CN102395893A - 电源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的电源装置具有经由充电电路与主电源和负荷连接的蓄电单元、以及与主电源、充电电路、电压检测电路、电流检测电路连接的控制电路。控制电路在将蓄电单元充电至稳态蓄电单元电压(Vcs)时进行控制，使得蓄电单元电压(Vc)成为蓄电单元特性降低判断电压，从而对蓄电单元进行充电。在该充电时，根据蓄电单元电压(Vc)的变化幅度(ΔVcr)、蓄电单元电流(Ic)、蓄电单元电压(Vc)的每单位时间的变化幅度(ΔVct)、蓄电单元电流时间累积(∫(Ic)dt)计算蓄电单元的内部电阻值、电容值的至少一个。利用这些值的其中一个判断蓄电单元的特性降低。

Description

电源装置
技术领域
本发明涉及作为在主电源的电压降低时对负荷提供蓄电单元的电力的紧急用电源的电源装置。
背景技术
近年来，由于考虑到环境和燃料费的提高，市场上正在销售将电动机和发动机的动力混合后的汽车(以下，称为车辆)。这样的车辆在制动时再生电力。因此，这种车辆替代以往的机械的液压控制而采用电气地进行液压控制的车辆制动系统。但是，在电池异常时，存在车辆制动系统不动作的可能性。
因此，例如在专利文献1中提出了用于在电池异常时对车辆制动系统提供电力的辅助电源。图5是表示这样的电源装置的方框电路图。在蓄积电力的蓄电元件中例如采用大容量的双电荷层电容器，将其连接多个而构成电容器组件101。在电容器组件101上连接控制其充放电的充电电路103和放电电路105。充电电路103和放电电路105由微计算机107控制。微计算机107上连接有用于检测电池异常的电压检测单元109。电压检测单元109上连接有在异常时将电容器组件101的电力提供给电子控制单元117的FET开关111。这样构成的蓄电装置113被连接在电池115和电子控制单元117之间，通过点火开关119进行控制，以使其起动、停止。
电子控制单元117是车辆制动系统。为了确保安全，即使在电池115发生异常的情况下也必须继续驱动电子控制单元117。因此，如果电压检测单元109检测到电池115的异常，微计算机107就接通FET开关111而将电容器组件101的电力提供给电子控制单元117。而且，在车辆的使用结束时，为了抑制电容器组件101的特性降低，微计算机107通过放电电路105将蓄积在电容器组件101中的电力放电。
而且，由于对该车辆用电源装置要求高可靠性，所以点火开关119进行起动时，微计算机107判断电容器组件101的特性降低。具体来说，在由于起动对电容器组件101充电时，根据在充电开始时求出的电压或者在中途使充电中断而在该中断时求出的电压，测量电容器组件101的内部电阻值。然后，根据充电时电容器组件101的单位时间的电压变化率计算电容器组件101的内部电容值。通过将这些值与正常值比较，微计算机107判断电容器组件101的特性是否在降低。
在这样的蓄电装置113中，除了可以在电容器组件101的起动充电时判断特性降低，还可以应对电池115的异常。但是，在将蓄电装置113例如作为瞬间停电对策用的紧急用电源装置来使用的情况下，不能充分判断电容器组件101的特性降低。即，在蓄电装置113的起动时被判断特性降低。但是，紧急用电源装置需要防备不知道何时发生的瞬间停电而始终持续蓄电。因此，在紧急用电源装置中，不能在初始起动时之外判断特性降低。所以，在紧急用电源装置的使用中不能判断特性降低。
现有技术
专利文献
专利文献1：日本特开2005-28908号公报
发明内容
本发明是即使在使用中也能够进行蓄电单元的特性降低判断的高可靠性的电源装置。本发明的电源装置包括：蓄电单元、充电电路、电压检测电路、电流检测电路、放电电路和控制电路。蓄电单元蓄积对负荷提供电力的主电源的电力。充电电路从主电源对蓄电单元充电。电压检测电路检测蓄电单元的蓄电单元电压Vc。电流检测电路检测蓄电单元的蓄电单元电流Ic。放电电路将蓄电单元中蓄积的电力提供给负荷。控制电路控制主电源和充电电路，读入蓄电单元电压Vc和蓄电单元电流Ic的信号。而且，控制电路在蓄电单元的蓄电单元电压Vc是比主电源的稳态输出电压Vbs小、并且比可通过蓄电单元驱动负荷的驱动下限电压Vfk大的既定的稳态蓄电单元电压Vcs时，通过以下动作判断蓄电单元的特性降低。即，通过充电电路对蓄电单元充电，直至蓄电单元电压Vc成为蓄电单元特性降低判断电压。根据该充电的开始前和开始之后的蓄电单元电压Vc的变化幅度ΔVcr以及蓄电单元电流Ic求出蓄电单元的第1内部电阻值R1。或者充电中的蓄电单元电压Vc的单位时间的变化幅度ΔVct以及单位时间的蓄电单元电流时间累积∫(Ic)dt求出电容值C。或者通过中断该充电，根据该中断的前后的蓄电单元电压Vc的变化幅度ΔVcr以及蓄电单元电流Ic求出蓄电单元的第2内部电阻值R2。根据它们中的至少一个判断蓄电单元的特性降低。
