(57)【要約】【課題】外部の負荷回路に対して電力を供給する電源回路を安全性高く制御する電源制御回路を提供すること。【解決手段】外部の負荷回路に対して電力を供給する電源回路２を制御する電源制御回路１は、電源回路２が負荷回路に対して作用する印加電圧を計測する電圧センサ１２１と、電圧センサ１２１が計測した印加電圧が所定の電圧しきい値を下回ったか否かを判断する低電圧検知部１２と、電源回路２の動作を停止させ負荷回路に対する電力供給を遮断する遮断手段１４と、を備え、遮断手段１４は、電源回路２が定電流制御で制御されているとき、印加電圧が所定の電圧しきい値を下回ったと低電圧検知部１２により判断された場合に電源回路２の動作を停止させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の負荷回路に対して電力を供給する電源回路を制御する電源制御回路であって、
電源回路が負荷回路に対して作用する印加電圧を計測する電圧計測部と、
電圧計測部が計測した印加電圧が所定の電圧しきい値を下回ったか否かを判断する電圧監視部と、
電源回路の動作を停止させ負荷回路に対する電力供給を遮断する遮断手段と、を備え、
該遮断手段は、電源回路が定電流制御で制御されているとき、印加電圧が所定の電圧しきい値を下回ったと前記電圧監視部により判断された場合に電源回路の動作を停止させる電源制御回路。
【請求項２】
請求項１において、前記電源回路は、電気的に並列する複数の電源回路によって構成されている電源制御回路。
【請求項３】
請求項１又は２において、電源回路が負荷回路に対して供給する電流を計測する電流計測部と、
電流計測部が計測した電流値が所定の電流しきい値を超過したか否かを判断する電流監視部と、を備え、
前記遮断手段は、電源回路が定電流制御で制御されているとき、電流値が所定の電流しきい値を超過したと前記電流監視部により判断された場合に電源回路の動作を停止させる電源制御回路。
【請求項４】
請求項１〜３において、電源回路の動作を開始した後、予め設定された所定時間を経過するか、あるいは印加電圧が所定の電圧しきい値を超えたときに満たされる監視条件が設定されており、
前記遮断手段は、前記監視条件が満たされるまでの間は電源回路の動作を停止させることがなく、前記監視条件が満たされていることを前提として電源回路の動作停止を実行可能である電源制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部の負荷回路に対して電力を供給する電源回路を制御する電源制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータやＯＡ機器をはじめ、各種の産業機器、民生機器など様々な分野で電源装置が利用されている。電源装置については、近年その用途がますます拡大し、要求される仕様が多様化している。このような多様な要求に応えられるよう、近年、種々な仕様の電源装置が開発され運用されている。
【０００３】
用途の拡大に対して迅速に対応するための試みとして、近年では、スイッチング電源装置など既存の電源装置を組み合わせて要求仕様に合致した電源装置を構成する試みや、既存の電源装置に対して制御回路を組み合わせて要求仕様に合致した電源装置を構成する試みが行われている。このような試みは、各種仕様の電源装置を実現するに当たって、開発に要する期間の短縮や、開発コストの抑制や、ベースとなる電源装置の標準化の推進等の観点において非常に有効な試みとなっている。
【０００４】
しかしながら、既存の電源回路を利用して仕様に適合する電源回路を構成する際、電力の供給先の負荷回路側で電気的な短絡等、何らかの電気的トラブルが発生したときに異常を検出できないと、電力供給がそのまま継続され電源装置や負荷回路に致命的な損傷が生じるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１０３７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、外部の負荷回路に対して電力を供給する電源回路を安全性高く制御する電源制御回路を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、外部の負荷回路に対して電力を供給する電源回路を制御する電源制御回路であって、
電源回路が負荷回路に対して作用する印加電圧を計測する電圧計測部と、
電圧計測部が計測した印加電圧が所定の電圧しきい値を下回ったか否かを判断する電圧監視部と、
電源回路の動作を停止させ負荷回路に対する電力供給を遮断する遮断手段と、を備え、
