JPH0799143A - 電気二重層コンデンサの蓄電残量検出方法およびその装置 - Google Patents

電気二重層コンデンサの蓄電残量検出方法およびその装置

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JPH0799143A
JPH0799143A JP5264155A JP26415593A JPH0799143A JP H0799143 A JPH0799143 A JP H0799143A JP 5264155 A JP5264155 A JP 5264155A JP 26415593 A JP26415593 A JP 26415593A JP H0799143 A JPH0799143 A JP H0799143A
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廸夫 岡村
Takeshi Morimoto
剛 森本
Kazuya Hiratsuka
和也 平塚
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Elna Co Ltd
Okamura Laboratory Inc
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Asahi Glass Co Ltd
Elna Co Ltd
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  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気二重層コンデンサの残存蓄電電気量を静
電容量の値に依存することなく、正確に自動的に検出す
る。 【構成】 電気二重層コンデンサ10を定電流にて充電
しながら、A/D変換回路11を介して所定時間ごとに
同電気二重層コンデンサ10の端子電圧を検出するとと
もに、CPU12にて同端子電圧および充電電流からそ
の時点での蓄電電気量を求めて、端子電圧とそれに対応
する蓄電電気量の関係を示すデータテーブルをメモリ1
4に格納し、同データテーブルに基づいて電気二重層コ
ンデンサ10の端子電圧から実使用時における蓄電電気
量を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電気二重層コンデンサの
蓄電残量を特定の定数に基づくことなく、正確に検出し
得るようにした蓄電残量検出方法とその装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】近年、電気二重層コンデンサは電気自動
車などの動力源として有望視されているが、その電気容
量を一杯に使用するには、残存容量を知ることが不可欠
の条件である。
【0003】二次電池の残量計測法としては、例えば一
定負荷をかけてその端子電圧を測定したり、充放電した
電気量から計算したり、電解液の温度と比重から推定す
るなど、種々の方法が知られているが、電池の特性はそ
の品質、新旧、使用履歴、負荷や充電時の条件などにて
様々に変化するため、その残量を正確に検出することは
困難とされている。
【0004】これに対して、電気二重層コンデンサの場
合、その残存電気量は理論的には次の計算式により求め
られる。すなわち、残存電気量をW(watt−sec
ond)、静電容量をC(farad)、端子電圧をV
(volt)とすると、 W=(1/2)×C×V で表される。なお、得られるWの単位はワット・秒であ
るが、3600で割ることにより、慣用のワット時に換
算される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この計
算式による場合、静電容量Cの値を定数として入力する
ものであるため精度上限界がある。すなわち、静電容量
Cの値は経年変化、印加電圧、温度変化、複数
のコンデンサを直並列に接続して使用している場合のコ
ンデンサの交換などにより変化し、使用条件にもよるが
を除いた合計で20%程度にまでなる可能性がある。
【0006】もっとも、の経年変化およびの印加電
圧による場合は定期的な校正により、また、の温度変
化についてはその温度係数の補正により、ある程度は解
決されるが、いずれにしても人為によるものであるため
好ましくない。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するためになされたもので、その構成上の特徴は、電
気二重層コンデンサを定電流にて充電しながら、所定時
間ごとに同電気二重層コンデンサの端子電圧を測定する
とともに、同端子電圧および充電電流からその時点での
蓄電電気量を求めて、端子電圧とそれに対応する蓄電電
気量の関係を示すデータテーブルをメモリに格納し、同
データテーブルに基づいて上記電気二重層コンデンサの
端子電圧から実使用時における蓄電電気量を検出するこ
とにある。
【0008】これに対して、充電された電気二重層コン
デンサを消費電力が既知の負荷に接続して放電させなが
ら、所定時間ごとに同電気二重層コンデンサの端子電圧
を測定するとともに、同端子電圧および消費電流からそ
の時点での蓄電電気量を求めて、端子電圧とそれに対応
する蓄電電気量の関係を示すデータテーブルをメモリに
格納するようにしてもよい。
【0009】なお、上記データテーブルに上記電気二重
層コンデンサの実使用時における端子電圧の該当値がな
