JP2001086657A - 充電装置及びその充放電方法 - Google Patents
充電装置及びその充放電方法Info
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- JP2001086657A JP2001086657A JP25803799A JP25803799A JP2001086657A JP 2001086657 A JP2001086657 A JP 2001086657A JP 25803799 A JP25803799 A JP 25803799A JP 25803799 A JP25803799 A JP 25803799A JP 2001086657 A JP2001086657 A JP 2001086657A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡易な構成により充電状態及び放電可能状態
の切換を行うことができ、かつ、充電動作時にコンデン
サユニットに印加する供給する充電電圧を低減すること
ができ、装置構成の大幅な小型化、及び、低コスト化を
図ることができる充電装置及びその充放電方法を提供す
る。 【解決手段】 複数のコンデンサＣ１〜Ｃ４から構成さ
れるコンデンサユニット２０と、所定の充電電圧を印加
して、複数のコンデンサＣ１〜Ｃ４を充電する電源回路
１０と、複数のコンデンサＣ１〜Ｃ４の接続状態を切り
換えるスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３と、を備え、コンデ
ンサユニット２０は、充電動作時には複数のコンデンサ
Ｃ１〜Ｃ４が互いに並列接続され、放電動作時には複数
のコンデンサＣ１〜Ｃ４が直列接続されている。
の切換を行うことができ、かつ、充電動作時にコンデン
サユニットに印加する供給する充電電圧を低減すること
ができ、装置構成の大幅な小型化、及び、低コスト化を
図ることができる充電装置及びその充放電方法を提供す
る。 【解決手段】 複数のコンデンサＣ１〜Ｃ４から構成さ
れるコンデンサユニット２０と、所定の充電電圧を印加
して、複数のコンデンサＣ１〜Ｃ４を充電する電源回路
１０と、複数のコンデンサＣ１〜Ｃ４の接続状態を切り
換えるスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３と、を備え、コンデ
ンサユニット２０は、充電動作時には複数のコンデンサ
Ｃ１〜Ｃ４が互いに並列接続され、放電動作時には複数
のコンデンサＣ１〜Ｃ４が直列接続されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、充電装置及びその
充放電方法に関し、特に、複数の電気二重層コンデンサ
を電力素子として備えたコンデンサユニットに、電気エ
ネルギーを蓄積する充電装置及びその充放電方法に関す
る。
充放電方法に関し、特に、複数の電気二重層コンデンサ
を電力素子として備えたコンデンサユニットに、電気エ
ネルギーを蓄積する充電装置及びその充放電方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、電気自動車等の駆動用電源とし
て、電気二重層コンデンサを備えた充電装置を適用する
ことが研究されている。例えば、特開平１１−１２２８
１１号公報には、図９に示すように、複数の電気二重層
コンデンサＣ１１〜Ｃ１４を備えたコンデンサユニット
２０Ｂに対して、電源回路１０Ｂから所定の充電電流Ｉ
Ｂを供給することにより、電気二重層コンデンサＣ１１
〜Ｃ１４の各々に電流値に応じた電荷を蓄積する技術が
記載されている。ここで、複数の電気二重層コンデンサ
Ｃ１１〜Ｃ１４を直列に接続して充電動作を行うことに
より、充電電流の電流値を低減しつつ、高容量のコンデ
ンサユニットを有する充電装置を構成できることが記載
されている。
て、電気二重層コンデンサを備えた充電装置を適用する
ことが研究されている。例えば、特開平１１−１２２８
１１号公報には、図９に示すように、複数の電気二重層
コンデンサＣ１１〜Ｃ１４を備えたコンデンサユニット
２０Ｂに対して、電源回路１０Ｂから所定の充電電流Ｉ
Ｂを供給することにより、電気二重層コンデンサＣ１１
〜Ｃ１４の各々に電流値に応じた電荷を蓄積する技術が
記載されている。ここで、複数の電気二重層コンデンサ
Ｃ１１〜Ｃ１４を直列に接続して充電動作を行うことに
より、充電電流の電流値を低減しつつ、高容量のコンデ
ンサユニットを有する充電装置を構成できることが記載
されている。
【０００３】ところで、一般に、電気二重層コンデンサ
を含むコンデンサの両端電圧Ｖは、Ｑを電荷量、Ｃをコ
ンデンサ容量とすると、次式のように表される。 Ｖ＝Ｑ／Ｃ ……（１１） また、電荷量Ｑは、ＩＢをコンデンサに流れる電流（充
電電流）、ｔを充電時間とすると、次式のように表され
る。 Ｑ＝ＩＢ×ｔ ……（１２）
を含むコンデンサの両端電圧Ｖは、Ｑを電荷量、Ｃをコ
ンデンサ容量とすると、次式のように表される。 Ｖ＝Ｑ／Ｃ ……（１１） また、電荷量Ｑは、ＩＢをコンデンサに流れる電流（充
電電流）、ｔを充電時間とすると、次式のように表され
る。 Ｑ＝ＩＢ×ｔ ……（１２）
【０００４】このように、コンデンサに蓄積される電荷
量Ｑは、充電時間ｔの経過に比例して上昇するので、コ
ンデンサの充電電圧Ｖも、充電時間ｔとともに上昇し、
充電電圧Ｖがコンデンサの耐圧を越えると、コンデンサ
の破壊や充電装置の故障や不良を生じる問題を有してい
る。そこで、従来においては、図９に示すように、充電
電圧が電気二重層コンデンサの耐圧以上にならないよう
に、各電気二重層コンデンサＣ１１〜Ｃ１４毎に、充電
電圧値を検出、監視し、充電電圧値が耐圧保証電圧（基
準電圧）を越えたとき、電気二重層コンデンサへの充電
動作を停止（詳しくは、充電電流をバイパス）する電圧
モニタ回路３０ａ〜３０ｄが設けられていた。
量Ｑは、充電時間ｔの経過に比例して上昇するので、コ
ンデンサの充電電圧Ｖも、充電時間ｔとともに上昇し、
充電電圧Ｖがコンデンサの耐圧を越えると、コンデンサ
の破壊や充電装置の故障や不良を生じる問題を有してい
る。そこで、従来においては、図９に示すように、充電
電圧が電気二重層コンデンサの耐圧以上にならないよう
に、各電気二重層コンデンサＣ１１〜Ｃ１４毎に、充電
電圧値を検出、監視し、充電電圧値が耐圧保証電圧（基
準電圧）を越えたとき、電気二重層コンデンサへの充電
動作を停止（詳しくは、充電電流をバイパス）する電圧
モニタ回路３０ａ〜３０ｄが設けられていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術にあっては、高電圧の放電を実現する目的で
複数の電気二重層コンデンサを直列接続した構成を有し
ていたため、充電時にも高電圧を印加する必要があり、
電源回路を高電圧に対応した構成とする必要があった。
なお、一般に、コンデンサに蓄積される電気エネルギー
Ｅは、Ｖをコンデンサに印加される電圧（充電電圧）、
Ｃをコンデンサ容量とすると、次式のように表され、高
電圧で放電するためには、充電電圧を高くして電気エネ
ルギーＥを増大させる必要がある。 Ｅ＝１／２×Ｃ×Ｖ2 ……（１３）
た従来技術にあっては、高電圧の放電を実現する目的で
複数の電気二重層コンデンサを直列接続した構成を有し
ていたため、充電時にも高電圧を印加する必要があり、
電源回路を高電圧に対応した構成とする必要があった。
