(57)【要約】【課題】充電又は放電の停止時における漏れ電流による無駄な電力損失を抑えるようにする。【解決手段】オン／オフ制御信号に従いオン／オフするメインスイッチ回路ＳＷ１とチョークコイルＬを有し電気二重層キャパシタに蓄電するキャパシタ蓄電電源７に対し充電又は放電を行うように構成したキャパシタ蓄電電源用充電又は放電装置において、キャパシタ蓄電電源７の充電又は放電を行う回路に接続され充電又は放電時の電流や電圧を検出する信号線に信号遮断回路ＴＳ１〜ＴＳ３を直列に挿入して接続し、充電又は放電の停止状態を判定して信号遮断回路により信号線を遮断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オン／オフ制御信号に従いオン／オフするメインスイッチ回路とチョークコイルを有し電気二重層キャパシタに蓄電するキャパシタ蓄電電源に対し充電又は放電を行うように構成したキャパシタ蓄電電源用充電又は放電装置において、
前記キャパシタ蓄電電源の充電又は放電を行う回路に接続され前記充電又は放電時の電流や電圧を検出する信号線に信号遮断回路を直列に挿入して接続し、前記充電又は放電の停止状態を判定して前記信号遮断回路により前記信号線を遮断するように構成したことを特徴とするキャパシタ蓄電電源用充電又は放電装置。
【請求項２】
前記充電又は放電の停止状態は、前記メインスイッチ回路とチョークコイルに対し、前記キャパシタ蓄電電源の接続側と反対側の前記充電又は放電を行う回路の電圧より判定することを特徴とする請求項１記載のキャパシタ蓄電電源用充電又は放電装置。
【請求項３】
前記充電又は放電時の電流を検出する検出素子を共通線に対し反対側の線に接続し、前記信号線のうち前記共通線に対し反対側の線との信号線に前記信号遮断回路を直列に挿入して接続したことを特徴とする請求項２記載のキャパシタ蓄電電源用充電又は放電装置。
【請求項４】
前記充電又は放電の停止状態は、充電又は放電の停止信号より判定することを特徴とする請求項１記載のキャパシタ蓄電電源用充電又は放電装置。
【請求項５】
前記信号遮断回路は、半導体スイッチであることを特徴とする請求項１記載のキャパシタ蓄電電源用充電又は放電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オン／オフ制御信号に従いオン／オフするメインスイッチ回路とチョークコイルを有し電気二重層キャパシタに蓄電するキャパシタ蓄電電源に対し充電又は放電を行うように構成したキャパシタ蓄電電源用充電又は放電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電気二重層キャパシタを直列接続して構成する高電圧大容量の蓄電電源装置において、蓄電電源の端子電圧は、キャパシタの蓄電量の平方根に比例して変動する。そこで、このような蓄電電源の充電又は放電装置では、変動の大きい端子電圧に効率よく追従させるためにＰＷＭ（Ｐulse  Ｗidth  Ｍodulation ：パルス幅変調）制御を用い、パルス幅を変化させて所望の充放電制御（例えば定電流制御ＣＣ、定電力制御ＣＰ、定電圧制御ＣＶの切り換え）を実現している。
【０００３】
また、メインスイッチ回路をオンオフしてチョークコイルにエネルギーを蓄積して整流ダイオードを通して蓄積したエネルギーを放出するスイッチング電源装置において、低電圧の直流出力を得る場合に整流ダイオードによる損失の割合が大きくなることから、メインスイッチ回路のオン／オフと逆位相でオフ／オンさせる同期整流回路（スイッチ回路）を整流ダイオードに代えて用いることにより、損失の低減を図っている。ＰＷＭ制御を行うキャパシタ蓄電電源の充電又は放電装置においても、同期整流回路を用いることで充放電効率の向上を図ることができる。
（例えば、非特許文献１、特許文献１参照）。
【非特許文献１】岡村廸夫著「電気二重層キャパシタと蓄電システム」日刊工業新聞社、２００５年９月３０日第３版第１刷発行、第１３５〜第１３７頁
