(57)【要約】【課題】過充電による蓄電装置の劣化を防止すると共に、安定した出力が得られる信頼性の高い電源装置及びその起動方法を提供すること。【解決手段】電力を出力する電源と、電源の出力電圧を所望の電圧に変換する電圧変化装置と、電圧変換装置と並列に接続され電圧変換装置の出力の充電及び負荷への放電を行う蓄電装置と、電圧変換装置から負荷及び蓄電装置への電気経路を開閉する開閉器とを有し、電源装置の起動時に、開閉器を開状態とするとともに蓄電装置の出力電圧を基に電力変換装置の出力電圧を設定し、蓄電装置の出力電圧と電圧変換装置の出力電圧の電位差が許容電圧値内となった場合に、開閉器を開状態から閉状態へと切り替えるように制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に電力を供給する電源装置であって、
電力を出力する電源と、
前記電源に接続され前記電源の出力を所定電圧に変換する電圧変換装置と、
前記電圧変換装置の出力電圧を検出する第１電圧検出器と、
前記電圧変換装置と並列に接続され、前記電圧変換装置の出力を充電するとともに放電により前記負荷へ電力を供給する蓄電装置と、
前記蓄電装置の出力電圧を検出する第２電圧検出器と、
前記蓄電装置の充放電電流を検出する電流検出器と、
前記負荷と前記電圧変換装置との間に備えられ、前記電圧変換装置から前記負荷及び前記蓄電装置への電気経路を開閉する開閉器と、
前記電源装置の起動時に、前記開閉器を開状態とするとともに前記蓄電装置の出力電圧を基に前記電圧変換装置の出力電圧を設定してから前記電圧変換装置を起動し、前記電圧変換装置の出力電圧を検出し、前記蓄電装置の出力電圧と前記電圧変換装置の出力電圧の電位差が許容電圧値内のとき、前記開閉器を前記開状態から閉状態へ切り替える制御装置と、を有し、
前記許容電圧値は、前記電圧変換装置の出力電圧の設定値と前記蓄電装置の出力電圧値との電位差によって前記蓄電装置への充電電流が生じた場合、前記充電電流が前記蓄電装置において定められている最大の充電電流値を発生させ得る前記電位差の値以下となるように設定することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記電圧変換装置の出力電圧を、前記電位差が前記許容電圧値内となる値であり、且つ、前記蓄電装置の出力電圧以上に設定し、前記開閉器が閉状態のときに前記蓄電装置への充電電流を検出することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記電位差が前記許容電圧値を超えるときに、前記電位差が前記許容電圧値内となるように前記電圧変換装置の出力電圧を設定し、前記電圧変換装置の出力電圧と前記蓄電装置の出力電圧との電位差を算出することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記蓄電装置への充電電流が前記蓄電装置の許容電流値より大きいとき、前記電圧変換装置の出力電圧の設定値を減少させることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項５】
負荷に電力を供給する電源装置の起動方法であって、
電源に接続された電圧変換装置の出力を電気的に開閉する開閉器を開状態とする工程と、
前記電圧変換装置の出力を充電するとともに放電により前記負荷へ電力を供給する蓄電装置の出力電圧を検出する工程と、
前記電圧変換装置の出力電圧の設定値を前記蓄電装置の出力電圧を基に設定し前記電圧変換装置を起動する工程と、
前記電圧変換装置の出力電圧と前記蓄電装置の出力電圧の電位差を算出する工程と、
前記電位差が許容電圧値内となった場合、前記開閉器を前記開状態から閉状態とする工程と、を有し、
前記許容電圧値は、前記電圧変換装置の出力電圧の設定値と前記蓄電装置の出力電圧値との電位差によって前記蓄電装置への充電電流が生じた場合、前記充電電流が前記蓄電装置において定められている最大の充電電流値を発生させ得る前記電位差の値以下となるように設定することを特徴とする電源装置の起動方法。
【請求項６】
