(57)【要約】【課題】  比較的小型かつ低コストなパルス負荷用の電源装置及びこのような電源装置を用いたパルス負荷への電力供給方法を提供する。【解決手段】  間欠的に電力を需要する間欠負荷に電力を供給する電源装置であって、電圧源と、コンデンサと、間欠負荷に電力を供給しないときは電圧源によってコンデンサに電荷を充電させる一方、間欠負荷に電力を供給するときには、電圧源とコンデンサとを直列接続状態として間欠負荷に電力を供給させる回路切替手段とを具備する。【選択図】      図１
2005117801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間欠的に電力を需要する間欠負荷に電力を供給する電源装置であって、
電圧源と、
コンデンサと、
間欠負荷に電力を供給しないときは電圧源によってコンデンサに電荷を充電させる一方、間欠負荷に電力を供給するときには、電圧源とコンデンサとを直列接続状態として間欠負荷に電力を供給させる回路切替手段と
を具備することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
複数のコンデンサと、
間欠負荷に電力を供給しないときは各コンデンサを並列接続状態とする一方、間欠負荷に電力を供給するときには、各コンデンサを直列接続状態とするコンデンサ切替手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項1記載の電源装置。
【請求項３】
電圧源が電池であることを特徴とする請求項1または２記載の電源装置。
【請求項４】
間欠的に電力を需要する間欠負荷に電力を供給する電源供給方法であって、
間欠負荷に電力を供給しないときは電圧源によってコンデンサに電荷を充電する一方、間欠負荷に電力を供給するときには、電圧源とコンデンサとを直列接続状態として間欠負荷に電力を供給する
ことを特徴とする電源供給方法。
【請求項５】
複数のコンデンサを用い、間欠負荷に電力を供給しないときは各コンデンサを並列接続状態とする一方、間欠負荷に電力を供給するときには、各コンデンサを直列接続状態とすることを特徴とする請求項５記載の電源供給方法。
【請求項６】
電圧源として電池を用いることを特徴とする請求項４または５記載の電源供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置及び電源供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パルス負荷は、連続的に所定電力を消費するものではなく、急峻な立ち上がりでパルス状に電力を消費（需要）するものである。このようなパルス負荷には、パルス状の比較的大電力を需要するものがある。したがって、このような大電力用のパルス負荷に電力を供給する電源装置には、パルス状の大電力需要に対して十分な電力を安定供給できるもの、すなわち急速な電力需要の変動に対して十分な供給スピードで電力供給可能なことが要求される。そして、このような性能を満足する電源装置として電池がある。例えば特開平８−０８４４３４号公報には、上記パルス負荷の一種として放電制御部によって点滅駆動される負荷に電池を用いて電力を供給する技術（電池装置）が開示されている。
【特許文献１】特開平８−０８４４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、パルス負荷には比較的高電圧の電力を需要するものがある。このような高電圧を需要するパルス負荷と比較的低電圧な電力を需要する低電圧負荷とに同時に電力を供給する場合には、パルス負荷が要求する高電圧の電池が必要となるので、電池が大型かつ高コストとなるという問題がある。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、比較的小型かつ低コストな電源装置を用いてパルス負荷等の間欠的に電力を需要する間欠負荷に電力を供給することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明では、所定周期あるいはランダムな周期で間欠的に電力を需要する間欠負荷に電力を供給する電源装置において、電圧源と、コンデンサと、間欠負荷に電力を供給しないときは電圧源によってコンデンサに電荷を充電させる一方、間欠負荷に電力を供給するときには、電圧源とコンデンサとを直列接続状態として間欠負荷に電力を供給させる回路切替手段とを具備する解決手段を採用する。
【発明の効果】
【０００６】
