JPS635407Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

本考案は充電装置に関するものである。 わが国に於て供給電源は、一般的に交流である
ので充電装置（以下チヤージヤーと称す）として
順変換装置が必要である。このチヤージヤーの条
件として定電圧、定電流制御が可能な事、又直流
電圧をバツテリーの充電開始時の電圧から均等電
圧まで可変できる装置でなければならない。従来
使用されているチヤージヤーには、サイリスタを
用いた順変換装置やダイオードを用いた順変換部
と昇圧チヨツパ部を組み合わせた装置等がある。
第１図ａは従来のチヤージヤーに於て、順変換装
置としてサイリスタを用いた回路図である。第１
図ａに於て１はヒユーズであり、このヒユーズ１
を介して変圧器２の１次側に電力が供給され、該
変圧器２の２次側はサイリスタを用いた順変換制
御装置３に接続されている。順変換制御装置３は
供給された交流を直流に変換すると共に位相制御
も同時に行ない、その出力はリアクトル４を通し
てバツテリー５に印加して充電する。第１図ｂは
上記の回路の順変換制御装置３の制御巾に対する
バツテリー５に充電される出力電圧の変化を示す
図である。第１図ｂに示すようにサイリスタで制
御する巾を大きくするにつれてバツテリー５に充
電される出力電圧は直線的にどんどん増加してし
まう。従つてこの種の位相制御方式は入力電源を
位相制御するので入力力率が悪くなり、その為容
量が増加する欠点があつた。又、ダイオードブリ
ツジを用いた順変換部と昇圧チヨツパ部を組み合
わせた装置に於ては、出力電圧の最低値が交流入
力電圧で決定されるので、充電開始時のバツテリ
ー電圧から均等電圧まで制御するのに制約を受け
る欠点があつた。 本考案は以上のような欠点を改善するものであ
り、入力力率の良い、大容量充電が可能なチヤー
ジヤーを提供する事を目的としている。 以下図面を参照しながら本考案の一実施例を説
明する。第２図に於て１１はダイオードブリツジ
よりなる順変換装置であり、入力された交流を直
流に変換する。この順変換装置１１の正側出力端
子Ａには直流リアクトル１２の一端が接続されて
いる。直流リアクトル１２の他端には逆流防止用
第１ダイオード１３のアノード側が接続されてお
り、該ダイオード１３のカソード側はバツテリー
１４の正極に接続されている。前記順変換装置１
１の負側出力端子Ｂには第２のダイオード１５の
アノード側が接続されており、該ダイオード１５
のカソード側はバツテリー１４の負極に接続され
ている。また直流リアクトル１２と逆流防止用第
１ダイオード１３の共通接続点Ｃには、開閉制御
可能なスイツチング装置となるトランジスタ１６
のコレクト側が接続されている。トランジスタ１
６のエミツタ側は前記端子Ｂと第２ダイオード１
５の共通接続点Ｄに接続されており、トランジス
タ１６のベース側及びエミツタ側は制御回路１７
に接続されている。順変換装置１１の正側出力端
子Ａと直流リアクトル１２の共通接続点Ｅには充
電用の第３ダイオード１８のカソード側が接続さ
れており、該ダイオード１８のアノード側はバツ
テリー１４と第２ダイオード１５の共通接続点Ｆ
に接続されている。前記逆流防止用第１のダイオ
ード１３とバツテリー１４の共通接続点Ｇにはコ
ンデンサ１９の一端が接続されており、該コンデ
ンサ１９の他端は前記第２ダイオード１５とバツ
テリー１４の共通接続点Ｈに接続されている。 次に上記のように構成された実施例の動作を述
べる。第２図に於てトランジスタ１６がOFFの
状態の時に、バツテリー１４の端子電圧V_Dはバ
ツテリー１４の電圧V_DOに等しい。今、制御回路
１７によつてトランジスタ１６をONさせると順
変換装置１１によつて交流から直流に変換された
直流電流I_Cは、順変換装置１１→直流リアクトル
１２→トランジスタ１６→順変換装置１１のルー
プＸを流れる。この直流電流I_Cが直流リアクトル
１２を流れることにより、直流リアクトル１２に
は１／２・E²／_D／Ｌ・T² ₁なるエネルギーが蓄積される
。 但しＬは直流リアクトル１２の値、T₁はトラン
ジスタ１６に制御回路１７から点弧信号が与えら
れてトランジスタ１６がONしている時間であ
る。尚バツテリー１４はトランジスタ１６がON
している時にダイオード１３によつて放電が阻止
され、又ダイオード１５によりその充電も阻止さ
