(57)【要約】【課題】  ＥＤＬＣバンクを用いて構成される蓄電装置を使用する電力制御装置を、大型化することなく長寿命化を図ることができる電力制御装置を提供する。【解決手段】  ＥＤＬＣバンク４の内部素子温度を検出する温度センサ２１により検出し、制御装置２２は、内部素子温度が５０℃以下となるように冷却ファン２３を駆動しながら充放電を制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に対して給電を行なう経路に蓄電装置を配置し、前記負荷への電力供給を前記蓄電装置の充放電による電力も利用して制御するようにした電力制御装置において、
前記蓄電装置は、複数個のＥＤＬＣ（Electric Double Layer Capacitor；電気二重層キャパシタ）単セルを直並列に複数個接続してなるＥＤＬＣバンクとして構成され、
前記ＥＤＬＣバンクの内部素子温度を検出する温度検出手段と、
前記内部素子温度が５０℃以下となるように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする電力制御装置。
【請求項２】
負荷に対して給電を行なう経路に蓄電装置を配置し、前記負荷への電力供給を前記蓄電装置の充放電による電力も利用して制御するようにした電力制御装置において、
前記蓄電装置は、複数個のＥＤＬＣ（Electric Double Layer Capacitor；電気二重層キャパシタ）単セルを直並列に複数個接続してなるＥＤＬＣバンクとして構成され、
前記ＥＤＬＣバンクに対する印加電圧を検出する電圧検出手段と、
前記印加電圧の実効値が２．３Ｖ以下となるように前記蓄電装置に対する充放電を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする電力制御装置。
【請求項３】
負荷に対して給電を行なう経路に蓄電装置を配置し、前記負荷への電力供給を前記蓄電装置の充放電による電力も利用して制御するようにした電力制御装置において、
前記蓄電装置は、複数個のＥＤＬＣ（Electric Double Layer Capacitor；電気二重層キャパシタ）単セルを直並列に複数個接続してなるＥＤＬＣバンクとして構成され、
前記ＥＤＬＣバンクに対する印加電圧を検出する電圧検出手段と、
前記印加電圧の最大値が２．７Ｖ以下となるように前記蓄電装置に対する充放電を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする電力制御装置。
【請求項４】
ＥＤＬＣバンクは、単セル当たりの内部抵抗値が１ｍΩ以下であり、且つ、前記内部抵抗値と単セル当たりの静電容量との積が２ΩＦ以下であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の電力制御装置。
【請求項５】
負荷に対して給電を行なう経路に蓄電装置を配置し、前記負荷への電力供給を前記蓄電装置の充放電による電力も利用して制御するようにした電力制御装置において、
前記蓄電装置は、複数個のＥＤＬＣ（Electric Double Layer Capacitor；電気二重層キャパシタ）単セルを直並列に複数個接続してなるＥＤＬＣバンクとして構成され、
前記ＥＤＬＣバンクの内部素子温度を検出する温度検出手段と、
前記ＥＤＬＣバンクに対する印加電圧を検出する電圧検出手段と、
前記内部素子温度，前記印加電圧の実効値，前記印加電圧の最大値が夫々所定値を超えないように、前記蓄電装置に対する充放電を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする電力制御装置。
【請求項６】
負荷に対して給電を行なう経路に蓄電装置を配置し、前記負荷への電力供給を前記蓄電装置の充放電による電力も利用して制御するようにした電力制御装置において、
前記蓄電装置は、複数個のＥＤＬＣ（Electric Double Layer Capacitor；電気二重層キャパシタ）単セルを直並列に複数個接続してなるＥＤＬＣバンクとして構成され、
前記ＥＤＬＣバンクの内部素子温度を検出する温度検出手段と、
前記ＥＤＬＣバンクに対する印加電圧を検出する電圧検出手段と、
前記内部素子温度及び前記印加電圧の変化を時間積分的に評価すると共に、前記負荷の運転状況履歴に基づいて、前記蓄電装置の特性劣化を防止するように充放電を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする電力制御装置。
