JPH0612549Y2 - バッテリ劣化検出回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この考案は無停電電源装置などのシール形鉛バッテリに
適用され、バッテリの劣化を検出するバッテリ劣化検出
回路に関する。

「従来の技術」 電解液入りのバッテリでは電解液の比重を測定してバッ
テリの劣化を判断していた。シール形鉛バッテリでは電
解液の比重を測定できないため、バッテリを２〜３ＣＡ
程度（Ｃは定格放電容量に該当する値）の大電流で短時
間放電させ、バッテリ電圧の瞬間電圧降下幅にて劣化検
出を行っていた。この方法では大電流、例えば２４Ａｈ
のバッテリでは５０〜７０Ａを放電させるため、放電抵
抗器や放電スイッチ素子が大きくなり、また発熱量も多
く実用的でなかった。

またバッテリの開放電圧から劣化を推定する方法では劣
化したバッテリの端子電圧が時間とともに変化し、短時
間の検出では劣化検出精度が得られなかった。

「課題を解決するための手段」 この考案によれば充電回路の電圧が所定値より高くなる
と第１電圧検出器で検出され、第１電圧検出器の検出出
力により繰返しタイマ回路が起動される。その繰返しタ
イマ回路の出力により単安定マルチバイブレータが駆動
され、その単安定マルチバイブレータの出力によりリレ
ーが駆動され、そのリレーが駆動されると、そのリレー
接点により充電回路がバッテリから切り離される。その
バッテリと並列に放電抵抗器が接続され、その放電抵抗
器の電圧が所定値以下になると第２電圧検出器で検出さ
れ、その第２電圧検出器の検出出力によりフリップフロ
ップがセットされてバッテリ劣化信号が出力される。

つまりバッテリが満充電になってから充電回路がバッテ
リから切り離され、バッテリは放電抵抗器を通じて1/20
0ＣＡ程度の微少電流で放電する。充電打切り直後から
のバッテリ電圧の変動幅よりバッテリの劣化程度を判定
する。充電打切り直後のバッテリ電圧はバッテリが劣化
している程、低下する。充電打切り直後にバッテリ電圧
が所定値以下になるとフリップフロップがセットされて
バッテリ劣化信号が出力される。

「実施例」 第１図はこの考案の実施例を示す。充電回路１１はリレ
ー接点１２、逆流阻止ダイオード１３を通じてバッテリ
１４に接続される。充電回路１１に第１電圧検出器１５
が接続され、第１電圧検出器１５は充電回路１１の電圧
が所定値Ｖ_１を超えると出力が高レベルより低レベルに
反転する。その反転により無安定マルチバイブレータよ
りなる繰返しタイマ回路１６が駆動され、繰返しタイマ
回路１６の出力の立上りごとに単安定マルチバイブレー
タ１７が駆動される。繰返しタイマ回路１６の出力と単
安定マルチバイブレータ１７の出力の論理積がゲート１
８でとられ、ゲート１８の出力はトランジタ１９のベー
スへ供給される。トランジスタ１９のコレクタはリレー
２１を通じて充電回路１１の一端に接続され、エミッタ
は充電回路１１の他端に接続される。リレー２１は駆動
されるとそのリレー接点１２をオフとする。

バッテリの両端間に放電抵抗器２２が接続される。この
放電抵抗器２２の抵抗値は、満充電で充電回路１１がバ
ッテリ１４から切り離された時に、バッテリ１４から1/
200ＣＡ程度の微少電流が放電抵抗器２２に流れるよう
に選定されてある。放電抵抗器２２の両端間に第２電圧
検出器２３が接続される。第２電圧検出器２３はバッテ
リ電圧が所定値Ｖ_２以下になると出力が低レベルから高
レベルに反転するものである。第２電圧検出器２３の出
力と単安定マルチバイブレータ１７の出力との論理積が
ゲート２４でとられ、ゲート２４の出力はフリップフロ
ップ２５のセット端子Ｓへ供給される。フリップフロッ
プ２５のリセット端子Ｒには繰返しタイマ回路１６の出
力が微分回路２６を通じて供給される。フリップフロッ
プ２５の出力は端子２６にバッテリ劣化信号を出力す
る。

