專利名稱：直流電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過從蓄電部件放電而向負(fù)載供給直流電力的直流電源裝置。
背景技術(shù)：
以往，在用于向電車的電機(jī)等負(fù)載供給直流電力的直流電源裝置中，有時(shí)會(huì)使用電容較大的電容器(例如日本實(shí)開平3-104002號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)1])。另外，由于電容器在電荷消失后無法供給電力，因此還有通過并用二次電池而致力于延長直流電源的使用時(shí)間的直流電源裝置(例如日本特開平6-270695號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]、日本特開 2009-112122號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)3]、日本特開2004-266888號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)4]以及日本特開2010-4587號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)5])。特別是，在專利文獻(xiàn)3和5中公開了如下技術(shù)作為大電容的電容器而使用鋰離子電容器，供給需要的最大電力而減少二次電池的必要最大電力?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)[專利文獻(xiàn)1]日本實(shí)開平3-104002號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]日本特開平6-270695號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)3]日本特開2009-112122號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)4]日本特開2004-266888號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)5]日本特開2010-4587號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，鋰離子電容器具有如下性質(zhì)如果低于在特性上必然規(guī)定的下限電壓而成為過放電狀態(tài)，則即使再次充電，也無法得到原來的特性。因此，在現(xiàn)有的具有鋰離子電容器的直流電源裝置中，存在難以最大限度地利用鋰離子電容器的問題。另外，與鋰離子電容器相比，二次電池容易由于急劇的充放電或過放電/過充電而劣化，通過現(xiàn)有的控制方法，存在二次電池劣化的問題。例如，在專利文獻(xiàn)4記載的結(jié)構(gòu)中，二次電池經(jīng)由繼電器與主電源并聯(lián)連接。因此在充放電時(shí)，對(duì)二次電池也連接了無限大的負(fù)載。在專利文獻(xiàn)5記載的結(jié)構(gòu)中，二次電池的使用頻度高。另外還存在的問題是，由于經(jīng)常使用DC/DC轉(zhuǎn)換器，因此始終消耗電力。本發(fā)明的目的是提供一種直流電源裝置，在使用通過串聯(lián)連接多個(gè)鋰離子電容器而構(gòu)成的鋰離子電容器單元作為蓄電部件的情況下，能夠最大限度地利用鋰離子電容器， 維持對(duì)負(fù)載的供電。本發(fā)明的另一目的是，在使用鋰離子電容器單元作為主電源并且使用二次電池作為備用電源的直流電源裝置中，減少二次電池的負(fù)擔(dān)，抑制二次電池的劣化，延長壽命。另外，提供一種能夠穩(wěn)定地供給電力的直流電源裝置。本發(fā)明的另一目的是提供一種直流電源裝置，在使用鋰離子電容器的情況下，能夠延長對(duì)負(fù)載的供電時(shí)間。
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本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是提供一種充電方法，能夠?qū)邆滗囯x子電容器單元和二次電池的直流電源裝置高效地充電。本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是提供一種直流電源裝置，能夠在適合使用直流電源裝置的環(huán)境溫度的條件下對(duì)二次電池進(jìn)行充電。本發(fā)明的直流電源裝置具備鋰離子電容器單元，與負(fù)載并聯(lián)連接；二次電池，能夠與負(fù)載和鋰離子電容器單元并聯(lián)連接；電壓檢測(cè)部件，檢測(cè)鋰離子電容器單元的電壓； 和切換電路，用于將二次電池與負(fù)載和鋰離子電容器單元并聯(lián)連接。一般的鋰離子電容器單個(gè)為3. 8V左右，因此按照用途將多個(gè)鋰離子電容器串聯(lián)連接來構(gòu)成鋰離子電容器單元，得到所需的輸出電壓。另外，二次電池例如可以是鉛蓄電池或鋰離子電池等可進(jìn)行充放電的電池，其種類不限。在本發(fā)明中，為了避免構(gòu)成鋰離子電容器單元的各鋰離子電容器的電壓低于前述的下限電壓，通過電壓檢測(cè)部件檢測(cè)出鋰離子電容器單元的電壓，當(dāng)鋰離子電容器單元的電壓達(dá)到單元下限電壓時(shí)，切換電路將二次電池與鋰離子電容器單元并聯(lián)連接，從而防止鋰離子電容器單元內(nèi)的多個(gè)鋰離子電容器降低到下限電壓以下。同時(shí)，切換電路將二次電池與負(fù)載連接，繼續(xù)向負(fù)載供電。結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明，能夠在不降低鋰離子電容器的壽命的情況下，最大限度地利用鋰離子電容器，維持對(duì)負(fù)載的供電。并且，由于平常不使用二次電池，因此小容量的二次電池就足夠了，能夠使直流電源裝置小型化。另外，由于反復(fù)進(jìn)行二次電池的充放電的情況變少，因此還具有能夠延長二次電池的壽命的效果。在本說明書中，“單元下限電壓”是指高于串聯(lián)連接的多個(gè)鋰離子電容器的下限電壓的合計(jì)值、而低于二次電池的額定電壓的電壓值。是能夠防止鋰離子電容器的電壓下降到下限電壓以下的值。本發(fā)明的直流電源裝置適合如由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)搬運(yùn)車(AGV)等那樣在動(dòng)作途中停止會(huì)對(duì)作業(yè)帶來障礙的用途。一般情況下，在鋰離子電容器的電壓降低的情況下，如果是自動(dòng)搬運(yùn)車，則可以在自動(dòng)搬運(yùn)車返回到待機(jī)位置的時(shí)刻，通過充電裝置(外部充電器) 對(duì)鋰離子電容器單元進(jìn)行充電。當(dāng)鋰離子電容器單元的電壓達(dá)到單元下限電壓以下時(shí)，即使在附近不存在待機(jī)位置的情況下，由于二次電池與鋰離子電容器單元并聯(lián)連接，而繼續(xù)向電機(jī)供電，因此自動(dòng)搬運(yùn)車能夠返回到待機(jī)位置。另外，二次電池成為負(fù)載的電源并且還成為鋰離子電容器單元的充電用電源。切換電路只要能夠進(jìn)行前述的切換動(dòng)作，則其結(jié)構(gòu)是任意的。例如，可以使用半導(dǎo)體開關(guān)或電磁開關(guān)等可以控制的開關(guān)電路來構(gòu)成切換電路。