの状態推定システムにおいて使用するコンデンサ装置の外観を示す斜視図である。 図１３に示すコンデンサ装置が有する第２のコンデンサの外観を示す斜視図である。 図１３に示すコンデンサ装置が有する第２のコンデンサのＺ１方向からの上面図である。 図１３に示すコンデンサ装置の第１のコンデンサのコンデンサ素子と第２のコンデンサの位置関係を示す分解斜視図である。 本発明の第１の実施の形態および第２の実施の形態に係るコンデンサの状態推定方法の概略を示す概略図である。 本発明の第３の実施の形態に係るコンデンサの状態推定方法に用いる残存寿命テーブルの一例である。 本発明の第３の実施の形態に係るコンデンサの状態推定方法にて用いられる残存寿命テーブルの作成方法を説明する概念図である。 本発明のコンデンサの状態推定方法の変形例の概略を示す概略図である。 本発明のコンデンサの状態推定方法の別の変形例の概略を示す概略図である。

以下、本発明のコンデンサの状態推定システムの一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下では、状態の１つとしての残存寿命を推定するコンデンサ用寿命推定システムを例にして説明する。また、コンデンサの状態推定ユニット、コンデンサの状態推定方法およびコンデンサ装置については、コンデンサ用状態推定システムの説明とあわせて説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るコンデンサの状態推定システム１の構成を示す回路図である。

コンデンサの状態推定システム１は、コンデンサ装置２を有する。コンデンサ装置２は、第１のコンデンサ３と第２のコンデンサ４とを主に有する。第１のコンデンサ３には、外部から電力が供給されている。また、第１のコンデンサ３は、たとえば、インバータ装置等に搭載され、ユーザ等がその残存寿命を知りたいと希望するコンデンサである。第２のコンデンサ４は、第１のコンデンサの状態、たとえば残存寿命を推定するために必要な情報を得るための測定用のコンデンサである。第２のコンデンサ４には、充電用抵抗体５とスイッチ６とが直列に接続されている。また、第２のコンデンサ４と並列に、スイッチ７と放電用抵抗体８とが直列に接続されている。

スイッチ７と放電用抵抗体８との間には、アンプ９を介して制御部１０が接続されている。制御部１０は、主制御部１０ａと、この主制御部１０ａに接続される記憶部１１とを有する。制御部１０には、通信部１２および報知部１３が接続され、通信部１２には、情報処理部１４が接続できるようになっている。制御部１０に加わる電圧は、この実施の形態では、５Ｖとし、この電圧は、スイッチ６、充電用抵抗体５および第２のコンデンサ４の直列回路にも印加される。さらに、制御部１０には、温度検出部１５が接続され、第１のコンデンサ３または／および第２のコンデンサ４の温度を検出している。この温度検出部１５は、第１のコンデンサ３の温度を検出してもよく、さらには、両者の温度を検出するようにしてもよい。また、コンデンサの状態推定システム１のうち、第１のコンデンサ３および情報処理部１４を除いた構成要素によって、コンデンサの状態推定ユニット１Ａが構成されている。なお、各部の機能および動作については後述する。

（コンデンサ装置の構成）
まず、コンデンサ装置２の構成要素について説明する。図２は、コンデンサ装置２の外観を示す斜視図である。なお、コンデンサ装置２の紙面における左右方向をそれぞれＸ１、Ｘ２方向とし、紙面奥側、手前側をそれぞれＹ１、Ｙ２方向とし、上下方向をそれぞれＺ１、Ｚ２方向として、以下では説明する。

第１の実施の形態において、コンデンサ装置２は、中心軸がＺ方向に延びる円柱型のコンデンサである。このコンデンサ装置２の側面およびＺ２方向の面は、ケース部材としてのケース２１に覆われている。一方、コンデンサ装置２のケース２１のＺ１方向は、開口状態とされ、基板２２がその開口をふさぐように嵌められており、その基板２２が外部に露出している。また、コンデンサ装置２のＺ１方向の面、すなわち、基板２２のＺ１方向の面からは、端子２３ａ、端子２３ｂ、端子２４ａおよび端子２４ｂがＺ１方向へ延びている。また、基板２２には、貫通孔２５が形成されている。各端子２３ａ〜２４ｂの詳細については後述する。

また、ケース２１の側面には、コンデンサ装置２の半径方向内側へ凹む、かしめ部２６が形成されている。なお、図２以外の図においては、図の簡略化のため、かしめ部２６の図示を省略している。

図３は、図２のコンデンサ装置２の分解斜視図である。図４は、図２のコンデンサ装置２を、図２のＡ−Ａ線で切断した断面図である。図３に示すように、コンデンサ装置２は、第１のコンデンサ３と、第２のコンデンサ４と、基板２２から主に構成されている。

第１のコンデンサ３は、外部の回路に接続され、通常のコンデンサとして機能する部分である。たとえば、第１のコンデンサ３は、電圧平滑用コンデンサとして用いられる。また、第１のコンデンサ３は、Ｚ１方向側が開口するコップ状のケース２１、コンデンサ素子２７、およびケース２１の内周と略同径の外径を有する封口栓２８から主に構成されている。

コンデンサ素子２７は、ケース２１の内方に配置される。また、コンデンサ素子２７のＺ１方向端面側には、封口栓２８が配置される。なお、コンデンサ素子２７が備える端子２３ａおよび端子２３ｂ（以後、端子２３ａおよび端子２３ｂの両方を指す場合には、「端子２３」と言う。）は、封口栓２８が備える２つの貫通孔２９，２９を貫通してＺ１方向へ突出する。

（コンデンサ装置の各構成部品について）
まず、ケース部材の構成部品の１つであるケース２１について説明する。

ケース２１は、図３および図４に示すように、コンデンサ素子２７を収納し、電解液等が揮発あるいは漏洩しないように密閉する役割を有する。本実施の形態では、ケース２１は、底面３０を有する円筒型であって、円形の底面３０の端部から、側面３１が底面３０に対して略垂直に設けられている。また、底面３０と対向する面には、開口部３２が形成されている。このようなケース２１の材料としては、気密性の高いものを用いることが好ましく、たとえば、耐熱性、気密性および耐腐食性が高いアルミニウム製のケース２１を採用できる。

また、ケース２１は、底面３０の中心部分に、図３および図４に示すようなＺ１方向へ突出する凸部３３を有する。Ｚ１方向へ突出する凸部３３は、後述の凸部３７と共に、コンデンサ素子２７が、ケース２１の内方で動かないように押さえる役割を有する。

次に、コンデンサ素子２７について説明する。

図５は、コンデンサ素子２７の分解斜視図である。コンデンサ素子２７は、巻回部３４と端子２３とを主に有する。また、巻回部３４は、陽極箔３５、陰極箔３６および隔離紙３７から主に構成される。

巻回部３４は、陽極箔３５と陰極箔３６との間に隔離紙３７が介在されてなる積層体が、巻回されることで構成されている。また、巻回部３４の隔離紙３７には、電解液が浸透されている。巻回部３４の陽極箔３５および陰極箔３６は、巻回軸方向の幅が略同一であり、隔離紙３７のその幅よりも狭い。すなわち、図５に示すように、陽極箔３５および陰極箔３６は、隔離紙３７に比べＺ１方向側で幅Ｌ１だけ狭く、Ｚ２方向側で幅Ｌ２だけ狭くなっている。なお、この幅Ｌ１およびＬ２は、同じとしてもよい。陽極箔３５および陰極箔３６には、タブ４５ａおよびタブ４５ｂがそれぞれ接続されている。