前記電圧変換装置の出力電圧を、前記電位差が前記許容電圧値内となる値であり、且つ、前記蓄電装置の出力電圧以上に設定し、前記蓄電装置への充電電流を検出することを特徴とする請求項５に記載の電源装置の起動方法。
【請求項７】
前記電位差が前記許容電圧値を超えるときに、前記電位差が前記許容電圧値内となるように前記電圧変換装置の出力電圧を設定し、
前記電圧変換装置の出力電圧と前記蓄電装置の出力電圧との電位差を算出することを特徴とする請求項５に記載の電源装置の起動方法
【請求項８】
前記蓄電装置への充電電流が前記蓄電装置の許容電流値より大きいときに、前記電圧変換装置の出力電圧値の設定値を前記電圧変換装置の出力電圧が低減するように制御し、前記蓄電装置への充電電流を検出することを特徴とする請求項５に記載の電源装置の起動方法
【請求項９】
前記蓄電装置への充電電流が前記蓄電装置の許容電流値以下のときに、前記電源装置の起動手順を終了することを特徴とする請求項５に記載の電源装置の起動方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力を出力する電源と、電源により出力された出力電圧を所定電圧に変換する電圧変換装置と、蓄電装置とを備える電源装置とその起動方法に関し、特に電源装置の起動時における蓄電装置の保護技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力を出力可能な電源と、充放電を行う二次電池やキャパシタ等の蓄電装置とを組合せた電源装置が種々開発されている。例えば、電源として物理的に発電する太陽電池や化学的に発電する燃料電池を用い、蓄電装置として電気二重層コンデンサやリチウムイオン二次電池を用い、それらを組み合わせたハイブリッド電源装置などがある。物理的な発電機や化学的な発電機などの電源と蓄電装置とを組み合わせる目的として、電源の内部や外部の環境の状態によって変動する不安定な出力を蓄電装置の出力によって平滑化、安定化し、電源装置として安定した出力を得ることが挙げられる。
【０００３】
このような電源装置の起動時において、蓄電装置の出力により電源を起動させた後、電源の出力電圧（V1）と蓄電装置の端子間電圧（V2）の電位差を測定し、該電位差（V1−V2）が所望の値よりも大きい場合は、所望の値となるまで電流を制限しながら電源の出力により蓄電装置の充電を行うことで、蓄電装置への過充電を防止し、蓄電装置の劣化や耐久性能の低下を防止する方法が知られている。（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１―３５７８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、たとえば特許文献１の技術では、電源の起動後から、電源の出力電圧と蓄電装置の端子間電圧の電位差（V1−V2）が所望の値よりも大きいと判定され電源の出力電流が制限され始めるまでの間、電源と蓄電装置は電気的に接続された状態にあるため、この間に電源の出力により蓄電装置が過充電され、蓄電装置の劣化や耐久性能の低下を招くことがあった。
【０００６】
そこで、本発明は以上の点に鑑みて成されたものであり、電源から蓄電装置への過充電を防止し、過充電による蓄電装置の劣化を防止すると共に、安定した出力が得られる信頼性の高い電源装置及びその起動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための、本発明の電源装置は、負荷に電力を供給する電源装置であって、電力を出力する電源と、電源に接続され電源の出力を所定電圧に変換する電圧変換装置と、電圧変換装置の出力電圧を検出する第１電圧検出器と、電圧変換装置と並列に接続され、電圧変換装置の出力の充電を行うとともに放電により負荷へ電力を供給する蓄電装置と、蓄電装置の出力電圧を検出する第２電圧検出器と、蓄電装置の充放電電流を検出する電流検出器と、負荷と電圧変換装置との間に備えられ、電圧変換装置から負荷及び蓄電装置への電気経路を開閉する開閉器と、電源装置の起動時に、開閉器を開状態とするとともに蓄電装置の出力電圧を基に電圧変換装置の出力電圧を設定してから電圧変換装置を起動し、電圧変換装置の出力電圧を検出し、蓄電装置の出力電圧と電圧変換装置の出力電圧の電位差が許容電圧値内のとき、開閉器を開状態から閉状態へ切り替える制御装置と、を有し、許容電圧値は、電圧変換装置の出力電圧の設定値と蓄電装置の出力電圧値との電位差によって蓄電装置への充電電流が生じた場合、充電電流が蓄電装置において定められている最大の充電電流値を発生させ得る電位差の値以下となるように設定することを要旨とする。
