專(zhuān)利名稱：雙電荷層電容器的診斷方法與利用該方法的劣化檢測(cè)設(shè)備及緊急斷路閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及判斷雙電荷層電容器壽命的雙電荷層電容器的診斷方法與利用該方法的劣化檢測(cè)設(shè)備及緊急斷路閥。
雙電荷層電容器是在電解液與電極之間形成的雙電荷層中儲(chǔ)存電荷的結(jié)構(gòu)，它并非像蓄電池一樣利用化學(xué)反應(yīng)。因此，由于它采用物理的蓄電方法，因此，不僅充電時(shí)間短，而且，幾乎不需要進(jìn)行檢修而能夠長(zhǎng)期反復(fù)使用。
因此，與蓄電池相比，雙電荷層電容器引起故障的可能性非常小。雖然它引起故障的可能性小，但是不能說(shuō)沒(méi)有故障，例如，有時(shí)由于電解液、電極的劣化或外殼破損等原因，導(dǎo)致功能下降從而引起異常。尤其是在層疊雙電荷層電容器單元的情況下，即使一個(gè)單元發(fā)生故障也會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題，因此就增大了故障發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。
作為解決上述問(wèn)題的一個(gè)方法，在〔專(zhuān)利文獻(xiàn)1〕中記載了一種利用雙電荷層電容器的“恢復(fù)(跳れ返り)電壓”檢測(cè)出異常狀況的劣化檢測(cè)設(shè)備。
由于該檢測(cè)設(shè)備是為了檢測(cè)用于混合車(chē)輛的電動(dòng)助力的雙電荷層電容器的劣化，因此，在助力過(guò)程中，當(dāng)雙電荷層電容器的端子間電壓達(dá)到下限探測(cè)標(biāo)準(zhǔn)電壓時(shí)，停止雙電荷層電容器的放電，根據(jù)此時(shí)產(chǎn)生的“恢復(fù)電壓”的電平變化，對(duì)雙電荷層電容器的劣化狀態(tài)進(jìn)行判斷。
換言之，雖然雙電荷層電容器的端子間電壓在放電過(guò)程中徐徐下降，但是，如圖12(a)所示，如果停止放電，則在相反上升的方向產(chǎn)生“恢復(fù)電壓”。該“恢復(fù)電壓”具有隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)而大體穩(wěn)定在一定電壓的特性。因此，如果該恢復(fù)電壓達(dá)到預(yù)先設(shè)定的劣化檢測(cè)電壓Vx，則視為劣化。
此外，如圖12(b)所示，在充電過(guò)程中，如果在時(shí)刻t11停止充電，則在相反下降的方向產(chǎn)生這種“恢復(fù)電壓”，并隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)而大體穩(wěn)定在一定的電壓。因此，在減速移動(dòng)過(guò)程中(充電中)，當(dāng)雙電荷層電容器的端子間電壓達(dá)到上限檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)電壓VUL時(shí)，停止雙電荷層電容器的充電，根據(jù)此時(shí)產(chǎn)生的“恢復(fù)電壓”的電平變化，就能夠判斷雙電荷層電容器的劣化狀態(tài)。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1特開(kāi)2001-297954發(fā)明公開(kāi)發(fā)明所要解決的課題但是，上述方法存在的問(wèn)題在于，例如，不方便檢測(cè)出作為停電時(shí)的后備電源而使用的雙電荷層電容器的劣化。
換言之，如上述方法所述，例如作為后備電源，使已被充電的雙電荷層電容器放電，在達(dá)到下限探測(cè)標(biāo)準(zhǔn)電壓之時(shí)停止放電，此時(shí)產(chǎn)生的“恢復(fù)電壓”穩(wěn)定在一定電壓之后進(jìn)行測(cè)定，于是，在進(jìn)行判斷之前，用于“放電”的時(shí)間+用于“恢復(fù)電壓穩(wěn)定在一定的電壓”的時(shí)間是必要的。此外，充電過(guò)程中，在檢測(cè)出雙電荷層電容器的端子間電壓達(dá)到上限檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)電壓，并檢測(cè)出“恢復(fù)電壓”的情況下，由于后備電源的雙電荷層電容器恒定充電，因此，為了進(jìn)行檢查必須放電一次(因上述內(nèi)容是為了檢測(cè)出反復(fù)進(jìn)行充電放電移動(dòng)過(guò)程中(工作中)的雙電荷層電容器的異常)，為了進(jìn)行檢測(cè)，用于“充電”的時(shí)間+用于“放電”的時(shí)間+用于“恢復(fù)電壓穩(wěn)定在一定電壓”的時(shí)間是必要的。