該遮断手段は、電源回路が定電流制御で制御されているとき、印加電圧が所定の電圧しきい値を下回ったと前記電圧監視部により判断された場合に電源回路の動作を停止させる電源制御回路にある（請求項１）。
【０００８】
本発明の電源制御回路は、負荷回路に作用する印加電圧を監視する電圧監視部と、負荷回路に作用する印加電圧が所定の電圧しきい値を下回ったときに電源回路の動作を停止させる遮断手段と、を備えている。
【０００９】
この電源制御回路によれば、例えば、外部の負荷回路側で電気的な短絡等の異常が生じたとき、印加電圧の低下（電位の垂下）によって異常を早急に検知でき、早い段階で電源回路の動作を停止させることが可能である。このように印加電圧の低下に応じて早急に電源回路の動作を停止させ負荷回路に対する電力供給を遮断できれば、電源回路の損傷等を未然に回避できるほか、負荷回路の損傷度合いの拡大を抑制できる。加えて、負荷回路に他の機器が接続されている場合であれば、その機器の損傷等を未然に回避できる。
【００１０】
このように本発明の電源制御回路は、異常が発生したときに早急に電源回路の動作を停止可能であり、電源回路の損傷等を未然に防止可能な安全性の高い制御回路である。
【００１１】
本発明における電源回路としては、例えば、コンバータを含むスイッチング電源回路等の各種の電源回路によって構成される。負荷回路としては、電気自動車や自動搬送車等の充電回路、電気自動車や自動搬送車や検査装置や各種生産設備の電源部分を構成する回路等がある。負荷回路が充電回路であれば、電源回路が充電器出力回路として機能する。
【００１２】
本発明における好適な一態様の電源制御回路が制御する電源回路は、電気的に並列する複数の電源回路によって構成されている（請求項２）。
複数の電源回路を電気的に並列させれば、大きな電流を供給可能な大規模な電源回路を比較的容易に実現できる。一方、各電源回路において、外部の負荷回路側の異常を検知し難くなるため、本発明の作用効果が一層有用になる。
【００１３】
本発明における好適な一態様の電源制御回路は、電源回路が負荷回路に対して供給する電流を計測する電流計測部と、
電流計測部が計測した電流値が所定の電流しきい値を超過したか否かを判断する電流監視部と、を備え、
前記遮断手段は、電源回路が定電流制御で制御されているとき、電流値が所定の電流しきい値を超過したと前記電流監視部により判断された場合に電源回路の動作を停止させる（請求項３）。
この場合には、例えば、電源回路側の異常等に応じて過大な電流が出力された際、早急に電源回路の動作を停止できる。過大電流の供給による負荷回路側の損傷を未然に回避でき安全性を向上できる。
【００１４】
本発明における好適な一態様の電源制御回路においては、電源回路の動作を開始した後、予め設定された所定時間を経過するか、あるいは印加電圧が所定の電圧しきい値を超えたときに満たされる監視条件が設定されており、
前記遮断手段は、前記監視条件が満たされるまでの間は電源回路の動作を停止させることがなく、前記監視条件が満たされていることを前提として電源回路の動作停止を実行可能である（請求項４）。
【００１５】
前記遮断手段の動作の前提として前記監視条件を設定すれば、電源回路が非動作状態から動作状態へ立ち上がるのに必要な期間（立ち上がり期間）を確保できる。このような立ち上がり期間を確保すれば、前記遮断手段の動作に起因して電源回路の立ち上がり（起動）が阻害されるおそれを未然に回避できる。なお、前記監視条件に関する所定の電圧しきい値は、前記電圧監視部による判断に適用される電圧しきい値と同じ値であっても良いし、異なる値であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例における、電源回路及び電源制御回路を示すブロック図。
【図２】実施例における、電源制御回路が出力停止信号を出力する際の処理の流れを図示する説明図。
【図３】実施例における、異常検知領域の説明図。
【図４】実施例における、電源制御回路による処理手順を示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施の形態につき、以下の実施例を用いて具体的に説明する。
（実施例）
本例は、複数のスイッチング電源（電源回路）２０が並列された電源回路２を制御する電源制御回路１に関する例である。この内容について、図１〜図４を用いて説明する。本例の電源回路２は、図示しない自動搬送車のバッテリーを充電するための電力を出力する充電器出力回路を構成している。