【０００８】
かかる特徴によれば、電源の起動時には蓄電装置と電圧変換装置は電気的に非接続の状態であり、蓄電装置の出力電圧と電圧変換装置の出力電圧の電位差が許容電圧値内となった場合に、蓄電装置と電圧変換装置とは電気的に接続された状態となるため、蓄電装置において定められている最大の充電電流値よりも大きい電流が蓄電装置へ流れることはなく、蓄電装置への過充電を防止することができる。よって、蓄電装置の劣化を防止することができる。
【０００９】
また本発明の電源装置は、制御装置は、電圧変換装置の出力電圧を、電位差が許容電圧値内となる値であり、且つ、蓄電装置の出力電圧以上に設定し、前記開閉器が閉状態のときに蓄電装置への充電電流を検出することを要旨とし、電圧変換装置と蓄電装置とを接続する前に、蓄電装置の出力電圧を検出し、電圧変換装置の出力電圧と蓄電装置の出力電圧の電位差が許容電圧値内であり、且つ、電圧変換装置の出力電圧を蓄電装置の出力電圧以上に設定し、より好ましくは蓄電装置の出力電圧と一致するように電圧変換装置の出力電圧を設定し、電圧変換装置と蓄電装置とを電気的に接続できる構成であればよい。
【００１０】
かかる特徴によれば、電圧変換装置の出力電圧を、電位差が許容電圧値内となる値となるように設定するため、過充電とならない範囲で蓄電装置への充電が可能となり、蓄電装置の蓄電量を高い状態で保持することができる。
【００１１】
また、万が一、電圧変換装置と蓄電装置とを電気的に接続する前に負荷が大きく変動することで蓄電装置の出力電圧も変動し蓄電装置へ過充電される恐れがある場合であっても、電圧変換装置と蓄電装置とを接続後に蓄電装置への充電電流を検出することで、過充電を検出することが可能となる。
【００１２】
また本発明の電源装置は、制御装置は、電位差が許容電圧値を超えるときに、電位差が許容電圧値内となるように電圧変換装置の出力電圧を設定し、電圧変換装置の出力電圧と蓄電装置の出力電圧との電位差を算出することを要旨とする。
【００１３】
かかる特徴によれば、電圧変換装置の出力電圧と蓄電装置の出力電圧とを比較し、その電位差が許容電圧値内となるように電圧変換装置の出力電圧を設定するため、電位差による蓄電装置への過充電を防止することができる。ここで、開閉器の状態は開の状態であっても、閉の状態であっても良いが、蓄電装置への過電流充電を回避できる開の状態のほうが好ましい。
【００１４】
また本発明の電源装置は、制御装置は、蓄電装置への充電電流が蓄電装置の許容電流値より大きいとき、電圧変換装置の出力電圧の設定値を減少させることを要旨とする。
【００１５】
かかる特徴によれば、電圧変換装置の出力電圧と蓄電装置の出力電圧との電位差によって生じる充電電流を電圧変換装置の出力電圧の設定値を減少させることで低減することができる。ここで、開閉器の状態は開の状態であっても、閉の状態であっても良いが、蓄電装置への過電流充電を回避できる閉の状態のほうが好ましい。
【００１６】
また本発明の電源装置の起動方法は、負荷に電力を供給する電源装置の起動方法であって、電源に接続された電圧変換装置の出力を電気的に開閉する開閉器を開状態とする工程と、電圧変換装置の出力の充電を行うとともに放電により前記負荷へ電力を供給する蓄電装置の出力電圧を検出する工程と、電圧変換装置の出力電圧の設定値を蓄電装置の出力電圧を基に設定し電圧変換装置を起動する工程と、電圧変換装置の出力電圧と蓄電装置の出力電圧の電位差を算出する工程と、電位差が許容電圧値内となった場合、開閉器を開状態から閉状態とする工程と、を有し、許容電圧値は、電圧変換装置の出力電圧の設定値と蓄電装置の出力電圧値との電位差によって蓄電装置への充電電流が生じた場合、充電電流が蓄電装置において定められている最大の充電電流値を発生させ得る電位差の値以下となるように設定することを要旨とする。