れている。次に制御回路１７によつてトランジス
タ１６をOFFさせると、トランジスタ１６のON
期間中に蓄積された直流リアクトル１２のエネル
ギーによつて直流電流I_Bが流れ、このI_Bは直流リ
アクトル１２→逆流防止用第１のダイオード１３
→バツテリー１４→ダイオード１８→直流リアク
トル１２のエネルギー放電ループＹを通つて流れ
る。この直流電流I_Bがバツテリー１４を流れるこ
とにより直流リアクトル１２に蓄えられていたエ
ネルギーはバツテリー１４へ移行し、バツテリー
が充電される。 以上のようにトランジスタ１６のON，OFF動
作を繰り返して行なうことによりバツテリー１４
を充電させることが可能である。 第３図は前記直流電流I_CとI_Bの波形図であり、
第４図はバツテリー１４の等価回路図である。第
３図及び第４図に於てＣはバツテリー容量、Ｒは
バツテリー内部抵抗を示す。時刻t₀から時刻t₁の
間でトランジスタ１６をONさせた場合、第２図
のループＸを通つて流れる直流電流I_Cは図示のよ
うな波形となる。次に時刻t₁から時刻t₃の間でト
ランジスタ１６をOFFさせた場合、第２図のル
ープＹを通つて流れる直流電流I_Bは、時刻t₁から
時刻t₂の間で流れ、その波形は図示のようにな
る。直流電流I_Cの平均値を_C、直流電流I_Bの平均
値を_Bとすれば_C＝_Bとなる。又、バツテリー１
４は図示のような等価回路とし、_Bが図示の如く
I_B′と_B″にに分流し_B＝_B′＋_B″となつた場合
に、
バツテリー１４の電圧V_DOには直流リアクトル１
２に蓄積されていたエネルギー１／２・E²／_D／Ｌ・T² ₁
が 加算されるので、バツテリー１４の端子電圧V_D
は

【式】となる。 すなわちバツテリー電圧は昇圧されたことと等
価になる。従つてトランジスタ１６のON，OFF
を繰り返して行なうことにより、充電開始時のバ
ツテリー電圧から均等電圧までをバツテリー１４
に充電する事ができ、周期巾Ｔを任意に変化する
ことによりバツテリー１４の出力電圧を広範囲に
制御することが可能である。 次に第５図により本考案の他の実施例を述べ
る。第５図に於て第２図と同一部分は同一符号を
附して示す。直流リアクトル１２と逆流防止用第
１のダイオード１３の共通接続点Ｃには、図示さ
れない点弧回路を有し開閉制御可能な第１のサイ
リスタ２１のアノード側が接続されており、第１
のサイリスタ２１のカソード側は端子Ｂと第２の
ダイオード１５の共通接続点Ｄに接続されてい
る。第１のサイリスタ２１のIJ間には、第４のダ
イオード２２が逆並列接続され、更にこのIJ間に
は逆並列接続された第２のサイリスタ２５と第５
のダイオード２６の回路と、この回路に直列接続
したコンデンサ２３、リアクトル２４よりなる消
弧回路が接続されている。そしてこれらサイリス
タ２１、ダイオード２２及び消弧回路によりスイ
ツチング装置を構成する。 次に上記のように構成された第２の実施例の動
作を述べる。第５図に於て第１のサイリスタ２１
が点弧されず非導通の状態である時は、直流電圧
Ｅによつてコンデンサ２３には図示極性のように
電荷が充電されている。いま第１のサイリスタ２
１を図示されない点弧回路によつて点弧させて
NOすると順変換装置１１によつて交流から直流
に変換された直流電流I_Cは順変換装置１１→直流
リアクトル１２→第１のサイリスタ２１→順変換
装置１１のループX′を流れる。この直流電流I_Cが
リアクトル１２を流れる事に依り、リアクトル１
２には１／２・E²／Ｌ・T² ₁なるエネルギーが蓄積され る。但し、Ｌはリアクトル１２の値、T₁は第１
のサイリスタ２１が点弧している時間である。次
に第２のサイリスタ２５を図示されない点弧回路
により点弧させると、直流電圧Ｅにより図示極性
に蓄えられていたコンデンサ２３の電荷が放電
し、共振用リアクトル２４→第２のサイリスタ２
５→第１のサイリスタ２１→コンデンサ２３→共
振用リアクトル２４のループＫを通つて共振電流
I₀が流れる。共振電流I₀がコンデンサ２３を通過
した時にはコンデンサ２３の両端には図示極性と
反対方向に電荷が充電され、充電完了した時には
共振電流I₀は、コンデンサ２３の放電により反転
して流れる。このコンデンサ２３の放電に依る電
流は、コンデンサ２３→第１のサイリスタ２１→
第５のダイオード２６→共振用リアクトル２４→
