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JP2021111991A - Power transfer circuit and power transfer method - Google Patents

Power transfer circuit and power transfer method Download PDF

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JP2021111991A
JP2021111991A JP2020000737A JP2020000737A JP2021111991A JP 2021111991 A JP2021111991 A JP 2021111991A JP 2020000737 A JP2020000737 A JP 2020000737A JP 2020000737 A JP2020000737 A JP 2020000737A JP 2021111991 A JP2021111991 A JP 2021111991A
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JP
Japan
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power
circuit
capacitor
switch
storage unit
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Application number
JP2020000737A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
典隆 村田
Noritaka Murata
典隆 村田
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

To provide a power transfer circuit capable of stably utilizing an apparatus even in the case where different kinds of power sources are used in a combined manner.SOLUTION: The present invention relates to a power transfer circuit configured to supply power to a load circuit using a plurality of power sources. The power transfer circuit comprises: a first power supply line and a second power supply line for supplying power to the load circuit; a first power storage section including a capacitor group constituted of a plurality of first capacitors which are connected in series with each other between the first power supply line and the second power supply line and each of which forms a closed circuit via each of the plurality of power sources and a switch; and a second power storage section including a second capacitor which is connected in parallel with the capacitor group between the first power supply line and the second power supply line and forms a closed circuit via the capacitor group and the switches.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電力転送回路及び電力転送方法に関する。 The present invention relates to a power transfer circuit and a power transfer method.

直列接続された複数の電池を電源として動作する電子機器が広く用いられている。このような電子機器では、電池の消耗に伴い、使用者による電池交換が必要となる。この電池交換を行う際、電池ケースへの電池の誤装填が生じる場合がある。例えば、使用者が誤って使用済みの電池と未使用の電池とを混在して電池ケースに装填する場合がある。また、使用者が誤って一部の電池の正極及び負極を逆向きに装着したり、種類の異なる電池(例えば、アルカリ電池とマンガン電池等)を混在して電池ケースに装填したりする場合がある。このような場合、特定の電池に過度な充放電が生じて電池の変形や液漏れ等を生じさせる虞がある。 Electronic devices that operate using a plurality of batteries connected in series as a power source are widely used. In such an electronic device, the battery needs to be replaced by the user as the battery is consumed. When this battery replacement is performed, the battery may be erroneously loaded into the battery case. For example, a user may mistakenly load a mixture of used batteries and unused batteries into a battery case. In addition, the user may mistakenly mount the positive and negative electrodes of some batteries in the opposite directions, or mix different types of batteries (for example, alkaline batteries and manganese batteries) and load them into the battery case. be. In such a case, excessive charging / discharging may occur in a specific battery, which may cause deformation of the battery, liquid leakage, or the like.

このような電池の誤装填を防ぐため、電源電圧値を監視することにより、全ての電池が新品相当に交換されているか否かを判定し、電池交換がなされたにもかかわらず全ての電池が新品でないと判定された場合に、異常な電池交換がなされた旨を報知する装置が提案されている(例えば、特許文献1。)
また、二次電池を直列接続した電池パックを逆装填したときの電池収容室の正極端子と負極端子との短絡を防止するため、電池収容室を閉じる蓋体の内側に短絡手段を設け、電池パックが正しく装填された場合にのみ電池収容室の正極端子と負極端子との間に二次電池が直列接続された状態になるように構成された電池パック及び電池収容室構造が提案されている(例えば、特許文献2)。
In order to prevent such erroneous loading of batteries, by monitoring the power supply voltage value, it is determined whether or not all the batteries have been replaced with new ones, and all the batteries are replaced even though the batteries have been replaced. A device has been proposed for notifying that an abnormal battery replacement has been performed when it is determined that the battery is not new (for example, Patent Document 1).
Further, in order to prevent a short-circuit between the positive terminal and the negative terminal of the battery accommodating chamber when the battery pack in which the secondary batteries are connected in series is reversely loaded, a short-circuiting means is provided inside the lid that closes the battery accommodating chamber to provide the battery. A battery pack and a battery storage chamber structure have been proposed in which a secondary battery is connected in series between the positive terminal and the negative terminal of the battery storage chamber only when the pack is correctly loaded. (For example, Patent Document 2).

特開2017−44406号公報JP-A-2017-44406 特開2002−141033号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-141033

上記特許文献1の装置では、異常な電池交換がなされた旨の報知を受けて、ユーザがあらためて電池を装着し直すことにより、正しく電池が装着された状態となる。しかし、装置からの報知をそのまま放置するユーザも少なからず存在するため、電池が正しく装着された状態が確実に実現されるとはいえないという問題があった。 In the device of Patent Document 1, the user re-installs the battery upon receiving the notification that the abnormal battery has been replaced, so that the battery is correctly installed. However, since there are not a few users who leave the notification from the device as it is, there is a problem that it cannot be said that the state in which the battery is properly installed is surely realized.

また、上記特許文献2のように電池を誤装填すると機器が動作しないように構成した場合、ユーザは、新品の電池に交換したにもかかわらず機器が動作しないため、電池の誤装填ではなく機器の故障を疑ってしまうという問題があった。 Further, when the device is configured so that the device does not operate when the battery is erroneously loaded as in Patent Document 2, the user does not operate the device even though the battery is replaced with a new one. Therefore, the device is not erroneously loaded. There was a problem of suspecting the failure of the battery.

また、電池の誤装填ではなく、異なる種類の電源を組み合わせて使用せざるを得ない場合もあり、そのような場合には上記従来技術のような装置では負荷への電力供給そのものができなくなってしまう虞があるという問題があった。 In addition, there are cases where different types of power sources must be used in combination instead of misloading the batteries. In such cases, the device such as the above-mentioned conventional technology cannot supply power to the load itself. There was a problem that it might end up.

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、異なる種類の電源を組み合わせて使用した場合にも安定して機器を利用することが可能な電力転送回路を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a power transfer circuit capable of stably using a device even when different types of power sources are used in combination.

本発明に係る電力転送回路は、複数の電源を用いて負荷回路に電力を供給する電力転送回路であって、前記負荷回路に電力を供給する第1の電力供給ライン及び第2の電力供給ラインと、前記第1の電力供給ラインと前記第2の電力供給ラインとの間で互いに直列に接続され、且つ各々が前記複数の電源の各々とスイッチを介した閉回路を形成する複数の第1のコンデンサからなるコンデンサ群を有する第1の電力蓄積部と、前記第1の電力供給ラインと前記第2の電力供給ラインとの間で前記コンデンサ群と並列に接続され、前記コンデンサ群とスイッチを介した閉回路を形成する第2のコンデンサを含む第2の電力蓄積部と、を有することを特徴とする。 The power transfer circuit according to the present invention is a power transfer circuit that supplies power to a load circuit using a plurality of power sources, and is a first power supply line and a second power supply line that supply power to the load circuit. And a plurality of first power lines connected in series with each other between the first power supply line and the second power supply line, and each forming a closed circuit with each of the plurality of power supplies via a switch. A first power storage unit having a group of capacitors composed of the above capacitors, and the first power supply line and the second power supply line are connected in parallel with the capacitor group, and the capacitor group and a switch are connected. It is characterized by having a second power storage unit including a second capacitor that forms a closed circuit through the circuit.

また、本発明に係る電力転送方法は、負荷回路に接続された第1の電力供給ラインと第2の電力供給ラインとの間で互いに直列に接続され、且つ複数の電源の各々とスイッチを介した閉回路を形成する複数の第1のコンデンサからなるコンデンサ群を有する第1の電力蓄積部と、前記第1の電力供給ラインと前記第2の電力供給ラインとの間で前記コンデンサ群と並列に接続され、前記コンデンサ群とスイッチを介した閉回路を形成する第2のコンデンサを含む第2の電力蓄積部と、を有する電力転送回路が、前記複数の電源からの電力を前記負荷回路に転送する電力転送方法であって、前記第1の電力蓄積部のスイッチをオン、前記第2の電力蓄積部のスイッチをオフにすることにより、前記コンデンサ群に前記複数の電源からの電荷を蓄積するとともに、前記第2のコンデンサに蓄積されている電荷に基づいて前記負荷回路に電力を供給する第1のステップと、前記第1の電力蓄積部のスイッチをオフ、前記第2の電力蓄積部のスイッチをオンにすることにより、前記コンデンサ群に蓄積された電荷を前記第2のコンデンサに移動させるとともに、前記コンデンサ群に蓄積されている電荷に基づいて前記負荷回路に電力を供給する第2のステップと、を含むことを特徴とする。 Further, in the power transfer method according to the present invention, the first power supply line and the second power supply line connected to the load circuit are connected in series with each other, and each of the plurality of power supplies and a switch are used. A first power storage unit having a capacitor group composed of a plurality of first capacitors forming a closed circuit, and parallel to the capacitor group between the first power supply line and the second power supply line. A power transfer circuit including a second power storage unit including the second capacitor which is connected to the capacitor group and forms a closed circuit via a switch transfers power from the plurality of power sources to the load circuit. It is a power transfer method for transferring, and by turning on the switch of the first power storage unit and turning off the switch of the second power storage unit, charges from the plurality of power sources are accumulated in the capacitor group. At the same time, the first step of supplying power to the load circuit based on the charge stored in the second capacitor and the switch of the first power storage unit are turned off, and the second power storage unit is turned off. By turning on the switch, the charge stored in the capacitor group is moved to the second capacitor, and the load circuit is supplied with power based on the charge stored in the capacitor group. It is characterized by including the steps of.

本発明によれば、異なる種類の電源を組み合わせて使用した場合にも安定して機器を利用することが可能となる。 According to the present invention, the device can be used stably even when different types of power sources are used in combination.

本発明の実施例1に係る電力転送回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the power transfer circuit which concerns on Example 1 of this invention. 各スイッチの切り替えとモード移行との関係を示すテーブルである。It is a table showing the relationship between the switching of each switch and the mode transition. モードIにおける電力転送回路の状態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the state of the power transfer circuit in mode I. モードII及びモードIVにおける電力転送回路の状態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the state of the power transfer circuit in mode II and mode IV. モードIIIにおける電力転送回路の状態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the state of the power transfer circuit in mode III. 各モードにおける電圧変化を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the voltage change in each mode. 本発明の実施例2に係る電力転送回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the power transfer circuit which concerns on Example 2 of this invention. 実施例2の変形例に係る電力転送回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the power transfer circuit which concerns on the modification of Example 2. FIG.

