(57)【要約】  【課題】商用電源と太陽電池の出力とが選択的に供給される電源装置の構成を簡単とする。  【解決手段】入力として商用電源と発電電源との何れが入力されたかを判別し、判別信号を発生する入力判別部と、入力電圧を出力電圧に変換するスイッチング型の変換部と、入力判別部の判別出力が供給され、変換部に対してスイッチング駆動信号を生成する駆動信号生成部とを備える。判別信号によって、商用電源が入力されると判別される場合に、駆動信号生成部が力率改善制御部としてスイッチング駆動信号を生成し、判別信号によって、発電電源が入力されると判別される場合に、駆動信号生成部が最大電力点追従制御部としてスイッチング駆動信号を生成する。【選択図】図１３
2014079079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力として商用電源と発電電源との何れが入力されたかを判別し、判別信号を発生する入力判別部と、
入力電圧を出力電圧に変換するスイッチング型の変換部と、
前記入力判別部の判別出力が供給され、前記変換部に対してスイッチング駆動信号を生成する駆動信号生成部とを備え、
前記判別信号によって、前記商用電源が入力されると判別される場合に、前記駆動信号生成部が力率改善制御部として前記スイッチング駆動信号を生成し、
前記判別信号によって、前記発電電源が入力されると判別される場合に、前記駆動信号生成部が最大電力点追従制御部として前記スイッチング駆動信号を生成する電源装置。
【請求項２】
前記入力電圧は、全波整流回路の出力電圧である請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記入力判別部が前記全波整流回路の出力電圧の時間的変化に基づいて前記判別信号を発生する請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記入力判別部が前記全波整流回路の出力波形を正弦波状波形と比較することによって前記商用電源か否かを判別する請求項３に記載の電源装置。
【請求項５】
前記発電電源が太陽電池である請求項１に記載の電源装置。
【請求項６】
前記最大電力点追従制御部が山登り制御によって最大電力点に追従する請求項１に記載の電源装置。
【請求項７】
入力として商用電源と発電電源との何れが入力されたかを判別し、判別信号を発生する入力判別部と、
入力電圧を出力電圧に変換するスイッチング型の変換部と、
前記入力判別部の判別出力が供給され、前記変換部に対してスイッチング駆動信号を生成する駆動信号生成部とを備え、
前記判別信号によって、前記商用電源が入力されると判別される場合に、前記駆動信号生成部が力率改善制御部として前記スイッチング駆動信号を生成し、
前記判別信号によって、前記発電電源が入力されると判別される場合に、前記駆動信号生成部が最大電力点追従制御部として前記スイッチング駆動信号を生成し、
負荷として蓄電部を有する蓄電装置。
【請求項８】
前記入力電圧は、全波整流回路の出力電圧である請求項７に記載の蓄電装置。
【請求項９】
請求項７に記載の蓄電装置を有する電動車両。
【請求項１０】
請求項７に記載の蓄電装置を有する電力システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、異なる種類の入力電源から直流電源を形成する電源装置、蓄電装置、電動車両および電力システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近では、化石燃料に対する依存からの脱却を目指して再生可能エネルギーの利用に関する研究・開発が盛んになされている。再生可能エネルギーを利用した発電としては、太陽光発電、風力発電、燃料電池、バイオマス発電、波力発電等が開発されている。再生可能エネルギーを利用した場合、発電量が自然条件によって変動し、かつ消費電力量との過不足が生じる問題がある。例えば家庭内の消費電力量は、１日の中でも特定の時間帯に多くなるが、その時間帯が発電量が多い時間帯と一致するとは限らない。
【０００３】
この問題を解決するために、蓄電池システムを各家庭に導入し、太陽光発電等の出力を蓄電池システムに一旦蓄積し、蓄電池システムの出力を消費に合わせ使用することが考えられる。具体的には、消費電力ピークの時間帯に蓄電池システムの出力を系統に流して電力をフラット化したり、電力が安価な時間帯に蓄電し、高価な時間帯に放電・消費する時間シフトを行ったり、太陽電池等の発電装置で発電した余剰電力を蓄電池システムに蓄電することなどがなされる。
【０００４】
電力を需要家の受電設備に供給するための発電、変電、送電、配電を統合したシステムは、電力系統（または系統）と称される。需要家側から電力系統へ流す電力のことが逆潮流と称され、需要家側から電力系統へ流すことが回生と称される。例えば太陽光発電システムで発電した電力を電力会社に供給することがなされる。この場合、太陽光発電システムに対して通常、パワーコンディショナが配置される。パワーコンディショナは、太陽電池の不安定な直流出力電圧を安定な直流電圧に変換し、さらに、直流電圧を交流電圧に変換する。パワーコンディショナは、太陽電池が発電する電力の変動に追従して、常に最大の電力点を追いかける制御（最大電力点追従制御(Maximum Power Point Tracking(MPPT))を行う。
【０００５】
蓄電池システムに対する充電電源として太陽光発電システムの出力を使用する場合、直流電源を生成すれば良いので、直流電圧を交流電圧に変換することは不要である。但し、ＭＰＰＴ制御は、太陽電池の最大電力点に追従する上で、必要とされる。さらに、蓄電池システムの充電電源として商用電源を使用することも考えられる。商用電源から直流電源を生成する場合、ＰＦＣ（Power Factor Correction：力率改善 ）制御ＩＣを有する電源装置が好適である。この種の電源装置は、力率を改善することによって、高調波の発生を抑制することができる。
