JP3197428B2

JP3197428B2 - 充電装置

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Publication number: JP3197428B2
Application number: JP07472694A
Authority: JP
Inventors: 正彦酒向; 達基森
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 1994-04-13
Filing date: 1994-04-13
Publication date: 2001-08-13
Anticipated expiration: 2016-08-13
Also published as: JPH07288937A; US5686817A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は商用の交流電源を用いて
電池を充電する充電装置に関するものであり、特にマイ
クロコンピュータを備えており、そのマイクロコンピュ
ータに充電電流の電流値に相当する値を入力し、その入
力値に応じて、充電電流を位相制御して充電電流の電流
値を制御するサイリスタの点弧角を調整する充電装置に
関する。なおここでいうマイクロコンピュータとは、Ｃ
ＰＵとＲＯＭとＲＡＭとＡ／Ｄ変換器と入力ポートと出
力ポートが１チップ化されているコンピュータ装置のこ
とをいう。

【０００２】

【従来の技術】充電装置、特に複数の電池セルが直列に
接続されている電池を充電する充電装置の場合、電池電
圧がマイクロコンピュータ用の電源電圧よりも高く、マ
イクロコンピュータの出力ポートとサイリスタのゲート
を直接接続することができない。サイリスタのゲートに
は電池電圧が印加されるところ、マイクロコンピュータ
の出力ポートはその電池電圧に耐えられないからであ
る。

【０００３】そこで通常サイリスタのゲートに第１のト
ランジスタを接続し、そのトランジスタのベースに第２
のトランジスタを接続する方式がとられている。図１０
はその一例を示すものであり、整流と位相制御のための
２つのサイリスタＳＣＲ１とＳＣＲ２のゲートをトラン
ジスタ８６のコレクタに接続し、そのトランジスタ８６
のエミッタを整流された充電電圧ＶＳに接続し、そのト
ランジスタ８６のベースをトランジスタ８４のコレクタ
に接続している。なおここでトランジスタ８６のエミッ
タに印加される電圧ＶＳは、定電圧回路２０で一定化さ
れる以前の電圧であり、充電電圧ＶＳ１，ＶＳ２に等し
い絶対値を持って脈動しており、その脈動のピーク電圧
は電池電圧ＶＤよりも高い。トランジスタ８４のベース
は第３のトランジスタ８２のコレクタに接続され、トラ
ンジスタ８４のエミッタは接地されている。第３のトラ
ンジスタ８２のエミッタはマイクロコンピュータ４０用
の電源電圧であり定電圧回路２０で一定化された電圧Ｖ
ccに接続されている。また第３のトランジスタ８２のベ
ースはマイクロコンピュータ４０の出力ポートＰＯ５に
接続されている。ここで電池電圧ＶＤはマイクロコンピ
ュータ用の電源電圧Ｖccよりも高い。また前述のよう
に、整流された充電電圧ＶＳは商用周波数で脈動し、そ
のピーク電圧は電池電圧ＶＤよりも高い。

【０００４】この回路の場合、サイリスタＳＣＲ１，Ｓ
ＣＲ２のゲートに電池電圧ＶＤが印加され、第１のトラ
ンジスタ８６のベースに充電電圧ＶＳが加わる。そのた
めに第１のトランジスタ８６のベースを直接マイクロコ
ンピュータ４０の出力ポートＰＯ５に接続することがで
きず、第２のトランジスタ８４を用いる必要がある。第
２のトランジスタ８４のベースには電池電圧ＶＤや充電
電圧ＶＳが加わらないために、電圧の点ではそのベース
を出力ポートＰＯ５に直接接続することが許される。し
かしながら通常マイクロコンピュータ４０の出力ポート
ＰＯ５は初期化される前はハイを出力しており、第２の
トランジスタ８４のベースを直接出力ポートＰＯ５に接
続すると、電源投入直後にサイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ
２が点弧されてしまい、充電電流を位相制御することが
できない。このためにハイ・ロウの論理を反転させる第
３のトランジスタ８２が必要とされる。

