JPS6360622B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、蓄電池の充電を過不足なく最適に
行なう蓄電池充電装置に関するものである。

従来、この種の装置として第１図に示すものが
あつた。この第１図において、１は商用周波数の
交流電源、２は交流電源１の電圧を降圧して制御
整流素子３，４とダイオード５，６から構成され
る両波整流回路へ加える変圧器、７は蓄電池で、
その正電圧端子は、制御整流素子３，４のカソー
ドへ接続されており、また負電圧端子は、減流抵
抗１０を経て、ダイオード５，６のアノードへ接
続されている。８は抵抗器で、その一端は蓄電池
７の正電圧端子へ接続されており、また、他端は
両波整流回路の出力電圧を検出する出力電圧検出
手段としての抵抗器９と比例積分回路１２とへ接
続されている。抵抗器９の他端は、蓄電池７の負
電圧端子に接続されている。１２は比例積分回路
で、その入力端は充電電圧設定器１１と、抵抗器
８，９の接続点と、蓄電池７の負電圧端子とに接
続され、その出力端は位相制御回路１３からの入
力端に接続されている。そして、位相制御回路１
３の出力端は、制御整流素子３，４のゲート端子
に接続されている。

次に動作について説明する。交流電源１からの
入力交流電圧を変圧器２で所定の電圧に降圧し
て、制御整流素子３，４およびダイオード５，６
で構成された両波整流回路に加え、整流し、直流
電圧を発生させる。この両波整流回路の出力電圧
によつて、蓄電池７は限流抵抗１０を経て充電さ
れる。蓄電池７の両端に発生する電圧は抵抗器
８，９で分圧されて、比例積分回路１２へ与えら
れる。比例積分回路１２は、充電電圧設定器１１
と、抵抗器８，９で分圧された蓄電池７の充電電
圧の偏差を比例積分して、その出力電圧を位相制
御回路１３へ与える。位相制御回路１３は制御整
流素子３，４へ、充電電圧と、充電電圧設定値と
の偏差が零となるような点弧信号を与え、蓄電池
７の充電電圧が所定の値となるように制御する。

第２図は、蓄電池の充電状態を示す特性図で、
１４は充電電圧、１５は充電電流を示す。横軸は
時間の経過を示し、Ａ，Ｂ間は充電初期を示し、
Ｂ，Ｃ間は定電圧充電域を示す。

従来の蓄電池充電装置は、以上のように構成さ
れていてるので、充電初期においては、蓄電池の
起電力が小さく、内部抵抗も小さいため、第２図
の１５に示すように、過大充電電流が流れる。そ
のため、変圧器、整流素子の容量を大きくとる必
要があり、また蓄電池にも悪影響を与える恐れが
ある。また過大充電電流を防止するために減流抵
抗を挿入すると、定電圧充電域では、充電電流が
小さく、充電が完了するまでに多くの時間がかか
るなどの欠点があつた。

この発明は、上記のような従来のものの欠点を
除去するためになされたもので、整流回路の出力
電圧検出手段からの入力と蓄電池の設定充電電圧
との偏差を第１の比例積分回路により比例積分す
ると共に、この第１の比例積分回路の出力をリミ
ツタ回路により制限し、さらに、第１の比例積分
回路の出力と充電電流検出手段からの入力との偏
差を第２の比例積分回路により比例積分し、この
第２の比例積分回路の出力に基き、整流回路の制
御整流素子を位相制御回路によつて位相制御する
ようにしたものである。

以下この発明の一実施例について説明する。第
３図において、１８は第１の比例積分回路で、そ
の入力側には、充電電圧設定器１１と、抵抗器
８，９と、リミツタ回路１９の出力側が接続され
ている。リミツタ回路１９の入力側には上記第１
の比例積分回路の出力側と、電流制限設定器２０
が接続されている。増幅器１７は充電電流検出手
段としてのシヤント１６の両端に接続されてい
て、その出力は第２の比例積分回路２１へ接続さ
れている。この第２の比例積分回路２１は、その
入力側に上記増幅器１７、第１の積分回路１８が
接続され、その出力は位相制御回路１３に接続さ
れている。位相制御回路１３の出力側は、整流回
路を構成している制御整流素子３，４のゲートへ
接続されている。

次に動作について説明する。蓄電池７は交流電
源１から変圧器２、両波整流回路を経て充電され
る。第４図は蓄電池７を充電する過程の電圧２
２、電流２３の特性曲線を示すもので、横軸は時
間を示す。２４は充電電圧設定器１１で設定され
た充電電圧値、２５は電流制限設定器２０で設定
された充電電流値を示す。

上記の過程を、第３図の一部につきさらに詳細
に示した第５図に基き説明すると、充電電圧設定
値と、抵抗器９の両端から検出される充電電圧フ
イードバツク値とが第１の比例積分回路１８に入
力され、第１の比例積分回路１８は両者の偏差を
比例積分して、その出力を今度は充電電流基準信
号として第２の比例積分回路２１に供給する。

ところで、第４図のＡ，Ｂ間で示される充電初
期状態においては、蓄電池７の内部インピダンス
が小さく、内部起電力も低いため、蓄電池７の両
端に表われる電圧は充電電圧設定器１１の設定値
よりもかなり小さなものとなつている。したがつ
て、第１の比例積分回路１８の出力を大きくし
て、大電流により充電する必要がある。しかし、
反面、大電流を流すことは充電初期だけのために
大容量の整流装置やその他の設備が必要となり、
経済的に不利なものとなる。また、第１図のよう
に、限流抵抗１０を設けた構成のものは、初期充
電期間においても第２図に示すように、充電電流
が次第に減少してしまうために、充電効率の悪い
ものとなつている。

