電源装置
【課題】入力が小電力でも高電圧で大電流の電力を負荷に供給することが可能な電源装置を提供する。
【解決手段】負荷６０に電力を供給可能な蓄電池３０が設けられた電源装置１であって、蓄電池に、低電圧で大電流の電力を供給可能な第１の電源部１０と、蓄電池に、第１の電源部よりも電位が高い高電圧でかつ第１の電源部よりも電流値が小さい小電流の電力を供給可能な第２の電源部４０と、蓄電池に第１の電源部を接続可能な第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂと、蓄電池に、第２の電源部と負荷とを接続可能で第１接続開閉部と交互に開閉可能な第２接続開閉部５０Ａ、５０Ｂと、を備え、第１接続開閉部を閉塞し第２接続開閉部を開放することで、第１の電源部からの電力によって蓄電池の充電が完了した後に、第１接続開閉部を開放し第２接続開閉部を閉塞することで、蓄電池と第２の電源部とから負荷に電力を供給する。
【解決手段】負荷６０に電力を供給可能な蓄電池３０が設けられた電源装置１であって、蓄電池に、低電圧で大電流の電力を供給可能な第１の電源部１０と、蓄電池に、第１の電源部よりも電位が高い高電圧でかつ第１の電源部よりも電流値が小さい小電流の電力を供給可能な第２の電源部４０と、蓄電池に第１の電源部を接続可能な第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂと、蓄電池に、第２の電源部と負荷とを接続可能で第１接続開閉部と交互に開閉可能な第２接続開閉部５０Ａ、５０Ｂと、を備え、第１接続開閉部を閉塞し第２接続開閉部を開放することで、第１の電源部からの電力によって蓄電池の充電が完了した後に、第１接続開閉部を開放し第２接続開閉部を閉塞することで、蓄電池と第２の電源部とから負荷に電力を供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、負荷に電力を供給可能な蓄電池が設けられた電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば非特許文献１には、複数の単位インバータの出力を変圧器の二次側で合成する多重インバータ方式の電源装置が開示されている。非特許文献１の電源装置では、各単位インバータの出力に接続された変圧器の二次側を直列接続することで、直列接続した二次側の出力電圧を、各変圧器の二次側の交流電圧を総和したものとすることが可能である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】岡田隆夫外３名共著、「大学課程 電気機器（２）（改訂２版）」株式会社オーム社、平成７年５月１５日、ｐ５３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば複数の単位インバータの一方の単位インバータとこれに接続された変圧器が高電圧で小電流を供給可能な能力を有し、他方の単位インバータとこれに接続された変圧器が低電圧で大電流を供給可能な能力を有していても、直列接続した変圧器の二次側から負荷に供給する電圧は、電位が異なる２の電圧を合成して高電圧にできる反面、直列接続した変圧器の二次側から負荷に供給する電流を、負荷に比例させるだけで他方の単位インバータとこれに接続された変圧器の能力に応じた大電流として取り出すことができなかった。ましてや直列接続した変圧器の二次側から負荷に供給する電流を、電流値が異なる２つの電流を合成した大電流にすることはできないという不都合があった。
【０００５】
この発明は、このような状況に鑑み提案されたものであって、高電圧で大電流の電力を負荷に供給することが可能な電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明に係る電源装置は、負荷に電力を供給可能な蓄電池が設けられた電源装置であって、前記蓄電池に、低電圧で大電流の電力を供給可能な第１の電源部と、前記蓄電池に、前記第１の電源部よりも電位が高い高電圧でかつ前記第１の電源部よりも電流値が小さい小電流の電力を供給可能な第２の電源部と、前記蓄電池に前記第１の電源部を接続可能な第１接続開閉部と、前記蓄電池に、前記第２の電源部と前記負荷とを接続可能で前記第１接続開閉部と交互に開閉可能な第２接続開閉部と、を備え、前記第１接続開閉部を閉塞し前記第２接続開閉部を開放することで、前記第１の電源部からの電力によって前記蓄電池の充電が完了した後に、前記第１接続開閉部を開放し前記第２接続開閉部を閉塞することで、前記蓄電池と前記第２の電源部とから前記負荷に電力を供給することを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１において、前記蓄電池を２つ以上備え、前記第１接続開閉部は、一の蓄電池と前記第１の電源部とを接続可能な一の第１接続開閉部と、他の蓄電池と前記第１の電源部とを接続可能な他の第１接続開閉部と、からなり、前記一の第１接続開閉部と前記他の第１接続開閉部とは交互に開閉可能に設けられて、前記第２接続開閉部は、前記一の蓄電池に、前記第２の電源部と前記負荷とを接続可能な一の第２接続開閉部と、前記他の蓄電池に、前記第２の電源部と前記負荷とを接続可能な他の第２接続開閉部と、からなり、前記一の第２接続開閉部と前記他の第２接続開閉部とは交互に開閉可能に設けられて、前記一の第１接続開閉部を閉塞し前記一の第２接続開閉部を開放することで、前記第１の電源部からの電力によって前記一の蓄電池の充電が完了した後に、前記一の第１接続開閉部を開放し前記一の第２接続開閉部を閉塞することで、前記一の蓄電池と前記第２の電源部とから前記負荷に電力を供給する第１の充放電動作と、前記他の第１接続開閉部を閉塞し前記他の第２接続開閉部を開放することで、前記第１の電源部からの電力によって前記他の蓄電池の充電が完了した後に、前記他の第１接続開閉部を開放し前記他の第２接続開閉部を閉塞することで、前記他の蓄電池と前記第２の電源部とから前記負荷に電力を供給する第２の充放電動作と、を交互に行うことを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２において、前記第１の電源部は、外部電源として単相の交流電力を入力して前記低電圧で前記大電流の直流電力を生成する第１の直流電源部を複数並列に接続して形成されて、前記一の第１接続開閉部と前記他の第１接続開閉部とによって、前記複数の第１の直流電源部を、前記一の蓄電池と前記他の蓄電池とに交互に接続可能としたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記第２の電源部は、外部電源として単相の交流電力又は多相の交流電力を入力して前記高電圧で前記小電流の直流電力を生成する第２の直流電源部によって形成されて、前記第２の直流電源部は、前記外部電源から供給された交流電流を前記小電流の電流値に制限する交流の電流制限部と、前記交流の電流制限部の出力を整流する整流部と、前記整流部の出力を平滑して直流の前記小電流を出力する平滑部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記第２の電源部は、外部電源として単相の交流電力又は多相の交流電力を入力して前記高電圧で前記小電流の直流電力を生成する第３の直流電源部によって形成されて、前記第３の直流電源部は、前記入力された交流電力を整流する整流部と、前記整流部の出力を平滑して直流電流を出力する平滑部と、出力制御信号に応じて導通状態が制御されて、前記平滑部によって出力された直流電流の通過を制限して 、前記小電流を出力する直流の電流制限部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記第２の電源部は、外部電源として単相の交流電力又は多相の交流電力を入力して前記高電圧で前記小電流の直流電力を生成する第４の直流電源部によって形成されて、前記第４の直流電源部は、前記単相又は前記多相の交流電力をそれぞれ全波整流する整流ブリッジと、前記整流ブリッジ内で、入力側と出力側との間に位置する整流素子に前記入力側で直列に接続され、出力制御信号に応じて導通状態が制御されて、前記外部電源によって供給された交流電流を脈流直流電流に変換して該脈流直流電流の通過を制限する直流の電流制限部と、前記直流の電流制限部の出力を平滑して前記小電流を出力する平滑部と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記第２の電源部は、外部電源として直流電力を入力して前記高電圧で前記小電流の直流電力を生成する第５の直流電源部によって形成されて、前記第５の直流電源部は、出力制御信号によって導通状態が制御されて、前記外部電源から供給された直流電流の通過を制限して、前記小電流を出力する直流の電流制限部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明に係る電源装置によれば、蓄電池の充電が完了した後に、第１接続開閉部を開放し第２接続開閉部を閉塞したときには、蓄電池の蓄電電圧（低電圧）と第２の電源部の供給電圧（高電圧）とが蓄電池内部で合成されると共に、蓄電池の蓄電電流（大電流）と第２の電源部の供給電流（小電流）とを蓄電池内部で合成することができる。但し、蓄電池と第２の電源部との間は直列接続のため、前記蓄電電流と前記供給電流とは、蓄電池内部で合算されずに合成される。そして蓄電池から前記合成された大電流が放電される。したがって電源装置は、高電圧で大電流の電力を負荷に供給することが可能になる。
請求項２の発明によれば、２以上の蓄電池の内の一の蓄電池を用いた第１の充放電動作と、他の蓄電池を用いた第２の充放電動作とを交互に行うことで、高電圧で大電流の電力を途切れなく負荷に供給することが可能になる。
請求項３の発明によれば、各第１の直流電源部に単相の交流電力を入力する以外にも、並列に接続された複数の第１の直流電源部に多相の交流電力を入力することで、各第１の直流電源部が直流電力を生成することが可能になる。さらに、第１の直流電源部が生成した直流電力で、一の蓄電池と他の蓄電池とを交互に充電することも可能になる。
請求項４の発明によれば、外部電源から供給された交流電流の通過を交流の電流制限部で制限した後に、整流部によって生成された脈流波形の電力を平滑部で平滑化して直流の小電流を作り出すことができる。したがって、第２の直流電源部は、交流の外部電源から直流の小電流を容易に作り出すことが可能になる。
請求項５の発明によれば、第３の直流電源部の直流の電流制限部は、出力制御信号に応じて導通状態が制御されることで通過電流量を調整することが可能になる。したがって、直流の電流制限部が出力する小電流の電流値を、出力制御信号に応じて調整することが容易になる。
請求項６の発明によれば、第４の直流電源部は、外部電源から供給された交流電流を脈流直流電流に変換してこの脈流直流電流の通過を制限する直流の電流制限部を組み合わせた整流ブリッジ内で、脈流直流電流の通過電流量を調整することと、外部電源から供給された交流電力の全波整流との双方を行うことができる。
請求項７の発明によれば、導通状態が制御可能な直流の電流制限部によって、外部電源から供給された直流電流を、電流値を小さくした小電流に変換することが可能になる。したがって、前記直流の電流制限部を用いた簡単な構成で、第５の直流電源部は外部電源から供給された直流電流を小電流に変換できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態１の電源装置の概略回路構成図である。
【図２】実施形態２の電源装置の概略回路構成図である。
【図３】実施形態３の電源装置の概略回路構成図である。
【図４】実施形態４の電源装置が備える第２の電源部の概略回路構成図である。
【図５】実施形態５の電源装置が備える第２の電源部の概略回路構成図である。
【図６】実施形態６の電源装置が備える第２の電源部の概略回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１を参照しつつ説明する。図１に示すように電源装置１は、第１の電源部１０と、第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂと、第１の蓄電池３０と、第２の電源部４０と、第２接続開閉部５０Ａ、５０Ｂとを備えている。
【００１６】
第１の電源部１０は、低電圧大電流の電源として作用するもので低電圧変圧器１１と単相全波整流ブリッジ１２とを備えている。低電圧変圧器１１の一次側巻線は、第１の電源部１０の入力側端子１０ａ、１０ｂに接続されている。低電圧変圧器１１の二次側巻線は、単相全波整流ブリッジ１２の入力端子１２ａ、１２ｂに接続されている。単相全波整流ブリッジ１２の出力端子１２ｃ、１２ｄは、第１の電源部１０の出力側正極端子１０ｃと出力側負極端子１０ｄとに接続されている。
【００１７】
第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂは、開閉スイッチによって形成されている。第１接続開閉部２０Ａは、第１の電源部１０の出力側正極端子１０ｃと第１の蓄電池３０の正極端子３０ａとの間に直列接続されている。一方第１接続開閉部２０Ｂは、第１の電源部１０の出力側負極端子１０ｄと第１の蓄電池３０の負極端子３０ｂとの間に直列接続されている。第１の蓄電池３０は、複数の蓄電池セルを直列接続して形成されている。第１の蓄電池３０の一例としてはリチウム・イオン蓄電池やニッケル水素蓄電池等が挙げられる。加えて平滑コンデンサ１３の正極は、前記出力側正極端子１０ｃと第１接続開閉部２０Ａとの間に接続され、平滑コンデンサ１３の負極は、前記出力側負極端子１０ｄと第１接続開閉部２０Ｂとの間に接続されている。
【００１８】
第２の電源部４０は、第１の電源部１０よりも電位が高い高電圧で第１の電源部１０よりも電流値が小さい小電流の電源として作用するもので、交流の電流制限部４１と、整流部４２と、平滑部４３とを備えている。この第２の電源部４０は、本発明の第２の直流電源部の一例である。交流の電流制限部４１は電流制限用の交流リアクトルを３つ備え、各交流リアクトルは、前記電流制限部４１の入力側端子４１ａ〜４１ｃと出力側端子４１ｄ〜４１ｆとの間にそれぞれ接続されている。
