JP7294007B2 - 電源装置および非常用照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、電源装置および非常用照明装置に関する。

特許文献１には、カウンタの計数値が所定の値に達すると、電池の充電電流を大電流から小電流に切り替える切替回路を備えた充電器が開示されている。特許文献１において、大電流充電から細流充電への切り替えには、トランジスタスイッチが用いられる。

特公昭５５－１２８２１号公報

特許文献１では、充電電流を切り替えるためにトランジスタなどの専用部品の追加が必要になる。このため、部品数が増加するおそれがある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、部品数の増加を抑制して充電電流を変更できる電源装置および非常用照明装置を得ることを目的とする。

本開示に係る電源装置は、電池と、該電池を充電する充電回路と、該充電回路から該電池へ流れる充電電流が目標値と一致するように該充電回路を制御し、充電の開始から予め定められた充電時間が経過すると該目標値を低下させる制御部と、を備え、該充電回路は、該電池と直列に接続された抵抗を有し、該制御部は、該電池の両端に印加される電池電圧を、該電池と該抵抗が形成する直列回路の両端に印加される電圧の目標電圧である基準電圧に変換し、該直列回路の両端に印加される電圧と該基準電圧との差分を小さくするように該充電電流を制御する。

本発明に係る電源装置では、充電時間の経過により制御部が充電電流の目標値を低下させる。従って、部品数の増加を抑制して充電電流を変更できる。

実施の形態１に係る非常用照明装置の回路ブロック図である。 実施の形態１に係る制御部および充電回路の回路ブロック図である。 実施の形態１に係る制御部の構成を説明する図である。 実施の形態１に係るテーブルの一例を示す図である。 実施の形態２に係る充電回路の回路ブロック図である。

本発明の実施の形態に係る電源装置および非常用照明装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る非常用照明装置１００の回路ブロック図である。非常用照明装置１００は、ＬＥＤ４０ａ、４０ｂと、ユニット１０と、電池２５０を備える。

ＬＥＤ４０ａ、４０ｂは、非常時に明るさを確保するための光源である。ユニット１０は外部電源ＡＣからの給電を受け、電池２５０を充電する。外部電源ＡＣは交流電源である。電池２５０は非常時にＬＥＤ４０ａ、４０ｂに給電を行う。

ユニット１０は、入力フィルタ回路１と、常用電源回路２と、充電回路３と、点灯回路４と、非常点灯回路５と、電源生成回路６と、制御回路７を備えている。充電回路３、電池２５０および制御部５０は電源装置を構成する。制御部５０は例えばマイクロコンピュータである。

入力フィルタ回路１は、過電流を保護するためのヒューズ１１と、交流用のコンデンサ１２と、交流を直流に変換するためのダイオードブリッジ１３を備えている。外部電源ＡＣの高電位側には、ヒューズ１１の一端が接続される。ヒューズ１１の他端はコンデンサ１２の正極とダイオードブリッジ１３の入力の高電位側に接続される。コンデンサ１２の負極は外部電源ＡＣの低電位側とダイオードブリッジ１３の入力の低電位側に接続される。ダイオードブリッジ１３の出力は常用電源回路２に接続される。ダイオードブリッジ１３の出力の低電位側は接地用端子に接続される。

入力フィルタ回路１は、消灯信号を検出する消灯信号検出回路１４と、消灯信号を制御部５０に伝達するフォトカプラ１５を備えている。また、スイッチＳＷは外部電源ＡＣから非常用照明装置１００への給電をオンオフする。消灯信号検出回路１４はスイッチＳＷのオンオフを検出しても良い。

常用電源回路２は、絶縁形フライバック回路から構成される。常用電源回路２は、常用時に外部電源ＡＣから電力を供給され、電池２５０を充電する。また、制御部５０は常用電源回路２を制御する。ここで常用時とは、外部電源ＡＣが停電状態または疑似停電状態では無い通常の状態を示す。

常用電源回路２において、ダイオードブリッジ１３の出力と並列にコンデンサ２０１が接続される。コンデンサ２０１の正極には、コンデンサ２０２の正極、抵抗２０３の一端およびトランス２２０の一次側の一端が接続される。コンデンサ２０２の負極と抵抗２０３の他端にはダイオード２０４のカソードが接続される。コンデンサ２０２、抵抗２０３およびダイオード２０４は、スイッチングに伴う過渡的な高電圧を吸収するスナバ回路を形成する。