このような解決手段によれば、電圧源の端子間電圧とコンデンサの端子間電圧の合算値を電源電圧として間欠負荷に電力を供給するので、つまり間欠負荷が要求する電源電圧よりも低い端子間電圧の電圧源を用いて間欠負荷を駆動することができるので、電圧源を小型化かつ低コスト化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係わる電源装置の機能構成を示す回路図である。なお、この図では、本電源装置の動作状態、つまり一定負荷とパルス負荷とのうち一定負荷のみに電源を供給する場合（パルス負荷ＯＦＦ時）を（ａ）として表し、一方、一定負荷とパルス負荷との何れにも電源を供給する場合（パルス負荷ＯＮ時）を（ｂ）として表している。なお、この（ａ）及び（ｂ）に示した各電源装置の構成は全く同一であり、構成要素としてのスイッチの状態だけが異なっている。
【０００８】
本電源装置は、図示するように、電池１（電圧源）、電流制限器２、コンデンサ３及びスイッチＳ1〜Ｓ4（回路切替手段）から構成されている。また、この図において、Ｐはパルス負荷（間欠負荷）であり、所定周期あるいはランダムな周期でパルス状に電力を需要するものである。また、Ｃは一定負荷であり、比較的安定した一定電力を連続的に需要する。
【０００９】
電池１は、例えば二次電池であり、所定の端子間電圧Ｅを有する。電流制限器２は、スイッチＳ2と直列回路を構成しており、当該直列回路に流れる電流を規制する例えば抵抗器である。上記電流制限器２とスイッチＳ2とからなる直列回路は、電池１と該電池１のマイナス端子に接続されたスイッチＳ3とからなる直列回路に並列接続されている。
【００１０】
すなわち、電池１のマイナス端子にはスイッチＳ3の一端に接続される一方、電池１のプラス端子には電流制限器２の一端が接続され、また電流制限器２の他端にはスイッチＳ2の一端が接続され、さらに当該スイッチＳ2の他端と上記スイッチＳ3の他端が接続されている。
【００１１】
コンデンサ３は、上記電池１から供給される電荷を充放電するものであり、一端がスイッチＳ2の他端とスイッチＳ3の他端との接続点に接続される一方、他端がスイッチＳ4を介して上記電池１のマイナス端子とスイッチＳ3の一端との接続点に接続されている。すなわち、スイッチＳ4は、一端が電池１のマイナス端子とスイッチＳ3の一端との接続点に接続される一方、他端がコンデンサ３の他端に接続されている。
【００１２】
また、スイッチＳ1は、電池１のプラス端子とパルス負荷Ｐとの間に挿入されている。すなわち、スイッチＳ1の一端は電池１のプラス端子に接続される一方、他端はパルス負荷Ｐの一端に接続されている。なお、当該パルス負荷Ｐの他端はコンデンサ３の他端つまりスイッチＳ4の他端に接続されている。
【００１３】
また、一定負荷Ｃは電池１から直接電力を供給されるようになっている。すなわち、一定負荷Ｃの一端は電池１のプラス端子に接続される一方、他端は電池１のマイナス端子に接続されている。
【００１４】
次に、このように構成された本電源装置の動作について詳しく説明する。
本電源装置は、パルス負荷Ｐに電力を供給しない場合、図1（ａ）に示すようにスイッチＳ1，Ｓ3が開状態とする一方、スイッチＳ2，Ｓ4を閉状態とする。この状態では、スイッチＳ1が開状態にあるのでパルス負荷Ｐには電力が供給されないが、一定負荷Cには連続的に一定の電力が供給される。
【００１５】
この場合、破線で示す電流Ｉaが過渡的に流れる。すなわち、電流Ｉaは、電池１のプラス端子から電流制限器２とスイッチＳ2を経由してコンデンサ３の一端に流れ込み、当該コンデンサ３の他端からスイッチＳ4を経由して電池１のマイナス端子に流れ込む。そして、この電流Ｉaによってコンデンサ３が充電されるので、当該コンデンサ３には自らの静電容量に応じた電荷Qが蓄積されると共に、この電荷Qに蓄積によってコンデンサ３の端子間電圧Vcは上記電池１とほぼ同等の電圧（≒電圧E）となる。すなわち、本電源装置は、パルス負荷Ｐに電力を供給しない場合は、一定負荷Ｃに連続的に電力を供給する一方で、電池１からコンデンサ３に電荷Qを蓄積する。
【００１６】
一方、本電源装置は、パルス負荷Ｐに電力を供給する場合には、図1（ｂ）に示すようにスイッチＳ1，Ｓ3が閉状態とする一方、スイッチＳ2，Ｓ4を開状態とする。この場合には、破線で示す電流Ｉbが過渡的に流れる。すなわち、この電流Ｉbは、電池１のプラス端子からスイッチＳ2及びパルス負荷Ｐを経由してコンデンサ３の他端に流れ込み、当該コンデンサ３の一端からスイッチＳ3を経由して電池１のマイナス端子に流れ込む。
【００１７】
すなわち、この場合にはコンデンサ３に予め充電された電荷Qが放電されることによって上記電流Ｉbが流れる。しかも、この場合には、電池１とコンデンサ３とが直列接続された状態となるので、電池１の端子間電圧Eとコンデンサ３の端子間電圧Vcとの合算値が電源電圧としてパルス負荷Ｐに印加される。コンデンサ３を十分な時間をかけて充電した場合、コンデンサ３の端子間電圧Vcは電池１の端子間電圧Eとほぼ等しい値になるので、パルス負荷Ｐには電池１の端子間電圧Eの約2倍の電源電圧で電力が供給されることになる。すなわち、本電源装置は、パルス負荷Ｐに電力を供給する場合には、一定負荷Ｃに連続的に電力を供給する一方で、電池１の端子間電圧Eとコンデンサ３の端子間電圧Vcとを合算した電源電圧でパルス負荷Ｐに電力を供給する。