【０００５】なおトランジスタを多段に用いるかわり
に、トランスを用いて昇圧する回路も知られている。こ
の場合には、出力ポートＰＯ５のハイ・ロウの変化で、
出力ポートにベースが接続されているトランジスタを用
いてマイクロコンピュータ用電源電圧Ｖccをオン・オフ
する。そしてこのオン・オフ時に生じる過渡現象を利用
してトランスで昇圧し、その昇圧された電圧をサイリス
タのゲートに印加する。この回路の場合、トランジスタ
を多段に用いる必要はない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図１０の方式、すなわ
ちトランジスタを多段に用いる方式によると、当然のこ
とながらトランジスタの必要個数が増大し、充電装置の
製作コストが増加する。またトランジスタの収容スペー
スが問題となり、小型の充電装置の場合にはその小型化
を困難とする。トランスを用いる方式によると、トラン
ジスタは１個ですむものの、かわってトランスを必要と
する。このためにやはり製造コストや収容スペースが問
題となる他、電磁ノイズの問題も生じてくる。本発明は
トランジスタの多段方式やトランス方式に代わる新たな
方式を実現することによって、製作コスト、収容スペー
スや電磁ノイズといった問題を克服しようとするもので
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では、電池を充電
する電流の電流値に相当する値を入力し、その入力値に
応じて充電電流を位相制御するサイリスタの点弧角を調
整するマイクロコンピュータを備えた充電装置におい
て、そのサイリスタのゲートをコンデンサの一方の電極
に接続し、そのコンデンサの他方の電極をＰＮＰトラン
ジスタのコレクタに接続し、そのトランジスタのベース
を前記マイクロコンピュータの出力ポートに接続し、そ
のトランジスタのエミッタをそのマイクロコンピュータ
用の電源電圧に接続する。

【０００８】

【作用】このようにすると、サイリスタのゲートとマイ
クロコンピュータの出力ポート間にコンデンサが挿入さ
れているために、サイリスタのゲートに加わる電池電圧
や充電電圧がマイクロコンピュータの出力ポートに加わ
ることがない。またトランジスタがオンした瞬間に生じ
る過渡現象によってサイリスタのゲートには電池電圧以
上の電圧が加えられ、サイリスタが点弧される。このよ
うにして本発明によると、一つのトランジスタと一つの
コンデンサで実用的なサイリスタの点弧回路が得られ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとするもう一つの課題】さて請求項
１に示した方式ないしは従来技術の欄で説明したトラン
スを利用する方式等では、マイクロコンピュータの出力
ポートがハイ・ロウ間で切換えられるときに生じる過渡
現象を利用してマイクロコンピュータ用の電源電圧以上
の電圧を得、これをサイリスタのゲートに印加する。さ
て図１０に関連して説明したように、サイリスタの一方
（カソード側）には電池電圧ＶＤが加わっており、他方
（アノード側）には整流された充電電圧が加わってい
る。ここで充電電圧のピーク値は電池電圧以上であるも
のの、商用周波数で脈動しており、充電電圧＜電池電圧
であるタイミングが存在している。

【００１０】出力ポートＰＯ５から出力される点弧信号
が、たまたま充電電圧＜電池電圧のタイミングで出力さ
れた場合、過渡現象を利用してマイクロコンピュータ用
の電源電圧以上の電圧を得、これをサイリスタのゲート
に印加する方式の場合、サイリスタのゲートに点弧用電
圧が印加されたときには充電電圧＜電池電圧であり、結
局サイリスタが点弧されないといったことが生じる。請
求項１の方式は製造コストや収容スペースの点で大変に
優れているものの、この問題を解決しないと、サイリス
タの点弧ミスが発生するおそれがある。

【００１１】

【もう一つの課題を解決するための手段】この発明で
は、請求項１の充電装置において、前記マイクロコンピ
ュータに、その出力ポートに最初の点弧信号を出力した
後に点弧信号を繰返して出力するプログラムを用意して
おく。あるいは、請求項１の充電装置において、前記マ
イクロコンピュータに、その出力ポートに最初に出力す
る点弧信号の位相が所定位相以下であるときに、その最
初の点弧信号を出力した後に点弧信号を繰返して出力す
るプログラムを用意しておいてもよい。

【００１２】より一般的には、電池を充電する電流の電
流値に相当する値を入力し、その入力値に応じて充電電
流を位相制御するサイリスタの点弧角を調整するマイク
ロコンピュータと、そのマイクロコンピュータの出力ポ
ートにベースが接続されていてその出力ポートのハイ・
ロウの変化でそのマイクロコンピュータ用の電源電圧を
オン・オフするトランジスタと、そのトランジスタのオ
ン・オフ時に生じる過渡現象を利用してそのマイクロコ
ンピュータ用の電源電圧以上の電圧に増圧する増圧回路
と、その増圧された電圧を前記サイリスタのゲートに印
加する手段とを備えており、そのマイクロコンピュータ
に、その出力ポートに最初に出力する点弧信号の位相が
所定位相以下であるときに、その最初の点弧信号を出力
した後に点弧信号を繰返して出力するプログラムを用意
しておく。

