JP2021168553A - 制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電力供給補助をするためのキャパシタの初期充電時の過大電流を良好に防止する。【解決手段】負荷に電源ラインを介して電源を接続し、電源ラインに電力供給補助をするためのキャパシタを第１のスイッチを介して接続し、キャパシタは電源を入力とするスイッチング電源の間欠駆動にて電流制限を掛けながら充電される構成を持つ電源系統を制御する制御部を備える。制御部は、スイッチング電源の出力電圧が電源ラインの電圧と同じくなるように制御し、キャパシタの充電が完了した後に第１のスイッチをオフからオンに制御して、電源ラインにキャパシタを接続する。【選択図】図２

Description

本技術は、制御装置および制御方法に関し、詳しくは、電力供給補助を行うためのキャパシタを電源ラインに接続して用いる電源系統を制御する制御装置等に関する。

例えば、力強い動作を行うロボットにおいては、バッテリの瞬間的な電力供給能力が不足する場合がある。瞬間的な電力供給能力の不足をバッテリ単独で解決する場合、一般的にバッテリの大型化と劣化特性の悪化を引き起こす傾向がある。ここで、劣化特性の悪化は、メンテナンスコストの増加の問題を生む。移動ロボットにおいて、バッテリの大型化は、機体サイズの大型化、機体重量の増加、さらには機体重量の増加に伴う消費電力増加（動作時間の減少）、という問題を生む。

機体サイズの大型化や機体重量の増加を抑えるため瞬間的な電力出力特性の優れた大容量のキャパシタ、例えばＥＤＬＣ（Electric Double Layer Capacitor：電気二重層キャパシタ）をバッテリと並列に接続した電力供給補助回路を構成することで、バッテリの電力供給を補助する手法が用いられる場合がある。この手法では、負荷がモーターで回生エネルギーが還ってくる場合に、電源ラインとキャパシタが直接接続されているがゆえに、キャパシタで回生エネルギーを回収できるという利点もある。

しかし、そのような電力供給補助回路を構成する場合、キャパシタを電源ラインと直接接続する際のキャパシタ−電源ライン間の電位差に応じた突入電流がしばしば問題となる。具体的には、キャパシタが大容量ゆえに、電源ラインと直接接続すると大きな突入電流（キャパシタ充電電流）が流れ、火花の発生や回路素子の破壊、電源の過電流検出によるシステム全体の瞬断・誤動作などの問題が生じる場合がある。

例えば、特許文献１には、電流制限をする抵抗を用いてキャパシタの初期充電時の過大電流を防止することが開示されている。この場合、抵抗を介して電源ラインとキャパシタを接続するものであり、突入電流を抑制しつつ、電圧レベルも揃えることが可能となる。

特開２００８−１１８８２８号公報

電流制限をする抵抗を用いてキャパシタの初期充電時の過大電流を防止する技術にあっては、ロボット向けの高電圧・大容量用途では、抵抗で大きな熱損失が発生するため、許容損失定格の大きな抵抗を用いることとなり、抵抗素子が大型化してしまう欠点がある。また、アプリケーションによっては抵抗の冷却機構が必要となり、機体の更なる大型化を招く場合がある。加えて、抵抗を用いた充電は、キャパシタの充電が進むにつれ、充電電流が絞られてくるため、充電時間が長いという欠点もある。

本技術の目的は、電力供給補助をするためのキャパシタの初期充電時の過大電流を良好に防止することにある。

本技術の概念は、
負荷に電源ラインを介して電源が接続され、前記電源ラインに電力供給補助をするためのキャパシタが第１のスイッチを介して接続され、前記キャパシタは前記電源を入力とするスイッチング電源の間欠駆動にて電流制限を掛けながら充電される構成を持つ電源系統を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記スイッチング電源の出力電圧が前記電源ラインの電圧と同じくなるように制御し、前記キャパシタの充電が完了した後に前記第１のスイッチをオフからオンに制御する
制御装置にある。

本技術においては、負荷に電源ラインを介して電源が接続され、電源ラインに電力供給補助をするためのキャパシタが第１のスイッチを介して接続され、キャパシタは電源を入力とするスイッチング電源の間欠駆動にて電流制限を掛けながら充電される構成を持つ電源系統を制御する制御部を備えるものである。例えば、電源はバッテリであってもよい。また、例えば、キャパシタは、ＥＤＬＣ（Electric Double Layer Capacitor）であってもよい。また、例えば、負荷は、ロボットを構成するモーターを含んでもよい。制御部により、スイッチング電源の出力電圧が電源ラインの電圧と同じくなるように制御され、キャパシタの充電が完了した後に第１のスイッチはオフからオンに制御される。

このように本技術においては、電源を入力とするスイッチング電源の間欠駆動にて電流制限を掛けながらキャパシタを充電するものであり、電流制限をする抵抗を用いる手法と異なり、大幅に熱損失を低減でき、それにより、充電回路の冷却機構が不要もしくは小型軽量で済むため、ロボットの小型軽量・動作時間延長が可能となる。また、本技術においては、電流制限をする抵抗を用いる手法と異なり、充電が進んでも電流が絞られることが無いため、充電時間を大幅に短縮できる。

また、本技術においては、スイッチング電源の出力電圧を電源ラインの電圧と同じくなるように制御し、キャパシタの充電が完了した後に第１のスイッチをオフからオンに制御するものであり、充電完了後にキャパシタを電源ラインに接続する際の電位差に応じた突入電流の発生を抑制でき、キャパシタを電源ラインに安全に接続でき、また、負荷で発生する回生エネルギーを良好に回収できる。

なお、本技術において、例えば、電源系統は、スイッチング電源とキャパシタの間に第２のスイッチを有し、制御部は、スイッチング電源によるキャパシタの充電を開始するとき、第２のスイッチをオフからオンに制御し、キャパシタの充電が完了したとき、第２のスイッチをオンからオフに制御してもよい。これにより、スイッチング電源によるキャパシタの充電を開始するとき、スイッチング電源をキャパシタに接続して充電を始めることができ、一方、キャパシタの充電が完了したとき、キャパシタをスイッチング電源から切り離して、キャパシタからスイッチング電源への逆流を防止できる。

この場合、例えば、制御部は、スイッチング電源によるキャパシタの充電を開始するとき、第２のスイッチをオフからオンに制御した後に、スイッチング電源の出力をオフからオンに制御してもよい。これにより、第２のスイッチにストレスが掛かってダメージを与えることを防止できる。また、この場合、例えば、制御部は、キャパシタの充電が完了したとき、第２のスイッチをオンからオフに制御した後に、スイッチング電源の出力をオンからオフに制御してもよい。これにより、キャパシタからスイッチング電源への逆流を確実に防止できる。

また、例えば、電源系統は、電源ラインの電圧を検出する第１の電圧検出部を有し、制御部は、第１の電圧検出部の検出結果に基づいてスイッチング電源の出力電圧が電源ラインの電圧と同じくなるように制御してもよい。この場合、例えば、電源系統は、スイッチング電源のフィードバックラインに電流を入出力する電流コンバータを有し、制御部は、第１の電圧検出部の検出結果に基づいて第１のスイッチング電源のフィードバックラインの電流操作量を計算し、電流コンバータに電流操作量をフィードバックラインに入出力するように指示してもよい。これにより、スイッチング電源の出力電圧を電源ラインの電圧と同じくなるように適切に制御できる。