なお、一般に、コンデンサに蓄積される電気エネルギー
Ｅは、Ｖをコンデンサに印加される電圧（充電電圧）、
Ｃをコンデンサ容量とすると、次式のように表され、高
電圧で放電するためには、充電電圧を高くして電気エネ
ルギーＥを増大させる必要がある。 Ｅ＝１／２×Ｃ×Ｖ2 ……（１３）
【０００６】また、充電動作中の充電電圧の検出、監視
に際し、各電気二重層コンデンサ毎に電圧モニタ回路を
並列的に接続（並列モニタ）する必要があり、充電装置
の規模が極端に大型化する問題や、製品コストが増大し
てしまうという問題を有していた。さらに、電圧モニタ
回路により充電電流をバイパスする場合、電圧モニタ回
路の消費電力及び電圧モニタ回路の接続数に応じた熱量
（消費電力×接続数）Ｗが発生するため、充電装置の小
型化を一層困難なものにしていた。なお、充電電流のバ
イパスにより発生する熱量Ｗは、ＩＢを充電電流、ＶＬ
を耐圧保証電圧、ｎを電圧モニタ回路の数（すなわち、
電気二重層コンデンサの数）とすると、次式のように表
され、電圧モニタ回路の数に比例して熱量Ｗが増大す
る。 Ｗ＝ＩＢ×ＶＬ×ｎ ……（１４）
に際し、各電気二重層コンデンサ毎に電圧モニタ回路を
並列的に接続（並列モニタ）する必要があり、充電装置
の規模が極端に大型化する問題や、製品コストが増大し
てしまうという問題を有していた。さらに、電圧モニタ
回路により充電電流をバイパスする場合、電圧モニタ回
路の消費電力及び電圧モニタ回路の接続数に応じた熱量
（消費電力×接続数）Ｗが発生するため、充電装置の小
型化を一層困難なものにしていた。なお、充電電流のバ
イパスにより発生する熱量Ｗは、ＩＢを充電電流、ＶＬ
を耐圧保証電圧、ｎを電圧モニタ回路の数（すなわち、
電気二重層コンデンサの数）とすると、次式のように表
され、電圧モニタ回路の数に比例して熱量Ｗが増大す
る。 Ｗ＝ＩＢ×ＶＬ×ｎ ……（１４）
【０００７】そこで、本発明は、上述した課題に鑑み、
高電圧の放電を可能とし、かつ、充電動作時にコンデン
サユニットに供給する充電電圧を低減することができる
ように充電状態及び放電可能状態の切換を行うことがで
き、装置構成の大幅な小型化、及び、低コスト化を図る
ことができる充電装置及びその充放電方法を提供するこ
とを目的とする。
高電圧の放電を可能とし、かつ、充電動作時にコンデン
サユニットに供給する充電電圧を低減することができる
ように充電状態及び放電可能状態の切換を行うことがで
き、装置構成の大幅な小型化、及び、低コスト化を図る
ことができる充電装置及びその充放電方法を提供するこ
とを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の充電装置
は、複数のコンデンサから構成されるコンデンサユニッ
トと、前記コンデンサユニットに所定の充電電圧を印加
し、前記複数のコンデンサを充電する電源手段と、前記
複数のコンデンサの接続状態を切り換えるスイッチ手段
と、を備え、前記コンデンサユニットは、充電動作時に
は前記複数のコンデンサが互いに並列接続され、放電動
作時には前記複数のコンデンサが直列接続されているこ
とを特徴としている。請求項２記載の充電装置は、請求
項１記載の充電装置において、前記コンデンサユニット
は、前記並列接続された複数のコンデンサに充電された
電圧を共通に検出、監視し、該電圧が所定値以上になっ
たとき、前記電源手段から前記コンデンサユニットへの
前記充電電圧の印加を停止する単一の電圧監視手段を備
えていることを特徴としている。
は、複数のコンデンサから構成されるコンデンサユニッ
トと、前記コンデンサユニットに所定の充電電圧を印加
し、前記複数のコンデンサを充電する電源手段と、前記
複数のコンデンサの接続状態を切り換えるスイッチ手段
と、を備え、前記コンデンサユニットは、充電動作時に
は前記複数のコンデンサが互いに並列接続され、放電動
作時には前記複数のコンデンサが直列接続されているこ
とを特徴としている。請求項２記載の充電装置は、請求
項１記載の充電装置において、前記コンデンサユニット
は、前記並列接続された複数のコンデンサに充電された
電圧を共通に検出、監視し、該電圧が所定値以上になっ
たとき、前記電源手段から前記コンデンサユニットへの
前記充電電圧の印加を停止する単一の電圧監視手段を備
えていることを特徴としている。
【０００９】請求項３記載の充電装置は、請求項１記載
の充電装置において、前記スイッチ手段は、前記電源手
段と前記コンデンサユニットとの接続状態に基づいて、
前記複数のコンデンサを直列接続状態、又は、並列接続
状態に切り換え制御することを特徴としている。請求項
４記載の充電装置は、請求項３記載の充電装置におい
て、前記スイッチ手段は、前記電源手段と前記コンデン
サユニットとが接続されることにより、前記コンデンサ
ユニットの充電状態を開始し、前記電源手段と前記コン
デンサユニットとが離脱されることにより、前記コンデ
ンサユニットの充電状態を終了し、前記コンデンサユニ
ットを放電可能状態にすることを特徴としている。
の充電装置において、前記スイッチ手段は、前記電源手
段と前記コンデンサユニットとの接続状態に基づいて、
前記複数のコンデンサを直列接続状態、又は、並列接続
状態に切り換え制御することを特徴としている。請求項
４記載の充電装置は、請求項３記載の充電装置におい
て、前記スイッチ手段は、前記電源手段と前記コンデン
サユニットとが接続されることにより、前記コンデンサ
ユニットの充電状態を開始し、前記電源手段と前記コン
デンサユニットとが離脱されることにより、前記コンデ
ンサユニットの充電状態を終了し、前記コンデンサユニ
ットを放電可能状態にすることを特徴としている。
【００１０】請求項５記載の充電装置の充放電方法は、
電源から供給される充電電圧によりコンデンサユニット
を充電する充電装置の充放電方法において、前記コンデ
ンサユニットを構成する複数のコンデンサを並列接続状
態に切り換えて、前記充電電圧を前記複数のコンデンサ
に共通に印加して、前記コンデンサユニットを充電する
手順と、前記コンデンサユニットに充電された電圧を監
視し、該電圧が所定値以上になったとき、前記充電電圧
の印加を停止する手順と、前記複数のコンデンサを直列
接続状態に切り換えて、前記コンデンサユニットから前
記充電された電圧を放電可能状態にする手順と、を含む
ことを特徴としている。
電源から供給される充電電圧によりコンデンサユニット
を充電する充電装置の充放電方法において、前記コンデ
ンサユニットを構成する複数のコンデンサを並列接続状
態に切り換えて、前記充電電圧を前記複数のコンデンサ
に共通に印加して、前記コンデンサユニットを充電する
手順と、前記コンデンサユニットに充電された電圧を監
視し、該電圧が所定値以上になったとき、前記充電電圧
の印加を停止する手順と、前記複数のコンデンサを直列
接続状態に切り換えて、前記コンデンサユニットから前
記充電された電圧を放電可能状態にする手順と、を含む
ことを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の充電装置及びその
充放電方法について、実施の形態を示して詳しく説明す
る。図１は、本発明に係る充電装置の一実施形態を示す
概略構成図である。図１に示すように、本実施形態に係
る充電装置は、電源手段を構成する電源回路１０と、複
数の電気二重層コンデンサ（以下、単にコンデンサとい
う）から構成されるコンデンサユニット２０と、電圧監
視手段を構成する電圧モニタ回路３０と、を有して構成
