JPS60190129A - 充電回路 - Google Patents

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】 〔技術分野〕 不覚り］は蓄電池の充電量を他の電源からの重力供給に
よって高めるようにした充′屯回路に関するものである
。

〔背景技術〕

従来から入力電圧を２通ジに遠足できるようにした２厘
定格の充電器が種々提案されている。これらはＡＣ−Ｄ
Ｃ変換器とＤＣ−ＤＣ変換器とを具備しておシ、前者は
整流器を具備し、後者は高周波発振回路と高周波トラン
スとを有し、高周波トランスの出力電圧を整流して蓄電
池を充電している。かかる充電器において、入力１ｕ圧
を例えばＡＣｌｏｏＶ、、！：ＡＣ２２０Ｖ（Ｄ２ｊｔ
Ｎ格とした場合には、異なった入力端子が印加されても
出力電流がはＰｔ一定になるようにするために１高周波
発振回路に向い入力端子が印加されたときには鍋周波ト
ランスの人力を絞るようにしているものである。ところ
で上述のようなＡ　Ｃ−Ｄ　Ｃ＆挨器とＤＣ−ＤＣ変換
器とを有する２重定格の光電器においては、部品点数が
増えてコスト高になるという問題があり、また高周波発
振回路や高周波トランスを用いているために高周波ノイ
ズが発生し、ラジオやテレビ等に受信障害を起こしやす
いという問題があった。特にカーバッテリを電源として
光電を行なう場合（この場合にはＡＣ−ＤＣ変換器は省
ける）には、光電中はカーラジオが聞けなくなるという
状態になりやすいという問題があった。またかかる従来
例にあっては蓄電池の充電状態を検知するだめに蓄電池
の一方の端子が入力側につながることになるので光電器
に用いる高周波トランスの１次側と２次側とを絶縁分離
することが難しいという問題もあった。

充電器としてもう１つの方式は、商用電源重圧をトラン
スにて降圧し整流した電源、またはカーバッテリ等の低
圧の電源から充電制御素子を介して蓄電池を充電する方
式である。この方式では充電制御素子は光電電流の太き
芒を設足したシ、あるいは蓄電池の充電状態に応じて充
電電流の大きさを切り換えたりする機能を有している。

すなわち、従来から蓄電池を急速充電する場合には充電
初期に大きな充電電流によシ蓄電池を光電し、蓄電池の
充電状態を蓄電池の所定の充電電圧により検出し、その
検出後に大きな光電電流を遮断したり、あるいは小さな
充電電流に切り換えるようにしていたものであるが、充
電制御素子はこのような充電電流の切り換えを行なう機
能等を有しているものである。かかる方式の充電器にお
いて、通常時とは異なる高い足俗の入力電圧がインプッ
ト式れる七、充電電流が増加したり、あるいは充電電流
を設足している充電制御素子にかかる電圧が増加して、
この素子における電力損失が大きくなシ、またトランス
における電力損失も大きくなって発熱量が大きくなると
いう問題があった。このために、２Ｍ定格とするために
は大きな放熱板やトランスを必袂とし、光電器の形状が
大きくなるという問題があった。

ところで、ＡＣｌｏｏＶＣ）器具ＫＡＣ２００Ｖの電源
電圧を印加することはコンセントの形状が異なるために
通常はほとんど起こシえない。このため、上述の充電制
御素子をＭする方式の充電器においては通常時とは異な
る高い入力電圧が入力されたときには、温度ヒユーズや
電流ヒユーズが切断式れるようにして充電電流を遮断し
、光電器が発火、発煙、熱変形等を起こさないうちに充
電器としての機能を安全に停止せしめるようにしている
ことが多い。しかしながら最近は海外旅行者向けに各種
のコンセントに対応できるづラジアタッチメントが市場
に出始めておシ、通常時とは異なった定格の電圧が印加
される機会が増えている。まだ車のバッテリから充電を
行なう充電器においては、はとんどの車が１２Ｖのバッ
テリであるのに対し、大型トラック等は２４Ｖのバ・ν
テリを使用して計り、しかもシガーライタ一部の形状は
１２Ｖ用のものと同形であるので、１２ｖの定格の光電
器に２４Ｖの電圧を間違って印加する可能性がある。同
様に寒冷地では寒さの中でニシジンの始動を各局に行な
えるようにするためにもう１つのバッテリを直列に付加
して２４Ｖとして使用するユーザも見受けられ、通常時
とは異なる高い定格の電圧が充電器に印加される機会が
増えている。

