(57)【要約】      （修正有）【課題】電力供給装置の電力切り替え時間を短くすることができる電力供給方法および電力供給装置を提供する。【解決手段】電力供給装置１００’において、電力変換回路１３０は、ＤＣ電源と電力供給端子との間に結合され、ＤＣ電源のＤＣ電圧に応じて昇圧動作を行い、昇圧電圧を生成する。第１のスイッチング回路１１０は、ＡＣ電源と電力供給端子との間に結合されている。第２のスイッチング回路１２０は、電力変換回路と電力供給端子との間に結合されている。制御回路１４０は、第１および第２のスイッチング回路をオンにした後、第１のモードに入る。そのため、第１のスイッチング回路は、第１のモードにおいてＡＣ電源の主ＡＣ電圧を電力供給端子に伝達する。昇圧電圧は、主ＡＣ電圧のピーク値よりも大きい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣ電源と電力供給端子との間に結合され、前記ＤＣ電源のＤＣ電圧に応じて昇圧動作を行い、昇圧電圧を生成するように構成された電力変換回路と、
ＡＣ電源と前記電力供給端子との間に結合された第１のスイッチング回路と、
前記電力変換回路と前記電力供給端子との間に結合された第２のスイッチング回路と、
前記電力変換回路、前記第１のスイッチング回路、および前記第２のスイッチング回路に結合された制御回路であって、前記第１のスイッチング回路および前記第２のスイッチング回路をオンにした後に第１のモードに入り、その結果、前記第１のスイッチング回路が前記第１のモードにおいて前記ＡＣ電源の主ＡＣ電圧を前記電力供給端子に伝達する、制御回路と、
を備え、
前記昇圧電圧の電圧値が前記主ＡＣ電圧のピーク値よりも大きい、
電力供給装置。
【請求項２】
前記制御回路が、前記第１のモードにおいて、前記電力変換回路が異常であるかどうかを判定し、前記電力変換回路が異常であると前記制御回路が判定した場合、前記制御回路が前記第２のスイッチング回路をオフにする、
請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項３】
前記制御回路が、前記第１のモードにおいて前記ＡＣ電源が異常であるかどうかを判定し、前記ＡＣ電源が異常な場合、前記制御回路が前記第１のスイッチング回路をオフにし、かつ前記制御回路が前記電力変換回路を制御して前記昇圧電圧をバックアップＡＣ電圧に変換し、第２のモードに入り、その結果、前記電力変換回路が前記第２のモードにおいて前記電力供給端子に前記バックアップＡＣ電圧を出力する、請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項４】
前記電力変換回路が、
前記ＤＣ電源に結合され、前記ＤＣ電圧に応じて前記昇圧動作を行い、前記昇圧電圧を生成するように構成されたＤＣ−ＤＣ変換回路と、
前記ＤＣ−ＤＣ変換回路と前記第２のスイッチング回路との間に結合され、前記昇圧電圧を前記バックアップＡＣ電圧に変換するように前記制御回路によって制御されるように構成されたＤＣ−ＡＣ変換回路と、
を備える、請求項３に記載の電力供給装置。
【請求項５】
前記制御回路が、前記第１のモードにおいて、検出された電圧極性および検出された電圧値を取得するために前記電力供給端子の電圧極性および電圧値を記録し、
前記制御回路が、前記ＡＣ電源が異常であると判定した場合、前記制御回路が、前記検出された電圧極性および前記検出された電圧値に応じてパルス幅変調信号群を生成し、前記電力変換回路が、前記昇圧電圧を前記パルス幅変調信号群に従って前記バックアップＡＣ電圧に変換する、
請求項３に記載の電力供給装置。
【請求項６】
前記制御回路が、前記第２のモードにおいて、前記ＡＣ電源が正常に戻ったかどうかを判定し、前記ＡＣ電源が正常に戻っている場合、前記制御回路が前記電力変換回路を制御して前記バックアップＡＣ電圧の提供を停止し、前記第１のスイッチング回路をオンにして、前記第１のモードに入る、
請求項３に記載の電力供給装置。
【請求項７】
前記ＤＣ電源を提供するように構成されたバッテリ・モジュールと、
前記ＡＣ電源と前記バッテリ・モジュールとの間に結合され、前記制御回路によって制御される充電器回路と、
をさらに備え、
前記充電器回路が前記第１のモードにおいて、前記ＡＣ電源に応じて充電電圧および充電電流を生成して前記バッテリ・モジュールを充電する、
請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項８】
電力変換回路によって、ＤＣ電源のＤＣ電圧に応じて昇圧動作を行い、昇圧電圧を生成するステップと、
制御回路によって、ＡＣ電源と電力供給端子との間に結合された第１のスイッチング回路をオンにするステップと、
前記第１のスイッチング回路がオンにされた後、前記制御回路によって、前記電力変換回路と前記電力供給端子との間に結合された第２のスイッチング回路をオンにして、第１のモードに入るステップと、
前記第１のモードにおいて、前記第１のスイッチング回路によって、前記ＡＣ電源の主ＡＣ電圧を前記電力供給端子に伝達するステップと、
を含み、
前記昇圧電圧の電圧値が前記主ＡＣ電圧のピーク値よりも大きい、
電力供給方法。
【請求項９】
前記第１のモードにおいて、前記制御回路によって、前記電力変換回路が異常であるかどうかを判定して判定結果を取得するステップと、
前記判定結果がＹＥＳである場合、前記制御回路によって前記第２のスイッチング回路をオフにするステップと、
