JPH01315225A - 充電回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は充電式電気かみそり等に使用される二次電池へ
の充電をなす充電回路に関する。

〔従来の技術〕

従来の充電回路は、第４図に示すように商用交流電源に
接続される降圧整流回路ａと、この回路ａによって充電
される二次電池すの電池電圧を検出する電圧検出回路Ｃ
と、この検出回路Ｃが設定電圧を検出した際に出力され
る検出信号Ｓにもとずいて動作される電流制御回路ｄと
から形成されている。降圧整流回路ａは交流電圧を降圧
し整流して充電電流を得、これを二次電池すに与えるも
ので、電流制御回路Ｃは充電電流を零とするように降圧
整流回路ａを制御するものである。

このような充電回路で充電した時の充電時間に対する電
池電圧の変化は第５図に示されている。

つまり、充電時間の経過とともに電池電圧は緩やかに上
昇し、やがて電池電圧が設定電圧ＶＳに達すると、その
時点ｔで電圧検出回路Ｃが検出信号Ｓを電流制御回路ｄ
に送り、この制御回路ｄが動作するから、降圧整流回路
ａを介して充電電流が二次電池すに与えられないように
制御がなされる。

それにより、二次電池すへの充電が完了し、かつ、過充
電が防止されるものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、二次電池の中でも例えばニッケル・カドミウ
ムを主成分とするものは、電池容量がほとんどない状態
で長時間放置した場合、電池の内部抵抗が増加する性質
があることが本発明者の研究により分った。そして、こ
のような異状を起こしている二次電池に対して充電を行
うと、電池電圧が急激に上昇する。

したがって、この異常な二次電池を上記従来の充電回路
で充電した場合には、第６図に示すように充電開始直後
に電池電圧が急激に上昇して、直ちに電圧検出回路Ｃが
動作する電池電圧に達してしまう。このため、充電開始
直後のｔｓ時であるにも拘らず、過充電を防止するため
の電流制御回路ｄが動作して充電動作が完了する。すな
わち、このようなことから充電時間が大幅に不足して、
電池容量が不十分となるため、この二次電池を電源とす
る電気かみそり等の使用可能な時間が短かくなってしま
うという問題があった。

本発明の目的は、内部抵抗が増加している異状状態の二
次電池を充電する場合においても充分な充電ができるよ
うにした充電回路を得ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者は既述のような異常状態の二次電池に対する充
電の状況を鋭意研究した結果、充電に伴い電池電圧が急
激に上昇する現象は、充電開始後１〜２分の間に多発す
るとともに、この現象が生じても充電電流を二次電池に
与え続けると、上記現象が起こった直後に電池電圧が正
常に戻ることを発見した。

そこで、このような事実に着目して上記目的を達成する
ために、本発明の充電回路においては、降圧整流回路に
より充電電流を与えられる二次電池の電池電圧を検出す
る電圧検出回路と、電池電圧が設定電圧に達した際に電
圧検出回路から出力される検出信号に基づいて動作され
、降圧整流回路を介して充電電流を制御させる電流制御
回路との少なくとも一方の回路の動作を、充電開始時か
ら一定時間の間禁止させるタイマー回路を設けたもので
ある。

〔作用〕

本発明においては、充電を開始すると、直ちにタイマー
回路が動作して、この回路は電圧検出回路または電流制
御回路の内の少なくとも一方の動作を禁止して一定の時
間その状態を維持する。この禁止期間すなわちタイマー
の動作時間は、内部抵抗が増加している異状状態の二次
電池に充電した際、急激な電池電圧の上昇現象が発生し
た後正常な電池電圧に復帰するまでに要する時間と同じ
かそれ以上である。これにより、二次電池の電池電圧が
急激に設定電圧以上に上昇したとしても、電圧検出回路
が検出信号を電流制御回路に出力しないか、または、電
圧検出回路が検出信号を出力しても、この信号を受ける
電流制御回路は動作しない。したがって、充電開始直後
に充電動作が終了することがなくなり、二次電池への充
電が継続される。そして、二次電池の電池電圧が正常に
復帰した状態で、タイマー回路は上記禁止動作を解除す
るから、以後は正常な充電動作が行われ、電池電圧が設
定電圧に達すると電圧検出回路および電流制御回路が動
作して、充電を終了さ廿るとともに、過充電を防止する
。

〔実施例〕

第１図から第３図を参照して本発明の一実施例を以下説
明する。

第１図中１は図示しない商用交流電源に接続される降圧
整流回路で、これは例えば交流１００Ｖを適当な電圧に
降圧して整流することによって充電用の直流電流、つま
り充電電流を得るための回路である。この回路１は第３
図に詳細を示すように、ダイオードブリッジ回路２．チ
ョークコイル３゜平滑コンデンサ４からなる第１整流回
路５と、この回路５の出力端に接続されたインバータ発
振回路６と、この回路６における発振トランス７の二次
巻線８に接続された第２整流回路９とから形成されてい
る。

