JPS5961437A

JPS5961437A - 充電装置

Info

Publication number: JPS5961437A
Application number: JP17195982A
Authority: JP
Inventors: 矢野尾　脩; 孝秋山
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1982-09-30
Filing date: 1982-09-30
Publication date: 1984-04-07

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】本発明は充電装置に関するものである。

従来のこの種の充電装置としては第１図に示されるよう
なものが提供されているが、かかる回路は定電流回路（
ハ）により発生した一定電流（仁の場合は非線形のわず
かの電流温度特性がある）をセッサプロツク−の抵抗Ｒ
Ｖ、タイオードｄａ　、　ｄｂに与えて基準電圧を発生
させ、この基準電圧を基準電圧増幅回路（３７１で増幅
して逆阻止３喘子サイリスタからなるスイッチング素子
−のゲートに与え、スイッチング素子１３〜のゲート電
圧と電池電圧とタイオードｄａＯ順方向電圧降下と抵抗
Ｒ７の電圧降下分とを加えたものを比較して充電又は充
電停止を選択する動作により急速充電の充電完了時の過
充電制−を行なっていた。ところでこのような急速充電
を行なうとき、制御すべき電池電圧は温度によって第２
図に示すよう１てＶｌ　、　Ｖ２　、　Ｖｌ・・・と変
化するため従来例ではセンサブロック（均と、スイッチ
ング素子（３８）のゲートカソード間電圧と、抵抗Ｒ７
の降下電圧と、タイオードｄｃの順方向１ｕ圧の温度特
性全電池の温度特性に合せた特性に設定していた。

ところで電池バックＢＰとして被充電用電池（ｌＯ）が
充電器から着脱できてかつｍ気機器に着脱自在に装着す
るものの場合、充電器の温度と電池バックＢＰとの温度
は異なる場合が多く、電池パックＢＰ側にセンサブロッ
クの（至）を付設した場合では従来のセン＋ｊプロ・ツ
ク（３■と充電器側の素子の両方で充電制御電圧の温度
特性を設定しているだけでは温度特性の７Ｓランスがく
ずれ正常に充電できないということがあった。

本発明はこのような問題点に鑑みて為されたもので、そ
の目的とするところは光゛氾器側の充電制御電圧の温度
特性を電池電圧の窟度特性に対して零とし、′電池バッ
クの電池温度検出回路に発生する基準電圧の＠産物性を
電池電圧の温度特性に合わせて充電器と電池）＼ツクと
の温度差があっても充逝不足や過充電が生じない充電装
置を提供するにある。