陽極箔３５としては、弁金属（いわゆる、バルブメタル）を用いることが好ましいが、弁金属以外の材料を用いてもよい。たとえば、陽極箔３５として、酸化アルミニウム皮膜が形成されたアルミニウム箔を用いることができる。陽極箔３５の純粋なアルミニウムの地金部分は、コンデンサ素子２７の陽極として機能する。一方、陽極箔３５の酸化アルミニウム部分は、コンデンサ素子２７の誘電体として機能するものとなる。

陰極箔３６としては、エッチングによって拡面処理したアルミニウム箔を用いることが好ましい。なお、陽極箔３５と同様に、陽極酸化により形成された酸化アルミニウム皮膜を陰極箔３６の表面に設けたものを陰極箔３６として用いてもよい。

隔離紙３７は、陽極箔３５と陰極箔３６とが物理的に接触しないようにするためのセパレータとして機能する。また、隔離紙３７に浸透している電解液が、陰極箔３６のエッチングにより形成された微細な凹凸に行き渡るので、電解液が浸透した隔離紙３７は、コンデンサ素子２７の陰極として機能する。隔離紙３７の幅は、上述したように、陽極箔３５および陰極箔３６の幅よりも大きい。本実施の形態では、陽極箔３５および陰極箔３６のＺ軸方向端部は、隔離紙３７のＺ軸方向端部よりも、幅Ｌ１と幅Ｌ２の長さだけそれぞれ内側に位置している。隔離紙３７としては、合成繊維より生産されるものではなく、天然に産出するセルロース材料、たとえばマニラ麻や草木のパルプなどを原料として製造された紙を用いることがより好ましい。

隔離紙３７に浸透させるための導電性の電解液としては、エチレングリコール，グリセリン等の多価アルコール類を主溶媒とし、これにホウ酸アンモニウム，有機酸アンモニウム等を溶質とした溶剤等を用いることができる。

巻回部３４のＺ１方向の面、すなわち、封口栓４０に対向する面からは、タブ４５ａおよびタブ４５ｂ（以下、タブ４５ａおよびタブ４５ｂの両者をまとめて表す場合は、「タブ４５」という。）がＺ１方向へ延出している。また、封口栓４０のタブ４５ａおよびタブ４５ｂが当接する部分には、回路の端末をネジ込みにより接続できる端子２３ａおよび端子２３ｂが、それぞれ配置される。タブ４５は、端子２３を陽極箔３５あるいは陰極箔３６と電気的に接続するための部材である。タブ４５のＺ２方向側の端部は、陽極箔３５および陰極箔３６に、溶接あるいはかしめ等でそれぞれ接続されている。陽極箔３５および陰極箔３６に接続されたタブ４５は、Ｚ１方向に互いに平行または略平行に突出し、そのタブ４５のＺ１側端部が端子２３のＺ２方向側に溶接あるいはかしめ等で接続されている。なお、タブ４５と端子２３とが電気的に接続できる手段であれば、溶接あるいはかしめ以外の手段で接続されていてもよい。タブ４５としては、陽極箔３５および陰極箔３６と、端子２３とを電気的に接続するために、導電性の材料が使用される。タブ４５は、たとえば金属箔から構成される。

次に、ケース部材の構成部品の１つである封口栓２８の構成について説明する。

封口栓２８は、ケース２１の開口部３２を封口するために用いる。したがって、封口栓２８としては、適度な強度を有し、かつ、用いる電解液に対して不透過性の材料からなることが好ましい。そのような封口栓２８の材料としては、ゴム弾性体、樹脂体あるいは金属体等を用いることができる。特に、熱伝導率の高い封口栓２８を用いた場合には、第２のコンデンサ４の温度が、第１のコンデンサ４の内部の温度により近くなるため好ましい。

封口栓２８は、コンデンサ素子２７の端子２３を通すための２つの貫通孔２９を有する。各貫通孔２９は、封口栓２８をＺ軸方向に貫通する穴である。また、封口栓２８は、そのＺ１方向側の面に、Ｚ２方向に凹む円柱型の凹部３８を有する。凹部３８の内方には、第２のコンデンサ４が収納される。したがって、凹部３８の内径は、第２のコンデンサ４の外径と同じあるいはそれよりも少し大きいものである。また、封口栓２８が、ケース２１の開口部３２に挿入された状態において、封口栓２８のＺ２方向の面は、コンデンサ素子２７のＺ１方向の端面と対向する。さらに、封口栓２８のＺ２方向の面には、Ｚ２方向に突出する凸部３９が設けられている。

なお、図４に示すように凸部３９のコンデンサ素子２７への突出量は、上述した幅Ｌ１より小さく、陽極箔３５および陰極箔３６のＺ１方向端部と凸部３９の先端との間には、隙間Ｍ１が形成される。同様に、陽極箔３５および陰極箔３６のＺ２方向端部と底面３０に設けられる凸部３３の先端との間には、隙間Ｍ２が形成される。この隙間はＭ１，Ｍ２は、それぞれ「０」よりも大きい値とするのが好ましいが、「０」であったり、「０」以下でもよい。しかし、図４の一点鎖線で示すように、コンデンサ素子２７が巻回部３４の巻軸部分をＺ軸方向に貫通する貫通孔を有するような形状とする場合には、凸部３３および凸部３９をその貫通孔と略同一の径とすることで、コンデンサ素子２７がＸＹ平面方向へ移動を防ぐことができる。その場合には、凸部３３および凸部３９の高さが、上述の幅Ｌ１およびＬ２よりも大きくてもよい。

次に、基板２２について説明する。図６は、基板２２をＺ１方向側から見た場合の上面図である。

基板２２は、封口栓２８と略同一の外周を有する円盤状の部材である。基板２２は、封口栓２８のＺ１方向の面に対向して配置される。また、基板２２のうち、端子２３とＺ方向で重なる位置には、端子２３が貫通するための貫通孔４２，４２が配置されている。また、基板２２のうち、第２のコンデンサ４の端子２４ａ，２４ｂとＺ軸方向で重なる領域には、貫通孔４３，４３が配置されている。さらに、基板２２は、貫通孔４２，４２，４３，４３と重ならない位置に、貫通孔２５を有する。貫通孔２５は、第１のコンデンサ３に圧力弁が設けられた場合に、その圧力弁から噴出する電解液等を逃がすための孔である。また、基板２２には、それぞれ図３には不図示のスイッチ７、放電用抵抗体８、アンプ９、制御部１０、および報知部１３等が配置されている。この基板２２は、コンデンサの状態推定ユニット１Ａの回路基板を構成することとなる。スイッチ７等の部材および各部材を結ぶ配線が、基板２２の上面、すなわち、外部への露出面側に配置され、各部材等を結ぶ配線の一部が下面、すなわち、内部側に配置されている。

次に、第２のコンデンサ４について説明する。

第２のコンデンサ４は、第１のコンデンサ３と同様に、円柱状のコンデンサであり、その外径は、凹部３８の内径と略同一あるいはそれよりも小さい。また、第２のコンデンサ４のＺ方向の長さは、凹部３８のＺ方向の深さと同じかまたは小さい。なお、第２のコンデンサ４については、以下の説明において、第１のコンデンサ３と類似の構成についての説明を省略し、主に相違する点について述べる。