【特許文献１】特開平７−８７６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、キャパシタ蓄電電源においては、急速な充電が可能であることと裏腹に、放電でも大きな電流が流れ急速に蓄積されたエネルギーが放出されてしまうので、充電又は放電を行う充電又は放電装置において、無駄にエネルギーが消費してしまう漏れ電流の対策は重要である。すなわち、キャパシタ蓄電電源の充電のために、或いは負荷への必要な放電のために大きな電流を流すときは本来の目的そのものであり何ら問題はないが、充電又は放電の停止時に漏れ電流の流れる回路からその回路のインピーダンスに応じて無視できないエネルギーが放出され、充放電効率を上げてもキャパシタ蓄電電源の総合的な利用効率が悪くなってしまうという問題が生じる。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するものであって、充電又は放電の停止時における漏れ電流による無駄な電力損失を抑えるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのために本発明は、オン／オフ制御信号に従いオン／オフするメインスイッチ回路とチョークコイルを有し電気二重層キャパシタに蓄電するキャパシタ蓄電電源に対し充電又は放電を行うように構成したキャパシタ蓄電電源用充電又は放電装置において、前記キャパシタ蓄電電源の充電又は放電を行う回路に接続され前記充電又は放電時の電流や電圧を検出する信号線に信号遮断回路を直列に挿入して接続し、前記充電又は放電の停止状態を判定して前記信号遮断回路により前記信号線を遮断するように構成したことを特徴とする。
【０００７】
前記充電又は放電の停止状態は、前記メインスイッチ回路とチョークコイルに対し、前記キャパシタ蓄電電源の接続側と反対側の前記充電又は放電を行う回路の電圧より判定することを特徴とし、前記充電又は放電時の電流を検出する検出素子を共通線に対し反対側の線に接続し、前記信号線のうち前記共通線に対し反対側の線との信号線に前記信号遮断回路を直列に挿入して接続したことを特徴とし、前記充電又は放電の停止状態は、充電又は放電の停止信号より判定することを特徴とし、前記信号遮断回路は、半導体スイッチであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、充電又は放電の停止状態を判定して信号遮断回路により充電又は放電時の電流や電圧を検出する信号線を遮断するので、蓄電したキャパシタ蓄電電源から信号線を通して無駄な漏れ電流による電力損失をなくすことができ、キャパシタ蓄電電源の充放電効率を高めることができる。しかも、充電又は放電の停止状態の判定を充電又は放電を行う充電電源の切断状態やメインスイッチ回路のオフ状態を電圧が印加されているか否かの判定により、簡単な回路構成で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係るキャパシタ蓄電電源用充電装置の実施の形態を示す図、図２は本発明に係るキャパシタ蓄電電源用充電装置の信号処理回路の実施の形態を示す図である。放電装置は、充電装置における充電電源がキャパシタ蓄電電源、キャパシタ蓄電電源が負荷にそれぞれ置き換わるだけで実質的に同じ構成になるので、充電装置により説明する。図中、１は定電流信号発生回路、２は定電力信号発生回路、３は定電圧信号発生回路、５は充電電源、６は充電装置、７はキャパシタ蓄電電源、６０は漏れ電流遮断回路、６１は制御回路、６２はＰＷＭ信号発生回路、６３は増幅器、６４は反転増幅器、７１は電気二重層キャパシタ、ＡＳ１１、ＡＳ１２、ＡＳ２１、ＡＳ２２はアナログスイッチ、Ｃ１、Ｃ２はコンデンサ、Ｄ１１、Ｄ２１、Ｄ３１はダイオード、Ｌはコイル、Ｒは電流検出用抵抗、ＳＷ１はメインスイッチ回路、ＳＷ２は同期整流回路、ＴＳ１〜ＴＳ３は信号遮断スイッチ、Ｖrefi1 、Ｖrefi2 は電流基準値設定回路、Ｖrefpは電力基準値設定回路、Ｖrefv1 、Ｖrefv2 は充電電圧基準値設定回路、Ｉは充電電流、Ｖｃは充電電圧、Ｖｉは入力電圧を示す。
【００１０】
図１に示す本実施形態に係るキャパシタ蓄電電源用充電装置は、充電電源５から充電装置６を通して複数の電気二重層キャパシタ７１を直列接続したキャパシタ蓄電電源７を充電し蓄電するものである。充電装置６は、充電電源５とキャパシタ蓄電電源７との間に充電制御用のチョークコイルＬと同期整流回路ＳＷ２を直列に接続し、これらの直列接続点に並列にメインスイッチ回路ＳＷ１を接続するとともに、入力側及び出力側に並列に平滑用にコンデンサＣ１、Ｃ２を接続して、メインスイッチ回路ＳＷ１のオン／オフ制御デューティにより昇圧する昇圧タイプのスイッチングコンバータを構成し、充電電流Ｉを検出するため電流検出用抵抗Ｒを直列に挿入接続している。
