JP3241549U

JP3241549U - DC power supply unit and DC power drive system

Info

Publication number: JP3241549U
Application number: JP2023000226U
Authority: JP
Inventors: 大樹有賀; 昭人藤森; 敏宏牛山
Original assignee: 株式会社諏訪三社電機
Priority date: 2023-01-26
Filing date: 2023-01-26
Publication date: 2023-04-12
Anticipated expiration: 2033-01-26

Abstract

【課題】様々なＤＣ電圧を供給可能でありながら、無駄な電力消費を抑えることができる直流電源供給ユニットを提供する。【解決手段】少なくともバッテリー１１０を含む電力源１００から供給される電力に基づいて所定電位のＤＣ電圧を生成し、外部に接続される負荷２００に対し直流による電源を供給する直流電源供給ユニット１であって、電力源１００からのＤＣ電圧を昇圧又は降圧して所定電位のＤＣ電圧を出力する複数のＤＣ／ＤＣ変換部１０と、各々のＤＣ／ＤＣ変換部１０と電力源１００との間にそれぞれ配置され、当該ＤＣ／ＤＣ変換部１０と電力源１００との間の回路の開閉をそれぞれ行う複数の開閉スイッチ２０と、を備え、開閉スイッチ２０は、外部からの入力信号に基づいて開閉制御される、又は、当該直流電源供給ユニット１に設けられたハードウェアスイッチ４０の状態に基づいて開閉制御される。【選択図】図１A DC power supply unit capable of suppressing wasteful power consumption while being able to supply various DC voltages is provided. A DC power supply unit (1) that generates a DC voltage of a predetermined potential based on power supplied from a power source (100) including at least a battery (110) and supplies DC power to an externally connected load (200). Between a plurality of DC/DC converters 10 that step up or step down the DC voltage from the power source 100 and output a DC voltage of a predetermined potential, and between each DC/DC converter 10 and the power source 100 and a plurality of open/close switches 20 arranged respectively for opening and closing the circuit between the DC/DC conversion unit 10 and the power source 100. The open/close switch 20 controls opening/closing based on an input signal from the outside. or controlled based on the state of the hardware switch 40 provided in the DC power supply unit 1 . [Selection drawing] Fig. 1

Description

本考案は、商用電源が得られない場所においても安定した直流電源を供給することができる直流電源供給ユニット、及び、そのような該直流電源供給ユニットからの直流電源で負荷が駆動する直流電源駆動システムに関する。 The present invention provides a DC power supply unit that can supply stable DC power even in places where commercial power is not available, and a DC power supply drive that drives a load with DC power from such a DC power supply unit. Regarding the system.

電圧が異なる複数の直流電圧を出力する直流電源供給ユニットが知られている。例えば特許文献１の図３及び図４には、ＡＣ１００Ｖを入力し、互いに電圧が異なる複数のＤＣ電圧（５Ｖ／１２Ｖ／２４Ｖ／４８Ｖ）を出力する直流電源供給ユニットが記載されている。これにより、各電力系統ではそれぞれに合致したＤＣ電圧の直流電源を使えるようになっている。 A DC power supply unit that outputs a plurality of DC voltages with different voltages is known. For example, FIGS. 3 and 4 of Patent Document 1 describe a DC power supply unit that inputs AC 100V and outputs a plurality of DC voltages (5V/12V/24V/48V) that are different from each other. As a result, each electric power system can use a DC power source with a DC voltage that matches each power system.

しかしながら、特許文献１に記載された直流電源供給ユニットは、ＡＣ１００Ｖを入力としていることから、交流による自家発電でもしない限り商用電源が得られない場所（いわゆるオフグリッド）での適用は難しい。また、様々なＤＣ電圧を供給可能とするため多くのＤＣ／ＤＣ変換部が実装されており（符号１０４_－１～１０４_－５参照）、その分、電力消費も大きくなっている。 However, since the DC power supply unit described in Patent Document 1 uses AC 100V as an input, it is difficult to apply in places where commercial power is not available unless it is self-generated by AC (so-called off-grid). In addition, many DC/DC converters are mounted (see reference numerals _104-1 to _104-5 ) in order to be able to supply various DC voltages, and power consumption is correspondingly increased.

特開２０１９－６２５９０号公報JP 2019-62590 A

他方、各種センサなど比較的微弱な電力で駆動するような機器に対しては、バッテリーを電力源としてこれを基に生成したＤＣ電源を供給することも検討できる。ただ、微弱な電力消費のセンサとはいえ、長期に渡って稼働させるためには何かしらの工夫を加えて電力消費を抑えることが要求される。 On the other hand, for devices such as various sensors that are driven by relatively weak power, it is possible to consider supplying DC power generated based on a battery as a power source. However, even though it is a sensor with weak power consumption, it is necessary to add some ingenuity to suppress power consumption in order to operate it for a long time.

ところで、特許文献１に記載された直流電源供給ユニットは、トンネル防災システムを念頭においたもので、電力網から外れたオフグリッドにおける稼働を念頭に置いたものではない。したがって、特許文献１では、バッテリー等の電力源の電力を節約しながら必要な直流電源の供給を行うといった技術については何ら検討していない。 By the way, the DC power supply unit described in Patent Literature 1 is designed with a tunnel disaster prevention system in mind, and is not designed with off-grid operation outside the power grid in mind. Therefore, Patent Literature 1 does not discuss a technique for supplying the required DC power while saving the power of a power source such as a battery.

そこで本考案は上記した事情に鑑みてなされたものであり、様々なＤＣ電圧を供給可能でありながら、無駄な電力消費を抑えることが可能な直流電源供給ユニットを提供することを目的とする。また、そのような直流電源供給ユニットを用いた直流電源供給システムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a DC power supply unit that can supply various DC voltages while suppressing wasteful power consumption. Another object of the present invention is to provide a DC power supply system using such a DC power supply unit.

本考案の一態様によれば、少なくともバッテリーを含む電力源から供給される電力に基づいて所定電位のＤＣ電圧を生成し、外部に接続される負荷に対し直流による電源を供給する直流電源供給ユニットが提供される。この直流電源供給ユニットは、電力源からのＤＣ電圧を昇圧又は降圧して所定電位のＤＣ電圧を出力する複数のＤＣ／ＤＣ変換部と、各々のＤＣ／ＤＣ変換部と電力源との間にそれぞれ配置され、当該ＤＣ／ＤＣ変換部と電力源との間の回路の開閉をそれぞれ行う複数の開閉スイッチと、を備えている。この開閉スイッチは、外部からの入力信号に基づいて開閉制御される、又は、当該直流電源供給ユニットに設けられたハードウェアスイッチの状態に基づいて開閉制御されるよう構成されている。 According to one aspect of the present invention, a DC power supply unit that generates a DC voltage of a predetermined potential based on power supplied from a power source including at least a battery and supplies DC power to an externally connected load. is provided. This DC power supply unit includes a plurality of DC/DC converters for stepping up or stepping down a DC voltage from a power source to output a DC voltage of a predetermined potential, and between each DC/DC converter and the power source. and a plurality of open/close switches arranged respectively for opening and closing a circuit between the DC/DC conversion unit and the power source. The opening/closing switch is configured to be controlled to open/close based on an input signal from the outside, or to be controlled to open/close based on the state of a hardware switch provided in the DC power supply unit.

また、本考案の別の一態様によれば、負荷が直流電源で駆動される直流電源駆動システムが提供される。この直流電源駆動システムは、少なくともバッテリーを含む電力源と、
上記した直流電源供給ユニットと、直流電源供給ユニットのＩ／Ｏ端子と負荷とに接続され当該システムの全体制御を行う全体制御部と、を備えている。そして、全体制御部は、負荷が駆動を必要としないとき、当該負荷が接続されている当該ＤＣ／ＤＣ変換部に対応した開閉スイッチに対し、電源供給ユニットのＩ／Ｏ端子を通じてスイッチを開とする制御信号を出力するよう構成されている。 Another aspect of the present invention provides a DC power supply drive system in which a load is driven by a DC power supply. This DC power drive system includes a power source including at least a battery,
It comprises the DC power supply unit described above, and an overall control unit connected to the I/O terminal of the DC power supply unit and the load and performing overall control of the system. Then, when the load does not need to be driven, the overall control unit opens the switching switch corresponding to the DC/DC conversion unit to which the load is connected through the I/O terminal of the power supply unit. It is configured to output a control signal to

本考案によれば、様々なＤＣ電圧を供給可能でありながら、無駄な電力消費を抑えることが可能な「直流電源供給ユニット」を提供することができる。また、そのような特徴を具備する直流電源供給ユニットが用いられた「直流電源供給システム」を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a "DC power supply unit" capable of suppressing wasteful power consumption while being able to supply various DC voltages. Further, it is possible to provide a "DC power supply system" using a DC power supply unit having such characteristics.

