(57)【要約】【課題】効率をさらに高めて損失を低減することが可能なパワーアンプ回路と充放電制御装置とを提供することを目的とする。【解決手段】負荷に供給する電圧を制御するパワーアンプ回路において、負荷の状態に対応して正電圧を出力するとともに負荷の他の状態に対応して負電圧を出力する内部電源と、負荷の電圧を検出する負荷電圧検出部とを備え、負荷電圧検出部で検出した負荷電圧に基づいて、負荷に供給する内部電源の出力電圧をフィードバック制御するパワーアンプ回路とする。さらに好ましくは、負荷に供給する電圧を、負荷に流れる電流が一定になるように制御するパワーアンプ回路とする。【選択図】図１
2012124865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に供給する電圧を制御するパワーアンプ回路において、
前記負荷の状態に対応して正電圧を出力するとともに前記負荷の他の状態に対応して負電圧を出力する内部電源と、
前記負荷の電圧を検出する負荷電圧検出部とを備え、
前記負荷電圧検出部で検出した負荷電圧に基づいて、前記負荷に供給する前記内部電源の出力電圧をフィードバック制御する
ことを特徴とするパワーアンプ回路。
【請求項２】
請求項１に記載のパワーアンプ回路において、
負荷に供給する電圧を、前記負荷に流れる電流が一定になるように制御する
ことを特徴とするパワーアンプ回路。
【請求項３】
請求項２に記載のパワーアンプ回路において、
前記負荷に流れる電流を検出する負荷電流検出抵抗を備える
ことを特徴とするパワーアンプ回路。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のパワーアンプ回路において、
前記負荷がバッテリーである
ことを特徴とするパワーアンプ回路。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のパワーアンプ回路において、
前記内部電源が供給する前記正電圧と前記負電圧とは、同電圧である
ことを特徴とするパワーアンプ回路。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のパワーアンプ回路において、
前記内部電源の出力電圧に対する前記フィードバック制御は、
前記正電圧と前記負電圧との各々に対して遂行される
ことを特徴とするパワーアンプ回路。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のパワーアンプ回路において、
前記正電圧と前記負荷電圧との差が前記負荷へ充電可能な最小の値となるように、前記正電圧をフィードバック制御する
ことを特徴とするパワーアンプ回路。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のパワーアンプ回路において、
前記負荷が放電可能な最小の電圧となるように、前記負電圧をフィードバック制御する
ことを特徴とするパワーアンプ回路。
【請求項９】
負荷への充電制御と放電制御とを遂行する充放電制御装置において、
前記負荷に流れる電流が一定となるように前記負荷に流れる電流を制御する定電流制御部と、
前記充電制御時には正電圧を前記負荷に出力し、前記放電制御時には負電圧を前記負荷に出力する内部電源と、
前記負荷の電圧を検出する負荷電圧検出部とを備え、
前記負荷電圧検出部で検出した負荷電圧に基づいて、前記内部電源の出力電圧をフィードバック制御する
ことを特徴とする充放電制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の充放電制御装置において、
請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のパワーアンプ回路を備える
ことを特徴とする充放電制御装置。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載の充放電制御装置において、
前記正電圧は、前記負荷電圧より大きい
ことを特徴とする充放電制御装置。
【請求項１２】
請求項９乃至請求項１１のいずれか一項に記載の充放電制御装置において、
前記定電流制御部は、前記正電圧と前記負電圧との間で前記負荷に供給する電流を制御する
ことを特徴とする充放電制御装置。
【請求項１３】
請求項９乃至請求項１２のいずれか一項に記載の充放電制御装置において、
損失が低減されるように、前記正電圧と前記負荷の電圧との差が最小となり、前記負電圧が前記負荷が放電可能となる最小の電圧となるように、前記正電圧と前記負電圧とを各々制御することで、前記負荷に供給する電圧を制御する
ことを特徴とする充放電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、損失が低減されるパワーアンプ回路と充放電制御装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、従来の無線端末機における送信制御回路の構成概要を説明するブロック図である。図７に示すように送信制御回路７００は、送信制御回路７００を動作させるためのバッテリーである電池７４０と、パワーアンプ電源電圧を生成するための制御信号を出力する制御部７２０とを備える。
