JP2008182858A

JP2008182858A - 給電装置及び給電システム

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Publication number: JP2008182858A
Application number: JP2007015723A
Authority: JP
Inventors: Tetsuro Sasamoto; 哲朗笹本
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2007-01-26
Filing date: 2007-01-26
Publication date: 2008-08-07
Anticipated expiration: 2027-01-26
Also published as: JP4980735B2

Abstract

【課題】本発明は、負荷装置給電仕様情報交換を容易にすることで負荷への印加電圧を負荷電源仕様に応じて波形整形及び電圧値を可変する機能を実現することが可能となり、全ての携帯電子機器に対応可能で、かつ効率の良い給電装置及び給電システムを提供する。
【解決手段】本発明の給電装置（１００）は、電力を発電する発電部（１０１）と、該発電部で発電された電力を蓄える蓄電部（１０２）と、負荷装置への出力電圧における波形整形及び電圧値を可変する電圧波形整形部（１０３）と、該電圧波形整形部をＯＮ／ＯＦＦ制御すると共に各部を制御する制御部（１０４）とを有している。そして、本発明の給電装置は、負荷装置との間で負荷装置の電源仕様を示す負荷装置給電仕様情報を送受信するための双方向通信手段と、負荷装置給電仕様情報に基づいて負荷装置に電力を供給する給電手段とを有することに特徴がある。
【選択図】図３

Description

本発明は給電装置及び給電システムに関し、詳細には負荷装置の仕様に応じた最適な給電が可能な給電装置及び給電システムに関する。

近年、電子技術の進歩によって、携帯電話、ノートＰＣ、ミニＰＣ（＝ポケットＰＣ）、携帯オーディオ機器、ＰＤＡなどの携帯電子機器の普及が急激に進んでいる。これらの携帯電子機器は二次電池を電源として稼動するシステムが多数を占めており、これらのシステムはユーザの利便性の観点から高機能化が加速している。市場ではこれらのシステムが高機能化するにつれ、システムの消費電力は増大し、稼働時間が短くなるという新たな問題が発生している。

今日では二次電池自身は、長時間稼働実現のため、エネルギー密度を高めるために新たな電池活物質の開発や高容量電池構造の開発が行われ、Ni水素電池やLi-ion電池などの実現に至っている。しかし、今後、これらの携帯電子機器は増加する情報量と高速化に対応するために、より高出力密度の電源、すなわち携帯電子機器の長時間連続稼動が可能となる小型発電機の必要性が高まるものと予想される。その小型発電機の一つとして燃料電池に関する提案がいくつかなされている。その提案の一つとして特許文献１や特許文献２には、電子機器に燃料電池を挿抜する電源装置が記載されている。
特開２００６−１４００７１号公報特開２００６−２６０１２０号公報

ところで、これらの携帯電子機器はメーカや機種によって内部駆動電圧が異なる場合が多い。ちなみに現在、ノートＰＣの場合は12Ｖや14.8Ｖ、デジタルカメラの場合は3Ｖ、携帯電話、3.7Ｖ、ＰＤＡ5.2Ｖなどが主流となる駆動電圧を有している。これらの携帯電子機器への充電方式は製品毎に専用のＡＣアダプタを有しており、使用するユーザの周りには多くのＡＣアダプタが散在し煩雑となっている。

本発明はこの問題点を解決するためのものであり、負荷装置給電仕様情報交換を容易にすることで負荷への印加電圧を負荷電源仕様に応じて波形整形及び電圧値を可変する機能を実現することが可能となり、全ての携帯電子機器に対応可能で、かつ効率の良い給電装置及び給電システムを提供することを目的とする。

前記問題点を解決するために、本発明の給電装置は、電力を発電する発電部と、該発電部で発電された電力を蓄える蓄電部と、負荷装置への出力電圧における波形整形及び電圧値を可変する電圧波形整形部と、該電圧波形整形部をＯＮ／ＯＦＦ制御すると共に各部を制御する制御部とを有している。そして、本発明の給電装置は、負荷装置との間で負荷装置の電源仕様を示す負荷装置給電仕様情報を送受信するための双方向通信手段と、負荷装置給電仕様情報に基づいて負荷装置に電力を供給する給電手段とを有することに特徴がある。よって、負荷装置の電源仕様を示す負荷装置給電仕様情報の取得を行うことで負荷装置への的確な充電が可能となり、負荷状況が把握でき、発電部を効率よく利用できる給電装置を提供することができる。

また、発電部は太陽光発電機又は燃料電池発電機を有することが好ましい。

更に、電圧波形整形部は、双方向通信手段を介して受信した負荷装置給電仕様情報に応じて負荷装置への出力電圧における波形整形及び電圧値を可変することにより、多種な負荷装置に応じて給電電圧を可変でき、ユニバーサル電源の実現が可能となる。

また、双方向通信手段が給電装置と負荷装置の間で接続されたことを確認する接続確認手段を具備することにより、確実に情報交換を行うために双方向で確認しながら通信を行うことができる。

更に、負荷装置から給電を要求する給電要求信号を双方向通信手段を介して受信すると負荷装置への給電を開始することにより、通信ラインと給電ラインを個別に制御でき、最初に通信ラインを立ち上げて次に給電ラインを立ち上げることができる。

また、接続確信手段によって給電装置と負荷装置間の接続確認を行うための接続確認信号がＯＦＦであるか、または負荷装置からの充電終了信号が確認されると給電装置からの給電を停止する。よって、オペレータの無造作な操作から発電部を保護し、発電部に燃料電池を使用した場合は燃料消費の低減を図ることができる。

更に、給電手段が少なくとも複数個の給電口を有する。そして、複数の負荷装置に接続した時に、双方向通信手段により認識した負荷装置の合計消費容量や給電中に負荷電流検出結果に基づいて、給電装置の給電能力を超えると判断された場合、最も負荷容量が大きい負荷装置から給電装置の給電能力内となるまで順次給電動作を停止させ、総出力給電量が給電装置の給電能力内に保持されるよう制御する給電量制御手段と、給電状況を表示する表示手段とを設けた。よって、複数の負荷への給電を行う際に、常に充電能力を超えないように管理でき、能力を超えた場合はオペレータの充電停止理由と停止しているチャンネルを表示して操作性を向上することができる。

また、複数の負荷装置中で負荷装置に関する負荷情報が不明と判断された負荷装置がある場合、当該負荷装置への給電のみを停止し、表示手段に該当する負荷装置と給電停止を表示する。よって、複数の負荷への給電を行う際に、給電装置の過負荷から保護することができる。

更に、負荷装置に関する負荷情報に基づいて給電装置の給電能力上限まで、複数の負荷装置への給電を可能とすることにより、複数の負荷に対し、負荷管理を行い同時に給電も行い、利用効率を高めることができる。

また、給電装置の給電口に負荷装置が接続されたことを検知する接続検知手段と、給電優先順位を記憶する記憶手段とを有することにより、複数の負荷への充電を行う場合充電の順番の管理を行うことができる。

