JP2010041797A - Battery charger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車載バッテリの充電に好適なバッテリ充電装置に関するものである。 The present invention relates to a battery charger suitable for charging an in-vehicle battery.
従来、例えば自動二輪車の車載バッテリは、小型であり充電容量が小さいため、使用されずに放置される傾向がある冬季の期間に自然放電して充電量が低下する場合がある。またバッテリ能力が低下してくると短い期間でも充電量が低下してしまうため、そのような放置時の充電を行うためのバッテリ充電器がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, for example, an onboard battery for a motorcycle is small and has a small charge capacity. Therefore, the amount of charge may be reduced due to spontaneous discharge during the winter season when the battery tends to be left unused. Moreover, since the amount of charge decreases even in a short period when the battery capacity decreases, there is a battery charger for performing such charging when left unattended.
バッテリ充電器における充電制御として、所定の過充電電圧を超えたら充電を停止してバッテリを保護するようにしているものがある。例えば第1の閾値とそれより低い第2の閾値とを設定し、初期状態として過充電電圧を第1の閾値として設定しておき、バッテリ電圧が第1の閾値を越えたら過充電とみなして過充電電圧を第2の閾値に切り替え、バッテリが放電されたら初期状態に戻すように制御するようにしたものがある(例えば特許文献1参照)。
しかしながら、上記特許文献1では、過充電を検知してから充電を停止するものであるため、バッテリにとって過充電状態になることから劣化の要因となる可能性があるという問題があった。
However, in
一方、バッテリの充電において、できるだけ過充電にならないようにするためには、定電圧電源による規定電圧への充電がある。もしくは、定電流電源による規定電圧への充電を用いて、例えば容量の1/10程度の電流で満充電付近まで充電し、その後充電終了するのが望ましい。 On the other hand, in order to prevent overcharging as much as possible in charging the battery, there is charging to a specified voltage by a constant voltage power source. Alternatively, it is desirable that charging is performed to a specified voltage by a constant current power source, for example, charging to near full charge with a current of about 1/10 of the capacity, and then charging is terminated.
しかしながら、満充電に達して充電を停止した場合にはその後の長期の放置で再度放電してしまうため、放電・充電を繰り返すことになり、頻繁な放電もバッテリの寿命にとって悪影響を及ぼす虞がある。満充電到達後も充電電流を継続して流す充電器があるが、その場合には過充電となり、バッテリの損傷や劣化の要因となってしまう。 However, when full charge is reached and charging is stopped, the battery is discharged again after being left for a long period of time. Therefore, discharging and charging are repeated, and frequent discharging may also have an adverse effect on battery life. . There is a charger that continues the charging current even after full charge is reached, but in that case, overcharging occurs, causing damage or deterioration of the battery.
このような課題を解決して、バッテリ過充電を防止し、必要以上の充電量の低下を防止するために本発明に於いては、充電装置本体と、前記充電装置本体と電源とを接続する電源接続ケーブルと、前記充電装置本体とバッテリとを接続するバッテリ接続ケーブルとを有するバッテリ充電装置であって、前記充電装置本体は、前記電源からの電力により前記バッテリを充電する時にオンするスイッチング手段と、前記バッテリの満充電電圧より低い第1電圧と当該満充電電圧に相当する第2電圧との間で所定の周期で上下する脈動電圧を出力する脈動電圧発生手段と、前記バッテリの電圧と前記脈動電圧とを比較して前記バッテリの電圧が前記脈動電圧よりも低い間だけ前記スイッチング手段をオン駆動する充電制御手段とを有するものとした。 In order to solve such a problem, to prevent overcharge of the battery, and to prevent a decrease in the amount of charge more than necessary, in the present invention, the charging device body, and the charging device body and the power source are connected. A battery charging device having a power connection cable and a battery connection cable for connecting the charging device main body and the battery, wherein the charging device main body is turned on when charging the battery with electric power from the power source. Pulsating voltage generating means for outputting a pulsating voltage that rises and falls in a predetermined cycle between a first voltage lower than the full charge voltage of the battery and a second voltage corresponding to the full charge voltage, and the voltage of the battery Comparing with the pulsation voltage, the battery control device includes a charge control unit that turns on the switching unit only while the voltage of the battery is lower than the pulsation voltage.
特に、前記バッテリの負端子に充電電流を一定にするための定電流回路が接続され、前記バッテリの電圧は、前記バッテリの正端子の電圧から前記負端子の電圧を差し引いて算出されると良い。また、前記スイッチング手段がオフの時に前記バッテリに暗電流を流すための暗電流供給手段が設けられていると良い。 In particular, a constant current circuit for making a charging current constant is connected to the negative terminal of the battery, and the voltage of the battery is preferably calculated by subtracting the voltage of the negative terminal from the voltage of the positive terminal of the battery. . In addition, it is preferable that dark current supply means for supplying dark current to the battery when the switching means is off is provided.
