(57)【要約】【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
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【特許請求の範囲】
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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