JP2004242402A - 電気二重層コンデンサの充電制御回路 - Google Patents

電気二重層コンデンサの充電制御回路 Download PDF

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Shuichi Ishii
周一 石井
Atsushi Matsuoka
篤史 松岡
Shinichi Okubo
真一 大久保
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Max Co Ltd
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Abstract

【課題】電気二重層コンデンサの充電制御回路の簡素化を図る。
【解決手段】直列接続された電気二重層コンデンサC1, C2, C3, C4の電圧を個別に検出するためのスイッチSW1, SW2, SW3, SW4, SW12, SW21, SW22, SW31, SW32, SW41及び電圧監視回路2を設ける。充電制御部が、充電中にスイッチを逐次制御して電気二重層コンデンサC1, C2, C3, C4の電圧を逐次個別に検出し、いずれかひとつの電気二重層コンデンサの電圧が規定電圧に上昇したときにスイッチSW1をオフして充電を停止する。電気二重層コンデンサの容量低下による破壊を防止するとともに、従来電気二重層コンデンサへ個別に接続していたバイパス回路を省いたことにより回路規模が縮小され、電気二重層コンデンサ搭載機器の小型軽量化に効果を発揮する。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気二重層コンデンサの充電制御回路に関するものであり、特に、小型化を図った電気二重層コンデンサの充電制御回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電気二重層コンデンサは、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池よりも小型軽量で長寿命な充電式電源として知られており、信頼性や容量などの性能の向上に伴って種々の分野への電気二重層コンデンサの応用が図られている。電気二重層コンデンサは耐電圧が2.5V前後であって、動力電源などの用途においては直列接続して使用することが殆どであるが、経時変化などにより容量が低下して耐電圧が充電電圧以下になった場合は充電時に破壊する虞がある。直列接続した電気二重層コンデンサのある単体が破壊すると電気二重層コンデンサ電源全体が使用不能となってしまうので、従来は直列接続した電気二重層コンデンサの単体ごとにバイパス回路を設け、電圧監視回路により電気二重層コンデンサの単体ごとの電圧を監視し、ある電気二重層コンデンサの電圧が設定値に達したときにはその電気二重層コンデンサの充電電流をバイパス回路へ流して電気二重層コンデンサの破壊を防止している(例えば特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】特開2002−159135号公報(段落番号0012、0027)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電気二重層コンデンサの充電制御回路は、直列接続した電気二重層コンデンサの単体ごとにバイパス回路を設けているが、大電流を扱う場合はバイパス回路を構成する半導体素子や抵抗などの電子部品に大電流用のものを要し、これにより充電制御回路が大型化して小型軽量化が要求される用途(例えば、手持ち電動工具など)においては、電気二重層コンデンサを搭載する利点が相殺されてしまうという問題がある。そこで電気二重層コンデンサの充電制御回路を小型化するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は上記課題を解決することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記目的を達成するために提案するものであり、直列接続された複数の電気二重層コンデンサの電圧を個別に検出する電圧監視回路と、各電気二重層コンデンサの電圧を個別に基準電圧と比較する手段と、個別の電圧比較結果に応じて充電電源のオンオフを制御する手段を備え、いずれかひとつの電気二重層コンデンサの電圧が電気二重層コンデンサの耐電圧以下である基準電圧に上昇したときに充電を停止するように構成した電気二重層コンデンサの充電制御回路を提供するものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を図に従って詳述する。図1は電気二重層コンデンサの充電制御回路を示し、4個の電気二重層コンデンサC1, C2, C3, C4を直列接続した回路例である。1は充電制御部、2は電圧監視回路であり、3, 4はAC−DCコンバータや二次電池などの充電電源へ接続される充電電源入力端子である。充電制御部1と電気二重層コンデンサC1との間、及び各電気二重層コンデンサC1,C2, C3, C4の間にはスイッチSW1, SW2, SW3, SW4が直列に挿入されている。また、各電気二重層コンデンサC1, C2, C3, C4の電圧を個別に監視するためのスイッチSW12, SW21, SW22, SW31, SW32, SW41が電気二重層コンデンサC1, C2, C3, C4に対して並列に設けられていて、充電制御部1が各スイッチSW1, SW2, SW3, SW4, SW12, SW21, SW22, SW31, SW32, SW41をオンオフ制御する。
【0007】
