JP5454781B2 - Lead-acid battery charger - Google Patents

Description

Translated fromJapanese

本発明は、鉛蓄電池の充電装置、特に移動体に搭載された鉛蓄電池に対して誘導線路から充電する充電装置に関するものである。  The present invention relates to a lead-acid battery charging device, and more particularly to a charging device for charging a lead-acid battery mounted on a moving body from an induction line.

従来の鉛蓄電池への充電方法の一例が、特許文献１に開示されている。
この特許文献１に開示されている鉛蓄電池への充電方法は、“１．０Ｃ以上の比較的大きな定電流による急速充電方式では、十分な充電量を充電する前に電池電圧がガス発生電圧以上となり、酸素ガス及び水素ガスが発生して充電効率の低下とともに寿命特性の低下を引き起こすという不具合”を解消することを目的としており、その充電方法は、１．０Ｃ以上の定電流により、所定の通電時間Ｔ_１の間、鉛蓄電池を充電し、所定の停止時間Ｔ_２の間、前記鉛蓄電池の充電を停止するパルス充電であり、前記通電時間Ｔ_１を、０．００５秒以上０．１秒未満の範囲に、かつ、前記停止時間Ｔ_２を０．１秒未満に設定し、前記通電時間Ｔ₁と前記停止時間Ｔ₂とを、Ｔ_１≦Ｔ_２≦３Ｔ_１なる関係を満足するように設定している。前記パルスは、特許文献１の新規性喪失の例外として挙げた文献（平成１１年２月１０日電気学会全国大会委員会発行の「平成１１年電気学会全国大会講演論文集４」の“電気自動車用制御弁式鉛電池のパルス充電特性”）によると、完全な方形波として開示されている。An example of a conventional method for charging a lead storage battery is disclosed in Patent Document 1.
The charging method for the lead-acid battery disclosed in Patent Document 1 is as follows: “In the rapid charging method with a relatively large constant current of 1.0 C or more, the battery voltage is equal to or higher than the gas generation voltage before charging a sufficient amount of charge. The purpose of this method is to eliminate the problem that oxygen gas and hydrogen gas are generated to cause deterioration of the life characteristics as well as the charging efficiency. during the energization time T_1, charging the lead storage battery, for a predetermined stop time T_2, a pulse charging to stop charging of the lead-acid battery, the current supply time T_1, 0.005 second or more 0.1 in the range of less than a second, and the stoppage time_{T 2} is set to less than 0.1 seconds, which satisfies the energization time T₁ and said stop time_{T 2, T 1 ≦ T 2} ≦ 3T 1 the relationship It is set as follows. The above-mentioned pulse is a document cited as an exception to the loss of novelty in Patent Document 1 ("Electric Vehicle" in "National Institute of Electrical Engineers Annual Meeting 4" published on February 10, 1999 by the National Congress of the Institute of Electrical Engineers of Japan. According to the pulse charging characteristics of the control valve type lead battery for use "), it is disclosed as a complete square wave.

この充電方法によると、ある程度充電が進んだ状態では、通電中、分極成分により電圧の急激な上昇が起こってガス発生電圧以上となり、電極よりガス発生が起こって充電効率が低下するが、通電時間Ｔ₁及び停止時間Ｔ₂を短縮することによって分極成分による電圧上昇を抑制でき、効率良く充電させることが可能となる。According to this charging method, in a state where the charging has progressed to some extent, during energization, the voltage rapidly increases due to the polarization component and exceeds the gas generation voltage, and gas generation occurs from the electrode, resulting in a decrease in charging efficiency. By shortening T₁ and the stop time T₂ , it is possible to suppress the voltage increase due to the polarization component and to charge the battery efficiently.

特許第４０６８２６８号公報Japanese Patent No. 4068268

しかし、従来の特許文献１に開示されている鉛蓄電池への充電方法には、１．０Ｃ以上の定電流により通電時間Ｔ_１と停止時間Ｔ_２により規定されるパルスをどのように具体的に発生させるかについて、充電装置について開示されてない。すなわち、例えば、鉛蓄電池の１Ｃを通常の３０Ａとすると、３０Ａ以上（１．０Ｃ以上）、一例として５０Ａの電流を０．００５秒以上０．１秒未満の範囲で流し、かつ０．１秒未満停止する、完全な方形波のパルスを発生する充電装置は、とても複雑な回路構成となり、実際には安価な装置での実現は困難であり、極めて高価な装置になるという問題があった。However, in the conventional method for charging a lead storage battery disclosed in Patent Document 1, how to specifically apply a pulse defined by the energization time T₁ and the stop time T₂ with a constant current of 1.0 C or more. The charging device is not disclosed as to whether it is generated. That is, for example, if 1C of a lead storage battery is set to 30A, 30A or more (1.0C or more), for example, a current of 50A flows in a range of 0.005 seconds or more and less than 0.1 seconds, and 0.1 seconds. A charging device that generates a pulse of a complete square wave that stops less than a short circuit has a very complicated circuit configuration, and is actually difficult to implement with an inexpensive device, resulting in a very expensive device.

また鉛蓄電池には定格電流が異なる複数のタイプ（定格）があり、これらタイプに合わせて鉛蓄電池の充電電流を簡単に調整できることが望まれている。
そこで、本発明は、簡易な装置構成でパルス充電方式を実現でき、簡単に充電電流を調整できる鉛蓄電池の充電装置を提供することを目的としたものである。In addition, there are a plurality of types (rated) of lead-acid batteries having different rated currents, and it is desired that the charging current of the lead-acid battery can be easily adjusted according to these types.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a lead-acid battery charging device that can realize a pulse charging method with a simple device configuration and can easily adjust a charging current.

前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、商用電源を使用して鉛蓄電池を充電する充電装置であって、
前記商用電源から供給される交流電流を半波整流する半波整流器と、前記半波整流器により半波整流された出力電流を所定周波数の高周波電流へ変換して出力する高周波発生回路と、前記高周波発生回路より前記高周波電流が供給される誘導コイルと、前記誘導コイルに対向して配置され、誘導コイルに発生する磁束により起電力が誘起される受電コイルと、前記受電コイルに並列に接続され、受電コイルとともに前記所定周波数で共振回路を形成する共振コンデンサと、前記共振回路の出力電流を全波整流し、前記鉛蓄電池へ供給する全波整流器を備えることを特徴とするものである。In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 of the present invention is a charging device for charging a lead storage battery using a commercial power source,
A half-wave rectifier for half-wave rectifying an alternating current supplied from the commercial power supply; a high-frequency generating circuit for converting an output current half-wave rectified by the half-wave rectifier into a high-frequency current having a predetermined frequency; An induction coil to which the high-frequency current is supplied from a generation circuit; a receiving coil that is arranged opposite to the induction coil and in which an electromotive force is induced by a magnetic flux generated in the induction coil; and is connected in parallel to the receiving coil; with the power receiving coil and a resonance capacitor that forms a resonant circuit at the predetermined frequency, the output current beforeSymbol co-oscillating circuit and full-wave rectification, and is characterized in further comprising a full wave rectifier supplied to the lead-acid battery.

上記構成によれば、半波整流器と高周波発生回路との間に平滑回路が存在しないことにより、高周波発生回路より誘導コイルへ、商用電源の周波数の半サイクル毎に半サイクルを空けて、半サイクルの電流波形を包絡線とする所定周波数の高周波電流が供給され、受電コイルには、この商用電源の周波数の半サイクルの電流波形を包絡線とする所定周波数の起電力が誘起され、並列共振回路（コイルおよびそれと並列に接続された共振コンデンサによる共振回路）の出力電流は、前記誘起される起電力に比例して、負荷の大小に無関係に増減し、ピーク電流が抑えられる。続いて全波整流器によって全波整流されることにより、全波整流器の出力電流の波形は、略商用電源の周波数の半サイクル毎に半サイクルを空けた波形となり、鉛蓄電池には商用周波数の半サイクルで充電が実行され、次の半サイクルでは充電は実行されない、半波ではあるが定電流ではない山なりの電流によるパルス充電方式が実現される。このパルス充電方式によって、鉛蓄電池の急速充電ができ、確実に鉛蓄電池の寿命を延長することができる。According to the above configuration, since there is no smoothing circuit between the half-wave rectifier and the high-frequency generation circuit, a half cycle is provided from the high-frequency generation circuit to the induction coil every half cycle of the frequency of the commercial power supply. A high frequency current having a predetermined frequency having an envelope of the current waveform of the current is supplied, and an electromotive force having a predetermined frequency having an envelope of the current waveform of a half cycle of the frequency of the commercial power supply is induced in the power receiving coil. The output currentof the (resonant circuit including the coil and the resonance capacitor connected in parallel with the coil) increases or decreases in proportion to the induced electromotive force regardless of the magnitude of the load, and the peak current is suppressed. Subsequently, full-wave rectification is performed by the full-wave rectifier, so that the waveform of the output current of the full-wave rectifier becomes a waveform with a half cycle every half cycle of the frequency of the commercial power supply. Charging is executed in a cycle, and charging is not executed in the next half cycle, and a pulse charging method using a mountain current that is a half wave but not a constant current is realized. With this pulse charging method, the lead storage battery can be rapidly charged, and the life of the lead storage battery can be reliably extended.

