(57)【要約】【課題】蓄電部が充電中に系統電源電圧が低下しても、安定して負荷へ電力を供給することができる電源装置の提供。【解決手段】電源装置１１は、系統電源１３にスイッチ１５を介して接続される双方向インバータ１７と、双方向インバータ１７に接続される蓄電部１９と、双方向インバータ１７の系統電源１３側に接続される入出力電圧検出部２１と、蓄電部１９に流れる電流Ｉを検出する電流検出部２２と、スイッチ１５、双方向インバータ１７、入出力電圧検出部２１、および電流検出部２２と接続される制御部２３と、を備える。そして、制御部２３は、電流Ｉが既定電流Ｉｋに至れば、電流Ｉを維持する制御を、電流Ｉが既定電流Ｉｋに至っていなければ、入出力電圧検出部２１が検出する入出力電圧Ｖａが、系統電源１３の規定下限電圧Ｖａｄよりも低い所定電圧Ｖａｋになるような制御を、それぞれ双方向インバータ１７に対して行う。【選択図】図１
2014166129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統電源にスイッチを介して電気的に接続される双方向インバータと、
前記双方向インバータに電気的に接続される蓄電部と、
前記双方向インバータの前記系統電源側に電気的に接続される入出力電圧検出部と、
前記蓄電部に流れる電流（Ｉ）を検出する電流検出部と、
前記スイッチ、双方向インバータ、入出力電圧検出部、および電流検出部と電気的に接続される制御部と、を備え、
前記制御部は、前記電流（Ｉ）が既定電流（Ｉｋ）に至れば、前記電流（Ｉ）を維持する制御を、
前記電流（Ｉ）が既定電流（Ｉｋ）に至っていなければ、前記入出力電圧検出部が検出する入出力電圧（Ｖａ）が、前記系統電源の規定下限電圧（Ｖａｄ）よりも低い所定電圧（Ｖａｋ）になるような制御を、
それぞれ前記双方向インバータに対して行うとともに、
前記蓄電部の放電時には前記スイッチをオフにし、それ以外の時は前記スイッチをオンにするように制御する電源装置。
【請求項２】
前記制御部と外部機器とを電気的に接続する外部機器端子を、さらに備え、
前記制御部は、前記外部機器端子から入力される前記外部機器からの可変信号（Ｋ）に応じて、前記所定電圧（Ｖａｋ）、または前記既定電流（Ｉｋ）の少なくとも１つを設定するようにした請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記制御部に電気的に接続される蓄電部電圧検出部を、さらに備え、
前記制御部は、前記蓄電部電圧検出部が検出した蓄電部電圧（Ｖｂ）が既定蓄電部電圧（Ｖｂｋ）に至れば、前記蓄電部電圧（Ｖｂ）を維持する制御を第１に優先するようにした請求項１に記載の電源装置。
【請求項４】
前記制御部と外部機器とを電気的に接続する外部機器端子を、さらに備え、
前記制御部は、前記外部機器端子から入力される前記外部機器からの可変信号（Ｋ）に応じて、前記所定電圧（Ｖａｋ）、前記既定電流（Ｉｋ）、または前記既定蓄電部電圧（Ｖｂｋ）の少なくとも１つを設定するようにした請求項３に記載の電源装置。
【請求項５】
系統電源にスイッチを介して電気的に接続される双方向インバータと、
前記双方向インバータに電気的に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータに電気的に接続される蓄電部と、
前記双方向インバータの前記系統電源側に電気的に接続され、系統電源側電圧（Ｖｉ）を検出する系統電源側電圧検出部と、
前記双方向インバータの前記ＤＣ／ＤＣコンバータ側に電気的に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄ）を検出するＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧検出部と、
前記蓄電部に電気的に接続され、蓄電部電圧（Ｖｂ）を検出する蓄電部電圧検出部と、
前記蓄電部に流れる電流（Ｉ）を検出する電流検出部と、
前記スイッチ、双方向インバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータ、系統電源側電圧検出部、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧検出部、蓄電部電圧検出部、および電流検出部と電気的に接続される制御部と、を備え、
前記双方向インバータの動作において、
前記制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄ）が第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄｋ１）に至れば、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄ）を維持する制御を第１優先で行い、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄ）が前記第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄｋ１）に至っておらず、かつ、前記電流（Ｉ）が既定電流（Ｉｋ）に至れば、前記電流（Ｉ）を維持する制御を第２優先で行い、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄ）が前記第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄｋ１）に至っておらず、かつ、前記電流（Ｉ）が既定電流（Ｉｋ）に至っていなければ、前記系統電源側電圧（Ｖｉ）が、前記系統電源の規定下限電圧（Ｖａｄ）よりも低い所定系統電源側電圧（Ｖｉｋ）になるような制御を第３優先で行うとともに、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作において、
前記制御部は、前記蓄電部電圧（Ｖｂ）が既定蓄電部電圧（Ｖｂｋ）に至れば、前記蓄電部電圧（Ｖｂ）を維持する制御を第１優先で行い、
前記蓄電部電圧（Ｖｂ）が前記既定蓄電部電圧（Ｖｂｋ）に至っていなければ、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄ）が、前記第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄｋ１）より低い第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄｋ２）になるような制御を第２優先で行うとともに、
前記制御部は、前記双方向インバータの動作と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を並行して行い、かつ、前記蓄電部の放電時には前記スイッチをオフにし、それ以外の時は前記スイッチをオンにするように制御する電源装置。
【請求項６】
系統電源にスイッチを介して電気的に接続される双方向インバータと、
前記双方向インバータに電気的に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータに電気的に接続される蓄電部と、
前記双方向インバータの前記系統電源側に電気的に接続され、系統電源側電圧（Ｖｉ）を検出する系統電源側電圧検出部と、
前記双方向インバータの前記ＤＣ／ＤＣコンバータ側に電気的に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄ）を検出するＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧検出部と、
前記蓄電部に電気的に接続され、蓄電部電圧（Ｖｂ）を検出する蓄電部電圧検出部と、
前記蓄電部に流れる電流（Ｉ）を検出する電流検出部と、
前記スイッチ、双方向インバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータ、系統電源側電圧検出部、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧検出部、蓄電部電圧検出部、および電流検出部と電気的に接続される制御部と、を備え、
前記双方向インバータの動作において、
前記制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄ）が第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄｋ１）に至れば、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄ）を維持する制御を第１優先で行い、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄ）が前記第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄｋ１）に至っていなければ、前記系統電源側電圧（Ｖｉ）が、前記系統電源の規定下限電圧（Ｖａｄ）よりも低い所定系統電源側電圧（Ｖｉｋ）になるような制御を第２優先で行うとともに、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作において、
前記制御部は、前記蓄電部電圧（Ｖｂ）が既定蓄電部電圧（Ｖｂｋ）に至れば、前記蓄電部電圧（Ｖｂ）を維持する制御を第１優先で行い、
前記蓄電部電圧（Ｖｂ）が前記既定蓄電部電圧（Ｖｂｋ）に至っておらず、かつ、前記電流（Ｉ）が既定電流（Ｉｋ）に至れば、前記電流（Ｉ）を維持する制御を第２優先で行い、
前記蓄電部電圧（Ｖｂ）が前記既定蓄電部電圧（Ｖｂｋ）に至っておらず、かつ、前記電流（Ｉ）が前記既定電流（Ｉｋ）に至っていなければ、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄ）が、前記第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄｋ１）より低い第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄｋ２）になるような制御を第３優先で行うとともに、
前記制御部は、前記双方向インバータの動作と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を並行して行い、かつ、前記蓄電部の放電時には前記スイッチをオフにし、それ以外の時は前記スイッチをオンにするように制御する電源装置。
【請求項７】
前記制御部と外部機器とを電気的に接続する外部機器端子を、さらに備え、
前記制御部は、前記外部機器端子から入力される前記外部機器からの可変信号（Ｋ）に応じて、前記所定系統電源側電圧（Ｖｉｋ）、前記既定電流（Ｉｋ）、前記既定蓄電部電圧（Ｖｂｋ）、前記第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄｋ１）、または前記第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄｋ２）の少なくとも１つを設定するようにした請求項５、または６に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電部を備えた電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば瞬時電圧低下に対する保護装置として、蓄電部を備えた電源装置（無停電電源装置）が、例えば特許文献１に提案されている。
【０００３】
この無停電電源回路の概略ブロック構成図を図１０に示す。図１０において、商用交流電源１０１から供給される交流電力は切替部１０３を経て負荷１０５に供給される。さらに、この交流電力はインバータ部１０７に入力される。切替部１０３は、切替駆動部１０８によりオン／オフが制御される。
【０００４】
インバータ部１０７には電解コンデンサ１０９から成る蓄電部１１１が接続され、インバータ部１０７は交流電力を直流に変換して電解コンデンサ１０９を充電する、或いは、逆に電解コンデンサ１０９に保持されている電気エネルギーを直流／交流変換する機能を有する。後者の際に、高周波成分はフィルタ１１３により除去される。
【０００５】
また、蓄電部１１１の電解コンデンサ１０９を充電するために、補充電部１１５が備えられる。補充電部１１５は補充電駆動部１１７により与えられる駆動信号によりオン／オフが制御される。また、インバータ部１０７の各スイッチング素子はインバータ駆動部１１９により与えられる駆動信号によりオン／オフが制御される。
【０００６】
入力電圧検出部１２１は商用交流電源１０１から供給される交流電力の電圧の振幅（ピーク値又は実効値）を監視し、その振幅値を制御部１２３に与える。充電電圧検出部１２５は電解コンデンサ１０９に保持された充電電圧を検出し、その電圧値を制御部１２３に入力する。出力電圧検出部１２７は負荷１０５に印加される交流の出力電圧を検出し、その電圧の振幅（ピーク値又は実効値）を制御部１２３に入力する。また、負荷１０５に供給される負荷電流は電流トランス１２９及び負荷電流検出部１３１で検出され、その電流値が制御部１２３に入力される。
【０００７】
次に、このような無停電電源装置の動作を説明する。充電電圧検出部１２５により検出される電圧値が第１の所定値Ｖ１以下である場合は、制御部１２３は定格電圧Ｖｆ（Ｖｆ＞Ｖ１）に達するまでインバータ駆動部１１９を介してインバータ部１０７を動作させ、電解コンデンサ１０９を充電する。
【０００８】
また、電解コンデンサ１０９は自然放電により充電電圧が下がるので、その電圧値が第２の所定値Ｖ２（通常Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖｆ）にまで下がると、充電電圧検出部１２５により検出される電圧値に基づいてこれを認識した制御部１２３は、補充電駆動部１１７を介して補充電部１１５のみにより電解コンデンサ１０９の充電を行う。そして、充電電圧検出部１２５により検出される電圧値が定格電圧Ｖｆに達したならば、補充電部１１５の動作を停止させる。
【０００９】
次に、商用交流電源１０１の電圧が一時的に低下すると、制御部１２３は切替駆動部１０８を介して切替部１０３をオフさせて負荷１０５を商用交流電源１０１から切り離す。これと共に、インバータ駆動部１１９によりインバータ部１０７を動作させて、電解コンデンサ１０９に保持されていた電圧を直流／交流変換し、フィルタ１１３を介して波形整形して負荷１０５に供給する。
【００１０】
商用交流電源１０１の交流電力の電圧低下が解消されると、制御部１２３はインバータ部１０７の動作を停止し、その後速やかに切替部１０３により商用交流電源１０１と負荷１０５とを接続する。これにより、商用交流電源１０１の電圧が一時的に（１秒程度）低下しても、殆ど途切れなく交流電力を負荷１０５に供給できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−３０６８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記した無停電電源装置によると、商用交流電源１０１の電圧が一時的に低下しても、交流電力を負荷１０５に供給できるのであるが、インバータ部１０７により電解コンデンサ１０９を充電している間に、商用交流電源１０１の電圧が低下すると、制御部１２３は、それまで電解コンデンサ１０９を充電するように動作していたインバータ部１０７を、直ちに電解コンデンサ１０９から放電するように切り替えなければならない。この場合、インバータ部１０７の制御対象を、電解コンデンサ１０９の電圧から、出力電圧検出部１２７で検出される出力電圧に切り替えるため、インバータ部１０７の動作に不連続性が発生する。その結果、出力電圧が一時的に変動し、負荷１０５に出力する交流電力が不安定になるという課題があった。このような課題は、蓄電部１１１の容量が大きくなるほど、充電に時間がかかるため、顕著となる。
