JPH1198709A - チャージポンプ式充電回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 風力発電装置や太陽光発電装置などによる発
電エネルギーを、発電電圧の大小にかかわらず、効率的
に無駄なく外部バッテリーに蓄積させる。 【解決手段】 発電装置から入力した電気量を一時的に
ポリアセン電池に徐々に蓄え、このポリアセン電池の電
圧が所定の値まで上昇した時点でスイッチをＯＮにし
て、この電圧を昇圧回路で昇圧して外部バッテリーに供
給する。発電装置による発電電圧が第１入力電圧値を超
えた場合、発電電圧はポリアセン電池には供給されるこ
となく直接昇圧回路へと供給され、さらに発電電圧が第
２入力電圧値を超えると、発電電圧はポリアセン電池お
よび昇圧回路を介することなく直接外部バッテリーに供
給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば風力発電機
や太陽光発電機等によって得られる比較的小さな電力を
一時的に蓄えて、より大きな電力として出力するチャー
ジポンプ式充電回路装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球温暖化現象や大気汚染等の環
境破壊から地球環境を守るために、化石エネルギーを用
いることなく自然の力を利用して電力を発生させる風力
発電装置や太陽光発電装置等が世界各国で見直されてき
ている。

【０００３】風力発電装置や太陽光発電装置によって得
られた電力は、通常、直接照明用の電力やモータの起電
力として用いられるか、あるいは、一時的に直接バッテ
リーに蓄えられたあと各種電力として用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな発電装置で得られた電力を直接用いる場合、利用す
る風力や光力の大きさが自然現象によって大きく左右さ
れるため、取り出される電力もそれに応じて変化し、必
要とされる電力を常に維持していくことができないとい
う問題があった。また、この不便さを補うためにバッテ
リーを用いて一時的に電力を蓄えようとした場合、バッ
テリーに対して入力可能な規定電圧値を下回るような発
電電圧に対しては、その電力をバッテリーに蓄えること
ができず、この規定電圧値以下の発電力は全く利用され
ず無駄に失われていた。

【０００５】本発明の課題は、バッテリーを利用して電
力を蓄える場合であっても、無駄に失われる発電力を極
力減らし、従来は利用できなかったバッテリー規定電圧
値以下の発電エネルギーをも有効に利用することのでき
る充電回路装置を提供することにある。

【０００６】また、発電機から出力される電圧に応じて
回路を切り替えることにより、装置内の回路を保護しな
がら、発電機の出力エネルギーを効率的にバッテリー側
に供給することのできる充電回路装置を提供することも
本発明の課題である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の充電回路装置
は、例えば風力発電装置や太陽光発電装置などの外部装
置から入力した電気量を一時的に蓄える電気量蓄積ユニ
ット（実施形態の中のポリアセン電池１に対応）と、該
電気量蓄積ユニットに蓄えられた電気量による電圧が所
定の電圧値に達した時に、該電気量蓄積ユニットの電圧
が出力端側に供給されるように回路を切り替える第１ス
イッチ（スイッチＳ２に対応）とを備えている。このよ
うに、本発明の充電回路装置は発電された電気量を電気
量蓄積ユニットに蓄積し、その電圧が所定の電圧値（例
えば、出力端に接続される外部バッテリーの充電可能電
圧、あるいは昇圧ユニットを用いる場合はその昇圧ユニ
ットを介して充電可能電圧が達成可能となる電圧値）に
達した時点で、出力端を介して外部バッテリーに電圧供
給を行なうことができる。したがって、発電機の出力電
圧が外部バッテリーの充電可能電圧値よりも低い場合で
あっても、発電機からの電力を有効に外部バッテリーに
蓄積することができる。

【０００８】なお、本発明の充電回路装置は上記の種類
の発電装置に対して用いられるだけでなく、他の種類の
装置から送られてくる電力に対しても適用可能である。
また、出力端からの出力電圧は外部バッテリーの充電に
利用されるが、この出力電圧をバッテリーを介さずに直
接利用することもできる。

