JPS6013440A

JPS6013440A - 充電器

Info

Publication number: JPS6013440A
Application number: JP12078983A
Authority: JP
Inventors: 雅裕稲庭; 俊鈴木; 洋一小川; 長原　和行
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 1983-07-01
Filing date: 1983-07-01
Publication date: 1985-01-23

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、シール形鉛蓄電池等の二次電池の充電を行な
う充電器の蓄電池での接続に関するものである。

充電器の制御回路内に限時定電圧制御回路等を備え、自
動的に蓄電池の急速充電が終了するようにした充電器に
於いては、蓄電池が充電器から解放された状態で限時定
電圧制御回路をリセット状態に置き、かつ蓄電池を充電
器に接続した時、限時定電圧制御回路の制御動作を確実
に開始させる必要がある。

このため従来の光電器に於いては、充電器側に充電用の
プラス端子、マイナス端子の２個の端子に加えて限時定
電圧制御回路の入力端となる電圧検知端子の３個の端子
を設け、一方蓄電池の側に於いても上記各々の充電用端
子に対応して接触するプラス端子板とマイナス端子板の
他に、電圧検知端子と接触し、蓄電池内部でプラス端子
板で接続された蓄電池電圧出力端子板の３個の端子板を
設け、蓄電池を充電器に接続した際、充電器のプラス端
子及び電圧検知端子が蓄電池のプラス極に接続されるよ
うにしていた。

しかしながらかかる接続方法に於いては、蓄電池の一端
部に３個の端子を並べて設ける構造となるため、蓄電池
の形状をある程度以上細長くすることが困難となり、承
知の通り蓄電池内部のデッドスペースが増し、蓄電池の
容積効率を向上させることができなかった。

本発明の目的は、上述した従来技術の欠点をなくシ、こ
の種の充電器と蓄電池との接続に於いて、限時定電圧制
御回路の制御動作を確実に開始させる機能を阻害するこ
となく、蓄電池側の端子板をプラス端子板及びマイナス
端子板の２個にし、蓄電池の形状を細長くすることを可
能にし、蓄電池の容積効率を向上させることにある。

本発明は、蓄電池の１つのプラス端子板に対して充電器
の互いに独立した電圧検知端子及びプラス端子が、蓄電
池の充電器への挿入時に互いに接続されるようにしたも
のである。

本発明の具体的実施例を図面を用いて詳細に説明する。

第１図は本発明になる充電器を充電中の蓄電池と共に示
した部分断面図、第２図は充電器の内部を詳細に示した
図、第３図は第１図の断面Ａ−Ａに沿って蓄電池を装着
しない状態で端子部を見た↓ 部分断面図、第４図は充電器に用いる蓄電池を示した斜
視図である。第５図は本充電器の電気回路図、第６図及
び第７図は充電特性及び各部の温度上昇、動作状態を模
擬的に示した充電状態図である。

まず本充電器の構成について説明すると、第１図に於い
てｌは充電器全体を示し、２はケース、３は蓄電池、４
はトランス、５はケース２の下部に設けられ蓄電池３の
底部の温度を検出する感温抵抗器、６は同様の場所に設
けられ蓄電池３が異常温度上昇した際にそれまでの閉状
態から開状態となる感温スイッチである。７は蓄電池３
の底部　゛と感温体５．６の間に設けられケース２に貼
付された薄い金属板であり、蓄電池３の熱を効果的に感
温体に伝達させる機能を持つ。８′は蓄電池３の端子板
、９は端子板８に沿ってスライド可能なセーフティカバ
、幻は充電器ｌの給電用端子であり、端子板８と接触し
ている。■は電源コードである。