【００１９】
本実施形態では整流部４２は、三相全波整流ブリッジによって形成されている。三相全波整流ブリッジは、６つのダイオードＤ１〜Ｄ６によって構成されている。ダイオードＤ１のアノードとダイオードＤ２のカソードとは直列接続され、ダイオードＤ３のアノードとダイオードＤ４のカソードとは直列接続され、ダイオードＤ５のアノードとダイオードＤ６のカソードとは直列接続されている。前記電流制限部４１の出力側端子４１ｄは、ダイオードＤ１のアノードとダイオードＤ２のカソードとの間に並列接続され、出力側端子４１ｅは、ダイオードＤ３のアノードとダイオードＤ４のカソードとの間に並列接続され、出力側端子４１ｆは、ダイオードＤ５のアノードとダイオードＤ６のカソードとの間に並列接続されている。
【００２０】
さらに、ダイオードＤ１、Ｄ３、Ｄ５のカソードは相互に並列接続され、ダイオードＤ２、Ｄ４、Ｄ６のアノードは相互に並列接続されている。ダイオードＤ１、Ｄ３、Ｄ５のカソードは、整流部４２の出力側正極端子４２ａに接続され、ダイオードＤ２、Ｄ４、Ｄ６のアノードは、整流部４２の出力側負極端子４２ｂに接続されている。
【００２１】
平滑部４３は、並列に接続された２つのコンデンサＣ１、Ｃ２の間にリアクトルＬ１が接続された平滑回路によって形成されている。コンデンサＣ１の正極は前記整流部４２の出力側正極端子４２ａに接続され、コンデンサＣ１の負極は出力側負極端子４２ｂに接続されている。コンデンサＣ２の正極は、第２の電源部４０の出力側正極端子４０ｃに接続され、コンデンサＣ２の負極は、第２の電源部４０の出力側負極端子４０ｄに接続されている。
【００２２】
第２接続開閉部５０Ａは、前記出力側正極端子４０ｃと第１の蓄電池３０の負極端子３０ｂとの間に直列接続されている。一方第２接続開閉部５０Ｂは、第１の蓄電池３０の正極端子３０ａと電源装置１の負荷接続正極端子１ａとの間に直列接続されている。また、第２の電源部４０の出力側負極端子４０ｄは、電源装置１の負荷接続負極端子１ｂに直列接続されている。負荷接続正極端子１ａと負荷接続負極端子１ｂとの間には、直流モータ等の負荷６０が接続される。
【００２３】
次に電源装置１の動作（出力負荷時）を説明する。第１の電源部１０の入力側端子１０ａ、１０ｂに、外部電源から単相の交流電力が供給されると、低電圧変圧器１１で交流電圧を降圧し交流電流を増加させる。続いて低電圧変圧器１１から供給される交流電力は、単相全波整流ブリッジ１２で全波整流された後に平滑コンデンサ１３で平滑されることで低電圧大電流の直流電力に変換される。第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂを閉塞し第２接続開閉部５０Ａ、５０Ｂを開放した状態で、低電圧大電流の直流電力は第１の蓄電池３０に供給される。これにより第１の蓄電池３０が充電される。
【００２４】
一方第２の電源部４０に備えられた交流の電流制限部４１に、入力側端子４１ａ〜４１ｃを通じて外部電源から単相又は多相（例えば三相）の交流電力が供給されると、交流リアクトルで前記電流制限部４１を通過する交流電流を所定値以内の小電流に制限する。また交流リアクトルから供給される交流電圧値は、外部電源から入力側端子４１ａ〜４１ｃに供給された交流電圧値と略同じである。続いて電流制限部４１から供給される交流電力は整流部４２で全波整流される。その後、全波整流された脈流波形の電力を平滑部４３で平滑化することで高電圧小電流の直流電力を生成する。
【００２５】
第１の電源部１０による第１の蓄電池３０の充電が完了した後に、第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂを開放し第２接続開閉部５０Ａ、５０Ｂを閉塞した状態で、第２の電源部４０の高電圧小電流の直流電力は第１の蓄電池３０に供給される。これにより、第１の蓄電池３０の蓄電電圧（低電圧）と第２の電源部４０から供給される直流電圧（高電圧）とが第１の蓄電池３０の内部で合成される。加えて第１の蓄電池３０よりも電位が高い第２の電源部４０から第１の蓄電池３０の負極端子３０ｂに直流電流（小電流）が供給されることで、第１の蓄電池３０の蓄電電流（大電流）と前記小電流とが第１の蓄電池３０の内部で合成される。そして、電源装置１は負荷に比例した直流電流を負荷６０に対して供給する。したがって、負荷６０に対し、第１の蓄電池３０の蓄電電流（大電流）と第２の電源部４０から供給される電流（小電流）とを第１の蓄電池３０の内部で合成した直流電流を供給することが可能になる。
【００２６】
以下に電源装置１の実験結果について説明する。低電圧変圧器１１は、容量が６００Ｗで巻線比を５：１に設定した。単相全波整流ブリッジ１２は、耐電圧を２５Ｖ、許容電流が３５Ａとなるようにした。また第１の蓄電池３０には、リチウム・イオン蓄電池（容量１０Ａｈ、電圧２２Ｖ）を用いた。負荷６０には、抵抗値が４オームの抵抗器を用いた。さらに交流の電流制限部４１における電流制限用の交流リアクトルによって、電源装置１の通過電流を５Ａ前後に制限した。
【００２７】
第１の電源部１０の入力側端子１０ａ、１０ｂに、電圧値が１０１．２Ｖで電流値が６．４７Ａの単相交流電力を供給すると、第１の電源部１０は、電圧値が１９．４Ｖで電流値が３０．９Ａの直流電力を生成し、この直流出力を第１の蓄電池３０に印加した。この直流電力によって、第１の蓄電池３０の放電電圧値は１８．３Ｖに到達した。一方第２の電源部４０に備えられた交流の電流制限部４１に、電圧値が１０１．２Ｖで電流値が５．２Ａの単相交流電力を供給すると、第２の電源部４０は、電圧値が８６Ｖで電流値が４．６３Ａの直流電力を生成した。
【００２８】
第１の蓄電池３０（リチウム・イオン蓄電池）の充電が完了した後に、第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂを開放し第２接続開閉部５０Ａ、５０Ｂを閉塞した状態では、負荷接続正極端子１ａと負荷接続負極端子１ｂとの間の電圧値は、第１の蓄電池３０の放電電圧値（１８．３Ｖ）と第２の電源部４０から供給される直流電圧値（８６Ｖ、機器の効率が悪く電圧の降下量が大きかった）の合計値（１０４．３Ｖ＝１８．３Ｖ＋８６Ｖ）であった。さらに第２の電源部４０が第１の蓄電池３０に供給する電流値は４．６３Ａとなり、負荷６０に供給される電流値は、前記電流値（４．６３Ａ）と第１の蓄電池３０の放電電流値との合成値（２６．１Ａ）であった。よって、電源装置１の総出力電力は直流で約２７２２ＶＡ（＝１０４．３Ｖ×２６．１Ａ）となり、電源装置１の総入力電力は交流で約１１８１Ｗ（＝｛１０１．２Ｖ×６．４７Ａ｝＋｛１０１．２Ｖ×５．２Ａ｝）であった。
【００２９】
＜実施形態１の効果＞
本実施形態の電源装置１では、第１の蓄電池３０の充電が完了した後に、第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂを開放し第２接続開閉部５０Ａ、５０Ｂを閉鎖したときには、第１の蓄電池３０の蓄電電圧（低電圧）と第２の電源部４０から供給される直流電圧（高電圧）とが第１の蓄電池３０の内部で合成されると共に、第１の蓄電池３０の蓄電電流（大電流）と第２の電源部４０から供給される電流（小電流）を第１の蓄電池３０の内部で合算せずに合成できる。したがって、高電圧で大電流の電力を負荷６０に供給することが可能になる。
【００３０】
また第２の電源部４０では、外部電源から供給された交流電流の通過を交流の電流制限部４１で制限した後に、整流部４２で全波整流された脈流波形の電力を平滑部４３で平滑化して直流の小電流を作り出すことができる。したがって第２の電源部４０は、交流の外部電源から直流の小電流を容易に作り出すことが可能になる。
【００３１】
＜実施形態２＞
本発明の実施形態２を図２を参照しつつ説明する。ここでは実施形態１と同一の構成は同一の符号を付しその説明を省略する。図２に示すように電源装置１Ａは、第１の電源部１０Ａと、第１接続開閉部２０Ａ〜２０Ｄと、第１の蓄電池３０と、第２の蓄電池３１と、第２の電源部４０と、第２接続開閉部５０Ａ〜５０Ｄとを備えている。なお、第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂは本発明の一の第１接続開閉部の一例であり、第１接続開閉部２０Ｃ、２０Ｄは本発明の他の第１接続開閉部の一例である。また第１の蓄電池３０は本発明の一の蓄電池の一例であり、第２の蓄電池３１は本発明の他の蓄電池の一例である。さらに第２接続開閉部５０Ａ、５０Ｂは本発明の一の第２接続開閉部の一例であり、第２接続開閉部５０Ｃ、５０Ｄは本発明の他の第２接続開閉部の一例である。
【００３２】
第１の電源部１０Ａは、低電圧大電流の電源として作用するもので低電圧変圧器１１Ａと三相全波整流ブリッジ１２Ａとを備えている。低電圧変圧器１１Ａは、単相出力と三相出力とを兼ね備えた三相変圧器によって形成されている。低電圧変圧器１１Ａの一次側巻線は、第１の電源部１０Ａの入力側端子１０ｅ〜１０ｇに接続されている。
【００３３】
三相全波整流ブリッジ１２Ａは、６つのダイオードＤ７〜Ｄ１２によって構成されている。ダイオードＤ７のアノードとダイオードＤ８のカソードとは直列接続され、ダイオードＤ９のアノードとダイオードＤ１０のカソードとは直列接続され、ダイオードＤ１１のアノードとダイオードＤ１２のカソードとは直列接続されている。ダイオードＤ７のアノードとダイオードＤ８のカソードとの間、ダイオードＤ９のアノードとダイオードＤ１０のカソードとの間、ダイオードＤ１１のアノードとダイオードＤ１２のカソードとの間には、低電圧変圧器１１Ａの二次側巻線がそれぞれ接続されている。
【００３４】
さらに、ダイオードＤ７、Ｄ９、Ｄ１１のカソードは相互に並列接続され、ダイオードＤ８、Ｄ１０、Ｄ１２のアノードは相互に並列接続されている。ダイオードＤ７、Ｄ９、Ｄ１１のカソードは、第１の電源部１０Ａの出力側正極端子１０ｃに接続され、ダイオードＤ８、Ｄ１０、Ｄ１２のアノードは、第１の電源部１０Ａの出力側負極端子１０ｄに接続されている。
【００３５】
第１接続開閉部２０Ｃ、２０Ｄは、開閉スイッチによって形成されている。第１接続開閉部２０Ｃは、第１の電源部１０Ａの出力側正極端子１０ｃと、第２の蓄電池３１の正極端子３１ａとの間に直列接続されている。一方第１接続開閉部２０Ｄは、第１の電源部１０Ａの出力側負極端子１０ｄと、第２の蓄電池３１の負極端子３１ｂとの間に直列接続されている。第２の蓄電池３１も、第１の蓄電池３０と同様に複数の蓄電池セルを直列接続して形成されている。
【００３６】
第２の接続開閉部５０Ｃは、第２の電源部４０の出力側正極端子４０ｃと第２の蓄電池３１の負極端子３１ｂとの間に直列接続されている。一方第２の接続開閉部５０Ｄは、第２の蓄電池３１の正極端子３１ａと電源装置１Ａの負荷接続正極端子１ａとの間に直列接続されている。また、第２の電源部４０の出力側負極端子４０ｄは、電源装置１Ａの負荷接続負極端子１ｂに直列接続されている。負荷接続正極端子１ａと負荷接続負極端子１ｂとの間には、平滑コンデンサＣ４と負荷６０とが並列接続されている。平滑コンデンサＣ４は、第１の蓄電池３０と第２の蓄電池３１との放電切替時に生じる電圧差を緩和するために用いられる。
【００３７】
次に電源装置１Ａ（出力負荷時）の動作を説明する。電源装置１Ａでは、以下のようにして、第１の蓄電池３０の充電が完了した後に第１の蓄電池３０と第２の電源部４０とから負荷６０に直流電流を供給する第１の充放電動作を行う。第１の電源部１０Ａの入力側端子１０ｅ〜１０ｇに、外部電源から単相又は多相（例えば三相）の交流電力が供給されると、低電圧変圧器１１Ａで交流電圧を降圧し交流電流を増加させる。続いて低電圧変圧器１１Ａの２次側から供給される交流電力は、三相全波整流ブリッジ１２Ａで全波整流された後に平滑コンデンサ１３で平滑されることで低電圧大電流の直流電力に変換される。第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂを閉塞し第２接続開閉部５０Ａ、５０Ｂを開放した状態で、低電圧大電流の直流電力は第１の蓄電池３０に供給される。これにより、第１の蓄電池３０が充電される。このとき、第１接続開閉部２０Ｃ、２０Ｄと第２接続開閉部５０Ｃ、５０Ｄとを開放させておく。
【００３８】
第１の電源部１０Ａによる第１の蓄電池３０の充電が完了した後に、第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂを開放し第２接続開閉部５０Ａ、５０Ｂを閉塞することで、実施形態１と同様に高電圧大電流の直流電力を第１の蓄電池３０に供給する。その結果、第１の蓄電池３０の蓄電電圧（低電圧）と第２の電源部４０から供給される直流電圧（高電圧）とが第１の蓄電池３０の内部で合成されると共に、第１の蓄電池３０の蓄電電流（大電流）と第２の電源部４０から供給される電流（小電流）とが第１の蓄電池３０の内部で合算されずに合成される。そして電源装置１Ａは、負荷に比例した直流電流を負荷６０に対して供給する。
【００３９】
また本実施形態では、第１の充放電動作と交互に以下のようにして、第２の蓄電池３１の充電が完了した後に第２の蓄電池３１と第２の電源部４０とから負荷６０に直流電流を供給する第２の充放電動作を行う。第１の蓄電池３０の充電が完了し、第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂを開放し第２接続開閉部５０Ａ、５０Ｂを閉塞した直後に、第１接続開閉部２０Ｃ、２０Ｄを閉塞し第２接続開閉部５０Ｃ、５０Ｄを開放した状態で低電圧大電流の直流電力を第２の蓄電池３１に供給する。これにより、第２の蓄電池３１は充電される。
【００４０】