【０００９】前記第１スイッチは、電気量蓄積ユニット
に蓄えられた電気量による電圧が所定の第２蓄電圧値を
下回った場合、電気量蓄積ユニットから出力端側への電
圧供給を停止するように回路を切り替えてもよい。これ
により、電気量蓄積ユニットから出力端側（昇圧ユニッ
トを介してもよい）に対して放電を行なった後にも、一
定量の電気量を電気量蓄積ユニットに残すことができ、
発電装置に対する初動負荷を低減させることができる。

【００１０】電気量蓄積ユニットはキャパシタータイプ
二次電池であることが好ましく、ポリアセン系有機半導
体を電極活物質として用いたポリアセン電池であること
がさらに好ましい。電気量蓄積ユニットとしてこのよう
な二次電池を用いることにより、従来のコンデンサーの
ような高価で大型の素子を用いることなく、発電機の出
力を効率的に蓄積することができる。また、ポリアセン
電池を用いることにより、従来の電池やコンデンサーに
比べて大きな蓄電容量が得られると同時に、充電回路装
置を小型に作成することができるという利点も得られ
る。さらに、ポリアセン電池を用いることにより、充放
電のレスポンスが高まるだけでなく、充放電に対する装
置の耐久性をも高めることができ、またさらに広い温度
範囲において安定した充放電を行なうこともできるの
で、発電装置から外部バッテリーへの電力の供給を効率
的かつ安定的に行なうことができる。

【００１１】本発明の充電回路装置は、さらに、前記電
気量蓄積ユニットの電圧を昇圧して前記出力端側に供給
する昇圧ユニット（昇圧回路２に対応）を備えていても
よい。これにより、電気量蓄積ユニットの出力可能電圧
が外部バッテリーの充電可能電圧値よりも低い場合であ
っても、外部バッテリーに対して入力電圧を充電するこ
とができ、入力電力の効率的な蓄積が可能となる。

【００１２】本発明の充電回路装置は、さらに、入力電
圧が所定の第１入力電圧値（例えば、前記電気量蓄積ユ
ニットの耐電圧）を超えた場合、入力電圧の前記電気量
蓄積ユニットへの供給を切断する第２スイッチ（スイッ
チＳ１に対応）を備えていてもよい。このスイッチを備
えることによって、入力電圧が大きくなった場合に前記
電気量蓄積ユニットを保護することができる。

【００１３】本発明の充電回路装置は、さらに、入力電
圧が所定の第２入力電圧値（例えば、出力端に接続され
る外部バッテリーの充電可能最低電圧）を超えた場合、
該入力電圧が前記電気量蓄積ユニットと前記昇圧ユニッ
トとを介すことなく直接出力されるように回路を切り替
える第３スイッチ（スイッチＳ３に対応）を備えてもよ
い。このスイッチを備えることによって、前記電気量蓄
積ユニットを保護した上で、前記昇圧ユニットを介する
ことなく外部バッテリーへの充電を効率的に行なうこと
ができる。

【００１４】本発明の充電回路装置は、さらに、前記第
１スイッチ手段と前記第２スイッチ手段と前記第３スイ
ッチ手段がすべて切断された場合（あるいは、外部から
の入力電圧が前記第１入力電圧値と前記第２入力電圧値
との間にある場合）、該入力電圧が前記電気量蓄積ユニ
ットを介すことなく前記昇圧ユニットを介して出力され
るように回路を切り替える第４スイッチ（スイッチＳ５
に対応）を備えていてもよい。このスイッチを備えるこ
とにより、入力電圧が前記電気量蓄積ユニットの耐電圧
値を超えてはいるが外部バッテリーの充電可能最低電圧
値よりも低い場合であっても、前記電気量蓄積ユニット
を保護した上で、前記昇圧ユニットを介して外部バッテ
リーへの充電を行なうことができる。

【００１５】本発明の充電回路装置は、さらに、前記出
力端の電圧（例えば、外部バッテリーの充電電圧）が所
定の電圧値よりも高い場合、前記出力端への電圧供給を
切断する第５スイッチ（スイッチＳ４に対応）を備えて
いてもよい。このスイッチを備えることにより、外部バ
ッテリーへの過充電を防ぎ外部バッテリーを保護するこ
とができる。

