JPH0458730A - バッテリ充電回路における異常検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［概要］ バッテリの充電回路の異常検出方法に関し、コネクタの
はずれおよびバッテリのオープン故障を検出することを
目的とし、 入力電圧をバッテリ充電用の出力電圧に変換する出力制
御トランジスタと、上記出力電圧を検出して、基準電圧
と比較し、誤差電圧を生成して上記出力制御トランジス
タに帰還することにより出力電圧を安定化制御する安定
化制御回路と、過大な出力電流を検出して上記出力制御
トランジスタを制御し電流制限を行う過電流保護回路と
、過大な出力電圧を検出して異常信号を出力する過電圧
検出回路と、出力電圧をバッテリに供給するための出力
端子とからなるバッテリ充電回路において、上記安定化
制御回路は遅延回路を含む出力電圧検出回路を有し、当
該バッテリ充電回路への入力電圧印加時において、上記
コネクタ端子でのバッテリの接続の有無もしくはバッテ
リのオープン故障の有無を、上記過電圧検出回路が異常
信号を出力したか否かにより判定する構成をもつ。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、バッテリ充電回路によるバッテリ充電時にお
いて、出力端子とバッテリの接続異常およびバッテリの
オーブン故障を検出する異常検出に関する。

通常の電源装置が故障したときに代わりに使用されるバ
ックアップ用のバッテリの充電には、般にトリクル充電
方式がとられており、通常の電源装置により負荷が駆動
されている間、低い充電電圧で常時充電されるようにな
っている。そして、その充電回路の出力端子とバッテリ
の接続異常を検出するために、コネクタに接続検出のた
めの専用のビンを設け、外れた時に接続検出用のピンの
出力が変化するようにして外部に接続異常を通知するよ
うにしていた。

そのような、従来の異常検出方法では、コネクタの外れ
のみを検出するだけで、バッテリのオープン故障の検出
はできなかった。

本発明は、コネクタ接続検出端子を持つ特別なコネクタ
を必要とせず、しかも、コネクタの接続異常だけでなく
、バッテリのオープン故障をも検出できるようにしたパ
ンテリ充電回路における異常検出方法を提供しようとす
るものである。

［従来の技術］ 第４図により、従来のバッテリの充電回路における異常
検出方法を説明する。

図において、５０は電圧安定化回路と電流制限回路、５
１はバッテリに印加される充電電圧が高すぎることのな
いように出力電圧を監視し、検出する過電圧検出回路、
５２はコネクタが外れたときに外部に接続異常信号を出
力するときの負荷抵抗、５３はバッテリから充電回路側
に電流が逆流することを防止するためのダイオード、５
４は充電回路とバッテリを接続するコネクタ、５５はバ
ッテリ、５６．５６’　はコネクタ５４の充電回路側の
接続端子、５７．５７°はコネクタ５４のバッテリ側の
接続端子、５８は、コネクタにおける接続異常検出ピン
の充電回路側の端子、５９はコネクタにおける接続異常
検出ピンのバッテリ側の端子、６０は接続異常信号を出
力する端子である。

第４図におけるバッテリ充電回路の異常検出方法は次の
通りである。

コネクタ５４における充電回路側の端子５８とバッテリ
側の端子が正常に接続されていると、接続異常信号出力
端子６０のレベルはバッテリの負極側と同電位のＯｖを
出力する。

そのため、接続異常信号出力端子６０の先に、警告ラン
プ等が接続されていても、警告ランプは点灯しない。

しかし、コネクタ５４が外れて、充電回路側とバッテリ
側の接続異常検出ピンの端子５８．５９が接続されない
と、接続異常信号出力端子６０のレベルは充電回路の正
極側と等しくなり、接続異常信号出力端子６０の先に接
続されている警告ランプが点灯する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような、従来の異常検出方法では、コネクタに専
用の接続異常検出のためのビンを設ける必要があり、し
かも、コネクタが外れたことしか検出できなかった。

しかし、実際には、バッテリがオーブンとなる故障の検
出もできることが望まれるが、従来の異常検出方法では
不可能であった。

本発明は、コネクタのはずれだけでなく、バッテリのオ
ープン故障の検出も可能な、パンテリの充電回路の異常
検出方法を得ることを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、電圧安定化回路の電圧検出入力側に遅延コン
デンサを接続し、出力電圧変化が遅れて検出されるよう
にして、バッテリ充電回路への電源投入時にバッテリ接
続断などの無負荷状態にあれば誤差電圧が過大に発生さ
れ、異常に高い出力電圧が発生されるようにし、バッテ
リ接続チエツクを可能にするものである。

つまり、立ち上げ時に充電回路の出力端子とバッテリが
接続されていないかもしくはバッテリがオープン故障し
ていないかを、過大な出力が発生されたかどうかで検出
し、充電回路の異常検出を行うようにした。