在该结构中，在使用中，在不对特性降低产生影响的范围内对蓄电单元充电，根据这时的变化幅度ΔVcr求出蓄电单元的内部电阻值R1或者内部电阻值R2，或者根据变化幅度ΔVct以及蓄电单元电流时间累积∫(Ic)dt求出蓄电单元的电容值C。因此，即使在使用中，也可以算出这些值的至少一个，可以根据该值判断蓄电单元的特性降低。因此，电源装置的可靠性提高。
附图说明
图1是本发明的实施方式1中的电源装置的电路框图。
图2是在判断图1所示的电源装置的蓄电单元的特性降低时的输出电压Vb、蓄电单元电压Vc的时间性特性图。
图3是表示本发明的实施方式2中的电源装置的电路框图。
图4是在判断图3所示的电源装置的蓄电单元的特性降低时的蓄电单元电压Vc的时间性特性图。
图5是以往的电源装置的电路框图。
标号说明
11主电源
13交流电源
15AC/DC转换器
17负荷
19主控制电路
21电源装置
23正极端子
25充电电路
27接地端子
29蓄电单元
31电压检测电路
33电流检测电路
35放电电路
37控制电路
39数据端子
41蓄电单元放电电路
43放电开关
45放电电阻器
52温度传感器
具体实施方式
以下，参照附图说明用于实施本发明的方式。而且，这里叙述将电源装置用于瞬间停电对策用的紧急用电源装置的情况。
(实施方式1)
图1是本发明的实施方式1中的电源装置的方框电路图。图2是判断图1所示的电源装置的蓄电单元的特性降低时的输出电压Vb、蓄电单元电压Vc的时间性特性图。而且，在图1中，粗线表示电力系统布线，细线表示信号系统布线。在图2中，横轴表示时刻。
电源装置21具有蓄电单元29、充电电路25、电压检测电路31、电流检测电路33、放电电路35、控制电路37，并且与主电源11连接。
主电源11通过AC/DC转换器15将商用的交流电源13变换为直流后输出。该输出被提供给负荷17。因此，通常时负荷17通过从主电源11提供的电力动作。而且，AC/DC转换器15通过信号系统布线与主控制电路19连接。因此，主电源11的输出电压Vb由主控制电路19控制。而且，负荷17是即使在瞬间停电发生的情况下也需要继续工作的设备，例如举出移动电话用的基站等。而且，作为一例，负荷17通过30V±5V的电压正常工作。而且，将上述的电压规格范围的中间值(30V)称为主电源11的稳态输出电压Vbs。
对于这样的结构，为了主电源11的瞬间停止对策用，电连接有紧急用的电源装置21。具体来说，充电电路25经由正极端子23电连接主电源11和负荷17。而且，主电源11的负极和负荷17的负极与接地端子27电连接。接地端子27与电源装置21的内部的地连接。
在充电电路25上电连接用于蓄积对负荷17提供电力的主电源11的电力的蓄电单元29。充电电路25根据电流检测电路33检测到的蓄电单元电流Ic和电压检测电路31检测到的蓄电单元电压Vc，从主电源11对蓄电单元29充电。在充电电路25中内置有防止电流的逆流的二极管(未图示)。
蓄电单元29由能够对应瞬间停电而急速充放电的双电荷层电容器构成。而且，双电荷层电容器的需要个数和电连接方法，在考虑瞬间停电的频率和期间、负荷17的功耗等后决定。蓄电单元29由12个额定电压2.5V的双电荷层电容器串联连接而构成。在稳态时，充电电路25进行控制，以使蓄电单元29的电压(以下，称为稳态蓄电单元电压Vcs)成为28V。由于该电压比蓄电单元29的额定电压(以下，称为蓄电单元上限电压Vcu)30V(2.5V×12)小，所以与总是施加额定电压的情况相比，可以抑制蓄电单元29的特性降低的发展。
而且，稳态蓄电单元电压Vcs被决定为比主电源11的稳态输出电压Vbs(30V)小，比可通过蓄电单元29驱动负荷17的驱动下限电压Vfk(27V)大的既定值。由此，如上所述，稳态蓄电单元电压Vcs被决定为28V。而且，驱动下限电压Vfk是蓄电单元29存储了在瞬间停电发生的整个期间能够从蓄电单元29对负荷17提供电力的最低限度的蓄电量时的蓄电单元电压Vc。在上述的结构中，只要能够被充电到27V以上，就能够对应负荷17的瞬间停电。但是，至27V的充电是最低限度的蓄电量。因此，考虑到余量，在本实施方式中，将稳态蓄电单元电压Vcs(28V)设定为比驱动下限电压Vfk(27V)大的值。而且，驱动下限电压Vfk为必须比负荷17不动作的电压(30V-5V＝25V)大的值。
而且，对稳态输出电压Vbs和蓄电单元上限电压Vcu都等于30V的情况进行了说明，但是两者也可以为不同的值。
在蓄电单元29上电连接用于检测蓄电单元电压Vc的电压检测电路31。电压检测电路31例如通过串联连接两个电阻器(未图示)，并且将两者的连接点的电压作为蓄电单元电压Vc输出而构成。
