JP2686659B2

JP2686659B2 - バッテリ充電器

Info

Publication number: JP2686659B2
Application number: JP1224269A
Authority: JP
Inventors: 正毅渋井
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 1989-08-29
Filing date: 1989-08-29
Publication date: 1997-12-08
Anticipated expiration: 2012-12-08
Also published as: JPH0386024A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、バッテリ充電器に関する。

〔従来の技術〕

バッテリの充電に用いられるバッテリ充電器として、
従来より、例えば、タイマ機能を有するタイマ付充電器
が知られている。この種の充電器は、バッテリに充電電
流を供給する供給手段とこの供給手段を作動制御する制
御手段とを備え、制御手段はタイマ手段を含んでいる。
制御手段はタイマ手段の作動により供給信号が発生して
供給手段を供給状態にせしめ（これにより、充電電流が
バッテリに供給される）、またタイマ手段が作動後所定
時間を経過すると停止信号が発生して供給手段を供給停
止状態にせしめる（これにより、充電電流のバッテリへ
の供給が停止される）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来のバッテリ充電器では、バッテリ
への充電開始から所定時間経過後に充電電流の供給を停
止する構成である故に、次の通りの解決すべき問題が存
在する。即ち、充電中にバッテリ又は供給手段に過電流
が流れたとしても充電開始から上記所定時間経過するま
で過電流が流れ続け、これによりバッテリ、バッテリ充
電器等が損壊するおそれがあった。なお、過電流に対す
る保護回路を有するバッテリ充電器では、その保護回路
は複雑に構成されているため、コスト高となっていた。

本発明の主目的は、過電流が流れたときに供給手段か
らの電流の供給を停止し、これによりバッテリ、バッテ
リ充電器等の損壊を防止することができ、しかも構造と
しては複雑とならず、低コストにて製造することができ
るバッテリ充電器を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のバッテリ充電器は、充電電流をバッテリに供
給するための供給手段と、該供給手段を作動制御すると
共にタイマ手段を有する制御手段と、を備えたバッテリ
充電器において；上記供給手段は、バッテリ接続状態に
てバッテリに放電による電圧低下を防止する起動電流を
供給するための抵抗と、該抵抗をバイパスする電流供給
路に設けられて該起動電流の供給によって開路して上記
タイマ手段を作動させもって該タイマ手段からの信号に
基づいて充電電流を上記バッテリに供給するためのスイ
ッチ手段と、を有し、所定時間経過後に、該タイマ手段
が停止信号を発生して起動電流を供給したまま充電電流
の供給を停止させ、かつ、上記タイマ手段の作動時に上
記バッテリに供給する充電電流が所定値を越えると異常
信号を発生すると共に該異常信号に基づいて該タイマ手
段をOFF状態として起動電流を供給したまま充電電流の
み供給停止させる保護手段を、備えたものである。

〔作用〕

かかるバッテリ充電器では、バッテリが正常に接続さ
れるとタイマ手段が作動し、制御手段は供給信号を発生
する。かくすると、上記供給信号により供給手段が供給
状態となり、供給手段を通して充電電流がバッテリに供
給される。そして、充電開始後所定時間経過すると、制
御手段は供給停止信号を発生し、この供給停止信号によ
り供給手段が供給停止状態になって充電電流の供給が停
止される。また、充電中にて異常が発生して過電流が流
れると、保護手段は異常信号を発生する。かくすると、
この異常信号に基づいて供給手段が供給停止状態にな
り、タイマ手段が所定時間を経過しなくても充電電流の
供給が停止される。

また、充電電流の供給が停止した場合も起動電流が流
れ続け、これによって、放電による電圧低下を有効に防
止することができ、しかも、異常の発生によってこの充
電電流の供給が停止する際には、タイマ手段がOFF状態
であり、この状態では、充電電流は供給されず、このバ
ッテリをこの充電器から取り外して再び接続しなけれ
ば、充電電流が流れることがない。

〔実施例〕

以下、実施例について図面を参照して説明する。

第１図は、本発明に従うバッテリ充電器の回路の一例
を示す回路図である。第１図において、図面のバッテリ
充電器は、充電電流をバッテリ２に供給する供給手段３
と供給手段３を作動制御する制御手段４を備え、この供
給手段３は直流化手段１を含んでいる。直流化手段１は
トランス、整流器及び平滑コンデンサを有し、電源から
の交流電流を直流電流に整流し、この直流電流を充電電
流として供給手段３に供給する。

