JP2010041891A - Charger - Google Patents

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光弘 伊賀野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve energy conversion efficiency when a DC output current is small, in a charger provided with a power factor improvement circuit in an input step of a transformer. <P>SOLUTION: The charger 1 is provided with a power factor improvement circuit 20 which converts an AC input voltage into a DC output voltage, and a transformer 19 which transforms the DC output voltage of the power factor improvement circuit 20 into a predetermined DC charging voltage and supplies it to a lead storage battery 2. According to the amount of the DC charging current supplied from the transformer 19 to the lead storage battery 2, the DC output voltage of the power factory improvement circuit 20 is increased or reduced. Thereby, if the DC output voltage level of the power factor improvement circuit 20 is reduced when the DC output current of the charger 1 is small, the loss in the power factor improvement circuit 20 is reduced and thereby the energy conversion efficiency is improved. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、スイッチング電源などを含む変圧装置が組み込まれたバッテリー用の充電器に関するものである。   The present invention relates to a battery charger incorporating a transformer including a switching power supply.

従来、この種の充電器としては、スイッチング電源の入力電流波形が歪んで高調波電流が発生し、ノイズ発生源となる事態を未然に防止することを目的として、スイッチング電源の入力段に力率改善回路を設けたものが多く用いられている。この力率改善回路では、以下に述べるとおり、直流出力電圧をフィードバック制御することにより、交流入力電圧が増減しても一定の直流出力電圧を出力するように構成されている（例えば、特許文献１、２参照）。   Conventionally, this type of charger has a power factor in the input stage of the switching power supply in order to prevent a situation where the input current waveform of the switching power supply is distorted to generate a harmonic current and become a noise source. Many are provided with an improvement circuit. As described below, this power factor correction circuit is configured to output a constant DC output voltage even if the AC input voltage increases or decreases by feedback control of the DC output voltage (for example, Patent Document 1). 2).

すなわち、この力率改善回路２０は、図７に示すように、整流回路２１、昇圧チョッパ回路２３および出力電圧制御回路２５から構成されており、出力電圧制御回路２５は、基準電圧源２８、２つの抵抗Ｒ２、Ｒ３からなる抵抗分圧回路２４、第１オペアンプ３０、乗算器３２、電流検出回路３４、第２オペアンプ３１、鋸波発振器３３、コンパレータ３５、抵抗Ｒ４などから構成されている。そして、バッテリーの充電時には、交流入力電圧が整流回路２１で全波整流された後、昇圧チョッパ回路２３で昇圧されて直流出力電圧として出力される。   That is, as shown in FIG. 7, the power factor correction circuit 20 includes a rectifier circuit 21, a boost chopper circuit 23, and an output voltage control circuit 25. The output voltage control circuit 25 includes reference voltage sources 28, 2 The circuit includes a resistance voltage dividing circuit 24 including two resistors R2 and R3, a first operational amplifier 30, a multiplier 32, a current detection circuit 34, a second operational amplifier 31, a sawtooth oscillator 33, a comparator 35, a resistor R4, and the like. When the battery is charged, the AC input voltage is full-wave rectified by the rectifier circuit 21 and then boosted by the boost chopper circuit 23 and output as a DC output voltage.

このとき、出力電圧制御回路２５は、力率改善回路２０の交流入力電圧が増減しても直流出力電圧が一定となるように制御する。すなわち、直流出力電圧は、抵抗分圧回路２４で分圧されて第１オペアンプ３０の反転入力端子に入力され、第１オペアンプ３０の非反転入力端子に入力される基準電圧源２８の基準電圧（目標電圧）Ｖrefとの差分が、誤差信号として第１オペアンプ３０から出力されて乗算器３２に入力される。乗算器３２では、この誤差信号に、抵抗Ｒ４を介して検出した入力電圧信号が乗算され、乗算信号が乗算器３２から出力されて第２オペアンプ３１の非反転入力端子に入力される。また、第２オペアンプ３１の反転入力端子には、電流検出回路３４から入力電流信号が入力され、この入力電流信号と乗算信号との差分が、誤差信号として第２オペアンプ３１から出力されてコンパレータ３５に入力される。コンパレータ３５では、この誤差信号と、鋸波発振器３３からの鋸波信号とが比較され、誤差信号に応じてパルス幅が変化するパルス幅変調信号がコンパレータ３５から出力されてＦＥＴなどのスイッチング素子２６に入力される。その結果、第１オペアンプ３０に入力される直流出力電圧の分圧（直流出力電圧に比例する電圧）が基準電圧Ｖrefに一致するようにフィードバック制御され、力率改善回路２０の交流入力電圧が増減しても直流出力電圧が一定となる。
特開平１１−９８８２０号公報 特開２００２−２７２０９３号公報 At this time, the output voltage control circuit 25 controls the DC output voltage to be constant even if the AC input voltage of the power factor correction circuit 20 increases or decreases. That is, the DC output voltage is divided by the resistance voltage dividing circuit 24 and input to the inverting input terminal of the first operational amplifier 30 and input to the non-inverting input terminal of the first operational amplifier 30. The difference from the target voltage (Vref) is output from the first operational amplifier 30 as an error signal and input to the multiplier 32. In the multiplier 32, the error signal is multiplied by the input voltage signal detected via the resistor R4, and the multiplication signal is output from the multiplier 32 and input to the non-inverting input terminal of the second operational amplifier 31. Further, the input current signal is input from the current detection circuit 34 to the inverting input terminal of the second operational amplifier 31, and the difference between the input current signal and the multiplication signal is output from the second operational amplifier 31 as an error signal and is compared with the comparator 35. Is input. In the comparator 35, this error signal is compared with the sawtooth signal from the sawtooth oscillator 33, and a pulse width modulation signal whose pulse width changes in accordance with the error signal is output from the comparator 35 and the switching element 26 such as an FET. Is input. As a result, feedback control is performed so that the divided voltage of the DC output voltage input to the first operational amplifier 30 (voltage proportional to the DC output voltage) matches the reference voltage Vref, and the AC input voltage of the power factor correction circuit 20 increases or decreases. Even so, the DC output voltage is constant.
JP-A-11-98820 JP 2002-272093 A

しかしながら、これでは、力率改善回路２０の直流出力電圧が一定に固定されていることから、充電器の直流出力電流（バッテリーの充電電流）が小さい場合に、力率改善回路２０内の損失が大きくなるため、充電器のエネルギー変換効率（交流入力電力に対する直流出力電力の割合）が低下してしまう。   However, in this case, since the DC output voltage of the power factor correction circuit 20 is fixed, the loss in the power factor improvement circuit 20 is reduced when the DC output current of the charger (battery charging current) is small. Since it becomes large, the energy conversion efficiency (ratio of direct current output power to alternating current input power) of a charger will fall.

本発明は、このような事情に鑑み、直流出力電流が小さい場合においてもエネルギー変換効率を高めることが可能な充電器を提供することを目的とする。   In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a charger capable of increasing energy conversion efficiency even when a DC output current is small.

