JP7464976B2 - ポータブル電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電池を備えたポータブル電源装置に関する。

例えば建設作業現場の工事などにおいて、定格電流が１５Ａを超える電動の機器を使用したい場合があるが、この場合、仕様が１２５Ｖ １５Ａのコンセントから電源をとって動作させようとすると、過電流遮断器によって電源が遮断されて当該機器を動作させることができない。また、定格電流が１５Ａ以下であっても他の機器と同時に使用した場合、合計の電流が１５Ａを超えると、上述の場合と同様に電源が遮断されて複数の機器を動作させることができず、これら機器を用いた工事が止まってしまう状況となっていた。

また、従来から、停電時の電源遮断を防止する無停電電源装置が知られている。無停電電源装置には、複数の方式があり、そのうちの一つとして常時インバータ給電方式の装置が知られている。常時インバータ給電方式では、通常時に商用電源の交流電流を直流に変換してその一部を必要に応じて蓄電池の充電に使用し、残りをインバータ回路によって交流に変換して機器に供給している。一方、停電時に商用電源が遮断されたときには、蓄電池に蓄えられている電力を上記インバータ回路で交流へ変換して機器に供給することができるので、機器に供給される電流が突然遮断される事態を防止できる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３－０７０５５１号公報

ところで、上述した建設作業現場のように、電動の機器を使用する現場において機器単体または複数の機器の合計の消費電流がコンセントの許容可能な消費電流を超える場合には、別ルートで高出力が可能な配線と高容量の過電流遮断器設置の追加工事を行うか、あるいは機器の消費電流、または複数の機器の消費電流の合計が１５Ａを超えないように負荷を抑制した作業をしていたのが実情であった。

しかしながら、本来の工事期間が短い場合には上記追加工事期間の確保が困難になるとともに、上記追加工事期間中には本来の工事を中断しなければならず、工事期間に関する問題が発生していた。また、本来の工事費用が低額である場合に上記追加工事を行うと、その追加工事費用の占める割合が高くなり、不経済であった。また、機器の負荷を抑制した作業の場合、機器の性能を十分に発揮できないので所望の工事ができない、あるいは作業が非効率で作業時間が増大するなどの問題があった。

一方、例えば特許文献１のような無停電電源装置を使用すれば商用電源が遮断されたときに蓄電池の電力を機器の供給することができる。ところが、一般的に、無停電電源装置が有するインバータ回路の出力電流は商用電源の許容可能な消費電流と同等もしくはそれ未満である。つまり、コンセントの許容電流を超える電流を無停電電源装置から出力するという発想は無かったので、機器単体または複数の機器の合計の消費電流がコンセントの許容電流を超えるような場合には、無停電電源装置は意味をなさなかった。

また、例えば建設作業現場では電源を発電機によって確保する場合もある。発電機の場合も供給可能な最大電流は予め決まっており、大きな電流の供給が可能な発電機は大型化するとともに重量も嵩み、工事現場に導入する際の場所の確保及びコスト面で問題となる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、商用電源や発電機などの電源の仕様によって予め定められた許容可能な電流よりも大きな電流の供給を可能にし、追加工事などすることなく、消費電流の大きな機器を容易に使用できるようにすることにある。

上記目的を達成するために、第１の開示は、蓄電池を有するポータブル電源装置において、交流電源に接続される電源接続部と、前記電源接続部から入力される電流を直流に変換する整流回路と、前記整流回路から出力される電流を前記蓄電池に供給する充電回路と、前記蓄電池及び前記整流回路の両方から出力される電流が同時に入力可能なインバータ回路と、前記蓄電池及び前記整流回路の両方から前記インバータ回路に入力された電流を前記交流電源の許容可能な消費電流よりも大きな交流電流に変換して当該インバータ回路から出力するように、前記インバータ回路を制御する制御部とを備えていることを特徴とする。

この構成によれば、交流電源から入力された電流が整流回路によって直流に変換された後、充電回路を経て蓄電池に供給されることにより、蓄電池が充電される。インバータ回路には、整流回路によって直流に変換された直流電流と、蓄電池から放電された直流電流とが同時に入力される。インバータ回路は入力された直流電流を交流電源の許容可能な消費電流よりも大きな交流電流に変換して出力することができる。例えば交流電源の許容可能な消費電流が１５Ａであるとすると、インバータ回路から出力される電流を１５Ａよりも大きくすることができる。これにより、電源配線及び高容量の過電流遮断器設置の追加工事を行うことなく、消費電流が１５Ａを超える機器や、合計で１５Ａを超える複数の機器の同時使用が可能になる。

また、交流電源が発電機の場合は、発電機が供給可能な最大電流よりも大きな電流を上記インバータ回路から出力することができるので、発電機を大型化することなく、消費電流の大きな機器の使用が可能になる。

ポータブル電源装置を商用電源に接続することなく、蓄電池から放電された直流電流のみインバータ回路に入力してもよい。

第２の開示は、前記整流回路の入力側消費電流の最大値を変更可能に構成されていることを特徴とする。

すなわち、交流電源に、ポータブル電源装置とは別の電力を消費する機器が接続されている場合が考えられる。この場合、ポータブル電源装置による消費電力が多いと、別の機器の消費電流との合計が交流電源の許容可能な消費電流を超えてしまい、その結果、電源が遮断されるおそれがある。

上記第２の開示によれば、ポータブル電源装置の整流回路の入力側消費電流の最大値を別の機器の消費電流に応じて下げることができる。また、別の機器が交流電源に接続されていない場合には、整流回路の入力側消費電流の最大値を、交流電源の許容可能な電流値まで高めることができ、これにより、ポータブル電源装置に接続される機器の使用可能時間を延長することができる。

