JP3267708B2 - 充電装置 - Google Patents

充電装置

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JP3267708B2
JP3267708B2 JP33620492A JP33620492A JP3267708B2 JP 3267708 B2 JP3267708 B2 JP 3267708B2 JP 33620492 A JP33620492 A JP 33620492A JP 33620492 A JP33620492 A JP 33620492A JP 3267708 B2 JP3267708 B2 JP 3267708B2
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secondary battery
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Matsushita Electric Works Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、本体とアダプタが分離
可能な充電式電気機器に係り、特に本体側からアダプタ
に制御信号を出力しアダプタからの充電電流を制御する
充電装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の他励方式の充電装置を図4を用い
て説明する。商用電源からの入力電流は、ダイオードブ
リッジD1及びコンデンサC1で整流、平滑されてトラ
ンス6の1次巻線L1に印加される。トランス6では、
トランジスタQ1のオン、オフにより1次巻線L1に流
入する電流がスイッチングされ、これにより2次巻線L
2及びベース巻線L3に電圧が誘起される。トランジス
タQ1のベースには、ベース巻線L3、抵抗R3及びコ
ンデンサC2からなる発振用の回路が接続され、起動抵
抗R1で起動された後、ベース巻線L3の誘起電圧によ
りトランジスタQ1にベース電流が供給されるととも
に、トランジスタQ2によるトランジスタQ1のオフ制
御によって所定周期でオン、オフを繰り返すようになっ
ている。
【0003】制御用のトランジスタQ2は、トランジス
タQ1のオンによるエミッタ電流の増大によって、エミ
ッタ抵抗R2の両端電圧が所定レベルに達することでオ
ンし、トランジスタQ1をオフにする。2次巻線L2に
はダイオードD2が直列接続され、2次巻線L2に誘起
された電力を整流し、本体11の2次電池13へ供給す
るようになっている。
【0004】本体11側の制御回路14は、充電時間、
電池電圧、電池温度等により2次電池13の満充電を検
出するもので、制御信号として、満充電以外のときはL
owレベル信号を、満充電を検出するとHighレベル
信号を出力するようになっている。
【0005】間欠発振回路15は、トランジスタQ1の
発振を間欠的に行わせて2次電池13に供給される電流
の平均値を低下させるもので、入力端子P1にLowレ
ベル信号が印加されているときは、出力端子P2はオー
プンまたはハイインピーダンスになっており、一方、入
力端子P1にHighレベル信号が印加されているとき
は、出力端子P2から所定のオンデューティ比のパルス
信号を出力し、トランジスタQ1の発振を間欠的に行わ
せるようになっている。
【0006】次に、この従来の充電装置の動作につい
て、図5のタイミングチャートを用いて説明すると、商
用電源が接続されたアダプタ12の接点A12,B1
2,C12に本体11の接点A11,B11,C11を
接続する。このとき、2次電池13が満充電でなけれ
ば、制御回路14からLowレベルの制御信号が出力さ
れているので、間欠発振回路15の出力端子P2はオー
プンまたはハイインピーダンスになっており、充電が開
始される。
【0007】そして、制御回路14は2次電池13の満
充電を検出すると、Highレベルの制御信号を出力
し、この信号により間欠発振回路15の出力端子P2か
らパルス信号が出力される。これによって、トランジス
タQ1のスイッチングが間欠的に行われ、2次電池13
に供給される充電電流の平均値が、電流I11から電流I
12に低下して、トリクル充電に移行する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の充電装置で
は、間欠発振回路15を別に付設する分、アダプタ12
の回路規模が大きくなり、アダプタ12の大型化を招
く。また、充電電流として電流I11,I12のように充電
用とトリクル充電用の予め設定された2種類しか得られ
ないため、より多様な制御を行わせることができない。
一方、2種類以上の電流を得ようとすれば、制御信号ラ
インすなわち接続ピンの数を増加させるとともに、各制
御信号毎の発振回路が必要になるという問題があった。
【0009】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、簡易な回路構成で任意の充電電流が供給可能な充電
