(57)【要約】【課題】充電電源として太陽電池を使用してキャパシタ蓄電電源を充電する場合にも、太陽電池の特性に応じた簡単な回路構成を実現し、部品コスト、製品コストを低減できるようにする。【解決手段】少なくともキャパシタ蓄電電源７の充電電流Ｉを電流基準値Ｖrefiと比較して充電電流が電流基準値以上になると充電電流Ｉを制限する誤差増幅信号を発生させる定電流信号発生手段１と、充電電源５からの入力電圧Ｖｉを入力電圧基準値Ｖrefvi と比較して入力電圧が入力電圧基準値以下になると充電電流Ｉを制限する誤差増幅信号を発生させる入力定電圧信号発生手段２とを備え、各誤差増幅信号を論理和回路Ｄ１、Ｄ２を通してパルス幅変調手段４に供給し、キャパシタ蓄電電源７に対して充電電源５からパルス幅変調して充電電流Ｉを制御し充電を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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て充電電源からパルス幅変調手段によりパルス幅変調して充電電流を制御し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、
少なくとも前記キャパシタ蓄電電源の充電電流を電流基準値と比較して前記充電電流が前記電流基準値以上になると前記充電電流を制限する誤差増幅信号を発生させる定電流信号発生手段と、前記充電電源からの入力電圧を入力電圧基準値と比較して前記入力電圧が前記入力電圧基準値以下になると充電電流を制限する誤差増幅信号を発生させる入力定電圧信号発生手段とを備え、前記各誤差増幅信号を論理和回路を通して前記パルス幅変調手段に供給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２】
前記入力定電圧信号発生手段は、前記誤差増幅信号の送出を制御するスイッチ回路を通して前記論理和回路に接続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装置。
【請求項３】
前記入力電圧基準値は、太陽電池を前記充電電源とするときにおける前記太陽電池の最大出力点近傍の太陽電池電圧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装置。
【請求項４】
前記入力電圧基準値は、日照条件に応じて変更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装置。
【請求項５】
前記論理和回路は、前記各誤差増幅信号と共に、定電圧信号発生手段による前記キャパシタ蓄電電源の充電電圧を充電電圧基準値と比較して前記充電電圧が前記充電電圧基準値以上になると前記充電電流を制限する誤差増幅信号及び定電力信号発生手段による前記キャパシタ蓄電電源の充電電力を充電電力基準値と比較して前記充電電力が前記充電電力基準値以上になると前記充電電流を制限する誤差増幅信号を論理和処理し前記パルス幅変調手段に供給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装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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て充電電源からパルス幅変調手段によりパルス幅変調して充電電流を制御し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においては、充放電量に応じて端子電圧が大きく変動する。この電気二重層キャパシタの蓄電電源に充電電源として太陽電池を採用する場合には、太陽電池の特性を考慮した制御が必要になる。それは、太陽電池が、図２（ｂ）に示すように最大出力点ＭＰＰ（Ｍaximum  Ｐower  Ｐoint) が存在し、特有の特性を有するためである。すなわち、太陽電池は、その最大出力点ＭＰＰをピークとする山型のパワー特性、電圧の増加と共に最大電流Ｉmax から０まで電流が減少して最大電圧Ｖmax となり、その間において電圧が最大出力点ＭＰＰを越えると電流が急勾配で減少する電圧ー電流特性を有する。これらの特性は、日照や温度により変動する。
【０００３】
このような太陽電池からの充電効率を改善するためには、太陽電池と蓄電電源との間にＤＣ／ＤＣコンバータを設けて、日照が変化しても太陽電池の最大出力点ＭＰＰを追従するパワートラッカ（ＭＰＰＴ：Ｍaximum  Ｐower  Ｐoint  Ｔracker）となるように制御するとともに、コンバータが電気二重層キャパシタにとって電流源となるようにするのが好ましい。そこで、太陽電池の出力電力値をＡＤ変換したデジタルデータをマイコンで判断して制御しているが、より具体的には、太陽電池の負荷を微小変動させてデータ取り込み、平均化等の処理をした後に以前のデータと比較してＭＰＰが負荷電流値の増減どちらの方向にあるかを判断し、出力電力値が最大となるように太陽電池の負荷をフィードバック制御している（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、１９９９年３月３１日第３版第１刷発行、第１８４頁〜第１８８頁、第１９１頁〜第１９４頁
