JP4072187B2 - 2重層キャパシタの直列接続されたキャパシタの充電を補償するための装置および方法 - Google Patents
2重層キャパシタの直列接続されたキャパシタの充電を補償するための装置および方法 Download PDFInfo
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Description
【0001】
本発明は、とりわけ自動車車載電源網において2重層キャパシタの直列接続されたキャパシタの充電を補償するための、請求項1または2記載の装置に関する。すなわち、2重層キャパシタの直列接続されたキャパシタの充電を補償するための装置であって、各キャパシタにそれぞれ所属する個別変圧器と、電圧比較器とが設けられており、該個別変圧器の2次巻線は、個別ダイオードを介して該キャパシタの正端子に接続され、かつ負端子に直接接続されている形式の装置に関する。
【0002】
また本発明は、前記装置を作動するための方法にも関する。
【0003】
2重層キャパシタは自動車車載電源網において、短時間で高い電力を蓄積および供給するために最も有利な技術的手段として見なされており、たとえば、電動機として動作する統合されたスタータジェネレータによって内燃機関の加速支援(ブースト)が行われる際、または再生的な制動プロセス(回生)時に、ジェネレータとして動作する統合されたスタータジェネレータによって運動エネルギーが電気エネルギーに変換される際に最も有利な技術的手段として見なされている。
【0004】
2重層キャパシタの個々のキャパシタの最大電圧は、約2.5V〜3.0Vに制限されているので、たとえば、42V車載電源網で使用される2重層キャパシタの典型的な電圧値である60Vの電圧の場合、約20〜25個の個々のキャパシタを直列接続して1つのキャパシタスタックを構成しなければならない。
【0005】
個々のキャパシタの自己放電が(16時間で約5〜8%)異なるのに起因して、時間の経過とともにキャパシタスタックにおいて充電状態の不均衡が生じる。それゆえ、充電補償が行われない場合、最終的には2重層キャパシタが使用できなくなってしまう。この放電曲線を、自動車において重要な数週間から数ヶ月までの期間にまで外挿すると、この問題は明白になる。
【0006】
しかし、たとえば鉛蓄電池の場合のように、スタックのわずかな過充電を行うことによって実施される単純な充電補償は、2重層キャパシタでは不可能である。
【0007】
EP0432639B2から、直列接続された多数の蓄電池において、充電量が小さい蓄電池と他の蓄電池のグループとの間で充電補償を行うことが公知になっている。ここではこうするために、蓄電池スタックの個々の蓄電池に対してそれぞれ、比較回路と、矩形関数発生器を有する充電回路と、ダイオードと、変圧器と、遮断器とが設けられる。フライバック変換器として(阻止変換器原理にしたがって)動作するこのような装置により、スタック全体からエネルギーが除去された後、このエネルギーは、最も放電量が多かった蓄電池に戻されて蓄積される。
【0008】
このことを行う手間は、2,3個の蓄電池には許容されるが、20個以上の蓄電池/キャパシタから成るスタックの場合には大きすぎると判断される。
【0009】
本発明の課題は、キャパシタスタックの個々のキャパシタの相互間で充電補償のために自動制御によって行われる作動が、技術的に小さい手間で実現される、簡単な構成の装置を提供することである。本発明の課題はまた、該装置およびキャパシタスタックの機能監視を行うための該装置の作動方法を提供することである。
【0010】
前記課題は、請求項1または2の特徴による装置と、請求項7の特徴による方法とによって解決される。
【0011】
従属請求項に、本発明の有利な発展形態が記載されている。
【0012】
本発明による実施例を以下で、概略的な図面に基づいて詳述する。
【0013】
図面
図1 本発明による第1の実施例の回路である。
図2 前記回路の選択されたポイントの電圧経過特性である。