【００１６】本発明の充電回路装置は、さらに、前記電
気量蓄積手段に蓄積された電気量による電圧が所定の電
圧値を超えた場合、入力電圧の前記電気量蓄積手段への
供給を切断するスイッチ手段（前記第２のスイッチの代
わりに用いられうる）を備えていてもよい。このスイッ
チを備えることにより、前記電気量蓄積ユニットを過電
圧および過充電から保護することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図１〜５を参照しながら本
発明の実施形態について説明する。これらの図において
同じ構成要素に対しては同じ参照番号を用いている。

【００１８】図１は、本発明による充電回路装置の実施
形態の構成を表す回路図である。図１に示すように、こ
の充電回路装置は、ポリアセン電池（前記電気量蓄積ユ
ニットに対応）１と、昇圧回路（前記昇圧ユニットに対
応）２と、コンパレータ等による電圧検出器Ｃ１〜Ｃ４
と、電子スイッチ等によるスイッチＳ１〜Ｓ５と、ゲー
トＧ１と、ショットキダイオードＤ１〜Ｄ３と、保護抵
抗Ｒ１及びＲ２とを備えたチャージポンプ式の充電回路
装置である。図中の３は、本充電回路装置に対して電力
を出力する風力発電機や太陽光発電機などによる発電装
置であり、４は本充電回路装置から出力される電力を蓄
積するバッテリを表している。

【００１９】発電装置３は充電回路装置の入力端５に接
続され、入力端５とポリアセン電池１との間には、ショ
ットキダイオードＤ１と、電圧検出器Ｃ１によって開閉
されるスイッチＳ１が配置されている。ポリアセン電池
１はポリアセン系有機半導体（ＰＡＳ）を活物質に用い
た５Ｖ耐圧（あるいは定格電圧５Ｖ）のキャパシタータ
イプ二次電池であり、発電装置３から供給される電荷を
徐々に蓄えていく。電圧検出器Ｃ１とスイッチＳ１はこ
のポリアセン電池１の過充電保護のために用いられ、発
電装置３による発電電圧Ｖｇがポリアセン電池１の耐圧
である５Ｖ以上となったことを電圧検出器Ｃ１が検知し
たとき、スイッチＳ１がＯＦＦとされる。

【００２０】ポリアセン電池１の代わりに他の種類の充
電用二次電池やコンデンサを用いることもできるが、従
来の二次電池に比べて充電可能電圧が極めて低いこと、
および従来のコンデンサに比べて小型軽量である点にお
いてポリアセン電池が優れている。また、容量が大きい
こと、急速な充放電が可能であること、耐久性が非常に
優れていること、使用可能な温度範囲が広いことなどに
おいてもポリアセン電池は優れており、このようなポリ
アセン電池を充電回路装置に適用することにより、きわ
めて低い電圧の発電力をも、安定的かつ効率的にバッテ
リ４に供給することが可能となる。

【００２１】ポリアセン電池１と昇圧回路２との間には
電圧検出器Ｃ２によって開閉されるスイッチＳ２が配置
されており、このスイッチＳ２の開閉によって、ポリア
セン電池１に蓄えられた電荷が昇圧回路２に対して間欠
的に放電される。電圧検出器Ｃ２はヒステリシスをも
ち、ポリアセン電池１の電圧Ｖｐが例えば５Ｖに達した
ことを検出したときにスイッチＳ２がＯＮされ、電圧Ｖ
ｐが２Ｖ以下となった場合ＯＦＦされる。

【００２２】昇圧回路２は、ポリアセン電池１に充電さ
れた電圧（２〜５Ｖ）をバッテリ４の充電可能電圧（例
えば６Ｖ以上）まで昇圧して出力する回路である。昇圧
回路２と出力端６との間には、保護抵抗Ｒ１とショット
キダイオードＤ２と電圧検出器Ｃ４によって開閉される
スイッチＳ４が接続されている。このスイッチＳ４は出
力端６に接続されるバッテリ４を過充電から保護するた
めのものであり、電圧検出器Ｃ４が、出力端６の電圧
（すなわち、バッテリ４の充電電圧）が例えばバッテリ
４の定格電圧（あるいは満充電相当の電圧）に達したこ
とを検出した場合に、スイッチＳ４はＯＦＦとされる。