その後第１の電源部１０Ａによる第２の蓄電池３１の充電が完了した後に、第１接続開閉部２０Ｃ、２０Ｄを開放し第２接続開閉部５０Ｃ、５０Ｄを閉塞した状態で、第２の電源部４０から高電圧大電流の直流電力を第２の蓄電池３１に供給する。その結果第１の充放電動作と同様に、第２の蓄電池３１の蓄電電圧（低電圧）と第２の電源部４０から供給される直流電圧（高電圧）とが第２の蓄電池３１の内部で合成されると共に、第２の蓄電池３１の蓄電電流（大電流）と第２の電源部４０から供給される電流（小電流）とが第２の蓄電池３１の内部で合算されずに合成される。そして第１の充放電動作と同様に、電源装置１Ａは負荷６０に直流電流を供給する。
【００４１】
続いて第２の充放電動作中で第２の蓄電池３１の充電が完了し、第１接続開閉部２０Ｃ、２０Ｄを開放し第２接続開閉部５０Ｃ、５０Ｄを閉塞した直後に、第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂを閉塞し第２接続開閉部５０Ａ、５０Ｂを開放した状態で第１の蓄電池３０を充電する。これに続き、第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂを開放し第２接続開閉部５０Ａ、５０Ｂを閉塞することで高電圧大電流の直流電力を第１の蓄電池３０に供給する動作（第１の充放電動作）を行うことが可能である。したがって本実施形態の電源装置１Ａでは、第１の充放電動作と第２の充放電動作とを交互に繰り返すことが可能になる。
【００４２】
＜実施形態２の効果＞
本実施形態の電源装置１Ａでは、第１の蓄電池３０を用いた第１の充放電動作と、第２の蓄電池３１を用いた第２の充放電動作とを交互に行うことで、高電圧で大電流の電力を途切れなく負荷６０に供給することが可能になる。
【００４３】
＜実施形態３＞
本発明の実施形態３を図３を参照しつつ説明する。ここでは実施形態１、２と同一の構成は同一の符号を付しその説明を省略する。図３に示すように電源装置１Ｂは、第１の電源部１０Ｂ〜１０Ｄと、第１接続開閉部２０Ａ〜２０Ｄと、第１の蓄電池３０と、第２の蓄電池３１と、第２の電源部４０と、第２接続開閉部５０Ａ〜５０Ｄとを備えている。なお、第１の電源部１０Ｂ〜１０Ｄは本発明の第１の直流電源部の一例である。
【００４４】
第１の電源部１０Ｂ〜１０Ｄは、実施形態１の第１の電源部１０と同様に低電圧変圧器１１と単相全波整流ブリッジ１２とをそれぞれ備えている。第１の電源部１０Ｂの低電圧変圧器１１の一次側巻線は、第１の電源部１０Ｂの入力側端子１０ｈ、１０ｉに接続されている。第１の電源部１０Ｂの低電圧変圧器１１の二次側巻線は、単相全波整流ブリッジ１２の入力端子１２ａ、１２ｂに接続されている。単相全波整流ブリッジ１２の出力端子１２ｃ、１２ｄは、第１の電源部１０Ｂの出力側正極端子１０ｎと出力側負極端子１０ｏとに接続されている。この出力側正極端子１０ｎは整流ダイオードＤ１５のアノードと接続されている。
【００４５】
第１の電源部１０Ｃの低電圧変圧器１１の一次側巻線は、第１の電源部１０Ｃの入力側端子１０ｊ、１０ｋに接続されている。第１の電源部１０Ｃの低電圧変圧器１１の二次側巻線は、単相全波整流ブリッジ１２の入力端子１２ａ、１２ｂに接続されている。単相全波整流ブリッジ１２の出力端子１２ｃ、１２ｄは、第１の電源部１０Ｃの出力側正極端子１０ｐと出力側負極端子１０ｑとに接続されている。この出力側正極端子１０ｐは整流ダイオードＤ１６のアノードと接続されている。
【００４６】
第１の電源部１０Ｄの低電圧変圧器１１の一次側巻線は、第１の電源部１０Ｄの入力側端子１０ｌ、１０ｍに接続されている。第１の電源部１０Ｄの低電圧変圧器１１の二次側巻線は、単相全波整流ブリッジ１２の入力端子１２ａ、１２ｂに接続されている。単相全波整流ブリッジ１２の出力端子１２ｃ、１２ｄは、第１の電源部１０Ｄの出力側正極端子１０ｒと出力側負極端子１０ｓとに接続されている。この出力側正極端子１０ｒは整流ダイオードＤ１７のアノードと接続されている。
【００４７】
整流ダイオードＤ１５、Ｄ１６、Ｄ１７のカソードは、相互に並列接続されて第１接続開閉部２０Ａを介して第１の蓄電池３０の正極端子３０ａにそれぞれ並列接続されている。さらに整流ダイオードＤ１５、Ｄ１６、Ｄ１７のカソードは、第１接続開閉部２０Ｃを介して第２の蓄電池３１の正極端子３１ａに並列接続されている。その結果、第１の電源部１０Ｂ〜１０Ｄの出力側正極端子１０ｎ、１０ｐ、１０ｒは相互に並列接続されることになる。
【００４８】
また上記の出力側負極端子１０ｏ、１０ｑ、１０ｓは、相互に並列接続されて第１接続開閉部２０Ｂを介して第１の蓄電池３０の負極端子３０ｂにそれぞれ並列接続されている。さらに出力側負極端子１０ｏ、１０ｑ、１０ｓは、第１接続開閉部２０Ｄを介して第２の蓄電池３１の負極端子３１ｂに並列接続されている。その結果、第１の電源部１０Ｂ〜１０Ｄの出力側負極端子１０ｏ、１０ｑ、１０ｓは相互に並列接続されることになる。
【００４９】
加えて平滑コンデンサ１３Ａの正極は、出力側正極端子１０ｎと整流ダイオードＤ１５のアノードとの間に接続され、平滑コンデンサ１３Ａの負極は、出力側負極端子１０ｏと第１接続開閉部２０Ｂ、２０Ｄとの間に接続されている。平滑コンデンサ１３Ｂの正極は、出力側正極端子１０ｐと整流ダイオードＤ１６のアノードとの間に接続され、平滑コンデンサ１３Ｂの負極は、出力側負極端子１０ｑと第１接続開閉部２０Ｂ、２０Ｄとの間に接続されている。平滑コンデンサ１３Ｃの正極は、出力側正極端子１０ｒと整流ダイオードＤ１７のアノードとの間に接続され、平滑コンデンサ１３Ｃの負極は、出力側負極端子１０ｓと第１接続開閉部２０Ｂ、２０Ｄとの間に接続されている。
【００５０】
次に電源装置１Ｂの動作（出力負荷時）を説明する。各第１の電源部１０Ｂ〜１０Ｄの入力側端子１０ｈ〜１０ｍに、外部電源から単相の交流電力が供給されると、各低電圧変圧器１１で交流電圧を降圧し交流電流を増加させる。続いて各低電圧変圧器１１の２次側から供給される交流電力は、実施形態１と同様にして低電圧大電流の直流電力に変換される。また、すべての第１の電源部１０Ｂ〜１０Ｄに、入力側端子１０ｈ〜１０ｍを通じて外部電源や複数（例えば３つ）のステータコイルを有する交流発電機から多相（例えば三相）の交流電力が供給されることでも、入力側端子１０ｈ〜１０ｍに単相の交流電力が供給される場合と同様に、多相の交流電力が低電圧大電流の直流電力に変換される。
【００５１】
本実施形態では、第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂを閉塞し第２接続開閉部５０Ａ、５０Ｂを開放した状態で、各第１の電源部１０Ｂ〜１０Ｄの出力側正極端子１０ｎ、１０ｐ、１０ｒは第１の蓄電池３０の正極端子３０ａに、出力側負極端子１０ｏ、１０ｑ、１０ｓは第１の蓄電池３０の負極端子３０ｂにそれぞれ接続可能である。この状態では、低電圧大電流の直流電力が第１の蓄電池３０に供給可能である。また、前記直流電力によって第１の蓄電池３０の充電が完了し、第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂを開放し第２接続開閉部５０Ａ、５０Ｂを閉塞した直後に、第１接続開閉部２０Ｃ、２０Ｄを閉塞し第２接続開閉部５０Ｃ、５０Ｄを開放した状態で、各第１の電源部１０Ｂ〜１０Ｄの出力側正極端子１０ｎ、１０ｐ、１０ｒは第２の蓄電池３１の正極端子３１ａに、出力側負極端子１０ｏ、１０ｑ、１０ｓは第２の蓄電池３１の負極端子３１ｂにそれぞれ接続可能である。この状態では、低電圧大電流の直流電力が第２の蓄電池３１に供給可能である。したがって本実施形態の電源装置１Ｂでは、第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂと第１接続開閉部２０Ｃ、２０Ｄとを交互に開閉することで、各第１の電源部１０Ｂ〜１０Ｄは第１の蓄電池３０と第２の蓄電池３１とに交互に接続可能となる。
【００５２】
＜実施形態３の効果＞
本実施形態の電源装置１Ｂでは、各第１の電源部１０Ｂ〜１０Ｄの入力側端子１０ｈ〜１０ｍに単相の交流電力を供給する以外にも、並列に接続された第１の電源部１０Ｂ〜１０Ｄに、入力側端子１０ｈ〜１０ｍを通じて多相の交流電力が供給されることで、各第１の電源部１０Ｂ〜１０Ｄが直流電力を生成することが可能になる。さらに、各第１の電源部１０Ｂ〜１０Ｄは第１の蓄電池３０と第２の蓄電池３１とに交互に接続可能となるため、第１の電源部１０Ｂ〜１０Ｄが生成した直流電力で、第１の蓄電池３０と第２の蓄電池３１とを交互に充電することも可能になる。
【００５３】
＜実施形態４＞
本発明の実施形態４を図４を参照しつつ説明する。ここでは実施形態１ないし３と同一の構成は同一の符号を付しその説明を省略する。本実施形態の電源装置１Ｃでは、図４に示すように第２の電源部４０Ａが、整流部４２Ａと平滑部４３Ａと直流の電流制限部４４とを備えている。なお、第２の電源部４０Ａは本発明の第３の直流電源部の一例である。
【００５４】
整流部４２Ａは、実施形態１の整流部４２と同様に三相全波整流ブリッジによって形成されている。第２の電源部４０Ａの入力側端子４０ｅは、ダイオードＤ１のアノードとダイオードＤ２のカソードとの間に並列接続され、第２の電源部４０Ａの入力側端子４０ｆは、ダイオードＤ３のアノードとダイオードＤ４のカソードとの間に並列接続され、第２の電源部４０Ａの入力側端子４０ｇは、ダイオードＤ５のアノードとダイオードＤ６のカソードとの間に並列接続されている。ダイオードＤ１、Ｄ３、Ｄ５のカソードは、整流部４２Ａの出力側正極端子４２ｃに接続され、ダイオードＤ２、Ｄ４、Ｄ６のアノードは、整流部４２Ａの出力側負極端子４２ｄに接続されている。
【００５５】
平滑部４３Ａは、並列に接続された２つのコンデンサＣ１１、Ｃ１２の間にリアクトルＬ１１が接続された平滑回路によって形成されている。コンデンサＣ１１の正極は、整流部４２Ａの出力側正極端子４２ｃに接続され、コンデンサＣ１１の負極は出力側負極端子４２ｄに接続されている。
【００５６】
直流の電流制限部４４は、ＰＮＰトランジスタＴＲ１と制御装置４５とを備えている。ＰＮＰトランジスタＴＲ１のエミッタは、平滑部４３ＡのコンデンサＣ１２の正極に接続されている。ＰＮＰトランジスタＴＲ１のベースは、制御装置４５の制御信号出力端子４５ａに接続されている。電源装置１Ｃの電源が投入されると制御装置４５は、制御信号出力端子４５ａから、ＰＮＰトランジスタＴＲ１を通過する直流電流を所定値以内に制限するハイレベル信号を出力する。さらに、第２の電源部４０Ａの出力側正極端子４０ｃは、ＰＮＰトランジスタＴＲ１のコレクタに接続され、出力側負極端子４０ｄは、平滑部４３ＡのコンデンサＣ１２の負極に接続されている。
【００５７】
次に第２の電源部４０Ａの動作（出力負荷時）を説明する。第２の電源部４０Ａの入力側端子４０ｅ〜４０ｇに、外部電源から単相又は多相（例えば三相）の交流電力が供給されると、この交流電力は整流部４２Ａで全波整流される。その後平滑部４３Ａは、全波整流された脈流波形の電力を平滑化することで直流電力を生成する。これに続き、制御装置４５からのハイレベル信号によって導通状態となったＰＮＰトランジスタＴＲ１が、平滑部４３Ａから出力された直流電流を所定値以内の小電流に制限して出力側正極端子４０ｃに出力する。その結果第２の電源部４０Ａは、高電圧小電流の直流電力を、出力側正極端子４０ｃと出力側負極端子４０ｄとから供給可能となる。なお、ハイレベル信号は本発明の出力制御信号の一例である。
【００５８】
＜実施形態４の効果＞
本実施形態の電源装置１Ｃでは、直流の電流制限部４４のＰＮＰトランジスタＴＲ１は、制御装置４５から出力されるハイレベル信号によって導通状態が制御されることで、通過電流量を調整することが可能になる。したがって、直流の電流制限部４４が出力する小電流の電流値を、ハイレベル信号によって調整することが容易になる。
【００５９】
＜実施形態５＞
本発明の実施形態５を図５を参照しつつ説明する。ここでは実施形態１ないし４と同一の構成は同一の符号を付しその説明を省略する。本実施形態の電源装置１Ｄでは、図５に示すように第２の電源部４０Ｂが、三相全波整流ブリッジと、直流の電流制限部として作用するＰＮＰトランジスタＴＲ２〜ＴＲ４と、制御装置４５Ａと、平滑部４３Ｂとを備えている。なお、第２の電源部４０Ｂは本発明の第４の直流電源部の一例である。
【００６０】
三相全波整流ブリッジは、６つのダイオードＤ２１〜Ｄ２６によって構成されている。この三相全波整流ブリッジ内には、ＰＮＰトランジスタＴＲ２〜ＴＲ４が組み合わされている。ＰＮＰトランジスタＴＲ２のコレクタは、ダイオードＤ２１のアノードに直列接続され、ＰＮＰトランジスタＴＲ２のエミッタは、ダイオードＤ２２のカソードに接続されている。
【００６１】
ＰＮＰトランジスタＴＲ３のコレクタは、ダイオードＤ２３のアノードに直列接続され、ＰＮＰトランジスタＴＲ３のエミッタは、ダイオードＤ２４のカソードに接続されている。ＰＮＰトランジスタＴＲ４のコレクタは、ダイオードＤ２５のアノードＡに直列接続され、ＰＮＰトランジスタＴＲ４のエミッタは、ダイオードＤ２６のカソードＫに接続されている。
【００６２】
さらに、三相全波整流ブリッジの出力側に当たるダイオードＤ２１、Ｄ２３、Ｄ２５のカソードは相互に並列接続され、ダイオードＤ２２、Ｄ２４、Ｄ２６のアノードは相互に並列接続されている。一方、三相全波整流ブリッジの入力側に当たるＰＮＰトランジスタＴＲ２のエミッタとダイオードＤ２２のカソードとの間は、第２の電源部４０Ｂの入力側端子４０ｈに接続されている。三相全波整流ブリッジの入力側に当たるＰＮＰトランジスタＴＲ３のエミッタとダイオードＤ２４のカソードとの間は、第２の電源部４０Ｂの入力側端子４０ｉに接続されている。三相全波整流ブリッジの入力側に当たるＰＮＰトランジスタＴＲ４のエミッタとダイオードＤ２６のカソードＫとの間は、第２の電源部４０Ｂの入力側端子４０ｊに接続されている。本実施形態の三相全波整流ブリッジ内では、ダイオードＤ２１、Ｄ２３、Ｄ２５が三相全波整流ブリッジの入力側と出力側との間に位置し、ＰＮＰトランジスタＴＲ２〜ＴＲ５が入力側でダイオードＤ２１、Ｄ２３、Ｄ２５に直列接続されることになる。なお、本実施形態の三相全波整流ブリッジは本発明の整流ブリッジの一例であり、ダイオードＤ２１、Ｄ２３、Ｄ２５は本発明の整流素子の一例である。
