JPH07159472A - 保護装置付き直流電源回路 - Google Patents

保護装置付き直流電源回路

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JPH07159472A
JPH07159472A JP5309243A JP30924393A JPH07159472A JP H07159472 A JPH07159472 A JP H07159472A JP 5309243 A JP5309243 A JP 5309243A JP 30924393 A JP30924393 A JP 30924393A JP H07159472 A JPH07159472 A JP H07159472A
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JP
Japan
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circuit
relay
voltage
short circuit
signal
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Application number
JP5309243A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Kawato
浩 川戸
Kozo Nohara
耕三 野原
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Takenaka Komuten Co Ltd
Original Assignee
Takenaka Komuten Co Ltd
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  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 瞬時の短絡やサイクリックな短絡を確実に検
出できるようにする。 【構成】 直流電源1に負荷2を接続させる直流回路3
の直流電圧が設定電圧以下であるか否を判定する電圧判
定手段を設け、その電圧判定手段の判定結果に基づいて
信号を出力する信号出力手段を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車で代表される車
両、各種電気・機械設備などに組み込まれる直流電源回
路で、詳しくは、直流電源に負荷を接続させる直流回路
が短絡した場合の電気火災などを防止する回路保護の一
環として構成される保護装置を有するものに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の直流電源回路では、保護装置とし
て次のようなものを設けていた。その一つは、短絡が発
生した場合の過電流により加熱されて溶断することで直
流電源から負荷への電源供給を断つヒューズである。
【0003】二つ目は、前記の過電流により熱動形過電
流引きはずし装置のバイメタルが加熱変形することで開
閉器を開放させて直流電源から負荷への電源供給を断つ
遮断器である。
【0004】三つ目は、前記の過電流により電磁形過電
流引きはずし装置の電磁石が励磁することで開閉器を開
放させて直流電源から負荷への電源供給を断つ遮断器で
ある。
【0005】四つ目は、前記の過電流により熱動・電磁
形過電流引きはずし装置のバイメタルが加熱変形する、
或いは、電磁石が励磁することで開閉器を開放させて直
流電源から負荷への電源供給を断つ遮断器である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の技
術によるときは、過電流が流れてヒューズが溶断するこ
とや、遮断器の引きはずし装置が作動することが直流回
路の短絡を検出する動作となるから、短絡を検出するに
は、過電流が流れ始めてからヒューズの溶断や引きはず
し装置の動作が完了するまでの時間(一般に0.05〜
0.1秒程度)その過電流、つまり、短絡が維持されて
いる必要があり、ヒューズの溶断や遮断器の動作にまで
至らない瞬間的な短絡では作動しない。
【0007】ところで、自動車などの振動の激しい箇所
に設置された直流電源回路では、長時間の短絡のみなら
ず、振動することで瞬時の短絡や、その瞬時の短絡が繰
