WO2014020827A1 - 発振検出装置、負荷機器およびプログラム - Google Patents

Abstract

　発振検出装置は、定電力負荷へ給電するための給電系に生じる発振を検出する装置である。発振検出装置において、電流制御部は、電源回路の通常動作が停止しているときに、通常動作時において最大消費電力となるときと同じ大きさの電流を定電力負荷に引き込ませる。電圧検出部は、電流制御部によって定電力負荷が電流を引いているときに電源回路に印加される入力電圧を検出する。異常検出判断部の判定部は、電圧検出部の検出電圧がしきい値電圧よりも大きいか否かを判定する。検出電圧がしきい値電圧よりも大きいと判定部で判定された場合、出力部は、判定部の判定結果に応じた信号を出力する。

Description

発振検出装置、負荷機器およびプログラム

　本発明は、定電力負荷へ直流電力を供給するための給電系に生じる発振を検出する発振検出装置、負荷機器およびプログラムに関する。

　従来から、負荷へ直流電力を供給する直流給電システムにおいて、給電系の安定性を維持しながら、負荷への給電を行うことが求められている。

　図９に示すように、負荷機器９１の定電力負荷９２へ給電するための給電系を考えた場合、給電系の配線上には、配線抵抗９３と、配線インダクタンス９４とが存在する。また、負荷機器９１は、入力容量９５を有している。定電力負荷９２は、負性抵抗特性を有している。

　このような給電系の場合、負荷機器９１に直流電力を供給したときに、配線インダクタンス９４と入力容量９５とによって発振が発生することがある。定電力負荷９２の負性抵抗が存在するため、上記発振は、時間が経過しても減衰せずに継続し、給電系の安定性を低下させることになる。

　このような給電系において、給電系の安定性を維持したままで定電力負荷９２が引き込むことができる最大電力（限界負荷電力）Ｐlimは、数１で表わされる（例えばYasunobu Yokomizu et al.、"Formulated Representation for Upper Limitation of Deliverable Power in Low-Voltage DC Distribution System"、電気学会論文誌Ｂ、一般社団法人電気学会、2011年4月1日、第131巻、第4号、p.362-367（文献１）参照）。限界負荷電力Ｐlimは、負荷機器９１が安定に駆動できる限界電力を示す。数１において、Ｒは配線抵抗９３の抵抗値、Ｌは配線インダクタンス９４のインダクタンス値、Ｃは入力容量９５の容量値、ＶＲは、負荷機器９１（定電力負荷９２）に印加される入力電圧の電圧値を示す。αは定電力性を示すパラメータである。αが小さいほど定電力性が強い。なお、限界負荷電力Ｐlimは、電源電圧ＶＳには依存しない。

　限界負荷電力Ｐlimを超えた電力を定電力負荷９２に引き込んで発振が起こった場合、負荷機器９１の部品に想定を超える電圧振幅が連続的に印加されることになり、負荷機器９１にとって好ましくない。

　そこで、日本国公開特許第２０００－２６７７４５号公報（以下「文献２」という）には、第１の定電力負荷へ直流電力を供給する給電系の発振を検出する発振検出装置が開示されている。文献２に記載された発振検出装置は、装置内部の正極と負極との間に必要に応じて発振を起動できる第２の定電力負荷を内蔵し、この第２の定電力負荷を必要に応じて電力線に接続し、上記発振を起動する。これにより、文献２に記載された発振検出装置は、給電系の発振条件が臨界付近であって明らかな発振状態ではない場合でも、発振状態を意図的に発生させて明らかな発振状態とすることができる。その結果、給電系が発振状態または発振直前の状態であることを報知可能とする。

　ところで、文献２で開示された従来の装置では、第１の定電力負荷とは別の第２の定電力負荷を接続することによって、安定性を評価している。これは実際の負荷の状態を示すのではなく、接続される負荷の条件より厳しい条件を配電に課しており、過大品質となってしまう。

　本発明は上記の点に鑑みて為された発明であり、本発明の目的は、定電力負荷へ給電するための給電系の安定性を精度よく検出することができる発振検出装置、負荷機器およびプログラムを提供することにある。

　本発明の発振検出装置は、入力容量および定電力負荷を有する負荷機器の当該定電力負荷へ給電するための給電系に生じる発振を検出する発振検出装置であって、前記定電力負荷の通常動作が停止しているときに、当該通常動作時において最大消費電力となるときと同じ大きさの電流を前記定電力負荷に引き込ませる電流制御部と、前記電流制御部によって前記定電力負荷が前記電流を引いているときに当該定電力負荷に印加される入力電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部の検出値が予め決められたしきい値よりも大きいか否かを判定する判定部と、前記検出値が前記しきい値よりも大きいと前記判定部で判定された場合に当該判定部の判定結果に応じた信号を出力する出力部とを備えることを特徴とする。

　この発振検出装置において、前記出力部から前記信号を受け取ると、警告を発するように報知手段を制御する報知制御部をさらに備えることが好ましい。

　この発振検出装置において、前記出力部から前記信号を受け取ると、前記定電力負荷を用いた機能の実行を禁止するように前記負荷機器を制御する負荷制御部をさらに備えることが好ましい。

　この発振検出装置において、前記負荷機器は、前記通常動作のモードとして、前記定電力負荷を用いた複数の動作モードを有し、前記電流制御部は、前記定電力負荷の前記通常動作が停止しているときに、前記複数の動作モードの各々において、最大消費電力となるときと同じ大きさの電流を前記定電力負荷に引き込ませ、前記しきい値は、前記複数の動作モードの各々について予め設定され、前記判定部は、前記複数の動作モードの各々について、前記検出値が前記しきい値よりも大きいか否かを判定することが好ましい。

