JP4372311B2

JP4372311B2 - Electric double layer capacitor deterioration detector

Info

Publication number: JP4372311B2
Application number: JP2000109837A
Authority: JP
Inventors: 謙治松本; 康一山本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2000-04-11
Filing date: 2000-04-11
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2020-04-11
Also published as: JP2001297954A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気二重層コンデンサの劣化検知装置に係り、特に加速時等にエンジン出力をモータの駆動力により駆動補助（アシスト）するように構成されたハイブリッド車両の上記モータの電源として使用するに好適な、複数の電気二重層コンデンサが直列接続されてなる電気二重層コンデンサ装置における電気二重層コンデンサの劣化検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気二重層コンデンサは、化学反応によらない単純な物理変化を利用するために、寿命が半永久的であり、かつ非常に短時間での大電流による充電が可能であるという長所を有する点を考慮してハイブリッド車両のアシスト用モータの電源に使用することが提案されている。
ところで、電気二重層コンデンサを、多数直列接続した電源装置（電気二重層コンデンサ装置）において、その単セル、すなわち単一の電気二重層コンデンサが正常に機能しているか否かの判定は非常に難しい。
しかしながら、電気二重層コンデンサ装置を電源として使用するシステムを正常に運用するためには、個々のセルが異常なく機能している状態、または異常である状態を検知し、把握しておく必要がある。
【０００３】
従来の電気二重層コンデンサの劣化検出方法として、特開平６−３４２０４２号公報に記載された技術がある。これは、測定信号源から電気二重層コンデンサに対して、測定信号として例えば、低周波の方形波信号を加えると共に、その応答信号の所定部分を積分し、その積分値に基づいて電気二重層コンデンサの特性変化を検出するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した電気二重層コンデンサの劣化検知方法は、測定信号源、Ａ／Ｄ変換器等の回路部が必要となり、さらにＣＰＵによる信号処理が必要であることから、この方法を例えば、ハイブリッド車両に搭載されるアシスト用モータの電源装置として使用される電気二重層コンデンサ装置に適用する場合を考慮すると、電気二重層コンデンサ装置における電気二重層コンデンサの各々に上記回路部を設けると、非常に装置が高価になり、また劣化検出の手法が複雑であるという問題がある。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で電気二重層コンデンサの劣化検出を確実に行うことができる、安価な電気二重層コンデンサの劣検知装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、電気二重層コンデンサが放電状態にある時に、前記電気二重層コンデンサの端子間電圧が所定の下限電圧以下になったことを検知した時、電気二重層コンデンサの放電を停止し、該放電を停止してから所定時間の間に、前記電気二重層コンデンサの端子電圧が前記下限電圧より高い所定の劣化検知電圧以上に復帰した時に、前記電気二重層コンデンサが劣化状態にあると判定することを特徴とする。
【０００７】
請求項１に記載の電気二重層コンデンサの劣化検知装置によれば、電気二重層コンデンサが放電状態にある時に、前記電気二重層コンデンサの端子間電圧が所定の下限電圧以下になったことを検知した時、電気二重層コンデンサの放電を停止し、該放電を停止してから所定時間の間に、前記電気二重層コンデンサの端子電圧が前記下限電圧より高い所定の劣化検知電圧以上に復帰した時に、前記電気二重層コンデンサが劣化状態にあると判定するようにしたので、放電停止時に生じる跳ね返り電圧のレベルに基づいて電気二重層コンデンサの劣化状態を判定できるという効果が有る。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、電気二重層コンデンサが充電状態にある時に、前記電気二重層コンデンサの端子間電圧が所定の上限電圧以上になったことを検知した時、電気二重層コンデンサの充電を停止し、該充電を停止してから所定時間の間に、前記電気二重層コンデンサの端子電圧が前記上限電圧より高い所定の劣化検知電圧以下まで低下した時に、前記電気二重層コンデンサが劣化状態にあると判定することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の電気二重層コンデンサの劣化検知装置によれば、電気二重層コンデンサが充電状態にある時に、前記電気二重層コンデンサの端子間電圧が所定の上限電圧以上になったことを検知した時、電気二重層コンデンサの充電を停止し、該充電を停止してから所定時間の間に、前記電気二重層コンデンサの端子電圧が前記上限電圧より高い所定の劣化検知電圧以下まで低下した時に、前記電気二重層コンデンサが劣化状態にあると判定するようにしたので、、充電停止時に生じる跳ね返り電圧のレベルに基づいて電気二重層コンデンサの劣化状態を判定できるという効果が有る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。本発明の第１の実施の形態に係る電気二重層コンデンサの劣化検出装置の構成を図１に示す。同図において、本発明の第１の実施の形態に係る電気二重層コンデンサの劣化検知装置は、電気二重層コンデンサ１０の劣化状態を検知する劣化検知用のコンパレータ１２と、電気二重層コンデンサ１０が下限基準電圧に達した状態を検知するコンパレータ１８と、フォトカプラ２２、２４、２６と、制御回路２８とを有している。本実施の形態では電気二重層コンデンサは、説明便宜上、１つのみしか示していないが、実際には多数の電気二重層コンデンサ直列接続された状態にあり、各電気二重層コンデンサに対して図１に示すような回路（制御回路２８は各電気二重層コンデンサに共通に使用される。）が設けられている。
