(57)【要約】【課題】低電圧のバッテリモジュールを用いてバックアップ動作用の電力をシステム電源に供給するのに好適な充放電回路と、それを備えた組込みコントローラを提供する。【解決手段】外部電源から供給される電力を充電する場合は複数個のバッテリモジュールを外部電源に対して並列に接続し、充電した電力を負荷に給電する場合は複数個のバッテリモジュールを負荷に対して直列に接続して充放電を行う充放電回路であって、放電時に直列接続されるバッテリモジュールの各プラス側端子とマイナス側端子との間にそれぞれ１つのｃ接点スイッチを備え、当該ｃ接点スイッチの共通接点は前記マイナス側端子に接続し、当該ｃ接点スイッチの常時開接点は接地端子に接続し、当該ｃ接点スイッチの常時閉接点は、整流ダイオードを介して外部電源から電力が供給される前記プラス側端子に接続する。【選択図】図１
2012005160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個のバッテリモジュールに対して、外部電源から供給される電力を充電する場合は前記複数個のバッテリモジュールを前記外部電源に対して並列に接続し、充電した電力を放電して負荷に給電する場合は前記複数個のバッテリモジュールを前記負荷に対して直列に接続して充放電を行う充放電回路であって、
放電時に直列接続される前記バッテリモジュールの各プラス側端子とマイナス側端子との間にそれぞれｃ接点スイッチを備え、
前記ｃ接点スイッチの共通接点は前記マイナス側端子に接続され、前記外部電源からの通電中に閉状態となる前記ｃ接点スイッチの常時開接点は接地端子に接続され、前記外部電源が停電中に閉状態となる前記ｃ接点スイッチの常時閉接点は、整流ダイオードを介して外部電源から電力が供給される前記プラス側端子に接続される
ことを特徴とする充放電回路。
【請求項２】
請求項１に記載の充放電回路において、
前記外部電源から給電されるＡＣ／ＤＣ電源が出力する直流電圧の値を計測し、前記計測した直流電圧の値が充電動作を開始するための第１の所定値を超える場合は、前記ｃ接点スイッチの共通接点と常時開接点とを接続し、前記計測した直流電圧の値が放電動作を開始するための第２の所定値未満の場合は、前記ｃ接点スイッチの共通接点と常時閉接点とを接続する電圧監視手段
をさらに備えることを特徴とする充放電回路。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の充放電回路において、
前記バッテリモジュールの数Ｎが３以上である場合は、前記ｃ接点スイッチを備える同一構成の追加回路をＮ−２個備えてなる
ことを特徴とする充放電回路。
【請求項４】
停電時においては保有しているバッテリから制御対象デバイスに電力を供給して前記制御対象デバイスの制御を継続して実行する組込みコントローラであって、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の充放電回路を備えることを特徴とする組込みコントローラ。
【請求項５】
請求項４に記載の組込みコントローラにおいて、
前記外部電源からの通電中に、前記バッテリモジュールに流れる充電電流の値を計測する電流計測手段と、
前記電流計測手段によって計測された前記充電電流の値が満充電を検知するための所定値未満となった場合に、前記充電電流を遮断して充電を停止させる充電停止手段と
をさらに備えることを特徴とする組込みコントローラ。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の組込みコントローラにおいて、
前記バッテリモジュールから前記負荷への給電中に、前記バッテリモジュールが出力する直流電圧の値を計測し、計測した前記直流電圧の値が過放電を検知するための所定値未満となった場合に、前記バッテリモジュールから前記負荷への給電を遮断して放電を停止させる放電停止手段
をさらに備えることを特徴とする組込みコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、停電時においても継続して動作することが要求される電子機器に直流電力を供給するためのバックアップ電源に係り、特に、複数のバッテリモジュールを備えた充放電回路と、それを備えた組込みコントローラとの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