【請求項７】
負荷に対して給電を行なう経路に蓄電装置を配置し、前記負荷への電力供給を前記蓄電装置の充放電による電力も利用して制御するようにした電力制御方法において、
前記蓄電装置が、複数個のＥＤＬＣ（Electric Double Layer Capacitor；電気二重層キャパシタ）単セルを直並列に複数個接続してなるＥＤＬＣバンクとして構成される場合に、
前記ＥＤＬＣバンクの内部素子温度を検出し、
前記内部素子温度が５０℃以下となるように制御することを特徴とする電力制御方法。
【請求項８】
負荷に対して給電を行なう経路に蓄電装置を配置し、前記負荷への電力供給を前記蓄電装置の充放電による電力も利用して制御するようにした電力制御方法において、
前記蓄電装置が、複数個のＥＤＬＣ（Electric Double Layer Capacitor；電気二重層キャパシタ）単セルを直並列に複数個接続してなるＥＤＬＣバンクとして構成される場合に、
前記ＥＤＬＣバンクに対する印加電圧を検出し、
前記印加電圧の実効値が２．３Ｖ以下となるように前記蓄電装置に対する充放電を制御することを特徴とする電力制御方法。
【請求項９】
負荷に対して給電を行なう経路に蓄電装置を配置し、前記負荷への電力供給を前記蓄電装置の充放電による電力も利用して制御するようにした電力制御方法において、
前記蓄電装置が、複数個のＥＤＬＣ（Electric Double Layer Capacitor；電気二重層キャパシタ）単セルを直並列に複数個接続してなるＥＤＬＣバンクとして構成される場合に、
前記ＥＤＬＣバンクに対する印加電圧を検出し、
前記印加電圧の最大値が２．７Ｖ以下となるように前記蓄電装置に対する充放電を制御することを特徴とする電力制御方法。
【請求項１０】
ＥＤＬＣバンクは、単セル当たりの内部抵抗値が１ｍΩ以下であり、且つ、前記内部抵抗値と単セル当たりの静電容量との積が２ΩＦ以下であることを特徴とする請求項７乃至９の何れかに記載の電力制御方法。
【請求項１１】
負荷に対して給電を行なう経路に蓄電装置を配置し、前記負荷への電力供給を前記蓄電装置の充放電による電力も利用して制御するようにした電力制御方法において、
前記蓄電装置が、複数個のＥＤＬＣ（Electric Double Layer Capacitor；電気二重層キャパシタ）単セルを直並列に複数個接続してなるＥＤＬＣバンクとして構成される場合に、
前記ＥＤＬＣバンクの内部素子温度を検出すると共に、前記ＥＤＬＣバンクに対する印加電圧を検出し、
前記内部素子温度，前記印加電圧の実効値，前記印加電圧の最大値が夫々所定値を超えないように、前記蓄電装置に対する充放電を制御することを特徴とする電力制御方法。
【請求項１２】
負荷に対して給電を行なう経路に蓄電装置を配置し、前記負荷への電力供給を前記蓄電装置の充放電による電力も利用して制御するようにした電力制御方法において、
前記蓄電装置が、複数個のＥＤＬＣ（Electric Double Layer Capacitor；電気二重層キャパシタ）単セルを直並列に複数個接続してなるＥＤＬＣバンクとして構成される場合に、
前記ＥＤＬＣバンクの内部素子温度を検出する共に、前記ＥＤＬＣバンクに対する印加電圧を検出し、
前記内部素子温度及び前記印加電圧の変化を時間積分的に評価すると共に、前記負荷の運転状況履歴に基づいて、前記蓄電装置の特性劣化を防止するように充放電を制御することを特徴とする電力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷に対して給電を行なう経路に蓄電装置を配置し、負荷への電力供給をその蓄電装置の充放電による電力も利用して制御するようにした電力制御装置及び電力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１は、特許文献１に開示されている電力制御装置１のブロック構成を示している。この図１１において、商用交流電源などの電源２は、電力制御装置１の入力端子１ａを介してコンバータ３の交流入力端子に接続されている。コンバータ３は、サイリスタ等からなっており、交流入力端子に交流電力が入力されると、直流電力に変換し、直流出力端子に出力するように構成されている。コンバータ３の直流出力端子は、ＥＤＬＣバンク４の充放電端子４ａ（図１２参照）及びインバータ５の直流入力端子に接続されている。
【０００３】