実施形態１に係る直流電源供給ユニット１のブロック図である。1 is a block diagram of a DC power supply unit 1 according to Embodiment 1. FIG. 実施形態１に係る直流電源供給ユニット１が外部からの入力信号によって制御されている様子の一例を示す図である。4 is a diagram showing an example of how the DC power supply unit 1 according to Embodiment 1 is controlled by an input signal from the outside. FIG. 実施形態１に係る直流電源供給ユニット１がハードウェアスイッチの状態に基づいて制御されている様子の一例を示す図である。4 is a diagram showing an example of how the DC power supply unit 1 according to Embodiment 1 is controlled based on the states of hardware switches. FIG. 比較例として、負荷Ｌ３をバッテリー１１０に直結ようとして負荷Ｌ３を駆動する場合を説明するために示す図である。As a comparative example, it is a diagram shown for explaining a case in which the load L3 is driven by directly connecting the load L3 to the battery 110. FIG. 実施形態１に係る直流電源供給ユニット１に負荷Ｌ３を接続して負荷Ｌ３を駆動した場合を説明するために示す図である。4 is a diagram for explaining a case where a load L3 is connected to the DC power supply unit 1 according to Embodiment 1 and the load L3 is driven; FIG. 実施形態２に係る直流電源駆動システム６の応用例を示した図である。FIG. 10 is a diagram showing an application example of the DC power supply drive system 6 according to Embodiment 2; 実施形態２に係る直流電源駆動システム６の構成例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of a DC power supply drive system 6 according to Embodiment 2;

以下、本考案に係る直流電源供給ユニット及び直流電源駆動システムの実施形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書において直流電源供給ユニットのことを単に「ユニット」と呼ぶことがあり、直流電源駆動システムのことを単に「システム」と呼ぶことがある。各図に共通する符号については当該符号について既に説明した内容を他の図の説明においても援用できることから、他の図における説明を省略する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of a DC power supply unit and a DC power drive system according to the present invention will be described with reference to the drawings. In this specification, the DC power supply unit may be simply called "unit", and the DC power drive system may be called simply "system". As for the reference numerals common to each drawing, the description of the reference numerals already explained can be used in the explanation of the other drawings, so the explanation of the other drawings will be omitted.

［実施形態１］
１．実施形態１に係る直流電源供給ユニット１の構成
図１は、実施形態１に係る直流電源供給ユニット１のブロック図である。 [Embodiment 1]
1. Configuration of the DC power supply unit 1 according to the first embodiment
FIG. 1 is a block diagram of a DC power supply unit 1 according to Embodiment 1. FIG.

（１）概要
実施形態１に係る直流電源供給ユニット１は、少なくともバッテリー１１０を含む電力源１００から供給される電力に基づき、複数のＤＣ／ＤＣ変換部１０（後述）により、所定電位のＤＣ電圧（図の例では３．３Ｖ／５Ｖ／１２Ｖ）を生成し、外部に接続される負荷２００（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３・・）に対し直流による電源を供給するユニットである。 (1) Outline The DC power supply unit 1 according to the first embodiment converts a DC voltage of a predetermined potential by a plurality of DC/DC converters 10 (described later) based on power supplied from a power source 100 including at least a battery 110. (3.3V/5V/12V in the example of the figure) and supplies DC power to externally connected loads 200 (L1, L2, L3, . . . ).

ここで「電力源１００」は、直流電源供給ユニット１に供給する電力の源となるものである。具体的には、バッテリー１１０の他、外部から供給される外部ＤＣ電源１３０、太陽光発電を行う太陽光パネル１２０などが電力源１００に含まれる。電力源１００が出力する電力は、直流による電力である。 Here, the “power source 100 ” is a source of power supplied to the DC power supply unit 1 . Specifically, in addition to the battery 110, the power source 100 includes an external DC power source 130 supplied from the outside, a solar panel 120 for photovoltaic power generation, and the like. The power output by the power source 100 is DC power.

バッテリー１１０は、電力を蓄えた／蓄える装置一般をいうものとする。図１では、充放電が可能な二次電池である鉛蓄電池をバッテリー１１０の例として示している。二次電池として、他にはリチウムイオン電池、ニッケル系の電池、全固体電池なども採用しうる。また、バッテリー１１０として一次電池も採用しうる。さらに、バッテリー１１０として例えば大容量キャパシタ、フライホイールによる蓄電装置なども採用しうる。 The battery 110 generally refers to a device that stores/stores power. In FIG. 1 , a lead-acid battery, which is a rechargeable secondary battery, is shown as an example of the battery 110 . As a secondary battery, a lithium ion battery, a nickel-based battery, an all-solid battery, or the like can also be adopted. A primary battery can also be employed as the battery 110 . Furthermore, as the battery 110, for example, a large-capacity capacitor, a power storage device using a flywheel, or the like can be employed.

負荷２００は、直流電源供給ユニット１の外部に接続される機器であって、直流による電源で駆動する機器一般を指す。負荷２００の具体例として各種センサ、カメラ、ボード・コンピューター、無線ユニット、ネットワーク・ゲートウェイ、警報機、警告灯、スピーカー等が挙げられる。 The load 200 is a device connected to the outside of the DC power supply unit 1 and refers to general devices driven by a DC power supply. Specific examples of the load 200 include various sensors, cameras, board computers, wireless units, network gateways, alarms, warning lights, speakers, and the like.

なお、図に示した例では、バッテリー１１０が直流電源供給ユニット１の外部に外付けされた構成となっている。しかし、実施形態１ではこれに限定されることはなく、バッテリー１１０が直流電源供給ユニット１の構成要素の１つとして含まれていてもよい。 In the illustrated example, the battery 110 is externally attached to the DC power supply unit 1 . However, Embodiment 1 is not limited to this, and the battery 110 may be included as one of the components of the DC power supply unit 1 .

（２）基本構成
直流電源供給ユニット１は、複数のＤＣ／ＤＣ変換部１０と、各々のＤＣ／ＤＣ変換部１０に対応してそれぞれ設けられた複数の開閉スイッチ２０とを備えている。 (2) Basic Configuration The DC power supply unit 1 includes a plurality of DC/DC converters 10 and a plurality of open/close switches 20 provided corresponding to the respective DC/DC converters 10 .

ＤＣ／ＤＣ変換部１０は、電力源１００からのＤＣ電圧を昇圧又は降圧して所定電位のＤＣ電圧を出力する、いわゆる直流／直流変換を行う部分である。電力源１００からのＤＣ電圧が、たまたま出力すべき所定電位のＤＣ電圧と等しくなった場合においても、ここでいうＤＣ／ＤＣ変換に含まれる。ＤＣ／ＤＣ変換部１０は上記した作用・効果を奏する限り如何なる方式で実現しても構わない。 The DC/DC conversion section 10 is a section that performs so-called DC/DC conversion to step up or step down the DC voltage from the power source 100 and output a DC voltage of a predetermined potential. Even if the DC voltage from the power source 100 happens to be equal to the DC voltage of the predetermined potential to be output, it is included in the DC/DC conversion here. The DC/DC conversion unit 10 may be implemented by any method as long as the above-described actions and effects are achieved.

図１で示した構成では、ＤＣ／ＤＣ変換部１０_－１は電力源１００からのＤＣ電圧（例えば鉛蓄電池の公称電圧１２Ｖ）を降圧して３．３ＶのＤＣ電圧を出力する。ＤＣ／ＤＣ変換部１０_－２は、電力源１００からのＤＣ電圧を降圧して５ＶのＤＣ電圧を出力する。ＤＣ／ＤＣ変換部１０_－３は、電力源１００からのＤＣ電圧を昇圧又は降圧して１２ＶのＤＣ電圧を出力する。したがって、複数のＤＣ／ＤＣ変換部（１０_－１，１０_－２，１０_－３・・）は、互いに異なる電位を出力するものとして構成されている。図１で示した直流電源供給ユニット１の例では、互いに電圧の異なるＤＣ電源出力チャネルを３チャネル有する「マルチ出力」の仕様となっている。 In the configuration shown in FIG. 1, the DC/DC converter _10-1 steps down the DC voltage from the power source 100 (for example, the nominal voltage of a lead-acid battery is 12V) and outputs a DC voltage of 3.3V. The DC/DC converter _10-2 steps down the DC voltage from the power source 100 and outputs a DC voltage of 5V. The DC/DC converter _10-3 steps up or steps down the DC voltage from the power source 100 and outputs a DC voltage of 12V. Therefore, the plurality of DC/DC converters (10 ₋₁ , 10 ₋₂ , 10 ₋₃ . . . ) are configured to output potentials different from each other. The example of the DC power supply unit 1 shown in FIG. 1 has a "multi-output" specification having three DC power supply output channels with different voltages.

