JPS611229A - 急速充電回路 - 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】 ［技術分野１ 本発明はインバータ式の急速充電回路に関するものであ
る。

［背粱枝術１ 従来蓄電池を急速充電する場合には、充電電圧が設定値
を超えたことを検出して充電電流を遮断するか、もしく
は小さな充電電流に切り換えるようにしていた。ところ
で充電電圧と充電容量との関係は、第５図に示すように
、充電電圧のピーク時点１．の後の１３時点で充電容量
が飽和値に達するので、充電電流の遮断または切換はＬ
：１時点で行なうのが理想的である。−万雷圧検出は過
充電の危険性や電池の特性のばらつきなどを考慮して、
充電電圧のピークの手前１１時点で検出するのが普通で
あＩ）、この時の充電量は飽和値と比べてがなり不満足
なものであった。

その対策として、ピークの手前１１時点でタイマ回路を
作動させ、タイムアツプ時点１３で充電電流を遮断ある
いは切り換える方式が提案されている。

しかしこの方式をインバータを用いた充電回路に採用す
るには次のような問題か“ある。すなわちインバータ方
式は−・般に充電電流が鋸歯状波をなしており、そのピ
ーク値は通常平均値の３〜５倍となっている。したがっ
てこの電流が電池に流れ込む際に、電池の内部抵抗や配
線抵抗による電圧降下が電池電圧にプラスされて電池電
圧検出回路に人力され、所冗イ直よりも）氏い電圧でタ
イマ回路を動作させてしよう。電池の内部抵抗は特性の
ばら−）きや経時変化あるいは長期間放置されていｔこ
ことなどによってばらつきの幅か大きく、粘度の高い電
圧検出ができないので、過充電の危険を考えると、たと
えタイマ回路を使用してち満充電近くまで・の効率の良
い充電は困難であるという欠点があった。

１発明の目的１ 本発明はこのような点に鑑み為されたちのであり、その
目的とするところは、大形部品を用いることなく満充電
近くまで効率良く充電できるインバータ式の急速光電回
路を提供するにある。

］発明の開示１ しかして本発明は、高周波インバータを用いた光電電流
発生１司路と、被充電電池の両端電圧を検出・）−る電
池型１１．検出回路と、電池電圧検出回路の検出出力に
よって動作するタイマ回路と、タイマ回路の限時出力に
より充電電流を遮断あるいは小電流に切１）換える手段
とを備えた充電回路において、」二記電池電圧検出回路
の入力端または出力側に積分回路を挿入した点に特徴を
有するものであ１）、電池の内部抵抗にリンプル電流か
流れることによる見掛けの電圧−１−昇によってタイマ
回路が動作してしまわないようにしたものである。

第１図（ａ）は本発明の一実施例の構成をブロック図で
示したもので、１は高周波インパークを用いた充電電流
発生回路、Ｂは被充電電池、２は充電完了制御回路であ
る。充電完了制御回路２は、電池電圧検出回路３によっ
て電池電圧が所定値に達したことを検出し、その検出出
力によってタイマ回路４を動作させ、タイマ回路・４の
限時出力によって充電電流発生回路１の発振を制御する
ものであり、本実施例は電池電圧検出回路３の出力側１
こ積分回路５を挿入したもの、また（１〕）の実施例は
電池電圧検出回路：（の入力側に積分回路５を挿入した
もので・ある。

第２図は第１図（、）の実施例を兵庫回路で示しｔこも
のである。光電電流発生回路１は、保護抵抗Ｒｉ　ＩＲ
ｉ　７、バリスタＺＮＲなとよりなる保護回路６と、整
流器＋ｔ　ＱｒおよびコンデンサＣ１，よりなる整流乎
泪回路゛ｉと、高周波インバータ回路８とで構Ｊ反され
、高周波インバータ回路δは、スインチンクトランジス
タＱ（のコレクタにトランスの一次巻線１−５１か、ベ
ースに一次巻線１，１と正帰還結合されたフィードバッ
ク巻線り、かそれぞれ接続され、エミッタには電流検出
用抵抗Ｒｅ　、を介して電池Ｉ３か直列に挿入されたも
のであり、出力回路９にｔ；いて、上記トランスの二次
巻線１−７．に誘起される電圧かダイオードＤｏを介し
て電池Ｂに印加Ｚｈ、充電完了後は電池Ｂの電圧がスイ
ッチ５ＩＩＩを介して例えばモータＭに印加されるよう
になっている。また−次巻線Ｌ　、の両端にはグイオー
ト１）ｓ、コンデンサＣ：；　ｔ；よび抵抗Ｒ８よりな
るスパイクＩＷ収回路か接続されている。