第１回は本発明の充電回路の原理図である。

図において、１は出力制御トランジスタ、２は電流を検
出して出力制御トランジスタ（１）を制御し電流制限を
行う過電流保護回路、３は出力電圧を検出して基準電圧
と比較し誤差電圧を生成して出力制御トランジスタ（１
）に帰還することにより出力電圧を安定化制御する安定
化制御回路、４は過電圧検出回路であって、例えばサイ
リスク回路により構成され過電圧が発生するとサイリス
クが動作して、異常を外部装置に知らせる信号を出力す
るもの、５はパンテリ、６は充電回路の出力端子とバッ
テリ端子を接続するコネクタ、７．７゛はコネクタの電
圧安定化回路側の出力端子、８．８”はコネクタのパン
テリ端子、１ｏは遅延回路を含む出力電圧を検出する出
力電圧検出回路、１１は出力電流を検出する電流検出抵
抗、１２は電流検出抵抗の両端の電圧を増幅するオペア
ンプ等の差動増幅器、１３．１４は電圧安定化回路の出
力電圧を検出する分圧抵抗、１５は遅延コンデンサ等よ
りなる遅延回路、１６は電池、ツェナーダイオード等で
生成される基準電圧、１７は検出出力電圧と基準電圧と
出力電圧を比較し、その差の電圧を増幅するオペアンプ
等の差動増幅器である。

［作用］ 第２図により第１図の充電回路の原理の動作を説明する
。必要に応じて、第１図を参照する。

第２図は、第１図の充電回路における電源投入時の電圧
出力特性を示す。

図において、Ｉ８はバッテリに接続異常もしくはバッテ
リにオーブン故障がある場合の電源投入時の電圧出力特
性、Ｖａは過電圧検出回路が動作する過電圧検出点、ｖ
ｂはバッテリにオーブン故障がなく、充電回路の端子と
バッテリ端子の接続にも異常がない場合の正常時出力電
圧、１９は遅延回路１５のコンデンサにより生じる安定
化制御回路の動作の遅延時間である。

まず、コネクタ６が外れていて、出力端子７．７　とバ
ッテリ端子８．８′の接続がない場合について、電源投
入時の動作を説明する。

電源が投入されると、差動増幅器１７の正入力に加えら
れる基準電圧（一般に定電圧ダイオードが用いられる）
はすぐに立ち上がるが、負入力に加えられる出力検出電
圧は、遅延回路１５０作用により、実際の出力電圧変化
に遅れてゆっくり立ち上がる。その結果、差動増幅器１
７は過大な誤差電圧を発生し、電圧安定化制御が一定時
間不能となる。このとき、バッテリ接続断の無負荷状態
もしくはバッテリーのオープン故障が存在した場合出力
電圧は急速に過大になる。

そして、出力電圧が過電圧検出回路（４）の過大電圧検
出点に達すると過電圧検出回路が動作する。例えば、過
電圧検出回路が、出力端子７．７　の間に並列に接続さ
れている過電圧検出回路のサイリスタ（図示されず）を
備え、過電圧によりオンとなって、外部装置に異常信号
を出力する。

他方、出力端子７．７“に正常なバッテリが接続されて
いる場合には、遅延コンデンサによる遅延期間に生じる
過大な出力電圧により、バッテリへの過大な充電電流が
発生し、その結果、過電流保護回路が作動して出力電圧
が抑制されるため、過電圧検出回路（４）は動作せず、
異常信号は出力されない。そして、遅延コンデンサの充
電が進み、電源投入時の過渡期間が過ぎると、第２図に
Ｖｂで示す正常値の近傍で常に安定した電圧が出力され
るようになる。

なお、上記説明では、電源投入時においてのみ、異常を
検出するようにしたが、遅延コンデンサに周期的な放電
回路を設けておき、周期的に接続異常を検出するように
してもよい。

