(57)【要約】【課題】バックアップ電源となるコンデンサとして安価な部品を選定することを可能としながらも、コンデンサの静電容量が使用時間とともに低下することを考慮する。【解決手段】ＤＣ／ＤＣコンバータ８と、ＤＣ／ＤＣコンバータ８から供給された電源によって動作する負荷６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ８と負荷６との間に互いに並列に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ８から供給された電源を蓄電する複数の電気二重層コンデンサ１，２と、電気二重層コンデンサ１，２におけるＤＣ／ＤＣコンバータ８から供給された電源の蓄電及び該蓄電された電源の負荷６への供給のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチ３，４と、電源装置の稼働開始からの経過時間に応じて、スイッチ３，４におけるＯＮ／ＯＦＦの切り替えを制御するプロセッサ７とを有する。【選択図】図１
2013247735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源供給手段と、前記電源供給手段から供給された電源によって動作する負荷と、前記電源供給手段から供給された電源を蓄電するコンデンサとを有する電源装置において、
前記コンデンサは、前記電源供給手段と前記負荷との間に互いに並列に複数接続され、
前記複数のコンデンサにおける前記電源供給手段から供給された電源の蓄電及び該蓄電された電源の前記負荷への供給のＯＮ／ＯＦＦを、１つのコンデンサにおける前記蓄電及び前記電源の負荷への供給がＯＮとなるように切り替える切り替え手段と、
前記電源装置の稼働開始からの経過時間に応じて、前記切り替え手段における前記ＯＮ／ＯＦＦの切り替えを制御する制御手段とを有することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源装置において、
前記切り替え手段は、前記複数のコンデンサのそれぞれに対応して複数設けられている電源装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電源装置において、
前記制御手段は、前記負荷が動作するために必要となる最小電圧を供給可能な前記コンデンサの静電容量に応じて、前記複数の切り替え手段におけるＯＮ／ＯＦＦを順次切り替える電源装置。
【請求項４】
電源供給手段と、前記電源供給手段から供給された電源によって動作する負荷と、前記電源供給手段と前記負荷との間に互いに並列に接続され、前記電源供給手段から供給された電源を蓄電する複数のコンデンサとを有する電源装置における電源供給方法であって、
前記電源装置の稼働開始からの経過時間に応じて、前記複数のコンデンサにおける前記電源供給手段から供給された電源の蓄電及び該蓄電された電源の前記負荷への供給のＯＮ／ＯＦＦを切り替える電源供給方法。
【請求項５】
請求項４に記載の電源供給方法において、
前記負荷が動作するために必要となる最小電圧を供給可能な前記コンデンサの静電容量に応じて、前記複数のコンデンサにおけるＯＮ／ＯＦＦを順次切り替える電源供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源バックアップが必要なデバイスや回路に適用される電源装置及び電源供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一時的な電源電圧の低下時や瞬間的な電源停止時のＳＲＡＭ等揮発性メモリのデータ保持や、電源の瞬断時間に応じて再起動時の処理が異なる場合の電源停止時間のカウント等、装置電源が遮断した際にもデバイスを動作させるための電源バックアップとしてコンデンサを使用することは一般的に行われている。
【０００３】
図４は、電源バックアップを実現する一般的な電源装置の一例を示す図である。
【０００４】
電源バックアップを実現する一般的な電源装置においては、例えば図４に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８から供給された装置内の電源が、負荷１０５，１０６に供給される。負荷１０５は、電源バックアップを必要としないものであり、プロセッサ１０７を有している。負荷１０６は、電源バックアップを必要とするものである。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８と負荷１０６との間には、電気二重層コンデンサ１０１とダイオード１０９とが接続されている。
【０００５】
このように構成された電源装置においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８から供給された電源が電気二重層コンデンサ１０１に蓄電されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８からの電源供給停止時に電気二重層コンデンサ１０１が電源として動作して負荷１０６に電源が供給されるようになっている。
【０００６】
ここで、電気二重層コンデンサ１０１等のコンデンサは、使用時間とともに静電容量が低下する。
【０００７】
図５は、コンデンサの使用時間に対する静電容量の変化を示す図である。
【０００８】
図５に示すように、電気二重層コンデンサ１０１等のコンデンサは、使用時間とともに静電容量が低下する。一方、装置に求められる稼動時間においてバックアップに必要な最小電圧を得るためには、電源バックアップが必要な回路の消費電流に応じた電気二重層コンデンサの静電容量が確保されている必要がある。
【０００９】