　この発振検出装置において、前記複数の動作モードの少なくとも１つにおいて前記検出値が前記しきい値よりも大きい場合、当該検出値が当該しきい値よりも大きいときの動作モードの実行を禁止するように前記負荷機器を制御する負荷制御部をさらに備えることが好ましい。

　この発振検出装置において、前記複数の動作モードの少なくとも１つにおいて前記検出値が前記しきい値よりも大きい場合、当該検出値が当該しきい値よりも大きいときの動作モードの実行時に、前記検出値が前記しきい値以下となる範囲まで最大消費電力が下がるように前記負荷機器を制御する負荷制御部をさらに備えることが好ましい。

　この発振検出装置において、前記負荷機器に内蔵されていることが好ましい。

　本発明の負荷機器は、前記発振検出装置と、前記定電力負荷とを備えることを特徴とする。

　本発明のプログラムは、入力容量および定電力負荷を有する負荷機器の当該定電力負荷へ給電するための給電系に生じる発振を検出する発振検出装置に、前記定電力負荷に印加される入力電圧を検出する電圧検出部とともに用いられるコンピュータを、前記定電力負荷の通常動作が停止しているときに、当該通常動作時において最大消費電力となるときと同じ大きさの電流を前記定電力負荷に引き込ませる電流制御部、前記電流制御部によって前記定電力負荷が前記電流を引いているときに前記電圧検出部で検出された検出値が予め決められたしきい値よりも大きいか否かを判定する判定部、および、前記検出値が前記しきい値よりも大きいと前記判定部で判定された場合に当該判定部の判定結果に応じた信号を出力する出力部として機能させるためのプログラムである。本発明は、プログラムに限らず、当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であってもよい。

　本発明の発振検出装置、負荷機器およびプログラムによれば、定電力負荷の入力電圧の振動の程度を検出することができ、その結果、定電力負荷へ給電するための給電系の安定性を精度よく検出することができる。

　本発明の好ましい実施形態をより詳細に記載する。本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な記載および添付図面に関連して一層よく理解される。
実施形態１に係る発振検出装置およびパソコンの構成を示す概略図である。 実施形態１に係るパソコンの駆動電流の推移を示す図である。 実施形態１に係る発振検出装置の動作を示すフローチャートである。 実施形態２に係る発振検出装置およびパソコンの構成を示す概略図である。 実施形態２に係る発振検出装置の動作のうちステップＳ１１～Ｓ２０を示すフローチャートである。 実施形態２に係る発振検出装置の動作のうちステップＳ２１～Ｓ２９を示すフローチャートである。 実施形態２に係るパソコンの動作の一例を示す図である。 実施形態２に係るパソコンの動作の他の例を示す図である。 図８Ａ～８Ｃは、実施形態１，２に係るパソコンの駆動電流の推移を示す図である。 負荷機器の定電力負荷へ給電するための給電系の回路図である。

　以下の実施形態１，２に係る発振検出装置は、入力容量および定電力負荷を有する負荷機器の定電力負荷へ給電するための給電系に生じる発振を検出する装置である。この発振検出装置は、定電力負荷の通常動作が停止しているときに、通常動作時において最大消費電力となる時点の電流と同じ大きさの電流を定電力負荷に引き込ませる（流す）。そして、定電力負荷が電流を引いている（流している）ときに定電力負荷に印加されている入力電圧の検出電圧がしきい値電圧よりも大きい場合に、発振検出装置は、その旨を含む情報を出力する。これにより、定電力負荷の給電系に生じる発振を検出することができ、給電系の安定性を精度よく検出することができる。以下、実施形態１，２について図面を参照しながら説明する。

　（実施形態１）
　実施形態１に係る発振検出装置１は、図１に示すように、負荷機器であるノートパソコン（以下「パソコン」という）６の筐体（図示せず）に内蔵されている。

　パソコン６は、発振検出装置１と、直流入力部７１と、スピーカ（報知手段）７２と、パソコン電源回路（以下「電源回路」という）８とを備えている。直流入力部７１は、直流電力を供給する外部電源（図示せず）が接続される端子であり、外部電源から直流電力が供給される。スピーカ７２は、後述の報知制御部４４の指示に従って動作する。

　電源回路８は、定電力負荷８２と、定電力負荷８２よりも入力側に設けられた入力容量８１とを備えている。この電源回路８は、バッテリ（図示せず）を充電するための充電電圧を生成したり、パソコン６の各部（例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）など）に電力を供給したりする。定電力負荷８２は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータなどであり、負性抵抗特性を有している。入力容量８１は、例えばコンデンサなどであり、定電力負荷８２に並列に接続されている。

　パソコン６は、図８Ａ～８Ｃに示すように、電源回路８（定電力負荷８２）の通常動作のモードとして、電源回路８を用いた複数の動作モードを有している。パソコン６が有する動作モードとしては、パソコン６の起動を行う起動モード（図８Ａ参照）と、バッテリ（図示せず）の充電を行う充電モード（図８Ｂ参照）と、パソコン６の起動とバッテリの充電とを同時に行う同時モード（図８Ｃ参照）とがある。起動モードでは、起動に必要なソフトウェア処理の負荷が大きくなったときに消費電力が一時的に大きくなる。充電モードでは、バッテリの充電量（残量）が少ない場合に充電を行う。この充電モードでは、バッテリの充電に２つの電流モードが存在し、駆動電流がステップ的に大きくなるように変化する。同時モードは、バッテリへの充電を実行しながら、パソコン６の起動も実行するモードである。したがって、同時モードでは、充電の電力と起動の電力とが加算されるため、最も消費電力が大きくなる。電圧が一定であるから、同時モードの最大電流Ｉ３は、起動モードの最大電流Ｉ１と充電モードの最大電流Ｉ２との総和である。

