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  昇圧型走行充電システムV 簡易型と市販昇圧基板制御型の2  【新規記事 2014/03/15】
サブバッテリ40B19Lに昇圧型充電器で走行充電するU型から電流制御部分を省いた簡易型。(簡易電流制御機能付き)
市販汎用DCDC昇圧コンバーターに制御回路追加。
SZ4215がアイソレータ機能、サブバッテリチャージャー機能を定電流、定電圧走行充電器として簡単な追加基板で高性能を発揮します。

LT1270を使用した定電圧充電システムTはこちら
NJM2360A 10A昇圧定電流定電圧充電システムUはこちら
現用中は 10A昇圧定電流定電圧充電システム PIC版 
U、V型 共通の特徴
  • Nch Mos FETリレー回路内蔵 IRLB3813PBFはオン抵抗1.958mΩリレーより抵抗が少ない。
    ソフトスタート機能、過渡電流抑制
  • 定電流、定電圧充電は使用バッテリに合わせた調整、設定が可能。
  • 連続10A出力可能(要fan冷却)
  • 30Ah〜100Ahバッテリ対応(0.1C充電10Aとして)充電電圧可変。
  • 高性能&ローコスト追求
  • PICなどマイコンを使用しないハードウェア制御です。
  • オリジナル設計です
対応バッテリー
 
30AH〜100AH 充電電圧13.8V〜16.0V 過放電鉛バッテリバッテリは非対応(入力電流制限によるスイッチング停止を使ったFET制御有り。

難易度5:★★★★★

 回路の技術的詳細解説は省略いたします。自作には電子工作経験がある方。基礎的電気知識のある方対象です。最低限の工具測定器などが準備できる方。

【この記事は松山市の零氏から回路設計提供戴き、試作完成したものです】
 10A級コンバータ部の記事はこちら
  10Aコンバータ + Nch FETSW    定電流(簡易)、定電圧充電基板 

    昇圧コンバータによる手動走行充電を自動化したものです。

     10A級昇圧コンバーターによりサブバッテリに直接定電圧充電をすると、
    スタート時には大電流が流れます。その対策のため電流制限しますがこれもスタート時必要
    なだけで以後は定電圧充電の領域となります。
    走行充電器には昇圧DCDCコンバータに合わせてACC連動、又は手動の前置きリレーが必要です。
    このU型回路はリレー代替のFET電子スイッチにソフトスタート機能、遅延スタート機能があります。
    FETSWの損失はスタート時に発生します。通常PchFETでハイサイドSWを構成するほうが
    回路は簡単ですがオン抵抗が問題となり熱損失、効率も悪化します。
    大電力FET採用。IRLB3813PBFのオン抵抗は1.95mΩ リレーの接点抵抗より少ない。
    また回路の工夫によりNch-FETSWのプラスのゲート制御電圧はDCDCより、整流により得る事で解決、
    かつ電流制限機能も有します。
    電流制限はコンバーターの過電流制限機能を併用。最大10Aの範囲をVR1で調整します。

        

U型での定電流制御部を廃止し、NJM2360Aの入力制限を使った定電流制御です定電流特性はU型より劣る。FETSW部にソフトスタート機能、図中SWは無負荷電圧調整用起動SWです。Q10電源がサブバッテリから取っている為です。回路全体のオンはACC端子が12Vになる事。
入力制限電流の設定は入出力をショートさせ、R8両端電圧を測定し、VR1を最大10Aまでの範囲で調整します。
試作用参考配置、ユニバーサル基板図。
マウスオンは試作基板
秋月で販売中のトロイダルコイル使用12uH程度に巻き線を減らす(10t)。これでも10A程度では無理はないが発熱はオリジナルより多い。 
寝かせると基板の高さを押える事が出来ます。端子は2Pを連結し強度をアップしました。
昇圧電圧はVR2、電流制限調整はVR1で行う。
 
  SRG4215 + Nch FETSW   定電流、定電圧制御基板  
 SRG4215のPFM制御を行うものです。
注:2016/03/01現在取扱終了との事です
他の汎用コンバーターでも制御可能かもしれません。無負荷で設定電圧が変動しないものやPWM方式であっても可能かもしれません。
低オン抵抗のNchMosFETハイサイドSWによるロス低減を図っています。ソフトスタート機能もあり、起動時に問題になる過大電流も抑制できます。
他の種類のコンバーターでは少なくともR16、C12の最適化を計る必要があります。Q11はNchFETリレーでゲートドライブはDCDCからC12経由、倍電圧整流しています。後の回路が電流検出制御回路。Q11,12はゲートドライブ。Q11,12の電源はサブバッテリ側から。
中華製安価10A程度の昇圧基板を流用し、制御部分のみ自作すればよく、もちろん市販のアイソレーターとかサブバッテリーチャージャーの機能は有しつつ、定電流、定電圧充電を可能にしたステップアップDCDC(昇圧)高機能走行充電器が実現できます!
制御基板はSRG4215基板サイズと合わせました。
連結は穴どうしをスズメッキ線で縛り半田盛りしたもの。
基板部品面