また請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、前記全波整流器から前記鉛蓄電池へは、ＤＣチョークを介して充電することを特徴とするものである。
上記構成によれば、全波整流器の高周波の出力電流はＤＣチョークの作用により流れ続けようとすることにより、鉛蓄電池へ出力される電流の波形は、高周波波形の包絡線の滑らかな商用電源の半サイクルの波形となり、ノイズの発生が防止される。The invention described in claim 2 is the invention described in claim 1, characterized in that the lead-acid battery is charged from the full-wave rectifier through a DC choke.
According to the above configuration, the high-frequency output current of the full-wave rectifier continues to flow due to the action of the DC choke, so that the waveform of the current output to the lead-acid battery is the same as that of the commercial power supply with a smooth high-frequency waveform envelope. A half-cycle waveform is generated, and noise generation is prevented.

また請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明であって、前記共振回路と前記全波整流器との間に、絶縁トランスを配置し、前記絶縁トランスの一次巻線と二次巻線の巻線比により、前記鉛蓄電池へ供給する電流を設定することを特徴とするものである。  The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein an insulating transformer is disposed between the resonance circuit and the full-wave rectifier, and the primary winding of the insulating transformer is provided. The current supplied to the lead storage battery is set according to the winding ratio of the wire and the secondary winding.

上記構成によれば、絶縁トランスの巻線比により、鉛蓄電池のパルス充電に最適な電流を実現することができる。また入力が高周波であるために、絶縁トランスは大きさ（サイズ）が小さく、安価なものを使用できる。  According to the said structure, the optimal electric current for the pulse charge of a lead storage battery is realizable with the winding ratio of an insulation transformer. In addition, since the input is a high frequency, an insulating transformer having a small size (size) can be used.

また請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明であって、前記誘導コイルと受電コイルとの間隔を可変することにより、前記鉛蓄電池へ供給する電流を可変することを特徴とするものである。  The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the lead coil is supplied to the lead storage battery by varying a distance between the induction coil and the power receiving coil. The current to be varied is variable.

上記構成によれば、前記誘導コイルと受電コイルとの間隔の変化に応じて、受電コイルに誘起される起電力が変化し、これにより並列共振回路より発生する出力電流が変化することにより、鉛蓄電池への充電電流が可変する。よって、前記間隔を調整することにより、鉛蓄電池の容量（定格）に合わせて、ピーク電流および平均電流を調整することができる。  According to the above configuration, the electromotive force induced in the power receiving coil changes according to the change in the interval between the induction coil and the power receiving coil, thereby changing the output current generated from the parallel resonant circuit, thereby The charging current to the storage battery is variable. Therefore, by adjusting the interval, the peak current and the average current can be adjusted according to the capacity (rated) of the lead storage battery.

本発明の鉛蓄電池の充電装置は、半波整流器と高周波発生回路との間に平滑回路が存在しないことによって、高周波発生回路、誘導コイル、受電コイル、並列共振回路および全波整流器を介して、鉛蓄電池へ、略商用電源の周波数の半サイクル毎に半サイクルを空けた波形の電流が供給されることにより、鉛蓄電池を、商用周波数の半サイクルで充電し、次の半サイクルでは充電しない、半波ではあるが定電流ではない山なりの電流によるパルス充電方式で充電することができ、よって簡単な回路構成で、鉛蓄電池を急速充電ができ、さらに鉛蓄電池の寿命を延長することができる、という効果を有している。  The charging device of the lead storage battery of the present invention has no smoothing circuit between the half-wave rectifier and the high-frequency generator circuit, so that through the high-frequency generator circuit, the induction coil, the power receiving coil, the parallel resonant circuit, and the full-wave rectifier, A lead-acid battery is charged at a half-cycle of the commercial frequency and not charged in the next half-cycle by supplying a current having a waveform with a half-cycle for each half-cycle of the frequency of the commercial power supply to the lead-acid battery. It can be charged by a pulse charging method using a mountain current that is half-wave but not a constant current. Therefore, with a simple circuit configuration, a lead-acid battery can be rapidly charged, and the life of the lead-acid battery can be extended. Has the effect of.

本発明の実施の形態における鉛蓄電池の充電装置の基本回路図である。1 is a basic circuit diagram of a lead-acid battery charging device in an embodiment of the present invention.同鉛蓄電池の充電装置の特性図である。It is a characteristic view of the charging device of the lead acid battery.同鉛蓄電池の充電装置の詳細回路図である。It is a detailed circuit diagram of the charging device of the lead acid battery.同鉛蓄電池の充電装置の高周波発生回路の特性図である。It is a characteristic view of the high frequency generation circuit of the charging device of the lead acid battery.同鉛蓄電池の充電装置の誘導コイルと受電コイルを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は誘導コイルと受電コイルを構成するフェライト部材の要部構成図である。It is a figure which shows the induction coil and receiving coil of the charging device of the lead acid battery, (a) is a perspective view, (b) is a principal part block diagram of the ferrite member which comprises an induction coil and a receiving coil.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［基本回路］
図１は本発明の実施の形態における鉛蓄電池の充電装置の基本回路図である。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Basic circuit]
FIG. 1 is a basic circuit diagram of a lead-acid battery charging device according to an embodiment of the present invention.

図１に示すように、鉛蓄電池の充電装置１０は、商用電源１１から給電されて鉛蓄電池１２を充電する装置であり、給電入力端子２０と、半波整流器２１と、高周波発生回路２２と、誘導コイル２３と、受電コイル２４と、共振コンデンサ２５と、絶縁トランス２６と、全波整流器２７と、ＤＣチョーク２８と、充電出力端子２９から構成されている。  As shown in FIG. 1, the lead-acidbattery charging device 10 is a device that is fed from acommercial power source 11 and charges the lead-acid battery 12, and includes a powersupply input terminal 20, a half-wave rectifier 21, a high-frequency generation circuit 22, Theinduction coil 23, thepower receiving coil 24, theresonance capacitor 25, theinsulating transformer 26, thefull wave rectifier 27, theDC choke 28, and thecharging output terminal 29 are configured.

すなわち、鉛蓄電池の充電装置１０は、
交流の商用電源１１に接続される給電入力端子２０と、
給電入力端子２０を介して商用電源１１から給電される交流電流を直流電流へと半波整流し、半波整流した直流電流を供給する半波整流器２１と、
半波整流器２１により半波整流された出力電流を所定周波数の高周波電流へ変換して出力する高周波発生回路２２と、
高周波発生回路２２より前記高周波電流が供給される誘導コイル２３と、
誘導コイル２３に対向して、そのギャップを調整可能に配置され、誘導コイル２３に発生する磁束により起電力が誘起される受電コイル２４と、
受電コイル２４に並列に接続され、受電コイル２４とともに前記所定周波数で並列共振回路を形成する共振コンデンサ２５と、
一次巻線の両端が共振コンデンサ２５の両端に接続され、一次巻線と二次巻線の巻線比により、鉛蓄電池１２へ供給する充電電流（例えば、３．０Ｃ）を設定する絶縁トランス（高周波トランス）２６と、
絶縁トランス２６の二次巻線の両端に接続され、絶縁トランス２６の出力電流を全波整流する全波整流器２７と、
一端が全波整流器２７のプラス出力端子に接続されたＤＣチョーク２８と、
一方のプラス出力端子がＤＣチョーク２８の他端に接続され、他方のマイナス出力端子が全波整流器２７のマイナスの出力端子に接続された充電出力端子２９により構成されている。That is, the lead-acidbattery charging device 10 is:
Afeed input terminal 20 connected to an ACcommercial power supply 11;
A half-wave rectifier 21 for half-wave rectifying the alternating current fed from thecommercial power supply 11 via thefeed input terminal 20 into a direct current and supplying the half-wave rectified direct current;
A high-frequency generating circuit 22 that converts the output current half-wave rectified by the half-wave rectifier 21 into a high-frequency current of a predetermined frequency and outputs it;
Aninduction coil 23 to which the high-frequency current is supplied from a high-frequency generation circuit 22;
Opposing to theinduction coil 23, the gap is adjustable, and areceiving coil 24 in which an electromotive force is induced by a magnetic flux generated in theinduction coil 23,
Aresonant capacitor 25 connected in parallel to thepower receiving coil 24 and forming a parallel resonant circuit at the predetermined frequency together with thepower receiving coil 24;
Both ends of the primary winding are connected to both ends of theresonance capacitor 25, and an insulating transformer (for example, 3.0 C) for setting a charging current (for example, 3.0 C) to be supplied to thelead storage battery 12 according to a winding ratio of the primary winding to the secondary winding. High frequency transformer) 26,
A full-wave rectifier 27 connected to both ends of the secondary winding of theisolation transformer 26 for full-wave rectification of the output current of theisolation transformer 26;
ADC choke 28 having one end connected to the positive output terminal of the full-wave rectifier 27;
One plus output terminal is connected to the other end of theDC choke 28, and the other minus output terminal is constituted by acharge output terminal 29 connected to the minus output terminal of the full-wave rectifier 27.

