(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定数の平板形のキャパシタを厚み方向へ整列状態に収装してこれらキャパシタを直列に接続する測定用セット装置、所定数のキャパシタの直列回路と充電用電源との間に構成される充電回路を開閉するリレー手段、所定数のキャパシタの直列回路と放電用電子負荷との間に構成される放電回路を開閉するリレー手段、所定数のキャパシタの直列回路をキャパシタ単位に開閉するリレー手段、これらリレー手段を充電状態−放置状態−放電状態に制御する機器制御用シーケンサ、各キャパシタの端子電圧を検出する手段、キャパシタの端子電圧が所定値に達するとそのキャパシタについてそれ以上の電圧上昇を規制するべく充電電流をバイパスさせる手段、所定数のキャパシタの直列回路がキャパシタ単位に開成される放置状態のときに各キャパシタの端子電圧の検出値を逐次記録する制御を行う電圧測定用シーケンサ、各キャパシタの端子電圧の記録データに基づいて測定結果を表示する手段、を備えることを特徴とするキャパシタ用自己放電測定システム。
【請求項２】
測定用セット装置は、キャパシタの電極端子毎にこれを挟む開閉可能な接続子をキャパシタの整列方向へ移動可能に支持する手段、キャパシタを１個ずつ所定の収装状態に支持するスペーサ、所定数のキャパシタおよびスペーサをキャパシタの整列方向へ移動可能に収装する空間をキャパシタの整列方向へ拡縮させるための押圧機構、を備えることを特徴とする請求項１に記載のキャパシタ用自己放電測定システム。
【請求項３】
所定数のキャパシタの放電エネルギを回収可能な容量設定の蓄電用装置、放電回路のリレー手段と放電用電子負荷との間に介装されてリレー手段を蓄電用装置または放電用電子負荷と選択的に接続する負荷／蓄電切り替え装置、を備えることを特徴とする請求項１に記載のキャパシタ用自己放電測定システム。
【請求項４】
充電回路のリレー手段と充電用電源との間に介装されてリレー手段を蓄電用装置または充電用電源と選択的に接続する電源／蓄電切り替え装置、を備えることを特徴とする請求項３に記載のキャパシタ用自己放電測定システム。
【請求項５】
蓄電用装置は、所要数の電気二重層キャパシタから構成されることを特徴とする請求項３に記載のキャパシタ用放電測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、キャパシタ用自己放電測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種の蓄電素子として、高速充放電，充放電深度，充放電サイクル特性に優れる電気二重層キャパシタの適用技術が注目される。電気二重層キャパシタは、正極体と負極体とこれらの間に介装するセパレータとから組成される積層体と、積層体を電解液と共に密封する容器と、容器の外部に配置される１対の端子と、からなり、１対の端子の一方が正極体、他方が負極体に接続される（特許文献１）。積層体については、筒形に巻回するタイプ、平板形に積み重ねるタイプ、等がある。
【特許文献１】特開２００４−３０３９６３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このようなキャパシタについては、製造の最終段階で各種の性能検査が実施される。その１つとして個々の自己放電率が測定される。しかしながら、現状においては、多数のキャパシタについて、これらの自己放電率を効率よく測定しえるものがなく、測定に多くの時間と費用が掛かる。
【０００４】
この発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、多数のキャパシタについて、これらを一括して個々の自己放電率を効率よく測定しえる自己放電測定システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明は、キャパシタ用自己放電測定システムにおいて、所定数の平板形のキャパシタを厚み方向へ整列状態に収装してこれらキャパシタを直列に接続する測定用セット装置、所定数のキャパシタの直列回路と充電用電源との間に構成される充電回路を開閉するリレー手段、所定数のキャパシタの直列回路と放電用電子負荷との間に構成される放電回路を開閉するリレー手段、所定数のキャパシタの直列回路をキャパシタ単位に開閉するリレー手段、これらリレー手段を充電状態−放置状態−放電状態に制御する機器制御用シーケンサ、各キャパシタの端子電圧を検出する手段、キャパシタの端子電圧が所定値に達するとそのキャパシタについてそれ以上の電圧上昇を規制するべく充電電流をバイパスさせる手段、所定数のキャパシタの直列回路がキャパシタ単位に開成される放置状態のときに各キャパシタの端子電圧の検出値を逐次記録する制御を行う電圧測定用シーケンサ、各キャパシタの端子電圧の記録データに基づいて測定結果を表示する手段、を備えることを特徴とする。