JPS6289431A - 急速充電式電池の充電回路 - 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】 （産業上の利用分野） いわゆる］−ドレスタイプの電機機器の酋及に伴ない、
バッテリーパックを電機ｉ器から取外し０１能どし、こ
のバッテリーパックを挿入、固定しく一充電ηる充ａｆ
器がさかんに利用されている。この充電器Ｃは急速充電
式電池が過充電されると、例えば電池内部にガスが生じ
、これがちれ出て電池の寿命を低下さけるなどの問題が
生じることから、過充電禁止１−回路を設けている。本
！＋発明はこの急速充電式電池用の充電回路の改真に関
し、簡ｌ１１な回路で過充電を禁止１でさるにうにする
一ｂのである。

（従来の技術） 従来の充電回路は過充電を′ｊＡ１１ｒＪるために、鵡
通シリコン制御整流系了などの轡通制御索イを充電完了
後にはカッｌ−Ａノする回路を設けている。

さらに−（」充電が完了した後充電器にパップリーバツ
クが固定、放置され−Ｃいる間に、＞９通制御素子が再
度導通することかないように、再導通状１１回路も設【
）ている。これは甲に過充電禁止１回路を設けるだＩＪ
て゛は、イにんらかの原因τ゛充電完了（りに再度充電
電流が流れ（まじめ！（二とき、通常１よ過充電禁止回
路が働くまぐに時間的Ｗれがあることから、その間過充
電が進行してしまうために、これを防止するために必要
どされる。これら回路は例えば実開昭５５−２　／１１
００月公報あるいは実開昭５５−９０１４４号公報イ１
どに示ンきれ“Ｃいる。

（発明が解決しにうどＪる問題Ｉｈ） −Ｖ配充電回路でｌま過充電の禁止を完全に電子回路に
Ｊ、っ（実現していることがら、回路を構成する部品山
数が比較的多く必要とされていた。そこで本願発明では
非常に単Ｍ！な１１１１路で過充電を禁止できる回路の
提供を課題どＪる。

また従来の過充電禁止１回路で【よ充電を終ｒしたバッ
テリーパックが充電器に固定、放置されでいる間に停電
等に」、る電力供給の中断が生じると、復１１１後に再
瓜充電が開始（ハ過充電が生じる問題を持っでい！、：
。本願発明＋、Ｌ　ｌ−記問題点の解決をも図るもので
ある。

（問題貞を解決するＩこめの下段） Ｆ記課題は以下の充電１【！ｊ路によって実現される。

なお叩解を容易にするために、本願発明の実施例を図示
Ｊるｖｉ剛図而面適宜引用して説明する。

本願発明の充電回路は　３　＠子スイッチを用いて過充
電禁止に機能を実現している。

充電回路の全体は前記３端子スイッチに対してＪズ小の
ように接続されている。前記３端子スイッチの第１と第
２の端子には充電電流の流路を各々構成覆る並列回路が
接続されている。そのうちのいずれか一方の回路には急
速充電式電池が充電完了状態まで昇温しＩ、：ことを検
知して第２端子側に所定値以上の電流を流す感熱素了が
挿入、接続されている。第３の端−ｆは充？ｉｆ電流供
給回路に１ａ続されている。

ここで３端了スイッチは、外力が作用しない状態で弓状
に屈曲しく一安定Ｊる専電ｆ１の弾性体（例えば第５図
（Ｊ）に示ず形で安定１゛る板ばね９）の一端に熱膨張
性の糸状体（１１）が連結されイの連結側の端部に０Ｉ
勤接触子（図示のＣ）が形成されている。可動接触子に
対向して固定接触子が配置されている。

スイッチの端子は以下のＪ、うに結線されている。

第１端子（図示のＦ　）　Ｇよ前記弾ｖ１体に接続され
でいる。第２端子（図示の［）は糸状体の加熱回路（図
示の例では糸状体自身が抵抗発熱体となっている）に接
続されでおり、イの加熱回路の反対側の端部は前シシ可
動接触Ｔに接続されている。第３端子（図示の１〕）は
固定接触子（図では第３端子と共通にＤで示されている
）に接続されでいる。

＝　５　＝ Ｊこで接触子のｆＩ動１４１以下のとおりである。前配
糸状体が未加熱の状態では前記弾性体が外力の作用しな
い状態τ゛安定る方向とは逆の方向に屈曲して（第５図
（［）に対応する）前記接触子間（Ｃ，ｒ）間）が接続
状態にイする側に屈曲しており、前記糸状体が加熱され
るど前記弾性体が外力の作用しない状態ぐ安定する側に
屈曲方向を反転して（第５図（Ａ）に対応１−る）前記
接触子間を断の状態とする。ずなわ１う３端子スイッチ
は遮断スイッチとく１っている。