をさらに含む、請求項８に記載の電力供給方法。
【請求項１０】
前記第１のモードにおいて、前記制御回路によって、前記ＡＣ電源が異常であるかどうかを判定して第１の判定結果を取得するステップと、
前記第１の判定結果がＹＥＳである場合、前記第１のスイッチング回路をオフにし、前記電力変換回路を制御して、前記制御回路によって前記昇圧電圧をバックアップＡＣ電圧に変換し、第２のモードに入るステップと、
前記第２のモードにおいて、前記電力変換回路によって、前記バックアップＡＣ電圧を前記電力供給端子に出力するステップと、
をさらに含む、請求項８に記載の電力供給方法。
【請求項１１】
前記第１のモードにおいて、前記制御回路によって、検出された電圧極性および検出された電圧値を取得するために前記電力供給端子の電圧極性および電圧値を記録するステップ
をさらに含む、請求項１０に記載の電力供給方法。
【請求項１２】
前記電力変換回路を制御して前記昇圧電圧を前記バックアップＡＣ電圧に変換するステップが、
前記制御回路によって、前記検出された電圧極性および前記検出された電圧値に応じてパルス幅変調信号群を生成するステップと、
前記電力変換回路によって、前記パルス幅変調信号群に従って前記昇圧電圧を前記バックアップＡＣ電圧に変換するステップと、
を含む、請求項１１に記載の電力供給方法。
【請求項１３】
前記第２のモードにおいて、前記制御回路によって、前記ＡＣ電源が正常に戻ったかどうかを判定して第２の判定結果を取得するステップと、
前記第２の判定結果がＹＥＳである場合、前記電力変換回路を制御して前記バックアップＡＣ電圧の提供を停止し、前記制御回路によって前記第１のスイッチング回路をオンにして、前記第１のモードに入るステップと、
をさらに含む、請求項１０に記載の電力供給方法。
【請求項１４】
バッテリ・モジュールによって前記ＤＣ電源を提供するステップと、
前記第１のモードにおいて、充電器回路によって前記ＡＣ電源に応じて充電電圧および充電電流を生成して前記バッテリ・モジュールを充電するステップと、
をさらに含む、請求項８に記載の電力供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力供給技術に関し、より詳細には、電源自動切り替え機能を有する電力供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機器の安定動作を確実にするために、通常、デュアル入力電源を備えた電力供給装置を使用して、電気機器に電力を供給する。通常、デュアル入力電源を備えた電力供給装置は、電気機器が電力供給の中断に起因して動作しなくなるのを防止するために、主入力電源が異常なときに、電気機器の電力供給源を主入力電源からバックアップ入力電源に自動的に切り替える自動転送スイッチ（ＡＴＳ）を有し、それによって、電気機器の信頼性を向上させている。
【０００３】
しかしながら、主入力電源が異常なときに、主入力電源からバックアップ入力電源に切り替えるための電気機器の電力供給源の切り替え時間が長すぎる場合、電気機器は、電力供給の一時的な中断に起因して正常に動作しなくなることがある。したがって、電力供給装置の電力切り替え時間をいかに短くするかは、当業者が解決しようとする主要な問題の１つである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記に鑑みて、本開示は、電力供給装置の電力切り替え時間を短くすることができる電力供給装置および電力供給方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示による電力供給装置は電力変換回路と、第１のスイッチング回路と、第２のスイッチング回路と、制御回路と、を含む。電力変換回路は、ＤＣ電源と電力供給端子との間に結合され、ＤＣ電源のＤＣ電圧に応じて昇圧動作を行い、昇圧電圧を生成するように構成されている。第１のスイッチング回路は、ＡＣ電源と電力供給端子との間に結合されている。第２のスイッチング回路は、電力変換回路と電力供給端子との間に結合されている。制御回路は、電力変換回路、第１のスイッチング回路、および第２のスイッチング回路に結合されている。制御回路は、第１のスイッチング回路および第２のスイッチング回路をオンにした後に第１のモードに入り、その結果、第１のスイッチング回路が第１のモードにおいてＡＣ電源の主ＡＣ電圧を電力供給端子に伝達し、昇圧電圧の電圧値が主ＡＣ電圧のピーク値よりも大きい。
【０００６】
本開示の一実施形態において、制御回路は、第１のモードにおいてＡＣ電源が異常であるかどうかを判定する。ＡＣ電源が異常な場合、制御回路は、第１のスイッチング回路をオフにし、かつ制御回路は、電力変換回路を制御して昇圧電圧をバックアップＡＣ電圧に変換し、第２のモードに入り、その結果、電力変換回路が第２のモードにおいて電力供給端子にバックアップＡＣ電圧を出力する。
【０００７】
本開示による電力供給方法は、以下のステップ、すなわち、電力変換回路によって、ＤＣ電源のＤＣ電圧に応じて昇圧動作を行い、昇圧電圧を生成するステップと、制御回路によって、ＡＣ電源と電力供給端子との間に結合された第１のスイッチング回路をオンにするステップと、第１のスイッチング回路がオンにされた後、制御回路によって、電力変換回路と電力供給端子との間に結合された第２のスイッチング回路をオンにして、第１のモードに入るステップと、第１のモードにおいて、第１のスイッチング回路によって、ＡＣ電源の主ＡＣ電圧を電力供給端子に伝達するステップと、を含み、昇圧電圧の電圧値が主ＡＣ電圧のピーク値よりも大きい。