前記充電出力端子２９のプラス出力端子に、鉛蓄電池１２のプラス電極が接続され、前記充電出力端子２９のマイナス出力端子に、鉛蓄電池１２のマイナス電極が接続される。
上記充電装置１０の回路構成による作用を図２に示す特性図を参照しながら説明する。A positive electrode of thelead storage battery 12 is connected to the positive output terminal of thecharging output terminal 29, and a negative electrode of thelead storage battery 12 is connected to the negative output terminal of thecharging output terminal 29.
The effect | action by the circuit structure of the saidcharging device 10 is demonstrated referring the characteristic view shown in FIG.

充電を開始する前に、充電出力端子２９に、例えば、１．０Ｃが３０Ａの充電対象の鉛蓄電池１２を接続し、接続した鉛蓄電池１２の定格電流に合わせて誘導コイル２３と受電コイル２４との間のギャップを調整する。誘導コイル２３と受電コイル２４との間のギャップにより受電コイル２４に誘起される起電力が調整され、並列共振回路から出力される電流（誘起される起電力に応じて、負荷の大小に無関係に増減する電流）が調整される。例えば、一定のギャップで、且つ絶縁トランス２６の一次巻線と二次巻線の巻線比により１．０Ｃが３０Ａの鉛蓄電池１２へ供給する電流が設定されているとき｛例えば、３．０Ｃ＝９０Ａに設定されているとき｝、充電対象の鉛蓄電池１２の１．０Ｃが３０Ａより小さい場合、ギャップを広げ、３０Ａより大きい場合、ギャップを縮める。  Before starting charging, for example, alead storage battery 12 to be charged with 1.0 C of 30 A is connected to thecharging output terminal 29, and theinduction coil 23 and the receivingcoil 24 are matched to the rated current of the connectedlead storage battery 12. Adjust the gap between. The electromotive force induced in thereceiving coil 24 is adjusted by the gap between theinduction coil 23 and the receivingcoil 24, and the current output from the parallel resonance circuit (depending on the induced electromotive force, regardless of the magnitude of the load). The current that increases or decreases) is adjusted. For example, when a current to be supplied to thelead storage battery 12 having a constant gap of 1.0 C is set to 30 A by the winding ratio of the primary winding and the secondary winding of the insulating transformer 26 {for example, 3.0 C = When set to 90 A} When 1.0 C of thelead storage battery 12 to be charged is smaller than 30 A, the gap is widened, and when larger than 30 A, the gap is narrowed.

そして、給電入力端子２０に商用電源１１を接続する。
１．充電装置１０の給電入力端子２０に商用電源１１が接続されると、交流電流が半波整流器２１へ供給され、半波整流器２１で半波整流された直流電流が高周波発生回路２２へ供給される。Then, thecommercial power supply 11 is connected to the powersupply input terminal 20.
1. When thecommercial power supply 11 is connected to the powersupply input terminal 20 of the chargingdevice 10, an alternating current is supplied to the half-wave rectifier 21, and a direct current that is half-wave rectified by the half-wave rectifier 21 is supplied to the high-frequency generation circuit 22. .

２．高周波発生回路２２は、商用電源１１の周波数の半サイクル毎に半サイクルを空けて、半サイクルの波形を包絡線とする所定周波数（例えば、１０ｋＨｚ）の高周波電流を発生し、誘導コイル２３へ出力する。  2. The highfrequency generation circuit 22 generates a high frequency current having a predetermined frequency (for example, 10 kHz) having a half cycle waveform as an envelope at every half cycle of the frequency of thecommercial power supply 11 and outputs the high frequency current to theinduction coil 23. To do.

３．誘導コイル２３により発生する磁束により、受電コイル２４には、商用電源１１の周波数の半サイクルの波形を包絡線とする前記所定周波数の起電力が誘起され、並列共振回路の出力電流は、誘起された起電力に比例して増減する。このとき、並列共振回路の作用により、負荷の大小に無関係に並列共振回路の出力電流は増減し、負荷が小さくなることにより出力電流が極端に大きくなることが防止され、負荷が変化しても、半波の電流で充電を続行でき、並列共振回路の出力電流のピーク電流が抑えられる。よって鉛蓄電池１２に充電する電流を最適な電流とすることが可能となり、目的の電流で充電できる。  3. Due to the magnetic flux generated by theinduction coil 23, an electromotive force of the predetermined frequency having an envelope of a half cycle waveform of the frequency of thecommercial power supply 11 is induced in thepower receiving coil 24, and an output current of the parallel resonance circuit is induced. Increases or decreases in proportion to the electromotive force. At this time, due to the action of the parallel resonant circuit, the output current of the parallel resonant circuit increases or decreases regardless of the size of the load, and the output current is prevented from becoming extremely large by reducing the load, and even if the load changes Thus, charging can be continued with a half-wave current, and the peak current of the output current of the parallel resonant circuit can be suppressed. Therefore, the current charged in thelead storage battery 12 can be set to an optimum current, and can be charged with a target current.

４．並列共振回路より出力された電流は、絶縁トランス２６により鉛蓄電池１２へ供給する電流（例えば、３．０Ｃ）へ変換される。
５．全波整流器２７により所定周波数の電流が全波整流されることにより、全波整流器２７の出力電流の波形は、半波整流器２１の半波整流後の電圧と略同様の休止する商用周波数の波形を包絡線とする高周波の波形（略商用周波数の半サイクル毎に半サイクルを空けた波形）となり、続けてＤＣチョーク２８により電流が流れ続けようとする作用により、商用周波数の波形を包絡線とする高周波の電流が平滑されて、滑らかな半サイクルの波形となり、充電出力端子２９へ出力される。4). The current output from the parallel resonance circuit is converted into a current (for example, 3.0 C) supplied to thelead storage battery 12 by theinsulation transformer 26.
5. The current of a predetermined frequency is full-wave rectified by the full-wave rectifier 27, so that the waveform of the output current of the full-wave rectifier 27 is substantially the same as the voltage after the half-wave rectification of the half-wave rectifier 21. Is a high-frequency waveform (a waveform having a half cycle for each half cycle of the commercial frequency), and the current continues to flow through theDC choke 28, thereby converting the commercial frequency waveform into an envelope. The high-frequency current is smoothed to form a smooth half-cycle waveform, which is output to thecharge output terminal 29.

６．鉛蓄電池１２ヘは、充電出力端子２９より略商用電源の周波数の半サイクル毎に滑らかな波形の半波電流が供給される。なお、次の半サイクルでは充電電流はゼロとなる。そして、鉛蓄電池１２には所定電流未満では充電は実行されないことから、半波電流の電流値が所定電流以上となると、鉛蓄電池１２に充電される。すなわち、ピーク電流が抑えられた商用周波数の半サイクルで充電が実行され、次の半サイクルでは充電が実行されない、半波ではあるが定電流ではない山なりの電流によるパルス充電方式で、鉛蓄電池１２が充電される。  6). The lead-acid battery 12 is supplied with a half-wave current having a smooth waveform from the chargingoutput terminal 29 every half cycle of the frequency of the commercial power supply. In the next half cycle, the charging current is zero. Since thelead storage battery 12 is not charged when the current is less than the predetermined current, thelead storage battery 12 is charged when the current value of the half-wave current exceeds the predetermined current. In other words, charging is performed in a half cycle of the commercial frequency where the peak current is suppressed, charging is not performed in the next half cycle, and a pulse charging method using a mountain current that is a half wave but not a constant current. 12 is charged.

以上のように、本実施の形態によれば、半波整流器２１と高周波発生回路２２との間に平滑回路が存在しないことにより、高周波発生回路２２、誘導コイル２３、受電コイル２４、共振コンデンサ２５、絶縁トランス２６、および全波整流器２７を介して、鉛蓄電池１２へ、商用電源１１の周波数の半サイクル毎に半サイクルを空けた波形の電流が供給され、鉛蓄電池１２には商用周波数の半サイクルで充電が実行され、鉛蓄電池１２に対する充電を、商用周波数の半サイクルの波形による、半波ではあるが定電流ではない山なりの電流によるパルス充電方式とすることができ、よって、簡単な回路構成で、鉛蓄電池１２を急速充電でき、さらに鉛蓄電池１２の寿命を延長することができる。  As described above, according to the present embodiment, since there is no smoothing circuit between the half-wave rectifier 21 and the high-frequency generation circuit 22, the high-frequency generation circuit 22, theinduction coil 23, the receivingcoil 24, and theresonant capacitor 25. The lead-acid battery 12 is supplied with a waveform having a half-cycle for every half-cycle of the frequency of thecommercial power supply 11 via theisolation transformer 26 and the full-wave rectifier 27. Charging is performed in a cycle, and charging of thelead storage battery 12 can be performed by a pulse charging method using a half-wave but non-constant current with a half-cycle waveform of a commercial frequency. With the circuit configuration, thelead storage battery 12 can be rapidly charged, and the life of thelead storage battery 12 can be extended.

また本実施の形態によれば、ＤＣチョーク２８の作用により鉛蓄電池１２に滑らかな半サイクルの波形の半波電流を供給でき、ノイズの発生を回避できる。
また本実施の形態によれば、絶縁トランス２６により、充電対象の鉛蓄電池１２の定格電流に適応して充電電流（例えば、ピーク電流で９０Ａ）を供給することができる。In addition, according to the present embodiment, a smooth half-cycle waveform half-wave current can be supplied to thelead storage battery 12 by the action of theDC choke 28, and the generation of noise can be avoided.
In addition, according to the present embodiment, the insulatingtransformer 26 can supply a charging current (for example, 90 A in peak current) in conformity with the rated current of thelead storage battery 12 to be charged.

