(57)【要約】      （修正有）【課題】電気自動車などの回生電力を余すことなく蓄電し、その電力を無駄なく活用するため、キャパシタに充電された電圧に応じて段階的にキャパシタを自動的に組み合わせ、直列又は並列に接続して蓄電された電力を最大限出力するキャパシタ電源装置を提供する。【解決手段】キャパシタユニットそれぞれを直列に接続する複数の第１スイッチング素子と、並列に接続する複数の第２スイッチング素子と、組分けする組分スイッチング素子と、キャパシタユニットの電圧を検出し、検出された該電圧が基準電圧よりも低いときは、キャパシタユニットの全てを直列に接続する第１信号を出力し、基準電圧よりも高いときは、キャパシタユニットの全てを並列に接続する第２信号を出力し、記基準電圧にほぼ等しいときは組分けされた各組のキャパシタユニットを直列に接続すると共に、各組相互を並列に接続する第３信号を出力する電圧検出手段と、を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
1つのキャパシタ若しくは直列に接続された複数のキャパシタからなる複数のキャパシタユニットそれぞれに蓄電された電荷に応じて該キャパシタユニットそれぞれを自動的に直列又は並列に組み合わせ、電荷を充放電する電源装置であって、
前記キャパシタユニットそれぞれを直列に接続する複数の第１スイッチング素子と、
前記キャパシタユニットそれぞれを並列に接続する複数の第２スイッチング素子と、
前記キャパシタユニットの電圧を検出し、検出された該電圧が基準電圧よりも高いか、あるいは低いかに応じて前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子それぞれをON又はOFFにする信号を出力する電圧検出手段とを備えたことを特徴とするキャパシタ電源装置。
【請求項２】
前記電圧検出手段は、検出された電圧を複数の電圧領域に区分し、区分に応じた信号を生成する信号生成手段と、区分された該電圧領域が競合する場合は、該電圧領域の最低電圧が最も高い区分の該信号のみを出力させる信号選別手段と、を有することを特徴とする請求項１記載のキャパシタ電源装置。
【請求項３】
前記信号生成手段は、降伏電圧が異なる複数のツエナーダイオードを有し、該ツエナーダイオードそれぞれが降伏したときに前記電圧領域に区分した信号を生成し、
前記信号選別手段は、降伏電圧が相対的に高い前記ツエナーダイオードと相対的に低い該ツエナーダイオードとが共に降伏したとき、降伏電圧が相対的に高い該ツエナーダイオードにより生成された前記信号のみを出力させることを特徴とする請求項２記載のキャパシタ電源装置。
【請求項４】
前記電圧検出手段は、
検出された前記電圧が基準電圧よりも低い第１区分に属するときは、前記第１スイッチング素子のみをONにして前記キャパシタユニットの全てを直列に接続する第１信号を出力し、検出された該電圧が該基準電圧よりも高い第２区分に属するときは、前記第２スイッチング素子のみをONにして該キャパシタユニットの全てを並列に接続する第２信号を出力することを特徴とする請求項２記載のキャパシタ電源装置。
【請求項５】
前記キャパシタユニットを組分けする組分スイッチング素子を備え、
前記電圧検出手段は、検出された前記電圧が前記基準電圧にほぼ等しい第３区分に属するときは前記組分スイッチング素子をONにして組分けされた各組の前記キャパシタユニットを直列に接続すると共に、各組相互を並列に接続する第３信号を出力することを特徴とする請求項２記載のキャパシタ電源装置。
【請求項６】
前記組分スイッチング素子がＯＮになるとＯＦＦになり、該組分スイッチング素子がＯＦＦになるとＯＮになる、少なくとも１つの第３スイッチング素子及び複数の第４スイッチング素子を備え、
一部の前記第１スイッチング素子は、前記第３スイッチング素子を介して前記第１信号又は前記第３信号が入力し、
一部の前記第２スイッチング素子は、前記第４スイッチング素子を介して前記第２信号が入力し、他の該第２スイッチング素子は、前記第２信号又は前記第３信号が直接入力することを特徴とする請求項５記載のキャパシタ電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャパシタに蓄電された電圧を検出し、それらを自動的に組み合わせることにより電圧変動幅が比較的少ないハイパワーな電力を給電できるキャパシタ電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車の電源として用いるバッテリには、高い電圧が得られ、エネルギー密度が大きく、サイクル寿命が長いリチウムイオン電池が多用されている。しかしながら、リチウムイオン電池は高価なため、航続距離を長くしようと積載量を増やせば、自動車が自ずと高価格になる。また、化学反応によって蓄電するため内部抵抗が高く、大きな電力を瞬間的に放出することができない。
一方、キャパシタは、内部抵抗が極めて低く、損失が少ないので発熱しにくいものの、エネルギー密度が小さくて長時間使用することができない。
しかしながら、パワー密度が高いので瞬間的に大電力を放出できるうえ、充放電を繰り返しても劣化せず、長寿命である。また、２次電池では困難な低電圧による蓄電も可能であり、かつ動作温度範囲が広いという特長がある。
そこで、リチウムイオン電池などや燃料電池、太陽電池等とキャパシタとを組み合わせた電源装置が提案されており、特に電気自動車の回生電力を効率的に活用する提案が多数なされている。
例えば、アクセルセンサが加速のタイミングを検知すると、電気二重層コンデンサから給電し、その電圧がバッテリ電圧より低下したらバッテリから給電する一方、ブレーキセンサが減速時を検知したら、発電電力をインバータで直流に変換し、変換された直流の電圧が電気二重層コンデンサを充電するのにふさわしい電圧になるようにコンバータで降圧する電気自動車電源制御装置が開示されている（特許文献１）。
しかしながら、この方法は、路線バスのように短距離毎に停車する走行においては有効であるが、一般の自動車のように長距離乃至は長時間走行するものには適用できない。
そこで、インバータへの直流電流の大きさと方向を検出して加速時か回生時かを判定し、加速時においては、その直流電流が規定電流以下の場合は、コンバータをオフにし、規定電流を超える場合には超える分を電気二重層コンデンサから供給するようにコンバータを昇圧制御し、減速時においては、直流電流が規定電流以下の場合にはコンバータをオフにし、超える場合は超える分を電気二重層コンデンサに充電するようにコンバータを降圧制御する電気自動車電源制御装置が開示されている（特許文献２）。
また、電力変換回路（コンバータ）を常時作動させるのは、電力損失が大きいので、キャパシタの端子電圧が予め定められた範囲内の場合は、電力変換回路を停止してキャパシタの電力で走行し、予め定められた範囲から外れた場合は、電力変換回路を作動させ、キャパシタの端子電圧が予め定められた範囲を上回るときは、キャパシタの電力で２次電池を充電し、下回るときは、２次電池からキャパシタを充電する車両の制御装置が開示されている（特許文献３参照）。