第２図に於いて、８ａ、８ｋ）は第１図に於ける蓄電池
３の端子板８を詳細に示したものであり、それぞれマイ
ナス端子板、プラス端子板であり、同様に、ｌ［有］、
１０ｂ１シは充電器ｌ側の給電用端子を詳細に示したも
のであり、それぞれマイナス端子、プラス端子、電圧検
知端子である。毘は充電器１の内部に組込まれた制御回
路部であり、この中に於いて、’ｍはパワートランジス
タ、具はパワートランジスタＢの冷却フィン、５はプリ
ント基板追から引出された感温抵抗器５のリード線であ
る。

第３図において、１７は蓄電池３を充電器１に挿入する
際セーフティカバに当接する突起であり、あは端子ｐと
ｌＤｒ、の間に介して設けられたバリアである。

第５図において、１００は蓄電池３の充電制御回路全体
を示し、扮は降圧トランス、力はトランスＢの１次巻線
中に埋め込まれトランス１９が異常温度した際に溶断す
る温度ヒユーズ、２はトランスｐの２次巻線のセンタタ
ップ出力端子に接続された過電流遮断用電流ヒユーズで
あり、２２．２３はそれぞれトランスｐの２次側出力を
整流するダイオードである。ダイオード２２．２３、パ
ワートランジスタ１３、蓄電池３、感温スイッチ６、電
流ヒユーズ２Ｉは互いに直列に接続され蓄電池３の充電
回路を形成する。冴は充電回路の平滑用第１のコンデン
サ、２５はコンデンサ２４に並列に接続された放電用抵
抗器である。２６．２７はそれぞれトランスυの２次側
出力を整流し、蓄電池３の充電回路とは別個の電源回路
を形成するダイオードであシ、２８は平滑用第２のコン
デンサ、２９は本実施例に於いては発光ダイオードから
成る充電表示灯、加は発光ダイオード２９の点灯を制御
するトランジスタ、３１はトランジスタＪのベース電流
制御用抵抗器、３２は発光ダイオードの順方向電流を制
限する抵抗器である。発光ダイオード３０は、第２のコ
ンデンサ２８の充電電圧が第１のコンデンサ２４の充電
電圧工りも高い場合にトランジスタ３１にベース電流が
流れて点灯するようになっている。３３は第２のコンデ
ンサ甜の充電電圧によって駆動されるトランジスタ、３
４はトランジスタ出のベース電流制限用抵抗器であり、
トランジスタ３３は電流コード１１が図示しない交流電
源から切り離され充電制御回路１００が非動作状態にあ
る時、蓄電池３が電圧検知端子１０Ｇを介して放電され
るのを防止する。３５はパワートランジスタ１３にベー
ス電流を供給する抵抗器、３６はパワートランジスタ１
３の出力電流を定電流にするためのベース電流制御用ト
ランジスタ、３７は蓄電池３の充電回路に挿介して設け
られた電流検出用シャント抵抗器、３８は定電流制御が
不安定となり発振するのを防止するだめのコンデンサで
ある。３９は蓄電池３をトリクル充電するための抵抗器
であり、４０．４１は逆流阻止用のダイオードである。

次に１０１で限時定電圧制御回路を示し、４２はパワー
トランジスタ１３のベース電流を制御し、蓄電池３に定
電圧を給電するための演算増幅器等の増幅器であり、４
３．４４は感温抵抗器５と共に互いに直列に接続されそ
の両端をトランジスタ３３を介して蓄電池３に並列に接
続された抵抗器、半固定抵抗器であり、演算増幅器４２
の反転入力端には蓄電池３の充電電圧を分圧した電圧が
印加されている。同様にして、４５．４６は互いに直列
に接続されその両端を蓄電池３の両端に接続された抵抗
器とツェナーダイオードであり、ツェナーダイオード４
６のツェナー電圧は演算増幅器４２の非反転入力端に基
準電圧として与えられている。４７は演算増幅器４２の
出力端にそのベースを接続されたトランジスタであり、
逆流阻止ダイオード４８を介してパワートランジスタ１
３のベース電圧を制御している。４９はタイマ用コンデ
ンサ５０の充電を制御する比較器であり、５１．５２け
それぞれ互いに直列に接続されその両端をツェナーダイ
オード４６に並列に接続された抵抗器であり、その接続
端は比較器４９の非反転入力端に接続され、該入力端に
ツェナーダイオード４６の電圧を一部分圧した基準電圧
を印加する。比較器４９の反転入力端は演算増幅器４２
の反転入力端に接続されている。、５３は逆流阻止用ダ
イオード、５４ハコンデンサ５０の充電電流制限用抵抗
器、５５ハコンデンサ犯の放電用抵抗器である。

