JPS58107032A

JPS58107032A - 充電回路

Info

Publication number: JPS58107032A
Application number: JP56205658A
Authority: JP
Inventors: 次夫丸
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1981-12-18
Filing date: 1981-12-18
Publication date: 1983-06-25
Also published as: JPH0232856B2

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】本発明は複数の電池を直列に接続してなる充電電池ユニ
ットｆ２つの部分に分割して充電電池ユニット分割部分
毎に充電を行ない、充電完了後、２つの充電電池ユニッ
ト分割部分を直列Ｉｇ！纜して元の充電電池ユニットに
戻す充電回路に関する。

従来、人が携帯電話等の移動機を携行する場合、自動車
内で充電を完了した携帯電話等を携行することが多い。

この場合、ｍＮｔ話等は車に備えっけのもので、着脱容
易なものが使用される。

自動軍備えっけの移動機本体の′＃ｔ＃電圧は一般に卓
のバッテリ鑞圧と同じである。したがって携帯電話等の
電源である充電電池を充電するには自動車のバッテリ電
圧では不足である〇従来は自動車のバッテリで携帯電話
等の電源を充電する九めＤ　Ｏ／Ｄ　Ｏコンバータを用
いパラ５ｖ電圧を昇圧していた。しかし、十数Ｗクラス
の送信出力を持つ携帯電話等では、実用可能な大容量の
ＤＯ／Ｄｏコンバータを用いてもその容量不足のため充
電時間が非常Ｋかかるという欠点−１ＩＸＴｏつた。

人が車に乗っている時間は充電時間との比較の上では一
般に短かいことが多いので、急速充電が必要である。

Ｄｏ／ＤＯコンバータを用いずに急速充電する方法とし
て充電電池ユニットを２９に分割し。

充電される充電電池ユニットの電圧を下げて充電を行な
い、充電完了後、再度、２分割された充電電池ユニット
を接続し、元の趨子電圧の充電電池ユニットＫＭす方法
があ）、これにより急速充電が可能である。

第１図はこの従来の充電回路の構成を示したものである
。自動車のバッテリ等の電源が接続されるとコイル５（
リレー）が起動さｎ、電源が接続されていない場合に放
電可能なように図示の位ａｌｌＫＩ！ｌ！されているト
ランスファ接点３゜４を切替え、充電電池ユニット１１
を分割し第１と第２充電電池ユニット分割部分１１ａ、
ｌｌｂにすると同時に各分割部分１１ｍ、ｌｌｂにそれ
ぞれ可変抵抗１６．１７を通して上記の急速充電を行わ
せることができる。なお、こむで可変抵抗器１６．１７
として示しである部分は定電流源を構成するトランジス
タあるいはジ田グル式充電のスイッチング素子等が用い
られる。

ところでこのような構成の携帯用自動車電話等は使用環
境が厳しいがゆえに種々の障害を起したり、ｔた。回路
上問題がある。例えば送信中、携帯機を誤って落とし機
械的衝撃が加わわった場合、リレーの接点が一瞬開いて
しまう可能があり、それＫよって回路がリセットしてし
まい通話が中断されることがある。これは移動損本１ｃ
ｆｆ（クロコンピユータ等のロジックが使用さｎている
からである。しかも、このような場合に接点が離れたと
きは送信中で大電流が流れているため離れた接点にアー
ク放電が起こり、接点が損傷あるいは溶着することがあ
る。また屋外で使用した場合、湿気やガスによってリレ
ー接点が腐蝕され、接触不良を起こすこともある。

さらにリレーのコイルに電圧が加わって接点が切替るま
での時間的な遅れがあるため第１図に示すダイオード１
を接続して電池を保護しなければならない。ダイオード
１は大容量のものが必要で、そのために電池の放電時に
電圧降下を生ずる。

さらにリレーのコイルの発熱量を抑えるためコイルに加
える電源・電圧の上限を低くし、リレーをオンするため
の電圧を高くしてオン状態を維持しなければならないの
でコイルに加えることのできる電源範囲は自ずと狭い範
囲に限定される。これは電圧変動の激しい車の電源に接
続するには厳しい条件となる。

