JP2004260900A - 電源装置及びそれを備えた構内交換機 - Google Patents
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Abstract
【課題】蓄電池への充電機能を備えながらも、最大出力電力を最小限に抑えることにより、回路素子を小型化することができ、安価であり、運用性に優れた電源装置及びそれを備えた構内交換機を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の電源装置は、負荷及び蓄電池に接続され、前記負荷及び前記蓄電池に対して電力を供給する電源装置であって、前記蓄電池への電力を供給又は遮断するためのスイッチ手段と、前記負荷へ供給されている電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段が第１の電流値以上の電流を検出した場合には、前記蓄電池への電力の供給を遮断するように前記スイッチ手段を動作させる充電制御手段と、を備えている。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明の電源装置は、負荷及び蓄電池に接続され、前記負荷及び前記蓄電池に対して電力を供給する電源装置であって、前記蓄電池への電力を供給又は遮断するためのスイッチ手段と、前記負荷へ供給されている電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段が第１の電流値以上の電流を検出した場合には、前記蓄電池への電力の供給を遮断するように前記スイッチ手段を動作させる充電制御手段と、を備えている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構内交換機等の負荷に電力を供給するとともに、停電等により商用電源からの電力の供給が停止した場合においても、接続された蓄電池から負荷へ電力を供給可能な電源装置及びそれを備えた構内交換機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、構内交換機などの負荷へ電力を供給するために用いられる電源装置は、商用電源からの供給が瞬間的に停止した場合でも電源供給を継続でき、さらに災害などで長時間商用電源からの供給が停止した場合でも、一定の時間は電源を供給し負荷を使用することができるようにし電源装置としての信頼性を向上させるため、蓄電池を用いて停電時においても給電を継続しバックアップさせる機能を有するものが用いられてきた（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２５６６９３７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の技術は、蓄電池は通常時は常に充電され続ける状態になっているため、負荷による消費電流に加えて蓄電池の充電電流分（負荷による消費電流の１０〜３０％）を見込む必要があり、特に構内交換機などの定常時とピーク時の差が大きい負荷に電源装置を使用する場合はピーク値を基準にして設計する必要があるため、回路素子の大型化やコストアップを招くという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、蓄電池への充電機能を備えながらも、最大出力電力を最小限に抑えることにより、回路素子を小型化することができ、安価であり、運用性に優れた電源装置及びそれを備えた構内交換機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記従来の課題を解決するために本発明の電源装置は、負荷及び蓄電池に接続され、負荷及び蓄電池に対して電力を供給する電源装置であって、蓄電池への電力を供給又は遮断するためのスイッチ手段と、負荷へ供給されている電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段が第１の電流値以上の電流を検出した場合には、蓄電池への電力の供給を遮断するようにスイッチ手段を動作させる充電制御手段と、を備えた構成を有している。
【０００７】
この構成により、構内交換機内部回路等の負荷に供給する電力が増えたときに、蓄電池への充電を停止することで、電源装置の最大出力電流値を下げることができるため、電源装置の回路を小型化することができ省資源性に優れるとともに、安価に製作することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の電源装置は、負荷及び蓄電池に接続され、負荷及び蓄電池に対して電力を供給する電源装置であって、蓄電池への電力を供給又は遮断するためのスイッチ手段と、負荷へ供給されている電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段が第１の電流値以上の電流を検出した場合には、蓄電池への電力の供給を遮断するようにスイッチ手段を動作させる充電制御手段と、を備えた構成を有している。
【０００９】
この構成により、以下の作用が得られる。
【００１０】
（１）構内交換機内部回路等の負荷に供給する電力が増えたとき（第１の電流値（閾値）以上の電流が負荷に流れたとき）に、蓄電池への充電を停止することで、電源装置の最大出力電流値を下げることができるため、電源装置の回路素子を小型化することができ省資源性に優れる。
【００１１】
（２）構内交換機内部回路等の負荷に供給する電力が増えたときに、蓄電池への充電を停止することで、電源装置の最大出力電流値を下げることができ電源装置の回路素子を小型化することができるため、安価に製作することができる。
【００１２】
なお、電源供給する負荷としては、構内交換機、パソコンなど直流電源で作動するものならば何でも用いることができる。特に、構内交換機を負荷として用いたときには、瞬時の停電でもカバーすることができ、災害時などの長期の停電時においても一定時間負荷を使用することができることで災害時の運用性に優れるため、好適に用いられる。
【００１３】
電流検出手段の構成、すなわち負荷への供給電流を測定する方法は、負荷側の回路中に測定用の抵抗値の低い抵抗を挿入してその電圧値を測定し計算により電流値を求める方法、フォトカプラを用いる方法、などが用いられる。特に、負荷側の回路中に測定用の低抵抗を挿入してその電圧値を測定し計算により電流値を求める方法は、機構が簡単であり、安価であるため、好適に用いられる。
【００１４】
請求項２に記載の電源装置は、請求項１に記載の電源装置であって、充電制御手段は、電流検出手段が一定期間継続して第１の電流値以上の電流を検出した場合に、蓄電池への電力の供給を遮断するようにスイッチ手段を動作させる構成を有している。
【００１５】
この構成により、更に以下の作用が得られる。
【００１６】
（１）負荷への供給電流が第１の電流値（Ｉ１）近辺で頻繁に上下変動した際でも充電の停止及び再開の回数を押さえてスイッチ手段としての充電スイッチや蓄電池等の寿命を長くすることができるとともに、ノイズ等の発生による誤動作等の悪影響も抑えることができる。
【００１７】
請求項３に記載の電源装置は、請求項１又は２のいずれかに記載の電源装置であって、充電制御手段は、電流検出手段が第２の電流値以下の電流を検出した場合には、蓄電池への電力を供給するようにスイッチ手段を動作させる構成を有している。
【００１８】
この構成により、更に以下の作用が得られる。
【００１９】
（１）構内交換機内部回路等の負荷に供給する電力が増え、蓄電池への充電を停止しても、負荷に供給する電力が減少したとき（第２の電流値（閾値）以下の電流になったとき）に、蓄電池への充電を再開することができるため、電源装置全体の最大出力電流値を抑えながらも、蓄電池への充電を適時行うことができる。
【００２０】