于是，為了利用“恢復(fù)電壓”，用于“放電”的時(shí)間+用于“恢復(fù)電壓穩(wěn)定在一定電壓”的時(shí)間，或者用于“充電”的時(shí)間+用于“放電”的時(shí)間+用于“恢復(fù)電壓穩(wěn)定在一定電壓”的時(shí)間是必要的。但是，也存在這樣的課題，想盡量縮短后備用的電源判斷之前的空白時(shí)間，即不能使用后備電源的時(shí)間。
因此，本發(fā)明的課題在于，能夠在短時(shí)間內(nèi)并且容易地檢測(cè)出雙電荷層電容器的劣化。
解決課題的方法為了解決上述課題，在本發(fā)明中采用以下方法。在已被完全充電的雙電荷層電容器上接通放電電阻，在按照規(guī)定時(shí)間接通該放電電阻之后，測(cè)定雙電荷層電容器的端子電壓，比較該測(cè)定的端子電壓與已被完全充電的雙電荷層電容器的、作為與該放電電阻相關(guān)的壽命判斷標(biāo)準(zhǔn)的放電特性中該規(guī)定時(shí)間過(guò)后的殘壓，從而對(duì)它的壽命進(jìn)行判定。
在已被完全充電的雙電荷層電容器的新品或者正常品與劣化品中，因劣化品放電時(shí)電壓的下降率較大，所以在規(guī)定放電時(shí)間過(guò)后的殘壓中出現(xiàn)差異。因此，通過(guò)把能夠嚴(yán)格區(qū)別正常品與劣化品的規(guī)定放電時(shí)間過(guò)后的殘壓設(shè)定作為壽命判斷的標(biāo)準(zhǔn)電壓，于是就能夠判斷壽命。如果比較以此方式設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)電壓與按照規(guī)定時(shí)間進(jìn)行放電之后的雙電荷層電容器的端子電壓，那么，就能夠判斷是否達(dá)到壽命。這種判斷例如可在不需要將“恢復(fù)電壓”穩(wěn)定在一定電壓所需時(shí)間的情況下，只檢測(cè)出放電時(shí)的電壓即可，因此可以在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行該診斷。此外，上述所需時(shí)間，例如因雙電荷層電容器的種類(lèi)、形狀、容量等而不同，因此，根據(jù)實(shí)驗(yàn)等要求而適當(dāng)設(shè)定。
此時(shí)，可以采用以下方法。已被完全充電的雙電荷層電容器按照規(guī)定時(shí)間與負(fù)載接通工作時(shí)，測(cè)定該規(guī)定時(shí)間之后的雙電荷層電容器的端子電壓，比較該測(cè)定的端子電壓與作為已被完全充電的雙電荷層電容器的就該負(fù)載而言的壽命判斷標(biāo)準(zhǔn)的放電特性中該規(guī)定時(shí)間過(guò)后的殘壓，從而對(duì)它的壽命進(jìn)行判定。
通過(guò)采用這種方法，例如，即使已被完全充電的雙電荷層電容器按照規(guī)定時(shí)間不與放電電阻而與負(fù)載接通的情況下，在正常品與劣化品中，劣化品的電壓下降率較大。因此，把用于嚴(yán)格區(qū)別正常品與劣化品的殘壓設(shè)定作為壽命判斷的標(biāo)準(zhǔn)電壓，如果比較該標(biāo)準(zhǔn)電壓和按照規(guī)定時(shí)間與負(fù)載接通并放電之后的雙電荷層電容器的端子電壓，則能夠進(jìn)行壽命的判斷。此時(shí)，負(fù)載最好一定，例如，如果雙電荷層電容器是后備電源，那么，由于后備的負(fù)載也一定，因此診斷精度也會(huì)很高。此外，由于只要檢測(cè)出工作后的電壓即可，因此該診斷可以在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。此外，規(guī)定時(shí)間可根據(jù)負(fù)載，并按照實(shí)驗(yàn)等要求適當(dāng)確定。
此時(shí)，可以采用以下構(gòu)造。對(duì)已被完全充電的雙電荷層電容器的就規(guī)定負(fù)載而言的放電特性、與作為已被完全充電的雙電荷層電容器的就該規(guī)定負(fù)載而言的壽命判斷標(biāo)準(zhǔn)的放電特性進(jìn)行比較，從而判斷壽命。
通過(guò)采用這種構(gòu)造，例如，預(yù)先把規(guī)定的負(fù)載(放電電阻或者負(fù)載)與完全充電之后的雙電荷層電容器接通，從而獲得作為壽命判斷標(biāo)準(zhǔn)(能夠嚴(yán)格區(qū)別正常品與劣化品)的放電特性(放電特性曲線)，如果比較獲得的特性與接通規(guī)定負(fù)載之后的雙電荷層電容器的放電特性，那么，就能夠診斷雙電荷層電容器是否已經(jīng)達(dá)到壽命。
此外還可以采用以下構(gòu)造。具備把雙電荷層電容器與充電電路或者放電電阻接通的開(kāi)關(guān)裝置、在通過(guò)前述開(kāi)關(guān)裝置已被完全充電的雙電荷層電容器從充電電路切換至接通放電電阻之后，對(duì)規(guī)定時(shí)間過(guò)后的雙電荷層電容器的端子電壓與作為已被完全充電的雙電荷層電容器的就該放電電阻而言的壽命判斷標(biāo)準(zhǔn)的放電特性中該規(guī)定時(shí)間經(jīng)過(guò)時(shí)的殘壓進(jìn)行比較的電壓檢測(cè)裝置，通過(guò)該比較結(jié)果來(lái)判定雙電荷層電容器的壽命。
