JP7103989B2 - バッテリ電流検出回路 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリに流れる電流をシャント抵抗によって計測する計測回路を備えるバッテリ電流検出回路に関するものである。

従来、この種のバッテリ電流検出回路としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。このバッテリ電流検出回路はバッテリ充放電電流検出装置として開示され、車両に搭載されたバッテリの充放電電流を、バッテリの負極側端子とグランドとの間に接続されたシャント抵抗を用いて検出する。シャント抵抗の両端に現れるシャント電圧は電圧増幅部によって増幅され、アナログ－デジタル変換器によってデジタルデータに変換される。電流値計算部は、デジタルデータに変換されたシャント電圧に基づいてバッテリの充放電電流を計算する。

シャント抵抗と電圧増幅部との間にはグランド切り替え部が設けられている。グランド切り替え部は、シャント抵抗と並列に接続されたスイッチＳＷ１と、シャント抵抗と電圧増幅部との間を接続する一方の配線に介挿されたスイッチＳＷ２とから構成される。シャント電圧を電圧増幅部に入力させる際にはスイッチＳＷ２がオン、スイッチＳＷ１がオフされる。また、シャント抵抗の抵抗値が異常に高くなったり溶断等が発生した異常検出時には、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２が共にオンに切り替えられ、シャント抵抗がバイパスされてバッテリの負極側端子がグランドに接続される。このため、シャント抵抗に異常が発生した場合であっても、バッテリ充放電電流検出装置がグランドから完全に浮いてしまうことが防止され、警報装置を用いて警報等を発することができる。

特開２０１１－３３６３２号公報

しかしながら、上記従来のバッテリ充放電電流検出装置では、装置への電源投入時、シャント抵抗に突入電流が流れたり、突入電圧がかかることがある。シャント抵抗に突入電流が流れたり突入電圧がかかると、シャント抵抗に並列に接続された電圧増幅部等の計測回路が破損するおそれがある。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
バッテリに流れる電流を検出するシャント抵抗と、シャント抵抗の両端に各入力端子が接続され、シャント抵抗の両端に生じる電圧を入力してバッテリに流れる電流を計測する計測回路とを備えるバッテリ電流検出回路において、
計測回路の各入力端子および基準電位間に接続され、切替信号が入力されないときに計測回路の各入力端子および基準電位間を短絡する接続切替回路を備えることを特徴とする。

本構成によれば、バッテリ電流検出回路への電源投入時、計測回路の各入力端子および基準電位間に接続された接続切替回路には切替信号が入力されないため、計測回路の各入力端子および基準電位間は接続切替回路によって短絡されている。したがって、バッテリ電流検出回路への電源投入時、シャント抵抗に突入電流が流れたり突入電圧がかかっても、計測回路は各入力端子が基準電位に保たれるので、突入電流や突入電圧の影響を受けることはない。このため、バッテリ電流検出回路への電源投入時、従来のように、計測回路が破損するおそれはなくなる。

また、本発明は、電源スイッチが投入されてバッテリに電流が流れると接続切替回路へ切替信号を出力して計測回路の各入力端子および基準電位間の接続を開放する制御回路を備えることを特徴とする。

本構成によれば、電源スイッチが投入されてバッテリに電流が流れると、制御回路によって接続切替回路へ切替信号が出力されて、計測回路の各入力端子および基準電位間の接続が開放される。したがって、シャント抵抗の両端に現れる電圧が計測回路の各入力端子に与えられるようになり、バッテリに流れる電流が計測回路によって計測されるようになる。

また、本発明は、制御回路が、電源スイッチが投入されて所定時間が経過したときに接続切替回路へ切替信号を出力して計測回路の各入力端子および基準電位間の接続を開放することを特徴とする。

本構成によれば、電源スイッチが投入されて所定時間が経過する間、計測回路の各入力端子および基準電位間は接続切替回路によって短絡されている。したがって、バッテリ電流検出回路への電源投入時、シャント抵抗への突入電流や突入電圧が確実に止んでから、シャント抵抗の両端に現れる電圧が計測回路の各入力端子に与えられるようになる。このため、シャント抵抗への突入電流や突入電圧に起因する計測回路の破損を確実に防止することが可能になる。

本発明によれば、電源投入時、従来のように計測回路が破損するおそれのないバッテリ電流検出回路を提供することができる。

本発明の一実施の形態によるバッテリ電流検出回路を備える電源回路のブロック図である。 図１に示すバッテリ電流検出回路における接続切替回路の部分の詳細を示す回路図である。