図示の供給手段３は、直流化手段１と端子16,17の間
に配設され、第１の抵抗８、ダイオード10、第１のトラ
ンジスタ６、及び第２のトランジスタ７を有している。

しかして、直流化手段１の正極は第１の抵抗８の一方
の端子に接続され、この第１の抵抗８の他方の端子はダ
イオード10を介して出力端子16に接続されている。ま
た、直流化手段１のゼロ電極（基準電位となる）は他方
の出力端子17に接続されている。第１のトランジスタ６
のエミッタは、第１の抵抗８の上記一方の端子に接続さ
れ、そのコレクタが第２の抵抗９を介して第１の抵抗８
の上記他方の端子に接続されている。また、第２のトラ
ンジスタ７のコレクタが第３の抵抗30を介して第１のト
ランジスタ６のベースに接続され、第２のトランジスタ
７のエミッタが出力端子17（基準電位）に接続されてい
る。供給手段３は更に第３のトランジスタ11を備え、第
３のトランジスタ11は、エミッタがダイオード10のアノ
ード側の端子に接続され、そのベースが第４の抵抗23を
介してダイオード10のカソード側の端子に接続されてい
る。また、第１のトランジスタ６のエミッタとベースの
間には、相互に直列に接続された発光ダイオード（LE
D）22及び第５の抵抗31が接続されている。

次に、図示の制御手段４は、タイマ手段35、第４のト
ランジスタ13及び第５のトランジスタ14を有している。
タイマ手段35はタイマIC15とこのタイマICに接続された
一対のコンデンサ25及び抵抗26から構成されている。即
ち、これらコンデンサ25及び抵抗26によりタイマ時間
（換言すると、タイマ手段の作動後充電が終了するまで
の時間）が設定され、コンデンサ25の容量及び抵抗26の
抵抗値を適宜変えることにより上記タイマ時間を所望値
に設定することができる。第４のトランジスタ13は、エ
ミッタが第６の抵抗24を介して直流化手段１の正極に接
続され、そのコレクタがタイマIC15の起動端子18及び19
に接続されている。なお、起動端子18にあっては、抵抗
32を介して接続されている。また、第５のトランジスタ
14は、コレクタが第４のトランジスタ13のベースに接続
され、そのエミッタが直流化手段１のゼロ電極（基準電
位）に接続されている。更に、タイマIC15の出力端子2
0,21は、抵抗27を介して供給手段３における第２のトラ
ンジスタ７のベースに接続されている。

しかして、供給手段３と制御手段４との間には該供給
手段３を保護する保護手段５が設けられ、この図示の保
護手段はツェナーダイオード12から構成されている。ツ
ェナーダイオード12は、一方の端子が供給手段３におけ
る第３のトランジスタ11のコレクタに接続され、その他
方の端子が制御手段４における第５のトランジスタ14の
ベースに接続されている。

次に、第１図と共に第２図乃至第５図を参照して、上
述したバッテリ充電器の動作を説明する。

まず、第１図乃至第３図を参照して正常時の動作につ
いて説明すると、例えば時刻t₁にて電源を投入し、しか
る後時刻t₂にて供給手段３の出力端子16,17に第１図に
示す通りバッテリ２を接続すると、第１の抵抗８及びダ
イオード10を介して直流化手段１からの電流がバッテリ
２に供給される。バッテリ２に供給される電流、即ち、
起動電流は、第１の抵抗８の抵抗値により設定されるも
のであって、この抵抗８は、バッテリ接続状態にてバッ
テリ２に（放電による電圧低下を防止する）起動電流を
供給するものである。かくすると、第２図（Ｉ）に示す
如く、ダイオード10の電圧降下により第３のトランジス
タ11のエミッタとベースの間に電位差が生じ、第３のト
ランジスタ11はON（導通）状態になる。このとき、出力
端子電圧E₀は充電されるバッテリの電圧により急激に低
下し、その電圧にほぼ等しくなる。ツェナーダイオード
12は、印加される逆方向電圧が設定電圧（定格の充電電
流に対応して生ずる部位Ａの電圧、即ち第３のトランジ
スタ11等の電圧降下等を考慮して本実施例では3V程度に
設定される）以上であると矢印の方向、即ち第３のトラ
ンジスタ11のコレクタから第５のトランジスタ14のベー
スの方向に電流を流し、上記設定電圧より小さいと上記
矢印方向の電流を阻止する。従って、上述した如くして
第３のトランジスタ11が第３図（Ｉ）に示す様に、ON状
態になると、ツェナーダイオード12に加わる電圧は上記
設定電圧より高くなり、ツェナーダイオード12を通して
第３図（III）に示す如く、上記電流izが流れる。かく
電流izが流れると、第１図から容易に理解される如く、
第５のトランジスタ14がON状態になり、これにより更に
第４のトランジスタ13がON状態になり、タイマIC15の起
動端子18,19に始動電圧が印加され、かくしてタイマ手
段35は作動して計時を開始する。尚、第２図及び第３図
から理解される如く、上記電流izはバッテリ２を出力端
子16,17に接続した時刻t₂から若干（0.1秒以下）経過し
た後第５のトランジスタ14のベースに入力される。