ダイオード２０４のアノードには、スイッチング素子２０５の第１端子とトランス２２０の一次側の他端が接続される。スイッチング素子２０５は、トランス２２０の一次巻き線と直列に接続される。スイッチング素子２０５の第２端子はコンデンサ２０１の負極に接続される。スイッチング素子２０５の制御端子は、制御ＩＣ２００に接続されている。制御端子は、第１、第２端子間をスイッチングするための端子である。

スイッチング素子２０５は、例えばＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ－Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。スイッチング素子２０５がＭＯＳＦＥＴの場合、第１端子はドレイン端子、第２端子はソース端子、制御端子はゲート端子である。スイッチング素子２０５において、第１端子がトランス２２０、第２端子が接地用端子、制御端子が制御ＩＣ２００に接続される。

制御ＩＣ２００は例えばＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）ドライバである。制御ＩＣ２００はスイッチング素子２０５を駆動させる。トランス２２０の一次側の補助巻き線にはダイオード２０８のアノードが接続される。ダイオード２０８のカソードは、制御ＩＣ２００の電源端子に接続される。ダイオード２０８は、制御ＩＣ２００の電源をトランス２２０の補助巻き線から供給する。

制御ＩＣ２００にはフォトカプラ２０７が接続される。フォトカプラ２０７は、トランス２２０の二次側の情報を制御ＩＣ２００に入力するために設けられる。

常用電源回路２は入力電圧検出回路２１１を備える。入力電圧検出回路２１１は、常用電源回路２への入力電圧を検出する。検出した入力電圧は、フォトカプラ２１２を介して制御部５０に入力される。これにより、制御部５０は常用電源回路２の入力電圧を検出する。

トランス２２０の二次側のフライバック巻き線の一端には、ダイオード２０９のアノードが接続される。ダイオード２０９は、トランス２２０の二次側に直列に接続され、出力側に安定した電圧を伝達するために設けられる。ダイオード２０９のカソードには、電解コンデンサ２１４の正極が接続される。電解コンデンサ２１４の負極は接地用端子に接続される。

常用電源回路２の接地用の線路において、トランス２２０の一次側と二次側はコンデンサ２１３によって絶縁されている。

常用電源回路２は出力電圧検出回路を備える。出力電圧検出回路は、直列に接続された抵抗２１５と抵抗２１６から構成される。出力電圧検出回路は、電解コンデンサ２１４と並列に接続される。抵抗２１５と抵抗２１６の分圧値は、制御部５０に入力される。これにより、制御部５０は常用電源回路２の出力電圧を検出する。

制御部５０は、常用電源回路２の出力電圧に応じて目標値を算出する。その後、制御部５０は、出力端子から目標値に対応する電圧を出力する。この電圧は、フォトカプラ２０７を介して一次側に伝達される。フォトカプラ２０７の一次側は、制御ＩＣ２００に接続される。制御ＩＣ２００は、フォトカプラ２０７を介して制御部５０から目標値を受信する。制御ＩＣ２００は、この目標値と常用電源回路２の出力電圧が一致するようにスイッチング素子２０５のオンオフを制御する。これにより、絶縁形フライバック回路である常用電源回路２の定電圧フィードバックが実現する。

充電回路３は電池２５０を充電する。充電回路３は、トランス２２０の二次側のフォワード巻きに接続されている。トランス２２０の二次側のフォワード巻きの出力には、ダイオード３１のアノードが接続される。ダイオード３１のカソードと接地用端子との間には電解コンデンサ３２が接続される。ダイオード３１および電解コンデンサ３２は、充電回路３に安定した電圧を伝達するために設けられる。

ダイオード３１のカソードと電解コンデンサ３２の正極には、スイッチング素子３３の第１端子が接続される。スイッチング素子３３の第２端子には抵抗３４の一端が接続される。抵抗３４の他端には電池２５０の正極が接続される。抵抗３４は電池２５０と直列に接続される。電池２５０の負極は接地用端子に接続される。つまり、常用電源回路２の出力端には、スイッチング素子３３、抵抗３４、電池２５０が直列に接続される。