【００１３】
コンパレータ１２の一方の入力端は、スイッチング素子としてのＰＮＰトランジスタ１６を介して電気二重層コンデンサ１０の一方の端子（充放電側）に接続され、コンパレータ１２の他方の入力端は、劣化状態を判定する基準となる劣化基準電圧Ｖx（例えば、１．６５Ｖ）を供給する劣化基準電源１４を介して電気二重層コンデンサ１０の他端に接続されている。
また、コンパレータ１８の一方の入力端はＰＮＰトランジスタ１６のエミッタ及び電気二重層コンデンサの一方の端子（充放電側）に接続されており、コンパレータ１８の他方の入力端は、下限電圧、すなわちハイブリッド車両のアシスト用モータの電源装置のセルとして機能し得る最低限の基準電圧である下限検知基準電圧ＶLL（例えば、１．５Ｖに設定される。）を供給する下限検知基準電源２０を介して電気二重層コンデンサ１０の他端に接続されている。
【００１４】
コンパレータ１８は、電気二重層コンデンサ１０の端子間電圧ＶCと、下限検知基準電源２０により供給される下限検知基準電圧ＶLLとを比較し、端子間電圧ＶCが下限検知基準電圧ＶLLに達した場合に端子間電圧ＶCが下限検知基準電圧ＶLLに達したことを示すを下限検知信号を出力する。
コンパレータ１２は、電気二重層コンデンサ１０の端子間電圧ＶCと、劣化基準電源１４から供給される劣化基準電圧Ｖxとを比較し、端子間電圧ＶCが劣化基準電圧Ｖxに達したときに電気二重層コンデンサ１０が劣化状態にあることを示す劣化信号を出力する。コンパレータ１２は、本発明の電圧比較手段に、コンパレータ１８は本発明の電圧検知手段に、ＰＮＰトランジスタ１６は本発明のスイッチ手段に、それぞれ相当する。
【００１５】
制御回路２８は、例えば、ＣＰＵで構成され、電気二重層コンデンサ１０の通電を制御し、またスイッチ手段としてのＰＮＰトランジスタ１６のオン、オフ状態を制御する。制御回路２８は、下限検知信号を受け取った際にコンパレータ１８よりＰＮＰトランジスタ１６のベースに所定時間のみＰＮＰトランジスタ１６をオン状態とする時間制御信号を出力することによりコンパレータ１２に所定時間だけ電気二重層コンデンサ１０の端子間電圧ＶCと、劣化基準電源１４から供給される劣化基準電圧Ｖxとを比較動作させるように制御すると共に、この時点で電気二重層コンデンサ１０の放電を停止させる。制御回路２８は本発明の制御手段に相当する。
【００１６】
上記構成からなる本実施の形態に係る電気二重層コンデンサの劣化検知装置の動作を図２に示す制御フロー、図３に示すタイミングチャート及び図４に示す電気二重層コンデンサ１０の端子間電圧の時間経過に伴う変化特性を参照して説明する。本実施の形態では、電気二重層コンデンサ１０の放電中、すなわちハイブリッド車両においてアシスト中に電気二重層コンデンサ１０の端子間電圧ＶCが下限検知基準電圧ＶLLに達した時点で電気二重層コンデンサ１０の放電を停止し、この時に生ずる跳ね返り電圧のレベル変化に基づいて電気二重層コンデンサ１０の劣化状態の判定を行うものである。
【００１７】
図２において、図示してないハイブリッド車両に搭載されたアシスト用モータによりエンジン出力の駆動補助がなされることにより、電気二重層コンデンサ１０が放電状態にある。まず、コンパレータ１８において、電気二重層コンデンサ１０の端子間電圧ＶCと下限検知基準電源２０より供給される下限検知基準電圧ＶLLとが比較される（ステップ１００）。ＶC≦ＶLLである場合、すなわち電気二重層コンデンサ１０の端子間電圧ＶCが下限検知基準電圧ＶLLに達した場合には、コンパレータ１８よりフォトカプラ２２を介して時刻ｔ１でハイレベルからローレベルに変化する下限検知信号（図３（Ａ））が制御回路２８に出力される（ステップ１０１）。
【００１８】
次いで、下限検知信号を受け取った制御回路２８は、フォトカプラ２４を介してＰＮＰトランジスタ１６（ＴＲ１）のベースに所定時間Ｔｉ、例えば、約３秒間だけＰＮＰトランジスタ１６をオン状態とする時間制御信号（図３（Ｂ））を出力する（ステップ１０２）。これと同時に制御回路２８は、電気二重層コンデンサ１０における放電を停止させるための放電停止信号を図示してない上位のコントローラに出力し、この上位のコントローラの制御下に電気二重層コンデンサ１０における放電が停止される。この放電を停止させる制御は、制御回路２８が直接、電気二重層コンデンサの充放電動作を行う回路部に対して制御を行うようにしてもよい。
この結果、コンパレータ１２において所定時間Ｔｉだけ電気二重層コンデンサ１０の端子間電圧ＶCと、劣化基準電源１４から供給される劣化基準電圧Ｖxとを比較動作することが可能となる（ステップ１０３）。
【００１９】
電気二重層コンデンサ１０における端子間電圧ＶCは、図４に示すように放電中は徐々に低下し、時刻ｔ１で放電停止されることにより、逆に上昇する方向に跳ね返り電圧が発生する。この跳ね返り電圧は時間の経過と共に、ほぼ一定の値に落ち着く。図４において、例えば、跳ね返り電圧のレベルΔＶ１は０．１Ｖ、ΔＶ２は０．２Ｖである。
コンパレータ１２において、図４に示したように、電気二重層コンデンサ１０の端子間電圧ＶCが、放電を停止した時刻ｔ１から所定時間Ｔｉ内において、実線で示すように端子間電圧ＶCが劣化検知基準電圧Ｖxに達しない場合はコンパレータ１２の出力は変化せず（電気二重層コンデンサ１０は正常セル）、また、時刻ｔ１から所定時間Ｔｉ内において、一点鎖線で示すように、時刻ｔ２で端子間電圧ＶCが劣化検知基準電圧Ｖxに達した場合はコンパレータ１２は、ローレベルからハイレベルに変化する劣化信号をフォトカプラ２６を介して制御回路２８に出力する（図３（Ｃ））。