【特許文献１】特許第３５５９８０３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、太陽電池を充電電源として電気二重層キャパシタの蓄電電源を充電する従来の充電装置では、上記のように最大出力点ＭＰＰに追従制御させるため、ＡＤ変換用のコンバータやマイコン、さらにはマイコンが動作するための制御プログラムを記憶するメモリ等が必要になるが、その結果、メモリ等のコストが高くなり、また、プログラム制御により複雑な制御ができるようになるものの、ハードウエア処理に比べて処理速度が遅くなる等の問題を有している。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するものであって、充電電源として太陽電池を使用してキャパシタ蓄電電源を充電する場合にも、太陽電池の特性に応じた簡単な回路構成を実現し、部品コスト、製品コストを低減できるようにするものである。
【０００６】
そのために本発明は、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て充電電源からパルス幅変調手段によりパルス幅変調して充電電流を制御し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、少なくとも前記キャパシタ蓄電電源の充電電流を電流基準値と比較して前記充電電流が前記電流基準値以上になると前記充電電流を制限する誤差増幅信号を発生させる定電流信号発生手段と、前記充電電源からの入力電圧を入力電圧基準値と比較して前記入力電圧が前記入力電圧基準値以下になると充電電流を制限する誤差増幅信号を発生させる入力定電圧信号発生手段とを備え、前記各誤差増幅信号を論理和回路を通して前記パルス幅変調手段に供給するように構成したことを特徴とする。
【０００７】
さらに、前記入力定電圧信号発生手段は、前記誤差増幅信号の送出を制御するスイッチ回路を通して前記論理和回路に接続し、前記入力電圧基準値は、太陽電池を前記充電電源とするときにおける前記太陽電池の最大出力点近傍の太陽電池電圧であり、日照条件に応じて変更し、前記論理和回路は、前記各誤差増幅信号と共に、定電圧信号発生手段による前記キャパシタ蓄電電源の充電電圧を充電電圧基準値と比較して前記充電電圧が前記充電電圧基準値以上になると前記充電電流を制限する誤差増幅信号及び定電力信号発生手段による前記キャパシタ蓄電電源の充電電力を充電電力基準値と比較して前記充電電力が前記充電電力基準値以上になると前記充電電流を制限する誤差増幅信号を論理和処理し前記パルス幅変調手段に供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、最大電圧より低い電圧に最大出力点を有する太陽電池を充電電源として使用しキャパシタ蓄電電源に対し充電を行う場合に、太陽電池の最大出力点ＭＰＰを追従する従来のような高価なパワートラッカ機構がなくても、太陽電池の電圧が最大出力点より低くなる領域で充電するのを防ぐことができる。しかも、入力電圧基準値と比較して入力電圧がそれより小さくなる場合に充電電流を制限するように入力定電圧の制御機能を働かせるので、特別のプログラムを使わなくても簡単な回路構成で実現でき、部品コスト、製品コストを低減できる。
【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は制御モード及び太陽電池の特性を説明する図である。図中、１は定電流信号発生回路、２は入力定電圧信号発生回路、３は充電定電圧信号発生回路、４はＰＷＭ制御回路、５は太陽電池、６は充電装置、７はキャパシタ蓄電電源、Ｄ１１、Ｄ２１、Ｄ３１はダイオード、Ｒは電流検出用抵抗、Ｖrefiは電流基準値設定回路、Ｖrefvi は入力電圧基準値設定回路、Ｖrefvc は充電電圧基準値発生回路、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、太陽電池５を充電電源とし、太陽電池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。キャパシタ蓄電電源７を構成する複数の電気二重層キャパシタのそれぞれは、例えば充電電圧が所定の基準電圧まで増加すると充電電流をバイパスする、所謂並列モニタが並列接続されたものがあるが、並列モニタを有しないものであってもよい。並列モニタを有するキャパシタ蓄電電源では、充電時において、それぞれの電気二重層キャパシタの充電電圧が不均等に充電されていっても、所定の基準電圧まで充電された電気二重層キャパシタの並列モニタから順次バイパス動作することにより、充電電流をバイパスして充電電圧を所定の基準電圧に制限する。したがって、最終的には電気二重層キャパシタの満充電電圧を所定の基準電圧として設定すると、各電気二重層キャパシタを満充電電圧に均等に充電することができる。