以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。なお、以下の各実施例における説明及び添付図面においては、実質的に同一又は等価な部分には同一の参照符号を付している。 Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description and the accompanying drawings in each of the following examples, substantially the same or equivalent parts are designated by the same reference numerals.

図1は、本実施例の電力転送回路100の構成を示す回路図である。電力転送回路100は、3つの電池BT1、BT2及びBT3を収容する電池ケース(図示せず)に接続され、電池BT1〜BT3の各々で生成された電圧を、第1の電力供給ラインLA及び第2の電力供給ラインLBを介して負荷回路14に供給する回路である。 FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of the power transfer circuit 100 of this embodiment. The power transfer circuit 100 is connected to a battery case (not shown) accommodating three batteries BT1, BT2, and BT3, and the voltage generated by each of the batteries BT1 to BT3 is applied to the first power supply line LA and the first power supply line LA. This is a circuit that supplies the load circuit 14 via the power supply line LB of 2.

電力転送回路100は、スイッチSW1、SW2及びSW3と、コンデンサC1、C2及びC3と、から構成されるエネルギー蓄積回路11を有する。スイッチSW1、SW2及びSW3は、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)等のトランジスタから構成されている。コンデンサC1、C2及びC3は、無極性コンデンサから構成されている。 The power transfer circuit 100 includes an energy storage circuit 11 composed of switches SW1, SW2 and SW3, and capacitors C1, C2 and C3. The switches SW1, SW2 and SW3 are composed of transistors such as MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors). Capacitors C1, C2 and C3 are composed of non-polar capacitors.

スイッチSW1の一端は、電池BT1の正極側端子に接続されている。スイッチSW1の他端は、コンデンサC1の一端に接続されている。コンデンサC1の他端は、電池BT1の負極側端子に接続されている。スイッチSW1がオンの状態になることにより、電池BT1及びコンデンサC1からなる閉回路が形成される。 One end of the switch SW1 is connected to the positive electrode side terminal of the battery BT1. The other end of the switch SW1 is connected to one end of the capacitor C1. The other end of the capacitor C1 is connected to the negative electrode side terminal of the battery BT1. When the switch SW1 is turned on, a closed circuit including the battery BT1 and the capacitor C1 is formed.

スイッチSW2の一端は、電池BT2の正極側端子に接続されている。スイッチSW2の他端は、コンデンサC2の一端に接続されている。コンデンサC2の他端は、電池BT2の負極側端子に接続されている。スイッチSW2がオンの状態になることにより、電池BT2及びコンデンサC2からなる閉回路が形成される。コンデンサC2の一端とスイッチSW2の他端との接続端は、コンデンサC1の他端と電池BT1の負極側端子との接続端に接続されている。 One end of the switch SW2 is connected to the positive electrode side terminal of the battery BT2. The other end of the switch SW2 is connected to one end of the capacitor C2. The other end of the capacitor C2 is connected to the negative electrode side terminal of the battery BT2. When the switch SW2 is turned on, a closed circuit including the battery BT2 and the capacitor C2 is formed. The connection end between one end of the capacitor C2 and the other end of the switch SW2 is connected to the connection end between the other end of the capacitor C1 and the negative electrode side terminal of the battery BT1.

スイッチSW3の一端は、電池BT3の正極側端子に接続されている。スイッチSW3の他端は、コンデンサC3の一端に接続されている。コンデンサC3の他端は、電池BT3の負極側端子に接続されるとともに、接地されている。スイッチSW3がオンの状態になることにより、電池BT3及びコンデンサC3からなる閉回路が形成される。コンデンサC3の一端とスイッチSW3の他端との接続端は、コンデンサC2の他端と電池BT2の負極側端子との接続端に接続されている。 One end of the switch SW3 is connected to the positive electrode side terminal of the battery BT3. The other end of the switch SW3 is connected to one end of the capacitor C3. The other end of the capacitor C3 is connected to the negative electrode side terminal of the battery BT3 and is grounded. When the switch SW3 is turned on, a closed circuit including the battery BT3 and the capacitor C3 is formed. The connection end between one end of the capacitor C3 and the other end of the switch SW3 is connected to the connection end between the other end of the capacitor C2 and the negative electrode side terminal of the battery BT2.

エネルギー蓄積回路11は、電池BT1、BT2及びBT3から出力されたエネルギーを蓄積する機能を有する。すなわち、スイッチSW1がオンになると、電池BT1から出力された電流に基づいて、コンデンサC1に電荷が蓄積される。同様に、スイッチSW2がオンになると、電池BT2から出力された電流に基づいて、コンデンサC2に電荷が蓄積される。スイッチSW3がオンになると、電池BT3から出力された電流に基づいて、コンデンサC3に電荷が蓄積される。 The energy storage circuit 11 has a function of storing the energy output from the batteries BT1, BT2, and BT3. That is, when the switch SW1 is turned on, an electric charge is accumulated in the capacitor C1 based on the current output from the battery BT1. Similarly, when the switch SW2 is turned on, an electric charge is accumulated in the capacitor C2 based on the current output from the battery BT2. When the switch SW3 is turned on, an electric charge is accumulated in the capacitor C3 based on the current output from the battery BT3.

すなわち、コンデンサC1、C2及びC3の各々は、電池BT1、BT2及びBT3からの電力を一時的に蓄積する第1のコンデンサである。また、エネルギー蓄積回路11は、電池BT1、BT2及びBT3から出力された電力を蓄積する第1の電力蓄積部である。 That is, each of the capacitors C1, C2, and C3 is a first capacitor that temporarily stores the electric power from the batteries BT1, BT2, and BT3. The energy storage circuit 11 is a first power storage unit that stores the power output from the batteries BT1, BT2, and BT3.

また、電力転送回路100は、スイッチSW4及びコンデンサCinから構成されるエネルギー供給回路12を有する。スイッチS4は、MOSFET等のトランジスタから構成されている。 Further, the power transfer circuit 100 has an energy supply circuit 12 composed of a switch SW4 and a capacitor Cin. The switch S4 is composed of transistors such as MOSFETs.

スイッチSW4は、コンデンサC1、C2及びC3とコンデンサC4との接続及び非接続を切り替える切替スイッチである。スイッチSW4の一端は、コンデンサC1の一端に接続されている。スイッチSW4の他端は、コンデンサCinの一端に接続されている。 The switch SW4 is a changeover switch for switching between connection and non-connection between the capacitors C1, C2 and C3 and the capacitor C4. One end of the switch SW4 is connected to one end of the capacitor C1. The other end of the switch SW4 is connected to one end of the capacitor Cin.

コンデンサCinは、第1のコンデンサであるコンデンサC1、C2及びC3(すなわち、コンデンサ群)から移動した電荷を蓄積する第2のコンデンサである。コンデンサCinの他端は、コンデンサC3の他端に接続されるとともに、接地されている。スイッチSW4がオン状態になることにより、コンデンサC1、C2及びC3と、コンデンサCinと、からなる閉回路が形成される。 The capacitor Cin is a second capacitor that stores charges transferred from the first capacitors C1, C2 and C3 (that is, a group of capacitors). The other end of the capacitor Cin is connected to the other end of the capacitor C3 and is grounded. When the switch SW4 is turned on, a closed circuit including the capacitors C1, C2 and C3 and the capacitor Cin is formed.

エネルギー供給回路12は、エネルギー蓄積回路11に蓄積されたエネルギーを負荷回路14に供給する機能を有する。すなわち、スイッチSW4がオンになると、コンデンサC1、C2及びC3に蓄積されていた電荷がコンデンサCinに移動し、蓄積される。そして、スイッチSW4がオフになると、コンデンサCinに蓄積されていた電荷は、負荷回路14に供給される。エネルギー供給回路12は、電池BT1、BT2及びBT3から出力された電力に基づいてコンデンサC1、C2及びC3に蓄積された電荷をさらに蓄積する、第2の電力蓄積部である。 The energy supply circuit 12 has a function of supplying the energy stored in the energy storage circuit 11 to the load circuit 14. That is, when the switch SW4 is turned on, the electric charge accumulated in the capacitors C1, C2 and C3 moves to the capacitor Cin and is accumulated. Then, when the switch SW4 is turned off, the electric charge accumulated in the capacitor Cin is supplied to the load circuit 14. The energy supply circuit 12 is a second power storage unit that further stores the charges stored in the capacitors C1, C2, and C3 based on the power output from the batteries BT1, BT2, and BT3.

また、電力転送回路100は、ダイオードD1から構成される逆バイアス防止回路13を有する。 Further, the power transfer circuit 100 has a reverse bias prevention circuit 13 composed of a diode D1.

ダイオードD1のアノードは、コンデンサCinの他端及びコンデンサC3の他端に接続されるとともに、接地されている。ダイオードD1のカソードは、コンデンサCinの他端及びコンデンサC3の他端に接続されるとともに、接地されている。 The anode of the diode D1 is connected to the other end of the capacitor Cin and the other end of the capacitor C3 and is grounded. The cathode of the diode D1 is connected to the other end of the capacitor Cin and the other end of the capacitor C3 and is grounded.

逆バイアス防止回路13は、負荷回路14に逆バイアスがかかることを抑制する機能を有する。例えば、電池BT1、BT2及びBT3の2つ以上が電池ケースに逆向きに装填された場合、コンデンサC1〜C3のトータルの電位及びコンデンサCinの電位が接地電位VSSを基準としてマイナスの電位となる。その際、ダイオードD1に電流が流れることにより、負荷回路14に印加される電圧(すなわち、逆バイアス)が、ダイオードD1の電圧降下に相当する電圧に抑えられる。これにより、負荷回路14が保護される。 The reverse bias prevention circuit 13 has a function of suppressing the reverse bias from being applied to the load circuit 14. For example, when two or more batteries BT1, BT2, and BT3 are loaded in the battery case in the opposite directions, the total potential of the capacitors C1 to C3 and the potential of the capacitors Cin become negative potentials with reference to the ground potential VSS. At that time, the voltage applied to the load circuit 14 (that is, reverse bias) is suppressed to a voltage corresponding to the voltage drop of the diode D1 due to the current flowing through the diode D1. As a result, the load circuit 14 is protected.

