JPS6335137A - 充電式掃除機の充電制御回路 - 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） 本発明は−・般家庭において使用する充電式掃除機の充
電制御回路に関するものである。

（従来の技術） 従来この種の充電式掃除機の充電制御回路にあっては、
第５図に示す構成が一般的であった。以ド図面に基づき
、従来の技術について説明する。

図において、端子（１）（２）は、充電アダプターに接
続されるもので、交流電源を全波整流した脈流電流が加
えられているものとする。ここで端子（１）（２）間に
は、主サイリスタ（旧）、電池（０２）が直列に接続さ
れている。ダイオード（０３）は電池（０２）の逆放電
を防止するための素子で、電池（θ２）の陽極と主サイ
リスタ（Ｏｌ）のカソード間に挿入されている。

又ダイオード（０４）、コンデンサ（０５）で上記全波
整流された電流を平滑し、第２のサイリスタ（０６）で
ターンオン時にオン状態を保持すべくしている主サイリ
スタ（Ｏｌ）のゲート端子にはゲート抵抗（０７）が接
続されるとともに、ゲート、カソード間にはゲート感度
調整抵抗（０８）が接続されている。

１：、サイリスタ（ＯＩ）のカソード端子（Ａ点）とＧ
ＮＤ端子間には、ツェナーダイオード（０９）と抵抗（
０１０）が直列に接続され、ツェナーダイオード（０９
）のアノード端子と抵抗（旧０）との接続点には抵抗（
０１１）の一端が接続され、他端は第２のサイリスタ（
０６）のゲート端子に接続されている。又、平滑コンデ
ンサ（０５）の両端には抵抗（旧２）（０１３）及び発
光ダイオード（０１４）が直列に接続されている。

又、抵抗（０１２＞（旧３）との接続点には、ダイオー
ド（０１５）のアノード端Ｔが接続され、他端のカソー
ド端子は、第２のサイリスタ（０６）のアノード端子に
接続されている。さらに、主サイリスタ（旧）のアノー
ド、カソード間には、抵抗（ＯＩＧ）が接続されている
。

上記回路構成において、主サイリスタ（Ｏｌ）のゲート
端子にはゲート抵抗（０７）を通して直流電源よりゲー
ト電流が流れ込むためオン状態となって、七サイリスタ
（０１）、ダイオード（０３）を介して電池（０２）に
充電電流が流れ込み、充電を持続する。その際、発光ダ
イオード（０１４）は、抵抗（０１２）（０１３）を介
して電流が流れ込むため点灯する。一方ダイオード（０
１５）は逆バイアス状態にあってカットオフしている。

斯くして、電池（０２）に充電を続けると、電／１ｉＩ
（０２）の端子間電圧が徐々に上昇していき、設定電位
（充電完了電圧）に近づくと、ツェナーダイオード（０
９）が安定領域に入り、ツェナーダイオード（０９）を
介してツェナー電流が流れ込み抵抗（０１０）の端子間
電圧が上昇する。この端子間電圧が第２のサイリスク（
０６）のゲートトリガー電圧に達すると、抵抗（０１１
）を介してゲート電流が流れ、第２のサイリスタ（０６
）がオン状態となる。このように第２のサイリスタ（０
６）がオンすると、主サイリスタ（旧）のゲート電位が
カソード電位より低く引っばられるため、主サイリスタ
（ＯＩ）がオフ状態となり充電を停止する。又、発光ダ
イオード（０１４）も、第２のサイリスタ（０６）のオ
ンにより、ダイオード（０１５）が導通ずるため、消灯
することになる。主サイリスタ（旧）がオフになっても
、抵抗（ＯＩＧ）を介して電池には微弱電流が流れ、補
充電が行うように構成される。

第６図は、上記回路の充電特性を示すもので、電池（０
２）の端子間電圧が、時間とともに上昇していき、ツェ
ナーダイオード（０３）の設定電位に達すると、主サイ
リスタ（０１）がオフ状態となる様子、及び充電完了時
、電流がカットされる様子がわかる。但し、抵抗（ＯＩ
Ｇ）による補充電は持続されるため、電池（０２）の端
子間電圧は再度上昇する。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、使用時に電池が負荷（電動送風機等）に
接続されたまま長時間放置されると、電／Ｖｌ！（０２
）の内部抵抗が増大していき、１力月〜３カ月放置され
た場合内部抵抗が数百Ωにも達してしまう。このような
過放電電池を、上記従来の充電回路で充電しようとする
と、不具合いが発生する。この様子を第７図に示す。

