JP2011050209A - Electric double-layer capacitor power supply using intermediate tap in switched capacitor system - Google Patents

Electric double-layer capacitor power supply using intermediate tap in switched capacitor system Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply system capable of controlling an output voltage in multiple steps without depending on the number of serial connections of an electric double-layer capacitor module. <P>SOLUTION: The power supply system includes a circuit module having a power storage switching circuit including two or more power storage elements and two or more switching elements and a first switch group, a power supply connected to a first terminal of the circuit module, a voltage detection means by which a voltage of the power supply is detected, and a switch control means by which switches included in the first group are switched based on the voltage detection result from the voltage detection means. This system is constituted so that the voltage applied to a load connected to a second terminal of the circuit module is adjusted within a predetermined rang by switching the switches included in the first switch group by the switch control means in accordance with the power supply voltage detected by the voltage detection means. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、電圧変換装置に関する。より詳細には、本発明は、電源電圧を機器の動作電圧範囲内へと調整するために用いることができる回路モジュール、当該回路モジュールを用いた電源装置、及び当該電源装置を制御するための手段を備えた電源システムに関する。   The present invention relates to a voltage converter. More specifically, the present invention relates to a circuit module that can be used to adjust the power supply voltage within the operating voltage range of the device, a power supply device using the circuit module, and a means for controlling the power supply device. The present invention relates to a power supply system including

一般に、電力によって何らかの装置を動作させる際には、その装置の特性により決定される、所定の動作電圧範囲内で給電を行うことが必要である。電子機器類は個々の特性に応じた所定の電圧範囲内にて動作するが、その動作電圧範囲外では動作が不安定となるか、あるいは非動作となってしまうからである。特に、電気容量が極めて高い電気二重層キャパシタ(ハイブリッドキャパシタやレドックスキャパシタ等も含む)を電源として用いる場合は、電気二重層キャパシタにおける充放電の状態に応じた出力電圧の変動が従来の二次電池における変動よりも大きいため、変動する出力電圧を電子機器の動作範囲内電圧へと変換するための、何らかの電圧変換装置が必要となる。   In general, when any device is operated by electric power, it is necessary to supply power within a predetermined operating voltage range determined by the characteristics of the device. This is because electronic devices operate within a predetermined voltage range according to individual characteristics, but operation becomes unstable or non-operation outside the operating voltage range. In particular, when an electric double layer capacitor (including a hybrid capacitor, a redox capacitor, etc.) having a very high electric capacity is used as a power source, the output voltage varies depending on the state of charge / discharge in the electric double layer capacitor. Therefore, some voltage conversion device for converting the fluctuating output voltage into the voltage within the operating range of the electronic device is required.

電源から供給される電源電圧を動作電圧範囲内に変換するための手段としては、トランスやコイルを用いたDC−DCコンバータが、従来から広く用いられている。しかしながら、そのような構成の変圧器においては、コイルを含んだ回路サイズが比較的大きくなってしまうことや、鉄心等の構成部材に起因して変圧器全体としての重量が大きくなること、及び損失が大きくなること等の欠点が存在する。   As means for converting a power supply voltage supplied from a power source into an operating voltage range, a DC-DC converter using a transformer or a coil has been widely used. However, in such a transformer, the size of the circuit including the coil becomes relatively large, the weight of the transformer as a whole increases due to components such as an iron core, and loss. There are disadvantages such as an increase in.

そこで、図1に示すような、複数個の電気二重層キャパシタモジュールCx1、Cx2、・・・、Cxn、Cy1、Cy2、・・・、Cymを直列に接続した電気二重層キャパシタバンクを用いて構成されるシステムにおいて、複数個の中間タップ出力端子とスイッチS0、S1、S2、・・・Smを設けて、負荷に接続される電気二重層キャパシタモジュールの数をスイッチで切り替えることにより出力電圧の変動幅を小さくするようにした電気二重層キャパシタ電源装置が提案されている(特許文献1)。この回路は、電圧検出回路によって、電気二重層キャパシタモジュールCx1、Cx2、・・・、Cxn、Cy1、Cy2、・・・、Cymの一部、又は全ての電圧を検出し、負荷に印加される電圧の変動が動作範囲に収まるよう比較判定回路で基準電圧と比較判定を行い、その判定結果に基づいてスイッチ制御回路がスイッチS0、S1、S2、・・・Smを順次切り替えるように動作する。 Therefore, as shown in FIG. 1, a plurality of electric double layer capacitor modules C x1 , C x2 ,..., C xn , C y1 , C y2 ,. In a system configured using a capacitor bank, the number of electric double layer capacitor modules connected to a load by providing a plurality of intermediate tap output terminals and switches S 0 , S 1 , S 2 ,... S m An electric double layer capacitor power supply device has been proposed in which the fluctuation range of the output voltage is made small by switching the switch with a switch (Patent Document 1). In this circuit, the voltage detection circuit detects the voltage of part or all of the electric double layer capacitor modules C x1 , C x2 ,..., C xn , C y1 , C y2 ,. The comparison judgment circuit makes a comparison judgment with the reference voltage so that the fluctuation of the voltage applied to the load is within the operation range, and the switch control circuit switches the switches S 0 , S 1 , S 2 ,. It operates to switch S m sequentially.

動作時における負荷電圧を図2に示す。初期状態として、S0がオンとなっており、他のスイッチはオフである。よって負荷電圧はCx1〜Cxnの電圧の和に等しい。放電の進行と共に負荷電圧は低下するが、電圧検出回路で検出された電気二重層キャパシタバンクの電圧が比較判定回路であらかじめ設定された値より低くなった場合、スイッチ制御回路を用いてS0をオフにすると同時にS1をオンにする。この時、負荷にはCy1が新たに接続されることとなるので、負荷電圧は上昇する。このような一連の動作を繰り返すことで、負荷電圧をある任意の範囲内に調整する。 The load voltage during operation is shown in FIG. As an initial state, S 0 are turned on, the other switches are off. Therefore, the load voltage is equal to the sum of the voltages of C x1 to C xn . Although the load voltage decreases with the progress of discharge, when the voltage of the electric double layer capacitor bank detected by the voltage detection circuit becomes lower than the value preset by the comparison determination circuit, S 0 is set using the switch control circuit. At the same time as turning off, S 1 is turned on. At this time, Cy 1 is newly connected to the load, so the load voltage rises. By repeating such a series of operations, the load voltage is adjusted within an arbitrary range.

特開2000−209775JP 2000-209775 A

しかしながら前記の電源装置では、スイッチングにより出力電圧に寄与する電気二重層キャパシタモジュールの個数を変えることによって負荷電圧を制御するという方法をとっているため、多段階の負荷電圧制御を行うためには多数個の電気二重層キャパシタモジュールを直列接続する必要がある。電気二重層キャパシタモジュールの直列接続数が少ない場合、例えば図1の電源システムが2直列の電気二重層キャパシタモジュールで構成されている場合は、出力電圧を2段階でしか調節することができない。また、出力電圧の調整単位は電気二重層キャパシタモジュール1個の電圧と等しいため、出力電圧をきめ細やかに制御することが難しく、柔軟性に欠けていた。   However, since the power supply apparatus employs a method in which the load voltage is controlled by changing the number of electric double layer capacitor modules that contribute to the output voltage by switching, a large number of load voltage controls are required for multi-stage load voltage control. It is necessary to connect the electric double layer capacitor modules in series. When the number of electric double layer capacitor modules connected in series is small, for example, when the power supply system of FIG. 1 is configured with two series electric double layer capacitor modules, the output voltage can be adjusted only in two stages. Further, since the unit for adjusting the output voltage is equal to the voltage of one electric double layer capacitor module, it is difficult to finely control the output voltage and lacks flexibility.

上記課題を解決するため、本発明は、電気二重層キャパシタモジュールの電圧を分担するための蓄電素子を含んで構成された蓄電素子回路、及び、蓄電素子回路からの出力電圧を個々の蓄電素子電圧単位で段階的に調整するためのスイッチ群を備えた回路モジュールを提供する。蓄電素子回路を、スイッチトキャパシタシステムを構成する蓄電素子スイッチング回路とすることで、調整電圧単位を一定値とすることができる。この回路モジュールに電気二重層キャパシタモジュールを接続することで、電気二重層キャパシタモジュールの電圧よりも細かい調整単位での出力電圧調整を可能とする電源装置が提供される。   In order to solve the above problems, the present invention provides a storage element circuit configured to include a storage element for sharing the voltage of an electric double layer capacitor module, and outputs a voltage from the storage element circuit to each storage element voltage. Provided is a circuit module provided with a switch group for adjusting in steps in units. By setting the storage element circuit as a storage element switching circuit constituting a switched capacitor system, the unit of the adjustment voltage can be set to a constant value. By connecting an electric double layer capacitor module to this circuit module, a power supply device is provided that enables output voltage adjustment in finer adjustment units than the voltage of the electric double layer capacitor module.

特に、蓄電素子スイッチング回路を、後述の実施例で説明するとおりカスケード接続された多段構成とすることで、より少ない素子数による、より微細な単位での出力電圧調整を可能とする。   In particular, the storage element switching circuit is configured in a cascaded multi-stage configuration as will be described later in the embodiments, thereby enabling output voltage adjustment in a finer unit with a smaller number of elements.

本発明は、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、第1蓄電素子スイッチング回路と、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、第2蓄電素子スイッチング回路であって、第1蓄電素子スイッチング回路に含まれる1以上の蓄電素子とカスケードに接続された、第2蓄電素子スイッチング回路と、第2蓄電素子スイッチング回路と第1端子との間に接続された、スイッチ群と、を備えた回路モジュールと、回路モジュールの第2端子に接続された電源と、を備えた電源装置であって、スイッチ群は、スイッチ群に含まれるスイッチのいずれか1つをオンとすることによる、第1端子と第2端子とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる2以上の接続状態の間での切り替えによって、第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を段階的に調整するよう構成されたことを特徴とする、電源装置を提供する。   The present invention is a second power storage element switching circuit including a first power storage element switching circuit including two or more power storage elements and two or more switch elements, and two or more power storage elements and two or more switch elements. A second storage element switching circuit connected in cascade with one or more storage elements included in the first storage element switching circuit, and a switch connected between the second storage element switching circuit and the first terminal And a power supply connected to a second terminal of the circuit module, wherein the switch group turns on one of the switches included in the switch group. By connecting the first terminal to the first terminal by switching between two or more connection states in which the power storage element group existing in the path connecting the first terminal and the second terminal is at least partially different Characterized in that it is configured to adjust the voltage applied to the load stepwise, to provide a power supply device.

上記のとおり、複数の蓄電素子スイッチング回路をカスケード接続してシステムを構成することにより、少ない素子数での微細な電圧調整が可能となる。なお、後述の実施例において詳しく説明するとおり、第2蓄電素子スイッチング回路を、第1蓄電素子スイッチング回路中の、具体的にどの点においてカスケード接続するか、ということを適宜選択することにより、負荷電圧の調整単位を選択することが可能である。   As described above, by configuring a system by cascading a plurality of storage element switching circuits, fine voltage adjustment with a small number of elements can be performed. In addition, as will be described in detail in the embodiments described later, by appropriately selecting at which point in the first storage element switching circuit the second storage element switching circuit is specifically cascade-connected, It is possible to select a voltage adjustment unit.

また、本発明は、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、第1蓄電素子スイッチング回路と、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、第2蓄電素子スイッチング回路であって、前記第1蓄電素子スイッチング回路に含まれる1以上の蓄電素子とカスケードに接続された、第2蓄電素子スイッチング回路と、前記第2蓄電素子スイッチング回路と第1端子との間に接続された、スイッチ群と、を備えた回路モジュールと、前記回路モジュールの第1端子に接続された電源と、を備えた電源装置であって、前記スイッチ群は、スイッチ群に含まれるスイッチのいずれか1つをオンとすることによる、前記第1端子と前記第2端子とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる2以上の接続状態の間での切り替えによって、第2端子に接続される負荷に印加させる電圧を段階的に調整するよう構成されたことを特徴とする、電源装置を提供する。   The present invention also provides a first storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements, and a second storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements. A second storage element switching circuit connected in cascade with one or more storage elements included in the first storage element switching circuit, and connected between the second storage element switching circuit and the first terminal. A power supply device comprising: a circuit group comprising a switch group; and a power source connected to a first terminal of the circuit module, wherein the switch group is any of the switches included in the switch group. By turning on one of them, switching between two or more connected states in which at least part of the storage element groups existing in the path connecting the first terminal and the second terminal are different is performed. By changing, characterized in that the voltage applied to the load connected to the second terminal configured to stepwise adjust, to provide a power supply device.

電源を接続する端子を適宜変更することによっても、負荷電圧を調整することが可能である。後述する1実施例においては、電源と負荷をそれぞれ接続する各々の接続端子を交換することによって入出力電圧比値が交換前の値の逆数へと変わる。したがって、電源による供給電圧と負荷における動作電圧範囲との関係に応じて、電源電圧を昇圧しなければならない場合であっても、あるいは降圧しなければならない場合であっても、接続端子を適宜選択しつつ、本発明に係る電源装置を用いることが可能である。   The load voltage can also be adjusted by appropriately changing the terminal to which the power supply is connected. In one embodiment described later, the input / output voltage ratio value is changed to the reciprocal of the value before the replacement by exchanging each connection terminal for connecting the power source and the load. Therefore, depending on the relationship between the supply voltage from the power supply and the operating voltage range at the load, the connection terminal is appropriately selected whether the power supply voltage needs to be stepped up or stepped down. However, the power supply device according to the present invention can be used.

また、本発明は、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、第1蓄電素子スイッチング回路と、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、第2蓄電素子スイッチング回路であって、前記第1蓄電素子スイッチング回路に含まれる1以上の蓄電素子とカスケードに接続された、第2蓄電素子スイッチング回路と、前記第2蓄電素子スイッチング回路と第1端子との間に接続された、第1スイッチ群と、前記第2蓄電素子スイッチング回路と第2端子との間に接続された、第2スイッチ群と、を備えた回路モジュールと、前記第2端子に接続された電源と、を備えた電源装置であって、前記第1スイッチ群は、第1スイッチ群に含まれるスイッチのいずれか1つをオンとすることによる、前記第1端子と前記第2端子とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる2以上の接続状態の間での切り替えによって、第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を段階的に調整するよう構成され、前記第2スイッチ群は、第2スイッチ群に含まれるスイッチのいずれか1つをオンとすることによる、前記第2端子と前記回路モジュール内の共通電位点とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる、2以上の接続状態、の間での切り替えをするよう構成され、前記第1スイッチ群の切り替えによって調整される前記負荷に印加される電圧の調整単位は、前記電源により供給される電源電圧と、前記第2スイッチ群の切り替えによって変更される、前記第2端子と前記共通電位点とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群の構成と、によって決定されることを特徴とする、電源装置を提供する。   The present invention also provides a first storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements, and a second storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements. A second storage element switching circuit connected in cascade with one or more storage elements included in the first storage element switching circuit, and connected between the second storage element switching circuit and the first terminal. A circuit module comprising a first switch group, a second switch group connected between the second storage element switching circuit and the second terminal, and a power source connected to the second terminal The first switch group connects the first terminal and the second terminal by turning on one of the switches included in the first switch group. The voltage applied to the load connected to the first terminal is adjusted stepwise by switching between two or more connection states in which the power storage element group existing in the path is at least partially different, When at least one of the switches included in the second switch group is turned on, the switch group includes at least a storage element group present in a path connecting the second terminal and the common potential point in the circuit module. A unit for adjusting a voltage applied to the load that is adjusted by switching the first switch group is supplied by the power source. Determined by the power supply voltage and the configuration of the storage element group existing in the path connecting the second terminal and the common potential point, which is changed by switching the second switch group Characterized in that it is, to provide a power supply device.

回路モジュールに第2スイッチ群を備えることによって、負荷電圧調整単位のスイッチングによる変更を可能とした、実施形態である。   In this embodiment, the second switch group is provided in the circuit module, thereby enabling the load voltage adjustment unit to be changed by switching.

また、本発明は、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、第1段から第n段までの(nは2以上の整数)蓄電素子スイッチング回路と、第1スイッチ群と、を備えた回路モジュールであって、第k段(kは2以上の整数)の前記蓄電素子スイッチング回路は、第k−1段の前記蓄電素子スイッチング回路に含まれる1以上の蓄電素子とカスケード接続されており、前記第1スイッチ群は、前記回路モジュールの第1端子と第2端子とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる2以上の接続状態の間での切り替えをするよう構成されることを特徴とする、回路モジュールを提供する。   In addition, the present invention provides a storage element switching circuit from the first stage to the n-th stage (n is an integer of 2 or more), which includes two or more storage elements and two or more switch elements, a first switch group, The k-th storage element switching circuit (k is an integer of 2 or more) is cascade-connected to one or more storage elements included in the k-1th storage element switching circuit. The first switch group switches between two or more connection states in which at least part of the power storage element groups existing in the path connecting the first terminal and the second terminal of the circuit module are different. A circuit module is provided that is configured as described above.

任意の数の蓄電素子スイッチング回路を用いて、本発明に係る回路モジュールを構成することが可能であって、特に蓄電素子スイッチング回路の数を増やすことにより、更なるきめ細やかな入出力電圧比の実現が可能となる。なお、各蓄電素子スイッチング回路内の蓄電素子に印加される電圧を、スイッチングによって均一化することにより、上記第1スイッチ群の切り替えによって負荷電圧を調整する際の調整刻みを一定とすることが可能となる。   It is possible to configure a circuit module according to the present invention using an arbitrary number of storage element switching circuits, and in particular, by increasing the number of storage element switching circuits, a more fine-tuned input / output voltage ratio can be achieved. Realization is possible. In addition, by making the voltage applied to the storage element in each storage element switching circuit uniform by switching, the adjustment increment when adjusting the load voltage by switching the first switch group can be made constant. It becomes.

具体的に、n個の蓄電素子スイッチング回路を用いて回路モジュールを構成する場合において、第1段、第2弾…第n段の各蓄電素子スイッチング回路が、それぞれN1個、N2個、…Nn個の直列接続された蓄電素子を備えているとすれば、後述の実施例において示されるとおり、入出力電圧比の単位としてとりうる最小値は1/(N12…Nn)となる。すなわち、回路モジュール全体としては、各段に用いる蓄電素子数の合計であるN1+N2+…+Nnのおよそ2倍程度(電圧均一化のために用いられる蓄電素子を考慮した場合の因子であり、回路構成によっては2以外の値をとりうる。)の蓄電素子を用いることにより、上記最小値1/(N12…Nn)での微細な電圧調整が可能となる。 Specifically, in the case where a circuit module is configured by using n storage element switching circuits, each of the first stage, second bullet ... nth stage storage element switching circuits has N 1 , N 2 , if ... and a n n-number of series-connected storage element, as shown in the examples below, the lowest possible as a unit of input to output voltage ratio is 1 / (n 1 n 2 ... n n ) That is, the circuit module as a whole is approximately twice as large as N 1 + N 2 +... + N n which is the total number of power storage elements used in each stage (a factor when considering power storage elements used for voltage equalization). Yes, depending on the circuit configuration, a value other than 2 can be used.) By using the storage element, it is possible to finely adjust the voltage with the minimum value 1 / (N 1 N 2 ... N n ).

一方、同じ最小単位での電圧調整を1段構成のスイッチトキャパシタシステムにより行うためには、N12…Nn個のキャパシタを直列接続する必要があり、また電圧均一化のために用いられるキャパシタを考慮すれば、必要なキャパシタの合計数はN12…Nnのおよそ2倍程度となる。 On the other hand, in order to perform voltage adjustment in the same minimum unit by a switched capacitor system having a single stage configuration, it is necessary to connect N 1 N 2 ... N n capacitors in series, and capacitors used for voltage equalization. Is taken into consideration, the total number of required capacitors is approximately twice as large as N 1 N 2 ... N n .

具体的に、例えば電源電圧の1/100単位での電圧調整を行う場合において、本発明に係る2段構成回路モジュールを用いるならば、必要な蓄電素子の個数は(10+10)×2=40個程度(後述の実施形態と同様のスイッチトキャパシタシステムを各段に用いる場合は、38個)となる。   Specifically, for example, in the case of performing voltage adjustment in units of 1/100 of the power supply voltage, if the two-stage circuit module according to the present invention is used, the number of necessary storage elements is (10 + 10) × 2 = 40 (If a switched capacitor system similar to the embodiment described later is used in each stage, it is 38).

一方で、同じ最小単位での電圧調整を1段構成のスイッチトキャパシタシステムにより行うならば、100×2=200個程度のキャパシタが必要となる。   On the other hand, if voltage adjustment in the same minimum unit is performed by a single-stage switched capacitor system, about 100 × 2 = 200 capacitors are required.

このように、本発明によれば電圧調整に必要な蓄電素子数を大幅に削減することが可能である。また同様に、必要なスイッチの数も大幅に削減される。   Thus, according to the present invention, the number of power storage elements necessary for voltage adjustment can be greatly reduced. Similarly, the number of switches required is greatly reduced.

蓄電素子はキャパシタ又は二次電池であることが好ましい。さらに、蓄電素子の少なくとも一部は、2以上のキャパシタ又は二次電池からなる蓄電モジュールであってもよい。2以上のキャパシタ又は二次電池が直列・並列に接続されている場合であっても、合成容量を適切に計算することにより蓄電素子と同様に扱うことが可能である。   The power storage element is preferably a capacitor or a secondary battery. Furthermore, at least a part of the power storage element may be a power storage module including two or more capacitors or secondary batteries. Even when two or more capacitors or secondary batteries are connected in series and in parallel, they can be handled in the same way as a storage element by appropriately calculating the combined capacity.

第1スイッチ群は、FET、サイリスタ、フォトMOSリレー等を用いた電子的スイッチ(半導体スイッチ)から構成されたものであることが好ましい。あるいは、第1スイッチ群は、パワーリレー等、応答速度の遅い機械式スイッチから構成されたものであってもよい。   The first switch group is preferably constituted by an electronic switch (semiconductor switch) using an FET, a thyristor, a photo MOS relay, or the like. Alternatively, the first switch group may be composed of a mechanical switch with a slow response speed, such as a power relay.

本発明に係る回路モジュールは、好ましくは第2スイッチ群を更に備える。第2スイッチ群は、第1端子又は第2端子と、回路モジュール内の共通電位点と、を結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる、2以上の接続状態の間での切り替えを可能とするスイッチ群である。   The circuit module according to the present invention preferably further includes a second switch group. The second switch group is a switch between two or more connection states in which at least a part of the power storage element group existing in a path connecting the first terminal or the second terminal and the common potential point in the circuit module is different. It is a switch group that enables

第2スイッチ群を用いることにより、本発明による電圧調整を更に改善することができる。具体的には、第2スイッチ群を用いたスイッチングにより、負荷電圧の調整単位を変更することが可能となる。   By using the second switch group, the voltage adjustment according to the present invention can be further improved. Specifically, the adjustment unit of the load voltage can be changed by switching using the second switch group.

なお、上記回路モジュールには、電気二重層キャパシタモジュールに限らず、任意の電源を接続することが可能である。   The circuit module is not limited to the electric double layer capacitor module, and can be connected to an arbitrary power source.

また本発明は、上記電源装置に加えて当該電源装置を制御するための手段を備えた電源システムを提供する。この電源システムは、電気二重層キャパシタモジュール、リチウムイオンキャパシタ、二次電池などの蓄電モジュール、あるいは電源システムに接続される負荷の電圧を監視するための電圧検出手段と、蓄電モジュール、あるいは負荷の電圧が変動するに応じて適切なスイッチ切り替えを行い、出力電圧を動作電圧範囲内へと調整するための、スイッチ制御手段とを備える。   The present invention also provides a power supply system provided with means for controlling the power supply apparatus in addition to the power supply apparatus. This power supply system includes a power storage module such as an electric double layer capacitor module, a lithium ion capacitor, and a secondary battery, or voltage detection means for monitoring the voltage of a load connected to the power supply system, and the power storage module or the voltage of the load. Switch control means for performing appropriate switch switching according to fluctuations in the output voltage and adjusting the output voltage within the operating voltage range.

すなわち本発明は、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、蓄電素子スイッチング回路と、前記蓄電素子スイッチング回路と第1端子との間に接続された、スイッチ群であって、第1端子と第2端子とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる2以上の接続状態、の間での切り替えによって、第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を段階的に調整するよう構成されたスイッチ群と、を備えた回路モジュールと、前記回路モジュールの第2端子に接続された蓄電モジュールと、前記蓄電モジュールの電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、を備え、前記電圧検出手段により検出される前記蓄電モジュールの電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記回路モジュールの第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、電源システムを提供する。   That is, the present invention is a storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements, and a switch group connected between the storage element switching circuit and the first terminal, The voltage applied to the load connected to the first terminal is stepwise by switching between two or more connection states in which the power storage element group existing in the path connecting the first terminal and the second terminal is at least partially different A switch module configured to be adjusted to a voltage, a power storage module connected to a second terminal of the circuit module, a voltage detection means for detecting a voltage of the power storage module, and the voltage detection means Switch control means for switching a switch included in the switch group based on the detection result of the voltage from the switch group, and detected by the voltage detection means The voltage applied to the load connected to the first terminal of the circuit module is adjusted within a predetermined range by switching the switches included in the switch group by the switch control means according to the voltage of the electric module. Provided is a power system characterized by being configured.

上記構成の電源システムにおいて、多数の蓄電モジュールを直列接続する必要はない。またスイッチの切り替えにより、蓄電モジュールの電圧単位ではなく、蓄電素子電圧単位での負荷電圧調整が可能となる。後述の実施例で説明するとおり、各蓄電素子には蓄電モジュールの電圧が分担して印加されるので、本電源システムにより従来よりもきめ細やかな電圧調整が可能となる。   In the power supply system having the above configuration, it is not necessary to connect a large number of power storage modules in series. Further, by switching the switch, it is possible to adjust the load voltage not in units of voltage of the storage module but in units of storage element voltage. As will be described later in the embodiments, the voltage of the power storage module is shared and applied to each power storage element, so that this power supply system enables finer voltage adjustment than before.

また本電源システムには電圧検出手段とスイッチ制御手段とが備えられているため、変動する蓄電モジュールの電圧に応じて随時スイッチ群の切り替えを行うことにより、常に出力電圧を負荷の動作電圧範囲内へ調整することが可能となる。なお、電圧検出手段を蓄電モジュールに直接接続する必要はなく、例えば蓄電素子スイッチング回路内のいずれかのキャパシタへ接続することも可能である。後述の実施例で示すとおり、具体的な回路構成に応じて各蓄電素子の電圧と蓄電モジュールの電圧との間には特定の関係式が成り立つため、蓄電素子の電圧を検出した上で蓄電モジュールの電圧を算出することも可能だからである。特許請求の範囲の記載における電圧検出手段は、このように蓄電モジュールの電圧を直接的・間接的に検出するよう構成された任意の検出手段を含む。   In addition, since the power supply system is provided with a voltage detection means and a switch control means, the output voltage is always kept within the operating voltage range of the load by switching the switch group at any time according to the voltage of the changing power storage module. It becomes possible to adjust to. It is not necessary to connect the voltage detection means directly to the power storage module, and it is possible to connect it to any capacitor in the power storage element switching circuit, for example. As shown in the examples described later, since a specific relational expression is established between the voltage of each power storage element and the voltage of the power storage module according to a specific circuit configuration, the power storage module is detected after detecting the voltage of the power storage element. This is because it is also possible to calculate the voltage. The voltage detection means in the description of the claims includes arbitrary detection means configured to directly and indirectly detect the voltage of the power storage module as described above.

また本発明は、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、蓄電素子スイッチング回路と、前記蓄電素子スイッチング回路と第1端子との間に接続された、スイッチ群であって、第1端子と第2端子とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる2以上の接続状態、の間での切り替えによって、第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を段階的に調整するよう構成されたスイッチ群と、を備えた回路モジュールと、前記回路モジュールの第2端子に接続された蓄電モジュールと、前記負荷の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、を備え、前記電圧検出手段により検出される前記負荷の電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記回路モジュールの第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、電源システムを提供する。   The present invention also includes a storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements, and a switch group connected between the storage element switching circuit and the first terminal, The voltage applied to the load connected to the first terminal is stepwise by switching between two or more connection states in which the power storage element group existing in the path connecting the first terminal and the second terminal is at least partially different A switch module configured to adjust to the circuit module, a power storage module connected to a second terminal of the circuit module, voltage detection means for detecting the voltage of the load, and from the voltage detection means Switch control means for switching the switches included in the switch group based on the detection result of the voltage of the switch, and responding to the voltage of the load detected by the voltage detection means. The voltage applied to the load connected to the first terminal of the circuit module is adjusted within a predetermined range by switching the switches included in the switch group by the switch control means. A power supply system is provided.

電圧検出は、蓄電モジュールに対してではなく、負荷に対して直接行うことも可能である。   The voltage detection can be performed directly on the load, not on the power storage module.

