JPH03190537A - 充電器の過電流制御方法 - 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】 ［概　要］ バッテリーへの充電および負荷への電流供給を同時に行
なう充電器の過電流制御方法に関し、従来の充電器では
、バッテリーへの充電電流（ＩＣ　）と、負荷への負荷
電流（■１）との和の電流（ＩＣ＋ＴＬ　）を一定電流
以下に制限する過電流垂下点（ＩＯＣＰ）を固定的に設
定しており、バッテリーの初期充電時、すなわちバッテ
リーの定電流充電時の電流値が、負荷の変動に応じて変
化し、安定したバッテリー充電が行なえなかった問題の
解決を目的とし、 負荷電流（ＩＬ）を単独に検出する手段と、該負荷電流
の検出値に応じて、過電流垂下点（ｌｏｃｐ）の値を変
化させる手段とを用いて構成する。

［産業上の利用分野コ 本発明は、バッテリー（蓄電池）への充電、および負荷
への電力供給を同時に行なう充電器の過電流制御方法に
関し、特に負荷変動のある場合にもバッテリーの初期充
電時の充電電流を一定に制御し得る充電器の過電流制御
方法に関する。

［従来の技術］ 第４図は従来の充電器の基本構成を示す図であり、１は
充電器の全体、２は交流入力電圧を整流し平滑を行なう
一次整流平滑部、３ｂはＰＷＭ　（Ｐｕｌｓｅ　１ｌｉ
ｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御部、４は主回路ス
イッチング素子、５は高周波トランス（Ｔ）、６はカレ
ントトランス（ＣＴ）、７は高周波電圧を整流し平滑を
行なう二次整流平滑部、８．９はダイオード（Ｄ）　、
１０ａ、１０ｂは交流入力端子、ｌｌａ、　ｌｌｂはバ
ッテリーへの出力端子、１２ａ、　１２ｂは負荷への出
力端子、１３は充電対象となるバッテリー、１４は負荷
を表わしており、また記号■。はバッテリーへの充電電
流、！、は負荷への負荷電流を表わしている。

本充電器ｌの構成は、いわゆるスイッチングレギュレー
タとして周知のものであり、まず交流入力から一次整流
平滑部２により直流電源を得て、該直流電源に高周波ト
ランス（Ｔ）１よび主回路スイッチング素子（Ｔｒ）４
を接続詞、該主回路スイッチング素子（Ｔｒ）４をＰＷ
Ｍ制御部３ｂによりオン／オフ制御し、高周波トランス
（Ｔ）　５にパルス状の電流を流す。

該パルス状の電流により高周波トランス（Ｔ）５の二次
側に出力電圧が誘起され、該二次側の出力電圧を二次整
流平滑部７により整流平滑し直流電源を得、該直流電源
からバッチ！Ｊ−１３および負荷１４へ同時に電流を供
給するものである。

また、カレントトランス（ＣＴ）６は高周波トランス（
Ｔ）　５の一次側の電流（１，）を監視しており、バッ
テリー１３および負荷１４への供給電流が増大すると、
それに比例して電流（Ｉｔ）が増大し、該電流（ＩＩ）
が所定の制限値を越えると、ＰＷＭ制御部３ｂは、主回
路スイッチング素子（Ｔｒ）４へ供給されるＰＷＭパル
ス幅を絞り込み、充電器の出力電圧を低下させ出力電流
を一定値に制限するよう作動する。

第５図は充電器の出力電流と出力電圧の関係を示す図で
あり、出力電流が所定の制限値（以下、「過電流垂下点
」という）以下の場合には、出力電圧は一定値を保ち、
過電流垂下点（■。。、）を越えると、出力電圧（Ｖｏ
ｕア）は急激に減少し、過電流垂下点（ＩＯＣＰ）の値
に出力電流を制限する。

次に、このような過電流垂下点を有する充電器によりバ
ッテリーを充電する場合の動作について説明する。

第６図はバッテリーの充電動作を説明する図であり、充
電開始時（時刻ｔｏ）には、バッテリー電圧は充電器の
出力電圧よりかなり低いので、充電器からバッテリーへ
は過電流垂下点（Ｉｏｃ、）決まる電流が流れ、定電流
（ＩＯＣＰ）で充電が行なわれる。

バッテリーへの充電が進行し、時刻ｔ１に至ると、バッ
テリー電圧と充電器出力電圧が接近し充電電流が減少す
ると共に、電流制限動作が解除され、後は定電圧充電に
移行する。

このように、従来の充電器では、バッテリー充電を行な
う場合に、充電初期では過電流垂下点（１，ｃ、）で決
まる電流値で定電流充電を行ない、一定時間経過後には
、自動的に定電圧充電に切り換え効率的なバッテリー充
電を行なうよう構成されている。