停電時においても継続したシステム稼働が要求される電子機器には、バッテリバックアップ動作機能を備えたものが数多くある。このような電子機器は、バッテリと充放電回路とを有しており、停電時のシステム稼働保証範囲をどこまで設定するかによりバッテリ電圧／容量を決定している。また、接続するバッテリに適合した充放電回路を実現するため、入力電源仕様や電圧変換機能の有無を検討し最適な構成を取っている。
【０００３】
バッテリバックアップ動作機能を実現するには、バッテリの充放電回路が必要となり、充電時と放電時の各電圧の関係を考慮する必要がある。バッテリバックアップ動作機能を有する電子機器の主な電源電圧は、通電時に供給される入力電源電圧と、停電時の電源元となるバッテリ電圧と、実際に機能を実現するために必要なシステム電圧との３つから成る。通電時においてバッテリは充電状態となるが、充電するためにはバッテリ電圧よりも高い電圧をバッテリに印加する必要がある。また放電時においては、バッテリ電圧のみでシステムの電源を供給する必要がある。この関係性から、入力電源電圧をそのままバッテリに印加して充電するものとすれば、バッテリ電圧は入力電源電圧よりも低い電圧でなければならない。また、システム電圧は、バッテリにて全機能を保証する場合は、入力電源電圧とそれよりも低いバッテリ電圧との両方の入力電源に対して、同一の稼働条件をもつ必要があるため、両入力電圧に対し同一電圧を出力する電圧変換機能が必要となる。その結果、入力電源電圧＞バッテリ電圧＞システム電圧  の関係性をもった電源構成となる。
【０００４】
このような電源構成を有する電子機器において、システム電圧を生成する電圧変換機能は、半導体ＩＣ（Integrated Circuit）を使用して実現される場合が多い。ただし、システム電源の電圧が高く、かつ、消費電力も大きい場合には、対応可能な半導体ＩＣは少なく、適用可能なデバイスが限定される。また、システム電源の電圧が高くなるにつれ、バッテリ電圧も高くする必要があることから、バッテリセルの接続段数が増大して、バッテリモジュールが巨大化していく。加えて、バッテリ内部の発熱が問題となり、バッテリの信頼性や寿命に悪影響を与えることになる。
【０００５】
したがって、システム電源の電圧や使用電力の大きさに左右されにくい、入力電源電圧、バッテリ電圧、システム電圧電源の関係性が必要となる。また、バッテリモジュールの信頼性向上のためにはバッテリ電圧を低電圧化する必要がある。
【０００６】
これらの課題に関連する従来技術として、特許文献１には、Ｎ個のバッテリモジュールと、それらを直列接続するための（Ｎ−１）個の直列接続用スイッチと、それらを並列接続するためのＮ個の並列接続用スイッチとを備え、充放電時のバッテリモジュールの接続を直列と並列とのいずれかに切り換える技術が開示されている。また、特許文献２には、Ｎ個のバッテリモジュールと、そのプラス側端子とマイナス側端子とをそれぞれ並列接続するか、直列接続するかを切り換えるための２×（Ｎ−１）個のｃ接点スイッチとを備え、充電時には並列接続、放電時には直列接続に切り換える技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−５３８３８号公報
【特許文献２】特開平８−３４０６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、このいずれの従来技術においても、装備するバッテリモジュールの数の約２倍の数の接点機構（スイッチ）が必要であり、装置の信頼性を向上させるために、一般的に半導体素子に比べて故障率が高い接点機構の使用数をもっと減らしたいという課題があった。
【０００９】
本発明は、このような背景を鑑みてなされたものであり、低電圧のバッテリモジュールを用いてバックアップ動作用の電力をシステム電源に供給するのに好適な充放電回路と、それを備えた組込みコントローラ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】
