[发明专利]升压装置

说明书

本申请是申请日为2004年7月7日、申请号为200480001041.7、发明名称为“升压装置”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及升压装置，特别是涉及利用燃料电池输出的能量、太阳能电池输出的能量等的升压装置。

背景技术

近来，将燃料电池或太阳能电池作为便携式设备用的电源使用的研究一直在进行着。其理由是每单位重量的能量密度大的燃料电池的大容量、太阳能电池具有的轻型、薄型结构在携带等上的优点受到人们的注意。

燃料电池是利用氢和氧的化学反应进行发电的系统，是不排出氮的氧化物(NOx)等废气和输出噪声的干净能源。又，燃料电池据说其电池性能指标之一的单位重量能量密度为锂离子电池的10倍以上。也就是说，意味着对于本来能够驱动5小时的笔记本电脑，能够使用50小时，可望能够用来大大提高便携式设备的方便性。

又，太阳能电池是不输出废气和噪声的干净能源，与锂离子电池和镍铬电池那样的可充电电池相比，具有不需要补充能量的优点，因此可以期望使用于只用太阳能电池或利用与燃料电池组合的结构的便携式设备。

但是作为便携式设备使用的尺寸的太阳能电池中，其单个电池的输出电压比较低，只有0.5V左右。又，可望作为便携式设备用的电池使用的固体高分子电解质型燃料电池(PEFC：Polymer Electrolyte Fuel Cell)和直接式甲醇燃料电池(DMFC：Direct Methanol Fuel Cell)中，其单个电池的输出电压在无负荷时分别为0.6V～0.7V，在额定输出的情况下低到0.3V左右。这些输出电压是由燃料电池或太阳能电池的发电原理决定的要素，只用单个电池难以得到该数值以上的输出电压。

从而，单独使用单个电池不能够直接使电气·电子设备动作，又不能对镍铬电池或锂电池等可充电电池进行充电。因此，为了使电气·电子设备动作，或得到可充电电池充电时需要的电压，必须采用将这些电池串联连结构成电池模块等方法。

但是，上述方法中，对于燃料电池和太阳能电池存在如下所述的问题。

首先，燃料电池的问题是指将燃料和氧气(空气)对所有的电池单元均等分配用的结构造成了制造成本的上升。采取上述串联连结结构时，从该结构得到的输出电流受到燃料和氧的供给最少的单个电池、或混合比不合适因而发电电流最少的单个电池的电流值的限制。为此采取了沟通燃料电池的燃料和氧气的流路等燃料均匀分配对策，但是这种流路必须采用耐腐蚀材料，因此造成成本上升。

又，在太阳能电池中，存在两个问题，第1是电气上的问题，构成太阳能电池模块的单个电池的几成处于阴影下时，输出电压就会大幅度下降。特别是装载于便携式设备的情况下，要使整个太阳能电池模块都经常受到光照是困难的，而且强制使整个太阳能电池模块都受光照会造成使用者使用的不便。

第2是成本问题。为了将单个太阳能电池串联连接构成太阳能电池模块，需要附加旁通二极管，而且在串联连接用的太阳能电池表面连接相邻的太阳能电池背面的配线和单个电池间的绝缘问题上必须采取对策。又，为了提高电池模块的效率，单个太阳能电池之间的配线和单个电池之间的绝缘用的间隙要做得小，需要高精度的单个电池配置技术。这些单个电池间的绝缘对策和高精度的单个电池配置技术的使用是成本上升的原因之一。

作为解决上述问题的已有技术，专利文献1(日本特许第3025106号说明书第3页、第1图5等)公开了使用输出电压比较高的有接近2V的输出电压的Tandem型太阳能电池，避免串联连接，并使用升压电路对二次电池进行充电的太阳能电池设备。

该专利文献1所述的太阳能电池设备中，使用将太阳能电池多层化，同时在单个电池内直接连接各层，以提升输出电压的Tandem型太阳能电池。而且在这种Tandem型太阳能电池中，能够得到接近2V的输出电压，因此能够启动使用最低启动电压为1.4V左右的CMOS型振荡电路的升压电路。

但是，这种Tandem型太阳能电池只是在与单个电池串联连接的太阳能电池相比的情况下制造成本有所降低，而与通常的单个太阳能电池相比，依然存在制造工序复杂的问题，不至于能够大幅度降低制造成本，不能够降低太阳能电池的使用成本。

而且，上述专利文献所述的太阳能电池设备中具备升压电路，为了使太阳能电池动作最初需要使升压电路启动，有必要将来自电力供给手段的规定的启动能量提供给该升压电路。因此在没有电力供给手段的能量的情况下，或该能量不足的情况下，存在不能够启动升压电路问题。