JP2000060013A

JP2000060013A - 蓄電池充電制御装置

Info

Publication number: JP2000060013A
Application number: JP10253176A
Authority: JP
Inventors: Morio Horiguchi; 護雄堀口; Noritoshi Yamaguchi; 文紀山口
Original assignee: Net Corp
Current assignee: Net Corp
Priority date: 1998-08-05
Filing date: 1998-08-05
Publication date: 2000-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】突入電流等の影響の無い、廉価でより安全度の
高い蓄電池充電制御装置を実現すること。【解決手段】主および従蓄電池間にスイッチ手段を設
け、スイッチ手段の開から閉への移行時にはそのＯＮ抵
抗が徐々に低くなり、閉から開への移行時には急峻に開
となるよう構成し、主蓄電池の端子電圧が従蓄電池の端
子電圧に対して第一の設定電圧分以上高くなりかつ、主
蓄電池の端子電圧が第二の設定電圧よりも高くなったこ
とを検出した時に主および従蓄電池間を閉とし、少なく
とも主蓄電池の端子電圧が、従蓄電池の端子電圧に対し
て第一の設定電圧分以上高い電圧まで低下するかまた
は、電流検出手段によって検出される電流値が所定の設
定値よりも高くなったことを検出した時に主および従蓄
電池間を開とするように制御する構成を取ること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主となる蓄電池に
対して従となる蓄電池が接続された複数の蓄電池を含む
系に対して、主となる蓄電池を優先しつつ全ての蓄電池
をバランスよく充電するための充電技術に属するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】キャンピングカー等のような多くの後付
け負荷を搭載する車両においては、一般の車両のよう
に、一つの蓄電池で全ての負荷を賄うことはできない。
従って通常は、主となる蓄電池に対して、サブバッテリ
ーと呼ばれる従の蓄電池をユーザー側で搭載している。
そしてこれら複数のバッテリーは、オルタネーターに対
して並列に接続されることになり、走行中にあっては全
ての蓄電池に対して、一様にオルタネーターの電圧が印
加されるようになる。このような構成であるため、従蓄
電池が満充電であっても電圧が印加され続けて過充電状
態になりやすく、従蓄電池が短期間で劣化してしまうと
いう問題がある。この原因の一つとしては、キャンピン
グカーにおいて従蓄電池で賄われる負荷として冷蔵庫や
電子レンジ等が考えられ、平日においては所有者が通勤
等のために使用するケースが殆どであり、従蓄電池の放
電される機会が少ないことから、走行中充電によって過
充電状態になってしまうことが考えられる。

【０００３】このような問題を解決するため、例えば特
開平６−２０５５３７号公報に記載されているような蓄
電池充電制御システムが、すでに提案されている。例え
ば、上記従来の蓄電池充電制御システムは、従となる第
２の蓄電池（同公報に記載）の電圧を測定し、第２の蓄
電池の過充電保護を行っている。これは、発電手段によ
り充電される第１の蓄電池と、第２の蓄電池との間に接
続される蓄電池充電制御システムであって、両蓄電池間
に流れる電流の大きさおよび方向を検出する電流検出手
段と、両蓄電池の端子電圧を検出する電圧検出手段と、
両蓄電池間を開閉するスイッチ手段とを備え、電圧検出
手段により第１の蓄電池の端子電圧が第１の設定電圧を
越え且つ第２の蓄電池の端子電圧より高いことを検出し
た場合に、スイッチ手段を閉状態に維持して発電手段に
より第２の蓄電池を充電するように制御し、少なくとも
電圧検出手段により第２の蓄電池の端子電圧が第２の設
定電圧を越えたことを検出した場合又は電流検出手段に
より第２の蓄電池側から第１の蓄電池側へ電流が流れた
ことを検出した場合に、スイッチ手段を開状態に維持す
るような制御を行うものである。またこの他にも、特開
平９−７０１４８号公報，特開平９−１０７６３９号公
報に記載されているものもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これらはエンジンが起
動中の場合、エンジンスタート用蓄電池の端子電圧を監
視し、規定の電圧以上になった場合に増設蓄電池を充電
することを開示したものである。さらに、充電電流を安
全な値にするための電流検出機構も開示されている。し
かし、蓄電池間の動作電圧の差等によってどのような問
題が生じ、またそれがどのような具体的手段によって解
決できるかは開示されていない。さらに２つの蓄電池間
のスイッチ手段を単に開閉することで、実質的にどのよ
うな問題が発生するかも開示されていない。実際には、
過電流保護機能を有していたとしても、２つの蓄電池間
に流れる過大な突入電流の影響が極めて深刻な現象とな
って現れることを、本発明者らは知見した。そして、従
蓄電池の劣化要因の主要因の一つになっていることがわ
かった。また、充電制御システム自体の破壊につながる
ことも知見した。この点を以下に説明する。