更に、給電優先順位を変更する変更手段を有することにより、緊急時など給電順位を一時的に高めることができる。

また、記憶手段は不揮発性記憶素子であることで、移動時など一時的に充電装置の電源を落とす場合、充電順番情報が消えることを防止できる。

更に、負荷装置の給電口の仕様は給電装置に接続可能であって統一な仕様であることにより、給電装置に汎用性を持たせることができる。

また、給電装置の情報更新機能を設けたことにより、給電装置のシステム情報のバージョンアップを行うことができる。

更に、給電装置からの給電を強制的に停止させる停止手段を有することにより、負荷装置や給電装置の異常給電から保護することができる。

また、負荷装置が接続されていない状態が規定時間経過した後は、接続確認手段以外は停止することにより、無駄な電力消費や発電部に燃料電池を使用した時の燃料消費を抑えることができる。

更に、負荷装置給電仕様情報が不明な場合でも手動で給電可能とする手段を設けたことにより、負荷装置給電仕様情報が不明な負荷装置が接続された場合、負荷装置の仕様が明確な場合は手動で給電することができる。

また、発電部の発電能力に応じて給電能力を可変する発電能力可変手段を設けたことにより、発電部の発電能力に応じて同時に給電できる給電個数を可変できる。

更に、発電部の発電の異常を検知する発電異常検知手段を設けたことにより、発電部を保護することができる。

また、別の発明としての給電システムは、負荷装置と、電力を発電する発電部で発電された電力を蓄電部に蓄え、電圧波形整形部によって負荷装置への出力電圧における波形整形及び電圧値を可変し、制御部によって電圧波形整形部をＯＮ／ＯＦＦ制御すると共に各部を制御可能な給電装置とを含んで構築している。そして、本発明の給電システムは、負荷装置と給電装置の間で、負荷装置の電源仕様を示す負荷装置給電仕様情報を双方向通信手段を介して送受信し、その負荷装置給電仕様情報に基づいて負荷装置に電力を供給することに特徴がある。よって、接続された負荷装置の電源仕様を示す負荷装置給電仕様情報の取得を行うことで、負荷装置の仕様を配慮する必要なく、給電装置側で負荷装置への的確な充電が可能となり、負荷状況が把握でき、システム全体において発電部を効率よく利用できる。

本発明によれば、オペレータの周囲に散在している多くの専用ＡＣアダプタを無くすことが可能となり、ＡＣアダプタ管理の煩わしさから開放される。また、この発電部に燃料電池や太陽電池などを利用した小型発電機能を利用することでオペレータを充電作業の煩わしさから開放することが可能となる。更に、発電部にエネルギー効率が高いといわれている燃料電池を使用し、充電装置と負荷装置間で負荷装置給電仕様情報をやりとりすることで、負荷装置仕様が明確となり、負荷電流の使用量が少ない場合は、燃料電池の燃料濃度などを制御することで、発電量を増減させ、常に負荷装置仕様に応じた最適制御が可能となり、燃料電池部の無駄な燃料消費を低く抑えることが可能となる。

図１は本発明の給電システムのシステム全体を示す概略図である。同図に示すように、本発明の給電システムは、太陽光発電機や燃料電池発電機を利用した発電機またはそれらを組み合わせた発電機などの給電装置１０００と、携帯電話、ノートＰＣ、携帯オーディオ機器、ＰＤＡなどの携帯電子機器である負荷装置２００と、給電装置１００と負荷装置２００の間を、給電ラインと通信ラインを含む１本のケーブル３００とを含んで構成され、給電装置１００で発生した電力はケーブル３００を通じて負荷装置２００へ給電し、充電を行うこととなる。

図２は本発明の給電装置を使用する際の様子を示す概略図である。同図において図１と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示すように、本発明の給電装置の利用者であるオペレータは予め事前に給電装置１００に、負荷装置の判別コード又は入力電圧や消費電力に関する情報を含む負荷装置給電仕様情報を登録しておくことで、負荷装置２００がオペレータによって無造作に接続されても給電装置１００が負荷装置給電仕様情報に基づいて負荷装置２００の機種を判断し、負荷装置２００に応じた最適充電を行う。よって、オペレータはこの給電装置を携帯することで携帯電子機器の種類を問わず電池切れによる不便や充電の煩わしさから開放され、快適に携帯電子機器を利用することが可能となる。

図３は本発明の給電システムのシステム構成を示すブロック図である。同図において、図１と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。
同図に示す給電装置１００は、太陽光発電機や燃料電池発電機を利用した発電機またはそれらの技術を組み合わせた発電機からなる発電部１０１と、発電部１０１で作られた電力を蓄えるために設けられた二次電池やスーパーキャパシタ、コンデンサなどを利用した蓄電部１０２と、接続された負荷装置２００からの負荷装置給電仕様情報に基づいて負荷装置２００への給電電圧を出力電圧可変信号によりＰＷＭ信号と平滑回路を利用して出力電圧を可変する電圧波形整形部１０３と、負荷装置２００からの返信による充電停止情報や負荷装置異常を検知するとハード的出力電圧を停止するＯＮ/ＯＦＦ制御信号とそれらの構成を制御・管理し、負荷装置２００とのＩ/Ｆ情報を管理する制御部１０４とを含んで構成されている。一方、負荷装置２００は、給電装置１００側から供給される電力を電圧変換する電源部２０１と、給電装置１００側から供給される電力を蓄える蓄電部２０２と、給電装置１００側に負荷装置給電仕様情報を送信したり、給電装置１００側から送られてくる制御信号に基づいて電源部２０１を制御する制御部２０３とを含んで構成されている。なお、電圧波形整形部１０３はDC-DCコンバータで構成されている。

ここで、給電装置が負荷装置に給電接続するためのケーブル３００には、図４に示すように、通信ラインのコンタクト部３０１−１、給電ラインのコンタクト部３０１−２、ロック爪３０１−３やロック爪解除用スナップ部３０１−４を有するコネクタ３０１が設けられている。また、給電ラインのコンタクト部３０１−２の穴形状は逆刺し防止としてコンタクト箇所の形状やプラグ部の外形形状を変形する等の工夫が加えられている。更に、ケーブル３００を負荷装置２００に接続すると、給電装置１００と負荷装置２００の間でケーブル３００内の通信ラインを介して通信が行われる。具体的な通信のやり取りを図５に示す。同図に示すうように、通信ラインでは、予め送・受信側で規定された電圧を有している通信用電源、クロック、接続確認信号、返信イネーブル、送信イネーブル、データラインがやり取りされる。

次に、本発明の給電装置による給電動作における信号のやり取りについて図５及びタイムチャートの図６を用いて説明する。
先ず、給電装置１００と負荷装置２００の間をケーブル３００で接続すると、負荷装置２００に設けられたコンパレータ部で基準電圧（負荷装置蓄電部の下限電圧を規定している）に対し負荷装置残充電量を確認されて接続確認信号がＯＮとなる（時刻ｔ_０）。比較結果が電源容量の基準値以下であれば通信用電源の切り替えスイッチを通じて給電装置１００から負荷装置２００の制御部２０３に電源が供給される。しかし、負荷装置２００のコンパレータ部での比較結果が基準値を超えているようであれば通信可能と判断し、通信ラインが開通し、給電装置１００から通信電源利用確認のコマンドを受信後、ステータス信号で通信ライン用電源供給不要信号を送信すると同時に自分自身の電力で制御部２３を立ち上げる。この時、負荷装置２００によっては、蓄電部を有していない負荷装置が存在することから、蓄電部を有していない装置に関しては接続し、接続確認信号で接続確認ができ、通信手段開通後も通信手段用電源供給不要信号が給電装置で受け取ることができない場合は、その後は給電装置１００からの給電となる。その後、通信ラインにより給電装置１００と負荷装置２００の間の通信が開始される。