【０００３】
また、送信制御回路７００は、電池７４０から入力される電池電圧を、制御部７２０から入力される制御信号に対応するパワーアンプ電源電圧へと変換するＤＣ／ＤＣコンバータ７３０を備える。
【０００４】
また、送信制御回路７００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７３０から入力されるパワーアンプ電源電圧に対応して高周波の電力を増幅して出力するパワーアンプ（高周波電力増幅回路ともいう）７５０とを備える。パワーアンプ電源電圧は、すなわちパワーアンプ７５０の動作電圧である。
【０００５】
また、送信制御回路７００は、パワーアンプ７５０により増幅された出力電力を検出し、制御部７２０にフィードバックする検出部７６０と、制御部７２０から出力される出力電力制御信号に基づいてパワーアンプ７５０の出力電力を所望の値に調整するＡＧＣ（Ａｕｔｏ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）アンプ７７０とを備える。
【０００６】
図７に示す送信制御回路７００において、送信制御回路７００における必要な出力電力がその時々によって異なる場合には、パワーアンプ７５０の消費電力が比較的小さい効率的なパワーアンプ電源電圧は、送信制御回路７００における必要な出力電力の変動に対応して異なる。
【０００７】
また、電池７４０の電池電圧は時間の経過や電力の消耗に伴って徐々に低下し一定ではないので、パワーアンプ７５０の消費電力が比較的小さい効率的なパワーアンプ電源電圧は、電池７４０の電池電圧の変動に対応してその時々によって異なるものとなる。
【０００８】
したがって、制御部７２０が、適切な値のパワーアンプ電源電圧を生成するようにＤＣ／ＤＣコンバータ７３０を制御することにより、パワーアンプ７５０の消費電力の効率化を図ることができ、送信制御回路７００の消費電力を低減することが可能となる。
【０００９】
すなわち、送信制御回路７００の出力電力に対応するように適切なパワーアンプ電源電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ７３０が生成することにより、パワーアンプ７５０の動作が効率化されて消費電力を低減できる。
【００１０】
また、検出部７６０が検出した出力電力を制御部７２０が取り込み比較判断した結果、出力電力が比較的高い場合には、パワーアンプ電源電圧を比較的高い電圧とするように制御部７２０がＤＣ／ＤＣコンバータ７３０を制御する。
【００１１】
また、検出部７６０が検出した出力電力を制御部７２０が取り込み比較判断した結果、例えば、出力電力が比較的低い場合には、パワーアンプ電源電圧を比較的低い電圧とするように制御部７２０がＤＣ／ＤＣコンバータ７３０を制御する。
【００１２】
このように、制御部７２０は、検出部７６０が検出する送信制御回路７００の出力電力に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ７３０をフィードバック制御することにより、パワーアンプ７５０を動作させるパワーアンプ電源電圧をステップ的に適切に変更する。
【００１３】
図８は、送信制御回路７００の出力電力に対するパワーアンプ電源電圧を説明する概念図である。図８に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ７３０は、制御部７２０から入力される制御信号に基づいて、電池７４０の電池電圧を、高電圧Ｈまたは低電圧Ｌのパワーアンプ電源電圧に変換する。
【００１４】
また、図９は、送信制御回路７００が備えるパワーアンプ７５０の動作電圧となるパワーアンプ電源電圧の制御工程の概要を説明するフローチャート図である。そこで図９に示す各ステップごとに、適宜図８を参照しながらパワーアンプ電源電圧の制御工程について以下に説明する。
【００１５】
送信制御回路７００において送信処理が開始されると、制御部７２０は、検出部７６０が検出した出力電力を取得する。そして、制御部７２０は、取得した出力電力が電源電圧切り替え点のＱ（ｄＢｍ）を下から上に超えたか否かを判断する（ステップＳ９１０）。
【００１６】
制御部７２０は、取得した出力電力が電源電圧切り替え点のＱ（ｄＢｍ）を下から上に超えたと判断した場合には、パワーアンプ電源電圧を高電圧Ｈに変更するための制御信号を生成し、ＤＣ／ＤＣコンバータ７３０に出力する（ステップＳ９２０）。
【００１７】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ７３０は、制御部７２０からの制御信号に基づいて高電圧Ｈを生成してパワーアンプ７５０へと出力する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ７３０から高電圧Ｈを入力されたパワーアンプ７５０は、入力された高電圧Ｈに対応する出力電力をアンテナから出力する。
【００１８】
