JP6417570B2 - 直流電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、直流電力を必要とする電子機器などの負荷装置用の直流電源装置であって、電源装置本体と、これに接続される接続ケーブルとを含んで構成される直流電源装置に関する。

近年、環境意識の高まりから太陽光発電が注目されている。太陽光発電により生み出される電力は直流である。例えば、太陽光発電システムは、太陽光発電パネルや、昇圧回路を含む接続箱、太陽光発電パネルが発電した直流を交流に変換するパワーコンディショナ、売電メーターなどから構成されている。つまり、このシステムでは、太陽光発電パネルが発電した直流を交流に変換してから、家庭内の電子機器や電化製品に供給されたり、売電されたりする。前述した電子機器や電化製品の多くは、直流電力で作動するものが多い。

一方、発電所で発電される電力は、昇圧や降圧が容易であり、送電ロスを少なくするという観点から、交流方式によって送電されている。太陽光発電システムで発電した電力を、電力会社に売電する場合は、前述したように交流方式による送電システムに対応するために、直流を交流に変換する必要がある。

ここで、太陽光発電システムで発電した直流電力を、直流電力で作動する電子機器や電化製品に供給する場合における電力の利用効率は、直流を一旦交流に変換し、さらに交流を直流に変換する必要があるため、概ね７０％〜８０％程度の効率とされている。これに対して、商用の交流電力から、直流の電力で作動する電子機器や電化製品に供給する場合における電力の利用効率は、概ね８０％〜９０％の効率とされる。この結果、太陽光発電システムで発電した電力の利用効率は、商用の交流電力の利用効率に比べて、低くなっている。

また、現状では直流で作動する電子機器毎に、専用のＡＣアダプタにて直流電力を供給している。さらに、直流で作動する電子機器が二次電池を備えている場合も、二次電池の充電には、電子機器毎に、専用のＡＣアダプタを必要としている。例えば、利用者が旅行等に出かける際には、各電子機器に応じた専用のＡＣアダプタを複数、携帯しなければならず、重量が増える上に、嵩高くなってしまう等の問題がある。

この問題を解決するために、特開２００５−２２９７１８号公報に開示された電源装置では、任意の電圧と電流の電力を供給できる電源本体と、負荷装置に供給される電力の電圧と電流の情報を格納したＥＰＲＯＭを内蔵する電力供給ケーブルで構成された電源装置が示されている（図３参照）。
特開２００５−２２９７１８号公報

しかしながら、特開２００５−２２９７１８号公報に開示された電源装置では、負荷装置が必要とする電圧と電流の情報を予め給電ケーブルに内蔵されたＥＰＲＯＭに書き込んでおく必要があるため、ＲＯＭライタ機器が別途必要になる。また、負荷装置が必要とする電圧と電流の情報はＥＰＲＯＭに格納されているので、ＥＰＲＯＭの情報を読み取るときには、ＥＰＲＯＭを含む回路に外部から給電する必要があり、給電ケーブル自体の芯線数も増えてしまう。

また、使用者が誤って、給電ケーブルのＥＰＲＯＭの情報と異なる負荷装置に、給電ケーブルを接続した場合を想定して、負荷装置の電源入力段回路が破損しないための対策が必要となる。

以上のことから本発明は、例えば、必要とする直流電力が互いに異なるような負荷装置に給電可能な直流電源装置であって、当該電源装置は、負荷装置に必要な直流電力の電圧と電流の制御情報を把握し、負荷装置に合った電圧と電流を持つ直流電力を、間違えることなく負荷装置に給電可能な直流電源装置を提供する。また本発明は、接続された負荷装置を認識可能であり、任意に接続されても、負荷装置に合った直流電力を給電可能な直流電源装置を提供する。

本発明は、前述の課題を解決するためになされたものであって、本発明による直流電源装置は、種々の直流電力を必要とする負荷装置に対して、電源装置と接続する接続ケーブルとを共通化できると共に、当該接続ケーブルを介して、負荷装置の駆動に必要な直流電力の電圧と電流の制御情報を電源装置本体へ通信できるように構成されていることを特徴とする。

すなわち、本発明による直流電源装置は、
直流の電力を給電可能な電源装置と、
前記電源装置に接続される接続ケーブルと、
を備える直流電源装置であって、
前記接続ケーブルの一端は、直流の電力で動作する負荷装置に接続可能な第１コネクタ部を有し、該第１コネクタ部は、前記負荷装置に供給されるべき電力の情報を記憶する負荷装置側ＩＣチップと通信可能で、前記電力の情報を読み取る接続ケーブル側読み取り回路を有し、
前記接続ケーブルの他端は、前記電源装置に接続される第２コネクタ部を有し、該第２コネクタ部は、前記接続ケーブル側読み取り回路と、前記電力の情報を通信可能であると共に当該情報を記憶可能であり、前記電源装置と通信可能な接続ケーブル側ＩＣチップを有しており、
前記電源装置は、受電部と、供給する電力の電圧と電流を制御する制御回路と、前記接続ケーブルが接続される給電コネクタ部と、前記接続ケーブル側ＩＣチップと通信可能であると共に、前記電力の情報を読み取る電源装置側読み取り回路を有しており、
前記電源装置から前記接続ケーブルを介して前記負荷装置に電力を供給する際に、
前記制御回路は、前記接続ケーブル側読み取り回路によって、前記負荷装置側ＩＣチップに記憶された前記電力の情報を読み取らせ、当該情報を前記接続ケーブル側ＩＣチップに記憶させるように制御すると共に、前記電源装置側読み取り回路によって、前記接続ケーブル側ＩＣチップに記憶された前記電力の情報を読み取るように制御し、
前記電力の情報に合致する電力を給電コネクタ部に出力可能なように制御することを特徴とする。