通過(guò)采用這種結(jié)構(gòu)，如果在充電電路中被完全充電的雙電荷層電容器使開(kāi)關(guān)裝置工作并與放電電阻接通，那么，由于與放電電阻接通的雙電荷層電容器開(kāi)始放電，因此，如果在規(guī)定時(shí)間過(guò)后，電壓檢測(cè)裝置測(cè)定電壓，并與作為壽命判斷標(biāo)準(zhǔn)的放電特性中的殘壓進(jìn)行比較，則能夠判斷壽命。
此時(shí)還可以采用以下構(gòu)造。具備按照規(guī)定的期間切換雙電荷層電容器與充電電路和放電電阻接通的區(qū)間計(jì)時(shí)器裝置、對(duì)通過(guò)該區(qū)間計(jì)時(shí)器裝置切換與充電電路接通并完全充電之后的雙電荷層電容器的就該放電電阻而言的壽命判斷標(biāo)準(zhǔn)的放電特性中的該規(guī)定時(shí)間經(jīng)過(guò)時(shí)的殘壓進(jìn)行比較的電壓檢測(cè)裝置，通過(guò)該比較結(jié)果來(lái)判斷雙電荷層電容器的壽命。
通過(guò)采用這種構(gòu)造，區(qū)間計(jì)時(shí)器裝置按照規(guī)定期間，并且定期地?cái)嚅_(kāi)與充電電路接通并被完全充電的雙電荷層電容器，并使之與放電電阻接通。于是，由于與放電電阻接通的雙電荷層電容器每次都開(kāi)始放電，因此，規(guī)定時(shí)間過(guò)后，電壓檢測(cè)裝置測(cè)定電壓并與壽命判斷標(biāo)準(zhǔn)的殘壓進(jìn)行比較，以此方式判斷壽命。因此，能夠用來(lái)判斷例如幾乎不工作的后備電源等的劣化。此外，判斷之后，區(qū)間計(jì)時(shí)器裝置斷開(kāi)雙電荷層電容器與放電電阻的接通，使雙電荷層電容器與充電電路接通。
此外還可以采用以下構(gòu)造。它具有對(duì)已被完全充電的雙電荷層電容器按照規(guī)定時(shí)間與負(fù)載接通之后的端子電壓、與作為已被完全充電的雙電荷層電容器的就該負(fù)載而言的壽命判斷標(biāo)準(zhǔn)的放電特性中的該規(guī)定時(shí)間經(jīng)過(guò)時(shí)的殘壓進(jìn)行比較的電壓檢測(cè)裝置、按照該規(guī)定時(shí)間把該雙電荷層電容器與負(fù)載接通之后，切換至與該電壓檢測(cè)裝置接通的開(kāi)關(guān)裝置，通過(guò)該比較結(jié)果判斷雙電荷層電容器的壽命。
通過(guò)采用這種構(gòu)造，已被完全充電的雙電荷層電容器工作后，即按照規(guī)定時(shí)間與負(fù)載接通的雙電荷層電容器通過(guò)開(kāi)關(guān)裝置與電壓檢測(cè)裝置連接，并與作為壽命判斷標(biāo)準(zhǔn)的殘壓進(jìn)行比較，因此，能夠判定是否已經(jīng)達(dá)到壽命。此外，因?yàn)橹灰獧z測(cè)出放電后的電壓即可，所以這種判斷可以在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。此外，所謂規(guī)定時(shí)間是根據(jù)后備負(fù)載并根據(jù)實(shí)驗(yàn)等適當(dāng)確定。
此時(shí)，具有雙電荷層電容器以作為閥體的工作電動(dòng)機(jī)的后備電源，于是就能構(gòu)成在該后備電源上設(shè)置著上述劣化檢測(cè)設(shè)備的緊急斷路閥。
發(fā)明效果由于本發(fā)明采用上述方式構(gòu)成，因此，它能夠在短時(shí)間內(nèi)，并且容易地檢測(cè)出雙電荷層電容器的劣化。


圖1第1實(shí)施方式的斷面圖圖2第1實(shí)施方式的方塊圖圖3第1實(shí)施方式的電路圖圖4第1實(shí)施方式的作用說(shuō)明圖圖5第1實(shí)施方式的作用說(shuō)明圖圖6第1實(shí)施方式的作用說(shuō)明圖圖7第1實(shí)施方式的方塊電路圖圖8第1實(shí)施方式的作用說(shuō)明圖圖9第2實(shí)施方式的方塊電路圖圖10實(shí)施方式的作用說(shuō)明圖圖11第3實(shí)施方式的方塊電路圖圖12傳統(tǒng)例的作用說(shuō)明圖符號(hào)說(shuō)明11雙電荷層電容器35第1半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件36第2半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件37第3半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件38第1電抗器39第2電抗器40續(xù)流二極管41續(xù)流二極管43續(xù)流二極管45第1電容器44二極管46放電電路47定時(shí)電路51電壓測(cè)定電路52點(diǎn)燈電路53分壓電阻54標(biāo)準(zhǔn)電源