【００２０】
制御回路２８は、コンパレータ１２の出力信号をフォトカプラ２６を介して取り込み、時間Ｔｉ内にコンパレータ１２の出力に変化が生じたか否かを判定する（ステップ１０４、１０５）。時刻ｔ１から時間Ｔｉ内においてコンパレータ１２より劣化信号がフォトカプラ２６を介して制御回路２８に入力された際に制御回路２８はコンパレータ１２の出力に変化があり、電気二重層コンデンサ１０が劣化状態にあることを認識する。この時、制御回路２８は、電気二重層コンデンサ１０が劣化状態にあることを示す警告信号を他の回路部、例えば、表示部に出力し、劣化したセル（電気二重層コンデンサ）が存在することを表示する。なお、この警告信号としては、音響により警告するようにしてもよい。
【００２１】
以上に説明したように、本発明の第１の実施の形態に係る電気二重層コンデンサの劣化検知装置によれば、制御回路２８により、電気二重層コンデンサ１０の端子間電圧が下限電圧（下限検知基準電圧ＶLL）に到達したことがコンパレータ１８により検知された際に、コンパレータ１８の検知出力に電気二重層コンデンサ１０の放電を停止させるようにしたので、簡単な構成で電気二重層コンデンサの劣化検出を確実に行うことができ、かつ安価な電気二重層コンデンサの劣検知装置を実現できると共に、放電停止時に生じる跳ね返り電圧のレベルに基づいて電気二重層コンデンサの劣化状態を判定できるという効果が有る。
【００２２】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る電気二重層コンデンサの劣化検知装置の構成を図５に示す。本実施の形態に係る電気二重層コンデンサの劣化検知装置が第１の実施の形態に係る電気二重層コンデンサの劣化検知装置と構成上、異なるのは、電気二重層コンデンサ１０の劣化検知用コンパレータ１２の代わりに劣化検知基準電圧の異なるコンパレータ１２０を用い、かつ下限検知用コンパレータ１８の代わりに充電時における電気二重層コンデンサ１０の上限値を検知する上限検知用のコンパレータ１８０を用いると共に、劣化基準電源１４、下限検知基準電源２０の代わりに劣化基準電源１４とは劣化検知基準電圧の異なる劣化基準電源１４０、上限検知基準電源２００を用いた点であり、他の構成は第１の実施の形態に係る劣化検知装置と同様であるので、重複する説明は省略する。
【００２３】
上記構成からなる本実施の形態に係る電気二重層コンデンサの劣化検知装置の動作を図６に示す制御フロー、図７に示すタイミングチャート及び図８に示す電気二重層コンデンサ１０の端子間電圧の時間経過に伴う変化特性を参照して説明する。本実施の形態では、電気二重層コンデンサ１０の充電中、すなわちハイブリッド車両において減速走行中に電気二重層コンデンサ１０の端子間電圧ＶCが上限検知基準電圧ＶULに達した時点で電気二重層コンデンサ１０の充電を停止し、この時に生ずる跳ね返り電圧のレベル変化に基づいて電気二重層コンデンサ１０の劣化状態の判定を行うものである。
【００２４】
図６において、ハイブリッド車両が減速走行中であるために該車両に搭載されたアシスト用モータの電源装置として使用されている電気二重層コンデンサ装置における電気二重層コンデンサ１０は、前記モータが発電機とし機能するために充電中の状態にある。まず、コンパレータ１８０において、電気二重層コンデンサ１０の端子間電圧ＶCと上限検知基準電源２００より供給される上限検知基準電圧ＶUL（例えば、２．７Ｖに設定される。）とが比較される（ステップ３００）。ＶC≧ＶULである場合、すなわち電気二重層コンデンサ１０の端子間電圧ＶCが上限検知基準電圧ＶULに達した場合には、コンパレータ１８０よりフォトカプラ２２を介して時刻ｔ１でローレベルからハイレベルに変化する上限検知信号（図７（Ａ））が制御回路２８に出力される（ステップ３０１）。
【００２５】
次いで、上限検知信号を受け取った制御回路２８は、フォトカプラ２４を介してＰＮＰトランジスタ１６（ＴＲ１）のベースに所定時間Ｔｉ、例えば、約３秒間だけＰＮＰトランジスタ１６をオン状態とする時間制御信号（図７（Ｂ））を出力する（ステップ３０２）。これと同時に制御回路２８は、電気二重層コンデンサ１０における充電を停止させるための充電停止信号を図示してない上位のコントローラに出力し、この上位のコントローラの制御下に電気二重層コンデンサ１０における充電が停止される。この充電を停止させる制御は、制御回路２８が直接、電気二重層コンデンサの充放電動作を行う回路部に対して制御を行うようにしてもよい。
この結果、コンパレータ１２０において所定時間Ｔｉだけ電気二重層コンデンサ１０の端子間電圧ＶCと、劣化基準電源１４０から供給される劣化基準電圧Ｖx（この劣化基準電圧Ｖxは、例えば、２．５５Ｖに設定される。）とを比較動作することが可能となる（ステップ３０３）。
【００２６】
電気二重層コンデンサ１０における端子間電圧ＶCは、図８に示すように充電中は徐々に上昇し、時刻ｔ１１で充電停止されることにより、逆に下降する方向に跳ね返り電圧が発生する。この跳ね返り電圧は時間の経過と共に、ほぼ一定の値に落ち着く。図８において、例えば、跳ね返り電圧のレベルΔＶ１は０．１Ｖ、ΔＶ２は０．２Ｖである。
コンパレータ１２０において、図８に示したように、電気二重層コンデンサ１０の端子間電圧ＶCが、充電を停止した時刻ｔ１１から所定時間Ｔｉ内において、実線で示すように端子間電圧ＶCが劣化検知基準電圧Ｖxに達しない場合はコンパレータ１２０の出力はハイレベルのまま変化せず（電気二重層コンデンサ１０は正常セル）、また、時刻ｔ１１から所定時間Ｔｉ内において、一点鎖線で示すように、時刻ｔ１２で端子間電圧ＶCが劣化検知基準電圧Ｖxに達した場合はコンパレータ１２は、ハイレベルからローレベルに変化する劣化信号をフォトカプラ２６を介して制御回路２８に出力する（図７（Ｃ））。
【００２７】
