(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
起電力を生じ電力を発生する電力発生手段と、前記電力発生手段から取り出される電圧を所望の電圧に変換する電圧変換手段とを有するユニットの複数個を出力端子に対して並列に配置した電源装置であって、
前記複数のユニットの中に故障したユニットが発生した場合、自律的判断により該故障したユニットの出力電力の比率をゼロに指定し、全ての電力を残りのユニットから供給できるように、電力を該残りのユニットに振り分けるよう該残りのユニットそれぞれの出力電力の比率を指定し、該指定した比率で残りの各ユニットが電力を出力するように各ユニットにおける前記電圧変換手段に個別に制御指示を発行してそれぞれのユニットが出力する電力の配分比率を制御する連係制御手段
を設けたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記連係制御手段は、
前記各ユニットの電力発生手段の劣化の進行状況、電力の残量、温度、湿度などの状態に応じ極力劣化の進行を遅くする方針による自律的な判断に基づき各ユニットの出力電力の比率を指定する
ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記各ユニットにおける電力発生手段は、最小単位構成の電力発生手段であることを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記連係制御手段は、
前記出力電力の比率をゼロに指定するユニットがある場合に、当該電源装置から供給可能な最大電力よりも少ない電力を使用電力として定め、該使用電力を基準に前記残りのユニットそれぞれに指定する出力電力の比率を制御する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の電源装置。
【請求項５】
前記各ユニットが、前記電力発生手段として二次電池またはキャパシタを有し、さらに、それらを充電するための充電制御手段がその入力端が充電電力入力端子に並列に接続されて設けられている場合に、
前記連係制御手段は、前記各ユニットの前記二次電池または前記キャパシタの劣化の進行状況、電力の残量、温度、湿度などの状態に応じ極力劣化の進行を遅くする方針による自律的な判断に基づき各ユニットの充電電力の比率を指定し、該指定した比率で各ユニットの前記二次電池または前記キャパシタを充電するように各ユニットにおける前記充電制御手段を個別に制御することで、前記各ユニットにおける前記充電制御手段による充電電力の比率を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項６】
前記連係制御手段は、
前記複数のユニットを、充電のみ行い電力出力を行わないユニットと、充電を行わず電力出力のみを行うユニットとに、時間的に切り替えて制御する場合がある
ことを特徴とする請求項５に記載の電源装置。
【請求項７】
前記連係制御手段は、
前記複数のユニットを、充電のみ行い電力出力を行わないユニットと、充電を行わず電力出力のみを行うユニットと、充電も電力出力も行わない休止ユニットとに、時間的に切り替えて制御する場合がある
ことを特徴とする請求項５に記載の電源装置。
【請求項８】
起電力を生じ電力を発生する電力発生手段と、前記電力発生手段から取り出される電圧を所望の電圧に変換する電圧変換手段とを有するユニットの複数個を出力端子に対して並列に配置した電源装置であって、
外部からの前記各ユニットの電力発生手段の劣化の進行状況、電力の残量、温度、湿度などの状態に応じ極力劣化の進行を遅くする方針による電力分配比率の指示または出力電圧の指示に基づき各ユニットの出力電力の比率を指定し、該指定した比率で各ユニットが電力を出力するように各ユニットにおける前記電圧変換手段に個別に制御指示を発行してそれぞれのユニットが出力する電力の配分比率を制御する連係制御手段
を設けたことを特徴とする電源装置。
【請求項９】
前記各ユニットが、前記電力発生手段として二次電池またはキャパシタを有し、さらに、それらを充電するための充電制御手段がその入力端が充電電力入力端子に並列に接続されて設けられている場合に、
前記連係制御手段は、外部からの前記電力分配比率の指示に基づき該二次電池または該キャパシタへの充電電力の比率を指定し、該指定した比率で各ユニットの前記二次電池または前記キャパシタを充電するように各ユニットにおける前記充電制御手段を個別に制御することで、前記各ユニットにおける前記充電制御手段による充電電力の比率を制御する
ことを特徴とする請求項８に記載の電源装置。
【請求項１０】