ステップＳ９２０の処理が完了した後、または、ステップＳ９１０において下から上に超えていないと判断された場合には、制御部７２０は、検出部７６０が検出した出力電力が電源電圧切り替え点のＰ（ｄＢｍ）を上から下に超えたか否かを判断する（ステップＳ９３０）。制御部７２０は、検出部７６０が検出した出力電力が電源電圧切り替え点のＰ（ｄＢｍ）を上から下に超えたと判断した場合には、パワーアンプ電源電圧を低電圧Ｌに変更するための制御信号を生成し、ＤＣ／ＤＣコンバータ７３０に出力する（ステップＳ９４０）。
【００１９】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ７３０は、制御部７２０からの制御信号に基づいて低電圧Ｌを生成してパワーアンプ７５０へと出力する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ７３０から低電圧Ｌを入力されたパワーアンプ７５０は、入力された低電圧Ｌに対応する出力電力をアンテナから出力する。
【００２０】
ステップＳ９４０の処理が完了した後、または、ステップＳ９３０において上から下に超えていないと判断された場合には、制御部７２０は、送信処理が完了したか否かを判断し（ステップＳ９５０）、完了した場合には送信処理を終了する。一方、送信処理が完了していない場合には、ステップＳ９１０へと戻る。
【００２１】
上述したように、パワーアンプ７５０を動作させるパワーアンプ電源電圧は、出力電力に対応したヒステリシスを有する２段階のステップで可変とされる。また、送信制御回路７００の出力電力が大きい場合には比較的大きなパワーアンプ電源電圧とされ、送信制御回路７００の出力電力が小さい場合に比較的小さなパワーアンプ電源電圧とされるので、パワーアンプ７５０の動作を効率化させることができ、消費電力を低減させることが可能となる。
【００２２】
図８では説明の便宜上、パワーアンプ電源電圧を２段階のステップ的に可変制御するものとして説明したが、数段階のヒステリシスを持たせた固定のステップで可変してもよい。上述した送信制御回路７００は、例えば下記特許文献１等に開示されている。
【００２３】
また、下記特許文献２においては、電力損失が生じない出力電力と電力損失が生じる出力電力との境界を示す出力電力基準値と、出力電力の高低の度合いを示す出力電力指定値とを比較し、出力指定値が出力電力基準値以下の場合（電力損失が生じている場合）には、パワーアンプ電源電圧が低くなるように制御し、電源電圧監視値及び出力電力指定値に対応するパワーアンプ電源電圧が定義された電源電圧テーブルを用いて、パワーアンプ電源電圧が一定になるように制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】特開２００７−３１８６５４号公報
【特許文献２】特開２００１−３２０２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
従来のパワーアンプ回路は、携帯端末機や携帯無線機等における送信制御工程が低電力損失となるように、電力増幅手段に印加される電源電圧を制御するものであって、さらに効率を高めて損失を低減するように正電圧と負電圧とを制御するパワーアンプ回路が求められていた。
【００２６】
また、従来の充放電制御装置においては、充電時と放電時とにおいて各々損失が生じるので、充電時と放電時との各々において損失を低減して電力の消費を低減することが求められていた。特に、リニア方式の充放電制御装置においては、比較的大きな損失が生じることが知られており、無駄な電力が消費されていた。
【００２７】
本発明は、上述の問題点に鑑み為されたものであり、さらに効率を高めて損失を低減することが可能なパワーアンプ回路と充放電制御装置とを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明のパワーアンプ回路は、負荷に供給する電圧を制御するパワーアンプ回路であって、負荷の状態に対応して正電圧を出力するとともに負荷の他の状態に対応して負電圧を出力する内部電源と、負荷の電圧を検出する負荷電圧検出部とを備え、負荷電圧検出部で検出した負荷電圧に基づいて、負荷に供給する内部電源の出力電圧をフィードバック制御することを特徴とする。
【００２９】
また、本発明のパワーアンプ回路は、好ましくは負荷に供給する電圧を、負荷に流れる電流が一定になるように制御することを特徴とする。
【００３０】
また、本発明のパワーアンプ回路は、さらに好ましくは負荷に流れる電流を検出する負荷電流検出抵抗を備えることを特徴とする。
【００３１】
また、本発明のパワーアンプ回路は、さらに好ましくは負荷がバッテリーであることを特徴とする。
【００３２】
また、本発明のパワーアンプ回路は、さらに好ましくは内部電源が供給する正電圧と負電圧とが、それぞれ個別に設定されることを特徴とする。
【００３３】
また、本発明のパワーアンプ回路は、さらに好ましくは内部電源の出力電圧に対するフィードバック制御が、正電圧と負電圧との各々に対して遂行されることを特徴とする。
【００３４】