〔発明の目的〕

不発明は上述のような点に鑑みて為されたものであシ、
通常時とは異なる高い定格の電圧が人力された場合でも
ヒユーズ等の切断を伴うことなく充電制御素子の損傷を
防止できるようにした充電回路を提供することを目的と
するものである。

〔発明の開示〕

以下本発明の構成を図示実施例について説明する。第１
図乃至第３図は本発明のそれぞれ別の実施例に係る光電
回路の回路図である。上記各図に示すように、本発明は
入力端子Ｖｉｎが通常時とは異なる高い″電圧となった
ときに、これを検出するための過電圧検出回路ｉｌ＋を
有しており、過大な入力端子が検出されると充電ｔｊＩ
Ｊ御素子（２）によって制御をれる充電電流を遮断した
り、あるいは細流充電状態に切り換えたりするものであ
って、これによって充電制御素子（２）の破損を防止で
きるようにしているものである。上記各図において、（
３）は充電の児ｒを電池電圧の上昇によって検知する充
電完了検知回路であシ、蓄電池Ｂの端子電圧および電池
温度センサ（４）の出力を入力されている。（５）は充
電完了検知回路（３）の恢知出力にて動作を開始するタ
イマ回路である。筐だ（６）および（７）は−それぞれ
相異なる基準電圧を発生する基準電圧発生回路である。

入力電圧Ｖｉｎけ充電電流設足抵抗（９）と充電制御素
子（２）とを介して蓄電池Ｂに印加されるようになって
いる。充電制御素子（２）はＰＮＰ形のトランジスタＱ
１とＮＰＮ形のトランジスタＱ２とを上記各回路図に示
すよう忙接続して構成烙れている。

また充電電流設廻抵抗（９）は抵抗Ｒ□よりなり、上記
トランジスタＱ２のコレクタ忙接続されている。基準電
圧発生回路（７）はレベルシフト用のタイオードＤ工よ
りなり、そのレベルシフトされた電圧は、基準電圧発生
回路（６）に入力されている。−万、基準電圧発生回路
（６）は、可変抵抗ＶＲと抵抗Ｒ２および抵抗Ｒ３から
なる電圧分圧回路を有しておシ、ＱＪ［抵抗ＶＲと抵抗
Ｒ２との直列回路の両端に印加される電圧はツェナタイ
オードＺＤ、と充電表示用の発光タイオードＬＥＤとの
直列回路にて定電圧化烙れるようになっている。このツ
ェナタイオードＺＤ１と発光タイオードＬＥＤとの直列
回路の両端にはトランジスタＱ３が並列的に接続されて
おり、トランジスタＱ３がオンのときにはムエ変抵抗Ｖ
Ｒと抵抗Ｒ２との直列回路の両端間の電位差はほとんど
０となり、したがってこの場合には基準電圧発生回路（
７）のタイオードＤ＋’によってレベルシフトされた電
圧がそのまま基準電圧発生回路（６）の出力電圧となる
。一方、トランジスタＱ３がオフのときには、ツェナタ
イオードＺＤ、と発光タイオードＬＥＤとの直列回路の
両端電圧を可変抵抗ＶＲと抵抗Ｒ２とによって分圧した
電圧を、タイオードＤ、にょってレベルシフトした電圧
に重畳した電圧が基準電圧発生回路（６）の出力電圧と
なる。トランジスタＱ３のオンオフ状態は抵抗Ｒ４，Ｒ
５よシなる電圧分圧回路の出力忙よってオンオフ制御て
れるものである。