第３の開示は、前記交流電源に接続された他の機器の使用状況を推定する推定部を備え、前記制御部は、前記推定部で推定された他の機器の使用状況に応じて、前記整流回路の入力側消費電流の大きさを変更するように構成されていることを特徴とする。

この構成によれば、交流電源に、ポータブル電源装置とは別の電力を消費する機器が接続されている場合、他の機器が消費する電流を推定部で推定できる。推定部で推定された他の機器の消費電流が大きければ、整流回路の入力側消費電流を自動的に小さくし、反対に推定部で推定された他の機器の消費電流が小さければ、整流回路の入力側消費電流を自動的に大きくすることができる。

第４の開示は、前記電源接続部に入力される電圧を検出する電圧検出回路を備え、前記推定部は、前記電圧検出回路により検出された電圧に基づいて他の機器の使用状況を推定するように構成されていることを特徴とする。

例えば、交流電源に接続された別の機器の消費電流が大きいと、電源接続部に入力される電圧が低くなり、反対に交流電源に接続された他の機器の消費電流が小さいと、電源接続部に入力される電圧が高くなる。つまり、電源接続部に入力される電圧を電圧検出回路によって検出することで、他の機器の使用状況の推定が可能になる。

第５の開示は、前記推定部は、前記整流回路から出力される電流の遮断時に前記電圧検出回路で検出された電圧に基づいて、他の機器の使用状況を推定するように構成されていることを特徴とする。

この構成によれば、整流回路から出力される電流を遮断した時に電圧検出回路によって検出された電圧に基づくことで、ポータブル電源装置で消費している分が検出電圧に影響しなくなるので、他の機器の使用状況を精度良く推定できる。

第６の開示は、前記整流回路の入力側消費電流の最大値を設定するための最大値設定ボリュームを備えていることを特徴とする。

この構成によれば、ポータブル電源装置のユーザが最大値設定ボリュームを操作することで、整流回路の入力側消費電流の最大値を任意の値に設定することができる。例えば、交流電源に接続されている他の機器が分かっている場合には、その機器の消費電流に応じて整流回路の入力側消費電流の最大値を手動で設定できる。尚、交流電源に他の機器が接続されているか否か不明な場合や、交流電源に接続されている他の機器の消費電流が不明な場合には、前記推定部による推定を行い、その推定結果に基づいて、整流回路の入力側消費電流の最大値を変更すればよい。

第７の開示は、前記蓄電池の所定期間における充放電状況を検出する充放電状況検出部を備え、前記制御部は、前記充放電状況検出部で検出された前記蓄電池の充放電状況が所定の充放電電流値以上、かつ所定の充放電頻度を超えていると判定される場合には、前記充電回路による充電を禁止、または前記インバータ回路からの電流の出力を禁止することを特徴とする。

例えば、ポータブル電源装置に接続されている機器の動作によっては、蓄電池の充放電が所定の短い期間に頻繁に行われることが考えられる。蓄電池の充放電が頻繁に行われると、蓄電池が発熱して充放電に適さない温度状態になるおそれがある。本開示では、蓄電池が充放電に適さない温度状態にあるか否かを蓄電池の充放電状況に基づいて判断することができ、蓄電池がそのような温度状態になった場合、自動的に充放電を禁止できるので、蓄電池の異常過熱を防止できるとともに、蓄電池の寿命を延ばすことができる。

第８の開示は、前記インバータ回路の出力側の電流を検出するインバータ電流検出部を備え、前記制御部は、前記インバータ電流検出部により検出された電流値が所定の電流値を超える場合には、前記インバータ回路の出力が所定の電流値以下となるように当該インバータ回路の出力電圧を低下させることを特徴とする。

例えば、整流子モータを搭載した機器がポータブル電源装置に接続されている場合には、モータ起動時に突入電流が流れる。この突入電流は交流電源の許容可能な消費電流を大幅に超える電流である。突入電流が流れる時、交流電源の許容可能な消費電流は制限されているため、不足分は蓄電池から出力される電力で補われることになる。本開示では、突入電流のような極めて大きい電流値が検出されると、所定の電流値以下となるようにインバータ回路の出力電圧を自動的に低下させることができる。これにより、蓄電池の無駄な消費を抑えてポータブル電源装置の使用可能時間を延長できる。

以上説明したように、本開示によれば、交流電源の電流を直流に変換する整流回路と蓄電池の両方から出力される電流をインバータ回路に同時に入力し、交流電源の許容可能な消費電流よりも大きな交流電流をインバータ回路から出力できるので、追加工事などを不要にしながら、消費電流の大きな機器を容易に使用できる。

本発明の実施形態に係るポータブル電源装置及び各機器を示す図である。 上記ポータブル電源装置のブロック図である。 上記ポータブル電源装置が有するマイコン制御回路のフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係るポータブル電源装置１及び各機器１００、１１０を示す図である。ポータブル電源装置１は、例えば各種建設作業現場、土木工事現場、工場、各種作業場等のように電動の機器１００が使用される現場で好適に用いられる。ポータブル電源装置１は、作業者が１人で持って運ぶことができるように小型かつ軽量化されていて、可搬性が良好な電源とされている。

ポータブル電源装置１には、機器１００が接続可能である。機器１００は電力の供給によって動作する機器であり、特に限定されるものではないが、例えば電動ドリル、切断機、バキュームクリーナ、照明装置等を挙げることができる。機器１００には、整流子モータが搭載されていても構わない。

図１では機器１００を１つだけ示しているが、複数の機器１００をポータブル電源装置１に接続することもできる。ポータブル電源装置１には蓄電池４０（図２に示す）が設けられており、商用電源２００や発電機から電力の供給を受けて蓄電池４０に電力を蓄えることができる。ポータブル電源装置１は、接続された機器１００に対しては、商用電源２００や発電機からの電力と、蓄電池の電力との両方を利用し、商用電源２００や発電機の許容可能な消費電流よりも大きな交流電流を流すことができるように構成されている。