５６はタイムアツプ時にツェナーダイオード４６の両端
を短絡し、演算増幅器４２の非反転入力端の印加電圧を
降下させるだめのタイマ用比較器であり、該比較器５６
の反転入力端は互いに直列に接続された抵抗器５７．５
８の接続端に接続され、蓄電池３の充電電圧を適当に分
圧した比較用基準電圧が印加されており、該比較器５６
の非反転入力端はコンデンサ５０の充電電圧が印加され
ている。５９はツェナーダイオード４６のブトドと比較
器かの出力端の間に接続され比較器５６のＯＶの出力に
よって駆動され、ツェナーダイオード４６を短絡するト
ランジスタであり、６０は逆阻止ダイオード、６１はト
ランジスタ５９が充電制御回路１００の起動時、比較器
５６のＯｖの出力によって駆動されるのを防止するベー
ス電圧積分用コンデンサ、６２は該トランジスタ６エに
ベース電流を供給するだめの抵抗器である、。

６３は蓄電池３の充電電圧が異常に低い場合、パワート
ランジスタ１３０ベース電流ヲバイパスし、該トランジ
スタＢを非導通状態に保ち蓄電池３への給電を防止する
トランジスタであり、６４はトランジスタ６３０ベース
電流供、船用抵抗器、６５はトランジスタ６３のベース
電流を制御するトランジスタであり、６６は蓄電池３の
充電電圧を検知し、トランジスタ６５を制御するツェナ
ーダイオード、６７ハ抵抗器である。錫は逆流阻止用ダ
イオードである上記の構成に於いて、充電器１に蓄電池
３を挿入すると、突起１７がセーフティカバ９に当接し
、該カバ９は第１図の矢印Ｂの方向にスライドされ、プ
ラス端子板８ｂが露出すると共に該端子板８ｂは充電器
１のプラス端子１０［Ｊ、電圧検知端子１０Ｇと接触す
る。蓄電池３のマイナス端子板８αは充電器ｌのマイナ
ス端子と接触する。この時蓄電池３の底部は端子板８が
充電器１の端子］Ｏから受ける弾発力と蓄電池３の自重
によって薄い金属板７を介して感温抵抗器５及び感温ス
イッチ６に良好な密着状態を得るので、充電中に温度上
昇が最も高くなる蓄電池３の底部の熱は効果的にこれら
の感温体に伝達される。

充電器１の端子ｐと１ｏｃの間に設けられたバリア１８
は、該２つの端子が互いに接触しない様間隙を保たせ、
またごみ、塵等の付着による端子間の絶縁不良を防止す
ると共に、蓄電池３の誤った逆方向の挿入の際に蓄電池
３の角部讃に当接させ、端子１０の変形、破損を防いで
いる。

ここで、蓄電池３の１つのプラス端子板８ｂに対して充
電器１の側でプラス端子１０ｂと電圧検知端子１０Ｇの
２つの端子が接触するようにし、蓄電池３に充電器１の
側の端子組の数に相当する個数の端子板を設けないのは
、次の理由による。すなわち、第４図の蓄電池３に於い
て最も容積効率を高くするためには、矢印Ｃから見た投
影面積を小さくする必要があり、その結果、蓄電池３の
形状は細長いものとなるが、蓄電池３の側に於いて充電
器ｌの各端子】０に対応する端子板８を同一端に並べて
配置するのが困難となるからである。

