JPS6271434A - 充電式電気機器 - 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１ 本発明は電池を含む機器と充電回路を含むアダプタ部と
を分離して使用し岩、速充電ができる充電式電気機器に
関するものである。

【背景技術１ 従来、この種の充電式電気機器では急速充電を制御する
方法として次の２方法がある。一つは充電中の電池電圧
が充電が進むにつれて上昇°していくことから、この充
電完了の直前の電圧を検知して充電電流を減少させる方
法であり、もう一つは充電完了直前から電池温度が上昇
していくことから、この電池温度を検知し充電電流を減
少させる方法である。このうちで電池を過充電させず、
電池からの〃ス発生を起こさないためには前者の方が有
利である。そこで、電池電圧を検出して充電電流を減少
させる場合について説明する。ここで、電池を充電する
とき電池は第４図及び第５図に示す充電時の電池特性を
示す。まず第４図に示すように充電が進むに連れで徐々
に電圧が上昇し、完了直前から電圧が急に上がり出す、
そこで、この急に立ち上がった部分の例えばａ点を検知
して充電電流の制御を行うのが一般的である。第５図は
第４図の８０％充電点す及びピーク点Ｃの温度特性を示
す。この図から明らかなように充電時の電池電池は温度
によって変化するため、電圧検知を行うためには電池温
度により検出電圧を補正することが必要となる。そこで
、従来では電池を含む機器側と充電器を含むアダプタ部
とを分離している電気機器においては次のように構成し
ていた。まず一つは電池の温度を検出するものを機器に
収納し、温度を電気信号に変換してこの電気信号を接点
を通してアダプタへ伝え、また電池電圧は充電電流が流
れる筒所の接点で検出するようにしたもの、もう一つは
充電完了検出回路を機器側に収納し、電池温度と電圧と
を検知し、充電完了信号を接点を通してアダプタへ伝え
るものがあった。しかし、両方とも機器とアダプタとの
接点の数が増えるため、接点部の形状が大きくなり、ま
た３接点を確実に接続するために寸法公差が厳しくなり
、さらに電池を入れたａ器を防水等のため密閉する場合
接点が増えることにより、密閉するためのシール等が増
え構造が複雑となってコストが上がる。

しかも前者においては接触抵抗による影響があり、正確
な電池電圧の検出が難しいという問題があつた。そこで
、機器に電池、アゲブタに充電完了検出部を組み込むこ
とが考えられるが、この場合には接続のだめの接点は増
えないが、電池温度に応じた電圧で電池電圧の検出がで
きないため・広い温度範囲で充電制御かでｂない問題が
ある。

［発明の目的Ｊ 本発明は上述の点に鑑みて為されたものであり、その目
的とするところは、接続のための電気的接点を増やさず
確実に充電制御を行うことができる充電式電気機器を提
供することにある。