本発明の目的は充放電する場合に切替えるスイツチを無
接点化することにより以上の諸問題を鱗決し要充電回路
を提供することにある。

前記目的を達成する九めに本発明による充電回路は複数
の電池を直列に接続してなる充電電池エニットを２つの
部分に分割し、各部分の・電圧を下げて充電を行ない、
充・鑞完了後１分割部分を接続して元の充電電池ユニッ
トに戻す充電回路において、第１充電電池ユニット分割
部分とａ２充電電池ユニット分割部分の間に第１トラン
ジスタを挿入するとともに第１充鑞電池ユニツト分割部
分と第１トランジスタとの接続点には第１充電電池分割
部分の充電々流をオンオフするトランジスタを少なくと
も含む第１制御回路を、第２充電電池ユニット分割部分
と第１トランジスタとの接続点には第２充蝋電池分割部
分の充電々流をオンオフするトランジスタを少なくとも
含む第２制御回路、、を接続し、かつ完備電池ユニット
から電流が供給される消費′−流の少なりアナログスイ
ッチを少なくとも含む前記各トランジスタを制御するア
ナログスイッチ回路を設け、充電をするための電源をア
ナログスイッチの制御信号にすることにより、充電の場
合は第１トランジスタをオフ、第１．第２制御回路のト
ランジスタをオンにして第１と第２充電電池ユニット分
割部分の並列回路を形成し放電の場合は第１トランジス
タをオン、第１゜第２制御回路のトランジスタをオフし
て第１と第２充電電池ユニット分割部分を直列接続し充
電電池ユニットを形成するように構成しである。

前記構成によれば従来の問題はすべて解決され本発明の
目的は完全に達成される。

以下、図面等を参照して本発明をさらに詳しく説明する
。第２図は本発明による充電回路の構成を示す回路ブロ
ック図である。充電離池ユニット１１の第１充＃１１ｍ
池ユニット分割部分１１ａの負極側端子には第１トラン
ジスタ８のエミッタが、第２充電電池ユニット分割部分
１１ｂの正極側端子には第１トランジスタ８のコレクタ
が接続されている。また第１充電電池ユニット分割部分
１１ａの負極側とアース間には第１　＊ＩＪ御回路テが
、第２充電電池ユニット分割部分１１ｂとライン間には
第２制御回路９が接続されている。

第１．第２制御回路１．９の構成要素であるトランジス
タがオンし、第１トランジスタ８がオフすると光域の九
めの第１と第２充電電池二二ツ）　ｌｌａ、ｌｌｂの並
列回路が形成される。反対に第１．第２制御回路のトラ
ンジスタがオフ、第１トランジスタ８がオンすると第１
と第２充電電池ユニットｌｌａ、ｌｌｂ　ＯＷ列回路す
なわち放電の九めの１子電圧をもつ充電電池ユニット１
１が形成される。アナログスイッチ回路１２は消費電流
の少ない０ＭＯ８のアナログスイッチ１３奢持ち、この
アナログスイッチ１３は充・鑞電池ユニット側から電力
を供給され、充電のための自ｗＪｖＩＬバッテリ等の１
を源を自体の制御信号として取り入れている。したがっ
て、自動車ノ（ツテリ等のＩＩＥ源が接続されるとアナ
ログスイッチ１３のλ０．Ｂ０．ＯＯ表示の膚子に制御
信号が入力し、Ａ　ＩＡｏ間および０１００間は接続さ
れ、Ｂ１１３ｏ関は断となり第１とｆｓ２充鑞電池ユニ
ット分割部分毎に充電が行なわれる。

なお、ＡＯ端子入力信号はＡ　ＩＡ　ｏ間をオンオフす
るアナログスイッチ素子を制御する信号であ抄、同様に
ＢＯｍ子入力信号はＢｔＢｏ間の、ＣＯ端子入力信号は
０１００間をオンオフするアナログスイッチ素子を制御
する信号である。またダイオード６は電流の逆流防止と
充電電池ユニット１１自身によってアナログスイッチ回
路１２を動作させないようにする目的で挿入したもので
ある０本発明の回路は切替スイッチ部分をすべて無接点化して
いるので、機械的衝撃が加えられたや湿気、ガス危との
雰囲気中で使用されても、通話中断はもちろんアーク放
電で接点がｆｊｍした９する等の不都合を生じる余地は
ない。また切替速度が速く、第１トランジスタが直列接
続時の電源からの電流による電池の損傷を防いでいるの
でダイオード挿入の必要がなく、電源電圧範囲が広くと
れるので電圧変動の激しい卓の一１ｌ＃でも使用可能で
おる。

さらＫＤｏ／Ｄｏコンバータ使用でないため急速充電も
可能で、第１．第２制御回路のトランジスタのペース電
流を制御することによって、広範囲の応用が可能である
。さらには各トランジスタはオンオフ制御のみであす、
その消費電力が少なく形状の小さいものを使用できるの
で装置の小形化が図れ、携帯用自動車電話の可搬性を増
大させる。

