(57)【要約】【課題】負荷に対して途切れることなくエネルギーを供給できることを特徴とする電源装置の電池制御方式を提供する。【解決手段】電源装置に複数の蓄電池を備え，負荷にエネルギーを供給する蓄電池のエネルギー残量が少なくなった時点でその蓄電池を回路から切り放し，エネルギー残量が多い蓄電池を回路に接続し，蓄電池が切り替わったことを表示，通知することでエネルギー残量の少なくなった蓄電池に充電をするための充電回路への接続および蓄電池の交換を行う。【選択図】図１
2006223035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個のエネルギー蓄積手段をそなえた電源装置において，当該エネルギー蓄積手段が２個の蓄電池であって，蓄電池のエネルギーを負荷に供給するための回路と，蓄電池に充電するための装置のそれぞれに接続できるような切り換えスイッチを設け，一方の蓄電池でエネルギーを負荷に供給しながら，同時にもう一方で蓄電池にエネルギーを補充することができる構成を持ち，負荷に対して途切れることなくエネルギーを供給できることを特徴とする電源装置の電池制御方式。
【請求項２】
請求項１のエネルギー蓄積手段が３個で構成されていることを特徴とする請求項１記載の電池制御方式。
【請求項３】
請求項１のエネルギー補充手段が電池の交換によることを特徴とする請求項１記載の電池制御方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数個の蓄電池を用いた電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エネルギーの残量が電圧の二乗に比例し,エネルギーを取り出すにしたがい電圧が低下するコンデンサからなる蓄電池を用い，１対の蓄電池で並列接続と直列接続との切換手段を有する電池ユニットを構成して該電池ユニットを複数段に直列接続し，出力電圧の低下により前記複数段の電池ユニットを１段ずつ段階的に並列接続から直列接続に切り換えることにより前記出力電圧の変動幅を抑えるようにした直並列切換蓄電源装置において，蓄電池の残量検出の方法として，前記直並列切換蓄電源の前記出力電圧を検出する電圧検出手段と，前記複数段の電池ユニットのそれぞれの切換信号を検出する切換検出手段と，前記電圧検出手段により検出した電圧と前記直並列切換蓄電源の静電容量と前記複数段の電池ユニットの切換信号に基づき前記直並列切換蓄電源のエネルギーの残量を求める演算手段とを備えることが知られている。
【０００３】
これを図２で説明する。図２は従来の電源装置の構成図である。図２において１０１は直並列切換蓄電源回路，１０２は出力調整回路，１０３は負荷，１０４は係数付加演算回路，１０５は残量表示器，Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ２１，Ｃ２２は蓄電池，Ｓ１１〜Ｓ１３，Ｓ２１〜Ｓ２３は直並列切換スイッチ，Ｓ１４，Ｓ２４は補助スイッチである。本例では，出力調整回路１０２を経て負荷１０３でエネルギーを消費された蓄電池Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ２１，Ｃ２２の電圧より係数付加演算回路１０４において出力調整回路１０２に供給する電圧の変動が最も少なくなるような，直並列切換スイッチＳ１１〜Ｓ１３，Ｓ２１〜Ｓ２３の回路の開閉の組み合わせを演算し，切換スイッチＳ１１〜Ｓ１３，Ｓ２１〜Ｓ２３を作動させることによってＣ１１，Ｃ１２，Ｃ２１，Ｃ２２の直列接続，並列接続を切り換え，出力調整回路１０２に供給する電圧の変動を少なくすることができる。このように複数個の蓄電池のエネルギー残量を演算し電源装置の出力電圧の変動を少なくする方法については特許第３５２９６２３号が知られている。