インバータ５は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のスイッチング素子をブリッジ接続してなるもので、直流入力端子に直流電力が入力されると、設定された所望の電圧，電流，周波数，位相，及び高調波含有率の信号を交流出力するように構成されている。また、インバータ５の交流出力端子は、電力制御装置１の出力端子１ｂを介して負荷６に接続されている。
【０００４】
制御装置７は、コンバータ制御装置８，インバータ制御装置９及びＥＤＬＣバンク制御装置１０を主体として構成されている。コンバータ制御装置８は、コンバータ３を駆動制御し、インバータ制御装置９はインバータ５を駆動制御し、ＥＤＬＣバンク制御装置１０はＥＤＬＣバンク４の充放電動作を制御する。制御装置７は、各制御装置８〜１０の制御動作を統括的に監視して電力制御動作を行い、負荷６に対して所定の電力が供給できるように構成されている。
【０００５】
図１２は、ＥＤＬＣバンク４の電気的構成を示している。ＥＤＬＣバンク４は、単位ＥＤＬＣユニット１１を複数個直列に接続したものを並列に（直並列に）接続した回路として構成されている。単位ＥＤＬＣユニット１１を複数個直並列に接続した回路の一端は、充放電端子４ａに接続されており、他端は、アースに接続されている。
図１３は、単位ＥＤＬＣユニット１１の電気的構成を示している。単位ＥＤＬＣユニット１１は、ＥＤＬＣ単セル１２と電圧バランス装置１３とが並列に接続された構成である。電圧バランス装置１３は、ツェナーダイオード、ダイオード、抵抗素子、コンデンサ素子、コンパレータ等から構成されており、ＥＤＬＣ単セル１２の端子間電圧を所定の電圧範囲、例えば２．０Ｖ〜３．０Ｖの範囲で設定された電圧（現状のＥＤＬＣ単セル１２の実力では例えば２．７Ｖ）となるように制御する。また、電圧バランス装置１３は、逆極性の充電を防ぎ、さらに、急峻に流れる電流による破壊からＥＤＬＣ単セル１２を保護するように構成されている。また、特性劣化によるＥＤＬＣ単セル１２の故障時には、電圧バランス装置１３は、ＥＤＬＣ単セル１２を短絡するように構成されている。これらにより、電圧バランス装置１３は、ＥＤＬＣ単セル１２を適切且つ効率的に、長期間にわたって充放電動作させるように構成されている。
【特許文献１】特開２００２−３４１７９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、ＥＤＬＣは、二次電池のように電気化学作用によって蓄電を行うものではなく、界面分極によって発生する電荷を蓄積するものであり、二次電池に比較して充放電サイクル寿命が長く、使用できる温度範囲が広いという利点がある。しかし、これらの特性についてはコンデンサには及ばないため、ＥＤＬＣは、一般に二次電池とコンデンサとの中間の特性を有することになると考えられる。
【０００７】
また、どのようなシステムにおいても、当該システムを構成する各機器等の寿命がどれ位であるのかは非常に重要である。そして、ＥＤＬＣの寿命は、一般に静電容量が１０％〜２０％程度まで低下する時間として規定されており、その寿命をより長くするためにはＥＤＬＣバンクをより大型に設計する必要がある。すると、システム全体が大型化すると共にコストアップを招来することになる。
【０００８】
特許文献１に開示されている技術においては、ＥＤＬＣバンクを用いて構成される蓄電装置を使用して、従来の電力制御装置よりも寿命を長期化することを達成してはいるが、その新規な構成の蓄電装置を運用するにあたって長寿命化を図る、という観点での検討が行われていない。従って、安易に長寿命化を図るとすれば、上述したようにＥＤＬＣバンクをより大型に設計しなければならなくなるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ＥＤＬＣバンクを用いて構成される蓄電装置を使用する電力制御装置を、大型化することなく長寿命化を図ることができる電力制御装置及び電力制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために請求項１記載の電力制御装置は、負荷に対して給電を行なう経路に蓄電装置を配置し、前記負荷への電力供給を前記蓄電装置の充放電による電力も利用して制御するようにしたものにおいて、
前記蓄電装置は、複数個のＥＤＬＣ（Electric Double Layer Capacitor；電気二重層キャパシタ）単セルを直並列に複数個接続してなるＥＤＬＣバンクとして構成され、
前記ＥＤＬＣバンクの内部素子温度を検出する温度検出手段と、
前記内部素子温度が５０℃以下となるように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