　パソコン６の駆動電流（駆動電力）の推移は、図８Ｃに示すようになっている。バッテリの充電が不十分である場合、電源接続後、起動スイッチへの操作に関係なく、パソコン６は充電モードを実行し、バッテリへの充電が始まる。その後、起動スイッチ（図示せず）が操作されると、パソコン６は充電モードから同時モードに切り替わり、起動処理のために消費電力が増加する。起動処理が終了すると、消費電力はパソコン６の待機電力と充電電力との総和で一定となる。さらに、充電が終了すると、消費電力はパソコン６の待機電力で一定となる。

　上述したように、パソコン６は、定電力負荷８２および入力容量８１を含んでいるので、パソコン６の定電力負荷８２へ給電するための給電系の回路は、図９に示す回路と等価である。

　続いて、図１に示す発振検出装置１の構成について説明する。発振検出装置１は、電流制御部２と、電圧検出部３と、異常検出判断部４と、電源回路制御部５とを備えている。

　電流制御部２は、電源回路８（定電力負荷８２）の通常動作が停止しているときに、電源回路８の通常動作時において最大消費電力となるときと同じ大きさの電流（最大電流）を、所定時間が経過するまで定電力負荷８２に引き込ませる（流す）。すなわち、電流制御部２は、上記電流を電源回路８に供給する。具体的には、電流制御部２は、図２に示すように、電源接続後（時刻ｔ１）、時刻ｔ２～時刻ｔ３の間、パルス電流を定電力負荷８２に引き込ませる。この電流制御部２は、図１に示すように、スイッチング素子２１と抵抗２２との直列回路と、スイッチング制御部２３とを備えている。上記直列回路は、定電力負荷８２の出力側に設けられている。

　抵抗２２の抵抗値は、最大消費電力となるときの最大電流（波高値）に相当するパルス電流を引き込むように設定された値である。スイッチング制御部２３の指示に従って、スイッチング素子２１がパルス状にオンすることによって、定電力負荷８２にパルス電流が引き込まれる。

　スイッチング制御部２３は、後述のインタフェース部５１で配電安定信号が受け取られると、スイッチング素子２１をオン制御し、定電力負荷８２にパルス電力を引き込ませる。

　電圧検出部３は、電流制御部２によって定電力負荷８２がパルス電流を引き込んでいる所定時間の間（図２の時刻ｔ２～時刻ｔ３の間）、電源回路８（定電力負荷８２）に印加されている入力電圧Ｖ１を検出する。この電圧検出部３は、直列抵抗部３１と、アナログ－デジタル変換回路（Analog to Digital Converter、以下「ＡＤＣ」という）３２とを備えている。

　直列抵抗部３１は、正極側（図１の＋側）と負極側（図１の－側）との間に第１分圧抵抗３１１と第２分圧抵抗３１２とが直列に接続されて構成されている。この直列抵抗部３１は、直流入力部７１から機器内部直流電線（以下「直流電線」という）６１に印加された入力電圧Ｖ１をＡＤＣ３２の入力レンジになるように分圧し、第２分圧抵抗３１２の両端電圧を検出電圧Ｖ２としてＡＤＣ３２の差動入力端子に入力する。検出電圧Ｖ２は、入力電圧Ｖ１と比例関係にあり、第１分圧抵抗３１１の抵抗値をＲ１、第２分圧抵抗３１２の抵抗値をＲ２とすると、検出電圧Ｖ２の電圧値は、入力電圧Ｖ１の電圧値のＲ２／（Ｒ１＋Ｒ２）倍となる。

　ＡＤＣ３２は、アナログ値の検出電圧Ｖ２をデジタル変換し、デジタル値に変換された検出電圧Ｖ２を異常検出判断部４に出力する。すなわち、ＡＤＣ３２は、サンプリングクロックごとに検出電圧Ｖ２の電圧値を異常検出判断部４に出力する。

　異常検出判断部４は、直流電線６１に直流電圧が印加されたことを検出する電圧印加検出部４１と、電圧検出部３の検出電圧Ｖ２がしきい値電圧よりも大きいか否かを判定する判定部４２とを備えている。また、異常検出判断部４は、判定部４２の判定結果に応じた判定結果信号を出力する出力部４３と、スピーカ７２を制御する報知制御部４４と、電源回路制御部５と信号の授受を行うインタフェース部４５とを備えている。さらに、異常検出判断部４は、各種の情報およびプログラムを記憶している記憶部４６を備えている。この異常検出判断部４は、電源回路制御部５から検出開始信号（後述）を受け取ると、異常検出を開始する。

　電圧印加検出部４１は、外部電源（図示せず）から直流電線６１に直流電圧が印加された場合に、電圧検出部３から出力された検出電圧Ｖ２の振幅値を用いて、直流電線６１に印加された入力電圧Ｖ１の振幅値が安定したことを検出する配電安定性検出制御を行う。

　判定部４２は、電圧検出部３から出力された検出電圧（検出値）Ｖ２としきい値電圧とを比較し、検出電圧Ｖ２がしきい値電圧よりも大きいか否かを判定する。

　しきい値電圧は、定電力負荷８２の入力電圧Ｖ１の振動を許容できる限界値になるように予め設定された電圧値である。しきい値電圧に関する情報は、記憶部４６に記憶されている。

　出力部４３は、検出電圧Ｖ２がしきい値電圧よりも大きいと判定部４２で判定された場合に、判定部４２の判定結果に応じた判定結果信号を報知制御部４４とインタフェース部４５とに出力する。一方、検出電圧Ｖ２がしきい値電圧以下であると判定部４２で判定された場合、異常検出判断部４は、異常検出を終了する。

