(57)【要約】【課題】直流電源に並列接続される電気二重層コンデンサの放電特性を向上させること。【解決手段】直流電源２と電気二重層コンデンサ３とが環状に接続される第１閉路１７を開閉する第１スイッチ６と、放電素子５と電気二重層コンデンサ３とが環状に接続される第２閉路１８を開閉する第２スイッチ７とを備えている。このとき、直流電源装置１は、第１スイッチ６を用いて第１閉路１７が閉じられて電気二重層コンデンサ３が充電された後に第２スイッチ７を用いて第２閉路１８が閉じられることにより、電気二重層コンデンサ３を加熱し、電気二重層コンデンサ３の内部抵抗を低減させて電気二重層コンデンサ３の放電特性を向上させることができる。このため、直流電源装置１は、直流電源２と電気二重層コンデンサ３とに接続される外部負荷１０に、より安定した電力をより確実に供給することができる。【選択図】図１
2007288986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と電気二重層コンデンサとが環状に接続される第１閉路を開閉する第１スイッチと、
前記電気二重層コンデンサの内部抵抗に電流を流すための放電素子と前記電気二重層コンデンサとが環状に接続される第２閉路を開閉する第２スイッチ
とを具備する直流電源装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記放電素子は、リアクトルである
直流電源装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記放電素子は、抵抗器である
直流電源装置。
【請求項４】
請求項１において、
抵抗器と、
前記抵抗器とコンデンサとが環状に接続される第３閉路を開閉する第３スイッチとを更に具備し、
前記放電素子は、前記コンデンサとリアクトルとが直列接続されて形成される
直流電源装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記抵抗器は、印加される電流を、前記電気二重層コンデンサを加熱する熱に変換する
直流電源装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかにおいて、
外部負荷と前記電気二重層コンデンサが環状に接続される第４閉路を開閉する第４スイッチ
を更に具備する直流電源装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、
制御装置を更に具備し、
前記制御装置は、
前記第２スイッチを用いて前記第２閉路を開いて前記第１スイッチを用いて前記第１閉路を閉じる充電運転と、
前記第１スイッチを用いて前記第１閉路を開いて前記第２スイッチを用いて前記第２閉路を閉じる加熱運転とを実行する
直流電源装置。
【請求項８】
請求項４または請求項５のいずれかにおいて、
制御装置を更に具備し、
前記制御装置は、
前記第２スイッチを用いて前記第２閉路を開いて前記第１スイッチを用いて前記第１閉路を閉じる充電運転と、
前記第１スイッチを用いて前記第１閉路を開いて前記第３スイッチを用いて前記第３閉路を開いて前記第２スイッチを用いて前記第２閉路を閉じる加熱運転と、
前記第２スイッチを用いて前記第２閉路を開いて前記第３スイッチを用いて前記第３閉路を閉じる共振コンデンサ放電運転とを実行する
直流電源装置。
【請求項９】
請求項７または請求項８のいずれかにおいて、
前記電気二重層コンデンサの温度を測定する温度計を更に具備し、
前記制御装置は、前記温度が所定の温度より大きいときに前記加熱運転を終了する
直流電源装置。
【請求項１０】
請求項７または請求項８のいずれかにおいて、
外部負荷と前記電気二重層コンデンサが環状に接続される第４閉路を開閉する第４スイッチを更に具備し、
前記制御装置は、前記加熱運転の後に前記第１スイッチを用いて前記第１閉路を閉じて前記第２スイッチを用いて前記第２閉路を開いて前記第４スイッチを用いて前記第４閉路を閉じる運転を更に実行する
直流電源装置。
【請求項１１】
直流電源と電気二重層コンデンサとが環状に接続される第１閉路を開閉する第１スイッチと、
前記電気二重層コンデンサの内部抵抗に電流を流すための放電素子と前記電気二重層コンデンサとが環状に接続される第２閉路を開閉する第２スイッチ
とを備える直流電源装置を制御する電源装置制御方法であり、
前記第２スイッチを用いて前記第２閉路を開いて前記第１スイッチを用いて前記第１閉路を閉じる充電運転と、
前記充電運転の後に前記第１スイッチを用いて前記第１閉路を開いて前記第２スイッチを用いて前記第２閉路を閉じる加熱運転
とを具備する電源装置制御方法。
【請求項１２】
直流電源と電気二重層コンデンサとが環状に接続される第１閉路を開閉する第１スイッチと、
コンデンサとリアクトルと前記電気二重層コンデンサとが環状に接続される第２閉路を開閉する第２スイッチと、
抵抗器と前記コンデンサとが環状に接続される第３閉路を開閉する第３スイッチ
とを備える直流電源装置を制御する電源装置制御方法であり、
前記第２スイッチを用いて前記第２閉路を開いて前記第１スイッチを用いて前記第１閉路を閉じる充電運転と、
前記充電運転の後に前記第１スイッチを用いて前記第１閉路を開いて前記第３スイッチを用いて前記第３閉路を開いて前記第２スイッチを用いて前記第２閉路を閉じる加熱運転と、