されている。
充放電方法について、実施の形態を示して詳しく説明す
る。図１は、本発明に係る充電装置の一実施形態を示す
概略構成図である。図１に示すように、本実施形態に係
る充電装置は、電源手段を構成する電源回路１０と、複
数の電気二重層コンデンサ（以下、単にコンデンサとい
う）から構成されるコンデンサユニット２０と、電圧監
視手段を構成する電圧モニタ回路３０と、を有して構成
されている。
【００１２】電源回路１０は、コンデンサユニット２０
が接続された高電位側電源端子ＶＨ（以下、単に「端子
ＶＨ」と記す）及び低電位側電源端子ＶＬ（以下、単に
「端子ＶＬ」と記す）間に、例えば商用の交流電源（Ａ
Ｃ１００Ｖ）に基づく所定の電圧（充電電圧）を印加す
る。コンデンサユニット２０は、上記端子ＶＨに接続さ
れた電源線ＨＬと、端子ＶＬに接続された電源線ＬＬと
の間に、例えば４個のコンデンサＣ１〜Ｃ４が各々並列
に接続され、各コンデンサ間に、スイッチ回路ＳＷ１〜
ＳＷ３が設けられている。また、端子ＶＨとコンデンサ
Ｃ１との間には、切換スイッチＳＷ０が設けられ、コン
デンサＣ４と負荷４０との間の電源線ＨＬには、切換ス
イッチＳＷ４が設けられている。
が接続された高電位側電源端子ＶＨ（以下、単に「端子
ＶＨ」と記す）及び低電位側電源端子ＶＬ（以下、単に
「端子ＶＬ」と記す）間に、例えば商用の交流電源（Ａ
Ｃ１００Ｖ）に基づく所定の電圧（充電電圧）を印加す
る。コンデンサユニット２０は、上記端子ＶＨに接続さ
れた電源線ＨＬと、端子ＶＬに接続された電源線ＬＬと
の間に、例えば４個のコンデンサＣ１〜Ｃ４が各々並列
に接続され、各コンデンサ間に、スイッチ回路ＳＷ１〜
ＳＷ３が設けられている。また、端子ＶＨとコンデンサ
Ｃ１との間には、切換スイッチＳＷ０が設けられ、コン
デンサＣ４と負荷４０との間の電源線ＨＬには、切換ス
イッチＳＷ４が設けられている。
【００１３】そして、スイッチ回路ＳＷ１は、コンデン
サＣ１とＣ２の高電位側に接続された電源線ＨＬに設け
られた切換スイッチＳＷ１１と、コンデンサＣ１とＣ２
の低電位側に接続された電源線ＬＬに設けられた切換ス
イッチＳＷ１２と、コンデンサＣ１の高電位側（接点Ｎ
１１）とコンデンサＣ２の低電位側（接点Ｎ１２）との
間に設けられた切換スイッチＳＷ１３と、を有して構成
されている。また、スイッチ回路ＳＷ２は、コンデンサ
Ｃ２とＣ３の高電位側に接続された電源線ＨＬに設けら
れた切換スイッチＳＷ２１と、コンデンサＣ２とＣ３の
低電位側に接続された電源線ＬＬに設けられた切換スイ
ッチＳＷ２２と、コンデンサＣ２の高電位側（接点Ｎ２
１）とコンデンサＣ３の低電位側（接点Ｎ２２）との間
に設けられた切換スイッチＳＷ２３と、を有して構成さ
れている。
サＣ１とＣ２の高電位側に接続された電源線ＨＬに設け
られた切換スイッチＳＷ１１と、コンデンサＣ１とＣ２
の低電位側に接続された電源線ＬＬに設けられた切換ス
イッチＳＷ１２と、コンデンサＣ１の高電位側（接点Ｎ
１１）とコンデンサＣ２の低電位側（接点Ｎ１２）との
間に設けられた切換スイッチＳＷ１３と、を有して構成
されている。また、スイッチ回路ＳＷ２は、コンデンサ
Ｃ２とＣ３の高電位側に接続された電源線ＨＬに設けら
れた切換スイッチＳＷ２１と、コンデンサＣ２とＣ３の
低電位側に接続された電源線ＬＬに設けられた切換スイ
ッチＳＷ２２と、コンデンサＣ２の高電位側（接点Ｎ２
１）とコンデンサＣ３の低電位側（接点Ｎ２２）との間
に設けられた切換スイッチＳＷ２３と、を有して構成さ
れている。
【００１４】さらに、スイッチ回路ＳＷ３は、コンデン
サＣ３とＣ４の高電位側に接続された電源線ＨＬに設け
られた切換スイッチＳＷ３１と、コンデンサＣ３とＣ４
の低電位側に接続された電源線ＬＬに設けられた切換ス
イッチＳＷ３２と、コンデンサＣ３の高電位側（接点Ｎ
３１）とコンデンサＣ４の低電位側（接点Ｎ３２）との
間に設けられた切換スイッチＳＷ３３と、を有して構成
されている。ここで、各スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３の
切換スイッチＳＷ１１、ＳＷ２１、ＳＷ３１、及び、Ｓ
Ｗ１２、ＳＷ２２、ＳＷ３２は、同一の制御信号ＣＴＬ
１に基づいて、所定のタイミングで一斉にＯＮ／ＯＦＦ
制御される。また、ＳＷ１３、ＳＷ２３、ＳＷ３３、及
び、ＳＷ４は、制御信号ＣＴＬ２に基づいて、上記切換
スイッチＳＷ１１、ＳＷ２１、ＳＷ３１、及び、ＳＷ１
２、ＳＷ２２、ＳＷ３２とは、逆のタイミングで一斉に
ＯＮ／ＯＦＦ制御される。
サＣ３とＣ４の高電位側に接続された電源線ＨＬに設け
られた切換スイッチＳＷ３１と、コンデンサＣ３とＣ４
の低電位側に接続された電源線ＬＬに設けられた切換ス
イッチＳＷ３２と、コンデンサＣ３の高電位側（接点Ｎ
３１）とコンデンサＣ４の低電位側（接点Ｎ３２）との
間に設けられた切換スイッチＳＷ３３と、を有して構成
されている。ここで、各スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３の
切換スイッチＳＷ１１、ＳＷ２１、ＳＷ３１、及び、Ｓ
Ｗ１２、ＳＷ２２、ＳＷ３２は、同一の制御信号ＣＴＬ
１に基づいて、所定のタイミングで一斉にＯＮ／ＯＦＦ
制御される。また、ＳＷ１３、ＳＷ２３、ＳＷ３３、及
び、ＳＷ４は、制御信号ＣＴＬ２に基づいて、上記切換
スイッチＳＷ１１、ＳＷ２１、ＳＷ３１、及び、ＳＷ１
２、ＳＷ２２、ＳＷ３２とは、逆のタイミングで一斉に
ＯＮ／ＯＦＦ制御される。
【００１５】制御信号ＣＴＬ１、ＣＴＬ２は、コンデン
サユニット２０に設けられた端子ＶＨと電源回路１０と
の接続状態に基づいて、互いに逆の信号レベルが印加さ
れる。なお、詳しくは後述する。電圧モニタ回路３０
は、電源線ＨＬ及びＬＬ間に接続され、コンデンサＣ１
〜Ｃ４に蓄積された電荷量を両端電圧値として検出する
とともに、あらかじめ定められた基準電圧と比較し、両
端電圧値が、基準電圧に達したか否かを判定する。両端
電圧値が、基準電圧に到達した場合には、制御信号ＣＴ
Ｌ３を切換スイッチＳＷ０に出力し、電源回路１０から
コンデンサユニット２０への充電電圧の印加を遮断す
る。
サユニット２０に設けられた端子ＶＨと電源回路１０と
の接続状態に基づいて、互いに逆の信号レベルが印加さ
れる。なお、詳しくは後述する。電圧モニタ回路３０
は、電源線ＨＬ及びＬＬ間に接続され、コンデンサＣ１
〜Ｃ４に蓄積された電荷量を両端電圧値として検出する
とともに、あらかじめ定められた基準電圧と比較し、両
端電圧値が、基準電圧に達したか否かを判定する。両端
電圧値が、基準電圧に到達した場合には、制御信号ＣＴ
Ｌ３を切換スイッチＳＷ０に出力し、電源回路１０から
コンデンサユニット２０への充電電圧の印加を遮断す
る。
【００１６】次に、上述した構成を有する充電装置にお
ける充放電動作とコンデンサの接続状態との関係につい
て、図面を参照して説明する。 （充電動作）図２は、本実施形態に係る充電装置の充電
動作時におけるコンデンサの接続状態を示す概略回路図
であり、図３は、充電動作時におけるコンデンサの接続
状態を示す等価回路図である。充電装置における充電動
作は、図２に示すように、制御信号ＣＴＬ１に基づい
て、各コンデンサＣ１〜Ｃ４間に設けられた切換スイッ
チＳＷ１１、ＳＷ２１、ＳＷ３１、及び、ＳＷ１２、Ｓ
Ｗ２２、ＳＷ３２がＯＮ状態に切り換え制御されるとと
もに、制御信号ＣＴＬ２に基づいて、切換スイッチＳＷ
１３、ＳＷ２３、ＳＷ３３、及び、ＳＷ４がＯＦＦ状態
