JPH06141476A - 充電器の保護回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 充電器の安定化電圧回路が短絡等の異常状態
を検出する検出感度を向上させた充電器の保護回路の提
供を目的とする。 【構成】 充電動作の開始前に、安定化電圧回路の両端
の電位差を検出し、この電位差によって、安定化電圧回
路の動作状態を確認し、安定化電圧回路に異常が生じて
いる場合は、充電動作を行わないようにすると共に、充
電電流の特性を検出して充電動作をさせるようにして、
２次電池が例えばリチウム電池等であっても適切な充電
が行える構成にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、充電器の保護回路に関
するものであり、特に、安定化電圧回路が故障した時等
において、充電電圧が上昇して、２次電池が破損するの
を防止する保護回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電池の充電器には、一般に、充電電圧を
安定させるために、安定化電圧回路が設けられている
が、この安定化電圧回路が何らかの原因によって故障し
て短絡状態になることがある。

【０００３】このような時、電圧制御不能となり、充電
電圧が上昇し、電池が破損する結果となる。そのような
事故を防止するために、従来、保護回路が設けられてい
る。

【０００４】従来の充電器の保護回路は、充電器の出力
電圧を検出するための検出回路と、この検出回路の出力
によって制御されるスイッチ、ヒュ−ズ等から構成され
ていた。図９はヒュ−ズを用いた一例を示したものであ
る。

【０００５】図９において、電源端子１ａと、出力端子
４との間は、ヒュ−ズ２と、安定化電源回路３とが直列
に接続されている。安定化電源回路３だけの充電器で
は、安定化電源回路３の入出力端子間が破損等によって
短絡したとすると、入力電圧がそのまま電池１０に印加
されるため過充電となり、電池１０を破損することにな
る。

【０００６】そのような事故を防止するために、安定化
電源回路３の出力端子とア−スとの間に接続された抵抗
器８、９の直列回路と、抵抗器８、９の接続点に一端を
接続されたツェナダイオ−ド６と、ツェナダイオ−ド６
の他端に接続された抵抗器７およびダイオ−ド５とから
なる保護回路が設けられている。

【０００７】この保護回路は、安定化電源回路３の出力
電圧が過大になった時、ヒュ−ズ２を切断することによ
って、電池１０を保護するようになっている。即ち、出
力端子４の電圧が正常である時は、抵抗器８、９の接続
点の電圧と抵抗器７の電圧とはバランスが取れており、
従って、ツェナダイオ−ド６には電流は流れない。

【０００８】しかし、出力電圧が過大になると、ツェナ
ダイオ−ド６は導通し、従って、ダイオ−ド５、ツェナ
ダイオ−ド６、抵抗器９を通じて、ヒュ−ズ２に大きな
電流が流れ、ヒュ−ズ２は切断し、その結果、出力端子
４の電圧はゼロボルトになって、電池１０に過大な電圧
が印加されるのを阻止するようになっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術による充電器の保護回路は、充電電圧の検出は安定化
電源回路の出力で行われ、しかも、電圧の検出は充電中
でなければ行われないため、安定化電源回路が破損また
は破壊によって短絡を起こした場合の急激な出力電圧の
上昇に対する応動が遅い。

【００１０】そのため、従来技術による保護回路は、リ
チウムイオン電池等のように過電圧によって容易に破損
し易い電池に適用するには、制御感度が不十分であると
いう問題があった。

【００１１】従って、リチウムイオン電池等のように過
電圧によって破損し易い電池にも適用することができる
ような、制御感度の高く、かつ、安定に動作する充電器
の保護回路を実現することに解決しなければならない課
題を有している。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明による充電器の保護回路は、入力された電源
から２次電池への充電電圧を発生させ、該充電電圧を安
定化させる安定化電圧回路と、該安定化電圧回路の入出
力端間の電位差を検出する検出回路と、該検出回路で検
出した電位差に基づいて前記安定化電圧回路の動作状態
を検出する検出手段とから構成された充電器の保護回路
であって、前記検出手段による検出は、予め設定された
閾値に基づいて検出し、前記電圧検出回路の異常を検出
した時は、前記入力側の電源、又は前記２次電池の端子
を遮断する充電器の保護回路である。

