JP2001275252A - Charging device - Google Patents

Charging device

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JP2001275252A
JP2001275252A JP2000087828A JP2000087828A JP2001275252A JP 2001275252 A JP2001275252 A JP 2001275252A JP 2000087828 A JP2000087828 A JP 2000087828A JP 2000087828 A JP2000087828 A JP 2000087828A JP 2001275252 A JP2001275252 A JP 2001275252A
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JP
Japan
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voltage
charging
capacitor
output
constant
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JP2000087828A
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Japanese (ja)
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Kaoru Someya
薫 染谷
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Casio Computer Co Ltd
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Casio Computer Co Ltd
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Publication date
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    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a charging device wherein high breakdown voltage elements are not used for circuit elements of a charging device for charging an electric double layer capacitor, the circuit constitution can be simplified, and charging efficiency can be improved. SOLUTION: This charging device consists of a rectifier circuit 20 which forms and outputs a prescribed DC voltage Vin, on the basis of an AC voltage Vo of a commercial power supply 10, a constant voltage control circuit 40 which forms a constant output voltage Vout to a virtual ground potential and outputs the voltage Vout to an output contact Nd, an output load circuit 50 which forms a constant charging current Ic on the basis of the output voltage Vout and supplies the current Ic to an output terminal Nout to which the virtual ground potential is applied, and a charging capacitor 60 which is connected between a ground terminal Ng to which an actual ground potential is applied and an output terminal Nout, and stores electric energy corresponding to the charging current Ic.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、充電装置に関し、
特に、電気二重層コンデンサに良好に電気エネルギーを
蓄積するための充電装置に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a charging device,
In particular, the present invention relates to a charging device for satisfactorily storing electric energy in an electric double layer capacitor.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、鉛蓄電池やアルカリ蓄電池等の二
次電池の充電においては、定電流充電、あるいは、定電
圧充電、定電圧パルス充電等の方法が用いられている。
これらの充電方法により二次電池を充電した場合、充電
による端子電圧の変化が微少であるため、充電の終了状
態（終了時期）の検出に際し、微少な電圧変動を検出し
たり、電池の温度変化を検出する等の手法を採用する必
要があった。そのため、充電状態を正確に検出して効率
的に充電動作を行うためには、装置構成や制御が複雑と
なり、装置の大型化や製造コストの増大を招くという問
題を有していた。2. Description of the Related Art Conventionally, in charging secondary batteries such as lead storage batteries and alkaline storage batteries, methods such as constant current charging, constant voltage charging, and constant voltage pulse charging have been used.
When a secondary battery is charged by these charging methods, the change in terminal voltage due to charging is very small, so that when detecting the end state (end time) of charging, it is possible to detect a small voltage fluctuation or change the battery temperature. It was necessary to adopt a method such as detecting Therefore, in order to accurately detect the state of charge and perform the charging operation efficiently, the configuration and control of the device become complicated, which causes a problem that the device becomes large and the manufacturing cost increases.

【０００３】一方、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等のコンデンサ型蓄電池を
備えた充電回路（装置）を適用することが研究されてい
る。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（充電電圧）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、ＩＡ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＝ＩＡ・ｔ ……（１２）On the other hand, in recent years, application of a charging circuit (apparatus) including a capacitor type storage battery such as an electric double layer capacitor as a driving power source for an electric vehicle or the like has been studied. Generally, a voltage (charging voltage) V between both ends of a capacitor including an electric double layer capacitor is represented by the following equation, where Q is a charge amount and C is a capacitor capacitance. V = Q / C (11) The charge amount Q is expressed by the following equation, where IA is the current flowing through the capacitor (charging current), and t is the charging time. Q = IA · 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とともに上昇する
特性を有するとともに、上述した鉛蓄電池やアルカリ蓄
電池等の二次電池に比較して極めて軽量であり、かつ、
急速充電が可能であり、繰り返し充放電によるサイクル
寿命も長い、という長所を有している。このような電気
二重層コンデンサにおいて、充電効率向上のため、一定
電流を供給する充電方式を用いることが、たとえば、特
開平７−８７６６８号公報に記載されている。As described above, the amount of charge Q stored in the capacitor increases in proportion to the elapse of the charging time t, so that the charging voltage V of the capacitor also has the characteristic of increasing with the charging time t, and is described above. Extremely lightweight compared to secondary batteries such as lead storage batteries and alkaline storage batteries, and
It has the advantages of being capable of rapid charging and having a long cycle life due to repeated charging and discharging. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-87668 describes the use of a charging method for supplying a constant current in such an electric double layer capacitor in order to improve charging efficiency.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術においては、次に示すような問題点を有して
いた。 （１）充電用の電源として商用の交流電源（ＡＣ１００
Ｖ等）を適用した場合、充電装置に使用される回路素子
は、電源電圧（または、電源電圧に対応する高電圧）に
耐え得る高耐圧の素子を適用することが必要となる。一
般に、回路素子の耐圧を高める場合、各素子部品が大型
化する上、回路構成として各々単体の素子を基板上に組
み合わせたディスクリート構造を採用する必要があっ
た。そのため、充電装置の規模が極端に大型化し、製品
コストが増大してしまうという問題を有していた。 （２）さらに、電気二重層コンデンサを適用した充電装
置において、今後の実用化のためには、急速充電性能や
充電効率の一層の向上が求められている。However, the above-mentioned prior art has the following problems. (1) A commercial AC power supply (AC100
V, etc.), it is necessary to use a high withstand voltage element that can withstand a power supply voltage (or a high voltage corresponding to the power supply voltage) as a circuit element used in the charging device. In general, when increasing the withstand voltage of a circuit element, each element component becomes large, and it is necessary to adopt a discrete structure in which a single element is combined on a substrate as a circuit configuration. Therefore, there has been a problem that the scale of the charging device becomes extremely large and the product cost increases. (2) Further, in a charging apparatus to which an electric double layer capacitor is applied, further improvement in quick charging performance and charging efficiency is required for practical use in the future.

【０００６】そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、電
気二重層コンデンサを充電する充電装置の回路素子に高
耐圧素子を用いることなく、回路構成を簡素化すること
ができるとともに、充電効率の改善を図ることができる
充電装置を提供することを目的とする。In view of the above problems, the present invention can simplify the circuit configuration without using a high withstand voltage element as a circuit element of a charging device for charging an electric double layer capacitor, and can improve the charging efficiency. An object is to provide a charging device that can be improved.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項１記載の充電装置
は、商用電源の交流電圧に基づいて、第１の基準電位に
対して、所定の直流電圧を生成して出力する整流手段
と、前記直流電圧に基づいて、前記第１の基準電位より
も高い第２の基準電位に対して、一定の出力電圧を生成
して出力接点に出力する定電圧生成手段と、前記出力電
圧に基づいて、前記第２の基準電位が印加された出力端
子に一定の出力電流を生成して供給する定電流生成手段
と、前記第１の基準電位が印加された基準電位接点と前
記出力端子との間に接続され、前記出力端子に供給され
る前記出力電流に対応する電気エネルギーを蓄積するコ
ンデンサ型蓄電池と、を具備していることを特徴として
いる。According to a first aspect of the present invention, there is provided a charging device that generates and outputs a predetermined DC voltage with respect to a first reference potential based on an AC voltage of a commercial power supply; A constant voltage generation unit configured to generate a constant output voltage for a second reference potential higher than the first reference potential based on the DC voltage and output the output voltage to an output contact; A constant current generating means for generating and supplying a constant output current to the output terminal to which the second reference potential is applied; and a reference current contact between the reference potential contact to which the first reference potential is applied and the output terminal. And a capacitor-type storage battery that stores electrical energy corresponding to the output current supplied to the output terminal.