【発明の効果】
【０００８】
上記に基づいて、本開示によって提案される電力供給装置および電力供給方法では、制御回路が第１のモードに入る前に、電力変換回路は、ＤＣ電源のＤＣ電圧に応じて予め昇圧電圧を生成する。このようにして、ＡＣ電源が異常な場合、制御回路は、第１のスイッチング回路をオフにするだけでよく、電力変換回路に昇圧電圧をバックアップＡＣ電圧に変換させ、その後バックアップＡＣ電圧を電力供給端子に出力することができる。したがって、ＡＣ電源からＤＣ電源に切り替えるための電力供給端子の電力供給源の切り替え時間を短くすることができる。
【０００９】
本開示の上述の特徴および利点を理解可能にするために、図面を伴う実施形態を以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の一実施形態による電力供給装置の概略回路ブロック図である。
【００１１】
【図２】本開示の一実施形態による電力供給装置の概略信号タイミング図である。
【００１２】
【図３】本開示の別の実施形態による電力供給装置の概略回路ブロック図である。
【００１３】
【図４】本開示の一実施形態によるＤＣ−ＡＣ変換回路の概略回路構造図である。
【００１４】
【図５】本開示の一実施形態による電力供給方法の概略ステップ流れ図である。
【００１５】
【図６Ａ】本開示の別の実施形態による電力供給方法の概略ステップ流れ図である。
【図６Ｂ】本開示の別の実施形態による電力供給方法の概略ステップ流れ図である。
【００１６】
【図７】本開示の一実施形態による図６ＡのステップＳ３１８の詳細なステップの流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本開示の内容を理解しやすくするために、実施形態は、本開示の実際の実装態様の例として以下に例示される。加えて、可能な限り、図面および実施形態は、同じまたは同様の部分を表す同じ参照番号を有する要素／構成要素／ステップを使用する。
【００１８】
図１は、本開示の一実施形態による電力供給装置１００の概略回路ブロック図であり、図２は、本開示の一実施形態による電力供給装置１００の概略信号タイミング図である。図１および図２を一緒に参照すると、電力供給装置１００の電力供給端子ＯＴは、負荷９００に結合されるように構成されている。負荷９００に電力を供給するために、電力供給装置１００は、電力供給端子ＯＴを介して出力電圧ＶＯＵＴを提供することができる。詳細には、電力供給装置１００は、第１のスイッチング回路１１０、電力変換回路１３０、および制御回路１４０を含むことができる。第１のスイッチング回路１１０は、ＡＣ電源Ｐ＿ＡＣと電力供給端子ＯＴとの間に結合されている。電力変換回路１３０は、ＤＣ電源Ｐ＿ＤＣと電力供給端子ＯＴとの間に結合され、ＤＣ電源Ｐ＿ＤＣのＤＣ電圧Ｖ＿ＤＣに応じて昇圧動作を行い、昇圧電圧ＶＢＳＴを生成するように構成されている。
【００１９】
制御回路１４０は、第１のスイッチング回路１１０および電力変換回路１３０に結合されている。制御回路１４０は、第１のスイッチング信号ＣＳ１を生成して、第１のスイッチング回路１１０のオンおよびオフを制御するように構成されている。制御回路１４０は、第１のスイッチング回路１１０をオンにした後、第１のモードに入り、そのため、第１のスイッチング回路１１０は、第１のモードにおいて、ＡＣ電源Ｐ＿ＡＣの主ＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ１を出力電圧ＶＯＵＴとして電力供給端子ＯＴに伝達する。加えて、昇圧電圧ＶＢＳＴの電圧値は、ＡＣ電源Ｐ＿ＡＣの電流が第１のスイッチング回路１１０を介して電力変換回路１３０に流れ込むのを防止するために、主ＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ１のピーク値よりも大きい。
【００２０】
本開示の一実施形態において、ＡＣ電源Ｐ＿ＡＣは、例えば、都市電力系統からのＡＣ電源であってもよいが、本開示はこれに限定されない。
【００２１】
本開示の一実施形態において、第１のスイッチング回路１１０は、パワー・トランジスタで実装されてもよいが、本開示は、これに限定されない。本開示の他の実施形態では、第１のスイッチング回路１１０は、他の公知の電源スイッチで実装することもできる。
【００２２】
本開示の一実施形態において、電力変換回路１３０は、ＤＣ昇圧機能を有するＤＣ−ＡＣコンバータで実装されてもよいが、本開示は、これに限定されない。
【００２３】
本開示の一実施形態において、制御回路１４０は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）チップ、複合プログラマブル論理回路（ＣＰＬＤ）、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、または他の同様の回路素子で実装されてもよいが、これらに限定されない。
【００２４】