【００１３】

【作用】位相制御のために必要な最初の点弧信号が出力
された後にその点弧信号を繰返して出力するプログラム
が用意されていると、最初の点弧信号のタイミングでは
充電電圧＜電池電圧であっても、充電電圧が脈動する結
果、いずれ充電電圧＞電池電圧となり、その時点以後の
点弧信号によってサイリスタが点弧される。なおもとも
と充電電圧＜電池電圧の間はサイリスタが点弧しても無
意味であり、この方式に問題はない。

【００１４】なおむやみと点弧信号を繰返し発生してい
ると、充電電圧の脈動が次の周期に移行したときの位相
制御に悪影響を及ぼすおそれがある。この場合、その出
力ポートに最初に出力する点弧信号の位相が所定位相以
下であるときにのみ点弧信号が繰返されるようにしてお
くことで、次の周期における悪影響の発生を防止でき
る。なおこの方式は、請求項１の方式のみならず、トラ
ンスを利用した方式にも有効であり、一般的にマイクロ
コンピュータの出力ポートのハイ・ロウの切換時に生じ
る過渡現象を利用してマイクロコンピュータの電源用電
圧以上の電圧を得、これをサイリスタのゲートに加えて
サイリスタを点弧させる方式について一般的に有用であ
る。

【００１５】

【実施例】図１は本発明を組込んだ充電装置の一例を示
しており、この実施例は３種類の定格電圧を持つ電池の
充電が可能とされている。図中２は１００ボルトの商用
交流電源であり、それがトランス４で降圧され、ダイオ
ード６，８とサイリスタ１４，１６からなるブリッジ１
５で整流される。ブリッジ１５で整流され、かつサイリ
スタ１４，１６で点弧角が調整された充電電流Ｉが充電
用電池ＢＰに通電されて電池ＢＰが充電される。充電電
流Ｉの大きさはシャント抵抗６０で検出され、電圧ＶＩ
に変換された充電電流Ｉはオペアンプ７２を主体として
構成されている電圧増幅回路７０で増幅され、マイクロ
コンピュータ４０に入力される。サイリスタ１４，１６
の点弧角は充電電流Ｉの大小によってマイクロコンピュ
ータ４０で制御され、充電中の充電電流Ｉの値が一定に
保たれる。

【００１６】図中１０と１２はダイオードであり、ダイ
オード６，８とともにブリッジを構成し、制御用の電圧
を取出す。ダイオード６，８，１０，１２のブリッジで
整流された電圧はコンデンサ２２，２６とボルテッジレ
ギュレータ２４からなる定電圧回路２０で一定電圧Ｖcc
とされる。この一定電圧Ｖccは後述のトランジスタ３２
とトランジスタＱとマイクロコンピュータ４０とオペア
ンプ７２の電源電圧とされる。

【００１７】図中４０は、ＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭと入
力ポートと出力ポートとＡ／Ｄ変換器がワンチップ化さ
れたワンチップマイクロコンピュータであり、入力ポー
トＰＩＡＤに電池ＢＰの電池電圧ＶＤに相当する電圧Ｖ
Ｃが入力される。また前記したように、入力ポートＰＩ
１に電圧に変換された充電電流Ｉに相当する値が入力さ
れる。図中７６はダイオード６，８，１０，１２のブリ
ッジで整流された電圧ＶＳがほぼゼロとなったときにハ
イ出力からロウ出力に変化する電圧を出力するゼロタイ
ミング検出回路であり、このタイミング信号が入力ポー
トＰＩ２に入力される。ゼロタイミング検出回路７６は
コンパレータ７７を主体に構成され、一方の端子にはダ
イオード６，８，１０，１２で整流された電圧ＶＳが抵
抗７９とコンデンサ８０で平滑化された電圧ＶＳＳが入
力されている。他方の端子にはゼロに近い一定の参照用
電圧ＶＲが入力されている。コンパレータ７７はＶＳＳ
＞ＶＲのときハイを出力し、ＶＳＳ＜ＶＲのときロウを
出力する。

