(57)【要約】【課題】補助コンデンサの静電容量を小さくして、コンデンサ電源の小型化とコストダウンを図り、過放電になった場合、特定のコンデンサを逆電圧に充電することを防止し、低電圧まで電力供給を可能にする。【解決手段】主コンデンサＣ１と補助コンデンサＣ２を接続した充放電回路において、補助コンデンサＣ２の静電容量を、補助コンデンサＣ２を満充電したときの蓄積電荷が、主コンデンサＣ１の電圧が所定の電圧まで低下したときの残電荷量とほぼ等しくなるように設定する。また、充電に際しても、満充電になったコンデンサを逐次切り離すようにして、過充電の心配をなくし、過充電を防ぐバイパス回路も不要にし、充電時の電力効率を向上させる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主コンデンサと電圧調整用の補助コンデンサを直列に接続し、スイッチ手段により出力端子に出力する出力電圧を前記主コンデンサもしくは前記主コンデンサと前記補助コンデンサの直列接続から得られるようにし、前記スイッチ手段によって得られた前記主コンデンサもしくは前記主コンデンサと前記補助コンデンサの直列接続の電圧を電圧検出手段により検出し、スイッチ制御手段により前記電圧検出手段からの出力信号に応じて前記スイッチ手段を制御するコンデンサ電源装置の放電方法において、
前記補助コンデンサの静電容量を、該補助コンデンサを満充電したときの蓄積電荷が、前記主コンデンサの電圧が所定の電圧まで低下したときの残電荷量とほぼ等しくなるように設定し、
前記スイッチ制御手段は、当初、出力端子に接続された負荷に主コンデンサから電力を供給し、前記電圧検出手段の入力電圧が前記所定の電圧まで低下したとき、前記スイッチ手段を制御して、前記主コンデンサと補助コンデンサの直列接続を前記出力端子に接続して、出力電圧の低下を補うようにしたことを特徴とするコンデンサ電源装置の放電方法。
【請求項２】
主コンデンサと電圧調整用補助コンデンサを直列に接続し、
前記主コンデンサと前記補助コンデンサを充電する電源を接続し、
スイッチ手段を介して前記主コンデンサまたは前記主コンデンサと前記補助コンデンサの直列回路に充電制御回路により充電を行い、
前記スイッチ手段によって得られた前記主コンデンサもしくは前記主コンデンサと補助コンデンサの直列接続の充電中の電圧を電圧検出手段により検出し、
前記電圧検出手段からの出力信号に応じて、前記スイッチ手段を制御するスイッチ制御手段は、充電開始時に、前記スイッチ手段を制御して、前記充電回路から前記主コンデンサと前記補助コンデンサの直列接続に充電を行い、充電電圧が第１の電圧に達した時点で、前記スイッチ手段を切り換え、前記主コンデンサだけを充電し、充電電圧が第２の電圧に達した時点で充電を完了するようにしたことを特徴とするコンデンサ電源装置の充電方法。
【請求項３】
請求項１に記載のコンデンサ電源装置の放電方法と、請求項２に記載の充電方法とを用いるコンデンサ電源装置の充放電方法において、
前記主コンデンサと前記補助コンデンサの直列接続を、スイッチ手段により充電側と放電側に切り換え可能とし、
放電中は、請求項１に記載の放電を行い、前記主コンデンサと前記補助コンデンサの直列接続の電圧が負荷に対する許容電圧以下に低下した場合は、前記切り換えスイッチ手段を充電側に切り換え、
充電中は、請求項２に記載の充電を行い、前記主コンデンサの電圧が前記第２の電圧に達した時点で前記切り換えスイッチ手段を放電側に切り換えるようにしたことを特徴とするコンデンサ電源装置の充放電方法。
【請求項４】
同一静電容量のコンデンサを複数個直列接続して主コンデンサブロックとし、電圧調整用の補助コンデンサを複数個直列接続して補助コンデンサブロックとし、前記主コンデンサブロックと前記補助コンデンサブロックを直列接続し、スイッチ手段により、出力端子に出力する出力電圧を前記主コンデンサブロックもしくは前記補助コンデンサブロックを構成する各補助コンデンサの接続ポイントから得られるようにし、電圧検出手段により前記出力電圧を検出し、前記電圧検出手段からの出力に応じて、スイッチ制御手段により前記スイッチ手段を制御するするコンデンサ電源装置の充放電方法において、
前記スイッチ制御手段は、当初、出力端子に接続された負荷に主コンデンサブロックから電力を供給し、前記電圧検出手段の入力電圧が所定の電圧まで低下したとき、前記スイッチ手段を制御して、出力端子に接続する前記補助コンデンサバンクの直列段数を前記出力コンデンサブロック側から１段づつ追加し、前記出力電圧が許容変動範囲に収まるようにし、
前記電圧検出手段の入力電圧が所定の電圧まで低下したときに追加される補助コンデンサの容量を、該補助コンデンを満充電したときの蓄積電荷が、前記電圧検出手段の入力電圧が所定の電圧まで低下したときに前記主コンデンサブロックを構成している主コンデンサ１個に残っている電荷と、ほぼ等しくなるように設定することを特徴とするコンデンサ電源装置の充放電方法。
【請求項５】
請求項４に記載のコンデンサ電源装置の充放電方法において、前記出力電圧の許容範囲は、前記補助コンデンサブロックを構成する補助コンデンサ１個分の満充電電圧であることを特徴とするコンデンサ電源装置の充放電方法。
【請求項６】
請求項４に記載のコンデンサ電源装置の充放電方法において、前記主コンデンサブロックと前記補助コンデンサブロックの直列に接続し、前記主コンデンサブロックと前記補助コンデンサブロックを充電する電源を接続し、スイッチ手段を介して前記主コンデンサブロックまたは前記主コンデンサブロックと前記補助コンデンサブロックの直列回路に充電制御回路の制御により充電を行い、電圧検出手段により充電電圧を検出し、前記電圧検出手段からの出力に応じて、スイッチ制御手段により前記スイッチ手段を制御し、
前記スイッチ制御手段は、充電開始時に、前記スイッチ手段を制御して、前記充電回路から前記主コンデンサブロックと前記補助コンデンサブロックの直列回路に充電を行い、充電電圧が第３の電圧に達した時点で、前記スイッチ手段を切り換え、前記補助コンデンサブロックの直列段数を前記主コンデンサブロックの遠い方から一段づつ減らし、最後は主コンデンサだけを充電し、充電電圧が第４の電圧に達した時点で充電を完了するようにしたことを特徴とするコンデンサ電源装置の充電方法。
【請求項７】
請求項６に記載のコンデンサ電源装置の充電方法において、
前記第３の電圧と前記第４の電圧が同じであることを特徴とするコンデンサ電源装置の充電方法。
【請求項８】
請求項４または５に記載のコンデンサ電源装置の充放電方法と、請求項６または７に記載の充電方法を備えたコンデンサ電源装置の充放電方法において、