また、電力転送回路100は、内部電源回路21及び切替制御回路22を有する。 Further, the power transfer circuit 100 has an internal power supply circuit 21 and a switching control circuit 22.

内部電源回路21は、電池BT1の両端の電位差に基づいて内部電源電圧を生成し、切替制御回路22に供給する。内部電源回路21は、接地電位VSSを基準として電池BT1の両端の電位の極性を判定する極性判定回路(図示せず)、及び当該電位が負極性である場合に極性を反転する極性反転回路(図示せず)を含む。極性判定回路及び極性反転回路の動作により、例えば電池ケースに電池BT1が逆向きに装填された場合にも、正極性の内部電源電圧を切替制御回路22に供給することができる。 The internal power supply circuit 21 generates an internal power supply voltage based on the potential difference between both ends of the battery BT1 and supplies it to the switching control circuit 22. The internal power supply circuit 21 includes a polarity determination circuit (not shown) that determines the polarity of the potentials at both ends of the battery BT1 with reference to the ground potential VSS, and a polarity inversion circuit (not shown) that inverts the polarity when the potential is negative. (Not shown) is included. By operating the polarity determination circuit and the polarity inversion circuit, for example, even when the battery BT1 is loaded in the reverse direction in the battery case, the positive internal power supply voltage can be supplied to the switching control circuit 22.

切替制御回路22は、内部電源回路21から供給された内部電源電圧に基づいて動作し、スイッチSW1、SW2、SW3及びSW4のオン及びオフの切り替えの制御を行う。 The switching control circuit 22 operates based on the internal power supply voltage supplied from the internal power supply circuit 21, and controls the on / off switching of the switches SW1, SW2, SW3 and SW4.

次に、本実施例の電力転送回路100の動作について、図2〜図6を参照して説明する。 Next, the operation of the power transfer circuit 100 of this embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 6.

図2は、スイッチSW1〜SW4の切り替えの態様をテーブルとして示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing how the switches SW1 to SW4 are switched as a table.

[モードI]
切替制御回路22は、スイッチSW1、SW2及びSW3がオン、スイッチSW4がオフとなるように各スイッチの切り替えを制御する。これにより、電力転送回路100は、“モードI”の状態となる。
[Mode I]
The changeover control circuit 22 controls the changeover of each switch so that the switches SW1, SW2 and SW3 are turned on and the switch SW4 is turned off. As a result, the power transfer circuit 100 is in the "mode I" state.

図3は、モードIにおける電力転送回路100の状態を示す回路図である。なお、ここでは内部電源回路21及び切替制御回路22の図示を省略している。 FIG. 3 is a circuit diagram showing a state of the power transfer circuit 100 in mode I. Note that the internal power supply circuit 21 and the switching control circuit 22 are not shown here.

SW1がオンになることにより、電池BT1及びコンデンサC1からなる閉回路が形成され、電池BT1から出力された電流に基づいてコンデンサC1に電荷が移動し、蓄積される。コンデンサC1に蓄積される電荷をΔQc11、コンデンサC1の静電容量をCc1、コンデンサC1の端子間電圧Vc1の電圧変化をΔVc11とすると、ΔQc11、Cc1及びΔVc11の関係は、次の数式(1)で表される。 When SW1 is turned on, a closed circuit composed of the battery BT1 and the capacitor C1 is formed, and the electric charge is transferred to and accumulated in the capacitor C1 based on the current output from the battery BT1. Assuming that the charge stored in the capacitor C1 is ΔQc11, the capacitance of the capacitor C1 is Cc1, and the voltage change of the voltage Vc1 between the terminals of the capacitor C1 is ΔVc11, the relationship between ΔQc11, Cc1 and ΔVc11 is calculated by the following equation (1). expressed.

Figure 2021111991
Figure 2021111991

また、電池BT1からコンデンサC1に流れる電流をIb1、モードIの期間(以下、期間T1と称する)の長さをton1とすると、ΔQc11は次の数式(2)で表される。 Further, assuming that the current flowing from the battery BT1 to the capacitor C1 is Ib1 and the length of the mode I period (hereinafter referred to as the period T1) is ton1, ΔQc11 is expressed by the following mathematical formula (2).

Figure 2021111991
Figure 2021111991

そして、数式(1)及び数式(2)から、ΔVc11は次の数式(3)で表される。 Then, from the mathematical formula (1) and the mathematical formula (2), ΔVc11 is represented by the following mathematical formula (3).

Figure 2021111991
Figure 2021111991

また、SW2がオンになることにより、電池BT2及びC2からなる閉回路が形成され、電池BT2から出力された電流に基づいてコンデンサC2に電荷が移動し、蓄積される。コンデンサC2に蓄積される電荷をΔQc21、コンデンサC2の静電容量をCc2、コンデンサC2の端子間電圧Vc2の電圧変化をΔVc21とすると、ΔQc21、Cc2及びΔVc21の関係は、次の数式(4)で表される。 Further, when SW2 is turned on, a closed circuit composed of batteries BT2 and C2 is formed, and electric charges are transferred to and accumulated in the capacitor C2 based on the current output from the battery BT2. Assuming that the charge accumulated in the capacitor C2 is ΔQc21, the capacitance of the capacitor C2 is Cc2, and the voltage change of the voltage Vc2 between the terminals of the capacitor C2 is ΔVc21, the relationship between ΔQc21, Cc2 and ΔVc21 is calculated by the following equation (4). expressed.

Figure 2021111991
Figure 2021111991

また、電池BT2からコンデンサC2に流れる電流をIb2とすると、ΔQc21は次の数式(5)で表される。 Further, assuming that the current flowing from the battery BT2 to the capacitor C2 is Ib2, ΔQc21 is expressed by the following mathematical formula (5).

Figure 2021111991
Figure 2021111991

そして、数式(4)及び数式(5)から、ΔVc21は次の数式(6)で表される。 Then, from the mathematical formula (4) and the mathematical formula (5), ΔVc21 is represented by the following mathematical formula (6).

Figure 2021111991
Figure 2021111991

また、SW3がオンになることにより、電池BT3及びC3からなる閉回路が形成され、電池BT3から出力された電流に基づいてコンデンサC3に電荷が移動し、蓄積される。コンデンサC3に蓄積される電荷をΔQc31、コンデンサC3の静電容量をCc3、コンデンサC3の端子間電圧のVc3の電圧変化をΔVc31とすると、ΔQc31、Cc3及びΔVc31の関係は、次の数式(7)で表される。 Further, when the SW3 is turned on, a closed circuit composed of the batteries BT3 and C3 is formed, and the electric charge is transferred to and accumulated in the capacitor C3 based on the current output from the battery BT3. Assuming that the charge accumulated in the capacitor C3 is ΔQc31, the capacitance of the capacitor C3 is Cc3, and the voltage change of Vc3 of the voltage between terminals of the capacitor C3 is ΔVc31, the relationship between ΔQc31, Cc3 and ΔVc31 is calculated by the following equation (7). It is represented by.

Figure 2021111991
Figure 2021111991

また、電池BT3からコンデンサC3に流れる電流をIb3とすると、ΔQc31は次の数式(8)で表される。 Further, assuming that the current flowing from the battery BT3 to the capacitor C3 is Ib3, ΔQc31 is expressed by the following mathematical formula (8).

Figure 2021111991
Figure 2021111991

そして、数式(7)及び数式(8)から、ΔVc31は次の数式(9)で表される。 Then, from the mathematical formula (7) and the mathematical formula (8), ΔVc31 is represented by the following mathematical formula (9).

Figure 2021111991
Figure 2021111991

ここで、ton1は、コンデンサC1の端子間電圧Vc1が電池BT1の電圧Vbt1の電圧まで、コンデンサC2の端子間電圧Vc2が電池BT2の電圧Vbt2まで、コンデンサC3の端子間電圧V3が電池BT3の電圧Vbt3まで、それぞれ充電される時間に設定されることが望ましい。 Here, in ton1, the terminal voltage Vc1 of the capacitor C1 is up to the voltage Vbt1 of the battery BT1, the terminal voltage Vc2 of the capacitor C2 is up to the voltage Vbt2 of the battery BT2, and the terminal voltage V3 of the capacitor C3 is the voltage of the battery BT3. It is desirable to set the charging time up to Vbt3.

また、期間T1は、コンデンサC1、C2及びC3に電池BT1、BT2及びBT3からの電荷が蓄積される時間である一方、コンデンサCinから負荷回路14にエネルギーを供給する期間でもある。コンデンサCinが負荷回路14に供給(すなわち、放出)する電荷をΔQcin1、コンデンサCinの静電容量をCcin、電荷の放出によるコンデンサCinの電圧変化をΔVcin1、負荷回路14の消費電流をIinとすると、これらは次の数式(10)及び数式(11)で表される。 Further, the period T1 is a time during which the charges from the batteries BT1, BT2 and BT3 are accumulated in the capacitors C1, C2 and C3, and is also a period during which energy is supplied from the capacitor Cin to the load circuit 14. Assuming that the charge supplied (that is, released) by the capacitor Cin to the load circuit 14 is ΔQcin1, the capacitance of the capacitor Cin is Ccin, the voltage change of the capacitor Cin due to the discharge of the charge is ΔVcin1, and the current consumption of the load circuit 14 is Iin. These are represented by the following equations (10) and (11).

Figure 2021111991
Figure 2021111991

Figure 2021111991
Figure 2021111991

そして、数式(10)及び数式(11)から、ΔVcin1は次の数式(12)で表される。 Then, from the mathematical formula (10) and the mathematical formula (11), ΔVcin1 is represented by the following mathematical formula (12).

Figure 2021111991
Figure 2021111991

このように、モードIは、コンデンサCinから負荷回路14に電力を供給するとともに、コンデンサC1、C2及びC3に電池BT1、BT2及びBT3からの電荷を蓄積する電荷蓄積モードである。 As described above, the mode I is a charge storage mode in which power is supplied from the capacitor Cin to the load circuit 14 and the charges from the batteries BT1, BT2 and BT3 are stored in the capacitors C1, C2 and C3.