【００２３】入力端５とスイッチＳ４との間には、ポリ
アセン電池１及び昇圧回路２に対して並列に、電圧検出
器Ｃ３によって開閉されるスイッチＳ３と保護抵抗Ｒ２
とショットキダイオードＤ３の直列回路が接続されてい
る。発電装置３による発電力が上がって発電電圧Ｖｇが
例えば７Ｖ以上となったことを電圧検出器Ｃ３が検知す
るとスイッチＳ３がＯＮされる。この場合、発電電圧Ｖ
ｇはバッテリ４の充電可能電圧（６Ｖ）よりも高いの
で、昇圧回路２を介することなく発電電圧Ｖｇによって
直接バッテリ４が充電される。

【００２４】入力端５と昇圧回路２との間には、ゲート
Ｇ１によって開閉されるスイッチＳ５がポリアセン電池
１と並列に接続される。ゲートＧ１は、スイッチＳ１と
スイッチＳ２とスイッチＳ３がいずれもＯＦＦのとき、
スイッチＳ５をＯＮとする。これにより、５Ｖ以上７Ｖ
未満の発電電圧Ｖｇがポリアセン電池１を介することな
く直接昇圧回路２を作動させ、昇圧されて充電可能とな
った発電電圧Ｖｇがバッテリ４に供給される。

【００２５】本実施形態におけるショットキダイオード
Ｄ１〜Ｄ３は逆流防止用のダイオードであり、保護抵抗
Ｒ１とＲ２は昇圧回路２の保護およびバッテリ４の過充
電保護のために接続されている。なお、ショットキダイ
オードＤ１〜Ｄ３はショットキダイオードに限られる必
要はなく、他の種類のダイオードや通常のダイオードを
用いてもよい。また、保護抵抗Ｒ１とＲ２（さらには後
述のＲ３も）の代りには、ＰＷＭ定電流回路等を含む電
流制限回路などを用いてもよく、電流を制限して回路を
保護する機能を持つ他の回路や素子を用いてもよい。

【００２６】ポリアセン電池１やバッテリ４の定格電圧
も上記のものに限られることはなく、他の定格電圧のも
のを用いてもよい。また、上記各スイッチの開閉を決定
する電圧値も本実施形態で採用した値に限られることは
なく、ポリアセン電池１やバッテリ４の定格電圧あるい
は昇圧回路２の昇圧能力等に従って適切に設定されう
る。

【００２７】次に本実施形態による充電回路装置の動作
について図１〜４を用いて説明する。なお、ここでは、
発電装置３として風力発電装置を用い、また電圧検出器
Ｃ１〜Ｃ４としてコンパレータを用いた場合を例として
説明する。 （１）無風から弱風の場合：風力発電装置３の風車が回
転を始めるとき、あるいは弱風によって風車が低速回転
しているときは、風力発電装置３による発電電圧Ｖｇは
０Ｖかあるいは充分低い値（５Ｖ未満）であるので、コ
ンパレータＣ１とスイッチＳ１およびコンパレータＣ４
とスイッチＳ４はＯＮとされ、コンパレータＣ２とスイ
ッチＳ２、コンパレータＣ３とスイッチＳ３、およびゲ
ートＧ１とスイッチＳ５はＯＦＦとされる（図１参
照）。この場合、風力発電装置３の発電力はすべてポリ
アセン電池１に蓄積されるが、このとき昇圧回路２は動
作しておらず、またバッテリ４への充電も行われない。

【００２８】その後、時間の経過とともにポリアセン電
池１に蓄えられる電荷量が増加し、その電圧Ｖｐが５Ｖ
に達するとコンパレータＣ２がＯＮとなり、それに伴な
ってスイッチＳ２もＯＮし昇圧回路２が動作を開始す
る。またこれにより、保護抵抗Ｒ１とショットキダイオ
ードＤ２とスイッチＳ４を通じてバッテリ４に対して充
電が行われる（図２参照）。