在使用這樣的開關(guān)電路的情況下，可以將與負(fù)載的一對(duì)輸入部連接的鋰離子電容器單元的一對(duì)輸入輸出部中的一個(gè)與二次電池的一對(duì)輸入輸出部中的一個(gè)電連接，將開關(guān)電路配置在鋰離子電容器單元的一對(duì)輸入輸出部中的另一個(gè)與二次電池的一對(duì)輸入輸出部中的另一個(gè)之間。開關(guān)電路當(dāng)電壓檢測(cè)部件檢測(cè)出單元下限電壓時(shí)成為導(dǎo)通狀態(tài)。通過這樣構(gòu)成，在開關(guān)電路的控制下，能夠可靠地進(jìn)行如下動(dòng)作在鋰離子電容器單元的電壓沒有達(dá)到單元下限電壓的情況下，從鋰離子電容器單元對(duì)負(fù)載供電，在鋰離子電容器單元的電壓達(dá)到單元下限電壓的時(shí)刻，二次電池對(duì)鋰離子電容器單元進(jìn)行充電。這種情況下，可以設(shè)置二極管，該二極管的正極與鋰離子電容器單元的一對(duì)輸入輸出部連接，負(fù)極與二次電池的作為正極端子的輸入輸出部連接。通過這樣構(gòu)成，在開關(guān)電路不導(dǎo)通的情況下，防止從二次電池放電，并且即使不另外準(zhǔn)備二次電池用的充電器，在使用外部電源對(duì)鋰離子電容器單元進(jìn)行充電時(shí)，也能夠同時(shí)對(duì)二次電池充電。另外，作為電壓檢測(cè)部件的電源，優(yōu)選使用二次電池。由此能夠?qū)囯x子電容器單元的容量最大限度地用于負(fù)載。另外，可以利用穩(wěn)壓二極管等單向?qū)ㄔ順?gòu)成切換電路。這種情況下，可以將與負(fù)載的一對(duì)輸入部連接的鋰離子電容器單元的一對(duì)輸入輸出部中的一個(gè)與二次電池的一對(duì)輸入輸出部中的一個(gè)電連接，在鋰離子電容器單元的一對(duì)輸入輸出部中的另一個(gè)與二次電池的一對(duì)輸入輸出部中的另一個(gè)之間，電連接單向?qū)ㄔ?，?dāng)鋰離子電容器單元的電壓成為單元下限電壓以下時(shí)，該單向?qū)ㄔ蔀閷?dǎo)通狀態(tài)。這樣，單向?qū)ㄔ嬗米麟妷簷z測(cè)部件和切換電路。在使用穩(wěn)壓二極管作為單向?qū)ㄔ那闆r下，只要使用具有單元下限電壓以下的齊納電壓的穩(wěn)壓二極管即可。通過這樣構(gòu)成，能夠在不需要必須控制才會(huì)動(dòng)作的切換電路的情況下構(gòu)成切換電路。在鋰離子電容器單元的電壓沒有達(dá)到單元下限電壓的情況下，能夠從鋰離子電容器單元對(duì)負(fù)載供電，在達(dá)到單元下限電壓的時(shí)刻，二次電池能夠?qū)︿囯x子電容器單元進(jìn)行充電。另外，在本發(fā)明中，切換電路也可以構(gòu)成為切換兩種電路結(jié)構(gòu)。首先，切換電路在二次電池與負(fù)載和鋰離子電容器單元并聯(lián)連接時(shí)，首先形成第1電路結(jié)構(gòu)，在第1電路結(jié)構(gòu)中，經(jīng)由包括限流部件的第1放電電路將二次電池與負(fù)載和鋰離子電容器單元并聯(lián)連接。 然后形成第2電路結(jié)構(gòu)，在第2電路結(jié)構(gòu)中，當(dāng)檢測(cè)出鋰離子電容器單元的電壓上升到高于單元下限電壓的第1設(shè)定電壓，或者檢測(cè)出鋰離子電容器單元的電壓降低到低于單元下限電壓的第2設(shè)定電壓時(shí)，切換電路經(jīng)由不包括限流部件的第2放電電路將二次電池與負(fù)載和鋰離子電容器單元并聯(lián)連接。“檢測(cè)出鋰離子電容器單元的電壓上升到高于單元下限電壓的第1設(shè)定電壓”的情況是如下情況在切換電路形成第1電路結(jié)構(gòu)后，能夠在不流動(dòng)過電流的情況下使用二次電池對(duì)負(fù)載供給所需的電力，并且鋰離子電容器單元也能夠由二次電池充電。因此，電壓上升到高于單元下限電壓的第1設(shè)定電壓。第1設(shè)定電壓是能夠阻止從二次電池向負(fù)載的放電電流成為過電流的電壓。因而，在該狀態(tài)下，限流部件的存在成為產(chǎn)生電力損失的原因， 防止產(chǎn)生過電流的功能沒有實(shí)現(xiàn)。因此，通過切換成第2電路結(jié)構(gòu)，斷開限流部件，阻止限流部件中的損失的產(chǎn)生，減少二次電池的負(fù)載。結(jié)果是，能夠使二次電池的容量降低速度變慢。而“檢測(cè)出鋰離子電容器單元的電壓降低到低于單元下限電壓的第2設(shè)定電壓” 的情況是如下情況切換電路形成第1電路結(jié)構(gòu)的時(shí)刻的負(fù)載過大，因此經(jīng)由限流部件向負(fù)載供給電流，而不能供給充足的電力，并且鋰離子電容器單元的放電繼續(xù)進(jìn)行。因此，在該情況下，使限流部件存在于放電電路中的做法存在如下的危險(xiǎn)性從鋰離子電容器單元的放電繼續(xù)進(jìn)行，各鋰離子電容器的電壓降低到下限電壓。因此，通過切換成第2電路結(jié)構(gòu)，將限流部件斷開，對(duì)負(fù)載供給所需的電力，防止鋰離子電容器單元的電壓降低。從該觀點(diǎn)看，第2設(shè)定電壓是能夠阻止鋰離子電容器的電壓成為下限電壓以下的電壓。如上所述，如果將切換電路構(gòu)成為切換兩種電路結(jié)構(gòu)，則通過在特定條件下從第1 電路結(jié)構(gòu)切換成笫2電路結(jié)構(gòu)，能夠阻止來自二次電池的過電流放電，抑制二次電池的劣化并且抑制電力損失。而且能夠向負(fù)載供給所需的電力。
第2放電電路具體而言可以由將第1放電電路的限流部件短路的短路電路構(gòu)成。 通過這樣構(gòu)成，能夠使切換電路的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。如上所述，本發(fā)明的直流電源裝置適合由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)搬運(yùn)車(AGV)等，一般情況下，在鋰離子電容器單元的電壓降低的情況下，如果是自動(dòng)搬運(yùn)車，則可以在自動(dòng)搬運(yùn)車返回到待機(jī)位置的時(shí)刻，通過充電裝置(外部充電器)進(jìn)行充電。此時(shí)，可以還具備充電電路，當(dāng)從外部充電器對(duì)鋰離子電容器單元施加了充電電壓時(shí)，充電電路變?yōu)閯?dòng)作狀態(tài)而對(duì)二次電池進(jìn)行充電，從而可以同時(shí)也對(duì)二次電池進(jìn)行充電。但是，由于鋰離子電容器單元與二次電池的充電特性和充電時(shí)間大不相同，因此如果同時(shí)進(jìn)行充電，則鋰離子電容器單元的充電時(shí)間受到充電時(shí)間長的二次電池的充電時(shí)間的約束，而延長到不必要的程度。因此產(chǎn)生不能有效利用鋰離子電容器單元的問題。另外，如果使充電電路始終處于連接的狀態(tài)，則可能形成鋰離子電容器單元始終對(duì)二次電池充電的動(dòng)作，產(chǎn)生電力損失。因此，優(yōu)選充電電路包括開關(guān)電路，在開關(guān)電路成為導(dǎo)通狀態(tài)的情況下，進(jìn)行二次電池的充電。或者， 優(yōu)選在本發(fā)明的直流電源裝置的充電方法中，在將二次電池從充電用直流電源電氣斷開的狀態(tài)下對(duì)鋰離子電容器單元進(jìn)行充電，在鋰離子電容器單元的充電完成后，將鋰離子電容器單元從充電用直流電源電氣斷開，對(duì)二次電池進(jìn)行充電。能夠在對(duì)充電時(shí)間短的鋰離子電容器單元進(jìn)行充電后，利用待機(jī)時(shí)間等對(duì)充電時(shí)間長的二次電池進(jìn)行充電。