かかる目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、交流入力電圧を直流出力電圧に変換する力率改善回路と、この力率改善回路の直流出力電圧を所定の直流充電電圧に変圧してバッテリーに供給する変圧装置とが設けられた充電器であって、前記力率改善回路は、前記変圧装置から前記バッテリーに供給される直流充電電流の大小に応じて、前記力率改善回路の直流出力電圧が増減するように制御する出力電圧制御回路を有する充電器としたことを特徴とする。   In order to achieve such an object, the invention described in claim 1 includes a power factor correction circuit for converting an AC input voltage into a DC output voltage, and transforming the DC output voltage of the power factor improvement circuit to a predetermined DC charging voltage. The power factor improvement circuit is provided with a transformer for supplying the battery to the battery, wherein the power factor improvement circuit is responsive to the magnitude of the DC charging current supplied from the transformer to the battery. The charger is characterized by having an output voltage control circuit that controls the direct current output voltage to increase or decrease.

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記バッテリーを充電するときに、前記変圧装置から前記バッテリーに供給される直流充電電流を当該バッテリーの容量に応じて段階的に切り替えることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, when charging the battery, a direct current charging current supplied from the transformer device to the battery is determined according to a capacity of the battery. It is characterized by switching in stages.

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の構成に加え、前記バッテリーは、鉛蓄電池であることを特徴とする。   The invention described in claim 3 is characterized in that, in addition to the configuration described in claim 1 or 2, the battery is a lead storage battery.

また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の構成に加え、前記力率改善回路は、交流入力電圧を整流する整流回路と、この整流回路で整流された交流入力電圧をスイッチング素子のオン／オフ制御によって調整した後、交流入力電流を整流・平滑化して直流出力電圧に変換する昇圧チョッパ回路とを有し、前記出力電圧制御回路は、前記力率改善回路の直流出力電圧に対応する電圧を出力する抵抗分圧回路と、基準電圧を増減させて出力するＣＰＵと、前記抵抗分圧回路から出力される電圧と前記ＣＰＵから出力される基準電圧との誤差信号を出力する第１オペアンプと、この第１オペアンプから出力される誤差信号に前記力率改善回路の入力電圧信号を乗算して乗算信号を出力する乗算器と、この乗算器から出力される乗算信号と前記力率改善回路の入力電流信号との誤差信号を出力する第２オペアンプと、この第２オペアンプから出力される誤差信号に応じてパルス幅が変化するパルス幅変調信号を前記スイッチング素子に出力するコンパレータとを有することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration according to any one of the first to third aspects, the power factor correction circuit is rectified by a rectifier circuit that rectifies an AC input voltage, and the rectifier circuit. A step-up chopper circuit that adjusts the AC input voltage by on / off control of the switching element and then rectifies and smoothes the AC input current to convert it to a DC output voltage, and the output voltage control circuit improves the power factor A resistance voltage dividing circuit that outputs a voltage corresponding to a DC output voltage of the circuit, a CPU that outputs a voltage by increasing or decreasing a reference voltage, a voltage that is output from the resistance voltage dividing circuit, and a reference voltage that is output from the CPU A first operational amplifier that outputs an error signal; a multiplier that multiplies the error signal output from the first operational amplifier by an input voltage signal of the power factor correction circuit and outputs a multiplication signal; and an output from the multiplier. A second operational amplifier that outputs an error signal between the multiplication signal and the input current signal of the power factor correction circuit, and a pulse width modulation signal whose pulse width changes according to the error signal output from the second operational amplifier. And a comparator for outputting to the element.

また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の構成に加え、前記力率改善回路は、交流入力電圧を整流する整流回路と、この整流回路で整流された交流入力電圧をスイッチング素子のオン／オフ制御によって調整した後、交流入力電流を整流・平滑化して直流出力電圧に変換する昇圧チョッパ回路とを有し、前記出力電圧制御回路は、前記力率改善回路の直流出力電圧に対応する電圧を出力する抵抗分圧回路と、電圧信号を出力するＣＰＵと、前記抵抗分圧回路から出力される電圧と前記ＣＰＵから出力される電圧信号との差分を出力する第３オペアンプと、基準電圧を出力する基準電圧源と、前記第３オペアンプから出力される差分と前記基準電圧源から出力される基準電圧との誤差信号を出力する第１オペアンプと、この第１オペアンプから出力される誤差信号に前記力率改善回路の入力電圧信号を乗算して乗算信号を出力する乗算器と、この乗算器から出力される乗算信号と前記力率改善回路の入力電流信号との誤差信号を出力する第２オペアンプと、この第２オペアンプから出力される誤差信号に応じてパルス幅が変化するパルス幅変調信号を前記スイッチング素子に出力するコンパレータとを有することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the configuration according to any of the first to third aspects, the power factor correction circuit is rectified by a rectifier circuit that rectifies an AC input voltage, and the rectifier circuit. A step-up chopper circuit that adjusts the AC input voltage by on / off control of the switching element and then rectifies and smoothes the AC input current to convert it to a DC output voltage, and the output voltage control circuit improves the power factor A resistance voltage dividing circuit that outputs a voltage corresponding to the DC output voltage of the circuit, a CPU that outputs a voltage signal, and a difference between the voltage output from the resistance voltage dividing circuit and the voltage signal output from the CPU A third operational amplifier, a reference voltage source that outputs a reference voltage, a first operational amplifier that outputs an error signal between a difference output from the third operational amplifier and a reference voltage output from the reference voltage source, A multiplier for multiplying an error signal output from the first operational amplifier by an input voltage signal of the power factor correction circuit and outputting a multiplication signal, a multiplication signal output from the multiplier, and an input of the power factor correction circuit A second operational amplifier that outputs an error signal from the current signal; and a comparator that outputs a pulse width modulation signal whose pulse width changes according to the error signal output from the second operational amplifier to the switching element. And

また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の構成に加え、前記力率改善回路は、交流入力電圧を整流する整流回路と、この整流回路で整流された交流入力電圧をスイッチング素子のオン／オフ制御によって調整した後、交流入力電流を整流・平滑化して直流出力電圧に変換する昇圧チョッパ回路とを有し、前記出力電圧制御回路は、前記力率改善回路の直流出力電圧に対応する電圧であって互いに出力電圧値が異なる電圧を出力する複数の抵抗分圧回路と、これらの抵抗分圧回路から出力される電圧を択一的に切り替えて出力する切替手段と、基準電圧を出力する基準電圧源と、前記切替手段から出力される電圧と前記基準電圧源から出力される基準電圧との誤差信号を出力する第１オペアンプと、この第１オペアンプから出力される誤差信号に前記力率改善回路の入力電圧信号を乗算して乗算信号を出力する乗算器と、この乗算器から出力される乗算信号と前記力率改善回路の入力電流信号との誤差信号を出力する第２オペアンプと、この第２オペアンプから出力される誤差信号に応じてパルス幅が変化するパルス幅変調信号を前記スイッチング素子に出力するコンパレータとを有することを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in addition to the configuration of any of the first to third aspects, the power factor correction circuit is rectified by a rectifier circuit that rectifies an AC input voltage, and the rectifier circuit. A step-up chopper circuit that adjusts the AC input voltage by on / off control of the switching element and then rectifies and smoothes the AC input current to convert it to a DC output voltage, and the output voltage control circuit improves the power factor A plurality of resistance voltage dividing circuits that output a voltage corresponding to the DC output voltage of the circuit and having different output voltage values, and the voltage output from these resistance voltage dividing circuits are selectively switched and output. A switching means; a reference voltage source that outputs a reference voltage; a first operational amplifier that outputs an error signal between the voltage output from the switching means and the reference voltage output from the reference voltage source; A multiplier that multiplies the error signal output from the input voltage signal of the power factor correction circuit and outputs a multiplication signal; a multiplication signal output from the multiplier and an input current signal of the power factor correction circuit; A second operational amplifier that outputs an error signal, and a comparator that outputs a pulse width modulation signal whose pulse width changes according to the error signal output from the second operational amplifier to the switching element.