図3 前記回路の選択されたポイントの電流経過特性である。
図4 本発明による第2の実施例の回路である。
【0014】
図1に、正端子V+および負端子V−を有する2重層キャパシタDLCを備えた、本発明による第1の実施例の回路が示されている。前記2重層キャパシタDLCは、直列接続されたn個の個々のキャパシタC1〜Cnから構成される。
【0015】
該回路はフライバック変圧器Tr0を有し、このフライバック変圧器の1次巻線と2次巻線とは相互に逆位相で捲回されている。このフライバック変圧器は、電磁的エネルギーを蓄積する機能を有する。図1および図4においてフライバック変圧器に示された点は、それぞれの巻線始端を示す。
【0016】
フライバック変圧器Tr0の1次巻線は、一方では正端子V+に接続されており、他方では、たとえばMOSFETとして構成されたスイッチングトランジスタT1のドレイン端子に接続されている。しかしこのスイッチングトランジスタT1を、ベース端子とエミッタ端子とコレクタ端子とを有するバイポーラトランジスタとして構成することもできる。スイッチングトランジスタT1のソース端子は、一方では第1の電圧比較器KOMP1の反転入力端に接続されており、他方では第1の抵抗R1を介して負端子V−に接続されている。この負端子V−は、該回路の参照電位(アース)にある。
【0017】
スイッチングトランジスタT1のゲート端子は、第1のAND素子UND1の出力端に接続されている。第1のAND素子UND1の一方の入力端には、ここには図示されていない外部の制御論理回路から供給された制御信号ENが供給され、他方の入力端には、第2のAND素子UND2の出力端に接続されている。
【0018】
第1の電圧比較器KOMP1の非反転入力端は、アースを基準とする参照電圧Vref1に接続されており、該第1の電圧比較器KOMP1の出力端は、第2のAND素子UND2の入力端と監視ユニットDIAG(Diagnose)の第1の入力端とに接続されている。
【0019】
フライバック変圧器Tr0の2次巻線の一方の端子は負端子V−に直接接続されており、他方の端子は第1のダイオードD0および第2の抵抗R2を介して該負端子V−に接続されている。第1のキャパシタC0は、一方では第1のダイオードD0のカソードに接続されており、他方では負端子V−に接続されている。第1のダイオードD0のカソードと第2の抵抗R2との接続点は、第2の電圧比較器KOMP2の反転入力端に接続されており、該第2の電圧比較器KOMP2の非反転入力端は参照電圧Vref1にある。
【0020】
第2の電圧比較器KOMP2の出力端は、一方では第2のAND素子UND2の他方の入力端に接続されており、他方では監視ユニットDIAGの第2の入力端に接続されている。
【0021】
監視ユニットDIAGの第3の入力端は、第2の電圧比較器KOMP2の反転入力端に接続されており、該監視ユニットDIAGの第4の入力端は、アースを基準とする第2の基準電圧Vref2にある。監視ユニットDIAGの出力端は状態信号STを供給し、この状態信号STは、ここには図示されていない外部の評価論理回路によって監視される。このことに関しては、後で詳細に言及する。
【0022】
2重層キャパシタDLCの個々のキャパシタC1〜Cnに対してそれぞれ、同位相で捲回された(1次巻線および2次巻線が相互に同位相で捲回されている)個々の変圧器Tr1〜Trnが所属する。
【0023】
個々の変圧器Tr1〜Trnの2次巻線の巻線始端はそれぞれ個々のダイオードD1〜Dnを介して、各巻線始端に所属する個々のキャパシタC1〜Cnの正端子+C1〜+Cnに接続されており、他方の端子は、各巻線始端に所属する個々のキャパシタC1〜Cnの他方の(負の)端子に直接接続されている。
【0024】
個々の変圧器Tr1〜Trnの1次巻線は並列接続されており、共通の巻線始端は第1のダイオードD0のカソードに接続され、共通の巻線終端は負端子V−(参照電位)とフライバック変圧器Tr0の2次巻線の巻線終端とに接続されている。ここでは、フライバック変圧器(Tr0)と個々の変圧器との接続は、2線式バス線路によって行われる。