前記主コンデンサブロックと前記補助コンデンサブロックの直列接続を、切り換えスイッチ手段により充電側と放電側に切り換え、
放電中は、請求項４に記載の放電を行い、前記主コンデンサブロックと前記補助コンデンサブロックの直列接続の電圧が負荷に対する許容電圧以下に低下した場合は、前記切り換えスイッチを充電側に切り換え、
充電中は、請求項６に記載の充電を行い、前記主コンデンサブロックの電圧が前記第４の電圧に達した時点で、前記切り換えスイッチを放電側に切り換えるようにしたことを特徴とするコンデンサ電源装置の充放電方法。
【請求項９】
請求項１または４に記載のコンデンサ電源で構成された第１の電源供給手段と、該第１の電源供給手段が充電中に、負荷に電力を供給するための充電を必要とする第２の電源供給手段と、前記第１および第２の電源供給手段に充電電流を供給する充電制御回路と、該充電制御回路から充電電流を前記第１または第２の電源供給手段のどちらに供給するかを選択する充電切り換えスイッチ手段と、前記第１または第２の電源供給手段のどちらから負荷に電力を供給するかを選択する出力切り換えスイッチ手段を有し、
前記第１の電源供給手段が所定の電圧以下に低下したとき、該第１の電源供給手段から出力される出力信号に応じて、前記充電制御回路を作動状態にすると同時に、前記充電切り換えスイッチ手段を該第１の電源供給手段側に、且つ前記出力切り換えスイッチ手段を前記第２の電力供給手段側に切り換え、
前記第１の電源供給手段の充電が完了した時点で、該第１の電源供給手段から出力される出力信号に応じて、前記充電切り換えスイッチ手段を該第２の電源供給手段側に、且つ前記出力切り換えスイッチ手段を前記第１の電力供給手段側に切り換え、
前記第２の電源供給手段の充電が完了した時点で、前記充電制御回路の作動を停止するようにしたことを特徴とするコンデンサ電源装置の充放電方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のコンデンサ電源装置の充放電方法において、前記第２の電源供給手段は、コンデンサであることを特徴とするコンデンサ電源装置の充放電方法。
【請求項１１】
請求項９に記載のコンデンサ電源装置の充放電方法において、前記第２の電源供給手段は、２次電池であることを特徴とするコンデンサ電源装置の充放電方法。
【請求項１２】
請求項９に記載のコンデンサ電源装置の充放電方法において、前記第２の電源供給手段は、請求項１または４に記載のコンデンサ電源装置であることを特徴とするコンデンサ電源装置の充放電方法。
【請求項１３】
請求項２、６または９に記載のコンデンサ電源装置の充電または充放電方法において、
前記充電制御回路は、電流出力型のＤＣ−ＤＣコンバータで構成されていることを特徴とするコンデンサ電源装置の充電または充放電方法。
【請求項１４】
請求項１から３のいずれかに記載のコンデンサ電源装置の充電、放電または充放電方法において、
前記コンデンサは全て電気二重層コンデンサであることを特徴とするコンデンサ電源装置の充電、放電または充放電方法。
【請求項１５】
主コンデンサと電圧調整用の補助コンデンサを直列に接続し、スイッチ手段により出力端子に出力する出力電圧を前記主コンデンサもしくは前記主コンデンサと前記補助コンデンサの直列接続から得られるようにし、前記スイッチ手段によって得られた前記主コンデンサもしくは前記主コンデンサと前記補助コンデンサの直列接続の電圧を電圧検出手段により検出し、スイッチ制御手段により前記電圧検出手段からの出力信号に応じて前記スイッチ手段を制御する放電系回路と、
前記主コンデンサと前記補助コンデンサを充電する電源を接続し、
スイッチ手段を介して前記主コンデンサまたは前記主コンデンサと前記補助コンデンサの直列回路に充電制御回路により充電を行い、
前記スイッチ手段によって得られた前記主コンデンサもしくは前記主コンデンサと補助コンデンサの直列接続の充電中の電圧を電圧検出手段により検出し、
前記電圧検出手段からの出力信号に応じて、スイッチ制御手段により前記スイッチ手段を制御する充電系回路とを用い、
前記放電系回路の放電方法に合わせて、前記充電系回路の充電方法を決定することを特徴とするコンデンサ電源装置の充放電方法。
【請求項１６】
請求項４に記載のコンデンサ電源装置の充放電方法において、
前記複数個接続された補助コンデンサの静電容量を順次に小さくして、常に出力端子に接続されている全てのコンデンサの残電荷量を同じにし、放電中に主コンデンサの電荷がマイナスにならないようにして、コンデンサ電源の供給可能な最低電圧を０Ｖ近くまで下げることを特徴としたコンデンサ電源装置の充放電方法。
【請求項１７】
主コンデンサと電圧調整用の補助コンデンサを直列接続した回路と、
出力端子に出力する出力電圧を前記主コンデンサもしくは前記主コンデンサと前記補助コンデンサの直列接続から得られるようにしたスイッチ手段と、
前記スイッチ手段によって得られた前記主コンデンサもしくは前記主コンデンサと前記補助コンデンサの直列接続の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段からの出力信号に応じて、出力端子に接続された負荷に主コンデンサから電力を供給し、前記電圧検出手段の入力電圧が前記所定の電圧まで低下したとき、前記スイッチ手段を制御して、前記主コンデンサと補助コンデンサの直列接続を前記出力端子に接続するスイッチ制御手段とを有し、
前記スイッチ手段で切換え接続する際には、前記補助コンデンサの電荷量と主コンデンサ１個の残電荷量とを常に等しくなるように、前記補助コンデンサの静電容量が設定されていることを特徴とするコンデンサ電源装置。
【請求項１８】
主コンデンサと電圧調整用補助コンデンサを直列接続した回路と、
前記主コンデンサと前記補助コンデンサを充電する電源と、
スイッチ手段を介して前記主コンデンサまたは前記主コンデンサと前記補助コンデンサの直列回路に充電を行う充電制御回路と、
前記スイッチ手段によって得られた前記主コンデンサもしくは前記主コンデンサと補助コンデンサの直列接続の充電中の電圧を検出する電圧検出手段と、
充電開始時に、前記スイッチ手段を制御して、前記充電回路から前記主コンデンサと前記補助コンデンサの直列接続に充電を行い、充電電圧が第１の電圧に達した時点で、前記スイッチ手段を切り換え、前記主コンデンサだけを充電し、充電電圧が第２の電圧に達した時点で充電を完了するように制御するスイッチ制御手段を有することを特徴とするコンデンサ電源装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載のコンデンサ電源装置において、
前記スイッチ制御手段は、満充電になったコンデンサを逐次切り離すことにより、各コンデンサの過充電を防止することを特徴とするコンデンサ電源装置。