また、本発明のパワーアンプ回路は、さらに好ましくは正電圧と負荷電圧との差が負荷へ充電可能な最小の値となるように、正電圧をフィードバック制御することを特徴とする。
【００３５】
また、本発明のパワーアンプ回路は、さらに好ましくは負電圧が、負荷が放電可能な最小の電圧となるようにフィードバック制御することを特徴とする。
【００３６】
また、本発明の充放電制御装置は、負荷への充電制御と放電制御とを遂行する充放電制御装置であって、負荷に流れる電流が一定となるように負荷に供給する電流を制御する定電流制御部と、正電圧と負電圧とを出力する内部電源と、負荷の電圧を検出する負荷電圧検出部とを備え、負荷電圧検出部で検出した負荷電圧に基づいて、内部電源の出力電圧をフィードバック制御することを特徴とする。
【００３７】
また、本発明の充放電制御装置は、好ましくは上述のパワーアンプ回路を備えることを特徴とする。
【００３８】
また、本発明の充放電制御装置は、さらに好ましくは正電圧が、負荷電圧より大きいことを特徴とする。
【００３９】
また、本発明の充放電制御装置は、さらに好ましくは定電流制御部が、正電圧と負電圧との間で負荷に供給する電圧を制御することを特徴とする。
【００４０】
また、本発明の充放電制御装置は、さらに好ましくは損失が低減されるように、正電圧とバッテリーの電圧との差が最小となり、負電圧が負荷が放電可能となる最小の電圧となるように、正電圧と負電圧とを各々制御することで、負荷に供給する電圧を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００４１】
本発明により、効率を高めて損失を低減することが可能なパワーアンプ回路と充放電制御装置とを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】（ａ）が、比較のために従来のパワーアンプ回路を説明する概要図であり、（ｂ）が本実施形態にかかるパワーアンプ回路を説明する概要図である。
【図２】バッテリーへ充電する、または／およびバッテリーから放電させるための充放電制御装置の構成を概念的に説明するブロック図である。
【図３】図２に説明した充放電制御装置の回路構成について、さらに詳細に説明する回路図である。
【図４】充放電制御装置の充電動作及び放電動作の概要について順次説明するフロー図である。
【図５】実施形態の充放電制御装置において、バッテリーの電圧（負荷電圧）に対する、正電圧生成部の出力電圧Ｅ１及び負電圧生成部の出力電圧Ｅ２の関係を説明する図である。
【図６】バッテリーの電圧（負荷電圧）に対する内部損失Ｐの関係を、パワーアンプ回路の場合と本実施形態のパワーアンプ回路の場合との各々について説明する図である。
【図７】従来の無線端末機における送信制御回路の構成概要を説明するブロック図である。
【図８】送信制御回路の出力電力に対するパワーアンプ電源電圧を説明する概念図である。
【図９】送信制御回路が備えるパワーアンプの動作電圧となるパワーアンプ電源電圧の制御工程の概要を説明するフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
本実施形態で説明する充放電制御装置は、定電流制御のパワーアンプを備え、負荷として接続されたバッテリーの電圧に対応して、内部電源の出力電圧を可変としてパワーアンプに供給することで、内部損失を低減する。
【００４４】
図１は、実施形態にかかるパワーアンプ回路１００（ｂ）等を説明する概要図である。図１（ａ）が、比較のために従来のパワーアンプ回路１００（ａ）を説明する概要図であり、図１（ｂ）が本実施形態にかかるパワーアンプ回路１００（ｂ）を説明する概要図である。
【００４５】
図１（ａ）に示すように、パワーアンプ回路１００（ａ）は、バッテリー１２０（ａ）に正電圧を供給する内部電源１３０（ａ）と、バッテリー１２０（ａ）に負電圧を供給する内部電源１４０（ａ）とは、それぞれ固定電圧を出力するものである。また、パワーアンプ回路１００（ａ）は、負荷電流Ｉを検出するための負荷電流検出抵抗Ｒ１２１（ａ）を備え、パワーアンプ１１０（ａ）は、負荷電流Ｉが一定となるように定電流制御する。また、パワーアンプ１１０（ａ）には、外部指示信号として、負荷電流を電圧換算（Ｉ／Ｖ）したリファレンス電圧（Ｉｒｅｆ）が入力される。
【００４６】
図１（ａ）から理解されるように、パワーアンプ回路１００（ａ）は、各々固定値である内部電源１３０（ａ），１４０（ａ）の出力電圧Ｅ１，Ｅ２がパワーアンプ１１０（ａ）に供給されるので、パワーアンプ１１０（ａ）は、バッテリー１２０（ａ）の状態に対応した適切な電圧で効率的に動作されているものではない。
【００４７】
一方、図１（ｂ）に示すように、パワーアンプ回路１００（ｂ）は、バッテリー１２０（ｂ）に正電圧を供給する内部電源１３０（ｂ）と、バッテリー１２０（ｂ）に負電圧を供給する内部電源１４０（ｂ）とは、それぞれ可変電圧を出力するものである。また、パワーアンプ回路１００（ｂ）は、負荷電流Ｉを検出するための負荷電流検出抵抗Ｒ１２１（ｂ）を備え、パワーアンプ１１０（ｂ）は、負荷電流Ｉが一定となるように定電流制御する。また、パワーアンプ１１０（ｂ）には、外部指示信号として、リファレンス電流（Ｉｒｅｆ）が入力される。
