(57)【要約】【課題】従来の直流電源装置による蓄電池の充電方法は、過大な充電電流による蓄電池の寿命の劣化や破損のおそれや、接続された負荷装置が停止するおそれがあった。【解決手段】直流電源装置１０は、電源部２０から蓄電池６０へ、又は蓄電池６０から外部負荷５０へ供給する充放電電流Ｉｂを計測して一定時間間隔毎に充放電電流値Ｓ４１を出力する電流計測部４１と、充放電端子電圧Ｖｂを計測して一定時間間隔毎に充放電端子電圧値Ｓ４２を出力する電圧計測部４２と、一定時間間隔毎に入力される充放電電流値Ｓ４１及び充放電端子電圧値Ｓ４２に基づいて蓄電池６０の内部抵抗値ｒを算出し、算出した内部抵抗値ｒに基づいて蓄電池６０へ所望の充電電流Ｉｃｈｇが供給されるように出力電圧Ｖｏｕｔを制御する監視制御部３０と、を備えている。これにより、直流電源装置１０による蓄電池の充電方法では、過大な充電電流による蓄電池の寿命の劣化や破損を回避できる。【選択図】図１
2014150610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力電圧と出力電流とを、外部負荷と充放電端子を有する蓄電池とに供給する電源部と、
前記電源部から前記蓄電池へ供給する充放電電流を計測して一定時間間隔毎に充放電電流値を出力する電流計測部と、
前記充放電端子の電圧である充放電端子電圧を計測して前記一定時間間隔毎に充放電端子電圧値を出力する電圧計測部と、
前記一定時間間隔毎に入力される前記充放電電流値及び前記充放電端子電圧値に基づいて、前記蓄電池の内部抵抗値を算出し、算出した前記内部抵抗値に基づいて、前記蓄電池へ所望の充電電流が供給されるように前記出力電圧を制御する監視制御部と、
を備えたことを特徴とする直流電源装置。
【請求項２】
前記監視制御部は、
前記一定時間間隔毎に入力される前記充放電電流値及び前記充放電端子電圧値から、前記出力電圧の変化に伴って生ずる前記蓄電池から前記外部負荷への放電状態から、前記電源部から前記蓄電池への充電状態へ切り替わるタイミングを検出し、前記タイミングの前後における前記充放電電流値及び前記充放電端子電圧値に基づいて、前記蓄電池の前記内部抵抗値を算出することを特徴とする請求項１記載の直流電源装置。
【請求項３】
前記監視制御部は、
算出した前記内部抵抗値に基づいて前記放電状態から前記充電状態に変化した直後の充電電流が前記蓄電池の許容最大充電電流値を超えないように、前記出力電圧を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の直流電源装置。
【請求項４】
前記監視制御部は、
算出した前記内部抵抗値に基づいて前記蓄電池に略一定の充電電流値を供給するために必要な増加電圧値を算出し、前記出力電圧を、前記出力電圧に前記増加電圧値を加算した値に制御することを特徴とする請求項１又は２記載の直流電源装置。
【請求項５】
前記監視制御部は、更に、
前記出力電圧が、前記出力電圧に前記増加電圧値を加算した値に制御された状態における前記充電電流が所定の電流値まで低下したときに、前記出力電圧を、前記出力電圧に更に前記増加電圧値を加算した値に制御することを特徴とする請求項４記載の直流電源装置。
【請求項６】
前記監視制御部は、更に、
前記出力電圧が、定格出力電圧値に達したとき、前記出力電圧を前記定格出力電圧値に固定することを特徴とする請求項４又は５記載の直流電源装置。
【請求項７】
前記蓄電池は、複数の蓄電池セルが直列及び／又は並列に接続されて構成され、
前記監視制御部は、
前記複数の蓄電池セル毎に計測されたセル充放電電流値及びセル充放電端子電圧に基づいて前記蓄電池セル毎の内部抵抗値を算出することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の直流電源装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項記載の直流電源装置を用いて、前記直流電源装置に接続された前記蓄電池の充電方法であって、
前記一定時間間隔毎に入力される前記充放電電流値及び前記充放電端子電圧値に基づいて前記蓄電池の前記内部抵抗値を算出する第１処理と、
算出された前記内部抵抗値に基づいて前記蓄電池へ所望の前記充電電流が供給されるように前記出力電圧を制御する第２処理と、
を有することを特徴とする蓄電池の充電方法。
【請求項９】
前記第２処理は、
前記放電状態から前記充電状態に変化した直後の充電電流が前記蓄電池の許容最大充電電流値を超えないように前記出力電圧を制御することを特徴とする請求項８記載の蓄電池の充電方法。
【請求項１０】
請求項９記載の蓄電池の充電方法は、更に、
前記蓄電池の充電により内部起電力が徐々に上昇して、前記充電電流が最小充電電流値以下となった場合に、前記充電電流を略一定の充電電流値にするために必要な増加電圧値を加算した前記出力電圧に制御する第３処理を有することを特徴とする蓄電池の充電方法。
【請求項１１】
出力電圧及び出力電流を、外部負荷と充放電端子を有する蓄電池とに供給する電源部を有する直流電源装置から、前記蓄電池に供給する充放電電流を計測して、一定時間間隔毎に充放電電流値を出力する電流計測部と、
前記充放電端子の電圧である充放電端子電圧を計測して前記一定時間間隔毎に充放電端子電圧値を出力する電圧計測部と、
前記一定時間間隔毎に入力される前記充放電電流値及び前記充放電端子電圧値に基づいて前記蓄電池の内部抵抗値を算出し、算出した前記内部抵抗値に基づいて、前記蓄電池へ所望の充電電流が供給されるように前記出力電圧を制御する監視制御部と、
を有することを特徴とする直流電源装置の監視制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部負荷と蓄電池とに電力を供給する直流電源装置と、この直流電源装置を用いた蓄電池の充電方法及び直流電源装置の監視制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、下記の特許文献１には、電源ユニットの出力電流を制限することにより充電電流を制御する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−８３０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の直流電源装置及び直流電源装置を用いた蓄電池の充電方法では、負荷装置の要求する電流が電源ユニットの最大出力電流に対して非常に小さく、かつ蓄電池が十分に充電されていない状況において、放電状態から充電状態に切り替わった直後に、電源ユニットから蓄電池に過大な充電電流が流れ、蓄電池の寿命の劣化や破損のおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、過大な充電電流による蓄電池の寿命の劣化や破損を回避できると共に、負荷装置が停止するおそれがない直流電源装置、蓄電池の充電方法及び直流電源装置の監視制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のうちの第１発明の直流電源装置は、出力電圧と出力電流とを、外部負荷と充放電端子を有する蓄電池とに供給する電源部と、前記電源部から前記蓄電池へ供給する充放電電流を計測して一定時間間隔毎に充放電電流値を出力する電流計測部と、前記充放電端子の電圧である充放電端子電圧を計測して前記一定時間間隔毎に充放電端子電圧値を出力する電圧計測部と、前記一定時間間隔毎に入力される前記充放電電流値及び前記充放電端子電圧値に基づいて、前記蓄電池の内部抵抗値を算出し、算出した前記内部抵抗値に基づいて、前記蓄電池へ所望の充電電流が供給されるように前記出力電圧を制御する監視制御部と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