本開示の一実施形態では、制御回路１４０は、第１のモードにおいてＡＣ電源Ｐ＿ＡＣが異常であるかどうかを判定する。制御回路１４０が、ＡＣ電源Ｐ＿ＡＣが異常であると判定した場合、制御回路１４０は、第１のスイッチング回路１１０をオフにして、主ＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ１の電力供給端子ＯＴへの伝達を停止し、かつ制御回路１４０は、電力変換回路１３０を制御して、昇圧電圧ＶＢＳＴをバックアップＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ２に変換し、第２のモードに入り、その結果、電力変換回路１３０は、第２のモードにおいてバックアップＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ２を電力供給端子ＯＴに出力して負荷９００に電力を供給する。
【００２５】
例えば、図２に示す第１のモードにおいて、ＡＣ電源Ｐ＿ＡＣは、時点Ｔ０で異常になり始め、制御回路１４０は、時点Ｔ１でＡＣ電源Ｐ＿ＡＣが主ＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ１に応じて異常になっていると判定する。したがって、制御回路１４０は、時点Ｔ１で第１のスイッチング信号ＣＳ１を論理ハイレベルから論理ローレベルに切り替え、その結果、第１のスイッチング回路１１０は、時点Ｔ２でオフ状態に切り替わる。加えて、制御回路１４０は、時点Ｔ２で電力変換回路１３０へのパルス幅変調信号群Ｓ＿ＰＷＭを生成し、その結果、電力変換回路１３０は、昇圧電圧ＶＢＳＴをパルス幅変調信号群Ｓ＿ＰＷＭに従ってバックアップＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ２に変換し、時点Ｔ２で、出力電圧ＶＯＵＴとしてバックアップＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ２の出力を開始し、制御回路１４０は、時点Ｔ２で第２のモードに入る。
【００２６】
制御回路１４０が第１のモードに入る前に、ＤＣ電圧Ｖ＿ＤＣに応じて電力変換回路１３０によって昇圧電圧ＶＢＳＴが予め確立されているため、制御回路１４０が第１のモードにおいてＡＣ電源Ｐ＿ＡＣが異常であると判定した場合、制御回路１４０は、第１のスイッチング回路１１０をオフにするだけでよく、電力変換回路１３０に昇圧電圧ＶＢＳＴをバックアップＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ２に変換させ、その後バックアップＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ２を電力供給端子ＯＴに直接出力して、負荷９００に電力を供給することができる。このようにして、ＡＣ電源Ｐ＿ＡＣからＤＣ電源Ｐ＿ＤＣに切り替えるための負荷９００の電力供給源の切り替え時間を短くすることができ、それによって、電力供給の一時的な中断に起因にして負荷９００が正常に動作しなくなるのを防止する。
【００２７】
本開示の一実施形態では、第１のモードにおいて、制御回路１４０は、検出された電圧極性ＰＯＬおよび検出された電圧値ＤＶを取得するために、電力供給端子ＯＴの電圧極性および電圧値を記録することができる。ＡＣ電源Ｐ＿ＡＣが異常であると制御回路１４０が判定した場合、制御回路１４０は、検出された電圧極性ＰＯＬおよび検出された電圧値ＤＶに従って電力変換回路１３０へのパルス幅変調信号群Ｓ＿ＰＷＭを生成することができ、電力変換回路１３０は、パルス幅変調信号群Ｓ＿ＰＷＭに従って昇圧電圧ＶＢＳＴをバックアップＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ２に変換することができ、その結果、電力変換回路１３０によって生成されたバックアップＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ２の電圧極性および電圧値は、電力供給端子ＯＴの電圧極性および電圧値に一致する。このようにして、電流サージを回避することができ、それによって、電力供給装置１００の電力供給安定性を向上させる。
【００２８】
本開示の一実施形態において、第２のモードにおいて、制御回路１４０は、ＡＣ電源Ｐ＿ＡＣが正常に戻ったかどうかを判定することができる。制御回路１４０が、ＡＣ電源Ｐ＿ＡＣが正常に戻ったと判定した場合、制御回路１４０は、電力変換回路１３０を制御してバックアップＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ２の供給を停止することができ、かつ制御回路１４０は、第１のスイッチング回路１１０をオンにして、第１のモードに入ることができる。
【００２９】
例えば、図２に示す第２のモードにおいて、制御回路１４０は、時点Ｔ３で、ＡＣ電源Ｐ＿ＡＣが主ＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ１に従って正常に戻っていると判定することができる。したがって、制御回路１４０は、電力変換回路１３０を制御して、時点Ｔ３でバックアップＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ２の出力を停止する。加えて、制御回路１４０は、第１のスイッチング信号ＣＳ１を時点Ｔ３で論理ローレベルから論理ハイレベルに切り替え、その結果、第１のスイッチング回路１１０は、時点Ｔ４でオン状態に切り替わり、出力電圧ＶＯＵＴとして主ＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ１の出力を開始し、制御回路１４０は、時点Ｔ４で第１のモードに戻る。
【００３０】