［発明が解決しようとする課題］ 以上説明した従来の充電器の過電流制御方法では、過電
流の制限値、すなわち過電流垂下点（■。ｃｐ　）は固
定的に設定されており、バッテリー１３の定電流充電時
の最大電流値（ＩＣｍａｘ）に設定するか、または、こ
のＩＣｍａｘの電流値に、負荷の予測される最大電流値
（ＩＬｍａｘ）を足した値（ＩＣ　ＩＩＩＩＩＸ　＋Ｉ
　Ｌ　ａ＋ａｘ　）のいずれかの値に設定されている。

従って、前者の場合、すなわち過電流垂下点（■。ｃｐ
）をバッテリー１３の充電最大電流値（ＩＣｍａｘ）に
設定した場合には、負荷１４への負荷電流（■１）に応
じて、バッチＩＪ−１３への充電電流は変化し、 充電電流−Ｉ　ｃ　ｍａＸ　　Ｉ　Ｌ となり、負荷１４への負荷電流が大きくなるにつれてバ
ッテリー充電電流（１，）は減少し、充電時間が長（な
ってしまう。

また、後者の場合、すなわち過電流垂下点（ＩＯＣＰ）
を、バッテリー充電最大電流値（ＩＣｍａｘ　）と負荷
の最大電流値（ＩＬｍａｘ）を足した値（ＩＣ　ｍａｘ
　＋　ＴＬ　ｍａｘ　）に設定すると、やはり負荷１４
への負荷電流（ＩＬ）に応じてバッテリー充電電流は変
化し、 充電電流１　。＝　ｒ　ｃｍａ×＋　Ｉ　Ｌ　ｍａｘ　
−Ｉ　ｔとなり、負荷電流（ＩＬ　）が無くなった場合
には、 充電電流Ｉｃ　＝Ｉｃ　ｍａＸ　＋　ＩＬ　ｍａＸとな
り、過大な充電電流がバッチＩＪ−１３へ流れ、その寿
命を短くすると共に、バッテリー１３への電流供給経路
パターン（線材）等も太くする必要があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、負荷の
変動に係わらず、バッテリーの定電流充電電流を一定に
制御し得る充電器の過電流制御方法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］ 本発明によれば、上述の目的は前記特許請求の範囲に記
載した手段により達成される。

すなわち、本発明は、バッテリーの充電および負荷への
電力供給を同時に行なう定電圧出力の充電器であって、
上記バッテリーへの充電電流（ＩＣ　）と、負荷への負
荷電流（ＩＬ）との和の電流（ＩＣ＋ＩＬ）を所定の電
流値以下に制御する過電流垂下点（■。ｃｐ　）を有し
、かつバッテリーの初期充電時には上記過電流垂下点に
よる過電流制限動作によりバッテリーへの定電流充電を
行なう充電器において、上記負荷電流（ＩＬ）を単独に
検出する手段と、該負荷電流（ＩＬ）の検出値に応じて
、上記過電流垂下点（１’ｏｃｔ’）の値を変化させる
手段とを用い、負荷変動に係わらず、バッテリーの定電
流充電時の電流値を一定に保つことを特徴とする充電器
の過電流制御方法である。

の値を、負荷電流（ＩＬ）に応じて、Ｉｃｍａ）（から
、Ｉｃｍａｘ＋Ｉｔまで変化させる。

このように過電流制限値を変化させることにより、バッ
テリーへの定電流充電時の電流値を一定にし、負荷の変
動とは無関係に安定したバッテリー充電を行なうことが
できる。

［作　用コ 第１図は本発明の充電器の基本構成例を示す図であり、
３ａはＰＷＭ制御部、１５は負荷電流検出用抵抗器（Ｒ
）を表わしており、他の符号は第４図の場合と同様であ
る。

すなわち、負荷１４への負荷電流（ＩＬ　）を負荷電流
検出用抵抗器（Ｒ）　１５により検出し、過電流垂下点
（ＩＯＣＰ）を、バッテリー充電最大電流値（ｌｃ＋ｎ
ａｘ）と、負荷電流（ＩＬ　）の和、１　ｏｃｐ　＝Ｉ
ｃ　ＩＴｌａＸ　＋Ｉｔとなるように制御する。

すなわち、第２図の本発明の動作原理を説明するための
図に示す如く、過電流垂下点（Ｉ　ａｃｐ）［実施例］ 第３図は本発明の一実施例を示す回路図であり、ＰＷＭ
制御部３ａ内の本発明に直接関係する部分についてのみ
示したものである。

第３図において、２０．２１は誤差増幅器（八ＭＰ１．
　　八ＭＰ２）、２２はスイッチングレギコレータコン
トロールＩＣ，２３〜３４は抵抗器、３５゜３６はダイ
オード、３７は平滑用コンデンサを表わしており、他の
符号は第１図の場合と同様である。

以下、本実施例の回路動作について説明する。

高周波トランス（Ｔ）５の一次側および主回路スイッチ
ング素子（Ｔｒ）４に流れる電流（■ｌ）は、カレント
トランス（ＣＴ）６により検出され、該カレントトラン
ス（ＣＴ）６内に流れる電流パルスは抵抗器２８により
電圧パルスに変換され、さらに、ダイオード３５および
コンデンサ３７により整流平滑され、直流電圧となる。