第２発明の蓄電池の充電方法は、第１発明の直流電源装置を用いた蓄電池の充電方法であって、前記一定時間間隔毎に入力される前記充放電電流値及び前記充放電端子電圧値に基づいて前記蓄電池の前記内部抵抗値を算出する処理と、算出された前記内部抵抗値に基づいて前記蓄電池に所望の充電電流が供給されるように前記出力電圧を制御する処理と、を有することを特徴とする。
【０００８】
第３発明の監視制御装置は、第１発明の直流電源装置における電流計測部と、電圧計測部と、監視制御部と、を第１発明の直流電源装置から独立させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の直流電源装置、蓄電池の充電方法及び直流電源装置の監視制御装置によれば、一定時間間隔毎に入力される充放電電流値及び充放電端子電圧値に基づいて蓄電池の内部抵抗値を算出し、この算出した内部抵抗値に基づいて蓄電池へ所望の充電電流が供給されるように、電源部の出力電圧を制御している。そのため、過大な充電電流による蓄電池の寿命の劣化や破損を回避できると共に、従来の最大出力電流を抑制して充電電流を制限する方式で問題であった負荷装置へ流れる電流が制限電流を超えて変動した時に起こる電流不足による負荷装置の停止のおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は本発明の実施例１における直流電源装置１０の構成の概略を示すブロック図である。
【図２】図２は図１中の電源ユニット２０の一例を示す回路図である。
【図３】図３は図２中の電圧検出回路２５の一例を示す回路図である。
【図４】図４は図１中の蓄電池６０の充放電時の等価回路を示す図である。
【図５】図５は図４中の充放電電流Ｉｂ及び充放電端子電圧Ｖｂの時間的な変化を示す波形図である。
【図６】図６は図１中の充放電電流値Ｓ４１及び充放電端子電圧値Ｓ４２を説明する図である。
【図７】図７は本発明の実施例１の蓄電池６０の内部抵抗値の算出処理を示すフローチャートである。
【図８】図８は本発明の実施例１における充電制御の処理を示すフローチャートである。
【図９】図９は実施例１の充電制御の前後の充放電電流Ｉｂ及び充放電端子電圧Ｖｂの時間的な変化を示す波形図である。
【図１０】図１０は本発明の実施例２における直流電源装置１０Ａの構成の概略を示すブロック図である。
【図１１】図１１は図１０中の充放電電流Ｉｂ及び充放電端子電圧Ｖｂの時間的な変化を示す波形図である。
【図１２】図１２は本発明の実施例２における充電制御の処理を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は図１中の蓄電池６０の蓄電池セル個別測定回路を示す図である。
【図１４】図１４は本発明の実施例３における監視制御装置７０の構成の概略を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明を実施するための形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
【００１２】
（実施例１の構成）
図１は、本発明の実施例１における直流電源装置１０の構成の概略を示すブロック図である。
【００１３】
直流電源装置１０は、入力電圧Ｖｉｎが入力されると、出力電圧Ｖｏｕｔを出力して外部負荷としての負荷装置５０及び蓄電池６０に直流電流を供給する機能を有している。直流電源装置１０は、入力電圧Ｖｉｎが入力されると出力電圧Ｖｏｕｔを出力する電源部としての電源ユニット２０と、電流計測部４１と、電圧計測部４２と、監視制御部３０と、を有している。
【００１４】
電流計測部４１は、電源ユニット２０から蓄電池６０へ供給する充電電流と、電源ユニット２０の出力停止時等に蓄電池６０から負荷装置５０へ供給されるバックアップ電流としての放電電流と、を計測して一定時間間隔（例えば、１０ｍｓ）毎に充放電電流値Ｓ４１を出力するものである。電圧計測部４２は、蓄電池６０の充放電端子の電圧である充放電端子電圧Ｖｂを計測して一定時間間隔毎に充放電端子電圧値Ｓ４２を出力するものである。
【００１５】
監視制御部３０は、電流計測部４１及び電圧計測部４２から一定時間間隔毎にそれぞれ入力される充放電電流値Ｓ４１及び充放電端子電圧値Ｓ４２から、前記蓄電池６０の内部抵抗値ｒを算出し、算出した内部抵抗値ｒに基づいて、蓄電池６０へ所望の充電電流Ｉｃｈｇが供給されるように電源ユニット２０の出力電圧Ｖｏｕｔを制御するものである。
【００１６】
監視制御部３０は、アナログ／デジタル（以下「Ａ／Ｄ」という。）変換部３１と、記憶部３２と、演算部３３と、電圧指令信号生成部３４と、を有している。
【００１７】
Ａ／Ｄ変換部３１は、アナログ値の充放電電流値Ｓ４１及び充放電端子電圧値Ｓ４２をデジタル値に変換するものである。記憶部３２は、デジタル値に変換された充放電電流値Ｓ４１及び充放電端子電圧値Ｓ４２を一時記憶しておくものである。
【００１８】
演算部３３は、デジタル値に変換された充放電電流値Ｓ４１及び充放電端子電圧値Ｓ４２のそれぞれの一定時間間隔毎の差分値を求め、これらの差分値における正負の符号の変化から放電状態から充電状態へ切り替わるタイミングを検出し、このタイミングの前後の充放電電流値Ｓ４１及び充放電端子電圧値Ｓ４２から、蓄電池６０の内部抵抗値ｒを算出するものである。
【００１９】
電圧指令信号生成部３４は、演算部３３において算出された蓄電池６０の内部抵抗値ｒに基づいて、蓄電池６０へ所望の充電電流Ｉｃｈｇが供給されるように、電源ユニット２０の出力電圧Ｖｏｕｔを制御する電圧指令信号Ｓ３０を電源ユニット２０内の出力電圧調整回路２３へ与えるものである。
【００２０】
図２は、図１中の電源ユニット２０の一例を示す回路図である。