制御回路２８は、コンパレータ１２０の出力信号をフォトカプラ２６を介して取り込み、時間Ｔｉ内にコンパレータ１２の出力に変化が生じたか否かを判定する（ステップ３０４、３０５）。時刻ｔ１１から時間Ｔｉ内においてコンパレータ１２０より劣化信号がフォトカプラ２６を介して制御回路２８に入力された際に制御回路２８はコンパレータ１２０の出力に変化があり、電気二重層コンデンサ１０が劣化状態にあることを認識する。この時、制御回路２８は、電気二重層コンデンサ１０が劣化状態にあることを示す警告信号を他の回路部、例えば、表示部に出力し、劣化したセル（電気二重層コンデンサ）が存在することを表示する。なお、この警告信号としては、第１の実施の形態と同様に音響により警告するようにしてもよい。
【００２８】
第１、第２の実施の形態において示した劣化検知装置における制御回路２８を除く回路構成は複数の電気二重層コンデンサが直列接続された電気二重層コンデンサ装置の各電気二重層コンデンサ（セル）に対して設けることを前提として説明したが、各電気二重層コンデンサについて、劣化検知装置の回路部を設けることは、コストアップに繋がるので、複数の電気二重層コンデンサについて１つの劣化検知用回路部を設けるようにしてもよい。この場合に、複数の電気二重層コンデンサを用い１つのモジュールと考えれば、劣化セルを含むモジュールが検知された場合には、そのモジュールごと交換するように扱えばよい。
【００２９】
以上に説明したように、本発明の第２の実施の形態に係る電気二重層コンデンサの劣化検知装置によれば、制御回路２８により、電気二重層コンデンサ１０の端子間電圧が上限電圧（上限検知基準電圧ＶUL）に到達したことがコンパレータ１８０により検知された際に、該コンパレータ１８０の検知出力に基づいて電気二重層コンデンサ１０への充電を停止させるようにしたので、簡単な構成で電気二重層コンデンサの劣化検出を確実に行うことができ、かつ安価な電気二重層コンデンサの劣検知装置を実現できると共に、充電停止時に生じる跳ね返り電圧のレベルに基づいて電気二重層コンデンサの劣化状態を判定できるという効果が有る。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１に記載の電気二重層コンデンサの劣化検知装置によれば、、電気二重層コンデンサが放電状態にある時に、前記電気二重層コンデンサの端子間電圧が所定の下限電圧以下になったことを検知した時、電気二重層コンデンサの放電を停止し、該放電を停止してから所定時間の間に、前記電気二重層コンデンサの端子電圧が前記下限電圧より高い所定の劣化検知電圧以上に復帰した時に、前記電気二重層コンデンサが劣化状態にあると判定するようにしたので、放電停止時に生じる跳ね返り電圧のレベルに基づいて電気二重層コンデンサの劣化状態を判定できるという効果が有る。
【００３１】
請求項２に記載の電気二重層コンデンサの劣化検知装置によれば、電気二重層コンデンサが充電状態にある時に、前記電気二重層コンデンサの端子間電圧が所定の上限電圧以上になったことを検知した時、電気二重層コンデンサの充電を停止し、該充電を停止してから所定時間の間に、前記電気二重層コンデンサの端子電圧が前記上限電圧より高い所定の劣化検知電圧以下まで低下した時に、前記電気二重層コンデンサが劣化状態にあると判定するようにしたので、、充電停止時に生じる跳ね返り電圧のレベルに基づいて電気二重層コンデンサの劣化状態を判定できるという効果が有る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電気二重層コンデンサの劣化検知装置の構成を示すブロック図。
【図２】図１に示した電気二重層コンデンサの劣化検知装置の制御動作を示すフローチャート。
【図３】図１に示した電気二重層コンデンサの劣化検知装置の各部の動作状態を示すタイミンチャート。
【図４】図１に示した劣化検知装置による電気二重層コンデンサの劣化試験時における端子間電圧の時間経過に伴う変化状態を示す電圧特性図。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る電気二重層コンデンサの劣化検知装置の構成を示すブロック図。
【図６】図５に示した電気二重層コンデンサの劣化検知装置の制御動作を示すフローチャート。
【図７】図５に示した電気二重層コンデンサの劣化検知装置の各部の動作状態を示すタイミンチャート。
【図８】図５に示した劣化検知装置による電気二重層コンデンサの劣化試験時における端子間電圧の時間経過に伴う変化状態を示す電圧特性図。
【符号の説明】
１０電気二重層コンデンサ
１２コンパレータ（電圧比較手段）
１４劣化基準電源
１６ＰＮＰトランジスタＴＲ１（スイッチング手段）
１８コンパレータ（電圧検知手段）
２０下限検知基準電源
２２、２４、２６フォトカプラ
２８制御回路（制御手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a deterioration detection device for an electric double layer capacitor, and is particularly used as a power source for the motor of a hybrid vehicle configured to assist driving of the engine output by the driving force of the motor during acceleration or the like. The present invention relates to a deterioration detection device for an electric double layer capacitor in an electric double layer capacitor device in which a plurality of electric double layer capacitors are connected in series.
