(57)【要約】【課題】複数の電池を順番に切り換えて、小出力の電源で多数の電池を充電しながら、電池を電源に接続するタイミングで発生するピーク電流を制限して安定して充電する。【解決手段】電池の充電方法は、電力の供給状態にある定電流特性を有するＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力側に複数の電池ユニット２を時分割に順番に切り換えて充電する。電池の充電方法は、出力供給状態にあるＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力側に少なくともひとつの電池ユニット２を接続する状態に保持しながら、充電を停止する電池ユニット２をＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力側から切り離して、複数の電池ユニット２を順番に切り換えて充電する。【選択図】図３
2011103746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力の供給状態にある定電流特性を有するＤＣ／ＤＣコンバータ(3)の出力側に複数の電池ユニット(2)を時分割に順番に切り換えて充電する電池の充電方法であって、
出力供給状態にある前記ＤＣ／ＤＣコンバータ(3)の出力側に少なくともひとつの電池ユニット(2)を接続する状態に保持しながら、充電を停止する電池ユニット(2)を前記ＤＣ／ＤＣコンバータ(3)の出力側から切り離して、複数の電池ユニット(2)を順番に切り換えて充電することを特徴とする電池の充電方法。
【請求項２】
特定の電池ユニット(2)を充電状態に保持しながら、特定の電池ユニット(2)の前に充電を開始した電池ユニット(2)の充電を停止して、特定の電池ユニット(2)の次に充電する電池ユニット(2)の充電を開始するように充電する電池ユニット(2)を切り換えて複数の電池ユニット(2)を順番に充電する請求項１に記載される電池の充電方法。
【請求項３】
いずれかの電池ユニット(2)を前記ＤＣ／ＤＣコンバータ(3)の出力側に接続して充電を開始した後、ＤＣ／ＤＣコンバータ(3)の出力側に接続して充電していた電池ユニット(2)をＤＣ／ＤＣコンバータ(3)の出力側から切り離して充電を停止する動作を繰り返して、複数の電池ユニット(2)を順番に充電する請求項１に記載される電池の充電方法。
【請求項４】
ひとつの電池ユニット(2)を充電する時間が１ｓｅｃないし５ｓｅｃである請求項１ないし３のいずれかに記載される電池の充電方法。
【請求項５】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ(3)で充電される複数の電池ユニット(2)を、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ(3)から切り離す状態で互いに並列に接続して残容量を均一化する請求項１ないし４のいずれかに記載される電池の充電方法。
【請求項６】
前記定電流特性を有するＤＣ／ＤＣコンバータ(3)が定電圧・定電流特性を有するＤＣ／ＤＣコンバータ(3)である請求項１ないし５のいずれかに記載される電池の充電方法。
【請求項７】
前記電池ユニット(2)を、複数の二次電池(20)を直列に接続してなる電池とする請求項１ないし６のいずれかに記載される電池の充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池ユニットを、定電流特性を有するＤＣ／ＤＣコンバータの出力側に順番に切り換えて充電する充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電池ユニットを順番に切り換えて充電する充電方法は開発されている。（特許文献１参照）
特許文献１に記載される充電方法は、電源にスイッチング素子を介して複数の電池を接続している。スイッチング素子は制御回路にコントロールされる。制御回路は、順番にひとつのスイッチング素子をオンに切り換えて電池を充電する。電池は、オン状態のスイッチング素子を介して電源に接続されて充電される。この充電方法は、図１に示すように、所定のタイミングで順番に電池を充電する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２１１５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１に示す充電方法は、スイッチング素子をオンオフに切り換えるタイミングで、電源の負荷が一時的に不安定となって電池にピーク電流が流れる弊害が発生する。この弊害は、出力電流を一定に制御する定電流特性を有する電源を使用しても解消できない。それは、スイッチング素子をオンオフに切り換えるタイミングで電源の負荷が急激に変化して、この変化に定電流特性が応答できなくなるからである。とくに、スイッチング素子がオンに切り換えられた瞬間に電源に接続される電池は、電圧が低く、また、インピーダンスも低いことから、電源から一時的にピーク電流が流れる欠点がある。このピーク電流は、たとえば、電池を１Ａ以下の定電流で充電する電源において、３Ａと極めて大きくなる。ピーク電流は電池に弊害を与えるばかりでなく、電源も一時的に過負荷な状態となって、種々の弊害の原因となる。