前記第２スイッチを用いて前記第２閉路を開いて前記第３スイッチを用いて前記第３閉路を閉じる共振コンデンサ放電運転と、
前記共振コンデンサ放電運転の後に前記第１スイッチを用いて前記第１閉路を開いて前記第３スイッチを用いて前記第３閉路を開いて前記第２スイッチを用いて前記第２閉路を閉じる他の加熱運転
とを具備する電源装置制御方法。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２のいずれかにおいて、
前記直流電源装置は、前記電気二重層コンデンサの温度を測定する温度計を更に備え、
前記加熱運転は、前記温度が所定の温度より大きいときに終了する
電源装置制御方法。
【請求項１４】
請求項１１または請求項１２のいずれかにおいて、
前記直流電源装置は、外部負荷と前記電気二重層コンデンサが環状に接続される第４閉路を開閉する第４スイッチを更に備え、
更に、
前記加熱運転の後に前記第１スイッチを用いて前記第１閉路を閉じて前記第２スイッチを用いて前記第２閉路を開いて前記第４スイッチを用いて前記第４閉路を閉じる運転
を具備する電源装置制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源装置および電源装置制御方法に関し、特に、直流電力を安定して供給する直流電源装置および電源装置制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
安定して直流電力を供給する直流電源装置が知られている。このような直流電源装置は、互いに並列に接続された直流電源装置本体と大容量のコンデンサとを備えている。そのコンデンサとしては、電気二重層を利用した電気二重層コンデンサが例示される。このような直流電源装置は、負荷が一時的に電力を大きく消費したときにそのコンデンサが放電することにより、負荷に印加される電圧が降下することを防止することができる。または、このような直流電源装置は、その直流電源装置本体が故障して負荷に直流電力を供給することができないときに、そのコンデンサが放電することにより所定の電力だけ負荷に直流電力を供給することができる。このような直流電源装置は、そのコンデンサの放電特性を向上させることが望まれている。
【０００３】
特開２００３−２７４５６５号公報には、二次電池の充放電の繰り返しで発生する内部発熱によって二次電池を加熱する場合において、二次電池に流れる電流値を増加させて二次電池の昇温速度を早めることが可能である蓄電装置が開示されている。その蓄電装置は、互いに並列に接続した二次電池およびキャパシタを有する蓄電部と、この蓄電部を充電する発電手段と、蓄電部から電力を放電させる放電手段と、発電手段および放電手段による蓄電部での充放電を制御する充放電制御部を備え、充放電制御部の制御により発電手段および放電手段を交互に作動させて蓄電部に対する充放電を繰り返した段階で蓄電部の二次電池を発熱させるべく蓄電部のキャパシタに対してインダクタを直列に接続したことを特徴としている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２７４５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、直流電源に並列接続される電気二重層コンデンサの放電特性を向上させる直流電源装置および電源装置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】
【０００６】
以下に、発明を実施するための最良の形態・実施例で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための最良の形態・実施例の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００７】
本発明による直流電源装置（１）（４１）は、直流電源（２）（４２）と電気二重層コンデンサ（３）（４３）とが環状に接続される第１閉路（１７）（６２）を開閉する第１スイッチ（６）（５１）と、放電素子（５）（４５、４６）と電気二重層コンデンサ（３）（４３）とが環状に接続される第２閉路（１８）（６３）を開閉する第２スイッチ（７）（５２）とを備えている。このとき、直流電源装置（１）（４１）は、第１スイッチ（６）（５１）を用いて第１閉路（１７）（６２）が閉じられて電気二重層コンデンサ（３）（４３）が充電された後に第２スイッチ（７）（５２）を用いて第２閉路（１８）（６３）が閉じられることにより、電気二重層コンデンサ（３）（４３）を加熱し、電気二重層コンデンサ（３）（４３）の内部抵抗を低減させて電気二重層コンデンサ（３）（４３）の放電特性を向上させることができる。このため、直流電源装置（１）（４１）は、直流電源（２）（４２）と電気二重層コンデンサ（３）（４３）とに接続される外部負荷（１０）（５０）に、より安定した電力をより確実に供給することができる。
【０００８】
放電素子（５）は、リアクトルであることが好ましい。または、放電素子は、抵抗器であることが好ましい。
【０００９】
本発明による直流電源装置（４１）は、抵抗器（４７）と、その抵抗器（４７）とコンデンサ（４６）とが環状に接続される第３閉路（６４）を開閉する第３スイッチ（５３）とをさらに備えている。このとき、その放電素子（４５、４６）は、コンデンサ（４６）とリアクトル（４５）とが直列接続されて形成されていることが好ましい。