また、本発明は、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、蓄電素子スイッチング回路と、前記蓄電素子スイッチング回路と第1端子との間に接続された、スイッチ群であって、第1端子と第2端子とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる2以上の接続状態、の間での切り替えによって、第2端子に接続される負荷に印加させる電圧を段階的に調整するよう構成されたスイッチ群と、を備えた回路モジュールと、前記回路モジュールの第1端子に接続された蓄電モジュールと、前記蓄電モジュールの電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、を備え、前記電圧検出手段により検出される前記蓄電モジュールの電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記回路モジュールの第2端子に接続される負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、電源システムを提供する。   The present invention is also a storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements, and a switch group connected between the storage element switching circuit and the first terminal, The voltage applied to the load connected to the second terminal is switched by switching between two or more connection states in which the power storage element group existing in the path connecting the first terminal and the second terminal is at least partially different A switch module configured to adjust the power supply, a power storage module connected to a first terminal of the circuit module, voltage detection means for detecting a voltage of the power storage module, and the voltage detection Switch control means for switching a switch included in the switch group based on a voltage detection result from the means, and the storage detected by the voltage detection means. A configuration in which a voltage applied to a load connected to the second terminal of the circuit module is adjusted within a predetermined range by switching a switch included in the switch group by the switch control unit according to a voltage of the module. A power supply system is provided.

蓄電モジュールを接続する端子を適宜変更することによっても、負荷電圧を調整することが可能である。後述する1実施例においては、蓄電モジュールと負荷をそれぞれ接続する各々の接続端子を交換することによって入出力電圧比値が交換前の値の逆数へと変わる。したがって、蓄電モジュールによる供給電圧と負荷における動作電圧範囲との関係に応じて、電源電圧を昇圧しなければならない場合であっても、あるいは降圧しなければならない場合であっても、接続端子を適宜選択しつつ、本発明に係る電源システムを用いることが可能である。   The load voltage can also be adjusted by appropriately changing the terminal connected to the power storage module. In one embodiment to be described later, the input / output voltage ratio value is changed to the reciprocal of the value before the replacement by exchanging each connection terminal for connecting the power storage module and the load. Therefore, depending on the relationship between the supply voltage of the power storage module and the operating voltage range at the load, the connection terminal is appropriately set whether the power supply voltage needs to be boosted or has to be stepped down. It is possible to use the power supply system according to the present invention while selecting.

また、本発明は、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、蓄電素子スイッチング回路と、前記蓄電素子スイッチング回路と第1端子との間に接続された、スイッチ群であって、第1端子と第2端子とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる2以上の接続状態、の間での切り替えによって、第2端子に接続される負荷に印加させる電圧を段階的に調整するよう構成されたスイッチ群と、を備えた回路モジュールと、前記回路モジュールの第1端子に接続された蓄電モジュールと、前記負荷の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、を備え、前記電圧検出手段により検出される前記負荷の電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記回路モジュールの第2端子に接続される負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、電源システムを提供する。   The present invention is also a storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements, and a switch group connected between the storage element switching circuit and the first terminal, The voltage applied to the load connected to the second terminal is switched by switching between two or more connection states in which the power storage element group existing in the path connecting the first terminal and the second terminal is at least partially different A switch module configured to be adjusted automatically, a power storage module connected to a first terminal of the circuit module, voltage detection means for detecting a voltage of the load, and the voltage detection means Switch control means for switching the switches included in the switch group based on the detection result of the voltage from the switch group, the voltage of the load detected by the voltage detection means The switch control means is configured to adjust the voltage applied to the load connected to the second terminal of the circuit module within a predetermined range by switching the switches included in the switch group. A power supply system is provided.

電圧検出を、蓄電モジュールに対してではなく、負荷に対して直接行う実施形態である。   In this embodiment, voltage detection is performed directly on the load, not on the power storage module.

また、本発明は、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、蓄電素子スイッチング回路と、前記蓄電素子スイッチング回路と第1端子との間に接続された、第1スイッチ群であって、第1端子と第2端子とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる2以上の接続状態、の間での切り替えによって、第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を段階的に調整するよう構成された第1スイッチ群と、前記蓄電素子スイッチング回路と前記第2端子との間に接続された、第2スイッチ群であって、第2端子と共通電位点とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる、2以上の接続状態の間での切り替えにより、前記第1スイッチ群の切り替えによって調整される前記負荷に印加される電圧の調整単位を決定するよう構成された、第2スイッチ群と、を備えた回路モジュールと、前記回路モジュールの第2端子に接続された蓄電モジュールと、前記蓄電モジュールの電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記第1及び第2スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、を備え、前記電圧検出手段により検出される前記蓄電モジュールの電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記第1及び第2スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記回路モジュールの第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、電源システムを提供する。   In addition, the present invention is a storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements, and a first switch group connected between the storage element switching circuit and the first terminal. The voltage applied to the load connected to the first terminal by switching between two or more connection states in which the power storage element group existing in the path connecting the first terminal and the second terminal is at least partially different A second switch group connected between the storage element switching circuit and the second terminal, wherein the second terminal and the common potential point are connected to each other. An adjustment unit of a voltage applied to the load adjusted by switching of the first switch group by switching between two or more connection states in which at least a part of the storage element group present in the path connecting the two is different A circuit module comprising: a second switch group configured to determine; a power storage module connected to a second terminal of the circuit module; voltage detection means for detecting a voltage of the power storage module; and the voltage Switch control means for switching the switches included in the first and second switch groups based on the detection result of the voltage from the detection means, and according to the voltage of the power storage module detected by the voltage detection means The voltage applied to the load connected to the first terminal of the circuit module is adjusted within a predetermined range by switching the switches included in the first and second switch groups by the switch control means. A power supply system is provided.

回路モジュールに第2スイッチ群を備えることによって、負荷電圧調整単位のスイッチングによる変更を可能とした、実施形態である。   In this embodiment, the second switch group is provided in the circuit module, thereby enabling the load voltage adjustment unit to be changed by switching.

また、本発明は、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、蓄電素子スイッチング回路と、前記蓄電素子スイッチング回路と第1端子との間に接続された、第1スイッチ群であって、第1端子と第2端子とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる2以上の接続状態、の間での切り替えによって、第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を段階的に調整するよう構成された第1スイッチ群と、前記蓄電素子スイッチング回路と前記第2端子との間に接続された、第2スイッチ群であって、第2端子と共通電位点とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる、2以上の接続状態の間での切り替えにより、前記第1スイッチ群の切り替えによって調整される前記負荷に印加される電圧の調整単位を決定するよう構成された、第2スイッチ群と、を備えた回路モジュールと、前記回路モジュールの第2端子に接続された蓄電モジュールと、前記負荷の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記第1及び第2スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、を備え、前記電圧検出手段により検出される前記負荷の電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記第1及び第2スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記回路モジュールの第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、電源システムを提供する。   In addition, the present invention is a storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements, and a first switch group connected between the storage element switching circuit and the first terminal. The voltage applied to the load connected to the first terminal by switching between two or more connection states in which the power storage element group existing in the path connecting the first terminal and the second terminal is at least partially different A second switch group connected between the storage element switching circuit and the second terminal, wherein the second terminal and the common potential point are connected to each other. An adjustment unit of a voltage applied to the load adjusted by switching of the first switch group by switching between two or more connection states in which at least a part of the storage element group present in the path connecting the two is different A circuit module comprising: a second switch group configured to determine; a power storage module connected to a second terminal of the circuit module; voltage detection means for detecting a voltage of the load; and the voltage detection Switch control means for switching the switches included in the first and second switch groups based on the detection result of the voltage from the means, and according to the voltage of the load detected by the voltage detection means, The voltage applied to the load connected to the first terminal of the circuit module is adjusted within a predetermined range by switching the switches included in the first and second switch groups by the switch control means. A power supply system is provided.

電圧検出を、蓄電モジュールに対してではなく、負荷に対して直接行う実施形態である。   In this embodiment, voltage detection is performed directly on the load, not on the power storage module.

また、本発明は、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、第1蓄電素子スイッチング回路と、前記第1蓄電素子スイッチング回路に含まれる1以上の蓄電素子とカスケードに接続された、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、第2蓄電素子スイッチング回路と、前記第2蓄電素子スイッチング回路と第1端子との間に接続された、スイッチ群であって、第1端子と第2端子とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる2以上の接続状態、の間での切り替えによって、第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を段階的に調整するよう構成されたスイッチ群と、を備えた回路モジュールと、前記回路モジュールの第2端子に接続された蓄電モジュールと、前記蓄電モジュールの電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、を備え、前記電圧検出手段により検出される前記蓄電モジュールの電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記回路モジュールの第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、電源システムを提供する。   In addition, the present invention is connected in cascade with a first power storage element switching circuit including two or more power storage elements and two or more switch elements, and one or more power storage elements included in the first power storage element switching circuit. A second power storage element switching circuit including two or more power storage elements and two or more switch elements, and a switch group connected between the second power storage element switching circuit and the first terminal, The voltage applied to the load connected to the first terminal is stepwise by switching between two or more connection states in which the power storage element group existing in the path connecting the first terminal and the second terminal is at least partially different A switch module configured to adjust to a power supply module; a power storage module connected to a second terminal of the circuit module; and a power supply for detecting a voltage of the power storage module. Detection means and switch control means for switching a switch included in the switch group based on a detection result of the voltage from the voltage detection means, and according to the voltage of the power storage module detected by the voltage detection means The voltage applied to the load connected to the first terminal of the circuit module is adjusted within a predetermined range by switching the switches included in the switch group by the switch control means. A power supply system is provided.

上記のとおり、複数の蓄電素子スイッチング回路をカスケード接続してシステムを構成することにより、さらに微細な電圧調整が可能となる。なお、後述の実施例において詳しく説明するとおり、第2蓄電素子スイッチング回路を、第1蓄電素子スイッチング回路中の、具体的にどの点においてカスケード接続するか、ということを適宜選択することにより、負荷電圧の調整単位を選択することが可能である。   As described above, by configuring the system by cascading a plurality of power storage element switching circuits, further fine voltage adjustment is possible. In addition, as will be described in detail in the embodiments described later, by appropriately selecting at which point in the first storage element switching circuit the second storage element switching circuit is specifically cascade-connected, It is possible to select a voltage adjustment unit.

また、本発明は、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、第1蓄電素子スイッチング回路と、前記第1蓄電素子スイッチング回路に含まれる1以上の蓄電素子とカスケードに接続された、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、第2蓄電素子スイッチング回路と、前記第2蓄電素子スイッチング回路と第1端子との間に接続された、スイッチ群であって、第1端子と第2端子とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる2以上の接続状態、の間での切り替えによって、第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を段階的に調整するよう構成されたスイッチ群と、を備えた回路モジュールと、前記回路モジュールの第2端子に接続された蓄電モジュールと、前記負荷の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、を備え、前記電圧検出手段により検出される前記負荷の電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記回路モジュールの第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、電源システムを提供する。   In addition, the present invention is connected in cascade with a first power storage element switching circuit including two or more power storage elements and two or more switch elements, and one or more power storage elements included in the first power storage element switching circuit. A second power storage element switching circuit including two or more power storage elements and two or more switch elements, and a switch group connected between the second power storage element switching circuit and the first terminal, The voltage applied to the load connected to the first terminal is stepwise by switching between two or more connection states in which the power storage element group existing in the path connecting the first terminal and the second terminal is at least partially different A switch module configured to adjust to a voltage, a power storage module connected to a second terminal of the circuit module, and voltage detection means for detecting a voltage of the load Switch control means for switching a switch included in the switch group based on a detection result of the voltage from the voltage detection means, and the switch according to the voltage of the load detected by the voltage detection means A power supply configured to adjust a voltage applied to a load connected to the first terminal of the circuit module within a predetermined range by switching a switch included in the switch group by a control unit. Provide a system.

電圧検出を、蓄電モジュールに対してではなく、負荷に対して直接行う実施形態である。   In this embodiment, voltage detection is performed directly on the load, not on the power storage module.

また、本発明は、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、第1蓄電素子スイッチング回路と、前記第1蓄電素子スイッチング回路に含まれる1以上の蓄電素子とカスケードに接続された、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、第2蓄電素子スイッチング回路と、前記第2蓄電素子スイッチング回路と第1端子との間に接続された、スイッチ群であって、第1端子と第2端子とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる2以上の接続状態、の間での切り替えによって、第2端子に接続される負荷に印加させる電圧を段階的に調整するよう構成されたスイッチ群と、を備えた回路モジュールと、前記回路モジュールの第1端子に接続された蓄電モジュールと、前記蓄電モジュールの電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、を備え、前記電圧検出手段により検出される前記蓄電モジュールの電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記回路モジュールの第2端子に接続される負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、電源システムを提供する。   In addition, the present invention is connected in cascade with a first power storage element switching circuit including two or more power storage elements and two or more switch elements, and one or more power storage elements included in the first power storage element switching circuit. A second power storage element switching circuit including two or more power storage elements and two or more switch elements, and a switch group connected between the second power storage element switching circuit and the first terminal, The voltage applied to the load connected to the second terminal is stepwise by switching between two or more connection states in which the storage element group existing in the path connecting the first terminal and the second terminal is at least partially different A switch module configured to adjust to a power supply module, a power storage module connected to a first terminal of the circuit module, and a power supply for detecting a voltage of the power storage module Detection means and switch control means for switching a switch included in the switch group based on a detection result of the voltage from the voltage detection means, and according to the voltage of the power storage module detected by the voltage detection means The voltage applied to the load connected to the second terminal of the circuit module is adjusted within a predetermined range by switching the switches included in the switch group by the switch control means. A power supply system is provided.

蓄電モジュールを接続する端子を適宜変更し、かつ複数の蓄電素子スイッチング回路をカスケード接続してシステムを構成することにより、昇圧と降圧とをきめ細やかに行うことが可能となる。   By appropriately changing the terminals for connecting the power storage modules and cascading a plurality of power storage element switching circuits, the system can be configured to perform step-up and step-down finely.

また、本発明は、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、第1蓄電素子スイッチング回路と、前記第1蓄電素子スイッチング回路に含まれる1以上の蓄電素子とカスケードに接続された、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、第2蓄電素子スイッチング回路と、前記第2蓄電素子スイッチング回路と第1端子との間に接続された、スイッチ群であって、第1端子と第2端子とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる2以上の接続状態、の間での切り替えによって、第2端子に接続される負荷に印加させる電圧を段階的に調整するよう構成されたスイッチ群と、を備えた回路モジュールと、前記回路モジュールの第1端子に接続された蓄電モジュールと、前記負荷の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、を備え、前記電圧検出手段により検出される前記負荷の電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記回路モジュールの第2端子に接続される負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、電源システムを提供する。   In addition, the present invention is connected in cascade with a first power storage element switching circuit including two or more power storage elements and two or more switch elements, and one or more power storage elements included in the first power storage element switching circuit. A second power storage element switching circuit including two or more power storage elements and two or more switch elements, and a switch group connected between the second power storage element switching circuit and the first terminal, The voltage applied to the load connected to the second terminal is stepwise by switching between two or more connection states in which the storage element group existing in the path connecting the first terminal and the second terminal is at least partially different A switch module configured to adjust to a voltage, a power storage module connected to a first terminal of the circuit module, and a voltage detection means for detecting a voltage of the load Switch control means for switching a switch included in the switch group based on a detection result of the voltage from the voltage detection means, and the switch according to the voltage of the load detected by the voltage detection means A power supply configured to adjust a voltage applied to a load connected to a second terminal of the circuit module within a predetermined range by switching a switch included in the switch group by a control unit. Provide a system.

電圧検出を、蓄電モジュールに対してではなく、負荷に対して直接行う実施形態である。   In this embodiment, voltage detection is performed directly on the load, not on the power storage module.

また、本発明は、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、第1蓄電素子スイッチング回路と、前記第1蓄電素子スイッチング回路に含まれる1以上の蓄電素子とカスケードに接続された、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、第2蓄電素子スイッチング回路と、前記蓄電素子スイッチング回路と第1端子との間に接続された、第1スイッチ群であって、第1端子と第2端子とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる2以上の接続状態、の間での切り替えによって、第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を段階的に調整するよう構成された第1スイッチ群と、前記蓄電素子スイッチング回路と前記第2端子との間に接続された、第2スイッチ群であって、第2端子と共通電位点とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる、2以上の接続状態の間での切り替えにより、前記第1スイッチ群の切り替えによって調整される前記負荷に印加される電圧の調整単位を決定するよう構成された、第2スイッチ群と、を備えた回路モジュールと、前記回路モジュールの第2端子に接続された蓄電モジュールと、前記蓄電モジュールの電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記第1及び第2スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、を備え、前記電圧検出手段により検出される前記蓄電モジュールの電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記第1及び第2スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記回路モジュールの第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、電源システムを提供する。   In addition, the present invention is connected in cascade with a first power storage element switching circuit including two or more power storage elements and two or more switch elements, and one or more power storage elements included in the first power storage element switching circuit. A second storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements; a first switch group connected between the storage element switching circuit and the first terminal; The voltage applied to the load connected to the first terminal is stepwise by switching between two or more connection states in which the power storage element group existing in the path connecting the first terminal and the second terminal is at least partially different And a second switch group connected between the storage element switching circuit and the second terminal, the second switch group being connected to the common potential point. An adjustment unit of a voltage applied to the load adjusted by switching of the first switch group is determined by switching between two or more connection states in which at least a part of the storage element group existing therein is different A configured circuit module comprising a second switch group, a power storage module connected to a second terminal of the circuit module, a voltage detection means for detecting a voltage of the power storage module, and the voltage detection means Switch control means for switching the switches included in the first and second switch groups based on the detection result of the voltage, and the switch according to the voltage of the power storage module detected by the voltage detection means The first terminal of the circuit module is switched by switching the switches included in the first and second switch groups by the control means. Characterized in that it is configured to adjust the voltage applied to the connected load within a predetermined range, to provide a power supply system.

蓄電素子スイッチング回路を複数カスケード接続し、かつ回路モジュールに第2スイッチ群を設ければ、接続端子の交換をすることなく、特にきめ細やかな昇圧・降圧が可能となる。   If a plurality of storage element switching circuits are cascade-connected and the second switch group is provided in the circuit module, particularly fine step-up / step-down can be performed without exchanging connection terminals.

また、本発明は、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、第1蓄電素子スイッチング回路と、前記第1蓄電素子スイッチング回路に含まれる1以上の蓄電素子とカスケードに接続された、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、第2蓄電素子スイッチング回路と、前記蓄電素子スイッチング回路と第1端子との間に接続された、第1スイッチ群であって、第1端子と第2端子とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる2以上の接続状態、の間での切り替えによって、第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を段階的に調整するよう構成された第1スイッチ群と、前記蓄電素子スイッチング回路と前記第2端子との間に接続された、第2スイッチ群であって、第2端子と共通電位点とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる、2以上の接続状態の間での切り替えにより、前記第1スイッチ群の切り替えによって調整される前記負荷に印加される電圧の調整単位を決定するよう構成された、第2スイッチ群と、を備えた回路モジュールと、前記回路モジュールの第2端子に接続された蓄電モジュールと、前記負荷の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記第1及び第2スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、を備え、前記電圧検出手段により検出される前記負荷の電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記第1及び第2スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記回路モジュールの第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、電源システムを提供する。   In addition, the present invention is connected in cascade with a first power storage element switching circuit including two or more power storage elements and two or more switch elements, and one or more power storage elements included in the first power storage element switching circuit. A second storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements; a first switch group connected between the storage element switching circuit and the first terminal; The voltage applied to the load connected to the first terminal is stepwise by switching between two or more connection states in which the power storage element group existing in the path connecting the first terminal and the second terminal is at least partially different And a second switch group connected between the storage element switching circuit and the second terminal, the second switch group being connected to the common potential point. An adjustment unit of a voltage applied to the load adjusted by switching of the first switch group is determined by switching between two or more connection states in which at least a part of the storage element group existing therein is different A circuit module comprising a second switch group, a power storage module connected to a second terminal of the circuit module, a voltage detection means for detecting a voltage of the load, and a voltage detection means from the voltage detection means. Switch control means for switching a switch included in the first and second switch groups based on a voltage detection result, and the switch control means according to the voltage of the load detected by the voltage detection means By switching the switches included in the first and second switch groups, the load connected to the first terminal of the circuit module is marked. Characterized in that it is configured to adjust the voltage to be within a predetermined range, to provide a power supply system.

電圧検出を、蓄電モジュールに対してではなく、負荷に対して直接行う実施形態である。   In this embodiment, voltage detection is performed directly on the load, not on the power storage module.

蓄電モジュールとしては、電気二重層キャパシタモジュール、リチウムイオンキャパシタ、二次電池等を用いることが可能であるが、これらに限られるわけではない。   As the power storage module, an electric double layer capacitor module, a lithium ion capacitor, a secondary battery or the like can be used, but is not limited thereto.

また本発明は、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、蓄電素子スイッチング回路と、第1スイッチ群と、を備えた回路モジュールと、前記回路モジュールの第1端子に接続された電源と、前記電源の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記第1スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、を備え、前記電圧検出手段により検出される前記電源の電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記第1スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記回路モジュールの第2端子に接続される負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、電源システムを提供する。   According to another aspect of the present invention, there is provided a circuit module including a storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements, and a first switch group, and connected to a first terminal of the circuit module. A power supply; voltage detection means for detecting a voltage of the power supply; and switch control means for switching a switch included in the first switch group based on a detection result of the voltage from the voltage detection means. A voltage to be applied to a load connected to the second terminal of the circuit module by switching the switch included in the first switch group by the switch control unit according to the voltage of the power source detected by the detection unit. Provided is a power supply system configured to adjust within a predetermined range.

蓄電モジュール以外の任意の電源を、本発明の電源システムに用いることが可能である。   Any power source other than the power storage module can be used in the power system of the present invention.

また、本発明は、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、蓄電素子スイッチング回路と、第1スイッチ群と、を備えた回路モジュールと、前記回路モジュールの第1端子に接続された電源と、前記回路モジュールの第2端子に接続される負荷の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記第1スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、を備え、前記電圧検出手段により検出される前記負荷の電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記第1スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、電源システムを提供する。   Further, the present invention is connected to a circuit module including a storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements, and a first switch group, and to a first terminal of the circuit module. Based on the detection result of the voltage from the voltage detection means, the voltage detection means for detecting the voltage of the load connected to the second terminal of the circuit module, the switch included in the first switch group A switch control means for switching, and a voltage to be applied to the load by switching a switch included in the first switch group by the switch control means according to a voltage of the load detected by the voltage detection means. The power supply system is characterized in that the power supply system is configured to be adjusted within a predetermined range.

電圧検出を、蓄電モジュールに対してではなく、負荷に対して直接行う実施形態である。   In this embodiment, voltage detection is performed directly on the load, not on the power storage module.

また本発明は、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを、それぞれが含む、第1段から第n段までの(nは2以上の整数)蓄電素子スイッチング回路と、第1スイッチ群と、を備え、第k段(kは2以上の整数)の前記蓄電素子スイッチング回路は、第k−1段の前記蓄電素子スイッチング回路に含まれる1以上の蓄電素子とカスケード接続される回路モジュールと、前記回路モジュールの第1端子に接続された電源と、前記電源の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、を備え、前記電圧検出手段により検出される前記電源の電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記第1スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記回路モジュールの第2端子に接続される負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、電源システムを提供する。   The present invention also includes a first to n-th power storage element switching circuit (n is an integer of 2 or more), a first switch group, each including two or more power storage elements and two or more switch elements. And the k-th (k is an integer of 2 or more) power storage element switching circuit is cascade-connected to one or more power storage elements included in the k-1th power storage element switching circuit. And a power supply connected to the first terminal of the circuit module, a voltage detection means for detecting the voltage of the power supply, and a switch included in the switch group based on a detection result of the voltage from the voltage detection means. Switch control means for switching, and switches the switches included in the first switch group by the switch control means according to the voltage of the power source detected by the voltage detection means. By changing, characterized in that it is configured to adjust the range of the voltage applied to the predetermined load which is connected to the second terminal of the circuit module, to provide a power supply system.

複数の蓄電素子スイッチング回路をカスケード接続してシステムを構成することにより、さらに微細な電圧調整が可能となる。なお、後述の実施例において詳しく説明するとおり、第2蓄電素子スイッチング回路を、第1蓄電素子スイッチング回路中の、具体的にどの点においてカスケード接続するか、ということを適宜選択することにより、負荷電圧の調整単位を選択することが可能である。   By configuring the system by cascading a plurality of storage element switching circuits, further fine voltage adjustment is possible. In addition, as will be described in detail in the embodiments described later, by appropriately selecting at which point in the first storage element switching circuit the second storage element switching circuit is specifically cascade-connected, It is possible to select a voltage adjustment unit.

また、本発明は、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを、それぞれが含む、第1段から第n段までの(nは2以上の整数)蓄電素子スイッチング回路と、第1スイッチ群と、を備え、第k段(kは2以上の整数)の前記蓄電素子スイッチング回路は、第k−1段の前記蓄電素子スイッチング回路に含まれる1以上の蓄電素子とカスケード接続される回路モジュールと、前記回路モジュールの第1端子に接続された電源と、前記回路モジュールの第2端子に接続される負荷の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、を備え、前記電圧検出手段により検出される前記負荷の電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記第1スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、電源システムを提供する。   In addition, the present invention provides a storage element switching circuit from the first stage to the n-th stage (n is an integer of 2 or more), the first switch, each including two or more storage elements and two or more switch elements. A circuit in which the k-th storage element switching circuit (k is an integer of 2 or more) is cascade-connected to one or more storage elements included in the k-1th storage element switching circuit. A module, a power source connected to the first terminal of the circuit module, a voltage detection means for detecting a voltage of a load connected to the second terminal of the circuit module, and a voltage detection result from the voltage detection means. Switch control means for switching the switches included in the switch group based on the voltage of the load detected by the voltage detection means. By switching the switches included in the first switch group, characterized in that it is configured to adjust the voltage applied to the load within a predetermined range, to provide a power supply system.

電圧検出を、蓄電モジュールに対してではなく、負荷に対して直接行う実施形態である。   In this embodiment, voltage detection is performed directly on the load, not on the power storage module.

なお、電源として、電気二重層キャパシタモジュール、リチウムイオンキャパシタ、二次電池などの蓄電モジュールを用いれば、大きな電圧変動に起因する電子機器の動作不安定を防止するという観点からは特に有益である。   Note that the use of a power storage module such as an electric double layer capacitor module, a lithium ion capacitor, or a secondary battery as the power supply is particularly beneficial from the viewpoint of preventing unstable operation of the electronic device due to a large voltage fluctuation.

また、蓄電素子はキャパシタ又は二次電池であることが好ましい。さらに、蓄電素子の少なくとも一部は、2以上のキャパシタ又は二次電池からなる蓄電モジュールであってもよい。2以上のキャパシタ又は二次電池が直列・並列に接続されている場合であっても、合成容量を適切に計算することにより蓄電素子と同様に扱うことが可能である。   Further, the power storage element is preferably a capacitor or a secondary battery. Furthermore, at least a part of the power storage element may be a power storage module including two or more capacitors or secondary batteries. Even when two or more capacitors or secondary batteries are connected in series and in parallel, they can be handled in the same way as a storage element by appropriately calculating the combined capacity.

第1スイッチ群は、FET、サイリスタ、フォトMOSリレー等を用いた電子的スイッチ(半導体スイッチ)から構成されたものであることが好ましい。あるいは、第1スイッチ群は、パワーリレー等、応答速度の遅い機械式スイッチから構成されたものであってもよい。   The first switch group is preferably constituted by an electronic switch (semiconductor switch) using an FET, a thyristor, a photo MOS relay, or the like. Alternatively, the first switch group may be composed of a mechanical switch with a slow response speed, such as a power relay.

本発明に係る回路モジュールは、好ましくは第2スイッチ群を更に備える。第2スイッチ群は、第1端子と、回路モジュール内の共通電位点と、を結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる、2以上の接続状態の間での切り替えを可能とするスイッチ群である。   The circuit module according to the present invention preferably further includes a second switch group. The second switch group enables switching between two or more connected states in which at least a part of the power storage element group existing in the path connecting the first terminal and the common potential point in the circuit module is different. It is a switch group.

第2スイッチ群を用いることにより、本発明による電圧調整を更に改善することができる。具体的には、第2スイッチ群を用いたスイッチングにより、負荷電圧の調整単位を変更することが可能となる。   By using the second switch group, the voltage adjustment according to the present invention can be further improved. Specifically, the adjustment unit of the load voltage can be changed by switching using the second switch group.

上記電源システムを用いることにより、中間タップ端子を利用した電気二重層キャパシタモジュール用の電圧変換装置において、少ない直列接続数の電気二重層キャパシタモジュールを用いた場合においても出力電圧を多段階で調節することが可能となる。特に、蓄電素子スイッチング回路とスイッチ群とを用いた構成によって、出力電圧の変動幅を、電気二重層キャパシタモジュールの電圧ではなく、より細かい値である個々の蓄電素子電圧へと設定することが可能となる。   By using the above power supply system, the output voltage can be adjusted in multiple stages even in the case of using the electric double layer capacitor module with a small number of series connections in the voltage converter for the electric double layer capacitor module using the intermediate tap terminal. It becomes possible. In particular, the configuration using the storage element switching circuit and the switch group allows the fluctuation range of the output voltage to be set to an individual storage element voltage that is a finer value instead of the voltage of the electric double layer capacitor module. It becomes.

また電気二重層キャパシタモジュールの電圧変化を検出し、変動する電圧に応じて適宜スイッチングを行うことにより、常に出力電圧を負荷の動作電圧範囲内へ調整することが可能となる。   Further, it is possible to always adjust the output voltage within the operating voltage range of the load by detecting the voltage change of the electric double layer capacitor module and appropriately switching according to the fluctuating voltage.