本発明による直流電源装置は、接続ケーブルを介して、負荷装置の駆動に必要な直流電力の電圧と電流の制御情報を電源装置本体へ通信しており、直流電源装置が、前記電力の制御情報に合致する電力を出力可能なように制御する構成を有しているので、負荷装置に合った電圧と電流を持つ直流電力を、間違えることなく給電することが可能である。

また、本発明による直流電源装置は、前述のような構成を有しているので、負荷装置毎にそれぞれ専用の電源装置や接続ケーブルを必要としないので、電源装置と接続ケーブルとを共通化することができる。

また、本発明にかかる接続ケーブルを用いて、負荷装置と新たな接続が確立される度に、負荷装置側で予め設定しておいたＩＣチップ内の情報を読み出して、電源装置本体へと通信・伝達するように構成されていると、それまで接続していた負荷装置と異なる負荷装置に同じ接続ケーブルで接続しても、当該の負荷装置が必要とする直流電力を、直流電源装置から正確に供給できる。

また、本発明による直流電源装置と接続ケーブルを含む直流電源システムでは、直流電源装置と負荷装置が接続ケーブルにより接続されたことを確認してから、電力を供給するように構成されていると、直流電源装置において不要な電力消費を抑制できると共に、感電のおそれを低減することができる。

なお、本発明にかかる接続ケーブルは共通化できるので、大量生産により製造コストを抑制できる。なお、負荷装置が必要とする電力量に大きな差がある場合、接続ケーブルを例えば、大電力用、中電力用、小電力用と種類分けしてもよい。

本発明による直流電源装置の全体構成を示す図である。 直流電源装置の操作の一例を説明する第１フローチャートである。 第１フローチャートに続く第２フローチャートである。 第２フローチャートに続く第３フローチャートである。 第３フローチャートに続く第４フローチャートである。 従来技術による直流電源装置を示す模式図である。

以下、本発明の直流電源装置を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明による直流電源装置の全体構成を示す図である。直流電源装置は、電源装置本体１０と、接続ケーブル２０と、負荷装置３０とを含んで構成される。電源装置本体１０は、外部から供給される電力を負荷装置３０が必要とする直流電力に変換し、接続ケーブル２０を介して負荷装置３０に電力を供給するものである。

［制御情報の流れ］
本発明による直流電源装置の特徴のひとつは、負荷装置が必要とする直流電力に関する制御情報を、負荷装置側から電源装置本体へ通信・伝達することにある。
電源装置本体１０は、まず、負荷装置３０にＩＣチップの一例として設けられたＥＰＲＯＭ３１内に負荷装置３０に供給すべき直流電力に関する制御情報が記憶されている。そして、接続ケーブル２０によって電源装置本体１０と負荷装置３０が接続されると、ＥＰＲＯＭ３１に記憶された制御情報は、接続ケーブル２０の負荷装置に接続される第１コネクタに設けられた接続ケーブル側読み取り回路２２によって読み取られる。

つぎに、読み取られた制御情報は、接続ケーブル２０の電源装置に接続される第２コネクタに設けられた接続ケーブル側ＥＰＲＯＭ２１に記憶させた後、電源装置本体１０に設けられた電源装置側読み取り回路１４ａによって読み取られた後、制御用マイコン１７に伝達させる。

そして、制御用マイコン１７は、直流電力の制御情報を、ＤＣ−ＤＣコンバ−タ等の制御回路に適用できるように回路制御データに変換し、当該回路制御データによって電圧制御用ＩＣ１６を介してＤＣ−ＤＣコンバ−タ１２を制御し、負荷装置３０に供給すべき直流電力を供給できるように構成されている。

このように、本発明による電源装置本体１０の特徴は、負荷装置３０に供給すべき直流電力に関する制御情報を、負荷装置３０から接続ケーブル２０を介して電源装置本体１０に伝達し、その制御情報によって供給すべき直流電力を制御している点にある。

なお、負荷装置３０に供給すべき直流電力に関する制御情報を記憶したＥＰＲＯＭ３１について、その製造者によって予め負荷装置３０内に組み込まれる場合は、内容の書き換えが不可能であるワンタイムＰＲＯＭとすることもできる。

また、負荷装置が供給すべき直流電力に関する制御情報を記憶したＥＰＲＯＭを有しない場合は、直流電力に関する制御情報を記憶したＥＰＲＯＭを負荷装置本体に後から付加することが必要となる。このため、ＥＰＲＯＭは、書き換え可能であると共に、接続ケーブルの第１コネクタに設けられた読み取り回路と通信可能な範囲であれば、負荷装置本体の自由な場所に設置することができる。

このように構成された電源装置本体１０は、商用電源や二次電池から供給された電力を、接続ケーブル２０のＥＰＲＯＭ２１に記憶された制御情報に基づいて変換し、負荷装置３０に適合した正確な電圧と電流を有する電力を供給する。

なお、図１に示した電源装置本体１０では、外部から供給される電力としては、商用電源による交流電源と、二次電池であるバッテリーを用いた直流電源を用いた場合を示している。商用電源は、例えば１００ＶＡＣでもよいし、２００ＶＡＣでもよい。バッテリーは、太陽光発電装置や再生可能エネルギを使って発電された電力によって充電されるとよい。