に切り換え制御されることにより実現される。このと
き、切換スイッチＳＷ０は、電圧モニタ回路３０により
検出されているコンデンサＣ１〜Ｃ４の両端電圧に基づ
いて、制御信号ＣＴＬ３によりＯＮ状態に切り換え制御
されている。
ける充放電動作とコンデンサの接続状態との関係につい
て、図面を参照して説明する。 （充電動作）図２は、本実施形態に係る充電装置の充電
動作時におけるコンデンサの接続状態を示す概略回路図
であり、図３は、充電動作時におけるコンデンサの接続
状態を示す等価回路図である。充電装置における充電動
作は、図２に示すように、制御信号ＣＴＬ１に基づい
て、各コンデンサＣ１〜Ｃ４間に設けられた切換スイッ
チＳＷ１１、ＳＷ２１、ＳＷ３１、及び、ＳＷ１２、Ｓ
Ｗ２２、ＳＷ３２がＯＮ状態に切り換え制御されるとと
もに、制御信号ＣＴＬ２に基づいて、切換スイッチＳＷ
１３、ＳＷ２３、ＳＷ３３、及び、ＳＷ４がＯＦＦ状態
に切り換え制御されることにより実現される。このと
き、切換スイッチＳＷ０は、電圧モニタ回路３０により
検出されているコンデンサＣ１〜Ｃ４の両端電圧に基づ
いて、制御信号ＣＴＬ３によりＯＮ状態に切り換え制御
されている。
【００１７】ここで、各切換スイッチは、コンデンサユ
ニット２０に設けられた端子ＶＨに電源回路１０が接続
されているか否かという接続状態を、機械的あるいは電
気的に判別し、端子ＶＨに電源回路１０が接続されてい
る状態においては、制御信号ＣＴＬ１をハイレベルとす
ることにより、切換スイッチＳＷ１１、ＳＷ２１、ＳＷ
３１、及び、ＳＷ１２、ＳＷ２２、ＳＷ３２がＯＮ状態
に切り換え制御され、同時に、制御信号ＣＴＬ２をロー
レベルとすることにより、切換スイッチＳＷ１３、ＳＷ
２３、ＳＷ３３、及び、ＳＷ４がＯＦＦ状態に切り換え
制御される。これにより、コンデンサユニット２０は、
図３に示す等価回路のように、電源回路１０から所定の
充電電圧が印加される電源線ＨＬとＬＬとの間に、各コ
ンデンサＣ１〜Ｃ４が並列に接続された状態となり、並
列接続により形成されるコンデンサ容量に基づいて、
（１）式に示すようなエネルギーＥａが蓄積される。こ
こで、Ｖａは充電電圧であり、Ｃａは並列接続時のコン
デンサ容量である。 Ｅａ＝（１／２）×Ｃａ×Ｖａ2 ……（１）
ニット２０に設けられた端子ＶＨに電源回路１０が接続
されているか否かという接続状態を、機械的あるいは電
気的に判別し、端子ＶＨに電源回路１０が接続されてい
る状態においては、制御信号ＣＴＬ１をハイレベルとす
ることにより、切換スイッチＳＷ１１、ＳＷ２１、ＳＷ
３１、及び、ＳＷ１２、ＳＷ２２、ＳＷ３２がＯＮ状態
に切り換え制御され、同時に、制御信号ＣＴＬ２をロー
レベルとすることにより、切換スイッチＳＷ１３、ＳＷ
２３、ＳＷ３３、及び、ＳＷ４がＯＦＦ状態に切り換え
制御される。これにより、コンデンサユニット２０は、
図３に示す等価回路のように、電源回路１０から所定の
充電電圧が印加される電源線ＨＬとＬＬとの間に、各コ
ンデンサＣ１〜Ｃ４が並列に接続された状態となり、並
列接続により形成されるコンデンサ容量に基づいて、
（１）式に示すようなエネルギーＥａが蓄積される。こ
こで、Ｖａは充電電圧であり、Ｃａは並列接続時のコン
デンサ容量である。 Ｅａ＝（１／２）×Ｃａ×Ｖａ2 ……（１）
【００１８】このような充電装置の充電動作において
は、従来技術の（１２）式に示したように、コンデンサ
に蓄積される電荷量が、充電時間ｔの経過に比例して上
昇し、コンデンサの両端電圧Ｖも、充電時間ｔとともに
上昇するので、両端電圧ＶがコンデンサＣ１〜Ｃ４の耐
圧を越えると、コンデンサの破壊や充電装置の故障や不
良を生じる。そこで、本実施形態に係る充電装置におい
ては、並列接続された各コンデンサＣ１〜Ｃ４に対して
共通に接続された電圧モニタ回路３０により、充電動作
時の両端電圧を常時検出、監視する。そして、検出され
た両端電圧が、あらかじめ定められた基準電圧（たとえ
ば、コンデンサＣ１〜Ｃ４の耐圧保証電圧）以上に達し
た場合には、制御信号ＣＴＬ３を切換スイッチＳＷ０に
出力してＯＦＦ状態に切り換え、電源回路１０から印加
される充電電圧を遮断する。
は、従来技術の（１２）式に示したように、コンデンサ
に蓄積される電荷量が、充電時間ｔの経過に比例して上
昇し、コンデンサの両端電圧Ｖも、充電時間ｔとともに
上昇するので、両端電圧ＶがコンデンサＣ１〜Ｃ４の耐
圧を越えると、コンデンサの破壊や充電装置の故障や不
良を生じる。そこで、本実施形態に係る充電装置におい
ては、並列接続された各コンデンサＣ１〜Ｃ４に対して
共通に接続された電圧モニタ回路３０により、充電動作
時の両端電圧を常時検出、監視する。そして、検出され
た両端電圧が、あらかじめ定められた基準電圧（たとえ
ば、コンデンサＣ１〜Ｃ４の耐圧保証電圧）以上に達し
た場合には、制御信号ＣＴＬ３を切換スイッチＳＷ０に
出力してＯＦＦ状態に切り換え、電源回路１０から印加
される充電電圧を遮断する。
【００１９】（放電動作）図４は、本実施形態に係る充
電装置の放電動作時におけるコンデンサの接続状態を示
す概略回路図であり、図５は、放電動作時におけるコン
デンサの接続状態を示す等価回路図である。充電装置に
おける放電動作は、図４に示すように、制御信号ＣＴＬ
１に基づいて、切換スイッチＳＷ１１、ＳＷ２１、ＳＷ
３１、及び、ＳＷ１２、ＳＷ２２、ＳＷ３２がＯＦＦ状
態に切り換え制御されるとともに、制御信号ＣＴＬ２に
基づいて、切換スイッチＳＷ１３、ＳＷ２３、ＳＷ３
３、及び、ＳＷ４がＯＮ状態に切り換え制御されること
により実現される。
電装置の放電動作時におけるコンデンサの接続状態を示
す概略回路図であり、図５は、放電動作時におけるコン
デンサの接続状態を示す等価回路図である。充電装置に
おける放電動作は、図４に示すように、制御信号ＣＴＬ
１に基づいて、切換スイッチＳＷ１１、ＳＷ２１、ＳＷ
３１、及び、ＳＷ１２、ＳＷ２２、ＳＷ３２がＯＦＦ状
態に切り換え制御されるとともに、制御信号ＣＴＬ２に
基づいて、切換スイッチＳＷ１３、ＳＷ２３、ＳＷ３
３、及び、ＳＷ４がＯＮ状態に切り換え制御されること
により実現される。
【００２０】ここで、各切換スイッチは、端子ＶＨに電
源回路１０が接続されていない状態において、制御信号
ＣＴＬ１をローレベルとすることにより、切換スイッチ
ＳＷ１１、ＳＷ２１、ＳＷ３１、及び、ＳＷ１２、ＳＷ
２２、ＳＷ３２がＯＦＦ状態に切り換え制御され、制御
信号ＣＴＬ２をハイレベルとすることにより、切換スイ
ッチＳＷ１３、ＳＷ２３、ＳＷ３３、及び、ＳＷ４をＯ
Ｎ状態に切り換え制御される。これにより、コンデンサ
ユニット２０は、図５に示す等価回路のように、負荷回
路４０に対して、各コンデンサＣ１〜Ｃ４が直列に接続
された状態となる。このとき、Ｃｂを直列接続時のコン
デンサ容量、Ｖｂを放電電圧とすると、蓄積されている
エネルギーＥｂは（２）に示す値となる。 Ｅｂ＝（１／２）×Ｃｂ×Ｖｂ2 ……（２） そして、このＥｂは充電により蓄積されたエネルギーＥ
ａと等しく、コンデンサ容量Ｃａ、Ｃｂの大小関係は、
Ｃａ≫Ｃｂであるので、放電電圧Ｖｂを充電電圧Ｖａよ
りも増大させることができる。
源回路１０が接続されていない状態において、制御信号
ＣＴＬ１をローレベルとすることにより、切換スイッチ
ＳＷ１１、ＳＷ２１、ＳＷ３１、及び、ＳＷ１２、ＳＷ
２２、ＳＷ３２がＯＦＦ状態に切り換え制御され、制御
信号ＣＴＬ２をハイレベルとすることにより、切換スイ