また、本技術において、例えば、電源系統は、キャパシタの充電電圧を検出する第２の電圧検出部を有し、制御部は、第２の電圧検出部の検出結果に基づいてキャパシタの充電が完了したことを判断してもよい。これにより、キャパシタの充電完了をより精度よく判断できる。

また、本技術において、例えば、電源系統は、電源ラインとスイッチング電源の間に第３のスイッチを有し、制御部は、スイッチング電源によるキャパシタの充電を開始するとき、第３のスイッチをオフからオンに制御し、キャパシタの充電が完了したとき、第３のスイッチをオンからオフに制御してもよい。これにより、スイッチング電源によるキャパシタの充電を開始するとき、スイッチング電源に電源ラインから電源を入力でき、一方、キャパシタの充電が完了したとき、スイッチング電源から電源ラインを切り離すことができる。

また、本技術において、例えば、電源系統は、電源ラインに電源として第１の電源が接続された状態から電源ラインに電源として第２の電源が接続された状態、あるいは前記第１の電源および前記第２の電源が並列的に接続された状態に切り換えるホットスワップを行うホットスワップ回路を有し、制御部は、ホットスワップ回路でホットスワップを行うとき、第１のスイッチをオンからオフに制御した後に、ホットスワップ回路がホットスワップを実際に行うように制御すると共に、キャパシタをスイッチング電源の間欠駆動にて電流制限を掛けながら充電するように制御し、キャパシタの充電が完了した後に、第１のスイッチをオフからオンに制御してもよい。これにより、ホットスワップを行った場合に、電源ラインからキャパシタに電位差に応じた突入電流（キャパシタ充電電流）が流れることを防止できる。

また、本技術において、制御部は、負荷がキャパシタによる電力供給補助を不要とするとき、第１のスイッチをオンからオフに制御し、負荷がキャパシタによる電力供給補助を必要とするとき、キャパシタをスイッチング電源の間欠駆動にて電流制限を掛けながら充電するように制御すると共に、キャパシタの充電が完了した後に、第１のスイッチをオフからオンに制御してもよい。これにより、電力供給補助が不要なタイミングでのキャパシタ充電状態を回避でき、キャパシタのリークによる電力損失の低減と、キャパシタ自体の寿命の延長が可能となる。

また、本技術において、電源系統は、電源を電源ラインに接続する第４のスイッチと、キャパシタの電荷を放電するディスチャージ回路を有し、制御部は、負荷に異常が発生したとき、第４のスイッチをオンからオフに制御し、第１のスイッチをオンからオフに制御し、ディスチャージ回路でキャパシタの電荷を放電するように制御してもよい。これにより、負荷、例えばロボットに何らかの異常が発生した場合の安全性を確保でき、キャパシタの充電状態が意図せず維持されることによるキャパシタの寿命低下を回避できる。

この場合、例えば、制御部には電源ラインを介した電源からの電力とキャパシタからの電力が並列供給されてもよい。これにより、電源が電源ラインから分離されて電源喪失の状態になっても、制御部はキャパシタからの電力によりディスチャージ回路を作動させることができ、キャパシタの電荷を安全に放電させることができる。

電源系統に電力供給補助をするためのキャパシタを有する電源システムの概要を示す図である。 第１の実施の形態としての電源システムの構成例を示すブロック図である。 電源システムの動作の一例を示すフローチャートである。 キャパシタの充電をＤＣ−ＤＣコンバータの間欠駆動にて電流制限を掛けながら行った場合（第１の手法）と電流制限をする抵抗を用いて行った場合（第２の手法）における電力損失、充電電流、充電電圧の推移を比較して示す図である。 第２の実施の形態としての電源システムの構成例を示すブロック図である。 電源システムの動作の一例を示すフローチャートである。 第３の実施の形態としての電源システムの構成例を示すブロック図である。 電源システムの動作の一例を示すフローチャートである。 第４の実施の形態としての電源システムの構成例を示すブロック図である。 ＭＣＵの動作電力として電源ラインを介したバッテリからの電力とキャパシタからの電力を並列供給することを示す図である。 電源システムの動作の一例を示すフローチャートである。

以下、発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」とする）について説明する。なお、説明を以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
２．第２の実施の形態
３．第３の実施の形態
４．第３の実施の形態
５．変形例

＜１．第１の実施の形態＞
「電力供給補助をするためのキャパシタを有する電源システムの概要」
図１は、電源系統に電力供給補助をするためのキャパシタを有する電源システムの概要を示している。負荷に、電源ラインを介して、電源としてのバッテリが接続されている。負荷は、例えば、ロボットを構成するモーターを含むものである。電源ラインに、電力供給補助をするためのキャパシタが接続されている。このキャパシタは大容量のもので、ここではＥＤＬＣ（Electric Double Layer Capacitor）とされている。

この電源システムにおいては、負荷が要求する電力が瞬間的に大きくなる場合、キャパシタから優先的に負荷に電力が供給される。図示の例において、矢印の太さは、負荷が要求する電力が瞬間的に大きくなった場合において、それぞれのラインに流れる電流量を模式的に示している。このように、電源系統に電力供給補助をするためのキャパシタを持つことで、バッテリの大型化を回避して、例えばロボットにおける機体サイズの大型化や機体重量の増加を回避することが可能となる。

「電源システムの構成例」
図２は、第１の実施の形態としての電源システム１０Ａの構成例を示している。この電源システム１０Ａは、バッテリ１０１と、電源ライン１０２と、キャパシタ（ＥＤＬＣ）１０３と、負荷１０４と、充電側ＦＥＴスイッチ（充電側FET SW3）１０５と、放電側ＦＥＴスイッチ（放電側FET SW1）１０６と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７と、電圧検出器１０８と、電流コンバータ１０９と、制御部を構成するＭＣＵ（Micro Controller Unit）１１０と、電圧検出器１１１と、スイッチング電源出力側ＦＥＴスイッチ（SW電源出力側FET SW2）１１２と、電力供給ＦＥＴスイッチ（電力供給FET SW4）１１３を有している。

バッテリ１０１は、電源ライン１０２を介して負荷１０４に接続されており、負荷１０４に電力を供給する。この実施の形態において、バッテリ１０１は、ロボットのメイン電源を構成している。移動ロボットの場合は、電源としてバッテリが用いられる場合が多い。バッテリの供給能力には制限があり、供給能力が高いバッテリは大型化する傾向がある。電力供給ＦＥＴスイッチ１１３は、バッテリ１０１を電源ライン１０２に接続するためのスイッチである。

キャパシタ１０３は、バッテリ１０１に並列接続されることで、負荷１０４への電力供給を補助する蓄電デバイスである。このキャパシタ１０３は、放電側ＦＥＴスイッチ１０６を介して、電源ライン１０２に接続されている。この実施の形態において、キャパシタ１０３は、ＥＤＬＣ（（Electric Double Layer Capacitor：電気二重層キャパシタ）である。