【発明の開示］ （実施例） 第１図は本発明の一実施例を示す図であり、交流電源１
を全波整流するダイオードプーリツノＲｅｒと、ダイオ
ードブリッジＲｅｆ出力を平滑する平滑用のコンデンサ
ＣＨと、平滑用コンデンサＣ１，出力を昇圧する充電回
路２とを光電アゲブタＡ側に内蔵するとともに、電池Ｂ
１と、電池Ｂ１の電圧を検出してアダプタＡ側回路の充
電回路を制御する過充電検出回路３とを機器Ｂｆｌｌｌ
に内蔵したものである。さらに詳しくは充電回路２はト
ランスＴ１スイッチングトランジスタＱ１、起動抵抗Ｒ
ｋ、発振コンデンサＣｂ、及びベース抵抗Ｒｂからなる
ブロッキング発振回路９と、スイッチングトランジスタ
Ｑ、のベース・エミッタ間に挿入され機器Ｂ側の過充電
検出回路３出力にてスイッチングトランジスタＱ１のス
イッチングを制御するトランジスタＱ２．Ｑ、、抵抗Ｒ
ｆ、Ｒｅ、及びホトカプラＰ　ＣのホトトランジスタＰ
Ｔとからなる制御回路７とで構成している。ここで、ト
ランスＴの２次巻線Ｌ２を出力巻線、３次巻線１４．を
帰還巻線とし、両巻線Ｌ　２　、Ｌ　ｙともに１次巻線
り、と電磁的に結合している。また過充電検出回路３は
２大巻＃１ｔＬ２に誘起された電圧を整流用ダイオード
Ｄ。Ｉにて整流するとともに平滑コンデンサＣ０にて平
滑して逆流防止用ダイオードＤＯ２を介して電池Ｂ１を
充電しているが、上記平滑コンデンサＣ０の両端電圧を
降圧して後述する検出制御回路５の電源を作成するコイ
ル［、い　トランジスタＱ　４１　Ｑ　！　、ダイオー
ドＤ　Ｉｓ　コンデンサＣ１からなる電源回路４と、上
記電池Ｂ１の両端電圧を検出してアダプタＡｌの制御回
路７を制御する検出回路ＩＣ８、トランジスタＱ６〜Ｑ
いホトカプラＰＣのホトダイオードＰＤ、発光ダイオー
ドＬＤ１ダイオードＤＺ１ツェナダイオードＺＤ、コン
デンサＣ２％抵抗Ｒｚ、。

Ｒｚ２とからなる検出制御回路５とで構成されている。

上記アダプタＡ及び機器Ｂ側の要部構造について第３図
に従って説明する。本実施例ではアゲブタＡのハウジン
グ２１の上面に凹所２３を設け、この凹所２３の中央部
を突出させて突出部２４を形成し、この突出部２４の上
面に挿入孔２５を穿孔し、挿通孔２４の図中下方に接触
ばね２２を２枚対向させ配設しである。そして、図中凹
所２３の右側底闇にも挿通孔を穿孔し、この挿通孔に透
光性の樹脂板を嵌め込み窓２６を形成し、この窓２６の
下方にホトカプラＰＣのホトトランジスタＰＴを配置し
である。また、この上記構造のアダプタＡに嵌合して装
着される機器Ｂ側の下面を上記アダプタＡの上面に嵌合
する形状に形成し、上記突出部２４が嵌合される四所１
４に端子１３が突設しである。この端子１３は防水性を
向上させるようにパツキン１５が嵌着され、内部で過充
電検出回路３が実装されたプリント基板１６と接続され
、さＣ）に電池Ｂ、と接続されている。そしてプリント
基板゛１６の下面側端部にはホトカプラＰＣのホトダイ
オードＰＤが突部１７に形成された日新１９内に内蔵さ
れ、この突ＷＳ１７にも挿通孔を穿孔して透光性の樹脂
板を嵌め込んだ窓１８を形成してあり、この窓１８は上
記アダプタＡＩの窓２６とアダプタＡに機器Ｂを装着し
た状態で一致する場所に設けである。尚、機器Ｂのハウ
ジング１１の上にはカバー１２が被着しである。

上記構成のアダプタＡと機器Ｂの装着は機器Ｂ側の端子
１３をアダプタＡ側の挿通孔２５内に挿通するようにア
ダプタＡｌｌの突出部２４を機器Ｂ側の日新１４内に嵌
着して装着する。このとき対向された両接触ばね２２は
端子１３を挾持する。