【００１７】
かかる特徴によれば、電源の起動時には蓄電装置と電圧変換装置は電気的に非接続の状態であり、蓄電装置の出力電圧と電圧変換装置の出力電圧の電位差が許容電圧値内となった場合に、蓄電装置と電圧変換装置とを電気的に接続された状態とするため、蓄電装置への過充電を防止することができる。よって、蓄電装置の劣化を防止することができる。
【００１８】
また、本発明の電源装置の起動方法は、電圧変換装置の出力電圧を、電位差が許容電圧値内となる値であり、且つ、蓄電装置の出力電圧以上に設定し、蓄電装置への充電電流を検出することを要旨とする。
【００１９】
かかる特徴によれば、過充電とならない範囲で蓄電装置への充電が可能となり、蓄電量を高い状態で保持することができる。また、万が一、電圧変換装置と蓄電装置とを電気的に接続する前に負荷が大きく変動することで蓄電装置の出力電圧も変動し蓄電装置へ過充電される恐れがある場合であっても、電圧変換装置と蓄電装置とを接続後に蓄電装置への充電電流を検出することで、過充電を検出することが可能となる。
【００２０】
また本発明の電源装置の起動方法は、電位差が許容電圧値を超えるときに、電位差が許容電圧値内となるように電圧変換装置の出力電圧を設定し、電圧変換装置の出力電圧と蓄電装置の出力電圧との電位差を算出することを要旨とする。より好ましくは、蓄電装置の出力電圧と電圧変換装置の出力電圧が等しくなるように電圧変換装置の出力電圧を設定し、電圧変換装置を起動させた後、電圧変換装置の出力電圧が安定した後に、電圧変換装置と蓄電装置の出力電圧を検出し、電圧変換装置の出力電圧と蓄電装置の出力電圧値との電位差を算出するような工程であるとよい。
【００２１】
かかる特徴によれば、電圧変換装置の出力電圧と蓄電装置の出力電圧の電位差が許容電圧値内となるように電圧変換装置の出力電圧を設定するため、電位差によって生じる蓄電装置への過充電を防止することができる。
【００２２】
また本発明の電源装置の起動方法は、蓄電装置への充電電流が蓄電装置の許容電流値より大きいときに、電圧変換装置の出力電圧値の設定値を電圧変換装置の出力電圧が低減するように制御し、蓄電装置への充電電流を検出することを要旨とし、蓄電装置が過充電されても電圧変換装置の出力電圧を低減するように設定を変更し、再度蓄電装置への充電電流を検出するような工程であればよい。
【００２３】
かかる特徴によれば、蓄電装置への過充電を回避することができる。
【００２４】
また本発明の電源装置の起動方法は、蓄電装置への充電電流が許容電流値以下のときに、電源装置の起動手順を終了することを要旨とし、電圧変換装置と蓄電装置とを電気的に接続した後に蓄電装置への充電電流が許容電流値以下であれば電源装置の起動手順を終了とするような工程であればよい。
【００２５】
かかる特徴によれば、蓄電装置への過充電を防止することができるだけでなく、負荷にも電力を十分に供給することが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、電源装置の起動時から負荷へ電力の供給が可能であって、蓄電装置の出力電圧に電圧変換装置の出力電圧を沿わせ、電圧変換装置の出力と蓄電装置を電気的に接続することで、蓄電装置を過充電させることなく、蓄電装置の劣化を防止すると共に安定した出力が得られる信頼性の高い電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る電源装置の概略構成図である。
【図２】本発明に係る電源装置の起動制御フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を説明する。
【００２９】
＜実施の形態＞
図１は、本発明による電源装置１の概略を示す図である。図１を用いて電源装置１の概略構成について説明する。
【００３０】
電源装置１は、電源２、電源２の出力電圧を所望の電圧に変換する電圧変換装置３、負荷８に対して電圧変換装置３と並列に接続された蓄電装置５、電圧変換装置３から負荷８及び蓄電装置５への電気経路を開閉する開閉器９、電圧変換装置３の出力電圧を検出する第一電圧検出器６、蓄電装置５の出力電圧を検出する第二電圧検出器７、蓄電装置５の充放電電流を検出する電流検出器１０、電圧変換装置３及び開閉器９を制御する制御装置４を備え、電源装置１より負荷８へ電力が供給される。