開閉スイッチ２０は、制御端子への入力信号に応じて出力端子の両端の間を電気的に分離／接続する機能を有する。開閉スイッチ２０として半導体を用いた能動素子を採用してもよいし、リレー等を採用してもよい。図１に示す例ではＦＥＴ（Field effect transistor）を採用している。なお、ＦＥＴの場合、ゲート端子Ｇが後述する「制御端子」に相当する。 The open/close switch 20 has a function of electrically isolating/connecting between both ends of the output terminal according to an input signal to the control terminal. An active element using a semiconductor may be employed as the open/close switch 20, or a relay or the like may be employed. The example shown in FIG. 1 employs FETs (Field effect transistors). In the case of FET, the gate terminal G corresponds to the "control terminal" described later.

開閉スイッチ（２０_－１，２０_－３，２０_－３・・）は、複数のＤＣ／ＤＣ変換部（１０_－１，１０_－３，１０_－３・・）のそれぞれに対応して用意され、これらは各ＤＣ／ＤＣ変換部（１０_－１，１０_－３，１０_－３・・）と電力源１００との間にそれぞれ配置されている。これにより、開閉スイッチ２０_－ｎ（但し、ｎは自然数）は、制御端子に入力された開閉制御信号に呼応して、該当するＤＣ／ＤＣ変換部１０_－ｎと電力源１００との間の電気的な回路の開閉（分離／接続）を行えるようになっている。 The open/close switches (20 ₋₁ , 20 ₋₃ , 20 ₋₃ . . . ) are prepared corresponding to each of the plurality of DC/DC converters (10 ₋₁ , 10 ₋₃ , 10 ₋₃ ..), These are arranged between each DC/DC converter (10 ₋₁ , 10 ₋₃ , 10 ₋₃ . . . ) and the power source 100, respectively. As a result, the open/close switch 20 _-n (where n is a natural number) responds to the open/close control signal input to the control terminal to switch the electric current between the corresponding DC/DC converter 10 _-n and the power source 100. opening and closing (separation/connection) of the circuit can be performed.

（３）直流電源供給ユニット１の回路構成例（電力系）
次に、図１を参照しながら直流電源供給ユニット１の具体的な回路構成例を説明する。
直流電源供給ユニット１には電力源１００が接続可能である。図１の例では、電力源１００としてバッテリー１１０、太陽光パネル１２０及び外部ＤＣ電源１３０を接続できるようになっている。
バッテリー１１０は電力入力端子７２を介してユニット内部のノードＮ１に接続される。太陽光パネル１２０は電力入力端子７４を介してユニット内部のノードＮ２に接続され、外部ＤＣ電源１３０は電力入力端子７６を介してユニット内部のノードＮ２に接続される。ノードＮ１とノードＮ２との間には、ジャンパ９６、バッテリー充電回路９２及びバリスタ９４が直列に接続されている。 (3) Circuit configuration example of DC power supply unit 1 (power system)
Next, a specific circuit configuration example of the DC power supply unit 1 will be described with reference to FIG.
A power source 100 can be connected to the DC power supply unit 1 . In the example of FIG. 1, a battery 110, a solar panel 120, and an external DC power supply 130 can be connected as the power source 100. FIG.
Battery 110 is connected via power input terminal 72 to node N1 inside the unit. The solar panel 120 is connected via a power input terminal 74 to a node N2 inside the unit, and the external DC power supply 130 is connected via a power input terminal 76 to the node N2 inside the unit. A jumper 96, a battery charging circuit 92 and a varistor 94 are connected in series between nodes N1 and N2.

ノードＮ１には、バッテリー１１０からの電力系統、バッテリー充電回路９２を介した太陽光パネル１２０からの電力系統及び外部ＤＣ電源１３０からの電力系統が併合する。各ＤＣ／ＤＣ変換部１０_－ｎは、このノードＮ１のＤＣ電圧に基づきＤＣ／ＤＣ変換を行う。 The power system from the battery 110, the power system from the solar panel 120 via the battery charging circuit 92, and the power system from the external DC power supply 130 are merged at the node N1. Each DC/DC converter 10 _-n performs DC/DC conversion based on the DC voltage of this node N1.

バッテリー充電回路９２は、太陽光パネル１２０での太陽光発電に基づきバッテリー１１０（ここでは二次電池）への充電用の電圧を出力する。バッテリー充電回路９２はＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）方式の回路で構成してもよい。バッテリー充電回路９２の前段には上記したようにバリスタ９４が挿入されている。バリスタ９４は、筐体（後述）の外部に露出している太陽光パネル１２０からの雷サージを吸収してバリスタ９４より後段のユニットの内部回路を保護する。なお、一次電池のバッテリーのみを電力源１００として使用しながら直流電源供給ユニット１を動作させる場合には、ジャンパ９６の両端子の間を非接続としてノードＮ１をノードＮ２から分離するように設定してもよい。 The battery charging circuit 92 outputs voltage for charging the battery 110 (secondary battery in this case) based on solar power generated by the solar panel 120 . The battery charging circuit 92 may be composed of an MPPT (Maximum Power Point Tracking) circuit. A varistor 94 is inserted in the preceding stage of the battery charging circuit 92 as described above. The varistor 94 absorbs a lightning surge from the solar panel 120 exposed to the outside of the housing (described later) and protects the internal circuits of the units subsequent to the varistor 94 . When operating the DC power supply unit 1 while using only the primary battery as the power source 100, the terminals of the jumper 96 are set to be disconnected to separate the node N1 from the node N2. may

開閉スイッチ（２０_－１，２０_－３，２０_－３・・）の出力端子の一端側は、ノードＮ１に接続されている。各々の開閉スイッチ（２０_－１，２０_－３，２０_－３・・）の出力端子の他端側は、対応するＤＣ／ＤＣ変換部（１０_－１，１０_－３，１０_－３・・）の入力側（ノードＮ４，Ｎ５，Ｎ６・・）に接続されている。具体的には、開閉スイッチ２０_－ｎの出力端子の他端側はＤＣ／ＤＣ変換部１０_－ｎの入力側に接続されている。 One end side of the output terminals of the open/close switches (20 ₋₁ , 20 ₋₃ , 20 ₋₃ . . . ) is connected to the node N1. The other end of the output terminal of each on/off switch (20 _-1 , 20 _-3 , 20 _-3 . . . ) is connected to the corresponding DC/DC converter (10 _-1 , 10 _-3 , 10 _-3 . are connected to the input sides of (nodes N4, N5, N6, . . . ). Specifically, the other end of the output terminal of the open/close switch 20 _-n is connected to the input side of the DC/DC converter 10 _-n .

ＤＣ／ＤＣ変換部（１０_－１，１０_－３，１０_－３・・）の出力側は、対応するＤＣ電源出力端子（８０_－１，８０_－３，８０_－３・・）に接続されている。具体的には、ＤＣ／ＤＣ変換部１０_－ｎの出力側はＤＣ電源出力端子８０_－ｎに接続されている。 The output sides of the DC/DC converters (10 ₋₁ , 10 ₋₃ , 10 ₋₃ . . . ) are connected to the corresponding DC power supply output terminals (80 ₋₁ , 80 ₋₃ , 80 ₋₃ ..). there is Specifically, the output side of the DC/DC converter 10 _-n is connected to the DC power supply output terminal 80 _-n .

各々のＤＣ電源出力端子（８０_－１，８０_－３，８０_－３・・）には、各ノードＮ７，Ｎ８，Ｎ９・・に出力されるＤＣ電圧に対応した定格電圧を有する負荷２００（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３・・）が接続される。
なお、ＤＣ１２ＶやＤＣ２４Ｖなどが出力されるＤＣ電源出力端子８０_－ｊ（但し、ｊは自然数）にはセンサやアクチュエーター等が接続されることもある。これらの負荷は、筐体（後述）の外部に設置されることも多く、場合によっては大地と接触することも想定される。それを踏まえ、ＤＣ電源出力端子８０_－ｊとＤＣ／ＤＣ変換部１０_－ｊとの間にバリスタ９４を挿入し、バリスタ９４で雷サージを吸収するようにして内部回路を保護してもよい（図１のＤＣ／ＤＣ変換部１０_－３とＤＣ電源出力端子８０_－３との間を参照）。 A _load 200 ₍ _L1 , L2, L3, . . . ) are connected.
A sensor, an actuator, or the like may be connected to the DC power supply output terminal 80 _-j (where j is a natural number) that outputs DC 12V, DC 24V, or the like. These loads are often installed outside the housing (described later), and in some cases it is assumed that they come into contact with the ground. Based on this, a varistor 94 may be inserted between the DC power supply output terminal 80 _-j and the DC/DC conversion unit 10 _-j , and the internal circuit may be protected by absorbing the lightning surge with the varistor 94 ( (See the section between the DC/DC converter _10-3 and the DC power supply output terminal _80-3 in FIG.