而且，在从蓄电单元29的电力系统布线上电连接用于检测蓄电单元电流Ic的电流检测电路33。作为一例，电流检测电路33以对于充电电路25和蓄电单元29串联连接的分流(shunt)电阻、以及检测其两端电压的运算放大器(都未图示)作为基本结构。在图1中，电流检测电路33被连接在充电电路25和蓄电单元29之间，但是并不限于该结构，只要电连接在来自蓄电单元29的电力系统布线上即可。而且，电流检测电路33不限于上述的基本结构，也可以使用基于与从蓄电单元29的电力系统布线磁连接的霍尔元件等的非接触电流检测器。
放电电路35与充电电路25并联地电连接。在图1中，对于充电电路25和电流检测电路33的串联电路并联地连接放电电路35。放电电路35将蓄电单元29中蓄积的电力提供给负荷17。由此，在蓄电单元29对负荷17放电时，电流不经过构成电流检测电路33的分流电阻。因此，可以降低分流电阻造成的电阻损耗。而且，在图1中，作为放电电路35，使用阴极连接到正极端子23的二极管。由此，由于主电源11瞬间停电而导致输出电压Vb的降低，可以通过简单的结构，自动将蓄电单元29的电力提供给负荷17。
在充电电路25、电压检测电路31和电流检测电路33上，通过信号系统布线电连接控制电路37。控制电路37由微计算机和周边电路(都未图示)构成，分别从电压检测电路31读入蓄电单元电压Vc的信号、从电流检测电路33读入蓄电单元电流Ic的信号。而且，控制电路37对充电电路25输出控制信号cont从而控制充电电路25。而且，控制电路37经由数据端子39与主控制电路19电连接。由此，与主控制电路19之间发送接收各种数据信号data。而且，如上所述，由于主控制电路19还通过信号系统布线与AC/DC转换器15连接，所以控制电路37也与主电源11电连接。因此，控制电路37可以通过数据信号data控制主电源11。
接着，说明电源装置21的动作。通常，是在蓄电单元29中蓄积了防备瞬间停电的电力的状态。如果在此时发生瞬间停电，则主电源11的输出电压Vb降低，低于蓄电单元电压Vc。其结果，构成放电电路35的二极管导通，蓄电单元29的电力被提供给负荷17。因此，在瞬间停电期间中，负荷17也继续被驱动。
之后，在瞬间停电结束，输出电压Vb返回稳态输出电压Vbs(30V)时，放电电路35截止，对负荷17提供来自主电源11的电力。在此期间，控制电路37通过充电电路25充电在瞬间停电中放电的蓄电单元29的电力，并防备下一次瞬间停电。
通过重复这样的动作，在每次发生瞬间停电时，从电源装置21对负荷17提供电力。因此，负荷17稳定地动作。
接着，还参照图2说明蓄电单元29的特性降低判断的动作。而且，上侧的曲线图表示主电源11的输出电压Vb时间性的变化，下侧的曲线图表示蓄电单元电压Vc时间性的变化。
在时刻t0，主电源11为稳态状态，对负荷17提供电力。因此，输出电压Vb为稳态输出电压Vbs。这里，按照上述的负荷17的规格，稳态输出电压Vbs为30V。
这时的蓄电单元电压Vc是稳态蓄电单元电压Vcs(28V)，所以在时刻t0，蓄电单元电压Vc为28V。这样，在时刻t0的时刻，蓄电单元29被充电至比主电源11的稳态输出电压Vbs(30V)小、比可由蓄电单元29驱动负载17的驱动下限电压Vfk(27V)大的稳态蓄电单元电压Vcs(28V)。
之后，在时刻t1，控制电路37开始蓄电单元29的特性降低判断动作。具体来说，控制电路37将数据信号data发送到主控制电路19，进行间接控制，使得被内置在主电源11中的AC/DC转换器15的输出电压Vb成为上方输出电压Vbu。
这里对上方输出电压Vbu进行说明。上方输出电压Vbu是主电源11为了在不影响特性降低的范围内对蓄电单元29进行充电而输出的电压。具体来说，为了进一步对蓄电单元29进行充电，上方输出电压Vbu比主电源11的稳态输出电压Vbs高。而且，由于被直接施加到负荷17上，所以上方输出电压Vbu也必须在负荷17的驱动上限电压Vfu以下。这里，稳态输出电压Vbs为30V，驱动上限电压Vfu为上述的负荷17的稳态驱动电压的上限即35V(30V+5V)。因此，上方输出电压Vbu作为满足Vbs＜Vbu≤Vfu的电压的一例，被设定为32V。
主电源11在时刻t1被控制，以便输出电压Vb上升，在时刻t2达到上方输出电压Vbu时，进行控制以维持该电压。而且，在图2中，输出电压Vb受到控制，以使其从稳态输出电压Vbs至上方输出电压Vbu为止维持某个斜率而上升。这时为了降低由于对负荷17的施加电压急剧变化，负荷17的动作变得不稳定的可能性。在负荷17对于施加电压的变化不会变得特别不稳定的情况下，也可以增大该斜率。
