(57)【要約】【課題】  低効率時のスイッチング電源を徹底して動作させず、蓄電装置からの電源を利用することで、従来、動作モードの設定に依っていたために生じた効率悪化をなくす。【解決手段】  負荷208が軽くなると、スイッチング電源202が低効率動作になるので、負荷への給電電流Is(2)を設定閾値で判定し、低効率動作になる場合、切替器 (2)を動作させ、スイッチング電源側から蓄電装置210側に切替える。同時に充電電圧Vsをチェックし、要充電であれば、スイッチング電源を切替器 (1)により蓄電装置210側に切替える。この時、蓄電装置は、高効率で動作するスイッチング電源から充電を受けながら、軽負荷に対し放電する。充電が不要な場合、スイッチング電源を停止させるが、その後、充電不足になるか、負荷が大きくなって高効率で動作する条件になれば、直ちに起動する。【選択図】        図６
2008005153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング電源と、蓄電装置と、
前記スイッチング電源と前記蓄電装置との間で、負荷に出力する電源を切替える切替手段と、
負荷に出力する電流を検知する電流検知手段と、
前記電流検知手段によって検知された電流値を、スイッチング電源における変換効率が低下する動作範囲を定めた判定値と比較し、判定値以上であるか、否かを判定する電流値判定手段と、
前記切替手段の切替え状態を、前記電流値判定手段によって判定値以上であると判定されたことを条件に、スイッチング電源とし、判定値以上ではないと判定されたことを条件に、蓄電装置とする制御を行う電源制御手段と、
を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
スイッチング電源と、
前記スイッチング電源から電源の供給を受ける蓄電装置と、
前記スイッチング電源の供給経路を負荷側と蓄電装置側との間で切替える第１切替手段と、
前記蓄電装置と前記第１切替手段を介して供給される前記スイッチング電源との間で、負荷に出力する電源を切替える第２切替手段と、
負荷に出力する電流を検知する電流検知手段と、
前記電流検知手段によって検知された電流値を、スイッチング電源における変換効率が低下する動作範囲を定めた判定値と比較し、判定値以上であるか、否かを判定する電流値判定手段と、
蓄電装置の充電量を検知する充電状態検知手段と、
前記充電状態検知手段によって検知された充電量を、充電の必要な状態を考慮して定めた判定値と比較し、判定値以上であるか、否かを判定する充電量判定手段と、
前記第２切替手段の切替え状態を、前記電流値判定手段によって判定値以上であると判定されたことを条件に、スイッチング電源とし、判定値以上ではないと判定されたことを条件に、蓄電装置とする制御を行い、
負荷に出力する電源が前記蓄電装置であるときに、前記充電量判定手段によって判定値以上ではないと判定されたことを条件に、前記第１切替手段における前記スイッチング電源の供給経路の切替え状態を蓄電装置側への供給経路とする制御を行う電源制御手段と、
を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項３】
請求項２に記載された電源装置において、
前記スイッチング電源の出力端の電流を検知するスイッチング電源電流検知手段と、
前記スイッチング電源電流検知手段によって検知された電流値を、スイッチング電源における変換効率が低下する動作範囲を定めた判定値と比較し、判定値以上であるか、否かを判定するスイッチング電源出力判定手段を備え、
前記電源制御手段は、前記スイッチング電源出力判定手段によって判定値以上ではないと判定されたことを条件に、駆動していた前記スイッチング電源を停止させ、前記電流値判定手段によって判定値以上であると判定されたことを条件に、停止していた前記スイッチング電源を起動させる手段を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項４】
スイッチング電源と、
前記スイッチング電源から電源の供給を受ける蓄電装置と、
前記スイッチング電源を負荷側と蓄電装置側それぞれの供給経路に供給量を制御可能にして供給する第１切替手段と、
前記蓄電装置と前記第１切替手段を介して供給される前記スイッチング電源をそれぞれ供給量を制御可能にして負荷に出力する第２切替手段と、
負荷に出力する電流を検知する電流検知手段と、
前記電流検知手段によって検知された電流値を、スイッチング電源における変換効率が低下する動作範囲を定めた判定値と比較し、判定値以上であるか、否かを判定する電流値判定手段と、
蓄電装置の充電量を検知する充電状態検知手段と、
前記充電状態検知手段によって検知された充電量を、充電の必要な状態を考慮して定めた判定値と比較し、判定値以上であるか、否かを判定する充電量判定手段と、
前記第２切替手段の切替え状態を、前記電流値判定手段によって判定値以上であると判定されたことを条件に、スイッチング電源を負荷に出力し、判定値以上ではないと判定されたことを条件に、蓄電装置を負荷に出力する制御を行い、
負荷に出力する電源が前記蓄電装置であるときに、前記充電量判定手段によって判定値以上ではないと判定されたことを条件に、前記第１切替手段における前記スイッチング電源の供給経路の切替え状態を蓄電装置側への供給経路とする制御を行う電源制御手段と、
を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項５】
請求項４に記載された電源装置において、
前記スイッチング電源の出力端の電流を検知するスイッチング電源電流検知手段と、
前記スイッチング電源電流検知手段によって検知された電流値を、スイッチング電源における変換効率が低下する動作範囲を定めた判定値と比較し、判定値以上であるか、否かを判定するスイッチング電源出力判定手段を備え、
前記電源制御手段は、前記スイッチング電源の供給経路を負荷側と蓄電装置側の双方とする場合に、前記スイッチング電源出力判定手段によって、判定値以上ではないと判定されたことを条件に、駆動していた前記スイッチング電源を停止させ、前記スイッチング電源出力判定手段によって、判定値以上であると判定されたことを条件に、停止していた前記スイッチング電源を起動させる手段を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載された電源装置であって、
前記蓄電装置に供給する電源として、ＡＣラインから供給される電源を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載された電源装置であって、
前記蓄電装置に供給する電源として、熱電変換装置を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載された電源装置であって、
前記電源制御手段は、任意のタイミングで供給される電源を前記蓄電装置に充電する動作を行わせる手段を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項９】
請求項１に記載された電源装置であって、
前記蓄電装置が燃料電池であることを特徴とする電源装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載された電源装置であって、
前記電源制御手段は、前記蓄電装置から負荷へ電源を供給する時間中に、前記スイッチング電源を停止させる制御を行う手段を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載された電源装置であって、
前記電源制御手段は、前記スイッチング電源の立上げ遅延時間に、前記蓄電装置から負荷へ電源を供給する制御を行う手段を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項１２】
コンピュータを請求項１に記載された電源装置における前記電流値判定手段及び電源制御手段として機能させるためのプログラム。
【請求項１３】
コンピュータを請求項２又は４に記載された電源装置における前記電流値判定手段、前記充電量判定手段及び電源制御手段として機能させるためのプログラム。
【請求項１４】
電源出力をスイッチング電源と蓄電装置との間で切替え、負荷に供給する電源供給制御方法であって、
負荷に供給する電流を検知する電流検知工程と、
前記電流検知工程によって検知された電流値を、スイッチング電源における変換効率が低下する動作範囲を定めた判定値と比較し、判定値以上であるか、否かを判定する電流値判定工程と、
前記電流値判定工程によって判定値以上であると判定されたことを条件に、スイッチング電源に切替え、判定値以上ではないと判定されたことを条件に、蓄電装置に切替える制御を行う工程と、
を有することを特徴とする電源供給制御方法。
【請求項１５】
スイッチング電源と該スイッチング電源からの電源供給を受ける蓄電装置を備え、
前記スイッチング電源の供給経路を負荷側と蓄電装置側との間で切替える第１切替手段、
前記蓄電装置と前記第１切替手段を介して供給される前記スイッチング電源との間で負荷に出力する電源を切替える第２切替手段によって、電源出力をスイッチング電源と蓄電装置との間で切替え、負荷に供給する電源供給制御方法であって、
負荷に供給する電流を検知する電流検知工程と、
前記電流検知工程によって検知された電流値を、スイッチング電源における変換効率が低下する動作範囲を定めた判定値と比較し、判定値以上であるか、否かを判定する電流値判定工程と、
蓄電装置の充電量を検知する充電状態検知工程と、
前記充電状態検知工程によって検知された充電量を、充電の必要な状態を考慮して定めた判定値と比較し、判定値以上であるか、否かを判定する充電量判定工程と、
前記第２切替手段の切替え状態を、前記電流値判定工程によって判定値以上であると判定されたことを条件に、スイッチング電源とし、判定値以上ではないと判定されたことを条件に、蓄電装置とする切替制御を行う工程と、
前記充電量判定工程によって判定値以上ではないと判定されたことを条件に、前記第１切替手段における前記スイッチング電源の供給経路の切替え状態を蓄電装置側への供給経路とする切替制御を行う工程と、
を有することを特徴とする電源供給制御方法。
【請求項１６】
スイッチング電源と該スイッチング電源からの電源供給を受ける蓄電装置を備え、
前記スイッチング電源を負荷側と蓄電装置側それぞれの供給経路に供給量を制御可能にして供給する第１切替手段、前記蓄電装置と前記第１切替手段を介して供給される前記スイッチング電源をそれぞれ供給量を制御可能にして負荷に出力する第２切替手段によって、電源出力をスイッチング電源と蓄電装置との間で切替え、負荷に供給する電源供給制御方法であって、
負荷に供給する電流を検知する電流検知工程と、
前記電流検知工程によって検知された電流値を、スイッチング電源における変換効率が低下する動作範囲を定めた判定値と比較し、判定値以上であるか、否かを判定する電流値判定工程と、
蓄電装置の充電量を検知する充電状態検知工程と、
前記充電状態検知工程によって検知された充電量を、充電の必要な状態を考慮して定めた判定値と比較し、判定値以上であるか、否かを判定する充電量判定工程と、
前記第２切替手段の切替え状態を、前記電流値判定工程によって判定値以上であると判定されたことを条件に、スイッチング電源とし、判定値以上ではないと判定されたことを条件に、蓄電装置とする切替制御を行う工程と、
前記充電量判定工程によって判定値以上ではないと判定されたことを条件に、前記第１切替手段における前記スイッチング電源の供給経路の切替え状態を蓄電装置側への供給経路とする切替制御を行う工程と、