【0025】
以下で前記装置の動作方法を、図2a〜2e(電圧)と図3aおよび3b(電流)とに示された該回路の選択されたポイントの信号フローに基づいて説明する。ここでは、2重層キャパシタDLCの公称電圧=10Vであり、個々のキャパシタの公称電圧=2.5Vであり、n=4であることが前提とされる。ここでは充電補償は、2重層キャパシタDLCの全体の電圧から行われるが、2重層キャパシタDLCに接続されたエネルギー蓄積器であれば、別のエネルギー蓄積器から行ってもよい。このことは図1には示されていない。
【0026】
すでに述べた制御信号ENにより(図2a、時点t=1μsでの開始時)、該制御信号ENの期間中、スイッチングトランジスタT1がAND素子UND1を介してトリガされる(図2bにスイッチングトランジスタT1のドレイン端子における電圧が示されている。時点t=1μsまではドレイン端子の電圧は+10Vであり、時点1μsで該電圧はほぼ0Vまで減少される)。制御信号ENおよびAND素子UND2の出力端がハイレベルにある場合、スイッチングトランジスタT1は導通に切り換えられる(図2e、t=1μs)。
【0027】
まず電流は、正端子V+からフライバック変圧器Tr0の1次巻線を流れ、スイッチングトランジスタT1および第1の抵抗R1を通って、負端子V−に到達する(図3a)。第1の抵抗R1には、該電流に比例する電圧が生じる(図2c)。
【0028】
第1の抵抗に生じる電圧は、フライバック変圧器Tr0の電流が上昇するとともに上昇し、ひいてはフライバック変圧器Tr0のコアの充電量が上昇するとともに上昇する。この電圧が時点t≒2.2μsで参照電圧Vref1の値に到達すると、電圧比較器KOMP1は出力をハイレベルからローレベルに切り換え、これに基づいてAND素子UND2の出力端も同様にローレベルに移行し、スイッチングトランジスタを非導通に切り換える。すなわち電圧比較器KOMP1は、フライバック変圧器Tr0の1次側電流を検出するために使用される。
【0029】
ここで、第1の抵抗R1を流れる電流が急激に低減するので、該第1の抵抗に生じる電圧も低減し、参照電圧Vref1の値を下回る。このことにより、KOMP1の出力は直ちに再びハイレベルに移行し、これによってスイッチングトランジスタT1は再び導通に切り換えられてしまう。
【0030】
このことを阻止するため、フライバック変圧器Tr0の遮断時に該フライバック変圧器Tr0の2次側に発生する電圧上昇が検出され、これを使用して、フライバック変圧器Tr0が完全に放電完了するまでスイッチングトランジスタT1が非導通状態に維持される。
【0031】
スイッチングトランジスタT1が非導通状態に切り換えられると、フライバック変圧器Tr0の1次側の電圧は、該フライバック変圧器Tr0のコアに蓄積されたエネルギーによって上昇し、正端子V+の電圧を上回る。また、該フライバック変圧器Tr0の2次側の電圧も上昇し、該2次側によって引き起こされた電流が、順方向に駆動された第1のダイオードD0(図2d)を介して流れ、第2の抵抗R2において比例関係にある電圧を発生する。この電圧の上昇速度は、第1のキャパシタC0の充電によって決定される。この電圧は、電圧比較器KOMP2の反転入力端に到達する。したがってこの電圧比較器KOMP2は、フライバック変圧器Tr0の2次側電圧を検出するために使用される。
【0032】
この電圧が参照電圧Vref1より大きい場合、電圧比較器KOMP2の出力はローレベルに切り換えられ、スイッチングトランジスタT1はAND素子UND2およびUND1を介して非導通状態に維持される。フライバック変圧器Tr0が完全に放電完了し、該フライバック変圧器Tr0の2次側の電圧が消失した場合に初めて、電圧比較器KOMP2の反転入力端の電圧は参照電圧Vref1を下回り、このことに起因して該電圧比較器KOMP2の出力はハイレベルに移行し、AND素子UND2およびUND1を介してスイッチングトランジスタT1を再び導通制御する。
