JPH0426334A - 二次電池の充電制御回路 - 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］ この発明は二次電池の充電制御回路であって、特に、充
電に伴う温度上昇が設定値を越えると充電を制限するも
のに関する。

［従来の技術］ 従来この種の充電制御は、充電手段としてインバータ回
路を備えるとともに、このインバータ回路の回路素子そ
れ自体に温度特性を持たせることにより、温度上昇に伴
ってインバータ回路からの出力を制限するものが一般的
である。

更にまた、温度検出手段をインバータ回路とは別に備え
、この検知手段が温度上昇を検知すると、インバータ回
路からの出力を制限するものも提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、インバータ回路の回路素子に温度特性を
持たせる方法では、二次電池の温度上昇に対して適切に
対応することは難しい。

一方、温度検知手段を別に設けてインバータ回路の出力
を制御する方法は、任意箇所の温度上昇に対応した出力
制御を行える反面、充電状態に対応した適切な制御を行
なおうとすると回路構成が？！雑になり、その結果、−
逆に誤動作のために適切な制御動作が行えない不都合が
あった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであって、比較
的簡単な構成で、適切な出力制御を確実に行なえる充電
制御回路を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明にかかる充電制御回路は、第１図にその概略的な
構成を示す如く、充電による温度上昇が所定値に達する
と信号を発生する温度検出手段と、該温度検出手段に駆
動電力を供給するコンデンサ４１と、インバータ回路２
２の動作と連動し、前記したコンデンサ４１における充
電量を制御する手段と、上記した温度検出手段から送ら
れる信号の入力と連動して、インバータ回路２２の動作
を停止する駆動制御手段とを備えている。

上記した温度検出手段は、二次電池６の表面またはその
近傍温度が、第２図（ａ）に示す上限温度Ｔａを越える
と信号の出力を開始し、下限温度Ｔ。

を下廻るまで信号の出力を持続可能とするとともに、出
力信号の大きさが、コンデンサ４１の充電量に対応して
変化する様に構成することができる。

［作用」 上記した構成により、インバータ回路２２に商用交流電
源１３を印加すると、所定の充電電圧に変換されて二次
電池６の充電が開始される。

それと同時に、充電量制御手段が作動し、コンデンサ４
１を充電して温度検出手段を始動する。

充電が進むと、それに従って、例えば二次電池６の表面
温度は上昇する。この温度上昇は、温度検出手段におい
て連続的に検出され、温度が設定値を越えると駆動制御
手段に対して信号を送り、駆動制御手段はインバータ回
路２２の動作を強制的に停止する。

すると、充電量制御手段によるコンデンサ４１に対する
充電は停止され、コンデンサ４１は放電し、温度検出手
段の出力信号の大きさが低下または停止する結果、駆動
制御手段の動作が停止し、インバータ回路２２は発振を
再開する。その瞬間、上記と略同様な手順で再度インバ
ータ回路２２は発振を停止するので、例えばコンデンサ
４１の放電時定数で決まる時間間隔で、インバータ回路
２２は間欠的に駆動される結果、二次電池６に対する充
電は、補充電に移行するのである。

なお、上記した温度検知にヒステリシス特性を設けるこ
とにより、−旦、二次電池６の表面温度が上限値Ｔａに
達すると、商用交流電源１３の入力を停止してインバー
タ回路２２の駆動を完全に止め、温度が下限値Ｔｂを下
廻るまで、補充電状態を維持することができる。

［実施例］ 以下本発明を電気かみそりに実施した一例に基づいて説
明するがこれに限らず、充電装置を単独で、あるいは充
電手段を電源部分に備えた各種小型電気機器に於いても
略同様に実施できることは勿論である。

