やっとバッテリー保護回路を作ろうかと思います。過充電のみの保護ですと
配線が細い為特に必要では無かったのですが、寒冷時のメインへの逆流による放
電、ダメージを防ぎたく、ではついでに過充電もって言うことで考えました。


1.仕様

　現行イグニッションからの信号によって充電用リレーが ON-OFFされる回路と
なっている為、過充電、サブ-メイン間の逆流が起こる。それに対しリレー制御
線にコントロールTrを加え、各電圧関係に従ってリレーを OFFすることによっ
てこれらの現象を防ぐ。

1-1.過充電保護
　　　　　サブバッテリー電位を直接測定し、以下の電圧にて充電の開始、停
　　　　止を制御する。
　　　　　　　　充電開始電圧　　12.7V
　　　　　　　　充電停止電圧　　13.2V(調整範囲 10.75〜16.25V)

2-2.逆流保護
　　　　　メインバッテリー電位とサブバッテリー電位を比較し、メインバッ
　　　　テリー電圧がサブに対し 約0.1V以上高い場合にのみ充電用リレーを
　　　　ONさせる。


2.回路図

ダイネット_______________________________________
メイン　 ______________________________________　|
スイッチ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 | |
　　　　　　　　　　　　　　　　　　___〜___ バッテリー__ to 各設備用
　　　　　　　　　　　　　　　　　 |30A FUSE プロテクタ　　　FUSE
　　　　　　　　　　　　　　　　　 |_____________________ to FFヒータ、
　　　　　　　　　　　　　　　　　 |　　　　　　　　　　　　 ガス警報機
メイン　______＼______________〜___|_____________________ to サブ
バッテリ　|　 == 70A充電用　 20A+30A FUSE　　　　　　　　　　バッテリ
　　　　　|　|　|リレー　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(約5m 5.5
イグニ　__|__|　|__________________________________　　　　　 スケ*2)
ッション　|　|　　　　　　　　　　　　　　　　　　 |
　　　　　|　|　 __________________________________|__
　　　　　|　|　|30A　　　　　　　　　　　　　　　 |　|
　　　　　|　 == リレー　　　　　　　　　　　　　　|　|
　　　　　|___＼____〜___ to リアヒーター&クーラ　 |　|
　　　　　　　　 |20A FUSE　 冷蔵庫 12V　　　　　　|　|
　　　　　　　　 |__〜__　　　　　　　　　　　　　 |　|
　　　　　　　　 1A FUSE|　　___　　　　　　　　　 |　|
　　　　　　____________|___|Reg|____________　　　|　|
　　　　　 |　　　　 |　　| |5V_| |　|　 |　 |　　 |　|
　　　　　 |　　　　 |　0.1uF | 0.1uF|　 |　 |　　 |　|
　　　　　 |　 ______|____|___|___|__|___|___|_____|__|
　　　　　 |　|　　　|　　　　 ______|　 |　 |　　 |　|
　　　　　 |　|　　　|　　　　|　　　|　 |　 |　　 |　|
　　　　　 |　|　　　|　　　LM393　 0.1uF|　2.2k　 |　|
　　　　　 |　|　　　|_____　電源　　|　 |　 |　　 |　|
　　　　　 |　|0.5A　　　　|　|______|___|___|_____|__|
　　　　　　== リレー　　　|　　　　　　 |　 |　　 |　|
サブ +　____＼________　　 |　　　　　　 |　 |　　 |　|
センス　　　　　　|　 |　　|　　　　　　 |　 |　　 |　|
　　　　　　　　　|VR3 22k |　　　　　　 |　 |　　 |　|
　　　　　　　　　|　 |　　|　　　　　　 |　 |　　 |　|
　　　　　　　　　|　33k　47k　　　　　　|　 |　　 |　|
　　　　　　　　　|　 |____|_____|+＼　　|　 |　　 |　|
　　　　　　 _____|___|　　|　　 |　 ＼__|___|　　 |　|
　　　　　　|　　 |　 |　　|_____|　 ／　|　 |　　 |　|
　　　　　0.1uF　 |　4.7k　|　|　|-／　　|　 |　　 |　|
　　　　　　|　　 |　 |　4.7k |　 Comp2　|　 |　　 |　|
　　　　　　|　　 |　 |　　| 47uF　　　　|　 |　　 |　|
　　　　　　|_____|___|____|__|　　　　　|　 |　　 |　|
　　　　　　|　　 |　　　　　　　　　　　|　 |　　 |　|
　　　　　　|　　 |　　　　　　　　　　　|　 |　　 |　|
　　　　　　|　VR1 22k　　　_____________|　 |　　 |　|
　　　　　　|　　 |　　　　|　　　　　　　　 |　　 |　|
　　　　　　|　　33k　　　10k　　　　　　　　|　　 |　|
　　　　　　|　　 |________|_____|+＼　　　　|　　 |　|
　　　　　　|　 __|　　　　|　　 |　 ＼______|__|／　 |
　　　　　　|　|　|　　　　|_____|　 ／　|　　　|＼___|
　　　　　　|　| 10k　　　 |　|　|-／　　|　　　Tr2　 |
　　　　　　|0.1uF|__　　 10k |　 Comp1　|　　　　　　|
　　　　　　|　|　|　＼|___|__|__________|　　　　　　|
　　　　　　|　| VR2 ／|Tr1|　|　　　　　|　　　　　　|
　　　　　　|　| 2.2k|　　 | 47uF　　　 220uF　　　　 |
サブ -　____|__|__|__|_____|__|　　　　　|____________|__ GND
センス　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(サブへは約
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 5m 5.5スケ)
　　　　コンパレータ Comp1,2
　　　　　　　　LM393　 DIP-8pinデュアルタイプ(2回路入り、∴1ヶでOK)
　　　　　　　　　　　　単電源、VIN 0V対応
　　　　　　　　　　　　オープンコレクタ出力
　　　　レギュレータ　　　　78L05 or 78M05 TO-92 PKG
　　　　Tr1　　 2SC1815 NPN、Icmax=150mA、Vceo=60V、Pc=400mW(max.)
　　　　Tr2　　 (未定)　NPN
　　　　各 VRは半固定タイプ、Bカーブを使用