【請求項２０】
請求項１または請求項４に記載のコンデンサ電源で構成された第１の電源供給手段と、該第１の電源供給手段が充電中に、負荷に電力を供給するための充電を必要とする第２の電源供給手段と、前記第１および第２の電源供給手段に充電電流を供給する充電制御回路と、該充電制御回路から充電電流を前記第１または第２の電源供給手段のどちらに供給するかを選択する充電切り換えスイッチ手段と、前記第１または第２の電源供給手段のどちらから負荷に電力を供給するかを選択する出力切り換えスイッチ手段とを有することを特徴とする同時充放電型のコンデンサ電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主コンデンサに電圧調整用の補助コンデンサを直列接続した電源供給源において、充放電状態に応じて、主コンデンサと補助コンデンサの接続を切り換えるようにしたコンデンサ電源装置およびその充電方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気二重層コンデンサは、充電に時間がかかる２次電池と比較して、急速充電が可能である。しかも、電気二重層コンデンサには、大量にエネルギーが貯蔵できるという２次電池にはない利点を有している。そこで、電気自動車の電源装置や大規模な電源装置に利用され、また携帯電話機の電源装置としても利用されている。
しかし、コンデンサに電力を蓄え、それを利用しようとすると、コンデンサの端子電圧はＱ＝ＣＶ２／２の関係に基づいて大きく変動する。このように、満充電状態からエネルギーを取り出すに従って、電圧が大きく低下するコンデンサを用いた電源装置では、蓄えたエネルギーを有効に活用するための方策が必須である。
【０００３】
そのため、例えば特開２０００−１５２４９５号公報では、図８に示すように、出力電圧の設定範囲で充放電される出力用キャパシタ・バンクＣ１〜Ｃ３と、出力電圧の許容変動幅で充放電される調整用キャパシタ・バンクＣ４、Ｃ５と、出力用キャパシタ・バンクＣ１〜Ｃ３に調整用キャパシタ・バンクＣ４、Ｃ５を直列に接続または該接続の切り離しを行うスイッチング手段Ｓ１〜Ｓ３と、出力電圧に応じてスイッチング手段Ｓ１〜Ｓ３を制御する制御回路Ａ１と、充電状態に応じ切り換えて定電流充電または緩和充電を行う充電回路８０とを備え、調整用キャパシタ・バンクＣ４、Ｃ５を直列に接続または該接続の切り離しを行うことにより、出力電圧を設定範囲の許容変動幅で調整した変動幅の小さい電源を得る直列切り換え式キャパシタ電源装置が提案されている。
【０００４】
上記キャパシタ電源装置の全放電からの充電は、先ずスイッチＳ３のみをオンすることで全キャパシタ・バンクＣ１〜Ｃ５を直列に接続した状態から充電を開始する。制御回路Ａ１が第１の設定レベルＥ１まで上昇したことを検出すると、スイッチＳ３をオフしてスイッチＳ２のみをオンすることにより、キャパシタ・バンクＣ１〜Ｃ４の直列接続とする。第２の設定レベルＥ２に達したとき、スイッチＳ２をオフして、スイッチＳ１のみをオンすることにより、キャパシタ・バンクＣ１〜Ｃ３の直列接続とする。定格電圧まで充電すると、満充電になる。
放電では、逆に、スイッチＳ１のみをオンし、第２の設定レベルＥ２より低下したとき、スイッチＳ２のみをオンすることにより、キャパシタ・バンクＣ４を直列に加え、さらに第１の設定レベルＥ１より低下したとき、スイッチＳ３のみをオンすることにより、キャパシタ・バンクＣ４，Ｃ５を直列に加えて、出力電圧の低下を補う。これにより、少ない数のスイッチでキャパシタの接続を制御して、装置コストの低減と信頼性の向上を図ることができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１５２４９５号公報
【非特許文献１】
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報（特許文献１）の技術では、調整用キャパシタについては、出力用キャパシタと同じでもよいし、静電容量を小さくする、または大きくしてもよく、上記公報の段落〔００３１〕の後半には「全部同一のキャパシタを用いて製造を容易にするか、静電容量を使用する部位によって調整して蓄電量の有効利用を図るかなど、目的に応じた設計を選択することが可能である。」との記載があるだけで、調整用キャパシタの静電容量を、どの程度にしたらよいかという明確な記述はされていない。
【０００７】
調整用キャパシタを出力用キャパシタと同じ容量にした場合は、上記公報の段落〔００２９〕でも述べているように、調整用キャパシタの充電は満充電まで届かず、１００％有効利用されていない。また、調整用キャパシタの静電容量を出力用キャパシタの静電容量より大きくした場合と小さくした場合の得失についても明確に論じていない。
【０００８】
（目的）
本発明の目的は、上記のような従来技術の課題を解決し、主コンデンサと電圧調整用コンデンサに耐圧の同じものを使用した場合に、電圧調整用コンデンサの静電容量を小さくでき、コンデンサブロック全体の体積を最小にでき、コストダウンを図ることが可能なコンデンサ電源装置およびその充電方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のコンデンサ電源装置の放電方法は、１）主コンデンサと電圧調整用の補助コンデンサを直列に接続し、スイッチ手段により出力端子に出力する出力電圧を前記主コンデンサもしくは前記主コンデンサと前記補助コンデンサの直列接続から得られるようにし、前記スイッチ手段によって得られた前記主コンデンサもしくは前記主コンデンサと前記補助コンデンサの直列接続の電圧を電圧検出手段により検出し、スイッチ制御手段により前記電圧検出手段からの出力信号に応じて前記スイッチ手段を制御するコンデンサ電源装置の放電方法において、前記補助コンデンサの静電容量を、該補助コンデンサを満充電したときの蓄積電荷が、前記主コンデンサの電圧が所定の電圧まで低下したときの残電荷量とほぼ等しくなるように設定し、前記スイッチ制御手段は、当初、出力端子に接続された負荷に主コンデンサから電力を供給し、前記電圧検出手段の入力電圧が前記所定の電圧まで低下したとき、前記スイッチ手段を制御して、前記主コンデンサと補助コンデンサの直列接続を前記出力端子に接続して、出力電圧の低下を補うようにしたことを特徴としている。
【００１０】