上記電源システムにおいて、同じく本発明が教示する回路モジュール、電源装置を用いれば、少ないキャパシタ数およびスイッチ数で、入力電圧に対する出力電圧をきめ細かな任意のとびとびの比にて調整することが可能となる。   In the above power supply system, if the circuit module and the power supply apparatus taught by the present invention are used, the output voltage with respect to the input voltage can be adjusted with a fine arbitrary ratio with a small number of capacitors and switches. .

具体的には、直列接続された蓄電素子をN1個、N2個、…Nn個備えた、n個の蓄電素子スイッチング回路をそれぞれカスケードに接続してなる回路モジュールを用いる場合、入出力電圧比の調整単位として1/(N12…Nn)をとることが可能となる。 Specifically, in the case of using a circuit module that includes N 1 , N 2 ,..., N n storage devices connected in series, and in which n storage device switching circuits are connected in cascade, It becomes possible to take 1 / (N 1 N 2 ... N n ) as a voltage ratio adjustment unit.

一方で1段構成のスイッチングキャパシタにより同じ単位での電圧調整を行うためには、N12…Nn個のキャパシタを直列接続しなければならない。 On the other hand, N 1 N 2 ... N n capacitors must be connected in series in order to perform voltage adjustment in the same unit using a single-stage switching capacitor.

きめ細やかで厳密な調整が要求される程、本発明によってもたらされる素子数削減効果は著しいものとなるのであり、スイッチトキャパシタシステムの大幅な小型化、軽量化が実現される。   As finer and more precise adjustment is required, the effect of reducing the number of elements brought about by the present invention becomes more significant, and the switched capacitor system can be greatly reduced in size and weight.

電気二重層キャパシタモジュールを用いた、従来の電源システムである。This is a conventional power supply system using an electric double layer capacitor module. 図1の電源システムにより得られる負荷電圧である。It is the load voltage obtained by the power supply system of FIG. 本発明の第1実施形態に係る電源装置である。It is a power supply device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る電源装置である。It is a power supply device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る電源装置である。第1実施形態と比較して、電源装置と負荷をそれぞれ接続する各々の接続端子が交換されている。It is a power supply device which concerns on 3rd Embodiment of this invention. Compared with the first embodiment, each connection terminal that connects the power supply device and the load is exchanged. 本発明の第4実施形態に係る電源装置である。第2実施形態と比較して、電源装置と負荷をそれぞれ接続する各々の接続端子が交換されている。It is a power supply device which concerns on 4th Embodiment of this invention. Compared with the second embodiment, each connection terminal for connecting the power supply device and the load is exchanged. スイッチ群を2つ備えることを特徴とする、本発明の第5実施形態に係る電源装置である。A power supply device according to a fifth embodiment of the present invention, comprising two switch groups. 本発明の第6実施形態に係る電源装置である。3つの蓄電素子スイッチング回路を備えることにより、さらにきめ細やかな出力電圧調整が可能となる。It is a power supply device which concerns on 6th Embodiment of this invention. By providing three storage element switching circuits, finer output voltage adjustment is possible. 本発明の第7実施形態に係る電源システムである。It is a power supply system which concerns on 7th Embodiment of this invention. 図9の電源システムの放電時における負荷電圧、ならびに電気二重層キャパシタモジュール電圧である。It is the load voltage at the time of discharge of the power supply system of FIG. 9, and an electric double layer capacitor module voltage. 本発明の第8実施形態に係る電源システムである。It is a power supply system which concerns on 8th Embodiment of this invention. 図11の電源システムの放電時における負荷電圧、ならびに電気二重層キャパシタモジュール電圧である。It is the load voltage at the time of discharge of the power supply system of FIG. 11, and an electric double layer capacitor module voltage. 本発明の第9実施形態に係る電源システムである。It is a power supply system which concerns on 9th Embodiment of this invention. 本発明の第10実施形態に係る電源システムである。It is a power supply system which concerns on 10th Embodiment of this invention. 図14の電源システムの放電時における負荷電圧、ならびに電気二重層キャパシタモジュール電圧である。It is the load voltage at the time of discharge of the power supply system of FIG. 14, and an electric double layer capacitor module voltage. 本発明の第11実施形態に係る電源システムである。It is a power supply system which concerns on 11th Embodiment of this invention. 図16の電源システムの放電時における負荷電圧、ならびに電気二重層キャパシタモジュール電圧である。It is the load voltage at the time of discharge of the power supply system of FIG. 16, and an electric double layer capacitor module voltage. 本発明の第12実施形態に係る電源システムである。It is a power supply system which concerns on 12th Embodiment of this invention.

これより、図3〜8を参照しつつ、本発明に係る回路モジュール、及び電源装置の実施形態について説明する。これらは後述の上記実施例7〜12の電源システムにおいて用いるために適しているが、そのような用途に限られるわけではなく、回路モジュール、及び電源装置自体として、従来よりも優れた性質を有する。なお、図3〜図8の実施例における各蓄電素子スイッチング回路は3直列構成となっているが、これは単なる一例であって、本発明において直列接続される蓄電素子の数は任意である。また各蓄電素子はキャパシタであるとして説明するが、これは二次電池など充放電可能な任意の素子、又は複数の素子からなるモジュールであってもよい。各蓄電素子の容量も、それぞれ異なっていてよい。同様に、スイッチ群や電圧均一化用蓄電素子の具体的な構成も、図に示された特定の構成に限られるわけではなく、本発明の範囲内で任意に変更可能である。   With reference to FIGS. 3 to 8, embodiments of the circuit module and the power supply device according to the present invention will be described. These are suitable for use in the power supply systems of Examples 7 to 12 described later, but are not limited to such applications, and as circuit modules and power supply devices themselves have properties superior to those of the prior art. . In addition, although each electrical storage element switching circuit in the Example of FIGS. 3-8 has 3 series structure, this is only an example, Comprising: The number of the electrical storage elements connected in series in this invention is arbitrary. Although each power storage element is described as a capacitor, this may be an arbitrary element that can be charged and discharged, such as a secondary battery, or a module that includes a plurality of elements. The capacity of each power storage element may also be different. Similarly, the specific configuration of the switch group and the voltage equalizing power storage element is not limited to the specific configuration shown in the figure, and can be arbitrarily changed within the scope of the present invention.

電源装置1の構成
図3は、本発明の第1実施形態である電源装置1を示している。電源装置1は、回路モジュール2の第1端子に接続された負荷3に対して、第2端子に接続された電源4(以下の例においては直流電源として説明をするが、交流電源を用いることも可能である。)からの負荷電圧を印加するに際し、回路モジュール2内のスイッチングによって負荷電圧を負荷3の動作電圧範囲内へと調整するよう構成されたものである。なお、負荷3とは抵抗器に限られるわけではなく、電力により動作する任意の素子、モジュール、装置のような任意の負荷を用いることが可能である。
Configuration of Power Supply Device 1 FIG. 3 shows a power supply device 1 according to the first embodiment of the present invention. The power supply device 1 is a power supply 4 connected to the second terminal with respect to the load 3 connected to the first terminal of the circuit module 2 (which will be described as a DC power supply in the following example, but an AC power supply is used) When the load voltage is applied, the load voltage is adjusted to be within the operating voltage range of the load 3 by switching in the circuit module 2. Note that the load 3 is not limited to a resistor, and any load such as an arbitrary element, module, or device that operates by electric power can be used.

回路モジュール2は、第1蓄電素子スイッチング回路5と、第2蓄電素子スイッチング回路6と、スイッチS1〜S4よりなるスイッチ群7とにより構成されている。   The circuit module 2 includes a first storage element switching circuit 5, a second storage element switching circuit 6, and a switch group 7 including switches S1 to S4.

第1蓄電素子スイッチング回路5はキャパシタC1〜C5とスイッチQ1〜Q6とにより構成され、キャパシタC1に対しては、キャパシタC6〜C10とスイッチQ7〜Q12とにより構成される第2蓄電素子スイッチング回路6が接続されている。   The first storage element switching circuit 5 includes capacitors C1 to C5 and switches Q1 to Q6. For the capacitor C1, the second storage element switching circuit 6 includes capacitors C6 to C10 and switches Q7 to Q12. Is connected.

なお、本発明に用いることができる蓄電素子スイッチング回路は上記特定の構成に限らず、蓄電素子群における電圧のバラツキを解消するよう構成された任意の蓄電素子スイッチング回路を用いることができる。この点に関しては、後述の実施例2〜12においても同様である。   Note that the power storage element switching circuit that can be used in the present invention is not limited to the specific configuration described above, and any power storage element switching circuit configured to eliminate voltage variation in the power storage element group can be used. The same applies to Examples 2 to 12 described later.

この場合、第2蓄電素子スイッチング回路6中のキャパシタC6、C7、C8は第1蓄電素子スイッチング回路5中のキャパシタC1と並列接続されているために相互充放電可能であり、またキャパシタC9、C10は、Q7〜Q12のスイッチングによりC6、C7、C8と相互充放電可能である。   In this case, the capacitors C6, C7, C8 in the second storage element switching circuit 6 are connected in parallel with the capacitor C1 in the first storage element switching circuit 5, and thus can be charged and discharged with each other. Also, the capacitors C9, C10 Is chargeable / dischargeable with C6, C7, and C8 by switching Q7 to Q12.

したがって、キャパシタC1と第2蓄電素子スイッチング回路6内の各キャパシタとの間での相互充放電を可能とするような、第1、第2蓄電素子スイッチング回路による多段階接続が構成されている。すなわち、キャパシタC1の電圧がキャパシタC6〜C10に分配されるカスケード接続となる。   Therefore, the multistage connection by the 1st, 2nd electrical storage element switching circuit which enables the mutual charge / discharge between the capacitor C1 and each capacitor in the 2nd electrical storage element switching circuit 6 is comprised. That is, a cascade connection is made in which the voltage of the capacitor C1 is distributed to the capacitors C6 to C10.

ここで、奇数番号のスイッチと偶数番号のスイッチを交互に高周波にてスイッチングさせることで、C1〜C5が分担する電圧、及びC6〜C10が分担する電圧がそれぞれ均一になる。   Here, by alternately switching the odd-numbered switch and the even-numbered switch at high frequency, the voltage shared by C1 to C5 and the voltage shared by C6 to C10 are made uniform.

具体的に、C1〜C5についていえば、奇数番号のスイッチがオンである時には、キャパシタC1とC4とが、及びC2とC5とが、それぞれ並列接続されることとなるため、キャパシタ間に電圧のばらつきが発生している場合には相互充放電が行われ、電圧ばらつきが解消される方向へと向かうのであり、一方で偶数番号のスイッチがオンである時には、キャパシタC2とC4とが、及びC3とC5とが、それぞれ並列接続されることとなるため、キャパシタ間に電圧のばらつきが発生している場合には相互充放電が行われ、電圧ばらつきが解消される方向へと向かう。   Specifically, regarding C1 to C5, when the odd numbered switch is ON, the capacitors C1 and C4 and the capacitors C2 and C5 are respectively connected in parallel. If there is a variation, mutual charging / discharging is performed and the voltage variation is eliminated. On the other hand, when the even-numbered switch is on, capacitors C2 and C4 and C3 And C5 are connected in parallel to each other, so that when voltage variation occurs between the capacitors, mutual charge / discharge is performed and the voltage variation is eliminated.

スイッチングを繰り返すことにより、各々のキャパシタは他の全てのキャパシタと直接的、又は間接的に(他のキャパシタを介して)相互充放電を行うのであり、したがってキャパシタC1〜C5の電圧が均一化されることとなる。同様の相互充放電により、キャパシタC6〜C10の電圧も均一化される。   By repeating switching, each capacitor performs mutual charge / discharge directly or indirectly (through other capacitors) with all other capacitors, and thus the voltages of the capacitors C1 to C5 are equalized. The Rukoto. By the same mutual charge and discharge, the voltages of the capacitors C6 to C10 are also made uniform.

負荷電圧の決定
このような回路モジュール2において、スイッチS1〜S4のいずれか一つをオンにすることにより、電源4から負荷3へと負荷電圧が印加される。ただし負荷電圧の値は、S1〜S4中、どのスイッチをオンとするかによって異なる。
Determination of Load Voltage In such a circuit module 2, the load voltage is applied from the power source 4 to the load 3 by turning on any one of the switches S1 to S4. However, the value of the load voltage differs depending on which switch is turned on during S1 to S4.

以下、各キャパシタに印加される電圧を決定した上で、スイッチS1〜S4のいずれかをオンとした場合のそれぞれに対する負荷電圧を、具体的に算出する。   Hereinafter, after determining the voltage applied to each capacitor, the load voltage for each of the switches S1 to S4 when turned on is specifically calculated.

まず、キャパシタC1〜C5、C6〜C10の電圧を決定する(これらに印加される電圧は、S1〜S4のいずれをオンとするかには無関係である)。C1〜C5の電圧、及びC6〜C10の電圧はそれぞれスイッチングにより均一化されているのであり、それぞれV1、V2と表すことが可能である。 First, the voltages of the capacitors C1 to C5 and C6 to C10 are determined (the voltages applied to these are independent of which of S1 to S4 is turned on). The voltages C1 to C5 and the voltages C6 to C10 are made uniform by switching, and can be expressed as V 1 and V 2 , respectively.

C1と第2蓄電素子スイッチング回路6とはカスケードに接続されているので、C6とC7とC8との電圧の和はC1の電圧と等しくなる。すなわち
1=V2+V2+V2=3V2 (1)
となる。
Since C1 and the second storage element switching circuit 6 are connected in cascade, the sum of the voltages of C6, C7, and C8 is equal to the voltage of C1. That is, V 1 = V 2 + V 2 + V 2 = 3V 2 (1)
It becomes.

電源4から接続点16、8、12、キャパシタC1、接続点13、キャパシタC2、接続点14、及びキャパシタC3を介して共通電位点15(特許請求の範囲中の共通電位点に対応する。)へと至る経路での電圧降下を考えれば、電源電圧をVinとしたときに以下の式が成り立つ。
in=V1+V1+V1=3V1 (2)
上記(1)式と(2)式とを併せれば、V1=(1/3)Vin,V2=(1/9)Vinと決定される。
The common potential point 15 (corresponding to the common potential point in the claims) from the power source 4 through the connection points 16, 8, 12, capacitor C1, connection point 13, capacitor C2, connection point 14, and capacitor C3. Considering the voltage drop along the path leading to, the following equation is established when the power supply voltage is V in .
V in = V 1 + V 1 + V 1 = 3V 1 (2)
Combining the above equations (1) and (2), it is determined that V 1 = (1/3) V in and V 2 = (1/9) V in .

次に、スイッチS1をオンとした場合の負荷電圧Voutを決定する。 Next, the load voltage Vout when the switch S1 is turned on is determined.

電源4から接続点16、及びスイッチS1を通って負荷3へと至る経路中に電圧降下を生じさせる素子は一切存在しないため、電源4からの電圧は全て負荷3への負荷となる。すなわち、
out=Vin (3)
と決定される。
Since there is no element that causes a voltage drop in the path from the power source 4 to the connection point 16 and the switch S1 to the load 3, all the voltage from the power source 4 becomes a load to the load 3. That is,
V out = V in (3)
Is determined.

次に、スイッチS2をオンとした場合の負荷電圧Voutを決定する。
電源4から接続点16、8、キャパシタC6、接続点9、スイッチS2を通って負荷3へと至る経路においては、キャパシタC6によりV2=(1/9)Vinの電圧降下が生じている。
したがって負荷電圧Voutは、
in=(1/9)Vin+Vout (4)
よりVout=(8/9)Vinと決定される。
Next, the load voltage Vout when the switch S2 is turned on is determined.
In the path from the power source 4 to the connection points 16 and 8, the capacitor C6, the connection point 9, and the switch S2 to the load 3, a voltage drop of V 2 = (1/9) V in is generated by the capacitor C6. .
Therefore, the load voltage Vout is
V in = (1/9) V in + V out (4)
Thus, V out = (8/9) V in is determined.

次に、スイッチS3をオンとした場合の負荷電圧Voutを決定する。
電源4から接続点16、8、キャパシタC6、接続点9、キャパシタC7、接続点10、スイッチS3を通って負荷3へと至る経路においては、キャパシタC6とC7とによりそれぞれV2=(1/9)Vinの電圧降下が生じている。
したがって負荷電圧Voutは、
in=(1/9)Vin+(1/9)Vin+Vout (5)
よりVout=(7/9)Vinと決定される。
Next, the load voltage Vout when the switch S3 is turned on is determined.
In the path from the power source 4 to the connection points 16 and 8, the capacitor C6, the connection point 9, the capacitor C7, the connection point 10, and the switch S3 to the load 3, V 2 = (1 / 9) the voltage drop of V in has occurred.
Therefore, the load voltage Vout is
V in = (1/9) V in + (1/9) V in + V out (5)
Therefore, V out = (7/9) V in is determined.

次に、スイッチS4をオンとした場合の負荷電圧Voutを決定する。
電源4から接続点16、8、キャパシタC6、接続点9、キャパシタC7、接続点10、キャパシタC8、接続点11、スイッチS4を通って負荷2へと至る経路においては、キャパシタC6とC7とC8とによりそれぞれV2=(1/9)Vinの電圧降下が生じている。
したがって負荷電圧Voutは、
in=(1/9)Vin+(1/9)Vin+(1/9)Vin+Vout (6)
よりVout=(2/3)Vinと決定される。
Next, the load voltage Vout when the switch S4 is turned on is determined.
In the path from the power source 4 to the connection points 16 and 8, the capacitor C6, the connection point 9, the capacitor C7, the connection point 10, the capacitor C8, the connection point 11, and the switch S4 to the load 2, the capacitors C6, C7 and C8 Thus, a voltage drop of V 2 = (1/9) V in occurs.
Therefore, the load voltage Vout is
V in = (1/9) V in + (1/9) V in + (1/9) V in + V out (6)
Thus, V out = (2/3) V in is determined.

以上のとおり、S1〜S4のスイッチングにより、入出力電圧比を1/9単位で調節することが可能である。   As described above, the input / output voltage ratio can be adjusted in units of 1/9 by the switching of S1 to S4.

ここで、図3の回路モジュール2に用いられるキャパシタは10個、スイッチは16個である。これに対して、上記1/9単位での入出力電圧比調整を、1段構成のスイッチングキャパシタシステムによって行うためには、17個のキャパシタ(9個の直列接続キャパシタと、8個の電圧均一化用キャパシタ)と、22個のスイッチ(相互充放電のための18個と、S1〜S4の4個)とが必要となるのであって、本発明により素子数が大幅に削減されていることが分かる。   Here, 10 capacitors and 16 switches are used in the circuit module 2 of FIG. On the other hand, in order to adjust the input / output voltage ratio in units of 1/9 by a switching capacitor system having a single-stage configuration, 17 capacitors (9 series-connected capacitors and 8 voltage uniforms) Capacitor) and 22 switches (18 for mutual charge / discharge and 4 for S1 to S4) are required, and the number of elements is greatly reduced by the present invention. I understand.

図4は、本発明の第2実施形態である電源装置1を示している。   FIG. 4 shows a power supply device 1 according to the second embodiment of the present invention.

図3の実施形態とは異なり、第1蓄電素子スイッチング回路5中のキャパシタC1とC2とを挟んで、第2蓄電素子スイッチング回路6がカスケード接続されている。   Unlike the embodiment of FIG. 3, the second storage element switching circuit 6 is cascade-connected across the capacitors C <b> 1 and C <b> 2 in the first storage element switching circuit 5.

図4の構成においては、直列接続されたC1及びC2と、同じく直列接続されたC6、C7、及びC8とが並列接続されている。したがって、キャパシタC1〜C5の電圧V1とキャパシタC6〜C10の電圧V2との関係は、式(1)に代わって以下の(7)式で表される。
1+V1=V2+V2+V2 (7)
In the configuration of FIG. 4, C1 and C2 connected in series and C6, C7, and C8 connected in series are connected in parallel. Therefore, the relationship between the voltage V 2 of the voltages V 1 and capacitor C6~C10 capacitor C1~C5 is expressed by the following equation (7) instead of the equation (1).
V 1 + V 1 = V 2 + V 2 + V 2 (7)

一方、(2)式は図4の構成においても成り立つ。したがって(2)式と(7)式とから、各キャパシタに印加される電圧が、V1=(1/3)Vin,V2=(2/9)Vinと決定される。 On the other hand, equation (2) also holds in the configuration of FIG. Therefore, from the equations (2) and (7), the voltages applied to the capacitors are determined as V 1 = (1/3) V in and V 2 = (2/9) V in .

スイッチS1〜S4のいずれかをオンとした場合の負荷電圧Voutは、図3の構成における場合とほぼ同様の計算により求めることができる。すなわち、オンにするスイッチをS1、S2、S3、S4と切り替えることによって、電源4から負荷3までの経路中に存在するキャパシタの数が0,1,2,3と増加する点は変わらないので、入力電圧Vinから経路中のキャパシタによる電圧降下分をそれぞれの場合に対応して差し引くことにより、Voutが求められる。 The load voltage Vout when any one of the switches S1 to S4 is turned on can be obtained by almost the same calculation as that in the configuration of FIG. That is, since the number of capacitors existing in the path from the power supply 4 to the load 3 increases to 0, 1, 2, 3 by switching the switches to be turned on to S1, S2, S3, and S4, there is no change. By subtracting the voltage drop due to the capacitor in the path from the input voltage Vin in accordance with each case, Vout is obtained.

ただし、上記経路中のキャパシタに印加される電圧はそれぞれ(2/9)Vinであるため、算出される負荷電圧Voutは、S1がオンの場合はVin、S2がオンの場合は(7/9)Vin、S3がオンの場合は(5/9)Vin、S4がオンの場合は(1/3)Vinとなる。すなわち負荷電圧Voutは(2/9)Vinを単位として降圧される。 However, since the voltages applied to the capacitors in the path are (2/9) V in , the calculated load voltage V out is V in when S1 is on and (2 when S2 is on). 7/9) When V in and S3 are on, (5/9) V in , and when S4 is on, (1/3) V in . That load voltage V out is the step-down units of (2/9) V in.

図5は、本発明の第3実施形態である電源装置1を示している。上記電源装置1は、図3に示した電源装置1において電源4と負荷3とを接続すべき端子を交換したものである。   FIG. 5 shows a power supply device 1 according to the third embodiment of the present invention. The power supply device 1 is obtained by exchanging terminals to which the power supply 4 and the load 3 are connected in the power supply device 1 shown in FIG.

この構成では、図3と同様に、C1と第2蓄電素子スイッチング回路6とがカスケードに接続されているために(1)式が成り立ち、V2=(1/3)V1となるが、スイッチS1〜S4のいずれをオンとするかによって電源4から共通電位点15へと至る経路が変わるため、各蓄電素子に印加される電圧はそれぞれの場合で異なる。 In this configuration, as in FIG. 3, since C1 and the second storage element switching circuit 6 are connected in cascade, equation (1) is established, and V 2 = (1/3) V 1 . Since the path from the power supply 4 to the common potential point 15 changes depending on which of the switches S1 to S4 is turned on, the voltage applied to each power storage element differs in each case.

まずS1をオンにする場合、電源4からスイッチS1、接続点16、8、12、キャパシタC1、接続点13、キャパシタC2、接続点14、キャパシタC3を介して共通電位点15へと至る経路を考えれば、電圧降下について(2)式が成り立つこととなる。したがってV1=(1/3)Vin,V2=(1/9)Vinとなる。 First, when S1 is turned on, a path from the power source 4 to the common potential point 15 through the switch S1, the connection points 16, 8, and 12, the capacitor C1, the connection point 13, the capacitor C2, the connection point 14, and the capacitor C3. Considering the voltage drop, equation (2) is established. Therefore, V 1 = (1/3) V in and V 2 = (1/9) V in .

負荷電圧Voutは、電源4からS1を通って負荷3へと至る経路中に電圧降下を生じさせる素子が存在しないため、Vout=Vinとなる。 The load voltage V out is V out = V in because there is no element that causes a voltage drop in the path from the power source 4 through S 1 to the load 3.

次にS2をオンにする場合、電源4からスイッチS2、接続点9、キャパシタC6、接続点8、12、キャパシタC1、接続点13、キャパシタC2、接続点14、キャパシタC3を介して共通電位点15へと至る経路を考えれば、電圧降下について次の式が成り立つ。
in=−V2+V1+V1+V1 (8)
Next, when S2 is turned on, the common potential point from the power source 4 through the switch S2, the connection point 9, the capacitor C6, the connection points 8, 12, the capacitor C1, the connection point 13, the capacitor C2, the connection point 14, and the capacitor C3. Considering the path to 15, the following equation holds for the voltage drop.
V in = −V 2 + V 1 + V 1 + V 1 (8)

(1)式と(8)式とより、V1=(3/8)Vin,V2=(1/8)Vinとなる。 From the expressions (1) and (8), V 1 = (3/8) V in and V 2 = (1/8) V in .

また負荷電圧Voutは、電源4からスイッチS2、接続点9、キャパシタC6、接続点8、及び接続点16を通って負荷3へと至る経路中においてC6による(負の)電圧降下が生じることを考えれば、以下の式により決定される。
in=−V2+Vout (9)
In addition, the load voltage Vout has a (negative) voltage drop due to C6 in the path from the power source 4 to the load 3 through the switch S2, the connection point 9, the capacitor C6, the connection point 8, and the connection point 16. Is determined by the following equation.
V in = −V 2 + V out (9)

したがってVout=(9/8)Vinとなる。 Therefore, V out = (9/8) V in .

次にS3をオンにする場合、電源4からスイッチS3、接続点10、キャパシタC7、接続点9、キャパシタC6、接続点8、12、キャパシタC1、接続点13、キャパシタC2、接続点14、キャパシタC3を介して共通電位点15へと至る経路を考えれば、電圧降下について次の式が成り立つ。
in=−V2−V2+V1+V1+V1 (10)
Next, when S3 is turned on, the power source 4 switches to the switch S3, the connection point 10, the capacitor C7, the connection point 9, the capacitor C6, the connection points 8, 12, the capacitor C1, the connection point 13, the capacitor C2, the connection point 14, and the capacitor. Considering the path leading to the common potential point 15 via C3, the following equation holds for the voltage drop.
V in = −V 2 −V 2 + V 1 + V 1 + V 1 (10)

(1)式と(10)式とより、V1=(3/7)Vin,V2=(1/7)Vinとなる。 From the expressions (1) and (10), V 1 = (3/7) V in and V 2 = (1/7) V in .

また負荷電圧Voutは、電源4からスイッチS3、接続点10、キャパシタC7、接続点9、キャパシタC6、接続点8、及び接続点16を通って負荷3へと至る経路中においてC7とC6とによる(負の)電圧降下が生じることを考えれば、以下の式により決定される。
in=−V2−V2+Vout (11)
Further, the load voltage Vout is transferred to the load 3 through the switch S3, the connection point 10, the capacitor C7, the connection point 9, the capacitor C6, the connection point 8, and the connection point 16 from the power source 4 to C7 and C6. In consideration of the occurrence of a (negative) voltage drop due to, it is determined by the following equation.
V in = −V 2 −V 2 + V out (11)

したがってVout=(9/7)Vinとなる。 Therefore, V out = (9/7) V in .

次にS4をオンにする場合、電源4からスイッチS4、接続点11、キャパシタC8、接続点10、キャパシタC7、接続点9、キャパシタC6、接続点8、12、キャパシタC1、接続点13、キャパシタC2、接続点14、キャパシタC3を介して共通電位点15へと至る経路を考えれば、電圧降下について次の式が成り立つ。
in=−V2−V2−V2+V1+V1+V1 (12)
Next, when S4 is turned on, the power source 4 switches to the switch S4, the connection point 11, the capacitor C8, the connection point 10, the capacitor C7, the connection point 9, the capacitor C6, the connection points 8, 12, the capacitor C1, the connection point 13, and the capacitor. Considering the path leading to the common potential point 15 via C2, the connection point 14, and the capacitor C3, the following equation holds for the voltage drop.
V in = -V 2 -V 2 -V 2 + V 1 + V 1 + V 1 (12)

(1)式と(12)式とより、V1=(1/2)Vin,V2=(1/6)Vinとなる。 From the equations (1) and (12), V 1 = (1/2) V in and V 2 = (1/6) V in .

また負荷電圧Voutは、電源4からスイッチS4、接続点11、キャパシタC8、接続点10、キャパシタC7、接続点9、キャパシタC6、接続点8、及び接続点16を通って負荷3へと至る経路中において、C8、C7、及びC6による(負の)電圧降下が生じることを考えれば、以下の式により決定される。
in=−V2−V2−V2+Vout (13)
Further, the load voltage Vout reaches the load 3 from the power source 4 through the switch S4, the connection point 11, the capacitor C8, the connection point 10, the capacitor C7, the connection point 9, the capacitor C6, the connection point 8, and the connection point 16. Considering that a negative voltage drop due to C8, C7, and C6 occurs in the path, it is determined by the following equation.
V in = −V 2 −V 2 −V 2 + V out (13)

したがってVout=(3/2)Vinとなる。 Therefore, V out = (3/2) V in .

以上のとおり、図5の構成においてS1〜S4をオンにした場合の負荷電圧は、それぞれVin,(9/8)Vin,(9/7)Vin,(3/2)Vinと昇圧される。上記入出力電圧比は、図3の電源装置における入出力電圧比と逆数の関係にある。 As described above, when S1 to S4 are turned on in the configuration of FIG. 5, the load voltages are V in , (9/8) V in , (9/7) V in , and (3/2) V in , respectively. Boosted. The input / output voltage ratio has a reciprocal relationship with the input / output voltage ratio in the power supply device of FIG.