【００１１】
信号処理回路６１は、オン／オフ制御信号によりメインスイッチ回路ＳＷ１をオン／オフし同期整流回路ＳＷ２をその逆相でオフ／オンして充電電流を制御するものである。そのために、充電電流Ｉ、充電電圧Ｖｃを検出してそれらを制御対象として各種設定された基準値と比較しそれらの誤差増幅信号に基づき、定電流充電、定電力充電、定電圧充電などの各充電モードに応じてパルス幅変調されたオン／オフ制御信号を生成し出力する。具体的には、例えば図２に示すように定電流信号発生回路１、定電力信号発生回路２、定電圧信号発生回路３、ＰＷＭ信号発生回路６２を有する。そして、各誤差増幅信号を発生する回路（１〜３）において、電流基準値設定回路Ｖrefi1 又はＶrefi2 、定電力基準値設定回路Ｖrefp、定電圧基準値設定回路Ｖrefv1 又はＶrefv2 により設定された各種基準値と充電電流Ｉ、充電電圧Ｖｃの検出信号、これらを演算した制御対象の信号（例えばＩとＶｃの乗算結果である充電電力Ｐ）とを比較して誤差増幅信号を出力する。ダイオードＤ１１、Ｄ２１、Ｄ３１は、オア論理回路を構成するものであり、誤差増幅信号のいずれか１つを切り換え選択してＰＷＭ信号発生回路６２に入力し、ＰＷＭ信号発生回路６２からパルス幅変調されたオン／オフ制御信号（ＰＷＭ信号）を生成する。このＰＷＭ信号を、増幅器６３を通してメインスイッチ回路ＳＷ１に、反転増幅器６４を通して同期整流回路ＳＷ２にそれぞれオン／オフする信号として出力する。
【００１２】
満充電電圧まで充電され停止状態にあるキャパシタ蓄電電源７においては、漏れ電流の流れる回路があれば、蓄電された電力が時間とともにどんどん放電され熱となって無駄な損失が生じてしまう。例えば満充電電圧が６０Ｖのキャパシタモジュールに３０Ｗクラスの充電装置を接続した場合でも、実際には４０ｍＡ程度の漏れ電流が発生しており、せっかく定電流充電や同期整流回路で充放電効率を向上させても、充電して蓄電した電力を無駄にしてしまうことになりかねない。このような漏れ電流を遮断するには、単純に考えると、キャパシタからの電流をその大元の図示「ア」で遮断すればよいように思われる。しかし、実際に、キャパシタは二次電池に比べて出力密度が高く、つまり充放電速度が速いので、流れる電流が大きく、よほど順電流の大きいスイッチを用いないと、スイッチが壊れてしまうという問題が生じる。他方、充電装置において、漏れ電流を解析してみると、信号処理回路６１に接続される信号線を通して最も多くの電流が漏れていることが判明した。これが図２に示すような定電流信号発生回路１、定電力信号発生回路２、定電圧信号発生回路３において使われる充電電流Ｉを検出するための信号線であり、充電電圧を検出するための信号線である。
【００１３】
漏れ電流遮断回路６０は、入力電圧Ｖｉを検出することにより、充電動作状態か充電停止状態かを判定し、充電停止状態であると判定した場合に信号遮断回路を動作させ、充電電流や充電電圧を検出している信号処理回路６１の信号線を遮断する。つまり、充電を行う充電電源が切断されているか否か、充電停止状態を入力電圧Ｖｉが印加されているか所定の電圧があるか否かにより判定し、充電電源が切断されている充電停止状態のとき、信号処理回路６１の信号線を遮断するのである。信号線は、信号処理回路６１よりキャパシタ蓄電電源７の充電を行う回路に接続され、例えば出力端子側に接続してキャパシタ蓄電電源７の充電電圧Ｖｃを検出する信号線、電流検出用抵抗Ｒの両端に接続して充電電流Ｉを検出する信号線であり、それら信号線に信号遮断スイッチＴＳ１〜ＴＳ３をその信号を遮断する信号遮断回路として直列に挿入して接続している。信号遮断スイッチＴＳ１〜ＴＳ３は、例えばＦＥＴやＮＰＮ（ＰＮＰ）トランジスタなどの半導体素子である。
【００１４】
図２において、定電流信号発生回路１は、充電装置に直列に挿入接続した電流検出用抵抗Ｒの端子間の電圧降下を充電電流Ｉの検出信号として取り出してこれを制御対象として入力し、コンパレータの基準値として電流基準値設定回路で設定されている電流基準値Ｖrefiと比較して、その誤差増幅信号を出力する誤差増幅回路で構成される。したがって、定電流信号発生回路１から出力される誤差増幅信号は、入力される制御対象の充電電流Ｉが電流基準値Ｖrefiより小さければ出力値は大きくなり、充電電流Ｉが電流基準値Ｖrefiより大きければ出力値は小さくなる。ＰＷＭ信号発生回路６２では、この誤差増幅信号を入力すると、充電電流Ｉが電流基準値Ｖrefiより小さいときは充電電流Ｉを大きくし、逆に充電電流Ｉが電流基準値Ｖrefiより大きいときは充電電流Ｉが小さくするように入力する誤差増幅信号の大きさに応じてパルス幅（デューティ比）を制御するので、結果として、電流基準値Ｖrefiに基づき充電電流Ｉが一定になるように充電電流を制御する、定電流充電の制御モードＣＣが実行される。
