JPS633628A - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば充電式ハンディ−形電気掃除灘または
その他充電式機器の充電回路に関する。

（従来の技術） 一般に二次電池を充電する場合充電初期でも内部抵抗値
はあまり高くなく、また二次電池内の電荷が少ないので
、ある程度大きな電流で充電することができるが、充電
完了に近づくと、二次電池内の電荷が増加するので充電
用の電流を小さくしないと電池の容量および寿命の低下
の原因となる。このため、二次電池の充電状態を検出し
ながら、充電電流を制御しなければならない。そして、
この充電状態を検出する手段として充電電流検出手段、
充電中の充電用電池の電圧を検出する手段、充電中の二
次電池の温度を検出する手段等がある。

そして充電中の電ｉｉ！！電圧を検出する手段の従来の
二次電池の電圧を検出する回路について第３図を参照し
て説明する。

第３図において、１は例えばトランスおよび整流器より
なる降圧整流回路部で、この降圧整流回路部１の正側出
力端は保護抵抗２が並列に接続された主サイリスタ３の
カソードに接続され、この主サイリスタ３のアノードは
ダイオード４０カソードにそして、このダイオード４の
アノードは二次電池５に接続されており、ダイオード４
と二次電池５と並列にツェナダイオード６と抵抗７が接
続されている。また前記降圧整流回路部１の正側から負
側にダイオード８、抵抗９、補助サイリスタ１０が直列
に接続され、また前記ダイオード８から抵抗１１、ダイ
オード１２、発光ダイオード１３が直列に接続され、こ
の抵抗１１、ダイオード１２、発光ダイオード１３の直
列回路と並列にコンデン＋＋１４が前記降圧整流回路部
１の負側に接続されている。

前記抵抗９と前記補助サイリスタ１０の中間からは、ダ
イオード１５、抵抗１６が前記主サイリスタ３と前記ダ
イオード４の中間に接続され、ダイオード１５のカソー
ドが前記主サイリスタ３のゲートに接続されている。ま
た、前記補助サイリスタ１０のゲートはツェナダイオー
ド６のアノードに抵抗１７を介して接続されるとともに
電解コンデンサ１８を介して前記降圧整流回路部１の負
側に接続される。さらに前記抵抗１１とダイオード１２
の中間部から前記抵抗つと補助サイリスタ１０の中間に
ダイオード１９が接続されている。

そして、上記構成の回路の動作を説明する。

まず降圧整流回路部１で商用交流を脈流に変換し、二次
電池５の電圧が低いときは補助サイリスタ１０はオフさ
れており、主りイリスタ３にゲート電流が流れるので主
サイリスタ３からダイオード４を通じて、二次電池５に
充電が行なわれる。そして、二次電池５が充電されて電
圧が上野すると、ツェナダイオード６の逆阻止電圧がツ
ェブ電圧を越えツェナダイオード６は導通し、抵抗７に
流れるとともに、抵抗１７を通じて補助サイリスタ１０
にゲート電流を流す。そして補助サイリスタ１０がオン
しこれに伴い、主サイリスタ３が保持できずにオフされ
保護抵抗２を通して充電電流が流れる。このため充電電
流は減少し、二次電池５の過充電を防止するととも発光
ダイオード１３の電流がダイオード１９、補助サイ」ノ
スタ１０にバイパスされ、発光ダイオード１３が消灯し
充電完了を示す。

しかしながら、上記従来の充電回路では、二次電池５に
より駆動される図示しない装置のスイッチを切り忘れ、
または長期間充電しないで放置したりした場合は二次電
池５が過放電し内部抵抗値が高くなり主サイリスタ３を
オフ状態にするので、小さな電流によるため二次電池５
の充電に長時間を要するとともに、発光ダイオード１３
も消灯し二次電池５が充分に充電されていないのに充電
完了を示す。