かくの如くしてタイマ手段35が作動すると、タイマIC
15からの出力信号（かかる出力信号が供給信号として作
用する）が第２のトランジスタ７に供給され、その出力
電圧がベースに印加されることにより該第２のトランジ
スタ７がON状態になり、更に第３図（IV）に示す通り第
１のトランジスタ６がON状態になる。かくすると、第１
図から理解される如く、起動電流が第１の抵抗８を通し
てバッテリ２に供給されると共に、バッテリ２を充電す
るための充電電流も第２の抵抗９を通して上記バッテリ
２に供給され、かくして、バッテリ２に流入する電流ｉ
を示す第２図（II）に示す通り、バッテリ２接続後の時
刻t₃にてバッテリ２の充電が開始される。即ち、起電電
流が供給されると、スイッチ手段により、この起動電流
によって開路してタイマ手段35を作動させもって該タイ
マ手段35からの信号にて充電電流をバッテリ２に供給さ
せるものである。なお、スイッチ手段とは、第２の抵抗
９や第１・第２のトランジスタ6,7等で構成される。ま
た、バッテリ２への充電が進行するに伴い、第２図
（Ｉ）に示す様に、出力端子電圧E₀が上昇する。そし
て、タイマ手段35が所定時間（タイマ時間であって、時
刻t₃から時刻t₄までの時間と実質上対応する）を計時す
ると、第３図（III）に示す様に、タイマIC15の出力端
子20及び22の電位がゼロとなり、第２のトランジスタ７
の９ベースへの電圧印加が終了する（このゼロ電位信号
が停止信号として作用する）。かくすると、第２のトラ
ンジスタ７がOFF（非導通）状態になり、これにより第
３図（IV）に示す様に、第１のトランジスタ６もOFF状
態になる。かくして、第２図（II）に示す通り、バッテ
リ２への充電電流の供給が停止され、第１の抵抗８を流
れる起動電流のみがバッテリ２に供給される。なお、こ
の起動電流は充電終了後もバッテリ２が出力端子16,17
に接続されていた場合の放電による電圧低下を防止する
トリクル電流として作用する。

次いで、第１図と共に第４図及び第５図を参照して、
上述した充電動作中にバッテリ２の破損、出力端子16,1
7の短絡等の異常が発生した場合について説明する。時
刻t₃と時刻t₄との時に何らかの異常が発生して第４図
（II）に示す様に充電電流が定格電流よりも大幅に増加
し、過電流として流れると、その大部分は第２の抵抗９
を通して流れるため、この過電流が流れることによって
生ずる第２の抵抗９の電圧降下によって部位Ａの電圧が
正常時の電圧よりも大きく低下する。この部位Ａでの電
圧降下は、過電流の大きさが大きくなるほど大きくな
る。部位Ａの電圧が低下して上記設定電圧より小さくな
ると、ツェナーダイオード12を流れる電流izが第５図
（II）に示す様に、遮断され、供給手段４における第５
のトランジスタ14のベースへの電圧印加が終了する（電
流izが遮断されることにより生ずるゼロ電位信号が異常
信号として作用する）。かくすると、容易に理解される
如く、第５のトランジスタ14がOFF状態になり、更に第
４のトランジスタ13もOFF状態になり、タイマIC15の起
動端子18,19に電圧が印加されなくなり、これによりタ
イマIC15もOFF状態になる。その結果、タイマIC15の出
力端子20,21は第５図（III）に示す様にゼロ電位とな
り、上述したと同様に第２のトランジスタ７がOFF状態
になり、更に第５図（IV）に示す様に第１のトランジス
タ６もOFF状態になる。かくして、第２の抵抗９を通し
て流れる電流は遮断され、第４図（II）に示す通り、供
給手段３から供給される電流は第１の抵抗８を通る起動
電流のみとなり、供給手段３、バッテリ２等の破損が確
実に防止される。なお、この場合の出力端電圧E₀は第４
図（Ｉ）の如くとなる。