【００１１】
充電装置６は、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が一定（定電流充電）になるように、入力電圧Ｖｉを入力電圧基準値設定回路で設定された所定の入力電圧基準値Ｖrefvi と比較し、入力電圧Ｖｉが入力電圧基準値Ｖrefvi より小さくなると充電電流を制限（入力定電圧充電）するように、さらに、キャパシタ蓄電電源７の充電電圧Ｖｃを充電電圧基準値設定回路で設定された所定の充電電圧基準値Ｖrefvc と比較し、充電電圧Ｖｃが充電電圧基準値Ｖrefvc より大きくなると充電電流を制限（充電定電圧充電）するようにＰＷＭ（Ｐulse  Ｗidth  Ｍodulation ：パルス幅変調）制御する。その具体的な構成として、例えばＰＷＭ制御回路４、定電流信号発生回路１、入力定電圧信号発生回路２、充電定電圧信号発生回路３、これら信号発生回路からの誤差増幅信号をＰＷＭ制御回路４に選択切り換え入力するためのダイオードＤ１１、Ｄ２１、Ｄ３１からなる論理和（オア論理）回路等を備える。
【００１２】
定電流信号発生回路１は、充電回路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制御回路４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、図２（ａ）に示す定電流充電の制御モードＣＣが実行される。
【００１３】
入力定電圧信号発生回路２は、充電電源である太陽電池５の電圧、つまり入力電圧Ｖｉを検出し、これを制御対象の入力電圧Ｖｉとして入力し電圧基準値設定回路で予め設定される電圧基準値Ｖrefvi 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。入力定電圧信号発生回路４から出力される誤差増幅信号は、入力される制御対象の入力電圧Ｖｉが入力電圧基準値Ｖrefvi より小さくなると出力値が小さくなり、入力電圧Ｖｉが電圧基準値Ｖrefvi より大きくなると出力値が大きくなる。ＰＷＭ制御回路４は、この誤差増幅信号を入力すると、入力電圧Ｖｉが入力電圧基準値Ｖrefvi より小さいときは充電電流Ｉを小さくし、逆に入力電圧Ｖｉが電圧基準値Ｖrefvi より大きいときは充電電流Ｉを大きくするように充電電流を制御する、図２（ａ）、（ｂ）の「ア」、「イ」に示す入力定電圧充電の制御モードＩｎＣＶが実行される。
【００１４】
定電圧信号発生回路３は、キャパシタ蓄電電源７の充電電圧Ｖｃを検出し、これを制御対象の充電電圧Ｖｃとして入力し電圧基準値設定回路で予め設定される電圧基準値Ｖrefv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、定電圧信号発生回路３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圧Ｖｃが電圧基準値Ｖrefvより小さければ出力値は大きくなり、充電電圧Ｖｃが電圧基準値Ｖrefvより大きければ出力値は小さくなる。ＰＷＭ制御回路４は、この誤差増幅信号を入力すると、充電電圧Ｖｃが電圧基準値Ｖrefvより小さいときは充電電流Ｉを大きくし、逆に充電電圧Ｖｃが電圧基準値Ｖrefvより大きいときは充電電流Ｉを小さくするように充電電流を制御する、図２（ａ）に示す定電圧充電の制御モードＣＶが実行される。
【００１５】
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、入力定電圧信号発生回路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制御回路４の入力に接続されているので、定電流信号発生回路１、入力定電圧信号発生回路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制御回路４の入力とする論理和回路を構成している。次に、図２を参照しつつこの論理和回路により行われる充電モードの切り換え制御（ＣＣ→ＩｎＣＶ→ＣＶ）について説明する。
【００１６】
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制御回路４が定電流充電の制御モードＣＣを実行しているとき、入力定電圧信号発生回路２においては太陽電池からの出力が小さいため図２（ｂ）に示す「ア」の領域になって制御対象の入力電圧Ｖｉが比較する基準値より大きく、入力定電圧信号発生回路３においては制御対象の充電電圧Ｖｃが比較する基準値より小さい。したがって、大きい値の誤差増幅信号を出力するが、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。