【００１８】マイクロコンピュータ４０の出力ポートＰ
Ｏ５はＰＮＰトランジスタ３２を主体とする点弧信号回
路３０に接続されている。すなわち出力ポートＰＯ５は
ＰＮＰトランジスタ３２のベース３２ｂに接続されてお
り、トランジスタ３２のエミッタ３２ａはマイクロコン
ピュータ用の電源電圧Ｖccに接続され、トランジスタ３
２のコレクタ３２ｃはコンデンサ３６を介してサイリス
タ１４，１６のゲート１４ａ，１６ａに接続されてい
る。出力ポートＰＯ５は通常ハイを出力しており、サイ
リスタ１４，１６を点弧させるときに短時間ロウに切換
えられる。なおサイリスタ１４のゲート１４ａは抵抗９
を介してコンデンサ３６の一方の電極３６ａに接続さ
れ、サイリスタ１６のゲート１６ａは抵抗１３を介して
同じくコンデンサ３６の一方の電極３６ａに接続されて
いる。またサイリスタ１４のゲート１４ａは抵抗７を介
してカソードに接続され、サイリスタ１６のゲート１６
ａも抵抗１１を介してカソードに接続されている。なお
抵抗７と１１，抵抗９と１３を両サイリスタ１４，１６
が共有するようにしてもよい。コンデンサ３６の他方の
電極３６ｂはトランジスタ３２のコレクタ３２ｃに接続
される他、抵抗３４を介して接地されている。

【００１９】マイコン４０には充電電流Ｉの位相制御プ
ログラムが記憶されており、このプログラムに従って次
の処理を実行する。 (1) 入力ポートＰＩ１から充電電流Ｉに相当する値を
入力する。 (2) 入力ポートＰＩ２からゼロタイミングを検出す
る。 (3) 入力された充電電流が所定値より大きければ、入
力されたゼロタイミングから出力ポートＰＯ５を一瞬ロ
ウに切換えるまでの時間を長くし、逆に入力された充電
電流が所定値より小さければ、入力されたゼロタイミン
グから出力ポートＰＯ５を一瞬ロウに切換えるまでの時
間を短くする。この実施例の場合、出力ポートＰＯ５を
一瞬ロウに切換えることが点弧信号となっており、この
点弧信号のタイミングでサイリスタの点弧角を調整して
充電電流を位相制御する。なお後記のように、本実施例
の場合、前記(3) の処理で点弧信号を出力した後も出力
ポートＰＯ５を一瞬ロウとする動作を繰返す。すなわち
(3) の動作で最初の点弧信号が出力され、その後点弧信
号が繰返して出力される。

【００２０】出力ポートＰＯ５がハイの間、トランジス
タ３２はオフであり、サイリスタ１４，１６のゲート１
４ａ，１６ａの電圧ＶＧは電池電圧ＶＤに等しい（図２
参照）。出力ポートＰＯ５がロウに切換えられたときに
トランジスタ３２はオンし、コンデンサ３６に充電電流
が突入する。この結果過渡的にコンデンサ３６の一方の
電極３６ａの電位がそれまでの電池電圧ＶＤよりもほぼ
制御用の電源電圧Ｖccだけ高くなり、サイリスタ１４，
１６のゲートに点弧用の電圧が印加される。

【００２１】なおサイリスタ１４，１６のゲート電圧Ｖ
Ｇは抵抗７，１１を介してすみやかに放電され、電池電
圧ＶＤに復帰する。一方出力ポートＰＯ５がロウからハ
イに切替わったときにトランジスタ３２はオフし、コン
デンサ３６の他方の電極３６ｂの電荷が放電され、ゲー
ト電圧ＶＧは一瞬低下する。このときは抵抗３４を介し
てゆるやかに放電されるために、負側のピーク電圧は小
さく押えられる。

【００２２】さて検出された充電電流Ｉが非常に低く、
マイクロコンピュータ４０がサイリスタ１４，１６の点
弧角を極めてはやくしてゆくと、サイリスタ１４，１６
に点弧信号を送ってもそのときには充電電圧＜電池電圧
であり、結局サイリスタ１４，１６がオンしないという
問題が生じてくる。