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明に係るキャパシタ用自己放電測定システムにおいて、測定用セット装置は、キャパシタの電極端子毎にこれを挟む開閉可能な接続子をキャパシタの整列方向へ移動可能に支持する手段、キャパシタを１個ずつ所定の収装状態に支持するスペーサ、所定数のキャパシタおよびスペーサをキャパシタの整列方向へ移動可能に収装する空間をキャパシタの整列方向へ拡縮させるための押圧機構、を備えることを特徴とする。
【０００７】
第３の発明は、第１の発明に係るキャパシタ用自己放電測定システムにおいて、所定数のキャパシタの放電エネルギを回収可能な容量設定の蓄電用装置、放電回路のリレー手段と放電用電子負荷との間に介装されてリレー手段を蓄電用装置または放電用電子負荷と選択的に接続する負荷／蓄電切り替え装置、を備えることを特徴とする。
【０００８】
第４の発明は、第３の発明に係るキャパシタ用自己放電測定システムにおいて、充電回路のリレー手段と充電用電源との間に介装されてリレー手段を蓄電用装置または充電用電源と選択的に接続する電源／蓄電切り替え装置、を備えることを特徴とする。
【０００９】
第５の発明は、第３の発明に係るキャパシタ用自己放電測定システムにおいて、蓄電用装置は、所要数の電気二重層キャパシタから構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明においては、所定数の平板形のキャパシタは、測定用セット装置に厚み方向へ整列状態に収装して直列に接続される。機器制御用シーケンサにより、充電状態−放置（測定）状態−放電状態、に制御される。充電状態のときは、充電回路のリレー手段が閉成され、放電回路のリレー手段が開成され、直列回路のリレー手段が閉成される。充電用電源が充電回路から直列回路へ供給される。この充電により、キャパシタの端子電圧が所定値に達すると、そのキャパシタについて、充電電流がバイパスすることになり、それ以上の電圧上昇が抑えられる。各キャパシタの端子電圧が所定値に達すると、放置状態に切り替わり、充電回路のリレー手段が開成され、放電回路のリレー手段が開成され、直列回路のリレー手段がキャパシタ単位に開成される。この放置状態において、電圧測定用シーケンサにより、各キャパシタの端子電圧（検出値）が逐次記録される。所定の放置時間が経過すると、放電状態に切り替わり、充電回路のリレー手段が開成され、放電回路のリレー手段が閉成され、直列回路のリレー手段が閉成される。これにより、各キャパシタの残存電荷が放電用電子負荷へ放出され、キャパシタの総電圧（各キャパシタの端子電圧）を０ボルトに低下させることになる。そして、キャパシタ毎の測定データ（記憶データ）に基づいて、測定結果（自己放電率）が表示され、合否の判定を行えるのである。この場合、キャパシタの端子電圧が所定値に達すると、そのキャパシタについて、それ以上の電圧上昇を抑えるべく、充電電流をバイパスさせる手段、を備えるので、所定数のキャパシタを所定の電圧に効率よく短時間に充電可能となり、キャパシタの過充電も避けられる。
【００１１】
第２の発明においては、キャパシタは、積層体の枚数（キャパシタの厚み）が異なる数種のものが製造されるが、測定用セット装置の接続子がキャパシタの整列方向へ移動可能であり、所定数のキャパシタおよびスペーサをキャパシタの整列方向へ移動可能に収装する空間が押圧機構によりキャパシタの整列方向へ拡縮可能のため、数種の厚みの異なるキャパシタについて、厚み違いのスペーサを使い分けると、測定用セット装置を替えることなく、キャパシタの自己放電測定が簡便に行えるようになる。
【００１２】
第３の発明においては、所定数のキャパシタの放電エネルギを放電用電子負荷で消費するのでなく、蓄電用装置に充電することにより、これを有効に再利用することが可能となる。第４の発明においては、所定数のキャパシタの放電エネルギは、蓄電用装置に回収してキャパシタへの充電エネルギに再利用されるので、測定に必要な充電用電源の大幅な削減が得られる。第５の発明においては、充放電がキャパシタ間で効率よく行われるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、キャパシタ用自己放電測定システムの概要構成を表すものであり、１０は平板型のキャパシタ（電気二重層キャパシタ）であり、正極体と負極体とこれらの間に介装するセパレータとから組成される積層体と、積層体を電解液と共に密封する容器１０ａと、容器の外部に配置される１対の電極端子５ａ，５ｂと、からなり、１対の電極端子５ａ，５ｂの一方が正極体、他方が負極体に接続される。