【0033】
スイッチングトランジスタT1の導通切り換え時にフライバック変圧器Tr0の2次巻線の電圧が負になることは、ここでは重要でない。というのも、第1のダイオードD0のみが阻止されるからである。
【0034】
フライバック変圧器Tr0に蓄積されたエネルギーは、スイッチングトランジスタT1が非導通に切り換えられた後に、該フライバック変圧器Tr0の2次巻線および第1のダイオードD0を介して流れ、第1のキャパシタC0と、小さい個別変圧器Tr1〜Trnの並列接続された1次巻線とに到達し、ここから個別変圧器Tr1〜Trnの2次巻線と個別ダイオードD1〜Dnとを介して、個別キャパシタC1〜Cnに到達する。
【0035】
スイッチングトランジスタT1の非導通切り換えに関連してフライバック変圧器Tr0の2次巻線に発生する急速な電流上昇により、まず第1のキャパシタC0が充電される。このようにして個別変圧器Tr1〜Trnの主インダクタンスでは、電流形成のために十分な時間が得られ、最終的には該個別変圧器Tr1〜Trnの2次側にも電流が流れる。
【0036】
したがって、たとえばTr1等の個別変圧器の2次側には、個別キャパシタC1の充電電圧と個別ダイオードD1の順方向電圧との和に相応する電圧が得られる。このことは、変圧器Tr2〜Trnの2次側電圧にも同様に当てはまる。この2次側電圧の典型的な値は、たとえば3.2Vであり、C1の充電電圧は2.5Vであり、D1の順方向電圧は0.7Vである。ショットキダイオードが使用される場合、ダイオード順方向電圧は約0.3Vのみである。
【0037】
各個別変圧器の1次側電圧は、それぞれの2次側電圧と、すべての個別変圧器Tr1〜Trnに対して同一に設定された変圧比とによって得られる。
【0038】
このことから、個別キャパシタC1〜Cnの充電電圧が異なると、変圧器Tr1〜Trnの1次側電圧も異なるという結果になる。
【0039】
しかし、ここではすべての変圧器Tr1〜Trnの1次巻線が並列接続されているので、強制的に画一的な1次側電圧が得られ、ひいては画一的な2次側電圧が得られる。
【0040】
このような画一的な1次側電圧は、ここでは最も低い充電電圧を有する個別キャパシタによって、たとえばC1によって得られる。というのも該個別キャパシタは、該個別キャパシタに所属する個別変圧器Tr1において最も低い1次側電圧を発生するからである。
【0041】
このような画一的な1次側電圧は、変圧器の相互的な変圧比によって変圧されて、別のすべての変圧器Tr2〜Trnの2次側にも発生する。
【0042】
しかしこの電圧は、それぞれの個別キャパシタC2〜Cnの充電電圧と所属の個別ダイオードの順方向電圧との和より小さいので、これらの個別ダイオードD2〜Dnは導通にされず、個別キャパシタC2〜Cnは充電電流を得られない。むしろ、フライバック変圧器Tr0の2次側から到達する電流は実質的に、最も小さい電圧を有する個別キャパシタ(C1)へ充電電流として流れる。
【0043】
ここで充電プロセスの経過中に、この個別キャパシタの電圧は上昇し、2番目に低い電圧を有するキャパシタの値に到達する。この時点から、該キャパシタに所属する個別ダイオードが導通状態になり、該キャパシタも充電電流の一部を受け取る。この時点から両キャパシタの電圧は、3番目に低い電圧を有するキャパシタの値に到達するまで上昇し、その後も同様に行われる。
【0044】
このプロセスは、最終的にスタックのすべてのキャパシタC1〜Cnが等しい電圧を得るまで繰り返される。このことによって、充電プロセスは終了される。
【0045】
監視回路DIAGによって、電圧比較器KOMP1の出力端で測定される信号期間=充電期間と、電圧比較器KOMP2で測定される信号期間=フライバック変圧器Tr0の放電期間とが測定され、所定の上限値および下限値と比較される。
【0046】
測定されたこれらの期間が所定の限界値内にある場合、2重層キャパシタDLCおよび充電補償回路が欠陥のない状態であることが推定される。たとえば個々の個別キャパシタの短絡または遮断等の機能エラーは、このようにして簡単に検出される。