　報知制御部４４は、検出電圧Ｖ２がしきい値電圧より大きい場合に、出力部４３から判定結果信号を受け取ると、警告を発するようにスピーカ７２を制御する。スピーカ７２は、報知制御部４４の指示に従って警告を発する。

　インタフェース部４５は、電圧印加検出部４１が配電安定性検出制御を行った後、配電安定信号を電源回路制御部５に出力する。また、インタフェース部４５は、判定結果信号を出力部４３から受け取ると、この判定結果信号を電源回路制御部５に出力する。

　記憶部４６は、パソコン６の最大消費電力に関する情報と、判定部４２で用いられるしきい値電圧に関する情報とを記憶している。

　電源回路制御部５は、上述したスイッチング制御部２３と、異常検出判断部４と信号の授受を行うためのインタフェース部５１と、電源回路８を制御する電源制御部（負荷制御部）５２とを備えている。

　インタフェース部５１は、異常検出判断部４から配電安定信号および判定結果信号を受け取る。また、インタフェース部５１は、スイッチング制御部２３がスイッチング素子２１をオン制御した後、異常検出判断部４に検出開始信号を出力する。

　電源制御部５２は、検出電圧Ｖ２がしきい値電圧よりも大きい場合に、インタフェース部５１を介して出力部４３から判定結果信号を受け取ると、電源回路８を用いた機能の実行を禁止するようにパソコン６を制御する。すなわち、電源制御部５２が出力部４３の指示に従って電源回路８の動作を制限し、パソコン６の起動を不許可とする。言い換えると、電源制御部５２は、インタフェース部５１から判定結果信号を受け取ると、電源回路８の動作制限を行う。一方、検出電圧Ｖ２がしきい値電圧以下である場合、電源制御部５２は、電源回路８の動作制限を行わず、パソコン６の起動を許可する。

　本実施形態の発振検出装置１がパソコン６に設けられた結果、パソコン６の駆動電流は、図２に示すようになる。図２は、電源接続からパルス電流の引き込み、バッテリ（図示せず）の充電、パソコン６の起動に至るまでの駆動電流の推移を示している。まず、電源接続後（時刻ｔ１）、駆動電流は、時刻ｔ２～時刻ｔ３の間にパルス状になる。この期間に、発振検出装置１が異常検出を行う。異常がなければ、時刻ｔ４において、バッテリを充電するための電流が発生し、その後、起動スイッチ（図示せず）が操作されると（時刻ｔ５）、バッテリを充電するための電流だけではなく、パソコン６を起動するのに必要な電流が発生する。その後、起動が終了すると（時刻ｔ７）、定常状態に切り替わる。なお、時刻ｔ２～時刻ｔ３のパルス電流の電流値は、時刻ｔ６のときの駆動電流の大きさに相当する値である。

　ところで、図１に示す異常検出判断部４の記憶部４６は、発振検出装置１に電圧検出部３とともに用いられる異常検出判断部（コンピュータ）４が各種の機能を実行するためのプログラムを格納している。すなわち、記憶部４６は、異常検出判断部４を電圧印加検出部４１、判定部４２、出力部４３、報知制御部４４、インタフェース部４５および記憶部４６として機能させるためのプログラムとを格納している。

　さらに、記憶部４６は、発振検出装置１に電圧検出部３とともに用いられる電源回路制御部（コンピュータ）５が各種の機能を実行するためのプログラムを格納している。すなわち、記憶部４６は、電源回路制御部５をスイッチング制御部２３、インタフェース部５１および電源制御部５２として機能させるためのプログラムを格納している。

　上記２つのプログラムは、発振検出装置１の出荷時に記憶部４６に予め格納されている。ただし、発振検出装置１が上記プログラムを出荷後に取得する場合、発振検出装置１が上記プログラムを取得する手法の一例としては、上記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を用いる手法がある。記録媒体を用いる手法の場合、発振検出装置１は、記録媒体のデータを読み取るための読取装置（図示せず）を備えていればよい。記録媒体としては、例えば光ディスクやメモリカードなどがある。読取装置としては、光ディスクの情報を読み出すドライブ装置や、メモリカードの情報を読み出すメモリカードリーダなどがある。また、発振検出装置１が上記プログラムを取得する他の手法としては、ネットワークを用いて上記プログラムを他の装置（例えばサーバ）からダウンロードする手法がある。上記プログラムをダウンロードする手法の場合、発振検出装置１は、ネットワークを用いて他の装置と通信するための通信機能（図示せず）を有していればよい。

　次に、本実施形態に係る発振検出装置１が内蔵されたパソコン６の動作について図３を用いて説明する。

　まず、外部電源（図示せず）に接続されている電力線６２がパソコン６の直流入力部７１に接続され、この直流入力部７１を介して外部電源から直流電線６１に直流電圧（１６Ｖ）が印加される（Ｓ１）。直流電線６１に直流電圧が印加されると、電圧検出部３が入力電圧Ｖ１を検出し、電圧印加検出部４１が配電安定性検出制御をオンにする（Ｓ２）。配電安定性検出制御がオンになった後、インタフェース部４５が配電安定性検出信号を電源回路制御部５に出力する。

　電源回路制御部５において、インタフェース部５１が配電安定性検出信号を受け取ると、スイッチング制御部２３は、スイッチング素子２１をオン制御し、最大電流と同じ大きさのパルス電流を電源回路８（定電力負荷８２）に引き込ませる（Ｓ３）。すなわち、スイッチング制御部２３は、最大消費電力と同じ大きさのパルス電力を定電力負荷８２に引き込ませる。スイッチング制御部２３がスイッチング素子２１をオン制御した後、インタフェース部５１が異常検出判断部４に検出開始信号を出力する。

