JPH03103037A - 自動バッテリー管理器 - 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］ 本発明は全自動でバッテリーを管理する充電器に関する
ものである。

［従来の技術］ 従来のバッテリー充電藩は本質的に定電圧電源を使って
いる。構戒は第１図のようになる．１は電源変圧器で、
２の整流器で直流とし、３の直列批抗を通して、４の電
池を充電する．５はサイリスクを使った充電制御回路で
ある．バッテリーは充電初期には、当然、端子電圧が低
く、充電が完了に近付くと、かなりＰａ子電圧が高くな
ることは、よく知られていることである。従って従来の
バッテリー充電器では充電初期には、かなり大きな電流
を要求されることになる。そして充電の完了時には高い
電圧が必要であるがら、この積の電力を必要とし、発熱
量も大きく、大型で重たいバッテリー充電器となり、高
価にもなる。

［発明が解決しようとする問題点］ この形態では常時バッテリーを内蔵した農機などに搭載
することは不適当である。農機は本来季節的に使われる
ものであるから、農閑期におけるバッテリー管理が不適
当であると、使いたい時にバッテリーはいわゆる「上が
ってしまっている」という状態になっている。

また従来のバッテリー充電器は商用電源変圧器を使って
いるので、１００■用にＩ１５Ｖを印加すれば短時間で
焼損するし、逆に１１５ｖ用の物は、ＩＯＯＶでは出力
電圧不足で役に立たないし強いて対応させれば非常に大
型の非能率的なものになってしまう。また１００Ｖ用と
２００Ｖ用の共用も大変難しい。

更に５のサイリスクによる電圧判定制御回路はサイリス
ク素子の性格から、１ｖという比較的低い動作電圧と、
サイリスタの入力であるゲート回路の入力インピーダン
スが低いことから、このゲートのドライブ回路は素子の
バラッキ、インピーダンスの関係から、画一的に決定す
ることが難しくどうしても個々に調整をしなければなら
ない。

［問題点を解決するための手段］ 従来のような電源周波数の変圧器を使わずに、高い能率
の合理的なスイッチング電源を定電流型で使いヒステリ
シスを持つ電圧比較器を使って制御する。

［実施例１ 第２図は本発明の一実施例を示すブクック図で、６はス
イッチング電源、７は電流検出用低抵抗、４は電池、８
はヒステリシスを持つ電圧比較器である。

最近よく使われる様になってきたスイッチングレギュレ
ーター電源は、通常、定電圧電源として使われているが
、原理的に定電流電源とすることは難しいことではない
。

６のスイッチングｔ源を７の電流検出用低抵抗を使って
、これの電圧降下で制御すれば、定電流電源として動作
させることが出来、充電初期の大電流は流さなくてよい
ことになる。

充電初期には低い出力電圧を必要とするが、スイッチン
グ電源の特徴として出力電流を一定とすれば、内部でパ
ルス幅を自動的に狭く制御して出力電圧を低くするから
消費電力は少なくなり、発熱は大きくはならない。従来
のように高い電圧を抵抗でドロップさせるやりかたとは
根本的に異なる。

当然充電終期にはパルス幅を拡げて、高い電圧を出力す
るから、スイッチング電源の特徴である高い能率を保持
して発熱は少なく、従来のバッテリー充電器のような大
げさな物でなくなる。

スイッヂング電源は、本来５０又は６０Ｈｚの商用電源
を直接整流して、２０〜１００ＫＨｚの高い周波数を作
ってこれを変換するので、変圧器の大きさを極端に小さ
く出来るので、効率は高く重量も著しく軽くすることが
出来る。損失つまり発熱も少ないので、農閑期にはこの
軽小なバッテリー管理器を常時搭載して商用電源に接続
しておけば「あとの半年や寝て暮らす」ことが出来る。

農機に限らず、過疎地の消防車にも同じようなことが言
える。大都会に比べ火事が少なく、休車期間が長く、火
事だという時にバッテリーが上がっていてエンジンが掛
からず出動出来なかったらそれこそ本当に一大事である
。