【特許文献１】特許第３５２９６２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような電源装置は出力電圧の変動を少なくし，蓄電池の持つエネルギーを最大限利用することができるが，常に蓄電池が装置内で回路に組み込まれるため，全ての蓄電池がエネルギーを全て消費してしまうまで蓄電池を取り外すことができず，全ての蓄電池のエネルギーを全て消費してしまった場合には，負荷に電力を供給するという電源装置としての機能が停止してしまい，電源装置としての機能を復旧させるためには，蓄電池それぞれを回路から切り離して充電する必要があるという問題がある。そこで本発明の課題は，負荷に電力を供給するという電源装置としての機能を停止させなることなく，エネルギーの補充ができる方式を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は，電源装置としての機能を停止させない手段として，複数の蓄電池を交互に充電できるようにしたものである。電源装置に複数の蓄電池を備え，負荷にエネルギーを供給する蓄電池のエネルギー残量が少なくなった時点でその蓄電池を回路から切り放し，エネルギー残量が多い蓄電池を回路に接続し，エネルギー残量の少なくなった蓄電池に充電をするための充電回路への接続あるいは交換を行うものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば，電源装置が電力の供給を停止することなく，蓄電池の充電あるいは交換が可能となる。
【実施例１】
【０００７】
本発明の第一の実施例を図１で説明する。図１は本発明の第一の実施例の構成を示す図である。また図２と同一部分には同一番号を付してある。図１においてＳ３１，Ｓ３２は本発明に係るスイッチで，Ｓ３１とＳ３２は常にａとｃ，またはｂとｃのいずれかの回路が接続され，Ｓ３１とＳ３２とは常に同じ組み合わせでａとｃ，またはｂとｃの回路が接続されるように連動する。出力調整回路１０２は，負荷１０３に供給する電圧あるいは電流を一定値に保つ回路である。電圧検出回路１０６は蓄電池Ｃ３ａと蓄電池Ｃ３ｂのそれぞれの電圧Ｖａ，Ｖｂを計測し，あらかじめ設定しておいた電圧Ｖｔより高いか低いかを比較し，その結果によってスイッチＳ３１とＳ３２の接続する回路を切り換える。電圧検出回路１０６にあらかじめ設定しておく電圧は，蓄電池のエネルギー残量が少なくなり，充電を必要とすると判定される電圧であり，蓄電池Ｃ３ａおよび蓄電池Ｃ３ｂの種類や性能によって変更できるものである。
【０００８】
次に動作を説明する。あらかじめ蓄電池Ｃ３ａおよびＣ３ｂは，両方とも十分に充電がされているものとする。スイッチＳ３１とＳ３２は図１に示すようにａとｃの回路が接続されており，出力調整回路１０２には，蓄電池Ｃ３ａからＳ３１を通して電力が供給され，出力調整回路１０２から負荷１０３に電力が供給されている。負荷１０３による電力が消費され，蓄電池Ｃ３ａの電圧Ｖａがその電圧検出回路１０６に設定された電圧Ｖｔより低くなった場合，電圧検出回路１０６は，蓄電池Ｃ３ａのエネルギー残量が少なくなったので充電が必要であると判定し，Ｓ３１とＳ３２の接続を変更しｂとｃの回路を接続する。
【０００９】