【００２９】昇圧回路２を介してバッテリ４への充電を
行なったことによりポリアセン電池１の電圧Ｖｐが２Ｖ
を下回るとヒステリシスをもつコンパレータＣ２とスイ
ッチＳ２はＯＦＦとなり、ポリアセン電池１に対して再
び風力発電装置３からの充電が行われる（図１参照）。
なお、本実施形態ではコンパレータＣ２にはヒステリシ
スを有するものを用いているので、ポリアセン電池１の
電圧Ｖｐが５ＶでスイッチＳ２がＯＮ、２ＶでＯＦＦと
されるが、これ以外の幅のヒステリシスをもつコンパレ
ータを用いてもよい。さらに、ヒステリシスなしのコン
パレータを用いて、スイッチＳ２のＯＮ・ＯＦＦをポリ
アセン電池の規定電圧以下の電圧（例えば４Ｖ）を境と
して行なうことも可能である。 （２）風力が中程度の場合：風力発電装置３の電圧Ｖｇ
が５Ｖを越えるときの各コンパレータとスイッチの状態
は、コンパレータＣ１とスイッチＳ１、コンパレータＣ
２とスイッチＳ２、コンパレータＣ４とスイッチＳ４が
それぞれＯＮ状態であり、コンパレータＣ３とスイッチ
Ｓ３およびゲートＧ１とスイッチＳ５がＯＦＦ状態とな
っている（図２参照）。

【００３０】ここで、風力発電装置３の電圧Ｖｇが５Ｖ
以上となる（あるいは５Ｖを越える）とコンパレータＣ
１がＯＦＦとなり、それに応じてスイッチＳ１もＯＦＦ
とされて、ポリアセン電池１は過電圧から保護される。
その後、ポリアセン電池１から昇圧回路２への放電が行
われ、ポリアセン電池１の電圧Ｖｐが２Ｖを下回ると、
コンパレータＣ２とスイッチＳ２はＯＦＦとなり昇圧回
路２は停止する。このとき、各コンパレータとスイッチ
の状態は、コンパレータＣ４とスイッチＳ４がＯＮ状態
であり、コンパレータＣ１とスイッチＳ１、コンパレー
タＣ２とスイッチＳ２、コンパレータＣ３とスイッチＳ
３、およびゲートＧ１とスイッチＳ５はすべてＯＦＦ状
態となる。

【００３１】このとき、コンパレータＣ１、Ｃ２、Ｃ３
がすべてＯＦＦなので、ゲートＧ１がアクティブとなり
スイッチＳ５をＯＮさせる。その結果、風力発電装置３
の電圧Ｖｇは直接昇圧回路２に印加され、昇圧回路２が
動作を開始してバッテリ４への充電が行われる（図３参
照）。 （３）強風の場合：風がさらに強くなり、風力発電装置
３の出力電圧Ｖｇが７Ｖを越えるとコンパレータＣ３が
ＯＮされ、これによってスイッチＳ３もＯＮされる。こ
のときコンパレータＣ３の出力はアクティブとなるの
で、これを受けてゲートＧ１がＯＦＦとなり、従ってス
イッチＳ５もＯＦＦとなって昇圧回路２は動作を停止す
る（図４参照）。このときの各コンパレータとスイッチ
の状態は、コンパレータＣ４とスイッチＳ４がＯＮ状態
であり、コンパレータＣ１とスイッチＳ１、コンパレー
タＣ２とスイッチＳ２、コンパレータＣ３とスイッチＳ
３、およびゲートＧ１とスイッチＳ５はすべてＯＦＦ状
態となる。 （４）バッテリ４が満充電になった場合：バッテリ４へ
の充電が進み満充電状態となると、この満充電相当の電
圧を受けたコンパレータＣ４はＯＦＦとなり、これによ
りスイッチＳ４もＯＦＦとなる。その結果、バッテリ４
と充電回路装置との接続が切れてバッテリ４への更なる
電圧印加がなくなり、バッテリ４は過充電から保護され
る。