【0047】
さらに、フライバック変圧器Tr0の整流された2次側電圧の付加的な測定を行うことにより(図2d)、個別キャパシタC1〜Cnの最も低い電圧を検出することができる。こうするためには、たとえば図2dに示された時間的な区切りでは、電圧および立ち上がり振動過程の上昇後に約0.2μs〜1.0μs経過した後に振幅が検出される。この値は、個別キャパシタのその時点で最小の電圧に対して比例する。
【0048】
この値と所定の上限値および下限値とを比較することによっても、2重層キャパシタDLCの機能を予測することができる。
【0049】
このようにして検出された2重層キャパシタDLCの全体の状態は、監視ユニットDIAGの出力端において、相応のレベルを有する状態信号STによって表される。この状態信号STは、2重層キャパシタDLCが欠陥なしで動作するか否か、または、検査または修理のためにサービスステーションに行くべきか否かを示す。
【0050】
図4に、本発明による第2の実施例の回路が示されている。この回路は基本的に、図1に示された回路と同じである。ここで異なる点は、図4の回路ではフライバック変圧器Tr0はコイルL1に置換されており、付加的にトランジスタT2と第3の抵抗R3とが追加されていることである。トランジスタT2は、たとえばPNPトランジスタである。
【0051】
該回路は、図1でフライバック変圧器Tr0が設けられていた場所にコイルL1を有する。コイルL1の一方の端子は正端子V+に接続されており、他方の端子はスイッチングトランジスタT1のドレイン端子に接続され、さらに第1のダイオードD0および第3の抵抗R3を介してトランジスタT2のエミッタ端子にも接続されている。このトランジスタT2はレベル変換器として動作し、該トランジスタT2のベース端子は正端子V+に接続されており、該トランジスタT2のコレクタ端子は第2の抵抗R2および電圧比較器KOMP2の反転入力端に接続されている。第1のキャパシタC0は、一方では第1のダイオードD0のカソード端子に接続されており、他方では正端子V+に接続されている。
【0052】
個別変圧器Tr1〜Trnの1次巻線とコイルL1との接続は、相互に接続された巻線始端と第1のダイオードD0の接続点および第3の抵抗R3とが接続され、相互に接続された巻線終端と正端子V+とが接続されるように行われる。
【0053】
該回路の他の部分は、すでに述べたように図1の他の部分と同じである。この実施例でも、コイル(L1)と個別変圧器との接続は2線式バス線路によって行われる。
【0054】
この回路ではコイルL1の放電電圧の測定は、正端子V+に印加された電圧を基準としなければならない。これは、レベル変換器として動作するPNPトランジスタT2によって行われる。
【0055】
スイッチングトランジスタT1が導通制御され、それによって該スイッチングトランジスタT1のドレイン電圧が低くなった場合、第1のダイオードD0は遮断され、コイルL1からトランジスタT2のベース‐エミッタダイオードを逆方向に流れる電流を阻止する。
【0056】
このようにして、正端子V+の電位にあるトランジスタT2のベース電圧は該トランジスタT2のエミッタ電圧より高くなったので、トランジスタT2は遮断され、R2ないしは電圧比較器KOMP2の反転入力端に生じる電圧は0Vになる。
【0057】
スイッチングトランジスタT1が非導通状態にされた後にコイルL1の電圧が正端子V+の電位を上回った場合、第1のダイオードD0は導通状態になり、コイルL1から電流が、第1のダイオードD0と、第3の抵抗R3と、トランジスタT2と、第2の抵抗R2とを介して流れ始め、負端子V−に到達する。
【0058】
この電流は、第2の抵抗R2において正の電圧を発生する。この電圧は、図1の実施例で説明したように、参照電圧Vref1より大きいので、電圧比較器KOMP2の出力はローレベルに切り換えられる。最後にこれによって、スイッチングトランジスタT1がAND素子UND2およびUND1を介して非導通状態に切り換えられる。