本例の電源制御回路１は、図１のごとく、電源回路２が外部の負荷回路（本例ではバッテリー等を含む充電回路。）に対して作用する印加電圧を計測する電圧センサ（電圧計測部）１２１と、電圧センサ１２１により計測された印加電圧Ｖｏが所定の電圧しきい値Ｖ１を下回ったか否かを判断する低電圧検知部（電圧監視部）１２と、電源回路２の動作を停止させ負荷回路に対する電力供給を遮断する遮断手段と、を備えている。
信号処理部１４１と出力部１４２とを含んで構成される遮断手段１４は、電源回路２が定電流制御で制御されているとき、低電圧検知部１２によって印加電圧が所定の電圧しきい値を下回ったと判断された場合に電源回路２の動作を停止させるように構成されている。
以下、この内容について詳しく説明する。
【００１８】
本例の電源制御回路１が制御する電源回路２は、図１のごとく、３台の同じ仕様のスイッチング電源２０が電気的に並列された回路である。本例では、電源制御回路１による制御により、この電源回路２が外部の負荷回路（図示略）に対して１００Ａの電流を供給する定電流制御を例示している。なお、このときの負荷回路に対する印加電圧は３０Ｖとなっている。
【００１９】
電源回路２を構成する各スイッチング電源２０は、図示しないスイッチング素子、出力平滑回路、制御ＩＣを含む制御回路のほか、外部制御用の制御端子を備えている。各スイッチング電源２０は、この制御端子を介して入力された制御信号によって定電流制御あるいは定電圧制御等の制御が可能である。本例では、各スイッチング電源２０の制御端子に対して、電源制御回路１から延設された制御信号線１１０が接続されている。各スイッチング電源２０は、この制御信号線１１０を利用した電源制御回路１の制御により、定電流制御やＯＮ制御（起動制御）や停止制御等が可能である。
【００２０】
電源制御回路１は、図１のごとく、電源回路２の出力電流あるいは印加電圧を制御するための定電流／定電圧制御回路１１のほか、低電圧検知部１２、過電流検知部１３、出力ＯＮ監視回路１５、信号処理部１４１、出力部１４２、電源回路２を起動するための起動スイッチ（図示略）等を備えている。
【００２１】
低電圧検知部（電圧監視部）１２は、電源回路２が負荷回路（図示略）に対して電力を供給する電力線２００に設けられた電圧センサ（電圧計測部）１２１のセンサ値を利用して低電圧を検知する回路である。本例の低電圧検知部１２では、印加電圧Ｖｏに対して電圧しきい値Ｖ１＝１１Ｖが設定されている。低電圧検知部１２は、Ｖｏ＜Ｖ１となったとき、電位が垂下して低電圧が発生した旨の検知信号を出力する。
【００２２】
過電流検知部（電流監視部）１３は、電力線２００の途中に設けられた電流センサ（電流計測部）１３１のセンサ値を利用して過電流を検知する回路である。本例の過電流検知部１３では、出力電流Ｉｏに対して電流しきい値Ｉｔｈ＝１２５Ａが設定されている。過電流検知部１３は、Ｉｏ＞Ｉｔｈとなったとき、過電流が発生した旨の検知信号を出力する。
【００２３】
出力ＯＮ監視回路１５は、電源回路２の動作を開始させ、非動作状態から動作状態へ移行させるためのＯＮ制御を実行するための回路である。ＯＮ制御は、電源回路２の立ち上がり期間（起動期間）において、電源回路２の出力を停止させるための出力停止信号の誤出力を未然に回避するための制御を含んでいる。
【００２４】
出力ＯＮ監視回路１５は、所定の監視条件が満たされたときに成立する監視フラグのフラグ値に応じたレベル信号を信号処理部１４１に入力する。本例では、監視条件として、印加電圧Ｖｏが所定の電圧しきい値Ｖ２＝１１Ｖを超えて立ち上がるか、あるいは前記起動スイッチによるＯＮ操作後の経過時間ＴがＴｔｈ＝２０ｍｓｅｃに達したことが設定されている。
【００２５】
信号処理部１４１は、低電圧検知部１２、過電流検知部１３、出力ＯＮ監視回路１５等の出力信号等を処理することで、電源回路２の動作を停止させるか否かを判断する回路である。信号処理部１４１は、図２のごとく、低電圧検知部１２あるいは過電流検知部１３から検知信号（異常信号）を受信したとき、出力部１４２から出力停止信号を出力させる。本例の電源制御回路１では、図３のごとく、低電圧検知部１２による電圧しきい値Ｖ１として１１Ｖが設定され、過電流検知部１３による電流しきい値Ｉｔｈとして１２５Ａが設定されている。上記のごとく本例の電源制御回路１では、信号処理部１４１と出力部１４２との組合せにより負荷回路への電力供給を遮断する遮断手段１４が構成されている。
【００２６】
本例の電源制御回路１の動作処理の流れについて、図４のフロー図を参照して説明する。