請求項１〜６に記載の発明によれば、充電器の直流出力電流が小さい場合においても、力率改善回路の直流出力電圧レベルを減少させることにより、力率改善回路内の損失を低減することができるため、充電器のエネルギー変換効率を高めることが可能となる。その結果、充電器の消費電力を低減し、充電所要時間を短縮することができる。   According to the first to sixth aspects of the present invention, even when the DC output current of the charger is small, the loss in the power factor correction circuit is reduced by reducing the DC output voltage level of the power factor correction circuit. Therefore, the energy conversion efficiency of the charger can be increased. As a result, the power consumption of the charger can be reduced and the time required for charging can be shortened.

以下、本発明の実施の形態について説明する。
［発明の実施の形態１］ Embodiments of the present invention will be described below.
Embodiment 1 of the Invention

図１乃至図３には、本発明の実施の形態１を示す。   1 to 3 show a first embodiment of the present invention.

まず、構成を説明する。   First, the configuration will be described.

充電器１は、図１に示すように、充電器本体１１、ケーブル１２およびプラグ１３から構成されている。ここで、充電器本体１１の入力端子には、所定の交流電圧（例えば、１００Ｖ）の商用電源５を接続することができるようになっている。また、充電器本体１１の出力端子には、ケーブル１２を介してプラグ１３が接続されている。一方、鉛蓄電池（バッテリー）２の端子にはレセプタクル３が接続されている。そして、充電器本体１１の入力端子に商用電源５を接続するとともに、プラグ１３をレセプタクル３に差し込めば、充電器１を用いて商用電源５で鉛蓄電池２を充電する準備が整うことになる。   As shown in FIG. 1, the charger 1 includes a charger body 11, a cable 12, and a plug 13. Here, a commercial power supply 5 of a predetermined AC voltage (for example, 100 V) can be connected to the input terminal of the charger main body 11. A plug 13 is connected to the output terminal of the charger main body 11 via a cable 12. On the other hand, a receptacle 3 is connected to a terminal of the lead storage battery (battery) 2. When the commercial power source 5 is connected to the input terminal of the charger main body 11 and the plug 13 is inserted into the receptacle 3, preparations for charging the lead storage battery 2 with the commercial power source 5 using the charger 1 are completed.

また、充電器本体１１には、図１に示すように、力率改善回路２０および変圧装置１９が組み込まれており、変圧装置１９は、スイッチング電源４０、制御回路４１、トランス４２、ダイオードＤ６、Ｄ７およびコンデンサＣ１からなる平滑回路４３、電圧センサ４５、抵抗Ｒ１に流れる電流を検出する電流センサ４６から構成されている。ここで、充電器本体１１の入力端子には力率改善回路２０の入力端子が接続されており、力率改善回路２０の出力端子には変圧装置１９の入力端子が接続されており、変圧装置１９の出力端子は充電器本体１１の出力端子に接続されている。そして、変圧装置１９の入力端子にはスイッチング電源４０の入力端子が接続されており、スイッチング電源４０の出力端子にはトランス４２の１次側が接続されている。トランス４２の２次側には、平滑回路４３を介して充電器本体１１の出力端子が接続されている。また、平滑回路４３には電圧センサ４５および電流センサ４６が接続されており、これらの電圧センサ４５、電流センサ４６には制御回路４１が接続されている。さらに、制御回路４１はスイッチング電源４０に接続されている。   Further, as shown in FIG. 1, the charger main body 11 incorporates a power factor correction circuit 20 and a transformer 19, and the transformer 19 includes a switching power supply 40, a control circuit 41, a transformer 42, a diode D <b> 6, The smoothing circuit 43 is composed of D7 and a capacitor C1, a voltage sensor 45, and a current sensor 46 that detects a current flowing through the resistor R1. Here, the input terminal of the power factor correction circuit 20 is connected to the input terminal of the charger body 11, and the input terminal of the transformer 19 is connected to the output terminal of the power factor improvement circuit 20. The output terminal 19 is connected to the output terminal of the charger body 11. The input terminal of the transformer 19 is connected to the input terminal of the switching power supply 40, and the primary side of the transformer 42 is connected to the output terminal of the switching power supply 40. An output terminal of the charger main body 11 is connected to the secondary side of the transformer 42 via the smoothing circuit 43. Further, a voltage sensor 45 and a current sensor 46 are connected to the smoothing circuit 43, and a control circuit 41 is connected to the voltage sensor 45 and the current sensor 46. Further, the control circuit 41 is connected to the switching power supply 40.

また、力率改善回路２０は、図２に示すように、４つのダイオードＤ１〜Ｄ４からなる整流回路２１、昇圧チョッパ回路２３および出力電圧制御回路２５から構成されている。さらに、昇圧チョッパ回路２３は、ノイズ除去用のコンデンサＣ２、昇圧チョークコイルＬ１、ＦＥＴなどのスイッチング素子２６、ダイオードＤ５、コンデンサＣ３から構成されている。また、出力電圧制御回路２５は、ＣＰＵ（中央処理装置）２７、Ｄ／Ａ変換器２９、抵抗分圧回路２４、第１オペアンプ３０、乗算器３２、電流検出回路３４、第２オペアンプ３１、鋸波発振器３３、コンパレータ３５、抵抗Ｒ４などから構成されており、抵抗分圧回路２４は、直列に接続された２つの抵抗Ｒ２、Ｒ３から構成されている。   Further, as shown in FIG. 2, the power factor correction circuit 20 includes a rectifier circuit 21 composed of four diodes D1 to D4, a boost chopper circuit 23, and an output voltage control circuit 25. Further, the boost chopper circuit 23 includes a noise removing capacitor C2, a boost choke coil L1, a switching element 26 such as an FET, a diode D5, and a capacitor C3. The output voltage control circuit 25 includes a CPU (central processing unit) 27, a D / A converter 29, a resistance voltage dividing circuit 24, a first operational amplifier 30, a multiplier 32, a current detection circuit 34, a second operational amplifier 31, a saw. The wave oscillator 33, the comparator 35, the resistor R4, and the like are configured. The resistance voltage dividing circuit 24 is configured by two resistors R2 and R3 connected in series.

次に、作用について説明する。   Next, the operation will be described.

充電器１は以上のような構成を有するので、この充電器１を用いて商用電源５で鉛蓄電池２を充電する際には、図１に示すように、充電器本体１１の入力端子に商用電源５を接続するとともに、プラグ１３をレセプタクル３に差し込む。   Since the charger 1 has the above-described configuration, when charging the lead storage battery 2 with the commercial power source 5 using the charger 1, as shown in FIG. The power source 5 is connected and the plug 13 is inserted into the receptacle 3.