【００６３】
加えて、ＰＮＰトランジスタＴＲ２のベースは、制御装置４５Ａの制御信号出力端子４５ｂに接続され、ＰＮＰトランジスタＴＲ３のベースは、制御装置４５Ａの制御信号出力端子４５ｃに接続されている。これに加えて、ＰＮＰトランジスタＴＲ４のベースは、制御装置４５Ａの制御信号出力端子４５ｄに接続されている。電源装置１Ｄの電源が投入されると制御装置４５Ａは、制御信号出力端子４５ｂ〜４５ｄから、各ＰＮＰトランジスタＴＲ２〜ＴＲ４を通過する脈流直流電流を所定値以内に制限するハイレベル信号を出力する。
【００６４】
平滑部４３Ｂは、並列に接続された２つのコンデンサＣ２１、Ｃ２２の間にリアクトルＬ２１が接続された平滑回路によって形成されている。コンデンサＣ２１の正極は、ダイオードＤ２１、Ｄ２３、Ｄ２５のカソードに接続され、コンデンサＣ２１の負極は、ダイオードＤ２２、Ｄ２４、Ｄ２６のアノードに接続されている。コンデンサＣ２２の正極は、第２の電源部４０Ｂの出力側正極端子４０ｃに接続され、コンデンサＣ２２の負極は、第２の電源部４０Ｂの出力側負極端子４０ｄに接続されている。
【００６５】
次に第２の電源部４０Ｂの動作（出力負荷時）を説明する。実施形態４と同様に、制御装置４５Ａからのハイレベル信号によって各ＰＮＰトランジスタＴＲ２〜ＴＲ４は導通状態になる。この状態で第２の電源部４０Ｂの入力側端子４０ｈ〜４０ｊを通じて三相全波整流ブリッジに、外部電源から単相又は多相（例えば三相）の交流電力が供給されると、各ＰＮＰトランジスタＴＲ２〜ＴＲ４は、整流作用を発揮することで、外部電源から供給された交流電流を所定値以内に制限した脈流直流電流に変換して通過させる。これと同時に三相全波整流ブリッジは、外部電源から供給された交流電力を全波整流する。
【００６６】
続いて平滑部４３Ｂは、三相全波整流ブリッジから出力された全波整流後の脈流波形の電力を平滑化して直流出力を生成する。その後平滑部４３Ｂは、電流値が上記の所定値以内に制限された小電流を出力側正極端子４０ｃに出力する。その結果第２の電源部４０Ｂは、高電圧小電流の直流電力を、出力側正極端子４０ｃと出力側負極端子４０ｄとから供給可能となる。
【００６７】
＜実施形態５の効果＞
本実施形態の電源装置１Ｄが備える第２の電源部４０Ｂが、外部電源から供給された交流電流を所定値以内に制限した脈流直流電流に変換して該脈流直流電流の通過を制限するＰＮＰトランジスタＴＲ２〜ＴＲ４を、三相全波整流ブリッジ内に組み合わせることで、三相全波整流ブリッジ内で、脈流直流電流の通過電流量を調整することと、外部電源から供給された交流電力の全波整流との双方を行うことができる。
【００６８】
＜実施形態６＞
本発明の実施形態６を図６を参照しつつ説明する。ここでは実施形態１ないし５と同一の構成は同一の符号を付しその説明を省略する。本実施形態の電源装置１Ｅでは、図６に示すように第２の電源部４０Ｃが、直流の電流制限部４４Ｂと制御装置４５Ｂとを備えている。なお、第２の電源部４０Ｃは本発明の第５の直流電源部の一例である。
【００６９】
直流の電流制限部４４Ｂは、ＰＮＰトランジスタＴＲ５によって形成されている。ＰＮＰトランジスタＴＲ５のエミッタは、第２の電源部４０Ｃの入力側正極端子４０ｋに接続されている。ＰＮＰトランジスタＴＲ５のベースは、制御装置４５Ｂの制御信号出力端子４５ｇに接続されている。電源装置１Ｅの電源が投入されると制御装置４５Ｂは、制御信号出力端子４５ｇから、ＰＮＰトランジスタＴＲ５を通過する直流電流を所定値以内に制限するハイレベル信号を出力する。さらに、第２の電源部４０Ｃの出力側正極端子４０ｃは、ＰＮＰトランジスタＴＲ５のコレクタに接続され、第２の電源部４０Ｃの出力側負極端子４０ｄは、第２の電源部４０Ｃの入力側負極端子４０ｌに接続されている。
【００７０】
次に第２の電源部４０Ｃの動作（出力負荷時）を説明する。第２の電源部４０Ｃの入力側正極端子４０ｋ、入力側負極端子４０ｌには、外部電源としての直流電源（例えば直流発電機又は蓄電池）から直流電力が供給される。その後制御装置４５Ｂからのハイレベル信号によって導通状態となったＰＮＰトランジスタＴＲ５が、直流電源から供給された直流電流を所定値以内の小電流に制限して出力側正極端子４０ｃに出力する。その結果第２の電源部４０Ｃは、高電圧小電流の直流電力を、出力側正極端子４０ｃと出力側負極端子４０ｄとから供給可能となる。
【００７１】
＜実施形態６の効果＞
本実施形態の電源装置１Ｅでは、直流電流を出力するＰＮＰトランジスタＴＲ５の導通状態が制御可能な直流の電流制限部４４Ｂによって、直流電源から供給された直流電流を、電流値を小さくした小電流に変換することが可能になる。したがって、ＰＮＰトランジスタＴＲ５で形成された直流の電流制限部４４Ｂを用いた簡単な構成で、直流の電流制限部４４Ｂは直流電源から供給された直流電流を小電流に変換できる。
【００７２】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨を逸脱しない範囲内において構成の一部を適宜変更して実施できる。例えば、外部電源から第１の電源部１０、１０Ａ、１０Ｂに供給される交流電圧、交流電流及び周波数や位相は、外部電源から第２の電源部４０、４０Ａ、４０Ｂに供給される交流電圧、交流電流及び周波数や位相と一致していなくてもよい。また平滑部４３（実施形態１）、平滑部４３Ａ（実施形態４）、平滑部４３Ｂ（実施形態５）は、各リアクトルＬ１、Ｌ１１、Ｌ２１に代えてダイオードを用いた平滑回路で形成してもよい。また各平滑部４３、４３Ａ、４３Ｂは、コンデンサを２つではなく１つ（Ｃ１、Ｃ１１、Ｃ２１）にして形成してもよい。
【００７３】
さらに、外部電源としてタンデム型交流発電機又は２台の交流発電機を用いる場合には、タンデム型交流発電機の低電圧発生部又は第１の交流発電機から第１の電源部１０、１０Ａ、１０Ｂに交流電力を供給し、タンデム型交流発電機の高電圧発生部又は第２の交流発電機から第２の電源部４０、４０Ａ、４０Ｂに交流電力を供給してもよい。加えて実施形態１ないし３の各電源装置１、１Ａ、１Ｂの負荷接続正極端子１ａ、負荷接続負極端子１ｂと交流駆動の負荷との間に、直流を交流に変換するインバータや、サーボモータ等の負荷を制御するサーボアンプを設ける等してもよい。
【００７４】
また整流部４２、４２ＡのダイオードＤ１〜Ｄ６（実施形態１、４）、三相全波整流ブリッジ１２ＡのダイオードＤ７〜Ｄ１２（実施形態２）、整流ダイオードＤ１５〜Ｄ１７（実施形態３）、三相全波整流ブリッジのダイオードＤ２１〜Ｄ２６（実施形態５）は、セレン整流器やサイリスタに置き換えてもよい。さらに第１の電源部１０（実施形態１）、第１の電源部１０Ａ（実施形態２）、第１の電源部１０Ｂ（実施形態３）は、低電圧変圧器１１、１１Ａを設けずに、外部電源から低電圧大電流の交流電力が供給されることで、単相全波整流ブリッジ１２や三相全波整流ブリッジ１２Ａが前記交流電力を全波整流するものであってもよい。さらに加えて、外部電源によって各電源装置１、１Ａ〜１Ｅに予め適正な低電圧大電流の直流電力が供給可能な場合には、各電源装置１、１Ａ〜１Ｅは、第１の電源部１０、１０Ａ、１０Ｂをそれぞれ備えなくてもよい。
【００７５】
また第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｃ（実施形態１ないし３）は、開閉スイッチに限らず、整流作用を発揮するダイオード等やサイリスタで形成してもよい。さらに第１接続開閉部２０Ａ〜２０Ｄ（実施形態１ないし３）や第２接続開閉部５０Ａ〜５０Ｄ（実施形態１ないし３）は、サイリスタやトランジスタ等の半導体スイッチに代表される無接点スイッチや電磁開閉器に代表される有接点スイッチで形成してもよい。さらに加えて電源装置１Ｃ〜１Ｆ（実施形態４ないし６）における直流の電流制限部４４、４４Ｂ等は、ＰＮＰトランジスタＴＲ１〜ＴＲ５を電界効果トランジスタ又はサイリスタに置き換えて形成してもよい。
【００７６】
その他にも、実施形態１ないし３の各電源装置１、１Ａ、１Ｂの負荷接続正極端子１ａ、負荷接続負極端子１ｂと負荷６０との間に、昇圧チョッパ等の昇圧回路を設けてもよい。さらに、実施形態２では２つの蓄電池３０、３１が負荷６０へ交互に直流電流を供給可能としたが、３つ以上の蓄電池が交代で負荷６０に直流電流を供給可能としてもよい。加えて各電源装置１、１Ａ〜１Ｄには、外部電源から三相の交流電力が供給されることに限らず、例えば６つのステータコイルを有する交流発電機から各ステータコイル毎に交流電力が供給されるようにしてもよい。また交流の電流制限部４１（実施形態１）は、電流制限用の交流リアクトルに限らず、これ以外の交流電流制限用の回路で形成してもよい。さらに電源装置１、１Ａ、１Ｂにおける第２の電源部４０を、高電圧小電流の電力を供給可能な直流発電機に置き換えてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１、１Ａ〜１Ｅ・・電源装置、１０、１０Ａ〜１０Ｄ・・第１の電源部、２０Ａ〜２０Ｄ・・第１接続開閉部、３０・・第１の蓄電池、３１・・第２の蓄電池、４０、４０Ａ〜４０Ｃ・・第２の電源部、４１・・交流の電流制限部、４２、４２Ａ・・整流部、４３、４３Ａ、４３Ｂ・・平滑部、４４、４４Ｂ・・直流の電流制限部、５０Ａ〜５０Ｄ・・第２接続開閉部、６０・・負荷、Ｄ２１〜Ｄ２６・・ダイオード、ＴＲ２〜ＴＲ４・・ＰＮＰトランジスタ。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、負荷に電力を供給可能な蓄電池が設けられた電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば非特許文献１には、複数の単位インバータの出力を変圧器の二次側で合成する多重インバータ方式の電源装置が開示されている。非特許文献１の電源装置では、各単位インバータの出力に接続された変圧器の二次側を直列接続することで、直列接続した二次側の出力電圧を、各変圧器の二次側の交流電圧を総和したものとすることが可能である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】岡田隆夫外３名共著、「大学課程 電気機器（２）（改訂２版）」株式会社オーム社、平成７年５月１５日、ｐ５３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば複数の単位インバータの一方の単位インバータとこれに接続された変圧器が高電圧で小電流を供給可能な能力を有し、他方の単位インバータとこれに接続された変圧器が低電圧で大電流を供給可能な能力を有していても、直列接続した変圧器の二次側から負荷に供給する電圧は、電位が異なる２の電圧を合成して高電圧にできる反面、直列接続した変圧器の二次側から負荷に供給する電流を、負荷に比例させるだけで他方の単位インバータとこれに接続された変圧器の能力に応じた大電流として取り出すことができなかった。ましてや直列接続した変圧器の二次側から負荷に供給する電流を、電流値が異なる２つの電流を合成した大電流にすることはできないという不都合があった。
【０００５】
この発明は、このような状況に鑑み提案されたものであって、高電圧で大電流の電力を負荷に供給することが可能な電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明に係る電源装置は、負荷に電力を供給可能な蓄電池が設けられた電源装置であって、前記蓄電池に、低電圧で大電流の電力を供給可能な第１の電源部と、前記蓄電池に、前記第１の電源部よりも電位が高い高電圧でかつ前記第１の電源部よりも電流値が小さい小電流の電力を供給可能な第２の電源部と、前記蓄電池に前記第１の電源部を接続可能な第１接続開閉部と、前記蓄電池に、前記第２の電源部と前記負荷とを接続可能で前記第１接続開閉部と交互に開閉可能な第２接続開閉部と、を備え、前記第１接続開閉部を閉塞し前記第２接続開閉部を開放することで、前記第１の電源部からの電力によって前記蓄電池の充電が完了した後に、前記第１接続開閉部を開放し前記第２接続開閉部を閉塞することで、前記蓄電池と前記第２の電源部とから前記負荷に電力を供給することを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１において、前記蓄電池を２つ以上備え、前記第１接続開閉部は、一の蓄電池と前記第１の電源部とを接続可能な一の第１接続開閉部と、他の蓄電池と前記第１の電源部とを接続可能な他の第１接続開閉部と、からなり、前記一の第１接続開閉部と前記他の第１接続開閉部とは交互に開閉可能に設けられて、前記第２接続開閉部は、前記一の蓄電池に、前記第２の電源部と前記負荷とを接続可能な一の第２接続開閉部と、前記他の蓄電池に、前記第２の電源部と前記負荷とを接続可能な他の第２接続開閉部と、からなり、前記一の第２接続開閉部と前記他の第２接続開閉部とは交互に開閉可能に設けられて、前記一の第１接続開閉部を閉塞し前記一の第２接続開閉部を開放することで、前記第１の電源部からの電力によって前記一の蓄電池の充電が完了した後に、前記一の第１接続開閉部を開放し前記一の第２接続開閉部を閉塞することで、前記一の蓄電池と前記第２の電源部とから前記負荷に電力を供給する第１の充放電動作と、前記他の第１接続開閉部を閉塞し前記他の第２接続開閉部を開放することで、前記第１の電源部からの電力によって前記他の蓄電池の充電が完了した後に、前記他の第１接続開閉部を開放し前記他の第２接続開閉部を閉塞することで、前記他の蓄電池と前記第２の電源部とから前記負荷に電力を供給する第２の充放電動作と、を交互に行うことを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２において、前記第１の電源部は、外部電源として単相の交流電力を入力して前記低電圧で前記大電流の直流電力を生成する第１の直流電源部を複数並列に接続して形成されて、前記一の第１接続開閉部と前記他の第１接続開閉部とによって、前記複数の第１の直流電源部を、前記一の蓄電池と前記他の蓄電池とに交互に接続可能としたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記第２の電源部は、外部電源として単相の交流電力又は多相の交流電力を入力して前記高電圧で前記小電流の直流電力を生成する第２の直流電源部によって形成されて、前記第２の直流電源部は、前記外部電源から供給された交流電流を前記小電流の電流値に制限する交流の電流制限部と、前記交流の電流制限部の出力を整流する整流部と、前記整流部の出力を平滑して直流の前記小電流を出力する平滑部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記第２の電源部は、外部電源として単相の交流電力又は多相の交流電力を入力して前記高電圧で前記小電流の直流電力を生成する第３の直流電源部によって形成されて、前記第３の直流電源部は、前記入力された交流電力を整流する整流部と、前記整流部の出力を平滑して直流電流を出力する平滑部と、出力制御信号に応じて導通状態が制御されて、前記平滑部によって出力された直流電流の通過を制限して 