JPH0767246B2

JPH0767246B2 - バッテリー回路

Info

Publication number: JPH0767246B2
Application number: JP6880489A
Authority: JP
Inventors: 隆四辻
Original assignee: 株式会社ピーエフユー
Priority date: 1989-03-20
Filing date: 1989-03-20
Publication date: 1995-07-19
Anticipated expiration: 2010-07-19
Also published as: JPH02250636A

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕通常電源に接続されて充電が行われているフローテイン
グ方式のバッテリー回路に関し、バッテリーの放電時にスイッチ回路におけるエネルギー
損失を低減すると共に、回路構成を簡単にして過放電や
短絡などの保護を容易にすることを目的とし、電流方向検出回路によってバッテリーの放電を検出する
ことによってONし、放電回路を形成するFET・TR1と、FE
T・TR1がONするまでの間放電電流を流すための、FET・T
R1に並列に接続されている寄生ダイオードD1と、充電時
に充電電流が流れるように前記FET・TR1に並列に接続さ
れている抵抗と、電圧検出回路によって前記バッテリー
の充電電圧が所定の電圧以下になったことを検出するこ
とによってOFFするFET・TR2と、前記バッテリーの充電
時に充電電流が流れる前記FET・TR2に並列に接続してい
る寄生ダイオードと、放電時の過電流を検出して、前記
FET・TR2に流れている放電電流を制限する電流検出回路
とを備え、前記FET・TR1およびFET・TR2とを放電回路に逆極性で直
列に接続するよう構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、通常電源に接続されて充電が行われているフ
ローテイング方式のバッテリー回路に関する。

近年、消費電力の多いコンピュータおよびその周辺機
器、あるいは制御機器等におけるバッテリー回路では、
スイッチの損失低減と、過電流によるスイッチ保護とが
要望されるようになってきた。

〔従来の技術〕

第３図を参照しつつ従来例を説明する。第３図はバッテ
リー回路の従来例説明図である。第３図において、11は
交流電源で、整流回路12で直流に変換されて負荷13に供
給される。同時に前記直流は、抵抗R11とダイオードD11
を通してバッテリー14を充電する。バッテリー14の充電
電圧は、抵抗R12、ツェナーダイオードZDおよび抵抗R13
にも印加される。通常の状態においては、バッテリー14
の端子電圧がツェナーダイオードZDのしきい値電圧を越
えているので、トランジスタ15は導通する。この結果、
図示の過放電防止用リレー16には電流が流れるため、過
放電防止用リレー16のリレー接点16′は閉じている。

この状態の下で図示の交流電源がOFF状態となったり、
当該交流電源の電圧が低下すると、バッテリー14の
（＋）端子から放電電流がダイオードD12、フューズ1
7、リレー接点16′負荷13を通ってバッテリー14の
（−）端子に流れる。そして、たとえば、負荷13がショ
ートしたような場合に流れる過電流は、フューズ17を溶
断してバッテリー回路を保護する。また、バッテリー14
が放電し過ぎてバッテリー14の端子電圧がツェナーダイ
オードZDのしきい値以下に低下すると、トランジスタ15
がOFFとなり、これに伴って過放電防止用リレー16に流
れる電流がなくなり、リレー接点16′がOFFとなって放
電を停止する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、従来のバッテリー14の放電回路には、充電時に
逆バイアスとなるようにダイオードD12が入れてあるた
め、放電時にはダイオードD12による損失が発生する。
特に、消費電力が多い負荷のバッテリー回路の場合には
問題があった。

また、負荷13の短絡時にフューズ17を溶断するようにし
ているが、この場合に、負荷13の短絡を除去すると共
に、フューズ17を交換する必要があった。

さらに、バッテリー14が充電されている時には言うまで
もないが、特に、バッテリー回路が負荷13に電流を供給
している時も、過放電防止用リレー16に常時電流が流れ
ている。このためにバッテリー14の放電時には言わば無
駄にバッテリー14のエネルギーが損失されているという
問題があった。