【０００５】第一には、第１の蓄電池の電圧が所定の電
圧まで上昇し、スイッチ手段が閉となった時、閉になっ
た直後の微少時間内に第２の蓄電池に向かって流れ込む
過大電流である。すなわち、スイッチ手段が閉になった
瞬間に、一瞬ではあるが大電流が流れることが予想され
る。蓄電池の内部抵抗はミリオームレベルであり、例え
小さい電圧差でも、流れる電流は極めて大きくなる。過
電流保護をかけたとしても保護機能が働くまでにタイム
ラグがあり、この間の瞬時大電流により、スイッチ手段
として用いる素子の破壊につながる場合がある。第二に
は、第２の蓄電池から第１の蓄電池に向かって流れる大
電流による影響があげられる。すなわち上述のような充
電制御では、第２の蓄電池の電圧をモニターしつつ、ヘ
ッドライトの点灯などによる第１の蓄電池の電圧低下に
伴い、第２の蓄電池から第１の蓄電池に向かう電流発生
時にスイッチ手段を開くが、スイッチ手段が開になる時
のタイムラグによって、前記と同様の大電流の影響が出
てくる。これは、オルタネーターの能力による要因のみ
ならず、主蓄電池と従蓄電池の間の電圧差によって発生
するものであり、非常に短時間ではあるが数千アンペア
ー程度もの電流値になる場合がある。このような現象
は、スイッチング手段の破壊のみならず、蓄電池側への
影響を考えた場合に重大なものとなる。そして回避措置
のための回路構成も、大きな過電流保護のために極めて
高速のスイッチング制御が必要となり、非常にコスト高
になってしまうという問題を招いている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上述のような問
題を解決し、廉価で、より安全度の高い蓄電池充電制御
装置を実現することを目的としている。このような問題
は、発電手段に接続された主蓄電池とこの主蓄電池に接
続された従蓄電池に対して充電制御を行う蓄電池充電制
御装置であって、主蓄電池の端子電圧を検出する主電圧
検出手段、従蓄電池の電圧を検出する従電圧検出手段、
主蓄電池側から従蓄電池側に向かって流れる電流を検出
する電流検出手段、主および従蓄電池間を開閉するとと
もに、開から閉への移行時にはそのＯＮ抵抗が徐々に低
くなり、閉から開への移行時には急峻に開となるよう構
成され、主蓄電池の端子電圧が従蓄電池の端子電圧に対
して第一の設定電圧分以上高くなりかつ、主蓄電池の端
子電圧が第二の設定電圧よりも高くなったことを検出し
た時に主および従蓄電池間を閉とし、少なくとも主蓄電
池の端子電圧が、従蓄電池の端子電圧に対して第一の設
定電圧分以上高い電圧まで低下するかまたは、電流検出
手段によって検出される電流値が所定の設定値よりも高
くなったことを検出した時に主および従蓄電池間を開と
するように制御されるスイッチ手段、を備えた蓄電池充
電制御装置とすることで解決できる。ここで、電流検出
手段が、主および従蓄電池間に介装された抵抗とこの抵
抗の主および従蓄電池側の電圧を検出する抵抗端電圧検
出手段とを備えたものであって、主および従蓄電池側の
抵抗端電圧差と第三の設定電圧とを比較することによっ
て、主蓄電池側から従蓄電池側に向かって流れる電流の
大きさが検出されるよう構成することが好ましい。

