JP2936974B2 - 直流電源装置 - Google Patents

直流電源装置

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JP2936974B2
JP2936974B2 JP5242846A JP24284693A JP2936974B2 JP 2936974 B2 JP2936974 B2 JP 2936974B2 JP 5242846 A JP5242846 A JP 5242846A JP 24284693 A JP24284693 A JP 24284693A JP 2936974 B2 JP2936974 B2 JP 2936974B2
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健司 高橋
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、二次電池と該二次電池
の特性を測定する測定回路を二次電池側に有して、二次
電池から離れた位置にある外部回路に測定回路の出力を
伝送する直流電源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、上記のような直流電源装置では、
二次電池に関する特性(例えば、電池温度,負荷電流,
電解液比重等)を測定する測定回路に電源電力を供給す
る電源用配線と、測定回路の出力信号を離れた位置にあ
る外部回路へ伝送する信号伝送用配線とが必要であり、
測定回路の数に応じてこれらの配線数が増加する。一例
として、電池の温度をサーミスタで測定する場合の装置
の構成と動作を図8により説明する。同図において、1
は鉛蓄電池等の二次電池、2aは蓄電池1の温度をサー
ミスタにより検出して外部回路(例えば、無停電電源装
置の制御回路,表示盤等)へ検出信号を伝送する電池温
度測定回路、4は外部の直流電源、11及び12は電池
1から図示しない負荷へ電力を供給する配線、21及び
22は電池1の温度に関する測定出力信号を外部回路4
3に伝送する信号線である。41及び42は直流電源4
から電池温度測定回路2aに給電する配線である。以上
のような構成により二次電池1の温度に関する特性信号
を外部回路43に伝送する。この場合、配線21,22
で伝送する信号は一般に直流信号である。
【0003】なお、伝送信号をデジタル信号として重畳
伝送する方式もあったが、信号の直列変換回路や並列変
換回路等の変復調回路が必要であり、回路構成が複雑に
なる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の直
流電源装置では、二次電池1と外部の回路とを接続する
配線数が多くなり、構成が複雑になって配線作業が面倒
になるという問題が生じる。
【0005】本発明の目的は、二次電池と外部の回路と
を接続する配線の数を少くできる電池特性測定回路付き
の直流電源装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、実施
例の図面に見られるように、負荷に直流電力を供給する
直流電源として二次電池1を用い、二次電池1側には該
二次電池の特性を測定するための測定回路2を配置し、
二次電池から離れた位置にある外部回路43に伝送線路
を介して測定回路の出力を伝送する直流電源装置を対象
にする。本発明では、測定回路2として測定出力を交流
信号として出力するように構成したものを用いる。そし
て負荷に直流電力を供給する出力線路11,12を伝送
線路として利用し、出力線路に測定回路2の出力を重畳
して外部回路43に伝送する。
【0007】請求項2の発明は、二次電池1から離れた
位置にある外部直流電源4から給電線路41,42を介
して測定回路2に給電が行われる直流電源装置を対象と
する。そして本発明でも、測定回路2として測定出力を
交流信号として出力するように構成されたものを用い
る。その上で外部直流電源4からの給電線路41,42
を伝送線路として利用し、給電線路に測定回路2の出力
を重畳して外部回路43に伝送する。
【0008】請求項3の発明は、複数の測定回路が用い
られる場合を対象とする。本発明では、複数の測定回路
2,3の一部の測定回路2としては測定出力を交流信号
として出力するように構成されたものを用い、残りの測
定回路3としては測定出力を直流信号として出力するよ
うに構成されたものを用いる。そして伝送線路41,4
2に複数の測定回路の出力を重畳して外部回路43に伝
送する。
【0009】
【作用】請求項1または2の発明の直流電源装置におい
ては、二次電池1の特性を測定する測定回路2の測定出
力を交流信号とし、この交流信号を二次電池1から負荷