図７は、第２のコンデンサ４の分解斜視図である。第２のコンデンサ４は、第１のコンデンサの寿命などを推定するためのものである。第２のコンデンサ４は、第１のコンデンサ３と同様に、ケース５０、コンデンサ素子５１および封口栓５２を有する。封口栓５２の封口栓本体５３には、端子２４ａ，２４ｂを通すための貫通孔５４が配置される。第２のコンデンサ４は、第１のコンデンサ３とは異なり、その封口栓５２には、貫通孔５４以外の穴部や貫通孔が配置されていない。

第２のコンデンサ４は、いわゆるリードタイプあるいはチップタイプの端子２４を有する。端子２４のＺ２方向側端部は、端子２４のＺ１方向よりも径が小さくなるあるいは扁平となり、第２のコンデンサ４の陽極箔および陰極箔に、溶接あるいはかしめ等でそれぞれ接続されている。第２のコンデンサ４の陽極箔および陰極箔に接続された２つの端子２４は、Ｚ１方向に互いに平行または略平行に突出している。

また、第２のコンデンサ４のコンデンサ素子５１に浸透させる電解液は、第１のコンデンサ３に用いた電解液から完全に隔離されている。なお、第２のコンデンサ４の電解液と、第１のコンデンサ３の電解液とは、同じ溶媒を採用してもよいし、同じ溶質のものを採用してもよい。また、異なる溶媒としたり、異なる溶質のものとしてもよい。第１のコンデンサ３の電解液と第２のコンデンサの電解液とが完全に隔離されていたり、異なる種類の溶媒としたり、異なる種類の溶質を含むものとする場合には、電解液を介して電気的な相互作用が生じない。すなわち、他方のコンデンサにノイズを生じさせることがないため好ましい。第２のコンデンサ４の電解液としては、非水系の溶媒を用いることが好ましい。特に、γブチルラクトン等の溶媒を用いることで、第２のコンデンサ４の容量の変化が、第２のコンデンサ４の使用時間に対して、変化率の急激な変化がなく、比較的単調に減少することとなるため、後で詳細するように、コンデンサ３の残余寿命を精度よく算出できるものとなるため好ましい。

次に、コンデンサの状態推定システム１のコンデンサ装置２以外の構成について図１を用いて説明する。

充電用抵抗体５は、第２のコンデンサ４に流れる電流の大きさを制御するために設けられる。一方、放電用抵抗体８は、第２のコンデンサ４から放電された電流値の大きさを制御するために設けられる。また、第２のコンデンサ４の放電時の電流が実質的に放電用抵抗体８の直列回路だけを経由して流れるように、充電用抵抗体５の抵抗値が放電用抵抗体８の抵抗値よりもかなり大きな抵抗値を有するものとされている。また、スイッチ６は、オンオフすることでコンデンサ４を充電するための電流の供給を制御する。スイッチ７は、通常ＯＦＦ（いわゆる、回路を切断する状態）になっている。

スイッチ７と放電用抵抗体８との間には、アンプ９が接続される。アンプ９は、第２のコンデンサ４から放電された電流の電圧を増幅して、制御部１０に送出するデバイスである。

制御部１０は、コンデンサの状態推定システム１の各部の制御を行う。また、制御部１０は、第２のコンデンサ４の温度情報を得るための温度検出部１５と接続されている。また、制御部１０は、第２のコンデンサ４の測定を行うことで測定情報を得るための測定情報取得部としても機能する。たとえば、第１の実施の形態では、測定情報として第２のコンデンサ４の電圧値を、制御部１０が取得する。制御部１０は、また、アンプ９から入力されたアナログの電圧信号を、デジタルの電圧データに変換するアナログ／デジタル変換器としても機能する。また、制御部１０内の主制御部１０ａは、得られた電圧データを記憶部１１ｂおよび通信部１２等に送出する。また、制御部１０は、得られた電圧データに基づき、報知部１３の制御を行う。

制御部１０内の記憶部１１は、コンデンサの状態推定システム１を主制御部１０ａが制御するためのプログラム等を格納する。また、記憶部１１は、主制御部１０ａが取得した温度および端子間電圧値を一時的に記憶したり、主制御部１０ａが算出したそれらの値の平均値あるいは残存寿命等を記憶する。第１の実施の形態において、記憶部１１は、第１のコンデンサ３の特性値と第２のコンデンサ４の特性値を相関させた推定用相関情報を有している。推定用相関情報としては、所定の数式あるいはその数式へ代入するためのパラメータ等が対象となる。具体的な推定用相関情報としては、たとえば、第２のコンデンサ４の静電容量と温度との相関関係のデータ、第１のコンデンサ３および第２のコンデンサ４の静電容量の減少量の相関関係のデータ、および、第１のコンデンサ３の静電容量値の減少量と定格温度における第１のコンデンサ３の使用経過時間との相関関係のデータなどがある。なお、この第１の実施の形態では、少なくとも上述の３つの相関関係データと、第１のコンデンサ３の定格温度（たとえば８５℃）における寿命のデータが記憶部１１に保存されているが、使用形態によっては、これらのうち１つまたは複数を有しないものとしてもよい。

通信部１２は、情報処理部１４と通信を行うためのインターフェースである。情報処理部１４は、通信部１２を介して、制御部１０により変換された電圧データ等のデータを得ることができる。情報処理部１４としては、たとえば、第１のコンデンサ３を使用する装置（たとえば、インバータ装置等）を制御するためのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等、あるいはＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）を採用することができる。第１のコンデンサ３を使用する装置を制御するためのＣＰＵを情報処理部１４として用い、情報処理部１４が通信部１２を介して制御部１０からデータを得るようなコンデンサの状態推定システム１とした場合には、第１のコンデンサ３を使用する装置が、第１のコンデンサ３の状態を把握できることとなる。そのため、たとえば、第１のコンデンサ３の残余寿命が少なくなった場合に、自動的に第１のコンデンサ３を予備のコンデンサに切替える等の制御が可能となる。

報知部１３は、主制御部１０ａの制御に基づき、色、光、音、振動あるいは画像等の１つまたは複数を出力する出力デバイスである。報知部１３は、ユーザに第１のコンデンサ３の残存寿命または／および第１のコンデンサ３の状況を報知できる。報知部１３としては、スピーカ、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）あるいはディスプレイ等、ユーザに報知できるデバイスであればどのようなものであってもよい。なお、この実施の形態では、文字が表示されるディスプレイを使用している。なお、第１の実施の形態において、報知部１３は、制御部１０に接続されているものとしているが、報知部１３は、情報処理部１４に接続されているような形態としてもよい。

上述のようなコンデンサ装置２を用いることで、第１のコンデンサ３を使用したままの状態で、第１のコンデンサ３の残存寿命等を正確に得ることができる。なぜなら、第２のコンデンサ４は、第１のコンデンサ３の一部に収納されているため、第１のコンデンサ３と実質的に同一環境下、すなわち温度で言えば同じ温度下に晒されるからである。

また、封口栓２８が凹部３８を有し、その凹部３８に第２のコンデンサ４を配置する形態であるため、第２のコンデンサ４を第１のコンデンサ３の一部として配置するのが容易である。

次に、第１の実施の形態におけるコンデンサの状態推定システム１の寿命推定方法について説明する。図８は、コンデンサの状態推定システム１において、初期測定情報の測定を行うための動作の流れを説明するフローチャートである。