なお、複数のＤＣ／ＤＣ変換部（１０_－１，１０_－３，１０_－３・・）の中には、バッテリー１１０の公称電圧と概略同じ電圧で動作する負荷２００に接続されるＤＣ／ＤＣ変換部が含まれていてもよい。例えば、図１で示した例では、ＤＣ１２Ｖを生成するＤＣ／ＤＣ変換部１０_－３には、鉛蓄電池によるバッテリー１１０の出力電圧相当である定格電圧ＤＣ１２Ｖの仕様を持つ負荷Ｌ３が接続されるようになっている。 Among the plurality of DC/DC converters (10 ₋₁ , 10 ₋₃ , 10 ₋₃ . A converter may be included. For example, in the example shown in FIG. 1, the DC/DC conversion unit _10-3 that generates 12V DC is connected to a load L3 having a rated voltage of 12V DC, which is equivalent to the output voltage of the lead-acid battery 110. It has become.

（４）直流電源供給ユニット１の回路構成例（検出・監視系）
ノードＮ１には、電力源電圧検出部５０及び状態環境監視部６０が接続されている。
電力源電圧検出部５０は、電力源１００からのＤＣ電圧の電位を検出し、検出結果に基づいて信号出力端子から所定の信号を出力する。電力源電圧検出部５０は、例えば、電力源１００からのＤＣ電圧の電位がバッテリー１１０の放電終止電圧以下となったことを検出した場合に、電圧低下検出信号を出力するように構成されている。 (4) Circuit configuration example of DC power supply unit 1 (detection/monitoring system)
A power source voltage detector 50 and a state environment monitor 60 are connected to the node N1.
The power source voltage detector 50 detects the potential of the DC voltage from the power source 100 and outputs a predetermined signal from the signal output terminal based on the detection result. The power source voltage detection unit 50 is configured to output a voltage drop detection signal, for example, when detecting that the potential of the DC voltage from the power source 100 has become equal to or lower than the discharge end voltage of the battery 110. .

状態環境監視部６０は、直流電源供給ユニット１の動作状態又は動作環境を示す物理量を監視する。状態環境監視部６０は、動作状態又は動作環境の状況に応じて生成される状態環境検出信号を当該直流電源共有ユニットの出力信号として外部に出力する。
監視対象である「動作状態又は動作環境を示す物理量」としては、例えば、直流電源供給ユニット１を構成するプリント基板の温度、プリント基板を収容する筐体の内部の温度、電力源１００からのＤＣ電圧の電位などを挙げることができる。「状態環境検出信号」としては、例えば、上記の温度データの値、上記の温度が設定温度を上回った／下回ったことを示すイベント信号、電力源１００からのＤＣ電圧を表す値、例えば放電終止電圧を下回ったなど電力源１００からのＤＣ電圧が設定値を上回った／下回ったことを示すイベント信号などを挙げることができる。なお、温度データの値、ＤＣ電圧を表す値などについてはアナログ信号によって大小を表してもよいし、デジタル信号によって大小を表してもよい。 The state-environment monitoring unit 60 monitors physical quantities that indicate the operating state or operating environment of the DC power supply unit 1 . The state-environment monitoring unit 60 outputs a state-environment detection signal generated in accordance with the operating state or operating environment as an output signal of the DC power supply sharing unit.
The "physical quantity indicating the operating state or operating environment" to be monitored includes, for example, the temperature of the printed circuit board that constitutes the DC power supply unit 1, the temperature inside the housing that accommodates the printed circuit board, the DC from the power source 100 Voltage potential and the like can be mentioned. The "state environment detection signal" includes, for example, the value of the temperature data, an event signal indicating that the temperature is above/below the set temperature, a value indicating the DC voltage from the power source 100, such as the end of discharge. Event signals that indicate when the DC voltage from the power source 100 is above/below a set value, such as voltage below. Note that the temperature data value, the value representing the DC voltage, and the like may be represented by an analog signal, or may be represented by a digital signal.

（５）直流電源供給ユニット１の回路構成例（制御系）
直流電源供給ユニット１は、信号入出力ポート３０及びハードウェアスイッチ４０を備えている。
信号入出力ポート３０は、直流電源供給ユニット１の内部回路が生成する信号を外部に出力し、外部機器が生成した信号を入力して直流電源供給ユニット１の内部回路に引き継ぐ。ハードウェアスイッチ４０は、各種信号の生成をハードウェアの設定により行うために用いられる。図の例では、ハードウェアスイッチ４０をＤＩＰスイッチ（Dual In-line Package Switch）４２によって構成している。 (5) Circuit configuration example of DC power supply unit 1 (control system)
The DC power supply unit 1 has a signal input/output port 30 and a hardware switch 40 .
The signal input/output port 30 outputs a signal generated by the internal circuit of the DC power supply unit 1 to the outside, inputs a signal generated by an external device, and transfers the signal to the internal circuit of the DC power supply unit 1 . The hardware switch 40 is used to generate various signals through hardware settings. In the illustrated example, the hardware switch 40 is composed of a DIP switch (Dual In-line Package Switch) 42 .

各々の開閉スイッチ２０_－ｎの制御端子には、信号入出力ポート３０の入力ピン、ハードウェアスイッチ４０（ＤＩＰスイッチ４２）の各ビット及び電力源電圧検出部５０の信号出力端子にそれぞれ接続されている。このような接続がなされているため、各々の開閉スイッチ２０_－ｎは、各開閉スイッチ２０_－ｊに対応した信号入出力ポート３０の入力信号、ハードウェアスイッチの状態及び電力源電圧検出部５０の出力信号に応じて、開閉スイッチ２０_－ｊが開／閉し、開閉スイッチ２０_－ｊの出力端子の両端を電気的に分離／接続可能になっている。 The control terminal of each open/close switch 20 _-n is connected to the input pin of the signal input/output port 30, each bit of the hardware switch 40 (DIP switch 42), and the signal output terminal of the power source voltage detector 50, respectively. there is Because of this connection, each open/close switch 20 _-n receives the input signal of the signal input/output port 30 corresponding to each open/close switch 20 _-j , the state of the hardware switch, and the power source voltage detector 50. The open/close switch 20 _-j is opened/closed according to the output signal, and both ends of the output terminals of the open/close switch 20 _-j can be electrically disconnected/connected.

換言すると、開閉スイッチ２０_－jは、外部からの入力信号に基づいて開閉制御される、又は、当該直流電源供給ユニット１に設けられたハードウェアスイッチ４０の状態に基づいて開閉制御されるように構成されている。
そして、使い手がこの機構を活用することにより、当該ＤＣ／ＤＣ変換部１０_－ｊに接続された負荷Ｌｊが駆動する必要のないときには、当該ＤＣ／ＤＣ変換部１０_－ｊに対応した開閉スイッチ２０_－ｊに対して、外部からの入力信号を通じてスイッチを開とする制御ができるようになっている。 In other words, the opening/closing switch 20 _-j is controlled to be opened/closed based on an input signal from the outside, or is controlled to be opened/closed based on the state of the hardware switch 40 provided in the DC power supply unit 1. It is configured.
By utilizing this mechanism, when the load Lj connected to the DC/DC conversion unit 10 _-j does not need to be driven, the open/close switch 20 corresponding to the DC/DC conversion unit 10 _-j _-j can be controlled to open the switch through an input signal from the outside.

また、使い手の意思とは関係なく、開閉スイッチ２０_－ｊは、電力源電圧検出部５０の出力に基づいて開閉制御されるようにもなっている。
例えば、電力源電圧検出部５０は、電力源１００からのＤＣ電圧の電位がバッテリーの放電終止電圧以下となったことを検出した場合に、信号出力端子を通じて電圧低下検出信号を出力し、全ての開閉スイッチ２０_－１，２０_－２，２０_－３・・に対しスイッチを「開」とする制御を行うことができるようになっている。
このように、ノードＮ１の電位が放電終止電圧以下となったとき、電力源１００と全てのＤＣ／ＤＣ変換部１０との間を分離することで、ＤＣ／ＤＣ変換によるバッテリー１１０の電力消費を防止することができ、併せてＤＣ／ＤＣ変換部１０を保護することができる。また、特にバッテリー１１０が鉛蓄電池による二次電池である場合には、電力源１００と全てのＤＣ／ＤＣ変換部１０との間を分離することでバッテリー１１０からの放電を終止し、バッテリー１１０の劣化を防止することができる。 The open/close switch 20 _-j is controlled to open/close based on the output of the power source voltage detector 50 regardless of the intention of the user.
For example, when the power source voltage detection unit 50 detects that the potential of the DC voltage from the power source 100 is equal to or lower than the discharge end voltage of the battery, the power source voltage detection unit 50 outputs a voltage drop detection signal through the signal output terminal, The open/close switches 20 _-1 , 20 _-2 , 20 _-3 . . . can be controlled to be "opened".
In this way, when the potential of the node N1 becomes equal to or lower than the final discharge voltage, the power consumption of the battery 110 due to DC/DC conversion is reduced by separating the power source 100 from all the DC/DC converters 10. In addition, the DC/DC converter 10 can be protected. Further, particularly when the battery 110 is a secondary battery made of a lead-acid battery, the discharge from the battery 110 is terminated by separating the power source 100 from all the DC/DC converters 10, and the battery 110 is discharged. Deterioration can be prevented.