60區(qū)間計(jì)時(shí)器A殘壓點(diǎn)Rd放電電阻實(shí)施發(fā)明的最佳方式下面參照附圖，對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
圖1是利用本發(fā)明的雙電荷層電容器的診斷方法的緊急斷路閥，它具有具備劣化檢測(cè)電路的控制基板10與后備電源用的雙電荷層電容器11。
如圖1所示，緊急斷路閥形成通過(guò)變速齒輪組g使齒輪傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)12與輸出軸13連接的結(jié)構(gòu)，在輸出軸13上連接著閥b。
齒輪傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)12在直流電動(dòng)機(jī)上安裝齒輪頭，它通過(guò)安裝在齒輪頭的旋轉(zhuǎn)軸上的小齒輪14與變速齒輪組g連接。
變速齒輪組g由傳動(dòng)齒輪15、太陽(yáng)齒輪16、行星齒輪17所構(gòu)成，傳動(dòng)齒輪15與前述小齒輪14嚙合。
換言之，如果齒輪傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)12工作使小齒輪14旋轉(zhuǎn)，于是傳動(dòng)齒輪15旋轉(zhuǎn)，從而使安裝著傳動(dòng)齒輪15的太陽(yáng)齒輪16的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。該太陽(yáng)齒輪旋轉(zhuǎn)軸的太陽(yáng)齒輪16與行星齒輪17嚙合。行星齒輪17一邊自轉(zhuǎn)一邊在太陽(yáng)齒輪16的周?chē)D(zhuǎn)，但是，如圖1所示，由于在該行星齒輪17的旋轉(zhuǎn)軸上插入并固定著支架齒輪18，因此，支架齒輪18隨之旋轉(zhuǎn)。該支架齒輪18與輸出齒輪19嚙合，并使安裝了輸出齒輪19的輸出軸13旋轉(zhuǎn)。由于在前述輸出軸13上連接著閥體b，因此，閥能夠進(jìn)行開(kāi)關(guān)。
此外，如圖1所示，在輸出軸13上安裝計(jì)量軸20，并在該軸20的頂端安裝指針21’，以便能夠表示閥b的開(kāi)度，而且，在該軸20上安裝開(kāi)關(guān)傳感器S，以便能夠進(jìn)行控制。
前述傳感器S由閥全開(kāi)位置設(shè)定用的光電傳感器21與它的屏蔽板22及全閉位置設(shè)定用的光電傳感器23與它的屏蔽板24構(gòu)成，例如，如果輸出軸13向左旋轉(zhuǎn)(從圖的正上方觀看時(shí))，閥全開(kāi)位置屏蔽板22遮擋住閥全開(kāi)位置設(shè)定用的光電傳感器21，那么，斷開(kāi)向齒輪傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)12的電源供給，在全開(kāi)位置停止閥體b。反之，如果輸出軸13向右旋轉(zhuǎn)，閥全閉位置屏蔽板24遮擋住閥全閉位置設(shè)定用的光電傳感器23，那么，斷開(kāi)向齒輪傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)12的電源供給，使閥體b在全閉的位置停止。
如圖2所示，控制基板10由順序控制部26與電容器充電放電部27構(gòu)成，順序控制部26由閥位置檢測(cè)電路28與操作系統(tǒng)的控制電路29所構(gòu)成，閥位置檢測(cè)電路28與前述的閥全開(kāi)及全閉位置設(shè)定用的光電傳感器21、23連接，從兩個(gè)光電傳感器21、23的輸出生成全開(kāi)信號(hào)與全閉信號(hào)，并向前述控制電路29輸入信號(hào)。
此外，在前述操作系統(tǒng)的控制電路29中，連接著由操作盤(pán)(例如開(kāi)關(guān))與感震探測(cè)器等構(gòu)成的輸入裝置30，連接著該輸入裝置30的控制電路29，通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器31與齒輪傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)12連接。因此，通過(guò)操作盤(pán)的指示進(jìn)行閥的開(kāi)關(guān)，通過(guò)感震探測(cè)器工作時(shí)的信號(hào)，并根據(jù)來(lái)自前述光電傳感器21、23的全開(kāi)信號(hào)與全閉信號(hào)進(jìn)行閥的緊急斷開(kāi)。
電容器充電放電部27由充電放電轉(zhuǎn)換器電路32與電容器壽命診斷電路33構(gòu)成。充電放電轉(zhuǎn)換器32由圖3所示的三個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件35～37與兩個(gè)電抗器38、39以及五個(gè)二極管40～44與電容器45構(gòu)成，它由充電用的升壓電路與降壓電路以及放電用的降壓電路構(gòu)成。
