JP2593065Y2 - 電力供給装置 - Google Patents

電力供給装置

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JP2593065Y2
JP2593065Y2 JP3877493U JP3877493U JP2593065Y2 JP 2593065 Y2 JP2593065 Y2 JP 2593065Y2 JP 3877493 U JP3877493 U JP 3877493U JP 3877493 U JP3877493 U JP 3877493U JP 2593065 Y2 JP2593065 Y2 JP 2593065Y2
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    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0024Parallel/serial switching of connection of batteries to charge or load circuit
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  • Power Engineering (AREA)
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は電力供給装置、特に複数
の電池から成りかつ電気火花の発生を阻止する電力供給
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電池は各種の器具、例えば電動乗り物等
に広く使用され、電池は蓄電の種類に関係なく、燃料電
池、熱電池又は太陽電池があり、各電池は物理的基本電
圧を有している。
【0003】負荷条件に従って出力電圧を供給するため
に電力供給装置に複数の電池を配置させることができる
ことは当業者にとって公知である。複数の電池を異なる
形態に配置させると、複数の電池に接続させた電気機械
スイッチに電気火花が発生する。その電気火花は電力供
給装置に実質的な熱損失を発生させる。
【0004】
【考案が解決しようとする課題】この種の複数の電池か
ら成る電力供給装置においては電気火花の発生を阻止し
かつ熱損失を低減させることが非常に高く望まれてい
る。
【0005】本考案の目的は電気火花の発生がなく、熱
損失を減少させた電力供給装置を提供することにある。
【0006】本考案の他の目的は複数の電池を並列形
態、直列形態、又は並列と直列の組合せ形態に配置させ
ることができ、それらの配置を制御回路により制御させ
る電池電力供給装置を提供することにある。
【0007】本考案のその他の目的は制御回路中の各電
池と固体スイッチに接続させた電気機械スイッチを予め
定めた特定の順序で作動させる電池電力供給装置を提供
することにある。
【0008】本考案の特徴によれば電力供給装置の出力
電圧と容量は負荷の要求によって選定され、段階電圧と
して負荷に供給される。その出力電圧は直列線形スイッ
チによって制御されるか、又は裁断波スイッチによって
制御される。
【0009】
【課題を解決するための手段】本考案の制御された出力
電圧を有する電力供給装置は複数の電池と、正出力端子
と負出力端子との間に必要な出力電圧を供給するために
複数の電池を直列及び/又は並列に接続させるための制
御回路と、各一対の電池間にそれぞれ接続させた複数の
電気機械スイッチと、出力電圧を調整させるために電池
に直列に接続させた固体スイッチとから構成され、電気
機械スイッチをスイッチ−オンにする時に、予め定めた
遅延時間で固体スイッチをスイッチ−オンにし、電気機
械スイッチをスイッチ−オフにする時に、予め定めた先
行時間で固体スイッチをスイッチ−オフにするように電
気機械スイッチと固体スイッチとを切換え可能としたも
のである。
【0010】本考案は電気機械スイッチにより予め定め
た順序で互いに接続させた複数の同一電池を有する電力
供給装置であって、予め定めた順序は電気機械スイッチ
と中央処理装置とに接続させた固体スイッチを含んだ制
御回路により制御され、固体スイッチは各電気機械スイ
ッチのスイッチングに関する特定の順序で作動可能であ
る。とくに電気機械スイッチがスイッチ−オンされる時
に、固体スイッチのスイッチ−オンが遅延されて電気機