【0059】
コイルL1が完全に放電完了して初めて、該コイルL1の放電電圧はほぼ参照電位まで低減され、これに基づいて第2の抵抗R2を流れる電流が消失し、スイッチングトランジスタT1は、図1の実施例で説明したように、再び導通制御される。
【0060】
該回路の他の機能および該回路の動作方法は、すでに上記で図1の実施例で説明したのと同じである。
【0061】
なお、個別変圧器Tr1〜Trnおよび個別ダイオードD1〜Dnを、個別キャパシタC1〜Cnとともに2重層キャパシタDLCのケーシング内に配置することもできる。
【図面の簡単な説明】
【0062】
【図1】本発明による第1の実施例の回路である。
【図2】前記回路の選択されたポイントの電圧経過特性である。
【図3】前記回路の選択されたポイントの電流経過特性である。
【図4】本発明による第2の実施例の回路である。
Claims (10)
- 2重層キャパシタ(DLC)の直列接続されたキャパシタの充電を補償するための装置であって、
各キャパシタ(C1〜Cn)にそれぞれ所属する個別変圧器(Tr1〜Trn)と、電圧比較器とが設けられており、
該個別変圧器(Tr1〜Trn)の2次巻線は、個別ダイオード(D1〜Dn)を介して該キャパシタの正端子に接続され、かつ負端子に直接接続されている形式のものにおいて、
フライバック変圧器(Tr0)が設けられており、
前記フライバック変圧器(Tr0)の1次巻線と2次巻線とは、相互に逆位相で捲回されており、
前記1次巻線の巻線終端は、該2重層キャパシタ(DLC)の正端子(V+)に接続されており、
該1次巻線の巻線始端は、スイッチングトランジスタ(T1)のコレクタ端子またはドレイン端子に接続されており、
前記フライバック変圧器(Tr0)の2次巻線の巻線終端は、該2重層キャパシタ(Tr0)の負端子(V−)に直接接続されており、
該2次巻線の巻線始端は、第1のダイオード(D0)と第2の抵抗(R2)との直列回路を介して該2重層キャパシタ(DLC)の負端子(V−)に接続されており、
第1の電圧比較器(KOMP1)が設けられており、
該第1の電圧比較器(KOMP1)の反転入力端は、前記スイッチングトランジスタ(T1)のエミッタ端子またはソース端子に接続され、かつ、第1の抵抗(R1)に接続されており、
前記第1の抵抗(R1)の他方の端子は、該2重層キャパシタ(DLC)の負端子(V−)に接続されており、
第1のAND素子(UND1)が設けられており、
前記第1のAND素子(UND1)の出力端は、前記スイッチングトランジスタ(T1)のベース端子またはゲート端子に接続されており、
該第1のAND素子(UND1)の一方の入力端には、外部の制御信号(EN)が供給され、
第2のAND素子(UND2)が設けられており、
前記第2のAND素子(UND2)の出力端は、前記第1のAND素子(UND1)の他方の入力端に接続されており、
該第2のAND素子(UND2)の一方の入力端は、前記第1の電圧比較器(KOMP1)の出力端に接続されており、
第2の電圧比較器(KOMP2)が設けられており、
前記第2の電圧比較器(KOMP2)の反転入力端は、前記第1のダイオード(D0)と第2の抵抗(R2)との間の接続点に接続されており、
第1の参照電圧(Vref1)が設けられており、
前記第1の参照電圧(Vref1)は、前記第1の電圧比較器(KOMP1)および第2の電圧比較器(KOMP2)の非反転入力端に印加され、
前記第2の電圧比較器(KOMP2)の出力端は、第2のAND素子(UND2)の他方の入力端に接続されており、
監視ユニット(DIAG)が設けられており、
前記監視ユニット(DIAG)の第1の入力端は、第1の電圧比較器(KOMP1)の出力端に接続されており、
該監視ユニット(DIAG)の第2の入力端は、第2の電圧比較器(KOMP2)の反転入力端に接続されており、
該監視ユニット(DIAG)の第3の入力端は、該第2の電圧比較器(KOMP2)の非反転入力端に接続されており、