、前記小電流を出力する直流の電流制限部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記第２の電源部は、外部電源として単相の交流電力又は多相の交流電力を入力して前記高電圧で前記小電流の直流電力を生成する第４の直流電源部によって形成されて、前記第４の直流電源部は、前記単相又は前記多相の交流電力をそれぞれ全波整流する整流ブリッジと、前記整流ブリッジ内で、入力側と出力側との間に位置する整流素子に前記入力側で直列に接続され、出力制御信号に応じて導通状態が制御されて、前記外部電源によって供給された交流電流を脈流直流電流に変換して該脈流直流電流の通過を制限する直流の電流制限部と、前記直流の電流制限部の出力を平滑して前記小電流を出力する平滑部と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記第２の電源部は、外部電源として直流電力を入力して前記高電圧で前記小電流の直流電力を生成する第５の直流電源部によって形成されて、前記第５の直流電源部は、出力制御信号によって導通状態が制御されて、前記外部電源から供給された直流電流の通過を制限して、前記小電流を出力する直流の電流制限部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明に係る電源装置によれば、蓄電池の充電が完了した後に、第１接続開閉部を開放し第２接続開閉部を閉塞したときには、蓄電池の蓄電電圧（低電圧）と第２の電源部の供給電圧（高電圧）とが蓄電池内部で合成されると共に、蓄電池の蓄電電流（大電流）と第２の電源部の供給電流（小電流）とを蓄電池内部で合成することができる。但し、蓄電池と第２の電源部との間は直列接続のため、前記蓄電電流と前記供給電流とは、蓄電池内部で合算されずに合成される。そして蓄電池から前記合成された大電流が放電される。したがって電源装置は、高電圧で大電流の電力を負荷に供給することが可能になる。
請求項２の発明によれば、２以上の蓄電池の内の一の蓄電池を用いた第１の充放電動作と、他の蓄電池を用いた第２の充放電動作とを交互に行うことで、高電圧で大電流の電力を途切れなく負荷に供給することが可能になる。
請求項３の発明によれば、各第１の直流電源部に単相の交流電力を入力する以外にも、並列に接続された複数の第１の直流電源部に多相の交流電力を入力することで、各第１の直流電源部が直流電力を生成することが可能になる。さらに、第１の直流電源部が生成した直流電力で、一の蓄電池と他の蓄電池とを交互に充電することも可能になる。
請求項４の発明によれば、外部電源から供給された交流電流の通過を交流の電流制限部で制限した後に、整流部によって生成された脈流波形の電力を平滑部で平滑化して直流の小電流を作り出すことができる。したがって、第２の直流電源部は、交流の外部電源から直流の小電流を容易に作り出すことが可能になる。
請求項５の発明によれば、第３の直流電源部の直流の電流制限部は、出力制御信号に応じて導通状態が制御されることで通過電流量を調整することが可能になる。したがって、直流の電流制限部が出力する小電流の電流値を、出力制御信号に応じて調整することが容易になる。
請求項６の発明によれば、第４の直流電源部は、外部電源から供給された交流電流を脈流直流電流に変換してこの脈流直流電流の通過を制限する直流の電流制限部を組み合わせた整流ブリッジ内で、脈流直流電流の通過電流量を調整することと、外部電源から供給された交流電力の全波整流との双方を行うことができる。
請求項７の発明によれば、導通状態が制御可能な直流の電流制限部によって、外部電源から供給された直流電流を、電流値を小さくした小電流に変換することが可能になる。したがって、前記直流の電流制限部を用いた簡単な構成で、第５の直流電源部は外部電源から供給された直流電流を小電流に変換できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態１の電源装置の概略回路構成図である。
【図２】実施形態２の電源装置の概略回路構成図である。
【図３】実施形態３の電源装置の概略回路構成図である。
【図４】実施形態４の電源装置が備える第２の電源部の概略回路構成図である。
【図５】実施形態５の電源装置が備える第２の電源部の概略回路構成図である。
【図６】実施形態６の電源装置が備える第２の電源部の概略回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１を参照しつつ説明する。図１に示すように電源装置１は、第１の電源部１０と、第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂと、第１の蓄電池３０と、第２の電源部４０と、第２接続開閉部５０Ａ、５０Ｂとを備えている。
【００１６】
第１の電源部１０は、低電圧大電流の電源として作用するもので低電圧変圧器１１と単相全波整流ブリッジ１２とを備えている。低電圧変圧器１１の一次側巻線は、第１の電源部１０の入力側端子１０ａ、１０ｂに接続されている。低電圧変圧器１１の二次側巻線は、単相全波整流ブリッジ１２の入力端子１２ａ、１２ｂに接続されている。単相全波整流ブリッジ１２の出力端子１２ｃ、１２ｄは、第１の電源部１０の出力側正極端子１０ｃと出力側負極端子１０ｄとに接続されている。
【００１７】
第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂは、開閉スイッチによって形成されている。第１接続開閉部２０Ａは、第１の電源部１０の出力側正極端子１０ｃと第１の蓄電池３０の正極端子３０ａとの間に直列接続されている。一方第１接続開閉部２０Ｂは、第１の電源部１０の出力側負極端子１０ｄと第１の蓄電池３０の負極端子３０ｂとの間に直列接続されている。第１の蓄電池３０は、複数の蓄電池セルを直列接続して形成されている。第１の蓄電池３０の一例としてはリチウム・イオン蓄電池やニッケル水素蓄電池等が挙げられる。加えて平滑コンデンサ１３の正極は、前記出力側正極端子１０ｃと第１接続開閉部２０Ａとの間に接続され、平滑コンデンサ１３の負極は、前記出力側負極端子１０ｄと第１接続開閉部２０Ｂとの間に接続されている。
【００１８】
第２の電源部４０は、第１の電源部１０よりも電位が高い高電圧で第１の電源部１０よりも電流値が小さい小電流の電源として作用するもので、交流の電流制限部４１と、整流部４２と、平滑部４３とを備えている。この第２の電源部４０は、本発明の第２の直流電源部の一例である。交流の電流制限部４１は電流制限用の交流リアクトルを３つ備え、各交流リアクトルは、前記電流制限部４１の入力側端子４１ａ〜４１ｃと出力側端子４１ｄ〜４１ｆとの間にそれぞれ接続されている。
【００１９】
本実施形態では整流部４２は、三相全波整流ブリッジによって形成されている。三相全波整流ブリッジは、６つのダイオードＤ１〜Ｄ６によって構成されている。ダイオードＤ１のアノードとダイオードＤ２のカソードとは直列接続され、ダイオードＤ３のアノードとダイオードＤ４のカソードとは直列接続され、ダイオードＤ５のアノードとダイオードＤ６のカソードとは直列接続されている。前記電流制限部４１の出力側端子４１ｄは、ダイオードＤ１のアノードとダイオードＤ２のカソードとの間に並列接続され、出力側端子４１ｅは、ダイオードＤ３のアノードとダイオードＤ４のカソードとの間に並列接続され、出力側端子４１ｆは、ダイオードＤ５のアノードとダイオードＤ６のカソードとの間に並列接続されている。
【００２０】
さらに、ダイオードＤ１、Ｄ３、Ｄ５のカソードは相互に並列接続され、ダイオードＤ２、Ｄ４、Ｄ６のアノードは相互に並列接続されている。ダイオードＤ１、Ｄ３、Ｄ５のカソードは、整流部４２の出力側正極端子４２ａに接続され、ダイオードＤ２、Ｄ４、Ｄ６のアノードは、整流部４２の出力側負極端子４２ｂに接続されている。
【００２１】
平滑部４３は、並列に接続された２つのコンデンサＣ１、Ｃ２の間にリアクトルＬ１が接続された平滑回路によって形成されている。コンデンサＣ１の正極は前記整流部４２の出力側正極端子４２ａに接続され、コンデンサＣ１の負極は出力側負極端子４２ｂに接続されている。コンデンサＣ２の正極は、第２の電源部４０の出力側正極端子４０ｃに接続され、コンデンサＣ２の負極は、第２の電源部４０の出力側負極端子４０ｄに接続されている。
【００２２】
第２接続開閉部５０Ａは、前記出力側正極端子４０ｃと第１の蓄電池３０の負極端子３０ｂとの間に直列接続されている。一方第２接続開閉部５０Ｂは、第１の蓄電池３０の正極端子３０ａと電源装置１の負荷接続正極端子１ａとの間に直列接続されている。また、第２の電源部４０の出力側負極端子４０ｄは、電源装置１の負荷接続負極端子１ｂに直列接続されている。負荷接続正極端子１ａと負荷接続負極端子１ｂとの間には、直流モータ等の負荷６０が接続される。
【００２３】
次に電源装置１の動作（出力負荷時）を説明する。第１の電源部１０の入力側端子１０ａ、１０ｂに、外部電源から単相の交流電力が供給されると、低電圧変圧器１１で交流電圧を降圧し交流電流を増加させる。続いて低電圧変圧器１１から供給される交流電力は、単相全波整流ブリッジ１２で全波整流された後に平滑コンデンサ１３で平滑されることで低電圧大電流の直流電力に変換される。第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂを閉塞し第２接続開閉部５０Ａ、５０Ｂを開放した状態で、低電圧大電流の直流電力は第１の蓄電池３０に供給される。これにより第１の蓄電池３０が充電される。
【００２４】
一方第２の電源部４０に備えられた交流の電流制限部４１に、入力側端子４１ａ〜４１ｃを通じて外部電源から単相又は多相（例えば三相）の交流電力が供給されると、交流リアクトルで前記電流制限部４１を通過する交流電流を所定値以内の小電流に制限する。また交流リアクトルから供給される交流電圧値は、外部電源から入力側端子４１ａ〜４１ｃに供給された交流電圧値と略同じである。続いて電流制限部４１から供給される交流電力は整流部４２で全波整流される。その後、全波整流された脈流波形の電力を平滑部４３で平滑化することで高電圧小電流の直流電力を生成する。
【００２５】
第１の電源部１０による第１の蓄電池３０の充電が完了した後に、第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂを開放し第２接続開閉部５０Ａ、５０Ｂを閉塞した状態で、第２の電源部４０の高電圧小電流の直流電力は第１の蓄電池３０に供給される。これにより、第１の蓄電池３０の蓄電電圧（低電圧）と第２の電源部４０から供給される直流電圧（高電圧）とが第１の蓄電池３０の内部で合成される。加えて第１の蓄電池３０よりも電位が高い第２の電源部４０から第１の蓄電池３０の負極端子３０ｂに直流電流（小電流）が供給されることで、第１の蓄電池３０の蓄電電流（大電流）と前記小電流とが第１の蓄電池３０の内部で合成される。そして、電源装置１は負荷に比例した直流電流を負荷６０に対して供給する。したがって、負荷６０に対し、第１の蓄電池３０の蓄電電流（大電流）と第２の電源部４０から供給される電流（小電流）とを第１の蓄電池３０の内部で合成した直流電流を供給することが可能になる。
【００２６】
以下に電源装置１の実験結果について説明する。低電圧変圧器１１は、容量が６００Ｗで巻線比を５：１に設定した。単相全波整流ブリッジ１２は、耐電圧を２５Ｖ、許容電流が３５Ａとなるようにした。また第１の蓄電池３０には、リチウム・イオン蓄電池（容量１０Ａｈ、電圧２２Ｖ）を用いた。負荷６０には、抵抗値が４オームの抵抗器を用いた。さらに交流の電流制限部４１における電流制限用の交流リアクトルによって、電源装置１の通過電流を５Ａ前後に制限した。
【００２７】
第１の電源部１０の入力側端子１０ａ、１０ｂに、電圧値が１０１．２Ｖで電流値が６．４７Ａの単相交流電力を供給すると、第１の電源部１０は、電圧値が１９．４Ｖで電流値が３０．９Ａの直流電力を生成し、この直流出力を第１の蓄電池３０に印加した。この直流電力によって、第１の蓄電池３０の放電電圧値は１８．３Ｖに到達した。一方第２の電源部４０に備えられた交流の電流制限部４１に、電圧値が１０１．２Ｖで電流値が５．２Ａの単相交流電力を供給すると、第２の電源部４０は、電圧値が８６Ｖで電流値が４．６３Ａの直流電力を生成した。
【００２８】
第１の蓄電池３０（リチウム・イオン蓄電池）の充電が完了した後に、第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂを開放し第２接続開閉部５０Ａ、５０Ｂを閉塞した状態では、負荷接続正極端子１ａと負荷接続負極端子１ｂとの間の電圧値は、第１の蓄電池３０の放電電圧値（１８．３Ｖ）と第２の電源部４０から供給される直流電圧値（８６Ｖ、機器の効率が悪く電圧の降下量が大きかった）の合計値（１０４．３Ｖ＝１８．３Ｖ＋８６Ｖ）であった。さらに第２の電源部４０が第１の蓄電池３０に供給する電流値は４．６３Ａとなり、負荷６０に供給される電流値は、前記電流値（４．６３Ａ）と第１の蓄電池３０の放電電流値との合成値（２６．１Ａ）であった。よって、電源装置１の総出力電力は直流で約２７２２ＶＡ（＝１０４．３Ｖ×２６．１Ａ）となり、電源装置１の総入力電力は交流で約１１８１Ｗ（＝｛１０１．２Ｖ×６．４７Ａ｝＋｛１０１．２Ｖ×５．２Ａ｝）であった。