すると、所定の交流入力電圧（例えば、１００Ｖ）が商用電源５から充電器本体１１の入力端子に供給され、力率改善回路２０で所定の直流電圧（例えば、４００Ｖ）に昇圧されてスイッチング電源４０に供給され、スイッチング電源４０で所定の交流電圧（例えば、６００Ｖ）に変換されてトランス４２に出力され、トランス４２で所定の交流電圧（例えば、７０Ｖ）に変圧されて平滑回路４３に出力され、平滑回路４３で平滑化されて所定の直流出力電圧（例えば、５０Ｖ）として充電器本体１１の出力端子に出力され、ケーブル１２、プラグ１３およびレセプタクル３を介して鉛蓄電池２に出力される。その結果、鉛蓄電池２が充電される。   Then, a predetermined AC input voltage (for example, 100 V) is supplied from the commercial power source 5 to the input terminal of the charger main body 11, and is boosted to a predetermined DC voltage (for example, 400 V) by the power factor correction circuit 20 to be switched to the switching power source 40. Is converted to a predetermined AC voltage (for example, 600V) by the switching power supply 40 and output to the transformer 42, transformed to a predetermined AC voltage (for example, 70V) by the transformer 42, and output to the smoothing circuit 43, It is smoothed by the smoothing circuit 43 and output to the output terminal of the charger main body 11 as a predetermined DC output voltage (for example, 50 V), and is output to the lead storage battery 2 via the cable 12, the plug 13 and the receptacle 3. As a result, the lead storage battery 2 is charged.

なお、このときの力率改善回路２０における昇圧動作について詳述すると、次のとおりである。   The step-up operation in the power factor correction circuit 20 at this time will be described in detail as follows.

まず、図２に示すように、力率改善回路２０の交流入力電圧は、整流回路２１で全波整流される。   First, as shown in FIG. 2, the AC input voltage of the power factor correction circuit 20 is full-wave rectified by a rectifier circuit 21.

次に、この交流入力電圧は、昇圧チョッパ回路２３に入力され、コンデンサＣ２でノイズ除去された後、昇圧チョークコイルＬ１を流れる交流入力電流が、ダイオードＤ５で整流され、コンデンサＣ３で平滑化されて、直流出力電圧として出力される。このとき、出力電圧制御回路２５は、力率改善回路２０の交流入力電圧が増減しても直流出力電圧が一定となるように制御する。   Next, this AC input voltage is input to the boost chopper circuit 23, noise is removed by the capacitor C2, and then the AC input current flowing through the boost choke coil L1 is rectified by the diode D5 and smoothed by the capacitor C3. Is output as a DC output voltage. At this time, the output voltage control circuit 25 controls the DC output voltage to be constant even if the AC input voltage of the power factor correction circuit 20 increases or decreases.

すなわち、力率改善回路２０の直流出力電圧は、抵抗分圧回路２４で分圧され、分圧出力電圧信号が第１オペアンプ３０の反転入力端子に入力される。一方、第１オペアンプ３０の非反転入力端子には、ＣＰＵ２７からＤ／Ａ変換器２９を介して出力された基準電圧信号が入力される。そして、これら分圧出力電圧信号、基準電圧信号の差分が、誤差信号として第１オペアンプ３０から出力されて乗算器３２に入力される。乗算器３２では、この誤差信号に、抵抗Ｒ４を介して検出した入力電圧信号が乗算され、乗算信号が乗算器３２から出力されて第２オペアンプ３１の非反転入力端子に入力される。また、第２オペアンプ３１の反転入力端子には、電流検出回路３４から入力電流信号が入力され、この入力電流信号と乗算信号との差分が、誤差信号として第２オペアンプ３１から出力されてコンパレータ３５の一方の入力端子に入力される。また、コンパレータ３５の他方の入力端子には、鋸波発振器３３からの鋸波信号が入力される。そして、コンパレータ３５では、これら誤差信号、鋸波信号が比較され、誤差信号に応じてパルス幅（デューティ）が変化するパルス幅変調信号がコンパレータ３５から出力されてスイッチング素子２６に入力される。その結果、抵抗分圧回路２４から第１オペアンプ３０に入力される直流出力電圧の分圧（直流出力電圧に比例する電圧）が、ＣＰＵ２７から第１オペアンプ３０に入力される基準電圧信号に一致するようにフィードバック制御され、交流入力電圧が増減しても直流出力電圧が一定となるのである。   That is, the DC output voltage of the power factor correction circuit 20 is divided by the resistance voltage dividing circuit 24, and the divided output voltage signal is input to the inverting input terminal of the first operational amplifier 30. On the other hand, the reference voltage signal output from the CPU 27 via the D / A converter 29 is input to the non-inverting input terminal of the first operational amplifier 30. The difference between the divided output voltage signal and the reference voltage signal is output as an error signal from the first operational amplifier 30 and input to the multiplier 32. In the multiplier 32, the error signal is multiplied by the input voltage signal detected via the resistor R4, and the multiplication signal is output from the multiplier 32 and input to the non-inverting input terminal of the second operational amplifier 31. Further, the input current signal is input from the current detection circuit 34 to the inverting input terminal of the second operational amplifier 31, and the difference between the input current signal and the multiplication signal is output from the second operational amplifier 31 as an error signal and is compared with the comparator 35. Is input to one of the input terminals. The sawtooth wave signal from the sawtooth oscillator 33 is input to the other input terminal of the comparator 35. The comparator 35 compares the error signal and the sawtooth signal, and a pulse width modulation signal whose pulse width (duty) changes according to the error signal is output from the comparator 35 and input to the switching element 26. As a result, the divided voltage of the DC output voltage input to the first operational amplifier 30 from the resistance voltage dividing circuit 24 (voltage proportional to the DC output voltage) matches the reference voltage signal input to the first operational amplifier 30 from the CPU 27. Thus, even if the AC input voltage increases or decreases, the DC output voltage becomes constant.

このようにして鉛蓄電池２の充電動作が行われるが、制御回路４１は、図１に示すように、鉛蓄電池２が劣化しない範囲で充電所要時間をなるべく短くするため、電圧センサ４５および電流センサ４６の検出信号に基づき、充電器１の直流出力電流、つまり鉛蓄電池２の充電電流が段階的に低下するように制御する。   In this way, the charging operation of the lead storage battery 2 is performed. As shown in FIG. 1, the control circuit 41 reduces the time required for charging within a range in which the lead storage battery 2 does not deteriorate. Based on the detection signal 46, the DC output current of the charger 1, that is, the charging current of the lead storage battery 2 is controlled so as to decrease stepwise.

例えば、図３（ａ）に示すように、時刻ｔ０から時刻ｔ１まで２０Ａで定電流充電を行った後、時刻ｔ１から時刻ｔ４に向かって充電電流を段階的に低下させる。すると、鉛蓄電池２の充電電圧は、図３（ｂ）に示すように、４５Ｖから徐々に増加して５５Ｖに達する。なお、図３（ａ）のグラフは、横軸が時間を表し、縦軸が充電電流を表す。また、図３（ｂ）のグラフは、横軸が時間を表し、縦軸が充電電圧を表す。   For example, as shown in FIG. 3A, after performing constant current charging at 20 A from time t0 to time t1, the charging current is gradually reduced from time t1 to time t4. Then, as shown in FIG. 3B, the charging voltage of the lead storage battery 2 gradually increases from 45V and reaches 55V. In the graph of FIG. 3A, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents charging current. In the graph of FIG. 3B, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the charging voltage.

そして、鉛蓄電池２の充電電流が小さい場合には、力率改善回路２０内の損失の増大に起因する充電器１のエネルギー変換効率の低下を避けるべく、ＣＰＵ２７がＤ／Ａ変換器２９を介して第１オペアンプ３０の非反転入力端子に入力する基準電圧信号を適宜設定することにより、鉛蓄電池２の充電電流が大きい場合に比べて、力率改善回路２０の直流出力電圧を低下させる。   When the charging current of the lead storage battery 2 is small, the CPU 27 passes through the D / A converter 29 in order to avoid a decrease in the energy conversion efficiency of the charger 1 due to an increase in loss in the power factor correction circuit 20. By appropriately setting the reference voltage signal input to the non-inverting input terminal of the first operational amplifier 30, the DC output voltage of the power factor correction circuit 20 is reduced as compared with the case where the charging current of the lead storage battery 2 is large.