【０００５】
本発明は、以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、複数の電池を順番に切り換えて充電することで、小出力の電源で多数の電池を充電できることに加えて、電池を電源に接続するタイミングで発生するピーク電流を制限しながら安定して充電できる充電方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００６】
本発明の電池の充電方法は、電力の供給状態にある定電流特性を有するＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力側に複数の電池ユニット２を時分割に順番に切り換えて充電する。電池の充電方法は、出力供給状態にあるＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力側に少なくともひとつの電池ユニット２を接続する状態に保持しながら、充電を停止する電池ユニット２をＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力側から切り離して、複数の電池ユニット２を順番に切り換えて充電する。
【０００７】
以上の充電方法は、複数の電池を順番に切り換えて充電して、小出力の電源で多数の電池を充電でき、しかも、各々の電池を電源に接続するタイミングで発生するピーク電流を制限しながら安定して充電できる特徴がある。それは、電源に接続する電池を切り換えるタイミングにおいて、いずれかの電池を接続する状態に保持して切り換えるので、電源を常に無負荷とすることなく、電池を切り換えできるからである。
【０００８】
本発明の電池の充電方法は、特定の電池ユニット２を充電状態に保持しながら、特定の電池ユニット２の前に充電を開始した電池ユニット２の充電を停止して、特定の電池ユニット２の次に充電する電池ユニット２の充電を開始するように充電する電池ユニット２を切り換えて複数の電池ユニット２を順番に充電することができる。
【０００９】
本発明の電池の充電方法は、いずれかの電池ユニット２をＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力側に接続して充電を開始した後、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力側に接続して充電していた電池ユニット２をＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力側から切り離して充電を停止する動作を繰り返して、複数の電池ユニット２を順番に充電することができる。
【００１０】
本発明の電池の充電方法は、ひとつの電池ユニット２を充電する時間を、１ｓｅｃないし５ｓｅｃとすることができる。
【００１１】
本発明の電池の充電方法は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３で充電される複数の電池ユニット２を、ＤＣ／ＤＣコンバータ３から切り離す状態で、互いに並列に接続して残容量を均一化することができる。
【００１２】
本発明の電池の充電方法は、定電流特性を有するＤＣ／ＤＣコンバータ３を、定電圧・定電流特性を有するＤＣ／ＤＣコンバータ３とすることができる。
【００１３】
本発明の電池の充電方法は、電池ユニット２を、複数の二次電池２０を直列に接続してなる電池とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来の電池の充電方法を示すタイミングチャート図である。
【図２】本発明の一実施例にかかる電池の充電方法に使用する電源回路の回路図である。
【図３】本発明の一実施例にかかる電池の充電方法を示すタイミングチャート図である。
【図４】本発明の他の実施例にかかる電池の充電方法を示すタイミングチャート図である。
【図５】本発明の他の実施例にかかる電池の充電方法に使用する電源回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電池の充電方法を例示するものであって、本発明は充電方法を以下の方法に特定しない。