【０００８】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、前記充電装置は、前記直流電圧と
前記第２の基準電位に基づいて、所定の駆動電圧を生成
して前記定電圧生成手段に供給する駆動電圧生成手段を
備えていることを特徴としている。According to a second aspect of the present invention, in the charging apparatus according to the first aspect, the charging apparatus generates a predetermined driving voltage based on the DC voltage and the second reference potential to generate the constant driving voltage. It is characterized by comprising a driving voltage generating means for supplying to the voltage generating means.

【０００９】請求項３記載の充電装置は、請求項１乃至
２のいずれかに記載の充電装置において、前記コンデン
サ型蓄電池は、複数のコンデンサ、または、複数のコン
デンサを積層して構成される複数のコンデンサスタック
を備え、前記複数のコンデンサ相互、または、前記複数
のコンデンサスタック相互を、所定のタイミングで直列
接続状態、または、並列接続状態に切り換え制御し、前
記直列接続時に、前記複数のコンデンサ、または、前記
複数のコンデンサスタックに前記出力電流に対応する電
気エネルギーを蓄積する充電動作を行い、前記並列接続
時に、前記コンデンサ、または、前記コンデンサスタッ
クの各々の充電電圧を検出する電圧監視動作を行うこと
を特徴としている。According to a third aspect of the present invention, in the charging apparatus according to any one of the first to second aspects, the capacitor-type storage battery includes a plurality of capacitors or a plurality of stacked capacitors. Comprising a plurality of capacitor stacks, the plurality of capacitors, or the plurality of capacitor stacks, at a predetermined timing, a series connection state, or switching control to a parallel connection state, at the time of the series connection, the plurality of capacitors, Alternatively, a charging operation for storing electric energy corresponding to the output current in the plurality of capacitor stacks is performed, and a voltage monitoring operation for detecting a charging voltage of each of the capacitors or the capacitor stack is performed during the parallel connection. It is characterized by:

【００１０】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、前記コンデンサ型蓄電池は、前記
充電動作および前記電圧監視動作を所定のタイミングで
繰り返し実行することを特徴としている。According to a fourth aspect of the present invention, in the charging apparatus according to the third aspect, the capacitor type storage battery repeatedly performs the charging operation and the voltage monitoring operation at a predetermined timing.

【００１１】[0011]

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る充電装置に
ついて、実施の形態を示して詳しく説明する。 ＜第１の実施形態＞本発明に係る充電装置の第１の実施
形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発
明に係る充電装置の第１の実施形態を示す概略回路図で
あり、図２は、本実施形態に係る充電装置の各接点にお
ける電圧波形を示す図である。図１に示すように、本実
施形態に係る充電装置は、大別して、交流電圧からなる
商用電源１０と、整流回路２０と、駆動電圧生成回路３
０と、定電圧制御回路４０と、出力負荷回路５０と、電
気二重層コンデンサからなる充電コンデンサ６０と、を
有して構成されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a charging device according to the present invention will be described in detail with reference to embodiments. <First Embodiment> A first embodiment of the charging device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic circuit diagram showing a first embodiment of the charging device according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing voltage waveforms at respective contacts of the charging device according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the charging device according to the present embodiment is roughly divided into a commercial power supply 10 including an AC voltage, a rectifier circuit 20, and a drive voltage generation circuit 3.
0, a constant voltage control circuit 40, an output load circuit 50, and a charging capacitor 60 composed of an electric double layer capacitor.

【００１２】以下、各構成について説明する。整流回路
２０は、商用電源１０から供給される、たとえば、図２
（ａ）に示すようなＡＣ１００Ｖの交流電圧Ｖｏに対し
て、所定の電圧極性を有する直流電圧成分（正電圧成分
又は負電圧成分）のみを取り出して、図２（ｂ）に示す
ような脈流を生成し、後段の駆動電圧生成回路３０およ
び定電圧制御回路４０に入力電圧Ｖinとして供給する。
これにより、整流回路２０の出力接点Ｎａ、Ｎｂ間に、
たとえば、１００Ｖ以上の高電圧を発生させる。なお、
整流回路の構成としては、ダイオード等の整流素子を用
いた回路を適用することができる。Hereinafter, each configuration will be described. The rectifier circuit 20 is supplied from the commercial power supply 10, for example, as shown in FIG.
With respect to an AC voltage Vo of 100 V AC as shown in (a), only a DC voltage component (positive voltage component or negative voltage component) having a predetermined voltage polarity is extracted, and a pulsating current as shown in FIG. Is generated and supplied as an input voltage Vin to the subsequent drive voltage generation circuit 30 and the constant voltage control circuit 40.
Thereby, between the output contacts Na and Nb of the rectifier circuit 20,
For example, a high voltage of 100 V or more is generated. In addition,
As a structure of the rectifier circuit, a circuit using a rectifier such as a diode can be used.

【００１３】駆動電圧生成回路３０は、整流回路２０に
より生成された入力電圧Ｖinに基づいて、所定の駆動電
圧Ｖｄを生成して定電圧制御回路４０に供給する。具体
的には、整流回路２０により入力電圧Ｖinが印加される
高電位信号線ＨＬと、仮想グランド電位（第２の基準電
位）が印加される低電位信号線ＬＬ１との間に、抵抗素
子Ｒ１と、並列接続されたツェナーダイオードＤ１およ
び容量素子Ｃ１が直列接続され、これらの分圧比に応じ
て決定される接続接点Ｎｃの電位が、駆動電圧Ｖｄとし
て定電圧制御回路４０に供給される。これにより、駆動
電圧Ｖｄは、入力電圧Ｖinの電圧変化に関わらず、低電
位信号線ＬＬ１の仮想グランド電位（後述する出力端子
Ｎoutの電位Ｖｃ）に対して、略一定の電圧が生成され
る。The drive voltage generation circuit 30 generates a predetermined drive voltage Vd based on the input voltage Vin generated by the rectifier circuit 20 and supplies the generated drive voltage Vd to the constant voltage control circuit 40. Specifically, the resistance element R1 is connected between the high-potential signal line HL to which the input voltage Vin is applied by the rectifier circuit 20 and the low-potential signal line LL1 to which the virtual ground potential (second reference potential) is applied. And the Zener diode D1 and the capacitor C1 connected in parallel are connected in series, and the potential of the connection node Nc determined according to the voltage division ratio is supplied to the constant voltage control circuit 40 as the drive voltage Vd. As a result, the drive voltage Vd generates a substantially constant voltage with respect to the virtual ground potential of the low potential signal line LL1 (potential Vc of the output terminal Nout described later) regardless of the voltage change of the input voltage Vin.

【００１４】定電圧制御回路４０は、駆動電圧生成回路
３０により供給される駆動電圧Ｖｄに基づいて、整流回
路２０により生成された入力電圧Ｖinを、仮想グランド
電位よりも高い所定の定電圧（仮想グランド電位に対す
る出力電圧Ｖout）に変換して出力接点Ｎｄに出力す
る、いわゆる、ＤＣ−ＤＣコンバータの機能を有してい
る。具体的には、定電圧制御回路４０は、整流回路２０
からの入力電圧Ｖinに応じた電荷をインダクタンスＬ１
を介して供給し、出力接点Ｎｄに所定の出力電圧Ｖout
を出力するスイッチング用トランジスタ（以下、スイッ
チングＦＥＴと記す）４１と、該スイッチングＦＥＴの
導通タイミングを設定するスイッチング用論理和素子
（以下、ＡＮＤゲートと記す）４２ａ、ＡＮＤゲート４
２ａの一方の入力端に接続されたコンパレータ４２ｂ、
他方の入力端に接続された発振器４２ｃを備えた定電圧
生成制御部４２と、を有して構成されている。The constant voltage control circuit 40 converts the input voltage Vin generated by the rectifier circuit 20 based on the drive voltage Vd supplied by the drive voltage generation circuit 30 to a predetermined constant voltage (virtual) higher than a virtual ground potential. It has a function of a so-called DC-DC converter that converts the output voltage to an output voltage Vout with respect to the ground potential and outputs the output voltage to the output contact Nd. Specifically, the constant voltage control circuit 40
Charge corresponding to the input voltage Vin from the inductor L1
And a predetermined output voltage Vout is applied to the output contact Nd.
, A switching OR element (hereinafter, referred to as an AND gate) 42a for setting the conduction timing of the switching FET, and an AND gate 4
A comparator 42b connected to one input end of 2a,
And a constant voltage generation control section 42 having an oscillator 42c connected to the other input terminal.