以上のような問題を解決するために、本発明は、バッテ
リーの放電時にスイッチ回路におけるエネルギー損失を
低減すると共に、回路構成を簡単にして過放電や短絡な
どの保護を容易にすることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理構成図である。第１図において、
１は交流電源で、整流回路２を介して負荷３に接続され
ている。同時に前記整流された直流は、電流方向検出回
路５を介してバッテリー４を充電する。そして、バッテ
リー４が充電されつつあるか放電しつつあるかが当該電
流方向検出回路５に流れる電流の方向によって判定され
る。バッテリー４の充電電圧は、電圧検出回路６に検出
され、バッテリー４の充放電電流の大きさは、電圧検出
回路７で検出される。

また、バッテリー４の充放電回路には、２個のFET（電
界効果トランジスタ、以下、FETと記載する。）TR1、TR
2が逆極性で直列に接続されている。さらに、FET・TR1
には寄生ダイオードD1と抵抗R1が、またFET・TR2には寄
生ダイオードD2がそれぞれ並列に存在している。

〔作用〕

本発明によるバッテリー回路は、交流電源１が整流回路
２によって直流に変換されて負荷３に供給される。同時
に電流方向検出回路５を介してバッテリー４を充電す
る。この時、電流方向検出回路５が充電電流を検出し
て、FET・TR1をOFFにする。したがって、充電電流は、
電源の（＋）端子→電流方向検出回路５→バッテリー４
の（＋）端子→バッテリー４の（−）端子→電流検出回
路７→FET・TR2の寄生ダイオードD2→抵抗R1を通って電
源の（−）端子に戻る（バッテリー４の端子電圧が極端
に低下している場合）。

また、バッテリー４の端子電圧が所定レベル以上になる
と、電圧検出回路６がこの電圧を検出して、FET・TR2を
ONにする。

この状態において、バッテリー４が放電を開始する状態
になると、電流方向検出回路５がこれを検出して、FET
・TR1をONする（FET・TR1がONするまでの間には放電電
流は寄生ダイオードD1を介して流れる）。したがって、
バッテリー４の放電電流は、バッテリー４の（＋）端子
→電流方向検出回路５→負荷３→FET・TR1→FET・TR2→
電流検出回路７→バッテリー４の（−）端子と流れる。

上記のごとく放電電流が流れている間に、負荷３の短
絡、あるいは過電流が発生した場合には、電流検出回路
７が、この過大な電流を検出する。そして、電圧検出回
路７は、FET・TR2をOFFにして過大な電流を制限する。

また、負荷３に対して放電を継続した場合、バッテリー
４の端子電圧が低下する。このような場合には、電圧検
出回路６がバッテリー４の端子電圧を検出して、FET・T
R2をOFFにする。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例説明図である。第２図におい
て、第１図で示したものと同一のものは同一の符号で示
してある。

電流方向検出回路５は、バッテリー４が充電中かあるい
は放電中かを検出する電流方向検出抵抗R5と、スイッチ
ング・トランジスタTR5とからなり、当該スイッチング
・トランジスタTR5は、バッテリー４が放電中であればF
ET・TR1をONする。

電圧検出回路６は、バッテリー４の端子電圧が所定レベ
ル以上の電圧に達したことを検出する電圧分割抵抗R6、
R6′およびツェナーダイオードZDと、この電圧によりFE
T・TR1をONするためのスイッチング・トランジスタTR6
とから構成される。

電流検出回路７は、負荷３に短絡、あるいは過電流が発
生した場合の過大な電流を検出する電流検出抵抗R7と、
制御トランジスタTR7とを備え、当該制御トランジスタT
R7は、FET・TR2のゲート・ソース電圧のレベルを制御し
て過電流を制限する。

このような構成のバッテリー回路において、バッテリー
４を交流電源１により充電する。この時の電流は電流方
向検出抵抗R5において、図示の右から左に流れる。この
ため、スイッチング・トランジスタTR5のエミッタ電圧
は低くなり、スイッチング・トランジスタTR5は、OFFと
なると共に、FET・TR1もOFFになる。また、バッテリー
４の充電電圧が極端に低い場合には、スイッチング・ト
ランジスタTR6は、OFFであるから、FET・TR2もOFFにな
っているが、バッテリー４への充電電流は、交流電源１
の（＋）端子→整流回路２→電流方向検出抵抗R5→バッ
テリー４→電流検出抵抗R7→FET・TR2の寄生ダイオード
D2→抵抗R1→交流電源１の（−）端子に流れる。