前記連係制御手段は、
前記複数のユニットを、充電のみ行い電力出力を行わないユニットと、充電を行わず電力出力のみを行うユニットとに、時間的に切り替えて制御する場合がある
ことを特徴とする請求項９に記載の電源装置。
【請求項１１】
前記各ユニットにおける電力発生手段は、最小単位構成の電力発生手段であることを特徴とする請求項５〜１０のいずれか一つに記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、起電力を生じて電力を発生する電力発生手段の複数個を用いる電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は、従来の電源装置の構成例を示すブロック図である。図５に示す電源装置では、電力発生手段として充電池５０１を用いている。１個の充電池の起電力は、ニッケルカドミウム電池では約１．２ボルトであり、リチウムイオン電池でも約３ボルトであるので、電子機器の動作に必要な電圧としては不足する場合が多い。そのため、充電池の単体（以降「セル」ともいう）を複数個直列接続することにより必要な電圧を得ている。図５に示す例では、充電池４０１を３セル直列接続した構成とすることで、必要な電圧を得ているのである。
【０００３】
充電池５０１は、電力を取り出すに従って起電力が低下する性質があり、さらに取り出す電力が変動すると、充電池５０１の内部抵抗や配線の抵抗によって電圧降下を生じるので出力電圧が変動してしまう。そのため、充電池５０１と出力端子（＋）５０６及び出力端子（−）５０７との間に定電圧回路５０３が設けられる。この定電圧回路５０３は、充電池５０１の出力電圧の変動を除去して常に一定の電圧を取り出し、充電池５０１から取り出した電力を出力端子（＋）５０６及び出力端子（−）５０７から所望の電圧のもとで出力する。
【０００４】
また、充電池５０１は、電力を取り出すと、蓄えているエネルギーが減少してしまうので、充電によりエネルギーを蓄える必要がある。そのために、充電制御回路５０２を接続して充電する。充電においては、入力端子（＋）５０４及び入力端子（−）５０５から供給される電力を、充電制御回路５０２を通して充電池５０１に供給して充電する。充電制御回路５０２は、過大な充電電流を充電池５０１に流さないように制御する。また、充電制御回路５０２は、充電池５０１が満充電に達した時に充電の終了制御を行う。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２８３２１０号公報（蓄電装置及び電力システム）
【特許文献２】特開平６−２９０８１５号公報（機器システム）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のように、必要な電圧を得るために充電池単体（セル）を複数直列接続して構成される従来の電源装置では、一つのセルが故障しただけで電源装置として致命的な故障を生じてしまうという問題がある。
【０００７】
一般に充電池は、充放電のサイクルを重ねることにより劣化する。つまり、充電池の寿命は、充放電のサイクルに依存し、通常３００サイクル程度とされており、寿命をそれほど考慮する必要のない他の電子部品に比べると極めて短い寿命である。また、充電池は、充放電に化学反応を利用しているので、製造上のばらつきや温度、充放電サイクルにおける不適切な充放電電流の影響によって故障する可能性も高い。
【０００８】
このように、充電池（セル）は、信頼性が低い部品であるが、電源装置では、信頼性の低い充電池セルを直列接続して複数個同時に使用する必要があるので、電源装置の全体としての信頼性を一層低いものにしている。例えば、充電池セルの１個がある期間内に正常動作する確率をｓとし、同時使用する充電池セルの個数をｎ個とすれば、電源装置全体が同じ期間内正常動作する確率はｓnとなる。正常動作する確率ｓは、ｓ＜１であるので、電源装置全体が一定期間正常に動作する確率は、同時使用するセル個数ｎが増えるに従って指数関数的に低下する。
【０００９】
次に、図５に示すように、セルの複数個を直列接続した充電池を用いる場合に、充電池を構成するセルの１個が故障した場合に電源装置全体に与える影響について検討する。まず、例えば、充電池セルの一つがオープン故障した場合を考える。オープン故障とは、内部の配線の断線やセル自体の故障により、充電池のそれぞれの端子間が高インピーダンス状態となり充電も放電もできなくなる故障のことである。このような場合、直列接続した他のセルに全く問題がないとしても、当該電源装置からは電力を取り出すことが全くできなくなってしまう。
【００１０】