　　　　注:上記回路図上にてクロスしている点はすべて接続無し


3.説明

　上記回路の 20A FUSEより上はほぼ現行の JB-470の回路です。イグニッショ
ンによって 2つのリレーが制御されます。
　30Aのリレーはリアヒーター&クーラーと 3Way冷蔵庫の 12V動作(クーリング
アシストではない)に電圧を供給します。これらの設備/機能はエンジンがかか
ってるときのみ使用できます
　70Aのリレーが充電用でイグニッションからの信号でメインとサブを接続しま
す。このリレーの制御線の GND側に Tr2を挿入して ON-OFFさせ、充電の停止を
行うようにします。
　これらの回路はエントランス横のテレビ台の下にあります。ここに配電盤、
各FUSE、バッテリープロテクター(10.5Vで負荷を遮断)、リレー等が置かれ、
サブバッテリーへは + - 側とも 5.5スケ、約5mで接続されています。かなりロ
スがあることとオルタネータの余裕が無いことから過電流はないようです。今
回は + 側の配線を倍にする予定です。

　充電保護回路は 2つのコンパレータ(Comp1,Comp2)によって構成します。
LM393は 2回路入りですのでこれ 1ヶで対応できます。LM393はオープンコレク
タ出力タイプなので + 側入力が - 側より上回った時にコンパレータ出力を
GNDに引きます。逆の場合はオープンとなります。この特性を利用して、リレー
を制御する Tr2のベースを通常は 2.2kΩにて 5Vにつることによって充電用リ
レーを ONさせ、Comp1 または Comp2、または Comp1,2の双方が充電禁止を判断
した場合には Tr2のベースが GNDに引かれることによって Tr2が OFFし、よっ
て充電用リレーも OFFします。
　これらの検出を精度良く行う為に、回路上で サブ + センス、- センスと書
かれた配線は独立してサブバッテリーに直結します。ここに流れる電流は

