JPH08205411A - バッテリの逆接続保護回路 - Google Patents

バッテリの逆接続保護回路

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JPH08205411A
JPH08205411A JP1267895A JP1267895A JPH08205411A JP H08205411 A JPH08205411 A JP H08205411A JP 1267895 A JP1267895 A JP 1267895A JP 1267895 A JP1267895 A JP 1267895A JP H08205411 A JPH08205411 A JP H08205411A
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JP
Japan
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battery
output device
fuse
diode
reverse connection
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JP1267895A
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English (en)
Inventor
Koichi Ueki
浩一 植木
Yasuo Kobayashi
康夫 小林
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 バッテリの充電状態あるいは使用されている
ヒューズの種類に拘わりなく、バッテリの逆接続状態に
起因して生ずる充電回路およびバッテリ自体の損傷を防
止する。 【構成】 保護回路10には、バッテリ接続部T
(+),T(−)の間に直列接続されたヒータ13およ
びダイオード14が結線されている。また、ヒータ13
には火薬12を付着してあり、この発火によりヒューズ
11を溶断させる。正常なバッテリ接続時にはヒータ1
3に電流が流れないが、バッテリ7の逆接続時にはダイ
オード14が順方向となるためヒータ13に通電がなさ
れ、逆接続時から数ミリ秒以内に火薬12によるヒータ
溶断がなされる。なお、ヒューズ11は、正常なバッテ
リ接続中においては、通常の過電流保護ヒューズとして
機能する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、バッテリの逆接続保護
回路に関するものである。
【0002】さらに詳述すれば本発明は、バッテリに充
電用DC電圧を供給する出力装置に対して該バッテリの
電極を逆接続した際に、該出力装置および該バッテリの
損傷を防止するための逆接続保護回路に関するものであ
る。
【0003】
【従来の技術】従来から、バッテリを充電する際に、誤
って電極(+,−)を逆接続してしまうことがあった。
例えば、電気自動車等の補助バッテリをDC−DCコン
バータに接続して使用する場合、その補助バッテリの電
極(+,−)を誤ってDC−DCコンバータの出力端子
に接続してしまうと、補助バッテリからDC−DCコン
バータへ向かって非常に大きな短絡電流が流入してしま
う。その結果として、DC−DCコンバータの回路素子
のみならず、バッテリ自体も破壊することになる。
【0004】図1は、このような逆接続状態を例示した
回路図である。本図において、1はDC−DCコンバー
タ、2はスイッチング素子、3はトランス、4Aおよび
4Bは整流用ダイオード、5はチョークコイル、6は平
滑コンデンサ、7は逆接続されたバッテリ、8は負荷、
9はヒューズ、T(+)およびT(−)はバッテリ接続
部を示す。
【0005】図2は、バッテリ7をバッテリ接続部T
(+),T(−)に逆接続した場合に生ずる短絡電流
と、種々のヒューズにおける溶断時間との関係を例示し
たものである。
【0006】図2において、実線は、バッテリ7をフル
充電したときに生ずる短絡電流と、その短絡電流によっ
て一般ヒューズを溶断したときの溶断時間を示してい
る。また一点鎖線は、ヒューズ9として半導体保護ヒュ
ーズを用いて、フル充電したバッテリを逆接続した場合
の溶断時間を示す。図3は、半導体保護ヒューズの溶断
時間−電流特性曲線を示す。
【0007】さらに、図2の破線は、ほぼ放電完了(約
90%放電)のバッテリを逆接続した場合の短絡電流を
示す。しかし、その短絡電流値はフル充電のものに比べ
て約1/4であるため、一般ヒューズおよび半導体保護
ヒューズのいずれにおいても、なかなか溶断状態に達し
ない。
【0008】いま、図1に示したDC−DCコンバータ
1の出力電流が60Aであると仮定すると、ヒューズ9
としては定格100A程度のヒューズを用いるのが普通
である。また、DC−DCコンバータ1に内蔵されてい
る整流用ダイオード4A,4Bのサージ耐量時間は通常
10ミリ秒程度である。しかしながら図2に示した溶断
特性から明らかなように、フル充電したバッテリを逆接
続した場合にも一般ヒューズでは溶断時間として400
〜500ミリ秒を要し、高価な半導体ヒューズでも10
ミリ程度あるいはそれ以上の溶断時間を要する。従っ
て、このような逆接続状態からダイオード4A,4Bの
破損を防止するためには、出力電流60Aに対して約1