また本実施の形態によれば、非接触で絶縁トランス２６を使用することで、５０Ａとか１００Ａとかの大きな電流でパルスを発生する充電装置１０を、簡易な回路構成とすることができ、また絶縁トランス２６は、入力が高周波であることから大きさ（サイズ）が小さく安価な高周波トランスを使用でき、さらに半波整流器２１と高周波発生回路２２との間に平滑回路がなく平滑コンデンサを不要とすることができることにより、充電装置１０を、簡易な回路構成で、効率がよく、小さいサイズで、安価に実現することができる。  Further, according to the present embodiment, by using the insulatingtransformer 26 in a non-contact manner, the chargingdevice 10 that generates a pulse with a large current of 50 A or 100 A can have a simple circuit configuration and can be insulated. Thetransformer 26 can be an inexpensive high-frequency transformer having a small size (size) because the input is a high frequency, and further, since there is no smoothing circuit between the half-wave rectifier 21 and the high-frequency generating circuit 22, a smoothing capacitor is unnecessary. Therefore, the chargingdevice 10 can be realized with a simple circuit configuration, high efficiency, small size, and low cost.

また本実施の形態によれば、絶縁トランス２６に設定した充電対象の鉛蓄電池１２とは定格電流が異なる鉛蓄電池１２が充電対象なった場合は、誘導コイル２３と受電コイル２４との間のギャップを調整することにより、最適な充電電流を供給することができる。すなわち、前記ギャップを調整することにより、鉛蓄電池１２の容量（定格）に合わせて、最適なピーク電流および平均電流に調整することができる。  In addition, according to the present embodiment, when alead storage battery 12 having a rated current different from that of thelead storage battery 12 to be charged set in the insulatingtransformer 26 is to be charged, the gap between theinduction coil 23 and thepower receiving coil 24. By adjusting the value, it is possible to supply an optimum charging current. That is, by adjusting the gap, it is possible to adjust to the optimum peak current and average current in accordance with the capacity (rated) of thelead storage battery 12.

なお、本実施の形態は、鉛蓄電池１２を主な充電対象としているが、パルス充電方式が充電として有効な蓄電池に適用できることはいうまでもない。
［詳細回路］
高周波発生回路２２について、具体的な回路構成を図３に示す。図３の高周波発生回路２２は、自励式のプッシュプル回路を構成しており、後述するトランジスタ３９，４０の駆動回路を不要としている。In addition, although this Embodiment makes thelead storage battery 12 the main charging object, it cannot be overemphasized that a pulse charge system is applicable to a storage battery effective as charging.
[Detailed circuit]
A specific circuit configuration of the highfrequency generation circuit 22 is shown in FIG. The highfrequency generation circuit 22 of FIG. 3 forms a self-excited push-pull circuit, and does not require driving circuits fortransistors 39 and 40, which will be described later.

高周波発生回路２２は、
半波整流器２１のプラス出力端子２１ａに一端が接続され、半波整流器２１より直流電流が供給されるＤＣチョーク３１と、
ＤＣチョーク３１の他端にセンタータップ２３ａが接続されたセンタータップ付き一次コイル３３、誘導コイル２３に接続された二次コイル３４、および整流器２１のマイナス出力端子２１ｂにセンタータップ３５ａが接続されたセンタータップ付き三次コイル３５からなる絶縁トランス３６と、
二次コイル３４の両端に並列接続され、誘導コイル２３と所定周波数で共振回路を形成する共振コンデンサ３７と、
前記センタータップ付き一次コイル３３の一端３３ｂと前記整流器２１のマイナス出力端子２１ｂとの間に接続された第１トランジスタ３９と、
前記センタータップ付き一次コイル３３の他端３３ｃと前記整流器２１のマイナス出力端子２１ｂとの間に接続された第２トランジスタ４０と、
アノードが、前記センタータップ付き一次コイル３３の他端３３ｃに接続された、例えば１０ｍＡに電流を一定とする第１定電流ダイオード４１と、
カソードが、前記第１定電流ダイオード４１のカソードおよび前記第１トランジスタ３９のゲートに接続され、アノードが、前記整流器２１のマイナス出力端子２１ｂに接続された第１ツェナーダイオード４３と、
アノードが、前記センタータップ付き一次コイル３３の一端３３ｂに接続された、例えば１０ｍＡに電流を一定とする第２定電流ダイオード４２と、
カソードが、前記第２定電流ダイオード４２のカソードおよび前記第２トランジスタ４０のゲートに接続され、アノードが、前記半波整流器２１のマイナス出力端子２１ｂに接続された第２ツェナーダイオード４４と、
アノードが、前記第１定電流ダイオード４１のカソードに接続され、カソードが、前記センタータップ付き一次コイル３３の他端３３ｃに接続された第１切換えダイオード４５と、
アノードが、前記第２定電流ダイオード４２のカソードに接続され、カソードが、前記センタータップ付き一次コイル３３の一端３３ｂに接続された第２切換えダイオード４６と、
第１トランジスタ３９のゲートへ電荷を供給する第１駆動回路４７と、
第２トランジスタ４０のゲートへ電荷を供給する第２駆動回路４８と、
第１トランジスタ３９のゲートへ急速に電荷を供給する第１進み回路４９と、
第２トランジスタ４０のゲートへ急速に電荷を供給する第２進み回路５０と、
これら部品が配置された空冷用の冷却フィン（図示せず）と
から構成されている。The highfrequency generation circuit 22
ADC choke 31 having one end connected to thepositive output terminal 21a of the half-wave rectifier 21 and supplied with a direct current from the half-wave rectifier 21;
Aprimary coil 33 with a center tap having acenter tap 23 a connected to the other end of theDC choke 31, asecondary coil 34 connected to theinduction coil 23, and a center having a center tap 35 a connected to thenegative output terminal 21 b of therectifier 21. An insulatingtransformer 36 comprising a tapped tertiary coil 35;
A resonant capacitor 37 connected in parallel to both ends of thesecondary coil 34 and forming a resonant circuit with theinduction coil 23 at a predetermined frequency;
Afirst transistor 39 connected between oneend 33b of thecenter coil 33 with the center tap and anegative output terminal 21b of therectifier 21;
Asecond transistor 40 connected between theother end 33c of theprimary coil 33 with the center tap and thenegative output terminal 21b of therectifier 21;
A first constant current diode 41 whose anode is connected to theother end 33c of the center coil with thecenter tap 33 and has a constant current of, for example, 10 mA;
A first Zener diode 43 having a cathode connected to the cathode of the first constant current diode 41 and the gate of thefirst transistor 39, and an anode connected to thenegative output terminal 21b of therectifier 21;
A second constant current diode 42 whose anode is connected to oneend 33b of theprimary coil 33 with a center tap, for example, having a constant current of 10 mA;
Asecond Zener diode 44 having a cathode connected to the cathode of the second constant current diode 42 and the gate of thesecond transistor 40, and an anode connected to thenegative output terminal 21b of the half-wave rectifier 21;
A first switching diode 45 having an anode connected to the cathode of the first constant current diode 41 and a cathode connected to theother end 33c of theprimary coil 33 with the center tap;
A second switching diode 46 having an anode connected to the cathode of the second constant current diode 42 and a cathode connected to oneend 33b of theprimary coil 33 with the center tap;
A first drive circuit 47 for supplying charge to the gate of thefirst transistor 39;
Asecond drive circuit 48 for supplying charge to the gate of thesecond transistor 40;
Afirst advance circuit 49 for rapidly supplying charge to the gate of thefirst transistor 39;
Asecond advance circuit 50 for rapidly supplying charge to the gate of thesecond transistor 40;
It consists of cooling fins (not shown) for air cooling in which these components are arranged.

前記絶縁トランス３６のセンタータップ付き一次コイル３３と、二次コイル３４と、センタータップ付三次コイル３５の巻線比は、センタータップ付き一次コイル３３の両端電圧がＡＣ２００Ｖとなる時、二次コイル３４の両端電圧が、例えば、ＡＣ４８０Ｖ、センタータップ付き三次コイル３５の両端電圧が大きく降圧するように、例えば４８Ｖとなるように設定されている。  The winding ratio of theprimary coil 33 with the center tap of theinsulation transformer 36, thesecondary coil 34, and the tertiary coil 35 with the center tap is such that when the voltage across theprimary coil 33 with the center tap is 200V AC, thesecondary coil 34 Is set to be, for example, 48 V so that the voltage across theAC coil 480 V and the center coil with the center tap 35 is greatly stepped down.

また前記第１定電流ダイオード４１と前記第１ツェナーダイオード４３とにより、第１トランジスタ３９のゲートに電圧を印加し、第１トランジスタ３９をオン（導通）状態にする第１立ち上げ回路５１が構成され、また前記第２定電流ダイオード４２と前記第２ツェナーダイオード４４により、第２トランジスタ４０のゲートに電圧を印加し、第２トランジスタ４０をオン（導通）状態にする第２立ち上げ回路５２が構成されている。  The first constant current diode 41 and the first Zener diode 43 constitute a first start-upcircuit 51 that applies a voltage to the gate of thefirst transistor 39 to turn on thefirst transistor 39. In addition, the second constant current diode 42 and thesecond Zener diode 44 apply a voltage to the gate of thesecond transistor 40 to turn on the second transistor 40 (a conduction state). It is configured.