例えば、図３に示す多段式充電プロファイルでは、鉛蓄電池２の充電電流が２０Ａまたは１５Ａである段階（時刻ｔ０〜ｔ２）では、力率改善回路２０の直流出力電圧を４００Ｖに設定するのに対して、鉛蓄電池２の充電電流が５Ａである段階（時刻ｔ３〜ｔ４）では、力率改善回路２０の直流出力電圧を３００Ｖに設定する。   For example, in the multistage charging profile shown in FIG. 3, the DC output voltage of the power factor correction circuit 20 is set to 400 V at the stage where the charging current of the lead storage battery 2 is 20 A or 15 A (time t0 to t2). In the stage where the charging current of the lead storage battery 2 is 5A (time t3 to t4), the DC output voltage of the power factor correction circuit 20 is set to 300V.

こうして力率改善回路２０の直流出力電圧を低下させると、力率改善回路２０内の損失が低減されるため、力率改善回路２０のエネルギー変換効率、ひいては充電器１のエネルギー変換効率が高くなる。   When the DC output voltage of the power factor correction circuit 20 is lowered in this way, the loss in the power factor correction circuit 20 is reduced, so that the energy conversion efficiency of the power factor improvement circuit 20 and thus the energy conversion efficiency of the charger 1 are increased. .

すなわち、小さい充電電流（５Ａ）を流す場合には、力率改善回路２０の直流出力電圧を３００Ｖに下げて力率改善回路２０の損失を低減し、エネルギー変換効率を高めることができる。   That is, when a small charging current (5 A) is passed, the DC output voltage of the power factor correction circuit 20 can be lowered to 300 V to reduce the loss of the power factor improvement circuit 20 and the energy conversion efficiency can be increased.

一方、大きい充電電流（１５Ａ、２０Ａ）を流す場合には、力率改善回路２０の直流出力電圧を４００Ｖに上げて変圧装置１９内に流れる電流を小さくする。これにより、力率改善回路２０の損失は増えるが、変圧装置１９内に流れる電流を小さくすることができるので、変圧装置１９で使用するスイッチング電源４０やトランス４２の性能を下げて、小型化、コストダウン化を図ることができる。   On the other hand, when flowing a large charging current (15A, 20A), the DC output voltage of the power factor correction circuit 20 is raised to 400V to reduce the current flowing in the transformer 19. Thereby, although the loss of the power factor correction circuit 20 increases, the current flowing in the transformer 19 can be reduced, so that the performance of the switching power supply 40 and the transformer 42 used in the transformer 19 can be lowered, and the size can be reduced. Cost reduction can be achieved.

このことを確認するため、力率改善回路２０の直流出力電力が２００Ｗ、４００Ｗ、６００Ｗ、８００Ｗ、１０００Ｗであるときに、直流出力電圧を３００Ｖとする場合と４００Ｖとする場合とで、力率改善回路２０のエネルギー変換効率（交流入力電力に対する直流出力電力の割合）がどのように変化するかを実験で求めた。その結果を表１にまとめて示す。

Figure 2010041891
In order to confirm this, when the DC output power of the power factor correction circuit 20 is 200 W, 400 W, 600 W, 800 W, 1000 W, the power factor is improved depending on whether the DC output voltage is 300 V or 400 V. It was experimentally determined how the energy conversion efficiency (ratio of DC output power to AC input power) of the circuit 20 changes. The results are summarized in Table 1.
Figure 2010041891

表１から明らかなように、力率改善回路２０の直流出力電力が２００Ｗである場合、直流出力電圧を４００Ｖとすると、力率改善回路２０のエネルギー変換効率が８６．８％であったのに対して、直流出力電圧を３００Ｖとすると、力率改善回路２０のエネルギー変換効率が９４．９％（つまり、直流出力電圧４００Ｖの場合の約９．３％増）となった。また、力率改善回路２０の直流出力電力が４００Ｗである場合、直流出力電圧を４００Ｖとすると、力率改善回路２０のエネルギー変換効率が９１．０％であったのに対して、直流出力電圧を３００Ｖとすると、力率改善回路２０のエネルギー変換効率が９５．４％（つまり、直流出力電圧４００Ｖの場合の約４．８％増）となった。また、力率改善回路２０の直流出力電力が６００Ｗである場合、直流出力電圧を４００Ｖとすると、力率改善回路２０のエネルギー変換効率が９２．４％であったのに対して、直流出力電圧を３００Ｖとすると、力率改善回路２０のエネルギー変換効率が９５．８％（つまり、直流出力電圧４００Ｖの場合の約３．７％増）となった。また、力率改善回路２０の直流出力電力が８００Ｗである場合、直流出力電圧を４００Ｖとすると、力率改善回路２０のエネルギー変換効率が９３．１％であったのに対して、直流出力電圧を３００Ｖとすると、力率改善回路２０のエネルギー変換効率が９５．６％（つまり、直流出力電圧４００Ｖの場合の約２．７％増）となった。さらに、力率改善回路２０の直流出力電力が１０００Ｗである場合、直流出力電圧を４００Ｖとすると、力率改善回路２０のエネルギー変換効率が９２．２％であったのに対して、直流出力電圧を３００Ｖとすると、力率改善回路２０のエネルギー変換効率が９４．２％（つまり、直流出力電圧４００Ｖの場合の約２．２％増）となった。   As apparent from Table 1, when the DC output power of the power factor correction circuit 20 is 200 W, the energy conversion efficiency of the power factor improvement circuit 20 is 86.8% when the DC output voltage is 400 V. On the other hand, when the DC output voltage is 300V, the energy conversion efficiency of the power factor correction circuit 20 is 94.9% (that is, an increase of about 9.3% when the DC output voltage is 400V). Further, when the DC output power of the power factor correction circuit 20 is 400 W, when the DC output voltage is 400 V, the energy conversion efficiency of the power factor improvement circuit 20 is 91.0%, whereas the DC output voltage Is 300 V, the energy conversion efficiency of the power factor correction circuit 20 is 95.4% (that is, an increase of about 4.8% when the DC output voltage is 400 V). Further, when the DC output power of the power factor correction circuit 20 is 600 W, when the DC output voltage is 400 V, the energy conversion efficiency of the power factor improvement circuit 20 is 92.4%, whereas the DC output voltage Is 300 V, the energy conversion efficiency of the power factor correction circuit 20 is 95.8% (that is, an increase of about 3.7% when the DC output voltage is 400 V). Further, when the DC output power of the power factor correction circuit 20 is 800 W, when the DC output voltage is 400 V, the energy conversion efficiency of the power factor improvement circuit 20 is 93.1%, whereas the DC output voltage Is 300 V, the energy conversion efficiency of the power factor correction circuit 20 is 95.6% (that is, an increase of about 2.7% when the DC output voltage is 400 V). Furthermore, when the DC output power of the power factor correction circuit 20 is 1000 W, when the DC output voltage is 400 V, the energy conversion efficiency of the power factor improvement circuit 20 is 92.2%, whereas the DC output voltage Is 300 V, the energy conversion efficiency of the power factor correction circuit 20 is 94.2% (that is, an increase of about 2.2% when the DC output voltage is 400 V).