電源ユニット２０は、この電源ユニット２０の制御を行う中央演算処理装置（以下「ＣＰＵ」という。）２１と、このＣＰＵ２１に接続されている警報回路２２及び出力電圧調整回路２３と、トランスＴ１と、駆動信号Ｖｄｒｖによってオン・オフ動作するスイッチング素子ＳＷ１と、ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３と、インダクタＬ１と、有極性コンデンサＣ１とを有している。電源ユニット２０は、内部バス１０ａにより監視制御部３０と接続されている。内部バス１０ａは、電源ユニット２０内のＣＰＵ２１と、監視制御部３０とを相互に通信可能に接続している。
【００２１】
出力電圧調整回路２３は、この電源ユニット２０の出力電圧Ｖｏｕｔが一定になるように制御する回路である。出力電圧調整回路２３は、この電源ユニット２０が出力する出力電圧Ｖｏｕｔを検出して検出電圧Ｖｄｅｔを出力する電圧検出回路２５と、検出電圧ＶｄｅｔとＣＰＵ２１が出力する基準電圧Ｖｒｅｆとの電圧差を増幅して誤差電圧Ｖｄｉｆを出力する誤差増幅回路２６と、その誤差電圧Ｖｄｉｆに基づいてスイッチング素子ＳＷ１に駆動信号Ｖｄｒｖを出力する駆動信号形成回路２７とを有している。出力電圧調整回路２３は、出力電圧Ｖｏｕｔと基準電圧Ｖｒｅｆとの差をフィードバックして、出力電圧Ｖｏｕｔを一定に制御する回路である。
【００２２】
電源ユニット２０の入力端子Ｖｉｎｐ，Ｖｉｎｍは、図示しない素子群を介してトランスＴ１の一次巻線とスイッチング素子ＳＷ１に直列に接続されている。このトランスＴ１の二次巻線は、トランスＴ１の交流出力を整流する整流出力回路に接続されている。
【００２３】
整流出力回路は、ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３と、インダクタＬ１と、有極性コンデンサＣ１を有している。整流出力回路には、トランスＴ１の二次巻線が接続されている。整流出力回路の出力側には、この電源ユニット２０の出力端子Ｖｏｕｔｐ，Ｖｏｕｔｍが接続されている。
【００２４】
トランスＴ１の二次巻線には、整流出力回路のダイオードＤ１が順方向に接続されている。このダイオードＤ１のカソード端子は、ダイオードＤ２のカソード端子に接続され、ダイオードＤ２のアノード端子は、グランドＧＮＤに接続されている。ダイオードＤ１のカソード端子は、インダクタＬ１を介して有極性コンデンサＣ１の正極側に接続され、更に順方向に接続されたダイオードＤ３を介して出力端子Ｖｏｕｔｐに接続されている。整流出力回路のグランドＧＮＤは、出力端子Ｖｏｕｔｍに接続されている。
【００２５】
ダイオードＤ３のアノード端子とカソード端子、整流出力回路のグランドＧＮＤは、電圧検出回路２５に接続されている。ノードＮＤ−Ｄ３Ａは、ダイオードＤ３のアノード端子である。ノードＮＤ−Ｄ３Ｃは、ダイオードＤ３のカソード端子である。
【００２６】
電圧検出回路２５は、ダイオードＤ３のアノード端子（＝ＮＤ−Ｄ３Ａ）の電圧Ｖａとカソード端子（＝ＮＤ−Ｄ３Ｃ）の電圧Ｖｃとを測定することによって、この電源ユニット２０が出力する出力電圧Ｖｏｕｔに応じた検出電圧Ｖｄｅｔを出力する。
【００２７】
誤差増幅回路２６は、基準電圧Ｖｒｅｆと検出電圧Ｖｄｅｔの電圧差を増幅して、誤差電圧Ｖｄｉｆを出力する回路である。誤差増幅回路２６は、演算増幅回路（以下「オペアンプ」という。）ＡＭＰ１と、抵抗Ｒ１，Ｒ２とを備えている。オペアンプＡＭＰ１の非反転入力端子には、検出電圧Ｖｄｅｔが入力され、反転入力端子には、抵抗Ｒ１を介して基準電圧Ｖｒｅｆが入力されている。更に、オペアンプＡＭＰ１の反転入力端子と出力端子との間には、抵抗Ｒ２が接続されている。
【００２８】
図３は、図２中の電圧検出回路２５の一例を示す回路図である。
電圧検出回路２５は、電源ユニット２０が出力する出力電圧Ｖｏｕｔを検出して、この検出結果に対応する検出電圧Ｖｄｅｔを出力する回路である。電圧検出回路２５は、抵抗Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４，Ｒ１５と、ダイオードＤ１０，Ｄ１１と、を有している。電圧検出回路２５には、ノードＮＤ−Ｄ３Ａ（＝ダイオードＤ３のアノード端子）、ノードＮＤ−Ｄ３Ｃ（＝カソード端子）及びグランドＧＮＤが接続されている。ノードＮＤ−Ｄ３Ａからはアノード電圧Ｖａが入力され、ノードＮＤ−Ｄ３Ｃからはカソード電圧Ｖｃが入力されている。電圧検出回路２５の出力端子には、誤差増幅回路２６が接続されている。
【００２９】
ノードＮＤ−Ｄ３Ａは、順方向に接続されたダイオードＤ１０と、直列接続された抵抗Ｒ１０，Ｒ１５と、を介してグランドＧＮＤに接続されている。ダイオードＤ１０は、順方向の下降電圧がダイオードＤ３と等しいか、又は極めて近い特性である。ノードＮＤ−Ｄ３Ｃは、直列接続された抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４を介して、グランドＧＮＤに接続されている。更に、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２間と抵抗Ｒ１０，Ｒ１５間とには、ダイオードＤ１１が順方向に接続されている。検出電圧Ｖｄｅｔは、抵抗Ｒ１３，Ｒ１４間から出力される。検出電圧Ｖｄｅｔは、この電源ユニット２０が出力する出力電圧Ｖｏｕｔに対応する電圧であり、誤差増幅回路２６に入力されている。
【００３０】
（実施例１の動作）
（Ｉ）電源ユニット２０の動作と、（II）蓄電池６０の内部抵抗値ｒの算出の原理と、（III）蓄電池６０の内部抵抗値ｒの算出処理の詳細と、（IＶ）実施例１の充電制御の処理と、に分けて説明する。
【００３１】
（Ｉ）  電源ユニット２０の動作
図２に基づいて、電源ユニット２０の動作を説明する。
【００３２】
電源ユニット２０には、入力端子Ｖｉｎｐ，Ｖｉｎｍ間に、入力電圧Ｖｉｎが印加されている。スイッチング素子ＳＷ１がオンすると、図示しない素子群を介して直流電流がトランスＴ１の一次巻線に流れ、トランスＴ１の二次巻線を介して整流出力回路に放出され、更に負荷装置５０へ電力が供給される。
【００３３】
この電源ユニット２０は、出力端子Ｖｏｕｔｐから内部への逆流を防ぐため、ダイオードＤ３が出力端子Ｖｏｕｔｐに接続されている。電圧検出回路２５は、ダイオードＤ３のアノード電圧Ｖａと、ダイオードＤ３のカソード電圧Ｖｃから、出力電圧Ｖｏｕｔに応じた検出電圧Ｖｄｅｔを検出している。誤差増幅回路２６によって検出電圧Ｖｄｅｔと基準電圧Ｖｒｅｆの差が増幅されて誤差電圧Ｖｄｉｆとして出力される。駆動信号形成回路２７は、この誤差電圧Ｖｄｉｆが一定になるように駆動信号Ｖｄｒｖを出力し、出力電圧Ｖｏｕｔが一定電圧になるようにフィードバック制御している。
【００３４】
更に、ＣＰＵ２１は、誤差増幅回路２６に与える基準電圧Ｖｒｅｆを切り替え、出力電圧Ｖｏｕｔを任意の値に切り替えている。
【００３５】
図３に示す電圧検出回路２５は、電源ユニット２０の出力電圧Ｖｏｕｔを示す検出電圧Ｖｄｅｔを検出する回路である。本実施例１の電源ユニット２０には、出力端子Ｖｏｕｔｐから内部への逆流を防ぐために出力端子Ｖｏｕｔｐに整流器であるダイオードＤ３が接続されている。このダイオードＤ３のカソード端子は、ノードＮＤ−Ｄ３Ｃである。ダイオードＤ３のアノード端子は、ノードＮＤ−Ｄ３Ａである。
