JPH0118655B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は二次電池を充電する自動充電装置の充
電完了表示に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来における二次電池の充電方式は定電流充電
方式が一般的であり、その充電表示は充電、通電
のみに限定される場合が多く、上記充電に対して
の充電の完了、充電量の確保については、使用者
自身が充電時間を確認して、充電を完了とする方
法にたよつていた。また急速充電が行なえる自動
充電装置においては、その充電時間の短縮化に対
して、充電完了表示をより明確にしようとすれば
するほど、解決しなければならない問題があつ
た。従来の急速自動充電装置における充電、通電
表示は第１図に示すような回路構成により行なつ
ていた。すなわち、電源整流回路１に自動充電制
御回路２および３を介して被充電電池Ｂを接続
し、かつこの被充電電池Ｂのマイナス側に逆流防
止ダイオードD₁を接続して充電主回路を構成し、
そしてこの充電主回路に挿入された抵抗R₁によ
り電圧を降下させ、かつこの抵抗R₁と並列に抵
抗R₂と発光ダイオードD₂を接続し、この発光ダ
イオードD₂の点灯により、充電、通電の表示を
行なうようにしていた。上記発光ダイオードD₂
の点灯条件としては、抵抗R₁の電圧降下が発光
ダイオードD₂の順方向電圧値以上であるという
条件下において発光ダイオードD₂は点灯可能で
ある。しかしながら、第１図に示す従来の急速自
動充電装置においては、自動充電制御回路２およ
び３の働きにおいて、第２図に示すような充電パ
ターンの充電電流Ｉが漸減するt₁，t₂間領域では
抵抗R₁の電圧降下が徐々に低下するため、発光
ダイオードD₂の発光量が低下するだけでなく、
上記充電電流の漸減域t₁，t₂間では発光ダイオー
ドD₂が点灯しているか否か判断しかね、なおか
つその消灯点も回路構成上において任意に設定す
ることは不可能であり、したがつて充電完了の表
示とはなりえなかつた。また充電主回路内に抵抗
R₁を挿入する構成であるため、必然的に抵抗R₁
には電圧降下が生じる。したがつて、第１図に示
す従来の急速自動充電装置においては、その電圧
降下分を考慮して、電源整流回路１の出力電圧を
積み上げる必要があり、そのため、電源整流回路
１が大型化するという欠点をも有していた。

また第３図に示す他の従来例においては、第１
図に示す従来例と同様の機能を持つ充電主回路の
ダイオードD₁のアノード側を抵抗R₃を介してト
ランジスタQ₁のベースに接続し、かつトランジ
スタQ₁のエミツタはダイオードD₁のカソードに
接続している。また発光ダイオードD₂は電源整
流回路１のプラス側に抵抗R₄とともに直列に接
続され、かつ前記トランジスタQ₁のコレクタに
接続されている。すなわち、充電電流Ｉが充電主
回路に流れたときに、ダイオードD₁に順方向電
圧降下V_Fが生じる。この順方向電圧降下V_Fがト
ランジスタQ₁のベース・エミツタ間電圧より高
い場合のみ、トランジスタQ₁のベース電流およ
びコレクタ電流が流れて発光ダイオードD₂は点
灯する。しかしながら、この第３図に示す従来例
においても、第１図に示す従来例と同様に充電電
流Ｉがt₁以後に漸減する領域t₁，t₂間では、ダイ
オードD₁の順方向電圧が徐々に下がるため、ト
ランジスタQ₁のベース電流、コレクタ電流も下
がり、そしてトランジスタQ₁のベース・エミツ
タ間電圧と等しくなつた時点においてトランジス
タQ₁はオフする。この場合、発光ダイオードD₂
は最初のt₁までの領域は明るく、t₁以後は徐々に
暗くなりt₁，t₂間のある点で第１図に示す従来例
と同様に消灯するが、その消灯時点では、少なく
とも充電電流Ｉが漸減を完了する充電完了時のt₂
（P₁）点ではなく、またt₂（P₁）点に近いP₂点でも
なく、したがつて、この発光ダイオードD₂がど
の時点で消灯したかは不明確であるとともに、任
意な時点、たとえば、P₁点、P₂点には消灯点を
設定できず、したがつて、充電完了の表示として
は、著しい欠点を有するものであつた。