【００１３】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、蓄電部が充電中に系統電源電圧が低下しても、安定して負荷へ電力を供給することができる電源装置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】
【００１４】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電源装置は、系統電源にスイッチを介して電気的に接続される双方向インバータと、前記双方向インバータに電気的に接続される蓄電部と、前記双方向インバータの前記系統電源側に電気的に接続される入出力電圧検出部と、前記蓄電部に流れる電流（Ｉ）を検出する電流検出部と、前記スイッチ、双方向インバータ、入出力電圧検出部、および電流検出部と電気的に接続される制御部と、を備え、前記制御部は、前記電流（Ｉ）が既定電流（Ｉｋ）に至れば、前記電流（Ｉ）を維持する制御を、前記電流（Ｉ）が既定電流（Ｉｋ）に至っていなければ、前記入出力電圧検出部が検出する入出力電圧（Ｖａ）が、前記系統電源の規定下限電圧（Ｖａｄ）よりも低い所定電圧（Ｖａｋ）になるような制御を、それぞれ前記双方向インバータに対して行うとともに、前記蓄電部の放電時には前記スイッチをオフにし、それ以外の時は前記スイッチをオンにするように制御するものである。
【００１５】
また、本発明の電源装置は、系統電源にスイッチを介して電気的に接続される双方向インバータと、前記双方向インバータに電気的に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに電気的に接続される蓄電部と、前記双方向インバータの前記系統電源側に電気的に接続され、系統電源側電圧（Ｖｉ）を検出する系統電源側電圧検出部と、前記双方向インバータの前記ＤＣ／ＤＣコンバータ側に電気的に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄ）を検出するＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧検出部と、前記蓄電部に電気的に接続され、蓄電部電圧（Ｖｂ）を検出する蓄電部電圧検出部と、前記蓄電部に流れる電流（Ｉ）を検出する電流検出部と、前記スイッチ、双方向インバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータ、系統電源側電圧検出部、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧検出部、蓄電部電圧検出部、および電流検出部と電気的に接続される制御部と、を備え、前記双方向インバータの動作において、前記制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄ）が第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄｋ１）に至れば、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄ）を維持する制御を第１優先で行い、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄ）が前記第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄｋ１）に至っておらず、かつ、前記電流（Ｉ）が既定電流（Ｉｋ）に至れば、前記電流（Ｉ）を維持する制御を第２優先で行い、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄ）が前記第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄｋ１）に至っておらず、かつ、前記電流（Ｉ）が既定電流（Ｉｋ）に至っていなければ、前記系統電源側電圧（Ｖｉ）が、前記系統電源の規定下限電圧（Ｖａｄ）よりも低い所定系統電源側電圧（Ｖｉｋ）になるような制御を第３優先で行うとともに、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作において、前記制御部は、前記蓄電部電圧（Ｖｂ）が既定蓄電部電圧（Ｖｂｋ）に至れば、前記蓄電部電圧（Ｖｂ）を維持する制御を第１優先で行い、前記蓄電部電圧（Ｖｂ）が前記既定蓄電部電圧（Ｖｂｋ）に至っていなければ、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄ）が、前記第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄｋ１）より低い第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄｋ２）になるような制御を第２優先で行うとともに、前記制御部は、前記双方向インバータの動作と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を並行して行い、かつ、前記蓄電部の放電時には前記スイッチをオフにし、それ以外の時は前記スイッチをオンにするように制御するものである。
【００１６】
また、本発明の電源装置は、系統電源にスイッチを介して電気的に接続される双方向インバータと、前記双方向インバータに電気的に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに電気的に接続される蓄電部と、前記双方向インバータの前記系統電源側に電気的に接続され、系統電源側電圧（Ｖｉ）を検出する系統電源側電圧検出部と、前記双方向インバータの前記ＤＣ／ＤＣコンバータ側に電気的に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄ）を検出するＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧検出部と、前記蓄電部に電気的に接続され、蓄電部電圧（Ｖｂ）を検出する蓄電部電圧検出部と、前記蓄電部に流れる電流（Ｉ）を検出する電流検出部と、前記スイッチ、双方向インバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータ、系統電源側電圧検出部、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧検出部、蓄電部電圧検出部、および電流検出部と電気的に接続される制御部と、を備え、前記双方向インバータの動作において、前記制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄ）が第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄｋ１）に至れば、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄ）を維持する制御を第１優先で行い、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄ）が前記第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄｋ１）に至っていなければ、前記系統電源側電圧（Ｖｉ）が、前記系統電源の規定下限電圧（Ｖａｄ）よりも低い所定系統電源側電圧（Ｖｉｋ）になるような制御を第２優先で行うとともに、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作において、前記制御部は、前記蓄電部電圧（Ｖｂ）が既定蓄電部電圧（Ｖｂｋ）に至れば、前記蓄電部電圧（Ｖｂ）を維持する制御を第１優先で行い、前記蓄電部電圧（Ｖｂ）が前記既定蓄電部電圧（Ｖｂｋ）に至っておらず、かつ、前記電流（Ｉ）が既定電流（Ｉｋ）に至れば、前記電流（Ｉ）を維持する制御を第２優先で行い、前記蓄電部電圧（Ｖｂ）が前記既定蓄電部電圧（Ｖｂｋ）に至っておらず、かつ、前記電流（Ｉ）が前記既定電流（Ｉｋ）に至っていなければ、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄ）が、前記第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄｋ１）より低い第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧（Ｖｄｋ２）になるような制御を第３優先で行うとともに、前記制御部は、前記双方向インバータの動作と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を並行して行い、かつ、前記蓄電部の放電時には前記スイッチをオフにし、それ以外の時は前記スイッチをオンにするように制御するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の電源装置によれば、蓄電部に流れる電流Ｉが既定電流Ｉｋに至れば、電流Ｉを維持するように制御されるとともに、入出力電圧Ｖａが所定電圧Ｖａｋになるように制御されている。従って、停電の発生などで電流Ｉが既定電流Ｉｋより低くなり、入出力電圧Ｖａが所定電圧Ｖａｋより低くなると、双方向インバータは入出力電圧Ｖａを上げるために蓄電部を放電するように動作する。この際、双方向インバータは入出力電圧Ｖａが所定電圧Ｖａｋになるような制御を継続しているので、双方向インバータに対し、特段の切り替え動作を行わなくても、入出力電圧Ｖａの大きさにより蓄電部の充放電がスムースに行われる。ゆえに、本発明の電源装置は、蓄電部の充電中に入出力電圧Ｖａが低下しても、安定して負荷へ電力を供給することができるという効果を奏する。
【００１８】
また、本発明の電源装置によれば、上記双方向インバータに加え、蓄電部を充放電するＤＣ／ＤＣコンバータを接続した構成において、制御部による、双方向インバータにおける第１優先の動作から第３優先の動作までと、ＤＣ／ＤＣコンバータにおける第１優先の動作から第２優先の動作までが並行して行われることにより、双方向インバータと同様にＤＣ／ＤＣコンバータも、特段の切り替え動作を行うことなく蓄電部の充放電がスムースに行われる。ゆえに、本発明の電源装置は、蓄電部の充電中に系統電源側電圧Ｖｉが低下しても、安定して負荷へ電力を供給することができるという効果を奏する。
【００１９】
さらに、本発明の電源装置によれば、上記双方向インバータに加え、蓄電部を充放電するＤＣ／ＤＣコンバータを接続した構成において、制御部による、双方向インバータにおける第１優先の動作から第２優先の動作までと、ＤＣ／ＤＣコンバータにおける第１優先の動作から第３優先の動作までが並行して行われることにより、双方向インバータと同様にＤＣ／ＤＣコンバータも、特段の切り替え動作を行うことなく蓄電部の充放電がスムースに行われる。ゆえに、本発明の電源装置は、蓄電部の充電中に系統電源側電圧Ｖｉが低下しても、安定して負荷へ電力を供給することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１における電源装置のブロック回路図
【図２】本発明の実施の形態１における電源装置の電圧電流経時特性図で、（ａ）は入出力電圧Ｖａの経時特性図、（ｂ）は蓄電部電圧Ｖｂの経時特性図、（ｃ）は蓄電部に流れる電流Ｉの経時特性図
【図３】本発明の実施の形態２における電源装置のブロック回路図
【図４】本発明の実施の形態２における電源装置の電圧電流経時特性図で、（ａ）は入出力電圧Ｖａの経時特性図、（ｂ）は蓄電部電圧Ｖｂの経時特性図、（ｃ）は蓄電部に流れる電流Ｉの経時特性図
【図５】本発明の実施の形態３における電源装置のブロック回路図
【図６】本発明の実施の形態４における電源装置のブロック回路図
【図７】本発明の実施の形態４における電源装置の電圧電流経時特性図で、（ａ）は系統電源側電圧Ｖｉの経時特性図、（ｂ）はＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄの経時特性図、（ｃ）は蓄電部電圧Ｖｂの経時特性図、（ｄ）は蓄電部に流れる電流Ｉの経時特性図
【図８】本発明の実施の形態５における電源装置の電圧電流経時特性図で、（ａ）は系統電源側電圧Ｖｉの経時特性図、（ｂ）はＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄの経時特性図、（ｃ）は蓄電部電圧Ｖｂの経時特性図、（ｄ）は蓄電部に流れる電流Ｉの経時特性図
【図９】本発明の実施の形態６における電源装置のブロック回路図
【図１０】従来の無停電電源回路の概略ブロック構成図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における電源装置のブロック回路図である。図２は、本発明の実施の形態１における電源装置の電圧電流経時特性図で、（ａ）は入出力電圧Ｖａの経時特性図、（ｂ）は蓄電部電圧Ｖｂの経時特性図、（ｃ）は蓄電部に流れる電流Ｉの経時特性図である。
【００２３】
図１において、電源装置１１は、系統電源１３にスイッチ１５を介して電気的に接続される双方向インバータ１７と、双方向インバータ１７に電気的に接続される蓄電部１９と、双方向インバータ１７の系統電源１３側に電気的に接続される入出力電圧検出部２１と、蓄電部１９に流れる電流Ｉを検出する電流検出部２２と、スイッチ１５、双方向インバータ１７、入出力電圧検出部２１、および電流検出部２２と電気的に接続される制御部２３と、を備える。そして、制御部２３は、電流Ｉが既定電流Ｉｋに至れば、電流Ｉを維持する制御を、電流Ｉが既定電流Ｉｋに至っていなければ、入出力電圧検出部２１が検出する入出力電圧Ｖａが、系統電源１３の規定下限電圧Ｖａｄよりも低い所定電圧Ｖａｋになるような制御を、それぞれ双方向インバータ１７に対して行うとともに、蓄電部１９の放電時にはスイッチ１５をオフにし、それ以外の時はスイッチ１５をオンにするように制御するものである。
【００２４】
これにより、停電の発生などで電流Ｉが既定電流Ｉｋより低くなり、入出力電圧Ｖａが所定電圧Ｖａｋより低くなると、双方向インバータ１７は入出力電圧Ｖａを上げるために蓄電部１９を放電するように動作する。この際、双方向インバータ１７は入出力電圧Ｖａが所定電圧Ｖａｋになるような制御を継続しているので、双方向インバータ１７に対し、特段の切り替え動作を行わなくても、入出力電圧Ｖａの大きさにより蓄電部１９の充放電がスムースに行われる。ゆえに、蓄電部１９の充電中に入出力電圧Ｖａが低下しても、安定して負荷へ電力を供給することができる電源装置１１が得られる。
【００２５】
以下、より具体的に本実施の形態１の構成、動作について説明する。なお、本実施の形態１では、系統電源の停電時に蓄電部から電力を供給するための電源装置１１として説明する。また、以下の説明において、停電とは、長期的な停電に限定されるものではなく、瞬時の停電や、一時的に系統電源における規定の下限電圧以下まで系統電源電圧が低下する場合も含めるものと定義する。
【００２６】