商用電源２００は、交流電流を供給する交流電源である。この商用電源２００には、複数のコンセント２０１が設けられている。交流電源としては、商用電源２００の他に、例えば発電機を用いることもでき、この発電機も複数のコンセントを有している。以下の説明では、交流電源が商用電源２００である場合について述べるが、商用電源２００を発電機に置き換えることが可能なのはもちろんである。

以下、ポータブル電源装置１の構成について具体的に説明する。図１に示すように、ポータブル電源装置１は、筐体２と、筐体２から延びる電源コード３に設けられたプラグ４とを備えている。プラグ４は、商用電源２００（図２に示す）に設けられたコンセント２０１に差込可能に構成されており、コンセント２０１に差し込まれた状態で商用電源２００に接続される。電源コード３及びプラグ４により、電源接続部５が構成されている。

商用電源２００が有する複数のコンセント２０１のうち、１つのコンセント２０１にポータブル電源装置１のプラグ４を差し込むことができ、他のコンセント２０１に、上記機器１００とは別の機器１１０が有するプラグ１１４を差し込むことができる。別の機器１１０も電動の機器であり、上記機器１００と同じ構造の機器であってもよいし、別の構造の機器であってもよい。別の機器１１０には、内部回路１１５（図２に示す）が設けられている。図示しないが、商用電源２００のコンセント２０１の数は３以上であってもよく、この場合、複数の別の機器１１０をそれぞれコンセント２０１に接続することもできる。コンセント２０１へは、例えば延長コードを介して別の機器１１０を接続することもできる。

図２に示すように、商用電源２００とコンセント２０１との間には過電流遮断器２０２が設けられている。過電流遮断器２０２は、コンセント２０１を介して流れる電流値が予め設定された電流値になると電流を遮断する器具であり、一般的に用いられている器具である。上記電流値は、通常、１５Ａまたは２０Ａに設定されていることが多い。例えば１５Ａに設定されている場合、コンセント２０１の仕様を１２５Ｖ １５Ａとすることができ、商用電源２００の許容可能な消費電流は１５Ａになる。

図１に示すように、筐体２のフロントパネル２ａには、電源スイッチ２０（図２には示さず）、突入電流抑制スイッチ２１、電流最大値の自動／手動切替スイッチ２２、電流最大値設定ボリューム２３及び出力電圧調整ボリューム２４が設けられている。また、フロントパネル２ａには、入力電源異常ランプ２５及び充放電異常ランプ２６が設けられるとともに、機器１００が接続されるコンセント２７も設けられている。図１、図２ではコンセント２７を１つだけ示しているが、コンセント２７は複数設けられていてもよい。

図２に示すように、ポータブル電源装置１は、電源接続部５から入力される単相交流電流を直流電流に変換する全波整流回路３２を備えている。また、ポータブル電源装置１は、マイコン制御回路３０を備えている。マイコン制御回路３０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及び記憶装置（ＲＡＭ、ＲＯＭ等）を備えており、所定のプログラムに従って各種入力信号を処理した後、各種制御信号を出力するとともに、各部を制御する。具体的には、マイコン制御回路３０は、制御部３０ａの他に、後述する推定部３０ｂ、充放電状況検出部３０ｃを構成するものである。制御部３０ａ、推定部３０ｂ、充放電状況検出部３０ｃは、例えば電気回路等のハードウェアで構成することや、プログラムを実行することによる信号処理で実現することができる。

このマイコン制御回路３０に、電源スイッチ２０（図２には示さず）、突入電流抑制スイッチ２１、電流最大値の自動／手動切替スイッチ２２、電流最大値設定ボリューム２３、出力電圧調整ボリューム２４、入力電源異常ランプ２５及び充放電異常ランプ２６が接続されている。マイコン制御回路３０は、電源スイッチ２０、突入電流抑制スイッチ２１、電流最大値の自動／手動切替スイッチ２２の操作状態を検出するとともに、電流最大値設定ボリューム２３及び出力電圧調整ボリューム２４の設定状態を検出する。また、マイコン制御回路３０は、入力電源異常ランプ２５及び充放電異常ランプ２６の点灯制御も行う。これらについて後述する。

ポータブル電源装置１は、電源接続部５に入力される電圧を検出する電圧検出回路３１を備えている。電圧検出回路３１の回路構成は従来から周知の回路構成とすることができる。電圧検出回路３１は、少なくとも全波整流回路３２から出力される電流の遮断時において電源接続部５に入力される電圧を検出することができるものである。尚、電圧検出回路３１は、全波整流回路３２から電流が出力される間に電源接続部５に入力される電圧を検出してもよい。

電圧検出回路３１により検出された電圧は、マイコン制御回路３０に設けられている推定部３０ｂに入力される。推定部３０ｂは、コンセント２０１に接続された他の機器１１０の使用状況を、電圧検出回路３１により検出された電圧に基づいて推定する部分である。他の機器１１０の使用状況とは、別の機器１１０に電流が流れているか否か、及び別の機器１１０に電流が流れている場合にその消費電流がどの程度であるかである。

他の機器１１０の使用状況を推定する際に使用する電圧の検出値は、全波整流回路３２から出力される電流の遮断時に電圧検出回路３１が検出した値である。すなわち、商用電源２００に、ポータブル電源装置１とは別の電力を消費する機器１１０が接続されている場合、別の機器１１０が動作していて電流が当該別の機器１１０にも流れていることがある。別の機器１１０に電流が流れている場合は、流れていないときに比べて電源接続部５に入力される電圧が低下し、その電圧は、別の機器１１０に流れている電流が大きければ大きいほど低くなる。つまり、電源接続部５に入力される電圧を検出することで、別の機器１１０に電流が流れているか否かを推定できるとともに、別の機器１１０の消費電流を推定できる。