【００１６】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１７】
図２は、本発明の充電方法に使用する電源回路を示す。この電源回路は、サーバー８の無停電電源装置の電源として使用される。この電源回路は、入力される商用電源９をサーバー８に供給する電圧に変換するパワーコントロール回路１と、このパワーコントロール回路１の出力電圧を電池ユニット２の充電電圧に変換する充電用のＤＣ／ＤＣコンバータ３と、このＤＣ／ＤＣコンバータ３で充電される複数の電池ユニット２と、各々の電池ユニット２とＤＣ／ＤＣコンバータ３との間に接続されて、各々の電池ユニット２をＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力側に接続するスイッチング素子４と、このスイッチング素子４をオンオフに制御する制御回路５と、商用電源９が停電した時に電池ユニット２を並列に接続して電池ユニット２からサーバー８に供給する出力用のＤＣ／ＤＣコンバータ６とを備えている。
【００１８】
パワーコントロール回路１は、２００ボルトの商用電源９である交流を整流する整流回路１０と、整流回路１０の出力側に接続している昇圧回路１３とを備えている。
【００１９】
整流回路１０は、ブリッジダイオード１１で商用電源９の交流を整流して脈流とし、この脈流を電解コンデンサ１２で平滑化している。昇圧回路１３は、コイル１５とスイッチング素子１６との直列回路からなるスイッチング回路１４と、このスイッチング回路１４で昇圧される交流を整流するダイオード１７と、このダイオード１７で整流される脈流を平滑化する平滑回路の電解コンデンサ１８とを備えている。
【００２０】
スイッチング回路１４は、スイッチング素子１６を所定の周期でオンオフに切り換えて、コイル１５に蓄えるエネルギーで入力される直流を昇圧する。すなわち、スイッチング素子１６がオンに切り換えられる状態でコイル１５に通電し、スイッチング素子１６をオフに切り換えた状態で、コイル１５に蓄える電流のエネルギーでコイル１５の両端に電圧が誘導される。コイル１５に蓄えられる電流のエネルギーは、コイル１５のインダクタンスと電流の二乗の積に比例して大きくなる。スイッチング素子１６をオフに切り換えた状態で、コイル１５に蓄えられるエネルギーは、コイル１５の両端に高電圧を誘導する。
【００２１】
コイル１５に誘導される電圧は、ダイオード１７で整流して脈流として出力される。出力される脈流は、電解コンデンサ１８で平滑化されて、サーバー８に供給される。スイッチング回路１４は、出力電圧を一定の電圧に安定化させる安定化回路１９を内蔵している。この安定化回路１９は、出力電圧をフィードバックしてスイッチング素子１６をオンに切り換えるデューティーを制御する。前述したように、コイル１５に蓄えられるエネルギーは、電流の二乗に比例して大きくなるので、スイッチング素子１６をオフ時間に対するオン時間の割合、すなわちデューティーでコイル１５のエネルギーを制御して出力をコントロールできる。すなわち、スイッチング素子１６のオン時間を長くすると、コイル１５の電流が大きくなってエネルギーが大きくなり、出力電圧を高くできる。したがって、出力電圧でスイッチング素子１６のデューティーを制御して、出力電圧を安定化できる。図のパワーコントロール回路１は、出力電圧を３６０Ｖ〜３８０Ｖに制御している。ただし、パワーコントロール回路１の出力電圧は、サーバー８に供給する最適な電圧に設定される。商用電源９が停電しない状態において、パワーコントロール回路１は、サーバー８の電源に動作電力を供給する。
【００２２】
充電用のＤＣ／ＤＣコンバータ３は、パワーコントロール回路１の出力電圧を電池ユニット２を充電する電圧に変換する。このＤＣ／ＤＣコンバータ３は、たとえば、３６個のニッケル水素電池を直列に接続して定格電圧を４８Ｖとする電池ユニット２を充電する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、出力電圧を５６Ｖとしている。ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、電池ユニット２を充電するので、電池ユニット２の定格電圧よりも高い電圧を出力する。
【００２３】
図２のＤＣ／ＤＣコンバータ３は、パワーコントロール回路１の電圧を降圧するトランス３１と、このトランス３１の１次側の供給電流をコントロールするスイッチング素子３２と、トランス３１の２次側に出力される交流を整流するダイオード３３と、ダイオード３３から出力される脈流を平滑化する平滑回路である電解コンデンサ３４とを備える。スイッチング素子３２は、所定の周期、たとえば、３０ｋＨｚないし５００ｋＨｚの周波数でオンオフに切り換えられて、トランス３１の１次側に交流を入力する。