【０００７】以下に本発明の作用を、キャンピングカー
等、多くの後付け負荷を搭載する自動車を例に取って説
明する。発電手段としてのオルタネーターには、その車
の走行用の主蓄電池が接続されている。そして、この主
蓄電池に対してスイッチ手段を介して従蓄電池が接続さ
れている。主蓄電池はエンジンスターターやヘッドライ
ト等の走行用の負荷に対して給電を行い、従蓄電池は冷
蔵庫や電子レンジ等のキャンピングカー専用負荷に給電
を行う。主蓄電池は走行中にオルタネーターから充電さ
れ、ほぼ常時最良の充電状態が維持される。一方、従蓄
電池は前述のキャンピングカー専用負荷への給電に伴い
その容量が低下する。この時、主蓄電池と従蓄電池の電
圧をそれぞれ主電圧検出手段、従電圧検出手段で検出し
ておき、主蓄電池の端子電圧が従蓄電池の端子電圧に対
して第一の設定電圧分以上高くなりかつ、主蓄電池の端
子電圧が第二の設定電圧よりも高いことを検出した時に
主および従蓄電池間を閉（ＯＮ）とし、従蓄電池に対し
て充電を行う。この主蓄電池の端子電圧が、従蓄電池の
端子電圧より第一の設定電圧分以上高いということは、
主蓄電池側から従蓄電池側に向かって従蓄電池の充電電
流を流し得る、換言すれば走行用の主蓄電池優先で、従
蓄電池を充電するということである。これに加え、主蓄
電池の端子電圧が第二の設定電圧よりも高いか否かを検
出することで、単に２つの蓄電池間における電圧差だけ
でなく、走行用という基本機能を受け持つ主蓄電池のみ
を充電すべき状態にあるかどうかを判定することができ
る。このようにして２種類の設定電圧との比較により、
主蓄電池側から従蓄電池側に向かう充電電流のＯＮ／Ｏ
ＦＦ制御が行われる。そして、このＯＮ／ＯＦＦ制御を
行うスイッチ手段は、開から閉への移行時にそのＯＮ抵
抗が徐々に低くなるよう構成され、スイッチ手段に用い
られている素子等への突入電流による電流破壊を防止し
ている。これは、本発明でも過電流保護機能は付加され
るべきものであるが、仮にこのようなＯＮ抵抗の変化を
持たせなかったとすると、例え過電流保護機能を有して
いたとしても、同機能が動作するまでの微少時間内に、
瞬間的な過大電流が流れてしまう危険性があるからであ
る。このＯＮ抵抗の時定数は、例えばスイッチ手段とし
てＦＥＴを用いるような場合には、ゲート抵抗を大きく
することで実現できる。

【０００８】一方スイッチ手段が閉になると、従蓄電池
にオルタネーターからの充電電力が供給されるので、走
行用負荷の軽重によっては主蓄電池の容量が低下し、そ
の端子電圧も低下することになる。この場合はスイッチ
手段を開（ＯＦＦ）にして、主蓄電池のみを優先的に充
電するとともに、何らかの負荷変動によって主蓄電池の
電圧が低下した時、従蓄電池側から主蓄電池側に向かっ
て一時的に流れる大電流も防止しなければならない。こ
のため、少なくとも主蓄電池の電圧が従蓄電池の電圧に
対して、第一の設定電圧分以上高い電圧まで低下した時
点で、スイッチ手段を開として保護をかけている。さら
にスイッチ手段が閉から開に移行するときには、開から
閉になると時とは逆に、急峻にＯＦＦ抵抗が増大するよ
うに構成されている。

【０００９】このような作用により、主，従の２つの蓄
電池を用いながら、両者を最良の状態に維持しつつ過大
電流による保護機能を持たせている。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、図１，図２に基づいて本発
明の実施形態を説明する。なお、図１は原理説明用図、
図２は実施回路例の説明用図であり、一部構成部品は省
略して描いている。図例は、発電手段１（オルタネータ
ー）に接続された主蓄電池３と、この主蓄電池３に接続
された従蓄電池５に対して充電制御を行う蓄電池充電制
御装置７であって、主蓄電池３の端子電圧を検出する主
電圧検出手段９、従蓄電池５の電圧を検出する従電圧検
出手段１１、主蓄電池３側から従蓄電池５側に向かって
流れる電流を検出する電流検出手段１３、主および従蓄
電池３，５間を開閉するとともに、開から閉への移行時
にはそのＯＮ抵抗が徐々に低くなり、閉から開への移行
時には急峻に開となるよう構成され、主蓄電池３の端子
電圧が従蓄電池５の端子電圧に対して第一の設定電圧分
以上高くなりかつ、主蓄電池３の端子電圧が第二の設定
電圧よりも高くなったことを検出した時に主および従蓄
電池３，５間を閉とし、少なくとも主蓄電池３の端子電
圧が、従蓄電池５の端子電圧に対して第一の設定電圧分
以上高い電圧まで低下するかまたは、電流検出手段１３
によって検出される電流値が所定の設定値よりも高くな
ったことを検出した時に主および従蓄電池３，５間を開
とするように制御されるスイッチ手段１５、を備えた蓄
電池充電制御装置７である。

【００１１】ここで本図例のものは、抵抗１７と、この
抵抗１７の主および従蓄電池３，５側の電圧を検出する
抵抗端電圧検出手段１９とを備えたものであり、主およ
び従蓄電池３，５側の抵抗端電圧差と第三の設定電圧と
を比較することで、主蓄電池３側から従蓄電池５側に向
かって流れる電流の大きさが検出されるよう構成されて
いる。