ッチＳＷ１３、ＳＷ２３、ＳＷ３３、及び、ＳＷ４をＯ
Ｎ状態に切り換え制御される。これにより、コンデンサ
ユニット２０は、図５に示す等価回路のように、負荷回
路４０に対して、各コンデンサＣ１〜Ｃ４が直列に接続
された状態となる。このとき、Ｃｂを直列接続時のコン
デンサ容量、Ｖｂを放電電圧とすると、蓄積されている
エネルギーＥｂは（２）に示す値となる。 Ｅｂ＝（１／２）×Ｃｂ×Ｖｂ2 ……（２） そして、このＥｂは充電により蓄積されたエネルギーＥ
ａと等しく、コンデンサ容量Ｃａ、Ｃｂの大小関係は、
Ｃａ≫Ｃｂであるので、放電電圧Ｖｂを充電電圧Ｖａよ
りも増大させることができる。
【００２１】具体的には、図１に示したコンデンサＣ１
〜Ｃ４が同一のコンデンサ容量Ｃｘを有し、電源回路１
０によりＶｘの充電電圧が印加されているとすると、コ
ンデンサＣ１〜Ｃ４が並列接続されたコンデンサユニッ
ト２０に蓄積されるエネルギーＥａは、上記（１）式に
基づいて、次式に示すようになる。 Ｅａ＝（１／２）×４×Ｃｘ×Ｖｘ2 ……（３） 次に、コンデンサＣ１〜Ｃ４を直列接続に切り換えたコ
ンデンサユニット２０に蓄積されているエネルギーＥｂ
は（２）に基づいて、放電電圧をＶｚとすると、次式に
示すようになる。 Ｅｂ＝（１／２）×（１／４）×Ｃｘ×Ｖｚ2 ……（４） そして、Ｅａ＝Ｅｂであるから、コンデンサＣ１〜Ｃ４
を直列接続に切り換えたコンデンサユニット２０から放
電される放電電圧Ｖｚは、上記（３）、（４）式に基づ
いて、（５）式に示すように、充電電圧Ｖｘの４倍にな
る。 Ｖｚ＝√（４×４×Ｖｘ2）＝４×Ｖｘ ……（５） すなわち、充電動作時にはコンデンサユニット２０を構
成するコンデンサＣ１〜Ｃ４を並列接続し、放電動作時
には直列接続することにより、コンデンサの数、及び、
各々のコンデンサ容量に基づいて、充電電圧の複数倍の
電圧を放電することができる。
〜Ｃ４が同一のコンデンサ容量Ｃｘを有し、電源回路１
０によりＶｘの充電電圧が印加されているとすると、コ
ンデンサＣ１〜Ｃ４が並列接続されたコンデンサユニッ
ト２０に蓄積されるエネルギーＥａは、上記（１）式に
基づいて、次式に示すようになる。 Ｅａ＝（１／２）×４×Ｃｘ×Ｖｘ2 ……（３） 次に、コンデンサＣ１〜Ｃ４を直列接続に切り換えたコ
ンデンサユニット２０に蓄積されているエネルギーＥｂ
は（２）に基づいて、放電電圧をＶｚとすると、次式に
示すようになる。 Ｅｂ＝（１／２）×（１／４）×Ｃｘ×Ｖｚ2 ……（４） そして、Ｅａ＝Ｅｂであるから、コンデンサＣ１〜Ｃ４
を直列接続に切り換えたコンデンサユニット２０から放
電される放電電圧Ｖｚは、上記（３）、（４）式に基づ
いて、（５）式に示すように、充電電圧Ｖｘの４倍にな
る。 Ｖｚ＝√（４×４×Ｖｘ2）＝４×Ｖｘ ……（５） すなわち、充電動作時にはコンデンサユニット２０を構
成するコンデンサＣ１〜Ｃ４を並列接続し、放電動作時
には直列接続することにより、コンデンサの数、及び、
各々のコンデンサ容量に基づいて、充電電圧の複数倍の
電圧を放電することができる。
【００２２】このように、本実施形態に係る充電装置及
びその充放電方法によれば、コンデンサＣ１〜Ｃ４の接
続状態を並列に切り換えて、電源回路１０から所定の充
電電圧を印加することにより、コンデンサユニット２０
に印加する充電電圧を低減することができ、電源回路１
０の構成を小型化することができる。
びその充放電方法によれば、コンデンサＣ１〜Ｃ４の接
続状態を並列に切り換えて、電源回路１０から所定の充
電電圧を印加することにより、コンデンサユニット２０
に印加する充電電圧を低減することができ、電源回路１
０の構成を小型化することができる。
【００２３】また、コンデンサＣ１〜Ｃ４を並列接続し
て充電動作を行うことにより、コンデンサＣ１〜Ｃ４の
両端電圧を、共通に接続された単一の電圧モニタ回路３
０を用いて常時検出、監視することができるので、従来
技術に示したように、各コンデンサ毎に電圧モニタ回路
３０ａ〜３０ｄを接続する必要がなく、コンデンサユニ
ット２０を含む充電装置全体の小型化、低コスト化を図
ることができる。ここで、本実施形態に適用される電圧
モニタ回路３０は、コンデンサユニット２０に充電され
た電圧を検出し、基準電圧以上となった場合に、電源回
路１０からの充電電圧の印加を遮断する制御信号ＣＴＬ
３を出力する機能を有するものであって、従来技術に示
したように、各コンデンサ毎に並列接続し、充電電流を
バイパスするものではないので、電圧モニタ回路３０か
らの発熱を大幅に抑制することもできる。
て充電動作を行うことにより、コンデンサＣ１〜Ｃ４の
両端電圧を、共通に接続された単一の電圧モニタ回路３
０を用いて常時検出、監視することができるので、従来
技術に示したように、各コンデンサ毎に電圧モニタ回路
３０ａ〜３０ｄを接続する必要がなく、コンデンサユニ
ット２０を含む充電装置全体の小型化、低コスト化を図
ることができる。ここで、本実施形態に適用される電圧
モニタ回路３０は、コンデンサユニット２０に充電され
た電圧を検出し、基準電圧以上となった場合に、電源回
路１０からの充電電圧の印加を遮断する制御信号ＣＴＬ
３を出力する機能を有するものであって、従来技術に示
したように、各コンデンサ毎に並列接続し、充電電流を
バイパスするものではないので、電圧モニタ回路３０か
らの発熱を大幅に抑制することもできる。
【００２４】次に、本実施形態に係る充電装置に適用さ
れる切換スイッチ群のＯＮ／ＯＦＦ制御機構について、
図面を参照して説明する。図６は、本実施形態に適用さ
れる切換スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１３、ＳＷ２１〜ＳＷ
２３、ＳＷ３１〜ＳＷ３３、及び、ＳＷ４（以下、単に
「切換スイッチ群」と記す）のＯＮ／ＯＦＦ制御機構の
一例を示す全体構成図であり、図７は、本実施形態に適
用される切換スイッチ群のＯＮ／ＯＦＦ制御機構におけ
る第１の制御状態を示す概念図であり、図８は、本実施
形態に適用される切換スイッチ群のＯＮ／ＯＦＦ制御機
構における第２の制御状態を示す概念図である。ここで
は、図１に示した充電装置の概略構成を適宜参照しなが
ら、切換スイッチ群のＯＮ／ＯＦＦ制御機構について説
明する。
れる切換スイッチ群のＯＮ／ＯＦＦ制御機構について、
図面を参照して説明する。図６は、本実施形態に適用さ
れる切換スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１３、ＳＷ２１〜ＳＷ
２３、ＳＷ３１〜ＳＷ３３、及び、ＳＷ４（以下、単に
「切換スイッチ群」と記す）のＯＮ／ＯＦＦ制御機構の
一例を示す全体構成図であり、図７は、本実施形態に適
用される切換スイッチ群のＯＮ／ＯＦＦ制御機構におけ
る第１の制御状態を示す概念図であり、図８は、本実施
形態に適用される切換スイッチ群のＯＮ／ＯＦＦ制御機
構における第２の制御状態を示す概念図である。ここで
は、図１に示した充電装置の概略構成を適宜参照しなが
ら、切換スイッチ群のＯＮ／ＯＦＦ制御機構について説
明する。
【００２５】図６に示すように、本実施形態に係る充電
装置は、例えば商用交流電源（ＡＣ１００Ｖ）に接続さ
れたＡＣプラグ１１を介して供給される交流電圧に基づ
いて、所定の充電電圧を生成し、コネクタ１２を介して
コンデンサユニット（図示を省略）に印加する電源回路
１０Ａと、内部に図１に示したコンデンサユニット２０
及び電圧モニタ回路３０（図示を省略）を備え、コネク