[モードII]
次に、切替制御回路22は、スイッチSW1、SW2及びSW3をオフに切り替える。これにより、スイッチSW1、SW2、SW3及びSW4が全てオフとなり、電力転送回路100は、“モードII”の状態となる。
[Mode II]
Next, the switching control circuit 22 switches the switches SW1, SW2, and SW3 off. As a result, the switches SW1, SW2, SW3 and SW4 are all turned off, and the power transfer circuit 100 is in the "mode II" state.

図4は、モードIIにおける電力転送回路100の状態を示す回路図である。なお、ここでは内部電源回路21及び切替制御回路22の図示を省略している。 FIG. 4 is a circuit diagram showing a state of the power transfer circuit 100 in mode II. Note that the internal power supply circuit 21 and the switching control circuit 22 are not shown here.

スイッチSW1、SW2及びSW3がオフとなることにより、電池BT1とコンデンサC1との接続、電池BT2とコンデンサC2との接続、及び電池BT3とコンデンサC3との接続がそれぞれ切り離される。すなわち、モードIIの期間(以下、期間T2と称する)は、電池BT1、BT2及びBT3に過電圧や逆電圧等の異常な電圧が印加されないように設けられた、所謂デッドタイムの期間である。 When the switches SW1, SW2 and SW3 are turned off, the connection between the battery BT1 and the capacitor C1, the connection between the battery BT2 and the capacitor C2, and the connection between the battery BT3 and the capacitor C3 are disconnected. That is, the period of mode II (hereinafter referred to as period T2) is a so-called dead time period provided so that an abnormal voltage such as an overvoltage or a reverse voltage is not applied to the batteries BT1, BT2 and BT3.

また、期間T2は、コンデンサCinから負荷回路14にエネルギーを供給する期間でもある。コンデンサCinが負荷回路14に供給(すなわち、放出)する電荷をΔQcin2、電荷の放出によるコンデンサCinの電圧変化をΔVcin2、期間T2の長さをton2とすると、これらは次の数式(13)及び数式(14)で表される。 The period T2 is also a period for supplying energy from the capacitor Cin to the load circuit 14. Assuming that the charge supplied (that is, released) by the capacitor Cin to the load circuit 14 is ΔQcin2, the voltage change of the capacitor Cin due to the discharge of the charge is ΔVcin2, and the length of the period T2 is ton2, these are the following equations (13) and equations. It is represented by (14).

Figure 2021111991
Figure 2021111991

Figure 2021111991
Figure 2021111991

そして、数式(10)及び数式(11)から、ΔVcin2は次の数式(12)で表される。 Then, from the mathematical formula (10) and the mathematical formula (11), ΔVcin2 is represented by the following mathematical formula (12).

Figure 2021111991
Figure 2021111991

[モードIII]
次に、切替制御回路22は、スイッチS4をオンに切り替える。これにより、スイッチSW1、SW2及びSW3がオフ、スイッチSW4がオンとなり、電力転送回路100は、“モードIII”の状態となる。
[Mode III]
Next, the switching control circuit 22 switches the switch S4 on. As a result, the switches SW1, SW2 and SW3 are turned off, the switch SW4 is turned on, and the power transfer circuit 100 is in the "mode III" state.

図5は、モードIIIにおける電力転送回路100の状態を示す回路図である。なお、ここでは内部電源回路21及び切替制御回路22の図示を省略している。 FIG. 5 is a circuit diagram showing a state of the power transfer circuit 100 in mode III. Note that the internal power supply circuit 21 and the switching control circuit 22 are not shown here.

SW4がオンになることにより、コンデンサC1、C2、C3及びCinからなる閉回路が形成される。これにより、コンデンサC1、C2及びC3の電荷がコンデンサCinに移動し、蓄積される。コンデンサCinの端子間電圧Vcinは、コンデンサC1、C2及びC3の端子間電圧Vc1、Vc2及びVc3の合計値Vccまで充電される。また、モードIIIの期間(以下、期間T3と称する)は、コンデンサC1、C2及びC3から負荷回路14にエネルギーを供給する期間でもある。 When SW4 is turned on, a closed circuit composed of capacitors C1, C2, C3 and Cin is formed. As a result, the charges of the capacitors C1, C2 and C3 are transferred to the capacitors Cin and accumulated. The inter-terminal voltage Vcin of the capacitor Cin is charged up to the total value Vcc of the inter-terminal voltages Vc1, Vc2 and Vc3 of the capacitors C1, C2 and C3. The period of mode III (hereinafter referred to as period T3) is also a period of supplying energy from the capacitors C1, C2 and C3 to the load circuit 14.

コンデンサC1が負荷回路14に供給(すなわち、放出)する電荷をΔQc13、これによるコンデンサC1の端子間電圧Vc1の変化をΔVc13、コンデンサCinの消費電流をIcin、期間T3の長さをton3とすると、ΔQc13は次の数式(16)及び数式(17)で表される。 Assuming that the charge supplied (that is, released) by the capacitor C1 to the load circuit 14 is ΔQc13, the change in the voltage Vc1 between terminals of the capacitor C1 is ΔVc13, the current consumption of the capacitor Cin is Icin, and the length of the period T3 is ton3. ΔQc13 is represented by the following mathematical formulas (16) and (17).

Figure 2021111991
Figure 2021111991

Figure 2021111991
Figure 2021111991

そして、数式(16)及び数式(17)から、ΔVc13は次の数式(18)で表される。 Then, from the mathematical formula (16) and the mathematical formula (17), ΔVc13 is represented by the following mathematical formula (18).

Figure 2021111991
Figure 2021111991

また、コンデンサC2が負荷回路14に供給(すなわち、放出)する電荷をΔQc23、これによるコンデンサC2の端子間電圧Vc2の変化をΔVc23とすると、ΔQc23は次の数式(19)及び数式(20)で表される。 Further, assuming that the charge supplied (that is, released) by the capacitor C2 to the load circuit 14 is ΔQc23 and the change in the voltage Vc2 between terminals of the capacitor C2 due to this is ΔVc23, ΔQc23 is calculated by the following equations (19) and (20). expressed.

Figure 2021111991
Figure 2021111991

Figure 2021111991
Figure 2021111991

そして、数式(19)及び数式(20)から、ΔVc23は次の数式(21)で表される。 Then, from the mathematical formula (19) and the mathematical formula (20), ΔVc23 is represented by the following mathematical formula (21).

Figure 2021111991
Figure 2021111991

また、コンデンサC3が負荷回路14に供給(すなわち、放出)する電荷をΔQc33、これによるコンデンサC3の端子間電圧Vc3の変化をΔVc33とすると、ΔQc33は次の数式(22)及び数式(23)で表される。 Further, assuming that the charge supplied (that is, released) by the capacitor C3 to the load circuit 14 is ΔQc33 and the change in the voltage Vc3 between terminals of the capacitor C3 due to this is ΔVc33, ΔQc33 is calculated by the following equations (22) and (23). expressed.

Figure 2021111991
Figure 2021111991

Figure 2021111991
Figure 2021111991

そして、数式(22)及び数式(23)から、ΔVc33は次の数式(24)で表される。 Then, from the mathematical formula (22) and the mathematical formula (23), ΔVc33 is represented by the following mathematical formula (24).

Figure 2021111991
Figure 2021111991

一方、コンデンサC1、C2及びC3からコンデンサCinに供給される電荷をΔQcin3、これによるコンデンサCinの端子間電圧Vcinの変化をΔVcin3とすると、ΔQcin3は次の数式(25)及び数式(26)で表される。 On the other hand, assuming that the charge supplied from the capacitors C1, C2 and C3 to the capacitor Cin is ΔQcin3 and the change in the voltage Vcin between the terminals of the capacitor Cin is ΔVcin3, ΔQcin3 is expressed by the following equations (25) and (26). Will be done.

Figure 2021111991
Figure 2021111991

Figure 2021111991
Figure 2021111991

そして、数式(25)及び数式(26)から、ΔVcin3は次の数式(27)で表される。 Then, from the mathematical formula (25) and the mathematical formula (26), ΔVcin3 is represented by the following mathematical formula (27).

Figure 2021111991
Figure 2021111991

ここで、ton3は、コンデンサCinの端子間電圧Vcinが、コンデンサC1、C2及びC3の端子間電圧Vc1、Vc2及びVc3の合計値Vccまで充電される時間に設定されることが望ましい。 Here, it is desirable that ton3 is set to a time during which the inter-terminal voltage Vcin of the capacitor Cin is charged to the total value Vcc of the inter-terminal voltages Vc1, Vc2 and Vc3 of the capacitors C1, C2 and C3.

このように、モードIIIは、コンデンサC1、C2及びC3から負荷回路14に電力を供給するとともに、コンデンサC1、C2及びC3に蓄積されている電荷をコンデンサCinに移動させる電荷移動モードである。 As described above, the mode III is a charge transfer mode in which power is supplied from the capacitors C1, C2 and C3 to the load circuit 14 and the charges stored in the capacitors C1, C2 and C3 are transferred to the capacitors Cin.

[モードIV]
次に、切替制御回路22は、スイッチS4をオフに切り替える。これにより、スイッチSW1、SW2、SW3及びSW4が全てオフとなり、電力転送回路100は、“モードIV”の状態となる。
[Mode IV]
Next, the changeover control circuit 22 switches the switch S4 off. As a result, the switches SW1, SW2, SW3 and SW4 are all turned off, and the power transfer circuit 100 is in the "mode IV" state.

図2に示すモードIIにおける回路状態と同様、全てのスイッチがオフであるため、電池BT1とコンデンサC1との接続、電池BT2とコンデンサC2との接続、及び電池BT3とコンデンサC3との接続、及びコンデンサC1〜C3とコンデンサCinとの接続が、それぞれ切り離された状態となる。このモードIVの期間(以下、期間T4と称する)も、期間T2と同様、電池BT1、BT2及びBT3に過電圧や逆電圧等の異常な電圧が印加されないように設けられた、所謂デッドタイムの期間である。 Similar to the circuit state in mode II shown in FIG. 2, since all the switches are off, the connection between the battery BT1 and the capacitor C1, the connection between the battery BT2 and the capacitor C2, and the connection between the battery BT3 and the capacitor C3, and The connections between the capacitors C1 to C3 and the capacitors Cin are disconnected from each other. Similar to the period T2, the period of this mode IV (hereinafter referred to as the period T4) is also a so-called dead time period provided so that an abnormal voltage such as an overvoltage or a reverse voltage is not applied to the batteries BT1, BT2 and BT3. Is.