への出力線路11,12に重畳するか、または外部直流
電源4から測定回路2に給電する給電線路41,42に
重畳して、交流信号を外部回路43に伝送する。従っ
て、本発明によれば少い配線数で、二次電池1の特性を
測定した測定信号を外部回路に伝送することができる。
【0010】また請求項3の直流電源装置においては、
二次電池1の異なる特性を複数の測定回路2,3で測定
する場合に、一部の測定出力を交流信号とし、残りの測
定出力を直流信号として、両測定信号を同一の伝送線路
41,42に重畳して外部回路43に伝送するため、測
定回路の数が多くなった場合でも、少ない配線数で測定
信号を外部回路43に伝送することができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1において、1は負荷に給電する二次電池、2
はこの電池の温度情報をサーミスタにより検出する電池
温度測定回路、4は外部の直流電源、5は電池温度測定
回路2の出力側に直流電流が流入するのを阻止するコン
デンサである。6はコンデンサ、7はコイルで、これら
はフィルタを形成しており、外部の直流電源4から測定
回路2へ入力される直流電流を通過させながら、測定回
路2からの交流出力信号が測定回路の入力側に流入する
のを阻止する役目をする。11及び12は二次電池1か
ら図示しない負荷に給電するための配線であり、41及
び42は外部直流電源4から測定回路2に給電するため
の配線であり、43は測定回路2から出力される検出信
号を受ける外部回路である。
【0012】本実施例においては、二次電池1から配線
11,12により負荷に給電する。電池温度測定回路2
は、配線41,42を通して外部直線電源4より給電さ
れて電池1の温度情報を検出し、測定出力をパルス幅の
変わる交流信号に変換して、配線41,42を通して外
部回路43へ精度良く伝送する。本実施例は、図8の従
来例と比較して電池1と外部とを接続する配線数が2本
少なくなり、それだけ構造及び配線作業が簡単になる。
尚外部回路43では、受信した交流信号をそのまま信号
処理してもよいが、交流信号を直流信号に変換してその
後の処理をしてもよいのは勿論である。
【0013】図2は本発明の他の実施例を示したもの
で、同図で図1の実施例と同一部分には同じ符号を付し
てある。図1の実施例との構成の差異は、外部の直流電
源の代りに二次電池1から電池温度測定回路2に給電す
る点である。測定回路2は測定信号をパルス幅が変化す
る交流信号に変換して出力し、配線11,12を伝送線
路として利用して外部回路43に伝送する。この場合、
二次電池1からの直流電流が外部回路43に流入しない
ようにコンデンサ8を接続している。なお、配線11,
12の先に接続される図示しない負荷に流れる直流電流
と比較して、コンデンサ8がない場合に外部回路43に
流れる直流電流が非常に小さい場合には、コンデンサ8
は省略してもよい。
【0014】図2の実施例においても、図1の実施例と
同様に、電池温度測定回路2から出力されるパルス幅の
変化する交流信号で二次電池1の温度に関する情報を外
部回路43に精度良く伝送する。図2の実施例によれ
ば、二次電池1を電池温度測定回路2の電源として利用
するため、図1の実施例と比較して外部への配線数が2
本、図8の従来例と比較して4本も少なくなり、構造及
び配線作業が一層簡単になる。
【0015】次に、図1及び図2の実施例における電子
回路の具体的な構成例をそれぞれ図3の(A)及び
(B)に示した。これらの図面において、図1及び図2
と同一部分にはそれぞれ同じ符号を付してある。13は
抵抗、14はツエナーダイオードで、これらの直列回路
で安定な直流電源回路を構成している。尚この直列回路
は、直流電源の電圧が安定している場合には設けなくて
もよい。23は電池1の温度を検出するサーミスタで、
その電気抵抗値は温度上昇に対応して指数関数的に減少
する。24は演算増幅器、25,26は抵抗、27はコ
ンデンサであり、これらは無安定マルチバイブレータ回
路を形成しており、矩形波の交流出力が発生する。この
矩形波信号のパルス幅Tは次式で与えられる。
【0016】 T=K1 ・R23・C27 …(1) ここで、R23:サーミスタ23の抵抗値 C27:コンデンサ27の容量値 K1 :定数 以上により、電池1の温度が上昇すると、サーミスタ2
3の抵抗値が小さくなり、演算増幅器24からはパルス
幅の狭い矩形波状の交流信号が出力されることになる。
この交流信号は、コンデンサ5を通り配線41,42ま
たは配線11,12によって外部回路43に伝送され
る。なお、演算増幅器24から出力される矩形波状のパ
ルス信号からなる交流信号は、コイル7とコンデンサ6
からなるフィルタの作用により抵抗13側には伝わらな