を有することを特徴とする電源供給制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチングレギュレータを使用する電源装置に関し、より詳細には、スイッチングレギュレータにおいて変換効率の悪化する低電力出力動作を極力行わせないようにして、省電力化を図り、軽負荷で待機状態をとる各種の装置の電源として好適に用いることが可能な電源装置、電源供給制御方法及び電源供給制御用プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、ＤＣ電源を使用する各種の装置にスイッチング電源（スイッチングレギュレータ）が用いられている。例えば、複写機、プリンタ、ＭＦＰ（Multi-Function Peripherals：複合機）等の画像形成装置では、主電源としてスイッチング電源を有し、主電源からＤＣモータ、ソレノイド等の機構部の駆動電源や制御回路、読取用ランプ、書込用ＬＤ光源、表示用ランプ、各種センサ等の駆動電源が供給される。
ところで、近年、環境問題が重要となり、画像形成装置においても省エネルギ（省電力）化が進んでいる。例えば、省エネモードと称される動作モードでは、処理すべきジョブが入力されるまで、機構部や回路の駆動電源の供給を停止し、待機させる。
省エネモードのような軽負荷時において、スイッチング電源は、定格電力よりもかなり低い電力出力状態で駆動される。ＡＣ／ＤＣスイッチング電源は、一般的に変換効率が定格状態で最大となるように、定められているので、軽負荷時の状態では効率が低下する。
図１は、普通に用いられているスイッチング電源の動作特性線を示すものである。同図の横軸は出力電力、縦軸は変換効率を示すもので、定格状態として示す範囲は、画像形成動作を可能とする電力が出力される状態であり、この状態で変換効率が最大となるように設定される。他方、省電力状態として示す範囲は、省エネモードの動作の電力が出力される状態であり、この範囲では、動作特性線は、定格状態で最大であった効率が出力電力の減少に連れて、低下する。
よって、省電力時に、必要な電力を確保するために、やむなく低効率の動作を行っている。省電力という観点からは、低効率の動作ににより無駄に消費される電源をいかに無くすか、ということが重要となる。軽負荷時にもスイッチング電源の変換効率を良くしようとするさまざまな試みはなされており、改善してはいるが、軽負荷時に効率が悪くなるという傾向は変わっていない。
省電力時における低効率のスイッチング電源の動作を必要とする上記のような電源の使用方法によらず、スイッチング電源の低効率時の使用を回避する試みがなされ、例えば、下記特許文献１（特開２００４−７４５５８号公報）にその例を示すことができる。
特許文献１には、省エネモード時にスイッチ電源部の使用を回避する動作を行う画像形成装置が示されている。ここには、ＰＳＵ（スイッチ電源部）の構成として、ＰＳＵの出力にスイッチを介して充電器が接続され、高消費電力の動作モードの動作を行っている際に、スイッチ電源部の電力を充電器に充電し、又省エネモード時に低効率の動作となるスイッチ電源部の使用を回避すべく、充電部の電力を利用することが、示されている。
【特許文献１】特開２００４−７４５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に示した従来例は、省電力モード時をスイッチング電源の低効率状態と捉え、また充電器に十分な電力が蓄えられているときのみ、出力を切替え、充電器の電力を利用する方式のため、省電力モード時に充電器に蓄えられている電力が不足していた場合、スイッチング電源を低効率状態で使用し続けなければならず、スイッチング電源の低効率時の使用を回避するという目的が十分に達成されない、という問題が生じる。
本発明の目的は、蓄電装置からの電源の利用によって、スイッチング電源を低効率状態で利用することを回避する際に、蓄電された電源を利用するための条件を、特許文献１に示した従来例のように、設定された動作モードに依っていたために生じた上記不具合をなくし、徹底して低効率時でスイッチング電源を動作させないようにして、より省電力効果を高めることにある。
また、負荷への電源を蓄電装置とスイッチング電源との間で切替え、供給する際の制御動作を安定化させることを更なる目的とする。
また、最大電力供給量を増加させるように、蓄電装置及びスイッチング電源を使用することにより、動作の応答性を良くし、負荷への電源供給動作の安定化を図ることを更なる目的とする。
また、蓄電装置への充電を極力多種類の電源から確保し、動作の応答性を良くし、負荷への電源供給動作の安定化を図ることを更なる目的とする。
また、充電が不要な電池を蓄電装置とすることで、負荷への電源供給動作の応答性を良くし、負荷への電源供給動作の安定化を図ることを更なる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１の発明は、スイッチング電源と、蓄電装置と、前記スイッチング電源と前記蓄電装置との間で、負荷に出力する電源を切替える切替手段と、負荷に出力する電流を検知する電流検知手段と、前記電流検知手段によって検知された電流値を、スイッチング電源における変換効率が低下する動作範囲を定めた判定値と比較し、判定値以上であるか、否かを判定する電流値判定手段と、前記切替手段の切替え状態を、前記電流値判定手段によって判定値以上であると判定されたことを条件に、スイッチング電源とし、判定値以上ではないと判定されたことを条件に、蓄電装置とする制御を行う電源制御手段と、を備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、スイッチング電源と、前記スイッチング電源から電源の供給を受ける蓄電装置と、前記スイッチング電源の供給経路を負荷側と蓄電装置側との間で切替える第１切替手段と、前記蓄電装置と前記第１切替手段を介して供給される前記スイッチング電源との間で、負荷に出力する電源を切替える第２切替手段と、負荷に出力する電流を検知する電流検知手段と、前記電流検知手段によって検知された電流値を、スイッチング電源における変換効率が低下する動作範囲を定めた判定値と比較し、判定値以上であるか、否かを判定する電流値判定手段と、蓄電装置の充電量を検知する充電状態検知手段と、前記充電状態検知手段によって検知された充電量を、充電の必要な状態を考慮して定めた判定値と比較し、判定値以上であるか、否かを判定する充電量判定手段と、前記第２切替手段の切替え状態を、前記電流値判定手段によって判定値以上であると判定されたことを条件に、スイッチング電源とし、判定値以上ではないと判定されたことを条件に、蓄電装置とする制御を行い、負荷に出力する電源が前記蓄電装置であるときに、前記充電量判定手段によって判定値以上ではないと判定されたことを条件に、前記第１切替手段における前記スイッチング電源の供給経路の切替え状態を蓄電装置側への供給経路とする制御を行う電源制御手段と、を備えたことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２に記載された電源装置において、前記スイッチング電源の出力端の電流を検知するスイッチング電源電流検知手段と、前記スイッチング電源電流検知手段によって検知された電流値を、スイッチング電源における変換効率が低下する動作範囲を定めた判定値と比較し、判定値以上であるか、否かを判定するスイッチング電源出力判定手段を備え、前記電源制御手段は、前記スイッチング電源出力判定手段によって判定値以上ではないと判定されたことを条件に、駆動していた前記スイッチング電源を停止させ、前記電流値判定手段によって判定値以上であると判定されたことを条件に、停止していた前記スイッチング電源を起動させる手段を備えたことを特徴とする。
請求項４の発明は、スイッチング電源と、前記スイッチング電源から電源の供給を受ける蓄電装置と、前記スイッチング電源を負荷側と蓄電装置側それぞれの供給経路に供給量を制御可能にして供給する第１切替手段と、前記蓄電装置と前記第１切替手段を介して供給される前記スイッチング電源をそれぞれ供給量を制御可能にして負荷に出力する第２切替手段と、負荷に出力する電流を検知する電流検知手段と、前記電流検知手段によって検知された電流値を、スイッチング電源における変換効率が低下する動作範囲を定めた判定値と比較し、判定値以上であるか、否かを判定する電流値判定手段と、蓄電装置の充電量を検知する充電状態検知手段と、前記充電状態検知手段によって検知された充電量を、充電の必要な状態を考慮して定めた判定値と比較し、判定値以上であるか、否かを判定する充電量判定手段と、前記第２切替手段の切替え状態を、前記電流値判定手段によって判定値以上であると判定されたことを条件に、スイッチング電源を負荷に出力し、判定値以上ではないと判定されたことを条件に、蓄電装置を負荷に出力する制御を行い、負荷に出力する電源が前記蓄電装置であるときに、前記充電量判定手段によって判定値以上ではないと判定されたことを条件に、前記第１切替手段における前記スイッチング電源の供給経路の切替え状態を蓄電装置側への供給経路とする制御を行う電源制御手段と、を備えたことを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項４に記載された電源装置において、前記スイッチング電源の出力端の電流を検知するスイッチング電源電流検知手段と、前記スイッチング電源電流検知手段によって検知された電流値を、スイッチング電源における変換効率が低下する動作範囲を定めた判定値と比較し、判定値以上であるか、否かを判定するスイッチング電源出力判定手段を備え、前記電源制御手段は、前記スイッチング電源の供給経路を負荷側と蓄電装置側の双方とする場合に、前記スイッチング電源出力判定手段によって、判定値以上ではないと判定されたことを条件に、駆動していた前記スイッチング電源を停止させ、前記スイッチング電源出力判定手段によって、判定値以上であると判定されたことを条件に、停止していた前記スイッチング電源を起動させる手段を備えたことを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載された電源装置であって、前記蓄電装置に供給する電源として、ＡＣラインから供給される電源を備えたことを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載された電源装置であって、前記蓄電装置に供給する電源として、熱電変換装置を備えたことを特徴とする。
請求項８の発明は、請求項６又は７に記載された電源装置であって、前記電源制御手段は、任意のタイミングで供給される電源を前記蓄電装置に充電する動作を行わせる手段を備えたことを特徴とする。
請求項９の発明は、請求項１に記載された電源装置であって、前記蓄電装置が燃料電池であることを特徴とする。
請求項１０の発明は、請求項１乃至９のいずれかに記載された電源装置であって、前記電源制御手段は、前記蓄電装置から負荷へ電源を供給する時間中に、前記スイッチング電源を停止させる制御を行う手段を備えたことを特徴とする。
請求項１１の発明は、請求項１乃至１０のいずれかに記載された電源装置であって、前記電源制御手段は、前記スイッチング電源の立上げ遅延時間に、前記蓄電装置から負荷へ電源を供給する制御を行う手段を備えたことを特徴とする。
請求項１２発明は、コンピュータを請求項１に記載された電源装置における前記電流値判定手段及び電源制御手段として機能させるためのプログラムである。
請求項１３の発明は、コンピュータを請求項２又は４に記載された電源装置における前記電流値判定手段、前記充電量判定手段及び電源制御手段として機能させるためのプログラムである。
請求項１４の発明は、電源出力をスイッチング電源と蓄電装置との間で切替え、負荷に供給する電源供給制御方法であって、負荷に供給する電流を検知する電流検知工程と、前記電流検知工程によって検知された電流値を、スイッチング電源における変換効率が低下する動作範囲を定めた判定値と比較し、判定値以上であるか、否かを判定する電流値判定工程と、前記電流値判定工程によって判定値以上であると判定されたことを条件に、スイッチング電源に切替え、判定値以上ではないと判定されたことを条件に、蓄電装置に切替える制御を行う工程と、を有することを特徴とする。