このように本発明によれば、バッテリの充電において、第1電圧と第2電圧との間で上下する脈動電圧とバッテリ電圧とを比較して、バッテリ電圧が満充電電圧に対して低下した場合にはその差分に応じて充電量を変えることから、満充電に近付くに連れて充電電流の供給時間が短くなるため、過充電が生じることのないバッテリ充電を行うことができる。 As described above, according to the present invention, when charging the battery, the battery voltage is compared with the pulsation voltage that rises and falls between the first voltage and the second voltage, and the battery voltage is reduced with respect to the full charge voltage. Since the amount of charge is changed according to the difference, the charging current supply time is shortened as the battery approaches full charge, so that battery charging without overcharging can be performed.
また、請求項2によれば、バッテリの負端子に定電流回路を接続して定電流で充電することにより、バッテリの正端子と負端子との電圧差が、バッテリの負端子に抵抗回路を用いた場合のように変化してしまうことがなく、安定した充電を行うことができる。また、請求項3によれば、満充電でスイッチング手段がオフ状態になってもバッテリに暗電流を流すことにより、自然放電を防止できる。
Further, according to
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図1は本発明が適用された自動二輪車Mの車載バッテリBTを充電するバッテリ充電装置の使用状態を示す全体説明図である。図1に示されるように、バッテリ充電装置1は、充電装置本体2と、電源接続ケーブル3と、バッテリ接続ケーブル4とを有する。車載バッテリBTは、例えば、一般的な自動二輪車用の12V鉛電池であり、正端子および負端子を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall explanatory view showing a usage state of a battery charging device for charging an in-vehicle battery BT of a motorcycle M to which the present invention is applied. As shown in FIG. 1, the
電源接続ケーブル3の一端は充電装置本体2に接続され、他端は公知のプラグ3bにより電源としての例えば一派家庭用の100V商用交流電源となるコンセントPWに接続されている。バッテリ接続ケーブル4の一端は充電装置本体2に接続され、他端は車載バッテリBTに接続されている。
One end of the
充電装置本体2は、図2示されるように箱型形状をなす。充電装置本体2の側面には、電源接続ケーブル3の一端に設けられた端子3aを着脱自在に接続するための電源端子孔5aと、バッテリ接続ケーブル4の一端に設けられた端子4aを着脱自在に接続するためのバッテリ端子孔5bとが設けられている。バッテリ接続ケーブル4の他端には、車載バッテリBTの正負の各端子に接続可能な例えば2つのワニ口クリップからなる端子4bが設けられている。
The charging device
充電装置本体2の表面には、車載バッテリBTのバッテリ電圧を表示するモニタ23と、車載バッテリBTが充電中であることを表示する表示灯24と、車載バッテリBTの充電が完了していることを表示する表示灯25とが設けられていても良い。表示灯24・25は、例えばLEDであって良い。なお、これらの制御については、後述する回路から容易に構成可能であり、また本発明とは直接関係ないため省略する。
On the surface of the charging device
次に、図3を参照して、バッテリ充電装置1の回路構成について示す。なお、図3には、電源PWおよび車載バッテリBTと接続した状態が示されている。図3に示されるように、バッテリ充電装置1内には、電源接続ケーブル3が接続される直流電源2aと、直流電源2aとバッテリBTの正端子(+)とを適宜接続するためのスイッチング手段としてのスイッチング素子FETと、スイッチング素子FETのゲートを制御するための充電制御回路2bと、バッテリBTの負端子(−)と充電制御回路2bとを接続するラインに接続された平滑回路CRおよび定電流回路Riとが設けられている。さらに、スイッチング素子FETと並列に暗電流供給手段としての暗電流通電用抵抗Rdが設けられている。なお、上記定電流回路Riは、バッテリBTに充電する時の充電電流を定電流化するためのものであり、例えば半導体素子からなる。平滑回路CRはコンデンサと抵抗とを組み合わせた公知の回路である。
Next, a circuit configuration of the
充電制御回路2bには、上記したスイッチング素子FETのゲートを制御するためのゲート制御端子O1と、バッテリBTの正端子(+)と接続されたバッテリ電圧検出端子I1と、バッテリBTの負端子(−)と接続された0点検出端子I2とが設けられている。充電制御回路2bは、例えば図4に示されるように、バッテリ電圧検出端子I1のバッテリ印加電圧Voから0点検出端子I2の0点電圧Viを差し引いたバッテリ電圧Vbを出力する差動アンプAP1と、脈動電圧としての例えば鋸歯波形状の鋸歯電圧Vrを出力するランプ回路LP1と、差動アンプAP1の出力Vbと鋸歯電圧Vrとを比較して比較結果をスイッチング素子FETのゲートを制御するパルス状のゲート電圧Vgとして出力するコンパレータCP1とにより構成されていて良い。なお、この構成を1チップマイコンで実現しても良い。
The
上記0点電圧Viは定電流回路Riによる電圧であり、定電流回路Riの抵抗をRiで表すと、充電時にバッテリに流れる充電電流Ibは、Vi/Riとなり、一定である。そして、CR回路により0点電圧Viは平滑化されて0点検出端子I2に入力される。上記した各電圧の関係は、図3に示されるように、Vb=Vo−Viとなる。 The zero point voltage Vi is a voltage by the constant current circuit Ri. When the resistance of the constant current circuit Ri is represented by Ri, the charging current Ib flowing to the battery at the time of charging is Vi / Ri and is constant. The zero point voltage Vi is smoothed by the CR circuit and input to the zero point detection terminal I2. The relationship between the voltages described above is Vb = Vo-Vi as shown in FIG.
