(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力供給時の出力インピーダンスが比較的大きい燃料電池や太陽電池等を入力源とし、入力電力を一定化制御する構成の充電器を介して二次電池を充電する充電器において、該二次電池には電流制御回路が接続され、この電流制御回路と前記充電器の入力との間に定電力基準電圧制御回路を接続し、この定電力基準電圧制御回路は、前記充電器の出力が垂下状態の時には、基準電圧を低下させることにより給電電力を増加させて、充電器の出力電圧安定化制御で決まる電圧で定電力化させ、前記充電器の入力電力が過剰状態の時には、基準電圧を上昇させることにより給電電力に対応する基準値を設定するように構成してあることを特徴とする充電器。
【請求項２】
前記定電力基準電圧制御回路は、二つの定電流回路と、入力電圧検出コンパレータと、出力電圧検出コンパレータと、基準電圧用コンデンサとを備え、前記出力電圧検出コンパレータで検出する出力が垂下状態の時には、前記定電流回路を介して前記基準電圧用コンデンサを放電して、出力電圧を上昇させて充電器の出力電圧安定化制御で決まる電圧で定電力化させ、前記入力電圧検出コンパレータで検出する入力電力が過剰状態の時には、前記定電流回路を介して前記基準電圧用コンデンサを充電して、給電電力に対応する基準値を設定するように構成してあることを特徴とする請求項１記載の充電器。
【請求項３】
電力供給時の出力インピーダンスが比較的大きい燃料電池や太陽電池等を入力源とし、入力電力を一定化制御する請求項１記載の充電器における制御回路において、前記充電器の出力が垂下状態の時には、基準電圧を低下させることにより給電電力を増加させて、充電器の出力電圧安定化制御で決まる電圧で定電力化させ、前記充電器の入力電力が過剰状態の時には、基準電圧を上昇させることにより給電電力に対応する基準値を設定する定電力基準電圧制御回路を備えてあることを特徴とする充電器の制御回路。
【請求項４】
前記定電力基準電圧制御回路は、二つの定電流回路と、入力電圧検出コンパレータと、出力電圧検出コンパレータと、基準電圧用コンデンサとを備え、前記出力電圧検出コンパレータで検出する出力が垂下状態の時には、前記定電流回路を介して前記基準電圧用コンデンサを放電して、出力電圧を上昇させて充電器の出力電圧安定化制御で決まる電圧で定電力化させ、前記入力電圧検出コンパレータで検出する入力電力が過剰状態の時には、前記定電流回路を介して前記基準電圧用コンデンサを充電して、給電電力に対応する基準値を設定するように構成してあることを特徴とする請求項３記載の充電器の制御回路。
【請求項５】
前記充電器の出力に任意負荷と並列に二次電池を備え、該二次電池に接続される電流制御回路を備え、この電流制御回路は、前記負荷の電流が減少すると、前記二次電池へ流入する充電電流を増加させ、前記負荷の電流が増加すると、前記二次電池への充電電流を減少させるように制御し、出力電圧が設定する垂下電圧にて維持されるように構成してあることを特徴とする請求項３記載の充電器の制御回路。
【請求項６】
前記充電器の出力に任意負荷と並列に二次電池を備え、該二次電池に接続される電流制御回路を備え、この電流制御回路は、前記負荷の電流が減少すると、前記二次電池へ流入する充電電流を増加させ、前記負荷の電流が増加すると、前記二次電池への充電電流を減少させるように制御し、出力電圧が設定する垂下電圧にて維持されるように構成してあることを特徴とする請求項４記載の充電器の制御回路。
【請求項７】
電力供給時の出力インピーダンスが比較的大きい燃料電池や太陽電池等を入力源とし、入力電力を一定化制御するＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、請求項１記載の充電器を備え、出力に任意負荷と並列に二次電池を備え、該二次電池に電流制御回路を接続し、この電流制御回路と前記ＤＣ−ＤＣコンバータの入力との間に定電力基準電圧制御回路を接続し、この定電力基準電圧制御回路は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力が垂下状態の時には、基準電圧を低下させることにより給電電力を増加させて、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧安定化制御で決まる電圧で定電力化させ、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの入力電力が過剰状態の時には、基準電圧を上昇させることにより給電電力に対応する基準値を設定するように構成してあることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項８】