【００１７】
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が増加し太陽電池５の出力が増加して、太陽電池５の電圧、つまり入力電圧が最大出力点ＭＰＰ付近からさらに図２（ｂ）の「イ」の領域まで小さくなると、入力定電圧信号発生回路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、入力定電圧信号発生回路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、充電電流Ｉを小さくするように充電電流を制御する、入力定電圧の制御モードＩｎＣＶが実行される。
【００１８】
入力定電圧充電の制御モードは、太陽電池を充電電源とする場合に、最大出力点ＭＰＰ（Ｍaximum  Ｐower  Ｐoint) より電圧が小さくなって充電効率が低下するのを防ぎ、最大出力点ＭＰＰの入力電圧より小さくならないようにするのに有効なパワートラッカ（ＭＰＰＴ：Ｍaximum  Ｐower  Ｐoint  Ｔracker）に相当する機能を実現するものである。太陽電池は、図２（ｂ）に示すようにその最大出力点ＭＰＰをピークとする山型のパワー特性、電圧の増加と共に最大電流Ｉmax から０まで電流が減少して最大電圧Ｖmax となり、その間において電圧が最大出力点ＭＰＰを越えると電流が急勾配で減少する電圧ー電流特性を有する。これらの特性は、日照や温度により変動する。このような特性を有する太陽電池を充電電源とし、放電状態のキャパシタ蓄電電源をＰＷＭ制御により定電流充電を行うと、充電電圧が大きくなるに従って最大出力点ＭＰＰに向かい図２（ｂ）に示す「ア」の方向に太陽電池の出力が増加する。
【００１９】
さらに、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Ｖrefv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電流逓減信号発生回路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Ｖrefv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。この切り換えポイントを図２（ａ）ではキャパシタ蓄電電源７の充電電圧ＶｃがＶfuとなるポイントで表している。
【００２０】
次に、具体的な信号発生回路の構成について説明する。図３は誤差信号発生回路の実施の形態を示す図、図４は基準値発生回路の実施の形態を示す図、図５は信号処理回路の他の実施の形態を示す図である。図中、１１、２１、２２、３１、３２は演算増幅器、ＡＳ３１、ＡＳｒ１、ＡＳｒ１′はアナログスイッチ、Ｃ１１、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃｒ１はコンデンサ、Ｒ１１、Ｒ２１〜Ｒ２３、Ｒ３１〜Ｒ３６、Ｒｒ１は抵抗、Ｒｒｖ、Ｒｒｖ′は可変抵抗、＋Ｖはバイアス電源を示す。
【００２１】
図３において、定電流信号発生回路１は、演算増幅器１１の反転入力端子−に充電電流Ｉの検出信号を入力し、非反転入力端子＋に電流基準値Ｖrefiを入力して、反転入力端子−と出力端子との間にコンデンサＣ１１と抵抗Ｒ１１との直列回路を接続することにより誤差増幅回路を構成している。入力定電圧信号発生回路２は、演算増幅器２１の非反転入力端子＋に入力電圧Ｖｉの検出信号を入力し、反転入力端子−に入力電圧基準値Ｖrefvi を入力して、非反転入力端子＋と出力端子との間にコンデンサＣ２１と抵抗Ｒ２１との直列回路を接続することにより誤差増幅回路を構成している。また、演算増幅器２１の出力にアナログスイッチＡＳ２１を接続しているが、このアナログスイッチＡＳ２１は信号Ｓｇによりオン／オフ制御して入力定電圧の制御モードＩｎＣＶを使用しないとき切り離すようにするものである。定電圧信号発生回路３は、演算増幅器３１の反転入力端子−に充電電圧Ｖｃの検出信号を入力し、非反転入力端子＋に電圧基準値Ｖrefvc を入力して、反転入力端子−と出力端子との間にコンデンサＣ３１と抵抗Ｒ３１との直列回路を接続することにより誤差増幅回路を構成している。同様に、電流逓減信号発生回路４は、演算増幅器４１の反転入力端子−に充電電流Ｉの検出信号を入力し、非反転入力端子＋に電流基準値Ｖref(v-i)を入力して、反転入力端子−と出力端子との間にコンデンサＣ４１と抵抗Ｒ４１との直列回路を接続することにより誤差増幅回路を構成している。この回路は、キャパシタ蓄電電源７の充電電圧Ｖｃの増加に逆比例して充電電流Ｉを小さくする電流基準値Ｖref(v-i)を発生させ、この電流基準値Ｖref(v-i)と制御対象の充電電流Ｉを比較して、その誤差増幅信号を出力するものであり、電流基準値Ｖref(v-i)は、キャパシタ蓄電電源７の充電電圧Ｖｃを反転させ（Ｖout ＝−Ｖin）、オフセット値Ｖoff-set で正値化（＝Ｖoff-set −Ｖin）することにより発生させる。