在时刻t2输出电压Vb达到上方输出电压Vbu时，主控制电路19将该信息作为数据信号data发送到控制电路37。接受该信息，控制电路37为了判断蓄电单元29的特性降低，控制充电电路25，暂时使蓄电单元电压Vc上升至作为蓄电单元特性降低判断电压的蓄电单元上限电压Vcu。由此，如图2所示，在时刻t2以后蓄电单元29被充电。在该充电开始之后，蓄电单元电压Vc就急剧上升变化幅度ΔVcr。这是因为在蓄电单元29中流过了充电电流的瞬间，发生了相当于内部电阻值R的电压上升。
控制电路37在时刻t2通过电压检测电路31读入充电电路25即将开始充电之前的蓄电单元电压Vc，并且还在开始充电之后就读入蓄电单元电压Vc。这两个蓄电单元电压Vc的差为变化幅度ΔVcr。而且，还从电流检测电路33读入充电开始之后就流过蓄电单元29的蓄电单元电流Ic。根据这些测量结果，控制电路37用蓄电单元电流Ic除变化幅度ΔVcr。由此，控制电路37可以算出蓄电单元29的内部电阻值R1。
接着，控制电路37求在充电中的时刻t3至时刻t4为止的期间，蓄电单元电压Vc的每单位时间的变化幅度ΔVct和蓄电单元电流时间累积(timeproduct)∫(Ic)dt。具体来说，每单位时间的变化幅度ΔVct通过由电压检测电路31分别检测时刻t3和时刻t4中的蓄电单元电压Vc，并计算两者的差来求出。而且，从时刻t3至时刻t4为止的期间作为单位期间，被预先存储在控制电路37中内置的存储器(未图示)中。另一方面，蓄电单元电流时间累积∫(Ic)dt通过在从时刻t3至时刻t4为止的期间，对由电流检测电路33检测到的蓄电单元电流Ic进行时间积分而求出。根据这样得到每单位时间的变化幅度ΔVct和蓄电单元电流时间累积∫(Ic)dt，控制电路37用每单位时间的变化幅度ΔVct除蓄电单元电流时间累积∫(Ic)dt。由此，控制电路37可以计算蓄电单元29的电容值C。
这样，通过求蓄电单元29的内部电阻值R1和电容值C，控制电路37判断蓄电单元29的特性降低。即，构成蓄电单元29的双电荷层电容器如果正在特性降低，则内部电阻值R1上升并且电容值C降低，所以可以根据两者的值判断特性降低。如果特性降低判断的结果，蓄电单元29的特性正在降低，则控制电路37将表示特性降低的信号作为数据信号data输出到主控制电路19。由此，可以促使用户更换电源装置21。特别是，如果负荷17是移动电话用基站，则可以通过负荷17通知母台蓄电单元29的特性降低。而且，虽然可以根据蓄电单元29的内部电阻值R1或者电容值C的其中一个判断蓄电单元29的特性降低，但是根据内部电阻值R1和电容值C判断蓄电单元29的特性降低的方式特性降低判断的精度高。
接着，在时刻t5蓄电单元电压Vc达到蓄电单元上限电压Vcu(30V)时，控制电路37停止充电电路25的充电动作，以便不使蓄电单元29充电至该上限电压Vcu以上。
之后，由于蓄电单元29的特性降低判断结束，控制电路37使主电源11和蓄电单元29返回到稳态状态。即，在时刻t6，控制电路37控制主电源11，使输出电压Vb成为小于蓄电单元上限电压Vcu且大于等于驱动下限电压Vfk的下方输出电压Vbk。通过该动作，可以如后所述那样将蓄电单元29放电，所以可以将蓄电单元电压Vc降低到稳态蓄电单元电压Vcs以下。由此，可以延长蓄电单元29的寿命。
这里，对下方输出电压Vbk进行说明。下方输出电压Vbk是主电源11输出的用于使蓄电单元29在负荷17不停止的范围内放电至稳态蓄电单元电压Vcs(28V)的电压。具体来说，为了将蓄电单元29放电，下方输出电压Vbk比时刻t6的时刻的蓄电单元电压Vc即蓄电单元上限电压Vcu(30V)小。而且，在将蓄电单元29过度放电时，不能在瞬间停电发生时将足够的电力提供给负荷17，所以下方输出电压Vbk必须大于等于驱动下限电压Vfk(27V)。因此，下方输出电压Vbk根据满足Vfk≤Vbk＜Vcu的电压来决定。如上所述，在放电电路35由二极管构成时，在二极管上产生压降(例如为0.7V)。因此，为了在放电后蓄电单元电压Vc成为稳态蓄电单元电压Vcs(28V)，需要考虑该压降的部分(0.7V)而将下方输出电压Vbk设定为27.3V(28V-0.7V)。该电压满足上述的不等式。
而且，在本实施方式中因为使用了二极管作为放电电路35，所以由于压降部分下方输出电压Vbk被唯一地确定。但是，例如放电电路35如果包含通过控制电路37控制导通/截止的开关或电阻器，则由于起因于这些结构部件的压降，下方输出电压Vbk变化。因此，即使在这种情况下，也需要选择以及组合满足Vfk≤Vbk＜Vcu那样的结构部件。
在时刻t6，虽然主电源11的输出电压Vb开始向下方输出电压Vbk降低，但是此时输出电压Vb还大于蓄电单元电压Vc，所以放电电路35仍然截止。因此，即使在时刻t6以后，蓄电单元电压Vc也维持蓄电单元上限电压Vcu。