スイッチング素子３３は、例えばトランジスタである。スイッチング素子３３がトランジスタの場合、第１端子はコレクタであり、第２端子はエミッタであり、制御端子はベースである。制御端子は第１、第２端子間をスイッチングするための端子である。

スイッチング素子３３の制御端子にはコンデンサ９８の正極と、抵抗９７の一端が接続される。コンデンサ９８の負極は接地用端子に接続される。抵抗９７の他端は抵抗９９の一端とトランジスタ７７ａの第１端子に接続される。抵抗９９の他端はダイオード３１のカソードと電解コンデンサ３２の正極に接続される。

トランジスタ７７ａの第２端子は、接地用端子に接続される。トランジスタ７７ａの制御端子は、制御部５０に接続される。トランジスタ７７ａの第２端子と制御端子は抵抗７７ｃによって接続される。このように、スイッチング素子３３の制御端子は、抵抗９７、トランジスタ７７ａ、抵抗７７ｂを介して制御部５０に接続される。制御部５０はスイッチング素子３３のオンオフを制御する。

スイッチング素子３３の第２端子と、抵抗３４との接続点には、抵抗３５、３６の直列回路の一端が接続される。抵抗３５、３６の直列回路の他端は接地用端子に接続される。抵抗３５、３６の接続点は、制御部５０に接続される。抵抗３５、３６は、抵抗３４と電池２５０の直列回路の両端電圧を制御部５０で検出するために設けられる。

点灯回路４では、ＬＥＤ４０ａと直列にスイッチング素子４１ａと抵抗４２ａが接続される。同様に、ＬＥＤ４０ｂと直列にスイッチング素子４１ｂと抵抗４２ｂが接続される。スイッチング素子４１ａ、４１ｂは、例えばＭＯＳＦＥＴである。スイッチング素子４１ａ、４１ｂの第１端子は、それぞれＬＥＤ４０ａ、４０ｂに接続される。また、スイッチング素子４１ａ、４１ｂの第２端子はそれぞれ抵抗４２ａ、４２ｂの一端に接続される。スイッチング素子４１ａ、４１ｂの制御端子は、それぞれ制御部５０に接続される。抵抗４２ａ、４２ｂの他端は接地用端子に接続される。制御部５０からはスイッチング素子４１ａ、４１ｂが能動領域で動作するような信号が出力される。

スイッチング素子４１ａの第１端子と接地用端子との間には、抵抗４３ａ、４４ａの直列回路が接続される。抵抗４３ａ、４４ａの接続点は制御部５０に接続される。スイッチング素子４１ｂの第１端子と接地用端子との間には、抵抗４３ｂ、４４ｂの直列回路が接続される。抵抗４３ｂ、４４ｂの接続点は制御部５０に接続される。抵抗４３ａ、４４ａおよび抵抗４３ｂ、４４ｂにより、スイッチング素子４１ａ、４１ｂの第１端子の電圧を制御部５０で検出できる。

また、抵抗４２ａ、４２ｂの両端電圧は、制御部５０でそれぞれ検出される。制御部５０は、抵抗４２ａ、４２ｂの両端電圧を検出し、検出電圧に応じてスイッチング素子４１ａ、４１ｂをフィードバック制御する。これにより、スイッチング素子４１ａ、４１ｂのインピーダンスが変更され、ＬＥＤ４０ａ、４０ｂをそれぞれ定電流制御できる。

なお、非常用照明装置１００が備えるＬＥＤ４０ａ、４０ｂの数は１つ以上であれば良い。また、ＬＥＤ４０ａ、４０ｂの一方のみが設けられても良い。

非常点灯回路５は、昇圧型スイッチング回路で構成されている。非常点灯回路５は、外部電源ＡＣの停電時または疑似停電時等の非常時に、電池２５０から電力を供給され、電池２５０の出力電圧を昇圧してＬＥＤ４０ａ、４０ｂを点灯させる。

非常点灯回路５の入力端にはコンデンサ５１が並列に接続される。コンデンサ５１の正極には、電池２５０の正極とコイル５２の一端が接続される。コンデンサ５１の負極は接地用端子に接続される。コイル５２の他端は、ダイオード５４のアノードに接続される。ダイオード５４のカソードはコンデンサ５５の正極に接続される。コンデンサ５５の負極はコンデンサ５１の負極に接続される。つまり、コンデンサ５１と並列に、コイル５２、ダイオード５４、コンデンサ５５の順で接続された直列回路が接続されている。また、コンデンサ５５の正極には、ＬＥＤ４０ａ、４０ｂのアノード側が接続される。