また、出力端子16,17が短絡した場合には、出力端子
電圧E₀はゼロになる。このとき、実施例においてはダイ
オード10のアノード側の電圧は約0.8Vであり、従ってツ
ェナーダイオード12には電流izが流れず（即ち、ゼロ電
位信号が第５のトランジスタ14のベースに供給され
る）、過電流が流れた場合と同様の動作を経て供給手段
３から供給される電流が起動電流のみとなり、この場合
においても供給手段３等の破損が確実に防止される。

尚、第１図から理解される如く、発光ダイオード22は
充電中は電流が流れて点燈するが、起動電流のみのとき
（充電電流がバッテリ２に供給されていないとき）には
点燈することはないので、充電が行われているかどうか
を確認することができる。

第６図は、バッテリ充電器の変形例の一部を示してい
る。この変形例においては、保護手段５′は電池の如き
直流電源38から構成されている。この直流電源38の電圧
は第１図のツェナーダイオード12の設定電圧と実質上同
一に設定され、かく設定することにより、上記直流電源
38は上記ツェナーダイオード12と同様に作用し、かくし
て変形例においても第１図のバッテリ充電器と同様の効
果が達成される。

以上、本発明に従うバッテリ充電器の実施例について
説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるもので
はなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃
至修正が可能である。

例えば、バッテリ２の充電を行う所定時間、或いはツ
ェナーダイオード12の設定電圧は適宜変更することがで
きる。また、バッテリ２としては主としてニッケル−カ
ドミウムアルカリ蓄電池が使用されるが、これ以外の各
種蓄電池も使用することができる。

〔発明の効果〕

本発明は上述の如く構成されているので、次に記載す
る効果を燥する。

充電電流が所定値を越えると、該充電電流の供給が
停止し、供給手段３、バッテリ２等の破損を有効に防止
することができ、しかも、該充電電流の供給が停止する
際には、タイマ手段35がOFF状態となっているので、一
旦この充電器からバッテリ２を外して再びセットし直さ
ない限り、充電電流がバッテリ２に供給されず、バッテ
リ２等の加熱による破損をより確実に防止することがで
きる。

充電終了後においてこの充電器にバッテリ２が接続
されている場合、起動電流（充電を行うための電流では
ない）がこのバッテリ２に流れるので、放電による電圧
低下を有効に防止することができ、フル充電された状態
でこの充電器から取り外すことができ、フル充電状態の
バッテリ２を使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従うバッテリ充電器の一実施例を示す
回路図、第２図は正常時の出力端子電圧とバッテリに流
入する電流との関係を示すグラフ図、第３図は正常時に
おけるタイミングチャート図、第４図は異常時の出力端
子電圧とバッテリに流入する電流との関係を示すグラフ
図、第５図は異常時のタイミングチャート図、第６図は
電気回路の変形例を示す回路図である。２……バッテリ、３……供給手段、４……制御手段、５
……保護手段、35……タイマ手段。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】充電電流をバッテリ２に供給するための供
給手段３と、該供給手段３を作動制御すると共にタイマ
手段35を有する制御手段４と、を備えたバッテリ充電器
において、上記供給手段３は、バッテリ接続状態にてバッテリ２に
放電による電圧低下を防止する起動電流を供給するため
の抵抗８と、該抵抗８をバイパスする電流供給路に設け
られて該起動電流の供給によって開路して上記タイマ手
段35を作動させもって該タイマ手段35からの信号に基づ
いて充電電流を上記バッテリ２に供給するためのスイッ
チ手段と、を有し所定時間経過後に、該タイマ手段35が停止信号を発生し
て起動電流を供給したまま充電電流の供給を停止させ、
かつ、上記タイマ手段35の作動時に上記バッテリ２に供給する
充電電流が所定値を越えると異常信号を発生すると共に
該異常信号に基づいて該タイマ手段35をOFF状態として
起動電流を供給したまま充電電流のみ供給停止させる保
護手段５を、備えたことを特徴とするバッテリ充電器。