本発明の特徴は、従来各電気二重層コンデンサに個別に接続されている保護用のバイパス回路を廃したことにあり、これにより充電制御回路の回路規模を縮小することができる。以下、図1及び図2に従って充電制御回路の保護機能について説明する。充電電源を充電電源入力端子3, 4へ接続すると充電制御部1が起動し(ステップ101)、充電制御部1は図1のようにスイッチSW1, SW2, SW3, SW4をオンし、SW12, SW21, SW22, SW31, SW32, SW41をオフして充電を開始する(ステップ102)。
【0008】
そして、短い設定時間経過後にステップ103を経てステップ104に進む。ここでは、スイッチSW1, SW2, SW3, SW4をオフして各電気二重層コンデンサC1, C2, C3, C4を充電電源ラインから切り離し、スイッチSW12をオンする。これにより電気二重層コンデンサC1の電圧が電圧監視回路2により検出され、あらかじめ設定されている耐電圧以下の基準値と比較される。電気二重層コンデンサC1の電圧が基準値以下の場合はステップ105へ進み、スイッチSW1, SW2, SW3, SW4をオフ、スイッチSW21, SW22をオンし、電気二重層コンデンサC2の電圧を検出して基準値と比較する。以下同様に、ステップ106ではスイッチSW1, SW2, SW3, SW4をオフ、スイッチSW31, SW32をオンして電気二重層コンデンサC3の電圧検出及び基準値との比較を行い、ステップ107ではスイッチSW1, SW2, SW3, SW4をオフ、スイッチSW41, SW42をオンして電気二重層コンデンサC4の電圧検出及び基準値との比較を行う。
【0009】
電気二重層コンデンサC1, C2, C3, C4のそれぞれの電圧が基準値以下の場合は、充電タイマーをクリア(ステップ108)し、ステップ102へ戻ってスイッチSW12, SW21, SW22, SW31, SW32, SW41を全てオフし、SW1, SW2, SW3, SW4をオンして充電を開始し、上記のステップ102〜108のルーチンを繰り返して定期的に各電気二重層コンデンサC1, C2, C3, C4の電圧を監視する。尚、ステップ104〜107のそれぞれの間にステップ102〜103と同じ一定の充電時間を挿入してもよい。
【0010】
そして、四個の電気二重層コンデンサC1, C2, C3, C4のいずれかひとつの電圧が基準電圧に達したときにスイッチSW1をオフして充電を停止する(ステップ109)。つまり、直列接続した複数の電気二重層コンデンサの中で最も容量の小さいものが規定の電圧まで充電されたときに充電を停止し、最小容量の電気二重層コンデンサの破壊を防止する。したがって、全部の電気二重層コンデンサの電位が最小容量の電気二重層コンデンサの電位と等しい状態で充電停止となり、完全な満充電状態とはならないが、例えば電動工具などのように電圧の多少の変動が問題にならない用途においては十分実用になり、電気二重層コンデンサの破壊を未然に防止できるとともにバイパス回路を省いたことにより回路が著しく簡素化されて小型軽量化することができる。
【0011】
尚、この発明は上記の実施形態に限定するものではなく、例えば図1の電圧監視回路2に加えて、図3に示すようにスイッチSW21, SW31, SW41にそれぞれ個別に電圧監視回路2を接続してもよく、この発明の技術的範囲内において種々の改変が可能であり、この発明がそれらの改変されたものに及ぶことは当然である。
【0012】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電気二重層コンデンサの充電制御回路は、従来直列接続された複数の電気二重層コンデンサへ個別に接続していたバイパス回路を省き、電気二重層コンデンサの電圧を個別に監視して、ひとつの電気二重層コンデンサの電圧が規定電圧に達したときに充電を停止するように構成したので、回路規模が縮小されて、特に電動工具などの小型軽量化及びコストの低減に効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態を示し、電気二重層コンデンサの充電回路の回路図。
【図2】本発明の電気二重層コンデンサの充電回路の動作フローチャート。
【図3】他の実施形態を示し、電気二重層コンデンサの充電回路の回路図。
【符号の説明】
1 充電制御部
2 電圧監視回路
3 電源入力端子
4 電源入力端子
C1, C2, C3, C4 電気二重層コンデンサ

Claims (1)

  1. 直列接続された複数の電気二重層コンデンサの電圧を個別に検出する電圧監視回路と、各電気二重層コンデンサの電圧を個別に基準電圧と比較する手段と、個別の電圧比較結果に応じて充電電流のオンオフを制御する手段を備え、いずれかひとつの電気二重層コンデンサの電圧が電気二重層コンデンサの耐電圧以下である基準電圧に上昇したときに充電を停止するように構成した電気二重層コンデンサの充電制御回路。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008029513A1 (fr) * 2006-09-07 2008-03-13 Nitto Kohki Co., Ltd. Module d'entraînement électrique et dispositif à module d'entraînement électrique
JP2025123145A (ja) * 2024-02-11 2025-08-22 佐藤 比呂志 キャパシタ二次電池からなる蓄電ユニットの充電方法

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