第１の実施の形態に係るコンデンサの状態推定システム１では、第１のコンデンサ３の寿命を推定するために、第２のコンデンサ４についての温度情報（＝温度）と、測定情報（＝温度情報を除く）としての端子間電圧値等とを測定する。なお、測定情報としては、端子間電圧値に限らず、充電状態から放電状態までに要する時間や、電流値であってもよい。しかし、電圧値を測定情報とした場合には、測定が容易であるため、より好ましい。また、測定情報とはここでは第１のコンデンサ３または／および第２のコンデンサ４に関する測定値であり、温度情報を含まないものとする。

コンデンサの状態推定システム１を使用する前に、第１のコンデンサ３および第２のコンデンサ４の温度および端子間電圧値を取得し、記憶部１１に記憶させる必要がある。しかし、コンデンサの状態推定システム１の使用を開始する際に、それらを測定するような形態であってもよい。なお、本明細書において、コンデンサ装置２の使用を開始する際の温度を「初期温度」という。また、コンデンサ装置２の使用を開始する際の測定情報を「初期測定情報」という。そして、初期温度および初期測定情報の両方を指す場合には、「初期値」という。

まず、第２のコンデンサ４の初期値の測定を行う初期値測定命令を受信したか否かを制御部１０が判定する（ステップＳ１０１；初期値測定命令受信ステップ）。たとえば、出荷前に初期値測定命令を制御部１０に入力しても良いし、コンデンサ装置２が交換されたことを、なんらかの手段により検出して、初期値測定命令を制御部１０に入力するようにしてもよい。あるいは、ユーザが、コンデンサ装置２を交換した場合等に、ボタン等を介して初期値測定命令を制御部１０に入力してもよい。

第２のコンデンサ４の初期値の測定を行う初期値測定命令を主制御部１０ａが受信した場合（ステップＳ１０１においてＹＥＳ）には、主制御部１０ａは、第２のコンデンサ４の温度、放電後の端子間電圧値および放電後所定時間経過後の端子間電圧値の平均値を、初期値として後述の図１０に示すフローで取得する（ステップＳ１０２；初期値取得ステップ）。

次に、後述の図１０のフローで取得された各初期値を、主制御部１０ａは、記憶部１１に記憶させる（ステップＳ１０３初期値記憶ステップ）。一方、初期値測定命令を制御部１０が受信していない場合（ステップＳ１０１においてＮＯ）には、そのまま終了する。

次に、主制御部１０ａが初期値を取得した後の、コンデンサの状態推定システム１の動作を説明する。図９は、コンデンサの状態推定システム１の動作を説明するフローチャートである。このフローチャートは、コンデンサ装置２の使用中における残存寿命推定フローを示すものである。

コンデンサの状態推定システム１が搭載された装置の電源をオンにすると、制御部１０は、その電源オンを検出し、初期化を始める。すなわち、主制御部１０ａは、各部を制御するためのプログラムを記憶部１１より読み出し、各部が使用可能な状態になるよう初期化を行う（ステップＳ１１１；初期化ステップ）。

次に、主制御部１０ａは、その時刻が測定時刻か否かを判定する（ステップＳ１１２；測定時刻判定ステップ）。なお、測定時刻として、ユーザが、第２のコンデンサ４の測定を行う頻度を設定できるようにしてもよい。主制御部１０ａが、その時刻は測定時刻でないと判定した場合には（ステップＳ１１２においてＮＯ）、主制御部１０ａは、算出した残存寿命のうち最新の残存寿命を、報知部１３を介して出力（本実施の形態では、ディスプレイに表示）する（ステップＳ１１３；推定状態情報出力ステップ）。そして、ステップＳ１１２に戻り、測定時刻になるまでステップＳ１１２とステップＳ１１３を、たとえば一定時間間隔で繰り返す。なお、このステップＳ１１２とステップＳ１１３とを繰り返さなくてもよい。たとえば、ステップＳ１１５を経ない場合には、ステップＳ１１３の後、次の測定時刻までの間は、ステップＳ１１３を行うことなく同じ表示をそのまま継続させるようにしてもよい。

その時刻が測定時刻であると主制御部１０ａが判定した場合には（ステップＳ１１２においてＹＥＳ）、主制御部１０ａは、第２のコンデンサ４の温度情報および測定情報の取得を開始する。すなわち測定を開始する（ステップＳ１１４；測定情報取得ステップおよび温度情報取得ステップ）。なお、測定方法の流れは、後で詳述する。

主制御部１０ａが第２のコンデンサ４の測定情報を取得すると、その得られた測定情報を、記憶部１１に記憶されている数式に代入することで、主制御部１０ａは、第１のコンデンサ３の残存寿命値を推定する（ステップＳ１１５；推定状態情報取得ステップ）。なお、算出された残存寿命値は、最新の残存寿命値として報知部１３から出力される（ステップＳ１１３）。なお、残存寿命値の推定方法は、後で詳述する。

次に、コンデンサの状態推定システム１において、ステップＳ１０２およびステップＳ１１４に相当する、第２のコンデンサ４の測定情報を取得する際の動作を以下に説明する。

図１０は、第２のコンデンサ４の測定情報を取得するための動作の流れを説明するフローチャートである。また、図１１は、第２のコンデンサ４の充放電による端子間電圧の変化を縦軸に、時間を横軸に示すグラフである。

本実施の形態において、第２のコンデンサ４は、測定情報の取得時以外の時間は、電圧が印加されていないものとしている。第２のコンデンサ４の測定情報を取得する場合には、まず、主制御部１０ａは、図１に示すスイッチ６を閉じ、第２のコンデンサ４に電圧を印加することで、第２のコンデンサ４の充電を開始する（ステップＳ２０１；充電ステップ）。たとえば、ステップＳ２０１では、第２のコンデンサ４を含む直列回路に５Ｖの電圧を印加する。なお、このとき、図１に示すスイッチ７は、閉じた常態であれば開き、開いた状態であれば開いた状態を維持する。

次に、図１１に示すように、所定の充電時間であるｓ秒（たとえば、４．９秒）の間、充電状態を維持する。次に、主制御部１０ａは、端子２４ａと端子２４ｂとの間の電圧値（以下、「Ｖｃｃ」と表記し、得られた電圧値を「Ｖ_１」と表す。）を測定し、その測定値を、測定情報として取得する。さらに、温度検出部１５により、温度（以下、得られた温度を「Ｔ」と表す。）を測定し、温度情報として取得する（ステップＳ２０２；Ｖ_１・Ｔ取得ステップ）。

次に、主制御部１０ａは、スイッチ６を開く一方、スイッチ７を閉じ、第２のコンデンサ４の放電を開始する（ステップＳ２０３；放電ステップ）。第２のコンデンサ４の放電開始から所定の時間であるｕ秒後、たとえば、０．０１秒後（図１１参照）に、主制御部１０ａは、第２のコンデンサ４の端子２４ａと端子２４ｂとの間の端子間電圧値を取得する（ステップＳ２０４；端子間電圧測定ステップ）。なお、第２のコンデンサ４における放電過程の端子間電圧は、アンプ９に入力され、その電圧が増幅されて、主制御部１０ａに入力される。以後、ステップＳ２０４において取得された端子間電圧値をＶ_２と表す。