なお、第２の電流値（Ｉ２）を、第１の電流値（Ｉ１）よりも所定の値（ΔＩ）だけ小さな値に決めて回路にヒステリシスを持たせることで、負荷への供給電流が第１の電流値（Ｉ１）近辺で頻繁に上下変動した際でも充電の停止及び再開の回数を押さえてスイッチ手段としての充電スイッチや蓄電池等の寿命を長くすることができるとともに、ノイズ等の発生による誤動作等の悪影響も抑えることができる。
【００２１】
請求項４に記載の電源装置は、請求項３に記載の電源装置であって、電流検出手段は、第１の電流値以上の電流を検出した後、負荷へ供給されている電流が第２の電流値よりも低下した場合であっても、所定時間第２の電流値以下であることを検出しないように時定数を有する構成としている。
【００２２】
この構成により、更に以下の作用が得られる。
【００２３】
（１）負荷への供給電流が第２の電流値（Ｉ２）よりも低下したのちに所定時間（Δｔ）を経過させてから蓄電池への充電を再開させることで、負荷への供給電流が第１の電流値（Ｉ１）、第２の電流値（Ｉ２）近辺で頻繁に上下変動した際でも充電の停止及び再開の回数を押さえてスイッチ手段としての充電スイッチや蓄電池等の寿命を長くすることができるとともに、ノイズ等の発生による誤動作等の悪影響も抑えることができる。
【００２４】
ここで、所定時間（時定数、Δｔ）の数値は、１＜Δｔ＜３０秒が好適に用いられる。数値が１秒より小さくなるにつれて負荷電流の変動中に充電を再開してしまう傾向がみられ、また、３０秒より長くなるにつれて充電が再開し蓄電池が回路に接続されるまでの時間がかかることで蓄電池が回路から切り離された状態が長く続き、蓄電池の充電時間が減ってしまい、その間に商用電源が停電してしまうと負荷に蓄電池から十分に電力を供給できないことになり、電源装置としての信頼性に劣る傾向がみられ、いずれも好ましくない。
【００２５】
請求項５に記載の電源装置は、請求項３に記載の電源装置であって、充電制御手段は、電流検出手段が第１の電流値以上の電流を検出した後、第２の電流値以下の電流を一定期間継続して検出した場合に、蓄電池への電力を供給するようにスイッチ手段を動作させる構成としている。
【００２６】
この構成により、更に以下の作用を有する。
【００２７】
（１）負荷への供給電流が第２の電流値（Ｉ２）よりも低下したのちに所定時間（Δｔ）を経過させてから蓄電池への充電を再開させることで、負荷への供給電流が第２の電流値（Ｉ２）近辺で頻繁に上下変動した際でも充電の停止及び再開の回数を押さえてスイッチ手段としての充電スイッチや蓄電池等の寿命を長くすることができるとともに、ノイズ等の発生による誤動作等の悪影響も抑えることができる。
【００２８】
なお、所定時間（Δｔ）の数値については請求項４と同様である。
【００２９】
請求項６に記載の電源装置は、請求項１及至５のいずれかに記載の電源装置であって、商用電源入力部を有し、商用電源入力部からの電力の供給があるときには、蓄電池から負荷への電力の供給を遮断し、商用電源入力部からの電力の供給が停止したときに、蓄電池から負荷へ電力を供給する回路を設けた構成としている。
【００３０】
この構成により、更に以下の作用が得られる。
【００３１】
（１）商用電源入力部からの電力の供給があるときには、蓄電池から負荷への電力の供給を遮断し、商用電源入力部からの電力の供給が停止したときには、蓄電池から負荷へ電力を供給するため、蓄電池に電力供給能力がある限り、停電状態になっても負荷に対し常に電力を供給することができ、信頼性を高めることができる。
【００３２】
請求項７に記載の電源装置は、負荷及び蓄電池に対して電力を供給するために、商用電源入力部から入力される商用交流電圧を直流電圧に変換する電源回路を有する構成としている。
【００３３】
この構成により、更に以下の作用が得られる。
【００３４】
（１）電源回路を含めた適切な電源装置を提供することができる。
【００３５】
請求項８に記載の構内交換機は、請求項１及至７のいずれかに記載の電源装置を備えた構内交換機である構成を有している。
【００３６】
この構成により、更に以下の作用が得られる。
【００３７】
（１）構内交換機と電源装置を一体にすることにより機器の設置する際の作業手順を減らすことができるため、作業性に優れる。
【００３８】
以下、本発明の実施の形態について、図１及至図５を用いて説明する。
【００３９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における構内交換機の構成図である。
【００４０】
図１において、１は実施の形態１における構内交換機、２は構内交換機１に電力を供給するために使用されるＡＣプラグなどの商用電源入力部、３は商用電源の停電等により商用電源入力部２から電力の供給が停止した場合に、構内交換機１に電力を供給するバックアップ用の蓄電池である。
【００４１】
ここで、構内交換機１には、図１に示すように符号４から１１の各種回路等から構成されており、以下具体的に説明する。
【００４２】
４は、商用電源入力部２を通じて供給される商用電源（例えば、ＡＣ１００Ｖ）を構内交換機１の内部回路を動作させるために必要な直流電圧（ここでは、ＤＣ４０Ｖ）に変換する電源回路であり、電源トランス等で構成されるシリーズ電源やスイッチング素子を用いたスイッチ電源装置等が用いられる。
【００４３】
５は、商用電源が停止して電源回路４の直流電圧の出力がなくなったときに、蓄電池３から電源回路４へ電流が流れ込むのを防止する放電逆流防止ダイオード、６は電源回路４から出力される電流を蓄電池３に供給するか遮断するかを切り替える充電スイッチであり、充電スイッチ６は、電源回路４から蓄電池３に流れ込む最大電流や開閉の回数等を考慮してその種類を選択する必要があり、一般的にはメカニカルなスイッチや半導体スイッチ等の電気的接点を持つスイッチ等が用いられる。
【００４４】
７は電源回路４から供給される電流が蓄電池３に所定以上の電流（以下、「定電流値」）が流れ込まないように構成した定電流回路である。制限する電流値は、蓄電池３の充電電流の定格値（最大値）以下で、かつ蓄電池３の自己放電以上の値である必要がある。一般に、停電を繰り返すような場所に設置しているようなときには、停電時に放電した蓄電池３をできるだけ早く充電する必要があるため、定電流の値を蓄電池３の充電電流定格値に近い値にすることが望ましいが、後述する構内交換機内部回路（負荷）１１の消費電流の変動が小さい場合には、電源回路４の出力電流を大きくしなければならない場合も生じる。従って、蓄電池３の充電電流定格値、構内交換機内部回路（負荷）１１の消費電流の変動、及び電源回路４の出力電流を考慮して、定電流の値を設定することが望ましい。なお、電源回路４が交換できるような場合には、定電流回路７の定電流値を切り替えスイッチなどで切り替えることができるように停電流回路７を構成してもよい。また、電源回路４の定格値などを識別して、定電流値を切り替えるように停電流回路７を構成することもできる。
【００４５】
８は、充電スイッチ６がオフ（蓄電池３への電力供給を遮断時）のときに、電源回路４からの直流電流を遮断し、かつ電源回路４から直流電圧が出力されていないときに、後述の構内交換機内部回路１１に蓄電池３からの電流を供給する放電用ダイオードである。
【００４６】
９は、後述の構内交換機内部回路１１に流れ込む電流の値を検出する電流検出回路であり、本実施の形態１では、少なくとも２つの電流値（Ｉ１、Ｉ２）以上の電流が流れているか否かを検出し、後述の充電制御回路１０に出力するが、電流値を測定しその値を出力するようにしてもよい。
【００４７】
１０は、電流検出回路９から出力された信号に基づいて、充電スイッチ６を制御するための充電制御回路であり、蓄電池３を充電するか否かを制御する。充電制御回路１０は、マイコン等をソフトウェアにて制御する構成としてもよいが、ソフトウェアが暴走した場合に、充電スイッチ６が制御不能となり、構内交換機内部回路１１だけでなく蓄電池３に電流が流れて、電源回路４が定格オーバーで故障するようなことがあるため、後述の図５に示す回路のようにハード的に構成することが望ましい。
【００４８】