【００１５】ここで、コンパレータ４２ｂの＋側入力端
には定電圧（基準電圧）Ｖｓが印加され、−側入力端に
はインダクタンスＬ１を介して出力接点Ｎｄに供給され
る出力電圧Ｖoutが印加される。また、インダクタンス
Ｌ１の入力端（スイッチングＦＥＴ４１の出力端）に
は、整流回路２０により真性グランド電位（第１の基準
電位）が印加される低電位信号線ＬＬ２に一端側が接続
され、所定のタイミングで電流を流下するダイオードＤ
２が接続されている。また、発振器は、所定の周期で、
たとえば、鋸歯状の信号波形を有するパルス波を出力す
る。Here, a constant voltage (reference voltage) Vs is applied to a positive input terminal of the comparator 42b, and an output voltage Vout supplied to an output contact Nd via an inductance L1 is applied to a negative input terminal. You. The input terminal of the inductance L1 (the output terminal of the switching FET 41) is connected at one end to a low-potential signal line LL2 to which an intrinsic ground potential (first reference potential) is applied by the rectifier circuit 20, and at a predetermined timing. Diode D for flowing current
2 are connected. Also, the oscillator has a predetermined cycle,
For example, a pulse wave having a sawtooth signal waveform is output.

【００１６】したがって、この定電圧生成制御部４２に
おいては、コンパレータ４２ｂにより出力接点Ｎｄの出
力電圧Ｖoutと所定の基準電圧Ｖｓとの比較処理が行わ
れて、出力電圧Ｖoutが基準電圧Ｖｓよりも低いとき、
ＡＮＤゲート４２ａの一方の入力端に高電位（ハイレベ
ル）が出力されるとともに、発振器４２ｃから常時鋸歯
状の信号波形を有するパルス信号が、ＡＮＤゲート４２
ａの他方の入力端に出力される。これにより、出力接点
Ｎｄには、低電位信号線ＬＬ１に対して、略一定の電位
を有する出力電圧Ｖoutが生成、出力される。Therefore, in the constant voltage generation control section 42, the comparator 42b compares the output voltage Vout of the output node Nd with the predetermined reference voltage Vs, and the output voltage Vout is lower than the reference voltage Vs. When
A high potential (high level) is output to one input terminal of the AND gate 42a, and a pulse signal having a constantly sawtooth signal waveform is output from the oscillator 42c to the AND gate 42a.
a is output to the other input terminal. Thus, an output voltage Vout having a substantially constant potential is generated and output from the output contact Nd with respect to the low potential signal line LL1.

【００１７】出力負荷回路５０は、定電圧制御回路４０
により生成される出力電圧Ｖoutおよび低電位信号線Ｌ
Ｌ２に印加された仮想グランド電位に基づいて、仮負荷
要素（抵抗素子Ｒ２）を介して流下する電流を含む充電
電流Ｉｃを出力端子Ｎoutに供給する。具体的には、出
力負荷回路５０は、出力接点Ｎｄと出力端子Ｎout間
に、容量素子Ｃ２と抵抗素子Ｒ２が並列に接続された構
成を有し、所定のタイミングでインダクタンスＬ１を介
して供給される電荷を容量素子Ｃ２に蓄積して、出力接
点Ｎｄに印加される出力電圧Ｖoutを一定電圧に制御し
つつ、抵抗素子Ｒ２を介して流下する出力電流Ｉr2の電
流値を一定化する。これにより、出力端子Ｎoutに一定
電流が供給されることになり、出力端子Ｎoutに接続さ
れる充電コンデンサ６０の定電流充電が行われる。な
お、この出力負荷回路５０は、本実施形態に係る充電装
置における定電流生成手段を構成している。The output load circuit 50 includes a constant voltage control circuit 40
Output voltage Vout and low potential signal line L
Based on the virtual ground potential applied to L2, a charging current Ic including a current flowing through a temporary load element (resistance element R2) is supplied to an output terminal Nout. Specifically, the output load circuit 50 has a configuration in which a capacitance element C2 and a resistance element R2 are connected in parallel between an output contact Nd and an output terminal Nout, and is supplied via an inductance L1 at a predetermined timing. By accumulating the electric charge in the capacitor C2, the output voltage Vout applied to the output node Nd is controlled to a constant voltage, and the current value of the output current Ir2 flowing down through the resistor R2 is made constant. As a result, a constant current is supplied to the output terminal Nout, and the charging capacitor 60 connected to the output terminal Nout is charged at a constant current. Note that the output load circuit 50 constitutes a constant current generation unit in the charging device according to the present embodiment.

【００１８】充電コンデンサ６０は、電気二重層コンデ
ンサ等からなるコンデンサ型蓄電池であって、仮想グラ
ンド電位が印加された出力端子Ｎoutと整流回路２０に
よる真性グランド電位が印加されたグランド端子Ｎｇと
の間に接続され、出力端子Ｎoutを介して供給される出
力電流に応じた電荷を蓄積する。ここで、充電コンデン
サ６０の構成は、特に限定するものではないが、本実施
形態に示すような所定の容量を有する単体のコンデンサ
であっても良いし、後述する実施形態に示すような複数
のコンデンサを備えたものであっても良い。なお、上述
した定電圧制御回路４０において、定電圧生成制御部４
２は、たとえば、各構成が集積化されて単体のＩＣとし
て市販されているものを適用することができる。また、
本実施形態に示した構成は、一般的なＤＣ−ＤＣコンバ
ータを適用した回路構成であって、何ら本発明の構成を
限定するものではない。The charging capacitor 60 is a capacitor type storage battery comprising an electric double layer capacitor or the like, and is connected between the output terminal Nout to which the virtual ground potential is applied and the ground terminal Ng to which the rectifying circuit 20 is applied with the intrinsic ground potential. And accumulates a charge corresponding to the output current supplied via the output terminal Nout. Here, the configuration of the charging capacitor 60 is not particularly limited, but may be a single capacitor having a predetermined capacity as shown in the present embodiment, or a plurality of capacitors as shown in an embodiment described later. It may have a capacitor. In the constant voltage control circuit 40 described above, the constant voltage generation control unit 4
For example, those which are commercially available as a single IC in which the respective components are integrated can be applied to the second embodiment. Also,
The configuration shown in the present embodiment is a circuit configuration to which a general DC-DC converter is applied, and does not limit the configuration of the present invention at all.

【００１９】次いで、上述した構成を有する充電装置の
動作について、上述した図１および図２を参照しながら
説明する。まず、充電装置の出力端子Ｎoutに接続され
た充電コンデンサ６０に電荷が蓄積されていない状態、
すなわち、出力端子Ｎoutとグランド端子Ｎｇとがショ
ートされた状態を、初期状態として説明する。図２
（ａ）に示したように、商用電源１０から供給される交
流電圧成分（ＡＣ１００Ｖ）を整流回路２０により直流
電圧成分に変換して、整流回路２０の出力接点Ｎａ、Ｎ
ｂ間に、図２（ｂ）に示すように、たとえば、１００Ｖ
以上の高電圧の脈流からなる入力電圧Ｖinを印加する。Next, the operation of the charging apparatus having the above-described configuration will be described with reference to FIGS. 1 and 2 described above. First, a state in which no charge is stored in the charging capacitor 60 connected to the output terminal Nout of the charging device,
That is, a state in which the output terminal Nout and the ground terminal Ng are short-circuited will be described as an initial state. FIG.
As shown in (a), an AC voltage component (AC 100 V) supplied from the commercial power supply 10 is converted into a DC voltage component by the rectifier circuit 20 and the output contacts Na and N of the rectifier circuit 20 are converted.
2b, for example, as shown in FIG.
The input voltage Vin composed of the above high voltage pulsating flow is applied.