【００２３】図１０に示した従来技術の場合にも、サイ
リスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２に点弧信号を送ったとき、す
なわち出力ポートＰＯ５の出力をハイからロウに切換え
たとき、図３に示すように、充電用電圧の瞬時値が電池
電圧ＶＤ以下であることがある。なお図３中ＶＳ１はサ
イリスタＳＣＲ１のアノード側の電位のうちプラス側に
なったときの電圧を示し（マイナス側のときはサイリス
タＳＣＲ１が導通しないため考える必要がない）、ＶＳ
２はサイリスタＳＣＲ２のアノード側の電位のうちのプ
ラス側になったときの電圧を示している。またＶＳは全
波整流後の電圧であるため、常時プラス側にある。

【００２４】さてこの場合、図３のタイミングＴ１で出
力ポートＰＯ５がハイからロウに切換えられても、サイ
リスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２は点弧されない。そのときは
ＶＳ１やＶＳ２が電池電圧ＶＤ以下であるからである。
しかし出力ポートＰＯ５がロウに維持されていると、図
１０のトランジスタ８６を介してサイリスタＳＣＲ１，
ＳＣＲ２のゲートに全波整流された電圧ＶＳが印加され
るため、ＶＳ＞ＶＤとなったとき、正確にはＶＳ＞ＶＤ
＋ＶＧＫ（ここでＶＧＫはサイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ
２のゲート・カソード間の電圧降下）となったときに、
サイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２のうちのいずれかが点弧
される。すなわち図３のタイミングＴ２で充電電流Ｉが
流れ始める。なおタイミングＴ２以前では点弧されない
が、この間は点弧されても意味がないため問題はない。

【００２５】ところが図１の場合やあるいはトランスを
用いて昇圧する方式の場合、図２に示した過渡現象によ
ってサイリスタを点弧する。このため、図４に示すよう
に、点弧信号を加えたタイミング（Ｔ１）において充電
用電圧ＶＳ１もしくはＶＳ２が電池電圧ＶＤ以下である
と、サイリスタのゲートに点弧させるに必要な電圧が加
えられても、そのときはＶＳ１やＶＳ２がＶＤよりも低
くて点弧せず、一方ＶＳ１やＶＳ２がＶＤよりも大きく
なったときにはすでにゲート電圧が低くなっていてやは
りサイリスタが点弧されないといったことが生じる。す
なわちこの場合、充電電流が全く流されないことにな
る。

【００２６】この問題は、充電電流Ｉの値に応じたタイ
ミングで最初に点弧信号を出力したあと、繰返して点弧
信号を送ることで解決される。すなわち最初に点弧信号
を送ったあとも点弧信号を繰返して送り続ければ、充電
電圧が電池電圧以上となったときにサイリスタは点弧さ
れる。

【００２７】この方式はサイリスタを点弧させるものの
新たな問題を引起す。図５は最初に点弧信号を送った後
（タイミングＴ３）、さらに２回点弧信号を繰返して出
力するようにした場合を示している。この場合最後の点
弧信号の発生タイミングＴ５が充電電圧ＶＳ１，ＶＳ２
の次の周期に入りこみ、意図しないタイミングで（この
場合タイミングＴ５）でサイリスタを点弧させてしま
う。

【００２８】そこで次に、ゼロタイミング検出回路７６
でゼロタイミングが検出されたら、点弧信号の繰返しを
中断させる方式が考えられる。しかしこれもうまくゆか
ない。図６はそれを示すものである。前述のようにゼロ
タイミング検出回路７６には平滑用の抵抗７９とコンデ
ンサ８０が挿入されており、コンパレータ７７に入力さ
れる電圧ＶＳＳは電圧ＶＳ，ＶＳ１，ＶＳ２の位相より
もずれている。そこで検出されるゼロタイミング（Ｔ１
１）は実際のゼロタイミング（Ｔ１３）よりも遅れる。

【００２９】このため、検出されたゼロタイミングＴ１
１以後、点弧信号の出力を停止しても、その直前に出力
した点弧信号（図６の場合、タイミングＴ１０のそれ）
が電圧ＶＳ１，ＶＳ２の次の周期にさしかかっているこ
とがある。このときに充電電圧ＶＳ１，ＶＳ２が電池電
圧ＶＤ以上となっていることがあり、このようなことが
発生すると、次の位相ではほぼ全相通電されてしまう。

【００３０】特にマイクロコンピュータ４０に４ビット
程度の安価なものを用いると、処理速度が遅く、上記の
問題が顕著になる。またマイクロコンピュータ４０に例
えば電池電圧ＶＤの入力処理等のために割込み処理を実
行させると、図５の２発目、３発目の点弧信号の出力タ
イミングが大幅に遅れるといった問題が深刻になる。