之后，在时刻t7，在输出电压Vb达到从蓄电单元电压Vc(直至时刻t7之前为30V)减去了放电电路35的压降部分(0.7V)后得到的29.3V时，放电电路35导通。因此，蓄电单元29的电力经由放电电路35提供给负荷17。其结果，蓄电单元电压Vc追随输出电压Vb的降低而时间性降低。
接着，在时刻t8，输出电压Vb达到下方输出电压Vbk(27.3V)。在该时刻，主电源11进行控制，以便输出电压Vb维持下方输出电压Vbk。其结果，蓄电单元电压Vc达到稳态蓄电单元电压Vcs(28V)。这时，输出电压Vb和蓄电单元电压Vc的差大致等于二级管的压降部分，所以放电电路35截止。之后，蓄电单元电压Vc维持稳态蓄电单元电压Vcs。
而且，从时刻t6至时刻t8，输出电压Vb都被控制为保持某一斜率而从上方输出电压Vbu降低至下方输出电压Vbk。其理由与从时刻t1至时刻t2为止的情况相同。
之后，在时刻t9，经过了从时刻t6(放电动作开始)起的既定期间tk。这里，既定期间tk作为输出电压Vb到达下方输出电压Vbk，并且蓄电单元电压Vc到达稳态蓄电单元电压Vcs为止的充分的期间而被预先设定。例如，既定期间tk为5秒。而且，既定期间tk在时刻t6由内置于控制电路37的定时器(未图示)开始测量。
在经过了既定期间tk的时刻t9，蓄电单元电压Vc已达到稳态蓄电单元电压Vcs。因此，控制电路37经由主控制电路19对主电源11进行控制，使得输出电压Vb返回到稳态输出电压Vbs(30V)。由此，输出电压Vb时间性上升，并且在时刻t10返回稳态输出电压Vbs。从该时刻t9至时刻t10期间，蓄电单元电压Vc为稳态蓄电单元电压Vcs(28V)，比输出电压Vb小，所以放电电路35仍然截止。因此，蓄电单元电压Vc维持稳态蓄电单元电压Vcs。
在到达时刻t10时，由于返回与时刻t0相同的状态，所以特性降低判断动作结束。
在这样的特性降低状态的判断动作中，蓄电单元29始终为积蓄了电力的状态。因此，希望随着蓄电单元29的特性降低的发展，适当地进行实施。即，优选控制电路37以既定时间间隔ti判断蓄电单元29的特性降低状态。例如，既定时间间隔为1日。由此，以每日一次的频度判断蓄电单元29的特性降低。而且，既定时间间隔ti不限于1日，也可以更短，但是由于通常蓄电单元29的特性降低的发展缓慢，所以不需要太短。另一方面，如果过长，则在此期间特性降低发展而其检测延迟。因此，降低时间间隔ti为1日左右比较合适。
而且，由图2可知，在进行特性降低判断时，输出电压Vb在从上方输出电压Vbu(32V)至下方输出电压Vbk(27.3V)之间上下变动。即使存在这样的电压变动，负荷17是如上所述那样在0V+5V下动作的规格，所以对负荷17的动作没有影响。
而且，在特性降低判断的开始(时刻t1)至结束(时刻t10)为止的期间发生瞬间停电时，控制电路37从AC/DC转换器15经由主控制电路19检测输出电压Vb已降低至下方输出电压Vbk的情况。这样，控制电路37马上中止特性降低的判断动作。同时，如果输出电压降低至下方输出电压Vbk(27.3V)，则蓄电单元电压Vc变高。如图2所示，这是由于蓄电单元电压Vc即使在特性降低判断中也为28V以上。因此，放电电路35导通。其结果，通过放电电路35将蓄电单元29的电力提供给负荷17。通过这样的动作，即使在特性降低判断中，只要发生瞬间停电，就能够从蓄电单元29向负荷17提供电力。
通过以上结构、动作，即使在电源装置21使用中蓄电单元29已充电的状态下，也能够判断蓄电单元29的特性降低。
而且，在本实施方式中，在从放电动作开始(时刻t6)经过了既定期间tk的时刻t9，进行使主电源11的输出电压Vb从下方输出电压Vbk返回到稳态输出电压Vb的控制。但是，也可以不测量既定期间tk，而是继续在时刻t6以后检测蓄电单元电压Vc，如果到达稳态蓄电单元电压Vcs以下，则使输出电压Vb返回稳态输出电压Vbs。在该结构中，尽管需要继续检测蓄电单元电压Vc，但是可以适时地使输出电压Vb返回稳态输出电压Vbs，可以缩短判断特性降低所需要的期间。而且，在蓄电单元电压Vc小于了稳态蓄电单元电压Vcs的情况下，控制电路37除了上述的动作，也可以控制充电电路25，以使蓄电单元电压Vc到达稳态蓄电单元电压Vcs。
而且，在本实施方式中，将蓄电单元特性降低判断电压设为蓄电单元上限电压Vcu，但是这时也可以不对特性降低判断的频度设置限制。但是，蓄电单元29的电力供给稍微变少，例如后备(back up)时间稍微变少。