次に、本発明の一実施の形態によるバッテリ電流検出回路について説明する。

図１は、この一実施の形態によるバッテリ電流検出回路を備える電源回路１の概略構成を示すブロック図である。

電源回路１の出力端子１ａ，１ｂには負荷２が接続され、電源回路１はバッテリ３によって負荷２へ電源を供給する。バッテリ３の負極側には、基準電位である接地電位との間に、バッテリ３に流れる電流を検出するシャント抵抗４が接続されている。また、バッテリ３の正極側には、出力端子１ａとの間に電源スイッチ５が接続されている。シャント抵抗４の両端Ａ，Ｂには、計測ＩＣ（集積回路）６の各入力端子Ｃ，Ｄが接続されている。計測ＩＣ６は、シャント抵抗４の両端Ａ，Ｂに生じるシャント電圧を入力して、バッテリ３に流れるバッテリ電流を計測する。計測されたバッテリ電流は、計測ＩＣ６からＭＰＵ（マイクロプロセッサ）７へ出力される。ＭＰＵ７は、計測ＩＣ６から入力されるバッテリ電流に基づき、バッテリ３の電池容量を監視等する。

計測ＩＣ６およびＭＰＵ７は回路基板１２に形成され、シャント抵抗４および計測ＩＣ６は、バッテリ３に流れるバッテリ電流を計測するバッテリ電流検出回路を構成している。本実施形態では、バッテリ電流検出回路は、計測ＩＣ６の各入力端子Ｃ，Ｄおよび接地電位間に接続される接続切替回路８を備える。接続切替回路８は、回路基板１２に形成され、計測ＩＣ６の入力端子Ｃおよび接地電位間に接続されるスイッチ８ａと、計測ＩＣ６の入力端子Ｄおよび接地電位間に接続されるスイッチ８ｂとを有する。これら各スイッチ８ａ，８ｂの切替状態はＭＰＵ７から出力される切替信号ｓによって制御され、切替信号ｓが入力されないときには共にオン状態に保たれている。したがって、各スイッチ８ａ，８ｂは、ＭＰＵ７から切替信号ｓが入力されないときには、計測ＩＣ６の各入力端子Ｃ，Ｄおよび接地電位間を短絡している。

図２は、接続切替回路８の部分の詳細な構成を示す回路図である。

接続切替回路８は、本実施形態では、コイル９によって各スイッチ８ａ，８ｂが動作させられるリレーによって構成されている。各スイッチ８ａ，８ｂは、通常時開いているａ接点、および、通常時閉じているｂ接点を備えるｃ接点からそれぞれ構成されている。各スイッチ８ａ，８ｂのコモン端子ｃは共に接地電位に接続されている。切替信号ｓが入力されない通常時、スイッチ８ａのｂ接点は、シャント抵抗４の一方端Ａおよび計測ＩＣ６の一方の入力端子Ｃに接続されており、スイッチ８ｂのｂ接点は、シャント抵抗４の他方端Ｂおよび計測ＩＣ６の他方の入力端子Ｄに接続されている。また、ａ接点は電気的に浮いた状態にある。

コイル９の一端は、電源スイッチ５のバッテリ３の反対側の一端に接続されている。電源スイッチ５が投入されると、バッテリ３から回路基板１２に電源が供給され、回路基板１２の電源電圧Ｖがコイル９に印加される。コイル９の他端と接地電位との間にはＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１０が接続されている。ＦＥＴ１０のゲートには抵抗Ｒ１の一端、ゲート・ソース間には抵抗Ｒ２が接続されており、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２によってＦＥＴ１０のバイアス回路が構成されている。抵抗Ｒ１の他端はＭＰＵ７の制御端子に接続されており、切替信号ｓが入力される。また、コイル９の両端には、逆起電力から回路や接点を保護する保護ダイオード１１が接続されている。

このような構成において、電源スイッチ５が投入されて電源回路１がオン状態にされると、オン状態にされた瞬間にシャント抵抗４に突入電流が流れたり、突入電圧がかかることがある。しかし、本実施形態による電源回路１におけるバッテリ電流検出回路では、電源投入時、接続切替回路８にはＭＰＵ７から切替信号ｓが入力されないため、各スイッチ８ａ，８ｂは図示するｂ接点の状態にある。したがって、電源回路１への電源投入時、つまり、バッテリ電流検出回路への電源投入時、計測ＩＣ６の各入力端子Ｃ，Ｄおよび接地電位間は接続切替回路８によって短絡されており、計測ＩＣ６の各入力端子Ｃ，Ｄは接地電位に接続されている。したがって、バッテリ電流検出回路への電源投入時、シャント抵抗４に突入電流が流れたり突入電圧がかかっても、計測ＩＣ６は各入力端子Ｃ，Ｄが接地電位に保たれているので、突入電流や突入電圧の影響を受けることはない。このため、本実施形態によれば、バッテリ電流検出回路への電源投入時、従来のように、計測ＩＣ６が破損するおそれはなくなる。