しかしながら、一つのキャパシタに回生電力を充電し、その回生電力で加速時に要する変動電力を賄う方法は、キャパシタの充放電による電圧の変動が極めて激しいうえ、その電圧によってコンバータなどを制御するのでは、制御が複雑になる。  そこで、本出願人は、減速時には回生電力を昇圧して、外部電源による充電時には、直接大容量のキャパシタに蓄電し、その電力を走行時に中容量のキャパシタに移して発進や加速などに使用することにより回生電力を効率的に活用し、大容量のキャパシタから中容量のキャパシタへの電力の充放電は、複雑な制御手段によることなく、給電や回生を制御する制御信号とＩＧＢＴなどのスイッチング素子で簡便に行うことができる駆動用電源装置（特許文献４参照）を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−８６４０７号公報
【特許文献２】特許第３４３０７０９号公報
【特許文献３】特許第４１９２６５８号公報
【特許文献４】特許第５８１９０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、大容量キャパシタと中容量キャパシタを用い、回生電力を昇圧して大容量キャパシタに充電し、その電力を走行時に中容量キャパシタに移して発進や加速などに使用する方法は、チャージポンプ式の昇圧回路が必要なうえ、チャージするまでに余分な時間を要する。
本発明は上記事情に鑑み、電気自動車などの回生電力を余すことなく蓄電してその電力を無駄なく活用したり、急加速などに必要な電力を賄うため、キャパシタに充電された電圧に応じて段階的に、自動的に組み合わせて、直列又は並列に接続することにより電圧変動の比較的少ないキャパシタ電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のキャパシタ電源装置は、1つのキャパシタ若しくは直列に接続された複数のキャパシタからなる複数のキャパシタユニットそれぞれに蓄電された電荷に応じて該キャパシタユニットそれぞれを自動的に直列又は並列に組み合わせ、電荷を充放電する電源装置であって、上記キャパシタユニットそれぞれを直列に接続する複数の第１スイッチング素子と、上記キャパシタユニットそれぞれを並列に接続する複数の第２スイッチング素子と、上記キャパシタユニットの電圧を検出し、検出された該電圧が基準電圧よりも高いか、あるいは低いかに応じて上記第１スイッチング素子及び上記第２スイッチング素子それぞれをON又はOFFにする信号を出力する電圧検出手段とを備えたことを特徴とする。
このように、キャパシタユニットの電圧を検出し、その電圧に応じた信号を出力し、その信号によって複数のキャパシタユニットそれぞれを直列に接続する複数の第１スイッチング素子や複数のキャパシタユニットそれぞれを並列に接続する複数の第２スイッチング素子をONにしたりOFFにしたりすれば、キャパシタユニットに蓄電された電圧に応じて段階的にキャパシタユニットを自動的に組み合わせ、蓄電された電力を最大限出力することができる。
ここで、上記電圧検出手段は、検出された電圧を複数の電圧領域に区分し、区分に応じた信号を生成する信号生成手段と、区分された該電圧領域が競合する場合は、該電圧領域の最低電圧が最も高い区分の該信号のみを出力させる信号選別手段と、を有することが好ましい。
その場合、上記信号生成手段は、降伏電圧が異なる複数のツエナーダイオードを有し、該ツエナーダイオードそれぞれが降伏したときに上記電圧領域に区分した信号を生成し、上記信号選別手段は、降伏電圧が相対的に高い上記ツエナーダイオードと相対的に低い該ツエナーダイオードとが共に降伏したとき、降伏電圧が相対的に高い該ツエナーダイオードにより生成された上記信号のみを出力させることができる。
電圧検出手段をこのように構成すれば、検出された電圧を複数の電圧領域に区分し、区分に応じた信号のみを出力することができる。
そして、検出された上記電圧が基準電圧よりも低い第１区分に属するときは、上記第１スイッチング素子のみをONにして上記キャパシタユニットの全てを直列に接続する第１信号を出力し、検出された該電圧が該基準電圧よりも高い第２区分に属するときは、上記第２スイッチング素子のみをONにして該キャパシタユニットの全てを並列に接続する第２信号を出力することができる。
また、上記キャパシタユニットを組分けする組分スイッチング素子を備え、上記電圧検出手段は、検出された上記電圧が上記基準電圧にほぼ等しい第３区分に属するときは上記組分スイッチング素子をONにして組分けされた各組の上記キャパシタユニットを直列に接続すると共に、各組相互を並列に接続する第３信号を出力することができる。
その場合、上記組分スイッチング素子がＯＮになるとＯＦＦになり、該組分スイッチング素子がＯＦＦになるとＯＮになる、少なくとも１つの第３スイッチング素子及び複数の第４スイッチング素子を備え、一部の上記第１スイッチング素子は、上記第３スイッチング素子を介して上記第１信号又は第３信号が入力し、一部の上記第２スイッチング素子は、上記第４スイッチング素子を介して上記第２信号のみが入力し、他の該第２スイッチング素子は、上記第２信号又は上記第３信号が直接入力するようにできる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のキャパシタ電源装置によれば、１つまたは複数のキャパシタからなるキャパシタユニットに充電された電圧に応じて、複数のキャパシタユニットすべてを自動的に直列に接続することや、すべてを自動的に並列に接続することはもとより、複数のキャパシタユニットのうちの幾つかを直列に接続した複数の組に自動的に組分けし、組相互を自動的に並列に接続することができるので、キャパシタユニットの電圧が基準電圧よりも高いときは、並列に、基準電圧よりも低いときは直列に、基準電圧にほぼ等しいときは直列と並列とを組み合わせて、複数のキャパシタユニットそれぞれに蓄電された電力を最大限活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は第１の実施形態のキャパシタ電源装置を示す図である。
【図２】図２は第１の実施形態の電圧検出手段の一例を示す図である。
【図３】図３は第２の実施形態のキャパシタ電源装置を示す図である。
【図４】図４は第２の実施形態の電圧検出手段の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、本発明のキャパシタ電源装置の実施形態について、図に基づいて説明する。
図１は、第１の実施形態のキャパシタ電源装置を示す図である。
