JPH069433B2

JPH069433B2 - 充電式掃除機の充電制御回路

Info

Publication number: JPH069433B2
Application number: JP17828186A
Authority: JP
Inventors: 隆小松; 誠二山口
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-07-28
Filing date: 1986-07-28
Publication date: 1994-02-02
Anticipated expiration: 2009-02-02
Also published as: JPS6335135A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は一般家庭において使用する充電式掃除機の充電
制御回路に関するものである。

（従来の技術）従来この種の充電式掃除機の充電制御回路にあっては、
第４図に示す構成が一般的であった。以下図面に基づ
き、従来の技術について説明する。

図において、端子(1)(2)は、充電アダプターに接続され
るもので、交流電源を全波整流した脈流電流が加えられ
ているものとする。ここで端子(1)(2)間には、主サイリ
スタ(01)、電池(02)が直列に接続されている。ダイオー
ド(03)は電池(02)の逆放電を防止するための素子で、電
池(02)の陽極と主サイリスタ(01)のカソード間に挿入さ
れている。

又ダイオード(04)、コンデンサ(05)で上記全波整流した
電流を平滑し、第２のサイリスタ(06)でターンオン時に
オン状態を保持すべくしている。

主サイリスタ(01)のゲート端子にはゲート抵抗(07)が接
続されるとともに、ゲート、カソード間にはゲート感度
調整抵抗(08)が接続されている。

主サイリスタ(01)のカソーダ端子（Ａ点）とＧＮＤ端子
間には、ツェナーダイオード(09)と抵抗(010)が直列に
接続され、ツェナーダイオード(09)のアノード端子と抵
抗(010)との接続点には抵抗(011)の一端が接続され、他
端は第２のサイリスタ(06)のゲート端子に接続されてい
る。又、平滑コンデンサ(05)の両端には抵抗(012)(013)
及び発光ダイオード(014)が直列に接続されている。
又、抵抗(012)(013)との接続点には、ダイオード(015)
のアノード端子が接続され、他端のカソード端子は、第
２のサイリスタ(06)のアノード端子に接続されている。
さらに、主サイリスタ(01)のアノード、カソード間に
は、抵抗(016)が接続されている。

上記回路構成において、主サイリスタ(01)のゲート端子
にはゲート抵抗(07)を通して直流電源よりゲート電流が
流れ込むためオン状態となって、主サイリスタ(01)、ダ
イオード(03)を介して電池(02)に充電電流が流れ込み、
充電を持続する。その際、発光ダイオード(014)は、抵
抗(012)(013)を介して電流が流れ込むため点灯する。一
方ダイオード(015)は逆バイアス状態にあってカットオ
フしている。

斯くして、電池(02)に充電を続けると、電池(02)の端子
間電圧が徐々に上昇していき、設定電位（充電完了電
圧）に近づくと、ツェナーダイオード(09)が安定領域に
入り、ツェナーダイオード(09)を介してツェナー電流が
流れ込み抵抗(010)の端子間電圧が上昇する。この端子
間電圧が第２のサイリスタ(06)のゲートトリガー電圧に
達すると、抵抗(011)を介してゲート電流が流れ、第２
のサイリスタ(06)がオン状態となる。このように第２の
サイリスタ(06)がオンすると、主サイリスタ(01)のゲー
ト電位がカソード電位より低く引っぱられるため、主サ
イリスタ(01)がオフ状態となり充電を停止する。又、発
光ダイオード(014)も、第２のサイリスタ(06)のオンに
より、ダイオード(015)が導通するたむ、消灯すること
になる。主サイリスタ(01)がオフになっても、抵抗(01
6)を介して電池には微弱電流が流れ、補充電が行うよう
に構成される。