また、本発明のコンデンサ電源装置の充電方法は、２）主コンデンサと電圧調整用補助コンデンサを直列に接続し、前記主コンデンサと前記補助コンデンサを充電する電源を接続し、スイッチ手段を介して前記主コンデンサまたは前記主コンデンサと前記補助コンデンサの直列回路に充電制御回路により充電を行い、前記スイッチ手段によって得られた前記主コンデンサもしくは前記主コンデンサと補助コンデンサの直列接続の充電中の電圧を電圧検出手段により検出し、前記電圧検出手段からの出力信号に応じて、前記スイッチ手段を制御するスイッチ制御手段は、充電開始時に、前記スイッチ手段を制御して、前記充電回路から前記主コンデンサと前記補助コンデンサの直列接続に充電を行い、充電電圧が第１の電圧に達した時点で、前記スイッチ手段を切り換え、前記主コンデンサだけを充電し、充電電圧が第２の電圧に達した時点で充電を完了するようにしたことを特徴としている。
【００１１】
また、本発明のコンデンサ電源装置の充放電方法は、３）上記１）に記載のコンデンサ電源装置の放電方法と、上記２）に記載の充電方法とを有するコンデンサ電源装置の充放電方法において、前記主コンデンサと前記補助コンデンサの直列接続を、充電側と放電側に切り換える切り換えスイッチ手段により、放電中は、上記１）に記載の放電を行い、前記主コンデンサと前記補助コンデンサの直列接続の電圧が負荷に対する許容電圧以下に低下した場合は、前記切り換えスイッチ手段を充電側に切り換え、充電中は、上記２）に記載の充電を行い、前記主コンデンサの電圧が前記第２の電圧に達した時点で前記切り換えスイッチ手段を放電側に切り換えるようにしたことを特徴としている。
【００１２】
また、４）同一静電容量のコンデンサを複数個直列接続して主コンデンサブロックとし、電圧調整用の補助コンデンサを複数個直列接続して補助コンデンサブロックとし、前記主コンデンサブロックと前記補助コンデンサブロックを直列接続し、スイッチ手段により、出力端子に出力する出力電圧を前記主コンデンサブロックもしくは前記補助コンデンサブロックを構成する各補助コンデンサの接続ポイントから得られるようにし、電圧検出手段により前記出力電圧を検出し、前記電圧検出手段からの出力に応じて、スイッチ制御手段により前記スイッチ手段を制御するするコンデンサ電源装置の充放電方法において、前記スイッチ制御手段は、当初、出力端子に接続された負荷に主コンデンサブロックから電力を供給し、前記電圧検出手段の入力電圧が所定の電圧まで低下したとき、前記スイッチ手段を制御して、出力端子に接続する前記補助コンデンサバンクの直列段数を前記出力コンデンサブロック側から１段づつ追加し、前記出力電圧が許容変動範囲に収まるようにし、前記電圧検出手段の入力電圧が所定の電圧まで低下したときに追加される補助コンデンサの容量を、該補助コンデンを満充電したときの蓄積電荷が、前記電圧検出手段の入力電圧が所定の電圧まで低下したときに前記主コンデンサブロックを構成している主コンデンサ１個に残っている電荷と、ほぼ等しくなるように設定することを特徴としている。
【００１３】
また、５）上記４）に記載のコンデンサ電源装置の充放電方法において、前記出力電圧の許容範囲は、前記補助コンデンサブロックを構成する補助コンデンサ１個分の満充電電圧であることを特徴としている。
【００１４】
また、６）上記４）に記載のコンデンサ電源装置の充放電方法において、前記主コンデンサブロックと前記補助コンデンサブロックの直列に接続し、前記主コンデンサブロックと前記補助コンデンサブロックを充電する電源を接続し、スイッチ手段を介して前記主コンデンサブロックまたは前記主コンデンサブロックと前記補助コンデンサブロックの直列回路に充電制御回路の制御により充電を行い、電圧検出手段により充電電圧を検出し、前記電圧検出手段からの出力に応じて、スイッチ制御手段により前記スイッチ手段を制御し、前記スイッチ制御手段は、充電開始時に、前記スイッチ手段を制御して、前記充電回路から前記主コンデンサブロックと前記補助コンデンサブロックの直列回路に充電を行い、充電電圧が第３の電圧に達した時点で、前記スイッチ手段を切り換え、前記補助コンデンサブロックの直列段数を前記主コンデンサブロックの遠い方から一段づつ減らし、最後は主コンデンサだけを充電し、充電電圧が第４の電圧に達した時点で充電を完了するようにしたことを特徴としている。
【００１５】
また、７）上記６）に記載のコンデンサ電源装置の充電方法において、前記第３の電圧と前記第４の電圧が同じであることを特徴としている。
【００１６】
また、８）上記４）または５）に記載のコンデンサ電源装置の充放電方法と、上記６）または７）に記載の充電方法を備えたコンデンサ電源装置の充放電方法において、前記主コンデンサブロックと前記補助コンデンサブロックの直列接続を、切り換えスイッチ手段により充電側と放電側に切り換え、放電中は、上記４）に記載の放電を行い、前記主コンデンサブロックと前記補助コンデンサブロックの直列接続の電圧が負荷に対する許容電圧以下に低下した場合は、前記切り換えスイッチを充電側に切り換え、充電中は、上記６）に記載の充電を行い、前記主コンデンサブロックの電圧が前記第４の電圧に達した時点で、前記切り換えスイッチを放電側に切り換えるようにしたことを特徴としている。
【００１７】
また、９）上記１）または４）に記載のコンデンサ電源で構成された第１の電源供給手段と、該第１の電源供給手段が充電中に、負荷に電力を供給するための充電を必要とする第２の電源供給手段と、前記第１および第２の電源供給手段に充電電流を供給する充電制御回路と、該充電制御回路から充電電流を前記第１または第２の電源供給手段のどちらに供給するかを選択する充電切り換えスイッチ手段と、前記第１または第２の電源供給手段のどちらから負荷に電力を供給するかを選択する出力切り換えスイッチ手段を有し、前記第１の電源供給手段が所定の電圧以下に低下したとき、該第１の電源供給手段から出力される出力信号に応じて、前記充電制御回路を作動状態にすると同時に、前記充電切り換えスイッチ手段を該第１の電源供給手段側に、且つ前記出力切り換えスイッチ手段を前記第２の電力供給手段側に切り換え、前記第１の電源供給手段の充電が完了した時点で、該第１の電源供給手段から出力される出力信号に応じて、前記充電切り換えスイッチ手段を該第２の電源供給手段側に、且つ前記出力切り換えスイッチ手段を前記第１の電力供給手段側に切り換え、前記第２の電源供給手段の充電が完了した時点で、前記充電制御回路の作動を停止するようにしたことを特徴としている。
【００１８】
また、１０）上記９）に記載のコンデンサ電源装置の充放電方法において、前記第２の電源供給手段は、コンデンサであることを特徴としている。
【００１９】
また、１１）上記９）に記載のコンデンサ電源装置の充放電方法において、前記第２の電源供給手段は、２次電池であることを特徴としている。
【００２０】
また、１２）上記９）に記載のコンデンサ電源装置の充放電方法において、前記第２の電源供給手段は、上記１）または４）に記載のコンデンサ電源装置であることを特徴としている。