【００１０】
その抵抗器（４７）は、印加される電流を、電気二重層コンデンサ（４３）を加熱する熱に変換することが好ましい。
【００１１】
本発明による直流電源装置（１）（４１）は、外部負荷（１０）（５０）と電気二重層コンデンサ（３）（４３）が環状に接続される第４閉路（１９）（６５）を開閉する第４スイッチ（８）（５４）をさらに備えていることが好ましい。
【００１２】
本発明による直流電源装置（１）（４１）は、制御装置（２４）（７４）をさらに備えている。その制御装置（２４）（７４）は、第２スイッチ（７）（５２）を用いて第２閉路（１８）（６３）を開いて第１スイッチ（６）（５１）を用いて第１閉路（１７）（６２）を閉じる充電運転と、第１スイッチ（６）（５１）を用いて第１閉路（１７）（６２）を開いて第２スイッチ（７）（５２）を用いて第２閉路（１８）（６３）を閉じる加熱運転とを実行することが好ましい。
【００１３】
本発明による直流電源装置（４１）は、制御装置（７４）をさらに備えている。その制御装置（７４）は、第２スイッチ（５２）を用いて第２閉路（６３）を開いて第１スイッチ（５１）を用いて第１閉路（６２）を閉じる充電運転と、第１スイッチ（５１）を用いて第１閉路（６２）を開いて第３スイッチ（５３）を用いて第３閉路（６４）を開いて第２スイッチ（５２）を用いて第２閉路（６３）を閉じる加熱運転と、第２スイッチ（５２）を用いて第２閉路（６３）を開いて第３スイッチ（５３）を用いて第３閉路（６４）を閉じる共振コンデンサ放電運転とを実行することが好ましい。
【００１４】
本発明による直流電源装置（１）（４１）は、電気二重層コンデンサ（３）（４３）の温度を測定する温度計（２１）をさらに備えている。このとき、制御装置（２４）（７４）は、その温度が所定の温度より大きいときに加熱運転を終了することが好ましい。
【００１５】
本発明による直流電源装置（１）（４１）は、外部負荷（１０）（５０）と電気二重層コンデンサ（３）（４３）が環状に接続される第４閉路（１９）（６５）を開閉する第４スイッチ（８）（５４）をさらに備えている。このとき、制御装置（２４）（７４）は、加熱運転の後に第１スイッチ（６）（５１）を用いて第１閉路（１７）（６２）を閉じて第２スイッチ（７）（５２）を用いて第２閉路（１８）（６３）を開いて第４スイッチ（８）（５４）を用いて第４閉路（１９）（６５）を閉じる運転をさらに実行することが好ましい。
【００１６】
本発明による電源装置制御方法は、直流電源（２）（４２）と電気二重層コンデンサ（３）（４３）とが環状に接続される第１閉路（１７）（６２）を開閉する第１スイッチ（６）（５１）と、電気二重層コンデンサ（３）（４３）の内部抵抗に電流を流すための放電素子（５）（４５、４６）と電気二重層コンデンサ（３）（４３）とが環状に接続される第２閉路（１８）（６３）を開閉する第２スイッチ（７）（５２）とを備える直流電源装置（１）（４１）を制御する方法である。本発明による電源装置制御方法は、第２スイッチ（７）（５２）を用いて第２閉路（１８）（６３）を開いて第１スイッチ（６）（５１）を用いて第１閉路（１７）（６２）を閉じる充電運転と、第１スイッチ（６）（５１）を用いて第１閉路（１７）（６２）を開いて第２スイッチ（７）（５２）を用いて第２閉路（１８）（６３）を閉じる加熱運転とを備えていることが好ましい。このような電源装置制御方法は、電気二重層コンデンサ（３）（４３）を加熱し、電気二重層コンデンサ（３）（４３）の内部抵抗を低減させて電気二重層コンデンサ（３）（４３）の放電特性を向上させることができる。このため、直流電源装置（１）（４１）は、直流電源（２）（４２）と電気二重層コンデンサ（３）（４３）とに接続される外部負荷（１０）（５０）に、より安定した電力をより確実に供給することができる。
【００１７】
本発明による電源装置制御方法は、直流電源（４２）と電気二重層コンデンサ（４３）とが環状に接続される第１閉路（６２）を開閉する第１スイッチ（５１）と、コンデンサとリアクトルと電気二重層コンデンサ（４３）とが環状に接続される第２閉路（６３）を開閉する第２スイッチ（５２）と、抵抗器（４７）とコンデンサとが環状に接続される第３閉路（６４）を開閉する第３スイッチ（５３）とを備える直流電源装置（４１）を制御する電源装置制御方法である。本発明による電源装置制御方法は、第２スイッチ（５２）を用いて第２閉路（６３）を開いて第１スイッチ（５１）を用いて第１閉路（６２）を閉じる充電運転と、その充電運転の後に第１スイッチ（５１）を用いて第１閉路（６２）を開いて第３スイッチ（５３）を用いて第３閉路（６４）を開いて第２スイッチ（５２）を用いて第２閉路（６３）を閉じる加熱運転と、その加熱運転の後に第２スイッチ（５２）を用いて第２閉路（６３）を開いて第３スイッチ（５３）を用いて第３閉路（６４）を閉じる共振コンデンサ放電運転と、その充電運転の後に第１スイッチ（５１）を用いて第１閉路（６２）を開いて第３スイッチ（５３）を用いて第３閉路（６４）を開いて第２スイッチ（５２）を用いて第２閉路（６３）を閉じる他の加熱運転とを備えていることが好ましい。このような電源装置制御方法は、電気二重層コンデンサ（４３）に充電される電力を用いて電気二重層コンデンサ（４３）をより効率よく加熱し、電気二重層コンデンサ（４３）の内部抵抗を低減させて電気二重層コンデンサ（４３）の放電特性を向上させることができる。このため、直流電源装置（４１）は、直流電源（４２）と電気二重層コンデンサ（４３）とに接続される負荷に電気二重層コンデンサ（４３）から直流電力をより効率よく供給することができる。
