(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な構成で省エネルギー化を図ることができる蓄電装置を提供する。【解決手段】蓄電装置は、直列接続された複数の蓄電ユニット(Ｕ１〜Ｕｎ)を備える。各蓄電ユニット(Ｕｉ)は、EDLCセル(Ｃｉ)と、LED(Ｄｉ)と、電流制限抵抗(Ｒｉ)とを備える。LED(Ｄｉ)と電流制限抵抗(Ｒｉ)は直列に接続されかつEDLCセル(Ｃｉ)と並列に接続される。EDLCセル(Ｃ１〜Ｃｎ)の電圧がアンバランスになってある特定のEDLCセル(Ｃｉ)の電圧が上昇しLEDのオン電圧(約2V)以上になると、当該EDLCセル(Ｃｉ)に並列接続されたLED(Ｄｉ)に電流が流れて当該EDLCセル(Ｃｉ)の電圧上昇が抑制される。EDLCセル(Ｃｉ)の電圧が発光ダイオードのオン電圧よりも小さいときは、当該EDLCセル(Ｃｉ)に並列接続されたLED(Ｄｉ)に電流は流れないので当該EDLCセル(Ｃｉ)から放電されることがない。【選択図】図１
2009194122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数の蓄電ユニット(Ｕ１〜Ｕｎ)を備え、
前記複数の蓄電ユニットの各々(Ｕｉ)[ｉ＝１〜ｎ]は、
１つの電気二重層キャパシタ(Ｃｉ)と、
前記電気二重層キャパシタ(Ｃｉ)に並列接続された１つの発光ダイオード(Ｄｉ)とを備える、
ことを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記複数の蓄電ユニットの各々(Ｕｉ)[ｉ＝１〜ｎ]は、
前記発光ダイオード(Ｄｉ)に直列接続された電流制限抵抗(Ｒｉ)をさらに備える、
ことを特徴とする蓄電装置。
【請求項３】
１つの電気二重層キャパシタ(Ｃｉ)と、
前記電気二重層キャパシタ(Ｃｉ)に並列接続された１つの発光ダイオード(Ｄｉ)とを備える、
ことを特徴とする蓄電ユニット(Ｕｉ)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気二重層キャパシタ(EDLC：Electric Double Layer Capacitor)を用いた蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のEDLCセルを直列接続して使う場合、漏れ電流(自己放電)のばらつきによってセル間の電圧がアンバランスになる。セル間の電圧がアンバランスな状態で充電を行うと、電圧の高いセルから過充電状態になり定格電圧以上の電圧が印加された状態になる。セルに定格電圧以上の電圧が印加されると電解液や構成部材の分解が加速され、内部抵抗上昇や容量低下、ガス発生による漏液等、耐久性に大きな悪影響を与える。したがって、漏れ電流のばらつきによってセルの電圧がアンバランスになっても、これを均等化するような回路(セルバランス回路)が必要となる。
【０００３】
セルバランス回路の従来技術として、固定抵抗を全EDLCセルに並列に挿入するパッシブバランス回路がある(特許文献１)。パッシブバランス回路では、EDLCセルの最大漏れ電流の10倍程度の電流を流すことのできる抵抗を並列に接続することで、漏れ電流がばらついているEDLCセルを直列接続しても、バランス抵抗の分圧値でEDLCセルの電圧が規定されるためEDLCセル間の電圧ばらつきは一定に保たれる(非特許文献１)。
【０００４】
また、セルバランス回路の別の従来技術としては、コンパレータによる電圧比較回路とバイパス放電用のスイッチを持つアクティブバランス回路がある(特許文献２)。
【特許文献１】国際公開第WO2005/025029号パンフレット
【特許文献２】実開平5-23527号公報
【非特許文献１】岡村廸夫 著,「電気二重層キャパシタと蓄電システム」,日刊工業新聞社
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のパッシブバランス回路は抵抗のみで構成され、単純な回路のため信頼性が高く、多くの用途で幅広く使われている。しかしながら、EDLCセルに並列に抵抗が常時挿入された形になるため、直列接続モジュールが満充電状態で充電回路が切り離されておりかつ無負荷(負荷もオープン状態)であっても、並列抵抗によってEDLCセルが少しずつ放電される状態になる。すなわち、パッシブバランス回路は、EDLCセル間の電圧アンバランスを補正することはできるが、同時に常時無駄なエネルギーを消費していることになり省エネルギーの観点からは好ましくない。