因此可以根據(jù)需要使直流電源裝置立刻成為能夠使用的狀態(tài)。另外，能夠隨意停止從鋰離子電容器單元對(duì)二次電池進(jìn)行充電的動(dòng)作。另外，鋰離子電容器單元的充電電壓比二次電池的充電電壓高。因此，充電電路中可以包括DC/DC轉(zhuǎn)換器，該DC/DC轉(zhuǎn)換器將充電電壓降低到適合二次電池的充電的電壓。由于DC/DC轉(zhuǎn)換器能夠任意地進(jìn)行電壓控制，因此能夠以適當(dāng)?shù)某潆婋妷簩?duì)二次電池進(jìn)行充電，從而能夠抑制二次電池的壽命降低。已知適合二次電池的充電的電壓隨著放置二次電池的環(huán)境溫度而改變。因此，為了以防止過充電和充電不足的方式進(jìn)行二次電池的充電，優(yōu)選地，直流電源裝置還具備檢測(cè)環(huán)境溫度的溫度檢測(cè)部件，根據(jù)環(huán)境溫度使充電電路中包括的DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓改變。具體而言，當(dāng)溫度檢測(cè)部件檢測(cè)的檢測(cè)溫度高于預(yù)定的基準(zhǔn)上限溫度時(shí)，使適合二次電池的充電的電壓降低，當(dāng)溫度檢測(cè)部件檢測(cè)的檢測(cè)溫度低于預(yù)定的基準(zhǔn)下限溫度時(shí)，使適合二次電池的充電的電壓升高即可。另外，還可以將充電電路構(gòu)成為，包括一個(gè)以上的二極管，并且當(dāng)從外部充電器對(duì)鋰離子電容器單元施加了充電電壓時(shí)，將充電電壓降低到適合二次電池的充電的電壓，并施加到二次電池上。具體而言，將一個(gè)以上的二極管串聯(lián)連接，將其正極側(cè)與鋰離子電容器單元的正極端子連接，將負(fù)極與二次電池的正極端子連接。通過這樣構(gòu)成，僅通過根據(jù)要使用的二次電池的額定電壓來決定二極管的個(gè)數(shù)，就可以容易地調(diào)整二次電池的充電電壓。 因此不需要開關(guān)電路或DC/DC轉(zhuǎn)換器等復(fù)雜電路。這種情況下也優(yōu)選地在充電電路中包括開關(guān)電路，僅在開關(guān)電路成為導(dǎo)通狀態(tài)的情況下，進(jìn)行二次電池的充電。如上所述，第1設(shè)定電壓是能夠阻止從二次電池向負(fù)載的放電電流成為過電流的電壓。這樣規(guī)定第1設(shè)定電壓的原因是，在通過切換電路從第1電路結(jié)構(gòu)切換成第2電路結(jié)構(gòu)的時(shí)刻，如果二次電池的電壓比鋰離子電容器單元的電壓大，并且兩電壓的電壓差成為規(guī)定值以上，則存在超過二次電池的最大放電電流的電流流動(dòng)的可能性?！岸坞姵氐淖畲蠓烹婋娏鳌笔侵福诓豢s短二次電池的壽命的情況下能夠釋放的最大電流，根據(jù)二次電池的規(guī)格而規(guī)定。根據(jù)二次電池的性能和二次電池的使用環(huán)境，也可以使用固定值作為第1 設(shè)定電壓。但是，在將第1設(shè)定電壓設(shè)為固定值的情況下，如果放電時(shí)的二次電池的電壓變化率由于二次電池的劣化、個(gè)體差異、環(huán)境溫度等條件而變大，則當(dāng)將第1放電電路的限流部件短路時(shí)，可能發(fā)生放電電流大于最大放電電流的狀況。因此，可以將第1設(shè)定電壓設(shè)為從二次電池的電壓值(端子間電壓)減去允許差電壓而得到的電壓，該允許差電壓允許阻止放電電流成為過電流。通過這樣設(shè)定第1設(shè)定電壓，在從第1電路結(jié)構(gòu)切換成第2電路結(jié)構(gòu)時(shí)，二次電池與鋰離子電容器單元之間的電壓差足夠小，從而不會(huì)流過超過二次電池的最大放電電流的放電電流。在形成第2電路結(jié)構(gòu)的情況下，鋰離子電容器單元與二次電池成為直接連接的狀態(tài)，包括鋰離子電容器單元和二次電池的放電電路中的電阻分量?jī)H為鋰離子電容器單元的內(nèi)部電阻(Rc)和二次電池的內(nèi)部電阻(Rb)。在該放電電路中，為了使放電電流不超過二次電池的最大放電電流，只要設(shè)定成使通過將二次電池與鋰離子電容器單元的電壓差(Vdif) 除以內(nèi)部電阻的合計(jì)值( + )而得到的電流值⑴成為二次電池的最大放電電流(Iref) 以下即可。因此，作為允許差電壓，只要使用通過鋰離子電容器單元的內(nèi)部電阻和二次電池的內(nèi)部電阻的合計(jì)值( + )與二次電池的最大放電電流(Iref)之積求出的電壓值，就能夠防止二次電池的劣化，并且使由限流部件導(dǎo)致的電力損失最小。另外，在構(gòu)成鋰離子電容器單元的各鋰離子電容器中，由于電容值的差異、初始電壓、包含端子電阻的內(nèi)部電阻等，電壓會(huì)產(chǎn)生偏差。如果在有偏差的情況下原樣進(jìn)行充電， 則例如電容值小的鋰離子電容器比電容值大的鋰離子電容器更快地達(dá)到額定電壓。并且， 如果原樣繼續(xù)充電，則達(dá)到了額定電壓的鋰離子電容器會(huì)過充電，從而存在鋰離子電容器的壽命縮短的可能性。在放電時(shí)也同樣，盡管一部分鋰離子電容器達(dá)到下限電壓，但作為整體沒有到達(dá)單元下限電壓，因此一部分鋰離子電容器會(huì)過放電，從而存在鋰離子電容器的壽命縮短的可能性。因此，在本發(fā)明中，優(yōu)選地將鋰離子電容器單元由串聯(lián)連接的多個(gè)鋰離子電容器和分別相對(duì)于所述多個(gè)鋰離子電容器并聯(lián)連接的多個(gè)電壓均勻化電路構(gòu)成。通過這樣構(gòu)成，將由于電容值的偏差等原因而導(dǎo)致的電壓的偏差均勻化，從而能夠防止鋰離子電容器的壽命縮短。當(dāng)然，如果負(fù)載是在減速時(shí)產(chǎn)生再生電力的電機(jī)，則可以具備再生電路，所述再生電路在電機(jī)處于再生狀態(tài)的情況下，利用電機(jī)產(chǎn)生的再生電流進(jìn)行蓄電部件的鋰離子電容器單元和/或二次電池的充電。如果具備再生電路，則可以利用在使電機(jī)減速時(shí)或?qū)㈦姍C(jī)作為驅(qū)動(dòng)源而卸下貨物時(shí)產(chǎn)生的再生電流，對(duì)蓄電部件進(jìn)行充電，因此不會(huì)浪費(fèi)能量。另外，如果二次電池頻繁地反復(fù)充電則壽命會(huì)縮短，并且不能以小電流充電，因此優(yōu)選地主要利用再生電流對(duì)鋰離子電容器單元進(jìn)行充電。本發(fā)明的直流電源裝置可以用作搬運(yùn)裝置(自動(dòng)搬運(yùn)車)的電源。如上所述，在本發(fā)明的直流電源裝置中，能夠?qū)囯x子電容器單元用作主電源，輔助使用二次電池，因此， 可以減小二次電池的容量，使直流電源裝置小型化，適合安裝在搬運(yùn)裝置上。


圖1是示出本發(fā)明的直流電源裝置的第1實(shí)施方式的一例的結(jié)構(gòu)的電路圖。圖2是示出本發(fā)明的直流電源裝置的第2實(shí)施方式的一例的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖3是示出本發(fā)明的直流電源裝置的第3實(shí)施方式的一例的結(jié)構(gòu)的電路圖。圖4是示出本發(fā)明的直流電源裝置的第4實(shí)施方式的一例的結(jié)構(gòu)的電路圖。圖5(A)和(B)是示出本發(fā)明的直流電源裝置的第4實(shí)施方式中的切換電路的切換定時(shí)的時(shí)間圖。圖6是示出本發(fā)明的直流電源裝置的第4實(shí)施方式中的控制切換電路的控制電路進(jìn)行的處理的流程的流程圖。圖7是示出本發(fā)明的直流電源裝置的第5實(shí)施方式的一例的結(jié)構(gòu)的電路圖。符號(hào)說明1 鋰離子電容器單元3 二次電池4:限流電阻5 電壓檢測(cè)部件7:控制電路9:充電用直流電源11 再生電路Cl C16 鋰離子電容器Rl R16:電阻元件M 電機(jī)Dl 二極管Sffl 開關(guān)電路