【００３２】上記の実施形態において、入力端５にショ
ットキダイオードＤ１を介することなくスイッチＳ１を
接続し、このスイッチＳ１をコンパレータＣ１と他のコ
ンパレータＣ１’によって開閉させてもよい。この場
合、コンパレータＣ１’は入力端５に接続される発電装
置３の発電電圧Ｖｇとポリアセン電池１の充電電圧Ｖｐ
とを比較して、発電電圧Ｖｇが充電電圧Ｖｐよりも高い
ときにスイッチＳ１を閉じ、発電電圧Ｖｇが充電電圧Ｖ
ｐよりも低いときにはスイッチＳ１を開く。したがっ
て、発電電圧Ｖｇがポリアセン電池１の耐圧（５ｖ）を
下回りコンパレータＣ１がスイッチＳ１を閉じていたと
しても、発電電圧Ｖｇが充電電圧Ｖｐよりも低いときに
はスイッチＳ１は開くことになる。これにより、発電力
が弱いときに発電電圧よりも高い電圧がポリアセン電池
１側から発電装置３側に印加されることが防がれ、発電
装置３の初動負荷が低減されて発電力の上昇がスムーズ
に行われる。したがって、発電装置３の発電能力をきわ
めて有効に蓄積利用することが可能となる。

【００３３】図５は上記の実施形態において用いられる
構成要素の具体的形態を示す図であり、図５の（１）は
電圧検出器（コンパレータ）Ｃ１〜Ｃ４とＣ１’、
（２）はスイッチ（電子スイッチ）Ｓ１〜Ｓ５、（３）
と（４）は昇圧回路２の具体的形態をそれぞれ表してい
る。

【００３４】図５の（１）は、電圧検出器として用いら
れるコンパレータの一例である汎用コンパレータ（ＬＭ
３９３等）の構成を示している。このコンパレータは、
入力電圧Ｖｉと基準電圧Ｖｒを比較して、入力電圧が基
準電圧よりも高いとき（Ｖｉ＞Ｖｒ）には出力電圧Ｖｏ
としてＨ（ハイ）信号（≒Ｖｃｃ）を出力し、低い場合
（Ｖｉ＜Ｖｒ）には出力電圧ＶｏとしてＬ（ロー）信号
（≒ＧＮＤ）を出力する。この出力信号はそれぞれのコ
ンパレータに対応するスイッチに送られて、そのスイッ
チをＯＮあるいはＯＦＦとする。例えばコンパレータＣ
１は、入力電圧Ｖｉとして発電装置３の発電電圧Ｖｇを
入力し、それを基準電圧Ｖｒ（５Ｖ）と比較して、Ｖｉ
＞ＶｒのときにはＨ信号を、Ｖｉ＜ＶｒのときにはＬ信
号を出力信号ＶｏとしてスイッチＳ１に出力する。これ
を受けたスイッチＳ１は、Ｈ信号の場合はスイッチをＯ
ＦＦとし、Ｌ信号の場合はスイッチをＯＮとする。

【００３５】図５の（２）は、スイッチとして用いられ
る電子スイッチの一例を表している。この電子スイッチ
は、入力（Ｖｓ）と出力（Ｖｄ）との間でスイッチング
を行なうＦＥＴ（２ＳＪ１２３等）とこのＦＥＴに対し
てゲート信号を与えるトランジスタ（ＤＴＣ１２４ＥＳ
等）によって構成される。このトランジスタのベースに
コンパレータからの出力電圧Ｖｏが入力してＦＥＴによ
るスイッチの開閉が行なわれる。例えばスイッチＳ２に
おいては、コンパレータＣ２がＶｉ（＝Ｖｐ）＞Ｖｒ
（４Ｖ）のときに出力するＨ信号（Ｖｏ）を入力したと
きはスイッチがＯＮされ、その結果ポリアセン電池１側
と昇圧回路２側が導通し、コンパレータＣ２がＶｉ（＝
Ｖｐ）＜Ｖｒ（４Ｖ）のときに出力するＬ信号を入力し
た場合には、スイッチがＯＦＦされて導通が切断され
る。

