JPH0622372B2

JPH0622372B2 - 二次電池の充電時間を決定する方法および回路配列

Info

Publication number: JPH0622372B2
Application number: JP1502052A
Authority: JP
Inventors: ランクゲルハルト
Original assignee: Braun GmbH
Current assignee: Braun GmbH
Priority date: 1988-02-09
Filing date: 1989-02-09
Publication date: 1994-03-23
Anticipated expiration: 2009-03-23
Also published as: JPH02504219A; DE58903411D1; EP0400041B1; EP0400041A1; WO1989007854A1; DE3803906A1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、二次電池の充電時間を決定し且つ実際の充電
状態を表示する方法および回路配列に関する。

シェーバのような特に小型の家庭用器具の二次電池は、
切換えることなく１２Ｖないし２４０Ｖの電圧源に接続
される電子的スイッチング電源から充電することができ
る。この型のスイッチング電源は、たとえばＥＰ−ＯＳ
００９５０７２に記載されている。

このようなスイッチング電源を装備した器具は直接連続
する広範に異なる振巾の電圧源によって動作することが
しばしばであるから、使用者が彼のまたは彼女の器具の
二次電池の実際の充電状態を決定することは困難であ
る。

したがって、本発明の目的は、入力電圧の大きさに依存
して二次電池に供給される電荷、または二次電池から放
出される電荷を決定する必要なく、可能な限り正確に二
次電池の実際の電荷を反映するようにこのような器具の
充電状態表示器手段を制御することである。

請求の範囲１に記載されている方法および請求の範囲７
に記載されている回路配列は、充電状態を決定するため
に必要な信号を電子的スイッチグ電源の二次回路から直
接入手し、該信号を論理レベル発生器を通してマイクロ
コントローラに供給して処理し、マイクロコントラーラ
が相応して充電状態表示器手段の制御および充電サイク
ルの終止の両方または何れか一方を行なう容易なる方策
を提供する。

上記方策を実現する有利は実施例および回路配列は以下
の説明および副請求の範囲から明白になるであろう。

本発明の根幹をなす概念を、以下に添付図面に示した実
施例に基づいて詳細に説明する。

添付図面において、第１図は、二次電池を昇圧充電し、トリクル充電モード
へ自動移行させる電子制御手段を含む電子的スイッチン
グ電源の回路図であり、第２図は、昇圧充電モードからトリクル充電モードへの
移行が発生したときに視覚表示を与える点滅表示器を含
む第１図の回路配列の図であり、第３図は二次コイルのタッピングを含む第１図の回路配
列の図であり、第４図はブロック線図であり、第５図は第４図に示すレベル発生器の実施例の回路図で
ある。

さて、第１に示す電子的スイッチング電源は、変成器
５、第１のトランジスタ１、および負荷回路内に設けら
れている第１のダイオード３１を備えた一次スイッチン
グ方式のブロッキング発振器型コンバータを含む。ブロ
ッキング発振器型コンバータは、１００ないし２５Ｖの
範囲内の、極端な場合には１２Ｖの直流または交流源か
ら、また交流源を使用する場合にはほぼ任意の周波数源
からブリッジ整流器４ないし抵抗２８を通して付勢され
る。整流された出力電圧は、直列チョーク８および２つ
の平滑コンデンサ９１，９２からなる波および平滑配
列を通して、ブロッキング発振器型コンバータ、すなわ
ち電子制御手段の入力へ印加される。

直流端子に並列に接続されているのは、変成器５の一次
コイル５１、第１のトランジスタ１のコレクタ・エミッ
タ回路および第２のコンデンサ１２からなる直列配列で
ある。第１の抵抗２１が第１のトランジスタ１のベース
に接続され、この抵抗の他方のリードは直列チョーク８
を通して入力電圧端子の正極に接続されている。さら
に、第１のトランジスタ１のベースは、第２のトランジ
スタ２のコレクタ・エミッタ回路を通して接地すなわち
参照電位に接続されている。第１のトランジスタ１のエ
ミッタは第１の定電圧ダイオード４１の陰極に接続され
ている。このダイオードの陽極は、第２のトランジスタ
２のベースと、抵抗２６を通して接地すなわち参照電位
とに接続されている。さらに、第１のトランジスタ１の
エミッタは、第２の抵抗２２を通して変成器５の二次巻
線５２の一端に接続されている。変成器５の一次コイル
および二次コイルの巻線の方向は図に黒点によって示し
てある。