また、期間T4は、コンデンサCinから負荷回路14にエネルギーを供給する期間でもある。コンデンサCinが負荷回路14に供給(すなわち、放出)する電荷をΔQcin4、電荷の放出によるコンデンサCinの電圧変化をΔVcin4、期間T4の長さをton4とすると、これらは次の数式(28)及び数式(29)で表される。 The period T4 is also a period for supplying energy from the capacitor Cin to the load circuit 14. Assuming that the charge supplied (that is, released) by the capacitor Cin to the load circuit 14 is ΔQcin4, the voltage change of the capacitor Cin due to the discharge of the charge is ΔVcin4, and the length of the period T4 is ton4, these are the following equations (28) and equations. It is represented by (29).

Figure 2021111991
Figure 2021111991

Figure 2021111991
Figure 2021111991

そして、数式(28)及び数式(29)から、ΔVcin4は次の数式(30)で表される。 Then, from the mathematical formula (28) and the mathematical formula (29), ΔVcin4 is represented by the following mathematical formula (30).

Figure 2021111991
Figure 2021111991

以上のようにスイッチの切り替えが行われ、モードI〜IVまで電力転送回路100の回路状態が変化する。モードIVの後は再びモードIに戻り、同様のスイッチの切り替え及び回路状態の変化を繰り返す。 The switch is switched as described above, and the circuit state of the power transfer circuit 100 changes from mode I to IV. After mode IV, the mode returns to mode I again, and the same switch switching and circuit state change are repeated.

図6は、各モードにおける電圧変化を模式的に示す図である。ここでは、コンデンサCinの端子間電圧Vcinの電圧変化を実線で示している。また、コンデンサC1、C2及びC3のうちの1つの端子間電圧をVcとして、その電圧変化を一点鎖線で示している。 FIG. 6 is a diagram schematically showing a voltage change in each mode. Here, the voltage change of the voltage Vcin between the terminals of the capacitor Cin is shown by a solid line. Further, the voltage between terminals of one of the capacitors C1, C2 and C3 is defined as Vc, and the voltage change is shown by a chain double-dashed line.

なお、モードIではコンデンサC1、C2及びC3を十分な電圧レベルまで充電する必要があるため、ここでは期間T1の長さ(ton1)を長めにとっている。また、モードIIIではコンデンサCinを十分な電圧レベルまで充電する必要があるため、ここでは期間T3の長さ(ton3)を長めにとっている。 Since it is necessary to charge the capacitors C1, C2 and C3 to a sufficient voltage level in the mode I, the length of the period T1 (ton1) is set longer here. Further, in mode III, since it is necessary to charge the capacitor Cin to a sufficient voltage level, the length of the period T3 (ton3) is set longer here.

期間T1(モードI)では、コンデンサCinに蓄積されていた電荷が負荷回路14に供給されるため、コンデンサCinの端子間電圧Vinは低下する。一方、コンデンサC1、C2及びC3にはそれぞれ電池BT1、BT2及びBT3からの電流によって電荷が蓄積され、端子間電圧Vcが上昇する。コンデンサC1、C2及びC3の端子間電圧Vcは、電池BT1、BT2及びBT3の電圧値Vbtまで上昇し、一定となる。 In the period T1 (mode I), the electric charge accumulated in the capacitor Cin is supplied to the load circuit 14, so that the voltage Vin between the terminals of the capacitor Cin decreases. On the other hand, electric charges are accumulated in the capacitors C1, C2 and C3 by the currents from the batteries BT1, BT2 and BT3, respectively, and the voltage Vc between terminals rises. The voltage Vc between the terminals of the capacitors C1, C2 and C3 rises to the voltage values Vbt of the batteries BT1, BT2 and BT3 and becomes constant.

期間T2(モードII)では、依然としてコンデンサCinに蓄積されていた電荷が負荷回路14に供給されるため、コンデンサCinの端子間電圧Vinは低下する。一方、コンデンサC1、C2及びC3は、電池BT1、BT2及びBT3と切り離された状態となるため、従前の端子間電圧Vcの電圧値(すなわち、Vbt)が維持される。 In the period T2 (mode II), the charge accumulated in the capacitor Cin is still supplied to the load circuit 14, so that the voltage Vin between the terminals of the capacitor Cin drops. On the other hand, since the capacitors C1, C2 and C3 are separated from the batteries BT1, BT2 and BT3, the voltage value (that is, Vbt) of the conventional inter-terminal voltage Vc is maintained.

期間T3(モードIII)では、コンデンサCinが負荷回路14から切り離され、コンデンサC1、C2及びC3と接続される。このため、コンデンサC1、C2及びC3からの電荷によってコンデンサCinに電荷が蓄積され、コンデンサCinの端子間電圧Vcinが上昇する。コンデンサCinの端子間電圧Vcinは、最大値Vcinmaxまで上昇し、一定となる。一方、コンデンサC1、C2及びC3は、コンデンサCinに電荷を供給するとともに、負荷回路14にも電荷を供給する。このため、コンデンサC1、C2及びC3の端子間電圧Vcは低下し、ある程度の電圧レベル(図6にVstとして示す)で一定となる。 In period T3 (mode III), the capacitor Cin is disconnected from the load circuit 14 and connected to the capacitors C1, C2 and C3. Therefore, the electric charge from the capacitors C1, C2, and C3 accumulates the electric charge in the capacitor Cin, and the voltage Vcin between the terminals of the capacitor Cin rises. The voltage Vcin between the terminals of the capacitor Cin rises to the maximum value Vcinmax and becomes constant. On the other hand, the capacitors C1, C2 and C3 supply electric charges to the capacitors Cin and also supply electric charges to the load circuit 14. Therefore, the voltage Vc between the terminals of the capacitors C1, C2, and C3 decreases and becomes constant at a certain voltage level (shown as Vst in FIG. 6).

期間T4(モードIV)では、コンデンサCinに蓄積されていた電荷が負荷回路14に供給されるため、コンデンサCinの端子間電圧Vinは低下する。一方、コンデンサC1、C2及びC3は、電池BT1、BT2及びBT3とも負荷回路14とも切り離された状態となり、従前の端子間電圧Vcの電圧値(すなわち、Vst)が維持される。 In the period T4 (mode IV), the electric charge accumulated in the capacitor Cin is supplied to the load circuit 14, so that the voltage Vin between the terminals of the capacitor Cin drops. On the other hand, the capacitors C1, C2 and C3 are in a state of being disconnected from the batteries BT1, BT2 and BT3 and the load circuit 14, and the voltage value (that is, Vst) of the conventional inter-terminal voltage Vc is maintained.

モードI、モードII及びモードIVは、コンデンサCinが負荷回路14にエネルギーを供給する期間である。一方、モードIIIは、コンデンサC1、C2及びC3からコンデンサCinにエネルギーを供給する期間である。したがって、モードI、モードII及びモードIVにおける端子間電圧Vcin電圧変化の和は、モードIIIにおける端子間電圧Vcinの電圧変化と一致する必要がある。すなわち、コンデンサCinの端子間電圧Vcinの電圧変化は次の数式(31)で表される。 Mode I, mode II, and mode IV are periods during which the capacitor Cin supplies energy to the load circuit 14. On the other hand, mode III is a period in which energy is supplied from the capacitors C1, C2 and C3 to the capacitor Cin. Therefore, the sum of the voltage changes between the terminals Vcin in modes I, II, and IV needs to match the voltage changes in the voltage Vcin between the terminals in mode III. That is, the voltage change of the voltage Vcin between the terminals of the capacitor Cin is expressed by the following mathematical formula (31).

Figure 2021111991
Figure 2021111991

数式(12)、数式(15)、数式(27)及び数式(30)を数式(31)に代入すると、次の数式(32)が得られる。 Substituting the mathematical formula (12), the mathematical formula (15), the mathematical formula (27) and the mathematical formula (30) into the mathematical formula (31), the following mathematical formula (32) is obtained.

Figure 2021111991
Figure 2021111991

この数式(32)を満たすようにモードI〜モードIVまでを繰り返すことによって、電池BT1、BT2及びBT3から負荷回路14に継続してエネルギーを供給することが出来る。 By repeating modes I to IV so as to satisfy this mathematical formula (32), energy can be continuously supplied from the batteries BT1, BT2, and BT3 to the load circuit 14.

ここで、繰り返し周期をTとすると、Tは次の数式(33)で表される。 Here, assuming that the repetition period is T, T is expressed by the following mathematical formula (33).

Figure 2021111991
Figure 2021111991

数式(12)、数式(15)、数式(30)及び数式(33)から、コンデンサCinの端子間電圧Vcinのトータルでの電圧変化ΔVcinは、次の数式(34)で表される。 From the formula (12), the formula (15), the formula (30), and the formula (33), the total voltage change ΔVcin of the voltage Vcin between the terminals of the capacitor Cin is expressed by the following formula (34).

Figure 2021111991
Figure 2021111991

一方、直列接続されたコンデンサC1、C2及びC3と、コンデンサCinとが並列接続されているため、コンデンサCinの端子間電圧Vcinの電圧変化ΔVcinは、コンデンサC1、C2及びC3の端子間電圧の電圧変化ΔVc1、ΔVc2及びΔVc3の和と等しくなる。すなわち、各コンデンサの端子間電圧の電圧変化は、次の数式(35)表される関係となる。 On the other hand, since the capacitors C1, C2 and C3 connected in series and the capacitor Cin are connected in parallel, the voltage change ΔVcin of the voltage Vcin between the terminals of the capacitor Cin is the voltage of the voltage between the terminals of the capacitors C1, C2 and C3. It is equal to the sum of the changes ΔVc1, ΔVc2 and ΔVc3. That is, the voltage change of the voltage between the terminals of each capacitor has the relationship expressed by the following mathematical formula (35).