充電用的升壓電路由圖3中的第1電抗器38、第1半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件35、續(xù)流二極管(第2半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件36的保護(hù)二極管)41、第1電容器45構(gòu)成，如圖4所示，形成在第1電抗器38與二極管41之間并聯(lián)設(shè)置第1半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件35的結(jié)構(gòu)。因此，形成如圖6(a)所示的升壓電路的結(jié)構(gòu)，并在充電時(shí)使電源電路的電壓(約為24V)升壓至所需電壓。
此外，充電用的降壓電路由圖3中的第3半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件37與續(xù)流二極管43及第2電抗器39構(gòu)成，如圖4所示，形成在第3半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件37與第2電抗器39之間并聯(lián)設(shè)置續(xù)流二極管43的結(jié)構(gòu)。因此，形成圖6(b)所示的降壓電路的結(jié)構(gòu)，使升壓電路升壓的電壓降壓至雙電荷層電容器11的充電電壓(約為72V)。
放電用的降壓電路由圖3中的第1電抗器38與續(xù)流二極管(第1半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件35的保護(hù)二極管)40以及第2半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件36構(gòu)成，并形成在第1電抗器38與第2半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件36之間并聯(lián)設(shè)置續(xù)流二極管40的結(jié)構(gòu)。此時(shí)，第1半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件35與第3半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件37，如圖5所示，被控制為關(guān)閉狀態(tài)，來(lái)自雙電荷層電容器11的電流通過(guò)二極管44向第2開(kāi)關(guān)元件36輸入。因此，形成與圖6(b)所示的降壓電路相同的結(jié)構(gòu)，于是當(dāng)電源電路停止時(shí)，能夠使雙電荷層電容器11的輸出電壓(約為72V)降壓(約為24V電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓)。
如圖7所示，電容器壽命診斷電路33具有放電電路46與使該放電電路46按照規(guī)定時(shí)間工作的定時(shí)電路47。放電電路46由放電電阻Rd與半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件48構(gòu)成，如圖7所示，放電電阻Rd與半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件48串聯(lián)連接，并與雙電荷層電容器11并聯(lián)連接。此處，前述開(kāi)關(guān)元件48中使用FET，在其柵極接線端子上連接定時(shí)電路47的輸出。于是，通過(guò)使用FET從而增大輸入阻抗，即使輸出功率較小的元件也能夠驅(qū)動(dòng)。
定時(shí)電路47使用單穩(wěn)多諧振蕩器，如果開(kāi)啟圖7中的診斷開(kāi)關(guān)49，使定時(shí)電路47的輸入成為高電平輸入，則能夠輸出規(guī)定寬度的脈沖，從而能夠使放電電路46按照規(guī)定時(shí)間工作。
此時(shí)，在被上拉的診斷開(kāi)關(guān)49與單穩(wěn)多諧振蕩器的定時(shí)電路47的輸入之間串聯(lián)設(shè)置光電耦合器50，在進(jìn)行充電時(shí)向前述光電耦合器50輸入信號(hào)，使之處于開(kāi)啟狀態(tài)。于是，在進(jìn)行充電時(shí)(診斷時(shí))使診斷開(kāi)關(guān)49有效，而在進(jìn)行放電時(shí)(斷路閥緊急工作時(shí))使之無(wú)效從而使診斷電路不工作。
此外，在電容器壽命診斷電路33中設(shè)置著用于報(bào)告診斷結(jié)果的電路。前述報(bào)告電路由電壓測(cè)定電路51與用來(lái)點(diǎn)亮報(bào)告用的LED的點(diǎn)燈電路52構(gòu)成。