１１は、構内交換機内部回路であり、制御回路、内線回路、外線回路等、種々の回路が含まれる。構内交換機１は、呼のトラフィックによって動作する内線回路や外線回路の数が変動する等、構内交換機内部回路１１に供給が必要な電流は、大きく変動する。また、構内交換機内部回路１１は、内線回路や外線回路等の各種増設ボードを増設可能に構成されている場合が多く、構内交換機１の利用者によっても構内交換機内部回路１１に供給が必要な電流は異なることとなる。
【００４９】
なお、放電逆流防止ダイオード５と放電用ダイオードに用いられるダイオードとしては、シリコンダイオード、ショットキーバリアダイオードなどが用いられる。特に、ショットキーバリアダイオードは順方向電圧値が低くロスが少なく、電圧降下が少ないため、好適に用いられる。また、ダイオードの容量は、負荷の容量に応じて決められる。
【００５０】
また、本実施の形態１で電源装置という場合には、少なくとも充電スイッチ６、電流検出回路９、充電制御回路１０とから構成される部分をいうが、電源回路４、充電逆流防止ダイオード５、蓄電池３、商用電源入力部２を含めることを排除するものではない。
【００５１】
以上のように構成される電源装置及びそれを備えた構内交換機の動作について、図１〜図５を用いて説明する。図２は本発明の実施の形態１における充電制御の動作を示すフローチャートであり、図３は蓄電池充電時の各所の動作を示す図であり、図４は本発明の実施の形態１における電流検出回路の回路構成図であり、図５は本発明の実施の形態１における電流検出回路及び充電制御回路の回路図である。
【００５２】
まず、商用電源入力部２から商用電源（ＡＣ１００Ｖ）が供給されると、電源回路４は構内交換機内部回路１１及び蓄電池３に電力を供給できるように、商用電源電圧（ＡＣ１００Ｖ）を所定の直流電圧（ＤＣ４０Ｖ）に変換後、出力する。出力された直流電圧電流は、放電逆流防止ダイオード５、電流検出回路９を介して、構内交換機内部回路１１に供給される。電流検出回路９では、構内交換機内部回路１１に供給される電流が所定の閾値Ｉ２以下か否かの検出が行われ、所定の閾値Ｉ２以下である場合には、充電制御回路１０へその情報を出力する。充電制御回路１０は、電流検出回路９が所定の閾値Ｉ２以下の電流値を検出した旨の出力を受けると、充電スイッチ６をオンして、電源回路４から出力される直流電源電流を、定電流回路７を介して、蓄電池３に供給する。これにより、蓄電池３には、定電流回路７で制限される定電流以下の電流が供給される。
【００５３】
その後、構内交換機１のトラフィックが増し、構内交換機内部回路１１に供給される電流が増え、電流が所定の閾値Ｉ１以上になると、電流検出回路９で、所定の閾値Ｉ１以上であることを検出し、充電制御回路１０へその情報を出力する。充電制御回路１０は、電流検出回路９が所定の閾値Ｉ１以上の電流値を検出した旨の出力をうけると、充電スイッチ６をオフして、電源回路４から出力される直流電源電流を、定電流回路７を介して、蓄電池３に供給するのを停止する。これにより、蓄電池３への電流供給が停止され、電源回路４から出力される電流が低減される。
【００５４】
以降、電源回路４からの電力供給があるかぎり、電流検出回路９において所定の閾値Ｉ１、Ｉ２を検出することにより、充電スイッチ６の制御が継続的に行われる。
【００５５】
なお、商用電源が停電により電力の供給を停止した場合、電源回路４も変換すべき商用電源の入力がなくなるから、電源回路４からの直流電源の供給は行われなくなる。そうすると、蓄電池３から放電用ダイオード８、電流検知回路９を介して、構内交換機内部回路１１に電流が供給される。
【００５６】
ここで、Ｉ２とＩ１は同じ値とすることも可能であるが、構内交換機内部回路１１に供給される電流がＩ２（＝Ｉ１）の前後を小刻みに変動する場合には、充電スイッチ６のオン・オフが頻繁に行われることになり、充電スイッチ６の寿命を縮めるばかりか、ノイズ等の発生の原因となるため、この場合には、充電制御回路１０において、Ｉ２（＝Ｉ１）以上又は以下の状態が一定期間（例えば、５分）続く場合にのみ充電スイッチ６を制御するようにすることで対応可能である。なお、一定期間の継続を充電制御回路１０ではなく、電流検出回路９にて検出するようにしてもなんら構わない。なお、充電制御回路１０に代えて、電流検出回路９において、Ｉ２（＝Ｉ１）以上又は以下の状態の一定期間継続を検出するようにすることもできる。例えば、図４のように、負荷へ供給されている電流が閾値Ｉ２よりも減少した場合であっても、所定時間（Δｔ）第２の電流値以下であることを検出しない（コンデンサーにより検出感度をにぶらせて時定数を持たせる）構成により実現可能である。
【００５７】
また、Ｉ１＞Ｉ２にし、ある程度Ｉ１とＩ２との差をつけることで、Ｉ２の前後を小刻みに変動する場合に対応可能であり、上述の一定期間継続の場合に充電スイッチ６を制御することと合わせると更に好適である。
【００５８】
また、Ｉ１の値は、構内交換機内部回路１１が消費する最大の電流値から、蓄電池３が充電する最大電流を引いた値と同等程度の値にすれば、蓄電池３に充電する期間を最大限することができるため、好適である。
【００５９】
また、電流検知回路９を電源回路４と充電逆流防止ダイオード５との間に配置することも可能であり、この場合、構内交換機内部回路１１が消費する最大電流を、Ｉｂとすれば、構内交換機内部回路１１が消費する最大電流に電源回路４が出力できる定格電流をあわせることができ、又、場合によっては定電流回路７を不要とすることも可能となる。但し、蓄電池３の初期充電電流値（Ｉｓ）がどうしても大きくなる傾向があり、閾値の設定や構内交換機内部回路１１へ供給する電力などの関係から、場合によっては、充電再開時に回路全体の電流値が再び閾値（Ｉ１）を越してしまい再び蓄電池３への充電が停止されてしまうことも考えられ正確な制御を行えなくなることを考慮する必要がある。
【００６０】
ここで、図５に電流検出回路９及び充電制御回路１０の回路構成図の一例を示す。本例では、電流検出回路９は、Ｒ１の両端の電圧差を検出して、その結果をＩＣ１から出力する構成をとっており、Ｒ２によって、いわゆるヒステリシス機能を持たせている。すなわち、Ｒ１に流れる電流（負荷に流れる電流）が、第１の電流値（Ｉ１）以上になると、ＩＣ１の出力がＬｏｗレベルとなるが、第１の電流値（Ｉ１）以下になっても、第２の電流値（Ｉ２）以下になるまでは、ＩＣ１の出力をＬｏｗレベルに維持する。一方、第２の電流値（Ｉ２）以下になると、ＩＣ１の出力がＨｉｇｈレベルとなるが、第２の電流値（Ｉ２）以上になっても、第１の電流値（Ｉ１）以上になるまでは、ＩＣ１の出力をＨｉｇｈレベルに維持する。このように、構成することで、２種類の電流を検出することが可能なる。
【００６１】
また、充電制御回路１０は、Ｃ１等により時定数をもたせており、電流検出回路９からの出力に対し、時間的な検出感度を鈍らせることにより、第１の電流値以上の電流又は、第２の電流値以下の電流を一定期間継続して検出した場合に充電スイッチ６への信号の出力を変化させる構成としている。
【００６２】
次に、電流検出回路９において、Ｉ１及びＩ２を検出してその情報を出力するのに代えて、電流値を測定しその値を出力する場合について、以下具体的に図２のフローチャートを用いて説明する。
【００６３】