そのため、図４に示したような電源装置においては、電気二重層コンデンサ１０１の静電容量の変化を考慮し、装置に求められる最長稼動時間においても、バックアップに必要な最小電圧が得られる静電容量を確保する必要がある。そして、電源バックアップ動作に必要な静電容量の数倍の静電容量をもったコンデンサを使用する必要があり、装置に求められる稼動時間の早い段階においては過剰な静電容量であり、標準品以外からの選定となる場合もあり、汎用性が少なく、また、高価なコンデンサを使用しなければならないという問題点がある。
【００１０】
特許文献１には、複数の電気二重層コンデンサを放電時の電圧の低下に応じて順次切り替えることにより、電気二重層コンデンサから電源が供給される発光素子の長時間の点灯を実現する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−２９１６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に開示されたものは、上述したようなコンデンサの静電容量が使用時間とともに低下することを考慮したものではなく、上記問題点を解決できるものではない。
【００１３】
本発明は、上述したような技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、バックアップ電源となるコンデンサとして安価な部品を選定することを可能としながらも、コンデンサの静電容量が使用時間とともに低下することを考慮することができる電源装置及び電源供給方法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】
【００１４】
上記目的を達成するために本発明は、
電源供給手段と、前記電源供給手段から供給された電源によって動作する負荷と、前記電源供給手段から供給された電源を蓄電するコンデンサとを有する電源装置において、
前記コンデンサは、前記電源供給手段と前記負荷との間に互いに並列に複数接続され、
前記複数のコンデンサにおける前記電源供給手段から供給された電源の蓄電及び該蓄電された電源の前記負荷への供給のＯＮ／ＯＦＦを、１つのコンデンサにおける前記蓄電及び前記電源の負荷への供給がＯＮとなるように切り替える切り替え手段と、
前記電源装置の稼働開始からの経過時間に応じて、前記切り替え手段における前記ＯＮ／ＯＦＦの切り替えを制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
また、電源供給手段と、前記電源供給手段から供給された電源によって動作する負荷と、前記電源供給手段と前記負荷との間に互いに並列に接続され、前記電源供給手段から供給された電源を蓄電する複数のコンデンサとを有する電源装置における電源供給方法であって、
前記電源装置の稼働開始からの経過時間に応じて、前記複数のコンデンサにおける前記電源供給手段から供給された電源の蓄電及び該蓄電された電源の前記負荷への供給のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、バックアップ電源となるコンデンサとして安価な部品を選定することを可能としながらも、コンデンサの静電容量が使用時間とともに低下することを考慮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の電源装置の実施の一形態を示す図である。
【図２】図１に示した電源装置のプロセッサによるスイッチの切り替えタイミングを説明するための図である。
【図３】本発明の電源装置の他の実施の形態を示す図である。
【図４】電源バックアップを実現する一般的な電源装置の一例を示す図である。
【図５】コンデンサの使用時間に対する静電容量の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本発明の電源装置の実施の一形態を示す図である。
【００２０】
本形態は図１に示すように、電源供給手段となるＤＣ／ＤＣコンバータ８と、このＤＣ／ＤＣコンバータ８から供給された電源によって動作する負荷５，６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ８と負荷６との間に接続されたダイオード９、スイッチ３，４及び電気二重層コンデンサ１，２とから構成されている。
【００２１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ８は、外部から供給された電源を負荷５，６に必要となる電源に変換し、負荷５，６に供給する。
【００２２】
電気二重層コンデンサ１，２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８と負荷６との間に互いに並列に接続されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ８から供給された電源を蓄電し、また、この蓄電した電源を負荷６に供給する。
【００２３】
スイッチ３，４は、電気二重層コンデンサ１，２のそれぞれに対応して設けられて切り替え手段となるものであって、電気二重層コンデンサ１，２におけるＤＣ／ＤＣコンバータ８から供給された電源の蓄電及び蓄電した電源の負荷６への供給のＯＮ／ＯＦＦを、電気二重層コンデンサ１，２のいずれかにおける蓄電及び電源の負荷６への供給がＯＮとなるように切り替える。
【００２４】
ダイオード９は、これらスイッチ３，４とＤＣ／ＤＣコンバータ８との間に接続されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ８からの電源供給が停止することに伴って電気二重層コンデンサ１，２を電源として負荷６が動作する際に負荷５側への電流の逆流を防止する。
【００２５】
負荷５は、電源バックアップを必要としないものであり、制御手段となるプロセッサ７を有している。プロセッサ７は、この電源装置の稼働開始からの経過時間に応じて、スイッチ３，４におけるＯＮ／ＯＦＦの切り替えを排他的に制御することにより、電気二重層コンデンサ１を現用系、電気二重層コンデンサ２を予備系として制御する。
