JP5359878B2 - 電源装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1における電源装置11を備えた機器1001のブロック回路図である。機器1001は、電源装置11と発電機13と主電源15と負荷17と制御回路1002を備える。主電源15と負荷17は互いに並列に接続されて並列回路19を構成している。電源装置11は発電機13と並列回路19との間に接続されている。実施の形態1では、機器1001は、例えば、発電機13を駆動するエンジン等の動力源を有する自動車である。発電機13は駆動源で駆動されて、出力端子13A、13Bから直流電力を発生する。出力端子13Aの電圧は出力端子13Bより高い。制御回路1002は発電機13の制御端子13Cに制御信号Scを出力して、発電機13で発生する出力端子13A、13B間の直流電圧を制御する。実施の形態1では発電機13はオルタネータであり、主電源15は充放電可能な自動車用のバッテリであり、負荷17は自動車に搭載されているオーディオ機器等の種々の電装品である。主電源15は端15A、15Bを有し、端15Bはグランドに接続されている。端15Aは端15Bより高電位である。
図5は、本発明の実施の形態2における電源装置211を備えた機器2001のブロック回路図である。図5において、図1に示す実施の形態1における機器1001と同じ構成部分には同じ参照番号を付して、その説明を省略する。電源装置211は、図1に示す実施の形態1における電源装置11の接続点51と出力端23との間に接続されたダイオード53をさらに備える。ダイオード53のアノード53Aは接続点51に接続され、カソード53Kは出力端23に接続されている。ダイオード33、53は電流制限部237を構成する。
図9は、本発明の実施の形態3における電源装置311を備えた機器3001のブロック回路図である。図9において、図1に示す実施の形態1における機器1001と同じ構成部分には同じ参照番号を付して、その説明を省略する。電源装置311は、図1に示す実施の形態1における電源装置11のダイオード33、35、入力端21の代わりにダイオード61、65と充電スイッチ63と入力端21A、21Bを備える。
13 発電機
13A 出力端子(第1の出力端子)
13B 出力端子(第2の出力端子)
15 主電源
17 負荷
19 並列回路
21 入力端(第1の入力端)
21A 入力端(第1の入力端)
21B 入力端(第2の入力端)
23 出力端
25 切替部
27 蓄電部
27C キャパシタ
31 制御部
33 ダイオード(第1のダイオード)
35 ダイオード(第2のダイオード)
37 電流制限部
39 選択スイッチ
39A 枝端(第1の枝端)
39B 枝端(第2の枝端)
39C 共通端
47 接続点
51 接続点
53 ダイオード(第3のダイオード)
61 ダイオード(第1のダイオード)
63 充電スイッチ
65 ダイオード(第2のダイオード)
127 放電回路
211 電源装置
225 切替部
237 電流制限部
311 電源装置
325 切替部
337 電流制限部
391 電圧検出回路
611 電源装置
633 スイッチ(第1のスイッチ)
635 スイッチ(第2のスイッチ)
711 電源装置
733 スイッチ(第1のスイッチ)
735 スイッチ(第2のスイッチ)
753 スイッチ(第3のスイッチ)
811 電源装置
861 スイッチ(第1のスイッチ)
865 スイッチ(第2のスイッチ)
1001 機器
2001 機器
3001 機器
6001 機器
7001 機器
8001 機器
9001A 機器
9001B 機器
9001C 機器
Claims (16)
- 主電源と前記主電源に並列に接続された負荷とを有する並列回路と、第1の出力端子を有する発電機とを備えた機器に使用される電源装置であって、
前記発電機の前記第1の出力端子に接続される第1の入力端と、
前記並列回路に接続される出力端と、
前記発電機で発生した電力で充電される蓄電部と、
前記第1の入力端と前記出力端と前記蓄電部とに接続された切替部と、
前記主電源から前記蓄電部に流れる電流を制限する電流制限部と、
前記発電機を制御する制御部と、
を備え、
前記切替部は、
前記発電機で発生した前記電力で前記蓄電部を充電する時に、前記蓄電部と前記発電機と前記並列回路とを並列に接続し、