図6は、本発明の第4実施形態である電源装置1を示している。電源装置1は、図4に示した電源装置1において電源4と負荷3とを接続すべき端子を交換したものである。   FIG. 6 shows a power supply device 1 according to the fourth embodiment of the present invention. The power supply device 1 is obtained by exchanging the terminals to which the power supply 4 and the load 3 are connected in the power supply device 1 shown in FIG.

この構成では、図4と同様に、C1、C2と第2蓄電素子スイッチング回路6とがカスケードに接続されているために(7)式が成り立ち、V2=(2/3)V1となるが、スイッチS1〜S4のいずれをオンとするかによって電源4から共通電位点15へと至る経路が変わるため、各蓄電素子に印加される電圧はそれぞれの場合で異なる。 In this configuration, as in FIG. 4, since C1, C2 and the second storage element switching circuit 6 are connected in cascade, the equation (7) is established, and V 2 = (2/3) V 1. However, since the path from the power supply 4 to the common potential point 15 changes depending on which of the switches S1 to S4 is turned on, the voltage applied to each power storage element differs in each case.

それぞれのスイッチをオンにした場合の負荷電圧Voutは、上記図6の構成における場合とほぼ同様の計算により求めることができる。 The load voltage Vout when the respective switches are turned on can be obtained by calculation almost the same as that in the configuration of FIG.

すなわち、(1)式の代わりにV2=(2/3)V1を用いる以外は、スイッチ1をオンにした場合の(2)式、スイッチ2をオンにした場合の(8)式、(9)式、スイッチ3をオンにした場合の(10)式、(11)式、スイッチ4をオンにした場合の(12)式、(13)式が全て同様に成り立つ。これらを用いて負荷電圧Voutを計算すれば、S1がオンの場合はVin、S2がオンの場合は(9/7)Vin、S3がオンの場合は(9/5)Vin、S4がオンの場合は3Vinと昇圧されることがわかる。上記入出力電圧比は、図4の電源装置における入出力電圧比と逆数の関係にある。 That is, except that V 2 = (2/3) V 1 is used instead of equation (1), equation (2) when switch 1 is turned on, equation (8) when switch 2 is turned on, Equation (9), equations (10), (11) when switch 3 is turned on, and equations (12) and (13) when switch 4 is turned on all hold in the same manner. If these are used to calculate the load voltage V out , V in when S 1 is on, (9/7) V in when S 2 is on, (9/5) V in when S 3 is on, It can be seen that the voltage is boosted to 3 V in when S4 is on. The input / output voltage ratio has a reciprocal relationship with the input / output voltage ratio in the power supply device of FIG.

図7は、本発明の第5実施形態である電源装置1を示している。   FIG. 7 shows a power supply device 1 according to the fifth embodiment of the present invention.

図3の電源装置と比較して、スイッチS5〜S8よりなる第2スイッチ群17が新たに設けられている。スイッチS5〜S8いずれかをオンとすることにより、図3の電源装置1において電源4を接続点8,9,10,11のいずれかに接続した場合のそれぞれに対応する回路構成を実現できる。   Compared with the power supply device of FIG. 3, a second switch group 17 including switches S5 to S8 is newly provided. By turning on any of the switches S5 to S8, it is possible to realize a circuit configuration corresponding to each of the cases where the power supply 4 is connected to any one of the connection points 8, 9, 10 and 11 in the power supply device 1 of FIG.

新たに設けられた第2スイッチ群17でのスイッチングは、(第1)スイッチ群7でのスイッチングにより調整される負荷電圧Voutの調整単位を決定する。 The switching in the newly provided second switch group 17 determines the adjustment unit of the load voltage Vout adjusted by the switching in the (first) switch group 7.

具体的には、S5〜S8のいずれかをオンとすることにより、電源4から共通電位点15へと至る経路中に存在する蓄電素子構成が決定されるので、この経路について(2)式等に対応する電圧降下の方程式を立て、現在の構成において成り立っている(1)式と連立させて解くことにより、先ずV1及びV2が決定される。 Specifically, by turning on any of S5 to S8, the storage element configuration existing in the path from the power supply 4 to the common potential point 15 is determined. First, V 1 and V 2 are determined by setting up an equation of voltage drop corresponding to, and solving the equation in combination with the equation (1) established in the current configuration.

その上で、電源4から、上記S5〜S8のいずれかとS1〜S4のいずれかを経由して負荷3へと至る経路について、(4)式等に対応する方程式を立てることによりVOUTが決定される。電源4から負荷3へと至る経路中に存在する蓄電素子とはキャパシタC6〜C8のいずれかであるので、当該経路中で生じる電圧降下はV2の整数倍となる。ゆえに、スイッチ群7でのスイッチングにより、負荷電圧はV2を単位として調整される。 Then, V OUT is determined by establishing an equation corresponding to the equation (4) and the like for the route from the power source 4 to the load 3 via any one of S5 to S8 and S1 to S4. Is done. Since power storage device present in the path extending from the power source 4 to load 3 is in one of the capacitors C6-C8, a voltage drop caused in the pathway is an integral multiple of V 2. Therefore, the load voltage is adjusted in units of V 2 by switching in the switch group 7.

各経路での電圧降下に対応する方程式を上記実施形態1〜4までと同様に解けば、各スイッチ群において選択されたスイッチに対応して負荷電圧が算出される。
表1に、選択されたスイッチと入出力電圧比との関係を示す。

Figure 2011050209
If the equations corresponding to the voltage drop in each path are solved in the same manner as in the first to fourth embodiments, the load voltage is calculated corresponding to the switch selected in each switch group.
Table 1 shows the relationship between the selected switch and the input / output voltage ratio.
Figure 2011050209

同様に、図4〜6の構成に第2スイッチ群17を追加すれば、それぞれの構成において電源4を接続点8〜11のいずれかに接続した場合のそれぞれに対応する回路構成を実現できる。   Similarly, if the second switch group 17 is added to the configurations of FIGS. 4 to 6, circuit configurations corresponding to the respective cases where the power supply 4 is connected to any one of the connection points 8 to 11 can be realized.

これまで説明した実施形態は、いずれも蓄電素子スイッチング回路を2つ備える構成であった。しかしながら、蓄電素子スイッチング回路の数を3以上に増やして各々をカスケード接続することにより、更なるきめ細やかな電圧変換比を実現することが可能となる。   All the embodiments described so far are configured to include two storage element switching circuits. However, by increasing the number of storage element switching circuits to three or more and cascading them, it becomes possible to realize a more fine voltage conversion ratio.

図8は、蓄電素子スイッチング回路を3つカスケード接続した場合の、本発明の第6実施形態である電源装置1を示す。電源装置1における回路モジュール2は、第1蓄電素子スイッチング回路18と、第2蓄電素子スイッチング回路19と、第3蓄電素子スイッチング回路20と、スイッチS1〜S4よりなる第1スイッチ群21と、スイッチS5〜S8よりなる第2スイッチ群22とにより構成されている。   FIG. 8 shows a power supply device 1 according to a sixth embodiment of the present invention when three storage element switching circuits are cascade-connected. The circuit module 2 in the power supply device 1 includes a first storage element switching circuit 18, a second storage element switching circuit 19, a third storage element switching circuit 20, a first switch group 21 including switches S1 to S4, and a switch The second switch group 22 is composed of S5 to S8.

この場合、第1蓄電素子スイッチング回路18中の蓄電素子C1と第2蓄電素子スイッチング回路中の蓄電素子C6,C7,C8とが並列接続されており、C6には第3蓄電素子スイッチング回路中の蓄電素子C11,C12,C13が並列接続されている。   In this case, the storage element C1 in the first storage element switching circuit 18 and the storage elements C6, C7, and C8 in the second storage element switching circuit are connected in parallel, and C6 includes the storage element C6 in the third storage element switching circuit. Storage elements C11, C12, and C13 are connected in parallel.

したがって、C1の電圧がC6,C7,C8へと分配され、更にその電圧がC11,C12,C13へと分配されている。スイッチングにより各蓄電素子スイッチング回路内のキャパシタそれぞれに印加される電圧が均等化されていることを考えれば、C11,C12,C13のそれぞれに印加される電圧V3は、V3=(1/9)V1である。 Therefore, the voltage of C1 is distributed to C6, C7, and C8, and the voltage is further distributed to C11, C12, and C13. Considering that the voltage applied to each capacitor in each storage element switching circuit is equalized by switching, the voltage V 3 applied to each of C11, C12, and C13 is V 3 = (1/9 ) is V 1.

スイッチ群21,22は図7の電源装置1におけるスイッチ群7,17とそれぞれ同一の構成であるため、図8の電源装置1において、負荷電圧VOUTはこのV3を単位として調整される。 Since the switch groups 21 and 22 have the same configuration as the switch groups 7 and 17 in the power supply device 1 of FIG. 7, the load voltage V OUT is adjusted in units of this V 3 in the power supply device 1 of FIG.

例えばS5がオンとなっている場合はV1=(1/3)Vinであるので、調整単位V3=(1/27)Vinである。これは、電源電圧をC1〜C3へと等分配し、さらにその電圧をC6〜C8へと等分配し、さらにその電圧をC11〜C13へと等分配することにより、最小の調整単位が得られるということを意味する。 For example, when S5 is on, since V 1 = (1/3) V in , the adjustment unit V 3 = (1/27) V in . This is because the power supply voltage is equally distributed to C1 to C3, the voltage is equally distributed to C6 to C8, and the voltage is equally distributed to C11 to C13, thereby obtaining the minimum adjustment unit. It means that.

すなわち調整単位の最小値は、各蓄電素子スイッチング回路内の直列接続キャパシタ数を乗算した値(現在の構成では3×3×3=27)で電源電圧Vinを除算することにより得られる。なお、S5がオンとなっている状態でS1〜S4のそれぞれをオンとした場合の負荷電圧は、上記実施例と同様に電圧降下を計算すれば、Vin,(26/27)Vin,(25/27)Vin,(8/9)Vinとなる。他のスイッチS6〜S8をオンにしている場合の負荷電圧も、同様に計算される。 That minimum value of the adjustment unit is obtained by dividing the power supply voltage V in a value obtained by multiplying the serial connection number capacitor in the respective storage element switching circuit (3 × 3 × 3 = 27 in the current configuration). Note that the load voltage when each of S1 to S4 is turned on while S5 is on is calculated by calculating the voltage drop in the same manner as in the above embodiment, V in , (26/27) V in , (25/27) V in , (8/9) V in . The load voltage when the other switches S6 to S8 are turned on is calculated in the same manner.

さらに蓄電素子スイッチング回路の数を増やすことで、よりきめ細やかな負荷電圧調整が可能となることは、上記検討より明らかである。すなわち、第1蓄電素子スイッチング回路、第2蓄電素子スイッチング回路…第n蓄電素子スイッチング回路を図8と同様にカスケード接続したn段構成の回路モジュールを用いれば、各段の蓄電素子スイッチング回路がN1個、N2個、…Nn個の直列接続された蓄電素子を備えているとして、負荷電圧の調整単位としてとりうる最小値は1/(N12…Nn)×Vinとなる。 It is clear from the above examination that the load voltage can be adjusted more finely by increasing the number of storage element switching circuits. That is, if a circuit module having an n-stage configuration in which the first storage element switching circuit, the second storage element switching circuit,..., The nth storage element switching circuit is cascade-connected in the same manner as in FIG. 1, 2 n, ... as and a n n-number of series-connected storage elements, the lowest possible as an adjustment unit of the load voltage and 1 / (n 1 n 2 ... n n) × V in Become.

既に述べたとおり、同じ最小単位での電圧調整を1段構成のスイッチトキャパシタシステムにより行うためには、N12…Nn個のキャパシタを直列接続する必要があり、本発明によって素子数の大幅な削減がされることとなる。 As described above, in order to perform voltage adjustment in the same minimum unit by a switched capacitor system having a single stage configuration, N 1 N 2 ... N n capacitors need to be connected in series. Will be reduced.

なお、特にこの実施例6のような多段階接続をする際は、例えば1段構成で蓄電素子数の少ない回路モジュールと組み合わせて用いると都合がよい。1段構成の回路モジュールと図8の回路モジュールとを直列に繋ぐことにより、まず1段構成の回路モジュールにより入出力電圧比調整を粗く調整した上で(調整基準値を決定した上で)、図8の回路モジュールによりその微調整を行う、ということが可能となるからである。   In particular, when performing multi-stage connection as in Example 6, it is convenient to use in combination with, for example, a circuit module having a single-stage configuration and a small number of power storage elements. By connecting the circuit module of one-stage configuration and the circuit module of FIG. 8 in series, first, after roughly adjusting the input / output voltage ratio adjustment by the circuit module of the one-stage configuration (after determining the adjustment reference value), This is because the fine adjustment can be performed by the circuit module of FIG.

当業者であれば、本実施例の教示に従い、回路モジュール内のキャパシタ構成、スイッチ群を適宜選択することにより、所望の調整基準値、調整単位を有する電源装置を構成することができる。   A person skilled in the art can configure a power supply device having desired adjustment reference values and adjustment units by appropriately selecting a capacitor configuration and a switch group in the circuit module in accordance with the teaching of the present embodiment.

例えば、上記実施例1〜6においては、蓄電素子スイッチング回路が、回路中の全ての蓄電素子電圧を均一化するよう構成されたものであるとして説明を行ったが、これは蓄電素子スイッチング回路としての単なる一例である。   For example, in the first to sixth embodiments described above, it has been described that the storage element switching circuit is configured to equalize all the storage element voltages in the circuit. Is just an example.

すなわち、個々の蓄電素子電圧を単位として、従来よりもきめ細やかな出力電圧調整を行うことを可能とする本発明において、当該個々の蓄電素子電圧が全て等しいということは必須ではなく、例えば2種類の刻みをもって調整可能とするために、2種類の大きさの電圧をそれぞれの蓄電素子に印加するよう、蓄電素子スイッチング回路を構成することが可能である。あるいは全ての蓄電素子電圧を、全て異なる値へと調整してもよい。   That is, in the present invention that enables finer adjustment of the output voltage than in the past in units of individual storage element voltages, it is not essential that the individual storage element voltages are all equal. In order to make the adjustment possible in steps of, it is possible to configure the storage element switching circuit so that two types of voltages are applied to the respective storage elements. Alternatively, all the storage element voltages may be adjusted to different values.

また、同じく蓄電素子スイッチング回路について、上記実施例1〜6においてはスイッチによって接続状態を切り替える構成であるとして説明を行ったが、各蓄電素子の充電状態を制御するためには必ずしもスイッチを用いねばならないというわけではなく、例えばダイオード等を用いて制御することも可能である。   Similarly, the storage element switching circuit has been described as having a configuration in which the connection state is switched by a switch in the first to sixth embodiments. However, in order to control the charge state of each storage element, a switch must be used. However, it is not necessary to perform control using, for example, a diode.

本発明は、その目的を達成できる限りにおける上記全てのバリエーションを、その範囲に含むものである。   The present invention includes all the above variations within the scope as long as the object can be achieved.

次に、図9〜18を参照しつつ、本発明に係る電源システムの実施形態について説明する。なお、図9,11,13,14,16,及び18の実施例における各蓄電素子スイッチング回路は3直列構成となっているが、これは単なる一例であって、本発明において直列接続される蓄電素子の数は任意である。また各蓄電素子はキャパシタであるとして説明するが、これは二次電池など充放電可能な任意の素子、又は複数の素子からなるモジュールであってもよい。各蓄電素子の容量も、それぞれ異なっていてよい。同様に、スイッチ群や電圧均一化用蓄電素子の具体的な構成も、図に示された特定の構成に限られるわけではなく、本発明の範囲内で任意に変更可能である。   Next, an embodiment of a power supply system according to the present invention will be described with reference to FIGS. Each of the storage element switching circuits in the embodiments of FIGS. 9, 11, 13, 14, 16, and 18 has a three-series configuration, but this is merely an example, and the storage circuits connected in series in the present invention. The number of elements is arbitrary. Although each power storage element is described as a capacitor, this may be an arbitrary element that can be charged and discharged, such as a secondary battery, or a module that includes a plurality of elements. The capacity of each power storage element may also be different. Similarly, the specific configuration of the switch group and the voltage equalizing power storage element is not limited to the specific configuration shown in the figure, and can be arbitrarily changed within the scope of the present invention.

電源システム23の構成
図9は、本発明の第7実施形態である電源システム23を示している。電源システム23は、回路モジュール24の第1端子に接続された負荷25に対して、第2端子に接続された電気二重層キャパシタモジュール26(あるいは任意の直流電源、交流電源であってよい)からの負荷電圧を印加するに際し、回路モジュール24内のスイッチングによって負荷電圧を負荷25の動作電圧範囲内へと調整するよう構成されたものである。
Configuration of Power Supply System 23 FIG. 9 shows a power supply system 23 according to the seventh embodiment of the present invention. The power supply system 23 is connected to the load 25 connected to the first terminal of the circuit module 24 from the electric double layer capacitor module 26 connected to the second terminal (or any DC power supply or AC power supply). When the load voltage is applied, the load voltage is adjusted to the operating voltage range of the load 25 by switching in the circuit module 24.

電気二重層キャパシタモジュール26には電圧検出回路27が接続されており、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧を随時監視し、その電圧に対応した信号を判定回路28へと出力するよう構成されている。   A voltage detection circuit 27 is connected to the electric double layer capacitor module 26, and is configured to monitor the voltage of the electric double layer capacitor module 26 at any time and output a signal corresponding to the voltage to the determination circuit 28. .

なお、電圧検出回路27を負荷3へと、あるいは電源システム23に含まれる任意のキャパシタへと接続してもよい。後述するとおり、それら各素子の電圧は数式を用いて互いに換算可能であり、したがって、十分な負荷電圧が維持されているかの判断を行うためには上記いずれかの素子の電圧を検出すれば十分だからである。この点に関しては、後述する実施例8〜12についても同様である。   Note that the voltage detection circuit 27 may be connected to the load 3 or to an arbitrary capacitor included in the power supply system 23. As will be described later, the voltages of these elements can be converted into each other using mathematical formulas. Therefore, it is sufficient to detect the voltage of any of the above elements to determine whether a sufficient load voltage is maintained. That's why. This also applies to Examples 8 to 12 described later.

判定回路28は、電圧検出回路27より通知された電気二重層キャパシタモジュール26の電圧をあらかじめ設定された所定の電圧と比較し、当該所定の電圧以下となった場合にスイッチ切り替え制御を行うよう、スイッチ制御回路29へと信号を出力するよう構成されている。   The determination circuit 28 compares the voltage of the electric double layer capacitor module 26 notified from the voltage detection circuit 27 with a predetermined voltage set in advance, and performs switch switching control when the voltage falls below the predetermined voltage. A signal is output to the switch control circuit 29.

スイッチ制御回路29は、判定回路28からの信号に応じてスイッチ群30に含まれるスイッチS1〜S3のいずれか1つをオンとするよう構成されている。   The switch control circuit 29 is configured to turn on one of the switches S1 to S3 included in the switch group 30 in accordance with a signal from the determination circuit 28.

なお、判定回路28とスイッチ制御回路29とは別個のモジュールである必要はなく、これらの代わりに電圧の判定とスイッチの制御とを行うよう構成された任意の回路であってよい。特許請求の範囲に記載されたスイッチ制御手段とは、判定回路28とスイッチ制御回路29とから、すなわち別個の2回路(あるいはそれ以上の回路)から構成される手段であっても、それら両方の機能を備えた1回路から構成される手段であってもよい。   Note that the determination circuit 28 and the switch control circuit 29 do not need to be separate modules, but instead may be arbitrary circuits configured to perform voltage determination and switch control. The switch control means described in the claims includes the determination circuit 28 and the switch control circuit 29, that is, means constituted by two separate circuits (or more circuits). It may be a means composed of one circuit having a function.

なお、負荷25とは抵抗器に限られるわけではなく、電力により動作する任意の素子、モジュール、装置のような任意の負荷を用いることが可能である。   Note that the load 25 is not limited to a resistor, and an arbitrary load such as an arbitrary element, module, or device that operates by electric power can be used.

回路モジュール24は、蓄電素子スイッチング回路31と、スイッチS1〜S3よりなるスイッチ群30とにより構成されている。蓄電素子スイッチング回路31はキャパシタC1〜C5とスイッチQ1〜Q6とにより構成されている。   The circuit module 24 includes a storage element switching circuit 31 and a switch group 30 including switches S1 to S3. The storage element switching circuit 31 includes capacitors C1 to C5 and switches Q1 to Q6.

ここで、奇数番号のスイッチと偶数番号のスイッチを交互に高周波にてスイッチングさせることで、C1〜C5が分担する電圧が均一になる。   Here, by alternately switching the odd numbered switch and the even numbered switch at high frequency, the voltage shared by C1 to C5 becomes uniform.

具体的に、C1〜C5についていえば、奇数番号のスイッチがオンである時には、キャパシタC1とC4とが、及びC2とC5とが、それぞれ並列接続されることとなるため、キャパシタ間に電圧のばらつきが発生している場合には相互充放電が行われ、電圧ばらつきが解消される方向へと向かうのであり、一方で偶数番号のスイッチがオンである時には、キャパシタC2とC4とが、及びC3とC5とが、それぞれ並列接続されることとなるため、キャパシタ間に電圧のばらつきが発生している場合には相互充放電が行われ、電圧ばらつきが解消される方向へと向かう。   Specifically, regarding C1 to C5, when the odd numbered switch is ON, the capacitors C1 and C4 and the capacitors C2 and C5 are respectively connected in parallel. If there is a variation, mutual charging / discharging is performed and the voltage variation is eliminated. On the other hand, when the even-numbered switch is on, capacitors C2 and C4 and C3 And C5 are connected in parallel to each other, so that when voltage variation occurs between the capacitors, mutual charge / discharge is performed and the voltage variation is eliminated.

スイッチングを繰り返すことにより、各々のキャパシタは他の全てのキャパシタと直接的、又は間接的に(他のキャパシタを介して)相互充放電を行うのであり、したがってキャパシタC1〜C5の電圧が均一化されることとなる。   By repeating switching, each capacitor performs mutual charge / discharge directly or indirectly (through other capacitors) with all other capacitors, and thus the voltages of the capacitors C1 to C5 are equalized. The Rukoto.

負荷電圧の決定
このような回路モジュール24において、スイッチS1〜S3のいずれか一つをオンにすることにより、電気二重層キャパシタモジュール26から負荷25へと負荷電圧が印加される。ただし負荷電圧の値は、S1〜S3中、どのスイッチをオンとするかによって異なる。
Determination of Load Voltage In such a circuit module 24, the load voltage is applied from the electric double layer capacitor module 26 to the load 25 by turning on any one of the switches S1 to S3. However, the value of the load voltage differs depending on which switch is turned on during S1 to S3.

以下、各キャパシタに印加される電圧を決定した上で、スイッチS1〜S3のいずれかをオンとした場合のそれぞれに対する負荷電圧を、具体的に算出する。   Hereinafter, after determining the voltage applied to each capacitor, the load voltage for each of the switches S1 to S3 when turned on is specifically calculated.

まず、キャパシタC1〜C5の電圧を決定する(これらに印加される電圧は、S1〜S3のいずれをオンとするかには無関係である)。C1〜C5の電圧は高周波でのスイッチングにより均一化されているのであり、それぞれV1と表すことが可能である。 First, the voltages of the capacitors C1 to C5 are determined (the voltage applied to these is independent of which of S1 to S3 is turned on). The voltages C1 to C5 are made uniform by high-frequency switching, and can be expressed as V 1 , respectively.

電気二重層キャパシタモジュール26から接続点32、33、キャパシタC1、接続点34、キャパシタC2、接続点35、及びキャパシタC3を介して共通電位点36へと至る経路での電圧降下を考えれば、電源電圧をVinとしたときに以下の式が成り立つ。
in=V1+V1+V1=3V1 (14)
Considering the voltage drop in the path from the electric double layer capacitor module 26 to the common potential point 36 via the connection points 32 and 33, the capacitor C1, the connection point 34, the capacitor C2, the connection point 35, and the capacitor C3, The following equation holds when the voltage is V in .
V in = V 1 + V 1 + V 1 = 3V 1 (14)

上記(14)式より、V1=(1/3)Vinと決定される。 From the above equation (14), V 1 = (1/3) V in is determined.

次に、スイッチS1をオンとした場合の負荷電圧Voutを決定する。電気二重層キャパシタモジュール26から接続点32、及びスイッチS1を通って負荷25へと至る経路中に電圧降下を生じさせる素子は一切存在しないため、電気二重層キャパシタモジュール26からの電圧は全て負荷25への負荷電圧となる。すなわち、
out=Vin (15)
と決定される。
Next, the load voltage Vout when the switch S1 is turned on is determined. Since there is no element that causes a voltage drop in the path from the electric double layer capacitor module 26 to the connection point 32 and the switch S1 to the load 25, all the voltage from the electric double layer capacitor module 26 is supplied to the load 25. It becomes the load voltage to. That is,
V out = V in (15)
Is determined.

次に、スイッチS2をオンとした場合の負荷電圧Voutを決定する。電気二重層キャパシタモジュール26から接続点32、33、キャパシタC1、接続点34、スイッチS2を通って負荷25へと至る経路においては、キャパシタC2によりV1=(1/3)Vinの電圧降下が生じている。
したがって負荷電圧Voutは、
in=(1/3)Vin+Vout (16)
よりVout=(2/3)Vinと決定される。
Next, the load voltage Vout when the switch S2 is turned on is determined. In the path from the electric double layer capacitor module 26 to the connection points 32 and 33, the capacitor C1, the connection point 34, and the switch S2 to the load 25, the voltage drop of V 1 = (1/3) V in by the capacitor C2. Has occurred.
Therefore, the load voltage Vout is
V in = (1/3) V in + V out (16)
Thus, V out = (2/3) V in is determined.

次に、スイッチS3をオンとした場合の負荷電圧Voutを決定する。電気二重層キャパシタモジュール26から接続点32、33、キャパシタC1、接続点34、キャパシタC2、接続点35、スイッチS3を通って負荷25へと至る経路においては、キャパシタC1とC2とによりそれぞれV1=(1/3)Vinの電圧降下が生じている。
したがって負荷電圧Voutは、
in=(1/3)Vin+(1/3)Vin+Vout (17)
よりVout=(1/3)Vinと決定される。
Next, the load voltage Vout when the switch S3 is turned on is determined. In the path from the electric double layer capacitor module 26 to the connection points 32 and 33, the capacitor C1, the connection point 34, the capacitor C2, the connection point 35, and the switch S3 to the load 25, the capacitors C1 and C2 respectively provide V 1. = (1/3) V in voltage drop occurs.
Therefore, the load voltage Vout is
V in = (1/3) V in + (1/3) V in + V out (17)
Thus, V out = (1/3) V in is determined.

以上のとおり、S1〜S3のスイッチングにより、負荷電圧を、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧の1/3を単位として調節することが可能となる。電気二重層キャパシタモジュール26の電圧自体を単位とする従来の調整に比較して、調整単位は1/3となり、よりきめ細やかな電圧調整が可能となる。   As described above, the switching of S1 to S3 makes it possible to adjust the load voltage in units of 1/3 of the voltage of the electric double layer capacitor module 26. Compared with the conventional adjustment in which the voltage of the electric double layer capacitor module 26 is used as a unit, the adjustment unit is 1/3, and finer voltage adjustment is possible.

電源システム23の動作
次に、電源システム23の動作を説明する。まず初期状態として、電気二重層キャパシタモジュール26には、負荷25の動作電圧範囲内、任意の電圧の3倍程度の電圧を印加することにより、充電をしておく。スイッチ群30中のS1〜S3はいずれもオフとし、未だ負荷25への放電は開始されていない。
Operation of Power Supply System 23 Next, the operation of the power supply system 23 will be described. First, as an initial state, the electric double layer capacitor module 26 is charged by applying a voltage about three times an arbitrary voltage within the operating voltage range of the load 25. All of S1 to S3 in the switch group 30 are turned off, and the discharge to the load 25 has not yet started.

スイッチ制御回路29からの信号によりスイッチS3のみがオンとなり、放電が開始される。このときの負荷電圧は、上記のとおり電気二重層キャパシタモジュール26の電圧の1/3である(したがって放電開始時には、負荷25の動作電圧範囲内での給電が行われる。)。   Only the switch S3 is turned on by a signal from the switch control circuit 29, and discharge is started. The load voltage at this time is 1/3 of the voltage of the electric double layer capacitor module 26 as described above (therefore, power supply is performed within the operating voltage range of the load 25 at the start of discharge).

放電の進行と共に、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧は低下し、同時に負荷25へ印加される負荷電圧も低下してゆく。電圧検出回路27はこの低下する電圧を監視し、その電圧に対応した信号を判定回路28へと出力する。   As the discharge progresses, the voltage of the electric double layer capacitor module 26 decreases, and at the same time, the load voltage applied to the load 25 also decreases. The voltage detection circuit 27 monitors the decreasing voltage and outputs a signal corresponding to the voltage to the determination circuit 28.

判定回路28は、判定回路を構成する演算装置(不図示)のクロック周波数等により決定される所定の時間間隔ごとに、電圧検出回路27より通知された電気二重層キャパシタモジュール26の電圧をあらかじめ設定された所定の電圧と比較する。   The determination circuit 28 presets the voltage of the electric double layer capacitor module 26 notified from the voltage detection circuit 27 at predetermined time intervals determined by a clock frequency of an arithmetic unit (not shown) constituting the determination circuit. Compare with the given voltage.