具體實(shí)施例方式以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的直流電源裝置的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。[第1實(shí)施方式]圖1是示出將本發(fā)明的直流電源裝置應(yīng)用于自動(dòng)搬運(yùn)車的第1實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的電路圖。本實(shí)施方式的直流電源裝置具備鋰離子電容器單元1、鉛蓄電池等二次電池3、電壓檢測(cè)部件5、控制電路7和開關(guān)電路SW1。鋰離子電容器單元1和二次電池3相對(duì)于作為負(fù)載的電機(jī)M并聯(lián)連接。電機(jī)M與動(dòng)作時(shí)成為接通狀態(tài)的電源開關(guān)SW2串聯(lián)連接。具體而言，與電機(jī)M的一對(duì)輸入輸出部Tl和T2中的一個(gè)(輸入輸出部Tl)連接的鋰離子電容器單元1的一對(duì)輸入輸出部(T3和T4)中的一個(gè)(輸入輸出部Β)與二次電池3的一對(duì)輸入輸出部(Τ5和Τ6)中的一個(gè)(輸入輸出部Τ5)電連接。并且，構(gòu)成切換電路的開關(guān)電路SWl 配置在鋰離子電容器單元1的另一個(gè)輸入輸出部Τ4和二次電池3的另一個(gè)輸入輸出部Τ6 之間。為了防止在開關(guān)電路SWl導(dǎo)通時(shí)流動(dòng)過電流的目的而設(shè)置限流電阻4。電壓檢測(cè)部件5與鋰離子電容器單元1的一對(duì)輸入輸出部Τ3和Τ4并聯(lián)連接，從而能夠檢測(cè)出鋰離子電容器單元1的電壓。電壓檢測(cè)部件5例如可以使用電阻分壓電路來構(gòu)成。另外，鋰離子電容器單元1與二次電池3經(jīng)由開關(guān)電路SWl連接。構(gòu)成由控制電路7控制導(dǎo)通的切換電路的開關(guān)電路SWl配置在鋰離子電容器單元1的輸入輸出部Τ4和二次電池3的輸入輸出部Τ6之間。如果電壓檢測(cè)部件5檢測(cè)出鋰離子電容器單元1的單元下限電壓，則控制電路 7輸出使開關(guān)電路SWl成為導(dǎo)通狀態(tài)的信號(hào)。并且，如果將開關(guān)SW31和SW32閉合而連接充電用直流電源9，則控制電路7使開關(guān)電路SWl成為斷開(不導(dǎo)通)狀態(tài)。連接了充電用直流電源9的情況能夠使用未圖示的限位開關(guān)等而簡(jiǎn)單地檢測(cè)出。另外，電機(jī)M在本實(shí)施方式中是用于驅(qū)動(dòng)自動(dòng)搬運(yùn)車(AGV)的電機(jī)。自動(dòng)搬運(yùn)車定期地返回待機(jī)位置，因此此時(shí)利用設(shè)置在待機(jī)位置處的充電用直流電源9對(duì)鋰離子電容器單元1進(jìn)行充電。本實(shí)施方式的鋰離子電容器單元1具有串聯(lián)連接的16個(gè)鋰離子電容器Cl C16(但在圖中省略了一部分)。鋰離子電容器單元1的電容為50F(單個(gè)鋰離子電容器為 800F)。如果設(shè)鋰離子電容器Cl C16的上限電壓為3. 8 [V]，則鋰離子電容器單元1的電壓為60.8[V]。構(gòu)成用于使各個(gè)鋰離子電容器的電壓均勻化的電壓均勻化電路的電阻元件 Rl R16與鋰離子電容器Cl C16分別并聯(lián)連接(但在圖中省略了一部分)。Rl R16 例如使用IkQ的電阻。充電用直流電源9以比前述的上限電壓60. 8V低一些的電壓，對(duì)鋰離子電容器單元1進(jìn)行充電。作為二次電池3，使用額定48[V](額定2V的單個(gè)電池串聯(lián)連接M個(gè))、 SOAh的控制閥式鉛蓄電池。充電用直流電源9構(gòu)成為可以用共用的充電用直流電源9對(duì)鋰離子電容器單元1和二次電池3這兩者進(jìn)行充電。在本實(shí)施方式中，在將二次電池3從充電用直流電源9電斷開的狀態(tài)下，對(duì)鋰離子電容器單元1進(jìn)行充電，在鋰離子電容器單元1 的充電完成后，在將鋰離子電容器單元1從充電用直流電源9電氣斷開的狀態(tài)下，進(jìn)行二次電池3的充電。這是因?yàn)?，鋰離子電容器單元1的充電時(shí)間為數(shù)十秒左右，而二次電池3的充電時(shí)間從幾十分鐘到幾個(gè)小時(shí)，因此在同時(shí)進(jìn)行充電的情況下，鋰離子電容器單元1的充電時(shí)間延長，有損于鋰離子電容器單元能夠在短時(shí)間內(nèi)充電的優(yōu)點(diǎn)。具體而言，如果將開關(guān)SW31和SW32閉合而連接充電用直流電源9，則首先將開關(guān)SW33閉合，斷開開關(guān)SW34和 SW35。由此，僅對(duì)鋰離子電容器單元1進(jìn)行充電，從而在短時(shí)間內(nèi)對(duì)鋰離子電容器單元1進(jìn)行充電。鋰離子電容器單元1的充電完成后，接著斷開開關(guān)SW33，閉合開關(guān)SW34和SW35， 對(duì)二次電池3進(jìn)行充電。但是，由于在自動(dòng)搬運(yùn)車的通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，無法確保對(duì)二次電池3進(jìn)行充電所需的足夠的時(shí)間，因此當(dāng)然可以設(shè)定成不閉合開關(guān)SW34和SW35，僅在自動(dòng)搬運(yùn)車待機(jī)時(shí)或不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)等，才使開關(guān)SW34和SW35閉合。另外，由于鉛蓄電池的充電花費(fèi)時(shí)間， 因此可以將其更換為從直流電源裝置取下而進(jìn)行充電并且已經(jīng)充電完畢的鉛蓄電池，或者在待機(jī)位置準(zhǔn)備在不使用電機(jī)的時(shí)間段內(nèi)通過適合鉛蓄電池的快速充電的電壓/電流控制對(duì)鉛蓄電池進(jìn)行充電的其它充電電路來進(jìn)行充電。在本實(shí)施方式中，采用在減速時(shí)變成發(fā)電機(jī)而產(chǎn)生再生電力的電機(jī)來作為電機(jī)M, 因此利用在制動(dòng)再生時(shí)或卸下貨物時(shí)產(chǎn)生的再生電力。具體而言，在本實(shí)施方式中，經(jīng)由再生電路11將在電機(jī)M處于再生狀態(tài)的情況下產(chǎn)生的交流電流轉(zhuǎn)換成直流，從而對(duì)鋰離子電容器單元1進(jìn)行充電。再生電路11當(dāng)然也具有作為電機(jī)M的驅(qū)動(dòng)電路的功能。在本實(shí)施方式中，使用鉛蓄電池作為二次電池，但鉛蓄電池雖然放電特性好但充電特性差，只能以小電流進(jìn)行充電。因此，優(yōu)選在鋰離子電容器單元的充電中利用再生電流。這樣，如果將本實(shí)施方式的直流電源裝置用于使用搬運(yùn)裝置(自動(dòng)搬運(yùn)車)的AGV系統(tǒng)，則會(huì)提高AGV系統(tǒng)的能量效率。在本實(shí)施方式中，鋰離子電容器Cl C16的下限電壓為2. 2 [V]，因此需要控制開關(guān)電路SWl的導(dǎo)通定時(shí)，以使鋰離子電容器單元1的電壓不低于35. 2[V]。因此，在本實(shí)施方式中，將單元下限電壓設(shè)定為高于35. 2V的36. 0[V]。如果電壓檢測(cè)部件5檢測(cè)出單元