第１のコンデンサ１１は、抵抗２７を通して第１のトラ
ンジスタ１のベースに接続され、また変成器５の二次コ
イル５２の一方の端に直接接続されている。二次コイル
５２の他方の端に接続されているのは、二次電池６１
と、スイッチ６３および直流電動機６２の直列配列との
並列回路を含む負荷６、および第３のトランジスタ３の
ベースに接続されている抵抗２５と直列接続されたダイ
オード３５の陽極である。

第２のダイオードの陽極は第３の抵抗２３および第３の
ダイオード３３の接合点に接続され、またその陰極は、
陽極を負荷６に接続されている第１のダイオード３１の
陰極と同様に、二次コイル５２の一方の端に接続されて
いる。

さらに、第１のコンデンサ１１は、放電抵抗７２と放電
用ダイオード７１の直列配列からなる放電回路７に接続
されている。放電抵抗７２は第３のトランジスタ３のコ
レクタに接続され、トランジスタ３エミッタは二次コイ
ル５２の他方の端に、すなわち負荷６に接続されてい
る。

フライバック電圧を制限するために、陽極を相互接続し
た定電圧ダイオード４２および第４のダイオード３４の
直列配列からなる回路が変成器５の一次コイル５１に並
列に接続されている。

任意選択として、第３のトランジスタ３のベースを抵抗
３０を通して直流電動器６２とスイッチ６３との接合点
に接続することができる。この接続能力を第１図に破線
で示す。

第１図の回路配列の動作のモードを以下に詳細に説明す
る。

ブリッジ整流器６による整流および直列チョーク８と並
列コンデンサ９１，９２による波および平滑の後に、
第１の抵抗２１を通る低ベース電流が、スイッチングト
ランジスタとして動作する第１のトランジスタを駆動す
る。第１のトランジスタがスイッチオンするために、第
１のトランジスタ１および変成器５の一次コイル５１の
回路通路を通して正帰還効果が発生し、第１のトランジ
スタ１をさらに駆動するので第１のトランジスタ１は導
通状態になる。コレクタ電流は線形に上昇し、第２の抵
抗２２にまたがって電流に比例する電圧が発生する。電
流が所定の尖頭値に到達すると、第１の定電圧ダイオー
ド４１を通して第２のトランジスタ２が駆動されて導通
し、第１トランジスタのベースを参照電位に接続、すな
わち接地するので第１のトランジスタ１からベース電流
を取り上げ、該トランジスタ１を遮断させる。オフ期間
の始めに変成器５の二次コイルに誘起する電圧の極性
は、第１のコンデンサ１１の点Ｐ１側で変化する。ブロ
ッキング発振器型コンバータの原理によれば、変成器５
内に蓄積されたエネルギは第１のダイオード３１を通し
て負荷６へ引き渡される。

変成器５の反転過程中、変成器５の一次コイル５１に並
列接続されているダイオード３４および定電圧ダイオー
ド４２はオフ期間中のフライバック電圧尖頭値を制限す
る。

変成器放電期間全体に亘って点Ｐ１に発生する負電圧は
第２のダイオードを通して点Ｐ３にすなわち第３のトラ
ンジスタ３のベース回路内の第３のダイオード３３と第
３の抵抗２３との接合点に伝えられる。この負電圧は、
ｐ−ｎ−ｐトランジスタで構成されている第３のトラン
ジスタ３を導通せしめる。

第１のトランジスタ１が導通状態中に、第１のコンデン
サ１１は抵抗２７を通してＵ_C11 ＝Ｕ_Sek.（１−ｅ^−ｔ／τ）に等しい電圧まで充電され、第１のコンデンサ１１の点
Ｐ２には負極性が発生する。

第３のトランジスタ３が導通すると、点Ｐ２のこの負極
性電荷は放電回路７を通して、すなわち放電用ダイオー
ド７１、放電抵抗７２ならびに放電抵抗７２に並列接続
されている発光ダイオード１０、および第３のトランジ
スタ３の導通中のコレクタ・エミッタ回路を通して点Ｐ
４へ、すなわち二次電池６１の正端子へ放電する。