発明の目的 本発明は上記従来の欠点に鑑み、充電電流が漸
減する領域の中で任意に設定したP₁点あるいは
P₂点で発光ダイオードを消灯あるいは点灯させ
て、充電完了表示が明確に行なえるようにするこ
とを目的とするものである。

発明の構成 上記目的を達成するために本発明は、電源整流
回路の両端に充電しようとする二次電池と主トラ
ンジスタを直列接続してなる主回路と、この主回
路に並列に接続され、かつ前記二次電池の電圧を
検出する電圧検出回路と、この電圧検出回路の出
力信号により動作を開始し、かつ主トランジスタ
を制御して微少電流以下まで充電電流を漸減させ
るドライブ回路とを備え、前記主トランジスタの
ベースに一端を接続した抵抗の他端と主トランジ
スタのエミツタ間に、漸減する電圧を充電電流が
漸減する任意なときに分圧する数個の抵抗を直列
に接続し、かつこの分圧した抵抗の接続点にトラ
ンジスタのベースを接続し、前記分圧した漸減電
圧にて前記トランジスタを動作させるとともに、
前記トランジスタのコレクタ側に接続した発光ダ
イオードを消灯あるいは点灯し、さらに二次電池
の充電中は前記発光ダイオードが点灯あるいは消
灯を保持し、充電電流が漸減する任意な設定点に
て消灯あるいは点灯するように構成したもので、
この構成によれば、二次電池の100％充電時ある
いは二次電池の充電がほぼ完了する時点である充
電電流漸減領域の任意の点で、従来のように発光
ダイオードが徐々に暗くなるのではなく、発光ダ
イオードが消灯あるいは点灯するため、その充電
完了表示が明確に行なえるというすぐれた特長を
有するものである。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例を第４図にもとづいて
説明する。この第４図において、１は交流電源
（図示せず）を整流平滑する電源整流回路、Ｂは
充電しようとする二次電池で、この二次電池Ｂは
たとえばNi−Cd電池または鉛蓄電池である。２
は二次電池Ｂの電圧を検出する電圧検出回路、３
は電圧検出回路２の出力端子である。また前記電
源整流回路１のプラスとマイナス間には二次電池
ＢとダイオードD₁と主トランジスタQ₁を直列に
接続し、かつ前記電圧検出回路２の出力端子３は
抵抗R₁の一端とダイオードD₂のアノード側との
接続点に接続し、さらに前記抵抗R₁の他端は電
源整流回路１のプラス側に接続している。また前
記ダイオードD₂のカソード側は電界効果トラン
ジスタQ₂のゲートに接続し、かつこのダイオー
ドD₂と電界効果トランジスタQ₂の接続点にはコ
ンデンサＣと抵抗R₂よりなる並列回路の一方を
接続し、かつ並列回路の他方は電源整流回路１の
マイナス側に接続している。また前記電界効果ト
ランジスタQ₂のドレインは電源整流回路１のプ
ラス側に接続し、かつソースは抵抗R₃を介して
トランジスタQ₃のベースに接続し、さらにトラ
ンジスタQ₃はコレクタを電源整流回路１のプラ
ス側に接続するとともに、エミツタを抵抗R₄を
介して前記主トランジスタQ₁のベースに接続し、
また主トランジスタQ₁のエミツタ・コレクタ間
には抵抗R₅を接続している。それと同時に前記
トランジスタQ₃のエミツタに分圧抵抗R₆，R₇を
直列に接続し、かつ抵抗R₇の他方は電源整流回
路１のマイナス側に接続し、さらに分圧抵抗R₆，
R₇の接続点にはトランジスタQ₄のベースを接続
している。またこのトランジスタQ₄はエミツタ
を電源整流回路１のマイナス側に接続し、かつコ
レクタを発光ダイオードD₃のカソードに接続し、
そして発光ダイオードD₃のアノードは抵抗R₈を
介して電源整流回路１のプラス側に接続してい
る。なお、この第４図において、点線で囲んだ４
は自動充電制御回路である。