本発明の発明者らは、ＥＤＬＣバンクの内部素子温度と静電容量との関係を実測した。その結果、内部素子温度が５０℃を超えると、ＥＤＬＣの静電容量は急激に低下することが分かった。従って、内部素子温度が５０℃以下となるように制御することで、蓄電装置の寿命は安定的に長期化されるようになる。
【００１１】
請求項２記載の電力制御装置は、負荷に対して給電を行なう経路に蓄電装置を配置し、前記負荷への電力供給を前記蓄電装置の充放電による電力も利用して制御するようにしたものにおいて、
前記蓄電装置は、複数個のＥＤＬＣ単セルを直並列に複数個接続してなるＥＤＬＣバンクとして構成され、
前記ＥＤＬＣバンクに対する印加電圧を検出する電圧検出手段と、
前記印加電圧の実効値が２．３Ｖ以下となるように前記蓄電装置に対する充放電を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
本発明の発明者らは、ＥＤＬＣバンクの充電電圧と静電容量との関係を実測した。その結果、充電電圧の実効値が２．３Ｖを超えると、ＥＤＬＣの静電容量は急激に低下することが分かった。従って、充電電圧の実効値が２．３Ｖ以下となるように蓄電装置に対する充放電を制御することで、蓄電装置の寿命は安定的に長期化されるようになる。
【００１２】
請求項３記載の電力制御装置は、負荷に対して給電を行なう経路に蓄電装置を配置し、前記負荷への電力供給を前記蓄電装置の充放電による電力も利用して制御するようにしたものにおいて、
前記蓄電装置は、複数個のＥＤＬＣ単セルを直並列に複数個接続してなるＥＤＬＣバンクとして構成され、
前記ＥＤＬＣバンクに対する印加電圧を検出する電圧検出手段と、
前記ＥＤＬＣバンクに対する印加電圧を検出する電圧検出手段と、
前記印加電圧の最大値が２．７Ｖ以下となるように前記蓄電装置に対する充放電を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
本発明の発明者らは、上述したようにＥＤＬＣバンクの充電電圧と静電容量との関係を実測した。その結果、充電電圧の最大値が２．７Ｖを超えると、ＥＤＬＣの静電容量は急激に低下することが分かった。従って、充電電圧の最大値が２．７Ｖ以下となるように蓄電装置に対する充放電を制御することで、蓄電装置の寿命は安定的に長期化されるようになる。
【００１３】
以上の場合において、請求項４に記載したように、ＥＤＬＣバンクを、単セル当たりの内部抵抗値を１ｍΩ以下にし、且つ、前記内部抵抗値と単セル当たりの静電容量との積を２ΩＦ以下とするのが好ましい。即ち、ＥＤＬＣバンクを構成する単セルの内部抵抗が大きくなると、蓄電装置について充放電を行う場合に流れる電流による損失が大きくなってしまう。すると、その損失に伴う発熱によってセルの温度が上昇するため、寿命を縮める結果となる。従って、単セル当たりの内部抵抗値を１ｍΩ以下にすれば、熱損失の増加を抑制することができる。また、単セルの内部抵抗値は静電容量にも依存しているので、両者の積が２ΩＦ以下となるように規定する。
【００１４】
請求項５記載の電力制御装置は、負荷に対して給電を行なう経路に蓄電装置を配置し、前記負荷への電力供給を前記蓄電装置の充放電による電力も利用して制御するようにしたものにおいて、
前記蓄電装置は、複数個のＥＤＬＣ単セルを直並列に複数個接続してなるＥＤＬＣバンクとして構成され、
前記ＥＤＬＣバンクの内部素子温度を検出する温度検出手段と、
前記ＥＤＬＣバンクに対する印加電圧を検出する電圧検出手段と、
前記内部素子温度，前記印加電圧の実効値，前記印加電圧の最大値が夫々所定値を超えないように、前記蓄電装置に対する充放電を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
斯様に構成すれば、内部素子温度や印加電圧の値を総合的に管理制御することで、蓄電装置の寿命を一層長期化させることができる。
【００１５】
請求項６記載の電力制御装置は、負荷に対して給電を行なう経路に蓄電装置を配置し、前記負荷への電力供給を前記蓄電装置の充放電による電力も利用して制御するようにしたものにおいて、
前記蓄電装置は、複数個のＥＤＬＣ単セルを直並列に複数個接続してなるＥＤＬＣバンクとして構成され、
前記ＥＤＬＣバンクの内部素子温度を検出する温度検出手段と、
前記ＥＤＬＣバンクに対する印加電圧を検出する電圧検出手段と、
