JPS603621B2

JPS603621B2 - 給電装置

Info

Publication number: JPS603621B2
Application number: JP52080835A
Authority: JP
Inventors: 広文吉良; 弘一樽家; 剛毅西谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1977-07-06
Filing date: 1977-07-06
Publication date: 1985-01-29
Also published as: JPS5415138A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は二次電池を使用する給電装置において、連続
使用による電池の過放電現象に伴う、電池の耐用寿命の
低下を防止する手段に関するものである。

商用電源設備のない場所へ移動し、二次電池を電源とし
て使用し、無人で遠隔運転される負荷、例えば移動形遠
隔監視装置等においては、電池の放電可能時間に見合っ
た連続運転可能な時間を、あらかじめ知っておき、定期
的に電池の交換、充電等の点検、保守を行なわなければ
ならない。

しかるに、前記点検、保守が常に定期的に行なわれると
は限らず、点検、保守の間隔が異常に長くなった場合、
その間継続して負荷放電状態にさらされることになる。
すなわち、第１図に示す様な、電池１を直接計測装置な
どの負荷２へ接続した従来例のものについては、長時間
連続運転した場合の電池放電特性は、第２図に示すよう
に満充電状態近くまで充電された電池は、放電開始と共
に、その端子電圧が一旦急激に低下しやがて電池個有の
標準電圧（電池の公称電圧とは異る）Ｅ２（Ｖ）付近で
安定な放電状態を維持する。放電終期になるに従って、
再び急激に低下し始め、電子装置の正常動作領域も外れ
、放電終止電圧Ｅ，（Ｖ）に達する。（通常は放電終期
となり、端子電圧が急激に低下し始め放電終止電圧に達
するまでの間に、電池の交換を行なわなければならない
。）しかし、さらに運転を続けた場合、放電終止電圧を
越えて低下し過放電領域に入り、最終的には端子電圧が
０（Ｖ）に達することになる。この過放電現象により、
電池は二次電池としての機能を失うことがある。すなわ
ち数個の単電池を直列に接続して組電池として構成、使
用される通常の電池は、過放電現象により、各単電池当
りの電圧にばらつきがあった場合、単電池相互間で逆充
電現象を起すことがあり、この逆充電現象により、単電
池内で化学変化が起り、二次電池としての充電効果が減
少し、これによる放電犠牲も劣化する。さらにはこの過
放電のくり返しによって、二次電池としての耐用寿寿命
を極端に減少させることになる。この様な電池の耐用寿
命を低下させる過放電を防止し、もしくは短時間に過放
電となることを防止する手段として本件発明者等は第３
図に示すような給電装置を考えた。

即ち、負荷２と二次電池１の間に、第１電圧検知部２２
、第２電圧検知部２３、及び電源投入遮断部２４を挿入
して構成される。

第４図は第３図に示す給電装置により、過放電現象が防
止されることを示す電池の放電特性を示す図である。

以下第３図及び第４図に従って説明する。第３図に於い
て、満充電状態の電池１に交換し接続されたことにより
第４図に示す標準電圧Ｅ２（Ｖ）以上であることを検知
した第１電圧検出部２２の出力２２１は、電源投入信号
となり電源投入遮断部２４を電源投入保持状態とする。

この状態から負荷２は運転を開始し、電池は放電を開始
する。以後電池端子電圧は、標準電圧Ｅ２（Ｖ）付近の
安定放電状態を経て、放電終期の放電終止電圧Ｅ，（Ｖ
）に達すると第２電圧検知部２３が働きその出力２３１
は、電源遮断信号となり電源投入遮断部２４を電源遮断
保持状態とする。このことによって電池１の負荷２は切
離された状態となり、電池の負荷としては、負荷２より
実質的に小さい第１電圧検知部２２、第２電圧検知部２
３及び電源投入遮断部２４のみの負荷となり無負荷に近
い状態となる。従って、電池端子電圧は、回復現象を呈
し遮断時回復電圧まで上昇し、以後は前記低負荷の状態
で、緩慢な放電特性を示す。