ベース巻線１０を備えた上記インバータ発振回路６は、
発振トランス７の一次巻線１１側に設けた発振トランジ
スタ１２．１Ｂ、コンデンサ１４、および抵抗１５〜１
８とからなり、第１整流回路５の整流出力が与えられる
と、−次巻線１１を通る電流を、ベース巻線１０からの
帰還を受けてオン・オフを繰返す発振トランジスタ１２
．１３により、高周波数交流に変換して二次巻線８に放
出する。そして第２整流回路９は、ダイオード１９．２
０、およびコイル２１とから形成されていて、インバー
タ発振回路６の発振出力を活流する。

第２整流回路９には電気かみそりの本体ケースに内蔵の
二次電池２２が接続されており、この電池２２には内刃
を駆動させるモータ２３とスイッチ２４との直列回路が
並列に接続されている。

二次電池２２はニッケル・カドミウムを主成分とするも
のである。

２５は二次電池２２の両極間に接続された第１電圧検出
回路である。この検出回路２５は二次電池２２の電池電
圧を検出するものであり、その詳細は第３図に示すよう
に、オペアンプ２６、基準電圧発生用の抵抗２７、定電
圧ダイオード２８、抵抗２９〜３３、およびＦＥＴ　（
電界効果形トランジスタ）３４からなる。この電圧検出
回路２５は、抵抗３３およびこれ基に直列なＦＥＴ３４
を通してオペアンプ２６の負入力端子に与えられる二次
電池２２の電池電圧が、定電圧ダイオード２８のツェナ
ー電圧により決定されてオペアンプ２６の正入力端子に
与えられた基準電圧（つまり設定電圧Ｖｓであり、第２
図を参照）を超えた高電位の時に検出信号ｓ１を出力す
る。

そして、第１図および第３図中３５は電流制御回路であ
る。この制御回路３５は上記検出信号ｓ１を受けて動作
するもので、その動作によって二次電池２２に与える充
電電流が例えば零となるように降圧整流回路１を制御す
るものである。すなわち、電流制御回路３５は、制御ト
ランジスタ３６゜３７と、抵抗３８とからなり、その制
御トランジスタ３７のコレクタ・エミッタ間を通して発
振トランジスタ１２のベースとダイオードブリッジ回路
２とを接続している。このため、制御トランジスタ３７
がオンされた場合には、上記降圧整流回路１の発振トラ
ンジスタ１２．１３の発振動作を停止させることができ
る。

タイマー回路３９は降圧整流回路１に接続して設けられ
ており、これは充電開始から一定時間の間、第１電圧検
出回路２５の動作を禁止させるもので、その詳細も第３
図に示されている。このタイマー回路３９は、充放電用
コンデンサ４ｏ、充電用抵抗４１、ＰＵＴなどのゲート
素子４２、その他の抵抗４３〜４６よりなり、ゲート素
子４２の出力端は第１電圧検出回路２５のＦＥＴ３４の
ベースに接続されている。

このタイマー回路３９は、充電開始と同時に第１整流回
路５の整流出力をコンデンサ４ｏに充電するというタイ
マー動作を開始し、この動作開始後、一定時間（コンデ
ンサ４０および抵抗４１の時定数により定められる。）
、つまり充電開始直後に電池電圧が急激に上昇した後に
正常な電池電圧に復帰するまでに要する時間を経過する
と、ゲート素子４２をオンして、コンデンサ４０の放電
電流をゲート素子４２を通して上記ＦＥＴ３４のベース
に与えて、これをオンさせる。

また、４８は第１電圧検出回路２５と並列に接続された
第２電圧検出回路である。この回路４８は省略しても差
支えないものであるが、本実施例Ｓ では電池電圧の急激な上昇現象を検出するためキ設けた
ものである。したがって、その設定電圧Ｖｐは第２図に
示すように第１電圧検出回路２５が検出する設定電圧Ｖ
ｓよりも大きく、急激に上昇した電池電圧の略ピーク電
圧値を検出するようになっている。この第２電圧検出回
路４８は、第３図に示すように、オペアンプ４９、基準
電圧発生用の抵抗５０、定電圧ダイオード５１、および
抵抗５２〜５６からなる。そして第２電圧検出回路４８
は、抵抗５６を通してオペアンプ４９の負入力端子に与
えられる二次電池２２の電池電圧が、定電圧ダイオード
５１のツェナー電圧により決定されてオペアンプ４９の
正入力端子に与えられた基準電圧（つまり設定電圧Ｖｐ
であり、第２図を参照）を超えた高電位の時に検出信号
ｓ２を出力する。

しかも、第２電圧検出回路４８の出力端には表示回路５
８が接続されている。この表示回路５８は第３図に示す
ように抵抗５９、ＰＵＴ６０、および発光ダイオード６
１の直列回路からなり、ＰＵＴ６０のゲートは第２電圧
検出回路４８におけるオペアンプ４９の出力端に抵抗６
２を介して接続されている。この表示回路５８は二次電
池２２の電池電圧が充電直後に急激に上昇したことを知
らせる。