すると蓄電池Ｃ３ａはＳ３１によって出力調整回路１０２からは切り離され，出力調整回路１０２へは蓄電池Ｃ３ｂがＳ３１を通して接続され，負荷１０３へは引き続き電力が供給される。蓄電池Ｃ３ａは，スイッチＳ３２を通して充電装置１０７に接続され，充電装置１０７から供給される電力によって蓄電池Ｃ３ａは充電される。充電装置１０７で蓄電池Ｃ３ａに満充電するのに必要な時間は，負荷１０３により電力が消費されて蓄電池Ｃ３ｂの電圧Ｖｂが電圧検出回路１０６に設定された電圧Ｖｔより低くなるまでに必要な時間に対して十分に短い時間であるとする。充電装置１０７で蓄電池Ｃ３ａの電圧Ｖａが電圧検出回路１０６に設定された電圧Ｖｔより高くなったあと，負荷１０３による電力が消費され，蓄電池Ｃ３ｂの電圧Ｖｂがその電圧検出回路１０６に設定された電圧Ｖｔより低くなった場合，電圧検出回路１０６は，蓄電池Ｃ３ｂのエネルギー残量が少なくなったので充電が必要であると判定し，Ｓ３１とＳ３２の接続を変更しａとｃの回路を接続する。
【００１０】
すると蓄電池Ｃ３ｂはＳ３１によって出力調整回路１０２からは切り離され，出力調整回路１０２へは蓄電池Ｃ３ａがＳ３１を通して接続され，負荷１０３へは引き続き電力が供給される。蓄電池Ｃ３ｂは，スイッチＳ３２と通して充電装置１０７に接続され，充電装置１０７から供給される電力によって蓄電池Ｃ３ｂは充電される。以上のように蓄電池Ｃ３ａと蓄電池Ｃ３ｂは交互に電圧調整回路１０２と充電装置１０７に接続され，一方で負荷１０３に電力を供給しながら，もう一方では充電装置によって充電されるというサイクルを繰り返し，負荷１０３には途切れることなく電力を供給しながら蓄電池のエネルギーの補充をすることができるようになる。
【実施例２】
【００１１】
次に本発明の第二の実施例を図３で説明する。図３は本発明の第二の実施例を示す構成図で，図１，図２と同一部分には同一番号を付してある。図３においてＳ４１，Ｓ４２は本発明に係るスイッチで，Ｓ４１とＳ４２は常にａとｄ，またはｂとｄ，またはｃとｄのいずれかの回路が接続され，Ｓ４１とＳ４２とは常に同じ組み合わせでａとｄ，またはｂとｄ，またはｃとｄの回路が接続されるように連動する。電圧検出回路１０８は蓄電池Ｃ３ａと蓄電池Ｃ３ｂと蓄電池Ｃ３ｃのそれぞれの電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃを計測し，あらかじめ設定しておいた電圧Ｖｔより高いか低いかを比較し，その結果によってスイッチＳ４１とＳ４２の接続する回路を切り換える。電圧検出回路１０８にあらかじめ設定しておく電圧は，蓄電池のエネルギー残量が少なくなり，充電を必要とすると判定される電圧であり，蓄電池Ｃ３ａおよび蓄電池Ｃ３ｂおよび蓄電池Ｃ３ｃの種類や性能によって変更できるものである。
【００１２】
次に動作を説明する。あらかじめ蓄電池Ｃ３ａおよびＣ３ｂおよびＣ３ｃは，すべて十分に充電がされているものとする。スイッチＳ４１とＳ４２は図３に示すようにａとｄの回路が接続されており，出力調整回路１０２には，蓄電池Ｃ３ａからＳ４１を通して電力が供給され，出力調整回路１０２から負荷１０３に電力が供給されている。負荷１０３による電力が消費され，蓄電池Ｃ３ａの電圧Ｖａがその電圧検出回路１０８に設定された電圧Ｖｔより低くなった場合，電圧検出回路１０８は，蓄電池Ｃ３ａのエネルギー残量が少なくなったので充電が必要であると判定し，Ｓ４１とＳ４２の接続を変更しｂとｄの回路を接続する。すると蓄電池Ｃ３ａはＳ４１によって出力調整回路１０２からは切り離され，出力調整回路１０２へは蓄電池Ｃ３ｂがＳ４１を通して接続され，負荷１０３へは引き続き電力が供給される。
【００１３】
蓄電池Ｃ３ａは，スイッチＳ４２を通して充電装置１０７に接続され，充電装置１０７から供給される電力によって蓄電池Ｃ３ａは充電される。充電装置１０７で蓄電池Ｃ３ａに満充電するのに必要な時間は，負荷１０３により電力が消費されて蓄電池Ｃ３ｂの電圧Ｖｂが電圧検出回路１０８に設定された電圧Ｖｔより低くなるまでに必要な時間に対して十分に短い時間であるとする。充電装置１０８で蓄電池Ｃ３ａの電圧Ｖａが電圧検出回路１０６に設定された電圧Ｖｔより高くなったあと，負荷１０３による電力が消費され，蓄電池Ｃ３ｂの電圧Ｖｂがその電圧検出回路１０８に設定された電圧Ｖｔより低くなった場合，電圧検出回路１０８は，蓄電池Ｃ３ｂのエネルギー残量が少なくなったので充電が必要であると判定し，Ｓ４１とＳ４２の接続を変更しｃとｄの回路を接続する。