前記内部素子温度及び前記印加電圧の変化を時間積分的に評価すると共に、前記負荷の運転状況履歴に基づいて、前記蓄電装置の特性劣化を防止するように充放電を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
即ち、発明者らの検討によれば、蓄電装置における充放電状態を長期的に観測した結果、内部素子温度，印加電圧の時間積算値が所定の基準値を超えると、ＥＤＬＣバンクの静電容量を急激に低下させる要因になることが判明した。従って、制御手段が、内部素子温度及び印加電圧の変化を所定の評価周期について時間積分的に評価し、その評価周期毎の負荷の運転状況履歴から当該負荷の将来的な運転状態を予測して蓄電装置に対する充放電に必要な制限を加えるようにすれば、特性劣化は有効的に防止されるようになる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１記載の電力制御装置によれば、ＥＤＬＣバンクの内部素子温度を５０℃以下となるように制御することで、蓄電装置の寿命を長期化することが可能となる。
請求項２記載の電力制御装置によれば、ＥＤＬＣバンクに対する印加電圧の実効値を２．３Ｖ以下とすることで、蓄電装置の寿命を長期化することが可能となる。
請求項３記載の電力制御装置によれば、ＥＤＬＣバンクに対する印加電圧の最大値を２．７Ｖ以下とすることで、蓄電装置の寿命を長期化することが可能となる。
【００１８】
請求項５記載の電力制御装置によれば、ＥＤＬＣバンクの内部素子温度，印加電圧の実効値，印加電圧の最大値が夫々所定値を超えないように、前記蓄電装置に対する充放電を制御することで、蓄電装置の寿命を一層長期化させることができる。
請求項６記載の電力制御装置によれば、ＥＤＬＣバンクの内部素子温度及び印加電圧の変化を時間積分的に評価すると共に、負荷の運転状況履歴に基づいて、蓄電装置の特性劣化を防止するように充放電を制御することで、ＥＤＬＣバンクの特性劣化を有効的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１実施例）
以下、本発明の第１の実施例について図１乃至図５を参照して説明する。尚、図１１乃至図１３と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。ＥＤＬＣバンク（蓄電装置）４の内部には、何れかのＥＤＬＣ単セル（内部素子）１２の温度（内部素子温度）を検出するための温度センサ（温度検出手段）２１が配置されている。そして、その温度センサ２１のセンサ信号は、制御装置７に代わる制御装置（制御手段）２２によって参照されるようになっている。また、ＥＤＬＣバンク４の外部には、ＥＤＬＣバンク４を送風冷却するための冷却ファン２３が配置されており、その冷却ファン２３の駆動制御は制御装置２２によって行われるようになっている。その他の構成は、図１１乃至図１３と同様である。
【００２０】
次に、本実施例の作用について図２乃至図４をも参照して説明する。尚、制御装置２２を構成するコンバータ制御装置８によるコンバータ３の基本的な制御、また、インバータ制御装置９によるインバータ５の基本的な制御に関しては特許文献１に開示されているものと同様であり、以降は、本実施例における特徴的な制御部分についてのみ説明する。
一般に、ＥＤＬＣ単セル１２は、充放電電荷を取り出すための電極と、分極電荷を発生させるＰＣ（ポリプロピレンカーボネート）と活性炭、及び電極間の短絡を防ぐセパレータなどで構成される。斯様なＥＤＬＣでは、ＰＣや活性炭の違いによって特性が多少相違するが、寿命特性などには大きな違いが生じない。ＥＤＬＣの寿命は、上述したように静電容量が１０％〜２０％程度まで低下する時間として規定されることが多く、その寿命時点における静電容量は、システムとして最低限必要とされる充放電性能に応じた値に対応する。
【００２１】
ＥＤＬＣの特性劣化要因については、温度や充電電圧、充放電サイクルなどが挙げられる。これらの内充電電圧については、いわゆる一定電圧課電よりも放電と並行して充電を行う充放電サイクル課電の方が寿命的には有利であり、実際の使用形態にも合致する。しかしながら、充放電サイクル課電においては、ＥＤＬＣの内部抵抗に電流が流れるため発熱量も増加し、内部素子温度が上昇する。以上のことから、ＥＤＬＣの寿命は、充放電サイクルを行うことを前提とした素子内部温度と充電電圧とによって決まることになる。
【００２２】