上記第４図に示す回路構成において、その動作
を第２図と共に説明する。二次電池Ｂの電圧Ｖが
第２図に示すように、電圧検出回路２の設定電
圧、すなわち電池の内圧が著しく上昇し始める電
圧V₁点以下のときは、電圧検出回路２の出力端
子３の電位は二次電池Ｂの電圧と同等の電位とな
るため、コンデンサＣは抵抗R₁、ダイオードD₂
を介して充電され、かつ電界効果トランジスタ
Q₂、トランジスタQ₃および主トランジスタQ₁が
いずれもオンとなつて二次電池Ｂの充電が開始さ
れる。この二次電池Ｂの充電が進んで、電池電圧
Ｖが電圧検出回路２の設定電圧V₁以上に達する
と、電圧検出回路２の出力端子３の電位は零付近
まで低下する。その結果、ダイオードD₂の電位
もアノード側がカソード側よりも低くなるため、
コンデンサＣには充電電流が流れなくなる。した
がつてこのコンデンサＣの両端電圧と等しい電界
効果トランジスタQ₂のゲート電位は徐々に低下
し、さらに電界効果トランジスタQ₂のソース電
位も低下するため、トランジスタQ₃のベース電
位は低下し、かつこのトランジスタQ₃は飽和状
態より不飽和状態になる。これにより、トランジ
スタQ₃の出力電流、主トランジスタQ₁のベース
電流およびトランジスタQ₃のエミツタ・電源整
流回路１のマイナス側間の電位は漸減することに
なり、その結果、主トランジスタQ₁も飽和状態
から不飽和状態となるため、充電電流Ｉは第２図
に示すように、t₁点より漸減を開始する。そして
コンデンサＣの放電が進んで電界効果トランジス
タQ₂のゲート電位が零になると、電界効果トラ
ンジスタQ₂およびトランジスタQ₃はオフとなり、
そして主トランジスタQ₁もオフとなり、二次電
池Ｂの充電はt₂点（P₁）で完了する。そして充電
電流Ｉの漸減終了後、すなわちt₂点以後は主トラ
ンジスタQ₁のコレクタ・エミツタ間に並列に接
続した抵抗R₅により二次電池Ｂに補充電電流を
流すものである。

このように第２図に示すような充電パターンに
よれば、t₁点まで電池容量の約80％を充電し、充
電電流Ｉが漸減するt₁，t₂間で二次電池Ｂの内圧
の上昇をおさえながら100％の充電を完了するも
ので、t₂（P₁）点もしくはその近傍点P₂において、
発光ダイオードD₃によつて充電完了表示を行な
えば、ほぼ100％の充電が行なえる。以下、充電
完了表示動作を第４図の回路構成において詳細に
説明する。第２図における充電電流Ｉが漸減する
t₁，t₂間においては、トランジスタQ₃が飽和状態
から不飽和状態に移行すると同時に、トランジス
タQ₃のエミツタ・電源整流回路１のマイナス側
間の電位が徐々に漸減を開始し、そしてコンデン
サＣの放電がさらに進むと、充電電流Ｉはt₂時に
おいてP₁の点に達する。このt₂（P₁）点において、
トランジスタQ₃のエミツタ・電源整流回路１の
マイナス側間の電位を分圧している抵抗R₆，R₇
により、トランジスタQ₄がオフとなる抵抗値を
適宜設定すれば発光ダイオードD₃は消灯する。
すなわち、充電初期よりt₁，t₂間においては、分
圧抵抗R₆，R₇において抵抗R₇とトランジスタQ₄
のベースの接続点電位は、トランジスタQ₄がオ
ンするためのベース・エミツタ間電圧よりも高い
ため、抵抗R₆を介してトランジスタQ₄のベース
電流が流れる。これにより、トランジスタQ₄は
オンして飽和状態となるため、抵抗R₈を介して
発光ダイオードD₃に電流が流れて発光ダイオー
ドD₃は点灯を保持する。さらにコンデンサＣの
放電が進んでトランジスタQ₃のエミツタ・電源
整流回路１のマイナス側間の電位が零Ｖ近傍にな
つたt₂時においては、上記説明のようにトランジ
スタQ₄がオフするための条件、すなわち分圧抵
抗R₆，R₇の抵抗値を適宜設定しているため、ト
ランジスタQ₄にはベース電流が流れなくなり、
その結果、トランジスタQ₄はオフする。これに
より、このトランジスタQ₄に直列接続された発
光ダイオードD₃は消灯し、以後はその消灯状態
を保持する。このように本発明の一実施例におい
ては、第１図および第３図で示した従来例の問題
点、すなわち充電電流が漸減する任意な設定点で
発光ダイオードを消灯させることができないとい
う問題点を解決したものである。