したがって、力率改善回路２０の直流出力電力が２００Ｗ、４００Ｗ、６００Ｗ、８００Ｗ、１０００Ｗのいずれの場合においても、直流出力電圧を４００Ｖとするより３００Ｖとする方が力率改善回路２０のエネルギー変換効率が２．２〜９．３％ほど上昇する結果となった。   Therefore, in any case where the DC output power of the power factor improving circuit 20 is 200 W, 400 W, 600 W, 800 W, or 1000 W, the energy conversion efficiency of the power factor improving circuit 20 is more preferably set to 300 V than the DC output voltage is set to 400 V. Increased by about 2.2 to 9.3%.

なお、力率改善回路２０の直流出力電圧レベルが低くなっても、スイッチング電源４０で所定の交流電圧が維持されるので、力率改善回路２０の直流出力電圧レベルを低くしたからといって、鉛蓄電池２の充電電圧が低下する事態は発生せず、鉛蓄電池２の充電動作は支障なく行われる。   Even if the DC output voltage level of the power factor correction circuit 20 is lowered, a predetermined AC voltage is maintained by the switching power supply 40. Therefore, just because the DC output voltage level of the power factor improvement circuit 20 is lowered, The situation where the charging voltage of the lead storage battery 2 decreases does not occur, and the charging operation of the lead storage battery 2 is performed without any trouble.

また、この実施の形態１では、充電電流の大小に応じて、力率改善回路２０の直流出力電圧レベルを２段階に切り替えたが、これに限定されるものではなく、力率改善回路２０の直流出力電圧レベルは、例えば、３段階以上に切り替えたり、充電電流量に応じて連続的に変化させたりしてもよい。
［発明の実施の形態２］ In the first embodiment, the DC output voltage level of the power factor correction circuit 20 is switched to two levels according to the magnitude of the charging current. However, the present invention is not limited to this, and the power factor correction circuit 20 For example, the DC output voltage level may be switched to three or more levels, or may be continuously changed according to the amount of charging current.
[Embodiment 2 of the Invention]

図４には、本発明の実施の形態２を示す。   FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention.

この充電器の力率改善回路２０では、図４に示すように、抵抗分圧回路２４の２つの抵抗Ｒ２、Ｒ３の分圧点から第１オペアンプ３０の反転入力端子に至るライン上に、ＣＰＵ２７、Ｄ／Ａ変換器２９および第３オペアンプ３６が介在している。ここで、抵抗Ｒ２、Ｒ３で分圧された分圧出力電圧信号は第３オペアンプ３６の反転入力端子に入力され、第３オペアンプ３６の非反転入力端子には、ＣＰＵ２７からＤ／Ａ変換器２９を介して出力された電圧信号が入力される。また、これら分圧出力電圧信号、電圧信号の差分が、誤差信号として第３オペアンプ３６から出力されて第１オペアンプ３０の反転入力端子に入力される。一方、第１オペアンプ３０の非反転入力端子には、基準電圧Ｖrefを出力する基準電圧源２８が接続されている。その他の構成は、上述した実施の形態１と同様である。   In the charger power factor correction circuit 20, as shown in FIG. 4, the CPU 27 is placed on a line extending from the voltage dividing point of the two resistors R 2 and R 3 of the resistance voltage dividing circuit 24 to the inverting input terminal of the first operational amplifier 30. The D / A converter 29 and the third operational amplifier 36 are interposed. Here, the divided output voltage signal divided by the resistors R2 and R3 is input to the inverting input terminal of the third operational amplifier 36, and the non-inverting input terminal of the third operational amplifier 36 is connected to the D / A converter 29 from the CPU 27. The voltage signal output via is input. Further, the divided output voltage signal and the difference between the voltage signals are output as error signals from the third operational amplifier 36 and input to the inverting input terminal of the first operational amplifier 30. On the other hand, a reference voltage source 28 that outputs a reference voltage Vref is connected to the non-inverting input terminal of the first operational amplifier 30. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

したがって、この実施の形態２では、鉛蓄電池２の充電時に、ＣＰＵ２７は、抵抗Ｒ２、Ｒ３で分圧された分圧出力電圧信号を調整するための電圧信号をＤ／Ａ変換器２９を介して第３オペアンプ３６の非反転入力端子に出力することにより、第１オペアンプ３０に入力される誤差信号が、第１オペアンプ３０に入力される基準電圧Ｖrefに一致するようにフィードバック制御する。その結果、力率改善回路２０の交流入力電圧が増減しても直流出力電圧が一定となる。   Therefore, in the second embodiment, when the lead storage battery 2 is charged, the CPU 27 sends a voltage signal for adjusting the divided output voltage signal divided by the resistors R2 and R3 via the D / A converter 29. By outputting to the non-inverting input terminal of the third operational amplifier 36, feedback control is performed so that the error signal input to the first operational amplifier 30 matches the reference voltage Vref input to the first operational amplifier 30. As a result, the DC output voltage becomes constant even when the AC input voltage of the power factor correction circuit 20 increases or decreases.

このとき、ＣＰＵ２７からＤ／Ａ変換器２９を介して第３オペアンプ３６に入力される電圧信号を適宜設定することにより、第１オペアンプ３０に入力される誤差信号を任意に調整することができるため、力率改善回路２０の交流入力電流波形を容易に最適化することが可能となる。また、ＣＰＵ２７からＤ／Ａ変換器２９を介して第３オペアンプ３６に入力される電圧信号を緩やかに変化させることにより、鉛蓄電池２の充電電流量が急激に変化しても力率改善回路２０の直流出力電圧を緩やかに変化させることができるため、余分な高調波ノイズや損失の発生を防ぐことが可能となる。   At this time, the error signal input to the first operational amplifier 30 can be arbitrarily adjusted by appropriately setting the voltage signal input from the CPU 27 to the third operational amplifier 36 via the D / A converter 29. The AC input current waveform of the power factor correction circuit 20 can be easily optimized. In addition, by gradually changing the voltage signal input from the CPU 27 to the third operational amplifier 36 via the D / A converter 29, the power factor correction circuit 20 can be used even if the charging current amount of the lead storage battery 2 changes suddenly. Therefore, it is possible to prevent excessive harmonic noise and loss from occurring.

また、力率改善回路２０を制御するためのＩＣ（集積回路）としては、図４中に破線で囲んだ回路を内蔵して構成されたものが広く一般に流通しているので、こうした汎用のＩＣを用いて、この実施の形態２に係る発明を容易に実施することができる。
［発明の実施の形態３］ In addition, as an IC (integrated circuit) for controlling the power factor correction circuit 20, a circuit built in a circuit surrounded by a broken line in FIG. 4 is widely distributed. Using this, the invention according to the second embodiment can be easily implemented.
Embodiment 3 of the Invention

図５には、本発明の実施の形態３を示す。   FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention.

この充電器の力率改善回路２０では、図５に示すように、上述した実施の形態２において、ＣＰＵ２７と第３オペアンプ３６との間に、Ｄ／Ａ変換器２９に代えて抵抗Ｒ５およびコンデンサＣ４が接続されている。そして、ＣＰＵ２７から出力されるパルス波のデューティ比を変更することにより、第３オペアンプ３６に入力される電圧信号を変化させるように構成されている。その他の構成は、上述した実施の形態２と同様である。   In the charger power factor correction circuit 20, as shown in FIG. 5, in the above-described second embodiment, a resistor R5 and a capacitor are provided between the CPU 27 and the third operational amplifier 36 instead of the D / A converter 29. C4 is connected. The voltage signal input to the third operational amplifier 36 is changed by changing the duty ratio of the pulse wave output from the CPU 27. Other configurations are the same as those of the second embodiment described above.