コイル５２とダイオード５４の接続点と接地用端子との間には、スイッチング素子５３が接続されている。スイッチング素子５３の第１端子は、ダイオード５４のアノードに接続される。スイッチング素子５３の第２端子はコンデンサ５１の負極に接続される。スイッチング素子５３の制御端子は制御部５０に接続される。スイッチング素子５３は例えばＭＯＳＦＥＴである。

非常点灯回路５は電圧検出回路を備える。電圧検出回路は非常点灯回路５の出力電圧を検出する。電圧検出回路は、直列に接続された抵抗２１５と抵抗２１６から構成される。電圧検出回路はコンデンサ５５と並列に接続される。抵抗２１５と抵抗２１６の分圧値は制御部５０に入力される。これにより、制御部５０は非常点灯回路５の出力電圧を検出する。制御部５０は電圧検出回路の検出電圧に応じて非常点灯回路５をフィードバック制御する。これにより、非常点灯回路５の定電圧制御が実現される。

電源生成回路６は制御部５０の電源を生成する。電源生成回路６は、ダイオード６１、レギュレータ６２、６３およびリセット回路６４を備える。ダイオード６１のアノードは電解コンデンサ２１４の正極に接続される。電解コンデンサ２１４には常用電源回路２の出力電圧が印加される。ダイオード６１のカソードと接地用端子との間にはレギュレータ６２が接続される。

また、コンデンサ５５の正極は、レギュレータ６２の入力に接続される。コンデンサ５５には非常点灯回路５の出力電圧が印加される。

レギュレータ６２は電圧を安定させるために設けられる。レギュレータ６２により電圧Ｖｃｃ２が生成される。この電圧は制御部５０に供給される。常用時は常用電源回路２が動作しているため、レギュレータ６２は、ダイオード６１を介して常用電源回路２の出力電圧から電源を生成する。非常時は非常点灯回路５が動作しているため、レギュレータ６２は、非常点灯回路５の出力電圧から電源を生成する。

電源生成回路６は、さらに電圧Ｖｃｃ１を生成するレギュレータ６３を有しても良い。電圧Ｖｃｃ１は、例えば後述する赤外線センサ７４に電源として供給される。

制御回路７は、疑似停電用のスイッチ７１、７２と、寿命情報などのリセットを行うリセットスイッチ７３を備える。また、制御回路７は、リモコン受信用の赤外線センサ７４と、表示用ＬＥＤ７５を備える。スイッチ７１、７２、リセットスイッチ７３、赤外線センサ７４および表示用ＬＥＤ７５は制御部５０に接続される。スイッチ７１、７２、リセットスイッチ７３、赤外線センサ７４および表示用ＬＥＤ７５からの信号は、それぞれ制御部５０に入力される。これらの信号を制御部５０で処理することで、疑似停電状態を発生させることができる。従って、外部電源ＡＣの停電時に非常用照明装置１００が正常動作可能か否かを確認できる。

図２は、実施の形態１に係る制御部５０および充電回路３の回路ブロック図である。制御部５０によって充電電流を定電流制御する方法について説明する。ここでは、制御部５０の離散時間を連続時間に変換した仮想空間を用いて、定電流制御の原理を説明する。制御部５０でのフィードバック制御には、例えばＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ－Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御を適用できる。ＰＩ制御はＣＰＵ等の負荷軽減の観点で優れている。

フィードバック制御はＰＩ補償器で実現できる。図２では便宜上、オペアンプを有するアナログ回路によってＰＩ補償器の構成を説明している。仮想アンプ９３ａであるオペアンプの入力には抵抗９０ｃが接続される。オペアンプの入力と抵抗９０ｃとの接続点と、仮想アンプ９３ａの出力との間には、コンデンサ９０ａと抵抗９０ｂの直接回路が接続される。

電池２５０の正極には抵抗３７、３８の直列回路の一端が接続される。抵抗３７、３８の直列回路の他端は電池２５０の負極に接続される。電池２５０の両端に印加される電池電圧は、抵抗３７、３８で分圧され、制御部５０に入力される。なお、抵抗３７、３８は図１では省略されている。抵抗３８に印加される電圧に対応するアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器９１でデジタル化される。これにより、電池電圧に対応する第１デジタル値Ｖｂａｔが得られる。