第２図Ａに示すよう充電回路１１の電圧が上昇するに従
ってバッテリ１４の電圧も第２図Ｂに示すように上昇す
る。充電回路１１の電圧が所定値Ｖ_１に達すると、これ
が第１電圧検出器１５で検出され、その時点ｔ_１に繰返
しタイマ回路１６は第２図Ｃに示すように発振を開始す
る。繰返しタイマ回路１６の周期は充電所要時間よりも
長く設定されてある。繰返しタイマ回路１６の出力はそ
の1/2周期で高レベルとなり、これにより単安定マルチ
バイブレータ１７が駆動され、その出力が第２図Ｄに示
すように得られる。単安定マルチバイブレータ１７はこ
れが駆動されると、約１分程度の高レベルを１回のみ出
力する。タイマ回路１６の出力、単安定マルチバイブレ
ータ１７の出力が同時に高レベルの時にリレー２１が動
作し、リレー接点１２がオフとなって充電回路１１はバ
ッテリ１４から切り離される。

従ってバッテリ１４から放電抵抗器２２に1/200ＣＡ程
度の微少電流が流れる。この場合第３図Ｂに示すように
バッテリが劣化している程、バッテリ電圧は大きく低下
する。バッテリ電圧が所定値Ｖ_２以下に低下するとこれ
が第２電圧検出器２３で検出され、第２図Ｅに示すよう
にゲート２４より出力が生じ、この出力によりフリップ
フロップ２５はセットされ、第２図Ｆに示すようにバッ
テリ劣化信号が出力される。なおフリップフロップ２５
は繰返しタイマ回路１６の出力の立上りでリセットされ
る。バッテリ放電電流が大きい場合は第３図Ｃに示すよ
うにバッテリの劣化に拘らずバッテリ電圧は公称電圧に
近い電圧に急激に低下するため、バッテリ劣化を検出す
ることは困難である。また放電電流がない場合は第３図
Ａに示すように電圧低下傾向はあるが、電圧が安定する
まで時間がかかる。

バッテリ電圧が所定値Ｖ_２以上で、単安定マルチバイブ
レータ１７が低レベルになるとリレー２１は復帰し、充
電が再開される。以降繰返しタイマ回路１６の１周期ご
とにバッテリ放電が繰返され、バッテリ１４の劣化が常
時監視される。

放電抵抗器２２と直列にリレー２１のメーク接点を接続
すれば、放電時のみ放電抵抗器２２を接続し、充電時に
切り離すこともできる。

「考案の効果」 この考案によれば、微少電流を充電所用時間より長い繰
返し周期により放電させることによりバッテリの劣化を
検出する。ここで、劣化を検出するために流通する電流
を微少電流にしたことにより１回毎の検出に要する電力
損失は極く僅かである。そして、劣化の検出を充電所用
時間より長い繰返し周期毎に実施することにより検出回
数は比較的に少なくなる。結局、バッテリ劣化検出によ
り発生する電力損失は僅かであるので格別の放熱器はこ
れを必要とはせず、バッテリ劣化検出回路装置全体を小
型化することができる。わずかな回路部品でバッテリの
劣化が事前に判明するため、バッテリ劣化による無停電
電源装置の停電バックアップができないほどの重大なト
ラブルを未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例を示すブロック図、第２図は
その動作例を示すタイムチャート、第３図は２４Ａｈ１
２Ｖのバッテリを４個直列にしたものについて充電を停
止した時のバッテリ電圧変動特性を示す図である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】充電回路の電圧が所定値より高くなるとこ
   ろを検出する第１電圧検出器と、 第１電圧検出器の検出出力により起動される充電所用時
   間より長い繰返し周期により発振する繰返しタイマ回路
   と、 繰返しタイマ回路の出力により駆動される単安定マルチ
   バイブレータと、 単安定マルチバイブレータの出力により駆動されるリレ
   ーと、 リレーが動作すると充電回路をバッテリから切り離すリ
   レー接点と、 バッテリと並列に接続された微少電流を放電する放電抵
   抗器と、 放電抵抗器の電圧が所定値以下になるとこれを検出する
   第２電圧検出器と、 第２電圧検出器の検出出力によりセットされてバッテリ
   劣化信号を出力するフリップフロップとを具備するバッ
   テリ劣化検出回路。