そして、給電装置１００からデータ（＝コマンド）が負荷装置２００に対し送信される場合は、最初に給電装置１００の制御部１０４は接続確認信号のレベル確認動作を実行し、接続確認信号がＬレベルを示しているようであれば負荷装置２００は接続状態にあると判断し、クロックに同期させて送信イネーブル信号のみをＨ→Ｌレベルに変化させ（時刻ｔ_１）、負荷装置２００に対し、今からデータラインにコマンド信号を乗せて送信する情報があることを認識させる（時刻ｔ_１〜時刻ｔ_２）。その後、クロックに同期させて送信イネーブル信号がＬレベルにある間（時刻ｔ_３〜時刻ｔ_４）にコマンド信号として負荷情報を送信し、負荷装置２００に指示を出す。

また、負荷装置２００からデータ（＝ステータス）が給電装置１００に対し送信される場合は、上記コマンドが給電装置１００から送信されると、負荷装置２００の制御部２３は接続確認信号がＬレベルであることを確認することで給電装置１００と負荷装置２００が接続状態にあることを認知する。次に、クロックに同期させ返信イネーブル信号をＨ→Ｌレベルに変化させ給電装置１００に対し、今からデータラインに情報を載せて、ステータス信号として送信する準備があることを認識させる（時刻ｔ_１〜時刻ｔ_２）。その後、クロックに同期させて返信イネーブル信号がＬレベルにある間（時刻ｔ_３〜時刻ｔ_４）にステータス信号を送信し、給電装置１００からの要求指示に対し確認回答を返すこととなる。そして、負荷装置２００に給電準備が終了したことを「準備終了」を送信し（時刻ｔ_５〜時刻ｔ_６）、知らせる。送信後、負荷装置２００から給電要求の「給電要求信号」（時刻ｔ_７〜時刻ｔ_８）が返信・確認されると給電装置１００の電圧波形整形部１０３は出力電圧ON/OFF信号をＯＮし（時刻_９）、負荷装置２００へ給電を開始する。給電が開始された後は負荷装置２００から充電終了信号のステータス信号が送信されか、またはケーブル３００の接続確認信号がＨレベルに変化するまで（時刻ｔ_１０）給電動作を保持する。

上記コマンドとステータスの確認動作において、サプライ残量やエラーなどを示す内容は互いの装置間で周期的に確認のための情報交換動作を実施することで早い時期でのエラー確認ができるようになり、給電停止などの対応が早くできるようになる。他の具体的なコマンドとステータス信号の関係を下記の一覧表に示す。

なお、本実施の形態ではローカルI/Fであるが、通信ラインは汎用的なRS232CやUSB-I/Fを応用した通信手段でも実施可能である。また、通信ラインの現在市場で流れている携帯電子機器の多種多様品種に対応する方法を考えた場合、従来のI/Fケーブルの交換やケーブルを必要としないで、機能追加だけでできる方法を考えた場合、負荷装置の限定した情報を一方的に受信するだけの機能を有した片方向通信ＩＣタグなどを負荷装置側に設ける方式や本実施の形態のようにハンドシェイク形式で互いの装置状況を確認しながら通信する双方向通信ＩＣタグなどを利用した無線形式の通信路４００（図７参照）は有効な手段と思われる。更に、これらの無線形式のI/Fと電磁誘導を利用した給電技術の組み合わせることで完全な無線方式での充電が可能となる。また、電磁波などの影響による通信手段の誤動作を防止するためには光ファイバケーブルなどの光を利用することで電磁波ノイズの影響を受けない通信手段を構築することが可能となる。

次に、本発明の給電システムにおける給電動作について図５及び給電動作フローを示す図８に従って説明する。
先ず、給電装置１００と負荷装置２００の間にケーブル３００を接続すると、通信ラインの接続確認信号がＨ→Ｌレベルに変化する。その後、接続確認信号がＨ→Ｌレベルに変化したことを給電装置が認識すると、一旦、負荷装置の通信手段を一次的に可能とするために通信電源ＯＮ/ＯＦＦスイッチ１０６をＯＮし、通信電源を有効にし、負荷装置に対し給電動作を開始する。

次に、負荷装置２００側で負荷装置２００の電源の容量確認をコンパレータでハード的に行い負荷装置２００の制御電源を給電ラインから行うか自分自身の電源＆蓄電部２０５の電源で行うかを判断し、決定する（ステップＳ１０１〜Ｓ１０３）。その後、通信電源が確保されると、次に給電装置１００と負荷装置２００の間の通信ケーブル接続確認のために接続確認信号の電圧レベルを確認する。確認結果がＬレベルを示しているようであれば接続されていると判断し（ステップＳ１０４；ＹＥＳ）、Ｈレベルを示しているようであれば接続されていないものと判断する（ステップＳ１０４；ＮＯ）。接続確認信号の確認結果がＬの状態であれば（ステップＳ１０４；ＹＥＳ）、給電装置１００は送信イネーブル信号をクロックに同期させてＨレベルからＬレベルに変化させ、データライン上に0002（Hex）：機種確認信号コマンドを負荷装置２００に送信する（ステップＳ１０５）。送信後は送信イネーブル信号をＬレベルからＨレベルに戻し、コマンド送信を終了する。

そして、コマンドを受け取った負荷装置２００は返信イネーブル信号をクロックに同期させてＨレベルからＬレベルに変化させ、データライン上0200-EFFF（Hex）の間でステータスとして機種コードを返信し、接続されている負荷装置２００が何であるかを給電装置１００に知らせるために負荷装置給電仕様情報を返信する（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）。返信後、給電装置１００は負荷装置２００から機種コードを受け取ると、予め給電装置１００内に収められている負荷装置種情報と比較し、負荷装置種を決定する（ステップＳ１０７）。その後、負荷装置種と機種コードを基に、予め負荷装置種毎に収められた負荷装置電源仕様情報の中から選択し、負荷装置２００への供給電圧を決定する。決定後は、ＰＷＭ信号と平滑回路からなる電圧波形整形部（本実施の形態ではDC-DCコンバータ）１０３で負荷装置給電仕様情報に応じて出力電圧制御信号で出力電圧値を可変し、それと同時に給電装置１００の給電能力を超えていないことを確認しながら負荷装置２００に給電準備が終了したことを「コマンド0008（Hex）：給電準備終了」を送信し、知らせる（ステップＳ１０８，Ｓ１０９）。送信後、負荷装置２００から給電要求信号「給電開始要求信号：ステータス信号00030（Hex）」が返信・確認されると（ステップＳ１１０；ＹＥＳ）、給電装置１００の電圧波形整形部（実際はDCDCコンバータなど）１０３は出力電圧ON/OFF信号をＯＮし、負荷装置２００へ給電を開始する（ステップＳ１１１）。給電開始後は負荷装置２００から充電終了信号のステータス信号00010（Hex）が送信されるか、またはケーブル３００の接続確認信号がＨレベル（ケーブルの未接続）レベルに変化するまで給電動作を保持する（ステップＳ１１２；ＮＯ、ステップＳ１１３；ＹＥＳ、ステップＳ１１４；ＹＥＳ）。

