JP2543893B2

JP2543893B2 - 充電回路

Info

Publication number: JP2543893B2
Application number: JP62156871A
Authority: JP
Inventors: 正昭阪上; 多喜夫前川
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1987-06-24
Filing date: 1987-06-24
Publication date: 1996-10-16
Anticipated expiration: 2011-10-16
Also published as: JPS645330A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は被充電用電池を充電する充電モードとモータ
を駆動するACドライブモードをスイッチにより切換自在
とした充電回路の改良に関する。

（従来技術）従来のこの種の充電モードとモータのACドライブモー
ドとを有した充電回路としては、第９図に示すようなも
のがある。この充電回路は、商用電源Ｅを抵抗R₁とダイ
オードブリッジDBとを介して整流し、チョークコイルC
H,コンデンサC₁で平滑し、その平滑出力がリンキングチ
ョーク式トランジスタインバータ４の駆動電源として、
トランジスタインバータ４に印加されるようになってい
る。このトランジスタインバータ４は、マイナス共通ラ
インl₁と、前記駆動電源の設置ラインl₂との間に、被充
電用電池１が接続され、この被充電用電池１と並列に、
トランジスタインバータ４の発振トランスの出力巻線Lo
と、ダイオードDoとの直列回路が接続されている。

そして、この充電回路に駆動電源が接続されると、発
振用トランジスタQ₁が発振動作することにより、トラン
ジスインバータ４は発振動作を開始して、発振用トラン
ジスタQ₁のオフのときに出力巻線Loの蓄積エネルギーを
ダイオードDoを介して被充電用電池１に流して同電池１
を充電し得るように構成されている。

また発振用トランジスタQ₁のエミッタとマイナス共通
ラインl₁との間に、エミッタ抵抗R₄が接続され、さら
に、同トランジスタQ₁のベース・エミッタおよびマイナ
ス共通ラインl₁にトランジスタQ₂が接続されている。こ
の抵抗R₄とトランジスタQ₁の動作について以下に説明す
る。発振用トランジスタQ₁がオンすると、同トランジス
タQ₁に流れる電流は零から増加していく。この電流は抵
抗R₄に流れ込みことになり、この抵抗R₄の両端電圧は、
電流の増加にともなって増加していく。抵抗R₄の両端の
電圧がトランジスタQ₂がオンするベース・エミッタ間の
電圧を越えると、トランジスタQ₂はオンし、発振用トラ
ンジスタQ₁のベースはマイナス共通ラインl₁に接続さ
れ、同トランジスタQ₁はオフする。その後、コンデンサ
C₃がコイルL_Bに蓄積されたエネルギーでダイオードD₁を
通じて充電され、同トランジスタQ₁はオンする。この動
作を繰返して同トランジスタQ₁は発振を続ける。この時
の同トランジスタQ₁のオン，オフの状態およびコレクタ
電流Icの波形を第10図に示す。

次に、モータを駆動するために、スイッチ２をオンす
ると、その３つの接点が接続され、抵抗R₅が発振用トラ
ンジスタQ₁のエミッタとマイナス共通ラインl₁との間に
接続され、また負荷であるモータ３がマイナス共通ライ
ンl₁と駆動電源の接地ラインl₂との間に接続される。こ
こで、商用電源Ｅが接続されていない時は、被充電用電
池１に蓄積されたエネルギーはスイッチ２を介して、モ
ータ３に供給され、モータ３は駆動され、電池１は放電
する。

一方、商用電源Ｅが接続されている場合、発振用トラ
ンジスタQ₁は発振しているが、抵抗R₅が発振用トランジ
スタQ₁のエミッタとマイナス共通ラインl₁との間に接続
されいるので、エミッタ抵抗は抵抗R₄と抵抗R₅の並列接
続された値となり、抵抗R₄だけであったスイッチ２がオ
フの時よりも小さくなる。これにより、発振用トランジ
スタQ₁がオンし、コレクタ電流が増加してゆき、トラン
ジスタQ₂がオンするまでの時間が長くなる。すなわち、
発振用トランジスタQ₁がオンしている時間が長くなり、
オフしている時間に対するオンしている時間の比率が大
きくなり、トランジスタインバータ４の出力電流は大き
くなる。このときの発振用トランジスQ₁のオン，オフの
状態および同トランジスタQ₁コレクタ電流Icの波形を第
11図に示す。