【００１３】又、上記検出回路の検出は、安定化電圧回
路の両端に発生する電流に基づいた電位差により検出す
ること；上記検出手段は、充電開始から所定時間定電流
を供給した後に、上記検出回路からの電位差を検出する
ようにしたこと；上記検出回路で上記安定化電圧回路の
両端の電位差の検出を行わせるために、上記２次電池に
供給される充電電流を遮断する充電遮断回路を備えたこ
と；充電の時に、所定の期間上記２次電池の充電経路を
遮断し、上記検出手段で上記安定化電圧回路の状態を検
出し、前記安定化電圧回路が正常でない場合は、定電流
を所定時間供給後も引き続き前記２次電池の充電経路を
遮断し、前記安定化電圧回路が正常な場合は、定電流を
所定時間供給後、２次電池の充電経路の遮断を解除する
ようにしたこと；充電電流の変化を所定期間毎に検出し
て上記２次電池の充電状態を検出するようにした充電器
の保護回路である。

【００１４】

【作用】上記構成により、検出手段は、電圧安定化回路
の両端の電流の差に基づいて電位差をオペアンプにより
測定することによって、電圧安定化回路の故障の有無を
検出するので、２次電池へ充電電圧が供給する前に充電
器の良否を判断することができる。

【００１５】又、２次電池への充電の遮断は、検出手段
の出力信号の値に基づき、電圧安定化回路が正常である
時は２次電池の充電経路を導通させ、それが正常でない
時は入力電源、又は２次電池の端子で遮断することによ
って、２次電池の破損を未然に防止することが可能にな
る。

【００１６】更に、検出手段による電圧安定化回路の両
端の電位差の検出は、定電電流期間経過後に行われるた
め、誤動作を防止し、正確な検出状態を得ることが可能
になる。

【００１７】そして、充電器の保護回路は、起動時、所
定の期間、電池の充電経路を遮断した上で、検出手段に
よって電圧安定化回路の状態を検出し、その結果、電圧
安定化回路が正常でない場合は、定電流期間経過後も引
き続き電池の充電経路を遮断して充電が行われないよう
にし、電圧安定化回路が正常な場合は、この定電流期間
経過後、電池の充電経路の遮断を解除するようにして２
次電池の破損等を未然に防止することが可能になる。

【００１８】そして、充電電流は予め定められた間隔で
検出するようにしたのでリチウム電池等の２次電池であ
っても適切な充電状態を維持することができるようにな
る。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。本発明による充電器の保護回路１
は、図１に示すように、変圧器Ｔと、ＭＯＳＦＥＴトラ
ンジスター１１と、ＰＷＭ回路１２と、ストップ回路１
３と、オペアンプ１４と、ダイオード１５と、コンデン
サ１６と、直列型安定化回路Ｒｅｇと、抵抗器Ｒ１、Ｒ
２、Ｒ３、Ｒ４とから構成されている。以下この接続状
態を説明した後に動作及び機能を説明する。

【００２０】電源端子１ａは、変圧器Ｔの１次巻線の一
端に接続され、その他端はＭＯＳＦＥＴトランジスター
１１のソ−ス端子側に接続されている。

【００２１】この変圧器Ｔの２次巻線の一端は、ダイオ
−ド１５を介して、直列型安定化回路Ｒｅｇの入力端子
に接続され、その他端は接地されている。

【００２２】このＭＯＳＦＥＴトランジスター１１のド
レーン端子側は接地され、そのゲ−ト端子側は、ＰＷＭ
（パルス幅変調）回路１２の出力端子に接続されてい
る。これによって、ＭＯＳＦＥＴトランジスター１１を
流れる電流、即ち、変圧器Ｔの１次電流は、ＰＷＭ回路
１２の出力によって制御され、定電流制御が行われる。

【００２３】ＰＷＭ回路１２の入力端子は、ストップ回
路（電停止回路）１３の出力端子と接続され、その出力
端子はＭＯＳＦＥＴトランジスター１１に接続されてい
る。

【００２４】ストップ回路１３の入力端子は、オペアン
プ１４の出力端子に接続され、その出力端子はＰＷＭ回
路１２に接続されている。このストップ回路１３は、オ
ペアンプ１４の出力信号が所定値（閾値）を越えた時、
ＰＷＭ回路１２に対しストップ信号を出力することによ
ってＭＯＳＦＥＴトランジスター１１をオフにし、変圧
器Ｔの１次電流を遮断するように動作するものである。

