JPH0584134B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は一般家庭において使用する電池式掃除
機の充電装置に関するものである。

従来の技術 従来この種の電池式掃除機の充電装置にあつて
は、第４図に示す構成が一般的であつた。以下図
面に基づき、従来の技術について説明する。

第４図は、従来の充電装置の一実施例を示すも
のである。図において、端子１，２間には、充電
アダプターに接続されるもので、交流電源を全波
整流された脈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１，電池２
が直列に接続されている。ダイオード３が電池２
の逆放電を防止するための素子で電池２の陽極と
主サイリスタ１のカソード間に挿入されている。

又ダイオード４，コンデンサ５で上記全波整流
電源を平滑し，第２のサイリスタ６がターンオン
時にオン状態を保持するためのものである。

主サイリスタ１のゲート端子にはゲート抵抗７
が接続されると共に、ゲート，カソード間には、
ゲート感度調整抵抗８が接続されている。

主サイリスタ１のカソード端子（Ａ点）と
GND端子間には、ツエナダイオード９と抵抗１
０が直列に接続され、ツエナダイオード９のアノ
ード端子と抵抗１０との接続点には抵抗１１の一
端が接続され他端は、第２のサイリスタ６のゲー
ト端子に接続されている。又、平滑コンデンサ５
の両端には抵抗１２，１３及び発光ダイオード１
４が直列に接続されている。又、抵抗１２，１３
との接続点には、ダイオード１５のアノード端子
が接続され、他端のカソード端子は、第２のサイ
リスタ６のアノード端子に接続されている。さら
に、主サイリスタ１のアノード、カソード間に
は、抵抗１６が接続されている。

上記回路構成において、主サイリスタ１のゲー
ト端子には、ゲート抵抗７を通して直流電源より
ゲート電流が流れ込むためON状態となる。（電
池が未充電時）即ち、主サイリスタ１，ダイオー
ド３を介して電池２に充電電流が流れ込み、充電
を持続することになる。その際、発光ダイオード
１４は、抵抗１２，１３を介して電流が流れ込む
ため点灯する。ダイオード１５は、この場合、逆
バイアス状態にあり、カツトオフしている。

ここで、電池２に充電を続けると、電池２の端
子間電圧が徐々に上昇していき、ある設定電位
（充電完了電位）に近づくと、ツエナダイオード
９が安定領域に入り、ツエナダイオード９を介し
てツエナ電流が流れ込み抵抗１０の端子間電圧が
上昇する。この端子間電圧が第２のサイリスタ６
のゲートトリガ電圧に達すると、抵抗１１を介し
てゲート電流が流れ、第２のサイリスタ６がON
状態となる。ここで、第２のサイリスタ６がON
すると、主サイリスタ１のゲート電位が、カソー
ド電位より低く引つぱられるため、主サイリスタ
１がOFF状態となり充電を停止する。又、発光
ダイオード１４も、第２のサイリスタ６がONす
ると、ダイオード１５が導通するため、消灯する
ことになる。主サイリスタ１がOFFになつても、
抵抗１６を介して電池には微弱電流が流れ、補充
電は行なうように構成される。

第５図は、第２の回路の充電特性を示すもので
ある。図において、ａは、電池の端子電圧が、時
間とともに上昇していき、ツエナダイオード９の
設定電位に達すると、主サイリスタ１がOFF状
態となる様子がわかる。ｂは、電池の充電電流と
時間の関係を示すもので、充電完了時、電流がカ
ツトされる様子がわかる。但し、抵抗１６の補充
電は持続されるため、電池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
池の内部抵抗が増大していき、１カ月〜３ケ月放
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６図に示す。

第６図ａは、電池２の内部抵抗１７が増大した
場合を示す。この時、この電池が充電回路に接続
されると内部抵抗１７の抵抗値Ｒが大きい為、充
電電流Ｉが流れる。そしてみかけ上の電池２の端
子間電圧が高く発生し、ｂ，ｃに示すように、充
電開始直後に充電を停止してしまう。これは、第
４図の充電回路で、Ａ点の電位を検出しているた
めである。このように、過放電の電池を従来の充
電回路では充電出来ず、使用者にとつては、大き
な不満となつていた。又、市場では、電池の過放
電現象は容易に発生する問題ではないが、もし、
発生したら、電池を交換しなければならず、経済
的な面からいつても、問題を含むものであつた。

