JPH0523527U - 高耐圧電気２重層コンデンサ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数個の電気２重層コンデンサを直列接続し
て構成した高耐圧電気２重層コンデンサ装置において、
電圧バランスを取るために電力を無駄に消費しないよう
にすること。 【構成】 高耐圧電気２重層コンデンサ装置を構成する
各々の電気２重層コンデンサに、例えば抵抗と制御トラ
ンジスタとの直列回路から成る電流制御手段を、必要に
応じて並列接続する。そして、電気２重層コンデンサの
両端電圧を監視していて、設定値を超えた場合にのみ前
記電流制御手段を導通させてバイパス電流を制御する。
このようにすると、電流制御手段に電流が流れる期間が
少なくなると共に、全ての電流制御手段に流れるわけで
もないので、高耐圧電気２重層コンデンサ装置全体に流
れる漏れ電流が少なくなると共に、発熱量も小となり、
電力を無駄に消費することがない。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、複数個の電気２重層コンデンサを直列接続して構成した高耐圧電気 ２重層コンデンサ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

高耐圧のコンデンサ装置を得たい場合、低耐圧のコンデンサを複数個直列接続 することが行われている。図２に示すように、一般にコンデンサ３を等価回路で 表すと、静電容量Ｃ₃ と等価並列抵抗Ｒ₃ との並列接続体となっているが、同一 規格のコンデンサを使用したとしても、Ｃ₃ やＲ₃ の値には微妙なバラツキがあ る。そのため、複数個直列接続した場合、各コンデンサにかかる電圧（即ち、各 コンデンサの充電電圧）にバラツキが生じ、特定のコンデンサに過大な電圧がか かってしまうというような事態が生じる。そこで、高耐圧コンデンサ装置を構成 する場合には、各コンデンサの電圧にバラツキが生じないよう、次に述べるよう な手段が講じられている。

【０００３】 図３は、従来の高耐圧コンデンサ装置を示す図である。図３において、１，２ は端子、３はコンデンサ、４はブリーダ抵抗、５は定電圧ダイオードである。図 ３（イ）は、直列接続したコンデンサ３に、それぞれブリーダ抵抗４を接続した ものである。各コンデンサ３にかかる電圧は、ブリーダ抵抗４に依存して定まる ようにすることが出来るので、それにより電圧のバラツキを防ぐことが出来る。 図３（ロ）も、コンデンサ３にかかる電圧は、並列に接続された定電圧ダイオー ド５により決まるから、やはり電圧のバラツキを防ぐことが出来る。

【０００４】 ところで、近年、小型で大容量のコンデンサとして電気２重層コンデンサが注 目されているが、これには耐電圧が小という欠点がある。従って、高耐圧のコン デンサ装置として利用するためには、どうしても複数個の電気２重層コンデンサ を直列接続して使用せざるを得ない。そのため、図３に示したような構成にして 、高耐圧電気２重層コンデンサ装置とすることが行われている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、前記した従来の高耐圧電気２重層コンデンサ装置では、全ての ブリーダ抵抗４あるいは定電圧ダイオード５に常時電流が流されているので、コ ンデンサ装置全体に流れる漏れ電流が大であると共に、ブリーダ抵抗４等での発 熱が大きく、電力を無駄に消費しているという問題点があった。本考案は、この ような問題点を解決することを課題とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

前記課題を解決するため、本考案の高耐圧電気２重層コンデンサ装置では、直 列接続された複数個の電気２重層コンデンサと、各電気２重層コンデンサに並列 接続された電流制御手段と、各電気２重層コンデンサの両端電圧を設定電圧と比 較する電圧比較手段とを具え、該電圧比較手段からの出力により前記電流制御手 段を制御して各電気２重層コンデンサの充電電圧のバランスを取ることとした。

【０００７】

【作 用】

高耐圧電気２重層コンデンサ装置を構成する各々の電気２重層コンデンサに、 例えば抵抗と制御トランジスタとの直列回路から成る電流制御手段を、必要に応 じて並列接続する。そして、電気２重層コンデンサの両端電圧を監視していて、 設定値を超えた場合にのみ前記電流制御手段を導通させてバイパス電流を制御す る。このようにすると、電流制御手段に電流が流れる期間が少なくなると共に、 全ての電流制御手段に流れるわけでもないので、高耐圧電気２重層コンデンサ装 置全体に流れる漏れ電流が少なくなると共に、発熱量も小となり、電力を無駄に 消費することがない。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。まず、電気２重層コ ンデンサの充電電圧の特性について説明する。図４は、直列接続した電気２重層 コンデンサにおける各充電電圧を説明する図である。図４において、３１〜３４ は電気２重層コンデンサ、６は直流電源、７はスイッチ、Ｖ₃₁〜Ｖ₃₄は各電気２ 重層コンデンサの充電電圧である。

【０００９】 図４（イ）のように電気２重層コンデンサ３１〜３４を直列接続し、スイッチ ７を介して直流電源６を印加すると、各電気２重層コンデンサは充電され、それ の両端にはそれぞれ充電電圧Ｖ₃₁〜Ｖ₃₄が現れる。図４（ロ）は、充電電圧Ｖ₃₁ 〜Ｖ₃₄の時間的変化を示したものである。充電過程を仔細に観察すると、充電が 或る程度進んだ途中の電圧値までは（図４（ロ）ではＶ_k までは）、各充電電圧 に殆ど差はなく、電圧のバランスが保たれている。差が出て来るのは、その後で ある。