0倍の定格電流(600A)を持つダイオードが必要と
なる。
【0009】また、放電完了近いバッテリや寿命がきた
バッテリを逆接続した場合の短絡電流はフル充電時の1
/4程度(約200A)以下となり、その結果として半
導体保護ヒューズでも溶断に10分もかかる(図3参
照)ため、ダイオード4Aおよび4B、チョークコイル
5、バッテリ7が破損あるいは焼損することがあった。
従って、これに耐え得るようにするには、ダイオードの
定格を60Aから200Aに変更する必要がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】図1および図2を参照
して説明したとおり、バッテリの逆接続時には非常に大
きな短絡電流が流れるため、このことに起因して、DC
−DCコンバータ内の回路素子のみならず、バッテリ自
体も損傷するおそれがある。
【0011】また、DC−DCコンバータの破損を防止
するためには、非常に大きな定格値を有するダイオード
を用いなければならず、製造コストの上昇を招来すると
いう問題がある。
【0012】よって本発明の目的は上述の点に鑑み、バ
ッテリの充電状態あるいは使用されているヒューズの種
類に拘わりなく、バッテリの逆接続状態に起因して生ず
る充電回路およびバッテリ自体の損傷を防止した、バッ
テリの逆接続保護回路を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明の第1の形態は、バッテリに充電用DC電
圧を供給する出力装置に対して該バッテリの電極を逆接
続した際に、該出力装置および該バッテリの損傷を防止
するための逆接続保護回路であって、前記出力装置に前
記バッテリを逆接続したときにのみ導通するダイオード
と、前記ダイオードに直列接続した点火手段と、前記ダ
イオードおよび前記点火手段に電流が流れたとき、該点
火手段の発熱に応じて前記出力装置の出力端を前記バッ
テリから切り離すためのヒューズを溶断する手段とを具
備したものである(請求項1:図4参照)。
【0014】また本発明の第2の形態は、バッテリに充
電用DC電圧を供給する出力装置に対して該バッテリの
電極を逆接続した際に、該出力装置および該バッテリの
損傷を防止するための逆接続保護回路であって、前記出
力装置に前記バッテリを逆接続したときにのみ導通する
ダイオードと、前記ダイオードに所定量の電流が流れた
ことを検知する電流検知手段と、前記電流検知手段の検
知出力に応答して、前記出力装置の出力端を前記バッテ
リから切り離す遮断手段とを具備したものである(請求
項2:図5参照)。
【0015】さらに本発明の第3の形態は、バッテリに
充電用DC電圧を供給する出力装置に対して該バッテリ
の電極を逆接続した際に、該出力装置および該バッテリ
の損傷を防止するための逆接続保護回路であって、前記
出力装置に前記バッテリを逆接続した場合には、該バッ
テリから特定のリレーコイルに流入する励磁電流を阻止
するダイオードと、前記リレーコイルの励磁によって、
前記出力装置の出力端と前記バッテリとを接続するリレ
ースイッチとを具備したものである(請求項3:図6参
照)。
【0016】
【作用】本発明の第1の形態では、バッテリを逆接続し
たときにのみヒータなどの点火手段が発熱し、その発熱
に応じて火薬等が出力ヒューズを瞬時に溶断する。
【0017】また本発明の第2の形態では、変流器およ
びSSS素子などによって形成される電流検知手段によ
り所定量の電流(ある閾値電流)を検知したときには、
ウルトラップヒューズの遮断筒などから成る遮断手段を
用いて出力電流路を遮断する。
【0018】さらに本発明の第3の形態では、正常なバ
ッテリ接続時においてのみリレーコイルを励磁し、この
ことにより、バッテリに充電用DC電圧を印加すること
としている。
【0019】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
【0020】実施例1 図4は、本発明の第1の実施例を示す。本図において1
はDC−DCコンバータ、7は逆接続されたバッテリ、
10は本実施例による保護回路である。この保護回路1
0には、バッテリ接続部T(+),T(−)の間に直列
接続されたヒータ13およびダイオード14が結線され
ている。また、ヒータ13には火薬12を付着してあ
り、この発火によりヒューズ11を溶断させる。
【0021】図4に示した実施例において、正常なバッ
テリ接続時にはヒータ13に電流が流れないが、バッテ
リ7の逆接続時にはダイオード14が順方向となるため
ヒータ13に通電がなされ、逆接続時から数ミリ秒以内
に火薬12によるヒータ溶断がなされる。なお、ヒュー
ズ11は、正常なバッテリ接続中においては、通常の過
電流保護ヒューズとして機能する。
【0022】実施例2 図5は、本発明の第2の実施例を示す。本図において、
1はDC−DCコンバータ、7は逆接続されたバッテ
リ、20は本実施例による保護回路である。この保護回
路20は、CT(変流器)21、ダイオード22、SS
S素子23、点火トランス24、駆動カプセル25を備
えた遮断筒26、限流ヒューズ27、電流制限抵抗28
を含んでいる。
【0023】バッテリ7が正常に接続されているときに
は、ダイオード22は逆方向となるので電流IREV は零
である。したがってCT21の出力電流は零となるた