对此，可以在蓄电单元特性降低判断电压超过蓄电单元上限电压Vcu的情况下增加电力供给。但是，蓄电单元29的特性受到每一次特性降低判断的超过额定电压的电压和时间以及特性降低判断的频度的影响而降低。即，即使是暂时超过作为蓄电单元29的额定电压的蓄电单元上限电压Vcu，蓄电单元29的特性也不会迅速降低，而是由于超过了额定电压的电压和时间的累积而特性降低。因此，必须限制特性降低判断的频度，其结果，特性降低判断的精度降低。因此，如果考虑实用性，优选蓄电单元特性降低判断电压为蓄电单元上限电压Vcu的1.1倍以下。
(实施方式2)
图3是本发明的实施方式2中的电源装置的方框电路图。图4是图3所示的电源装置的特性降低判断时的蓄电单元电压Vc中的时间性特性图。而且，在图3中，粗线表示电力系统布线，细线表示信号系统布线。而且，在图4中，纵轴表示蓄电单元电压Vc。
在图3中，对与图1相同的结构附加相同的标号并省略详细的说明。电源装置51具有蓄电单元29、充电电路25、电压检测电路31、电流检测电路33、放电电路35、控制电路50、和蓄电单元放电电路41，与主电源11连接。即，本实施方式中的作为特征的结构是将蓄电单元放电电路41与蓄电单元29并联地电连接这方面。
蓄电单元放电电路41由串联连接放电开关43和放电电阻器45而构成。放电开关43通过来自控制电路50的导通/截止信号SW而被导通/截止控制。具体来说，可以用场效应晶体管构成，但是不限于此，也可以使用其他的半导体开关和继电器等。
这样，通过设置通过信号系统布线与控制电路50电连接的蓄电单元放电电路41，控制电路50可以任意地控制蓄电单元29的放电。
接着，说明电源装置51的动作。由于通常时的动作与实施方式1相同，所以省略详细的说明。接着，参照图4说明本实施方式的特征的蓄电单元29的特性降低判断动作。
图4中的时刻t0与图2同样是电源装置51的稳态状态。因此，蓄电单元29被充电至稳态蓄电单元电压Vcs(28V)。之后，在时刻t11，控制电路50开始蓄电单元29的特性降低判断。具体来说，控制电路50控制充电电路25，使得蓄电单元电压Vc小于主电源11的输出电压Vb。然后，控制充电电路25，以便对蓄电单元29充电，使蓄电单元电压Vc达到蓄电单元特性降低判断电压Vcd。这时，蓄电单元电压Vc通过电压检测电路31被检测。
如果将蓄电单元特性降低判断电压Vcd决定为稳态输出电压Vbs以上，则放电电路35导通，有时蓄电单元电压Vc不能达到蓄电单元特性降低判断电压Vcd。在这种情况下，特性降低判断动作始终不结束。为了降低这种可能性，在主电源11的输出电压Vb被控制为稳态输出电压Vbs的情况下，将蓄电单元特性降低判断电压Vcd设定为小于稳态输出电压Vbs(30V)的电压。具体来说，如在实施方式1中叙述的那样，在充电电路25中内置防止逆流二极管，所以将蓄电单元特性降低判断电压Vcd设定为从稳态输出电压Vbs中减去了防止逆流二极管的压降部分(0.7V)所得的值(30V-0.7V＝29.3V)。
在时刻t11，控制电路50与图2的时刻t2同样求变化幅度ΔVcr。而且，控制电路50还从电流检测电路33读入蓄电单元电流Ic。通过这些测量值，与实施方式1同样，控制电路50检测蓄电单元29的内部电阻值R1。
接着，控制电路50在从充电中的时刻t12至时刻t13期间，求蓄电单元电压Vc的每单位时间的变化幅度ΔVct和蓄电单元电流时间累积∫(Ic)dt。这些值的求取方法与实施方式1相同。而且，与实施方式1同样，控制电路50根据这些值计算蓄电单元29的电容值C。
根据这样得到的内部电阻值R1和电容值C，控制电路50与实施方式1同样判断蓄电单元29的特性降低。
之后，如图4所示，在时刻t14，蓄电单元电压Vc达到蓄电单元特性降低判断电压Vcd。由于在该时刻特性降低判断已结束，所以控制电路50进行控制，使蓄电单元电压Vc小于主电源11的输出电压Vb，并且在蓄电单元电压Vc达到稳态蓄电单元电压Vcs之前通过蓄电单元放电电路41对蓄电单元29进行放电。具体来说，主控制电路19控制主电源11，使得主电源11的输出电压(Vb)为稳态输出电压(Vbs)，并且控制电路50使放电开关43导通。由此，为了特性降低判断而对蓄电单元29充电所得的电力通过放电电阻器45被放电。
之后，控制电路50通过电压检测电路31监视蓄电单元电压Vc，在时刻t15蓄电单元电压Vc达到稳态蓄电单元电压Vcs时，截止放电开关43。由此，蓄电单元电压Vc维持稳态蓄电单元电压Vcs。由于在时刻t15返回与时刻t0相同的状态，所以伴随特性降低判断的一连串的动作结束。
而且，上述的特性降低判断以与实施方式1相同的既定时间间隔ti(例如，1日)进行。
而且，在本实施方式中，由于需要设置蓄电单元放电电路41，所以与实施方式1相比结构变得复杂。另一方面，不需要进行使得主电源11的输出电压Vb变化的控制。因此，控制变得简单，并且可以抑制伴随特性降低判断的对负荷17的电压变动。