【００１２】以下に、詳細についてを説明する。自動車
側の発電手段１（オルタネーター）には、一般走行用の
主蓄電池３が接続されており、図示しないが自動車の標
準的な負荷が接続されている。さらにこの主蓄電池３に
は、本発明の蓄電池充電制御装置７を介して、従蓄電池
５が接続されている。この蓄電池充電制御装置７は、基
本的には主および従蓄電池３，５間を開閉するためのス
イッチ手段１５と、その制御回路部２１によって構成さ
れている。制御回路部２１は、主電圧検出手段９と従電
圧検出手段１１と電流検出手段１３とを含む電圧検出部
２３と、スイッチ手段１５の開閉制御を行うスイッチン
グ制御部２５と、回路部への供給電源を作り出す電源供
給部２７と、従蓄電池５の過放電を防止する過放電保護
回路部２９と、従蓄電池５の過充電を防止する過充電防
止回路部３１によって構成されている。また、従蓄電池
５の残容量検出表示部３３が付加的に設けられている。

【００１３】以下、さらに各部の作用とともに、本実施
回路例について詳細に説明する。主蓄電池３側には、第
一，第二，第三の３つの分圧抵抗３５，３７，３９が、
また従蓄電池５側には、第四，第五の２つの分圧抵抗４
１，４３が構成され、各動作判定用の電圧として取り出
されている。第一の分圧抵抗３５からの電圧はコンパレ
ーター４５の非反転入力に、第二の分圧抵抗３７からの
電圧はコンパレーター４７の反転入力にそれぞれ供給さ
れ、基準電圧Ｖ_ＲＥＦと比較される。この二つのコンパ
レーター４５，４７のうち、コンパレータ４７により、
主蓄電池３の電圧が第二の設定電圧以上にあるかどうか
を判定する。例えば本例のように１２Ｖ系の蓄電池を使
用する場合、１３．０Ｖでコンパレータ４７の出力が切
り替わるようにしておけばよい。またコンパレータ４５
については、主蓄電池３の過放電を防止するため、例え
ば１２．５Ｖ以下でスイッチ手段を開とするよう設定し
ておけばより安全である。第三の分圧抵抗３９からの電
圧は、電流検出手段１３としてのコンパレーター４９の
反転入力とコンパレーター５１の非反転入力にそれぞれ
導かれている。ここで、コンパレーター４９の非反転入
力には電流検出用抵抗１７の従蓄電池側端子電圧の分圧
が導かれている。この分圧は、可変抵抗器５３によって
任意の所定電圧に設定可能になっており、過電流保護の
基準値となる第三の設定電圧として規定される。一方、
コンパレーター５１の反転入力には従蓄電池５側の第四
の分圧抵抗４１からの電圧が導かれており、この２つの
分圧抵抗３９，４１の値およびコンパレーター５１の動
作により、主蓄電池３と従蓄電池５との間の電圧差を判
定している。この電圧差は、第一の設定電圧として規定
されるものである。ここで、スイッチ手段１５を閉とす
るときはコンパレーター４７と５１の動作に、また開と
するときはコンパレーター４５の動作にそれぞれ依る
が、前記第二の設定電圧よりもより低い電圧になるまで
スイッチ手段を閉状態に維持するようになっている。ま
た第四の分圧抵抗４１からの電圧はコンパレーター５５
の非反転入力にも導かれ、このコンパレーター５５の反
転入力となる基準電圧Ｖ_ＲＥＦと比較することで、従蓄
電池５の電圧を判定している。これは例えば第四の設定
電圧として規定されるものであり、例えば本例では、こ
の電圧が１０Ｖ以下の場合、スイッチ手段を閉としない
ように制御される。これは、従蓄電池５の電圧が異常に
低いと、従蓄電池５の負荷系統に短絡等の事故が発生し
ている可能性があるということであり、充電電圧の印加
によって重大な事故につながるからである。そしてこれ
ら５個のコンパレーター４５，４７，４９，５１，５５
からは、図のようにスイッチング制御部２５のフリップ
フロップ回路５７に出力され、スイッチ手段１５（ここ
ではＮチャンネル型のＰＯＷＥＲＭＯＳＦＥＴ）の
開閉が制御される。