【００１０】 そこで本考案では、電圧バランスが保たれている電圧範囲においては電流が流 されないが、それを超えた範囲では電流が流されるようにしたバイパス回路を、 各電気２重層コンデンサに並列に設ける。

【００１１】 図１は、本考案の実施例にかかわる高耐圧電気２重層コンデンサ装置である。 符号は図４のものに対応し、４１〜４３は抵抗、５１〜５３は制御トランジスタ 、６１〜６３は比較器、７１〜７３は基準電源、８１〜８６は分圧抵抗、Ｉ₃₂は 充電電流、Ｉ_B はバイパス電流である。

【００１２】 各電気２重層コンデンサに同様な回路が並列接続されているので、説明は電気 ２重層コンデンサ３２の場合を例にとって行う。抵抗４２と制御トランジスタ５ ２との直列回路は、前記した電流制御手段の具体的な１例であり、これが電気２ 重層コンデンサ３２に並列に接続される。分圧抵抗８３，８４もやはり電気２重 層コンデンサ３２に並列接続され、電気２重層コンデンサ３２の両端電圧Ｖ₃₂を 分圧する。基準電源７２は、比較器６２に比較の基準電圧を提供するものであり 、これが充電電圧Ｖ₃₂の設定値を決めている。比較器６２の出力は、前記制御ト ランジスタ５２に伝えられる。

【００１３】 分圧抵抗８４の両端電圧が基準電源７２の電圧より小である内は、比較器６２ の出力は制御トランジスタ５２をオンさせることはない。従って、バイパス電流 Ｉ_B はゼロであり、流れているのは、電気２重層コンデンサ３２に直接流れ込ん でいる充電電流Ｉ₃₂である。しかし、基準電源７２の電圧を超えると、制御トラ ンジスタ５２はオンされ、バイパス電流Ｉ_B も流れ始める。充電電圧Ｖ₃₂の値は 基準電源７２や比較器６２等により監視され、設定値より大になろうとすると、 バイパス電流Ｉ_B が増やされて、設定値に維持される。

【００１４】 基準電源７１〜７３と分圧抵抗８１〜８６を適宜決定して、各電気２重層コン デンサの充電電圧の設定値を略同じにすることにより、電圧バランスは良好に保 たれ、特定のコンデンサに過大な電圧がかかるというようなことはない。

【００１５】 各電気２重層コンデンサに並列接続されているバイパス回路には、充電電圧が 或る電圧に達するまでは電流が流れない上、流れるとしても全てのバイパス回路 に流れるというわけではない（流れるのは制御トランジスタがオンにされた回路 のみ）。従って、バイパス電流Ｉ_B が流れる期間が、図３に示す従来例に比し短 いと共に、小であるので、高耐圧電気２重層コンデンサ装置全体に流れる漏れ電 流は小となる。それに伴い、漏れ電流による発熱も少なくなり、電力を無駄に消 費することもなくなる。

【００１６】 なお、図１の実施例では、全ての電気２重層コンデンサに並列回路を設けてい るが、予め各電気２重層コンデンサの特性を測定し、各漏れ電流の値等が分かっ ている場合には、それを考慮して必要と思われる電気２重層コンデンサにのみ設 けてもよい。

【００１７】

【考案の効果】

以上述べた如く、本考案の高耐圧電気２重層コンデンサ装置によれば、電圧バ ランスを取るために各電気２重層コンデンサに並列接続した電流制御手段に電流 が流れる期間が少なくなると共に、常時全ての電流制御手段に電流が流れるとい うことはなくなる。そのため、高耐圧電気２重層コンデンサ装置全体に流れる漏 れ電流が少なくなると共に、発熱量も小となり、電力を無駄に消費することがな い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例にかかわる高耐圧電気２重層コ
ンデンサ装置

【図２】コンデンサの等価回路を説明する図

【図３】従来の高耐圧コンデンサ装置を示す図

【図４】直列接続した電気２重層コンデンサにおける各
充電電圧を説明する図

【符号の説明】

１，２ 端子 ３ コンデンサ ４ ブリーダ抵抗 ５ 定電圧ダイオード ６ 直流電源 ７ スイッチ ３１〜３４ 電気２重層コンデンサ ４１〜４３ 抵抗 ５１〜５３ 制御トランジスタ ６１〜６３ 比較器 ７１〜７３ 基準電源 ８１〜８６ 分圧抵抗

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 直列接続された複数個の電気２重層コン
   デンサと、各電気２重層コンデンサに並列接続された電
   流制御手段と、各電気２重層コンデンサの両端電圧を設
   定電圧と比較する電圧比較手段とを具え、該電圧比較手
   段からの出力により前記電流制御手段を制御して各電気
   ２重層コンデンサの充電電圧のバランスを取ることを特
   徴とする高耐圧電気２重層コンデンサ装置。