JP2001211562A - 複数のモードを兼備する充電回路 - Google Patents

複数のモードを兼備する充電回路

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JP2001211562A JP2000014458A JP2000014458A JP2001211562A JP 2001211562 A JP2001211562 A JP 2001211562A JP 2000014458 A JP2000014458 A JP 2000014458A JP 2000014458 A JP2000014458 A JP 2000014458A JP 2001211562 A JP2001211562 A JP 2001211562A
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泰和 楊
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電圧の変動範囲が大きくても適用可能である
複数のモードを兼備する充電回路を提供する。 【解決手段】 交流トランスT100、交流電流制限イ
ンピーダンスZ100、直流電流制限インピーダンス、
ツェナー素子VZ1000、充電電池、表示保護回路、
分圧抵抗R102、ホトカプラPC101、充電電池の
温度を検測するための負温度係数抵抗NTC101、表
示用発光ダイオードLED102、バイパス分流抵抗R
103、放電ダイオードCR101、電圧安定電源、な
らびに分圧回路を備える。電池の充電が飽和して温度が
上昇しているとき、負温度係数抵抗NTC101は抵抗
値が低下するので、回路は自動的にカットオフされ、小
さい電流へ転換して充電電池の充電を保持する。また、
充電電池の温度が下がり、負温度係数抵抗NTC101
の抵抗値が戻った場合、または電源の電圧変動が範囲以
内にある場合、小さい電流の充電状態を維持する。充電
電池を外したとき、または電源を遮断したとき、復帰の
機能がある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、充電回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】自動カットオフならびに暫時状態の保持
というモードを具有する従来の充電回路は多数の電子素
子からなり、電圧または電流の検知装置、ならびに温度
制御スイッチが設けられ、充電電池に充電を行う。充電
電池が飽和して温度が上昇しているとき、温度制御スイ
ッチの感知するところにより、充電器がより小さい電流
へ転換して充電電池の充電を保持する機能が所望されて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
自動カットオフならびに暫時状態の保持というモードを
具有する従来の充電回路は、パーツが多く構造が複雑で
あり、コストが高く、信頼性が悪いなどの欠点がある。
したがって、本発明の目的は、電圧の変動範囲が大きく
ても適用可能であって、温度検知測定、自動カットオ
フ、ならびに暫時状態の保持などの複数のモードを兼備
する充電回路を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めの本発明の複数のモードを兼備する充電回路は、その
回路の運転条件として、電圧の変動範囲が広くても適用
できる暫時状態の保持回路と、充電電池の温度を検測す
るための負温度係数抵抗とを備える。電池の充電が飽和
して温度が設定値まで上昇しているとき、負温度係数抵
抗は温度の上昇に応じて抵抗値が低下するので、回路は
自動的にカットオフされ、より小さい電流へ転換して、
充電電池の充電を保持する。また、充電電池の温度が下
がり、負温度係数抵抗の抵抗値が戻った場合、または設
定電源の電圧変動が範囲以内にある場合、上述の小さい
電流の充電状態を維持する。充電電池を外したとき、ま
たは電源を遮断したとき、復帰の機能がある。なお、こ
の回路にさらにリターンダイオードを設けると、緊急用
電源の自動供給作用を有する。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。まずは図1に示すのは、本発明の一実
施例による自動カットオフの充電回路である。充電の電