【００２０】高電位信号線ＨＬに印加された入力電圧Ｖ
inは、電圧降下用の抵抗素子Ｒ１、ツェナーダイオード
Ｄ１、容量素子Ｃ１により降圧されて、上述した定電圧
生成制御部４２の駆動電圧Ｖｄとして供給される。そし
て、定電圧生成制御部４２は、出力接点Ｎｄの出力電圧
Ｖoutが基準電圧Ｖｓよりも低いとき、発振器４２ｃか
らの鋸歯状のパルス信号が高電位（ハイレベル）となる
タイミングで、スイッチングＦＥＴ４１をＯＮ動作して
出力電圧Ｖoutが上昇するように制御し、出力電圧Ｖout
が基準電圧Ｖｓよりも高いとき、及び、発振器４２ｃか
らの鋸歯状のパルス信号が低電位（ローレベル）となる
とき、スイッチングＦＥＴ４１をＯＦＦ制御することに
より、断続的にインダクタンス（コイル）Ｌ１に電荷が
蓄積される。The input voltage V applied to the high potential signal line HL
In is stepped down by the voltage drop resistance element R1, the Zener diode D1, and the capacitance element C1, and is supplied as the drive voltage Vd of the constant voltage generation control unit 42 described above. When the output voltage Vout of the output node Nd is lower than the reference voltage Vs, the constant voltage generation controller 42 switches the switching FET 41 at the timing when the sawtooth pulse signal from the oscillator 42c becomes a high potential (high level). ON operation to control the output voltage Vout to increase, and the output voltage Vout
Is higher than the reference voltage Vs, and when the sawtooth pulse signal from the oscillator 42c has a low potential (low level), the switching FET 41 is turned off to intermittently charge the inductance (coil) L1. Is accumulated.

【００２１】このような周期的（間欠的）なスイッチン
グＦＥＴ４１のＯＮ／ＯＦＦ動作により、ダイオードＤ
２から電流がインダクタンスＬ１を介して流下し、容量
素子Ｃ２に電荷が蓄積される。これによって、仮想グラ
ンド電位（出力端子Ｎoutの電位Ｖｃ）に対する出力接
点Ｎｄの電位（出力電圧Ｖout）が一定の低電圧に制御
されることになる。このとき、定電圧制御回路４０から
見た出力負荷は抵抗素子Ｒ２となるので、この抵抗素子
Ｒ２に流れる電流Ｉr2は、次式のように表され、入力電
圧Ｖinに関わらず、出力接点Ｎｄに印加される出力電圧
Ｖoutに基づいて、一定の電流Ｉr2が出力端子Ｎoutに供
給されることになる。 Ｉr2＝Ｖout／Ｒ２ ……（１）The periodic (intermittent) ON / OFF operation of the switching FET 41 causes the diode D
2 flows through the inductance L1, and the electric charge is accumulated in the capacitive element C2. As a result, the potential (output voltage Vout) of the output contact Nd with respect to the virtual ground potential (potential Vc of the output terminal Nout) is controlled to a constant low voltage. At this time, since the output load viewed from the constant voltage control circuit 40 is the resistance element R2, the current Ir2 flowing through the resistance element R2 is expressed by the following equation, regardless of the input voltage Vin. Based on the applied output voltage Vout, a constant current Ir2 is supplied to the output terminal Nout. Ir2 = Vout / R2 (1)

【００２２】ここで、本実施形態に係る充電装置におけ
る電流の流れについてさらに詳しく説明すると、定電圧
制御回路４０に接続される整流回路２０の出力接点Ｎａ
から充電コンデンサ６０が接続される出力端子Ｎoutま
での電流経路としては、上述したような高電位信号線Ｈ
ＬからスイッチングＦＥＴ４１、出力接点Ｎｄ、出力負
荷回路５０を介して出力端子Ｎoutに至る経路と、高電
位信号線ＨＬから駆動電圧生成回路３０、低電位信号線
ＬＬ１を介して出力端子Ｎoutに至る経路とが形成され
る。Here, the flow of current in the charging apparatus according to the present embodiment will be described in more detail. The output contact Na of the rectifier circuit 20 connected to the constant voltage control circuit 40 will be described.
The current path from the output terminal Nout to the charging capacitor 60 is connected to the high potential signal line H as described above.
A path from L to the output terminal Nout via the switching FET 41, the output contact Nd, and the output load circuit 50, and a path from the high potential signal line HL to the output terminal Nout via the drive voltage generation circuit 30 and the low potential signal line LL1. Are formed.

【００２３】すなわち、整流回路２０から出力される全
ての電流が出力端子Ｎoutを介して、充電コンデンサ６
０に供給され、低電位信号線ＬＬ２に至ることになる。
ここで、上述したように、定電圧制御回路４０を介して
出力接点Ｎｄと出力端子Ｎoutとの間に印加される電位
差（抵抗素子Ｒ２の両端電圧；出力電圧Ｖout）は一定
になるように制御され、出力負荷回路５０の抵抗素子Ｒ
２に流れる電流は一定値となるので、駆動電圧生成回路
３０に流れる電流も略一定となり、抵抗素子Ｒ１、ツェ
ナーダイオードＤ１、容量素子Ｃ１により生成される駆
動電圧Ｖｄが略一定に制御される。That is, all the currents output from the rectifier circuit 20 are supplied to the charging capacitor 6 via the output terminal Nout.
0, and reaches the low potential signal line LL2.
Here, as described above, the potential difference (the voltage across the resistor R2; the output voltage Vout) applied between the output contact Nd and the output terminal Nout via the constant voltage control circuit 40 is controlled to be constant. The resistance element R of the output load circuit 50
2, the current flowing through the drive voltage generation circuit 30 is also substantially constant, and the drive voltage Vd generated by the resistor R1, the Zener diode D1, and the capacitor C1 is controlled to be substantially constant.

【００２４】次いで、充電コンデンサ６０に電荷が蓄積
され、出力端子Ｎoutと低電位信号線ＬＬ２に接続され
たグランド端子Ｎｇとの間に電圧（Ｖｃ−Ｖｇ）が生じ
た場合であっても、駆動電圧生成回路３０における定電
圧生成制御部４２への駆動電圧Ｖｄの供給接点（接続接
点Ｎｃ）と出力端子Ｎoutとの電位差は一定に保たれる
ので、定電圧生成制御部４２の動作はそのまま維持さ
れ、抵抗素子Ｒ２の両端電圧（出力電圧Ｖout）は、上
述した場合と同様に、一定になるように制御される。こ
のようにして、出力端子Ｎoutを介して充電コンデンサ
６０に供給される充電電流Ｉｃは、略一定に制御され、
定電流による充電動作が実現される。Next, even if a charge is accumulated in the charging capacitor 60 and a voltage (Vc-Vg) is generated between the output terminal Nout and the ground terminal Ng connected to the low potential signal line LL2, the driving is performed. Since the potential difference between the supply contact (connection contact Nc) of the drive voltage Vd to the constant voltage generation control unit 42 and the output terminal Nout in the voltage generation circuit 30 is kept constant, the operation of the constant voltage generation control unit 42 is maintained as it is. Then, the voltage across both ends of the resistance element R2 (output voltage Vout) is controlled to be constant as in the case described above. Thus, the charging current Ic supplied to the charging capacitor 60 via the output terminal Nout is controlled to be substantially constant,
A charging operation with a constant current is realized.