このトラ：／、；スタＱ３のベースコレゲタ間には誤動
作防止用のコンデンサＣＩが並列的に接続きれている。

次にタイマ回路（５）はタイマＩ　Ｃ（ＴＭ）を有して
おり、このタイマＩ　Ｃ（ＴＭ）の電源電圧入力端子■
には、抵抗Ｒ６とツェナタイオードＺＤ２およびコンデ
ンサＣ２よりなる矩型圧発生回路の出力電圧が印加され
ている。タイマＩ　Ｃ（ＴＭ）のスタート信号入力端子
■には充電完了検知回路（３）の出力が入力をれている
。筐たこのスタート信号入力端子■は抵抗Ｒ７を介して
コンデンサＣ２に接続筋れており、したがってスタート
信号入力端子■は抵抗Ｒ７を介してＨレベルにづルアッ
づ式れているものである。

可変抵抗Ｒ８とコンデンサＣ３との直列回路よりなる時
短数回路はタイマＩ　Ｃ（ＴＭ）の発振周波数を決足す
る回路であり、タイマＩ　Ｃ（ＴＭ）の電圧出力端子■
から出力される電圧を印加されている。また抵抗Ｒ８と
コンデンサＣ３との接続点はタイマＩ　Ｃ（ＴＭ）の端
子Ｑを介してＩＣ内部の発振回路につながっている。端
子■はアース端子、端子りはリセット端子であり、リセ
ット端子■にはトランジスタＱ４の出力が接続筋れてい
る。さらに端子＠はタイムアツプ出力を生じる出力端子
であり、コンパレータＣＰ２のプラス側入力に接続筋れ
ている。コンパレータＣＰ２のマイナス側人力にはタイ
マＩ　Ｃ（ＴＭ）の電圧出力端子■から出力される電圧
が印加σれており、この電圧出力端子■は、ノイズ吸収
用のコンデンサＣ１を介してアースされている。なおタ
イマＩ　Ｃ（ＴＭ）の出力端子■とスタート信号入力端
子■との間には、タイオードＬ）２が上記各図に図ツバ
ぜる方向に接続されている。次に充電完了検知回路（３
）は電圧出力Ｉ　Ｃ（ＶＸ）を有しており、この電圧出
力Ｉ　Ｃ（ＶＸ）は抵抗Ｒ０、ＲＩＯおよびＲ１＋の分
圧比によって定まる電圧をコンパレータＣＰ、のマイナ
ス側入力に供給している。コンパレータＣＰ、のプラス
側入力には蓄電池Ｂの電池電圧が抵抗ＲＩ２を介して印
加８れている。また電圧出力Ｉ　Ｃ（ＶＸ）から出ヵさ
れる電圧は抵抗ＲＩ３および可変抵抗Ｒ１４を介して電
池パック（ｌＯ）に供ｉ＠きれており、電池パック（１
０）が接続きれていないときには、ツェナタイオードＺ
Ｄ。

