(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスの二次側の誘起電圧を整流してバッテリーの充電電圧とし、該充電電圧を検出して前記トランスの一次側に接続したスイッチング素子のオン、オフ制御を行うスイッチング制御部を備えたバッテリー充電装置に於いて、
前記バッテリーの充電電圧を印加するように直列接続した複数の抵抗からなる分圧抵抗と、
該分圧抵抗による分圧電圧を前記スイッチング制御部に入力すると共に、該分圧抵抗の中の少なくとも１個の抵抗と並列に接続した前記バッテリーの温度に従って抵抗値が低下する温度検出用のサーミスタとダイオードとの直列回路と、
前記サーミスタと前記ダイオードとの接続点の電圧を印加する第４の抵抗と、
該第４の抵抗の両端の電圧が正常範囲内であるか否かを基準電圧と比較し、正常範囲内でない時に、前記バッテリーの充電電圧を低下させる方向の電圧を前記スイッチング制御部に入力する比較回路と
を備えたことを特徴とするバッテリー充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、比較的簡単な構成により、バッテリーの温度特性に対応したトリクル（Ｔｒｉｃｋｌｅ）充電を可能とするバッテリー充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の電気機器に動作電力を供給する場合のバックアップ電源装置として、バッテリーを利用する場合が一般的であり、その場合のバッテリーは、常に満充電状態として、バックアップ給電が所定時間継続可能の状態とする必要がある。このバッテリーは温度に対応して端子電圧が変化するものであるから、バッテリーの充電装置は、バッテリーの温度を検出して充電制御を行う構成が適用されている。例えば、図５は従来例のバッテリー充電装置の要部を示すもので、ＢＡＴはバッテリー、ＴＨはバッテリーの温度を検出する為のサーミスタ、Ｄは負荷（図示を省略）にバッテリーＢＡＴから給電すると共に逆流防止用のダイオード、Ｔはトランス、ＳＷは電界効果トランジスタ等のスイッチング素子、ＲＥＣは整流平滑回路、ＲＣはダイオード、Ｒ１，Ｒ２は抵抗、ＣＯＮＴ１はスイッチング素子のオン、オフを制御するスイッチング制御部、ＣＯＮＴ２はサーミスタＴＨにより検出した温度とバッテリーＢＡＴの温度特性との関係を、ソフトウェア処理によって求めて、バッテリーＢＡＴの充電電流を示す制御情報を作成し、その制御情報をスイッチング制御部ＣＯＮＴ１に入力するマイクロプロセッサである。
【０００３】
スイッチング素子ＳＷをスイッチング制御部ＣＯＮＴ１により制御して、トランスＴの一次巻線に供給する電流をオン、オフ制御し、トランスＴの二次巻線に誘起した電圧を整流平滑回路ＲＥＣにより整流して平滑化し、ダイオードＲＣを介してバッテリーＢＡＴを充電する。又整流出力電圧を抵抗Ｒ１，Ｒ２による分圧電圧としてスイッチング制御部ＣＯＮＴ１に入力する。又マイクロプロセッサＣＯＮＴ２は、バッテリーＢＡＴの温度をサーミスタＴＨにより検出して入力した温度情報と、バッテリーＢＡＴの温度特性とを基に、現在の温度に於ける充電完了としての電圧を求めて、スイッチング制御部ＣＯＮＴ１を制御する。それによって、バッテリーＢＡＴの温度に対応した充電処理を実行するものである。又充電完了後のトリクル充電制御に於いても、バッテリーＢＡＴの温度に対応してトリクル充電を行うことになる。
【０００４】
又各種の電子機器等を負荷とし、商用交流電源から所望の電圧に変換して動作電力を供給し、商用交流電源の障害発生時には、バッテリーを予備電源として負荷に電力を供給する構成に於いて、商用交流電源が健全な時に、バッテリーの周囲温度を検出し、検出した温度に対応して、バッテリーのトリクル充電を行う手段が知られている（例えば、特許文献１参照）。又バッテリーの温度をサーミスタにより検出し、充電完了に近付いた時点で、ＡＤ変換部のレンジ切替えを行って、満充電状態に制御する手段も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
又バッテリーに充電する充電装置に制御部としてマイクロプロセッサを設け、バッテリーの温度を検出するサーミスタに流れる電流と、バッテリーの充電電流とが一部の経路で重畳されて流れる分を、充電装置のマイクロプロセッサにより補正演算して、サーミスタによるバッテリーの温度検出電圧を求め、バッテリーの急速充電及びトリクル充電を行う手段が提案されている（例えば、特許文献３参照）。又バッテリーの温度をサーミスタにより検出し、マイクロプロセッサにより充電回路を制御して、バッテリーを急速充電とトリクル充電との切替制御を行う手段が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開昭６０−１０６３３６号公報