【００１４】スイッチング制御部２５は、主に前記フリ
ップフロップ回路５７とインバータ部５９とチャージポ
ンプ（昇圧）回路６１からなっており、電圧検出部２３
からの出力によって、スイッチ手段１５の開閉制御が行
われる。コンパレーター５１によって主蓄電池３と従蓄
電池５の電圧差を比較し、主蓄電池３の電圧が従蓄電池
５の電圧に対して、第一の設定電圧よりも高いと判定さ
れ、かつコンパレーター４７によって主蓄電池３の電圧
が第二の設定電圧よりも高いと判定された場合は、フリ
ップフロップ回路５７を介してトランジスター６３はＯ
ＦＦとなる。そうすると、コンデンサー６５の電荷は保
持され、インバータ部５９の動作によって、トランジス
ター６７，６９がＯＦＦの時トランジスター７１がＯ
Ｎ、逆にトランジスター６７，６９がＯＮの時トランジ
スター７１がＯＦＦとなる発振動作が行われる。この
時、チャージポンプ回路６１の作用によってＶ_ＢＢの２
倍の電圧がコンデンサー７３に蓄えられ、スイッチ手段
１５は閉状態となり、インバータ部５９の発振が続く限
り閉の状態を維持する。このスイッチ手段１５が閉にな
る時の移行時間は、ゲート遅延抵抗７５によって１ミリ
秒程度に設定され、従蓄電池５に向かうスイッチング時
の突入電流を防止している。このゲート遅延抵抗７５
は、本実施例回路にあっては約５０キロオームに設定さ
れている。これはＦＥＴのゲート抵抗としては、常識的
に使用される抵抗値に比べて極めて高い数値となってい
る。次に、図３を用いて本実施例におけるチャージポン
プ回路６１の作用を説明する。トランジスター７１がＯ
Ｎでトランジスター６９がＯＦＦの時（ａ）には、Ｖ
_ＢＢからのバイアスによって抵抗７７からダイオード７
９、そしてコンデンサー８１へと充電電流が流れ込み、
コンデンサー８１が充電される。次に、発振動作によっ
て、トランジスター７１がＯＦＦでトランジスター６９
がＯＮになった時（ｂ）には、Ｖ_ＢＢとコンデンサー８
１が直列関係になり、コンデンサー７３は、約２×Ｖ
_ＢＢの電圧で充電されることになる。この時にはダイオ
ード７９，８３の向きが逆となるため、コンデンサー７
３，８１の電荷が消失することはない。このコンデンサ
ー７３の蓄積電荷により、スイッチ手段１５のゲートに
２×Ｖ_ＢＢの電圧が印加され続け、インバータ部５９が
発振動作を継続する間は、スイッチ手段が閉状態に維持
される。従って、発電手段１（オルタネーター）から従
蓄電池５への充電が行われる。

【００１５】充電によって従蓄電池５の電圧が上昇した
場合、スイッチ手段１５が閉のままで、例えばセルモー
ターを回すなどして主蓄電池３の電圧が一時的に低下し
たとすると、従蓄電池５側から主蓄電池３側に向かって
大電流が流れる危険性があるため、本発明では、主蓄電
池３の電圧が従蓄電池５の電圧に対して、第一の設定電
圧分以上高い電圧にまで低下した時点で、スイッチ手段
１５を開とするよう制御している。また、従蓄電池５へ
の電流値がコンパレーター４９の動作によって可変抵抗
で決まる第三の設定電圧よりも高いと判定された時も、
過電流保護のためスイッチ手段は開となること、さらに
主蓄電池３の電圧が第二の設定電圧よりもより低い所定
の設定電圧になるとコンパレーター４５の動作によって
スイッチ手段１５を開とすることは、勿論のことであ
る。従蓄電池５の電圧が上昇してくると、コンパレータ
５１の動作を受け、フリップフロップ回路５７の出力に
よってトランジスター６３がＯＮとなる。このトランジ
スター６３がＯＮになるとコンデンサー６５の電荷は放
電され、結果としてチャージポンプ回路６１は停止す
る。これと同時にトランジスター８５もＯＮとなり、ス
イッチ手段１５のゲートが接地電位になる結果、スイッ
チ手段１５が開となる。この時のスイッチ手段の閉から
開への移行は、実質的にトランジスター８５の立ち上が
り時間に支配され、急峻な立ち下がり特性となる。過電
流に対する保護の場合も、コンパレーター４９の作用に
よって上記と同様に、スイッチ手段１５は開となる。