【００３１】
電源２は、電力が得られる装置であればよく、燃料の供給によって発電する燃料電池、たとえば、水素−酸素を燃料とするＰＥＦＣ（固体高分子形燃料電池）やメタノール−酸素を燃料とするＤＭＦＣ（ダイレクトメタノール形燃料電池）の他に、ＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池）、ＭＣＦＣ（溶融炭酸塩形燃料電池）、ＰＡＦＣ（リン酸形燃料電池）等の燃料電池を用いてもよい。また、燃料電池の他に一次電池等の化学電池や太陽電池等の物理電池等の発電器を使用してもよい。
【００３２】
ここでは、電源装置１の電源２として、燃料の供給によって発電し、水素−酸素を燃料とするＰＥＦＣタイプの燃料電池を用いた。図示はしないが、電源装置１には燃料電池に対して燃料を供給する燃料供給装置が備えられており、負荷８への電力供給に対して不足のない燃料供給を行った。
【００３３】
蓄電装置５は、電気的に充放電が可能である装置であればよく、例えば鉛蓄電池やニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池等に代表される繰り返し充放電が可能な二次電池や、コンデンサやキャパシタや電気二重層コンデンサ等の電圧の印加によって電荷・静電エネルギーを蓄え電気容量を得る蓄電器を用いることが可能である。負荷の動作電圧や最低動作電圧や負荷特性等によって、適切な二次電池あるいは蓄電器の種類を選択し、必要に応じて二次電池あるいは蓄電器を直列接続し負荷へ供給する電圧を調整してもよい。
【００３４】
ここでは、蓄電装置５には、容量が１２００ｍＡｈのリチウムイオン二次電池を２直列接続したものを用意した。蓄電装置５の出力電圧は、６．０〜８．４Ｖである。
【００３５】
電圧変換装置３は、電圧変換装置３に入力される電力を所望の出力電圧に調整し、安定化した直流電圧を出力する装置であればよく、例えば、電圧変換装置３はＤＣ−ＤＣコンバータと呼ばれる装置を用いることも可能である。ＤＣ−ＤＣコンバータは、電源の直流電圧を負荷の動作に支障がない直流電圧に変換し負荷へ電力を供給することが可能であればよく、負荷への供給電圧が安定化され、一定であるとより好ましい。例えばＤＣ−ＤＣコンバータには、シリーズレギュレータ、スイッチングレギュレータ、チャージポンプやスイッチドキャパシタ等の装置が挙げられ、負荷や電源の電気的な特性に合わせて適切な装置を選択すると良い。
【００３６】
ここでは、出力電圧が可変である電圧変換装置３として、スイッチングレギュレータタイプのＤＣ−ＤＣコンバータを用い、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を定める機構に電子制御が可能であるデジタルポテンショメータを付加し、制御装置４による電子制御によって電圧変換装置３の出力電圧を変更できるようにした。
【００３７】
デジタルポテンショメータは、端子間抵抗が５０ｋΩで、分解能が１０２４ポジションの既製品を用いた。これによって、制御装置４の制御信号によって、電圧変換装置の出力電圧は、設計上５．９７Ｖ〜８．５６Ｖの間で設定可能な構成とした。
【００３８】
制御装置４は、電気的に電圧変換装置３や開閉器９を制御できればよく、例えばマイクロコンピュータなどの装置が好ましい。簡易に制御を行うには、既製のマイクロコンピュータを利用するのが好都合である。なお、制御装置４は、これに限定されるものではなく、他のロジック回路や、スイッチング装置などから構成されるものであってもよい。
【００３９】
ここでは、制御装置４には、既製品の８ｂｉｔのＡＤコンバータを内蔵したマイクロコンピュータを用いた。制御装置４とデジタルポテンショメータは、３線式シリアルインターフェイスを利用して接続した。
【００４０】