【００２９】
＜実施形態１の効果＞
本実施形態の電源装置１では、第１の蓄電池３０の充電が完了した後に、第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂを開放し第２接続開閉部５０Ａ、５０Ｂを閉鎖したときには、第１の蓄電池３０の蓄電電圧（低電圧）と第２の電源部４０から供給される直流電圧（高電圧）とが第１の蓄電池３０の内部で合成されると共に、第１の蓄電池３０の蓄電電流（大電流）と第２の電源部４０から供給される電流（小電流）を第１の蓄電池３０の内部で合算せずに合成できる。したがって、高電圧で大電流の電力を負荷６０に供給することが可能になる。
【００３０】
また第２の電源部４０では、外部電源から供給された交流電流の通過を交流の電流制限部４１で制限した後に、整流部４２で全波整流された脈流波形の電力を平滑部４３で平滑化して直流の小電流を作り出すことができる。したがって第２の電源部４０は、交流の外部電源から直流の小電流を容易に作り出すことが可能になる。
【００３１】
＜実施形態２＞
本発明の実施形態２を図２を参照しつつ説明する。ここでは実施形態１と同一の構成は同一の符号を付しその説明を省略する。図２に示すように電源装置１Ａは、第１の電源部１０Ａと、第１接続開閉部２０Ａ〜２０Ｄと、第１の蓄電池３０と、第２の蓄電池３１と、第２の電源部４０と、第２接続開閉部５０Ａ〜５０Ｄとを備えている。なお、第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂは本発明の一の第１接続開閉部の一例であり、第１接続開閉部２０Ｃ、２０Ｄは本発明の他の第１接続開閉部の一例である。また第１の蓄電池３０は本発明の一の蓄電池の一例であり、第２の蓄電池３１は本発明の他の蓄電池の一例である。さらに第２接続開閉部５０Ａ、５０Ｂは本発明の一の第２接続開閉部の一例であり、第２接続開閉部５０Ｃ、５０Ｄは本発明の他の第２接続開閉部の一例である。
【００３２】
第１の電源部１０Ａは、低電圧大電流の電源として作用するもので低電圧変圧器１１Ａと三相全波整流ブリッジ１２Ａとを備えている。低電圧変圧器１１Ａは、単相出力と三相出力とを兼ね備えた三相変圧器によって形成されている。低電圧変圧器１１Ａの一次側巻線は、第１の電源部１０Ａの入力側端子１０ｅ〜１０ｇに接続されている。
【００３３】
三相全波整流ブリッジ１２Ａは、６つのダイオードＤ７〜Ｄ１２によって構成されている。ダイオードＤ７のアノードとダイオードＤ８のカソードとは直列接続され、ダイオードＤ９のアノードとダイオードＤ１０のカソードとは直列接続され、ダイオードＤ１１のアノードとダイオードＤ１２のカソードとは直列接続されている。ダイオードＤ７のアノードとダイオードＤ８のカソードとの間、ダイオードＤ９のアノードとダイオードＤ１０のカソードとの間、ダイオードＤ１１のアノードとダイオードＤ１２のカソードとの間には、低電圧変圧器１１Ａの二次側巻線がそれぞれ接続されている。
【００３４】
さらに、ダイオードＤ７、Ｄ９、Ｄ１１のカソードは相互に並列接続され、ダイオードＤ８、Ｄ１０、Ｄ１２のアノードは相互に並列接続されている。ダイオードＤ７、Ｄ９、Ｄ１１のカソードは、第１の電源部１０Ａの出力側正極端子１０ｃに接続され、ダイオードＤ８、Ｄ１０、Ｄ１２のアノードは、第１の電源部１０Ａの出力側負極端子１０ｄに接続されている。
【００３５】
第１接続開閉部２０Ｃ、２０Ｄは、開閉スイッチによって形成されている。第１接続開閉部２０Ｃは、第１の電源部１０Ａの出力側正極端子１０ｃと、第２の蓄電池３１の正極端子３１ａとの間に直列接続されている。一方第１接続開閉部２０Ｄは、第１の電源部１０Ａの出力側負極端子１０ｄと、第２の蓄電池３１の負極端子３１ｂとの間に直列接続されている。第２の蓄電池３１も、第１の蓄電池３０と同様に複数の蓄電池セルを直列接続して形成されている。
【００３６】
第２の接続開閉部５０Ｃは、第２の電源部４０の出力側正極端子４０ｃと第２の蓄電池３１の負極端子３１ｂとの間に直列接続されている。一方第２の接続開閉部５０Ｄは、第２の蓄電池３１の正極端子３１ａと電源装置１Ａの負荷接続正極端子１ａとの間に直列接続されている。また、第２の電源部４０の出力側負極端子４０ｄは、電源装置１Ａの負荷接続負極端子１ｂに直列接続されている。負荷接続正極端子１ａと負荷接続負極端子１ｂとの間には、平滑コンデンサＣ４と負荷６０とが並列接続されている。平滑コンデンサＣ４は、第１の蓄電池３０と第２の蓄電池３１との放電切替時に生じる電圧差を緩和するために用いられる。
【００３７】
次に電源装置１Ａ（出力負荷時）の動作を説明する。電源装置１Ａでは、以下のようにして、第１の蓄電池３０の充電が完了した後に第１の蓄電池３０と第２の電源部４０とから負荷６０に直流電流を供給する第１の充放電動作を行う。第１の電源部１０Ａの入力側端子１０ｅ〜１０ｇに、外部電源から単相又は多相（例えば三相）の交流電力が供給されると、低電圧変圧器１１Ａで交流電圧を降圧し交流電流を増加させる。続いて低電圧変圧器１１Ａの２次側から供給される交流電力は、三相全波整流ブリッジ１２Ａで全波整流された後に平滑コンデンサ１３で平滑されることで低電圧大電流の直流電力に変換される。第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂを閉塞し第２接続開閉部５０Ａ、５０Ｂを開放した状態で、低電圧大電流の直流電力は第１の蓄電池３０に供給される。これにより、第１の蓄電池３０が充電される。このとき、第１接続開閉部２０Ｃ、２０Ｄと第２接続開閉部５０Ｃ、５０Ｄとを開放させておく。
【００３８】
第１の電源部１０Ａによる第１の蓄電池３０の充電が完了した後に、第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂを開放し第２接続開閉部５０Ａ、５０Ｂを閉塞することで、実施形態１と同様に高電圧大電流の直流電力を第１の蓄電池３０に供給する。その結果、第１の蓄電池３０の蓄電電圧（低電圧）と第２の電源部４０から供給される直流電圧（高電圧）とが第１の蓄電池３０の内部で合成されると共に、第１の蓄電池３０の蓄電電流（大電流）と第２の電源部４０から供給される電流（小電流）とが第１の蓄電池３０の内部で合算されずに合成される。そして電源装置１Ａは、負荷に比例した直流電流を負荷６０に対して供給する。
【００３９】
また本実施形態では、第１の充放電動作と交互に以下のようにして、第２の蓄電池３１の充電が完了した後に第２の蓄電池３１と第２の電源部４０とから負荷６０に直流電流を供給する第２の充放電動作を行う。第１の蓄電池３０の充電が完了し、第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂを開放し第２接続開閉部５０Ａ、５０Ｂを閉塞した直後に、第１接続開閉部２０Ｃ、２０Ｄを閉塞し第２接続開閉部５０Ｃ、５０Ｄを開放した状態で低電圧大電流の直流電力を第２の蓄電池３１に供給する。これにより、第２の蓄電池３１は充電される。
【００４０】
その後第１の電源部１０Ａによる第２の蓄電池３１の充電が完了した後に、第１接続開閉部２０Ｃ、２０Ｄを開放し第２接続開閉部５０Ｃ、５０Ｄを閉塞した状態で、第２の電源部４０から高電圧大電流の直流電力を第２の蓄電池３１に供給する。その結果第１の充放電動作と同様に、第２の蓄電池３１の蓄電電圧（低電圧）と第２の電源部４０から供給される直流電圧（高電圧）とが第２の蓄電池３１の内部で合成されると共に、第２の蓄電池３１の蓄電電流（大電流）と第２の電源部４０から供給される電流（小電流）とが第２の蓄電池３１の内部で合算されずに合成される。そして第１の充放電動作と同様に、電源装置１Ａは負荷６０に直流電流を供給する。
【００４１】
続いて第２の充放電動作中で第２の蓄電池３１の充電が完了し、第１接続開閉部２０Ｃ、２０Ｄを開放し第２接続開閉部５０Ｃ、５０Ｄを閉塞した直後に、第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂを閉塞し第２接続開閉部５０Ａ、５０Ｂを開放した状態で第１の蓄電池３０を充電する。これに続き、第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂを開放し第２接続開閉部５０Ａ、５０Ｂを閉塞することで高電圧大電流の直流電力を第１の蓄電池３０に供給する動作（第１の充放電動作）を行うことが可能である。したがって本実施形態の電源装置１Ａでは、第１の充放電動作と第２の充放電動作とを交互に繰り返すことが可能になる。
【００４２】
＜実施形態２の効果＞
本実施形態の電源装置１Ａでは、第１の蓄電池３０を用いた第１の充放電動作と、第２の蓄電池３１を用いた第２の充放電動作とを交互に行うことで、高電圧で大電流の電力を途切れなく負荷６０に供給することが可能になる。
【００４３】
＜実施形態３＞
本発明の実施形態３を図３を参照しつつ説明する。ここでは実施形態１、２と同一の構成は同一の符号を付しその説明を省略する。図３に示すように電源装置１Ｂは、第１の電源部１０Ｂ〜１０Ｄと、第１接続開閉部２０Ａ〜２０Ｄと、第１の蓄電池３０と、第２の蓄電池３１と、第２の電源部４０と、第２接続開閉部５０Ａ〜５０Ｄとを備えている。なお、第１の電源部１０Ｂ〜１０Ｄは本発明の第１の直流電源部の一例である。
【００４４】
第１の電源部１０Ｂ〜１０Ｄは、実施形態１の第１の電源部１０と同様に低電圧変圧器１１と単相全波整流ブリッジ１２とをそれぞれ備えている。第１の電源部１０Ｂの低電圧変圧器１１の一次側巻線は、第１の電源部１０Ｂの入力側端子１０ｈ、１０ｉに接続されている。第１の電源部１０Ｂの低電圧変圧器１１の二次側巻線は、単相全波整流ブリッジ１２の入力端子１２ａ、１２ｂに接続されている。単相全波整流ブリッジ１２の出力端子１２ｃ、１２ｄは、第１の電源部１０Ｂの出力側正極端子１０ｎと出力側負極端子１０ｏとに接続されている。この出力側正極端子１０ｎは整流ダイオードＤ１５のアノードと接続されている。
【００４５】
第１の電源部１０Ｃの低電圧変圧器１１の一次側巻線は、第１の電源部１０Ｃの入力側端子１０ｊ、１０ｋに接続されている。第１の電源部１０Ｃの低電圧変圧器１１の二次側巻線は、単相全波整流ブリッジ１２の入力端子１２ａ、１２ｂに接続されている。単相全波整流ブリッジ１２の出力端子１２ｃ、１２ｄは、第１の電源部１０Ｃの出力側正極端子１０ｐと出力側負極端子１０ｑとに接続されている。この出力側正極端子１０ｐは整流ダイオードＤ１６のアノードと接続されている。
【００４６】
第１の電源部１０Ｄの低電圧変圧器１１の一次側巻線は、第１の電源部１０Ｄの入力側端子１０ｌ、１０ｍに接続されている。第１の電源部１０Ｄの低電圧変圧器１１の二次側巻線は、単相全波整流ブリッジ１２の入力端子１２ａ、１２ｂに接続されている。単相全波整流ブリッジ１２の出力端子１２ｃ、１２ｄは、第１の電源部１０Ｄの出力側正極端子１０ｒと出力側負極端子１０ｓとに接続されている。この出力側正極端子１０ｒは整流ダイオードＤ１７のアノードと接続されている。
【００４７】
整流ダイオードＤ１５、Ｄ１６、Ｄ１７のカソードは、相互に並列接続されて第１接続開閉部２０Ａを介して第１の蓄電池３０の正極端子３０ａにそれぞれ並列接続されている。さらに整流ダイオードＤ１５、Ｄ１６、Ｄ１７のカソードは、第１接続開閉部２０Ｃを介して第２の蓄電池３１の正極端子３１ａに並列接続されている。その結果、第１の電源部１０Ｂ〜１０Ｄの出力側正極端子１０ｎ、１０ｐ、１０ｒは相互に並列接続されることになる。
【００４８】
また上記の出力側負極端子１０ｏ、１０ｑ、１０ｓは、相互に並列接続されて第１接続開閉部２０Ｂを介して第１の蓄電池３０の負極端子３０ｂにそれぞれ並列接続されている。さらに出力側負極端子１０ｏ、１０ｑ、１０ｓは、第１接続開閉部２０Ｄを介して第２の蓄電池３１の負極端子３１ｂに並列接続されている。その結果、第１の電源部１０Ｂ〜１０Ｄの出力側負極端子１０ｏ、１０ｑ、１０ｓは相互に並列接続されることになる。
【００４９】
加えて平滑コンデンサ１３Ａの正極は、出力側正極端子１０ｎと整流ダイオードＤ１５のアノードとの間に接続され、平滑コンデンサ１３Ａの負極は、出力側負極端子１０ｏと第１接続開閉部２０Ｂ、２０Ｄとの間に接続されている。平滑コンデンサ１３Ｂの正極は、出力側正極端子１０ｐと整流ダイオードＤ１６のアノードとの間に接続され、平滑コンデンサ１３Ｂの負極は、出力側負極端子１０ｑと第１接続開閉部２０Ｂ、２０Ｄとの間に接続されている。平滑コンデンサ１３Ｃの正極は、出力側正極端子１０ｒと整流ダイオードＤ１７のアノードとの間に接続され、平滑コンデンサ１３Ｃの負極は、出力側負極端子１０ｓと第１接続開閉部２０Ｂ、２０Ｄとの間に接続されている。
【００５０】
次に電源装置１Ｂの動作（出力負荷時）を説明する。各第１の電源部１０Ｂ〜１０Ｄの入力側端子１０ｈ〜１０ｍに、外部電源から単相の交流電力が供給されると、各低電圧変圧器１１で交流電圧を降圧し交流電流を増加させる。続いて各低電圧変圧器１１の２次側から供給される交流電力は、実施形態１と同様にして低電圧大電流の直流電力に変換される。また、すべての第１の電源部１０Ｂ〜１０Ｄに、入力側端子１０ｈ〜１０ｍを通じて外部電源や複数（例えば３つ）のステータコイルを有する交流発電機から多相（例えば三相）の交流電力が供給されることでも、入力側端子１０ｈ〜１０ｍに単相の交流電力が供給される場合と同様に、多相の交流電力が低電圧大電流の直流電力に変換される。
【００５１】