図３は、本開示の別の実施形態による電力供給装置１００’の概略回路ブロック図である。図３を参照すると、電力供給装置１００’は、第１のスイッチング回路１１０と、第２のスイッチング回路１２０と、電力変換回路１３０と、制御回路１４０と、バッテリ・モジュール１５０と、充電器回路１６０と、を含むことができるが、本開示は、これに限定されない。図３の第１のスイッチング回路１１０、電力変換回路１３０、および制御回路１４０の動作および実装態様は、それぞれ図１の第１のスイッチング回路１１０、電力変換回路１３０、および制御回路１４０のものと同様であり、したがって、図１の上記の関連説明を参照することができる。
【００３１】
第２のスイッチング回路１２０は、電力変換回路１３０と電力供給端子ＯＴとの間に結合され、制御回路１４０に結合されている。制御回路１４０は、第２のスイッチング信号ＣＳ２を生成して第２のスイッチング回路１２０のオンおよびオフを制御することができる。特に、制御回路１４０は、制御回路１４０が第１のモードに入る前に、第２のスイッチング回路１２０をオンにする。
【００３２】
本開示の一実施形態において、第２のスイッチング回路１２０は、パワー・トランジスタで実装されてもよいが、本開示は、これに限定されない。本開示の他の実施形態では、第２のスイッチング回路１２０も他の公知の電源スイッチで実装されてもよい。
【００３３】
制御回路１４０が第１のモードに入る前に、昇圧電圧ＶＢＳＴがＤＣ電圧Ｖ＿ＤＣに応じて電力変換回路１３０によって予め確立されており、制御回路１４０が第１のモードに入る前に、第２のスイッチング回路１２０がオンになっているため、ＡＣ電源Ｐ＿ＡＣが第１のモードにおいて異常であると制御回路１４０が判定した場合、制御回路１４０は、第１のスイッチング回路１１０をオフにするだけでよく、電力変換回路１３０に昇圧電圧ＶＢＳＴをバックアップＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ２に変換させ、オン状態の第２のスイッチング回路１２０によってバックアップＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ２を電力供給端子ＯＴに出力して負荷９００に電力を供給することができる。このようにして、ＡＣ電源Ｐ＿ＡＣからＤＣ電源Ｐ＿ＤＣに切り替えるための負荷９００の電力供給源の切り替え時間を短くすることができ、それによって、電力供給の一時的な中断に起因にして負荷９００が正常に動作しなくなるのを防止する。
【００３４】
本開示の一実施形態では、第１のモードにおいて、制御回路１４０は、電力変換回路１３０が昇圧電圧ＶＢＳＴに応じて異常であるかどうかを判定することができる。電力変換回路１３０が異常であると制御回路１４０が判定した場合、制御回路１４０は、第２のスイッチング回路１２０をオフにして、電力変換回路１３０を電力供給端子ＯＴ、負荷９００、およびＡＣ電源Ｐ＿ＡＣから隔離することができる。
【００３５】
加えて、バッテリ・モジュール１５０は、ＤＣ電源Ｐ＿ＤＣを供給するように構成されている。充電器回路１６０は、ＡＣ電源Ｐ＿ＡＣとバッテリ・モジュール１５０との間に結合され、制御回路１４０によって制御される。充電器回路１６０は、ＡＣ電源Ｐ＿ＡＣに従って充電電圧ＶＣＧおよび充電電流ＩＣＧを生成して第１のモードにおいてバッテリ・モジュール１５０を充電することができる。
【００３６】
本開示の一実施形態において、バッテリ・モジュール１５０は、単一のバッテリ（もしくはバッテリ素子）またはバッテリ・パック、あるいは１つまたは複数のバッテリ（もしくはバッテリ素子）を含むモジュールを表すことがある。加えて、バッテリ・モジュール１５０は、ニッケル亜鉛電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、またはリチウム鉄リン酸塩などの２次電池であってもよいが、これらには限定されない。
【００３７】
本開示の一実施形態において、充電器回路１６０は、従来の充電器ＩＣで実装されてもよいが、これに限定されない。
【００３８】
本開示の一実施形態において、図３に示すように、電力変換回路１３０は、ＤＣ−ＤＣ変換回路１３２およびＤＣ−ＡＣ変換回路１３４を含むことができる。ＤＣ−ＤＣ変換回路１３２は、ＤＣ電源Ｐ＿ＤＣに結合され、昇圧電圧ＶＢＳＴを生成するためにＤＣ電圧Ｖ＿ＤＣに従って昇圧動作を実行するように構成されている。ＤＣ−ＡＣ変換回路１３４は、ＤＣ−ＤＣ変換回路１３２と第２のスイッチング回路１２０との間に結合され、制御回路１４０によって制御され、昇圧電圧ＶＢＳＴをバックアップＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ２に変換する。
【００３９】
本開示の一実施形態において、ＤＣ−ＤＣ変換回路１３２は、従来のＤＣ昇圧回路で実装されてもよいが、これに限定されない。
【００４０】