【００１０】
前記の目的を達成するために、本発明は、複数個のバッテリモジュールに対して、外部電源から供給される電力を充電する場合は前記複数個のバッテリモジュールを前記外部電源に対して並列に接続し、充電した電力を放電して負荷に給電する場合は前記複数個のバッテリモジュールを前記負荷に対して直列に接続して充放電を行う充放電回路であって、放電時に直列接続される前記バッテリモジュールの各プラス側端子とマイナス側端子との間にそれぞれｃ接点スイッチを備え、前記ｃ接点スイッチの共通接点は前記マイナス側端子に接続され、前記外部電源からの通電中に閉状態となる前記ｃ接点スイッチの常時開接点は接地端子に接続され、前記外部電源が停電中に閉状態となる前記ｃ接点スイッチの常時閉接点は、整流ダイオードを介して外部電源から電力が供給される前記プラス側端子に接続されることを特徴とする。
【００１１】
これにより、負荷に供給するシステム電源電圧を複数の低電圧出力のバッテリモジュールを直列接続して生成し、充電時にはそれら複数のバッテリモジュールを並列接続して効率よく充電を行う。また、接点機構の使用数を従来の装備するバッテリモジュールの数の約２倍の数からほぼ半減させることができるので、この充放電回路を備えた組込みコントローラの信頼性向上に寄与する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、低電圧のバッテリモジュールを用いてバックアップ動作用の電力をシステム電源に供給するのに好適な充放電回路と、それを備えた組込みコントローラとを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】バッテリモジュールを２個備えるバックアップ電源における充放電回路の構成例を示したハードウェアブロック図である。
【図２】バッテリモジュールを３個備えるバックアップ電源における充放電回路の構成例を示したハードウェアブロック図である。
【図３】組込みコントローラの電源回路部の構成例を示したハードウェアブロック図である。
【図４】組込みコントローラの充電時の処理の流れを示したフローチャートである。
【図５】組込みコントローラの放電時の処理の流れを示したフローチャートである。
【図６】入退室管理システムへの適用例を示した概略機器構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら説明する。なお、各図および各実施例において、同一または類似の構成要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
［第１実施形態］
まず始めに、本発明の第１実施形態として、バッテリモジュールを２個備えるバックアップ電源を構成するときの最小構成の充放電回路について説明する。図１は、第１実施形態に係る充放電回路の構成例を示したハードウェアブロック図である。
【００１６】
本充放電回路における通電時の入力電源は、外部から供給される交流電圧を直流電圧に変換して出力するＡＣ／ＤＣ電源１であり、その（直流）出力電圧をＶinとする。システム電源２への（直流）出力電圧Ｖsは、ＡＣ／ＤＣ電源１の出力電圧Ｖinから整流ダイオード１１による電圧低下分を差し引いた値となる。また、停電時には、並直切替リレー１５の接続をａ接側からｂ接側に切り替えて、放電時の直流出力電圧である放電電圧がそれぞれほぼＶin／２である２個のバッテリモジュール４ａ，４ｂを直列接続することでその２倍、つまりＶinとほぼ同等の出力電圧を生成し、整流ダイオード１３による電圧低下分を差し引いた値が通電時の出力電圧Ｖsとほぼ等しくなるようにして、システム電源２に電力を供給する。
【００１７】
これにより、システム電源２への出力電圧を通電時と停電時とでほぼ同等に保つことができるため、システム電源２側の電圧変換機能が不要となり、電圧変換用の半導体ＩＣを利用しなくても済むので、使用電力（電圧、電流）が大きい負荷への適用性が向上する。
【００１８】