【００２１】
また、１３）上記２）、６）または９）に記載のコンデンサ電源装置の充電または充放電方法において、前記充電制御回路は、電流出力型のＤＣ−ＤＣコンバータで構成されていることを特徴としている。
【００２２】
また、１４）上記１）から３）のいずれかに記載のコンデンサ電源装置の充電、放電または充放電方法において、前記コンデンサは全て電気二重層コンデンサであることを特徴としている。
【００２３】
また、１５）主コンデンサと電圧調整用の補助コンデンサを直列に接続し、スイッチ手段により出力端子に出力する出力電圧を前記主コンデンサもしくは前記主コンデンサと前記補助コンデンサの直列接続から得られるようにし、前記スイッチ手段によって得られた前記主コンデンサもしくは前記主コンデンサと前記補助コンデンサの直列接続の電圧を電圧検出手段により検出し、スイッチ制御手段により前記電圧検出手段からの出力信号に応じて前記スイッチ手段を制御する放電系回路と、前記主コンデンサと前記補助コンデンサを充電する電源を接続し、スイッチ手段を介して前記主コンデンサまたは前記主コンデンサと前記補助コンデンサの直列回路に充電制御回路により充電を行い、前記スイッチ手段によって得られた前記主コンデンサもしくは前記主コンデンサと補助コンデンサの直列接続の充電中の電圧を電圧検出手段により検出し、前記電圧検出手段からの出力信号に応じて、スイッチ制御手段により前記スイッチ手段を制御する充電系回路とを用い、前記放電系回路の放電方法に合わせて、前記充電系回路の充電方法を決定することを特徴としている。
【００２４】
また、１６）上記４）に記載のコンデンサ電源装置の充放電方法において、前記複数個接続された補助コンデンサの静電容量を順次に小さくして、常に出力端子に接続されている全てのコンデンサの残電荷量を同じにし、放電中に主コンデンサの電荷がマイナスにならないようにして、コンデンサ電源の供給可能な最低電圧を０Ｖ近くまで下げることを特徴としている。
【００２５】
また、本発明のコンデンサ電源装置は、１７）主コンデンサと電圧調整用の補助コンデンサを直列接続した回路と、出力端子に出力する出力電圧を前記主コンデンサもしくは前記主コンデンサと前記補助コンデンサの直列接続から得られるようにしたスイッチ手段と、前記スイッチ手段によって得られた前記主コンデンサもしくは前記主コンデンサと前記補助コンデンサの直列接続の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段からの出力信号に応じて、出力端子に接続された負荷に主コンデンサから電力を供給し、前記電圧検出手段の入力電圧が前記所定の電圧まで低下したとき、前記スイッチ手段を制御して、前記主コンデンサと補助コンデンサの直列接続を前記出力端子に接続するスイッチ制御手段とを有し、前記スイッチ手段で切換え接続する際には、前記補助コンデンサの電荷量と主コンデンサ１個の残電荷量とを常に等しくなるように、前記補助コンデンサの静電容量が設定されていることを特徴としている。
【００２６】
また、１８）主コンデンサと電圧調整用補助コンデンサを直列接続した回路と、前記主コンデンサと前記補助コンデンサを充電する電源と、スイッチ手段を介して前記主コンデンサまたは前記主コンデンサと前記補助コンデンサの直列回路に充電を行う充電制御回路と、前記スイッチ手段によって得られた前記主コンデンサもしくは前記主コンデンサと補助コンデンサの直列接続の充電中の電圧を検出する電圧検出手段と、充電開始時に、前記スイッチ手段を制御して、前記充電回路から前記主コンデンサと前記補助コンデンサの直列接続に充電を行い、充電電圧が第１の電圧に達した時点で、前記スイッチ手段を切り換え、前記主コンデンサだけを充電し、充電電圧が第２の電圧に達した時点で充電を完了するように制御するスイッチ制御手段を有することを特徴としている。
また、１９）上記１８）に記載のコンデンサ電源装置において、前記スイッチ制御手段は、満充電になったコンデンサを逐次切り離すことにより、各コンデンサの過充電を防止することを特徴としている。
また、本発明の同時充放電型のコンデンサ電源装置は、２０）上記１）または４）に記載のコンデンサ電源で構成された第１の電源供給手段と、該第１の電源供給手段が充電中に、負荷に電力を供給するための充電を必要とする第２の電源供給手段と、前記第１および第２の電源供給手段に充電電流を供給する充電制御回路と、該充電制御回路から充電電流を前記第１または第２の電源供給手段のどちらに供給するかを選択する充電切り換えスイッチ手段と、前記第１または第２の電源供給手段のどちらから負荷に電力を供給するかを選択する出力切り換えスイッチ手段とを有することを特徴としている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態（請求項１に対応）を示す放電回路の構成図と特性曲線図である。
放電回路は、図１（ａ）に示すように、主コンデンサＣ１と出力電圧調整用の補助コンデンサＣ２と、これらのコンデンサに出力端子を切換え接続するスイッチＳＷ１、ＳＷ２と、これらのスイッチを制御するスイッチ制御手段２０と、出力端子の電圧を検出する電圧検出手段１０と、放電を制御する出力制御回路３０と、負荷４０とから構成されている。
主コンデンサＣ１、補助コンデンサＣ２は、大容量が得られる電気二重層コンデンサであり、耐圧は共に１.２Ｖとし、どちらも満充電されているものとする。また、出力端子の最低許容電圧を０.８Ｖとする。
【００２８】
図１（ａ）の回路における放電時の出力電圧と主コンデンサＣ１および補助コンデンサＣ２の電圧変化を、図１(ｂ)に示す。
放電開始時には、スイッチＳＷ１がオン、スイッチＳＷ２はオフに設定され、出力端子には主コンデンサＣ１の電圧である１.２Ｖが出力される。
放電が進んで、出力端子の電圧が最低許容電圧(０.８Ｖ)まで低下すると、電圧検出手段１０から出力信号がスイッチ制御手段２０に送られ、スイッチＳＷ１がオフ、スイッチＳＷ２はオンに切り換えられ、主コンデンサＣ１に補助コンデンサＣ２が直列に接続された電圧が出力端子に供給される。その結果、主コンデンサＣ１と補助コンデンサＣ２の電圧が加算され、出力端子電圧は２Ｖに上昇する。さらに放電が進むと、図１(ｂ)の実線で示すように徐々に出力端子電圧は低下する。破線は、主コンデンサＣ１と補助コンデンサＣ２が独立して放電した場合の電圧低下状況を示す曲線である。
【００２９】