第５図は、上記回路の充電特性を示すもので、電池(02)
の端子間電圧が、時間とともに上昇していき、ツェナー
ダイオード(09)の設定電位に達すると、主サイリスタ(0
1)がオフ状態となる様子、及び充電完了時、電流がカッ
トされる様子がわかる。但し、抵抗(016)により補充電
は持続されるため、電池(02)の端子間電圧は再度上昇す
る。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、使用時に電池が負荷（電動送風機等）に
接続されたまま長時間放置されると、電池(02)の内部抵
抗が増大していき、１カ月〜３カ月放置された場合内部
抵抗が数百Ωにも達してしまう。このような過放電電池
を、上記従来の充電回路で充電しようとすると、不具合
いが発生する。この様子を第６図に示す。

上記のように内部抵抗が増大した電池(02)が充電回路に
接続されると、内部抵抗の抵抗値が大きいため、充電電
流（Ｉ）が流れると、みかけ上の電池(02)の端子間電圧
が高く発生し、第６図に示すように、充電開始直後に充
電を停止してしまう。

これは、第４図の充電制御回路で、Ａ点の電位を検出し
ているためである。このように、過放電の電池は従来の
充電回路では充電できず、使用者にとっては、大きな不
満となっていた。又、通常使用では電池の過放電現象は
容易に発生するものではないが、もし、発生した場合、
電池を交換しなければならず、経済的な面からいって
も、問題を含むものであった。

このように従来の充電制御回路では、過放電した電値の
充電ができないといった問題を有していた。

本発明はこのような従来の欠点を解消し、過放電を行っ
た電池でも、充電できる充電制御回路を提供しようとす
るものである。

（問題点を解決するための手段）本発明は上記問題点を解決するため、トランス出力を整
流器で直流に変換し、トランジスター、サイリスタ等の
主電流制御装置を介して電池に充電し、その電池の両極
間の電圧が充電完了電圧に達したとき、前記主電流制御
装置をオフにするごとくしたもので、主電流制御装置が
オフになった後の電池の両極間の電圧を再び検出し、そ
の検出電圧が内部設定値まで低下する場合には、前記主
電流制御装置を内部タイマーで設定した時間だけ強制的
にオン状態にする過放電判回路を備えたものである。

（作用）上記した構成において、過放電した電池は内部抵抗が高
いため、充電電流を流すとすぐに電圧が上昇してしま
い、主電流制御装置がオフとなってしまうが、その後の
電流がオフとなった場合の電池の端子間電圧が、通常の
電池（過放電でなく、正常に充電が完了された電池）の
電圧と比較して、著しく低いことを検出して、その場合
には、タイマーによって一定時間だけ、主電流制御装置
を強制的にオンさせて、過放電した電池に対しても充電
電流を流すものである。そして、電池の内部抵抗が回復
するまで上記の動作を繰り返し行うものである。

（実施例）以下本発明による一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

第１図は本発明における充電式掃除機の充電制御回路を
示す回路図である。

図において(11)は一次側がＡＣ１００Ｖに接続されたト
ランス、(12)はトランス(11)の二次側出力を直流に変換
するたむの整流器、(13)は電池(14)への充電電流の通電
を制御するための主電流制御用トランジスターで、オン
状態のときに電池(14)が充電される。

(15)は前記トランジスター(13)のベース電流をオン・オ
フ制御するための第２トランジスターで、オン状態のと
きに主電流制御用トランジスター(13)もオンになる。

(16)は電位調整用のダイオードで、前記トランジスター
(13)の動作安定用の抵抗として働く。

(17)は電流制限用の抵抗、(18)は電位調整用のダイオー
ド、(19)はトランジスター(15)を制御するサイリスタ、
(20)はサイリスタ(19)の電流を制御する第３トランジス
ター、(21)は電流制限用の抵抗である。

(22)は抵抗(23)と直列にして、電池(14)の両極間に接続
されたツェナーダイオードで、電池(14)の充電完了電圧
に合わせてツェナー電流値が設定されており、さらに前
記抵抗(23)との接続点が前記サイリスタ(19)のゲート端
子に接続されている。