また、停電検知用の電圧監視ＩＣ１４は、ＡＣ／ＤＣ電源１の出力電圧Ｖinを常時監視しており、Ｖinの値が充電動作を開始するための第１の所定値を超えていれば通電中と判断してトランジスタ１６に「Ｈ」（Highレベル信号）を出力し、トランジスタ１６をＯＮ状態とする。これにより、ｃ接点スイッチを備える並直切替リレー１５のコイルに電流が流れて励磁され、並直切替リレー１５の接続が常時開接点であるａ接側（図１の太実線にて示した接続状態）に切り替わる。このことで、２個のバッテリモジュール４ａ，４ｂがＡＣ／ＤＣ電源１の出力に対して並列接続となる。その結果、バッテリモジュール４ａ，４ｂの各プラス側端子には、自身の放電電圧よりも高い電圧Ｖbinが印加されるため、バッテリモジュール４ａ，４ｂへの電力の充電が行われる。尚、図１において、ｃ接点スイッチを備える並直切替リレー１５は、放電時に直列接続されるバッテリモジュール４ａ，４ｂの各プラス側端子とマイナス側端子との間に設けられている。そして、ｃ接点スイッチの共通接点（ｃ）は、マイナス側端子に接続され、外部電源（ＡＣ／ＤＣ電源１）からの通電中に閉状態となるｃ接点スイッチの常時開接点（ａ）は接地端子に接続され、外部電源が停電中に閉状態となるｃ接点スイッチの常時閉接点（ｂ）は、整流ダイオード１２を介して外部電源から電力が供給されるプラス側端子に接続されている。
【００１９】
一方、停電時においては、前記の電圧監視ＩＣ１４は、Ｖinの値が放電動作を開始するための第２の所定値未満であれば停電中と判断してトランジスタ１６に「Ｌ」（Lowレベル信号）を出力し、トランジスタ１６をＯＦＦ状態とする。これにより、並直切替リレー１５のコイルに電流が流れなくなり、並直切替リレー１５の接続が常時閉接点であるｂ接側（図１の破線にて示した接続状態）に切り替わる。このことで、２個のバッテリモジュール４ａと４ｂとが負荷であるシステム電源２に対して直列接続となる。その結果、２個のバッテリモジュール４ａ，４ｂから放電された電力が整流ダイオード１３を介してシステム電源２に供給される。
【００２０】
このように、停電検知用の電圧監視ＩＣ１４を用いて並直切替リレー１５のスイッチング動作を制御することにより、並直切替リレー１５の動作特性に依存することなく停電時および復電時のシステム電源への出力電圧の変動を小さくすることができる。なお、並直切替リレー１５の動作特性がシステム的に問題にならない場合は、前記の電圧監視ＩＣ１４を備えなくてもよい。
【００２１】
以上説明したように、第１実施形態の充放電回路によれば、通電中と停電時とにおける２個のバッテリモジュールの間の並列接続と直列接続との切替を、１個のｃ接点スイッチによって実現することができる。
【００２２】
［第２実施形態］
続いて、本発明の第２実施形態として、バッテリモジュールを３個以上備えるバックアップ電源を構成するときの充放電回路について説明する。図２は、第２実施形態に係るバッテリモジュールを３個備えるバックアップ電源における充放電回路の構成例を示したハードウェアブロック図である。
【００２３】
本充放電回路と第１実施形態に係るバッテリモジュールを２個備えるバックアップ電源の充放電回路（図１）との主たる相違点は、破線枠にて示した追加単位２０が追加されている点である。なお、図１の充放電回路では、２個のバッテリモジュール４ａと４ｂとの間で並列接続と直列接続との切替が行われたが、図２に示した第２実施形態の充放電回路では、３個のバッテリモジュール４ａ，４ｂ，４ｃの間で並列接続と直列接続との切替が行われる。
【００２４】
本充放電回路における３個のバッテリモジュール４ａ，４ｂ，４ｃのそれぞれの放電電圧は、ＡＣ／ＤＣ電源１の通電時の出力電圧であるＶinに対して、ほぼＶin／３となるように設定する。これにより、図２に示した停電時の状態においては、２つの並直切替リレー１５の接続をともにａ接側からｂ接側に切り替えて、放電電圧がほぼＶin／３となる３個のバッテリモジュール４ａ，４ｃ，４ｂを直列接続することで、バッテリモジュール４ｂのプラス側端子にその３倍、つまりＶinとほぼ同等の出力電圧Ｖb3を生成し、整流ダイオード１３による電圧低下分を差し引いた電圧が通電時の出力電圧Ｖsとほぼ等しくなるようにして、システム電源２に電力を供給する。
【００２５】
