JPH049022B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は充電回路、とくに満充電状態を検出
すると充電電流を制限して過充電を防止するもの
に関する。

〔従来の技術〕

従来この種充電回路における満充電制御は、シ
ユミツト回路を利用して、二次電池の端子電圧が
所定の上方制御電圧に達したことを検出するとイ
ンバータ回路の発振を停止し、自然放電の後に下
方制御電圧に達すると発振を再開することによ
り、二次電池の過充電を防止するものが一般的で
あつた（例えば特開昭58−123333号公報）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記制御はシユミツト回路を用い
ている関係上、電池電圧と上方制御電圧との差が
必然的に大きくなり、その結果、IC充電から電
流絞り込みに移行するまでの時間が長く、満充電
近くなつてはじめて制御がかかりはじめる。この
ため、充電を完了して一旦電源を切つたのちに充
電を再開すると、再度IC充電からスタートする
ことは避けられず、これを繰り返すと過充電とな
る虞れがある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであつ
て、安定した満充電制御が行える充電回路を提供
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明にかかる充電回路は、第１図に示す如
く、インバータ回路１３と、該インバータ回路１
３の作動に伴つて発生される出力側電圧の入力と
連繋して閉じるスイツチング素子５８と、該スイ
ツチング素子５８を介して二次電池１６の両端に
接続され、二次電池１６の端子電圧に略比例した
比較電圧V₄を出力可能とする比較電圧発生部７
９と、該比較電圧発生部７９から出力される比較
電圧V₄と基準電圧V₃とを比較し、比較電圧V₄が
基準電圧V₃を上回るとインバータ回路１３に停
止信号を送つて発振を停止させる比較部６０とを
備えている。

〔作用〕

インバータ回路１３に所定の駆動電圧を印加す
ると、従来と略同様にインバータ回路１３は発振
して出力コイル２３から二次電池１６にむけてパ
ルス状の充電電流が供給される。

それと同時に、第２図ａにおいて例示する様
に、インバータ回路１３の出力側である例えば電
圧発生部３２から所定の電圧がスイツチング素子
５８に向けて出力され、スイツチング素子５８を
オンして比較電圧発生部７９に通電し、所定の基
準電圧V₃と比較電圧V₄を比較部６０へむけて出
力する。ここで充電初期で比較電圧V₄が基準電
圧V₃より十分低い間は比較部６０の出力端６１
はアースされており、従つて比較部６０からは停
止信号は出力されず、インバータ回路１３は通常
の発振動作を行う。

更に充電が進み、比較電圧V₄が基準電圧V₃を
上回ると、比較部６０からインバータ回路１３に
向けて停止信号が送られる結果、第２図ｂの様に
インバータ回路１３の発振が強制的に停止され、
二次電池１６の過充電が防止されるのである。

〔実施例 １〕 次に本発明を、充電と並行してモータ駆動を可
能とする電気かみそり等の小型電気機器に実施し
た例に基づいて説明する。

第３図に示す如く、電源プラグ等を介して入力
された商用交流電圧１０は、ダイオードブリツジ
を備えた整流回路１１によつて全波整流された
後、充電部１２に印加される。入力される商用交
流電圧１０は、200〜240Vの上域の電圧を使用す
る国および100〜120Vの下域電圧を使用する国を
考慮して、100〜240Vの変化に対応する。

充電部１２は、商用交流電圧１０より周波数の
高いパルス電圧を発生するインバータ回路１３
と、該インバータ回路１３より発生されたパルス
電圧を印加する負荷１４と、商用交流電圧１０の
大小に応じてインバータ回路１３からの出力を増
減する出力制御回路１５と、二次電池１６が満充
電になつたことを検出するとインバータ回路１３
の出力を規制する満充電制御回路１７と、充電状
況の表示を行う表示回路１８とから構成される。