【０００６】
特許文献１には、ＡＣ入力とＤＣ入力とを共用し、何れが入力されたかを判定し、昇圧コンバータの制御回路に判定出力を供給している。制御回路は、判定結果によって昇圧コンバータにおける昇圧と力率改善を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２８４６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１は、ＡＣ１００ＶとＤＣ−４８Ｖとのように、ほぼ所定の値の入力を区別するものである。したがって、太陽電池のように、発電電力（出力電圧）が変動するＤＣ入力の判別には使用できない問題があった。さらに、特許文献１に記載のものは、制御回路がＰＦＣ制御を行うが、最大電力点追従制御（以下、ＭＰＰＴ制御と称する）を行うものではなかった。さらに、ＰＦＣ制御の電源装置とＭＰＰＴ制御の回路とを別個に設けることは、回路規模が大きくなり、部品点数が増加する問題を生じさせる。
【０００９】
したがって、本開示は、ＰＦＣ制御とＭＰＰＴ制御との両方が可能で、且つ回路規模が小さい電源装置、蓄電装置、電動車両および電力システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するために、本開示は、入力として商用電源と発電電源との何れが入力されたかを判別し、判別信号を発生する入力判別部と、
入力電圧を出力電圧に変換するスイッチング型の変換部と、
入力判別部の判別出力が供給され、変換部に対してスイッチング駆動信号を生成する駆動信号生成部とを備え、
判別信号によって、商用電源が入力されると判別される場合に、駆動信号生成部が力率改善制御部としてスイッチング駆動信号を生成し、
判別信号によって、発電電源が入力されると判別される場合に、駆動信号生成部が最大電力点追従制御部としてスイッチング駆動信号を生成する電源装置である。
【００１１】
本開示は、入力として商用電源と発電電源との何れが入力されたかを判別し、判別信号を発生する入力判別部と、
入力電圧を出力電圧に変換するスイッチング型の変換部と、
入力判別部の判別出力が供給され、変換部に対してスイッチング駆動信号を生成する駆動信号生成部とを備え、
判別信号によって、商用電源が入力されると判別される場合に、駆動信号生成部が力率改善制御部としてスイッチング駆動信号を生成し、
判別信号によって、発電電源が入力されると判別される場合に、駆動信号生成部が最大電力点追従制御部としてスイッチング駆動信号を生成し、
負荷として蓄電部を有する蓄電装置である。
本開示は、上述した蓄電装置を有する電動車両である。
本開示は、上述した蓄電装置を有する電力システムである。
【発明の効果】
【００１２】
本開示は、入力電源に応じてＰＦＣ制御とＭＰＰＴ制御とを切り換えることができ、また、回路構成が簡単な電源装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の一実施の形態の全体構成の一例のブロック図である。
【図２】本開示の一実施の形態の全体構成の他の例のブロック図である。
【図３】本開示の一実施の形態の動作の流れを示すフローチャートである。
【図４】本開示の一実施の形態における判別回路の一例のブロック図である。
【図５】判別回路の説明に用いる波形図である。
【図６】判別回路の説明に用いるフローチャートである。
【図７】ＰＦＣ制御の電源回路の一例の接続図である。
【図８】ＰＦＣ制御の電源回路の一例の説明に用いる波形図である。
【図９】ＰＦＣ制御の電源回路の他の例の接続図である。
【図１０】ＰＦＣ制御の電源回路の他の例の説明に用いる波形図である。
【図１１】ＰＦＣ制御の説明に用いる波形図である。
【図１２】ＭＰＰＴ制御の説明に用いる略線図である。
【図１３】本開示の一実施の形態の接続図である。
【図１４】本開示の他の実施の形態の説明に使用する波形図である。
【図１５】本開示の他の実施の形態の接続図である。
【図１６】本開示の電源装置を適用できる応用例の第１の例のブロック図である。
【図１７】本開示の電源装置を適用できる応用例の第２の例のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に説明する実施の形態は、本開示の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されている。しかしながら、本開示の範囲は、以下の説明において、特に本開示を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
以下の説明は、下記の順序にしたがってなされる。
＜１．全体の構成＞
＜２．入力判別部＞
＜３．ＰＦＣ制御＞
＜４．ＭＰＰＴ制御＞
＜５．一実施の形態＞
＜６．他の実施の形態＞
＜７．応用例＞
＜８．変形例＞
【００１５】
＜１．全体の構成＞
図１を参照して本開示による電源装置の全体構成の一例について説明する。このシステムでは、商用電源１と太陽電池２とが切り換えられる。太陽電池２は、太陽光のエネルギーを電気エネルギーに変換する。太陽電池２は、太陽電池セルの複数個を直列接続したモジュールを複数個直列接続してストリングを構成し、複数のストリングを並列接続してアレイの単位としたものである。太陽電池２の代わりに燃料電池、風力発電装置、バイオマス発電装置等の発電装置を使用しても良い。商用電源１のことを適宜ＡＣと称し、太陽電池２の出力のことを適宜ＤＣと称する。