図１において、電源装置１１の双方向インバータ１７に設けられた入出力端子２５と入出力グランド端子２７との間には、系統電源１３が電気的に接続されている。なお、系統電源１３と入出力端子２５の間にはスイッチ１５が電気的に接続される。従って、系統電源１３の電力はスイッチ１５を介して電源装置１１に入力される。
【００２７】
また、入出力端子２５と入出力グランド端子２７との間には、負荷２９が電気的に接続されている。従って、負荷２９は、スイッチ１５の切り替えにより、系統電源１３と電源装置１１のいずれか一方から電力が供給される。なお、スイッチ１５のオンオフ制御は、電源装置１１の制御部２３により行なわれる。そのために、電源装置１１には、スイッチ制御端子３１が設けられている。スイッチ制御端子３１はスイッチ１５に接続されるとともに、制御部２３とも接続される。このような構成により、スイッチ１５は外部からの信号でオンオフが可能なもの（例えばリレー、半導体スイッチ）を用いる。
【００２８】
系統電源１３には、系統電源電圧Ｖｓを検出する系統電圧検出部３２が電気的に接続される。また、系統電圧検出部３２の出力は系統電圧検出端子３３を介して制御部２３と電気的に接続される。これにより、制御部２３は、系統電源電圧Ｖｓを検出することで、系統電源１３が停電であるか否かを知ることができる。
【００２９】
次に、電源装置１１の詳細構成について説明する。
【００３０】
入出力端子２５と入出力グランド端子２７は双方向インバータ１７に設けられる。従って、入出力端子２５と入出力グランド端子２７が交流の系統電源１３に電気的に接続されていることから、入出力端子２５と入出力グランド端子２７は交流電力の入出力を行う。
【００３１】
双方向インバータ１７には蓄電部１９が電気的に接続される。具体的には、双方向インバータ１７に設けられた蓄電部端子３４と蓄電部グランド端子３５との間に蓄電部１９が接続される。蓄電部１９はキャパシタで構成される。なお、蓄電部１９のキャパシタは、停電時に負荷２９を動かし続けるための電力を蓄えるもので、負荷２９が必要とする電力仕様や、系統電源１３の停電頻度、停電期間などに応じてキャパシタの容量や数量などを適宜決定すればよい。ここでは、数秒程度の、瞬時（１秒以下）よりは長い期間に亘る停電が、頻繁に発生する場合を想定して、複数のキャパシタを直並列に接続したキャパシタユニットを蓄電部１９として用いている。なお、蓄電部１９はキャパシタに限定されるものではなく、二次電池であってもよい。
【００３２】
これらのことから、双方向インバータ１７は、系統電源１３の電力を蓄電部１９に充電する機能と、系統電源１３の停電時に蓄電部１９に蓄えられた電力を負荷２９に放電する機能の両方を備える。ゆえに、双方向インバータ１７は系統電源１３の交流電力を直流電力に変換するとともに、蓄電部１９の直流電力を交流電力に変換する動作を行う。このような交直流の変換を双方向に行う回路構成のことを、本実施の形態１では双方向インバータという。
【００３３】
双方向インバータ１７は制御部２３と電気的に接続される。制御部２３はマイクロコンピュータと周辺回路（いずれも図示せず）で構成され、双方向インバータ１７の動作を制御するための制御信号ＣＴを出力する。これにより、双方向インバータ１７に内蔵された図示しない半導体スイッチング素子がオンオフ制御される。
【００３４】
また、入出力端子２５と入出力グランド端子２７には、入出力電圧検出部２１が電気的に接続される。入出力電圧検出部２１は、双方向インバータ１７に入出力される交流電圧（入出力電圧Ｖａ）を検出するもので、本実施の形態１では入出力端子２５と入出力グランド端子２７の間の交流電圧の実効値を求めて入出力電圧Ｖａとして出力する構成とした。なお、入出力電圧検出部２１は実効値を求める構成に限定されるものではなく、波高値やピーク値を求めるようにしてもよい。
【００３５】
入出力電圧検出部２１は制御部２３とも電気的に接続される。従って、制御部２３は、入出力電圧検出部２１が検出した入出力電圧Ｖａを取り込む構成を備える。
【００３６】
双方向インバータ１７と蓄電部１９との間には、蓄電部１９に流れる電流Ｉを検出する電流検出部２２が設けられている。電流検出部２２はシャント抵抗器と周辺回路（いずれも図示せず）で構成される。電流検出部２２は蓄電部１９に流れる電流Ｉを、正負情報を含めて出力する機能を有する。従って、電流検出部２２は制御部２３とも電気的に接続される。制御部２３は、電流検出部２２の出力から、電流Ｉを取り込む。なお、電流検出部２２は蓄電部グランド端子３５と蓄電部１９の間に設けてもよい。また、電流検出部２２は、前記シャント抵抗と周辺回路からなる構成に限定されるものではなく、従来の電流トランスや、ホール素子などの非接触に磁気的に検出する原理のものでもよい。
【００３７】
また、制御部２３は、スイッチ１５のオンオフを制御するためのスイッチ信号ＳＷをスイッチ１５へ出力する構成を備える。
【００３８】
次に、このような電源装置１１の動作について図２を用いて説明する。
【００３９】
図２（ａ）は入出力電圧Ｖａの経時特性図で、横軸が時刻、縦軸が入出力電圧Ｖａを示す。図２（ｂ）は蓄電部電圧Ｖｂの経時特性図で、横軸が時刻、縦軸が蓄電部電圧Ｖｂを示す。図２（ｃ）は蓄電部１９に流れる電流Ｉの経時特性図で、横軸が時刻、縦軸が電流Ｉを示す。なお、図２（ｃ）において、蓄電部１９を充電する際の電流Ｉを正、放電する際の電流Ｉを負と定義する。
【００４０】
図２において、時刻ｔ０は、系統電源１３が正常で、蓄電部１９の充電を行っている場合である。従って、蓄電部１９の放電時以外の場合であるので、スイッチ１５はオンの状態である。なお、制御部２３は系統電圧検出部３２から出力される系統電源電圧Ｖｓにより停電の有無を判断するので、時刻ｔ０では停電が発生しておらず、系統電源１３が正常であるため、制御部２３はスイッチ１５をオンにしている。
【００４１】
ここで、系統電源１３は規格により、上限と下限の電圧が決まっているので、以下、上限を規定上限電圧Ｖａｕ、下限を規定下限電圧Ｖａｄという。本実施の形態１では、一例として、系統電源１３の電圧が交流１００Ｖ（実効値）であり、電圧の振れ幅の規格が±６Ｖであるとする。従って、規定上限電圧Ｖａｕは１０６Ｖ、規定下限電圧Ｖａｄは９４Ｖとなる。そして、時刻ｔ０において、系統電源電圧Ｖｓはちょうど１００Ｖであるとする。
【００４２】
このような状態で、制御部２３は、電流Ｉが既定電流Ｉｋに至れば、電流Ｉを維持する制御を、電流Ｉが既定電流Ｉｋに至っていなければ、入出力電圧検出部２１が検出する入出力電圧Ｖａが、系統電源１３の規定下限電圧Ｖａｄよりも低い所定電圧Ｖａｋになるような制御を、それぞれ双方向インバータ１７に対して行う。具体的な動作は次のとおりである。
【００４３】
制御部２３は、上記したとおり規定下限電圧Ｖａｄが９４Ｖであるので、それよりも低い、例えば９０Ｖを所定電圧Ｖａｋとして予め前記マイクロコンピュータのメモリ（図示せず）に記憶している。
【００４４】
また、制御部２３は、既定電流Ｉｋも前記メモリに記憶している。ここで、既定電流Ｉｋは、蓄電部１９を充電するための許容最大電流から電流検出部２２の誤差などを含めマージンとして差し引いた値として決定される。
【００４５】
制御部２３は、入出力電圧検出部２１から入出力電圧Ｖａを取り込むとともに、電流検出部２２から電流Ｉを取り込む。そして、制御部２３は、入出力電圧Ｖａと所定電圧Ｖａｋとを比較するとともに、電流Ｉと既定電流Ｉｋとを比較する。ここで、入出力電圧Ｖａと所定電圧Ｖａｋとを比較すると、上記したように時刻ｔ０では系統電源電圧Ｖｓ（＝入出力電圧Ｖａ）が１００Ｖで所定電圧Ｖａｋが９０Ｖであることから、制御部２３は入出力電圧Ｖａを所定電圧Ｖａｋまで下げるように双方向インバータ１７を制御する。その結果、双方向インバータ１７は系統電源１３から電力を引いて蓄電部１９を充電するように動作する。従って、図２（ｂ）に示すように、時刻ｔ０から経時的に蓄電部電圧Ｖｂは上昇する。このとき、図２（ｃ）に示すように、蓄電部１９に流れる電流Ｉは既定電流Ｉｋに至っている。従って、制御部２３は時刻ｔ０で、過電流が流れないように、電流Ｉが既定電流Ｉｋになるような制御を行なっていることになる。ゆえに、制御部２３は電流Ｉが既定電流Ｉｋになるような制御を、入出力電圧Ｖａが所定電圧Ｖａｋになるようにする制御に優先していることになる。このことから、図２（ａ）に示すように、時刻ｔ０では入出力電圧Ｖａが所定電圧Ｖａｋとはならず、系統電源電圧Ｖｓ（＝１００Ｖ）のままとなる。
【００４６】
なお、図２（ｂ）の縦軸において、蓄電部１９の充電終了時の電圧を、既定蓄電部電圧Ｖｂｋとして示している。本実施の形態１では、上記したように数秒程度の停電が頻繁に発生して蓄電部１９の放電機会が多いこと、そのため蓄電部１９の容量を大きくしていることから、蓄電部１９の蓄電部電圧Ｖｂが既定蓄電部電圧Ｖｂｋに至らないように構成されている。
【００４７】
さらに、図２（ｃ）の縦軸において、蓄電部１９を放電する最大電流を下限電流−Ｉｄとして示している。ここで、放電方向の電流Ｉは負と定義しているため、放電する最大電流は下限電流−Ｉｄと呼ぶ。充電時の電流Ｉは上記した既定電流Ｉｋより大きくなることは無い。また、放電時の電流Ｉはほぼ負荷２９の消費電流であるので、下限電流−Ｉｄの絶対値は負荷２９の消費電流以内になるように蓄電部１９のキャパシタを直並列構成としている。従って、電流Ｉは、これらの電流範囲の間で変化する。
【００４８】
時刻ｔ０から時刻ｔ１の間は、図２（ａ）に示すように、入出力電圧Ｖａが一定値（１００Ｖ）で安定しているので、系統電源１３は正常である。この間、双方向インバータ１７は入出力電圧Ｖａを所定電圧Ｖａｋまで下げる動作も継続しているが、電流Ｉが既定電流Ｉｋに至っているので、その電流Ｉを維持する制御が優先される。ゆえに、蓄電部１９は定電流で充電される。その結果、図２（ｂ）に示すように、蓄電部電圧Ｖｂは経時的に上昇し続ける。
【００４９】
次に、時刻ｔ１で蓄電部１９を充電している間に停電が発生する。停電の発生は、上記したように、系統電圧検出部３２から出力される系統電源電圧Ｖｓが規定下限電圧Ｖａｄを下回ることで判断できる。制御部２３は停電を判断すると、蓄電部１９から系統電源１３への電力の逆流を防ぐために、直ちにスイッチ１５をオフにして、蓄電部１９の電力を負荷２９へ放電する。しかし、双方向インバータ１７の制御は時刻ｔ１以前と同じく継続する。この場合の具体的な動作は次のとおりである。
【００５０】
停電のため、系統電源電圧Ｖｓは０Ｖまで低下する。従って、スイッチ１５をオフにしても負荷２９が入出力端子２５に接続されており、また負荷２９は電力を消費しているので、入出力電圧Ｖａは低下する。しかし、双方向インバータ１７は電流Ｉが既定電流Ｉｋに至れば、その電流Ｉを維持する制御と、入出力電圧Ｖａが所定電圧Ｖａｋ（＝９０Ｖ）になるような制御がなされている。
【００５１】
ここで、入出力電圧Ｖａが所定電圧Ｖａｋまで低下すると、双方向インバータ１７は蓄電部１９へ電流Ｉを引いて充電する必要がなくなる。従って、電流Ｉは既定電流Ｉｋより下がり、制御対象は入出力電圧Ｖａを所定電圧Ｖａｋで維持する制御となる。このとき、スイッチ１５はオフなので、電力を消費する負荷２９が接続されている状態で、入出力電圧Ｖａが所定電圧Ｖａｋになるようにするために、双方向インバータ１７は蓄電部１９の電力を入出力端子２５側へ引くように動作する。その結果、蓄電部１９の電力は放電され、入出力電圧Ｖａは時刻ｔ１で直ちに所定電圧Ｖａｋになる。この際、双方向インバータ１７の電流Ｉの方向が図２（ｃ）に示すように逆転するが、双方向インバータ１７自体の制御対象は、入出力電圧Ｖａを所定電圧Ｖａｋにすることで、停電前から継続している。ゆえに、双方向インバータ１７の制御を蓄電部１９の充電、放電に応じて切り替える必要がないため、その動作に不安定性が無い。これらのことから、蓄電部１９の充電中であっても、停電発生時に直ちに蓄電部１９の電力を安定して負荷２９に供給できる。
【００５２】
このような動作により、時刻ｔ１では蓄電部１９が放電を開始するので、図２（ｂ）に示すように、蓄電部電圧Ｖｂは経時的に低下する。また、図２（ｃ）に示すように、蓄電部１９に流れる電流Ｉは放電のため負となり、負荷２９の消費電流に応じた値となる。なお、本実施の形態１では、負荷２９が一定の消費電流で動作するものとした。従って、時刻ｔ１以降では、電流Ｉは負の一定値となる。
【００５３】
その後、時刻ｔ２で停電が復帰する。この状態変化も系統電圧検出部３２により検出される系統電源電圧Ｖｓを制御部２３が監視することにより判断できる。
【００５４】
制御部２３は停電復帰を判断すると、双方向インバータ１７で系統電源１３と位相を合わせるように調整してスイッチ１５をオンにし、系統電源１３の電力を負荷２９に供給する。しかし、この場合も、双方向インバータ１７の制御は時刻ｔ２以前と変わらない。従って、双方向インバータ１７は時刻ｔ２で蓄電部１９を充電するように動作するのであるが、切り替え動作がないため、切り替えに伴う動作の不安定性がない。なお、時刻ｔ２における電源装置１１の動作は、時刻ｔ０の動作と同じである。
【００５５】
時刻ｔ２以降では、蓄電部１９の放電時以外の時であるので、時刻ｔ０から時刻ｔ１までと同様に蓄電部１９を充電するのであるが、ここで、図２（ａ）に示すように、停電復帰直後の系統電源１３が高めの電圧、すなわち規定上限電圧Ｖａｕ（＝１０６Ｖ）を発生しているとする。この場合も、時刻ｔ０と同様に、電流Ｉが既定電流Ｉｋに至るので、その電流Ｉを維持するように優先制御される。その結果、図２（ａ）に示すように、入出力電圧Ｖａが規定上限電圧Ｖａｕで安定し、所定電圧Ｖａｋには至らない。
【００５６】
このとき、蓄電部１９への充電は、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの場合に比べ、入出力電圧Ｖａと所定電圧Ｖａｋとの電圧差が大きいので、図２（ｂ）に示すように、蓄電部電圧Ｖｂの経時特性における傾きが大きくなる。
【００５７】
以後、上記した動作を繰り返すことにより、頻繁に停電が発生する環境においても、直ちに負荷２９へ蓄電部１９の電力を供給できるように双方向インバータ１７が動作するので、安定した負荷２９へ電力供給が可能となる。
【００５８】
以上の構成、動作により、停電の発生などで電流Ｉが既定電流Ｉｋより低くなり、入出力電圧Ｖａが所定電圧Ｖａｋより低くなると、双方向インバータ１７は入出力電圧Ｖａを上げるために蓄電部１９を放電するように動作する。この際、双方向インバータ１７は入出力電圧Ｖａが所定電圧Ｖａｋになるような制御を継続しているので、双方向インバータ１７に対し、特段の切り替え動作を行わなくても、入出力電圧Ｖａの大きさにより蓄電部１９の充放電がスムースに行われる。ゆえに、蓄電部１９の充電中に入出力電圧Ｖａが低下しても、安定して負荷へ電力を供給することができる電源装置１１が得られる。
【００５９】
なお、本実施の形態１では、所定電圧Ｖａｋを９０Ｖと設定しているが、これは一例であり、これよりも大きくても小さくてもよい。但し、大きすぎると、入出力電圧Ｖａと所定電圧Ｖａｋの差が小さくなるので、入出力電圧検出部２１の検出精度を高める必要がある。一方、所定電圧Ｖａｋが小さすぎると、停電時に負荷２９を動作させるために十分な電圧が得られなくなる可能性がある。従って、前記検出精度や負荷２９の必要な電圧値に応じて、適宜、所定電圧Ｖａｋを決定すればよい。
【００６０】