電圧検出器６、７は、被測定回路上の電圧を検出できる装置であればよく、例えば電位差を検出するためのオペアンプとオペアンプの出力信号を制御に用いる電気信号に変換するＡＤコンバータからなる構成で電圧値を検出しても良い。あるいは、電位差を検出するオペアンプの出力信号、または電圧の被測定箇所を直接マイクロコンピュータ等の制御装置に入力してもよい。ただし、この際にはマイクロコンピュータにＡＤコンバータの機能やそれに準ずる機能を有している必要がある。なお、電圧検出器は、これに限定されるものではなく、他の回路構成によって実施しても良い。また、回路の構成にあたっては、ノイズを低減するフィルタ機能を有する回路や、外部からの過電圧から保護する回路を付加しても良い。ここでは、電圧変換装置３の出力電圧および蓄電装置５の出力電圧を測定する第一電圧検出器６および第二電圧検出器７には作動増幅アンプ用い、それぞれの出力を制御装置４に入力した。尚、電圧変換装置３および蓄電装置５の出力電圧は、スキャナでスイッチングすることにより同一の電圧検出器によって検出してもよい。
【００４１】
開閉器９は、電気的に電気経路を開状態、例えばスイッチがオフの状態と、閉状態、例えばスイッチがオンの状態に変更することができればよく、例えば電子的に制御が可能なＭＯＳ−ＦＥＴ等を用いた半導体スイッチを用いてもよい。
【００４２】
ここでは、開閉器９には、制御装置４からの電気信号によって開閉状態を制御できる半導体スイッチを使用した。
【００４３】
電流検出器１０は、被測定回路上の電流を検出できる装置であればよく、ここでは少なくとも蓄電装置５への充電電流が測定できればよい。例えば被測定回路上に電流検出用の抵抗器を直列に挿入し、その抵抗器の両端の電位差から電流値を検出しても良い。さらにその電位差を検出するためにオペアンプを用いても良い。なお、電流検出器１０は、これに限定されるものではなく、他の回路構成によって実施しても良い。また、電流検出器１０は、蓄電装置への充電方向だけでなく、蓄電装置の放電電流も測定できても良い。
【００４４】
ここでは、電流検出器１０は、被測定回路である分岐点と蓄電装置５との間に抵抗器を直列に挿入し抵抗器の両端を電流検出用のアンプに入力しその出力を制御装置４に入力した。
【００４５】
図２に電源装置１の起動制御の動作手順を表すフローを示す。
【００４６】
ユーザーの起動操作により、電源装置１の起動制御を開始する。ステップＳ１において制御装置４は開閉器９の状態を開とし、処理はステップＳ２に進み、制御装置４は第二電圧検出器７の検出値を読みとり蓄電装置５の出力電圧を検出する。続いて、ステップＳ３では、電圧変換装置３の出力電圧と蓄電装置５の出力電圧との電位差が許容電圧値内となるように、制御装置４は、第二電圧検出器７による蓄電装置５の出力電圧の検出値を基に、電圧変換装置３の出力電圧を定め、電圧変換装置３に制御信号を送信する。尚、電圧変換装置３の出力電圧は蓄電装置５の出力電圧と一致させるのが好ましい。続いて、ステップＳ４において、電圧変換装置３を起動させ、ステップＳ５で制御装置４は第一電圧検出器６の検出値を読みとり電圧変換装置３の出力電圧を検出する。
【００４７】
ステップＳ６では、制御装置４は、第二電圧検出器７による蓄電装置５の出力電圧の検出値と第一電圧検出器６による電圧変換装置３の出力電圧の検出値との差を取り、その差が許容電圧値内の電位差でなければステップＳ７に進み、電位差が許容電圧値内であれば次のステップＳ９に進む。
【００４８】
ここで、許容電圧値内とは、少なくとも電圧変換装置の出力電圧の上限と下限との電位差をデジタルポテンショメータの抵抗値の変更ステップ数で除した値を許容電圧値の下限とし、上限は許容電圧値の下限の値に１から数十を掛けた値とする。高精度な制御を行う場合は、上限値の設定には、許容電圧値の下限の値に掛ける値を小さく設定する。電圧変換装置の出力電圧の設定値と蓄電装置の出力電圧値との電位差によって蓄電装置への充電電流が生じた場合、充電電流が蓄電装置において定められている最大の充電電流値ならないように、電圧変換装置の出力電圧を設定すればよい。
【００４９】