また、本充放電回路においては、停電検知用の電圧監視ＩＣ１４の出力を、２つの並直切替リレー１５の双方に供給することにより、この２つの並直切替リレー１５のスイッチング動作を同期させる。その他の動作については、前記の第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００２６】
図２に例示した充放電回路の構成は、必要なバッテリモジュールの搭載数に応じて破線枠にて示した追加単位２０を必要な数だけ追加することによって、容易に規模を拡大することができる。具体的には、Ｎ個（但しＮは３以上）のバッテリモジュールを搭載する場合は、図１に示した充放電回路にＮ−２個の追加単位２０を追加すればよい。したがって、第２実施形態の充放電回路によれば、通電中と停電時とにおけるＮ個のバッテリモジュールの間の並列接続と直列接続との切替を、Ｎ−１個のｃ接点スイッチによって実現することができる。
【００２７】
これにより、必要とされるシステム電源電圧が高い場合であっても、バッテリモジュールの搭載数を増やすことで個々のバッテリモジュールの放電電圧を低く設定することができるので、バッテリモジュールの巨大化を防ぐことができ、内部発熱によるバッテリセルの信頼性や寿命への悪影響も軽減することができる。
【００２８】
また、システムによって必要とされるシステム電源電圧が異なる場合であっても、整流ダイオードの特性とバッテリモジュールの搭載数とを調整することにより、低電圧の単一品種のバッテリモジュールを共用化することが可能となる。
【００２９】
［第３実施形態］ 
次に、本発明の第３実施形態として、本発明の充放電回路を備えた組込みコントローラについて説明する。図３は、第３実施形態に係る組込みコントローラの電源回路部の構成例を示したハードウェアブロック図である。
【００３０】
図３に示すように、組込みコントローラ３は、図１に示した充放電回路に加えて、ＲＯＭ（Read Only Memory）などの不図示の記憶装置に記憶される制御プログラムを実行することにより、組込みコントローラ３としての各種機能を具現化するＣＰＵ（Central Processing Unit）３１が備えられる。なお、ＣＰＵ３１を含む内部回路には、ＡＣ／ＤＣ電源１とバッテリモジュール４ａ，４ｂとの双方から電力が供給される内部電源用電圧変換ＩＣ３８が、例えば５Ｖなどの基準電圧の電力を供給するので、ＣＰＵ３１は停電時にも継続して動作する。
【００３１】
ＣＰＵ３１は、不図示の通信手段を介して制御対象デバイス３９の制御を行うとともに、充電の制御を行うバッテリチャージャＩＣ３２、停電監視用の電圧監視ＩＣ１４、過放電監視用の電圧監視ＩＣ３５との間で所定の信号を送受信することで、充放電動作の制御を行う。
【００３２】
通電時においては、制御対象デバイス３９へは、ＡＣ／ＤＣ電源１（出力電圧Ｖin）から、整流ダイオード１１を経由して出力電圧Ｖsの直流電力が供給される。また、バッテリモジュール４ａ，４ｂへの充電用の電力は、バッテリチャージャＩＣ３２によってＯＮ／ＯＦＦ制御されるＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）３３、電流監視用の抵抗３４、整流ダイオード１２を経由して供給される。
【００３３】
通電中であることは、ＣＰＵ３１が、停電監視用の電圧監視ＩＣ１４によって計測されるＡＣ／ＤＣ電源１の出力電圧Ｖinの値を取得して通電検知用の既定値と比較することにより検知する。続いて、ＣＰＵ３１は、停電監視用の電圧監視ＩＣ１４と２つのバッテリチャージャＩＣ３２とに、それぞれ充電開始を指示する信号を出力し、過放電監視用の電圧監視ＩＣ３５に放電停止を指示する信号を出力する。
【００３４】
これにより、電圧監視ＩＣ１４がトランジスタ１６をＯＮ状態とすると、並直切替リレー１５のコイルが励磁され、並直切替リレー１５の接点が常時開接点であるａ接側（図３の太実線にて示した状態）に切り替わる。これと同時に、バッテリチャージャＩＣ３２がＦＥＴ３３をＯＮ状態（導通状態）とし、その結果、バッテリモジュール４ａと４ｂとがＡＣ／ＤＣ電源１に対して並列接続されることとなり、充電が行われる。また、電圧監視ＩＣ３５がトランジスタ３７をＯＦＦ状態とすると放電制御リレー３６のコイルの励磁が解除され、放電制御リレー３６の接点が開状態（非導通状態）に切り替わる。