械スイッチのスイッチ−オン後にスイッチ−オンにさ
れ、電気機械スイッチがスイッチ−オフにされる前に固
体スイッチがスイッチ−オフにされるようにしてある。
【0011】従って、低熱損失を有する電気火花のない
複電圧電力供給装置が達成できる。
【0012】
【実施例】図1に関し、低熱損失で電気火花の発生のな
い制御回路を有する独立した直流電源の電力供給装置は
電池U1−U6と、直列2投接点スイッチSW101−
SW105と、ダイオードD101a−D105a,D
101b−D105bとを有している。
【0013】各スイッチSW101−SW105は各ダ
イオードの両端に接続され、ダイオードの正電圧降下及
び熱損失を除去する。更に電力供給装置は電流検知装置
VT100と、線形又は開閉式の固体スイッチSSS1
00と、中央処理装置CCUとを有し、中央処理装置C
CUは入力装置I100の作動順序又は作動指示を受
け、出力電圧の電流の流れ、又は出力定電圧のいずれか
を調節しかつ出力電流値又は定電流の制限を設定するた
め電気機械スイッチSW101−SW105と固体スイ
ッチSSS100を制御する。
【0014】電気機械スイッチがターンオンにされた際
に固体スイッチのオン作動時間がオン位置で遅延され、
電気機械スイッチがターンオフされる時に、固体スイッ
チのオフ作動時間が電気機械スイッチに先立って電力供
給を遮断する。従って、電気機械スイッチSW101−
SW105の電気火花のないオン−オフのスイッチ切換
え作動が得られる。出力電圧の正極と負極の切換えにお
いても上述した原理を適用することができる。
【0015】次に図1に示した実施例の構成及び作動を
以下に説明する。
【0016】1次又は2次蓄電池、太陽電池、燃料電
池、又は熱電池を含む同じ電圧及び/又は同じ容量の2
組又は2組以上の電池U1−U6が両ナイフ手動2投ス
イッチ、ドラムスイッチ、磁気又は機械作動リレーのよ
うな電気機械スイッチSW101−SW105により配
置され、該スイッチSW101−SW105は電池U1
−U6間に接続され、そして該電池と直列になってい
る。各電気機械スイッチSW101−SW105は2つ
の共同接点COM101a−COM105aとCOM1
01b−COM105bと、2つの常開接点NO101
a−NO105aとNO101b−NO105bと、2
つの常閉接点NC101a−NC105aとNC101
b−NC105bとを有している。各スイッチSW10
1−SW105において、第1共同接点COM101a
−COM105aは第1常閉接点NC101a−NC1
05aに接続され、第2共同接点COM101b−CO
M105bは第2常閉接点NC101b−NC105b
に接続されている。スイッチSW101−SW105は
各電池U1−U6の負端子が第1共同接点COM101
a−COM105aと第2常閉接点NC101b−NC
105bの両方にそれぞれ接続されるように電池U1−
U6間に接続されている。別の電池の正端子は第1常閉
接点NC101a−NC105aと第2共同接点COM
101b−COM105bの両方に接続され、各スイッ
チSW101−SW105が中央処理装置CCUにより
駆動された時に各共同接点COM101a−COM10
5aとCOM101b−COM105bは各常開接点N
O101a−NO105aとNO101b−NO105
bか又は各常閉接点NC101a−NC105aとNC
101b−NC105bに接続し、それにより各電池U
1−U6の直列接続又は並列接続を備える。
【0017】複数の一対のダイオードD101a−D1
01b,D102a−D102b,D102a−103
b,D104a−D104b,D105a−D105b
が図1に示されている。各一対のダイオードは第1ダイ
オードD101a,D102a,D103a,D104
a,D105aがその負端子によって第1常閉接点に接
続されると共にその正端子によって第1共同接点に接続
され、第2ダイオードD101b,D102b,D10
3b,D104b,D105bがその負端子によって第
2共同接点に接続されると共にその正端子によって第2
常開接点に接続されるように各スイッチSW101−S
W105に接続されている。各第1ダイオードの全ての
負端子は接地されている。各第2ダイオードの全ての正
端子は出力端子の正端子に接続されている。
【0018】上述した電力供給装置は次のような機能と
特色を有する。 (1)共同接点を常開接点又は常閉接点に付加できるの
