JP4184410B2 - ドロッパ型電池電圧補償装置 - Google Patents

Description

本発明は、ニッケル水素電池等の蓄電池から負荷に電力供給する際に電池電圧を降圧して負荷に適した電圧に調整するためのドロッパ型電池電圧補償装置に関するものである。

従来は図２に示すように、蓄電池１の電圧が負荷２の許容最大電圧よりも大きい場合にドロッパ型電池電圧補償装置３’により蓄電池１の電圧を降圧し、負荷２の許容最大電圧以下の電圧にして電力供給していた。また、過放電防止スイッチ部４により蓄電池電圧Ｖｂを検出し、放電により蓄電池１の電圧が低下して放電終止電圧に達すると、過放電防止スイッチ４がオフすることにより蓄電池１の過放電を防止していた。このように従来は負荷への供給電圧調整と、過放電防止とは別個の部品、回路構成で行なっていた。このため、補償系全体の規模も大きくなり部品点数も増加し、従って信頼性低下の問題があった。

以上述べたように、従来の構成では過放電防止スイッチ部４とドロッパ型電池電圧補償装置３’とは別個に形成され、直列に接続される構成となっていたため、部品点数、回路規模等の点で信頼性の低下および装置サイズ、コストの増加も問題となっていた。本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、信頼性が高く小型で低コストのドロッパ型電池電圧補償装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１においては、蓄電池の電圧を負荷に適した電圧に降圧して負荷に電力供給するドロッパ型電池電圧補償装置において、負荷に直列に接続された半導体スイッチと、前記負荷の電圧を直列接続された第１及び第２の抵抗により分圧され、前記分圧された電圧と負荷の最大許容電圧に等しい第１の基準電圧とを比較して誤差信号を出力する差動増幅器と、前記分圧された電圧と前記蓄電池の放電終止電圧に等しい第２の基準電圧源とを比較するコンパレータと、前記コンパレータ出力と前記差動増幅器の出力とを乗算する乗算器と、前記乗算器の出力を前記半導体スイッチの制御用電極に接続することにより、前記半導体スイッチの両端電圧を変化させる手段と、を備え、前記蓄電池の電圧が前記第２の基準電圧に達した時に前記半導体スイッチを遮断状態にするドロッパ型電池電圧補償装置について規定している。

請求項２においては、請求項１に記載のドロッパ型電池電圧補償装置において、前記蓄電池の電圧が放電終止電圧に達した時に、前記半導体スイッチの制御用電極の駆動電圧が一定値を下回ると前記半導体スイッチを遮断状態にするドロッパ型電池電圧補償装置について規定している。

請求項３においては、請求項１に記載のドロッパ型電池電圧補償装置において、前記蓄電池の電圧が前記負荷の許容最大電圧よりも高くなると、電池電圧を降圧し、前記蓄電池の電圧が前記負荷の許容最大電圧よりも低く放電終止電圧より高いと、前記蓄電池の電圧と同じ電圧が前記負荷に供給され、前記蓄電池の電圧が放電終止電圧に達した時に前記半導体スイッチを遮断状態にするドロッパ型電池電圧補償装置について規定している。

以上述べたように本発明によれば、ドロッパ型電池電圧補償装置に蓄電池の過放電防止スイッチの機能を持たせることができるため新たに過放電防止スイッチを設置する必要がなく、信頼性が高く小型で低コストのドロッパ型電池電圧補償装置を提供することができる。

以下図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態例のドロッパ型電池電圧補償装置３の構成を示す回路構成図である。図中、１は蓄電池、２は負荷、３はドロッパ型電池電圧補償装置、３１は半導体スイッチ、３２、３３は抵抗、３４は乗算器、３５は差動増幅器、３６、３８は基準電圧源、３７はコンパレータである。