その後、バッテリー４の充電電圧が高くなると、ツェナ
ーダイオードZDがONし、さらに電圧が高くなると、スイ
ッチング・トランジスタTR6のベース・エミッタ間電圧
が上昇し、スイッチング・トランジスタTR6はONして、
電流は抵抗R8および抵抗R9を流れる。この結果、FET・T
R2のゲートに電圧が加わり、FET・TR2はONとなる。

この状態の下で交流電源１の電圧が低下したごとき場合
には、バッテリー４は、放電を開始して放電電流を、電
流方向検出回路５の電流方向検出抵抗R5に図示の左から
右に向かって流す。スイッチング・トランジスタTR5の
エミッタ電位は高くなり、スイッチング・トランジスタ
TR5は、ONとなると共に、FET・TR1のゲートに電圧がか
かりFET・TR1はONとなる。

したがって、バッテリー４の電流は、バッテリー４の
（＋）端子→電流方向検出抵抗R5→負荷３→FET・TR1→
FET・TR2→電流検出抵抗R7→バッテリー４の（−）端子
と流れる。

バッテリー４は、放電して当該バッテリー４の電圧が低
下してツェナーダイオードZDがOFFすると、前記電圧検
出回路６のスイッチング・トランジスタTR6はOFFとな
り、FET・TR2のゲート電圧が取り除かれる。この結果、
バッテリー４は、放電を停止する。

負荷３において短絡、あるいは過電流が発生すると、電
流検出回路７の電流検出抵抗R7を流れる電流が大となる
のでこれを検出して、スイッチング・トランジスタTR7
がONする。スイッチング・トランジスタTR7がONする
と、FET・TR2のゲートはショートされ、自動的に過大な
電流が流れることを防止する。電流検出抵抗R7を流れる
電流が減少すると、スイッチング・トランジスタTR7
は、また自動的にOFFとなってFET・TR2をONとして放電
を開始する。

以上、第２図について本発明の一実施例を説明したが、
FET・TR1、FET・TR2および電流方向検出回路５等をバッ
テリー４の（＋）端子側に設けて配置を変えることは自
由である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、放電回路にFETを使用しているので、
スイッチとしての消費電力が少ない。

また、FETに内蔵したダイオードを使用するため、バッ
テリー回路のスペースが小さくなると共に安価になる。

また、FET・TR2は、過放電防止スイッチと過電流保護ス
イッチとを兼ねているので、狭いスペースですむ。

さらに、FET・TR2は、過大な電流が発生した際に当該過
大な電流を遮断した後、正常電流に戻ると自動的に復帰
するので、従来例のようにフューズを交換する必要がな
く、メンテナンスフリーとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図、第２図は本発明の一実施
例説明図、第３図は従来例説明図である。１……交流電源２……整流回路３……負荷４……バッテリー５……電流方向検出回路６……電圧検出回路７……電流検出回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電流方向検出回路５によってバッテリー４
の放電を検出することによってONし、放電回路を形成す
るFET・TR1と、 FET・TR1がONするまでの間放電電流を流すための、FET
・TR1に並列に接続されている寄生ダイオードD1と、充電時に充電電流が流れるように前記FET・TR1に並列に
接続されている抵抗R1と、電圧検出回路６によって前記バッテリー４の充電電圧が
所定の電圧以下になったことを検出することによってOF
FするFET・TR2と、前記バッテリー４の充電時に充電電流が流れる前記FET
・TR2に並列に接続している寄生ダイオードと、放電時の過電流を検出して、前記FET・TR2に流れている
放電電流を制限する電流検出回路７とを備え、前記FET・TR1およびFET・TR2とを放電回路に逆極性で直
列に接続したことを特徴とするバッテリー回路。