以下本発り１を実施例によって説明する。第３図は本発
明のづロックタイ１７グラムを示し、交流、電源電圧を
降圧する降圧回路（１）と、降圧回路（１）で降圧され
た交流を整流する整流回路（ｚｉと、充電々流が流れて
いることを検知する電流検出器ｉ＋’Ｗ　（：（）と、
Ｋ、設けた電池温度検出回路（５）に流す基準電流発生
回路（６）さ、脈流電＠電圧を抵抗分圧した入力電圧と
、％ｉ電池温度検出回路６）に発生する基準電圧とを比
較して基準電圧を入力電圧が越えたときにトリ）５信号
発生回路（７）を動作させる電圧比較回路（８）と、ト
リ２ｊ信号発生回路（７）のトリ力信号で導通ずるスイ
ッチング素子（９）と、該スイッチング素子（９）ｆｔ
通じて充電々流が流れて充電される被充電用電池（１０
）と、前記電池温度検出回路（５）の不完全接続等を検
出してスイッチング素子（９）を制御するセンサ囲放検
出回ｗ！ｒ（川とから構成され、被充電用電池（１０）
の充電電圧ＶＢが所定レベルのときはスイッチング素子
（９）の導通を制限して充電制卸を行なうようになって
いる。第４図は第３図ブロックを具体化した回路金示し
ており、実施例回路の動作をこの具体回路によって詳説
する。降圧回路（１）は降圧トランス０４）から構成さ
れ、電源接続端子ａ、ｂＫ接続した交流電源ＡＣ電圧全
降圧して整流回ｆＩ！ｆ（２＋のタイオード（Ｉ匂、　
Ｉ）によって全波整流しその脈流を充電器Ａの電源電圧
とする。充電器Ａは電池バックＢＰを着脱自在に装着す
るもので、電池バックＢＰ内に被充電用電池（１０）と
、被充電用電池（１ｏ）の電池温度検出回路（６）とを
接続端子Ｃ＋　ｄ　＊　ｅによって装着時に電気的に接
続する。整流回路（２）の出方端間には逆阻止３端子サ
イリスタからなるスイッチング素子（９）と、電池バッ
クＢＰ内のＮｉ−Ｃｄのような被充電用電池（１０）と
、電流検出回路（３）の電流検出抵抗θ６）の直列回路
を接続しである。電流検出回路（３）は電流検出抵抗（
１５）と、発光タイオードＨと抵抗０７）とからなる表
示量１［Ｒｆ４）ｆｔ介して整流回路（２）の出力端間
に接続したトランジスタ（１８）と前記電流検出抵抗（
１５）に対してトランジスタθ匂のベース・１三ツタを
介して並列接続したベース抵抗θ９）とから構成され、
スイッチング素子（９）と、被充電用電池（１０）と電
流検出抵抗（Ｉ６）とを介して充電々流が流れるとトラ
ンジスタ（Ｉ→がオンし、Δ亥トランジスタ（１８）を
介して発光タイオートＱｆ３１Ｋｔｌｆｊ流全流して充
電中であることを表示する。電圧比較回路（８）は脈流
電圧を抵抗（社）、　（２＋＋で分圧した分圧電圧がベ
ースに印加されるとともに、抵抗に５）を介して整流回
路（２）のプラス側出力端“コレクタ全接続し・工三ツ
タ全可変抵抗器翰と、電池温度検出回路（５）の８Ｔ変
抵抗器ｃ２４）と、ダイオード（ハ）とを介して整流回
路（２）のマイナス側出力＠に接続したトラ：／！；ス
タ■と）上記各抵抗に）、咥）、（社）及び可変抵抗器
（ロ）と、抵抗（２Ｉ）に並列に接続したコンデンサ關
とから構成されている。可変抵抗器■４と電池温度検出
回路（５）との直列回路には定電流タイオードｔａ４１
からなる基準電流発生回路（６）から定電流が流れ、前
記直列回路には電圧比較回路（８）の基準電圧となる電
圧が発生し、この基準電圧と、トランジスタ側のベース
電圧とが比較されるわけで、ベース電圧がトランジスタ
翰の１三ツタ電圧に降下電圧ＶＢＥｔｓを加えた分より
高ければトランジスタ（ロ）がオンし、逆に低ければト
ランジスタ弼がオフするようになっている。トリガ信号
発生回路（７）は前記トランジスターのコレクタにベー
スを接続したトランジスタ（財）と抵抗器との直列回路
を整流回路（２）の出力端間に接続し、トランジスタ（
ロ）の１三ツタ全タイオード＠を介してスイッチンジ素
子（９）のゲート忙接続してあって、トランジスタ伐η
のオンのときにタイオード＠を介してスイッチンジ素子
（９）を点弧するよ′うになっている。センサ開放検出
回路（＋＋）は可変抵抗器−と電池温度検出回路（５）
の直列回路の電圧を抵抗ｔ３０）　、　Ｇ（υで分圧し
た電圧全ベースに印加するトランジスタ（ハ）から構成
され、電池温度検出回路（５）の非接続時にトランジス
タ（′３２のベース電位が上昇してトランジスタ（３２
）がオ゛ンし、このオンによってトランジスタ醗全介し
てトリフｊ信号発生回路（７）のトランジスタ回のベー
スを接地するようになっており、トリ月１＠号発生泊１
路（７）のトランジスタｔ２７１を強制的に電池温度検
出回路（５）の非接続時にオフさせて充電を停止させる
ようになっている。またこのときにトランジスタＯ４を
介して流れる電流を電流検出回路（３）が検出して、表
示回路（４）の発光タイオード０６）を点灯し、電池温
度検出回路（５）が接続されていないことを表示する。

