JPH04248333A - 充電装置及び充電方法 - Google Patents

充電装置及び充電方法

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JPH04248333A
JPH04248333A JP3022699A JP2269991A JPH04248333A JP H04248333 A JPH04248333 A JP H04248333A JP 3022699 A JP3022699 A JP 3022699A JP 2269991 A JP2269991 A JP 2269991A JP H04248333 A JPH04248333 A JP H04248333A
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terminal voltage
charging current
voltage
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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】
【0001】
【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術(図10及び図11) 発明が解決しようとする課題(図10及び図11)課題
を解決するための手段(図1) 作用(図1) 実施例 (1)第1の実施例(図1〜図7) (2)第2の実施例(図8) (3)第3の実施例(図9) (4)他の実施例 発明の効果
【0002】
【産業上の利用分野】本発明は充電装置に関し、例えば
カメラ一体型ビデオテープレコーダに用いるバツテリの
充電装置に適用し得る。
【0003】
【従来の技術】従来、カメラ一体型ビデオテープレコー
ダ等の電子機器に使用されるバツテリにおいては、充電
装置を用いて充電することにより、繰り返し使用し得る
ようになされている。すなわちこの種のバツテリを充電
する簡易な方法は、バツテリを定電流回路に接続して一
定の充電電流を供給し、当該バツテリの端子電圧が所定
値になると充電電流の供給を停止する方法である。
【0004】ところが図10に示すように、この種のバ
ツテリにおいては、バツテリを完全に使い切つた状態で
充電する場合(記号L1で表す)と、完全に使い切らな
い状態で充電する場合(記号L2で表す)とで、端子電
圧V1の変化が異なる特徴がある。すなわちバツテリを
完全に使い切つた状態で充電する場合は、ほぼ満充電の
状態になると端子電圧V1が急激に上昇し、所定の設定
電圧を越えるようになる。
【0005】これに対して、完全に使い切らない状態で
充電する場合、満充電前にもかかわらず、端子電圧V1
が急激に上昇し、所定の設定電圧を越えるようになる。 このため単に一定電流を供給して充電すると、バツテリ
を完全に使い切つた状態で充電する場合以外、バツテリ
を完全に充電することが困難な特徴があつた。
【0006】このため従来の充電装置においては、バツ
テリの端子電圧V1が上昇して満充電の状態に近づくと
充電電流を切り換え、充電電流を小さくしてゆつくりと
充電するようになされていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところがこの方法でも
、完全に使い切らない状態でバツテリを充電すると、当
該バツテリを完全に充電し得ず、解決策として未だ不十
分な問題がある。
【0008】この問題を解決する一つの方法として、充
電装置に所定の負荷回路を設け、充電開始前に当該負荷
回路でバツテリを完全に使い切る方法がある。ところが
この方法の場合、負荷回路でバツテリを完全に使い切る
分、充電に時間を要すると共に、その分電力の損失が増
大する欠点がある。
【0009】これに対して図11に示すように、充電電
流を間欠的に印加し、バツテリの端子電圧に応じて充電
電流の印加期間を小さくする方法もある。ところがこの
方法でも、完全に使い切らない状態でバツテリを充電す
ると、完全に充電し得ない特徴がある。
【0010】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、完全に使い切らない状態でバツテリを充電する場合
でも、当該バツテリを完全に充電することができる充電