[0002]
[Prior art]
Electric double layer capacitors take advantage of simple physical changes that do not depend on chemical reactions, so that their lifetime is semi-permanent and they can be charged with a large current in a very short time. Thus, it has been proposed to be used as a power source for an assist motor of a hybrid vehicle.
By the way, in a power supply device (electric double layer capacitor device) in which a large number of electric double layer capacitors are connected in series, it is very difficult to determine whether the single cell, that is, a single electric double layer capacitor is functioning normally. .
However, in order to properly operate a system that uses an electric double layer capacitor device as a power source, it is necessary to detect and grasp the state in which individual cells are functioning normally or in an abnormal state. .
[0003]
As a conventional method for detecting deterioration of an electric double layer capacitor, there is a technique described in JP-A-6-342042. This is because, for example, a low-frequency square wave signal is added as a measurement signal from the measurement signal source to the electric double layer capacitor, and a predetermined part of the response signal is integrated, and the electric double layer capacitor is integrated based on the integration value. The characteristic change is detected.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described method for detecting deterioration of an electric double layer capacitor requires a circuit unit such as a measurement signal source and an A / D converter, and further requires signal processing by a CPU. In consideration of the case where it is applied to an electric double layer capacitor device used as a power supply device for an assist motor mounted on the electric double layer capacitor device, if the circuit portion is provided in each electric double layer capacitor device, the device is very Are expensive, and the method of detecting deterioration is complicated.
[0005]
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides an inexpensive electrical double layer capacitor inferior detection device that can reliably detect deterioration of an electrical double layer capacitor with a simple configuration. Objective.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 detects that the voltage between the terminals of the electric double layer capacitor is equal to or lower than a predetermined lower limit voltage when the electric double layer capacitor is in a discharge state. When the discharge of the electric double layer capacitor is stopped, and during a predetermined time after stopping the discharge, when the terminal voltage of the electric double layer capacitor returns to a predetermined deterioration detection voltage higher than the lower limit voltage, It is determined that the electric double layer capacitor is in a deteriorated state.
[0007]
According to the deterioration detection device for an electric double layer capacitor according to claim 1, when the electric double layer capacitor is in a discharge state, it is detected that the voltage between the terminals of the electric double layer capacitor is equal to or lower than a predetermined lower limit voltage. When the discharge of the electric double layer capacitor is stopped, the terminal voltage of the electric double layer capacitor returns to a predetermined deterioration detection voltage higher than the lower limit voltage within a predetermined time after stopping the discharge. since the electric double layer capacitor was Unishi I judged to be in a deteriorated state, the effect of being able to determine the deteriorated state of the electric double layer capacitor based on the level of bouncing voltage generated during discharge stop there.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, when it is detected that the voltage between the terminals of the electric double layer capacitor is equal to or higher than a predetermined upper limit voltage when the electric double layer capacitor is in a charged state, the electric double layer capacitor When the terminal voltage of the electric double layer capacitor has dropped below a predetermined deterioration detection voltage higher than the upper limit voltage during a predetermined time after the charging is stopped, the electric double layer capacitor is It is characterized by determining that it is in a deteriorated state.
[0009]
According to the apparatus for detecting deterioration of an electric double layer capacitor according to claim 2, when the electric double layer capacitor is in a charged state, it is detected that the voltage between the terminals of the electric double layer capacitor has become equal to or higher than a predetermined upper limit voltage. When the charging of the electric double layer capacitor is stopped, the terminal voltage of the electric double layer capacitor is lowered to a predetermined deterioration detection voltage higher than the upper limit voltage within a predetermined time after the charging is stopped. Since it is determined that the electric double layer capacitor is in a deteriorated state, there is an effect that the deterioration state of the electric double layer capacitor can be determined based on the level of the rebound voltage generated when charging is stopped.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of the electric double layer capacitor deterioration detection apparatus according to the first embodiment of the present invention. In the figure, the deterioration detecting device for an electric double layer capacitor according to the first embodiment of the present invention includes a deterioration detection comparator 12 for detecting a deterioration state of the electric double layer capacitor 10 and an electric double layer capacitor 10. It has a comparator 18 that detects a state where the lower limit reference voltage has been reached, photocouplers 22, 24, and 26, and a control circuit 28. In the present embodiment, only one electric double layer capacitor is shown for convenience of explanation, but in actuality, a large number of electric double layer capacitors are connected in series. (The control circuit 28 is commonly used for each electric double layer capacitor).
[0013]
One input terminal of the comparator 12 is connected to one terminal (charge / discharge side) of the electric double layer capacitor 10 via a PNP transistor 16 as a switching element, and the other input terminal of the comparator 12 determines the deterioration state. It is connected to the other end of the electric double layer capacitor 10 via a deterioration reference power supply 14 that supplies a deterioration reference voltage Vx (for example, 1.65 V) serving as a reference to be applied.
One input terminal of the comparator 18 is connected to the emitter of the PNP transistor 16 and one terminal (charge / discharge side) of the electric double layer capacitor, and the other input terminal of the comparator 18 is a lower limit voltage, that is, a hybrid vehicle. Electric power is supplied via a lower limit detection reference power supply 20 that supplies a lower limit detection reference voltage VLL (for example, set to 1.5 V), which is a minimum reference voltage that can function as a cell of a power supply device for the assist motor. The other end of the multilayer capacitor 10 is connected.