所定の電圧とは、典型的に、負荷25の動作電圧範囲の下限値とスイッチ群30の切り替え状態とにより決定される。すなわち、スイッチS3がオンとなっている場合は、負荷電圧(1/3)Vinが動作電圧範囲の下限を上回っているか否かを判定するために、Vin、すなわち電気二重層キャパシタモジュール26の電圧を、動作電圧の下限値の3倍として定められる所定の電圧(以下、第1の所定電圧値とする。)と比較する。 The predetermined voltage is typically determined by the lower limit value of the operating voltage range of the load 25 and the switching state of the switch group 30. That is, when the switch S3 is turned on, in order to determine whether the load voltage (1/3) V in is higher than the minimum operating voltage range, V in, namely the electric double layer capacitor module 26 Is compared with a predetermined voltage (hereinafter referred to as a first predetermined voltage value) determined as three times the lower limit value of the operating voltage.

電気二重層キャパシタモジュール26の電圧が第1の所定電圧値を上回っている場合、負荷25には動作電圧範囲の下限を上回る、十分な電圧が供給されている。したがってスイッチ群30でスイッチ切り替えを行う必要はないため、判定回路28はスイッチ制御回路29に信号を出力しない(あるいは、現在のスイッチングが適切であり、切り替えが必要ないことを通知するための信号を出力してもよい。)。   When the voltage of the electric double layer capacitor module 26 exceeds the first predetermined voltage value, the load 25 is supplied with a sufficient voltage exceeding the lower limit of the operating voltage range. Therefore, since it is not necessary to perform switch switching in the switch group 30, the determination circuit 28 does not output a signal to the switch control circuit 29 (or a signal for notifying that the current switching is appropriate and switching is not necessary). May be output.)

放電により電気二重層キャパシタモジュール26の電圧は低下し続けるため、ある時点において、判定回路28は、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧が第1の所定電圧値を下回っていることを検出する。この時点で、判定回路28はスイッチ制御回路29に対し、スイッチ切り替えを行うための信号を出力する。(あるいは、一時的にでも負荷電圧が動作電圧範囲外となることを避けるため、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧と第1の所定電圧値との差が所定の下限値を下回った時点で、そのような信号を出力するよう構成してもよい。)   Since the voltage of the electric double layer capacitor module 26 continues to decrease due to the discharge, at a certain point in time, the determination circuit 28 detects that the voltage of the electric double layer capacitor module 26 is lower than the first predetermined voltage value. At this point, the determination circuit 28 outputs a signal for switching the switch to the switch control circuit 29. (Alternatively, in order to avoid that the load voltage temporarily falls outside the operating voltage range, when the difference between the voltage of the electric double layer capacitor module 26 and the first predetermined voltage value falls below a predetermined lower limit value, It may be configured to output such a signal.)

スイッチ制御回路29は、判定回路28から受信した上記信号に応答して、スイッチS3をオフにすると同時にスイッチS2をオンにする。これにより、負荷電圧はキャパシタC2とC3とに印加される電圧の和、すなわち電気二重層キャパシタモジュール26の電圧の(2/3)倍となり、負荷電圧が上昇して動作電圧範囲内となる。   In response to the signal received from the determination circuit 28, the switch control circuit 29 turns off the switch S3 and turns on the switch S2. As a result, the load voltage becomes the sum of the voltages applied to the capacitors C2 and C3, that is, (2/3) times the voltage of the electric double layer capacitor module 26, and the load voltage rises and falls within the operating voltage range.

放電の更なる進行と共に、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧は更に低下し、同時に負荷25へ印加される負荷電圧も低下してゆく。電圧検出回路27はこの低下する電圧を引き続き監視し、その電圧に対応した信号を判定回路28へと出力する。   As the discharge further progresses, the voltage of the electric double layer capacitor module 26 further decreases, and at the same time, the load voltage applied to the load 25 also decreases. The voltage detection circuit 27 continues to monitor this decreasing voltage and outputs a signal corresponding to the voltage to the determination circuit 28.

判定回路28は、上記所定の時間間隔ごとに、電圧検出回路27より通知された電気二重層キャパシタモジュール26の電圧をあらかじめ設定された所定の電圧と比較する。   The determination circuit 28 compares the voltage of the electric double layer capacitor module 26 notified from the voltage detection circuit 27 with a predetermined voltage set in advance at each predetermined time interval.

但し、ここで比較に用いるべき所定の電圧とは、上記第1の所定電圧値とは異なる。すなわち、スイッチS2がオンとなっている場合は、負荷電圧(2/3)Vinが動作電圧範囲の下限を上回っているか否かを判定するために、Vin、すなわち電気二重層キャパシタモジュール26の電圧を、動作電圧の下限値の3/2倍として定められる所定の電圧(以下、第2の所定電圧値とする。)と比較する。このような所定電圧値の切り替えは、判定回路28においてオンとするスイッチのS3からS2への切り替えを指示する信号をスイッチ制御回路29へと出力した際(あるいはスイッチが切り替えられたことを通知する信号をスイッチ制御回路29から受信した際)に行われる。 However, the predetermined voltage to be used for comparison here is different from the first predetermined voltage value. That is, when the switch S2 is turned on, in order to determine whether the load voltage (2/3) V in is higher than the minimum operating voltage range, V in, namely the electric double layer capacitor module 26 Is compared with a predetermined voltage (hereinafter referred to as a second predetermined voltage value) determined as 3/2 times the lower limit value of the operating voltage. Such switching of the predetermined voltage value is performed when a signal instructing switching of the switch to be turned on in the determination circuit 28 from S3 to S2 is output to the switch control circuit 29 (or notification that the switch has been switched). When a signal is received from the switch control circuit 29).

電気二重層キャパシタモジュール26の電圧が第2の所定電圧値を上回っている場合、負荷25には動作電圧範囲の下限を上回る、十分な電圧が供給されている。したがってスイッチ群30でスイッチ切り替えを行う必要はないため、判定回路28はスイッチ制御回路29に信号を出力しない(あるいは、現在のスイッチングが適切であり、切り替えが必要ないことを通知するための信号を出力してもよい。)。   When the voltage of the electric double layer capacitor module 26 exceeds the second predetermined voltage value, the load 25 is supplied with a sufficient voltage that exceeds the lower limit of the operating voltage range. Therefore, since it is not necessary to perform switch switching in the switch group 30, the determination circuit 28 does not output a signal to the switch control circuit 29 (or a signal for notifying that the current switching is appropriate and switching is not necessary). May be output.)

放電により電気二重層キャパシタモジュール26の電圧は低下し続けるため、ある時点において、判定回路28は、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧が第2の所定電圧値を下回っていることを検出する。この時点で、判定回路28はスイッチ制御回路29に対し、スイッチ切り替えを行うための信号を出力する。(あるいは、一時的にでも負荷電圧が動作電圧範囲外となることを避けるため、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧と第2の所定電圧値との差が所定の下限値を下回った時点で、そのような信号を出力するよう構成してもよい。)   Since the voltage of the electric double layer capacitor module 26 continues to decrease due to the discharge, at a certain point in time, the determination circuit 28 detects that the voltage of the electric double layer capacitor module 26 is below the second predetermined voltage value. At this point, the determination circuit 28 outputs a signal for switching the switch to the switch control circuit 29. (Alternatively, in order to avoid that the load voltage temporarily falls outside the operating voltage range, when the difference between the voltage of the electric double layer capacitor module 26 and the second predetermined voltage value falls below a predetermined lower limit value, It may be configured to output such a signal.)

スイッチ制御回路29は、判定回路28から受信した上記信号に応答して、スイッチS2をオフにすると同時にスイッチS1をオンにする。これにより、負荷電圧はキャパシタC1とC2とC3とに印加される電圧の和、すなわち電気二重層キャパシタモジュール26の電圧となり、負荷電圧が再び上昇して動作電圧範囲内となる。   In response to the signal received from the determination circuit 28, the switch control circuit 29 turns off the switch S2 and turns on the switch S1. As a result, the load voltage becomes the sum of the voltages applied to the capacitors C1, C2, and C3, that is, the voltage of the electric double layer capacitor module 26, and the load voltage rises again and falls within the operating voltage range.

このように、スイッチS1〜S3を順次切り替えることにより、負荷電圧をある任意の範囲内に抑えることができる。図9の電源システムにおいて電気二重層キャパシタモジュール26は1直列構成であるにもかかわらず、3直列構成の蓄電素子スイッチング回路モジュール24を用いているために、負荷電圧を3段階で調節することが可能である。   Thus, the load voltage can be suppressed within a certain arbitrary range by sequentially switching the switches S1 to S3. In the power supply system of FIG. 9, although the electric double layer capacitor module 26 has a one-series configuration, the load voltage can be adjusted in three stages because the storage element switching circuit module 24 having a three-series configuration is used. Is possible.

なお、ここでは電気二重層キャパシタモジュール26を回路モジュール24の接続点32にて接続した場合(すなわち蓄電素子スイッチング回路31中の接続点33から接続した場合)について説明したが、その他の接続点34〜35から接続した場合においても同様の原理の下で動作する。   Here, the case where the electric double layer capacitor module 26 is connected at the connection point 32 of the circuit module 24 (that is, the case where the electric double layer capacitor module 26 is connected from the connection point 33 in the storage element switching circuit 31) has been described. In the case of connection from ~ 35, it operates under the same principle.

また、既に述べたとおり、電圧検出回路27を負荷3へと接続して負荷電圧を検出する構成とすることも可能であるが、この場合、第1〜第3の電圧値としては動作電圧範囲の下限値を統一して用い、検出された負荷電圧と比較すればよい。この点に関しては、後述の実施例8〜12においても同様である。   As described above, the voltage detection circuit 27 may be connected to the load 3 to detect the load voltage. In this case, the first to third voltage values are the operating voltage range. It is sufficient to use the lower limit value in a unified manner and compare it with the detected load voltage. This also applies to Examples 8 to 12 described later.

図10は、図9の電源システムの放電時における負荷25の電圧、ならびに電気二重層キャパシタモジュール26(図10中ではEDLC電圧と表記)の電圧を示したものである。EDLC電圧が所定の電圧値まで下がった時点でスイッチが切り替えられることにより、負荷電圧は常に一定範囲内へと抑えられている。   FIG. 10 shows the voltage of the load 25 and the voltage of the electric double layer capacitor module 26 (denoted as EDLC voltage in FIG. 10) during discharging of the power supply system of FIG. By switching the switch when the EDLC voltage drops to a predetermined voltage value, the load voltage is always kept within a certain range.

なお、上記動作に加えて、判定回路28によって負荷電圧が動作電圧範囲の上限を下回っているか否かを判定するために、Vin、すなわち電気二重層キャパシタモジュール26の電圧を、各スイッチ群の切り替え状態に応じて上記のとおり決定される所定の電圧と比較するよう構成してもよい。 In addition to the above operation, in order to determine whether or not the load voltage is lower than the upper limit of the operating voltage range by the determination circuit 28, V in , that is, the voltage of the electric double layer capacitor module 26 is set to each switch group. You may comprise so that it may compare with the predetermined voltage determined as mentioned above according to a switching state.

仮に電気二重層キャパシタモジュール26の電圧が所定の電圧を超えている場合、負荷25には動作範囲外の高電圧が印加されることとなり、機器の故障などを引き起こす恐れがある。したがってその場合には、判定回路28からスイッチ制御回路29へ制御信号を出力し、スイッチ制御回路29によって適宜スイッチの切り替えをするよう構成することが好ましい。このことは、以下の実施例においても同様である。   If the voltage of the electric double layer capacitor module 26 exceeds a predetermined voltage, a high voltage outside the operating range is applied to the load 25, which may cause equipment failure. Therefore, in this case, it is preferable that the control signal is output from the determination circuit 28 to the switch control circuit 29, and the switch control circuit 29 switches the switch appropriately. The same applies to the following embodiments.

図11は、本発明の第8実施形態である電源システム23を示している。上記電源システム23は、図9に示した電源システム23において電気二重層キャパシタモジュール26と負荷25とを接続すべき端子を交換したものである。   FIG. 11 shows a power supply system 23 according to the eighth embodiment of the present invention. The power supply system 23 is obtained by exchanging terminals to which the electric double layer capacitor module 26 and the load 25 are connected in the power supply system 23 shown in FIG.

第7実施形態と同様に、回路モジュール24においてスイッチS1〜S3のいずれか一つをオンにすることにより、電気二重層キャパシタモジュール26から負荷25へと負荷電圧が印加される。ただし負荷電圧の値は、S1〜S3中、どのスイッチをオンとするかによって異なる。特に図11の回路構成においては、どのスイッチをオンとするかに応じて各キャパシタに印加される電圧も変わる。   Similarly to the seventh embodiment, by turning on any one of the switches S1 to S3 in the circuit module 24, a load voltage is applied from the electric double layer capacitor module 26 to the load 25. However, the value of the load voltage differs depending on which switch is turned on during S1 to S3. In particular, in the circuit configuration of FIG. 11, the voltage applied to each capacitor also changes depending on which switch is turned on.

まずS1をオンにする場合、電気二重層キャパシタモジュール26からスイッチS1、接続点32、33、キャパシタC1、接続点34、キャパシタC2、接続点35、キャパシタC3を介して共通電位点36へと至る経路を考えれば、電圧降下について(14)式が成り立つこととなる。したがって各キャパシタの電圧はV1=(1/3)Vinとなる。 When S1 is first turned on, the electric double layer capacitor module 26 reaches the common potential point 36 via the switch S1, connection points 32 and 33, capacitor C1, connection point 34, capacitor C2, connection point 35, and capacitor C3. Considering the path, equation (14) holds for the voltage drop. Therefore, the voltage of each capacitor is V 1 = (1/3) V in .

負荷電圧Voutは、電気二重層キャパシタモジュール26からS1を通って負荷25へと至る経路中に電圧降下を生じさせる素子が存在しないため、Vout=Vinとなる。 Load voltage V out, since the element causes a voltage drop in the path leading to the electric double layer capacitor module 26 loads through S1 to 25 is not present, the V out = V in.

次にS2をオンにする場合、電気二重層キャパシタモジュール26からスイッチS2、接続点34、キャパシタC2、接続点35、キャパシタC3を介して共通電位点36へと至る経路を考えれば、電圧降下について次の式が成り立つ。
in=V1+V1=2V1 (18)
Next, when S2 is turned on, a voltage drop is considered when considering a path from the electric double layer capacitor module 26 to the common potential point 36 via the switch S2, the connection point 34, the capacitor C2, the connection point 35, and the capacitor C3. The following formula holds:
V in = V 1 + V 1 = 2V 1 (18)

したがって各キャパシタには(1/2)Vinの電圧が印加される。 Therefore, a voltage of (1/2) V in is applied to each capacitor.

また負荷25への負荷電圧については、電気二重層キャパシタモジュール26からスイッチS2、接続点34、キャパシタC1、接続点33、接続点32を介して負荷25へと至る経路中でキャパシタC1による(負の)電圧降下が生じることを考えれば、次の式が成り立つ。
in=−V1+VOUT (19)
The load voltage to the load 25 is caused by the capacitor C1 in the path from the electric double layer capacitor module 26 to the load 25 via the switch S2, the connection point 34, the capacitor C1, the connection point 33, and the connection point 32 (negative In consideration of the voltage drop, the following equation holds.
V in = −V 1 + V OUT (19)

式(18),(19)より、VOUT=(3/2)Vinと決定される。 From Expressions (18) and (19), V OUT = (3/2) V in is determined.

次にS3をオンにする場合、電気二重層キャパシタモジュール26からスイッチS3、接続点35、キャパシタC3を介して共通電位点36へと至る経路を考えれば、電圧降下について次の式が成り立つ。
in=V1 (20)
Next, when S3 is turned on, the following equation holds for the voltage drop, considering a path from the electric double layer capacitor module 26 to the common potential point 36 via the switch S3, the connection point 35, and the capacitor C3.
V in = V 1 (20)

また負荷電圧Voutは、電気二重層キャパシタモジュール26からスイッチS3、接続点35、キャパシタC2、接続点34、キャパシタC1、接続点33、及び接続点32を通って負荷25へと至る経路中においてC1とC2とによる(負の)電圧降下が生じることを考えれば、以下の式により決定される。
in=−V1−V1+Vout (21)
Further, the load voltage Vout is in a path from the electric double layer capacitor module 26 to the load 25 through the switch S3, the connection point 35, the capacitor C2, the connection point 34, the capacitor C1, the connection point 33, and the connection point 32. Considering the occurrence of a (negative) voltage drop due to C1 and C2, it is determined by the following equation.
V in = −V 1 −V 1 + V out (21)

したがってVout=3Vinとなる。 Therefore, V out = 3V in .

以上のとおり、図11の構成においてS1〜S3をオンにした場合の負荷電圧は、それぞれVin,(3/2)Vin,3Vinと昇圧される。上記入出力電圧比は、図9の電源システムにおける入出力電圧比と逆数の関係にある。 As described above, the load voltages when S1 to S3 are turned on in the configuration of FIG. 11 are boosted to V in , (3/2) V in , and 3V in , respectively. The input / output voltage ratio has a reciprocal relationship with the input / output voltage ratio in the power supply system of FIG.

電源システム23の動作
次に、第8実施形態における電源システム23の動作を説明する。まず初期状態として、電気二重層キャパシタモジュール26には、負荷25の動作電圧範囲内、任意の電圧程度の電圧を印加することにより、充電をしておく。スイッチ群30中のS1〜S3はいずれもオフとし、未だ負荷25への放電は開始されていない。
Operation of Power Supply System 23 Next, the operation of the power supply system 23 in the eighth embodiment will be described. First, as an initial state, the electric double layer capacitor module 26 is charged by applying a voltage of an arbitrary voltage within the operating voltage range of the load 25. All of S1 to S3 in the switch group 30 are turned off, and the discharge to the load 25 has not yet started.

スイッチ制御回路29からの信号によりスイッチS1のみがオンとなり、放電が開始される。このときの負荷電圧は、上記のとおり電気二重層キャパシタモジュール26の電圧と等しい(したがって放電開始時には、負荷25の動作電圧範囲内での給電が行われる。)。   Only the switch S1 is turned on by a signal from the switch control circuit 29, and discharge is started. The load voltage at this time is equal to the voltage of the electric double layer capacitor module 26 as described above (therefore, power supply is performed within the operating voltage range of the load 25 at the start of discharge).

放電の進行と共に、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧は低下し、同時に負荷25へ印加される負荷電圧も低下してゆく。電圧検出回路27はこの低下する電圧を監視し、その電圧に対応した信号を判定回路28へと出力する。   As the discharge progresses, the voltage of the electric double layer capacitor module 26 decreases, and at the same time, the load voltage applied to the load 25 also decreases. The voltage detection circuit 27 monitors the decreasing voltage and outputs a signal corresponding to the voltage to the determination circuit 28.

判定回路28は、判定回路を構成する演算装置(不図示)のクロック周波数等により決定される所定の時間間隔ごとに、電圧検出回路27より通知された電気二重層キャパシタモジュール26の電圧をあらかじめ設定された所定の電圧と比較する。   The determination circuit 28 presets the voltage of the electric double layer capacitor module 26 notified from the voltage detection circuit 27 at predetermined time intervals determined by a clock frequency of an arithmetic unit (not shown) constituting the determination circuit. Compare with the given voltage.

所定の電圧とは、典型的に、負荷25の動作電圧範囲の下限値とスイッチ群30の切り替え状態とにより決定される。すなわち、スイッチ1がオンとなっている場合は、負荷電圧Vinが動作電圧範囲の下限を上回っているか否かを判定するために、Vin、すなわち電気二重層キャパシタモジュール26の電圧を、動作電圧の下限値として定められる所定の電圧(以下、第1の所定電圧値とする。)と比較する。 The predetermined voltage is typically determined by the lower limit value of the operating voltage range of the load 25 and the switching state of the switch group 30. That is, when the switch 1 is turned on, in order to determine whether the load voltage V in is higher than the minimum operating voltage range, V in, that is, the voltage of the electric double layer capacitor module 26, the operation It compares with the predetermined voltage (henceforth a 1st predetermined voltage value) defined as a lower limit of voltage.

電気二重層キャパシタモジュール26の電圧が第1の所定電圧値を上回っている場合、負荷25には動作電圧範囲の下限を上回る、十分な電圧が供給されている。したがってスイッチ群30でスイッチ切り替えを行う必要はないため、判定回路28はスイッチ制御回路29に信号を出力しない(あるいは、現在のスイッチングが適切であり、切り替えが必要ないことを通知するための信号を出力してもよい。)。   When the voltage of the electric double layer capacitor module 26 exceeds the first predetermined voltage value, the load 25 is supplied with a sufficient voltage exceeding the lower limit of the operating voltage range. Therefore, since it is not necessary to perform switch switching in the switch group 30, the determination circuit 28 does not output a signal to the switch control circuit 29 (or a signal for notifying that the current switching is appropriate and switching is not necessary). May be output.)

放電により電気二重層キャパシタモジュール26の電圧は低下し続けるため、ある時点において、判定回路28は、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧が第1の所定電圧値を下回っていることを検出する。この時点で、判定回路28はスイッチ制御回路29に対し、スイッチ切り替えを行うための信号を出力する。(あるいは、一時的にでも負荷電圧が動作電圧範囲外となることを避けるため、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧と第1の所定電圧値との差が所定の下限値を下回った時点で、そのような信号を出力するよう構成してもよい。)   Since the voltage of the electric double layer capacitor module 26 continues to decrease due to the discharge, at a certain point in time, the determination circuit 28 detects that the voltage of the electric double layer capacitor module 26 is lower than the first predetermined voltage value. At this point, the determination circuit 28 outputs a signal for switching the switch to the switch control circuit 29. (Alternatively, in order to avoid that the load voltage temporarily falls outside the operating voltage range, when the difference between the voltage of the electric double layer capacitor module 26 and the first predetermined voltage value falls below a predetermined lower limit value, It may be configured to output such a signal.)

スイッチ制御回路29は、判定回路28から受信した上記信号に応答して、スイッチS1をオフにすると同時にスイッチS2をオンにする。これにより、負荷電圧は電気二重層キャパシタモジュール26の電圧の(3/2)倍となり、負荷電圧が上昇して動作電圧範囲内となる。   In response to the signal received from the determination circuit 28, the switch control circuit 29 turns off the switch S1 and turns on the switch S2. As a result, the load voltage becomes (3/2) times the voltage of the electric double layer capacitor module 26, and the load voltage rises and falls within the operating voltage range.

放電の更なる進行と共に、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧は更に低下し、同時に負荷25へ印加される負荷電圧も低下してゆく。電圧検出回路27はこの低下する電圧を引き続き監視し、その電圧に対応した信号を判定回路28へと出力する。   As the discharge further progresses, the voltage of the electric double layer capacitor module 26 further decreases, and at the same time, the load voltage applied to the load 25 also decreases. The voltage detection circuit 27 continues to monitor this decreasing voltage and outputs a signal corresponding to the voltage to the determination circuit 28.

判定回路28は、上記所定の時間間隔ごとに、電圧検出回路27より通知された電気二重層キャパシタモジュール26の電圧をあらかじめ設定された所定の電圧と比較する。   The determination circuit 28 compares the voltage of the electric double layer capacitor module 26 notified from the voltage detection circuit 27 with a predetermined voltage set in advance at each predetermined time interval.

但し、ここで比較に用いるべき所定の電圧とは、上記第1の所定電圧値とは異なる。すなわち、スイッチS2がオンとなっている場合は、負荷電圧(3/2)Vinが動作電圧範囲の下限を上回っているか否かを判定するために、Vin、すなわち電気二重層キャパシタモジュール26の電圧を、動作電圧の下限値の2/3倍として定められる所定の電圧(以下、第2の所定電圧値とする。)と比較する。このような所定電圧値の切り替えは、判定回路28においてオンとするスイッチのS1からS2への切り替えを指示する信号をスイッチ制御回路29へと出力した際(あるいはスイッチが切り替えられたことを通知する信号をスイッチ制御回路29から受信した際)に行われる。 However, the predetermined voltage to be used for comparison here is different from the first predetermined voltage value. That is, when the switch S2 is turned on, in order to determine whether the load voltage (3/2) V in is higher than the minimum operating voltage range, V in, namely the electric double layer capacitor module 26 Is compared with a predetermined voltage (hereinafter referred to as a second predetermined voltage value) determined as 2/3 times the lower limit value of the operating voltage. Such switching of the predetermined voltage value is performed when a signal instructing switching of the switch to be turned on in the determination circuit 28 from S1 to S2 is output to the switch control circuit 29 (or notification that the switch has been switched). When a signal is received from the switch control circuit 29).

電気二重層キャパシタモジュール26の電圧が第2の所定電圧値を上回っている場合、負荷25には動作電圧範囲の下限を上回る、十分な電圧が供給されている。したがってスイッチ群30でスイッチ切り替えを行う必要はないため、判定回路28はスイッチ制御回路29に信号を出力しない(あるいは、現在のスイッチングが適切であり、切り替えが必要ないことを通知するための信号を出力してもよい。)。   When the voltage of the electric double layer capacitor module 26 exceeds the second predetermined voltage value, the load 25 is supplied with a sufficient voltage that exceeds the lower limit of the operating voltage range. Therefore, since it is not necessary to perform switch switching in the switch group 30, the determination circuit 28 does not output a signal to the switch control circuit 29 (or a signal for notifying that the current switching is appropriate and switching is not necessary). May be output.)

放電により電気二重層キャパシタモジュール26の電圧は低下し続けるため、ある時点において、判定回路28は、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧が第2の所定電圧値を下回っていることを検出する。この時点で、判定回路28はスイッチ制御回路29に対し、スイッチ切り替えを行うための信号を出力する。(あるいは、一時的にでも負荷電圧が動作電圧範囲外となることを避けるため、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧と第2の所定電圧値との差が所定の下限値を下回った時点で、そのような信号を出力するよう構成してもよい。)   Since the voltage of the electric double layer capacitor module 26 continues to decrease due to the discharge, at a certain point in time, the determination circuit 28 detects that the voltage of the electric double layer capacitor module 26 is below the second predetermined voltage value. At this point, the determination circuit 28 outputs a signal for switching the switch to the switch control circuit 29. (Alternatively, in order to avoid that the load voltage temporarily falls outside the operating voltage range, when the difference between the voltage of the electric double layer capacitor module 26 and the second predetermined voltage value falls below a predetermined lower limit value, It may be configured to output such a signal.)

スイッチ制御回路29は、判定回路28から受信した上記信号に応答して、スイッチS2をオフにすると同時にスイッチS3をオンにする。これにより、負荷電圧は電気二重層キャパシタモジュール26の電圧の3倍となり、負荷電圧が再び上昇して動作電圧範囲内となる。   In response to the signal received from the determination circuit 28, the switch control circuit 29 turns off the switch S2 and turns on the switch S3. As a result, the load voltage becomes three times the voltage of the electric double layer capacitor module 26, and the load voltage rises again and falls within the operating voltage range.

このように、スイッチS1〜S3を順次切り替えることにより、負荷電圧をある任意の範囲内に抑えることができる。図11の電源システムにおいて電気二重層キャパシタモジュール26は1直列構成であるにもかかわらず、3直列構成の蓄電素子スイッチング回路モジュール24を用いているために、負荷電圧を3段階で調節することが可能である。負荷25が大きな動作電圧を必要とする場合など、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧を昇圧する必要がある場合に、図11の構成は特に有効である。   Thus, the load voltage can be suppressed within a certain arbitrary range by sequentially switching the switches S1 to S3. In the power supply system of FIG. 11, although the electric double layer capacitor module 26 has a one-series configuration, the load voltage can be adjusted in three stages because the storage element switching circuit module 24 having a three-series configuration is used. Is possible. The configuration of FIG. 11 is particularly effective when the voltage of the electric double layer capacitor module 26 needs to be boosted, such as when the load 25 requires a large operating voltage.

なお、ここでは電気二重層キャパシタモジュール26を回路モジュール24の接続点32にて接続した場合(すなわち蓄電素子スイッチング回路31中の接続点33から接続した場合)について説明したが、その他の接続点34〜35から接続した場合においても同様の原理の下で動作する。   Here, the case where the electric double layer capacitor module 26 is connected at the connection point 32 of the circuit module 24 (that is, the case where the electric double layer capacitor module 26 is connected from the connection point 33 in the storage element switching circuit 31) has been described. In the case of connection from ~ 35, it operates under the same principle.

図12は、図11の電源システムの放電時における負荷25の電圧、ならびに電気二重層キャパシタモジュール26(図12中ではEDLC電圧と表記)の電圧を示したものである。EDLC電圧が所定の電圧値まで下がった時点でスイッチが切り替えられることにより、負荷電圧は常に一定範囲内へと抑えられている。   FIG. 12 shows the voltage of the load 25 and the voltage of the electric double layer capacitor module 26 (denoted as EDLC voltage in FIG. 12) during discharging of the power supply system of FIG. By switching the switch when the EDLC voltage drops to a predetermined voltage value, the load voltage is always kept within a certain range.

図13は本発明の第9の実施形態を示すものである。負荷25は第1スイッチ群30を介して蓄電素子スイッチング回路31と接続されており、電気二重層キャパシタモジュール26は第2スイッチ群37を介して蓄電素子スイッチング回路31と接続されている。第2スイッチ群37中のスイッチS4〜S6のいずれか1つをオンとすることにより、電気二重層キャパシタモジュール26は接続点33〜35のうち1つに接続され、蓄電素子スイッチング回路31を介して負荷25に電力を供給する。スイッチ群30と37とにおいてオンとするスイッチの組み合わせに応じて、図9と図11における全ての接続状態を実現できる。   FIG. 13 shows a ninth embodiment of the present invention. The load 25 is connected to the storage element switching circuit 31 via the first switch group 30, and the electric double layer capacitor module 26 is connected to the storage element switching circuit 31 via the second switch group 37. By turning on any one of the switches S4 to S6 in the second switch group 37, the electric double layer capacitor module 26 is connected to one of the connection points 33 to 35, and is connected via the storage element switching circuit 31. Power is supplied to the load 25. All the connection states in FIGS. 9 and 11 can be realized in accordance with the combination of switches that are turned on in the switch groups 30 and 37.