【００１６】
スイッチ回路３ａおよび３ｂによって選択された商用電源１および太陽電池２の何れか一方が整流ブリッジ回路４に供給される。スイッチ回路３ａおよび３ｂは、図示しない制御回路からの切り替え信号によって制御される。例えば負荷が蓄電装置の場合に、蓄電装置を充電する電源として、商用電源１および太陽電池２の何れかを使用するかが状況に応じて切り替えられる。
【００１７】
整流ブリッジ回路４は、全波整流回路として動作する。整流ブリッジ回路４の出力がＤＣ−ＤＣコンバータ部５に供給される。ＤＣ−ＤＣコンバータ部５は、例えば入力ＤＣ電圧をより高い出力ＤＣ電圧に変換する昇圧型のスイッチング電源回路である。ＤＣ−ＤＣコンバータ部５に対して出力端子６ａ、６ｂが接続されている。
【００１８】
出力端子６ａ、６ｂには、負荷例えば蓄電装置が接続され、蓄電装置が出力電源によって充電される。蓄電装置は、大出力を発生するために多数の蓄電素子例えばリチウムイオン二次電池等の電池セルを使用したものである。電池セルを複数の蓄電ユニットに分割し、複数の蓄電ユニットに対して共通に制御装置が設けられている。蓄電素子としては、リチウムイオン二次電池等の二次電池以外にキャパシタ等の蓄電素子を使用しても良い。さらに、蓄電素子以外の負荷を出力端子６ａ、６ｂに接続しても良い。
【００１９】
整流ブリッジ回路４の出力に対して入力の種類を判別する判別回路７が接続されている。判別回路７の判別出力信号がＰＦＣ制御／ＭＰＰＴ制御回路８に対して制御信号として供給される。ＰＦＣ制御／ＭＰＰＴ制御回路８は、ＰＦＣ制御回路と、ＭＰＰＴ制御回路とがＩＣ(Integrated Circuit)として一体構成とされたものである。ＰＦＣ制御／ＭＰＰＴ制御回路８には、出力電圧および出力電流検出部１１からの出力電圧および出力電流が供給されると共に、入力電圧検出および入力電流検出部１２からの入力電圧および出力電圧が供給される。
【００２０】
図２に示すように、ＰＦＣ制御回路９とＭＰＰＴ制御回路１０とに分けた構成であっても良い。ＰＦＣ制御回路９には、出力端子６ａ、６ｂに取り出される出力電圧が出力電圧検出部１１ａから供給される。ＭＰＰＴ制御回路１０には、検出部１２によって検出された入力電流および入力電圧、並びに出力電流検出部１１ｂによって検出された出力電流が供給される。すなわち、ＭＰＰＴ制御回路１０は、太陽電池２の出力電力を検出する。
【００２１】
ＰＦＣ制御／ＭＰＰＴ制御回路８（図１の構成）またはＰＦＣ制御回路９およびＭＰＰＴ制御回路１０（図２の構成）に対して判別回路７の判別結果が供給される。判別結果が商用電源１が入力電源であることを示す場合には、ＤＣ−ＤＣコンバータ部５に対して、ＰＦＣ制御のためのスイッチング駆動信号が供給される。一方、判別結果が太陽電池２が入力電源であることを示す場合には、ＤＣ−ＤＣコンバータ部５に対して、ＭＰＰＴ制御のためのスイッチング駆動信号が供給される。
【００２２】
＜２．入力判別部＞
本開示の一実施の形態では、図３のフローチャートに示すような動作を行う。
ステップＳ１：入力電圧が投入される。
ステップＳ２：入力電圧が検出される。
ステップＳ３：検出された入力電圧が商用電源１（ＡＣ入力）か否かが判別される。
ステップＳ４：ステップＳ３における判別結果が商用電源１である場合、ＰＦＣ制御がなされる。
ステップＳ５：ステップＳ３における判別結果が太陽電池２の出力（ＤＣ入力）である場合、ＭＰＰＴ制御がなされる。
【００２３】
ステップＳ３における判別処理として、先に提案されているＡＣライン信号検出装置を使用することができる（特開２０１０−２６１８６２号公報参照）。この装置は、ＡＣラインからの電力供給が断たれたことをＡＣライン信号の波形異常から的確に検出できる。ＡＣライン信号からＡＣの供給が断たれたことを検出すると、太陽電池２の出力（ＤＣ）が供給されていると判定される。判別回路７の判別動作は、常時なされている。
【００２４】
上述した従来の判別回路と異なる判別回路７を図４に示す。整流ブリッジ回路４の出力端子の一方が抵抗２１および抵抗２２を介して接地される。抵抗２１および２２の接続点の電圧がマイクロコンピュータ２３に供給される。マイクロコンピュータ２３は、抵抗分圧された入力電圧をＡ／Ｄコンバータによってデジタル化する。デジタル入力電圧に対して、下記のような処理を行い、判別結果を出力する。判別結果に応じてＰＦＣ制御およびＭＰＰＴ制御の切り替えがなされる。
【００２５】
ピーク電圧検出処理２４ａ：Ｖ＝０ＶからＶ＝ピーク電圧Ｖｐとなるまでの時間Ｔ１と、次に０Ｖとなるまでの時間Ｔ２とを測定する。
時間（周期）検出処理２４ｂ：周期Ｔ（＝Ｔ１＋Ｔ２）を求める。
電圧積分値計算処理２４ｃ：周期Ｔの期間の電圧積分値Ｓａを計算する。
電圧積分理論値計算処理２４ｄ：プログラムによって、ピーク電圧Ｖｐ、半周期がＴの正弦波の半周期の電圧積分理論値Ｓｂを計算する。
【００２６】
図５および図６を参照してマイクロコンピュータ２３における判別処理について説明する。図５Ａは、商用電源１（ＡＣ）が入力される場合の整流ブリッジ回路４の出力電圧波形と判別される波形の一例を示し、図５Ｂは、太陽電池２の出力（ＤＣ）が入力される場合の整流ブリッジ回路４の出力電圧波形と判別される波形の一例を示す。
【００２７】
図６のフローチャートに示すように、マイクロコンピュータ２３が判別処理を行う。
ステップＳ１１：入力電圧投入。
ステップＳ１２：入力電圧検出。
ステップＳ１３：電圧積分値Ｓａと電圧積分理論値Ｓｂとをそれぞれ計算し、（Ｓａ＝Ｓｂ）か否かが判別される。（Ｓａ＝Ｓｂ）でない場合には、商用電源１（ＡＣ）入力ではないと判別される。