このように従来の充電装置では、過放電した電
池の充電が出来ないといつた問題を有していた。
本発明では、このような従来の欠点を解消し、過
放電を行なつた電池でも、充電可能にするよう充
電装置を改善せんとするものである。

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、過放電
電池が接続された場合、電池の端子間電圧が異常
に高くなるのを検出し、瞬時にその電圧をインバ
ータで反転し、異常な高電位で、充電完了の信号
を出さないよう対策しようとするもので、正規の
電池（過放電をしていない電池）が接続された場
合は従来通りの動作を行なうようにし、過放電の
電池が接続された場合、充電完了電位以上の電位
が発生するため、その電圧を検出して、波形のピ
ークをインバータで反転させ、充電完了電位以下
に押え込み、ある程度充電が進み、内部抵抗が下
がり、ピーク電位が充電完了電位を下回つた際、
正常の動作モードに回路的に切換えるように制御
しようとするものである。

作 用 本発明は、上記した手段により、過放電した電
池を充電回路に接続された場合でも、何ら支障な
く充電を完了出来るよう構成したものである。

実施例 以下図面に従つて本発明の実施例につき、詳細
に説明する。第１図は本発明の充電装置の一実施
例を示すものである。図において、全波整流電源
は端子１，２間に加えられている。端子１，２間
には、主サイリスタ１０１，ダイオード１０２，
電池１０３が直列に接続されており、主サイリス
タのゲート，アノード間にはゲート抵抗１０４
が、又ゲート，カソード間には感度調整抵抗１０
５が接続されている。抵抗１０６は補充電用のバ
イパス抵抗である。又主サイリスタ１０１のゲー
ト端子にはツエナダイオード１０７、第２のサイ
リスタ１０８が直列に接続されている。端子１，
２間には、さらに抵抗１０９，１１０及び発光ダ
イオード１１１が直列に接続され、抵抗１０９と
１１０との接続点にはダイオード１１２のアノー
ドが接続され、カソード側は、第２のサイリスタ
１０８のアノード端子に接続されている。

主サイリスタ１０１のカソード端子には、ツエ
ナダイオード１１３と抵抗１１４の直列回路が接
続され、ツエナダイオード１１３のアノードと抵
抗１１４との接続点には、抵抗１１５の一端が接
続され、他端はトランジスタ１１６のベースに接
続され、さらにトランジスタ１１６のコレクタに
は抵抗１２２が接続されてこれらでインバータ
（反転回路）を構成している。さらに、主サイリ
スタ１０１のカソード端子とGND間には抵抗１
１７，ダイオード１１８を介して、ツエナダイオ
ード１１９と抵抗１２０の直列回路が接続されて
いる。ツエナダイオード１１９のアノード端子と
GND間には、電解コンデンサ１２１が接続され、
電解コンデンサ１２１の陽極からは、抵抗１２２
を介してトランジスタ１１６のコレクタに接続さ
れている。又、ツエナダイオード１１９のアノー
ドと抵抗１２０との接続点には抵抗１２３の一端
が、他端は、第２のサイリスタ１０８のゲート端
子に接続される。ダイオード１２４はツエナダイ
オード１１９と１０７の各カソード間に図のよう
に接続されている。

上記回路構成において、充電の原理は従来例の
場合と同様で、端子１から充電電流が、主サイリ
スタ１０１，ダイオード１０２を介して電池１０
３に流れ込むよう構成されている。しかしなが
ら、これは過放電電池でない正規の電池が接続さ
れた場合であり、過放電電池が接続された場合に
は従来例では充電出来なかつた。

以下、過放電電池が接続された場合についての
み、その動作を説明する。過放電電池が接続され
た場合、第１図のａ点の電位が異常に高いピーク
値を示す。これは、電池１０３の内部抵抗が増大
しているため充電電流が低く押えられると共に、
電池１０３の端子間電圧が内部抵抗の分だけ高く
発生するためである。