この様にして電池の過放電となるまでの時間を飛躍的に
延長することができる。

しかし乍ら、遮断時は低負荷になるというものの、２つ
の検出部２２，２３を有するので、消費電流の点で無駄
がある。

従って、さらに経済性の向上を図るため回路構成を簡素
化して消費電流を減少することが切望された。この発明
は従来装置の不具合を解消することを目的になされたも
ので、１つの電圧検出部で検出レベルを切換えることに
より、消費電流の少ない簡単な構成で電池の過放電とな
るまでの時間を飛躍的に延長できる給電装置を提供する
。第５図はこの発明の一実施例を示す。

すなわち第５図の実施例は、第３図に示す第１電圧検知
部２２と、第２電圧検知部２３を統合し１つの制御入力
２５２の論理レベル“１”及び“０”で電圧検知レベル
を変更することができ、電源投入保持出力２５１を有す
る１つの電圧検知部２５と電源投入保持信号入力２６１
及び電源投入時、遮断時で“１”及び“０”の論理レベ
ルを出力できる出力信号２６２を有する電源投入遮断部
２６とを電源投入保持出力２５１と電源投入保持信号入
力２６１及び出力信号２６２と制御入力２５２とでフィ
ードバックループができる様に相互接続して構成される
。以下、第５図に従って説明する。電池が接続されてな
い初期状態では、電源投入遮断部２６は遮断状態であり
、その出力信号２６２は“０”の状態を保つ。すなわち
電圧検知部２５の制御入力２５２は“０”でありこの状
態での電圧検知点を、電池の放電終止電圧Ｅ，（Ｖ）に
設定しておくものとする。また、電圧検知部２５は、制
御入力２５２が“１”のときの電圧検知点を標準電圧Ｅ
２（Ｖ）に設定しておくものとする。

この特性を第６図に示す。電池が接続されていない状態
から満充電近くまで充電された電池を接続したことによ
って、制御入力２５２が“１”となり電圧検知部はＥ２
（Ｖ）で初めて電圧を検知し電源投入保持出力２５１が
「オン」状態となる。

電源投入遮断部２６は、電源投入状態となり出力信号２
６２が“０”となる。同時に電圧検知部２５は制御入力
２５２の“１”により電圧検知点がＥ，（Ｖ）に遷移す
る。以後放電状態が続き端子電圧がＥ２（Ｖ）以下にな
るが遷移された電圧検知点Ｅ，（Ｖ）によりＥ，（Ｖ）
までは電源投入保持出力２５１の「オン」状態は継続さ
れる。やがて、放電終期となり放電終止電圧Ｅ，（Ｖ）
を越えて低下することにより電圧検知部２５の電源投入
保持出力２５１が「オフ」状態となり電源投入遮断部２
６は電源遮断状態となる。すなわち初期状態に復旧した
ことになる。以上の説明を図示したものが第７図である
。

端子電圧がｏｖから上昇してＥ２（Ｖ）に達すれば、電
源は投入され投入状態から端子電圧が低下すればＥ，（
Ｖ）まど低下したとき電源は遮断状態となる。この様に
して第５図に示す実施例が過放電に至るまでの時間を飛
躍的に延長することができ、かつ第３図の給電装置と比
べ回路が簡素化され、消費電流が減少、経済性の向上等
で優れており現実的な手段を提供することができる。

第８図はこの発明の具体的な回路の一実施例を示すもの
である。

電池１と装置主都２１の間に挿入される電圧検知部２５
は、抵抗１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１
０６、ダイオード１０７，１０８、トランジスタ１０９
，１１０から構成され、電源投入遮断部２６はリレー２
０１とその接点２０３及びダイオード２０２から構成さ
れる。

また第８図中のリレーに流れる電流ｌｃ（ｍＡ）とと端
子電圧Ｅ（Ｖ）の関係を第９図に示す。以下第８図及び
第９図に従って説明する。ここでダイオード１０７，１
０８、抵抗１０５，１０６及びトランジスタ１１０から
構成されるスイッチング回路のスレッショルド電圧ＥＴ
Ｈを下式の様に、Ｅ…：Ｅ．（Ｒ．舞台費；髭皆旨，。