(24)は過放電判別回路で、電池(14)の状態を判別して、
主電流制御用トランジスター(13)等の動作をトランジス
ター(25)を通して制御するものである。

(26)は電流制限用の抵抗、(27)は平滑用のコンデンサで
ある。

上記構成において、その動作を説明する。先ず電池(14)
が正常に使用されていて、内部抵抗が正常値である場合
について説明する。

充電を開始した初期の段階で、電池(14)の両極間の電圧
低下がまだ低い状態（公称電圧に近い値）では、ツェナ
ーダイオード(22)と抵抗(23)の直列回路には殆ど電流が
流されず、従って抵抗(23)の両端電圧が略ゼロであり、
サイリスタ(19)はオフの状態にある。一方トランジスタ
(15)のベース端子には、抵抗(21)とトランジスター(20)
とによって制限される電流が流れ、トランジスター(15)
がオン状態になる。

このようにトランジスター(15)がオンになると、抵抗(1
7)を通して、主電流制御用トランジスター(13)のベース
電流が流れてオン状態になり、電池(14)の充電が行われ
る。このとき、トランジスター(20)はオン、トランジス
ター(25)はオフ状態にあるものとする。

電池(14)の充電が進むと、その両極間の電圧は徐々に上
昇し、ツェナーダイオード(22)で決められる充電完了電
圧に達すると、ツェナーダイオード(22)と抵抗(23)の直
列回路に電流が流れる。抵抗(23)の電圧が、サイリスタ
(19)のゲートトリガー電圧（Ｖ_GT）に達すると、サイリ
スタ(19)がオン状態に切り換わり、トランジスター(15)
のベース電流を吸収してオフ状態にする。すると、トラ
ンジスター(13)のベース電流も流れなくなるため、これ
もオフ状態となり、電池(14)への充電がカットされる。

充電が完了された後、過放電判別回路(24)は、トランジ
スター(15)のコレクターの電位によってオン・オフを見
分け、これをＢ端子に入力する。過放電判別回路(24)
は、Ｂ端子の状態で、充電完了後の状態であることを検
出すると、Ａ端子に入力されている電池(14)の両端間の
電圧を、内部設定値（電池の公称電圧付近）と比較し、
Ａ端子の電圧の方が高ければ電池(14)は正常であると判
断する。、この様子は第２図に示すように、（Ｖ_０）を
充電完了設定電圧、（Ｖ_１）を過放電判別回路の内部設
定値とすると、正常な電池の電圧カーブは（Ｖ_２）のよ
うになり、（Ｖ_０）に達して充電が完了し、充電電流が
カットされた後は、充電初期の電圧よりも高い電圧で安
定化する。つまり、正常な電池は、充電完了後に、電圧
が（Ｖ_１）にまで低下することはないので、過放電か、
正常かの判別ができるものである。

上記の如く電池(14)が正常で、充電完了したことを判別
すると、過放電判別回路(24)は、Ｃ端子を通してトラン
ジスター(20)のオン状態を維持し、サイリスタ(19)のオ
ン状態を維持する。さらにＤ端子はトランジスター(25)
のオフ状態を維持するように動作し、電池(14)には何の
影響も与えない。

