JP2002095182A - 複合型電源装置の給電方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用環境に応じて自動的に異種の電源電池の
一つを選択して運用することを可能として、コスト高を
なくすようにした複合型電源装置の給電方式を得る。 【解決手段】 電源として、耐寒性を有するリチウム電
池電源１５と、通常環境で使用するマンガン電池電源１
４との２種の電源を準備しておき、温度制御回路１２に
て測定した周囲温度に応じて、電源切替制御回路１３に
よって自動的に適当な電池電源を選択する。これによ
り、冬季中でも、暖かい場合には、マンガン電池電源１
４を使用することができ、運用面でのコスト削減が可能
となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複合型電源装置の給
電方式に関し、特に耐寒性を有する電池電源と通常環境
で使用する電池電源とを用いて電源供給をなすようにし
た複合型電源装置の給電方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の複合型電源装置の給電方
式では、リチウム電池電源とマンガン電池電源との２種
の電池電源を、屋外に独立して用意しておき、使用環境
に応じて運用者が２種の電池電源の一方を手動にて選択
して、電源供給すべき集線装置等の電子装置へ供給する
ようになっいる。

【０００３】具体的には、１１月から２月の期間である
冬季期間中は、耐寒性のあるリチウム電池電源を選択し
て電子装置へ供給し、それ以外の期間中は、通常環境で
使用されるマンガン電池電源を選択して電子装置へ供給
するようになっている。この場合の電源供給の切替え方
法としては、運用者が、屋外に設置されている電池電源
と集線装置等の電子装置とを接続するための給電用電源
ケーブルを、手動にて接続替える方式である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】リチウム電池はマンガ
ン電池に比べて耐寒性があるので、低温時においても安
定した電圧を供給することができるという利点がある
が、その反面、部品コストが高く、また冬季運用中にお
いても、周囲温度が上昇して、マンガン電池電源で規定
時間連続運転可能な状態があっても、リチウム電源電池
を使用しており、よって運用コストに多大の費用が必要
となるという欠点を有している。

【０００５】ここで、特許第２６５０３５９号公報を参
照すると、リチウム電池を運用と予備とに２個設けてお
き、外部温度が低下しかつ現用リチウム電池の電圧が低
下した場合には、予備リチウム電池に切替えて給電をな
す技術が開示されている。

【０００６】しかしながら、この技術では、高価なリチ
ウム電池を現用と予備との２個準備することが必要であ
り、更に、冬季でもそれ以外の通常環境の期間でも、常
に高価なリチウム電池を使用する構成のために、これま
たコスト高となって、効率が著しく低下するという欠点
がある。

【０００７】本発明の目的は、使用環境に応じて自動的
に異種の電源電池の一つを選択して運用することを可能
として、コスト高をなくすようにした複合型電源装置の
給電方式を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、耐寒性
を有する第一の電池電源と、通常環境で使用する第二の
電池電源とを用いて電源供給をなすようにした複合型電
源装置の給電方式であって、周囲温度を検出する温度検
出手段と、この検出温度が予め設定された基準温度を下
回ったときに前記第二の電池電源から前記第一の電池電
源に切替え制御する切替え制御手段とを含むことを特徴
とする給電方式がえらる。

【０００９】そして、前記切替え制御手段は無瞬断切替
えをなすことを特徴とし、また前記第一の電池電源はリ
チウム電池であり、前記第二の電源電池はマンガン電池
であることを特徴としている。更に、前記第二の電池電
源に代えてスイッチング電源を使用したことを特徴と
し、また前記基準温度はオペレータによる操作により設
定自在とされていることを特徴としている。

【００１０】本発明の作用を述べる。電源として、耐寒
性を有するリチウム電池電源と、通常環境で使用するマ
ンガン電池電源との異種（２種）の電源を準備してお
き、周囲温度に応じて自動的に適当な電池電源を選択す
る構成である。これにより、冬季中でも、暖かい場合に
は、マンガン電池電源を使用することができ、運用面で
のコスト削減が可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態につき図面を
参照して説明する。先ず、本発明の実施の形態の概略に
ついて図１を用いて説明する。本発明による複合型電源
装置１０の給電切替方式は、この複合型電源装置１０と
集線装置２０とを屋外に設置し運用するシステムであ
り、電源として、通常環境で動作可能なマンガン電池電
源１４と、耐寒性を有し寒冷地においても安定した電圧
値を保持できるリチウム電池電源１５とを内蔵してい
る。