い場合には、補間演算によりそれに対応する蓄電電気量
を求めることになる。
【0010】他方において、本発明は定電流による充電
時の電気二重層コンデンサもしくは消費電力既知の負荷
に接続されている放電時の電気二重層コンデンサの端子
電圧を所定の時間ごとにディジタルデータに変換するA
/D変換回路と、同端子電圧データおよび上記充電電流
(もしくは上記消費電流)により、その時点での蓄電電
気量を演算する中央演算処理ユニット(CPU)と、上
記端子電圧データとそれに対応する蓄電電気量の関係を
示すデータテーブルが記憶されるメモリとを備え、上記
電気二重層コンデンサの実使用時において、上記CPU
は上記データテーブルに基づいて同電気二重層コンデン
サの端子電圧に対応する蓄電電気量を読み出して表示手
段に表示させるようにした電気二重層コンデンサの蓄電
残量検出装置に特徴を有している。
【0011】この蓄電残量検出装置においても、上記デ
ータテーブルに上記電気二重層コンデンサの実使用時に
おける端子電圧の該当値がない場合、上記CPUの補間
演算により、その端子電圧に対応する蓄電電気量が算出
される。
【0012】
【作用】本発明は、電気二重層コンデンサの蓄電電気量
がその端子電圧から比較的正確に再現性よく推定できる
ことに基づいており、上記構成によると、電気二重層コ
ンデンサの充電時(もしくは消費電力既知の放電時)に
おける端子電圧と蓄電電気量との関係がメモリに書き込
まれ、そのデータテーブルが作成される。そして、同電
気二重層コンデンサの実使用時においては、これを基準
としてその蓄電電気量の検出が行なわれる。
【0013】なお、測定対象とする電気二重層コンデン
サのデータ採集以前における特性変化は、すべてこのデ
ータ採集時に再校正されるため、誤差の要因とはならな
い。
【0014】
【実施例】図1には本発明の一実施例に係る蓄電残量検
出装置の概略的なブロック線図が示されている。これに
よると、同装置は電気二重層コンデンサ10の端子電圧
をディジタル電圧データに変換するA/D変換回路11
と、中央演算処理ユニットとしてのCPU12と、同C
PU12の動作プログラムなどが格納されているROM
(Read Only Memory)13と、上記電
圧データなどが書き込まれるRAM(Random A
ccess Memory)14と、CRTやプラズマ
ディスプレイなどからなる表示器15とを備えている。
なお、これらの各部はアドレスバスABとデータバスD
Bにより結ばれている。
【0015】本発明では、まず、データの収集が行なわ
れ、そのデータテーブルが作成される。好ましくは完全
に放電した状態の電気二重層コンデンサ10を図示しな
い定電流源に接続して所定の定電流Aで満充電に向けて
充電を開始する。なお、満充電とは定格電圧(もしくは
使用者により任意に設定された使用電圧)にまで充電さ
れた状態を言う。
【0016】CPU12は所定時間ごとにA/D変換回
路11にサンプリング信号を与え、その時点における電
気二重層コンデンサ10の端子電圧Vを得るとともに、
その端子電圧Vと充電電流Aから同電気二重層コンデン
サ10に充電された電気量Qを演算し、端子電圧Vとそ
れに対応する電気量WをRAM14に積算して行く。
【0017】このデータサンプリングおよび電力演算を
満充電まで行なうことにより、RAM14に図3に示さ
れているような端子電圧Vと蓄電電気量Qとの関係を示
すデータテーブルが作成される。
【0018】また、図2は静電容量300F、耐電圧5
0V、電気容量100Whの電気二重層コンデンサを完
全な放電状態から2Aの定電流で充電した場合の端子電
圧Vと蓄電電気量Wの推移状態を示したグラフであり、
この場合、右側の縦軸の単位はワットであり、左側の縦
軸の単位は電圧である。
【0019】なお、実際のデータサンプル数は数10ポ
イント程度でよく、それらの間のデータは周知の補間方
法、例えば1次補間、2次もしくは3次補間、最小二乗
法、ラグランジェの補間、スプライン関数補間などによ
り求められる。
【0020】上記のようにして端子電圧Vと蓄電電気量
Qとの関係を示すデータテーブルを作成した後、実使用
時においては、電気二重層コンデンサ10の端子電圧を
A/D変換回路11を介して検出し、その端子電圧をR
AM14のデータテーブルと突き合わせることにより、
それに対応する蓄電電気量、すなわち残存電気量が求め
られ、表示器15に表示される。
【0021】なお、データテーブルに検出された端子電
圧の該当値がない場合には、CPU12において上記補
間方法による補間演算が実行され、その端子電圧に対応
する蓄電電気量が求められる。
【0022】上記実施例では充電時の充電電流と端子電
圧とからデータテーブルを作成しているが、電気二重層
コンデンサを満充電状態として、消費電力が既知(例え
ば、電動機の場合には、その電圧と消費電流および作動
時間から消費電力が算出される)の負荷を駆動した際の
端子電圧の降下をA/D変換回路11にて測定すれば、
このデータからも残量を求めることができる。
【0023】なお、充電時と放電時とでは端子電圧が電
気二重層コンデンサの内部抵抗によって変化する。これ
は、電流の流れ方向によるもので、充電時の方が放電時
よりも若干高めになる。この影響を排除するには、測定
する前後にかけて充放電を一時的に停止させるとよい。
【0024】また、電気二重層コンデンサの充電直後の