次に、所定の時間であるｎ秒間（たとえば、０．０９秒間）、第２のコンデンサ４は、放電状態で放置される（ステップＳ２０５；待機ステップ）。

なお、ステップＳ２０１からステップＳ２０５までを１サイクルとして、このサイクルを所定回数繰り返す。主制御部１０ａは、所定の繰り返し回数に達したか否かを判定する（ステップＳ２０６；繰り返し回数判定ステップ）。なお、所定の繰り返し回数に達していないと、主制御部１０ａが判定した場合（ステップＳ２０６においてＮＯ）、ステップＳ２０１に戻る。一方、所定の繰り返し回数に達したと主制御部１０ａが判定した場合（ステップＳ２０６においてＹＥＳ）、記憶部１１に記憶させた所定回数分の各サイクルのデータのうち、最初の１回または複数回数分のデータを除く、残りのデータの平均値を、主制御部１０ａが算出する（ステップＳ２０７；平均値算出ステップ）。たとえば、所定回数を７回として、除く回数を３回とした場合、最初から７回目までが終了したら、ステップＳ２０７へ移行する。そして平均値処理では、最初から３回分のデータを捨てて、後半の４回分のデータによって平均値を算出することとなる。

上述のステップＳ２０１〜Ｓ２０７の方法で、温度Ｔの平均値に加えて、測定情報として端子間電圧値Ｖ_１，Ｖ_２の平均値を得ることができる。なお、第１の実施の形態において、まず、第２のコンデンサ４をステップＳ２０１において充電し、その後、ステップＳ２０３において放電しながら、完全に放電する前の端子間電圧値Ｖ_２を得るものとしたが、充電と放電が逆であっても良い。すなわち、まず放電を行った後に、充電を開始し、完全に充電される前に端子間電圧値を得るような形態であってもよい。また、所定時間のｓ，ｕ，およびｎは、それぞれ各コンデンサの種類等により個々に定められる値であり、充電周期を一定とする値である。充放電周期を一定とすることで、充放電特性が安定するようになるため、より正確な測定値を取得できる。なお、一般に、充電時間ｓは、放電時間「ｎ＋ｕ」よりも十分に大きい数値である。さらに、放電開始から測定するまでの時間ｕは、測定時刻から次の充電時刻までの時間ｎよりも小さい数値とするのが好ましい。すなわち、各値は、ｓ＞ｎ＞ｕとするのがよい。

次に、第１の実施の形態の残存寿命推定方法において、ステップＳ１１５の残存寿命の推定方法について説明する。この残存寿命の推定処理は、すべて主制御部１０ａが行うものとしているが、全部または一部を外部の情報処理装置１４が行うようにしてもよい。

図１２は、ステップＳ１１５の処理を説明するフローチャートである。すなわち、図１２は、ステップＳ１１４において得られた第２のコンデンサ４の測定情報から、第１のコンデンサ３の残存寿命を推定するための流れを説明するフローチャートである。

まず、主制御部１０ａは、ステップＳ２０２において取得した温度Ｔの平均値、第２のコンデンサ４の端子間電圧Ｖ_１の平均値、放電開始後の所定の時間ｓの平均値、ステップＳ２０４で取得した第２のコンデンサ４の端子間電圧値Ｖ_２の平均値そして、放電用抵抗体８の抵抗値Ｒ_２を次の式１に代入する。そして、第２のコンデンサ４の静電容量値Ｃｔを得る（ステップＳ３０１；第２のコンデンサの容量取得ステップ）。

なお、まず放電してその後に充電する場合には、次の式２を利用する。式２のＲ_１は、充電用抵抗体６の抵抗値で、Ｖ_Ａは、放電前の端子間電圧値で、Ｖ_Ｂは、充電開始から所定時間ｍ秒後の端子間電圧値である。

次に、第２のコンデンサ４の静電容量値と温度特性から、第２のコンデンサ４の２５℃における静電容量値Ｃ_２５を得る（ステップＳ３０２；第２のコンデンサの２５℃における容量取得ステップ）。第２のコンデンサ４の静電容量の温度に対する特性は、推定用相関情報として記憶部１１が記憶している。

次に、記憶部１１がステップＳ１０３で記憶した初期特性値から得た第２のコンデンサ４の初期の静電容量値Ｃ_０と、ステップＳ３０２で得られた静電容量値Ｃ_２５を、次の式３に代入することにより、第２のコンデンサ４の静電容量の減少量ΔＣ_２５を計算する（ステップＳ３０３；第２のコンデンサの２５℃における容量値減少量算出ステップ）。

次に、第２のコンデンサ４の静電容量の減少量ΔＣ_２５に基づき、第１のコンデンサ３の初期の静電容量値からの減少量ΔＣ_Ｍ２５を推定する（ステップＳ３０４；第１のコンデンサの２５℃における減少量推定ステップ）。この推定は、減少量ΔＣ_Ｍ２５と、ステップＳ３０３において得られた減少量ΔＣ_２５との相関関係を示す推定用相関情報より、第１のコンデンサ３の静電容量値の減少量ΔＣ_Ｍ２５を推定できる。なお、この推定用相関情報は、記憶部１１に記憶されている。この推定用相関情報は、一方が大きくなれば他方も大きくなる正比例関係の式であってもよいし、正比例関係ではなく、相関関係が曲線となるような式としてもよい。

次に、定格温度（たとえば、８５℃）における第１のコンデンサ３の使用経過時間（以後、経過寿命という。）と、ステップＳ３０４において得られた静電容量の減少量ΔＣ_Ｍ２５との関係を示す推定用相関情報より、第１のコンデンサ３の定格温度における経過寿命ｔ_ｒを取得する（ステップＳ３０５；第１のコンデンサの定格温度における経過寿命推定ステップ）。なお、ステップＳ３０５にて用いる上述の推定用相関情報も記憶部１１に保存されている。なお、この推定用相関情報は、一方が大きくなれば他方も大きくなる正比例関係のものとされているが、正比例関係ではなく、相関関係が曲線となるものとしてもよい。

さらに、記憶部１１が有する第１のコンデンサ３の定格温度（たとえば、８５℃）における寿命と、ステップＳ３０５において得られた経過寿命ｔ_ｒより、第１のコンデンサ３の定格温度における残存寿命ｔ_ａを算出により推定する（ステップＳ３０６；定格温度における残存寿命推定ステップ）。

次に、ステップＳ３０７に移行し、動作温度における残存寿命ｔ_ｂを算出により推定する。具体的には、第２のコンデンサ４の温度Ｔの平均値を第１のコンデンサ３の動作温度と同じであるとして、次の式４に示すアレニウスの式に代入することで、動作温度における第１のコンデンサ３の残存寿命ｔ_ｂを算出により推定できる。なお、Ｔ_ｃは、定格温度を表す。

以上のようにして、まず、第２のコンデンサ４の温度および電圧値等を測定することで温度情報および測定情報を取得する。そして、その温度情報および測定情報を、推定用相関情報としての式およびパラメータ等で処理することにより、第１のコンデンサ３の残存寿命ｔ_ｂをより正確に推定できる。すなわち、第１のコンデンサ３を停止させることなく、第１のコンデンサ３の残存寿命ｔ_ｂを正確に推定することができる。また、第１のコンデンサ３が使用不可能になる前に第１のコンデンサ３を交換できる。さらに、第１のコンデンサ３の残存寿命ｔ_ｂが正確に推定できるため、第１のコンデンサ３の寿命が尽きる直前まで第１のコンデンサ３を使用することができる。