また、本実施の形態１では既定電流Ｉｋと下限電流−Ｉｄの絶対値が異なる値としている。これは、蓄電部１９の充放電に許容される電流絶対値が必ずしも同じではないためである。しかし、これは、絶対値の小さいほうに合わせて、両者の絶対値が同じになるようにしても構わない。
【００６１】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における電源装置のブロック回路図である。図４は、本発明の実施の形態２における電源装置の電圧電流経時特性図で、（ａ）は入出力電圧Ｖａの経時特性図、（ｂ）は蓄電部電圧Ｖｂの経時特性図、（ｃ）は蓄電部に流れる電流Ｉの経時特性図である。
【００６２】
本実施の形態２の構成において、実施の形態１と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。すなわち、本実施の形態２における特徴となる構成は、図３において、制御部２３に電気的に接続される蓄電部電圧検出部３７を、さらに備えた点である。
【００６３】
また、本実施の形態２における特徴となる動作は次のとおりである。制御部２３は、蓄電部電圧検出部３７が検出した蓄電部電圧Ｖｂが既定蓄電部電圧Ｖｂｋに至れば、蓄電部電圧Ｖｂを維持する制御を第１に優先する。
【００６４】
これにより、蓄電部１９の蓄電部電圧Ｖｂにより管理が可能となるので、蓄電部１９を充電し続けることなく、既定蓄電部電圧Ｖｂｋまで充電する制御が可能となる。
【００６５】
以下、本実施の形態２の特徴となる構成の詳細について説明する。
【００６６】
図３において、蓄電部端子３４と蓄電部グランド端子３５の間には、蓄電部電圧検出部３７が電気的に接続されている。なお、本実施の形態２では、蓄電部電圧検出部３７を蓄電部端子３４と蓄電部グランド端子３５の間に接続しているが、これは、蓄電部１９の両端に直接接続する構成としてもよい。
【００６７】
蓄電部電圧検出部３７は、蓄電部電圧Ｖｂを検出して出力する機能を有する。従って、蓄電部電圧検出部３７は制御部２３とも電気的に接続される。制御部２３は、蓄電部電圧検出部３７の出力から、蓄電部電圧Ｖｂを取り込む。
【００６８】
上記以外の構成は実施の形態１と同じである。
【００６９】
次に、本実施の形態２における電源装置１１の特徴となる動作について、図４を用いて説明する。
【００７０】
図４（ａ）は入出力電圧Ｖａの経時特性図で、横軸が時刻、縦軸が入出力電圧Ｖａを示す。図４（ｂ）は蓄電部電圧Ｖｂの経時特性図で、横軸が時刻、縦軸が蓄電部電圧Ｖｂを示す。図４（ｃ）は蓄電部１９に流れる電流Ｉの経時特性図で、横軸が時刻、縦軸が電流Ｉを示す。なお、図４（ｃ）において、蓄電部１９を充電する際の電流Ｉを正、放電する際の電流Ｉを負と定義する。
【００７１】
図４において、時刻ｔ０から時刻ｔ２までの動作は、図２と同じであるので、詳細な説明を省略する。従って、実施の形態１と同様に、蓄電部１９の充電中に入出力電圧Ｖａが低下し、停電が発生しても、安定して負荷へ電力を供給することができる電源装置１１が得られる。
【００７２】
次に、時刻ｔ２以降では、図４（ａ）に示すように入出力電圧Ｖａが規定上限電圧Ｖａｕであり、図４（ｂ）に示すように、蓄電部１９が充電されるため蓄電部電圧Ｖｂは経時的に上昇する。また、図４（ｃ）に示すように、時刻ｔ２以降は放電時以外の時であるので、電流Ｉは既定電流Ｉｋを維持する。従って、蓄電部１９は定電流充電される。なお、時刻ｔ２以降では図４（ａ）に示すように、入出力電圧Ｖａは規定上限電圧Ｖａｕのまま一定であるとする。
【００７３】
本実施の形態２では、上記した蓄電部電圧Ｖｂと、電流Ｉを検出することができるので、制御部２３はこれらを監視する。なお、電流Ｉの監視（既定電流Ｉｋとの比較）動作については、実施の形態１と同じであるので、詳細な説明を省略する。
【００７４】
その後、時刻ｔ３で、図４（ｂ）に示すように、蓄電部電圧Ｖｂが既定蓄電部電圧Ｖｂｋに至る。制御部２３は、蓄電部電圧Ｖｂを監視しているので、蓄電部電圧Ｖｂが既定蓄電部電圧Ｖｂｋに至ると、蓄電部電圧Ｖｂが既定蓄電部電圧Ｖｂｋのまま維持するように双方向インバータ１７を制御する。その結果、蓄電部１９への充電は行われないので、電流Ｉが流れなくなる。ゆえに、図４（ｃ）に示すように、時刻ｔ３以降では、電流Ｉは急激に減少して０に至る。なお、電流Ｉが時刻ｔ３で直ちに０にならないのは、蓄電部１９の内部抵抗に起因して蓄電部電圧Ｖｂの微小な変動が発生するためである。
【００７５】
この時刻ｔ３のタイミングでは、双方向インバータ１７の制御対象が、それまでの電流Ｉから蓄電部電圧Ｖｂに替わり、既定蓄電部電圧Ｖｂｋを維持するように動作する。その結果、蓄電部１９を過充電する可能性を低減できる。
【００７６】
このような時刻ｔ３の、蓄電部電圧Ｖｂを既定蓄電部電圧Ｖｂｋに維持する動作は、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの、電流Ｉが既定電流Ｉｋを維持する制御に優先される。従って、双方向インバータ１７の制御において、制御部２３は、入出力電圧Ｖａが所定電圧Ｖａｋになるように双方向インバータ１７を制御しつつも、電流Ｉが既定電流Ｉｋに至った場合は、電流Ｉを既定電流Ｉｋに維持する第２優先の制御を行ない、さらに蓄電部電圧Ｖｂが既定蓄電部電圧Ｖｂｋに至った場合は、蓄電部電圧Ｖｂを既定蓄電部電圧Ｖｂｋに維持する第１優先の制御を行なう。これにより、蓄電部１９の充電中に入出力電圧Ｖａが低下し、停電が発生しても、安定して負荷へ電力を供給することができるとともに、蓄電部１９への過充電、過電流の可能性を低減でき、高信頼性が得られる。
【００７７】
時刻ｔ３以降では、双方向インバータ１７から蓄電部１９への電流Ｉが０の状態を維持することになるので、双方向インバータ１７はスタンバイ状態に相当する。従って、このスタンバイ中に停電が発生しても、双方向インバータ１７は停止していないので、制御部２３は速やかに蓄電部１９の電力を負荷２９に供給するように、双方向インバータ１７を制御することができる。
【００７８】
以上の構成、動作により、蓄電部１９の充電中に入出力電圧Ｖａが低下し、停電が発生しても、安定して負荷へ電力を供給することができるとともに、蓄電部１９への過充電の可能性を低減できる高信頼の電源装置１１が得られる。
【００７９】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における電源装置のブロック回路図である。
【００８０】
本実施の形態３の構成において、実施の形態１、２と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。すなわち、本実施の形態３における特徴となる構成は、図５において、制御部２３と外部機器４１とを電気的に接続する外部機器端子４３を、さらに備えた点である。
【００８１】
また、本実施の形態３における特徴となる動作は次のとおりである。制御部２３は、外部機器端子４３から入力される外部機器４１からの可変信号Ｋに応じて、所定電圧Ｖａｋ、既定電流Ｉｋ、または既定蓄電部電圧Ｖｂｋの少なくとも１つを設定する。
【００８２】
これらにより、外部機器４１の可変信号Ｋにより、所定電圧Ｖａｋを自在に設定することができるので、系統電源１３の規格が異なる地域で電源装置１１を使用する際に、極めて容易に、当該地域の電力事情に応じた所定電圧Ｖａｋの設定が可能となる。また、既定電流Ｉｋを自在に設定することができるので、双方向インバータ１７や蓄電部１９の仕様を変更した電源装置１１に応じて、過電流を監視する既定電流Ｉｋを容易に設定できる。また、既定蓄電部電圧Ｖｂｋを自在に設定することができるので、蓄電部１９の仕様を変更した電源装置１１に応じて、過電圧を監視する既定蓄電部電圧Ｖｂｋを容易に設定できる。また、上記３つのパラメータの複数を同時に設定することで、電源装置１１の使用地域や仕様が同時に変更になった場合でも、容易に設定できる。
【００８３】
以下、本実施の形態３の構成における特徴となる点を中心に詳細を述べる。
【００８４】
図５において、電源装置１１には、制御部２３、および外部機器４１と電気的に接続される外部機器端子４３を備える。
【００８５】
外部機器４１は、電源装置１１を外部から制御するためのもので、電源装置１１の専用制御機器であってもよいし、コンピュータやタブレット端末、あるいはスマートフォンなどであってもよい。
【００８６】
上記以外の構成は図３と同じである。
【００８７】
次に、このような電源装置１１の動作について説明する。
【００８８】
外部機器４１からは、電源装置１１を制御するための可変信号Ｋが出力される。この可変信号Ｋは、外部機器端子４３を介して制御部２３に入力される。可変信号Ｋは少なくとも所定電圧Ｖａｋ、既定電流Ｉｋ、または既定蓄電部電圧Ｖｂｋのいずれか１つの設定値を含むデータである。従って、制御部２３は入力された可変信号Ｋに含まれる所定電圧Ｖａｋ、既定電流Ｉｋ、または既定蓄電部電圧Ｖｂｋの設定値を取り込み、所定電圧Ｖａｋ、既定電流Ｉｋ、または既定蓄電部電圧Ｖｂｋとして設定する。その結果、双方向インバータ１７は、可変信号Ｋに所定電圧Ｖａｋが含まれていれば、入出力電圧Ｖａが、設定された所定電圧Ｖａｋになるように制御される。また、双方向インバータ１７は、可変信号Ｋに既定電流Ｉｋが含まれていれば、電流Ｉが、設定された既定電流Ｉｋになるように制御される。また、双方向インバータ１７は、可変信号Ｋに既定蓄電部電圧Ｖｂｋが含まれていれば、蓄電部電圧Ｖｂが、設定された既定蓄電部電圧Ｖｂｋになるように制御される。なお、これらの制御の優先順位は実施の形態２で述べたとおり、蓄電部電圧Ｖｂの制御が第１優先、電流Ｉの制御が第２優先、入出力電圧Ｖａの制御が第３優先となる。
【００８９】
所定電圧Ｖａｋは任意に可変できるので、例えば電源装置１１が可搬型であれば、移動先の電力事情に応じた設定値に変更することができる。すなわち、移動先の系統電源１３の電圧が交流２００Ｖ（実効値）であれば、その系統電源１３の規格に対応して、所定電圧Ｖａｋの設定値を例えば１８０Ｖに設定する。その結果、電源装置１１の使用可能領域が広がり、高い汎用性を備えることができる。
【００９０】
また、既定電流Ｉｋは自在に設定することができるので、例えば電源装置１１の生産時に、双方向インバータ１７や蓄電部１９の仕様が異なるものを同じラインで製造しても、前記仕様に応じて、過電流を監視する既定電流Ｉｋを容易に設定できる。
【００９１】
また、既定蓄電部電圧Ｖｂｋは自在に設定することができるので、例えば電源装置１１の生産時に、蓄電部１９の満充電電圧の仕様が異なるものを同じラインで製造しても、前記仕様に応じて、過電圧を監視する既定蓄電部電圧Ｖｂｋを容易に設定できる。
【００９２】
なお、これら３つのパラメータ（所定電圧Ｖａｋ、既定電流Ｉｋ、既定蓄電部電圧Ｖｂｋ）は可変信号Ｋの中に同時に複数が含まれていてもよい。この場合は、複数のパラメータを一括して設定できる。
【００９３】
ここで、所定電圧Ｖａｋ、既定電流Ｉｋ、または既定蓄電部電圧Ｖｂｋの少なくとも１つを電源装置１１の使用中に変更すると、設定値によっては過電流が流れたり、双方向インバータ１７の動作が不安定となる可能性があるので、電源装置１１の起動前に可変信号Ｋにより上記パラメータを変更することが望ましい。
【００９４】
上記以外の動作は実施の形態２と同じである。
【００９５】
なお、図５の構成では、蓄電部電圧検出部３７を備えた構成としているが、これがない図１の構成に、本実施の形態３の特徴となる構成、動作を適用してもよい。
【００９６】
すなわち、電源装置１１は、図１の構成に、制御部２３と外部機器４１とを電気的に接続する外部機器端子４３を、さらに備える。そして、制御部２３は、外部機器端子４３から入力される外部機器４１からの可変信号Ｋに応じて、所定電圧Ｖａｋ、または既定電流Ｉｋの少なくとも１つを設定する。
【００９７】
このような構成、動作とすることで、外部機器４１の可変信号Ｋにより、所定電圧Ｖａｋを自在に設定することができるので、系統電源１３の規格が異なる地域で電源装置１１を使用する際に、極めて容易に、当該地域の電力事情に応じた所定電圧Ｖａｋの設定が可能となる。また、既定電流Ｉｋを自在に設定することができるので、双方向インバータ１７や蓄電部１９の仕様を変更した電源装置１１に応じて、過電流を監視する既定電流Ｉｋを容易に設定できる。
【００９８】
なお、この構成では蓄電部電圧検出部３７を備えていないので、既定蓄電部電圧Ｖｂｋは可変信号Ｋに含まれない。
【００９９】
以上の構成、動作により、外部機器４１の可変信号Ｋに応じて、所定電圧Ｖａｋ、既定電流Ｉｋ、または既定蓄電部電圧Ｖｂｋの少なくとも１つを自在に設定することができるので、系統電源１３の規格が異なる地域で電源装置１１を使用する際に、極めて容易に、当該地域の電力事情に応じた所定電圧Ｖａｋの設定が可能となる電源装置１１が得られる。また、電源装置１１の仕様に応じて、容易に過電流、過電圧の監視設定値を変えることができ、高信頼性が得られる。
【０１００】
なお、本実施の形態３では、可変信号Ｋにより所定電圧Ｖａｋ、既定電流Ｉｋ、または既定蓄電部電圧Ｖｂｋの少なくとも１つを設定する場合について説明したが、可変信号Ｋにより電源装置１１の他の制御（例えばスイッチ１５の手動オンオフ制御など）を行うようにしてもよい。
【０１０１】
さらに、本実施の形態３では、可変信号Ｋは外部機器４１から制御部２３への単方向の通信例を示しているが、これは双方向の通信であってもよい。この場合、外部機器４１は、例えば電源装置１１の各部の電流、電圧特性等を得ることで、電源装置１１の異常を監視できる。
【０１０２】
（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４における電源装置のブロック回路図である。図７は、本発明の実施の形態４における電源装置の電圧電流経時特性図で、（ａ）は系統電源側電圧Ｖｉの経時特性図、（ｂ）はＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄの経時特性図、（ｃ）は蓄電部電圧Ｖｂの経時特性図、（ｄ）は蓄電部に流れる電流Ｉの経時特性図である。
【０１０３】
本実施の形態４の構成において、実施の形態１、２と同じ構成要素には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【０１０４】