なお、第２図中６３に示した抵抗と直列なツェナーダイ
オード６４は、各電圧検出回路２５．４８およびタイマ
ー回路３９に高電圧が加わることを防止するために設け
た回路保護用のものである。

以上の構成の充電回路において、電池容量がほとんど空
の状態で長時間放置された二次電池２２に対して充電を
開始すると、降圧整流回路１が交流１００　Ｖを降圧し
整流して充電電流を得て、これを二次電池２２に与える
充電が行われる。そうすると、この充電直後１〜２分の
間（第２図中１１時）に電池電圧は急激に上昇する。

しかし、充電開始と同時にタイマー回路３９が動作して
、電池電圧の大きさが正常に復帰する第２図中１１時ま
では第１電圧検出回路２５の動作を禁止（つまり本実施
例では第１電圧検出回路２５のＦＥＴ３４をオフ状態に
保持して電池電圧をオペアンプ２６に入力させない。）
しているから、充電開始直後に第１電圧検出回路２５お
よび電流制御回路３５が動作し、充電が停止されること
がない。

このようなタイマー回路３つの動作により充電が継続さ
れて第２図中１時において、電池電圧が正常なレベルに
復帰し、そしてタイマー回路３９のＰＵＴ４２からの出
力信号によりＦＥＴ３４がオンされるから、第１電圧検
出回路２５の電圧検出動作が開始される。したがって、
その後電池電圧が緩やかに上昇してｔ２時に設定電圧Ｖ
ｓに達すると、この時点ｔ２で第１電圧検出回路２５が
動作して、そのオペアンプ２６から検出信号ｓｌが出力
される。このため、上記１２時点において電流制御回路
３５の制御トランジスタ３６．３７がオンしてインバー
タ発振回路６の動作を停止させるので、降圧整流回路１
による充電動作が停止される。なお、この充電停止によ
って充電時に電圧検出回路２５が検出した電圧値の８０
％程度に、実際の電池電圧は降下する。

また、上記ｔｓ時の急激な電池電圧の上昇現象は第２＠
圧検出回路４８によって検出され、同時に、この検出に
より表示回路５８が動作して使用者に急激な電池電圧の
上昇があったことを知らせる。

この報知により使用者は必要により以下の対応ができる
。

つまり、以上のような二次電池２２の場合には上記充電
により、その充電終了の時間ｔ２が正常な二次電池の場
合の充電完了時間よりも早目で充電不足になったり、あ
るいは充電時間が正常な二次電池への充電時間と同じで
あっても、電気かみそりとしての使用可能時間が短か目
になることがある。ところで、このような現象は二次電
池２２を放電して再充電を行うことにより再現しないこ
とが本発明者の研究により確められた。そこで、既述の
表示回路５８による報知を得ることによって、使用者に
、電気かみそりの使用可能時間が短いかも知れないとか
、あるいは二次電池を放電した後に再充電を行った方が
よいとかの注意を促すことができるので、このような表
示回路５８を備えることは実用上便利である。

なお、上記一実施例ではタイマー回路３９は電圧検出回
路２５の動作を禁止するようにしたが、これに代えて電
流制御回路３５の動作を禁止させてもよく、あるいはこ
れら両回路２５．３５の動作を禁止させてもよい。

〔発明の効果〕

本発明は以上説明したように、電圧検出回路と電流制御
回路との少なくとも一方の動作を、充電開始から一定時
間の間禁止させるタイマー回路を設けたから、電池容量
が長時間の間空の状態であった二次電池に充電する場合
に、充電直後の急激な電池電圧の上昇現象にも拘らず、
過充電を防止する設定電圧の検出で充電が終了すること
を防止して、上記二次電池に対し十分に充電できる。

【図面の簡単な説明】 第１図から第３図は本発明の一実施例を示し、第１図は
充電回路の構成を示すブロック図、第２図である。第４
図は従来の充電回路の構成を示すブロック図、第５図は
正常な二次電池を従来の充電回路で充電した場合の充電
時間に対する電池電圧の変化を示す図、第６図は異状な
二次電池を従来の充電回路で充電した場合の充電時間に
対する電池電圧の変化を示す図である。 １・・・降圧整流回路、２２・・・二次電池、２５・・
・電圧検出回路、３５・・・電流制御回路、３９・・・
タイマー回路。 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交流電圧を降圧し整流して得た充電電流を二次電池に与
   える降圧整流回路と、上記二次電池の電池電圧を検出す
   る電圧検出回路と、電池電圧が設定電圧に達した際に上
   記電圧検出回路から出力される検出信号に基づいて動作
   され、上記降圧整流回路を介して上記充電電流を制御さ
   せる電流制御回路とを備えた充電回路において、上記電
   圧検出回路または上記電流制御回路のうち少なくとも一
   方の回路の動作を、充電開始時から一定時間の間禁止さ
   せるタイマー回路を設けたことを特徴とする充電回路。