このように動作するので、スイッチ２のオフ時に、被
充電用電池１を充電する充電電流よりも大きな負荷電流
を必要とするモータ３が接続されていたとしても、スイ
ッチ２のオン時に商用電源Ｅが接続されていれば、トラ
ンジスタインバータ４は、スイッチ２のオフ時よりも大
きな出力電流を流すことができるので、被充電用電池１
を放電させることなく、トランジスタインバータ４の出
力電流のみで、モータ３を駆動できるようなっている。

ところで、モータ３は回転を始める時は、回転状態に
必要な負荷電流よりも大きな起動電流が必要であり、こ
の起動電流値以上の電流をモータ３に流さなければ、モ
ータ３は起動しない。第12図にモータの負荷電流特性を
示す。同図中、（Ｌ）はモータ負荷電流曲線、（Ｉ）
（II）はトランジスタインバータ４の出力電流曲線であ
る。この種のトランジスタインバータは出力電圧が低下
すると出力電流が増加する傾向にある。

いま、モータ３が通常駆動している時の負荷電流に、
トランジスタインバータ４の出力電流を同じ程度に設定
しておくと、モータ３の起動電流以上の電流を取り出す
ことができず、トランジスタインバータ４の出力電流の
みで、モータ３を起動させることができない。それに対
して、トランジスタインバータ４の出力電流を、第12図
中の（II）のトランジスタインバータ出力電流曲線のご
とく、モータ３が通常駆動しているときの負荷電流以上
の電流が流せるように設定しておけば、モータ３の起動
電流を得ることができ、トランジスタインバータ４の出
力電流のみで、モータ３を起動することはできる。

ところが、これでは、モータ３が起動した後におい
て、モータ３の負荷電流以外のトランジスタインバータ
４の出力電流は被充電用電池１に流れ込むことになり、
被充電用電池１に悪影響を与えてしまう。

すなわち、第９図の回路では、トランジスタインバー
タ４の出力電流は、第12図中の（Ｉ）のトランジスタイ
ンバータ出力電流曲線のごとく設定しなければならな
い。このとき、商用電源Ｅが接続され、スイッチ２がオ
ンされた時、被充電用電池１が十分に充電されている場
合は、前記電池１よりモータ３の起動電流が流れ、モー
タ３の起動後は、トランジスタインバータ４の出力のみ
で、モータ３を駆動できるが、スイッチ２がオンされた
時、被充電用電池１の残容量が十分にない場合、前記電
池１の電圧およびトランジスタインバータ４の出力電圧
は瞬時に低下し、トランジスタインバータ４の出力電
圧、電流は、第12図中のＡ点で安定し、いつまでもモー
タ３を起動できないという問題がある。

（発明の目的）本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、モー
タが起動する時のみ充電回路の出力電流を増加させ、モ
ータが起動した後は、出力電流をモータの負荷電流まで
下げるようにし、出力に接続された被充電用電池の状態
に影響されず、しかも同電池に悪影響を与えないよう
な、充電モードとACドライブモードを有する充電回路を
提供することを目的とする。

（発明の構成）本発明は、被充電用電池にモータがスイッチを介して
並列に接続されており、外部電源に接続された状態で被
充電用電池を充電する充電モードとモータを駆動するAC
ドライブモードとが切換え可能にされてなり、前記スイ
ッチにより抵抗を切換えて電池への充電電流とモータへ
の駆動電流とを切換自在とした充電回路において、上記
充電モードからACドライブモードに切り換えたモータの
起動時に前記両モードの電流よりも大電流を流すように
回路構成したものである。

この構成により、充電モードからモータのACドライブ
への切換スイッチの操作時に一時的にモータへ大きな電
流が供給され、モータを起動することができる。

（実施例）本発明の第１実施例を第１図〜第４図により説明す
る。

第１図は第１実施例の回路を示す。本実例において
は、前述した第９の回路のエミッタ抵抗R₄,R₅の代ら
に、抵抗R₆,R₇,R₈を接続し、スイッチ２の接点の切換で
もって、充電中における発振用トランジスタQ₁のエミッ
タ抵抗が抵抗R₆と抵抗R₇の並列接続値に、モータ３が接
続されモータ駆動時におけるエミッタ抵抗が抵抗R₆と抵
抗R₈の並列接続値となるように構成されている。この構
成により、上記エミッタ抵抗は、充電中においても、ま
た、モータ駆動中においても、それぞれ必要な出力電流
が得られるように調整し得る。