前記定電力基準電圧制御回路は、二つの定電流回路と、入力電圧検出コンパレータと、出力電圧検出コンパレータと、基準電圧用コンデンサとを備え、前記出力電圧検出コンパレータで検出する出力が垂下状態の時には、前記定電流回路を介して前記基準電圧用コンデンサを放電して、出力電圧を上昇させてＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧安定化制御で決まる電圧で定電力化させ、前記入力電圧検出コンパレータで検出する入力電力が過剰状態の時には、前記定電流回路を介して前記基準電圧用コンデンサを充電して、給電電力に対応する基準値を設定するように構成してあることを特徴とする請求項７記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項９】
電力供給時の出力インピーダンスが比較的大きい燃料電池や太陽電池等を入力源とし、入力電力を一定化制御する請求項７記載のＤＣ−ＤＣコンバータにおける制御回路において、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力が垂下状態の時には、基準電圧を低下させることにより給電電力を増加させて、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧安定化制御で決まる電圧で定電力化させ、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの入力電力が過剰状態の時には、基準電圧を上昇させることにより給電電力に対応する基準値を設定する定電力基準電圧制御回路を備えてあることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路。
【請求項１０】
前記定電力基準電圧制御回路は、二つの定電流回路と、入力電圧検出コンパレータと、出力電圧検出コンパレータと、基準電圧用コンデンサとを備え、前記出力電圧検出コンパレータで検出する出力が垂下状態の時には、前記定電流回路を介して前記基準電圧用コンデンサを放電して、出力電圧を上昇させてＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧安定化制御で決まる電圧で定電力化させ、前記入力電圧検出コンパレータで検出する入力電力が過剰状態の時には、前記定電流回路を介して前記基準電圧用コンデンサを充電して、給電電力に対応する基準値を設定するように構成してあることを特徴とする請求項９記載のＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路。
【請求項１１】
前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力に任意負荷と並列に二次電池を備え、該二次電池に接続される電流制御回路を備え、この電流制御回路は、前記負荷の電流が減少すると、前記二次電池へ流入する充電電流を増加させ、前記負荷の電流が増加すると、前記二次電池への充電電流を減少させるように制御し、出力電圧が設定する垂下電圧にて維持されるように構成してあることを特徴とする請求項９記載のＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路。
【請求項１２】
前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力に任意負荷と並列に二次電池を備え、該二次電池に接続される電流制御回路を備え、この電流制御回路は、前記負荷の電流が減少すると、前記二次電池へ流入する充電電流を増加させ、前記負荷の電流が増加すると、前記二次電池への充電電流を減少させるように制御し、出力電圧が設定する垂下電圧にて維持されるように構成してあることを特徴とする請求項１０記載のＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、燃料電池の所要の電力を得る充電器及びこの充電器を備えたＤＣ−ＤＣコンバータ、並びにそれらの制御回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来の燃料電池や太陽電池等を入力源とするＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、電力給電時に出力インピーダンスの作用で低下する入力電圧を一定電圧化制御し、入力定電力化を図る手段として、図７に示すような、入力給電電力Ｐｉｎが出力給電電力Ｐｏｕｔより小さいときは、入力電圧が一定電圧化されて、出力電圧が垂下状態となり、入力給電電力Ｐｉｎが出力給電電力Ｐｏｕｔより大きいときは、入力電圧が上昇して、出力電圧が一定電圧になる手段を採っていた（太陽電池に関しては、例えば特許文献１参照）。【０００３】  しかし、このような手段を採用した場合、入力給電電力Ｐｉｎが出力給電電力Ｐｏｕｔより大きいときは、入力電圧が上昇する。そのため、特に燃料電池を入力源とした場合、燃料電池は化学反応により発電するため、急激な電圧環境の変化により、電池の劣化を招くという課題が生じた。また、燃料電池の動作電圧は、電池温度、化学反応などの要因で変化する、例えば、同じ動作電圧でも電池温度の違いによって給電できる電力量は変化するという特徴を有する。【０００４】  そこで、本願発明者は、上記課題を解決するために、図８に示すような、最適化した基準電圧を外部より入力して、ＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧を制御する任意値の電圧制御入力と燃料電池の出力電圧とを入力し、制御信号を出力するように構成してあるＤＣ−ＤＣコンバータを発明した（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１１−３４１６９９号公報