これに対し電池(14)が過放電状態にあった場合、過放電
された電池は、内部抵抗が極端に大きくなっているた
め、充電電流を流すと、その端子間電圧がすぐに上昇し
て、ツェナーダイオード(22)で設定される充電完了電圧
以上になるため、充電がすぐにカットされてしまう。過
放電判別回路(24)は、Ｂ端子の状態で充電完了であるこ
とを検出すると、Ａ端子の電圧を内部設定値と比較す
る。すると、電池(14)は過放電状態であるため、充電カ
ットされたときの電圧は低い（公称電圧以下）ため、内
部設定値以下の電圧となり、過放電判別回路(24)はＤ端
子をオン状態として、トランジスター(25)をオンさせ、
抵抗(26)を通してトランジスター(13)のベース電流を流
し、強制的にオンさせる。つまり、トランジスター(15)
がオフしてしまっても、過放電判別回路(24)を通してト
ランジスター(25)をオンさせ、充電電流を強制的に流す
ことになり、電池(14)の内部抵抗を徐々に低下させ、回
復させる。過放電判別回路(24)は、内部にタイマーを持
っており、強制充電状態をタイマーで制御するもので、
タイマーによって一定時間充電したあと、Ｃ端子を一瞬
オフにしてサイリスタ(19)の電流をカットし、ターンオ
ンさせる。するとトランジスター(15)は再びオン状態に
なる。このとき、電池(14)の内部抵抗がまだ高い状態に
あるときには、ツェナーダイオード(22)がすでに働いて
トランジスター(15)は再びオフとなり、前記と同様過放
電判別回路(24)が再び働いて、電池(14)を一定時間強制
充電する。そして、この強制充電をしている間に電池(1
4)の内部抵抗が回復すると、過放電判別回路(24)のＣ端
子の働きで、トランジスター(15)が再びオンになったと
きに、電池(14)の両極間の電圧は、充電完了電圧以下に
まで回復しているので、後は、正常の電池と同様に充電
されることになる。

以上の過放電電池に対する充電の様子を第２図の
（Ｖ_３）に示す。図のように、最初の時点で充電完了電
圧（Ｖ_０）まで達してしまい、充電カット後に（Ｖ_１）
まで電圧が下がった場合には、タイマーで決められる時
間（Ｔ）の間だけ、電圧に関係なく充電される。時間
（Ｔ）経過後、まだ電圧（Ｖ_０）以上のため、充電はカ
ットされ電圧が（Ｖ_１）まで低下すると、再び時間
（Ｔ）だけ強制充電される。この状態が何回かくり返さ
れた後、充電中の電圧が（Ｖ_０）以下になるまで内部抵
抗が回復すると、その後は通常の充電を行い、電圧が
（Ｖ_０）に達するまで充電される。

第３図は、本発明の過放電判別回路の一実施例を示した
もので、まずＢ端子に入力された信号をオン・オフ判定
回路(27)で判定し、充電完了状態であることが検出され
ると、スイッチング回路(28)を開いてＡ端子の電圧（電
池の端子間電圧）を次の比較器(29)に入力する。比較器
(29)では、内部設定値（Ｖ_１）とＡ端子の電圧を比較
し、Ａ端子の電圧の方が少しでも低くなると、タイマー
回路(30)を介しつドライブ回路(31)が動作し、Ｄ端子か
ら出力信号が出力される。タイマー回路(30)の設定時間
が経過すると、サイリスタオフ回路(32)が働いてＣ端子
から信号が出力され、また、Ｄ端子の信号がオフされり
ように働き、過放電電池に対する充電が行われる。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明の充電式掃除機
の充電制御回路によれば、過放電された電池に対して
も、充電カット後の電圧を検出して、その値によって過
放電を検出し、一定時間強制充電を怒って電池を回復さ
せる過放電判別回路を備えているので、つい掃除機のス
イッチを切り忘れて電池を過放電させてしまった場合で
も、何ら特別な操作をすることなしに、電池を回復さ
せ、満充電状態にすることができ、その効果は大なるも
のがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の充電式掃除機の充電制御回路による一
実施例を示すブロック回路図、第２図は同電圧の挙動を
示すグラフ、第３図は同過放電判別回路のブロック図、
第４図は従来例を示す回路図、第５図、第６図は同電圧
を示すグラフである。 (13)…主電流制御用トランジスター、(14)…電池、(24)
…過放電判別回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トランス出力を整流器で直流に変換し、ト
ランジスター、サイリスタ等の主電流制御装置を介して
電池に充電し、その電池の両極間の電圧が充電完了電圧
に達したとき、前記主電流制御装置をオフにするごとく
したもので、主電流制御装置がオフになった後の電池の
両極間の電圧を再び検出し、その検出電圧が内部設定値
まで低下する場合には、前記主電流制御装置を内部タイ
マーで設定した時間だけ強制的にオン状態にする過放電
判別回路を備えた充電式掃除機の充電制御装置。