【００１６】このようにして、主蓄電池３の端子電圧が
従蓄電池５の端子電圧に対して第一の設定電圧分以上高
くなりかつ、主蓄電池３の端子電圧が第二の設定電圧よ
りも高くなったことを検出した時に主および従蓄電池
３，５間を閉とし、少なくとも主蓄電池３の端子電圧
が、従蓄電池５の端子電圧に対して第一の設定電圧分以
上高い電圧まで低下するかまたは、電流検出手段１３に
よって検出される電流値が所定の設定値よりも高くなっ
たことを検出した時に主および従蓄電池３，５間を開と
するように制御されることになる。また大きい値のゲー
ト遅延抵抗７５とトランジスター８５の動作によって、
スイッチ手段１５は、開から閉への移行時にそのＯＮ抵
抗が徐々に低くなり、閉から開への移行時には急峻に開
となるよう動作する。

【００１７】次に、従蓄電池５の過放電保護回路部２９
と、過充電防止回路部３１について説明する。過放電保
護回路部２９のコンパレーター８７の反転入力には第五
の分圧抵抗４３からの電圧が、また非反転入力には基準
電圧Ｖ_ＲＥＦがそれぞれ導かれている。また、コンパレ
ーター８９の非反転入力には、第四の分圧抵抗４１から
の電圧が、また反転入力には基準電圧Ｖ_ＲＥＦがそれぞ
れ導かれている。これら２つのコンパレーター８７，８
９のうち、コンパレーター８７により、従蓄電池５が第
五の設定電圧以上（例えば本例では１２．３Ｖ）にある
かが判定され、コンパレーター８９により、同第六の設
定電圧（例えば本例では１０．０Ｖ）以下にあるかが判
定される。従蓄電池５の電圧が第六の設定電圧以下に低
下した場合、フリップフロップ回路９１の出力によりト
ランジスター９３がＯＦＦとなる。これにより、リレー
（コイル）９５により負荷９７へのスイッチが開とな
り、従蓄電池５から負荷９７への給電が停止する。これ
は、キャンピングカーの従蓄電池５には通常は鉛蓄電池
が使用されるが、鉛蓄電池は完全放電させてしまうと、
著しく寿命が短くなってしまうからである。そして第五
の設定電圧以上（通常は本例のように第六の設定電圧以
上の値）になると、この逆の動作によって負荷９７への
給電が回復する。一方、過充電の保護については、前述
のスイッチ手段１５の動作によって防止されるものの、
万が一何らかの要因で従蓄電池５の電圧が異常に上昇し
た場合、強制的に放電させて従蓄電池５を保護する必要
がある。従蓄電池５の電圧が異常に高くなった場合に
は、過充電防止回路部３１のトランジスター９９，１０
１の動作により、従蓄電池５が所定の電圧レベルまで放
電されることになる。