【００４８】
図１（ｂ）から理解されるように、パワーアンプ回路１００（ｂ）は、各々可変値である内部電源１３０（ｂ），１４０（ｂ）の出力電圧Ｅ１，Ｅ２がパワーアンプ１１０（ｂ）に適切な電圧値として供給されるので、パワーアンプ１１０（ｂ）は、バッテリー１２０（ｂ）の状態に対応して効率的に動作する。
【００４９】
すなわち、図１（ｂ）において、パワーアンプ回路１００（ｂ）は、バッテリー１２０（ｂ）の電圧を検出する電圧検出部１６０と、電圧検出部１６０が検出したバッテリー１２０（ｂ）の電圧に基づいて、内部電源１３０（ｂ），１４０（ｂ）の出力電圧Ｅ１，Ｅ２を各々制御する制御部１５０とを備える。制御部１５０は、バッテリー１２０（ｂ）に必要とされる充電電圧または放電電圧との関係で、パワーアンプ１１０（ｂ）が消費電力を低減した効率的な動作となるように、内部電源１３０（ｂ），１４０（ｂ）の出力電圧Ｅ１，Ｅ２を制御する。
【００５０】
図２は、バッテリー２２０へ充電する、または／およびバッテリー２２０から放電させるための充放電制御装置２００の構成を概念的に説明するブロック図である。充放電制御装置２００は、例えばバッテリーの充放電試験装置等であってもよい。
【００５１】
図２に示すように、充放電制御装置２００は、商用電源２８０を整流する整流平滑部２７０を備える。また、充放電制御装置２００は、整流平滑部２７０で整流された電圧から正電圧Ｅ１を生成する正電圧生成部２３０を備える。また、充放電制御装置２００は、整流平滑部２７０で整流された電圧から負電圧Ｅ２を生成する負電圧生成部２４０を備える。正電圧生成部２３０と負電圧生成部２４０とは、充放電制御装置２００の内部電源となる。
【００５２】
また、充放電制御装置２００は、バッテリー２２０に流れる電流を定電流制御する定電流制御部２１０を備える。また、充放電制御装置２００は、バッテリー２２０の端子電圧を検出する電圧検出部２６０を備える。
【００５３】
また、正電圧生成部２３０と負電圧生成部２４０とは、電圧検出部２６０が検出したバッテリー２２０の電圧に応じて、各々正電圧と負電圧とをフィードバック制御する正電圧制御部２３５と負電圧制御部２４５とを備える。
【００５４】
充放電制御装置２００が図２に示す構成を備えることにより、定電流制御部２１０が効率的な動作となるような正電圧Ｅ１と負電圧Ｅ２とが生成され、定電流制御部２１０に提供されることとなるので、無駄な電力消費が低減されて低消費電力な充放電制御装置２００を実現できる。
【００５５】
図３は、図２に説明した充放電制御装置２００の回路構成について、さらに詳細に説明する回路図である。図３において充放電制御装置３００は、商用電源３８０を整流する整流平滑部３７０を備える。また、充放電制御装置３００は、整流平滑部３７０で整流された電圧から正電圧Ｅ１を生成する正電圧生成部３３０を備える。
【００５６】
正電圧生成部３３０は、負荷電圧に対応して正電圧Ｅ１をフィードバック制御する内部電源（Ｅ１）制御部３３５を備える。内部電源（Ｅ１）制御部３３５は、スイッチ３（ＳＷ３）をオンオフ制御することにより、正電圧生成部３３０の出力電圧Ｅ１を、無駄な消費電力が生じないような電圧値となるように制御する。
【００５７】
また、充放電制御装置３００は、整流平滑部３７０で整流された電圧から負電圧Ｅ２を生成する負電圧生成部３４０を備える。負電圧生成部３４０は、負荷電圧に対応して負電圧Ｅ２をフィードバック制御する内部電源（Ｅ２）制御部３４５を備える。内部電源（Ｅ１）制御部３４５は、スイッチ４（ＳＷ４）をオンオフ制御することにより、負電圧生成部３４０の出力電圧Ｅ２を、無駄な消費電力が生じないような電圧値となるように制御する。
【００５８】
また、充放電制御装置３００は、バッテリー３２０に流れる電流を定電流制御する定電流制御部３１０を備える。図３から理解できるように定電流制御部３１０は、パワーアンプ３１０を備える。パワーアンプ３１０は、負荷電流検出抵抗Ｒ３２１により検出された負荷電流Ｉがリファレンス電圧による指示電流と同じになるように、ＭＯＳＦＥＴ（Ｔｒ１）とＭＯＳＦＥＴ（Ｔｒ２）との動作を制御する。
【００５９】
この場合に、バッテリー３２０の電圧（すなわち負荷電圧）との関係で、パワーアンプ３１０の動作が低消費電力となる適切な値とされた電圧が、バッテリー３２０への充電または放電に応じて、内部電源である正電圧生成部３３０と負電圧生成部３４０とからパワーアンプ３１０へと供給される。
【００６０】
すなわち、バッテリー３２０へ充電制御する場合には、正電圧生成部３３０の出力電圧Ｅ１が、バッテリー３２０のよりも若干高い電圧として生成されて、定電流制御部３１０に提供される。また、バッテリー３２０からの放電制御をする場合には、負電圧生成部３４０の出力電圧Ｅ２が、バッテリー３２０の放電に要する最小限の電圧として生成されて、定電流制御部３１０に提供される。なお、充電制御時にはバッテリー３２０の高電位側（正電圧側）に対してさらに若干高い高電位Ｅ１が並列接続され、放電制御時にはバッテリー３２０の低電位側（負電圧側）に対して放電動作に必要最小限の電圧Ｅ２が直列に接続される。