なお、給電動作継続中は負荷装置異常や発電異常、更に発電機が燃料電池の場合、燃料補充信号などに異常が生じていないか周期的にコマンドやステータスでのやり取りを行い、充電エラーの監視動作により異常確認を実行する。また、発電部の発電ＥＲＲＯＲの具体的検知方法は図１３に示すように給電装置の発電部の発電能力検知手段として設けられた発電電圧検出手段１１３で常に発電部の発電電圧を把握しておく。そして、発電電圧検出手段の検出結果で発電能力が急激（規定時間内の変化量が大きい場合）に上昇または下降が確認された場合など発電部の発電異常と判断し、発電エラーとして発電部の発電動作を停止する。しかし、この時、負荷装置への給電は蓄電部の下限規定値（＝給電可能限界値）になるまで継続される。

その後、負荷装置２００への給電動作を停止し（ステップＳ１１２；ＹＥＳ、ステップＳ１１３；ＮＯ、ステップＳ１１５）、オペレータに対し、表示部を通じて発電部エラーで停止したことを表示する。

なお、充電エラーの監視動作時には通信エラーも周期的に監視動作が実行される。具体的には給電装置１００側から複数回コマンドを送信しても負荷装置２００側からステータスが戻って来ないなどの通信エラー現象が発生した場合（ステップＳ１０６；ＮＯ、ステップＳ１１６；ＹＥＳ、ステップＳ１１０；ＮＯ、ステップＳ１１８；ＹＥＳ）、ＣＰＵは通信系に問題があるものと判断し、給電動作を停止する。その後、オペレータに給電停止を連絡するためのデータを表示制御部に送信し、表示部に停止理由を表示するなどの通信エラー処理を行う（ステップＳ１１７，Ｓ１１９，Ｓ１２０）。

ここで、もし通信エラーや負荷装置２００の異常が発生した場合、給電装置１００に大きなダメージや障害（例えば負荷装置側で低抵抗状態での故障が発生した場合、給電装置１００からの多くの給電を要し、Ｉ／Ｆ部１０５、発電部１０１や蓄電部１０２に多大なダメージを与える危険性がある。また、通信不通の場合、給電不可状態になるため、負荷装置２００を長時間使用することができない）を与える危険性がある。そこで、図１０に示すように、負荷装置２００の制御部２０３から異常信号が発せられた場合、即急に給電停止などの処理ができるように接続確認信号を非常停止信号である強制停止信号として使用する。具体的には、図１０に示すように、接続確認信号は強制停止信号とＡＮＤ回路を介されて給電装置１００側では制御部１０４のINT端子（＝割り込み制御用端子）に接続され、接続確認信号がＬからＨレベルに変化した場合、制御部１０４は高い優先順位で処理を行うようにする。制御部１０４で処理し、認識した後は、制御部１０４から負荷装置２００への給電を停止し、給電ON/OFFランプをOFF表示（本実施の形態では赤色表示）とした後、表示制御部に停止表示信号を送信し、給電装置１００の表示部１０７にオペレータに対し、給電を強制的に停止したことを表示する。

なお、本発明の給電装置は、給電装置側からの負荷装置への機種コードの問い合わせに対する応答を基に負荷装置への電源仕様を検定するため、予め給電装置側の記憶部（ハードディスク）に負荷装置の機種コードと当該機種コードに対応した電源仕様情報を事前に登録しておく必要がある。このことから後に新型機種などを使用する場合、情報追加が必要である。そこで、後述する図１３に示すようにパソコンからの負荷情報をＳＤカード５００にダウンロードし、図９に示すようにＳＤカード５００に書き込んだ後にＳＤカード５００を給電装置１００のＳＤカード口１０９に刺し、矢印キーや確定キーを利用し表示画面５２に従って操作することで装置内部に設けられたシステム記憶部（本実施の形態ではハードディスク）内の情報更新を可能にする。上記では一旦、パソコンからダウンロードを行い、ＳＤカードなどの記憶媒体を経由しシステム更新する方法が本実施の形態で示されているが、図９に示すように、給電装置１００にＬＡＮケーブルコネクタ１０８とＬＡＮ_Ｉ/Ｆ回路を設け、ＣＰＵと通信処理することでネットワークへの接続が可能となり、システム更新がパソコンから直接ダウンロード及び書き込める機能を設けても可能となる。もし、本発明の給電装置内部に設けられたシステム記憶部（本実施の形態ではハードディスク）内に負荷情報が無い場合は負荷装置仕様不明であると判断し、給電装置の保護の観点から給電を停止し、負荷装置の仕様が不明であることをオペレータに対し、知らせるために給電装置１００に設けられた表示部１０７に表示する。

なお、汎用性を持たせるために本発明の給電装置に接続できる負荷装置の給電ケーブルの受けコネクタについては、形状及びI/F構成（コネクタ信号配列やハード仕様）、ソフト通信仕様は共通にする。当然、仕様統一の際に給電装置の最大供給負荷仕様を想定し、設計にすることはいうまでも無い。

更に、蓄電部に規定値以上の出力容量を有しており、接続確認信号が一定時間（本実施の形態では１５分程度）Ｈレベル（負荷装置が接続されていない状態を表す）を示している場合、何時でも負荷装置が接続されてもいいように制御部、通信手段、蓄電部の残容量確認信号のみ稼動状態にしておき、常に負荷接続監視モード状態にしておき、他の機能はＯＦＦ状態とすることで蓄電部の無駄な電力消費を抑えることが可能となる。特に、発電部に燃料電池を使用している場合、蓄電部に規定値以上の出力容量を有しているか、または規定値に達するまで発電動作は停止させないようにし、最終的には燃料電池の発電も停止させることで、無駄な燃料消費も抑えることが可能となり、大きな効果が期待できる。なお、この時、更に効果を高めるために通信ライン中の接続確認信号とＣＰＵのスリープモードを利用し、接続確認信号が接続されている割り込み端子と蓄電部の残容量確認信号を含む一部の回路だけを稼動状態とし、他の回路を停止状態にしておくような割り込み機能を利用した待ち受け制御を行っても負荷接続監視モードは実現可能である。

ここで、もし給電装置内部に設けられたシステム記憶部（本実施の形態ではハードディスク）内に負荷情報が無い場合は負荷装置仕様不明であると判断し、給電装置の保護の観点から給電停止状態を維持し、チャンネルの給電ＯＮ/ＯＦＦ表示ランプをＧＲＥＥＮ表示（充電ＯＦＦ表示）にし、充電が成されていないことを示し、負荷装置の仕様が不明であることをオペレータに対し、知らせるために給電装置に設けられた表示画面に給電が停止しているチャンネルＮＯ．と停止理由と情報の更新依頼を表示する。なお、この時、接続された負荷装置電源仕様をオペレータ自身が製品カタログや仕様書を基に明確に把握していた場合、図９に示すように本発明の給電装置に設けられた表示部１０７とカーソルを動かす矢印キーと確定キーを利用し、表示部１０７の表示の対話型指示に従い矢印キーと確定キーで操作を進めて負荷装置の給電使用を入力することで給電装置に負荷装置を認識させ、給電装置からの給電を可能とする機能を設ける。そのようにすることで負荷装置の給電仕様情報が不明な負荷装置が接続された場合、手動で給電できる機能を設けることで本発明の給電装置としての更なる汎用性を高めることが可能となる。

なお、オペレータがマニュアル操作で負荷仕様を入力して使用する際には、発電開始後、実負荷に流れる電流が給電装置の出力範囲内であることの確認や負荷装置の出力端子にヒューズを入れ、またはDC-DCコンバータの過電流保護機能などを利用することで通常使用時と同様に過電流から保護することとなる。