ＥＤＬＣは、バッテリ比では容量は小さいが、従来のキャパシタ（アルミ電解コンデンサ等）比では飛躍的に容量が大きなキャパシタである。また、ＥＤＬＣは、バッテリ比では電力供給能力が高く、ロボットの瞬間的な大電力を補助するのに最適なデバイスである。一般的に、ＥＤＬＣは、ロボットの電源電圧に応じて複数が直列接続され（モジュールとしての高耐圧化）、また、ロボットの瞬間的な大電力に応じて複数が並列接続されて用いられる（モジュールとしての容量・供給能力向上）。

負荷１０４は、ここでは、ロボットを動作させるために必要な電力消費を伴うデバイスであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やモーターなどである。ロボットでは負荷の中で最も電力消費が大きいデバイスはモーターであることが多い。負荷１０４がモーターの場合、ロボットが力強い動作を行う際に瞬間的に大電力が必要となる傾向がある。

また、負荷１０４がモーターの場合、このモーターが回生動作した場合にモーター側（負荷側）から回生エネルギーが電源ライン１０２に還ってくる（逆流する）場合がある。なお、バッテリ１０１とキャパシタ１０３を比較した場合、瞬間的な電力の出し入れの機能はキャパシタ１０３の方が優れている。そのため、電源ライン１０２に回生エネルギーが還ってくる場合には、バッテリ１０１に比べてキャパシタ１０３の方が吸収し易い。

充電側ＦＥＴスイッチ１０５は、キャパシタ１０３の充電ラインの導通を制御するスイッチである。この充電側ＦＥＴスイッチ１０５は、電源ライン１０２とＤＣ−ＤＣコンバータ１０７の間に介在されている。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７によるキャパシタ１０３の充電を開始するとき、この充電側ＦＥＴスイッチ１０５はオフからオンとされ、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７に電源ライン１０２から電源電圧が入力される。また、キャパシタ１０３の充電が完了したとき、この充電側ＦＥＴスイッチ１０５はオンからオフとされ、電源ライン１０２はＤＣ−ＤＣコンバータ１０７から切り離される。

このスイッチは、メカスイッチでも構わないが、一般的にＦＥＴを用いた電子スイッチが用いられる。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７のオン/オフで充電ラインの導通を制御できる場合は、この充電側ＦＥＴスイッチ１０５を省略できる。

放電側ＦＥＴスイッチ１０６は、キャパシタ１０３の放電ラインの導通を制御するスイッチである。この放電側ＦＥＴスイッチ１０６は、キャパシタ１０３と電源ライン１０２の間に介在されている。このスイッチは、メカスイッチでもよい場合はあるが、電源ライン１０２に緩やかに接続すること、いわゆるソフトオンが求められる場合が多く、オフからオンの遷移時間をコントロールしやすいＦＥＴスイッチが好ましい。キャパシタ１０３の充電電圧と電源ライン１０２の電圧との間に電位差があった場合に、その電位差とつながったときに流れる電流によって電力損失が発生して、放電側ＦＥＴスイッチ１０６にストレスを与えることになるが、ソフトオンによりそのストレスを抑制することが可能となる。

また、放電側ＦＥＴスイッチ１０６には、キャパシタ１０３による電力供給補助性能を最大限引き出すため、低インピーダンスであることが求められる。さらに、負荷１０４がモーターである場合の回生エネルギー回収の観点から、オン時は双方向の電流を流せる必要がある。つまり、ダイオードなどを用いた整流要素で代用することは、回生エネルギー回収が不可となるため望ましくない。この放電側ＦＥＴスイッチ１０６が無いと、放電ライン経由でキャパシタ１０３への充電電流（突入電流）が発生してしまうため、この放電側ＦＥＴスイッチ１０６は必要である。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７は、キャパシタ１０３を充電するためのスイッチング電源を構成している。このＤＣ−ＤＣコンバータ１０７は、出力電流に制限をかけることができる。キャパシタ１０３は、このＤＣ−ＤＣコンバータ１０７の間欠駆動にて電流制限を掛けながら充電される。

電圧検出器１０８は、電源ライン１０２の電圧、つまりバッテリ１０１の電圧（バッテリ_Vout）を検出し、その検出結果（検出値）をＭＣＵ１１０に送る。電流コンバータ１０９は、ＭＣＵ１１０からの指令値による指示に従い、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７の図示しないフィードバックラインに電流（電流操作量）を入出力する。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７のフィードバックラインの電流が調整され、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７の出力電圧は、電源ライン１０２の電圧と同じくなるように調整される。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７の出力電圧は電源ライン１０２の電圧と同じくなるように適切に制御される。

この場合、電圧検出器１０８と、ＭＣＵ１１０と、電流コンバータ１０９により、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７の出力電圧の調整回路群が構成されている。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７自体に、この調整回路群の機能を持たせてもよい。その場合には、電圧検出器１０８および電流コンバータ１０９は、不要となる。

ＭＣＵ１１０は、電圧検出器１０８から検出結果(検出値)を受け取り、その検出結果に基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７の出力電圧を電源ライン１０２の電圧と同じくなるように調整するために必要な電流操作量を計算する。そして、ＭＣＵ１１０は、電流コンバータ１０９に、その電流操作量をＤＣ−ＤＣコンバータ１０７のフィードバックラインに入出力するように指示するための指令値を送る。

また、ＭＣＵ１１０は、電源システム１０Ａを構成する各ＦＥＴスイッチのオン・オフ、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７の起動・停止、キャパシタ１０３の充電・放電レベル等の監視・管理を行う。

電圧検出器１１１は、キャパシタ１０３の充電電圧（EDLC_Vout）を検出し、その検出結果（検出値）をＭＣＵ１１０に送る。ＭＣＵ１１０は、例えば、キャパシタ１０３の充電完了を充電開始からの時間によって判断することも可能であるが、電圧検出器１１１からの検出結果に基づくことで、キャパシタ１０３の充電完了をより精度よく判断できる。

スイッチング電源出力側ＦＥＴスイッチ１１２は、キャパシタ１０３からＤＣ−ＤＣコンバータ１０７へ電流が逆流することを防止するためのスイッチである。このスイッチング電源出力側ＦＥＴスイッチ１１２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７とキャパシタ１０３の間に介在されている。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７によるキャパシタの充電を開始するとき、スイッチング電源出力側ＦＥＴスイッチ１１２はオフからオンとされ、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７がキャパシタ１０３に接続されて充電が始められる。また、キャパシタ１０３の充電が完了したとき、スイッチング電源出力側ＦＥＴスイッチ１１２はオンからオフとされ、キャパシタ１０３はＤＣ−ＤＣコンバータ１０７から切り離され、キャパシタ１０３からＤＣ−ＤＣコンバータ１０７への逆流が防止される。

この場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７によるキャパシタ１０３の充電を開始するとき、スイッチング電源出力側ＦＥＴスイッチ１１２がオフからオンとされた後、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７の出力がオフからオンとされる。これにより、スイッチング電源出力側ＦＥＴスイッチ１１２にストレスが掛かってダメージを与えることが防止される。また、この場合、キャパシタ１０３の充電が完了したとき、スイッチング電源出力側ＦＥＴスイッチ１１２がオンからオフとされた後、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７の出力がオンからオフとされる。これにより、キャパシタ１０３からＤＣ−ＤＣコンバータ１０７への逆流が確実に防止される。