該監視ユニット(DIAG)の第4の入力端は第2の参照電圧(Vref2)にあり、
該監視ユニット(DIAG)の出力端で、状態信号(ST)が取り出されるように構成されており、
個別変圧器(Tr1〜Trn)は同位相で捲回されており、
各個別変圧器(Tr1〜Trn)の2次巻線の巻線始端は個別ダイオード(D1〜Dn)を介して、各個別変圧器(Tr1〜Trn)に所属する個別キャパシタ(C1〜Cn)の正端子に接続されており、
各個別変圧器(Tr1〜Trn)の巻線終端は、各個別変圧器(Tr1〜Trn)に所属する個別キャパシタ(C1〜Cn)の負端子に直接接続されており、
前記個別変圧器(Tr1〜Trn)の1次巻線は並列接続されており、共通の巻線始端は、第1のダイオード(D0)と第2の抵抗(R2)との間の接続点に接続されており、共通の巻線終端は、負端子(V−)と、前記フライバック変圧器(Tr0)の2次巻線の巻線終端とに接続されている
ことを特徴とする装置。 - 2重層キャパシタ(DLC)の直列接続されたキャパシタの充電を補償するための装置であって、
各キャパシタ(C1〜Cn)にそれぞれ所属する個別変圧器(Tr1〜Trn)と、電圧比較器とが設けられており、
前記個別変圧器(Tr1〜Trn)の2次巻線は、個別ダイオード(D1〜Dn)を介して各キャパシタの正端子に接続されており、かつ負端子に直接接続されている形式のものにおいて、
コイル(L1)が設けられており、
前記コイル(L1)の一方の端子は該2重層キャパシタ(DLC)の正端子(V+)に接続されており、
該コイル(L1)の他方の端子は、スイッチングトランジスタ(T1)のコレクタ端子またはドレイン端子に接続されており、
PNPトランジスタ(T2)が設けられており、
前記PNPトランジスタ(T2)のベース端子は、前記コイル(L1)の一方の端子に接続されており、
該PNPトランジスタ(T2)のエミッタ端子は、第3の抵抗および第1のダイオード(D0)を介して、該コイル(L1)の他方の端子に接続されており、
該PNPトランジスタ(T2)のコレクタ端子は、第2の抵抗を介して該2重層キャパシタ(DLC)の負端子(V−)に接続されており、
第1の電圧比較器(KOMP1)が設けられており、
前記第1の電圧比較器(KOMP1)の反転入力端は、前記スイッチングトランジスタ(T1)のエミッタ端子またはソース端子に接続され、かつ第1の抵抗(R1)に接続されており、
前記第1の抵抗(R1)の他方の端子は、該2重層キャパシタ(DLC)の負端子(V−)に接続されており、
第1のAND素子(UND1)が設けられており、
前記第1のAND素子(UND1)の出力端は、前記スイッチングトランジスタ(T1)のベース端子またはゲート端子に接続されており、
該第1のAND素子(UND1)の一方の入力端には、外部の制御信号(EN)が供給され、
第2のAND素子(UND2)が設けられており、
前記第2のAND素子(UND1)の出力端は、前記第1のAND素子(UND1)の出力端の他方の入力端に接続されており、
該第2のAND素子(UND2)の一方の入力端は、第1の電圧比較器(KOMP1)の出力端に接続されており、
第2の電圧比較器(KOMP2)が設けられており、
前記第2の電圧比較器(KOMP2)の反転入力端は、前記PNPトランジスタ(T2)のコレクタと第2の抵抗(R2)との接続点に接続されており、
第1の参照電圧(Vref1)が設けられており、
前記第1の参照電圧(Vref1)は、第1の電圧比較器(KOMP1)および第2の電圧比較器(KOMP2)の非反転入力端に印加され、
前記第2の電圧比較器(KOMP2)の出力端は、第2のAND素子(UND2)の他方の入力端に接続されており、
監視ユニット(DIAG)が設けられており、
前記監視ユニット(DIAG)の第1の入力端は前記第1の電圧比較器(KOMP1)の出力端に接続されており、
該監視ユニット(DIAG)の第2の入力端は前記第2の電圧比較器(KOMP2)の出力端に接続されており、