図３は、実施の形態１に係る制御部５０の構成を説明する図である。制御部５０は各種の演算を行うＣＰＵ５０ａと、記憶部であるメモリ５０ｂと、タイマ５０ｃを備える。メモリ５０ｂには、予めテーブル９２が書き込まれている。制御部５０は、テーブル９２を記憶している。メモリ５０ｂは、例えば不揮発性メモリから構成される。

テーブル９２は電池電圧と基準電圧との対応関係を示す。具体的には、テーブル９２は、電池電圧に対応する第１デジタル値Ｖｂａｔと、基準電圧に対応する第２デジタル値Ｉｂａｔとの対応関係を示す。ここで、基準電圧は、電池２５０と抵抗３４が形成する直列回路の両端に印加される電圧の目標値である。第２デジタル値Ｉｂａｔの算出方法については後述する。制御部５０は、テーブル９２を参照して電池電圧を基準電圧に変換する。つまり、第１デジタル値Ｖｂａｔは第２デジタル値Ｉｂａｔに変換される。第２デジタル値Ｉｂａｔは比較器である仮想アンプ９３ａの一方の入力に入力される。

一方、電池２５０と抵抗３４が形成する直列回路の両端に印加される電圧は、抵抗３５、３６で分圧され、制御部５０に入力される。抵抗３５、３６で検出される検出電圧は、スイッチング素子３３の第２端子の電圧である。抵抗３６に印加される電圧に対応するアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器９４でデジタル化される。このデジタル値は、抵抗９０ｃを介して仮想アンプ９３ａの他方の入力に入力される。

仮想アンプ９３ａは、電池２５０と抵抗３４が形成する直列回路の両端に印加される電圧である検出電圧と、基準電圧との比較を行う。比較結果は、オシレータ９５と仮想アンプ９６を用いてＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号に変換される。仮想アンプ９６は、例えばオシレータ９５が出力する信号のデューティ比を、仮想アンプ９３ａの比較結果に応じて変化させる。つまり、仮想アンプ９６は仮想アンプ９３ａの出力とオシレータ９５の出力を比較し、オン時間を決定する。このオン時間を有するＰＷＭ信号は、ＰＷＭ信号出力部９０ｄを介して制御部５０から出力される。

ＰＷＭ信号は、ＰＷＭ信号出力部９０ｄおよび平均化回路である抵抗９７、コンデンサ９８を介して、スイッチング素子３３の制御端子に入力される。スイッチング素子３３は、ＰＷＭ信号に応じてスイッチングする。なお、図２ではトランジスタ７７ａ、抵抗７７ｂ、７７ｃは省略されている。

ＰＷＭ信号のデューティ比は、第１デジタル値と第２デジタル値の差分を小さくするように設定される。従って、検出電圧と基準電圧との差分を小さくするように、充電電流が制御される。

テーブル９２は、各電池電圧値に対して、充電回路３から電池２５０へ流れる充電電流を目標値と一致させる基準電圧を与える。このため、上記の制御により、充電電流と充電電流の目標値との差分が小さくなる。従って、制御部５０は、充電電流が目標値と一致するように充電回路を制御することとなる。

例えば、何かしらの要因によって、充電電流が減少した場合、テーブル９２によって基準電圧が増加する。この結果、制御部５０から出力されるＰＷＭ信号のオン時間が広がる。これにより、スイッチング素子３３のインピーダンスが低下し、充電電流の減少分を補うことができる。従って、スイッチング素子３３のベース電流が制御され、定電流制御を実現できる。

次に、テーブルに書き込む値について説明する。図４は、実施の形態１に係るテーブル９２の一例を示す図である。以下で、Ｖｒ３４～Ｖｒ３８はそれぞれ抵抗３４～３８に印加される電圧である。また、Ｒ３４～Ｒ３８はそれぞれ抵抗３４～３８の抵抗値である。充電電流ＩＢＡＴは以下の式（１）で表される。

Ｖｒ３４は、Ｖｒ３５とＶｒ３６の和からＶｒ３７とＶｒ３８の和を引いたものである。このため、Ｖｒ３４は以下の式（２）で表される。ここで、Ｖｃｃは制御部５０の電源電圧である。また、デジタル値は１０ｂｉｔで表されるものとする。