【００２５】なお、上述した一連の低電流による充電動
作において、整流回路２０からの入力電圧Ｖinが、図２
（ｃ）に示すように、出力端子Ｎoutの電位、すなわ
ち、出力端子Ｎoutに接続される充電コンデンサ６０の
端子電圧（コンデンサ電圧Ｖｃ）よりも低くなる電圧領
域（時間）においては、定電圧生成制御部４２に供給さ
れる駆動電圧Ｖｄが出力端子Ｎoutの電位Ｖｃと同等と
なるため、スイッチングＦＥＴ４１はＯＦＦ制御され
て、出力端子Ｎoutへの電流Ｉr2の供給、および、充電
コンデンサ６０への充電電流Ｉｃの供給が停止される。In the above-described series of charging operations using a low current, the input voltage Vin from the rectifier circuit 20 is changed as shown in FIG.
As shown in (c), in a voltage region (time) in which the potential of the output terminal Nout is lower than the terminal voltage (capacitor voltage Vc) of the charging capacitor 60 connected to the output terminal Nout, the constant voltage generation control is performed. Since the driving voltage Vd supplied to the unit 42 becomes equal to the potential Vc of the output terminal Nout, the switching FET 41 is controlled to be OFF, and the supply of the current Ir2 to the output terminal Nout and the charging current Ic to the charging capacitor 60 are performed. Supply is stopped.

【００２６】したがって、本実施形態に係る充電装置に
よれば、整流回路２０と充電コンデンサ６０との間に、
駆動電圧生成回路３０、ＤＣ−ＤＣコンバータからなる
定電圧制御回路４０、出力負荷回路５０を介在させるこ
とにより、ＤＣ−ＤＣコンバータによる直流電圧変換機
能をそのまま用いて、充電コンデンサ６０に供給される
充電電流を略一定に制御することができるので、充電装
置の回路構成を簡素化することができる。特に、充電コ
ンデンサを低電圧（０Ｖ）から高電圧（たとえば、１０
０Ｖ）まで充電する場合、充電装置に備える回路部品に
対して、従来技術に比較して耐圧特性を考慮する必要が
なくなるので、回路素子の集積化を促進して、装置規模
の小型化を図ることができる。Therefore, according to the charging device according to the present embodiment, between the rectifier circuit 20 and the charging capacitor 60,
By interposing the drive voltage generation circuit 30, the constant voltage control circuit 40 including a DC-DC converter, and the output load circuit 50, the charging supplied to the charging capacitor 60 is performed using the DC voltage conversion function of the DC-DC converter as it is. Since the current can be controlled to be substantially constant, the circuit configuration of the charging device can be simplified. In particular, the charging capacitor is switched from a low voltage (0 V) to a high voltage (eg,
In the case of charging up to 0 V), it is not necessary to consider the withstand voltage characteristics of the circuit components included in the charging device as compared with the related art, so that the integration of circuit elements is promoted and the size of the device is reduced. be able to.

【００２７】次に、上述した実施形態に係る充電装置に
おける充電効率について、図面を参照して検討する。図
３は、本実施形態に係る充電装置における充電電力の経
時変化を示す概略図である。上述した充電装置におい
て、たとえば、出力負荷回路５０に設けられた抵抗素子
Ｒ２を０．５Ω、抵抗素子Ｒ２の両端電圧に相当する出
力電圧Ｖoutを０．５Ｖに設定した場合、１Ａの電流を
０．５Ｗのエネルギーロス（電力損失）で充電コンデン
サ６０に供給することができる。このとき、充電コンデ
ンサを０Ｖから１００Ｖまで充電する場合においては、
図３に示すように、充電電力０Ｗから１００Ｗまでの平
均充電電力５０Ｗに対して、抵抗素子Ｒ２によるエネル
ギーロスは０．５Ｗ（１％）にすぎないので、極めて充
電効率（あるいは、エネルギー効率）の高い充電装置を
実現することができる。したがって、定電圧制御回路４
０により生成、出力される出力電圧Ｖoutを極力低く設
定することにより、充電効率を大幅に向上させることが
できる。Next, the charging efficiency of the charging device according to the above-described embodiment will be discussed with reference to the drawings. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a change over time of charging power in the charging device according to the present embodiment. In the charging device described above, for example, when the resistance element R2 provided in the output load circuit 50 is set to 0.5Ω and the output voltage Vout corresponding to the voltage between both ends of the resistance element R2 is set to 0.5V, the current of 1 A is set to 0. It can be supplied to the charging capacitor 60 with an energy loss (power loss) of 0.5 W. At this time, when charging the charging capacitor from 0V to 100V,
As shown in FIG. 3, the energy loss due to the resistance element R2 is only 0.5 W (1%) for the average charging power of 50 W from 0 W to 100 W, so that the charging efficiency (or energy efficiency) is extremely high. Charging device with high cost can be realized. Therefore, the constant voltage control circuit 4
By setting the output voltage Vout generated and output by 0 as low as possible, the charging efficiency can be greatly improved.

【００２８】＜第２の実施形態＞次に、本発明に係る充
電装置の第２の実施形態について、図面を参照して説明
する。図４は、本発明に係る充電装置の第２の実施形態
を示すブロック図である。ここで、上述した実施形態と
同等の構成については、同一の符号を付して、その説明
を省略する。上述した第１の実施形態においては、充電
装置の出力端子Ｎoutに単一の電気二重層コンデンサか
ら構成される充電コンデンサ６０を接続した場合につい
て説明したが、本実施形態においては、複数の電気二重
層コンデンサを所定の接続状態に設定した充電コンデン
サ６０を備えた構成を有している。<Second Embodiment> Next, a second embodiment of the charging device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of the charging device according to the present invention. Here, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In the first embodiment described above, the case where the charging capacitor 60 composed of a single electric double layer capacitor is connected to the output terminal Nout of the charging device, but in the present embodiment, a plurality of electric capacitors are connected. It has a configuration including a charging capacitor 60 in which the multilayer capacitor is set to a predetermined connection state.

【００２９】本実施形態に係る充電装置は、図４に示す
ように、上述した実施形態に示した整流回路２０、駆動
電圧生成回路３０、定電圧制御回路４０、出力負荷回路
５０からなる充電回路１００と、充電回路１００の出力
端子Ｎoutに接続され、仮想グランド電位が印加された
低電位信号線ＬＬ１、および、充電回路１００のグラン
ド端子Ｎｇに接続され、真性グランド電位Ｖｇが印加さ
れた低電位信号線ＬＬ２との間に、接続された充電コン
デンサ６０と、低電位信号線ＬＬ１および低電位信号線
ＬＬ２との間に、充電コンデンサ６０と並列に接続され
た電圧モニタ回路７０と、を有して構成されている。こ
こで、充電回路１００の構成は、上述した実施形態と同
等であるので、その説明を省略する。As shown in FIG. 4, the charging device according to the present embodiment is a charging circuit including the rectifier circuit 20, the driving voltage generation circuit 30, the constant voltage control circuit 40, and the output load circuit 50 described in the above embodiment. 100, a low-potential signal line LL1 connected to the output terminal Nout of the charging circuit 100 to which the virtual ground potential is applied, and a low potential connected to the ground terminal Ng of the charging circuit 100, to which the intrinsic ground potential Vg is applied. It has a charging capacitor 60 connected between the signal line LL2 and a voltage monitor circuit 70 connected in parallel with the charging capacitor 60 between the low potential signal line LL1 and the low potential signal line LL2. It is configured. Here, the configuration of the charging circuit 100 is the same as that of the above-described embodiment, and a description thereof will be omitted.