　回路全体は 5Vレギュレータにて駆動します。各バッテリーとも上記のように
リレーを介して充電保護回路に接続されますので、イグニッション OFF時の消
費電流は 0です。

3-1.過充電保護

　Comp1にて過充電(過電圧のみ)保護を行います。5V電源に接続された10kΩ 2
ヶ直列にて 2.5V基準電圧を作ります。これを Comp1の - 入力に接続し、+ 側
と比較して + 側が大きければ充電禁止と判断し、Comp1出力が GNDに引かれて
Tr2が OFFします。

　　　　充電開始電圧　　　12.7V
　　　　充電停止電圧　　13.2V

という仕様から計算します。まず、充電停止は始め充電中 = Comp1出力がオー
プンの時からサブ +電位が上がることによって電位関係が反転しComp1出力が
GNDに引かれることになります。
　Comp1出力オープン = Tr2が ONであるため(とりあえず Comp2側は無視) Tr1
も ONとなるので Comp1のプラス側電位はサブ + に 0.5Aリレーを通して接続さ
れた VR1、33kΩ、10kΩによって決まります。この時のサブ電圧が 13.2Vであ
ることから VR1の値を計算しますと、
　　　　　　　　2.5V * (VR1+33k+10k) / 10k = 13.2V
　　　　　　　　∴　　　VR1 = 9.8k
この値は 22kΩの VRにて調整しやすい値である為問題無しと考えます。

　次に充電開始電圧は逆に Tr1が OFFです。VR1を 9.8kとして VR2を計算する
と、
　　　　　　　　2.5V * (9.8k+33k+10k+VR2) / (10k+VR2) = 12.7V
　　　　　　　　∴　　　VR2 = 0.49kΩ
同じく問題無しです。
　ここで、+ 側入力の 0.1uFはノイズ対策、- 側入力の 47uFはディレー回路
です。2.5V基準電圧の立ち上がりを 47uFにて遅らし、電源投入 = イグニッシ
ョン ON時の不安定な時期に動作しないようにします。
　出力側の 220uFも同じような目的で接続されています。
　なお、このように比較する電圧が上がっていくときと下がっていくときでコ
ンパレータの出力が動く電圧が違う回路をヒステリシスコンパレータと言いま
す。

3-2.逆流保護

　Comp2にて逆流保護を行います。+ 側入力にメインバッテリーの電圧を 47kΩ
と 4.7kΩにて分割して与えます。仮にメイン 12.8Vとすると + 側入力電圧は
　　　　　　　　12.8V / ((47k+4.7k)/4.7k) = 1.164V
となります。仕様に書きましたようにサブ側が約 0.1V以上低いときにONするよ
うに考えると VR3の設定値は、
　　　　　　　　1.164V * (VR3+33k+4.7k) / 4.7k = 12.7V
　　　　　　　　∴　　　VR3 = 13.6kΩ
となります。


4.その他

　本回路は 1.過電流(充電、放電)に関する保護、2.過放電保護、3.メインバッ
テリーを守る為の保護(サブが低いときにメインが放電されて電圧が下がること
に対する保護)は入ってません。
　1.の充電側は JB-470 の場合オルタネータに余裕が無いことと配線が比較的
抵抗を持っていることから不要と判断しました。リレー、抵抗、コンパレータ
にて作成できます。
　1.の放電側は自分がつかっている消費電流が分かっているので不要でした。
　2.はバンテックの車の場合はじめからついていますの不要です。過充電保護
とほぼ同じ回路で作成できます。
　3.は今のところ考えてません。

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