該監視ユニット(DIAG)の第3の入力端は前記第2の電圧比較器(KOMP2)の反転入力端に接続されており、
該監視ユニット(DIAG)の第4の入力端は第2の参照電圧(Vref2)にあり、
該監視ユニット(DIAG)の出力端で、状態信号(ST)が取り出されるように構成されており、
個別変圧器(Tr1〜Trn)は同位相で捲回されており、
各個別変圧器(Tr1〜Trn)の2次巻線の巻線始端は、個別ダイオード(D1〜Dn)を介して、各個別変圧器(Tr1〜Trn)に所属する個別キャパシタ(C1〜Cn)の正端子に接続されており、
該2次巻線の巻線終端は、各個別変圧器(Tr1〜Trn)に所属する個別キャパシタ(C1〜Cn)の負端子に直接接続されており、
前記個別変圧器(Tr1〜Trn)の1次巻線は並列接続されており、共通の巻線始端は第1のダイオード(D0)と第3の抵抗(R3)との間の接続点に接続されており、共通の巻線終端は該2重層キャパシタ(DLC)の正端子(V+)とコイル(L1)の一方の端子とに接続されている
ことを特徴とする装置。 - 個別変圧器(Tr1〜Trn)および個別ダイオード(D1〜Dn)は、個別キャパシタ(C1〜Cn)とともに2重層キャパシタ(DLC)のケーシング内に配置されている、請求項1または2記載の装置。
- フライバック変成器(Tr0)またはコイル(L1)と個別変圧器との接続は、2線式バス線路によって行われる、請求項1または2記載の装置。
- 第1のキャパシタ(C0)が設けられており、
前記第1のキャパシタ(C0)は第1のダイオード(D0)のカソード端子に接続されており、さらに負端子(V−)にも接続されている、請求項1記載の装置。 - 第1のキャパシタ(C0)が設けられており、
前記第1のキャパシタ(C0)は、一方では第1のダイオード(D0)のカソード端子に接続されており、他方では正端子(V+)に接続されている、請求項2記載の装置。 - 請求項1または2記載の装置を作動する方法において、
該装置を自動制御によって作動し、
外部の制御信号(EN)が存在し、かつフライバック変圧器(Tr0)の2次巻線またはコイル(L1)の電圧が所定の値を下回る場合、スイッチングトランジスタ(T1)を導通制御し、
該フライバック変成器(Tr0)の1次巻線または該コイル(L1)を流れる電流が所定の値に到達した場合、前記スイッチングトランジスタ(T1)を非導通制御し、
該フライバック変圧器(Tr0)の2次巻線またはコイル(L1)の電圧が所定の値を上回るかまたは外部の制御信号(EN)が存在しない場合、前記スイッチングトランジスタ(T1)の非導通制御を継続する
ことを特徴とする方法。 - 第1の電圧比較器(KOMP1)の出力端で測定される、充電期間に相応する信号期間と、第2の電圧比較器(KOMP2)の出力端で測定される、フライバック変圧器(Tr0)またはコイル(L1)の放電期間に相応する信号期間を、監視ユニット(DIAG)においてそれぞれ上限値および下限値と比較し、
測定された両値が限界値内にある場合、2重層キャパシタ(DLC)および充電補償回路が欠陥のない状態にあると推定し、
該監視ユニット(DIAG)によって、前記欠陥のない状態に相応する状態信号(ST)を出力する、請求項1または2記載の方法。 - フライバック変圧器(Tr0)またはコイル(L1)の放電プロセス時に立ち上がり振動の過程後に測定される、整流された放電電圧の振幅が、2重層キャパシタ(DLC)の個別キャパシタ(C1〜Cn)のその時点で最も低い電圧に対して比例する、請求項1または2記載の方法。
- 立ち上がり振動の過程後に測定される、前記整流された放電電圧の振幅を、監視ユニット(DIAG)においてそのつど上限値および下限値と比較し、
測定された値が限界値内にある場合、2重層キャパシタ(DLC)が欠陥のない状態にあると推定し、
監視ユニット(DIAG)によって、前記欠陥のない状態に相応する状態信号(ST)を出力する、請求項8または9記載の方法。
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