【００３６】図５の（３）は昇圧回路２の一例として、
ＴＬ４９９Ａ等を用いたスイッチレギュレータ方式の昇
圧回路を表している。また図５の（４）はこれも昇圧回
路の一例として、７４ＨＣ１４等を用いた発振・倍電圧
方式の昇圧回路を表している。これらの図に示す構成に
よって、いづれの回路においても入力電圧Ｖａを受けて
昇圧動作が開始され、この入力電圧Ｖａを昇圧した電圧
Ｖｂが出力電圧としてバッテリ４側に出力される。

【００３７】次に、本発明による充電回路装置の変形例
について図６を用いて説明する。図６に示すように、こ
の変形例の装置は図１の装置において電圧検出器Ｃ１付
近の構成を変化させたものである。この例では、電圧検
出器Ｃ１にはポリアセン電池１の充電電圧Ｖｐが入力さ
れ、この電圧が基準電圧と比較されてスイッチＳ１の開
閉される。具体的には、ポリアセン電池１の充電電圧Ｖ
ｐがポリアセン電池１の耐圧である５Ｖに達すると電圧
検出器Ｃ１はスイッチＳ１をＯＦＦとし、これにより発
電装置３の発電電圧ＶｇがスイッチＳ３あるいはスイッ
チＳ５側へと供給される。

【００３８】この回路では、さらにスイッチＳ１とポリ
アセン電池１との間に保護抵抗（あるいは電流制限回路
等）Ｒ３が配置されており、これによりスイッチＳ１が
閉じている状態において発電電圧Ｖｇが瞬間的に５Ｖを
越えたような場合であってもポリアセン電池１が過電圧
から保護される。この変形例の他の動作は図１〜４を用
いて上述したものと同じである。

【００３９】以上、本発明による充電回路装置の実施形
態について説明したが、この説明において用いたスイッ
チの開閉基準となるコンパレータの基準電圧値、ポリア
セン電池やバッテリの規定電圧値などは、上記した値に
限られることはなく、他の値であっても本発明による機
能を実現できるものであれば他の値を用いることが可能
であり、そのような値を用いた装置も本発明の範囲に含
まれるものとする。また、昇圧回路２、電圧検出器Ｃ
１、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、およびスイッチＳ１、Ｓ３、Ｓ
４、Ｓ５のうちの全てあるいは一部を取り除いたような
装置も、本願の目的を達成する機能を果たすものであれ
ば本願の範囲に含まれるものとする。

【００４０】

【発明の効果】本発明の充電回路装置によれば、風力発
電装置や太陽光発電装置等による発電電圧が外部バッテ
リーの入力可能電圧を下回った場合であっても発電エネ
ルギーを外部バッテリーに蓄えさせることができるの
で、発電力を無駄なく有効に利用することが可能とな
る。

【００４１】また、電気量蓄積ユニット（ポリアセン電
池など）に常に一定量の電気量を残すことができるの
で、発電装置に対する初動負荷が低減し、より多くのエ
ネルギーを発電装置から受け取ることが可能となる。

【００４２】また、発電電圧に応じて回路を切り替える
ことにより、回路内の二次電池を保護しながら、発電機
から送られる発電エネルギーをほぼ全ての電圧領域にわ
たって効率的に外部バッテリーへと供給することができ
る。

【００４３】さらに、外部バッテリーの充電電圧が所定
の電圧よりも高い場合、出力端への電圧供給が切断され
るので、外部バッテリーへの過充電を防いで外部バッテ
リーを保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による充電回路装置の実施形態を表した
図であり、発電電圧が低い場合の充電回路装置の状態を
表している。

【図２】ポリアセン電池の電圧が上がった場合の充電回
路装置の状態を表した図である。

【図３】発電電圧が上がった場合の充電回路装置の状態
を表した図である。

【図４】発電電圧がさらに上がった場合の充電回路装置
の状態を表した図である。

【図５】本発明による充電回路装置の実施形態において
用いられるコンパレータ、スイッチ、昇圧回路の具体的
形態を示す図である。

【図６】本発明による充電回路装置の変形例を表した図
である。

【符号の説明】

１ ポリアセン電池 ２ 昇圧回路 ３ 発電装置 ４ バッテリ ５ 入力端 ６ 出力端 Ｃ１〜Ｃ４ 電圧検出器 Ｓ１〜Ｓ５ スイッチ Ｇ１ ゲート Ｒ１〜Ｒ３ 保護抵抗 Ｄ１〜Ｄ３ ショットキダイオード