【００１４】
すると蓄電池Ｃ３ｂはＳ４１によって出力調整回路１０２からは切り離され，出力調整回路１０２へは蓄電池Ｃ３ｃはＳ４１を通して接続され，負荷１０３へは引き続き電力が供給される。蓄電池Ｃ３ｂは，スイッチＳ４２を通して充電装置１０７に接続され，充電装置１０７から供給される電力によって蓄電池Ｃ３ｂは充電される。充電装置１０８で蓄電池Ｃ３ｂの電圧Ｖｂが電圧検出回路１０８に設定された電圧Ｖｔより高くなったあと，負荷１０３による電力が消費され，蓄電池Ｃ３ｃの電圧Ｖｃがその電圧検出回路１０８に設定された電圧Ｖｔより低くなった場合，電圧検出回路１０８は，蓄電池Ｃ３ｃのエネルギー残量が少なくなったので充電が必要であると判定し，Ｓ４１とＳ４２の接続を変更しａとｄの回路を接続する。
【００１５】
すると蓄電池Ｃ３ｃはＳ４１によって出力調整回路１０２からは切り離され，出力調整回路１０２へは蓄電池Ｃ３ａがＳ４１を通して接続され，負荷１０３へは引き続き電力が供給される。蓄電池Ｃ３ｃは，スイッチＳ４２を通して充電装置１０７に接続され，充電装置１０７から供給される電力によって蓄電池Ｃ３ｃは充電される。以上のように蓄電池Ｃ３ａと蓄電池Ｃ３ｂと蓄電池Ｃ３ｃは順番に電圧調整回路１０２と充電装置１０７に接続され，一方で負荷１０３に電力を供給しながら，もう一方では充電装置によって充電されるというサイクルを繰り返し，負荷１０３には途切れることなく電力を供給しながら蓄電池のエネルギーの補充をすることができるようになる。
【実施例３】
【００１６】
本発明の第三の実施例を図４で説明する。図４は本発明の第三の実施例の構成を示す図である。また図１，図２，図３と同一部分には同一番号を付してある。Ｓ３１は常にａとｃ，またはｂとｃのいずれかの回路が接続される。出力調整回路１０２は，負荷１０３に供給する電圧あるいは電流を一定値に保つ回路である。電圧検出回路１０６は電池Ｂ３ａと電池Ｂ３ｂのそれぞれの電圧Ｖａ，Ｖｂを計測し，あらかじめ設定しておいた電圧Ｖｔより高いか低いかを比較し，その結果によってスイッチＳ３１の接続する回路を切り換える。電圧検出回路１０６にあらかじめ設定しておく電圧は，電池のエネルギー残量が少なくなり，電池の交換を必要と判定される電圧であり，電池Ｂ３ａおよび電池Ｂ３ｂの種類や性能によって変更できるものである。表示回路１０９は，電池Ｂ３ａ，Ｂ３ｂの交換時期を知らせるための発光装置である。
【００１７】
次に動作を説明する。電池Ｂ３ａおよびＢ３ｂは，両方とも十分にエネルギーが残っているものとする。スイッチＳ３１は図１に示すようにａとｃの回路が接続されており，出力調整回路１０２には，電池Ｂ３ａからＳ３１を通して電力が供給され，出力調整回路１０２から負荷１０３に電力が供給されている。負荷１０３による電力が消費され，電池Ｂ３ａの電圧Ｖａがその電圧検出回路１０６に設定された電圧Ｖｔより低くなった場合，電圧検出回路１０６は，電池Ｂ３ａのエネルギー残量が少なくなったので交換が必要であると判定し，Ｓ３１の接続を変更しｂとｃの回路を接続する。すると電池Ｂ３ａはＳ３１によって出力調整回路１０２からは切り離され，出力調整回路１０２へは電池Ｂ３ｂがＳ３１を通して接続され，負荷１０３へは引き続き電力が供給される。
【００１８】