第５図は本発明の他の実施例を示したもので、
この第５図に示す実施例も第４図で示した一実施
例と同様に任意の設定点にて発光ダイオードを消
灯させるものであるが、これは第４図の発光ダイ
オードD₃が点灯中においてその発光量が若干変
動するのを改善したもので、以下、第５図におい
て、第４図に示した一実施例と異なる点のみを説
明する。すなわち、この第５図においては、トラ
ンジスタQ₄のコレクタを抵抗R₈を介して電源整
流回路１のプラス側に接続し、かつエミツタを電
源整流回路１のマイナス側に接続している。そし
て前記抵抗R₈とトランジスタQ₄のコレクタとの
接続点に別のトランジスタQ₅のベースを接続し、
かつこのトランジスタQ₅のコレクタは抵抗R₉を
介して電源整流回路１のプラス側に接続し、さら
にこのトランジスタQ₅のエミツタは電源整流回
路１のマイナス側に接続している。また発光ダイ
オードD₆はアノード側を前記別のトランジスタ
Q₅のコレクタに接続し、かつカソード側は電源
整流回路１のマイナス側に接続している。この第
５図に示す実施例においても、トランジスタQ₄
は第４図に示した実施例と同様に充電初期よりオ
ンして飽和状態となる。この場合、別のトランジ
スタQ₅のベース・エミツタ間電位はトランジス
タQ₄のコレクタ・エミツタ間電圧となるため、
別のトランジスタQ₅をオンさせるのに必要なベ
ース・エミツタ間電圧が得られず、その結果、別
のトランジスタQ₅はオフする。これにより、発
光ダイオードD₆には抵抗R₉を介して電流が流れ
て発光ダイオードD₆が点灯し、その点灯状態を
保持する。またトランジスタQ₄が充電電流漸減
領域、すなわち第２図に示すt₁，t₂間の任意な設
定点でオフするt₂時においては、別のトランジス
タQ₅には抵抗R₈を介してベース電流が流れると
ともに、抵抗R₉を介してコレクタ電流が流れる
ため、この別のトランジスタQ₅は瞬時にオンし
て飽和状態となる。すなわち、別のトランジスタ
Q₅のコレクタ・エミツタ間に接続している。発
光ダイオードD₆の点灯に必要な順方向電圧より、
一般的には別のトランジスタQ₅のコレクタ・エ
ミツタ間飽和電圧は十分に低いため、発光ダイオ
ードD₆に流れていた電流は別のトランジスタQ₅
のコレクタ・エミツタ間にバイパスされて、発光
ダイオードD₆は瞬時に消灯し、それ以後はその
消灯状態を保持し、第４図で示した本発明の一実
施例と同様の発光ダイオードの表示モードを有す
るものである。なお、第４図で示した本発明の一
実施例においては、トランジスタQ₃のエミツタ
と電源整流回路１のマイナス側の漸減する電圧を
もつてトランジスタQ₄をドライブする構成であ
るため、トランジスタQ₄のベース電流の減少に
対して、トランジスタQ₄のコレクタ電流も減少
依存することになつて、発光ダイオードD₃の消
灯点は任意に設定できるが、トランジスタQ₄に
直列接続した発光ダイオードD₃の発光量は、充
電電流が漸減するt₁，t₂間においては減少変動す
るものである。しかるに第５図に示す実施例にお
いては、トランジスタQ₄のオン、オフの動作に
対してのみ別のトランジスタQ₅はオフ、オン動
作して発光ダイオードD₆が動作する構成である
ため、発光ダイオードD₆に流れる電流は抵抗R₉
により決定される。したがつて充電電流が漸減す
るt₁，t₂間領域においても、発光ダイオードD₆は
発光量の変動のない安定した点灯が可能である。
また第５図のトランジスタQ₄のコレクタと別の
トランジスタQ₅のベースとの間にダイオードを
順方向に接続すれば、別のトランジスタQ₅のス
イツチング動作をより確実なものとすることも可
能である。