本発明を実施する電気かみそり１は、第３図にその外観
形状を示す如く、外刃２を本体ケース３の上部に着脱自
在に取り付けるとともに、この外刃２の内側に螺旋状の
内刃４を摺接させて配設する。更に本体ケース３の内部
には、前記内刃４を回転駆動するモータ５と、このモー
タ５に回転駆動電力を供給する二次電池６と、この二次
電池６への充電制御あるいはモータ５の回転制御等の各
種制御を行わせる電気回路７を収納している。また本体
ケース３の正面中央に、モータ５への通電時期を規制す
るスライド式スイッチ８のノブ９を備え、更にスイッチ
ノブ９の下方に、モータ５の回転制御状態を表示するモ
ータ回転表示部１０と、電池容量の変化を表示する電池
容量表示部１１とを配設している。更にまた本体ケース
３の下部には、先端に電源プラグを設けた電源コード１
２を挿脱自在に備え、二次電池６の充電に加え、商用交
流電源１３によるモータ５の直接駆動を可能としている
。

第４図は、上記した本体ケース３に内蔵する電気回路７
全体の概略的な構成を示すブロック図であって、二次電
池６の充電回路１４と、モータ５の駆動回路１５と、充
電回路１４とモータ駆動回路１５に対する各種検出動作
を行なう検出回路１６と、検出回路１６からの検出信号
の入力に対応して所定の信号を発生する制御回路１７と
、充電回路１４およびモータ駆動回路１５の状態に対応
した表示を行なう表示回路１８とから構成される。

充電回路１４は、商用交流電源１３を整流部２０で全波
整流したあと、温度ヒユーズ２１を介してインバータ回
路２２に印加し、このインバータ回路２２で入力電圧を
所定の充電電圧に降圧したあと、ニカド電池の様な二次
電池６に充電電流を供給する。

インバータ回路２２は、第５図に示す如く、ＦＥＴ２３
をメイン回路のヌイ・ソチング素子として用いたもので
あって、このＦＥＴ２３のゲート端子と並列に備えたス
イッチング用のトランジスタ２４を、そのトランジスタ
２４のベース側に備えた抵抗２５に流れる電流が所定値
を越えた期間に対応してオンさせ、ゲート電圧をトラン
ジスタ２４でバイパスすることによりＦＥＴ２３のオフ
時期を規制する。すなわち、整流部２０側からＦＥＴ２
３のゲート端子にゲート電圧が印加されるのと連動して
ＦＥＴ２３はオンし、メイン回路と直列に接続された抵
抗２５に流れる電流は徐々に増大する。この電流が所定
値を越えると、トランジスタ２４はオンしてＦＥＴ２３
がオフする結果、ＦＥＴ２３を通じて抵抗２５に流れる
電流はなくなるが、インバータ回路２２の出力コ、イル
２６からパルス状の電圧が出力され、この電圧でツェナ
ーダイオード２７は導通して抵抗２５に電流を流し続け
る結果、トランジスタ２４のオン状態を更に持続する。

出力コイル２６からの出力電圧がなくなると、トランジ
スタ２４は再びオフし、上記した動作を縁り返すのであ
る。

モータ駆動回路１５は、上記した二次電池６側からの出
力電圧を、スイッチ８を介してモータ回転制御部２８に
印加し、モータ５の回転速度を一定に維持する回転制御
を行なう一方、表示回路１８の干−夕回転表示部１０に
おいて、回転制御が行なわれている状態を、発光ダイオ
ードの点滅で表示する様にしている。

検出回路１６には、ＡＣ入力の有無を検出する検出部２
９と負荷駆動時期の検出部３０とを備えて二次電池６の
充放電状態を常時検知するとともに、制御回路１７で充
電容量の変化をタイマーを用いて積算することにより、
電池容量表示部１１において二次電池６の現在容量を、
発光ダイオードの点滅個数の増減で相対表示する。更に
、負荷量検出部３１で負荷電流の大きさを検出し、前記
した現在容量の相対表示時における増減割合を補正する
とともに、電池電圧検出部３２で二次電池６の下限電圧
と上限電圧を検圧し、電池容量の表示値を紛対補正する
様にしている。