而且，在本实施方式中，也在从特性降低状态判断的开始(时刻t11)至结束(时刻t15)为止的期间发生瞬间停电时，控制电路50马上中止特性降低的判断动作。这时，蓄电单元电压Vc比瞬间停电中降低了的输出电压Vb高。这是由于如图4所示，即使在特性降低状态判断中，蓄电单元电压Vc也在28V以上。因此，放电电路35导通，但从时刻t14至时刻t15，放电开关43也一直导通。因此，控制电路50由于瞬间停电发生而马上使放电开关43截止。由此，因为还将包含了为特性降低判断而充电的电力的电力提供给负荷17，所以可以使蓄电单元电压Vc比通过蓄电单元放电电路41的放电更快地降低。而且，即使在特性降低判断中，如果发生了瞬间停电，也能够从蓄电单元29对负荷17提供电力。
通过以上结构、动作，即使在电源装置51的使用中蓄电单元29被充电了的状态下，也能够进行蓄电单元29的特性降低判断。
而且，在实施方式1、2中，在蓄电单元29的充电开始之后求变化幅度ΔVcr，但是也可以在充电的途中中断，并根据在中断前后的蓄电单元电压Vc来求出。即，在为了特性降低判断而对蓄电单元29充电的任意的时刻检测蓄电单元电压Vc，在其之后中断充电而检测降低了的蓄电单元电压Vc。也可以将这两个时刻的蓄电单元电压Vc的差(降低幅度)作为变化幅度ΔVcr来求内部电阻值R2。而且，中断的期间作为电压检测电路31稳定而能够检测蓄电单元电压Vc的期间，例如可以设为0.1秒。而且，也可以先中断充电后检测蓄电单元电压Vc，并且在之后重新开始了充电后检测上升了的蓄电单元电压Vc。该上升幅度也与上述降低幅度同样与蓄电单元29的内部电阻值R2成比例，所以可以求这两个时刻的蓄电单元电压Vc差作为变化幅度ΔVcr。而且，在这些电压测量时也需要检测蓄电单元电流Ic。这样通过中断充电，既可以求变化幅度ΔVcr，也可以求内部电阻值。
而且，在求内部电阻值时，控制电路50也可以仅在此时利用电流检测电路33进行控制，使得对蓄电单元29充电的蓄电单元电流Ic增加。由此，变化幅度ΔVcr变大，所以能够进行高精度的检测。
这样，控制电路37、50求蓄电单元29的内部电阻值R1、电容值C、内部电阻值R2的至少一个。内部电阻值R1根据充电开始前和开始之后的蓄电单元电压Vc的变化幅度ΔVcr和蓄电单元电流Ic求出。电容值C根据充电中的蓄电单元电压Vc的每单位时间的变化幅度ΔVct以及每单位时间的蓄电单元电流时间累积∫(Ic)dt求出。内部电阻值R2根据中断充电，中断前后的蓄电单元电压Vc的变化幅度ΔVcr以及蓄电单元电流Ic求出。控制电路37、50根据它们中的至少一个判断特性降低。
而且，在实施方式1、2中，如从图2的时刻t2至时刻t5、图4的时刻t11至t14所示，通过从最初开始被控制为恒电压的恒电阻对蓄电单元29进行充电。由此，充电控制变得简单。但是，由于蓄电单元电压Vc的时间性变化为指数性函数，所以在求蓄电单元29的电容值C时需要对蓄电单元电流Ic进行时间积分，计算变得复杂。
因此，也可以利用电流检测电路33将充电电路25的控制作为恒电流恒电压控制(以下，称为CCCV控制)。这时，由于以恒电流充电至充电目标电压，所以从图2的时刻t2至时刻t5，或者图4的时刻t11至时刻t14的蓄电单元电压Vc中的时间性变化基本上为直线。因此，蓄电单元电流时间累积∫(Ic)dt成为Ic×Δt，可以通过简单的计算求出。而且，Δt是从时刻t3至时刻t4、或者时刻t12至时刻t13的时间。而且，在求内部电阻值R时也需要检测求变化幅度ΔVcr时的蓄电单元电流Ic。但是，在CCCV控制的情况下，由于求变化幅度ΔVcr时的蓄电单元电流Ic为已知的固定值，所以即使不检测蓄电单元电流Ic也可以进行特性降低判断。
而且，在实施方式1、2中，对将电源装置21、51作为移动电话用基站的紧急用电源装置进行了应用的情况进行了说明。基站因为设置在温度稳定的室内，所以基本上不受温度对于蓄电单元29的特性降低判断的影响。但是，在室外等温度不稳定的场所或者车辆等上使用了电源装置21、51的情况下，因为蓄电单元29的内部电阻值R或电容值C有温度特性，所以存在不能正确地进行特性降低判断的可能性。因此，在这样的情况下，在蓄电单元29上设置通过信号系统布线与控制电路37、50电连接的温度传感器。在图3中示出与控制电路50连接的温度传感器52，但是也可以在图1的结构中设置温度传感器52。于是，在控制电路37、50判断特性降低时，通过温度传感器52检测出蓄电单元29的温度T，并且根据内部电阻值R1、R2和电容值C与温度T之间的相关校正这些值即可。这里，如果温度T降低则内部电阻值R1、R2上升。而且，如果温度T降低则电容值C降低。因此，预先求这些相关而将其存储在存储器中。然后，在进行特性降低判断时还从温度传感器52检测温度T，利用各个相关对求出的内部电阻值R1、R2和电容值C进行校正，则可以高精度地进行上述特性降低判断，可靠性提高。而且，如前所述那样，在特性降低的判断中，由于只要用内部电阻值R1、R2和电容值C的至少一个即可，所以只要校正该判断中使用的值即可。