【００１８】
直流電源装置（１）（４１）は、電気二重層コンデンサ（３）（４３）の温度を測定する温度計（２１）をさらに備えている。このとき、加熱運転は、温度が所定の温度より大きいときに終了することが好ましい。
【００１９】
直流電源装置（１）（４１）は、外部負荷（１０）（５０）と電気二重層コンデンサ（３）（４３）が環状に接続される第４閉路（１９）（６５）を開閉する第４スイッチ（８）（５４）をさらに備えている。このとき、本発明による電源装置制御方法は、加熱運転の後に第１スイッチ（６）（５１）を用いて第１閉路（１７）（６２）を閉じて第２スイッチ（７）（５２）を用いて第２閉路（１８）（６３）を開いて第４スイッチ（８）（５４）を用いて第４閉路（１９）（６５）を閉じる運転をさらに備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明による直流電源装置および電源装置制御方法は、直流電源に並列接続される電気二重層コンデンサの放電特性を向上させることができる。その結果、直流電源装置は、外部負荷に、より安定した電力をより確実に供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図面を参照して、本発明による直流電源装置の実施の形態を記載する。その直流電源装置１は、図１に示されているように、直流電源装置本体２と電気二重層コンデンサ３とリアクトル５とスイッチ６とスイッチ７とスイッチ８とを備えている。直流電源装置１は、複数のノード１１、１２、１４、１５、１６を備えている。
【００２２】
直流電源装置本体２は、ノード１１とノード１２との間に介設されている。直流電源装置本体２は、直流発電機から形成され、図示されていない駆動装置とを備えている。直流電源装置本体２は、その駆動装置により生成される回転動力を直流電力に変換し、ノード１１とノード１２との間に所定の電圧を印加する。なお、直流電源装置本体２は、ノード１１とノード１２との間に所定の電圧を印加する他の装置から形成されることもできる。その装置としては、一次電池、二次電池が例示される。
【００２３】
電気二重層コンデンサ３は、電気二重層を利用したコンデンサであり、ノード１１とノード１４との間に介設されている。電気二重層コンデンサ３の静電容量は、数百Ｆである。リアクトル５は、ノード１１とノード１５との間に介設されている。リアクトル５のインダクタンスは、数十Ｈである。スイッチ６は、ノード１２とノード１４との間に介設されている。スイッチ７は、ノード１４とノード１５との間に介設されている。スイッチ８は、ノード１２とノード１６との間に介設されている。
【００２４】
直流電源装置１は、直流電力を供給する対象である負荷１０に接続されている。すなわち、負荷１０は、ノード１１とノード１６との間に介設されている。負荷１０は、一時的に大きい電力を消費する可能性がある装置であり、エンジンのスタータが例示される。
【００２５】
すなわち、直流電源装置１は、３つの閉路１７、１８、１９を形成している。閉路１７は、直流電源装置本体２と電気二重層コンデンサ３とスイッチ６とが環状に接続される電気回路であり、スイッチ６が閉じることにより直流電源装置本体２と電気二重層コンデンサ３とが環状に接続される閉回路を形成する。閉路１８は、電気二重層コンデンサ３とリアクトル５とスイッチ７とが環状に接続される電気回路であり、スイッチ７が閉じることにより電気二重層コンデンサ３とリアクトル５とが環状に接続される閉回路を形成する。閉路１７は、直流電源装置本体２と負荷１０とスイッチ８とが環状に接続される電気回路であり、スイッチ８が閉じることにより直流電源装置本体２と負荷１０とが環状に接続される閉回路を形成する。
【００２６】
なお、スイッチ６は、ノード１２とノード１４との間と異なる部分で、かつ、閉路１８、１９の開閉に独立に閉路１７を開閉することができる部分に設置されることもできる。スイッチ７は、ノード１４とノード１５との間と異なる部分で、かつ、閉路１７、１９の開閉に独立に閉路１８を開閉することができる部分に設置されることもできる。スイッチ８は、ノード１２とノード１６との間と異なる部分で、かつ、閉路１７、１８の開閉に独立に閉路１９を開閉することができる部分に設置されることもできる。
【００２７】
直流電源装置１は、さらに、温度計７１と電圧計７２と電流計７３と制御装置２４とを備えている。温度計７１は、電気二重層コンデンサ３の温度を測定して、その温度を制御装置２４に出力する。電圧計７２は、ノード１１とノード１４との間の電圧を測定して、その電圧を制御装置２４に出力する。電流計７３は、閉路１８に流れる電流を測定して、その電流を制御装置２４に出力する。
【００２８】
制御装置２４は、コンピュータであり、図示されていないＣＰＵと記憶装置と入力装置とを備えている。そのＣＰＵは、直流電源装置４１にインストールされるコンピュータプログラムを実行して、その記憶装置と入力装置とスイッチ６とスイッチ７とスイッチ８とを制御する。その記憶装置は、そのコンピュータプログラムを記録し、そのＣＰＵにより生成される情報を一時的に記録する。制御装置２４は、そのコンピュータプログラムを実行して、温度計７１から温度を収集し、電圧計７２から電圧を収集し、電流計７３から電流を収集する。制御装置２４は、その温度と電圧と電流とに基づいて、スイッチ６を開閉し、スイッチ７を開閉し、スイッチ８を開閉する。