 10mΩチップ抵抗は部品面側に取付
(実際の試作はは47*72ユニバーサル基板)
表側にジャンパー有り。下図橙線と10mΩチップ抵抗下のスズメッキ線2本。

蛇の目基板は半田付け不良し易いのでヘッドルーペなどで目視確認をする。
部品面からの透視図

(上図からは90度左回転しています)
ドッキング完成した基板

4隅の穴に7mmスペーサーを介しFET放熱を兼ねた3mmアルミベースに取付ける。
入出力端子は強度アップの為連結

SRG4215は大出力時は要ファン冷却。
10A以内なら市販のアイソレーターとかサブバッテリチャージャーに置き換えて性能アップを図る!
基板どうしの接続状況 裏側
ジャンパー線での接続

コントロール R16:15KΩ リード線の先端にR16を付け、テープ又は熱収縮チューブで絶縁し、TL2843Bの2Pin(VFB)に接続する。 慎重に細いハンダコテ先で!
スイッチング C12: 1000PF リード線で整流ダイオードのカソード又はスイッチングFETのドレインに接続する。
太い線でアース、入出力を配線する
他の中華製基板でも同様にコントロールできるかもしれません。但しR16、C12あたりの最適化は必要です。  車載例はPIC版と同じです。
電圧、電流調整: (負荷を繋がず調整)
 
入力に12Vバッテリーを繋ぎSRG4215側の電圧調整を無負荷で使用バッテリーの充電電圧に合わせた設定をします。起動はMainとACCをバッテリに繋ぎ、負荷を100Ω位の抵抗で入力側に1秒程度繋ぐと起動します。(コンバーター起動のLEDが点灯後、外す)電流調整はR8両端にテスター200mVを接続しMAIN端子とSUB端子を短絡しR10で使用バッテリーに合わせた設定電流に調整する。通常充電電流はバッテリ説明書に記載されています。
上記記述電圧、電流調整 を追加、補足致します。 2016/05/11
調整はサブバッテリー又は10A程度の可変定電圧電源12.5V。負荷は無しで調整可能です。
入力に電源とACCを繋いだだけではFETSW、DCDCが起動しません。
接続(瞬時でも良い)すると以後外しても起動を継続します。起動後出力電圧を14.5Vに調整します(SRG215側Vout)続いて過電流設定をします。R8に200mvテスターを接続しOUT-IN間を短絡します。
テスター読みが10AになるようにVR10を調整します。 以上で完了です。(指示値はカオス60B19L設定の一例です)

調整が終わったらMAIN端子にメインバッテリー常時電源、ACC端子に車両のACC電源、SUB端子にサブバッテリーを接続し充電テストして下さい。ACC端子には手動でオンオフ出来る様に充電SWを設置する。
10Aのピーク電流を設定するだけで10Aで定電流充電するわけでは有りません。
過放電バッテリーなどに有効です。ピーク制御したあとは定電圧充電となります。
(徐々に充電電流は減少しサブバッテリ電圧が上昇します)

R8 10mΩは電流計のシャント抵抗として200mVテスターや秋月PM-128などが使用出来ます。
 簡易性能測定しました。


 下記データーは私の設定条件に近い
 データです。総合90%超えています。
 左図で測定。車載充電に近い測定法。
車載、通常時は発電時14.2V以上ですのでもっと良くなるはず。
 回路自体の効率は95%程度。
入力電圧VS出力電流 14.5V 8A データ  (カオスブルーバッテリ60B19Lを想定)
14.5V 8A設定 負荷23T 入力電圧は可変電源の上限まで(13.98V)
入力電圧 入力電流 出力電圧 出力電流 効率
13.98 8.78 14.41 7.69 90.3
13.53 9.10 14.41 7.71 90.2
13.04 9.52 14.41 7.73 89.7
12.50 10.15 14.41 7.81 88.7
販売元Sz Partさんでの販売は終了していますがAmazonでよく似たものを扱っています。

実装方法、コンソールボックスのページはこちらに

【この記事を元に自作され、不具合や事故等が発生しても当方は一切責任は負う事はできません。自己責任でお願い致します。】
【10Aは大電力です。誤配線などで瞬時破壊、破裂等もあります。製作には十分安全にご注意下さい】

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