いま電源かオンされると起動用抵抗旧（全通して、トラ
／７）スタＱ１にベース電流か供給されコレクタ電流か
ｉＡｒ、れ始める。巻線１．１と巻＃１Ｉｌ７．とは＋
ｌ（に＋ｉ還かかかるように接続されているので、コレ
クタ電ｌズＣか急十ツ１してトランジスタＱ１は急速に
スイッチオンされる。このとぎトランスの二次巻線り、
ｌこ誘起される電圧に月してダイオードＤｏか逆極性と
なっており光電電流は流れない。コレクタ電流がある値
まで増え続けるとコレクタエミンク間電圧が高くなって
巻線１−７１にがかっていた電圧が減り始めるので、こ
れが巻線１，３を介してペース電流を減少させ、この傾
向が正帰還により助長されてＦランンスタＱ、は急速に
オフする。このときトランスに蓄積されていｔこエキル
キがＩ２次巻線り、からダイオードＩ）ｏを通して電池
Ｂに供給される。以後は同様な動作が−ボ周期で繰り返
され発振か持続されるのである。

なおフィードバック巻線り、と直列に接続されたコンデ
ンサＣ１１はＦラン／゛スタ（ンｉのターンオフ時にべ
一又に蓄積されている電荷を速やかに除去するためのら
のであるか、このスピードアップコンデンサ０１）と拒
列に順バイアスノｊ向のダイオードＩ：）　ｌ］　、と
抵抗Ｒ市−を接続して順バイアス方向電流を分担させ、
また逆バイアス方向にはグイオーＩＳＤ　Ｉ＋　、を接
続することにより、電姓の過放電や逆光電などによって
過火工１荷かかかった場合の回路保護を行なっている。

士なおち負荷か短絡状態になると、出力端重用が低いの
でトランジスタＱ１のオフ期間か長くなり、フィードバ
ンク為線Ｌ３に連ハイアスカ向の誘起電圧を発生する期
間か長くなる。逆バイアス期間が長くなると、１，３の
電圧が次第１こコンデンサＣｂに多く分担されるように
なり、ついにはトランジスタＱ、のベースエミ／り間に
逆バイアスがかからなくなって、起動抵抗１Ｇからの電
流によりトランジスタＱ１がオンしてしまうことになる
。しかるにこの種のインバータ回路では巻線Ｉ７１のエ
ネルギが全部放出されてしまわなければり、およびり、
が反転せず、したがってトランジスタＱ１にはほぼ入力
電源電圧が加えられたままコレクタ電流が流れ続けて、
温度か異常十、劉し破損に至るというおそれがある。そ
こでダイオード１１’）　ｌ）　、をコンデンサＣＩ）
に並列に接続することによって、Ｌ、に逆バイアス方向
の電流か発生している間はコンデンサＣｂの両端インピ
ーダンスを−Ｆげ、負荷短絡時にトランジスタＱ、のベ
ースエミンク間に逆バイアス電圧をかけ続けることがで
こるようにしたものである。

次に充電完了制御回路２においては、巻線１．．１と同
一コアに巻回された巻線Ｌ４と整流用ダイオードＤｌｌ
および平滑用コンデンサＣＩ）によって電池電圧検出用
集積回路ＩＣ，およびタイマ用集積回路ＩＣ２の電源を
供給しており、電池電圧が検出電圧調整抵抗Ｒｉを通し
てＩＣ，の入力端子ａｌに印加されている。ＩＣ，は電
池電圧が一定値を超えるとＨレベルからＩ−レベルに反
転する信号を出力しており、ＩＣ，の出力端子１〕１と
ＩＣ，の入力端子ａ−との間にコンデンサＣ１１１など
よりなる積分回路５が挿入されている。このコンデンサ
Ｃ１１１の電圧がツェナーダイオードＤＺ１によって設
定されている電圧よりも低くなると、トランジスタＱ４
かオフとなってＩＣ７の入力端子１）、がＩ−ルベルに
反転し、タイマＩＣ，か動作を開始する。一定時間が経
過するとタイマＩＣ７の出力が１−、レベルに反転して
、充電電流発生回路１内の充電電流切換回路１０を動作
させる。

光電電ｌズＣ切換回路１０において、ダーリントン）ラ
ンンスタＱ、はそのべ一久エミッタ間電圧（約１、２　
ｖ　）よ１）もエミッタ抵抗Ｒｅ＋の両端電圧が高くな
ると導通して、トランジスタＱ１のベース電ｌ光を引き
込むことによりトランジスタＱ１のコレクタ電ｌＡＣの
過」二別を防止するものであるが、この時のコレクタ電
流検出機能を行なっているエミッタ抵抗１＜（・１に１
（孔列に、スインチ素子としてのトラン／スフＱ、を介
して第２のエミッタ抵抗Ｒｅ＝を接続し、急速充電中は
両方の抵抗Ｒｅ　、およびＲｅ２（ご］、レクク電流を
分担させて流しておき、上述のタイマ出力で゛、−のト
ランジスタＱ、をターンオフサｕ′る二とにより　−力
のエミッタ抵抗［＜ｅ、の電流を１１へ断して、Ｙラン
ノスタＱ１のコレクタ電流を小電流にυ〕り換え、それ
によって充電電流を小型ｌイＬ（二ｊｌＪり換えるよう
に構成したちのである。