なお、バッテリー充電回路９２には、信号入出力ポート３０の入力ピン３２及びＤＩＰスイッチ４２のビット８にも接続されており、例えばこれらの入力系からの信号でバッテリー充電回路９２をEnable又はDisableとすることなどが行えるようになっている。 The battery charging circuit 92 is also connected to the input pin 32 of the signal input/output port 30 and the bit 8 of the DIP switch 42. For example, signals from these input systems enable or disable the battery charging circuit 92. It is now possible to do things such as

２．実施形態１に係る直流電源供給ユニット１の効果
（１）図２は、実施形態１に係る直流電源供給ユニット１が外部からの入力信号によって制御されている様子の一例を示す図である。図３は、実施形態１に係る直流電源供給ユニット１がハードウェアスイッチの状態に基づいて制御されている様子の一例を示す図である。 2. Effects of the DC power supply unit 1 according to the first embodiment (1) FIG. 2 is a diagram showing an example of how the DC power supply unit 1 according to the first embodiment is controlled by an input signal from the outside. FIG. 3 is a diagram showing an example of how the DC power supply unit 1 according to the first embodiment is controlled based on the states of hardware switches.

（１－１）実施形態１に係る直流電源供給ユニット１は、電力源１００からのＤＣ電圧を昇圧又は降圧して所定電位のＤＣ電圧を出力するＤＣ／ＤＣ変換部１０を複数備えている。このような構成となっているため、直流電源供給ユニット１は様々なＤＣ電圧を供給することができる。 (1-1) The DC power supply unit 1 according to the first embodiment includes a plurality of DC/DC converters 10 that step up or step down the DC voltage from the power source 100 and output a DC voltage of a predetermined potential. With such a configuration, the DC power supply unit 1 can supply various DC voltages.

（１－２）実施形態１に係る直流電源供給ユニット１は、各々のＤＣ／ＤＣ変換部１０_－ｎと電力源１００との間にそれぞれ配置された開閉スイッチ２０_－ｎを複数備えている。そして、各開閉スイッチ２０_－ｎは、当該開閉スイッチ２０_－ｎに対応するＤＣ／ＤＣ変換部１０_－ｎと電力源１００との間の回路の開閉をそれぞれ行うようになっている。かかる直流電源供給ユニット１は、各開閉スイッチ２０_－ｎが外部からの入力信号に基づいて開閉制御される、又は、当該直流電源供給ユニット１に設けられたハードウェアスイッチ４０の状態に基づいて開閉制御されるように構成されている。 (1-2) The DC power supply unit 1 according to the first embodiment includes a plurality of open/close switches 20 _-n arranged between each DC/DC converter 10 _-n and the power source 100 . Each opening/closing switch 20 _- _n opens and closes the circuit between the DC/DC converter 10-n corresponding to the opening/closing switch 20 _-n and the power source 100, respectively. In such a DC power supply unit 1, each open/close switch 20 _-n is controlled to open/close based on an input signal from the outside, or is opened/closed based on the state of a hardware switch 40 provided in the DC power supply unit 1. configured to be controlled.

このような構成となっているため、使い手は次のような活用をすることができる。すなわち、直流電源供給ユニット１に接続された負荷Ｌｎ（但し、ｎは自然数）がＤＣ電圧を必要としているときには、当該ＤＣ電圧に対応した開閉スイッチ２０_－ｎに対して、外部からの入力信号により、又は、ハードウェアスイッチ４０の設定によりスイッチを「閉」とする制御を行う。こうすることで、開閉スイッチ２０_－ｎに対応したＤＣ／ＤＣ変換部１０_－ｎと電力源１００との間は電気的に接続され、ＤＣ／ＤＣ変換部１０_－ｎには電力源１００からのＤＣ電圧が供給されてＤＣ／ＤＣ変換機能がアクティブとなり、負荷Ｌｎで必要としているＤＣ電圧を出力することができる。 With such a configuration, the user can utilize it as follows. That is, when the load Ln (where n is a natural number) connected to the DC power supply unit 1 requires a DC voltage, an external input signal is applied to the open/close switch 20 _-n corresponding to the DC voltage. Alternatively, the switch is controlled to be "closed" by setting the hardware switch 40. FIG. By doing so, the DC/DC conversion unit 10 _- n corresponding to the open/close switch 20 _-n and the power source 100 are electrically connected, and the DC/DC conversion unit 10 _-n receives the power from the power source 100. A DC voltage is supplied to activate the DC/DC conversion function, and the DC voltage required by the load Ln can be output.

例えば、図２に示すように、負荷Ｌ１，Ｌ２が駆動のためにＤＣ電圧を必要としているときには、負荷Ｌ１，Ｌ２が接続されたＤＣ／ＤＣ変換部１０_－１，１０_－２に対応する開閉スイッチ２０_－１，２０_－２の制御端子に対し、使い手が信号入出力ポート３０の入力ピン３６_－１，３６_－２を介して開閉スイッチ２０_－１，２０_－２を「閉」とする信号を入れる。これにより、ＤＣ／ＤＣ変換部１０_－１，１０_－２と電力源１００との間は電気的に接続され、その結果、ＤＣ／ＤＣ変換部１０_－１，１０_－２には電力源１００からのＤＣ電圧が供給され、ＤＣ／ＤＣ変換機能がアクティブとなり、負荷Ｌ１，Ｌ２で必要としているＤＣ電圧を出力するようになっている。 For example, as shown in FIG. 2, when the loads L1 and L2 require a DC voltage for driving, the switching voltages corresponding to the DC/DC converters 10 _-1 and 10 _-2 to which the loads L1 and L2 are connected are switched. Signals for the control terminals of the switches 20 _-1 and 20 _-2 to "close" the open/close switches 20 _-1 and 20 _-2 via the input pins 36 _-1 and 36 _-2 of the signal input/output port 30. put in. As a result, the DC/DC converters 10 _-1 , 10 _-2 and the power source 100 are electrically connected, and as a result, the DC/DC converters 10 _-1 , 10 _-2 receive power from the power source 100. is supplied, the DC/DC conversion function becomes active, and the DC voltages required by the loads L1 and L2 are output.

他方、接続された負荷Ｌｍ（但し、ｍは自然数）がＤＣ電圧を必要としていないときや、そもそもＤＣ電源出力端子８０のｍ番目の位置（符号８０_ーｍ）に負荷Ｌｍを何ら接続しない場合においては、当該ＤＣ電圧に対応した開閉スイッチ２０_－ｍに対して、外部からの入力信号により又はハードウェアスイッチ４０の設定によりスイッチを「開」とする制御を行う。こうすることで、開閉スイッチ２０_－ｍに対応したＤＣ／ＤＣ変換部１０_－ｍと電力源１００との間が電気的に切り離され、ＤＣ／ＤＣ変換部１０_－ｍに対しては電力源１００からのＤＣ電圧の供給がストップする。すると、当該ＤＣ／ＤＣ変換部１０_－ｍが動作しなくなるため、その分、電力消費がされなくなり、無駄な電力消費を抑えることができる。 On the other hand, when the connected load Lm (where m is a natural number) does not require a DC voltage, or when no load Lm is connected to the m-th position (code 80 _-m ) of the DC power supply output terminal 80 in the first place. controls the open/close switch 20 _-m corresponding to the DC voltage to "open" by an input signal from the outside or by setting the hardware switch 40. FIG. By doing this, the DC/DC converter 10 _-m corresponding to the open/close switch 20 _-m and the power source 100 are electrically disconnected, and the power source 100 is connected to the DC/DC converter 10 _-m. supply of DC voltage from is stopped. Then, the DC/DC converter 10 _-m does not operate, so power consumption is reduced accordingly, and wasteful power consumption can be suppressed.

例えば、図２に示すように、Ｌ３がＤＣ電圧を必要とせず休眠するときには、負荷Ｌ３に対応した開閉スイッチ２０_－３の制御端子に対して、使い手が信号入出力ポート３０の入力ピン３６_－３を介して開閉スイッチ２０_－３を「開」とする信号を入れる。これにより、ＤＣ／ＤＣ変換部１０_－３と電力源１００との間が電気的に切り離され、その結果、ＤＣ／ＤＣ変換部１０_－３には電力源１００からのＤＣ電圧の供給がストップし、ＤＣ／ＤＣ変換部１０_－３が動作しなくなり、その分の電力消費がセーブされる。 For example, as shown in FIG. 2, when L3 does not require a DC voltage and is dormant, the user can apply the input pin _36- of the signal input/output port 30 to the control terminal of the open/close switch _20-3 corresponding to the load L3. ₃ to input a signal to open the open/close switch _20-3 . As a result, the DC/DC conversion section _10-3 and the power source 100 are electrically disconnected, and as a result, the supply of the DC voltage from the power source 100 to the DC/DC conversion section _10-3 is stopped. , the DC/DC converter _10-3 stops operating, and power consumption is saved accordingly.