此處，如圖7所示，電壓測(cè)定電路51使用例如在內(nèi)部具備比較器的電壓測(cè)定用的集成電路(IC)，通過(guò)分壓電阻53向前述IC的一個(gè)比較輸入中輸入雙電荷層電容器11的輸出，向另一個(gè)輸入中輸入標(biāo)準(zhǔn)電源54的輸出，并對(duì)兩者進(jìn)行比較，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電源54的電壓小于分壓電阻53的電壓時(shí)，向點(diǎn)燈電路52輸出高電平輸出。此時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)電源54作為串聯(lián)連接恒流電源與齊納二極管的電源，即使雙電荷層電容器11的輸出發(fā)生變動(dòng)，它仍然能夠向內(nèi)部的比較器供給標(biāo)準(zhǔn)電壓。
前述標(biāo)準(zhǔn)電壓相當(dāng)于作為壽命判斷標(biāo)準(zhǔn)的放電特性中的規(guī)定時(shí)間過(guò)后的殘壓。
此外，點(diǎn)燈電路52由LED點(diǎn)燈用的FET與用來(lái)調(diào)整其點(diǎn)燈時(shí)間的單穩(wěn)多諧振蕩器構(gòu)成，通過(guò)連接單穩(wěn)多諧振蕩器的時(shí)鐘脈沖輸入與前述電壓測(cè)定用IC的比較輸出，如果輸入比較輸出，就能夠按照規(guī)定寬度的脈沖點(diǎn)亮LED。此時(shí)，如圖7所示，通過(guò)向單穩(wěn)多諧振蕩器的清零端子輸入定時(shí)電路47的輸出作為選通信號(hào)，于是僅在診斷時(shí)點(diǎn)亮前述LED。
進(jìn)而，如圖7中的符號(hào)55所示通過(guò)光電隔離器，例如向充電放電轉(zhuǎn)換器電路32輸出定時(shí)輸出作為充電禁止信號(hào)，于是，斷開(kāi)前述電路32的第2或者第3開(kāi)關(guān)裝置36、37，從而在診斷時(shí)停止充電。
雙電荷層電容器11在此處是層疊雙電荷層電容器單元，并輸出上述72V左右電壓的部件。
本實(shí)施方式按照上述方式構(gòu)成，下面，通過(guò)闡述其操作對(duì)判定壽命的雙電荷層電容器的診斷方法進(jìn)行說(shuō)明。
在圖1中的緊急斷路閥中，使用診斷開(kāi)關(guān)49定期對(duì)雙電荷層電容器11的壽命進(jìn)行診斷(例如，診斷開(kāi)關(guān)49也可以設(shè)置在基板上，還可以另外設(shè)置端子臺(tái)而進(jìn)行配置，除此之外，也可以設(shè)置在操作盤(pán)或斷路閥的筐體上)。
例如在進(jìn)行定期檢修(未使用緊急斷路閥時(shí))之時(shí)使診斷開(kāi)關(guān)49工作。此時(shí)，穩(wěn)定時(shí)的雙電荷層電容器11保持為充電狀態(tài)，設(shè)置在診斷開(kāi)關(guān)49與定時(shí)電路(單穩(wěn)多諧振蕩器)47之間的光電耦合器50處于開(kāi)啟狀態(tài)。因此，高電平的信號(hào)從診斷開(kāi)關(guān)49向定時(shí)電路47輸入。于是，定時(shí)電路47輸出規(guī)定寬度的脈沖，并使放電電路46按照規(guī)定時(shí)間工作。此時(shí)，由于來(lái)自前述定時(shí)電路47的規(guī)定寬度的脈沖通過(guò)符號(hào)55的光電隔離器，被作為充電禁止信號(hào)向充電放電轉(zhuǎn)換器電路32輸出，因此，向雙電荷層電容器11進(jìn)行充電就被禁止。
另一方面，如果從定時(shí)電路47輸出規(guī)定寬度的脈沖，則報(bào)告用的LED點(diǎn)亮。此外，在規(guī)定時(shí)間過(guò)程中，如果電壓測(cè)定電路51的IC檢測(cè)出電壓下降，那么，即使來(lái)自定時(shí)電路47的規(guī)定寬度的脈沖結(jié)束，通過(guò)報(bào)告用的LED點(diǎn)亮來(lái)報(bào)告已經(jīng)達(dá)到壽命。
此處對(duì)雙電荷層電容器11的診斷方法進(jìn)行說(shuō)明。
換言之，如果對(duì)未使用的新的雙電荷層電容器11與已經(jīng)使用一定時(shí)間并劣化的雙電荷層電容器11進(jìn)行完全充電，把使用相同的放電電阻Rd進(jìn)行放電時(shí)的電壓做成隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)而變化的曲線，于是呈現(xiàn)圖8所示的放電特性。