図２において、まず、構内交換機１に商用電源から電力が供給されると、構内交換機内部回路１１が通常の動作（起動のための動作）を開始するまでの間は、構内交換機内部回路１１で消費される電流は少ないため、電流検出回路９から、閾値（Ｉ１）以下の検出電流値が、充電制御回路１０に送信され、充電制御回路１０は、充電スイッチ６を閉（オン）にして、電源回路４からの電流を蓄電池３に供給するように動作する（なお、Ｉ１以上の電流値を検出した場合には、負荷等に異常に電流が流れている判断して、充電スイッチ６は開（オフ）のままとして、蓄電池３には電力を供給しない）。その後、電流検出回路９は負荷である構内交換機内部回路１１に入力する電流値を取得する（Ｓ１）。電流値の取り込みは定期的に行われる。取り込んだ電流値は充電制御回路１０に送信される。次に、充電制御回路１０は、電流検出回路９から受信した電流値と、第１の閾値（Ｉ１）との比較を行う（Ｓ２）。比較した電流値がしきい値（Ｉ１）より大きい場合には、充電スイッチ６を開にする必要があると判別する（Ｓ３）。充電制御回路１０において充電スイッチ６を開にする必要があると判別された場合、充電制御回路１０は充電スイッチ６に対し、充電スイッチ６を開にする信号を送信、ステップＳ３で比較した電流値がしきい値（Ｉ１）以下である場合には、ステップＳ１へと戻る（Ｓ４）。そして、充電スイッチ６ではスイッチを開にする。次に、ステップＳ４で充電スイッチ６を開にする信号を送信した後に再び電流検出回路９は構内交換機内部回路１１に入力する電流値を新たに取得する（Ｓ５）。取り込んだ電流値は充電制御回路１０に送信される。次に、充電制御回路１０は電流値と、第２の閾値（Ｉ２）との比較を行う（Ｓ６）。比較した電流値がしきい値（Ｉ２）より小さく、かつその電流値が所定期間継続している場合には、充電スイッチ６を閉にする必要があると判別する（Ｓ７）。充電制御回路１０において充電スイッチ６を閉にする必要があると判別された場合、充電制御回路１０は充電スイッチ６に対し、充電スイッチ６を開にする信号を送信する（Ｓ８）。そして、充電スイッチ６ではスイッチを閉にする。また、ステップＳ７で比較した電流値がしきい値（Ｉ２）以上である場合には、ステップＳ５へと戻る。
【００６４】
なお、Ｉ１及びＩ２の値等についての説明は、上述した為省略する。
【００６５】
ここで、図２のフローチャートで説明した動作について、図１における各所（Ａ）〜（Ｅ）の信号や電流値のグラフを、図３を用いて説明する。
【００６６】
図３において、各々のグラフは、上から構内交換機内部回路１１の入力電流値（電流値）、電源回路４の出力電流（電流値と蓄電池３入力電流値の和）、蓄電池３入力電流、電流検出回路９の出力信号、充電スイッチ６の開閉状態（充電制御回路１０の制御信号）をそれぞれ表しており、初期（Ｔ１）においては、蓄電池３のみが充電され構内交換機内部回路１１の入力電流値は０となっている。この状態から、構内交換機内部回路１１の入力電流値をピーク値まで上げて（Ｔ２）、その後ピーク値から下降させていったときの各部の動作を表している。
【００６７】
図３に示すように、初期（Ｔ１）から時間が経過するにつれて、電流値（Ａ）及び電源回路出力電流（Ｂ）の値が上昇する。電流値（Ａ）が閾値（Ｉ１）を越えた際（Ｔ２）に充電制御回路１０により充電スイッチ６を開にする必要があると判別され、充電スイッチ６を開にする。すると蓄電池３への入力電流（Ｃ）が０になるため、一時的に電源回路出力電流（Ｂ）が降下する。電流値（Ａ）はその後も上昇を続けて、やがてピーク値に達する。その後、電流値（Ａ）は降下をはじめ、電流値（Ａ）が閾値（Ｉ２）よりも今度は下がった際（Ｔ３）に充電制御回路１０により充電スイッチ６を閉にする必要があると判別される。この場合は、所定の時間Δｔ（例えば、１０秒）経過して後に充電スイッチ６を開にする。すると蓄電池３への入力電流が再開される。
【００６８】
実施の形態１の電源装置及び電源装置を備えた構内交換機は、以上のように構成されているので、
（１）構内交換機内部回路等の負荷に供給する電力が増えたとき（第１の電流値（閾値）以上の電流が負荷に流れたとき）に、蓄電池への充電を停止することで、電源装置の最大出力電流値を下げることができるため、電源装置の回路素子を小型化することができ省資源性に優れる。
【００６９】
（２）構内交換機内部回路等の負荷に供給する電力が増えたときに、蓄電池への充電を停止することで、電源装置の最大出力電流値を下げることができ電源装置の回路素子を小型化することができるため、安価に製作することができる。
【００７０】
（３）構内交換機内部回路等の負荷に供給する電力が増え、蓄電池への充電を停止しても、負荷に供給する電力が減少したとき（第２の電流値（閾値）以下の電流になったとき）に、蓄電池への充電を再開することができるため、電源装置全体の最大出力電流値を抑えながらも、蓄電池への充電を適時行うことができる。
【００７１】
（４）第２の電流値（Ｉ２）を、第１の電流値（Ｉ１）よりも所定の値（ΔＩ）だけ小さな値に決めて回路にヒステリシスを持たせることができるので、負荷への供給電流が第１の電流値（Ｉ１）近辺で頻繁に上下変動した際でも充電の停止及び再開の回数を押さえてスイッチ手段としての充電スイッチや蓄電池等の寿命を長くすることができるとともに、ノイズ等の発生による誤動作等の悪影響も抑えることができる。
【００７２】
（５）負荷への供給電流が第２の電流値（Ｉ２）よりも低下したのちに所定時間（Δｔ）を経過させてから蓄電池への充電を再開させることで、負荷への供給電流が第２の電流値（Ｉ２）近辺で頻繁に上下変動した際でも充電の停止及び再開の回数を押さえてスイッチ手段としての充電スイッチや蓄電池等の寿命を長くすることができるとともに、ノイズ等の発生による誤動作等の悪影響も抑えることができる。
【００７３】
（６）商用電源入力部からの電力の供給があるときには、蓄電池から負荷への電力の供給を遮断し、商用電源入力部からの電力の供給が停止したときには、蓄電池から負荷へ電力を供給するため、蓄電池に電力供給能力がある限り、停電状態になっても負荷に対し常に電力を供給することができ、信頼性を高めることができる。
【００７４】
（７）電源回路を含めた適切な電源装置を提供することができる。
【００７５】
（８）構内交換機と電源装置を一体にした場合には、機器の設置する際の作業手順を減らすことができるため、作業性に優れる。
【００７６】
【発明の効果】
構内交換機内部回路等の負荷に供給する電力が増えたときに、蓄電池への充電を停止することで、電源装置の最大出力電流値を下げることができるため、電源装置の回路素子を小型化することができ省資源性に優れるとともに、安価に製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における構内交換機の構成図
【図２】本発明の実施の形態１における充電制御の動作を示すフローチャート
【図３】蓄電池充電時の各所の動作を示す図
【図４】本発明の実施の形態１における電流検出回路の回路構成図
【図５】本発明の実施の形態１における電流検出回路及び充電制御回路の回路図
【符号の説明】
１ 実施の形態１における構内交換機
２ 商用電源入力部
３ 蓄電池
４ 電源回路
５ 放電逆流防止ダイオード
６ 充電スイッチ
７ 定電流回路
８ 放電用ダイオード
９ 電流検出回路
１０ 充電制御回路
１１ 構内交換機内部回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、構内交換機等の負荷に電力を供給するとともに、停電等により商用電源からの電力の供給が停止した場合においても、接続された蓄電池から負荷へ電力を供給可能な電源装置及びそれを備えた構内交換機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、構内交換機などの負荷へ電力を供給するために用いられる電源装置は、商用電源からの供給が瞬間的に停止した場合でも電源供給を継続でき、さらに災害などで長時間商用電源からの供給が停止した場合でも、一定の時間は電源を供給し負荷を使用することができるようにし電源装置としての信頼性を向上させるため、蓄電池を用いて停電時においても給電を継続しバックアップさせる機能を有するものが用いられてきた（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２５６６９３７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の技術は、蓄電池は通常時は常に充電され続ける状態になっているため、負荷による消費電流に加えて蓄電池の充電電流分（負荷による消費電流の１０〜３０％）を見込む必要があり、特に構内交換機などの定常時とピーク時の差が大きい負荷に電源装置を使用する場合はピーク値を基準にして設計する必要があるため、回路素子の大型化やコストアップを招くという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、蓄電池への充電機能を備えながらも、最大出力電力を最小限に抑えることにより、回路素子を小型化することができ、安価であり、運用性に優れた電源装置及びそれを備えた構内交換機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記従来の課題を解決するために本発明の電源装置は、負荷及び蓄電池に接続され、負荷及び蓄電池に対して電力を供給する電源装置であって、蓄電池への電力を供給又は遮断するためのスイッチ手段と、負荷へ供給されている電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段が第１の電流値以上の電流を検出した場合には、蓄電池への電力の供給を遮断するようにスイッチ手段を動作させる充電制御手段と、を備えた構成を有している。