而且，在实施方式1、2中，在蓄电单元29中作为蓄电元件而使用了双电荷层电容器，但是也可以使用电化学电容器等其它电容器。
而且，在实施方式1、2中，叙述了将电源装置51用作紧急用电源装置的情况，但是不限于此，也可以适用于包含车辆用的后备电源或辅助电源等。
产业上的可利用性
本发明的电源装置由于即使在使用中也可以进行蓄电单元的特性降低判断并且可靠性高，所以特别是在主电源的电压降低时作为从蓄电单元提供电力的电源装置等是有用的。

Claims (10)

1.一种电源装置，包括：
蓄电单元，蓄积对负荷提供电力的主电源的电力；
充电电路，从所述主电源对所述蓄电单元充电；
电压检测电路，检测所述蓄电单元的蓄电单元电压(Vc)；
电流检测电路，检测所述蓄电单元的蓄电单元电流(Ic)；
放电电路，将所述蓄电单元中蓄积的电力提供给所述负荷；以及
控制电路，控制所述主电源和所述充电电路，读入所述蓄电单元电压(Vc)和蓄电单元电流(Ic)的信号，
所述控制电路，
在所述蓄电单元的所述蓄电单元电压(Vc)是比所述主电源的稳态输出电压(Vbs)小、并且比可通过所述蓄电单元驱动所述负荷的驱动下限电压(Vfk)大的既定的稳态蓄电单元电压(Vcs)时，
通过所述充电电路对所述蓄电单元充电，直至所述蓄电单元的蓄电单元电压(Vc)成为蓄电单元特性降低判断电压(Vcu，Vcd)，
根据第1内部电阻值(R1)、电容值(C)和第2内部电阻值(R2)中的至少一个判断所述蓄电单元的特性降低，所述第1内部电阻值(R1)是根据所述充电的开始前和开始之后的所述蓄电单元电压(Vc)的变化幅度(ΔVcr)以及蓄电单元电流(Ic)求出的，所述电容值(C)是根据充电中的所述蓄电单元电压(Vc)的单位时间的变化幅度(ΔVct)以及单位时间的蓄电单元电流时间累积(∫(Ic)dt)求出的，所述第2内部电阻值(R2)是通过中断所述充电，根据所述中断的前后的所述蓄电单元电压(Vc)的变化幅度(ΔVcr)以及蓄电单元电流(Ic)求出的。
2.如权利要求1所述的电源装置，
所述蓄电单元特性降低判断电压(Vcd)比所述主电源的所述稳态输出电压(Vbs)小。
3.如权利要求2所述的电源装置，
还包括：
蓄电单元放电电路，与所述蓄电单元并联地电连接，
所述控制电路还控制所述蓄电单元放电电路，
在判断出所述特性降低之后，通过所述蓄电单元放电电路将所述蓄电单元放电，直至所述蓄电单元电压(Vc)达到所述稳态蓄电单元电压(Vcs)。
4.如权利要求1所述的电源装置，
所述控制电路，
在所述蓄电单元的所述蓄电单元电压(Vc)是小于所述主电源的稳态输出电压(Vbs)、并且大于可由所述蓄电单元驱动所述负荷的驱动下限电压(Vfk)的既定的稳态蓄电单元电压(Vcs)时，
控制所述主电源，使得所述主电源的所述输出电压(Vb)成为高于所述稳态输出电压(Vbs)且在所述负荷的驱动上限电压(Vfu)以下的上方输出电压(Vbu)。
5.如权利要求4所述的电源装置，
所述蓄电单元特性降低判断电压为所述蓄电单元的上限电压(Vcu)。
6.如权利要求4所述的电源装置，
所述控制电路，
在判断出所述特性降低之后，控制所述所述主电源，使得所述主电源的所述输出电压(Vb)成为小于所述蓄电单元的上限电压(Vcu)并且在所述驱动下限电压(Vfk)以上的下方输出电压(Vbk)，如果经过既定期间(tk)或者所述蓄电单元电压(Vc)达到所述稳态蓄电单元电压(Vcs)以下，则控制所述主电源，使得所述输出电压(Vb)返回所述稳态输出电压(Vbs)。
7.如权利要求1所述的电源装置，
所述控制电路以既定时间间隔(ti)实施所述特性降低的判断。
8.如权利要求1所述的电源装置，
在所述特性降低的判断中所述输出电压(Vb)降低至下方输出电压(Vbk)时，所述控制电路中止所述特性降低的判断，通过所述放电电路将所述蓄电单元的电力提供给所述负荷。
9.如权利要求1所述的电源装置，
还包括：
温度传感器，与所述控制电路电连接，测量所述蓄电单元的温度，
所述控制电路在判断所述特性降低时，通过所述温度传感器检测所述蓄电单元的温度(T)，根据与所述温度(T)的相关，对用于所述特性降低的判断的所述第1内部电阻值(R1)、所述第2内部电阻值(R2)、所述电容值(C)的至少一个进行校正。
10.如权利要求1所述的电源装置，
所述控制电路在所述特性降低的判断的结果是所述蓄电单元正在特性降低时，输出表示特性降低的信号。
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