そして、発明者らが素子内部温度及び充電電圧とＥＤＬＣの寿命との関係を調べたところ、図４に示すように、アレニウスの式に従うことが判った。図４（ａ）は、素子内部の絶対温度の逆数を横軸にとり、ＥＤＬＣの寿命時間を縦軸に対数目盛りでとったもので、寿命特性は直線で表される。また、図４（ｂ）は、充電電圧を横軸にとり、ＥＤＬＣの寿命時間を縦軸に対数目盛りでとったもので、やはり寿命特性は直線で表される。
【００２３】
以上の結果より、素子内部温度，充電電圧とＥＤＬＣの寿命時間との関係は、（１）式によって表される。
Ｔ＝Ａｅｘｐ（−ＢＶ）・ｅｘｐ（Ｃ／２７３．１５＋ｔ）・・・（１）
ここで、Ｔ：寿命時間［Ｈ］，Ｖ：充電電圧［Ｖ］，ｔ：素子内部温度（周囲温度に充放電による素子内部の温度上昇分を加えた温度）［℃］，Ａ〜Ｃ：定数である。
【００２４】
第１実施例においては、以上の結果の内、素子内部温度とＥＤＬＣの寿命時間との関係に着目して制御を行う。図３は、ＥＤＬＣの素子内部温度と静電容量との関係を示すものであるが、素子内部温度が５０℃を超えると静電容量は急激に低下することが分かった。この特性劣化は、電気化学的な作用によるものであるから、ＥＤＬＣの個体間における差は殆どないと考えられる。
【００２５】
図２は、制御装置２２よる本発明の要旨に係る部分の制御内容を示すフローチャートである。制御装置２２は、先ずコンバータ３及びインバータ５を制御して、電源２から負荷６へ駆動電力を供給すると共にＥＤＬＣバンク４に充電を行う（ステップＳ１）。但し、初期状態においては、ＥＤＬＣバンク４には充電が全く行われていないので、最初はＥＤＬＣバンク４に対する充電を優先させる。
【００２６】
次に、制御装置２２は、温度センサ２１のセンサ信号をＡ／Ｄ変換して参照すると（ステップＳ２）、その温度（即ち、内部素子温度）が５０℃超か否かを判断する（ステップＳ３）。そして、５０℃超であれば（「ＹＥＳ」）冷却ファン２３を駆動してＥＤＬＣバンク４を送風冷却し（ステップＳ４）、ステップＳ１に戻る。一方、内部素子温度が５０℃以下であれば（ステップＳ３，「ＮＯ」）冷却ファン２３の駆動を停止して（ステップＳ５）ステップＳ１に戻る。
【００２７】
以上のように本実施例によれば、ＥＤＬＣバンク４の内部素子温度を検出する温度センサ２１により検出し、制御装置２２は、内部素子温度が５０℃以下となるように冷却ファン２３を駆動しながら充放電を制御するようにしたので、ＥＤＬＣバンク４を大型化することなしに、長寿命化を図ることができる。
【００２８】
（第２実施例）
図５乃至図７は本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第２実施例では、ＥＤＬＣバンク４の端子電圧を検出するための電圧検出器（電圧検出手段）２４が配置されており、その検出信号は、制御装置２２に代わる制御装置（制御手段）２５に与えられている。その他の構成は第１実施例と同様である。
【００２９】
次に、第２実施例の作用について図６及び図７をも参照して説明する。第２実施例では、第１実施例における素子内部温度に加えて、ＥＤＬＣバンク４に対する印加電圧も考慮して制御を行う。ＥＤＬＣの寿命特性は、電気化学的な作用であるため、実際の電荷の移動尺度である充電電圧の実効値に左右されることが判った。ここで、図７は、内部素子温度を５０℃未満に維持した環境下において充放電を繰り返しつつ測定した、ＥＤＬＣの印加電圧の実効値と静電容量との関係を示すものである。この図７において、実効値が２．３Ｖを超えると静電容量は急激に低下している。
【００３０】
従って、第２実施例では、第１実施例におけるステップＳ５までの処理を行なうことに加えて、以下の処理を実行する。図６において、制御装置２５は、ステップＳ４またはＳ５を実行すると、電圧検出器２４によって検出されるＥＤＬＣバンク４の端子電圧をサンプリングする（ステップＳ６）。尚、ここでのサンプリングは、少なくとも電源２の交流半周期に渡って複数回行うようにする。
【００３１】
続いて、制御装置２５は、ステップＳ６でサンプリングした電圧データについて２乗和の平方根をとることで実効値を演算する（ステップＳ７）。そして、その実効値が２．３Ｖ超か否かを判断し（ステップＳ８）、２．３Ｖ以下であれば（「ＮＯ」）ステップＳ１に戻る。また、２．３Ｖ超であれば（「ＹＥＳ」）ＥＤＬＣバンク４に対する印加電圧を抑制するように制御を行い（ステップＳ９）、それからステップＳ２に移行する。ここで、印加電圧を実効値で評価するのは、コンバータ３を介して出力される実際の直流電圧波形が脈流的に変動しているからである。
【００３２】