本発明による実施の形態例のドロッパ型電池電圧補償装置３の動作を、図１を参照しながら以下に説明する。差動増幅器３５は、負荷２に印加される電圧を抵抗３２、３３で分圧した電圧を基準電圧源３６と比較し、誤差信号を出力する。コンパレータ３７は、負荷２に印加される電圧を上記と同じ抵抗３２、３３で分圧した電圧を非反転側の入力端子に印加し、基準電圧源３８を反転点側の入力端子に印加してこれら両電圧を比較し、基準電圧源３８の方が小さい時は、すなわち電池電圧が高くなった場合、論理“１”を出力し、基準電圧源３８のほうが大きい時は、すなわち電池電圧が小さくなった場合、論理“０”を出力する。乗算器３４は、差動増幅器３５の出力信号とコンパレータ３７の出力信号を乗算して半導体スイッチ３１の駆動電圧、すなわちゲート電圧として出力する。半導体スイッチ３１では、駆動電圧が高いほどドレイン・ソース間電圧が減少し、駆動電圧が閾値以上に達するとドレイン・ソース間電圧は約０．３Ｖ程度の一定値となる。また、駆動電圧が一定値を下回ると半導体スイッチ３１は遮断状態となる。

充電により蓄電池１の電圧が負荷２の許容最大電圧よりも高くなると、差動増幅器３５は反転増幅の接続としているために出力信号が低くなり、コンパレータ３７の出力信号は論理“１”であるため半導体スイッチ３１の駆動電圧が低くなる。駆動電圧の低下により半導体スイッチ３１は電池電圧をドレイン・ソース間電圧分だけ降圧することにより負荷の許容最大電圧以下の電圧を負荷に供給することができるようになる。

放電により、蓄電池１の電圧が負荷２の許容最大電圧よりも低くなると差動増幅器３５の出力信号が高くなりコンパレータ３７の出力信号は論理“１”になるので半導体スイッチ３１の駆動電圧が高くなる。この駆動電圧の上昇により半導体スイッチ３１は飽和領域で動作するため、負荷２には蓄電池１の電圧とほぼ同じ電圧（約０．３Ｖ程度低い電圧）が供給される。 放電により蓄電池１の電圧がさらに低下し、放電終止電圧に達すると、基準電圧源３８の電圧を放電終止電圧と等しくしておけばコンパレータ３７の出力信号が論理“０”となり、半導体スイッチ３１の駆動電圧が遮断電圧以下となるため半導体スイッチ３１は遮断状態となる。これにより、蓄電池１の過放電が防止される。

本発明の実施形態例のドロッパ型電池電圧補償装置の構成を示す回路図。 従来のドロッパ型電池電圧補償装置を用いた蓄電池−負荷系の構成を示すブロック図。

符号の説明

１…蓄電池
２…負荷
３、３’…ドロッパ型電池電圧補償装置、
３１…半導体スイッチ
３２、３３…抵抗、
３４…乗算器、
３５…差動増幅器
３６、３８…基準電圧源
３７…コンパレータ。

Claims (3)

1. 蓄電池の電圧を負荷に適した電圧に降圧して負荷に電力供給するドロッパ型電池電圧補償装置において、
   負荷に直列に接続された半導体スイッチと、
   前記負荷の電圧を直列接続された第１及び第２の抵抗により分圧され、前記分圧された電圧と負荷の最大許容電圧に等しい第１の基準電圧とを比較して誤差信号を出力する差動増幅器と、
   前記分圧された電圧と前記蓄電池の放電終止電圧に等しい第２の基準電圧源とを比較するコンパレータと、
   前記コンパレータ出力と前記差動増幅器の出力とを乗算する乗算器と、
   前記乗算器の出力を前記半導体スイッチの制御用電極に接続することにより、前記半導体スイッチの両端電圧を変化させる手段と、
   を備え、
   前記蓄電池の電圧が前記第２の基準電圧に達した時に前記半導体スイッチを遮断状態にすることを特徴とするドロッパ型電池電圧補償装置。
2. 請求項１に記載のドロッパ型電池電圧補償装置において、
   前記蓄電池の電圧が放電終止電圧に達した時に、前記半導体スイッチの制御用電極の駆動電圧が一定値を下回ると前記半導体スイッチを遮断状態にすることを特徴とするドロッパ型電池電圧補償装置。
3. 請求項１に記載のドロッパ型電池電圧補償装置において、
   前記蓄電池の電圧が前記負荷の許容最大電圧よりも高くなると、電池電圧を降圧し、前記蓄電池の電圧が前記負荷の許容最大電圧よりも低く放電終止電圧より高いと、前記蓄電池の電圧と同じ電圧が前記負荷に供給され、前記蓄電池の電圧が放電終止電圧に達した時に前記半導体スイッチを遮断状態にすることを特徴とするドロッパ型電池電圧補償装置。

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