(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流が供給されている状態におけるコンデンサの端子間電圧を検出する電圧検出部と、前記端子間電圧および前記電流の電流値に基づいて前記コンデンサの容量を測定する測定部とを備えた容量測定装置であって、
前記コンデンサに対する前記電流の供給を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記電圧検出部によって検出された電流供給開始前の前記端子間電圧が所定電圧以下のときには当該端子間電圧が増加する向きに前記電流を供給させると共に、前記電流供給開始前の前記端子間電圧が前記所定電圧を超えているときには当該端子間電圧が低下する向きに前記電流を供給させる容量測定装置。
【請求項２】
コンデンサに電流を供給させて当該コンデンサの端子間電圧を検出し、前記端子間電圧および前記電流の電流値に基づいて前記コンデンサの容量を測定する容量測定方法であって、
電流供給開始前の前記端子間電圧を検出し、前記電流供給開始前の端子間電圧が所定電圧以下のときには当該端子間電圧が増加する向きに前記電流を供給させると共に、前記電流供給開始前の端子間電圧が前記所定電圧を超えているときには当該端子間電圧が低下する向きに前記電流を供給させる容量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流が供給されている状態におけるコンデンサの端子間電圧と電流の電流値とに基づいてコンデンサの容量を測定する容量測定装置および容量測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンデンサに直流の定電流を供給させてコンデンサの両端子間の電圧を測定し、その電圧の変化率やその電圧が所定の値となるまでに要する時間等に基づいてコンデンサの容量等を測定する装置が従来から知られている。この種の装置として、特開平７−２７８０１号公報には、コンデンサ容量診断装置が開示されている。このコンデンサ容量診断装置では、バッテリからの電力（電流）の供給によってコンデンサの両端子間に生じる電圧をＡ／Ｄ変換器がデジタル値（コンデンサ電圧）に変換し、計算手段がそのコンデンサ電圧を第１の閾値および第２の閾値と比較することによってコンデンサの容量が適正であるか否（コンデンサの良否）を診断している。
【特許文献１】特開平７−２７８０１号公報（第３頁、第１−２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、上記のコンデンサ容量診断装置を含む従来の装置には、以下の問題点がある。すなわち、この種の装置では、コンデンサの両端子間の電圧等に基づき、コンデンサの容量の測定やコンデンサの良否の診断を行っている。この場合、この種の装置において電圧の検出に用いられている例えばＡ／Ｄ変換回路等の電圧検出器は、その特性上、一般的に、検出対象の電圧が所定の範囲内にあるときには電圧を正確に検出できるものの、電圧がその所定の範囲から外れているときには、検出結果（検出値）がやや不正確となったり測定自体が困難となることがある。このため、コンデンサの容量を確実かつ正確に測定するためには、電圧をその所定の範囲内で測定するのが好ましい。
【０００４】
一方、コンデンサは、検査の開始前、つまりコンデンサに対する電流供給開始前において必ずしも完全に放電されているとは限らず、この時点で既にある程度充電されていることがある。この場合、従来の装置を用いて、例えば、コンデンサに直流定電流を供給させて所定時間が経過した時点における電圧の増加量（または低下量）に基づいてコンデンサの容量を測定する際に、電流供給開始前に既にある程度充電されているコンデンサに対して電流供給を開始したときには、その所定時間が経過する以前にコンデンサの両端子間の電圧が上記の所定の範囲から外れて測定結果が不正確となるおそれがある。このため、従来の装置を用いてコンデンサの容量を測定する際には、電流供給開始前に測定対象のコンデンサを十分に放電させる必要がある。したがって、従来の装置には、コンデンサを放電させる工程が必要な分、測定効率が低いという問題点が存在する。