　異常検出判断部４は、電源回路制御部５から検出開始信号を受け取ると、異常検出を開始する（Ｓ４）。まず、判定部４２が検出電圧Ｖ２としきい値電圧とを比較し（Ｓ５）、検出電圧Ｖ２がしきい値電圧よりも大きいか否かを判定する（Ｓ６）。出力部４３がインタフェース部４５を介して判定結果信号を電源回路制御部５に出力する。その後、異常検出判断部４は異常検出を終了する。

　電源回路制御部５において、インタフェース部５１が判定結果信号を受け取ると、スイッチング制御部２３がスイッチング素子２１をオフ制御して、パソコン６へのパルス電力の引き込みを停止する。

　ステップＳ６において、検出電圧Ｖ２がしきい値電圧以下である場合（Ｓ６のＮＯ）、電源制御部５２は、電源回路８の動作制限を行わず、パソコン６の起動を許可する（Ｓ８）。一方、検出電圧Ｖ２がしきい値電圧よりも大きい場合（Ｓ６のＹＥＳ）、スピーカ７２が報知制御部４４の指示に従って警告を発し、かつ、電源回路制御部５が電源回路８の動作を制限し、パソコン６の起動を不許可とする（Ｓ７）。

　以上説明した本実施形態の発振検出装置１は、電源回路８（定電力負荷８２）の通常動作が停止しているときに、電源回路８の通常動作時において最大消費電力となるときと同じ大きさの電流を定電力負荷８２に引き込ませる。さらに、発振検出装置１は、電源回路８に印加される入力電圧Ｖ１に対応する検出電圧Ｖ２がしきい値電圧よりも大きいか否かを判定する。これにより、電源回路８の入力電圧Ｖ１の振動を許容できる限界値にしきい値電圧を設定することによって、電源回路８の入力電圧Ｖ１の振動の程度を検出することができ、その結果、給電系の安定性を精度よく検出することができる。

　また、本実施形態の発振検出装置１は、電源回路８の入力電圧Ｖ１に対応する検出電圧Ｖ２がしきい値電圧よりも大きい場合に、警告を発するようにスピーカ７２を制御することによって、給電系に発振が発生することをユーザに知らせることができる。

　さらに、本実施形態の発振検出装置１は、電源回路８の入力電圧Ｖ１に対応する検出電圧Ｖ２がしきい値電圧よりも大きい場合に、パソコン６に対して、電源回路８を用いた機能の実行を禁止する。これにより、実際に電源回路８を動作させた際に発振を防止することができる。

　また、本実施形態では、発振検出装置１がパソコン６に内蔵されていることによって、パソコン６とは別に発振検出装置１のための設置スペースを確保する必要がない。

　（実施形態２）
　図４に示す実施形態２に係る発振検出装置１ａは、パソコン６の有する複数の動作モードに対して、動作モードごとに発振の有無を検出する点で、実施形態１に係る発振検出装置１（図１参照）と相違する。すなわち、本実施形態の発振検出装置１ａは、動作モードごとに、最大消費電力と同じ大きさのパルス電力を引き込むことによって発振を検出する。なお、実施形態１の発振検出装置１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

　本実施形態の発振検出装置１ａは、パソコン６がバッテリ（図示せず）の充電を始める前に、各動作モードを実行したときの最大消費電力と同じ大きさのパルス電力を順番に引き込み、パルス電力を引き込んでいる間に入力電圧Ｖ１を検出する。まず、発振検出装置１ａは、消費電力が最大となる動作モード（同時モード）の最大消費電力と同じ大きさのパルス電力を引き込んで入力電圧Ｖ１を検出する。検出電圧Ｖ２がしきい値電圧を超えて振動が続く場合、発振検出装置１ａは、給電系が不安定になると判断し、次に消費電力の大きい動作モード（起動モード）の最大消費電力と同じ大きさのパルス電力を引き込んで入力電圧Ｖ１を検出する。以下、消費電力の大きな動作モードから順に、パルス電力を引き込んで、給電系の安定性を評価するという手順を繰り返す。

　本実施形態の電流制御部２ａは、電源回路８の通常動作が停止しているときに、複数の動作モードの各々について、電源回路８の通常動作時において最大消費電力となるときと同じ大きさの電流を定電力負荷８２に引き込ませる。すなわち、本実施形態の電流制御部２ａは、複数の動作モードの各々に対するパルス電流を電源回路８に供給する。電流制御部２ａは、図４に示すように、第１スイッチング素子２１１および第１抵抗２２１が直列に接続された第１直列回路と、第２スイッチング素子２１２および第２抵抗２２２が直列に接続された第２直列回路と、第３スイッチング素子２１３および第３抵抗２２３が直列に接続された第３直列回路とを備えている。第１の直列回路と第２直列回路と第３直列回路とは、互いに並列接続になるように電源回路８（定電力負荷８２）の出力側に設けられている。

　第１抵抗２２１の抵抗値は、起動と充電とを同時に行う同時モードでの最大電流（波高値）に相当する第１パルス電流を引き込むように調整された値である。第２抵抗２２２の抵抗値は、起動モードでの最大電流（波高値）に相当する第２パルス電流を引き込むように調整された値である。第３抵抗２２３の抵抗値は、低電力起動モードでの最大電流（波高値）に相当する第３パルス電流を引き込むように調整された値である。

　スイッチング制御部２３の指令に従って、第１スイッチング素子２１１と第２スイッチング素子２１２と第３スイッチング素子２１３とを順にパルス状にオンにすることによって、異なる大きさのパルス電流が定電力負荷８２に引き込まれる。例えば、第１スイッチング素子２１１がオンすることによって第１パルス電流が引き込まれ、第２スイッチング素子２１２がオンすることによって第２パルス電流が引き込まれ、第３スイッチング素子２１３がオンすることによって第３パルス電流が引き込まれる。