[0014]
The comparator 18 compares the inter-terminal voltage VC of the electric double layer capacitor 10 with the lower limit detection reference voltage VLL supplied by the lower limit detection reference power supply 20, and when the inter-terminal voltage VC reaches the lower limit detection reference voltage VLL. A lower limit detection signal is output to indicate that the inter-terminal voltage VC has reached the lower limit detection reference voltage VLL.
The comparator 12 compares the inter-terminal voltage VC of the electric double layer capacitor 10 with the deterioration reference voltage Vx supplied from the deterioration reference power supply 14, and when the inter-terminal voltage VC reaches the deterioration reference voltage Vx, the electric double layer A degradation signal indicating that the capacitor 10 is in a degraded state is output. The comparator 12 corresponds to the voltage comparison means of the present invention, the comparator 18 corresponds to the voltage detection means of the present invention, and the PNP transistor 16 corresponds to the switch means of the present invention.
[0015]
The control circuit 28 is composed of, for example, a CPU, and controls the energization of the electric double layer capacitor 10 and also controls the on / off state of the PNP transistor 16 as a switch means. When the control circuit 28 receives the lower limit detection signal, the control circuit 28 outputs a time control signal for turning on the PNP transistor 16 for a predetermined time from the comparator 18 to the base of the PNP transistor 16, so that the electric double layer is supplied to the comparator 12 for a predetermined time. Control is performed so that the inter-terminal voltage VC of the capacitor 10 and the deterioration reference voltage Vx supplied from the deterioration reference power supply 14 are compared, and at this time, the discharge of the electric double layer capacitor 10 is stopped. The control circuit 28 corresponds to the control means of the present invention.
[0016]
The control flow shown in FIG. 2, the timing chart shown in FIG. 3, and the voltage between the terminals of the electric double layer capacitor 10 shown in FIG. This will be described with reference to the change characteristics with the progress. In the present embodiment, the electric double layer capacitor 10 is discharged when the voltage VC between the terminals of the electric double layer capacitor 10 reaches the lower limit detection reference voltage VLL during discharge of the electric double layer capacitor 10, that is, during assist in the hybrid vehicle. And the deterioration state of the electric double layer capacitor 10 is determined based on the level change of the rebound voltage generated at this time.
[0017]
In FIG. 2, the electric double layer capacitor 10 is in a discharged state by assisting driving of the engine output by an assisting motor mounted on a hybrid vehicle ( not shown ). First, the comparator 18 compares the inter-terminal voltage VC of the electric double layer capacitor 10 with the lower limit detection reference voltage VLL supplied from the lower limit detection reference power supply 20 (step 100). When VC ≦ VLL, that is, when the voltage VC between the terminals of the electric double layer capacitor 10 reaches the lower limit detection reference voltage VLL, the comparator 18 changes from the high level to the low level via the photocoupler 22 at time t1. The lower limit detection signal (FIG. 3A) to be output is output to the control circuit 28 (step 101).
[0018]
Next, the control circuit 28 that has received the lower limit detection signal supplies the base of the PNP transistor 16 (TR1) via the photocoupler 24 to the base of the PNP transistor 16 (TR1) for a predetermined time Ti, for example, a time control signal (for example, about 3 seconds). 3B) is output (step 102). At the same time, the control circuit 28 outputs a discharge stop signal for stopping the discharge in the electric double layer capacitor 10 to an upper controller (not shown), and discharges in the electric double layer capacitor 10 under the control of the upper controller. Is stopped. The control for stopping the discharge may be performed by the control circuit 28 directly on the circuit unit that performs the charge / discharge operation of the electric double layer capacitor.
As a result, the comparator 12 can perform a comparison operation between the terminal voltage VC of the electric double layer capacitor 10 and the deterioration reference voltage Vx supplied from the deterioration reference power supply 14 for a predetermined time Ti (step 103).
[0019]
As shown in FIG. 4, the inter-terminal voltage VC in the electric double layer capacitor 10 gradually decreases during the discharge, and when the discharge is stopped at time t1, a rebound voltage is generated in the reverse direction. This rebound voltage settles to a substantially constant value as time passes. In FIG. 4, for example, the rebound voltage level ΔV1 is 0.1V, and ΔV2 is 0.2V.
In the comparator 12, as shown in FIG. 4, the inter-terminal voltage VC of the electric double layer capacitor 10 is the deterioration detection standard as shown by the solid line within the predetermined time Ti from the time t1 when the discharge is stopped. When the voltage Vx is not reached, the output of the comparator 12 does not change (the electric double layer capacitor 10 is a normal cell), and the voltage between the terminals at time t2, as indicated by a one-dot chain line, within a predetermined time Ti from time t1. When VC reaches the deterioration detection reference voltage Vx, the comparator 12 outputs a deterioration signal that changes from low level to high level to the control circuit 28 via the photocoupler 26 (FIG. 3C).
[0020]
The control circuit 28 takes in the output signal of the comparator 12 via the photocoupler 26 and determines whether or not a change has occurred in the output of the comparator 12 within the time Ti (steps 104 and 105). When a deterioration signal is input from the comparator 12 to the control circuit 28 via the photocoupler 26 within the time Ti from the time t1, the control circuit 28 changes in the output of the comparator 12, and the electric double layer capacitor 10 is in a deteriorated state. Recognize that there is. At this time, the control circuit 28 outputs a warning signal indicating that the electric double layer capacitor 10 is in a deteriorated state to another circuit portion, for example, a display portion, and there is a deteriorated cell (electric double layer capacitor). Is displayed. Note that the warning signal may be a warning by sound.