【００３５】
また、ＣＰＵ３１は、抵抗３４の両端の電圧差に基づいて検出される電流値をバッテリチャージャＩＣ３２から取得し、その値と所定の基準電流とを比較することによってバッテリモジュール４ａ，４ｂが満充電になったか否かを判定して、満充電になった場合はバッテリチャージャＩＣ３２にＦＥＴ３３をＯＦＦ状態（非導通状態）に保つように指示することによって、バッテリモジュール４ａ，４ｂへの給電を停止し充電を停止させる。ただし、バッテリの種類によっては、満充電状態においても充電電流の低下を検知できない可能性があるため、本機能を使用する場合はバッテリ選定時に注意が必要である。
【００３６】
一方、停電時においては、制御対象デバイス３９へは、並直切替リレー１５によって直列接続されたバッテリモジュール４ａ，４ｂから、放電制御リレー３６および整流ダイオード１３を経由して通電時の出力電圧Ｖsとほぼ等しい電圧の直流電力が供給される。
【００３７】
停電中であることは、ＣＰＵ３１が、停電監視用の電圧監視ＩＣ１４によって計測されるＡＣ／ＤＣ電源１の出力電圧Ｖinの値を取得して停電検知用の既定値と比較することにより検知する。続いて、ＣＰＵ３１は、停電監視用の電圧監視ＩＣ１４と２つのバッテリチャージャＩＣ３２とに、それぞれ充電停止を指示する信号を出力し、過放電監視用の電圧監視ＩＣ３５に放電開始を指示する信号を出力する。
【００３８】
これにより、電圧監視ＩＣ１４がトランジスタ１６をＯＦＦ状態とすると、並直切替リレー１５のコイルの励磁が解除され、並直切替リレー１５の接点が常時閉接点であるｂ接側（図３の破線にて示した状態）に切り替わる。これと同時に、バッテリチャージャＩＣ３２はＦＥＴ３３をＯＦＦ状態（非導通状態）とする。また、電圧監視ＩＣ３５がトランジスタ３７をＯＮ状態とすると放電制御リレー３６のコイルが励磁され、放電制御リレー３６の接点が閉状態（導通状態）に切り替わる。その結果、バッテリモジュール４ａと４ｂとが負荷である制御対象デバイス３９に対して直列接続されることとなり、バッテリモジュール４ａと４ｂとに充電された電力が制御対象デバイス３９に供給される。
【００３９】
このように、停電時においては、バッテリモジュール４ａおよび４ｂにチャージされた電荷を放電して制御対象デバイス３９に電力を供給するが、バッテリを過放電状態で使用すると、バッテリの性能と寿命とを著しく低下させることとなる。一般にバッテリが過放電状態になったときは、バッテリの放電電圧が大きく低下する。そこで、ＣＰＵ３１は、放電時に過放電監視用の電圧監視ＩＣ３５にて測定されるバッテリモジュール４ｂのプラス側端子の電圧を監視し、この電圧が過放電を判定する基準電圧を下回った時点で電圧監視ＩＣ３５に放電停止を指示する信号を出力してトランジスタ３７をＯＦＦ状態に切り替えさせる。これにより、放電制御リレー３６の接点を開状態（非導通状態）に保って放電経路を切断することで、バッテリの過放電を抑制する。
【００４０】
なお、これら過放電を防止するための回路はシステム上不要であれば取り除いてもよく、その場合は電圧監視ＩＣ３５、放電制御リレー３６、トランジスタ３７は備えなくてもよい。
【００４１】
図４は、組込みコントローラ３の通電時における充電制御処理の流れを示したフローチャートである。以下、このフローチャートに沿って充電制御処理の詳細を説明する。
【００４２】
まず始めに、ステップＳ４１にて、ＣＰＵ３１は、停電監視用の電圧監視ＩＣ１４によって計測されるＡＣ／ＤＣ電源１の出力電圧Ｖinの値を取得して停電検知用の既定値と比較することにより、入力電源の状態が通電中か停電中かを判定する。その結果、通電中と判定した場合はステップＳ４２に処理を進め、停電中と判定した場合は（Ａ）に分岐して図５のステップＳ５１に処理を進める。
【００４３】
ステップＳ４２では、ＣＰＵ３１は、停電監視用の電圧監視ＩＣ１４と２つのバッテリチャージャＩＣ３２とに、それぞれ充電開始を指示する信号を出力し、過放電監視用の電圧監視ＩＣ３５に放電停止を指示する信号を出力することで、バッテリモジュール４ａ，４ｂへの充電を開始させる。
