JPH0412765Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は定電流により蓄電池を充電し、更に
その蓄電池を定電圧で充電する充電装置に関す
る。

従来の定電流定電圧充電方式においてはその定
電流充電の期間中に、充電電圧が所定値に達した
場合、或は充電電流が所定値以下になつた場合に
定電圧充電に切替えると共にタイマーを駆動して
一定時間でその定電圧充電の期間を終了してい
た。一般には蓄電池をその定格容量の80乃至100
％近く放電するまで使用し、その後充電するのが
普通であり、かつ放電量の110乃至120％を充電す
る場合が好ましいとされている。これらの点を考
慮して定電圧充電の期間の好ましい長さが設定さ
れていた。

しかし例えば無人台車においては待機中におい
ては常に放電状態としており、従つて必ずしも定
格容量の80乃至100％の放電後の充電ではなく、
例えば50％程度の放電後に充電状態とされること
がある。このように充分放電がなされていない状
態で充電すると、先に述べたように定電圧充電の
期間は充分使用した状態を前提として定められて
いるため過充電となるおそれがあつた。

この考案はこのような点より定電流充電から定
電圧充電への切り換え点を検知して、定電流充電
期間を計数してその計数値に比例した期間だけ定
電圧充電を行うようにし、過充電をすることな
く、しかも好ましい充電が得られるようにしよう
とするものである。

次にこの考案による充電装置の実施例を図面を
参照して説明しよう。この充電装置の電源端子１
１は例えば商用電源のような交流電源１２に接続
される。この電源端子１１は接点１３を通じ、更
にトランス１４を通じて整流器１５に接続され
る。整流器１５の整流出力側は電流検出器１６を
通じ、更に過電流遮断器（ブレーカ）１７を通じ
てコネクタ１８に接続される。コネクタ１８は充
電されるべき電池１９に接続されるもので、蓄電
池１９は例えば電気車２１に搭載されている。電
流検出器１６により充電電流の大きさが検出され
て整流制御回路２２に入力されると共に、過電流
遮断器１７及び電流検出器１６の接続点２０の電
圧、即ち充電電圧が整流制御回路２２に入力され
る。整流制御回路２２ではこれら入力を参照して
整流器１５、例えばサイリスタの流通期間を位相
制御して定電流充電や定電圧充電を行う。この定
電流，定電圧式充電装置においては、充電開始は
定電流制御を行い、その後ほぼ所定電圧に達する
と定電圧制御に切替える。

電流検出器１６及びブレーカ１７の接続点２０
は定電圧回路２３に接続される。定電圧回路２３
の出力は起動リレー２４を通じ、更に起動スイツ
チ２５，停止スイツチ２６，常閉接点２７ａを通
じて接地される。起動スイツチ２５と並列に常開
接点２４ａが接続される。一方電源端子１１は交
流リレー２８を通じ、更に常開接点２４ｂを通じ
て接地される。蓄電池１９に対する充電を行うに
はコネクタ１８を蓄電池１９側と接続した後、起
動スイツチ２５をオンにすると、リレー２４が動
作してこのリレー２４によりその接点２４ａ，２
４ｂが共にオンとなつてリレー２４は自己保持さ
れると共に、リレー２８が動作してその接点１３
がオンとなり、交流電源１２よりの交流電力が整
流器１５に供給され、その整流出力が蓄電池１９
に充電電流として供給される。

この充電は先に述べたように先ず定電流充電で
行われるが、この考案においてはこの定電流充電
の期間が定電流充電から定電圧充電への切り換え
点を検知することによつて正しく計数され、その
計数値に対応してその後の定電圧充電の期間が設
定される。

このため例えば可逆カウンタ３１及び周波数₁
のクロツク発生器３２、更に周波数₂のクロツク
発生器３３が設けられる。充電電流検出器１６及
びブレーカ１７の接続点２０、つまり充電電圧検
出点が整流制御回路２２の一方の入力側に接続さ
れ、他方の入力側に充電電流検出器１６出力側が
接続され、整流制御回路２２内に切り換え点検出
回路及び切換回路が設けられる。即ち、整流制御
回路２２は第２図示すように、充電電流検出器１
６（第１図）の検出出力が端子５１より比較増幅
器５２に供給されて基準電圧５３と比較され、基
準電圧５３、つまり所定レベル以上の場合には比
較増幅器５２の出力は低レベルとなりダイオード
５４を通じて出力は比較器５５に供給される。端
子５６より整流されるべき交流電力の一部が供給
された同期信号発生器５７において鋸歯状波信号
５８に変換して出力し、この鋸歯状波信号出力を
比較器５５の他方の入力へ供給され、その出力は
トランジスタ６１を通じて整流器１５（第１図）
のゲート制御信号として供給され、充電電流が一
定となるようにサイリスタ１５（第１図）のゲー
ト流通角が制御されている。充電電流が所定値以
下になると、端子５１の充電電流検出器１６の検
出出力が基準電圧５３よりも小さくなって比較増
幅器５２の出力は高レベルとなりダイオード５４
は不導通となる。一方この状態において端子６３
より端子２０（第１図）の充電電圧が比較増幅器
６４に供給されて基準電圧６５と比較され基準電
圧６５よりも高くなると比較増幅器６４の出力が
低レベルとなり、ダイオード６６が導通してこれ
が比較器５５に供給されサイリスタ１５の流通角
は充電電圧が一定値になるように制御される。