図３のフローチャートは、図２の電源システム１０Ａの動作の一例を示している。まず、ステップＳ１において、各ＦＥＴスイッチの初期状態はオフとされている。次に、ステップＳ２において、電力供給ＦＥＴスイッチ１１３がオフからオンとされ、バッテリ１０１からの電力供給が開始される。この場合、バッテリ１０１の仕様、充電レベルに応じて、電源ライン１０２の電圧（バッテリ_Vout）は異なる。

次に、ステップＳ３において、充電側ＦＥＴスイッチ１０５は、オフからオンにされる。この場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７に、電源ライン１０２から電源電圧が入力される。次に、ステップＳ４において、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７が起動される。この時点では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７は、スイッチングを開始しておらず、出力オフとなっている。

次に、ステップＳ５において、電圧検出器１０８で、電源ライン１０２の電圧が検出される。この検出結果（検出値）はＭＣＵ１１０に送られる。次に、ステップＳ６において、ＭＣＵ１１０で、電源ライン１０２の電圧の検出結果に基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７の出力電圧を電源ライン１０２の電圧と同じくするための、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７のフィードバックラインの電流操作量が計算される。この場合、計算式は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７のフィードバック仕様によって変わる。

次に、ステップＳ７において、ＭＣＵ１１０から電流コンバータ１０９に、計算された電流操作量をＤＣ−ＤＣコンバータ１０７のフィードバックラインに入出力するように指示するための指令値が送られる。次に、ステップＳ８において、電流コンバータ１０９では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０９のフィードバックラインに電流（電流操作量）を入出力することが実現される。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７は、その出力電圧が電源ライン１０２の電圧と同じくなるように調整される。

次に、ステップＳ９において、スイッチ電源出力側スイッチ１１２は、オフからオンとされる。この場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７は、キャパシタ１０３に接続される。次に、ステップＳ１０において、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７は、出力オンとされる。そして、ステップＳ１１において、キャパシタ１０３では、充電が開始される。このように、キャパシタ１０３の充電を開始するとき、スイッチング電源出力側ＦＥＴスイッチ１１２がオフからオンとなった後、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７が出力オンとなることから、スイッチング電源出力側ＦＥＴスイッチ１１２にストレスが掛かってダメージを与えることが防止される。

次に、ステップＳＴ１２において、ＭＣＵ１１０で、キャパシタ１０３の充電電圧（EDLC_Vout）が監視される。この場合、キャパシタ１０３の充電電圧（EDLC_Vout）が電圧検出器１１１で検出され、その検出結果（検出値）がＭＣＵ１１０に送られる。そして、ステップＳ１３において、ＭＣＵ１１０では、充電が完了したか否かが判断される。この場合、キャパシタ１０３の充電電圧（EDLC_Vout）が電源ライン１０２の電圧（バッテリ_Vout）と略等しくなるとき、例えばキャパシタ１０３の充電電圧が電源ライン１０２の電圧の９５％に到達したとき、充電が完了したと判断される。

充電が完了していないと判断されるとき、ステップＳ１２に戻って、キャパシタ１０３の充電が継続される。一方、充電が完了したと判断されるとき、ステップＳ１４に進む。このステップＳ１４において、スイッチング電源出力側ＦＥＴスイッチ１１２は、オンからオフとされる。これにより、キャパシタ１０３はＤＣ−ＤＣコンバータ１０７から切り離され、キャパシタ１０３からＤＣ−ＤＣコンバータ１０７への逆流が防止される。

次に、ステップＳ１５において、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７は、停止状態とされる。ここで、停止状態とは、出力オフの状態、あるいは起動前の状態を意味する。このように、スイッチング電源出力側ＦＥＴスイッチ１１２がオンからオフとされた後、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７が停止状態とされることで、キャパシタ１０３からＤＣ−ＤＣコンバータ１０７への逆流は確実に防止される。つまり、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７によっては停止状態で出力側から電流を吸い込むものがあり、そのようなＤＣ−ＤＣコンバータ１０７を使用する場合には、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７を停止状態とする前に、キャパシタ１０３をＤＣ−ＤＣコンバータ１０７から切り離すことが必要となる。

次に、ステップＳ１６において、充電側ＦＥＴスイッチ１０５は、オンからオフとされる。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７が電源ライン１０２から切り離され、充電側回路の切り離しが完了する。次に、ステップＳ１７において、放電側ＦＥＴスイッチ１０６は、オフからオンとされる。これにより、キャパシタ１０３は、電源ライン１０２に接続される。

次に、ステップＳ１８において、キャパシタ１０３は放電開始状態（電力供給可能状態）となる。これにより、バッテリ１０１およびキャパシタ１０３の両方から負荷１０４へ電力供給が可能となる。また、負荷１０４がモーターで、回生エネルギーが還ってきた場合は、キャパシタ１０３で回生エネルギーを回収可能となる。

上述したように、図２に示す電源システム１０Ａにおいては、バッテリ１０１を入力とするＤＣ−ＤＣコンバータ１０７の間欠駆動にて電流制限を掛けながらキャパシタ１０３を充電するものである。そのため、電流制限をする抵抗を用いる手法と異なり、大幅に熱損失を低減でき、それにより、充電回路の冷却機構が不要もしくは小型軽量で済むため、ロボットの小型軽量・動作時間延長が可能となる。電流制限をする抵抗を用いる手法と異なり、充電が進んでも電流が絞られることが無いため、充電時間を大幅に短縮できる。

図４（ａ）には、キャパシタの充電を、本技術のようにＤＣ−ＤＣコンバータ１０７の間欠駆動にて電流制限を掛けながら行った場合（第１の手法）と電流制限をする抵抗を用いて行った場合（第２の手法）における電力損失の推移例を示している。第２の手法の場合、充電開始直後には大きな充電電流が抵抗を介して流れることから大きな電力損失が発生し、その後はキャパシタの充電電流はキャパシタの充電に伴って小さくなっていくことから、電力損失も小さくなっていく。これに対して、第１の手法の場合、電力損失は充電開始直後から小さいままで推移する。

また、図４（ｂ）には、第１の手法と第２の手法における充電電流と充電電圧の推移例を示している。第２の手法の場合、充電電流は、充電開始直後に大きくなり、その後は充電が進むにつれて絞られていき、充電電圧は、充電開始直後から徐々に上昇していくが、その後は充電が進むにつれて充電電流が絞られていくことから、充電完了までの時間は長くなる。これに対して、第１の手法の場合、充電電流は、充電開始直後に大きくなってその状態が続き、充電電圧は、充電開始から線形的に上昇していき、比較的短時間で充電が完了する。