請求項１５の発明は、スイッチング電源と該スイッチング電源からの電源供給を受ける蓄電装置を備え、前記スイッチング電源の供給経路を負荷側と蓄電装置側との間で切替える第１切替手段、前記蓄電装置と前記第1切替手段を介して供給される前記スイッチング電源との間で負荷に出力する電源を切替える第２切替手段によって、電源出力をスイッチング電源と蓄電装置との間で切替え、負荷に供給する電源供給制御方法であって、負荷に供給する電流を検知する電流検知工程と、前記電流検知工程によって検知された電流値を、スイッチング電源における変換効率が低下する動作範囲を定めた判定値と比較し、判定値以上であるか、否かを判定する電流値判定工程と、蓄電装置の充電量を検知する充電状態検知工程と、前記充電状態検知工程によって検知された充電量を、充電の必要な状態を考慮して定めた判定値と比較し、判定値以上であるか、否かを判定する充電量判定工程と、前記第２切替手段の切替え状態を、前記電流値判定工程によって判定値以上であると判定されたことを条件に、スイッチング電源とし、判定値以上ではないと判定されたことを条件に、蓄電装置とする切替制御を行う工程と、前記充電量判定工程によって判定値以上ではないと判定されたことを条件に、前記第１切替手段における前記スイッチング電源の供給経路の切替え状態を蓄電装置側への供給経路とする切替制御を行う工程と、を有することを特徴とする。
請求項１６の発明は、スイッチング電源と該スイッチング電源からの電源供給を受ける蓄電装置を備え、前記スイッチング電源を負荷側と蓄電装置側それぞれの供給経路に供給量を制御可能にして供給する第１切替手段、前記蓄電装置と前記第1切替手段を介して供給される前記スイッチング電源をそれぞれ供給量を制御可能にして負荷に出力する第２切替手段によって、電源出力をスイッチング電源と蓄電装置との間で切替え、負荷に供給する電源供給制御方法であって、負荷に供給する電流を検知する電流検知工程と、前記電流検知工程によって検知された電流値を、スイッチング電源における変換効率が低下する動作範囲を定めた判定値と比較し、判定値以上であるか、否かを判定する電流値判定工程と、蓄電装置の充電量を検知する充電状態検知工程と、前記充電状態検知工程によって検知された充電量を、充電の必要な状態を考慮して定めた判定値と比較し、判定値以上であるか、否かを判定する充電量判定工程と、前記第２切替手段の切替え状態を、前記電流値判定工程によって判定値以上であると判定されたことを条件に、スイッチング電源とし、判定値以上ではないと判定されたことを条件に、蓄電装置とする切替制御を行う工程と、前記充電量判定工程によって判定値以上ではないと判定されたことを条件に、前記第１切替手段における前記スイッチング電源の供給経路の切替え状態を蓄電装置側への供給経路とする切替制御を行う工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によると、スイッチング電源の出力を検知し、検知結果をもとに、スイッチング電源の動作が変換効率の低下する範囲に入る前に、蓄電装置を利用して負荷へ電源を供給し、スイッチング電源の供給を停止する制御を行うようにし、低効率でスイッチング電源を動作させることを無くしたので、省電力効果をより高め、スイッチング電源の発熱を抑えることが可能になる。
しかも、スイッチング電源で蓄電装置を充電する構成では、充電装置の充電不足を高効率時の状態で動作するスイッチング電源で補うことができ、所期の電源供給動作を安定して継続することが可能になる。
また、供給経路や電源の切替手段として、供給量を制御可能な手段を用いることによって、切替時に切れ目のない滑らかな電流制御を可能にし、安定した動作や応答性の向上が実現可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下に、本発明の電源装置に係わる実施形態を説明する。
本発明は、定格状態で最大効率で駆動されるスイッチング電源（レギュレータ）を用いて負荷に電源を供給する電源装置（図１に関する上記説明、参照）において、負荷が軽くなった場合に、スイッチング電源を軽負荷に応じた電力を生成する動作、即ち、定格状態から外れた低効率の動作を行わせることなく、負荷へ電源を供給する。
このような電源供給を可能とするために、負荷に出力する電源として、スイッチング電源との間で切替えが可能な蓄電装置を用い、スイッチング電源が低効率の動作範囲に入る前に、電源を蓄電装置に切替え、蓄電装置から電源を供給する。
例えば、スイッチング電源の変換効率８０％を閾値として、低効率の動作範囲を定めた場合、図１に示す特性の電源で、このときのＡＣ入力が２Ｗであるとすると、２Ｗ×８０％＝１．６Ｗ（ＤＣ出力）となり、電源の出力電圧が５Ｖであるとき、負荷に供給する電流は、１．６Ｗ÷５Ｖ＝０．３２Ａとなる。即ち、電源装置の出力電流が０．３２Ａより大きいときは効率が８０％より良く、ちょうど０．３２Ａのときに効率が８０％となり、これを下回った場合にはスイッチング電源の変換効率が８０％より悪くなる、という動作になる。
従って、図１に例示した特性のスイッチング電源を用いる場合に、電源からの出力電流が０．３２Ａ以上になるような状態で常に使用すれば、スイッチング電源を効率が良い状態のみで使用することができ、変換効率悪化による無駄電力の消費を抑え、効率の良い電力使用をすることができ、延いては省電力を実現できる。
【０００７】
上記のような考え方によって電源を負荷に供給する電源装置及び電源供給制御方法の実施形態を以下に説明する。
なお、下記には、「実施形態１」として、最も単純な要素よりなる基本構成の実施形態を示す。
また、「実施形態２」は、「実施形態１」をベースにするが、蓄電装置への給電をＡＣライン方式からスイッチング電源方式へ変更し、スイッチング電源方式を採用した際に充電動作が迅速に行われるようにする形態を示す。
さらに、「実施形態３」は、「実施形態２」をベースにし、電源供給径路や電源の切替手段に、供給量を制御可能な手段を用いることによって、切替時に切れ目のない滑らかな電流制御を可能にし、動作の安定性や応答性の向上を実現可能とする形態を示す。
さらに、「実施形態４」は、「実施形態２」をベースに、充電に用いる電源としてＡＣラインから供給される電源を付加し、ハイブリッド方式とすることで、動作の安定性や応答性の向上を実現可能とする形態を示す。
さらに、「実施形態５」は、「実施形態４」をベースに、充電に用いる電源として熱電変換装置から供給される電源を付加することで、安定した動作や応答性の向上、省エネ効果を高めた形態を示す。
【０００８】
「実施形態１」
図２は、本実施形態に係わる、最も単純な要素よりなる装置構成のブロック図を示す。
図２の構成において、電源装置１１７は、ＡＣライン１０１からの電源供給を受け、付加１０８にＤＣ電源を供給する。なお、電源装置１１７は、ＡＣライン１０１と付加１０８へのコネクタを備え、電源装置として、独立の装置を構成するようにしても良いが、ＤＣ電源の供給を必要とする各種の電気機器に電源部として組込んで構成するようにしても良い。
主制御回路１０９は、効率の良い電力使用状態で付加１０８へ電源を供給する、という本案の目的を遂行するために、電源装置１１７全体を制御する。なお、電源装置１１７が、各種の電気機器に電源部として組込まれる場合、電気機器全体を制御する主制御回路を図２の主制御回路１０９として実施しても良い。
スイッチング電源回路１０２は、ＡＣライン１０１からの入力を主制御回路１０９が設定した電圧のＤＣに変換し、出力する回路である。
切替器１０５は、スイッチング電源回路１０２の給電ラインに設け、スイッチング電源回路１０２と蓄電装置１１０との間で負荷１０８に供給する電源を切替えるための手段である。この実施形態では、切替器１０５として、リレーのように物理的に接続を切り替える部品、或いはトランジスタのように電気的に導通／非導通状態をとり、供給する電源側を導通状態として切替え動作を行うスイッチング素子によって、実施することが可能である。
電流検知手段１０６は、負荷１０８に流す電流 Is を検知する手段である。
出力回路１０８は、負荷１０８への出力段に設けた電解コンデンサーなどからなる異常値を抑制する回路である。
蓄電装置１１０は、充電器１１２、蓄電器１１３、放電器１１４及び充電電圧検知手段１１５よりなる。充電器１１２は、ＡＣライン１０１からの給電を受ける。放電器１１４は、切替器１０５を介して給電ラインに放電する。充電電圧検知手段１１５は、蓄電器１１３の充電状態（電荷残量）を示す電圧 Vs を検知する。
蓄電装置制御回路１１１は、主制御回路１０９からの指示に従い、充電状態の検知結果Vs を通知したり、蓄電器１１３、放電器１１４を動作させ、充放電を制御する。
【０００９】
切替器１０５として、リレー、もしくは飽和状態でスイッチング動作をするトランジスタを使用する場合の供給電源の切替え動作は、次のように行われる。
スイッチング電源回路１０２から負荷１０８へ電力を供給している状態で、主制御回路１０９は、電流検知手段１０６の検知電流 Isを監視している。ここで、負荷１０８への供給電流を示す検知電流 Isが、スイッチング電源回路１０２の変換効率が悪化する電流値である０．３２Ａ（以下、図１の特性を持つ電源を例に説明する）を下回った場合、主制御回路１０９は、負荷１０８への電力供給を切替器１０５によってスイッチング電源回路１０２側から蓄電装置１１０側へと切り替え、蓄電装置制御回路１１１に放電を指示し、それ以降は、蓄電装置１１０から負荷１０８へ給電する。また、蓄電装置１１０への切替えと同時に、スイッチング電源回路１０２を停止することによって、変換効率の悪化による電力消費を抑える。
蓄電装置１１０の充電状態は、充電電圧検知手段１１５によって検知される充電電圧Vsを監視することによって知ることができる。電荷残量が少なくなり、充電電圧Vs が予め充電を必要とする値として設定した電位以下に低下すれば、これを監視している主制御回路１０９は、蓄電装置制御回路１１１に、充電を指示する。
充電を指示された蓄電装置制御回路１１１は、ＡＣライン１０１からの給電を受け蓄電器１１３に充電する。この間、蓄電装置制御回路１１１は、充電しなから、負荷１０８へ給電するので、蓄電器１１３からの放電の制御も行う。また、ＡＣライン１０１からの給電を受け蓄電装置１１３を充電する場合、充電動作は、任意のタイミングで行えるので、例えば電力料金が安い深夜電力を利用して充電を行うことによって電力使用料を抑えることができる。
蓄電装置１１０からの給電状態で、監視している検知電流 Isが、閾値である０．３２Ａを超えれば、負荷１０８への電源を切替えるために、停止していたスイッチング電源回路１０２を直ちに起動し、切替器１０５によって、蓄電装置１１０側からスイッチング電源回路１０２側へと電源切替を行う。この動作は、充電完了の前、後の如何にかかわらず、又蓄電量が十分あり充電の必要がない状態でも、負荷１０８へ給電が多くなり、閾値である０．３２Ａを超えた場合に行う。ここでは、充電中であれば充電を停止し、停止後に電源の切替動作を行う。
【００１０】
主制御回路１０９は、変動する負荷に対応して、上記の切替動作及び充電動作を管理しながら、電源の供給制御を行う。
次に、本実施形態の電源装置（図２）における電源供給制御例を図３〜５に示すフロー図に基づいて説明する。
この制御フローは、電源ON時にスイッチング電源回路１０２に起動がかけられてから、電源OFFされるまで、負荷１０８へスイッチング電源回路１０２から電源が供給されている間の、例えば、設定された時間ごと、といった適当に定めたタイミングで始動し、実行される。