また、上述のような寿命推定方法を用いると、第１のコンデンサ３の残存寿命をより正確に推定することができる。なぜなら、第２のコンデンサ４は、第１のコンデンサ３と実質的に同じ温度下に晒されているため、第２のコンデンサ４の測定情報と、記憶部１１に保存されている推定用相関情報とから推定される第１のコンデンサ３の特性値は、第１のコンデンサ３の実際の特性値からのずれが小さいものとなるためである。

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態に係るコンデンサの状態推定システム１について図面を参照して説明する。第２の実施の形態に係るコンデンサの状態推定システム１は、第１の実施の形態に係るコンデンサの状態推定システム１とは、主にコンデンサ装置の形状において異なる。以下の説明においては、その異なる部分を中心に説明すると共に、第１の実施の形態と同一または同種の部材については、同一の符号をなし、その説明を省略または簡略化する。

図１３は、第２の実施の形態のコンデンサ装置６０の外観図である。このコンデンサ装置６０は、第１の実施の形態のコンデンサ装置２に相当するものである。

コンデンサ装置６０は、第１の実施の形態の第１のコンデンサ３と異なる第１のコンデンサ６１および第２のコンデンサ６３を有する。コンデンサ装置６０において、第１のコンデンサ６１から伸びる端子６２ａ，６２ｂは、第１の実施の形態におけるコンデンサ装置２の端子２３ａ，２３ｂと同様である。しかし、コンデンサ装置６０において、第２のコンデンサ６３と接続される端子６４ａ，６４ｂは、コンデンサ装置６０の外周に沿ってＺ１方向に立設している。また、コンデンサ装置６０の有する封口栓（不図示）は、その中央部分に凹部３８を有さない。しかし、コンデンサ装置６０の有する封口栓（不図示）は、端子６４ａ，６４ｂとＺ方向に重なる位置に２つの貫通孔（不図示）を有する。

図１４は、コンデンサ装置６０が有する第２のコンデンサ６３の斜視図である。図１５は、第２のコンデンサ６３の各層の状態を説明するための平面図である。なお、図を見やすくする目的で、図１５は図１４と縮尺を変えている。

第２のコンデンサ６３は、折曲部７１と２つのタブ７２ａ，７２ｂを主に有する。第２のコンデンサ６３は、折り曲げられない陽極箔７３を挟みこむようにして、折曲部７１を配置している。すなわち、折曲部７１は、隔離紙７４、陰極箔７５および隔離紙７６がこの順で重ねられ、Ｚ軸方向に伸びる折り目により、長辺を２分割するように、隔離紙７４を内側にして折りたたまれている。また、その対向する隔離紙７４の面の間には、略長方形の陽極箔７３が配置されている。また、陽極用のタブ７２ａは、陽極箔７３に接するように陽極箔７３と隔離紙７４との間に配置されて、Ｚ１方向に伸びている。さらに、陽極箔７３とＹ方向に重ならない位置で、陰極用のタブ７２ｂは、陰極箔７５に接するように陰極箔７５と隔離紙７４との間に挟まれて配置され、Ｚ１方向に伸びている。

図１６は、コンデンサ装置６０が有するコンデンサ素子８０を説明する分解斜視図である。

コンデンサ素子８０は、第１のコンデンサ６１を構成する巻回部８１、２つのタブ８２，８２、および第２のコンデンサ６３から主に構成される。巻回部８１は、陽極箔８３と陰極箔８４との間に隔離紙８５が介在されてなる積層体が、巻回されることで構成されている。陽極箔８３および陰極箔８４は、巻回部８１の外側に位置するその長手方向の端部から離れて配置されている。

また、巻回部８１の陽極箔８３および陰極箔８４は、隔離紙８５よりも、巻回部８１の巻回方向の長さが短い。したがって、巻回部８１の巻回方向の端部は、陽極箔８３および陰極箔８４が配置されていない。その陽極箔８３および陰極箔８４が配置されていない領域には、第２のコンデンサ６３が配置されている。したがって、第２のコンデンサ６３は、巻回部８１の内部に一緒に巻回され、巻回部８１と同じ電解液が浸透している。なお、第１のコンデンサ６１は、第２のコンデンサ６３以外の部分となる。

上述のような巻回部８１をケース２１に収納し、タブ７２ａ，７２ｂを端子６４ａ，６４ｂに電気的に接続することで、タブ７２ａ，７２ｂを介して端子６４ａ，６４ｂは、第２のコンデンサ６３の端子として機能する。同様に、タブ８２，８２を端子６２ａ，６２ｂに電気的に接続することで、タブ８２，８２を介して陽極箔８３および陰極箔８４と端子６２ａ，６２ｂをそれぞれ電気的に接続できる。すなわち、端子６２ａ，６２ｂは、第１のコンデンサ６１の端子として機能する。

上述のようなコンデンサ装置６０を用いることで、第１のコンデンサ６１の残存寿命をより正確に推定できる。なぜなら、第１のコンデンサ６１の中で最も高温になりやすい巻回部８１の内部に状態検出用の第２のコンデンサ６３が配置されているためである。また、第１のコンデンサ６１と第２のコンデンサ６３とで、電解液を共有しているため、第１のコンデンサ６１と第２のコンデンサ６３との温度をより近いものとすることができる。

以上の第１の実施の形態および第２の実施の形態の残存寿命の測定方法の概略を図１７にまとめて示す。ここで、推定用相関情報とした数式等は、テーブルとしてもよい。テーブルとしては、後述の、図１８に示す残存寿命テーブル９０等が挙げられる。図１８の参照方法および作成方法の一例は、第３の実施の形態において説明する。

（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態に係るコンデンサの状態推定方法について図面を参照して説明する。第３の実施の形態に係るコンデンサの状態推定方法で用いるコンデンサの状態システムは、図１に示す構成とほぼ同様である。また、第３の実施の形態において、第１の実施の形態に係るコンデンサ装置２ではなく、コンデンサ装置６０を採用しても良い。

第３の実施の形態に係るコンデンサの状態推定方法において、ステップＳ１１１〜Ｓ１１４については、第１の実施の形態に係るコンデンサの状態推定方法と同様であるが、推定残存寿命を求めるステップＳ１１５が異なる。すなわち、第３の実施の形態に係るコンデンサの状態推定方法においては、推定用相関情報として第２のコンデンサ４の測定情報（端子間電圧値）および温度情報と、第１のコンデンサの推定残存寿命と、の相関関係について予め算出したもの（残存寿命テーブル９０）を用いて第１のコンデンサの推定残存寿命値を求めることとしている。

図１８は、第３の実施の形態に係るコンデンサの状態推定方法における推定用相関情報としての残存寿命テーブル９０の概念図である。

残存寿命テーブル９０は、第２のコンデンサ４における所定間隔の端子間電圧毎、所定間隔の温度毎に対応して、第１のコンデンサの推定残存寿命値が相関付けられている。そのため、ステップＳ１１４で得られる測定情報および温度情報を、残存寿命テーブル９０にあてはめると、それに対応する情報が第１のコンデンサ３の推定残存寿命として抽出される。