【０００７】
この構成により、構内交換機内部回路等の負荷に供給する電力が増えたときに、蓄電池への充電を停止することで、電源装置の最大出力電流値を下げることができるため、電源装置の回路を小型化することができ省資源性に優れるとともに、安価に製作することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の電源装置は、負荷及び蓄電池に接続され、負荷及び蓄電池に対して電力を供給する電源装置であって、蓄電池への電力を供給又は遮断するためのスイッチ手段と、負荷へ供給されている電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段が第１の電流値以上の電流を検出した場合には、蓄電池への電力の供給を遮断するようにスイッチ手段を動作させる充電制御手段と、を備えた構成を有している。
【０００９】
この構成により、以下の作用が得られる。
【００１０】
（１）構内交換機内部回路等の負荷に供給する電力が増えたとき（第１の電流値（閾値）以上の電流が負荷に流れたとき）に、蓄電池への充電を停止することで、電源装置の最大出力電流値を下げることができるため、電源装置の回路素子を小型化することができ省資源性に優れる。
【００１１】
（２）構内交換機内部回路等の負荷に供給する電力が増えたときに、蓄電池への充電を停止することで、電源装置の最大出力電流値を下げることができ電源装置の回路素子を小型化することができるため、安価に製作することができる。
【００１２】
なお、電源供給する負荷としては、構内交換機、パソコンなど直流電源で作動するものならば何でも用いることができる。特に、構内交換機を負荷として用いたときには、瞬時の停電でもカバーすることができ、災害時などの長期の停電時においても一定時間負荷を使用することができることで災害時の運用性に優れるため、好適に用いられる。
【００１３】
電流検出手段の構成、すなわち負荷への供給電流を測定する方法は、負荷側の回路中に測定用の抵抗値の低い抵抗を挿入してその電圧値を測定し計算により電流値を求める方法、フォトカプラを用いる方法、などが用いられる。特に、負荷側の回路中に測定用の低抵抗を挿入してその電圧値を測定し計算により電流値を求める方法は、機構が簡単であり、安価であるため、好適に用いられる。
【００１４】
請求項２に記載の電源装置は、請求項１に記載の電源装置であって、充電制御手段は、電流検出手段が一定期間継続して第１の電流値以上の電流を検出した場合に、蓄電池への電力の供給を遮断するようにスイッチ手段を動作させる構成を有している。
【００１５】
この構成により、更に以下の作用が得られる。
【００１６】
（１）負荷への供給電流が第１の電流値（Ｉ１）近辺で頻繁に上下変動した際でも充電の停止及び再開の回数を押さえてスイッチ手段としての充電スイッチや蓄電池等の寿命を長くすることができるとともに、ノイズ等の発生による誤動作等の悪影響も抑えることができる。
【００１７】
請求項３に記載の電源装置は、請求項１又は２のいずれかに記載の電源装置であって、充電制御手段は、電流検出手段が第２の電流値以下の電流を検出した場合には、蓄電池への電力を供給するようにスイッチ手段を動作させる構成を有している。
【００１８】
この構成により、更に以下の作用が得られる。
【００１９】
（１）構内交換機内部回路等の負荷に供給する電力が増え、蓄電池への充電を停止しても、負荷に供給する電力が減少したとき（第２の電流値（閾値）以下の電流になったとき）に、蓄電池への充電を再開することができるため、電源装置全体の最大出力電流値を抑えながらも、蓄電池への充電を適時行うことができる。
【００２０】
なお、第２の電流値（Ｉ２）を、第１の電流値（Ｉ１）よりも所定の値（ΔＩ）だけ小さな値に決めて回路にヒステリシスを持たせることで、負荷への供給電流が第１の電流値（Ｉ１）近辺で頻繁に上下変動した際でも充電の停止及び再開の回数を押さえてスイッチ手段としての充電スイッチや蓄電池等の寿命を長くすることができるとともに、ノイズ等の発生による誤動作等の悪影響も抑えることができる。
【００２１】
請求項４に記載の電源装置は、請求項３に記載の電源装置であって、電流検出手段は、第１の電流値以上の電流を検出した後、負荷へ供給されている電流が第２の電流値よりも低下した場合であっても、所定時間第２の電流値以下であることを検出しないように時定数を有する構成としている。
【００２２】
この構成により、更に以下の作用が得られる。
【００２３】
（１）負荷への供給電流が第２の電流値（Ｉ２）よりも低下したのちに所定時間（Δｔ）を経過させてから蓄電池への充電を再開させることで、負荷への供給電流が第１の電流値（Ｉ１）、第２の電流値（Ｉ２）近辺で頻繁に上下変動した際でも充電の停止及び再開の回数を押さえてスイッチ手段としての充電スイッチや蓄電池等の寿命を長くすることができるとともに、ノイズ等の発生による誤動作等の悪影響も抑えることができる。
【００２４】
ここで、所定時間（時定数、Δｔ）の数値は、１＜Δｔ＜３０秒が好適に用いられる。数値が１秒より小さくなるにつれて負荷電流の変動中に充電を再開してしまう傾向がみられ、また、３０秒より長くなるにつれて充電が再開し蓄電池が回路に接続されるまでの時間がかかることで蓄電池が回路から切り離された状態が長く続き、蓄電池の充電時間が減ってしまい、その間に商用電源が停電してしまうと負荷に蓄電池から十分に電力を供給できないことになり、電源装置としての信頼性に劣る傾向がみられ、いずれも好ましくない。
【００２５】
請求項５に記載の電源装置は、請求項３に記載の電源装置であって、充電制御手段は、電流検出手段が第１の電流値以上の電流を検出した後、第２の電流値以下の電流を一定期間継続して検出した場合に、蓄電池への電力を供給するようにスイッチ手段を動作させる構成としている。
【００２６】
この構成により、更に以下の作用を有する。
【００２７】
（１）負荷への供給電流が第２の電流値（Ｉ２）よりも低下したのちに所定時間（Δｔ）を経過させてから蓄電池への充電を再開させることで、負荷への供給電流が第２の電流値（Ｉ２）近辺で頻繁に上下変動した際でも充電の停止及び再開の回数を押さえてスイッチ手段としての充電スイッチや蓄電池等の寿命を長くすることができるとともに、ノイズ等の発生による誤動作等の悪影響も抑えることができる。
【００２８】
なお、所定時間（Δｔ）の数値については請求項４と同様である。
【００２９】
請求項６に記載の電源装置は、請求項１及至５のいずれかに記載の電源装置であって、商用電源入力部を有し、商用電源入力部からの電力の供給があるときには、蓄電池から負荷への電力の供給を遮断し、商用電源入力部からの電力の供給が停止したときに、蓄電池から負荷へ電力を供給する回路を設けた構成としている。
【００３０】
この構成により、更に以下の作用が得られる。
【００３１】
（１）商用電源入力部からの電力の供給があるときには、蓄電池から負荷への電力の供給を遮断し、商用電源入力部からの電力の供給が停止したときには、蓄電池から負荷へ電力を供給するため、蓄電池に電力供給能力がある限り、停電状態になっても負荷に対し常に電力を供給することができ、信頼性を高めることができる。
【００３２】