主制御回路１０９は、制御フローの始めに、負荷１０８へ供給する電流値を示す電流検知手段１０６の検知電流 Isを監視し、スイッチング電源回路１０２の変換効率が悪化する電流の閾値として設定した設定電流（０．３２Ａ）と対比し、切替えが必要か、否かを判定する（ステップＳ１０１）。
ここで、設定電流を超えていれば（ステップＳ１０１-NO）、スイッチング電源回路１０２の動作状態が定格状態であり、そのままの動作状態を継続するので、なにもせずにフローを終了する。
検知電流 Isが、設定電流に満たなければ（ステップＳ１０１-YES）、変換効率が低下した動作範囲に入ると判定し、この判定結果に従って、切替器１０５を蓄電装置１１０側に切替え、蓄電装置制御回路１１１に蓄電器１１３からの放電の開始を指示する（ステップＳ１０２）。また、同時にスイッチング電源回路１０２を停止させる（ステップＳ１０３）。
蓄電装置１１０から給電されている間、所定のタイミングで検知電流 Isを、設定閾値電流（０．３２Ａ）で監視し（ステップＳ１０４）、閾値を超えたら（ Is ＞ 設定閾値電流）、停止させていたスイッチング電源回路１０２の立上げ時処理 (1) を行う（ステップＳ１０５）。
この立上げ時処理 (1) は、図５のサブルーチンに示すように、先ずスイッチング電源回路１０２を起動し（ステップＳ１３１）、電源が立上がったところで、切替器１０５を動作させ、蓄電装置１１０側からスイッチング電源回路１０２側に電源を切替え、このサブルーチンを抜ける。この後、制御フローを終了する。
【００１１】
他方、蓄電装置１１０から給電している間、監視している検知電流 Isが、相変わらず設定閾値電流に満たなければ（ステップＳ１０４-NO）、蓄電装置１１３を使い続ける。この動作状態では、蓄電量が不足する可能性があるので、充電電圧検知手段１１５によって検知される充電電圧Vsを充電の要／不要を判定するために設定した設定電位と対比し、判定結果を得る（ステップＳ１０６）。
ここで、充電電圧Vsが、設定電位以上であれば（ステップＳ１０６-NO）、Is ＞ 設定閾値電流を判定するステップＳ１０４に戻す。
充電電圧Vsが、設定電位に満たなければ（ステップＳ１０６-YES）、蓄電装置１１３蓄電器１１３への充電を行うために、電荷不足時処理 (1) を行う（ステップＳ１０７）。
この電荷不足時処理 (1) は、図４のサブルーチンに示すように、先ず充電プロセスの開始を蓄電装置制御回路１１１に指示する（ステップＳ１１１）。充電が完了すれば（ステップＳ１１３-YES）、この電荷不足時処理 (1) のサブルーチンを抜けるが、充電完了前でも、監視している検知電流 Isが、設定閾値電流（０．３２Ａ）を超えたら（ステップＳ１１２-NO）、直ちに充電を中止し（ステップＳ１１４）、このサブルーチンを抜ける。
検知電流 Isが、設定閾値電流（０．３２Ａ）を超え、充電を中止した場合には（ステップＳ１０８-YES）、上記ステップＳ１０５に記したと同様に、停止させていたスイッチング電源回路１０２の立上げ時処理 (1) を行い、制御フローを終了する。
他方、検知電流 Isが、設定閾値電流（０．３２Ａ）に満たなければ、充電が完了するまで、充電を続け、充電が完了すれば（ステップＳ１１３-YES）、電荷不足時処理 (1) のサブルーチンを抜け、検知電流 Isを設定閾値電流（０．３２Ａ）でチェックするステップＳ１０４に戻し、検知電流 Isが、設定閾値電流を超えるまで、ステップＳ１０６〜１０８のループを繰返す。
【００１２】
なお、上述の制御フローによって、スイッチング電源回路１０２を変換効率の低い状態で使用することなく負荷の変動に応じた電源供給を行う、所期の電源供給制御機能が実現可能となる。この機能を実現するための手段は、上記制御フロー（図３〜５）を実行するための制御プログラムを電源装置１１７の主制御回路１０９に搭載し、この主制御回路に備わるＣＰＵによりプログラムを動作させ、制御フローに示す手順を管理することによって、実施し得る。
ところで、図２の電源装置では、ＡＣラインからの給電により、蓄電器１１３の充電を行うので、蓄電装置１１０とスイッチング電源回路１０２との間の電源切替による負荷への電源供給制御に関係無く、例えば、電源供給が行われていない（電源供給の制御フローが起動していない）間に、充電を行うようにすることが可能である。このように、蓄電装置へスイッチング電源を介さずにＡＣラインから給電することで、スイッチング電源の起動状態に関わらず蓄電装置を充電することができ、軽負荷時には、即座に蓄電装置から給電することが可能となる等、システムとして柔軟な運用が可能となる。
また、充電動作を電源供給と切離して行わせ、電源供給の１制御フローを終了するまで、電荷不足が生じることが無いような条件で動作させるようにできれば、電荷不足が生じることを前提とした上記の制御フロー（図３）で行う、ステップＳ１０６〜Ｓ１０８を省略して、より単純なフローにより実施することができる。
さらに、蓄電装置の展開としては、充電を要しない燃料電池を蓄電装置に採用する形態で本案の電源装置を実施することができる。燃料電池を蓄電装置として採用すると、充電プロセスを必要としないので、外部からの電力供給量を低減し、省電力効果をより高めることが可能になる。
上述のように、本実施形態の電源供給の制御を行うことによって、スイッチング電源回路１０２を変換効率の低い状態で使用することなく負荷の変動に応じた電源供給を可能とし、特に、定格状態の動作が指示されるまで、軽負荷の状態で待機する、といった省エネ等の動作が求められる各種の電気機器に好適な電源供給を行い、省電力効果をより高め、スイッチング電源の発熱を抑えることが可能になる。
【００１３】
「実施形態２」
この実施形態は、上記「実施形態１」でＡＣラインから行っていた蓄電装置への給電をスイッチング電源から行う方式とし、スイッチング電源方式を採用した際に充電動作が迅速に行われるようにする形態の例を示す。
図６は、本実施形態に係わる電源装置の構成をブロック図にて示す。
図６の構成において、電源装置２１７は、ＡＣライン２０１からの電源供給を受け、付加２０８にＤＣ電源を供給する。なお、電源装置２１７は、独立の電源装置を構成するようにしても良いが、ＤＣ電源の供給を必要とする各種の電気機器に電源部として組込んで構成するようにしても良い。
主制御回路２０９は、効率の良い電力使用状態で付加２０８へ電源を供給する、という本案の目的を遂行するために、電源装置２１７全体を制御する。なお、電源装置２１７が、各種の電気機器に電源部として組込まれる場合、電気機器全体を制御する主制御回路を図６の主制御回路２０９として実施しても良い。
スイッチング電源回路２０２は、ＡＣライン２０１からの入力を主制御回路２０９が設定した電圧のＤＣに変換し、出力する回路である。
切替器 (1) ２０４は、スイッチング電源回路２０２の給電ラインに設け、スイッチング電源回路から出力されるＤＣの供給経路を負荷２０８側と蓄電装置２１０側との間で切替えるための手段である。
切替器 (2) ２０５は、スイッチング電源回路２０２の給電ラインにおける切替器 (1) ２０４のさらに出力側に設け、スイッチング電源回路２０２と蓄電装置２１０との間で負荷２０８に供給する電源を切替えるための手段である。この実施形態では、切替器 (1) ２０４、切替器 (2) ２０５は、どちらも、リレーのように物理的に接続を切り替える部品、或いはトランジスタのように電気的に導通／非導通状態をとり、供給する電源側を導通状態として切替え動作を行うスイッチング素子によって、実施することが可能である。なお、本実施形態におけるスイッチング動作を行う切替手段は、後述の実施形態３で用いる電源の供給量が制御可能な切替手段を用いた場合に比べて、制御が簡単になる。
第１電流検知手段２０３は、スイッチング電源回路２０２の出力端の電流 Is(1) を検知する手段であり、第２電流検知手段２０６は、負荷２０８に流す電流 Is(2) を検知する手段である。
出力回路２０７は、負荷２０８への出力段に設けた電解コンデンサーなどからなる異常値を抑制する回路である。
蓄電装置２１０は、充電器２１２、蓄電器２１３、放電器２１４及び充電電圧検知手段２１５よりなる。充電器２１２は、切替器 (1) ２０４を介して、スイッチング電源回路２０２からの給電を受ける。放電器２１４は、切替器 (2) ２０５を介して給電ラインに放電する。充電電圧検知手段２１５は、蓄電器２１３の充電状態（電荷残量）を示す電圧 Vs を検知する。
蓄電装置制御回路２１１は、主制御回路２０９からの指示に応答して、充電状態の検知結果Vs を通知したり、蓄電器２１３、放電器２１４を動作させ、充放電を制御する。
【００１４】
切替器 (1) ２０４、切替器 (2) ２０５として、リレー、もしくは飽和状態でスイッチング動作をするトランジスタを使用する場合の供給電源の切替え動作は、次のように行われる。
スイッチング電源回路２０２から切替器 (1) ２０４、切替器 (2) ２０５を介して、負荷２０８へ電力を供給している状態で、主制御回路２０９は、第２電流検知手段２０６の検知電流 Is(2) を監視している。ここで、負荷２０８への供給電流を示す検知電流 Is(2) が、スイッチング電源回路２０２の変換効率が悪化する電流値である０．３２Ａ（図１の特性を持つ電源を例にする）を下回った場合、主制御回路２０９は、負荷２０８への電力供給を切替器 (2) ２０５によってスイッチング電源回路２０２側から蓄電装置２１０側へと切り替え、蓄電装置制御回路２１１に放電を指示し、それ以降は、蓄電装置２１０から負荷２０８へ給電する。また、蓄電装置２１０への切替えと同時に、スイッチング電源回路２０２を停止することによって、変換効率の悪化による電力消費を抑える。
蓄電装置２１０の充電状態は、充電電圧検知手段２１５によって検知される充電電圧Vsを監視することによって知ることができる。電荷残量が少なくなり、充電電圧Vs が予め充電を必要とする値として設定した電位以下に低下すれば、これを監視している主制御回路２０９は、スイッチング電源回路２０２を起動させ、同時に切替器 (1) ２０４を負荷２０８へ給電する側から蓄電装置２１０へ給電する側へと供給経路を切り替えて、スイッチング電源回路２０２から蓄電装置２１０へと電力を供給すると共に、蓄電装置制御回路２１１に、充電を指示する。
【００１５】
充電を指示された蓄電装置制御回路２１１は、充電器２１２を起動させ、蓄電器２１３へと充電電流を供給する。この間、蓄電装置制御回路２１１は、充電しなから、負荷２０８へ給電するので、蓄電器２１３の放電制御も行う。
主制御回路２０９は、第１電流検知手段２０３によって、スイッチング電源回路２０２から蓄電装置２１０へ給電する電流を検知電流 Is(1) として検知し、電流が０．３２Ａまで下がった場合には充電終了を蓄電装置制御回路２１１へ通知し、スイッチング電源回路２０２を停止する。検知電流 Is(1) の低下を通知された蓄電装置制御回路２１１は、充電器２１２の動作を停止する。ただ、放電器２１４は、引き続き負荷２０８への放電を続ける。
蓄電装置２１０からの給電状態で、監視している検知電流 Is(2) が、閾値である０．３２Ａを超えれば、負荷２０８への電源を切替えるために、停止していたスイッチング電源回路２０２を直ちに起動し、同時に切替器 (1) ２０４を蓄電装置２１０へ給電する側から負荷２０８へ給電する側へと供給経路を切り替えて、負荷２０８への電力供給を切替器 (2) ２０５によって、蓄電装置２１０側からスイッチング電源回路２０２側へと電源切替を行う。この時、蓄電装置制御回路２１１へ放電の停止を通知する。
この切替動作は、充電完了の前、後の如何にかかわらず、又蓄電量が十分あり充電の必要がない状態でも、負荷２０８へ給電量が大きくなり、閾値である０．３２Ａを超えた場合に行う。ここでは、充電中であれば充電を停止し、停止後に電源の切替動作を行う。