さらに、制御情報の詳細について説明する。
負荷装置に設けられたＩＣチップには、負荷装置にかかる制御情報として、機器の固有ＩＤや、定格電圧、定格電流、機器の待機電流、タイムスタンプなどの情報を、シリアルデータ（２進数）で記憶されていることが好ましい。

このようなＩＣチップは、負荷装置の製造者によって予め装置に内蔵されていることが望ましい。なお、ＩＣチップを内蔵しない既存の負荷装置については、ＦｅｌｉＣａ（登録商標）カードなどのカード型ＩＣタグ、またはキーホルダー型などモジュール形態で、負荷機器本体に使用者が後付けするとよい。

その場合、ＩＣチップに記憶させる制御情報の書き込みは、市販のＲＦＩＤ（登録商標）リーダ／ライタを使用するとよい。ここで、例えばインターネット上にある負荷装置の製造者のホームページから、装置型番を検索することで、その制御情報を入手できるようになっていると、手間もかからず正確な制御情報を得ることができるので、好ましい。

［直流電源装置の構成要素］
つぎに、図１に示した電源装置本体１０の構成要素について詳細を説明する。
昇圧／降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ａやＡＣ−ＤＣコンバータ１１ｂは、外部より供給された電力を、それぞれ一次変換するコンバータである。
ＤＣ−ＤＣコンバータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、それぞれ一次変換された電力を負荷装置３０に供給すべき、電圧と電流を有する電力に二次変換するコンバータである。
電流・電圧計１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、それぞれＤＣ−ＤＣコンバータ１２が出力する電力を計測すると共に、計測した電力の情報を制御用マイコン１７に伝達する。
電源装置本体１０に設けられた読み取り回路１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、それぞれ接続ケーブル２０に設けられたＥＰＲＯＭ２１が記憶する、負荷装置３０に供給すべき直流電力に関する情報を読み取る電子回路である。
出力ＳＷ１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、それぞれ電源装置本体１０から接続ケーブル２０への直流電力の出力を制御するスイッチである。

電圧制御用ＩＣ１６は、制御用マイコン１７の命令により、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃのそれぞれの制御電圧を生成する素子である。
制御用マイコン１７は、読み取り回路１４ａ，１４ｂ，１４ｃのそれぞれから負荷装置３０に供給すべき直流電力に関する情報を読み取る機能を有している。また、電流・電圧計１３ａ，１３ｂ，１３ｃがそれぞれ計測する、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃのそれぞれ出力の電流と電圧を判定し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃのそれぞれを制御する回路制御データを生成する。さらに、出力ＳＷ１５ａ，１５ｂ，１５ｃのそれぞれを制御して、直流電力の出力をＯＮ／ＯＦＦさせる。
フラッシュメモリ１８は、回路制御データの生成に際し、回路制御データのテーブルを記憶すると共に、制御用マイコン１７とデータの通信をする。
外部素子用電源１９は、接続ケーブル２０に設けられたＥＰＲＯＭ２１と読み取り回路２２を駆動する。
なお、図１に示した電源装置本体１０は、複数の負荷装置３０に対応できるように、一例として、３系統のＤＣ−ＤＣコンバータ、電流・電圧計、出力ＳＷ、読み取り回路を有している。

このように、電源装置本体１０において、制御用マイコン１７は、まず負荷装置３０に設けられたＥＰＲＯＭ３１に記憶され、負荷装置３０に供給すべき直流電力に関する制御情報を、接続ケーブル２０に設けられた読み取り回路２２によって読み取らせ、その制御情報を接続ケーブル２０に設けられたＥＰＲＯＭ２１に記憶させる。そして、ＥＰＲＯＭ２１に記憶された制御情報を、電源装置本体１０の読み取り回路１４ａによって読み取らせる。

このようにして、電源装置本体１０は、負荷装置３０に供給すべき直流電力に関する制御情報を取得する。さらに、制御用マイコン１７は、読み取った制御情報、すなわち電圧と電流から、出力電力を制御するための電圧情報を演算処理し、その電圧情報はフラッシュメモリ１８に記憶されたデータテーブルから導き出される。

また、制御用マイコン１７は、電源装置本体１０が出力する電力を常に監視する機能、すなわち電流・電圧計１３を有していることが好ましく、出力電圧と出力電流を常に制御情報と比較演算できるような制御プログラムを有することが好ましい。このように制御することで、負荷装置３０に対して正確な電力供給が図れると共に、以下のようなトラブルに対処することができる。すなわち、負荷装置における回路の短絡や開放、あるいは通信異常により制御情報が消失したときにも出力を制御することで、事故を未然に防ぐことができる。

つづいて、図１に示した直流電源装置の構成について、より具体的に説明する。なお図１では、一例として出力ポートが３ポート設けられている場合について記載しているが、出力ポートの数はこれに限られることはなく、利用する形態によって必要とする数のポートを設けることができる。

電源装置本体１０に設けられた昇圧／降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ａは、外部から供給される電源が太陽光発電装置や二次電池による直流電源である場合に、後述する次段の可変出力レギュレータであるＤＣ−ＤＣコンバータ１２に入力される電圧を、一例として２４ＶＤＣ〜１００ＶＤＣの範囲の電圧になるように調整しうる一次レギュレータである。

また、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１ｂは、外部から供給される電源が商用電源１００ＶＡＣ〜２４０ＶＡＣ（５０／６０Ｈｚ）の場合に、交流を直流に変換すると共に、変換された直流の電圧を、一例として２４ＶＤＣ〜１００ＶＤＣの範囲の電圧になるように調整しうる一次レギュレータである。