【特許文献２】特開平５−９５６３５号公報
【特許文献３】特開平６−２０９５３１号公報
【特許文献４】特開平１１−２８９６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
バッテリーは、温度により充放電特性が変化するものであり、従って、温度を検出して充電特性を制御する構成が一般的となっている。充電特性を制御する手段としては、例えば、前述の特許文献２，３、４等に示されているように、マイクロプロセッサを用いて、サーミスタ等により検出した温度と、バッテリーの電圧とを基に、バッテリーの温度特性に基づいた充電電圧を求めて、バッテリーの充電を行う手段が一般的である。しかし、マイクロプロセッサは、抵抗やコンデンサ等の電子部品に比較した高価であり、生産数量が比較的少ない場合は、部品コストが占める割合が多くなって、コスト的な問題が生じる。又バッテリーの温度検出用のサーミスタは、バッテリーに接近して取り付けることになるが、サーミスタの接続配線の断線が発生すると、バッテリを温度特性に従って充電することが不可能となり、バッテリーを満充電状態として、バックアップ電源の役目を果たすように制御することが不可能となる問題もある。
【０００７】
本発明は、前述の従来の問題点を解決するものであり、比較的簡単な構成で、且つ廉価な部品を用いてコストダウンを図り、且つ信頼性を向上できるバッテリー充電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のバッテリー充電装置は、トランスの二次側の誘起電圧を整流してバッテリーの充電電圧とし、この充電電圧を検出して前記トランスの一次側に接続したスイッチング素子のオン、オフ制御を行うスイッチング制御部を備えたバッテリー充電装置であって、バッテリーの温度を検出する感温抵抗素子のサーミスタと、バッテリーの充電電圧を印加するように直列接続した複数の抵抗からなる分圧抵抗とを含み、この分圧抵抗の中の少なくとも１個の抵抗と並列に前記サーミスタを接続し、分圧抵抗による分圧電圧を前記スイッチング制御部に入力するように接続した構成を有するものである。
【０００９】
又バッテリーの充電電圧を印加するように直列接続した複数の抵抗からなる分圧抵抗と、この分圧抵抗による分圧電圧をスイッチング制御部に入力すると共に、分圧抵抗の中の少なくとも１個の抵抗と並列に接続したバッテリーの温度検出用のサーミスタとダイオードとの直列回路と、サーミスタとダイオードとの接続点の電圧を印加する第４の抵抗と、この第４の抵抗の両端の電圧が正常範囲内であるか否かを基準電圧とを比較し、正常範囲内でない時に、バッテリーの充電電圧を低下させる方向の電圧を、スイッチング制御部に入力する比較回路とを備えている。
【００１０】
又バッテリーの温度に従って抵抗値が上昇する感温抵抗素子と、バッテリーの充電電圧を印加するように複数の抵抗を直列接続して分圧した電圧をスイッチング制御部に入力する分圧抵抗とを含み、この分圧抵抗の中の少なくとも１個の抵抗と並列に、感温抵抗素子を接続した構成を有するものである。
【発明の効果】
【００１１】
従来例のバッテリー充電装置に於けるマイクロプロセッサ等を使用することなく、分圧抵抗の中の少なくとも１個の抵抗と並列感温抵抗素子を接続し、バッテリーの温度に対応した充電電圧を出力するように、スイッチング制御部に入力する温度検出情報と充電電圧との関連を基にした制御構成により、バッテリーの温度に従った充電電圧を出力することが可能であり、又個別部品により構成することが可能であるから、経済的な構成とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のバッテリー充電装置は、図１を参照すると、トランスＴの二次側の誘起電圧を整流してバッテリーＢＡＴの充電電圧とし、この充電電圧を検出して、トランスＴの一次側に接続したスイッチング素子ＳＷのオン、オフ制御を行うスイッチング制御部ＣＯＮＴを備えたバッテリー充電装置であって、バッテリーＢＡＴの温度を検出する感温抵抗素子のサーミスタＴＨと、バッテリーＢＡＴの充電電圧を分圧して前記スイッチング制御部ＣＯＮＴに入力する複数の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３からなる分圧抵抗とを備え、その分圧抵抗の中の例えば１個の抵抗Ｒ３と並列にサーミスタＴＨを接続した構成を備えている。