装置を提案しようとするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、所定のバツテリ2を充電する充電
装置1において、バツテリ2の端子電圧Vを検出し、電
圧検出結果を出力する電圧検出回路36、38、42、
44、46、47、50、52、54、56A、56B
、56C、58A、58B、58Cと、バツテリ2から
所定の負荷電流ILの供給を受ける負荷回路26、27
、28、30、31、32、34と、バツテリ2に充電
電流ICを供給する充電電流供給回路4、6、8、10
、12、14、16、20、21、22、24と、所定
のタイミングでバツテリ2に負荷回路26、27、28
、29、30、31、32、34を接続して電圧検出結
果を取り込んだ後、該電圧検出結果に基づいて充電電流
ICの値を切り換える制御回路18、25A、25B、
29、60とを備えるようにする。
【0012】
【作用】所定のタイミングでバツテリ2に負荷回路26
、27、28、29、30、31、32、34を接続し
て電圧検出結果を取り込んだ後、該電圧検出結果に基づ
いて充電電流ICの値を切り換えるようにすれば、バツ
テリ2の残量を正確に検出して適切な充電電流で充電す
ることができる。
【0013】
【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。
【0014】(1)第1の実施例 図1において、1は全体として充電装置を示し、カメラ
一体型ビデオテープレコーダに使用するバツテリ2を充
電する。すなわち充電装置1は、ラインフイルタ4を介
して商用電源をダイオードブリツジ6に与え、ここで当
該商用電源を整流して平滑コンデンサ8及びスイツチン
グトランス10に供給する。
【0015】スイツチングトランス10は、スイツチン
グトランス(SW)制御回路12で駆動制御され、これ
により所定周期でオンオフ動作を繰り返す。さらにスイ
ツチングトランス10は、2次巻線10Aの出力電圧を
整流用ダイオード14を介して平滑コンデンサ16に出
力し、これによりスイツチ回路18を介して、所定の直
流電源をバツテリ2に供給する。
【0016】バツテリ2は、直列接続された抵抗20、
21、22を介して、負側端子を接地するようになされ
、これにより当該バツテリ2の充電電流ICを電流電圧
変換するようになされている。検出回路24は、抵抗2
0の端子電圧を検出することにより、バツテリ2の充電
電流ICを検出し、当該検出結果をスイツチングトラン
ス制御回路12に出力する。
【0017】スイツチングトランス制御回路12は、当
該検出結果に基づいて抵抗20の端子電圧が所定電圧に
なるようにスイツチングトランス10を駆動制御する。 これにより充電装置1においては、スイツチ回路18を
オン状態に切り換えることにより、所定の充電電流IC
でバツテリ2を充電し得るようになされている。
【0018】このときスイツチ回路25A及び25Bは
、それぞれ抵抗20、21の接続中点及び抵抗21、2
2の接続中点を接地するようになされ、これによりスイ
ツチ回路25A及び25Bをオンオフ制御して検出回路
24の充電電流検出感度を切り換え得るようになされて
いる。すなわちスイツチ回路25A及び25Bが共にオ
フ状態に保持されると、検出回路24は電流検出感度が
最も大きくなり、バツテリ2は小さな充電電流ICで充
電されるのに対し、順次スイツチ回路25B、25Aを
オン状態に切り換えると、電流検出感度が小さくなり充
電電流ICを大きくすることができる。これにより充電
装置1においては、スイツチ回路25A及び25Bを切
り換えて、充電電流ICを切り換え得るようになされて
いる。
【0019】トランジスタ26は、抵抗27、コンデン
サ28及びスイツチ回路29の直列接続回路を介してベ
ースを接地し、ベースエミツタ間を抵抗30で接続する
と共に、整流用ダイオード14の出力端にエミツタを接
続するようになされている。これによりトランジスタ2
6は、スイツチ回路29をオン状態に切り換えると、オ
ン動作するようになされている。
【0020】トランジスタ32は、負荷抵抗34を介し
てバツテリ2に接続され、抵抗31を介してトランジス
タ26と連動してオンオフ動作するようになされている
。これによりトランジスタ32は、スイツチ回路18を
オフ状態に切り換えた後、スイツチ回路29をオン状態