また、鋸歯電圧Vrは、図5の上段部分に示されるように、第2電圧VLから第1電圧VHに至るまで漸増して、第1電圧VHに達したら第2電圧VLに切り替わり、それを所定の周期で順次繰り返す鋸歯波形となって出力される。 Further, as shown in the upper part of FIG. 5, the sawtooth voltage Vr gradually increases from the second voltage VL to the first voltage VH and switches to the second voltage VL when reaching the first voltage VH. A sawtooth waveform that is sequentially repeated at a predetermined cycle is output.
また、コンパレータCP1で鋸歯電圧Vrとバッテリ電圧Vb(二点鎖線)とを比較し、バッテリ電圧Vbが鋸歯電圧Vr以下になった間だけコンパレータCP1からハイレベル電圧が出力され、そのハイレベル電圧が上記したゲート制御端子Vgからゲート電圧Vgとして出力される。これにより、スイッチング素子FETはゲート電圧Vgが出力されている時間だけオンする。 Further, the comparator CP1 compares the sawtooth voltage Vr with the battery voltage Vb (two-dot chain line), and the comparator CP1 outputs a high level voltage only while the battery voltage Vb is equal to or lower than the sawtooth voltage Vr. The gate control terminal Vg outputs the gate voltage Vg. As a result, the switching element FET is turned on only for the time during which the gate voltage Vg is output.
このようにして構成されたバッテリ充電装置1による充電制御要領について図6を参照して示す。なお、この図6は本発明における充電制御要領を分かり易く示したものである。図5の二点鎖線で示されるように自然放電などによりバッテリ電圧Vbが漸減ると、その電圧低下に応じてゲート電圧Vgが出力される時間(パルス幅)が増大する。図6に示されるように、バッテリ電圧Vbが満充電電圧に相当する第1電圧VHより下がったら、スイッチング素子FETのオン時間の増大に応じて充電電流Ibが流れる時間も増大する。また、バッテリ電圧Vbが充電を開始すべき第2電圧VLを設定しておく。この第2電圧VLは、上記した鋸歯電圧Vrの最小電圧に対応し、したがってバッテリ電圧Vbが第2電圧VL以下になっている間は、コンパレータCP1の比較結果として出力されるハイレベル電圧が常時出力状態(パルス幅100%状態)となるため、充電電流Ibが常時流れ、バッテリ充電装置1は100%充電状態となる。
A charging control procedure by the
そして、バッテリBTが充電されてきて、バッテリ電圧Vbが上昇して第2電圧VL以上になったら、再度バッテリ電圧Vbと鋸歯電圧Vrとの比較結果に応じてスイッチング素子FETがオン/オフする。バッテリ電圧Vbが第1電圧VHに近付くに連れて充電電流Ibの流れる時間が短くなり、バッテリ電圧Vbが第1電圧VHに達したら充電電流Ibの供給は無くなり、充電停止状態となる。なお、本制御ではバッテリ電圧Vbの減少に応じて充電電流Ibのパルス幅が増大するため、バッテリBTが劣化していない状態での充電制御においては、バッテリ電圧Vbは第2電圧VL以下まで減少するようなことはなく、常に第1電圧VHに近い状態に維持されることとなる。 When the battery BT is charged and the battery voltage Vb rises and becomes equal to or higher than the second voltage VL, the switching element FET is turned on / off again according to the comparison result between the battery voltage Vb and the sawtooth voltage Vr. As the battery voltage Vb approaches the first voltage VH, the time during which the charging current Ib flows is shortened. When the battery voltage Vb reaches the first voltage VH, the charging current Ib is not supplied and the charging is stopped. In this control, the pulse width of the charging current Ib increases in accordance with the decrease in the battery voltage Vb. Therefore, in the charging control in a state where the battery BT is not deteriorated, the battery voltage Vb decreases to the second voltage VL or less. There is no such thing, and the state is always maintained close to the first voltage VH.