従つて第３図Ａに示すように定電流充電期間
T₁内において充電電流Ｉが一定に制御され、比
較増幅器５２の出力電圧V₁は低レベルとなり或
るレベルの範囲で変化する。一方比較増幅器６４
の出力V₂は定電圧充電期間T₂になると低レベル
となり或るレベル範囲で変化するが充電電圧は一
定に制御される。

このような関係にあるから比較増幅器５２，６
４の出力V₁，V₂を比較器６７に供給するとその
出力は第３図Ｃに示すように定電流充電期間T₁
は低レベルで定電圧充電期間T₂は高レベルの出
力が得られる。この比較器６７の出力はインバー
タ３５を通じてアンドゲート３６に供給されると
共にインバータ３５を介することなく直接アンド
ゲート３７に供給される。アンドゲート３６，３
７にはそれぞれクロツク発生器３２，３３の出力
が与えられている。アンドゲート３６，３７の出
力はそれぞれオアゲート３８を通じてアンドゲー
ト３９に供給される。

電源端子１１に交流入力検出回路４１が接続さ
れ、この回路４１は端子１１に交流入力が与えら
れていることを検出してその出力を高レベルと
し、これがアンドゲート３９に与えられる。更に
定電圧回路２３の出力側は、常開接点２４ｃを通
じてアンドゲート３９に接続されると共に、リセ
ツト信号発生回路４２に接続される。リセツト信
号発生回路４２の出力はアツプダウンカウンタ３
１に対してリセツトパルスを与える。アンドゲー
ト３９の出力はアツプダウンカウンタ３１のクロ
ツク入力端子ckに供給され、またこのアツプカ
ウントとダウンカウントの切替端子Ｕ／Ｄにはイ
ンバータ３５の出力が与えられている。

アツプダウンカウンタ３１の計数値がゼロの状
態でかつインバータ３５の出力が低レベルの状態
がゼロ検出回路４３で検出される。ゼロ検出回路
４３の検出出力によりリレー２７が動作するよう
にされる。更にインバータ３５の出力側には定電
流充電表示素子４４と定電圧充電表示素子４５が
接続され、これら表示素子４４，４５は常開接点
２４ｄを通じて接地される。ゼロ検出回路４３の
出力側には充電終了表示素子４６が接続される。

この構成において先に述べたように起動スイツチ
２５がオンにされて蓄電池１９に対する充電が開
始されると、その時は充電電圧は所定値以下であ
つて整流制御回路２２内の比較器６７の出力は低
レベルである。また先に述べたようにリレー２４
が動作し、その際に、接点２４ｃ，２４ｄもオン
となつて接点２４ｃを通じて定電圧回路２３より
高レベルがゲート３９に与えられ、かつリセツト
信号発生回路４２からリセツトパルスがアツプダ
ウンカウンタ３１に与えられてこのカウンタ３１
がクリアされる。従つてアンドゲート３６が開さ
れ、アツプダウンカウンタ３１の制御端子Ｕ／Ｄ
には高レベルが与えられてクロツク発生器３２よ
り周波数₁のクロツクがゲート３６，３８，３９
を通じてアツプダウンカウンタ３１に供給されて
計数される。この時表示素子４４が点灯して定電
流充電であることが表示される。

この定電流充電が進行して蓄電池１９に対する
充電がほぼ90％近く充電されると、整流制御回路
２２において充電電圧が所定値に達してこれが検
出され、比較器６７の出力が高レベルとなり、よ
つてアツプダウンカウンタ３１はダウンカウント
状態に切替えられ、それと共にゲート３６が閉
じ、ゲート３７が開かれクロツク発生器３３より
の周波数₂のクロツクがアツプダウンカウンタ３
１によつてダウンカウントされる。また表示素子
４４の表示が消え、表示素子４５が点灯して定電
圧充電状態が表示される。

アツプダウンカウンタ３１のダウンカウント状
態において計数値がゼロになるとゼロ検出回路４
３でこの状態が検出されてリレー２７が動作して
その接点２７ａがオフとなり、従つてリレー２４
が復旧して接点２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが開き、
リレー２８も復旧して交流電源１２と充電装置と
の接続が断とされて充電が停止され、また表示素
子４６が点灯して充電が終了したことが表示さ
れ、かつ表示素子４５が消え、更にカウンタ３１
に対するクロツクの供給が停止される。定電圧充
電期間を定電流充電期間の例えば1.2倍にするに
は、クロツク周波数₁に対し、クロツク周波数₂
を1/1.2とすればよい。