に切り換えて、負荷抵抗34の抵抗値で決まる負荷電流
ILがバツテリ2から流出するようになされている。
【0021】ここで負荷抵抗34の抵抗値は、負荷電流
ILがカメラ一体型ビデオテープレコーダの消費電流と
等しい電流値になるように選定されている。従つてバツ
テリ2においては、スイツチ回路18及び29をそれぞ
れオフ状態及びオン状態に切り換えると、カメラ一体型
ビデオテープレコーダで使用されている状態と同じ状態
に保持されるようになされている。
【0022】抵抗36及び38は、バツテリ2の端子電
圧を分圧し、その分圧電圧をトランジスタ40に出力す
る。ツエナーダイオード42及び抵抗44は、スイツチ
ングトランス10の2次巻線出力を整流用ダイオード4
6、平滑コンデンサ48で直流電源に変換した後、当該
直流電源を定電圧化して抵抗50に出力する。
【0023】トランジスタ52は、コレクタを抵抗50
に接続すると共にエミツタを抵抗54で接地し、バツテ
リ2の分圧電圧を増幅して出力する。ツエナーダイオー
ド56A、56B、56Cは、順次ツエナー電圧が小さ
くなるように選定され、トランジスタ52のコレクタ出
力を受けると共にそれぞれ抵抗58A、58B、58C
で接地されるようになされている。
【0024】従つてツエナーダイオード56A、56B
、56Cは、バツテリ2の端子電圧が降下すると順次オ
フ状態に切り換わり、これに応動して各抵抗58A、5
8B、58Cの端子電圧が立ち下がるようになされてい
る。これにより充電装置1は、抵抗58A、58B、5
8Cの端子電圧に応動して充電電流ICを切り換えるよ
うになされている。
【0025】すなわち制御回路60は、バツテリ2がセ
ツトされて充電の操作子がオン操作されると制御信号を
出力し、スイツチ回路18をオフ状態に切り換えると共
に、スイツチ回路29をオン状態に切り換える。これに
より制御回路60は、バツテリ2の充電に先立ち、バツ
テリ2を所定の負荷に接続した状態に保持し、抵抗58
A、58B、58Cの端子電圧に基づいて当該バツテリ
2の端子電圧を検出する。
【0026】すなわち図2に示すように、使用時間tを
横軸にとつてバツテリ2の端子電圧Vを記号L3で表す
と、バツテリ2においては、使用開始の近辺及び完全に
使い切る近辺で端子電圧Vが急激に降下し、中間部分で
は端子電圧Vがなだらかに降下する。従つて、従来のよ
うに単に端子電圧を検出しても、ある程度バツテリ2の
残量を検出することができる。
【0027】ところが従来のように無負荷の状態でバツ
テリ2の端子電圧を検出すると、バツテリ2においては
その内部抵抗が個々に異なること等により、記号L4及
びL5で示すように端子電圧Vのばらつきを避け得ず、
バツテリ2の残量を正確に検出し得ない特徴がある。こ
れに対してこの実施例のように、負荷を接続して端子電
圧を検出すれば、記号LLで示すように、端子電圧Vが
降下する代わりに端子電圧Vのばらつきを小さくし得、
その分正確にバツテリ2の残量を検出することができる
【0028】これにより制御回路60は、抵抗58A、
58B、58Cの端子電圧に基づいて、スイツチ回路2
5A、25Bを切り換え制御した後、スイツチ回路18
及び29をそれぞれオン状態及びオフ状態に切り換え、
所定の充電電流ICでバツテリ2を充電する。すなわち
抵抗58A及び58Bの端子電圧がそれぞれ立ち下り及
び立ち上がつている場合、記号P1で示すようにバツテ
リ2の使用時間が短くてバツテリ2の残量が多いと判断
し得、制御回路60は、スイツチ回路25A、25Bを
オフ状態に切り換える。
【0029】これにより図3において記号L6で示すよ
うに、制御回路60においては、小さな充電電流ICで
バツテリ2を長時間かけて充電し、かくしてバツテリ2
が完全に使い切られていない場合でも完全に充電するこ
とができる。これに対して抵抗58B及び58Cの端子
電圧がそれぞれ立ち下がり及び立ち上がつている場合、
記号P2で示すようにバツテリ2の使用時間が比較的短
いと判断し得、制御回路60は、スイツチ回路25A及
び25Bをそれぞれオフ状態及びオン状態に切り換える
【0030】これにより記号L7で示すように、制御回
路60においては、比較的小さな充電電流ICでバツテ
リ2を充電し、バツテリ2が完全に使い切られていない
場合でも完全に充電することができる。さらに抵抗58