今度は、充電池セルの一つがショート故障した場合を考える。ショート故障とは、内部の配線の短絡やセル自体の故障により、充電池の端子間が低インピーダンス状態となり、起電力を取り出せなくなる故障のことである。この場合、故障したセルに電圧が生じなくなるので、セル１個分の電圧が得られなくなる。そのため、負荷を動作させるために必要な電圧を維持できなくなる可能性がある。さらにこの場合は、故障した充電池セルを切り離す手段が無ければ、故障した充電池セルを異常な状態で使用し続けることになる。そうすると、故障した充電池セルの過熱や破裂、液漏れなど、当該電源装置以外に被害が及ぶような重大なトラブルを引き起こす可能性がある。
【００１１】
さらに、製造される各充電池（セル）の容量は、一般に、ばらついている。そのように容量にばらつきのあるセルの複数個を直列接続した充電池を容量の限界近くまで使用した場合、容量の少ないセル自体は電流を流すための起電力が低下しているが、他のセルに起電力が残っていれば電流が流れることになる。この電流は当該容量の少ないセルを反対の向きに充電することになる。その結果、当該容量の少ないセルは、マイナスの起電力を生じるいわゆる「逆電池」という状態になる。このような状況が発生すると、充電池全体の電圧は起電力が残っているセルの電圧よりも減少するとともに、逆充電された容量の少ないセルは著しく劣化する。
【００１２】
そのため、信頼性を必要とする電源装置では、故障したセルを切り離すスイッチを備えている。しかし、スイッチによって故障セルを切り離したとしても、そのセルが担っていた電圧を補えるわけではない。また、スイッチは、セルの個数分必要であるが、機構部品であるので、一般的に機械構造を持たない部品に比べると信頼性が劣っている。結局、このスイッチの機械的な構造によって電源装置の信頼性が制限されることになる。
【００１３】
なお、特許文献１，２では、図５に示すようなセルの複数個を直列接続した充電池を用いる電源装置における上記した「一つのセルが故障しただけで装置として致命的な故障を生じてしまうという問題」を解決する方策が提案されている。
【００１４】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、起電力を生じて電力を発生する電力発生手段の複数個を用いる電源装置において、１つの電力発生手段が故障して使用できなくなった場合でも、電源装置としての出力電圧を維持するこができ、かつ故障していない電力発生手段から供給可能な電力を余すことなく出力することを可能にする電源装置を得ることを目的とする。
【００１５】
また、この発明は、起電力を生じて電力を発生する電力発生手段の複数個を用いる電源装置において、電力発生手段として充電タイプを用いる場合に、充放電サイクルを個々の電力発生手段の単位で最適化することにより、それぞれの電力発生手段の劣化を最小限に抑えることを可能にする電源装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述した目的を達成するために、この発明にかかる電源装置は、起電力を生じ電力を発生する電力発生手段と、前記電力発生手段から取り出される電圧を所望の電圧に変換する電圧変換手段とを有するユニットの複数個を出力端子に対して並列に配置した電源装置であって、前記複数のユニットの中に故障したユニットが発生した場合、自律的判断により該故障したユニットの出力電力の比率をゼロに指定し、全ての電力を残りのユニットから供給できるように、電力を該残りのユニットに振り分けるよう該残りのユニットそれぞれの出力電力の比率を指定し、該指定した比率で残りの各ユニットが電力を出力するように各ユニットにおける前記電圧変換手段に個別に制御指示を発行してそれぞれのユニットが出力する電力の配分比率を制御する連係制御手段を設けたことを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、複数のユニットそれぞれが出力する電力の配分比率を制御することができるので、各１つの電力発生手段が故障して使用できなくなった場合でも、電源装置としての出力電圧を維持することが可能になる。同時に、故障していない電力発生手段から供給可能な電力を余すことなく出力することが可能になる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、１つの電力発生手段が故障して使用できなくなった場合でも、電源装置としての出力電圧を維持することができ、かつ故障していない電力発生手段から供給可能な電力を余すことはく出力することが可能になるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に図面を参照して、この発明にかかる電源装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による電源装置の構成を示すブロック図である。図１に示す電源装置は、基本的には、出力端子（＋）１０４及び出力端子（−）１０５に対して並列に設けられる複数のユニット（図１ではユニット１０８，１０９，１１０の３つを示す）と、連係制御手段１１１とを備えている。