インバータ回路１３は、スイツチング素子１９
として備えたトランジスタのコレクタ側に、一次
コイル２０と該一次コイル２０の両端に接続され
てスイツチング素子１９のオフ時に発生する衝撃
電圧を吸収する衝撃吸収部２１とを介装するとと
もに、ベースとエミツタ間に帰還部２２を備え、
更に一次コイル２０と同一鉄心上に出力コイル２
３を巻いている。

帰還部２２は、一次コイル２０と同一鉄心上に
巻かれた帰還コイル２４の一端をスイツチング素
子１９のベース端に繋ぎ、帰還コイル２４の他端
とスイツチング素子１９のエミツタ間にコンデン
サ２５を接続する。更に帰還コイル２４とコンデ
ンサ２５の接続点には、抵抗２６を介して定電圧
ダイオード２７で安定化させた電圧を印加すると
ともに、スイツチング素子１９のエミツタ端に
は、前記定電圧ダイオード２７よりツエナー電圧
の低い定電圧ダイオード２８を接続して該エミツ
タ端を安定化する。従つて、インバータ回路１３
への電圧印加と同時に、定電圧ダイオード２７の
両端に安定化電圧が発生し、かかる電圧によりコ
ンデンサ２５が充電される。コンデンサ２５の両
端電圧がスイツチング素子１９のターンオン電圧
を越えると、該素子１９はオンして一次コイル２
０に電流が流れはじめ、かかる電流の増加により
帰還コイル２４に電圧が発生する。この電圧がス
イツチング素子１９のベース・エミツタ間を通じ
てコンデンサ２５を上記と逆方向に急速に充電
し、かかるコンデンサ２５の充電電圧が阻止電圧
となつてスイツチング素子１９をオフする。スイ
ツチング素子１９のオフ後は定電圧ダイオード２
７の両端電圧が抵抗２６を通じてコンデンサ２５
に印加され、コンデンサ２５を正方向に充電し
て、上記オンオフ動作を繰り返す。ここでオン時
に一次コイル２０側に蓄えられたエネルギーは、
スイツチング素子１９のオフ期間に出力コイル２
３に接続された負荷１４へ向けて整流用ダイオー
ド２９により選択的に取り出される。負荷１４
は、出力コイル２３に常時接続される二次電池１
６と、スイツチ３０を介して出力コイル２３に接
続されるモータ３１とから成り、スイツチ３０の
切り換えにより充電を単独で、あるいは充電とモ
ータ３１の駆動を同時に並行して可能とする。

出力制御回路１５は、基準電圧V₁および回路
駆動用の電圧発生部３２と、入力電圧検出用の検
出電圧発生部３３と、基準電圧V₁と検出電圧V₂
とを比較して、所定の制御信号を発生する制御部
３４とから構成される。

電圧発生部３２は、一次コイル２０と同一鉄心
上に巻いた四次コイル３５から充電期間中に出力
される電圧を大容量のコンデンサ３６、定電圧ダ
イオード３７およびトランジスタ３８で安定化し
たものであつて、かかる電圧を更に定電圧ダイオ
ード３９で安定化したのち、抵抗４０，４１で分
圧して制御部３４に基準電圧V₁として印加する。

検出電圧発生部３３は、出力コイル２３の両端
に、ダイオード４２を介して抵抗４３およびコン
デンサ４４から成る積分回路を接続するととも
に、コンデンサ４４の両端の電圧を抵抗４５，４
６で分圧したものであつて、商用交流電圧１０が
100〜240V程度の範囲内で変化した場合、かかる
電圧の変化に対応して出力コイル２３から二次電
池１６に供給される充電電流量の平均値に比例し
た検出電圧V₂を取り出し、該検出電圧V₂の上下
変動に対応したインバータ回路１３における出力
制御を制御部３４により行わせる。