図１に示すキャパシタ電源装置１は、電力の入出力端子３と、信号の入力端子（A、B)４と、1つ又は複数のキャパシタからなる4つのキャパシタユニット（C1、C２、C３、C4）１０と、キャパシタユニット１０それぞれを直列に接続する３つの第１スイッチング素子（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）１１と、4つのキャパシタユニット（C1、C２、C３、C4）１０それぞれを並列に接続する６つの第２スイッチング素子（Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９）１２と、4つのキャパシタユニット（C1、C２、C３、C４）１０のうち、アースEに直接接続される１つのキャパシタユニット（C1）１０の電圧を検出し、検出された電圧が基準電圧Ｖ０よりも低いときはA端子に第１信号を出力し、基準電圧Ｖ０よりも高いときはB端子に第２信号を出力する電圧検出手段２０とを備えている。
第１スイッチング素子（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）及び第２スイッチング素子（Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９）はゲートGに信号が入力するとコレクタとエミッタ間が導通するIGBT等によって構成されている。そして、コレクタとエミッタ間には逆方向に通電するダイオードDが接続され、キャパシタユニット１０への充電電流を通電すると共に、サージ電圧等のバイパスをも兼ねている。
３つの第１スイッチング素子（Ｓ1、Ｓ２、Ｓ３）１１は、ゲートGがＡ端子に接続されているので、Ａ端子のみに第１信号が入力すると、３つの第１スイッチング素子（Ｓ1、Ｓ２、Ｓ３）１１それぞれがONとなり、４つのキャパシタユニット（C1、C２、C３、C4）１０は直列に接続される。
また、６つの第２スイッチング素子（Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９）１２は、ゲートGがＢ端子に接続されているので、Ｂ端子のみに第２信号が入力すると、６つの第２スイッチング素子（Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９）１２それぞれがＯＮとなり、４つのキャパシタユニット（C1、C２、C３、C4）１０の電力の入出力端子３側は、それぞれが電力の入出力端子３に共通に接続され、４つのキャパシタユニット（C1、C２、C３、C4）１０のアースE側は、それぞれアースEに共通に接続されているので、４つのキャパシタユニット（C1、C２、C３、C4）１０は並列に接続される。
ここで、本実施形態のキャパシタ電源装置１は、４つのキャパシタユニット１０を有するが、キャパシタユニット１０は、４つに限定する必要はなく、２つでも、３つでも、５つ以上であってもよい。
【０００９】
図２は、第１の実施形態の電圧検出手段の一例を示す図である。
図２に示す本実施形態の電圧検出手段２０は、２つのツエナーダイオード（Ｚ１、Ｚ２）２３と、バイポーラトランジスタ等からなる４つのスイッチング素子（ｔ２、ｔ３、ｔ７、ｔ８）２４と、１０の抵抗Rと、信号の入力端子（A、B）４にそれぞれの信号を出力する端子とにより構成されている。そして、キャパシタユニット（C1）１０における電力の入出力側とアースEとの間に接続されることによりキャパシタユニット（C1）１０の電圧を検出して信号の入力端子（A、B）４のうちのＡ端子に第１信号を、Ｂ端子に第２信号を出力する。
一方のツエナーダイオード（Ｚ１）２３は、降伏電圧が基準電圧Ｖ０よりも低く、他方のツエナーダイオード（Ｚ２）２３は、降伏電圧が基準電圧Ｖ０よりも高いものを使用する。
ここで、基準電圧V０は、一般的にキャパシタ電源装置１と並列に接続される２次電池の電圧に設定されるが、必ずしもそれに限定する必要はなく、任意に設定してもよい。
また、４つのスイッチング素子（ｔ２、ｔ３、ｔ７、ｔ８）２４それぞれは、ゲートGに電圧が加わるときはＯＮになり、電位がゼロのときはＯＦＦになる。
そして、キャパシタユニット（C1）１０の電圧が基準電圧Ｖ０よりも低い第１区分に属するときはＡ端子に第１信号を出力し、検出された電圧が基準電圧Ｖ０よりも高い第２区分に属するときはＢ端子に第２信号を出力する。
すなわち、検出された電圧が第１区分に属し、ツエナーダイオード（Ｚ１）２３のみが降伏する場合は、ツエナーダイオード（Ｚ１）２３に接続された５つの抵抗Rに電流が流れる。その結果、スイッチング素子（ｔ３、ｔ7）２４はＯＮになるので、スイッチング素子（ｔ２、ｔ８）２４は電位がゼロになりＯＦＦとなる。従って、Ａ端子のみに第１信号が出力される。
また、検出された電圧が第２区分に属し、２つのツエナーダイオード（Ｚ１、Ｚ２）２３が両方降伏する場合は、ツエナーダイオード（Ｚ１）２３に接続された５つの抵抗Rに加え、ツエナーダイオード（Ｚ２）２３に接続された５つの抵抗Rにも電流が流れる。その結果、スイッチング素子（ｔ２）２４がＯＮになるので、スイッチング素子（ｔ３、ｔ７）２４のゲートGは電位がゼロになり、スイッチング素子（ｔ３、ｔ７）２４はＯＦＦになる。そして、スイッチング素子（ｔ８）は、スイッチング素子（ｔ３）２４がＯＦＦになったのでゲートGには電位が生じ、ＯＮになる。従って、Ｂ端子のみに第２信号が出力される。
ここで、本実施形態の電圧検出手段２０は、降伏電圧の異なる２つのツエナーダイオード２３とスイッチング素子２４等を用いて電圧領域を区分し、区分に応じた信号を生成する方法を採用しているが、この方法は一例であって、この方法に限定されない。
例えば、検出された電圧をデジタル化して電圧領域を区分し、区分された電圧に従って自動的に信号を出力する回路構成としてもよい。
【００１０】
以上により、本実施形態のキャパシタ電源装置１は、電圧変動の少ない電圧で電力を給電することができる。例えば、基準電圧V０を１００Vとし、ツエナーダイオード（Ｚ１）２３の降伏電圧を５０V、ツエナーダイオード（Ｚ２）の降伏電圧を２００Vに設定したと仮定する。
キャパシタユニット（C1）１０の電圧が基準電圧Ｖ０よりも高い２２０Vである場合は、B端子のみに第２信号が出力され、キャパシタユニット（C1、C2、C3、C4）１０が全て並列に接続されるので、キャパシタ電源装置１の電圧は２２０Vになる。
また、キャパシタユニット（C1）１０の電圧が基準電圧Ｖ０よりも低い５５Vの場合には、Ａ端子のみに第１信号が出力され、キャパシタユニット（C1、C2、C3、C4）１０が全て直列に接続されるので、キャパシタ電源装置１の電圧は２２０Vになる。
すなわち、本実施形態のキャパシタ電源装置１は、概ね２００V乃至は、それよりもやや高いい電圧の電力を取りだすことができる。
なお、キャパシタ電源装置の電力が消費され、電圧がかなり低くなると、２次電池などからキャパシタ電源装置へ自動的に充電される。その場合、電流制御のためにインバータを使用してもよく、そのインバータを、さらに回生電力の回収のために使用してもよい。