め、SSS素子23に印加される電圧eも零となり、S
SS素子23はOFF状態となっている。したがって、
駆動カプセル25には点火電流i2 が供給されず、遮断
筒26は閉路状態を保っている。この状態においては、
限流ヒューズ27にはほとんど電流が流れない。
【0024】ところが、バッテリ7が逆接続されると電
流IREV は急激に増加し、これに比例してe(抵抗Rの
端子間電圧)も増加する。このeの値がSSS素子23
のブレークオーバ電圧を超えるとSSS素子23はON
の状態となり、CT21の出力電流i1 は点火トランス
24に流れ込み、駆動カプセル25に点火電流i2 (検
出パルス)が流れる。すると駆動カプセル25は直ちに
動作し、200マイクロ秒以下の極く短時間に遮断筒2
6は開極し、短絡電流は並列に接続されている限流ヒュ
ーズ27に完全に転流される。限流ヒューズ27は定格
電流の小さいものが使用されているので、極く短時間に
溶断し、限流遮断が完了する。
【0025】実施例3 図6は、本発明の第3の実施例を示す。本図において、
1はDC−DCコンバータ、7は逆接続されたバッテ
リ、30は本実施例による保護回路である。この保護回
路30は、バッテリ7の逆接続時に逆方向となるダイオ
ード31と、リレーコイル32Aおよびリレースイッチ
32Bから成るリレーとを含んでいる。
【0026】本実施例では、バッテリ接続部T(+),
T(−)にバッテリ7が正常に接続されているときにの
みリレーコイル32Aが励磁され、これによりスイッチ
32Bが閉成される。しかし、バッテリ7の逆接続時に
は、ダイオード31の逆方向作用により励磁電流が阻止
されるので、リレースイッチ32Bは開放され、短絡電
流が流れなくなる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したとおり本発明によれば、バ
ッテリの逆接続状態に応じて直ちに短絡電流路を遮断す
る構成としてあるので、バッテリの充電状態あるいは使
用されているヒューズの種類に拘わりなく、バッテリの
逆接続状態に起因して生ずる充電回路およびバッテリ自
体の損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】バッテリの逆接続状態を示した図である。
【図2】バッテリの逆接続時に生ずる短絡電流および各
ヒューズの溶断時間を示した図である。
【図3】半導体保護ヒューズの溶断時間−電流特性を示
す図である。
【図4】本発明の第1の実施例を示す図である。
【図5】本発明の第2の実施例を示す図である。
【図6】本発明の第3の実施例を示す図である。
【符号の説明】
1 DC−DCコンバータ 2 スイッチング素子 3 トランス 4A,4B 整流用ダイオード 5 チョークコイル 6 平滑コンデンサ 7 逆接続されたバッテリ 8 負荷 9 ヒューズ T(+),T(−) バッテリ接続部 10 保護回路 11 ヒューズ 12 火薬 13 ヒータ 14 ダイオード 20 保護回路 21 CT(変流器) 22 ダイオード 23 SSS素子 24 点火トランス 25 駆動カプセル 26 遮断筒 27 限流ヒューズ 28 電流制限抵抗 30 保護回路 31 ダイオード 32A リレーコイル 32B リレースイッチ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バッテリに充電用DC電圧を供給する出
    力装置に対して該バッテリの電極を逆接続した際に、該
    出力装置および該バッテリの損傷を防止するための逆接
    続保護回路であって、 前記出力装置に前記バッテリを逆接続したときにのみ導
    通するダイオードと、 前記ダイオードに直列接続した点火手段と、 前記ダイオードおよび前記点火手段に電流が流れたと
    き、該点火手段の発熱に応じて前記出力装置の出力端を
    前記バッテリから切り離すためのヒューズを溶断する手
    段とを具備したことを特徴とするバッテリの逆接続保護
    回路。
  2. 【請求項2】 バッテリに充電用DC電圧を供給する出
    力装置に対して該バッテリの電極を逆接続した際に、該
    出力装置および該バッテリの損傷を防止するための逆接
    続保護回路であって、 前記出力装置に前記バッテリを逆接続したときにのみ導
    通するダイオードと、 前記ダイオードに所定量の電流が流れたことを検知する
    電流検知手段と、 前記電流検知手段の検知出力に応答して、前記出力装置
    の出力端を前記バッテリから切り離す遮断手段とを具備
    したことを特徴とするバッテリの逆接続保護回路。
  3. 【請求項3】 バッテリに充電用DC電圧を供給する出
    力装置に対して該バッテリの電極を逆接続した際に、該
    出力装置および該バッテリの損傷を防止するための逆接
    続保護回路であって、 前記出力装置に前記バッテリを逆接続した場合には、該
    バッテリから特定のリレーコイルに流入する励磁電流を
    阻止するダイオードと、 前記リレーコイルの励磁によって、前記出力装置の出力
    端と前記バッテリとを接続するリレースイッチとを具備
    したことを特徴とするバッテリの逆接続保護回路。
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