11下限電壓，則控制電路7輸出使開關(guān)電路SWl成為導(dǎo)通狀態(tài)的信號(hào)。開關(guān)電路SWl成為導(dǎo)通狀態(tài)后，驅(qū)動(dòng)電流從電壓高于電壓下降后的鋰離子電容器單元1的電壓的二次電池3流向電機(jī)M。在本實(shí)施方式中，同時(shí)進(jìn)行鋰離子電容器單元1的部分充電。但是，由于二次電池3的電壓低于鋰離子電容器單元1的上限電壓，因此利用從二次電池3的電力供給而使自動(dòng)搬運(yùn)車返回到待機(jī)位置時(shí)，需要利用充電用直流電源9使鋰離子電容器單元1成為滿充電狀態(tài)。在本實(shí)施方式中，在長期間不返回待機(jī)位置的情況或充電用直流電源停止的情況下，為了防止電容器過放電，作為控制電路和電壓檢測(cè)部件的電源，不是使用鋰離子電容器單元1，而是使用二次電池3，并且利用二次電池3對(duì)鋰離子電容器單元1供電。另外，在本實(shí)施方式中，鋰離子電容器單元1是主電源，二次電池3是鋰離子電容器單元1的電壓降低的情況下的備用電源。因此，在電壓檢測(cè)部件5檢測(cè)到單元下限電壓的情況下，優(yōu)選地早一點(diǎn)返回到充電用直流電源9而進(jìn)行充電。因此，也可以進(jìn)行編程，以在電壓檢測(cè)部件5檢測(cè)到單元下限電壓而開關(guān)電路SWl導(dǎo)通的情況下，產(chǎn)生警報(bào)信號(hào)，中斷作業(yè)而自動(dòng)地返回到充電用直流電源9。[第2實(shí)施方式]在使用充電時(shí)間短的二次電池的情況下，還考慮在對(duì)鋰離子電容器單元進(jìn)行充電的同時(shí)進(jìn)行對(duì)二次電池的充電。圖2是示出將二極管Dl與開關(guān)電路SWl并聯(lián)地布線的第2 實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的電路圖。在圖2中，對(duì)于與圖1所示的實(shí)施方式相同的部件，附加在圖1 所附的符號(hào)的數(shù)字上加上數(shù)字100而得到的數(shù)字的符號(hào)并省略詳細(xì)說明。具體而言，將二極管Dl的正極側(cè)與鋰離子電容器單元101的輸入輸出部T4連接，將負(fù)極側(cè)與二次電池103 的正極側(cè)的輸入輸出部T6連接，因此當(dāng)開關(guān)電路SWl打開(處于不導(dǎo)通狀態(tài))時(shí)，不流動(dòng)來自二次電池103的電流。因此，當(dāng)開關(guān)電路SWl打開時(shí)，向電機(jī)M只供給來自鋰離子電容器單元101的直流電力。并且，因?yàn)橛性摱O管D1，所以即使不另外準(zhǔn)備二次電池用的充電器，在待機(jī)位置當(dāng)充電用直流電源109對(duì)鋰離子電容器單元101進(jìn)行充電時(shí)，也能夠同時(shí)對(duì)二次電池充電。[第3實(shí)施方式]在上述實(shí)施方式中，使用開關(guān)電路SWl作為切換電路，但在鋰離子電容器單元的電壓降低的情況下，用于并聯(lián)連接二次電池的切換電路的結(jié)構(gòu)不限于此。圖3是示出使用單向?qū)ㄔ鳛殡妷簷z測(cè)部件和切換電路的本發(fā)明的直流電源裝置的第3實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的電路圖。在圖3中，對(duì)于與圖1所示的實(shí)施方式相同的部件，附加在圖1所附的符號(hào)的數(shù)字上加上數(shù)字200而得到的數(shù)字的符號(hào)并省略說明。在本實(shí)施方式中，作為單向?qū)ㄔ凝R納二極管ZDl起到電壓檢測(cè)部件和切換電路的作用。即，齊納二極管ZDl的正極與鋰離子電容器單元201的輸入輸出部T4連接，負(fù)極與二次電池103的正極側(cè)的輸入輸出部T6連接。在本實(shí)施方式中，由電機(jī)M消耗鋰離子電容器單元201的電荷，如果二次電池 203的電壓與鋰離子電容器單元201的電壓之間的差電壓達(dá)到擊穿電壓(齊納電壓)，則來自二次電池203的電流導(dǎo)通，從二次電池203向電機(jī)M供給電力。并且同時(shí)，充電電流從二次電池流向鋰離子電容器單元201。但是，如果差電壓變得小于齊納電壓，則充電電流停止， 因此在該情況下也優(yōu)選地在開始從二次電池203向負(fù)載供給電力后，自動(dòng)搬運(yùn)車盡早地返回到設(shè)置了充電用直流電源209的待機(jī)位置，對(duì)鋰離子電容器單元201進(jìn)行充電。根據(jù)本實(shí)施方式，不使用檢測(cè)鋰離子電容器單元的電壓的電壓檢測(cè)部件和控制電路，能夠用簡(jiǎn)單的電路防止鋰離子電容器單元的電壓低于單元下限電壓，從而可以繼續(xù)向電機(jī)供給電力。[第4實(shí)施方式]圖4是示出由第1放電電路和第2放電電路構(gòu)成切換電路的第4實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的電路圖。在圖4中，對(duì)于與圖1所示的實(shí)施方式相同的部件，附加在圖1所附的符號(hào)的數(shù)字上加上數(shù)字300而得到的數(shù)字的符號(hào)并省略說明。本實(shí)施方式的鋰離子電容器單元301由將4個(gè)電容器陣列并聯(lián)連接的模塊構(gòu)成， 每個(gè)電容器陣列是將16個(gè)鋰離子電容器串聯(lián)連接而形成的(但在圖中省略了電容器的圖示的一部分)。鋰離子電容器單元301的電容為450F(單個(gè)鋰離子電容器為1800F)。如果設(shè)鋰離子電容器Cl C16的上限電壓為3. 8 [V]，則鋰離子電容器單元301的電壓為60. 8 [V]。 由于鋰離子電容器Cl C16的下限電壓為2. 2 [V]，因此通過不低于35. 2 [V]和負(fù)載側(cè)的系統(tǒng)不會(huì)停機(jī)的電壓設(shè)定，將本實(shí)施方式的單元下限電壓(V1)設(shè)定為40.0[V]。構(gòu)成用于使各個(gè)鋰離子電容器的電壓均勻化的電壓均勻化電路的電阻元件與各個(gè)鋰離子電容器并聯(lián)連接(但在圖中省略)。電壓均勻化電阻元件例如使用IkQ的電阻。作為二次電池303， 使用額定48. 0 [V](額定2V的單個(gè)電池串聯(lián)連接M個(gè))、80Ah的控制閥式鉛蓄電池。切換電路308由第1放電電路381和第2放電電路383構(gòu)成。第1放電電路381 由開關(guān)SWl和與開關(guān)SWl串聯(lián)連接的限流電阻304構(gòu)成。第2放電電路383包括開關(guān)SW3 而構(gòu)成。如后所述，限流電阻304是為了防止當(dāng)開關(guān)SWl導(dǎo)通時(shí)從二次電池303釋放過電流的目的而設(shè)置的。雖然沒有圖示，但在包括作為負(fù)載的電機(jī)的電機(jī)電路M上連接有包括響應(yīng)于控制指令而動(dòng)作的逆變器電路的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。