また、内部抵抗の高くなった二次電池５でも充電するこ
とのできる充電回路が公知ではないが、特願昭６１−９
１５０４号の明細士及び図面に示されている。

そして、この充電回路は、第４図に示す構成が採られて
いる。第３図のこの構成は、ツェナダイオード６、抵抗
７、抵抗１７、コンデンサ１８で、二次電池５の電圧を
検出し、補助サイリスタ１０を制御していたが、これら
の代りに直列に接続された抵抗２０とツェナダイオード
２１および、直列に接続された抵抗２２とコンデンサ２
３を並列にダイオード８のカソード側と、整流回路部１
の負電圧側に接続し、コンパレータ２４の正側入力端を
主サイリスタ３とダイオード４の接続部、負側入力端を
抵抗２０とツェナダイオード２１の接続部に接続し、出
力端は抵抗２２とコンデンサ２３の接続部に接続し、抵
抗２５を介して補助サイリスタ１０のゲートに接続され
、さらに補助サイリスタ１０のカソードと整流回路部１
の負側の間にダイオード２６が接続されている。

そして、二次電池５の内部抵抗１直が低い場合は、二次
電池５の充°１電圧の波形は極端な脈流波形とはならず
、コンパレータ２４の正側電圧が、負側電圧より常時高
いため第３図の回路と同様に充電される。

そして、内部抵抗値のある程度高くなった二次電池５の
場合は、第５図に示すように、整流回路部１の出力波形
の脈流によりコンパレータ２４の正側の電圧ａも同様に
脈流波形となり、コンパレータ２４の負側の電圧すより
高い領域と低い領域の両方をとることとなる。従ってコ
ンパレータ２４の出力は正電圧出力と負電圧出力を繰返
し、コンデンサ２３は第６図に示すように充放電を繰り
返す。

また抵抗２２は高い抵抗値を有するので、脈流１サイク
ルのうちの山の部分でコンデンサ２３を充電し、この充
電された電荷は脈流の谷の部分でコンパレータ２４を通
して放電され、前記第６図に示すようにコンデンサ２３
の最大値は補助サイリスタ１０のゲートオン電圧に達し
ないように設定しである。このように補助サイリスタ１
０はオフ状態を保持し主サイリスタ３はオン状態を保持
するので、二次電池５の内部抵抗が高くても大きな充電
電流で二次電池５を充電することができる。さらに二次
電池５を充電していくと、二次電池５の電圧が上昇して
内部充電が低くなり安定して充電される。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、第４図に示す充電回路では、二次電池５
の内部抵抗値が極端に高い場合は、コンパレータ２４の
正側の電圧ａは、抵抗９、抵抗１１、抵抗１６の合成抵
抗値と、二次電池５の内部抵抗値の分圧電圧となるので
、第５図に示すようにさらに二次電池５の内部抵抗値が
高い場合コンパレータ２４の正側の電圧ａｈは、常に高
くなり、またコンデンサ２３の電圧波形■。ｈも平常時
のコンデンサ２３の電圧波形と異なり、補助サイリスタ
１０のゲート・オン電圧より上昇するため、補助サイリ
スタ１０がオン状態となり主力イリスタ３はオフし、二
次電池５には、抵抗２を通して微少電流しか流れず、充
電に長時間を有するのである。

本発明は上記問題に鑑みなされたもので、過放電により
充電が困難な二次電池でも迅速に充電することができる
充電回路を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明の充電回路は、整流回路部と、この整流回路部に
直列に接続され主スイッチング素子に直列に接続された
二次電池を有する充電回路部と、この二次電池の電圧を
検出する電圧検出回路部と、上記主スイッチング素子を
制御する制御部と、上記電圧検出回路部および制御部の
間に接続された補助スイッチング素子と、この補助スイ
ッチング素子に接続され、このスイッチング素子をオン
オフするタイマーとを備えるものである。

（作用） 本発明は、整流回路部で整流し二次電池に直列に接続さ
れた主スイッチング素子をオンし、二次電池を充電し電
圧検出回路部で二次電池の充電電圧を検出し、制御部に
出力し、制御部で主スイッチング素子を制御するもので
ある。