【００１１】
次に第２の実施形態のキャパシタ電源装置について説明する。
第２の実施形態のキャパシタ電源装置２は、第１の実施形態のキャパシタ電源装置１に比べると、キャパシタユニット（C1）１０の電圧を３つの区分に分けて信号を出力し、キャパシタユニット（C1）１０の電圧が、基準電圧Ｖ０にほぼ等しい第３区分に属するときは、キャパシタユニット（C1、C2、C3、C4）１０を組分けし、各組に属するキャパシタユニット１０を直列に接続し、各組相互を並列に接続することができる点が相違する。
図３は、第２の実施形態のキャパシタ電源装置を示す図である。
図３に示すキャパシタ電源装置２は、電力の入出力端子３と、信号の入力端子（A、B、Ｃ)４と、1つ又は複数のキャパシタからなる４つのキャパシタユニット（C1、C2、C3、C4）１０と、キャパシタユニット１０それぞれを直列に接続する３つの第１スイッチング素子（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）１１と、4つのキャパシタユニット（C1、C2、C3、C4）１０それぞれを並列に接続する６つの第２スイッチング素子（Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９）１２と、４つのキャパシタユニット（C1、C2、C3、C4）１０を２つずつの２組に組分けする、組分スイッチング素子（Ｓ１０）１３、第３スイッチング素子（Ｓ１１）１４及び第４スイッチング素子（Ｓ１２、Ｓ１３）１５と、２つのダイオードDと、７つの抵抗Rと、１つのキャパシタユニット（C1）１０の電圧を検出し、信号の入力端子（A、B、Ｃ)４に第１、第２、第３信号を出力する電圧検出手段２１とを備えている。
電圧検出手段２１が電圧を検出するのは、４つのキャパシタユニット（C1、C2、C3、C4）１０のうちアースEに直接接続されたキャパシタユニット（C1）１０で、検出された電圧が基準電圧Ｖ０よりも高いときはA端子に第１信号、基準電圧Ｖ０よりも低いときはB端子に第２信号、基準電圧V０にほぼ等しいときはC端子に第３信号を出力する。
【００１２】
第１スイッチング素子（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）１１及び第２スイッチング素子（Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９）１２は、ゲートGに信号が入力するとコレクタとエミッタ間が通電するIGBT等で構成され、コレクタとエミッタ間には、キャパシタユニットへの充電電流を通電し、サージ電圧等のバイパスを兼ねた、逆向に通電するダイオードが接続される。
また、組分スイッチング素子（Ｓ１０）１３、第３スイッチング素子（Ｓ１１）１４及び第４スイッチング素子（Ｓ１２、Ｓ１３）１５は、バイポーラ型のトランジスタ等で構成されている。
なお、本実施形態においては、２組に組分けするので組分スイッチング素子（Ｓ１０）１３が１つ、第３スイッチング素子（Ｓ１１）１４が１つ、第４スイッチング素子（Ｓ１２、Ｓ１３）１５が２つ配置されているが、組分け数は２つに限定する必要はなく、３組以上に組分けしてもよいし、1組を構成するキャパシタユニット１０は、1つであっても３つ以上であってもよい。その場合、第３スイッチング素子は少なくとも２つ、第４スイッチング素子（Ｓ１２、Ｓ１３）は少なくとも３つ配置する必要がある。
【００１３】
３つの第１スイッチング素子（Ｓ1、Ｓ２、Ｓ３）１１のうち、２つの第１スイッチング素子（Ｓ1、Ｓ３）１１のゲートGは、Ａ端子に直接接続されているので、Ａ端子から第１信号が入力すると、それぞれがONになり、２つずつのキャパシタユニット（C1、C２）１０の組とキャパシタユニット（C３、C4）１０の組とがそれぞれ直列に接続される。一方、１つの第１スイッチング素子（Ｓ２）１１は、第３スイッチング素子（Ｓ１１）１４を介してＡ端子に接続されているので、第３スイッチング素子（Ｓ１１）１４がＯＮのときは、ONになり、４つのキャパシタユニット（C1、C２、C３、C4）１０すべてが直列に接続される。しかしながら、第３スイッチング素子（Ｓ１１）１４がＯＦＦのときはキャパシタユニット（C1、C２）１０の組とキャパシタユニット（C３、C4）１０の組とに組分けされる。
また、６つの第２スイッチング素子（Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９）１２のうち、２つの第２スイッチング素子（Ｓ５、Ｓ８）１２は、ゲートGがＢ端子に直接接続されているので、Ｂ端子に第２信号が入力すると、それぞれがONになる。
そして、残りの４つの第２スイッチング素子（Ｓ４、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ９）１２は、第４スイッチング素子（Ｓ１２、Ｓ１３）１５を介してＢ端子に接続されているので、第４スイッチング素子（Ｓ１２、Ｓ１３）１５もＯＮの場合はそれぞれがONになり、４つのキャパシタユニット（C1、C2、C3、C4）１０それぞれが並列に接続される。
一方、第４スイッチング素子（Ｓ１２、Ｓ１３）１５がＯＦＦの場合は、第３スイッチング素子（Ｓ１１）１４もＯＦＦになるので、組分けされたキャパシタユニット（C1、C２）１０の組とキャパシタユニット（C３、C4）１０の組は、２つの第２スイッチング素子（Ｓ５、Ｓ８）１２がONになることによって並列に接続される。
また、第３スイッチング素子（Ｓ１１）１４及び２つの第４スイッチング素子（Ｓ１２、Ｓ１３）５のゲートGには、電力の入出力端子３からの分圧が抵抗Rを介して印加されているので、組分スイッチング素子（Ｓ１０）１３がＯＦＦの場合は、Ａ端子に第１信号が入力すると第１スイッチング素子（Ｓ２）１１もONになる。そして、Ｂ端子に第２信号が入力すると４つの第２スイッチング素子（Ｓ４、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ９）１２もONになる。
一方、組分スイッチング素子（Ｓ１０）１３のゲートGにはＣ端子が接続されているので、Ｃ端子に第３信号が入力すると組分スイッチング素子（Ｓ１０）１３はＯＮになり、抵抗Rによる分圧が短絡される結果、第３スイッチング素子（Ｓ１１）１４及び２つの第４スイッチング素子（Ｓ１２、Ｓ１３）１５は、ＯＦＦになる。
また、Ｃ端子に入力された第３信号は、ダイオードDを介して第１スイッチング素子（Ｓ1、Ｓ３）１１をＯＮにし、第２スイッチング素子（Ｓ５、Ｓ８）１２１１をＯＮにする回路が設けられている。
【００１４】
従って、Ａ端子のみに第１信号が入力すると、３つの第１スイッチング素子（Ｓ1、Ｓ２、Ｓ３）１１が全てＯＮになり、４つのキャパシタユニット（C1、C2、C3、C4）１０は全てが直列に接続される。