い。特に図3(B)に示した回路のように、測定回路2
の電源として二次電池1を用いると、増幅器24とその
電源である二次電池との距離が短くなるため、増幅器2
4が外部からの電気的雑音の影響を受け難いという利点
がある。
【0017】図4は、上記の外部回路43に伝送される
矩形波状のパルス信号の波形を示したもので、二次電池
1の温度が上昇し、サーミスタ23の抵抗値が減少する
のに対応して矩形波信号のパルス幅はT1 ,T2 ,T3
と狭くなり、逆に周波数は増加する。これにより、二次
電池1の温度情報を外部回路43に精度良く伝送でき
る。上記信号のパルス幅は配線41,42や配線11,
12の抵抗値の影響を受けないので、伝送距離を長くで
きる。また、配線41,42や配線11,12に流れる
直線電流の変動にも影響されない。
【0018】次に、本発明の別の実施例を図5に基づい
て説明する。同図において、前述の実施例と同一部分に
は同じ符号を付してある。本実施例は、二次電池1の温
度に加えて二次電池1から配線11,12を通して図示
しない負荷に流れる電流を測定し、外部回路43に測定
信号を伝送する場合の実施例である。図5の3はホール
素子を検出体として電池1の放電電流を測定して信号を
出力する放電電流測定回路である。本実施例では、二次
電池1が電池温度測定回路2と放電電流測定回路3の電
源として利用されている。
【0019】図6は、上記図5の実施例の具体的な回路
構成を示したもので、図5及び図3(A)の例と同一部
分には同じ符号を付してある。図6の33は電池1の放
電電流を検出するホール素子、34は演算増幅器、3
5,36,37は抵抗である。ホール素子33に対する
矢印は二次電池1から配線11,12を通って負荷に流
れる電流によって生ずる磁界Bを示したものである。こ
の磁界Bに直交する方向の電流が流れるように、抵抗3
7を通してホール素子33に電流Iを流す。これによ
り、ホール素子33には電流Iと磁界Bとに直交する方
向の電圧Vh が誘起される。この電圧Vh は次式で与え
られる。
【0020】 Vh =K2 ・I・B …(2) ここで、B:電池1からの負荷電流により生ずる磁界の
強さ I:ホール素子33に流れる電流 K2 :定数 上記の電圧Vh を増幅器34により増幅すると、Vo な
る直流出力電圧が得られ、その値は次式で示される。
【0021】 Vo =(R35+R36/R35)・Vh =K3 ・B …(3) ここで、R35:抵抗35の抵抗値 R36:抵抗36の抵抗値 K3 :定数[=(R35+R36/R35)・K2 ・I] 上記式における磁界の強さBは、電池1から負荷に流れ
る電流の大きさに対応するものゆえ、出力電圧Vo はこ
の電流に比例する大きさの直流電圧となる。この直流電
圧Vo はコイル7を通過して配線41,42を通って外
部回路43に伝送されるが、コンデンサ5によって遮断
されるので温度測定回路2には伝わらない。一方、温度
測定回路2から出力される前述の矩形波状パルス信号
は、コンデンサ5を通過して配線41,42を通って外
部回路43に伝送されるが、コイル7とコンデンサ6か
らなるフィルタの作用によって放電電流測定回路3には
伝わらない。
【0022】以上のようにして、結局外部回路43に
は、例えば図7に示すような形状の出力信号が伝送され
ることになる。図7は電池1の温度が上昇し、電池1か
らの直流負荷電流が増加する過程での出力信号の変化を
示したものである。図示の信号は直流電圧に矩形波のパ
ルス信号が重畳されており、負荷電流の増加に対応して
直流電圧はV1 ,V2 ,V3 と上昇する。また、電池1
の温度上昇によってサーミスタの抵抗値が減少するのに
対応して、矩形波のパルス幅はT1 ,T2 ,T3と狭く
なる。本実施例によれば、以上のようにして、二次電池
1に関連する複数の異なる特性情報を外部回路43に少
ない配線数で精度良く伝送できる。
【0023】なお、前述の実施例において、二次電池1
の特性測定値をパルス幅に変換したのは温度の測定回路
2であるが、電池放電電流の測定回路3でも三角波発生
回路と比較回路を使用すれば直流電圧をパルス幅に変換
できるので、電池の特性信号をパルス幅変化信号として
伝送するのは温度特性信号に限定されない。
【0024】また、前述の実施例では、二次電池1に関
連する特性として二次電池1の温度及び負荷電流につい
て説明したが、これらの外に電池の電解液比重,内部電
気抵抗,内部ガス圧力及び電池電圧等も特性の測定対象
に包含されるのは勿論である。
【0025】また図5の実施例においては、測定回路2
及び3の出力信号を配線41,42に重畳しているが、
測定回路図2の出力信号を負荷への給電線路を構成する
配線11,12に重畳して外部回路に伝送するようにし