[0021]
As described above, according to the deterioration detecting device for the electric double layer capacitor according to the first embodiment of the present invention, the voltage between the terminals of the electric double layer capacitor 10 is reduced by the control circuit 28 (the lower limit detection). When the comparator 18 detects that the reference voltage VLL) has been reached, the discharge of the electric double layer capacitor 10 is stopped at the detection output of the comparator 18, so that the deterioration of the electric double layer capacitor can be detected with a simple configuration. Thus, an inexpensive inferior detection device for the electric double layer capacitor can be realized, and the deterioration state of the electric double layer capacitor can be determined based on the level of the rebound voltage generated when the discharge is stopped.
[0022]
Next, FIG. 5 shows a configuration of an electric double layer capacitor deterioration detection apparatus according to the second embodiment of the present invention. The deterioration detection device for the electric double layer capacitor according to the present embodiment differs from the deterioration detection device for the electric double layer capacitor according to the first embodiment in terms of the configuration. A comparator 120 having a different deterioration detection reference voltage is used instead of the lower limit detection comparator, and an upper limit detection comparator 180 for detecting the upper limit value of the electric double layer capacitor 10 at the time of charging is used instead of the lower limit detection comparator 18. 14, instead of the lower limit detection reference power supply 20, the deterioration reference power supply 14 is different from the deterioration reference power supply 14 in that a deterioration reference power supply 140 and an upper limit detection reference power supply 200 having different deterioration detection reference voltages are used. Since it is the same as the deterioration detection apparatus which concerns, the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0023]
The operation of the electric double layer capacitor deterioration detection apparatus according to the present embodiment having the above-described configuration is shown in the control flow shown in FIG. 6, the timing chart shown in FIG. This will be described with reference to the change characteristics with the progress. In the present embodiment, the electric double layer capacitor 10 is charged when the electric double layer capacitor 10 is charged, that is, when the voltage VC between the terminals of the electric double layer capacitor 10 reaches the upper limit detection reference voltage VUL while the vehicle is decelerating in the hybrid vehicle. The charging is stopped, and the deterioration state of the electric double layer capacitor 10 is determined based on the level change of the rebound voltage generated at this time.
[0024]
In FIG. 6, since the hybrid vehicle is traveling at a reduced speed, the electric double layer capacitor 10 in the electric double layer capacitor device used as a power supply device for the assist motor mounted on the vehicle is configured such that the motor is a generator. Being charged to function. First, the comparator 180 compares the voltage VC between the terminals of the electric double layer capacitor 10 with the upper limit detection reference voltage VUL (for example, set to 2.7 V) supplied from the upper limit detection reference power source 200 (step 2.7). 300). When VC ≧ VUL, that is, when the voltage VC between the terminals of the electric double layer capacitor 10 reaches the upper limit detection reference voltage VUL, the comparator 180 changes from the low level to the high level via the photocoupler 22 at time t1. The upper limit detection signal (FIG. 7A) to be output is output to the control circuit 28 (step 301).
[0025]
Next, the control circuit 28 that has received the upper limit detection signal passes through the photocoupler 24 to the base of the PNP transistor 16 (TR1) for a predetermined time Ti, for example, a time control signal for turning on the PNP transistor 16 for about 3 seconds ( FIG. 7B) is output (step 302). At the same time, the control circuit 28 outputs a charge stop signal for stopping the charge in the electric double layer capacitor 10 to a host controller (not shown) and charges the electric double layer capacitor 10 under the control of the host controller. Is stopped. The control for stopping the charging may be performed by the control circuit 28 directly on the circuit unit that performs the charging / discharging operation of the electric double layer capacitor.
As a result, in the comparator 120, the inter-terminal voltage VC of the electric double layer capacitor 10 and the deterioration reference voltage Vx supplied from the deterioration reference power supply 140 for a predetermined time Ti (this deterioration reference voltage Vx is set to 2.55 V, for example). Can be compared with each other (step 303).
[0026]
As shown in FIG. 8, the inter-terminal voltage VC in the electric double layer capacitor 10 gradually rises during charging, and when the charging is stopped at time t11, a rebound voltage is generated in the reverse direction. This rebound voltage settles to a substantially constant value as time passes. In FIG. 8, for example, the rebound voltage level ΔV1 is 0.1V, and ΔV2 is 0.2V.
In the comparator 120, as shown in FIG. 8, the inter-terminal voltage VC of the electric double layer capacitor 10 is the deterioration detection standard as shown by the solid line within a predetermined time Ti from the time t11 when charging is stopped. When the voltage Vx is not reached, the output of the comparator 120 remains high level (the electric double layer capacitor 10 is a normal cell), and at a time t12 as indicated by a one-dot chain line within a predetermined time Ti from the time t11. When the inter-terminal voltage VC reaches the deterioration detection reference voltage Vx, the comparator 12 outputs a deterioration signal that changes from a high level to a low level to the control circuit 28 via the photocoupler 26 (FIG. 7C). .
[0027]
The control circuit 28 takes in the output signal of the comparator 120 via the photocoupler 26 and determines whether or not a change has occurred in the output of the comparator 12 within the time Ti (steps 304 and 305). When a deterioration signal is input from the comparator 120 to the control circuit 28 via the photocoupler 26 within the time Ti from the time t11, the control circuit 28 changes in the output of the comparator 120, and the electric double layer capacitor 10 is in a deteriorated state. Recognize that there is. At this time, the control circuit 28 outputs a warning signal indicating that the electric double layer capacitor 10 is in a deteriorated state to another circuit portion, for example, a display portion, and there is a deteriorated cell (electric double layer capacitor). Is displayed. As the warning signal, a warning may be given by sound as in the first embodiment.