【００１４】
測定用セット装置（図２〜図５、参照）において、所定数のキャパシタ１０は、厚み方向へ整列状態に収装される。測定用セット装置は、所定数のキャパシタ１０を直列に接続するための配線機構が備えられる。１１は充電用電源であり、１２は放電用電子負荷であり、これらは測定用セット装置の配線機構にリレーユニット１３を介して接続される。リレーユニット１３は、充電用電源１１と配線機構との間（充電回路）を開閉するリレー（図６、参照）と、放電用電子負荷１２と配線機構との間（放電回路）を開閉するリレー（図６、参照）と、配線機構（直列回路）をキャパシタ単位に開閉するリレー（図６、参照）と、を備える。
【００１５】
１４は機器制御用シーケンサであり、充電状態−放置（測定）状態−放電状態にリレーユニット１３を切り替える。充電状態のときは、充電回路が閉成（OFF）、放電回路が開成（ON）、直列回路が閉成（OFF）、に制御される。充電（定電流充電）により、キャパシタ１０の電圧がすべて所定値に達すると、放置（測定）を開始するようになり、放置（測定）状態のときは、充電回路が開成（OFF）、放電回路が開成（OFF）、直流回路が開成(OFF)、に制御される。その間、電圧測定シーケンサ１６により、各キャパシタ１０の電圧が後述のように記録される。所定時間が経過すると、放電状態に切り替えられ、充電回路が開成（OFF）、放電回路は閉成(ON)、直流回路が閉成（ON）、になり、キャパシタ１０の総電圧を０ボルトに低下させるのである。
【００１６】
１５はパラレルモニタ基板であり、キャパシタ１０毎に電圧を個別的に検出する手段（図示せず）、キャパシタ１０の端子電圧（セル電圧）が所定値に達するとそのキャパシタ１０についてそれ以上の電圧上昇を抑えるべく充電電流をバイパスさせる手段（図示せず）、が備えられる。キャパシタ１０の充電電流をバイパスさせる手段は、キャパシタ１０毎に並列なバイパス回路と、バイパス回路を１個ずつ対応するキャパシタの端子電圧に応じて開閉するスイッチング手段と、から構成される。電圧測定用シーケンサ１６は、パラレルモニタ基板１５から検出信号（各キャパシタ１０のセル電圧）を読み取り、キャパシタ１０毎の測定データとして記憶する。１７は記憶データに基づいて測定結果を表示するモニタである。
【００１７】
図２〜図４において、測定用セット装置の構成を説明する。２１は所定数のキャパシタ１０を厚み方向へ１列に収装するボックスであり、４本の長い辺を構成する骨組部材２２ａ〜２２ｃと、これらの前端部を縦横に連結する４本の短辺を構成する骨組部材２３ａ〜２３ｄおよび同じく後端部を縦横に連結する４本の短辺を構成する骨組部材２４ａ〜２４ｄと、が備えられる。２４は骨組部材２１ｃ，２１ｄ、２２ｂ，２３ｂで囲われる下面を形成する底板であり、２５ａ，２５ｂは底板２４の両側に位置する骨組部材２１ｃ，２１ｄの下面に接合される脚部材であり、底板２４を支持するため、脚部材２５ａ，２５ｂ間を連結する複数の補強部材２６が設けられる。
【００１８】
ボックス２１の上面は、キャパシタ１０を出し入れ可能に開放される。ボックス２１の一端にエンドプレート２８が配置され、他端側に押圧機構３０が設けられる。押圧機構３０は、キャパシタ１０の整列方向へ移動可能なプレッシャプレート３１と、その中心軸３２（ロッド）をスライド自在に支持する軸受部３３（ボックス２１に固定される）と、プレッシャプレート３１のロッド３２と同軸上に配置されるスクリュロッド３４と、スクリュロッド３４を進退可能に支持するナットブラケット３６（ボックス２１に固定される）と、スクリュロッド３４を回転させる操作ハンドル３５と、を備える。
【００１９】
ボックス２１の内部に所定数のスペーサ３７がキャパシタ１０の整列方向へ移動可能に設けられる。スペーサ３７は、図５に示すように平板部材３７ａと、その下部にキャパシタ１０を係止する枠状の受部３７ｂと、からなり、エンドプレート２８とプレッシャプレート３１との間に配置される。キャパシタ１０は、１個ずつスペーサ３７に組み付けられ、１対の電極端子５ａ，５ｂがボックス２１の上面から突き出る状態に収装される（図４、参照）。
【００２０】