第１のコンデンサ１１の放電とそれに続く電荷の反転は
発光ダイオード１０を駆動して、この過程の視覚表示を
与えさせる。またこの配列における並列接続された放電
抵抗７２は、電荷の反転を発光ダイオード１０の順方向
電圧以下に抑える。

反転帯電した第１のコンデンサ１１における電圧は以下
の通りである。

Ｕ_C11＝Ｕ_６(＝Ｕ_Batt)−Ｕ_F31−Ｕ_CEsatT3＋Ｕ_F71 但し、Ｕ_C11 は、反転帯電した第１のコンデンサ１１に
おける電圧、Ｕ_６は負荷６における電圧、Ｕ_F71 は放電
用ダイオード７１にまたがる電圧降下、Ｕ_CEsatT3 は第
３のトランジスタ３のコレクタ・エミッタ飽和電圧、Ｕ
_F31 は第１のダイオード３１にまたがる電圧降下であ
る。

第３のトランジスタ３のコレクタ・エミッタ飽和電圧
は、第１のコンデンサの電荷反転過程の終りには無視で
きる。放電用ダイオード７１および第１のダイオード３
１にまたがる電圧降下は、これらのダイオードがほぼ同
一の構造であるためにほぼ等しく、互いに相殺し合うの
で反転帯電した第１のコンデンサ１１における電圧は、
点Ｐ２における正符号を有する負荷電圧Ｕ_６に一致す
る。

反転帯電した第１のコンデンサ１１および負荷６におけ
るこの極性反転電圧は、変成器放電期間の終了後、点Ｐ
４における出力電圧が未だに所望値に到達していないた
めに、第２および第３のトランジスタからなる電圧コン
パレータがそのオフ状態にスイッチしている時、点Ｐ２
における正電圧がたとえば１２Ｖのような極めて低い動
作電圧においてさえ第１のトランジスタ１を再び即時に
スイッチオンさせることを保証するので、重要である。

出力電圧Ｕ_６が所望値に到達するかまたはそれを越える
と、第２および第３のトランジスタ２，３は導通を保持
し、点Ｐ１において第１のコンデンサ１１は変成器５の
二次コイル５２を通して負荷６の正端子に電気的に接続
され、また点Ｐ２において抵抗２７および導電中の第２
のトランジスタ２を通して接地すなわち参照電位に接続
される。これは第１のコンデンサ１１の点Ｐ２を点Ｐ１
に対して再び負ならしめる。この負電圧の大きさは、放
電用ダイオード７１、発光ダイオード１０または放電抵
抗７２および抵抗２７によって決定される。導通中の電
圧コンパレータ、すなわち導通中の第２および第３のト
ランジスタ２，３は負荷電圧Ｕ_６が所定の所望値以下に
降下するまで、第１のトランジスタ１が再びスイッチオ
ンするのを防ぎ、それによりコンパレータ、すなわち第
２および第３のトランジスタ２，３を遮断せしめる。第
２および第３のトランジスタ２，３が非導通状態にある
と、第１のコンデンサ１１は第１の抵抗２１ならびに抵
抗２７を通して再び負荷電圧Ｕ_６と第１のトランジスタ
１のベース・エミッタ電圧との電圧値の和まで充電され
る。この過程のために、第３のダイオード３３は、第３
の抵抗２３および第５の抵抗２５で構成される分圧器を
第１の抵抗２１から減結合する。ゲルマニウムダイオー
ドであることが好ましいダイオード３５は、二次電池の
電圧特性を温度の関数として電子回路によって模擬する
のに役立つ。

破線で示すように、抵抗３０の一方のリードを第３の抵
抗２３と第３のトランジスタ３のベースとの接合点に接
続し、他方のリードをスイッチ６３と直流電動機６２と
の接合点に接続することによって、別のスイッチを設け
ることなく第３の抵抗２３および第５の抵抗２５で構成
される分圧器を、直流電動機６２がターンオンした時に
たとえば２．９ないし２．６Ｖのような低い出力電圧レ
ベルに至らしめることが可能である。これにより、負荷
または消費が電圧を低い平均二次電池電圧以下に低下せ
しめるまで、出力電流を増加させることはない。幹線動
作においては、直流電動機６２が二次電池６１の高い最
終充電電圧で連続的に動作することがない。直流電動機
６２がターンオフした後、二次電池６１は急速に再充電
される。