で複電圧出力に対して複数の選択を行なうことができ
る。 (2)ある電池が出力電圧に寄与する場合に、各ダイオ
ードの全ての接点が閉鎖するようになり、ダイオードは
正電圧降下及び熱損失を除去させることができる。 (3)スイッチング作動中に、ダイオードはスイッチ電
圧を減少させるために線形段階電圧を供給し、そして過
渡電流通路として使用され、スイッチ接点の寿命を向上
させることができる。
【0019】図1に示した実施例において、例えばスイ
ッチSW101を電池U1とU2との間に接続し、スイ
ッチSW102を電池U2とU3との間に接続し、スイ
ッチSW103を電池U3と4との間に接続させ、スイ
ッチSW104を電池U4とU5との間に接続させ、ス
イッチSW105を電池U5とU6との間に接続させ
る。各スイッチSW101−SW105はその入力端子
を負端子に接続させた各ダイオードD101a−D10
5aを有すると共にその出力端子を出力端子に接続させ
たダイオードD101b−D105bを有している。作
動スイッチSW101−SW105の共同接点と常閉接
点とが閉鎖されている時には、全ての電池は直列に接続
されており、出力電圧は6×EB(EBは一つ毎の電池
の電圧である)である。スイッチSW102とスイッチ
SW104の共同接点が常開接点に接続された時に、出
力電圧は2×EBであり、2つの毎の電池U1−U2,
U3−U4,U5−U6が連続的に配列され、その後複
合される。スイッチSW101−SW105の共同接点
が常開接点に接続された時に、出力電圧はEBであり、
即ち電池U1−U6が複合される。24個の電池を使用
する場合に、1×EB、2×EB、3×EB、4×E
B、6×EB、8×EB、12×EB、24×EBの段
階出力電圧が得られ、36の電池を使用する際には、1
×EB、2×EB、3×EB、4×EB、6×EB、9
×EB、12×EB、18×EB、36×EBの出力電
圧が得られる。他の数の電池も使用できることは当業者
にとっては明らかであり、上述した原理によってここに
説明したように作動する。上記電力供給装置は手動的に
スイッチ−オン・スイッチ−オフさせるか、又は中央処
理装置CCU及び指令入力装置I100によって電子的
に制御させることができる。電気機械スイッチと固体ス
イッチとを下記の通り調整かつ制御させるために線形ス
イッチ又は固体スイッチSSS100が負出力端子に接
続されており、線形スイッチ又は固体スイッチSSS1
00により、直接出力電圧を調整するか、又は電気機械
スイッチを制御することにより必要な出力電圧よりも高
い出力電力を形成する。その後中央処理装置CCUが固
体スイッチの駆動電流を制御して、調整された必要とす
る線形出力電圧が得られる。
【0020】図2に関し、出力電圧が電池の電圧より大
きくなるように出力電圧を調節する必要がある場合に、
電気機械スイッチによって行うことができ、そしてその
熱損失が比較的少ない。
【0021】その後固体スイッチを直接スイッチングす
ることによりその出力電圧を調整するか、又は電気機械
スイッチSW101−SW105を制御することによっ
て出力電圧を必要とする出力電圧値よりも高くなるよう
に調整する。中央処理装置CCUが固体スイッチSSS
100の駆動パルス巾を制御して、段階出力電圧の調整
が得られる。
【0022】図3に関し、出力電圧を電池の電圧より大
きく調節する必要がある場合に、電気機械スイッチを制
御することにより、それを行なうことができる。
【0023】電池U6の出力には電流検知装置CT10
0を接続させ、該電流検出装置CT100はその出力電
流値を検知し、そして入力装置I100の命令又は中央
処理装置CCUに内蔵した設定値によりかつ電気機械ス
イッチ及び固体スイッチSSS100の特定の操作順序
によって、中央処理装置CCUにフィードバックする。
更に電流検出装置VT100が正出力端に接続され、
入力装置I100の指令によるか、又は固体スイッチS
SS100と電気機械スイッチSW101−SW105
の特定の操作順序によって中央処理装置CCUにフィー
ドバックする出力電流値を検知する。
【0024】標準端子電圧を有する従来の電圧安定回路
と同様に不安定負荷により生じる電圧変動を調節させる
ことに加えて、不安定電圧により生じる負荷側の電圧変
動、例えば、電池貯蔵量の減少に伴って電池内の電圧が
降下するか、又は太陽電池が光量の変化のために起きる