所定数のキャパシタ１０を直列に接続するための鰐口クリップ４０と、各キャパシタ１０をパラレルモニタ基板１５と並列に接続するための鰐口クリップ４１と、がボックス２１の上部両側に備えられる。骨組部材２１ａ，２１ｂにガイドレール４３が取り付けられ、スライダ４４がガイドレール４３をキャパシタ１０の整列方向へ移動可能に支持される。鰐口クリップ４０，４１は、スライダ４４に１組ずつ設けられ、キャパシタ１０の出し入れを干渉しない後退位置とキャパシタ１０の電極端子を挟める前進位置との間を移動可能に支持される。
【００２１】
測定用セット装置の配線機構（鰐口クリップ４０を含む）にリレーユニット１３を介して充電用電源１１および放電用電子負荷１２が接続される（図１、参照）。測定用セット装置に収装される所定数のキャパシタ１０は、押圧機構３０のハンドル３５を前進側に回すことにより、所定の面圧に締め付けられる。この状態において、機器制御用シーケンサ１４により、リレーユニット１３が充電状態に切り替わると、充電用電源１１から定電流が配線機構（直列回路）を介して各キャパシタ１０へ供給される。パラレルモニタ基板１５において、キャパシタ１０の端子電圧が所定値に達すると、そのキャパシタ１０について、充電電流をバイパスさせる手段により、それ以上の電圧上昇が抑えられる。キャパシタ１０の端子電圧が全て所定値に達すると、リレーユニット１３が放置（測定）状態に切り替えられ、配線機構（直列回路）をキャパシタ単位に開成(OFF)する。
【００２２】
放置状態は、所定時間（例えば、７２時間）に亘って維持される。その間、電圧測定用シーケンサ１６がパラレルモニタ基板１５からの検出信号（各キャパシタの端子電圧）を読み取り、各キャパシタ１０の測定データとして逐次に記憶するのである。所定の放置時間が経過すると、リレーユニット１３が放電状態に切り替えられ、各キャパシタ１０の残存電荷を放電用電子負荷１２へ放出する。これにより、各キャパシタ１０の端子電圧は、０ボルトに低下するようになる。
【００２３】
全てのキャパシタ１０が完全に放電すると、リレーユニット１３は初期状態（充電回路が開成，直列回路が閉成，放電回路が開成）に戻され、測定用セット装置のハンドル３５を後退側に回すことにより、各キャパシタ１０が押圧機構３０から開放され、ボックス２１から取り出せるようになる。モニタ１７をONすると、キャパシタ１０毎の測定データ（記憶データ）に基づいて、測定結果（自己放電率）が表示され、合否の判定を行えるのである。
【００２４】
パラレルモニタ基板１５は、キャパシタ１０の端子電圧が所定値に達すると、そのキャパシタ１０について、それ以上の電圧上昇を抑えるべく、充電電流をバイパスさせる手段を備えるので、所定数のキャパシタ１０を所定の電圧に効率よく短時間に充電することが可能となる。また、キャパシタ１０の過充電も避けられる。キャパシタ１０は、積層体の枚数（キャパシタの厚み）が異なる数種のものが製造されるが、測定用セット装置の鰐口クリップ４０，４１がキャパシタ１０の整列方向へ移動可能であり、押圧機構３０のプレッシャプレート３１もキャパシタ１０の整列方向へ移動可能なため、数種の厚みの異なるキャパシタ１０について、厚み違いのスペーサ３７を使い分けると、測定用セット装置を替えることなく、キャパシタ１０の自己放電測定が簡便に行えるようになる。
【００２５】
放電用電子負荷１２については、図６のように高電圧時放電用電子負荷１２ａと低電圧時放電用電子負荷１２ｂと、の２つを備えることが考えられる。リレーユニットは、充電用電源１１と測定用セット装置の配線機構５０との間（充電回路）を開閉するリレーCR1500，CR1503，CR1506と、高電圧時放電用電子負荷１２ａと測定用セット装置の配線機構５０との間（放電回路）を開閉するリレーCR1501，CR1504，CR1507と、低電圧時放電用電子負荷１２ｂと測定用セット装置の配線機構５０との間（放電回路）を開閉するリレーCR1502，CR1505，CR1508と、測定用セット装置の配線機構（直列回路）をキャパシタ単位に開閉するリレーCR1000，CR1001，…と、を備える。図６は、配線機構５０の一部分を示すものであり、他の部分については、同一構成のため、図示を省略する。
【００２６】