【００３６】
カソード電圧Ｖｃが、アノード電圧ＶａからダイオードＤ１０による下降分を減じた電圧よりも低いか又は等しい場合は、カソード電圧Ｖｃを抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４で分圧した電圧が、検出電圧Ｖｄｅｔとして出力される。カソード電圧Ｖｃが、アノード電圧ＶａからダイオードＤ１０による下降分を減じた電圧よりも高い場合は、アノード電圧ＶａからダイオードＤ１０による下降分を減じた電圧を、更に抵抗Ｒ１０，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４で分圧した電圧が、検出電圧Ｖｄｅｔとして出力される。
【００３７】
（II）  蓄電池６０の内部抵抗値ｒの算出の原理
図４（ａ），（ｂ）は、図１中の蓄電池６０の充放電時の等価回路を示す図であり、図５は、図４中の充放電電流Ｉｂ及び充放電端子電圧Ｖｂの時間的な変化を示す波形図である。
【００３８】
図５には、図４（ａ）に示された充電状態と図４（ｂ）に示された放電状態との間を移行する時の蓄電池６０の充放電電流Ｉｂ及び充放電端子電圧Ｖｂの波形が示されている。
【００３９】
図４（ａ）は充電時の等価回路であり、電源ユニット２０の出力電圧Ｖｏｕｔは、定格電圧値Ｖｏに設定されている。但し、定格電圧Ｖｏは、出力電流Ｉｏｕｔ＞０を維持するための電圧であって、Ｖｏｍｉｎ≦Ｖｏ≦Ｖｓｅｔを満たす任意の電圧とする。
【００４０】
この場合、電源ユニット２０から流出する出力電流Ｉｏｕｔは、ノードＮで負荷装置５０に供給される負荷電流ＩＬと蓄電池６０に流れる充放電電流Ｉｂとに分流され、この負荷電流ＩＬと充放電電流Ｉｂとが、ノードＭで合流して電源ユニット２０へ流入するようになっている。ここで、蓄電池６０は、内部抵抗値ｒと内部起電力Ｅが直列接続されたものとして、図４（ａ）の等価回路にキルヒホッフの法則を適用すると、
Ｉｏｕｔ＝Ｉｂ＋ＩＬ                      ・・・（１）
Ｖｂ＝Ｉｂ×ｒ＋Ｅ                        ・・・（２）
＝（Ｉｏｕｔ−ＩＬ）×ｒ＋Ｅ            ・・・（３）  
となる。
【００４１】
図５を参照すると、充電期間Ｔｃにおける出力電流Ｉｏｕｔ、充放電電流Ｉｂ及び負荷電流ＩＬは、（１）式の関係を満たしている。
【００４２】
一方、図４（ｂ）は放電時の等価回路であり、電源ユニット２０の出力電圧Ｖｏｕｔは、定格電圧Ｖｏ未満（即ち、Ｖｏｕｔ＜Ｖｏｍｉｎ）に設定されている。ここで、電源ユニット２０の出力電圧Ｖｏｕｔが定格電圧Ｖｏ未満に設定されている場合には、停電等により電源ユニット２０に入力電圧Ｖｉｎが供給されない場合も含まれている。この場合、電源ユニット２０の出力電圧Ｖｏｕｔが蓄電池６０の充放電端子電圧Ｖｂより低い電圧になるため、出力電流Ｉｏｕｔ＝０となり、充放電電流Ｉｂ＝負荷電流ＩＬとなる。
【００４３】
ここで、図４（ｂ）の等価回路にキルヒホッフの法則を適用すると、
Ｉｏｕｔ＋Ｉｂ＝ＩＬ                  ・・・（４）
Ｖｂ＝−Ｉｂ×ｒ＋Ｅ                  ・・・（５）
＝−（ＩＬ−Ｉｏｕｔ）×ｒ＋Ｅ        ・・・（６）
となる。
【００４４】
図５を参照すると、放電期間Ｔｄにおける出力電流Ｉｏｕｔ＝０であり、充放電電流Ｉｂ及び負荷電流ＩＬは、（４）式の関係を満たしている。
【００４５】
図５において、図４（ｂ）の等価回路に対応する放電期間Ｔｄでは、充放電端子電圧Ｖｂは定格電圧Ｖｏより値の小さい放電電圧値Ｖｄｉｓであり、充放電電流Ｉｂは負の放電電流値Ｉｄｉｓとなる。一方、図４（ａ）の等価回路に対応する充電期間Ｔｃでは、充放電端子電圧Ｖｂは定格電圧Ｖｏの範囲内の充電電圧値Ｖｃｈｇとなり、充放電電流Ｉｂの波形は、放電期間Ｔｄから充電期間Ｔｃへの変化の直後に充電電流値Ｉｃｈｇまで急激に上昇し、その後緩やかに減少している。
【００４６】
図５における放電電圧値Ｖｄｉｓ、放電電流値Ｉｄｉｓ、充電電圧値Ｖｃｈｇ、及び充電電流値Ｉｃｈｇを用いると、放電状態から充電状態に切り替わる直前と充電開始直後の蓄電池６０の内部起電力Ｅは、ほぼ等しいと仮定できるため、（２）式と（５）式の内部起電力Ｅが等しいと仮定すると、図４（ａ），（ｂ）中の蓄電池６０の内部抵抗値ｒは、次式で与えられる。
ｒ＝（Ｖｃｈｇ−Ｖｄｉｓ）／（Ｉｃｈｇ−Ｉｄｉｓ）    ・・・（７）
【００４７】
従って、図１で示された直流電源装置１０における電流計測部４１及び電圧計測部４２から一定時間間隔で入力される充放電電流値Ｓ４１及び充放電端子電圧値Ｓ４２から、放電電圧値Ｖｄｉｓ、放電電流値Ｉｄｉｓ、充電電圧値Ｖｃｈｇ、及び充電電流値Ｉｃｈｇの値を算出できれば、（７）式により、蓄電池６０の内部抵抗値ｒを算出することができる。
【００４８】
図６は、図１中の充放電電流値Ｓ４１及び充放電端子電圧値Ｓ４２を説明する図である。
図６には、一定時間間隔Δｔ毎に出力される充放電電流値Ｓ４１及び充放電端子電圧値Ｓ４２が示されている。例えば、充放電電流値Ｓ４１の時間的変化ｄＩｂ／ｄｔ≦０となる直前の充放電電流値Ｉｂ＝Ｉｃｈｇであり、放電状態から充電状態へ切り替わるタイミングの直前の充放電電流値Ｉｂ＝Ｉｄｉｓである。同様に、放電状態から充電状態へ切り替わるタイミングの直前の充放電端子電圧値Ｖｂ＝Ｖｄｉｓであり、充放電端子電圧値Ｓ４２の時間的変化ｄＶｂ／ｄｔ＝０となる直前の充放電端子電圧値Ｖｂ＝Ｖｃｈｇである。
【００４９】
（III）  蓄電池６０の内部抵抗値ｒの算出処理の詳細
図７は、本発明の実施例１における蓄電池６０の内部抵抗値の算出処理を示すフローチャートである。
【００５０】
図１、図４〜図６を参照しつつ、図７のフローチャートに沿って、実施例１の蓄電池６０の内部抵抗値ｒの算出処理を説明する。
【００５１】
図７のフローチャートにおいて、ステップＳＴ１が電源ユニット２０の出力電圧Ｖｏｕｔを定格電圧Ｖｏ未満に設定して放電状態にする処理であり、ステップＳＴ２〜ＳＴ９が放電状態から充電状態に切り替わるタイミングを検出して、このタイミングの直前の充放電端子電圧値Ｓ４２及び充放電電流値Ｓ４１をそれぞれ放電電圧値Ｖｄｉｓ及び放電電流値Ｉｄｉｓとする処理であり、ステップＳＴ１０〜ＳＴ１８が放電状態から充電状態に切り替わった後に充放電端子電圧値Ｓ４２が零、かつ充放電電流値Ｓ４１の時間的変化が零又は負となるタイミングを検出し、このタイミングにおける充放電端子電圧値Ｓ４２及び充放電電流値Ｓ４１をそれぞれ充電電圧値Ｖｃｈｇ及び充電電流値Ｉｃｈｇとする処理であり、更に、ステップＳＴ１９は、上述した（７）式により、蓄電池６０の内部抵抗値ｒを算出する処理である。
【００５２】