電圧の不安定を調整させることができる。
【0025】本考案の非常に重要な特徴は特定の操作順
序で電気機械スイッチSW101−SW105と固体ス
イッチSSS100とを制御することにあり、特に電気
機械スイッチがオンに切換えられる場合、電気機械スイ
ッチのスイッチ−オンの後に、遅延時間でスイッチ−オ
ンにし、電気機械スイッチがスイッチ−オフにされる場
合には電気機械スイッチのスイッチ−オフに先立って固
体スイッチのスイッチ−オフを行うことにより電気火花
の発生のない電気機械スイッチのスイッチングを達成で
きる。上述したスイッチング順序は電気火花の発生のな
い出力電圧の正極及び負極のスイッチングをも含む。
【0026】操作順序は手動式、電磁式、機械式、又は
流力操作制御方式を含む。図4は両ナイフ2投スイッチ
を有するが、ダイオードを省略した本考案の電力供給装
置の別の実施例の回路図である。この種の回路は電力容
量が少ない場合に使用することができる。
【0027】回路の効率が利用でき、そしてその適用が
スペースにより制限されている場合に、片ナイフ1投ス
イッチをダイオードに接続し、オン−オフのスイッチン
グ作用を発生させる。更に上述した実施例と同じ機能を
生じさせる固体スイッチSSS100と、出力電圧電流
検知装置CT100,VT100と中央処理装置CCU
とを結合させてある。図5は片ナイフスイッチを有する
本考案の別の実施例の回路図である。図5において、符
号D1000及びD1001は平均電圧用のダイオード
であり、該ダイオードD1000及びD1001は平均
電圧を供給するために使用され、必要に応じて配設させ
ることができる。
【0028】更に、電気機械スイッチは固体スイッチに
代えることができ、該固体スイッチは必要とする出力電
力を形成するためにダイオードに接続されている。この
回路において、そのスイッチング機能は図5のものと同
一である。
【0029】図6に示した実施例においては他の形式の
電気機械スイッチを使用することができる。この回路の
スイッチング順序は次の通りである。電気機械スイッチ
のスイッチ−オン作動は固体スイッチのスイッチ−オン
前に達成され、電気機械スイッチのスイッチ−オフ作動
は固体スイッチのスイッチ−オフ後に達成される。固体
スイッチが出力電圧の線形化のため又はパルス幅変調の
ために使用された時に、固体スイッチと直列に接続され
た電気機械スイッチは作動しない。この固体スイッチと
電気機械スイッチは中央処理装置CCUによって手動
的、電磁的、機械的、又は流体力学的に制御させること
ができる。
【0030】この回路の他の特徴が図6に示されてい
る。同じ電圧、同じ容量又は少なくとも同じ電圧の2対
又は2対以上の電池と、必要な出力電圧を得るために必
要な順序で電池をスイッチ−オン及びスイッチ−オフさ
せるための分岐接続スイッチとを備えている。出力電圧
が生じたときに、スイッチはダイオードの正電圧降下及
び熱損失を除去するように線分されたダイオードの2端
子に接続される。更にダイオードD201a−D203
a,D201b−D203bと、電流検知装置CT10
0と、線形又はスイッチ式の固体スイッチSSS100
と、中央処理装置CCUとを備え、該中央処理装置CC
Uは入力装置I100からの操作順序によって出力電圧
を調節するために電気機械スイッチと固体スイッチを制
御しかつ出力電流値の限界を設定する。電気機械スイッ
チと固体スイッチのスイッチ−オン・オフ作動の順序は
上述のものと同様である。
【0031】
【考案の効果】本考案の電力供給装置は上述した構成で
あるから、構造が簡単であり、有効に作動し、低熱損失
を有すると共に電気火花の発生のないスイッチ作動を有
する段階出力電圧を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】両ナイフ2投スイッチとダイオードとを有する
本考案の第1実施例の回路図である。
【図2】出力電圧の線形調整を示すグラフ図である。
【図3】出力電圧の裁断波調整を示すグラフ図である。
【図4】両ナイフ2投スイッチからなるスイッチ回路を
有する複電圧の電力供給装置の別の実施例の回路図であ
る。
【図5】片ナイフスイッチからなるスイッチ回路を有す
る複電圧の電力供給装置の他の実施例の回路図である。
【図6】複電圧回路を形成するため木枝状スイッチ回路
と直列ダイオードとを有する本考案の更に別の実施例の