またスイッチ２の接点は切換わる中間位置でエミッタ
抵抗R₆,R₇,R₈がすべてマイナス共通ラインl₁に接続され
るように構成されており、この時は、前記充電中または
モータ駆動中のエミッタ抵抗値よりも小さくなり、出力
電流が前記各状態よりも増加するように構成されてい
る。これによりスイッチ２の接点をオンし、モータ３を
起動する時に、被充電用電池１にモータ３を起動するだ
けの残容量がない場合でも、トランジスタインバータ４
の出力電流は大きくなることから、モータ３を起動する
ことができるようになる。

第２図はスイッチ２の一実施例構成を示す。このスイ
ッチ２は、プリント板21上にパターンによって作られた
スイッチ接点22の上を、スイッチ接点金具23が前記スイ
ッチ接点22に接する位置で、スライドし得るように構成
されている。

第３図は前記第２図のプリント板21上のスイッチ接点
22の配置を示す。同図中のスイッチ接点a,b,cの記号は
第１図の回路図中のスイッチ接点記号と対応し、また、
P₁,P₂およびP₃はそれぞれ充電モード時、モード切換え
の中間時およびモータ駆動時のスイッチ接点金具23のス
イッチ接点22に対する接触位置を示す。

また第４図は充電時からモータ駆動時にスイッチ２を
切換えた時の、トランジスタインバータ４の出力電流の
時間的変化を示す。

ところで、上記第１実施例においては、トランジスタ
インバータ４が通電されずに、モータ３が被充電用電池
１に接続されたまま放置されて、同電池２の残容量がな
くなった状態になると、トランジスタインバータ４に通
電されても、モータ３を起動するに十分な電流が得られ
ないことがある。

第５図は本発明の第２実施例の回路で、上記のような
場合に対する対策を施したものである。

本実施例においては、前述した第９図の従来の回路の
エミッタ抵抗R₄,R₅と並列に抵抗R₉、トランジスタQ₃の
直列路を接続し、このトランジスタQ₃のベースはトラン
ジスタインバータ４の駆動電源に電流制限用抵抗R₁₀、
微分用コンデンサC₄を介して接続されている。抵抗R₁₁
はトランジスタQ₃の動作を安定させるための抵抗であ
る。

この構成により、トランジスタQ₃のベースには、トラ
ンジスタインバータ４の駆動電源の微分電圧が加わるこ
とになり、前記駆動電源が加わった後、コンデンサC₄,
抵抗R₁₀でなるタイマー手段で決定される一定時間、ト
ランジスタQ₃はオンする。この時、抵抗R₉はエミッタ抵
抗に並列に接続され、充電中において、モータ駆動中よ
りもエミッタ抵抗値が小さくなり、トランジスタインバ
ータ４の出力電流は前記各状態よりも増加する。

しかして、トランジスタインバータ４が通電されずに
モータ３が被充電用電池１に接続されたまま放置され、
同電池２の残容量がなくなってモータ３が停止している
状態でも、トランジスタインバータ４の駆動電源が投入
されると、一定時間、トランジスタインバータ４の出力
電流は大きくなることからモータ３を起動することがで
きる。

この時の時間に対するトランジスタインバータ４の出
力電流の変化を第６図に示す。

ところで、この第２実施例においては、被充電用電池
１の残容量がほとんどない状態で、トランジスタインバ
ータ４の出力でモータ３を駆動中に、モータ３に瞬時異
常負荷がかかり、モータ３が停止してしまった場合に
は、前記異常負荷がなくなっても、再度モータ３を起動
できなくなることがある。

第７図は本発明の第３実施例の回路で、上記のような
異常時対策を施したものである。

本実施例においては、前述した第９図の従来回路のエ
ミッタ抵抗R₄,R₅と並列に抵抗R₉、トランジスタQ₃の直
列路を接続し、トランジスタQ₃のベースは抵抗R₁₂を介
してオペアンプ５の出力に接続されている。オペアンプ
５の反転入力には、被充電用電池１の電池電圧が、非反
転入力には基準電圧発生回路６により発生された電圧V₁
がそれぞれ入力されている。