　本実施形態の判定部４２は、複数の動作モードの各々について、電圧検出部３の検出電圧Ｖ２としきい値電圧とを比較し、検出電圧Ｖ２がしきい値電圧よりも大きいか否かを判定する。しきい値電圧は、複数の動作モードの各々について予め設定されている。

　本実施形態の記憶部４６は、パソコン６の最大消費電力に関する情報と、判定部４２で用いられるしきい値電圧に関する情報とを動作モードごとに記憶している。

　本実施形態の電源制御部５２は、複数の動作モードの少なくとも１つにおいて検出電圧Ｖ２がしきい値電圧よりも大きい場合、検出電圧Ｖ２がしきい値電圧よりも大きいときの動作モードの実行を禁止するようにパソコン６を制御する。すなわち、本実施形態の電源制御部５２は、検出電圧Ｖ２がしきい値電圧を超えた動作モードに移行することを許可しないようにパソコン６を制御する。

　さらに、本実施形態の電源制御部５２は、複数の動作モードの中で、検出電圧Ｖ２がしきい値電圧よりも大きい動作モードがある場合、この動作モードの実行時において最大消費電力となるときの電流が下がるようにパソコン６を制御する。電源制御部５２は、電圧検出部３で検出された検出電圧Ｖ２がしきい値電圧以下となる範囲まで最大電流すなわち最大消費電力が下がるようにパソコン６を制御する。

　次に、本実施形態に係る発振検出装置１ａが内蔵されたパソコン６の動作について図５Ａ，５Ｂを用いて説明する。以下の説明において、第１しきい値電圧は、同時モードにおいて定電力負荷８２の入力電圧Ｖ１の振動を許容できる限界値になるように予め設定された電圧値である。第２しきい値電圧は、起動モードにおいて定電力負荷８２の入力電圧Ｖ１の振動を許容できる限界値になるように予め設定された電圧値である。第３しきい値電圧は、低電力起動モードにおいて定電力負荷８２の入力電圧Ｖ１の振動を許容できる限界値になるように予め設定された電圧値である。なお、図５Ａの「Ａ」は図５Ｂの「Ａ」と接続し、図５Ａの「Ｂ」は図５Ｂの「Ｂ」と接続する。

　まず、外部電源（図示せず）に接続されている電力線６２がパソコン６の直流入力部７１に接続され、この直流入力部７１を介して外部電源から直流電線６１に直流電圧（１６Ｖ）が印加される（Ｓ１１）。直流電線６１に直流電圧が印加されると、電圧検出部３が入力電圧Ｖ１を検出し、電圧印加検出部４１が配電安定性検出制御をオンにする（Ｓ１２）。配電安定性検出制御がオンになった後、インタフェース部４５が配電安定性検出信号を電源回路制御部５に出力する。

　電源回路制御部５において、インタフェース部５１が配電安定性検出信号を受け取ると、スイッチング制御部２３は、第１スイッチング素子２１１をオン制御し、同時モードでの最大電流と同じ大きさの第１パルス電流を定電力負荷８２に引き込ませる（Ｓ１３）。すなわち、スイッチング制御部２３は、同時モードでの最大消費電力と同じ大きさの第１パルス電力を定電力負荷８２に引き込ませる。スイッチング制御部２３が第１スイッチング素子２１１をオン制御した後、インタフェース部５１が異常検出判断部４に検出開始信号を出力する。

　異常検出判断部４は、電源回路制御部５から検出開始信号を受け取ると、異常検出を開始する（Ｓ１４）。まず、判定部４２が検出電圧Ｖ２と第１しきい値電圧とを比較し（Ｓ１５）、検出電圧Ｖ２が第１しきい値電圧よりも大きいか否かを判定する（Ｓ１６）。出力部４３がインタフェース部４５を介して判定結果信号を電源回路制御部５に出力する。その後、異常検出判断部４は異常検出を終了する。

　電源回路制御部５において、インタフェース部５１が判定結果信号を受け取ると、スイッチング制御部２３が第１スイッチング素子２１１をオフ制御して、定電力負荷８２への第１パルス電力の引き込みを停止する。

　ステップＳ１６において、検出電圧Ｖ２が第１しきい値電圧以下である場合（Ｓ１６の「Ｎｏ」）、電源制御部５２は、電源回路８の動作制限を行わず、全ての動作モードの実行を許可する（Ｓ１７）。

　一方、ステップＳ１６において、検出電圧Ｖ２が第１しきい値電圧よりも大きい場合（Ｓ１６の「Ｙｅｓ」）、スイッチング制御部２３は、第２スイッチング素子２１２をオン制御し、起動モードでの最大電流と同じ大きさの第２パルス電流を定電力負荷８２に引き込ませる（Ｓ１８）。すなわち、スイッチング制御部２３は、起動モードでの最大消費電力と同じ大きさの第２パルス電力を定電力負荷８２に引き込ませる。スイッチング制御部２３が第２スイッチング素子２１２をオン制御した後、インタフェース部５１が異常検出判断部４に検出開始信号を出力する。

　異常検出判断部４は、電源回路制御部５から検出開始信号を受け取ると、異常検出を開始する（Ｓ１９）。まず、判定部４２が検出電圧Ｖ２と第２しきい値電圧とを比較し（Ｓ２０）、検出電圧Ｖ２が第２しきい値電圧よりも大きいか否かを判定する（Ｓ２１）。出力部４３がインタフェース部４５を介して判定結果信号を電源回路制御部５に出力する。その後、異常検出判断部４は異常検出を終了する。

　電源回路制御部５において、インタフェース部５１が判定結果信号を受け取ると、スイッチング制御部２３が第２スイッチング素子２１２をオフ制御して、定電力負荷８２への第２パルス電力の引き込みを停止する。