ここで、全波整流回路３２から電流が出力されていると、全波整流回路３２から出力される電流の大きさによって電圧検出回路３１で検出される電圧が変化する。例えば全波整流回路３２から出力される電流が大きければ大きいほど電圧検出回路３１で検出される電圧が低くなる。従って、全波整流回路３２から電流が出力されている時に検出された電圧は、別の機器１１０の消費電流に対応した電圧になっていないことが考えられる。

そこで、本実施形態の推定部３０ｂは、上述したように、全波整流回路３２から出力される電流の遮断時に電圧検出回路３１が検出した電圧に基づいて、他の機器１１０の使用状況を推定する。これにより、ポータブル電源装置１で消費している分が電圧検出回路３１の検出電圧に影響しなくなるので、他の機器１１０の使用状況を精度良く推定できる。

ポータブル電源装置１は、定電流定電圧回路３３を備えている。定電流定電圧回路３３は、蓄電池４０及びインバータ回路５０に接続されており、全波整流回路３２から出力される電流を蓄電池４０に供給する充電回路であるとともに、全波整流回路３２から出力される電流を後述するインバータ回路５０に供給する回路でもある。定電流定電圧回路３３は、マイコン制御回路３０の制御部３０ａによって制御される。蓄電池４０の充電方式は、特に限定されるものではないが、一般的な定電流定電圧充電方式を用いることができる。また、蓄電池４０の種類は特に限定されるものではないが、例えばリチウムイオン電池等を挙げることができる。

定電流定電圧回路３３と蓄電池４０との間には、蓄電池電流センサ４１と、充電ＯＮ／ＯＦＦスイッチ４２とが設けられている。蓄電池電流センサ４１は、定電流定電圧回路３３から蓄電池４０に供給される電流値を検出するセンサである。蓄電池電流センサ４１はマイコン制御回路３０に接続されており、蓄電池電流センサ４１が検出した電流値は、マイコン制御回路３０の充放電状況検出部３０ｃに入力される。充放電状況検出部３０ｃは、蓄電池電流センサ４１から入力された電流値と蓄電池４０の電圧値に基づいて蓄電池４０が充電完了状態であるか否かを判定することができる。例えば、電圧値が一定の状態が所定時間以上継続した場合に蓄電池４０が充電完了状態であると判定できる。また、マイコン制御回路３０に蓄電池４０が接続されており、蓄電池４０の電圧をマイコン制御回路３０が検出できる。マイコン制御回路３０は、蓄電池４０の電圧に基づいて当該蓄電池４０の残量を推定することができる。

充電ＯＮ／ＯＦＦスイッチ４２は、蓄電池電流センサ４１と蓄電池４０との間に設けられており、マイコン制御回路３０によって制御される。マイコン制御回路３０は、蓄電池４０が充電完了状態でない場合には、充電ＯＮ／ＯＦＦスイッチ４２を充電可能状態に切り替える。これにより、定電流定電圧回路３３から蓄電池４０に電流が供給される。後述するが、蓄電池４０からの放電が必要な場合には、マイコン制御回路３０が出力（・放電）ＯＮ／ＯＦＦスイッチ５２を放電可能状態に切り替える。これにより、蓄電池４０の放電が可能になる。尚、蓄電池４０の蓄電量は少ないときには、出力（・放電）ＯＮ／ＯＦＦスイッチ５２を放電可能状態に切り替えることなく、充電可能状態にしておくことができる。

ポータブル電源装置１は、インバータ回路５０を備えている。本実施形態のインバータ回路５０は、図示しないが４つのスイッチング素子及びダイオード有する単相インバータ回路であり、蓄電池４０及び全波整流回路３２の両方から出力される電流が同時に入力可能に構成されている。すなわち、定電流定電圧回路３３の出力側はインバータ回路５０の入力側に対して接続線５１により接続されており、この接続線５１には、蓄電池４０も接続されている。接続線５１における蓄電池４０の接続部分とインバータ回路５０の入力側との間には、出力（・放電）ＯＮ／ＯＦＦスイッチ５２が設けられている。この出力（・放電）ＯＮ／ＯＦＦスイッチ５２はマイコン制御回路３０によって制御される。出力（・放電）ＯＮ／ＯＦＦスイッチ５２が閉じると、インバータ回路５０の入力側へ電流を供給可能な状態になる。出力（・放電）ＯＮ／ＯＦＦスイッチ５２が開くと、蓄電池４０及び全波整流回路３２の両方からインバータ回路５０の入力側へ流れる電流を遮断する。

インバータ回路５０は、マイコン制御回路３０の制御部３０ａに接続されている。制御部３０ａから出力される駆動信号がインバータ回路５０に入力される。インバータ回路５０は、駆動信号に応じて動作する。制御部３０ａは、蓄電池４０及び全波整流回路３２の両方からインバータ回路５０に入力された電流を、商用電源２００の許容可能な消費電流よりも大きな交流電流に変換してインバータ回路５０から出力するように、インバータ回路５０に対して駆動信号を出力する。例えば、商用電源２００の許容可能な消費電流が１５Ａであったとき、インバータ回路５０から３０Ａ～４０Ａの電流が出力されるように、制御部３０ａがインバータ回路５０を制御する。３０Ａ～４０Ａは一例であり、定格出力電流を上記範囲にすることができ、最大出力電流はその２倍程度に設定することができる。