てもよい。
【0026】
【発明の効果】以上述べたように、本願発明の直流電源
装置によれば、二次電池の特性を測定回路で測定して測
定出力を交流信号とした上で、請求項1の発明において
は該交流信号を二次電池から外部負荷への給電線に重畳
し、請求項2の発明においては外部直流電源から測定回
路への給電線に重畳して、交流信号を外部回路へ伝送す
るようにしたので、二次電池の特性の測定信号を少い配
線で精度良く長距離に伝送することができる。本願発明
のように配線を少くできれば、配線が簡単になり配線作
業が容易になる利点がある。
【0027】また請求項3の発明によれば、二次電池の
異なる特性を複数の測定回路で測定して、一部の測定出
力は交流信号とし、残りの測定出力は直流信号として、
両測定信号を同一の伝送線路に重畳して外部回路へ伝送
するようにしたので、複数の特性測定信号を少ない配線
数で精度良く伝送することができる。
【0028】以上により、本発明の直流電源装置は、特
に無停電電源装置等で、二次電池と外部回路が離れてい
る場合等に用いて効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す説明図である。
【図2】本発明の他の実施例を示す説明図である。
【図3】(A)は図1の実施例の具体的な構成例を示す
回路図であり、(B)は図2の実施例の具体的な構成例
を示す回路図である。
【図4】図1及び図2の実施例で外部へ伝送される測定
回路交流出力信号の波形例を示す信号波形図である。
【図5】本発明の別の実施例を示す説明図である。
【図6】図5の実施例の具体的な構成例を示す回路図で
ある。
【図7】図5の実施例で外部へ伝送される測定回路出力
信号の波形例を示す信号波形図である。
【図8】従来の直流電源装置の例を示す説明図である。
【符号の説明】
1 二次電池 2 電池温度測定回路 3 放電電流測定回路 4 外部直流電源 11,12 配線(出力線路) 41,42 配線 43 外部回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮地 浩明 東京都新宿区西新宿二丁目1番1号 新 神戸電機株式会社内 (72)発明者 石川 俊昭 東京都新宿区西新宿二丁目1番1号 新 神戸電機株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01M 10/42 - 10/48 G01R 31/36

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負荷に直流電力を供給する直流電源とし
    て二次電池が用いられ、前記二次電池側に該二次電池の
    特性を測定するための測定回路が配置され、前記二次電
    池から離れた位置にある外部回路に伝送線路を介して前
    記測定回路の出力を伝送する直流電源装置であって、 前記測定回路は測定出力を交流信号として出力するよう
    に構成され、 前記負荷に直流電力を供給する出力線路を伝送線路とし
    て利用し、前記出力線路に前記測定回路の出力を重畳し
    て前記外部回路に伝送することを特徴とする直流電源装
    置。
  2. 【請求項2】 負荷に直流電力を供給する直流電源とし
    て二次電池が用いられ、前記二次電池から離れた位置に
    ある外部直流電源から給電線路を介して給電されて前記
    二次電池の特性を測定する測定回路が前記二次電池側に
    配置され、前記二次電池から離れた位置にある外部回路
    に伝送線路を介して前記測定回路の出力を伝送する直流
    電源装置であって、 前記測定回路は測定出力を交流信号として出力するよう
    に構成され、 前記給電線路を伝送線路として利用し、前記給電線路に
    前記測定回路の出力を重畳して前記外部回路に伝送する
    ことを特徴とする直流電源装置。
  3. 【請求項3】 負荷に直流電力を供給する直流電源とし
    て二次電池が用いられ、前記二次電池側に該二次電池の
    特性を測定するための複数の測定回路が配置され、前記
    二次電池から離れた位置にある外部回路に伝送線路を介
    して前記測定回路の出力を伝送する直流電源装置であっ
    て、 前記複数の測定回路の一部の測定回路は測定出力を交流
    信号として出力するように構成され、残りの測定回路は
    測定出力を直流信号として出力するように構成され、 前記伝送線路に前記複数の測定回路の出力を重畳して前
    記外部回路に伝送することを特徴とする直流電源装置。
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