電源制御回路１の起動スイッチ（図示略）がＯＮ操作された場合には（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、まず、ＯＮ制御が実行される。ＯＮ制御は、印加電圧Ｖｏが電圧しきい値Ｖ１を超えるか、あるいはＯＮ後の経過時間ＴがＴｔｈを超えるまで継続する（Ｓ１０２：ＮＯ）。
【００２７】
ＯＮ制御は、印加電圧Ｖｏが電圧しきい値Ｖ１を超えるか、あるいはＯＮ後の経過時間ＴがＴｔｈを超えたときに終了し（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、定電流制御等の通常制御に移行する（Ｓ１０３）。この通常制御では、印加電圧Ｖｏが電圧しきい値Ｖ２を下回るか、あるいは出力電流ＩｏがＩｔｈを超えない限り（Ｓ１０４：ＮＯ）、電源制御回路１の出力スイッチがＯＦＦ操作されるまで継続される（Ｓ１１５：ＮＯ）。
【００２８】
この通常制御中に、印加電圧Ｖｏが電圧しきい値Ｖ２を下回るか、あるいは出力電流ＩｏがＩｔｈを超えた場合には（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、ＯＦＦ操作された場合（Ｓ１１５：ＹＥＳ）と同様に、出力停止信号の出力に応じて電源回路２の動作が停止される（Ｓ１０５）。
【００２９】
以上のように本例の電源制御回路１によれば、例えば、外部の負荷回路側の電気的な短絡等の異常が生じたとき、印加電圧の低下によって異常を検知でき、電源回路２の動作を停止させることが可能である。一方、電源回路２を構成する何れかのスイッチング電源２０の制御ＩＣ等が壊れて過大な電流が出力される等の異常が発生したときには、過電流の検出に応じて異常を検知でき、電源回路２の動作を停止させることが可能である。
【００３０】
本例の電源制御回路１を採用すれば、自動搬送車の充電回路である負荷回路、あるいは充電器出力回路をなす電源回路２で何らかの異常が発生して電位の垂下（印加電圧の低下）や過電流が生じたとき、早い段階で電源回路２の動作を停止できる。このようにして負荷回路に対する電源供給を直ちに遮断できれば、電源回路２及び負荷回路のうち正常な方の回路の損傷や、負荷回路の周辺回路や周辺機器等の損傷等、損傷箇所の拡大を未然に回避できるほか、異常が発生した回路の損傷度合いの拡大を抑制できる。
【００３１】
このように本発明の電源制御回路１は、負荷回路側で電気的な短絡等の異常が発生したときに早急に電源回路２の動作を停止可能であり、電源回路２の損傷等を未然に防止可能な安全性の高い制御回路である。
【００３２】
本例は、大出力の充電器出力回路をなす電源回路２に対して電源制御回路１を適用した例である。電源回路２から電力を供給する負荷回路としては、本例の自動搬送車の充電回路のほか、電気自動車や各種バッテリ駆動装置の充電回路、電気自動車や自動搬送車や検査装置や各種生産設備等の電源部分を構成する回路など様々な回路がある。
【００３３】
本例の電源制御回路１を採用した場合、並列運転させるスイッチング電源２０の台数により出力電流容量の調整が可能である。このように本例の電源制御回路１を利用すれば、さまざまな出力電流容量の電源を構成可能である。本例の電源制御回路１は、並列運転するスイッチング電源２０の台数の変更に柔軟に対応でき、並列運転するスイッチング電源２０の台数に関わらず１台のみで出力短絡保護を含む電源制御が可能である。なお、この電源制御回路１は、並列運転の場合だけでなく、１台単体のスイッチング電源２０にも対応でき、出力短絡保護を含む電源制御が可能である。
【００３４】
以上、実施例のごとく本発明の具体例を詳細に説明したが、これらの具体例は、特許請求の範囲に包含される技術の一例を開示しているにすぎない。言うまでもなく、具体例の構成や数値等によって、特許請求の範囲が限定的に解釈されるべきではない。特許請求の範囲は、公知技術や当業者の知識等を利用して前記具体例を多様に変形あるいは変更した技術を包含している。
【符号の説明】
【００３５】
１  電源制御回路
１１  定電流／定電圧制御回路
１１０  制御信号線
１２  低電圧検知部（電圧監視部）
１２１  電圧センサ（電圧計測部）
１３  過電流検知部（電流監視部）
１３１  電流センサ（電流計測部）
１４  遮断手段
１４１  信号処理部
１４２  出力部
１５  出力ＯＮ監視回路
２  電源回路
２０  スイッチング電源（電源回路）
２００  電力線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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