また、インバータ回路５０から出力される電圧は、出力電圧調整ボリューム２４によって変更できる。出力電圧調整ボリューム２４をユーザが操作して電圧を設定すると、制御部３０ａは出力電圧調整ボリューム２４で設定された電圧となるように駆動信号を生成してインバータ回路５０に出力する。出力電圧調整ボリューム２４によって変更可能な電圧範囲は、例えば１００～１２５Ｖの範囲とすることができるが、これに限られるものではない。

インバータ回路５０の出力側にコンセント２７が接続されている。コンセント２７は、例えば１５Ａのものと、３０Ａのものとを設けることができる。インバータ回路５０とコンセント２７との間にはインバータ電流センサ（インバータ電流検出部）５３が設けられている。インバータ電流センサ５３は、インバータ回路５０の出力側の電流を検出するセンサであり、マイコン制御回路３０に接続されている。

突入電流抑制スイッチ２１は、コンセント２７に接続されている機器１００に突入電流が流れるのを抑制したいときにＯＮにし、それ以外のときにはＯＦＦにするスイッチであり、機器１００に応じてユーザが操作する。制御部３０ａは、突入電流抑制スイッチ２１がＯＮにされているときには、インバータ電流センサ５３により検出された電流値が所定の電流値を超えた場合に、インバータ回路５０の出力が所定の電流値以下となるように当該インバータ回路５０の出力電圧を低下させる制御を行うが、制御方法はこれに限らず、インバータ回路５０の出力電流が流れていない時（無負荷時）は予め設定した低い電圧を出力し、電流が流れると除々に電圧を上げる方法もあり、この方法によっても突入電流を抑制できる。

例えば、コンセント２７に接続される機器１００が整流子モータを搭載している場合には、モータ起動時に突入電流が流れる。この突入電流は、一般的に商用電源２００の許容可能な消費電流を大幅に超える電流である。突入電流が流れる時、商用電源２００の許容可能な消費電流は例えば１５Ａに制限されているため、不足分は蓄電池４０から出力される電力で補われることになる。

本実施形態では、モータ起動時の突入電流のような極めて大きな電流値が検出されると、所定の電流値以下となるようにインバータ回路５０の出力電圧を自動的に低下させることができる。これにより、蓄電池４０の無駄な消費を抑えて使用可能時間を延長できる。上記所定の電流値は、整流子モータが搭載された一般的な機器１００の当該モータ起動時の突入電流未満としておけばよく、例えば上記定格出力電流の数倍に設定することができる。突入電流は通常流れる電流に比べて極めて急峻に上昇するので、突入電流であるか否かは、電流値だけでなく、その電流値の変化度合いも考慮して判定することができる。尚、突入電流抑制スイッチ２１がＯＦＦにされていれば、突入電流のように急峻に立ち上がる大きな電流が流れてもインバータ回路５０の出力電圧を自動的に低下させる制御が行わない。

また、例えば、ポータブル電源装置１に接続されている機器１００の動作によっては、蓄電池４０の充放電が所定の短い期間に頻繁に行われることが考えられる。蓄電池４０の充放電が頻繁に行われると、蓄電池４０が発熱して充放電に適さない温度状態になるおそれがある。本実施形態では、蓄電池４０が充放電に適さない温度状態にあるか否かを蓄電池４０の充放電状況に基づいて判断することができる。

すなわち、充放電状況検出部３０ｃは、蓄電池４０の所定期間における充放電状況を検出する部分である。例えば、現時点から１０分～３０分程度遡った時間（所定期間）における蓄電池４０の充放電頻度を取得し、その充放電頻度を充放電状況とすることができる。充放電頻度は、蓄電池電流センサ４１の電流方向切り替わり頻度を取得することで算出できる。また、充放電状況を検出する際、充放電電流の大きさ、充電時間や放電時間を考慮することもできる。また、充放電状況検出部３０ｃは、蓄電池電流センサ４１の電流方向切り替わり頻度に基づいて、蓄電池４０の所定期間における充放電サイクル数を算出することもできる。尚、蓄電池４０の温度状態を判断する時、雰囲気温度を考慮することもできる。

蓄電池４０の温度と充放電の頻度とは関連しているので、充放電状況検出部３０ｃは、例えば蓄電池４０の温度状態を検出するセンサで構成されていてもよい。蓄電池４０の温度状態を検出することで、蓄電池４０が充放電に適さない温度状態にあるか否かを直接的に判断できる。

充放電異常ランプ２６は、蓄電池４０が充放電に適さない温度状態にあると判断できる場合にマイコン制御回路３０によって点灯させ、蓄電池４０が充放電に適した温度状態であると判断できる場合にマイコン制御回路３０によって消灯させる。

本実施形態では、全波整流回路３２の入力側消費電流の最大値を変更可能に構成されている。全波整流回路３２の入力側消費電流の最大値は、ポータブル電源装置１が自動で変更する場合と、ユーザが手動で変更する場合とがあり、電流最大値の自動／手動切替スイッチ２２によって一方を選択できる。電流最大値の自動／手動切替スイッチ２２を「自動」にすると、ポータブル電源装置１が自動で入力側消費電流の最大値を変更する自動変更モードになり、一方、電流最大値の自動／手動切替スイッチ２２を「手動」にすると、ユーザが手動で入力側消費電流の最大値を変更する手動変更モードになる。