本実施形態では、第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂを閉塞し第２接続開閉部５０Ａ、５０Ｂを開放した状態で、各第１の電源部１０Ｂ〜１０Ｄの出力側正極端子１０ｎ、１０ｐ、１０ｒは第１の蓄電池３０の正極端子３０ａに、出力側負極端子１０ｏ、１０ｑ、１０ｓは第１の蓄電池３０の負極端子３０ｂにそれぞれ接続可能である。この状態では、低電圧大電流の直流電力が第１の蓄電池３０に供給可能である。また、前記直流電力によって第１の蓄電池３０の充電が完了し、第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂを開放し第２接続開閉部５０Ａ、５０Ｂを閉塞した直後に、第１接続開閉部２０Ｃ、２０Ｄを閉塞し第２接続開閉部５０Ｃ、５０Ｄを開放した状態で、各第１の電源部１０Ｂ〜１０Ｄの出力側正極端子１０ｎ、１０ｐ、１０ｒは第２の蓄電池３１の正極端子３１ａに、出力側負極端子１０ｏ、１０ｑ、１０ｓは第２の蓄電池３１の負極端子３１ｂにそれぞれ接続可能である。この状態では、低電圧大電流の直流電力が第２の蓄電池３１に供給可能である。したがって本実施形態の電源装置１Ｂでは、第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｂと第１接続開閉部２０Ｃ、２０Ｄとを交互に開閉することで、各第１の電源部１０Ｂ〜１０Ｄは第１の蓄電池３０と第２の蓄電池３１とに交互に接続可能となる。
【００５２】
＜実施形態３の効果＞
本実施形態の電源装置１Ｂでは、各第１の電源部１０Ｂ〜１０Ｄの入力側端子１０ｈ〜１０ｍに単相の交流電力を供給する以外にも、並列に接続された第１の電源部１０Ｂ〜１０Ｄに、入力側端子１０ｈ〜１０ｍを通じて多相の交流電力が供給されることで、各第１の電源部１０Ｂ〜１０Ｄが直流電力を生成することが可能になる。さらに、各第１の電源部１０Ｂ〜１０Ｄは第１の蓄電池３０と第２の蓄電池３１とに交互に接続可能となるため、第１の電源部１０Ｂ〜１０Ｄが生成した直流電力で、第１の蓄電池３０と第２の蓄電池３１とを交互に充電することも可能になる。
【００５３】
＜実施形態４＞
本発明の実施形態４を図４を参照しつつ説明する。ここでは実施形態１ないし３と同一の構成は同一の符号を付しその説明を省略する。本実施形態の電源装置１Ｃでは、図４に示すように第２の電源部４０Ａが、整流部４２Ａと平滑部４３Ａと直流の電流制限部４４とを備えている。なお、第２の電源部４０Ａは本発明の第３の直流電源部の一例である。
【００５４】
整流部４２Ａは、実施形態１の整流部４２と同様に三相全波整流ブリッジによって形成されている。第２の電源部４０Ａの入力側端子４０ｅは、ダイオードＤ１のアノードとダイオードＤ２のカソードとの間に並列接続され、第２の電源部４０Ａの入力側端子４０ｆは、ダイオードＤ３のアノードとダイオードＤ４のカソードとの間に並列接続され、第２の電源部４０Ａの入力側端子４０ｇは、ダイオードＤ５のアノードとダイオードＤ６のカソードとの間に並列接続されている。ダイオードＤ１、Ｄ３、Ｄ５のカソードは、整流部４２Ａの出力側正極端子４２ｃに接続され、ダイオードＤ２、Ｄ４、Ｄ６のアノードは、整流部４２Ａの出力側負極端子４２ｄに接続されている。
【００５５】
平滑部４３Ａは、並列に接続された２つのコンデンサＣ１１、Ｃ１２の間にリアクトルＬ１１が接続された平滑回路によって形成されている。コンデンサＣ１１の正極は、整流部４２Ａの出力側正極端子４２ｃに接続され、コンデンサＣ１１の負極は出力側負極端子４２ｄに接続されている。
【００５６】
直流の電流制限部４４は、ＰＮＰトランジスタＴＲ１と制御装置４５とを備えている。ＰＮＰトランジスタＴＲ１のエミッタは、平滑部４３ＡのコンデンサＣ１２の正極に接続されている。ＰＮＰトランジスタＴＲ１のベースは、制御装置４５の制御信号出力端子４５ａに接続されている。電源装置１Ｃの電源が投入されると制御装置４５は、制御信号出力端子４５ａから、ＰＮＰトランジスタＴＲ１を通過する直流電流を所定値以内に制限するハイレベル信号を出力する。さらに、第２の電源部４０Ａの出力側正極端子４０ｃは、ＰＮＰトランジスタＴＲ１のコレクタに接続され、出力側負極端子４０ｄは、平滑部４３ＡのコンデンサＣ１２の負極に接続されている。
【００５７】
次に第２の電源部４０Ａの動作（出力負荷時）を説明する。第２の電源部４０Ａの入力側端子４０ｅ〜４０ｇに、外部電源から単相又は多相（例えば三相）の交流電力が供給されると、この交流電力は整流部４２Ａで全波整流される。その後平滑部４３Ａは、全波整流された脈流波形の電力を平滑化することで直流電力を生成する。これに続き、制御装置４５からのハイレベル信号によって導通状態となったＰＮＰトランジスタＴＲ１が、平滑部４３Ａから出力された直流電流を所定値以内の小電流に制限して出力側正極端子４０ｃに出力する。その結果第２の電源部４０Ａは、高電圧小電流の直流電力を、出力側正極端子４０ｃと出力側負極端子４０ｄとから供給可能となる。なお、ハイレベル信号は本発明の出力制御信号の一例である。
【００５８】
＜実施形態４の効果＞
本実施形態の電源装置１Ｃでは、直流の電流制限部４４のＰＮＰトランジスタＴＲ１は、制御装置４５から出力されるハイレベル信号によって導通状態が制御されることで、通過電流量を調整することが可能になる。したがって、直流の電流制限部４４が出力する小電流の電流値を、ハイレベル信号によって調整することが容易になる。
【００５９】
＜実施形態５＞
本発明の実施形態５を図５を参照しつつ説明する。ここでは実施形態１ないし４と同一の構成は同一の符号を付しその説明を省略する。本実施形態の電源装置１Ｄでは、図５に示すように第２の電源部４０Ｂが、三相全波整流ブリッジと、直流の電流制限部として作用するＰＮＰトランジスタＴＲ２〜ＴＲ４と、制御装置４５Ａと、平滑部４３Ｂとを備えている。なお、第２の電源部４０Ｂは本発明の第４の直流電源部の一例である。
【００６０】
三相全波整流ブリッジは、６つのダイオードＤ２１〜Ｄ２６によって構成されている。この三相全波整流ブリッジ内には、ＰＮＰトランジスタＴＲ２〜ＴＲ４が組み合わされている。ＰＮＰトランジスタＴＲ２のコレクタは、ダイオードＤ２１のアノードに直列接続され、ＰＮＰトランジスタＴＲ２のエミッタは、ダイオードＤ２２のカソードに接続されている。
【００６１】
ＰＮＰトランジスタＴＲ３のコレクタは、ダイオードＤ２３のアノードに直列接続され、ＰＮＰトランジスタＴＲ３のエミッタは、ダイオードＤ２４のカソードに接続されている。ＰＮＰトランジスタＴＲ４のコレクタは、ダイオードＤ２５のアノードＡに直列接続され、ＰＮＰトランジスタＴＲ４のエミッタは、ダイオードＤ２６のカソードＫに接続されている。
【００６２】
さらに、三相全波整流ブリッジの出力側に当たるダイオードＤ２１、Ｄ２３、Ｄ２５のカソードは相互に並列接続され、ダイオードＤ２２、Ｄ２４、Ｄ２６のアノードは相互に並列接続されている。一方、三相全波整流ブリッジの入力側に当たるＰＮＰトランジスタＴＲ２のエミッタとダイオードＤ２２のカソードとの間は、第２の電源部４０Ｂの入力側端子４０ｈに接続されている。三相全波整流ブリッジの入力側に当たるＰＮＰトランジスタＴＲ３のエミッタとダイオードＤ２４のカソードとの間は、第２の電源部４０Ｂの入力側端子４０ｉに接続されている。三相全波整流ブリッジの入力側に当たるＰＮＰトランジスタＴＲ４のエミッタとダイオードＤ２６のカソードＫとの間は、第２の電源部４０Ｂの入力側端子４０ｊに接続されている。本実施形態の三相全波整流ブリッジ内では、ダイオードＤ２１、Ｄ２３、Ｄ２５が三相全波整流ブリッジの入力側と出力側との間に位置し、ＰＮＰトランジスタＴＲ２〜ＴＲ５が入力側でダイオードＤ２１、Ｄ２３、Ｄ２５に直列接続されることになる。なお、本実施形態の三相全波整流ブリッジは本発明の整流ブリッジの一例であり、ダイオードＤ２１、Ｄ２３、Ｄ２５は本発明の整流素子の一例である。
【００６３】
加えて、ＰＮＰトランジスタＴＲ２のベースは、制御装置４５Ａの制御信号出力端子４５ｂに接続され、ＰＮＰトランジスタＴＲ３のベースは、制御装置４５Ａの制御信号出力端子４５ｃに接続されている。これに加えて、ＰＮＰトランジスタＴＲ４のベースは、制御装置４５Ａの制御信号出力端子４５ｄに接続されている。電源装置１Ｄの電源が投入されると制御装置４５Ａは、制御信号出力端子４５ｂ〜４５ｄから、各ＰＮＰトランジスタＴＲ２〜ＴＲ４を通過する脈流直流電流を所定値以内に制限するハイレベル信号を出力する。
【００６４】
平滑部４３Ｂは、並列に接続された２つのコンデンサＣ２１、Ｃ２２の間にリアクトルＬ２１が接続された平滑回路によって形成されている。コンデンサＣ２１の正極は、ダイオードＤ２１、Ｄ２３、Ｄ２５のカソードに接続され、コンデンサＣ２１の負極は、ダイオードＤ２２、Ｄ２４、Ｄ２６のアノードに接続されている。コンデンサＣ２２の正極は、第２の電源部４０Ｂの出力側正極端子４０ｃに接続され、コンデンサＣ２２の負極は、第２の電源部４０Ｂの出力側負極端子４０ｄに接続されている。
【００６５】
次に第２の電源部４０Ｂの動作（出力負荷時）を説明する。実施形態４と同様に、制御装置４５Ａからのハイレベル信号によって各ＰＮＰトランジスタＴＲ２〜ＴＲ４は導通状態になる。この状態で第２の電源部４０Ｂの入力側端子４０ｈ〜４０ｊを通じて三相全波整流ブリッジに、外部電源から単相又は多相（例えば三相）の交流電力が供給されると、各ＰＮＰトランジスタＴＲ２〜ＴＲ４は、整流作用を発揮することで、外部電源から供給された交流電流を所定値以内に制限した脈流直流電流に変換して通過させる。これと同時に三相全波整流ブリッジは、外部電源から供給された交流電力を全波整流する。
【００６６】
続いて平滑部４３Ｂは、三相全波整流ブリッジから出力された全波整流後の脈流波形の電力を平滑化して直流出力を生成する。その後平滑部４３Ｂは、電流値が上記の所定値以内に制限された小電流を出力側正極端子４０ｃに出力する。その結果第２の電源部４０Ｂは、高電圧小電流の直流電力を、出力側正極端子４０ｃと出力側負極端子４０ｄとから供給可能となる。
【００６７】
＜実施形態５の効果＞
本実施形態の電源装置１Ｄが備える第２の電源部４０Ｂが、外部電源から供給された交流電流を所定値以内に制限した脈流直流電流に変換して該脈流直流電流の通過を制限するＰＮＰトランジスタＴＲ２〜ＴＲ４を、三相全波整流ブリッジ内に組み合わせることで、三相全波整流ブリッジ内で、脈流直流電流の通過電流量を調整することと、外部電源から供給された交流電力の全波整流との双方を行うことができる。
【００６８】
＜実施形態６＞
本発明の実施形態６を図６を参照しつつ説明する。ここでは実施形態１ないし５と同一の構成は同一の符号を付しその説明を省略する。本実施形態の電源装置１Ｅでは、図６に示すように第２の電源部４０Ｃが、直流の電流制限部４４Ｂと制御装置４５Ｂとを備えている。なお、第２の電源部４０Ｃは本発明の第５の直流電源部の一例である。
【００６９】
直流の電流制限部４４Ｂは、ＰＮＰトランジスタＴＲ５によって形成されている。ＰＮＰトランジスタＴＲ５のエミッタは、第２の電源部４０Ｃの入力側正極端子４０ｋに接続されている。ＰＮＰトランジスタＴＲ５のベースは、制御装置４５Ｂの制御信号出力端子４５ｇに接続されている。電源装置１Ｅの電源が投入されると制御装置４５Ｂは、制御信号出力端子４５ｇから、ＰＮＰトランジスタＴＲ５を通過する直流電流を所定値以内に制限するハイレベル信号を出力する。さらに、第２の電源部４０Ｃの出力側正極端子４０ｃは、ＰＮＰトランジスタＴＲ５のコレクタに接続され、第２の電源部４０Ｃの出力側負極端子４０ｄは、第２の電源部４０Ｃの入力側負極端子４０ｌに接続されている。
【００７０】
次に第２の電源部４０Ｃの動作（出力負荷時）を説明する。第２の電源部４０Ｃの入力側正極端子４０ｋ、入力側負極端子４０ｌには、外部電源としての直流電源（例えば直流発電機又は蓄電池）から直流電力が供給される。その後制御装置４５Ｂからのハイレベル信号によって導通状態となったＰＮＰトランジスタＴＲ５が、直流電源から供給された直流電流を所定値以内の小電流に制限して出力側正極端子４０ｃに出力する。その結果第２の電源部４０Ｃは、高電圧小電流の直流電力を、出力側正極端子４０ｃと出力側負極端子４０ｄとから供給可能となる。
【００７１】
＜実施形態６の効果＞
本実施形態の電源装置１Ｅでは、直流電流を出力するＰＮＰトランジスタＴＲ５の導通状態が制御可能な直流の電流制限部４４Ｂによって、直流電源から供給された直流電流を、電流値を小さくした小電流に変換することが可能になる。したがって、ＰＮＰトランジスタＴＲ５で形成された直流の電流制限部４４Ｂを用いた簡単な構成で、直流の電流制限部４４Ｂは直流電源から供給された直流電流を小電流に変換できる。
【００７２】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨を逸脱しない範囲内において構成の一部を適宜変更して実施できる。例えば、外部電源から第１の電源部１０、１０Ａ、１０Ｂに供給される交流電圧、交流電流及び周波数や位相は、外部電源から第２の電源部４０、４０Ａ、４０Ｂに供給される交流電圧、交流電流及び周波数や位相と一致していなくてもよい。また平滑部４３（実施形態１）、平滑部４３Ａ（実施形態４）、平滑部４３Ｂ（実施形態５）は、各リアクトルＬ１、Ｌ１１、Ｌ２１に代えてダイオードを用いた平滑回路で形成してもよい。また各平滑部４３、４３Ａ、４３Ｂは、コンデンサを２つではなく１つ（Ｃ１、Ｃ１１、Ｃ２１）にして形成してもよい。
【００７３】
さらに、外部電源としてタンデム型交流発電機又は２台の交流発電機を用いる場合には、タンデム型交流発電機の低電圧発生部又は第１の交流発電機から第１の電源部１０、１０Ａ、１０Ｂに交流電力を供給し、タンデム型交流発電機の高電圧発生部又は第２の交流発電機から第２の電源部４０、４０Ａ、４０Ｂに交流電力を供給してもよい。加えて実施形態１ないし３の各電源装置１、１Ａ、１Ｂの負荷接続正極端子１ａ、負荷接続負極端子１ｂと交流駆動の負荷との間に、直流を交流に変換するインバータや、サーボモータ等の負荷を制御するサーボアンプを設ける等してもよい。
【００７４】