ステップＳ１４：ステップＳ１３において、商用電源１（ＡＣ）入力ではないと判定されると、ＭＰＰＴ制御がなされる。
【００２８】
ステップＳ１５：ステップＳ１３において、（Ｓａ＝Ｓｂ）であると判定されると、（Ｔ１＝Ｔ２）か否かが判別される。ステップＳ１５において、（Ｔ１＝Ｔ２）ではないと判定されると、ＭＰＰＴ制御がなされる（ステップＳ１４）。
ステップＳ１６：ステップＳ１５において、（Ｔ１＝Ｔ２）であると判定されると、商用電源１（ＡＣ）入力と判定され、ＰＦＣ制御がなされる。
【００２９】
図５Ａに示す波形では、全波整流波形の連続する二つの波形とも、（Ｓａ＝Ｓｂ）で且つ（Ｔ１＝Ｔ２）が成り立ち、商用電源１の入力と判別される。図５Ｂに示す波形では、全波整流波形の連続する二つの波形の最初の波形は、（Ｓａ＝Ｓｂ）であるが、（Ｔ１≠Ｔ２）であり、商用電源１の入力ではないと判別される。２番目の波形は、（Ｔ１＝Ｔ２）であるが、（Ｓａ≠Ｓｂ）であり、商用電源１の入力ではないと判別される。
【００３０】
このように、図４に示す構成の判別回路７は、全波整流波形の時間的変化から入力の種類を判別するので、正確な判別を行うことができる。また、判別回路７は、全波整流回路の出力波形を正弦波状波形と比較することによって商用電源か否かを判別するので、正確な判別を行うことができる。例えばピーク電圧Ｖｐがほぼ等しい二つの入力の場合でも、正確な判別ができる。なお、判別動作において、同一の判別結果が所定回数、連続して発生した場合に、最終的な判別結果を得るようにしても良い。
【００３１】
＜３．ＰＦＣ制御＞
ＰＦＣ制御方式として、臨界モードと電流連続モード（以下、連続モードと称する）との２種類が知られている。本開示においては、何れの方式のＰＦＣ制御も使用できる。図７を参照して、臨界モードのＰＦＣ制御回路を有する電源装置の一例について説明する。図７に示すように、整流ブリッジ回路４は、交流電源（商用電源）１の交流電圧を整流して全波整流電圧を平滑コンデンサＣｉに供給する。平滑コンデンサＣｉの両端に入力（直流）電圧Ｖｉｎが出力される。
【００３２】
整流ブリッジ回路４の一方の出力端子（非接地側）がチョークコイルＬ１の一端に接続され、チョークコイルＬ１の他端がダイオードＤ１を介して一方の出力端子に接続される。チョークコイルＬ１の他端とダイオードＤ１の接続点と、他方の出力端子との間にスイッチング素子としてのＦＥＴ（Field Effect Transistor ；電界効果トランジスタ）Ｑ１のドレインが接続される。ＦＥＴＱ１は、例えばＮチャンネル形ＦＥＴである。ＦＥＴＱ１のソースが接地される。
【００３３】
チョークコイルＬ１の二次巻線として、検出巻線Ｌ２が接続される。検出巻線Ｌ２は、チョークコイルＬ１を流れる電流が０となることを検出するために設けられている。検出巻線Ｌ２の出力信号がＰＦＣ制御回路９に対して供給される。ＦＥＴＱ１のゲートに対してＰＦＣ制御回路９により形成されたドライブパルス（スイッチング駆動信号）ＯＵＴが供給される。
【００３４】
ＦＥＴＱ１のドレインがダイオードＤ１を順方向に介してコンデンサＣｏの一端に接続される。コンデンサＣｏの他端が接地される。コンデンサＣｏの両端に出力電圧Ｖｏｕｔが発生する。出力電圧Ｖｏｕｔが負荷（図示しない）に対して印加される。負荷は、例えば蓄電装置である。チョークコイルＬ１、検出巻線Ｌ２、ＦＥＴＱ１、ダイオードＤ１、コンデンサＣｏが図１または図２におけるＤＣ−ＤＣコンバータ部５を構成する。
【００３５】
昇圧形のＤＣ−ＤＣコンバータ部が構成され、入力電圧Ｖｉｎより高い出力電圧Ｖｏｕｔが形成される。ＦＥＴＱ１は、ドライブパルスＯＵＴの論理値がローレベル（以下、Ｌと表記する）期間でＯＦＦし、その論理値がハイレベル（以下、Ｈと表記する）期間でＯＮする。
【００３６】
ＦＥＴＱ１がＯＮする期間では、チョークコイルＬ１およびＦＥＴＱ１を介して電流が流れる。次に、ＦＥＴＱ１がオフすると、チョークコイルＬ１、ダイオードＤ１およびコンデンサＣｏを介して電流が流れる。検出巻線Ｌ２によってチョークコイルＬ１を流れる電流がゼロになることを検出し、この検出直後にＦＥＴＱ１をＯＮとするドライブパルスＯＵＴをＰＦＣ制御回路９が出力する。
【００３７】
ＰＦＣ制御回路９に対して出力電圧が供給され、出力電圧が所定の電圧となるように制御される。すなわち、ドライブパルスは、ＰＦＭ信号であり、負荷が重くなると、出力電圧の値が低下し、ドライブパルスの周波数が下がり、ＦＥＴＱ１のＯＮ期間がより長くなるような制御がなされる。
【００３８】
図８は、臨界モードにおいてチョークコイルＬ１を流れる電流波形を示す。電流のピーク値は、ＦＥＴＱ１のＯＮ期間の長さと入力電圧Ｖｉｎとに比例した値となり、チョークコイルＬ１のインダクタンス成分に反比例した値となる。図８Ａに示される電流波形に対して負荷が重くなると図８Ｂに示される電流波形となる。すなわち、負荷が重くなるにしたがって電流のピーク値が大きくなると共に、周波数が低下する。臨界モードの場合、このように、負荷が重くなるとチョークコイルＬ１に流れる電流のピーク値が大きくなり、大電力の用途に不向きの欠点があった。
【００３９】
次に、図９を参照して、連続モードについて説明する。連続モードのＰＦＣ制御回路９は、固定周波数の発振器を有し、固定周波数のドライブパルスＯＵＴを生成する。ドライブパルスＯＵＴがＦＥＴＱ１のゲートに供給される。臨界モードと同様に、電流のピーク値は、ＦＥＴＱ１のＯＮ期間の長さと入力電圧Ｖｉｎとに比例した値となり、チョークコイルＬ１のインダクタンス成分に反比例した値となる。連続モードでは、出力周波数は発振器で決まる固定の値とされている。
【００４０】