タ１２に係合するコネクタ挿入口２１を介して、図１に
示した端子ＶＨ及び電源線ＨＬに、上記充電電圧が印加
される充電装置本体２０Ａと、を有して構成される。充
電装置本体２０Ａに設けられたコネクタ挿入口２１は、
図７（ａ）に示すように、相互に絶縁体２２ａ、２２ｂ
により電気的に絶縁され、一体的に形成された３枚の導
電性部材２３ａ、２３ｂ、２３ｃと、コネクタ１２が挿
入されていない状態（第１の制御状態）において、導電
性部材２３ａと常時電気的に接触する電極部材２４ａ
と、コネクタ１２が挿入された状態（第２の制御状態）
においてのみ、導電性部材２３ｃと電気的に接触する電
極部材２４ｂと、を有している。なお、図示を省略した
が、導電性部材２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、上記第１の
制御状態において、導電性部材２３ａと電極部材２４ａ
とを常時電気的に接触させるための弾性部材や回帰機構
を備えている。
装置は、例えば商用交流電源（ＡＣ１００Ｖ）に接続さ
れたＡＣプラグ１１を介して供給される交流電圧に基づ
いて、所定の充電電圧を生成し、コネクタ１２を介して
コンデンサユニット（図示を省略）に印加する電源回路
１０Ａと、内部に図１に示したコンデンサユニット２０
及び電圧モニタ回路３０（図示を省略）を備え、コネク
タ１２に係合するコネクタ挿入口２１を介して、図１に
示した端子ＶＨ及び電源線ＨＬに、上記充電電圧が印加
される充電装置本体２０Ａと、を有して構成される。充
電装置本体２０Ａに設けられたコネクタ挿入口２１は、
図７（ａ）に示すように、相互に絶縁体２２ａ、２２ｂ
により電気的に絶縁され、一体的に形成された３枚の導
電性部材２３ａ、２３ｂ、２３ｃと、コネクタ１２が挿
入されていない状態（第１の制御状態）において、導電
性部材２３ａと常時電気的に接触する電極部材２４ａ
と、コネクタ１２が挿入された状態（第２の制御状態）
においてのみ、導電性部材２３ｃと電気的に接触する電
極部材２４ｂと、を有している。なお、図示を省略した
が、導電性部材２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、上記第１の
制御状態において、導電性部材２３ａと電極部材２４ａ
とを常時電気的に接触させるための弾性部材や回帰機構
を備えている。
【００２６】（第１の制御状態）このようなコネクタ挿
入口２１において、コネクタ１２が挿入されていない第
１の制御状態においては、図７（ａ）に示すように、導
電性部材２３ａと電極部材２４ａが電気的に接触すると
ともに、導電性部材２３ｃと電極部材２４ｂが電気的に
接触しない状態が保持されている。すなわち、図７
（ｂ）に示すように、導電性部材２３ｃと電極部材２４
ｂが電気的に接触しない状態により、切換スイッチＳＷ
１１、ＳＷ２１、ＳＷ３１、及び、ＳＷ１２、ＳＷ２
２、ＳＷ３２のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御信号ＣＴＬ
１はローレベルの信号として出力され、切換スイッチＳ
Ｗ１１、ＳＷ２１、ＳＷ３１、及び、ＳＷ１２、ＳＷ２
２、ＳＷ３２がＯＦＦ状態に制御される。
入口２１において、コネクタ１２が挿入されていない第
１の制御状態においては、図７（ａ）に示すように、導
電性部材２３ａと電極部材２４ａが電気的に接触すると
ともに、導電性部材２３ｃと電極部材２４ｂが電気的に
接触しない状態が保持されている。すなわち、図７
（ｂ）に示すように、導電性部材２３ｃと電極部材２４
ｂが電気的に接触しない状態により、切換スイッチＳＷ
１１、ＳＷ２１、ＳＷ３１、及び、ＳＷ１２、ＳＷ２
２、ＳＷ３２のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御信号ＣＴＬ
１はローレベルの信号として出力され、切換スイッチＳ
Ｗ１１、ＳＷ２１、ＳＷ３１、及び、ＳＷ１２、ＳＷ２
２、ＳＷ３２がＯＦＦ状態に制御される。
【００２７】また、導電性部材２３ａと電極部材２４ａ
が電気的に接触した状態により、切換スイッチＳＷ１
３、ＳＷ２３、ＳＷ３３のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御
信号ＣＴＬ２はハイレベルの信号として出力され、切換
スイッチＳＷ１３、ＳＷ２３、ＳＷ３３がＯＮ状態に制
御される。したがって、コネクタ１２が挿入されていな
い第１の制御状態においては、充電装置本体２０Ａに内
蔵されたコンデンサユニット２０は、直列状態に接続さ
れ、上述したように、高電圧の放電が可能な状態に保持
されている。
が電気的に接触した状態により、切換スイッチＳＷ１
３、ＳＷ２３、ＳＷ３３のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御
信号ＣＴＬ２はハイレベルの信号として出力され、切換
スイッチＳＷ１３、ＳＷ２３、ＳＷ３３がＯＮ状態に制
御される。したがって、コネクタ１２が挿入されていな
い第１の制御状態においては、充電装置本体２０Ａに内
蔵されたコンデンサユニット２０は、直列状態に接続さ
れ、上述したように、高電圧の放電が可能な状態に保持
されている。
【００２８】（第２の制御状態）一方、コネクタ挿入口
２１において、コネクタ１２が挿入された第２の制御状
態においては、図８（ａ）に示すように、コネクタ１２
により、導電性部材２３ｂが図面下方に押し下げられる
ことにより、絶縁体２２ａ、２２ｂを介して導電性部材
２３ｂに一体的に形成された導電性部材２３ａと電極部
材２４ａの電気的な接触が解除されるとともに、導電性
部材２３ｃと電極部材２４ｂが電気的に接触した状態に
保持される。すなわち、図８（ｂ）に示すように、導電
性部材２３ｃと電極部材２４ｂが電気的に接触した状態
により、制御信号ＣＴＬ１はハイレベルの信号として出
力され、切換スイッチＳＷ１１、ＳＷ２１、ＳＷ３１、
及び、ＳＷ１２、ＳＷ２２、ＳＷ３２がＯＮ状態に切り
換え制御される。
２１において、コネクタ１２が挿入された第２の制御状
態においては、図８（ａ）に示すように、コネクタ１２
により、導電性部材２３ｂが図面下方に押し下げられる
ことにより、絶縁体２２ａ、２２ｂを介して導電性部材
２３ｂに一体的に形成された導電性部材２３ａと電極部
材２４ａの電気的な接触が解除されるとともに、導電性
部材２３ｃと電極部材２４ｂが電気的に接触した状態に
保持される。すなわち、図８（ｂ）に示すように、導電
性部材２３ｃと電極部材２４ｂが電気的に接触した状態
により、制御信号ＣＴＬ１はハイレベルの信号として出
力され、切換スイッチＳＷ１１、ＳＷ２１、ＳＷ３１、
及び、ＳＷ１２、ＳＷ２２、ＳＷ３２がＯＮ状態に切り
換え制御される。
【００２９】また、導電性部材２３ａと電極部材２４ａ
が電気的に接触しない状態により、制御信号ＣＴＬ２は
ローレベルの信号として出力され、切換スイッチＳＷ１
３、ＳＷ２３、ＳＷ３３がＯＦＦ状態に切り換え制御さ
れる。したがって、コネクタ１２が挿入された第２の制
御状態においては、充電装置本体２０Ａに内蔵されたコ
ンデンサユニット２０は、並列状態に接続され、上述し
たように、低い充電電圧により充電動作を行うことがで
きる。ここで、コネクタ１２を介して電源装置１０Ａか
ら供給される充電電圧は、図８（ａ）に示したように、
コネクタ１２と接触する導電性部材２３ｂを介して電源
線ＨＬに印加されるものであってもよいし、図示のもの
とは別個に設けた電極を介して印加されるものであって