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の実施例１の説明図であり、ＢＡＴはバッテリー、ＴＨは温度により抵抗値が低下する特性の感温抵抗素子としてのサーミスタ、Ｄは負荷（図示を省略）にバッテリーＢＡＴから給電すると共に逆流防止用のダイオード、Ｔはトランス、ＳＷは電界効果トランジスタ等のスイッチング素子、ＲＥＣは整流用のダイオードと平滑用のコンデンサとチョークコイルとを含む整流平滑回路、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４は分圧抵抗としての第１〜第４の抵抗、ＣＯＮＴはスイッチング素子のオン、オフを制御するスイッチング制御部を示す。なお、１個のみ示すスイッチング素子ＳＷは、ブリッジ型等の既に知られた複数のスイッチング素子を設けた構成とすることができる。
【００１４】
スイッチング制御部ＣＯＮＴは、例えば、スイッチング素子ＳＷのスイッチング周期の三角波信号を発生し、抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点の分圧電圧とレベル比較を行って、抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点の分圧電圧が高くなると、スイッチング素子ＳＷのオン期間を短くするように制御し、反対に分圧電圧が低くなると、スイッチング素子ＳＷのオン期間を長くするように制御する構成を有するものである。又分圧抵抗の第１〜第３の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を直列に接続して、整流平滑回路ＲＥＣからの充電出力電圧を印加し、第３の抵抗Ｒ３と並列にサーミスタＴＨを接続し、直列接続の第１，第２の抵抗Ｒ１，Ｒ２に第４の抵抗Ｒ４を並列に接続した場合を示す。なお、この第４の抵抗Ｒ４は省略することも可能であり、又サーミスタＴＨを第１の抵抗Ｒ１に並列に接続して、第３の抵抗Ｒ３を省略することも可能であり、又第３、第１の直列接続の抵抗Ｒ３，Ｒ１と並列にサーミスタＴＨを接続した構成とすることも可能である。又サーミスタＴＨは、バッテリーＢＡＴの温度検出用であるから、例えば、バッテリーＢＡＴの表面等に配置する。
【００１５】
バッテリーＢＡＴの電圧は、分圧抵抗の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に印加され、抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点の分圧電圧をスイッチング制御部ＣＯＮＴに入力する。バッテリーＢＡＴの温度が上昇した場合、抵抗Ｒ３に並列接続したサーミスタＴＨの抵抗値が低下し、それによって、抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点の分圧電圧は上昇する。それにより、スイッチング制御部ＣＯＮＴは、スイッチング素子ＳＷのオン期間を短くなるように制御し、整流平滑回路ＲＥＣの出力電圧、即ち、充電出力電圧を低下するように制御する。又バッテリーＢＡＴの温度が低下した場合は、サーミスタＴＨの抵抗値が上昇し、抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点の分圧電圧が低下するから、スイッチング制御部ＣＯＮＴは、スイッチング素子ＳＷのオン期間を長くするように制御し、整流平滑回路ＲＥＣの充電出力電圧を上昇させる。それにより、バッテリーＢＡＴのトリクル充電過程を含む充電制御が可能となる。
【００１６】
図２は、バッテリーの温度と電圧との特性曲線図であり、横軸は温度、縦軸は電圧を示し、実線曲線はバッテリーの電圧、２点鎖線曲線は充電出力電圧の計算値、点線曲線は充電出力電圧の実測値を示す。この２点鎖線曲線及び点線曲線は、前述の実施例１の構成によるものであり、バッテリーＢＡＴが満充電後のトリクル充電状態に於ける計算値と実測値とを示す。この特性曲線図からも明らかなように、温度が高い状態に於いては、比較的低い電圧で充電可能となるが、温度が低い状態に於いては、比較的高い電圧で充電する必要がある。本発明の実施例１は、従来例のマイクロプロセッサ等を用いることなく、分圧抵抗の中の例えば抵抗Ｒ３とサーミスタＴＨとを並列接続した構成によりバッテリーＢＡＴの温度に対応した充電制御が可能となる。なお、抵抗Ｒ３は、抵抗Ｒ４と共に、点線曲線で示すような充電出力電圧を得られるように調整可能の構成とすることもできる。
