TW483214B - Charging device and charging method thereof - Google Patents

Description

483214 A7 — _ B7 _ 五、發明說明（'） [產業上之利用領域] 本發明有關於充電裝置及其充電方法，用來在具備有 作爲電力元件之多個電容器之電容器群組儲存電能。 [習知之技術] 近年來硏究有將電能儲存在電雙層電容器，將其使用 作爲電動汽車等之驅動用電源。因此開發有充電裝置用 來將電能儲存在多個之電雙層電容器。 第19(A)圖是構造圖，用來表示此種充電裝置之習知構 造之主要部份，第19(B)圖用來說明該充電裝置之動作。 如第19(A)圖所示，該充電裝置具備有：電源電路1 1〇， 用來供給充電電流；電容器群組1 20，具有串聯連接之多 個電雙層電容器C11〜C14;和並聯監視電路130a〜130d， 分別連接到各個電雙層電容器C 1 1〜C 1 4 ;經由將指定之 充電電流1C從電源電路1 1 0供給到電容器群組1 20，用 來將與充電電流1C對應之電荷儲存在電雙層電容器C11 〜C 1 4。 但是，當電荷量爲Q，電容器之電容量爲C時，包含 電雙層電容器之電容器之兩端電壓（充電電壓）v —般是 以下式表示。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 V = Q/C......(1) 另外，當在電容器流動之電流（亦即充電電流）爲1， 充電時間爲t時，則電荷量Q以下式表示。 Q = I · t......(2) 因此，充電電壓V變成爲以下式表示。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 483214 A7 B7 五、發明說明（ V = (l/C) · I · t (3) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 亦即，假如充電電流I爲一定時，充電電壓V隨著充 電時間t進行上升。其中，在電容器之兩端電壓（充電電 壓）V之値具有容許界限（耐壓保證電壓），當充電電壓 V超過電容器之耐壓保證電壓時，電容器會破壞，劣化或 產生充電裝置之故障等，所以當對電容器進行充電時， 必需控制成使充電電壓不會超過電容器之耐壓保證電 壓。 在習知之充電裝置中，如第19(A)圖所示，在各個電雙 層電容器Cl 1〜C14設置並聯之監視電路130a〜130d，利 用該並聯之監視電路1 3 0a〜1 3 0d用來檢測和監視各個電 容器C11〜C14之端子電壓（作爲充電電壓）。亦即，如第 19(B)圖所示，以VL表示電容器之耐壓保證電壓，當各 個電容器之充電電壓之値超過耐壓保證電壓VL時，使充 電電流1C旁路（bypass)到並聯監視電路130a〜130d側， 利用此種動作用來停止對電雙層電容器之充電動作。 但是，在上述之習知之充電裝置中，當對串聯連接之 多個電雙層電容器進行充電時，需要在各個電雙層電容 器並聯連接電壓監視電路用來進行充電電壓之檢測和監 視。因此，充電裝置之規模會隨著所使用之電雙層電容 器之數目之增大而大型化，製品成本亦會增大爲其問題。 另外，當充電電壓之値超過指定之耐壓保證電壓時， 因爲構建成使充電電流旁路到並聯之監視電路，所以在 該並聯之監視電路會產生與消耗電力對應之熱量。亦 -4- 請 先 閱 讀 背 © 之 注 意 事 項 再 填

訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 483214 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 _五、發明說明（$ ) 即’如第19(B)圖所示，在充電裝置中當充電電流爲ic， 雙層電容器之耐壓保證電壓爲VL，並聯之監視電路之數 目爲η時，使充電電流傍路所產生之熱量W以下式表示。 W = IC · VL · η...... (4) 因此，該充電裝置之電壓監視電路所產生之熱量W與 充電裝置所具備之電壓監視電路之數目η成正比例的增 大。另外，該電壓監視電路之數目對應到充電裝置所使 用之電雙層電容器之數目。因此，充電裝置所使用之電 雙層電容器之數目增大時，所產生之熱量就增大，隨著 充電裝置所使用之電雙層電容器之數目之增大，會有充 電裝置之小型化更加困難之問題。 [發明之槪要] 本發明之目的是提供充電裝置及其充電方法，在充電 裝置中將電能儲存在具備有多個電容器（包含電雙層電 容器）之電容器群組，可以大幅的小型化和低成本化。 用以達成上述目的之本發明是一種充電裝置，具備 有：電源電路，用來供給充電電路；電容器群組，具有 多個電容器，和具有變換開關用來變換該多個電容器之 相互間之連接狀態；連接控制電路，用來控制該變換開 關，使多個電容器變換成爲串聯連接狀態或並聯連接狀 態；和電壓監視電路，用來監視該多個電容器之充電電 壓藉以控制充電狀態；該連接控制電路在對多個電容器 進行充電時，使各個電容器串聯連接和連接到電源電 路，在進行充電電壓之監視時，使各個電容器並聯連接 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

.線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 483214 A7 B7 五、發明說明（4 ) 和與電源電路分離 利用電壓監視電路用來監視充電電 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 程連藉電壓 電 源 當聯源 C 形可容 ， 行聯 器源電 電比電 ，串 電短器 ，電 路 電串容電到 充行自 中為使縮容化個 電 充為電使接 之進來 法成以間電一各 視 :成到關連 器在斷。方器藉時個均使 監 行器給開和 容壓中作電容 ，電各壓來 壓 實容 供換態 。電電 ，動充 電流充 使電用 電 的電流變狀壓使準時電其個電使 ，電 ， 之 複個電制接電 ，基況充及各電以時充化 壓 重多 電控連 電中 之 情束置 使充可 壓之變 電 在使充 ，聯充程定之結裝由之變電器散 電 是 ，將程並 之行設壓以電經器不 電容分 充 法關 ，行為器之先電藉充 ，容流充電之 之 方開路視成容壓預準 ，之 時電電之個性 器 電換 電監器 電電壓 基給明 電到電 器各特 容 充變源和容視電耐於供發充給充容使之 電 之 之電；電 監充器 高之本 行供是 電來器 。視 明組到作個來視容壓流之進小或視用容電監 發 群接動多用監 電電電式器減 ，監 ，電充以 本器連電使 ，在據電電方容以化在接個被用 ，容和充 ，路 ，根充充種電可型 ，連各的 ， 外電態行離電外和在之此個 ，小外聯收等外 。 另制狀進分視另 ， ，路在多接路另並吸均 DR 壓控接以路監 壓較電 對連電 成以器 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 483214 A7 ___B7___ 五、發明說明（f ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 與電容器群組之電容器之數目無關的，因為可以只使用 單一個之電路，所以可以使充電裝置大幅的小型化和低 成本化，而且該電壓監視電路因為未具有習知之充電裝 置之並聯監視電路用來使充電電流旁路之構造，所以可 以大幅的抑制來自該電壓監視電路之發熱量，可以使充 電裝置更進一步的小型化。 [圖面之簡單說明】 第1圖是電路構造圖，用來表示本發明之充電裝置之 實施形態之構造。 第2圖是電路構造圖，用來表示本發明之充電裝置之 實施形態之充電動作時之狀態。 