因此，如圖8所示，設(shè)置了作為“新品(正常品)”與“劣化品”的壽命判斷標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)(殘壓)。首先，在該殘壓的計(jì)算中，由于雙電荷層電容器11的電壓需要至少能夠進(jìn)行緊急斷路的電壓，因此，只要前述雙電荷層電容器11上按照規(guī)定時(shí)間接通放電電阻Rd(根據(jù)負(fù)載)之后的電壓，是充電放電轉(zhuǎn)換器電路32的工作電壓(穩(wěn)定工作)的最低極限值以上即可(由于該電壓將成為緊急斷路閥的工作界限，因此，此處作為“劣化品”的電壓)。此外，在該電壓上施加“安全值”，并設(shè)定在圖8“A”點(diǎn)(殘壓值)，以保持裕量能夠進(jìn)行斷路閥的操作。前述標(biāo)準(zhǔn)電壓是與圖8“A”點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓。
此外，此時(shí)，如圖8所示由于放電特性呈線形，因此，作為壽命判斷標(biāo)準(zhǔn)的放電特性，參照新品的放電特性，用曲線表示通過(guò)前述殘壓值A(chǔ)點(diǎn)的線段。通過(guò)設(shè)置這種壽命判斷標(biāo)準(zhǔn)的特性曲線，則能夠根據(jù)前述線段進(jìn)行壽命判斷。
例如，比較雙電荷層電容器11的放電特性的放電特性曲線的斜度與作為壽命判斷標(biāo)準(zhǔn)的放電特性曲線的斜度，可以判定其是否為劣化品。此外，如果通過(guò)雙電荷層電容器11的放電特性曲線的斜度求出的殘壓值，小于通過(guò)前述線段求出的前述殘壓值，則可以將它視為劣化品。
換言之，如果在從前述定時(shí)電路47的多諧振蕩器輸出規(guī)定寬度脈沖的規(guī)定時(shí)間過(guò)程中低于前述殘壓，那么，由于報(bào)告用的LED保持點(diǎn)燈狀態(tài)，因此，這樣就能夠進(jìn)行壽命判斷。相反，如果在規(guī)定時(shí)間過(guò)程中未低于前述殘壓，由于報(bào)告用的LED熄滅，則判斷它為正常狀態(tài)。
通過(guò)這種診斷方法，在已被完全充電的雙電荷層電容器11上接通放電電阻Rd，并測(cè)定按照規(guī)定時(shí)間接通該放電電阻Rd之后的電壓，根據(jù)該測(cè)定的電壓與雙電荷層電容器11的放電特性判斷壽命，因此，能夠在僅放電的短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行判斷。
下面，取代診斷開(kāi)關(guān)49，如圖9所示，來(lái)表示具備區(qū)間計(jì)時(shí)器60的第2實(shí)施方式。
該實(shí)施方式的區(qū)間計(jì)時(shí)器60是長(zhǎng)期計(jì)時(shí)器，它按照若干天、若干周或者若干月的間隔(期間為任意)輸出觸發(fā)脈沖，通過(guò)該觸發(fā)脈沖觸發(fā)定時(shí)電路47的多諧振蕩器，于是，根據(jù)長(zhǎng)期時(shí)間表進(jìn)行診斷，于是避免因人為失誤導(dǎo)致的漏診。
此時(shí)，在區(qū)間計(jì)時(shí)器60中，雖然可以用組合時(shí)鐘集成電路(IC)等的分離元件構(gòu)成，但是如果使用微型計(jì)算機(jī)等程控元件，由于能夠利用軟件實(shí)現(xiàn)其它的所有控制(例如診斷等也可以)，因此非常方便。
在放電過(guò)程中，設(shè)置在區(qū)間計(jì)時(shí)器60與定時(shí)電路47之間的光電耦合器50處于關(guān)閉狀態(tài)，于是就無(wú)法進(jìn)行診斷。
此外，由于其它的結(jié)構(gòu)及作用效果與第1實(shí)施方式相同，因此，在附圖中相同的部件上標(biāo)注相同的符號(hào)，有關(guān)說(shuō)明省略。
下面，對(duì)于可以省略放電電路46方式的第3實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
在該方式中，作為負(fù)載把斷路閥(主要是齒輪傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)12)視作放電電路46，于是省略放電電路46。
在這種情況下，當(dāng)斷路閥工作時(shí)進(jìn)行診斷。因此，斷路閥時(shí)而工作這樣的情況最佳。在斷路閥幾乎不工作的情況下，第1實(shí)施方式及第2實(shí)施方式最為理想。
換言之，如果考察雙電荷層電容器11的放電特性，則如圖10所示，即使不是決定負(fù)載的放電電阻Rd，仍然能夠與圖8同樣進(jìn)行嚴(yán)格的區(qū)別。這樣，只要根據(jù)負(fù)載設(shè)定作為壽命判斷標(biāo)準(zhǔn)的殘壓，以備緊急斷路時(shí)使用即可。
因此，電容器壽命判斷電路33，如圖11所示，由定時(shí)電路47與報(bào)告用的電路(電壓測(cè)定電路51與點(diǎn)燈電路52電路)及用來(lái)停止充電的電路(光電隔離器)55構(gòu)成即可，此外，只要在停電時(shí)能夠把觸發(fā)信號(hào)向定時(shí)電路47的多諧振蕩器輸入即可(例如，使用電壓監(jiān)視用的電路或集成電路，以便在停電時(shí)能夠獲得信號(hào))。