　ステップＳ２１において、検出電圧Ｖ２が第２しきい値電圧以下である場合（Ｓ２１の「Ｎｏ」）、電源制御部５２は、電源回路８の動作制限を行い、充電モードと起動モードとを単独でのみ実行することを許可する（Ｓ２２）。

　一方、ステップＳ２１において、検出電圧Ｖ２が第２しきい値電圧よりも大きい場合（Ｓ２１の「Ｙｅｓ」）、電源制御部５２は、起動モードの起動シーケンスを変更し、電力レベルを下げる（Ｓ２３）。その後、スイッチング制御部２３は、第３スイッチング素子２１３をオン制御し、低電力起動モードの最大電流と同じ大きさの第３パルス電流を定電力負荷８２に引き込ませる（Ｓ２４）。すなわち、スイッチング制御部２３は、低電力起動モードの最大消費電力と同じ大きさの第３パルス電力を定電力負荷８２に引き込ませる。スイッチング制御部２３が第３スイッチング素子２１３をオン制御した後、インタフェース部５１が異常検出判断部４に検出開始信号を出力する。

　異常検出判断部４は、電源回路制御部５から検出開始信号を受け取ると、異常検出を開始する（Ｓ２５）。まず、判定部４２が検出電圧Ｖ２と第３しきい値電圧とを比較し（Ｓ２６）、検出電圧Ｖ２が第３しきい値電圧よりも大きいか否かを判定する（Ｓ２７）。出力部４３がインタフェース部４５を介して判定結果信号を電源回路制御部５に出力する。その後、異常検出判断部４は異常検出を終了する。

　電源回路制御部５において、インタフェース部５１が判定結果信号を受け取ると、スイッチング制御部２３が第３スイッチング素子２１３をオフ制御して、定電力負荷８２への第３パルス電力の引き込みを停止する。

　ステップＳ２７において、検出電圧Ｖ２が第３しきい値電圧以下である場合（Ｓ２７の「Ｎｏ」）、電源制御部５２は、電源回路８の動作制限を行い、充電モードと低電力起動モードとを単独でのみ実行することを許可する（Ｓ２８）。

　一方、ステップＳ２７において、検出電圧Ｖ２が第３しきい値電圧よりも大きい場合（Ｓ２７の「Ｙｅｓ」）、電源制御部５２は、起動モードの起動シーケンスを変更し、電力レベルをさらに下げる（Ｓ２９）。

　本実施形態の一例として、図６に示すような場合について説明する。電源回路８に電圧が印加された後（時刻ｔ３１）、発振検出装置１ａは、最初に、消費電力が最も大きくなる同時モードでの最大消費電力と同じ大きさの第１パルス電力を定電力負荷８２に引き込ませて安定性を評価する（時刻ｔ３２～時刻ｔ３３）。安定性が低かった場合（ＮＧであった場合）、発振検出装置１ａは、次に消費電力の大きな起動モードでの最大消費電力と同じ大きさの第２パルス電力を定電力負荷８２に引き込ませて安定性を評価する（時刻ｔ３４～時刻ｔ３５）。起動モードでの安定性も低かった場合、発振検出装置１ａは、パソコン６の起動シーケンスを低消費電力にした低電力起動モードとし、低電力起動モードでの最大消費電力と同じ大きさの第３パルス電力を定電力負荷８２に引き込ませて安定性を評価する（時刻ｔ３６～時刻ｔ３７）。ここで、安定性に問題がなければ、パソコン６の動作モードの実行方法としては、充電モードと低電力起動モードとを同時に実行しないようにする必要がある。パソコン６は、まず低電力起動モードを実行し（時刻ｔ３８～時刻ｔ３９）、シャットダウン後に充電モードを実行する（時刻ｔ４０～時刻ｔ４１）。その後、パソコン６を起動する場合、パソコン６は、充電モードを終了させてから低電力起動モードを実行する必要がある（時刻ｔ４２）。低電力起動モードは、起動スイッチ（図示せず）を入れている（オンにしている）のに起動できないことをユーザに知らせるためのモードである。すなわち、低電力起動モードは、バッテリ残量が少ないことを警告するためにとりあえず起動するモードである。なお、起動すらできないほどバッテリ残量が少ない場合は、充電中であることを示すＬＥＤの表示が行われる。

　以上説明した本実施形態の発振検出装置１ａは、電源回路８を用いた複数の動作モードの各々について、しきい値電圧（第１しきい値電圧、第２しきい値電圧、第３しきい値電圧）を設定する。すなわち、発振検出装置１ａは、電源回路８の入力電圧Ｖ１の振動を許容できる限界値にしきい値電圧（第１しきい値電圧、第２しきい値電圧、第３しきい値電圧）を設定する。これにより、複数の動作モードの各々について、給電系に発振が発生するか否かを判定することができる。

　この際に、本実施形態の発振検出装置１ａは、パソコン６が有する複数の動作モードの各々について、消費電力が最大となるときの電流と同じ大きさのパルス電流を定電力負荷８２に引き込ませて入力電圧Ｖ１の発振の有無を検出する。これにより、複数の動作モードを、実行許可できる動作モードと、実行許可できない動作モードとに分けることができる。すなわち、本実施形態の発振検出装置１ａは、発振が発生する動作モード（例えば同時モード）の実行のみを禁止することによって、発振が発生しない動作モードの実行を許可しながら、発振を防止することができる。

　また、本実施形態の発振検出装置１ａは、入力電圧Ｖ１に対応する検出電圧Ｖ２がしきい値電圧よりも大きい動作モード（起動モード）について、検出電圧Ｖ２がしきい値電圧以下になる範囲まで実行時の最大消費電力が下がるようにパソコン６を制御する。これにより、上記動作モードの実行を完全に禁止するのではなく、発振が起こらない範囲で許容することができる。