り返されるサイクリックな短絡が発生し、そのような瞬
時の短絡やサイクリックな短絡も、長時間の短絡と同様
に、電線の加熱→電線被覆の発火、或いは、短絡時の火
花による可燃物への着火というプロセスを経る電気火災
の原因の一つとなる。
【0008】従って、上記従来の技術によるときは、瞬
時の短絡やサイクリックな短絡を検出することが難し
く、電気火災を確実に防止するという面で性能が不十分
であった。
【0009】本発明の目的は、瞬時の短絡やサイクリッ
クな短絡を確実に検出できるようにする点にある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の第1発明による
保護装置付き直流電源回路の特徴は、直流電源に負荷を
接続させる直流回路の直流電圧が設定電圧以下であるか
否を判定する電圧判定手段を設け、その電圧判定手段の
判定結果に基づいて信号を出力する信号出力手段を設け
てある点にある。
【0011】本発明の第2発明による保護装置付き直流
電源回路の特徴は、上記第1発明において、前記電圧判
定手段として、直流回路の直流電圧が設定電圧以下のと
き可逆的に発光を停止する発光素子と、その発光素子の
発光により可逆的にオンするスイッチング素子とからな
るフォトカプラを設け、前記信号出力手段として、スイ
ッチング素子のオフにより可逆的に通電が断たれるリレ
ーを設けてある点にある。
【0012】
【作用】上記第1発明によれば、電圧判定手段により直
流回路の直流電圧が設定電圧以下であるか否か判定し、
その判定結果に基づいて信号出力手段により信号を出力
するのであって、長時間の短絡はもちろん、瞬時の短絡
が発生した場合であっても、電圧の低下が必ず生じるか
ら、瞬時の短絡で低下する電圧値よりも大きい値に設定
電圧を設定しておくことにより、瞬時の短絡が発生した
場合であっても、その短絡発生に伴い直流回路の電圧が
必ず設定電圧よりも低くなることで電圧判定手段が設定
電圧以下であると判定して、信号出力手段からその判定
結果に応じた信号が出力される。従って、信号出力手段
からの信号を監視することにより、瞬時の短絡であって
もそれが発生したか否かが判る。
【0013】上記第2発明によれば、直流回路に短絡が
発生して直流電圧が設定電圧以下になると、発光ダイオ
ードなどの発光素子の発光が停止されてフォトトランジ
スタなどのスイッチング素子がオフすることでリレーが
非通電状態に切り替わるから、リレーの接点で警報装置
や直流回路の電源への接続を断つための遮断装置を制御
することにより、短絡が発生した場合には、警報を発し
たり負荷への通電を断つことを自動的に行える。
【0014】
【発明の効果】従って本発明によれば、長時間の短絡は
もちろん、瞬時の短絡やサイクリックな短絡までも検出
できることにより、短絡に起因した電気火災の防止の信
頼性を高めることができ、特に瞬時の短絡やサイクリッ
クな短絡が発生し易い車両などの振動部に組み込む直流
電源回路として有用な保護装置付き直流電源回路を提供
できるようになった。
【0015】
【実施例】
〔第1実施例〕図1に示すように、自動車で代表される
車両など、振動を受ける箇所に設置される直流電源回路
は、短絡に対する保護装置を有する。保護装置は、サー
キットブレーカーSBと、直流電源1に負荷2を接続さ
せる直流回路3に負荷2と並列接続するようにプラス端
子P1とマイナス端子N1とを介して接続して直流回路
3での瞬時短絡を検出する瞬時短絡検出装置4とからな
る。
【0016】前記直流電源1は、自動車の12Vのバッ
テリーなどであり、負荷2は、スタータモータやヘッド
ランプ、リアランプ、空調装置のファン、ヒータで代表
される自動車の各種電装品などである。P及びNは前記
直流電源1のプラス端子及びマイナス端子である。
【0017】前記瞬時短絡検出装置4は、図2に示すよ
うに、前記直流回路3の直流電圧DCが設定電圧d以下
であるか否かを判定する電圧判定手段と、その電圧判定
手段の判定結果に基づいて信号を出力する信号出力手段
とを設けて構成されている。
【0018】前記電圧判定手段は、印加される直流回路
3の直流電圧DCが設定電圧d以下のとき可逆的に発光
を停止する発光素子の一例である発光ダイオード5と、
その発光ダイオード5の発光により可逆的にオンするス
イッチング素子の一例であるフォトトランジスタ6とか
らなるフォトカプラ7を設け、発光ダイオード5への通