電源装置本体１０では、外部から供給される電源が直流電源または交流電源のいずれであっても機能するように切替回路を有しており、この切替回路を介して、前述の一次レギュレータによって所定の電圧に調整された直流電力が、次段のＤＣ−ＤＣコンバータ１２に接続されている。なお、外部から供給される電源としては、交流電源を優先するように制御されるとよい。また、一次レギュレータが生成する直流電圧範囲は、負荷装置に規定された電圧により高い電圧であってもよい。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、それぞれ一次レギュレータで生成された直流電力を、負荷装置３０の制御情報に基づき、必要とされる電圧に変換して出力する可変出力レギュレータである。このＤＣ−ＤＣコンバータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、それぞれ制御用マイコン１７に接続されており、スイッチング制御や出力制御を受けて動作する。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、それぞれ電圧制御用ＩＣ１６に接続されており、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御による電圧情報を受けて、必要とされる直流電圧を生成する。

また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの出力はそれぞれ、電流・電圧計１３ａ，１３ｂ，１３ｃと、出力ＳＷ１５ａ，１５ｂ，１５ｃを経由して、各出力ポートに接続されている。この出力ポートには、接続ケーブル２０のコネクタ部が接続される。

電流・電圧計１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、それぞれＤＣ−ＤＣコンバータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃが生成した電圧値と電流値を計測すると共に、制御用マイコン１７に接続されており、計測した電圧値と電流値の情報を伝達する。制御用マイコン１７は、伝達された電圧値と電流値を演算処理する。

出力ＳＷ１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、それぞれ接続ケーブル２０を介して負荷装置３０に直流電力を供給するか否かの制御を行う回路である。この出力ＳＷ１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、それぞれ制御用マイコン１７に接続されており、制御用マイコン１７の判断した、直流電力を供給するか否かのＯＮ／ＯＦＦ制御信号が、デジタル信号またはアナログ信号にて伝達される。

読み取り回路１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、それぞれ接続ケーブル２０に内蔵されたＥＰＲＯＭ２１に記憶された制御情報を読み取り取得する機能を有する。取得した制御情報は、接続された制御用マイコン１７にシリアルデータとして出力される。この読み取り回路１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、それぞれＲＦＩＤ（登録商標）や特定小電力無線といった非接触式、または電気的な接続端子を介した直接的な電気結合回路にて接続されるとよい。ＥＰＲＯＭ２１から読み取る情報は、負荷装置３０の有する固有ＩＤや、定格電圧、定格電流、待機電流、タイムスタンプなどである。

制御用マイコン１７は、読み取り回路１４ａ，１４ｂ，１４ｃよりそれぞれ伝達された負荷装置３０の有する固有ＩＤと、取得した読み取り回路の設定ポート番号を紐付けする機能を有するとよい。

また、制御用マイコン１７は、読み取り回路１４ａ，１４ｂ，１４ｃよりそれぞれ伝達された負荷装置３０の有する定格電圧を、接続されたフラッシュメモリ１８に記憶された、電圧とＤＣ−ＤＣコンバータ制御データの相関データに照らし合わせて、電圧制御ＩＣに負荷機器が必要とする電圧と一致するようなデジタル信号またはアナログ信号を生成して伝達する。

さらに、制御用マイコン１７は、読み取り回路１４ａ，１４ｂ，１４ｃよりそれぞれ伝達された負荷装置３０の有する定格電流と待機電流とをレジスタに記憶しておき、電流・電圧計より伝達された電流情報と比較する演算を行う。また、制御用マイコン１７は、読み取り回路１４ａ，１４ｂ，１４ｃよりそれぞれ伝達された負荷装置３０の有するタイムスタンプを基に、内部レジスタ上で取得開始からクロックカウントを積算し記録していく。これは、負荷機器の接続経過時間を表すと共に、接続ケーブル２０の接続が一時的に切断されるような事態が起こった場合を検知する機能となる。

加えて、制御用マイコン１７は、ＥＰＲＯＭ２１に記憶された制御情報を取得した後、接続されたＤＣ−ＤＣコンバータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃのそれぞれに対し、スイッチング制御と出力制御信号を伝達すると共に、これらコンバータ回路が生成した電圧や電流を検定し、所定の条件を満たしていれば、出力ＳＷ１５ａ，１５ｂ，１５ｃのそれぞれへ、出力のＯＮ／ＯＦＦ制御信号を伝達する。

外部素子用電源１９は、接続ケーブル２０に内蔵されたＥＰＲＯＭ２１および読み取り回路２２を駆動するための電源である。この外部素子用電源１９は、電源装置本体１０が制御するＤＣ−ＤＣコンバータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃとは別の独立した電源である。

フラッシュメモリ１８は、書き換え可能で不揮発性のフラッシュメモリと、書き換え可能で揮発性のＳＲＡＭで構成され、制御用マイコン１７の外部レジスタとして機能することが好ましい。また、フラッシュメモリ１８には、負荷装置３０の必要とする制御情報とＤＣ−ＤＣコンバータ制御データの相関を表すデータテーブルが記憶されているとよい。

電圧制御用ＩＣ１６は、ＤＣ−ＤＣコンバータが出力する電圧を調整するためのＰＷＭ生成回路が内蔵されており、その制御は制御用マイコン１７から伝達されたアナログ信号またはデジタル信号により決定されるとよい。

［接続ケーブルと制御情報］
つぎに、本発明を構成する接続ケーブルと制御情報について説明する。
接続ケーブル２０は、電源装置本体１０と負荷装置３０を接続するために用いられる電力供給ケーブルであり、電源装置本体１０側の一端部にＥＰＲＯＭ２１と、負荷装置３０側の他端部に読み取り装置２２を有している。このＥＰＲＯＭ２１と読み取り回路２２は、電源装置本体１０より、負荷装置用の電力供給ケーブルとは別に、素子駆動用の電力供給ラインが設けられているとよい。