【００１２】そして、プログラマブル電源回路１２１よ
り、運用者であるオペレータのキー入力操作によって、
リチウム電池電源１５に切替え使用する条件の設定のた
めの基準電圧値Ｖ２を、予め任意に設定しておき、温度
センサ計測回路１２２にて周囲温度を検温して、温度依
存特性により出力された電圧値Ｖ１が基準電圧値Ｖ２を
下回った場合には、リチウム電池電源１５に無瞬断で自
動的に切替える。また、電圧値Ｖ１が基準電圧値Ｖ２と
同等あるいは上回った場合には、マンガン電池電源１４
に切替え、集線装置２０に安定した直流電源を給電でき
るようにしたものである。

【００１３】更に詳述すると、複合型電源装置１０は、
電源としてアルカリマンガン電池を使用したマンガン電
池電源１４とリチウム電池を使用したリチウム電池電源
１５の２機種を搭載しており、電池切替制御回路１３の
入力用接栓１３４，１３５にそれぞれ接続され、直流電
子スイッチ１３１および直流電子スイッチ１３２、出力
用接栓１６、電源ケーブル２０１を介して、直流電源で
駆動する集線装置２０に接続されている。

【００１４】温度制御回路１２では、リチウム電池電源
１５で運転させる切替基準電圧Ｖ２をプログラマブル電
源回路１２１にてキー入力により任意に設定し、比較回
路１２３にこれを基準電圧１２０２として供給する。一
方、周囲温度の状況を検温し、温度依存特性により電圧
Ｖ１を計測する温度センサ計測回路１２２と、この電圧
Ｖ１（１２０１）とプログラマブル電源回路１２１の電
圧値Ｖ２（１２０２）とを比較する比較回路１２３とを
備えており、比較回路１２３にて、プログラマブル電源
回路１２１からの電圧値Ｖ２が周囲温度計測回路１２２
からの電圧値Ｖ１を上回った場合に、起動信号１２０３
を選択回路１２４及び切替制御回路１３３に送出する。

【００１５】選択回路１２４では、比較回路１２３から
の起動信号１２０３を受信し、マンガン電池電源１４か
リチウム電池電源１５かを選択し、表示選択信号１１０
１，１１０２を表示回路１１に送出し表示制御させる。
同時に、切替制御回路１３３では、温度制御回路１２か
らの起動信号１２０３を受信した場合には、直流電子ス
イッチ１３１，１３２に対しオン又はオフ信号を瞬時に
送信して無瞬断で自動的に切替制御を行う。

【００１６】図２はマンガン電池電源１４の詳細な構成
例を示す。なお、マンガン電池電源１４とリチウム電池
電源１５とは同一構成のため、以下は、マンガン電池電
源１４を例にとって説明する。マンガン電池電源１４に
は、複数のアルカリマンガン電池１４１１，……，１４
１ｎと、１４２１，……，１４２ｎとを直列接続した２
台の電池収納箱１４１，１４２を有し、これ等を並列接
続して直流２４Ｖを出力できる回路構成としている。並
列接続する理由は、集線装置２０を運用中に電池交換す
る場合に、電池収納箱を１台ずつ交互に交換することに
より、集線装置に対し無瞬断で給電可能とするためであ
る。

【００１７】ダイオード１４３，１４４は電池収納箱を
並列接続した場合に流れる循環電流を防止するために挿
入されている。マンガン電池電源及びリチウム電池電源
には、警報表示回路１４５を備えており、電池の消耗を
示す電圧低下の警報を表示し、早急なる電池の交換を警
告するためのものである。

【００１８】本発明の電源として電池を使用し、電池電
源と集線装置２０を屋外に設置し運用されるシステムに
おいては、普通状況化の環境で運用する場合、マンガン
電池電源１４からの直流電源により、負荷側の集線装置
２０に電源ケーブル２０１を介して給電する方法をとっ
ており、寒冷地での低温時の環境で運用する場合には、
規定された連続運転時間（通常、４８Ｈ程度）給電可能
とするために、リチウム電池電源１５からの直流電源に
より負荷側に給電することにしている。

【００１９】次に、本発明の目的とするマンガン電池電
源１４よりリチウム電池電源１５への切替方法について
説明する。プログラマブル電源回路１２１では、リチウ
ム電池電源に切替える基準電圧値Ｖ２を、キー入力によ
り設定できるようになっており、ＣＰＵ制御により設定
した直流電圧Ｖ２を比較回路１２３に、電源線１２０２
を通じて給電する。プログラマブル電源回路１２１にて
設定するリチウム電源切替電圧は、図３に示すように、
リチウム電池電源切替温度との対応テーブルを参照して
行う。また、プログラマブル電源回路１２１には、視認
性の良い高輝度のＬＥＤデジタル表示器を備えており、
設定温度を確認できるようになっているものとする。