尚、ステップＳ９における印加電圧の抑制制御をどのように行うかは、その時点における負荷６の稼動状況にもよって変化する。即ち、負荷６を駆動する必要がなくインバータ５が停止している場合にはＥＤＬＣバンク４からの放電が行われないため、コンバータ３側のみを制御してその出力を低下させれば印加電圧は低下する。また、負荷６を駆動している場合はインバータ５がスイッチングを行っているので、ＥＤＬＣバンク４からの放電が行われる。従って、コンバータ３側の制御を一次的に停止させれば印加電圧は低下することになる。そして、負荷６を高出力で駆動する場合には、インバータ５と並行してコンバータ３を制御することで、電源２からの電力を負荷６に供給すると共にＥＤＬＣバンク４からも放電させて、印加電圧を低下させることができる。
【００３３】
以上のように第２実施例によれば、第１実施例における温度制御に加え、電圧検出器２４によって検出されるＥＤＬＣバンク４の端子電圧を検出し、制御装置２５は、ＥＤＬＣバンク４に対する印加電圧の実効値が２．３Ｖ以下となるように充放電を制御するようにした。従って、ＥＤＬＣバンク４の寿命を更に長期化することが可能となる。
【００３４】
（第３実施例）
図８及び図９は本発明の第３実施例を示すものであり、第２実施例と異なる部分についてのみ説明する。第３実施例の構成は基本的に第２実施例と同様であり、制御装置２５による処理内容が若干異なっている。即ち、制御装置２５は、ステップＳ８において「ＮＯ」と判断すると、ステップＳ６でサンプリングした端子電圧の内から最大値を検出する（ステップＳ１０）。そして、その最大値を示した電圧が２．７Ｖ超か否かを判断する（ステップＳ１１）。
【００３５】
ここで、図９は、内部素子温度を５０℃未満に維持した環境下において充放電を繰り返しつつ測定した、ＥＤＬＣの印加電圧の最大値と静電容量との関係を示すものである。この図９において、最大値が２．７Ｖを超えると静電容量は急激に低下している。これは、最大値が２．７Ｖを超えると端セル１２内部の電解液の分解反応などが進むため、分極が抑制されることによると考えられる。
【００３６】
従って、制御装置２５は、ステップＳ１１において最大値を示した電圧が２．７Ｖ以下であれば（「ＮＯ」）ステップＳ１に戻り、２．７Ｖ超であれば（「ＹＥＳ」）ステップＳ９に移行する。
また、電源２や負荷６の変動速度が速いため、ＥＤＬＣバンク４に対して比較的高速に充放電を行うことが要求されるアプリケーションにおいてその長寿命化を図ることを考えると、ＥＤＬＣ単セル１２の内部抵抗値及び静電容量値は、以下のように規定するのが好ましい。即ち、高速で充放電が行われると内部抵抗による電力損失が熱として発生するため寿命の低下をもたらすため、ＥＤＬＣ単セル１２の内部抵抗値が１ｍΩ以下であり、且つ単セル１２の静電容量値と内部抵抗値との積が２ΩＦ以下であるものをＥＤＬＣバンク４に組み込むようにする。
【００３７】
ここで、条件として、静電容量値と内部抵抗値との積を用いて規定するのは、ＥＤＬＣ単セル１２の静電容量値が大きくなるとその形状寸法も大きくなり、内部抵抗もこの形状に依存して様々な値となるので評価の尺度が定まらないからである。つまり、静電容量との関係に基づいて条件を設定しなければ、ＥＤＬＣバンク４の全体の抵抗損失を効率よく下げることが困難だからである。上記の条件を満たしたＥＤＬＣ単セル１２を用いて構成したＥＤＬＣバンク４を数時間よりも短い程度の周期で変動する負荷６に併設すれば、電力損失の少ない状態で負荷６の平準化を行い、電力系統に及ぼす影響を小さくすることができる。
【００３８】
以上のように第３実施例によれば、第１実施例における温度制御並びに第２実施例における印加電圧の実効値制御に加え、電圧検出器２４によって検出されるＥＤＬＣバンク４の端子電圧を検出し、制御装置２５は、ＥＤＬＣバンク４に対する印加電圧の最大値が２．７Ｖ以下となるように充放電を制御するようにした。従って、ＥＤＬＣバンク４の寿命をより一層長期化することが可能となる。
また、ＥＤＬＣバンク４を、単セル１２当たりの内部抵抗値を１ｍΩ以下にし、且つ、内部抵抗値と単セル当たりの静電容量との積を２ΩＦ以下としたので、比較的高速で充放電が行われるアプリケーションにおいても熱損失の増加を良好に抑制することができる。
【００３９】
（第４実施例）
図１０は、本発明の第４実施例を示すものである。第４実施例の構成も基本的には第２又は第３実施例と同様であり、制御方式が異なるだけである。図１０に示すフローチャートにおいて、制御装置２５は、第３実施例と同様に充放電制御を行うと（ステップＳ２１）、インバータ装置９による負荷６の運転状況（出力状態など）を記憶させる（ステップＳ２２）。それから、温度センサ２１のセンサ信号を参照して温度データを記憶させ（ステップＳ２３，Ｓ２４）、電圧検出器２４を参照して端子電圧を検出するとその電圧データを記憶させる（ステップＳ２５，Ｓ２６）。