式（１）、（２）より充電電流ＩＢＡＴは、以下の式（３）で表される。

よって、この充電電流ＩＢＡＴが目標値と一致するような第１デジタル値Ｖｂａｔ［ｂｉｔ］と第２デジタル値Ｉｂａｔ［ｂｉｔ］の組み合わせを、制御部５０に書き込めば良い。

図４には、第１テーブルと第２テーブルが示されている。第１テーブルでは、充電電流ＩＢＡＴが０．０２５Ａとなる第１デジタル値Ｖｂａｔ［ｂｉｔ］と第２デジタル値Ｉｂａｔ［ｂｉｔ］の組み合わせが与えられている。第２テーブルでは、充電電流ＩＢＡＴが０．０１６Ａとなる第１デジタル値Ｖｂａｔ［ｂｉｔ］と第２デジタル値Ｉｂａｔ［ｂｉｔ］の組み合わせが与えられている。

次に、充電電流を切り換えるための方法について説明する。制御部５０のメモリ５０ｂには、充電の開始から電池２５０が満充電となるまでの時間である充電時間が予め書き込まれている。また、制御部５０は電池２５０の充電を開始すると、充電の開始からの経過時間をタイマ５０ｃを用いてカウントする。

メモリ５０ｂには第１テーブルと第２テーブルが記憶されている。第１テーブルと第２テーブルは、それぞれ電池電圧と基準電圧との対応関係を示す。第２テーブルは、充電電流の目標値が第１テーブルよりも低い。つまり、第２テーブルは、各電池電圧に対して、充電電流を第１テーブルよりも低い目標値と一致させる基準電圧を与える。

充電の開始からの経過時間が充電時間に満たない場合、制御部５０は第１テーブルを参照して電池電圧を基準電圧に変換し、充電電流を定電流制御する。

充電の開始から充電時間が経過すると、制御部５０は第１テーブルを第２テーブルに切り替える。このため、充電時間の経過後は、第２テーブルを参照して電池電圧を基準電圧に変換する。これにより、充電時間の経過前と比較して充電電流の目標値が低下する。従って、電池２５０が満充電となった後は、満充電となる前と比較して充電電流が低くなる。

非常用照明装置１００は例えば誘導灯である。誘導灯は、不特定多数の人が集まる場所での火災、地震、その他の災害、事故の際に生じる停電時に、その場にいる人々が安全に避難できるように誘導をするために設けられる。非常用照明装置１００では、常用時は外部電源ＡＣからの電力で電池２５０を充電し、外部電源ＡＣが停電した場合などの非常時には電池２５０からの電力で光源を点灯させる。

誘導灯において、常用時に電池を満充電したあと、電池を充電し続けても電池には蓄電されない。このため、充電の電力は熱となって消費される。即ち、無駄な電力が消費される。また、電力が熱となることで、電池の周囲温度が上昇するおそれがある。このため、電池の寿命に悪影響を与える可能性がある。

これに対し本実施の形態の非常用照明装置１００では、制御部５０は充電の開始から予め定められた充電時間が経過すると、充電電流の目標値を低下させる。従って、消費電力を抑制できる。

さらに、本実施の形態ではテーブル９２の置き換えにより充電電流を変更できる。このため、充電電流の変更のために電流経路を切り替える必要がない。つまり、充電電流の切り替えのためにスイッチおよび複数の電流経路を設ける必要がない。このため、部品数の増加を抑制して充電電流を変更できる。従って、製品の小型化、低コスト化および高性能化を実現できる。

また、本実施の形態ではメモリ５０ｂに複数のテーブルが書き込まれ、複数のテーブルのうち使用するテーブルを変更することで、容易に充電電流の目標値を変更できる。従って、充電電流を任意に精度よく変更できる。

また、一般に非常点灯装置では、電池電圧の状態をモニタして電池の異常の有無を判断することがある。この点、本実施の形態では抵抗３７、３８で電池電圧を検出できる。このため、電池電圧を検出し易く、電池電圧の検出誤差を抑制できる。これに対し、後述する実施の形態２のような構成では、電池電圧は常用電源回路２の出力電圧とスイッチング素子８３のコレクタ電圧との差分となる。このため、電池電圧を検出しにくいおそれがある。