蓄電装置２１０への初期充電動作は、最初に切替器 (2) ２０５をスイッチング電源回路２０２側から蓄電装置２１０側へ切り替えて、蓄電装置制御回路２１１を起動した際に行われ、このとき蓄電装置２１０の電荷残量が少なければ、主制御回路２０９は、スイッチング電源回路２０２を停止することをせず、切替器 (1) ２０４を蓄電装置２１０側へと切り替えて、充電プロセスを実行する。
【００１６】
主制御回路２０９は、変動する負荷に対応して、上記切替動作及び充電動作を管理しながら、電源の供給制御を行う。
次に、本実施形態の電源装置（図６）における電源供給制御例を図７〜１０に示すフロー図に基づいて説明する。なお、図７が主制御フローで、図８〜１０は、サブルーチンを示す。
この制御フローは、電源ON時にスイッチング電源回路２０２に起動がかけられてから、電源OFFされるまで、負荷２０８へスイッチング電源回路２０２から電源が供給されている間の、例えば、設定された時間ごと、といった適当に定めたタイミングで始動し、実行される。
主制御回路２０９は、主制御フロー（図７）の始めに、負荷２０８へ供給する電流値を示す第２電流検知手段２０６の検知電流 Is(2) を監視し、スイッチング電源回路２０２の変換効率が悪化する電流の閾値として設定した設定電流（０．３２Ａ）と対比し、切替えが必要か、否かを判定する（ステップＳ２０１）。
ここで、設定電流を超えていれば（ステップＳ２０１-NO）、スイッチング電源回路２０２の動作状態が定格状態であり、そのままの動作状態を継続するので、なにもせずにフローを終了する。
検知電流 Is(2) が、設定電流に満たなければ（ステップＳ２０１-YES）、電源を切替えるが、本例のフローでは、無条件に電源の切替え、スイッチング電源回路２０２の停止、という手順を行わない。先ず、蓄電装置２１０の蓄電量が不足している可能性があるので、充電電圧検知手段２１５によって検知される充電電圧Vsを充電の要／不要を判定するために設定した設定電位と対比し、判定結果を得る（ステップＳ２０２）。
【００１７】
ここで、要充電が判定されると（ステップＳ２０２-NO）、充電をしながら、電源切替えに応じ電源供給を蓄電器からの放電により行う、という初期電荷不足時処理 (2) を蓄電装置２１０に行わせる（ステップＳ２０７）。この動作により、検知電流 Is(2) が設定電流以下に低下したときに、無条件に電源の切替え、スイッチング電源回路２０２を停止させていた動作をしないで、スイッチング電源回路２０２の駆動を継続し、動作の迅速化を図ることを可能にする。
この初期電荷不足時処理 (2) は、図８のサブルーチンに示すように、先ず、切替器 (1) ２０４を動作させ、駆動状態にあるスイッチング電源回路２０２の供給経路を負荷２０８側から蓄電装置２１０側へ切替えて、蓄電装置２１０に充電開始を指示する（ステップＳ２１１）。また、切替器 (2) ２０５をスイッチング電源回路２０２側から蓄電装置２１０側へ切替えて、蓄電装置２１０に放電開始を指示し、蓄電電荷を負荷２０８に放電する（ステップＳ２１２）。つまり、蓄電装置２１０は、スイッチング電源回路２０２から充電を受けながら、負荷２０８に放電し、電源を供給する。
この後、充電が完了すれば（ステップＳ２１４-YES）、この初期電荷不足時処理 (2) のサブルーチンを抜けるが、充電完了前でも、監視している検知電流 Is(2) が、設定閾値電流（０．３２Ａ）を超えたら（ステップＳ２１３-NO）、直ちに充電を中止し（ステップＳ２１５）、このサブルーチンを抜ける。なお、充電完了の判定は、スイッチング電源回路２０２から蓄電装置２１０へ給電する電流を検知電流 Is(1) として検知しており、検知電流 Is(1) が０．３２Ａまで下がった場合には、充電終了とみなすことができるので、この判定結果をもとに充電完了を認識し、蓄電装置制御回路２１１へも知らせる。
初期電荷不足時処理 (2) のサブルーチンで、検知電流 Is(2) が、設定閾値電流（０．３２Ａ）以下のまま、充電を完了した場合、スイッチング電源回路２０２を停止させる（ステップＳ２０４）。
【００１８】
先のステップＳ２０２で充電電圧Vsから、初期電荷不足時処理 (2) の要／不要を判定した結果、不要であった場合、切替器 (2) ２０５をスイッチング電源回路２０２側から蓄電装置２１０側へ切替えて、蓄電装置２１０に放電開始を指示し、蓄電電荷を負荷２０８に放電する（ステップＳ２０３）。同時に、スイッチング電源回路２０２を停止させる（ステップＳ２０４）。
スイッチング電源回路２０２の停止後、蓄電装置２１０から負荷２０８への電源供給を行っている間に、負荷２０８へ供給する電流値を示す第２電流検知手段２０６の検知電流 Is(2) が、設定閾値電流（０．３２Ａ）を超えているか、否かをチェックし（ステップＳ２０５）、また、検知電流 Is(2) が、設定閾値電流を超えていなければ、充電電圧Vsから、蓄電装置２１０の蓄電量の不足が生じているか、否かをチェックする（ステップＳ２０９）。このステップＳ２０５、２０９のチェックは、ループを抜けるまで、所定の時間間隔で繰り返し行う。
スイッチング電源回路２０２を停止させ、蓄電装置２１０から負荷２０８への電源供給を行っている間に、蓄電装置２１０の蓄電量の不足が生じた場合（ステップＳ２０９-YES）、放電状態であっても、スイッチング電源回路２０２からの電源供給を受け、充電を行う経時電荷不足時処理 (2) を蓄電装置２１０に行わせる（ステップＳ２１０）。
【００１９】
経時電荷不足時処理 (2) は、図９のサブルーチンに示すように、先ず、停止しているスイッチング電源回路２０２を起動し（ステップＳ２２１）、蓄電装置２１０にスイッチング電源を供給する。このため、スイッチング電源の供給経路が蓄電装置２１０側になっているか切替器 (1) ２０４の状態を確認し（ステップＳ２２２）、蓄電装置２１０側になっていなければ、切替器 (1) ２０４を負荷２０８側から蓄電装置２１０側へ切替える（ステップＳ２２３）。蓄電装置２１０にスイッチング電源を供給する状態になったところで、蓄電装置２１０に充電開始を指示する（ステップＳ２２４）。
この後、充電が完了すれば（ステップＳ２２６-YES）、この経時電荷不足時処理 (2) のサブルーチンを抜けるが、充電完了前でも、監視している検知電流 Is(2) が、設定閾値電流（０．３２Ａ）を超えたら（ステップＳ２２５-NO）、直ちに充電を中止し（ステップＳ２２７）、このサブルーチンを抜ける。なお、充電完了の判定は、スイッチング電源回路２０２から蓄電装置２１０へ給電する電流を検知電流 Is(1) として検知しており、検知電流 Is(1) が０．３２Ａまで下がった場合には、充電終了とみなすことができるので、この判定結果をもとに充電完了を認識し、蓄電装置制御回路２１１へも知らせる。
経時電荷不足時処理 (2) のサブルーチンで、検知電流 Is(2) が、設定閾値電流（０．３２Ａ）以下のまま、充電を完了した場合、スイッチング電源回路２０２を停止させる（ステップＳ２０４）。
【００２０】
主制御フロー（図７）とサブルーチン（図８，９）のフローにおいて、負荷２０８へ供給する電流値を示す検知電流 Is(2) が、設定閾値電流（０．３２Ａ）に満たなくなり、蓄電装置２１０側からの電源が負荷に供給されている制御状態から、検知電流 Is(2) が、設定閾値電流（０．３２Ａ）を超える状態に転じた場合として、主制御フローにおけるステップＳ２０５-YES、初期電荷不足時処理 (2) におけるステップＳ２１３-NO及び経時電荷不足時処理 (2) におけるステップＳ２２５-NOがある。
これらの場合は、いずれも負荷２０８への供給電源をスイッチング電源に切替える立上げ時処理 (2) を行う必要がある。
この立上げ時処理 (2) は、図１０のサブルーチンに示すように、先ずスイッチング電源回路１０２を起動する（ステップＳ２３２）。ただ、初期電荷不足時処理 (2) （図８）或いは経時電荷不足時処理 (2) （図９）でそれぞれ充電中止を経由して、立上げ時処理 (2) を行う場合には、既にスイッチング電源回路１０２が起動しているので、この確認をして（ステップＳ２３１）、これらの場合には、スイッチング電源の起動ステップを省略する。
スイッチング電源回路２０２が起動している状態で、次に、スイッチング電源の供給経路が負荷２０８側になっているか、切替器 (1) ２０４の状態を確認し（ステップＳ２３３）、負荷２０８側になっていなければ、蓄電装置２１０側から負荷２０８側に切替える（ステップＳ２３４）。
また、出力側の切替器 (2) ２０５は、これまで負荷２０８へは蓄電装置２１０から給電していたので、蓄電装置２１０側からスイッチング電源回路２０２側に電源を切替え（ステップＳ２３５）、このサブルーチンを抜ける。この後、制御フローを終了する。
上述のように、本実施形態の電源供給の制御を行うことによって、スイッチング電源回路２０２を変換効率の低い状態で使用することなく負荷の変動に応じた電源供給を可能とし、特に、定格状態の動作が指示されるまで、軽負荷の状態で待機する、といった省エネ等の動作が求められる各種の電気機器に好適な電源供給を行い、省電力効果をより高め、スイッチング電源の発熱を抑えることが可能になる。しかも、スイッチング電源で蓄電装置を充電する方式を採用することで、充電装置の充電不足を高効率時の状態で動作するスイッチング電源で補うことができ、所期の電源供給動作を安定して継続することが可能になる。
【００２１】
「実施形態３」
この実施形態は、上記「実施形態２」で電源供給径路や電源の切替手段として用いた、ON／OFFのスイッチング動作を行う手段に変え、電源の供給量が制御可能な手段を用いて構成した点を特徴とする。
電源の供給量が制御可能な切替手段は、入力段では、供給径路である負荷側と蓄電装置側でスイッチング電源からの供給量を調節し、また、出力段では、負荷への供給量を負荷側と蓄電装置側で調節することにより、切替時に切れ目のない滑らかな電流制御を可能にし、動作の安定性や応答性の向上を実現可能とする。
図１１は、本実施形態に係わる電源装置の構成をブロック図にて示す。
図１１の構成において、電源装置３１７は、ＡＣライン３０１からの電源供給を受け、付加１３０８にＤＣ電源を供給する。なお、電源装置３１７は、独立の電源装置を構成するようにしても良いが、ＤＣ電源の供給を必要とする各種の電気機器に電源部として組込んで構成するようにしても良い。
主制御回路３０９は、効率の良い電力使用状態で付加３０８へ電源を供給する、という本案の目的を遂行するために、電源装置１１７全体を制御する。なお、電源装置３１７が、各種の電気機器に電源部として組込まれる場合、電気機器全体を制御する主制御回路を図１１の主制御回路３０９として実施しても良い。
スイッチング電源回路３０２は、ＡＣライン３０１からの入力を主制御回路３０９が設定した電圧のＤＣに変換し、出力する回路である。
切替器 (1) ３０４は、スイッチング電源回路３０２の給電ラインに設け、スイッチング電源回路から出力されるＤＣ電源の供給経路を負荷３０８側と蓄電装置３１０側の間で切替えるための手段である。ただ、この実施形態では、それぞれの供給経路における供給量を制御できる回路を採用する。例えば、不飽和・飽和状態で動作が可能なトランジスタ回路を設け、トランジスタの動作状態を制御することで、供給量を０〜１００％の間でそれぞれの供給経路への供給量の調整を行うことを可能にする。
切替器 (2) ３０５は、スイッチング電源回路３０２の給電ラインにおける切替器 (1) ３０４のさらに出力側に設け、スイッチング電源回路３０２と蓄電装置３１０との間で負荷３０８に供給する電源を切替えるための手段である。ただ、この実施形態では、切替器 (2) ３０５も、それぞれの電源からの供給量を制御できる、切替器 (1) ３０４と同様の回路を採用する。
第１電流検知手段３０３は、スイッチング電源回路３０２の出力端の電流 Is(1) を検知する手段であり、第２電流検知手段３０６は、負荷３０８に流す電流 Is(2) を検知する手段である。
出力回路３０７は、負荷３０８への出力段に設けた電解コンデンサーなどからなる異常値を抑制する回路である。