【００４０】
次に、制御装置２５は、最初にステップＳ２１を実行した時点から所定の評価周期が経過したか否かを判断し（ステップＳ２７）、経過していなければ（「ＮＯ」）ステップＳ２１に戻って温度，電圧各データ（ＥＤＬＣデータ）の検出・記憶を繰り返す。また、前記評価周期が経過した場合は（「ＹＥＳ」）、その評価周期に亘って記憶された内部素子温度と端子電圧とを積算値として評価し、ＥＤＬＣバンク４の寿命を予測する（ステップＳ２８）。尚、端子電圧については、第２実施例と同様に実効値を演算し、その実効値について評価しても良い。
【００４１】
続いて、制御装置２５は、ステップＳ２２において記憶された負荷６の運転状況データの積算値から傾向を分析し、今後の負荷６の運転動向を予測する（ステップＳ２９）。そして、ステップＳ２８，Ｓ２９の予測結果より、ＥＤＬＣバンク４の特性劣化を防止して寿命の長期化を図るため、必要に応じてＥＤＬＣバンク４に対する充放電制御方式を修正する（ステップＳ３０）。
【００４２】
例えば、評価周期中において、素子内部温度が第１実施例で規定した５０度を上回った状態での運転期間がトータルでＴｘだけ存在したとすると、次の評価周期においては、素子内部温度の上限を４５度に規定し、その４５度を超えようとする場合には第１実施例と同様に冷却ファン２３を駆動して送風冷却を行う。そして、この場合の上限温度は、運転期間Ｔｘの長さに応じて可変設定する。
【００４３】
また、例えば評価周期中において端子電圧の実効値が第２実施例で規定した２．３Ｖを上回った状態での運転期間がトータルでＴｙだけ存在したとすると、次の評価周期においては、実効値の上限を２．１Ｖに規定し、その２．１Ｖを超えようとする場合には第２実施例と同様に印加電圧を抑制するように制御する。そして、この場合も、上限電圧は、運転期間Ｔｙの長さに応じて可変設定する。
【００４４】
以上のように第４実施例によれば、制御装置２５は、ＥＤＬＣバンク４の内部素子温度及び印加電圧の変化を時間積分的に評価すると共に、負荷６の運転状況履歴に基づいて、ＥＤＬＣバンク４の特性劣化を防止するように充放電を制御するので、ＥＤＬＣバンクの特性劣化を有効的に防止することができる。
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
【００４５】
第１実施例において、温度センサ２１は、必ずしもＥＤＬＣバンク４の内部に配置するものに限らず、外部に配置して内部の単セル１２の温度を間接的に推定しても良い。
第２実施例において、印加電圧の実効値のみに基づいて充放電制御を行っても良い。
第３実施例において、印加電圧の最大値のみに基づいて充放電制御を行っても良い。
第４実施例において、ステップＳ３０で充放電制御方式を修正する際には、その他、電源の状況や負荷の運転仕様などを考慮しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１実施例であり、電力制御装置の電気的構成を示す機能ブロック図
【図２】制御装置よる本発明の要旨に係る部分の制御内容を示すフローチャート
【図３】ＥＤＬＣの素子内部温度と静電容量との関係を示す図
【図４】（ａ）は素子内部の絶対温度の逆数を横軸にとり、ＥＤＬＣの寿命時間を縦軸に対数目盛りでとった図、（ｂ）は充電電圧を横軸にとり、ＥＤＬＣの寿命時間を縦軸に対数目盛りでとった図
【図５】本発明の第２実施例を示す図１相当図
【図６】図２相当図
【図７】ＥＤＬＣの印加電圧の実効値と静電容量との関係を示す図
【図８】本発明の第３実施例を示す図２相当図
【図９】ＥＤＬＣの印加電圧の最大値と静電容量との関係を示す図
【図１０】本発明の第４実施例を示す図２相当図
【図１１】従来技術を示す図１相当図
【図１２】ＥＤＬＣバンクの電気的構成を示す図
【図１３】単位ＥＤＬＣユニットの電気的構成を示す図
【符号の説明】
【００４７】
図面中、４はＥＤＬＣバンク（蓄電装置）、１２はＥＤＬＣ単セル（内部素子）、２１
は温度センサ（温度検出手段）、２２は制御装置（制御手段）、２３は冷却ファン、２５は制御装置（制御手段）を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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