回路図である。
【符号の説明】
U1〜U6 電池 SW101〜SW105 電気機械スイッチ SW201〜SW203 電気機械スイッチ D101a〜D105a ダイオード D101b〜D105b ダイオード D201a〜D203a ダイオード D201b〜D203b ダイオード CCU 中央処理装置 I100 命令入力装置 CT100,VT100 電流検知装置 SSS100 固体スイッチ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−107422(JP,A) 特開 昭54−30754(JP,A) 特開 昭63−113711(JP,A) 特開 平3−45124(JP,A) 特開 平6−225462(JP,A) 特開 平6−284590(JP,A) 実開 平4−121351(JP,U) 英国特許1071973(GB,A) 英国特許1437813(GB,A) 英国特許1525577(GB,A) 英国特許出願公開2015834(GB,A) 米国特許3100851(US,A) 米国特許4412137(US,A) 米国特許5045990(US,A) 米国特許5121046(US,A) 米国特許5187396(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02J 1/00 - 1/16 H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36 PCI(DIALOG) WPI(DIALOG)

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正出力端子と負出力端子とを含む一対の
    出力端子に必要な出力電圧を供給するために電池を直列
    及び並列形態に接続させるように中央制御装置により互
    いに接続された複数の電池から成り、各電池が端子電圧
    EBを備え、出力電圧がN=1,2,3…であるN×E
    Bの値を備えることができる制御された出力電圧を有す
    る電力供給装置であって、該電力供給装置には複数の電
    気機械スイッチを備え、電気機械スイッチの各々には第
    1及び第2共同接点と、第1及び第2常閉接点と、第1
    及び第2常開接点とを備え、各電気機械スイッチの第1
    共同接点を第1常閉接点に接続し、第2共同接点を第2
    常閉接点に接続させ、各電池の負端子が電気機械スイッ
    チの第1共同接点と第2常閉接点の双方に接続すると共
    に隣接の電池の正端子がその電気機械スイッチの第1常
    閉接点と第2共同接点の双方に接続されるようにそして
    各電気機械スイッチが中央制御装置により駆動された時
    に各共同接点が各常開接点に接続されるか又は各常閉接
    点に接続されて各電池の直列接続か又は並列接続を備え
    るように電気機械スイッチを各電池間に接続させ、全て
    の電気機械スイッチの第1常開接点を接地させ、全ての
    電気機械スイッチの第2常開接点を一対の出力端子の正
    端子に接続し、中央制御装置と負出力端子との間に固体
    スイッチを接続させ、電気機械スイッチがスイッチ−オ
    ンされる際に予め定めた遅延時間で固体スイッチがスイ
    ッチ−オンにされ、電気機械スイッチがスイッチ−オフ
    にされる際に予め定めた先行時間で固体スイッチがスイ
    ッチ−オフにされるように電気機械スイッチと固体スイ
    ッチとを切替え可能とし、更に前記電力供給装置には第
    1ダイオードと第2ダイオードとを有する一対のダイオ
    ードを複数備え、各ダイオードには正端子と負端子とを
    備え、一対のダイオードの第1ダイオードがその負端子
    により第1常開接点に接続されると共にその正端子によ
    り第1共同接点に接続され、一対のダイオードの第2ダ
    イオードがその負端子により第2共同接点に接続される
    と共にその正端子により第2常開接点に接続されるよう
    に各一対のダイオードを各電気機械スイッチに接続さ
    せ、第1ダイオードの全ての負端子を接地させ、第2ダ
    イオードの全ての正端子を一対の出力端子の正端子に接
    続させた電力供給装置。
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