【０００５】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、測定効率を向上し得る容量測定装置および容量測定方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成すべく請求項１記載の容量測定装置は、電流が供給されている状態におけるコンデンサの端子間電圧を検出する電圧検出部と、前記端子間電圧および前記電流の電流値に基づいて前記コンデンサの容量を測定する測定部とを備えた容量測定装置であって、前記コンデンサに対する前記電流の供給を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記電圧検出部によって検出された電流供給開始前の前記端子間電圧が所定電圧以下のときには当該端子間電圧が増加する向きに前記電流を供給させると共に、前記電流供給開始前の前記端子間電圧が前記所定電圧を超えているときには当該端子間電圧が低下する向きに前記電流を供給させる。
【０００７】
また、請求項２記載の容量測定方法は、コンデンサに電流を供給させて当該コンデンサの端子間電圧を検出し、前記端子間電圧および前記電流の電流値に基づいて前記コンデンサの容量を測定する容量測定方法であって、電流供給開始前の前記端子間電圧を検出し、前記電流供給開始前の端子間電圧が所定電圧以下のときには当該端子間電圧が増加する向きに前記電流を供給させると共に、前記電流供給開始前の端子間電圧が前記所定電圧を超えているときには当該端子間電圧が低下する向きに前記電流を供給させる。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１記載の容量測定装置および請求項２記載の容量測定方法によれば、電流供給開始前におけるコンデンサの端子間電圧が所定電圧以下のときには端子間電圧が増加する向きに電流を供給させると共に、電流供給開始前における端子間電圧が所定電圧を超えているときには端子間電圧が低下する向きに電流を供給させることにより、例えば、電流供給開始時点から第１の時間および第２の時間が経過した時点における各端子間電圧、並びに電流値に基づいてコンデンサの容量を測定する際に、電流供給開始前における端子間電圧の大きさに拘わらず、つまり電流供給開始前においてコンデンサが放電されているかまたは充電されているか否かに拘わらず、第１の時間および第２の時間が経過した時点における各端子間電圧を電圧検出部による正確なサンプリングが可能な範囲に維持することができる。したがって、測定前に測定対象のコンデンサを放電させる工程が必要な従来の装置と比較して、放電させる工程を不要にできる分だけ容量の測定効率を十分に向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る容量測定装置および容量測定方法の最良の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１０】
最初に、容量測定装置１の構成について、図面を参照して説明する。
【００１１】
図１に示す容量測定装置（以下、単に「測定装置」ともいう）１は、本発明に係る容量測定装置の一例であって、電源部２、電圧検出部３、操作部４、表示部５、制御部６、ＲＡＭ７およびＲＯＭ８を備えて、測定対象のコンデンサ１００の容量Ｃを測定可能に構成されている。
【００１２】
電源部２は、制御部６の制御に従って例えば直流定電流（以下、単に「電流」ともいう）を出力して測定対象のコンデンサ１００に供給する。この場合、電源部２は、制御部６の制御に従って電流の供給される向き（電流の流れる向き）を切り替え可能に構成されている。電圧検出部３は、例えば、電圧をサンプリング（アナログ−デジタル変換）可能なＡ／Ｄ変換回路３１を備えて構成され、制御部６の制御に従い、コンデンサ１００における両端子間の端子間電圧Ｖａについての電圧データＤｖを制御部６に出力する。この場合、Ａ／Ｄ変換回路３１は、サンプリング対象の端子間電圧Ｖａが図３に示す下限値Ｖｒ１から上限値Ｖｒ２までの範囲Ｒ内のときには端子間電圧Ｖａを正確にサンプリングし、サンプリング対象の端子間電圧Ｖａがこの範囲Ｒから外れているときには端子間電圧Ｖａの正確なサンプリングがやや困難となるという特性を有している。