連続モードでは、固定周波数のドライブパルスＯＵＴでＦＥＴＱ１がスイッチング動作を行うので、図１０に示すように、チョークコイルＬ１を流れる電流がゼロにならない。図１０Ａの電流波形に対して、負荷が重くなった場合の電流波形を図１０Ｂに示す。負荷が重くなった場合に、ドライブパルスのＯＮデューティが広がり、ＦＥＴＱ１のＯＮ期間がより長くなるような制御がなされる。連続モードは、臨界モードに比して電流のピーク値をおさえられるため大電力の用途に向いている。
【００４１】
スイッチング電源の場合、図１１Ａに示すように、電圧波形が正弦波状であるのに対して、電流波形（破線）が尖った波形となる。この電流波形は、導通時間が短く、波高値が高く、周波数が基本波の整数倍となっている。このため、高調波電流が流れる問題、電圧の波高値が本来の値とならない問題、電流のピーク値が高くなる問題等が生じる。
【００４２】
かかる力率が悪いために種々の問題が生じるので、ＰＦＣ回路が使用される。ＰＦＣ回路は、図１１Ｂに示すように、電流波形のピーク値を下げて、広げるものである。この結果、力率が改善され、上述したような問題の発生を防止することができる。
【００４３】
＜４．ＭＰＰＴ制御＞
太陽電池２の場合、接続される蓄電装置（負荷）が実際に必要としている電流によって出力電圧が変動し、定格の出力電力よりも低い電力しか取り出せなくなる問題がある。この問題を解決するために、太陽電池２と負荷との間にＭＰＰＴ制御のＤＣ−ＤＣコンバータ部５が配される。すなわち、ＭＰＰＴ制御は、ある条件下での最大の発電量を確保できるように、出力電流を可変させて太陽電池の電気的動作点を調整する制御をする。
【００４４】
太陽電池２は、図１２に示すようなＰ−Ｖカーブ（電力−電圧カーブ）を有する。出力電圧Ｖ２において、Ｐ−Ｖカーブが最大となる。すなわち、出力電圧がＶ２となるようにすると、太陽電池ＰＶから取り出せる電力が最大となる。ＭＰＰＴ制御は、太陽電池２から取り出せる電力が最大となるように動作する。ＭＰＰＴ制御を実現する方法の一つとして、山登り法が知られている。
【００４５】
山登り法について図１２を参照して説明する。制御開始時点の状態が電圧＝Ｖ０、電力＝Ｐ０であったとする。まず、電圧をΔＶだけ増加させてＶ１とする。電圧Ｖ１における電力Ｐ１は、Ｐ０より大であるので、ΔＶの符号を変更せずに、電圧をさらにΔＶ増加させてＶ２とする。電圧Ｖ２における電力Ｐ２は、Ｐ１より大であるので、ΔＶの符号を変更せずに、電圧をさらにΔＶ増加させてＶ３とする。電圧Ｖ３における電力Ｐ３は、Ｐ２より小であるので、ΔＶの符号を反転させて、電圧をΔＶ減少させてＶ２とする。この後は、気象条件の変化等でＰ−Ｖ曲線が変化するまでの間、電圧がＶ１、Ｖ３に到達する度にΔＶの符号が反転し、Ｖ１とＶ３との間を行き来することになる。
【００４６】
＜５．一実施の形態＞
図１３は、本開示の一実施の形態を示す。本開示の一実施の形態では、商用電源１と太陽電池２とがスイッチ回路３ａ1 、３ａ2 、３ｂ1 、３ｂ2 によって切り換えられる。スイッチ回路３ａおよび３ｂは、図示しない制御回路からの切り替え信号によって制御される。例えば負荷が蓄電装置の場合に、蓄電装置を充電する電源として、商用電源１および太陽電池２の何れかを使用するかが切り替えられる。
【００４７】
選択された商用電源１および太陽電池２の何れか一方が整流ブリッジ回路４に供給される。整流ブリッジ回路４は、入力電源を整流して全波整流電圧を平滑コンデンサＣｉに供給する。平滑コンデンサＣｉの両端に入力（直流）電圧Ｖｉｎが出力される。
【００４８】
整流ブリッジ回路４の一方の出力端子（非接地側）がチョークコイルＬ１の一端に接続され、チョークコイルＬ１の他端がダイオードＤ１を介して一方の出力端子に接続される。チョークコイルＬ１の他端とダイオードＤ１の接続点と、他方の出力端子との間にスイッチング素子としてのＦＥＴ（Field Effect Transistor ；電界効果トランジスタ）Ｑ１のドレインが接続される。ＦＥＴＱ１は、例えばＮチャンネル形ＦＥＴである。ＦＥＴＱ１のソースが接地される。
【００４９】
チョークコイルＬ１の二次巻線として、検出巻線Ｌ２が接続される。検出巻線Ｌ２は、チョークコイルＬ１を流れる電流が０となることを検出するために設けられている。検出巻線Ｌ２の出力信号がＰＦＣ制御回路９に対して供給される。ＦＥＴＱ１のゲートに対してＰＦＣ制御回路９またはＭＰＰＴ制御回路１０により形成されたドライブパルス（スイッチング駆動信号）ＯＵＴが供給される。
【００５０】
ＦＥＴＱ１のドレインがダイオードＤ１を順方向に介してコンデンサＣｏの一端に接続される。コンデンサＣｏの他端が接地される。コンデンサＣｏの両端に出力電圧Ｖｏｕｔが発生する。出力電圧Ｖｏｕｔが負荷（図示しない）に対して印加される。負荷は、例えば蓄電装置である。チョークコイルＬ１、検出巻線Ｌ２、ＦＥＴＱ１、ダイオードＤ１、コンデンサＣｏが図１または図２におけるＤＣ−ＤＣコンバータ部５を構成する。
【００５１】
ＦＥＴＱ１は、ドライブパルスＯＵＴの論理値がローレベル（以下、Ｌと表記する）期間でＯＦＦし、その論理値がハイレベル（以下、Ｈと表記する）期間でＯＮする。ＦＥＴＱ１がＯＮする期間では、チョークコイルＬ１およびＦＥＴＱ１を介して電流が流れる。次に、ＦＥＴＱ１がオフすると、チョークコイルＬ１、ダイオードＤ１およびコンデンサＣｏを介して電流が流れる。検出巻線Ｌ２によってチョークコイルＬ１を流れる電流がゼロになることを検出し、この検出直後にＦＥＴＱ１をＯＮとするドライブパルスＯＵＴをＰＦＣ制御回路９が出力する。
【００５２】
ＰＦＣ制御回路９に対して抵抗２８および抵抗２９によって分圧された出力電圧が供給され、出力電圧が所定の電圧となるように制御される。すなわち、ドライブパルスは、ＰＦＭ信号であり、負荷が重くなると、出力電圧の値が低下し、ドライブパルスの周波数が下がり、ＦＥＴＱ１のＯＮ期間がより長くなるような制御がなされる。なお、図９に示す連続モードのＤＣ−ＤＣコンバータ部を使用しても良い。