Cの端子電圧が立ち下がつている場合、記号P3で示す
ようにバツテリ2の使用時間が長いため完全に使い切ら
れた状態と判断し得、制御回路60は、スイツチ回路2
5Aをオン状態に切り換える。
【0031】これにより記号L8で示すように、制御回
路60においては、大きな充電電流ICでバツテリ2を
充電し、短時間で満充電に充電する。かくして、バツテ
リ2が完全に使い切られていない場合でも、効率良く短
時間で充電することができる。
【0032】さらに制御回路60においては、バツテリ
2の端子電圧を検出する際、バツテリ2に負荷を接続し
て約1分間経過して抵抗58A、58B、58Cの端子
電圧を検出するようになされている。すなわち図4に示
すように、この種のバツテリ2においては、電源の出力
に化学変化を利用しているため、負荷を接続した直後端
子電圧Vが急激に変化し、約1分程度でほとんど変化し
なくなる。
【0033】このとき負荷を接続した直後においては、
無負荷の場合と同様に、端子電圧を測定しても正しくバ
ツテリ2の残量を検出し得ないのに対し、端子電圧Vの
変化が停止した後においては、端子電圧Vに基づいてバ
ツテリ2の残量を正しく検出し得る特徴がある。従つて
充電装置1においては、端子電圧Vがほとんど変化しな
くなつた状態でバツテリ2の端子電圧Vを測定すること
により、バツテリ2の残量を正しく検出し得、確実にバ
ツテリ2を充電することができる。
【0034】かくして充電装置1においては、充電開始
時、バツテリを所定の負荷に接続してその端子電圧を検
出し、当該検出結果に応じた充電電流で充電することに
より、バツテリ2が完全に使い切られていない場合でも
、効率良く短時間で満充電に充電することができる。
【0035】さらに制御回路60は、充電開始後、所定
期間毎に充電を中止し、バツテリ2の端子電圧を検出す
る。さらに制御回路60は、端子電圧の検出結果に基づ
いて充電電流ICを切り換え、これにより図5に示すよ
うに、満充電に近づくと順次充電電流ICを小さくし、
バツテリ2をゆつくり充電する。すなわち図6に示すよ
うに、バツテリ2を等価回路で表すと、小さなバツテリ
2A、2B、2Cとその内部抵抗R1、R2、R3との
直並列回路で表すことができる。
【0036】このとき各バツテリ2A、2B、2Cで充
電に要する条件が異なることにより、バツテリ2全体と
して満充電に近くなると、例えばバツテリ2Aは満充電
されたのに対し、バツテリ2B、2Cは未だ満充電され
ていない場合が生じる。この状態で充電を続けると、バ
ツテリ2Aが過充電されることにより、バツテリ2全体
が破損する恐れがある。
【0037】ところが、この状態で充電を停止するとバ
ツテリ2全体として満充電し得ないだけでなく、バツテ
リ2Aからバツテリ2B、2Cに充電電流が流れること
により、バツテリ2の端子電圧Vが徐々に降下する。従
つてこの実施例のように順次充電電流ICを小さくして
バツテリ2を充電すれば、バツテリ2B、2Cを満充電
するのに必要な分だけ充電電流を供給し得、その分確実
に満充電することができる。
【0038】さらにこの実施例において、制御回路60
は、バツテリ2に負荷を接続して抵抗58Aの端子電圧
が立ち上ると、バツテリ2の端子電圧が所定電圧になつ
たと判断し、バツテリ2の充電を停止する。すなわち上
述したように、バツテリ2全体として満充電に近くなる
と、例えばバツテリ2Aは満充電されたのに対し、バツ
テリ2B、2Cは未だ満充電されていない場合が生じる
ことにより、図7に示すように、バツテリ2の端子電圧
は急激に上昇する。
【0039】このときバツテリ2の端子電圧を無負荷で
検出する場合、各バツテリ2A、2B、2Cで充電に要
する条件が異なることにより、満充電近傍の電圧変化が
バツテリ毎にばらつくことを避け得ない。ところがこの
場合も負荷を接続して端子電圧を測定すれば、ばらつき
を小さくし得、その分確実に満充電することができる。
【0040】かくしてこの実施例においては、充電開始
時の他にも所定期間毎に、バツテリ2を所定の負荷に接
続してその端子電圧Vを検出し、当該検出結果に応じた
充電電流で充電すことにより、バツテリ2を確実に満充
電することができる。
【0041】以上の構成において、充電装置1は、バツ
テリ2がセツトされて充電の操作子がオン操作されると
、制御回路60から制御信号が出力され、スイツチ回路