【００１３】
操作部４は、電源スイッチや測定開始スイッチ等の各種のスイッチを備えて構成され、各スイッチが操作されたときに、そのスイッチに対応する操作信号Ｓｏを制御部６に出力する。表示部５は、制御部６の制御に従い、コンデンサ１００の容量Ｃについての測定結果を表示する。制御部６は、本発明における測定部および制御部に相当し、操作部４から出力される操作信号Ｓｏに従い、電源部２、電圧検出部３、表示部５およびＲＡＭ７を制御する。また、制御部６は、後述する容量測定処理５０を実行することにより、電圧検出部３から出力される電圧データＤｖ、および電源部２から供給される（コンデンサ１００に供給される）電流の電流値Ｉに基づいてコンデンサ１００の容量Ｃを測定する。また、制御部６は、容量測定処理５０を実行する際に、図１に示す矢印Ａおよび矢印Ｂのいずれかの向きで電流が供給されるように電源部２を制御する。
【００１４】
ＲＡＭ７は、制御部６の制御に従い、制御部６から出力される各種の測定値やデータを一時的に記憶する。ＲＯＭ８は、制御部６によって行われる容量Ｃの算出に必要な計算式を記憶する。また、ＲＯＭ８は、閾値Ｖｅを記憶する。この場合、閾値Ｖｅは、本発明における所定電圧に相当し、制御部６によって実行される容量測定処理５０において電流の供給される向きを決定する際に用いられる値であって、上記したＡ／Ｄ変換回路３１の特性に応じて予め規定されている。具体的には、閾値Ｖｅは、例えば、次に示す計算式で算出される値、つまり、Ａ／Ｄ変換回路３１における下限値Ｖｒ１と上限値Ｖｒ２との中心値に規定されている。
Ｖｅ＝（Ｖｒ１＋Ｖｒ２）／２
【００１５】
次に、測定装置１を用いて本発明に係る容量測定方法に従ってコンデンサ１００の容量を測定する方法について、図面を参照して説明する。
【００１６】
まず、図１に示すように、検査対象のコンデンサ１００の両端子に電源部２の一対の出力端子に接続されている電源ケーブル２ａ，２ａを接続すると共に、コンデンサ１００の両端子に電圧検出部３の一対の入力端子に接続されている接続ケーブル３ａ，３ａを接続する。この場合、初期状態では、制御部６が電源部２を制御することによって電源部２からの電流供給が停止されているものとする。次いで、操作部４の測定開始スイッチを操作する。この際に、操作部４が測定開始スイッチに対応する操作信号Ｓｏを制御部６に出力し、制御部６が操作信号Ｓｏに従って図２に示す容量測定処理５０を実行する。
【００１７】
この容量測定処理５０では、制御部６は、電源部２からの電流供給を停止させている状態において、コンデンサ１００における両端子間の端子間電圧Ｖａの測定を指示する制御信号Ｓｃを電圧検出部３に出力する。これに応じて、電圧検出部３のＡ／Ｄ変換回路３１が端子間電圧Ｖａをサンプリング（アナログ−デジタル変換）することによって、コンデンサ１００における両端子間の端子間電圧Ｖａについての電圧データＤｖを制御部６に出力する。次いで、制御部６は、電圧検出部３から出力された電圧データＤｖに基づき、電流供給を停止させている状態、つまり電流供給開始前におけるコンデンサ１００における両端子間の端子間電圧Ｖａ（以下、この端子間電圧Ｖａを「初期電圧Ｖ０」ともいう）を特定する（ステップ５１）。
【００１８】
続いて、制御部６は、ＲＯＭ８から閾値Ｖｅを読み出すと共に、初期電圧Ｖ０が閾値Ｖｅ以下であるか否かを判別する（ステップ５２）。この場合、制御部６は、図３に示すように、初期電圧Ｖ０が閾値Ｖｅ以下のときには、制御信号Ｓｃを出力することにより、電流供給によってコンデンサ１００の両端子間に生じる端子間電圧Ｖａが増加する向き（例えば図１に示す矢印Ａの向き）に電流が流れるように電流供給を電源部２に開始させる（ステップ５３）。この際に、電流が矢印Ａの向きに供給されることにより、図３に示すように、コンデンサ１００の端子間電圧Ｖａが徐々に増加する。次いで、制御部６は、図外のタイマによるタイムカウントを参照することにより、電流供給開始時点から所定の時間ｔ１が経過したか否かを判別する（ステップ５４）。