【００２５】オペアンプ１４のプラス（＋）入力端子
は、抵抗器Ｒ３、Ｒ４の間に接続され、マイナス（−）
入力端子は抵抗器Ｒ３、Ｒ４の間に接続されている。

【００２６】このオペアンプ１４は、その入力電流と出
力電流との差に比例する大きさ化ら生じる電圧差を検出
して出力する差動回路として動作するものである。

【００２７】直列型安定化回路Ｒｅｇの出力端子は、抵
抗器Ｒ３の一端と、２次電池１０の一方の端子４に接続
されている。尚、２次電池１０の他方の端子は接地され
ている。

【００２８】又、直列型安定化回路Ｒｅｇの入力端子と
ア−スとの間には、コンデンサ１６と、抵抗器Ｒ１の一
端と、ダイオード１５のカソード側とが接続されてい
る。尚、抵抗器Ｒ１の一端は抵抗器Ｒ２の一端に接続
し、抵抗器Ｒ２の他端は接地されている。又、抵抗器Ｒ
３の他端は、オペアンプのプラス（＋）入力端子と、抵
抗器Ｒ４の一端とに接続され、抵抗器Ｒ４の他端は接地
されている。

【００２９】この直列型安定化回路Ｒｅｇの等価回路
は、図２に示すように、正常な直列型安定化回路Ｒｅｇ
では、電源１ｂから発生する入力電圧ＥＩＮは、常に２
次電池１０に発生している出力電圧ＥＢより大きくなる
ように制御されている。

【００３０】このような接続状態からなる充電器の保護
回路１の動作及び機能について以下説明する。直列型安
定化回路Ｒｅｇが正常状態である場合は、前記説明した
図２に示すように、直列型安定化回路Ｒｅｇの入力電圧
ＥＩＮは出力電圧ＥＢより高い。このことは、図１に示
す抵抗器Ｒ１、Ｒ２の接続点の電圧は、抵抗器Ｒ３、Ｒ
４の接続点の電圧より高いから、オペアンプ１４のプラ
ス（＋）入力端子とマイナス（−）入力端子との間には
電位差がある。従って、その電位差に比例する大きさの
出力信号がオペアンプ１４から出力される。

【００３１】この正常な場合のオペアンプ１４の出力信
号は、予め設定された閾値より大きいな値なので、スト
ップ回路１３はストップ信号を出力しない。従って、Ｐ
ＷＭ回路１２は定電流制御動作を継続することができ
る。

【００３２】いま、直列型安定化回路Ｒｅｇが破損また
は破壊したため短絡状態になったとすると、オペアンプ
１４のプラス（＋）入力端子とマイナス（−）入力端子
との両端の電位差はゼロとなる。その結果、オペアンプ
１４の２つの入力電圧は等しいか、きわめて等しい値に
なる。従って、オペアンプ１４の出力信号は、予め設定
された閾値よりも小さい値となり、ストップ回路１３か
らストップ信号を出力する。

【００３３】ここでＰＷＭ回路１２は、ストップ回路１
３からのストップ信号に応動してＭＯＳＦＥＴトランジ
スター１１をオフにする。その結果、変圧器Ｔの１次電
流は遮断され、直列型安定化回路Ｒｅｇの出力電圧もゼ
ロとなる。従って、充電器の短絡等による２次電池１０
への悪影響を最小限に抑制することができる。

【００３４】本発明に係る第２の実施例は、図３に示す
ように、直列型安定化回路Ｒｅｇの短絡状態を検出する
充電器の保護回路１Ａは、図１を参照にして前記第１の
実施例で説明した場合と同様に、４つの抵抗器Ｒ１〜Ｒ
４とオペアンプ１７とから構成される。そして、短絡状
態を検出した場合は、２次電池１０の接地側をオープン
状態にさせて保護しようとするものである。以下、その
接続状態を説明した後、動作及び機能を説明する。