８のヒステリシスを持つ電圧比較器はバッテリーの電圧
が充電を開始すべき電圧まで自然に下がった時にＯＮと
なり、スイッチング電源を作動させて充電を行い、充電
を停止すべき電圧まで上がった峙には電圧比較器はＯＦ
Ｆとなり、スイッチング電源を止めることが出来る。こ
の充電停止電圧値（高い方），充電開始電圧値（低い方
）は簡単に設定することが出来る。

電圧比較器は所謂オペアンプ型で、サイリスタと異なり
入力インピーダンスが非常に高い。しかも大きな饋（帰
）還が掛かっているので、動作電圧は外部回路抵抗素子
で定まり、オペアンプ素子のバラツキは全く影響しない
（極端に言えば不良でなければよい）、その為に設計は
非常に簡単で明快である。

また木構戊によれば非常に広い範囲の電源電圧に対応す
ることが出来る。

即ち本構戊では、スイッチング電源を使うので商用周波
数の電原変圧器を持たないから、前述のように本質的に
入力電圧の変化に対する適応性が強く、入力コンデンサ
、出力トランジスタなどの耐電圧に若干の余裕を持たせ
れば、非常に広い幅の入力電圧範囲に対応することが出
来る。従って１１５Ｖの電圧にも殆どそのまま１　００
Ｖ用が使えるし、多少電圧が下がっても、そのまま使う
ことが出来る。現在市販のスイッチング電源は、８５〜
１３２■が定格になった物が多い。

更にスイッチング電源では倍電圧整流とブリｙジ整流の
切り替えによって、１００−２００Ｖ用を一本の線の、
接一所によって常用しているし、更に最近はこの切り替
えもなしに、８５〜２６４Ｖ間、何Ｖにも対応する物が
出来る。この事は外国も含めてどんな電源事情にも、全
く気配りすることなく対応出来ることを意味する。

第３図はヒステリシスを持つ電圧比較器の概略回路図。

第４図はその動作を示す。

８１は入力、８２はオペアンプ、８３．８４はヒステリ
シスを持たせる為の抵抗、８５は基準電圧，８６は出力
を示す。

オペアンプ８２の出力は８３と８４で分割され＋端子に
電圧を与え、更に基率電圧８５で位置付けられる。入力
８１が低い間は、第４図のように出力８６はＯＮで正の
電圧となっている。電池が充電を完了して入力８１が大
きな正電圧（例えば１６■）になってくると、十端子の
電位よりも正となり、出力８６はＯＦＦでＯ電位となり
、以後人力８１が多少変化しても出力８６は変わらない
電池が放電して入力８１が例えばｌｌ■なると、＋端子
より負となり、出力８６は正（ＯＮ）となる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によればスイッチング電源を使
っているので、入力電圧に対する順応性が極めて強く、
定電流制御をするので充電初期に大電流が流れることが
なく、且つ、低い出力電圧時にもパルス幅を狭くする事
により、電力を無駄なく使うので、充電器を小型軽量に
作ることが山来る。

またヒステリシスを持つ電圧比較器は、非常に入力イン
ピーダンスが高く、素子のバラッキの影響がなく、これ
でスイッチング電源を制御するので充電、放電の節度が
明快であり、上の電流制御と共に思い通りにＯＮ，ＯＦ
Ｆの電圧値を設定することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のバッテリー充Ｗｌ．器、ｌは電源変圧器
、２は整流器、３は直列抵抗、４は充電される電池、５
はサイリスクを使った充電制御回路を示す。第２図は本
発明の一実施例を示す図。 ６はスイッチング電源、７は電流検出用低抵抗、４は第
１図と同じ充電される電池、８はヒステリシスを持つ電
圧比較器。 第３図はヒステリシスを持つ電圧比較器の概略図、８１
は入力、８２はオペアンプ、８３．８４は出力電圧を分
割するための抵抗、８５は基準電圧、８６は出力である
。 第４図は８の動作を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. スイッチングレギュレーター電源を、定電流制御し、負
   荷のバッテリーの充放電による端子電圧の上昇下降を、
   ヒステリシス（履歴）を持つ電圧比較器により検出し、
   ＯＮ（接）ＯＦＦ（断）することを特徴とするバッテリ
   ー管理器