蓄電装置３１０は、充電器３１２、蓄電器３１３、放電器３１４及び充電電圧検知手段３１５よりなる。充電器３１２は、切替器 (1) ３０４を介して、スイッチング電源回路３０２からの給電を受ける。放電器３１４は、切替器 (2) ３０５を介して給電ラインに放電する。充電電圧検知手段３１５は、蓄電器３１３の充電状態（電荷残量）を示す電圧 Vs を検知する。
蓄電装置制御回路３１１は、主制御回路３０９からの指示に応答して、充電状態の検知結果Vs を通知したり、蓄電器３１３、放電器３１４を動作させ、充放電を制御する。
【００２２】
切替器 (1) ３０４、切替器 (2) ３０５として、上記のような不飽和・飽和状態で動作が可能なトランジスタ回路を使用して構成する場合の供給電源の切替え動作は、次のように行われる。
スイッチング電源回路３０２から切替器 (1) ３０４、切替器 (2) ３０５を介して、負荷３０８へ電力を供給している状態で、主制御回路３０９は、第２電流検知手段３０６の検知電流 Is(2) を監視している。ここで、負荷３０８への供給電流を示す検知電流 Is(2) が、スイッチング電源回路３０２の変換効率が悪化する電流値である０．３２Ａ（図１の特性を持つ電源を例にする）を下回った場合、主制御回路３０９は、切替器 (1) ３０４の蓄電装置３１０側に設けたトランジスタを徐々に開き、蓄電装置３１０側へも電流を流す。
このとき、主制御回路３０９は、第１電流検知手段３０３により検知されるスイッチング電源回路３０２の出力端の電流 Is(1) を監視しながら、スイッチング電源回路３０２の変換効率が悪化する動作範囲となる出力電流値である０．３２Ａを検知電流 Is(1) が下回らないように、蓄電装置３１０側へ流す電流を制御する。この制御により、負荷３０８側への供給電流が０．３２Ａを下回っても、スイッチング電源回路３０２を高効率の動作範囲である０．３２Ａ以上の電流に保つことが可能になる。
主制御回路３０９は、蓄電装置制御回路３１１を介して、充電電圧検知手段３１５によって検知される充電電圧Vsを監視することによって、蓄電装置３１０の充電状態を知ることができ、蓄電装置３１０に十分な電荷が蓄えられると、切替器 (2) ３０５の蓄電装置３１０側に設けたトランジスタを飽和状態にすることによって、負荷３０８への電力供給をスイッチング電源回路３０２側から蓄電装置３１０側へと切り替え、それ以降は蓄電装置３１０から負荷３０８へ給電する。また、蓄電装置２１０への切替えと同時に、スイッチング電源回路２０２を停止することによって、変換効率の悪化による電力消費を抑える。
主制御回路３０９は、電荷残量が少なくなり、監視している充電電圧Vs が予め充電を必要とする値として設定した電位以下になった場合、スイッチング電源回路２０２を起動させるとともに、切替器 (2) ３０５を動作させ、蓄電装置３１０側から負荷３０８に給電していた電源をスイッチング電源回路３０２側へと切替え、同時にスイッチング電源回路３０２の出力端の検知電流 Is(1) によって切替器 (1) ３０４における蓄電装置３１０側のトランジスタの導通状態を制御し、先に述べたように、負荷３０８側への供給電流が０．３２Ａを下回っても、スイッチング電源回路３０２を高効率の動作範囲に保つ出力制御を行う。
始めから蓄電装置３１０に十分な電荷が蓄えられていることが判っている場合、上記の充電動作を経ずに、蓄電装置３１０からの給電状態にできる。この給電動作中に、主制御回路３０９は、負荷３０８への供給電流を示す検知電流 Is(2)を監視し、検知電流 Is(2) が閾値である０．３２Ａを超えれば、スイッチング電源回路３０２を起動すると同時に、給電ラインの切替器 (1) ３０４及び切替器 (2) ３０５をスイッチング電源回路３０２側へと切り替えると共に、蓄電装置制御回路３１１へ放電の停止を指示し、以降はスイッチング電源回路３０２から負荷３０８へと給電する。
蓄電装置２１３への充電中であっても、検知電流 Is(2)を監視し、検知電流 Is(2) が閾値である０．３２Ａを超えれば、上記と同様に放電の停止と電源の切替えを行うが、このときは、すでにスイッチング電源回路２０２は起動しているため、スイッチング電源回路３０２の起動プロセスは必要ない。
【００２３】
主制御回路３０９は、変動する負荷に対応して、上記切替動作及び充電動作を管理しながら、電源の供給制御を行う。
次に、本実施形態の電源装置（図１１）における電源供給制御例を図１２〜１５に示すフロー図に基づいて説明する。なお、図１２が主制御フローで、図１３〜１５は、サブルーチンを示す。
この制御フローは、電源ON時にスイッチング電源回路３０２に起動がかけられてから、電源OFFされるまで、負荷３０８へスイッチング電源回路３０２から電源が供給されている間の、例えば、設定された時間ごと、といった適当に定めたタイミングで始動し、実行される。
主制御回路３０９は、主制御フロー（図１２）の始めに、負荷３０８へ供給する電流値を示す第２電流検知手段３０６の検知電流 Is(2) を監視し、スイッチング電源回路３０２の変換効率が悪化する電流の閾値として設定した設定電流（０．３２Ａ）と対比し、切替えが必要か、否かを判定する（ステップＳ３０１）。
ここで、設定電流を超えていれば（ステップＳ３０１-NO）、スイッチング電源回路３０２の動作状態が定格状態であり、そのままの動作状態を継続するので、なにもせずにフローを終了する。
検知電流 Is(2) が、設定電流に満たなければ（ステップＳ３０１-YES）、電源を切替えるが、本例のフローでは、無条件に電源の切替え、スイッチング電源回路３０２の停止、という手順を行わない。先ず、蓄電装置３１０の蓄電量が不足している可能性があるので、充電電圧検知手段３１５によって検知される充電電圧Vsを充電の要／不要を判定するために設定した設定電位と対比し、判定結果を得る（ステップＳ３０２）。
【００２４】
ここで、要充電が判定されると（ステップＳ３０２-NO）、スイッチング電源を負荷３０８へ供給しながら、蓄電装置３１０へも充電用の給電をする、という初期電荷不足時処理 (3) の動作を行わせる（ステップＳ３０７）。この処理により、検知電流 Is(2) が設定電流以下に低下したときに、無条件に電源の切替え、スイッチング電源回路３０２の停止動作をせずに、スイッチング電源回路３０２の駆動を継続し、動作の迅速化を図ることを可能にする。
この初期電荷不足時処理 (3) は、図１３のサブルーチンに示すように、先ず、切替器 (1) ３０４の蓄電装置３１０側に設けたトランジスタを開き、充電開始を指示する（ステップＳ３１１）。このとき、蓄電装置３１０側へ流す電流をトランジスタの動作で制御し、スイッチング電源回路３０２の変換効率が悪化する動作範囲となる出力電流値である０．３２Ａを検知電流 Is(1) が下回らないようにする。つまり、高効率の動作を維持するスイッチング電源回路３０２から負荷３０８への給電と、蓄電装置３１０へも電荷不足を補うための給電を行う。この給電状態は、充電の完了或いは中止するまで続く。
この後、充電が完了すれば（ステップＳ３１３-YES）、切替器 (2) ３０５のスイッチング電源回路３０２側を閉じ、蓄電装置３１０側を開くとともに、蓄電装置３１０に放電開始を指示し（ステップＳ３１４）、負荷３０８への電源供給を切替え、この初期電荷不足時処理 (3) のサブルーチンを抜ける。
ただ、充電完了前でも、監視している検知電流 Is(2) が、設定閾値電流（０．３２Ａ）を超えたら（ステップＳ３１２-NO）、直ちに充電を中止し（ステップＳ３１５）、このサブルーチンを抜ける。
なお、充電完了の判定は、スイッチング電源回路３０２から蓄電装置３１０へ給電する電流を検知電流 Is(1) として検知しており、検知電流 Is(1) が０．３２Ａまで下がった場合には、充電終了とみなすことができるので、この判定結果をもとに充電完了を認識し、蓄電装置制御回路３１１へも知らせる。
初期電荷不足時処理 (3) のサブルーチンで、検知電流 Is(2) が、設定閾値電流（０．３２Ａ）以下のまま、充電を完了した場合、スイッチング電源回路３０２を停止させる（ステップＳ３０４）。
【００２５】
先のステップＳ３０２で充電電圧Vsから、初期電荷不足時処理 (3) の要／不要を判定した結果、不要であった場合、切替器 (2) ３０５のスイッチング電源回路３０２側を閉じ、蓄電装置３１０側を開くことにより、負荷３０８への電源を蓄電装置２１０側へ切替えて、蓄電装置３１０に放電開始を指示し、蓄電電荷を負荷３０８に放電する（ステップＳ３０３）。同時に、スイッチング電源回路３０２を停止させる（ステップＳ３０４）。
スイッチング電源回路３０２の停止後、蓄電装置３１０から負荷３０８への電源供給を行っている間に、負荷３０８へ供給する電流値を示す第２電流検知手段３０６の検知電流 Is(2) が、設定閾値電流（０．３２Ａ）を超えているか、否かをチェックし（ステップＳ３０５）、また、検知電流 Is(2) が、設定閾値電流を超えていなければ、充電電圧Vsから、蓄電装置３１０の蓄電量の不足が生じているか、否かをチェックする（ステップＳ３０９）。このステップＳ３０５、３０９のチェックは、ループを抜けるまで、所定の時間間隔で繰り返し行う。
スイッチング電源回路３０２を停止させ、蓄電装置３１０から負荷３０８への電源供給を行っている間に、蓄電装置３１０の蓄電量の不足が生じた場合（ステップＳ３０９-YES）、放電状態であっても、スイッチング電源回路３０２からの電源供給を受け、充電を行う経時電荷不足時処理 (3) を蓄電装置３１０に行わせる（ステップＳ３１０）。
【００２６】
経時電荷不足時処理 (3) は、図１４のサブルーチンに示すように、先ず、停止しているスイッチング電源回路３０２を起動する（ステップＳ３２１）。
蓄電装置３１０がスイッチング電源の供給を必要としているので、このために、スイッチング電源の供給経路として、負荷３０８及び蓄電装置３１０への供給ラインを確保する。即ち、切替器 (2) ３０５のスイッチング電源回路３０２側を開き、蓄電装置３１０側を閉じることにより、負荷３０８への電源をスイッチング電源回路３０２側へ切替え（ステップＳ３２２）、同時に切替器 (1) ３０４のスイッチング電源回路３０２側、蓄電装置３１０側それぞれに設けたトランジスタを開き、蓄電装置３１０にスイッチング電源を供給する状態になったところで、蓄電装置２１０に充電開始を指示する（ステップＳ３２３）。なお、スイッチング電源回路３０２から負荷３０８及び蓄電装置３１０へ電源を供給するこの動作状態は、充電の完了或いは中止するまで、高効率のスイッチング電源動作を維持して続けられる。
この後、充電が完了すれば（ステップＳ３２５-YES）、切替器 (1) ３０４の蓄電装置３１０側に設けたトランジスタを閉じ（ステップＳ３２６）、さらに切替器 (2) ３０５のスイッチング電源回路３０２側を閉じ、蓄電装置３１０側を開くとともに、蓄電装置３１０に放電開始を指示する（ステップＳ３２７）ことで、負荷３０８への電源供給を切替え、この経時電荷不足時処理 (3) のサブルーチンを抜ける。
ただ、充電完了前でも、監視している検知電流 Is(2) が、設定閾値電流（０．３２Ａ）を超えたら（ステップＳ３２４-NO）、直ちに充電を中止し（ステップＳ３２８）、このサブルーチンを抜ける。
なお、充電完了の判定は、スイッチング電源回路３０２から蓄電装置３１０へ給電する電流を検知電流 Is(1) として検知しており、検知電流 Is(1) が０．３２Ａまで下がった場合には、充電終了とみなすことができるので、この判定結果をもとに充電完了を認識し、蓄電装置制御回路３１１へも知らせる。
経時電荷不足時処理 (3) のサブルーチンで、検知電流 Is(2) が、設定閾値電流（０．３２Ａ）以下のまま、充電を完了した場合、スイッチング電源回路３０２を停止させる（ステップＳ３０４）。
【００２７】