【００２９】
図２は、電気二重層コンデンサ３を形成するセルを示している。そのセル３０は、集電電極３１、３２と分極性電極３３、３４と電解液３５とセパレータ３６とガスケット３７とを備えている。集電電極３１、３２は、それぞれ、金属箔または導電性樹脂から形成されている。分極性電極３３、３４は、それぞれ、活性炭から形成されている。分極性電極３３は、集電電極３１に電気的に接続されている。分極性電極３４は、集電電極３２に電気的に接続されている。電解液３５は、硫酸系電解液または有機系電解液から形成されている。その硫酸系電解液としては、硫酸塩水溶液が例示される。その有機系電解液としては、第４級アンモニウム塩を有機溶剤に溶解した液が例示される。その有機溶剤としては、プロピレンカーボネートが例示される。電解液３５は、分極性電極３３、３４に含浸されている。
【００３０】
セパレータ３６は、絶縁体から形成され、電解液３５が透過することができる多孔性のシート状に形成されている。セパレータ３６は、分極性電極３３と分極性電極３４との間に挟まれて配置され、分極性電極３３と分極性電極３４とを電気的に絶縁している。ガスケット３７は、絶縁体であるゴムから形成されている。ガスケット３７は、集電電極３１と集電電極３１とが電気的に絶縁されるように、集電電極３１とセパレータ３６との間に配置されている。ガスケット３７は、さらに、分極性電極３３、３４と電解液３５とが外気に曝露されないように、分極性電極３３、３４と電解液３５とを外部から密封している。電気二重層コンデンサ３は、複数のセル３０を直列接続して積層して外装ケースに組み込まれている。
【００３１】
本発明による電源装置制御方法の実施の形態は、制御装置２４により実行される。直流電源装置１は、図３に示されているように、初期的に、スイッチ６が開放され、スイッチ７が開放され、スイッチ８が開放されている。制御装置２４は、負荷１０に電力が供給されるようにユーザにより操作された時刻ｔ１に、スイッチ６を閉じて閉路１７を閉回路にする。このとき、電気二重層コンデンサ３は、直流電源装置本体２から電力が供給されて充電される。
【００３２】
制御装置２４は、時刻ｔ１から所定の時間が経過した時刻ｔ２に、スイッチ６を開く。その所定の時間は、電気二重層コンデンサ３が十分に充電されるまでの時間である。制御装置２４は、スイッチ６を開いた直後にスイッチ７を閉じて閉路１８を閉回路にする。このとき、電気二重層コンデンサ３とリアクトル５とは、ＬＣ共振し、閉路１８に共振電流が流れる。時間ｔ（ｓ）に対するその共振電流の大きさＩ（Ａ）は、電気二重層コンデンサ３の静電容量Ｃ（Ｆ）とリアクトル５のインダクタンスＬ（Ｈ）と電気二重層コンデンサ３の充電電圧Ｖ（Ｖ）とを用いて、次式：
【数１】
2007288986.tif 000003
により表現される。このとき、電気二重層コンデンサ３はその共振電流が流れることにより発熱する。
【００３３】
制御装置２４は、時刻ｔ２以降に、温度計７１から電気二重層コンデンサ３の温度を収集し、電圧計７２からノード１１とノード１４との間の電圧Ｖｃを収集し、電流計７３から閉路１８に流れる共振電流の電流Ｉｃを収集する。制御装置２４は、電流Ｉｃが０に収束した時刻ｔ３にスイッチ７を開く。または、制御装置２４は、電流Ｉｃが０に収束する前に、その温度が所定の温度を越えたとき、電圧Ｖｃが極大値を示す瞬間にスイッチ７を開く。制御装置２４は、スイッチ７を開いた直後にスイッチ６を閉じて閉路１７を閉回路にする。このとき、電気二重層コンデンサ３は、再度、直流電源装置本体２から電力が供給されて充電される。
【００３４】
電圧Ｖｃが極大値を示す瞬間にスイッチ７を開くことは、電圧Ｖｃがより低い値を示す瞬間にスイッチ７を開くことより、直流電源装置本体２から電気二重層コンデンサ３に供給される電力を低減することができる点で好ましい。なお、制御装置２４は、電圧Ｖｃが負でない値を示す瞬間にスイッチ７を開くこともできる。このとき、電流Ｉｃが０に収束した後にスイッチ７を開くことより、直流電源装置本体２から電気二重層コンデンサ３に供給される電力を増加することがなく、好ましい。
【００３５】
制御装置２４は、時刻ｔ３で電気二重層コンデンサ３の温度が所定の温度を越えているかどうかを判別する。制御装置２４は、電気二重層コンデンサ３の温度が所定の温度を越えていないときに、時刻ｔ３から所定の時間が経過した後に（すなわち、電気二重層コンデンサ３が十分に充電された後に）、時刻ｔ２から時刻ｔ３までに実行された動作を、電気二重層コンデンサ３の温度が所定の温度を越えるまで繰り返して実行する。このような繰り返しは、電気二重層コンデンサ３を所定の温度以上に加熱することを確実にする。なお、このような繰り返しは、必ずしも実行しなくてもよい。
【００３６】