図６において、電源装置１１は、系統電源１３にスイッチ１５を介して電気的に接続される双方向インバータ１７と、双方向インバータ１７に電気的に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ５１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１に電気的に接続される蓄電部１９と、を備える。そして、電源装置１１は、双方向インバータ１７の系統電源側に電気的に接続され、系統電源側電圧Ｖｉを検出する系統電源側電圧検出部５３と、双方向インバータ１７のＤＣ／ＤＣコンバータ５１側に電気的に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄを検出するＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧検出部５５と、蓄電部１９に電気的に接続され、蓄電部電圧Ｖｂを検出する蓄電部電圧検出部３７と、蓄電部１９に流れる電流Ｉを検出する電流検出部２２と、を備える。そして、電源装置１１は、スイッチ１５、双方向インバータ１７、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１、系統電源側電圧検出部５３、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧検出部５５、蓄電部電圧検出部３７、および電流検出部２２と電気的に接続される制御部２３と、を備える。そして、電源装置１１の双方向インバータ１７の動作において、制御部２３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１に至れば、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄを維持する制御を第１優先で行い、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１に至っておらず、かつ、電流Ｉが既定電流Ｉｋに至れば、電流Ｉを維持する制御を第２優先で行い、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１に至っておらず、かつ、電流Ｉが既定電流Ｉｋに至っていなければ、系統電源側電圧Ｖｉが、系統電源の規定下限電圧Ｖａｄよりも低い所定系統電源側電圧Ｖｉｋになるような制御を第３優先で行う。それとともに、電源装置１１のＤＣ／ＤＣコンバータ５１の動作において、制御部２３は、蓄電部電圧Ｖｂが既定蓄電部電圧Ｖｂｋに至れば、蓄電部電圧Ｖｂを維持する制御を第１優先で行い、蓄電部電圧Ｖｂが既定蓄電部電圧Ｖｂｋに至っていなければ、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが、第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１より低い第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２になるような制御を第２優先で行う。それとともに、電源装置１１の制御部２３は、双方向インバータ１７の動作と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の動作を並行して行い、かつ、蓄電部１９の放電時にはスイッチ１５をオフにし、それ以外の時はスイッチ１５をオンにするように制御するものである。
【０１０５】
これにより、停電の発生などで、電流Ｉが既定電流Ｉｋより低くなり、系統電源側電圧Ｖｉが所定系統電源側電圧Ｖｉｋより低くなると、双方向インバータ１７は、第３優先の、系統電源側電圧Ｖｉが所定系統電源側電圧Ｖｉｋになるように、系統電源側電圧Ｖｉを上げる制御を行なう。これにより、双方向インバータ１７はＤＣ／ＤＣコンバータ５１から電流Ｉを引くように動作する。その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが下がるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、第２優先の、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２になるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄを上げる制御を行なう。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は蓄電部１９から電流Ｉを引くように、すなわち蓄電部１９を放電するように動作する。これらの一連の動作において、双方向インバータ１７は系統電源側電圧Ｖｉが所定系統電源側電圧Ｖｉｋになるような制御を継続しており、それと並行して、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１はＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２になるような制御を継続している。その結果、双方向インバータ１７とＤＣ／ＤＣコンバータ５１に対し、特段の切り替え動作を行わなくても、系統電源側電圧Ｖｉの大きさに応じて連動して蓄電部１９の充放電がスムースに行われる。ゆえに、蓄電部１９の充電中に系統電源側電圧Ｖｉが低下しても、安定して負荷２９へ電力を供給することができる電源装置１１が得られる。
【０１０６】
以下、より具体的に本実施の形態４の構成、動作について特徴となる部分について説明する。
【０１０７】
図６において、系統電源１３はスイッチ１５を介して電源装置１１の双方向インバータ１７と電気的に接続される。具体的には、系統電源１３は、双方向インバータ１７の系統電源側端子５７と系統電源側グランド端子５９に電気的に接続される。また、系統電源側端子５７と系統電源側グランド端子５９には、系統電源側電圧検出部５３が電気的に接続される。
【０１０８】
以上の説明と、図１とを対比すると、図１における入出力端子２５、入出力グランド端子２７、入出力電圧検出部２１が、それぞれ、図６における系統電源側端子５７、系統電源側グランド端子５９、系統電源側電圧検出部５３に相当することがわかる。しかし、本実施の形態４では、双方向インバータ１７において、単に「入出力端子」というと、２つある構成であるので、これらの端子を区別するために名称を変えている。ゆえに、本実施の形態４の系統電源側端子５７、系統電源側グランド端子５９、系統電源側電圧検出部５３は、それぞれ実施の形態１の入出力端子２５、入出力グランド端子２７、入出力電圧検出部２１と実質的に同じである。
【０１０９】
双方向インバータ１７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ側端子６０とＤＣ／ＤＣコンバータ側グランド端子６１を介して、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１と電気的に接続される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ側端子６０とＤＣ／ＤＣコンバータ側グランド端子６１には、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧検出部５５が電気的に接続される。このＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧検出部５５は、図６より明らかなように、双方向インバータ１７とＤＣ／ＤＣコンバータ５１との間の電圧を検出するもので、本実施の形態４ではＤＣ／ＤＣコンバータ側端子６０とＤＣ／ＤＣコンバータ側グランド端子６１に接続しているが、この構成に限定されるものではなく、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１側の端子（図示せず）に接続してもよいし、その中間の配線に接続してもよい。
【０１１０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、さらに蓄電部側端子６３と蓄電部側グランド端子６５を介して蓄電部１９と電気的に接続される。これにより、蓄電部１９を広い電圧範囲で充放電することが可能となる。すなわち、双方向インバータ１７の蓄電部１９側へ出力される電圧は昇圧しかできないが、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１を設けることで、昇圧された電圧に制限されずに蓄電部１９の充放電が可能となるので、蓄電部１９の設計範囲が広がり、必要最低限の蓄電部１９の構成とすることも可能である。その結果、例えば前記キャパシタユニットのキャパシタ数を必要最低限の数量で設計できるので、低コスト化や軽量化も可能となる。
【０１１１】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は回路構成上、トランスを用いた絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを使用できるので、本実施の形態４のように２００Ｖ程度の高電圧を扱うような、絶縁が必要な場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１で絶縁を得ることができる。
【０１１２】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１としては、チョッパ型であってもよい。
【０１１３】
蓄電部側端子６３と蓄電部側グランド端子６５には蓄電部電圧検出部３７が電気的に接続される。この蓄電部電圧検出部３７は実施の形態２と同じ構成である。なお、本実施の形態４においては、上記したように広い電圧範囲で充放電をすることが可能となるため、蓄電部電圧Ｖｂの監視が必須となる。従って、蓄電部電圧検出部３７は必要である。
【０１１４】
系統電源側電圧検出部５３とＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧検出部５５は制御部２３とも電気的に接続されている。従って、制御部２３は系統電源側電圧ＶｉとＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄを取り込むことができる。さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１も制御部２３と電気的に接続されている。従って、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は制御部２３からのＤＣ／ＤＣコンバータ制御信号ＣＣによって制御される。
【０１１５】
上記以外の構成は、実施の形態１、２と同じである。なお、図６の構成では、電流検出部２２をＤＣ／ＤＣコンバータ側グランド端子６１とＤＣ／ＤＣコンバータ５１との間の配線に設ける構成を示したが、これは、図１のように蓄電部１９の正極側の配線に設けてもよいし、双方向インバータ１７とＤＣ／ＤＣコンバータ５１との間の正極側配線に設けてもよい。さらに、双方向インバータ１７やＤＣ／ＤＣコンバータ５１の内部で、蓄電部１９に流れる電流Ｉに相当する電流が流れている部分に電流検出部２２を設ける構成としてもよい。
【０１１６】
次に、このような電源装置１１の動作について説明する。
【０１１７】
まず、双方向インバータ１７とＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、それぞれが優先順位を持って、並行動作しているので、各々の優先関係を以下にまとめる。なお、これらの動作を司るのは制御部２３である。
【０１１８】
１）双方向インバータ
第１優先：ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１に至れば、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄを維持する制御
第２優先：ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１に至っておらず、かつ、電流Ｉが既定電流Ｉｋに至れば、電流Ｉを維持する制御
第３優先：ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１に至っておらず、かつ、電流Ｉが既定電流Ｉｋに至っていなければ、系統電源側電圧Ｖｉが、系統電源１３の規定下限電圧Ｖａｄよりも低い所定系統電源側電圧Ｖｉｋになるように制御
２）ＤＣ／ＤＣコンバータ
第１優先：蓄電部電圧Ｖｂが既定蓄電部電圧Ｖｂｋに至れば、蓄電部電圧Ｖｂを維持する制御
第２優先：蓄電部電圧Ｖｂが既定蓄電部電圧Ｖｂｋに至っていなければ、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが、第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１より低い第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２になるように制御
以上の優先順位に従って、制御部２３は、双方向インバータ１７とＤＣ／ＤＣコンバータ５１を独立して並行に制御している。
【０１１９】
次に、このような優先順位に基づく具体的な動作について、図７を参照しながら説明する。なお、図７（ａ）〜（ｄ）において、横軸は時刻を示す。また、図７（ａ）の縦軸は系統電源側電圧Ｖｉを、図７（ｂ）の縦軸はＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄを、図７（ｃ）の縦軸は蓄電部電圧Ｖｂを、図７（ｄ）の縦軸は電流Ｉを、それぞれ示す。
【０１２０】
また、図７における時刻ｔ０から時刻ｔ３までに発生する状況は図４と同じである。すなわち、時刻ｔ０から時刻ｔ１で蓄電部１９を充電し、その途中の時刻ｔ１で停電が発生し、時刻ｔ２で停電が復帰し、時刻ｔ３で蓄電部電圧Ｖｂが既定蓄電部電圧Ｖｂｋに至り満充電になる。
【０１２１】
このような状況において、双方向インバータ１７とＤＣ／ＤＣコンバータ５１が、それぞれ上記した優先順位に従って、どのように動作するかを中心に、以下、説明する。
【０１２２】
まず、時刻ｔ０から時刻ｔ１まででは、蓄電部１９が充電されていく状態である。このとき、系統電源側電圧Ｖｉは規定上限電圧Ｖａｕ（実施の形態１と同様に１０６Ｖ）と規定下限電圧Ｖａｄ（同、９４Ｖ）の間の、ちょうど１００Ｖで、正常であるとする。
【０１２３】
この場合、実施の形態１で述べたように、双方向インバータ１７は系統電源側電圧Ｖｉが、系統電源１３の規定下限電圧Ｖａｄよりも低い所定系統電源側電圧Ｖｉｋ（ここでは実施の形態１の所定電圧Ｖａｋと同じ９０Ｖとする）になるように、系統電源側電圧Ｖｉを下げようと制御するのであるが、そのために双方向インバータ１７はＤＣ／ＤＣコンバータ５１側へ電流Ｉを引く動作を行う。その結果、電流Ｉは直ちに既定電流Ｉｋに達するため、制御部２３は、上記した双方向インバータ１７の第２優先制御に従って、図７（ｄ）に示すように電流Ｉが既定電流Ｉｋのまま維持するように制御する。このように、電流Ｉが既定電流Ｉｋで一定となるため、双方向インバータ１７の第３優先制御は実施されず、図７（ａ）に示すように、系統電源側電圧Ｖｉは１００Ｖのまま一定となる。
【０１２４】
ここで、上記した優先順位から、制御部２３は、双方向インバータ１７のＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１に至れば、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄを維持する制御を行なうのであるが、本実施の形態４では第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１を例えば２１０Ｖに設定している。この電圧値は、双方向インバータ１７により交流１００Ｖ（実効値）の電圧を整流、昇圧して出力されるもので、本実施の形態４では双方向インバータ１７の仕様として、実効値の交流入力電圧を２．１倍して直流変換出力するものとする。ゆえに、双方向インバータ１７は第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１（２１０Ｖ）以上の過電圧にならないように、制御部２３により監視されている。そして、この監視動作が双方向インバータ１７の第１優先制御となる。
【０１２５】