制御部３４は、第１および第２の２組の比較器
４７，４８を備える。両比較器４７，４８はオー
プンコレクタタイプのものが使用され、プラス側
入力端に基準電圧V₁を、マイナス側入力端に検
出電圧V₂を印加し、V₂の値がV₁より充分低い間
は出力端４９，５０はオープン状態を維持する
が、V₂がV₁と略等しい間は抵抗を介して接地さ
れ、更にV₂がV₁を充分越えると出力端４９，５
０は直接接地される。

第１比較器４７は、出力端４９を、インバータ
回路１３における抵抗２６と定電圧ダイオード２
７の接続点に繋ぎ、入力電圧が上昇して検出電圧
V₂が基準電圧V₁を充分越えると、比較器４７の
出力側がオンして出力端４９を接地することによ
りインバータ回路１３の発振を強制的に停止する
ものであつて、使用する商用交流電圧が設定値を
越えて上昇した場合に二次電池１６に過大な充電
電流が流れるのを防止する。

第２比較器４８は、出力端５０を抵抗５１を介
して電圧発生部３２に繋ぐとともに、抵抗５２を
介してスイツチング素子１９のベース端に各々接
続している。従つて、検出電圧V₂が基準電圧V₁
を充分下回るとき、第２比較器４８の出力端５０
はオープン状態となり、スイツチング素子１９の
ベース端に、電圧発生部３２の電圧が抵抗５１，
５２を通じて印加され、スイツチング素子１９の
オフ期間に帰還部２２のコンデンサ２５に流入す
る電流量を増大してオフ期間を短縮し、充電時に
出力コイル２３から出力される電圧のパルスレー
トを上げて、入力電圧が低電圧時において充電電
流が減少するのを防止する。なお、スイツチ３０
をオンしてモータ３１を駆動した際、モータ３１
に大電流が流れて検出電圧発生部３３に供給され
る電流量が減少する結果、検出電圧V₂の上昇が
抑えられ、入力電圧が高くなつても制御部３４が
低電圧時の制御を行い、スイツチング素子１９に
過大な電流が流れて、該素子１９を破損する虞れ
がある。そこで第２比較器４８の出力端５０を抵
抗５３を介してスイツチ３０に接続することによ
り、電圧発生部３２から出力される電圧を抵抗５
１および５３で分圧し、スイツチング素子１９の
ベース端に印加する電圧値を下げて、発振周波数
の上昇を抑えている。

本発明は、満充電制御回路１７の構成に特徴を
有する。満充電制御回路１７は、二次電池１６の
充電が進んで満充電状態なつた時、該二次電池１
６への充電を停止して、IC充電時における過充
電を防止せんとする。本実施例においては、二次
電池１６の両端に抵抗５４およびダイオード５５
を直列接続したものを並列につないで、ダイオー
ド５５の定電圧作用を利用して基準電圧V₃を形
成する一方、抵抗５６，５７で二次電池１６の両
端電圧に比例した比較電圧V₄を取り出して比較
部６０において基準電圧V₃とその値を比較する。
なお両電圧V₃，V₄の発生部７９は、常時二次電
池１６に接続すると、二次電池１６は過度に放電
してしまう。そこでスイツチング素子５８として
比較器を利用し、前記ダイオード５５および抵抗
５７のアース側を比較器５８の出力端５９に繋
ぎ、電圧発生部３２の出力電圧をオン電圧として
使用することにより、インバータ回路１３が作動
して二次電池１６の充電中、すなわち満充電制御
回路１７における制御を必要とする期間中のみ電
圧V₃，V₄を比較部６０に印加する。