したがって、この実施の形態３では、上述した実施の形態２と同じ効果を奏する。
［発明の実施の形態４］ Therefore, the third embodiment has the same effect as the second embodiment described above.
[Embodiment 4 of the Invention]

図６には、本発明の実施の形態４を示す。   FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention.

この充電器の力率改善回路２０では、図６に示すように、出力電圧制御回路２５に、出力電圧値が異なる３つの抵抗分圧回路２４（抵抗Ｒ２、Ｒ３の組合せ、抵抗Ｒ６、Ｒ７の組合せ、抵抗Ｒ８、Ｒ９の組合せからなる抵抗分圧回路２４）と、ＣＰＵ２７からの指令に基づき、これらの抵抗分圧回路２４から出力される電圧を択一的に切り替えて第１オペアンプ３０の反転入力端子に出力するアナログスイッチ（切替手段）３８とが設けられている。その他の構成は、上述した実施の形態２と同様である。   In the charger power factor correction circuit 20, as shown in FIG. 6, the output voltage control circuit 25 includes three resistance voltage dividing circuits 24 having different output voltage values (a combination of resistors R2 and R3, resistors R6 and R7). Inverting the first operational amplifier 30 by selectively switching the voltage output from the resistor voltage divider circuit 24) based on a command from the CPU 27 and the resistor voltage divider circuit 24) composed of a combination of resistors R8 and R9. An analog switch (switching means) 38 for outputting to the input terminal is provided. Other configurations are the same as those of the second embodiment described above.

したがって、この実施の形態４では、上述した実施の形態２と同じ効果を奏することに加えて、第３オペアンプ３６などの高価な電子部品を使用しなくて済むので、上述した実施の形態２と比べて、力率改善回路２０の出力電圧制御回路２５を安価に作製することができる。
［発明のその他の実施の形態］ Therefore, in the fourth embodiment, in addition to the same effects as the second embodiment described above, it is not necessary to use expensive electronic components such as the third operational amplifier 36. In comparison, the output voltage control circuit 25 of the power factor correction circuit 20 can be manufactured at low cost.
[Other Embodiments of the Invention]

なお、上述した実施の形態４では、出力電圧値が異なる３つの抵抗分圧回路２４が設けられた出力電圧制御回路２５について説明したが、抵抗分圧回路２４の個数は複数（２つ以上）であれば何個でも構わない。   In the above-described fourth embodiment, the output voltage control circuit 25 provided with three resistance voltage dividing circuits 24 having different output voltage values has been described. However, the number of resistance voltage dividing circuits 24 is plural (two or more). Any number can be used.

また、上述した実施の形態４では、３つの抵抗分圧回路２４から出力される電圧を択一的に切り替えて出力する切替手段としてアナログスイッチ３８を用いる場合について説明したが、アナログスイッチ３８以外の切替手段を代用することもできる。   In the above-described fourth embodiment, the case where the analog switch 38 is used as the switching unit that selectively switches and outputs the voltages output from the three resistance voltage dividing circuits 24 has been described. Switching means can be substituted.

さらに、上述した実施の形態１〜４では、鉛蓄電池２を充電するための充電器１について説明したが、鉛蓄電池２以外のバッテリー（例えば、リチウムイオン電池などの二次電池）を充電するための充電器に本発明を同様に適用することも可能である。   Furthermore, in Embodiment 1-4 mentioned above, although the charger 1 for charging the lead storage battery 2 was demonstrated, in order to charge batteries other than the lead storage battery 2 (for example, secondary batteries, such as a lithium ion battery). It is also possible to apply the present invention to this charger.

本発明は、ゴルフカー、電気自動車、ノートパソコン、携帯電話機などに搭載されたバッテリーを充電するための充電器に適用することができる。   The present invention can be applied to a charger for charging a battery mounted on a golf car, an electric vehicle, a notebook computer, a mobile phone, or the like.

本発明の実施の形態１に係る充電器を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the charger which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図１に示す充電器の力率改善回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the power factor improvement circuit of the charger shown in FIG. 多段式充電プロファイルを示すグラフであって、（ａ）は充電電流の経時変化を示すグラフ、（ｂ）は充電電圧の経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows a multistage charging profile, (a) is a graph which shows a time-dependent change of charging current, (b) is a graph which shows a time-dependent change of charging voltage. 本発明の実施の形態２に係る充電器の力率改善回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the power factor improvement circuit of the charger which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態３に係る充電器の力率改善回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the power factor improvement circuit of the charger which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態４に係る充電器の力率改善回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the power factor improvement circuit of the charger which concerns on Embodiment 4 of this invention. 従来の充電器の力率改善回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the power factor improvement circuit of the conventional charger.

符号の説明Explanation of symbols

１……充電器
２……鉛蓄電池（バッテリー）
３……レセプタクル
５……商用電源
１１……充電器本体
１２……ケーブル
１３……プラグ
１９……変圧装置
２０……力率改善回路
２１……整流回路
２３……昇圧チョッパ回路
２４……抵抗分圧回路
２５……出力電圧制御回路
２６……スイッチング素子
２７……ＣＰＵ
２８……基準電圧源
２９……Ｄ／Ａ変換器
３０……第１オペアンプ
３１……第２オペアンプ
３２……乗算器
３３……鋸波発振器
３４……電流検出回路
３５……コンパレータ
３６……第３オペアンプ
３８……アナログスイッチ（切替手段）
３９……交流電圧検出回路
４０……スイッチング電源
４１……制御回路
４２……トランス
４３……平滑回路
４５……電圧センサ
４６……電流センサ
Ｖref……基準電圧 1 …… Charger 2 …… Lead battery
3 ... Receptacle 5 ... Commercial power supply 11 ... Charger body 12 ... Cable 13 ... Plug 19 ... Transformer 20 ... Power factor correction circuit 21 ... Rectifier circuit 23 ... Boost chopper circuit 24 ... Resistance Voltage dividing circuit 25 …… Output voltage control circuit 26 …… Switching element 27 …… CPU
28 …… Reference voltage source 29 …… D / A converter 30 …… First operational amplifier 31 …… Second operational amplifier 32 …… Multiplier 33 …… Sawtooth oscillator 34 …… Current detection circuit 35 …… Comparator 36 …… Third operational amplifier 38 …… Analog switch (switching means)
39 …… AC voltage detection circuit 40 …… Switching power supply 41 …… Control circuit 42 …… Transformer 43 …… Smoothing circuit 45 …… Voltage sensor 46 …… Current sensor Vref …… Reference voltage

Claims (6)