【００１７】従蓄電池５の残容量は、電圧計１０３によ
ってモニターされるようになっており、この電圧計１０
３と電圧計制御回路１０５によって残容量検出表示部３
３が構成されている。続いて、この残容量検出表示部に
３３ついて説明する。基本的な機能は、従蓄電池５の電
圧を導いて三端子レギュレータ１０９で一定電圧（本実
施例では１０Ｖとする）を作り、従蓄電池５の端子電圧
とこの一定電圧との差分を、大容量コンデンサー１１１
をバッファとして電圧計１０３に表示するものである。
最初に満充電状態にある従蓄電池５を接続すると、十分
な端子電圧によってトランジスター１１３がＯＮし、抵
抗１１５とトランジスター１１３を通る電流経路によっ
てコンデンサー１１１が急速充電され、このコンデンサ
ー１１１の端子電圧が電圧計１０３のプラス側に発生す
る。一方、電圧計１０３のマイナス側には、抵抗１１７
とダイオード１１９によって決まる電圧が発生する。こ
のプラス側とマイナス側の電圧差が、電圧計１０３に表
示される。従蓄電池５の充電による電圧上昇につれ、コ
ンデンサー１１１の端子電圧も上昇するが、コンデンサ
ー１１１の充電に要する時間分だけ、電圧計１０３の反
応に時間を要するということになる。一方、負荷９７へ
の給電よって従蓄電池５の電圧が低下してくると、コン
デンサー１１１の電荷はダイオード１２１および抵抗１
２３を通って放電されるので、コンデンサー１１１の端
子電圧の低下とともに電圧計１０３の表示も変わること
になる。この時も抵抗１２３が放電の時定数として働く
結果、電圧計１０３はこの時定数で決まる時間をかけて
反応することになる。一方、満充電状態の電圧にばらつ
きがあっても、電圧計１０３が振り切れないようにして
おく必要がある。このため本実施例では、４直列のダイ
オードユニット１２５を用いている。例えば従蓄電池５
の電圧が、一般的な自動車用バッテリーの満電圧である
１２Ｖとした場合、Ａ点の電圧は三端子レギュレータ１
０９の作用により、２Ｖとなる。一方Ｂ点の電圧は、ダ
イオード１１９の効果によって、約０．７Ｖとなる。従
って、ＡＢ両点間の電圧差である１．３Ｖが、電圧計１
０３に表示される。ここで満電圧が１２Ｖよりも高い従
蓄電池５を接続した場合を考えると、電圧計１０３を振
り切らせることなく、満状態を表示させておくことが望
ましい。仮に１６Ｖとすると、Ｂ点の電圧は０．７Ｖと
なるが、Ａ点の電圧はダイオードユニット１２５が無か
ったとすると６Ｖになるため、ＡＢ両点間の電圧差が
５．３Ｖとなって電圧計１０３が振り切れてしまうか、
または振り切れないように設定すると、満状態で１２Ｖ
の従蓄電池５を接続した時に、残容量が著しく少なく表
示されてしまう。しかしダイオードユニット１２５が有
ると、各ダイオードの立ち上がり電圧が約０．７Ｖであ
るため、Ａ点においては２．８Ｖとなり、２．８Ｖと
０．７Ｖの差である２．１Ｖが、電圧計１０３に表示さ
れることになる。つまり満状態にある従蓄電池５の電圧
に４Ｖ（１６Ｖ−１２Ｖ）の差が有っても、電圧計１０
３としては、０．８Ｖ（２．１Ｖ−１．３Ｖ）の上昇分
にしかならない。このように、従蓄電池５の電圧−１０
Ｖがダイオード４個直列分の立ち上がり電圧（ここでは
例として２．８Ｖ）を越えると、ダイオードユニット１
２５がバイパス路として機能するので、高電圧の従蓄電
池５を接続した場合には、ダイオード１１９とダイオー
ドユニット１２５の端子電圧差が電圧計１０３の指示値
に反映されるのである。しかも通常のダイオードの順方
向を用いることで、電圧計１０３の指示値の変化を、ブ
ロードなものにすることができる。従って接続する従蓄
電池５の満電圧にばらつきがあっても、電圧計１０３が
振り切れてしまうことなく、常に満近傍の残容量として
表示させることができる。

【００１８】また過放電の時には、前述のようにリレー
９５によって負荷９７への給電が停止するが、負荷９７
への給電がカットされる直前には、電圧計１０３はゼロ
近傍（電圧０Ｖではなく蓄電池容量ゼロ）を指している
ことになる。ここで、負荷９７への給電がカットされる
と、当然ながら従蓄電池５の端子電圧は上昇する。この
時に電圧計１０３の指示が上昇してしまうと、従蓄電池
５の容量が回復したような錯覚を起こすことが懸念され
るため、負荷９７への給電が停止した場合であっても残
容量はゼロのまま保持されることが望ましい。本実施例
では、従蓄電池５の電圧が第六の設定電圧以下に低下し
た場合、トランジスター１２７がＯＮになってコンデン
サー１１１の電荷を放電し、電圧計１０３の指示をゼロ
近傍でクランプするようになっている。そして、負荷９
７への給電がカットされた時の電圧上昇に伴う電圧計１
０３の反応を防止するため、第四および第五の分圧抵抗
４１，４３から得られる電圧に差を持たせ、負荷カット
の電圧（第六の設定電圧）に対してその時の従蓄電池５
の電圧回復幅以上高い電圧を負荷復帰、すなわちトラン
ジスター１２７がＯＮする電圧（第五の設定電圧）とし
て設定している。

【００１９】以上のような、電圧による残容量の検出機
構は、電圧の小刻みな変化には対応せず、しかも電圧上
限値近傍ではダイオード１１９およびダイオードユニッ
ト１２５の働きによってその指示精度が鈍くなっている
ため、電圧計の制御装置としても優れたものになる。例
えば本例のような蓄電池の残容量以外にも、潮位や水流
や風速など、瞬間的な高い異常値をカットしたり、短時
間内に発生する小刻みな電圧変化に反応させずに定常的
な変動幅をモニターするような用途に適していると言え
る。