１−記のように内部抵抗が増大した電／１ｈ（０２）が
充電回路に接続されると、内部抵抗の抵抗値が大きいた
め、充電電流（Ｉ）が流れると、みかけ１−の電池（０
２）の端子間車ｊ［が高く発生し、第７図に示すように
、充電開始直後に充電を停止１・、してしまうこれは、
第５図の充電制御回路で、Ａ点の電位を検出しているた
めである。このように、過放電の電池は従来の充電回路
では充電できず、使用者にとっては、大きな不満となっ
ていた。又、通常使用では電池の過放電現象は容易に発
生するものではないが、もし、発生した場合、電池を交
換しなければならず、経済的な而からいっても、問題を
含むものであった。

このように従来の充電制御回路では、過放電した電池の
充電ができないといった問題をイｆしていた。

本発明はこのような従来の欠点を解消し、過放電を行っ
た電池でも、充電できる充電制御回路を提供しようとす
るものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記問題点を解決するため、脈流電流により充
電される電池の端子間電圧で最大値と最小値との電圧差
をコンデンサーを介して抽出し、その電圧差により主電
流制御用トランジスターを制御すべく構成したものであ
る。

（作用） 本発明は上記した構成により、電池が過放電状態になる
と、内部抵抗が増大し、電池の端子間電圧における最大
値と最小値との差が大きくなることを利用し、即ち充電
時に電池の端子間に発生する電圧の最大値と最小値との
電圧差を抽出し、これにより″を電流制御用トランジス
ターを駆動し、例えば前記電圧差が大きい場合、そのト
ランジスターを強制的にオン状態にし、電池の端子間電
圧に関わりなく充電を好うものである。すると、過放電
状態にあった電池も、徐々に内部抵抗が低下し、前記電
圧差が小さくなり、前述したトランジスターはオフ状態
に切換わる。そして、それ以降は通常の充電制御を行い
、電池が満充電に達したところで、充電を完了差せるも
のである。

（実施例） 以下本発明による−・実施例を添付同曲に基づいて説明
する。

第１図は本発明における充電式掃除機の充電制御回路を
示す回路図である。

図において（１１）は−次側がＡＣｌｏｏＶに接続され
たトランス、（１２）はトランス（Ｉｔ）の二次側出力
を直流に変換するための整流器、（１３）は電池（Ｉ４
）への充電電流の通電を制御するための主電流制御用ト
ランジスターで、オン状態のときに電池自４）が充電さ
れる。

前記整流器（Ｉ２）からの脈流電流は、ダイオード（１
５）と平滑コンデンサー（１６）で平滑化し、また前記
主電流制御用トランジスター（１３）はトランジスター
（１７）によりドライブされる。

一方前記電池（１４）の端子間にはツェナーダイオード
（１８）と抵抗（１９）との直列回路が接続されており
、この直列回路の中間点にサイリスタ（２０）のゲート
端子が接続されサイリスタ（２０）のアノード端子が＋
】：ｉ記トランジスター（１７）のベースにＦｌｕてい
る。

さらに前記電／ｌｈ　（１４）の電圧から交流分のみを
コンデンサー（２１）と抵抗（２２）とにより取り出し
、その電圧でトランジスター（２３）を動作させるごと
くする。このトランジスター（２３）のコレクタ一端子
は抵抗（２４）を介して前記ツェナーダイオード（１８
）のアノード端子に接続されている。

なお図中（２５）〜（２９）はそれぞれ電流制限用の抵
抗であり、また（３０）は時間遅れ設定用のコンデンサ
ーである。

ｌ−記構成において、その動作を説明する。先ず電／１
１！（１４）が正常に使用されていて、内部抵抗値が正
常値である場合について説明する。

放電（正規放電で過放電ではない）状態にある’：Ｔ：
ｉ　池（＋　４　）は、その端子間電圧が低く、ツェナ
ーダイオード（１８）のツェナー電圧以−ドとなるため
、ツェナーダイオード（Ｉ８）はカットオフされた状態
で、抵抗（１９）には電流が流れず、従ってサイリスタ
（２０）はオフ、トランジスター（１７）はオンとなり
、抵抗（２５）を通して主電流制御用トランジスター（
１３）のベース電流が行われる。この充電時における電
池（１４）の電圧波形は第２図（■、）のようになる。

上記の動作で充電が進行してゆくと、電／ｌｌ！（１４
）の電圧が徐々にに１斤し、この電圧がツェナーダイオ
ード（１８）のツェナー電圧まで達すると、それまでカ
ットオフ状態であったツェナーダイオード（１８）に電
流が流れ、抵抗（１９）にも電流が流れ電圧が発生する
。そしてその電圧が、サイリスク（２０）のゲートトリ
ガー電圧（Ｖ、□）まで達すると、サイリスタ（２０）
はターンオン（オフ状態からオン状態に切換わる）シ、
それまで抵抗（２８）を通してトランジスター（１７）
のベースへ流れ込んでいた電流が、サイリスタ（２０）
側へ流れることになる。これによりトランジスター（１
７）はカットオフされ、主電流制御用トランジスター（
１３）のベース電流も流れなくなり、このトランジスタ
ー（１３）のベース電流も流れなくなり、このトランジ
スター（Ｉ３）もオフ状態となり、電池（１４）の充電
が停止する。つまり、ツェナーダイオード（１８）の動
作電圧を、電池（１４）の充電完了電圧に一致させてお
けば、ちょうど電池（１４）の充電が完了した時点で、
充電を停止させることができる。その電圧は第２図の（
Ｖ、）に示すような位置にある。以」二連へた動作で正
規放電の状態にある電池（１４）の充電が行われるので
ある。