【００３５】充電器の保護回路１Ａは、直列型安定化回
路Ｒｅｇと、オペアンプ１７と、ストップ回路１８と、
ＭＯＳＦＥＴトランジスター１９と、抵抗器Ｒ１、Ｒ
２、Ｒ３、Ｒ４とから構成されている。

【００３６】オペアンプ１７のプラス（＋）入力端子
は、抵抗器Ｒ３の他端と、抵抗器Ｒ３の一端に接続さ
れ、マイナス（−）入力端子は抵抗器Ｒ１の他端と抵抗
器Ｒ２の一端に接続され、その出力端子はストップ回路
１８の入力端子に接続されている。尚、抵抗器Ｒ１の一
端は入力端子１ａに接続され、抵抗器Ｒ２の他端は接地
され、抵抗器Ｒ３の一端は直列型安定化回路Ｒｅｇの出
力端子に接続され、抵抗器Ｒ４の他端は接地されてい
る。

【００３７】ストップ回路１８の出力端子は、ＭＯＳＦ
ＥＴトランジスター１９のゲ−ト端子に接続されてい
る。

【００３８】ＭＯＳＦＥＴトランジスター１９のドレー
ン端子は端子を介して２次電池１０の他端に接続し、そ
のソース端子は接地されている。

【００３９】このような接続状態からなる充電器保護回
路１Ａの回路構成によって、オペアンプ１７は、直列型
安定化回路Ｒｅｇの入出力端子間が短絡した場合、スト
ップ回路１８へ検出信号を送ることができる。ストップ
回路１８は、オペアンプ１７からの検出信号に応動し
て、ＭＯＳＦＥＴトランジスター１９をオフにする。そ
の結果、２次電池１０の充電経路は遮断される。尚、動
作及び機能は、第１の実施例（図１参照）と同じであ
り、ただ２次電池１０への充電経路の遮断位置が異な
る。

【００４０】次に、本発明に係る第３の実施例は、２次
電池１０がリチウム電池、又はリチウム電池の特性に近
似する電池である場合に適用した実施例である。即ち、
リチウム電池の充電電圧電流特性は、図４に示すよう
に、定電流期間ｔ０〜ｔ１では定電流制御動作が行わ
れ、この間、電流Ｉは一定電流値Ｉ０に保持され、電圧
Ｖは電圧値Ｖ０（ゼロボルト）から電圧値Ｖ１まで上昇
する。

【００４１】又、定電圧期間ｔ１〜ｔ２では定電圧制御
動作が行われ、この間、電圧Ｖは一定電圧値Ｖ１に保持
され、電流Ｉは、急速に減少し、ゼロに近づく。

【００４２】このような充電電圧電流特性を持つリチウ
ム電池は、上記第１、第２実施例の保護回路を使用した
場合、定電流期間（ｔ０〜ｔ１）においては電圧Ｖは直
列型安定化回路Ｒｅｇの制御電圧以下であるので、直列
型安定化回路Ｒｅｇの両端の電位差は殆どゼロである。
従って、この期間においては、直列型安定化回路Ｒｅｇ
が故障していなくてもストップ回路１３が動作してしま
う。即ち、所謂誤動作により充電経路を遮断してしまう
恐れがある。

【００４３】そこで、上記のようなリチウム電池の充電
特性を考慮して、下記表１に示すように、定電流期間ｔ
０〜ｔ１の定電流制御動作時には保護回路の動作を停止
し、定電圧期間ｔ１〜ｔ２の定電圧制御動作時には保護
回路を動作させるように、時刻ｔ１において保護回路の
動作を切り換えるようにする。

【００４４】

【表１】

【００４５】このようにリチウム電池を充電するための
充電器の保護回路１Ｃは、図５に示すように、変圧器Ｔ
と、ＭＯＳＦＥＴトランジスター１１と、オペアンプ１
４、２２と、スイッチ２０と、検出回路２１と、ストッ
プ回路２３と、直列型安定化回路Ｒｅｇと、ダイオード
１５と、コンデンサ１６、２４と、抵抗器２５、Ｒ１、
Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４とから構成されている。この充電器の
保護回路１Ｃの接続状態は以下に示す通りである。