に印加８れる電圧が扁くなってツェナタイオードＺＤ４
が導通するようになっている。電池パック（１０）が接
続されているときには、電池温度検出用のタイオードＤ
ＴＩ、ＤＴ２と抵抗Ｒ６との直列回路が接続されるので
ツェナタイオードＺＤ、に印加される電圧は低くなり、
ツェナタイオードＺＤ、は非導通状態となる。電圧出力
Ｉ　Ｃ（ＶＸ）は、上記タイオードＤＴ＋、ＤＴ２を含
む電池温度センサ（４）Ｋて検知でれた電池温度に応じ
て適宜補正された電圧を出力し、コンパレータＣＰ、に
供給するものである。コンパレータＣＰ、け蓄電池Ｂの
電池電圧が電圧出力Ｉ　Ｃ（ＶＸ）から出力される電圧
よりも高くなったときには出力がＨレベルになるもので
ある。第１図の充電回路にあっては電池パック（ｌＯ）
が外れた場合には、上述のようにツェナタイオードＺＤ
４が導通状態となり、抵抗Ｒ１５、Ｒ１６を介して流れ
るベース電流によってトランジス５　Ｑ４、’Ｑｓがオ
シするものである。また入力電圧Ｖｉｎが異常に筒くな
つだ場合にも、ツェナタイオードＺＤ３が導通するから
トランジスタＱ１１、Ｑ５がオシするようになっている
。トランジスタＱ４がオンすると、タイマＩ　Ｃ（ＴＭ
）のリセット端子■がＬレベルにプルタウンされるので
、タイマＩＣ（ＴＭ）がリセットされる。１だトランジ
スタＱ５がオンすると、タイマ回路（５）の出力が強制
的にＬレベルにづルタウンされるので、トランジスタＱ
３がオンして充電制御素子（２）が細流充電（トリクル
充電）状態になるものである。第２図の充電回路にあっ
ては第１図回路のトランジスタＱ５に代えてサイリスタ
Ｑ６を用いており、一旦過大な入力電圧が検出された場
合にはその後はサイリスタＱ６はオン状態に保持されて
細流充電状態を維持するようになっている。さらに第５
図の充電回路にあっては第１図回路におけるトランジス
タＱ５のコレクタと電源ラインとの間に抵抗Ｒ１７、Ｒ
１８よりなる電圧分圧回路を接続し、過電圧検出時にト
ランジスタＱ５がオンしたときには、抵抗Ｒ１７に発生
する電圧にてトランジスタＱ７をオン状態とし、抵抗Ｒ
２と抵抗Ｒ３との接続点の電圧をづルアツづして、充電
制御素子（２）を非導通とし、充電電流を遮断するよう
にしたものである。

以下、上記各実施例における蓄電池充電時の動作を順を
追って説明する。ます光電初期の段階においては、タイ
マＩ　Ｃ（ＴＭ）は電源投入と同時にリセットがかかり
、動作できる状態となるが、電池電圧が低いので充電完
了検知回路（３）の出力はＬレベルとなり、タイマ回路
（６）におけるタイマＩＣ（ＴＭ）の動作を停止させる
ものである。タイマＩＣ（ＴＭ）の出力端子■はこの状
態ではＨレベルであシ、コンパレータＣＰ２の出力もＨ
レベルとなシ、基準電圧発生回路（６）のトランジスタ
Ｑ３はオフになる。しだがって基準電圧発生回路（６）
の出力電圧は、ツェナタイオードＺＤＩと発光タイオー
ドＬＥＤ、！−の直列回路の両端間に生じる電圧を可変
抵抗ＶＲと抵抗Ｒ２とにより分圧しだ電圧を、タイオー
ドＤ１によってレベルシフトした電圧に重畳した電圧と
なり、充電制御素子（８）は定電流で蓄電池Ｂを充電す
るものである。可変抵抗ＶＲのタイオードＤ、に近い側
の抵抗値をゐ、抵抗Ｒ２に近い側の抵抗値をＲｂとする
と、基準電圧発生回路（６）から出力きれる基準電圧Ｖ
ｒｅｆは、Ｖｒｅｆ　＝Ｖｐｘ＋　Ｖｘ　−Ｒａ　／　
（Ｒｂ　＋　Ｒ２）となる。ただし、ＶＤＩはタイオー
ドＤ１は順方向電圧降下Ｎ　ｖｘはツェナタイオードＺ
Ｄ、と発光タイオードＬＥＤとの直列回路の両端電圧で
ある。上式から明らかなように上記各実施例にあっては
トランジスタＱ１のベースエミッタ聞電圧ＶＢＥの温度
勾配による充電電流の変化をタイオードＤ！の順カ回電
圧ｖＤｌの製置勾配によって打ち消すことができ、した
がって光電電流が温度変化によっては変化しないように
なっているものである。次に光電が進んで電池電圧が上
昇すると、光電光ｒ検知口ｒ−４＋３１の出力がＨレベ
ルとなシ、タイマ回路（６）のタイマＩＣ（ＴＭ）が動
作を開始する。このときにはタイマＩＣ（ＴＭ）の出力
端子■は１だＨレベルのままであるが、タイマＩ　Ｃ（
ＴＭ）の、Ｒ足時間が経過すると、タイマＩ　Ｃ（ＴＭ
）の出力端子■はＬレベル釦変化する。これによって〕
ンパレータｃＰ２の出力がＬレベルになるからトランジ
スタＱ３がオンになる。したかって基準電圧発生回路（
６）の出力電圧は、タイオードＤ１によってレベルシフ
トされた電圧のみとなり、光’４制何素子（２）を流れ
る電流は小でくなる。