回路配列の動作のモードの以上の説明から明らかなよう
に、第２および第３のトランジスタ２，３の回路によっ
て形成されている電圧コンパレータが所定値に接近また
は到達した時に、二次電池６１の大きい昇圧充電電流を
小さいトリクル充電電流まで減少させるためには少数の
成分しか必要としない。この配列においては、二次電池
の電圧は大きい充電電流が二次電池６１内へ流入してい
る時には測定されず、負荷が低い時にのみ測定される。
これは、二次電池６１の個々のセルの内部抵抗が異なる
ために発生する誤りを避ける。反転帯電した第１のコン
デンサの電圧は負荷電圧にほぼ等しいから、４０ないし
５０ｍＡ程度の連続定格電流における正常充電は、たと
えば１２ｖのような低い動作電圧においても遂行され得
る。最後に、電源プラグを引抜いても、電流が電圧コン
パレータ回路またはブロッキング発振器型コンバータを
通って流れることができないので、昇圧充電すなわち連
続充電のための電子制御手段は二次電池から電流を引き
出すことはない。

第２図に示す解決方法の変形は、第１図に示す電子的ス
イッチング電源のための電子制御手段に極めて類似して
いる。この回路配列においては、同等成分に対しては同
一参照番号を付してあり、従って第１の実施例の説明を
参照されたい。第２図の回路配列と第１図の回路配列と
の相違点は、発光ダイオード１０が放電用抵抗７２に並
列に接続されているのではなく、第３のトランジスタ３
のコレクタ回路内に挿入されており、その陰極が抵抗２
９を通して接地すなわち参照電位に接続されていること
である。また充電回路７は第３のトランジスタ３のコレ
クタに接続されているのではなく、変成器５の二次コイ
ル５２と負荷６との接合点に直接接続されている。

この変形回路においては、発光ダイオード１０は出力電
圧が所定値に到達すると虹電池６１に接続されるため
に、発光ダイオード１０は昇圧充電サイクルが完了する
か、またはトリクル充電への移行中に点滅し始める。発
光ダイオード１０は比較的大きい電流を流すので、二次
電池電圧は急速に所望値Ｕ_Ａ、または最高二次電池電圧
以下に低下し、第２および第３のトランジスタ２，３か
らなるコンパレータを非導通に戻す。ブロッキング発振
器型コンバータ回路は、コンパレータ電圧が再び所望値
に到達するまで、発光ダイオード１０が引出したエネル
ギをスイッチングトランジスタ１を通して供給する。こ
の過程は約２Ｈｚのサイクルで繰返されるので、回路が
トリクル充電モードに切り替わる過程にあることを表示
する。

第１図の配列のように、この配列の最高電池電圧はで与えられる。

第３図に示す本発明の解決方法の変形は、その詳細にお
いて第１図の回路配列に酷似しているが、第１図の配列
と異なっているのは、第２の抵抗２２が変成器５の二次
コイル５２のタップに接続されていることである。第１
のトランジスタ１のターンオン期間には、二次コイル５
２のタップに二次電池６１の電圧に電気的に直列に接続
された正の電圧を発生する。このタップにおける動作電
圧に比例して変化する反電圧は、第１のトランジスタ１
の尖頭電流に、従って二次電流の線形化または全動作電
圧範囲に亘る電力に変化をもたらす。これは、第１のト
ランジスタ１の遮断の型に無関係に発生する。

第３図に示す配列においては、第１のトランジスタ１は
第２の抵抗２２を流れる線形に上昇する電流がＵ＝Ｕ_Z41 ＋Ｕ_BET2 なる電圧を発生した時に遮断される。この条件が満足さ
れると、第２のトランジスタ２が駆動されて第１のトラ
ンジスタ１からベース電流を取り上げるので後者は遮断
される。

第３図に示す配列のさらなる変更は、第１の定電圧ダイ
オード４１を第１のトランジスタ１のエミッタではなく
ベースに接続することによって可能となる。第１のトラ
ンジスタ１のベースは、それによって所定電位に維持さ
れる。線形に上昇する電流によって第１のトランジスタ
１のエミッタの電圧が（ベース電圧）−（ベース・エミ
ッタ閾値電圧）の値に到達すると、正のベース電流の流
れが阻止されて第１のトランジスタ１はその非導通状態
におかれる。