もよい。
が電気的に接触しない状態により、制御信号ＣＴＬ２は
ローレベルの信号として出力され、切換スイッチＳＷ１
３、ＳＷ２３、ＳＷ３３がＯＦＦ状態に切り換え制御さ
れる。したがって、コネクタ１２が挿入された第２の制
御状態においては、充電装置本体２０Ａに内蔵されたコ
ンデンサユニット２０は、並列状態に接続され、上述し
たように、低い充電電圧により充電動作を行うことがで
きる。ここで、コネクタ１２を介して電源装置１０Ａか
ら供給される充電電圧は、図８（ａ）に示したように、
コネクタ１２と接触する導電性部材２３ｂを介して電源
線ＨＬに印加されるものであってもよいし、図示のもの
とは別個に設けた電極を介して印加されるものであって
もよい。
【００３０】なお、上述した実施形態においては、切換
スイッチ群のＯＮ／ＯＦＦ制御機構の一例として、コネ
クタ１２の挿入に対して機械的に接続状態を開閉する構
成を示したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、コネクタ挿入口２１へのコネクタ１２の挿入状態を
電気的に検出して切換スイッチ群を一斉にＯＮ／ＯＦＦ
制御するものであってもよいことはいうまでもない。こ
のような構成を有する充電装置によれば、コンデンサユ
ニット２０を構成するコンデンサ群の直列、並列接続状
態を、電源回路１０Ａに付属するコネクタ１２の挿入状
態に応じて切り換えるという簡易な構成により制御する
ことができるので、半導体スイッチ等を適用した複雑な
制御回路を用いることなく、充電装置の構成を簡略化し
て小型化することができる。また、コネクタ１２をコネ
クタ挿入口２１に挿入するという簡易な操作のみで、コ
ンデンサ群の接続状態を切り換えて、充電状態及び放電
状態を切り換えることができるので、別途、充放電状態
を切り換えるスイッチ操作を行う必要がなく、誤操作等
の発生を抑制して良好な充放電動作を実現することがで
きる。
スイッチ群のＯＮ／ＯＦＦ制御機構の一例として、コネ
クタ１２の挿入に対して機械的に接続状態を開閉する構
成を示したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、コネクタ挿入口２１へのコネクタ１２の挿入状態を
電気的に検出して切換スイッチ群を一斉にＯＮ／ＯＦＦ
制御するものであってもよいことはいうまでもない。こ
のような構成を有する充電装置によれば、コンデンサユ
ニット２０を構成するコンデンサ群の直列、並列接続状
態を、電源回路１０Ａに付属するコネクタ１２の挿入状
態に応じて切り換えるという簡易な構成により制御する
ことができるので、半導体スイッチ等を適用した複雑な
制御回路を用いることなく、充電装置の構成を簡略化し
て小型化することができる。また、コネクタ１２をコネ
クタ挿入口２１に挿入するという簡易な操作のみで、コ
ンデンサ群の接続状態を切り換えて、充電状態及び放電
状態を切り換えることができるので、別途、充放電状態
を切り換えるスイッチ操作を行う必要がなく、誤操作等
の発生を抑制して良好な充放電動作を実現することがで
きる。
【００３１】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、複数のコ
ンデンサから構成されるコンデンサユニットと、コンデ
ンサユニットに所定の充電電圧を印加し、複数のコンデ
ンサを充電する電源手段と、複数のコンデンサの接続状
態を切り換えるスイッチ手段と、を備え、充電動作時に
は複数のコンデンサが互いに並列接続され、放電動作時
には複数のコンデンサが直列接続されるので、直列接続
状態のまま充電を行う場合に比較して、低い電圧でコン
デンサユニットの充電を行うことができ、充電装置の小
型化及び低コスト化を図ることができる。
ンデンサから構成されるコンデンサユニットと、コンデ
ンサユニットに所定の充電電圧を印加し、複数のコンデ
ンサを充電する電源手段と、複数のコンデンサの接続状
態を切り換えるスイッチ手段と、を備え、充電動作時に
は複数のコンデンサが互いに並列接続され、放電動作時
には複数のコンデンサが直列接続されるので、直列接続
状態のまま充電を行う場合に比較して、低い電圧でコン
デンサユニットの充電を行うことができ、充電装置の小
型化及び低コスト化を図ることができる。
【００３２】請求項２記載の発明によれば、コンデンサ
ユニットは、並列接続された複数のコンデンサに充電さ
れた電圧を共通に検出、監視し、該電圧が所定値以上に
なったとき、電源手段からコンデンサユニットに印加さ
れる充電電圧を停止する単一の電圧監視手段を備えてい
るので、充電時間の経過に伴って上昇するコンデンサの
両端電圧を、単一の電圧監視手段により常時検出、監視
することができ、コンデンサの破壊、充電装置の故障や
不良の発生を防止しつつ、装置構成の一層の小型化、低
コスト化を図ることができる。また、電圧監視手段は、
コンデンサユニットに供給される電流をバイパスする構
成ではなく、電源手段からの電圧の印加を遮断する構成
を有しているので、充電装置の発熱量を大幅に抑制する
ことができる。
ユニットは、並列接続された複数のコンデンサに充電さ
れた電圧を共通に検出、監視し、該電圧が所定値以上に
なったとき、電源手段からコンデンサユニットに印加さ
れる充電電圧を停止する単一の電圧監視手段を備えてい
るので、充電時間の経過に伴って上昇するコンデンサの
両端電圧を、単一の電圧監視手段により常時検出、監視
することができ、コンデンサの破壊、充電装置の故障や
不良の発生を防止しつつ、装置構成の一層の小型化、低
コスト化を図ることができる。また、電圧監視手段は、
コンデンサユニットに供給される電流をバイパスする構
成ではなく、電源手段からの電圧の印加を遮断する構成
を有しているので、充電装置の発熱量を大幅に抑制する
ことができる。
【００３３】請求項３及び４記載の発明によれば、スイ
ッチ手段は、電源手段とコンデンサユニットとが接続さ
れることにより、複数のコンデンサを並列接続状態に切
り換え制御してコンデンサユニットの充電状態を開始
し、電源手段とコンデンサユニットとが離脱されること
により、複数のコンデンサを直列接続状態に切り換え制
御してコンデンサユニットの充電状態を終了し、放電可
能状態にするように構成されているので、半導体スイッ
チ等を適用した複雑な制御回路を用いることなく、簡易
な構成により、コンデンサの接続状態の切り換え制御
と、充電装置の充放電動作を確実かつ良好に行うことが
できるとともに、装置構成を小型化することができる。
ッチ手段は、電源手段とコンデンサユニットとが接続さ
れることにより、複数のコンデンサを並列接続状態に切
り換え制御してコンデンサユニットの充電状態を開始
し、電源手段とコンデンサユニットとが離脱されること
により、複数のコンデンサを直列接続状態に切り換え制
御してコンデンサユニットの充電状態を終了し、放電可
能状態にするように構成されているので、半導体スイッ
チ等を適用した複雑な制御回路を用いることなく、簡易
な構成により、コンデンサの接続状態の切り換え制御
と、充電装置の充放電動作を確実かつ良好に行うことが
できるとともに、装置構成を小型化することができる。
【００３４】請求項５記載の発明によれば、電源から供
給される充電電圧によりコンデンサユニットを充電する
充電装置の充放電方法において、コンデンサユニットを
構成する複数のコンデンサを並列接続状態に切り換え
て、コンデンサユニットを充電する手順と、充電動作中
にコンデンサユニットに充電された電圧を常時監視する