なお、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の切り換えにより、図１（ｂ）のように、出力端子電圧が０．８Ｖから１．２Ｖに大きく変化するが、これは主コンデンサＣ１と補助コンデンサＣ２がそれぞれ１個ずつしかないので、変化が大きいのであり、実際には、複数個ずつ設けられるので、小電圧の変化で済むようになっている。
補助コンデンサＣ２の容量は、主コンデンサＣ１の電圧が０.８Ｖに低下したときに、主コンデンサＣ１に残っている電荷と同じ量の電荷が蓄えられる容量に設定されている。例えば、主コンデンサＣ１の容量を１０００Ｆとすると、主コンデンサＣ１の電圧が０.８Ｖのときに残っている電荷は１０００Ｆ×０.８Ｖ＝８００ｑであるから、補助コンデンサＣ２の容量は８００ｑ／１.２Ｖ＝６６７Ｆに設定される。
【００３０】
主コンデンサＣ１と補助コンデンサＣ２共１０００Ｆを使用した場合の放電時の出力端子電圧と主コンデンサＣ１と補助コンデンサＣ２の電圧変化を、図１(ｃ)に示す。すなわち、図１（ｂ）は本発明のように、補助コンデンサの静電容量を、補助コンデンサを満充電したときの蓄積電荷が、主コンデンサの電圧が所定の電圧まで低下したときの残電荷量とほぼ等しくなるように設定した場合の特性図であり、図１（ｃ）は比較のために従来の方法、つまり、主コンデンサも補助コンデンサも同じ静電容量に設定した場合の特性図である。これから明らかなように、本発明では、コンデンサの電荷を全て使用しているのに対して、従来技術では、一方が使い切った時点で他方は未だ残っていることがわかる。すなわち、コンデンサの電荷を全て使い切れないという点で、無駄が多いことになる。
また、従来技術では、補助コンデンサＣ２を使い切った時点では、主コンデンサＣ１は負方向に充電される、つまり補助コンデンサＣ２から逆充電されることになり、コンデンサに損傷を与える。
【００３１】
図１(ｂ)と(ｃ)から、エネルギー効率を比較すると、次のようになる。
（１）放電前に主コンデンサＣ１と補助コンデンサＣ２に蓄えられているエネルギー量を計算する。
主コンデンサＣ１と補助コンデンサＣ２共１０００Ｆの場合（従来技術）では、
(１０００×１.２×１.２)／２＋(１０００×１.２×１.２)／２＝１４４０・・・・・・・・・(式１)
主コンデンサが１０００Ｆで補助コンデンサが６６７Ｆの場合（本発明）では、
(１０００×１.２×１.２)／２＋(６６７×１.２×１.２)／２＝１２００・・・・・・・・・・・(式２)
（２）次に、主コンデンサＣ１と補助コンデンサＣ２の加算電圧が０.８Ｖに低下した時点で、両方のコンデンサに残っているエネルギー量を計算する。なお、この時点の両コンデンサの電圧は図１(ｂ)と(ｃ)に示している（破線参照）。
【００３２】
主コンデンサＣ１と補助コンデンサＣ２共１０００Ｆの場合（従来技術）では、
(１０００×０.２×０.２)／２＋(１０００×０.６×０.６)／２＝２００・・・・・・・・・・・(式３)
主コンデンサＣ１が１０００Ｆで補助コンデンサＣ２が６６７Ｆの場合（本発明）は、
(１０００×０.３２×０.３２)／２＋(６６７×０.４８×０.４８)／２＝１２９・・・・・(式４)
【００３３】
（３）放電後の残エネルギーの割合は、
主コンデンサＣ１と補助コンデンサＣ２共１０００Ｆの場合（従来技術）では、
２００／１４００＊１００＝１４％                    ・・・・・・・・・・・(式５)
主コンデンサＣ１が１０００Ｆで補助コンデンサＣ２が６６７Ｆの場合（本発明）では、
１２９／１２００＊１００＝１１％                    ・・・・・・・・・・・(式６)
(式５)と(式６)から判るように、補助コンデンサＣ２の容量を６６７Ｆにした場合には、１０００Ｆの場合に比べ３％効率がアップしていることが判る。すなわち、補助コンデンサＣ１の容量を主コンデンサの残電荷量と同じ電荷量を蓄えることができる容量まで減らすことで、エネルギー使用効率を高くすることができることを示している。さらに、補助コンデンサＣ２の容量が小さくなることによって、補助コンデンサＣ２を小型にできる分だけ省スペース化とコストダウンが可能となる。
【００３４】
図１に示した出力制御回路３０は、本発明には直接関わりないが、主コンデンサＣ１と補助コンデンサＣ２の電圧を加算したときに、負荷の最大許容電圧範囲を超えてしまう場合には、該出力制御回路３０によって負荷に与える電圧を制御すればよい。なお、出力制御回路３０としては、電源変換効率の高いスイッチングレギュレータなどを用いることが好ましい。
【００３５】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態（請求項２に対応）を示す充電回路の構成図と特性曲線図である。
本実施形態の充電回路は、図２（ａ）に示すように、図１の放電回路に充電制御回路５０を加えたものである。図２(ｂ)に充電中の充電電圧、主コンデンサＣ１および補助コンデンサＣ２の電圧の変化を示す。
充電開始時にはスイッチＳＷ２がオン、スイッチＳＷ１がオフに設定され、主コンデンサＣ１と補助コンデンサＣ２を直列に接続した状態で充電を行う。
充電が進んで、充電電圧が２Ｖに達すると補助コンデンサＣ２の電圧は定格電圧の１.２Ｖになる。ここで、電圧検出手段１０から出力信号がスイッチ制御手段２０に送られ、スイッチＳＷ２がオフ、スイッチＳＷ１はオンに切り換えられ、主コンデンサＣ１だけを充電する。主コンデンサＣ１の電圧が１.２Ｖに達すると、電圧検出手段１０から充電制御回路５０に充電停止信号が送られ、充電が完了する。
充電制御回路５０は、電力変換効率が高い電流出力型のスイッチングレギュレータを使用することで、充電時の電力ロスを少なくするようにしている。
【００３６】
（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態（請求項３に対応）を示す充放電回路の構成図である。
すなわち、図３は、図１の放電回路と図２の充電回路を組み合わせた充放電回路であり、切り換えスイッチＳＷ３で充電と放電を切り換えるようにしている。切り換えスイッチＳＷ３の共通接点ＣはコンデンサＣ１，Ｃ２の出力に接続され、接点Ａは充電回路に、接点Ｂは出力端子に接続されている。また、切り換えスイッチＳＷ３の制御は、スイッチ制御手段２０で行われる。
充電時は、切り換えスイッチＳＷ３がＡ側に接続されている。充電中の動作は、図２で説明した通りである。ただし、充電が完了すると充電を停止する替わりに切り換えスイッチＳＷ３を放電側Ｂに切り換えて放電を開始する。
放電中の動作は図１で説明した通りであるが、出力端子電圧が最低許容電圧(０．８Ｖ)を維持できなくなると、切り換えスイッチＳＷ３を充電側Ａに切り換えて充電を開始する。
【００３７】
（第４の実施形態）
図４は、本発明の第４の実施形態（請求項４に対応）を示す放電回路の構成図および特性曲線図である。