充電した電池をその１１放鑞させずに放置した場合、充
電電池ユニットはアナログスイッチに接続されているだ
けで他はトランジスタが完全にオフであるので電流が流
れるようなことはない。アナログスイッチは０ＭＯ８で
あり、上記状態では静止状態にあり、Ｐチャンネル、Ｎ
チャンネルいずれかのトランジスタがオフしている丸め
電源電流のパスがなく、消費′−流は無視できる程小さ
い。したがって充電電池ユニットは本回路によってリー
クを生じることはなく、充電容量低下の原因は電池自体
の自己放電が唯一となる。

次に本発明の実施例について説明する。第３図は第２図
の回路の第１．第２制御回路およびアナログスイッチ回
路をさらに具体化したものである。１ｌｔ１制御回路７
はアナログスイッチ回路の制御に基づいて、充電開始か
ら一定時間は比較的大電流の定電流で、一定時間経過後
は小電流の定電流で充電電池ユニット分割部分１１ｍの
充電を行なう。第２制御回路９も充電電池ユニット分割
部分１１ｂＫ対して同様である。アナログスイッチ回路
はアナログスイッチ１３が含むアナログスイッチ素子１
３ａｔ　、　１．３ｍｇ　、　１３ｂｔ　＊１３ｂ１．
１３ｃとトランジスタ６とタイマ回路１４と遅延回路１
１Ｓよシ構成されてお）、充電開始時のコネクタＺｓの
ビンコネクタを保題し、前記第１．第２制御回路７．１
１のトランジスタＴｒｙ。

Ｔｒｓのオンオフを制御し、さらに充電電流値を変更す
る一定時間４ｉ成する。

Ｉ（ｈ、ＩＯｓは内部に基準電圧とコンパレータを有し
、それぞれのトランジスタＴｒｌｅ　Ｔｒｍ　＋定電流
回路にする。タイマ回路１４は急速充鑞時間を決める大
めのもので、コネクタ７、＋に電算が接続されるとリセ
ットされカウントを始め、信号ＴＭをハイレベルにし、
それにより、アナログスイッチ素子１１ｍｍｍ　ｔａｂ
！の接点は閉じる。

ＲＩ　ｌ　＠　ＲＩ　ｍは充電電流検出用の抵抗で、こ
こで検出された電流値はオペアンプＩｏＳを通ってＩｏ
ｌ、ＩＯＩの内部の基準電圧と比較される。

オペアンプＩＯＩのゲインは当初はアナログスイッチ素
子１３５１１　、１３ｂｓの接点が閉じているため小さ
く、タイマ回路が一定時間を力クントして四−レベルの
ＴＭ傷信号発生した時点で、そのＴＭ信４によシアナロ
グスイッチ素子ｌ１ｍｍａ１３ｂ１が開となる丸め、大
きくなる。

この実施例では基亀電圧（ＲＩ＊　、ＲＩ雪によって・
電源−電圧変換を行表っでいる）を変化させる代わりに
検出電圧値を変えること（ＩＯｓのゲインを変えること
）によってトランジスタＴｒｉｍＴｒｓの定電流回路の
定電流値＆変えている。したがって、ａｍが接続され九
ときは、定電流回路は急速充電のための大電流噛で′Ｉ
りＯ，充電が完了する時間になるとトリクル充電用の小
電流値となる。

なお、この実施例では基準電流を基準電圧に変換してと
り６つかい検出電圧値を変えるととＫよって定電流値を
変更しているが、相対的には基準電流値を変え、定゛４
流値を変更することと同じである。

トリクル充電は電池の充電容量が不揃の場合に各容量を
均一にするために有効でｓ１抄、かつ充電電池ユニット
の自己放電を補なうことができるＯＯＲ等で構成されている遅延回路１５は電ＦＡ接続時に
充電々流によってコネクタＺｓのビンコンタクトにアー
クが飛んでビンコネクトの酸化を防ぐためのもので、コ
ネクタｚ１の接続が完了して充電電流が流れるように定
電流回路を動作させるアナログスイッチ１３１１　、Ｈ
ｂｘの開閉を制御する信号ＤＬＹを遅延させている。

充電が終了して電源を外すとトランジスタｌＯがオフし
、ＩＮＶ信号がハイレベルになるためアナログスイッチ
素子１３ｃは閉じ、第１トランジスタ８はオンになる。

また、ＤＬＹは遅延回路！５のコンデンサ０の電荷がダ
イオードＤｒｙを過って速やかに放電するので、ローレ
ベルになる。し九がってトランジスタ’ｐｒｔ　、Ｔｒ
ｍはオフ状態とな妙、第１トランジスタ８はオンである
ため第１と第２充゛唯゛鑞池ユニツトｌｌａ　、　ｌｌ
ｂは直列回路を形成し、所定の電圧で放電可能となる。