（作用） 」−記構成の充電回路では充電回路に電池を接続ηると
、接触子間（Ｃ，Ｄ間）が接続状態となり、充電電流が
充電式電池（８）に流れる。ここで充電電流の供給回路
（第１〜３図の例ではトランスｌ−ｒと全波整流子ＤＳ
とからなっている）ど３端子スイッチの第３端子］〕の
間は充電電流の流路が単一であるが、それ以外の部分で
は２つの流路が並列に接続されている。ずなわち一方の
流路は糸状体の加熱回路を経由し、他方の流路は弾性体
を経由する（）のである３、もＴっで、充電電流は糸状
体の加熱回路と弾Ｐ１体の側の２つの流路に分岐し−Ｃ
流れる。

この充電回路で充電される電池は第４図にボされるＪ：
うに、充電が進行すると充電が完７′する直前から急激
に渇亀の１−　！ｆ？がイ１じるタイプの電池が用いら
れる。この１７／渇現象は充電の完ｒの直前から電池内
部にガスが発！！−シはじめることにＪζり生じるもの
ｌ゛あり、急速充電式電池の多くのタイプに見られるも
のである。

充電が完了すると電池は一定の調度、例えば４５℃まで
上昇し、感熱素ｆ（例えばり一七スタッｉ〜やリーミス
タ）の出力が変化（）、この結果糸状体の加熱回路に所
定舶１ス−１１１／）電流が流れるように結線されてい
る。第１．２図の例（゛（ま（Ｊ−−ＴＥスタットＴ　
Ｉ−Ｉ　Ｍが断の状態にイｉる１１　”ｊｌると充電電
流ｃ、Ｌ全部糸状糸状加熱回路に流れることにイＡる。

第３３図の例ではリーミスタ１Ｍの抵抗ツメさがり、糸
状体の加熱１！１１路に流れる電流１１ｔ１が１１嗜人
する。以−Ｉ　Ｇ、：。

より、糸状体には急激に太き／ｊジュール熱が発！１し
、ｈｎ熱される。

この糸状体は加熱されると膨張する。もともと外力が６
川し／ｒい状態では第５図（つ）Ｋ１−いしくオ）に示
される側に屈曲して安定する性質を持つ弾性体（９）は
、糸状体が所定の良さ以上に膨張したときに急激に（イ
）に示す方向から（つ）ないしくＡ）のように屈曲方向
を反転し、この結里接触子間（Ｃ，ｒ））は第５図（つ
）、（オ）に示されるように断の状態になる。従って、
以後充電電流は流れず、過充電が防止される。糸状体は
での後冷却され、収縮Ｊるが、第５図（つ）ないしくＪ
）ｌｒ示されるように、収縮しても接触子間（Ｃ，１１
間）が接続状態に復帰することはなく、充電器に被充電
電池を同定、放置しておいても過充電されることは＜ｉ
い。またこの間に停止上が生じたり、あやまって−ｌプ
ラグを抜くなどして電力供給の中断が生じたとしても、
確実に過充電を防１１？ｌる。

（実施例） 第１図は本願発明の充電回路の第一実施例を示す。この
回路はニッカド電池Ｆ３とり一″しスタット丁ＨＭが内
臓されたバッテリーバック７ど接続されて使用される。

そのために充電器側に電極１゜３．５が、バッテリーバ
ック側に電極２．４．６が設けられている。端子Δ、１
３間には商用電源が接続される。ｌ−ランス１−ｒｌよ
一次側に１００　Ｖの電圧がかかると、−二次側を７．
２■にＭ　（Ｉ”？ｌるものである。これは、バッテリ
ーパックの内部にニッカド電池（これ【、１充電電１１
が１．２Ｖである）が６個直列に接続されて収容されい
るからであり、例えば８個接続した電池を充電するタイ
プであれば９．６Ｖに降圧する］−ランスが使用される
。トランスの二次側出力（１４つのダイＡ−ドが組合わ
されて全波を整流１ＪるダイオードスタックＩ）Ｓに接
続されている。以上の構成から充′ｔｔ１電流供給回路
が構成されて、脈流の充電電魔が供給される。

ダイオードスタックの２つの出力端子のうちプラス側に
はプラス電極１が、マイブス側には固定接触子りが接続
され、バッテリーパックが充電器に固定されたとき、プ
ラス電極１と、マイノース電極３と、糸状体１１が直列
に接続されるにうに結線され“Ｃいる。