【００４４】
続く、ステップＳ４３では、ＣＰＵ３１は、バッテリチャージャＩＣ３２から取得した充電電流の値が満充電を検知するための基準電流以上か否かを判定する。その結果、基準電流以上であって満充電となっていないと判定した場合はステップＳ４４に処理を進め、基準電流未満であって満充電となったと判定した場合はステップＳ４６に処理を進める。
【００４５】
ステップＳ４４では、ＣＰＵ３１は、所定時間（例えば５秒）の監視用タイマーを起動し、所定時間が経過したらステップＳ４５にて、再び入力電源の状態を判定する。その結果、通電中と判定した場合はステップＳ４３に処理を戻して充電電流が基準電流を下回るまで、つまり、満充電となるまで前記の処理を繰り返し、停電中と判断した場合はステップＳ４８に処理を進める。
【００４６】
ステップＳ４８では、ＣＰＵ３１は、停電監視用の電圧監視ＩＣ１４と２つのバッテリチャージャＩＣ３２とに、それぞれ充電停止を指示する信号を出力することで、バッテリモジュール４ａ，４ｂへの充電を停止させる。
【００４７】
また、ステップＳ４６では、ＣＰＵ３１は、停電監視用の電圧監視ＩＣ１４と２つのバッテリチャージャＩＣ３２とに、それぞれ充電停止を指示する信号を出力することで、バッテリモジュール４ａ，４ｂへの充電を停止させる。続く、ステップＳ４７では、所定時間（例えば５秒）の監視用タイマーを起動し、所定時間が経過したらステップＳ４１に処理を戻して、再び入力電源の状態を判定し前記の処理を繰り返す。
【００４８】
図５は、組込みコントローラ３の放電時における放電制御処理の流れを示したフローチャートである。以下、このフローチャートに沿って放電制御処理の詳細を説明する。
【００４９】
ステップＳ５１にて、ＣＰＵ３１は、バッテリモジュール４ａと直列接続されたバッテリモジュール４ｂのプラス側端子の電圧である放電電圧の値を過放電監視用の電圧監視ＩＣ３５から取得し、この値が過放電を検知するための基準電圧未満であるか否かを判定する。その結果、基準電圧以上であって過放電ではないと判定した場合はステップＳ５２に処理を進め、基準電圧未満であって過放電あると判定した場合はステップＳ５７に処理を進める。
【００５０】
ステップＳ５２では、ＣＰＵ３１は、電圧監視ＩＣ３５に放電開始を指示する信号を出力することで、放電停止リレー３６の接点を閉状態（導通状態）に切り替え、制御対象デバイス３９への電力の供給を開始させる。
【００５１】
続く、ステップＳ５３では、ＣＰＵ３１は、所定時間（例えば５秒）の監視用タイマーを起動し、所定時間が経過したらステップＳ５４にて、再び放電電圧の判定を行う。その結果、放電電圧が基準電圧以上であって過放電ではないと判定した場合はステップＳ５５に処理を進め、放電電圧が基準電圧未満であって過放電であると判定した場合はステップＳ５８に処理を進める。
【００５２】
ステップＳ５５では、ＣＰＵ３１は、入力電源の状態が通電中か停電中かを判定する。その結果、通電中と判定した場合はステップＳ５６に処理を進め、停電中と判定した場合はステップＳ５３に処理を戻して入力電源が復電して通電中になるまで前記の処理を繰り返す。
【００５３】
ステップＳ５６では、ＣＰＵ３１は、電圧監視ＩＣ３５に放電停止を指示する信号を出力することで、放電停止リレー３６の接点を開状態（非導通状態）に切り替え、制御対象デバイス３９への電力の供給を停止させたのち、(Ｂ）に分岐して図４のステップＳ４２に処理を戻して再び充電を開始させる。
【００５４】
ステップＳ５８では、ＣＰＵ３１は、ステップＳ５６と同様に電圧監視ＩＣ３５に放電停止を指示する信号を出力することで、放電制御リレー３６の接点を開状態（非導通状態）に切り替え、制御対象デバイス３９への電力の供給を停止させたのち、次にステップＳ５９にて、再び入力電源の状態を判定する。その結果、通電中と判定した場合は（Ｂ）に分岐して図４のステップＳ４２に処理を戻して再び充電を開始させ、停電中と判定した場合はステップＳ６０に処理を進めて所定時間の監視用タイマーを起動し、所定時間が経過したらステップＳ５９に処理を戻して入力電源が復電して通電中になるまで前記の処理を繰り返す。