すなわち、図４（ａ）は、主コンデンサＣ１〜Ｃ６と補助コンデンサＣ７〜Ｃ１２を複数個用いた場合の放電回路の構成実施例である。
放電回路は、主コンデンサ６個(Ｃ１〜Ｃ６)を直列に接続した主コンデンサブロックと、出力電圧調整用の補助コンデンサ６個(Ｃ７〜Ｃ１２)を直列に接続した補助コンデンサブロックと、スイッチ(ＳＷ１〜ＳＷ７)と、電圧検出手段１０と、スイッチ制御手段２０とで構成されている。
スイッチ(ＳＷ１〜ＳＷ７)の一端は、補助コンデンサブロックを構成している補助コンデンサ(Ｃ７〜Ｃ１２)の各端子に接続され、他端は共通接続され出力端子および電圧検出手段１０の入力に接続されている。
【００３８】
主コンデンサブロックを構成している各コンデンサは全て同じもので、実施例では、容量１０００Ｆ耐圧１.２Ｖとする。補助コンデンサブロックを構成している各コンデンサの容量は後述するように全て異なり、主コンデンサブロックから離れるほど容量は少なくなる。なお、耐圧は全て１.２Ｖとする。
放電時の出力電圧の電圧変化を、図４(ｂ)に示す。放電開始時には、スイッチＳＷ１がオン、スイッチＳＷ２〜ＳＷ７はオフに設定され、出力端子には主コンデンサブロック(Ｃ１〜Ｃ６)の満充電電圧である７.２Ｖが出力される。
【００３９】
放電が進んで、出力端子電圧が最低許容電圧(例えば５.５Ｖ)まで低下すると、電圧検出手段１０から出力信号がスイッチ制御手段２０に送られ、スイッチＳＷ１がオフ、スイッチＳＷ２がオンに切り換えられ、補助コンデンサブロックのＣ７とＣ８の接続点が出力端子に接続される。その結果、主コンデンサブロックと補助コンデンサＣ７の電圧が加算され、出力端子電圧は６.７Ｖに上昇する。さらに放電が進み、再び、出力端子電圧が最低許容電圧(５．５Ｖ)まで低下すると、電圧検出手段１０から出力信号がスイッチ制御手段２０に送られ、スイッチＳＷ２がオフ、スイッチＳＷ３がオンに切り換えられ、補助コンデンサブロックのＣ８とＣ９の接続点が出力端子に接続される。その結果、主コンデンサブロックと補助コンデンサＣ７とＣ８の電圧が加算され、出力端子電圧は再び６.７Ｖに上昇する。以上の動作を、スイッチＳＷ７がオンするまで繰り返し行う。その場合、繰り返す周期は、順次短縮されていく。
【００４０】
補助コンデンサブロックの各補助コンデンサの容量は、以下のようにして決定される。補助コンデンサＣ７の容量は、該コンデンサが定格電圧まで充電された時に蓄えることができる電荷が、主コンデンサブロックの電圧が５.５Ｖまで低下したときに主コンデンサ１個に残っている電荷と同じになる容量に設定する。
例えば、主コンデンサブロックの電圧が５.５Ｖまで低下したときに、主コンデンサ１個に残っている電荷は１０００Ｆ×５.５Ｖ／６個＝９１７ｑであるから、補助コンデンサＣ７の静電容量は９１７ｑ／１.２Ｖ＝７６４Ｆとなる。
【００４１】
次に、補助コンデンサＣ８の容量を決定する。補助コンデンサＣ８の容量は、該コンデンサが定格電圧まで充電された時に蓄えることができる電荷が、主コンデンサブロックと補助コンデンサＣ７の直列接続時の出力電圧が最低許容電圧(５．５Ｖ)まで低下したときに、主コンデンサ１個に残っている電荷と同じになる容量に設定する。具体的には、このとき主コンデンサ１個に残っている電荷は７５２ｑであるから、補助コンデンサＣ８の静電容量は７５２ｑ／１.２Ｖ＝６２７Ｆとなる。
【００４２】
上記のように、補助コンデンサＣ９からＣ１２についても、主コンデンサブロックとそれに接続されている補助コンデンサ群の合計の電圧が最低許容電圧(５．５Ｖ)まで低下した時点の主コンデンサ１個に残っている電荷と同じ電荷量が蓄えられる容量に設定すればよい。
結果のみ記載すると、各補助コンデンサの容量は次のようになる。補助コンデンサＣ９は５１４Ｆ、Ｃ１０は４２２Ｆ、Ｃ１１は３４７Ｆ、Ｃ１２は２８５Ｆとなる。
【００４３】
もちろん、これらの静電容量の値は出力端子における最低許容電圧を何ボルトに設定するかによって変わってくるので、コンデンサ電源装置の使用条件に合わせて補助コンデンサＣ７〜Ｃ１２の容量を決定すればよい。
実施例では、補助コンデンサＣ７〜Ｃ１２の数を主コンデンサＣ１〜Ｃ６と同じにしてあるが、特に同じにする必要はなく、適宜増減してもかまわない。しかし、コンデンサに充電した電荷を有効に活用するには、補助コンデンサの数を主コンデンサの数と同数か、それ以上にすることが望ましい。
【００４４】
本発明では、補助コンデンサの数をいくら増やしても、補助コンデンサの静電容量を次第に小さくするので、後述するように、常に、出力端子に接続されている全てのコンデンサの残電荷量は同じなので、図１(ｃ)で示すように、主コンデンサの電荷がマイナスになってしまうことがないことも大きな特徴である。すなわち、コンデンサ電源の供給可能な最低電圧を０Ｖ近くまで下げることができるので、許容最低電圧の低い用途であれば、さらに電源利用効率を上げることが可能である。
【００４５】
補助コンデンサＣ７からＣ１２を接続するときは、接続する補助コンデンサの電荷量と主コンデンサ１個の残電荷量と同じであるから、主コンデンサ１個の残電荷量と各補助コンデンサの残電荷量は常に等しくなっている。上記では、「主コンデンサ１個に残っている電荷と同じになるように設定する」と述べたが、「既に主コンデンサブロックに接続されている補助コンデンサの残電荷量」と同じと言い換えても差し支えない。
【００４６】
出力制御回路３０については図１で述べた内容と同じで、コンデンサの切り換えに伴い、出力電圧が負荷の最大許容電圧を超えないようにするものである。
なお、実施例では、出力端子電圧の最低許容電圧を５.５Ｖとしたが、この電圧を６Ｖにすると、出力電圧は常に７.２Ｖから６Ｖとコンデンサ１個分の定格電圧範囲内に収めることができるようになり、このような条件では、出力制御回路３０が不要になる可能性がある。
【００４７】
（第５の実施形態）
図５は、本発明の第５の実施形態（請求項６に対応）を示す充電回路の構成図と特性曲線図である。
図５（ａ）は、図４で用いたコンデンサ電源装置の充電回路の実施例を示している。充電回路は、図４の放電回路に充電制御回路５０を加えたものである。図５(ｂ)に、充電中の充電電圧の変化を示す。
充電開始時にはスイッチＳＷ７がオン、スイッチＳＷ６〜ＳＷ１がオフに設定され、主コンデンサブロックと補助コンデンサブロックを直列に接続した状態で充電を行う。
【００４８】
充電が進んで、充電電圧が７.２Ｖに達すると、補助コンデンサＣ１２の電圧は定格電圧の１.２Ｖに達する。ここで、電圧検出手段１０から出力信号がスイッチ制御手段２０に送られ、スイッチＳＷ７がオフ、スイッチＳＷ６はオンに切り換えられ、補助コンデンサＣ１２を除いた補助コンデンサブロックと主コンデンサブロックが充電される。