更に、市場においては複数の携帯電子機器が氾濫しており、これらの市場での利用形態を見ると複数の携帯電子機器を同時に使用したいという要求がある。例えば、携帯オーディオ機器を聞きながらミニＰＣ（＝ポケットＰＣ）、ＰＤＡや携帯電話でのメール操作をしているシーンなど街角や電車の中で多く見かける。そこで、今後は更に増大していく携帯電子機器を電池切れからの心配や充電の煩わしさ気にせず複数同時使用を可能とする給電装置について説明する。

また、負荷装置への給電ラインと通信ラインを設けたことで負荷装置の消費電力量が把握できることから、本来、例えば１００Ｗの給電用プラグを３口付の給電装置を実現するためには１００Ｗ×３＝３００Ｗの出力容量を持った発電部を必要としたが、通信手段を設けたことで発電部の出力容量を小さくすることが可能となり、全体的にシステムを小さく設計することができる。具体的には、例えば発電部を２００Ｗの容量で１００Ｗ給電用プラグを３口付の給電装置を実現する場合、３口分の合計負荷容量が２００Ｗ以下であればそのまま３口同時充電にすることが可能とすることができる。もし、１００Ｗの負荷が３台接続された場合、給電開始時間に２口と１口に分けて充電する機能を必要とするが、発電部の大きさが２００Ｗ級の大きさで設計できるために小型化できるというメリットがある。更に、発電部にエネルギー効率が高いといわれている燃料電池を使用すると、充電装置と負荷装置間で共通の通信手段で負荷装置給電仕様情報をやりとりすることで負荷装置の仕様が明確になり、負荷電流の使用量が少ない場合は、燃料電池の燃料濃度などを薄め、発電量を減らすことができ、燃料消費を低く抑えることが可能となる。すなわち、負荷装置に応じて発電効率を調整することが可能となる。

図１１及び図１２は本発明の給電装置を示す斜視図である。また、図１３は本発明の給電装置の別の構成を示すブロック図である。図１１〜図１３に示すように、給電手段と通信手段からなる給電口１１０を複数設けられており、複数の負荷装置２００が接続可能となっている。

先ず、図１１及び図１２に示す給電装置１００の給電口１１０に負荷装置からの給電用プラグを接続すると給電用プラグに設けられた通信手段も同時に接続され、図５の接続確認信号がＨ→Ｌレベルに変化する。接続確認信号がＨ→Ｌレベルに変化したことを給電装置は認識すると、一旦通信電源ＯＮ/ＯＦＦスイッチ１０６をＯＮし、通信電源を給電装置から負荷装置に給電する機能を有効にする。次に、負荷装置側で負荷装置電源の残容量確認をコンパレータでハード的に行い負荷装置の制御電源を通信手段から行うか自分自身の蓄電部の電源で行うか判断する。結果は負荷装置からステータスとして送信される。後に通信手段が有効となり、負荷装置自身の電源容量で動作するものと判断されると通信電源ＯＮ/ＯＦＦスイッチ１０６をＯＦＦし、通信電源をＯＦＦする。そして、通信ケーブルの接続確認のために接続確認信号の電圧レベルを確認する。確認結果がＬレベルを示しているようであれば接続されていると判断し、Ｈレベルを示しているようであれば接続されていないものと判断する。接続確認信号の確認結果がＬの状態であれば、給電装置は送信イネーブル信号をクロックに同期させてＨレベルからＬレベルに変化させ、データライン上に「0002（Hex）：機種確認信号」コマンドを負荷装置に送信する。送信後は送信イネーブル信号をＨレベルに戻し、コマンド送信を終了する。次に、コマンドを受け取った負荷装置は返信イネーブル信号をクロックに同期させてＨレベルからＬレベルに変化させ、データライン上でステータスとして機種コード「02000-EFFF（Hex）：機種コード」を返信し、接続されている負荷装置が何であるか知らせるために給電装置に負荷装置給電仕様情報を返信する。給電装置は負荷装置からの機種コードを受け取ると負荷装置の種類が何であるか確認するために、予め、給電装置内に収められている情報と比較し、種類と機種コードを基に負荷装置の電源仕様を決定する。なお、機種確認の際に同時に負荷装置給電仕様情報内の負荷消費電力情報から接続されている負荷装置の合計容量を求め、給電装置の給電能力を超えないと判断されると給電開始を決定する。

そして、給電決定後は、ＰＷＭ信号と平滑回路からなる電圧波形整形部（実際はDC-DCコンバータなど）で負荷装置給電仕様情報に応じて出力電圧制御信号で出力電圧値を可変し、それと同時に給電装置の給電能力を超えていないことを確認し、負荷装置に給電準備が終了したことをコマンド「0008（Hex）：給電準備終了」を送信し、知らせる。その後は、負荷装置から給電開始要求信号がステータス信号「00030（Hex）：給電要求信号」が返信されると給電装置の電圧波形整形部（実際はDCDCコンバータなど）は出力電圧ON/OFF信号をＯＮし、負荷装置に対し給電を開始する。

そして、給電開始後は負荷装置から充電終了信号のステータス信号00010（Hex）が送信されるか、または通信ケーブル接続確認信号がＨレベル（ケーブルの未接続）レベルに変化するまで負荷装置異常や発電異常、発電機が燃料電池の場合、燃料補充信号などに異常が生じていないか、または二次電池の充電エラーなどが生じていないか周期的にコマンドやステータスのやり取りを行うことで給電装置エラーの監視動作を行い、給電装置の負荷装置への給電動作を保持する。なお、通信時には通信エラーも周期的に監視動作を行い。複数回コマンドを送信してもステータスが戻ってこないなどの通信エラーが発生した場合、通信系に問題があるものと判断し、給電動作を停止し、停止理由をオペレータに連絡するために表示画面に表示するなどの動作を実行する。以上の一連の動作を各給電口（ＣＨ：チャンネル）単位で行う。

このように、給電装置に設けられた給電口に負荷装置を接続し、通信手段により負荷装置給電仕様情報がコマンドとステータスの関係で情報交換を開始する。情報交換時に機種コードから本給電装置接続されている負荷種を予め給電装置内に登録された情報に基づき確認する。機種確認の際に負荷装置給電仕様情報内の負荷消費電力情報から接続されている負荷装置の合計容量を求め、給電装置の給電能力を超えないと判断された場合、通常給電を実施する。給電に際して、実際の負荷への給電時には、負荷装置の種類によっては蓄電部を持たずに負荷装置内の直接電源装置の出力側に電源供給する場合など想定される。その際にはモータなどの稼動部を有する負荷装置（例えばプリンタなど）などは負荷変動があり、複数の負荷装置を接続時など負荷装置同士のピーク負荷が重なった場合、給電装置の供給能力を超え発電部や電圧波形整形部（DC-DCコンバータ）の過電流保護機能の働きで負荷装置への給電停止が生じプリンタなどのジャムの原因や故障、または電圧波形部そのものにダメージを与える危険性がある。そこで、図１３に示すように、給電中はチャンネル毎に電流検出部１１２−１〜１１２−３をそれぞれ設け、充電時に実際に流れる負荷電流を検出し、検出結果に基づいて負荷装置同士のピーク負荷が重なった場合、最も負荷容量が大きい負荷装置を停止させ、給電装置の給電能力内となるまで順次、給電動作を停止させる。その後、給電終了のステータス信号が負荷装置から送信されると次の負荷装置への給電を開始する。このようにすることで負荷装置の充電時のピーク負荷が重ならないように給電が可能となり常に給電装置の充電能力を超えないように管理することができ、過負荷による装置へのダメージを防ぐことができる。