まず、自動変更モードについて説明する。自動変更モードでは、制御部３０ａが、推定部３０ｂで推定された他の機器１１０の使用状況に応じて、全波整流回路３２の入力側消費電流の大きさを変更する。具体的には、電圧検出回路３１で検出された電圧が高ければ高いほど、定電流定電圧回路３３からの出力電流の大きさを大きくする一方、電圧検出回路３１で検出された電圧が低ければ低いほど、定電流定電圧回路３３からの出力電流の大きさを低くする。一例を挙げると、商用電源２００の電圧が１００Ｖの時、電圧検出回路３１で検出された電圧が１００Ｖであれば、他の機器１１０の消費電流が殆ど無い状況であると推定できるので、全波整流回路３２の入力側に流れる電流を１５Ａとするよう定電流定電圧回路３３を制御する。電圧検出回路３１で検出された電圧が９８Ｖであれば、他の機器１１０で消費電流が流れていると推定できるので、全波整流回路３２の入力側に流れる電流を１２Ａとするよう定電流定電圧回路３３を制御する。このように、電圧検出回路３１で検出された電圧を複数段階に分け、各段階で、全波整流回路３２の入力側に流れる電流値を予め設定しておく。この情報はマイコン制御回路３０の記憶装置（図示せず）に予め記憶させておくことができる。

全波整流回路３２の入力側に流れる電流の最大値が例えば１２Ａ程度であったとしても、インバータ回路５０では蓄電池４０から入力される電流を加えて出力できるので、例えばインバータ回路５０の出力が３０Ａ以上の電流値を確保することができる。

次に、手動変更モードについて説明する。手動変更モードでは、電流最大値設定ボリューム２３を使用する。電流最大値設定ボリューム２３をユーザが操作することで、定電流定電圧回路３３からの出力電流の大きさを変更できる。ユーザは、他の機器１１０が接続されているか否か、及び他の機器１１０が接続されている場合、他の機器１１０の消費電流を把握することができる。商用電源２００の仕様が１５Ａであったと仮定した時、他の機器１１０が接続されていなければ、全波整流回路３２の入力側に流れる電流値を１５Ａにすればよく、また、他の機器１１０の消費電流が５Ａであった場合、全波整流回路３２の入力側に流れる電流値を１０Ａにすればよい。

入力電源異常ランプ２５は、電圧検出回路３１で検出された電圧が所定電圧以下の場合にマイコン制御回路３０によって点灯させ、それ以外の場合に消灯させる。所定電圧とは、インバータ回路５０からの出力を安定させることができない程度の電圧とすることができ、例えば商用電源２００の電圧が１００Ｖとしたとき、９０Ｖ程度に設定することができる。

（マイコン制御回路のフローチャート）
次に、図３に示すマイコン制御回路３０のフローチャートに基づいて制御の流れを説明する。このフローチャートは、電源スイッチ２０がＯＮにされて電源が投入されるとスタートする。電源スイッチ２０がＯＮであるかＯＦＦであるかはマイコン制御回路３０によって判定する。電源スイッチ２０がＯＮにされるとステップＳ１に進み、マイコン制御回路３０が立ち上げ処理に相当する初期設定を実行し、起動動作に係る各種パラメータの設定等を行う。

初期設定が終わるとステップＳ２に進み、マイコン制御回路３０が充電ＯＮ／ＯＦＦスイッチ４２及び出力（・放電）ＯＮ／ＯＦＦスイッチ５２をＯＮにする。充電ＯＮ／ＯＦＦスイッチ４２及び出力（・放電）ＯＮ／ＯＦＦスイッチ５２をＯＮにした後、ステップＳ３に進み、制御部３０ａがインバータ回路５０に対して駆動信号を出力し、インバータ回路５０の所定の出力電圧制御を実行する。このとき、制御部３０ａは出力電圧調整ボリューム２４の設定値を反映した出力電圧となるように、インバータ回路５０を制御する。

その後、ステップＳ４に進み、電源接続部５に入力される電圧（入力電圧）が６０Ｖ以上であるか否かをマイコン制御回路３０が判定する。ステップＳ４の判定は、電圧検出回路３１で検出された電圧に基づいて行うことができる。閾値の「６０Ｖ」は例であり、例えば商用電源２００の電圧が１００Ｖの場合には、その５０％～７０％の範囲で設定できる。ステップＳ４の判定閾値を第１の閾値と呼ぶことができ、マイコン制御回路３０に予め記憶させておくことができる。

ステップＳ４でＮＯと判定されて入力電圧が６０Ｖ未満である場合にはステップＳ５に進む。ステップＳ５では、マイコン制御回路３０が定電流定電圧回路３３の制御動作を停止させる。その後、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４は後述する。

一方、ステップＳ４でＹＥＳと判定されてステップＳ６に進むと、マイコン制御回路３０は、電流最大値の自動／手動切替スイッチ２２が自動側になっているか否か判定する。ステップＳ６でＮＯと判定されて電流最大値の自動／手動切替スイッチ２２が自動側になっていない、即ちインバータ回路５０の入力側消費電流の最大値をユーザが変更する手動モードである場合にはステップＳ８に進み、手動モード処理を実行する。手動モード処理では、マイコン制御回路３０が電流最大値設定ボリューム２３の設定値を読み込み、その設定値に応じて、全波整流回路３２の入力側に流れる電流の大きさを変更するよう定電流定電圧回路３３を制御する。これにより、商用電源２００に、ポータブル電源装置１とは別の機器１１０が接続されている場合に、当該別の機器１１０への電流を確保できる。ステップＳ８を経た後、後述するステップＳ１４に進む。

ステップＳ６でＹＥＳと判定されて電流最大値の自動／手動切替スイッチ２２が自動側になっている、即ち全波整流回路３２の入力側消費電流の最大値を自動変更する自動モードである場合にはステップＳ７に進む。ステップＳ７では、マイコン制御回路３０が、所定の時間毎に定電流定電圧回路３３の出力を遮断し、電源接続部５に入力される電圧を確認する。所定の時間は、例えば数秒から数十秒程度の間で設定することができる。定電流定電圧回路３３の出力が遮断されると、全波整流回路３２から出力される電流が遮断される。この遮断状態にある時に電圧検出回路３１が検出した入力電圧をマイコン制御回路３０が一時的に記憶するので、ポータブル電源装置１で消費している分が電圧検出回路３１の検出電圧に影響しなくなる。定電流定電圧回路３３の出力を遮断している時間は極めて短く設定されているので、機器１００に対して殆ど影響を与えることがない。尚、定電流定電圧回路３３の出力を遮断している間、インバータ回路５０への電流は、蓄電池４０からの電流によって補うことができる。