このような優先順位に基づいて、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの動作を見ると、双方向インバータ１７は、既に図７（ｄ）に示すように電流Ｉが既定電流Ｉｋになるように第２優先の制御がなされているため、第１優先の制御は行なわれていない。これは、電流Ｉを既定電流Ｉｋまで流しても、図７（ｃ）に示すように、蓄電部電圧Ｖｂが経時的に上昇し、蓄電部１９が充電され続けるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１に至らないためである。その結果、時刻ｔ０から時刻ｔ１では、双方向インバータ１７の第１優先制御は行なわれないことになる。
【０１２６】
一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の時刻ｔ０から時刻ｔ１までの動作を見ると、図７（ｃ）より蓄電部電圧Ｖｂは、充電中のため既定蓄電部電圧Ｖｂｋに至っていない。従って、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の第１優先制御は行なわれない。ゆえに、第２優先制御であるＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１より低い第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２に至るような制御が行なわれる。
【０１２７】
ここで、第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２は、双方向インバータ１７の第２優先制御や第３優先制御がなされている間、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが双方向インバータ１７によっては何ら制御されないことに対して決定される電圧で、第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２を設定することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが過電圧になる可能性を低減している。具体的には、第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２を第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１（２１０Ｖ）より低い２００Ｖとして設定している。これにより、双方向インバータ１７がＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄを何ら制御しない場合に、制御部２３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２（２００Ｖ）となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ５１を制御する。この際、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は電流Ｉによる制御を行なわないので、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１には既定電流Ｉｋの定電流が流れる。その結果、過電圧、過電流の可能性を低減した蓄電部１９の充電が行われる。
【０１２８】
なお、第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２は第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１より低く設定しているが、これは、逆の設定にすると、双方向インバータ１７の第１優先制御が行なわれることになり、蓄電部１９への電流Ｉの制御が何ら行なわれなくなる。その結果、電流Ｉが既定電流Ｉｋより低くなり、蓄電部１９の充電期間が長くなる可能性がある。従って、第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２は第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１より低く設定する必要がある。
【０１２９】
以上のようにして蓄電部１９を充電している途中の時刻ｔ１で停電が発生する。これにより、蓄電部１９への電流Ｉが流れなくなるので、電流Ｉは既定電流Ｉｋより低くなり、双方向インバータ１７の第２優先制御条件から外れる。従って、双方向インバータ１７は第３優先制御がなされる。すなわち、図７（ａ）に示すように、制御部２３は、系統電源側電圧Ｖｉが所定系統電源側電圧Ｖｉｋ（９０Ｖ）になるように制御する。その結果、双方向インバータ１７はＤＣ／ＤＣコンバータ５１から電流Ｉを引くように動作する。この動作に連動して、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は蓄電部１９を放電するように動作し、図７（ｃ）に示すように蓄電部電圧Ｖｂは経時的に低下する。従って、図７（ｄ）に示すように、電流Ｉは負となり、その絶対値は負荷２９の消費電流に応じた値となる。
【０１３０】
この動作の結果、蓄電部電圧Ｖｂは放電に伴い経時的に低下するので、蓄電部電圧Ｖｂが既定蓄電部電圧Ｖｂｋに至ることはない。従って、時刻ｔ１から時刻ｔ２においても、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は第２優先制御を継続する。ゆえに、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は何ら切り替え動作を行うことなく、時刻ｔ１で充電から放電を行うことができる。そして、図７（ｂ）に示すように、蓄電部１９の放電中もＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄは第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２（２００Ｖ）のまま安定する。なお、双方向インバータ１７の充電から放電への切り替え動作についても実施の形態１で説明したように、特段の切り替え動作を行うことがないため、スムースな切り替えが可能となる。
【０１３１】
次に、時刻ｔ２で停電が復帰する。この時の状態は時刻ｔ０から時刻ｔ１までの状態と同じであるので、上記した時刻ｔ０から時刻ｔ１までの動作を行う。従って、詳細な説明を省略する。
【０１３２】
次に、時刻ｔ３で図７（ｃ）に示すように蓄電部電圧Ｖｂが既定蓄電部電圧Ｖｂｋに至る。これは、蓄電部１９が満充電になったことに相当するので、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は蓄電部１９を過充電させないために、第１優先制御が行なわれる。すなわち、制御部２３は、蓄電部電圧Ｖｂが既定蓄電部電圧ＶｂｋになるようにＤＣ／ＤＣコンバータ５１を制御する。
【０１３３】
その結果、蓄電部１９への充電が行われなくなるので、図７（ｄ）に示すように、電流Ｉは急激に低下し、ほぼ０になる。このような動作の結果、それまで第２優先制御（電流Ｉが既定電流Ｉｋになるように制御）がなされていた双方向インバータ１７は、電流Ｉが既定電流Ｉｋより低くなったため、第２優先制御から第３優先制御（系統電源側電圧Ｖｉが所定系統電源側電圧Ｖｉｋになるように制御）を行おうとする。この場合、図７（ａ）に示すように、系統電源側電圧Ｖｉが規定上限電圧Ｖａｕ（１０６Ｖ）であるので、系統電源側電圧Ｖｉを下げるために、双方向インバータ１７は電流ＩをＤＣ／ＤＣコンバータ５１側へ引こうとする。しかし、上記したように、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は蓄電部電圧Ｖｂが既定蓄電部電圧Ｖｂｋを維持するような第１優先制御が、なされているので、電流Ｉを流すことができない。その結果、図７（ｂ）に示すように、時刻ｔ３でＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが急激に上昇し、第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１に至る。
【０１３４】
これにより、双方向インバータ１７は第１優先の制御条件に至ったため、図７（ｂ）に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１になるように制御される。その結果、時刻ｔ３以降では、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄは、第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１を維持する。
【０１３５】
このような動作により、蓄電部１９の充放電における、実施の形態１で述べた双方向インバータ１７のスムースな切り替えに加え、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１においても、スムースな切り替えが可能となるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１を備えた電源装置１１においても、全体に蓄電部１９の充放電をスムースに切り替えることが可能となる。
【０１３６】
このスムースな充放電の切り替え動作における要点は、双方向インバータ１７における第３優先制御（系統電源側電圧Ｖｉが、系統電源１３の規定下限電圧Ｖａｄよりも低い所定系統電源側電圧Ｖｉｋになるような制御）と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１における第２優先制御（ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが、第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１より低い第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２になるような制御）とを行うことにある。両者の動作は、いずれも蓄電部１９から遠い側の、双方向インバータ１７とＤＣ／ＤＣコンバータ５１の端子電圧を、定常時の電圧（それぞれ、規定下限電圧Ｖａｄと第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１）よりも低くするように制御することで、制御部２３は、いわば蓄電部１９の放電時の制御をスタンバイさせている状態としている。従って、充電中に停電が発生しても、スムースに充放電が切り替えられる。
【０１３７】
さらに、双方向インバータ１７の制御とＤＣ／ＤＣコンバータ５１の制御は独立して並行に行なわれるので、高速な切り替え動作が可能となる。その結果、電源装置１１は、蓄電部１９の充電中に系統電源側電圧Ｖｉが低下しても、安定して負荷２９へ電力を供給することができる。
【０１３８】
なお、上記の動作説明において、系統電圧検出部３２からの系統電源電圧Ｖｓの取り込み動作や、スイッチ１５の制御については、実施の形態１と同じであるので省略している。
【０１３９】
以上の構成、動作により、実施の形態１で述べた双方向インバータ１７に加え、蓄電部１９を充放電するＤＣ／ＤＣコンバータ５１を接続した構成において、制御部２３による、双方向インバータ１７における第１優先の動作から第３優先の動作（電流Ｉの監視を含む）までと、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１における第１優先の動作から第２優先の動作までが並行して行われることにより、双方向インバータ１７と同様にＤＣ／ＤＣコンバータ５１も、特段の切り替え動作を行うことなく蓄電部１９の充放電がスムースに行われる。ゆえに、蓄電部１９の充電中に系統電源側電圧Ｖｉが低下しても、安定して負荷２９へ電力を供給することができる電源装置１１が実現できる。
【０１４０】
（実施の形態５）
図８は、本発明の実施の形態５における電源装置の電圧電流経時特性図で、（ａ）は系統電源側電圧Ｖｉの経時特性図、（ｂ）はＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄの経時特性図、（ｃ）は蓄電部電圧Ｖｂの経時特性図、（ｄ）は蓄電部に流れる電流Ｉの経時特性図である。
【０１４１】
本実施の形態５の構成において、実施の形態４の図６と同じである。
【０１４２】
すなわち、図６において、電源装置１１は、系統電源１３にスイッチ１５を介して電気的に接続される双方向インバータ１７と、双方向インバータ１７に電気的に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ５１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１に電気的に接続される蓄電部１９と、を備える。そして、電源装置１１は、双方向インバータ１７の系統電源側に電気的に接続され、系統電源側電圧Ｖｉを検出する系統電源側電圧検出部５３と、双方向インバータ１７のＤＣ／ＤＣコンバータ５１側に電気的に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄを検出するＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧検出部５５と、蓄電部１９に電気的に接続され、蓄電部電圧Ｖｂを検出する蓄電部電圧検出部３７と、蓄電部１９に流れる電流Ｉを検出する電流検出部２２と、を備える。そして、電源装置１１は、スイッチ１５、双方向インバータ１７、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１、系統電源側電圧検出部５３、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧検出部５５、蓄電部電圧検出部３７、および電流検出部２２と電気的に接続される制御部２３と、を備える。
【０１４３】
そして、電源装置１１の双方向インバータ１７の動作において、制御部２３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１に至れば、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄを維持する制御を第１優先で行い、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１に至っていなければ、系統電源側電圧Ｖｉが、系統電源１３の規定下限電圧Ｖａｄよりも低い所定系統電源側電圧Ｖｉｋになるような制御を第２優先で行う。それとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の動作において、制御部２３は、蓄電部電圧Ｖｂが既定蓄電部電圧Ｖｂｋに至れば、蓄電部電圧Ｖｂを維持する制御を第１優先で行い、蓄電部電圧Ｖｂが既定蓄電部電圧Ｖｂｋに至っておらず、かつ、電流Ｉが既定電流Ｉｋに至れば、電流Ｉを維持する制御を第２優先で行い、蓄電部電圧Ｖｂが既定蓄電部電圧Ｖｂｋに至っておらず、かつ、電流Ｉが既定電流Ｉｋに至っていなければ、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが、第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１より低い第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２になるような制御を第３優先で行う。それとともに、制御部２３は、双方向インバータ１７の動作と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の動作を並行して行い、かつ、蓄電部１９の放電時にはスイッチ１５をオフにし、それ以外の時はスイッチ１５をオンにするように制御するものである。