【００２６】
負荷６は、電源バックアップを必要とするものであり、ＤＣ／ＤＣコンバータ８から供給された電源または電気二重層コンデンサ１，２に蓄電された電源によって動作する。
【００２７】
以下に、上記のように構成された電源装置における電源供給方法について説明する。
【００２８】
図１に示した電源装置内の電源は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８により供給され、電源バックアップを必要としない負荷５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８から供給された電源によって動作する。負荷５内のプロセッサ７は、電源装置の稼動開始時はスイッチ３をＯＮ、スイッチ４をＯＦＦとする。スイッチ３がＯＮであることにより、電源バックアップを必要とする負荷６は、ダイオード９及びスイッチ３を介して供給された電源によって動作し、また、現用系の電気二重層コンデンサ１が蓄電される。
【００２９】
この状態でＤＣ／ＤＣコンバータ８の入力電源が遮断した場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８からの電源供給が停止し、負荷５は動作不可能な状態となる。また、負荷６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８から供給された電源が蓄電されていた電気二重層コンデンサ１を電源として、放電によって動作最小電圧に低下するまで動作する。この際、ダイオード９によって負荷５側への電流の逆流が防止される。
【００３０】
ここで、図５に示したように、電気二重層コンデンサ１，２は、使用時間とともに静電容量が低下する傾向があり、電源装置に求められる稼動時間においてバックアップに必要な最小電圧を得るためには、電源バックアップが必要な回路の消費電流に応じた電気二重層コンデンサの静電容量が確保する必要がある。負荷６が動作するために十分なバックアップに必要な最小電圧を得る静電容量が公称静電容量の５０％、静電容量が公称静電容量の５０％になるまでの使用時間が６年、装置に要求される稼働時間が１０年とした場合におけるプロセッサ７の制御について説明する。
【００３１】
図２は、図１に示した電源装置のプロセッサ７によるスイッチ３，４の切り替えタイミングを説明するための図である。
【００３２】
図２に示すように、電気二重層コンデンサ１，２は、使用時間とともに静電容量が低下する。
【００３３】
電源装置の稼動開始時はスイッチ３をＯＮ、スイッチ４をＯＦＦとしているため、電気二重層コンデンサ１が電源バックアップとして機能する。負荷５内のプロセッサ７上で動作するソフトウェアは、電源装置の稼働開始からの経過時間を把握することができ、電気二重層コンデンサ１の静電容量が公称静電容量の５０％まで低下する６年経過前（例えば５．５年経過時点）にスイッチ４をＯＮ、スイッチ３をＯＦＦとすることにより、電源バックアップとして機能する電気二重層コンデンサを電気二重層コンデンサ１から電気二重層コンデンサ２へ切り替える。すると、電源バックアップを必要とする負荷６は、ダイオード９及びスイッチ４を介して供給された電源により動作し、また、予備系の電気二重層コンデンサ２が充電される。
【００３４】
電源装置に要求される稼働時間である１０年に対し、５．５年経過時点から電気二重層コンデンサ２の静電容量が公称静電容量の５０％になるのは６年後であるため、バックアップに必要な最小電圧を得るための静電容量が公称静電容量の５０％以下となるのは装置稼動開始から１１．５年後となり、装置に要求される１０年の稼働時間において、電気二重層コンデンサの静電容量を確保することが可能となる。
【００３５】
このように、本形態においては、電源バックアップとして現用系、予備系の２つの電気二重層コンデンサ１，２を設け、電源装置の稼働開始からの経過時間に応じて、現用系の電気二重層コンデンサがその静電容量低下によってバックアップに必要な最小電圧を供給可能な静電容量となるタイミングで、予備系の電気二重層コンデンサへ切り替えを行う構成としたため、稼動初期に過剰な静電容量を持つ電気二重層コンデンサを使用する必要はなく、公称静電容量を抑えた安価な電気二重層コンデンサを使用して電源バックアップを実現することができる。
【００３６】
（他の実施の形態）
図３は、本発明の電源装置の他の実施の形態を示す図である。
【００３７】
本形態は図３に示したように、図１に示した電源装置に対して、電気二重層コンデンサ１０とスイッチ１１が追加され、プロセッサ７の制御によって、スイッチ３，４，１１のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられ、３系統の電気二重層コンデンサ１，２，１０を切り替え可能としている点が異なるものである。
【００３８】
本形態においても、図１に示したものと同様な効果を得ることができ、電気二重層コンデンサとスイッチを追加、ソフトウェアによるスイッチ切り替え処理を変更することで、電気二重層コンデンサの静電容量変化特性、バックアップに必要な最小電圧を供給可能な静電容量、装置に要求される稼働時間に応じた対応が容易に可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１，２，１０    電気二重層コンデンサ
３，４，１１    スイッチ
５，６    負荷
７    プロセッサ
８    ＤＣ／ＤＣコンバータ
９    ダイオオード
【図１】
2013247735.tif 000003
【図２】
2013247735.tif 000004
【図３】
2013247735.tif 000005
【図４】
2013247735.tif 000006
【図５】
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