具体的に、第1スイッチ群30中でオンとするスイッチと第2スイッチ群37中でオンとするスイッチとをそれぞれ選択した時の入出力電圧比は、表2のとおりである。

Figure 2011050209
Specifically, the input / output voltage ratio when the switch to be turned on in the first switch group 30 and the switch to be turned on in the second switch group 37 are selected is as shown in Table 2.
Figure 2011050209

したがって、電気二重層キャパシタモジュール4における放電の進行に伴い、オンとするスイッチの組を(S3,S4),(S3,S5),(S2,S4),(S1,S4)又は(S2,S5)又は(S3,S6),(S1,S5),(S2,S6),(S1,S6)と適宜切り替えることにより、電気二重層キャパシタモジュール4の電圧を動作範囲内に制御しつつ、充電エネルギーを無駄なく利用することが可能となる。   Accordingly, the set of switches to be turned on with the progress of discharge in the electric double layer capacitor module 4 is (S3, S4), (S3, S5), (S2, S4), (S1, S4) or (S2, S5). ) Or (S3, S6), (S1, S5), (S2, S6), (S1, S6), by appropriately switching the charging energy while controlling the voltage of the electric double layer capacitor module 4 within the operating range. Can be used without waste.

図14は、本発明の第10実施形態である電源システム23を示している。第7実施形態と比較して、回路モジュール24に第2蓄電素子スイッチング回路38を備えたことにより、さらに微細な出力電圧調整が可能となる。   FIG. 14 shows a power supply system 23 according to the tenth embodiment of the present invention. Compared with the seventh embodiment, the circuit module 24 includes the second storage element switching circuit 38, so that finer output voltage adjustment is possible.

第2蓄電素子スイッチング回路38はキャパシタC6〜C10とスイッチQ7〜Q12とにより構成され、第1蓄電素子スイッチング回路31内のキャパシタC1に対して接続されている。   Second power storage element switching circuit 38 includes capacitors C6 to C10 and switches Q7 to Q12, and is connected to capacitor C1 in first power storage element switching circuit 31.

この場合、第2蓄電素子スイッチング回路38中のキャパシタC6、C7、C8は第1蓄電素子スイッチング回路31中のキャパシタC1と並列接続されているために相互充放電可能であり、またキャパシタC9、C10は、Q7〜Q12のスイッチングによりC6、C7、C8と相互充放電可能である。   In this case, the capacitors C6, C7, C8 in the second storage element switching circuit 38 are connected in parallel with the capacitor C1 in the first storage element switching circuit 31, and can be charged and discharged with each other. Also, the capacitors C9, C10 Is chargeable / dischargeable with C6, C7, and C8 by switching Q7 to Q12.

したがって、キャパシタC1と第2蓄電素子スイッチング回路38内の各キャパシタとの間での相互充放電を可能とするような、第1、第2蓄電素子スイッチング回路による多段階接続が構成されている。すなわち、キャパシタC1の電圧がキャパシタC6〜C10に分配されるカスケード接続となる。   Therefore, the multistage connection by the 1st, 2nd electrical storage element switching circuit which enables the mutual charge / discharge between the capacitor C1 and each capacitor in the 2nd electrical storage element switching circuit 38 is comprised. That is, a cascade connection is made in which the voltage of the capacitor C1 is distributed to the capacitors C6 to C10.

ここで、奇数番号のスイッチと偶数番号のスイッチを交互に高周波にてスイッチングさせることで、実施例7の場合と同様、C1〜C5が分担する電圧、及びC6〜C10が分担する電圧がそれぞれ均一になる。   Here, by switching the odd-numbered switch and the even-numbered switch alternately at high frequency, the voltage shared by C1 to C5 and the voltage shared by C6 to C10 are uniform as in the case of the seventh embodiment. become.

負荷電圧の決定
このような回路モジュール24において、スイッチS1〜S4のいずれか一つをオンにすることにより、電気二重層キャパシタモジュール26から負荷25へと負荷電圧が印加される。ただし負荷電圧の値は、S1〜S4中、どのスイッチをオンとするかによって異なる。
Determination of Load Voltage In such a circuit module 24, the load voltage is applied from the electric double layer capacitor module 26 to the load 25 by turning on any one of the switches S1 to S4. However, the value of the load voltage differs depending on which switch is turned on during S1 to S4.

以下、各キャパシタに印加される電圧を決定した上で、スイッチS1〜S4のいずれかをオンとした場合のそれぞれに対する負荷電圧を、具体的に算出する。   Hereinafter, after determining the voltage applied to each capacitor, the load voltage for each of the switches S1 to S4 when turned on is specifically calculated.

まず、キャパシタC1〜C5、C6〜C10の電圧を決定する(これらに印加される電圧は、S1〜S4のいずれをオンとするかには無関係である)。C1〜C5の電圧、及びC6〜C10の電圧はそれぞれスイッチングにより均一化されているのであり、それぞれV1、V2と表すことが可能である。 First, the voltages of the capacitors C1 to C5 and C6 to C10 are determined (the voltages applied to these are independent of which of S1 to S4 is turned on). The voltages C1 to C5 and the voltages C6 to C10 are made uniform by switching, and can be expressed as V 1 and V 2 , respectively.

C1と第2蓄電素子スイッチング回路38とはカスケードに接続されているので、C6とC7とC8との電圧の和はC1の電圧と等しくなる。すなわち
1=V2+V2+V2=3V2 (22)
となる。
Since C1 and the second storage element switching circuit 38 are connected in cascade, the sum of the voltages of C6, C7, and C8 is equal to the voltage of C1. That is, V 1 = V 2 + V 2 + V 2 = 3V 2 (22)
It becomes.

電気二重層キャパシタモジュール26から接続点32、39、33、キャパシタC1、接続点34、キャパシタC2、接続点35、及びキャパシタC3を介して共通電位点36へと至る経路での電圧降下を考えれば、電源電圧をVinとしたときに以下の式が成り立つ。
in=V1+V1+V1=3V1 (23)
上記(22)式と(23)式とを併せれば、V1=(1/3)Vin,V2=(1/9)Vinと決定される。
Considering the voltage drop in the path from the electric double layer capacitor module 26 to the connection points 32, 39, 33, the capacitor C1, the connection point 34, the capacitor C2, the connection point 35, and the capacitor C3 to the common potential point 36. When the power supply voltage is V in , the following equation is established.
V in = V 1 + V 1 + V 1 = 3V 1 (23)
Combining the above equations (22) and (23), it is determined that V 1 = (1/3) V in and V 2 = (1/9) V in .

次に、スイッチS1をオンとした場合の負荷電圧Voutを決定する。 Next, the load voltage Vout when the switch S1 is turned on is determined.

電気二重層キャパシタモジュール26から接続点32、及びスイッチS1を通って負荷25へと至る経路中に電圧降下を生じさせる素子は一切存在しないため、電気二重層キャパシタモジュール26からの電圧は全て負荷25への負荷電圧となる。すなわち、
out=Vin (24)
と決定される。
Since there is no element that causes a voltage drop in the path from the electric double layer capacitor module 26 to the connection point 32 and the switch S1 to the load 25, all the voltage from the electric double layer capacitor module 26 is supplied to the load 25. It becomes the load voltage to. That is,
V out = V in (24)
Is determined.

次に、スイッチS2をオンとした場合の負荷電圧Voutを決定する。電気二重層キャパシタモジュール26から接続点32、39、キャパシタC6、接続点40、スイッチS2を通って負荷25へと至る経路においては、キャパシタC6によりV2=(1/9)Vinの電圧降下が生じている。
したがって負荷電圧Voutは、
in=(1/9)Vin+Vout (25)
よりVout=(8/9)Vinと決定される。
Next, the load voltage Vout when the switch S2 is turned on is determined. In the path from the electric double layer capacitor module 26 to the connection points 32 and 39, the capacitor C6, the connection point 40, the switch S2 and the load 25, the voltage drop of V 2 = (1/9) V in by the capacitor C6. Has occurred.
Therefore, the load voltage Vout is
V in = (1/9) V in + V out (25)
Thus, V out = (8/9) V in is determined.

次に、スイッチS3をオンとした場合の負荷電圧Voutを決定する。電気二重層キャパシタモジュール26から接続点32、39、キャパシタC6、接続点40、キャパシタC7、接続点41、スイッチS3を通って負荷25へと至る経路においては、キャパシタC6とC7とによりそれぞれV2=(1/9)Vinの電圧降下が生じている。
したがって負荷電圧Voutは、
in=(1/9)Vin+(1/9)Vin+Vout (26)
よりVout=(7/9)Vinと決定される。
Next, the load voltage Vout when the switch S3 is turned on is determined. In the path from the electric double layer capacitor module 26 to the connection points 32 and 39, the capacitor C6, the connection point 40, the capacitor C7, the connection point 41 and the switch S3 to the load 25, each of the capacitors C6 and C7 causes V 2. = (1/9) V in voltage drop occurs.
Therefore, the load voltage Vout is
V in = (1/9) V in + (1/9) V in + V out (26)
Therefore, V out = (7/9) V in is determined.

次に、スイッチS4をオンとした場合の負荷電圧Voutを決定する。
電気二重層キャパシタモジュール26から接続点32、39、キャパシタC6、接続点40、キャパシタC7、接続点41、キャパシタC8、接続点42、スイッチS4を通って負荷25へと至る経路においては、キャパシタC6とC7とC8とによりそれぞれV2=(1/9)Vinの電圧降下が生じている。
したがって負荷電圧Voutは、
in=(1/9)Vin+(1/9)Vin+(1/9)Vin+Vout (27)
よりVout=(2/3)Vinと決定される。
Next, the load voltage Vout when the switch S4 is turned on is determined.
In the path from the electric double layer capacitor module 26 to the connection points 32 and 39, the capacitor C6, the connection point 40, the capacitor C7, the connection point 41, the capacitor C8, the connection point 42 and the switch S4 to the load 25, the capacitor C6 , C7 and C8 cause a voltage drop of V 2 = (1/9) V in respectively.
Therefore, the load voltage Vout is
V in = (1/9) V in + (1/9) V in + (1/9) V in + V out (27)
Thus, V out = (2/3) V in is determined.

以上のとおり、S1〜S4のスイッチングにより、入出力電圧比を1/9単位で調節することが可能である。   As described above, the input / output voltage ratio can be adjusted in units of 1/9 by the switching of S1 to S4.

ここで、図14の回路モジュール24に用いられるキャパシタは10個、スイッチは16個である。これに対して、上記1/9単位での入出力電圧比調整を、カスケード接続による多段構成を用いない、1段構成のスイッチングキャパシタシステムによって行うためには、17個のキャパシタ(9個の直列接続キャパシタと、8個の電圧均一化用キャパシタ)と、22個のスイッチ(相互充放電のための18個と、S1〜S4の4個)とが必要となるのであって、図14のようなカスケード接続による多段構成を採用することにより、所定の電圧刻み幅を達成するために必要な素子数が大幅に削減されていることが分かる。   Here, 10 capacitors and 16 switches are used in the circuit module 24 of FIG. On the other hand, in order to adjust the input / output voltage ratio in the unit of 1/9 with a single-stage switching capacitor system that does not use a cascaded multistage structure, 17 capacitors (9 series A connection capacitor, eight voltage equalizing capacitors) and 22 switches (18 for mutual charging / discharging and 4 for S1 to S4) are required, as shown in FIG. It can be seen that the number of elements required to achieve a predetermined voltage step size is greatly reduced by adopting a multi-stage configuration with simple cascade connection.

電源システム23の動作
次に、電源システム23の動作を説明する。まず初期状態として、電気二重層キャパシタモジュール26には、負荷25の動作電圧範囲内、任意の電圧の(3/2)倍程度の電圧を印加することにより、充電をしておく。スイッチ群30中のS1〜S4はいずれもオフとし、未だ負荷25への放電は開始されていない。
Operation of Power Supply System 23 Next, the operation of the power supply system 23 will be described. First, as an initial state, the electric double layer capacitor module 26 is charged by applying a voltage about (3/2) times an arbitrary voltage within the operating voltage range of the load 25. All of S1 to S4 in the switch group 30 are turned off, and the discharge to the load 25 has not yet started.

スイッチ制御回路29からの信号によりスイッチS4のみがオンとなり、放電が開始される。このときの負荷電圧は、上記のとおり電気二重層キャパシタモジュール26の電圧の2/3である(したがって放電開始時には、負荷25の動作電圧範囲内での給電が行われる。)。   Only the switch S4 is turned on by a signal from the switch control circuit 29, and discharge is started. The load voltage at this time is 2/3 of the voltage of the electric double layer capacitor module 26 as described above (therefore, power supply is performed within the operating voltage range of the load 25 at the start of discharge).

放電の進行と共に、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧は低下し、同時に負荷25へ印加される負荷電圧も低下してゆく。電圧検出回路27はこの低下する電圧を監視し、その電圧に対応した信号を判定回路28へと出力する。   As the discharge progresses, the voltage of the electric double layer capacitor module 26 decreases, and at the same time, the load voltage applied to the load 25 also decreases. The voltage detection circuit 27 monitors the decreasing voltage and outputs a signal corresponding to the voltage to the determination circuit 28.

判定回路28は、判定回路を構成する演算装置(不図示)のクロック周波数等により決定される所定の時間間隔ごとに、電圧検出回路27より通知された電気二重層キャパシタモジュール26の電圧をあらかじめ設定された所定の電圧と比較する。   The determination circuit 28 presets the voltage of the electric double layer capacitor module 26 notified from the voltage detection circuit 27 at predetermined time intervals determined by a clock frequency of an arithmetic unit (not shown) constituting the determination circuit. Compare with the given voltage.

所定の電圧とは、典型的に、負荷25の動作電圧範囲の下限値とスイッチ群30の切り替え状態とにより決定される。すなわち、スイッチ4がオンとなっている場合は、負荷電圧(2/3)Vinが動作電圧範囲の下限を上回っているか否かを判定するために、Vin、すなわち電気二重層キャパシタモジュール26の電圧を、動作電圧の下限値の(3/2)倍として定められる所定の電圧(以下、第1の所定電圧値とする。)と比較する。 The predetermined voltage is typically determined by the lower limit value of the operating voltage range of the load 25 and the switching state of the switch group 30. That is, when the switch 4 is on, to determine whether the load voltage (2/3) V in is higher than the minimum operating voltage range, V in, namely the electric double layer capacitor module 26 Is compared with a predetermined voltage (hereinafter referred to as a first predetermined voltage value) determined as (3/2) times the lower limit value of the operating voltage.

電気二重層キャパシタモジュール26の電圧が第1の所定電圧値を上回っている場合、負荷25には動作電圧範囲の下限を上回る、十分な電圧が供給されている。したがってスイッチ群30でスイッチ切り替えを行う必要はないため、判定回路28はスイッチ制御回路29に信号を出力しない(あるいは、現在のスイッチングが適切であり、切り替えが必要ないことを通知するための信号を出力してもよい。)。   When the voltage of the electric double layer capacitor module 26 exceeds the first predetermined voltage value, the load 25 is supplied with a sufficient voltage exceeding the lower limit of the operating voltage range. Therefore, since it is not necessary to perform switch switching in the switch group 30, the determination circuit 28 does not output a signal to the switch control circuit 29 (or a signal for notifying that the current switching is appropriate and switching is not necessary). May be output.)

放電により電気二重層キャパシタモジュール26の電圧は低下し続けるため、ある時点において、判定回路28は、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧が第1の所定電圧値を下回っていることを検出する。この時点で、判定回路28はスイッチ制御回路29に対し、スイッチ切り替えを行うための信号を出力する。(あるいは、一時的にでも負荷電圧が動作電圧範囲外となることを避けるため、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧と第1の所定電圧値との差が所定の下限値を下回った時点で、そのような信号を出力するよう構成してもよい。)   Since the voltage of the electric double layer capacitor module 26 continues to decrease due to the discharge, at a certain point in time, the determination circuit 28 detects that the voltage of the electric double layer capacitor module 26 is lower than the first predetermined voltage value. At this point, the determination circuit 28 outputs a signal for switching the switch to the switch control circuit 29. (Alternatively, in order to avoid that the load voltage temporarily falls outside the operating voltage range, when the difference between the voltage of the electric double layer capacitor module 26 and the first predetermined voltage value falls below a predetermined lower limit value, It may be configured to output such a signal.)

スイッチ制御回路29は、判定回路28から受信した上記信号に応答して、スイッチS4をオフにすると同時にスイッチS3をオンにする。これにより、負荷電圧は電気二重層キャパシタモジュール26の電圧の(7/9)倍となり、負荷電圧が上昇して動作電圧範囲内となる。   In response to the signal received from the determination circuit 28, the switch control circuit 29 turns off the switch S4 and turns on the switch S3. As a result, the load voltage becomes (7/9) times the voltage of the electric double layer capacitor module 26, and the load voltage rises and falls within the operating voltage range.

放電の更なる進行と共に、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧は更に低下し、同時に負荷25へ印加される負荷電圧も低下してゆく。電圧検出回路27はこの低下する電圧を引き続き監視し、その電圧に対応した信号を判定回路28へと出力する。   As the discharge further progresses, the voltage of the electric double layer capacitor module 26 further decreases, and at the same time, the load voltage applied to the load 25 also decreases. The voltage detection circuit 27 continues to monitor this decreasing voltage and outputs a signal corresponding to the voltage to the determination circuit 28.

判定回路28は、上記所定の時間間隔ごとに、電圧検出回路27より通知された電気二重層キャパシタモジュール26の電圧をあらかじめ設定された所定の電圧と比較する。   The determination circuit 28 compares the voltage of the electric double layer capacitor module 26 notified from the voltage detection circuit 27 with a predetermined voltage set in advance at each predetermined time interval.

但し、ここで比較に用いるべき所定の電圧とは、上記第1の所定電圧値とは異なる。すなわち、スイッチS3がオンとなっている場合は、負荷電圧(7/9)Vinが動作電圧範囲の下限を上回っているか否かを判定するために、Vin、すなわち電気二重層キャパシタモジュール26の電圧を、動作電圧の下限値の9/7倍として定められる所定の電圧(以下、第2の所定電圧値とする。)と比較する。このような所定電圧値の切り替えは、判定回路28においてオンとするスイッチのS4からS3への切り替えを指示する信号をスイッチ制御回路29へと出力した際(あるいはスイッチが切り替えられたことを通知する信号をスイッチ制御回路29から受信した際)に行われる。 However, the predetermined voltage to be used for comparison here is different from the first predetermined voltage value. That is, when the switch S3 is turned on, in order to determine whether the load voltage (7/9) V in is higher than the minimum operating voltage range, V in, namely the electric double layer capacitor module 26 Is compared with a predetermined voltage determined as 9/7 times the lower limit value of the operating voltage (hereinafter referred to as a second predetermined voltage value). Such switching of the predetermined voltage value is performed when a signal instructing switching of the switch to be turned on in the determination circuit 28 from S4 to S3 is output to the switch control circuit 29 (or notification that the switch has been switched). When a signal is received from the switch control circuit 29).

電気二重層キャパシタモジュール26の電圧が第2の所定電圧値を上回っている場合、負荷25には動作電圧範囲の下限を上回る、十分な電圧が供給されている。したがってスイッチ群30でスイッチ切り替えを行う必要はないため、判定回路28はスイッチ制御回路29に信号を出力しない(あるいは、現在のスイッチングが適切であり、切り替えが必要ないことを通知するための信号を出力してもよい。)。   When the voltage of the electric double layer capacitor module 26 exceeds the second predetermined voltage value, the load 25 is supplied with a sufficient voltage that exceeds the lower limit of the operating voltage range. Therefore, since it is not necessary to perform switch switching in the switch group 30, the determination circuit 28 does not output a signal to the switch control circuit 29 (or a signal for notifying that the current switching is appropriate and switching is not necessary). May be output.)

放電により電気二重層キャパシタモジュール26の電圧は低下し続けるため、ある時点において、判定回路28は、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧が第2の所定電圧値を下回っていることを検出する。この時点で、判定回路28はスイッチ制御回路29に対し、スイッチ切り替えを行うための信号を出力する。(あるいは、一時的にでも負荷電圧が動作電圧範囲外となることを避けるため、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧と第2の所定電圧値との差が所定の下限値を下回った時点で、そのような信号を出力するよう構成してもよい。)   Since the voltage of the electric double layer capacitor module 26 continues to decrease due to the discharge, at a certain point in time, the determination circuit 28 detects that the voltage of the electric double layer capacitor module 26 is below the second predetermined voltage value. At this point, the determination circuit 28 outputs a signal for switching the switch to the switch control circuit 29. (Alternatively, in order to avoid that the load voltage temporarily falls outside the operating voltage range, when the difference between the voltage of the electric double layer capacitor module 26 and the second predetermined voltage value falls below a predetermined lower limit value, It may be configured to output such a signal.)

スイッチ制御回路29は、判定回路28から受信した上記信号に応答して、スイッチS3をオフにすると同時にスイッチS2をオンにする。これにより、負荷電圧は電気二重層キャパシタモジュール26の電圧の(8/9)倍となり、負荷電圧が再び上昇して動作電圧範囲内となる。   In response to the signal received from the determination circuit 28, the switch control circuit 29 turns off the switch S3 and turns on the switch S2. As a result, the load voltage becomes (8/9) times the voltage of the electric double layer capacitor module 26, and the load voltage rises again and falls within the operating voltage range.

放電の更なる進行と共に、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧は更に低下し、同時に負荷25へ印加される負荷電圧も低下してゆく。電圧検出回路27はこの低下する電圧を引き続き監視し、その電圧に対応した信号を判定回路28へと出力する。   As the discharge further progresses, the voltage of the electric double layer capacitor module 26 further decreases, and at the same time, the load voltage applied to the load 25 also decreases. The voltage detection circuit 27 continues to monitor this decreasing voltage and outputs a signal corresponding to the voltage to the determination circuit 28.

判定回路28は、上記所定の時間間隔ごとに、電圧検出回路27より通知された電気二重層キャパシタモジュール26の電圧をあらかじめ設定された所定の電圧と比較する。   The determination circuit 28 compares the voltage of the electric double layer capacitor module 26 notified from the voltage detection circuit 27 with a predetermined voltage set in advance at each predetermined time interval.

但し、ここで比較に用いるべき所定の電圧とは、上記第1の所定電圧値とは異なる。すなわち、スイッチS2がオンとなっている場合は、負荷電圧(8/9)Vinが動作電圧範囲の下限を上回っているか否かを判定するために、Vin、すなわち電気二重層キャパシタモジュール26の電圧を、動作電圧の下限値の9/8倍として定められる所定の電圧(以下、第3の所定電圧値とする。)と比較する。このような所定電圧値の切り替えは、判定回路28においてオンとするスイッチのS3からS2への切り替えを指示する信号をスイッチ制御回路29へと出力した際(あるいはスイッチが切り替えられたことを通知する信号をスイッチ制御回路29から受信した際)に行われる。 However, the predetermined voltage to be used for comparison here is different from the first predetermined voltage value. That is, when the switch S2 is turned on, in order to determine whether the load voltage (8/9) V in is higher than the minimum operating voltage range, V in, namely the electric double layer capacitor module 26 Is compared with a predetermined voltage determined as 9/8 times the lower limit value of the operating voltage (hereinafter referred to as a third predetermined voltage value). Such switching of the predetermined voltage value is performed when a signal instructing switching of the switch to be turned on in the determination circuit 28 from S3 to S2 is output to the switch control circuit 29 (or notification that the switch has been switched). When a signal is received from the switch control circuit 29).

電気二重層キャパシタモジュール26の電圧が第3の所定電圧値を上回っている場合、負荷25には動作電圧範囲の下限を上回る、十分な電圧が供給されている。したがってスイッチ群30でスイッチ切り替えを行う必要はないため、判定回路28はスイッチ制御回路29に信号を出力しない(あるいは、現在のスイッチングが適切であり、切り替えが必要ないことを通知するための信号を出力してもよい。)。   When the voltage of the electric double layer capacitor module 26 exceeds the third predetermined voltage value, the load 25 is supplied with a sufficient voltage that exceeds the lower limit of the operating voltage range. Therefore, since it is not necessary to perform switch switching in the switch group 30, the determination circuit 28 does not output a signal to the switch control circuit 29 (or a signal for notifying that the current switching is appropriate and switching is not necessary). May be output.)

放電により電気二重層キャパシタモジュール26の電圧は低下し続けるため、ある時点において、判定回路28は、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧が第3の所定電圧値を下回っていることを検出する。この時点で、判定回路28はスイッチ制御回路29に対し、スイッチ切り替えを行うための信号を出力する。(あるいは、一時的にでも負荷電圧が動作電圧範囲外となることを避けるため、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧と第3の所定電圧値との差が所定の下限値を下回った時点で、そのような信号を出力するよう構成してもよい。)   Since the voltage of the electric double layer capacitor module 26 continues to decrease due to the discharge, at a certain point in time, the determination circuit 28 detects that the voltage of the electric double layer capacitor module 26 is lower than the third predetermined voltage value. At this point, the determination circuit 28 outputs a signal for switching the switch to the switch control circuit 29. (Alternatively, in order to avoid that the load voltage is temporarily outside the operating voltage range even when temporarily, when the difference between the voltage of the electric double layer capacitor module 26 and the third predetermined voltage value falls below a predetermined lower limit value, It may be configured to output such a signal.)

スイッチ制御回路29は、判定回路28から受信した上記信号に応答して、スイッチS2をオフにすると同時にスイッチS1をオンにする。これにより、負荷電圧は電気二重層キャパシタモジュール26の電圧となり、負荷電圧が再び上昇して動作電圧範囲内となる。   In response to the signal received from the determination circuit 28, the switch control circuit 29 turns off the switch S2 and turns on the switch S1. As a result, the load voltage becomes the voltage of the electric double layer capacitor module 26, and the load voltage rises again and falls within the operating voltage range.

このように、スイッチS1〜S4を順次切り替えることにより、負荷電圧をある任意の範囲内に抑えることができる。図14の電源システムにおいて電気二重層キャパシタモジュール26は1直列構成であるにもかかわらず、3直列構成の蓄電素子スイッチング回路をカスケード接続して2段構成となった回路モジュール24を用いているために、負荷電圧を4段階で、かつ1段構成の場合と比べて微細に、調節することが可能となる。   Thus, the load voltage can be suppressed within a certain arbitrary range by sequentially switching the switches S1 to S4. In the power supply system of FIG. 14, although the electric double layer capacitor module 26 has a one-series configuration, it uses a circuit module 24 having a two-stage configuration in which three series-structured storage element switching circuits are cascade-connected. In addition, the load voltage can be adjusted in four steps and finer than in the case of a single-stage configuration.

なお、ここでは電気二重層キャパシタモジュール26を回路モジュール24の接続点32にて接続した場合(すなわち第2蓄電素子スイッチング回路38中の接続点39から接続した場合)について説明したが、その他の接続点40〜42から接続した場合においても同様の原理の下で動作する。また、第2蓄電素子スイッチング回路38が第1蓄電素子スイッチング回路31のキャパシタC1にカスケード接続された場合について説明を行ったが、他のキャパシタに接続された場合や、複数個のキャパシタに接続された場合(例えばC1+C2)においても同様の原理の下で動作する。   Here, the case where the electric double layer capacitor module 26 is connected at the connection point 32 of the circuit module 24 (that is, the case where the electric double layer capacitor module 26 is connected from the connection point 39 in the second storage element switching circuit 38) has been described. Even when connected from the points 40 to 42, the operation is performed under the same principle. Further, the case where the second storage element switching circuit 38 is cascade-connected to the capacitor C1 of the first storage element switching circuit 31 has been described. However, when the second storage element switching circuit 38 is connected to another capacitor or connected to a plurality of capacitors. In this case (for example, C1 + C2), the operation is performed under the same principle.

図15は、図14の電源システムの放電時における負荷25の電圧、ならびに電気二重層キャパシタモジュール26(図15中ではEDLC電圧と表記)の電圧を示したものである。EDLC電圧が所定の電圧値まで下がった時点でスイッチが切り替えられることにより、負荷電圧は常に一定範囲内へと抑えられている。   FIG. 15 shows the voltage of the load 25 at the time of discharging of the power supply system of FIG. 14 and the voltage of the electric double layer capacitor module 26 (indicated as EDLC voltage in FIG. 15). By switching the switch when the EDLC voltage drops to a predetermined voltage value, the load voltage is always kept within a certain range.

図16は、本発明の第11実施形態である電源システム23を示している。上記電源システム23は、図14に示した電源システム23において電気二重層キャパシタモジュール26と負荷25とを接続すべき端子を交換したものである。   FIG. 16 shows a power supply system 23 according to the eleventh embodiment of the present invention. The power supply system 23 is obtained by exchanging terminals to which the electric double layer capacitor module 26 and the load 25 are connected in the power supply system 23 shown in FIG.