電源装置本体１０と負荷装置３０とが接続ケーブル２０を介して接続されると、まず、ＥＰＲＯＭ３１に記憶された制御情報は、読み取り回路２２によって読み取られ、ＥＰＲＯＭ２１へと伝達・記憶される。つづいて、ＥＰＲＯＭ２１に記憶された制御情報は、電源装置本体１０の読み取り回路１４ａによって読み取られ、電源装置本体１０の制御用マイコン１７のレジスタに格納される。

このように、制御情報がＥＰＲＯＭ３１から制御用マイコン１７に伝達されると、電源装置本体１０と負荷装置３０とが接続ケーブル２０を介して電気的に接続されていることを意味する。そして、直流電源装置は電源システムとして、制御情報の伝達を電気的に検知した後、当該情報に基づく直流電力の供給が開始されるように、制御されることが好ましい。

さらに、電源装置本体１０と負荷装置３０とが接続ケーブル２０を介して接続されている間は、制御情報の伝達が周期的に繰り返されるように制御されることが好ましい。負荷装置３０が接続されていない状態や、給電中に負荷装置３０が切り離された場合は、制御情報の伝達が途絶えるので、このことによって直流電力の供給を停止するように制御される構成を有していると、無駄な電力消費や感電等の危険を回避できるので好ましい。

また、図１に示した電源装置本体１０は、ＤＣ−ＤＣコンバータを３つ（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）備えている。このように、複数の出力ポートを有する電源装置で、接続する負荷装置がそれぞれ異なる直流電力を必要とする場合であっても、負荷装置固有ＩＤと出力ポート番号を関連づけて制御するように構成されていると、各負荷装置の必要とする直流電力とは異なる直流電力を出力することが防止できるので、好ましい。

また、このような接続ケーブルを含む直流電源装置は、接続される負荷装置が異なる電力を必要とする機器に変わっても、少なくとも新たな接続が確立される毎に制御情報を常に更新するようにプログラミングされているとよい。このため、誤った制御情報が直流電源装置に伝達されることはなく、事故を未然に防ぐことができる。

接続ケーブルを含む直流電源装置がこのような構成を有していると、電源システムとして、その設計された電圧と電流の定格範囲内であれば、必要とする電力が異なる複数種類の負荷装置において、接続ケーブルを共用することができるので、接続ケーブルの共通化が図れるというメリットもある。

つづいて、接続ケーブルをより具体的に説明する。
接続ケーブル２０は、両端のコネクタプラグによって電源装置本体１０と負荷装置３０にそれぞれ接続され、負荷装置３０に設定された制御情報を電源装置本体１０に伝達する機能と、負荷装置３０の必要とする電力情報に基づいた電力を、電源装置本体１０から負荷装置３０へと供給する機能とを有している。

また、接続ケーブル２０の両端のコネクタプラグは、誤接続を防止するために電源側と負荷側において、それぞれ形状を異ならせておき、誤った組み合わせの場合、物理的に挿入できないようにするとよい。

さらに、接続ケーブル２０の両端のコネクタプラグ形状は、電源側と負荷機器側においてそれぞれ、統一規格を設けて共通化すると、あらゆる電源装置と負荷装置に対応することができる。加えて、接続ケーブルの生産コストの低減が可能であり、負荷装置と合わせて持ち運びする際の可搬性もよく、さらに公共施設などでの備え付けも可能となる。これらのことから、接続ケーブルを持ち運ぶ頻度も低減できるので、利便性も向上する。

この接続ケーブル２０の電源装置本体１０側に接続するコネクタプラグ部には、ＥＰＲＯＭ２１が内蔵されており、コネクタプラグが電源装置本体１０に接続された場合、電源装置本体１０に内蔵された外部素子用電源１９から、ＥＰＲＯＭ２１と読み取り回路２２の駆動電力を供給し動作するように構成されるとよい。

ＥＰＲＯＭ２１は、ＲＦＩＤ（登録商標）など非接触式の通信が可能であり、負荷装置３０側のコネクタプラグに内蔵された読み取り回路２２と電気的に接続されており、伝達された制御情報を記憶するメモリを有することが好ましい。

また、ＥＰＲＯＭ２１と、電源装置本体１０に内蔵された読み取り回路１４ａ，１４ｂ，１４ｃそれぞれとの通信手段は、前述した非接触式以外に、電気的な接続端子を介した直接的な電気結合回路による接続によってもよい。

この接続ケーブル２０には、負荷装置３０側のコネクタプラグに読み取り回路２２が内蔵されており、負荷装置３０に内蔵または後付けされたＥＰＲＯＭ３１との通信手段は、ＲＦＩＤ（登録商標）など非接触式や、電気的な接続端子を介した直接的な電気結合回路による接続によってもよい。ＥＰＲＯＭ３１との通信で取得した制御情報は、電気的に接続されたＥＰＲＯＭ２１へと伝達され記憶される。

この接続ケーブル２０は、様々な直流電力で駆動される負荷装置に対応するため、最大直流電圧と最大直流電流の規格に準拠する必要がある。異なる負荷機器において、必要とされる電力値に大きな差がある場合は、電力値に応じて、例えば、大電力用、中電力用、小電力用と、３種類程度の標準となる接続ケーブルの規格を設定するとよい。その場合も、誤って接続することを防止する上で、規格毎のコネクタプラグ形状を異なるようにするとよい。