リレーユニットは、機器制御用シーケンサ（図示せず）により、充電状態−放置（測定）状態−放電状態に切り替える。充電状態のときは、充電回路が閉成（OFF）、放電回路が開成（ON）、直列回路が閉成（OFF）、に制御される。充電（定電流充電）により、キャパシタ１０の端子電圧がすべて所定値に達すると、放置（測定）を開始するようになり、放置（測定）状態のときは、充電回路が開成（OFF）、放電回路が開成（OFF）、直流回路が開成(OFF)、に制御される。その間、電圧測定用シーケンサにより、各キャパシタ１０の端子電圧が記録される。所定時間が経過すると、放電状態に切り替えられ、充電回路が開成（OFF）、放電回路は閉成(ON)かつ放電回路は開成（OFF）、直流回路が閉成（ON）、になり、キャパシタ１０の総電圧（端子電圧の合計値）が所定の低電圧に低下すると、放電回路が開成（OFF）かつ放電回路が閉成（ON）に切り替えられ、キャパシタの総電圧を０ボルトに低下させるのである（図７、参照）。
【００２７】
キャパシタ１０の総電圧は、高電圧時放電用電子負荷１２ａにより、所定の低電圧へ速やかに低下する一方、所定の低電圧以下になると、低電圧時放電用電子負荷１２ｂにより、０ボルトへ緩やかに低下するため、発熱量を抑えつつ、各キャパシタ１０の残存電荷を効率よく短時間に完全放電させることが可能となる。図６において、５１は鰐口クリップ４０，４１とキャパシタ１０の電極端子との接続部である。なお、図１と同一の部品については、同一の符号を付ける。
【００２８】
図８においては、充電用電源１１を節約するため、キャパシタ１０の放電エネルギを蓄える蓄電用装置５５が備えられる。放電用電子負荷１２とリレーユニット１３との間を接続する放電回路に負荷／蓄電切り替え装置５６、充電用電源１１とリレーユニット１３との間を接続する充電回路に電源／蓄電切り替え装置５７、が介装される。これら切り替え装置５６、５７は、機器制御用シーケンサ１４Ａにより制御される。
【００２９】
機器制御用シーケンサ１４Ａは、蓄電用装置５５がキャパシタ１０からの放電エネルギを充電可能な限り、負荷／蓄電切り替え装置５６を蓄電側に制御する一方、蓄電用装置５５がキャパシタ１０からの放電エネルギを充電不能になると、負荷／蓄電切り替え装置５６を負荷側に制御する。また、蓄電用装置５５がキャパシタ１０への充電エネルギを放電可能な限り、電源／蓄電切り替え装置５７を蓄電側に制御する一方、蓄電用装置５５がキャパシタへの充電エネルギを放電不能になると、電源／蓄電切り替え装置５７を電源側に制御する。
【００３０】
これにより、キャパシタ１０からの放電エネルギは、蓄電用装置５５に回収してキャパシタ１０への充電エネルギに再利用されるので、充電用電源の大幅な削減が得られる。蓄電用装置５５は、所要数のキャパシタ（電気二重層キャパシタ）から構成することが望ましい。図８において、図１と同一の部品は、同一の符号を付ける。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】キャパシタ用自己放電測定システムの概要構成図である。
【図２】測定用セット装置の一部切断正面図である。
【図３】測定用セット装置の一部切断平面図である
【図４】測定用セット装置の断面図である。
【図５】スペーサを説明する正面図および左側面図である
【図６】キャパシタ用自己放電測定システムに係る一部の概要構成図である。
【図７】制御の特性を説明するタイムチャートである。
【図８】キャパシタ用自己放電測定システムの概要構成図である。
【符号の説明】
【００３２】
５ａ，５ｂ  キャパシタ（電気二重層キャパシタ）の電極端子
１０  キャパシタ
１１  充電用電源
１２  放電用電子負荷
１２ａ  高電圧時放電用電子負荷
１２ｂ  低電圧時放電用電子負荷
１３  リレーユニット
１４  機器制御用シーケンサ
１５  パラレルモニタ基板
１６  電圧測定用シーケンサ
１７  モニタ
２１  測定用セット装置のボックス
２８  エンドプレート
３０  押圧機構
３７  スペーサ
４０，４１  鰐口クリップ
４３  ガイドレール
４４  スライダ
５０  配線機構
CR1000，CR1001  直列回路のリレー
CR1500，CR1503，CR1506  充電回路のリレー
CR1501，CR1504，CR1507  高電圧時放電回路のリレー
CR1502，CR1505，CR1508  低電圧時放電回路のリレー
【図１】
0004628253.tif 000002
【図２】
0004628253.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0004628253.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
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