なお遅延回路１５の抵抗Ｒｐはアナログスイッチの入力
インピーダンスが高論ので入力電圧を固定するために挿
入したものである。

本実施例は第１．第２制御回路に定電流回路を用いてい
るので温度変化の激しい環境で充電電池ユニットの端子
電圧が変化しても誤動作せずに充電を行なうことができ
る。また遅延回路によって電源のコネクタを傷めること
なくタイマ回路によって安全な急速充電と電池容量の均
一化を図れる特徴を有する。

本実権例の変形例として定電流回路の代りに充鑞電池の
端子電圧を検出してトランジスタＴｒｘ、Ｔ’ｍをオン
オフすることによってジョグル式充電を行なうこともで
きる。

以上、詳しく説明したように本発明によれば切替スイッ
チの無接点化が実現でき、それによって従来回路の欠点
をすべて解決できるとともに携帯自動車電話等の小形化
を図ることができる０

【図面の簡単な説明】

第１図は自動車のバッテリから急速充電を行なうために
リレーを用い、電池を分割して光電する。従来の充電回
路の一例を示す回路ブロック図、第２図は本発明による
充電回路の構成を示す回路ブロック図、第３図は本発明
による充電回路の一実施例を示す回路ブロック図である
。１．２．６・・・ダイオード３．４・・・トランスファ接点　、５・・・コイル７・
・・第１制御回路　　８．１０・・・トランジスタ９・
・・！Ｉ２制御回路　１１−・・充電々池ユニット１１
ａ・・・第１充電電池ヱニツト分割部分１１ｂ・・・第
２充′鑞電池ユニツト分割部分１２・・・アナログスイ
ッチ回路１３・・・０ＭＯ８のアナログスイッチ１３Ｊｌ　、１
３１ｍ、１３ｂｌ　、１３ｂＬ１３Ｃ・・・アナログス
イッチ素子１４・・・１４１回路　　１１Ｓ・・・遅延回路Ｄｒ黛
・・・ダイオードＩＯＩ、ＩＯＩ・・・内部に基準電圧とコンパレータを
もつ■０１０ト・・オペアンプ　　Ｏ・・・コンデンサＲ・・・
抵抗特許出願人　日本電気株式会社代理人　弁理士　井　ノ　ロ　　　壽

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の電池を直列に接続してなる充電電池ユニッ
トを２つの部分に分割し、各部分の電圧をさげて充電を
行ない、充電完了後、分割部分を接続して元の充電・電
池ユニットに戻す充電回路において、第１充電電池ユニ
ット分割部分とｆｓ２充電電池ユニット分割部分の間に
第１トランジスタを挿入するとともに第１充電電池ユニ
ット分割部分と第１トランジスタとの接続点には第１充
電電池分割部分の充電々流をオンオフするトランジスタ
を少なくとも盲む第１制御回路を、第２充電電池ユニッ
ト分割部分と第１トランジスタとの接続点には第２充電
電池分割部分の充電々流をオンオフするトランジスタを
少なくと屯含む第２制御回路を接続し、かつ充電゛電池
ユニットから電流が供給される消費電流の少ないアナロ
グスイッチを少なくとも含む、前記各トランジスタを制
御するアナログスイッチ回路ヲ設け、充電をするための
電源をアナログスイッチの制御信号にすることにより、
充電の場合は第１トランジスタをオフ、第１．第２制御
回路のトランジスタをオンにして第１と第２充電電池ユ
ニット分割部分の並列回路を形成し、放電の場合は第１
トランジスタをオン。＠１．第２制御回路のトランジスタをオフして第１と第
２充電電池エニツト分割部分を直列接続し電池ユニット
を形成するように構成したことを特徴とする充電回路。
（２）前記第１．第２制御回路はそれぞれのトランジス
タに流れる電流と基準電流との比ＭＥより各トランジス
タを定電流回路にする制御信号を作成し、かつ充電の一
定時間経過後。基準電流値を変吏する回路を有する第１ＪＪｊ紀載の充
電回路。
（３）　　前記アナログスイッチ回路は前記第１．第２
制御回路の一定時間を作成するタイマ回路を有する第２
項記載の充電回路。
（４）　　前記アナログスイッチ回路は充電するために
電源を接続し九ときアナログスイッチの動作を遅延させ
る遅延回路を有する第１項記載の充電回路。