第3圖是等值電路，用來表示本發明之充電裝置之實 施形態之充電動作時，電容器之連接狀態。 第4圖是電路構造圖，用來表示本發明之充電裝置之 實施形態之電壓監視動作時之狀態。 第5圖是等值電路，用來表示本發明之充電裝置之實 施形態之電壓監視動作時，電容器之連接狀態。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制π 第6(A)圖、第6(B)圖是電路構造圖，用來表示本發明 之充電裝置之實施形態之放電動作時之狀態。 第7(A)圖、第7(B)圖是電路圖，用來表示本發明之充 電裝置之構成電容器群組之電容器之連接狀態之作用。 -7- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^214 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _ B7 _ 五、發明說明u ) 第8圖是流程圖，用來表示本發明之充電裝置之電容 器群組之充電方法之步驟。 第9(A)圖〜第9(E)圖是時序圖，用來表示本發明之充電 裝置之構成電容器群組之電容器之控制時序。 第10圖是電路構造圖’用來表示本實施形態之充電裝 置中之電容器群組之連接控制裝置之第1實施例。 第11圖是電路構造圖，用來表示本實施形態之充電裝 置中之電容器群組之連接控制裝置之第2實施例。 第12(A)圖〜第12(D)圖是波形圖，用來表示在連接控制 裝置之第2實施例中，充電電流和第1控制信號及第2 控制信號之信號波形。 第13圖是電路圖，用來表示本發明之充電裝置之實施 形態中之電容器群組之變換開關之實施例。 第14圖是電路圖，用來表示在連接控制裝置之第2實 施例中，變換開關使用第1 3圖之構造時之主要部份。 第15(A)圖、第15(B)圖是構造圖和電路圖之具體例， 用來表示本發明之充電裝置之電源電路之第1實施形態。 第16(A)圖〜第16(D)圖是電壓_電流波形圖，用來表示 電源電路之第1實施形態之動作。 第17(A)圖、第17(B)圖是構造圖和電路圖之具體例， 用來表示本發明之充電裝置之電源電路之第2實施形態。 第18(A)圖〜第18(D)圖是電壓*電流波形圖，用來表示 電源電路之第2實施形態之動作。 第19(A)圖、第19(B)圖是構造圖，用來表示充«裝置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 再 填

訂 線 483214 A7 B7 五、發明說明（ 充 之 明 發 本 明 說 來 用 態 形 施 〇 實 份之 部示 要所 主面 之圖 造據 構1根 之J]將 例 知施面 習Η下 實 之 t 置 裝第 電 節 細 之 法 方 電 充 其 及 之 置 裝 電 充 之 明 發 本 示 表 來 用 圖 造 奪 構 路 電 是 圖 有 具 成 構 之 置 裝 電 充 之 態 形 施 實 本 Ο 造 ， 冓示 構 態111 形第 施如 實 容 電容 ; 電 置為 裝稱 源簡 電下 之以 流ί 電器 電容 充電 給層 供雙 以電 用個 成多 構有 ，具 ο 1Χ ， 路 2 舌&rrH 源群 電器 電 ; 電連 能制相 功控互 之接之 態連器 狀和容 之 ·，電 接置個 連裝各 相視之 互監中 之壓20 器電組 容成群 電構器 個來 各用 換 ， 變 CQ 有路 具電 ，視 ， } 監 4 器壓路 容 電 制 控 來 用 流 交 之 用 商 如 例 到 接 連 η •1 V 子 端 入 輸 其 以 ο IX 〇 路 態電 狀源 之電 接 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 之施 電 定流電供 高由容電 指脈低20之經電 、 生或和組 逑的接12 産壓 Η 群 上序連 S 來電線器 在順聯關 用流源容 ，，串開 壓直電電 卽間 ，換 電之側對 亦之32變 。 該生位式 。^ 、C4 據産電方 成線KC2器 根所高·種 構源N3器容 ，將之這 式電 、容電 壓，20用 方側22電、 電後組利 述位卩 、13 r然群 C 下電 11S 交。器間 以低 NS 關 有流容之 C20和、關開 給脈電 L I 組 Η 1 開換 供或有線流群線卩換變 被壓接源電器源 1、 變 、 , 電連電電容電Nl、C3 源流在側充電側點L1器 電直加位給 位接器容 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） Α7 Β7 483214 五、發明說明（ί ) 另外’在高電位側電源線H L和接點n 1 2之間，高電位 側電源線H L和接點Ν 2 2之間’高電位側電流線和接點 Ν32之間，分別設有變換開關SW21〜23。 另外’在低電位側電源線LL和接點ν 1 1之間，低電位 側電源線LL和接點Ν2 ]之間，低電位側電源線LL和接 點Ν3 1之間，分別設有變換開關SW3】〜 另外’在高電位側電源線HL設有開關SW0，用來控制 對電容器C]〜C4和變換開關SW1]〜SW12構成之串聯連 接構造之充電電流IA之供給。 另外，電容器群組20中之該等變換開關，利用由連接 控制電路40供給之控制信號，用來控制其動作。 亦即，變換開關SW 1 1〜SW ! 3和開關SW0，根攄連接控 制電路4 0供給之控制信號S W C〗，以指定之時序一齊被 ΟΝ/OFF 控制。 另外，變換開關SWU〜23和SW3 I〜33，根據連接控制 電路4〇供給之控制信號SWC2,使上述之變換開關SW1 1〜 SW1 3和開關SW0，以相反之時序一齊被ON/OFF控制。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 另外，該第1圖所示之電容器群組20是具備有4個之 電容器C 1〜C4，和與其配合之各個開關之情況，但是該 情況只是一實例，電容器之數目亦可以爲任意之個數。 另外，各個電容器C1〜C4亦可以分別爲1個之電容器， 亦可以是分別由多個電容器構成電容器堆疊。 電壓監視電路3 0連接在高電位側電源線H L和低電位 側電源線LL，根攄被儲存在電容器C 1〜C4之電荷量，用 本紙張尺度遶用中國國家標準（CNS)A4規格（2.】0 X 297公釐） Α? Β7 五、發明說明（9 ) 來檢測充電電壓作爲監視電壓値，和根據預先決定之電 容器C1〜C4之耐壓保證電壓，用來與基準電壓値進行比 較，判定監視電壓値是否達到基準電壓値。 然後，當監視電壓値達到基準電壓値時，就將控制信 號s C 0輸出到電源電路1 〇，利用該控制信號S C 0用來中 斷充電電流IA之供給到電容器群組20。 下面將參照圖面用來說明本實施形態之充電裝置之動 作狀態。 <充電動作> 第2圖是電路構造圖，用來表示本實施形態之充電裝 置之充電動作時之電容器群組20中之各個電容器之連接 狀態，第3圖是等値電路，用來表示該充電動作時之電 容器群組20之電容器之連接狀態。 如第2圖所示，在充電動作時，利用連接控制電路4 0 之控制信號SWC 1，用來控制成使高電位側電源線HL之 變換開關SW0變換成爲ON狀態，藉以使電源電路1 〇和 電容器群組20進行電的導通，和控制成使電容器群組20 之變換開關S W 1 1〜S W 1 3成爲ON狀態，另外，利用控制 信號 SWC2控制成使變換開關 SW21〜SW23和 SW31〜 SW33 —齊變換成爲OFF狀態。 利用此種變換開關SWO、SW11〜SW13、SW21〜SW23、 SW3 1〜S W33之變換控制，電容器群組20，如第3圖所示 之等値電路之方式，在高電位側電源線HL和低電位側電 源線LL之間，各個電容器C 1〜C4成爲串聯連接之狀態。 -1 Ι 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂-· •線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 叫 3214 A7 -____Β7_______ 五、發明說明（、。） 利用這種方式，從電源電路1 0供給到高電位側電源線HL 之充電電流IA，成爲供給到各個電容器C1〜C4，用來進 行充電。 <電壓監視動作> 第4圖是電路構造圖，用來表示本實施形態之充電裝 置之電壓監視動作時之電容器群組20中之各個電容器之 連接狀態，第5圖是等値電路，用來表示該電壓監視動 作時之電容器群組20中之電容器之連接狀態。 如第4圖所示，在電壓監視動作時，利用連接控制電 路4 0之控制信號SWC1控制成使高電位側電源線HL之 變換開關SW0變換成爲OFF狀態，藉以中斷電源電路10 和電容器群組20之電連接，和控制成使電容器群組20 之變換開關SW11〜SW13成爲OFF狀態，另外，利用控制 信號 SWC2控制成使變換開關SW21〜SW23和 SW31〜 SW33 —齊變換成爲ON狀態。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 利用此種變換開關SWO、SW11〜SW13、SW21〜SW23、 SW3 1〜S W33之變換控制，電容器群組20如第5圖所示 之等値電路之方式，在高電位側電源線HL和低電位側電 源線LL之間，各個電容器C 1〜C4成爲串聯連接之狀態。 利用這種方式，從充電在各個電容器C1〜C4之電壓均一 化，和以單一個之電壓監視電路3 0對全部之電容器C 1〜 C4之各個共同連接，用來檢測均一化之電壓作爲充電電 壓。 另外，在電壓監視電路3 0使檢測到充電電壓和基準電 -1 2 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 483214 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 —— __B7 __五、發明說明（U ) 壓進行比較，當充電電壓値達到基準電壓値時，將控制 信號s C 0輸出到電源電路1 0，用來中斷充電電流IA之 供給。 <放電動作> 第6(A)圖、第6(B)圖是電路構成圖，用來表示本實施 形態之充電裝置之放電動作時之狀態。另外，在此處爲 著簡化，省略連接控制電路4 0之圖示。另外。如後面所 述，需要有開關控制電路用來進行開關SWO和SW4 1之 ΟΝ/OFF控制，但是圖中力口以省略。 在高電位側電源線HL和低電位側電源線LL之間，經 由開關S W4 1，與電壓監視電路3 0並聯的連接負載3 5， 如第6(A)圖所示，在放電動作時，利用圖中示顯示之開 關控制電路，控制成使高電位側電源線HL之變換開關 SWO變換成爲OFF狀態，用來中斷電源電路10和電容器 群組20之電連接，和控制成使被設在電容器群組20和 負載3 5之間之開關S W4 1變換成爲ON狀態。利用這種 方式，如第6(B)圖所示，使電容器群組20和負載35產 生電連接，根據經由充電儲存在電容器群組20之電荷， 用來將儲存能量供給到負載3 5。 另外，該放電狀態中之電容器群組20內之·各個電容器 C 1〜C4之連接狀態是依照負載3 5之狀態，依照需要的進 行適當之變換控制使各個電容器串聯連接或並聯連接， 用來對負載3 5供給適當之儲存能量。 下面將參照圖面用來說明構成電容器群組之電容器之 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 再 填

訂 線 哪214 A7 ^___B7 _ 一 五、發明說明（》> ) 連接狀態及其作用。第7(A)圖、第7(B)圖是電路圖’用 來表示構成本實施形態之電容器群組之連接狀態。 其中，在電容器爲（LF)之電容量之兩端產生電壓V(V) 之情況時，儲存能量E —般可以以下式表示。 E-1/2 · CV2...... (5) 亦即，依照（1 )式，儲存能量E與電壓V之2次方成正 比例。其中，當充電電流爲1(A)，充電時間爲t(s)時，則 儲存在電容器之電荷量Q可以以 Q= J Idt = I · t...... (6) 表示，另外，電荷量Q和電容量C和兩端電壓V之關係 因爲一般可以以 Q = C V......( 7 ) 表示，所以該（5)式可以以 E = (1/2)C · (Q/C)2 = (1/2C) · (I · t)2...... (8) 表示。 亦即，利用上述之（8)式，假如儲存能量E爲一定時， 充電電流I和充電時間t成反比。 另外，變化該（8)式時，充電電流I可以以下述表示。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 I = yj2(EC) /1......(9) 利用該（9)式，在儲存能量E和充電時間t爲—定之情 況時，充電動作之充電電流I與電容器之電容量c & ¥ 方根成正比的增減。根據此種關係用來說明本實施％ _ 之作用。 首先，如第7(A)圖所示，使電容器群組20中之電容器 -1 4- 本紙張尺度適f中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）^ ----- 483214 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ____ B7 ___五、發明說明（〇 ) 之電容量成爲C，構建成該電容C由η個之並聯連接之 均等分割之電容器構成。另外，在第7(A)圖中表示分割 成爲C 1〜C 4之4個之情況。 其次，當對電容器群組20進行充電時，如第7(B)圖所 示，進行被分割之各個電容器之串聯連接。在這種情況， 充電時之電容器群組20之電容C’變成爲C/(n2)，當與電 容器群組20之電容器由單體構成之情況比較時，成爲 l/(n2)倍。 在將儲存能量E儲存在電容器群組20之情況，當電容 器群組20之電容量爲C時，充電電流變成該（9)式所示之 値。與此相對的，使各個電容量串聯連接，在電容器群 組2 0之電容變成爲C/(n2)之狀態，當儲存相同之儲存能 量時，充電電流Γ可以以下式表示。 Γ= V(2£C')/t= ^(2EC/n2)/t = l/n...... (10) 因此，將電容器分割成爲η個，經由在使其串聯連接 之狀態進行充電，當與電容器由單體構成之情況比較 時，可以使充電電流減小成爲1 /η倍。 亦即，在對電容器進行充電時，爲著縮短充電時間需 要有更大之充電電流流動，因此會有因而使電源電路大 型化之問題，但是依照本發明之充電裝置時，如上所述， 在使儲存在電容器群組20之儲存能量成爲一定之情況 時，因此構建成利用多個（η個）之電容器分割電容器群組 20，使各個電容器串聯連接的進行充電，用來使充電時 之電容器群組2 0之電容量，依照電容器之分割數η減小 -1 5- 請 先 閱 讀 背 之 注 意 事 項 再 填

訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 B7_________ $、發明說明（14 ) 成爲1 /η2，所以充電電流可以減小成爲1 /η，因此可以使 電源電路小型化。另外，如上所述，當儲存能量成爲一 定時，因爲充電電流和充電時間成反比，所以在充電電 流爲一定之情況時，充電時間可以縮短成爲1 “。 另外一方面，在電壓監視動作時，如第7(A)圖所示’ 被分割成爲上述之η個之電容器C1〜C4構成爲並聯連 接。利用這種方式，各個電容器之兩端電壓被均一化， 用來吸收各個電容器相互間之特性之分散變化，其作用 是使各個電容器均等的被充電。 亦即，在上述之充電狀態，被各個電容器C1〜C4串聯 連接的被充電之狀態，在各個電容器之特性（例如漏電 流特性等）有分散變化之情況時，各個電容器C 1〜C4之 電壓會產生差異。與此相對的，在該電壓監視動作時， 經由使各個電容器C 1〜C4並聯連接，用來吸收各個電容 器之電壓差，各個電容器之電壓成爲相等的被平均化。 另外，經由以指定之時序交替的實行該電壓監視動作和 充電動作，則各個電容器間即使有特性差異時，亦可以 使各個電容器均等的進行充電。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 另外，在該電壓監視動作時，並聯連接之電容器群組 2 0之各個電容器之兩端連接到單一個之電壓監視電路 30，用來檢測儲存在電容器群組20之各個電容器C1〜C 4 之充電電壓。 另外，電壓監視電路3 0所檢測到之電容器群組20之 兩端電壓，當達到基準電壓（被預設用來保證各個電容 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^3214 A7 B7_____ i、發明說明（lir ) 器之耐壓）時，就將控制信號從電壓監視電路3 0輸出到 電源電路，用來中斷充電電流之供給，藉以停止充電動 作。 亦即，依照本實施形態之充電裝置，在電壓監視動作 時，將電容器變換成爲並聯連接之狀態’因爲使用單一 個之電壓監視電路就可以檢測各個電容器之兩端電壓 (充電電壓），所以不需要習知方式之並聯連接在各個電 容器之電壓監視電路，可以使充電裝置大幅的小型化和 低成本化。 另外，適用於本實施形態之電壓監視電路所具有之功 能是檢測在充電在電容器群組之電壓，當成爲基準電壓 以上之情況時，就輸出控制信號用來中斷充電電流、之供 給，不需要上述之習知技術之並聯監視電路50a〜5 Od，並 聯連接在各個電容器，在成爲基準電壓以上之情況時， 使充電電流旁路。因此，本實施形態之電壓監視電路之 發熱量，當與上述之並聯監視電路比較時，可以大幅的 抑制。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 下面將參照圖面用來說明本實施形態之充電裝置之充 電方法。 第8圖是流程圖，用來表示本實施形態之電容器群組 之充電方法之步驟，第9圖是時序圖，用來表示構成本 實施形態之電容器群組之電容器之控制時序。另外，亦 適當的參照第1圖之充電裝置之構造進行說明。 首先，在第8圖之S 1 0 1 (第1變換開關控制步驟），利 -1 7- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 吻214 A7 __B7____ 五、發明說明（4)

用連接控制電路40使變換開關SWO、SW1 1〜S W1 3或爲 〇N狀態，使變換開關SW21〜SW23、SW31〜SW33成爲OFF (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 狀態，用來使電容器C 1〜C4成爲串聯連接狀態，和使電 容器群組2 0和電源電路1 〇進行連接。 其次，在第8圖之S 1 02 (充電動作步驟），利用電源電 路1 〇經由高電位側電源線HL將充電電流IA供給到電容 器C1〜C4，用來開始對電容器C1〜C4進行充電之充電動 作。 其次，在第8圖之S 1 03 (第2變換開關控制步驟），於 充電動作開始後，在經過指定之時間後，利用連接控制 電路40使變換開關SWO、SW11〜SW13成爲OFF狀態，. 變換開關SW21〜SW23、SW31〜SW33變換成爲ON狀態， 用來使電容器C 1〜C4成爲並聯連接狀態，和使電容器群 組20與電源電路1 〇電的分離藉以中斷充電動作，和連 接到電壓監視電路3 0。 --線- 其次，在第8圖之S1 04 (充電電壓監視動作步驟），實 施充電電壓監視動作，利用電壓監視電路3 0檢測被充電 在電容器C1〜C4之充電電壓作爲檢測電壓Vm。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其次，在第8圖之S105(充電電壓判定步驟），電壓監 視電路3 0使檢測到之檢測電壓Vm，和根據電容器C 1〜C 4 之耐壓預先設定之基準電壓（耐壓保證電壓）Vs進行比 較。然後，在檢測電壓Vm低於基準電壓Vs之情況時（Vm< Vs)，完成電壓監視動作後，再度的回到第8圖之S101 (第1變換開關控制工程），與上述之動作相同的，控制 -1 8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 483214 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（π ) 成使變換開關SWO、SW1 1〜SW13變換成爲ON狀態’變 換開關SW21〜SW23、SW31〜SW33成爲OFF狀態’電容 器C1〜C4成為串聯連接狀態，和使電容器群組20和電源電 路1 〇進行連接。 另外一方面，在第8圖之S 1 0 5 (充電電壓判定步驟）， 當電壓監視電路30所檢測到之檢測電壓Vm大於基準電 壓Vs之情況時（Vm 2 Vs)，將控制信號SCO從電壓監視 電路3 0輸出到電源電路1 0，用來中斷來自電源電路1 〇 之充電電流之供給藉以結束充電動作，然後實行第8圖 之S106 (電源中斷步驟）。 以時序圖表示以上之本實施形態之充電方法之動作 時，成爲如寒9(A)圖〜第9(F)圖所示。亦即，第9(A)圖 所示之變換開關SW0和第9(B)圖所示之SW11〜SW13,與 第9(C)圖所示之變換開關SW21〜SW23和第9(D)圖所示 之SW31〜SW33，以互反之時序一齊被ON、OFF控制， 當變換開關SW0和SW11〜SW13變成爲ON，電容器Cl〜C4 成爲串聯連接時，實行充電動作。 利用這種方式，電容器之充電電壓如第9(E)圖所示， 根據上述之（3)式，在充電動作期間中，與充電時間成正 比例的進行上升。 另外，在每隔指定之時間，當變換開關SW0和SW1 1〜 SW13成爲OFF，變換開關SW21〜SW23和SW31〜SW33 成爲ON，電容器C1〜C4成爲並聯連接時，就實行電壓監 視動作。該充電動作和電壓監視動作每隔指定之時間間 -19- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 線· _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 483214 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _______B7_________五、發明說明（j ) 隔重複的實行。另外，檢測電壓Vm如第9(F)圖所示，由 於充電之進行，隨著充電電壓之上升而上升，逐次的與 基準電壓Vs進行比較。然後，當檢測電壓Vm大於基準 電壓V s時就結束充電動作。另外，充電動作和電壓監視 動作之動作間隔，如後面所述，可以成爲一定之間隔， 亦可以依照需要的調整爲適當之間隔。 下面將參照圖面用來說明本實施形態之充電裝置所使 用之電容器群組之變換開關控制裝置之實施形態和變換 開關之具體之構造例。 第1 〇圖是電路構造圖，用來表示變換開關控制裝置之 第1實施形態。如第1 0圖所示，該變換開關控制裝置由 微電腦40構成，利用控制信號SC 1用來一齊控制變換開 關SW0、SW1 1〜SW13之群組之ON、OFF動作，和利用 控制信號SC2用來一齊控制變換開關SW21〜SW23、SW31 〜SW3之群組之ON、OFF動作。 其中，控制信號SCI、SC2之輸出時序亦可以對應到以 一定之時間間隔重複進行充電動作和電壓監視動作之充 電方法之步驟，亦可以例如根據電容器之充電電壓與充 電時間成正比例上升之方式，用來演算出充電電壓達到 基準電壓所需要的時間，在充電動作開始後，檢測所需 要之時間之經過，藉以實行電壓監視動作。在後者之情 況，當與以一定時間間隔重複進行充電動作和電壓監視 動作之情況比較時，可以更進一層的縮短充電時間和提 高充電效率。 -20- 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 再 填

訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 483214 A7 ___B7_____ 五、發明說明（） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第11圖是電路構造圖，用來表示變換開關控制裝置之 第2實施形態。如第11圖所示，該變換開關控制裝置之 構成具有：第1信號条，使商用交流電源所供給之交流 電壓經由二極體D 1和保護電阻R 1，以所産生之電壓波 形作為第1控制信號SCI的進行輸出；和第2信號条， 使該交流電壓經由二極體D 2和保護電胆R 2，以所産生 之電壓波形作為第2控制信號S C 2的進行輸出。另外， 在本實施形態中，利用半波整流電路構成電源電路10A， 對商用交流電源所供給之交流電壓進行半波整流用來産 生脈流，將其供給到電容器群組2 0。 第12(A)圖、第12(B)圖是波形圖，用來表示由於該半 波整流電路之半波整流處理所産生之信號波形之變化。 亦即，如第1 2 ( A )圖所示，商用交流電源所供給之交流電 壓中，只抽出正信號電壓成分，和第12(B)圖所示，以一定 之週期産生具有正電壓波形之脈流，以該脈流作為充電 電流的供給到電容器群組2 0。 另外，第12(C)圖、第12(D)圖是波形圖，用來表示該 第1控制信號S C 1和第2控制信號S C 2之信號波形。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 亦即，第1控制信號S C 1之産生是對於第1 2 ( A )圖所示 之商用交流電源供給之交流電壓，利用順向連接之二極 體D1，如第12(C)圖所示，只使交流電壓之正電壓成分 通過，用來産生以一定之週期具有正電壓波形之信號 。該控制信號S C 1對該變換開關S W 0和S W 1 1〜S W 1 3進 行Ο N、0 F F控制，作為使各個電容器串聯連接之信號， -2 1 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 483214 A7 B7___ 五、發明說明) 供給到電容器群組20。 另外一方面，第2控制信號S C 2之產生是對於該交流 電壓，利用反向連接之二極體D2，如第12(D)圖所示， 只使交流電壓之負電壓成分通過，以一定之週期產生具 有正電壓波形之信號。該控制信號SC2對變換開關SW21 〜SW23和SW31〜SW33進行ON、OFF控制，作爲使各個 電容器並聯連接之信號，供給到電容器群組20。 亦即，控制信號SCI，與第12(B)圖所示之作爲充電電 流供給到電容器群組20之脈流同步，用來使變換開關 SW0和SW11〜SW13 —齊成爲ON藉以使電容器C1〜C4 成爲串聯連接狀態，和根據該脈流將充電電流供給到電 容器群組20，藉以實行充電動作。 與此相對的，控制信號SC2，與第12(B)圖所示之作爲 充電電流供給到電容器群組20之脈流成爲相反時序’用

來使變換開關SW21〜SW23和SW31〜SW33 —齊成爲ON 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 藉以使電容器Cl〜C4成爲並聯連接狀態’中斷對電容器 群組20之充電電流之供給藉以中斷充電動作’和連接到 電壓監視電路3 0，利用電壓監視電路3 0用來實行電壓監 視動作。 在此種方式之本實施形態中，因爲所具有之構造是使 用商用交流電源所供給之交流電壓用來進行充電電流之 供給和變換開關之變換控制，所以與商用交流電源同步 的，將電容器定期的進行串聯連接和並聯連接之變換’ 可以重複的實行充電動作和電壓監視動作’可以以簡單 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 483214 A7 ___B7___ 五、發明說明（d ) 之構造進行良好之對電容器群組之充電動作。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 其次，第13圖是電路，用來表示電容器群組20中之 變換開關之具體之構造例。該變換開關由所謂之光耦合 器（亦稱為光耦合電晶體）構成，其構成包含有：光電 二極體，根據由指定之電壓信號所形成之開關控制信號 ，用來發出指定波長之光；和光電晶體P S ,用來接受來 自光電二極體PD之光藉以進行電導通。採用具有此種構 造之變換開關時，可以使輸入側（控制信號）和輸出側 (開關動作）電分離，和可以實現與控制信號正確對應 之0N/0FF動作〇 第14圖是電路圖，用來表示在第11圖之充電裝置中， 於第1控制信號SCI和第2控制信號SC 2所控制之變換 開關使用該第13圖所示之構造之情況時之主要部份。亦 即，用來將控制信號SCI和SC2供給到變換開關之控制 電路，其構成包含有：開關電晶體SWT，以控制信號SCI 或SC2作為基極輸入，其集極連接到電源和過電壓 防止用二極體D 1 1，連接到基極輸入線（控制信號S C 1 和S C 2輸入線），用來防止過電壓施加到開關電晶體 SWT,由第13圖所示之光耦合器構成之變換開關SW， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 分別經由光電二極體電流限制用電阻R1 1、R 1 2、R 1 3…， 連接到開關電晶體SWT之射極端子。 在此種變換開關中，當依照控制信號S C 1、S C 2對開關 電晶體SWT之基極輸入施加指定之信號電壓時，開關電 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 哪214 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 , ,_ B7 _ _____$、發明說明（>> ) 晶體SWT進行導通，依照施加在集極之電源Vd，使指定 之射極電流，經由光電二極體電流限制用電阻R Η、R 1 2、 R 1 3…流下到各個變換開關SW，對其一齊進行ON控制。 另外，在上述之各個實施例中，作爲開關控制裝置者 是以使用微電腦控制變換開關爲例，和以與商用交流電 源同步控制變換開關爲例，但是本發明之充電裝置並不 只限於此種方式，例如亦可以利用微電腦等用來變更和 控制根據來自商用交流電源之脈流所產生之控制信號之 時序，將其輸出到變換開關。在這種情況，可以變換電 容器之連接狀態，任意的變更控制信號之Duty比，所提 供之充電裝置可以實現更進一層之高速之充電動作和充 電電流之減小。 下面將參照圖面用來說明本實施形態之充電裝置所使 用之電源電路之構造。 第15(A)圖是構造圖，用來表示本實施形態之充電裝置 所使同之電源電路1 〇之第1實施形態。 如第15(A)圖所示，本實施形態之電源電路10B之構成 包含有整流電路Π、電流限制電路1 2、輸入電壓檢測電 路15B、開關電路13、電壓判定電路15A、和逆流阻止 電路16，另外在電源電路10B之輸入端子Vin被供給有 來自商用電源之交流電壓。