【００２０】次に、温度センサ計測回路１２２について
説明する。図４は検温シリコンダイオード１２２１を温
度検出素子として利用した構成の回路例が示されてい
る。ブリッジ回路には、検温ダイオード１２２１、固定
抵抗器１２２６、１２２７、ＯＰ（演算）アンプ回路１
２２５が配置されており、この回路の調整法としては、
まず検温ダイオード１２２１を−２０℃に保って直流電
圧計１２２４の指示値が０Ｖとなるようにブリッジの可
変抵抗器１２２２を調整する。

【００２１】次に、検温ダイオード１２２１を＋５０℃
に保って電圧計１２２４の指示値が７Ｖとなるように可
変抵抗器１２２２を調整しておく。検温ダイオード１２
２１は、−２０℃〜＋５０℃程度までは、図５の温度特
性で示すように、比較的直線変化するため、１０℃当た
り１Ｖ（１℃当たり０．１Ｖ）となり、周囲温度条件の
依存特性に応じて、ＯＰアンプ回路１２２５の出力電圧
が出力端子１２２８に常に変化して出力されている。な
お、１２２３はＯＰアンプの帰還抵抗を示している。

【００２２】比較回路１２３では、プログラマブル電源
回路１２１内で任意に設定し出力されたリチウム電池電
源切替電圧値Ｖ２と、周囲温度の依存特性により検温し
得られた電圧値Ｖ１とが比較される。例えば、プログラ
マブル電源回路１２１にてリチウム電源切替電圧値Ｖ２
を＋５℃に設定する場合の方法は、図３の対応テーブル
から２．５Ｖに基準電圧Ｖ２を設定させる必要があり、
プログラマブル電源回路１２１にて“２．５”とキー入
力することで、ＣＰＵ制御により２．５Ｖの直流電圧が
出力される。また、パワーアンプ方式を採用しているた
め、高安定動作を可能とした回路構成を有している。

【００２３】周囲温度が低温（例えば、０℃程度）で運
用されている場合には、図５ので示すように、２．０
Ｖ程度の電圧が比較回路１２３に電源線１２０１を通じ
て印加され、プログラマブル電源回路１２１からの出力
電圧値（Ｖ２＝２．５Ｖ）と比較され、プログラマブル
電源回路１２１からの電圧値が上回っていることが検知
されることにより、切替制御回路１３３に対し起動信号
が送出される。それと同時に、選択回路１２４に対して
表示選択信号１１０１が活性化され、表示回路１１にお
いて、リチウム電池対応の発光ダイオード（図示せず）
がオンとされ、リチウム電池電源１５が運転しているこ
とが表示される。

【００２４】比較回路１２３からの起動信号は信号線１
２０３を通じて切替制御回路１３３に送出され、切替制
御回路１３３では、この起動信号を受信することによ
り、瞬時に直流電子スイッチ１３１をオフとし、直流電
子スイッチ１３２をオンとし、直流電子スイッチ１３１
から直流電子スイッチ１３２に無瞬断で自動的に切替わ
る。本切替動作により、マンガン電池電源１４と直流電
子スイッチ１３１との接続が断となり、リチウム電池電
源１５側に切替わって、電源線１３０２、出力用接栓１
６、電源ケーブル２０１を介して集線装置２０の入力用
接栓２１に給電される。

【００２５】次に、周囲温度が１０℃程度に上昇した場
合には、図５で示すように、温度センサ計測回路１２
２からの出力電圧値Ｖ１が３Ｖ程度となり、プログラマ
ブル電源回路１２１で設定された基準電圧値（Ｖ２＝
２．５Ｖ）を上回り、比較回路１２３からの起動信号が
断となって、切替制御回路１３３は前述した直流電子ス
イッチの状態（オン、オフ）を反転させ、マンガン電池
電源１４側に切替ると同時に、選択回路１２４に対して
も表示選択信号１１０２が活性化され（表示選択信号１
１０１は断とされる）、表示回路１１において、マンガ
ン電池対応の発光ダイオード（図示せず）がオンとされ
ることで、マンガン電池電源１４の運転に切替わったこ
とが表示される。

【００２６】次に、本発明の他の実施の形態について図
６を参照して説明する。図６において、図１と同等部分
は同一符号にて示している。図６を参照すると、図１に
示した複合電源装置１０に内蔵されていたマンガン電池
電源１４を、ＡＣ／ＤＣスイッチング電源１８に置き換
え、このスイッチング電源１８とリチウム電池電源１５
との併用で、集線装置２０に給電する構成としている。