装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、2次電池の充電状態を検出し、その充電
状態に応じた制御信号を出力する制御手段を有する本体
と、充電電流を供給する充電回路を有するアダプタとか
らなり、上記本体に上記アダプタを装着して上記本体内
の2次電池を充電する充電装置において、上記制御手段
は、上記2次電池の充電状態を検出し、検出した充電状
態に応じたパルス信号を出力し、上記アダプタは、上記
パルス信号を受けて上記充電回路の動作を上記パルス信
号のオンデューティ比でオン、オフさせるようにした
(請求項1)。
【0011】また、上記制御手段は、上記2次電池の満
充電検出後、第1のオンデューティ比のパルス信号を一
定期間だけ出力し、この後、上記第1のオンデューティ
比以下の第2のオンデューティ比のパルス信号を出力さ
せるものである(請求項2)。
【0012】
【作用】本発明によれば、本体がアダプタに装着される
と、本体内の2次電池が充電され、充電状態に応じた制
御信号が出力される。そして、例えば、2次電池の満充
電が検出されるとパルス信号が出力され、このパルス信
号のオン期間は充電回路の動作がオフにされ、2次電池
に供給される充電電流が低下されて、トリクル充電に移
行する。
【0013】また、請求項2記載の発明によれば、2次
電池の満充電検出から一定期間だけ第1のオンデューテ
ィ比のパルス信号が出力され、充電回路が第1のオンデ
ューティ比で動作して2次電池に電流が供給される。こ
の後、第2のオンデューティ比に低下したパルス信号が
出力され、2次電池に供給される電流がさらに低下され
て、2次電池への過充電の虞れが無くなる。
【0014】
【実施例】本発明に係る充電装置の一実施例について、
図1,図2を用いて説明する。この充電装置は、商用電
源に接続されるアダプタ2及び2次電池3を有する本体
1からなっている。
【0015】ダイオードブリッジD1及びコンデンサC
1は、商用電源からの交流入力を整流、平滑してトラン
ス6の1次巻線L1に出力するもので、1次側回路とな
る1次巻線L1には、さらにスイッチング用のトランジ
スタQ1とエミッタ抵抗R2とが直列に接続されてい
る。
【0016】トランス6は、1次巻線L1、2次巻線L
2及びベース巻線L3からなり、トランジスタQ1のオ
ン、オフにより1次巻線L1に流入する電流がスイッチ
ングされ、これにより2次巻線L2及びベース巻線L3
に電圧が誘起されるようになっている。
【0017】2次側回路を構成する2次巻線L2には、
ダイオードD2が直列接続され、2次巻線L2に誘起さ
れた電力をダイオードD1により整流し、出力端子A
2,B2から直流電流を供給可能にしている。
【0018】トランジスタQ1のベースには、ベース巻
線L3、抵抗R3及びコンデンサC2からなる回路が接
続されている。起動抵抗R1は、整流、平滑された商用
電源からの電流によりコンデンサC2を充電してトラン
ジスタQ1にベース電流を供給し、これを起動させるも
のである。そして、トランジスタQ1のオン立上りに伴
う1次巻線L1への電流流入により生じるベース巻線L
3の誘起電圧によりトランジスタQ1を急激にオンさせ
るようになっている。
【0019】制御用のトランジスタQ2は、トランジス
タQ1のオンによるエミッタ電流の増大によって、エミ
ッタ抵抗R2の両端電圧が所定レベルに達することでオ
ンし、トランジスタQ1をオフにするものである。
【0020】制御回路4は、充電時間、電池電圧、その
他電池温度等により2次電池3の充電状態を検出するも
ので、制御信号としては、図2に示すように、満充電以
外のときはLowレベル信号を、満充電を検出すると、
所定のオンデューティ比のパルス信号を出力するように
なっている。
【0021】フォトカプラ5は、発光ダイオードとフォ
トトランジスタからなり、1次側回路と2次側回路を絶
縁するもので、その発光ダイオードは接点C2,B2間
に、アノードが接点C2側にして接続され、そのフォト
トランジスタはトランジスタQ1のベースとアースライ
ン間に接続されている。
【0022】次に、この充電装置の動作について、図2
のタイミングチャートを用いて説明すると、商用電源が
接続されたアダプタ2の接点A2,B2,C2に本体1
の接点A1,B1,C1を接続する。このとき、2次電
池3が満充電でないときは、制御回路14からLowレ
ベルの制御信号が出力されているので、フォトカプラ5
の発光ダイオードは発光せず、そのフォトトランジスタ
がオフになることから、トランジスタQ1がスイッチン
グを開始して、充電電流I1が供給される。
【0023】この後、制御回路4が2次電池3の満充電
を検出すると、図2(a)に示すような、Lowレベル
時間がτ1、Highレベル時間がτ2となるパルス状の
制御信号を出力する。
【0024】制御信号のHighレベル期間では、フォ
トカプラ5のフォトトランジスタがオンしてトランジス
タQ1のスイッチング動作を停止させるので、図2
(b)に示すように、トランジスタQ1のスイッチング
が間欠的に行われることになる。