【００１５】
同様に、定電力信号発生回路２は、充電電力Ｐを制御対象として入力し、コンパレータの基準値として電力基準値設定回路で設定されている電力基準値Ｖrefpと比較して、その誤差増幅信号を出力する誤差増幅回路で構成される。したがって、定電力信号発生回路２から出力される誤差増幅信号は、入力される制御対象の充電電力Ｐが電力基準値Ｖrefpより小さければ出力値は大きくなり、充電電力Ｐが電力基準値Ｖrefpより大きければ出力値は小さくなる。ＰＷＭ信号発生回路６２では、この誤差増幅信号を入力すると、充電電力Ｐが電力基準値Ｖrefpより小さいときは充電電流Ｉを大きくし、逆に充電電力Ｐが電力基準値Ｖrefpより大きいときは充電電流Ｉが小さくするように入力する誤差増幅信号の大きさに応じてパルス幅（デューティ比）を制御するので、結果として、電力基準値Ｖrefpに基づき充電電力Ｐが一定になるように充電電流Ｉを制御する、定電力充電の制御モードＣＰが実行される。
【００１６】
ダイオードＤ１１、Ｄ２１、Ｄ３１は、誤差増幅信号を出力する定電流信号発生回路１、定電力信号発生回路２、定電圧信号発生回路３のそれぞれから逆方向の極性でＰＷＭ信号発生回路６２の入力に接続されているので、定電流信号発生回路１、定電力信号発生回路２、定電圧信号発生回路３の出力するそれぞれの誤差増幅信号のうち最も小さい誤差増幅信号をＰＷＭ信号発生回路６２の入力とするオア論理回路を構成している。
【００１７】
オア論理回路により行われる充電モードの切り換え制御をさらに説明すると、まず、充電を開始する初期の段階では、ダイオードＤ１１がオン、ダイオードＤ２１、Ｄ３１がオフの状態で定電流充電の制御モードＣＣが実行される。すなわち、初期の段階でキャパシタ蓄電電源７の充電電圧Ｖｃが小さく、定電流信号発生回路１の出力する誤差増幅信号に基づきＰＷＭ信号発生回路６２が定電流充電の制御モードＣＣを実行しているときには、定電力信号発生回路２、定電圧信号発生回路３においてはいずれも制御対象が比較する基準値より小さいため、大きい値の誤差増幅信号を出力しても、充電電流Ｉもキャパシタ蓄電電源７の充電電圧Ｖｃも大きくならず誤差増幅信号が上限値にはりついた状態になるから、ダイオードＤ２１、Ｄ３１が逆方向にバイアスされオフとなる。
【００１８】
次に、定電流充電を続けることによりキャパシタ蓄電電源７の充電電圧Ｖｃが増加し、充電電力Ｐが増加してゆき定電力信号発生回路２における電力基準値Ｖrefpより充電電力Ｐが大きくなると、定電力信号発生回路２から出力される誤差増幅信号が定電流信号発生回路１から出力される誤差増幅信号より小さくなる。ここから、定電流信号発生回路１の出力に接続されたダイオードＤ１１がオフになって、定電力信号発生回路２の出力に接続されたダイオードＤ２１がオンに切り換わり、キャパシタ蓄電電源７の充電電力Ｐが電力基準値Ｖrefpを越えないように充電電流Ｉを制御する、定電力充電の制御モードＣＰが実行される。
【００１９】
さらに、定電力充電を継続することによりキャパシタ蓄電電源７の充電電圧Ｖｃが増加してゆき、定電圧信号発生回路３における電圧基準値Ｖrefvc より大きくなると、定電圧信号発生回路３から出力される誤差増幅信号が定電力信号発生回路２から出力される誤差増幅信号より小さくなり、電流逓減信号発生回路２の出力に接続されたダイオードＤ２１がオフになって、定電圧信号発生回路３の出力に接続されたダイオードＤ３１がオンに切り換わり、充電電圧Ｖｃを電圧基準値Ｖrefvc より小さくするように充電電流を制御する、定電圧充電の制御モードＣＶが実行される。
【００２０】
