(57)【要約】【課題】  自己放電時における分担電圧のバラツキを補正することが可能となり、長寿命化を達成し得る分担電圧均等化回路を有するキャパシタ装置を提供する。【解決手段】  直列に接続した複数のキャパシタセル１からなるキャパシタ装置において、各キャパシタセル１に、漏れ電流補償抵抗ＲＬと直列に接続したシャントレギュレータ２と、このシャントレギュレータ２の動作電圧を規定する動作電圧設定抵抗Ｒ１、Ｒ２とを並列に接続して構成した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続した複数のキャパシタセルの分担電圧を均等化させる分担電圧均等化回路を有するキャパシタ装置において、
各キャパシタセルに、漏れ電流補償抵抗と直列に接続したシャントレギュレータと、このシャントレギュレータの動作電圧を規定する動作電圧設定抵抗とを並列に接続して構成したことを特徴とする分担電圧均等化回路を有するキャパシタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は分担電圧均等化回路を有するキャパシタ装置に関し、特に直列接続した複数の電気二重層キャパシタセルの分担電圧を均等化する場合に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層キャパシタセルは、分極電極、集電極、セパレータ、電解液、そして封止包材としてのアルミラミネートフィルム等からなる。この電気二重層キャパシタセルの単体の実使用電圧は２．３Ｖ〜３．０Ｖ程度であり、高電圧化するためには電気二重層キャパシタセルを複数個、直列接続する必要がある。直列接続した各電気二重層キャパシタセルの分担電圧は各電気二重層キャパシタセルが有する静電容量、内部抵抗、漏れ抵抗に支配され、長期的には漏れ抵抗に支配されていることが分かっている。
【０００３】
この場合、各電気二重層キャパシタセルの絶縁抵抗のばらつきが大きいと、各電気二重層キャパシタセルの絶縁抵抗に比例配分されて印加される電圧のばらつきも大きくなる。したがって、このばらつきの程度によっては、当該電気二重層キャパシタ装置全体に印加される電圧が例え定格以内であっても、電気二重層キャパシタセルに関しては、耐電圧以上の電圧が印加される場合が発生し、その電気二重層キャパシタセルが破壊に至り、ひいては当該電気二重層キャパシタ装置の全体の破壊に至る事故となる場合がある。
【０００４】
そこで、上述の如き各電気二重層キャパシタセルの特性のばらつきに起因する当該電気二重層キャパシタ装置の破壊防止策として保護手段を設けた特許がすでにいくつか提案されている。すなわち、電界効果型トランジスタとコンパレータ、漏れ抵抗、作動電圧設定用抵抗、標準電圧発生装置を組み合わせて電圧を比較することにより各キャパシタセルの両端の電圧の均等化を図るもの（実開平５−２３５２３７号公報）や、ツェナーダイオードと漏れ抵抗で各キャパシタセルの両端の電圧の均等化を図るもの（特開平０６−３０２４７１号公報）等が提案されている。
【０００５】
上記従来技術を開示する公知文献は次の特許文献１乃至特許文献２である。
【０００６】
【特許文献１】実開平０５−０２３５２７号公報
【特許文献２】特開平０６−３０２４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の如き従来技術に係る分担電圧均等化回路には次の様な問題点がある。
【０００８】
１）  電界効果型トランジスタとコンパレータ等からなる均等化回路は、コンパレータで設定した任意の電圧に設定できるが、回路上の部品点数が多いため、当該均等化回路がキャパシタモジュールの体積中に占める割合が大きくなり、キャパシタモジュールのエネルギー密度が犠牲になり易い。
【０００９】
２）  ツェナーダイオードと漏れ抵抗からなる均等化回路は、当該回路がキャパシタモジールに占める割合が小さくて済むが、ツェナー電圧で回路の作動電圧が決まることから任意の電圧に調整するのが困難である。
【００１０】
本発明は、上記従来技術に鑑み、部品点数の低減を図ると同時に、作動電圧を可変とし得る分担電圧均等化回路を有するキャパシタ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成する本発明の構成は、直列に接続した複数のキャパシタセルの分担電圧を均等化させる分担電圧均等化回路を有するキャパシタ装置において、
各キャパシタセルに、漏れ電流補償抵抗と直列に接続したシャントレギュレータと、このシャントレギュレータの動作電圧を規定する動作電圧設定抵抗とを並列に接続して構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上実施の形態とともに具体的に説明した通り、本発明によれば、動作電圧が可変でありながら従来技術に係る電界効果トランジスタ及びコンパレータ等をからなる均等化回路に対しては部品点数を減らすことカ可能となった。その結果、前記均等化回路が小型化でき、そのキャパシタモジュール中に占める体積割合を減らすことができる。かくして、前記キャパシタモジュールの体積エネルギー密度の向上を図ることができる。