第４図に示す種々のパラメータを含むブロック線図は、
たとえば第１図、第２図または第３図に従って構成でき
るスイッチング電源ＳＮ、論理発生器ＬＧ、マイクロコ
ントローラＭＣ、本実施例においては２セル二次電池で
ありスイッチＳを通して例えば直流電動機のような負荷
Ｌに接続される電池Ｂ、および例えば若干のセグメント
からなるＬＣＤである手段Ａを含む。

スイッチング電源ＳＮが発生し論理発生器ＬＧへ供給さ
れるパラメータを以下に説明する。

パラメータＥＫは１２Ｖより大きいかまたは等しい振巾
の入力電圧Ｕ_ｅがスイッチング電源ＳＮに印加されてい
るか否か、すなわちコンバータが発振しているか否かを
表わす。第１図のスイッチング電源においては、このパ
ラメータＥＫは例えばトランジスタ３のコレクタから入
手可能である。パラメータ１２ｖ，４８Ｖ，１００／２
４０ＶおよびＴＫは例えば第１図の点Ｐ１から入手でき
る。この点Ｐ１は入力電圧Ｕ_ｅに比例する。パラメータ
ＬＣは“低充電”を意味し、電池Ｂの電圧すなわち第１
図の点Ｐ４における電圧が所定の閾値以下に低下したこ
とを、すなわち電池電荷が例えば２０％の低レベルまで
低下したことを表わす。パラメータＭＫは負荷Ｌがスイ
ッチＳを通して接続されているか否かを表わし、この状
態は第１図の点Ｐ４から入手できる。

上記パラメータは、マイクロコントローラＭＣにおける
爾後の評価に適するように、論理レベル発生器ＬＧ内に
おいて処理される。マイクロコントローラは、生成され
た周期的信号（クロックパルス）に依存して、処理され
たパラメータを評価し、充電状態表示器Ａを制御する。

第５図は、第４図の論理レベル発生器ＬＧの実施例を示
す。抵抗Ｒ１を通して論理レベル発生器の正の参照電位
が電池電圧の正極へ印加される。回路ＩＣ１は電池電圧
が所定値、例えば２セル二次電池において２Ｖ以下に低
下したことを決定する。これは二次電池が僅かな電荷し
か保持していないことを意味し、ＩＣ１は信号ＲＳ＝リ
セットを供給してマイクロコントローラをリセットさせ
る。抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１は回路ＩＣ１のため
のフィルタとして働く。

パラメータ１２Ｖ，４８Ｖ，１００−２４０ＶおよびＴ
ＫはコンバータＣ２および抵抗Ｒ４を通してトランジス
タＴ１のベースへ印加される。これらのパラメータは、
入力電圧に比例する第１図の点Ｐ１から入手される。抵
抗Ｒ３およびＲ４を通してトランジスタＴ１は約３０Ｋ
ＨＺであるコンバータ周波数によってターンオフする。
抵抗Ｒ１２およびコンデンサＣ３はコンバータ周波数の
効果を抑圧する時定数を発生し、従って、トランジスタ
Ｔ１の導通を維持する。その結果Ｔ１は１２Ｖを越える
入力電圧が存在する場合は絶えずオンとなる。例えば自
動車電池が接続されている場合のように１２Ｖの入力電
圧が存在すればコンバータは休止することなく、すなわ
ちバンチングせずに発振し続ける。４８Ｖの入力電圧、
例えば船の電源に接続された場合、コンバータが中断さ
れることなく発振を続ければ、ある時間後に二次電池は
過充電されよう。従って第１図のトランジスタ２は特定
の間隔でトランジスタ３を通して導通せしめられ、それ
によってコンバータの発振を中断させるようにしてあ
る。約２Ｈｚの間隔でコンバータの発振を間欠的に中断
させることをバンチングと呼ぶ。このようなバンチング
状態の存否に依存して、連続信号（入力電圧１２Ｖ）ま
たは交番信号（入力電圧４８Ｖ）の何れかが１２Ｖ／１
４８Ｖ出力に発生する。