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力した電気量を一時的に保存し、昇圧
   して出力する充電回路装置であって、 外部から入力した電気量を一時的に蓄える電気量蓄積手
   段と、 該電気量蓄積手段に蓄えられた電気量による電圧が所定
   の第１蓄電圧値に達した時に、該電気量蓄積手段の電圧
   が出力端側に供給されるように回路を切り替える第１ス
   イッチ手段と、 を備えた充電回路装置。
2. 【請求項２】 前記第１スイッチ手段は、前記電気量蓄
   積手段に蓄えられた電気量による電圧が所定の第２蓄電
   圧値を下回った場合、前記電気量蓄積手段から出力端側
   への電圧供給を停止するように回路を切り替える、請求
   項１に記載の充電回路装置。
3. 【請求項３】 前記電気量蓄積手段はキャパシタータイ
   プ二次電池である、請求項１または２に記載の充電回路
   装置。
4. 【請求項４】 前記キャパシタータイプ二次電池は、ポ
   リアセン系有機半導体を電極活物質として用いたポリア
   セン電池である、請求項３に記載の充電回路装置。
5. 【請求項５】 さらに、前記電気量蓄積手段の電圧を昇
   圧して前記出力端側に供給する昇圧手段を備えた、請求
   項１から４のうちの１つに記載の充電回路装置。
6. 【請求項６】 さらに、外部からの入力電圧が所定の第
   １入力電圧値を超えた場合、該入力電圧の前記電気量蓄
   積手段への供給を切断する第２スイッチ手段を備えた、
   請求項５に記載の充電回路装置。
7. 【請求項７】 さらに、外部からの入力電圧が所定の第
   ２入力電圧値を超えた場合、該入力電圧が前記電気量蓄
   積手段と前記昇圧手段とを介すことなく直接出力される
   ように回路を切り替える第３スイッチ手段を備えた、請
   求項６に記載の充電回路装置。
8. 【請求項８】 さらに、前記第１スイッチ手段と前記第
   ２スイッチ手段と前記第３スイッチ手段がすべて切断さ
   れた場合、該入力電圧が前記電気量蓄積手段を介すこと
   なく前記昇圧手段を介して出力されるように回路を切り
   替える第４スイッチ手段を備えた、請求項７に記載の充
   電回路装置。
9. 【請求項９】 さらに、前記出力端の電圧が所定の電圧
   値よりも高い場合、前記出力端への電圧供給を切断する
   第５スイッチ手段を備えた、請求項８に記載の充電回路
   装置。
10. 【請求項１０】 さらに、前記電気量蓄積手段に蓄積さ
    れた電気量による電圧が所定の電圧値を超えた場合、入
    力電圧の前記電気量蓄積手段への供給を切断するスイッ
    チ手段を備えた、請求項１から４のうちの１つに記載の
    充電回路装置。
11. 【請求項１１】 発電装置から入力した電気量を一時的
    に保存し、昇圧して出力する充電回路装置であって、 該発電装置から入力した電気量を一時的に蓄えるキャパ
    シタータイプ二次電池と、 該キャパシタータイプ二次電池の電圧を昇圧して出力端
    側に供給する昇圧回路と、 該キャパシタータイプ二次電池に蓄えられた電気量によ
    る電圧が所定の電圧値に達した時に、該キャパシタータ
    イプ二次電池の電圧が該昇圧回路に供給されるように回
    路を切り替える第１スイッチと、 該発電装置からの入力電圧が所定の第１入力電圧値を超
    えた場合、該入力電圧の該キャパシタータイプ二次電池
    への供給を切断する第２スイッチと、 該発電装置からの入力電圧が所定の第２入力電圧値を超
    えた場合、該入力電圧が直接出力端から出力されるよう
    に回路を切り替える第３スイッチと、 該第１スイッチと該第２スイッチと該第３スイッチがす
    べて切断されている場合、該入力電圧が該昇圧回路を介
    して出力されるように回路を切り替える第４スイッチ
    と、 を備えた充電回路装置。