【００４６】変圧器Ｔの１次巻線の一端は電源端子１ａ
に接続され、その他端はＭＯＳＦＥＴトランジスター１
１のドレーン端子に接続されている。

【００４７】この変圧器Ｔの２次巻線の一端は、ダイオ
−ド１５を介して直列型安定化回路Ｒｅｇの入力端子に
接続されており、その他端は、抵抗器２の一端と、コン
デンサ２４の一端とに接続され、所謂整流回路を形成す
ると共に、オペアンプ２２のプラス（＋）入力端子と、
スイッチ２０の一つの接点ａとに接続されている。尚、
抵抗器２５の他端と、コンデンサ２４の他端と、この整
流回路を形成するオペアンプ２２のマイナス（−）入力
端子は接地されている。

【００４８】スイッチ２０は、制御端子ｄへの入力信号
によって、センタ端子ｃを、接点ａまたはｂに切り換え
接続する機能を有するものであり、そのセンタ端子ｃ
は、ＰＷＭ回路１２の入力端子と接続されており、その
もう一つの接点ｂはストップ回路２３の出力端子ｃと接
続されている。

【００４９】検出回路２１は、オペアンプ２２からの整
流回路の出力電圧とアース電圧との差電圧が所定値（Ｖ
１）より小さい時は”０”、所定値を越える時は”１”
の２値信号を出力する機能を有するものであり、その出
力端子は、スイッチ２０の制御端子ｄと、ストップ回路
２３の入力端子ａとに接続されている。

【００５０】オペアンプ２２は、整流回路の出力電圧と
ア−ス電圧との差に比例する検出信号を出力するもので
あり、その出力端子は、検出回路２１の入力端子に接続
されている。

【００５１】ストップ回路２３の入力端子ａは、検出回
路２１に接続し、その入力端子ｂはオペアンプ１４の出
力端子に接続し、その入力端子ｃはスイッチ２０のセン
タ端子ｃに接続されている。

【００５２】そして、このストップ回路２３は、その入
力端子ａに検出回路２１からの検出信号が”０”である
間動作しないが、それが”１”になると、その端子ｂに
入力するオペアンプ１４の検出信号に対応する値の制御
信号を出力端子ｃからスイッチ２０の接点ｂへ出力する
機能を有する。

【００５３】尚、直列型安定化回路Ｒｅｇと、オペアン
プ１４と、抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の接続状態は
前記第１、第２の実施例（図１、図３参照）と同じであ
るのでその説明は省略する。

【００５４】このような接続状態からなる充電器の保護
回路１Ｃの動作及び機能を以下に説明する。最初、スイ
ッチ２０は、センタ端子ｃと接点ａとが接続された状態
（図示の状態）にある。そして前記図４で示したように
時刻ｔ０において、変圧器Ｔの一次側に電源電圧が印加
されると、充電電圧Ｖは上昇を始める。

【００５５】そして、時刻ｔ１で充電電圧ＶがＶ１に達
するまでは、オペアンプ２２の出力は小さいため検出回
路２１の出力信号は”０”である。従って、スイッチ２
０のセンタ端子ｃは接点ａと接続したままである。この
状態で、ＰＷＭ回路１２と、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ
ー１１とにより、直列型安定化回路Ｒｅｇの出力電流Ｉ
は一定電流値Ｉ０に維持される。

【００５６】また、ストップ回路２３の端子ａの入力
も”０”であるので、ストップ回路２３はストップ信号
を出力しない。

【００５７】そして、時刻ｔ１で電圧Ｖが電圧値Ｖ１に
到達すると、検出回路２１はスイッチ２０とストップ回
路２３とへ”１”の制御信号を出力する。この制御信号
によって、スイッチ２０は接点ａから接点ｂへ切り換え
られ、これによって、ＰＷＭ回路１２は直列型安定化回
路Ｒｅｇから切り離され、ストップ回路２３と接続され
る。これで定電流制御動作は終了し、直列型安定化回路
Ｒｅｇの制御の下で定電圧制御動作に入る。