コンデンサＣ２の下流から、抵抗Ｒ５、ダイオードＤ１
および抵抗Ｒ６を通して同じ入力信号がトランジスタＴ
２へ印加される。印加された交流電圧は、入力電圧が約
７０Ｖより大きい場合に限ってトランジスタＴ２が導通
するように、分圧器Ｒ６／Ｒ７によってトランジスタＴ
のベースにおいて降圧される。この７０Ｖの閾値は、４
８Ｖないし１００Ｖの範囲内には標準化された動作電圧
が存在しないから選択されたのである。トランジスタＴ
１と同様に、トランジスタＴ２もコンバータ周波数によ
ってターンオンするが、抵抗Ｒ１３およびコンデンサＣ
５によって発生する時定数がこのコンバータ周波数を抑
圧するように影響する。

その結果、トランジスタＴ２は約７０Ｖの入力電圧から
絶えず導通状態に保持される。抵抗Ｒ５はダイオードＤ
１のための限流抵抗として働き、一方、ダイオードＤ１
は尖頭値整流器として働く。コンデンサＣ２を通して印
加される電圧は、コンデンサＣ４によって積分される。
周囲温度が約３０℃より低い場合には、充電サイクルの
始動時に論理レベル発生器の１００−２４０Ｖ出力に低
出力信号が発生する。周囲温度が約３０℃より高い場合
には、１２Ｖ／４８Ｖパラメータで説明したバンチング
機能が、３０℃以下の温度における動作よりも早く設定
される。これは、高周囲温度においては、二次電池が受
入れる電荷は低周囲温度よりも少ないからである。約３
０℃という閾値は、２５℃ないし３５℃の範囲の温度に
おいて二次電池の電荷受入れ虚像が約１／２まで低下す
るので選択されたのである。バンチングが早めに設定さ
れるので、充電機能が高い温度において検出される。

少なくとも１２Ｖの入力電圧の存否を表わすパラメータ
ＥＫは、ダイオードＤ３および抵抗Ｒ９を通してトラン
ジスタＴ３のベースに印加される。この信号は、例えば
第１図のトランジスタ３のコレクタから入手する。ダイ
オードＤ３はトランジスタ３のコレクタから減結合する
ためのものであり、一方、抵抗Ｒ９は第１図のＴ３のコ
レクタ負荷を軽減するように働く。コンデンサＣ６はト
ランジスタＴ３のコレクタに存在するコンバータ周波数
を積分する。１２Ｖを越える入力電圧が印加されると、
すなわちコンバータが発振すると、ダイオードＤ３の尖
頭値整流機能、コンデンサＣ６の積分機能および抵抗Ｒ
８およびＲ９によってコンバータ周波数が排除されるの
で、トランジスタＴ３は導通し続ける。

正電位に接続されている抵抗Ｒ２，Ｒ１２，Ｒ１３およ
びＲ１４はプルアップ抵抗であり、入力信号が不確定で
ある場合に関連出力に正電位を与える。

パラメータＬＣ＝“低充電”は、例えば第１図の点Ｐ４
から閾値スイッチを使用して入手する。フリップフロッ
プでよいこの閾値スイッチは、電池電圧が所定値以下に
低下した時に応答する。この閾値電圧は、二次電池の残
留電荷が約２０％に低下したことを表わすように限定さ
れている。抵抗Ｒ１０を通ることにより、このパラメー
タＬＣは爾後のマイクロコントローラのための対応レベ
ルに調整される。

パラメータＭＫは、第４図のスイッチＳまたは第１のス
イッチ６３が閉じているか否か、すなわち負荷である電
動機が接続されているか否かを表わす。抵抗Ｒ１１およ
びコンデンサＣ７は、負荷のオンおよびオフ時に発生す
る過渡電圧を抑圧する。もし電源をオンにするのと同時
に電動機が動作すれば、この期間は二次電池充電時間に
は算入されない。