交流入力電圧を直流出力電圧に変換する力率改善回路と、この力率改善回路の直流出力電圧を所定の直流充電電圧に変圧してバッテリーに供給する変圧装置とが設けられた充電器であって、
前記力率改善回路は、前記変圧装置から前記バッテリーに供給される直流充電電流の大小に応じて、前記力率改善回路の直流出力電圧が増減するように制御する出力電圧制御回路を有することを特徴とする充電器。 A charger provided with a power factor improvement circuit that converts an AC input voltage into a DC output voltage, and a transformer device that transforms the DC output voltage of the power factor improvement circuit into a predetermined DC charging voltage and supplies it to a battery. And
The power factor correction circuit has an output voltage control circuit that controls the DC output voltage of the power factor correction circuit to increase or decrease in accordance with the magnitude of the DC charging current supplied from the transformer to the battery. Characteristic charger. 前記バッテリーを充電するときに、前記変圧装置から前記バッテリーに供給される直流充電電流を当該バッテリーの容量に応じて段階的に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の充電器。   2. The charger according to claim 1, wherein when the battery is charged, a DC charging current supplied from the transformer device to the battery is switched in a stepwise manner in accordance with a capacity of the battery. 前記バッテリーは、鉛蓄電池であることを特徴とする請求項１または２に記載の充電器。   The charger according to claim 1, wherein the battery is a lead storage battery. 前記力率改善回路は、
交流入力電圧を整流する整流回路と、
この整流回路で整流された交流入力電圧をスイッチング素子のオン／オフ制御によって調整した後、交流入力電流を整流・平滑化して直流出力電圧に変換する昇圧チョッパ回路と
を有し、
前記出力電圧制御回路は、
前記力率改善回路の直流出力電圧に対応する電圧を出力する抵抗分圧回路と、
基準電圧を増減させて出力するＣＰＵと、
前記抵抗分圧回路から出力される電圧と前記ＣＰＵから出力される基準電圧との誤差信号を出力する第１オペアンプと、
この第１オペアンプから出力される誤差信号に前記力率改善回路の入力電圧信号を乗算して乗算信号を出力する乗算器と、
この乗算器から出力される乗算信号と前記力率改善回路の入力電流信号との誤差信号を出力する第２オペアンプと、
この第２オペアンプから出力される誤差信号に応じてパルス幅が変化するパルス幅変調信号を前記スイッチング素子に出力するコンパレータと
を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の充電器。 The power factor correction circuit is:
A rectifier circuit for rectifying an AC input voltage;
A step-up chopper circuit that adjusts the AC input voltage rectified by the rectifier circuit by on / off control of the switching element, and then rectifies and smoothes the AC input current to convert it to a DC output voltage;
The output voltage control circuit is
A resistance voltage dividing circuit that outputs a voltage corresponding to a DC output voltage of the power factor correction circuit;
CPU that increases and decreases the reference voltage, and
A first operational amplifier that outputs an error signal between a voltage output from the resistance voltage dividing circuit and a reference voltage output from the CPU;
A multiplier for multiplying an error signal output from the first operational amplifier by an input voltage signal of the power factor correction circuit and outputting a multiplication signal;
A second operational amplifier that outputs an error signal between the multiplication signal output from the multiplier and the input current signal of the power factor correction circuit;
4. The charging device according to claim 1, further comprising: a comparator that outputs a pulse width modulation signal whose pulse width changes according to an error signal output from the second operational amplifier to the switching element. 5. vessel. 前記力率改善回路は、
交流入力電圧を整流する整流回路と、
この整流回路で整流された交流入力電圧をスイッチング素子のオン／オフ制御によって調整した後、交流入力電流を整流・平滑化して直流出力電圧に変換する昇圧チョッパ回路と
を有し、
前記出力電圧制御回路は、
前記力率改善回路の直流出力電圧に対応する電圧を出力する抵抗分圧回路と、
電圧信号を出力するＣＰＵと、
前記抵抗分圧回路から出力される電圧と前記ＣＰＵから出力される電圧信号との差分を出力する第３オペアンプと、
基準電圧を出力する基準電圧源と、
前記第３オペアンプから出力される差分と前記基準電圧源から出力される基準電圧との誤差信号を出力する第１オペアンプと、
この第１オペアンプから出力される誤差信号に前記力率改善回路の入力電圧信号を乗算して乗算信号を出力する乗算器と、
この乗算器から出力される乗算信号と前記力率改善回路の入力電流信号との誤差信号を出力する第２オペアンプと、
この第２オペアンプから出力される誤差信号に応じてパルス幅が変化するパルス幅変調信号を前記スイッチング素子に出力するコンパレータと
を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の充電器。 The power factor correction circuit is:
A rectifier circuit for rectifying an AC input voltage;
A step-up chopper circuit that adjusts the AC input voltage rectified by the rectifier circuit by on / off control of the switching element, and then rectifies and smoothes the AC input current to convert it to a DC output voltage;
The output voltage control circuit is
A resistance voltage dividing circuit that outputs a voltage corresponding to a DC output voltage of the power factor correction circuit;
A CPU that outputs a voltage signal;
A third operational amplifier that outputs a difference between a voltage output from the resistance voltage dividing circuit and a voltage signal output from the CPU;
A reference voltage source for outputting a reference voltage;
A first operational amplifier that outputs an error signal between a difference output from the third operational amplifier and a reference voltage output from the reference voltage source;
A multiplier for multiplying an error signal output from the first operational amplifier by an input voltage signal of the power factor correction circuit and outputting a multiplication signal;
A second operational amplifier that outputs an error signal between the multiplication signal output from the multiplier and the input current signal of the power factor correction circuit;
4. The charging device according to claim 1, further comprising: a comparator that outputs a pulse width modulation signal whose pulse width changes according to an error signal output from the second operational amplifier to the switching element. 5. vessel. 前記力率改善回路は、
交流入力電圧を整流する整流回路と、
この整流回路で整流された交流入力電圧をスイッチング素子のオン／オフ制御によって調整した後、交流入力電流を整流・平滑化して直流出力電圧に変換する昇圧チョッパ回路と
を有し、
前記出力電圧制御回路は、
前記力率改善回路の直流出力電圧に対応する電圧であって互いに出力電圧値が異なる電圧を出力する複数の抵抗分圧回路と、
これらの抵抗分圧回路から出力される電圧を択一的に切り替えて出力する切替手段と、
基準電圧を出力する基準電圧源と、
前記切替手段から出力される電圧と前記基準電圧源から出力される基準電圧との誤差信号を出力する第１オペアンプと、
この第１オペアンプから出力される誤差信号に前記力率改善回路の入力電圧信号を乗算して乗算信号を出力する乗算器と、
この乗算器から出力される乗算信号と前記力率改善回路の入力電流信号との誤差信号を出力する第２オペアンプと、
この第２オペアンプから出力される誤差信号に応じてパルス幅が変化するパルス幅変調信号を前記スイッチング素子に出力するコンパレータと
を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の充電器。 The power factor correction circuit is:
A rectifier circuit for rectifying an AC input voltage;
A step-up chopper circuit that adjusts the AC input voltage rectified by the rectifier circuit by on / off control of the switching element, and then rectifies and smoothes the AC input current to convert it to a DC output voltage;
The output voltage control circuit is
A plurality of resistance voltage dividing circuits that output voltages having different output voltage values corresponding to the DC output voltage of the power factor correction circuit;
Switching means for alternatively switching and outputting the voltage output from these resistance voltage dividing circuits;
A reference voltage source for outputting a reference voltage;
A first operational amplifier that outputs an error signal between the voltage output from the switching means and the reference voltage output from the reference voltage source;
A multiplier for multiplying an error signal output from the first operational amplifier by an input voltage signal of the power factor correction circuit and outputting a multiplication signal;
A second operational amplifier that outputs an error signal between the multiplication signal output from the multiplier and the input current signal of the power factor correction circuit;
4. The charging device according to claim 1, further comprising: a comparator that outputs a pulse width modulation signal whose pulse width changes according to an error signal output from the second operational amplifier to the switching element. 5. vessel.
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