【００３０】充電コンデンサ６０は、具体的には、図４
に示すように、低電位信号線ＬＬ１および低電位信号線
ＬＬ２との間に、コンデンサＣ１１と、切換スイッチＳ
Ｗ１１と、コンデンサＣ１２と、切換スイッチＳＷ１２
と、コンデンサＣ１３と、切換スイッチＳＷ１３と、コ
ンデンサＣ１４が、接点Ｎ１１、Ｎ１２、Ｎ２１、Ｎ２
２、Ｎ３１、Ｎ３２を介して順次直列に接続されてい
る。また、低電位信号線ＬＬ１および接点Ｎ１２間、低
電位信号線ＬＬ１および接点Ｎ２２間、低電位信号線Ｌ
Ｌ１および接点Ｎ３２間には、各々切換スイッチＳＷ２
１〜２３が設けられ、低電位信号線ＬＬ２および接点Ｎ
１１間、低電位信号線ＬＬ２および接点Ｎ２１間、低電
位信号線ＬＬ２および接点Ｎ３１間には、各々切換スイ
ッチＳＷ３１〜３３が設けられている。このように、本
実施形態に適用される充電コンデンサ６０は、コンデン
サＣ１１〜Ｃ１４と、これらのコンデンサＣ１１〜Ｃ１
４の接続状態を直列または並列に切り換え制御する切換
スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１３、ＳＷ２１〜ＳＷ２３、Ｓ
Ｗ３１〜ＳＷ３３とを有する、いわゆる、コンデンサバ
ンクを構成している。The charging capacitor 60 is, specifically, shown in FIG.
As shown in FIG. 7, a capacitor C11 and a changeover switch S are provided between the low-potential signal line LL1 and the low-potential signal line LL2.
W11, capacitor C12, changeover switch SW12
, The capacitor C13, the changeover switch SW13, and the capacitor C14 are connected to the contacts N11, N12, N21, N2.
2, N31 and N32 are connected in series. Further, between the low-potential signal line LL1 and the contact N12, between the low-potential signal line LL1 and the contact N22,
A switch SW2 is provided between L1 and the contact N32.
1 to 23, the low potential signal line LL2 and the contact N
11, between the low-potential signal line LL2 and the contact N21, and between the low-potential signal line LL2 and the contact N31, there are provided switches SW31 to SW33, respectively. As described above, the charging capacitor 60 applied to the present embodiment includes the capacitors C11 to C14 and the capacitors C11 to C1.
Switches SW11 to SW13, SW21 to SW23, S for switching and controlling the connection state of No. 4 in series or in parallel
This constitutes a so-called capacitor bank having W31 to SW33.

【００３１】次に、上述した構成を有する充電装置にお
ける動作について、図面を参照して説明する。図５は、
本実施形態に係る充電装置における充電動作／電圧モニ
タ動作の切り換え制御と、コンデンサの充電電圧との関
係を示すタイミングチャートである。なお、ここでは、
必要に応じて上述した充電コンデンサ（図４参照）の構
成を参照しながら説明する。充電動作においては、図５
に示すように、所定のタイミングで充電コンデンサ６０
に設けられた切換スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１３を導通状
態に、また、切換スイッチＳＷ２１〜ＳＷ２３及びＳＷ
３１〜ＳＷ３３を遮断状態に切り換え制御することによ
り、コンデンサＣ１１〜Ｃ１４相互を、低電位信号線Ｌ
Ｌ１および低電位信号線ＬＬ２間に直列に接続された状
態に設定して、充電回路１００から供給される充電電流
Ｉｃにより充電コンデンサ６０を充電する。Next, the operation of the charging apparatus having the above-described configuration will be described with reference to the drawings. FIG.
5 is a timing chart showing a relationship between switching control of a charging operation / voltage monitoring operation in the charging device according to the embodiment and a charging voltage of a capacitor. Here,
Description will be made with reference to the configuration of the above-described charging capacitor (see FIG. 4) as necessary. In the charging operation, FIG.
As shown in FIG.
The switches SW11 to SW13 provided in the switches are turned on, and the switches SW21 to SW23 and SW
By controlling the switching of the switches 31 to 33 to the cutoff state, the capacitors C11 to C14 are connected to each other by the low potential signal line L.
The charging capacitor 60 is charged by the charging current Ic supplied from the charging circuit 100 by setting a state of being connected in series between L1 and the low potential signal line LL2.

【００３２】このように、ｍ個（本実施形態では、ｍ＝
４）のコンデンサＣ１１〜Ｃｍを直列接続状態に切り換
えて充電動作を行うことにより、充電コンデンサ６０を
単一のコンデンサにより構成して充電する場合に比べ
て、充電コンデンサ６０としての容量値を１／ｍ2（本
実施形態では、１／１６）倍に低減することができるの
で、コンデンサによる分割割合に応じて、充電電流Ｉｃ
を１／ｍ（＝１／４）倍に低減、または、充電電流Ｉｃ
を一定とした場合には、充電時間を１／ｍ（＝１／４）
に短縮することができる。As described above, m (in this embodiment, m =
By performing the charging operation by switching the capacitors C11 to Cm to the series connection state in 4), the capacitance value of the charging capacitor 60 is reduced by 1 / compared to the case where the charging capacitor 60 is configured by a single capacitor and charged. m 2 (in this embodiment, 1/16) times, so that the charging current Ic
Is reduced to 1 / m (= 1/4) times, or the charging current Ic
Is constant, the charging time is 1 / m (= 1/4)
Can be shortened.

【００３３】一方、電圧モニタ動作においては、所定の
タイミングで充電コンデンサ６０に設けられた切換スイ
ッチＳＷ１１〜ＳＷ１３を遮断状態に、また、切換スイ
ッチＳＷ２１〜ＳＷ２３及びＳＷ３１〜ＳＷ３３を導通
状態に切り換え制御することにより、各コンデンサＣ１
１〜Ｃ１４相互を、低電位信号ＬＬ１および低電位信号
線ＬＬ２間に、並列に接続された状態に設定するととも
に、電圧モニタ回路７０に接続された状態に設定して、
充電コンデンサ６０に充電された充電電圧Ｖｍ（すなわ
ち、真性グランド電位Ｖｇに対する仮想グランド電位）
を検出（モニタ）する。On the other hand, in the voltage monitoring operation, the switching switches SW11 to SW13 provided on the charging capacitor 60 are controlled to be turned off and the switching switches SW21 to SW23 and SW31 to SW33 are switched to the conducting state at predetermined timing. As a result, each capacitor C1
1 to C14 are connected in parallel between the low-potential signal LL1 and the low-potential signal line LL2 and connected to the voltage monitor circuit 70,
The charging voltage Vm charged in the charging capacitor 60 (that is, the virtual ground potential with respect to the intrinsic ground potential Vg)
Is detected (monitored).

【００３４】このように、分割されたコンデンサＣ１１
〜Ｃ１４を並列接続状態に切り換えて電圧モニタ動作を
行うことにより、各コンデンサＣ１１〜Ｃ１４における
両端電圧が相互に均一化されるので、単一の電圧モニタ
回路７０により、充電電圧をバラツキなく検出すること
ができる。また、分割されたコンデンサＣ１１〜Ｃ１４
を並列接続することにより、充電コンデンサ６０の容量
を増大して負荷駆動能力を向上させることができる。上
述したように、充電コンデンサ６０を構成する各コンデ
ンサＣ１１〜Ｃ１４を直列接続状態または並列接続状態
に切り換え制御して、充電動作および電圧モニタ動作が
行われるが、上記各動作を所定のタイミングで繰り返し
実行することにより、安定した急速充電動作特性を実現
することができる。Thus, the divided capacitor C11
To C14 are switched to the parallel connection state to perform the voltage monitoring operation, so that the voltages at both ends of the capacitors C11 to C14 are made uniform with each other, so that the single voltage monitoring circuit 70 detects the charging voltage without variation. be able to. Further, the divided capacitors C11 to C14
Are connected in parallel, the capacity of the charging capacitor 60 can be increased, and the load driving capability can be improved. As described above, the charging operation and the voltage monitoring operation are performed by switching each of the capacitors C11 to C14 constituting the charging capacitor 60 to the serial connection state or the parallel connection state, and the above operations are repeated at a predetermined timing. By executing, it is possible to realize stable rapid charging operation characteristics.