実際に発生し得る数例を以下に説明する。

例えば、シェーバ用２セル式ニッケル・カドミウム二次
電池の残留容量が約２０％となるまで放電したものとす
れば、マイクロコントローラＭＣはパラメータＬＣ（低
充電）によってこの状態を検出し、表示器Ａの全セグメ
ントを消灯させる。その後、もし二次電池が１００−２
４０Ｖ電源からスイッチング電源を通して充電されれ
ば、二次電池の容量および３０℃以下の周囲温度におけ
るスイッチング電源の充電電流を考えると完全充電まで
に約１時間を要することになり、充電時間の１５分後毎
に充電状態表示器Ａのセグメントの関連する１つが対応
パラメータおよび論理レベル発生器内で発生されるクロ
ックパルスに基づいて駆動されることになろう。約１時
間後、充電状態“完全”（全セグメント点灯）が表示さ
れよう。３０℃をこける周囲温度で１００−２４０Ｖ電
源を充電に使用すると、“完全”充電は約２時間後でな
ければ表示されないであろう。

対照的に、もし１２Ｖ電源（たとえば自動車の電池）を
充電に使用すれば、“完全”充電状態が表示されるまで
には約１６時間を、従って“半完全”状態（セグメント
２０−４０％および４０−６０％）が表示されるまでに
は約８時間を要使用。４８Ｖの電源を充電に使用する場
合には、約４時間以内に完全充電が得られるようにマイ
クロコントローラが調整されている。

もちろん、完全充電サイクルに単一の電圧源を使用する
のではなく、２つの電源を（たとえば先ず１００−２４
０Ｖ電源を、次いで１２Ｖ電源を）使用できるようにし
てある。電池が部分的にしか放電していない場合にも、
これは適用される。

同様に、対応する放電も表示器内で考慮される。たとえ
ば、もち電動機（負荷Ｌ）が電池のみで動作していれ
ば、表示器制御は約１時間後に電池の残留容量が２０％
まで放電するであろうとの想定に基づくことができる。
同様に、非使用期間中の二次電池の自己放電は発生する
クロックパルスによって斟酌され、充電状態表示器は相
応してリセットされる。

以上説明した方法および装置が第１図、第２図および第
３図に示した電子的スイッチング電源に限定されるもの
ではないことは理解されよう。印加される入力電圧の適
切な振幅、周囲温度の上昇および残留容量閾値を表示す
る信号が二次回路内で入手できるような全てのスイッチ
ング電源が使用に適する。

マイクロコントローラ内で発生されるクロックパルスお
よびとにかく使用できるパラメータによって、例えば特
定時間後に二次電池が少なくとも２０％（残留容量閾
値）まで放電するであろう残留を含む。さらに、有用な
情報を利用者に提供することができる。このような二次
電池の保守は二次電池セルを“訓練”するので、セルの
最適性能および寿命がもたらされる。