前記蓄電部を放電して前記蓄電部が蓄えた電力を前記並列回路に供給する放電時に、前記蓄電部と前記発電機と前記並列回路を直列に接続し、
前記制御部は、
前記放電時に、前記出力端の電圧が所定の電圧になるように、前記蓄電部の電圧の変動に応じて前記発電機の出力電圧を制御する、
ように動作する電源装置。 - 前記切替部は、
アノードと、前記出力端に接続されたとカソードとを有して、かつ前記電流制限部として機能する第1のダイオードと、
前記第1の入力端に接続されたアノードと、前記第1のダイオードの前記アノードに接続点で接続されたカソードとを有する第2のダイオードと、
前記第1の入力端に接続された第1の枝端と、グランドに接続された第2の枝端と、前記第1の枝端と前記第2の枝端に選択的に接続される共通端とを有する選択スイッチと、
を含み、
前記蓄電部は前記選択スイッチの前記共通端と前記接続点との間に接続されており、
前記制御部は、
前記発電機で発生した前記電力で前記蓄電部を充電する時に、前記選択スイッチの前記共通端が前記第1の枝端から切断されてかつ前記第2の枝端に接続され、
前記蓄電部を放電して前記蓄電部が蓄えた電力を前記並列回路に供給する時に、前記選択スイッチの前記共通端が前記第1の枝端に接続されてかつ前記第2の枝端から切断される、
ように動作する、請求項1に記載の電源装置。 - 前記第1のダイオードと前記第2のダイオードは前記発電機に内蔵されている、請求項2に記載の電源装置。
- 前記第1の入力端に接続されたアノードと、前記出力端に接続されたカソードとを有する第3のダイオードをさらに備えた、請求項2に記載の電源装置。
- 前記第1のダイオードと前記第2のダイオードと前記第3ダイオードは前記発電機に内蔵されている、請求項4に記載の電源装置。
- 前記切替部は、
前記出力端に接続された第1のスイッチと、
前記第1の入力端に接続され、かつ前記出力端と前記第1の入力端との間で前記第1のスイッチと接続点で直列に接続された第2のスイッチと、
前記第1の入力端に接続された第1の枝端と、グランドに接続された第2の枝端と、前記第1の枝端と前記第2の枝端に選択的に接続される共通端とを有する選択スイッチと、
を含み、
前記蓄電部は前記選択スイッチの前記共通端と前記接続点との間に接続されており、
前記制御部は、
前記接続点の電圧が前記出力端の電圧より高いときに前記第1のスイッチを導通させ、
前記接続点の電圧が前記出力端の電圧より低いときに前記第1のスイッチを非導通にし、
前記第1の入力端の電圧が前記接続点の電圧より高いときに前記第2のスイッチを導通させ、
前記第1の入力端の電圧が前記接続点の電圧より低いときに前記第2のスイッチを非導通にし、
前記発電機で発生した前記電力で前記蓄電部を充電する時に、前記選択スイッチの前記共通端が前記第1の枝端から切断されてかつ前記第2の枝端に接続され、
前記蓄電部を放電して前記蓄電部が蓄えた電力を前記並列回路に供給する時に、前記選択スイッチの前記共通端が前記第1の枝端に接続されてかつ前記第2の枝端から切断される、
ように動作する、請求項1に記載の電源装置。 - 前記第1の入力端と前記出力端との間に直列に接続された第3のスイッチをさらに備え、
前記制御部は、
前記蓄電部が放電しておらず、かつ前記第1の入力端の電圧が前記出力端の電圧より高いときに前記第3のスイッチを導通させ、
前記第1の入力端の電圧が前記出力端の電圧より低いときに前記第1のスイッチを非導通にする、
ように動作する、請求項6に記載の電源装置。 - 第2の入力端をさらに備え、
前記発電機は前記第2の入力端に接続される第2の出力端子をさらに有し、前記第1の出力端子と前記第2の出力端子との間で電力を出力し、
前記切替部は、
前記第1の入力端に接続されたアノードと、前記出力端に接続されたカソードとを有して、かつ前記電流制限部として機能する第1のダイオードと、
第1の枝端と、グランドに接続された第2の枝端と、前記第1の枝端と前記第2の枝端に選択的に接続される共通端とを有する選択スイッチと、
前記第1の入力端と前記選択スイッチの前記第1の枝端との間に直列に接続された充電スイッチと、
前記選択スイッチの前記第1の枝端に接続されたカソードと、グランドに接続されたカソードとを有する第2のダイオードと、
を含み、
前記蓄電部は前記選択スイッチの前記第1の枝端とグランドとの間に接続されており、