第・１図は１−述のように構成された本発明回路の動作
をボｔもので・、（イ）はスイッチングトランジスタ（
）１のコレクタエミンク間電圧、（ロ）は同じく０１の
コレクタ電Ｉｌｌも、（ハ）はトランスのニー人為線Ｌ
２に流れる二次電流すなわち充電電流である。

この充電電流か急峻な鋸歯状波となっているために、電
池電圧は（ニ）のように変動し、それによって電池電圧
検出回路３は（ホ）に示すような検出信号を出力するか
、積分回路出力（へ）を設定電圧以下まで下げるには至
らず、タイマ回路入力（ト）はＬレベルにとどまってい
る。充電が進み電池電圧の平均値が高くなって、電池電
圧検出回路の出力（ホ）がＬレベルからＩ］レベルに戻
らなくなると、積分回路出力（へ）はコンデンサＣ１１
１の放電が進むので゛設定電属以下になり、図示の１８
時点でトランジスタＱ４か′オフになってタイマ入力端
子（ト）が１４レベルに反転する。このように積分回路
５か高周波分をカットするフィルタの役目をして、光電
型；・庇の高周波分によってタイマ回路が動作してしま
うのを肋１トしているので・ある。

第３図（ａ）の実施例は第１図（１））の具体回路をホ
したものであり１、充電完了調整抵抗Ｒｉとコンデンサ
ＣＩ＋　、とよりなる積分回路５を電池電圧検出回路゛
）の入力側に設けたものである。また同図（１〕）の′
実施例は（、）図における積分回路５をオペアンプＩＣ
３を用いて構成し、設定電圧の精度を向上したものであ
る。

［発明の効果１ 本発明は」二連のように、電池電圧検出回路の検出出力
によって動作するタイマ回路と、このタイマ回路の限時
出力により充電電流を遮断あるいは小電流【二切１）換
える手段とを惟えた充電回路において、電池電圧検出回
路の入力側または出力側に積分回路を挿入したものであ
るから、電池の内部抵抗１こリップル電流が流れること
による見掛けの電圧Ｌシ１に７Ｌっでタイマ回路が動作
してしよう、−とかないという利点かあり、また−１−
記積分回路は不合１；十のコンデンサと抵抗なとの小形
部品で構成）−ろ、−とができるので・、たとえば電池
と止列１．二大１°５：Ｉ：のコンデンサを接続してリ
ップルを除去する）ｊ法などと比較して、たわめ−（小
形かつ軽量に構成する、−とかできるという利点がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例を示すブロック回路図
、同図（ｂ）は１也の実施例を示すフロック回路図であ
り、第２図は第１図（ａ＞の具体回路図、第３図（、）
は第１図（１））の具体回路図、第３図（）〕）は池の
実施例の要部具体回路図、第４図は第２図の回路の動作
を示すタイムチャーＹ、第５図は本発明の原理説明図で
ある。 １は充電電流発生回路、２は充電完了制御回路、３は電
池電圧検出回路、４はタイマ回路、５は積５）回路、６
は保護回路、７は整流平滑回路、８は高周波インバータ
回路、９は出力回路、１０は充電電流切換回路、Ｑｌは
スイソチンク゛トランジスタ、Ｑ、・・・Ｑ、はトラン
ンスタ、１．１は一次巻線、１１．は二次巻線、Ｉ、３
はフィードバンク巻線、１３は被充電電池、Ｄ　７．　
、　＝　ｒ）　ｚ　３はツェナーダイオード、Ｄ　ｏ　
Ｄ　ｂ　ＩＤ　＋］　２　Ｄ　ｃ　Ｄ　ｔ、はダイオー
ド、Ｒｅ、Ｒｅ２はエミッタ抵抗、Ｒｋは起動抵抗、１
石は検出電圧調整抵抗、Ｒｂ　ｌＲ１１、ｌｉ祇抵抗Ｃ
ｂ　、　ＣＩ＋　、ｌｉ積分用コンデンサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高周波インバータを用いた充電電流発生回路と、
   被充電電池の両端電圧を検出する電池電圧検出回路と、
   電池電圧検出回路の検出出力によって動作するタイマ回
   路と、タイマ回路の限時出力により充電電流を遮断ある
   いは小電流に切り換える手段とを備えた充電回路におい
   て、上記電池電圧検出回路の入力側または出力側に積分
   回路を挿入して成ることを特徴とする急速充電回路。