そこで、本発明ではリミツタ回路１９を設け、
初期充電期間は充電電流が一定となるように第１
の比例積分回路１８の出力を制御するようにして
いる。つまり、リミツタ回路１９は、充電電流制
限設定値と第１の比例積分回路１８の出力とを比
較し、第１の比例積分回路１８の出力が充電電流
制限設定値を超えたときに、第６図に示すような
出力信号を第１の比例積分回路の入力側に送り、
リミツト制御を行なつている。

このように、リミツタ回路１９により第１の比
例積分回路１８の出力を制限する構成とすること
によつて、大電流のための機器、設備等が不要に
なつて経済的に有利なものとなり、また、充電効
率が向上したものとなる。また、交流電源１の出
力が何らかの原因で大きく変動した場合、限流抵
抗１０を設けただけの第１図の構成では、変動の
影響をまともに受けることとなるが、第３図の構
成とすれば、充電電流の最大値は何ら変化するこ
とがないというメリツトもある。

次いで、上記のように、第１の比例積分回路１
８から出力された信号は、充電電流基準信号即ち
設定入力として、第２の比例積分回路２１に入力
される。一方、充電電流検出手段としてのシヤン
ト１６からも、増幅器１７を介して、充電電流フ
イードバツク値が第２の比例積分回路２１に入力
され、第２の比例積分回路２１は、両者の偏差を
比例積分した出力を位相御回路１３に送つて、充
電電流に関する制御を行なつている。なお、第３
図においては図示が省略されているが、抵抗器
９、シヤント１６により検出される充電電圧、充
電電流は、当然、フイルタ回路により平滑化され
ているものとする。

ここで、位相制御回路１３の動作を簡単に説明
しておく。位相制御回路１３は第７図に示す比較
器１３ａを有しており、この比較器１３ａは、第
２の比例積分回路２１の出力信号を入力すると共
に、位相制御回路１３内に別途設けられているの
こぎり波発生回路の出力信号を入力している。そ
して、第８図に示すように、第２の比例積分回路
２１の出力レベルが、のこぎり波発生回路の出力
レベルを超えた時点で比較器１３ａは制御整流素
子３，４に対して点弧パルスを発生する。

ところで、上述したのこぎり波発生回路から出
力されるのこぎり波は、第８図に示すように、交
流電源１の波形即ち、変圧器２の一次側の波形と
同期がとられている（変圧器２の二次側でなく、
一次側に同期させるのは波形の歪みによる影響を
考慮したためでる。）したがつて、位相のずれを
伴う第１及び第２の比例積分回路１８，２１に基
いて、位相制御回路１３が制御整流素子３，４に
対して位相制御を行なつたとしても、安定な制御
動作となる。

以上のように、この発明によれば、整流回路の
出力電圧検出手段からの入力と蓄電池の設定充電
電圧との偏差を第１の比例積分回路により比例積
分すると共に、この第１の比例積分回路の出力を
リミツタ回路により制限し、さらに、第１の比例
積分回路の出力と充電電流検出手段からの入力と
の偏差を第２の比例積分回路により比例積分し、
この第２の比例積分回路出力に基き、整流回路の
制御整流素子を位相制御回路によつて位相制御す
るように構成したので、簡易な構成でありなが
ら、充電初期における過大充電電流を防止できる
と共に、第１の比例積分回路による電圧制御及び
第２の比例積分回路による電流制御の双方の制御
を行なうことによつて、充電効率についても向上
させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の蓄電池充電装置を示す電気回路
図、第２図は第１図のものの充電特性図、第３図
はこの発明の一実施例による蓄電池充電装置を示
す電気回路図、第４図は第３図のものの充電特性
図、第５図は第３図の一部についてのブロツク
図、第６図は第５図の動作を説明するための説明
図、第７図及び第８図は第３図の位相制御回路の
動作を説明するための説明図である。 １は交流電源、２は変圧器、３，４は制御整流
素子、７は蓄電器、９は出力電圧検出手段（抵抗
器）、１３は位相制御回路、１６は充電電流検出
手段（チヤント）、１８は第１の比例積分回路、
２０はリミツタ回路、２１は第２の比例積分回路
である。なお、図中、同一符号は同一、又は相当
部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 交流電源からの入力電圧を所定電圧に降圧す
   る変圧器と、前記変圧器からの出力電圧を整流す
   る制御整流素子を有し、充電すべき蓄電池に直流
   電圧を印加する整流回路と、前記整流回路の出力
   電圧に対応する電圧を検出する出力電圧検出手段
   と、前記出力電圧検出手段からの入力と前記蓄電
   池の設定充電電圧との偏差を比例積分する第１の
   比例積分回路と、前記第１の比例積分回路の出力
   を充電電流制限設定値以下に制限するリミツタ回
   路と、前記蓄電池の充電電流を検出する充電電流
   検出手段と、前記第１の比例積分回路の出力と前
   記充電電流検出手段からの入力との偏差を比例積
   分する第２の比例積分回路と、前記第２の比例積
   分回路からの出力に基いて、前記整流回路の制御
   整流素子に対する位相制御を行なう位相制御回路
   とを備えた蓄電池充電装置。