前記第2の入力端は前記選択スイッチの前記共通端に接続されており、
前記制御部は、
前記発電機で発生した前記電力で前記蓄電部を充電する時に、前記選択スイッチの前記共通端が前記第1の枝端から切断されてかつ前記第2の枝端に接続され、かつ前記充電スイッチが導通され、
前記蓄電部を放電して前記蓄電部が蓄えた電力を前記並列回路に供給する時に、前記選択スイッチの前記共通端が前記第1の枝端に接続されてかつ前記第2の枝端から切断され、かつ前記充電スイッチが非導通にされ、
前記蓄電部を充放電していない時に、前記選択スイッチの前記共通端が前記第1の枝端から切断されてかつ前記第2の枝端に接続され、かつ前記充電スイッチが非導通にされる、
ように動作する、請求項1に記載の電源装置。 - 前記第1のダイオードは前記発電機に内蔵されている、請求項8に記載の電源装置。
- 第2の入力端をさらに備え、
前記発電機は前記第2の入力端に接続される第2の出力端子をさらに有し、前記第1の出力端子と前記第2の出力端子との間で電力を出力し、
前記切替部は、
前記第1の入力端と前記出力端との間に直列に接続された第1のスイッチと、
第1の枝端と、グランドに接続された第2の枝端と、前記第1の枝端と前記第2の枝端に選択的に接続される共通端とを有する選択スイッチと、
前記第1の入力端と前記選択スイッチの前記第1の枝端との間に直列に接続された充電スイッチと、
前記選択スイッチの前記第1の枝端とグランドとの間に直列に接続された第2のスイッチと、
を含み、
前記蓄電部は前記選択スイッチの前記第1の枝端とグランドとの間に接続されており、前記第2の入力端は前記選択スイッチの前記共通端に接続されており、
前記制御部は、
前記出力端の電圧が前記第1の入力端の電圧より低いときに前記第1のスイッチを導通させ、
前記出力端の電圧が前記第1の入力端の電圧より高いときに前記第1のスイッチを非導通にし、
前記グランドの電圧が前記選択スイッチの前記第1の枝端の電圧より高いときに前記第2のスイッチを導通させ、
前記グランドの電圧が前記選択スイッチの前記第1の枝端の電圧より低いときに前記第2のスイッチを非導通にし、
前記発電機で発生した前記電力で前記蓄電部を充電する時に、前記選択スイッチの前記共通端が前記第1の枝端から切断されてかつ前記第2の枝端に接続され、かつ前記充電スイッチが導通され、
前記蓄電部を放電して前記蓄電部が蓄えた電力を前記並列回路に供給する時に、前記選択スイッチの前記共通端が前記第1の枝端に接続されてかつ前記第2の枝端から切断され、かつ前記充電スイッチが非導通にされ、
前記蓄電部を充放電していない時に、前記選択スイッチの前記共通端が前記第1の枝端から切断されてかつ前記第2の枝端に接続され、かつ前記充電スイッチが非導通にされる、
ように動作する、請求項1に記載の電源装置。 - 前記蓄電部はキャパシタにより構成される、請求項1に記載の電源装置。
- 前記機器は自動車であり、
前記制御部は、前記発電機が出力する電力を、前記自動車が減速したときに前記蓄電部へ蓄えるように動作する、請求項1に記載の電源装置。 - 前記機器は自動車であり、
前記制御部は、前記蓄電部が蓄えた電力を、前記自動車が加速したときに前記並列回路に送る、請求項1に記載の電源装置。 - 前記切替部を切り替える間に前記切替部がオフ期間を有するように、前記制御部は前記切替部を制御する、請求項1に記載の電源装置。
- 前記蓄電部の電圧を検出する電圧検出回路をさらに備え、
前記蓄電部が満充電されたときの前記蓄電部の電圧は満充電電圧であり、
前記制御部は、
前記蓄電部を充電している時に、前記検出された電圧が前記満充電電圧より低ければ前記発電機が出力する電圧が前記満充電電圧になるように前記発電機を制御し、
前記検出された電圧が前記満充電電圧に至ったときに前記蓄電部の充電を終了して、前記発電機が出力する電圧が徐々に前記所定電圧になるように前記発電機を制御する、ように動作する、請求項1に記載の電源装置。 - 前記蓄電部の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記機器の使用が終了した時に前記検出された電圧が所定の下限電圧に至るまで前記蓄電部を放電する放電回路と、
をさらに備えた、請求項1に記載の電源装置。
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