また前記第１駆動回路４７は、
前記センタータップ付き三次コイル３５の一端３５ｂに、一端が接続された第１乗換え抵抗５７と、
アノードが、前記第１乗換え抵抗５７の他端に接続され、カソードが、第１定電流ダイオード４１のカソードおよび第１トランジスタ３９のゲートに接続された第１乗換えダイオード５８と
から構成され、
前記第２駆動回路４８は、
前記センタータップ付き三次コイル２５の他端に、一端が接続された第２乗換え抵抗５９と、
アノードが、前記第２乗換え抵抗５９の他端に接続され、カソードが、第２定電流ダイオード４２のカソードおよび第２トランジスタ４０のゲートに接続された第２乗換えダイオード６０と
から構成されている。The first drive circuit 47 includes:
A first transfer resistor 57 having one end connected to oneend 35b of the tertiary coil 35 with the center tap;
The anode is connected to the other end of the first transfer resistor 57, and the cathode is composed of a first transfer diode 58 connected to the cathode of the first constant current diode 41 and the gate of thefirst transistor 39,
Thesecond drive circuit 48 includes:
Asecond transfer resistor 59 having one end connected to the other end of thetertiary coil 25 with the center tap;
The anode is connected to the other end of thesecond transfer resistor 59, and the cathode is composed of asecond transfer diode 60 connected to the cathode of the second constant current diode 42 and the gate of thesecond transistor 40.

また前記第１進み回路４９は、
前記センタータップ付き三次コイル３５の一端３５ｂに、一端が接続された第１進み抵抗６１と、
一端が前記第１進み抵抗６１の他端に接続された第１進みコンデンサ６２と、
アノードが、前記第１進みコンデンサ６２の他端に接続され、カソードが、前記第１定電流ダイオード４１のカソードおよび第１トランジスタ３９のゲートに接続された第１進みダイオード６３と、
前記第１進みダイオード６３のアノードと前記整流器２１のマイナス出力端子２１ｂとの間に接続された第１抵抗６４と、
から構成され、
前記第２進み回路５０は、
前記センタータップ付き三次コイル３５の他端３５ｃに、一端が接続された第２進み抵抗６５と、
一端が前記第２進み抵抗６５の他端に接続された第２進みコンデンサ６６と、
アノードが、前記第２進みコンデンサ６６の他端に接続され、カソードが、前記第２定電流ダイオード４２のカソードおよび第２トランジスタ４０のゲートに接続された第２進みダイオード６７と、
前記第２進みダイオード６７のアノードと前記整流器２１のマイナス出力端子２１ｂとの間に接続された第２抵抗６８と
から構成されている。Further, thefirst advance circuit 49 includes:
A first advance resistor 61 having one end connected to oneend 35b of the tertiary coil 35 with the center tap;
A first lead capacitor 62 having one end connected to the other end of the first lead resistor 61;
A first lead diode 63 having an anode connected to the other end of the first lead capacitor 62 and a cathode connected to the cathode of the first constant current diode 41 and the gate of thefirst transistor 39;
A first resistor 64 connected between the anode of the first lead diode 63 and thenegative output terminal 21b of therectifier 21;
Consisting of
Thesecond advance circuit 50 includes:
A second lead resistor 65 having one end connected to the other end 35c of the tertiary coil 35 with the center tap;
A second lead capacitor 66 having one end connected to the other end of the second lead resistor 65;
A second lead diode 67 having an anode connected to the other end of the second lead capacitor 66 and a cathode connected to the cathode of the second constant current diode 42 and the gate of thesecond transistor 40;
Thesecond resistor 68 is connected between the anode of the second lead diode 67 and thenegative output terminal 21 b of therectifier 21.

また前記誘導コイル２３は、磁心を形成するフェライトコア部材に巻かれて給電ユニット６９が構成され、また前記受電コイル２４は、磁心を形成するフェライトコア部材に巻かれて受電ユニット６９が構成されている。  Theinduction coil 23 is wound around a ferrite core member forming a magnetic core to constitute apower feeding unit 69, and thepower receiving coil 24 is wound around a ferrite core member forming a magnetic core to constitute apower receiving unit 69. Yes.

給電ユニット６９は、図５に示すように、
平板状のフェライトコア部材７１ａ，７１ｃ，７１ｄの組み合わせにより構成された側面形状がコ字状の第１フェライト７２と、
前記第１フェライト７２に対向して配置され、平板状のフェライトコア部材７１ａ，７１ｃ，７１ｄの組み合わせにより構成された側面形状がコ字状の第２フェライト７３と、
平板状のフェライトコア部材７１ｂにより構成され、前記第１フェライト７２の両側の各凸部を形成するフェライト７２ｃ，７２ｄの底部にそれぞれ位置するフェライト７２ａ，７２ｂと前記第２フェライト７３の両側の各凸部を形成するフェライト７３ｃ，７３ｄの底部にそれぞれ位置するフェライト７３ａ，７３ｂとの間をそれぞれ結合する第３フェライト７４（７４ａ，７４ｂ）と、
前記第１フェライト７２の両側の各凸部を形成するフェライト７２ｃ，７２ｄに巻かれた前記誘電コイル２３ａと、
前記誘電コイル２３ａと直列接続され、前記誘電コイル２３ａとは逆極性となるように、前記第２フェライト７３の両側の各凸部を形成するフェライト７３ｃ，７３ｄに巻かれた前記誘導コイル２３ｂと、
第１フェライト７２および第２フェライト７３を支持するアルミ製の床材７５と
から形成されている。誘電コイル２３ａと誘導コイル２３ｂとにより誘導コイル２３が形成されている。As shown in FIG.
Afirst ferrite 72 having a U-shaped side surface formed by a combination of flatferrite core members 71a, 71c, 71d;
Asecond ferrite 73 arranged opposite to thefirst ferrite 72 and having a U-shaped side surface formed by a combination of flatferrite core members 71a, 71c, 71d;
Ferrites 72a and 72b located on the bottoms of theferrites 72c and 72d, which are formed by a flatferrite core member 71b and which form the convexes on both sides of thefirst ferrite 72, and the convexes on both sides of thesecond ferrite 73, respectively. Third ferrites 74 (74a, 74b) for coupling between theferrites 73a, 73b respectively located at the bottoms of theferrites 73c, 73d forming the portions;
Thedielectric coil 23a wound around theferrites 72c and 72d forming the convex portions on both sides of thefirst ferrite 72;
Theinduction coil 23b wound around theferrites 73c and 73d, which are connected in series with thedielectric coil 23a and have respective convex portions on both sides of thesecond ferrite 73 so as to be opposite in polarity to thedielectric coil 23a;
Analuminum floor material 75 that supports thefirst ferrite 72 and thesecond ferrite 73 is formed. Theinduction coil 23 is formed by thedielectric coil 23a and theinduction coil 23b.

上記給電ユニット６９の構成により、誘導コイル２３ａ，２３ｂに給電されると、磁束が発生し、その磁束経路は、図５に示すように、
第１フェライト７２の他方側の底部のフェライト７２ｂ−第１フェライト７２の一方側の底部のフェライト７２ａ−第１フェライト７２の一方側の凸部のフェライト７２ｃ−第１フェライト７２の他方側の凸部のフェライト７２ｄ−第１フェライト７２の他方側の底部のフェライト７２ｂと、
第１フェライト７２の一方側の底部のフェライト７２ａ−第１フェライト７２の一方側の凸部のフェライト７２ｃ−第２フェライト７３の一方側の凸部のフェライト７３ｃ−第２フェライト７３の一方側の底部のフェライト７３ａ−第３フェライト７４ａ−第１フェライト７２の一方側の底部のフェライト７２ａと、
第２フェライト７３の一方側の底部のフェライト７３ａ−第２フェライト７３の他方側の底部のフェライト７３ｂ−第２フェライト７３の他方側の凸部のフェライト７３ｄ−第２フェライト７３の一方側の凸部のフェライト７３ｃ−第２フェライトの一方側の底部のフェライト７３ａと、
第２フェライト７３の他方側の底部のフェライト７３ｂ−第２フェライト７３の他方側の凸部のフェライト７３ｄ−第１フェライト７２の他方側の凸部のフェライト７２ｄ−第１フェライト７２の他方側の底部のフェライト７２ｂ−第３フェライト７４ｂ−第２フェライト７３の他方側の底部のフェライト７３ｂと
の４通りに形成され、これら４通りの磁束経路によって給電ユニット６９から受電ユニット７０へ飛ぶ磁束を最大とすることができ、電力の伝送効率を向上させることができる。With the configuration of thepower supply unit 69, when power is supplied to theinduction coils 23a and 23b, magnetic flux is generated, and the magnetic flux path is as shown in FIG.
Ferrite 72b on the other side of the first ferrite 72-Ferrite 72a on the one side of the first ferrite 72-Ferrite 72c on one side of the first ferrite 72-Projection on the other side of thefirst ferrite 72Ferrite 72d of thesecond ferrite 72b of the other side of thefirst ferrite 72,
Ferrite 72a on one side of the first ferrite 72-Ferrite 72c on one side of the first ferrite 72-Ferrite 73c on one side of the second ferrite 73-Bottom on one side of thesecond ferrite 73 Ferrite 73a-third ferrite 74a-ferrite 72a at the bottom of one side of thefirst ferrite 72;
Ferrite 73a on the bottom of one side of the second ferrite 73-ferrite 73b on the other side of the second ferrite 73-ferrite 73d on the other side of the second ferrite 73-projection on the one side of thesecond ferrite 73Ferrite 73c of the second ferrite 73a on one side of the second ferrite,
Ferrite 73b on the other side of the second ferrite 73-ferrite 73d on the other side of the second ferrite 73-ferrite 72d on the other side of the first ferrite 72-bottom on the other side of thefirst ferrite 72 Theferrite 72b, thethird ferrite 74b, and theferrite 73b on the other side of thesecond ferrite 73 are formed in four ways, and the magnetic flux flying from thepower supply unit 69 to thepower receiving unit 70 is maximized by these four magnetic flux paths. Power transmission efficiency can be improved.