源は、直流、半波形の直流、全波形直流、間欠脈動直
流、またはリプル直流などに大別される。また、充電の
電源は電圧安定電源、または設定された電圧変化の範囲
内において電圧が変動できる電源である。この、電圧の
変動範囲が広くても適用でき、温度検知測定、自動カッ
トオフ、ならびに暫時状態の保持などの複数のモードを
兼備する充電回路は主に、次の一部分または全部の回路
要素から構成される。
【0006】交流トランスT100は、一次側から交流
の電力エネルギーを入力し、二次側から交流の電力エネ
ルギーを出力する。もちろん、回路の必要条件に応じて
交流トランスT100を選用しても使用しなくてもよ
く、交流電流を直接入力する。交流電流制限インピーダ
ンスZ100は、負荷側のショートを防止するために使
われるコンデンサ、インダクダンスまたは抵抗のいずれ
かである。二つまたは二つ以上のインピーダンスを混ぜ
てもよい。それを交流電源と整流器との間に直列に接続
する。なお、交流電流制限インピーダンスZ100は必
要に応じて設置するかどうかを決める。
【0007】直流電流制限インピーダンスZ100’
は、必要に応じて選用される素子である。電源が直流の
電源である場合、または交流から整流された直流電源と
して、交流側に交流電流制限インピーダンスZ100を
直列に接続しない場合、抵抗または主動トランジスタ、
および駆動回路から形成された直流電流制限インピーダ
ンスZ100’を直流電源と負荷側との間に直列に接続
する。なお、直流電流制限インピーダンスZ100’は
必要に応じて設置するかどうかを決める。
【0008】ツェナー素子VZ1000は、必要に応じ
て選用されるパーツであり、ツェナーダイオードまたは
ダイオードの正方向バイアスから形成され、電圧安定の
効果を提供する。充電電池B101は、飽和時に温度が
上昇する特性を有するいろいろな充電電池である。それ
は阻隔ダイオードCR102およびサイリスタSCR1
01と直列に接続される。
【0009】表示保護回路は、必要に応じて選用され、
充電電池B101、阻隔ダイオードCR102およびサ
イリスタSCR101などの直列回路と充電電源との間
に設置される。つまり、電流制限抵抗R101および発
光ダイオードLED101を並列に接続して表示機能を
果たし、オーバーロードプロテクタF101を直列に接
続する。さらに、サイリスタSCR101のアノード
A、カソードK、および充電電池B101と正方向かつ
直列に接続し、充電電源に接続する。電流制限抵抗R1
01、発光ダイオードLED101およびオーバーロー
ドプロテクタF101はフィラメントランプL101に
置き換えてもよい。なお、表示保護回路は必要に応じて
設置するかどうかを決める。
【0010】分圧抵抗R102は、トリガーコンデンサ
C101と直列に接続する。分圧抵抗R102の一端は
充電用電源の正極に連結される。トリガーコンデンサC
101の他端はホトカプラPC101のトランジスタ側
と直列に接続したあとでサイリスタSCR101のゲー
トGと接続する。サイリスタSCR101のアノードA
は充電電源の正極に連結される。ゲート電流の安定性な
らびにトリガー感度を調整するために、必要により、ホ
トカプラPC101の出力端、ならびにトリガーコンデ
ンサC101の接続点とカソードKとの間に並列に分流
抵抗R100を選択、追加することができる。
【0011】ホトカプラPC101は、発光ダイオード
で入力側を形成し、発光ダイオードに対向するようなホ
トトランジスタで出力側を形成する。該入力側は充電電
池B101とリンクした負温度係数抵抗に制御され、出
力側はサイリスタSCR101のゲートに直列に接続さ
れる。負温度係数抵抗NTC101は負温度係数素子か
ら形成される。充電電池B101と直接的または間接的
に接合され、同電池の温度上昇につれて抵抗値が低下す
る。
【0012】表示用発光ダイオードLED102と直列
に接続されたツェナーダイオードは電圧制限および分流
の機能がある。つまり、電圧制限およびバイアス分流の
作用に役立つために、両者は並列に、分圧抵抗R102
およびトリガーコンデンサC101の接続点と充電電源
の負極との間に介入される。電圧制限とは、電源電圧が
変動しているときにコンデンサ両端の電圧干渉を抑制す
るものである。サイリスタSCR101が遮断される
際、ツェナーダイオードZD101、またはツェナーダ