請求項７に記載の電源装置は、負荷及び蓄電池に対して電力を供給するために、商用電源入力部から入力される商用交流電圧を直流電圧に変換する電源回路を有する構成としている。
【００３３】
この構成により、更に以下の作用が得られる。
【００３４】
（１）電源回路を含めた適切な電源装置を提供することができる。
【００３５】
請求項８に記載の構内交換機は、請求項１及至７のいずれかに記載の電源装置を備えた構内交換機である構成を有している。
【００３６】
この構成により、更に以下の作用が得られる。
【００３７】
（１）構内交換機と電源装置を一体にすることにより機器の設置する際の作業手順を減らすことができるため、作業性に優れる。
【００３８】
以下、本発明の実施の形態について、図１及至図５を用いて説明する。
【００３９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における構内交換機の構成図である。
【００４０】
図１において、１は実施の形態１における構内交換機、２は構内交換機１に電力を供給するために使用されるＡＣプラグなどの商用電源入力部、３は商用電源の停電等により商用電源入力部２から電力の供給が停止した場合に、構内交換機１に電力を供給するバックアップ用の蓄電池である。
【００４１】
ここで、構内交換機１には、図１に示すように符号４から１１の各種回路等から構成されており、以下具体的に説明する。
【００４２】
４は、商用電源入力部２を通じて供給される商用電源（例えば、ＡＣ１００Ｖ）を構内交換機１の内部回路を動作させるために必要な直流電圧（ここでは、ＤＣ４０Ｖ）に変換する電源回路であり、電源トランス等で構成されるシリーズ電源やスイッチング素子を用いたスイッチ電源装置等が用いられる。
【００４３】
５は、商用電源が停止して電源回路４の直流電圧の出力がなくなったときに、蓄電池３から電源回路４へ電流が流れ込むのを防止する放電逆流防止ダイオード、６は電源回路４から出力される電流を蓄電池３に供給するか遮断するかを切り替える充電スイッチであり、充電スイッチ６は、電源回路４から蓄電池３に流れ込む最大電流や開閉の回数等を考慮してその種類を選択する必要があり、一般的にはメカニカルなスイッチや半導体スイッチ等の電気的接点を持つスイッチ等が用いられる。
【００４４】
７は電源回路４から供給される電流が蓄電池３に所定以上の電流（以下、「定電流値」）が流れ込まないように構成した定電流回路である。制限する電流値は、蓄電池３の充電電流の定格値（最大値）以下で、かつ蓄電池３の自己放電以上の値である必要がある。一般に、停電を繰り返すような場所に設置しているようなときには、停電時に放電した蓄電池３をできるだけ早く充電する必要があるため、定電流の値を蓄電池３の充電電流定格値に近い値にすることが望ましいが、後述する構内交換機内部回路（負荷）１１の消費電流の変動が小さい場合には、電源回路４の出力電流を大きくしなければならない場合も生じる。従って、蓄電池３の充電電流定格値、構内交換機内部回路（負荷）１１の消費電流の変動、及び電源回路４の出力電流を考慮して、定電流の値を設定することが望ましい。なお、電源回路４が交換できるような場合には、定電流回路７の定電流値を切り替えスイッチなどで切り替えることができるように停電流回路７を構成してもよい。また、電源回路４の定格値などを識別して、定電流値を切り替えるように停電流回路７を構成することもできる。
【００４５】
８は、充電スイッチ６がオフ（蓄電池３への電力供給を遮断時）のときに、電源回路４からの直流電流を遮断し、かつ電源回路４から直流電圧が出力されていないときに、後述の構内交換機内部回路１１に蓄電池３からの電流を供給する放電用ダイオードである。
【００４６】
９は、後述の構内交換機内部回路１１に流れ込む電流の値を検出する電流検出回路であり、本実施の形態１では、少なくとも２つの電流値（Ｉ１、Ｉ２）以上の電流が流れているか否かを検出し、後述の充電制御回路１０に出力するが、電流値を測定しその値を出力するようにしてもよい。
【００４７】
１０は、電流検出回路９から出力された信号に基づいて、充電スイッチ６を制御するための充電制御回路であり、蓄電池３を充電するか否かを制御する。充電制御回路１０は、マイコン等をソフトウェアにて制御する構成としてもよいが、ソフトウェアが暴走した場合に、充電スイッチ６が制御不能となり、構内交換機内部回路１１だけでなく蓄電池３に電流が流れて、電源回路４が定格オーバーで故障するようなことがあるため、後述の図５に示す回路のようにハード的に構成することが望ましい。
【００４８】
１１は、構内交換機内部回路であり、制御回路、内線回路、外線回路等、種々の回路が含まれる。構内交換機１は、呼のトラフィックによって動作する内線回路や外線回路の数が変動する等、構内交換機内部回路１１に供給が必要な電流は、大きく変動する。また、構内交換機内部回路１１は、内線回路や外線回路等の各種増設ボードを増設可能に構成されている場合が多く、構内交換機１の利用者によっても構内交換機内部回路１１に供給が必要な電流は異なることとなる。
【００４９】
なお、放電逆流防止ダイオード５と放電用ダイオードに用いられるダイオードとしては、シリコンダイオード、ショットキーバリアダイオードなどが用いられる。特に、ショットキーバリアダイオードは順方向電圧値が低くロスが少なく、電圧降下が少ないため、好適に用いられる。また、ダイオードの容量は、負荷の容量に応じて決められる。
【００５０】
また、本実施の形態１で電源装置という場合には、少なくとも充電スイッチ６、電流検出回路９、充電制御回路１０とから構成される部分をいうが、電源回路４、充電逆流防止ダイオード５、蓄電池３、商用電源入力部２を含めることを排除するものではない。
【００５１】
以上のように構成される電源装置及びそれを備えた構内交換機の動作について、図１〜図５を用いて説明する。図２は本発明の実施の形態１における充電制御の動作を示すフローチャートであり、図３は蓄電池充電時の各所の動作を示す図であり、図４は本発明の実施の形態１における電流検出回路の回路構成図であり、図５は本発明の実施の形態１における電流検出回路及び充電制御回路の回路図である。
【００５２】
まず、商用電源入力部２から商用電源（ＡＣ１００Ｖ）が供給されると、電源回路４は構内交換機内部回路１１及び蓄電池３に電力を供給できるように、商用電源電圧（ＡＣ１００Ｖ）を所定の直流電圧（ＤＣ４０Ｖ）に変換後、出力する。出力された直流電圧電流は、放電逆流防止ダイオード５、電流検出回路９を介して、構内交換機内部回路１１に供給される。電流検出回路９では、構内交換機内部回路１１に供給される電流が所定の閾値Ｉ２以下か否かの検出が行われ、所定の閾値Ｉ２以下である場合には、充電制御回路１０へその情報を出力する。充電制御回路１０は、電流検出回路９が所定の閾値Ｉ２以下の電流値を検出した旨の出力を受けると、充電スイッチ６をオンして、電源回路４から出力される直流電源電流を、定電流回路７を介して、蓄電池３に供給する。これにより、蓄電池３には、定電流回路７で制限される定電流以下の電流が供給される。
【００５３】
その後、構内交換機１のトラフィックが増し、構内交換機内部回路１１に供給される電流が増え、電流が所定の閾値Ｉ１以上になると、電流検出回路９で、所定の閾値Ｉ１以上であることを検出し、充電制御回路１０へその情報を出力する。充電制御回路１０は、電流検出回路９が所定の閾値Ｉ１以上の電流値を検出した旨の出力をうけると、充電スイッチ６をオフして、電源回路４から出力される直流電源電流を、定電流回路７を介して、蓄電池３に供給するのを停止する。これにより、蓄電池３への電流供給が停止され、電源回路４から出力される電流が低減される。
【００５４】
以降、電源回路４からの電力供給があるかぎり、電流検出回路９において所定の閾値Ｉ１、Ｉ２を検出することにより、充電スイッチ６の制御が継続的に行われる。
【００５５】
なお、商用電源が停電により電力の供給を停止した場合、電源回路４も変換すべき商用電源の入力がなくなるから、電源回路４からの直流電源の供給は行われなくなる。そうすると、蓄電池３から放電用ダイオード８、電流検知回路９を介して、構内交換機内部回路１１に電流が供給される。