なおここで、電源コード１１を交流電源に接続せず、充
電器ｌに蓄電池３を挿入した状態では、トランジスタ３
３にはベース電流が流れず該トランジスタは非動作状態
にあり、限時定電圧制御回路１０１には駆動電流が流れ
ないため、限時定電圧制御回路はリセット状態を保つ。

また、充電器１に蓄電池３を挿入せず、電源コード１１
を交流電源に接続しておいても、充電器１のプラス端子
１０ｂと電圧検知端子１００は切シ離されているため、
限時定電圧制御回路１０１にはプラス端子肋の出力電圧
が印加されず同様にリセット状態を保ち、限時定電圧制
御回路１０１は、電源コード■が交流電源に接続され、
かつ充電器１に蓄電池３が挿入された時確実に制御動作
が開始されるようになっている。

電源コード１１を交流電源に接続すると、第６図で示し
た如く、充電初期は定電流充電制御、充電終期は限時定
電圧充電制御が行なわれ、蓄電池３は短時間に完全充電
状態となり、その後は、トリ　□クル充電によ如充電が
継続される。

第５図を参照すると、まずトランジスタ３３ニベース電
流が流れ、該トランジスタ３．のコレクターエミッタ間
の電圧はほぼＯｖに降下し、トランジスタ３３のコレク
タ電位は蓄電池３のマイナス端子板と等しくなり、演算
増幅器４２の反転入力端には蓄電池３の正確な充電電圧
を分圧した電圧が印加されると共に、演算増幅器４２、
比較器４１５６等に駆動電圧が印加され、充電制御（ロ
）路１００は動作を開始する。

充電初期の蓄電池３の充電電圧■が所定の電圧■０に達
するまでは、パワートランジスタ１３［シャント抵抗器
３７、トランジスタ３６等の作用によって定電流制御が
行なわれ蓄電池３は急速に充電される。この状態に於い
ては、演算増幅器４２０反転入力端にガロわる蓄電池３
の充電電圧Ｖを分圧した電圧Ｖ′は、ツェナーダイオー
ド６のツェナー電圧Ｖｚに対してＶ’　（Ｖｚの関係に
あシ、演算増幅器４の出力端からはほぼ該増幅器心の駆
動電圧に等しい電圧が出力され、トランジスタ４７は遮
断状態に保たれる。同様にして比較器４９の非反転入力
端に加えられる電圧は、ツェナー電圧ｖ乞を分圧したこ
れよりも若干低い電圧Ｖ〆でありＶ’　（Ｖｅ’の関係
にあるから、比較器船の出力端も高レベルの電圧出力と
なり、タイマ用コンデンサ団の充電電圧Ｃｖは、抵抗器
５４の値と該コンデンサの容量で決まる時定数でほぼ比
較器４９の出力電圧まで上昇する。

充電が進行し、蓄電池３の充電電圧■が所定の値■に達
すると、まず■’＝■７となり、比較器４９の出力端の
電圧出力は反転し○Ｖとなり、タイマ用コンデンサ５０
は抵抗器５５を介して放電を開始し、以後充電電圧ＣＶ
は徐々に低下する。（第６図の時刻ＴＩ）。この時点に
於いては演算増幅器４０入力端は未だｖ′〈１の関係が
保たれているので、依然トランジスタＣは遮断状態を維
持し、更に短い時間の間蓄電池３は急速な定電流充電制
御が行なわれる。蓄電池３の充電電圧■が所定の値■に
達すると、Ｖ’＝ｓとなり、演算増幅器４２の出力端の
電位は定電圧制御を行なうべく下降し、トランジスタη
ハ導通を開始し、パワートランジスタｐは蓄電池３に対
して定電圧充電制御を行ない、以後充電電圧工は漸時減
少する。（時刻Ｔ２　）蓄電池３の充電量が前回放電量
に対してほぼ１００チを超える頃（時刻〕）、充電電流
は遣〕まで下降すると、平滑用第１のコンデンサ冴の脈
動する充電電圧は第２のコンデンサ２８の充電電圧に上
昇接近し該２つのコンデンサの充電電圧がほぼ等しくな
るため、トランジスタ３０のベース電流は消失し該トラ
ンジスタ３０は遮断状態に移行するから、発光ダイオー
ド２９は消灯し、使用者は蓄電池３の充電状態を判別す
ることができる。