しかし、従来の問題点でも述べたように、電池（１４）
が過放電されてしまった場合などにあっては、電池（１
４）の内部抵抗が増大し、充電電流を流すと電池（１４
）の電圧はすぐに上昇してしまう。この様子は第３図の
（Ｖ、）に示す通りである。すると、電／ｌＪ！（＋４
）の電圧はすぐに充電完了電圧（Ｖ。

）以上となってしまい、ｔＥ常な充電完了との見分けが
つかなくなってしまう。

そこで、本発明では、次のような動作が行われる。電池
（＋４）の端子間電圧を、コンデンサー（２りを介して
抵抗（２２）の両端で見ると、コンデンサー（２１）を
抵抗（２２）で微分回路が形成されることになるので、
抵抗（２２）には交流分だけが検出される。

これは第３図の（Ｖへ）に示すものである。この電圧は
抵抗（２９）を介してトランジスター（２３）のベース
に加えられているので、電圧の大きさがトランジスター
（２３）のベース、エミッター間電圧（■ｔｈｅ）以−
Ｌになると、トランジスター（２３）がオン状態になる
。すると、抵抗（２４）を介して、サイリスク（２０）
のゲート・カソード間をショートする（抵抗（２４）の
抵抗値はごく小さいものとする）ようにトランジスター
（２３）が働（、従って、ツェナーダイオード（」８）
が動作してもサイリスタ（２０）が動作せず、トランジ
スター（１７）はオン状態を維持し、主電流制御用トラ
ンジスター（１３）をオン状態に維持する。これによっ
て電池（１４）への充電は続行されることになる。第３
図に示すように、（Ｖ；）の電圧がトランジスター（２
３）の（Ｖ＆−）に達する点と、　電圧（Ｖ、　）が（
Ｖ、）に達する点を比較すると、必ず前者の方が先にな
るため、ツェナーダイオード（１８）が働く前にトラン
ジスター（１７）が働いて、電池（１４）が過放電させ
た状態であっても、充電が続けられるのである。

そして、電池（１４）の過放電状態が回復してくると、
内部抵抗も減少し、従って電池（１４）の端子間電圧も
減少し、第３図に示すようなピーク値は発生しな（なり
、第２図に示すような正常な電池の電圧波形にもどる。

電圧がもどれば、トランジスター（２３）は動作しなく
なり、以後は通常の充電完ｒまでの動作が行われ、つま
りは、過放電された電池であっても、充電が完了するま
で完全に充電ができるものである。

ｔｚ記した充電時の電圧（■）、電流（Ａ）の特性を第
４図に示す。

（発明の効果） 以−１―述べた実施例より明らかなように、本発明の充
電式掃除機の充電制御回路によれば、電池が過放電状態
にあるときでも、充電時、電池の端子間電圧から交流分
を取り出して強制充電を行うように働くため、何ら特別
な操作なしで電池を回復させ、さらに充電完了の状態に
できるため、過放電されやすい充電式掃除機の信頼性向
上を計ることができ、電池も長持ちさせることができる
など、その効果は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における充電式掃除機の充電
制御回路を示す回路図、第２図は正規放電の電池を充電
した場合の端子間電圧を示す波形図、第３図は過放電の
電池を充電した場合の端子間電圧を示す波形図、第４図
は同電圧特性及び電流特性を示すグラフ、第５図は従来
の充電制御回路の回路図、第６図は同波形図、第７図は
同電圧特性及び電流特性を示すグラフである。 （１１）・・・トランス、（１３）・・・主電流制御用
トランジス９　＋、（１４）・・・？Ｈ７ｔｈ、（２１
）・・・コンデンサー。 第２図 Ｖ。 第３図 第４図 た箔前＠（Ｈ） 第６図 ■ そ屯＠聞（Ｈ） 第７図 を屯綺昔（Ｈλ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. トランスと整流器によって得られる脈流電流により、主
   電流制御用トランジスターを介して電池を充電し、電池
   の端子間電圧が充電完了電圧になったとき、前記トラン
   ジスターをオフさせるごとく構成した充電制御回路にお
   いて、前記電池の端子間電圧における最大値と最小値と
   の電圧差をコンデンサーを介して抽出し、設定値以上の
   電圧となったとき、前記主電流制御用トランジスターが
   強制的にオン状態になるよう構成した充電式掃除機の充
   電制御回路。