【０００６】
また、上述のアクティブバランス回路は、回路が複雑で部品数が増えるため、パッシブバランス回路に比較して故障率も高くなりコストアップも大きい。
【０００７】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単な構成で省エネルギー化を図ることができる蓄電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による蓄電装置は、直列接続された複数の蓄電ユニット(Ｕ１〜Ｕｎ)を備え、前記複数の蓄電ユニットの各々(Ｕｉ)[ｉ＝１〜ｎ]は、１つの電気二重層キャパシタ(Ｃｉ)と、前記電気二重層キャパシタ(Ｃｉ)に並列接続された１つの発光ダイオード(Ｄｉ)とを備える、ことを特徴とする。
【０００９】
また、前記複数の蓄電ユニットの各々(Ｕｉ)[ｉ＝１〜ｎ]は、前記発光ダイオード(Ｄｉ)に直列接続された電流制限抵抗(Ｒｉ)をさらに備える、ことを特徴とする。
【００１０】
本発明による蓄電ユニット(Ｕｉ)は、１つの電気二重層キャパシタ(Ｃｉ)と、前記電気二重層キャパシタ(Ｃｉ)に並列接続された１つの発光ダイオード(Ｄｉ)とを備える、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による蓄電装置では、直列接続された複数の電気二重層キャパシタの各々(Ｃｉ)[ｉ＝１〜ｎ]にバランス回路として発光ダイオード(Ｄｉ)を並列接続している。上記複数の電気二重層キャパシタ(Ｃ１〜Ｃｎ)の電圧がアンバランスになってある特定の電気二重層キャパシタ(Ｃｉ)の電圧が上昇し発光ダイオードのオン電圧(約２Ｖ)以上になると、当該電気二重層キャパシタ(Ｃｉ)に並列接続された発光ダイオード(Ｄｉ)に電流が流れて当該電気二重層キャパシタ(Ｃｉ)の電圧上昇が抑制される。一方、電気二重層キャパシタ(Ｃｉ)の電圧が発光ダイオードのオン電圧よりも小さいときは、当該電気二重層キャパシタ(Ｃｉ)に並列接続された発光ダイオード(Ｄｉ)に電流は流れないので当該電気二重層キャパシタ(Ｃｉ)から放電されることがない。したがって、固定抵抗を用いた従来のパッシブバランス回路と比較して大幅な省エネルギー化が図れる。
【００１２】
また、回路構成は、固定抵抗を用いた従来のパッシブバランス回路における固定抵抗を発光ダイオード(Ｄｉ)(および電流制限抵抗(Ｒｉ))に置き換えるだけの非常に簡単な構成である。
【００１３】
さらに、発光ダイオード(Ｄｉ)を用いることでバランス回路の動作状態を目視でき、多数の電気二重層キャパシタ(Ｃ１〜Ｃｎ)が直列接続されている場合、バランス回路の発光ダイオード(Ｄ１〜Ｄｎ)の点灯状態を比較することで電気二重層キャパシタ(Ｃ１〜Ｃｎ)の電圧ばらつきを把握することができる。例えば、ばらつきが小さければバランス回路の発光ダイオードはどれも同じ明るさで点灯するが、ばらつきが大きいときには点灯する発光ダイオードと点灯しない発光ダイオードがでてくること等により、電気二重層キャパシタ電圧のばらつきを把握することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００１５】
本発明の実施形態による蓄電装置の全体構成を図１(ａ)に示す。この蓄電装置は、直列接続された複数の蓄電ユニット(Ｕ１〜Ｕｎ)を備える。各蓄電ユニット(Ｕｉ)[ｉ＝１〜ｎ]は、図１(ｂ)に示すように、電気二重層キャパシタ(以下、EDLC)セル(Ｃｉ)と、発光ダイオード(以下、LED)(Ｄｉ)と、電流制限抵抗(Ｒｉ)とを備える。LED(Ｄｉ)と電流制限抵抗(Ｒｉ)は直列に接続されかつEDLCセル(Ｃｉ)と並列に接続されている。
【００１６】