また、Ｂ端子のみに第２信号が入力すると、第３スイッチング素子（Ｓ１１）１４及び２つの第４スイッチング素子（Ｓ１２、Ｓ１３）１５がＯＮになり、６つの第２スイッチング素子（Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９）１２もすべてＯＮとなるので、４つのキャパシタユニット（C1、C2、C3、C4）１０は全てが並列に接続される。
そして、Ｃ端子のみに第３信号が入力すると、組分スイッチング素子（Ｓ１０）１３がＯＮになるので、１つの第３スイッチング素子（Ｓ１１）１４及び２つの第４スイッチング素子（Ｓ１２、Ｓ１３）１５がＯＦＦになる一方、２つの第１スイッチング素子（Ｓ1、Ｓ３）１１及び２つの第２スイッチング素子（Ｓ５、Ｓ８）１２がＯＮになるので、２つずつのキャパシタユニット１０がそれぞれ直列に接続された、キャパシタユニット（C1、C２）１０の組とキャパシタユニット（C３、C4）１０の組とが並列に接続される。
ここで、本実施形態のキャパシタ電源装置２は、４つのキャパシタユニット１０を有するが、キャパシタユニット１０は、４つに限定する必要はなく、２つでも、３つでも、５つ以上であってもよい。また、２つずつのキャパシタユニット１０によって２つの組を構成しているが、組を構成するキャパシタユニット１０は必ずしも同数である必要はなく、奇数の組と偶数の組があってもよい。また組の数は、必ずしも２組に限定する必要はなく、３組以上にすることもできる。
また、キャパシタ電源装置の電力が消費されると、２次電池などよりも電圧が低くなるので、２次電池などからキャパシタ電源装置へ充電がなされる。その場合、電流制御のためにインバータを使用してもよく、そのインバータをさらに回生電力の回収に使用することもできる。
【００１５】
図４は、第２の実施形態の電圧検出手段の一例を示す図である。
図４に示す本実施形態の電圧検出手段２１は、３つのツエナーダイオード（Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３）２３と、バイポーラトランジスタ等からなる９つのスイッチング素子（ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５、ｔ６、ｔ７、ｔ８、ｔ９）２４と、１４の抵抗Rと、信号を入力する端子（Ａ、Ｂ、Ｃ）４それぞれに信号を出力する端子とで構成され、キャパシタユニット（C1）１０の電力の入出力側とアースEとの間に接続されることによりキャパシタユニット（C1）１０の電圧を検出して信号を入力する端子（Ａ、Ｂ、Ｃ）４の何れかにそれぞれの信号を出力する。
すなわち、ツエナーダイオード（Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３）２３及び抵抗Rは本発明の信号生成手段に相当し、９つのスイッチング素子（ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５、ｔ６、ｔ７、ｔ８、ｔ９）２４は、信号選別手段に相当する。
３つのツエナーダイオード（Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３）２３は、降伏電圧が基準電圧Ｖ０よりも低いツエナーダイオード（Ｚ１）２３と、基準電圧Ｖ０にほぼ等しいツエナーダイオード（Ｚ３）２３と、基準電圧Ｖ０よりも高いツエナーダイオード（Ｚ２）２３とを用いる。
ここで、本実施形態では、一例として基準電圧を１００Vとし、ツエナーダイオード（Ｚ１）２３の降伏電圧は概ね５０Vのものが、ツエナーダイオード（Ｚ２）は降伏電圧が概ね２００Vのものが、ツエナーダイオード（Ｚ３）は降伏電圧がほぼ１００Vのものが用いられる。その結果、ツエナーダイオード（Ｚ１）が検出する電圧領域の第１区分とは、５０Vよりも高い電圧を含み、ツエナーダイオード（Ｚ２）が検出する電圧領域の第２区分とは、２００Vよりも高い電圧を含み、ツエナーダイオード（Ｚ３）が検出する電圧領域の第３区分とは、概ね１００Vよりも高い電圧を含んでいる。従って、電圧領域の第１区分、第２区分及び第３区分は互いに競合する領域が生じるので、競合する電圧領域のうち最低電圧が最も高い区分を選別して対応する信号を出力する。ただし、ここに示す数値は一例であって、この数値に限定する必要はない。
また、９つのスイッチング素子（ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５、ｔ６、ｔ７、ｔ８、ｔ９）２４それぞれは、ゲートGに電圧が加わるときは通電し、電圧が加わらないときは通電しないバイポーラ型トランジスタ等を用いる。
【００１６】
そして、キャパシタユニット（C1）１０の電圧が基準電圧Ｖ０よりも低い第１区分に属するときはＡ端子のみに第１信号を出力し、基準電圧Ｖ０よりも高い第２区分に属するときはＢ端子のみに第２信号を出力し、基準電圧Ｖ０にほぼ等しい第３区分に属するときはＣ端子のみに第３信号を出力する。
すなわち、検出された電圧が第１区分に属するときはツエナーダイオード（Ｚ１）２３のみが降伏し、ツエナーダイオード（Ｚ１）２３に接続された５つの抵抗Rに電流が流れる。その結果、スイッチング素子（ｔ３、ｔ５、ｔ７）２４はONになる一方、スイッチング素子（ｔ１、ｔ２）２４はＯＦＦである。従って、スイッチング素子（ｔ８、ｔ９）２４のゲートは電位がゼロになるのでOFFとなるが、スイッチング素子（ｔ７）２４はＯＮであるから、Ａ端子のみに第１信号が出力される。
また、検出された電圧が第３区分に属するときは２つのツエナーダイオード（Ｚ１、Ｚ３）２３が共に降伏し、ツエナーダイオード（Ｚ３）２３に接続された５つの抵抗Rにも電流が流れる。その結果、スイッチング素子（ｔ１、ｔ４）２４がONになるので、スイッチング素子（ｔ７、ｔ８）２４は、ゲートGの電位がゼロになりOFFになる。そして、スイッチング素子（ｔ１）２４がONになると、スイッチング素子（ｔ３、ｔ５）２４がOFFになり、スイッチング素子（ｔ９）２４は電位が生じ、ONになるが、スイッチング素子（ｔ８）２４はスイッチング素子（ｔ４）２４がONなのでゲートGの電位がゼロのままであるからOFFのままである。従って、Ｃ端子のみに第３信号が出力される。
さらに、検出された電圧が第２区分に属するときは３つのツエナーダイオード（Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３）２３が全て降伏し、ツエナーダイオード（Ｚ２）２３に接続された５つの抵抗Rにも電流が流れる。その結果、スイッチング素子（ｔ２、ｔ６）２４がONになる。そして、スイッチング素子（ｔ７、ｔ９）２４は、ゲートGの電位がゼロになり、OFFになる。また、スイッチング素子（ｔ６）２４がONになった結果、スイッチング素子（ｔ４）２４のゲートGの電位がゼロになるので、スイッチング素子（ｔ８）２４は、ゲートGの電位が生じ、OFFからONになる。従って、Ｂ端子のみに第２信号が出力される。