図１９は、第３の実施の形態に係るコンデンサの情報推定方法における、残存寿命テーブル９０の作成方法を示す概念図である。

残存寿命テーブル９０各マトリックスは、以下のようにして求められる。まず、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３を実行し、主制御部１０ａが予め初期値を測定する。次に、予め、ステップＳ３０１〜Ｓ３０７を所定間隔の端子間電圧毎、所定間隔の温度毎に行って、各端子間電圧、各温度について第１のコンデンサの推定残存寿命値を計算する。すなわち、端子間電圧値Ｖ_２が図１８の「Ｖ_２値」となり、かつ、動作温度が図１８の「Ｔ値」となる条件で動作させたときの、第１のコンデンサ３の推定残存寿命値を予め計算し、図１８のマトリックスの１点とする。これを、所定間隔の端子間電圧毎、および所定間隔の温度毎に繰り返すことで図１８のマトリックスが得られる。

たとえば、情報処理部１４が、初期値、所定間隔の端子間電圧および所定間隔の温度を、基本相関情報（たとえば、前述の式１〜４の情報等から成る。）に代入することで、各端子間電圧および各温度について、第１のコンデンサの推定残存寿命値が求められる。このように作成された残存寿命テーブル９０は、記憶部１１に記憶される。なお、図１８の残存寿命テーブル９０は、Ｖ_１の値が３Ｖの場合の一例であり、表中の数値は時間を示す。

残存寿命テーブル９０を作成するために、主制御部１０ａが残存寿命テーブル９０を算出するようにしてもよいが、通信部１２を介して外部の情報処理部１４にて行うことも可能である。外部の情報処理部１４にて残存寿命テーブル９０の作成を行う場合には、基板２２の主制御部１０ａ（たとえば、ＣＰＵ等の演算デバイス等）を処理能力の低いものにできる。

コンデンサの状態推定システム１が搭載された装置が稼動する際には、ステップＳ１１４において、たとえば、温度Ｔの平均値として３０℃および端子間電圧Ｖ_２の平均値として２．３Ｖが得られた場合、主制御部１０ａが残存寿命テーブル９０を参照することで、残存時間は、１８６８時間というデータを第１のコンデンサの推定残存寿命値として得ることができる。この残存寿命テーブル９０を利用して、各測定情報における残存寿命をすばやく得ることができる。また、たとえば、取得した測定情報が、各値の間にくる場合は、周囲の値のうち一番小さい値としてもよいし、その周囲の値の平均をとるようにしてもよい。平均値を求める場合は、たとえば、Ｖ_２が２．３５Ｖで、Ｔが５７℃の場合、残存寿命テーブル９０上の位置は、図１８の黒点Ｋの位置となる。したがって、その黒点の周囲の４つの値である１５１７，１５７５，２００６，２０６８の４つの平均値を求めると、１７９１となる。このため、Ｖ_２が２．３５Ｖで、Ｔが５７℃の場合、残存寿命は、１７９１時間と算出できる。

なお、図１８は、縦軸を温度Ｔとし、横軸を端子間電圧値Ｖ_２としているがこのような形態に限らない。また、ＥＮＤと表示されているのは、その条件では、残存寿命時間が既にないことを示している。たとえば、図１８において、Ｔが８５℃、Ｖ_２が１．９Ｖの場合には、既に残存寿命時間はない旨の情報を主制御部１０ａが得る。さらに、ＥＲＲＯＲと表示されているのは、その条件では、ありえないことを示している。この例では、３０００時間が最大残存時間であり、ｓの値を越える値となるようなところは、ＥＲＲＯＲと表示されている。なお、図１８の残存寿命テーブル９０は、Ｖ_１の値が３Ｖの場合であり、表中の数値は時間を示す。

第３の実施の形態に係る残存寿命の推定方法を採用すると、主制御部１０ａの演算のための負担が軽いものとなる。なぜなら、ステップＳ３０１〜Ｓ３０７を予め行って残存寿命テーブル９０を作成しているため、主制御部１０ａは、ステップＳ１１５において、残存寿命テーブル９０を参照すれば、残存寿命を容易に得ることができるからである。

以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明は、上述の各形態に限定されることなく、種々変形した形態にて実施可能である。たとえば、上述の実施の形態においては、制御部１０は、第２のコンデンサ４の温度を示す温度情報および電圧値を示す測定情報を取得すると共に、その温度情報および測定情報を処理し推定状態情報として第１のコンデンサ３の残存寿命を出力するものとしたが、このような形態に限らない。推定状態情報としては、残存寿命に関係ある他の情報を出力しても良い。

また、上述の各実施の形態では、制御部１０は、温度検出部１５から得た温度を、寿命推定の際に用いているが、温度情報は、必須ではない。変形例を示す概略図である図２０のように、温度検出部１５を有さない形態であってもよい。同様に、温度情報取得ステップは、必須ではない。たとえば、常に一定の範囲内の温度に第１のコンデンサ３が保たれている場合等には、その温度を温度Ｔとして用いればよいため、温度検出部１５から温度情報を得る必要がない。さらに、温度情報を得ない場合には、残存寿命を推定するための処理が簡単なものとなる。

また、上述の各実施の形態では、制御部１０は、記憶部１１を有すると共に、その記憶部１１には、推定用相関情報を記憶するものとしたが、このような形態に限らない。たとえば、別の変形例を示す概略図である図２１のように、記憶部１１を有さないものであってもよい。

また、第１の実施の形態等において、第２のコンデンサ４の測定情報を取得する間、すなわち測定時以外は、第２のコンデンサ４に電圧を印加しないものとしたが、このような形態に限らない。第２のコンデンサ４の測定時以外は、常に所定の電圧を第２のコンデンサ４に印加するような形態としてもよい。常に所定の電圧を第２のコンデンサ４に印加することにより、電解液と接している陽極箔３５あるいは陰極箔３６の酸化皮膜が常に修復されるためその点では好ましいものとなる。

また、上述の各実施の形態では、各部品に係る寸法あるいは形状を例示しているが、例示された寸法あるいは形状等に限定されるものではない。たとえば、上述の各実施の形態において、ケース２１，５０は、円柱形状であるものとしているが、このような形状に限らない。たとえば、コンデンサ素子２７，５１，８１が円柱形状でない場合には、そのコンデンサ素子２７，５１，８１の形状に合わせた形状として、四角柱あるいは球等様々な形状を採用できる。また、コンデンサ素子２７，５１，８１と異なる形状のケース２１，５０を採用してもよい。たとえば、コンデンサ素子２７，５１，８１が円柱形状であっても、ケース２１，５０を直方体形状とすることもできる。しかし、ケース２１，５０の形状をコンデンサ素子２７，５１，８１に沿った形状とすることで、第１のコンデンサ３，６１，第２のコンデンサ４，６３およびコンデンサ装置２，６０をより小型化できる。

また、第１の実施の形態では、第２のコンデンサ４は、第１のコンデンサ３の封口栓２８の一部である凹部３８に配置されているが、このような形態に限らない。第２の形態のように、ケース２１の内方に配置されていてもよい。あるいは、第２のコンデンサ４が第１のコンデンサ３のケース２１の一部等であってもよい。

また、第２の実施の形態では、第２のコンデンサ６３の端子６４は端子６４ａ，６４ｂを有する形態としているが、このような形態に限らない。第２のコンデンサ６３の折り曲げ部は、陰極箔を有さない場合には、陽極側の端子６４ａのみを有するような形態としてもよい。その場合には、端子６４ａと、第１のコンデンサ６１の陰極側の端子６２ｂの間の端子間電圧を測定することで、第２のコンデンサ６３の測定情報を得ることができる。

