JPH02211025A - バッテリ充電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば自動車用の電源として使われる鉛蓄
電池等のバッテリに対して、交流電源を整流して充電す
るバッテリ充電装置に係る。そして、特に、充電時の過
電流によるバッテリ充電装置およびバッテリの損傷を防
いだバッテリ充電装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のバッテリ充電装置は、定電圧によって充電するも
の、定電流によって充電するもの、またはバッテリの充
電電圧がある一定電圧に達する以前では定電流、以後で
は定電圧で充電するもの等があった。これらのうち、定
電圧によるものは、簡単な構成であると共に急速充電が
可能であるという特長を生かして用いられていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、このような定電圧によるバッテリ充電装置で
は、充電時の初期電流が大きくなるためにバッテリ液の
沸騰等の損傷をバッテリに与えることがあった。この問
題は特に容量の小さいバッテリはど多く現れた。また、
長期間の使用等によるバッテリの劣化のために異常に大
きい電流が流れる場合や充電時の初期電流が大き過ぎる
場合に、コイルの焼損、過電流保護用ヒユーズの溶断、
過電流保護用サーモスタットの接点の溶着等のバッテリ
充電装置の損傷を招いていた。

そこで、この発明は、簡単な構成で急速充電ができると
共にバッテリの容量に応じて過電流を防ぐことができる
バッテリ充電装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

このような目的を達成するために、この発明のバッテリ
充電装置は、交流電源の電圧を整流する整流回路と、充
電電流を検出して充電状態を出力する電流検出回路と、
該電流検出回路の出力に応じて前記整流回路へ制御信号
を出力して充電電流を制御する電流制御回路とを備える
と共に、バッテリの容量に応じた充電電流を設定する充
電電流設定部を前記電流制御回路に設けたことを要旨と
する。

〔作用〕

この発明のバッテリ充電装置では、交流電圧を整流回路
で整流してバッテリを充電する。このとき、電流検出回
路は充電電流を検出して充電状態を出力する。電流制御
回路は、電流検出回路から出力された充電状態と、バッ
テリの容量に応じて充電電流設定部で設定された設定値
とによって整流回路へ制御信号を出力して充電電流を制
御する。

〔実施例〕

第１図は、この発明のバッテリ充電装置の一実施例を示
す回路図である。

この発明のバッテリ充電装置１０は、整流回路１１、電
流検出回路１２、電流制御回路１３等を基本的な構成と
し、入力側に交流電源１４、出力側にバッテリ１５がそ
れぞれ接続されている。

次に、この発明のバッテリ充電装置ＩＯを構成する各回
路について詳しく説明する。

交流電源１４は、商用電源または発電機を用いる。

整流回路１１は、トランス２０によって一次コイル２１
の側と二次コイル２２の側とに分けられる。

一次コイル２１の側では、−次コイル２１に直列に電源
スィッチ２３、感熱スイッチ２４等が接続される。感熱
スイッチ２４は、過電流時に過熱することによって開成
し装置を防護するものである。

二次コイル２２の側では、サイリスクとして逆阻止サイ
リスタ２６が用いられ、二次コイル２２の両端にダイオ
ード２５と逆阻止サイリスタ２６とのカソードがそれぞ
れ接続され、ダイオード２５と逆阻止サイリスタ２６と
のアノードが負極１７に接続されている。また、二次コ
イル２２の中点２７から正極１６が取り出されている。

したがって、この整、波回路１１では、センタータップ
型の全波整流が行われる。なお、整流回路１１ば、セン
タータップ型の全波整流に限定されるものではなく半波
整流、ブリッジ型の全波整流等であってもよい。

電流検出回路１２は、電流検出用の変流器３０、トラン
ジスタ３１％ＬＥＤ３２、抵抗器３３．３４、可変抵抗
器３５、コンデンサ３６、ダイオード３７等から成って
いる。整流回路１１の出力側の正極１６と負極１７との
間には電流１１Ｊ限用の抵抗器３３、フォトカプラ４１
を成すＬＥＤ３２、トランジスタ３１が直列に接続され
ている。変流器３０の一次コイル３８は正極１６に直列
に接続され、変流器３０の二次コイル３９は逆流防止用
のダイオード３７、可変抵抗器３５、可変抵抗器３５に
並列に接続されたコンデンサ３６、負極Ｉ７とで閉ルー
プを形成している。可変抵抗器３５のしゅう勧端子４０
は、トランジスタ３１のベースに接続され、トランジス
タ３１のベースと負極１７との間にはバイアス用の抵抗
器３４が接続されている。

なお、電流検出回路１２は、充電電流を検出できればよ
いので、このような構成に限定されるものではないこと
は勿論である。

電流制御回路１３では、逆阻止サイリスタ２６のアノー
ドとゲートとに並列に、逆阻止サイリスタ５０および電
流制限用の抵抗器５１の直列回路が接続され、逆阻止サ
イリスタ２６のゲートに逆阻止サイリスタ５０のカソー
ドが接続されている。

