【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気二重層コンデンサの充電制御回路に関するものであり、特に、小型化を図った電気二重層コンデンサの充電制御回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気二重層コンデンサは、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池よりも小型軽量で長寿命な充電式電源として知られており、信頼性や容量などの性能の向上に伴って種々の分野への電気二重層コンデンサの応用が図られている。電気二重層コンデンサは耐電圧が２．５Ｖ前後であって、動力電源などの用途においては直列接続して使用することが殆どであるが、経時変化などにより容量が低下して耐電圧が充電電圧以下になった場合は充電時に破壊する虞がある。直列接続した電気二重層コンデンサのある単体が破壊すると電気二重層コンデンサ電源全体が使用不能となってしまうので、従来は直列接続した電気二重層コンデンサの単体ごとにバイパス回路を設け、電圧監視回路により電気二重層コンデンサの単体ごとの電圧を監視し、ある電気二重層コンデンサの電圧が設定値に達したときにはその電気二重層コンデンサの充電電流をバイパス回路へ流して電気二重層コンデンサの破壊を防止している（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１５９１３５号公報（段落番号００１２、００２７）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電気二重層コンデンサの充電制御回路は、直列接続した電気二重層コンデンサの単体ごとにバイパス回路を設けているが、大電流を扱う場合はバイパス回路を構成する半導体素子や抵抗などの電子部品に大電流用のものを要し、これにより充電制御回路が大型化して小型軽量化が要求される用途（例えば、手持ち電動工具など）においては、電気二重層コンデンサを搭載する利点が相殺されてしまうという問題がある。そこで電気二重層コンデンサの充電制御回路を小型化するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は上記課題を解決することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記目的を達成するために提案するものであり、直列接続された複数の電気二重層コンデンサの電圧を個別に検出する電圧監視回路と、各電気二重層コンデンサの電圧を個別に基準電圧と比較する手段と、個別の電圧比較結果に応じて充電電源のオンオフを制御する手段を備え、いずれかひとつの電気二重層コンデンサの電圧が電気二重層コンデンサの耐電圧以下である基準電圧に上昇したときに充電を停止するように構成した電気二重層コンデンサの充電制御回路を提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を図に従って詳述する。図１は電気二重層コンデンサの充電制御回路を示し、４個の電気二重層コンデンサＣ１， Ｃ２， Ｃ３， Ｃ４を直列接続した回路例である。１は充電制御部、２は電圧監視回路であり、３， ４はＡＣ−ＤＣコンバータや二次電池などの充電電源へ接続される充電電源入力端子である。充電制御部１と電気二重層コンデンサＣ１との間、及び各電気二重層コンデンサＣ１，Ｃ２， Ｃ３， Ｃ４の間にはスイッチＳＷ１， ＳＷ２， ＳＷ３， ＳＷ４が直列に挿入されている。また、各電気二重層コンデンサＣ１， Ｃ２， Ｃ３， Ｃ４の電圧を個別に監視するためのスイッチＳＷ１２， ＳＷ２１， ＳＷ２２， ＳＷ３１， ＳＷ３２， ＳＷ４１が電気二重層コンデンサＣ１， Ｃ２， Ｃ３， Ｃ４に対して並列に設けられていて、充電制御部１が各スイッチＳＷ１， ＳＷ２， ＳＷ３， ＳＷ４， ＳＷ１２， ＳＷ２１， ＳＷ２２， ＳＷ３１， ＳＷ３２， ＳＷ４１をオンオフ制御する。
【０００７】
本発明の特徴は、従来各電気二重層コンデンサに個別に接続されている保護用のバイパス回路を廃したことにあり、これにより充電制御回路の回路規模を縮小することができる。以下、図１及び図２に従って充電制御回路の保護機能について説明する。充電電源を充電電源入力端子３， ４へ接続すると充電制御部１が起動し（ステップ１０１）、充電制御部１は図１のようにスイッチＳＷ１， ＳＷ２， ＳＷ３， ＳＷ４をオンし、ＳＷ１２， ＳＷ２１， ＳＷ２２， ＳＷ３１， ＳＷ３２， ＳＷ４１をオフして充電を開始する（ステップ１０２）。