また、寿命を推定したいコンデンサが複数存在し、それらのコンデンサが互いに隣接して稼動している場合等に、すべてのコンデンサを上述の実施の形態のコンデンサ装置２，６０とするのが最も望ましい。しかし、複数のコンデンサのうち、最も高温になることが予想されるコンデンサに本発明のコンデンサの状態推定システム１を設けてもよい。たとえば、複数のコンデンサが配置されている場合に、略中央に位置するコンデンサは、周囲のコンデンサの熱により、比較的高温になりやすい傾向があるため、略中央に位置する所にコンデンサ用寿命推定システム１を設けるのが好ましい。

また、第２のコンデンサ４が、第１のコンデンサ３から接離可能に配置されていてもよい。あるいは、コンデンサの状態推定システム１のうち、第１のコンデンサ３および情報処理部１４を除いた構成要素から構成されるコンデンサの状態推定ユニット１Ａが、第１のコンデンサ３や第１のコンデンサ３の周囲に配置できるようにしてもよい。このような場合には、コンデンサの状態推定ユニット１Ａを、所望のコンデンサにのみ取り付けたり、すでに設置してあるコンデンサに対して後付けしたりすることができる。また、交換された新たな第１のコンデンサ４の状態を推定するために、新たなコンデンサの状態推定ユニット１Ａではなく、第２のコンデンサ４のみを交換したコンデンサの状態推定ユニットを再利用することができる。

また、第１の実施の形態において、ステップＳ１０２では、主制御部１０ａは、第２のコンデンサ４のある温度に対する初期測定情報を取得するものとしているが、このような形態に限らない。たとえば、温度条件等のパラメータを変化させて測定することで、パラメータ毎の初期測定情報を取得してもよい。このように測定条件を変化させた測定情報を得ることで、より信頼性の高い初期値を得ることができる。

また、各実施の形態において、推定状態情報として残存寿命を出力するものとしているが、残存寿命以外の推定状態情報を出力しても良い。たとえば、経過時間や、定格温度における寿命を出力してもよく、それらのうち複数を出力するようなものとしてもよい。

また、各実施の形態において、報知部１３は、コンデンサ装置２，６０に設けられているものとしているが、このような形態に限らない。たとえば、報知部１３は、外部にあってもよいし、ネットワーク等を通じて他の場所からアクセスできるようなシステムとしてもよい。

また、上述の各実施の形態のコンデンサの状態推定システム１が有する各構成ブロックの機能は、全てまたはその一部をソフトウェアによって実現しても、あるいはその少なくとも一部をハードウェアで実現しても良い。たとえば、制御部１０における処理の全部またはその一部は、１または複数のプログラムによりコンピュータ上で実現しても良く、その少なくとも一部をハードウェアで実現しても良い。

１…コンデンサの状態推定システム
１Ａ…コンデンサの状態推定ユニット
２，６０…コンデンサ装置
３，６１…第１のコンデンサ
４，６３…第２のコンデンサ
１０…制御部
１０ａ…主制御部（制御部、記憶部、電圧検出部、温度検出部）
１１…記憶部
１４…情報処理装置
２３，５１，６１，６３…コンデンサ素子
２８…封口栓（ケース部材）
９０…残存寿命テーブル（テーブル）

Claims (8)

1. 第１のコンデンサと、
   前記第１のコンデンサの一部に配置される第２のコンデンサと、
   前記第２のコンデンサを測定して得られる測定情報および温度情報を処理することにより、前記第１のコンデンサの推定された状態を示す推定状態情報を出力する制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、
   前記第２のコンデンサの使用を開始した際の前記温度情報および前記測定情報を、初期温度情報および初期測定情報として記憶する記憶部を有し、
   測定された第２のコンデンサの温度情報および測定情報から得られる第２のコンデンサの特性値と前記記憶された初期温度情報および初期測定情報から得られる前記第２のコンデンサの初期特性値との相関関係から前記第２のコンデンサの特性値の劣化の程度を求め、前記第１のコンデンサの残存寿命を推定する
   ことを特徴とするコンデンサの状態推定システム。
2. 請求項１に記載のコンデンサの状態推定システムにおいて、
   前記記憶部は、前記温度情報および測定情報を用いて前記第１のコンデンサの状態を推定するための推定用相関情報を記憶する記憶部をさらに有し、
   前記制御部は、前記温度情報および測定情報および前記推定用相関情報を処理することにより前記第１のコンデンサの状態を示す前記推定状態情報を出力することを特徴とするコンデンサの状態推定システム。
3. 請求項１または２に記載のコンデンサの状態推定システムにおいて、
   前記第２のコンデンサは、前記第１のコンデンサが有するコンデンサ素子の内部または前記コンデンサ素子を封口するケース部材に配置されていることを特徴とするコンデンサの状態推定システム。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のコンデンサの状態推定システムにおいて、
   前記第１のコンデンサが有する電解液は、前記第２のコンデンサが有する電解液と別であることを特徴とするコンデンサの状態推定システム。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のコンデンサの状態推定システムにおいて、
   前記第２のコンデンサが有する陽極と前記第１のコンデンサが有する陰極とを用いて前記測定情報を得ることを特徴とするコンデンサの状態推定システム。
6. 他のコンデンサに隣接するあるいは他のコンデンサの近傍に配置される測定用のコンデンサと、
   前記測定用のコンデンサを測定して得られる測定情報および温度情報を処理することにより前記他のコンデンサの推定された状態を示す推定状態情報を出力する制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、
   前記測定用のコンデンサの使用を開始した際の前記温度情報および前記測定情報を、初期温度情報および初期測定情報として記憶する記憶部を有し、
   測定用コンデンサの温度情報および測定情報から得られる特性値と前記記憶された初期温度情報および初期測定情報から得られる初期特性値との相関関係から測定用コンデンサの特性値の劣化の程度を求め、前記コンデンサの残存寿命を推定する
   することを特徴とするコンデンサの状態推定ユニット。
7. 第１のコンデンサの一部または近傍に配置される第２のコンデンサを測定して測定情報および温度情報を得る測定情報取得ステップと、
   前記測定情報および前記第１のコンデンサの状態を推定するための推定用相関情報を用いて前記第１のコンデンサの推定された状態を示す推定状態情報を得る状態推定ステップと、
   前記推定状態情報を出力する出力ステップと、
   を有し、
   前記状態推定ステップは、
   前記測定情報取得ステップは、前記第２のコンデンサの使用を開始した際の温度情報および前記測定情報を、初期温度情報および初期測定情報として記憶する初期値記憶ステップと、
   前記第２のコンデンサの温度情報および測定情報から得られる特性値と前記記憶された初期温度情報および初期測定情報から得られる初期特性値との相関関係から前記第２のコンデンサの特性値の劣化の程度を求め、前記第１のコンデンサの残存寿命を推定するステップと
   を含む
   ことを特徴とするコンデンサの状態推定方法。
8. 請求項７に記載のコンデンサの状態推定方法において、
   前記推定用相関情報は、
   前記第１のコンデンサの基本特性と前記第２のコンデンサの基本特性との相関を示す所定の基本相関情報と、
   前記第２のコンデンサを測定して得られる測定情報と、
   を用いて得られることを特徴とするコンデンサの状態推定方法。

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