【００６１】
このため、充放電制御装置３００は、バッテリー３２０の端子電圧すなわち負荷電圧を検出する電圧検出部３６０を備える。また、正電圧生成部３３０と負電圧生成部３４０とは、電圧検出部３６０が検出したバッテリー３２０の電圧に応じて、各々正電圧と負電圧とをフィードバック制御する正電圧制御部３３５と負電圧制御部３４５とを備える。
【００６２】
充放電制御装置３００が図３に示す構成を備えることにより、定電流制御部３１０が効率的な動作となるような正電圧Ｅ１と負電圧Ｅ２とが生成され、定電流制御部３１０に提供されることとなるので、無駄な電力消費が低減されて低消費電力な充放電制御装置３００を実現できる。
【００６３】
図４は、充放電制御装置３００の充電動作及び放電動作の概要について順次説明するフロー図である。また、図５は実施形態の充放電制御装置３００において、バッテリー３２０の電圧（負荷電圧）に対する、正電圧生成部３３０の出力電圧Ｅ１及び負電圧生成部３４０の出力電圧Ｅ２の関係を説明する図である。
【００６４】
図５に示すように、充電時にはバッテリー３２０の端子電圧である負荷電圧（Ｖ）が増大するとともに、当該バッテリー３２０に対して充電するために電圧値も上昇するので、正電圧Ｅ１は上昇する。
【００６５】
また、放電時にはバッテリー３２０の端子電圧である負荷電圧（Ｖ）が放電可能に十分高い電圧値である間は、当該バッテリー３２０から放電するためのアシスト電圧となる負電圧Ｅ２は必要ないので、負電圧Ｅ２はゼロである。そして、バッテリー３２０の端子電圧である負荷電圧（Ｖ）が放電可能な下限値となって以降は、さらに放電処理を遂行するために、当該バッテリー３２０から放電するためのアシスト電圧となる負電圧Ｅ２が必要となるので、負電圧Ｅ２が負荷電圧（Ｖ）の低減に対応して増大する。
【００６６】
また、図６は、バッテリー３２０の電圧（負荷電圧）に対する内部損失Ｐの関係を、図１（ａ）に示す従来のパワーアンプ回路の場合と図１（ｂ）に示す本実施形態のパワーアンプ回路の場合との各々について説明する図である。そこで、図４乃至図６を適宜参照しながら、図４に示す各ステップに基づいて、充放電制御装置３００の充電動作及び放電動作の概要について以下に説明する。
【００６７】
（ステップＳ４１０）
充放電制御装置３００は、充電制御を遂行するのか否かを、設定された制御プログラムまたはオペレータの指示等により判断する。充放電制御装置３００が充電制御を遂行すると判断した場合には、ステップＳ４２０へと進む。また、充放電制御装置３００が充電制御を遂行すると判断した場合でなければ、ステップＳ４８０へと進む。
【００６８】
（ステップＳ４２０）
正電圧生成部３３０は、バッテリー３２０へ充電するための内部電源となる正電圧Ｅ１を生成する。例えば交流の商用電源３８０等を整流平滑部３７０が整流した電力から、正電圧生成部３３０が、正電圧Ｅ１を生成する。
【００６９】
（ステップＳ４３０）
電圧検出部３６０は、バッテリー３２０のプラス・マイナス各端子から負荷電圧（Ｖ）を検出する。電圧検出部３６０が検出した負荷電圧（Ｖ）は、正電圧生成部３３０が備える内部電源（Ｅ１）制御部３３５へと入力される。
【００７０】
（ステップＳ４４０）
内部電源（Ｅ１）制御部３３５は、（Ｅ１−Ｖ）が最小の電圧値であるか否かを判断する。内部電源（Ｅ１）制御部３３５が（Ｅ１−Ｖ）が最小の電圧値であると判断すれば、ステップＳ４５０へと進み、内部電源（Ｅ１）制御部３３５が（Ｅ１−Ｖ）が最小の電圧値であると判断しなければ、ステップＳ４６０へと進む。
【００７１】
ここで、図６（ａ）に示すように充電時における内部損失Ｐは、（正電圧（Ｅ１）−負荷電圧（Ｖ））×負荷電流（Ｉ）として算出できる。すなわち、充電時においては、バッテリー３２０のプラス側端子に当該端子電位より若干高い正電位を印加する必要があるが、この印加電圧が不必要に高すぎれば無駄な消費電力が増大することとなる。
【００７２】
また、現実の回路構成においては、電流が通過する各素子での電圧降下やいわゆるラインドロップと称される電流経路それ自体に起因する電圧降下が生じる。このため、正電圧生成部３３０が出力する正電圧Ｅ１が、上述したラインドロップ相当分等を負荷電圧（Ｖ）に対して上乗せした電圧となるように、内部電源（Ｅ１）制御部３３５が、フィードバックされた負荷電圧（Ｖ）に基づいて出力電圧Ｅ１を制御する。
【００７３】
換言すれば、（Ｅ１−Ｖ）が最小の電圧値であるとは、上述した回路素子やラインドロップ相当の電圧降下に対応する電位差であることを意味する。但し、迅速な充電処理を企図する観点からは（Ｅ１−Ｖ）が、上記最小の電圧値に対して、必要な充電速度を確保できる程度の電圧値をさらに加算した電圧となるように、内部電源（Ｅ１）制御部３３５が出力電圧Ｅ１を制御することがさらに好ましい。
【００７４】
（ステップＳ４５０）
充放電制御装置３００は、バッテリー３２０への充電処理を完了するか否かを制御プログラムまたはオペレータからの指示等に基づいて、判断する。充放電制御装置３００は、バッテリー３２０への充電処理を完了するか否かを、電圧検出部３６０が検出した負荷電圧（Ｖ）が指示値に到達したか否か等により判断してもよい。