在本實(shí)施方式中，鋰離子電容器單元301的一對(duì)端子T3和T4分別與電機(jī)電路M 的一對(duì)端子Tl和T2電連接。電機(jī)電路M的端子Tl、鋰離子電容器單元301的端子T3和二次電池303的端子T5為正極端子，電機(jī)電路M的端子T2、鋰離子電容器單元301的端子 T4和二次電池303的端子T6是分別與充電器309的接地端子共同連接的負(fù)極端子。第1 放電電路381配置在鋰離子電容器單元301的正極端子T3與二次電池303的正極端子T5 之間。第2放電電路383相對(duì)于第1放電電路381并聯(lián)連接。從而，鋰離子電容器單元301 與二次電池303經(jīng)由由第1放電電路381和第2放電電路383構(gòu)成的切換電路308而并聯(lián)連接。充電器(充電用直流電源)309是設(shè)置在自動(dòng)搬運(yùn)車的待機(jī)位置處的充電器。每當(dāng)自動(dòng)搬運(yùn)車返回到待機(jī)位置時(shí)，端子Tl和T2與充電器309的輸出端子T7和T8連接，進(jìn)行充電動(dòng)作。如果自動(dòng)搬運(yùn)車的直流電源裝置與充電器309連接，則充電器309以略低于鋰離子電容器單元301的上限電壓的充電電壓對(duì)鋰離子電容器單元301進(jìn)行充電。在本實(shí)施方式中，在端子Tl與二次電池303的端子T5之間連接有二次電池303的充電電路313。 充電電路313通過將開關(guān)SW5與DC/DC轉(zhuǎn)換器315串聯(lián)連接而構(gòu)成。當(dāng)充電器309與直流電源裝置連接時(shí)，開關(guān)SW5響應(yīng)于來自控制電路307的導(dǎo)通信號(hào)而處于導(dǎo)通狀態(tài)，從而開始二次電池303的充電。如果電壓檢測(cè)部件305檢測(cè)出要檢測(cè)的二次電池303的電壓降低到預(yù)定的充電開始電壓以下，則當(dāng)充電器309與直流電源裝置連接時(shí)，控制電路307輸出使開關(guān)SW5處于導(dǎo)通狀態(tài)的導(dǎo)通信號(hào)。開關(guān)SW5在該接通指令被輸出的期間維持導(dǎo)通狀態(tài)。DC/ DC轉(zhuǎn)換器315對(duì)二次電池303施加通過將鋰離子電容器單元301的充電電壓降低到適合二次電池303的充電的電壓而得到的充電電壓。如果來自DC/DC轉(zhuǎn)換器315的充電電流變得過大，則會(huì)導(dǎo)致二次電池303的劣化，因此DC/DC轉(zhuǎn)換器315構(gòu)成為例如以1 7A左右的電流對(duì)二次電池303進(jìn)行充電。如果電壓檢測(cè)部件305檢測(cè)出二次電池303的端子T5與 T6之間的電壓被充電到預(yù)定的設(shè)定電壓(充電完成電壓)，則控制電路307停止接通指令的輸出而斷開開關(guān)SW5，充電結(jié)束。在本實(shí)施方式中，由于在對(duì)二次電池303進(jìn)行充電的時(shí)間以外的時(shí)間斷開開關(guān)SW5，因此不消耗待機(jī)電力。因此能夠使鋰離子電容器單元301不受二次電池303的充電的影響而迅速地進(jìn)行充電。另外，在本實(shí)施方式中，還具有檢測(cè)二次電池303的環(huán)境溫度的溫度檢測(cè)部件 306。溫度檢測(cè)部件306的輸出被輸入到DC/DC轉(zhuǎn)換器315的未圖示的控制部。未圖示的控制部根據(jù)由溫度檢測(cè)部件306檢測(cè)出的放置了二次電池303的環(huán)境溫度，調(diào)整DC/DC轉(zhuǎn)換器315的輸出電壓。具體而言，未圖示的控制部調(diào)整DC/DC轉(zhuǎn)換器315的輸出電壓，從而如果環(huán)境溫度變高，則降低對(duì)二次電池的充電電壓，如果環(huán)境溫度變低，則提高對(duì)二次電池的充電電壓。由此，通過以適應(yīng)環(huán)境溫度的變化的充電電壓對(duì)二次電池進(jìn)行充電，能夠減輕由于過充電或充電不足而使二次電池受到的壓力，延長二次電池303的壽命。[切換電路的控制]以下參照?qǐng)D5和圖6說明由控制電路307控制的切換電路308的切換動(dòng)作。在本實(shí)施方式的直流電源裝置中，當(dāng)鋰離子電容器單元301的充電電壓高于單元下限電壓VJ40.0[V])時(shí)，僅從鋰離子電容器單元301向電機(jī)電路M進(jìn)行供電。此時(shí)，切換電路308中的開關(guān)SWl和開關(guān)SW3兩者都處于被斷開的狀態(tài)。如果電壓檢測(cè)部件305檢測(cè)出鋰離子電容器單元301的端子間電壓VuJ華低到單元下限電壓V1 G0.0[V])(步驟ST301)， 則控制電路307輸出使開關(guān)SWl變成導(dǎo)通狀態(tài)的導(dǎo)通信號(hào)(步驟ST3(^)。在該狀態(tài)下，切換電路308形成第1電路結(jié)構(gòu)。當(dāng)開關(guān)SWl成為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，電壓下降，從被充電到比電壓下降后的鋰離子電容器單元301的電壓高的電壓的二次電池303向電機(jī)電路M供給驅(qū)動(dòng)電流，同時(shí)向鋰離子電容器單元301供給充電電流。如果此時(shí)二次電池303的電壓為48.0 [V]，則二次電池303的電壓與降低到單元下限電壓VJ40.0[V])的鋰離子電容器單元301的電壓之間的電壓差為8. 0[V]。例如，如果設(shè)鋰離子電容器單元301的內(nèi)部電阻為10[πιΩ]、二次電池的內(nèi)部電阻也為10[πιΩ]，則在不存在限流電阻304的情況下，二次電池303釋放出計(jì)算上的瞬間最大電流為400[Α]的大電流。從而，為了限制來自二次電池303的放電電流，經(jīng)由包括限流電阻304的第1放電電路381，從二次電池303對(duì)鋰離子電容器單元301進(jìn)行充電。對(duì)于限流電阻304的阻值，例如當(dāng)二次電池303與鋰離子電容器單元301的電位差為8.0[V]時(shí)將放電限制為最大3[A] 左右的情況下，優(yōu)選地選擇3. 0 Ω 50W左右的電阻。但是，實(shí)際上需要考慮到對(duì)負(fù)載的供給電力不會(huì)不足的電力值，來決定限流電阻304的值。開關(guān)SWl成為導(dǎo)通狀態(tài)后，如果電壓檢測(cè)部件305檢測(cè)出鋰離子電容器單元301 的電壓變?yōu)楦哂趩卧孪揠妷篤1的第1設(shè)定電壓V2 5[V])或低于單元下限電壓V1的第2設(shè)定電壓V3 (37. 5 [V])(步驟ST303)，則控制電路307輸出使開關(guān)SW3變成導(dǎo)通狀態(tài)的導(dǎo)通信號(hào)(步驟ST304)。開關(guān)SW3成為導(dǎo)通狀態(tài)后，切換電路308形成第2電路結(jié)構(gòu)。另外，在接通了開關(guān)SW3后，可以斷開開關(guān)SW1。開關(guān)SW3成為導(dǎo)通狀態(tài)后，第1放電電路381成為被第2放電電路383短路的狀態(tài)，之后，來自二次電池303的放電電流從第2放電電路383被供給至電機(jī)電路M和鋰離子電容器單元301。鋰離子電容器單元301的電壓上升到第1設(shè)定電壓V2的情況是如下情況 在切換電路308形成第1電路結(jié)構(gòu)后，能夠在不流動(dòng)過電流的情況下使用二次電池303對(duì)電機(jī)電路(負(fù)載)M供給所需的電力，并且鋰離子電容器單元301也能夠由二次電池303充電(圖5(A))。