この場合の各部の電圧波形を第２図に示す。同
図ａにおいてはａ点の電圧波形で、電池１０３
の内部抵抗の影響で、全波整源電源のピーク値
が、正規の電池１０３を接続された場合の充電完
了電位Ｉより高く発生しているのがわかる。しか
しながら、この場合ツエナダイオード１１３が、
ａ点の電位が充電完了電位Ｉより高く発生した場
合のみ動作域に入るよう設定しておけば、ツエナ
ダイオード１１３を介してトランジスタ１１６に
ベース電流が流れ込みON状態となる。しかし、
正規の電池１０３が接続された場合は、ａ点のピ
ークが出ないため、トランジスタ１１６はOFF
状態のままである。

即ち、ｂ点の電位は第２図ａの破線で示すよう
に、充電完了電位Ｉを越えた場合だけ、トランジ
スタ１１６がONし、波形が反転される。しかし
ながらｂ点には電解コンデンサ１２１が接続され
ており、実際はに示すごとく平滑された電位と
なる。即ち、過放電された電池１０３を接続され
たとしても、ｂ点の電位は、充電完了電位Ｉを越
えることはなく、充電は持続されることとなる。
ここで、充電がある程度進むと、過放電電池１０
３の内部抵抗が徐々に低下し、ピーク値が下がつ
ていき、最後には、ピーク値が、充電完了電位を
下回る。この場合、トランジスタ１１６は遮断
し、通常の電池が接続された場合と同様に動作す
ることになる。この様子を第２図ｂに示す。I′は
ａ点での充電完了電位，はｂ点での充電完了電
位であり、抵抗１１７，ダイオード１１８の電圧
降下分だけ低く、ツエナダイオード１１９のV_Z
により設定している。

即ち、ｂ点の電位が、のレベルに達すると、
従来例の構成と同様第２のサイリスタ１０８が
ONし、主サイリスタ１０１がOFF状態となり充
電を完了する。この際発光ダイオード１１１は第
２のサイリスタ１０８がONするのと同じタイミ
ングで消灯することになる。

第３図は、過放電電池１０３が接続された場合
の充電特性を示すものである。

同図ａはａ点の電圧波形、ｂはｂ点の電圧波形
を示すものである。最初過放電の電池が接続され
るとａ点の電圧は、高いピーク値を示す。しか
し、ｂ点の電位は、トランジスタ１１６が、ピー
ク値近傍でONするため、低く押えられて充電完
了電位′を下まわり、充電は持続される。ここ
である程度充電が進むと、電池１０３の内部抵抗
が下がり、ａのピーク値が低下していき、逆に電
池への充電電流は増加し、ある時点で、トランジ
スタ１１６がOFFする。これからは正規の電池
が接続された場合と同様の原理で充電され、充電
完了するものである。

発明の効果 このように本発明によれば、電池の状態に関係
なく、充電を行なうことが出来るため、使用者が
誤つて長時間負荷に電池を接続されたとしても問
題はなくなる。又、充電回路の信頼性も大きく向
上する他、コストも低価格で構成出来、その実用
性はきわめて高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す充電装置の
回路図、第２図，第３図は、本発明の一実施例の
各部の動作波形を示すグラフ、第４図は従来の充
電装置の回路図、第５図，第６図は、従来の充電
装置の各部の動作波形を示す説明図である。 １０１……主サイリスタ、１０３……電池、１
０８……第２のサイリスタ、１１１……発光ダイ
オード、１１９……ツエナダイオード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 整流電源に接続される主サイリスタと電池の
   直列回路及び上記主サイリスタのゲート端子と接
   地間に、充電完了時、主サイリスタを遮断ならし
   める第２のサイリスタを接続すると共に、電池の
   端子間電圧検出部により、充電完了時点を検出し
   て導通する第２のサイリスタを設け、電池の端子
   間電圧の内部抵抗増大時に発生する異常尖頭電圧
   を検出する検出部と、この異常尖頭電圧検出部の
   作動時、回路的に充電を継続可能にする制御装置
   を備えてなる電池式掃除機の充電装置。 ２ 異常尖頭電圧検出部を、電池の端子間電圧の
   尖頭値検出部と、それに接続されるインバータ
   （反転回路）とで構成し、尖頭値が充電完了電圧
   を越えないよう制御してなる特許請求の範囲第１
   項記載の電池式掃除機の充電装置。