イオードZD101と直列に選択追加された発光ダイオ
ードに流れる電流が充電電池B101に補充充電(To
pping Charge)を行う。なお、表示保護回
路は必要に応じて設置するかどうかを決める。
【0013】バイパス分流抵抗R103は、スイッチオ
フまたは充電電池B101を外したときに、トリガーコ
ンデンサC101の放電用の抵抗とされる。充電電池B
101の要する補充充電電流が大きい場合、サイリスタ
SCR101のアノードAとカソードKとの間に並列に
分流抵抗を選択追加すれば、充電保持電流値が相対的に
増加される。なお、バイパス分流抵抗R103は必要に
応じて設置するかどうかを決める。
【0014】放電ダイオードCR101は、サイリスタ
SCR101のカソードKとゲートGとの間に並列に接
続される。その接続は、充電電池B101を外すとき
に、コンデンサ101がバイパス分流抵抗R103およ
び上述したダイオードCR101を経由して放電すると
いう極性を考慮する。電圧安定電源としては、阻隔ダイ
オードCR102を充電電源の出力端に正方向かつ直列
に接続する。その直列の接続点および充電電源の他端に
主動抵抗R110およびツェナーダイオードZD110
の直列回路を並列に接続すると、電圧安定電源が形成さ
れる。ツェナーダイオードZD110の両端は電圧安定
電源の出力端であるが、他のソリッドステートまたは電
機機器方式の電圧安定回路を利用してもよい。なお、バ
イパス分流抵抗R103は必要に応じて設置するかどう
かを決める。
【0015】分圧回路は、電流制限抵抗R112をホト
カプラPC101の入力端に直列に接続し、負温度係数
抵抗と並列に接続したあとで分流抵抗R111と直列に
接続するものである。次に、電圧安定電源に並列に接続
する。なお、バイパス分流抵抗R103は必要に応じて
設置するかどうかを決める。図1の回路の作動順は以下
のとおりである。
【0016】充電電池B101への充電が始まったと
き、分圧抵抗R102を経由してトリガーコンデンサC
101に入った瞬間の充電電流がサイリスタSCR10
1のゲートGをトリガーさせるので、サイリスタSCR
101の導通により、回路には正常の充電電流が流れ、
充電電池B101を充電している。電池が飽和に近づい
て温度が上昇すると、電池とリンクした負温度係数抵抗
の抵抗値が直接的または間接的に低下し、両端の電圧が
下がるので、ホトカプラPC101の入力側における発
光ダイオードが消えて、出力側がカットオフされる。そ
うすると、サイリスタSCR101が遮断される。充電
電流はバイパス分流抵抗R103に流れる以外に、分圧
抵抗R102、分流機能を有する発光ダイオードLED
102、ならびにツェナーダイオードZD101(発光
ダイオードLED102が選択追加された)にも流れ
る。その合成最終電圧は同じであるから、電源電圧が変
動しても影響がない。
【0017】負温度係数抵抗の温度が下がって、抵抗値
が上昇するとき、充電保持期間または復帰期間を問わ
ず、トリガーコンデンサC101の電圧が変化せず、サ
イリスタSCR101のゲートGをトリガーさせる電流
がないので、サイリスタSCR101は依然として遮断
の状態に維持される。充電が完了したとき、または充電
電池B101を外したとき、または交流の入力電力エネ
ルギーが遮断されたときに、トリガーコンデンサC10
1に貯蔵された電力エネルギーがバイパス分流抵抗R1
03および放電ダイオードCR101を経由して放電さ
れるので、回路がトリガーを待つという元来の予備状態
に戻る。
【0018】その他、本実施例に、図2に示すリターン
ダイオードFD201を追加すれば、電源が中断して
も、充電電池B101がリターンダイオードFD201
を経由して、直流電源の正負出力端に駆動された負荷へ
電力を供給することができる。図2は、図1の回路にリ
ターンダイオードFD201を追加して緊急用電源の自
動供給回路を構成している実施例である。主に次の要素
から構成される。
【0019】リターンダイオードFD201は、充電電
池B101の正端と直流電源の正端との間に逆向きかつ
並列に接続される。負荷は、充電電池B101の負端と
直流電源との正端との間に並列に接続される。正常時、
電源のエネルギーで負荷を駆動し、電源が遮断された
ら、リターンダイオードFD201を経由して電力を供
給する回路を形成する。
【0020】安定用コンデンサC200は、負荷と並列