【実施例２】
【００１７】
図３は、本発明の実施例２の説明図であり、図１と同一符号は同一名称部分を示し、ＣＯＭＰは比較回路、Ｖｒは基準電圧である。この比較回路ＣＯＭＰは、感温抵抗素子のサーミスタＴＨと直列に接続された第４の抵抗Ｒ４に印加される電圧と、基準電圧Ｖｒとを比較し、正常状態では基準電圧Ｖｒを超える電圧が入力されるように、各部の抵抗値を選定することにより、出力端子をオープン状態として、分圧抵抗の第１、第２の抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点の電圧には影響しないようにする。又サーミスタＴＨが未接続の状態の場合、抵抗Ｒ４に印加される電圧は零又はそれに近い値となり、基準電圧Ｖｒ以下となるから、出力端子は、バッテリーＢＡＴが満充電状態を超えた時の抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点の電圧以上となる電圧を出力する構成とする。
【００１８】
従って、サーミスタＴＨが正常に接続されている状態では、基準電圧Ｖｒに対して正常範囲内の抵抗Ｒ４の両端の電圧となり、従って、比較回路ＣＯＭＰの出力端子はオープン状態で、スイッチング制御部ＣＯＮＴ１による充電出力電圧制御には影響を与えないものとなる。それにより、バッテリーＢＡＴは、サーミスタＴＨによるバッテリーＢＡＴの温度特性に対応した充電制御が行われる。又サーミスタＴＨのリード線の外れ、断線等の未接続状態の場合、分圧抵抗の抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点の電圧が、バッテリーＢＡＴの満充電を超えている場合のように、正常範囲内ではない電圧となるから、比較回路ＣＯＭＰの出力電圧により、バッテリーＢＡＴの充電中止又はそれに近い状態に制御することになり、バッテリーＢＡＴの過充電となる危険性を回避することができる。
【実施例３】
【００１９】
図４は、本発明の実施例３の説明図であり、図１と同一符号は同一名称部分を示し、ＰＴＨは温度上昇により抵抗値が増大する感温抵抗素子で、通常ポジスタ（登録商標）と称されるものである。又Ｒ１１〜Ｒ１４は抵抗であり、第１〜第４の抵抗に相当し、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３は分圧抵抗を構成している。この実施例３に於ける感温抵抗素子ＰＴＨは、サーミスタと反対に温度上昇により抵抗値が急速に増大する特性を有するから、バッテリーＢＡＴの温度が上昇すると、感温抵抗素子ＰＴＨの抵抗値が増大し、分圧抵抗による分圧比が変化する。例えば、バッテリーＢＡＴの温度が上昇すると、感温抵抗素子ＰＴＨの抵抗値が増加し、分圧抵抗によるスイッチング制御部ＣＯＮＴに入力する分圧電圧が上昇し、バッテリーＢＡＴに対する充電電圧が上昇した場合と等価となり、スイッチング制御部ＣＯＮＴは、充電電圧を低下させる方向の制御を行うことになり、反対に、バッテリーＢＡＴの温度が低下すると、感温抵抗素子ＰＴＨの抵抗値が低下し、分圧抵抗によるスイッチング制御部ＣＯＮＴに入力する分圧電圧が低下し、バッテリーＢＡＴに対する充電電圧を上昇させる方向の制御を行うことになる。なお、抵抗Ｒ１３，Ｒ１４を省略し、感温抵抗素子ＰＴＨを分圧抵抗の第２の抵抗Ｒ１２と並列に接続した構成とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例１の説明図である。
【図２】バッテリーの温度と電圧との特性曲線図である。
【図３】本発明の実施例２の説明図である。
【図４】本発明の実施例３の説明図である。
【図５】従来例の説明図である。
【符号の説明】
【００２１】
ＢＡＴ  バッテリー
ＴＨ  サーミスタ
ＳＷ  スイッチング素子
Ｔ  トランス
ＲＥＣ  整流平滑回路
ＣＯＮＴ１  スイッチング制御部
Ｄ  ダイオード
Ｒ１〜Ｒ４  抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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