また前記受電ユニット６９は、図５に示すように、
平板上のフェライトコア部材８１ａ，８１ｃ，８１ｄの組み合わせにより構成された側面形状がコ字状の第１フェライト８２と、
第１フェライト８２に対向して配置され、平板上のフェライトコア部材８１ａ，８１ｃ，８１ｄの組み合わせにより構成された側面形状がコ字状の第２フェライト８３と、
平板状のフェライトコア部材８１ｂにより構成され、第１フェライト８２の両側の各凸部を形成するフェライト８２ｃ，８２ｄの底部にそれぞれ位置するフェライト８２ａ，８２ｂと第２フェライト８３の両側の各凸部を形成するフェライト８３ｃ，８３ｄの底部にそれぞれ位置するフェライト８３ａ，８３ｂをそれぞれ結合する第３フェライト８４（８４ａ，８４ｂ）と、
第１フェライト８２の両側の各凸部を形成するフェライト８２ｃ，８２ｄに巻かれた受電コイル２４ａと、
受電コイル２４ａと並列接続され、受電コイル２４ａとは逆極性となるように、第２フェライト８３の両側の各凸部を形成するフェライト８３ｃ，８３ｄに巻かれた受電コイル２４ｂと、
第１フェライト８２および第２フェライト８３を支持するアルミ製の床材８５と
から形成されている。受電コイル２４ａと受電コイル２４ｂとにより、受電コイル２４が形成されている。In addition, as shown in FIG.
Afirst ferrite 82 having a U-shaped side surface constituted by a combination offerrite core members 81a, 81c, 81d on a flat plate;
Asecond ferrite 83 arranged opposite to thefirst ferrite 82 and having a U-shaped side surface formed by a combination offerrite core members 81a, 81c, 81d on a flat plate;
Each of the convex portions on both sides of theferrites 82a and 82b and thesecond ferrite 83 is formed by a flatferrite core member 81b and located on the bottoms of theferrites 82c and 82d forming the convex portions on both sides of thefirst ferrite 82. A third ferrite 84 (84a, 84b) that couples theferrite 83a, 83b respectively located at the bottom of theferrite 83c, 83d to be formed;
Apower receiving coil 24a wound aroundferrites 82c and 82d forming the convex portions on both sides of thefirst ferrite 82;
Apower receiving coil 24b wound aroundferrites 83c and 83d that are connected in parallel to thepower receiving coil 24a and have respective convex portions on both sides of thesecond ferrite 83 so as to have a polarity opposite to that of thepower receiving coil 24a;
Analuminum floor material 85 that supports thefirst ferrite 82 and thesecond ferrite 83 is formed. Thepower receiving coil 24 is formed by thepower receiving coil 24a and thepower receiving coil 24b.

そして、図５に示すように、受電ユニット７０（受電コイル２４）は、受電ユニット７０の凸部の先端に配置された４つのフェライトコア部材８１が、給電ユニット６９の４つの凸部の先端に配置されたフェライトコア部材７１に対向するように配置される。  As shown in FIG. 5, the power receiving unit 70 (the power receiving coil 24) has four ferrite core members 81 arranged at the tips of the convex portions of thepower receiving unit 70 at the tips of the four convex portions of thepower supply unit 69. It arrange | positions so that the arranged ferrite core member 71 may be opposed.

上記詳細回路の構成による動作を図４を用いて説明する。
１．充電装置１０が商用電源１１に接続されると、交流電流が半波整流器２１へ供給され、半端整流器２１で整流された直流電流が高周波発生回路２２のＤＣチョーク３１に供給される。この状態では、第１トランジスタ３９、第２トランジスタ４０ともにオフ（非導通）状態にある。The operation of the detailed circuit configuration will be described with reference to FIG.
1. When chargingdevice 10 is connected tocommercial power supply 11, an alternating current is supplied to half-wave rectifier 21, and a direct current rectified by half-end rectifier 21 is supplied to DC choke 31 of high-frequency generation circuit 22. In this state, both thefirst transistor 39 and thesecond transistor 40 are in an off (non-conducting) state.

２．ＤＣチョーク３１に供給された直流電流は、部品の定格が同じでも、第１トランジスタ３９、第２トランジスタ４０の特性のバラツキなどで電流の流れやすさに差が出る。ここで、センタータップ付き一次コイル３３の他端３３ｃから第１定電流ダイオード４１を介して第１ツェナーダイオード４３に電流が流れて、第１トランジスタ３９のゲート電圧が、閾値電圧以上となり、第１トランジスタ３９が先にオン（導通）状態となるものとする（図４の第１トランジスタ２９のゲートがオンの状態）。  2. The direct current supplied to theDC choke 31 has a difference in easiness of current flow due to variations in characteristics of thefirst transistor 39 and thesecond transistor 40 even if the component ratings are the same. Here, a current flows from theother end 33c of theprimary coil 33 with the center tap to the first Zener diode 43 through the first constant current diode 41, and the gate voltage of thefirst transistor 39 becomes equal to or higher than the threshold voltage. It is assumed that thetransistor 39 is first turned on (conductive) (the gate of thefirst transistor 29 in FIG. 4 is turned on).

第１トランジスタ３９がオン（導通）状態となると、一次コイル３３の一端３３ｂから第１トランジスタ３９、整流器２１のマイナス出力端子２１ｂと電流が流れる。
すると、センタータップ付き一次コイル３３の一端３３ｂと第１トランジスタ３９のコレクタの接続点の電圧は略０Ｖとなるため、第２トランジスタ４０のゲートの電荷は、第２切換ダイオード４６を介して、センタータップ付き一次コイルの一端と第１トランジスタ３９のコレクタの接続点へと流れて放電され、第２トランジスタ４０は完全にオフ（非導通）状態となり、第２トランジスタ４０のゲート電圧が閾値電圧を越えることはない。When thefirst transistor 39 is turned on (conductive), a current flows from oneend 33 b of theprimary coil 33 to thefirst transistor 39 and thenegative output terminal 21 b of therectifier 21.
Then, since the voltage at the connection point between the oneend 33b of theprimary coil 33 with the center tap and the collector of thefirst transistor 39 becomes substantially 0V, the electric charge at the gate of thesecond transistor 40 passes through the second switching diode 46 to the center. Thesecond transistor 40 is completely turned off (non-conducting) and discharged to the connection point between one end of the tapped primary coil and the collector of thefirst transistor 39, and the gate voltage of thesecond transistor 40 exceeds the threshold voltage. There is nothing.

３．さらに、このとき、三次コイル３５には、一次コイル３３の一端３３ｂから第１トランジスタ３９、整流器２１のマイナス出力端子２１ｂと流れる電流によって一次コイル３３に発生する磁束により起電力が発生し、極性が逆なことから、一次コイル３３に流れる電流とは逆方向の誘導電流が流れ、この誘導電流は、三次コイル３５の他端３５ｃから第２進み抵抗６５、第２進みコンデンサ６６、第２抵抗６８、三次コイル３５のセンタータップ３５ａと流れ、第２の閉ループが形成されて第２進みコンデンサ６６に電荷が蓄えられ、同時に三次コイル３５の他端３５ｃから、第２進み抵抗６５、第２進みコンデンサ６６、第２進みダイオード６７、第２切換ダイオード４６を介して、センタータップ付き一次コイル３３の一端３３ｂと第１トランジスタ３９のコレクタの接続点へ流れ、さらに三次コイル３５の他端３５ｃから、第２乗換え抵抗５９、第２乗換えダイオード６０、第２切換ダイオード４６を介して、センタータップ付き一次コイル３３の一端３３ｂと第１トランジスタ３９のコレクタの接続点へ流れ、第２トランジスタ４０のゲート電圧が閾値電圧を超えることはない。  3. Further, at this time, an electromotive force is generated in the tertiary coil 35 due to the magnetic flux generated in theprimary coil 33 due to the current flowing from the oneend 33b of theprimary coil 33 to thefirst transistor 39 and thenegative output terminal 21b of therectifier 21. On the contrary, an induced current in the direction opposite to the current flowing through theprimary coil 33 flows, and this induced current flows from the other end 35c of the tertiary coil 35 to the second advance resistor 65, the second advance capacitor 66, and thesecond resistor 68. , Flows through the center tap 35a of the tertiary coil 35, forms a second closed loop, and charges are stored in the second advance capacitor 66. At the same time, the second advance resistor 65 and the second advance capacitor are connected from the other end 35c of the tertiary coil 35. 66, the second lead diode 67, and the second switching diode 46, thefirst end 33b of theprimary coil 33 with the center tap and the first Oneend 33b of theprimary coil 33 with the center tap flows from the other end 35c of the tertiary coil 35 through thesecond transfer resistor 59, thesecond transfer diode 60, and the second switching diode 46 from the other end 35c of the tertiary coil 35. And the gate voltage of thesecond transistor 40 does not exceed the threshold voltage.