【００５６】
ここで、Ｉ２とＩ１は同じ値とすることも可能であるが、構内交換機内部回路１１に供給される電流がＩ２（＝Ｉ１）の前後を小刻みに変動する場合には、充電スイッチ６のオン・オフが頻繁に行われることになり、充電スイッチ６の寿命を縮めるばかりか、ノイズ等の発生の原因となるため、この場合には、充電制御回路１０において、Ｉ２（＝Ｉ１）以上又は以下の状態が一定期間（例えば、５分）続く場合にのみ充電スイッチ６を制御するようにすることで対応可能である。なお、一定期間の継続を充電制御回路１０ではなく、電流検出回路９にて検出するようにしてもなんら構わない。なお、充電制御回路１０に代えて、電流検出回路９において、Ｉ２（＝Ｉ１）以上又は以下の状態の一定期間継続を検出するようにすることもできる。例えば、図４のように、負荷へ供給されている電流が閾値Ｉ２よりも減少した場合であっても、所定時間（Δｔ）第２の電流値以下であることを検出しない（コンデンサーにより検出感度をにぶらせて時定数を持たせる）構成により実現可能である。
【００５７】
また、Ｉ１＞Ｉ２にし、ある程度Ｉ１とＩ２との差をつけることで、Ｉ２の前後を小刻みに変動する場合に対応可能であり、上述の一定期間継続の場合に充電スイッチ６を制御することと合わせると更に好適である。
【００５８】
また、Ｉ１の値は、構内交換機内部回路１１が消費する最大の電流値から、蓄電池３が充電する最大電流を引いた値と同等程度の値にすれば、蓄電池３に充電する期間を最大限することができるため、好適である。
【００５９】
また、電流検知回路９を電源回路４と充電逆流防止ダイオード５との間に配置することも可能であり、この場合、構内交換機内部回路１１が消費する最大電流を、Ｉｂとすれば、構内交換機内部回路１１が消費する最大電流に電源回路４が出力できる定格電流をあわせることができ、又、場合によっては定電流回路７を不要とすることも可能となる。但し、蓄電池３の初期充電電流値（Ｉｓ）がどうしても大きくなる傾向があり、閾値の設定や構内交換機内部回路１１へ供給する電力などの関係から、場合によっては、充電再開時に回路全体の電流値が再び閾値（Ｉ１）を越してしまい再び蓄電池３への充電が停止されてしまうことも考えられ正確な制御を行えなくなることを考慮する必要がある。
【００６０】
ここで、図５に電流検出回路９及び充電制御回路１０の回路構成図の一例を示す。本例では、電流検出回路９は、Ｒ１の両端の電圧差を検出して、その結果をＩＣ１から出力する構成をとっており、Ｒ２によって、いわゆるヒステリシス機能を持たせている。すなわち、Ｒ１に流れる電流（負荷に流れる電流）が、第１の電流値（Ｉ１）以上になると、ＩＣ１の出力がＬｏｗレベルとなるが、第１の電流値（Ｉ１）以下になっても、第２の電流値（Ｉ２）以下になるまでは、ＩＣ１の出力をＬｏｗレベルに維持する。一方、第２の電流値（Ｉ２）以下になると、ＩＣ１の出力がＨｉｇｈレベルとなるが、第２の電流値（Ｉ２）以上になっても、第１の電流値（Ｉ１）以上になるまでは、ＩＣ１の出力をＨｉｇｈレベルに維持する。このように、構成することで、２種類の電流を検出することが可能なる。
【００６１】
また、充電制御回路１０は、Ｃ１等により時定数をもたせており、電流検出回路９からの出力に対し、時間的な検出感度を鈍らせることにより、第１の電流値以上の電流又は、第２の電流値以下の電流を一定期間継続して検出した場合に充電スイッチ６への信号の出力を変化させる構成としている。
【００６２】
次に、電流検出回路９において、Ｉ１及びＩ２を検出してその情報を出力するのに代えて、電流値を測定しその値を出力する場合について、以下具体的に図２のフローチャートを用いて説明する。
【００６３】
図２において、まず、構内交換機１に商用電源から電力が供給されると、構内交換機内部回路１１が通常の動作（起動のための動作）を開始するまでの間は、構内交換機内部回路１１で消費される電流は少ないため、電流検出回路９から、閾値（Ｉ１）以下の検出電流値が、充電制御回路１０に送信され、充電制御回路１０は、充電スイッチ６を閉（オン）にして、電源回路４からの電流を蓄電池３に供給するように動作する（なお、Ｉ１以上の電流値を検出した場合には、負荷等に異常に電流が流れている判断して、充電スイッチ６は開（オフ）のままとして、蓄電池３には電力を供給しない）。その後、電流検出回路９は負荷である構内交換機内部回路１１に入力する電流値を取得する（Ｓ１）。電流値の取り込みは定期的に行われる。取り込んだ電流値は充電制御回路１０に送信される。次に、充電制御回路１０は、電流検出回路９から受信した電流値と、第１の閾値（Ｉ１）との比較を行う（Ｓ２）。比較した電流値がしきい値（Ｉ１）より大きい場合には、充電スイッチ６を開にする必要があると判別する（Ｓ３）。充電制御回路１０において充電スイッチ６を開にする必要があると判別された場合、充電制御回路１０は充電スイッチ６に対し、充電スイッチ６を開にする信号を送信、ステップＳ３で比較した電流値がしきい値（Ｉ１）以下である場合には、ステップＳ１へと戻る（Ｓ４）。そして、充電スイッチ６ではスイッチを開にする。次に、ステップＳ４で充電スイッチ６を開にする信号を送信した後に再び電流検出回路９は構内交換機内部回路１１に入力する電流値を新たに取得する（Ｓ５）。取り込んだ電流値は充電制御回路１０に送信される。次に、充電制御回路１０は電流値と、第２の閾値（Ｉ２）との比較を行う（Ｓ６）。比較した電流値がしきい値（Ｉ２）より小さく、かつその電流値が所定期間継続している場合には、充電スイッチ６を閉にする必要があると判別する（Ｓ７）。充電制御回路１０において充電スイッチ６を閉にする必要があると判別された場合、充電制御回路１０は充電スイッチ６に対し、充電スイッチ６を開にする信号を送信する（Ｓ８）。そして、充電スイッチ６ではスイッチを閉にする。また、ステップＳ７で比較した電流値がしきい値（Ｉ２）以上である場合には、ステップＳ５へと戻る。
【００６４】
なお、Ｉ１及びＩ２の値等についての説明は、上述した為省略する。
【００６５】
ここで、図２のフローチャートで説明した動作について、図１における各所（Ａ）〜（Ｅ）の信号や電流値のグラフを、図３を用いて説明する。
【００６６】
図３において、各々のグラフは、上から構内交換機内部回路１１の入力電流値（電流値）、電源回路４の出力電流（電流値と蓄電池３入力電流値の和）、蓄電池３入力電流、電流検出回路９の出力信号、充電スイッチ６の開閉状態（充電制御回路１０の制御信号）をそれぞれ表しており、初期（Ｔ１）においては、蓄電池３のみが充電され構内交換機内部回路１１の入力電流値は０となっている。この状態から、構内交換機内部回路１１の入力電流値をピーク値まで上げて（Ｔ２）、その後ピーク値から下降させていったときの各部の動作を表している。
【００６７】
図３に示すように、初期（Ｔ１）から時間が経過するにつれて、電流値（Ａ）及び電源回路出力電流（Ｂ）の値が上昇する。電流値（Ａ）が閾値（Ｉ１）を越えた際（Ｔ２）に充電制御回路１０により充電スイッチ６を開にする必要があると判別され、充電スイッチ６を開にする。すると蓄電池３への入力電流（Ｃ）が０になるため、一時的に電源回路出力電流（Ｂ）が降下する。電流値（Ａ）はその後も上昇を続けて、やがてピーク値に達する。その後、電流値（Ａ）は降下をはじめ、電流値（Ａ）が閾値（Ｉ２）よりも今度は下がった際（Ｔ３）に充電制御回路１０により充電スイッチ６を閉にする必要があると判別される。この場合は、所定の時間Δｔ（例えば、１０秒）経過して後に充電スイッチ６を開にする。すると蓄電池３への入力電流が再開される。
【００６８】
実施の形態１の電源装置及び電源装置を備えた構内交換機は、以上のように構成されているので、
（１）構内交換機内部回路等の負荷に供給する電力が増えたとき（第１の電流値（閾値）以上の電流が負荷に流れたとき）に、蓄電池への充電を停止することで、電源装置の最大出力電流値を下げることができるため、電源装置の回路素子を小型化することができ省資源性に優れる。