第10実施形態と同様に、回路モジュール24においてスイッチS1〜S4のいずれか一つをオンにすることにより、電気二重層キャパシタモジュール26から負荷25へと負荷電圧が印加される。ただし負荷電圧の値は、S1〜S4中、どのスイッチをオンとするかによって異なる。特に図16の回路構成においては、どのスイッチをオンとするかに応じて各キャパシタに印加される電圧も変わる。   As in the tenth embodiment, by turning on any one of the switches S1 to S4 in the circuit module 24, a load voltage is applied from the electric double layer capacitor module 26 to the load 25. However, the value of the load voltage differs depending on which switch is turned on during S1 to S4. In particular, in the circuit configuration of FIG. 16, the voltage applied to each capacitor also changes depending on which switch is turned on.

この構成では、図14と同様に、C1と第2蓄電素子スイッチング回路38とがカスケードに接続されているために(22)式が成り立ち、V2=(1/3)V1となるが、スイッチS1〜S4のいずれをオンとするかによって電気二重層キャパシタモジュール26から共通電位点36へと至る経路が変わるため、各キャパシタに印加される電圧はそれぞれの場合で異なる。 In this configuration, as in FIG. 14, since C1 and the second storage element switching circuit 38 are connected in cascade, equation (22) is established, and V 2 = (1/3) V 1 . Since the path from the electric double layer capacitor module 26 to the common potential point 36 changes depending on which of the switches S1 to S4 is turned on, the voltage applied to each capacitor differs in each case.

まずS1をオンにする場合、電気二重層キャパシタモジュール26からスイッチS1、接続点32、39、33、キャパシタC1、接続点34、キャパシタC2、接続点35、キャパシタC3を介して共通電位点36へと至る経路を考えれば、電圧降下について(23)式が成り立つこととなる。したがってV1=(1/3)Vin,V2=(1/9)Vinとなる。 First, when S1 is turned on, the electric double layer capacitor module 26 is connected to the common potential point 36 through the switch S1, the connection points 32, 39, 33, the capacitor C1, the connection point 34, the capacitor C2, the connection point 35, and the capacitor C3. (23) is established for the voltage drop. Therefore, V 1 = (1/3) V in and V 2 = (1/9) V in .

負荷電圧Voutは、電気二重層キャパシタモジュール26からS1を通って負荷25へと至る経路中に電圧降下を生じさせる素子が存在しないため、Vout=Vinとなる。 Load voltage V out, since the element causes a voltage drop in the path leading to the electric double layer capacitor module 26 loads through S1 to 25 is not present, the V out = V in.

次にS2をオンにする場合、電気二重層キャパシタモジュール26からスイッチS2、接続点40、キャパシタC6、接続点39、接続点33、キャパシタC1、接続点34、キャパシタC2、接続点35、キャパシタC3を介して共通電位点36へと至る経路を考えれば、電圧降下について次の式が成り立つ。
in=−V2+V1+V1+V1 (28)
Next, when S2 is turned on, the switch S2, the connection point 40, the capacitor C6, the connection point 39, the connection point 33, the capacitor C1, the connection point 34, the capacitor C2, the connection point 35, and the capacitor C3 are switched from the electric double layer capacitor module 26. Considering the path to the common potential point 36 via the following equation, the following equation is established for the voltage drop.
V in = −V 2 + V 1 + V 1 + V 1 (28)

上記(22)式と(28)式とを併せれば、V1=(3/8)Vin,V2=(1/8)Vinと決定される。 Combining the above equations (22) and (28), it is determined that V 1 = (3/8) V in and V 2 = (1/8) V in .

また負荷25への負荷電圧については、電気二重層キャパシタモジュール26からスイッチS2、接続点40、キャパシタC6、接続点39、接続点32を介して負荷25へと至る経路中でキャパシタC6による(負の)電圧降下が生じることを考えれば、次の式が成り立つ。
in=−V2+VOUT (29)
The load voltage to the load 25 is determined by the capacitor C6 in the path from the electric double layer capacitor module 26 to the load 25 via the switch S2, the connection point 40, the capacitor C6, the connection point 39, and the connection point 32 (negative In consideration of the voltage drop, the following equation holds.
V in = −V 2 + V OUT (29)

式(29)より、VOUT=(9/8)Vinと決定される。 From Formula (29), it is determined that V OUT = (9/8) V in .

次にS3をオンにする場合、電気二重層キャパシタモジュール26からスイッチS3、接続点41、キャパシタC7、接続点40、キャパシタC6、接続点39、33、キャパシタC1、接続点34、キャパシタC2、接続点35、キャパシタC3を介して共通電位点36へと至る経路を考えれば、電圧降下について次の式が成り立つ。
in=−V2−V2+V1+V1+V1 (30)
Next, when turning on S3, switch S3, connection point 41, capacitor C7, connection point 40, capacitor C6, connection points 39 and 33, capacitor C1, connection point 34, capacitor C2, and connection from electric double layer capacitor module 26 Considering the path from the point 35 to the common potential point 36 via the capacitor C3, the following equation holds for the voltage drop.
V in = -V 2 -V 2 + V 1 + V 1 + V 1 (30)

上記(22)式と(30)式とを併せれば、V1=(3/7)Vin,V2=(1/7)Vinと決定される。 Combining the equation (22) and the equation (30), it is determined that V 1 = (3/7) V in and V 2 = (1/7) V in .

また負荷電圧Voutは、電気二重層キャパシタモジュール26からスイッチS3、接続点41、キャパシタC7、接続点40、キャパシタC6、接続点39、及び接続点32を通って負荷25へと至る経路中においてC6とC7とによる(負の)電圧降下が生じることを考えれば、以下の式により決定される。
in=−V2−V2+Vout (31)
Further, the load voltage Vout is in a path from the electric double layer capacitor module 26 to the load 25 through the switch S3, the connection point 41, the capacitor C7, the connection point 40, the capacitor C6, the connection point 39, and the connection point 32. Considering the occurrence of a (negative) voltage drop due to C6 and C7, it is determined by the following equation.
V in = −V 2 −V 2 + V out (31)

したがってVout=(9/7)Vinとなる。 Therefore, V out = (9/7) V in .

次にS4をオンにする場合、電気二重層キャパシタモジュール26からスイッチS4、接続点42、キャパシタC8、接続点41、キャパシタC7、接続点40、キャパシタC6、接続点39、33、キャパシタC1、接続点34、キャパシタC2、接続点35、キャパシタC3を介して共通電位点36へと至る経路を考えれば、電圧降下について次の式が成り立つ。
in=−V2−V2−V2+V1+V1+V1 (32)
Next, when turning on S4, switch S4, connection point 42, capacitor C8, connection point 41, capacitor C7, connection point 40, capacitor C6, connection points 39 and 33, capacitor C1, connection from electric double layer capacitor module 26 Considering the path leading to the common potential point 36 via the point 34, the capacitor C2, the connection point 35, and the capacitor C3, the following expression holds for the voltage drop.
V in = −V 2 −V 2 −V 2 + V 1 + V 1 + V 1 (32)

上記(22)式と(32)式とを併せれば、V1=(1/2)Vin,V2=(1/6)Vinと決定される。 By combining the equation (22) and the equation (32), it is determined that V 1 = (1/2) V in and V 2 = (1/6) V in .

また負荷電圧Voutは、電気二重層キャパシタモジュール26からスイッチS4、接続点42、キャパシタC8、接続点41、キャパシタC7、接続点40、キャパシタC6、接続点39、及び接続点32を通って負荷25へと至る経路中においてC6とC7とC8とによる(負の)電圧降下が生じることを考えれば、以下の式により決定される。
in=−V2−V2−V2+Vout (33)
Further, the load voltage Vout is loaded from the electric double layer capacitor module 26 through the switch S4, the connection point 42, the capacitor C8, the connection point 41, the capacitor C7, the connection point 40, the capacitor C6, the connection point 39, and the connection point 32. In consideration of the occurrence of a (negative) voltage drop due to C6, C7, and C8 in the path to 25, the following equation is used.
V in = −V 2 −V 2 −V 2 + V out (33)

したがってVout=(3/2)Vinとなる。 Therefore, V out = (3/2) V in .

以上のとおり、図16の構成においてS1〜S4をオンにした場合の負荷電圧は、それぞれVin,(9/8)Vin,(9/7)Vin,(3/2)Vinと昇圧される。上記入出力電圧比は、図14の電源システムにおける入出力電圧比と逆数の関係にある。 As described above, the load voltages when S1 to S4 are turned on in the configuration of FIG. 16 are V in , (9/8) V in , (9/7) V in , and (3/2) V in , respectively. Boosted. The input / output voltage ratio has a reciprocal relationship with the input / output voltage ratio in the power supply system of FIG.

電源システム23の動作
次に、第11実施形態における電源システム23の動作を説明する。まず初期状態として、電気二重層キャパシタモジュール26には、負荷25の動作電圧範囲内、任意の電圧程度の電圧を印加することにより、充電をしておく。スイッチ群30中のS1〜S4はいずれもオフとし、未だ負荷25への放電は開始されていない。
Operation of Power Supply System 23 Next, the operation of the power supply system 23 in the eleventh embodiment will be described. First, as an initial state, the electric double layer capacitor module 26 is charged by applying a voltage of an arbitrary voltage within the operating voltage range of the load 25. All of S1 to S4 in the switch group 30 are turned off, and the discharge to the load 25 has not yet started.

スイッチ制御回路29からの信号によりスイッチS1のみがオンとなり、放電が開始される。このときの負荷電圧は、上記のとおり電気二重層キャパシタモジュール26の電圧と等しい(したがって放電開始時には、負荷25の動作電圧範囲内での給電が行われる。)。   Only the switch S1 is turned on by a signal from the switch control circuit 29, and discharge is started. The load voltage at this time is equal to the voltage of the electric double layer capacitor module 26 as described above (therefore, power supply is performed within the operating voltage range of the load 25 at the start of discharge).

放電の進行と共に、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧は低下し、同時に負荷25へ印加される負荷電圧も低下してゆく。電圧検出回路27はこの低下する電圧を監視し、その電圧に対応した信号を判定回路28へと出力する。   As the discharge progresses, the voltage of the electric double layer capacitor module 26 decreases, and at the same time, the load voltage applied to the load 25 also decreases. The voltage detection circuit 27 monitors the decreasing voltage and outputs a signal corresponding to the voltage to the determination circuit 28.

判定回路28は、判定回路を構成する演算装置(不図示)のクロック周波数等により決定される所定の時間間隔ごとに、電圧検出回路27より通知された電気二重層キャパシタモジュール26の電圧をあらかじめ設定された所定の電圧と比較する。   The determination circuit 28 presets the voltage of the electric double layer capacitor module 26 notified from the voltage detection circuit 27 at predetermined time intervals determined by a clock frequency of an arithmetic unit (not shown) constituting the determination circuit. Compare with the given voltage.

所定の電圧とは、典型的に、負荷25の動作電圧範囲の下限値とスイッチ群30の切り替え状態とにより決定される。すなわち、スイッチ1がオンとなっている場合は、負荷電圧Vinが動作電圧範囲の下限を上回っているか否かを判定するために、Vin、すなわち電気二重層キャパシタモジュール26の電圧を、動作電圧の下限値として定められる所定の電圧(以下、第1の所定電圧値とする。)と比較する。 The predetermined voltage is typically determined by the lower limit value of the operating voltage range of the load 25 and the switching state of the switch group 30. That is, when the switch 1 is turned on, in order to determine whether the load voltage V in is higher than the minimum operating voltage range, V in, that is, the voltage of the electric double layer capacitor module 26, the operation It compares with the predetermined voltage (henceforth a 1st predetermined voltage value) defined as a lower limit of voltage.

電気二重層キャパシタモジュール26の電圧が第1の所定電圧値を上回っている場合、負荷25には動作電圧範囲の下限を上回る、十分な電圧が供給されている。したがってスイッチ群30でスイッチ切り替えを行う必要はないため、判定回路28はスイッチ制御回路29に信号を出力しない(あるいは、現在のスイッチングが適切であり、切り替えが必要ないことを通知するための信号を出力してもよい。)。   When the voltage of the electric double layer capacitor module 26 exceeds the first predetermined voltage value, the load 25 is supplied with a sufficient voltage exceeding the lower limit of the operating voltage range. Therefore, since it is not necessary to perform switch switching in the switch group 30, the determination circuit 28 does not output a signal to the switch control circuit 29 (or a signal for notifying that the current switching is appropriate and switching is not necessary). May be output.)

放電により電気二重層キャパシタモジュール26の電圧は低下し続けるため、ある時点において、判定回路28は、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧が第1の所定電圧値を下回っていることを検出する。この時点で、判定回路28はスイッチ制御回路29に対し、スイッチ切り替えを行うための信号を出力する。(あるいは、一時的にでも負荷電圧が動作電圧範囲外となることを避けるため、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧と第1の所定電圧値との差が所定の下限値を下回った時点で、そのような信号を出力するよう構成してもよい。)   Since the voltage of the electric double layer capacitor module 26 continues to decrease due to the discharge, at a certain point in time, the determination circuit 28 detects that the voltage of the electric double layer capacitor module 26 is lower than the first predetermined voltage value. At this point, the determination circuit 28 outputs a signal for switching the switch to the switch control circuit 29. (Alternatively, in order to avoid that the load voltage temporarily falls outside the operating voltage range, when the difference between the voltage of the electric double layer capacitor module 26 and the first predetermined voltage value falls below a predetermined lower limit value, It may be configured to output such a signal.)

スイッチ制御回路29は、判定回路28から受信した上記信号に応答して、スイッチS1をオフにすると同時にスイッチS2をオンにする。これにより、負荷電圧は電気二重層キャパシタモジュール26の電圧の(9/8)倍となり、負荷電圧が上昇して動作電圧範囲内となる。   In response to the signal received from the determination circuit 28, the switch control circuit 29 turns off the switch S1 and turns on the switch S2. As a result, the load voltage becomes (9/8) times the voltage of the electric double layer capacitor module 26, and the load voltage rises and falls within the operating voltage range.

放電の更なる進行と共に、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧は更に低下し、同時に負荷25へ印加される負荷電圧も低下してゆく。電圧検出回路27はこの低下する電圧を引き続き監視し、その電圧に対応した信号を判定回路28へと出力する。   As the discharge further progresses, the voltage of the electric double layer capacitor module 26 further decreases, and at the same time, the load voltage applied to the load 25 also decreases. The voltage detection circuit 27 continues to monitor this decreasing voltage and outputs a signal corresponding to the voltage to the determination circuit 28.

判定回路28は、上記所定の時間間隔ごとに、電圧検出回路27より通知された電気二重層キャパシタモジュール26の電圧をあらかじめ設定された所定の電圧と比較する。   The determination circuit 28 compares the voltage of the electric double layer capacitor module 26 notified from the voltage detection circuit 27 with a predetermined voltage set in advance at each predetermined time interval.

但し、ここで比較に用いるべき所定の電圧とは、上記第1の所定電圧値とは異なる。すなわち、スイッチS2がオンとなっている場合は、負荷電圧(9/8)Vinが動作電圧範囲の下限を上回っているか否かを判定するために、Vin、すなわち電気二重層キャパシタモジュール26の電圧を、動作電圧の下限値の8/9倍として定められる所定の電圧(以下、第2の所定電圧値とする。)と比較する。このような所定電圧値の切り替えは、判定回路28においてオンとするスイッチのS1からS2への切り替えを指示する信号をスイッチ制御回路29へと出力した際(あるいはスイッチが切り替えられたことを通知する信号をスイッチ制御回路29から受信した際)に行われる。 However, the predetermined voltage to be used for comparison here is different from the first predetermined voltage value. That is, when the switch S2 is turned on, in order to determine whether the load voltage (9/8) V in is higher than the minimum operating voltage range, V in, namely the electric double layer capacitor module 26 Is compared with a predetermined voltage determined as 8/9 times the lower limit value of the operating voltage (hereinafter referred to as a second predetermined voltage value). Such switching of the predetermined voltage value is performed when a signal instructing switching of the switch to be turned on in the determination circuit 28 from S1 to S2 is output to the switch control circuit 29 (or notification that the switch has been switched). When a signal is received from the switch control circuit 29).

電気二重層キャパシタモジュール26の電圧が第2の所定電圧値を上回っている場合、負荷25には動作電圧範囲の下限を上回る、十分な電圧が供給されている。したがってスイッチ群30でスイッチ切り替えを行う必要はないため、判定回路28はスイッチ制御回路29に信号を出力しない(あるいは、現在のスイッチングが適切であり、切り替えが必要ないことを通知するための信号を出力してもよい。)。   When the voltage of the electric double layer capacitor module 26 exceeds the second predetermined voltage value, the load 25 is supplied with a sufficient voltage that exceeds the lower limit of the operating voltage range. Therefore, since it is not necessary to perform switch switching in the switch group 30, the determination circuit 28 does not output a signal to the switch control circuit 29 (or a signal for notifying that the current switching is appropriate and switching is not necessary). May be output.)

放電により電気二重層キャパシタモジュール26の電圧は低下し続けるため、ある時点において、判定回路28は、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧が第2の所定電圧値を下回っていることを検出する。この時点で、判定回路28はスイッチ制御回路29に対し、スイッチ切り替えを行うための信号を出力する。(あるいは、一時的にでも負荷電圧が動作電圧範囲外となることを避けるため、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧と第2の所定電圧値との差が所定の下限値を下回った時点で、そのような信号を出力するよう構成してもよい。)   Since the voltage of the electric double layer capacitor module 26 continues to decrease due to the discharge, at a certain point in time, the determination circuit 28 detects that the voltage of the electric double layer capacitor module 26 is below the second predetermined voltage value. At this point, the determination circuit 28 outputs a signal for switching the switch to the switch control circuit 29. (Alternatively, in order to avoid that the load voltage temporarily falls outside the operating voltage range, when the difference between the voltage of the electric double layer capacitor module 26 and the second predetermined voltage value falls below a predetermined lower limit value, It may be configured to output such a signal.)

スイッチ制御回路29は、判定回路28から受信した上記信号に応答して、スイッチS2をオフにすると同時にスイッチS3をオンにする。これにより、負荷電圧は電気二重層キャパシタモジュール26の電圧の(9/7)倍となり、負荷電圧が再び上昇して動作電圧範囲内となる。   In response to the signal received from the determination circuit 28, the switch control circuit 29 turns off the switch S2 and turns on the switch S3. As a result, the load voltage becomes (9/7) times the voltage of the electric double layer capacitor module 26, and the load voltage rises again and falls within the operating voltage range.

放電の更なる進行と共に、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧は更に低下し、同時に負荷25へ印加される負荷電圧も低下してゆく。電圧検出回路27はこの低下する電圧を引き続き監視し、その電圧に対応した信号を判定回路28へと出力する。   As the discharge further progresses, the voltage of the electric double layer capacitor module 26 further decreases, and at the same time, the load voltage applied to the load 25 also decreases. The voltage detection circuit 27 continues to monitor this decreasing voltage and outputs a signal corresponding to the voltage to the determination circuit 28.

判定回路28は、上記所定の時間間隔ごとに、電圧検出回路27より通知された電気二重層キャパシタモジュール26の電圧をあらかじめ設定された所定の電圧と比較する。   The determination circuit 28 compares the voltage of the electric double layer capacitor module 26 notified from the voltage detection circuit 27 with a predetermined voltage set in advance at each predetermined time interval.

但し、ここで比較に用いるべき所定の電圧とは、上記第2の所定電圧値とは異なる。すなわち、スイッチS3がオンとなっている場合は、負荷電圧(9/7)Vinが動作電圧範囲の下限を上回っているか否かを判定するために、Vin、すなわち電気二重層キャパシタモジュール26の電圧を、動作電圧の下限値の7/9倍として定められる所定の電圧(以下、第3の所定電圧値とする。)と比較する。このような所定電圧値の切り替えは、判定回路28においてオンとするスイッチのS2からS3への切り替えを指示する信号をスイッチ制御回路29へと出力した際(あるいはスイッチが切り替えられたことを通知する信号をスイッチ制御回路29から受信した際)に行われる。 However, the predetermined voltage to be used for comparison here is different from the second predetermined voltage value. That is, when the switch S3 is turned on, in order to determine whether the load voltage (9/7) V in is higher than the minimum operating voltage range, V in, namely the electric double layer capacitor module 26 Is compared with a predetermined voltage determined as 7/9 times the lower limit value of the operating voltage (hereinafter referred to as a third predetermined voltage value). Such switching of the predetermined voltage value is performed when a signal instructing switching of the switch to be turned on in the determination circuit 28 from S2 to S3 is output to the switch control circuit 29 (or notification that the switch has been switched). When a signal is received from the switch control circuit 29).

電気二重層キャパシタモジュール26の電圧が第3の所定電圧値を上回っている場合、負荷25には動作電圧範囲の下限を上回る、十分な電圧が供給されている。したがってスイッチ群30でスイッチ切り替えを行う必要はないため、判定回路28はスイッチ制御回路29に信号を出力しない(あるいは、現在のスイッチングが適切であり、切り替えが必要ないことを通知するための信号を出力してもよい。)。   When the voltage of the electric double layer capacitor module 26 exceeds the third predetermined voltage value, the load 25 is supplied with a sufficient voltage that exceeds the lower limit of the operating voltage range. Therefore, since it is not necessary to perform switch switching in the switch group 30, the determination circuit 28 does not output a signal to the switch control circuit 29 (or a signal for notifying that the current switching is appropriate and switching is not necessary). May be output.)

放電により電気二重層キャパシタモジュール26の電圧は低下し続けるため、ある時点において、判定回路28は、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧が第3の所定電圧値を下回っていることを検出する。この時点で、判定回路28はスイッチ制御回路29に対し、スイッチ切り替えを行うための信号を出力する。(あるいは、一時的にでも負荷電圧が動作電圧範囲外となることを避けるため、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧と第3の所定電圧値との差が所定の下限値を下回った時点で、そのような信号を出力するよう構成してもよい。)   Since the voltage of the electric double layer capacitor module 26 continues to decrease due to the discharge, at a certain point in time, the determination circuit 28 detects that the voltage of the electric double layer capacitor module 26 is lower than the third predetermined voltage value. At this point, the determination circuit 28 outputs a signal for switching the switch to the switch control circuit 29. (Alternatively, in order to avoid that the load voltage is temporarily outside the operating voltage range even when temporarily, when the difference between the voltage of the electric double layer capacitor module 26 and the third predetermined voltage value falls below a predetermined lower limit value, It may be configured to output such a signal.)

スイッチ制御回路29は、判定回路28から受信した上記信号に応答して、スイッチS3をオフにすると同時にスイッチS4をオンにする。これにより、負荷電圧は電気二重層キャパシタモジュール26の電圧の(3/2)倍となり、負荷電圧が再び上昇して動作電圧範囲内となる。   In response to the signal received from the determination circuit 28, the switch control circuit 29 turns off the switch S3 and simultaneously turns on the switch S4. As a result, the load voltage becomes (3/2) times the voltage of the electric double layer capacitor module 26, and the load voltage rises again and falls within the operating voltage range.

このように、スイッチS1〜S4を順次切り替えることにより、負荷電圧をある任意の範囲内に抑えることができる。図16の電源システムにおいて電気二重層キャパシタモジュール26は1直列構成であるにもかかわらず、3直列構成の蓄電素子スイッチング回路をカスケード接続して2段階構成となった回路モジュール24を用いているために、負荷電圧を4段階で調節することが可能である。負荷25が大きな動作電圧を必要とする場合など、電気二重層キャパシタモジュール26の電圧を昇圧する必要がある場合に、図16の構成は特に有効である。   Thus, the load voltage can be suppressed within a certain arbitrary range by sequentially switching the switches S1 to S4. In the power supply system of FIG. 16, although the electric double layer capacitor module 26 has a one-series configuration, it uses a circuit module 24 having a two-stage configuration by cascading three series storage element switching circuits. In addition, the load voltage can be adjusted in four stages. The configuration of FIG. 16 is particularly effective when the voltage of the electric double layer capacitor module 26 needs to be boosted, such as when the load 25 requires a large operating voltage.

なお、ここでは電気二重層キャパシタモジュール26を回路モジュール24の接続点32にて接続した場合(すなわち第2蓄電素子スイッチング回路38中の接続点39から接続した場合)について説明したが、その他の接続点40〜42から接続した場合においても同様の原理の下で動作する。また、第2蓄電素子スイッチング回路38が第1蓄電素子スイッチング回路31のキャパシタC1にカスケード接続された場合について説明を行ったが、他のキャパシタに接続された場合や、複数個のキャパシタに接続された場合(例えばC1+C2)においても同様の原理の下で動作する。   Here, the case where the electric double layer capacitor module 26 is connected at the connection point 32 of the circuit module 24 (that is, the case where the electric double layer capacitor module 26 is connected from the connection point 39 in the second storage element switching circuit 38) has been described. Even when connected from the points 40 to 42, the operation is performed under the same principle. Further, the case where the second storage element switching circuit 38 is cascade-connected to the capacitor C1 of the first storage element switching circuit 31 has been described. However, when the second storage element switching circuit 38 is connected to another capacitor or connected to a plurality of capacitors. In this case (for example, C1 + C2), the operation is performed under the same principle.

図17は、図16の電源システムの放電時における負荷25の電圧、ならびに電気二重層キャパシタモジュール26(図17中ではEDLC電圧と表記)の電圧を示したものである。EDLC電圧が所定の電圧値まで下がった時点でスイッチが切り替えられることにより、負荷電圧は常に一定範囲内へと抑えられている。   FIG. 17 shows the voltage of the load 25 at the time of discharging of the power supply system of FIG. 16 and the voltage of the electric double layer capacitor module 26 (denoted as EDLC voltage in FIG. 17). By switching the switch when the EDLC voltage drops to a predetermined voltage value, the load voltage is always kept within a certain range.

図18は本発明の第12の実施形態を示すものである。負荷25は第1スイッチ群30を介して第2蓄電素子スイッチング回路38と接続されており、電気二重層キャパシタモジュール26は第2スイッチ群37を介して第2蓄電素子スイッチング回路38と接続されている。第2スイッチ群37中のスイッチS5〜S8のいずれか1つをオンとすることにより、電気二重層キャパシタモジュール26は接続点39〜42のうち1つに接続され、蓄電素子スイッチング回路31及び38を介して負荷25に電力を供給する。スイッチ群30と37とにおいてオンとするスイッチの組み合わせに応じて、図14と図16とにおける全ての接続状態を実現できる。   FIG. 18 shows a twelfth embodiment of the present invention. The load 25 is connected to the second storage element switching circuit 38 via the first switch group 30, and the electric double layer capacitor module 26 is connected to the second storage element switching circuit 38 via the second switch group 37. Yes. By turning on any one of the switches S5 to S8 in the second switch group 37, the electric double layer capacitor module 26 is connected to one of the connection points 39 to 42, and the storage element switching circuits 31 and 38 are connected. The power is supplied to the load 25 via. Depending on the combination of switches that are turned on in the switch groups 30 and 37, all the connection states in FIGS. 14 and 16 can be realized.

具体的に、第1スイッチ群30中でオンとするスイッチと第2スイッチ群37中でオンとするスイッチとをそれぞれ選択した時の入出力電圧比は、表3のとおりである。

Figure 2011050209
Specifically, the input / output voltage ratio when the switch to be turned on in the first switch group 30 and the switch to be turned on in the second switch group 37 are selected is as shown in Table 3.
Figure 2011050209

したがって、電気二重層キャパシタモジュール4における放電の進行に伴い、オンとするスイッチの組を(S4,S5),(S4,S6),(S3,S5),(S4,S7),(S3,S6),(S2,S5),(S1,S5)又は(S2,S6)又は(S3,S7)又は(S4,S8),(S1,S6),(S2,S7),(S3,S8),(S1,S7),(S2,S8),(S1,S8)と適宜切り替えることにより、電気二重層キャパシタモジュール4の電圧を動作範囲内に制御しつつ、充電エネルギーを無駄なく利用することが可能となる。   Therefore, the set of switches to be turned on with the progress of discharge in the electric double layer capacitor module 4 is (S4, S5), (S4, S6), (S3, S5), (S4, S7), (S3, S6). ), (S2, S5), (S1, S5) or (S2, S6) or (S3, S7) or (S4, S8), (S1, S6), (S2, S7), (S3, S8), By appropriately switching to (S1, S7), (S2, S8), (S1, S8), it is possible to use the charging energy without waste while controlling the voltage of the electric double layer capacitor module 4 within the operating range. It becomes.

当業者であれば、本実施例の教示に従い、回路モジュール内のキャパシタ構成、スイッチ群を適宜選択することにより、所望の調整基準値、調整単位を有する電源システムを構成することができる。   A person skilled in the art can configure a power supply system having desired adjustment reference values and adjustment units by appropriately selecting a capacitor configuration and a switch group in the circuit module in accordance with the teaching of the present embodiment.

例えば、上記実施例7〜12においては、蓄電素子スイッチング回路が、回路中の全ての蓄電素子電圧を均一化するよう構成されたものであるとして説明を行ったが、これは蓄電素子スイッチング回路としての単なる一例である。   For example, in Examples 7 to 12 described above, it has been described that the storage element switching circuit is configured to equalize all the storage element voltages in the circuit. Is just an example.

すなわち、個々の蓄電素子電圧を単位として、電気二重層キャパシタの多段直列構成を必要とすることなく、従来よりもきめ細やかな出力電圧調整を行うことを可能とする本発明において、当該個々の蓄電素子電圧が全て等しいということは必須ではなく、例えば2種類の刻みをもって調整可能とするために、2種類の大きさの電圧をそれぞれの蓄電素子に印加するよう、蓄電素子スイッチング回路を構成することが可能である。あるいは全ての蓄電素子電圧を、全て異なる値へと調整してもよい。   That is, in the present invention that enables finer output voltage adjustment than before without requiring a multi-stage series configuration of electric double layer capacitors in units of individual storage element voltages, It is not essential that the device voltages are all equal. For example, in order to make adjustment possible in two steps, the storage device switching circuit is configured to apply two types of voltages to the respective storage devices. Is possible. Alternatively, all the storage element voltages may be adjusted to different values.