次に本発明光電装置の動作を説明する。

電池バックＢＰが充電器Ａに装着かつ接続している充電
中においては整流回路（２）から第５図（ａ）に示す脈
流電源電圧が発生しているとするとこの脈流電源電圧の
電圧上昇時において（ｒ！、１ず、？ｌ電圧比較回路８
）のベース電圧はコンデンサ（３３）の充電々圧の上昇
に応することになり、従って第５図（ｃ）　ｉｏ示す定
電流タイＡ°−ド（財）の流す電流が一定レベルに達す
るまでの上昇する期間中においてはベース電圧が工三ツ
タ電圧金越えることがなく、従ってトランジスタ□□□
のベース電流は流れず、そしてトランジスタ（ハ）妬は
コレクタ電流が流れず飄コレクタの電位は低下しない。

そのためトリガ信号発生回［６（７）のトランジスタは
ηのベースに印加される脈流電圧がトランジスタ伐ηの
ベース工三ツタ間の降下電圧を越えると直ちにオンする
こ七になり、スイツチンジスピードはトランジスタ翰の
コレクタ電位の低下による影響を受ける場合に比して速
くなる０さてトランジスタ罰がオンすると、エミッタ抵
抗伐場とトランジスタ（２）ηのエミッタとの接続点■
の電圧Ｆｉ第５図（ｂ）に示すように脈流電源電圧の上
昇に併って上昇する。この電圧上昇において、この接続
点■の電圧がタイオード四の順方向降下電圧ＶＦ＊ｏと
サイリスタ（９）のゲートカソード間の降下電圧ｖＧと
電池電圧ＶＢとの和電圧より越えるとサイリスタ（９）
にゲート電流が流れてオシし、充電々流を被充電用電池
（ｉｏ）に流し、充電を開始する。一方電圧比較回路（
８）ではコンデシ＋ｊ（３（の両端電圧が基準電圧つま
り纂５図（Ｃ）で示した波形の平坦レベルにトランジス
タ＠Ｑのベース・１三ツタ間の？ｎ圧降下ＶＢＥｔａ分
を加えた電圧を越えると、トランジスタ１２６１はオン
し、トランジスタシロ）のコレクタ電位は低くなり、ト
ランジスタ□□□はオフさせ、接続点■の電位ヲ゛Ｌ”
とする。従って被充電用電池（１０）の電圧が低い初期
状態ではスイッチッジ素子（９の導通開始時点が早く、
逆に電池電圧ＶＢが高くなるにつれてスイッチンジ素子
（９）の導通開始時点が遅くなる。そして■接続点の電
圧のピーク値が電池電圧ＶＢとタイオード四の順方向降
下電圧ＶＦ２＠とスイッチ′Ｊジ素子（９）のゲートカ
ソード間の降下電圧ＶＧとの和を越えなくなるとスイッ
チ−）ジ素子（９）は導通せず、充電停止状態となる。