３）（Ｖ）：Ｅ２（Ｒ．鯖皆豊川２）（Ｖ）…（式１）
ここでＥＴＨ；スイッチング回路のスレツショルド電圧
（ｖ）、Ｅ，：電池放電終止電圧ｖ、Ｅ２；電池標準電
圧ｖ、ＲＩＯ１；抵抗１０１の抵抗値Ｑ、ＲＩ０２：抵
抗１０２の抵抗値０、ＲＩ０３；抵抗１０３の抵抗値○
、尚トランジスタ１０９のコレクター、ェミッタ間の飽
和電圧ＶｃＥはｏｖと仮定する。

抵抗１０１，１０２，１０３と電池放電終止電圧Ｅ，（
ｖ）電池標準電圧Ｅ２（Ｖ）とで（式１）の等式を満足
するような関係にしておくものとする。端子電圧Ｂが０
（ｖ）の状態では、リレー２０１はオフ状態にありその
接点２０３は実線の状態に投入されている。電池を接続
した状態で、制御入力２５２はリレー接点２０３を介し
て電圧印加状態となり抵抗１０４を介して、トランジス
タ１０９はバイアスされ、オン状態となり、抵抗ＩＤ３
はショートされる。すなわち前記トランジスタ１１０を
含むスイッチング回路のスレッショルドを通過する点、
すなわち電圧検知点はＥ２（Ｖ）でありＥ２（Ｖ）以上
になることによつてトランジスタ１１０がオン、リレー
２０１がオン、その接点が破線の状態すなわち電源投入
状態となる。電源投入状態になることによって、電源投
入遮断部出力信号２６２は無電圧となり制御入力２５２
、抵抗１０４を介してトランジスタ１０９はオフ状態に
なる。従って、電圧検知部２５の検知点は、新しくＥ，
（Ｖ）に遷移したことになる。この様にして電子装置主
部２１が運転され、電池１が放電され電池端子電圧が放
電終止電圧Ｅ，（Ｖ）を越えたとき電源遮断部２６は遮
断状態となる。尚、電源遮断状態における負荷は抵抗１
０１，１０２のルート、抵抗１０１、ダイオード１０７
，１０８、抵抗１０５，１０６、トランジスタ１１０の
ルート及びリレー接点２０３、抵抗１０４、トランジス
ター０９のルートのルートのみであり、微少負荷電流、
例えば数ｍＡ程度におさえることができる。

以上のようにこの発明は消費電流の少ない簡単な構成で
二次電池の耐用寿命を延長することができ、また電池の
点検、交換等保守運営が容易になり保守運営に必要な経
費人員を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の適用例を示す図、第２図は第１０図の適
用例における電池の放電特性を示す図、第３図は従来の
給電装置を示す図、第４図は従来装置における電池の放
電特性を示す図、第５図はこの発明に係る給電装置の一
実施例を示す図、第６図は第５図における電圧検知部２
５の制御入力に５対する電圧検知点の遷移を示す図、第
７図は第５図における電源投入遮断部２６の動作を示す
図、第８図は第５図における電圧検知部２５、電源投入
遮断部２６を含む電源入力部の具体的な一実施例を示す
図、第９図は第８図における端子電圧Ｅ０（Ｖ）とｌｃ
（ｍＡ）の関係を示す図である。なお図中同一符号は同一部分を示す。１・・・・・・二
次電池、２・・・・・・負荷、２５・・・・・・電圧検
知部、２６・・・・・・電源投入遮断部。第１図第２図第３図第４図第５図第６図第７図第８図第９図

Claims

【特許請求の範囲】

１電池と負荷に直列接続されて、遮断時は第１の論理
信号を出力し、投入時は第２の論理信号を出力する電源
投入遮断部と、上記電池に並列接続されて、上記第１の
論理信号を入力すると第１の検出レベルが設定され、上
記第２の論理信号を入力すると上記第１の検出レベルよ
り小さい第２の検出レベルが設定され、上記電池の端子
電圧が上記第１の検出レベル以上のとき上記負荷に投入
信号を出力し、上記端子電圧が上記第２の検出レベルよ
り小さいとき上記負荷に遮断信号を出力する電圧検出部
とを備えた給電装置。