18及び29がそれぞれオフ状態及びオン状態に設定さ
れる。これにより充電装置1においては、バツテリ2に
負荷が接続された状態で、その端子電圧が分圧抵抗36
、38で分圧された後、トランジスタ52で増幅されて
ツエナーダイオード56A、56B、56Cに出力され
、抵抗58A、58B、58Cの端子電圧に基づいてバ
ツテリ2の端子電圧を検出することができる。
【0042】この状態で約1分間経過すると、制御回路
60で抵抗58A、58B、58Cの端子電圧が検出さ
れ、バツテリ2の残量を正確に検出することができる。 これにより充電装置1においては、当該検出結果に基づ
いてスイツチ回路25A、25Bが切り換わり、バツテ
リ2の負荷がはずされた後、当該バツテリ2に充電電流
ICが供給される。
【0043】このときスイツチ回路25A、25Bを切
り換えることにより、バツテリ2の使用状態に応じて充
電電流を設定することができ、これにより確実に満充電
することができる。さらにこの状態が所定期間経過する
と、充電電流の供給が停止制御された後、バツテリ2に
負荷が接続され、当該バツテリ2の端子電圧が検出され
る。
【0044】これによりバツテリ2においては、充電及
び端子電圧の検出を繰り返すことにより、バツテリの残
量を正確に検出し、当該検出結果に基づいて順次小さく
なるように充電電流が切り換えられる。さらに充電装置
1においては、満充電の状態を正確に検出し得、当該端
子電圧が所定電圧になると充電を停止することにより、
バツテリ2を確実に満充電することができる。
【0045】以上の構成によれば、充電開始時及び充電
開始後所定周期で、バツテリを負荷に接続してその端子
電圧を検出し、当該検出結果に基づいて充電電流を切り
換えることにより、バツテリの残量を正確に検出し、当
該残量に応じて充電電流を供給して確実にバツテリを満
充電することができる。
【0046】(2)第2の実施例 図1との対応部分に同一符号を付して示す図8において
、65は充電装置を示し、全体を半導体化したものであ
る。すなわち充電装置65は、スイツチ回路18に代え
てトランジスタ66、67、抵抗68、69の半導体ス
イツチを有し、当該半導体スイツチで充電動作を停止制
御する。
【0047】さらに充電装置65は、抵抗20、21、
22の直列接続回路に代えて抵抗70〜74の抵抗回路
網を有すると共に、スイツチ回路25A、25Bに代え
てダイオード76、トランジスタ77、78を有し、こ
れによりトランジスタ77、78の動作を切り換えて充
電電流検出感度を切り換える。さらに充電装置65は、
トランジスタ79を介して直接バツテリ2の端子電圧を
ツエナーダオイード56A、56B、56Cに与え、こ
れにより当該バツテリ2の端子電圧を検出する。
【0048】さらに充電装置65は、制御回路60に代
えて制御回路80を有し、当該制御回路80で直接トラ
ンジスタ32、67、77、78を制御すると共に、ト
ランジスタ79を制御して充電装置65全体の動作を切
り換える。すなわちバツテリ2の端子電圧を測定する場
合、制御回路80は、トランジスタ32、79をオン状
態に切り換え、トランジスタ66をオフ状態に切り換え
る。
【0049】これにより制御回路80は、バツテリ2を
負荷に接続して所定期間経過して端子電圧を検出する。 さらに当該検出結果に基づいて制御回路80は、トラン
ジスタ77、78をオンオフ制御し、これにより充電電
流検出感度を切り換えた後、トランジスタ32、79を
オフ状態に、トランジスタ66をオン状態に切り換える
【0050】図8の構成によれば、全体を半導体化する
ようにしても、確実にバツテリ2を満充電することがで
きる。
【0051】(3)第3の実施例 図9において、85は充電装置を示し、シリーズレギユ
レータ回路を用いてバツテリ2に充電電流を供給する。 すなわち充電装置85において、整流用ダイオード14
及び平滑コンデンサ16は、電源トランス86の2次巻
線出力を直流電源に変換した後、ダーリントン接続のト
ランジスタ87及び88に出力する。
【0052】トランジスタ89は、抵抗90を介して平
滑コンデンサ16の出力電圧を受け、コレクタ出力をト
ランジスタ91を介してトランジスタ87に出力する。 このときトランジスタ89においては、制御回路92で
ベース電圧が制御されることにより、トランジスタ88
をオンオフ制御して充電動作を停止制御する。