一方、二次電池６に対する急速充電が行なわれている際
、二次電池６の端子電圧が設定値に達したのを電池電圧
検出部３２が検出したのち、制御回路１７では更に一定
時間が経過するなどのソフトウェアにより予め設定され
た条件に達したのを判断すると、インバータ回路２２の
Ｆ　Ｅ　Ｔ２３のゲート端子と並列に接続された制御用
のトランジスタ３３に制御信号を送り、インバータ回路
２２の発振を断続的に停止して、急速充電状態から補充
電へと移行させる。更に周囲温度検出部３４において、
例えば０℃以下の様な低温下で充電が行なわれているこ
とが検知されると、通常の電池電圧による制御時よりも
急速に充電電流の絞り込みをかけ、二次電池６の内部ガ
ス圧が異常に上昇するのを防止する。更にまた、電池温
度検出部３５により、二次電池６の表面温度を常時検知
しておき、設定温度を上廻って温度上昇したことが制御
回路１７で判断されると、制御回路１７から前記したス
イッチング用トランジスタ３３に制御信号を直ちに送り
、インバータ回路２２による充電動作を、急速充電から
補充電へと移行する様に構成している。

本発明は、上記した制御回路１７におけるソフトウェア
による充電制御動作に加えて、第６図に示すハードウェ
アで構成した充電制御部４０を別に備え、上記した温度
検知と連動した制御が働かない場合にあっても、直接的
に充電電流の絞り込みを可能とした構成に特徴を有する
。

充電制御部４０は、電源用として備えたコンデンサ４１
に対し、スイッチング素子４２を介して二次電池６を接
続しておき、インバータ回路２２が作動して出力コイル
２６から二次電池６への充電期間に対応してスイッチン
グ素子４２をオンし、コンデンサ４１を二次電池６の端
子電圧まで充電する。コンデンサ４１の充電電圧は、定
電圧ダイオード４３で安定化されたあと、抵抗４４・４
５で分圧して基準電圧を形成する一方、二次電池６の周
面に接触して配置されたサーミスタ４６と抵抗４７で分
圧して検出電圧を形成し、各々を比較器４８の入力電圧
としている。

比較器４８はオペアンプが使用され、プラス端子に前記
した基準電圧を入力する一方、マイナス端子に検出電圧
を入力するとともに、出力端子を制御用トランジスタ４
９のベース端に接続することにより、二次電池６の表面
温度が上昇してサーミスタ４６の抵抗が減少し、検出電
圧が基準電圧を下廻ると、比較器４８の出力がｒＪ、Ｊ
からｒＨ。

に反転し、トランジスタ４９をオンして、インバータ回
路２２に備えたＦＥＴ２３のゲート端子をアースするこ
とにより、インバータ回路２２の発振を強制的に停止可
能としている。

更に比較器４８はオーブンコレクタタイプであって、出
力端には抵抗５０を介してコンデンサ４１の充電電圧が
印加されるとともに、抵抗５１を介して正帰還がかけら
れており、所定のヒステリシス特性を有する様に構成さ
れている。

