JP2599623B2 - 充電装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は商用の交流電源を整流して二次電池、特に自
動車のバッテリに充電を行なう充電装置に関する。

［従来の技術］ 現在、二次電池を充電する方法として充電初期に大き
な電流を流し、二次電池の電圧が一定値に達したら電流
を下げて充電し、再びその電圧に達したら電流をさらに
下げて充電する準定電流法が多く採られている。

［発明が解決しようとする問題点］ この場合に、二次電池が接続される変圧器の二次コイ
ル側には、商用交流電源を自動車用バッテリーに適合す
るよう降圧する為、比較的大きな電流が流れる。したが
って充電電流のスイッチング素子として、トライアック
等を用いて電流の小さい一次コイル側で制御すれば、ス
イッチング素子のコストは抑えられるものであるが、一
次コイル側で交流波を位相制御して充電電流のスイッチ
ングをすると、交流電源側にパルスノイズを誘起すると
いう問題があった。

これに対し、ゼロクロススイッチで電流波のゼロクロ
ス点を検出し、第３図に示すように半周期単位でON、OF
Fしデューティーコントロールする方法もあるが、この
方法で充電電流を制御するとパルスノイズは防げるもの
の変圧器における鉄損が大きくなり、充電効率が低下す
ると共に、変圧器に対しても悪影響を及ぼすという問題
点があった。

本考案は上記問題点を解決し、効率のよい充電装置を
提供することを目的としている。

［問題点を解決するための手段］ 本発明においては、二次電池充電進行に伴い充電電流
を可変するに際し、電源波の半周期を単位としてゼロク
ロス時にONあるいはOFFしてデューティーコントロール
し、ON期間のカウント数を奇数、OFF期間のカウント数
を偶数でスイッチング制御する構成としている。

［作用］ 以上のような構成することにより、変圧器に対しON期
間の第１番目に加えられる半周期波（以後これをスター
ト相とよぶ）が、第３図における（ａ）側（以後これを
山側とよぶ）あるいは（ｂ）側（以後これを谷側とよ
ぶ）のどちらか片側に偏ることがなくなり、スタート相
を山側、谷側交互にすることができる。また同時にON期
間中の半周期波を山、谷側にほぼ同比率で配すことがで
きるので、変圧器における消磁効果が得られ、鉄損は小
さく抑えられる。このように本発明によれば、コストが
安く充電効率の高い充電装置が得られる。

［考案の実施例］ 以下図面に基づきその実施例について詳細に説明す
る。

第１図において、１は商用交流電源で、スイッチング
回路２を介して変圧器３に接続し、この変圧器３からの
二次出力電圧をダイオードブリッジよりなる整流器４を
介して直流に変換し、これを二次電池５すなわち自動車
のバッテリーに接続して充電する。SW1,SW2は充電電圧
を切換えるリレースイッチで、SW1を閉じると変圧器３
の二次コイル側センタータップにつながり二次電池は電
圧12Vで充電される。またSW1を開きSW2を閉じると、充
電電圧は24Vに切換わる。６は落雷や異常高電圧が入っ
た時に、それをアースに逃し回路を保護するバリスタで
ある。

前記スイッチング回路２はトライアック７を備え、該
トライアック７と並列にコンデンサ９、抵抗８、バリス
タ10を備える。このうちコンデンサ９および抵抗８は、
トライアック７にかかるノイズを除去する働きを成し、
充電電流のデューティーコントロールを行なう上で、ス
イッチングの誤動作を防ぐ。またバリスタ10は、トライ
アック７に対する異常過電圧を抑制するものである。

11は前記トライアック７のゲート信号を与えるトリガ
回路で、発行ダイオードLEDとフォトサイリスタから成
るフォトカプラ12でデューティーコントロール手段たる
マイコン13と光学的に結合される。20は前記商用交流電
源１をマイコン等の駆動用電圧まで降圧し、制御用電源
21に供給する変圧器、19は該制御用電源を通じ、変圧器
３の一次コイル側に流れる電源電流のゼロクロスタイミ
ングを検出するゼロクロス検出手段である。またマイコ
ン13には、前記ゼロクロス検出手段19で与えるゼロクロ
スタイミングと、A/Dコンバータ22でA/D変換された二次
電池電圧および、電流センサー18で検出する二次電池に
流れる充電電流値とが入力される。なおマイコン13にお
いて、15はCPU、16は充電電流制御の際のデューティー
コントロールデータ（後述する）を記憶するメモリーで
ある。