【０００８】
そして、短い設定時間経過後にステップ１０３を経てステップ１０４に進む。ここでは、スイッチＳＷ１， ＳＷ２， ＳＷ３， ＳＷ４をオフして各電気二重層コンデンサＣ１， Ｃ２， Ｃ３， Ｃ４を充電電源ラインから切り離し、スイッチＳＷ１２をオンする。これにより電気二重層コンデンサＣ１の電圧が電圧監視回路２により検出され、あらかじめ設定されている耐電圧以下の基準値と比較される。電気二重層コンデンサＣ１の電圧が基準値以下の場合はステップ１０５へ進み、スイッチＳＷ１， ＳＷ２， ＳＷ３， ＳＷ４をオフ、スイッチＳＷ２１， ＳＷ２２をオンし、電気二重層コンデンサＣ２の電圧を検出して基準値と比較する。以下同様に、ステップ１０６ではスイッチＳＷ１， ＳＷ２， ＳＷ３， ＳＷ４をオフ、スイッチＳＷ３１， ＳＷ３２をオンして電気二重層コンデンサＣ３の電圧検出及び基準値との比較を行い、ステップ１０７ではスイッチＳＷ１， ＳＷ２， ＳＷ３， ＳＷ４をオフ、スイッチＳＷ４１， ＳＷ４２をオンして電気二重層コンデンサＣ４の電圧検出及び基準値との比較を行う。
【０００９】
電気二重層コンデンサＣ１， Ｃ２， Ｃ３， Ｃ４のそれぞれの電圧が基準値以下の場合は、充電タイマーをクリア（ステップ１０８）し、ステップ１０２へ戻ってスイッチＳＷ１２， ＳＷ２１， ＳＷ２２， ＳＷ３１， ＳＷ３２， ＳＷ４１を全てオフし、ＳＷ１， ＳＷ２， ＳＷ３， ＳＷ４をオンして充電を開始し、上記のステップ１０２〜１０８のルーチンを繰り返して定期的に各電気二重層コンデンサＣ１， Ｃ２， Ｃ３， Ｃ４の電圧を監視する。尚、ステップ１０４〜１０７のそれぞれの間にステップ１０２〜１０３と同じ一定の充電時間を挿入してもよい。
【００１０】
そして、四個の電気二重層コンデンサＣ１， Ｃ２， Ｃ３， Ｃ４のいずれかひとつの電圧が基準電圧に達したときにスイッチＳＷ１をオフして充電を停止する（ステップ１０９）。つまり、直列接続した複数の電気二重層コンデンサの中で最も容量の小さいものが規定の電圧まで充電されたときに充電を停止し、最小容量の電気二重層コンデンサの破壊を防止する。したがって、全部の電気二重層コンデンサの電位が最小容量の電気二重層コンデンサの電位と等しい状態で充電停止となり、完全な満充電状態とはならないが、例えば電動工具などのように電圧の多少の変動が問題にならない用途においては十分実用になり、電気二重層コンデンサの破壊を未然に防止できるとともにバイパス回路を省いたことにより回路が著しく簡素化されて小型軽量化することができる。
【００１１】
尚、この発明は上記の実施形態に限定するものではなく、例えば図１の電圧監視回路２に加えて、図３に示すようにスイッチＳＷ２１， ＳＷ３１， ＳＷ４１にそれぞれ個別に電圧監視回路２を接続してもよく、この発明の技術的範囲内において種々の改変が可能であり、この発明がそれらの改変されたものに及ぶことは当然である。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電気二重層コンデンサの充電制御回路は、従来直列接続された複数の電気二重層コンデンサへ個別に接続していたバイパス回路を省き、電気二重層コンデンサの電圧を個別に監視して、ひとつの電気二重層コンデンサの電圧が規定電圧に達したときに充電を停止するように構成したので、回路規模が縮小されて、特に電動工具などの小型軽量化及びコストの低減に効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示し、電気二重層コンデンサの充電回路の回路図。
【図２】本発明の電気二重層コンデンサの充電回路の動作フローチャート。
【図３】他の実施形態を示し、電気二重層コンデンサの充電回路の回路図。
【符号の説明】
１ 充電制御部
２ 電圧監視回路
３ 電源入力端子
４ 電源入力端子
Ｃ１， Ｃ２， Ｃ３， Ｃ４ 電気二重層コンデンサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a charge control circuit for an electric double layer capacitor, and more particularly, to a charge control circuit for an electric double layer capacitor that is reduced in size.