また、ＭＰＵ７は、制御回路を構成し、電源スイッチ５が投入されてバッテリ３に電流が流れると、接続切替回路８へ切替信号ｓを出力する。接続切替回路８へ切替信号ｓが出力されると、抵抗Ｒ１，Ｒ２によって構成されるバイアス回路によってＦＥＴ１０がオンし、コイル９に電流が流れる。コイル９に電流が流れると、各スイッチ８ａ，８ｂがａ接点に切り替えられ、計測ＩＣ６の各入力端子Ｃ，Ｄおよび接地電位間の接続が開放される。

したがって、本実施形態によるバッテリ電流検出回路によれば、電源スイッチ５が投入されてバッテリ３に電流が流れると、ＭＰＵ７によって接続切替回路８へ切替信号ｓが出力されて、計測ＩＣ６の各入力端子Ｃ，Ｄおよび接地電位間の接続が開放される。この切替信号ｓの出力は、電源スイッチ５が投入されても直ちに行われない。つまり、電源スイッチ５が投入されてバッテリ３から回路基板１２に電源が供給されて、ＭＰＵ７に電源電圧が印加され、ＭＰＵ７が起動した後、すなわち、電源スイッチ５の投入に遅れて行われる。したがって、電源スイッチ５が投入された瞬間に生じるシャント抵抗４への突入電流や突入電圧が止んでから、シャント抵抗４の両端に現れるシャント電圧が計測ＩＣ６の各入力端子Ｃ，Ｄに与えられるようになり、バッテリ３に流れる電流が計測ＩＣ６によって計測されるようになる。

また、本実施形態では、制御回路を構成するＭＰＵ７は、電源スイッチ５が投入されて所定時間が経過したとき、例えばＭＰＵ７が１秒をカウントしたときに、接続切替回路８へ切替信号ｓを出力して、計測ＩＣ６の各入力端子Ｃ，Ｄおよび接地電位間の接続を開放する。よって、本実施形態によれば、電源スイッチ５が投入されて所定時間が経過する間、計測ＩＣ６の各入力端子Ｃ，Ｄおよび接地電位間は接続切替回路８によって短絡されている。したがって、バッテリ電流検出回路への電源投入時、シャント抵抗４への突入電流や突入電圧が確実に止んでから、シャント抵抗４の両端Ａ，Ｂに現れるシャント電圧が計測ＩＣ６の各入力端子Ｃ，Ｄに与えられるようになる。このため、シャント抵抗４への突入電流や突入電圧に起因する計測ＩＣ６の破損を確実に防止することが可能になる。

１…電源回路、１ａ，１ｂ…出力端子、２…負荷、３…バッテリ、４…シャント抵抗、５…電源スイッチ、６…計測ＩＣ（計測回路）、７…ＭＰＵ（制御回路）、８…接続切替回路、８ａ，８ｂ…スイッチ、９…コイル、１０…ＦＥＴ、１１…ダイオード、１２…回路基板、ｓ…切替信号

Claims (3)

1. バッテリに流れる電流を検出するシャント抵抗と、前記シャント抵抗の両端に各入力端子が接続され、前記シャント抵抗の両端に生じる電圧を入力して前記バッテリに流れる電流を計測する計測回路とを備えるバッテリ電流検出回路において、
   前記計測回路の各入力端子および基準電位間に接続され、切替信号が入力されないときに前記計測回路の各入力端子および基準電位間を短絡する接続切替回路を備えることを特徴とするバッテリ電流検出回路。
2. 電源スイッチが投入されて前記バッテリに電流が流れると前記接続切替回路へ前記切替信号を出力して前記計測回路の各入力端子および基準電位間の接続を開放する制御回路を備えることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ電流検出回路。
3. 前記制御回路は、前記電源スイッチが投入されて所定時間が経過したときに前記接続切替回路へ前記切替信号を出力して前記計測回路の各入力端子および基準電位間の接続を開放することを特徴とする請求項２に記載のバッテリ電流検出回路。

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