【００２４】
スイッチング素子３２は、フィードバック回路３５でオンオフに切り換えられるデューティーを制御して、出力電圧と出力電流を安定化させている。フィードバック回路３５は、出力電圧と出力電流を検出し、出力電圧と出力電流が一定になるように、スイッチング素子３２をオンオフに切り換えるデューティーを制御する。したがって、このＤＣ／ＤＣコンバータ３は、定電圧・定電流特性を有し、定電圧特性の電圧は、電池ユニット２を充電する電圧に、定電流特性の電流は、電池ユニット２を充電する電流に制御される。
【００２５】
充電用のＤＣ／ＤＣコンバータ３は、電池ユニット２を順番に充電する時間帯において、スイッチング素子３２を所定の周期でオンオフに切り換えて、常に出力を供給する状態に保持される。全ての電池ユニット２の充電が終了すると、スイッチング素子３２がオフ状態に保持されて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、出力を供給しない状態に保持される。
【００２６】
電池ユニット２は、複数の二次電池２０を直列に接続して、出力電圧を高くしている。たとえば、無停電電源装置に使用される電池ユニット２は、定格電圧を４８Ｖに設定している。ただし、電池ユニットは、必ずしも定格電圧をこの電圧に設定する必要はなく、たとえば１２Ｖないし６０Ｖとすることができる。電池ユニット２の電圧を６０Ｖよりも低くすることで、充電用のＤＣ／ＤＣコンバータ３と、出力用のＤＣ／ＤＣコンバータ６に使用する半導体素子に高耐圧のものを使用する必要がなく、部品コストを低減しながら半導体素子の電圧降下を小さくして電力効率を高くできる。ただ、電池ユニットの電圧が低すぎると、出力に対する電流が大きくなるので、好ましくは電池ユニットの電圧を１２Ｖよりも高くして、出力電流を小さくする。ただし、電池ユニットは、出力からその電圧が設定されるので、出力電力の小さい用途にあっては、１２Ｖよりも低くすることもできる。
【００２７】
電池ユニット２は、直列に設定する二次電池２０の個数で出力電圧を調整する。４８Ｖの電池ユニット２は、３６個のニッケル水素電池を直列に接続している。要求される出力の小さい用途にあっては、必ずしも複数の二次電池を直列に接続する必要はなく、たとえば、１個の二次電池で電池ユニットを構成することもできる。
【００２８】
さらに、図２の電源回路は、第１ないし第５からなる５組の電池ユニット２を設けている。電池ユニット２の個数も要求される出力から特定される。したがって、より大きな出力が要求される用途にあっては、６組以上の電池ユニットを使用し、要求される出力が少ない用途にあっては、２組ないし４組の電池ユニットを使用することもできる。
【００２９】
電池ユニット２を構成する二次電池２０は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの充電できる全ての電池を使用できる。ニッケル水素電池は、低コストで寿命が長く、また、鉛バッテリに比較して軽くて充電容量を大きくできる。また、リチウムイオン電池は、さらに軽くて充電容量を大きくできる。
【００３０】
各々の電池ユニット２は、スイッチング素子４を介して、出力供給状態にある充電用のＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力側に接続される。スイッチング素子４は、トランジスタやＦＥＴなどの半導体スイッチング素子である。図２の電源回路は、各々の電池ユニット２を充電用のダイオード４１とスイッチング素子４を介して充電用のＤＣ／ＤＣコンバータ３に接続し、さらに、出力用のダイオード４２を介して出力用のＤＣ／ＤＣコンバータ６に接続している。充電用のダイオード４１と出力用のダイオード４２は直列に接続されて、充電用のＤＣ／ＤＣコンバータ３から、出力用のＤＣ／ＤＣコンバータ６に電流を流す方向に接続している。充電用のダイオード４１と出力用のダイオード４２との接続点にスイッチング素子４を介して電池ユニット２を接続している。この回路構成によると、各々の電池ユニット２が安定して出力用のＤＣ／ＤＣコンバータ６に電流を出力できる。また、電池ユニット２から充電用のＤＣ／ＤＣコンバータ３への逆流を防止できる。
【００３１】