制御装置２４は、時刻ｔ３から所定の時間が経過した時刻ｔ４に、スイッチ８を閉じて、負荷５０に直流電力を供給する。このとき、直流電源装置１は、時刻ｔ４以降に、負荷１０が一時的に電力を大きく消費したときに電気二重層コンデンサ３が放電することによりノード１１とノード１６との間の電圧が降下することを防止することができ、大きな電流を負荷１０に印加することができる。さらに、直流電源装置１は、時刻ｔ４以降に、直流電源装置本体２が故障して負荷１０に直流電力を供給することができないときに、電気二重層コンデンサ３が放電することにより所定の電力だけ負荷１０に直流電力を供給することができる。すなわち、直流電源装置１は、負荷１０に、より安定した電力をより確実に供給することができる。
【００３７】
図４は、電気二重層コンデンサ３の内部抵抗の温度特性を示している。その温度特性３９は、温度に対する内部抵抗変化率の変化を示している。温度Ｔにおける内部抵抗変化率ｖは、電気二重層コンデンサ３が温度Ｔであるときの内部抵抗の抵抗Ｒと電気二重層コンデンサ３が２５℃であるときの内部抵抗の抵抗Ｒとを用いて、次式：
ｖ＝（ｒ−Ｒ）÷Ｒ×１００
により表現される。温度特性３９は、電気二重層コンデンサ３の温度が高いほど内部抵抗変化率が小さいことを示し、電気二重層コンデンサ３の温度が高いほど電気二重層コンデンサ３の内部抵抗が小さいことを示している。温度特性３９は、さらに、低温状態（たとえば、−２５℃）での内部抵抗が常温時（たとえば、２５℃）での内部抵抗の数倍に増加することを示している。
【００３８】
電気二重層コンデンサ３は、一般に、内部抵抗が小さいときに、放電特性が向上し、より効率よく放電することができる。本発明による電源装置制御方法によれば、直流電源装置１は、負荷１０に電力を供給する前に、電気二重層コンデンサ３を加熱することにより内部抵抗を小さくして放電効率を向上させることができる。このため、直流電源装置１は、負荷１０が一時的に電力を大きく消費したときにノード１１とノード１６との間の電圧が降下することを効率よく防止することができる。さらに、直流電源装置１は、直流電源装置本体２が故障して負荷１０に直流電力を供給することができないときに、より大きい電力を負荷１０に直流電力を供給することができる。
【００３９】
なお、直流電源装置１は、リアクトル５を抵抗器に置換することもできる。このとき、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間に閉路１８に流れる電流は、ＬＣ共振による共振電流と異なり時間の経過と共に単純に減衰する。このような抵抗器を備える直流電源装置は、直流電源装置１と比較して、電気二重層コンデンサ３の内部抵抗により消費される電力が小さいが、その電力だけで電気二重層コンデンサ３を所定の温度に昇温させて放電特性を向上させることができるときに有効である。なお、その抵抗器は、ヒータから形成されることもできる。そのヒータは、電流が流されることにより熱を生成し、その熱が電気二重層コンデンサ３に伝達されるように、配置されている。このような直流電源装置は、電気二重層コンデンサ３をより効率よく速く加熱することができる点で好ましい。
【００４０】
図５は、本発明による直流電源装置の実施の他の形態を示している。その直流電源装置４１は、直流電源装置本体４２と電気二重層コンデンサ４３とリアクトル４５とコンデンサ４６とヒータ４７とスイッチ５１とスイッチ５２とスイッチ５３とスイッチ５４とを備えている。直流電源装置４１は、さらに、複数のノード５５、５６、５７、５７、５９、６０、６１を備えている。
【００４１】
直流電源装置本体４２は、ノード５５とノード５６との間に介設されている。電気二重層コンデンサ４３は、ノード５５とノード５７との間に介設されている。電気二重層コンデンサ４３の静電容量は、数百Ｆである。リアクトル４５は、ノード５５とノード５８との間に介設されている。リアクトル５のインダクタンスは、数十Ｈである。コンデンサ４６は、ノード５８とノード５９との間に介設されている。コンデンサ４６の静電容量は、電気二重層コンデンサ４３の静電容量に比較して十分に小さく、数μＦ〜数百μＦである。ヒータ４７は、ノード５８とノード６０との間に介設されている。ヒータ４７は、電流が流されることにより熱を生成し、その熱が電気二重層コンデンサ４３に伝達されるように、配置されている。スイッチ５１は、ノード５６とノード５７との間に介設されている。スイッチ５２は、ノード５７とノード５９との間に介設されている。スイッチ５３は、ノード５９とノード６０との間に介設されている。スイッチ５４は、ノード５６とノード６１との間に介設されている。
【００４２】
直流電源装置４１は、電力を供給する対象である負荷５０に接続されている。すなわち、負荷５０は、ノード５５とノード６１との間に介設されている。
【００４３】
すなわち、直流電源装置４１は、３つの閉路６２、６３、６４、６５を形成している。閉路６２は、直流電源装置本体４２と電気二重層コンデンサ４３とスイッチ５１とが環状に接続される電気回路であり、スイッチ５１が閉じることにより直流電源装置本体４２と電気二重層コンデンサ４３とが環状に接続される閉回路を形成する。閉路６３は、電気二重層コンデンサ４３とリアクトル４５とコンデンサ４６とスイッチ５２とが環状に接続される電気回路であり、スイッチ５２が閉じることにより電気二重層コンデンサ４３とリアクトル４５とコンデンサ４６とが環状に接続される閉回路を形成する。閉路６４は、コンデンサ４６とヒータ４７とスイッチ５３とが環状に接続される電気回路であり、スイッチ５３が閉じることによりコンデンサ４６とヒータ４７とが環状に接続される閉回路を形成する。閉路６５は、直流電源装置本体４２と負荷５０とスイッチ５４とが環状に接続される電気回路であり、スイッチ５４が閉じることにより直流電源装置本体４２と負荷５０とが環状に接続される閉回路を形成する。