【００７５】
充放電制御装置３００がバッテリー３２０への充電処理を完了すると判断した場合には、ステップＳ４７０へと進む。また、充放電制御装置３００がバッテリー３２０への充電処理を完了すると判断しなかった場合には、ステップＳ４２０へと戻る。
【００７６】
（ステップＳ４６０）
内部電源（Ｅ１）制御部３３５は、正電圧（Ｅ１）≧負荷電圧（Ｖ）の範囲内で、出力電圧Ｅ１がバッテリー３２０へ充電可能な最小の値となるように、正電圧生成部３３０が出力する正電圧Ｅ１を制御する。内部電源（Ｅ１）制御部３３５が、正電圧（Ｅ１）≧負荷電圧（Ｖ）の範囲内で、出力電圧Ｅ１がバッテリー３２０へ充電可能な最小の値となるように、正電圧Ｅ１を制御すれば、ステップＳ４４０へと戻る。
【００７７】
このステップＳ４６０における内部電源（Ｅ１）制御部３３５の動作処理により、図６（ａ）に説明するように、内部損失Ｐは、バッテリー３２０の電圧に拘わらず一定の値となり、無駄な消費電力が低減される。
【００７８】
なお図６（ａ）に示すように従来においては、例えば充電開始時においてバッテリー電圧（Ｖ）が比較的小さい場合には、バッテリーに印加される充電電圧とバッテリー電圧（Ｖ）との差異が大きくなるので、充電開始当初の内部損失Ｐが比較的大きくなる。そして、充電処理が進行してバッテリー電圧（Ｖ）が上昇するとともに、バッテリーに印加される充電電圧とバッテリー電圧（Ｖ）との差異が小さくなるので、内部損失Ｐは充電処理の進行とともに小さくなっていた。
【００７９】
充放電制御装置３００においては、充電処理に必要最低限となる電圧程度にまで正電圧Ｅ１をバッテリー電圧（Ｖ）に近い値とするので、無駄な消費電力を低減できる。また、図６（ａ）に示す本実施形態における内部損失Ｐは、典型的には正電圧生成部３３０の出力端子からバッテリー３２０のプラス端子に至るまでの経路に存在する回路素子による電圧降下とラインドロップ電圧相当分とを加算した電圧に、負荷電流（Ｉ）を積算した値である。
【００８０】
（ステップＳ４７０）
充放電制御装置３００は、放電制御を遂行するのか否かを、設定された制御プログラムまたはオペレータの指示等により判断する。充放電制御装置３００が放電制御を遂行すると判断した場合には、ステップＳ４８０へと進む。また、充放電制御装置３００が放電制御を遂行すると判断した場合でなければ、このフロー処理を終了する。
【００８１】
（ステップＳ４８０）
負電圧生成部３４０は、バッテリー３２０から放電させるための内部電源となる負電圧Ｅ２を生成する。例えば交流の商用電源３８０等を整流平滑部３７０が整流した電力から、負電圧生成部３４０が、負電圧Ｅ２を生成する。なお、図３から理解できるように、負電圧Ｅ２はバッテリー３２０の放電をアシストするために、バッテリー３２０に直列に接続される。
【００８２】
（ステップＳ４９０）
電圧検出部３６０は、バッテリー３２０のプラス・マイナス各端子から負荷電圧（Ｖ）を検出する。電圧検出部３６０が検出した負荷電圧（Ｖ）は、負電圧生成部３４０が備える内部電源（Ｅ２）制御部３４５へと入力される。
【００８３】
内部電源（Ｅ２）制御部３４５は、負電圧Ｅ２がバッテリー３２０が放電可能な最小の電圧値であるか否かを判断する。内部電源（Ｅ２）制御部３４５が、負電圧Ｅ２がバッテリー３２０が放電可能な最小の電圧値であると判断すれば、ステップＳ４ｂ０へと進み、内部電源（Ｅ２）制御部３４５が負電圧Ｅ２がバッテリー３２０が放電可能な最小の電圧値であると判断しなければ、ステップＳ４ａ０へと進む。
【００８４】
ここで、図６（ｂ）に示すように放電時における内部損失Ｐは、（負電圧（Ｅ２）＋負荷電圧（Ｖ））×負荷電流（Ｉ）として算出できる。すなわち、放電時においては、バッテリー３２０のマイナス側端子に負電圧Ｅ２のプラス側端子を接続する必要があるが、この印加電圧Ｅ２が不必要に高すぎれば無駄な消費電力が増大することとなる。
【００８５】
また、現実の回路構成においては、電流が通過する各素子での電圧降下やいわゆるラインドロップと称される電流経路それ自体に起因する電圧降下が生じる。このため、負電圧生成部３４０が出力する負電圧Ｅ２と負荷電圧（Ｖ）との和となる電圧が、上述したラインドロップ相当分等以上となるように、内部電源（Ｅ２）制御部３４５が、フィードバックされた負荷電圧（Ｖ）に基づいて出力電圧Ｅ２を制御する。
【００８６】
換言すれば、負電圧Ｅ２が最小の電圧値であるとは、負電圧（Ｅ２）＋負荷電圧（Ｖ）が、上述した回路素子やラインドロップ相当の電圧降下に対応する電位差であることを意味する。但し、迅速な放電処理を企図する観点からは負電圧（Ｅ２）＋負荷電圧（Ｖ）が、上記最小の電圧値に対して、必要な放電速度を確保できる程度の電圧となるように、内部電源（Ｅ２）制御部３４５が出力電圧Ｅ２を制御することがさらに好ましい。
【００８７】
（ステップＳ４ａ０）
内部電源（Ｅ２）制御部３４５は、出力電圧Ｅ２がバッテリー３２０の放電可能な最小の値となるように、負電圧生成部３４０が出力する負電圧Ｅ２を制御する。内部電源（Ｅ２）制御部３４５が、出力電圧Ｅ２がバッテリー３２０から放電可能な最小の値となるように、負電圧Ｅ２を制御すれば、ステップＳ４９０へと戻る。