［負荷装置と制御情報］
つづいて、負荷装置と制御情報について説明する。
負荷装置は、直流電源により駆動する電子機器を想定したものであり、その一例としては、携帯電話、ノート型パソコンなど直流電力で動作する電子機器だけでなく、テレビや洗濯機、冷蔵庫、エアコンといった、その内部でインバータ制御している家電機器も対象とすることができる。

図１において、負荷装置３０は、前述した電子機器を表しており、製造者が予め内蔵したり、使用者が電子機器に後付けしたＥＰＲＯＭ３１を有している。このＥＰＲＯＭ３１は、内部のフラッシュメモリに、当該負荷装置３０の固有ＩＤや、必要とされる定格電圧、定格電流、待機電流が、その情報を書き込んだ際のタイムスタンプ情報と共に、記憶されるとよい。これら制御情報は、製造者や使用者が任意で記憶させたものである。

ＥＰＲＯＭ３１は、接続ケーブル２０に内蔵された読み取り回路２２と、非接触式の通信または直接的な電気結合回路での接続にて、制御情報を通信可能に構成される。
また、その通信方式が非接触式で、特定小電力無線であれば通信距離の自由度が高いので問題とならないが、ＲＦＩＤ（登録商標）であればＥＰＲＯＭ３１の設置場所が負荷装置の形状や大きさの制約により、必ずしも近接した場所に設けることができない場合もありえる。その場合は、通信距離が数ｃｍ〜数ｍに到達するアクティブ型のＲＦＩＤ（登録商標）方式とするとよい。

制御情報を通信・伝達する動作としては、接続ケーブル２０が電源装置本体１０に接続されると、電源装置本体１０に内蔵された外部素子用電源１９から、接続ケーブル２０に内蔵されたＥＰＲＯＭ２１と読み取り回路２２とに駆動電力が供給された後、接続ケーブル２０に内蔵された読み取り回路２２から、負荷装置３０のＥＰＲＯＭ３１に対して、制御情報を読み取る通信が実行される。

このＥＰＲＯＭ３１に記憶される制御情報を、負荷装置である電子機器の使用者が設定する場合、市販のＲＯＭライタや、ＲＦＩＤ（登録商標）方式を採用する場合は、市販のＲＦＩＤリーダ／ライタ機器を用いることができる。その制御情報は、電子機器に付属のＡＣアダプタや電子機器本体に表示されている定格電力情報や、電子機器の製造者がインターネット等に公表している情報が利用されるとよい。

さらに、電子機器の製造者名と電子機器の型番情報から、制御情報が容易に取得できるように、インターネットコンテンツが整備されているとよい。こうすると、制御情報の設定が容易となると共に、誤って書き込まれることが防止できるので、好ましい。

また、ＥＰＲＯＭ３１に、３Ｇ，４Ｇ，ＬＴＥまたはＷｉＦｉ（登録商標）などの通信規格に則った通信機能を持たせておくと共に、予め製造者名または機器型番を書き込んでおいて、インターネットから自動的に電子機器に必要な制御情報を取得し記憶するような機能を備えていてもよい。

［直流電源装置の操作とフローチャート］
つぎに、図１に示した直流電源装置において、その操作とフローチャートについて説明する。
図２Ａから図２Ｄは、接続手順および操作手順を示したフローチャートである。なお、ここでは、負荷装置が１台接続された場合を例として説明する。

まず、図２Ａに示した第１フローチャートにしたがって、操作を開始する。電源装置本体１０の任意の出力ポートに、接続ケーブル２０が接続される（ステップＳ１０１ 肯定）と、電源装置本体１０に内蔵された外部素子用電源１９から、接続ケーブル２０に内蔵されたＥＰＲＯＭ２１と読み取り回路２２とに、駆動電力が供給される（図示せず）。

この時点で、電源装置に内蔵される読み取り回路１４ａは、接続ケーブル２０との通信を開始するが、接続ケーブル２０が未だ負荷装置３０と接続されていない状態（ステップＳ１０２ 否定）のときは、読み取りした制御情報のシリアルデータが全て“０”のため、制御用マイコン１７は待機状態を継続する。図中の［ＥＮＤ］は、待機状態を意味している（以下、同様）。

つぎに、接続ケーブル２０が負荷装置３０に接続される（ステップＳ１０２ 肯定）と、接続ケーブル２０に内蔵された読み取り回路２２と、負荷装置３０に内蔵されたＥＰＲＯＭ３１との間で通信が行われ、制御情報が読み取り回路２２へと取り込まれ（ステップＳ１０３）、取得された制御情報がＥＰＲＯＭ２１に格納される（ステップＳ１０４）。

図２Ｂに示した第２フローチャートに移り、前述の動作が行われた後、電源装置本体１０に内蔵された読み取り回路１４ａはＥＰＲＯＭ２１と通信を行い“固有ＩＤ”を読み取り（ステップＳ１０５）、制御用マイコン１７へと伝達する。取得されたデータが正常であるか否かを検定し、異常値であれば（ステップＳ１０６ 否定）、エラー処理（ステップＳ１１２）を経て待機状態を継続する。正常であれば（ステップＳ１０６ 肯定）、“定格電圧”を読み取り（ステップＳ１０７）、制御用マイコン１７へと伝達する。