なお定電流充電より定電圧充電への切替え表示
を充電電圧が所定値に達したことにより検出した
が、これに代えて充電電流が所定値以下になつた
ことを電流検出器によつて検出してもよい。更に
充電制御回路２２において定電流充電と定電圧充
電との切替えを行つているが、その切替えを利用
してその切替え表示を行つてもよい。このように
整流制御回路２２の出力により定電流充電期と定
電圧充電期間の表示切替えを行えば、別個に充電
電圧の検出や充電電流の検出を行つてアツプダウ
ンカウンタ３１のアツプカウント，ダウンカウン
トの切替えとクロツクの切替供給を制御する場合
よりも正しく定電圧充電期間を決定することがで
きる。なおクロツク発生器３２，３３を二つ用い
る代りに、一つのクロツク発生器を設けて発生す
るクロツク周波数を変化させるようにしていても
よい。

以上述べたようにこの考案による充電装置によ
れば定電流充電期間を計数して、その時間に対応
した定電圧充電期間を設定するため、蓄電池の放
電が少ない状態、多い状態などにより、つまり定
電流充電量に応じた長さだけ定電圧充電が行わ
れ、過充電を行うようなおそれはなく、常に好ま
しい充電、つまり放電量の110乃至120％の充電を
行うことができ。またその定電流充電と定電圧充
電との比率はカウンタ３１に供給するクロツクの
周波数₁と₂との比を変えることによつて容易に
変えることができ、つまり充電すべき蓄電池の特
性に応じて好ましいように変更することができ
る。更にこの例に示したように定電流充電期間は
表示素子４４で表示され、定電圧充電期間は表示
素子４５で表示され、充電終了は表示素子４６で
表示され、従つて例えば定電流充電が終つて定電
圧充電になつた状態においては一般にその蓄電池
の定格容量のほぼ90％位は充電が終了している
が、この定電圧充電期間が比較的長い期間を必要
とし、急ぐ場合は定電圧充電表示になつていれ
ば、その充電を中止して蓄電池を用いることがで
き、単に充電終了のみを表示する場合と比較して
蓄電池を有効に利用することができる。また充電
中に停電が発生するとこれが交流電力検出回路４
１で検出されてゲート３９が閉じ、この間アツプ
ダウンカウンタ３１の計数が中止され、その停電
が復旧すると再びアツプダウンカウンタ３１に対
する計数が継続して開始され、所期の充電を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案による充電装置の一例を示す
ブロツク図、第２図はこの考案の構成要部を示す
論理回路図、第３図は第２図の動作の説明に供す
るための波形図である。 １１……電源端子、１２……交流電源、１５…
…整流器、１６……充電電流検出器、１９……蓄
電池、２２……整流制御回路、２３……定電圧回
路、２４……起動リレー、２５……起動スイツ
チ、２６……停止スイツチ、３１……アツプダウ
ンカウンタ、３２，３３……クロツク発生器、４
３……定電圧充電終了検出器、２７……終了リレ
ー。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 交流電力を整流し蓄電池へ充電電流として供給
   し、その充電の前期では定電流充電を行い、充電
   後期では定電圧充電を行う充電装置において、 上記充電電流を検出する充電電流検出器と、 上記蓄電池の充電電圧を検出する充電電圧検出
   手段と、 上記交流電力と同期した鋸歯状波信号を発生す
   る同期信号発生器と、 上記検出した充電電流と基準電圧とを比較し、
   一方の極性でその充電電流に応じた出力と他方の
   極性の一定値との何れかを出力する第１比較増幅
   器と、 上記検出した充電電圧と基準電圧とを比較し、
   上記一方の極性でその充電電圧に応じた出力と、
   上記他方の極性の一定値との何れかを出力する第
   ２比較増幅器と、 上記第１及び第２比較増幅器の出力がそれぞれ
   上記一方の極性に対して順方向となる第１、第２
   ダイオードを介して一方の入力側に与えられ、他
   方の入力側に上記鋸歯状波信号が与えられて上記
   充電電流または充電電圧が一定値になるようにゲ
   ート制御信号を出力する第１比較器と、 そのゲート制御信号で上記蓄電池へ供給する電
   流を断続制御する手段と、 上記第１比較増幅器の出力と上記第２比較増幅
   器の出力とを比較する第２比較器と、 充電開始からその第２比較器の出力が反転する
   までの時間を計数する計数手段と、 その計数値に応じて上記定電圧充電期間を設定
   する手段と、 を具備することを特徴とする充電装置。