手順と、複数のコンデンサを直列接続状態に切り換え
て、コンデンサユニットから充電された電圧を放電可能
状態にする手順とを含んでいるので、直列接続状態のま
ま充電を行う場合に比較して、低い電圧でコンデンサユ
ニットの充電を行うことができ、充電装置の小型化及び
低コスト化を図ることができるとともに、充電時間の経
過に伴って上昇するコンデンサの両端電圧を常時検出、
監視することができ、コンデンサの破壊、充電装置の故
障や不良の発生を防止することができる。
給される充電電圧によりコンデンサユニットを充電する
充電装置の充放電方法において、コンデンサユニットを
構成する複数のコンデンサを並列接続状態に切り換え
て、コンデンサユニットを充電する手順と、充電動作中
にコンデンサユニットに充電された電圧を常時監視する
手順と、複数のコンデンサを直列接続状態に切り換え
て、コンデンサユニットから充電された電圧を放電可能
状態にする手順とを含んでいるので、直列接続状態のま
ま充電を行う場合に比較して、低い電圧でコンデンサユ
ニットの充電を行うことができ、充電装置の小型化及び
低コスト化を図ることができるとともに、充電時間の経
過に伴って上昇するコンデンサの両端電圧を常時検出、
監視することができ、コンデンサの破壊、充電装置の故
障や不良の発生を防止することができる。
【図１】本発明に係る充電装置の一実施形態を示す概略
構成図である。
構成図である。
【図２】本実施形態に係る充電装置の充電動作時におけ
るコンデンサの接続状態を示す概略回路図である。
るコンデンサの接続状態を示す概略回路図である。
【図３】本実施形態に係る充電装置の充電動作時におけ
るコンデンサの接続状態を示す等価回路図である。
るコンデンサの接続状態を示す等価回路図である。
【図４】本実施形態に係る充電装置の放電動作時におけ
るコンデンサの接続状態を示す概略回路図である。
るコンデンサの接続状態を示す概略回路図である。
【図５】本実施形態に係る充電装置の放電動作時におけ
るコンデンサの接続状態を示す等価回路図である。
るコンデンサの接続状態を示す等価回路図である。
【図６】本実施形態に適用される切換スイッチ群のＯＮ
／ＯＦＦ制御機構の一例を示す全体構成図である。
／ＯＦＦ制御機構の一例を示す全体構成図である。
【図７】本実施形態に適用される切換スイッチ群のＯＮ
／ＯＦＦ制御機構における第１の制御状態を示す概念図
である。
／ＯＦＦ制御機構における第１の制御状態を示す概念図
である。
【図８】本実施形態に適用される切換スイッチ群のＯＮ
／ＯＦＦ制御機構における第２の制御状態を示す概念図
である。
／ＯＦＦ制御機構における第２の制御状態を示す概念図
である。
【図９】従来技術における充電装置を示す概略構成図で
ある。
ある。
１０ 電源回路 ２０ コンデンサユニット ３０ 電圧モニタ回路 ４０ 負荷 Ｃ１〜Ｃ４ コンデンサ ＣＴＬ１、ＣＴＬ２、ＣＴＬ３ 制御信号
Claims (5)
- 【請求項１】 複数のコンデンサから構成されるコンデ
ンサユニットと、 前記コンデンサユニットに所定の充電電圧を印加し、前
記複数のコンデンサを充電する電源手段と、 前記複数のコンデンサの接続状態を切り換えるスイッチ
手段と、を備え、 前記コンデンサユニットは、充電動作時には前記複数の
コンデンサが互いに並列接続され、放電動作時には前記
複数のコンデンサが直列接続されていることを特徴とす
る充電装置。 - 【請求項２】 前記コンデンサユニットは、前記並列接
続された複数のコンデンサに充電された電圧を共通に検
出、監視し、該電圧が所定値以上になったとき、前記電
源手段から前記コンデンサユニットへの前記充電電圧の
印加を停止する単一の電圧監視手段を備えていることを
特徴とする請求項１記載の充電装置。 - 【請求項３】 前記スイッチ手段は、前記電源手段と前
記コンデンサユニットとの接続状態に基づいて、前記複
数のコンデンサを直列接続状態、又は、並列接続状態に
切り換え制御することを特徴とする請求項１記載の充電
装置。 - 【請求項４】 前記スイッチ手段は、前記電源手段と前
記コンデンサユニットとが接続されることにより、前記
コンデンサユニットの充電状態を開始し、前記電源手段
と前記コンデンサユニットとが離脱されることにより、
前記コンデンサユニットの充電状態を終了し、前記コン
デンサユニットを放電可能状態にすることを特徴とする
請求項３記載の充電装置。 - 【請求項５】 電源から供給される充電電圧によりコン
デンサユニットを充電する充電装置の充放電方法におい
て、 前記コンデンサユニットを構成する複数のコンデンサを
並列接続状態に切り換えて、前記充電電圧を前記複数の
コンデンサに共通に印加して、前記コンデンサユニット
を充電する手順と、 前記コンデンサユニットに充電された電圧を監視し、該
電圧が所定値に達したとき、前記充電電圧の印加を停止
する手順と、 前記複数のコンデンサを直列接続状態に切り換えて、前
記コンデンサユニットから前記充電された電圧を放電可
能状態にする手順と、を含むことを特徴とする充電装置
の充放電方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25803799A JP2001086657A (ja) | 1999-09-10 | 1999-09-10 | 充電装置及びその充放電方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25803799A JP2001086657A (ja) | 1999-09-10 | 1999-09-10 | 充電装置及びその充放電方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001086657A true JP2001086657A (ja) | 2001-03-30 |
Family
ID=17314669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25803799A Pending JP2001086657A (ja) | 1999-09-10 | 1999-09-10 | 充電装置及びその充放電方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001086657A (ja) |
Cited By (11)
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1999
- 1999-09-10 JP JP25803799A patent/JP2001086657A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050413 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050418 |
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| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050613 |
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| A02 | Decision of refusal |
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