このように、本実施形態による蓄電装置では、直列接続された複数のEDLCセルの各々(Ｃｉ)[ｉ＝１〜ｎ]にバランス回路としてLED(Ｄｉ)および電流制限抵抗(Ｒｉ)を並列接続している。EDLCセル(Ｃ１〜Ｃｎ)の電圧がアンバランスになってある特定のEDLCセル(Ｃｉ)の電圧が上昇しLEDのオン電圧(約2V)以上になると、当該EDLCセル(Ｃｉ)に並列接続されたLED(Ｄｉ)に電流が流れて当該EDLCセル(Ｃｉ)の電圧上昇が抑制される。一方、EDLCセル(Ｃｉ)の電圧が発光ダイオードのオン電圧よりも小さいときは、当該EDLCセル(Ｃｉ)に並列接続されたLED(Ｄｉ)に電流は流れないので当該EDLCセル(Ｃｉ)から放電されることがない。したがって、固定抵抗を用いた従来のパッシブバランス回路と比較して大幅な省エネルギー化が図れる。この点について、以下、具体例を挙げて説明する。
【００１７】
図２(ａ)は、固定抵抗を用いたパッシブバランス回路を有する従来の蓄電装置の全体構成の一例を示す図である。この蓄電装置は、直列接続された複数の蓄電ユニット(Ｕ１１〜Ｕ１ｎ)を備える。各蓄電ユニット(Ｕ１ｉ)[ｉ＝１〜ｎ]は、図２(ｂ)に示すように、EDLCセル(Ｃ１ｉ)と、固定抵抗(Ｒ１ｉ)とを備える。EDLCセル(Ｃ１ｉ)と固定抵抗(Ｒ１ｉ)は並列に接続されている。ここで、EDLCセル(Ｃ１ｉ)の仕様を定格電圧2.5V，最大漏れ電流100μAとする。このとき、EDLCセル(Ｃ１ｉ)に並列接続する抵抗(Ｒ１ｉ)には100μA×10＝1mAの電流を流さないといけないので、抵抗(Ｒ１ｉ)の抵抗値は、2.5V／1mA＝2.5kΩにすればよい。
【００１８】
一方、本実施形態の蓄電装置(図１)においても、同様にEDLCセル(Ｃｉ)の仕様を定格電圧2.5V，最大漏れ電流100μAとする。このとき、LED(Ｄｉ)には、1mA以上の電流が流せるもの(LEDのほとんどが該当する)を使う。LED(Ｄｉ)の電流制限抵抗(Ｒｉ)については、LED(Ｄｉ)はオンしたときに2Vの定電圧特性となるので、このときに1mAの電流が流れるように電流制限抵抗(Ｒｉ)の抵抗値を計算すると、(2.5−2.0)/1mA＝500Ωとなる。
【００１９】
以上の条件の下で、従来の蓄電装置(図２)におけるEDLCセル(Ｃ１ｉ)の端子電圧Ｖが図３(a)のように変化した場合、図３(ｂ)に示すようにEDLCセル(Ｃ１ｉ)の端子電圧Ｖにかかわらずバランス回路(Ｒ１ｉ)において損失が発生する。
【００２０】
これに対して、本実施形態の蓄電装置(図１)では、図３(ｃ)に示すようにLED(Ｄｉ)がオンしない電圧条件(約2V以下)ではLED(Ｄｉ)に電流は流れないのでバランス回路(Ｄｉ,Ｒｉ)において損失は発生しない。
【００２１】
このように本実施形態によれば、固定抵抗を用いた従来のパッシブバランス回路と比較して大幅な省エネルギー化が図れる。
【００２２】
また、回路構成は、固定抵抗を用いた従来のパッシブバランス回路(図２)における固定抵抗(Ｒ１ｉ)をLED(Ｄｉ)および電流制限抵抗(Ｒｉ)に置き換えるだけの非常に簡単な構成である。
【００２３】
さらに、LED(Ｄｉ)を用いることでバランス回路の動作状態を目視でき、多数のEDLCセル(Ｃ１〜Ｃｎ)が直列接続されている場合、バランス回路のLED(Ｄ１〜Ｄｎ)の点灯状態を比較することでEDLCセル(Ｃ１〜Ｃｎ)の電圧ばらつきを把握することができる。例えば、ばらつきが小さければバランス回路のLED(Ｄ１〜Ｄｎ)はどれも同じ明るさで点灯するが、ばらつきが大きいときには点灯するLEDと点灯しないLEDがでてくること等により、EDLCセル(Ｃ１〜Ｃｎ)の電圧ばらつきを把握することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明によれば、簡単な構成で省エネルギー化を図ることができる蓄電装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】(ａ)は、本発明の実施形態による蓄電装置の全体構成を示す図である。(ｂ)は、各蓄電ユニット(Ｕｉ)の構成を示す図である。
【図２】(ａ)は、固定抵抗によるパッシブバランス回路を備えた従来の蓄電装置の全体構成を示す図である。(ｂ)は、各蓄電ユニット(Ｕｉ)の構成を示す図である。
【図３】EDLCセルの端子電圧とバランス回路における損失との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
Ｕ１〜Ｕｎ…蓄電ユニット
Ｃ１〜Ｃｎ…EDLCセル
Ｄ１〜Ｄｎ…LED
Ｒ１〜Ｒｎ…電流制限抵抗
【図１】
2009194122.tif 000003
【図２】
2009194122.tif 000004
【図３】
2009194122.tif 000005