また、給電が停止する場合は、図１１及び図１２に示すようにオペレータに対し、給電が停止しているチャンネルの給電ＯＮ/ＯＦＦ表示ランプをＧＲＥＥＮ表示（充電ＯＦＦ表示）にし、充電がなされていないことを示し、給電装置表示画面に給電が停止しているチャンネルＮＯ．と充電待ち状態であることを知らせるための表示を行う。

更に、もし、図１３に示すように本発明の給電装置内部に設けられたシステム記憶部（本実施の形態ではハードディスク１１６）内に負荷情報が無い場合は負荷装置仕様不明であると判断し、給電装置の保護の観点から給電停止状態を維持し、チャンネルの給電ＯＮ/ＯＦＦ表示ランプをＧＲＥＥＮ表示（充電ＯＦＦ表示）にし、充電が成されていないことを示し、負荷装置の仕様が不明であることをオペレータに対し、知らせるために給電装置に設けられた表示画面に給電が停止しているチャンネルＮＯと停止理由と情報の更新依頼を表示する。なお、この時、他の負荷装置への給電はそのまま継続状態とする。

また、この時、接続された負荷装置電源仕様をオペレータ自身が製品カタログや仕様書を基に明確に把握していた場合、図１１及び図１２に示すように給電装置１００の表面に設けられた表示部１０７とカーソルを動かす矢印キーと確定キーを利用し、表示部１０７の画面表示の対話型指示に従い矢印キーと確定キーで操作を進めて負荷装置の給電使用を入力することで給電装置に負荷装置を認識させ、給電装置からの給電を可能とする機能を設ける。そのようにすることで負荷装置給電仕様情報が不明な負荷装置が接続された場合、手動で給電できる機能を設けることで本発明の給電装置としての更なる汎用性を高めることが可能となる。

更に、本発明の給電装置に上述したように、複数の負荷装置が接続された場合、負荷装置の通信手段により負荷装置給電仕様情報がコマンドとステータスの関係で本給電装置接続されている負荷装置の合計負荷消費容量を求め、給電装置の給電能力を超えないと判断された場合、通常給電を開始する。しかし、負荷の種類によっては１台でも給電装置の供給能力限界に近い場合や複数接続することで負荷の合計容量が給電装置の供給能力を超えてしまい、そのままでの使用は過負荷となり発電部や電圧波形整形部（DC-DCコンバータ）の過電流保護機能の働きで負荷装置への給電停止が生じプリンタなどのジャムの原因や故障、または電圧波形部そのものにダメージを与える危険性があることからこのような使用条件下では給電装置の保護のために給電順番を明確にする必要がある。そこで、給電順番を管理するために、図１３に示すように、ＳＲＡＭ１１５−１を利用した優先順位記憶部１１５を設ける。そして、給電装置において、図１１に示すように給電手段と通信手段を含む給電口１１０に給電プラグが設けられたケーブルを接続することで通信手段中の接続確認信号を通じて負荷装置２００が接続されたことが認識され、その後、通信電源の供給確認動作や給電装置と負荷装置間での通信（コマンドとステータスの関係）を通じて負荷装置給電仕様情報が給電装置１００側に認識され、負荷装置給電仕様情報に基づいて給電仕様である給電電圧値を決定し、給電仕様を満たしていることを確認する。

その後、制御部１０４は負荷装置への給電優先順位を管理するために優先順位記憶部１１５に対し、確認されたチャンネルの管理用信号を送信し優先順位記憶部１１５に保存する。次に、上記で負荷接続を確認したチャンネル以外の給電口に負荷装置２００が接続されると同様に給電装置１００と負荷装置２００の間での通信（コマンドとステータスの関係）が行われ、負荷装置給電仕様情報が給電装置１００側に認識され、負荷装置給電仕様情報に基づいて給電仕様である給電電圧値を決定し、先に接続された負荷装置との合計負荷容量を算出し、給電装置給電仕様値内であることを確認する。その後、先に接続されたチャンネルと同様に制御部１０４は優先順位記憶部１１５に対し、確認されたチャンネルの管理用信号を送信し優先順位記憶部１１５に保存する。なお、この時、優先順位記憶部１１５に記憶されるのは負荷装置が接続されたチャンネルの早い順位から記憶され充電作業も記憶されたチャンネル順位に従い行われる。以上の確認動作を給電装置に負荷装置が接続される度に行う。

ここで、もし負荷装置が追加接続され合計負荷容量を算出した結果が給電装置給電仕様値を超えたと判断された場合、この負荷装置を追加する前の合計負荷容量が給電仕様値内までは同時給電動作を行い、他の負荷装置が接続されているチャンネルの充電作業が終了するまで待ち状態となる。その後、制御部１０４は充電中の負荷装置が送信から充電終了ステータス信号を受け取ると充電作業を終了する。その際、制御部１０４は優先順位記憶部１１５に対し、保管されていた充電中のチャンネル順位信号をクリアするように指示命令を送信し、優先順位記憶部１１５から充電完了負荷装置の順位信号はクリアされる。

この優先順位記憶部１１５からのチャンネル順位信号のクリア作業は負荷装置２００が充電作業の途中で給電口１１０から抜かれた際には接続確認信号がＬ→Ｈに変化した場合でも、充電作業は中止と判断し、ＣＰＵはチャンネル順位信号のクリア指示命令を送信し、クリア作業を実施する。なお、本実施の形態では通信手段中の接続確認信号でクリア作業に関しては行っているが、各チャンネルにセンサや各負荷装置に流れる電流検出回路の監視結果でも同様に確認できる。

そして、１台の充電作業が終了すると、上記待ち状態にあった負荷装置を含め再び、現在接続されている合計負荷容量を算出し、給電装置の給電仕様値内であることの確認作業を開始する。確認結果が給電装置の給電仕様値内である場合は同時給電動作を実施する。もし、この時点でも、確認結果が給電装置の給電仕様値を超えるようであれば、また他の負荷装置の充電作業が終了するまで待ち状態に入る。

次に、優先順位記憶部の通常充電処理について当該処理フローを示す図１４を用いて説明する。本発明において、負荷装置と給電装置の間が接続されると、通信手段を通じて負荷が接続されたことを認識することができることと負荷装置の合計消費電力が算出できる機能を有していることは前述したとおりである。先ず、給電装置の優先順位記憶部での優先順位を処理するための構成は充電終了ＢＯＸ、優先順位１〜３のＢＯＸを有しており、最初にＣＨ0に負荷が接続されると、充電処理の優先順位１のＢＯＸに情報が格納され、合計消費電力が給電装置の給電能力を超えていないことを確認すると充電処理の優先順位１のＢＯＸは充電処理を実行するように信号を送出する。次に、ＣＨ1に負荷が接続されると充電処理の優先順位２のＢＯＸに情報が格納され、この時点で先に接続されたＣＨ0との合計消費電力を求め合計消費電力が給電装置の給電能力を超えていないことを確認すると充電処理の優先順位２のＢＯＸは充電処理を実行するように信号を送出する。更に、ＣＨ2に負荷が接続されると充電処理の優先順位３のＢＯＸに情報が格納され、この時点で先に接続されたＣＨ0、ＣＨ1との合計消費電力を求め合計消費電力が給電装置の給電能力を超えていないことを確認すると充電処理の優先順位３のＢＯＸは充電処理を実行するように信号を送出するが、ここで、合計消費電力が給電装置の給電能力を超えていれば充電待ちを実行するように信号を送出し、ＣＨ0またはＣＨ1の充電終了が確認されると充電処理を実行するように信号を送出する。以上が通常充電処理フローの概要である。