このように本実施形態の充電装置６によれば、充電電流Ｉを検出して電流基準値設定回路で設定された所定の電流基準値Ｖrefiと比較し、充電電流Ｉを一定にし（定電流充電：ＣＣ）、所定電圧までキャパシタ蓄電電源７が充電されると、充電電力Ｐを演算して電力基準値設定回路で設定された所定の電力基準値Ｖrefpと比較し、充電電力Ｐを一定にし（定電流充電：ＣＰ）、キャパシタ蓄電電源７が満充電電圧まで充電されると、充電電圧Ｖｃを電圧基準値設定回路で設定された所定の電圧基準値Ｖrefvc と比較し、充電電圧Ｖｃを一定になるように（定電圧充電：ＣＶ）各制御モード間の切り換えを行ってメインスイッチ回路ＳＷ１及び同期整流回路ＳＷ２をＰＷＭ（Ｐulse  Ｗidth  Ｍodulation ：パルス幅変調）制御する。
【００２１】
さらに、図２に示す実施形態において、それぞれ定電流信号発生回路１は、アナログスイッチＡＳ１１、ＡＳ１２により複数の電流基準値設定回路Ｖrefi1 又はＶrefi2 のいずれかと切り換え接続して選択、変更でき、定電圧信号発生回路３は、アナログスイッチＡＳ３１、ＡＳ３２により複数の定電圧基準値設定回路Ｖrefv1 又はＶrefv2 のいずれかと切り換え接続して基準値が選択、変更できるようにしている。
【００２２】
ここで、電流基準値Ｖrefi1 、Ｖrefi2 の切り換えは、電気二重層キャパシタ７１に並列モニタが並列接続され、電気二重層キャパシタ７１の耐電流上限値に対して並列モニタの耐電流上限値を小さくしている場合に、並列モニタがバイパス動作したことを条件（満充電信号：Ｆ信号）に行われる。この場合には、並列モニタがバイパス動作するまでは選択信号ｒｅｆｉ１によりアナログスイッチＡＳ１１をオン、選択信号ｒｅｆｉ２によりアナログスイッチＡＳ１２をオフにして、電気二重層キャパシタ７１の耐電流上限値に対応した大きな充電電流で急速に充電し、並列モニタのバイパス動作を検出すると、選択信号ｒｅｆｉ１によりアナログスイッチＡＳ１１をオフ、選択信号ｒｅｆｉ２によりアナログスイッチＡＳ１２をオンに切り換えることにより、並列モニタの耐電流上限値以下の小さな充電電流に切り換える。このような電流基準値の切り換えを行うことにより、並列モニタを小容量化し、満充電になってからのバイパス動作による電力の損失を少なくすることができる。
【００２３】
また、複数の充電装置を使って並列運転させる場合、各充電装置の充電電流を同一にするときにマスター充電装置から充電電流の検出値をスレーブ充電装置の電流基準値とする。この場合には、１つのマスター充電装置において、選択信号ｒｅｆｉ１によりアナログスイッチＡＳ１１をオン、選択信号ｒｅｆｉ２によりアナログスイッチＡＳ１２をオフにし、その他のスレーブ充電装置において、選択信号ｒｅｆｉ１によりアナログスイッチＡＳ１１をオフ、選択信号ｒｅｆｉ２によりアナログスイッチＡＳ１２をオンにして、電流基準値設定回路Ｖrefi2 としてマスター充電装置から取り出される充電電流の検出値を接続する。このように複数の充電装置を使い、それぞれ独立で動作させるのではなく、それらのうちの１つをマスター充電装置とし、その他をスレーブ充電装置としてマスター充電装置の出力する充電電流をそのまま電流基準値として使用することにより同期制御ができ、全体として充電電流を増やすことができ、より急速な充電が可能となる。
【００２４】
定電圧基準値設定回路Ｖrefv1 、Ｖrefv2 の切り換えは、例えば定格電圧切り換えスイッチの出力信号など外部信号（ｒｅｆｖ１、ｒｅｆｖ２）により行う。電気二重層キャパシタ７１は、定格電圧が５Ｖのものにおいて電圧を０．２Ｖ下げて使用すると寿命が１．５倍になるという経験則がある。したがって、例えば通常の使用モードを選択信号ｒｅｆｖ１によりアナログスイッチＡＳ３１をオンにして定電圧基準値Ｖrefv1 を選択し、長寿の使用モードを選択信号ｒｅｆｖ２によりアナログスイッチＡＳ３２をオンにして定電圧基準値Ｖrefv2 を選択する。
【００２５】
図３は本発明に係るキャパシタ蓄電電源用放電装置の実施の形態を示す図であり、６０′は漏れ電流遮断回路、６１′は信号処理回路、Ｃ１′、Ｃ２′はコンデンサ、Ｌ′はコイル、Ｒ′は電流検出抵抗、ＳＷ１′、ＳＷ２′はスイッチ回路、ＴＳ１′〜ＴＳ３′は信号遮断スイッチを示す。
【００２６】
図３に示す放電装置は、キャパシタ蓄電電源７と負荷９との間に放電制御用のスイッチ回路ＳＷ１′とチョークコイルＬ′を直列に接続し、これらの直列接続点に並列に同期整流回路ＳＷ２′を接続するとともに、入力側及び出力側に並列にコンデンサＣ１′、Ｃ２′を接続して、ＰＷＭ信号によりスイッチ回路ＳＷ１′をオン／オフすると共に、それと逆位相で同期整流回路ＳＷ２′をオフ／オンして放電電流（負荷電流）を負荷に供給する降圧タイプのスイッチングコンバータを備え、放電電流Ｉｄを検出するため電流検出用抵抗Ｒ′を直列に挿入接続している。