また、電圧変換装置３の出力電圧の設定において、誤差を低減するため、出力電圧のキャリブレーションを次の手順で行うと良い。まず、図２のステップＳ１の後に、制御装置４は、電圧変換装置３が出力可能な最大の出力電圧を設定し、電圧変換装置３を動作させ、出力電圧が安定したところで電圧変換装置３の出力電圧を検出し、その検出値を電圧変換装置３の出力電圧の上限Ｖｍａｘとする。続いて、制御装置４は、電圧変換装置３が出力可能な最低の出力電圧を設定し、出力電圧が安定したところで電圧変換装置３の出力電圧を検出し、その検出値を電圧変換装置３の出力電圧の下限Ｖｍｉｎとする。制御装置４において、ＶｍａｘとＶｍｉｎの差をデジタルポテンショメータのポジション数で除した値ＳＶを求める。その後、図２のステップ２を実行し、ステップ３などで、電圧変換装置３の出力電圧を設定する際に、蓄電装置５の出力電圧の検出値ＶｂからＶｍｉｎを減算した値をＳＶで除することによって、電圧変換装置３の出力電圧をＶｂと一致させるデジタルポテンショメータのポジションを求め、そのポジションとなるように制御装置４がデジタルポテンショメータのポジションを設定することで電圧変換装置３の出力電圧を蓄電装置５の出力電圧に一致させ、ステップＳ６を実施するフローにしても良い。
【００５０】
ステップＳ７では、再度蓄電装置５の出力電圧を検出する。なおこの工程は、電圧変換装置３の出力電圧と蓄電装置５の出力電圧の一致精度を向上させるための工程であり、場合によっては省いても良い。続いてステップＳ８では、電圧変換装置３の出力電圧と蓄電装置５の出力電圧の電位差が許容電圧値内になるように、電圧変換装置３の出力電圧を制御する。たとえば、蓄電装置５の出力電圧よりも電圧変換装置３の出力電圧の方が高ければ、電圧変換装置３の出力電圧の設定値を出力電圧が低減するように制御し、一方、電圧変換装置３の出力電圧の方が低ければ、電圧変換装置３の出力電圧の設定値を出力電圧が上昇するように制御し、ステップＳ６へ進む。尚、Ｓ６の繰り返し回数を検出し、所定の回数以上となるとエラーで電源装置の起動を止めるように設定してもよい。
【００５１】
ステップＳ９では、制御装置４は、開閉器９を閉の状態とする信号を送信し開閉器９を電気的に閉の状態とする。続いてステップＳ１０では、制御装置４は、電流検出器１０によって蓄電装置５への充電電流を検出し、ステップＳ１１で充電電流が許容電流値より大きければ、ステップＳ１２へ進み、制御装置４は、充電電流を減少させるように、電圧変換装置３の出力電圧の設定値を出力電圧が減少するように設定し、電圧変換装置３へ制御信号を送信し、ステップＳ１１へ進む。
【００５２】
ステップＳ１１で充電電流が許容電流値以下であれば、電源装置の起動制御フローを終了する。
【００５３】
ここで、許容電流値は、０ｍＡ以上であり、かつ蓄電装置において定められている最大の充電電流値以下に設定する。なお、本実施の形態で用いた、容量が１２００ｍＡｈのリチウムイオン二次電池の場合、最大の充電電流値は、容量の６割を目安として７２０ｍＡとした。ただし、ハイレートの充電が可能な二次電池を用いた場合や短時間の充電の場合は、最大の充電電流値をより高くに設定しても良い。
【００５４】
上述の制御フローを実行するためにプログラミング言語で上述のフローを実行可能なプログラムを作成し、そのプログラムを制御装置４へ書き込み、上記のフロー通り電源装置１が動作することを確認した。
【００５５】
これによって、電源装置の起動時から負荷へ電力の供給が可能であって、蓄電装置の出力電圧に電圧変換装置の出力電圧を沿わせた後、電圧変換装置と蓄電装置を電気的に接続することで、蓄電装置を過充電させることなく、蓄電装置の劣化を防止すると共に安定した出力が得られる信頼性の高い電源装置を提供することが可能となった。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、電源及び蓄電装置を備え、電源の出力電力を蓄電装置にて補完して負荷へ電力供給を行う電源装置、及び該電源装置を備えた電子機器に適用可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１…電源装置、２…電源、３…電圧変換装置、４…制御装置、５…蓄電装置、６…第一電圧検出器、７…第二電圧検出器、８…負荷、９…開閉器、１０…電流検出器
【図１】
2010172178.tif 000003
【図２】
2010172178.tif 000004