【００１８】
このような本実施形態によれば、電池１と予め充電されたコンデンサ３とを直列接続してパルス負荷Ｐに電力を供給するので、電池１単独の場合に比較して約2倍の電源電圧でパルス負荷Ｐに電力を供給することができる。また、電池１と共同してパルス負荷Ｐに電力を供給するものが電荷Qを高速に放電可能なコンデンサ３なので、パルス負荷Ｐが要求する高速な電力供給を実現することができる。すなわち、電池１と当該電池１に直列接続されると共に予め電荷Qが蓄積されたコンデンサ３との共同によってパルス負荷Ｐに電力を供給するので、電池単独でパルス負荷Ｐに電力を供給する従来の電源装置に比較して電池１に比較的小型で低コストなものを使用することができる。
【００１９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、電池１に1つのコンデンサ３を直列接続することにより電池１の端子間電圧Eの約2倍の電源電圧でパルス負荷Ｐに電力を供給するように電源装置を構成した。しかしながら、コンデンサ３の個数をさらに増やすことによりパルス負荷Ｐに対する電源電圧をさらに増加させることができる
【００２０】
図２は、２個のコンデンサ３（例えば両者は同一静電容量）を用いる場合の要部回路図である。なお、この図２では、（ａ）が上記パルス負荷ＯＦＦ時に対応し、（ｂ）がパルス負荷ＯＮ時に対応している。この一変形例に係わる電源装置では、コンデンサ３とスイッチＳ2の接続点とスイッチＳ3との間にスイッチＳ21が新たに設けられている。すなわち、スイッチＳ21は、一端がコンデンサ３とスイッチＳ2の接続点に接続される一方、他端がスイッチＳ3の他端に接続される。
【００２１】
また、スイッチＳ21とスイッチＳ3との接続点とコンデンサ３の他端との間にはコンデンサ３Ａが追加されている。すなわち、コンデンサ３Ａは、一端がスイッチＳ21とスイッチＳ3との接続点に背湯属される一方、他端がコンデンサ３の他端に接続される。さらに、コンデンサ３の一端とコンデンサ３Ａの他端との間にスイッチＳ31が追加されている。すなわち、このスイッチＳ31は、一端がコンデンサ３の一端に接続される一方、他端がコンデンサ３Ａの他端に接続されている。なお、追加されたスイッチＳ21，Ｓ31はコンデンサ切替手段を構成している。
【００２２】
この電源装置は、パルス負荷ＯＦＦ時には、図２（ａ）に示すようにスイッチＳ2，Ｓ21が閉状態とし、スイッチＳ3，Ｓ31が開状態とする。すなわち、２つのコンデンサ３，３Ａが並列接続状態とされ、各々のコンデンサ３，３Ａに同一の電荷Ｑが蓄積されると共にその端子電圧Ｖcが電池１の端子間電圧Eとほぼ同等となる。そして、この状態から、図２（ｂ）に示すようにスイッチＳ2，Ｓ21が開状態とし、スイッチＳ3，Ｓ31が閉状態とすることによりパルス負荷ＯＮ時に移行させると、各コンデンサ３，３Ａは、接続状態が並列接続状態から直列接続状態に切り替えられる。
【００２３】
したがって、パルス負荷Ｐには、電池１の端子間電圧Eの約３倍の電源電圧で電力が供給される。なお同様にして、さらに多数のコンデンサを用いて電源電圧を電池１の端子間電圧Eの約４倍以上にステップアップさせることが可能である。
【００２４】
（２）上記実施形態ではパルス負荷Ｐに電力を供給する場合について説明したが、本発明の電力供給先はパルス負荷Ｐに限定されるものではない。すなわち、所定周期あるいはランダムな周期で間欠的に電力を需要する間欠負荷であれば、電力を供給しないときにコンデンサを充電することが可能になるので電力供給が可能である。また、パルス負荷よりも緩やかな立ち上がりで電力需要が間欠する間欠負荷の場合には、急峻に立ち上がる電力供給性能を必要としないので、電池１よりも電力供給スピードの遅い電圧源を用いても良い。
【００２５】
（３）上記実施形態では、スイッチＳ1〜Ｓ4（つまり回路切替手段）を用いることによりパルス負荷Ｐに電力を供給するときと電力を供給しないときとで、電池１、電流制限器２、コンデンサ３及びパルス負荷Ｐの接続関係を切り替えている。しかし、回路切替手段の構成は上記実施形態の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係わる電源装置の回路図である。
【図２】本発明の一実施形態に係わる電源装置の一変形例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…電池（電圧源）、２…電流制限器、３…コンデンサ、Ｓ1〜Ｓ4……スイッチ（回路切替手段）、Ｃ…一定負荷、Ｐ…パルス負荷（間欠負荷）
【図１】
2005117801.tif 000003
【図２】
2005117801.tif 000004