電圧は、一定時間経過後と異なる値を示すので、特に正
確を期する場合には、この時間要素を一定にしたり、補
正するプログラムを設けるか、もしくは放電時の測定デ
ータを優先することが好ましい。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電気二重層コンデンサの充電時における端子電圧とその
蓄電電気量との関係もしくは消費電力が既知の放電時に
おける端子電圧と蓄電電気量との関係を測定して、予め
そのデータテーブルを作成しておき、残量検出に際して
は静電容量Cの定数によることなく、このデータテーブ
ルを基準としたことにより、正確にしかも自動的に電気
二重層コンデンサの蓄電残量を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電気二重層コンデンサの蓄電残量
検出装置の一実施例に係る概略的なブロック線図。
【図2】電気二重層コンデンサの端子電圧と蓄電電気量
の関係を示したグラフ。
【図3】メモリ内に作成される電気二重層コンデンサの
端子電圧と蓄電電気量のデータテーブルを示した模式
図。
【符号の説明】
10 電気二重層コンデンサ 11 A/D変換回路 12 CPU 13 ROM 14 RAM 15 表示器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡村 廸夫 神奈川県横浜市南区南太田町3丁目303番 の24 (72)発明者 森本 剛 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内 (72)発明者 平塚 和也 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気二重層コンデンサを定電流にて充電
    しながら、所定時間ごとに同電気二重層コンデンサの端
    子電圧を測定するとともに、同端子電圧および充電電流
    からその時点での蓄電電気量を求めて、端子電圧とそれ
    に対応する蓄電電気量の関係を示すデータテーブルをメ
    モリに格納し、同データテーブルに基づいて上記電気二
    重層コンデンサの端子電圧から実使用時における蓄電電
    気量を検出するようにしたことを特徴とする電気二重層
    コンデンサの蓄電残量検出方法。
  2. 【請求項2】 充電された電気二重層コンデンサを消費
    電力が既知の負荷に接続して放電させながら、所定時間
    ごとに同電気二重層コンデンサの端子電圧を測定すると
    ともに、同端子電圧および消費電流からその時点での蓄
    電電気量を求めて、端子電圧とそれに対応する蓄電電気
    量の関係を示すデータテーブルをメモリに格納し、同デ
    ータテーブルに基づいて上記電気二重層コンデンサの端
    子電圧から実使用時における蓄電電気量を検出するよう
    にしたことを特徴とする電気二重層コンデンサの蓄電残
    量検出方法。
  3. 【請求項3】 上記データテーブルに上記電気二重層コ
    ンデンサの実使用時における端子電圧の該当値がない場
    合には、補間演算によりそれに対応する蓄電電気量を求
    めることを特徴とする請求項1または2に記載の電気二
    重層コンデンサの蓄電残量検出方法。
  4. 【請求項4】 定電流による充電時の電気二重層コンデ
    ンサもしくは消費電力既知の負荷に接続されている放電
    時の電気二重層コンデンサの端子電圧を所定の時間ごと
    にディジタルデータに変換するA/D変換回路と、同端
    子電圧データおよび上記充電電流(もしくは上記消費電
    流)により、その時点での蓄電電気量を演算する中央演
    算処理ユニット(CPU)と、上記端子電圧データとそ
    れに対応する蓄電電気量の関係を示すデータテーブルが
    記憶されるメモリとを備え、上記電気二重層コンデンサ
    の実使用時において、上記CPUは上記データテーブル
    に基づいて同電気二重層コンデンサの端子電圧に対応す
    る蓄電電気量を読み出して表示手段に表示させることを
    特徴とする電気二重層コンデンサの蓄電残量検出装置。
  5. 【請求項5】 上記データテーブルに上記電気二重層コ
    ンデンサの実使用時における端子電圧の該当値がない場
    合、上記CPUは補間演算によりその端子電圧に対応す
    る蓄電電気量を算出することを特徴とする請求項4に記
    載の電気二重層コンデンサの蓄電残量検出装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113406708A (zh) * 2021-06-18 2021-09-17 中国科学院地质与地球物理研究所 一种电磁法勘探电场测量用的电极极差消除系统及方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113406708A (zh) * 2021-06-18 2021-09-17 中国科学院地质与地球物理研究所 一种电磁法勘探电场测量用的电极极差消除系统及方法
CN113406708B (zh) * 2021-06-18 2022-01-04 中国科学院地质与地球物理研究所 一种电磁法勘探电场测量用的电极极差消除系统及方法

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