また、逆阻止サイリスタ２６のアノードとカソードとに
並列に、ノイズ吸収用およびＣＲ移相回路用のコンデン
サ５２、ダイオード５３の直列回路が接続され、逆阻止
サイリスタ５０のゲートはゲ−ト耐圧用のダイオード５
４を介してダイオード５３のアノードに接続される。ま
た、ダイオード５３に並列にトランジスタ５５が充電電
流設定部５６を成す可変抵抗器５７を介して接続され、
トランジスタ５５のベース・エミッタ間にはフォトカプ
ラ４１を成すフォトトランジスタ５Ｂが接続され、トラ
ンジスタ５５のベース・コレクタ間にはバイアス用の抵
抗器５９が接続されている。

次に、この発明のバッテリ充電装置１０の動作を述べる
。

まず、バッテリ充電装置１０の入力端子７０．７０を交
流電源１４に接続し、出力端子７１，７１にバッテリ１
５を接続する。

次に、電源スィッチ２３の接点を閉じると、整流回路１
１によって整流された電圧が、正極１６と負極１７との
間に出力され、電流検出回路１２を介してバッテリ１５
に印加され、充電が行われる。充電電流の大きさに応じ
て変流器３０の二次コイル３９には電圧が発生する。こ
の電圧は、コンデンサ３６を充電して可変抵抗器４０を
介してトランジスタ３１のベースへ印加される。トラン
ジスタ３１では、ベース・エミッタ間の電圧に応じてコ
レクタ電流が流れ、負荷であるＬＥＤ３２を発光させる
。また、可変抵抗器４０のしゆう動接点４０を動かすこ
とによって、充電電流とＬＥＤの発光量との関係を決め
ることができる。

電流制御回路１３では、逆阻止サイリスタ２６の順方向
に電圧が印加されると、負極１７、トランジスタ５５の
エミッタ・コレクタ、可変抵抗器５７、ダイオード５４
、逆阻止サイリスタ５０のゲートの順にゲート電流が流
れ、この電流がゲートトリガ電流以上であると、逆阻止
サイリスタ５０はオンとなり、カソード電流が流れる。

このカソード電流は逆阻止サイリスタ２６のゲート電流
となり逆阻止サイリスタ２６をオンさせる。

また、コンデンサ５２、可変抵抗器５７、トランジスタ
５５から成る直列回路はＣＲ移相回路を形成している。

詳しく説明すると、逆阻止サイリスタ２６に逆方向電圧
が印加されるとき、コンデンサ５２はダイオード５３を
介して充電される。

そして、逆阻止サイリスタ２６に順方向電圧が印加され
ると合、コンデンサ５２は可変抵抗器５７およびトラン
ジスタ５５を介して放電される。放電の時定数は、コン
デンサ５２の容量値Ｃと可変抵抗器５７の抵抗値Ｒとト
ランジスタ５５のコレクタ・工゛ミッタ間電圧ＶＣＳと
によって決まる。

したがって、接続点７２の電位は、ＲおよびＶｃｅが小
さい程早く正電位になり、逆阻止サイリスタ２６をオン
にすることができる。

すなわち、可変抵抗器５７の抵抗値Ｒおよびトランジス
タ５５のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖｃｅに応じて、逆
阻止サイリスタ２６の導通角をＯａから１８０＠まで制
御できる。

また、充電電流が増加すると、ＬＥＤ３２は強く発光す
る。そして、トランジスタ５７のベース・エミッタ間に
接続されたフォトトランジスタ５８は、ＬＥＤ３２の光
量に応じて、コレクタ・エミッタ間の電圧が減少する。

すると、トランジスタ５５のベース・エミッタ間の電圧
が減少して、Ｖｃｅが増加し、逆阻止サイリスタ２６を
オンする時間が短くなり、充電電流は減少する。

次に、この発明のバッテリ充電装置を用いてバッテリを
充電し始めてから終了するまでの電気的特性について第
１図ないし第３図を用いて説明する。

第２図は、この発明のバッテリ充電装置を用いてバッテ
リを充電する場合の充電時間対印加電圧および充電時間
対充電電流の関係を示すグラフである。また、第３図は
、この発明のバッテリ充電装置の整流回路の整流特性を
示すグラフである。

まず、充電の初期は充電電流が太きくＬＥＤ３２は強く
発光しており、トランジスタ５５は完全にオフ状態にあ
る。したがって、逆阻止サイリスタ５０へはトリガ電流
は流れないため、逆阻止サイリスタ２６はオフ状態であ
り、第３図の（Ａ）に示す半波整流電圧がバッテリ１５
へ印加される。

すなわち、充電初期の過電流を抑えバッテリ１５を保護
する。この状態が第２図に示す（Ａ）の領域である。

次に、充電が進み充電電流が減少してくると、ＬＥＤ３
２は発光を弱め、トランジスタ５５は徐々にｖｃｅを減
少させ、トリガ電流を逆阻止サイリスタ５０へ流し始め
る。逆阻止サイリスタ２６は、まず、１８０°に近い導
通角をもってオン状態となる。充電電流の減少に伴い導
通角は減少し、印加電圧は増加する。この状態が第２図
に示す（Ｂ）の領域である。第３図の（Ｂ）では導通角
が９０°の場合を示している。