ここで電圧検出回路１０６が表示回路１０９に対して電池Ｂ３ａの交換が必要であることを表示するよう通知し，表示回路１０９は発光することで，電池Ｂ３ａの交換が必要であることを表示する。表示回路１０９の表示を見た管理者は電池Ｂ３ａをエネルギーが残っているものと交換する。電池Ｂ３ａが交換されたことは，電池Ｂ３ａの電圧Ｖａが電圧検出回路１０６に設定された電圧Ｖｔより高い電圧になることで判定でき，表示回路１０９に対して電池Ｂ３ａの交換が必要であることの表示を停止するよう通知し，表示回路１０９は発光を止め，電池Ｂ３ａが交換はエネルギー残量が十分であり，交換の必要がないことを示す。電池交換がされたあと，負荷１０３による電力が消費され，電池Ｂ３ｂの電圧Ｖｂがその電圧検出回路１０６に設定された電圧Ｖｔより低くなった場合，電圧検出回路１０６は，電池Ｂ３ｂのエネルギー残量が少なくなったので充電が必要であると判定し，Ｓ３１の接続を変更しａとｃの回路を接続する。
【００１９】
すると電池Ｂ３ｂはＳ３１によって出力調整回路１０２からは切り離され，出力調整回路１０２へは電池Ｂ３ａがＳ３１を通して接続され，負荷１０３へは引き続き電力が供給される。ここで電圧検出回路１０６が表示回路１０９に対して電池Ｂ３ｂの交換が必要であることを表示するよう通知し，表示回路１０９は発光することで，電池Ｂ３ｂの交換が必要であることを表示する。表示回路１０９の表示を見た管理者は電池Ｂ３ｂをエネルギーが残っているものと交換する。電池Ｂ３ｂが交換されたことは，電池Ｂ３ｂの電圧Ｖｂが電圧検出回路１０６に設定された電圧Ｖｔより高い電圧になることで判定でき，表示回路１０９に対して電池Ｂ３ｂの交換が必要であることの表示を停止するよう通知し，表示回路１０９は発光を止め，電池Ｂ３ｂはエネルギー残量が十分であり，交換の必要がないことを示す。以上のように電池Ｂ３ａと電池Ｂ３ｂは交互に電圧調整回路１０２に接続され，電圧調整回路１０２から切り離されている間にエネルギー残量が十分な電池と交換するというサイクルを繰り返し，負荷１０３には途切れることなく電力を供給しながら，電池を交換することができるようになる。
【００２０】
以上の実施例では，蓄電池あるいは電池の数量を２ないし３としたが，それ以上の数量であっても，同様の効果を得ることができる。また，蓄電池の場合は充電装置に接続し，充電と電力供給を繰り返す方法としたが，蓄電池を充電装置に接続せず，電池交換が必要であることを表示し，エネルギー残量が少なくなった蓄電池をエネルギー残量が十分な蓄電池と交換することでも同様の効果が得られる。また，電池交換が必要であることを示す表示装置は発光装置に限らず，発音装置，また有線あるいは無線を通じた信号の通知によっても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例における構成図。
【図２】従来方式の構成図。
【図３】本発明の第二の実施例における構成図。
【図４】本発明の第三の実施例における構成図。
【符号の説明】
【００２２】
１０１…直並列切換蓄電源回路
１０２…出力調整回路
１０３…負荷
１０４…係数付加演算回路
１０５…残量表示器
１０６，１０８…電圧検出回路
１０７…充電装置
１０９…表示回路
Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ３ａ，Ｃ３ｂ，Ｃ３ｃ…蓄電池
Ｂ３ａ，Ｂ３ｂ…電池
Ｓ１１〜Ｓ１３，Ｓ２１〜Ｓ２３…直並列切換スイッチ
Ｓ１４，Ｓ２４…補助スイッチ
Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ４１，Ｓ４２…接続先回路切換スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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