したがってアゲブタＡ側の回路と機器Ｂ側の回路とが端
子１３と接触ばね２２との接触により後続されるもので
ある。

次に回路動作について説明する。まず、交流電源１が供
給されると、この交流電源１はダイオードプリツノＲｅ
ｆにて全波整流されて充電回路２に供給される。すると
起動抵抗Ｒｋを介してスイッチングトランジスタＱ、に
起動電流が流れてスイッチングトランジスタＱ、が連断
状態、から能動状態に移行する。したがって、トランス
Ｔの１次巻線Ｌ１に電流が流れる。この１次巻線Ｌ１に
電流が流れることにより、３次巻４１　Ｌ　３に電圧が
誘起され、これがスイッチングトランジスタＱ１を完全
に導通状態にするようにベース電流を流す。このように
スイッチングトランジスタＱ、に正帰還がかかることに
よりスイッチングトランジスタＱ１は完全−にオンとな
る。今ホトカプフＰＣのホトトランジスタＰＴがホトダ
イオードＰｒ）の信号を受けてオンになっているとする
と、スイッチングトランジスタＱ、のエミッタとグラン
ドとの間には抵抗Ｒｆと抵抗Ｒｅとが並列に接続されて
いることになる。ここでスイッチングトランジスタＱ、
に流れる電流は１次巻線り、Ｉのインピーダンスによっ
て定まり、はぼ直線的に上昇していくが、この電流が抵
抗Ｒｆと抵抗Ｒｅとに流れ、この抵抗Ｒｆ、Ｒｅを合成
した抵抗の両端電圧がトランジスタＱ２のベース・エミ
ッタ間の電圧以上に上昇すると、トランジスタＱ２が導
通し、スイッチングトランジスタＱ、のベース電流をバ
イパスさせてベース電流を減少させる。このため１次巻
線Ｌ１に流れる電流も減少する。このようにして１次巻
線り、に流れる電流が増加しないようになると、トラン
スＴの各巻線Ｌ２．Ｌ、の極性が反転し、３次巻線り、
３はスイッチングトランジスタＱ、を急速にオフするよ
うに働く。このとき２次巻線Ｌ２がらダイオードＤ。Ｉ
ＩＩ）＋１２を介して電池Ｂ、に電流が流れる。

２次８線Ｌ２から電流が流れている間は３次巻線り、は
スイッチングトランジスタＱ、のベース・エミッタ間を
逆バイアスし続け、スイッチングトランジスタＱ１をオ
フしている。２次巻線Ｌ２から電池Ｂ、への電流が流れ
なくなると、トランスＴの残存のエネルギにより各巻線
り、２、■１．が反転し、また起動抵抗Ｒｋからの電流
加わり、スイッチングトランジスタＱ、は再ゾオンする
０以上の動作を繰り返し、電池Ｂ、を充電していく。

次に電池Ｂ、が充電され、電池電圧が上昇していくと、
これは検出回路ＩＣ８で検出される。電池電圧が低いと
きは■ピンはローレベルとなるので、抵抗Ｒｚ、、ダイ
オードＤｚを介してコンデンサＣｚが充電され、この点
の電圧がツェナダイオ−１’ＺＤのツェナ電圧より高い
ので、トランジスタＱ＠はオンする。このトランジスタ
Ｑ、のオンによりトランジスタＱ、のベースにバイアス
がかからなくなり、トランジスタＱ７がオフし、トラン
ジスタＱ、のオフによりトランジスタＱ６がオンする。

したが・うて、ホトカプラＰＣのホトダイオードＰＤ、
に電流が流れ、ホトダイオードＰＤが発光する。このと
き発光ダイオードＬＤにも電流が流れ、電池Ｂ、が充電
状態にあることを表示する。

上記ホトダイオードＰＤの発光によってホトトランジス
タＰＴが導通状態となり、抵抗Ｒｆ、Ｒｅとを並列接続
した状態でトランジスタＱ２が動作する。つまり、トラ
ンジスタＱ２のベース・エミッタ間のインピーダンスが
低くなった状態となるので、トランジスタＱ２の導通期
間が良く、大きな充電電流が電池１３　、に流れる。

さらに電池Ｂ、の電圧が第２図（ａ）の右側に示すよう
に充分に高くな９たとき、検出回路ＩＣ８内部の電池の
温度特性にあった基準電圧を比較し、これを越えると■
ピン出力はローレベルとなる。