　なお、本実施形態の変形例として、発振検出装置１ａは、第１パルス電流、第２パルス電流および第３パルス電流の全てを順に定電力負荷８２に引き込ませてから、許可する動作モードを決定してもよい。図７に示すように、電源接続後（時刻ｔ１１）、まず、発振検出装置１ａは、第１パルス電流を定電力負荷８２に引き込ませた場合の異常検出を行う（時刻ｔ１２～時刻ｔ１３）。続いて、第２のパルスを定電力負荷８２に引き込ませた場合の異常検出を行い（時刻ｔ１４～時刻ｔ１５）、第３パルス電流を定電力負荷８２に引き込ませた場合の異常検出を行う（時刻ｔ１６～時刻ｔ１７）。その後、全ての場合において異常がなかった場合、発振検出装置１ａは、全ての動作モードを許可する。これにより、時刻ｔ１８において、バッテリを充電するための電流が発生し、その後、起動スイッチが操作されると（時刻ｔ１９）、パソコン６を起動するのに必要な電流が発生する。その後、起動が終了すると（時刻ｔ２１）、定常状態に切り替わる。最初のパルス電流の電流値は、時刻ｔ２０のときの駆動電流の大きさに相当する値である。

　なお、各実施形態において、直流入力部７１に接続される外部電源（図示せず）は、ＡＣアダプタなど交流電源を直流電源に変換する機器であってもよい。この場合、外部電源が交流電力を直流電力に変換し、直流入力部７１には、外部電源で変換された直流電力が供給される。

　なお、各実施形態では、発振検出装置１，１ａがパソコン６（負荷機器）に設けられた場合について説明したが、発振検出装置１，１ａとパソコン６とは別体であってもよい。また、発振検出装置１，１ａは、パソコン６だけではなく、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）照明装置、エアコン、冷蔵庫または蓄電池など、定電力負荷を備える他の負荷機器に用いられてもよい。

　本発明をいくつかの好ましい実施形態によって記載したが、本発明の本来の精神および範囲、すなわち請求の範囲を逸脱することなく、当業者によってさまざまな修正および変形が可能である。

Claims (9)

1. 　入力容量および定電力負荷を有する負荷機器の当該定電力負荷へ給電するための給電系に生じる発振を検出する発振検出装置であって、
   　前記定電力負荷の通常動作が停止しているときに、当該通常動作時において最大消費電力となるときと同じ大きさの電流を前記定電力負荷に引き込ませる電流制御部と、
   　前記電流制御部によって前記定電力負荷が前記電流を引いているときに当該定電力負荷に印加される入力電圧を検出する電圧検出部と、
   　前記電圧検出部の検出値が予め決められたしきい値よりも大きいか否かを判定する判定部と、
   　前記検出値が前記しきい値よりも大きいと前記判定部で判定された場合に当該判定部の判定結果に応じた信号を出力する出力部と
   　を備えることを特徴とする発振検出装置。
2. 　前記出力部から前記信号を受け取ると、警告を発するように報知手段を制御する報知制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の発振検出装置。
3. 　前記出力部から前記信号を受け取ると、前記定電力負荷を用いた機能の実行を禁止するように前記負荷機器を制御する負荷制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の発振検出装置。
4. 　前記負荷機器は、前記通常動作のモードとして、前記定電力負荷を用いた複数の動作モードを有し、
   　前記電流制御部は、前記定電力負荷の前記通常動作が停止しているときに、前記複数の動作モードの各々において、最大消費電力となるときと同じ大きさの電流を前記定電力負荷に引き込ませ、
   　前記しきい値は、前記複数の動作モードの各々について予め設定され、
   　前記判定部は、前記複数の動作モードの各々について、前記検出値が前記しきい値よりも大きいか否かを判定する
   　ことを特徴とする請求項１または２記載の発振検出装置。
5. 　前記複数の動作モードの少なくとも１つにおいて前記検出値が前記しきい値よりも大きい場合、当該検出値が当該しきい値よりも大きいときの動作モードの実行を禁止するように前記負荷機器を制御する負荷制御部をさらに備えることを特徴とする請求項４記載の発振検出装置。
6. 　前記複数の動作モードの少なくとも１つにおいて前記検出値が前記しきい値よりも大きい場合、当該検出値が当該しきい値よりも大きいときの動作モードの実行時に、前記検出値が前記しきい値以下となる範囲まで最大消費電力が下がるように前記負荷機器を制御する負荷制御部をさらに備えることを特徴とする請求項４記載の発振検出装置。
7. 　前記負荷機器に内蔵されていることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の発振検出装置。
8. 　請求項１～７のいずれか１項に記載の発振検出装置と、
   　前記定電力負荷と
   　を備えることを特徴とする負荷機器。
9. 　入力容量および定電力負荷を有する負荷機器の当該定電力負荷へ給電するための給電系に生じる発振を検出する発振検出装置に、前記定電力負荷に印加される入力電圧を検出する電圧検出部とともに用いられるコンピュータを、
   　前記定電力負荷の通常動作が停止しているときに、当該通常動作時において最大消費電力となるときと同じ大きさの電流を前記定電力負荷に引き込ませる電流制御部、
   　前記電流制御部によって前記定電力負荷が前記電流を引いているときに前記電圧検出部で検出された検出値が予め決められたしきい値よりも大きいか否かを判定する判定部、および、
   　前記検出値が前記しきい値よりも大きいと前記判定部で判定された場合に当該判定部の判定結果に応じた信号を出力する出力部
   　として機能させるためのプログラム。

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