【０１４４】
これにより、停電の発生などで、電流Ｉが既定電流Ｉｋより低くなり、系統電源側電圧Ｖｉが所定系統電源側電圧Ｖｉｋより低くなると、双方向インバータ１７は、第２優先の、系統電源側電圧Ｖｉが所定系統電源側電圧Ｖｉｋになるように、系統電源側電圧Ｖｉを上げる制御を行なう。これにより、双方向インバータ１７はＤＣ／ＤＣコンバータ５１から電流Ｉを引くように動作する。その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが下がるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、第３優先の、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１より低い第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２になるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄを上げる制御を行なう。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は蓄電部１９から電流Ｉを引くように、すなわち蓄電部１９を放電するように動作する。これらの一連の動作において、双方向インバータ１７は系統電源側電圧Ｖｉが所定系統電源側電圧Ｖｉｋになるような制御を継続しており、それと並行して、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１はＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２になるような制御を継続している。その結果、双方向インバータ１７とＤＣ／ＤＣコンバータ５１に対し、特段の切り替え動作を行わなくても、系統電源側電圧Ｖｉの大きさに応じて連動して蓄電部１９の充放電がスムースに行われる。ゆえに、蓄電部１９の充電中に系統電源側電圧Ｖｉが低下しても、安定して負荷２９へ電力を供給することができる電源装置１１が得られる。
【０１４５】
以下、より具体的に本実施の形態５の構成、動作について特徴となる部分について説明する。
【０１４６】
まず、本実施の形態５の電源装置１１における構成は、実施の形態４の図６と同じであるので、詳細な説明を省略する。
【０１４７】
次に、本実施の形態５の電源装置１１における特徴となる動作について説明する。なお、本実施の形態５の動作において、実施の形態４と同じ動作についても詳細な説明を省略する。
【０１４８】
本実施の形態５の動作において、実施の形態４の動作と異なる点は、実施の形態４では双方向インバータ１７により電流Ｉと既定電流Ｉｋとの比較に基づく電流Ｉの監視を行っていたが、本実施の形態５では、双方向インバータ１７に替わってＤＣ／ＤＣコンバータ５１により電流Ｉの監視を行うようにしたことである。その結果、双方向インバータ１７とＤＣ／ＤＣコンバータ５１における制御の優先順位は下記のように変わる。
【０１４９】
１）双方向インバータ
第１優先：ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１に至れば、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄを維持する制御
第２優先：ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１に至っていなければ、系統電源側電圧Ｖｉが、系統電源１３の規定下限電圧Ｖａｄよりも低い所定系統電源側電圧Ｖｉｋになるように制御
２）ＤＣ／ＤＣコンバータ
第１優先：蓄電部電圧Ｖｂが既定蓄電部電圧Ｖｂｋに至れば、蓄電部電圧Ｖｂを維持する制御
第２優先：蓄電部電圧Ｖｂが既定蓄電部電圧Ｖｂｋに至っておらず、かつ、電流Ｉが既定電流Ｉｋに至れば、電流Ｉを維持する制御
第３優先：蓄電部電圧Ｖｂが既定蓄電部電圧Ｖｂｋに至っておらず、かつ、電流Ｉが既定電流Ｉｋに至っていなければ、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが、第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１より低い第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２になるように制御
以上の優先順位に従って、制御部２３は、双方向インバータ１７とＤＣ／ＤＣコンバータ５１を独立して並行に制御している。
【０１５０】
次に、このような優先順位に基づく具体的な動作について、図８を参照しながら説明する。なお、図８（ａ）〜（ｄ）の縦軸、横軸の意味は、それぞれ図７（ａ）〜（ｄ）のものと同じである。また、図８における時刻ｔ０から時刻ｔ３までに発生する状況は図７と同じである。
【０１５１】
このような状況において、双方向インバータ１７とＤＣ／ＤＣコンバータ５１が、それぞれ上記した優先順位に従って、どのように動作するかを中心に、以下、説明する。
【０１５２】
まず、時刻ｔ０から時刻ｔ１まででは、系統電源１３が正常で、蓄電部１９が充電されていく状態である。このとき、実施の形態４と同様に双方向インバータ１７はＤＣ／ＤＣコンバータ５１側へ電流Ｉを引く結果、図７（ｄ）に示すように、電流Ｉが既定電流Ｉｋに至る。
【０１５３】
ここで、実施の形態４では、電流Ｉが既定電流Ｉｋで維持されるように制御するのは双方向インバータ１７であったが、本実施の形態５では、上記したように、電流Ｉの既定電流Ｉｋでの維持制御はＤＣ／ＤＣコンバータ５１で行なわれる。従って、上記したＤＣ／ＤＣコンバータ５１の第２優先制御に従って、制御部２３は、電流Ｉが既定電流ＩｋになるようにＤＣ／ＤＣコンバータ５１を制御する。
【０１５４】
その結果、実施の形態４ではＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧ＶｄをＤＣ／ＤＣコンバータ５１により制御していたが、本実施の形態５では、その制御が第３優先となるため、時刻ｔ０から時刻ｔ１まででは、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１によるＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄの制御が行なわれない状況となる。ゆえに、双方向インバータ１７はＤＣ／ＤＣコンバータ５１側へ電流Ｉを引こうとするが、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１により電流Ｉが既定電流Ｉｋで制限されるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄは上昇し、直ちに第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１に至る。この段階で、双方向インバータ１７の第１優先制御を行なう条件が成立するので、双方向インバータ１７はＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１になるように制御する。従って、図８（ｂ）に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄは第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１となる。
【０１５５】
なお、この時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間では、実施の形態４のように、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２となる制御は行なわれない。これは、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１が既に第２優先制御（電流Ｉを既定電流Ｉｋに維持する）を行っており、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄを第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２に維持する制御ができないためである。
【０１５６】
これらの動作をまとめると、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの蓄電部１９の充電期間中は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１が電流Ｉの過電流を監視し、双方向インバータ１７が過電圧を監視することになる。
【０１５７】
次に、時刻ｔ１で停電が発生する。これにより、蓄電部１９への電流Ｉが急激に低下するので、電流Ｉは既定電流Ｉｋより低くなり、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の第２優先制御条件から外れる。このとき、図８（ｃ）に示すように、蓄電部電圧Ｖｂは既定蓄電部電圧Ｖｂｋに至っていないので、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は第３優先制御がなされる。その結果、図８（ｂ）に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄは第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１（２１０Ｖ）より低い第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２（２００Ｖ）を維持するように制御される。
【０１５８】
一方、双方向インバータ１７は、停電により電流Ｉが急激に低下するので、それまで行われていた第１優先制御（ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１を維持する制御）を継続できなくなる。そのため、制御部２３は、双方向インバータ１７に対し、第２優先制御である系統電源側電圧Ｖｉが所定系統電源側電圧Ｖｉｋ（９０Ｖ）になるような制御を行なう。その結果、図８（ａ）に示すように、停電中の時刻ｔ１から時刻ｔ２までは、系統電源側電圧Ｖｉは所定系統電源側電圧Ｖｉｋで維持される。このような動作により、双方向インバータ１７は系統電源側電圧Ｖｉを所定系統電源側電圧Ｖｉｋに維持するため、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１から電流Ｉを引くように動作する。この動作に連動して、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は蓄電部１９を放電するように動作し、図８（ｃ）に示すように蓄電部電圧Ｖｂは経時的に低下する。そして、蓄電部１９から放電された電流Ｉは負荷２９に供給される。なお、蓄電部１９は放電されるので、負荷２９への電流Ｉの符号は負となる。そして、負荷２９への電流Ｉは、図８（ｄ）に示すように、蓄電部１９を放電する最大電流（下限電流−Ｉｄ）まで至らない消費電流分が流れ、図８（ｃ）に示すように、蓄電部電圧Ｖｂが既定蓄電部電圧Ｖｂｋに至ることはない。従って、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は時刻ｔ１から時刻ｔ２までで第３優先制御を行なう。
【０１５９】
このように、時刻ｔ１で停電が発生する直前までは、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は第２優先制御（電流Ｉを既定電流Ｉｋに維持する）を行っていたが、それと並行して第２優先制御の条件が外れると直ちに第３優先制御を行なうことができるように動作しているので、時刻ｔ１で停電が発生すると、直ちに上記したようにＤＣ／ＤＣコンバータ５１は第３優先制御を行なうことができる。その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は特段の切り替え動作を行うことなく、時刻ｔ１で充電から放電を行うことができる。なお、双方向インバータ１７の充電から放電への切り替え動作についても実施の形態１で説明したように、特段の切り替え動作を行うことがないため、スムースな切り替えが可能となる。
【０１６０】
次に、時刻ｔ２で停電が復帰する。この時の状態は時刻ｔ０から時刻ｔ１までの状態と同じであるので、上記した時刻ｔ０から時刻ｔ１までの動作を行う。従って、詳細な説明を省略する。
【０１６１】
次に、時刻ｔ３で図８（ｃ）に示すように蓄電部電圧Ｖｂが既定蓄電部電圧Ｖｂｋに至る。このときの動作は実施の形態４と同様、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１が蓄電部１９を過充電させないために、第１優先制御（蓄電部電圧Ｖｂを既定蓄電部電圧Ｖｂｋで維持）が行なわれる。
【０１６２】
その結果、時刻ｔ３まで行われていたＤＣ／ＤＣコンバータ５１の第２優先制御（電流Ｉを既定電流Ｉｋで維持）は、時刻ｔ３以降で行われなくなる。これに対し、双方向インバータ１７は、時刻ｔ３までの時点で既に第１優先制御（ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄを第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１で維持）が行われているので、その制御を継続する。
【０１６３】
このような動作により、蓄電部１９の充放電における、実施の形態１で述べた双方向インバータ１７のスムースな切り替えに加え、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１においても、スムースな切り替えが可能となる。ゆえに、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１を備え、かつ、電流Ｉの監視をＤＣ／ＤＣコンバータ５１で行う構成の電源装置１１においても、全体に蓄電部１９の充放電をスムースに切り替えることが可能となる。
【０１６４】
このスムースな充放電の切り替え動作における要点は、双方向インバータ１７における第２優先制御（系統電源側電圧Ｖｉが、系統電源１３の規定下限電圧Ｖａｄよりも低い所定系統電源側電圧Ｖｉｋになるような制御）と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１における第３優先制御（ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが、第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１より低い第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２になるような制御）とを行うことにある。その結果、実施の形態４で述べたように、制御部２３は、いわば蓄電部１９の放電時の制御をスタンバイさせている状態としている。従って、充電中に停電が発生しても、スムースに充放電が切り替えられる。