【0053】トランジスタ87及び88は、抵抗93を
介してコレクタ電流をバツテリ2に供給する。トランジ
スタ94は、抵抗95を介して抵抗93の端子電圧をベ
ースに入力すると共に、当該抵抗95のバツテリ2側端
子にエミツタを接続し、これにより抵抗93の両端電圧
が所定電圧になるようにトランジスタ88のコレクタ電
流を制御する。これにより充電装置85は、充電電流I
Cを所定値に保持するようになされている。
【0054】さらに抵抗93の両端には、トランジスタ
96及び抵抗97、トランジスタ98及び抵抗99がそ
れぞれ接続されるようになされ、各トランジスタ96及
びトランジスタ98は、抵抗100、101、トランジ
スタ102及び抵抗103、104、トランジスタ10
5を介して制御回路92でオンオフ制御し得るようにな
されている。これにより充電装置85においては、トラ
ンジスタ102及び105をオンオフ制御して抵抗93
の端子電圧を切り換え得るようになされ、これにより充
電電流を切り換え得るようになされている。
【0055】かくしてこの実施例においても、充電装置
85は、充電開始時及び充電中所定期間毎に充電動作を
中止した後、負荷を接続した状態でバツテリ2の端子電
圧を検出し、確実にバツテリ2を満充電する。
【0056】図9の構成によれば、シリーズレギユレー
タ回路を用いてバツテリ2に充電電流を供給するように
しても、確実にバツテリ2を満充電することができる。
【0057】(4)他の実施例 なお上述の実施例においては、充電電流を直流的にバツ
テリに供給し、当該充電電流を切り換える場合について
述べたが、本発明はこれに限らず、間欠的に所定波高値
の充電電流を供給するようにし、当該充電電流の供給時
間を切り換えて充電電流値を切り換えるようにしてもよ
い。
【0058】さらに上述の実施例においては、カメラ一
体型ビデオテープレコーダに使用するバツテリを充電す
る場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々
のバツテリを充電する充電装置に広く適用することがで
きる。
【0059】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、所定のタ
イミングでバツテリに負荷回路を接続して端子電圧を検
出することにより、バツテリの残量を正確に検出し得、
当該検出結果に基づいて充電電流の値を切り換えること
により、適切な充電電流で当該バツテリを充電すること
ができ、かくして確実にバツテリを満充電することがで
きる充電装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による充電装置を示す接続図
である。
【図2】バツテリの端子電圧の変化の説明に供する特性
曲線図である。
【図3】充電時におけるバツテリの端子電圧の変化を示
す特性曲線図である。
【図4】負荷を接続した直後におけるバツテリの端子電
圧の変化の説明に供する特性曲線図である。
【図5】充電電流の切り換えの説明に供する特性曲線図
である。
【図6】バツテリの等価回路を示す接続図である。
【図7】充電停止動作の説明に供する特性曲線図である
【図8】第2の実施例による充電装置を示す接続図であ
る。
【図9】第3の実施例による充電装置を示す接続図であ
る。
【図10】一般の充電時におけるバツテリの端子電圧の
変化を示す特性曲線図である。
【図11】間欠的な充電電流を供給を示す信号波形図で
ある。
【符号の説明】
1、65、85……充電装置、2……バツテリ、60、
80、92……制御回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定のバツテリを充電する充電装置におい
    て、上記バツテリの端子電圧を検出し、電圧検出結果を
    出力する電圧検出回路と、上記バツテリから所定の負荷
    電流の供給を受ける負荷回路と、上記バツテリに充電電
    流を供給する充電電流供給回路と、所定のタイミングで
    上記バツテリに上記負荷回路を接続して上記電圧検出結
    果を取り込んだ後、該電圧検出結果に基づいて上記充電
    電流の値を切り換える制御回路とを具えることを特徴と
    する充電装置。
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