第６図は本発明のさらに他の実施例を示したも
ので、この第６図に示す実施例は、第５図に示す
別のトランジスタQ₅のコレクタと抵抗R₉との間
に極性を逆にして発光ダイオードD₇を接続した
もので、この実施例においては、二次電池Ｂの充
電中は発光ダイオードD₇は消灯し、かつ充電電
流が漸減する任意な点において発光ダイオード
D₇が点灯して、その点灯を保持するものである。

第７図はまた別の本発明の実施例を示したもの
で、この第７図に示す実施例は、第４図に示す発
光ダイオードD₃とは動作が反転するように、ト
ランジスタQ₄のコレクタと電源整流回路１のマ
イナス側との間に発光ダイオードD₈を接続した
もので、この第７図に示す実施例においては、上
記第６図に示す実施例と同様に、二次電池Ｂの充
電中は発光ダイオードD₈は消灯し、かつ充電電
流が漸減する任意な点において発光ダイオード
D₈が点灯して、その点灯を保持するものである。

発明の効果 以上のように本発明によれば、二次電池の100
％充電時あるいは二次電池の充電がほぼ完了する
時点である充電電流漸減領域の任意の点で、従来
のように発光ダイオードが徐々に暗くなるのでは
なく、発光ダイオードが消灯あるいは点灯するた
め、その充電完了表示が明確に行なえるというす
ぐれた特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の自動充電装置の電気回路図、第
２図は同充電装置の充電特性図、第３図は別の従
来例を示す自動充電装置の電気回路図、第４図、
第５図、第６図および第７図は本発明の各実施例
を示す自動充電装置の電気回路図である。 Ｂ…二次電池、１…電源整流回路、２…電圧検
出回路、４…自動充電制御回路、Q₁…主トラン
ジスタ、Q₂…電界効果トランジスタ、Q₃，Q₄，
Q₅…トランジスタ、D₁，D₂…ダイオード、D₃，
D₄，D₅，D₆，D₇，D₈…発光ダイオード、Ｃ…コ
ンデンサ、R₁，R₂，R₃，R₄，R₅，R₈，R₉…抵
抗、R₆，R₇…分圧抵抗。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電源整流回路の両端に充電しようとする二次
   電池と主トランジスタを直列接続してなる主回路
   と、この主回路に並列に接続され、かつ前記二次
   電池の電圧を検出する電圧検出回路と、この電圧
   検出回路の出力信号により動作を開始し、かつ主
   トランジスタを制御して微小電流以下まで充電電
   流を漸減させるドライブ回路とを備え、前記主ト
   ランジスタのベースに一端を接続した抵抗の他端
   と主トランジスタのエミツタ間に、漸減する電圧
   を充電電流が漸減する任意なときに分圧する数個
   の抵抗を直列に接続し、かつこの分圧した抵抗の
   接続点にトランジスタのベースを接続し、前記分
   圧した漸減電圧にて前記トランジスタを動作させ
   るとともに、前記トランジスタのコレクタ側に接
   続した発光ダイオードを消灯あるいは点灯し、さ
   らに二次電池の充電中は前記発光ダイオードが点
   灯あるいは消灯を保持し、充電電流が漸減する任
   意な設定点にて消灯あるいは点灯するように構成
   した自動充電装置。