【００２７】
漏れ電流遮断回路６０′は、負荷電圧Ｖｌを検出することにより、放電動作状態か放電停止状態かを判定し、放電停止状態であると判定した場合に信号遮断回路を動作させ、放電電流やキャパシタ電圧、負荷電圧を検出している信号処理回路６１′の信号を遮断する。つまり、放電を行うメインスイッチ回路のオフ状態、放電停止状態を負荷電圧Ｖｌが出力されているか、所定の電圧があるか否かにより判定し、負荷電圧Ｖｌが出力されず放電停止状態のとき、信号処理回路６１′の信号線を遮断するのである。信号線は、信号処理回路６１′よりキャパシタ蓄電電源７の放電を行う回路に接続され、例えば入力端子側に接続してキャパシタ蓄電電源７の充電電圧Ｖｃを検出する信号線、出力端子側に接続して負荷電圧Ｖｌを検出する信号線、電流検出用抵抗Ｒ′の両端に接続して放電電流Ｉｄを検出する信号線であり、それら信号線に信号遮断スイッチＴＳ１′〜ＴＳ３′をその信号を遮断する信号遮断回路として直列に挿入して接続している。
【００２８】
図１及び図３の実施の形態は、それぞれ充電装置を放電装置とし、放電装置を充電装置とすることができるが、信号処理回路は、充電か放電からより異なることはいうまでもない。すなわち、充電装置の場合には図１の実施の形態に示すように所定の充電仕様にしたがって充電電流の制御（ＣＣ、ＣＰ、ＣＶモードの充電制御）がなされ、放電装置の場合には、負荷の給電仕様にしたがって放電電流を制御される。また、図１及び図８の実施の形態において、同期整流回路ＳＷ２、ＳＷ２′はダイオード（フライホィールダイオード）に変えてもよい。また、図１に示す実施形態のように充電又は放電時の電流を検出する検出素子（電流検出用抵抗Ｒ）を共通線に接続しても、図５に示す実施形態のように充電又は放電時の電流を検出する検出素子（電流検出用抵抗Ｒ′）を共通線に対し反対側の線に接続してもよい。このようにすると、漏れ電流遮断回路を共通線に対し考慮することがなくなり、回路の設計を簡素化することができる。
【００２９】
充電又は放電の停止状態は、図１に示す実施形態においては、スイッチ回路ＳＷ１がオフの状態にあり、図３に示す実施形態においては、スイッチ回路ＳＷ１′がオフの状態にある。したがって、メインスイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ１′とチョークコイルＬ、Ｌ′に対し、キャパシタ蓄電電源７の接続側と反対側の充電又は放電を行う回路の電圧より判定することができる。つまり、この電圧がゼロであれば、スイッチ回路ＳＷ１′がオフの状態にあり、キャパシタ蓄電電源の電圧に関係なく充電又は放電の停止状態を判定することができる。
【００３０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態においては、メインスイッチ回路とチョークコイルに対し、キャパシタ蓄電電源の接続側と反対側の充電又は放電を行う回路の電圧より充電又は放電の停止状態の判定を行うようにしたが、充電又は放電の停止スイッチや停止を制御する停止信号より判定を行うようにしてもよい。また、充電又は放電電流を検出して一定値以下か否かにより、充電又は放電電流が一定値以下の場合には充電又は放電の停止状態の判定を行って漏れ電流遮断回路により信号を遮断するように構成してもよい。さらに、信号線に半導体スイッチ素子からなる信号遮断スイッチＴＳ１〜ＴＳ３をその信号を遮断する信号遮断回路として直列に挿入して接続したが、設定値以上の電圧で動作するリレー等の接点により信号線の接続／遮断を行うように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係るキャパシタ蓄電電源用充電装置の主回路の実施の形態を示す図である。
【図２】本発明に係るキャパシタ蓄電電源用充電装置の信号処理回路の実施の形態を示す図である。
【図３】本発明に係るキャパシタ蓄電電源用充電装置の主回路の他の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…定電流信号発生回路、２…定電力信号発生回路、３…定電圧信号発生回路、５…充電電源、６…充電装置、７…キャパシタ蓄電電源、６０…漏れ電流遮断回路、６１…制御回路、６２…ＰＷＭ信号発生回路、６３…増幅器、６４…反転増幅器、７１…電気二重層キャパシタ、ＡＳ１１、ＡＳ１２、ＡＳ２１、ＡＳ２２…アナログスイッチ、Ｃ１、Ｃ２…コンデンサ、Ｄ１１、Ｄ２１、Ｄ３１…ダイオード、Ｌ…コイル、Ｒ…電流検出用抵抗、ＳＷ１…メインスイッチ回路、ＳＷ２…同期整流回路、ＴＳ１〜ＴＳ３…信号遮断スイッチ、Ｖrefi1 、Ｖrefi2 …電流基準値設定回路、Ｖrefp…電力基準値設定回路、Ｖrefv1 、Ｖrefv2 …充電電圧基準値設定回路、Ｉ…充電電流、Ｖｃ…充電電圧、Ｖｉ…入力電圧