【００３１】図７と図８はこれを対策したものであり、
充電電流の位相制御のための点弧タイミングＴ２１が、
検出されたゼロタイミングから一定位相Ｔ２０以下であ
ると、点弧信号を繰返して出力させる（図７）。ゼロタ
イミングの直後には充電電圧＜電池電圧となる可能性が
あるところ、この場合には点弧信号を繰返すのでサイリ
スタは必ず点弧する。なお点弧信号の繰返し回数は、前
記一定位相Ｔ２０から真のゼロタイミングＴ２０ａまで
の間に出力を終了する回数とする。このとき、割込み処
理に要する時間を加味したうえでその繰返し回数をセッ
トしておく。このようにすると、点弧信号が繰返し出力
されているうちに点弧信号が次の周期に入りこむことが
防止される。

【００３２】また最初に出力する点弧信号が一定位相
（タイミングＴ２０）以上であれば、図８に示すよう
に、点弧信号の繰返し出力をしない。この場合には充電
電圧＞電池電圧のときに最初の点弧信号が出力されるこ
とから点弧信号の出力を繰返す必要がない。ここで一定
位相Ｔ２０は９０゜前後が好ましい。なお以上の処理は
マイクロコンピュータ４０のＲＯＭに予めその処理用の
プログラムを記憶させておくことで実現する。

【００３３】さて図１において図中５０は電池電圧ＶＤ
をマイクロコンピュータ４０に入力する分圧電圧ＶＣに
変換する電池電圧検出回路であり、一方の分圧用抵抗Ｒ
Ｅが１種類であり、他方の分圧用抵抗がＲＣ１，ＲＣ
２，ＲＣ３の３種用意されている。一方の分圧用抵抗Ｒ
Ｅと他方の分圧用抵抗ＲＣ１〜３の間にはトランジスタ
Ｑが挿入されており、そのベースには一定の電圧Ｖccが
印加されている。トランジスタＱと一方の分圧用抵抗Ｒ
Ｅの接続点５１と接地線５３，５５間にはこの場合３種
類のバイパス用抵抗ＲＡ１，ＲＡ２，ＲＡ３が並列に用
意されている。一つの分圧用抵抗ＲＣ２は出力ポートＰ
Ｏ１に、もう一つの分圧用抵抗ＲＣ３は出力ポートＰＯ
２に、一つのバイパス用抵抗ＲＡ２は出力ポートＰＯ３
に、もう一つのバイパス用抵抗ＲＡ３は出力ポートＰＯ
４に接続されている。出力ポートＰＯ１〜ＰＯ４は、通
常ポートと接地線５５間がオフされており、マイクロコ
ンピュータ４０の処理によって各ポートと接地線５５間
が導通する。すなわち出力ポートＰＯ１〜ＰＯ４はポー
トと接地線５５間のスイッチであり、そのスイッチがオ
フの間は分圧用抵抗ＲＣ２，ＲＣ３の分圧作用ないしバ
イパス用抵抗ＲＡ２，ＲＡ３のバイパス作用が禁止さ
れ、オンされると各作用が得られることになる。なお他
方の分圧用抵抗がＲＣ１〜ＲＣ３の３種用意されてお
り、バイパス用抵抗がＲＡ１〜ＲＡ３の３種用意されて
いるのは、この充電装置で３種類の定格電圧を持つ電池
ＢＰを充電可能としているためである。

【００３４】図９のＡの特性は、出力ポートＰＯ１〜Ｐ
Ｏ４の全部がオフであるときに実現される特性であり、
分圧電圧ＶＣがゼロでなくなるときの電池電圧（ポイン
トＡ１の電池電圧）は、トランジスタＱのベース電圧Ｖ
ccにベース・エミッタ間の電圧降下圧ＶＢＥを加えた値
に（１＋ＲＥ／ＲＡ１）倍した値である。またその傾き
はＲＣ１／ＲＥとなっている。

【００３５】図４のＢの特性はポートＰＯ１とＰＯ３を
オンとし、ポートＰＯ２とＰＯ４をオフとしたときの特
性を示しており、他方の分圧用抵抗はＲＣ１とＲＣ２を
並列に接続した抵抗の合成抵抗となる。この合成抵抗は
ＲＣ１より低くなり、傾きがゆるやかになっている。ま
たバイパス用抵抗はＲＡ１とＲＡ２を並列に接続した抵
抗の合成抵抗となり、ＲＡ１よりも小さくなっている。
これに対応して分圧電圧ＶＣがゼロでなくなる電池電圧
（ポイントＢ１の電池電圧）はＡの場合よりも大きくな
っている。

