JP3205731B2 - 自動車用ソケット式チャージャー - Google Patents

自動車用ソケット式チャージャー

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車用ソケット式
チャージャーの改良に係り、特に、自動車のシガライタ
ー用直流12V電源ソケットに挿入するだけで、簡単に
100V電源が商用コンセントから取り出せる自動車電
源であって電力の小さい携帯電話の充電や、シェーバ
ー、二次電池の充電を用途として、小型、軽量化を可能
とした自動車用ソケット式チャージャーに関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、自動車内に家庭用100Vコ
ンセントを取り付け、DC−ACコンバータや昇圧回路
を経由して、100V、55Hzの矩形波電圧を出力
し、一般的な家庭用電化機器や充電器を動作させるため
の使用を目的とした自動車電源は実用化されている。
【0003】特に最近になって、携帯電話やノート型パ
ソコン、携帯磁気プレーヤ、トランシーバー、簡易ワー
プロ等の充電を移動時間中に行ないたいといったニーズ
が高まったことから、100W以下の小型インバータ電
源等がオプションで装着される車両も増えてきている。
【0004】図は従来の自動車用ソケット式チャージ
ャーの一例として15WDC−ACコンバータを示す。
同図において、1は自動車のシガライター用DC12V
の電源ソケット、2はハーネス、3はDC−ACコンバ
ータで、電源スイッチ3a及び100Vコンセント3b
等を有し、ハーネス2を電源ソケット1に接続すること
により、電源スイッチ3aを投入してコンセント3bよ
りAC100Vを取り出すことができる。
【0005】図は従来のDC−ACコンバータ3の回
路構成を示す。同図において、3cは12V電源入力端
子、3dは安定化電源回路、3eは昇圧トランス、3f
は制御IC回路、3gは発振回路、3hは過電圧検出抵
抗、3iは過電圧保護回路、FET1,FET2はFE
Tトランジスタ、3jは出力端子である。
【0006】昇圧トランス3eの1次側のセンターには
DC12Vの安定化電圧が印加され、制御IC回路3f
が発振回路3gからの発振電圧で、FET1,FET2
を交互にオンオフすると、昇圧トランス2次側に矩形波
の400HzAC100Vが発生する。この時の周波数
は50〜60Hzが理想であるが、その場合は15W出
力でも大型の昇圧トランスが必要となる。そこで、周波
数を400Hz程度まで上げると、昇圧トランスの効率
が上がり小型化できる。
【0007】上述したDC−ACコンバータは充電器に
限定すれば、400Hzの矩形波でも充電可能である
が、他の用途では実用にならない場合もある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の自動車
用ソケット式チャージャーは、昇圧トランスのサイズ、
重量の影響により、15W程度の小型電源であっても一
定の取付スペースを必要とする。
【0009】しかしながら、上記のような自動車電源は
現時点では装着されていない車両の方が多い。実際のと
ころ、不要と考えるドライバーにとっては、邪魔な存在
となる。これは電源の多くがトランスを含み大きく重い
ものであり、冷却ファンの音や、熱を発生するといっ
た、マイナス面があることによる。またコストアップと
なることも大きい。
【0010】実際のところ、10W以下で充電できる携
帯電話の充電を行なうために、大きく重い100W電源
を装着することは合理的でない。そこで機種専用の降圧
電源を装着し、12Vを2〜3V程度に降圧し、様々な
コネクターには対応できないものの、一機種専用で充電
可能なテレホンチャージャーが実用化されている。この
場合、小型、軽量となるが、多種多様な携帯電話には対
応できないので、電話機を買い替える都度チャージャー
も買い替える必要を生じていた。
【0011】そこで、W数を15W以下に下げた小型の
100V電源も実用化されている。これなら、どのよう
な携帯電話にも対応できる。但し交流電圧を100Vに
昇圧するためにはトランスが不可欠で、小型とはいえ一
定の重さがあり、結局シガライターソケットからハーネ
ス類を経由して100Vコンセントに至るまでの装置は