スイッチング素子４は、制御回路５でオンオフに制御される。制御回路５は、順番に電池ユニット２を充電するように、すなわち、第１ないし第５の電池ユニット２を順番に充電用のＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力側に接続する。電池ユニット２が順番に充電用のＤＣ／ＤＣコンバータ３に接続されるとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ３はスイッチング素子４を所定の周期でオンオフに切り換えて、出力を供給できる状態、すなわち出力供給状態に保持される。
【００３２】
制御回路５がスイッチング素子４をオンオフに制御して、電池ユニット２を順番に充電する方法を図３と図４に示している。これ等の図に示すように、制御回路５は、常にひとつのスイッチング素子４をオン状態として、少なくともひとつの電池ユニット２を充電用のＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力側に接続する状態として、出力供給状態にある充電用のＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力を無負荷な状態とすることなく充電する電池ユニット２を順番に切り換える。
【００３３】
図３の充電方法は、特定の電池ユニット２を充電状態に保持しながら、特定の電池ユニット２の前に充電を開始した電池ユニット２の充電を停止して、特定の電池ユニット２の次に充電する電池ユニット２の充電を開始するように充電する電池ユニット２を切り換えて複数の電池ユニット２を順番に充電する。すなわち、この図において、(1)のタイミングにおいては、第２の電池ユニット２Ｂを充電状態に保持して、第２の電池ユニット２Ｂよりも先に充電を開始した第１の電池ユニット２Ａの充電を停止して、第２の電池ユニット２Ｂの次に充電を開始する第３の電池ユニット２Ｃの充電を開始し、さらに、(2)のタイミングにあっては、第３の電池ユニット２Ｃを充電状態に保持して、第２の電池ユニット２Ｂの充電を停止して、第４の電池ユニット２Ｄの充電を開始する。さらに、(3)のタイミングにあっては、第４の電池ユニット２Ｄを充電状態に保持して、第３の電池ユニット２Ｃの充電を停止して、第５の電池ユニット２Ｅの充電を開始する。さらにまた、(4)のタイミングにあっては、第５の電池ユニット２Ｅを充電状態に保持して、第４の電池ユニット２Ｄの充電を停止して、第１の電池ユニット２Ａの充電を開始する。電池ユニット２は、接続しているスイッチング素子４をオンに切り換えて充電され、スイッチング素子４をオフに切り換えて充電されない状態となる。
【００３４】
図３の充電方法において、各々の電池ユニット２を充電する時間、すなわち(1)と(3)、(2)と(4)、(3)と(5)の時間間隔を２ｓｅｃに設定し、スイッチング素子４を切り換えるタイミングである(1)と(2)、(2)と(3)、(3)と(4)、(4)と(5)の時間間隔を、充電する時間の１／２の１ｓｅｃに設定している。ただし、各々の電池ユニット２を充電する時間間隔を特定するものではなく、たとえば、０．１ｓｅｃないし１分、好ましくは０．５ｓｅｃないし３０ｓｅｃ、さらに好ましくは１ｓｅｃないし１０ｓｅｃとすることもできる。
【００３５】
以上の充電方法は、充電用のＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力側に２組の電池ユニット２を接続して、２組の電池ユニット２を並列に接続して一緒に充電できる。したがって、電池ユニット２をより短時間に満充電できる特徴がある。
【００３６】
図４の充電方法は、特定の電池ユニット２を充電用のＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力側に接続して充電を開始した後、ＤＣ／ＤＣコンバータ３に接続して充電していた別の電池ユニット２をＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力側から切り離して充電を停止する動作を繰り返して、複数の電池ユニット２を順番に充電する。この図においては、(1)の所定の時間幅のあるタイミングにおいては、第２の電池ユニット２Ｂの充電を開始した後、第１の電池ユニット２Ａの充電を停止し、(2)のタイミングにおいては、第３の電池ユニット２Ｃの充電を開始して、第２の電池ユニット２Ｂの充電を停止し、さらに、(3)のタイミングにあっては、第４の電池ユニット２Ｄの充電を開始して、第３の電池ユニット２Ｃの充電を停止する。さらに、(4)のタイミングにおいては、第５の電池ユニット２Ｅの充電を開始して、第４の電池ユニット２Ｄの充電を停止し、さらに、(5)のタイミングにあっては、第１の電池ユニット２Ａの充電を開始して、第５の電池ユニット２Ｅの充電を停止する。
【００３７】