【００２２】
上記の各基準値設定回路は、周知の様々な回路で構成することができるが、例えば図４に示すように構成することができる。すなわち、図４（ａ）に示すように安定化されたバイアス電源＋Ｖを固定抵抗Ｒｒ１と可変抵抗Ｒｒｖとの分圧回路で分圧し、その分圧接続点から基準値Ｖｒｅｆを取り出し、可変抵抗Ｒｒｖにより所定の電圧に調整する。なお、コンデンサＣｒ１はノイズ対策用として可変抵抗Ｒｒｖに並列接続しているものである。また、図４（ｂ）に示すようにアナログスイッチＡＳｒ１を介して同様の回路を並列に接続してアナログスイッチＡＳｒ１のオン／オフにより基準値を切り換えられるようにしてもよいし、また、このような基準値の切り換えは、アナログスイッチＡＳｒ１′を介して可変抵抗Ｒｒｖと並列に可変抵抗Ｒｒｖ′を接続できるようにしてもよい。このように基準値の切り換えをアナログスイッチＡＳｒ１、或いはＡＳｒ１′により行うように構成した場合には、例えばこれを電流基準値設定回路Ｖrefiに採用すると、所定の条件により定電流充電の値を段階的に切り換えることができ、例えば並列モニタのバイパス動作信号を論理処理回路で処理し、その出力信号を切り換え信号とすると、並列モニタの動作に応じて定電流充電の充電電流を切り換えることができる。
【００２３】
図３に示した電流基準値Ｖref(v-i)は、先に述べたようにキャパシタ蓄電電源７の充電電圧Ｖｃの増加に逆比例する値であり、例えば図５（ａ）に示すように演算増幅器２２において、その反転入力端子−に抵抗Ｒ２２を介してキャパシタ蓄電電源７の充電電圧Ｖｃの検出信号を入力し、非反転入力端子＋にオフセット値Ｖoff-set を入力して、反転入力端子−と出力端子との間に抵抗Ｒ２３を接続することにより減算回路を構成し発生することができる。この減算回路によればＶoff-set ＋（Ｖoff-set −Ｖｃ）Ｒ２３／Ｒ２２（ここで、Ｒ２３＝Ｒ２２とすると、２Ｖoff-set −Ｖｃ）の電流基準値Ｖref(v-i)が取り出され、Ｖoff-set を図３（ａ）のＶstと一致する値に設定すると、キャパシタ蓄電電源７の充電電圧ＶｃがＶoff-set まで増加したとき、定電流信号発生回路１と電流逓減信号発生回路２の基準値が同値となるので、ここから電流逓減の制御モードに切り換わる設定となる。
【００２４】
また、図３に示した入力電圧Ｖｉは、例えば図５（ｂ）に示すように電圧検出ラインの−ｖｉを演算増幅器３２の非反転入力端子−に抵抗Ｒ３２を通して接続し、＋ｖｉを抵抗Ｒ３４とＲ３６との分圧回路に接続してその分圧接続点を演算増幅器３２の非反転入力端子＋に接続するとともに、抵抗Ｒ３４と並列にコンデンサＣ３２と抵抗Ｒ３５との直列回路を接続すると、入力電圧ｖｉの検出感度を高めることができる。
【００２５】
図６はＰＷＭ制御されるスイッチングコンバータを備えた充電装置の実施の形態を示す図であり、６１は制御回路、６２は誤差信号発生回路、Ｃ１、Ｃ２はコンデンサ、Ｄはダイオード、Ｌはコイル、Ｒは電流検出抵抗、ＳＷ１はスイッチ回路、ＳＷ２は同期整流回路、Ｉは充電電流、Ｖｃは充電電圧、Ｖｉは電源電圧を示す。
【００２６】
図６（ａ）に示す充電装置は、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スイッチ回路ＳＷ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ダイオードＤ（同期整流回路）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ＳＷをオン／オフして充電電流を供給する降圧タイプのスイッチングコンバータを備え、充電電流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。また、図６（ｂ）に示す充電装置は、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供給する昇圧タイプのスイッチングコンバータを備え、充電電流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。そして、ＰＷＭ制御回路６１がＰＷＭ信号をスイッチ回路ＳＷ、ＳＷ１、同期整流回路ＳＷ２を供給し、誤差信号発生回路６２がＰＷＭ制御回路６１に充電電流Ｉ、キャパシタ蓄電電源７の充電電圧Ｖｃ、基準値、オフセット値に基づき先に述べた誤差増幅信号を供給する。
【００２７】