【００１７】
以上により、本実施形態のキャパシタ電源装置２は、キャパシタユニット（C1）１０の電圧が基準電圧Ｖ０よりも低い第１区分に属する、例えば５０Vになったときは、Ａ端子に第１信号が出力され、４つのキャパシタユニット（C1、C２、C3、C4）１０が全て直列に接続されるのでキャパシタ電源装置２の電圧は２００Vになる。
また、キャパシタユニット（C1）１０の電圧が基準電圧Ｖ０よりも高い第２区分に属する、例えば２００Vのときは、Ｂ端子に第２信号が出力され、４つのキャパシタユニット（C1、C2、C3、C4）１０が全て並列に接続されるので、キャパシタ電源装置２の電圧が２００Vになる。
そして、キャパシタユニット（C1）１０の電圧が基準電圧Ｖ０にほぼ等しい第３区分に属する、例えば１００Vのときは、Ｃ端子に第３信号が出力され、キャパシタユニット（C1、C２）１０の組とキャパシタユニット（C3、C4）１０の組に組分けされる。そしてそれぞれの組は直列に接続され、各組相互は並列に接続されるので、キャパシタ電源装置２の電圧は２００Vになる。
第２の実施形態のキャパシタ電源装置２は、第１の実施形態のキャパシタ電源装置１よりも、キャパシタユニット（C1）１０の電圧をさらにきめ細かく区分しているので、電圧が概ね２００Vの電力を効率的に出力することができる。
ここで、本実施形態の電圧検出手段２１はキャパシタユニット（C1）１０の電圧を３つに区分しているが、区分は必ずしも３つに限定する必要はなく、区分の数を増やすと同時に、組分け数をさらに増やすことにより、電力を充放電する際の電圧の変動幅をより小さくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
電気自動車、バスのみならず、エレベータ、フォークリフトなどの産業用機械、  電動車椅子、ゴルフ場の電動カートなど発進と制動とを繰り返す駆動用モータの電源などに適用できる。
【符号の説明】
【００１９】
１、２    キャパシタ電建装置
３        電力の入出力端子
４        信号の入力端子
１０      キャパシタユニット
１１      第１スイッチング素子
１２      第２スイッチング素子
１３      組分スイッチング素子
１４      第３スイッチング素子
１５      第４スイッチング素子
２０，２１電圧検出手段
２３      ツエナーダイオード
２４      スイッチング素子
【図１】
2019054640.tif 000003
【図２】
2019054640.tif 000004
【図３】
2019054640.tif 000005
【図４】
2019054640.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月10日(2018.4.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
1つのキャパシタ若しくは直列に接続された複数のキャパシタからなる複数のキャパシタユニットそれぞれに蓄電された電荷に応じて該キャパシタユニットそれぞれを自動的に直列又は並列に組み合わせ、電荷を充放電する電源装置であって、
前記キャパシタユニットそれぞれを直列に接続する複数の第１スイッチング素子と、
前記キャパシタユニットそれぞれを並列に接続する複数の第２スイッチング素子と、
前記キャパシタユニットを組分けする組分スイッチング素子と、
前記キャパシタユニットの電圧を検出し、検出された該電圧が基準電圧よりも低い第１区分に属するときは、前記第１スイッチング素子のみをONにして前記キャパシタユニットの全てを直列に接続する第１信号を出力し、検出された該電圧が該基準電圧よりも高い第２区分に属するときは、前記第２スイッチング素子のみをONにして該キャパシタユニットの全てを並列に接続する第２信号を出力し、検出された該電圧が該記基準電圧にほぼ等しい第３区分に属するときは前記組分スイッチング素子をONにして組分けされた各組の前記キャパシタユニットを直列に接続すると共に、各組相互を並列に接続する第３信号を出力する電圧検出手段と、を備えたことを特徴とするキャパシタ電源装置。
【請求項２】
前記電圧検出手段は、降伏電圧が異なる複数のツエナーダイオードを有し、該ツエナーダイオードそれぞれが降伏したときに前記信号を生成し、該降伏電圧が相対的に高い該ツエナーダイオードと相対的に低い該ツエナーダイオードとが共に降伏したとき、該降伏電圧が相対的に高い該ツエナーダイオードにより生成された該信号のみを出力させることを特徴とする請求項１記載のキャパシタ電源装置
【請求項３】
前記組分スイッチング素子がＯＮになるとＯＦＦになり、該組分スイッチング素子がＯＦＦになるとＯＮになる、少なくとも１つの第３スイッチング素子及び複数の第４スイッチング素子を備え、
一部の前記第１スイッチング素子は、前記第３スイッチング素子を介して前記第１信号又は前記第３信号が入力し、
一部の前記第２スイッチング素子は、前記第４スイッチング素子を介して前記第２信号が入力し、他の該第２スイッチング素子は、前記第２信号又は前記第３信号が直接入力することを特徴とする請求項１記載のキャパシタ電源装置。
【請求項４】
1つのキャパシタ若しくは直列に接続された複数のキャパシタからなる複数のキャパシタユニットそれぞれに蓄電された電荷に応じて該キャパシタユニットそれぞれを自動的に直列又は並列に組み合わせ、電荷を充放電する電源装置であって、
前記キャパシタユニットそれぞれを直列に接続する複数の第１スイッチング素子と、
前記キャパシタユニットそれぞれを並列に接続する複数の第２スイッチング素子と、
前記キャパシタユニットの電圧を検出し、検出された該電圧が基準電圧よりも低い第１区分に属するときは、前記第１スイッチング素子のみをONにして前記キャパシタユニットの全てを直列に接続する第１信号を出力し、検出された該電圧が該基準電圧よりも高い第２区分に属するときは、前記第２スイッチング素子のみをONにして該キャパシタユニットの全てを並列に接続する第２信号を出力する電圧検出手段と、を備えたことを特徴とするキャパシタ電源装置。
【請求項５】
前記電圧検出手段は、降伏電圧が異なる複数のツエナーダイオードを有し、該ツエナーダイオードそれぞれが降伏したときに前記信号を生成し、該降伏電圧が相対的に高い該ツエナーダイオードと相対的に低い該ツエナーダイオードとが共に降伏したとき、該降伏電圧が相対的に高い該ツエナーダイオードにより生成された該信号のみを出力させることを特徴とする請求項４記載のキャパシタ電源装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明のキャパシタ電源装置は、1つのキャパシタ若しくは直列に接続された複数のキャパシタからなる複数のキャパシタユニットそれぞれに蓄電された電荷に応じて該キャパシタユニットそれぞれを自動的に直列又は並列に組み合わせ、電荷を充放電する電源装置であって、上記キャパシタユニットそれぞれを直列に接続する複数の第１スイッチング素子と、上記キャパシタユニットそれぞれを並列に接続する複数の第２スイッチング素子と、上記キャパシタユニットを組分けする組分スイッチング素子と、