電をオン・オフする起動スイッチ8を設けて構成されて
いる。このフォトカプラ7の動作時間は、数マイクロセ
コントである。
【0019】前記信号出力手段は、前記フォトトランジ
スタ6のオフにより通電が可逆的に断たれるリレーRを
設けて構成されている。そして、リレーRは、起動スイ
ッチ8のオンに伴うフォトトランジスタ6のオンで通電
状態になった後は、起動スイッチ8のオフにかかわらず
発光ダイオード5の通電状態を保持するように起動スイ
ッチ8に並列接続する自己保持用の常開接点Raを有
し、また、短絡信号を出力するための第1出力端子aと
正常信号を出力するための第2出力端子bとを有する信
号回路9を、非通電状態(オフ)では第1出力端子aか
ら短絡信号を出力する状態に、かつ、通電状態(オン)
では第2出力端子bから正常信号を出力する状態に切り
替える切り替え接点Rbを有する。このリレーRの作動
時間は、1.5ミリ秒程度である。従って、設定電圧d
以下の状態が1.5ミリ秒以上継続される短絡であれ
ば、リレーRが作動し、この短絡を検出できることにな
る。
【0020】R1は、発光ダイオード5に通電させる電
流を調整するための感度調整用の可変抵抗、D1及びD
2は、それぞれ、発光ダイオード5及びリレーRを保護
するためのダイオード、D3は回路保護用のダイオード
であり、TSは、保護装置が正常に作動するか否かをテ
ストするためのテストスイッチである。なお、自動車用
の直流電源の場合、上記起動スイッチ8として、スター
ト用のセルモータを起動させるキースイッチ(セルモー
タ始動位置への操作を解除するとセルモータへの電源供
給を断つ状態に自動復帰するスイッチ)を利用でき、こ
の場合、図示するように、端子S1,S2を介して起動
スイッチ8を接続することが好ましい。
【0021】上記の構成によれば、起動スイッチ8のオ
ンにより、短絡がなければ発光ダイオード5が発光し、
フォトトランジスタ6がオンしてリレーRが通電状態と
なり、リレーRの常開接点Raがオンすることにより、
発光ダイオード5への直流電圧DCの印加状態が起動ス
イッチ8のオフにかかわらず維持され、電圧判定手段が
判定動作状態となる。つまり、短絡監視状態となる。従
って、起動スイッチ8として、オン・オフの切り替えス
イッチの他、キースイッチのように操作の解除によりオ
フするスイッチを利用することができる。
【0022】上記の短絡監視状態において短絡が発生し
たとすると、図3に示すように、直流電圧DCが低下
し、その結果、フォトカプラ7の発光ダイオード5の発
光が停止してフォトトランジスタ6がオフし、リレーR
への通電が断たれて常開接点Raがオフし、そのリレー
Rの常開接点Raのオフで発光ダイオード5への通電が
不能な状態になる一方、リレーRの切り替え接点Rbが
切り替わって、信号回路9から短絡信号が出力される。
従って、この短絡信号に基づいて警報装置や報知装置を
作動させるようにしておくことにより、短絡発生時には
それを報知でき、また、短絡信号に基づいて回路遮断装
置を作動させるようにしておくことにより、短絡発生時
には直流回路3への電源供給を自動的に断つことことが
できる。
【0023】〔第2実施例〕上記第1実施例において、
図4に示すように、リレーRの常開接点Raのオンで通
電状態となり、通電後はその第2常開接点2Raのオン
でその通電状態を自己保持する第2リレー2Rを設け、
リレーRと第2リレー2Rとから前記信号出力手段を構
成し、その信号出力手段からの出力信号に基づいて作動
する警報装置10を設けたものである。
【0024】警報装置10は、図5に示すように、直流
電源1に警報ブザーBZを接続させる警報回路11に、
リレーRの接点Rb及び第2リレー2Rの第2接点2R
bを直列状態に介装して構成されている。接点Rbは、
リレーRが非通電状態にあるとき通電側に切り替わり、
かつ、リレーRが通電状態にあるとき通電遮断側に切り
替わるものであり、第2接点2Rbは、第2リレー2R
が通電状態にあるとき通電側に切り替わり、かつ、第2
リレー2Rが非通電状態にあるとき通電遮断側に切り替
わるものである。
【0025】従って、起動スイッチ8のオンで発光ダイ
オード5への通電が行われて、リレーRが作動し、常開
接点Raがオンすることで発光ダイオード5及びリレー
Rの通電状態が保持されるとともに、第2リレー2Rが