またバッテリーパックに内臓されたサーモスタッｌ−１
−１ｌ１よプラス電極１と固定接触子［）との間で、糸
状体１１に並列となるように結線されている。リ−［ス
タットの抵抗値は低く、大部分の充電電流がＩＪ−モス
タットをながれるようになっている。またこの４）−七
スタットは常温で通電し、加熱時に遮断する特性を持っ
ている。

なＪ３弾何体が第５図（１）の姿勢をとっでいる場合に
は糸状体１１が下方に弾性体９を引張ることにより接触
子Ｃ１Ｄ間の接触圧が保たれている。

トランス−［ｒの二次側の一方の端子と弾性体９に接続
Ｊる第１端子［との間には抵抗Ｒを介して発光ダイＡ−
−ドＬＥＤが接続されている。

次にこの回路の動作を説明する。まずパップリーバツク
の電極６と充電器の電極５を接触さゼた後、電極１と２
．３と４を接触させる。この状態では、前記したように
充電電流の大部分がサーモスタツ１〜“ｒ　ｌＩＭを経
由し糸状体にはわずかな電流しか流れない。従って糸状
体１，１加熱、トれイｆい。

電池の充電が進４？と、ダ１４図（こり１１１ように、
光電が完了する直前／＋１ら電池の温１ｑが急激に１胃
しはじめる。電池の温石が一定のｌ＋ｆｉ、本実施例の
場合で【、１４Ｆ）℃までｌ’：、　５１　したどさが
充電の完ｒ状態に相当し、ｉＺ　（７）　７Ｋｉ　ｆ＊
　’−Ｃ−！Ｊ　　−［スタｙ　ｔ□　−Ｉ’　ｆｌ　
Ｍ　１．Ｌ　連断状態になるように調整されでいる。

従って、充電が完了り、、電池が？／ｍし、リー−しス
タットが遮断状部Ｍ、　イにると、以後充電１訂流の全
部が糸状体１１を流れることにイｃす、ぞれ以後糸状体
に【１人ぎな抵抗発熱作用が１１じることになる。

糸状体はこの結宋加熱され、膨張する。糸状体が所定の
長さまで仲σるど、弾性係τ）１６１第１）図（つ）（
′Ａ）に示Ｍようにｆｉｌｌ　１ｌｌｌ　ｊｉ向を反転
し、接触１０２０間の導通が連断される。第゛１図（・
充電電流が流れている状態は実線ぐ示され、糸状体が加
熱されて充電電流が遮断された状ｆｉｌ　１．Ｌ破線で
示されている。Ｊス１のｉｎにＪ、り過充電が禁止１さ
れる。

なＪ３、前記したＪ、うにり−Ｉ−スタッ１〜の電極が
接触した後に糸状体の加熱１「す路の電極が導通する７
＋１ら、パップリーバツクの挿入時（こも糸状体に大電
流が流れること４．’ｉ　＜７い。

−１記の例（゛（よ糸状体の加熱手段を糸状体自身に１
１じるジと１−ル熱によつ−Ｃいるが、糸状体とは電気
的１、：独立した加熱１段を別に講じてもよい。

以１のＪ、うにしＣ１充電完了後自動的に充電電流が遮
断。きれると、その後充電器にバッテリーパックが固定
、放置され−（いても第５図（つ）ないしくＡ）の状態
がＨｌ、１され、７１瓜充電電流が流れだりごどはイｉ
い。

なｄ−３、接触子Ｏ１【〕が導通状態になっている間４
、を発光素ｆ１−ト［）に抵抗［くを介しＣ電流が流れ
、Ｌ　Ｆ　Ｉ）がｆｌ　−）Ｙ；　ｂて充電電流が流れ
Ｃいるか否かを表示−するバイ［−１ツ１−ランｆと１
．；　−、）　（いる。抵抗Ｒはｚ−ｎに流れる電流を
所定の飴に制限ＪるためのｂのＣある。ここで用ト１）
の一方の端子が１−ランスと全波整流素子の間に接続さ
れＣいるため、接触ｒ　Ｃと１）の間が断状態にあるか
ぎり、電池から逆流電流が流れることがダイオ−トスタ
ック１〕Ｓにより禁じられ、発光ダイオードが発光する
こどはない。

以十の作用にＪ、す、光重′７ｔ；了後自動的に充電電
流を遮断Ｊる一方、充電完了後１．］ババッテリーパラ
が充電器に固定、放Ｉｌｌ　’ｃキれ’Ｃ４〕ｉｉｌ　
１ｍ充電電流が流れだすことがない。