かかる細流充電状態における充電電流も足電流化されて
おり、入力端子Ｖｉｎや電池電圧ＶＢの変動に１は影響
されないものである。またトランジス′３Ｑ１、Ｑ２の
ベースエミッタ間電圧ＶＢＩＣの温度勾配もタイオード
Ｄ１の順方向電圧′降下ＶＤＩの温度勾配によって打ち
消でれるので、湿層変化による変動が生じない安定した
末期電流が得られるものである。

〔発明の効果〕

本発明は成上のように構成されており、蓄電池と電源と
の間に直列的に接続された充電制御素子と、充電制御素
子の制御極に基準電圧を与えて充電電流を設層する基準
電圧発生回路と、電源の電圧が平水時の電圧よりも高い
ときに過電圧検出出力を生じる過電圧検出回路とを有し
、過電圧検出出力があるときには上記充電制御素子の制
御極に与える基準電圧全低減して、光電制御素子に流れ
る電流を遮断乃至低減するようにしたものであるから、
平常時の入力端子よりも高い入力電圧が間違って印加さ
れても過電圧検出回路の検出出力によって充電制御素子
の制御極に流れる電流を遮断乃至低減せしめることがで
き、したがってヒユーズ等の切断を伴うことなく充電−
ｊ御素子の損傷を防止ず゛ることかできるという効果を
有するものである。なお実施例の説明において述べたよ
うに過電圧検出回路としてツェナタイオードの導通時に
ターンオンされるサイリスクを有するものを用いれば、
一旦過電圧を検出した場合には入力端子をぜ口に戻さな
い限りサイリスクがオフしないので、さらに安全である
。また基準電圧発生回路におけるツェナタイオードと直
列に充電表示用の発光ダイオードを接続した場合には、
発光タイオードによって充電状態を表示すると共に定電
圧を発生せしめることができ１、また過電圧を検出して
基準電圧が低下したときには発光タイオードが消灯する
ので異常を表示することができて好都合なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は不発明の一実施例の回路図、第２図は不発１刀
の他の実施例の回路図、第３図は不発明のさらに他の実
施例の回路図である。 （１）　Ｉｄ　ｐｍ　ｆｌｌ　Ｉｆ　検出回路、（２）
は充電ｔｔｔｌｊ　（７ｍ索子、＋６１　＋７１は基準
電圧発生回路、Ｂは蓄電池、ＺＤ、はツェナタイオード
、Ｑｓはトランジスタ、Ｑ６はサイリスタ、ＬＥＤけ発
光タイオードである。 代理人　升理士　石　１）長　七

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）蓄電池と電源との間に直列的忙接続さｎた充電制
   御素子と、光電制御素子の制御極に基準電圧を与えて充
   電電流を股尾する基準電圧発生回路と、電源の電圧が平
   常時の電圧よりも高いときに遍心圧検出出力を生じる過
   電圧検出回路とを有し、過電圧検出回路があるときＫは
   上記充電制御素子の制＃憔に与える基準電圧を低減して
   、光電制御素子に流れる電流を遮断乃至低減するように
   して成ることを％徴とする光電回路。
2. （２）過電圧検出回路は、平常時の電源の電圧よシも高
   いツェナ電圧をＭするツェナタイオードと、ツェナタイ
   オードの導通時にオン制御はれるトランジスタとから成
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１ＪＪ４記載の充
   電回路。
3. （３）過電圧構出回路は、平常時の電源の電圧よりも高
   いツェナ電圧を有するツェナタイオードと、ツェナタイ
   オードの導通時にターンオンδＢるサイリスタとから成
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の充゛覗
   回路。
4. （４）基準電圧発生回路は′７Ｅ電圧を兄生せしめる素
   子として発光タイオードを含むことを特徴とする特許請
   求の範囲第１追記戦の光電回路。