に接続し、切替のプロセスを安定させる。コンデンサの
容量値を必要に応じて選択し、またはこのコンデンサを
省略してもよい。図1および図2に述べた二つの実施例
には、回路の原理を変更しない前提で、次の応用例の選
択が可能である。
【0021】(1)必要に応じて回路における各素子の極
性ならびに直列の関係を処置し、電源および回路の極性
関係に適合させる。 (2)必要に応じて、充電電池B100の正極を電源の正
極に連結し、サイリスタSCR101のカソードKを経
由して電源の負端へ接続する。または、サイリスタSC
R101のアノードAを電源の正極に連結し、充電電池
B101を経由して電源の負端へ接続する。
【0022】(3) 必要に応じて充電回路の素子は、負温
度係数の抵抗を充電器に組合わせているか、または充電
回路の素子を充電電池に一体的に組合わせているか、ま
たは一部の素子を充電器に設置し他の部分を充電電池に
設置したあとで、電気導通リンク装置や接点やプラグや
コンセントで相互に連結している。以上の実施例による
複数のモードを兼備する充電回路の運転する条件として
は、電圧の変更範囲が広くても適用できる暫時状態の保
持回路、ならびに充電電池の温度を検測するための負温
度係数抵抗素子などの要素から構成される。電池の充電
が飽和したとき、自動的に補充充電(Topping
Charge)の状態に切替える。また、電源電圧が変
動しているとき、コンデンサ両端の電圧干渉を抑制す
る。分圧抵抗R102、ツェナーダイオードZD101
(またはツェナーダイオードZD101と直列に選択追
加される発光ダイオード)に流れる電流が充電電池B1
01に補充充電(Topping Charge)を行
う。さらに、リターンダイオードを設けると、緊急用電
源の自動供給機能がある。このような構造は簡単で、実
用価値が十分ある。
【0023】
【発明の効果】本発明の充電回路は、充電電池に直接的
または間接的にリンクされた負温度係数抵抗により、電
池の充電が飽和し温度が上昇しているときにサイリスタ
を制御し、主な充電電流を遮断させる。それは次の要素
から構成される。充電の電源は直流、半波形の直流、全
波形直流、間欠脈動直流、リプル直流などに大別され
る。また、充電の電源は電圧安定電源、または設定され
た電圧変化の範囲内において電圧が変動できる電源であ
る。
【0024】充電電池は、温度の制御スイッチに適合し
て充電、放電できる二次電池であり、飽和のときに温度
が上昇する特性を有する電池である。電圧の変動範囲が
広くても適用できる暫時状態の保持回路は、ソリッドス
テート電子または電気機械などの回路素子から構成さ
れ、充電電池自身に配置された負温度係数抵抗の制御を
受ける。電池の充電が飽和し温度が上昇しているとき、
負温度係数の抵抗値が低下し、サイリスタを制御し、主
な充電電流を遮断させる。さらに、サイリスタのアノー
ド、カソードに並列のバイパス分流回路を経由して、補
充充電(Topping Charge)を行い、電池
の充電保持機能に役立てる。要するに、電圧の変更範囲
が広くても、暫時状態の保持回路で充電保持機能を維持
し、電圧の変動範囲が広くても干渉がない。この状態は
ずっと続くが、電源がスイッチオフされたりまたは充電
電池を外したりしたら、暫時状態の保持回路が復帰され
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による複数のモードを兼備す
る充電回路の回路図である。
【図2】本発明のもう一つの実施例による複数のモード
を兼備する充電回路の回路図である。
【符号の説明】
CR101 放電ダイオード NTC101 負温度係数抵抗 LED102 表示用発光ダイオード PC101 ホトカプラ R102 分圧抵抗 R103 バイパス分流抵抗 T100 交流トランス VZ1000 ツェナー素子 Z100 交流電流制限インピーダンス

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 温度検知測定、自動カットオフ、ならび
    に暫時状態の保持などの複数のモードを兼備する充電回
    路であって、 電圧の変動範囲が大きい場合でも適用可能な暫時状態の
    保持回路と、 充電電池の温度を検測するための負温度係数抵抗とを備
    え、 前記充電電池の充電が飽和し、前記充電電池の温度が設