図１中の監視制御部３０の処理が開始されると、ステップＳＴ１へ進み、ステップＳＴ１において、電圧指令信号生成部３４は、電圧指令信号Ｓ３０を電源ユニット２０へ出力し、電源ユニット２０の出力電圧Ｖｏｕｔを定格電圧Ｖｏ未満に設定し、ステップＳＴ２へ進む。電源ユニット２０の出力電圧Ｖｏｕｔが定格電圧Ｖｏ未満に設定されると、図４（ｂ）に示された等価回路の放電状態となる。尚、電源ユニット２０中の図２に示されたＣＰＵ２１により、出力電圧Ｖｏｕｔを定格電圧Ｖｏ未満に設定しても良い。
【００５３】
ステップＳＴ２において、一定時間間隔毎に入力される充放電電流値Ｓ４１及び充放電端子電圧値Ｓ４２をそれぞれ記憶部３２へ保存し、ステップＳＴ３へ進む。ステップＳＴ３において、電圧指令信号生成部３４は、電圧指令信号Ｓ３０を電源ユニット２０へ出力し、電源ユニット２０の出力電圧Ｖｏｕｔを定格電圧Ｖｏに再設定し、ステップＳＴ４へ進む。
【００５４】
ステップＳＴ４において、一定時間間隔毎に入力される充放電端子電圧値Ｓ４２の最新の充放電端子電圧Ｖｂ（ｎ）の値と、１つ前の充放電端子電圧Ｖｂ（ｎ−１）の値と、一定時間間隔Δｔとから、充放電端子電圧Ｖｂの値の時間的変化ｄＶｂ／ｄｔを次式により算出する。
ｄＶｂ／ｄｔ＝{Ｖｂ（ｎ）−Ｖｂ（ｎ−１）}／Δｔ    ・・・（８）
【００５５】
同様に、一定時間間隔毎に入力される充放電電流値Ｓ４１の最新の充放電電流Ｉｂ（ｎ）の値と、１つ前の充放電電流Ｉｂ（ｎ−１）の値と、一定時間間隔Δｔとから、充放電電流Ｉｂの値の時間的変化ｄＩｂ／ｄｔを次式により算出する。
ｄＩｂ／ｄｔ＝{Ｉｂ（ｎ）−Ｉｂ（ｎ−１）}／Δｔ    ・・・（９）
【００５６】
ステップＳＴ４において、演算部３３は、（８）式、（９）式の演算を行い、充放電端子電圧値Ｓ４２及び充放電電流値Ｓ４１のそれぞれの時間的変化ｄＶｂ／ｄｔ及びｄＩｂ／ｄｔを算出し、ステップＳＴ５へ進む。
【００５７】
ステップＳＴ５において、演算部３３は、充放電電流値Ｓ４１の時間的変化ｄＩｂ／ｄｔの値が正か否かを判定し、充放電電流値Ｓ４１の時間的変化ｄＩｂ／ｄｔの値が零又は負であれば（Ｎ）、ステップＳＴ６へ進む。ステップＳＴ６において、ｎ＝ｎ＋１として、ステップＳＴ４へ戻り、ステップＳＴ５において、充放電電流値Ｓ４１の時間的変化ｄＩｂ／ｄｔの値が正（Ｙ）となるまで、ステップＳＴ４及びＳＴ５の処理を繰り返し、ステップＳＴ５において、充放電電流値Ｓ４１の時間的変化ｄＩｂ／ｄｔの値が正であれば（Ｙ）、ステップＳＴ７に進む。
【００５８】
ステップＳＴ７において、演算部３３は、充放電端子電圧値Ｓ４２の時間的変化ｄＶｂ／ｄｔの値が正か否かを判定し、充放電端子電圧値Ｓ４２の時間的変化ｄＶｂ／ｄｔの値が零又は負であれば（Ｎ）、ステップＳＴ８へ進む。ステップＳＴ８において、ｎ＝ｎ＋１として、ステップＳＴ４へ戻り、ステップＳＴ７において、充放電端子電圧値Ｓ４２の時間的変化ｄＶｂ／ｄｔの値が正（Ｙ）となるまで、ステップＳＴ４〜ＳＴ７の処理を繰り返し、ステップＳＴ７において、充放電端子電圧値Ｓ４２の時間的変化ｄＶｂ／ｄｔの値が正であれば（Ｙ）、ステップＳＴ９に進む。
【００５９】
ステップＳＴ９において、放電状態から充電状態へ変化する直前の放電電圧値Ｖｄｉｓ及び放電電流値Ｉｄｉｓとして、それぞれ１つ前の充放電端子電圧値Ｖｂ（ｎ−１）及び充放電電流値Ｉｂ（ｎ−１）を代入し、ステップＳＴ１０へ進む。
【００６０】
ステップＳＴ１０において、ｎ＝ｎ＋１として、ステップＳＴ１１へ進み、ステップＳＴ１１において、ステップＳＴ４と同様に、演算部３３は、（８）式、（９）式の演算を行い、充放電端子電圧値Ｓ４２及び充放電電流値Ｓ４１のそれぞれの時間的変化ｄＶｂ／ｄｔ及びｄＩｂ／ｄｔを算出し、ステップＳＴ１２へ進む。
【００６１】
ステップＳＴ１２において、演算部３３は、充放電電流値Ｓ４１の時間的変化ｄＩｂ／ｄｔの値が零又負か否かを判定し、充放電電流値Ｓ４１の時間的変化ｄＩｂ／ｄｔの値が正であれば（Ｎ）、ステップＳＴ１３へ進む。ステップＳＴ１３において、ｎ＝ｎ＋１として、ステップＳＴ１１へ戻り、ステップＳＴ１２において、充放電電流値Ｓ４１の時間的変化ｄＩｂ／ｄｔの値が零又負（Ｙ）となるまで、ステップＳＴ１１〜ＳＴ１３の処理を繰り返し、ステップＳＴ１２において、充放電電流値Ｓ４１の時間的変化ｄＩｂ／ｄｔの値が零又負であれば（Ｙ）、ステップＳＴ１４に進む。
【００６２】
ステップＳＴ１４において、演算部３３は、充放電端子電圧値Ｓ４２の時間的変化ｄＶｂ／ｄｔの値が零か否かを判定し、充放電端子電圧値Ｓ４２の時間的変化ｄＶｂ／ｄｔの値が零でなければ（Ｎ）、ステップＳＴ１５へ進む。ステップＳＴ１５において、ｎ＝ｎ＋１として、ステップＳＴ１１へ戻り、ステップＳＴ１４において、充放電端子電圧値Ｓ４２の時間的変化ｄＶｂ／ｄｔの値が零（Ｙ）となるまで、ステップＳＴ１１〜ＳＴ１５の処理を繰り返し、ステップＳＴ１４において、充放電端子電圧値Ｓ４２の時間的変化ｄＶｂ／ｄｔの値が零であれば（Ｙ）、ステップＳＴ１６に進む。
【００６３】
ステップＳＴ１６において、演算部３３は、充放電電流値Ｉｂ（ｎ）が正であるか否かを判定し、充放電電流値Ｉｂ（ｎ）が正でなければ（Ｎ）、ステップＳＴ１７へ進む。ステップＳＴ１７において、ｎ＝ｎ＋１として、ステップＳＴ１へ戻り、ステップＳＴ１６において、充放電電流値Ｉｂ（ｎ）が正（Ｙ）となるまで、ステップＳＴ１〜ＳＴ１７の処理を繰り返し、ステップＳＴ１６において、充放電電流値Ｉｂ（ｎ）が正であれば（Ｙ）、ステップＳＴ１８に進む。
【００６４】
ステップＳＴ１８において、放電状態から充電状態へ変化して充電電流が減少に転じる直前の充電電圧値Ｖｃｈｇ及び充電電流値Ｉｃｈｇとして、それぞれ１つ前の充放電端子電圧値Ｖｂ（ｎ−１）及び充放電電流値Ｉｂ（ｎ−１）を代入し、ステップＳＴ１９へ進み、ステップＳＴ１９において、ステップＳＴ９にて代入された放電電圧値Ｖｄｉｓ及び放電電流値Ｉｄｉｓと、ステップＳＴ１８にて代入された充電電圧値Ｖｃｈｇ及び充電電流値Ｉｃｈｇと、を（７）式に代入して、蓄電池６０の内部抵抗値ｒを算出し、蓄電池６０の内部抵抗値ｒの算出処理を終了する。算出された蓄電池６０の内部抵抗値ｒは、記憶部３２に保存される。
【００６５】
（IＶ）  実施例１の充電制御の処理
図８は、本発明の実施例１における充電制御の処理を示すフローチャートである。
【００６６】
図１〜図３を参照しつつ、図８のフローチャートに沿って、実施例１における充電制御の処理を説明する。
【００６７】
実施例１の充電制御の処理が開始されると、ステップＳＴ２１へ進む。ステップＳＴ２１において、監視制御部３０は、蓄電池６０の内部抵抗値ｒが算出済か否かを判定し、内部抵抗値ｒが算出済であれば（Ｙ）、ステップＳＴ２３へ進み、内部抵抗値ｒが算出済でなければ（Ｎ）、ステップＳＴ２２へ進む。ステップＳＴ２２において、図７に示された内部抵抗値の算出フローチャートに従い、蓄電池６０の内部抵抗値ｒが算出され、ステップＳＴ２３へ進む。
【００６８】