また、図２に示す電源システム１０Ａにおいては、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７の出力電圧を電源ライン１０２の電圧と同じくなるように制御し、キャパシタ１０３の充電が完了した後に放電側ＦＥＴスイッチ１０６をオフからオンに制御するものである。そのため、充電完了後にキャパシタ１０３を電源ライン１０２に接続する際の電位差に応じた突入電流の発生を抑制でき、キャパシタ１０３を電源ライン１０２に安全に接続でき、また、負荷１０４で発生する回生エネルギーを良好に回収できる。

また、図２に示す電源システム１０Ａにおいては、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７とキャパシタ１０３の間にスイッチング電源出力側ＦＥＴスイッチ１１２を有し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７によるキャパシタ１０３の充電を開始するとき、スイッチング電源出力側ＦＥＴスイッチ１１２をオフからオンに制御し、キャパシタ１０３の充電が完了したとき、スイッチング電源出力側ＦＥＴスイッチ１１２をオンからオフに制御するものである。そのため、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７によるキャパシタ１０３の充電を開始するとき、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７をキャパシタ１０３に接続して充電を始めることができ、一方、キャパシタ１０３の充電が完了したとき、キャパシタ１０３をＤＣ−ＤＣコンバータ１０７から切り離して、キャパシタ１０３からＤＣ−ＤＣコンバータ１０７への逆流を防止できる。

また、図２に示す電源システム１０Ａにおいては、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７によるキャパシタ１０３の充電を開始するとき、スイッチング電源出力側ＦＥＴスイッチ１１２をオフからオンに制御した後に、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７の出力をオフからオンに制御するものである。そのため、スイッチング電源出力側ＦＥＴスイッチ１１２にストレスが掛かってダメージを与えることを防止できる。

また、図２に示す電源システム１０Ａにおいては、キャパシタ１０３の充電が完了したとき、スイッチング電源出力側ＦＥＴスイッチ１１２をオンからオフに制御した後に、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７の出力をオンからオフに制御するものである。そのため、キャパシタ１０３からＤＣ−ＤＣコンバータ１０７への逆流を確実に防止できる。

また、図２に示す電源システム１０Ａにおいては、電源ライン１０２の電圧を検出する電圧検出器１０８を有し、この電圧検出器１０８の検出結果に基づいてＤＣ−ＤＣコンバータ１０７の出力電圧が電源ライン１０２の電圧と同じくなるように制御するものである。そのため、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７の出力電圧を電源ライン１０２の電圧と同じくなるように適切に制御できる。

また、図２に示す電源システム１０Ａにおいては、キャパシタ１０３の充電電圧を検出する電圧検出器１１１を有し、この電圧検出器１１１の検出結果に基づいてキャパシタ１０３の充電が完了したことを判断するものである。そのため、キャパシタ１０３の充電完了をより精度よく判断できる。

また、図２に示す電源システム１０Ａにおいては、電源ライン１０２とＤＣ−ＤＣコンバータ１０７の間に充電側ＦＥＴスイッチ１０５を有し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７によるキャパシタ１０３の充電を開始するとき、充電側ＦＥＴスイッチ１０５をオフからオンに制御し、キャパシタ１０３の充電が完了したとき、充電側ＦＥＴスイッチ１０５をオンからオフに制御するものである。そのため、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７によるキャパシタ１０３の充電を開始するとき、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７に電源ライン１０２から電源を入力でき、一方、キャパシタ１０３の充電が完了したとき、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７から電源ライン１０２を切り離すことができる。

＜２．第２の実施の形態＞
バッテリで動作するロボットは継続動作時間による運用の制約を受けるため、継続動作時間を延長する手法として、通電状態を維持したままバッテリを交換するホットスワップ（Hot swap）を行う場合がある。なお、ホットスワップは、活線挿抜、あるいは活線挿入とも言われる。

ホットスワップを行う際に、電源ラインの電圧は、残量低下したバッテリの低電圧から、満充電されたバッテリの高電圧へ上昇することになる。バッテリ交換前のキャパシタは残量低下したバッテリと同じ電圧の電源ラインに接続されているため、キャパシタの電圧も低電圧となっている。その状態で満充電されたバッテリが電源ラインに接続された場合、電位差に応じた突入電流が発生する。そのため、ホットスワップを行うことを検出した場合、満充電されたバッテリの電圧レベルに応じて、再度キャパシタ充電を実施する必要がある。

「電源システムの構成例」
図５は、第２の実施の形態としての電源システム１０Ｂの構成例を示している。この図５において、図２と対応する部分には同一符号を付し、適宜、その詳細説明は省略する。電源ライン１０２には、ホットスワップ回路１２１を介して、バッテリ１０１-1と、バッテリ１０１-2が接続されている。その他の構成は、図２に示す電源システム１０Ａと同様である。

バッテリ１０１-1は、残量低下したバッテリであり、取り替えられる側のバッテリである。バッテリ１０１-2は、満充電されたバッテリであり、取り換える側のバッテリである。

ホットスワップ回路１２１は、バッテリ１０１-1とバッテリ１０１-2の充電レベルを比較し、通電を維持したまま、つまり負荷１０４への電力供給を維持したまま、接続バッテリを切り替える回路である。ホットスワップ回路１２１を通じてバッテリ１０１-1から負荷１０４への電力供給が維持されている状態でこのホットスワップ回路１２１にバッテリ１０１-2が接続されるとき、自動的にあるいはユーザの操作に応じて、ホットスワップ回路１２１はホットスワップ（接続バッテリの切り替え動作）をする。

この場合、バッテリ１０１-2のみが接続された状態に切り替えられるか、あるいはバッテリ１０１-1およびバッテリ１０１-2が並列的に接続された状態に切り替えられる。いずれの場合も、電源ライン１０２の電圧（バッテリ_Vout）は、バッテリ１０１-1のみが接続されていた状態から変化する。

この電源システム１０Ｂにおいては、ＭＣＵ１１０は、ホットスワップ回路１２１を監視し、ホットスワップ回路１２１がホットスワップを行おうとする場合、放電側ＦＥＴスイッチ１０６をオンからオフに制御し、その後に、ホットスワップ回路１２１が実際にホットスワップを行うように制御すると共に、電源ライン１０２の変化後の電圧に基づいてキャパシタ１０３が再充電された後に放電側ＦＥＴスイッチ１０６をオフからオンに制御する。

これにより、ホットスワップ回路１２１でホットスワップが行われるとき電源ライン１０２の電圧（バッテリ_Vout）は急に変化するが、電源ライン１０２からキャパシタ１０３に大きな突入電流（キャパシタ突入電流）が流れることを防止でき、火花の発生や回路素子の破壊、電源の過電流検出によるシステム全体の瞬断・誤動作などの問題が生じることを回避できる。

図６のフローチャートは、図５の電源システム１０Ｂの動作の一例を示している。この図６において、図３のフローチャートと対応するステップには同一符号を付し、適宜、その詳細説明は省略する。

ステップＳ１８でキャパシタ１０３が放電開始状態（電力供給可能状態）となった後、ステップＳ１９において、ＭＣＵ１１０は、ホットスワップ回路１２１がホットスワップを行うか否かを判断する。ホットスワップを行わないと判断するとき、ステップＳ１８に戻り、キャパシタ１０３の放電開始状態（電力供給可能状態）が維持される。