另外，在本實施形態之充電 裝置中，如上述之方式，利用電容器群組使負載連接到 電源電路，但是在該第1實施例和後面所述之第2實施 例中，爲著易於說明，以在電源電路10B之輸出端子Vo ut -24- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 請 先 閱 讀 背 之 注 意 事 項 再 填 頁 訂 線 _ 483214 A7 B7______ 五、發明說明（—） 只連接單一個之電容器C爲例進行說明。 其中該整流電路Π對被輸入之交流電壓進行半波整流 或全波整流，藉以產生具有指定之電壓週期之脈流，電 壓判定電路1 5 A使該輸入電壓檢測電路1 5 B所檢測到之 該脈流之電壓變化和預先設定之基準電壓進行比較，根 據其大小關係用來控制開關電路1 3之導通狀態。另外， 逆流阻止電路1 6在開關電路1 3側之脈流之電壓低於電 容器C之充電電壓時，用來阻止被儲存在電容器C之電 能之逆流。 因此，依照其具有此種構造之電源電路時，根據輸入 交流電壓之脈流之電壓變化，被控制成只有在基準電壓 以下之電壓範圍之期間，才將充電電流供給到電雙層電 容器C。亦即，限制充電動作時之最大電壓，和週期性的 進行充電電流之供給。 其次，第15(B)圖是電路圖，用來表示本實施形態之電 源電路1 0B之具體例。其中，在電源電路1 0之輸入端子 Vina連接有來自商用電源之交流電壓，在輸出端子Vo uta 連接有電容器C。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 另外，在輸入端子Vina和輸出端子Vouta之間串聯連 接有半波整流用二極體D 1 1、電流限制電阻R 1 1、開關用 場效電晶體（以下簡稱爲開關）Tr 1 1、和逆流阻止二極體 D 1 2。 另外，在半波整流用二極體D 1 1和電流限制電阻R 1 1 之間之接點N 1 1與開關Tr Π之閘極之間設有電壓檢測電 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^3214 A7 B7 __ 1、發明說明（>4 ) 阻R 1 2，另外，在接點N 1 1和接地點之間設有電阻R 1 3， 在開關Tr 1 1之閘極和接地點之間設有集極和射極互相連 接之開關控制用電晶體（以下簡稱爲控制開關）Tr 1 2， 在控制開關Trl2之基極和接點Nl 1之間設有曾納（Zener) 二極體D 1 3和分割電阻R 1 4，在控制開關Tr 1 2之基極和 接地點之間設有分割電阻R 1 5。其中，電壓檢測電阻R 1 2 用來構成輸入電壓檢測電路，曾納二極體D 1 3、分割電阻 R 1 4、R 1 5、控制開關Tr 1 2用來構成電壓判定電路和基準 電壓電路。 其次，第16(A)圖〜第16(D)圖是在電壓·電流波形圖， 用來表示本具體例之電源電路之動作。 在上述之電路構造中，如第16(A)圖所示，作爲交流電 壓者，例如在對輸入端子Vina施加AC 100V之正弦交流 電壓之情況，如第16(B)圖所示，利用半波整流用二極體 D 1 1之整流作用只抽出正電壓成分，以與商用電源電壓相 同之週期產生具有正電壓波形之脈流ν;。 一 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其次，如第16(C)圖所示，在電壓V!小於基準電壓V〇 (其設定是根據分割電阻R 1 4、R 1 5和曾納二極體D 1 3 之曾納電壓Vz)之期間，因爲控制開關Trl2爲非導通 (OFF)狀態，所以經由電壓檢測電阻R13對開關Tr〗1之 閘極施加V!之電壓，用來使開關Trl 1成爲導通（ON)狀 態，如第1 6(D)圖所示，經由電流限制電阻R1 1、開關Trl 1 和逆流阻止二極體D 1 2，將充電電流Ιο 11 ta供給到電容器 藉以進行充電動作。 '2.6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 叫3214 A7 -^一 _B7_____ 五、發明說明（β ) 其次，隨著時間之經過，在電壓Vi大於基準電壓V〇 之期間，逆方向電流流到曾納二極體D 1 3，被分割電阻 R 1 4、R 1 5分壓之電壓被施加作爲控制開關Tr 1 2之基極電 壓。另外，當該電壓超過控制開關Tr 1 2之基極一射極間 之電壓Vbe時，控制開關Trl2變成爲導通（ON)狀態，經 由電壓檢測電阻R 1 2施加在開關Tr 1 1之閘極之電壓降低 至大致爲0V，用來使開關Trl 1變成爲非導通（OFF)狀態。 亦即，施加電容器C之電壓Vouta在脈流電壓V,中， 在從接地電壓（GND)到根據分割電阻R14、R15和曾納二 極體D13之曾納電壓之基準電壓V。之短期間之電壓範 圍，規定最大電壓，成爲在輸入交流電壓之每一個週期 供給之電壓。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 另外，對電雙層電容器C之充電電流Iouta，如第16(D) 圖所示，在電容器C之兩端電壓爲Vc時，依照電容器C 之施加電壓Vouta和Vc之電位差進行流動，因爲該Vc 隨著充電之進行而上升，所以隨著充電之進行使該充電 電流減小，當Vc變成爲該基準電壓Vz時，充電電流變 成爲零。亦即，充電電流Iouta之流動只在第1 6(C)圖所 示之電壓波形之上升期間（til〜U2)，和下降期間 (tl3 〜tl4)。 依照此種方式之上述之實施形態之電源電路時，當使 用商用電源之交流電壓對電容器進行充電時，因爲不需 要變壓器等進行降壓，所以可以將充電電路之構造大幅 的簡化，另外，因爲控制成根據交流電壓之週期，週期 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 483214 A7 B7 五、發明說明（4) 性的只供給短期間之充電電流’所以即使供給大電流時 亦可以抑制電路元件之發熱’可以大幅的小型化和減輕 重量及降低成本，另外，不需要如同反相器之振盪電路 和控制用之另外之電源，所以可以使電路構造簡化，和 可以提高電路動作之穩定性。 其次，第17(A)圖是構造圖，用來表示本發明之充電電 路所使用之電源電路1 0C之第2實施形態。其中，在與 第1 5 (A)圖所示之第1實施例相同之構造部份附加相同之 符號，而其說明則加以省略。 如第17(A)圖所示，本實施形態之電源電路10C之構造 成具有整流電路2 1 1、電路限制電路1 2、輸入電壓檢測 電路1 5 B、開關電路1 3、電壓差比較判定電路1 5 D、輸 出電壓檢測電路15E、和逆流阻止電路16、在電源電路 10C之輸入端子 Vin被供給有來自商用電源之交流電 壓，在輸出端子Vont連接有電容器C。 其中，電壓差比較判定電路1 5D使輸入電壓檢測電路 1 5 B所檢測到之整流電路1 1之脈流之電壓，和輸出電壓 檢測電路1 5 E所檢測到之輸出電壓Voiit進行比較，根據 其大小關係，用來控制開關電路1 3之導通狀態。