【００５８】ストップ回路２３は、検出回路２１から出
力された”１”の制御信号によって動作を開始する。即
ち、直列型安定化回路Ｒｅｇの故障状態を表すオペアン
プ１４の出力信号に対応する制御信号をＰＷＭ回路１２
へ送出する。

【００５９】もし、直列型安定化回路Ｒｅｇの短絡等に
よって充電電圧Ｖが上昇しようとすると、オペアンプ１
４はこれを検出し、ストップ回路２３へ知らせる。する
と、ストップ回路２３は、ＰＷＭ回路１２およびＭＯＳ
ＦＥＴトランジスター１１を通じて入力電源を遮断する
ことによって、直列型安定化回路Ｒｅｇの出力電圧をゼ
ロにする。

【００６０】次に、本発明に係る第４の実施例について
説明する。第１、第２、第３の実施例では、充電器を起
動するとすぐに充電が開始され、充電中に直列型安定化
回路Ｒｅｇの両端の電位差の検出が行われる。しかし、
充電開始前に直列型安定化回路Ｒｅｇの両端の電位差を
検出する。もし、直列型安定化回路Ｒｅｇの状態が不良
であったら、充電を開始しないようにすれば、更に保護
回路の効果が上がる。このような発明に係る第４の実施
例の充電器の保護回路１Ｄの基本構成を図６を参照にし
て説明する。

【００６１】充電器の保護回路１Ｄは、図６に示すよう
に、起動スイッチ２６と、パルス発生回路２７と、故障
検出回路２８と、電圧検出回路３０と、充電遮断回路３
１と、スイッチング回路３２と、直列型安定化回路Ｒｅ
ｇとから構成され、その接続状態は以下に示す通りであ
る。

【００６２】起動スイッチ２６と直列型安定化回路Ｒｅ
ｇとの間に起動時パルス発生回路２７が接続されてい
る。この起動時パルス発生回路２７は、起動時、あらか
じめ設定されたパルス幅のワンショットパルスを発生す
る。このパルス幅は、充電器の起動から充電開始までの
時間を規制するもので、例えば、起動時点から、充電電
流の変化点よりやや遅れた時点までの時間間隔とする。

【００６３】起動時パルス発生回路２７の出力端子は、
充電前の直列型安定化回路Ｒｅｇ故障検出回路２８の入
力端子と接続されている。充電前の直列型安定化回路Ｒ
ｅｇ故障検出回路２８の出力端子は、スイッチング回路
３２の入力端子ａと接続されている。

【００６４】また、直列型安定化回路Ｒｅｇの入力、出
力端子間には、電圧差を検出する電圧検出回路３０が接
続されており、この電圧検出回路３０の出力端子はスイ
ッチング回路３２の入力端子ｂと接続されている。

【００６５】スイッチング回路３２の出力端子ｃは、充
電遮断回路３１の入力端子と接続されている。スイッチ
ング回路３２は、起動時パルス発生回路２７から出力さ
れる起動パルスに応動して出力端子ｃを入力端子ａまた
はｂに切り換え接続するスイッチ機能を有する。

【００６６】充電遮断回路３１の出力端子と直列型安定
化回路Ｒｅｇの出力端子との間に、電池１０が接続され
ている。尚、充電前直列型安定化回路Ｒｅｇ故障検出回
路２８は、独立に直列型安定化回路Ｒｅｇの故障状態を
検出するようにしてもよいし、或は、電圧検出回路３０
を包含することによって、電圧検出回路３０の検出信号
を利用して直列型安定化回路Ｒｅｇの状態を検出するよ
うにしてもよい。

【００６７】このように構成された充電器の保護回路１
Ｄの動作及び機能を以下に説明する。起動前は、スイッ
チング回路３２の出力端子ｃは、入力端子ａと接続され
ている。そして、スイッチ２６をオンにして起動する
と、起動時パルス発生回路２７は起動パルスを出力す
る。

【００６８】充電前直列型安定化回路Ｒｅｇ故障検出回
路２８は、起動時パルス発生回路２７からの起動パルス
の前縁によって動作を開始し、スイッチング回路３２を
通じて充電遮断回路３１へ制御信号を送る。この制御信
号によって、充電遮断回路３１は電池１０の充電経路を
遮断する。そこで、充電前直列型安定化回路Ｒｅｇ故障
検出回路２８は、直列型安定化回路Ｒｅｇの動作状態を
調べる。