ステップＳＴ２３において、監視制御部３０は、蓄電池６０への充電電流Ｉｃｈｇの許容最大充電電流値ＩｃｈｇＭＡＸと、電源ユニット２０の出力電圧Ｖｏｕｔの最大値である定格出力電圧値Ｖｓｅｔとを設定し、ステップＳＴ２４へ進む。ステップＳＴ２４において、蓄電池６０は放電を開始し、ステップＳＴ２５へ進む。
【００６９】
ステップＳＴ２５において、一定時間間隔Δｔ（ｍｓ）毎に、充放電端子電圧値Ｖｂ（ｎ）及び充放電電流値Ｉｂ（ｎ）を測定し、ステップＳＴ２６へ進む。ステップＳＴ２６において、電源ユニット２０の充電電圧値Ｖｃｈｇｒを次式により求め、ステップＳＴ２７へ進む。
Ｖｃｈｇｒ＝Ｖｂ（ｎ）＋{ＩｃｈｇＭＡＸ−Ｉｂ（ｎ）}×ｒ    ・・・（１０）
【００７０】
ここで、充電電圧値Ｖｃｈｇｒは、蓄電池６０の内部抵抗値ｒにおける、蓄電池６０への充電電流Ｉｃｈｇが許容最大充電電流値ＩｃｈｇＭＡＸを超えない充電電圧値である。
【００７１】
ステップＳＴ２７において、電源ユニット２０の出力電圧設定値を、（１０）式で求めた充電電圧値Ｖｃｈｇｒに変更し、ステップＳＴ２８へ進む。ステップＳＴ２８において、（９）式で求まる充放電電流値Ｓ４１の時間的変化ｄＩｂ／ｄｔが正か否かを判定し、正でなければ（Ｎ）、ステップ２９へ進み、ステップＳＴ２９において、ｎ＝ｎ＋１とされ、ステップＳＴ２６へ戻り、ステップＳＴ２８において、充放電電流値Ｓ４１の時間的変化ｄＩｂ／ｄｔが正となるまで、ステップＳＴ２６〜ＳＴ２９の処理を繰り返し、ステップＳＴ２８において、充放電電流値Ｓ４１の時間的変化ｄＩｂ／ｄｔが正となれば（Ｙ）、ステップＳＴ３０へ進む。
【００７２】
ステップＳＴ３０において、（８）式で求まる充放電端子電圧値Ｓ４２の時間的変化ｄＶｂ／ｄｔが正か否かを判定し、正でなければ（Ｎ）、ステップ３１へ進み、ステップＳＴ３１において、ｎ＝ｎ＋１とされ、ステップＳＴ２６へ戻り、ステップＳＴ３０において、充放電端子電圧値Ｓ４２の時間的変化ｄＶｂ／ｄｔが正となるまで、ステップＳＴ２６〜ＳＴ３１の処理を繰り返し、ステップＳＴ３０において、充放電端子電圧値Ｓ４２の時間的変化ｄＶｂ／ｄｔが正となれば（Ｙ）、ステップＳＴ３２へ進む。
【００７３】
ステップＳＴ３２において、充放電電流Ｉｂ（ｎ）の値が正か否かが判断され、充放電電流Ｉｂ（ｎ）の値が正でなければ、ステップＳＴ３３へ進み、ステップＳＴ３３において、ｎ＝ｎ＋１とされ、ステップＳＴ２６へ戻り、ステップＳＴ３２において、充放電電流Ｉｂ（ｎ）の値が正となるまで、ステップＳＴ２６〜ＳＴ３３の処理を繰り返し、ステップＳＴ３２において、充放電電流Ｉｂ（ｎ）の値が正となれば（Ｙ）、ステップＳＴ３４へ進む。
【００７４】
ステップＳＴ３４において、許容最大充電電流値ＩｃｈｇＭＡＸ以下の充電電流Ｉｃｈｇで、充電を開始し、ステップＳＴ３５へ進む。ステップＳＴ３５において、充電電流Ｉｃｈｇを許容最大充電電流値ＩｃｈｇＭＡＸ以下に保ちつつ、電源ユニット２０の出力電圧Ｖｏｕｔを定格出力電圧値Ｖｓｅｔになるまで、徐々に上昇させ、充電制御の処理を終了する。
【００７５】
図９は、実施例１の充電制御の前後の充放電電流Ｉｂ及び充放電端子電圧Ｖｂの時間的な変化を示す波形図である。
【００７６】
図９には、実施例１の充電制御を行わない場合の充放電端子電圧Ｖｂ及び充放電電流Ｉｂが破線で、実施例１の充電制御を行った場合の充放電端子電圧Ｖｂ及び充放電電流Ｉｂが実線で表されている。実施例１の充電制御を行わない場合は、蓄電池６０の許容最大充電電流値ＩｃｈｇＭＡＸを超えた充電電流Ｉｃｈｇが流れている。充電池６０に許容最大充電電流値ＩｃｈｇＭＡＸを超えた充電電流Ｉｃｈｇが供給されると、蓄電池６０の寿命の劣化や破損のおそれがある。
【００７７】
これに対して、実施例１の充電制御を行った場合は、図９に実線で示されているように、放電状態から充電状態に切り替わった直後の充電電流Ｉｃｈｇの値は、出力電圧Ｖｏｕｔ＝Ｖｃｈｇｒにおける充電電流値Ｉｃｈｇｒであり、許容最大充電電流値ＩｃｈｇＭＡＸを超えない。実施例１の充電方式は、図９に示された充電期間Ｔｃの充放電端子電圧（充電制御有）の波形を参照すると、放電状態から充電状態に切り替わった直後に、出力電圧Ｖｏｕｔが充電電圧値Ｖｃｈｇｒに制御され、その後、一定の定格出力電圧値Ｖｓｅｔに漸近するように制御されている。このように、出力電圧Ｖｏｕｔを一定の定格出力電圧値Ｖｓｅｔに漸近するように制御する充電方式を定電圧充電方式という。
【００７８】
（実施例１の効果）
本発明の実施例１の直流電源装置１０、及び蓄電池６０の充電方法によれば、電源ユニット２０から蓄電池６０へ流れる充放電電流Ｉｂを計測して一定時間間隔毎に充放電電流値Ｓ４１を出力する電流計測部４１と、充放電端子電圧Ｖｂを計測して一定時間間隔毎に充放電端子電圧値Ｓ４２を出力する電圧計測部４２と、一定時間間隔毎に入力される充放電電流値Ｓ４１及び充放電端子電圧値Ｓ４２に基づいて、蓄電池６０の内部抵抗値ｒを算出し、算出した内部抵抗値ｒに基づいて、放電状態から充電状態に変化した直後の充電電流Ｉｃｈｇが蓄電池６０の許容最大充電電流値ＩｃｈｇＭＡＸを超えないように、出力電圧Ｖｏｕｔを制御している。そのため、次の（１）、（２）のような効果がある。
【００７９】
（１）  放電状態から充電状態に変化した直後の充電電流Ｉｃｈｇが蓄電池６０の許容最大充電電流値ＩｃｈｇＭＡＸを超えない。これにより、電源ユニット２０から蓄電池６０に過大な充電電流Ｉｃｈｇが流れるのを防止し、蓄電池６０の寿命の劣化や破損のおそれを回避できる。
【００８０】
（２）  負荷電流の増減に応じて電源ユニット２０の出力電流Ｉｏｕｔの最大値を制御する必要はなく、電源ユニット２０の出力電流制限値が負荷電流値未満となることにより電源ユニット２０が垂下するということがないため、負荷電圧ＶＬが負荷装置５０の動作電圧範囲の下限値を下回ることはなく、負荷装置５０が停止してしまうおそれを回避できる。
【実施例２】
【００８１】
（実施例２の構成）
図１０は、本発明の実施例２における直流電源装置１０Ａの概略を示すブロック図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００８２】
本実施例２の直流電源装置１０Ａは、実施例１と同様の電源ユニット２０と、電流計測部４１と、電圧計測部４２と、実施例１とは異なる監視制御部３０Ａと、を有している。直流電源装置１０Ａには、実施例１と同様の負荷装置５０と蓄電池６０とが接続されている。
【００８３】
実施例２の監視制御部３０Ａは、実施例１と同様のＡ／Ｄ変換部３１、記憶部３２及び演算部３３と、実施例１とは異なる電圧指令信号生成部３４Ａとを有している。
【００８４】
電圧指令信号生成部３４Ａは、演算部３３から与えられる蓄電池６０の内部抵抗値ｒに基づいて、蓄電池６０を略一定の許容最大充電電流値ＩｃｈｇＡＸで充電するために必要な増加電圧ΔＥを算出し、電源ユニット２０の出力電圧Ｖｏｕｔを、増加電圧ΔＥだけ増加した値に制御する電圧指令信号Ｓ３０Ａを電源ユニット２０内の出力電圧調整回路２３へ出力するものである。実施例２のその他の構成は、実施例１と同様である。