コンデンサ２３のループＬを通る放電電流I₀′と、
コンデンサ２３→第４のダイオード２２→第５の
ダイオード２６→共振用リアクトル２４→コンデ
ンサ２３のループＭを通る放電電流I₀″である。
このようにループＬを通る電流I₀′が流れる事に
依り第１のサイリスタ２１は逆バイアスされ消弧
し、ループＬ，Ｍを通る電流I₀′＋I₀″が流れるこ
とにより第２のサイリスタ２５は逆バイアスされ
消弧する。第１のサイリスタ２１が消弧し非導通
の状態となつた場合に、前記のように蓄積された
直流リアクトル１２のエネルギーに依り、直流電
流I_Bは直流リアクトル１２→第１のダイオード１
３→バツテリー１４→第３のダイオード１８→直
流リアクトル１２のエネルギー放電ループＹを通
つて流れる。この直流電流I_Bがバツテリー１４を
流れる事に依り、直流リアクトル１２に蓄えられ
ていたエネルギーはバツテリー１４へ移行し、バ
ツテリーが充電される。 以上のようにこの実施例によれば比較的簡単な
消弧回路にて第１のサイリスタ２１をOFFする
ことができ、従つてサイリスタ２１と第２のサイ
リスタ２５の点弧動作を繰り返して行なう事に依
りバツテリー１４を充電させる事が可能である。
又、前記トランジスタ１６を用いた実施例同様に
直流リアクトル１２に蓄積されていたエネルギー
がバツテリー１４に加算される為、バツテリー１
４の端子電圧V_Dは、

【式】と なり、バツテリー電圧は昇圧された事と等価にな
る。さらに第１のサイリスタ２１と第２のサイリ
スタ２５の点弧動作の周期巾を任意に変化する事
に依り、バツテリー１４の出力電圧を広範囲に制
御する事が可能である。 尚トランジスタ１６やサイリスタ２１、サイリ
スタ２５各々は他のスイツチング素子であつても
かまわない。 以上の如く本考案に依れば、順変換部を位相制
御する必要が無いので入力力率が良くなり且つバ
ツテリー充電の際に充電開始時のバツテリー電圧
から均等電圧までを充電する事が可能である。
又、サイリスタチヨツパ回路を採用する事に依り
大容量の充電が可能となり、しかもサイリスタの
消弧回路が補助電源を必要とせず主回路からとれ
るので回路構成が簡単で、制御が容易である。さ
れにスイツチング素子のオン、オフ周期巾を任意
に変える事に依り、バツテリーの出力電圧を広範
囲に変化する事ができる等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは従来の充電装置の回路図、第１図ｂ
は位相制御可能な順変換装置の電圧特性図、第２
図は本考案の一実施例を示す回路図、第３図は第
２図の回路の動作を説明するための電流波形図、
第４図はバツテリーの等価回路図、第５図は本考
案の他の実施例を示す回路図である。 １１……順変換装置、１２……直流リアクト
ル、１３……逆流防止用第１ダイオード、１４…
…バツテリー、１５……第２ダイオード、１６…
…トランジスタ、１７……制御回路、１８……第
３ダイオード、２１……第１のサイリスタ、２２
……第４ダイオード、２３……コンデンサ、２４
……共振用リアクトル、２５……第２のサイリス
タ、２６……第５ダイオード。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 順変換装置の正側出力端を直流リアクトルと
   逆流防止用の第１ダイオードを介して被充電バ
   ツテリーの正極に接続するとともに前記順変換
   装置の負側出力端にアノード側をカソード側を
   前記被充電バツテリーの負極に接続した第２の
   ダイオードを設け、前記直流リアクトルと第１
   ダイオードとの共通接続点と順変換装置の負側
   出力端と第２ダイオードとの橋絡点間に開閉制
   御可能なスイツチング装置を接続し、且つ前記
   順変換装置の正側と第２のダイオードのカソー
   ド間に第３のダイオードを接続し、この第３の
   ダイオードを介して前記スイツチング装置のオ
   フ時に直流リアクトルに蓄えられたエネルギー
   で前記被充電バツテリーを充電させるように構
   成したことを特徴とする充電装置。 (2) 前記スイツチング装置はトランジスタと該ト
   ランジスタの点弧回路からなる実用新案登録請
   求の範囲第１項記載の充電装置。 (3) 前記スイツチング装置はチヨツパ回路からな
   る実用新案登録請求の範囲第１項記載の充電装
   置。