【００２０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、主および
従蓄電池間を開閉するスイッチ手段の開から閉への移行
時にはそのＯＮ抵抗が徐々に低くなり、閉から開への移
行時には急峻に開となるよう構成すること、主蓄電池の
端子電圧が従蓄電池の端子電圧に対して第一の設定電圧
分以上高くなりかつ、主蓄電池の端子電圧が第二の設定
電圧よりも高くなったことを検出した時に主および従蓄
電池間を閉とし、少なくとも主蓄電池の端子電圧が、従
蓄電池の端子電圧に対して第一の設定電圧分以上高い電
圧まで低下するかまたは、電流検出手段によって検出さ
れる電流値が所定の設定値よりも高くなったことを検出
した時に主および従蓄電池間を開とするように制御こと
により、個別の負荷にそれぞれ給電している主および従
蓄電池の両者を、一つの発電手段や給電手段から、突入
電流の心配もなく蓄電池の保護も充分なされた状態で、
安全かつ効率的な方法で充電することが可能となる。特
に、主および従蓄電池間を開閉するスイッチ手段にＦＥ
Ｔを用い、しかもそのゲート抵抗を数十キロオームクラ
スという、通常の電子回路では常識的に設定しない抵抗
値にすることで、複雑な保護回路を用いることなく廉価
な回路構成で、上記の優れた効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蓄電池充電制御装置の原理説明用図

【図２】本発明の蓄電池充電制御装置の実施回路例の説
明用図

【図３】本発明の実施例におけるチャージポンプ回路の
原理説明用図

【符号の説明】

１発電手段３主蓄電池５従蓄電池７蓄電池充電制御装置９主電圧検出手段１１従電圧検出手段１３電流検出手段１５スイッチ手段１７抵抗１９抵抗端電圧検出手段２１制御回路部２３電圧検出部２５スイッチング制御部２７電源供給部２９過放電保護回路部３１過充電防止回路部３３残容量検出表示部３５，３７，３９分圧抵抗４１，４３分圧抵抗４５，４７，４９，５１，５５，８７，８９コンパレ
ーター５３可変抵抗器５７，９１フリップフロップ回路５９インバータ部６１チャージポンプ回路６３，６７，６９，７１，８５，９３，９９トランジ
スター６５，７３，８１，１１１コンデンサー７５ゲート遅延抵抗７７，１１５，１１７，１２１，１２３抵抗７９，８３，１１９，１２１ダイオード９５リレー９７負荷１０１，１１３，１２７トランジスター１０３電圧計１０５電圧計制御回路１０７残容量検出表示部１０９三端子レギュレータ１２５ダイオードユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｒ 31/36 Ｇ０１Ｒ 31/36 ＡＨ０２Ｊ 7/14 Ｈ０２Ｊ 7/14 ＨＦターム(参考） 2G016 CA03 CB11 CB12 CB31 CC01 CC04 CC06 CC08 CC12 CC15 CC23 CD04 CD06 CD07 CD09 CD10 CD14 CE00 2G035 AA16 AA21 AB03 AC01 AC02 AC16 AC19 AD02 AD03 AD04 AD05 AD08 AD10 AD11 AD16 AD17 AD20 AD23 AD50 AD54 5G003 AA07 BA02 CA01 CA11 CC02 DA07 DA11 FA04 GA01 5G060 AA01 BA08 CA13 DA01 DB01 DB03 DB05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発電手段に接続された主蓄電池とこの主蓄
電池に接続された従蓄電池に対して充電制御を行う蓄電
池充電制御装置であって、主蓄電池の端子電圧を検出す
る主電圧検出手段、従蓄電池の電圧を検出する従電圧検
出手段、主蓄電池側から従蓄電池側に向かって流れる電
流を検出する電流検出手段、主および従蓄電池間を開閉
するとともに、開から閉への移行時にはそのＯＮ抵抗が
徐々に低くなり、閉から開への移行時には急峻に開とな
るよう構成され、主蓄電池の端子電圧が従蓄電池の端子
電圧に対して第一の設定電圧分以上高くなりかつ、主蓄
電池の端子電圧が第二の設定電圧よりも高くなったこと
を検出した時に主および従蓄電池間を閉とし、少なくと
も主蓄電池の端子電圧が、従蓄電池の端子電圧に対して
第一の設定電圧分以上高い電圧まで低下するかまたは、
電流検出手段によって検出される電流値が所定の設定値
よりも高くなったことを検出した時に主および従蓄電池
間を開とするように制御されるスイッチ手段、を備えた
蓄電池充電制御装置。
【請求項２】電流検出手段が、主および従蓄電池間に介
装された抵抗とこの抵抗の主および従蓄電池側の電圧を
検出する抵抗端電圧検出手段とを備えたものであって、
主および従蓄電池側の抵抗端電圧差と第三の設定電圧と
を比較することによって、主蓄電池側から従蓄電池側に
向かって流れる電流の大きさが検出されるよう構成され
た、請求項１記載の蓄電池充電制御装置。