このように、優先順位記憶部においては、充電順位を決定するデータが記憶されていることから、オペレータの都合でメインスイッチがＯＦＦになった場合、例えばオペレータが間違えてメインスイッチがＯＦＦにしてしまった場合や据え置きタイプの給電装置を移動させるためメインスイッチがＯＦＦされた場合、更には負荷接続の際にメインスイッチをＯＦＦされた際には、給電装置における優先順位記憶部のＲＡＭ部は電源が落ちて、再度電源スイッチを投入すると各チャンネルに接続された負荷装置の負荷装置ＩＤ確認とＲＡＭ部に記憶されたＩＤとを比較し、同じであると判断されるとＲＡＭ部に記憶された負荷情報、発電情報（充電時間情報など）や充電優先順位情報に基づいて継続充電を行うことができ、スムーズな発電動作が可能となることから電源が落ちても優先順位信号を含む発電情報や負荷情報がクリアされないように、電源が落ちてもメモリ内容がクリアされないＳＲＡＭ（不揮発性記憶素子）を採用する。

また、発電部の発電方式においては常に一定に発電能力を維持できるものは無く、特に燃料電池や太陽電池を発電機として利用している場合など天候や場所、更には経時的に出力が低下する場合が多い。もし、発電能力が落ちてきた状態で発電能力以上電流を取り出そうとすると（＝接続負荷装置の数が多いとき）、発電部への負担が大きくなり発電部にダメージを与える危険性がある。特に、発電部に燃料電池を使用している場合など連続発電を行っていると経時的に出力が低下することは知られており、また太陽電池などは天候に発電能力が左右されることはよく知られている。このように出力が低下状態で発電能力以上電流を取り出そうとすると燃料電池の場合などセルへの負担が大きくなりセル自身にダメージを与えることとなる。

そこで、図１３に示すように、発電電圧検出手段１１４を設けることで常に発電部の発電能力を制御部１０４で監視し、発電部の発電能力を把握しておき、給電装置１００に負荷装置２００を接続し、負荷装置給電仕様情報に基づいて給電電圧値を決定後、接続された負荷装置２００の合計消費電力が給電仕様を満たしていることを確認する際に、予め給電装置内に発電部１０１の発電能力に対し、最大給電仕様値を決定しておき、発電電圧検出手段１１４での発電能力監視結果に基づいて給電仕様値を変更し、同時に給電する負荷装置数を決定する。そのようにすることで発電能力以上電流を取り出すことがなくなり、発電部へのダメージも防ぐことが可能となる。なお、発電電圧検出手段１１４の検出結果で発電能力が急激（規定時間内の変化量が大きい場合）に上昇または下降が確認された場合など発電部１０１の発電異常と判断し、発電エラーとして発電を停止し、蓄電部の下限規定値（＝給電可能限界値）になるまで負荷装置２００への給電を継続する。その後、負荷装置２００への給電動作を停止し、オペレータに対し、表示部１０７を介して発電部エラーで停止したことを表示する。

ところで、市場の実使用時において、オペレータが負荷装置への充電や使用を早くしたいと思った場合、上記のように接続順番管理方法では接続する負荷装置の種類によっては充電までに遅くなってしまう可能性がある。そこで、オペレータが意図的に充電順位を上げる機能を設ける。

先ず、オペレータが充電優先順位を意図的に上げるために「給電ＯＮ/ＯＦＦ表示ランプと優先順位変更スイッチ」が押されると、それまで負荷装置を給電口に接続した順番通りに充電処理を行っていた給電装置内の優先順位記憶部１１５で優先順位を決定している順位信号が「優先順位変更スイッチ」が押されたチャンネルの順位が先頭になるように書き換えられ優先順位が一番となる。「給電ＯＮ/ＯＦＦ表示ランプと優先順位変更スイッチ」が押された瞬間、全てのチャンネルの出力を停止し、給電装置に接続されている全ての負荷装置の合計負荷容量を算出し、給電装置給電仕様値内であることを確認する。確認結果が給電装置の給電仕様値内である場合は同時給電動作を実施する。もし、この時点でも、確認結果が給電装置の給電仕様値を超えるようであれば、この時点で給電優先順位が最も低いものは待ち状態となる。更に、この時点でも負荷装置の合計負荷容量が給電仕様値を超えるようであれば、この時点で給電優先順位が二番目に低いものは待ち状態となる。以上の確認動作は給電装置の給電仕様値内になるまで続けられる。その後、合計負荷容量が給電仕様値内であることが確認されると合計負荷容量が給電仕様値内になった時点で給電装置に接続されている負荷装置は同時に給電が開始される。なお、本実施の形態では「給電ＯＮ/ＯＦＦ表示ランプと優先順位変更スイッチ」が押された瞬間に給電装置の出力を停止し、給電装置の給電仕様値内であることの確認動作を行うことになっているが「給電ＯＮ/ＯＦＦ表示ランプと優先順位変更スイッチ」が押された瞬間にチャンネル毎に設けられた図１３の充電管理タイマ１１７のカウンタ値を確認し充電時間が残りわずか（例えば５分程度）であれば、「充電時間が残りわずかなチャンネル」の充電動作が終了するのを待って「給電ＯＮ/ＯＦＦ表示ランプと優先順位変更スイッチ」が押されたチャンネルへの充電動作を行ってもよい。

更に、優先順位記憶部の優先順位制御スイッチが押された際の処理について当該処理フローを模式的に示す図１５を用いて説明する。
本発明において、負荷装置と給電装置の間が接続されると通信手段を通じて負荷が接続されたことを認識することができることと負荷装置の合計消費電力が算出できる機能を有していることは前述したとおりである。先ず、給電装置の優先順位記憶部での優先順位を処理するための構成は充電終了ＢＯＸ、優先順位１〜３のＢＯＸを有しており、最初にＣＨ0に負荷が接続されると、充電処理の優先順位１のＢＯＸに情報が格納され、合計消費電力が給電装置の給電能力を超えていないことを確認すると充電処理の優先順位１のＢＯＸは充電処理を実行するように信号を送出する。次に、ＣＨ1に負荷が接続されると充電処理の優先順位２のＢＯＸに情報が格納され、この時点で先に接続されたＣＨ0との合計消費電力を求め合計消費電力が給電装置の給電能力を超えていないことを確認すると充電処理の優先順位２のＢＯＸは充電処理を実行するように信号を送出する。更に、ＣＨ2に負荷が接続されると充電処理の優先順位３のＢＯＸに情報が格納され、この時点で先に接続されたＣＨ0、ＣＨ1との合計消費電力を求め合計消費電力が給電装置の給電能力を超えていないことを確認すると充電処理の優先順位３のＢＯＸは充電処理を実行するように信号を送出するが、ここで合計消費電力が給電装置の給電能力を超えていれば充電待ちを実行するように信号を送出し、ＣＨ0またはＣＨ1の充電終了が確認されると充電処理を実行するように信号を送出する。以上が通常充電処理フローの概要である。