【００２１】
各ユニットは、同じ構成であって、起電力を生じて電力を発生する電力発生手段１０１と、この電力発生手段１０１から取り出される電圧を所望の電圧に変換する電圧変換手段１０２とを備える。この構成は、電力発生手段１０１が充電タイプでない場合（つまり一次電池である場合）であるが、電力発生手段１０１が充電タイプである場合（つまり二次電池やキャパシタである場合）には、さらに充電制御手段１０３を備える。各ユニットが充電制御手段１０３を備える場合には、各ユニットの充電制御手段１０３に充電電力を供給する入力端子（＋）１０６及び入力端子（−）１０７が設けられる。なお、各ユニットの電力発生手段１０１は、それぞれ１つのセルで構成されている。
【００２２】
連係制御手段１１１は、個々のユニットにおける電圧変換手段１０２を制御してそれぞれのユニットに対する出力電力の配分比率を制御する。また、各ユニットに充電制御手段１０３が存在する場合には、各ユニットの充電制御手段１０３も個別に制御してそれぞれのユニットにおける電力発生手段１０１への充電電力の配分比率を制御するようになっている。
【００２３】
次に、動作について説明する。図１において、各ユニットでは、電力発生手段１０１の発生した電力が電圧変換手段１０２にて所望の電圧に変換されるので、それぞれのユニットから出力される所望の電圧による電力が合成されて出力端子（＋）１０４及び出力端子（−）１０５から出力される。
【００２４】
このとき、各ユニットから出力される電力の配分比率が連係制御手段１１１によって制御される。すなわち、各ユニットの電圧変換手段１０２は、連係制御手段１１１からの指示を受けて、例えば、変換出力する所望の電圧による電力の平均出力電流を制御する。平均の電流を制御するとしているのは、各ユニットが電力を出力する時間を、連係制御手段１１１の指示配分比率に応じた時間だけ分担するように、十分に短い時間において電力の配分比率を制御する場合があるからである。
【００２５】
このように、各ユニットから出力される電力の配分比率を制御することにより、各ユニットにおける電力発生手段１０１の状態に応じた制御をユニット毎に行うことができる。ここで、電力発生手段１０１の状態とは、容量や内部抵抗の大きさの変化状況、外形の変化状況、劣化の進行状況、電力の残量、温度、湿度などの物理的な環境や状態である。なお、容量など直接計測することができないパラメータに関しては、他の計測可能なパラメータとその履歴とによって推定する手法を採る。
【００２６】
連係制御手段１１１は、これらの状況に応じ極力劣化の進行が遅くなるように出力電力の配分比率を制御する。これによって、電力発生手段１０１の劣化を最小限に留めることができる。また、寿命や突発的な故障によって或る電力発生手段１０１から電力を取り出すことができなくなった場合には、連係制御手段１１１は、その故障した電力発生手段１０１を含むユニットの電力出力配分をゼロとし、全ての電力を残りのユニットから供給できるように制御する。これによって、電源装置としての出力電圧を維持することができる。
【００２７】
このとき、ユニットの一つが休止する場合には、当該電源装置から供給可能な最大電力は、その分減少するので、連係制御手段１１１では、当該電源装置から供給可能な最大電力よりも十分少ない電力を使用電力として定め、該使用電力を基準に残りのユニットそれぞれに指定する配分比率を制御するようになっている。なお、使用電力を当該電源装置から供給可能な最大電力よりも十分少ない電力としたとしても、その分電力供給時間を長くすることができるので、電源装置として供給可能な最大電力量が無駄になることはない。
【００２８】
次に、電力発生手段１０１が充電タイプである場合の充電制御について説明する。充電時は、入力端子（＋）１０６及び入力端子（−）１０７から供給される電力が各ユニットの充電制御手段１０３に並列に入力される。これによって、各ユニットでは、並行して、充電制御手段１０３が受け取った電力を電力発生手段１０１に供給することで、電力発生手段１０１の充電が行われる。
【００２９】
このとき、各ユニットでは、電力発生手段１０１は、電圧変換手段１０２を介して電力を出力しているので、電力発生手段１０１への正味の充電電流は、充電制御手段１０３から出力される電流から電圧変換手段１０２に出力される電流を減じた値となる。