Figure 2021111991
Figure 2021111991

上記の数式(34)から分かるように、繰り返し周期Tを短くして、スイッチSW1〜SW4のスイッチング周波数fsw(fsw=1/T)を高くすることにより、コンデンサCinの端子間電圧の電圧変化ΔVcinを小さくすることができる。数式(35)に示すように、ΔVcinはコンデンサC1、C2及びC3の端子間電圧の電圧変化ΔVc1、ΔVc2及びΔVc3の和であるため、スイッチング周波数fswを高くすると、ΔVc1〜ΔVc3も小さくすることができる。 As can be seen from the above equation (34), by shortening the repetition period T and increasing the switching frequency fsw (fsw = 1 / T) of the switches SW1 to SW4, the voltage change ΔVcin of the voltage between the terminals of the capacitor Cin Can be made smaller. As shown in the equation (35), ΔVcin is the sum of the voltage changes ΔVc1, ΔVc2 and ΔVc3 of the voltage between the terminals of the capacitors C1, C2 and C3. Therefore, when the switching frequency fsw is increased, ΔVc1 to ΔVc3 can also be decreased. can.

そして、fswを高くしてΔVc1〜ΔVc3を最小限に抑えることにより、コンデンサC1〜C3の端子間電圧Vc1〜Vc3にほぼ変化がなくなり、電池BT1〜BT3の電圧であるVbt1〜Vbt3と同じと看做すことができるという効果が得られる。その結果、モードIVからモードIへと遷移した場合でも、コンデンサC1〜C3に過電圧や逆電圧などの異常な電圧が印加されなくなることが期待できる。 Then, by increasing fsw to minimize ΔVc1 to ΔVc3, the inter-terminal voltages Vc1 to Vc3 of the capacitors C1 to C3 are almost unchanged, and it is considered to be the same as Vbt1 to Vbt3 which are the voltages of the batteries BT1 to BT3. The effect of being able to do so is obtained. As a result, even when the mode IV is changed to the mode I, it can be expected that an abnormal voltage such as an overvoltage or a reverse voltage is not applied to the capacitors C1 to C3.

以上のように、本実施例の電力転送回路100では、電池BT1、BT2及びBT3のエネルギー、すなわち電池BT1、BT2及びBT3からの出力電流をコンデンサC1、C2及びC3に電荷としていったん蓄積している。そして、蓄積された電荷をコンデンサCinを介して負荷回路14に供給(モードI、II、IV)、又はコンデンサC1、C2及びC3から負荷回路14に直接供給している(モードIII)。これにより、新旧の電池が混在して電池ケースに装填されたり逆向きに装填されたりといった電池の誤装填が生じた場合にも、電池そのものに過電圧や逆電圧等が印加されることを防止することができる。また、電池BT1、BT2及びBT3のエネルギーをそれぞれ別のコンデンサC1、C2及びC3に移しているため、各電池の電圧差は問題とはならず、アルカリ電池やリチウム電池等の異種の電池を混在させて用いた場合でも、電力転送を安定して行うことが可能となる。 As described above, in the power transfer circuit 100 of this embodiment, the energy of the batteries BT1, BT2 and BT3, that is, the output currents from the batteries BT1, BT2 and BT3 are temporarily stored in the capacitors C1, C2 and C3 as electric charges. .. Then, the accumulated charge is supplied to the load circuit 14 via the capacitor Cin (modes I, II, IV), or is directly supplied to the load circuit 14 from the capacitors C1, C2, and C3 (mode III). This prevents overvoltage, reverse voltage, etc. from being applied to the battery itself even when the old and new batteries are mixed and loaded in the battery case or loaded in the opposite direction. be able to. Further, since the energy of the batteries BT1, BT2 and BT3 is transferred to different capacitors C1, C2 and C3, the voltage difference between the batteries does not matter, and different types of batteries such as alkaline batteries and lithium batteries are mixed. Even when used in combination, stable power transfer can be performed.

次に、本発明の実施例2について説明する。図7は、本実施例の電力転送回路200の構成を示す回路図である。 Next, Example 2 of the present invention will be described. FIG. 7 is a circuit diagram showing the configuration of the power transfer circuit 200 of this embodiment.

本実施例の電力転送回路200は、切替制御回路22が、エネルギー供給回路12から負荷回路14に印加される電圧を監視し、監視により得られた電圧値に基づいてスイッチSW4の切り替えを行う点で、実施例1の電力転送回路100と異なる。 In the power transfer circuit 200 of this embodiment, the switching control circuit 22 monitors the voltage applied from the energy supply circuit 12 to the load circuit 14, and switches the switch SW4 based on the voltage value obtained by the monitoring. Therefore, it is different from the power transfer circuit 100 of the first embodiment.

切替制御回路22は、一対の信号ラインを介して負荷回路14の第1の電力供給ラインLA及び第2の電力供給ラインLBに接続されている。切替制御回路22は、当該一対の信号ラインを介して第1の電力供給ラインLAの電位及び第2の電力供給ラインLBの電位の情報を得る。そして、切替制御回路22は、第1の電力供給ラインLAと第2の電力供給ラインLBとの電位差に基づいて、スイッチSW4のオン及びオフを切り替える。 The switching control circuit 22 is connected to the first power supply line LA and the second power supply line LB of the load circuit 14 via a pair of signal lines. The switching control circuit 22 obtains information on the potential of the first power supply line LA and the potential of the second power supply line LB via the pair of signal lines. Then, the switching control circuit 22 switches the switch SW4 on and off based on the potential difference between the first power supply line LA and the second power supply line LB.

具体的には、切替制御回路22は、上記電位差が所望の電圧値になるように、モードIIIにおけるスイッチSW4のオンの時間の長さ、すなわち期間T3の長さton3を制御する。例えば、負荷回路14の許容される入力電圧がコンデンサCinの端子間電圧の最大値(図6のVcinmax参照)よりも低い場合、コンデンサCinの端子間電圧Vcinが最大値に達しない段階で、スイッチSW4をオフに切り替える。 Specifically, the switching control circuit 22 controls the length of the on time of the switch SW4 in the mode III, that is, the length ton3 of the period T3 so that the potential difference becomes a desired voltage value. For example, when the allowable input voltage of the load circuit 14 is lower than the maximum value of the voltage between terminals of the capacitor Cin (see Vcinmax in FIG. 6), the switch is switched when the voltage Vcin between terminals of the capacitor Cin does not reach the maximum value. Switch SW4 off.

本実施例の電力転送回路200によれば、負荷回路14に供給される電圧を監視し、その電圧値に基づいて、スイッチSW4がオンとなる期間の長さ(モードIIIの期間T3の長さton3)を制御することにより、負荷回路14に過大な電圧が印加されることを防止することが可能となる。 According to the power transfer circuit 200 of this embodiment, the voltage supplied to the load circuit 14 is monitored, and the length of the period during which the switch SW4 is turned on based on the voltage value (the length of the period T3 of the mode III). By controlling ton3), it is possible to prevent an excessive voltage from being applied to the load circuit 14.

図8は、実施例2の変形例の電力転送回路300の構成を示す回路図である。電力転送回路300は、図1のエネルギー供給回路12とは構成が異なるエネルギー供給回路32を有する点、及びエネルギー供給回路32を制御する制御回路35を有する点で、実施例1の電力転送回路100と異なる。 FIG. 8 is a circuit diagram showing the configuration of the power transfer circuit 300 of the modified example of the second embodiment. The power transfer circuit 300 of the first embodiment has an energy supply circuit 32 having a configuration different from that of the energy supply circuit 12 of FIG. 1 and a control circuit 35 for controlling the energy supply circuit 32. Different from.

エネルギー供給回路32は、スイッチSW4、コンデンサCin、インダクタL1、スイッチSW5、ダイオードD2及びコンデンサCxを有する。 The energy supply circuit 32 includes a switch SW4, a capacitor Cin, an inductor L1, a switch SW5, a diode D2, and a capacitor Cx.

インダクタL1は、第1の電力供給ラインLAに挿入されている。インダクタL1の一端は、コンデンサCinの一端及びスイッチSW4の他端に接続されている。 The inductor L1 is inserted in the first power supply line LA. One end of the inductor L1 is connected to one end of the capacitor Cin and the other end of the switch SW4.

スイッチSW5は、コンデンサCinに並列に接続されている。スイッチSW5の一端は、第1の電力供給ラインLAに接続され、第1の電力供給ラインLAを介してインダクタL1の他端に接続されている。スイッチSW5の他端は、第2の電力供給ラインLBに接続されている。 The switch SW5 is connected in parallel to the capacitor Cin. One end of the switch SW5 is connected to the first power supply line LA, and is connected to the other end of the inductor L1 via the first power supply line LA. The other end of the switch SW5 is connected to the second power supply line LB.

ダイオードD2は、インダクタL1に直列に接続されるとともに、第1の電力供給ラインLAに挿入されている。ダイオードD2のアノードは、インダクタL1の他端及びスイッチSW5の一端に接続されている。 The diode D2 is connected in series with the inductor L1 and is inserted into the first power supply line LA. The anode of the diode D2 is connected to the other end of the inductor L1 and one end of the switch SW5.

コンデンサCxは、コンデンサCin及びスイッチSW5に並列に接続されている。コンデンサCxの一端は、ダイオードD2のカソードに接続されている。コンデンサCxの他端は、第2の電力供給ラインLBに接続されている。 The capacitor Cx is connected in parallel to the capacitor Cin and the switch SW5. One end of the capacitor Cx is connected to the cathode of the diode D2. The other end of the capacitor Cx is connected to the second power supply line LB.

インダクタL1、スイッチSW5、ダイオードD2及びコンデンサCxにより、昇圧回路が形成される。具体的には、スイッチSW5がオンになると、インダクタL1の他端が接地ライン(VSS)に接続され、インダクタL1にエネルギーが蓄積される。そして、スイッチSW5がオフになると、コンデンサCinの端子間電圧VcinにインダクタL1のエネルギーが加算され、コンデンサCinの端子間電圧Vcinを昇圧した電圧がダイオードD2を介して負荷回路14に供給される。 A booster circuit is formed by the inductor L1, the switch SW5, the diode D2, and the capacitor Cx. Specifically, when the switch SW5 is turned on, the other end of the inductor L1 is connected to the ground line (VSS), and energy is stored in the inductor L1. Then, when the switch SW5 is turned off, the energy of the inductor L1 is added to the inter-terminal voltage Vcin of the capacitor Cin, and the voltage obtained by boosting the inter-terminal voltage Vcin of the capacitor Cin is supplied to the load circuit 14 via the diode D2.