４．次に、センタータップ付き一次コイル３３に流れる第１トランジスタ３９の電流は、二次コイル３４を通じて、共振コンデンサ３７および誘導コイル２３（２３ａ，２３ｂ）に電流を供給し、共振コンデンサ３７および誘導コイル２３は、所定の周波数で共振を開始し、二次コイル３４の両端の電圧は、一定時間の後に逆転するので、これによってセンタータップ付き一次コイル３３の他端３３ｃの電圧が一端３３ｂの電圧より、低くなる。  4). Next, the current of thefirst transistor 39 that flows through theprimary coil 33 with the center tap supplies current to the resonant capacitor 37 and the induction coil 23 (23a, 23b) through thesecondary coil 34, and the resonant capacitor 37 and theinduction coil 23 are supplied. Starts to resonate at a predetermined frequency, and the voltage across thesecondary coil 34 reverses after a certain time, so that the voltage at theother end 33c of theprimary coil 33 with the center tap becomes higher than the voltage at the oneend 33b. Lower.

５．そうすると、第１トランジスタ３９のゲートの電荷は、第１切換えダイオード４１、一次コイル３３の他端３３ｃへと流れ、第１トランジスタ３９のゲート電圧が閾値電圧を下回ると、第１トランジスタ３９がオフ（非導通）状態となり、同時に、前記第２の閉ループの第２進みコンデンサ６６に蓄えられた電荷は、第２進みダイオード６７を介して、急激に第２トランジスタ４０のゲートへ流れ、同時に、第２乗換え抵抗５９、第２乗換えダイオード６０を介して、第２トランジスタ４０のゲートと流れ、第２トランジスタ４０のゲート電圧が、急速に閾値電圧以上となり、第２トランジスタ４０がオン（導通）状態となる（図４に示す第２トランジスタ３０のゲートがオンの状態）。  5. Then, the charge of the gate of thefirst transistor 39 flows to the first switching diode 41 and theother end 33c of theprimary coil 33. When the gate voltage of thefirst transistor 39 falls below the threshold voltage, thefirst transistor 39 is turned off ( At the same time, the charge stored in the second lead capacitor 66 of the second closed loop suddenly flows to the gate of thesecond transistor 40 via the second lead diode 67, and at the same time, the second lead It flows with the gate of thesecond transistor 40 via thetransfer resistor 59 and thesecond transfer diode 60, the gate voltage of thesecond transistor 40 rapidly becomes equal to or higher than the threshold voltage, and thesecond transistor 40 is turned on (conductive). (The gate of the second transistor 30 shown in FIG. 4 is on).

第２トランジスタ４０がオン（導通）状態となると、一次コイル３３の他端３３ｃから第２トランジスタ４０、整流器２１のマイナス出力端子２１ｂと電流が流れる。
すると、センタータップ付き一次コイル３３の他端３３Ｃと第２トランジスタ４０のコレクタの接続点の電圧は略０Ｖとなるため、第１トランジスタ３９のゲートの電荷は第１切換ダイオード４５を介して、センタータップ付き一次コイル３３の他端３３Ｃと第２トランジスタ４０のコレクタの接続点へと流れ、放電され、第１トランジスタ３９は完全にオフ（非導通）状態となり、第１トランジスタ３９のゲート電圧が閾値電圧を越えることはない。When thesecond transistor 40 is turned on (conductive), current flows from theother end 33 c of theprimary coil 33 to thesecond transistor 40 and thenegative output terminal 21 b of therectifier 21.
Then, since the voltage at the connection point between the other end 33C of theprimary coil 33 with the center tap and the collector of thesecond transistor 40 becomes approximately 0V, the charge of the gate of thefirst transistor 39 passes through the first switching diode 45 to the center. The current flows to the connection point between the other end 33C of the tappedprimary coil 33 and the collector of thesecond transistor 40 and is discharged, thefirst transistor 39 is completely turned off (non-conducting), and the gate voltage of thefirst transistor 39 becomes the threshold value. Never exceed the voltage.

６．さらに、このとき、三次コイル３５には、一次コイル３３の他端３３ｃから第２トランジスタ４０、整流器２１のマイナス出力端子２１ｂと流れる電流によって一次コイル３３に発生する磁束により起電力が発生し、極性が逆なことから、一次コイル３３に流れる電流とは逆方向の誘導電流が流れ、この誘導電流は、三次コイル３５の一端３５ｂから第１進み抵抗６１、第１進みコンデンサ６２、第１抵抗６４、三次コイル３５のセンタータップ３５ａと流れ、第１の閉ループが形成されて第１進みコンデンサ６２に電荷が蓄えられ、同時に三次コイル３５の一端３５ｂから、第１進み抵抗６１、第１進みコンデンサ６２、第１進みダイオード６３、第１切換ダイオード４１を介して、センタータップ付き一次コイル３３の他端３３Ｃと第２トランジスタ４０のコレクタの接続点へ流れ、さらに三次コイル３５の一端３５ｂから、第１乗換え抵抗５７、第１乗換えダイオード５８、第１切換ダイオード４１を介して、センタータップ付き一次コイル３３の他端３３Ｃと第１トランジスタ３９のコレクタの接続点へ流れ、第１トランジスタ３９のゲート電圧が閾値電圧を超えることはない。  6). Further, at this time, an electromotive force is generated in the tertiary coil 35 by the magnetic flux generated in theprimary coil 33 due to the current flowing from theother end 33c of theprimary coil 33 to thesecond transistor 40 and thenegative output terminal 21b of therectifier 21. Therefore, an induced current in a direction opposite to the current flowing in theprimary coil 33 flows, and this induced current flows from oneend 35b of the tertiary coil 35 to the first advance resistor 61, the first advance capacitor 62, and the first resistor 64. , Flows through the center tap 35a of the tertiary coil 35, forms a first closed loop, and charges are stored in the first advance capacitor 62. At the same time, the first advance resistor 61 and the first advance capacitor 62 are connected from oneend 35b of the tertiary coil 35. The second end 33C of theprimary coil 33 with the center tap is connected to the second leading diode 63 and the first switching diode 41 with the second The other end 33C of the center tap-equippedprimary coil 33 flows from the oneend 35b of the tertiary coil 35 through the first transfer resistor 57, the first transfer diode 58, and the first switching diode 41. And the gate voltage of thefirst transistor 39 does not exceed the threshold voltage.

７．次に、センタータップ付き一次コイル３３に流れる第２トランジスタ４０の電流は、二次コイル３４を通じて、共振コンデンサ３７および誘導コイル２３（２３ａ，２３ｂ）に電流を供給し、共振コンデンサ３７および誘導コイル２３は、所定の周波数で共振し、二次コイル３４の両端の電圧は、一定時間の後に逆転するので、これによってセンタータップ付き一次コイル３３の一端３３ｂの電圧が他端３３ｃの電圧より、低くなる。  7). Next, the current of thesecond transistor 40 that flows through theprimary coil 33 with the center tap supplies the current to the resonance capacitor 37 and the induction coil 23 (23a, 23b) through thesecondary coil 34, and the resonance capacitor 37 and theinduction coil 23 are supplied. Resonates at a predetermined frequency, and the voltage at both ends of thesecondary coil 34 reverses after a certain time, so that the voltage at oneend 33b of theprimary coil 33 with the center tap becomes lower than the voltage at theother end 33c. .

８．そうすると、第２トランジスタ４０のゲートの電荷は、第２切換えダイオード４６、一次コイル３３の一端３３ｂへと流れ、第２トランジスタ４０のゲート電圧が閾値電圧を下回ると、第２トランジスタ４０がオフ（非導通）状態となると同時に、前記第１の閉ループの第１進みコンデンサ６２に蓄えられていた電荷は、第１進みダイオード６３を介して、急激に第１トランジスタ３９のゲートへ流れ、同時に、第１乗換え抵抗５７、第１乗換えダイオード５８を介して、第１トランジスタ３９のゲートと流れ、第１トランジスタ３９のゲート電圧が、急速に閾値電圧以上となり、第１トランジスタ３９がオン（導通）状態となる。  8). Then, the charge of the gate of thesecond transistor 40 flows to the second switching diode 46 and the oneend 33b of theprimary coil 33. When the gate voltage of thesecond transistor 40 falls below the threshold voltage, thesecond transistor 40 is turned off (non- At the same time, the charge stored in the first lead capacitor 62 of the first closed loop suddenly flows to the gate of thefirst transistor 39 via the first lead diode 63, and at the same time, It flows with the gate of thefirst transistor 39 via the transfer resistor 57 and the first transfer diode 58, the gate voltage of thefirst transistor 39 rapidly becomes equal to or higher than the threshold voltage, and thefirst transistor 39 is turned on (conductive). .