[0028]
The circuit configuration excluding the control circuit 28 in the deterioration detection device shown in the first and second embodiments is the same as each electric double layer capacitor (cell) of the electric double layer capacitor device in which a plurality of electric double layer capacitors are connected in series. However, providing a circuit portion of a deterioration detection device for each electric double layer capacitor leads to an increase in cost, so one deterioration detection circuit portion is provided for a plurality of electric double layer capacitors. You may make it provide. In this case, if a module including a deteriorated cell is detected as a single module using a plurality of electric double layer capacitors, the module may be handled so as to be replaced.
[0029]
As described above, in the electric double layer capacitor deterioration detection device according to the second embodiment of the present invention, the voltage between the terminals of the electric double layer capacitor 10 is set to the upper limit voltage (upper limit detection) by the control circuit 28. When the comparator 180 detects that the reference voltage VUL has been reached, the charging of the electric double layer capacitor 10 is stopped based on the detection output of the comparator 180, so that the electric double layer can be configured with a simple configuration. Capacitor degradation can be reliably detected, and an inexpensive electrical double layer capacitor inferior detection device can be realized, and the degradation state of the electrical double layer capacitor can be determined based on the level of the rebound voltage generated when charging is stopped. There is an effect.
[0030]
【The invention's effect】
According to the degradation detector for an electric double layer capacitor according to claim 1, when the electric double layer capacitor is in a discharge state, the voltage between the terminals of the electric double layer capacitor is equal to or lower than a predetermined lower limit voltage. When detected, the discharge of the electric double layer capacitor is stopped, and the terminal voltage of the electric double layer capacitor returns to a predetermined deterioration detection voltage higher than the lower limit voltage within a predetermined time after the discharge is stopped. sometimes, since the electric double layer capacitor was Unishi I judged to be in a deteriorated state, the effect of the deterioration state of the electric double layer capacitor based on the level of bouncing voltage generated during discharge stop can be determined there.
[0031]
According to the apparatus for detecting deterioration of an electric double layer capacitor according to claim 2, when the electric double layer capacitor is in a charged state, it is detected that the voltage between the terminals of the electric double layer capacitor has become equal to or higher than a predetermined upper limit voltage. When the charging of the electric double layer capacitor is stopped, the terminal voltage of the electric double layer capacitor is lowered to a predetermined deterioration detection voltage higher than the upper limit voltage within a predetermined time after the charging is stopped. Since it is determined that the electric double layer capacitor is in a deteriorated state, there is an effect that the deterioration state of the electric double layer capacitor can be determined based on the level of the rebound voltage generated when charging is stopped.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a deterioration detection device for an electric double layer capacitor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a control operation of the deterioration detector for the electric double layer capacitor shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a timing chart showing the operating state of each part of the electric double layer capacitor deterioration detection device shown in FIG. 1;
4 is a voltage characteristic diagram showing a change state of a terminal voltage with time during a deterioration test of an electric double layer capacitor by the deterioration detection apparatus shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an electric double layer capacitor deterioration detection apparatus according to a second embodiment of the present invention.
6 is a flowchart showing a control operation of the deterioration detection device for the electric double layer capacitor shown in FIG. 5;
7 is a timing chart showing the operating state of each part of the electric double layer capacitor deterioration detection device shown in FIG. 5;
FIG. 8 is a voltage characteristic diagram showing a change state of the voltage between the terminals with the lapse of time during the deterioration test of the electric double layer capacitor by the deterioration detecting device shown in FIG. 5;
[Explanation of symbols]
10 Electric double layer capacitor 12 Comparator (voltage comparison means)
14 Deterioration reference power supply 16 PNP transistor TR1 (switching means)
18 Comparator (voltage detection means)
20 Lower limit detection reference power supply 22, 24, 26 Photocoupler 28 Control circuit (control means)

Claims

電気二重層コンデンサが放電状態にある時に、前記電気二重層コンデンサの端子間電圧が所定の下限電圧以下になったことを検知した時、電気二重層コンデンサの放電を停止し、該放電を停止してから所定時間の間に、前記電気二重層コンデンサの端子電圧が前記下限電圧より高い所定の劣化検知電圧以上に復帰した時に、前記電気二重層コンデンサが劣化状態にあると判定することを特徴とする電気二重層コンデンサの劣化検知装置。When the electric double layer capacitor is in a discharge state, when it is detected that the voltage between the terminals of the electric double layer capacitor has fallen below a predetermined lower limit voltage, the electric double layer capacitor is stopped and the discharge is stopped. The electric double layer capacitor is determined to be in a deteriorated state when the terminal voltage of the electric double layer capacitor returns to a predetermined deterioration detection voltage higher than the lower limit voltage during a predetermined time after Deterioration detection device for electric double layer capacitors.

電気二重層コンデンサが充電状態にある時に、前記電気二重層コンデンサの端子間電圧が所定の上限電圧以上になったことを検知した時、電気二重層コンデンサの充電を停止し、該充電を停止してから所定時間の間に、前記電気二重層コンデンサの端子電圧が前記上限電圧より高い所定の劣化検知電圧以下まで低下した時に、前記電気二重層コンデンサが劣化状態にあると判定するWhen it is detected that the voltage between the terminals of the electric double layer capacitor is equal to or higher than a predetermined upper limit voltage when the electric double layer capacitor is in a charged state, charging of the electric double layer capacitor is stopped and the charging is stopped. When the terminal voltage of the electric double layer capacitor falls below a predetermined deterioration detection voltage that is higher than the upper limit voltage within a predetermined time, it is determined that the electric double layer capacitor is in a deteriorated state.
を特徴とする電気二重層コンデンサの劣化検知装置。An electric double layer capacitor deterioration detection device characterized by the above.