【００３０】
この充電時において連係制御手段１１１は、各ユニットの充電制御手段１０３に対して個別に制御指示を発行し、入力端子（＋）１０６及び入力端子（−）１０７から供給される電力を、当該電源装置の全体として効率よく利用できるように制御する。
【００３１】
具体的には、連係制御手段１１１は、個々の電力発生手段１０１への充電電流が過大とならないように、対応する充電制御手段１０３の出力電流値を制御する。また、連係制御手段１１１は、電力発生手段１０１が満充電の状態の場合、それ以上充電を行うと過充電となり電力発生手段１０１に悪影響を与える場合には、過充電を防ぐように、対応する充電制御手段１０３の充電動作を規制制御する。
【００３２】
そして、当然であるが、連係制御手段１１１は、電力発生手段１０１等が故障して使用できなくなったユニットにおける充電制御手段１０３に対して「充電電力ゼロ」の指示を発行し、その故障したユニットでは充電動作を行わせない措置を採る。このように、充放電サイクルを個々の電力発生手段１０１の単位で最適化することができるので、各ユニットでの電力発生手段１０１の劣化を最小限に抑えることが可能になる。
【００３３】
上記のような連係制御手段１１１が行う充放電の指示は、２つの方法で実現できる。すなわち、連係制御手段１１１が当該電源装置の全体を監視した極力劣化の進行を遅くする方針による自律的な判断に基づき電圧変換手段１０２及び充電制御手段１０３に充放電の指示を発行する方法と、連係制御手段１１１が当該電源装置の外部からの指示（例えば極力劣化の進行を遅くする方針による電力分配率や出力電圧等の外部から与えられる指示）に基づき電圧変換手段１０２及び充電制御手段１０３に充放電の指示を発行する方法とがある。
【００３４】
連係制御手段１１１が行う各ユニットに対する充放電の電力配分比率は、ユニットの故障時以外でも「ゼロ」まで変更可能である。これを利用することによって、あるユニットは充電のみを実施し、当該電源装置からの電力出力は、別のユニットからのみとするような制御方法も可能となる。
【００３５】
このように、電力発生手段１０１が充電タイプである場合は、充電するユニット、放電するユニット、場合によっては休止するユニットを加えたユニットの組合せを、時間によって切り替えることにより、当該電源装置に高い信頼性を担保する制御が可能である。
【００３６】
以下、この発明の実施の形態２〜４として、電力発生手段１０１が充電タイプである場合の電源装置の具体的構成例（実施の形態２）と、電力発生手段１０１が充電タイプでない場合の電源装置の具体的構成例（実施の形態３）と、電圧変換手段１０２の具体的構成例（実施の形態４）とについて説明する。
【００３７】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２による電源装置の構成を示すブロック図である。図２に示す電源装置は、入力端子（＋）２０６及び入力端子（−）２０７と出力端子（＋）２０４及び出力端子（−）２０５との間に並列に配置される複数のユニット（図２ではユニット２０８，２０９，２１０の３つを示す）と、連係制御手段１１１である連係制御回路２１１とを備えている。
【００３８】
各ユニットは、同じ構成であって、電力発生手段１０１である二次電池としての充電池２０１と、電圧変換手段１０２である電圧変換回路２０２と、充電制御手段１０３である充電制御回路２０３とを備えている。なお、充電池２０１は、ここでは、複数のセルを直列接続したものではなく、１つのセルである。
【００３９】
そして、連係制御回路２１１は、各ユニットにおける電圧変換回路２０２に対して出力する電力の分配比を制御する。また、連係制御回路２１１は、各ユニットにおける充電制御回路２０３に対して充電する電力の比率を制御する。
【００４０】
以上の構成において、充電時は、入力端子（＋）２０６及び入力端子（−）２０７から供給される電力が各ユニットの充電制御回路２０３に並列に入力される。これによって、各ユニットでは、並行して、充電制御回路２０３が受け取った電力を充電池２０１に供給することで、充電池２０１の充電が行われる。
【００４１】
このとき、連係制御回路２１１は、各ユニットの充電制御手段２０３に対して個別に制御指示を発行し、入力端子（＋）２０６及び入力端子（−）２０７から供給される電力を当該電源装置の全体として効率よく利用できるように制御する。
【００４２】
また、例えば、ユニット２０９の充電池２０１が故障して電力を出力できない状況になった場合は、連係制御回路２１１は、ユニット２０９の出力電力の配分比率を「ゼロ」とし、出力電力をユニット２０８とユニット２１０とに配分する制御を行い、出力端子（＋）２０４及び出力端子（−）２０５の出力電圧を維持する。