蓄電池３の充電量が前回放電−量に対してほぼ１０５　
％を超え完全充電が完了する頃（時刻Ｔ４）、タイマ用
コンデンサ５０の充電電圧ａＶは比較器５６の反転入力
端の電圧よりも低くなり、該比較器５６の出力端の電圧
出力はこれまでの高レベルからＯＶに反転しトランジス
タ５９のエミッタ電位を下げる。これによってトランジ
スタ５９は導通状態に反転し、ツェナーダイオード小の
両端は短絡され、演算増幅器氾のパワートランジスタ邦
へノ定電）Ｅ制御指示電圧は０■となり、パワートラン
ジスタ］３は以後遮断状態となり、蓄電池３は抵抗器３
９を介してトリクル充電が行なわれる。

ここで、蓄電池３の充電途上における検知所定電圧ｖＯ
１■１及び充電終期電圧■２は、蓄電池３の底部に設け
られた正の抵抗温度特性を持つ感温抵抗器５が常時、正
確に蓄電池３の充電時の温度を検出しているため、常に
最適な値となる。すなわち、蓄電池３は充電時の温度に
対応して低温時にはＶｌ、Ｖｌ、Ｖ２は高く、逆に高温
時には低い値に自動的に設定され、いかなる温度に於い
ても常に完全な充電が可能である。更に第６図を参照し
、充電中の蓄電池３の充電電圧■、底部の温度Ｔｏ、感
温抵抗器の温度コ及びパワートランジスタ３のケース温
度Ｔ２の関係を見ると、充電初期に於いては、感温抵抗
器５は蓄電池３の底部からの熱影響を受けるト共に、パ
ワートランジスタ１３を主な発熱源とする制御回路部刊
の熱がリード線５を介して伝達されるため、該抵抗器の
温度Ｔ１は蓄電池３の底部の温度コよりも高くなり、そ
の結果検知所定電圧■、■は低下し、充電中の蓄電池３
が高温雰囲気中にありしかも電解液が減少した寿命末期
のものであυ充電電圧が上昇しにくい場合でも、充電制
御回路１００はよシ確実に定電圧制御に移動でき、蓄電
池３の充電紙圧上昇不足による熱暴走が防止できる。

充電終期に於いては、定電圧制御により充電電流工が減
少するので、パワートランジスタ１３による発熱も低下
し、感温抵抗器５の温度ＴＯはほぼ蓄電池３の底部の温
度Ｔ１まで下降する。従って定電圧充電途上に於いて出
力電圧は漸時増加し、充電終期電圧■２は検知所定電圧
■よりも高くなり、蓄電池３の完全充電に至る壕での時
間を短縮できる次に充電制御回路１００の他の作用につ
いて説明する。

蓄電池３の充電完了後のトリクル充電状態に於いて、充
電器１と同一コンセントに接続された他の機器の起動等
による交流電源の瞬時電圧降下、或いは他の瞬時停電等
の交流電源の過度的な電圧低下が発生しても、トランジ
スタ田のベース電流はコンデンサ２８の充電電荷によっ
てとぎれることなく供給されるので、充電制御回路１０
０は充電動作を再開せず、これらの外部要因による蓄電
池３の不用な過充電が防止される。

蓄′屯池３が内部短絡した不良電池の場合、充電器】の
電圧検知端子１００とマイナス端子心の間には正常な電
圧が発生しないだめ、ツェナーダイオード６は導通せず
トランジスタ６は遮断状態、トランジスタ６３は導通状
態を保つだめパワートランジスタ１３のベース電流は該
トランジスタによってバイパスされ、充電制御［！、−
ＩＪ路１００は急速光電動作を開始しない。ゆえに、パ
ワートランジスタ１３の異常発熱等が発生せず、これら
の袂因による充電制御回路１００の破壊、故障は未然に
防止される。