[0002]
[Prior art]
Electric double layer capacitors are known as rechargeable power supplies that are smaller, lighter and have a longer life than secondary batteries such as nickel-metal hydride batteries and lithium-ion batteries. Application of electric double layer capacitors to The electric double layer capacitor has a withstand voltage of about 2.5 V, and is generally used in series for applications such as a power supply, but the capacity is reduced due to aging and the withstand voltage is increased to a charging voltage. In the following cases, there is a possibility that the battery will be destroyed during charging. If a single electric double layer capacitor connected in series is destroyed, the entire electric double layer capacitor power supply becomes unusable.Conventionally, a bypass circuit is provided for each single electric double layer capacitor connected in series, and a voltage monitoring circuit is used. The voltage of each electric double layer capacitor is monitored, and when the voltage of a certain electric double layer capacitor reaches the set value, the charging current of that electric double layer capacitor flows to the bypass circuit to prevent the destruction of the electric double layer capacitor. (For example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1] JP-A-2002-159135 (paragraph numbers 0012 and 0027)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Conventional charge control circuits for electric double-layer capacitors provide a bypass circuit for each electric double-layer capacitor connected in series, but when handling large currents, electronic components such as semiconductor elements and resistors that constitute the bypass circuit In applications where a large charge control circuit is required to reduce the size and weight (for example, hand-held power tools), the advantage of mounting an electric double layer capacitor is offset. Problem. Therefore, there arises a technical problem to be solved in order to reduce the size of the charge control circuit of the electric double layer capacitor, and an object of the present invention is to solve the above problem.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention proposes to achieve the above object, and includes a voltage monitoring circuit for individually detecting voltages of a plurality of electric double layer capacitors connected in series, and a voltage reference circuit for individually detecting the voltage of each electric double layer capacitor. A means for comparing with a voltage, and a means for controlling on / off of a charging power supply according to an individual voltage comparison result, wherein a voltage of any one electric double layer capacitor is equal to or less than a withstand voltage of the electric double layer capacitor. An object of the present invention is to provide a charge control circuit for an electric double layer capacitor configured to stop charging when it rises.
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a charge control circuit for an electric double layer capacitor, which is an example of a circuit in which four electric double layer capacitors C1, C2, C3 and C4 are connected in series. 1 is a charging control unit, 2 is a voltage monitoring circuit, and 3 and 4 are charging power input terminals connected to a charging power source such as an AC-DC converter or a secondary battery. Switches SW1, SW2, SW3, and SW4 are inserted in series between the charge control unit 1 and the electric double layer capacitor C1, and between the electric double layer capacitors C1, C2, C3, and C4. Further, switches SW12, SW21, SW22, SW31, SW32, and SW41 for individually monitoring the voltages of the electric double layer capacitors C1, C2, C3, and C4 are connected to the electric double layer capacitors C1, C2, C3, and C4. The charging control unit 1 is provided in parallel, and controls on / off of the switches SW1, SW2, SW3, SW4, SW12, SW21, SW22, SW31, SW32, and SW41.