次に、図１５に示すように、ＣＨ1の優先順位制御スイッチが押されるとＣＰＵはＣＨ1を最も優先順位の高い位置に押し上げ、それまで優先順位が最も高かったＣＨ0と入れ替え、優先順位２の位置に移動する。その後、ＣＨ1とＣＨ0の合計消費電力を求め、合計消費電力が給電装置の給電能力を超えていないことを確認すると充電処理の優先順位２と優先順位１のＢＯＸは充電処理を実行するように信号を送出するが、ここで、合計消費電力が給電装置の給電能力を超えていればＣＨ1の充電処理を実行した後、ＣＨ0に対し充電待ちを実行するように信号を送出し、ＣＨ1の充電終了が確認されると充電処理を実行するように信号を送出する。なお、この時点でＣＨ2が接続されていればＣＨ0とＣＨ1との合計消費電力が給電装置の給電能力を超えていないことが確認されれば、ＣＨ0〜ＣＨ2の全てが充電処理を実行するように信号を送出する。しかし、合計消費電力が給電装置の給電能力を超えているようであれば、ＣＨ2は次回での充電動作となるため充電待ち状態となるように信号を送出する。その後、ＣＨ0またはＣＨ1の充電終了が確認され、合計消費電力が給電装置の給電能力を超えていないことが確認されると、充電処理を実行するように信号を送出する。以上の動作はＣＨ0〜ＣＨ2のいずれの優先順位制御スイッチが押されても同様の一連の判断に基づいて充電動作を実行する。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。

本発明の給電システムのシステム全体を示す概略図である。本発明の給電装置を使用する際の様子を示す概略図である。本発明の給電システムのシステム構成を示すブロック図である。コネクタの構成を示す斜視図である。本発明の給電装置による給電動作における通信のやり取りの概略を示す概略図である。本発明の給電装置による給電動作における信号のやり取りを示すタイムチャートである。無線形式の双方向通信手段を用いた一例を示すブロック図である。本発明の給電システムにおける給電動作を示すフローチャートである。本発明の給電装置の構成を示す斜視図である。本発明の給電システムの別のシステム構成を示すブロック図である。本発明の給電装置の別の構成を示す斜視図である。本発明の給電装置の別の構成を示す斜視図である。本発明の給電装置の別の構成を示すブロック図である。優先順位記憶部の通常充電処理フローを模式的に示す図である。優先順位記憶部の優先順位制御スイッチが押された際の処理フローを模式的に示す図である。

符号の説明

１００；給電装置、１０１；発電部、１０２，２０２；蓄電部、
１０３，１０３−１〜１０３−３；電圧波形整形部、
１０４，２０３；制御部、１０５；I/F部、
１０６；通信電源ＯＮ/ＯＦＦスイッチ、１０７；表示部、
１０８；ＬＡＮケーブルコネクタ、１０９；ＳＤカード口、
１１０；給電口、１１１；開閉ソーラーパネル、
１１２−１〜１１２−３；電流検出部、１１３；発電制御部、
１１４；発電電圧検出手段、１１５；優先順位記憶部、
１１６；ハードディスク、１１７；充電管理タイマ、
２００；負荷装置、２０１；電源部、３００；ケーブル、
４００；通信路、５００；ＳＤカード。

Claims

電力を発電する発電部と、該発電部で発電された電力を蓄える蓄電部と、負荷装置への出力電圧における波形整形及び電圧値を可変する電圧波形整形部と、該電圧波形整形部をＯＮ／ＯＦＦ制御すると共に各部を制御する制御部とを有する給電装置において、
前記負荷装置との間で前記負荷装置の電源仕様を示す負荷装置給電仕様情報を送受信するための双方向通信手段と、
前記負荷装置給電仕様情報に基づいて前記負荷装置に電力を供給する給電手段と
を有することを特徴とする給電装置。
前記発電部は太陽光発電機又は燃料電池発電機を有することを特徴とする請求項１記載の給電装置。
前記電圧波形整形部は、前記双方向通信手段を介して受信した前記負荷装置給電仕様情報に応じて、前記負荷装置への出力電圧における波形整形及び電圧値を可変することを特徴とする請求項１記載の給電装置。
前記双方向通信手段が前記給電装置と前記負荷装置の間で接続されたことを確認する接続確認手段を具備することを特徴とする請求項１記載の給電装置。
前記負荷装置から給電を要求する給電要求信号を前記双方向通信手段を介して受信すると前記負荷装置への給電を開始することを特徴とする請求項１記載の給電装置。
前記接続確信手段によって前記給電装置と前記負荷装置間の接続確認を行うための接続確認信号がＯＦＦであるか、または前記負荷装置からの充電終了信号が確認されると前記給電装置からの給電を停止することを特徴とする請求項１又は４に記載の給電装置。
前記給電手段が少なくとも複数個の給電口を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の給電装置。
複数の前記負荷装置に接続した時に、前記双方向通信手段により認識した前記負荷装置の合計消費容量や給電中に負荷電流検出結果に基づいて、給電装置の給電能力を超えると判断された場合、最も負荷容量が大きい前記負荷装置から給電装置の給電能力内となるまで順次給電動作を停止させ、総出力給電量が給電装置の給電能力内に保持されるよう制御する給電量制御手段と、給電状況を表示する表示手段とを設けたことを特徴とする請求項７記載の給電装置。
複数の前記負荷装置中で前記負荷装置に関する負荷情報が不明と判断された前記負荷装置がある場合、当該負荷装置への給電のみを停止し、前記表示手段に該当する前記負荷装置と給電停止を表示することを特徴とする請求項７記載の給電装置。
前記負荷装置に関する負荷情報に基づいて給電装置の給電能力上限まで、複数の前記負荷装置への給電を可能とすることを特徴とする請求項７記載の給電装置。
給電装置の給電口に前記負荷装置が接続されたことを検知する接続検知手段と、給電優先順位を記憶する記憶手段とを有することを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の給電装置。
前記給電優先順位を変更する変更手段を有することを特徴とする請求項１１記載の給電装置。
前記記憶手段は不揮発性記憶素子であることを特徴とする請求項１１記載の給電装置。
前記負荷装置の給電口の仕様は給電装置に接続可能であって統一な仕様であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の給電装置。
前記給電装置の情報更新機能を設けたことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の給電装置。
前記給電装置からの給電を強制的に停止させる停止手段を有することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の給電装置。
前記負荷装置が接続されていない状態が規定時間経過した後は、前記接続確認手段以外は停止することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の給電装置。
前記負荷装置給電仕様情報が不明な場合でも手動で給電可能とする手段を設けたことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の給電装置。
前記発電部の発電能力に応じて給電能力を可変する発電能力可変手段を設けたことを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の給電装置。
前記発電部の発電の異常を検知する発電異常検知手段を設けたことを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載の給電装置。
負荷装置と、電力を発電する発電部で発電された電力を蓄電部に蓄え、電圧波形整形部によって前記負荷装置への出力電圧における波形整形及び電圧値を可変し、制御部によって前記電圧波形整形部をＯＮ／ＯＦＦ制御すると共に各部を制御可能な給電装置とを含んで構築する給電システムにおいて、
前記負荷装置と前記給電装置の間で、前記負荷装置の電源仕様を示す負荷装置給電仕様情報を双方向通信手段を介して送受信し、前記負荷装置給電仕様情報に基づいて前記負荷装置に電力を供給することを特徴とする給電システム。