必要となる。シガライターソケットからハーネス類を引
き回すこと自体、運転の邪魔になる等、煩わしさがあ
り、装着場所には苦慮することに変わりない。
【0012】そこで本発明の目的は、昇圧トランスが不
要で、しかもシガライターソケットからハーネス類を引
き回す必要のない小型軽量の自動車用ソケット式チャー
ジャーを提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の自動車用ソケット式チャージャーは、自動
車のシガライター用直流電源ソケットに挿脱可能なプラ
グと、上記プラグに接続された直流マイナス昇圧回路、
直流プラス昇圧回路のいずれかでなる昇圧回路と、上記
昇圧回路の出力に接続された商用コンセントと、を備
え、該昇圧回路及び商用コンセントは上記プラグに一体
的に組み込まれていることを要旨とする。
【0014】 本発明において、上記昇圧回路は、上記プ
ラグに接続されたPチャンネルFET、該Pチャンネル
FETに接続されたチョークコイル、上記Pチャンネル
FETを制御する制御IC回路及び上記チョークコイル
の発生するサージ電圧を直流電圧に整流する平滑回路か
ら構成してもよい。
【0015】 また本発明において、上記昇圧回路は、上
記プラグに接続されたチョークコイルと、該チョークコ
イルに接続されたNチャンネルFET、上記チョークコ
イルの発生するサージ電圧を直流電圧に整流する平滑回
路から構成してもよい。
【0016】
【発明の実施の形態】図1は本発明の自動車用ソケット
式チャージャーの一実施形態を示す。同図において、1
0は自動車のシガライター用DC12Vの電源ソケッ
ト、P1(P2,P3)は該電源ソケットに挿脱可能な
プラグ、12は該プラグP1(P2,P3)内に一体的
に組み込まれているAC用商用コンセント、13はプリ
ント基板、14はヒューズ、15は発光ダイオード、2
0は上記プラグP1(P2,P3)の先端に設置した入
力端子、20aは入力端子20を付勢するばね、21は
プラグP1(P2,P3)の外周部に設置した弾性を有
するアース端子である。プラグP1(P2,P3)は電
源ソケット10に挿入される時、補強用のクッション材
16を図示の如く装着してプラグP1(P2,P3)を
固定する。またAC用商用コンセント12のコンセント
挿脱面12aにはテーパーがつけてあり、発光ダイオー
ド15は自動車用ソケット式チャージャーを使用可能な
正常時には緑、使用できない異常時には赤を発光するよ
うになっている。なお、発光ダイオード15は、緑色用
のものだけでもよく、赤色用のものはなくてもよい。
【0017】 図2はプラグP1及びプリント基板13上
に形成されるDC−DCコンバータ回路を示す。同図に
おいて、P1はプラグ、11aは直流マイナス昇圧回
路、12はAC用商用コンセント、15は上記発光ダイ
オード、20はシガライター用DC12V電源の入力端
子、21はアース端子、22は保護ダイオード、23は
PWM(パルス幅変調)制御IC回路、24はPチャン
ネルFET、25はチョークコイル、26は平滑回路
で、ダイオードD1及びコンデンサC1から成る。27
は出力電圧分圧抵抗、28は出力電圧フィードバックパ
ス、29は該コンセントに接続される負荷、30は2次
電池、31は4つのダイオードでなる全波整流回路であ
る。
【0018】 シガライター用DC12Vの電源ソケット
10にプラグP1を挿入すると、上述したDC−DCコ
ンバータ回路にDC12Vの電圧が印加され、PWM制
御IC回路23が発振を開始することによりPチャンネ
ルFET24はオン、オフを繰り返す。PチャンネルF
ET24の下流にあるチョークコイル25はインピーダ
ンスが低いため、PチャンネルFET24のオン時には
大電流が流れる。上記オン、オフの周波数が高い(数1
0kHz)と、オン時の電流値はチョークコイル25の
インダクタンスの影響を受け、オン時間が長い程大きく
なる。
【0019】 PチャンネルFET24がオフした瞬間、
チョークコイル25より逆起電圧が発生し、−100V
以上のサージ電圧32となる。毎秒、数万発のサージ電
圧32を発生させ、これを平滑回路26のダイオードD
1を介してコンデンサC1に加えて積分すると、直流の
−100Vが発生する。この−100Vを分圧抵抗27
により分圧し、パス28を介してフィードバックさせ
て、PWM制御IC回路23でモニターしながら、PW