該直流電圧は抵抗器２６および抵抗器２７により分圧さ
れ、誤差増幅＠（ＡＭＰ　１）２０の非反転側入力端子
の人力となる。

また、誤差増幅器（ＡＭＰＩ）２０の反転側入力端子に
は、基準となる基準電源の電圧が抵抗器２４と抵抗器２
５とで分圧されて入力されており、該抵抗器２４と抵抗
器２５とで分圧された電圧が過電流垂下点の基準を定め
る電圧（バッテリーの最大充電電流１ｃｍａｘに相当）
になるように設定しておく。

このような構成で、カレントトランス（ＣＴ）６の電流
が増大すると、誤差増幅器（ＡＭＰＩ）２０の非反転側
入力端子の電圧が増大し、上記基準となる反転側入力端
子の電圧値を越えると、誤差増幅器（ＡＭＰＩ）２０の
出力端子には、正極性の電圧が現われ、該電圧によりス
イッチングレギュレータコントロールＩＣ２２を制御し
、充電器の出力電圧を垂下させ■。ｍａｘの値に電流制
限を行なう。

一方、第３図の回路では、負荷１４に流れる電流が電流
検出用抵抗器（Ｒ）１５により電圧に変換され、該電圧
は、誤差増幅器（ＡＭＰ２）２１、抵抗器３０．３１．
３２．３３．３４　　で構成される誤差増幅回路に人力
され、該誤差増幅回路の出力はダイオード３６および抵
抗器２９を介して誤差増幅器（ＡＭＰＩ）２０の反転側
入力端子に接続される。

従って、負荷１４に流れる電流値に比例して誤差増幅器
（ＡＭＰｌ）２１の反転側入力端子（過電流垂下点の基
準となる入力端子）の電圧が増加するように設定してお
くことにより、負荷電流の増大に応じて、過電流垂下点
を負荷電流分だけ上昇させ、バッテリーの定電流充電時
の電流値をＩ　ｃ　ａＩａｘ一定にすることができる。

なお、以上説明した実施例においては、負荷１４への負
荷電流の検出を負荷電流検出用抵抗器１５を用いて行な
った場合の例を説明したが、とくにこれに限定されるわ
けではなく、ホール素子等を使った電流検出器等の手段
が容易に用いられるものである。

［発明の効果］ 以上説明したごとく、本発明の充電器の過電流制御方法
によれば、負荷の変動の影響を受けることなく、安定し
たバッテリ一定の電流充電を行なうことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の充電器の基本構成例を示す図、第２図
は本発明の動作原理を説明するための図、第３図は本発
明の一実施例を示す回路図、第４図は従来の充電器の基
本構成を示す図、第５図は充電器の出力電流と出力電圧
の関係を示す図、第６図はバッテリーの充電動作を説明
する図である。 １・・・・・・充電器の全体、２・・・・・・−次整流
平滑部、３ａ、３ｂ・・・・・・ＰＷＭ制御部、４・・
・・・・主回路スイッチング素子、５・・・・・・高周
波トランス（Ｔ）、６・・・・・・カレントトランス（
ＣＴ）　、？・・・・・・二次整流平滑部、８．９・・
・・・・ダイオード（Ｄ）　、１０ａ、１０ｂ・・・・
・・交流入力端子、ｌｌａ、　ｌｌｂ・・・・・・ノイ
ッテリーへの出力端子、１２ａ、　１２ｂ・・・・・・
負荷への出力端子、１３・・・・・・バッテリー、１４
・・・・・・負荷、１５・・・・・・負荷電流検出用抵
抗器、２０．２１・・・・・・誤差増幅器（ＡＭＰ　１
．ＡＭＰ　２）　、２２・・・・・・スイッチングレギ
ュレータコントロールＩＣ，２３〜３４・・・・・・抵
抗器、３５．３６・・・・・・ダイオード、３７・・・
・・・平滑用コンデンサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 バッテリーの充電および負荷への電力供給を同時に行な
   う定電圧出力の充電器であって、上記バッテリーへの充
   電電流（Ｉ＿Ｃ）と、負荷への負荷電流（Ｉ＿Ｌ）との
   和の電流（Ｉ＿Ｃ＋Ｉ＿Ｌ）所定の電流値以下に制限す
   る過電流垂下点 （Ｉ＿Ｏ＿Ｃ＿Ｐ）を有し、かつバッテリーの初期充電
   時には上記過電流垂下点による過電流制限動作によりバ
   ッテリーへの定電流充電を行なう充電器において、 上記負荷電流（Ｉ＿Ｌ）の単独に検出する手段と、 該負荷電流（Ｉ＿Ｌ）の検出値に応じて、上記過電流垂
   下点（Ｉ＿Ｏ＿Ｃ＿Ｐ）の値を変化させる手段とを用い
   、 負荷変動に係わらず、バッテリーの定電流充電時の電流
   値を一定に保つことを特徴とする充電器の過電流制御方
   法。