【００２７】ＡＣ／ＤＣスイッチング電源１８は、入力
として交流電源が必要でり、屋外で運用するため交流発
電機３０を複合電源装置１０の外部に設置し、交流発電
機３０からの交流電源と接続するために、電源ケーブル
３０１と複合電源装置１０に入力用接栓１７とを新たに
具備した構成としたものである。

【００２８】図６に示したＡＣ／ＤＣスイッチング電源
１８とリチウム電池電源１５との切替え手段は、マンガ
ン電池電源を使用した構成の場合と同様な動作で行われ
ることは勿論である。ＡＣ／ＤＣスイッチング電源１８
を使用した構成の場合には、普通状況化における運用で
は、マンガン電池電源を使用した場合のように、電池が
消耗した際に交換する手間が省略できるので、操用性が
向上できるという効果がある。

【００２９】なお、複合型電源装置１０から給電される
電子装置としては、集線装置２０に限定されることな
く、種々の電子装置が使用可能であることは明白であ
る。

【００３０】

【発明の効果】本発明による第１の効果は、運用者にお
ける操用性が向上したことである。その理由は、２種の
電池電源を一体化構造とさせ、無瞬断で自動的に切替え
できる手段を設けたためである。従来、マンガン電池電
源とリチウム電池電源とは独立した電源装置であり、使
用環境化に応じて運用者が接続替えていたものであり、
この切替えを運用者の手動ではなく、自動的に行うよう
にしたものである。

【００３１】第２の効果は、運用コストが低減できるこ
とである。その理由は、リチウム電池はマンガン電池と
比べ、低温時における動作特性が優れている反面、部品
コストがはるかに高いことである。そのために、リチウ
ム電池電源を運転させる条件として、使用温度条件を任
意に設定し必要な環境化になった時点で切替えるように
したためである。

【００３２】第３の効果は、維持管理工数及び保管スペ
ースの縮小ができることである。その理由は、２種の電
源を統合化して管理品目を１種としたこと及び２種の電
源を同一筐体に内蔵させたことにより、管理工数の低減
及び設置床面積を縮小可能としたためである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の回路構成図である。

【図２】図１のマンガン電池電源１４の構成図である。

【図３】設定基準電圧とリチウム電池電源切替温度との
対応テーブルを示す図である。

【図４】図１の温度センサ計測回路の構成図である。

【図５】温度センサ計測回路の温度特性を示す図であ
る。

【図６】本発明の他の実施例の構成図である。

【符号の説明】

１０ 複合型電源装置 １１ 表示回路 １２ 温度制御回路 １３ 電源切替制御回路 １４ マンガン電池電源 １５ リチウム電池電源 １６ 出力用接栓 １７，２１ 入力用接栓 １８ ＡＣ／ＤＣスイッチング電源 ２０ 集線装置 １２１ プログラマブル電源回路 １２２ 温度センサ計測回路 １２３ 比較回路 １２４ 選択回路 １３１，１３２ 直流電子スイッチ １３３ 切替制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5G003 BA04 DA02 DA18 5G015 GB10 JA10 JA11 JA36 JA56 5G065 DA02 EA02 EA10 LA07 5H030 AA01 AS03 AS20 BB23 FF27 5H410 CC02 CC05 DD02 EB01 EB25 EB37 FF14 FF21 FF28 LL04 LL18

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐寒性を有する第一の電池電源と、通常
   環境で使用する第二の電池電源とを用いて電源供給をな
   すようにした複合型電源装置の給電方式であって、周囲
   温度を検出する温度検出手段と、この検出温度が予め設
   定された基準温度を下回ったときに前記第二の電池電源
   から前記第一の電池電源に切替え制御する切替え制御手
   段とを含むことを特徴とする給電方式。
2. 【請求項２】 前記切替え制御手段は無瞬断切替えをな
   すことを特徴とする請求項１記載の給電方式。
3. 【請求項３】 前記第一の電池電源はリチウム電池であ
   り、前記第二の電源電池はマンガン電池であることを特
   徴とする請求項１または２記載の給電方式。
4. 【請求項４】 前記第二の電池電源に代えてスイッチン
   グ電源を使用したことを特徴とする請求項１または２記
   載の給電方式。
5. 【請求項５】 前記基準温度はオペレータによる操作に
   より設定自在とされていることを特徴とする請求項１〜
   ４いずれか記載の給電方式。