ステップＳ７の処理を経た後、ステップＳ９に進む。ステップＳ９では、ステップＳ７で一時的に記憶している入力電圧が９０Ｖ以上であるか否かをマイコン制御回路３０が判定する。ステップＳ９の判定閾値の「９０Ｖ」は例であり、例えば商用電源２００の電圧が１００Ｖの場合には、その８５％～９０％の範囲で設定できる。ステップＳ９の判定閾値を第２の閾値と呼ぶことができ、この第２の閾値は、上記ステップＳ４の第１の閾値よりも大きな値であるが、商用電源２００の電圧よりも低い。第２の閾値もマイコン制御回路３０に予め記憶させておくことができる。

ステップＳ９でＮＯと判定されて入力電圧が９０Ｖ未満である場合には、商用電源２００の電圧が異常に低いので、ステップＳ１０に進み、マイコン制御回路３０が入力電源異常ランプ２５を点灯させる。ステップＳ１０の後、ステップＳ１１に進み、マイコン制御回路３０が充電ＯＮ／ＯＦＦスイッチ４２及び出力（・放電）ＯＮ／ＯＦＦスイッチ５２をＯＦＦにする。その後、ステップＳ１２に進み、制御部３０ａがインバータ回路５０及び定電流定電圧回路３３の制御動作を停止させて、本フローがストップする。電源スイッチ２０をＯＦＦにした後、再度ＯＮにすると、スタートから繰り返される。

ステップＳ９でＹＥＳと判定されて入力電圧が９０Ｖ以上である場合には、商用電源２００の電圧に異常が無いので、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、自動モード処理を実行する。自動モード処理では、まず、ステップＳ７で確認した入力電圧に応じた消費電流の最大値を自動で設定する。そして、設定した最大値以下となるように、制御部３０ａが定電流定電圧回路３３の出力を制御する。これにより、商用電源２００に、ポータブル電源装置１とは別の機器１１０が接続されている場合に、当該別の機器１１０への電流を確保できる。この自動モード処理は、上述した推定部３０ｂが推定した他の機器１１０の使用状況に基づいて実行できる。

ステップＳ１４では、マイコン制御回路３０が蓄電池電流センサ４１により充放電時の電流値を確認する。その後、ステップＳ１５に進み、蓄電池４０の所定期間における充放電状況として、所定の充放電電流値以上で充放電サイクルが所定回数以下であるか否かを判定する。ステップＳ１４で充放電電流値も判定条件に加えているのは、蓄電池４０の温度状態が充放電電流値に大きく依存するからである。例えば充放電電流値が低ければ、充放電サイクルが所定回数を超えていても蓄電池４０の温度状態が高温になっているとは考えにくく、そのような場合には、充放電サイクルが所定回数を超えていたとしても、蓄電池４０が充放電可能な状態にあると推定できる。一方、充放電電流値が所定以上であれば、充放電サイクルが１サイクルであっても蓄電池４０の温度はある程度大きく上昇し、そのような充放電サイクルが所定期間内に所定回数を超えると、蓄電池４０の温度状態が充放電に適さない温度状態になっていると推定できる。

ステップＳ１５でＮＯと判定されて蓄電池４０の充放電電流値が所定以上、かつ充放電サイクルが所定回数を超える場合には蓄電池４０の温度状態が充放電に適さない温度状態にある可能性が高い。尚、図２のステップＳ１５では、判定条件として充放電サイクルのみ記載しているが、これは図面のスペースの関係でそうしているのであり、実際には、上述したように、充放電サイクルだけでなく、充放電電流値も判定条件に加えている。

ステップＳ１５でＮＯと判定された場合、ステップＳ１６に進んでマイコン制御回路３０が充放電異常ランプ２６を点灯させる。その後、上述したステップＳ１１、Ｓ１２に進み、マイコン制御回路３０がインバータ回路５０及び定電流定電圧回路３３の制御動作を停止させる。つまり、制御部３０ａは、充放電状況検出部３０ｃで検出された蓄電池４０の充放電状況が所定の充放電電流値以上、かつ所定の充放電頻度を超えていると判定される場合には、定電流定電圧回路３３による充電を禁止できるとともに、インバータ回路５０からの電流の出力を禁止して蓄電池４０の放電を禁止することができる。

ステップＳ１５でＹＥＳと判定されて蓄電池４０の充放電電流値が所定未満、または充放電サイクルが所定回数以下である場合には蓄電池４０の温度状態が充放電に適した温度状態にある可能性が高い。この場合、ステップＳ１７に進んで突入電流抑制スイッチ２１がＯＮになっているか否かを判定する。ステップＳ１７でＮＯと判定されて突入電流抑制スイッチ２１がＯＦＦになっている場合には、ステップＳ４に戻る。ステップＳ１７でＹＥＳと判定されて突入電流抑制スイッチ２１がＯＮになっている場合にはステップＳ１８に進む。ステップＳ１８では、マイコン制御回路３０がインバータ電流センサ５３の出力値を継続して確認する。インバータ電流センサ５３の出力値を継続して確認することで、負荷電流の立ち上がり状況を確認できる。