    定値まで上昇している場合、前記負温度係数抵抗は前記
    充電電池の温度の上昇に応じて抵抗値が低下し、前記充
    電回路は自動的にカットオフされ、小さい電流に転換し
    て前記充電電池の充電を保持し、 前記充電電池の温度が下がり、前記負温度係数抵抗の抵
    抗値が当初値に戻った場合、または電源の電圧変動が設
    定範囲内にある場合、前記小さい電流の充電状態を維持
    し、 前記充電電池が取り外された場合、または前記電源が遮
    断された場合、復帰の機能を有し、 リターンダイオードが付設された場合、緊急用電源の自
    動供給機能を有することを特徴とする複数のモードを兼
    備する充電回路。
  2. 【請求項2】 交流トランスと、交流電流制限インピー
    ダンスと、直流電流制限インピーダンスと、ツェナー素
    子と、前記充電電池と、表示保護回路と、第1分圧抵抗
    と、ホトカプラと、前記負温度係数抵抗と、表示用発光
    ダイオードと、バイパス分流抵抗と、放電ダイオード
    と、電圧安定電源と、分圧回路とを備え、 前記交流トランスは、一次側から交流の電力エネルギー
    が入力され、二次側から交流の電力エネルギーを出力
    し、必要に応じて選択的に使用され、交流電流を直接入
    力し、 前記交流電流制限インピーダンスは、負荷側のショート
    を防止するために使用されるコンデンサ、インダクタン
    スまたは抵抗のいずれかであって、必要に応じて選択的
    に設置され、複数設けられる場合は交流電源と整流器と
    の間に直列に設けられ、 前記直流電流制限インピーダンスは、必要に応じて選択
    的に使用され、抵抗または主動トランジスタ、および駆
    動回路から構成され、前記電源が直流電源である場合、
    または交流から整流された直流電源であって交流側に前
    記交流電流制限インピーダンスが直列に設けられていな
    い場合、前記直流電源と前記負荷側との間に直列に設け
    られ、 前記ツェナー素子は、必要に応じて選択的に使用され、
    ツェナーダイオード、またはダイオードの正方向バイア
    スから構成され、電圧を安定させる作用を有し、 前記充電電池は、飽和時に温度が上昇する特性を有し、
    阻隔ダイオードおよびサイリスタと直列に接続され、 前記表示保護回路は、必要に応じて選択的に使用され、
    前記充電電池、前記阻隔ダイオードおよび前記サイリス
    タなどで構成された直列回路と前記電源との間に設置さ
    れ、表示機能を果たすための第1電流制限抵抗および発
    光ダイオードが並列に接続され、その第1電流制限抵抗
    および発光ダイオードにオーバーロードプロテクタが直
    列に接続され、前記サイリスタのアノードおよびカソー
    ドと前記充電電池と正方向に直列に接続されて前記電源
    に接続され、前記第1電流制限抵抗、前記発光ダイオー
    ドおよび前記オーバーロードプロテクタはフィラメント
    ランプに置き換え可能であり、 前記第1分圧抵抗は、トリガーコンデンサと直列に接続
    され、前記第1分圧抵抗の一端は前記電源の正極に連結
    され、前記トリガーコンデンサの一端は前記ホトカプラ
    のトランジスタ側と直列に連結されて前記サイリスタの
    ゲートに接続され、前記サイリスタのアノードは前記電
    源の正極に連結され、ゲート電流の安定性ならびにトリ
    ガー感度を調整するために、必要に応じて前記ホトカプ
    ラの出力端、ならびに前記トリガーコンデンサの接続点
    と前記サイリスタのカソードとの間に分流抵抗が並列に
    選択的に付設され、 前記ホトカプラは、入力側が発光ダイオードで構成さ
    れ、その発光ダイオードに対向したホトトランジスタで
    出力側が構成され、前記入力側は前記充電電池とリンク
    した負温度係数抵抗に制御され、前記出力側は前記サイ
    リスタのゲートに直列に接続され、 前記負温度係数抵抗は、負温度係数素子から構成され、
    前記充電電池と直接的または間接的に接合され、前記充
    電電池の温度上昇に伴って抵抗値が低下し、 前記表示用発光ダイオードは、第1ツェナーダイオード
    と直列になるように選択的に設けられ、前記第1ツェナ
    ーダイオードとともに前記第1分圧抵抗および前記トリ