【００６９】
（２）構内交換機内部回路等の負荷に供給する電力が増えたときに、蓄電池への充電を停止することで、電源装置の最大出力電流値を下げることができ電源装置の回路素子を小型化することができるため、安価に製作することができる。
【００７０】
（３）構内交換機内部回路等の負荷に供給する電力が増え、蓄電池への充電を停止しても、負荷に供給する電力が減少したとき（第２の電流値（閾値）以下の電流になったとき）に、蓄電池への充電を再開することができるため、電源装置全体の最大出力電流値を抑えながらも、蓄電池への充電を適時行うことができる。
【００７１】
（４）第２の電流値（Ｉ２）を、第１の電流値（Ｉ１）よりも所定の値（ΔＩ）だけ小さな値に決めて回路にヒステリシスを持たせることができるので、負荷への供給電流が第１の電流値（Ｉ１）近辺で頻繁に上下変動した際でも充電の停止及び再開の回数を押さえてスイッチ手段としての充電スイッチや蓄電池等の寿命を長くすることができるとともに、ノイズ等の発生による誤動作等の悪影響も抑えることができる。
【００７２】
（５）負荷への供給電流が第２の電流値（Ｉ２）よりも低下したのちに所定時間（Δｔ）を経過させてから蓄電池への充電を再開させることで、負荷への供給電流が第２の電流値（Ｉ２）近辺で頻繁に上下変動した際でも充電の停止及び再開の回数を押さえてスイッチ手段としての充電スイッチや蓄電池等の寿命を長くすることができるとともに、ノイズ等の発生による誤動作等の悪影響も抑えることができる。
【００７３】
（６）商用電源入力部からの電力の供給があるときには、蓄電池から負荷への電力の供給を遮断し、商用電源入力部からの電力の供給が停止したときには、蓄電池から負荷へ電力を供給するため、蓄電池に電力供給能力がある限り、停電状態になっても負荷に対し常に電力を供給することができ、信頼性を高めることができる。
【００７４】
（７）電源回路を含めた適切な電源装置を提供することができる。
【００７５】
（８）構内交換機と電源装置を一体にした場合には、機器の設置する際の作業手順を減らすことができるため、作業性に優れる。
【００７６】
【発明の効果】
構内交換機内部回路等の負荷に供給する電力が増えたときに、蓄電池への充電を停止することで、電源装置の最大出力電流値を下げることができるため、電源装置の回路素子を小型化することができ省資源性に優れるとともに、安価に製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における構内交換機の構成図
【図２】本発明の実施の形態１における充電制御の動作を示すフローチャート
【図３】蓄電池充電時の各所の動作を示す図
【図４】本発明の実施の形態１における電流検出回路の回路構成図
【図５】本発明の実施の形態１における電流検出回路及び充電制御回路の回路図
【符号の説明】
１ 実施の形態１における構内交換機
２ 商用電源入力部
３ 蓄電池
４ 電源回路
５ 放電逆流防止ダイオード
６ 充電スイッチ
７ 定電流回路
８ 放電用ダイオード
９ 電流検出回路
１０ 充電制御回路
１１ 構内交換機内部回路
Claims (8)
- 負荷及び蓄電池に接続され、前記負荷及び前記蓄電池に対して電力を供給する電源装置であって、
前記蓄電池への電力を供給又は遮断するためのスイッチ手段と、前記負荷へ供給されている電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段が第１の電流値以上の電流を検出した場合には、前記蓄電池への電力の供給を遮断するように前記スイッチ手段を動作させる充電制御手段と、を備えたことを特徴とする電源装置。 - 前記充電制御手段は、前記電流検出手段が一定期間継続して前記第１の電流値以上の電流を検出した場合に、前記蓄電池への電力の供給を遮断するように前記スイッチ手段を動作させることを特徴とする電源装置。
- 前記充電制御手段は、前記電流検出手段が第２の電流値以下の電流を検出した場合には、前記蓄電池への電力を供給するように前記スイッチ手段を動作させることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の電源装置。
- 前記電流検出手段は、前記第１の電流値以上の電流を検出した後、前記負荷へ供給されている電流が前記第２の電流値よりも低下した場合であっても、所定時間前記第２の電流値以下であることを検出しないように時定数を有することを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
- 前記充電制御手段は、前記電流検出手段が前記第１の電流値以上の電流を検出した後、前記第２の電流値以下の電流を一定期間継続して検出した場合に、前記蓄電池への電力を供給するように前記スイッチ手段を動作させることを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
- 商用電源入力部を有し、前記商用電源入力部からの電力の供給があるときには、前記蓄電池から前記負荷への電力の供給を遮断し、前記商用電源入力部からの電力の供給が停止したときに、前記蓄電池から前記負荷へ電力を供給する回路を設けたことを特徴とする請求項１及至５のいずれかに記載の電源装置。
- 前記負荷及び前記蓄電池に対して電力を供給するために、前記商用電源入力部から入力される商用交流電圧を直流電圧に変換する電源回路を有する事を特徴とする請求項６に記載の電源装置。
- 請求項１及至７のいずれかの電源装置を備えた構内交換機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003047312A JP2004260900A (ja) | 2003-02-25 | 2003-02-25 | 電源装置及びそれを備えた構内交換機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003047312A JP2004260900A (ja) | 2003-02-25 | 2003-02-25 | 電源装置及びそれを備えた構内交換機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004260900A true JP2004260900A (ja) | 2004-09-16 |
Family
ID=33113599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003047312A Pending JP2004260900A (ja) | 2003-02-25 | 2003-02-25 | 電源装置及びそれを備えた構内交換機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004260900A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111002859A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-04-14 | 深圳猛犸电动科技有限公司 | 识别充电桩私接插排的方法、装置、终端设备及存储介质 |
-
2003
- 2003-02-25 JP JP2003047312A patent/JP2004260900A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111002859A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-04-14 | 深圳猛犸电动科技有限公司 | 识别充电桩私接插排的方法、装置、终端设备及存储介质 |
| CN111002859B (zh) * | 2019-12-11 | 2023-07-21 | 深圳猛犸电动科技有限公司 | 识别充电桩私接插排的方法、装置、终端设备及存储介质 |
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