さらに充電が進んで、再び充電電圧が７.２Ｖに達すると、補助コンデンサＣ１１の電圧は定格電圧の１.２Ｖに達する。ここで、再び電圧検出手段１０から出力信号がスイッチ制御手段２０に送られ、スイッチＳＷ６がオフ、スイッチＳＷ５はオンに切り換えられ、補助コンデンサＣ１２とＣ１１を除いた補助コンデンサブロックと主コンデンサブロックが充電される。以上の動作を繰り返し、主コンデンサブロックだけの電圧が７.２Ｖに達すると、電圧検出手段１０から充電制御回路５０に充電停止信号が送られ、充電が完了する。
なお、充電のシーケンスの決定は、放電の順序により変わってくる。すなわち、先ず、放電方法を決定してから、充電方法を決定することになる。本発明では、このように放電系回路の放電方法に合わせて、充電系回路の充電方法を決定することも特徴としている。
【００４９】
（第６の実施形態）
図６は、本発明の第６の実施形態（請求項８に対応）を示す充放電回路の構成図である。
図６は、図４の放電回路と図５の充電回路を組み合わせた充放電電回路であり、切り換えスイッチＳＷ８で充電と放電を切り換えるようにしている。切り換えスイッチＳＷ８の共通接点(Ｃ)はコンデンサブロックの出力に接続され、接点(Ａ)は充電回路に、接点(Ｂ)は出力端子に接続されている。また、切り換えスイッチＳＷ８の制御は、スイッチ制御手段２０で行われる。
充電時は、切り換えスイッチＳＷ８が充電側(Ａ)に接続されている。充電中の動作は、図５で説明した通りである。ただし、充電が完了すると充電を停止する替わりに、切り換えスイッチＳＷ８を放電側(Ｂ)に切り換えて放電を開始する。放電中の動作は図４で説明した通りであるが、出力端子電圧が最低許容電圧(例えば５．５Ｖ)を維持できなくなると、切り換えスイッチＳＷ８を充電側(Ａ)に切り換えて充電を開始する。
【００５０】
（第７の実施形態）
図７は、本発明の第７の実施形態（請求項９に対応）を示す充放電回路の構成図である。
既述したコンデンサ電源装置では、コンデンサを充電中は負荷への給電は停止してしまう。本実施例では、この点を改良している。すなわち、放電しながら充電を行うことができるものである。
電源供給手段（１）６０は、図１および図４で説明したコンデンサ電源である。電源供給手段（２）７０は、電源供給手段６０が充電中の間だけ負荷に電力を供給するために補助電源である。コンデンサの充電は２次電池と異なり、きわめて急速充電が可能なため、電源供給手段７０の容量は比較的小さくてもよいので、コンデンサや小型の２次電池が使用できる。もちろん、本発明のコンデンサ電源装置を使用することも可能である。
【００５１】
充電制御回路５０の出力は、充電切り換えスイッチＳＷ１の共通端子に接続されている。スイッチＳＷ１の端子(Ａ１)には電源供給手段６０の出力が、端子(Ｂ１)には電源供給手段７０の出力が接続されている。
出力端子は出力切り換えスイッチＳＷ２の共通端子に接続されている。スイッチＳＷ２の端子(Ａ２)にはスイッチＳＷ１の端子(Ａ１)および、電源供給手段６０の出力が、端子(Ｂ２)にはスイッチＳＷ１の端子(Ｂ２)および電源供給手段７０の出力が接続されている。
【００５２】
図７に記載されているスイッチの状態から説明すると、充電切り換えスイッチＳＷ１は電源供給手段７０側に、出力切り換えスイッチＳＷ２は電源供給手段６０側に接続されているので、負荷には電源供給手段６０から電力が供給されている。電源供給手段６０の電圧が低下し、出力端子の最低許容電圧を維持できなくなると、電源供給手段６０からスイッチ切り換え信号と充電開始信号が出力され、充電切り換えスイッチＳＷ１と出力切り換えスイッチＳＷ２を同時に切り換え、充電制御回路５０を作動させる。
【００５３】
電源供給手段７０は、電源供給手段６０が負荷に電力を供給している間に充電制御回路５０から充電され、満充電状態になると充電停止信号を出力し、充電制御回路５０の動作を停止する。
電源供給手段６０からの出力信号で両スイッチＳＷ１，ＳＷ２が切り換えられ、電源供給手段６０の充電が開始される。この間は、電源供給手段７０より負荷に電力が供給される。
電源供給手段６０の充電が完了すると電源供給手段６０からスイッチ切り換え信号が出力され、充電切り換えスイッチＳＷ１と出力切り換えスイッチＳＷ２を同時に切り換え、電源供給手段６０を放電側に、電源供給手段７０を充電側に切り換える。
以上の動作を繰り返すことで、負荷に連続的に電力を供給することができる。例えば、携帯電話機の電源装置として、図７の回路を使用すれば、通話中にも充電することができるので、通話中に電源オフで通話が中断されることがない。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、補助コンデンサの静電容量を、該コンデンサが満充電されたときの充電電荷が、該コンデンサを既に負荷に接続されているコンデンサの残電荷と同じになるようにしたため、補助コンデンサの静電容量を小さくでき、コンデンサ電源の小型化とコストダウンを図ることができる。さらに、過放電になった場合にも、特定のコンデンサを逆電圧に充電することがないため、低電圧まで電力供給が可能である。
充電に際しても、満充電になったコンデンサを逐次切り離すようにしたため、過充電の心配がなく、過充電を防ぐバイパス回路も不要で、充電時の電力効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す放電回路の構成図および特性曲線図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す放電回路の構成図および特性曲線図である。
【図３】本発明の第３の実施形態を示す充放電回路の構成図である。
【図４】本発明の第４の実施形態を示す放電回路の構成図および特性曲線図である。
【図５】本発明の第５の実施形態を示す充電回路の構成図および特性曲線図である。
【図６】本発明の第６の実施形態を示す充放電回路の構成図である。
【図７】本発明の第７の実施形態を示す充放電回路の構成図である。
【図８】従来の充放電回路の構成例図である。
【符号の説明】
１０…電圧検出手段、２０…スイッチ制御手段、３０…出力制御回路、
４０…負荷、５０…充電制御回路、６０…電源供給手段（１）、
７０…電源供給手段（２）、８０…充電回路、Ｃ１…主コンデンサ、
Ｃ２…補助コンデンサ、ＳＷ１〜ＳＷ７…切り換えスイッチ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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