【００４３】
このとき、当該電源装置から出力可能な最大電力は、ユニット２０９の分だけ少なくなるが、当該電源装置を動作電源として使用する負荷装置では、当該電源装置の出力できる最大電力よりも十分に小さい電力で動作可能となるようにしておけば、当該電源装置は、出力電圧を維持することにより使用可能となる。
【００４４】
また、このとき、当該電源装置に蓄えられるエネルギーもユニット２０９の分だけ減少してしまうが、一応のレベルに維持できるので、従来のように即座に使用できなくなるよりもメリットがある。
【００４５】
なお、図２では、電力発生手段１０１が充電タイプである場合として、二次電池（充電池）を示したが、キャパシタを使用することもできる。充電池は、放電末期までほぼ一定の電圧を維持するが、キャパシタは、端子電圧が出力した電力に応じて減少する性質がある。一方、充電池は、電圧が急激に低下するのは放電末期であり、電圧が低下した状態で電力を取り出すことはないが、キャパシタは、電圧が無くなるまで電力を取り出すことができる。
【００４６】
したがって、図１において、電力発生手段１０１にキャパシタを使用した場合には、連係制御手段１１１が、取り出す電圧が低下しても電力を取り出すことができるように電圧変換手段１０２を制御することによって、キャパシタに蓄えた電力を効率よく取り出すことができる。
【００４７】
そして、電力発生手段１０１に充電池やキャパシタを使用した場合には、充電するユニット、放電するユニット、場合によっては休止するユニットを加えたユニットの組合せを時間によって切り替えることにより、当該電源装置に高い信頼性を担保する制御が可能である。
【００４８】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３による電源装置の構成を示すブロック図である。図３に示す電源装置は、出力端子（＋）３０３及び出力端子（−）３０４に対して並列に設けられる複数のユニット（図３ではユニット３０５，３０６，３０７の３つを示す）と、連係制御回路３０８とを備えている。
【００４９】
各ユニットは、同じ構成であって、電力発生手段１０１である一次電池としての電池３０１と、電圧変換手段１０２である電圧変換回路３０２とを備えている。なお、電池３０１は、ここでは、複数のセルを直列接続したものではなく、１つのセルである。そして、連係制御回路３０８は、各ユニットにおける電圧変換回路３０２に対して出力する電力分配比を制御する。
【００５０】
以上の構成において、例えば、ユニット３０６の電池３０１が故障して電力を出力できない状況になった場合は、連係制御回路３０８は、ユニット３０６の出力電力の配分比率を「ゼロ」とし、出力電力をユニット３０５とユニット３０７とに配分する制御を行い、出力端子（＋）２０４及び出力端子（−）２０５の出力電圧を維持する。
【００５１】
実施の形態４．
図４は、この発明の実施の形態４として、図１に示す電圧変換手段の具体的な構成例を示す回路図である。図４では、電圧変換回路４０２に電力を供給するのは充電池４０１である場合を示す。電圧変換回路４０２は、コイル４０３と、ダイオード４０４と、ＦＥＴ４０５と、コンデンサ４０６とで構成される昇圧型のコンバータである。
【００５２】
ＦＥＴ４０５は、昇圧型のコンバータにおけるスイッチング素子であり、接合型のトランジスタなど回路設計に応じて使用するデバイスを選択する。昇圧した電力は、出力端子（＋）４０７及び出力端子（−）４０８から出力される。
【００５３】
次に、動作について説明する。制御入力４０９を制御してＦＥＴ４０５を導通状態にすると、充電池４０１からコイル４０３に電流が流れる。コイル４０３を通して流れる電流は、一度に流れることはなく時間とともに増大する。
【００５４】
適当な時間経過後に、制御入力４０９を制御してＦＥＴ４０５を非導通状態にする。すると、コイル４０３は電流を流し続けようとするので、電流はダイオード４０４を通してコンデンサ４０６を充電する。その結果、コンデンサ４０６の端子間に電圧が生じ、出力端子（＋）４０７及び出力端子（−）４０８から電力を取り出すことができる。
【００５５】
コンデンサ４０６への充電電流は、時間とともに減少するので、制御入力４０９を適当に制御してＦＥＴ４０５をオン・オフすることによってコンデンサ４０６に生じる電圧を所望の電圧となるようにする。
【００５６】
コンデンサ４０６の端子間に生じる電圧は、コンデンサ４０６に充電される電力と出力端子（＋）４０７及び出力端子（−）４０８から取り出す電力がつりあったものとなる。コンデンサ４０６に充電される電力が多いと、コンデンサ４０６の端子間に生じる電圧は上昇する。また、出力端子（＋）４０７及び出力端子（−）４０８から取り出す電力が多いと、コンデンサ４０６の端子間に生じる電圧は減少する。