一方、ホットスワップを行うと判断するとき、ステップＳ２０において、放電側ＦＥＴスイッチ１０６はオンからオフとされ、ホットスワップに伴う電源ライン１０２の電圧変化に備え、キャパシタ１０３は電源ライン１０２から切り離される。その後に、ステップＳ２の処理に戻る。

このステップＳ２では、ホットスワップ回路１２１で実際にホットスワップが行われ、電源ライン１０２にバッテリ１０１-1のみが接続された状態から、電源ライン１０２にバッテリ１０１-2のみが接続された状態、あるいは電源ライン１０２にバッテリ１０１-1およびバッテリ１０１-2が並列的に接続された状態に切り替えられて、電力供給が開始される。なお、図５に示す電源システム１０Ｂの場合、ステップＳ１の後のステップＳ２においては、ホットスワップ回路１２１でバッテリ１０1−１が電源ライン１０２に接続され、バッテリ１０１からの電力供給が開始される。

このステップＳ２でホットスワップが行われた後は、図３のフローチャートで説明したと同様の処理が行われる。すなわち、キャパシタ１０３にホットスワップ後の電源ライン１０２の電圧に応じた充電が行われ、充電完了後、放電側ＦＥＴスイッチ１０６はオフからオンとされてキャパシタ１０３が電源ライン１０２に接続され（ステップＳ１７）、キャパシタ１０３は放電開始状態（電力供給可能状態）となる（ステップＳ１８）。

図５に示す電源システム１０Ｂにおいては、図２に示す電源システム１０Ａと同様の効果を得ることができる。また、図５に示す電源システム１０Ｂにおいては、ホットスワップを行った場合に、電源ライン１０２からキャパシタ１０３に電位差に応じた突入電流（キャパシタ充電電流）が流れることを防止でき、火花の発生や回路素子の破壊、電源の過電流検出によるシステム全体の瞬断・誤動作などの問題が生じることを回避できる。

＜３．第３の実施の形態＞
キャパシタによる電力供給補助が、ロボットの動作において常時必要であるとは限らない。ロボットの動作を司る上位ＣＰＵにてロボットの駆動計画情報から算出した電力供給補助が必要となるタイミングに応じて、キャパシタの充電・放電を行う。これにより、電力供給補助が不要なタイミングでのキャパシタ充電状態を回避でき、キャパシタのリークによる電力損失の低減と、キャパシタ自体の寿命の延長が可能となる。

「電源システムの構成例」
図７は、第３の実施の形態としての電源システム１０Ｃの構成例を示している。この図７において、図２と対応する部分には同一符号を付し、適宜、その詳細説明は省略する。

上位ＣＰＵ１２２は、ロボットの制御を行うメインＣＰＵであって、ロボットの各アクチュエータをどのように駆動するかを決定する。上位ＣＰＵ１２２は、駆動計画から必要な電力を予測し、電力供給補助が必要となるタイミングや電力供給補助が不要となるタイミングを算出する。そして、上位ＣＰＵ１２２は、電力供給補助が必要となるタイミングや電力供給補助が不要となるタイミングであることをＭＣＵ１１０に通知する。ＭＣＵ１１０は、そのタイミング通知に応じて、キャパシタ１０３の充放電制御をする。その他の構成は、図２に示す電源システム１０Ａと同様である。

図８のフローチャートは、図７の電源システム１０Ｃの動作の一例を示している。この図８において、図３のフローチャートと対応するステップには同一符号を付し、適宜、その詳細説明は省略する。

ステップＳＴ２でバッテリ１０１からの電力供給を開始した後、ステップＳ２１において、ＭＣＵ１１０は、上位ＣＰＵ１２２から電力供給補助が必要となるタイミングであることの通知があるか否かを判断する。通知がないと判断するとき、ステップＳ２の処理に戻り、バッテリ１０１-1単独での電力供給が継続される。

一方、通知があると判断するとき、ステップＳ３の処理に進み、図３のフローチャートで説明したと同様の処理が行われる。すなわち、キャパシタ１０３に電源ライン１０２の電圧に応じた充電が行われ、充電完了後、放電側ＦＥＴスイッチ１０６はオフからオンとされてキャパシタ１０３が電源ライン１０２に接続され（ステップＳ１７）、キャパシタ１０３は放電開始状態（電力供給可能状態）となる（ステップＳ１８）。

また、ステップＳ１８でキャパシタ１０３が放電可能状態（電力供給可能状態）となった後、ステップＳ２２において、ＭＣＵ１１０は、上位ＣＰＵ１２２から電力供給補助が不要となるタイミングであることの通知があるか否かを判断する。通知がないと判断するとき、ステップＳ１８に戻り、キャパシタ１０３の電力供給可能状態（放電開始状態）が維持される。

一方、通知があると判断するとき、ステップＳ２３において、放電側ＦＥＴスイッチ１０６はオンからオフとされ、キャパシタ１０３は電源ライン１０２から切り離される。その後に、ステップＳ２１の処理に戻る。

図７に示す電源システム１０Ｃにおいては、図２に示す電源システム１０Ａと同様の効果を得ることができる。また、図７に示す電源システム１０Ｃにおいては、電力供給補助が不要なタイミングでのキャパシタ充電状態を回避でき、キャパシタ１０３のリークによる電力損失の低減と、キャパシタ１０３自体の寿命の延長が可能となる。

＜４．第４の実施の形態＞
ロボットに何らかの異常が発生し、バッテリなどの出力が停止してしまった場合、通常であればマイコン等を動作させるための電力源が失われる（電源喪失）。その場合、ロボットは異常動作で停止しているにも関わらず、キャパシタはチャージされた状態で放置されるため、安全性の課題と、充電状態が意図せず維持されることによるキャパシタの寿命低下の課題が発生する。

ロボットに何らかの異常が発生した場合、キャパシタの電荷を放電することで、安全性の課題とキャパシタ寿命低下の課題を解決できる。また、この場合、ＭＣＵの動作電力として、メイン電源（バッテリ）からの電力とキャパシタからの電力を並列供給することで、メイン電源が喪失した際も、キャパシタ自らに蓄えられた電力によってＭＣＵを動作させ、ディスチャージ回路等を作動させることが可能となる。

「電源システムの構成例」
図９は、第４の実施の形態としての電源システム１０Ｄの構成例を示している。この図９において、図２と対応する部分には同一符号を付し、適宜、その詳細説明は省略する。

ディスチャージ回路１２３は、キャパシタ１０３の電荷を放電するための回路であり、ＭＣＵ１１０によって制御される。このディスチャージ回路１２３は、放電ラインに接続されている。また、ＭＣＵ１１０の動作電力として、図１０に示すように、電源ライン１０２を介したバッテリ１０１からの電力とキャパシタ１０３からの電力とが並列供給される。その他の構成は、図２に示す電源システム１０Ａと同様である。

図１１のフローチャートは、図９の電源システム１０Ｄの動作の一例を示している。この図１１において、図３のフローチャートと対応するステップには同一符号を付し、適宜、その詳細説明は省略する。