第1設(shè)定電壓V2是能夠阻止從二次電池303向負(fù)載M的放電電流成為過電流的電壓。因此，在該狀態(tài)下，限流電阻304成為產(chǎn)生電力損失的原因，所以防止產(chǎn)生過電流的功能沒有實(shí)現(xiàn)。因此，通過切換成第2電路結(jié)構(gòu)，斷開限流電阻304，阻止限流電阻304 中的電力損失的產(chǎn)生，減少二次電池303的負(fù)載。結(jié)果是，能夠使二次電池303的容量降低速度變慢。另外，需要將第1設(shè)定電壓V2設(shè)定成使得當(dāng)從第1電路結(jié)構(gòu)切換成第2電路結(jié)構(gòu)時(shí)，從二次電池303向負(fù)載的放電電流不會(huì)超過最大放電電流。作為第1設(shè)定電壓V2，也可以如上所述使用固定值。但是將第1設(shè)定電壓V2設(shè)為固定值的情況下，如果二次電池放電時(shí)的電壓變化率由于二次電池的劣化、個(gè)體差異、環(huán)境溫度等條件而變大，則當(dāng)將第1放電電路的限流部件短路時(shí)，可能發(fā)生放電電流變得大于最大放電電流的狀況。因此，在這種情況下，優(yōu)選如(1)式所示，將從二次電池的電壓值(端子間電壓)％減去了允許阻止放電電流成為過電流的允許差電壓Vdif的電壓值作為第1設(shè)定電壓V2。V2 = Ve-Vdif ... (1)允許差電壓Vdif可以根據(jù)⑵式計(jì)算。Vdif = Iref · (Rc+Rb) . . . (2)其中，Iref為二次電池303的最大放電電流，&為鋰離子電容器單元301的內(nèi)部電阻，&為二次電池303的內(nèi)部電阻。例如，Iref = 10[A],RC = 10[ι Ω]、Ι β= 10[Ι Ω]的情況下，Vdif = 200 [mV]?？刂齐娐?07存儲(chǔ)通過(2)式預(yù)先算出的允許差電壓Vdif，并且控制電路307根據(jù)(1)式?jīng)Q定第1設(shè)定電壓V2。然后，如果電壓檢測(cè)部件305檢測(cè)出鋰離子電容器單元的電壓上升到第1設(shè)定電壓V2，則控制電路307向切換電路308輸出切換指令。(2)式根據(jù)下述理由而規(guī)定。即，在形成第2電路結(jié)構(gòu)的情況下，成為鋰離子電容器單元301與二次電池303直接連接的狀態(tài)。并且，此時(shí)的包括鋰離子電容器單元301和二次電池303的放電電路中的電阻僅為鋰離子電容器單元的內(nèi)部電阻(Ι)和二次電池的內(nèi)部電阻( )。在該電路結(jié)構(gòu)中，為了使放電電流不超過二次電池303的最大放電電流，只要設(shè)定成使通過將二次電池303與鋰離子電容器單元301的電壓差除以內(nèi)部電阻的合計(jì)值 (Rc+Rb)而得到的電流值⑴在二次電池的最大放電電流(IMf)以下即可。S卩，只要在允許差電壓Vdif與最大放電電流之間成立下面的⑶式即可。Vdif/(Rc+Rb) = I <= Iref · · · (3)因此，作為允許差電壓Vdif，只要使用通過鋰離子電容器單元301的內(nèi)部電阻和二次電池303的內(nèi)部電阻的合計(jì)值( + )與二次電池的最大放電電流(Iref)之積[上述⑵ 式]求出的電壓值，就能夠防止二次電池的劣化，使由限流電阻304導(dǎo)致的電力損失最小。鋰離子電容器單元301的電壓降低到第2設(shè)定電壓V3的情況是如下情況切換電路308形成第1電路結(jié)構(gòu)(開關(guān)SWl成為導(dǎo)通狀態(tài))的時(shí)刻的負(fù)載過大，因此經(jīng)由限流電阻304向負(fù)載供給電流，不能供給足夠的電力，并且鋰離子電容器單元301的放電繼續(xù)進(jìn)行 (圖5(B))。因此，在該情況下，使限流電阻304存在于放電電路中的做法存在如下的危險(xiǎn)性從鋰離子電容器單元301的放電繼續(xù)進(jìn)行，各鋰離子電容器的電壓降低到下限電壓。因此，通過切換成第2電路結(jié)構(gòu)(開關(guān)SW3成為導(dǎo)通狀態(tài))，將限流電阻304從放電電路斷開， 對(duì)電機(jī)電路(負(fù)載)M供給所需的電力，防止鋰離子電容器單元301的電壓降低。從該觀點(diǎn)看，第2設(shè)定電壓V3是能夠阻止鋰離子電容器的電壓成為下限電壓以下的電壓。[第5實(shí)施方式]如圖7所示，在二次電池的充電電路中，作為對(duì)充電電壓進(jìn)行降壓的部件，也可以使用串聯(lián)連接的多個(gè)二極管來代替DC/DC轉(zhuǎn)換器。圖7示出在充電電路413中使用二極管的第5實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)。在圖7中，對(duì)于與圖4所示的實(shí)施方式相同的部件，附加在圖4所附的符號(hào)的數(shù)字上加上數(shù)字100而得到的數(shù)字的符號(hào)并省略說明。在本實(shí)施方式中，將多個(gè)二極管串聯(lián)連接而構(gòu)成二極管陣列417，將二極管陣列417的正極側(cè)與鋰離子電容器單元401的端子T3連接，將其負(fù)極與二次電池403的正極端子T5連接。通過這樣構(gòu)成，可以不使用DC/DC轉(zhuǎn)換器，僅通過根據(jù)要使用的二次電池403的額定電壓來決定二極管的個(gè)數(shù)， 就可以容易地調(diào)整二次電池403的充電電壓。[產(chǎn)業(yè)上的可利用性]根據(jù)本發(fā)明，在使用鋰離子電容器單元作為蓄電部件的情況下，能夠最大限度地利用鋰離子電容器單元。并且能夠延長鋰離子電容器單元的壽命。另外，即使在鋰離子電容器單元的電壓降低的情況下，也能夠繼續(xù)向負(fù)載供電。進(jìn)而，能夠提供如下的直流電源裝置能夠減輕二次電池的負(fù)擔(dān)，從而抑制二次電池的劣化，延長壽命并且穩(wěn)定地供給電力。
權(quán)利要求
1.一種直流電源裝置，具備能夠進(jìn)行充放電的蓄電部件，通過來自所述蓄電部件的放電而向負(fù)載供給直流電力，其特征在于，所述蓄電部件具備鋰離子電容器單元，與所述負(fù)載并聯(lián)連接；二次電池，與所述負(fù)載并聯(lián)連接；電壓檢測(cè)部件，檢測(cè)所述鋰離子電容器單元的電壓；和切換電路，將所述二次電池從所述負(fù)載電氣斷開，直到所述電壓檢測(cè)部件檢測(cè)到所述鋰離子電容器單元的單元下限電壓，當(dāng)所述電壓檢測(cè)部件檢測(cè)到所述單元下限電壓時(shí)，將所述二次電池與所述負(fù)載和所述鋰離子電容器單元并聯(lián)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的直流電源裝置，其特征在于，與所述負(fù)載的一對(duì)輸入部連接的所述鋰離子電容器單元的一對(duì)輸入輸出部中的一個(gè)與所述二次電池的一對(duì)輸入輸出部中的一個(gè)電連接，所述切換電路由開關(guān)電路構(gòu)成，所述開關(guān)電路配置在所述鋰離子電容器單元的所述一對(duì)輸入輸出部中的另一個(gè)與所述二次電池的所述一對(duì)輸入輸出部中的另一個(gè)之間，并且所述開關(guān)電路可控制為當(dāng)所述電壓檢測(cè)部件檢測(cè)到所述單元下限電壓時(shí)成為導(dǎo)通狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求2所述的直流電源裝置，其特征在于，所述蓄電部件具備二極管，該二極管的正極與所述鋰離子電容器單元的一對(duì)輸入輸出部中的一個(gè)連接，負(fù)極與所述二次電池的作為正極端子的所述輸入輸出部連接。