図４は、本開示の一実施形態によるＤＣ−ＡＣ変換回路１３４の概略回路構造図である。図３および図４を一緒に参照されたい。本実施形態では、パルス幅変調信号群Ｓ＿ＰＷＭは、４つのパルス幅変調信号Ｓ＿ＰＷＭ１〜Ｓ＿ＰＷＭ４を含むことができる。ＤＣ−ＡＣ変換回路１３４は、スイッチＱ１〜Ｑ４、ダイオードＤ１〜Ｄ４、インダクタＬ１３４、およびコンデンサＣ１３４を含むことができるが、これに限定されない。スイッチＱ１の第１の端子は、ＤＣ−ＤＣ変換回路１３２に結合されて昇圧電圧ＶＢＳＴを受け取る。スイッチＱ１の第２の端子は、第１のノードＮＤ１に結合されている。スイッチＱ１の制御端子は、パルス幅変調信号Ｓ＿ＰＷＭ１を受け取る。スイッチＱ２の第１の端子は、第１のノードＮＤ１に結合されている。スイッチＱ２の第２の端子は、接地端子ＧＮＤに結合されている。スイッチＱ２の制御端子は、パルス幅変調信号Ｓ＿ＰＷＭ２を受け取る。スイッチＱ３の第１の端子は、ＤＣ−ＤＣ変換回路１３２に結合されて昇圧電圧ＶＢＳＴを受け取る。スイッチＱ３の第２の端子は、第２のノードＮＤ２に結合されている。スイッチＱ３の制御端子は、パルス幅変調信号Ｓ＿ＰＷＭ３を受け取る。スイッチＱ４の第１の端子は、第２のノードＮＤ２に結合されている。スイッチＱ４の第２の端子は、接地端子ＧＮＤに結合されている。スイッチＱ４の制御端子は、パルス幅変調信号Ｓ＿ＰＷＭ４を受け取る。
【００４１】
ダイオードＤ１の陰極端子は、スイッチＱ１の第１の端子に結合されている。ダイオードＤ１の陽極端子は、スイッチＱ１の第２の端子に結合されている。ダイオードＤ２の陰極端子は、スイッチＱ２の第１の端子に結合されている。ダイオードＤ２の陽極端子は、スイッチＱ２の第２の端子に結合されている。ダイオードＤ３の陰極端子は、スイッチＱ３の第１の端子に結合されている。ダイオードＤ３の陽極端子は、スイッチＱ３の第２の端子に結合されている。ダイオードＤ４の陰極端子は、スイッチＱ４の第１の端子に結合されている。ダイオードＤ４の陽極端子は、スイッチＱ４の第２の端子に結合されている。インダクタＬ１３４の第１の端子は、第１のノードＮＤ１に結合されている。インダクタＬ１３４の第２の端子は、コンデンサＣ１３４の第１の端子に結合されている。コンデンサＣ１３４の第２の端子は、第２のノードＮＤ２に結合されている。コンデンサＣ１３４の第１および第２の端子は、バックアップＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ２を供給するように構成され得る。
【００４２】
詳細には、第２のモードにおいて、スイッチＱ１およびＱ４がオン状態にあり、スイッチＱ２およびＱ３がオフ状態にあるとき、電流は、インダクタＬ１３４およびコンデンサＣ１３４を介してスイッチＱ１からスイッチＱ４に流れ、したがって、コンデンサＣ１３４は、正極性を有するバックアップＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ２を提供する。第２のモードにおいて、スイッチＱ２およびＱ３がオン状態にあり、スイッチＱ１およびＱ４がオフ状態にあるとき、電流は、コンデンサＣ１３４およびインダクタＬ１３４を介してスイッチＱ３からスイッチＱ２に流れ、したがって、コンデンサＣ１３４は、負極性を有するバックアップＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ２を提供することができる。
【００４３】
対照的に、第１のモードでは、スイッチＱ１〜Ｑ４は、オフ状態にあり、したがって、ＤＣ−ＡＣ変換回路１３４は、昇圧電圧ＶＢＳＴのバックアップＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ２への変換を停止する。加えて、昇圧電圧ＶＢＳＴの電圧値が主ＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ１のピーク値よりも大きいため、ダイオードＤ１〜Ｄ４は、逆バイアスであり、したがって第１のモードにおいてオフとなり、それによって、ＡＣ電源Ｐ＿ＡＣの電流が第１のスイッチング回路１１０および第２のスイッチング回路１２０を介してＤＣ−ＡＣ変換回路１３４に流れ込むのを防止する。
【００４４】
本開示の一実施形態において、ピーク電力消費期間中にＡＣ電源Ｐ＿ＡＣの電力供給負担を低減させるために、ＡＣ電源Ｐ＿ＡＣのピーク電力消費期間中に、制御回路１４０は、第１のスイッチング回路１１０をオフにし、電力変換回路１３０を制御して昇圧電圧ＶＢＳＴをバックアップＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ２に変換することができ、その結果、電力変換回路１３０は、バックアップＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ２を出力して負荷９００に電力を供給する。加えて、ＡＣ電源Ｐ＿ＡＣのオフピーク電力消費期間中に、電力は、ＡＣ電源Ｐ＿ＡＣによって負荷９００に供給され、バッテリ・モジュール１５０は、充電器回路１６０を通してＡＣ電源Ｐ＿ＡＣによって充電される。
【００４５】
図５は、図１の電力供給装置１００または図３の電力供給装置１００’において使用することができる本開示の一実施形態による電力供給方法の概略ステップ流れ図であるが、これに限定されない。図３および図５を一緒に参照すると、例示的な実施形態の電力供給方法は、以下のステップを含む。最初に、ステップＳ３０２で、ＤＣ電源Ｐ＿ＤＣのＤＣ電圧Ｖ＿ＤＣに応じて電力変換回路１３０によって昇圧動作が実行され、昇圧電圧ＶＢＳＴを生成する。次に、ステップＳ３０４で、第１のスイッチング回路１１０が制御回路１４０によってオンにされ、第１のモードに入る。次いで、ステップＳ３１１に示すように、第１のモードにおいて、ＡＣ電源Ｐ＿ＡＣの主ＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ１が第１のスイッチング回路１１０によって電力供給端子ＯＴに伝達され、昇圧電圧ＶＢＳＴの電圧値は、主ＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ１のピーク値よりも大きい。