通電状態になって第2常開接点2Raのオンによりその
第2リレー2Rの通電状態が保持され、短絡監視状態と
なる。このとき、警報回路11における第2リレー2R
の第2接点2Rbが通電側に切り替わるものの、リレー
Rの接点Rbが通電遮断側に切り替わっているから、警
報ブザーBZは鳴らない。
【0026】上記の短絡監視状態で短絡が発生すると、
発光ダイオード5の発光が停止してフォトトランジスタ
6がオフし、その結果、リレーRの常開接点Raがオフ
して発光ダイオード5への通電が不能となる一方、警報
回路11の接点Rbが通電側に切り替わることで警報ブ
ザーBZが鳴る。なお、起動スイッチ8は、直流電源1
のプラス端子Pと入力端子Sとの間に介装されている。
【0027】また、D4は第2リレーRを保護するため
のダイオードであり、R2は、発光ダイオード5に通電
させる電流を調整するための固定抵抗であり、Hは回路
保護用のヒューズであり、RSはリセットスイッチであ
り、警報ブザーBZが鳴り作動した後、このリセットス
イッチRSをオンさせることにより、発光ダイオード5
に通電させてリレーRを通電させ、前記の短絡監視状態
に復帰し、かつ、警報回路11におけるリレーRの接点
Rbを通電遮断側に切り替えさせて警報ブザーBZの鳴
り動作を停止するようにしてある。
【0028】〔第3実施例〕上記第2実施例において、
警報装置10に代えて回路遮断装置12を設けたもので
ある。
【0029】回路遮断装置12は、図6に示すように、
直流回路3を開閉する開閉器13と、その開閉器13を
開放するための引きはずし装置14と、引きはずし装置
14を開放作動させる駆動回路15と、通電状態で駆動
回路15に作動指令を与えるための信号回路16とから
構成されている。信号回路16には、上記第2実施例で
説明した前記リレーRの接点Rbと、第2リレー2Rの
第2接点2Rbとが直列状態に介装されている。
【0030】従って、短絡監視状態では、リレーRの接
点Rbが通電遮断側に切り替わっているため、信号回路
16は通電停止状態にあり、駆動回路15は作動しな
い。そして、その短絡監視状態で短絡が発生すると、リ
レーRの接点Rbが通電側に切り替わり、これにより信
号回路16が通電状態となって、駆動回路15が作動
し、引きはずし装置14が開放作動して開閉器13が開
放し、直流回路3への電源供給が断たれる。その後、リ
セットスイッチRSをオンすることにより、開閉器13
を復旧させて、第2実施例と同様に短絡監視状態に復帰
することができる。
【0031】〔別実施例〕上記第3実施例の回路遮断装
置12としては、次のようなものであっても良い。 〈1〉図7に示すように、直流回路3を開閉する常開ス
イッチ接点Maを備えたマグネットスイッチMに対する
給電回路17に、前記リレーRの接点Rbを介装して構
成する。リレーRの接点Rbは、リレーRが通電状態に
あるとき通電側に切り替わってマグネットスイッチMに
通電させ、リレーRが非通電状態にあるとき通電遮断側
に切り替わってマグネットスイッチMへの通電を断つも
のである。D5はマグネットスイッチMを保護するため
のダイオードである。この回路遮断装置12によるとき
は、短絡監視状態において短絡が発生すると、発光ダイ
オード5の発光が停止することでリレーRへの通電が断
たれて接点Rbが通電側から通電遮断側に切り替わって
マグネットスイッチMへの通電が断たれ、常開スイッチ
接点Maがオフして直流回路3への電源供給が断たれ
る。そして、第3実施例と同様に、リセットスイッチR
Sのオンにより、リレーRを通電状態にさせて短絡監視
状態に復帰することができる。 〈2〉図8に示すように、直流回路3を開閉する常開ス
イッチ接点Maを備えたマグネットスイッチMに対する
給電回路17に、前記リレーRの接点Rb及び第2リレ
ー2Rの第2接点2Rbを並列状態に介装して構成す
る。リレーRの接点は、リレーRが通電状態にあるとき
通電側に可逆的に切り替わり、第2リレー2Rの第2接
点2Rbは、第2リレー2Rが非通電状態にあるとき通
電側に可逆的に切り替わるものである。この回路遮断装
置12によれば、起動スイッチ8をオンしての短絡監視
状態に至る前の状態においては、リレーRの接点Rbが
通電遮断側に切り替わっているものの、第2リレー2R
の接点Rbが通電側に切り替わっているため、直流回路
3への通電が保持されている。そして、起動スイッチ8