【００４４】
なお、スイッチ５１は、ノード５６とノード５７との間と異なる部分であり、かつ、閉路６３、６４、６５に独立に閉路６２を開閉することができる部分に介設されることもできる。スイッチ５２は、ノード５７とノード５９との間と異なる部分であり、かつ、閉路６２、６４、６５に独立に閉路６２を開閉することができる部分に介設されることもできる。スイッチ５３は、ノード５９とノード６０との間と異なる部分であり、かつ、閉路６２、６３、６５に独立に閉路６２を開閉することができる部分に介設されることもできる。スイッチ５４は、ノード５６とノード６１との間と異なる部分であり、かつ、閉路６２、６３、６４に独立に閉路６２を開閉することができる部分に介設されることもできる。
【００４５】
直流電源装置４１は、さらに、温度計７１と電圧計７２と電流計７３と制御装置７４とを備えている。温度計７１は、電気二重層コンデンサ４３の温度を測定して、その温度を制御装置７４に出力する。電圧計７２は、ノード５５とノード５７との間の電圧を測定して、その電圧を制御装置７４に出力する。電流計７３は、閉路６３に流れる電流を測定して、その電流を制御装置７４に出力する。
【００４６】
制御装置７４は、コンピュータであり、図示されていないＣＰＵと記憶装置と入力装置とを備えている。そのＣＰＵは、直流電源装置４１にインストールされるコンピュータプログラムを実行して、その記憶装置と入力装置とスイッチ５１とスイッチ５２とスイッチ５３とスイッチ５４とを制御する。その記憶装置は、そのコンピュータプログラムを記録し、そのＣＰＵにより生成される情報を一時的に記録する。制御装置７４は、そのコンピュータプログラムを実行して、温度計７１から温度を収集し、電圧計７２から電圧を収集し、電流計７３から温度を収集する。制御装置７４は、その温度と電圧と電流とに基づいて、スイッチ５１を開閉し、スイッチ５２を開閉し、スイッチ５３を開閉し、スイッチ５４を開閉する。
【００４７】
本発明による電源装置制御方法の実施の他の形態は、制御装置７４により実行される。直流電源装置４１は、図６に示されているように、初期的に、スイッチ５１が開放され、スイッチ５２が開放され、スイッチ５３が開放され、スイッチ５４が開放されている。制御装置７４は、負荷５０に電力が供給されるようにユーザにより操作された時刻ｔ１１に、スイッチ５１を閉じて閉路６２を閉回路にする。このとき、電気二重層コンデンサ４３は、直流電源装置本体４２から電力が供給されて充電される。
【００４８】
制御装置７４は、時刻ｔ１１から所定の時間が経過した時刻ｔ１２に、スイッチ５１を開く。その所定の時間は、電気二重層コンデンサ４３が十分に充電されるまでの時間である。制御装置７４は、スイッチ５１を開いた直後にスイッチ５２を閉じて閉路６３を閉回路にする。このとき、電気二重層コンデンサ４３とコンデンサ４６とリアクトル４５とは、ＬＣ共振し、閉路６３に共振電流が流れる。このとき、電気二重層コンデンサ４３はその共振電流が流れることにより発熱する。
【００４９】
制御装置７４は、時刻ｔ１２以降に、温度計７１から電気二重層コンデンサ４３の温度を収集し、電圧計７２からノード５５とノード５７との間の電圧Ｖｃを収集し、電流計７３から閉路６３に流れる共振電流の電流Ｉｃを収集する。制御装置７４は、電流Ｉｃが０に収束した時刻ｔ１３にスイッチ５２を開く。制御装置７４は、スイッチ５２を開いた直後にスイッチ５３を閉じて閉路６４を閉回路にする。このとき、コンデンサ４６は、充電された電力を放電し、閉路６４に流れる電流は、時間の経過と共に単純に減衰する。ヒータ４７は、その電流を用いて、電気二重層コンデンサ４３を加熱する。このような加熱は、電気二重層コンデンサ３をより効率よく速く加熱することができる点で好ましい。
【００５０】
制御装置７４は、時刻ｔ１３から所定の時間だけ経過した時刻ｔ１４に、スイッチ５３を開き、再度、スイッチ５２を閉じて閉路６３を閉回路にする。このとき、電気二重層コンデンサ４３とコンデンサ４６とリアクトル４５とは、ＬＣ共振し、閉路６３に共振電流が流れる。このとき、電気二重層コンデンサ４３はその共振電流が流れることにより発熱する。制御装置７４は、時刻ｔ１４以降に、温度計７１から電気二重層コンデンサ４３の温度を収集し、電圧計７２からノード５５とノード５７との間の電圧Ｖｃを収集し、電流計７３から閉路６３に流れる共振電流の電流Ｉｃを収集する。制御装置７４は、電流Ｉｃが０に収束した時刻ｔ１５にスイッチ５２を開く。または、制御装置７４は、電流Ｉｃが０に収束する前に、その温度が所定の温度を越えたとき、電圧Ｖｃが極大値を示す瞬間にスイッチ５２を開く。制御装置７４は、スイッチ５２を開いた直後にスイッチ５３を閉じて閉路６４を閉回路にする。このとき、ヒータ４７は、コンデンサ４６により充電された電力を用いて、電気二重層コンデンサ４３を加熱する。
【００５１】