【００１３】
さらに、ツェナーダイオードを用いる従来技術に係る均等化回路に対しては、各電気二重層キャパシタセルの充電電圧を可変にすることが可能となる。この結果、各電気二重層キャパシタセルの充電電圧に合わせた回路設計カ可能になり、キャパシタの持つ充電能力を十分引き出すことカ可能となり、同様にキャパシタモジュールの体積エネルギー密度の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施の形態に係る分担電圧均等化回路を有するキャパシタ装置を示す回路図である。同図に示すように、電気二重層キャパシタセル１は、フェノール樹脂水蒸気賦活してなる活性炭繊維布電極又は活性炭シート電極、電解液、セパレータ、外界との封止材であるアルミラミネートフィルムからなる。当該キャパシタ装置は、複数の前記電気二重層キャパシタセル１を直列接続して構成してある。
【００１６】
ここで、各電気二重層キャパシタセル１には、漏れ電流補償抵抗ＲＬと直列に接続したシャントレギュレータ２と、このシャントレギュレータ２の動作電圧を規定する動作電圧設定抵抗Ｒ１、Ｒ２とを並列に接続してある。動作電圧設定抵抗Ｒ１、Ｒ２のうちの何れか一方（本形態ではＲ１）は可変抵抗として構成してある。
【００１７】
また、シャントレギュレータ２は、３端子シャントレギュレータで構成してあり、その動作電圧は、このシャントレギュレータ２の参照端子に動作電圧設定抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値で分割した電気二重層キャパシタセル１の両端電圧を印加することで得ている。すなわち、参照電圧は、動作電圧設定抵抗Ｒ１、Ｒ２の接続点の電圧となる。このシャントレギュレータ２では、Ｒ１／Ｒ２＝１のときの動作電圧が２．５Ｖであり、動作電圧設定抵抗Ｒ１の抵抗値をかえることで当該シャントレギュレータ２の動作電圧を調整し得る。漏れ電流補償抵抗ＲＬは並列に接続する電気二重層キャパシタセル１の許容電流や、シャントレギュレータ２の許容電流によりその抵抗値及び容量を決定する。
【実施例】
【００１８】
ここで、上記シャントレギュレータ２の原理を説明しておく。図２はシャントレギュレータの原理を示す回路図である。同図に示すように、シャント・レギュレータは、制御素子３が負荷４に対して並列に入っており、出力電圧を安定化させるために負荷４が多くの電流を必要とする時には制御素子３側の電流を少なくし、少ない電流で良い時には制御素子３側の電流を多くする、すなわち、負荷状態によって制御素子３を流れる電流と出力電流とを入れ替えるように働くことに由来して、シャント（分流）レギュレータと呼ばれている。
【００１９】
図３は当該シャントレギュレータの基本構成を示す回路図である。同図に示すように、上記制御素子３は、パス・トランジスタ部３ａ、誤差増幅器部３ｂ、基準電圧部３ｃ、検出部（図１における動作電圧設定抵抗Ｒ１、Ｒ２と同一機能を有する部分）３ｄ等で構成してある。かかるシャントレギュレータにおいては、非安定な入力電圧Ｖｉが制限抵抗Ｒｓを介して制御素子３に供給されるが、出力電圧Ｖｏは、検出部３ｄで抵抗分割された後に誤差増幅器部３ｂにおいて基準電圧部３ｃの基準電圧と比較され、負荷４が多くの出力電流Ｉｏを必要とする場合は、出力電圧Ｖｏが低くなり基準電圧部の電圧一の方が大きくなってパス・トランジスタ部３ａの電流Ｉｄを少なくする方向に制御する。また、逆に負荷４が少ない出力電流Ｉｏで良い場合には、出力電圧Ｖｏが高くなり基準電圧側の電圧の方が小さくなってパス・トランジスタ部３ａの電流Ｉｄを多くする方向に制御し、常に出力電圧Ｖｏを一定に保持する。
【００２０】
上述の如き本形態に係るキャパシタ装置においては、シャントレギュレータ２の動作により、各電気二重層キャパシタセル１の両端電圧が均一になるよう自動的に制御される。また、このとき電気二重層キャパシタセル１の分担電圧を変える場合には、動作電圧設定抵抗Ｒ１の抵抗値を調整することで容易にその目的を達成し得る。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明は電気二重層キャパシタを電源とする電源装置等の分野に適用して有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係る分担電圧均等化回路を有するキャパシタ装置を示すブロック線図である。
【図２】シャントレギュレータの原理を示す回路図である。
【図３】シャントレギュレータの基本構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００２３】
１        電気二重層キャパシタセル
２        シャントレギュレータ
ＲＬ        漏れ電流補償抵抗
Ｒ１、Ｒ２        動作電圧設定抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005101434.tif 000005