図４の充電方法においては、各々の電池ユニット２を充電する時間を２ｓｅｃに設定し、(1)ないし(5)のタイミングにおいて、充電を開始する電池ユニット２のスイッチング素子４をオンに切り換えてから、充電を停止する電池ユニット２のスイッチング素子４をオフに切り換えるまでの時間間隔（ｔ）を１ｍｓｅｃ〜１００ｍｓｅｃに設定している。この時間間隔（ｔ）は、一方のスイッチング素子４をオン、他方のスイッチング素子４をオフに切り換えて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の負荷が急激に変化して、充電を開始する電池ユニット２にピーク電流が流れない間隔に設定される。
【００３８】
図４の充電方法は、ほとんどの時間帯において、充電用のＤＣ／ＤＣコンバータ３は、１組の電池ユニット２を充電する。したがって、この充電用のＤＣ／ＤＣコンバータ３は、出力電流を１組の電池ユニット２を充電する電流に設定して、出力電流を小さくして電池ユニット２を順番に充電できる。ただ、短時間ではあるが、２個のスイッチング素子４が同時にオンに切り換えられるタイミングがある。この状態は、充電する電池ユニット２を切り換えるときにのみ発生する。このタイミングにおいて、充電用のＤＣ／ＤＣコンバータ３は、定電流特性で出力電流を制限しているので、２組の電池ユニット２を充電するときに電池ユニット２の充電電流が小さくなる。ただ、この時間は短く、電池ユニット２を充電する時間をほとんど遅くすることはない。
【００３９】
制御回路５は、順番にスイッチング素子４をオンに切り換えて第１ないし第５の電池ユニット２を充電するが、いずれかの電池ユニット２が満充電されると、満充電された電池ユニット２に接続しているスイッチング素子４をオフ状態に保持して充電を停止する。いずれかの電池ユニット２が満充電されると、この電池ユニット２を除く他の電池ユニット２に接続しているスイッチング素子４を、図３または図４に示すように順番にオンに切り換えて、全ての電池ユニット２を満充電する。
【００４０】
図３と図４の充電方法は、各々の電池ユニット２を一定の時間（図にあっては２ｓｅｃ）間充電するが、電池ユニット２の充電時間を電池の残容量で変更することもできる。たとえば、残容量が小さい電池ユニットの充電時間を、残容量が大きい電池ユニットの充電時間よりも長くして、電池ユニットの残容量を均等化しながら充電することもできる。各々の電池ユニット２の残容量は、充電を停止するときの電池ユニット２の電圧である開放電圧で検出する。
【００４１】
制御回路５は、充電している電池ユニット２の満充電を検出する。ニッケル水素電池からなる電池ユニットは、満充電されると電池の電圧がピーク電圧まで上昇し、さらに充電すると、ピーク電圧からΔＶ低下し、または、電池温度の上昇が発生する。したがって、ニッケル水素電池からなる電池ユニットの充電を制御する制御回路は、電池ユニットのピーク電圧を検出し、あるいはピーク電圧からのΔＶ低下を検出し、あるいはまた、電池温度の上昇を検出して、電池ユニットの満充電を検出できる。また、リチウムイオン電池からなる電池ユニットは、満充電されると、一定の電圧で充電して充電電流が減少する。したがって、リチウムイオン電池からなる電池ユニットの充電を制御する制御回路は、電池ユニットの電圧と電流から満充電を検出できる。
【００４２】
ところで、複数の電池ユニット２を順番に充電する電源回路は、つねに全ての電池ユニット２を均一な条件で満充電できないことがある。たとえば、電池ユニット２に温度差が発生し、あるいは劣化度が変化するなどして電気特性がアンバランスになると、全ての電池ユニット２の残容量を均一に制御できなくなる。とくに、無停電電源装置に使用される電池ユニット２は、放電されるタイミングが極めて少なく、満充電に近い状態で長い時間保持されることから、自己放電によっても残容量はアンバランスとなる。
【００４３】
また、電源回路の電源として、商用電源に代わって、太陽電池を利用することもできる。この電源回路は、図示しないが、ＤＣ／ＤＣコンバータの１次側に太陽電池の出力を接続し、太陽電池から供給される電力でもって複数の電池ユニットを順番に充電する。太陽電池出力は、天候等の自然条件に左右されて出力が不安定となり、短時間充放電が繰り返されるため充電される電池ユニットの残容量はアンバランスとなりやすくなる。
【００４４】