【００５７】
この実施の形態による電源装置は、複数のユニットから構成されるので、電圧変換回路４０２の出力端子（＋）４０７及び出力端子（−）４０８は並列接続される。つまり、出力端子（＋）４０７及び出力端子（−）４０８は、図１における出力端子（＋）１０７及び出力端子（−）１０８である。その結果、各ユニットにおける電圧変換回路４０２のコンデンサ４０６は、電源装置として共有されるので、並列接続されたコンデンサ４０６がそれぞれの充電池４０１の電力で充電されることになる。
【００５８】
そこで、図１に示す連携制御手段１１１では、コンデンサ４０６を充電する電流はＦＥＴ４０５の導通時間が長いほど大きくなるので、各ユニットのＦＥＴ４０５の導通時間に差をつけることにより、各ユニットの充電池４０１から取り出す電力の分配比率を制御する。それと同時に出力端子（＋）４０７及び出力端子（−）４０８の電圧を常に監視し、出力端子（＋）４０７及び出力端子（−）４０８間に生じる電圧が所望の電圧で一定となるように、電源装置全体としてコンデンサ４０６に充電される電力を制御するのである。なお、図４では、電圧変換回路４０２に電力を供給するのは充電池４０１であるが、キャパシタを用いる場合や一次電池を用いる場合も同様である。
【００５９】
斯くして、この実施の形態によれば、起電力を生じて電力を発生する電力発生手段の複数個を用いる電源装置において、１つの電力発生手段が故障して使用できなくなった場合でも、電源装置としての出力電圧を維持するこができ、かつ故障していない電力発生手段から供給可能な電力を余すことなく出力することが可能になるので、信頼性の高い電源装置が得られる。
【００６０】
また、電力発生手段として充電タイプを用いる場合に、充放電サイクルを個々の電力発生手段の単位で最適化することができるので、それぞれの電力発生手段の劣化を最小限に抑えることが可能になり、この点からも信頼性の高い電源装置が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上のように、この発明にかかる電源装置は、起電力を生じて電力を発生する電力発生手段の複数個を用いる電源装置において、１つの電力発生手段が故障して使用できなくなった場合でも、電源装置としての出力電圧を維持し、かつ故障していない電力発生手段から供給可能な電力を余すことなく出力するのに有用である。
【００６２】
また、この発明にかかる電源装置は、起電力を生じて電力を発生する電力発生手段の複数個を用いる電源装置において、電力発生手段として充電タイプを用いる場合に、充放電サイクルによるそれぞれの電力発生手段の劣化を最小限に抑えるのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】この発明の実施の形態１による電源装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態２による電源装置の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態３による電源装置の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態４として、図１に示す電圧変換手段の具体的な構成例を示す回路図である。
【図５】従来の電源装置の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０１  電力発生手段
１０２  電圧変換手段
１０３  充電制御手段
１０４，２０４，３０３  出力端子（＋）
１０５，２０５，３０４  出力端子（−）
１０６，２０６  入力端子（＋）
１０７，２０７  入力端子（−）
１０８〜１１０，２０８〜２１０，３０５〜３０７  ユニット
１１１  連係制御手段
２０１，４０１  充電池（二次電池）
２０２，３０２，４０２  電圧変換回路
２０３  充電制御回路
２１１，３０８  連係制御回路
３０１  電池（一次電池）
３０２  電圧変換回路
２０３  充電制御回路
２１１  連係制御回路
４０３  コイル
４０４  ダイオード
４０５  ＦＥＴ
４０６  コンデンサ
【図１】
0004758788.tif 000002
【図２】
0004758788.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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