【００５５】
また、ステップＳ５７では、ＣＰＵ３１は、所定時間の監視用タイマーを起動し、所定時間が経過したらステップＳ５９処理を進めて入力電源が復電するまで前記の処理を繰り返す。
【００５６】
以上、組込みコントローラ３の充電制御処理と放電制御処理とを説明したが、これらの処理をＣＰＵで実行するのではなく、その一部またはすべてを同等の機能を有するハードウェア回路で実現してもよい。
【００５７】
また、バッテリへの充電動作を、並列接続された状態でのみ有効とするために、バッテリモジュールの接続状態をモニタする手段を備え、ＦＥＴなどによって充電電力をＯＮ／ＯＦＦ制御するようにすることが好ましい。
【００５８】
さらに、過電圧や過電流によるバッテリセルの故障や性能劣化を防ぐために、過電圧や過電流を検知した場合には充電を停止させるようにすることが好ましい。
【００５９】
［第４実施形態］
最後に、本発明の第４実施形態として、本発明に係る組込みコントローラの適用例について説明する。図６は、本発明に係る組込みコントローラを備えた入退室管理システムの構成例を示した概略機器構成図である。
【００６０】
図６に示すように、入退室管理システム６は、クライアントＰＣ（Personal Computer）６１とサーバ６２と制御対象デバイス群６０の制御を行う組込みコントローラ３とが、ＨＵＢ６３などによって構築される通信ネットワークに接続されて構成される。
【００６１】
本発明に係る組込みコントローラ３は、ＡＣ／ＤＣ電源１と、制御対象デバイス群６０を構成するカードリーダ６４、電気錠６５、センサ６６との間に配備され、これら各デバイスに対して電源供給と各種制御信号の送受信とを行う。
【００６２】
前記したように、組込みコントローラ３は、通電時においては、ＡＣ／ＤＣ電源１から電力の供給を受けて制御対象デバイス群６０に電源供給を行うとともに、自身が保有するバッテリに電力を充電し、停電時においては、自身が保有するバッテリから放電した電力を制御対象デバイス群６０に供給することにより、停電時においても各デバイスを継続して動作させる。
【００６３】
なお、クライアントＰＣ６１、サーバ６２、ＨＵＢ６３など他の装置への停電時の電力供給は、ＵＰＳ（Uninterruptible Power Supply）など不図示の他バックアップ電源から行うものとする。
【００６４】
以上にて、実施形態の説明を終えるが、本発明の実施の態様はこれに限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で各種の変更が可能である。例えば、並列接続と直列接続とを切り替える単位は、単一のバッテリモジュールでなく、複数のバッテリモジュールを組み合わせて生成されるバッテリモジュール群などであってもよい。また、スイッチング手段は電磁リレーに限らず、同様な機能を有する半導体リレーなどであってもよい。また、外部電源はＡＣ電源に限らずＤＣ電源などであってもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１    ＡＣ／ＤＣ電源
２    システム電源（負荷）
３    組込みコントローラ
４ａ，４ｂ，４ｃ  バッテリモジュール
６    入退室管理システム
１１，１２，１３  整流ダイオード
１４  電圧監視ＩＣ（電圧監視手段）
１５  並直切替リレー（ｃ接点スイッチ）
１６，３７  トランジスタ
２０  追加単位
３１  ＣＰＵ
３２  バッテリチャージャＩＣ（充電停止手段）
３３  ＦＥＴ（充電停止手段）
３４  抵抗
３５  電圧監視ＩＣ（放電停止手段）
３６  放電制御リレー（放電停止手段）
３８  内部電源用電圧変換ＩＣ
３９  制御対象デバイス
６０  制御対象デバイス群
６１  クライアントＰＣ
６２  サーバ
６３  ＨＵＢ
６４  カードリーダ
６５  電気錠
６６  センサ
【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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