また、本実施の形態では非常点灯回路５と常用電源回路２の基準電位を同じにすることができる。これにより、非常点灯回路５と常用電源回路２の電圧検出を１つの制御部５０で実施することができる。これに対し、後述する実施の形態２のように電池２５０の負極側に充電回路を設け、電池２５０の両端に非常点灯回路５を形成すると、非常点灯回路５と常用電源回路２の基準電位が一致しないおそれがある。

また、電池２５０の負極側に充電回路を構成し、充電回路を含めて非常点灯回路５を構成すると、電池２５０からの放電電流が充電回路を通ることが考えられる。このとき、損失が大きくなるおそれがある。これに対し本実施の形態では、充電回路３は電池２５０の正極側に設けられる。このため、充電回路３による放電電流の損失を抑制できる。

本実施の形態では、充電電流を２段階で変更した。これに限らず、充電電流は３段階以上で制御されても良い。この場合、メモリ５０ｂにはテーブルが３つ以上記憶される。また、テーブルの切り替えのタイミングは満充電時では無くても良い。例えば電池電圧が予め定められた電圧となるタイミングで、テーブルが切り替えられても良い。

また、用途によっては、予め定められた時間の経過後に充電電流の目標値を増加させても良い。

また、制御部５０からの出力を、スイッチング素子３３がオフする領域にすることで、イレギュラー時に充電を停止しても良い。これにより、電池２５０を安全に充電できる。

本実施の形態の電源装置は、非常用照明装置１００に限らず、電池２５０を充電する機能を有するあらゆる装置に適用できる。

これらの変形は、以下の実施の形態に係る電源装置および非常用照明装置について適宜応用することができる。なお、以下の実施の形態に係る電源装置および非常用照明装置については実施の形態１との共通点が多いので、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

実施の形態２．
図５は、実施の形態２に係る充電回路８０３の回路ブロック図である。本実施の形態では、電池２５０の負極側に充電回路８０３を構成している。

トランス２２０の二次側のフォワード巻きの出力には、安定した電圧を伝達するためのダイオード３１、電解コンデンサ３２を介して電池２５０の正極が接続される。電池２５０の負極には、スイッチング素子８３の第１端子が接続される。スイッチング素子８３の第２端子には抵抗８４の一端が接続される。抵抗８４の他端には接地用端子が接続される。電池２５０、スイッチング素子８３および抵抗８４は直列に接続される。

スイッチング素子８３は、例えばトランジスタである。スイッチング素子８３の制御端子は制御部５０に接続される。制御部５０はスイッチング素子８３のオンオフを制御する。

また、スイッチング素子８３の第１端子には、抵抗８１、８２の直列回路の一端が接続される。抵抗８１、８２の直列回路の他端は、抵抗８４の他端に接続される。スイッチング素子８３と抵抗８４の直列回路の両端電圧は、抵抗８１、８２で分圧され制御部５０に入力される。これにより制御部５０の検出端子の電圧を監視できる。従って、検出端子の電圧が上昇し過ぎることを防止できる。

また、抵抗８４の一端は制御部５０に接続される。制御部５０は、抵抗８４の両端に印加される電圧を検出電圧として検出する。電池２５０と直列に接続された抵抗８４には充電電流が流れる。このため、抵抗８４からは充電電流に対応する検出電圧が得られる。

メモリ５０ｂには充電電流の目標値に対応する目標電圧が予め書き込まれている。制御部５０は、検出電圧が目標電圧と一致するように充電電流を制御する。つまり、制御部５０は、抵抗８４に印加される電圧が一定になるようにスイッチング素子８３を制御する。これより、テーブルを使用することなく、定電流を実現できる。

次に、本実施の形態における充電電流を切り換えるための方法について説明する。本実施の形態においても、制御部５０のメモリ５０ｂには、電池２５０が満充電となるまでの時間である充電時間が予め書き込まれている。また、制御部５０は充電の開始からの経過時間を、タイマ５０ｃを用いてカウントする。

メモリ５０ｂには第１目標電圧と第２目標電圧が記憶されている。第２目標電圧は、第１目標電圧よりも低い。

充電の開始からの経過時間が充電時間に満たない場合、制御部５０は第１目標電圧と検出電圧とが一致するように、充電電流を定電流制御する。

充電の開始から充電時間が経過すると、制御部５０は第１目標電圧を第２目標電圧に切り替える。このため、制御部５０は第２目標電圧と検出電圧とが一致するように、充電電流を定電流制御する。