如果采用這種方式，由于在停電時(shí)(放電時(shí))從定時(shí)電路47輸出規(guī)定寬度的脈沖，因此，如果在該脈沖輸出期間，電壓測(cè)定電路51的集成電路檢測(cè)出電壓的下降，點(diǎn)燈電路52的LED點(diǎn)亮就能夠進(jìn)行診斷。
此外，由于其它的結(jié)構(gòu)及作用效果與第1實(shí)施方式相同，因此，在附圖中相同的部件上標(biāo)注相同的符號(hào)，有關(guān)說(shuō)明省略。
工業(yè)上的可利用性這種診斷方法是通過(guò)使被充電的雙電荷層電容器放電，并測(cè)定它的電壓，從而能夠簡(jiǎn)單地判定雙電荷層電容器的好壞，因此，它可以適用于使用雙電荷層電容器的所有儀器。
權(quán)利要求
1.一種雙電荷層電容器的診斷方法，在已被完全充電的雙電荷層電容器上接通放電電阻，在接通該放電電阻規(guī)定時(shí)間之后，測(cè)定雙電荷層電容器的端子電壓，比較該測(cè)定的端子電壓與已被完全充電的雙電荷層電容器的、作為與該放電電阻相關(guān)的壽命判斷標(biāo)準(zhǔn)的放電特性中該規(guī)定時(shí)間過(guò)后的殘壓，從而對(duì)它的壽命進(jìn)行判斷。
2.一種雙電荷層電容器的診斷方法，已被完全充電的雙電荷層電容器按照規(guī)定時(shí)間與負(fù)載接通工作時(shí)，測(cè)定該規(guī)定時(shí)間之后的雙電荷層電容器的端子電壓，比較該測(cè)定的端子電壓與作為已被完全充電的雙電荷層電容器的就該負(fù)載而言的壽命判斷標(biāo)準(zhǔn)的放電特性中該規(guī)定時(shí)間過(guò)后的殘壓，從而對(duì)它的壽命進(jìn)行判斷。
3.一種雙電荷層電容器的診斷方法，對(duì)已被完全充電的雙電荷層電容器的就規(guī)定負(fù)載而言的放電特性、與作為已被完全充電的雙電荷層電容器的就該規(guī)定負(fù)載而言的壽命判斷標(biāo)準(zhǔn)的放電特性進(jìn)行比較，從而判斷壽命。
4.一種劣化檢測(cè)設(shè)備，它具備把雙電荷層電容器與充電電路或者放電電阻接通的開(kāi)關(guān)裝置、通過(guò)前述開(kāi)關(guān)裝置，已被完全充電的雙電荷層電容器從充電電路切換至接通放電電阻之后，比較規(guī)定時(shí)間經(jīng)過(guò)后的雙電荷層電容器的端子電壓、與作為已被完全充電的雙電荷層電容器的就該放電電阻而言的壽命判斷標(biāo)準(zhǔn)的放電特性中該規(guī)定時(shí)間經(jīng)過(guò)時(shí)的殘壓的電壓檢測(cè)裝置，通過(guò)該比較結(jié)果來(lái)判斷雙電荷層電容器的壽命。
5.一種劣化檢測(cè)設(shè)備，它具備按照規(guī)定的期間切換雙電荷層電容器與充電電路和放電電阻接通的區(qū)間計(jì)時(shí)器裝置、對(duì)通過(guò)該區(qū)間計(jì)時(shí)器裝置與充電電路接通并完全充電的雙電荷層電容器的就該放電電阻而言的壽命判斷標(biāo)準(zhǔn)的放電特性中該規(guī)定時(shí)間經(jīng)過(guò)時(shí)的殘壓進(jìn)行比較的電壓檢測(cè)裝置，通過(guò)該比較結(jié)果來(lái)判斷雙電荷層電容器的壽命。
6.一種劣化檢測(cè)設(shè)備，它具備電壓檢測(cè)裝置和開(kāi)關(guān)裝置，電壓檢測(cè)裝置比較已被完全充電的雙電荷層電容器與負(fù)載接通規(guī)定時(shí)間之后的端子電壓與已被完全充電的雙電荷層電容器的、作為與該負(fù)載相關(guān)的壽命判斷標(biāo)準(zhǔn)的放電特性中的該規(guī)定時(shí)間經(jīng)過(guò)時(shí)的殘壓，開(kāi)關(guān)裝置在該雙電荷層電容器與負(fù)載接通該規(guī)定時(shí)間之后，切換至接通該電壓檢測(cè)裝置，通過(guò)所述比較結(jié)果判定雙電荷層電容器的壽命。
7.一種緊急斷路閥，它具備雙電荷層電容器作為閥體的工作電動(dòng)機(jī)的后備電源，在該后備電源上設(shè)置有權(quán)利要求4、5或6中任何一項(xiàng)所述的劣化檢測(cè)設(shè)備。
全文摘要
課題能夠在短時(shí)間之內(nèi)，并且容易地檢測(cè)出雙電荷層電容器的劣化。解決方法在被完全充電的雙電荷層電容器11上接通放電電阻Rd，測(cè)定按照規(guī)定時(shí)間接通該放電電阻Rd之后的電壓。然后，根據(jù)該測(cè)定的電壓與雙電荷層電容器11的放電特性判定壽命。
文檔編號(hào)G01R31/00GK1790572SQ200510123629
公開(kāi)日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2005年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月16日
發(fā)明者金高浩春, 田中丈二, 項(xiàng)元奇 申請(qǐng)人:株式會(huì)社佳和電