【図１】
2007259615.tif 000003
【図２】
2007259615.tif 000004
【図３】
2007259615.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成18年10月25日(2006.10.25)
【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】
オン／オフ制御信号に従いオン／オフするメインスイッチ回路とチョークコイルを有し電気二重層キャパシタに対し充電又は放電を行うように構成したキャパシタ蓄電電源用充電又は放電装置において、
前記キャパシタ蓄電電源の充電又は放電を行う回路に接続され前記充電又は放電時の電流や電圧を検出する信号線に信号遮断回路を直列に挿入して接続し、前記キャパシタ蓄電電源に接続される前記メインスイッチ回路とチョークコイルの前記キャパシタ蓄電電源接続側に対し反対側の電圧がゼロであることを条件として前記信号遮断回路により前記信号線を遮断するように構成したことを特徴とするキャパシタ蓄電電源用充電又は放電装置。
【請求項２】
オン／オフ制御信号に従いオン／オフするメインスイッチ回路とチョークコイルを有し電気二重層キャパシタに充電を行うように構成したキャパシタ蓄電電源用充電装置において、
充電電流を検出する電流検出回路と、
前記キャパシタ蓄電電源の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電流検出回路により検出された電流値と電流基準値に基づき前記充電電流を制御する誤差増幅信号を出力する定電流制御回路と、
前記電流検出回路により検出された電流値と前記電圧検出回路により検出された電圧値と電力基準値に基づき前記充電電流を制御する誤差増幅信号を出力する電力制御回路と、
前記電圧検出回路により検出された電圧値と電圧基準値に基づき前記充電電流を制御する誤差増幅信号を出力する定電圧制御回路と、
前記定電流制御回路、前記電力制御回路、前記定電圧制御回路より出力される各誤差増幅信号のいずれかを切り換えて出力する論理和回路と、
前記論理和回路より出力される誤差増幅信号に基づきパルス幅変調信号を生成して前記メインスイッチ回路をオン／オフし前記充電電流を制御する制御回路と
を備え、前記電流検出回路の充電電流を検出する信号線及び前記電圧検出回路の電圧を検出する信号線に信号遮断回路を直列に挿入して接続し、前記キャパシタ蓄電電源に接続される前記メインスイッチ回路とチョークコイルの前記キャパシタ蓄電電源接続側に対し反対側の電圧がゼロであることを条件として前記信号遮断回路により前記信号線を遮断するように構成したことを特徴とするキャパシタ蓄電電源用充電装置。
【請求項３】
オン／オフ制御信号に従いオン／オフするメインスイッチ回路とチョークコイルを有し電気二重層キャパシタから放電を行うように構成したキャパシタ蓄電電源用放電装置において、
放電電流を検出する電流検出回路と、
前記キャパシタ蓄電電源の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記検出された放電電流と電圧を入力して前記メインスイッチ回路をオン／オフし前記放電電流を制御する制御回路と
を備え、前記電流検出回路の放電電流を検出する信号線及び前記電圧検出回路の電圧を検出する信号線に信号遮断回路を直列に挿入して接続し、前記キャパシタ蓄電電源に接続される前記メインスイッチ回路とチョークコイルの前記キャパシタ蓄電電源接続側に対し反対側の電圧がゼロであることを条件として前記信号遮断回路により前記信号線を遮断するように構成したことを特徴とするキャパシタ蓄電電源用放電装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