つまり電圧比較回路（８）のトランジスタ側のオンする
タイ三ンジによって、ズイツチンジ素子（９）をオフさ
せることのできる電池電圧Ｖｓｋ股定することができ、
この電池電圧ＶＢが充電制御電圧となる。さて初期の充
電動作においては脈流゛電源の各波形ごとにスイッチ：
、Ｉり素子（９）はオンする７ｈめ、電流検出回路（３
）の電流検出抵抗０６）には充電々流が略連続的に流れ
て光示回路（４）の発光タイオードθ６）を点灯し、人
間の目の残像によって発光タイオードα〜の発光は連続
発光状態と見え、使用者はこの発光によって充電中であ
ることを知ることができるＯところで充電末期となって
上述したような充電停止が起きた後は被充電用電池（１
０）の自己放電等による電圧降下時にのみにスイッチ−
７グ素子（９）のオン動作が行なわれて補充電がなされ
るのである。ここで電圧比較回路（８）のトランジスタ
１２（至）のオフのスイッチング動作はコンデンサ幀の
光電々荷の放電時定数によって、オン時の脈流電源電圧
の匝よりも低い電圧のときによって行なわれるため、ト
リ力信号発生回路（７）のトランジスタシフ）の工三゛
ツタ電圧・つまり接わ′と点■の電圧はトランジスタ（
２６）のオシ時の電圧と、オフ時の電圧との間にΔＶだ
けの差が生じることになり、従って上述の補充電時のス
イッチング素子（９）をオンさせるトリガ信号は脈流電
圧波形において前半に当る接続点■のヒーク電圧となり
、その結果補充電におけるスイッチング素子（９めオン
期間は脈流電圧波形単位となり、従ってその期間中の充
電量は多くなり、次のスイッチング素子９）のオン動作
が起きるまでの期間が比較的長くなって、例えば脈流電
圧波形の１山或いは２山以上の休止期間が得られ、その
結果被充電用電池（１０）内部のカス発生に対しそれを
充分に吸収する時間が得られることになって電池劣化や
過充電防止が図れるのである。第６図（ａ）は充電初期
の充電電流波形を、篤６図（ｂ）は充電末期の充電電流
波形を夫々示しているとζろで本発明では充電器Ａ側の
スイッチング素子（９１ｔトリガするためのトリカ信号
発生回１ｉ！＆　＋７）のトランジスタ罰のスイッチン
グのタイミンクは電圧比較回路−のトランジスタ四のオ
ン、オフによって決まり１またスイッチング素子（３）
のオン。

オフｉｉの点の電圧と、電池電圧ＶＢ’、スイッチング
素子（９）のゲートカソード間の降下電圧ＶＧ％タイオ
ード翰の順方向降下電圧ｖＦｆｆｉ管の和電圧との関係
で決まるわけであるが、仮に電池ノ＼ツクＢＰの温度変
化がないものとし、充電器Ａ内の温度変化があるとする
と、各トランジスター侃ηのベース・１三ツタ間の降下
電圧ＶＢ１ｍ　＋　ＶＢＩＥｔｙ及び、タイオード四の
順方向降下電圧ＶＦ！９、スイッチング素子（９）のゲ
ートカソード間の降下電圧ＶＧは所定の温度係数によっ
て夫々が変化し、トランジスタｔ２６１　、２ηのスイ
ッチング動作及び、スイッチング素子（９）のスイッチ
ング動作に影響が生じるわけである。そこでこれら素子
の温度特性全補正して充電器Ａの制御動作の温度特性を
充電器Ａ側の温度変化に対して零とするように各素子の
条件を設定しており、例えば第４図回路の場合では下記
の条件を満足するように素子定数を設定する。

ところで電池の温度によって充電完了時の電池電圧Ｖｓ
は変化し、これに対応して充電制御電圧を変える必要の
あるのは第２図で説明した通シであるが、本発明では電
池温度検出回路（６）を電池パックＢＰ内に設けて、こ
の電池温度検出回路（＋５）のタイオード（ハ）と可変
抵抗器（財）との温度特性を利用して電圧比較回路（８
）の基準電圧を変化させ、トランジスターのスイッチン
グ動作のタイ三ンジＳ′まシトランシスターのオン、オ
フによって制御されるトリ力信号発生回路（７）のトラ
ンジスタ罰のスイッチングのタイ三ンＩ）′ｔ−変える
ことによって生じる抵抗（ハ）の両端電圧（ω点電圧〕
のピーク値（電池電圧ＶＢと、スイッチング素子（９）
のゲート、カソード間の降下電圧■Ｇと、タイオード四
の順方向降下電圧ＶｐＢとの和電圧と比較する基準電圧
）を変えるようにして、被充電用電池（珂の温度特性に
合せた充電制御を行なえるようにしており、電池態形で
電池温度特トｌに合わせるように設定する。