【００３５】すなわち、図５に示すように、切換スイッ
チＳＷ１１〜ＳＷ１３、ＳＷ２１〜ＳＷ２３、ＳＷ３１
〜ＳＷ３３を切り換え制御することにより、低電位信号
線ＬＬ１と低電位信号線ＬＬ２との間にコンデンサＣ１
１〜Ｃ１４を直列接続して充電コンデンサ６０を充電す
る充電動作と、コンデンサＣ１１〜Ｃ１４を並列接続し
て充電コンデンサ６０の各コンデンサＣ１〜Ｃ４に充電
された充電電圧（コンデンサ電圧）Ｖｍを電圧モニタ回
路７０により監視、検出する電圧モニタ動作と、を所定
の周期で繰り返し実行する。That is, as shown in FIG. 5, the changeover switches SW11 to SW13, SW21 to SW23, SW31
To SW33, the capacitor C1 is connected between the low-potential signal line LL1 and the low-potential signal line LL2.
1 to C14 are connected in series to charge the charging capacitor 60, and the charging voltage (capacitor voltage) Vm charged to each of the capacitors C1 to C4 of the charging capacitor 60 by connecting the capacitors C11 to C14 in parallel is monitored. The voltage monitoring operation monitored and detected by the circuit 70 is repeatedly executed at a predetermined cycle.

【００３６】このとき、電圧モニタ回路７０は、検出さ
れた充電電圧Ｖｍと、コンデンサＣ１１〜Ｃ１４の耐圧
に基づいて予め設定されたしきい値電圧（耐圧保証電
圧）Ｖthとを比較し、充電電圧Ｖｍがしきい値電圧Ｖth
以上でない場合には、電圧モニタ動作終了後に継続して
充電動作が実行されるように充電回路１００および充電
コンデンサ６０を制御する。At this time, the voltage monitor circuit 70 compares the detected charging voltage Vm with a threshold voltage (withstand voltage assurance voltage) Vth set in advance based on the withstand voltages of the capacitors C11 to C14. Vm is the threshold voltage Vth
If not, the charging circuit 100 and the charging capacitor 60 are controlled so that the charging operation is continuously performed after the end of the voltage monitoring operation.

【００３７】一方、電圧モニタ回路７０は、充電電圧Ｖ
ｍがしきい値電圧Ｖth以上となった場合には、充電回路
１００からの充電電流Ｉｃの供給を強制的に遮断する制
御信号（図示を省略）を、充電回路１００および充電コ
ンデンサ６０に出力して、充電動作を終了する。ここ
で、充電動作を終了する方法としては、充電回路１００
おける充電電流Ｉｃの生成、供給自体を停止させる手法
のほか、制御信号により、充電電流Ｉｃの供給経路（す
なわち、低電位信号線ＬＬ１）に設けた切換スイッチ
（図示を省略）を遮断状態にする手法等を適用するもの
であってもよい。このようなコンデンサ相互の接続状態
の切り換え制御により、充電動作と電圧モニタ動作を繰
り返し実行することにより、一定の時間間隔で、充電電
圧が監視されるので、充電コンデンサの耐圧を保証して
迅速かつ安全な充電動作を行うことができる。On the other hand, the voltage monitor circuit 70 detects the charging voltage V
When m becomes equal to or higher than the threshold voltage Vth, a control signal (not shown) for forcibly interrupting the supply of the charging current Ic from the charging circuit 100 is output to the charging circuit 100 and the charging capacitor 60. Then, the charging operation ends. Here, as a method of ending the charging operation, the charging circuit 100
In addition to the method of stopping the generation and supply of the charging current Ic, the changeover switch (not shown) provided on the supply path of the charging current Ic (that is, the low potential signal line LL1) is turned off by a control signal. A method or the like may be applied. By repeatedly performing the charging operation and the voltage monitoring operation by such switching control of the connection state between the capacitors, the charging voltage is monitored at regular time intervals, so that the withstand voltage of the charging capacitor is assured to ensure quick and quick operation. A safe charging operation can be performed.

【００３８】なお、本実施形態においては、充電動作と
電圧モニタ動作との切り換えタイミングの基準や手法に
ついて、特に限定するものではないが、たとえば、充電
回路１００による充電電流Ｉｃの生成、供給のタイミン
グに同期して切り換え制御を実行するものであってもよ
いし、あるいは、充電回路１００に供給される商用交流
電源の交流電圧成分のうち、一方の電圧極性（たとえ
ば、正電圧極性）を示す期間に、コンデンサＣ１１〜Ｃ
１４を直列接続して充電動作を実行し、他方の電圧極性
（たとえば、負電圧極性）を示す期間に、並列接続して
電圧モニタ動作を実行するようにするものであってもよ
い。In the present embodiment, although there is no particular limitation on the reference and method of switching timing between the charging operation and the voltage monitoring operation, for example, the timing of generation and supply of the charging current Ic by the charging circuit 100 The switching control may be executed in synchronization with the above, or a period indicating one voltage polarity (for example, positive voltage polarity) of the AC voltage component of the commercial AC power supply supplied to the charging circuit 100 And capacitors C11 to C
14 may be connected in series to perform a charging operation, and may be connected in parallel to perform a voltage monitoring operation during a period indicating the other voltage polarity (eg, negative voltage polarity).

【００３９】また、本発明に適用される充電コンデンサ
の構成としては、上述した複数のコンデンサを相互に直
列、または、並列に接続切り換え制御する構成に限ら
ず、複数の電気二重層コンデンサを積層したコンデンサ
スタックを複数備え、該コンデンサスタックを直列接
続、または、各層毎の個別のコンデンサを並列接続する
構成を有するものであっても良い。このようなコンデン
サスタックを用いた充電コンデンサによれば、上述した
実施形態における作用効果に加えて、スタック構造を有
する電気二重層コンデンサの接続状態を簡易に切り換え
制御して、充電動作時の容量を極めて小さくすることが
できるので、充電装置の一層の小型化を図りつつ、充電
時間を大幅に短縮して充電特性の向上を図ることができ
る。The configuration of the charging capacitor applied to the present invention is not limited to the above-described configuration in which the plurality of capacitors are connected and switched in series or in parallel, and a plurality of electric double-layer capacitors are stacked. A configuration in which a plurality of capacitor stacks are provided and the capacitor stacks are connected in series, or individual capacitors for each layer are connected in parallel may be employed. According to the charging capacitor using such a capacitor stack, in addition to the operation and effect in the above-described embodiment, the connection state of the electric double layer capacitor having the stack structure is easily switched and controlled to reduce the capacity during the charging operation. Since the charging device can be made extremely small, the charging time can be significantly reduced and the charging characteristics can be improved while further reducing the size of the charging device.

【００４０】[0040]

【発明の効果】請求項１および２記載の発明によれば、
整流手段とコンデンサ型蓄電池との間に、ＤＣ−ＤＣコ
ンバータ等からなる定電圧生成手段および定電流生成手
段を介在させて、整流手段により交流電圧から得られた
直流電圧を入力として、ＤＣ−ＤＣコンバータによる直
流電圧変換機能をそのまま用いてコンデンサ型蓄電池に
供給する充電電流を略一定に制御することができるの
で、定電流による効率的な充電動作が実現されるととも
に、充電装置の回路構成を簡素化することができる。特
に、コンデンサ型蓄電池を低電圧から高電圧まで充電す
る場合、充電装置に備える回路部品に対して、耐圧特性
を考慮する必要がなくなるので、回路素子の集積化を促
進して、装置規模の小型化を図ることができる。また、
上記一定の充電電流を生成するために、定電圧生成手段
により生成、出力される出力電圧Ｖoutを極力低く設定
することにより、コンデンサ型蓄電池の充電効率を大幅
に向上させることができる。According to the first and second aspects of the present invention,
A constant voltage generator and a constant current generator, such as a DC-DC converter, are interposed between the rectifier and the capacitor type storage battery. The charging current supplied to the capacitor-type storage battery can be controlled to be substantially constant using the DC voltage conversion function of the converter as it is, so that efficient charging operation with a constant current is realized and the circuit configuration of the charging device is simplified. Can be In particular, when a capacitor-type storage battery is charged from a low voltage to a high voltage, it is not necessary to consider the withstand voltage characteristics of the circuit components included in the charging device. Can be achieved. Also,
By setting the output voltage Vout generated and output by the constant voltage generation means as low as possible in order to generate the constant charging current, the charging efficiency of the capacitor type storage battery can be significantly improved.