【特許文献２】特願２００３−３８８７４７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  しかし、このような構成のＤＣ−ＤＣコンバータであっても、外部入力の場合、電池の特性に関する情報をまとめて電気信号化して入力信号として単一化することが必要となり、回路的に煩雑になる。また、使い勝っても良くない。【０００６】  本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ＤＣ−ＤＣコンバータの内部で基準電圧を設定することができる新規の充電器及びこの充電器を備えたＤＣ−ＤＣコンバータを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  上記課題を解決するために、本発明に係る充電器は、電力供給時の出力インピーダンスが比較的大きい燃料電池や太陽電池等を入力源とし、入力電力を一定化制御する構成の充電器を介して二次電池を充電する充電器において、該二次電池には電流制御回路が接続され、この電流制御回路と前記充電器の入力との間に定電力基準電圧制御回路を接続し、この定電力基準電圧制御回路は、前記充電器の出力が垂下状態の時には、基準電圧を低下させることにより給電電力を増加させて、充電器の出力電圧安定化制御で決まる電圧で定電力化させ、前記充電器の入力電力が過剰状態の時には、基準電圧を上昇させることにより給電電力に対応する基準値を設定するように構成してあることを特徴とする。【０００８】  前記定電力基準電圧制御回路は、二つの定電流回路と、入力電圧検出コンパレータと、出力電圧検出コンパレータと、基準電圧用コンデンサとを備え、前記出力電圧検出コンパレータで検出する出力が垂下状態の時には、前記定電流回路を介して前記基準電圧用コンデンサを放電して、出力電圧を上昇させて充電器の出力電圧安定化制御で決まる電圧で定電力化させ、前記入力電圧検出コンパレータで検出する入力電力が過剰状態の時には、前記定電流回路を介して前記基準電圧用コンデンサを充電して、給電電力に対応する基準値を設定するように構成してあることを特徴とする。【０００９】  本発明に係る充電器における制御回路は、電力供給時の出力インピーダンスが比較的大きい燃料電池や太陽電池等を入力源とし、入力電力を一定化制御する前記充電器における制御回路において、前記充電器の出力が垂下状態の時には、基準電圧を低下させることにより給電電力を増加させて、充電器の出力電圧安定化制御で決まる電圧で定電力化させ、前記充電器の入力電力が過剰状態の時には、基準電圧を上昇させることにより給電電力に対応する基準値を設定する定電力基準電圧制御回路を備えてあることを特徴とする。【００１０】  前記定電力基準電圧制御回路は、二つの定電流回路と、入力電圧検出コンパレータと、出力電圧検出コンパレータと、基準電圧用コンデンサとを備え、前記出力電圧検出コンパレータで検出する出力が垂下状態の時には、前記定電流回路を介して前記基準電圧用コンデンサを放電して、出力電圧を上昇させて充電器の出力電圧安定化制御で決まる電圧で定電力化させ、前記入力電圧検出コンパレータで検出する入力電力が過剰状態の時には、前記定電流回路を介して前記基準電圧用コンデンサを充電して、給電電力に対応する基準値を設定するように構成してあることを特徴とする。【００１１】  また、前記充電器の出力に任意負荷と並列に二次電池を備え、該二次電池に接続される電流制御回路を備え、この電流制御回路は、前記負荷の電流が減少すると、前記二次電池へ流入する充電電流を増加させ、前記負荷の電流が増加すると、前記二次電池への充電電流を減少させるように制御し、出力電圧が設定する垂下電圧にて維持されるように構成してあることを特徴とする。【００１２】  本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータは、電力供給時の出力インピーダンスが比較的大きい燃料電池や太陽電池等を入力源とし、入力電力を一定化制御するＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、前記充電器を備え、出力に任意負荷と並列に二次電池を備え、該二次電池に電流制御回路を接続し、この電流制御回路と前記ＤＣ−ＤＣコンバータの入力との間に定電力基準電圧制御回路を接続し、この定電力基準電圧制御回路は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力が垂下状態の時には、基準電圧を低下させることにより給電電力を増加させて、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧安定化制御で決まる電圧で定電力化させ、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの入力電力が過剰状態の時には、基準電圧を上昇させることにより給電電力に対応する基準値を設定するように構成してあることを特徴とする。