この構成により、トランジスタインバータ４に通電さ
れていて、被充電用電池２がモータ３を起動するだけの
残容量がない時に、スイッチ２がオンされると、モータ
３は起動せず、この時、モータ３の直流抵抗は非常に小
さくなり、被充電用電池２の電池電圧は小さくなる。

この電池電圧が基準電圧発生回路６により発生された
電圧V₁以下になると、グランドレベルであったオペアン
プ５の出力が、オペアンプ５の電源電圧レベルまで上昇
し、トランジスタQ₃はオンする。これにより、抵抗R₉が
エミッタ抵抗に並列に接続され、充電中において、モー
タ駆動中よりもエミッタ抵抗値が小さくなり、トランジ
スタインバータ４の出力電流は前記各状態よりも増加す
る。すなわち、モータ起動時に被充電電池の電圧が低下
することが検知され、それによってモータに大きな電流
が流されることになる。

しかして、被充電用電池１に残容量がない場合でも、
トランジスタインバータ４の出力電流でモータ３を起動
し、その後も安定してモータ３を駆動することができ
る。

この時の被充電用電池１の電池電圧と、トランジスタ
インバータ４の出力電流の関係を第８図に示す。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、被充電用電池を充電す
るとともに、モータを起動することができる充電回路に
あって、スイッチを操作して充電モードからACドライブ
モードに切り換えたモータ起動時に、必要な起動電流を
流すことができる機能を付加したので、被充電用電池の
残容量の状態に関係なく、充電回路出力でもって、確
実、かつ安定してモータを起動することができ、また、
モータ起動後において、被充電用電池に悪影響を与える
こともないものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例による充電回路の回路図、
第２図は同実施例におけるスイッチの構成を示す斜視
図、第３図は同スイッチの接点の配置図、第４図は同回
路の出力電流特性図、第５図は本発明の第２実施例によ
る充電回路の回路図、第６図は同回路の出力電流特性
図、第７図は本発明の第３実施例による充電回路の回路
図、第８図は同回路の出力電流特性図、第９図は従来の
充電回路の回路図、第10図，第11図はそれぞれ同従来回
路におけるトランジスタQ₁とコレクタ電流Icの波形図、
第12図は同従来回路におけるモータ負荷特性を示す図で
ある。Ｅ……商用電源、１……被充電用電池、２……スイッ
チ、３……モータ、４……トランジスタインバータ、５
……オペアンプ、６……基準電圧発生回路、R₆,R₇,R₈,R
₉,R₁₀……抵抗、Q₃……トランジスタ、C₄コンデンサ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被充電用電池にモータがスイッチを介して
並列に接続されており、外部電源に接続された状態で被
充電用電池を充電する充電モードとモータを駆動するAC
ドライブモードとが切換え可能にされてなり、前記スイ
ッチにより抵抗を切換えて、電池への充電電流とモータ
への駆動電流とを切換自在とした充電回路において、上
記充電モードからACドライブモードに切り換えたモータ
の起動時に前記両モードの電流よりも大電流を流すよう
に回路構成したことを特徴とする充電回路。
【請求項２】前記スイッチは、充電モードである第１の
位置とACドライブモードである第２の位置とに切換え可
能であって、これら第１の位置と第２の位置との間に第
３の位置を設けて、この第３の位置において両モードの
電流よりも大電流に切換えるように構成したものである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の充電回
路。
【請求項３】前記スイッチによって切換えられる抵抗を
３個設け、スイッチが第１の位置のときに前二者の抵抗
の並列接続とし、第２の位置のときに後二者の抵抗の並
列接続とし、第３の位置のときに三者の並列接続となる
ようにスイッチ接点を構成し、モード切換えの第３の位
置で大電流を流すようにしたことを特徴とする特許請求
の範囲第２項記載の充電回路。
【請求項４】前記スイッチによって切換えられる抵抗に
並列に抵抗とトランジスタの直列回路を接続し、電源オ
ンから一定時間、このトランジスタをオンするタイマー
手段を設け、電源オンから一定期間、大電流を流すよう
にしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の充
電回路。
【請求項５】前記スイッチによって切換えられる抵抗に
並列に抵抗とトランジスタの直列回路を接続し、モータ
起動時に被充電用電池の電圧が低下するのを検出し、前
記電池電圧がある一定電圧以下の間は大電流を流すよう
にしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の充
電回路。