Mにおけるオン時間をデューティ制御することによって
−100Vの出力電圧を負荷に関係なく一定化できる。
この−100Vの出力電圧を2次電池30に印加する。
【0020】 携帯電話用チャージャーのように、2次電
池30が全波整流回路31を含む場合、2次電池30に
は左方向に電流が流れるが、これは+100Vの出力電
圧を印加する場合も同じである。AC100Vを印加す
る場合も同じ方向であり、結局、図2のコンバータ回路
により、全波整流回路を用いる携帯電話や、シェーバ
ー、2次電池用チャージャー等の多くは充電できる。ま
た上記コンバータ回路において、ダイオードD1が左向
き(順方向)であるため、DC12V電圧がデッドショ
ートすることは無く安全である。またPWM制御IC回
路23は、異常時には発振停止させることで、安全が確
保される。
【0021】 図3はDC−DCコンバータ回路の他の構
成例で、図2と同一符号は同一又は類似の回路をあらわ
し、P2はプラグ、11bは直流プラス昇圧回路、2
4’はNチャンネルFETで、直流プラス昇圧回路11
bの1部を構成するチョークコイル25はNチャンネル
FET24’の上流側に接続されており、これにより発
生する逆起電圧(サージ電圧)32’はマイナスではな
く、プラス100Vとなる。
【0022】
【発明の効果】以上説明した所から明らかなように本発
明によれば、下記のような実用上優れた効果が得られ
る。 (i)家庭用100V電源でのみ充電可能な携帯電話
や、シェーバー、二次電池類の多くを、自動車内で充電
でき、シガライターソケットに一体化されたコンセント
となるため、ハーネスレス且つ小型、軽量で邪魔になら
ない電源が得られる。 (ii)直流のマイナス100V前後で充電することで、
負荷のデッドショートに対してもダイオードが、電流を
阻止するため、安全である。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の自動車用ソケット式チャージ
ャーの一実施形態の概略構成図、(b)はその正面図で
ある。
【図2】上記実施形態におけるDC−DCコンバータ回
路の一構成例を示す回路図である。
【図3】DC−DCコンバータ回路の他の構成例を示す
回路図である。
【図4】従来の自動車用ソケット式チャージャーの概略
構成図である
【図5】従来のDC−ACコンバータ回路の一構成図で
ある
【符号の説明】
10 シガライター用電源ソケット 11a 直流マイナス昇圧回路 11b 直流プラス昇圧回路 12 AC用商用コンセント 13 プリント基板 23 PWM制御IC回路 24 PチャンネルFET 25 チョークコイル 31 全波整流回路 P1,P2 プラグ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36 B60R 16/00 - 17/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自動車のシガライター用直流電源ソケッ
    トに挿脱可能なプラグと、 上記プラグに接続された直流マイナス昇圧回路、直流プ
    ラス昇圧回路のいずれかでなる昇圧回路と、 上記昇圧回路の出力に接続された商用コンセントと、を
    備え、該昇圧回路及び商用コンセントは上記プラグに一
    体的に組み込まれていることを特徴とする自動車用ソケ
    ット式チャージャー。
  2. 【請求項2】 上記昇圧回路は、上記プラグに接続され
    たPチャンネルFET、該PチャンネルFETに接続さ
    れたチョークコイル、上記PチャンネルFETを制御す
    る制御IC回路及び上記チョークコイルの発生するサー
    ジ電圧を直流電圧に整流する平滑回路から成ることを特
    徴とする請求項1記載の自動車用ソケット式チャージャ
    ー。
  3. 【請求項3】 上記昇圧回路は、上記プラグに接続され
    たチョークコイルと、該チョークコイルに接続されたN
    チャンネルFET、上記チョークコイルの発生するサー
    ジ電圧を直流電圧に整流する平滑回路から成ることを特
    徴とする請求項1記載の自動車用ソケット式チャージャ
    ー。
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