【００１９】
続いて、制御部６は、時間ｔ１が経過した時点で制御信号Ｓｃを電圧検出部３に出力することにより、その時点におけるコンデンサ１００の端子間電圧Ｖａについての電圧データＤｖを出力させると共に、電圧データＤｖに基づいてコンデンサ１００の端子間電圧Ｖａ（以下、その時点における端子間電圧Ｖａを「端子間電圧Ｖａ１」ともいう）を特定して（ステップ５５）、端子間電圧Ｖａ１をＲＡＭ７に記憶させる。次いで、制御部６は、電流供給開始時点から所定の時間ｔ２が経過したか否かを判別する（ステップ５６）。続いて、制御部６は、時間ｔ２が経過した時点で制御信号Ｓｃを電圧検出部３に出力することにより、その時点におけるコンデンサ１００における両端子間の端子間電圧Ｖａについての電圧データＤｖを出力させると共に、電圧データＤｖに基づいてコンデンサ１００の端子間電圧Ｖａ（以下、その時点における端子間電圧Ｖａを「端子間電圧Ｖａ２」ともいう）を特定して（ステップ５７）、端子間電圧Ｖａ２をＲＡＭ７に記憶させる。次いで、制御部６は、電源部２から供給されている電流の電流値Ｉ、およびＲＡＭ７に記憶されている端子間電圧Ｖａ１，Ｖａ２に基づいて容量Ｃを算出する（ステップ５８）。具体的には、制御部２２は、例えば次に示す計算式にこれらの各パラメータを代入して容量Ｃを算出する。
Ｃ＝Ｉ×（ｔ２−ｔ１）／（Ｖａ２−Ｖａ１）
【００２０】
次いで、制御部６は、算出した容量ＣをＲＡＭ７に記憶させる。この場合、初期電圧Ｖ０が閾値Ｖｅ以下であったため、電流供給開始時点から時間ｔ１が経過した時点、および時間ｔ２が経過した時点のいずれの時点においても、端子間電圧Ｖａが範囲Ｒ内に収まる結果、この両時点ｔ１，ｔ２においてＡ／Ｄ変換回路３１が端子間電圧Ｖａを正確にサンプリングする。したがって、容量Ｃが正確に測定（算出）される。続いて、制御部６は、表示部５を制御することにより、ＲＡＭ７に記憶させた容量Ｃ（測定結果）を表示させて容量測定処理５０を終了する。
【００２１】
次に、他のコンデンサ１００の容量Ｃを測定する際には、上記した手順と同様にして、コンデンサ１００の両端子に電源ケーブル２ａおよび接続ケーブル３ａを接続した後に、操作部４の測定開始スイッチを操作する。この際に、制御部６は、操作部４からの操作信号Ｓｏに従って容量測定処理５０を実行する。この場合、制御部６は、上記と同様にして、電流供給を停止させている状態における初期電圧Ｖ０を特定し（ステップ５１）、次いで、初期電圧Ｖ０が閾値Ｖｅ以下であるか否かを判別する（ステップ５２）。この場合、制御部６は、図４に示すように、初期電圧Ｖ０が閾値Ｖｅを超えているときには、制御信号Ｓｃを出力することにより、電流供給によってコンデンサ１００の端子間電圧Ｖａが低下する向き（例えば図１に示す矢印Ｂの向き）に電流が供給されるように電流供給を電源部２に開始させる（ステップ５９）。この際に、電流が矢印Ｂの向きに供給されることにより、図４に示すように、コンデンサ１００の端子間電圧Ｖａが徐々に低下する。次いで、制御部６は、タイマによるタイムカウントを参照することにより、電流供給開始時点から所定の時間ｔ１が経過したか否かを判別する（ステップ５４）。
【００２２】