また整流部４２、４２ＡのダイオードＤ１〜Ｄ６（実施形態１、４）、三相全波整流ブリッジ１２ＡのダイオードＤ７〜Ｄ１２（実施形態２）、整流ダイオードＤ１５〜Ｄ１７（実施形態３）、三相全波整流ブリッジのダイオードＤ２１〜Ｄ２６（実施形態５）は、セレン整流器やサイリスタに置き換えてもよい。さらに第１の電源部１０（実施形態１）、第１の電源部１０Ａ（実施形態２）、第１の電源部１０Ｂ（実施形態３）は、低電圧変圧器１１、１１Ａを設けずに、外部電源から低電圧大電流の交流電力が供給されることで、単相全波整流ブリッジ１２や三相全波整流ブリッジ１２Ａが前記交流電力を全波整流するものであってもよい。さらに加えて、外部電源によって各電源装置１、１Ａ〜１Ｅに予め適正な低電圧大電流の直流電力が供給可能な場合には、各電源装置１、１Ａ〜１Ｅは、第１の電源部１０、１０Ａ、１０Ｂをそれぞれ備えなくてもよい。
【００７５】
また第１接続開閉部２０Ａ、２０Ｃ（実施形態１ないし３）は、開閉スイッチに限らず、整流作用を発揮するダイオード等やサイリスタで形成してもよい。さらに第１接続開閉部２０Ａ〜２０Ｄ（実施形態１ないし３）や第２接続開閉部５０Ａ〜５０Ｄ（実施形態１ないし３）は、サイリスタやトランジスタ等の半導体スイッチに代表される無接点スイッチや電磁開閉器に代表される有接点スイッチで形成してもよい。さらに加えて電源装置１Ｃ〜１Ｆ（実施形態４ないし６）における直流の電流制限部４４、４４Ｂ等は、ＰＮＰトランジスタＴＲ１〜ＴＲ５を電界効果トランジスタ又はサイリスタに置き換えて形成してもよい。
【００７６】
その他にも、実施形態１ないし３の各電源装置１、１Ａ、１Ｂの負荷接続正極端子１ａ、負荷接続負極端子１ｂと負荷６０との間に、昇圧チョッパ等の昇圧回路を設けてもよい。さらに、実施形態２では２つの蓄電池３０、３１が負荷６０へ交互に直流電流を供給可能としたが、３つ以上の蓄電池が交代で負荷６０に直流電流を供給可能としてもよい。加えて各電源装置１、１Ａ〜１Ｄには、外部電源から三相の交流電力が供給されることに限らず、例えば６つのステータコイルを有する交流発電機から各ステータコイル毎に交流電力が供給されるようにしてもよい。また交流の電流制限部４１（実施形態１）は、電流制限用の交流リアクトルに限らず、これ以外の交流電流制限用の回路で形成してもよい。さらに電源装置１、１Ａ、１Ｂにおける第２の電源部４０を、高電圧小電流の電力を供給可能な直流発電機に置き換えてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１、１Ａ〜１Ｅ・・電源装置、１０、１０Ａ〜１０Ｄ・・第１の電源部、２０Ａ〜２０Ｄ・・第１接続開閉部、３０・・第１の蓄電池、３１・・第２の蓄電池、４０、４０Ａ〜４０Ｃ・・第２の電源部、４１・・交流の電流制限部、４２、４２Ａ・・整流部、４３、４３Ａ、４３Ｂ・・平滑部、４４、４４Ｂ・・直流の電流制限部、５０Ａ〜５０Ｄ・・第２接続開閉部、６０・・負荷、Ｄ２１〜Ｄ２６・・ダイオード、ＴＲ２〜ＴＲ４・・ＰＮＰトランジスタ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に電力を供給可能な蓄電池が設けられた電源装置であって、
前記蓄電池に、低電圧で大電流の電力を供給可能な第１の電源部と、
前記蓄電池に、前記第１の電源部よりも電位が高い高電圧でかつ前記第１の電源部よりも電流値が小さい小電流の電力を供給可能な第２の電源部と、
前記蓄電池に前記第１の電源部を接続可能な第１接続開閉部と、
前記蓄電池に、前記第２の電源部と前記負荷とを接続可能で前記第１接続開閉部と交互に開閉可能な第２接続開閉部と、を備え、
前記第１接続開閉部を閉塞し前記第２接続開閉部を開放することで、前記第１の電源部からの電力によって前記蓄電池の充電が完了した後に、前記第１接続開閉部を開放し前記第２接続開閉部を閉塞することで、前記蓄電池と前記第２の電源部とから前記負荷に電力を供給することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記蓄電池を２つ以上備え、
前記第１接続開閉部は、一の蓄電池と前記第１の電源部とを接続可能な一の第１接続開閉部と、他の蓄電池と前記第１の電源部とを接続可能な他の第１接続開閉部と、からなり、前記一の第１接続開閉部と前記他の第１接続開閉部とは交互に開閉可能に設けられて、
前記第２接続開閉部は、前記一の蓄電池に、前記第２の電源部と前記負荷とを接続可能な一の第２接続開閉部と、前記他の蓄電池に、前記第２の電源部と前記負荷とを接続可能な他の第２接続開閉部と、からなり、前記一の第２接続開閉部と前記他の第２接続開閉部とは交互に開閉可能に設けられて、
前記一の第１接続開閉部を閉塞し前記一の第２接続開閉部を開放することで、前記第１の電源部からの電力によって前記一の蓄電池の充電が完了した後に、前記一の第１接続開閉部を開放し前記一の第２接続開閉部を閉塞することで、前記一の蓄電池と前記第２の電源部とから前記負荷に電力を供給する第１の充放電動作と、
前記他の第１接続開閉部を閉塞し前記他の第２接続開閉部を開放することで、前記第１の電源部からの電力によって前記他の蓄電池の充電が完了した後に、前記他の第１接続開閉部を開放し前記他の第２接続開閉部を閉塞することで、前記他の蓄電池と前記第２の電源部とから前記負荷に電力を供給する第２の充放電動作と、を交互に行うことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記第１の電源部は、外部電源として単相の交流電力を入力して前記低電圧で前記大電流の直流電力を生成する第１の直流電源部を複数並列に接続して形成されて、
前記一の第１接続開閉部と前記他の第１接続開閉部とによって、前記複数の第１の直流電源部を、前記一の蓄電池と前記他の蓄電池とに交互に接続可能としたことを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記第２の電源部は、外部電源として単相の交流電力又は多相の交流電力を入力して前記高電圧で前記小電流の直流電力を生成する第２の直流電源部によって形成されて、
前記第２の直流電源部は、
前記外部電源から供給された交流電流を前記小電流の電流値に制限する交流の電流制限部と、
前記交流の電流制限部の出力を整流する整流部と、
前記整流部の出力を平滑して直流の前記小電流を出力する平滑部と、
を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電源装置。
【請求項５】
前記第２の電源部は、外部電源として単相の交流電力又は多相の交流電力を入力して前記高電圧で前記小電流の直流電力を生成する第３の直流電源部によって形成されて、
前記第３の直流電源部は、
前記入力された交流電力を整流する整流部と、
前記整流部の出力を平滑して直流電流を出力する平滑部と、
出力制御信号に応じて導通状態が制御されて、前記平滑部によって出力された直流電流の通過を制限して 、前記小電流を出力する直流の電流制限部と、
を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電源装置。
【請求項６】
前記第２の電源部は、外部電源として単相の交流電力又は多相の交流電力を入力して前記高電圧で前記小電流の直流電力を生成する第４の直流電源部によって形成されて、
前記第４の直流電源部は、
前記単相又は前記多相の交流電力をそれぞれ全波整流する整流ブリッジと、
前記整流ブリッジ内で、入力側と出力側との間に位置する整流素子に前記入力側で直列に接続され、出力制御信号に応じて導通状態が制御されて、前記外部電源によって供給された交流電流を脈流直流電流に変換して該脈流直流電流の通過を制限する直流の電流制限部と、
前記直流の電流制限部の出力を平滑して前記小電流を出力する平滑部と、を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電源装置。
【請求項７】
前記第２の電源部は、外部電源として直流電力を入力して前記高電圧で前記小電流の直流電力を生成する第５の直流電源部によって形成されて、
前記第５の直流電源部は、出力制御信号によって導通状態が制御されて、前記外部電源から供給された直流電流の通過を制限して、前記小電流を出力する直流の電流制限部を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電源装置。
【請求項１】
負荷に電力を供給可能な蓄電池が設けられた電源装置であって、
前記蓄電池に、低電圧で大電流の電力を供給可能な第１の電源部と、
前記蓄電池に、前記第１の電源部よりも電位が高い高電圧でかつ前記第１の電源部よりも電流値が小さい小電流の電力を供給可能な第２の電源部と、
前記蓄電池に前記第１の電源部を接続可能な第１接続開閉部と、
前記蓄電池に、前記第２の電源部と前記負荷とを接続可能で前記第１接続開閉部と交互に開閉可能な第２接続開閉部と、を備え、
前記第１接続開閉部を閉塞し前記第２接続開閉部を開放することで、前記第１の電源部からの電力によって前記蓄電池の充電が完了した後に、前記第１接続開閉部を開放し前記第２接続開閉部を閉塞することで、前記蓄電池と前記第２の電源部とから前記負荷に電力を供給することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記蓄電池を２つ以上備え、
前記第１接続開閉部は、一の蓄電池と前記第１の電源部とを接続可能な一の第１接続開閉部と、他の蓄電池と前記第１の電源部とを接続可能な他の第１接続開閉部と、からなり、前記一の第１接続開閉部と前記他の第１接続開閉部とは交互に開閉可能に設けられて、
前記第２接続開閉部は、前記一の蓄電池に、前記第２の電源部と前記負荷とを接続可能な一の第２接続開閉部と、前記他の蓄電池に、前記第２の電源部と前記負荷とを接続可能な他の第２接続開閉部と、からなり、前記一の第２接続開閉部と前記他の第２接続開閉部とは交互に開閉可能に設けられて、
前記一の第１接続開閉部を閉塞し前記一の第２接続開閉部を開放することで、前記第１の電源部からの電力によって前記一の蓄電池の充電が完了した後に、前記一の第１接続開閉部を開放し前記一の第２接続開閉部を閉塞することで、前記一の蓄電池と前記第２の電源部とから前記負荷に電力を供給する第１の充放電動作と、
前記他の第１接続開閉部を閉塞し前記他の第２接続開閉部を開放することで、前記第１の電源部からの電力によって前記他の蓄電池の充電が完了した後に、前記他の第１接続開閉部を開放し前記他の第２接続開閉部を閉塞することで、前記他の蓄電池と前記第２の電源部とから前記負荷に電力を供給する第２の充放電動作と、を交互に行うことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記第１の電源部は、外部電源として単相の交流電力を入力して前記低電圧で前記大電流の直流電力を生成する第１の直流電源部を複数並列に接続して形成されて、
前記一の第１接続開閉部と前記他の第１接続開閉部とによって、前記複数の第１の直流電源部を、前記一の蓄電池と前記他の蓄電池とに交互に接続可能としたことを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記第２の電源部は、外部電源として単相の交流電力又は多相の交流電力を入力して前記高電圧で前記小電流の直流電力を生成する第２の直流電源部によって形成されて、
前記第２の直流電源部は、
前記外部電源から供給された交流電流を前記小電流の電流値に制限する交流の電流制限部と、
前記交流の電流制限部の出力を整流する整流部と、
前記整流部の出力を平滑して直流の前記小電流を出力する平滑部と、
を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電源装置。
【請求項５】
前記第２の電源部は、外部電源として単相の交流電力又は多相の交流電力を入力して前記高電圧で前記小電流の直流電力を生成する第３の直流電源部によって形成されて、
前記第３の直流電源部は、
前記入力された交流電力を整流する整流部と、
前記整流部の出力を平滑して直流電流を出力する平滑部と、
出力制御信号に応じて導通状態が制御されて、前記平滑部によって出力された直流電流の通過を制限して 、前記小電流を出力する直流の電流制限部と、
を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電源装置。
【請求項６】
前記第２の電源部は、外部電源として単相の交流電力又は多相の交流電力を入力して前記高電圧で前記小電流の直流電力を生成する第４の直流電源部によって形成されて、
前記第４の直流電源部は、
前記単相又は前記多相の交流電力をそれぞれ全波整流する整流ブリッジと、
前記整流ブリッジ内で、入力側と出力側との間に位置する整流素子に前記入力側で直列に接続され、出力制御信号に応じて導通状態が制御されて、前記外部電源によって供給された交流電流を脈流直流電流に変換して該脈流直流電流の通過を制限する直流の電流制限部と、
前記直流の電流制限部の出力を平滑して前記小電流を出力する平滑部と、を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電源装置。
【請求項７】
前記第２の電源部は、外部電源として直流電力を入力して前記高電圧で前記小電流の直流電力を生成する第５の直流電源部によって形成されて、
前記第５の直流電源部は、出力制御信号によって導通状態が制御されて、前記外部電源から供給された直流電流の通過を制限して、前記小電流を出力する直流の電流制限部を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２４４７４３（Ｐ２０１２−２４４７４３Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１１６９２（Ｐ２０１１−１１１６９２）
【出願日】平成２３年５月１８日（２０１１．５．１８）
【出願人】（５９１１０６６１３）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１８日（２０１１．５．１８）
【出願人】（５９１１０６６１３）
【Ｆターム（参考）】
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