【００１３】  前記定電力基準電圧制御回路は、二つの定電流回路と、入力電圧検出コンパレータと、出力電圧検出コンパレータと、基準電圧用コンデンサとを備え、前記出力電圧検出コンパレータで検出する出力が垂下状態の時には、前記定電流回路を介して前記基準電圧用コンデンサを放電して、出力電圧を上昇させてＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧安定化制御で決まる電圧で定電力化させ、前記入力電圧検出コンパレータで検出する入力電力が過剰状態の時には、前記定電流回路を介して前記基準電圧用コンデンサを充電して、給電電力に対応する基準値を設定するように構成してあることを特徴とする。【００１４】  本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータにおける制御回路は、電力供給時の出力インピーダンスが比較的大きい燃料電池や太陽電池等を入力源とし、入力電力を一定化制御する前記ＤＣ−ＤＣコンバータにおける制御回路において、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力が垂下状態の時には、基準電圧を低下させることにより給電電力を増加させて、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧安定化制御で決まる電圧で定電力化させ、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの入力電力が過剰状態の時には、基準電圧を上昇させることにより給電電力に対応する基準値を設定する定電力基準電圧制御回路を備えてあることを特徴とする。【００１５】  前記定電力基準電圧制御回路は、二つの定電流回路と、入力電圧検出コンパレータと、出力電圧検出コンパレータと、基準電圧用コンデンサとを備え、前記出力電圧検出コンパレータで検出する出力が垂下状態の時には、前記定電流回路を介して前記基準電圧用コンデンサを放電して、出力電圧を上昇させてＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧安定化制御で決まる電圧で定電力化させ、前記入力電圧検出コンパレータで検出する入力電力が過剰状態の時には、前記定電流回路を介して前記基準電圧用コンデンサを充電して、給電電力に対応する基準値を設定するように構成してあることを特徴とする。【００１６】  前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力に任意負荷と並列に二次電池を備え、該二次電池に接続される電流制御回路を備え、この電流制御回路は、前記負荷の電流が減少すると、前記二次電池へ流入する充電電流を増加させ、前記負荷の電流が増加すると、前記二次電池への充電電流を減少させるように制御し、出力電圧が設定する垂下電圧にて維持されるように構成してあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】  本発明に係る充電器によれば、充電器の制御回路に定電力基準電圧制御回路を備え、この定電力基準電圧制御回路は、充電器の出力が垂下状態の時には、基準電圧を低下させることにより給電電力を増加させて、出力電圧を上昇させて定電力化させ、前記充電器の入力が上昇した時には、基準電圧を上昇させることにより給電電力に見合う基準値を設定するように構成したことにより、基準電圧の変化は緩やかに可変させることが可能となり、急激な出力特性変化に弱い燃料電池の劣化対策ができる効果がある。また、本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータにおいても、同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る充電器における発明を実施するための最良の形態の回路図である。
【図２】本発明充電器を構成する電流制御回路の一実施例を示す回路図である。
【図３】図２図示電流制御回路とは別の電流制御回路の実施例を示す回路図である。
【図４】本発明充電器を構成する定電力基準電圧制御回路の一実施例を示す回路図である。
【図５】図４図示定電力基準電圧制御回路の詳細な一実施例を示す回路図である。
【図６】本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータにおける発明を実施するための最良の形態の回路図である。
【図７】従来の充電器を示す回路図である。