【００４１】請求項３記載の発明によれば、コンデンサ
型蓄電池として、複数のコンデンサ、または、複数のコ
ンデンサスタックを備え、複数のコンデンサ、または、
複数のコンデンサスタックを直列接続状態に切り換えて
充電動作を行うことにより、コンデンサ型蓄電池を単一
のコンデンサにより構成して充電する場合に比べて、コ
ンデンサ型蓄電池としての容量値を大幅に低減すること
ができるので、充電電流を削減して省電力化、または、
充電時間を短縮して急速充電特性を向上することができ
る。また、電圧監視動作において、充電動作時に直列接
続されていた複数のコンデンサ相互、または、複数のコ
ンデンサスタック相互を並列接続することにより、各コ
ンデンサにおける両端電圧が相互に均一化されるので、
単一の電圧モニタ手段により、コンデンサ電圧をバラツ
キなく検出することができる。According to the third aspect of the present invention, the capacitor type storage battery includes a plurality of capacitors or a plurality of capacitor stacks, and a plurality of capacitors or
By switching a plurality of capacitor stacks into a series connection state and performing a charging operation, the capacitance value of the capacitor-type storage battery is significantly reduced compared to the case where the capacitor-type storage battery is configured with a single capacitor and charged. To reduce power consumption by reducing charging current, or
The charging time can be shortened and the quick charging characteristics can be improved. Also, in the voltage monitoring operation, by connecting a plurality of capacitors connected in series at the time of the charging operation or a plurality of capacitor stacks in parallel, the voltage at both ends of each capacitor is equalized mutually.
With a single voltage monitor, the capacitor voltage can be detected without variation.

【００４２】請求項４記載の発明によれば、コンデンサ
型蓄電池は、上記充電動作および上記電圧監視動作を所
定のタイミングで繰り返し実行することにより、一定の
時間間隔で、充電電圧が監視されるので、充電コンデン
サの耐圧を保証しつつ、安定した急速充電動作特性を実
現することができる。According to the fourth aspect of the invention, the capacitor-type storage battery monitors the charging voltage at regular time intervals by repeatedly executing the charging operation and the voltage monitoring operation at a predetermined timing. In addition, stable rapid charging operation characteristics can be realized while guaranteeing the withstand voltage of the charging capacitor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明に係る充電装置の第１の実施形態を示す
概略回路図である。FIG. 1 is a schematic circuit diagram showing a first embodiment of a charging device according to the present invention.

【図２】本実施形態に係る充電装置の各接点における電
圧波形を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing voltage waveforms at respective contacts of the charging device according to the embodiment.

【図３】本実施形態に係る充電装置における充電電力の
経時変化を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a change over time of charging power in the charging device according to the present embodiment.

【図４】本発明に係る充電装置の第２の実施形態を示す
ブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of the charging device according to the present invention.

【図５】本実施形態に係る充電装置における充電動作／
電圧モニタ動作の切り換え制御と、コンデンサの充電電
圧との関係を示すタイミングチャートである。FIG. 5 shows a charging operation /
6 is a timing chart illustrating a relationship between switching control of a voltage monitoring operation and a charging voltage of a capacitor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０ 商用電源 ２０ 整流回路 ３０ 駆動電圧生成回路 ４０ 定電圧制御回路 ４１ スイッチングＦＥＴ ４２ 定電圧生成制御部 ４２ａ ＡＮＤゲート ４２ｂ コンパレータ ４２ｃ 発振器 ５０ 出力負荷回路 ６０ 充電コンデンサ ７０ 電圧モニタ回路 １００ 充電回路 ＨＬ 高電位信号線 ＬＬ１、ＬＬ２ 低電位信号線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Commercial power supply 20 Rectifier circuit 30 Drive voltage generation circuit 40 Constant voltage control circuit 41 Switching FET 42 Constant voltage generation control part 42a AND gate 42b Comparator 42c Oscillator 50 Output load circuit 60 Charging capacitor 70 Voltage monitor circuit 100 Charge circuit HL High potential signal Line LL1, LL2 Low potential signal line

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｊ 7/10 Ｈ０１Ｇ 9/00 ５２１ ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H02J 7/10 H01G 9/00 521

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 商用電源の交流電圧に基づいて、第１の
基準電位に対して、所定の直流電圧を生成して出力する
整流手段と、 前記直流電圧に基づいて、前記第１の基準電位よりも高
い第２の基準電位に対して、一定の出力電圧を生成して
出力接点に出力する定電圧生成手段と、 前記出力電圧に基づいて、前記第２の基準電位が印加さ
れた出力端子に一定の出力電流を生成して供給する定電
流生成手段と、 前記第１の基準電位が印加された基準電位接点と前記出
力端子との間に接続され、前記出力端子に供給される前
記出力電流に対応する電気エネルギーを蓄積するコンデ
ンサ型蓄電池と、を具備していることを特徴とする充電
装置。1. A rectifier for generating and outputting a predetermined DC voltage with respect to a first reference potential based on an AC voltage of a commercial power supply; and a first reference potential based on the DC voltage. Constant voltage generating means for generating a constant output voltage for a higher second reference potential and outputting the same to an output contact; and an output terminal to which the second reference potential is applied based on the output voltage. A constant current generating means for generating and supplying a constant output current to the output terminal, wherein the output terminal is connected between a reference potential contact applied with the first reference potential and the output terminal, and is supplied to the output terminal. A capacitor-type storage battery that stores electrical energy corresponding to a current. 【請求項２】 前記充電装置は、前記直流電圧と前記第
２の基準電位に基づいて、所定の駆動電圧を生成して前
記定電圧生成手段に供給する駆動電圧生成手段を備えて
いることを特徴とする請求項１記載の充電装置。2. The charging device according to claim 1, further comprising a driving voltage generating unit that generates a predetermined driving voltage based on the DC voltage and the second reference potential and supplies the driving voltage to the constant voltage generating unit. The charging device according to claim 1, wherein: 【請求項３】 前記コンデンサ型蓄電池は、複数のコン
デンサ、または、複数のコンデンサを積層して構成され
る複数のコンデンサスタックを備え、 前記複数のコンデンサ相互、または、前記複数のコンデ
ンサスタック相互を、所定のタイミングで直列接続状
態、または、並列接続状態に切り換え制御し、 前記直列接続時に、前記複数のコンデンサ、または、前
記複数のコンデンサスタックに前記出力電流に対応する
電気エネルギーを蓄積する充電動作を行い、 前記並列接続時に、前記コンデンサ、または、前記コン
デンサスタックの各々の充電電圧を検出する電圧監視動
作を行うことを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに
記載の充電装置。3. The capacitor-type storage battery includes a plurality of capacitors or a plurality of capacitor stacks configured by stacking a plurality of capacitors, wherein the plurality of capacitors or the plurality of capacitor stacks are At a predetermined timing, the connection operation is switched to a series connection state or a parallel connection state.At the time of the series connection, the plurality of capacitors, or a charging operation of storing electric energy corresponding to the output current in the plurality of capacitor stacks. The charging device according to claim 1, wherein a voltage monitoring operation for detecting a charging voltage of each of the capacitor and the capacitor stack is performed during the parallel connection. 【請求項４】 前記コンデンサ型蓄電池は、前記充電動
作および前記電圧監視動作を所定のタイミングで繰り返
し実行することを特徴とする請求項３記載の充電装置。4. The charging device according to claim 3, wherein the capacitor-type storage battery repeatedly executes the charging operation and the voltage monitoring operation at a predetermined timing.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103208849A (en) * 2013-04-28 2013-07-17 长城汽车股份有限公司 Charging device
CN104393659A (en) * 2014-12-19 2015-03-04 南车株洲电力机车有限公司 Charging device and charging control method

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