【０１６５】
さらに、実施の形態４と同様に、双方向インバータ１７の制御とＤＣ／ＤＣコンバータ５１の制御は独立して並行に行なわれるので、高速な切り替え動作が可能となる。その結果、電源装置１１は、蓄電部１９の充電中に系統電源側電圧Ｖｉが低下しても、安定して負荷２９へ電力を供給することができる。
【０１６６】
なお、上記の動作説明において、系統電圧検出部３２からの系統電源電圧Ｖｓの取り込み動作や、スイッチ１５の制御については、実施の形態１と同じであるので省略している。
【０１６７】
以上の構成、動作により、実施の形態１で述べた双方向インバータ１７に加え、蓄電部１９を充放電するＤＣ／ＤＣコンバータ５１を接続した構成において、制御部２３による、双方向インバータ１７における第１優先の動作から第２優先の動作までと、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１における第１優先の動作から第３優先の動作（電流Ｉの監視を含む）までが並行して行われることにより、双方向インバータ１７と同様にＤＣ／ＤＣコンバータ５１も、特段の切り替え動作を行うことなく蓄電部１９の充放電がスムースに行われる。ゆえに、蓄電部１９の充電中に系統電源側電圧Ｖｉが低下しても、安定して負荷２９へ電力を供給することができる電源装置１１が実現できる。
【０１６８】
なお、実施の形態４、５において、双方向インバータ１７とＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、上記した優先順位に従って制御されるので、図７（ｂ）、図８（ｂ）に示すように、両者の制御対象に含まれるＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが、両者から同時に制御されることはない。
【０１６９】
また、実施の形態４、５における各種電圧値は一例であり、それらの電圧値に限定されるものではなく、電源装置１１の仕様に応じて適宜変更すればよい。
【０１７０】
（実施の形態６）
図９は、本発明の実施の形態６における電源装置のブロック回路図である。
【０１７１】
本実施の形態６の構成において、実施の形態１〜４と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。すなわち、本実施の形態６における特徴となる構成は、図９において、図６の構成に、制御部２３と外部機器４１とを電気的に接続する外部機器端子４３を、さらに備えた点である。従って、実施の形態４の構成に実施の形態３の構成を組み合わせることで、本実施の形態６の構成となる。
【０１７２】
また、本実施の形態６における特徴となる動作は次のとおりである。制御部２３は、外部機器端子４３から入力される外部機器４１からの可変信号Ｋに応じて、所定系統電源側電圧Ｖｉｋ、既定電流Ｉｋ、既定蓄電部電圧Ｖｂｋ、第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１、または第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２の少なくとも１つを設定する。
【０１７３】
これらにより、外部機器４１の可変信号Ｋにより、所定系統電源側電圧Ｖｉｋを自在に設定できる。ここで、所定系統電源側電圧Ｖｉｋは、実施の形態４で述べたように、実施の形態１の所定電圧Ｖａｋに相当するので、実施の形態３と同様に、その値を自在に設定することで、系統電源１３の規格が異なる地域で電源装置１１を使用する際に、極めて容易に、当該地域の電力事情に応じた所定系統電源側電圧Ｖｉｋの設定が可能となる。また、既定電流Ｉｋや既定蓄電部電圧Ｖｂｋを自在に設定することで、実施の形態３と同様に、仕様を変更した電源装置１１に応じて、過電流を監視する既定電流Ｉｋや、過電圧を監視する既定蓄電部電圧Ｖｂｋを容易に設定できる。また、第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１や第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２を自在に設定することで、双方向インバータ１７とＤＣ／ＤＣコンバータ５１の少なくとも一方の仕様を変更した電源装置１１に応じて、双方向インバータ１７とＤＣ／ＤＣコンバータ５１との間の過電圧を監視する第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１や第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２を容易に設定できる。また、上記５つのパラメータの任意の複数を同時に設定することで、電源装置１１の使用地域や仕様が同時に変更になった場合でも、容易に設定できる。
【０１７４】
なお、実施の形態４で述べたように、第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２は第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１より低くなるように設定する必要がある。
【０１７５】
以下、本実施の形態６の構成における特徴となる点を中心に詳細を述べる。
【０１７６】
図９において、電源装置１１には、制御部２３、および外部機器４１と電気的に接続される外部機器端子４３を備える。これらは図５で説明したものと同じであるので、詳細を省略する。
【０１７７】
上記以外の構成は図６と同じである。
【０１７８】
次に、このような電源装置１１の動作について説明する。
【０１７９】
外部機器４１からは、電源装置１１を制御するための可変信号Ｋが出力される。この可変信号Ｋは、外部機器端子４３を介して制御部２３に入力される。可変信号Ｋは少なくとも所定系統電源側電圧Ｖｉｋ、既定電流Ｉｋ、既定蓄電部電圧Ｖｂｋ、第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１、または第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２のいずれか１つの設定値を含むデータである。従って、制御部２３は入力された可変信号Ｋに含まれる所定系統電源側電圧Ｖｉｋ、既定電流Ｉｋ、既定蓄電部電圧Ｖｂｋ、第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１、または第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２の設定値を取り込み、所定系統電源側電圧Ｖｉｋ、既定電流Ｉｋ、既定蓄電部電圧Ｖｂｋ、第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１、または第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２として設定する。
【０１８０】
その結果、双方向インバータ１７は、可変信号Ｋに所定系統電源側電圧Ｖｉｋが含まれていれば、系統電源側電圧Ｖｉが、設定された所定系統電源側電圧Ｖｉｋになるように制御される。また、双方向インバータ１７は、可変信号Ｋに既定電流Ｉｋが含まれていれば、電流Ｉが、設定された既定電流Ｉｋになるように制御される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、可変信号Ｋに既定蓄電部電圧Ｖｂｋが含まれていれば、蓄電部電圧Ｖｂが、設定された既定蓄電部電圧Ｖｂｋになるように制御される。また、双方向インバータ１７は、可変信号Ｋに第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１が含まれていれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが、設定された第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１になるように制御される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、可変信号Ｋに第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２が含まれていれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄが、設定された第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２になるように制御される。なお、これらの制御の優先順位は実施の形態４で述べたとおりである。
【０１８１】
所定系統電源側電圧Ｖｉｋは任意に可変できるので、実施の形態３で述べたように、例えば電源装置１１が可搬型であれば、移動先の電力事情に応じた設定値に変更することができる。その結果、電源装置１１の使用可能領域が広がり、高い汎用性を備えることができる。
【０１８２】
また、既定電流Ｉｋは自在に設定することができるので、実施の形態３で述べたように、双方向インバータ１７や蓄電部１９の仕様に応じて、過電流を監視する既定電流Ｉｋを容易に設定できる。
【０１８３】
また、既定蓄電部電圧Ｖｂｋは自在に設定することができるので、実施の形態３で述べたように、蓄電部１９の満充電電圧の仕様が異なっても、前記仕様に応じて、過電圧を監視する既定蓄電部電圧Ｖｂｋを容易に設定できる。
【０１８４】
また、第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１は自在に設定することができるので、例えば同じ生産ラインで、双方向インバータ１７とＤＣ／ＤＣコンバータ５１の少なくとも一方の仕様が異なるものを製造しても、その仕様に応じて、双方向インバータ１７とＤＣ／ＤＣコンバータ５１との間の過電圧を監視する、双方向インバータ１７の制御用の第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１を容易に設定できる。
【０１８５】
同様に、第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２も第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１より低い範囲で自在に設定することができるので、例えば同じ生産ラインで、双方向インバータ１７とＤＣ／ＤＣコンバータ５１の少なくとも一方の仕様が異なるものを製造しても、その仕様に応じて、双方向インバータ１７とＤＣ／ＤＣコンバータ５１との間の過電圧を監視する、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の制御用の第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２を容易に設定できる。
【０１８６】
なお、これら５つのパラメータ（所定系統電源側電圧Ｖｉｋ、既定電流Ｉｋ、既定蓄電部電圧Ｖｂｋ、第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１、第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２）は可変信号Ｋの中に同時に複数が含まれていてもよい。この場合は、複数のパラメータを一括して設定できる。
【０１８７】
ここで、上記５つのパラメータの少なくとも１つを電源装置１１の使用中に変更すると、設定値によっては過電流が流れたり、双方向インバータ１７やＤＣ／ＤＣコンバータ５１の動作が不安定となる可能性があるので、電源装置１１の起動前に可変信号Ｋにより上記パラメータを変更することが望ましい。
【０１８８】
上記以外の動作は実施の形態４と同じである。
【０１８９】
なお、本実施の形態６では、実施の形態４の構成に外部機器４１と外部機器端子４３を、さらに備える構成について説明したが、実施の形態４と実施の形態５は構成が同じであるので、実施の形態５の構成に外部機器４１と外部機器端子４３を、さらに備える構成としてもよい。
【０１９０】
この場合、上記５つのパラメータの内、既定電流ＩｋはＤＣ／ＤＣコンバータ５１に対する設定値となる。従って、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、可変信号Ｋに既定電流Ｉｋが含まれていれば、電流Ｉが、設定された既定電流Ｉｋになるように制御される。その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１や蓄電部１９の仕様に応じて、過電流を監視する既定電流Ｉｋを容易に設定できる。
【０１９１】
以上の構成、動作により、外部機器４１の可変信号Ｋに応じて、所定系統電源側電圧Ｖｉｋ、既定電流Ｉｋ、既定蓄電部電圧Ｖｂｋ、第１既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ１、または第２既定ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧Ｖｄｋ２の少なくとも１つを自在に設定することができるので、系統電源１３の規格が異なる地域で電源装置１１を使用する際に、極めて容易に、当該地域の電力事情に応じた所定系統電源側電圧Ｖｉｋの設定が可能となる電源装置１１が得られる。また、電源装置１１の仕様に応じて、容易に過電流、過電圧の監視設定値を変えることができ、高信頼性が得られる。
【０１９２】
なお、本実施の形態６でも、実施の形態３で述べたように、可変信号Ｋにより、上記した５つのパラメータ以外の情報により、電源装置１１の他の制御（例えばスイッチ１５の手動オンオフ制御など）を行うようにしてもよい。
【０１９３】
さらに、本実施の形態６でも、実施の形態３と同様に、可変信号Ｋを双方向通信としてもよい。この場合、外部機器４１は、例えば電源装置１１の各部の電流、電圧特性等を得ることで、電源装置１１の異常を監視できる。
【０１９４】
また、実施の形態１〜６において、電源装置１１を系統電源１３の停電時に蓄電部１９から電力を供給するためのもの（無停電電源装置や非常用バックアップ電源装置）として説明したが、これらの用途に限定されるものではなく、例えば電気自動車やプラグインハイブリッド車に電源装置１１を適用してもよい。この場合、電気自動車やプラグインハイブリッド車のバッテリへの充電時に、停電が発生すると、前記バッテリからの電力を直ちに家庭内の負荷へ供給することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１９５】
本発明にかかる電源装置は、蓄電部を充電中に停電が発生しても直ちに負荷へ電力供給ができるので、特に無停電電源や非常用バックアップ電源等として有用である。
【符号の説明】
【０１９６】
１１  電源装置
１３  系統電源
１５  スイッチ
１７  双方向インバータ
１９  蓄電部
２１  入出力電圧検出部
２２  電流検出部
２３  制御部
３７  蓄電部電圧検出部
４１  外部機器
４３  外部機器端子
５１  ＤＣ／ＤＣコンバータ
５３  系統電源側電圧検出部
５５  ＤＣ／ＤＣコンバータ側電圧検出部
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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