比較部６０は、その出力端６１を抵抗６２を介
して電圧発生部３２に接続する一方、トランジス
タ６３のベース端に定電圧ダイオード６４を介し
て繋ぐ。トランジスタ６３は、コレクタ端を低値
の抵抗６５を介してスイツチング素子１９のベー
ス端に接続する一方、ベースエミツタ間に抵抗６
６を接続することにより、比較電圧V₄が基準電
圧V₃を下回る間は比較部６０の出力端６１がア
ースされてトランジスタ６３はオフ状態を維持し
てインバータ回路１３は通常の充電動作を行う
が、比較電圧V₄が基準電圧V₃を瞬間的にでも越
えたことを検出すると、比較部６０の出力端６１
はオープンし、電圧発生部３２からの出力電圧が
定電圧ダイオード６４と抵抗６６の両端に印加さ
れて該ダイオード６４が導通する。するとトラン
ジスタ６３にベース電流が流れてオンし、スイツ
チング素子１９のベース端をアースしてインバー
タ回路１３の発振を停止して次のパルスの発生を
遅らせ、二次電池１６への充電電流の平均値を急
激に絞つて過充電を防止する。

表示回路１８は出力コイル２３の両端に、発光
ダイオード６７、駆動制限用の抵抗６８および発
光ダイオード６７の保護用ダイオード６８ａを繋
いだものであつて、満充電制御回路１７における
制御が行われていない期間は出力コイル２３から
十分な電力が取り出されて発光ダイオード６７は
正常に点灯するが、満充電制御回路１７の作動期
間が長くなつてインバータ回路１３の停止期間が
長くなると、発光ダイオード６７は点滅をはじめ
て満充電状態となつたことを表示する。

（実施例 ２） 第４図は本発明の第２実施例であつて、基本的
には第１実施例と構成を同じくするが、下記の点
で相違する。すなわちインバータ回路１３におい
て、スイツチング素子１９のエミツタ端に二次電
池１６を繋いでエミツタ端の電位の安定化を図つ
ている。

又、電圧発生部３２における四次コイル３５か
らの出力は特に安定化処理を施すことなく取り出
され、従つて基準電圧発生用ではなく各部の駆動
用としてのみ使用される。なおこの場合、基準電
圧V₁は満充電制御回路１７における基準電圧V₃
と同様に、ダイオード６９の両端から取り出され
る。また二次電池１６は、１セル当り３〜
4mV／℃程度の温度特性を有するが、ダイオー
ド６９として順方向電圧が0.6V、ダイオード５
５は1.5V付近で且つ同程度の温度特性のものを
各々使用し、抵抗７０，７０ａの抵抗値を変化す
ることにより温度係数を調整して二次電池１６の
電圧変動をキヤンセルして十分安定化された基準
電圧V₁，V₃を取り出すことができる。

ところで定電圧充電においては、低電圧で充電
を行うと充電時間が長くなつたり、充電不足にな
る虞れもある。一方、高電圧で充電すると、充電
時間は短いが、充電初期に大電流が流れる。そこ
で本実施例における満充電制御回路１７は、比較
部６０の出力端６１にコンデンサ７１を接続して
抵抗６２とともに積分回路が構成され、従つて満
充電制御回路１７の制御がかかる以前は、低電圧
による安定した定電圧充電を行い、制御がかかり
始めるとパルス状の停止信号を積分し、前記実施
例では基準電圧V₃を比較電圧V₄が越える毎に小
刻みに行つていた制御を遅らせて実行することに
より、実質的に高電圧による定電圧充電に移行さ
せ、短時間で充電電流のしぼり込みが行われる様
にしている。