    ガーコンデンサの接続点と前記電源の負極との間に並列
    に接続され、前記第1ツェナーダイオード電圧制限およ
    びバイアス分流の作用を有し、前記電圧制限の作用は前
    記電源の電圧が変動しているときに前記トリガーコンデ
    ンサの両端の電圧干渉を抑制する作用であり、前記サイ
    リスタが遮断された場合、前記第1ツェナーダイオード
    または前記表示用発光ダイオードに流れる電流により前
    記充電電池に補充充電が行われ、 前記バイパス分流抵抗は、スイッチオフまたは前記充電
    電池が取り外されたときに前記トリガーコンデンサが放
    電するための抵抗であって、前記充電電池が要する補充
    充電電流が大きい場合に充電保持電流値を相対的に増加
    するため、必要に応じて前記サイリスタのアノードとカ
    ソードとの間に並列に選択的に接続され、 前記放電ダイオードは、前記充電電池が取り外されたと
    きに前記トリガーコンデンサが前記バイパス分流抵抗お
    よび前記放電ダイオードを経由して放電するという極性
    を考慮して、前記サイリスタのカソードとゲートとの間
    に並列に接続され、 前記電圧安定電源は、前記阻隔ダイオードが前記電源の
    出力端に正方向かつ直列に接続されその直列の接続点な
    らびに前記電源の他端に主動抵抗および第2ツェナーダ
    イオードで構成された直列回路が並列に接続されている
    ことにより形成され、前記第2ツェナーダイオードの両
    端は前記電圧安定電源の出力端をなし、他のソリッドス
    テートまたは電気機器方式の電圧安定回路により前記電
    圧安定電源は形成可能であり、 前記分圧回路は、前記ホトカプラの入力端に第2電流制
    限抵抗が直列に接続され、その第2電流制限抵抗が前記
    負温度係数抵抗と並列に接続され第2分圧抵抗と直列に
    接続され、さらに前記電圧安定電源に並列に接続されて
    いることにより構成されていることを特徴とする請求項
    1に記載の複数のモードを兼備する充電回路。
  3. 【請求項3】 前記リターンダイオードと、負荷と、安
    定用コンデンサとを備え、 前記電源は、直流電源であり、 前記リターンダイオードは、前記充電電池の正極と前記
    電源の正極との間に逆方向かつ並列に接続され、 前記負荷は、前記充電電池の負極と前記電源の正極との
    間に並列に接続され、正常時に前記電源のエネルギーで
    駆動され、前記電源が遮断されたとき前記リターンダイ
    オードにより電力を供給する回路が形成され、 前記安定用コンデンサは、切替のプロセスを安定させる
    ために前記負荷と並列に接続され、必要に応じて容量値
    が選択され、または必要に応じて選択的に使用されるこ
    とを特徴とする請求項1または2に記載の複数のモード
    を兼備する充電回路。
  4. 【請求項4】 前記充電回路における各素子の極性なら
    びに直列の関係は、必要に応じて設定され、前記電源お
    よび前記充電回路の極性関係に適合していることを特徴
    とする請求項1から3のいずれか一項に記載の複数のモ
    ードを兼備する充電回路。
  5. 【請求項5】 前記充電電池の正極は前記電源の正極に
    連結され前記サイリスタのカソードを経由して前記電源
    の負極に接続され、または前記サイリスタのアノードは
    前記電源の正極に連結され前記充電電池を経由して前記
    電源の負極に接続されていることを特徴とする請求項2
    または3に記載の複数のモードを兼備する充電回路。
  6. 【請求項6】 前記充電回路は、前記負温度係数抵抗が
    充電器と組合わせられている、前記充電電池とその他の
    素子が一体的に組合わせられている、または一部の素子
    が充電器に設置されてその他の部分が前記充電電池に設
    置され電気導通リンク装置、接点、プラグおよびコンセ
    ントで互いに連結されている、のいずれかであることを
    特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の複数
    のモードを兼備する充電回路。
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