１……第１のトランジスタ２……第２のトランジスタ３……第３のトランジスタ４……ブリッジ整流器５……変成器６……負荷７……放電回路８……直列チョーク１０……発光ダイオード１１……第１のコンデンサ１２……第２のコンデンサ２１，２２，２３，２５，２７，２８，３０……抵抗３１，３２，３３，３４，３５……ダイオード４１，４２……低電圧ダイオード５１……変成器一次コイル５２……変成器二次コイル６１……二次電池６２……直流電動機６３……スイッチ７１……放電用ダイオード７２……放電抵抗９１，９２……平滑コンデンサＡ……充電状態表示器Ｂ……二次電池Ｌ……負荷ＬＧ……論理発生器ＭＣ……マイクロコントローラＳ……スイッチＳＮ……スイッチング電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】異なる振巾の電圧源から電子的スイッチグ
電源（ＳＮ）によって充電される二次電池（６１）の充
電時間を決定し、実際の充電状態を表示する方法であっ
て（ａ）電子的スイッチング電源（ＳＮ）の二次回路か
ら、 − 電子的スイッチング電源（ＳＮ）が発振しているか
否かを決定することによって入力電圧の存否、 − スイッチング電源の発振を表わし且つ入力電圧に比
例する信号を、発振の間欠的中断および信号の所定閾値
の超過に関して検査することによって印加された入力レ
ベルの大きさ、 − 負荷（６２）が二次電池（６１）へ接続されている
か、または切離されているか、 − 二次電池電圧が所定閾値より高いかまたは低いかを
決定することによって残留容量閾値を越えたか否かの諸パラメータを論理信号ユニット（ＬＧ）によって入
手し、（ｂ）論理信号ユニット（ＬＧ）は、これらのパラメー
タ（１２Ｖ／４８Ｖ、１００／２４０Ｖ、ＥＫ、ＬＣ、
ＭＫ）に対応付けられた信号をクロックパルス発生ユニ
ット（ＭＣ）に供給し、クロックパルス発生ユニット
は、残留容量が所定閾値以下に低下したときに充電時間
および充電状態表示器手段（Ａ）をリセットし、且つ印
加された入力レベルの持続時間および大きさに依存し
て、また接続された負荷（６２）によってもたらされる
二次電池（６１）の放電の持続時間に依存して前記表示
器手段（Ａ）を決定または制御するように前記パラメー
タを組合わせる。ことを特徴とする方法。
【請求項２】二次電池を残留容量閾値から完全に充電さ
れた状態まで完全充電するために必要な長さの時間を有
する第１の期間が１００ないし２４０Ｖ電源からの充電
時間を決定し、約５０Ｖの入力電圧源からの充電は第１
の期間の約４倍の時間を要するものとし、約１２Ｖの入
力電圧源からの充電は第１の期間の約１６倍の時間を要
するものとすることを特徴とする請求項１に記載の方
法。
【請求項３】二次電池を残留容量閾値から完全に充電さ
れた状態まで完全充電するために必要な長さの時間を有
する第１の期間が１００ないし２４０Ｖ電源からの充電
時間を決定し、１００Ｖより低い入力電圧源からの充電
は第１の期間の約１６倍の時間を要求するものとするこ
とを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】約３０℃より高い周囲温度においては、電
荷受け入れ低減挙動が確立されるために、１００ないし
２４０Ｖ電源からの充電時間が２倍になることを特徴と
する請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】スイッチング電源は、充電時間が終了した
後にターンオフされることを特徴とする請求項２、３ま
た４に記載の方法。
【請求項６】充電時間に従って、若干のセグメントから
なる充電状態表示器手段が、二次電池の関連充電状態を
表示するように制御されることを特徴とする請求項２、
３または４に記載の方法。
【請求項７】パラメータを検知する論理信号ユニット
（ＬＧ）、充電時間を決定するクロックパルス発生ユニ
ット（ＭＣ）、およびクロックパルス発生ユニット（Ｍ
Ｃ）によって制御される充電状態表示器手段（Ａ）を有
し、入力レベルの大きさを表わす信号（パラメータ１２
Ｖ、４８Ｖおよび１００−２４０Ｖ）は第１のトランジ
スタのベースと、分圧回路（Ｒ６、Ｒ７）を通して第２
のトランジスタ（Ｔ２）のベースとに供給され、入力電
圧の存在を表わす信号（パラメータＥＫ）は第３のトラ
ンジスタ（Ｔ３）のベースに供給され且つ電子的スイッ
チング電源（ＳＮ）の発振の効果はタイミング要素によ
って抑圧され、論理信号ユニット（ＬＧ）は閾値スイッ
チを通して二次電池電圧（パラメータＬＣ）および負荷
（６２）が接続されているか否かを表わす信号（ＭＫ）
をも受けるので１００Ｖより低い入力レベルを表わす信
号（パラメータ１２Ｖおよび４８Ｖ）は第１のトランジ
スタ（Ｔ１）の出力回路から取出し可能であり、１００
Ｖより高い入力レベルを表わす信号（パラメータ１００
−２４０Ｖ）は第２のトランジスタ（Ｔ２）の出力から
取出し可能であり、入力電圧の存在を表わす信号（パラ
メータＥＫ）は第３のトランジスタ（Ｔ３）の出力回路
から取出し可能であり、残留容量が所定閾値より上か下
かを表わす信号（ＬＣＫ）および接続された負荷（６
２）を表わす信号（ＭＫ）は他の出力から取出し可能で
あって、これらの信号をクロックパルス発生ユニット
（ＭＣ）に引き渡すようにした請求項１、２または３に
記載の方法を実現する回路配列。
【請求項８】約３０℃より高い周囲温度の存在を表わす
信号（パラメータＴＫ）も第２のトランジスタ（Ｔ２）
の出力回路から取り出し得ることを特徴とする請求項７
に記載の回路配列。
【請求項９】論理信号ユニット（ＬＧ）は、電池電圧が
所定値以下に低下した時にマイクロコントローラ（Ｍ
Ｃ）をリセットする回路（ＩＣ１）を含むことを特徴と
する請求項７または８に記載の回路配列。