【００５３】
出力端子６ａ、６ｂには、負荷例えば蓄電装置が接続され、蓄電装置が出力電源によって充電される。蓄電素子としては、リチウムイオン二次電池等の二次電池以外にキャパシタ等の蓄電素子を使用しても良い。さらに、蓄電素子以外の負荷を出力端子６ａ、６ｂに接続しても良い。
【００５４】
整流ブリッジ回路４の出力に対して入力の種類を判別する判別回路７が接続されている。判別回路７に対して抵抗２１および抵抗２２によって分圧された電圧が供給される。この電圧は、整流ブリッジ回路４の出力電圧（入力電圧）を分圧した電圧である。判別回路７の判別出力信号がＰＦＣ制御回路９およびＭＰＰＴ制御回路１０に対して制御信号として供給される。なお、ＰＦＣ制御回路と、ＭＰＰＴ制御回路とが一体のＩＣの構成とされたＰＦＣ制御／ＭＰＰＴ制御回路８を使用しても良い。
【００５５】
ＭＰＰＴ制御回路１０には、電流センサ２５によって検出された入力電流が供給される。さらに、抵抗２１および抵抗２２の接続中点から取り出された電圧がＭＰＰＴ制御回路１０に供給される。ＭＰＰＴ制御回路１０は、ＭＰＰＴ制御のために入力電圧を可変電圧源２６とが供給される演算増幅器２７を有する。可変電圧源２６および演算増幅器２７は、電圧をΔＶ変化させる入力電圧可変部を構成する。さらに、ＭＰＰＴ制御回路１０には、演算増幅器２７の出力が供給されるマイクロコンピュータが設けられている。さらに、ＭＰＰＴ制御回路１０に対して電流センサ３０によって検出された出力電流が供給される。
【００５６】
検出された入力電流および入力電圧可変部の出力電圧がＭＰＰＴ制御回路１０のマイクロコンピュータに供給されることによって、マイクロコンピュータのプログラムにしたがって上述した山登り法の制御がなされる。ＭＰＰＴ制御回路１０は、所望の出力電圧を出力端子６ａおよび６ｂに発生するようなドライブパルスを生成し、ＦＥＴＱ１に供給する。このように、入力電源に対応してＰＦＣ制御回路９において形成されたドライブパルスと、ＭＰＰＴ制御回路１０において形成されたドライブパルスとの一方がＦＥＴＱ１のゲートに供給される。
【００５７】
図１３に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータの部分の構成をＰＦＣ制御とＭＰＰＴ制御とで共通としているので、別個にＤＣ−ＤＣコンバータを設ける構成と比較して回路規模を小さくできる利点がある。
【００５８】
＜６．他の実施の形態＞
上述した図１３に示す構成では、平滑コンデンサＣｉが接続されているために、図１４に示すようなリップルが残った脈流となり、図５に示す波形と異なったものとなる。この場合でも、上述した判定処理と同様に、（Ｓａ’＝Ｓｂ’）と（Ｔ１’＝Ｔ２’）とが成立するか否かによって、商用電源か否かを判別することができる。
【００５９】
本開示の他の実施の形態は、かかる点を考慮して図１５に示すように、平滑コンデンサＣｉが接続される整流ブリッジ回路４１と別個に整流ブリッジ回路４２を設けるものである。すなわち、整流ブリッジ回路４２の出力に抵抗２１および抵抗２２の直列接続が接続され、これらの抵抗の接続点の電圧が判別回路７に供給される。整流ブリッジ回路４１の出力には、抵抗３１および抵抗３２の直列接続が接続され、これらの抵抗の接続点の電圧がＭＰＰＴ制御回路１０に対して供給される。この図１５に示す構成では、整流ブリッジ回路４２の出力に平滑コンデンサが接続されていないので、判別回路７に対して図５に示す波形の電圧が供給される。
【００６０】
＜７．応用例＞
「応用例としての住宅における電力貯蔵装置」
本開示を住宅用の電力貯蔵装置に適用した例について、図１４を参照して説明する。例えば住宅１０１用の電力貯蔵装置１００においては、火力発電１０２ａ、原子力発電１０２ｂ、水力発電１０２ｃ等の集中型電力系統１０２から電力網１０９、情報網１１２、スマートメータ１０７、パワーハブ１０８等を介し、電力が蓄電装置１０３に供給される。これと共に、家庭内発電装置１０４等の独立電源から電力が蓄電装置１０３に供給される。蓄電装置１０３に供給された電力が蓄電される。蓄電装置１０３を使用して、住宅１０１で使用する電力が給電される。住宅１０１に限らずビルに関しても同様の電力貯蔵装置を使用できる。
【００６１】
住宅１０１には、発電装置１０４、電力消費装置１０５、蓄電装置１０３、各装置を制御する制御装置１１０、スマートメータ１０７、各種情報を取得するセンサ１１１が設けられている。各装置は、電力網１０９および情報網１１２によって接続されている。発電装置１０４として、太陽電池、燃料電池等が利用され、発電した電力が電力消費装置１０５および／または蓄電装置１０３に供給される。電力消費装置１０５は、冷蔵庫１０５ａ、空調装置１０５ｂ、テレビジョン受信機１０５ｃ、風呂１０５ｄ等である。さらに、電力消費装置１０５には、電動車両１０６が含まれる。電動車両１０６は、電気自動車１０６ａ、ハイブリッドカー１０６ｂ、電気バイク１０６ｃである。
【００６２】
蓄電装置１０３を充電するための電源として、上述した本開示の電源装置が適用される。蓄電装置１０３は、二次電池、またはキャパシタから構成されている。例えば、リチウムイオン電池によって構成されている。リチウムイオン電池は、定置型であっても、電動車両１０６で使用されるものでも良い。スマートメータ１０７は、商用電力の使用量を測定し、測定された使用量を、電力会社に送信する機能を備えている。電力網１０９は、直流給電、交流給電、非接触給電の何れか一つまたは複数を組み合わせても良い。