以上の動作を繰り返すことにより発振する。
このように、第１トランジスタ３９と第２トランジスタ４０が交互にオン（導通）状態となり、その毎に、一次コイル３３に流れる電流の向きは逆になる。Oscillation occurs by repeating the above operation.
In this way, thefirst transistor 39 and thesecond transistor 40 are alternately turned on (conductive), and the direction of the current flowing through theprimary coil 33 is reversed each time.

９．これに伴い、二次コイル３４に交互に逆向きの電流が流れ、共振コンデンサ３７および誘導コイル２３（２３ａ，２３ｂ）からなる共振回路の周波数が、共振周波数（例えば、１２ｋＨｚ）のときに最も良く電流が良く流れることから、第１トランジスタ３９と第２トランジスタ４０は、前記共振周波数で交互に１８０゜ずれてスイッチングされる。すなわち、共振コンデンサ３７と誘導コイル２３からなる回路の共振周波数で自己発振し、この共振周波数の交流電流が誘導コイル２３に供給され、図４に示すように、一次コイル３３には、半波整流器２１から出力される半波電圧の波形を包絡線とする共振周波数の電圧が発生する。  9. Along with this, reverse current flows alternately through thesecondary coil 34, and the resonance circuit 37 and the induction coil 23 (23a, 23b) have the best resonance frequency (for example, 12 kHz). Since the current flows well, thefirst transistor 39 and thesecond transistor 40 are alternately shifted by 180 ° at the resonance frequency. That is, self-oscillation occurs at the resonance frequency of the circuit including the resonance capacitor 37 and theinduction coil 23, and an alternating current having this resonance frequency is supplied to theinduction coil 23. As shown in FIG. The voltage of the resonance frequency which makes the waveform of the half wave voltage output from 21 an envelope is generated.

このように、電力損失の原因となるＡＣ／ＤＣコンバータを設けることなく、誘導コイル２３へ商用電源１１から電力を供給でき、電力の伝送効率を向上させることができる。
１０．給電ユニット６９に対向する受電ユニット７０においては、誘導コイル２３に発生する磁束により、誘導コイル２３の周波数に共振する受電コイル２４に大きな起電力が発生する。Thus, power can be supplied from thecommercial power supply 11 to theinduction coil 23 without providing an AC / DC converter that causes power loss, and power transmission efficiency can be improved.
10. In thepower reception unit 70 facing thepower supply unit 69, a large electromotive force is generated in thepower reception coil 24 that resonates with the frequency of theinduction coil 23 due to the magnetic flux generated in theinduction coil 23.

この起電力により受電コイル２４に並列に接続された絶縁トランス２６の一次巻線に交流電流が流れ、一次巻線に発生する電圧に対して巻線数の比により絶縁トランス２６の二次巻線に降圧された電圧が発生し、増加した交流電流が流れる。この交流電流は全波整流器２７へ供給され、この全波整流器２７で整流された直流電流は、ＤＣチョーク２８を介して鉛蓄電池１２へ流れ、鉛蓄電池１２が充電される。  This electromotive force causes an alternating current to flow in the primary winding of the insulatingtransformer 26 connected in parallel to thepower receiving coil 24, and the secondary winding of the insulatingtransformer 26 is based on the ratio of the number of windings to the voltage generated in the primary winding. A stepped-down voltage is generated, and an increased alternating current flows. This alternating current is supplied to the full-wave rectifier 27, and the direct current rectified by the full-wave rectifier 27 flows to thelead storage battery 12 through theDC choke 28, and thelead storage battery 12 is charged.

このとき、上述したように、半波整流器２１の半波整流後の電圧と略同様の休止する商用周波数の半サイクルの波形となり、一方、鉛蓄電池１２には一定電流以上の電流のときしか充電は実行されず、商用周波数の半サイクルで充電されることにより、鉛蓄電池１２に対する充電がパルス充電となる。このように、半波ではあるが定電流ではない山なりの電流によるパルス充電方式となることにより、鉛蓄電池１２を急速充電でき、さらに鉛蓄電池１２の寿命を延長することができる。  At this time, as described above, the half-cycle waveform of the commercial frequency to be paused is substantially the same as the voltage after the half-wave rectification of the half-wave rectifier 21, while thelead storage battery 12 is charged only when the current is equal to or higher than a certain current. Is not executed, and charging with the half cycle of the commercial frequency makes the charging of the lead storage battery 12 a pulse charging. In this way, by using a pulse charging method with a mountain current that is a half wave but not a constant current, thelead storage battery 12 can be rapidly charged and the life of thelead storage battery 12 can be extended.

このような詳細回路の構成によれば、交流の商用電源１１に直接接続しても、第１立ち上げ回路５１、第２立ち上げ回路５２、第１駆動回路４７、第２駆動回路４８、第１進み回路４９、および第２進み回路５０の作用により、第１トランジスタ３９または第２トランジスタ４０は、二次コイル３４に所定周波数で交流電流が流れるように、遅れることなく安定して交互に駆動されるために、前記第１トランジスタ３９と前記第２トランジスタ４０が同時にオフ（非導通）状態となる可能性が低減され、スイッチング動作の安定性を確保でき、電力の伝送効率を向上させることができる。  According to the configuration of such a detailed circuit, thefirst startup circuit 51, thesecond startup circuit 52, the first drive circuit 47, thesecond drive circuit 48, the first By the action of thefirst advance circuit 49 and thesecond advance circuit 50, thefirst transistor 39 or thesecond transistor 40 is stably and alternately driven without delay so that an alternating current flows through thesecondary coil 34 at a predetermined frequency. Therefore, the possibility that thefirst transistor 39 and thesecond transistor 40 are simultaneously turned off (non-conducting) is reduced, the stability of the switching operation can be ensured, and the power transmission efficiency can be improved. it can.

１０ 充電装置
１１ 商用電源
１２ 鉛蓄電池
２１ 半波整流器
２２ 高周波発生回路
２３ 誘導コイル
２４ 受電コイル
２５ 共振コンデンサ
２６ 絶縁トランス
２７ 全波整流器
２８ ＤＣチョークDESCRIPTION OFSYMBOLS 10Charging device 11Commercial power supply 12Lead acid battery 21Half wave rectifier 22 Highfrequency generating circuit 23Inductive coil 24Power receiving coil 25Resonant capacitor 26Insulation transformer 27Full wave rectifier 28 DC choke

Claims (4)

Translated fromJapanese

商用電源を使用して鉛蓄電池を充電する充電装置であって、
前記商用電源から供給される交流電流を半波整流する半波整流器と、
前記半波整流器により半波整流された出力電流を所定周波数の高周波電流へ変換して出力する高周波発生回路と、
前記高周波発生回路より前記高周波電流が供給される誘導コイルと、
前記誘導コイルに対向して配置され、誘導コイルに発生する磁束により起電力が誘起される受電コイルと、
前記受電コイルに並列に接続され、受電コイルとともに前記所定周波数で共振回路を形成する共振コンデンサと、
前記共振回路の出力電流を全波整流し、前記鉛蓄電池へ供給する全波整流器
を備えることを特徴とする鉛蓄電池の充電装置。A charging device for charging a lead-acid battery using a commercial power source,
A half-wave rectifier for half-wave rectifying an alternating current supplied from the commercial power supply;
A high-frequency generating circuit for converting the output current half-wave rectified by the half-wave rectifier into a high-frequency current of a predetermined frequency and outputting it;
An induction coil to which the high-frequency current is supplied from the high-frequency generation circuit;
A power receiving coil disposed opposite to the induction coil and in which an electromotive force is induced by a magnetic flux generated in the induction coil;
A resonance capacitor connected in parallel to the power reception coil and forming a resonance circuit at the predetermined frequency together with the power reception coil;
Full-wave rectifying the output current beforeSymbol co-oscillating circuit, the charging device of a lead-acid battery, characterized in that it comprises a full-wave rectifier supplied to the lead-acid battery.前記全波整流器から前記鉛蓄電池へは、ＤＣチョークを介して充電すること
を特徴とする請求項１に記載の鉛蓄電池の充電装置。The lead-acid battery charging device according to claim 1, wherein the lead-acid battery is charged from the full-wave rectifier via a DC choke.前記共振回路と前記全波整流器との間に、絶縁トランスを配置し、前記絶縁トランスの一次巻線と二次巻線の巻線比により、前記鉛蓄電池へ供給する電流を設定すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の鉛蓄電池の充電装置。An insulating transformer is disposed between the resonant circuit and the full-wave rectifier, and a current supplied to the lead storage battery is set according to a winding ratio of a primary winding and a secondary winding of the insulating transformer. The lead-acid battery charging device according to claim 1 or 2.前記誘導コイルと受電コイルとの間隔を可変することにより、前記鉛蓄電池へ供給する電流を可変すること
を特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の鉛蓄電池の充電装置。The lead-acid battery charging device according to any one of claims 1 to 3, wherein a current supplied to the lead-acid battery is varied by varying a distance between the induction coil and the power-receiving coil. .

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