【図８】図７図示とは別の従来の充電器を示す回路図である。
【符号の説明】
【００１９】Ｖｆｃ  入力源（燃料電池）
Ｖｓｅｔ  電圧制御入力
Ｒｏ  負荷
Ｂ  二次電池
１  ＤＣ−ＤＣコンバータ本体
２  制御回路
３  動作状態検出回路
１０  電流制御回路
１１  比較回路
１２  定電流制御回路
２０  定電力基準電圧制御回路
２１，２２  定電流回路
＃Ａ  差動増幅器
＃Ｂ  比較器
＃Ｃ  電圧検出器
＃Ｄ  比較器
＃Ｅ  入力電圧検出コンパレータ
＃Ｆ  出力電圧検出コンパレータ
＃Ｇ  比較器
＃Ｈ  比較器
ＯＳＣ  三角波発振器
Ｑ１  コンバータ１の制御用スイッチ
Ｑ２，Ｑ３  半導体スイッチ
Ｒ１，Ｒ２  抵抗
Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８  分圧抵抗
Ｒ２４  電流検出抵抗
Ｒｅｆ１，Ｒｅｆ２，Ｒｅｆ３  基準電圧
ＳＥＮＳ１，ＳＥＮＳ２，ＳＥＮＳ３  検出端子
Ｄ１  ダイオード
Ｃ１  基準電圧用コンデンサ
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】  発明を実施するための最良の形態の回路図を図１に示す。図１図示の充電器は、電力供給時の出力インピーダンスＺが比較的大きい燃料電池を入力源Ｖｆｃとして使用している。なお、本実施例では燃料電池を入力源Ｖｆｃとして使用しているが、太陽電池その他出力インピーダンスが比較的大きいものでも本発明を実施することができる。このＤＣ−ＤＣコンバータ本体１は出力側に二次電池Ｂを並列に接続してある。【００２１】  本実施例の充電器には制御回路２を設けてあり、制御回路２は動作状態検出回路３、電流制御回路１０並びに定電力基準電圧制御回路２０を備えてある。制御回路２の詳細は以下に記載する通りである。ＤＣ−ＤＣコンバータ本体１の出力側に分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４を接続し、この分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点に電流制御回路１０を接続してある。この電流制御回路１０は二次電池Ｂの負極にも接続してある。この電流制御回路１０は二次電池Ｂに充電が開始されると、二次電池Ｂへ流入する充電電流を入力電力値から決定される電流値として一定電流充電を行い、二次電池Ｂの電圧が出力電圧付近まで達する充電末期になると入力電力の一定制御を阻止し上昇する入力電圧を検出して充電を停止するように構成してある。なお、電流制御回路１０の具体例については後述する。【００２２】  また、本発明に係る充電器は、電圧比較器＃Ｃを備えてある。この電圧比較器＃Ｃは、分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４により検出された出力電圧信号と、基準電圧Ｒｅｆ１とを比較してレベル変換し、この出力に接続してある比較器＃Ｂに出力するものである。【００２３】  本発明に係る充電器は、差動増幅器＃Ａを備えてある。この差動増幅器＃Ａは、後述する定電力基準電圧制御回路２０の電圧制御入力信号Ｖｓｅｔと燃料電池の出力電圧Ｖｆｃとを入力とし、制御信号を出力するよう構成してある。【００２４】  この比較器＃Ｂは、電圧検出器＃Ｃより負荷Ｒの出力電圧をレベル変換してなる電圧信号と、三角波発振器ＯＳＣから発振する安定制御するための制御信号とを比較し、ＤＣ−ＤＣコンバータ本体１の制御用スイッチＱ１に駆動信号を出力するものである。【００２５】  続いて、電流制御回路１０の具体例を図２で示し、これについて説明する。電流制御回路１０は、充電器の出力電圧と電流制御回路１０の基準電圧Ｒｅｆ２とを比較して制御量を出力する比較回路１１と、この制御量を利用して二次電池Ｂの定電流制御を行う定電流制御回路１２とを備えてある。比較回路１１は比較器＃Ｄを備え、この比較器＃Ｄで出力電圧と基準電圧Ｒｅｆ２とを比較してレベル変換し、制御量を出力するように構成してある。【００２６】  定電流制御回路１２は分圧抵抗Ｒ５，Ｒ６を備えてある。一方の分圧抵抗Ｒ５の一端を比較器＃Ｄの出力端子に接続し、他方の分圧抵抗Ｒ６の他端を充電器の正側の出力端に接続してある。また、分圧抵抗Ｒ５，Ｒ６との接続点に半導体スイッチＱ２の制御端子に接続し、さらに、定電流制御回路１２は分圧抵抗Ｒ７，Ｒ８を備えてある。一方の分圧抵抗Ｒ７の一端を半導体スイッチＱ２の出力端子に接続し、他方の分圧抵抗Ｒ８の他端を充電器の負側の出力端に接続してある。【００２７】  また、分圧抵抗Ｒ７，Ｒ８との接続点に第二の半導体スイ��チＱ３の制御端子に接続し、この第二の半導体スイッチＱ３は二次電池Ｂの負の端子に接続してある。そのために、出力電圧が上昇した場合に半導体スイッチＱ２及び第二の半導体スイッチＱ３をオンさせることにより、二次電池Ｂに電力を定電流にて供給して、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を基準電圧Ｒｅｆ２で決まる電圧まで下げて制御するように構成してある。