次に上記回路における充電電流制御について第２図、
第３図を基に説明する。

第２図は本発明実施例による充電装置におけるデュー
ティーコントロールの一例を示したものである。図示の
波形は変圧器の一次コイル側に流れる電流波形であり、
直接商用電源につながり整流前であるため交流波形を示
している。そして、ゼロクロス検出手段19で電圧の０に
なる点を検知し、二次電池に流れる充電電流に応じて半
周期単位、すなわち１つの山か谷の数でカウントしてデ
ューティーコントロールしている。つまりON期間TonとO
FF期間Toffとの比率を変化させて、電源電流値を調節
し、二次電池の充電状態に応じた逓減的な充電を行なっ
ている。ここで本実施例では次頁第１表に示すようにTo
nにおける半周期波形カウント数を奇数、Toffにおける
カウント数を偶数としてデューティーコントロールし、
山側にあらわれる半周期波形と、谷側にあらわれる半周
期波形のバランスをとっている。

以下第２図と第３図とを比較し説明する。第３図はデ
ューティー比55％、すなわちTonにおけるONカウント1
1、Toff中のOFFカウント９でデューティーコントロール
した例を示したものである。この場合に、ON期間Ton中
に山側にあらわれる半周期波形と、同じく谷側にあらわ
れる半周期波形をみると、両者の比率は異なっている。
つまり、山側には波形が６個あらわれるのに対し、谷側
には５個あらわれており、その後に続くToffではOFFカ
ウントすなわち波形数で９個OFF期間がおかれるので、
次のTonにおけるスタート相は１つ前のTon同様山側から
入ることになり、全体でトータルすると山側にあらわれ
る波形の占める割合が大きくなる。一方第２図もデュー
ティー比55％であり、始めのTonにおいて、山側に３個
谷側に２個あらわれるが、OFFカウント９のOFF期間をお
いて次のTonでは、スタート相が入れ換わって山側に２
個、谷側に３個あらわれている。したがって全体でみる
と、山側の波形と谷側の波形はほぼ同じ比率である。

すなわち、第４図のようにONカウント数を奇数、OFF
カウント数を偶数でデューティーコントロールすること
でスタート相がTonごとに交互に入れ換わり、しかも
山、谷両側がほぼ同じ比率になるので、変圧器において
消磁効果が生まれ鉄損が減る。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、比較的安価なスイッチ
ング素子を用いて、商用交流電源を半周期単位でONカウ
ント数を奇数、OFFカウント数を偶数としてデューティ
ーコントロールし、充電電流を制御する。したがって交
流波を断続的にスイッチングしても変圧器には、スター
ト相がON期間ごとに山、谷の交互に加わり、しかも全体
として山側と谷側の半周期波がほぼ同じ比率で加わるの
で、消磁効果が生まれて鉄損を小さくすることができる
と共に、変圧器にかかる悪影響を防ぐことができる。ま
た、電源電流のゼロクロス点を常に検知してゼロクロス
点でスイッチングし、デューティーコントロールするの
で、電源側にパルスノイズを誘起することがない等の効
果が得られ、したがって本発明によれば、安いコスト
で、充電効率が高くしかも電源側にノイズを与えること
のない充電装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の充電装置を示す回路図。 第２図は同上のデューティーコントロール例を示す説明
図。 第３図は従来の充電装置におけるデューティーコントロ
ール例を示す説明図。 １は交流電源、２はスイッチング回路、３は変圧器、５
は二次電池、13はデューティーコントロール手段たるマ
イコン。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電源を整流し二次電池に供給する充電
   装置において、変圧器の一次コイル側に接続される電流
   スイッチング素子と、二次電池に流れる充電電流値と前
   記交流電源より与えられる電源電流のゼロクロスタイミ
   ングとに基づいて前記電流スイッチング素子のON、OFF
   を制御するデューティーコントロール手段とを備え、該
   デューティーコントロール手段は電源電流の半周期を単
   位として、ON期間を奇数、OFF期間を偶数のカウント数
   でデューティーコントロールすることを特徴とする充電
   装置。