因此，依照具有此種構造之電源電路時，只有當輸入 電壓Vin和輸出電壓Vout之電壓差在該電壓差比較判定 電路1 5D所規定之指定之電壓範圍內之期間，開關電路 1 3才成爲導通狀態，控制成根據整流電路1 !所產生之脈 流’將充電電流供給到電容器C。亦即，依照對電容器C -28- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫 . I . :寫本頁一 i線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483214 A7 一 —___ B7 —_ 五、發明說明（W ) 之充電電流之供給狀態，進行開關電路1 3之導通控制， 週期性的（間歇性）的進行適當之充電電流之供給。 其次，第17(B)圖是電路圖，用來表示本實施形態之電 源電路之具體例。其中，在電源電路10C之一對之Vi nab 連接有來自商用電源之交流電壓，在輸出端子Vo utb連接 有電容器C。 另外，在輸入端子Vinb和輸出端子Voutb之間，串聯 連接有半波整流用二極體D2 1、電流限制電阻R2 1、開關 Tr21、和逆流阻止二極體D22。 另外，在半波整流用二極體D2 1和電流限制電阻R2 1 之間之接點N2 1，與開關Tr2 1之閘極之間設有電壓檢測 電阻R2 2，另外在接點N2 1與接地點之間設有電阻R2 3， 在開關Tr21和逆流阻止二極體D22之間之接點N22和開 關Tr2 1之閘極，設有射極和集極互相連接之控制開關 Tr22，在控制開關Tr22之基極和接點N21之間設有曾納 二極體D23和分割電阻R24，在控制開關Tr22之基極和接點N22 之間設有分割電阻R25。其中1，電壓檢測電阻R22構成 電壓檢測電路、曾納二極體D23、分割電阻R25、R26、 控制開關Tr22構成電壓差比較判定電路和輸出電壓檢測 電路。 其次，第18(A)圖〜第18(D)圖是電壓·電流波形圖，用 來表示本具體例之電源電路之動作。 在上述之電路構造中，如第18(A)圖所示，作爲交流電 壓者，例如將AC 1 00 V之正弦交流電壓施加在輸入端子 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： -丨線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483214 A7 _____ B7_____ 五、發明說明（d )

Vinb，如第1 8(B)圖所示，利用半波整流用二極體D21之 整流作用，只在正電壓成分期間被抽出，以與商用電源 ，電逅相同之週期產生具有正電壓波形之脈流V,。 其次，如第18(C)圖所示，在電壓V!大於電容器C之 端子電壓Vc時，因爲利用電壓檢測電阻R22將V,之電 壓施加到開關Tr2 1之閘極，所以開關Tr2 1變成爲導通 (ON)狀態，如第1 8(D)圖所示，經由電流限制電阻R21、 開關Tr2 1和逆流阻止二極體D22將充電電流供給到電雙 層電容器70Α，藉以進行充電動作。 其次，隨著時間之經過，當電壓V !成爲大於曾納二極 體D23之曾納電壓Vz和電容器C之端子電壓Vc之和 時，具有電流流到曾納二極體D23，被分割電阻R24、R25 分壓之電壓，作爲控制開關Tr22之基極電壓的施加。另 外，當該電壓超過控制開關Tr22之基極一射極間電壓 Vbe時，控制開關Tr22變成導通（ON)狀態，經由電壓檢 測電阻R2 2施加到開關Tr2 1之閘極之電壓降低成大致爲 0V，開關Tr21變成爲非導通（OFF)狀態。 亦即，充電電流Ioutb是在脈流電壓\^中，只有在i 爲自電容器C之兩端電壓Vc起到加上曾納二極體D2 3 之曾納電壓Vz (亦即Vc + Vz )止之電壓期間，該充電電 流Ioutb才流動，只在第18(B)圖所示之電壓波形之上升 期間（t3 1〜t3 2)，和下降期間（t3 3〜t3 4)之短期間才流動。 因此，依照本實施形態之電源電路時，與上述之第i 實施形態同樣的，可以使充電電路之電路構造簡化，可 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 閱 讀 背 之 注 意 事 項 頁 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 哪214 A/ —___B7______ 五、發明說明（θ ) 以大幅的小型化和減輕重量，以及低成本化，和可以提 高動作穩定性，依照電容器C之充電狀態，亦即依照隨 著充電之進行使電容器C之兩端電壓Vc之上升，增加對 電谷描1 c之施加電壓’控制成使充電電流大致爲一定， 可以更進一層的進行有效之充電動作。 另外，在第15(B)圖和第17(B)圖所示之電路圖中是使 用場效電晶體FET作爲開關Trll、Tr21用來進行充電電 流之供給控制，但是本發明並不只限於這種方式，亦可 以使用閘流體。在這種情況，對於FET，可以提高動作 效率，可以獲得小型化和減輕重量，以及延長壽命之效 果。 符號說明 1 〇···電源電路 20…電容器群組 3 0…電壓監視電路 35…負載 4 0···連接控制電路 50a〜50d·"並聯監視電路 C1〜C4·.·電容器 SW11 〜SW13、SW21〜SW23、S W 3 1 〜S W 3 3 …變換開關 -3 1 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 請 先 閱 讀 背 之 注 意 事 項 再 填 寫論 妾1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

Claims (1)

1. 483214 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 1· 一種充電裝置，其特徵是具備有： 電容器群組（20)，具有多個電容器，具備有連接變換 裝置用來變換該多個電容器之連接狀態； 電源裝置（10〜10C)，用來將指定之充電電流供給到該 電容器； 電壓監視裝置（3 0)，用來檢測和監視被充電在該電容 器之電壓；和 連接控制裝置（40,5 0,60)，用來控制該電容器群組（20) 之該連接變換裝置，在對該多個電容器進行充電之充 電動作時，使該多個電容器形成串聯連接和連接到該 電源裝置（10〜10C)，用來將指定之充電電流供給到該多 個電容器藉以進行充電，在檢測和監視被充電在該多 個電容器之電壓之電壓監視動作時，使該多個,¾容器互： 相並聯連接和切斷該電源裝置，利用該電壓監視裝置 (3 0)用來進行該多個電容器之充電電壓之檢測和監視。 2·如申請專利範圍第1項之充電裝置，其中 該電容器爲電雙層電容器。 3 .如申請專利範圍第1項之充電裝置，其中 該電容器群組中之該連接控制裝置（40,5 0,60)以指 定之時間間隔重複的實行：充電動作，使該多個電容 器形成串聯連接和連接到該電源裝置（10〜10 C)藉以進 行充電；和電壓監視動作，使該多個電容器形成並聯 連接和與該電源電路（10〜10C)分離，利用該電壓監視裝 置（3 0)用來檢測和監視被充電在該多個電容器之電壓。 -32- si (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： -線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 483214 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 4.如申請專利範圍第i項之充電裝置，其中 該電容器群組中之連接變換裝置由變換開關構成， 用來使該電容器群組中之該多個電容器互相連接； 該連接控制裝置（40,5 0,60)用來控制該變換開關，在 該充電動作時使該多個電容器形成串聯連接，.在該電 壓監視動作時使該多個電容器形成並聯連接。 5 ·如申請專利範圍第4項之充電裝置，其中 該連接控制裝置（40,50)根據該電容器群組中之該多 個電容器之充電狀態用來控制該變換開關，控制成使 該多個電容器變換成爲串聯連接狀態或並聯連接狀 態。 6·如申請專利範圍第〗項之充電裝置，其中 該電源裝置（10〜10C)根據供給自商用電源之交流電 壓，用來供給該充電電流。 7 .如申請專利範圍第6項之充電裝置，其中該電源裝置 (10B)具備有： 整流裝置（1 1 )，用來對該交流電壓進行整流，藉以產 生和輸出具有指定之電壓週期之脈流，·和 充電控制裝置，用來使該整流裝置所產生之該脈流 之輸入電壓，和預先設定之基準電壓進行比較，當該 輸入電壓低於該基準電壓時，就供給該充電電流。 