〔実施例〕

第３図は、本発明の実施例を示す。

図において、２０−１は出力制御トランジスタ、２０−
２は電流保護回路、２０−３は安定化制御回路、２０−
４は過電圧検出回路、２１は出力制御トランジスタ２０
−１のバイアス抵抗、２２は出力制御トランジスタ２０
−１のベース、エミッタ間に逆電圧が加わることを防止
する保護ダイオード、２３は、過電流保護回路における
オペアンプであって、電流検出抵抗の両端に生しる電圧
を入力し、増幅して出力し、出力制御トランジスタを制
御するもの、２４は電圧の安定化制御回路におけるオペ
アンプであって、出力電圧の変動により生じる誤差電圧
を入力し、増幅して出力制御トランジスタ２０−１の制
御電圧を出力するもの、２５．２６はそれぞれ、オペア
ンプ２３．２４の保護ダイオード、２７は出力電流を検
出するための電流検出抵抗、２８．２９．３０．３１は
電流検出抵抗２７の両端子間の電圧を検出するための分
圧抵抗であって、抵抗２８．２９により検出される電圧
はオペアンプ２３０判定入力端子側に入力し、抵抗３０
．３１により検出される電圧をオペアンプ２３の非反転
入力側に入力するもの、３２は出力電圧の誤差を判定す
る基準電圧源であって、オペアンプ２４の非反転入力側
に基準電圧を入力するもの１．３３．３４．３５は出力
電圧検出抵抗であって、検出電圧をオペアンプ２４の反
転入力側に入力するもの、３６は出力電圧検出回路にお
ける遅延コンデンサ、３７は出力側の高電圧が出力制御
トランジスタのベースに加わらないようにするダイオー
ド、３８は過電圧検出回路におけるサイリスクの負荷抵
抗、３９は過電圧検出回路におけるサイリスクであって
、過大な出力電圧により作動して、異常信号出力端子の
出力電圧をしゃ断として異常を知らせ、同時に、出力制
御トランジスタ２０−１のベース電圧をＯＶとして出力
制御トランジスタの出力がないようにするもの、４０．
４１．４２は過大電圧の検出回路であって、４１はサイ
リスタのゲート電圧を一定に保持するためのツェナーダ
イオード、４′０と４２はサイリスタのゲート電圧を定
める分圧抵抗、４３はバッテリ側から充電回路側に電流
が流れることを防止する逆流防止ダイオード、４４はバ
ッテリ、４５．４５”は出力端子、４６は異常信号出力
端子である。

第３図の実施例の動作は次の通りである。

なお、第３図の回路の、電源投入直後の出力電圧特性は
、第２図におけるものと同じである。

充電回路側の端子４５．４５′がバッテリに接続されて
いない異常の場合に、電源が投入された場合の動作を考
える。

電源投入時では、遅延コンデンサ３６の電圧は０■から
ゆっくり立ち上がるため、オペアンプ２４から出力され
る誤差電圧は最初過大となる。そのため、出力制御トラ
ンジスタ２０−１への帰還が不能となり、過大な出力電
圧を生じる。

そのため、過電圧検出回路２０−４の抵抗４２０両端に
住じるサイリスタ３９のゲート電圧が高くなり、サイリ
スタ３９がオンとなり、異常を外部に知らせる。

同時に、出力制御トランジスタ２０−１のベース電圧も
低下し、動作を停止する。

次に、バッテリ４４が接続されている場合には、電源投
入時においても、遅延期間に生じる過電圧は、パンテリ
に吸収され、過電圧は発生しない。

そのため、過電圧検出回路は動作せず、異常信号出力端
子４６の出力は高い電圧を出力したままで変化せず、異
常なしを外部に知らせる。

充電回路とバッテリが接続されている場合において、バ
ッテリのオーブン故障の検出も、上記の充電回路の出力
端子とバッテリが無接続の場合と同様に検出することが
できる。

なお、図示の実施例は電源の投入時にのみしか、異常を
検出できないが、遅延コンデンサ３６を定期的に放電さ
せるようにして、定期的に充電回路の異常検出を行うよ
うにすることもできる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、充電回路とバッテリの接続コネクタに
接続検出用の特別な端子を設けることなく、電源投入毎
に確実に、接続の有無の確認ができ、同時に、簡単な構
成で、充電時においてバッテリのオープン故障の有無も
確認することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の充電回路の原理図である。 第２図は、本発明の電源投入時の電圧出力特性を示す図
である。 第３図は、本発明の実施例を示す図である。 第４図は、従来のバッテリ充電回路の異常検出方法を示
す図である。 ２　：過電流保護回路、 ３　：安定化制御回路、 ４　：過電圧検出回路、 ５　　：バッテリ、 ６　：コネクタ、 ７．７°　：出力端子、 ８．８゛　：バッテリ端子、 １０：出力電圧検出回路、 １１：電流検出抵抗、 １２：差動増幅器、 １３．１４：分圧抵抗、 １５：遅延回路、 １６：基準電圧、 １７：差動増幅器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力電圧をバッテリ充電用の出力電圧に変換する出力制
   御トランジスタ（１）と、 上記出力電圧を検出して、基準電圧（１６）と比較し、
   誤差電圧を生成して上記出力制御トランジスタ（１）に
   帰還することにより出力電圧を安定化制御する安定化制
   御回路（３）と、 過大な出力電流を検出して上記出力制御トランジスタ（
   １）を制御し電流制限を行う過電流保護回路（２）と、 過大な出力電圧を検出して異常信号を出力する過電圧検
   出回路（４）と、 出力電圧をバッテリに供給するための出力端子（７、７
   ’）とからなるバッテリ充電回路におい上記安定化制御
   回路（３）は遅延回路（１５）を含む出力電圧検出回路
   （１０）を有し、当該バッテリ充電回路への入力電圧印
   加時において、上記コネクタ端子でのバッテリの接続の
   有無もしくはバッテリのオープン故障の有無を、上記過
   電圧検出回路（４）が異常信号を出力したか否かにより
   判定することを特徴とするバッテリ充電回路における異
   常検出方法。