したがってコンデンサＣｚへの充電電流が流れなくなり
、コンデンサＣｚの電荷は抵抗ＲＺ２を介して放電され
る。このためコンデンサＣｚの両端重圧がツエ力ダイオ
ードＺＤのツェナ電圧以下となり、トランジスタＱ、が
オフとなる。すると、トランジスタＱ７がオンし、トラ
ンジスタＱ６がオフとなるため、ホトカブラＰＣのホト
ダイオードＰＤも第２図（ｂ）に示すように消灯して、
ホ））ランジスタＰＴがオフとなる。このホ））ランジ
スタＰＴのオフにより、抵抗Ｒｅが抵抗Ｒｆの両端がら
切り離された状態となり、抵抗Ｒ「のみがトランジスタ
Ｑ２のベース・エミッタ間に接続されるので、インピー
ダンスが高くなり、スイッチングトランジスタＱ、を流
れる電流が小さいときにトランジスタＱ２がオンするた
め、スイッチングト、ランジスタＱ１のオン期間は短く
なって１次８＃ＸＬ１に′Ｍ積されるエネルギが小さく
なる。このため、２大巻＠Ｌ２に誘起される電圧も低く
なり、電池Ｂ、の充電電流もｔＪｆＪ２図（ａ）に示す
ように小さくなるものである。このように電池Ｂ１の充
電が進み、電池電圧が上昇すると、充電′ＰＬ流を減少
させ、過充電を防止しで、電池Ｂ１の過充電時のブス発
生による内圧の上昇を防止するものである。

また光電回路の過充電を防止する検出制御回路５から制
御回路７へ信号の伝送をホトカブラＰＣを用いて光にで
行っているので、端子１３の数を２ピーンとすることが
でき、防水用のパツキン１５などを嵌着する構造が少な
くなり、ピン数の多い場合のように正確な寸法公差が必
要なく、また窓１８．２６は透孔性の樹脂を機器Ｂやア
ダプタＡのハウジング１１．２１と同時成形できるため
、装置の製造が容易となるものであや。また従来からあ
るブロックは２ピンの構造が多いので従来品と共用でき
る。さらに本実施例においては過充電検出回路３出力を
機器Ｂ１ｍから発せられる光量が少なくなったとき、充
電回路２の充電電流を減少させるようになっているので
、透光部としての窓１８．２６等のよごれや機器Ｂとア
ダプタＡとの接合不充分なときに過充電してしますよう
な誤動作を防止できるものである。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、機器側に電池の過充電状態を検
出する過充電検出回路を収納し、該過充電検出回路にて
充電完了を検知したときの出力を機器側からアダプタ側
に光信号にて伝達し、該光信号にて充電回路を制御して
充電電流を減少させているので、充電が完了すると過充
電検出回路出力にて充電回路の充電電流を減らすことが
でき、電池が過充電されて熱により劣化したり、電池か
ら生じるがスによって破裂したりする破損を防止で鰺、
また過充電検出回路の出力をＷ１″’ａ’ｉＡからアダ
プタ側に光信号にて伝達しているから、端子の数を減ら
すことができ、このため端子部分での防水用のパツキン
などを嵌着する構造が少なくなり、ピン数の多い場合の
ように正確な寸法公差が必要なく、装置の９１造が容易
となる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路構成図、第２図（ａ）
、（ｂ）は同上の動作説明図、＃Ｓ３図は同上の要部の
構成を示す断面図、第４図及び第５図は電池の特性を示
す説明図である。 Ａはアゲブタ、Ｂ１．ｔｆｉ器、Ｂ、は電池、２は充電
回路、３は過充電検出回路である。 代理人　弁理士　石　１）長　七 第３図 第４ｗＡ 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電池を機器側に収納し別体とした充電アダプタ側
   に収納した充電回路にて急速充電を行う充電式電気機器
   において、機器側に電池の過充電状態を検出する過充電
   検出回路を収納し、該過充電検出回路にて充電完了を検
   知したときの出力を機器側からアダプタ側に光信号にて
   伝達し、該光信号にて充電回路を制御して充電電流を減
   少させて成ることを特徴とする充電式電気機器。
2. （２）上記充電完了時に機器側から発せられる光信号を
   光量が減少したとき充電電流を減少させて成る特許請求
   の範囲第１項記載の充電式電気機器。