【００２８】  また、出力電圧が下降した場合に半導体スイッチＱ２及び第二の半導体スイッチＱ３をオフさせることにより、二次電池Ｂへの電力の供給を抑制して、充電器の出力電圧を基準電圧Ｒｅｆ２で決まる電圧まで上げて制御するように構成してある。【００２９】  続いて、別の電流制御回路１０の実施例を図３で示す。電流制御回路１０は、本実施例も充電器の出力電圧と基準電圧Ｒｅｆ２とを比較して制御量を出力する比較回路１１と、この制御量を利用して二次電池Ｂの定電流制御を行う定電流制御回路１２とを備えてある。比較回路１１は比較器＃Ｄを備え、この比較器＃Ｄで出力電圧と基準電圧Ｒｅｆ２とを比較してレベル変換し、制御量を出力するように構成してある。【００３０】  定電流制御回路１２は分圧抵抗Ｒ５，Ｒ６を備えてある。一方の分圧抵抗Ｒ５の一端を比較器＃Ｄの出力端子に接続し、他方の分圧抵抗Ｒ６の他端を充電器の正側の出力端に接続してある。また、分圧抵抗Ｒ５，Ｒ６との接続点に半導体スイッチＱ２の制御端子に接続し、さらに、定電流制御回路１２は分圧抵抗Ｒ７，Ｒ８を備えてある。一方の分圧抵抗Ｒ７の一端を半導体スイッチＱ２の出力端子に接続し、他方の分圧抵抗Ｒ８の他端を充電器の負側の出力端に接続してある。【００３１】  また、分圧抵抗Ｒ７，Ｒ８との接続点に比較器＃Ｇの検出端子に接続し、この比較器＃Ｇの出力端子をＦＥＴで構成した第二の半導体スイッチＱ３のゲート端子に接続してある。この第二の半導体スイッチＱ３は二次電池Ｂの負の端子に接続してある。さらに、第二の半導体スイッチＱ３のソース端子に電流検出抵抗Ｒ２４の一端を接続し、この電流検出抵抗Ｒ２４の両端を比較器＃Ｈの両入力端子に接続し、この比較器＃Ｈの出力端子を前記比較器＃Ｇの基準端子に接続し、フィードバックをかけている。そのために、出力電圧が上昇した場合に半導体スイッチＱ２及び第二の半導体スイッチＱ３をオンさせることにより、二次電池Ｂに電力を定電流にて供給して、充電器の出力電圧を基準電圧Ｒｅｆ２で決まる電圧まで下げて制御できるように構成してある。この時、定電流の最大値を分圧抵抗Ｒ７，Ｒ８により制限することができるため、二次電池Ｂの充電電流が任意設定でき、安全なシステムが実現できる。【００３２】  また、出力電圧が下降した場合に半導体スイッチＱ２及び第二の半導体スイッチＱ３をオフさせることにより、二次電池Ｂへの電力の供給を抑制して、充電器の出力電圧を基準電圧Ｒｅｆ２で決まる電圧まで上げて制御するように構成してある。【００３３】  続いて、定電力基準電圧制御回路２０の具体例を図４で示し、これについて説明する。定電力基準電圧制御回路２０は、二つの定電流回路２１，２２と、入力電圧検出コンパレータ＃Ｅと、出力電圧検出コンパレータ＃Ｆと、基準電圧用コンデンサＣ１とを備えてある。出��電圧検出コンパレータ＃Ｆは電流制御回路１０の検出端子ＳＥＮＳ３で検出した電圧と定電力基準電圧制御回路２０の外部に設けた基準電圧Ｒｅｆ３とを比較し、出力電圧検出コンパレータ＃Ｆで検出する出力信号が垂下状態の時にはローとなり、第二の定電流回路２２を介して基準電圧用コンデンサＣ１を放電して、出力電圧を上昇させて充電器の出力電圧を基準電圧Ｒｅｆ２で決まる電圧で定電力化させるように構成してある。【００３４】  入力電圧検出コンパレータは、入力電圧と定電流回路２１から出力される電圧とを比較して、入力電圧検出コンパレータ＃Ｅで検出する出力信号が電力過剰状態の時にはハイとなり、第一の定電流回路２１を介して基準電圧用コンデンサＣ１を充電して、給電電力に対応する基準値を設定するように構成してある。また、第一の定電流回路２１は分圧抵抗Ｒ１０，Ｒ１１を介して、電圧制御入力信号Ｖｓｅｔを差動増幅器＃Ａに出力し、差動増幅器＃Ａは電圧制御入力信号Ｖｓｅｔと燃料電池の出力電圧Ｖｆｃとを入力とし、制御信号を出力するようにしてある。【００３５】  さらに、定電力基準電圧制御回路２０を構成する定電流回路２１，２２の具体的構成例を図５で示し、これについて説明する。この定電力基準電圧制御回路２０を構成する第一の定電流回路２１は三つの半導体スイッチＱ４，Ｑ５，Ｑ６を備え、入力電圧検出コンパレータ＃Ｅの出力端子に第一の半導体スイッチＱ４の制御端子を接続してある。この第一の半導体スイッチＱ４の入力端子に第二の半導体スイッチＱ５の出力端子を接続し、この第二の半導体スイッチＱ５の入力端子に入力電圧検出コンパレータ＃Ｅの出力端子を接続し、入力電圧検出コンパレータ＃Ｅからオン信号が第一の半導体スイッチＱ４に出力されると、第一の半導体スイッチＱ４はオンして、第二の半導体スイッチＱ５並びに第一の半導体スイッチＱ４に電流が流れるように構成してある。また、第二の半導体スイッチＱ５のミラースイッチである第三の半導体スイッチＱ６は基準電圧用コンデンサＣ１に接続し、第一の半導体スイッチＱ４がオンすると、第三の半導体スイッチＱ６もオンし、基準電圧用コンデンサＣ１が充電を開始するように構成してある。