充電制御回路］００内の構成部品の故障等によって、蓄
電池３の急速光電が停止せず過充電により蓄電池３の温
度が異常に上昇した場合には、蓄電池３の底部に設けら
れた感温スイッチ６が開放し充電が停止されるので、蓄
電池３の熱変形、内部電解液の電槽外部への飛散、火災
等の発生を完全、確実に防止することができる。

次に第７図を参照しながら既に満充電状態にある蓄電池
３を充電する場合について説明すると、充電電圧Ｖは充
電開始後急速に上昇し、充電制御回路１００は直ちに限
時定電圧充電制御に移行する。この時充電電流工も乃以
下に急激に減少し発光ダイオード２９は一旦点灯した後
速やかに消灯し、使用者はすぐさま蓄電池３が満充電状
態にあると判別でき、コードレス電動工具を用いた作業
を開始できる。またこの場合において、比較器４９の出
力端は短時間のうちに０■に反転するので、タイマ用コ
ンデンサ田の充電途上において放電が開始され、限時定
電圧充電の制御時間は短くなり、蓄電池３の余分な充電
が防止される。

本発明によれば、蓄電池の１個のプラス端子板に対して
充電器側に電圧検知端子とプラス端子の２個の端子を設
け、これらが充電器と蓄電池の接続に於いて互いに接続
されるようにしたから、蓄電池が充電器から解放された
状態で限時定電圧制御回路をリセット状態に置き、かつ
蓄電池を充電器に接続した時、限時定電圧制御回路の制
御動作を確実に開始させる機能を阻害することなく、こ
の種の充電器に使用する蓄電池の形状を細長くすること
が可能であり、蓄電池の容積効率を向上できるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

部を詳細に示した縦断側面図、第３図は第１図の断面Ａ
−Ａに沿って蓄電池を装着しない状態で端子部を見たＡ
−Ａ線断面図、第４図は本充電器に用いる蓄電池の斜視
図、第５図は本充電器の電気回路図、第６図及び第７図
は充電特性及び各部の温度上昇、動作状態を模擬的に夾
した充電状態図である。図において、３は蓄電池、１３はパワートランジスタ、
８ｂはプラス端子板、Ｄはプラス端子、ｌＯｃ、は電圧
検知端子、乾は増幅器、４６はツェナーダイオード、５
０はコンデンサ、５６は比較器、５９はトラン　゛ジス
タ、１０１は限時定電圧制御回路である。特許出願人の名称　日立工機株式会社第３図／７オ４図オを図オフｍ手続補正書（方式）１　事件の表示　昭和５８年特許願第１２０７８９号２
　発明の名称　充　電　器３　補正をする者事件との関係　特許出願人４　補正命令の日付昭和５８年１０月２６日２０８−

Claims

【特許請求の範囲】

蓄電池の光電？制御するパワートランジスタを備え、前
記蓄電池の充電電圧の分圧出力とツェナーダイオード等
から得られる基準電圧を差動増幅し前記パワートランジ
スタに定電圧制御信号を出力する増幅器と、前記分圧出
力が前記基準電圧の分圧出力以上になると放電を開始す
るコンデンサと、前記蓄電池の完全充電後であって該コ
ンデンサの充電電圧が所定値以下になると前記基準電圧
出力を短絡するトランジスタに駆動信号を出力する比較
器とから成る限時定電圧制御回路を設けたものに於いて
、充電器側に前記パワートランジスタの前記蓄電池への
充電出力端となるプラス端子と、前記限時定電圧制御回
路の前記蓄電池からの入力端となる電圧検知端子とを設
け、前記蓄電池を充電器に接続した時、前記プラス端子
と前記電圧検知端子が前記蓄電池のプラス端子板と互い
に接続されるよ、うにしたことを特徴とする充電器。