第２図は第２実施例の回路を示Ｊ。第１実１ｋＰＡと同
一の構成要素に対しては）ｈｌ−の記号を用いて説明を
省略する。

本実施例で１４Ｌ糸状体１１ど弾性体９が全波整流子の
プラス側と充電式電池のプラス側の間に並列に結線され
ている。本実施例でも充電が完了したときにサーモスタ
ット］１１Ｍが中１の状態になり、糸状体に過大電流が
流れで介熱顔（張Ｅ）、弾性体の屈曲方向を反転させて
充電電流を遮断する。この場合は第１実施例と３端子ス
イッチの挿入イ☆買を変えただけで、イの作用は第１実
施例と同一である。なお発光ダイオードが示され−Ｃい
ないが、第１実施例と同様必装に応じて結線覆ることが
できるものである。

第３図は第３実施例を示す。この場合感熱素子にリーミ
スタＴ　Ｍをもちいており、糸状体１１に１夕１１に接
続している。ここで１ノ一ミスタＴＭは温庶十４ｆに伴
い抵抗（１ｔ１が減少Ｊる特性を有するものが使用され
、電池が充電完了状態まで昇温したときにＩ（抗値が低
くなり、糸状体に大電流が流れるＬ）のて゛ある。

糸状体に入電流が流れたとぎの作用は第１実施例と同等
につき説明を省略する。

イＴお以トの実施例では感熱素子がバッテリーパック側
に設【フられでいる場合を示したが、電池を充電器に固
定したどき、固体された電池に隣接する位置で充電器側
に感熱素子を設置ノることもできる。

また電池を充電器に固定するたびに、例えば第５図（ア
）〜（つ）に示すようなレバーにより３端子スイッチの
弾性係９の屈曲方向を強制的に反転さぜる」：うにして
Ｊ３　ＬＪば、電池が固定ないしとりだされるされるた
びに、充電が実行できることになる。

（効果） 以上の充電回路によれば、第１〜３図に例示されるよう
に、過充電禁止回路が極めて単純な回路で実現でき、回
路を構成する部品点数の大幅な削減が可能である。また
、充電完了後のバッテリーパックが本願発明の充電回路
に接続、放置されても確実に再充電を防止することがで
きる。３端子スイツヂを用いないで、電子回路だ（プで
過充電禁止回路を構成している場合には、例えば電圧変
動のいちぢるしい電動工具を使用した場合、停電が回復
した場合、あるいはあやまってプラグを一旦抜いてしま
った場合などに、角度充電電流が流れたり現象などがり
−じることがあるが、本充電回路によれば確実に不必要
で有害な充電を禁止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本願充電回路の一例を示す図であり、第４
図は充電式電池の充電の進行状態とそのときの電池の温
度の関係を示Ｊ−図である。第５図は３端子スイツヂの
作動を示す図であり、（ア）と（１）は充電式電池の充
電器への挿入ないしはとりだしに連動し−（３端子スイ
ッチの屈曲方向を強制的に縦転さける一例を示し、（イ
）は充電電流の導通１１，１を、（ｒ″））、（Ａ−）
は充電完了後過充電を禁止１シでいるときの様子を示し
ている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ３端子スイッチを用いて過充電禁止機能を実現した急速
   充電式電池の充電回路であつて、 前記３端子スイッチの第１と第２の端子には充電電流の
   流路を各々構成する並列回路が接続され、そのうちのい
   ずれか一方の回路には急速充電式電池が充電完了状態ま
   で昇温したことを検知して前記第２端子側に所定値以上
   の電流を流す感熱素子が挿入、接続され、第３の端子は
   充電電流供給回路に接続されており、 前記３端子スイッチは、外力が作用しない状態で弓状に
   屈曲して安定する導電性の弾性体の一端に熱膨張性の糸
   状体が連結されその連結側の端部に可動接触子が形成さ
   れ、前記可動接触子に対向して固定接触子が配置され、
   前記弾性体には前記第１端子が接続され、前記可動接触
   子には前記糸状体の加熱回路が接続され、その加熱回路
   の反対側の端部には前記第２端子が接続され、固定接触
   子には第３端子が接続されたものであり、 前記糸状体が未加熱の状態では前記弾性体が外力の作用
   しない状態で安定する方向とは逆の方向で前記接触子間
   が接続状態になる側に屈曲しており、前記糸状体が加熱
   されると前記弾性体が外力の作用しない状態で安定する
   側に屈曲方向を反転して前記接触子間を断の状態とする
   遮断スイッチであることを特徴とする急速充電式電池の
   充電回路。