【００３６】図４のＣの特性は、ポートＰＯ１とＰＯ３
がオフで、ポートＰＯ２とＰＯ４がオンであるときの特
性を示しており、分圧用抵抗がＲＣ１とＲＣ３の並列と
なり、バイパス用抵抗がＲＡ１とＲＡ３の並列となる結
果、図４(C) の特性が得られる。なおこの場合、ポート
ＰＯ１〜ＰＯ４の全部をオンすることによって、第４の
特性を実現することもできる。

【００３７】さて図９において、特性ＡのポイントＡ１
は定格電圧の低い電池の最低電圧ＶＬＢ、ポイントＡ２
は定格電圧の低い電池の最高電圧ＶＬＰに調整されてい
る。また特性ＢのポイントＢ１は定格電圧が中間の電池
の最低電圧ＶＭＢ、ポイントＢ２は定格電圧の中間の電
池の最高電圧ＶＭＰに調整されている。さらに特性Ｃの
ポイントＣ１は定格電圧の高い電池の最低電圧ＶＨＢ、
ポイントＣ２は定格電圧の高い電池の最高電圧ＶＨＰに
調整されている。すなわち特性Ａは定格電圧の低い電池
に適した特性であり、特性Ｂは定格電圧が中間の電池に
適した特性であり、特性Ｃは定格電圧が高い電池に適し
た特性とされている。さらに、ポイントＢ１はポイント
Ａ１とＡ２の平均値、ポイントＣ１はポイントＢ１とＢ
２の平均値に設定されている。

【００３８】ワンチップマイクロコンピュータ４０には
次の処理を実行するプログラムが記憶されている。 (1) まず充電の開始時、出力ポートＰＯ１，ＰＯ２，Ｐ
Ｏ３，ＰＯ４の全部をオフとする。 (2) 充電中は前述した充電電流制御処理を実行し、充電
電流Ｉの値をほぼ一定に保つ。 (3) 充電開始後所定時間経過したときに、入力ポートＰ
ＩＡＤから電池電圧ＶＤに関する信号を入力する。 (4) この場合、(1) で出力ポートＰＯ１〜ＰＯ４がオフ
されているために、図９のＡの特性で変換された分圧電
圧ＶＣが検出される。 (5) 検出された分圧電圧ＶＣが図４のＶＢの１／２以下
であれば、出力ポートＰＯ１〜ＰＯ４をオフにしたまま
充電を続け、特性Ａを利用して電池電圧をモニタする。
これは定格電圧の低い電池が充電されている場合に相当
する。 (6) 一方(4) で検出された分圧電圧ＶＣが図４のＶＢの
１／２以上であれば、出力ポートＰＯ１とＰＯ３をオン
にし、ＰＯ２とＰＯ４をオフとする。この結果図９のＢ
の特性に切換えられる。 (7) 特性Ｂに切換えたあとに検出される分圧電圧ＶＣが
図９のＶＢの１／２以下であれば、特性Ｂを選択した状
態で充電を続け、電池電圧をモニタする。これは定格電
圧が中間の電池が充電されている場合に相当する。 (8) 前記の(6) で特性Ｂに切換えられたときに検出され
る分圧電圧ＶＣが図９のＶＢの１／２以上であれば、ポ
ートＰＯ１とＰＯ３をオフとし、ポートＰＯ２とＰＯ４
をオンとして図９のＣの特性に切換える。これは定格電
圧の高い電圧が充電されている場合に相当する。 (9) この場合充電中特性Ｃに従って電池電圧をモニタす
る。 (10)前記の(5),(7),(9) でモニタされる電池電圧がピー
クとなったあと、−ΔＶだけ変化したタイミングを検出
し、これ以後サイリスタ１４，１６の点弧処理を中止す
る。これによって充電は停止される。

【００３９】前記(5),(7),(9) において、定格電圧の低
い電池は特性Ａで、定格電圧の中間の電池は特性Ｂで、
定格電圧の高い電池は特性Ｃでモニタされるために、検
出される分圧電圧ＶＣの値は定格電圧の高低にかかわら
ず、ほぼ同一の値となり、−ΔＶの値を一定の値とする
ことができる。このようにすると、定格電圧の高低にか
かわらず、満充電直後のタイミングが検出される。