【００６３】
各種のセンサ１１１は、例えば人感センサ、照度センサ、物体検知センサ、消費電力センサ、振動センサ、接触センサ、温度センサ、赤外線センサ等である。各種センサ１１１により取得された情報は、制御装置１１０に送信される。センサ１１１からの情報によって、気象の状態、人の状態等が把握されて電力消費装置１０５を自動的に制御してエネルギー消費を最小とすることができる。さらに、制御装置１１０は、住宅１０１に関する情報をインターネットを介して外部の電力会社等に送信することができる。
【００６４】
パワーハブ１０８によって、電力線の分岐、直流交流変換等の処理がなされる。制御装置１１０と接続される情報網１１２の通信方式としては、ＵＡＲＴ(Universal Asynchronous Receiver-Transceiver:非同期シリアル通信用送受信回路）等の通信インターフェー
スを使う方法、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ、Ｗｉ−Ｆｉ等の無線通信規格によるセンサネットワークを利用する方法がある。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ＺｉｇＢｅｅは、ＩＥＥＥ(Institute of Electrical and Electronics Engineers) ８０２．１５．４の物理層を使用するものである。ＩＥＥＥ８０２．１５．４は、ＰＡＮ(Personal Area Network) またはＷ(Wireless)ＰＡＮと呼ばれる短距離無線ネットワーク規格の名称である。
【００６５】
制御装置１１０は、外部のサーバ１１３と接続されている。このサーバ１１３は、住宅１０１、電力会社、サービスプロバイダーの何れかによって管理されていても良い。サーバ１１３が送受信する情報は、たとえば、消費電力情報、生活パターン情報、電力料金、天気情報、天災情報、電力取引に関する情報である。これらの情報は、家庭内の電力消費装置（たとえばテレビジョン受信機）から送受信しても良いが、家庭外の装置（たとえば、携帯電話機等）から送受信しても良い。これらの情報は、表示機能を持つ機器、たとえば、テレビジョン受信機、携帯電話機、ＰＤＡ(Personal Digital Assistants)等に、表
示されても良い。
【００６６】
各部を制御する制御装置１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等で構成され、この例では、蓄電装置１０３に格納されている。制御装置１１０は、蓄電装置１０３、家庭内発電装置１０４、電力消費装置１０５、各種センサ１１１、サーバ１１３と情報網１１２により接続され、例えば、商用電力の使用量と、発電量とを調整する機能を有している。なお、その他にも、電力市場で電力取引を行う機能等を備えていても良い。
【００６７】
以上のように、電力が火力発電１０２ａ、原子力発電１０２ｂ、水力発電１０２ｃ等の集中型電力系統１０２のみならず、家庭内発電装置１０４（太陽光発電、風力発電）の発電電力を蓄電装置１０３に蓄えることができる。したがって、家庭内発電装置１０４の発電電力が変動しても、外部に送出する電力量を一定にしたり、または、必要なだけ放電するといった制御を行うことができる。例えば、太陽光発電で得られた電力を蓄電装置１０３に蓄えると共に、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置１０３に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置１０３によって蓄電した電力を放電して利用するといった使い方もできる。
【００６８】
なお、この例では、制御装置１１０が蓄電装置１０３内に格納される例を説明したが、スマートメータ１０７内に格納されても良いし、単独で構成されていても良い。さらに、電力貯蔵装置１００は、集合住宅における複数の家庭を対象として用いられてもよいし、複数の戸建て住宅を対象として用いられてもよい。
【００６９】
「応用例としての車両における電力貯蔵装置」
本開示を車両用の電力貯蔵装置に適用した例について、図１５を参照して説明する。図１５に、本開示が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれを電池に一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
【００７０】
このハイブリッド車両２００には、エンジン２０１、発電機２０２、電力駆動力変換装置２０３、駆動輪２０４ａ、駆動輪２０４ｂ、車輪２０５ａ、車輪２０５ｂ、電池２０８、車両制御装置２０９、各種センサ２１０、充電口２１１が搭載されている。電池２０８の充電装置に対して、上述した本開示の電源装置が適用される。
【００７１】
ハイブリッド車両２００は、電力駆動力変換装置２０３を動力源として走行する。電力駆動力変換装置２０３の一例は、モータである。電池２０８の電力によって電力駆動力変換装置２０３が作動し、この電力駆動力変換装置２０３の回転力が駆動輪２０４ａ、２０４ｂに伝達される。なお、必要な個所に直流−交流（ＤＣ−ＡＣ）あるいは逆変換（ＡＣ−ＤＣ変換）を用いることによって、電力駆動力変換装置２０３が交流モータでも直流モータでも適用可能である。各種センサ２１０は、車両制御装置２０９を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度（スロットル開度）を制御したりする。各種センサ２１０には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサなどが含まれる。