ステップＳ１８でキャパシタ１０３が放電可能状態（電力供給可能状態）となった後、ステップＳ２４において、ＭＣＵ１１０は、緊急停止発生か否かを判断する。この場合、ＭＣＵ１１０は、ロボットに何等かの異常が発生したかどうかの検出結果に基づいて判断する。通常、ロボットの安全機能設計の一つとして、この監視機能は装備されることが多い。緊急停止発生でないと判断されるとき、ステップＳ１８に戻り、キャパシタ１０３の電力供給可能状態（放電開始状態）が維持される。

一方、緊急停止発生であると判断されるとき、ステップＳ２５において、バッテリ出力が停止される。つまり、電力供給ＦＥＴスイッチ１１３がオンからオフとされ、バッテリ１０１が電源ライン１０２、従って負荷１０４から切り離される。これは、バッテリ１０１の通電維持が危険であり、安全性の観点から行われる。このようにバッテリ出力が停止しても、ＭＣＵ１１０にはキャパシタ１０３から動作電力が与えられ（図１０参照）、ＭＣＵ１１０は継続して動作する。

次に、ステップＳ２６において、放電側ＦＥＴスイッチ１０６はオンからオフとされ、キャパシタ１０３は電源ライン１０２、従って負荷１０４から切り離される。その後に、ステップＳ２７において、ＭＣＵ１１０の制御によってディスチャージ回路１２３が駆動され、キャパシタ１０３の電荷が放電され、キャパシタ１０３の電力が廃棄される。

図９に示す電源システム１０Ｄにおいては、図２に示す電源システム１０Ａと同様の効果を得ることができる。また、図９に示す電源システム１０Ｄにおいては、負荷１０４、例えばロボットに何らかの異常が発生した場合、バッテリ１０１が負荷１０４から切り離されると共に、ディスチャージ回路１２３でキャパシタ１０３の電荷が放電されるものであり、安全性を確保でき、キャパシタの充電状態が意図せず維持されることによるキャパシタの寿命低下を回避できる。

また、図９に示す電源システム１０Ｄにおいては、ＭＣＵ１１０の動作電力として電源ライン１０２を介したバッテリ１０１からの電力とキャパシタ１０３からの電力が並列供給されるものであり、バッテリ１０１が電源ライン１０２から分離されて電源喪失の状態になっても、ＭＣＵ１１０はキャパシタ１０３からの電力によりディスチャージ回路１２３等を作動させることができ、キャパシタ１０３の電荷を安全に放電させることができる。

＜５．変形例＞
なお、上述実施の形態においては、電源がバッテリである例を示したが、この電源はバッテリに限定されるものではなく、有線電源、例えばコンセントから電源コードを介して与えられる電源であってもよい。

また、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。

また、技術は、以下のような構成もとることができる。
（１）負荷に電源ラインを介して電源が接続され、前記電源ラインに電力供給補助をするためのキャパシタが第１のスイッチを介して接続され、前記キャパシタは前記電源を入力とするスイッチング電源の間欠駆動にて電流制限を掛けながら充電される構成を持つ電源系統を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記スイッチング電源の出力電圧が前記電源ラインの電圧と同じくなるように制御し、前記キャパシタの充電が完了した後に前記第１のスイッチをオフからオンに制御する
制御装置。
（２）前記電源系統は、前記スイッチング電源と前記キャパシタの間に第２のスイッチを有し、
前記制御部は、前記スイッチング電源による前記キャパシタの充電を開始するとき、前記第２のスイッチをオフからオンに制御し、前記キャパシタの充電が完了したとき、前記第２のスイッチをオンからオフに制御する
前記（１）に記載の制御装置。
（３）前記制御部は、前記スイッチング電源による前記キャパシタの充電を開始するとき、前記第２のスイッチをオフからオンに制御した後に、前記スイッチング電源の出力をオフからオンに制御する
前記（２）に記載の制御装置。
（４）前記制御部は、前記キャパシタの充電が完了したとき、前記第２のスイッチをオンからオフに制御した後に、前記スイッチング電源の出力をオンからオフに制御する
前記（２）または（３）に記載の制御装置。
（５）前記電源系統は、前記電源ラインの電圧を検出する第１の電圧検出部を有し、
前記制御部は、前記第１の電圧検出部の検出結果に基づいて前記スイッチング電源の出力電圧が前記電源ラインの電圧と同じくなるように制御する
前記（１）から（４）のいずれかに記載の制御装置。
（６）前記電源系統は、前記スイッチング電源のフィードバックラインに電流を入出力する電流コンバータを有し、
前記制御部は、前記第１の電圧検出部の検出結果に基づいて前記第１のスイッチング電源のフィードバックラインの電流操作量を計算し、前記電流コンバータに前記電流操作量を前記フィードバックラインに入出力するように指示する
前記（５）に記載の制御装置。
（７）前記電源系統は、前記キャパシタの充電電圧を検出する第２の電圧検出部を有し、
前記制御部は、前記第２の電圧検出部の検出結果に基づいて前記キャパシタの充電が完了したことを判断する
前記（１）から（６）のいずれかに記載の制御装置。
（８）前記電源系統は、前記電源ラインと前記スイッチング電源との間に第３のスイッチを有し、
前記制御部は、前記スイッチング電源による前記キャパシタの充電を開始するとき、前記第３のスイッチをオフからオンに制御し、前記キャパシタの充電が完了したとき、前記第３のスイッチをオンからオフに制御する
前記（１）から（７）のいずれかに記載の制御装置。
（９）前記電源系統は、前記電源ラインに前記電源として第１の電源が接続された状態から前記電源ラインに前記電源として第２の電源が接続された状態、あるいは前記第１の電源および前記第２の電源が並列的に接続された状態に切り換えるホットスワップを行うホットスワップ回路を有し、
前記制御部は、
前記ホットスワップ回路で前記ホットスワップを行うとき、
前記第１のスイッチをオンからオフに制御した後に、前記ホットスワップ回路が前記ホットスワップを実際に行うように制御すると共に、前記キャパシタを前記スイッチング電源の間欠駆動にて電流制限を掛けながら充電するように制御し、
前記キャパシタの充電が完了した後に、前記第１のスイッチをオフからオンに制御する
前記（１）から（８）のいずれかに記載の制御装置。
（１０）前記制御部は、
前記負荷が前記キャパシタによる電力供給補助を不要とするとき、前記第１のスイッチをオンからオフに制御し、
前記負荷が前記キャパシタによる電力供給補助を必要とするとき、前記キャパシタを前記スイッチング電源の間欠駆動にて電流制限を掛けながら充電するように制御すると共に、前記キャパシタの充電が完了した後に、前記第１のスイッチをオフからオンに制御する
前記（１）から（９）のいずれかに記載の制御装置。
（１１）前記電源系統は、前記電源を前記電源ラインに接続する第４のスイッチと、前記キャパシタの電荷を放電するディスチャージ回路を有し、
前記制御部は、前記負荷に異常が発生したとき、前記第４のスイッチをオンからオフに制御し、前記第１のスイッチをオンからオフに制御し、前記ディスチャージ回路で前記キャパシタの電荷を放電するように制御する
前記（１）から（１０）のいずれかに記載の制御装置。
（１２）前記制御部には、前記電源ラインを介した前記電源からの電力と前記キャパシタからの電力が並列供給される
前記（１１）に記載の制御装置。
（１３）前記電源は、バッテリである
前記（１）から（１２）のいずれかに記載の制御装置。
（１４）前記キャパシタは、ＥＤＬＣ（Electric double-layer capacitor）である
前記（１）から（１３）のいずれかに記載の制御装置。
（１５）前記負荷は、ロボットを構成するモーターを含む
前記（１）から（１４）のいずれかに記載の制御装置。
（１６）負荷に電源ラインを介して電源が接続され、前記電源ラインに電力供給補助をするためのキャパシタが第１のスイッチを介して接続され、前記キャパシタは前記電源を入力とするスイッチング電源の間欠駆動にて電流制限を掛けながら充電される構成を持つ電源系統を制御する制御方法であり、
前記スイッチング電源の出力電圧が前記電源ラインの電圧と同じくなるように制御する手順と、
前記キャパシタの充電が完了した後に前記第１のスイッチをオフからオンに制御する手順を有する
制御方法。