【００８８】
このステップＳ４９０における内部電源（Ｅ２）制御部３４５の動作処理により、図６（ｂ）に説明するように、内部損失Ｐは従来に比して小さくなり、無駄な消費電力が低減される。
【００８９】
なお図６（ｂ）に示すように従来においては、例えば放電開始時においてバッテリー電圧（Ｖ）が比較的大きい場合には、バッテリーに印加される放電電圧とバッテリー電圧（Ｖ）との和が大きくなるので、放電開始当初の内部損失Ｐが比較的大きくなる。そして、放電処理が進行してバッテリー電圧（Ｖ）が下降するとともに、バッテリーに印加される放電電圧とバッテリー電圧（Ｖ）との和が小さくなるので、内部損失Ｐは放電処理の進行とともに小さくなっていた。この場合に、バッテリーに印加される放電電圧の値を一定であったので、放電に伴うバッテリー電圧（Ｖ）の降下に対応して、内部損失Ｐが放電処理の進行とともに小さくなっていた。
【００９０】
一方、本実施形態の充放電制御装置３００においては、放電処理に必要最低限となる電圧程度にまで負電圧Ｅ２とバッテリー電圧（Ｖ）との和を小さな値とするので、無駄な消費電力を低減できる。図６（ｂ）から理解できるように、内部損失（Ｐ）は、放電処理の遂行とともに進行されるバッテリー電圧（Ｖ）の降下に伴い下降するが、その最下点は放電が遂行される下限の電圧値である。従ってさらに放電処理が遂行されて、当該下限の電圧値を超えてバッテリー電圧（Ｖ）がさらに降下した場合には、負電圧Ｅ２が追加的にバッテリー電圧（Ｖ）に直列に印加されて、バッテリー３２０の放電をアシストする。このため、当該下限の電圧値を超えてバッテリー電圧（Ｖ）がさらに降下するのに対応して、負電圧Ｅ２がアシストする電圧値が増大することとなるので、バッテリー電圧（Ｖ）の低下に対応して内部損失Ｐが増大する。
【００９１】
また、図６（ｂ）に示すようにバッテリー電圧（Ｖ）がゼロである場合の本実施形態における内部損失Ｐは、典型的には負電圧生成部３４０の出力端子からバッテリー３２０のマイナス端子に至るまでの経路に存在する回路素子による電圧降下とラインドロップ電圧相当分とを加算した電圧降下相当値に、負荷電流（Ｉ）を積算した値である。
【００９２】
（ステップＳ４ｂ０）
充放電制御装置３００は、バッテリー３２０からの放電処理を完了するか否かを制御プログラムまたはオペレータからの指示等に基づいて、判断する。充放電制御装置３００は、バッテリー３２０からの放電処理を完了するか否かを、電圧検出部３６０が検出した負荷電圧（Ｖ）が指示値（典型的にはゼロ）に到達したか否か等により判断してもよい。
【００９３】
充放電制御装置３００がバッテリー３２０からの放電処理を完了すると判断した場合には、ステップＳ４ｃ０へと進む。また、充放電制御装置３００がバッテリー３２０からの放電処理を完了すると判断しなかった場合には、ステップＳ４８０へと戻る。
【００９４】
（ステップＳ４ｃ０）
充放電制御装置３００は、充電制御を遂行するのか否かを、設定された制御プログラムまたはオペレータの指示等により判断する。充放電制御装置３００が充電制御を遂行すると判断した場合には、ステップＳ４２０へと進む。また、充放電制御装置３００が充電制御を遂行すると判断した場合でなければ、このフロー処理を終了する。
【００９５】
本実施形態においては、負荷として外部に接続されるバッテリーの電圧を検出し、この負荷電圧に対応して内部電源電圧を可変として調整するので、内部ロスを軽減することができる。
【００９６】
実施形態で説明したパワーアンプ回路や充放電制御装置は、実施形態での説明に限定されることはなく、自明な範囲で適宜その構成や動作を変更することができる。また、負荷についてもバッテリーに限定されるものではない。また、負荷に対する制御も定電流制御に限定されるものではなく、負荷に対応して適切な動作となる電圧提供方式または／および電流提供方式として負荷に対する電力の供給等を適宜調整することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明は、負荷に電力を出力するパワーアンプ回路や二次電池等への充放電制御装置及びその試験装置等に幅広く適用できる。
【符号の説明】
【００９８】
２００・・充放電制御装置、２１０・・定電流制御部、２２０・・バッテリー、２３０・・正電圧生成部、２３５・・正電圧制御部、２４０・・負電圧生成部、２４５・・負電圧制御部、２６０・・電圧検出部、２７０・・整流平滑部、２８０・・商用電源。
【図１】
2012124865.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2012124865.tif 000006
【図５】
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【図６】
2012124865.tif 000008
【図７】
2012124865.tif 000009
【図８】
2012124865.tif 000010
【図９】
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