制御回路35は、コンデンサCinの両端に接続された一対の入力ラインを有する。当該一対の入力ラインを介して、制御回路35にコンデンサCinの端子間電圧Vcinが電源電圧として供給される。 The control circuit 35 has a pair of input lines connected to both ends of the capacitor Cin. The inter-terminal voltage Vcin of the capacitor Cin is supplied to the control circuit 35 as a power supply voltage via the pair of input lines.

また、制御回路35は、一対の信号ラインを介して負荷回路14の第1の電力供給ラインLA及び第2の電力供給ラインLBに接続されている。切替制御回路22は、当該一対の信号ラインを介して第1の電力供給ラインLAの電位及び第2の電力供給ラインLBの電位の情報を得る。そして、制御回路35は、第1の電力供給ラインLAと第2の電力供給ラインLBとの電位差に基づいて、スイッチSW5のオン及びオフを切り替える。 Further, the control circuit 35 is connected to the first power supply line LA and the second power supply line LB of the load circuit 14 via a pair of signal lines. The switching control circuit 22 obtains information on the potential of the first power supply line LA and the potential of the second power supply line LB via the pair of signal lines. Then, the control circuit 35 switches the switch SW5 on and off based on the potential difference between the first power supply line LA and the second power supply line LB.

具体的には、制御回路35は、第1の電力供給ラインLAの電位及び第2の電力供給ラインLBを介して負荷回路14に供給される電圧を監視し、当該電圧の電圧値が負荷回路14の動作電圧に満たない場合に、スイッチSW5のスイッチング動作を行う。これにより、コンデンサCinの端子間電圧Vcinを昇圧した電圧が負荷回路14に供給される。 Specifically, the control circuit 35 monitors the potential of the first power supply line LA and the voltage supplied to the load circuit 14 via the second power supply line LB, and the voltage value of the voltage is the load circuit. When the operating voltage of 14 is not reached, the switching operation of the switch SW5 is performed. As a result, the voltage obtained by boosting the inter-terminal voltage Vcin of the capacitor Cin is supplied to the load circuit 14.

かかる構成によれば、新旧の電池の混在や電池ケースへの電池の逆装填が生じて電池BT1〜BT3の合計電圧値が低い場合等に、負荷回路14に供給する電圧を負荷回路14の動作電圧まで昇圧することができる。これにより、電池BT1〜BT3のエネルギーを有効に活用することが可能となる。 According to this configuration, when the total voltage value of the batteries BT1 to BT3 is low due to a mixture of old and new batteries or reverse loading of the batteries in the battery case, the voltage supplied to the load circuit 14 is applied to the operation of the load circuit 14. It can be boosted to voltage. This makes it possible to effectively utilize the energy of the batteries BT1 to BT3.

なお、本発明の実施形態は、上記実施例に記載したものに限られない。例えば、上記実施例では、スイッチSW1〜SW3を電池BT1〜BT3の一端とコンデンサC1〜C3との間に接続した。しかし、スイッチSW1〜SW3の位置はこれに限られず、例えば電池BT1〜BT3の他端とコンデンサC1〜C3の他端との間に接続してもよい。すなわち、スイッチSW1〜SW3は、電池BT1〜BT3がコンデンサC1〜C3を充電する充電経路にあればよい。 The embodiments of the present invention are not limited to those described in the above examples. For example, in the above embodiment, the switches SW1 to SW3 are connected between one end of the batteries BT1 to BT3 and the capacitors C1 to C3. However, the positions of the switches SW1 to SW3 are not limited to this, and may be connected between the other ends of the batteries BT1 to BT3 and the other ends of the capacitors C1 to C3, for example. That is, the switches SW1 to SW3 may be located in the charging path where the batteries BT1 to BT3 charge the capacitors C1 to C3.

また、上記実施例では、スイッチSW4をコンデンサC1の一端とコンデンサCinの一端との間に接続した。しかし、スイッチSW4の位置はこれに限られず、コンデンサC1〜C3及びコンデンサCinの電流経路(ただし、電池BT1〜BT3がコンデンサC1〜C3を充電する経路以外)にあればよい。 Further, in the above embodiment, the switch SW4 is connected between one end of the capacitor C1 and one end of the capacitor Cin. However, the position of the switch SW4 is not limited to this, and may be in the current path of the capacitors C1 to C3 and the capacitor Cin (however, other than the path where the batteries BT1 to BT3 charge the capacitors C1 to C3).

また、上記実施例では、コンデンサC3やコンデンサCinの他端を接地し、接地電位VSSを回路の基準点としたが、例えばフローティング状態としてもよい。 Further, in the above embodiment, the other end of the capacitor C3 and the capacitor Cin is grounded and the ground potential VSS is used as the reference point of the circuit, but for example, it may be in a floating state.

また、上記実施例では、エネルギー蓄積回路11、エネルギー供給回路12及び逆バイアス防止回路13をそれぞれ別の回路ブロックとして説明したが、回路ブロックの区分けはこれに限られず、全体として同様の機能が実現されていればよい。例えば、エネルギー供給回路12に逆バイアス防止回路13を組み込んでもよい。なお、逆バイアス防止回路13をブリッジダイオードにすると、負荷回路14の逆バイアスを防止するとともに、この負荷回路14へ電力を供給することも可能である。また、アプリケーション的に明らかに電池の逆装填が生じないような場合には、逆バイアス防止回路13又はこれに相当する機能を設けなくてもよい。 Further, in the above embodiment, the energy storage circuit 11, the energy supply circuit 12, and the reverse bias prevention circuit 13 have been described as separate circuit blocks, but the division of the circuit blocks is not limited to this, and the same functions are realized as a whole. It suffices if it is done. For example, the reverse bias prevention circuit 13 may be incorporated in the energy supply circuit 12. When the reverse bias prevention circuit 13 is used as a bridge diode, it is possible to prevent the reverse bias of the load circuit 14 and supply electric power to the load circuit 14. Further, when the reverse load of the battery does not obviously occur in terms of application, it is not necessary to provide the reverse bias prevention circuit 13 or a function corresponding thereto.

また、コンデンサCinは、無極性コンデンサから構成されていてもよく、有極性コンデンサから構成されていてもよい。無極性コンデンサをコンデンサCinとして用いた場合、電池BT1、BT2及びBT3のうちの2つ以上が電池ケースに逆向きに装填された場合等、コンデンサC1、C2及びC3のトータルの電位が接地電位VSSを基準としてマイナスになるようなケースに対応することが可能となる。一方、有極性コンデンサを用いた場合、無極性コンデンサと比べて大容量且つ小規模であることから、回路規模の小さい電力転送回路を実現することが可能となる。 Further, the capacitor Cin may be composed of a non-polar capacitor or a polar capacitor. When a non-polar capacitor is used as the capacitor Cin, the total potential of the capacitors C1, C2 and C3 is the ground potential VSS when two or more of the batteries BT1, BT2 and BT3 are loaded in the battery case in the opposite direction. It is possible to deal with cases where the value becomes negative based on. On the other hand, when a polar capacitor is used, it has a larger capacity and a smaller scale than a non-polar capacitor, so that it is possible to realize a power transfer circuit having a smaller circuit scale.

また、上記実施例では3個の電池BT1、BT2及びBT3を用いる場合について説明したが、電池の数はこれに限られない。少なくとも2以上の電池を用いる場合に適用することが可能である。 Further, in the above embodiment, the case where three batteries BT1, BT2 and BT3 are used has been described, but the number of batteries is not limited to this. It can be applied when at least two or more batteries are used.

また、スイッチSW1〜SW3のオン及びオフを切り替えるスイッチング周波数fswを高くすることができない場合、電池BT1〜BT3と並列にエネルギー補助蓄積素子としてのコンデンサを付加してもよい。例えば、電池BT1〜BT3側を挟んでコンデンサC1〜C3と対向する位置にエネルギー補助蓄積素子を接続することにより、電池BT1〜BT3とコンデンサC1〜C3との間の電圧の差分を吸収することが期待できる。また、このエネルギー補助蓄積素子を付加することにより、モードIにおけるコンデンサC1〜C3の充電の速度を速めることができるため、スイッチング周波数fswを高くした場合にも有効である。 Further, when the switching frequency fsw for switching the switches SW1 to SW3 on and off cannot be increased, a capacitor as an energy auxiliary storage element may be added in parallel with the batteries BT1 to BT3. For example, by connecting an energy auxiliary storage element at a position facing the capacitors C1 to C3 across the batteries BT1 to BT3, it is possible to absorb the difference in voltage between the batteries BT1 to BT3 and the capacitors C1 to C3. You can expect it. Further, by adding this energy auxiliary storage element, the charging speed of the capacitors C1 to C3 in the mode I can be increased, which is effective even when the switching frequency fsw is increased.

また、電力転送回路の起動時(すなわち、電源投入直後)には、モードIの期間(期間T1)を長くとり、コンデンサC1〜C3を電池BT1〜BT3の電位に充電してからスイッチング動作を開始すると良い。 Further, when the power transfer circuit is started (that is, immediately after the power is turned on), the mode I period (period T1) is extended, the capacitors C1 to C3 are charged to the potentials of the batteries BT1 to BT3, and then the switching operation is started. Then it is good.

また、上記実施例2では、切替制御回路22が、エネルギー供給回路12から負荷回路14に印加される電圧に応じてスイッチSW4の切り替えを行う例について説明した。しかし、切替制御回路22が、負荷回路14に印加される電圧に応じてスイッチSW1〜SW3の切替を行うように構成してもよい。 Further, in the second embodiment, an example in which the switching control circuit 22 switches the switch SW4 according to the voltage applied from the energy supply circuit 12 to the load circuit 14 has been described. However, the switching control circuit 22 may be configured to switch the switches SW1 to SW3 according to the voltage applied to the load circuit 14.