さらに、充電が進み充電電流が減少してくると、ＬＥＤ
３２は発光しなくなり、トランジスタ５５は完全にオン
となり、逆阻止サイリスタ２６は、常にオン状態となる
。すなわち、第３図の（Ｃ）に示す全波整流電圧がバッ
テリ１５へ印加される。

そして、充電電流はさらに減少を続は充電が終了する。

この状態が第２図に示す（Ｃ）の領域である。

また、充電電流設定部５６を成す可変抵抗器５７のしゅ
う動端子６０を動かすことにより、バッテリの容量の大
小に対応させて抵抗値を変え、バッテリの容量に最適な
充電電流および印加電圧を得ることができる。すなわち
、容量の小さいバッテリに対しては可変抵抗器５７の抵
抗値を大きくして充電電流および印加電圧を小さく設定
して、過電流によるバッテリの損傷を防ぎ、容量の大き
いバッテリに対しては可変抵抗器５７の抵抗値を小さく
して充電電流および印加電圧を大きく設定して、充電時
間を早めることができる。

さらに、例えば、可変抵抗器５７のとり得る最小抵抗値
を適当な値とする等の方法により、バッテリ充電装置の
規格による最大充電電流以上には設定できないようにす
ることで、過電流によるバッテリ充電装置の損傷を防ぐ
ことができる。

なお、上記の実施例では、コンデンサ５２をＣＲ移相回
路用として用いているが、容量を小さくして単にノイズ
吸収用として用いるか、或いは省略してもよい、但し、
この場合は、導通角の制御範囲がおおよそθ°から９０
°までとなる。

さらに、上記の実施例では、サイリスタとして逆阻止サ
イリスタ２６を用いているが、これに限定されるもので
はなく、逆導通サイリスク、トライアック、ＰＵＴ、Ｓ
ＵＳ、ＳＢＳ％ＳＣ３等を用いて整流回路および電流制
限回路を構成してもよい、また、サイリスタの代わりに
トランジスタを用いることもできる。

なお、第２図では充電の初期において、領域（Ａ）から
始まっているが、充電電流の設定によっては、領域（Ｂ
）または領域（Ｃ）から始まることは勿論である。

また、第４図は充電電流設定部を可変コンデンサとした
実施例を示す回路図である。第１図と同一部分には同一
番号を付し説明を省略する。

第１図に示す実施例では、充電電流設定部５６として、
可変抵抗器５７を用いているが、これに限定されるもの
ではなく、例えば、可変抵抗器５７、コンデンサ５２を
それぞれ第４図に示す固定の抵抗器８０、可変コンデン
サ８１に置き換えてＣＲ移相回路を形成することにより
、可変コンデンサ８１の容量値を変化させて充電電流を
設定するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明のバッテリ充電装置によ
れば、充電初期のバッテリへの印加電圧を低くし、充電
が進むにつれて印加電圧を高くすることにより充電電流
を制御するので、過電流によるバッテリの損傷を防ぐこ
とができると共に、急速充電ができる。

また、充電電流設定部においてバッテリの容量に応じて
充電電流を設定するようしたので、容量の小さいバッテ
リに対しては充電電流を小さ（設定して、過電流による
バッテリの損傷を防ぐことができ、容量の大きいバッテ
リに対しては充電電流を太き（設定して、充電時間を早
めることができる。

さらに、バッテリ充電装置の規格による最大充電電流以
上には設定できないようにすることで、過電流によるバ
ッテリ充電装置の損傷を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のバッテリ充電装置の一実施例を示す
回路図、第２図はこの発明のバッテリ充電装室を用いて
バッテリを充電する場合の充電時間対印加電圧および充
電時間対充電電流の関係を示すグラフ、第３図はこの発
明のバッテリ充電装置の整流回路の整流特性を示すグラ
フ、第４図は充電電流設定部を可変コンデンサとした実
施例を示す回路図である。 ｌＯ・・・バッテリ充電装置 １１・・・整流回路 １２・・・電流検出回路 １３・・・電流制御回路 １４・・・交流電源 １５・　・　・バッテリ ５６・・・充電電流設定部 特許出願人　　　株式会社　吉田電波工業代　理　人　
　　弁理士　　吉１）芳春第２ 充電時間Ｔ→ 第３ 図 第４ 図 電流制御回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交流電源の電圧を整流する整流回路と、充電電流を検出
   して充電状態を出力する電流検出回路と、該電流検出回
   路の出力に応じて前記整流回路へ制御信号を出力して充
   電電流を制御する電流制御回路とを備えると共に、バッ
   テリの容量に応じた充電電流を設定する充電電流設定部
   を前記電流制御回路に設けたバッテリ充電装置。