上記キャパシタユニットの電圧を検出し、検出された該電圧が基準電圧よりも低い第１区分に属するときは、上記第１スイッチング素子のみをONにして上記キャパシタユニットの全てを直列に接続する第１信号を出力し、検出された該電圧が該基準電圧よりも高い第２区分に属するときは、上記第２スイッチング素子のみをONにして該キャパシタユニットの全てを並列に接続する第２信号を出力し、検出された該電圧が該記基準電圧にほぼ等しい第３区分に属するときは上記組分スイッチング素子をONにして組分けされた各組の上記キャパシタユニットを直列に接続すると共に、各組相互を並列に接続する第３信号を出力する電圧検出手段と、を備えたことを特徴とする。
このように、キャパシタユニットの電圧を検出し、その電圧に応じた信号を出力し、その信号によって複数のキャパシタユニットそれぞれを直列に接続する複数の第１スイッチング素子や複数のキャパシタユニットそれぞれを並列に接続する複数の第２スイッチング素子をONにしたりOFFにしたり、組分けした各組のキャパシタユニットを直列に接続すると共に、各組相互を並列に接続する第３スイッチング素子をONにしたりOFFにしたりすれば、キャパシタユニットに蓄電された電圧に応じて段階的にキャパシタユニットに何らの人為的操作を加えることなく自動的に組み合わせ、蓄電された電力を最大限出力することができる。
その場合、上記電圧検出手段は、降伏電圧が異なる複数のツエナーダイオードを有し、該ツエナーダイオードそれぞれが降伏したときに上記電圧領域に区分した信号を生成し、上記信号選別手段は、降伏電圧が相対的に高い上記ツエナーダイオードと相対的に低い該ツエナーダイオードとが共に降伏したとき、降伏電圧が相対的に高い該ツエナーダイオードにより生成された上記信号のみを出力させることができる。
電圧検出手段をこのように構成すれば、検出された電圧を複数の電圧領域に区分し、区分に応じた信号のみを出力することができる。
また、上記組分スイッチング素子がＯＮになるとＯＦＦになり、該組分スイッチング素子がＯＦＦになるとＯＮになる、少なくとも１つの第３スイッチング素子及び複数の第４スイッチング素子を備え、一部の上記第１スイッチング素子は、上記第３スイッチング素子を介して上記第１信号又は第３信号が入力し、一部の上記第２スイッチング素子は、上記第４スイッチング素子を介して上記第２信号のみが入力し、他の該第２スイッチング素子は、上記第２信号又は上記第３信号が直接入力するようにできる。
本発明のキャパシタ電源装置は、1つのキャパシタ若しくは直列に接続された複数のキャパシタからなる複数のキャパシタユニットそれぞれに蓄電された電荷に応じて該キャパシタユニットそれぞれを自動的に直列又は並列に組み合わせ、電荷を充放電する電源装置であって、上記キャパシタユニットそれぞれを直列に接続する複数の第１スイッチング素子と、上記キャパシタユニットそれぞれを並列に接続する複数の第２スイッチング素子と、上記キャパシタユニットの電圧を検出し、検出された該電圧が基準電圧よりも低い第１区分に属するときは、上記第１スイッチング素子のみをONにして上記キャパシタユニットの全てを直列に接続する第１信号を出力し、検出された該電圧が該基準電圧よりも高い第２区分に属するときは、上記第２スイッチング素子のみをONにして該キャパシタユニットの全てを並列に接続する第２信号を出力する電圧検出手段と、を備えたことを特徴とする。
その場合、上記電圧検出手段は、降伏電圧が異なる複数のツエナーダイオードを有し、該ツエナーダイオードそれぞれが降伏したときに上記信号を生成し、該降伏電圧が相対的に高い該ツエナーダイオードと相対的に低い該ツエナーダイオードとが共に降伏したとき、該降伏電圧が相対的に高い該ツエナーダイオードにより生成された該信号のみを出力させることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
次に第２の実施形態のキャパシタ電源装置について説明する。
第２の実施形態のキャパシタ電源装置２は、第１の実施形態のキャパシタ電源装置１に比べると、キャパシタユニット（C1）１０の電圧を３つの区分に分けて信号を出力し、キャパシタユニット（C1）１０の電圧が、基準電圧Ｖ０にほぼ等しい第３区分に属するときは、キャパシタユニット（C1、C2、C3、C4）１０を組分けし、各組に属するキャパシタユニット１０を直列に接続し、各組相互を並列に接続することができる点が相違する。
図３は、第２の実施形態のキャパシタ電源装置を示す図である。
図３に示すキャパシタ電源装置２は、電力の入出力端子３と、信号の入力端子（A、B、Ｃ)４と、1つ又は複数のキャパシタからなる４つのキャパシタユニット（C1、C2、C3、C4）１０と、キャパシタユニット１０それぞれを直列に接続する３つの第１スイッチング素子（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）１１と、4つのキャパシタユニット（C1、C2、C3、C4）１０それぞれを並列に接続する６つの第２スイッチング素子（Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９）１２と、４つのキャパシタユニット（C1、C2、C3、C4）１０を２つずつの２組に組分けする、組分スイッチング素子（Ｓ１０）１３、第３スイッチング素子（Ｓ１１）１４及び第４スイッチング素子（Ｓ１２、Ｓ１３）１５と、２つのダイオードDと、７つの抵抗Rと、１つのキャパシタユニット（C1）１０の電圧を検出し、信号の入力端子（A、B、Ｃ)４に第１、第２、第３信号を出力する電圧検出手段２１とを備えている。
電圧検出手段２１が電圧を検出するのは、４つのキャパシタユニット（C1、C2、C3、C4）１０のうちアースEに直接接続されたキャパシタユニット（C1）１０で、検出された電圧が基準電圧Ｖ０よりも低いときはA端子に第１信号、基準電圧Ｖ０よりも高いときはB端子に第２信号、基準電圧V０にほぼ等しいときはC端子に第３信号を出力する。
【手続補正書】
【提出日】平成30年9月5日(2018.9.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
1つのキャパシタ若しくは直列に接続された複数のキャパシタからなる複数のキャパシタユニットそれぞれに蓄電された電荷に応じて該キャパシタユニットそれぞれを自動的に直列又は並列に組み合わせ、電荷を充放電する電源装置であって、
前記キャパシタユニットそれぞれを直列に接続する複数の第１スイッチング素子と、