上記構成により、第２図の時刻ｔｏにインバータ回路２
２に商用交流電源１３を接続した直後はコンデンサ４１
に対する充電はなく、トランジスタ４９はベース電圧が
低いためにオフ状態であり、インバータ回路２２は正常
な発振を開始する。その直後にスイッチング素子４２は
オンし、コンデンサ４１は二次電池６により急速に充電
され、比較器４８は所定の比較動作を開始する。ここで
二次電池６の充電が進み、電池表面の温度が上昇して時
刻ｔ１に上限温度Ｔａに達すると、サーミスタ４６両端
の比較電圧は基準電圧を下廻って出力は反転する。する
と、トランジスタ４９はオンしてインバータ回路２２の
発振を強制的に停止し、それにともなってスイッチング
素子４２はオフし、コンデンサ４１に対する充電が止ま
って放電が開始される。コンデンサ４１の両端電圧が低
下してトランジスタ４９のオン電圧をも下廻ると、トラ
ンジスタ４９はオフしてインバータ回路２２は発振動作
を再開するが、その瞬間にスイッチング素子４２はオン
してコンデンサ４１は電池電圧まで充電され、インバー
タ回路２２は再度オフする。上記したオンオフの周期は
、コンデンサ４１の放電時定数で決まり、インバータ回
路２２を例えば急速充電時の数十分の１程度で間欠駆動
をさせることにより、二次電池６は急速充電状態から補
充電状態へと強制的に移行されるのである。上記した間
欠発振の状態は、比較Ｗｇ４８にヒステリシスを設けて
いるために、二次電池６の表面温度が第２図（ａ）で示
す上限温度Ｔａを下廻っても持続し、インバータ回路２
２への商用交流電源１３の入力を断って、二次電池６の
表面温度が下限温度Ｔｂを下廻った時点でリセットされ
る。

なお、コンデンサ４１を充電する電源は、二次電池６に
限らず、電源電圧側から供給することも可能である。ま
た、スイッチング素子４２をオンする信号は、充電用の
出力コイル２６からの出力で兼用するのに代えて、別に
検出専用のコイルを設け、その出力信号を利用するのも
よい。電源電圧側から前記したオン信号を供給すること
により、インバータ回路２２を間欠発振させるのではな
く、完全に停止させることも可能である。

［発明の効果］ 本発明は上記のごとく、温度検出手段の駆動電力をコン
デンサ４１から供給するとともに、このコンデンサ４１
の充電量を、インバータ回路２２の動作と連動して制御
する様にしたので、比較的簡単な構成で、確実に急速充
電から補充電へと移行させることができる。

更に、温度検知時にヒステリシス特性をもたせることに
より、温度検知が一旦働くと、コンセントを抜いて完全
に充電を停止するまで補充電の状態を維持でき、二次電
池の過充電が可及的に抑制される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的な構成を説明する概略図、第２
図（ａ）〜（Ｃ）は制御の状態を示す波形図である。 第３図ないし第６図は本発明を電気かみそりに実施した
一例を示し、第３図は外観状態を示す一部を破断した正
面図、第４図は電気回路全体の概略的な構成を示すブロ
ック図、第５図はインバータ回路の構成を示す電気回路
図、第６図は本発明の要部の具体的な構成を示す電気回
路図である。 ６　・　・ ］−３・ １６　・ ２２　・ ４０　・ ４１　・ ４６　・ ４８　・ ・二次電池、 ・商用交流電源、 ・検出回路、 ・インバータ回路、 ・充電制御部、 ・コンデンサ、 ・サーミスタ、 ・比較器。 発 明 者 溝 田 富 保 １／ コ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、インバータ回路（２２）の動作を制御して、二次電
   池（６）に対する急速充電の終了時期を規制する充電制
   御回路であつて、 充電による温度上昇が所定値に達すると信号を発生する
   温度検出手段と、 この温度検出手段に駆動電力を供給するコンデンサ４１
   と、 インバータ回路（２２）の動作と連動し、前記したコン
   デンサ（４１）における充電量を制御する手段と、 上記した温度検出手段から送られる信号の入力と連動し
   て、インバータ回路（２２）の動作を停止する駆動制御
   手段と を備えた二次電池の充電制御回路。 ２、上記した温度検出手段は、 二次電池（６）の表面またはその近傍温度が上限温度Ｔ
   ＿ａを越えると信号の出力を開始し、下限温度Ｔ＿ｂを
   下廻るまで信号の出力を持続可能とするとともに、 出力信号の大きさが、コンデンサ（４１）の充電量に対
   応して変化することを特徴とする請求項１記載の充電制
   御回路。