4.如權(quán)利要求1所述的直流電源裝置，其特征在于， 所述電壓檢測(cè)部件的電源為所述二次電池。
5.如權(quán)利要求1所述的直流電源裝置，其特征在于，與所述負(fù)載的一對(duì)輸入部連接的所述鋰離子電容器單元的一對(duì)輸入輸出部中的一個(gè)與所述二次電池的一對(duì)輸入輸出部中的一個(gè)電連接，在所述鋰離子電容器單元的所述一對(duì)輸入輸出部中的另一個(gè)與所述二次電池的所述一對(duì)輸入輸出部中的另一個(gè)之間，配置有單向?qū)ㄔ?dāng)所述鋰離子電容器單元的電壓變?yōu)樗鰡卧孪揠妷阂韵聲r(shí)，所述單向?qū)ㄔ蔀閷?dǎo)通狀態(tài)， 所述單向?qū)ㄔ?gòu)成所述電壓檢測(cè)部件和所述切換電路。
6.如權(quán)利要求5所述的直流電源裝置，其特征在于， 所述單向?qū)ㄔ橐粋€(gè)以上的穩(wěn)壓二極管。
7.如權(quán)利要求1所述的直流電源裝置，其特征在于，所述鋰離子電容器單元由串聯(lián)連接的多個(gè)鋰離子電容器和分別相對(duì)于所述多個(gè)鋰離子電容器并聯(lián)連接的多個(gè)電壓均勻化電路構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求1所述的直流電源裝置，其特征在于，所述直流電源裝置具備再生電路，所述再生電路在所述負(fù)載處于再生狀態(tài)的情況下， 利用所述負(fù)載產(chǎn)生的再生電流進(jìn)行所述蓄電部件的所述鋰離子電容器單元和/或所述二次電池的充電。
9.如權(quán)利要求1所述的直流電源裝置，其特征在于，所述切換電路在所述二次電池與所述負(fù)載和所述鋰離子電容器單元并聯(lián)連接時(shí)，首先形成第1電路結(jié)構(gòu)，然后形成第2電路結(jié)構(gòu)，在所述第1電路結(jié)構(gòu)中，經(jīng)由包括限流部件的第1放電電路將所述二次電池與所述負(fù)載和所述鋰離子電容器單元并聯(lián)連接，在所述第2電路結(jié)構(gòu)中，當(dāng)檢測(cè)出所述鋰離子電容器單元的電壓上升到高于所述單元下限電壓的第1 設(shè)定電壓，或者檢測(cè)出所述鋰離子電容器單元的電壓降低到低于所述單元下限電壓的第2 設(shè)定電壓時(shí)，經(jīng)由不包括所述限流部件的第2放電電路將所述二次電池與所述負(fù)載和所述鋰離子電容器單元并聯(lián)連接。
10.如權(quán)利要求9所述的直流電源裝置，其特征在于，所述第2放電電路由將所述第1放電電路的所述限流部件短路的短路電路構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求9所述的直流電源裝置，其特征在于，所述直流電源裝置還具備充電電路，當(dāng)從外部充電器對(duì)所述鋰離子電容器單元施加了充電電壓時(shí)，變?yōu)閯?dòng)作狀態(tài)而對(duì)所述二次電池進(jìn)行充電。
12.如權(quán)利要求11所述的直流電源裝置，其特征在于，所述充電電路包括開關(guān)電路，在所述開關(guān)電路變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)的情況下，進(jìn)行所述二次電池的充電。
13.如權(quán)利要求11所述的直流電源裝置，其特征在于，所述充電電路中包括DC/DC轉(zhuǎn)換器，所述DC/DC轉(zhuǎn)換器將所述充電電壓降低到適合所述二次電池的充電的電壓。
14.如權(quán)利要求13所述的直流電源裝置，其特征在于，所述直流電源裝置還具備檢測(cè)環(huán)境溫度的溫度檢測(cè)部件，其中，當(dāng)所述溫度檢測(cè)部件檢測(cè)的檢測(cè)溫度高于預(yù)定的基準(zhǔn)上限溫度時(shí)，所述DC/DC 轉(zhuǎn)換器使適合所述二次電池的充電的電壓降低，當(dāng)所述溫度檢測(cè)部件檢測(cè)的檢測(cè)溫度低于預(yù)定的基準(zhǔn)下限溫度時(shí)，所述DC/DC轉(zhuǎn)換器使適合所述二次電池的充電的電壓升高。
15.如權(quán)利要求9所述的直流電源裝置，其特征在于，所述直流電源裝置還具備充電電路，包括一個(gè)以上的二極管而構(gòu)成，并且當(dāng)從外部充電器對(duì)所述鋰離子電容器單元施加了充電電壓時(shí)，將所述充電電壓降低到適合所述二次電池的充電的電壓，并施加到所述二次電池上。
16.如權(quán)利要求15所述的直流電源裝置，其特征在于，所述充電電路中包括開關(guān)電路，在所述開關(guān)電路變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)的情況下，進(jìn)行所述二次電池的充電。
17.如權(quán)利要求9所述的直流電源裝置，其特征在于，所述第1設(shè)定電壓是從所述二次電池的一對(duì)輸入輸出部之間的電壓減去允許差電壓而得到的電壓，所述允許差電壓允許阻止來自所述二次電池的放電電流成為過電流。
18.如權(quán)利要求17所述的直流電源裝置，其特征在于，所述允許差電壓由所述鋰離子電容器單元的內(nèi)部電阻和所述二次電池的內(nèi)部電阻的合計(jì)值與所述二次電池的最大放電電流之積來決定。
19.一種搬運(yùn)裝置，其特征在于，將權(quán)利要求1 18中任意一項(xiàng)所述的直流電源裝置作為電源而搭載。
20.一種直流電源裝置的充電方法，使用共用的充電用直流電源對(duì)權(quán)利要求1 18中任意一項(xiàng)所述的直流電源裝置的所述鋰離子電容器單元和所述二次電池進(jìn)行充電，其特征在于，在將所述二次電池從所述充電用直流電源電氣斷開的狀態(tài)下對(duì)所述鋰離子電容器單元進(jìn)行充電，在所述鋰離子電容器單元的充電完成后，在將所述鋰離子電容器單元從所述充電用直流電源電氣斷開的狀態(tài)下對(duì)所述二次電池進(jìn)行充電。
全文摘要
本發(fā)明提供一種直流電源裝置，在使用鋰離子電容器單元作為蓄電部件的情況下，能夠最大限度地利用鋰離子電容器單元，并且維持對(duì)負(fù)載的供電。蓄電部件具備與負(fù)載并聯(lián)連接的鋰離子電容器單元(1)、鉛蓄電池(3)和檢測(cè)鋰離子電容器單元(1)的電壓的電壓檢測(cè)部件(5)。在電壓檢測(cè)部件(5)檢測(cè)出鋰離子電容器單元(1)的電壓達(dá)到單元下限電壓時(shí)，控制電路(7)輸出使開關(guān)電路(SW1)成為導(dǎo)通狀態(tài)的導(dǎo)通信號(hào)。當(dāng)開關(guān)電路(SW1)成為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，從二次電池(3)向電機(jī)(M)供給電力。此時(shí)，進(jìn)行從二次電池(3)對(duì)鋰離子電容器單元(1)的充電。
文檔編號(hào)H02J7/34GK102195333SQ20111005371
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月17日
發(fā)明者加納光益, 天野雅彥, 山田惠造, 濱良樹, 飯?zhí)镄倚?申請(qǐng)人:新神戶電機(jī)株式會(huì)社