前記キャパシタユニットそれぞれを並列に接続する複数の第２スイッチング素子と、
前記キャパシタユニットを組分けする組分スイッチング素子と、
前記キャパシタユニットの電圧を検出し、検出された該電圧が基準電圧よりも低い第１区分に属するときは、前記第１スイッチング素子のみをONにして前記キャパシタユニットの全てを直列に接続する第１信号を出力し、検出された該電圧が該基準電圧よりも高い第２区分に属するときは、前記第２スイッチング素子のみをONにして該キャパシタユニットの全てを並列に接続する第２信号を出力し、検出された該電圧が該基準電圧にほぼ等しい第３区分に属するときは前記組分スイッチング素子をONにして組分けされた各組の前記キャパシタユニットを直列に接続すると共に、各組相互を並列に接続する第３信号を出力する電圧検出手段と、を備えたことを特徴とするキャパシタ電源装置。
【請求項２】
前記電圧検出手段は、降伏電圧が異なる複数のツエナーダイオードを有し、該ツエナーダイオードそれぞれが降伏したときに前記信号を生成し、該降伏電圧が相対的に高い該ツエナーダイオードと相対的に低い該ツエナーダイオードとが共に降伏したとき、該降伏電圧が相対的に高い該ツエナーダイオードにより生成された該信号のみを出力させることを特徴とする請求項１記載のキャパシタ電源装置
【請求項３】
前記組分スイッチング素子がＯＮになるとＯＦＦになり、該組分スイッチング素子がＯＦＦになるとＯＮになる、少なくとも１つの第３スイッチング素子及び複数の第４スイッチング素子を備え、
一部の前記第１スイッチング素子は、前記第３スイッチング素子を介して前記第１信号又は前記第３信号が入力し、
一部の前記第２スイッチング素子は、前記第４スイッチング素子を介して前記第２信号が入力し、他の該第２スイッチング素子は、前記第２信号又は前記第３信号が直接入力することを特徴とする請求項１記載のキャパシタ電源装置。
【請求項４】
1つのキャパシタ若しくは直列に接続された複数のキャパシタからなる複数のキャパシタユニットそれぞれに蓄電された電荷に応じて該キャパシタユニットそれぞれを自動的に直列又は並列に組み合わせ、電荷を充放電する電源装置であって、
前記キャパシタユニットそれぞれを直列に接続する複数の第１スイッチング素子と、
前記キャパシタユニットそれぞれを並列に接続する複数の第２スイッチング素子と、
降伏電圧が異なる複数のツエナーダイオードを有し、該ツエナーダイオードそれぞれが降伏したときに前記信号を生成し、該降伏電圧が相対的に高い該ツエナーダイオードと相対的に低い該ツエナーダイオードとが共に降伏したとき、該降伏電圧が相対的に高い該ツエナーダイオードにより生成された該信号のみを出力させる電圧検出手段と、を備え、
前記電圧検出手段は、前記キャパシタユニットの電圧を検出し、検出された該電圧が基準電圧よりも低い第１区分に属するときは、前記第１スイッチング素子のみをONにして前記キャパシタユニットの全てを直列に接続する第１信号を出力し、検出された該電圧が該基準電圧よりも高い第２区分に属するときは、前記第２スイッチング素子のみをONにして該キャパシタユニットの全てを並列に接続する第２信号を出力することを特徴とするキャパシタ電源装置。
【手続補正書】
【提出日】平成30年9月26日(2018.9.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
1つのキャパシタ若しくは直列に接続された複数のキャパシタからなる複数のキャパシタユニットそれぞれに蓄電された電荷に応じて該キャパシタユニットそれぞれを自動的に直列又は並列に組み合わせ、電荷を充放電する電源装置であって、
前記キャパシタユニットそれぞれを直列に接続する複数の第１スイッチング素子と、
前記キャパシタユニットそれぞれを並列に接続する複数の第２スイッチング素子と、
前記キャパシタユニットを組分けする組分スイッチング素子と、
前記キャパシタユニットの電圧を検出し、検出された該電圧が基準電圧よりも低い第１区分に属するときは、前記第１スイッチング素子のみをONにして前記キャパシタユニットの全てを直列に接続する第１信号を出力し、検出された該電圧が該基準電圧よりも高い第２区分に属するときは、前記第２スイッチング素子のみをONにして該キャパシタユニットの全てを並列に接続する第２信号を出力し、検出された該電圧が該基準電圧にほぼ等しい第３区分に属するときは前記組分スイッチング素子をONにして組分けされた各組の前記キャパシタユニットを直列に接続すると共に、各組相互を並列に接続する第３信号を出力する電圧検出手段と、を備えたことを特徴とするキャパシタ電源装置。
【請求項２】
前記電圧検出手段は、降伏電圧が異なる複数のツエナーダイオードを有し、該ツエナーダイオードそれぞれが降伏したときに信号を生成し、該降伏電圧が相対的に高い該ツエナーダイオードと相対的に低い該ツエナーダイオードとが共に降伏したとき、該降伏電圧が相対的に高い該ツエナーダイオードにより生成された該信号のみを出力させることを特徴とする請求項１記載のキャパシタ電源装置
【請求項３】
前記組分スイッチング素子がＯＮになるとＯＦＦになり、該組分スイッチング素子がＯＦＦになるとＯＮになる、少なくとも１つの第３スイッチング素子及び複数の第４スイッチング素子を備え、
一部の前記第１スイッチング素子は、前記第３スイッチング素子を介して前記第１信号又は前記第３信号が入力し、
一部の前記第２スイッチング素子は、前記第４スイッチング素子を介して前記第２信号が入力し、他の該第２スイッチング素子は、前記第２信号又は前記第３信号が直接入力することを特徴とする請求項１記載のキャパシタ電源装置。
【請求項４】
1つのキャパシタ若しくは直列に接続された複数のキャパシタからなる複数のキャパシタユニットそれぞれに蓄電された電荷に応じて該キャパシタユニットそれぞれを自動的に直列又は並列に組み合わせ、電荷を充放電する電源装置であって、
前記キャパシタユニットそれぞれを直列に接続する複数の第１スイッチング素子と、
前記キャパシタユニットそれぞれを並列に接続する複数の第２スイッチング素子と、
降伏電圧が異なる複数のツエナーダイオードを有し、該ツエナーダイオードそれぞれが降伏したときに信号を生成し、該降伏電圧が相対的に高い該ツエナーダイオードと相対的に低い該ツエナーダイオードとが共に降伏したとき、該降伏電圧が相対的に高い該ツエナーダイオードにより生成された該信号のみを出力させる電圧検出手段と、を備え、
前記電圧検出手段は、前記キャパシタユニットの電圧を検出し、検出された該電圧が基準電圧よりも低い第１区分に属するときは、前記第１スイッチング素子のみをONにして前記キャパシタユニットの全てを直列に接続する第１信号を出力し、検出された該電圧が該基準電圧よりも高い第２区分に属するときは、前記第２スイッチング素子のみをONにして該キャパシタユニットの全てを並列に接続する第２信号を出力することを特徴とするキャパシタ電源装置。