【００３６】  定電力基準電圧制御回路２０を構成する第二の定電流回路２２は三つの半導体スイッチＱ７，Ｑ８，Ｑ９を備え、出力電圧検出コンパレータ＃Ｆの出力の端子に第一の半導体スイッチＱ７の制御端子を接続してある。この第一の半導体スイッチＱ７の出力端子に第二の半導体スイッチＱ８の入力端子を接続し、出力電圧検出コンパレータ＃Ｆからオン信号が第一の半導体スイッチＱ７に出力されると、第一の半導体スイッチＱ７はオンして、第二の半導体スイッチＱ８並びに第一の半導体スイッチＱ７に電流が流れるように構成してある。また、第二の半導体スイッチＱ８のミラースイッチである第三の半導体スイッチＱ９は基準電圧用コンデンサＣ１に接続し、第一の半導体スイッチＱ７がオンすると、第三の半導体スイッチＱ９もオンし、基準電圧用コンデンサＣ１が放電を開始するように構成してある。【００３７】  上記のように構成してある充電器は、以下のように作用する。先ず、二次電池に充電が開始されると、入力Ｖｆｃは低下する。これとは反対に、出力電圧Ｖｏｕｔは上昇する。この際、定電力基準電圧制御回路２０では、出力電圧が垂下状態であるため、定電力基準電圧制御回路２０を構成する出力電圧検出コンパレータ＃Ｆはオン信号を出力し、第二の定電流回路２２の第一の半導体スイッチＱ７に出力されると、第一の半導体スイッチＱ７はオンして、第二の半導体スイッチＱ８並びに第一の半導体スイッチＱ７に電流が流れる。また、第三の半導体スイッチＱ９は第二の半導体スイッチＱ８のミラースイッチであるため、第一の半導体スイッチＱ７がオンすると、第三の半導体スイッチＱ９もオンし、基準電圧用コンデンサＣ１が放電を開始する。【００３８】  基準電圧用コンデンサＣ１の放電により、給電される電力は増加する。これに伴い出力電圧Ｖｏは上昇する。出力電圧Ｖｏが上昇し、出力電圧Ｖｏが基準電圧Ｒｅｆ２を上回ると、電流制御回路１０に設けた比較器＃Ｄから負方向の制御量を出力する。これが分圧抵抗Ｒ５，Ｒ６を介して半導体スイッチＱ２の制御端子に出力され、半導体スイッチＱ２はオンする。さらに、分圧抵抗Ｒ７，Ｒ８を介して電流制御回路１０の第二の半導体スイッチＱ３の制御端子に出力され、第二の半導体スイッチＱ３もオンすると、二次電池Ｂに流れる充電電流が発生し、これにより出力電圧Ｖｏは、基準電圧Ｒｅｆ２で決まる電圧で安定制御させることができる。また、充電電流の発生により検出端子ＳＥＮＳ３が上昇し基準電圧Ｒｅｆ３を上回ると基準電圧用コンデンサＣ１の放電は停止され、出力供給電力Ｐｏｕｔは一定化する。【００３９】  続いて、定電力充電に入ると、入力電圧Ｖｆｃは定電力化の作用で、定電圧化する。一方、出力電圧Ｖｏｕｔは電流制御回路１０の垂下電圧により定電圧化する。また、電池電圧ＶＢは、ＤＣ−ＤＣコンバータ本体１の出力から二次電池Ｂに電流が供給されて二次電池Ｂが充電されることにより、徐々に上昇する。また、充電電流Ｉｃｈは電流制御回路１０の作用により定電流制御され、定電流が維持される。【００４０】  充電が開始され、しばらくの間は定電力状態が継続するが、充電末期になると、電池電圧ＶＢが出力電圧Ｖｏｕｔの値付近に達することで、定電流状態が維持できなくなる。これにより、充電電流Ｉｃｈは減少して、電力過剰状態となり入力電圧が上昇する。充電器１の入力電力が過剰状態になると、定電力基準電圧制御回路２０を構成する入力電圧検出コンパレータ＃Ｅがオン信号を出力し、第一の定電流回路２１の第一の半導体スイッチＱ４に出力されると、第一の半導体スイッチＱ４はオンして、第二の半導体スイッチＱ５並びに第一の半導体スイッチＱ４に電流が流れる。また、第三の半導体スイッチＱ６は第二の半導体スイッチＱ５のミラースイッチであるため、第一の半導体スイッチＱ４がオンすると、第三の半導体スイッチＱ６もオンし、基準電圧用コンデンサＣ１が充電を開始する。【００４１】  基準電圧用コンデンサＣ１の充電により、給電される電力は減少する。これに伴い出力電圧Ｖｏは下降する。出力電圧Ｖｏが下降し、出力電圧Ｖｏが基準電圧Ｒｅｆ２を下回ると、電流制御回路１０に設けた比較器＃Ｄから正方向の制御量を出力する。これが分圧抵抗Ｒ５，Ｒ６を介して半導体スイッチＱ２の制御端子に出力さ���、半導体スイッチＱ２はオフする。さらに、分圧抵抗Ｒ７，Ｒ８を介して第二の半導体スイッチＱ３の制御端子に出力され、第二の半導体スイッチＱ３もオフすると、二次電池Ｂに流れる充電電流が減少し、これにより出力電圧Ｖｏは、基準電圧Ｒｅｆ２で決まる電圧で安定制御させることができる。また、基準電圧用コンデンサＣ１の充電は充電器の動作電圧の検出値である検出端子ＳＥＮＳ２の電圧で停止され、出力供給電力Ｐｏｕｔは一定化する。【００４２】  さらに、充電完了間際では、給電電力が減少して上昇する入力電圧Ｖｆｃと動作状態検出回路２内で任意設定する停止電圧基準とを比較検出することにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ本体１に備えた制御用スイッチＱ１をオフして、充電を停止させることで、充電器として使用可能になる。さらに、動作状態検出回路２を使用せずに電力減少により入力電圧Ｖｆｃが開放電圧に達するとＤＣ−ＤＣコンバータ本体１は自動的に停止状態となるので、この時を、充電完了としても良い。