また、上記実施例2では、切替制御回路22が一対の信号ラインを介して逆バイアス防止回路13と負荷回路14との間に接続されている場合を図7に示したが、第1の電力供給ラインLA及び第2の電力供給ラインLBに接続されていればよく、例えばエネルギー供給回路12と逆バイアス防止回路13との間に接続されていてもよい。 Further, in the second embodiment, the case where the switching control circuit 22 is connected between the reverse bias prevention circuit 13 and the load circuit 14 via a pair of signal lines is shown in FIG. 7. It may be connected to the supply line LA and the second power supply line LB, and may be connected between, for example, the energy supply circuit 12 and the reverse bias prevention circuit 13.

また、上記実施例では、エネルギー源として電池を用いる場合を例として説明したが、これに限られず、エネルギーハーベスティングや再生可能エネルギーなど、電圧値の異なる様々なエネルギー源に適用することが可能である。かかる構成によれば、異なる種類の電源からの電力を合算して負荷回路に供給することが可能であるため、単独の電源では電力供給が少なかったり不安定だったりするような場合であっても、安定した電力を負荷回路に供給することが可能となる。 Further, in the above embodiment, the case where a battery is used as an energy source has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and can be applied to various energy sources having different voltage values such as energy harvesting and renewable energy. be. According to this configuration, it is possible to add up the power from different types of power sources and supply them to the load circuit, so even if the power supply is small or unstable with a single power source. , It becomes possible to supply stable electric power to the load circuit.

100 電力転送回路
11 エネルギー蓄積回路
12 エネルギー供給回路
13 逆バイアス防止回路
14 負荷回路
21 内部電源回路
22 切替制御回路
200 電力転送回路
300 電力転送回路
32 エネルギー供給回路
35 制御回路
100 Power transfer circuit 11 Energy storage circuit 12 Energy supply circuit 13 Reverse bias prevention circuit 14 Load circuit 21 Internal power supply circuit 22 Switching control circuit 200 Power transfer circuit 300 Power transfer circuit 32 Energy supply circuit 35 Control circuit

Claims (9)

複数の電源を用いて負荷回路に電力を供給する電力転送回路であって、
前記負荷回路に電力を供給する第1の電力供給ライン及び第2の電力供給ラインと、
前記第1の電力供給ラインと前記第2の電力供給ラインとの間で互いに直列に接続され、且つ各々が前記複数の電源の各々とスイッチを介した閉回路を形成する複数の第1のコンデンサからなるコンデンサ群を有する第1の電力蓄積部と、
前記第1の電力供給ラインと前記第2の電力供給ラインとの間で前記コンデンサ群と並列に接続され、前記コンデンサ群とスイッチを介した閉回路を形成する第2のコンデンサを含む第2の電力蓄積部と、
を有することを特徴とする電力転送回路。
A power transfer circuit that supplies power to a load circuit using multiple power sources.
A first power supply line and a second power supply line for supplying power to the load circuit, and
A plurality of first capacitors connected in series between the first power supply line and the second power supply line, each forming a closed circuit with each of the plurality of power supplies via a switch. A first power storage unit having a capacitor group consisting of
A second capacitor including a second capacitor connected in parallel with the capacitor group between the first power supply line and the second power supply line to form a closed circuit with the capacitor group via a switch. Power storage unit and
A power transfer circuit characterized by having.
前記第1の電力供給ラインと前記第2の電力供給ラインとの間で前記第2のコンデンサと並列に接続され、前記第2のコンデンサの端子間電位が基準電位から見て負の電位となる場合に前記第2のコンデンサに蓄積された電荷に基づいて電流を流すダイオードを含む逆バイアス防止回路を有することを特徴とする請求項1に記載の電力転送回路。 The first power supply line and the second power supply line are connected in parallel with the second capacitor, and the potential between the terminals of the second capacitor becomes a negative potential when viewed from the reference potential. The power transfer circuit according to claim 1, further comprising a reverse bias prevention circuit including a diode that allows a current to flow based on the electric charge stored in the second capacitor. 前記第1の電力蓄積部のスイッチ及び前記第2の電力蓄積部のスイッチのオン及びオフの切り替えを制御する切替制御部を有し、
前記第1の電力蓄積部のスイッチをオン、前記第2の電力蓄積部のスイッチをオフにすることにより、前記コンデンサ群に前記複数の電源からの電荷を蓄積するとともに、前記第2のコンデンサに蓄積されている電荷に基づいて前記負荷回路に電力を供給する第1の電荷蓄積モードと、
前記第1の電力蓄積部のスイッチをオフ、前記第2の電力蓄積部のスイッチをオンにすることにより、前記コンデンサ群に蓄積された電荷を前記第2のコンデンサに移動させるとともに、前記コンデンサ群に蓄積されている電荷に基づいて前記負荷回路に電力を供給する第2の電荷蓄積モードと、
に回路状態を変化させることを特徴とする請求項1又は2に記載の電力転送回路。
It has a switching control unit that controls on / off switching of the switch of the first power storage unit and the switch of the second power storage unit.
By turning on the switch of the first power storage unit and turning off the switch of the second power storage unit, charges from the plurality of power sources are accumulated in the capacitor group and in the second capacitor. A first charge storage mode that supplies power to the load circuit based on the stored charge,
By turning off the switch of the first power storage unit and turning on the switch of the second power storage unit, the electric charge accumulated in the capacitor group is transferred to the second capacitor group, and the capacitor group A second charge storage mode that supplies power to the load circuit based on the charge stored in
The power transfer circuit according to claim 1 or 2, wherein the circuit state is changed.
前記切替制御部は、回路状態を前記第1の電荷蓄積モードに制御する第1の電荷蓄積期間と、回路状態を前記第2の電荷蓄積モードに制御する第2の電荷蓄積期間と、の間に前記第1の電力蓄積部のスイッチ及び前記第2の電力蓄積部のスイッチがいずれもオフになるように制御するデッドタイムを設けることを特徴とする請求項3に記載の電力転送回路。 The switching control unit is between a first charge storage period that controls the circuit state to the first charge storage mode and a second charge storage period that controls the circuit state to the second charge storage mode. The power transfer circuit according to claim 3, further comprising a dead time for controlling both the switch of the first power storage unit and the switch of the second power storage unit to be turned off. 前記切替制御部は、前記負荷回路に印加される電圧の電圧値に応じて、前記第2の電力蓄積部のスイッチのオン及びオフを切り替えることを特徴とする請求項3又は4に記載の電力転送回路。 The power according to claim 3 or 4, wherein the switching control unit switches on and off the switch of the second power storage unit according to the voltage value of the voltage applied to the load circuit. Transfer circuit. 前記第2の電力蓄積部は、前記第2の電荷蓄積モードにおいて、前記負荷回路に印加される電圧の電圧値に応じて、前記第2のコンデンサの端子間電圧を昇圧して前記負荷回路に供給する昇圧回路を含むことを特徴とする請求項3乃至5のいずれか1に記載の電力転送回路。 In the second charge storage mode, the second power storage unit boosts the voltage between the terminals of the second capacitor according to the voltage value of the voltage applied to the load circuit to the load circuit. The power transfer circuit according to any one of claims 3 to 5, further comprising a booster circuit for supplying. 負荷回路に接続された第1の電力供給ラインと第2の電力供給ラインとの間で互いに直列に接続され、且つ複数の電源の各々とスイッチを介した閉回路を形成する複数の第1のコンデンサからなるコンデンサ群を有する第1の電力蓄積部と、前記第1の電力供給ラインと前記第2の電力供給ラインとの間で前記コンデンサ群と並列に接続され、前記コンデンサ群とスイッチを介した閉回路を形成する第2のコンデンサを含む第2の電力蓄積部と、を有する電力転送回路が、前記複数の電源からの電力を前記負荷回路に転送する電力転送方法であって、
前記第1の電力蓄積部のスイッチをオン、前記第2の電力蓄積部のスイッチをオフにすることにより、前記コンデンサ群に前記複数の電源からの電荷を蓄積するとともに、前記第2のコンデンサに蓄積されている電荷に基づいて前記負荷回路に電力を供給する第1のステップと、
前記第1の電力蓄積部のスイッチをオフ、前記第2の電力蓄積部のスイッチをオンにすることにより、前記コンデンサ群に蓄積された電荷を前記第2のコンデンサに移動させるとともに、前記コンデンサ群に蓄積されている電荷に基づいて前記負荷回路に電力を供給する第2のステップと、
を含むことを特徴とする電力転送方法。
A plurality of first power supply lines connected in series between the first power supply line and the second power supply line connected to the load circuit, and forming a closed circuit with each of the plurality of power supplies via a switch. A first power storage unit having a capacitor group composed of capacitors is connected in parallel with the capacitor group between the first power supply line and the second power supply line, and the capacitor group and a switch are used. A power transfer circuit having a second power storage unit including a second capacitor forming a closed circuit is a power transfer method for transferring power from the plurality of power sources to the load circuit.
By turning on the switch of the first power storage unit and turning off the switch of the second power storage unit, charges from the plurality of power sources are accumulated in the capacitor group and in the second capacitor. The first step of supplying power to the load circuit based on the stored charge,
By turning off the switch of the first power storage unit and turning on the switch of the second power storage unit, the electric charge accumulated in the capacitor group is transferred to the second capacitor group, and the capacitor group A second step of supplying power to the load circuit based on the charge stored in the
A power transfer method comprising.
前記第1のステップと前記第2のステップとの間に、前記第1の電力蓄積部のスイッチ及び前記第2の電力蓄積部のスイッチをいずれもオフにするステップをさらに含むことを特徴とする請求項7に記載の電力転送方法。 Between the first step and the second step, a step of turning off both the switch of the first power storage unit and the switch of the second power storage unit is further included. The power transfer method according to claim 7. 前記第1のステップは、前記負荷回路に印加される電圧の電圧値に応じて、前記第2のコンデンサの端子間電圧を昇圧して前記負荷回路に供給するステップを含むことを特徴とする請求項7又は8に記載の電力転送方法。 The first step includes a step of boosting the voltage between terminals of the second capacitor and supplying it to the load circuit according to the voltage value of the voltage applied to the load circuit. Item 7. The power transfer method according to Item 7.
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