取得したデータが正常であるか否かを検定し、異常値であれば（ステップＳ１０８ 否定）、エラー処理（ステップＳ１１２）を経て待機状態を継続する。正常であれば（ステップＳ１０８ 肯定）、“定格電流”を取得（ステップＳ１０９）して、制御用マイコン１７へと伝達する。
取得されたデータが正常であるか否かを検定し、異常値であれば（ステップＳ１１０ 否定）、エラー処理（ステップＳ１１２）を経て待機状態を継続する。正常であれば（ステップＳ１１０ 肯定）、制御用マイコン１７は、固有ＩＤコードとＤＣ−ＤＣコンバータのチャンネルＮｏ．を紐付け（ステップＳ１１１）し、フラッシュメモリ１８にそのデータを格納する。

図２Ｃに示した第３フローチャートに移り、制御用マイコン１７は、取得された“定格電圧”情報と、フラッシュメモリ１８に予め記憶していた電圧およびＤＣ−ＤＣコンバータ制御データとからなる相関データとを照らし合わせて、所定の電圧情報を電圧制御用ＩＣ１６と、紐付けされたチャンネルＮｏ．のＤＣ−ＤＣコンバータに渡し、出力電圧を生成させる（ステップＳ１１３）。

つぎに、生成し出力された電圧を、電流・電圧計１３ａにて計測（ステップＳ１１４）し、制御用マイコン１７に伝達（ステップＳ１１５）し、“定格電圧”情報と比較して、誤差範囲内であるか否かを確認（ステップＳ１１６）する。

出力された電圧が、誤差範囲を逸脱する場合（ステップＳ１１６ 否定）は、エラー処理（ステップＳ１１２）を経て待機状態を継続する。この場合は、電源装置の異常として表示器などに出力して使用者に知らしめることが好ましい。

一方、出力された電圧が誤差範囲内であった場合（ステップＳ１１６ 肯定）は、出力ＳＷ１５ａに対して、制御用マイコン１７がＯＮ信号を出力（ステップＳ１１７）して、接続ケーブル２０に負荷装置を駆動する直流電力を出力する。

つぎに、前述の電流・電圧計１３ａにて出力された電流を計測（ステップＳ１１８）し、制御用マイコン１７に伝達（ステップＳ１１９）し、“定格電流”情報と比較して、誤差範囲内であるか否かを検定（ステップＳ１２０）する。

出力された電流が誤差範囲を逸脱する場合（ステップＳ１２０ 否定）は、エラー処理（ステップＳ１１２）を経て待機状態へと移行する。待機状態とは、出力制御をリセットして、接続ケーブル２０への電力供給を遮断する状態をいう。この場合は、電源装置の異常として表示器などに出力して使用者に知らしめることが好ましい。

出力された電流が誤差範囲内であった場合（ステップＳ１２０ 肯定）、前述の電流・電圧計１３ａにて出力された電圧を計測（ステップＳ１２１）し、制御用マイコン１７に伝達（ステップＳ１２２）し、“定格電圧”情報と比較して、誤差範囲内であるか否かを確認（ステップＳ１２３）する。

出力された電圧が誤差範囲を逸脱する場合（ステップＳ１２３ 否定）、制御用マイコン１７は出力された電圧と定格電圧の差分から補正電圧を算出し、電圧制御用ＩＣ１６およびＤＣ−ＤＣコンバータ１２ａへと伝達（ステップＳ１２４）し、出力電圧を補正する。

ついで、ステップＳ１１９に戻り、出力された電流と出力された電圧を確認する。
出力された電圧が誤差範囲内の場合（ステップＳ１２３ 肯定）、制御用マイコン１７は、電流・電圧計１３ａにて計測した出力された電流が待機電流以上であるか否かを判定（ステップＳ１２６）する（図２Ｄに示した第４フローチャート）。

判定の結果、出力された電流が待機電流以上でない場合（ステップＳ１２７ 否定）、制御用マイコン１７は、例えば５秒間のウエイト時間（ステップＳ１２８）の経過後、再度電流・電圧計１３ａにて出力された電流を計測（ステップＳ１２９）し、制御用マイコン１７にて待機電流以上であるか否かを検定（ステップＳ１３０）する。

判定の結果、ここでも、出力された電流が待機電流以上ではない場合（ステップＳ１３０ 否定）、制御用マイコン１７は出力をＯＦＦにする命令を、出力ＳＷ１５ａに伝達すると共に、電圧制御用ＩＣ１６およびＤＣ−ＤＣコンバータ１２ａへの出力電圧情報を止めて（ステップＳ１３１）待機状態へ移行する。

判定の結果、出力された電流が待機電流以上の場合（ステップＳ１２７ 肯定、ステップＳ１３０ 肯定）は、図２Ｃに示した第３フローチャートに戻り、接続ケーブル２０に内蔵された読み取り回路２２から負荷装置３０のＥＰＲＯＭ３１に対して“制御情報”の読み取り通信が行われる（ステップＳ１３２）。読み取られた制御情報は、接続ケーブル２０に内蔵のＥＰＲＯＭ２１に上書き記憶される（ステップＳ１３３）。

次いで、読み取り回路１４ａがＥＰＲＯＭ２１と通信を行い“制御情報”を読み取る（ステップＳ１３４）。
以降、ステップＳ１１９に戻り、出力された電流と出力された電圧を確認する。

前述してきた通り、本実施の形態では、負荷装置３０に同装置が必要とする“制御情報”を記憶したＥＰＲＯＭ３１を設けておき、このＥＰＲＯＭ３１と通信する機能を有する読み取り回路２２と、電源装置本体１０と“制御情報”を通信するためのＥＰＲＯＭ２１とを内蔵した接続ケーブル２０が、電源装置本体１０と負荷装置３０とに順次接続される。