そのために本発明は、オン／オフ制御信号に従いオン／オフするメインスイッチ回路とチョークコイルを有し電気二重層キャパシタに対し充電又は放電を行うように構成したキャパシタ蓄電電源用充電又は放電装置において、前記キャパシタ蓄電電源の充電又は放電を行う回路に接続され前記充電又は放電時の電流や電圧を検出する信号線に信号遮断回路を直列に挿入して接続し、前記キャパシタ蓄電電源に接続される前記メインスイッチ回路とチョークコイルの前記キャパシタ蓄電電源接続側に対し反対側の電圧がゼロであることを条件として前記信号遮断回路により前記信号線を遮断するように構成したことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
また、充電電流を検出する電流検出回路と、前記キャパシタ蓄電電源の電圧を検出する電圧検出回路と、前記電流検出回路により検出された電流値と電流基準値に基づき前記充電電流を制御する誤差増幅信号を出力する定電流制御回路と、前記電流検出回路により検出された電流値と前記電圧検出回路により検出された電圧値と電力基準値に基づき前記充電電流を制御する誤差増幅信号を出力する電力制御回路と、前記電圧検出回路により検出された電圧値と電圧基準値に基づき前記充電電流を制御する誤差増幅信号を出力する定電圧制御回路と、前記定電流制御回路、前記電力制御回路、前記定電圧制御回路より出力される各誤差増幅信号のいずれかを切り換えて出力する論理和回路と、前記論理和回路より出力される誤差増幅信号に基づきパルス幅変調信号を生成して前記メインスイッチ回路をオン／オフし前記充電電流を制御する制御回路とを備えた充電装置、放電電流を検出する電流検出回路と、前記キャパシタ蓄電電源の電圧を検出する電圧検出回路と、前記検出された放電電流と電圧を入力して前記メインスイッチ回路をオン／オフし前記放電電流を制御する制御回路とを備えた放電装置であることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
図３は本発明に係るキャパシタ蓄電電源用放電装置の実施の形態を示す図であり、８０′は漏れ電流遮断回路、８１′は信号処理回路、Ｃ１′、Ｃ２′はコンデンサ、Ｌ′はコイル、Ｒ′は電流検出抵抗、ＳＷ１′、ＳＷ２′はスイッチ回路、ＴＳ１′〜ＴＳ３′は信号遮断スイッチを示す。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
漏れ電流遮断回路８０′は、負荷電圧Ｖｌを検出することにより、放電動作状態か放電停止状態かを判定し、放電停止状態であると判定した場合に信号遮断回路を動作させ、放電電流やキャパシタ電圧、負荷電圧を検出している信号処理回路８１′の信号を遮断する。つまり、放電を行うメインスイッチ回路のオフ状態、放電停止状態を負荷電圧Ｖｌが出力されているか、所定の電圧があるか否かにより判定し、負荷電圧Ｖｌが出力されず放電停止状態のとき、信号処理回路８１′の信号線を遮断するのである。信号線は、信号処理回路８１′よりキャパシタ蓄電電源７の放電を行う回路に接続され、例えば入力端子側に接続してキャパシタ蓄電電源７の充電電圧Ｖｃを検出する信号線、出力端子側に接続して負荷電圧Ｖｌを検出する信号線、電流検出用抵抗Ｒ′の両端に接続して放電電流Ｉｄを検出する信号線であり、それら信号線に信号遮断スイッチＴＳ１′〜ＴＳ３′をその信号を遮断する信号遮断回路として直列に挿入して接続している。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
図１及び図３の実施の形態は、それぞれ充電装置を放電装置とし、放電装置を充電装置とすることができるが、信号処理回路は、充電か放電かにより異なることはいうまでもない。すなわち、充電装置の場合には図１の実施の形態に示すように所定の充電仕様にしたがって充電電流の制御（ＣＣ、ＣＰ、ＣＶモードの充電制御）がなされ、放電装置の場合には、負荷の給電仕様にしたがって放電電流が制御される。また、図１及び図３の実施の形態において、同期整流回路ＳＷ２、ＳＷ２′はダイオード（フライホィールダイオード）に変えてもよい。また、図１に示す実施形態のように充電又は放電時の電流を検出する検出素子（電流検出用抵抗Ｒ）を共通線（共通の接地ライン）に接続しても、図３に示す実施形態のように充電又は放電時の電流を検出する検出素子（電流検出用抵抗Ｒ′）を共通線に対し反対側の線に接続してもよい。このようにすると、漏れ電流遮断回路を共通線に対し考慮することがなくなり、回路の設計を簡素化することができる。