その後、ステップＳ１９に進み、インバータ電流センサ５３の出力値の立ち上がりが急峻でかつその値が通常流れる電流に比べて大幅に高い場合には、マイコン制御回路３０は突入電流が流れたと判断して、インバータ回路５０の出力側が所定の電流値以下となるように当該インバータ回路５０の出力電圧を低下させる。突入電流が流れたと判断されない場合には、マイコン制御回路３０は所定の出力電圧制御とする。その後、ステップＳ４に戻る。電源スイッチ２０がＯＦＦにされると、このフローが中断される。

尚、ポータブル電源装置１は、商用電源２００に接続することなく、一般的な充放電可能な電源装置として使用できる。この場合、蓄電池４０で放電される電流だけがインバータ回路５０から出力されることになる。

（実施形態の作用効果）
以上説明したように、この実施形態によれば、商用電源２００から入力された電流が全波整流回路３２によって直流に変換された後、定電流定電圧回路３３を経て蓄電池４０に供給されるので、蓄電池４０を充電できる。インバータ回路５０には、全波整流回路３２によって直流に変換された直流電流と、蓄電池４０から放電された直流電流とが同時に入力されるので、インバータ回路５０は入力された直流電流を商用電源２００の許容可能な消費電流よりも大きな交流電流に変換して出力することができる。これにより、電源配線及び高容量の過電流遮断器設置の追加工事を行うことなく、消費電流が例えば１５Ａを超える機器や、合計で１５Ａを超える複数の機器の同時使用が可能になる。

また、商用電源２００にポータブル電源装置１とは別の機器１１０が接続されている場合に、ポータブル電源装置１で消費する電流の最大値を、別の機器１１０の消費電流を考慮した値に設定することができるので、別の機器１１０の動作に影響を与えずに済む。この最大値は、別の機器１１０の消費電流等を把握したユーザによって設定することができる他、ポータブル電源装置１が自動的に判断して設定することができる。

また、蓄電池４０の充放電電流値及び充放電頻度に基づいて蓄電池４０の温度状態を推定し、その推定結果を蓄電池４０の充放電制御に反映させることができるので、蓄電池４０の異常過熱を防止できるとともに、蓄電池４０の寿命を延ばすことができる。

さらに、機器１００への突入電流をポータブル電源装置１によって抑制できるので、蓄電池４０が無駄に消費されないようにすることができる。

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

以上説明したように、本発明に係るポータブル電源装置は、例えば各種建設作業現場、土木工事現場、工場、各種作業場等で使用することができる。

１ ポータブル電源装置
５ 電源接続部
２３ 電流最大値設定ボリューム
３１ 電圧検出回路
３２ 全波整流回路
３３ 定電流定電圧回路（充電回路）
３０ａ 制御部
３０ｂ 推定部
３０ｃ 充放電状況検出部
４０ 蓄電池
５０ インバータ回路
５３ インバータ電流センサ（インバータ電流検出部）
１００ 機器
１１０ 別の機器
２００ 商用電源（交流電源）
２０１ コンセント

Claims (8)

1. 蓄電池を有するポータブル電源装置において、
   交流電源に接続される電源接続部と、
   前記電源接続部から入力される電流を直流に変換する整流回路と、
   前記整流回路から出力される電流を前記蓄電池に供給する充電回路と、
   前記蓄電池及び前記整流回路の両方から出力される電流が同時に入力可能なインバータ回路と、
   前記蓄電池及び前記整流回路の両方から前記インバータ回路に入力された電流を前記交流電源の許容可能な消費電流よりも大きな交流電流に変換して当該インバータ回路から出力するように、前記インバータ回路を制御する制御部とを備えていることを特徴とするポータブル電源装置。
2. 請求項１に記載のポータブル電源装置において、
   前記整流回路の入力側消費電流の最大値を変更可能に構成されていることを特徴とするポータブル電源装置。
3. 請求項２に記載のポータブル電源装置において、
   前記交流電源に接続された他の機器の使用状況を推定する推定部を備え、
   前記制御部は、前記推定部で推定された他の機器の使用状況に応じて、前記整流回路の入力側消費電流の大きさを変更するように構成されていることを特徴とするポータブル電源装置。
4. 請求項３に記載のポータブル電源装置において、
   前記電源接続部に入力される電圧を検出する電圧検出回路を備え、
   前記推定部は、前記電圧検出回路により検出された電圧に基づいて他の機器の使用状況を推定するように構成されていることを特徴とするポータブル電源装置。
5. 請求項４に記載のポータブル電源装置において、
   前記推定部は、前記整流回路から出力される電流の遮断時に前記電圧検出回路で検出された電圧に基づいて、他の機器の使用状況を推定するように構成されていることを特徴とするポータブル電源装置。
6. 請求項２に記載のポータブル電源装置において、
   前記インバータ回路の入力側消費電流の最大値を設定するための最大値設定ボリュームを備えていることを特徴とするポータブル電源装置。
7. 請求項１から６のいずれか１つに記載のポータブル電源装置において、
   前記蓄電池の所定期間における充放電状況を検出する充放電状況検出部を備え、
   前記制御部は、前記充放電状況検出部で検出された前記蓄電池の充放電状況が所定の充放電電流値以上、かつ所定の充放電頻度を超えていると判定される場合には、前記充電回路による充電を禁止、または前記インバータ回路からの電流の出力を禁止することを特徴とするポータブル電源装置。
8. 請求項１から７のいずれか１つに記載のポータブル電源装置において、
   前記インバータ回路の出力側の電流を検出するインバータ電流検出部を備え、
   前記制御部は、前記インバータ電流検出部により検出された電流値が所定の電流値を超える場合には、前記インバータ回路の出力が所定の電流値以下となるように当該インバータ回路の出力電圧を低下させることを特徴とするポータブル電源装置。