【実施例１】
【００４３】  続いて、充電機能を備えたＤＣ−ＤＣコンバータの実施例の回路図を図６に示す。図６図示のＤＣ−ＤＣコンバータは、電力供給時の出力インピーダンスＺが比較的大きい燃料電池を入力源Ｖｆｃとして使用している。なお、本実施例では燃料電池を入力源Ｖｆｃとして使用しているが、太陽電池その他出力インピーダンスが比較的大きいものでも本発明を実施することができる。このＤＣ−ＤＣコンバータ本体１は出力側に負荷Ｒｏと二次電池Ｂを並列に接続してある。なお、他の構成については、前記実施形態の充電器とほぼ同様である。【００４４】  上記のように構成してあるＤＣ−ＤＣコンバータは、以下のように作用する。先ず、負荷Ｒｏに流れる電流が定格以上の状態（基準電圧Ｒｅｆ２で決まる電圧以下の垂下）にある場合は、電流制御回路１０は機能せず、ＤＣ−ＤＣコンバータ出力及び二次電池Ｂから電流が供給される。二次電池ＢはダイオードＤ１を介して給電を行う。また、定電力基準電圧制御回路２０では、出力電圧検出コンパレータ＃Ｆがオン信号を出力し、第二の定電流回路２２の第一の半導体スイッチＱ７に出力されると、第一の半導体スイッチＱ７はオンして、第二の半導体スイッチＱ８並びに第一の半導体スイッチＱ７に電流が流れる。また、第三の半導体スイッチＱ９は第二の半導体スイッチＱ８のミラースイッチであるため、第一の半導体スイッチＱ７がオンすると、第三の半導体スイッチＱ９もオンし、基準電圧用コンデンサＣ１が放電を開始する。【００４５】  基準電圧用コンデンサＣ１の放電により、給電される電力は増加する。これに伴い出力電圧Ｖｏは上昇する。出力電圧Ｖｏが上昇し、出力電圧Ｖｏが基準電圧Ｒｅｆ２を上回ると、電流制御回路１０に設けた比較器＃Ｄから負方向の制御量を出力する。これが分圧抵抗Ｒ５，Ｒ６を介して半導体スイッチＱ２の制御端子に出力され、半導体スイッチＱ２はオンする。さらに、分圧抵抗Ｒ７，Ｒ８を介して電流制御回路１０の第二の半導体スイッチＱ３の制御端子に出力され、第二の半導体スイッチＱ３もオンすると、二次電池Ｂに流れる充電電流が発生し、これにより出力電圧Ｖｏは、基準電圧Ｒｅｆ２で決まる電圧で安定制御させることができる。また、充電電流の発生により検出端子ＳＥＮＳ３が上昇し基準電圧Ｒｅｆ３を上回ると基準電圧用コンデンサＣ１の放電は停止され、出力供給電力Ｐｏｕｔは一定化する。【００４６】  続いて、ＤＣ−ＤＣコンバータの入力電力が過剰状態にある場合は、負荷ＲｏはＤＣ−ＤＣコンバータから電力給電され、二次電池Ｂは最大電流で充電状態となる。出力電圧は、基準電圧Ｒｅｆ１で決まる電圧となる。また、定電力基準電圧制御回路２０では、入力電圧検出コンパレータ＃Ｅがオン信号を出力し、第一の定電流回路２１の第一の半導体スイッチＱ４に出力されると、第一の半導体スイッチＱ４はオンして、第二の半導体スイッチＱ５並びに第一の半導体スイッチＱ４に電流が流れる。また、第三の半導体スイッチＱ６は第二の半導体スイッチＱ５のミラースイッチであるため、第一の半導体スイッチＱ４がオンすると、第三の半導体スイッチＱ６もオンし、基準電圧用コンデンサＣ１が充電を開始する。【００４７】  基準電圧用コンデンサＣ１の充電によ��、給電される電力は減少する。これに伴い出力電圧Ｖｏは下降する。出力電圧Ｖｏが下降し、出力電圧Ｖｏが基準電圧Ｒｅｆ２を下回ると、電流制御回路１０に設けた比較器＃Ｄから正方向の制御量を出力する。これが分圧抵抗Ｒ５，Ｒ６を介して半導体スイッチＱ２の制御端子に出力され、半導体スイッチＱ２はオフする。さらに、分圧抵抗Ｒ７，Ｒ８を介して第二の半導体スイッチＱ３の制御端子に出力され、第二の半導体スイッチＱ３もオフすると、二次電池Ｂに流れる充電電流が減少し、これにより出力電圧Ｖｏは、基準電圧Ｒｅｆ２で決まる電圧で安定制御させることができる。また、基準電圧用コンデンサＣ１の充電はＤＣ−ＤＣコンバータの動作電圧の検出値である検出端子ＳＥＮＳ２の電圧で停止され、出力供給電力Ｐｏｕｔは一定化する。
【産業上の利用可能性】
【００４８】  本発明に係る充電器によれば、充電器の制御回路に定電力基準電圧制御回路を備え、この定電力基準電圧制御回路は、充電器の出力が垂下状態の時には、基準電圧を低下させることにより給電電力を増加させて、出力電圧を上昇させて定電力化させ、前記充電器の入力が上昇した時には、基準電圧を上昇させることにより給電電力に見合う基準値を設定するように構成したことにより、基準電圧の変化は緩やかに可変させることが可能となり、急激な出力特性変化に弱い燃料電池の劣化対策ができる。また、本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータにおいても、同様である。また、出力電圧は設定する垂下点で安定化されるため負荷に安定電力を給電できる。
【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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