また例えば、図３に示すように、そもそもＤＣ電源出力端子８０_ー２に負荷Ｌ２（図示しない）を何ら接続しない場合においては、ＤＣ電源出力端子８０_ー２に対応した開閉スイッチ２０_－２の制御端子に対して、使い手がＤＩＰスイッチ４２のビット２を適宜設定する（開閉スイッチ２０_－２を「開」とするような設定を行う）。これにより、ＤＣ／ＤＣ変換部１０_－２と電力源１００との間が電気的に切り離され、その結果、ＤＣ／ＤＣ変換部１０_－２には電力源１００からのＤＣ電圧の供給がストップし、ＤＣ／ＤＣ変換部１０_－２が動作しなくなり、その分の電力消費がセーブされる。 Further, for example, as shown in FIG. 3, when no load L2 (not shown) is connected to the DC power output terminal _80-2 , the control of the open/close switch _20-2 corresponding to the DC power output terminal _80-2 is performed. The user appropriately sets the bit 2 of the DIP switch 42 for the terminal (sets the open/close switch _20-2 to "open"). As a result, the DC/DC conversion section _10-2 and the power source 100 are electrically disconnected, and as a result, the supply of the DC voltage from the power source 100 to the DC/DC conversion section _10-2 is stopped. , the DC/DC converter _10-2 stops operating, and power consumption is saved accordingly.

一般に、ＤＣ／ＤＣ変換部が電力源に接続されていると、仮に負荷の方で電力を必要としていない状態であったとしても、ＤＣ／ＤＣ変換部では待機のため電力を消費している。
一方で、実施形態１のＤＣ／ＤＣ変換部１０においては、ＤＣ／ＤＣ変換を行う必要が無いとき、前段に設けられた開閉スイッチ２０で電力源１００の側と切り離されて、電力源１００からのＤＣ電圧が供給されず、ＤＣ／ＤＣ変換機能が非アクティブとなる。このため当該ＤＣ／ＤＣ変換部１０による無駄な電力消費を抑えることができる。 In general, when the DC/DC converter is connected to a power source, the DC/DC converter consumes power for standby even if the load does not require power.
On the other hand, in the DC/DC conversion unit 10 of Embodiment 1, when there is no need to perform DC/DC conversion, it is separated from the power source 100 side by the opening/closing switch 20 provided in the preceding stage, and the power source 100 is connected. is not supplied and the DC/DC conversion function is inactive. Therefore, wasteful power consumption by the DC/DC converter 10 can be suppressed.

以上より、実施形態１に係る直流電源供給ユニットによれば、様々なＤＣ電圧を供給可能でありながら、無駄な電力消費を抑えることが可能な直流電源供給ユニットとなる。 As described above, according to the DC power supply unit according to the first embodiment, the DC power supply unit is capable of suppressing wasteful power consumption while being able to supply various DC voltages.

（２）バッテリー１１０の公称電圧（例えば１２Ｖの鉛蓄電池）と概略同じ電圧で動作する負荷への電源供給について
次に、負荷Ｌ３の具体例として、定格電圧ＤＣ１２Ｖ（Ｖｃｃ＝１２Ｖ）で電源を入力して駆動する水位センサであって、水位の高低の度合いをアナログ出力する仕様の水位センサを例に取り上げて説明する。このようなアナログ出力の水位センサの中には、水位の高低の度合いを、０～１２Ｖの間を所定数で等分割された電圧値で出力する仕様のものがある。このような水位センサを駆動する場合、センサに入力すべきＤＣ電圧（Ｖｃｃ）の電位は極力変動しない方が望ましい。 (2) Supplying power to a load that operates at roughly the same voltage as the nominal voltage of the battery 110 (for example, a 12V lead-acid battery) Next, as a specific example of the load L3, input power at a rated voltage of DC 12V (Vcc=12V). It is a water level sensor that is driven by , and will be described by taking as an example a water level sensor with specifications for analog output of the degree of water level. Among such analog output water level sensors, there is a specification for outputting the level of water level as a voltage value divided equally by a predetermined number between 0 and 12V. When driving such a water level sensor, it is desirable that the potential of the DC voltage (Vcc) to be input to the sensor does not fluctuate as much as possible.

（２－１）図４は、比較例として、負荷Ｌ３をバッテリー１１０に直結して負荷Ｌ３を駆動しようとする場合を説明するために示す図である。図４（ａ）は比較例の接続図である。図４（ｂ）は、ノードＮ１におけるバッテリー１１０の出力電圧Ｖ_ＢＡＴが時間の経過と共に推移する一例を示したグラフである。 (2-1) FIG. 4 is a diagram for explaining a case where the load L3 is directly connected to the battery 110 to drive the load L3 as a comparative example. FIG. 4A is a connection diagram of a comparative example. FIG. 4B is a graph showing an example of how the output voltage V _BAT of the battery 110 at the node N1 changes over time.

水位センサである負荷Ｌ３をバッテリー１１０に直結させて駆動する場合には、水位センサは定格ＤＶ１２Ｖで動作可能とは言え、バッテリー１１０の放電が進むにつれバッテリー１１０の出力電圧は時間の経過と共に低下する《図４（ｂ）グラフ参照》。
一方、上記したように、水位センサは水位の高低を０Ｖ～Ｖｃｃの間を等分割した電圧値で出力する仕様であるため、水位センサへの実際の入力電圧として、電池の放電の分を見越してバッテリー１１０の公称電圧１２Ｖよりも低めに設定し直し、初め１２Ｖ付近であったバッテリー１１０の出力電圧を改めて降圧回路２２０で降圧して（図では１０Ｖ）センサへ入力する実務も行われている《図４（ａ）の接続図参照》。 When the load L3, which is the water level sensor, is directly connected to the battery 110 and driven, the water level sensor can operate at a rated DV of 12 V, but the output voltage of the battery 110 decreases over time as the discharge of the battery 110 progresses. <<Refer to the graph in FIG. 4(b)>>.
On the other hand, as described above, the water level sensor is designed to output voltage values that are equally divided between 0V and Vcc, so the actual input voltage to the water level sensor is in anticipation of battery discharge. In some practice, the battery 110 is set lower than the nominal voltage of 12V by using the voltage drop circuit 220, and the output voltage of the battery 110, which was initially around 12V, is stepped down by the step-down circuit 220 (10V in the figure) and input to the sensor. <<Refer to the connection diagram of FIG. 4(a)>>.

比較例の構成によれば、結局、センサをＶｃｃ＝１０Ｖで駆動することになるため、水位の高低の度合いを示す出力電圧についても、Ｖｃｃ＝１２Ｖのときよりも小さい間隔の分割電圧で表すこととなり、水位センサの出力を受け取る側としても誤差を拾いやすくなる。また、１０Ｖに降圧する構成を採っているため、電池の出力電圧が１０Ｖを下回ると水位センサへ入力する電圧Ｖｃｃ＝１０Ｖを作成できなくなくなる。そうすると、図４（ｂ）の斜線部で示した残りの電力は活かされないまま、センサ側としてもバッテリーの電力を有効に使い切らないまま早々に動作を中止せざるを得なくなる。 According to the configuration of the comparative example, after all, the sensor is driven at Vcc=10V, so the output voltage indicating the degree of the water level can also be represented by divided voltages with smaller intervals than when Vcc=12V. As a result, the side that receives the output of the water level sensor also tends to pick up errors. In addition, since the voltage is stepped down to 10V, when the output voltage of the battery falls below 10V, it becomes impossible to generate the voltage Vcc=10V to be input to the water level sensor. In this case, the remaining electric power indicated by the hatched area in FIG. 4B is not utilized, and the sensor side has no choice but to stop the operation early without effectively using up the electric power of the battery.

（２－２）図５は、実施形態１に係る直流電源供給ユニット１に負荷Ｌ３を接続して負荷Ｌ３を駆動した場合を説明するために示す図である。図５（ａ）は負荷Ｌ３の接続図である。図５（ｂ）は、ノードＮ１におけるバッテリー１１０の出力電圧Ｖ_ＢＡＴが時間の経過と共に推移する様子を示したグラフ（上側のグラフ）、及び、これに連動してノードＮ９に出力される電圧の様子の例を示したグラフである（下側のグラフ）。 (2-2) FIG. 5 is a diagram for explaining a case where the load L3 is connected to the DC power supply unit 1 according to the first embodiment and the load L3 is driven. FIG. 5(a) is a connection diagram of the load L3. FIG. 5B is a graph (upper graph) showing how the output voltage V _BAT of the battery 110 at the node N1 changes over time, and the voltage output to the node N9 in conjunction with this graph. It is the graph which showed the example of a state (lower graph).