【００８５】
（実施例２の動作）
本実施例２における電源ユニット２０の動作、及び蓄電池６０の内部抵抗値ｒの算出処理は、実施例１と同様であるので省略し、実施例１と異なる実施例２の充電制御の処理について説明する。
【００８６】
実施例１では、充電期間Ｔｃにおいて、充放電端子電圧Ｖｂが一定値の充電電圧Ｖｃｈｇに制御されていることが図９に示されている。充電期間Ｔｃにおける充放電電流Ｉｂが零に収束して、蓄電池６０が満充電状態になるのに時間を要していることが、図９に示された充放電電流Ｉｂの波形から分かる。これに対し、実施例２では、以下に述べるように制御される。
【００８７】
図１１は、図１０中の充放電電流Ｉｂ及び充放電端子電圧Ｖｂの時間的な変化を示す波形図である。
【００８８】
蓄電池６０を略一定の充電電流値Ｉｃｈｇ２で充電する実施例２の充電制御について、図１１に基づいて説明する。
【００８９】
時刻ｔ０において、出力電圧ＶｏｕｔをＶｃｈｇ１に設定することにより、放電状態から充電状態に切り替わり、時刻ｔ１における充放電電流Ｉｂが略一定の許容最大充電電流ＩｃｈｇＭＡＸに制限される。
【００９０】
出力電圧Ｖｏｕｔが充放電端子電圧値Ｖｃｈｇ１に固定されている間に、蓄電池６０が除々に充電されて、蓄電池６０の内部起電力Ｅが増加するので、時刻ｔ２において、充放電電流Ｉｂが所定の最小充電電流値ＩｃｈｇＭＩＮまで低下する。
【００９１】
時刻ｔ２からｔ３の間に、出力電圧Ｖｏｕｔは、充放電端子電圧値Ｖｃｈｇ１に、蓄電池６０の内部抵抗値ｒに基づいて算出された増加電圧ΔＥを加算した充放電端子電圧値Ｖｃｈｇ２に変更され、時刻ｔ３からｔ４の間、出力電圧Ｖｏｕｔは、充放電端子電圧値Ｖｃｈｇ２に固定されている。
【００９２】
出力電圧Ｖｏｕｔを充放電端子電圧値Ｖｃｈｇ２に固定している時刻ｔ３からｔ４の間に、蓄電池６０が除々に充電されて、蓄電池６０の内部起電力Ｅが増加するので、時刻ｔ４において、充放電電流Ｉｂが所定の最小充電電流値ＩｃｈｇＭＩＮまで低下する。
【００９３】
時刻ｔ４からｔ５の間に、出力電圧Ｖｏｕｔは、充放電端子電圧値Ｖｃｈｇ２に、蓄電池６０の内部抵抗値ｒに基づいて算出された増加電圧ΔＥを加算した値に制御されているが、時刻ｔ５において、出力電圧Ｖｏｕｔが定格出力電圧値Ｖｓｅｔに達すると、出力電圧Ｖｏｕｔは、定格出力電圧値Ｖｓｅｔに固定される。その後、充放電電流Ｉｂは、急速に減少し、０に近づき、時刻ｔ６において充電を終了する。
【００９４】
図１１に示された充放電電流Ｉｂの波形を、図９に示された実施例１における充放電電流Ｉｂの波形と比較すると、実施例２の充電方法の方が、許容最大充電電流ＩｃｈｇＭＡＸで充電する期間が長くなるため、短時間で充電が完了することが分かる。
【００９５】
図１２は、本発明の実施例２における充電制御の処理を示すフローチャートである。
実施例２の充電制御の処理が開始されると、ステップＳＴ４１へ進み、ステップＳＴ４１において、最小充電電流値ＩｃｈｇＭＩＮを設定し、ステップＳＴ４２へ進む。ステップＳＴ４２において、演算部３３は、充電電流Ｉｃｈｇが最小充電電流値ＩｃｈｇＭＩＮとなった場合における電源ユニット２０の出力電圧Ｖｏｕｔの増加電圧ΔＥを、次式により算出し、ステップＳＴ４３へ進む。
ΔＥ＝（ＩｃｈｇＭＡＸ−ＩｃｈｇＭＩＮ）×ｒ          ・・・（１１）
【００９６】
ステップＳＴ４３において、一定時間間隔Δｔ（ｍｓ）毎に、充放電端子電圧Ｖｂ（ｎ）の値及び充放電電流Ｉｂ（ｎ）の値を計測し、ステップＳＴ４４へ進む。ステップＳＴ４４において、図８に示されたフローチャートにおけるステップＳＴ３４と同様に、許容最大充電電流値ＩｃｈｇＭＡＸ以下の充電電流Ｉｃｈｇで、充電を開始し、ステップＳＴ４５へ進む。
【００９７】
ステップＳＴ４５において、充放電電流Ｉｂ（ｎ）の値が最小充電電流値ＩｃｈｇＭＩＮ以下か否かが判定され、以下でなければ（Ｎ）、ステップＳＴ４６へ進み、ステップＳＴ４６において、ｎ＝ｎ＋１とされ、ステップＳＴ４５へ戻り、ステップＳＴ４５において、充放電電流Ｉｂ（ｎ）の値が最小充電電流値ＩｃｈｇＭＩＮ以下（Ｙ）と判定されるまで、ステップＳＴ４５及びＳＴ４６の処理が繰り返される。ステップＳＴ４５において、充放電電流Ｉｂ（ｎ）の値が最小充電電流値ＩｃｈｇＭＩＮ以下（Ｙ）と判定されると、ステップＳＴ４７へ進む。
【００９８】
ステップＳＴ４７において、増加電圧ΔＥ増加後の充放電端子電圧Ｖｂ（ｎ）＋ΔＥの値が、電源ユニット２０の定格出力電圧値Ｖｓｅｔ以上か否かを判定し、定格出力電圧値Ｖｓｅｔ以上でなければ（Ｎ）、ステップＳＴ４８へ進み、ステップＳＴ４８において、電源ユニット２０の出力電圧Ｖｏｕｔを充放電端子電圧Ｖｂ（ｎ）＋ΔＥの値に変更し、ステップＳＴ４５へ戻り、ステップＳＴ４７において、増加電圧ΔＥ増加後の充放電端子電圧Ｖｂ（ｎ）＋ΔＥの値が、電源ユニット２０の定格出力電圧値Ｖｓｅｔ以上（Ｙ）と判定されるまで、ステップＳＴ４５〜ＳＴ４８の処理が繰り返される。ステップＳＴ４７において、増加電圧ΔＥ増加後の充放電端子電圧Ｖｂ（ｎ）＋ΔＥの値が、電源ユニット２０の定格出力電圧値Ｖｓｅｔ以上と判定されると（Ｙ）、ステップＳＴ４９へ進み、電源ユニット２０の出力電圧Ｖｏｕｔの設定値を定格出力電圧値Ｖｓｅｔに固定し、実施例２の充電制御の処理を終了する。
【００９９】
図１１の充電期間Ｔｃにおける充放電電流Ｉｂの波形を参照すると、時刻ｔ１〜ｔ５の間において、充放電電流Ｉｂが略一定の許容最大充電電流値ＩｃｈｇＭＡＸとなるように、出力電圧Ｖｏｕｔが制御されている。このように、充放電電流Ｉｂが略一定の電流値になるように、出力電圧Ｖｏｕｔを制御する充電方式を定電流充電方式という。
【０１００】
（実施例２の効果）
本発明の実施例２の直流電源装置１０Ａ、及び蓄電池６０の充電方法によれば、蓄電池６０の内部抵抗値ｒに基づいて、蓄電池６０を略一定の許容最大充電電流値ＩｃｈｇＭＡＸで充電するために必要な増加電圧ΔＥを算出し、充電電流Ｉｃｈｇが最小充電電流値ＩｃｈｇＭＩＮとなった場合に、出力電圧Ｖｏｕｔを、出力電圧Ｖｏｕｔに増加電圧ΔＥを加算した値に制御している。そのため、実施例２の充電方法では、充電開始から蓄電池６０が満充電状態となって充電が終了するまでの時間を実施例１の充電方法に比べて大幅に短縮することができる。
【０１０１】
（実施例１、２の変形例）
図１３は、図１中の蓄電池６０の蓄電池セル個別測定回路を示す図である。
【０１０２】
図１中の蓄電池６０が、蓄電池セル６０１１〜６０１ｎの直列回路と、蓄電池セル６０２１〜６０２ｎの直列回路と、が並列接続されて構成された例が、図１３に示されている。
【０１０３】
実施例１、２では、図１及び図１０中の蓄電池６０は、蓄電池セル６０１１〜６０２ｎの集合した一塊の電池として、内部抵抗値ｒを算出している。ここで、蓄電池セル６０１１〜６０１ｎの直列回路の合成の内部抵抗値Σｒ１は、