続いて、制御部６は、時間ｔ１が経過した時点で電圧検出部３から出力された電圧データＤｖに基づき、コンデンサ１００における両端子間の端子間電圧Ｖａ（以下、その時点における端子間電圧Ｖａを「端子間電圧Ｖａ３」ともいう）を特定して（ステップ５５）、端子間電圧Ｖａ３をＲＡＭ７に記憶させる。次いで、制御部６は、電流供給開始時点から所定の時間ｔ２が経過したか否かを判別する（ステップ５６）。続いて、制御部６は、時間ｔ２が経過した時点で電圧検出部３から出力された電圧データＤｖに基づき、コンデンサ１００の端子間電圧Ｖａ（以下、その時点における端子間電圧Ｖａを「端子間電圧Ｖａ４」ともいう）を特定して（ステップ５７）、端子間電圧Ｖａ４をＲＡＭ７に記憶させる。次いで、制御部６は、電源部２から供給されている電流の電流値Ｉ、およびＲＡＭ７に記憶されている端子間電圧Ｖａ３，Ｖａ４に基づいて（各パラメータを上記の計算式に代入して）容量Ｃを算出して（ステップ５８）ＲＡＭ７に記憶させる。ここで、仮に、端子間電圧Ｖａが増加する向き（上記した矢印Ａの向き）に電流を供給したときには、図４に破線で示すように、電流供給開始時点から時間ｔ２が経過する以前に端子間電圧Ｖａが範囲Ｒを外れるため、Ａ／Ｄ変換回路３１による端子間電圧Ｖａの正確なサンプリングが困難となる。これに対して、電流が矢印Ｂの向きに供給されることで、コンデンサ１００の端子間電圧Ｖａが徐々に低下するため、初期電圧Ｖ０が閾値Ｖｅよりも大きいときであっても、電流供給開始時点から時間ｔ１が経過した時点、および時間ｔ２が経過した時点のいずれの時点においても、端子間電圧Ｖａが範囲Ｒ内に収まる結果、この両時点ｔ１，ｔ２においてＡ／Ｄ変換回路３１が端子間電圧Ｖａを正確にサンプリングする。したがって、容量Ｃが正確に測定される。続いて、制御部６は、表示部５を制御することにより、ＲＡＭ７に記憶させた容量Ｃを表示させて容量測定処理５０を終了する。
【００２３】
このように、この容量測定装置１および容量測定方法によれば、電流供給開始前におけるコンデンサ１００の初期電圧Ｖ０が閾値Ｖｅ以下のときには端子間電圧Ｖａが増加する向きに電流を供給させると共に、初期電圧Ｖ０が閾値Ｖｅを超えているときには端子間電圧Ｖａが低下する向きに電流を供給させることにより、例えば、電流供給開始時点から時間ｔ１，ｔ２経過後の端子間電圧Ｖａ、および電流に基づいて容量Ｃを測定する際に、初期電圧Ｖ０の大きさに拘わらず、つまり電流供給開始前においてコンデンサ１００が放電されているかまたは充電されているか否かに拘わらず、時間ｔ１，ｔ２経過後の端子間電圧ＶａをＡ／Ｄ変換回路３１による正確なサンプリングが可能な範囲Ｒに維持することができる。したがって、測定前に測定対象のコンデンサ１００を放電させる工程が必要な従来の装置と比較して、放電させる工程を不要にできる分だけ容量Ｃの測定効率を十分に向上することができる。
【００２４】
なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、電源部２を制御することによってコンデンサ１００に供給する電流の向きを切り替える例について上記したが、制御部６の制御に従って電流の供給する向きを切り替える切替器を備えた構成を採用することもできる。この構成によれば、電源部２に代えて外部電源を用いることができる。また、ＲＯＭ８に予め記憶されている閾値Ｖｅに基づいて電流の供給する向きを決定する例について上記したが、例えば、操作部４を操作することによって閾値Ｖｅを任意に指定する構成を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】容量測定装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】容量測定処理５０のフローチャートである。
【図３】初期電圧Ｖ０が閾値Ｖｅ以下の電流供給コンデンサ１００の両端子間における端子間電圧Ｖａの変化を示す特性図である。
【図４】初期電圧Ｖ０が閾値Ｖｅを超えている電流供給コンデンサ１００の両端子間における端子間電圧Ｖａの変化を示す特性図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  容量測定装置
３  電圧検出部
６  制御部
１００  コンデンサ
Ａ  矢印
Ｂ  矢印
Ｃ  容量
Ｉ  電流
Ｖ０  初期電圧
Ｖａ  端子間電圧
Ｖｅ  閾値
【図１】
0004664199.tif 000002
【図２】
0004664199.tif 000003
【図３】
0004664199.tif 000004
【図４】
0004664199.tif 000005