このように、バッテリBTの充電において、満充電(VH)に近付くに連れて充電電流Ibの供給時間が短くなっていくことから、結果として過充電が生じることのないバッテリ充電装置を達成することができる。なお、1チップマイコン化した場合には、ブラシレスモータなどで用いられているPWM制御を適用可能であり、制御を容易に構成でき、制御装置を安価に構成し得る。 As described above, in charging the battery BT, the supply time of the charging current Ib is shortened as it approaches full charge (VH), and as a result, a battery charger that does not cause overcharging is achieved. Can do. In the case of a one-chip microcomputer, the PWM control used in a brushless motor or the like can be applied, the control can be easily configured, and the control device can be configured at low cost.
なお、充電停止状態であっても、その時にはスイッチング素子FETがオフしているが、上記した暗電流通電用抵抗Rdを介して暗電流Idが流れるようになっている。この暗電流Idは、対象となるバッテリBTの自然放電分に相当する値に設定されていると良い。これにより、満充電後に自然放電により再び放電状態になってしまうことが防止され、放電と充電とを繰り返すことによるバッテリの寿命低下を防止することができる。 Even when the charging is stopped, the switching element FET is turned off at that time, but the dark current Id flows through the dark current energizing resistor Rd. The dark current Id is preferably set to a value corresponding to the natural discharge of the target battery BT. As a result, it is possible to prevent the battery from being discharged again due to natural discharge after full charge, and to prevent a decrease in battery life due to repeated discharge and charge.
また、上記実施形態のランプ回路LP1で発生する脈動電圧波形は、鋸歯波形に限られず、三角波など他の波形であって良い。 Further, the pulsating voltage waveform generated in the ramp circuit LP1 of the above embodiment is not limited to the sawtooth waveform, and may be another waveform such as a triangular wave.
1 バッテリ充電装置
2 充電装置本体
2a直流電源
2b 充電制御回路
3 電源接続ケーブル
4 バッテリ接続ケーブル
BT 車載バッテリ
CP1 コンパレータ
FET スイッチング素子
LP1 ランプ回路
PW 電源
Rd 暗電流通電用抵抗
Ri 定電流回路
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記充電装置本体は、前記電源からの電力により前記バッテリを充電する時にオンさせるスイッチング手段と、
前記バッテリの満充電電圧より低い第1電圧と当該満充電電圧に相当する第2電圧との間で所定の周期で上下する脈動電圧を出力する脈動電圧発生手段と、
前記バッテリの電圧と前記脈動電圧とを比較して前記バッテリの電圧が前記脈動電圧よりも低い間だけ前記スイッチング手段をオンさせる充電制御手段とを有することを特徴とするバッテリ充電装置。 A battery charging device having a charging device body, a power connection cable for connecting the charging device body and a power source, and a battery connection cable for connecting the charging device body and a battery,
The charging device main body is a switching means that is turned on when the battery is charged with power from the power source;
Pulsating voltage generating means for outputting a pulsating voltage that rises and falls in a predetermined cycle between a first voltage lower than the full charge voltage of the battery and a second voltage corresponding to the full charge voltage;
A battery charging device comprising charge control means for comparing the battery voltage with the pulsating voltage and turning on the switching means only while the battery voltage is lower than the pulsating voltage.
前記バッテリの電圧は、前記バッテリの正端子の電圧から前記負端子の電圧を差し引いて算出されることを特徴とする請求項1に記載のバッテリ充電装置。 A constant current circuit for making the charging current constant is connected to the negative terminal of the battery,
The battery charging device according to claim 1, wherein the voltage of the battery is calculated by subtracting the voltage of the negative terminal from the voltage of the positive terminal of the battery.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008200861A JP2010041797A (en) | 2008-08-04 | 2008-08-04 | Battery charger |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017511108A (en) * | 2014-03-25 | 2017-04-13 | テック、グローバル、ソシエタ、レスポンサビリタ、リミタータTek Global S.R.L. | Apparatus and method for charging a battery |
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2008
- 2008-08-04 JP JP2008200861A patent/JP2010041797A/en active Pending
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