Σｒ１＝ｒ１１＋ｒ１２＋・・・＋ｒ１ｎ            ・・・（１２）
となり、蓄電池セル６０２１〜６０２ｎの直列回路の合成の内部抵抗値Σｒ２は、
Σｒ２＝ｒ２１＋ｒ２２＋・・・＋ｒ２ｎ            ・・・（１３）
となる。蓄電池６０の一塊としての内部抵抗値ｒは、Σｒ１とΣｒ２の並列接続なので、
ｒ＝１／（１／Σｒ１＋１／Σｒ２）            ・・・（１４）
となる。
【０１０４】
蓄電池６０の一塊としての内部抵抗値ｒを算出する方法では、Σｒ１とΣｒ２に差がある場合、内部抵抗の低い直列接続された蓄電池へ充電電流が多く分流するため、蓄電池６０の許容最大充電電流値ＩｃｈｇＭＡＸを超えるおそれがある。
【０１０５】
これに対して、蓄電池セル６０１１〜６０２ｎ毎に、複数の電流計測部４１ａ，４１ｂ及び電圧計測部４２１１，・・・４２１ｎ、４２２１，・・・４２２ｎを設けた蓄電池セル６０１１〜６０２ｎの個別測定回路によれば、個々の電池セル６０ｉｊの内部抵抗値ｒ１１，ｒ１２，・・・を個別に算出できるので、内部抵抗値の低い蓄電池セル６０ｉｊに合わせて充電電圧値Ｖｃｈｇを制御することで、並列接続している蓄電池セル６０ｉｊの内部抵抗値ｒｉｊに差があっても、個々の蓄電池セル６０ｉｊに流れる充電電流Ｉｃｈｇが許容最大充電電流値ＩｃｈｇＭＡＸを超えないように制御できる。
【実施例３】
【０１０６】
図１４は、本発明の実施例３における監視制御装置７０の概略を示すブロック図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【０１０７】
実施例３の監視制御装置７０は、実施例１の直流電源装置１０における電流計測部４１と、電圧計測部４２と、監視制御部３０と、を直流電源装置１０Ｂから独立させた構成になっている。
【０１０８】
監視制御装置７０の動作は、実施例１における電流計測部４１、電圧計測部４２、及び監視制御部３０の動作と同様である。
【０１０９】
（実施例３の効果）
本発明の実施例３の監視制御装置７０によれば、実施例１の直流電源装置１０の電流計測部４１と、電圧計測部４２と、監視制御部３０と、を直流電源装置１０Ｂから独立させた構成にしている。そのため、図２及び図３に基づいて構成及び動作を説明した実施例１の直流電源装置１０以外の直流電源装置を含む直流電源装置１０Ｂに適用し、内部抵抗値ｒに基づいて、蓄電池６０へ所望の充電電流Ｉｃｈｇが供給されるように、直流電源装置１０Ｂの出力電圧Ｖｏｕｔを制御することができる。
【０１１０】
（変形例）
本発明は、上記実施例１〜３に限定されず、種々の利用形態や変形例が可能である。この利用形態や変形例として、例えば、次の（１）〜（７）のようなものがある。
【０１１１】
（１）  実施例１〜３では、一定時間間隔で入力される充放電電流値Ｓ４１及び充放電端子電圧値Ｓ４２に基づいて、蓄電池６０の内部抵抗値ｒを算出するとして説明したが、充放電端子電圧値Ｓ４２に代えて、電源ユニット２０の出力電圧Ｖｏｕｔの値を用いても良い。充放電端子電圧Ｖｂは、直流電源装置１０，１０Ａ，１０Ｂの出力が停止した場合を除いて、電源ユニット２０の出力電圧Ｖｏｕｔに連動して変化するためである。
【０１１２】
（２）  実施例１〜３では、放電状態から充電状態へ切り替わるタイミングを検出し、このタイミングの前後における充放電電流値Ｓ４１及び充放電端子電圧値Ｓ４２に基づいて蓄電池６０の内部抵抗値ｒを算出するとして説明したが、蓄電池６０の内部抵抗値ｒの算出方法は、別の方法であっても良い。
【０１１３】
（３）  実施例１〜３では、充放電電流値Ｓ４１及び充放電端子電圧値Ｓ４２に基づいて蓄電池６０の内部抵抗値ｒを算出するとして説明したが、記憶部３２に格納されている蓄電池６０の内部抵抗値ｒを読み出して、読み出した蓄電池６０の内部抵抗値ｒに基づいて、蓄電池６０へ所望の充電電流Ｉｃｈｇが供給されるように出力電圧Ｖｏｕｔを制御しても良い。
【０１１４】
（４）  実施例１〜３では、蓄電池６０の内部抵抗値ｒに基づいて蓄電池６０へ所望の充電電流Ｉｃｈｇが供給されるように出力電圧Ｖｏｕｔを制御する例として、定電圧充電方式と定電流充電方式の２種類の例を示したが、２種類の方式に限定されない。鉛蓄電池、ニカド電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等、蓄電池６０の種類に応じて、所望の充電制御に適用可能である。
【０１１５】
（５）  実施例１〜３では、直流電源装置１０，１０Ａ，１０Ｂは、電源ユニット２０が１つであるとして説明したが、複数の電源ユニット２０を並列接続して充電制御を行う場合においても、適用可能である。
【０１１６】
（６）  蓄電池セル６０１１〜６０２ｎの個別測定回路については、説明の都合上、実施例１及び２の変形例として説明したが、蓄電池セル６０１１〜６０２ｎの個別測定回路は実施例１及び２に限定されず、実施例３にも適用可能である。
【０１１７】
（７）  実施例１〜３の説明では、電流計測部４１及び電圧計測部４２は、充放電電流及び充放電端子電圧を一定時間間隔（例えば、１０ｍｓ）で計測するとして説明したが、充放電電流及び充放電端子電圧を計測する時間間隔は一定時間に限定されない、例えば、充放電電流及び充放電端子電圧の変化幅が大きいときに、計測する時間間隔を狭くするようにしても良い。充放電電流及び充放電端子電圧の変化幅が大きいときに、計測する時間間隔を狭くすれば、放電状態から充電状態に切り替わるタイミングを精度良く検出できるようになる。
【符号の説明】
【０１１８】
１０，１０Ａ，１０Ｂ        直流電源装置
２０        電源ユニット
２３        出力電圧調整回路
３０，３０Ａ        監視制御部
３３        演算部
３４，３４Ａ        電圧指令信号生成部
４１，４１ａ，４１ｂ        電流計測部
４２        電圧計測部
５０        負荷装置
６０        蓄電池
６０１１〜６０２ｎ        蓄電池セル
７０        監視制御装置
【図１】
2014150610.tif 000003
【図２】
2014150610.tif 000004
【図３】
2014150610.tif 000005
【図４】
2014150610.tif 000006
【図５】
2014150610.tif 000007
【図６】
2014150610.tif 000008
【図７】
2014150610.tif 000009
【図８】
2014150610.tif 000010
【図９】
2014150610.tif 000011
【図１０】
2014150610.tif 000012
【図１１】
2014150610.tif 000013
【図１２】
2014150610.tif 000014
【図１３】
2014150610.tif 000015
【図１４】
2014150610.tif 000016