【００４０】またこのマイクロコンピュータ４０には、
充電用電池ＢＰがセットされているにもかかわらず、分
圧電圧ＶＣがゼロになっていることを判別するプログラ
ムが用意されている。この場合、特性Ａ，Ｂ，Ｃのいず
れの場合でも、セル短絡の生じた電池を充電する場合に
は分圧電圧ＶＣがゼロとなり、セル短絡している電池へ
の充電を禁止することができる。

【００４１】

【発明の効果】この発明によると、マイクロコンピュー
タの出力ポートとサイリスタのゲート間にコンデンサが
挿入されているために、サイリスタのゲートに加わる電
池電圧が出力ポートに加わることがなく、しかも出力ポ
ートのオン・オフ時にコンデンサに生じる過渡現象を利
用してゲートに電池電圧以上の点弧電圧を加えることが
できる。すなわち１つのトランジスタと１つのコンデン
サで実際的な点弧回路が実現され、製造コストの低減と
小型化が可能となる。この場合、点弧ミスの発生が懸念
されるが、この問題はマイクロコンピュータのプログラ
ムの改良によって対処することが可能であり、信頼性に
も優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の回路図

【図２】点弧信号とゲート電圧の変化の様子を示す図

【図３】充電電圧ＶＳ１，ＶＳ２，ＶＳと電池電圧ＶＤ
の関係を示す図に、点弧タイミングとゲート電圧の変化
の様子を加えた図（従来技術）

【図４】充電電圧ＶＳ１，ＶＳ２，ＶＳと電池電圧ＶＤ
の関係を示す図に、点弧タイミングとゲート電圧の変化
の様子を加えた図（実施例）

【図５】点弧信号の繰返し処理で生じる問題を説明する
図

【図６】点弧信号の繰返し処理で生じる他の問題を説明
する図

【図７】本実施例での点弧信号

【図８】本実施例での点弧信号

【図９】分圧電圧ＶＣと電池電圧ＶＤの特性図

【図１０】従来の回路

【符号の説明】

１４ａ，１６ｂサイリスタのゲート３２トランジスタ３６コンデンサ３６ａコンデンサの一方の電極３６ｂコンデンサの他方の電極ＰＯ５マイクロコンピュータの出力ポートＶcc マイクロコンピュータ用電源電圧

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電池を充電する電流の電流値に相当する
値を入力し、その入力値に応じて充電電流を位相制御す
るサイリスタの点弧角を調整するマイクロコンピュータ
を備えた充電装置において、そのサイリスタのゲートを
コンデンサの一方の電極に接続し、そのコンデンサの他
方の電極をＰＮＰトランジスタのコレクタに接続し、そ
のトランジスタのベースを前記マイクロコンピュータの
出力ポートに接続し、そのトランジスタのエミッタをそ
のマイクロコンピュータ用の電源電圧に接続したことを
特徴とする充電装置。
【請求項２】請求項１の充電装置において、前記マイ
クロコンピュータには、その出力ポートに最初の点弧信
号を出力した後に点弧信号を繰返して出力するプログラ
ムが用意されていることを特徴とする充電装置。
【請求項３】請求項１の充電装置において、前記マイ
クロコンピュータには、その出力ポートに最初に出力す
る点弧信号の位相が所定位相以下であるときに、その最
初の点弧信号を出力した後に点弧信号を繰返して出力す
るプログラムが用意されていることを特徴とする充電装
置。
【請求項４】電池を充電する電流の電流値に相当する
値を入力し、その入力値に応じて充電電流を位相制御す
るサイリスタの点弧角を調整するマイクロコンピュータ
と、そのマイクロコンピュータの出力ポートにベースが
接続されていてその出力ポートのハイ・ロウの変化でそ
のマイクロコンピュータ用の電源電圧をオン・オフする
トランジスタと、そのトランジスタのオン・オフ時に生
じる過渡現象を利用してそのマイクロコンピュータ用の
電源電圧以上の電圧に増圧する増圧回路と、その増圧さ
れた電圧を前記サイリスタのゲートに印加する手段とを
備えており、そのマイクロコンピュータには、その出力
ポートに最初に出力する点弧信号の位相が所定位相以下
であるときに、その最初の点弧信号を出力した後に点弧
信号を繰返して出力するプログラムが用意されているこ
とを特徴とする充電装置。