なお、本発明は、上記の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では、定電流充電ＣＣ、入力定電圧充電ＩｎＣＶ、定電圧充電ＣＶ、電流逓減充電Ｖ−Ｉの各制御モードを有し、それぞれ所定の条件で切り換えるようにしたが、定電流充電ＣＣ、入力定電圧充電ＩｎＣＶの制御モードを有するだけで、満充電まで充電を判定し、或いは満充電電圧で充電を停止させるようにしてもよい。また、定電流信号発生回路その他の信号発生回路等も図３に示す回路に限らず同等の代替する回路で適宜設計可能であることをいうまでもない。また、太陽電池の最大出力点ＭＰＰは、に設定する入力電圧基準値は、図２（ｂ）に示すように最大出力点ＭＰＰが日照により変動することから、日照や温度を検出して日照等に応じて入力電圧基準値Ｖrefvi を変えるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】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である。
【図２】制御モード及び太陽電池の特性を説明する図である。
【図３】誤差信号発生回路の実施の形態を示す図である。
【図４】基準値発生回路の実施の形態を示す図である。
【図５】信号処理回路の他の実施の形態を示す図である。
【図６】ＰＷＭ制御されるスイッチングコンバータを備えた充電装置の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１…定電流信号発生回路、２…入力定電圧信号発生回路、３…充電定電圧信号発生回路、４…ＰＷＭ制御回路、５…太陽電池、６…充電装置、７…キャパシタ蓄電電源、Ｄ１１、Ｄ２１、Ｄ３１…ダイオード、Ｒ…電流検出用抵抗、Ｖrefi…電流基準値設定回路、Ｖrefvi …入力電圧基準値設定回路、Ｖrefvc …充電電圧基準値発生回路、Ｉ…充電電流、Ｖｃ…充電電圧、Ｖｉ…入力電圧
【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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【手続補正書】
【提出日】平成18年11月2日(2006.11.2)
【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】
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て充電電源からパルス幅変調手段によりパルス幅変調して充電電流を制御し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、少なくとも、
前記キャパシタ蓄電電源の充電電流を電流基準値と比較して前記充電電流が前記電流基準値より大きくなると前記充電電流を制限して前記充電電流が一定になるようにする誤差増幅信号を発生させる定電流信号発生手段と、
前記充電電源からの入力電圧を入力電圧基準値と比較して前記入力電圧が前記入力電圧基準値より小さくなると充電電流を小さくし前記入力電圧基準値より大きくなると充電電流を大きくして前記入力電圧が一定になるようにする誤差増幅信号を発生させる入力定電圧信号発生手段と、
オフセット値から前記キャパシタ蓄電電源の電圧を減算した値に基づき電流逓減基準値を設定し、前記電流逓減基準値と前記キャパシタ蓄電電源の充電電流を比較して前記充電電流が前記電流逓減基準値より大きくなると前記充電電流を制限して前記充電電流が前記電流逓減基準値になるようにする誤差増幅信号を発生させる電流逓減信号発生手段と
を備え、前記各誤差増幅信号を論理和回路を通して前記パルス幅変調手段に供給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２】
前記入力定電圧信号発生手段は、前記誤差増幅信号の送出を制御するスイッチ回路を通して前記論理和回路に接続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装置。
【請求項３】
前記入力電圧基準値は、太陽電池を前記充電電源とするときにおける前記太陽電池の最大出力点近傍の太陽電池電圧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装置。
【請求項４】
前記入力電圧基準値は、日照条件に応じて変更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装置。
【請求項５】
前記論理和回路は、前記各誤差増幅信号と共に、定電圧信号発生手段による前記キャパシタ蓄電電源の充電電圧を充電電圧基準値と比較して前記充電電圧が前記充電電圧基準値以上になると前記充電電流を制限する誤差増幅信号を論理和処理し前記パルス幅変調手段に供給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、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て充電電源からパルス幅変調手段によりパルス幅変調して充電電流を制御し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、少なくとも、前記キャパシタ蓄電電