他方、実施形態１に係る直流電源供給ユニット１においては、図５（ａ）に示すように、バッテリー１１０と、水位センサである負荷Ｌ３との間には、ＤＣ／ＤＣ変換部１０_－３が配置されている。つまり、直流電源供給ユニット１においては、複数のＤＣ／ＤＣ変換部の中に、バッテリーの公称電圧と概略同じ電圧で動作する負荷に接続されるＤＣ／ＤＣ変換部が含まれている。
よって、仮にバッテリー１１０の出力電圧が低下したとしても《図５（ｂ）上側のグラフ参照》、バッテリー１１０の放電終止電圧に達するまでの間は例えばＤＣ１０Ｖを下回ったとしても、ＤＣ／ＤＣ変換部１０_－３の働きによりＤＣ１２Ｖを負荷Ｌ３に供給することができる《図５（ｂ）下側のグラフ参照》。
したがって、実施形態１に係る直流電源供給ユニット１によれば、バッテリー１１０の電力を有効に使うことができ、比較例よりも長い期間に渡って電源供給を実現することができる。また、わざわざＤＶ１０Ｖ等のように降圧する必要もないため、比較例よりも大きな間隔で分割電圧を表すことができ、水位センサの出力を受け取る側としても、より正確な水位を把握することができる。 On the other hand, in the DC power supply unit 1 according to Embodiment 1, as shown in FIG. 5A, a DC/DC converter _10-3 is provided between the battery 110 and the load L3, which is the water level sensor. are placed. That is, in the DC power supply unit 1, among the plurality of DC/DC converters, there is a DC/DC converter connected to a load that operates at approximately the same voltage as the nominal voltage of the battery.
Therefore, even if the output voltage of the battery 110 drops <<see the upper graph in FIG. DC 12V can be supplied to the load L3 by the action of _10-3 (see the lower graph in FIG. 5(b)).
Therefore, according to the DC power supply unit 1 according to Embodiment 1, the power of the battery 110 can be effectively used, and power can be supplied over a longer period than in the comparative example. In addition, since it is not necessary to step down the voltage like DV10V, the divided voltage can be represented at intervals larger than those of the comparative example, and the receiving side of the output of the water level sensor can grasp the water level more accurately. .

［実施形態２］
図６は、実施形態２に係る直流電源駆動システム６の応用例を示した図である。図７は、実施形態２に係る直流電源駆動システム６の構成例を示すブロック図である。 [Embodiment 2]
FIG. 6 is a diagram showing an application example of the DC power supply drive system 6 according to the second embodiment. FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of the DC power supply drive system 6 according to the second embodiment.

実施形態２に係る直流電源駆動システム６は、負荷が直流電源で駆動される直流電源駆動システムで、実施形態１に係る直流電源供給ユニット２を用いたシステムである。
なお、図７の直流電源供給ユニット２は、ＤＣ１２Ｖを供給可能なＤＣ電源出力端子を２チャネル有している点（符号８０_－３，８０_－４参照）において、実施形態１に係る直流電源供給ユニット１とは異なっている。その他、実施形態１に係る直流電源供給ユニット１と同じ構成要素については、実施形態１における説明を援用し、ここでの説明を省略する。 A DC power supply drive system 6 according to the second embodiment is a DC power supply drive system in which a load is driven by a DC power supply, and is a system using the DC power supply unit 2 according to the first embodiment.
In addition, the DC power supply unit 2 of FIG. 7 has two channels of DC power supply output terminals capable of supplying DC 12 V (see symbols 80 _-3 and 80 _-4 ). It is different from Unit 1. In addition, for the same components as those of the DC power supply unit 1 according to Embodiment 1, the description in Embodiment 1 is used, and the description here is omitted.

１．実施形態２に係る直流電源駆動システム６の応用例
理解を容易にするため実施形態２に係る直流電源駆動システム６の応用例を説明する。
実施形態１に係る直流電源供給ユニット１，２は、商用電源（ＡＣ１００Ｖ，ＡＣ２００Ｖ等）を得ることができない屋外環境でＤＣ電源を提供するＤＣ電源供給ステーションとしても好適に応用することができる。
このようなＤＣ電源供給ステーションは、例えば、僻地・森林地・山岳・離島・海洋などにおいて、気温，湿度，気圧，水温，土壌温度等の環境データを測定・ロギングしたり、水位、潮位などを監視したりするシステムを構成する際にも好適に用いることができる（直流電源駆動システム）。 1. Application Example of DC Power Supply Driving System 6 According to Embodiment 2 An application example of the DC power supply driving system 6 according to Embodiment 2 will be described for easy understanding.
The DC power supply units 1 and 2 according to Embodiment 1 can also be suitably applied as a DC power supply station that provides DC power in an outdoor environment where commercial power (AC 100V, AC 200V, etc.) cannot be obtained.
Such a DC power supply station measures and logs environmental data such as temperature, humidity, atmospheric pressure, water temperature, soil temperature, etc., and measures water level, tide level, etc. in remote areas, forest areas, mountains, remote islands, oceans, etc. It can also be suitably used when configuring a system for monitoring (DC power supply drive system).

直流電源供給ユニット１，２又は直流電源駆動システム６を用いて、例えば図６に示すように、商用電源が得られない山間部において湖の水位を監視するようなシステムを構築することもできる。
ここでは、太陽光パネル１２０で得た電力をバッテリー１１０に蓄え、バッテリー１１０に蓄えられた電力に基づいてＤＣ電源を生成し、生成したＤＣ電源を負荷であるカメラ２０２，水位センサ２０４に対し供給することができる。図における符号４００は、直流電源供給ユニット２、バッテリー１１０等を収容する筐体を示している。 Using the DC power supply units 1 and 2 or the DC power supply drive system 6, for example, as shown in FIG. 6, it is possible to construct a system for monitoring the water level of a lake in mountainous areas where commercial power is not available.
Here, power obtained from the solar panel 120 is stored in the battery 110, DC power is generated based on the power stored in the battery 110, and the generated DC power is supplied to the camera 202 and the water level sensor 204, which are loads. can do. Reference numeral 400 in the figure indicates a housing that accommodates the DC power supply unit 2, the battery 110, and the like.

２．実施形態２に係る直流電源駆動システム６の構成例
図７に示すように、実施形態２に係る直流電源駆動システム６は、少なくともバッテリーを含む電力源と、実施形態１に係る直流電源供給ユニット２と、直流電源供給ユニット２のＤＣ／ＤＣ変換部１０に接続された負荷２００（カメラ２０２，水位センサ２０４）と、直流電源供給ユニット２のＩ／Ｏ端子としての信号入出力ポート３０と、負荷２００とに接続され当該直流電源駆動システム６の全体制御を行う全体制御部としての情報処理装置３００と、を備えている。なお、負荷２００の一部として情報処理装置３００も含めることもできる。 2. Configuration Example of DC Power Supply Driving System 6 According to Embodiment 2 As shown in FIG. , the load 200 (camera 202, water level sensor 204) connected to the DC/DC converter 10 of the DC power supply unit 2, the signal input/output port 30 as an I/O terminal of the DC power supply unit 2, and the load 200 and an information processing device 300 as an overall control unit that performs overall control of the DC power supply drive system 6 . Note that the information processing device 300 can also be included as part of the load 200 .

全体制御部としての情報処理装置３００は、負荷２００が駆動を必要としないとき、当該負荷２００が接続されている当該ＤＣ／ＤＣ変換部１０_－ｊに対応した開閉スイッチ２０_－ｊに対し、直流電源供給ユニット２のＩ／Ｏ端子としての信号入出力ポート３０を通じてスイッチを開とする制御信号を出力するように構成されている。 When the load 200 does not need to be driven, the information processing device 300 as the overall control unit controls the open/close switch 20 _-j corresponding to the DC/DC conversion unit 10 _-j to which the load 200 is connected. It is configured to output a control signal for opening the switch through the signal input/output port 30 as an I/O terminal of the power supply unit 2 .

なお、全体制御部は、当該全体制御部を具現化する構成要素として、プロセッサ３０１、メモリ３０２、入出力Ｉ／Ｆ（Interface）３０４、通信Ｉ／Ｆ（Interface）３０５などの一般的な情報処理装置３００に実装されているハードウェアと、上記メモリ３０２に保持され、上記一連の制御をプロセッサ３０１上で実行するためのプログラム（図示を省略）とを含んでいる。全体制御部は、例えば組み込み用途向けのボード・コンピューターとこれにインストールされたプログラムとで実現することができる。 Note that the general control unit includes general information processing such as a processor 301, a memory 302, an input/output I/F (Interface) 304, a communication I/F (Interface) 305, etc. as components that embody the general control unit. It includes hardware implemented in the device 300 and a program (not shown) held in the memory 302 for executing the series of controls on the processor 301 . The overall control unit can be realized by, for example, a board computer for embedded use and a program installed therein.

直流電源駆動システム６の電力源１００には、更に太陽光パネルが含まれていることが好ましい。 Power source 100 of DC power drive system 6 preferably further includes a solar panel.