[0007]
A feature of the present invention is that the protection bypass circuit conventionally individually connected to each electric double layer capacitor has been eliminated, whereby the circuit scale of the charge control circuit can be reduced. Hereinafter, the protection function of the charge control circuit will be described with reference to FIGS. When the charging power source is connected to the charging power input terminals 3 and 4, the charging control unit 1 starts (step 101), and the charging control unit 1 turns on the switches SW1, SW2, SW3 and SW4 as shown in FIG. , SW22, SW31, SW32, and SW41 are turned off to start charging (step 102).
[0008]
Then, after a short set time has elapsed, the process proceeds to step 104 via step 103. Here, the switches SW1, SW2, SW3, and SW4 are turned off to disconnect the electric double-layer capacitors C1, C2, C3, and C4 from the charging power supply line, and the switch SW12 is turned on. As a result, the voltage of the electric double layer capacitor C1 is detected by the voltage monitoring circuit 2 and compared with a preset reference value equal to or lower than the withstand voltage. If the voltage of the electric double layer capacitor C1 is equal to or lower than the reference value, the process proceeds to step 105, where the switches SW1, SW2, SW3, and SW4 are turned off, the switches SW21 and SW22 are turned on, and the voltage of the electric double layer capacitor C2 is detected. Compare with value. Similarly, in step 106, the switches SW1, SW2, SW3, and SW4 are turned off, and the switches SW31 and SW32 are turned on to detect the voltage of the electric double layer capacitor C3 and compare it with the reference value. In step 107, the switches SW1 and SW2 , SW3 and SW4 are turned off, and the switches SW41 and SW42 are turned on to detect the voltage of the electric double layer capacitor C4 and compare it with the reference value.
[0009]
If the voltage of each of the electric double layer capacitors C1, C2, C3, C4 is equal to or less than the reference value, the charging timer is cleared (step 108), and the process returns to step 102 to switch SW12, SW21, SW22, SW31, SW32, SW41. Are turned off, SW1, SW2, SW3, and SW4 are turned on to start charging, and the routine of steps 102 to 108 is repeated to periodically reset the voltage of each electric double layer capacitor C1, C2, C3, C4. Monitor. The same fixed charging time as in steps 102 to 103 may be inserted between steps 104 to 107.
[0010]
When any one of the four electric double layer capacitors C1, C2, C3, C4 reaches the reference voltage, the switch SW1 is turned off to stop charging (step 109). That is, the charging is stopped when the smallest one of the plurality of electric double layer capacitors connected in series is charged to the specified voltage, thereby preventing the destruction of the electric double layer capacitor having the minimum capacity. Therefore, charging stops when the electric potential of all electric double-layer capacitors is equal to the electric potential of the electric double-layer capacitor with the minimum capacity, and the battery does not become fully charged. However, this is practically sufficient in applications where no problem occurs, and the destruction of the electric double layer capacitor can be prevented beforehand, and the circuit can be significantly simplified and the size and weight can be reduced by omitting the bypass circuit.
[0011]
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in addition to the voltage monitoring circuit 2 of FIG. 1, the voltage monitoring circuits 2 are individually connected to the switches SW21, SW31, and SW41 as shown in FIG. Various modifications are possible within the technical scope of the present invention, and it goes without saying that the present invention extends to those modifications.
[0012]
【The invention's effect】
As described above, the electric double layer capacitor charging control circuit of the present invention eliminates the bypass circuit conventionally connected individually to a plurality of electric double layer capacitors connected in series, and separates the electric double layer capacitor voltage. The charging is stopped when the voltage of one electric double layer capacitor reaches a specified voltage, so that the circuit scale is reduced, and the size and weight of power tools and the like are reduced, and the cost is reduced. Is effective.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a charging circuit of an electric double layer capacitor, showing one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an operation flowchart of the electric double layer capacitor charging circuit of the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram of a charging circuit for an electric double layer capacitor according to another embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Charge control part 2 Voltage monitoring circuit 3 Power supply input terminal 4 Power supply input terminal C1, C2, C3, C4 Electric double layer capacitor