【００７２】
エンジン２０１の回転力は発電機２０２に伝えられ、その回転力によって発電機２０２により生成された電力を電池２０８に蓄積することが可能である。
【００７３】
図示しない制動機構によりハイブリッド車両が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置２０３に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置２０３により生成された回生電力が電池２０８に蓄積される。
【００７４】
電池２０８は、ハイブリッド車両の外部の電源に接続されることで、その外部電源から充電口２１１を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。
【００７５】
図示しないが、二次電池に関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行なう情報処理装置を備えていても良い。このような情報処理装置としては、例えば、電池の残容量に関する情報に基づき、電池残容量表示を行う情報処理装置などがある。
【００７６】
なお、以上は、エンジンで動かす発電機で発電された電力、或いはそれを電池に一旦貯めておいた電力を用いて、モーターで走行するシリーズハイブリッド車を例として説明した。しかしながら、エンジンとモーターの出力がいずれも駆動源とし、エンジンのみで走行、モーターのみで走行、エンジンとモーター走行という３つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても本開示は有効に適用可能である。さらに、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本開示は有効に適用可能である。
【００７７】
なお、本開示は、以下のような構成も取ることができる。
（１）
入力として商用電源と発電電源との何れが入力されたかを判別し、判別信号を発生する入力判別部と、
入力電圧を出力電圧に変換するスイッチング型の変換部と、
前記入力判別部の判別出力が供給され、前記変換部に対してスイッチング駆動信号を生成する駆動信号生成部とを備え、
前記判別信号によって、前記商用電源が入力されると判別される場合に、前記駆動信号生成部が力率改善制御部として前記スイッチング駆動信号を生成し、
前記判別信号によって、前記発電電源が入力されると判別される場合に、前記駆動信号生成部が最大電力点追従制御部として前記スイッチング駆動信号を生成する電源装置。
（２）
前記入力電圧は、全波整流回路の出力電圧である（１）に記載の電源装置。
（３）
前記入力判別部が前記全波整流回路の出力電圧の時間的変化に基づいて前記判別信号を発生する（２）に記載の電源装置。
（４）
前記入力判別部が前記全波整流回路の出力波形を正弦波状波形と比較することによって前記商用電源か否かを判別する（３）に記載の電源装置。
（５）
前記発電電源が太陽電池である（１）（２）（３）（４）の何れかに記載の電源装置。
（６）
前記最大電力点追従制御部が山登り制御によって最大電力点に追従する（１）（２）（３）（４）（５）の何れかに記載の電源装置。
（７）
入力として商用電源と発電電源との何れが入力されたかを判別し、判別信号を発生する入力判別部と、
入力電圧を出力電圧に変換するスイッチング型の変換部と、
前記入力判別部の判別出力が供給され、前記変換部に対してスイッチング駆動信号を生成する駆動信号生成部とを備え、
前記判別信号によって、前記商用電源が入力されると判別される場合に、前記駆動信号生成部が力率改善制御部として前記スイッチング駆動信号を生成し、
前記判別信号によって、前記発電電源が入力されると判別される場合に、前記駆動信号生成部が最大電力点追従制御部として前記スイッチング駆動信号を生成し、
負荷として蓄電部を有する蓄電装置。
（８）
前記入力電圧は、全波整流回路の出力電圧である（７）に記載の蓄電装置。
（９）
（７）に記載の蓄電装置を有する電動車両。
（１０）
（７）に記載の蓄電装置を有する電力システム。
【００７８】
＜８．変形例＞
以上、本開示の実施の形態について具体的に説明したが、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施の形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。
【００７９】
また、上述の実施の形態の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本開示の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１・・・商用電源
２・・・太陽電池
４、４１、４２・・・整流ブリッジ回路
５・・・ＤＣ−ＤＣコンバータ部
７・・・判別回路
９・・・ＰＦＣ制御回路
１０・・・ＭＰＰＴ制御回路
１１・・・出力電圧および出力電流検出部
１２・・・入力電圧および入力電流検出部
２５、３０・・・電流センサ
【図１】
2014079079.tif 000003
【図２】
2014079079.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014079079.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2014079079.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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