尚電池個数の違いに対しては抵抗−，圓の分割比率及び
タイオード四、内の数量を変化させて上述と同様に設定
すればよく、また微調整は定電流タイオード例の電流値
を変えて温度特性をマツチングさせるようにしてもよい
。尚ＶＢＥ＃６　ｒｆｉ）ランシスタ□□□のベース・
エミッタ間の降下電圧を、またＲ１・、Ｒ１１け抵抗（
社）、　Ｉ２１）の抵抗値を、更にＶＦｓｓはタイオー
ドＡのｊ＠方向降下電圧を示す。

しかして本発明充電装置は電池バックＢＰの電池（１０
）の電池温度にて変化する充電完了時の電池電圧ＶＢＫ
応じてスイッチシタ素子（９）の制ｆｉｌｌＪを行なう
ことができるのである。

本発明は上述のように構成しスイッチシタ素子、トリノ
コ信号発生回路、電圧比較回路の温度特性を充電器内の
温度変化に対して零とするとともに、電圧比較回路の基
準電圧が電池温度に対応して変化する充電完了時の電池
電圧に応じた温度特性を有するように電池温度検出回路
の温度特性を被充電用電池の温度特性に合わせて設定し
であるので、充電器の温度と被充電用電池の温度とが異
なっていても充電器の制御動作は充電器目体の温度特性
に対して安定した動作が得られ、電池自体の温度の影響
を受けることがなく、また充電器の制御動作の基準電圧
は電池バック内の電池温度検出口ＷｒＶＣよって温度特
性を被充電用電池の温度特性に合せることによって必ず
被充電用電池の温度変化と、充電器の制御とはマツチン
グすることができて、従来のように充電器と電池バック
との温度に差があっても充電不足とか過充電とが生じず
、正常な充電が行なえるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の回路図、第２図は被充電用電池の温度
特性の説明図、第３図は本発明の一実施例の回路プロ９
９図、ｗ、４図は同上の具体回路図１あ５図（ａ）〜（
Ｃ）及び！！６図（ａ）　、　（ｂ）は同上の動作説明
用のタイムチャートであり、Ａは充電器、ＢＰは電池パ
ック、（６）は電池温度検出回路、（６）は基準電流発
生回路、（７）はトリ力信号発生回路、＋８）　＃’ｉ
電圧比較回路、（９）はスイッチング素子、ｔＩＯ）は
被充電用電池である。代理人　弁理士　　石　１）長　七

Claims

【特許請求の範囲】

＋１）　　充１ｎ器と、この充電器に対して着脱自在に
接続される被充ｍ用電池を有する電池バックとからなる
充電装置１）′において、電池パック内に被充電用電池
の温度を検出して検出温度に応じて電圧降下値全変化さ
せる電池温度検出回路を備え、充電器側には電池温度検
出回路に一定の基準電流を流す基準電流発生回路と、電
池温度検出回路に発生する電圧を基準電圧とし脈流電圧
よりなる入力電圧全分圧して得られた比較入力電圧と前
記基準電圧とを比較して基準電圧を比較入力電圧が越え
る期１’７１Ｊ出力を発生する′１１を圧比較回路と、
該電圧比較回路の出力発生によってオフされるまで脈流
電圧に応じた出力電圧をスイッチング素子のゲートに印
加するトリフ］信号発生回路と、前記被充電用電池金力
ソードに挿入して被充電用電池の電圧とゲートに印加さ
れる電圧とを比較して電池電圧が低くてゲート電流が流
れるとトリ力されてオンし充電々流を被充電用電池に流
す上記スイッチング素子とを有し、スイッチング素子、
トリ力信号発生回路、電圧比較回路の温度特性を充電器
内の温度変化に対して零とするとともに、電圧比較回路
の動作を電池温度に対応して変化する充電完了時の電池
電圧に応じた温度特性を有するように電池温度検出回路
の温度特性全被充電用電池の温度特性に合わせて設定し
て成ることを特徴とする充電装置。