また、同じく蓄電素子スイッチング回路について、上記実施例7〜12においてはスイッチによって接続状態を切り替える構成であるとして説明を行ったが、各蓄電素子の充電状態を制御するためには必ずしもスイッチを用いねばならないというわけではなく、例えばダイオード等を用いて制御することも可能である。   Similarly, the storage element switching circuit has been described as having a configuration in which the connection state is switched by a switch in Examples 7 to 12 described above. However, in order to control the charge state of each storage element, a switch must be used. However, it is not necessary to perform control using, for example, a diode.

加えて、上記実施例7〜12においては電源として電気二重層キャパシタモジュールを用いた場合について説明したが、電気二重層キャパシタモジュールに代えて、リチウムイオンキャパシタ、二次電池など任意の蓄電モジュールを用いることが可能であり、あるいは、それ以外の任意の電源装置を用いることも可能である。   In addition, in Examples 7 to 12 described above, the case where the electric double layer capacitor module is used as the power source has been described. However, any electric storage module such as a lithium ion capacitor or a secondary battery is used instead of the electric double layer capacitor module. It is possible to use any other power supply device.

本発明は、その目的を達成できる限りにおける上記全てのバリエーションを、その範囲に含むものである。   The present invention includes all the above variations within the scope as long as the object can be achieved.

本発明に係る電源装置は、電力により動作する任意の装置へ電力供給するために用いることが可能である。例えば電気自動車の電源として用いる場合、本発明に係る電源装置は従来に比べて大幅に小型化・軽量化されているために車体全体の軽量化が図られ、エネルギー消費が抑制される。あるいは、本発明に係る電源装置を、惑星探査用測定機器へ電力供給するための電源装置として用いることも有効である。惑星探査機に積み込むことができる機材の総重量は厳しく制限されるため、それらを動作させるための電源装置においても極力の小型化・軽量化が求められるからである。   The power supply device according to the present invention can be used to supply power to any device that operates on electric power. For example, when used as a power source for an electric vehicle, the power supply device according to the present invention is significantly reduced in size and weight as compared with the conventional one, so that the weight of the entire vehicle body is reduced and energy consumption is suppressed. Alternatively, it is also effective to use the power supply device according to the present invention as a power supply device for supplying power to the planetary exploration measuring instrument. This is because the total weight of the equipment that can be loaded into the planetary explorer is strictly limited, and the power supply device for operating them is required to be as small and light as possible.

1 電源装置
2 回路モジュール
3 負荷
4 電源
5 第1蓄電素子スイッチング回路
6 第2蓄電素子スイッチング回路
7 スイッチ群
8〜14 接続点
15 共通電位点
16 接続点
17 第2スイッチ群
18 第1蓄電素子スイッチング回路
19 第2蓄電素子スイッチング回路
20 第3蓄電素子スイッチング回路
21 第1スイッチ群
22 第2スイッチ群
23 電源システム
24 回路モジュール
25 負荷
26 電気二重層キャパシタモジュール
27 電圧検出回路
28 判定回路
29 スイッチ制御回路
30 スイッチ群
31 蓄電素子スイッチング回路
32〜35 接続点
36 共通電位点
37 第2スイッチ群
38 第2蓄電素子スイッチング回路
39〜42 接続点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power supply device 2 Circuit module 3 Load 4 Power supply 5 1st electrical storage element switching circuit 6 2nd electrical storage element switching circuit 7 Switch group 8-14 Connection point 15 Common potential point 16 Connection point 17 2nd switch group 18 1st electrical storage element switching Circuit 19 Second storage element switching circuit 20 Third storage element switching circuit 21 First switch group 22 Second switch group 23 Power supply system 24 Circuit module 25 Load 26 Electric double layer capacitor module 27 Voltage detection circuit 28 Determination circuit 29 Switch control circuit 30 switch group 31 storage element switching circuits 32 to 35 connection point 36 common potential point 37 second switch group 38 second storage element switching circuits 39 to 42 connection point

Claims (22)

2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、蓄電素子スイッチング回路と、
前記蓄電素子スイッチング回路と第1端子との間に接続された、スイッチ群であって、該第1端子と第2端子とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる2以上の接続状態、の間での切り替えによって、該第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を段階的に調整するよう構成されたスイッチ群と、
を備えた回路モジュールと、
前記回路モジュールの第2端子に接続された蓄電モジュールと、
前記蓄電モジュールの電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、
を備え、前記電圧検出手段により検出される前記蓄電モジュールの電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記回路モジュールの第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、
電源システム。
A storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements;
A switch group connected between the storage element switching circuit and the first terminal, wherein two or more storage element groups present in a path connecting the first terminal and the second terminal are at least partially different A switch group configured to gradually adjust a voltage applied to a load connected to the first terminal by switching between connection states;
A circuit module comprising:
A power storage module connected to a second terminal of the circuit module;
Voltage detection means for detecting the voltage of the power storage module;
Switch control means for switching the switches included in the switch group based on the detection result of the voltage from the voltage detection means;
A switch connected to the first terminal of the circuit module by switching the switch included in the switch group by the switch control unit according to the voltage of the power storage module detected by the voltage detection unit. It is configured to adjust the voltage to be applied within a predetermined range,
Power system.
2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、蓄電素子スイッチング回路と、
前記蓄電素子スイッチング回路と第1端子との間に接続された、スイッチ群であって、該第1端子と第2端子とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる2以上の接続状態、の間での切り替えによって、該第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を段階的に調整するよう構成されたスイッチ群と、
を備えた回路モジュールと、
前記回路モジュールの第2端子に接続された蓄電モジュールと、
前記負荷の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、
を備え、前記電圧検出手段により検出される前記負荷の電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記回路モジュールの第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、
電源システム。
A storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements;
A switch group connected between the storage element switching circuit and the first terminal, wherein two or more storage element groups present in a path connecting the first terminal and the second terminal are at least partially different A switch group configured to gradually adjust a voltage applied to a load connected to the first terminal by switching between connection states;
A circuit module comprising:
A power storage module connected to a second terminal of the circuit module;
Voltage detection means for detecting the voltage of the load;
Switch control means for switching the switches included in the switch group based on the detection result of the voltage from the voltage detection means;
And applying to a load connected to the first terminal of the circuit module by switching a switch included in the switch group by the switch control means according to a voltage of the load detected by the voltage detection means. It is configured to adjust the voltage to be within a predetermined range,
Power system.
2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、蓄電素子スイッチング回路と、
前記蓄電素子スイッチング回路と第1端子との間に接続された、スイッチ群であって、該第1端子と第2端子とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる2以上の接続状態、の間での切り替えによって、該第2端子に接続される負荷に印加させる電圧を段階的に調整するよう構成されたスイッチ群と、
を備えた回路モジュールと、
前記回路モジュールの第1端子に接続された蓄電モジュールと、
前記蓄電モジュールの電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、
を備え、前記電圧検出手段により検出される前記蓄電モジュールの電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記回路モジュールの第2端子に接続される負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、
電源システム。
A storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements;
A switch group connected between the storage element switching circuit and the first terminal, wherein two or more storage element groups present in a path connecting the first terminal and the second terminal are at least partially different A switch group configured to gradually adjust a voltage applied to a load connected to the second terminal by switching between connection states;
A circuit module comprising:
A power storage module connected to the first terminal of the circuit module;
Voltage detection means for detecting the voltage of the power storage module;
Switch control means for switching the switches included in the switch group based on the detection result of the voltage from the voltage detection means;
A switch connected to the second terminal of the circuit module by switching a switch included in the switch group by the switch control unit according to the voltage of the power storage module detected by the voltage detection unit. It is configured to adjust the voltage to be applied within a predetermined range,
Power system.
2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、蓄電素子スイッチング回路と、
前記蓄電素子スイッチング回路と第1端子との間に接続された、スイッチ群であって、該第1端子と第2端子とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる2以上の接続状態、の間での切り替えによって、該第2端子に接続される負荷に印加させる電圧を段階的に調整するよう構成されたスイッチ群と、
を備えた回路モジュールと、
前記回路モジュールの第1端子に接続された蓄電モジュールと、
前記負荷の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、
を備え、前記電圧検出手段により検出される前記負荷の電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記回路モジュールの第2端子に接続される負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、
電源システム。
A storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements;
A switch group connected between the storage element switching circuit and the first terminal, wherein two or more storage element groups present in a path connecting the first terminal and the second terminal are at least partially different A switch group configured to gradually adjust a voltage applied to a load connected to the second terminal by switching between connection states;
A circuit module comprising:
A power storage module connected to the first terminal of the circuit module;
Voltage detection means for detecting the voltage of the load;
Switch control means for switching the switches included in the switch group based on the detection result of the voltage from the voltage detection means;
And applying to a load connected to the second terminal of the circuit module by switching a switch included in the switch group by the switch control means according to the voltage of the load detected by the voltage detection means. It is configured to adjust the voltage to be within a predetermined range,
Power system.
2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、蓄電素子スイッチング回路と、
前記蓄電素子スイッチング回路と第1端子との間に接続された、第1スイッチ群であって、該第1端子と第2端子とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる2以上の接続状態、の間での切り替えによって、該第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を段階的に調整するよう構成された第1スイッチ群と、
前記蓄電素子スイッチング回路と前記第2端子との間に接続された、第2スイッチ群であって、該第2端子と共通電位点とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる、2以上の接続状態の間での切り替えにより、前記第1スイッチ群の切り替えによって調整される前記負荷に印加される電圧の調整単位を決定するよう構成された、第2スイッチ群と、
を備えた回路モジュールと、
前記回路モジュールの第2端子に接続された蓄電モジュールと、
前記蓄電モジュールの電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記第1及び第2スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、
を備え、前記電圧検出手段により検出される前記蓄電モジュールの電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記第1及び第2スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記回路モジュールの第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、
電源システム。
A storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements;
A first switch group connected between the storage element switching circuit and the first terminal, wherein the storage element group existing in a path connecting the first terminal and the second terminal is at least partially different 2 A first switch group configured to stepwise adjust a voltage applied to a load connected to the first terminal by switching between the above connection states;
A second switch group connected between the storage element switching circuit and the second terminal, the storage element group existing in a path connecting the second terminal and the common potential point being at least partially different A second switch group configured to determine an adjustment unit of a voltage applied to the load adjusted by switching of the first switch group by switching between two or more connection states;
A circuit module comprising:
A power storage module connected to a second terminal of the circuit module;
Voltage detection means for detecting the voltage of the power storage module;
Switch control means for switching the switches included in the first and second switch groups based on the detection result of the voltage from the voltage detection means;
And switching the switches included in the first and second switch groups by the switch control means according to the voltage of the power storage module detected by the voltage detection means. The voltage applied to the connected load is configured to be adjusted within a predetermined range.
Power system.
2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、蓄電素子スイッチング回路と、
前記蓄電素子スイッチング回路と第1端子との間に接続された、第1スイッチ群であって、該第1端子と第2端子とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる2以上の接続状態、の間での切り替えによって、該第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を段階的に調整するよう構成された第1スイッチ群と、
前記蓄電素子スイッチング回路と前記第2端子との間に接続された、第2スイッチ群であって、該第2端子と共通電位点とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる、2以上の接続状態の間での切り替えにより、前記第1スイッチ群の切り替えによって調整される前記負荷に印加される電圧の調整単位を決定するよう構成された、第2スイッチ群と、
を備えた回路モジュールと、
前記回路モジュールの第2端子に接続された蓄電モジュールと、
前記負荷の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記第1及び第2スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、
を備え、前記電圧検出手段により検出される前記負荷の電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記第1及び第2スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記回路モジュールの第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、
電源システム。
A storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements;
A first switch group connected between the storage element switching circuit and the first terminal, wherein the storage element group existing in a path connecting the first terminal and the second terminal is at least partially different 2 A first switch group configured to stepwise adjust a voltage applied to a load connected to the first terminal by switching between the above connection states;
A second switch group connected between the storage element switching circuit and the second terminal, the storage element group existing in a path connecting the second terminal and the common potential point being at least partially different A second switch group configured to determine an adjustment unit of a voltage applied to the load adjusted by switching of the first switch group by switching between two or more connection states;
A circuit module comprising:
A power storage module connected to a second terminal of the circuit module;
Voltage detection means for detecting the voltage of the load;
Switch control means for switching the switches included in the first and second switch groups based on the detection result of the voltage from the voltage detection means;
Connected to the first terminal of the circuit module by switching the switches included in the first and second switch groups by the switch control means according to the voltage of the load detected by the voltage detection means. The voltage applied to the load to be applied is configured to adjust within a predetermined range,
Power system.
2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、第1蓄電素子スイッチング回路と、
前記第1蓄電素子スイッチング回路に含まれる1以上の蓄電素子とカスケードに接続された、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、第2蓄電素子スイッチング回路と、
前記第2蓄電素子スイッチング回路と第1端子との間に接続された、スイッチ群であって、該第1端子と第2端子とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる2以上の接続状態、の間での切り替えによって、該第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を段階的に調整するよう構成されたスイッチ群と、
を備えた回路モジュールと、
前記回路モジュールの第2端子に接続された蓄電モジュールと、
前記蓄電モジュールの電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、
を備え、前記電圧検出手段により検出される前記蓄電モジュールの電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記回路モジュールの第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、
電源システム。
A first storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements;
A second storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements connected in cascade with one or more storage elements included in the first storage element switching circuit;
A switch group connected between the second storage element switching circuit and the first terminal, the storage element group existing in a path connecting the first terminal and the second terminal being at least partially different 2 A switch group configured to adjust stepwise the voltage applied to the load connected to the first terminal by switching between the above connection states;
A circuit module comprising:
A power storage module connected to a second terminal of the circuit module;
Voltage detection means for detecting the voltage of the power storage module;
Switch control means for switching the switches included in the switch group based on the detection result of the voltage from the voltage detection means;
A switch connected to the first terminal of the circuit module by switching the switch included in the switch group by the switch control unit according to the voltage of the power storage module detected by the voltage detection unit. It is configured to adjust the voltage to be applied within a predetermined range,
Power system.
2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、第1蓄電素子スイッチング回路と、
前記第1蓄電素子スイッチング回路に含まれる1以上の蓄電素子とカスケードに接続された、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、第2蓄電素子スイッチング回路と、
前記第2蓄電素子スイッチング回路と第1端子との間に接続された、スイッチ群であって、該第1端子と第2端子とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる2以上の接続状態、の間での切り替えによって、該第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を段階的に調整するよう構成されたスイッチ群と、
を備えた回路モジュールと、
前記回路モジュールの第2端子に接続された蓄電モジュールと、
前記負荷の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、
を備え、前記電圧検出手段により検出される前記負荷の電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記回路モジュールの第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、
電源システム。
A first storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements;
A second storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements connected in cascade with one or more storage elements included in the first storage element switching circuit;
A switch group connected between the second storage element switching circuit and the first terminal, the storage element group existing in a path connecting the first terminal and the second terminal being at least partially different 2 A switch group configured to adjust stepwise the voltage applied to the load connected to the first terminal by switching between the above connection states;
A circuit module comprising:
A power storage module connected to a second terminal of the circuit module;
Voltage detection means for detecting the voltage of the load;
Switch control means for switching the switches included in the switch group based on the detection result of the voltage from the voltage detection means;
And applying to a load connected to the first terminal of the circuit module by switching a switch included in the switch group by the switch control means according to a voltage of the load detected by the voltage detection means. It is configured to adjust the voltage to be within a predetermined range,
Power system.
2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、第1蓄電素子スイッチング回路と、
前記第1蓄電素子スイッチング回路に含まれる1以上の蓄電素子とカスケードに接続された、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、第2蓄電素子スイッチング回路と、
前記第2蓄電素子スイッチング回路と第1端子との間に接続された、スイッチ群であって、該第1端子と第2端子とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる2以上の接続状態、の間での切り替えによって、該第2端子に接続される負荷に印加させる電圧を段階的に調整するよう構成されたスイッチ群と、
を備えた回路モジュールと、
前記回路モジュールの第1端子に接続された蓄電モジュールと、
前記蓄電モジュールの電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、
を備え、前記電圧検出手段により検出される前記蓄電モジュールの電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記回路モジュールの第2端子に接続される負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、
電源システム。
A first storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements;
A second storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements connected in cascade with one or more storage elements included in the first storage element switching circuit;
A switch group connected between the second storage element switching circuit and the first terminal, the storage element group existing in a path connecting the first terminal and the second terminal being at least partially different 2 A switch group configured to adjust stepwise the voltage applied to the load connected to the second terminal by switching between the above connection states;
A circuit module comprising:
A power storage module connected to the first terminal of the circuit module;
Voltage detection means for detecting the voltage of the power storage module;
Switch control means for switching the switches included in the switch group based on the detection result of the voltage from the voltage detection means;
A switch connected to the second terminal of the circuit module by switching a switch included in the switch group by the switch control unit according to the voltage of the power storage module detected by the voltage detection unit. It is configured to adjust the voltage to be applied within a predetermined range,
Power system.
2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、第1蓄電素子スイッチング回路と、
前記第1蓄電素子スイッチング回路に含まれる1以上の蓄電素子とカスケードに接続された、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、第2蓄電素子スイッチング回路と、
前記第2蓄電素子スイッチング回路と第1端子との間に接続された、スイッチ群であって、該第1端子と第2端子とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる2以上の接続状態、の間での切り替えによって、該第2端子に接続される負荷に印加させる電圧を段階的に調整するよう構成されたスイッチ群と、
を備えた回路モジュールと、
前記回路モジュールの第1端子に接続された蓄電モジュールと、
前記負荷の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、
を備え、前記電圧検出手段により検出される前記負荷の電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記回路モジュールの第2端子に接続される負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、
電源システム。
A first storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements;
A second storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements connected in cascade with one or more storage elements included in the first storage element switching circuit;
A switch group connected between the second storage element switching circuit and the first terminal, the storage element group existing in a path connecting the first terminal and the second terminal being at least partially different 2 A switch group configured to adjust stepwise the voltage applied to the load connected to the second terminal by switching between the above connection states;
A circuit module comprising:
A power storage module connected to the first terminal of the circuit module;
Voltage detection means for detecting the voltage of the load;
Switch control means for switching the switches included in the switch group based on the detection result of the voltage from the voltage detection means;
And applying to a load connected to the second terminal of the circuit module by switching a switch included in the switch group by the switch control means according to the voltage of the load detected by the voltage detection means. It is configured to adjust the voltage to be within a predetermined range,
Power system.
2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、第1蓄電素子スイッチング回路と、
前記第1蓄電素子スイッチング回路に含まれる1以上の蓄電素子とカスケードに接続された、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、第2蓄電素子スイッチング回路と、
前記第2蓄電素子スイッチング回路と第1端子との間に接続された、第1スイッチ群であって、該第1端子と第2端子とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる2以上の接続状態、の間での切り替えによって、該第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を段階的に調整するよう構成された第1スイッチ群と、
前記第2蓄電素子スイッチング回路と前記第2端子との間に接続された、第2スイッチ群であって、該第2端子と共通電位点とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる、2以上の接続状態の間での切り替えにより、前記第1スイッチ群の切り替えによって調整される前記負荷に印加される電圧の調整単位を決定するよう構成された、第2スイッチ群と、
を備えた回路モジュールと、
前記回路モジュールの第2端子に接続された蓄電モジュールと、
前記蓄電モジュールの電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記第1及び第2スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、
を備え、前記電圧検出手段により検出される前記蓄電モジュールの電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記第1及び第2スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記回路モジュールの第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、
電源システム。
A first storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements;
A second storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements connected in cascade with one or more storage elements included in the first storage element switching circuit;
A first switch group connected between the second storage element switching circuit and the first terminal, wherein at least a part of the storage element group exists in a path connecting the first terminal and the second terminal. A first switch group configured to stepwise adjust a voltage applied to a load connected to the first terminal by switching between two or more different connection states;
A second switch group connected between the second storage element switching circuit and the second terminal, wherein at least one storage element group exists in a path connecting the second terminal and the common potential point. A second switch group configured to determine an adjustment unit of a voltage applied to the load adjusted by switching of the first switch group by switching between two or more different connection states;
A circuit module comprising:
A power storage module connected to a second terminal of the circuit module;
Voltage detection means for detecting the voltage of the power storage module;
Switch control means for switching the switches included in the first and second switch groups based on the detection result of the voltage from the voltage detection means;
And switching the switches included in the first and second switch groups by the switch control unit according to the voltage of the power storage module detected by the voltage detection unit, thereby providing the first terminal of the circuit module. The voltage applied to the connected load is configured to be adjusted within a predetermined range.
Power system.
2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、第1蓄電素子スイッチング回路と、
前記第1蓄電素子スイッチング回路に含まれる1以上の蓄電素子とカスケードに接続された、2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、第2蓄電素子スイッチング回路と、
前記第2蓄電素子スイッチング回路と第1端子との間に接続された、第1スイッチ群であって、該第1端子と第2端子とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる2以上の接続状態、の間での切り替えによって、該第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を段階的に調整するよう構成された第1スイッチ群と、
前記第2蓄電素子スイッチング回路と前記第2端子との間に接続された、第2スイッチ群であって、該第2端子と共通電位点とを結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる、2以上の接続状態の間での切り替えにより、前記第1スイッチ群の切り替えによって調整される前記負荷に印加される電圧の調整単位を決定するよう構成された、第2スイッチ群と、
を備えた回路モジュールと、
前記回路モジュールの第2端子に接続された蓄電モジュールと、
前記負荷の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記第1及び第2スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、
を備え、前記電圧検出手段により検出される前記負荷の電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記第1及び第2スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記回路モジュールの第1端子に接続される負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、
電源システム。
A first storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements;
A second storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements connected in cascade with one or more storage elements included in the first storage element switching circuit;
A first switch group connected between the second storage element switching circuit and the first terminal, wherein at least a part of the storage element group exists in a path connecting the first terminal and the second terminal. A first switch group configured to stepwise adjust a voltage applied to a load connected to the first terminal by switching between two or more different connection states;
A second switch group connected between the second storage element switching circuit and the second terminal, wherein at least one storage element group exists in a path connecting the second terminal and the common potential point. A second switch group configured to determine an adjustment unit of a voltage applied to the load adjusted by switching of the first switch group by switching between two or more different connection states;
A circuit module comprising:
A power storage module connected to a second terminal of the circuit module;
Voltage detection means for detecting the voltage of the load;
Switch control means for switching the switches included in the first and second switch groups based on the detection result of the voltage from the voltage detection means;
Connected to the first terminal of the circuit module by switching the switches included in the first and second switch groups by the switch control means according to the voltage of the load detected by the voltage detection means. The voltage applied to the load to be applied is configured to adjust within a predetermined range,
Power system.
前記蓄電モジュールは、電気二重層キャパシタモジュール、リチウムイオンキャパシタ、二次電池、のうち少なくとも1つを含む、請求項1乃至12のいずれか一項に記載の電源システム。   The power storage system according to any one of claims 1 to 12, wherein the power storage module includes at least one of an electric double layer capacitor module, a lithium ion capacitor, and a secondary battery. 2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、蓄電素子スイッチング回路と、
第1スイッチ群と、
を備えた回路モジュールと、
前記回路モジュールの第1端子に接続された電源と、
前記電源の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記第1スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、
を備え、前記電圧検出手段により検出される前記電源の電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記第1スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記回路モジュールの第2端子に接続される負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、
電源システム。
A storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements;
A first switch group;
A circuit module comprising:
A power source connected to the first terminal of the circuit module;
Voltage detection means for detecting the voltage of the power source;
Switch control means for switching a switch included in the first switch group based on a detection result of the voltage from the voltage detection means;
And a load connected to the second terminal of the circuit module by switching a switch included in the first switch group by the switch control unit according to the voltage of the power source detected by the voltage detection unit. It is configured to adjust the voltage to be applied to within a predetermined range,
Power system.
2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを含む、蓄電素子スイッチング回路と、
第1スイッチ群と、
を備えた回路モジュールと、
前記回路モジュールの第1端子に接続された電源と、
前記回路モジュールの第2端子に接続される負荷の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記第1スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、
を備え、前記電圧検出手段により検出される前記負荷の電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記第1スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、
電源システム。
A storage element switching circuit including two or more storage elements and two or more switch elements;
A first switch group;
A circuit module comprising:
A power source connected to the first terminal of the circuit module;
Voltage detecting means for detecting a voltage of a load connected to the second terminal of the circuit module;
Switch control means for switching a switch included in the first switch group based on a detection result of the voltage from the voltage detection means;
The switch control means switches the switches included in the first switch group according to the voltage of the load detected by the voltage detection means, so that the voltage applied to the load falls within a predetermined range. Characterized in that it is configured to adjust,
Power system.
2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを、それぞれが含む、第1段から第n段までの(nは2以上の整数)蓄電素子スイッチング回路と、
第1スイッチ群と、
を備え、第k段(kは2以上の整数)の前記蓄電素子スイッチング回路は、第k−1段の前記蓄電素子スイッチング回路に含まれる1以上の蓄電素子とカスケード接続される回路モジュールと、
前記回路モジュールの第1端子に接続された電源と、
前記電源の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、
を備え、前記電圧検出手段により検出される前記電源の電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記第1スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記回路モジュールの第2端子に接続される負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、
電源システム。
A storage element switching circuit from the first stage to the n-th stage (n is an integer of 2 or more), each including two or more storage elements and two or more switch elements;
A first switch group;
The k-th storage element switching circuit (k is an integer of 2 or more), and a circuit module cascade-connected to one or more storage elements included in the k-1th storage element switching circuit;
A power source connected to the first terminal of the circuit module;
Voltage detection means for detecting the voltage of the power source;
Switch control means for switching the switches included in the switch group based on the detection result of the voltage from the voltage detection means;
And a load connected to the second terminal of the circuit module by switching a switch included in the first switch group by the switch control unit according to the voltage of the power source detected by the voltage detection unit. It is configured to adjust the voltage to be applied to within a predetermined range,
Power system.
2以上の蓄電素子と2以上のスイッチ素子とを、それぞれが含む、第1段から第n段までの(nは2以上の整数)蓄電素子スイッチング回路と、
第1スイッチ群と、
を備え、第k段(kは2以上の整数)の前記蓄電素子スイッチング回路は、第k−1段の前記蓄電素子スイッチング回路に含まれる1以上の蓄電素子とカスケード接続される回路モジュールと、
前記回路モジュールの第1端子に接続された電源と、
前記回路モジュールの第2端子に接続される負荷の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段からの電圧の検出結果に基づいて、前記スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えるスイッチ制御手段と、
を備え、前記電圧検出手段により検出される前記負荷の電圧に応じて、前記スイッチ制御手段により前記第1スイッチ群に含まれるスイッチを切り替えることにより、前記負荷に印加させる電圧を所定の範囲内に調整するよう構成されたことを特徴とする、
電源システム。
A storage element switching circuit from the first stage to the n-th stage (n is an integer of 2 or more), each including two or more storage elements and two or more switch elements;
A first switch group;
The k-th storage element switching circuit (k is an integer of 2 or more), and a circuit module cascade-connected to one or more storage elements included in the k-1th storage element switching circuit;
A power source connected to the first terminal of the circuit module;
Voltage detecting means for detecting a voltage of a load connected to the second terminal of the circuit module;
Switch control means for switching the switches included in the switch group based on the detection result of the voltage from the voltage detection means;
The switch control means switches the switches included in the first switch group according to the voltage of the load detected by the voltage detection means, so that the voltage applied to the load falls within a predetermined range. Characterized in that it is configured to adjust,
Power system.
前記電源は、電気二重層キャパシタモジュール、リチウムイオンキャパシタ、二次電池のうち少なくとも1つを含む、請求項14又は17に記載の電源システム。   The power supply system according to claim 14 or 17, wherein the power supply includes at least one of an electric double layer capacitor module, a lithium ion capacitor, and a secondary battery. 前記蓄電素子の各々は、キャパシタ又は二次電池を含む、請求項14乃至18のいずれか一項に記載の電源システム。   19. The power supply system according to claim 14, wherein each of the power storage elements includes a capacitor or a secondary battery. 前記第1スイッチ群は、電子的スイッチから構成されたものである、請求項14乃至19のいずれか一項に記載の電源システム。   20. The power supply system according to claim 14, wherein the first switch group includes an electronic switch. 前記第1スイッチ群は、機械式スイッチから構成されたものである、請求項14乃至19のいずれか一項に記載の電源システム。   The power supply system according to any one of claims 14 to 19, wherein the first switch group includes a mechanical switch. 前記回路モジュールは第2スイッチ群を更に備え、該第2スイッチ群は、前記第1端子と、前記回路モジュール内の共通電位点と、を結ぶ経路中に存在する蓄電素子群が少なくとも一部異なる、2以上の接続状態の間での切り替えをするよう構成されたスイッチ群である、請求項14乃至21のいずれか一項に記載の回路モジュール。   The circuit module further includes a second switch group, and the second switch group is at least partially different from a power storage element group existing in a path connecting the first terminal and a common potential point in the circuit module. The circuit module according to any one of claims 14 to 21, which is a switch group configured to switch between two or more connection states.
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