【0025】従って、2次電池3に供給される平均の充
電電流は、 I2=I1×τ1/(τ1+τ2) になり、電流I1から電流I2に低下して、図2(c)に
示すように、トリクル充電に移行する。
【0026】このτ1,τ2の設定については、上式を用
いてτ1がトランジスタQ1のスイッチング周期の5〜
10倍以上になるオンデューティ比を求めればよい。
【0027】なお、満充電後の電流制御として、オンデ
ューティ比の異なるパルス信号を用いて順次電流値を切
り換えるようにしてもよい。例えば、図3(a),
(b)に示すように、満充電後は、オンデューティ比D
1のパルス信号を、2次電池3の公称容量の120%〜
150%程度になるまでの時間T1だけ出力し、0.1
C〜0.3C程度の充電電流(1Cは1時間で容量が1
00%になる電流)I2を供給して2次電池3の実力容
量に対して最大限に充電するようにしてもよい。そし
て、それ以降は、オンデューティ比D2(<D1)のパル
ス信号を出力し、制御回路4に充電状態であるというこ
とを知らせるため、あるいは充電中であるということを
表示するために必要な分の電流I3を供給するようにし
てもよい。
【0028】このように、充電状態に応じて充電電流を
任意に変更することができるため、満充電後の補充電及
び充電中の表示、制御回路4用の電源等のために2次電
池3に対して過剰に補充電が行われることを確実に防止
することができる。
【0029】なお、満充電後のみの制御に限らず、充電
中に2次電池3の充電状態に応じてオンデューティ比が
変更されたパルス信号を出力して充電電流を制御するよ
うにしてもよい。例えば、長期放置等で不活性になった
電池を活性化させる場合には、継続して、あるいは充電
当初に0.1C〜0.3C程度の電流になるようなオン
デューティ比D1のパルス信号を出力するようにしても
良い。
【0030】なお、充電回路は、スイッチング方式に限
定されず、交流電源を降圧、整流する方式のものにも適
用可能である。
【0031】また、制御回路4をマイクロコンピュータ
で構成すれば、パルス信号のオンデューティ比の変更
は、ソフトウェアのみで行えるので、充電電流の変更を
容易に行うことができる。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、2次電
池の満充電を検出するとパルス信号を出力し、このパル
ス信号によりアダプタ内の充電回路の動作をオン、オフ
して、2次電池に供給する充電電流を低下させるように
したので、アダプタ側に別途発振回路等を必要とせず、
回路構成を簡素化できる。
【0033】また、本体側から出力されるパルス状の制
御信号のオンデューティ比の変更のみにより充電電流値
を制御できるので、必要とする電流が異なる本体に対し
ても、同一のアダプタが使用可能となり、アダプタの共
用化を図ることができる。また、制御信号ラインは1本
のままで良く、増加させる必要が無い。
【0034】また、2次電池の満充電検出から一定期間
だけ第1のオンデューティ比のパルス信号を出力し、こ
の後、第2のオンデューティ比に低下したパルス信号を
出力するようにしたので、2次電池に供給される電流が
さらに低下され、2次電池に対する過剰な補充電等によ
る電池の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る充電装置を示す回路ブロック図で
ある。
【図2】同充電装置の動作を示すタイミングチャート
で、(a)は制御信号、(b)はスイッチング動作、
(c)は充電電流である。
【図3】同充電装置の別の動作例を示すタイミングチャ
ートで、(a)は制御信号、(b)は充電電流である。
【図4】従来の充電装置を示す回路ブロック図である。
【図5】従来の充電装置の動作を示すタイミングチャー
トである。
【符号の説明】
1 本体 2 アダプタ 3 2次電池 4 制御回路 5 フォトカプラ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2次電池の充電状態を検出し、その充電
    状態に応じた制御信号を出力する制御手段を有する本体
    と、充電電流を供給する充電回路を有するアダプタとか
    らなり、上記本体に上記アダプタを装着して上記本体内
    の2次電池を充電する充電装置において、上記制御手段
    は、上記2次電池の充電状態を検出し、検出した充電状
    態に応じたパルス信号を出力し、上記アダプタは、上記
    パルス信号を受けて上記充電回路の動作を上記パルス信
    号のオンデューティ比でオン、オフさせるようにしたこ
    とを特徴とする充電装置。
  2. 【請求項2】 上記制御手段は、上記2次電池の満充電
    検出後、第1のオンデューティ比のパルス信号を一定期
    間だけ出力し、この後、上記第1のオンデューティ比以
    下の第2のオンデューティ比のパルス信号を出力させる
    ものであることを特徴とする請求項1記載の充電装置。
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