１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ・・・電源システム
１０１，１０１-1，１０１-2・・・バッテリ
１０２・・・電源ライン
１０３・・・キャパシタ（
１０４・・・負荷
１０５・・・充電側ＦＥＴスイッチ
１０６・・・放電側ＦＥＴスイッチ
１０７・・・ＤＣ−ＤＣコンバータ
１０８・・・電圧検出器
１０９・・・電流コンバータ
１１０・・・ＭＣＵ
１１１・・・電圧検出器
１１２・・・スイッチング電源出力側ＦＥＴスイッチ
１１３・・・電源側ＦＥＴスイッチ
１２１・・・ホットスワップ回路
１２２・・・上位ＣＰＵ
１２３・・・ディスチャージ回路

Claims (16)

1. 負荷に電源ラインを介して電源が接続され、前記電源ラインに電力供給補助をするためのキャパシタが第１のスイッチを介して接続され、前記キャパシタは前記電源を入力とするスイッチング電源の間欠駆動にて電流制限を掛けながら充電される構成を持つ電源系統を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、前記スイッチング電源の出力電圧が前記電源ラインの電圧と同じくなるように制御し、前記キャパシタの充電が完了した後に前記第１のスイッチをオフからオンに制御する
   制御装置。
2. 前記電源系統は、前記スイッチング電源と前記キャパシタの間に第２のスイッチを有し、
   前記制御部は、前記スイッチング電源による前記キャパシタの充電を開始するとき、前記第２のスイッチをオフからオンに制御し、前記キャパシタの充電が完了したとき、前記第２のスイッチをオンからオフに制御する
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記制御部は、前記スイッチング電源による前記キャパシタの充電を開始するとき、前記第２のスイッチをオフからオンに制御した後に、前記スイッチング電源の出力をオフからオンに制御する
   請求項２に記載の制御装置。
4. 前記制御部は、前記キャパシタの充電が完了したとき、前記第２のスイッチをオンからオフに制御した後に、前記スイッチング電源の出力をオンからオフに制御する
   請求項２に記載の制御装置。
5. 前記電源系統は、前記電源ラインの電圧を検出する第１の電圧検出部を有し、
   前記制御部は、前記第１の電圧検出部の検出結果に基づいて前記スイッチング電源の出力電圧が前記電源ラインの電圧と同じくなるように制御する
   請求項１に記載の制御装置。
6. 前記電源系統は、前記スイッチング電源のフィードバックラインに電流を入出力する電流コンバータを有し、
   前記制御部は、前記第１の電圧検出部の検出結果に基づいて前記第１のスイッチング電源のフィードバックラインの電流操作量を計算し、前記電流コンバータに前記電流操作量を前記フィードバックラインに入出力するように指示する
   請求項５に記載の制御装置。
7. 前記電源系統は、前記キャパシタの充電電圧を検出する第２の電圧検出部を有し、
   前記制御部は、前記第２の電圧検出部の検出結果に基づいて前記キャパシタの充電が完了したことを判断する
   請求項１に記載の制御装置。
8. 前記電源系統は、前記電源ラインと前記スイッチング電源との間に第３のスイッチを有し、
   前記制御部は、前記スイッチング電源による前記キャパシタの充電を開始するとき、前記第３のスイッチをオフからオンに制御し、前記キャパシタの充電が完了したとき、前記第３のスイッチをオンからオフに制御する
   請求項１に記載の制御装置。
9. 前記電源系統は、前記電源ラインに前記電源として第１の電源が接続された状態から前記電源ラインに前記電源として第２の電源が接続された状態、あるいは前記第１の電源および前記第２の電源が並列的に接続された状態に切り換えるホットスワップを行うホットスワップ回路を有し、
   前記制御部は、
   前記ホットスワップ回路で前記ホットスワップを行うとき、
   前記第１のスイッチをオンからオフに制御した後に、前記ホットスワップ回路が前記ホットスワップを実際に行うように制御すると共に、前記キャパシタを前記スイッチング電源の間欠駆動にて電流制限を掛けながら充電するように制御し、
   前記キャパシタの充電が完了した後に、前記第１のスイッチをオフからオンに制御する
   請求項１に記載の制御装置。
10. 前記制御部は、
    前記負荷が前記キャパシタによる電力供給補助を不要とするとき、前記第１のスイッチをオンからオフに制御し、
    前記負荷が前記キャパシタによる電力供給補助を必要とするとき、前記キャパシタを前記スイッチング電源の間欠駆動にて電流制限を掛けながら充電するように制御すると共に、前記キャパシタの充電が完了した後に、前記第１のスイッチをオフからオンに制御する
    請求項１に記載の制御装置。
11. 前記電源系統は、前記電源を前記電源ラインに接続する第４のスイッチと、前記キャパシタの電荷を放電するディスチャージ回路を有し、
    前記制御部は、前記負荷に異常が発生したとき、前記第４のスイッチをオンからオフに制御し、前記第１のスイッチをオンからオフに制御し、前記ディスチャージ回路で前記キャパシタの電荷を放電するように制御する
    請求項１に記載の制御装置。
12. 前記制御部には、前記電源ラインを介した前記電源からの電力と前記キャパシタからの電力が並列供給される
    請求項１１に記載の制御装置。
13. 前記電源は、バッテリである
    請求項１に記載の制御装置。
14. 前記キャパシタは、ＥＤＬＣ（Electric double-layer capacitor）である
    請求項１に記載の制御装置。
15. 前記負荷は、ロボットを構成するモーターを含む
    請求項１に記載の制御装置。
16. 負荷に電源ラインを介して電源が接続され、前記電源ラインに電力供給補助をするためのキャパシタが第１のスイッチを介して接続され、前記キャパシタは前記電源を入力とするスイッチング電源の間欠駆動にて電流制限を掛けながら充電される構成を持つ電源系統を制御する制御方法であり、
    前記スイッチング電源の出力電圧が前記電源ラインの電圧と同じくなるように制御する手順と、
    前記キャパシタの充電が完了した後に前記第１のスイッチをオフからオンに制御する手順を有する
    制御方法。

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