源の充電電流を電流基準値と比較して前記充電電流が前記電流基準値より大きくなると前記充電電流を制限して前記充電電流が一定になるようにする誤差増幅信号を発生させる定電流信号発生手段と、前記充電電源からの入力電圧を入力電圧基準値と比較して前記入力電圧が前記入力電圧基準値より小さくなると充電電流を小さくし前記入力電圧基準値より大きくなると充電電流を大きくして前記入力電圧が一定になるようにする誤差増幅信号を発生させる入力定電圧信号発生手段と、オフセット値から前記キャパシタ蓄電電源の電圧を減算した値に基づき電流逓減基準値を設定し、前記電流逓減基準値と前記キャパシタ蓄電電源の充電電流を比較して前記充電電流が前記電流逓減基準値より大きくなると前記充電電流を制限して前記充電電流が前記電流逓減基準値になるようにする誤差増幅信号を発生させる電流逓減信号発生手段とを備え、前記各誤差増幅信号を論理和回路を通して前記パルス幅変調手段に供給するように構成したことを特徴とする。
【手続補正書】
【提出日】平成19年1月12日(2007.1.12)
【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】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
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て充電電源からパルス幅変調手段によりパルス幅変調して充電電流を制御し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、少なくとも、
前記キャパシタ蓄電電源の充電電流を電流基準値と比較して前記充電電流が前記電流基準値より大きくなると前記充電電流を制限して前記充電電流が一定になるようにする誤差増幅信号を発生させる定電流信号発生手段と、
前記充電電源からの入力電圧を入力電圧基準値と比較して前記入力電圧が前記入力電圧基準値より小さくなると充電電流を小さくし前記入力電圧基準値より大きくなると充電電流を大きくして前記入力電圧が一定になるようにする誤差増幅信号を発生させる入力定電圧信号発生手段と、
演算増幅器の反転入力端子に抵抗を介して前記キャパシタ蓄電電源の充電電圧の検出信号を入力し、非反転入力端子にオフセット値の信号を入力して、前記反転入力端子と出力端子との間に抵抗を接続して前記出力端子から電流逓減基準値を取り出し、前記電流逓減基準値と前記キャパシタ蓄電電源の充電電流を比較して前記充電電流が前記電流逓減基準値より大きくなると前記充電電流を制限して前記充電電流が前記電流逓減基準値になるようにする誤差増幅信号を発生させる電流逓減信号発生手段と
を備え、前記各誤差増幅信号を論理和回路を通して前記パルス幅変調手段に供給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。
【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、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て充電電源からパルス幅変調手段によりパルス幅変調して充電電流を制御し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、少なくとも、前記キャパシタ蓄電電源の充電電流を電流基準値と比較して前記充電電流が前記電流基準値より大きくなると前記充電電流を制限して前記充電電流が一定になるようにする誤差増幅信号を発生させる定電流信号発生手段と、前記充電電源からの入力電圧を入力電圧基準値と比較して前記入力電圧が前記入力電圧基準値より小さくなると充電電流を小さくし前記入力電圧基準値より大きくなると充電電流を大きくして前記入力電圧が一定になるようにする誤差増幅信号を発生させる入力定電圧信号発生手段と、演算増幅器の反転入力端子に抵抗を介して前記キャパシタ蓄電電源の充電電圧の検出信号を入力し、非反転入力端子にオフセット値の信号を入力して、前記反転入力端子と出力端子との間に抵抗を接続して前記出力端子から電流逓減基準値を取り出し、前記電流逓減基準値と前記キャパシタ蓄電電源の充電電流を比較して前記充電電流が前記電流逓減基準値より大きくなると前記充電電流を制限して前記充電電流が前記電流逓減基準値になるようにする誤差増幅信号を発生させる電流逓減信号発生手段とを備え、前記各誤差増幅信号を論理和回路を通して前記パルス幅変調手段に供給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】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2007221958.tif 000009
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2007221958.tif 000010