をオンした後の短絡監視状態においは、第2リレー2R
の接点2Rbが通電遮断側に切り替わっているものの、
リレーRの接点Rbが通電側に切り替わっていることで
マグネットスイッチMへの通電が保持され、直流回路3
への通電が維持されている。その短絡監視状態において
短絡が発生すると、リレーRの接点Rbが通電停止側に
切り替わることで(第2リレー2Rの第2接点2Rbは
短絡監視状態において通電遮断側に切り替わってい
る。)、マグネットスイッチMへの通電が断たれ、常開
スイッチ接点Maがオフして直流回路3への電源供給が
断たれる。その後、リセットスイッチRSをオンするこ
とにより、第3実施例と同様に、短絡監視状態に復帰で
きる。
【0032】上記第3実施例及び別実施例において、瞬
時短絡検出装置4及び回路遮断装置12は、図9の
(イ)に示すように、直流回路3の元に一つづつ設けて
も良いが、図9の(ロ)に示すように、直流回路3が主
回路3Aと複数の分岐回路3Bから構成されている場合
には、各分岐回路3Bに一つづつ設けても良い。
【0033】上記警報装置10と回路遮断装置12とを
並設して実施しても良い。
【0034】上記第1実施例では、保護装置の回路の端
子S1と端子S2との間に起動スイッチ8を介装した
が、起動スイッチ8は、直流電源1のプラス端子Pと端
子S2との間に介装しても良い。
【0035】上記各実施例で示した回路のマイナスライ
ンは、配線により形成しても良いが、直流電源回路の設
置箇所が自動車などの車両の場合には、自動車ボディー
などの電導性の車両フレームに負荷2などのマイナス極
を接地させることでその車両フレームをマイナスライン
に利用することができる。
【0036】上記実施例では、電圧判定手段として、発
光素子5の発光の有無をもって電圧が設定電圧以下であ
るか否かを判定するものを示したが、電圧判定手段とし
ては、ベース電圧が設定電圧以下になると可逆的に非通
電状態(オフ)となるトランジスタなど印加される電圧
が設定電圧以下の場合とそうでない場合とで動作状態が
異なる半導体を用いて判定するものであっても良い。要
するに、電圧判定手段の構成は適宜変更可能である。も
ちろん、信号出力手段もリレーRに限らず、その構成は
適宜変更可能である。
【0037】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】直流電源回路図
【図2】瞬時短絡検出装置の回路図
【図3】タイムチャート
【図4】第2実施例を示す瞬時短絡検出装置の回路図
【図5】第2実施例を示す警報装置の回路図
【図6】第3実施例を示す回路遮断装置の回路図
【図7】別実施例を示す回路遮断装置の回路図
【図8】別実施例を示す回路遮断装置の回路図
【図9】別実施例を示す直流電源回路図
【符号の説明】
1 直流電源 2 負荷 3 直流回路 5 発光素子 6 スイッチング素子 R リレー

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源(1)に負荷(2)を接続させ
    る直流回路(3)の直流電圧が設定電圧以下であるか否
    を判定する電圧判定手段を設け、その電圧判定手段の判
    定結果に基づいて信号を出力する信号出力手段を設けて
    ある保護装置付き直流電源回路。
  2. 【請求項2】 前記電圧判定手段として、直流回路
    (3)の直流電圧が設定電圧以下のとき可逆的に発光を
    停止する発光素子(5)と、その発光素子(5)の発光
    により可逆的にオンするスイッチング素子(6)とから
    なるフォトカプラ(7)を設け、前記信号出力手段とし
    て、スイッチング素子(6)のオフにより可逆的に通電
    が断たれるリレー(R)を設けてある請求項1記載の保
    護装置付き直流電源回路。
JP5309243A 1993-12-09 1993-12-09 保護装置付き直流電源回路 Pending JPH07159472A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117471140A (zh) * 2023-12-26 2024-01-30 深圳市瀚强科技股份有限公司 一种基于大功率直流电源的控制装置和测试方法

Cited By (2)

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