制御装置７４は、時刻ｔ１６で電気二重層コンデンサ４３の温度が所定の温度を越えているかどうかを判別する。制御装置７４は、電気二重層コンデンサ４３の温度が所定の温度を越えていないときに、時刻ｔ１６から所定の時間が経過した後に（すなわち、電気二重層コンデンサ４３が十分に充電された後に）時刻ｔ１２から時刻ｔ１４までの期間Ａに実行された動作を、電気二重層コンデンサ４３の温度が所定の温度を越えるまで繰り返して実行する。このような繰り返しは、電気二重層コンデンサ４３を所定の温度以上に加熱することを確実にする。なお、このような繰り返しは、必ずしも実行しなくてもよい。
【００５２】
制御装置７４は、時刻ｔ１６から所定の時間が経過した時刻ｔ１７に、スイッチ８を閉じて、負荷５０に直流電力を供給する。直流電源装置４１は、時刻ｔ１７以降に、負荷５０が一時的に電力を大きく消費したときに電気二重層コンデンサ４３が放電することによりノード５５とノード１６との間の電圧が降下することを防止することができ、大きな電流を負荷５０に印加することができる。さらに、直流電源装置４１は、時刻ｔ１４以降に、直流電源装置本体４２が故障して負荷５０に直流電力を供給することができないときに、電気二重層コンデンサ４３が放電することにより所定の電力だけ負荷５０に直流電力を供給することができる。
【００５３】
本発明による電源装置制御方法によれば、既述の実施の形態における電源装置制御方法と同様にして、直流電源装置４１は、負荷５０に電力を供給する前に、電気二重層コンデンサ４３を加熱して内部抵抗を小さく放電効率を向上させることができる。このため、直流電源装置４１は、負荷５０が一時的に電力を大きく消費したときにノード５５とノード６１との間の電圧が降下することを効率よく防止することができる。さらに、直流電源装置４１は、直流電源装置本体４２が故障して負荷５０に直流電力を供給することができないときに、効率よく所定の電力だけ負荷５０に直流電力を供給することができる。
【００５４】
コンデンサ４６とリアクトル４５とを直列接続したときの総合の静電容量Ｃ’は、電気二重層コンデンサ４３の静電容量Ｃ（Ｆ）とコンデンサ４６の静電容量Ｃｓ（Ｆ）とを用いて、次式：
Ｃ’＝Ｃ×Ｃｓ÷（Ｃ＋Ｃｓ）
により表現される。時刻ｔ１２から時刻ｔ１３まで（または時刻ｔ１４から時刻ｔ１５まで）の期間に閉路６３に流れる共振電流の大きさＩ（Ａ）は、時間ｔとリアクトル５のインダクタンスＬ（Ｈ）と電気二重層コンデンサ３の充電電圧Ｖ（Ｖ）とを用いて、次式：
【数２】
2007288986.tif 000004
により表現される。この式は、コンデンサ４６の静電容量Ｃｓが小さいほど、共振電流のピーク電流が小さくなることを示している。すなわち、直流電源装置４１は、コンデンサ４６の静電容量Ｃｓを適当に設計することにより、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３まで（または時刻ｔ１４から時刻ｔ１５まで）の期間に閉路６３に流れる電流の大きさを制限することができる。
【００５５】
なお、直流電源装置４１は、ヒータ４７を抵抗器に置換することもできる。その抵抗器は、電流が流されることにより生成される熱が電気二重層コンデンサ４３に伝達されないように、配置されている。このような抵抗器を備える直流電源装置は、直流電源装置４１と比較して、電気二重層コンデンサ４３に供給される熱量が小さいが、共振電流だけで電気二重層コンデンサ３を所定の温度に昇温させて放電特性を向上させることができるときに有効である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、本発明による直流電源装置の実施の形態を示す回路図である。
【図２】図２は、電気二重層コンデンサを示す断面図である。
【図３】図３は、本発明による電源装置制御方法の実施の形態を示すタイムチャートである。
【図４】図４は、温度特性を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明による直流電源装置の実施の他の形態を示す回路図である。
【図６】図６は、本発明による電源装置制御方法の実施の他の形態を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１  ：直流電源装置
２  ：直流電源装置本体
３  ：電気二重層コンデンサ
５  ：リアクトル
６  ：スイッチ
７  ：スイッチ
８  ：スイッチ
１０：負荷
１１：ノード
１２：ノード
１４：ノード
１５：ノード
１６：ノード
１７：閉路
１８：閉路
１９：閉路
２４：制御装置
３０：セル
３１：集電電極
３２：集電電極
３３：分極性電極
３４：分極性電極
３５：電解液
３６：セパレータ
３７：ガスケット
３９：温度特性
４１：直流電源装置
４２：直流電源装置本体
４３：電気二重層コンデンサ
４５：リアクトル
４６：コンデンサ
４７：ヒータ
５０：負荷
５１：スイッチ
５２：スイッチ
５３：スイッチ
５４：スイッチ
５５：ノード
５６：ノード
５７：ノード
５８：ノード
５９：ノード
６０：ノード
６１：ノード
６２：閉路
６３：閉路
６４：閉路
６５：閉路
７１：温度計
７２：電圧計
７３：電流計
７４：制御装置
【図１】
2007288986.tif 000005
【図２】
2007288986.tif 000006
【図３】
2007288986.tif 000007
【図４】
2007288986.tif 000008
【図５】
2007288986.tif 000009
【図６】
2007288986.tif 000010