そして、タイマーを充電開始後−定時間作動させ、補助
スイッチング素子をその間オフさせ、電圧検出回路部の
信号をその間は制御部へ出力せず二次電池の電圧にかか
わらず主スイッチング素子をオン状態に保つ。

このように充電開始後−定時間タイマーにより補助スイ
ッチング素子をオフし、制御部に出力しないことにより
、そのタイマー作動の間内部抵抗値の高い二次電池を通
常の電流により充電し、内部抵抗値を低下させ、−般の
内部抵抗の低い二次電池と同様に充電を行なうものであ
る。

（実施例〉 以下、本発明の充電回路の一実施例を図面を参照して説
明する。

第１図において、３１は商用交流電源で、この商用交流
電源３１は、整流回路部３２の降圧用の変圧器３３の一
次巻線に接続され、二次巻線の両端にはダイオード３４
．３５のアノード側が接続され、これらダイオード３４
．３５のカソード側が共に接続され正電圧側となり前記
変圧器３３の二次巻線の略中央部は負電圧側となる。３
６は充電回路部で、この充電回路部３Ｇは前記整流回路
部３２の正電圧側から、並列に接続された保護抵抗３７
とカソード・ゲート間に接続された抵抗３８を有し主ス
イッチング素子である主サイリスタ３９、ダイオード４
０、二次電池４１が負電圧側に直列に接続されている。

４Ｇは平滑回路部でダイオード４７、コンデンサ４８が
直列接続され、前記充電回路部３Ｇと並列に接続されて
いる。

前記主サイリスタ３９には電圧検出回路部５０のツェナ
ダイオード４９が接続される。

５１は、補助スイッチング素子としてのＰＮＰ形のトラ
ンジスタで、このトランジスタ５１のエミツタには前記
ツェナダイオード４９、ベースにはタイマー５２、コレ
クタには抵抗５３がそれぞれ接続されさらにタイマー５
２は前記ダイオード４７のカソードと整流回路部３２の
負電圧側に、抵抗５３はコンデンサ５４を介して整流回
路部３２の負電圧側に接続される。

上記タイマー５２のＩＣ回路を第２図を用いて説明する
と、端子■と端子の間に電圧支足回路５５が接続され、
端子■は、各ブロックに接続されている。端子■からは
、オシレータ５６を介して分周用のフリップフロップ回
路５７が１５段接続された後に出力回路５８が接続され
、端子■、端子■、端子■に接続されている。また、端
子■、端子■には、入力回路５９、入力回路６０がそれ
ぞれ接続され、それぞれオシレータ５６に接続されてい
る。さらに入力回路６０は、それぞれのフリップフロッ
プ回路５７に接続される。

そして、このＩＣ回路は、端子■、端子０間に時限抵抗
６１、端子■とアース間には電解コンデンサ６２、端子
■とアース間には時限容量素子としてのコンデンサ６３
が接続され、停止の端子■は出力の端子■とともに抵抗
６４を介してトランジスタ５１のベースに接続され、リ
セットの端子■と、端子■は、ダイオード４７のカソー
ドに接続される。

なおこのＩＣ回路の発成周波数は、抵抗６１、電解コン
デンサ６２、コンデンサ６３により定められる。

６５は主サイリスタ３９を制御する制御部で、制御用サ
イリスタ６６、ダイオード６７、抵抗６８で構成され、
制御用サイリスタ６６のカソードは整流回路部３２の負
電圧側に、ゲートは抵抗５３とコンデンサ５４の接続部
に、アノードは抵抗６８を介してダイオード４７のカソ
ードに接続され、ダイオード６７は主サイリスタ３９の
ゲートと、制御用サイリスタ６６のアノードに接続され
ている。また６９は表示回路部で、抵抗７０、ダイオー
ド７１、発光ダイオード７２、ダイオード７３からなり
ダイオード４７のカソードから抵抗７０、ダイオード７
１、発光ダイオード７２が整流回路部３２の負電圧側に
順次直列に接続され、抵抗７０とダイオード７１の接続
点から制御用サイリスタ６６、ダイオード６７、抵抗６
８の接続点の間にダイオード７３が接続されている。