更にまた表示回路１８は、赤、緑等の２色の発
光ダイオード７２，７３を点滅させて充電表示を
させる。すなわち、第１トランジスタ７４のエミ
ツタ端を二次電池１６のプラス極に繋ぎ、ベース
端をコンデンサ４４と抵抗４３の接続点に繋ぐと
ともに、コレクタ端に発光ダイオード７２を介装
する。第１トランジスタ７４のエミツタ・コレク
タ端には、第２トランジスタ７５のエミツタ・ベ
ース端を繋ぎ、該トランジスタ７５のコレクタ端
に発光ダイオード７３を繋ぐ。更に両発光ダイオ
ード７２，７３のカソード側を第３トランジスタ
７６のコレクタ端に繋ぎ、該トランジスタ７６の
ベース端を電圧発生部３２に接続し、更にベー
ス・エミツタ間にスイツチ３０と連繋して開閉す
るスイツチ接点３０ａを接続している。かかる構
成により、スイツチ接点３０ａの開放時すなわち
モータ３１の停止時において装置を作動させる
と、インバータ回路１３が作動して充電を開始す
るとともに、電圧発生部３２から電圧が出力され
てトランジスタ７６をオンする。この時、検出電
圧発生部３３から第１トランジスタ７４のベース
端に印加される電圧は高く、従つて該トランジス
タ７４はオフ状態を保つ。そこで二次電池１６の
プラス極から第２トランジスタ７５のベース、発
光ダイオード７２、第３トランジスタ７６を通つ
て、第２トランジスタ７５にベース電流が流れ、
該トランジスタ７５をオンして発光ダイオード７
３に電流を流して点灯させる。

ここで二次電池１６の充電がすすみ、満充電状
態に近づくと、満充電制御回路１７が働き、イン
バータ回路１３の発振動作は間欠的となる。それ
に伴い検出電圧発生部３３から第１トランジスタ
７４のベース端に印加される電圧値も徐々に下が
り、第１トランジスタ７４にコレクタ電流が流
れ、発光ダイオード７２を点灯しはじめる。それ
と同時に第２トランジスタ７５のベース・エミツ
タ間電圧が低下してベース電流が減少して発光ダ
イオード７３に流れるコレクタ電流も減少し、発
光ダイオード７３の照度を下げて満充電状態に達
したことを表示する。

更に充電が進むと、発光ダイオード７３は完全
に消灯して発光ダイオード７２のみが点灯して充
電が終了したことを表示するのである。

〔発明の効果〕

本発明は上記の如く、インバータ回路１３が作
動して、出力側へ電力供給がなされる期間中にの
み二次電池１６の両端に繋がれる比較電圧発生部
７９から二次電池１６の端子電圧に比例した比較
電圧V₄を出力可能とするとともに、該比較電圧
V₄が基準電圧V₃を超えるとインバータ回路１３
の発振を直ちに停止して次のパルスの発生を遅ら
せる様にしたので、充電電流の絞り込みが確実か
つ短時間に行われるとともに、電源のオンオフの
繰り返しに対しても安定な満充電制御が行われ、
過充電が未然に防止される。更に、比較電圧発生
部７９による二次電池１６の電力の無駄をなくす
とともに、インバータ回路１３が正常作動してい
る場合に限つて電圧比較動作がなされるため、同
時にインバータ回路１３における正常動作のチエ
ツクが行われるなど多くの利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成を示す概略図、第２
図ａおよびｂは回路の動作状態を示す説明図、第
３図は第１実施例を示す電気回路図、第４図は第
２実施例を示す電気回路図である。 １３……インバータ回路、１６……二次電池、
１７……満充電制御回路、１９……スイツチング
素子、２０……一次コイル、２２……帰還部、２
３……出力コイル、３２……電圧発生部、６０…
…比較部、７９……比較電圧発生部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一次コイル２０と直列接続されたスイツチン
   グ素子１９をオンオフ規制して、スイツチング素
   子１９のオフ時に出力コイル２３から二次電池１
   ６へパルス状の充電電流を供給するインバータ回
   路１３を備えた充電回路であつて、 インバータ回路１３の作動に伴つて発生される
   出力側電圧の入力と連繋して閉じるスイツチング
   素子５８と、 該スイツチング素子５８を介して二次電池１６
   の両端に接続され、二次電池１６の端子電圧に略
   比例した比較電圧V₄を出力可能とする比較電圧
   発生部７９と、 該比較電圧発生部７９から出力される比較電圧
   V₄と基準電圧V₃とを比較し、比較電圧V₄が基準
   電圧V₃を上回るとインバータ回路１３に停止信
   号を送つて発振を停止させる比較部６０とを備え
   たことを特徴とする充電回路。