主制御フロー（図１２）とサブルーチン（図１３，１４）のフローにおいて、負荷３０８へ供給する電流値を示す検知電流 Is(2) が、設定閾値電流（０．３２Ａ）に満たなくなり、蓄電装置３１０側からの電源が負荷に供給されている制御状態から、検知電流 Is(2) が、設定閾値電流（０．３２Ａ）を超える状態に転じた場合として、主制御フローにおけるステップＳ３０５-YES、初期電荷不足時処理 (3) におけるステップＳ３１２-NO及び経時電荷不足時処理 (3) におけるステップＳ３２４-NOがある。
これらの場合は、いずれも負荷３０８への供給電源をスイッチング電源に切替える立上げ時処理 (3) を行う必要がある。
この立上げ時処理 (3) は、図１５のサブルーチンに示すように、先ずスイッチング電源回路３０２を起動する（ステップＳ３３２）。ただ、初期電荷不足時処理 (3) （図１３）或いは経時電荷不足時処理 (3) （図１４）でそれぞれ充電中止を経由して、立上げ時処理 (3) を行う場合には、既にスイッチング電源回路３０２が起動しているので、この確認をして（ステップＳ３３１）、これらの場合には、スイッチング電源の起動に係わるステップＳ３３２，Ｓ３３３をせずに、切替器 (1) ３０４の蓄電装置３１０側に設けたトランジスタを閉じ（ステップＳ３３５）、さらに切替器 (2) ３０５の蓄電装置３１０側に設けたトランジスタを閉じ（ステップＳ３３４）、このサブルーチンを抜ける。
他方、スイッチング電源回路３０２が起動していない場合には（ステップＳ３３１-YES）、スイッチング電源回路３０２を起動し（ステップＳ３３２）、切替器 (2) ３０５のスイッチング電源回路３０２側に設けたトランジスタを開け（ステップＳ３３３）、蓄電装置３１０側に設けたトランジスタを閉じ（ステップＳ３３４）、定格状態で動作するスイッチング電源回路３０２だけの電源供給になったところで、このサブルーチンを抜ける。なお、スイッチング電源が完全に立上がるまで、切替器 (2) ３０５の蓄電装置３１０側のトランジスタを導通状態に保ち、蓄電装置３１０からの給電を可能にすることによって、負荷電流急増や出力電圧の立ち上がりに遅延が生じないようにして、スイッチング電源の立上げを補助するように、切替器 (2) ３０５の動作を制御すると良い。
立上げ時処理 (3) のサブルーチンを抜けた後、制御フローを終了する。
上述のように、本実施形態の電源供給の制御を行うことによって、スイッチング電源回路３０２を変換効率の低い状態で使用することなく負荷の変動に応じた電源供給を可能とし、特に、定格状態の動作が指示されるまで、軽負荷の状態で待機する、といった省エネ等の動作が求められる各種の電気機器に好適な電源供給を行い、省電力効果をより高め、スイッチング電源の発熱を抑えることが可能になる。しかも、スイッチング電源で蓄電装置を充電する方式を採用することで、充電装置の充電不足を高効率時の状態で動作するスイッチング電源で補うことができ、所期の電源供給動作を安定して継続することが可能になる。さらに、供給径路や電源の切替手段として、供給量を制御可能な手段を用いることによって、切替時に切れ目のない滑らかな電流制御が可能になり、また、余剰電流を蓄電装置側へと流すことができるため、負荷への給電状態に左右されない安定したスイッチング電源出力を得ることができ、蓄電装置への接続を徐々に導通状態にするため、突入電流の流れにくい、滑らかな電流制御が可能である。また、蓄電装置への給電量を負荷への給電電流量によって可変とすることで、柔軟なスイッチング電源の出力電流制御を可能にする。
【００２８】
「実施形態４」
この実施形態は、上記「実施形態２」で示した蓄電装置の充電にスイッチング電源を用いて行う方式から、ＡＣラインから供給される電源を併用するハイブリッド方式に変更し、構成した点を特徴とする。
図１６は、本実施形態に係わる電源装置の構成をブロック図にて示す。
図１６に示すハードウェア構成は、蓄電装置の充電をスイッチング電源とＡＣラインから供給される２電源を使用するハイブリッド方式とするために、蓄電装置４１０への入力電源としてＡＣ電源４０１からの入力ラインを付加した点が異なる以外、上記「実施形態２」の構成（図６）と違いがない。従って、本実施形態に係わる電源装置のハードウェア構成の説明は、上記実施形態２で図６を参照して示した説明を参照することとし、ここでは記載を省略する。
また、図１６に示す電源装置における供給電源の切替え動作についても、基本的に先の実施形態２の説明に示したとおりである。ただ、蓄電装置４１０の充電時には、スイッチング電源回路４０２とＡＣ電源４０１から蓄電装置４１０へ給電が同時に行われるという動作になり、主制御回路４０９は、このハイブリッド方式の充電動作に必要な指示を蓄電装置制御回路４１１に与える。また、蓄電装置制御回路４１１は、ハイブリッド方式の充電動作の指示を受け、２電源を用いた充電器４１２の動作を制御する。
主制御回路４０９によって行われる電源の供給制御は、スイッチング電源とＡＣラインから供給される２電源を使用するハイブリッド方式としたことにより、蓄電装置の充電に用いるスイッチング電源分を少なくでき、共通の供給源であるＡＣ電源４０１の電力をより有効に利用できる。また、充電時間も短くできるので、実施形態２において、電源供給制御の制御フロー（図７）において、初期電荷不足時処理 (2) を行うようにしているが、このプロセスを無くしても、支障がない。
【００２９】
次に、本実施形態の電源装置（図１６）における電源供給制御例を図１７〜１９に示すフロー図に基づいて説明する。なお、図１７が主制御フローで、図１８，１９は、サブルーチンを示す。
この制御フローは、電源ON時にスイッチング電源回路４０２に起動がかけられてから、電源OFFされるまで、負荷４０８へスイッチング電源回路４０２から電源が供給されている間の、例えば、設定された時間ごと、といった適当に定めたタイミングで始動し、実行される。
主制御回路４０９は、主制御フロー（図１７）の始めに、負荷４０８へ供給する電流値を示す第２電流検知手段２０６の検知電流 Is(2) を監視し、スイッチング電源回路４０２の変換効率が悪化する電流の閾値として設定した設定電流（０．３２Ａ）と対比し、切替えが必要か、否かを判定する（ステップＳ４０１）。
ここで、設定電流を超えていれば（ステップＳ４０１-NO）、スイッチング電源回路４０２の動作状態が定格状態であり、そのままの動作状態を継続するので、なにもせずにフローを終了する。
検知電流 Is(2) が、設定電流に満たなければ（ステップＳ４０１-YES）、電源を切替える。手順としては、切替器 (2) ４０５をスイッチング電源回路４０２側から蓄電装置４１０側へ切替えて、蓄電装置４１０に放電開始を指示し、蓄電電荷を負荷４０８に放電する（ステップＳ４０２）。同時に、スイッチング電源回路４０２を停止させる（ステップＳ４０３）。
スイッチング電源回路４０２の停止後、蓄電装置４１０から負荷４０８への電源供給を行っている間に、負荷４０８へ供給する電流値を示す第２電流検知手段４０６の検知電流 Is(2) が、設定閾値電流（０．３２Ａ）を超えているか、否かをチェックし（ステップＳ４０４）、また、検知電流 Is(2) が、設定閾値電流を超えていなければ、充電電圧Vsから、蓄電装置４１０の蓄電量の不足が生じているか、否かをチェックする（ステップＳ４０６）。このステップＳ４０４、４０６のチェックは、ループを抜けるまで、所定の時間間隔で繰り返し行う。
スイッチング電源回路４０２を停止させ、蓄電装置４１０から負荷４０８への電源供給を行っている間に、蓄電装置４１０の蓄電量の不足が生じた場合（ステップＳ４０６-YES）、放電状態であっても、スイッチング電源回路４０２からの電源供給を受け、さらにＡＣ電源４０１からも電源供給を受け、充電を行う電荷不足時処理 (4) を蓄電装置４１０に行わせる（ステップＳ４０７）。
【００３０】
電荷不足時処理 (4) は、図１８のサブルーチンに示すように、スイッチング電源回路４０２とＡＣ電源４０１からそれぞれ電源の供給を受ける充電動作を同時に行わせる。
ＡＣ電源の方は、ＡＣ電源４０１に接続するスイッチを入れて、電源が供給できる状態になったところで、蓄電装置４１０に充電開始を指示する（ステップＳ４１１）。
スイッチング電源の方は、先ず、停止しているスイッチング電源回路４０２を起動し（ステップＳ４１２）、その後、スイッチング電源の供給経路が蓄電装置４１０側になっているか切替器 (1) ４０４の状態を確認し（ステップＳ４１３）、蓄電装置４１０側になっていなければ、切替器 (1) ４０４を負荷４０８側から蓄電装置４１０側へ切替える（ステップＳ４１４）。蓄電装置４１０にスイッチング電源を供給する状態になったところで、蓄電装置４１０に充電開始を指示する（ステップＳ４１５）。
この後、充電が完了すれば（ステップＳ４１７-YES）、この電荷不足時処理 (4) のサブルーチンを抜けるが、充電完了前でも、監視している検知電流 Is(2) が、設定閾値電流（０．３２Ａ）を超えたら（ステップＳ４１６-NO）、直ちに充電を中止し（ステップＳ４１９）、このサブルーチンを抜ける。なお、充電完了の判定は、スイッチング電源回路４０２から蓄電装置４１０へ給電する電流を検知電流 Is(1) として検知しており、検知電流 Is(1) が０．３２Ａまで下がった場合には、充電終了とみなすことができるので、この判定結果をもとに充電完了を認識し、蓄電装置制御回路４１１へも知らせる。
電荷不足時処理 (4) のサブルーチンで、検知電流 Is(2) が、設定閾値電流（０．３２Ａ）以下のまま、充電を完了した場合、スイッチング電源回路４０２を停止させる（ステップＳ４１８）。
【００３１】
主制御フロー（図１７）とサブルーチン（図１８）のフローにおいて、負荷４０８へ供給する電流値を示す検知電流 Is(2) が、設定閾値電流（０．３２Ａ）に満たなくなり、蓄電装置４１０側からの電源が負荷に供給されている制御状態から、検知電流 Is(2) が、設定閾値電流（０．３２Ａ）を超える状態に転じた場合として、主制御フローにおけるステップＳ４０４-YES及び電荷不足時処理 (4) におけるステップＳ４１６-NOがある。
これらの場合は、いずれも負荷４０８への供給電源をスイッチング電源に切替える立上げ時処理 (4) を行う必要がある。
この立上げ時処理 (4) は、図１９のサブルーチンに示すように、先ずスイッチング電源回路４０２を起動する（ステップＳ４３２）。ただ、電荷不足時処理 (4) （図１８）で充電中止を経由して、立上げ時処理 (4) を行う場合には、既にスイッチング電源回路４０２が起動しているので、この確認をして（ステップＳ４３１）、この場合には、スイッチング電源の起動ステップを省略する。
スイッチング電源回路４０２を起動させた場合には、次に、スイッチング電源の供給経路が負荷４０８側になっているか、切替器 (1) ４０４の状態を確認し（ステップＳ４３３）、負荷４０８側になっていなければ、蓄電装置４１０側から負荷４０８側に切替える（ステップＳ４３５）。また、電荷不足時処理 (4) で充電中止を経由してきた場合、切替器 (1) ４０４が、負荷４０８側になっていないので、蓄電装置４１０側から負荷４０８側に切替える（ステップＳ４３５）。
また、入力側の切替器 (1) ４０４を切替えた後、出力側の切替器 (2) ４０５を切替える。切替器 (2) ４０５は、これまで負荷４０８へ蓄電装置４１０から給電する状態であったので、蓄電装置４１０側からスイッチング電源回路４０２側に電源を切替え（ステップＳ４３４）、このサブルーチンを抜ける。この後、制御フローを終了する。
【００３２】
「実施形態５」
この実施形態は、上記「実施形態４」で示した蓄電装置の充電にスイッチング電源とＡＣラインから供給される電源を併用するハイブリッド方式において、さらに熱電変換により得た電源を加えた点を特徴とする。
この電源装置を組込む装置で発生する廃熱を有効に利用することで、省電力効果をさらに高めることができる。特に、画像形成装置における定着装置でヒータから出る熱は好適な実施対象である。