図５の電源回路は、制御回路５でスイッチング素子４を制御して、電池ユニット２のアンバランスを解消する。アンバランスを解消するとき、充電用のＤＣ／ＤＣコンバータ３のスイッチング素子３２をオフ状態に保持して、ＤＣ／ＤＣコンバータ３は出力を供給しない状態とする。この電源回路は、電池ユニット２と直列に接続しているスイッチング素子４を介して、複数の電池ユニット２を並列に接続できる回路構成としている。制御回路５が、複数のスイッチング素子４を同時にオンに切り換えると、スイッチング素子４を介して複数組の電池ユニット２が並列に接続される。並列に接続される電池ユニット２は、高電圧の電池ユニット２から低電圧の電池ユニット２に充電電流が流れて電圧が均一になって残容量が揃えられる。この電源回路は、全てのスイッチング素子４をオンに切り換えて、電池ユニット２の残容量を均一にできる。制御回路５は、スイッチング素子４を、パルス状にオンオフに切り換え、電池ユニット２間の電流をコントロールしながら、電池ユニット２の電圧と残容量を均一化することもできる。
【００４５】
図５の電源回路は、充電用のＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力側に充電用のダイオード４１を接続しており、充電用のＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力を、充電用のダイオード４１を介して複数組の電池ユニット２に供給している。さらに、図の電源回路は、出力用のＤＣ／ＤＣコンバータ６の入力側に出力用のダイオード４２を接続しており、複数組の電池ユニット２から出力を、出力用のダイオード４２を介して出力用のＤＣ／ＤＣコンバータ６に供給している。この回路構成によると、全てのスイッチング素子４をオンに切り換える状態で、複数組の電池ユニット２を互いに並列に接続しながら、電池ユニット２から充電用のＤＣ／ＤＣコンバータ３への逆流を防止できる。
【００４６】
さらに、制御回路５は、パワーコントロール回路１に電力を供給する商用電源９が停電するとき、全ての電池ユニット２と直列に接続しているスイッチング素子４をオンに切り換えて、各々の電池ユニット２から出力用のＤＣ／ＤＣコンバータ６に電力を供給する。したがって、制御回路５は、商用電源９の停電を検出する回路（図示せず）を備えている。
【００４７】
出力用のＤＣ／ＤＣコンバータ６も、商用電源９の停電を検出する回路（図示せず）を備えている。停電を検出する回路が停電を検出すると、出力用のＤＣ／ＤＣコンバータ６は動作状態に切り換えられる。停電時に動作状態となる出力用のＤＣ／ＤＣコンバータ６は、電池ユニット２の電圧をパワーコントロール回路１の出力電圧に昇圧してサーバー８に供給する。
【００４８】
出力用のＤＣ／ＤＣコンバータ６は、電池ユニット２の電圧を昇圧するトランス６１と、このトランス６１の１次側の電流をコントロールするスイッチング素子６２と、トランス６１の２次側に出力される交流を整流するダイオード６３と、ダイオード６３から出力される脈流を平滑化する平滑回路である電解コンデンサ６４とを備える。スイッチング素子６２は、所定の周期、たとえば、３０ＫＨｚないし５００ＫＨｚの周波数でオンオフに切り換えられて、トランス６１の１次側に交流を入力する。
【００４９】
スイッチング素子６２は、フィードバック回路６５でオンオフに切り換えられるデューティーを制御して、出力電圧と出力電流を安定化させている。フィードバック回路６５は、出力電圧と出力電流を検出し、出力電圧と出力電流が一定になるように、スイッチング素子６２をオンオフに切り換えるデューティーを制御する。したがって、このＤＣ／ＤＣコンバータ３は、定電圧・定電流特性を有し、定電圧特性の電圧は、サーバー８に電力を供給する電圧である３６０Ｖ〜３８０Ｖに、定電流特性はサーバー８を動作できる電流であって電池ユニット２の放電を許容する電流に制御される。
【符号の説明】
【００５０】
１…パワーコントロール回路
２…電池ユニット                  ２Ａ…第１の電池ユニット
２Ｂ…第２の電池ユニット
２Ｃ…第３の電池ユニット
２Ｄ…第４の電池ユニット
２Ｅ…第５の電池ユニット
３…ＤＣ／ＤＣコンバータ
４…スイッチング素子
５…制御回路
６…出力用のＤＣ／ＤＣコンバータ
８…サーバー
９…商用電源
１０…整流回路
１１…ブリッジダイオード
１２…電解コンデンサ
１３…昇圧回路
１４…スイッチング回路
１５…コイル
１６…スイッチング素子
１７…ダイオード
１８…電解コンデンサ
１９…安定化回路
２０…二次電池
３１…トランス
３２…スイッチング素子
３３…ダイオード
３４…電解コンデンサ
３５…フィードバック回路
４１…充電用のダイオード
４２…出力用のダイオード
６１…トランス
６２…スイッチング素子
６３…ダイオード
６４…電解コンデンサ
６５…フィードバック回路
【図１】
2011103746.tif 000003
【図２】
2011103746.tif 000004
【図３】
2011103746.tif 000005
【図４】
2011103746.tif 000006
【図５】
2011103746.tif 000007