本実施の形態では、制御部５０は充電時間が経過すると目標電圧を低下させる。従って、電池２５０が満充電となった後は、満充電となる前と比較して充電電流が低くなる。このように本実施の形態においても、切り換え用の部品を追加することなく、充電電流を変更できる。

なお、各実施の形態で説明した技術的特徴は適宜に組み合わせて用いてもよい。

１ 入力フィルタ回路、２ 常用電源回路、３ 充電回路、４ 点灯回路、５ 非常点灯回路、６ 電源生成回路、７ 制御回路、１０ ユニット、１１ ヒューズ、１２ コンデンサ、１３ ダイオードブリッジ、１４ 消灯信号検出回路、１５ フォトカプラ、３１ ダイオード、３２ 電解コンデンサ、３３ スイッチング素子、３４～３８ 抵抗、４１ａ、４１ｂ スイッチング素子、４２ａ、４２ｂ 抵抗、４３ａ、４３ｂ 抵抗、５０ 制御部、５０ｂ メモリ、５０ｃ タイマ、５１ コンデンサ、５２ コイル、５３ スイッチング素子、５４ ダイオード、５５ コンデンサ、６１ ダイオード、６２、６３ レギュレータ、６４ リセット回路、７１ スイッチ、７３ リセットスイッチ、７４ 赤外線センサ、７７ａ トランジスタ、７７ｂ、７７ｃ、８１ 抵抗、８３ スイッチング素子、８４ 抵抗、９０ａ コンデンサ、９０ｂ、９０ｃ 抵抗、９０ｄ ＰＷＭ信号出力部、９１ Ａ／Ｄ変換器、９２ テーブル、９３ａ 仮想アンプ、９４ Ａ／Ｄ変換器、９５ オシレータ、９６ 仮想アンプ、９７ 抵抗、９８ コンデンサ、９９ 抵抗、１００ 非常用照明装置、２０１、２０２ コンデンサ、２０３ 抵抗、２０４ ダイオード、２０５ スイッチング素子、２０７ フォトカプラ、２０８、２０９ ダイオード、２１１ 入力電圧検出回路、２１２ フォトカプラ、２１３ コンデンサ、２１４ 電解コンデンサ、２１５、２１６ 抵抗、２２０ トランス、２５０ 電池、８０３ 充電回路、ＡＣ 外部電源、２００ 制御ＩＣ、７５ 表示用ＬＥＤ、ＳＷ スイッチ

Claims (5)

1. 電池と、
   前記電池を充電する充電回路と、
   前記充電回路から前記電池へ流れる充電電流が目標値と一致するように前記充電回路を制御し、充電の開始から予め定められた充電時間が経過すると前記目標値を低下させる制御部と、
   を備え、
   前記充電回路は、前記電池と直列に接続された抵抗を有し、
   前記制御部は、前記電池の両端に印加される電池電圧を、前記電池と前記抵抗が形成する直列回路の両端に印加される電圧の目標電圧である基準電圧に変換し、前記直列回路の両端に印加される電圧と前記基準電圧との差分を小さくするように前記充電電流を制御することを特徴とする電源装置。
2. 前記充電時間は、充電の開始から前記電池が満充電となるまでの時間であることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記制御部は、前記電池電圧と前記基準電圧との対応関係を示す第１テーブルを記憶し、前記第１テーブルを参照して前記電池電圧を前記基準電圧に変換し、
   前記第１テーブルは、前記充電電流を前記目標値と一致させる前記基準電圧を与えることを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
4. 前記制御部は、前記充電時間が経過すると前記第１テーブルを第２テーブルに切り替え、前記第２テーブルを参照して前記電池電圧を前記基準電圧に変換し、
   前記第２テーブルは、前記充電電流を前記第１テーブルよりも低い前記目標値と一致させる前記基準電圧を与えることを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
5. 光源と、
   請求項１から４の何れか１項に記載の電源装置と、
   前記電池から電力を供給され、非常時に前記光源を点灯させる非常点灯回路と、
   を備えることを特徴とする非常用照明装置。

Images