この場合、まず負荷装置３０のＥＰＲＯＭ３１に格納された“制御情報”を接続ケーブル２０の読み取り回路２２が通信により読み取り、電気的に接続されたＥＰＲＯＭ２１へ伝達し記憶させる。つぎに電源装置本体１０の読み取り回路１４ａが通信によりＥＰＲＯＭ２１から“制御情報”を読み取り、制御用マイコン１７へと伝達して演算処理を行った後に、電圧制御用ＩＣ１６と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２ａと、出力ＳＷ１５ａとに制御信号を伝達し、直流電力を接続ケーブル２０を介して負荷装置３０に出力するように構成されている。このような構成を有することで、負荷装置に必要でかつ正確な電力供給が可能であると共に、負荷装置を誤って接続しても制御情報と異なる直流電力が出力されることがなく、また無接続時に直流電力が出力されることもないので、安全性が向上し好ましい。

なお、本実施の形態では、接続ケーブル２０に内蔵されたＥＰＲＯＭ２１と、読み取り回路２２との駆動電力を、電源装置本体１０の外部素子用電源１９より供給する形態としているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、このような外部素子用電源がない場合は、接続ケーブル２０のコネクタ部にコイン型電池や小型二次電池を内蔵してもよいし、ポータブルバッテリや外部給電可能な機器から、駆動電力を供給することでも同様の機能を果たすことができる。

さらに、本実施の形態では、接続ケーブル２０のコネクタ部に、ＥＰＲＯＭ２１と読み取り回路２２を内蔵した場合を説明したが、ＥＰＲＯＭ２１と読み取り回路２２が一体となった、例えばＲＦＩＤリーダ／ライタを内蔵しても同様の機能を果たすことができる。

この場合、接続ケーブルの長さや、電源装置と負荷装置との距離関係が、数ｍ程度離れる可能性があるため、通信方式としては、特定小電力無線または相互の通信電波を発信しあうアクティブ型ＲＦＩＤ（登録商標）が有効である。

前述したように、本発明による接続ケーブルを含む直流電源装置は、その駆動に必要な直流電力の異なる負荷装置であっても、接続ケーブルと直流電源装置を共通化できるので、産業上、その利用が可能である。さらに、負荷装置に合った電圧と電流を持つ直流電力を、間違えることなく給電できるので、有用である。

１０ 電源装置本体
１１ａ 昇圧／降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ
１１ｂ ＡＣ−ＤＣコンバータ
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ ＤＣ−ＤＣコンバ−タ
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ 電流・電圧計
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ 電源装置側読み取り回路
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ 出力ＳＷ
１６ 電圧制御用ＩＣ
１７ 制御用マイコン
１８ フラッシュメモリ
１９ 外部素子用電源
２０ 接続ケーブル
２１ 接続ケーブル側ＥＰＲＯＭ
２２ 接続ケーブル側読み取り回路
３０ 負荷装置
３１ ＥＰＲＯＭ

Claims (8)

1. 直流の電力を給電可能な電源装置と、
   前記電源装置に接続される接続ケーブルと、
   を備える直流電源装置であって、
   前記接続ケーブルの一端は、直流の電力で動作する負荷装置に接続可能な第１コネクタ部を有し、該第１コネクタ部は、前記負荷装置に供給されるべき電力の情報を記憶する負荷装置側ＩＣチップと通信可能で、前記電力の情報を読み取る接続ケーブル側読み取り回路を有し、
   前記接続ケーブルの他端は、前記電源装置に接続される第２コネクタ部を有し、該第２コネクタ部は、前記接続ケーブル側読み取り回路と、前記電力の情報を通信可能であると共に当該情報を記憶可能であり、前記電源装置と通信可能な接続ケーブル側ＩＣチップを有しており、
   前記電源装置は、受電部と、供給する電力の電圧と電流を制御する制御回路と、前記接続ケーブルが接続される給電コネクタ部と、前記接続ケーブル側ＩＣチップと通信可能であると共に、前記電力の情報を読み取る電源装置側読み取り回路を有しており、
   前記電源装置から前記接続ケーブルを介して前記負荷装置に電力を供給する際に、
   前記制御回路は、前記接続ケーブル側読み取り回路によって、前記負荷装置側ＩＣチップに記憶された前記電力の情報を読み取らせ、当該情報を前記接続ケーブル側ＩＣチップに記憶させるように制御すると共に、前記電源装置側読み取り回路によって、前記接続ケーブル側ＩＣチップに記憶された前記電力の情報を読み取るように制御し、
   前記電力の情報に合致する電力を給電コネクタ部に出力可能なように制御することを特徴とする直流電源装置。
2. 前記接続ケーブル側ＩＣチップは、書き換えが可能なＥＰＲＯＭである請求項１に記載の直流電源装置。
3. 前記制御回路は、前記電力の情報が確認できない場合は、給電コネクタ部に電力を出力しないように制御する請求項１または２に記載の直流電源装置。
4. 前記接続ケーブル側読み取り回路または前記電源装置側読み取り回路は、非接触通信方式である請求項１から３のいずれか１項に記載の直流電源装置。
5. 前記接続ケーブル側読み取り回路と前記接続ケーブル側ＩＣチップとの通信手段は、有線による接触通信方式である請求項１から４のいずれか１項に記載の直流電源装置。
6. 前記電源装置に供給される電力は、直流である請求項１から５のいずれか１項に記載の直流電源装置。
7. 前記電源装置に供給される電力は、直流電力を直接発電する発電装置から供給される請求項６に記載の直流電源装置。
8. 前記電源装置に供給される電力は、交流電源を直流に変換した電力である請求項１から５のいずれか１項に記載の直流電源装置。

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