【００４６】
図６Ａおよび図６Ｂは、本開示の別の実施形態による電力供給方法の概略ステップ流れ図である。図３、図６Ａ、および図６Ｂを一緒に参照されたい。最初に、ステップＳ３０２で、ＤＣ電源Ｐ＿ＤＣのＤＣ電圧Ｖ＿ＤＣに応じて電力変換回路１３０によって昇圧動作が実行され、昇圧電圧ＶＢＳＴを生成する。本開示の一実施形態において、ステップＳ３０２の前に、制御回路１４０は、主ＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ１および電力供給端子ＯＴの電圧に応じて第１のスイッチング回路１１０が短絡しているかどうかを確認することができる。例えば、制御回路１４０は、最初に、第１のスイッチング信号ＣＳ１を提供して第１のスイッチング回路１１０をオフにし、次いで、電力供給端子ＯＴの電圧が主ＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ１に等しいかどうかを検出する。電力供給端子ＯＴの電圧が主ＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ１に等しい場合、これは、第１のスイッチング回路１１０が短絡していることを示し、したがって、制御回路１４０は、故障警告メッセージを発することができる。対照的に、電力供給端子ＯＴの電圧が主ＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ１に等しくない場合、これは、第１のスイッチング回路１１０が短絡していないことを示し、制御回路１４０は、ステップＳ３０２を実行する。
【００４７】
次に、ステップＳ３０４では、第１のスイッチング回路１１０が制御回路１４０によってオンにされる。本開示の一実施形態において、制御回路１４０が第１のスイッチング回路１１０をオンにした後、制御回路１４０は、主ＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ１および電力供給端子ＯＴの電圧に応じて第１のスイッチング回路１１０が開回路であるかどうかを確認することができる。詳細には、電力供給端子ＯＴの電圧が主ＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ１に等しくない場合、これは、第１のスイッチング回路１１０が開回路であることを示し、したがって、制御回路１４０は、故障警告メッセージを発することができる。対照的に、電力供給端子ＯＴの電圧が主ＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ１に等しい場合、これは、第１のスイッチング回路１１０が開回路ではないことを示す。
【００４８】
本開示の一実施形態において、制御回路１４０が第１のスイッチング回路１１０をオンにした後、制御回路１４０は、電力供給端子ＯＴの電圧および電力変換回路１３０の出力端子の電圧に応じて第２のスイッチング回路１２０が短絡しているかどうかを確認することができる。例えば、制御回路１４０は、最初に、第２のスイッチング信号ＣＳ２を提供して第２のスイッチング回路１２０をオフにし、次いで、電力変換回路１３０の出力端子の電圧が電力供給端子ＯＴの電圧に等しいかどうかを検出する。電力変換回路１３０の出力端子の電圧が電力供給端子ＯＴの電圧に等しい場合、これは、第２のスイッチング回路１２０が短絡していることを示し、したがって、制御回路１４０は、故障警告メッセージを発することができる。対照的に、電力変換回路１３０の出力端子の電圧が電力供給端子ＯＴの電圧に等しくない場合、これは、第２のスイッチング回路１２０が短絡していないことを示し、制御回路１４０は、ステップＳ３０６を実行する。ステップＳ３０６では、第２のスイッチング回路１２０が制御回路１４０によってオンにされ、第１のモードに入る。
【００４９】
その後、ステップＳ３１１に示すように、第１のモードにおいて、ＡＣ電源Ｐ＿ＡＣの主ＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ１が第１のスイッチング回路１１０によって電力供給端子ＯＴに伝達される。次に、ステップＳ３１２では、電力供給端子ＯＴの電圧極性および電圧値が、検出された電圧極性ＰＯＬおよび検出された電圧値ＤＶを得るために制御回路１４０によって記録される。その後、ステップＳ３１３で、電力変換回路１３０が異常であるかどうかが制御回路１４０によって決定される。ステップＳ３１３の判定結果がＹＥＳである場合、ステップＳ３１５に示すように、第２のスイッチング回路１２０は、制御回路１４０によってオフにされ、プロセスは、ステップＳ３１５の後にステップＳ３１１に戻る。ステップＳ３１３の判定結果がＮＯである場合、ステップＳ３１４に示すように、ＡＣ電源Ｐ＿ＡＣが異常であるかどうかが制御回路１４０によって判定される。ステップＳ３１４の判定結果がＮＯである場合、プロセスは、ステップＳ３１１に戻る。ステップＳ３１４の判定結果がＹＥＳである場合、ステップＳ３１６に示すように、第１のスイッチング回路１１０は、制御回路１４０によってオフにされる。次に、ステップＳ３１８で、電力変換回路１３０が制御回路１４０によって制御され、昇圧電圧ＶＢＳＴをバックアップＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ２に変換し、第２のモードに入る。次いで、ステップＳ３２２に示すように、第２のモードにおいて、バックアップＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ２が電力変換回路１３０によって電力供給端子ＯＴに出力され、負荷９００に電力を供給する。