8 ·如申請專利範圍第7項之充電裝置，其中 該充電控制裝置在該充電電流之供給路徑上具有： 電流限制裝置（1 2)’用來限制該充電電流之値；開關裝 -33· --------------摩— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· --線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 483214 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 置（1 3 )，用來使該充電電流之供給斷續；和逆流阻止裝 置（1 6 )，用來阻止來自該多個電容器之電流之逆流；使 該整流裝置所產生之該脈流之輸入電壓和預先設定之 基準電壓進行比較，當該輸入電壓低於該基準電壓 時，使該開關裝置導通藉以供給該充電電流。 9 ·如申請專利範圍第6項之充電裝置，其中該電源裝置 (l〇C)具備有： 整流裝置（1 1 )，用來對該交流電壓進行整流藉以產生 和輸出具有指定之電壓週期之脈流；和 檢測該整流裝置所產生之該脈流之輸入電壓和對該 電容器之輸出電壓之差分，當該差分在指定之電壓範 圍內時就供給該充電電流。 1 〇 ·如申請專利範圍第9項之充電裝置，其中 該充電控制裝置在該充電電流之供給路徑上具有： 電流限制裝置（1 2)，用來限制該充電電流之値；開關裝 置（1 3 )，用來使該充電電流之供給斷續；和逆流阻止裝 置（1 6) ’用來阻止來自該多個電容器之電流之逆流；檢 測該整流裝置所產生之該脈流之輸入電壓和對該電容 器之輸出電壓之差分，當該差分在指定之電壓範圍內 時，就使該開關裝置導通，用來供給該充電電壓。 1 1 .如申請專利範圍第6項之充電裝置，其中 該電容器群組中之連接變換裝置由變換開關構成， 用來使該電容器群組中之該多個電容器互相連接； 該連接控制裝置（40,50,60)根據該電源裝置（10〜;[0C) -34- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）-- -------------I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -線· 483214 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 之交流電壓之波形，用來控制該變換開關，控制成使 該多個電容器變換成爲串聯連接狀態或並聯連接狀 態。 1 2 .如申請專利範圍第6項之充電裝置，其中 該電容器群組中之連接變換裝置由變換開關構成， 用來使該電容器群組中之該多個電容器互相連接； 該連接控制裝置（40,50，60)根據該電源裝置（1〇〜l〇C) 之交流電壓之波形和該多個電容器之充電狀態，用來 控制該變換開關，控制成使該多個電容器變換成爲串 聯連接狀態或並聯連接狀態。 1 3 ·如申請專利範圍第1項之充電裝置，其中 該電壓監視裝置（3 0)使該電壓監視動作時所檢測到 之充電電壓和預先設定之基準電壓進行比較，當該充 電電壓大於該基準電壓時，就中斷從該電源裝置 (10〜10C)朝向該多個電容器之充電電流之供給。 1 4 .如申請專利範圍第1項之充電裝置，其中 該電壓監視裝置（30)具有單一個之構造，在該電壓監 視動作時，被並聯連接之該多個電容器共同連接。 1 5 . —種充電裝置之充電方法，用來將指定之充電電流供 給到具有多個電容器之電容器群組，藉以對該多個電容 器進行充電，其特徵是所包含之步驟有： 使該電容器群組中之多個電容器形成串聯連接和從 電源裝置供給充電電流藉以進行充電； 以指定之時序將該多個電容器變換成爲並聯連接狀 -35- (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 483214 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 態，檢測和監視被充電之電壓；和 請 先 閱 讀 背 之 注 意 事 項 再 填 寫 本 頁 使該檢測到之充,電電壓和預先設定之基準電壓進行 比較，當該充電電壓高於該基準電壓時，就中斷從該電 源裝置（10〜10C)朝向該多個電容器之充電電流之供給。 16.如申請專利範圍第15項之充電裝置之充電方法，其 中 該電容器爲電雙層電容器。 1 7 ·如申請專利範圍第1 5項之充電裝置之充電方法，其 中 該電容器群組具有變換開關，用來變換該多個電容 器之連接狀#、； 對該多個電容器進行充電之步驟包含有控制該變換 開關藉以使該多個電容器成爲串聯連接之步驟； 檢測和監視該被充電之電壓之步驟包含有控制該變 換開關藉以使該多個電容器成爲並聯連接之步驟。 1 8 ·如申請專利範圍第17項之充電裝置之充電方法，其 中 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 控制該變換開關藉以使該多個電容器成爲串聯連接 之步驟，和使該多個電容器成爲並聯連接之步驟是根 據該多個電容器之充電狀態進行。 1 9 ·如申請專利範圍第！ 5項之充電裝置之充電方法，其 中 該充電電流之供給是根據供給自商用電源之交流電 壓。 -36- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 483214 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 20 .如申請專利範圍第1 9項之充電裝置之充電方法，其 中供給該充電電流之步驟包含有： 對該交流電壓進行整流藉以產生具有指定之電壓週 期之脈流之步驟；和 使該脈流之輸入電壓和預先設定之基準電壓進行比 較，當該輸入電壓低於該基準電壓時就供給該充電電 流之步驟。 2 1 ·如申請專利範圍第1 9項之充電裝置之充電方法，其 中供給該充電電流之步驟包含有： 對該交流電壓進行整流藉以產生具有指定之電壓週 期之脈流之步驟；和 檢測該脈流之輸入電壓和對該電容器之輸出電壓之 差分，當該差分在指定之電壓範圍內時就供給該充電 電流之步驟。 22 .如申請專利範圍第1 9項之充電裝置之充電方法，其 中 -------------— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 線- 接進 連之 聯驟. 串步 爲之 成接 器連 容聯 電並 個爲 多成 該器 使容 以電 藉個 關多 開該 換使 變和 該 ， 制驟 控步 之 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 時 生 產 之 流 脈 之 生 產 所 流 整 壓 電 流 交 該 對 據 根 是 。 行序 其 法 方 電 充 之 置 裝 電 充 之 項 9 11 第 圍 範 利 專 請 串 如 中 接 連進 聯之 串驟爲S 成P ^連 容聯 電並 個爲 多成 該器 使容 以電 藉個 關多 開該 換使 變和 該 ， 制驟 控步 之 -37- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 483214 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 時 生 產 之 流 脈 之 生 產 。 所態 流狀 整電 壓充 電之 流f 容 交電 該固 對多 據該 根和 是 ， 行序 --------------Φ, (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 訂： -線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）