次に上記回路の動作について説明する。まず商用交流電
源３１からの電圧を変圧器３３で降圧され、ダイオード
３４．３５で脈流に整流される。そして充電回路部３６
の主サイリスタ３９に電圧が印加されるとともに、この
主サイリスタ３９のゲートにゲート・オン電流が流れ、
この主サイリスタ３９をオフ状態にして、整流回路部３
２からの脈流で主サイリスタ３つ、ダイオード４０を介
して二次電池４１を充電し、この二次電池４１の電圧が
上昇する。また、二次電池４１の充？！圧は、電圧検出
回路部５０で検出されるが、充電開始後−定時間は、タ
イマー５２によりトランジスタ５１にベース電流が流れ
ないので、このトランジスタ５１はオフ状態であり、ツ
ェナダイオード４９などの電圧検出回路部５０はタイマ
ー５２の設定時間作動しない。

この設定時間作動復は、トランジスタ５１がオンし、電
圧検出回路部５０が作動し、二次電池４１の充“′：Ｆ
ｉ電圧が上昇してツェナダイオード４９のツェナ電圧を
超えれば、逆阻止状態から導通状態となりツェナダイオ
ード４９にツェナ電流が流れ制御用サイリスタ６６にゲ
ート電流を流しオン状態とし、主サイリスタ３９のゲー
ト電流をオフすることにより、主サイリスタ３９をオフ
し、二次電池４１は保３抵抗３７を介して流れる微少電
流となり充電が終了するとともに発光ダイオード７２が
点灯し、充電が終了する。

上記実施例によれば、二次電池４１の内部抵抗値が極め
て高くなり電圧検出回路部５０が高い電圧を示し充電が
困難になるものであってもタイマー５２により充電開始
後−定時間トランジスタ５１をオフし、制御部６５のあ
り部用サイリスタ６６にゲート電流を流さず、制御用づ
イリスタロ６をオフ状態に保ち主サイリスタ３９をオン
状態に保つので通常の場合と同じ充電電流で二次電池４
１を充電することができ、タイマー５２が作動のこの間
に充電し二次電池４１の内部抵抗値が低下するので、−
般の内部抵抗値の低い二次電池４１と同様に充電するこ
とができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、充電開始後−定時間タイマーにより、
補助スイッチング素子をオフ状′態にし、制御部に出力
を行なわないので、二次電池の内部抵抗値または充電電
圧にかかわらず、主スイッチング素子はオン状態を保つ
ので、内部抵抗値の高くなった二次電池でも、タイマー
の作動する一定時間である程度充電でき、内部抵抗値が
低下するので、通常の電池と同様に充電することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の充電回路の回路図、第２図
は同上タイマーのブロック図、第３図および第４図は従
来の回路図、第５図および第６図は過放電時の電圧波形
図である。 ３２・・整流回路部、３６・・充電回路部、３９・・主
スイッチング素子としての主サイリスタ、４１・・二次
電池、５０−電圧検出回路部、５１・・補助スイッチン
グ素子、５２・・タイマー、６５・・制御部。 ナ 序１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）整流回路部と、 この整流回路部に直列に接続され主スイッチング素子に
   直列に接続された二次電池を有する充電回路部と、 この二次電池の電圧を検出する電圧検出回路部と、 上記主スイッチング素子を制御する制御部と、上記電圧
   検出回路部および制御部の間に接続された補助スイッチ
   ング素子と、 この補助スイッチング素子に接続され、このスイッチン
   グ素子をオンオフするタイマーと、を備えることを特徴
   とする充電回路。