【００５０】
次に、図６Ｂに示すステップＳ３２４で、第２のモードにおいて、ＡＣ電源Ｐ＿ＡＣが正常に戻ったかどうかが制御回路１４０によって判定される。ステップＳ３２４の判定結果がＮＯである場合、プロセスは、ステップＳ３２２に戻り、電力変換回路１３０は、電力供給端子ＯＴにバックアップＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ２を出力する。ステップＳ３２４の判定結果がＹＥＳである場合、ステップＳ３２６に示すように、電力変換回路１３０は、制御回路１４０によって制御され、バックアップＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ２の提供を停止する。次に、ステップＳ３２８で、第１のスイッチング回路１１０が制御回路１４０によってオンにされ、第１のモードに入る。その後、プロセスは、ステップＳ３１１に戻り、第１のスイッチング回路１１０は、電力供給端子ＯＴにＡＣ電源Ｐ＿ＡＣの主ＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ１を伝達して負荷９００に電力を供給する。
【００５１】
図７は、本開示の一実施形態による図６ＡのステップＳ３１８の詳細なステップの流れ図である。図３および図７を一緒に参照されたい。ステップＳ３１８は、詳細なステップＳ３１８２およびＳ３１８４を含む。最初に、ステップＳ３１８２で、パルス幅変調信号群Ｓ＿ＰＷＭが、検出された電圧極性ＰＯＬおよび検出された電圧値ＤＶに従って制御回路１４０によって生成される。次に、ステップＳ３１８４で、昇圧電圧ＶＢＳＴがパルス幅変調信号群Ｓ＿ＰＷＭに従って電力変換回路１３０によってバックアップＡＣ電圧Ｖ＿ＡＣ２に変換される。
【００５２】
加えて、図１〜図４の実施形態の説明は、本開示の実施形態の電力供給方法の他の詳細に対して十分な教示、提案、および実装の指示を提供することができ、したがって、詳細は、再び繰り返されない。
【００５３】
要約すると、本開示の実施形態による電力供給装置および電力供給方法では、制御回路が第１のモードに入る前に、電力変換回路は、ＤＣ電源のＤＣ電圧に応じて昇圧電圧を予め生成する。このようにして、制御回路が、負荷に電力を供給するためのＡＣ電源が第１のモードにおいて異常であると判定した場合、制御回路は、第１のスイッチング回路をオフにするだけでよく、電力変換回路に昇圧電圧をバックアップＡＣ電圧に変換させ、その後バックアップＡＣ電圧を出力して負荷に電力を供給することができる。したがって、ＡＣ電源からＤＣ電源に切り替えるための負荷の電力供給源の切り替え時間を短くすることができ、それによって、電力供給の一時的な中断に起因して負荷が正常に動作しなくなるのを防止する。
【００５４】
本開示は、上記の実施形態を参照して説明されてきたが、これらの実施形態は、本開示を限定することを意図していない。本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、説明された実施形態に対する修正がなされ得ることは、当業者には明らかであろう。したがって、本開示の範囲は、上記の詳細な説明によってではなく添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物によって定義されるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本開示の電力供給装置および電力供給方法は、電気機器およびその電力供給方法に適用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１００、１００’：電力供給装置
１１０：第１のスイッチング回路
１２０：第２のスイッチング回路
１３０：電力変換回路
１３２：ＤＣ−ＤＣ変換回路
１３４：ＤＣ−ＡＣ変換回路
１４０：制御回路
１５０：バッテリ・モジュール
１６０：充電器回路
９００：負荷
Ｃ１３４：コンデンサ
ＣＳ１：第１のスイッチング信号
ＣＳ２：第２のスイッチング信号
Ｄ１〜Ｄ４：ダイオード
ＤＶ：検出された電圧値
ＧＮＤ：接地端子
ＩＣＧ：充電電流
Ｌ１３４：インダクタ
ＮＤ１：第１のノード
ＮＤ２：第２のノード
ＯＴ：電力供給端子
Ｐ＿ＡＣ：ＡＣ電源
Ｐ＿ＤＣ：ＤＣ電源
ＰＯＬ：検出された電圧極性
Ｑ１〜Ｑ４：スイッチ
Ｓ３０２、Ｓ３０４、Ｓ３０６、Ｓ３１１、Ｓ３１２、Ｓ３１３、Ｓ３１４、Ｓ３１５、Ｓ３１６、Ｓ３１８、Ｓ３２２、Ｓ３２４、Ｓ３２６、Ｓ３２８、Ｓ３１８２、Ｓ３１８４：ステップ
Ｓ＿ＰＷＭ：パルス幅変調信号群
Ｓ＿ＰＷＭ１〜Ｓ＿ＰＷＭ４：パルス幅変調信号
Ｔ０〜Ｔ４：時点
Ｖ＿ＡＣ１：主ＡＣ電圧
Ｖ＿ＡＣ２：バックアップＡＣ電圧
ＶＢＳＴ：昇圧電圧
ＶＣＧ：充電電圧
Ｖ＿ＤＣ：ＤＣ電圧
ＶＯＵＴ：出力電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【外国語明細書】
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