３．実施形態２に係る直流電源駆動システム６の効果
（１）一般にカメラ２０２は他のセンサに比べて電力を消費するものとされている。このことから、全体制御部である情報処理装置３００は、カメラ２０２を駆動する際には、直流電源供給ユニット２の信号入出力ポート３０を介してカメラ２０２が使用するＤＣ電圧に対応した開閉スイッチ２０_－３をオン（閉）にしてＤＣ電源を供給し、カメラ２０２が休眠し駆動を必要としないときには開閉スイッチ２０_－３をオフ（開）にしてＤＣ／ＤＣ変換部１０_－３を非アクティブとする制御を行う。 3. Advantages of the DC power supply driving system 6 according to the second embodiment (1) In general, the camera 202 consumes more power than other sensors. Therefore, when the camera 202 is driven, the information processing device 300, which is the overall control unit, operates an open/close switch corresponding to the DC voltage used by the camera 202 via the signal input/output port 30 of the DC power supply unit 2. _20-3 is turned on (closed) to supply DC power, and when the camera 202 sleeps and does not need to be driven, the open/close switch _20-3 is turned off (opened) to deactivate the DC/DC converter _10-3 . and control.

直流電源駆動システム６はこのような制御を行うことができるため、無駄な電力消費を抑えることができ、太陽光パネル１２０という微弱な制限のある電力に基づいてバッテリー１１０に貯められた貴重な電力を有効に活用することができる。これにより長期間に渡って必要なＤＣ電源を供給することができる。 Since the DC power supply drive system 6 can perform such control, wasteful power consumption can be suppressed, and valuable power stored in the battery 110 based on the weakly limited power of the solar panel 120 can be used. can be effectively utilized. This makes it possible to supply the required DC power over a long period of time.

（２）直流電源駆動システム６の直流電源供給ユニット２は、状態環境監視部６０を備えている。状態環境監視部６０は、例えばプリント基板周辺の温度検出信号を出力することもできるので、全体制御部としての情報処理装置３００では、直流電源供給ユニット２の異常を検知することができる。そして、情報処理装置３００は、かかる異常検知に基づき、例えば特定のＤＣ／ＤＣ変換部１０_－ｊについては出力をオフにするような制御をすることもできる。また、情報処理装置３００では、プリント基板周辺の温度検出信号を記録（ログ）しておき、何等かの不具合が生じた場合に原因を分析する際の材料情報の１つとすることもできる。 (2) The DC power supply unit 2 of the DC power drive system 6 is provided with a state environment monitor 60 . Since the state environment monitoring unit 60 can also output a temperature detection signal around the printed circuit board, for example, the information processing device 300 as the overall control unit can detect an abnormality in the DC power supply unit 2 . The information processing apparatus 300 can also perform control such that the output of a specific DC/DC converter 10 _-j is turned off based on such anomaly detection. Further, in the information processing apparatus 300, the temperature detection signal around the printed circuit board can be recorded (logged) and used as one piece of material information when analyzing the cause when some trouble occurs.

以上、本考案を上記の実施形態に基づいて説明したが、本考案は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば以下のような変形も可能である。 Although the present invention has been described based on the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. It can be implemented in various aspects without departing from the spirit thereof, and for example, the following modifications are also possible.

（１）実施形態１に係る直流電源供給ユニット１を説明するために示した図１～５では、ＤＣ電圧を生成するＤＣ／ＤＣ変換部１０_－ｎは全てについて互いに異なる電圧を出力する構成となっていた。しかしながら本考案はこれに限定されるものではない。例えば、実施形態２の説明で用いた直流電源供給ユニット２のように、複数のＤＣ／ＤＣ変換部（１０_－１，１０_－２，１０_－３，１０_－４・・）のうち互いに同じ電圧を出すものが含まれていてもよい（図７の符号１０_－３及び１０_－４参照）。 (1) In FIGS. 1 to 5 shown for explaining the DC power supply unit 1 according to the first embodiment, all the DC/DC converters 10 _-n that generate DC voltages are configured to output voltages different from each other. was becoming However, the present invention is not limited to this. For example, like the DC power supply unit 2 used in the description of the second embodiment, the same voltage among the plurality of DC/DC converters (10 ₋₁ , 10 ₋₂ , 10 ₋₃ , 10 ₋₄ . . . ) , may be included (see reference numerals _10-3 and _10-4 in FIG. 7).

（２）実施形態１に係る直流電源供給ユニット１を説明するために示した図１～５では、ハードウェアスイッチ４０の一例としてＤＩＰスイッチ４２を用いて説明を行った。しかしながら本考案はこれに限定されるものではない。例えば、ジャンパ線や、更にジャンバ線を切らない設定で固定する場合には通常の配線を用いて、ハードウェアスイッチ４０を構成してもよい。 (2) In FIGS. 1 to 5 shown for explaining the DC power supply unit 1 according to the first embodiment, the DIP switch 42 is used as an example of the hardware switch 40 for explanation. However, the present invention is not limited to this. For example, the hardware switch 40 may be configured using a jumper wire, or if the jumper wire is not cut, normal wiring may be used.

１，２…直流電源供給ユニット、６…直流電源駆動システム、１０…ＤＣ／ＤＣ変換部、２０…開閉スイッチ、３０…信号入出力ポート、３２，３６…入力ピン、４０…ハードウェアスイッチ、４２…ＤＩＰスイッチ、５０…電力源電圧検出部、６０…状態環境監視部、７２，７２，７４，７６…電力入力端子、８０…ＤＣ電源出力端子、９２…バッテリー充電回路、９４…バリスタ、９６…ジャンパ、１００…電力源、１１０…バッテリー、１２０…太陽光パネル、１３０…外部ＤＣ電源、２００…負荷、２０２…カメラ、２０４…水位センサ、２２０…降圧回路、３００…全体制御部としての情報処理装置、３０１…プロセッサ、３０２…メモリ Reference Signs List 1, 2 DC power supply unit 6 DC power drive system 10 DC/DC converter 20 Open/close switch 30 Signal input/output port 32, 36 Input pin 40 Hardware switch 42 DIP switch 50 Power supply voltage detector 60 State environment monitor 72, 72, 74, 76 Power input terminal 80 DC power output terminal 92 Battery charging circuit 94 Varistor 96 Jumper 100 Power source 110 Battery 120 Solar panel 130 External DC power supply 200 Load 202 Camera 204 Water level sensor 220 Step-down circuit 300 Information processing as overall control unit Device, 301... Processor, 302... Memory

Claims

A DC power supply unit that generates a DC voltage of a predetermined potential based on power supplied from a power source including at least a battery and supplies DC power to an externally connected load,
a plurality of DC/DC converters for stepping up or stepping down the DC voltage from the power source and outputting the DC voltage of the predetermined potential;
a plurality of open/close switches arranged between each of the DC/DC converters and the power source and respectively opening and closing circuits between the DC/DC converters and the power source;
The opening/closing switch is controlled to open/close based on an input signal from the outside, or is controlled to open/close based on the state of a hardware switch provided in the DC power supply unit.
A DC power supply unit characterized by:

In the DC power supply unit according to claim 1,
The DC power supply unit, wherein the plurality of DC/DC converters output potentials different from each other.

In the DC power supply unit according to claim 2,
When the load connected to the DC/DC conversion section does not need to be driven, the open/close switch corresponding to the DC/DC conversion section is controlled to open by an input signal from the outside. A DC power supply unit characterized by:

In the DC power supply unit according to claim 2,
Further comprising a power source voltage detection unit that detects the potential of the DC voltage from the power source,
The direct-current power supply unit, wherein the opening/closing switch is controlled to open/close based on the output of the power source voltage detection section.

In the DC power supply unit according to claim 4,
The power source voltage detection unit controls all of the open/close switches to open when it detects that the potential of the DC voltage from the power source is equal to or lower than the discharge end voltage of the battery. A DC power supply unit characterized by:

In the DC power supply unit according to claims 1 to 5,
A DC power supply unit, wherein the power source further includes a solar panel.

In the DC power supply unit according to claims 1 to 5,
A direct-current power supply unit, wherein the plurality of DC/DC converters include the DC/DC converter connected to a load operating at approximately the same voltage as the nominal voltage of the battery.

In the DC power supply unit according to claims 1 to 5,
Further comprising a state environment monitoring unit that monitors a physical quantity indicating the operating state or operating environment of the DC power supply unit,
A DC power supply unit, wherein the state/environment monitoring section outputs a state/environment detection signal generated in accordance with an operating state or an operating environment as an output signal of the DC power supply unit.

A DC power supply drive system in which a load is driven by a DC power supply,
a power source including at least a battery;
A DC power supply unit according to any one of claims 1 to 5;
the load connected to the DC/DC converter of the DC power supply unit;
an overall control unit connected to the I/O terminal of the DC power supply unit and the load and performing overall control of the DC power supply drive system;
When the load does not need to be driven, the overall control unit controls the opening/closing switch corresponding to the DC/DC conversion unit to which the load is connected through the I/O terminal of the DC power supply unit. A DC power supply drive system that outputs a control signal to open a switch.

In the DC power supply drive system according to claim 9,
A DC power supply drive system, wherein the power source further includes a solar panel.