図２０は、本実施形態に係わる電源装置の構成をブロック図にて示す。
図２０に示すハードウェア構成は、蓄電装置の充電をスイッチング電源、ＡＣ電源及び熱電変換により得た電源から供給される３電源を使用するハイブリッド方式とするために、蓄電装置４１０への入力電源として熱電変換器５１６を付加した点が異なる以外、上記「実施形態４」の構成（図１６）と違いがない。従って、本実施形態に係わる電源装置のハードウェア構成の説明は、上記実施形態４で図１６をもとに示した説明（なお、実施形態４は、さらに実施形態２（図６）にさかのぼる）を参照することとし、ここでは記載を省略する。
また、図２０に示す電源装置における供給電源の切替え動作についても、基本的に先の実施形態２及び実施形態４の説明に示したとおりである。ただ、蓄電装置５１０の充電時には、スイッチング電源回路４０２、ＡＣ電源４０１及び熱電変換器５１６から蓄電装置５１０へ給電が同時に行われるという動作になり、主制御回路５０９は、このハイブリッド方式の充電動作に必要な指示を蓄電装置制御回路５１１に与える。また、蓄電装置制御回路５１１は、ハイブリッド方式の充電動作の指示を受け、３電源を用いた充電器５１２の動作を制御する。
主制御回路５０９によって行われる電源の供給制御は、スイッチング電源、ＡＣライン熱電変換器から供給される３電源を使用するハイブリッド方式としたことにより、ＡＣ電源４０１の電力の消費を熱電変換分の電力により節約できる。また、充電時間も短くできるので、実施形態４と同様に、実施形態２の電源供給制御の制御フロー（図７）において、必要とした初期電荷不足時処理 (2) を無くしても、支障がない。
【００３３】
次に、本実施形態の電源装置（図２０）における電源供給制御例を図２１，２２に示すフロー図に基づいて説明する。なお、図２１が主制御フローで、図２１は、サブルーチンを示す。
この制御フローは、電源ON時にスイッチング電源回路５０２に起動がかけられてから、電源OFFされるまで、負荷５０８へスイッチング電源回路５０２から電源が供給されている間の、例えば、設定された時間ごと、といった適当に定めたタイミングで始動し、実行される。
主制御回路５０９は、主制御フロー（図２１）の始めに、負荷５０８へ供給する電流値を示す第２電流検知手段５０６の検知電流 Is(2) を監視し、スイッチング電源回路５０２の変換効率が悪化する電流の閾値として設定した設定電流（０．３２Ａ）と対比し、切替えが必要か、否かを判定する（ステップＳ５０１）。
ここで、設定電流を超えていれば（ステップＳ５０１-NO）、スイッチング電源回路５０２の動作状態が定格状態であり、そのままの動作状態を継続するので、なにもせずにフローを終了する。
検知電流 Is(2) が、設定電流に満たなければ（ステップＳ５０１-YES）、電源を切替える。手順としては、切替器 (2) ５０５をスイッチング電源回路５０２側から蓄電装置５１０側へ切替えて、蓄電装置５１０に放電開始を指示し、蓄電電荷を負荷５０８に放電する（ステップＳ５０２）。同時に、スイッチング電源回路５０２を停止させる（ステップＳ５０３）。
スイッチング電源回路５０２の停止後、蓄電装置５１０から負荷５０８への電源供給を行っている間に、負荷５０８へ供給する電流値を示す第２電流検知手段５０６の検知電流 Is(2) が、設定閾値電流（０．３２Ａ）を超えているか、否かをチェックし（ステップＳ５０４）、また、検知電流 Is(2) が、設定閾値電流を超えていなければ、充電電圧Vsから、蓄電装置５１０の蓄電量の不足が生じているか、否かをチェックする（ステップＳ５０６）。このステップＳ５０４、５０６のチェックは、ループを抜けるまで、所定の時間間隔で繰り返し行う。
スイッチング電源回路５０２を停止させ、蓄電装置５１０から負荷５０８への電源供給を行っている間に、蓄電装置５１０の蓄電量の不足が生じた場合（ステップＳ５０６-YES）、放電状態であっても、スイッチング電源回路５０２からの電源供給、ＡＣ電源５０１からの電源供給、さらに熱電変換器５１６からの電源供給を受け、充電を行う電荷不足時処理 (5) を蓄電装置５１０に行わせる（ステップＳ５０７）。
【００３４】
電荷不足時処理 (5) は、図２２のサブルーチンに示すように、スイッチング電源回路５０２、ＡＣ電源５０１及び熱電変換器５１６からそれぞれ電源の供給を受ける充電動作を同時に行わせる。
ＡＣ電源の方は、ＡＣ電源５０１に接続するスイッチを入れて、電源が供給できる状態になったところで、蓄電装置５１０に充電開始を指示する（ステップＳ５１１）。
スイッチング電源の方は、先ず、停止しているスイッチング電源回路５０２を起動し（ステップＳ５１２）、その後、スイッチング電源の供給経路が蓄電装置５１０側になっているか切替器 (1) ５０４の状態を確認し（ステップＳ５１３）、蓄電装置５１０側になっていなければ、切替器 (1) ５０４を負荷５０８側から蓄電装置５１０側へ切替える（ステップＳ５１４）。蓄電装置５１０にスイッチング電源を供給する状態になったところで、蓄電装置５１０に充電開始を指示する（ステップＳ５１５）。
熱電変換器５１６で得られる電源の方は、熱電変換器５１６に接続するスイッチを入れて、電源が供給できる状態になったところで、蓄電装置５１０に充電開始を指示する（ステップＳ５１６）。
この後、充電が完了すれば（ステップＳ５１８-YES）、この電荷不足時処理 (5) のサブルーチンを抜けるが、充電完了前でも、監視している検知電流 Is(2) が、設定閾値電流（０．３２Ａ）を超えたら（ステップＳ５１７-NO）、直ちに充電を中止し（ステップＳ５２０）、このサブルーチンを抜ける。なお、充電完了の判定は、スイッチング電源回路５０２から蓄電装置５１０へ給電する電流を検知電流 Is(1) として検知しており、検知電流 Is(1) が０．３２Ａまで下がった場合には、充電終了とみなすことができるので、この判定結果をもとに充電完了を認識し、蓄電装置制御回路５１１へも知らせる。
電荷不足時処理 (5) のサブルーチンで、検知電流 Is(2) が、設定閾値電流（０．３２Ａ）以下のまま、充電を完了した場合、スイッチング電源回路５０２を停止させる（ステップＳ５１９）。
【００３５】
主制御フロー（図２１）とサブルーチン（図２２）のフローにおいて、負荷５０８へ供給する電流値を示す検知電流 Is(2) が、設定閾値電流（０．３２Ａ）に満たなくなり、蓄電装置５１０側からの電源が負荷に供給されている制御状態から、検知電流 Is(2) が、設定閾値電流（０．３２Ａ）を超える状態に転じた場合として、主制御フローにおけるステップＳ５０４-YES及び電荷不足時処理 (5) におけるステップＳ５１７-NOがある。
これらの場合は、いずれも負荷５０８への供給電源をスイッチング電源に切替える立上げ時処理 (4) （上記実施形態４の立上げ時処理 (4) のフローをそのまま適用できるので、ここでは図１９を参照する）を行う必要がある。
この立上げ時処理 (4) は、図１９のサブルーチンに示すように、先ずスイッチング電源回路４０２を起動する（ステップＳ４３２）。ただ、電荷不足時処理 (5) （図２２）で充電中止を経由して、立上げ時処理 (4) を行う場合には、既にスイッチング電源回路５０２が起動しているので、この確認をして（ステップＳ４３１）、この場合には、スイッチング電源の起動ステップを省略する。
スイッチング電源回路５０２を起動させた場合には、次に、スイッチング電源の供給経路が負荷５０８側になっているか、切替器 (1) ５０４の状態を確認し（ステップＳ４３３）、負荷５０８側になっていなければ、蓄電装置５１０側から負荷５０８側に切替える（ステップＳ４３５）。また、電荷不足時処理 (5) で充電中止を経由してきた場合、切替器 (1) ５０４が、負荷５０８側になっていないので、蓄電装置５１０側から負荷５０８側に切替える（ステップＳ４３５）。
また、入力側の切替器 (1) ５０４を切替えた後、出力側の切替器 (2) ５０５を切替える。切替器 (2) ５０５は、これまで負荷５０８へ蓄電装置５１０から給電する状態であったので、蓄電装置５１０側からスイッチング電源回路５０２側に電源を切替え（ステップＳ４３４）、このサブルーチンを抜ける。この後、制御フローを終了する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】スイッチング電源の動作特性線及び使用しない低効率の動作範囲を示す。
【図２】最も単純な要素よりなる電源装置（実施形態１）の構成をブロック図にて示す。
【図３】図２の電源装置に適用する電源供給制御のフロー図を示す。
【図４】図３の制御フローにおける電荷不足時処理 (1) のサブルーチンを示す。
【図５】図３の制御フローにおける立上げ時処理 (1) のサブルーチンを示す。
【図６】蓄電装置にスイッチング電源より給電する電源装置（実施形態２）の構成をブロック図にて示す。
【図７】図６の電源装置に適用する電源供給制御のフロー図を示す。
【図８】図７の制御フローにおける初期電荷不足時処理 (2) のサブルーチンを示す。
【図９】図７の制御フローにおける経時電荷不足時処理 (2) のサブルーチンを示す。
【図１０】図７の制御フローにおける立上げ時処理 (2) のサブルーチンを示す。
【図１１】供給量が制御可能な切替手段を用いて電源供給を制御する電源装置（実施形態３）の構成をブロック図にて示す。
【図１２】図１１の電源装置に適用する電源供給制御のフロー図を示す。
【図１３】図１２の制御フローにおける初期電荷不足時処理 (3) のサブルーチンを示す。
【図１４】図１２の制御フローにおける経時電荷不足時処理 (3) のサブルーチンを示す。
【図１５】図１２の制御フローにおける立上げ時処理 (3) のサブルーチンを示す。
【図１６】蓄電装置にＡＣラインより給電する電源装置（実施形態４）の構成をブロック図にて示す。
【図１７】図１６の電源装置に適用する電源供給制御のフロー図を示す。
【図１８】図１７の制御フローにおける電荷不足時処理 (4) のサブルーチンを示す。
【図１９】図１７の制御フローにおける立上げ時処理 (4) のサブルーチンを示す。
【図２０】蓄電装置に熱電変換器より給電する電源装置（実施形態５）の構成をブロック図にて示す。
【図２１】図２０の電源装置に適用する電源供給制御のフロー図を示す。
【図２２】図２１のの制御フローにおける電荷不足時処理 (5) のサブルーチンを示す。
【符号の説明】
【００３７】
１０１，２０１，３０１，４０１，５０１・・ＡＣ電源、１０２，２０２，３０２，４０２，５０２・・スイッチング電源回路、２０３，３０３，４０３，５０３・・第１電流検知手段（ Is(1) ）、２０４，３０４，４０４，５０４・・切替器 (1) 、１０５・・切替器、２０５，３０５，４０５，５０５・・切替器 (2) 、２０６，３０６，４０６，５０６・・第２電流検知手段（ Is(2) ）、１０８，２０８，３０８，４０８，５０８・・負荷、１０９，２０９，３０９，４０９，５０９・・主制御回路、１１５，２１５，３１５，４１５，５１５・・充電電圧検知手段（ Vs ）、１１０，２１０，３１０，４１０，５１０・・蓄電装置、１１１，２１１，３１１，４１１，５１１・・蓄電装置制御回路、５１６・・熱電変換器。
【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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【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】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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