【００６９】直列型安定化回路Ｒｅｇが短絡していない
場合には、充電前直列型安定化回路Ｒｅｇ故障検出回路
２８は充電遮断回路３１へ制御信号を送り、電池１０の
充電経路の遮断を解除させる。

【００７０】そして、起動パルスのパルス幅の時間が経
過すると、起動パルスは消える。スイッチング回路３２
は、起動パルスの後縁を検出したら、出力端子ｃを入力
端子ｂへ切り換え接続する。この時、電圧検出回路３０
の出力は直列型安定化回路Ｒｅｇが正常であることを示
しているので、充電遮断回路３１は、電池１０の充電経
路の導通状態をそのまま維持する。

【００７１】直列型安定化回路Ｒｅｇが短絡している場
合には、起動パルス期間が経過すると、スイッチング回
路３２の切り換え動作によって、電圧検出回路３０から
直列型安定化回路Ｒｅｇの故障を示す検出信号が充電遮
断回路３１へ出力されるので、充電遮断回路３１はその
まま電池１０の充電経路の遮断状態を維持する。

【００７２】このようにして、直列型安定化回路Ｒｅｇ
が故障の場合は、起動と同時にそれを検出し、始めから
充電動作を行わない。尚、充電前の直列型安定化回路Ｒ
ｅｇ故障検出回路２８が直列型安定化回路Ｒｅｇの状態
の調査を独自に行うものとしたが、電圧検出回路３０の
検出出力を利用するようにしてもよい。

【００７３】このような動作及び機能を有する充電器の
保護回路１Ｄの基本構成に基づく具体的な回路の一例を
図７を参照にして説明する。充電器の保護回路１Ｄは、
スイッチ２６と、ＭＯＳＦＥＴトランジスター３３と、
トランジスターＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３と、オペアンプ
３４と、安定化電圧回路Ｒｅｇ１と、抵抗器Ｒ、Ｒ５、
Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１と、ダイオー
ドＤ１、Ｄ２、Ｄ３とから構成され、その接続状態は以
下のようになっている。

【００７４】電源入力端子１ａは、スイッチ２６を介し
て安定化電圧回路Ｒｅｇ１の入力端子に接続されてい
る。安定化電圧回路Ｒｅｇ１の入力端子は、コンデンサ
Ｃの一端に接続されている。このコンデンサＣの他端
は、抵抗器Ｒの一端と、ダイオ−ドＤ１のカソード側と
に接続されている。尚ダイオードＤ１のアノード側と、
抵抗器Ｒの他端は接地されている。

【００７５】抵抗器Ｒ、コンデンサＣ、ダイオ−ドＤ１
は、図６に示した起動時パルス発生回路２７を形成して
おり、起動パルスのパルス幅はコンデンサＣ、ダイオ−
ドＤ１の各値によって決まる。

【００７６】コンデンサＣと抵抗器Ｒとの接続点Ｐに
は、抵抗器Ｒ５を介して、エミッタ接地型トランジスタ
Ｔｒ１のベ−スと、抵抗器Ｒ７とダイオ−ドＤ２との直
列回路を介して、エミッタ接地型トランジスタＴｒ２の
ベ−スとが接続されている。尚、トランジスタＴｒ２の
ベースには抵抗器Ｒ１１の一端が接続され、この抵抗器
Ｒ１１の他端は端子Ｄに接続されている。

【００７７】トランジスタＴｒ１のコレクタは、抵抗器
Ｒ６を介して安定化電圧回路Ｒｅｇ１の出力端子と接続
されており、また、トランジスタＴｒ２のコレクタは、
ＭＯＳＦＥＴトランジスター３３のゲ−ト端子と接続さ
れている。

【００７８】このＭＯＳＦＥＴトランジスター３３は、
電池１０と直列に、安定化電圧回路Ｒｅｇ１の出力端子
とア−ス間に接続されており、図６に示す充電遮断回路
３１を形成している。尚、ＭＯＳＦＥＴトランジスター
３３のドレーン端子とソース端子間にはダイオードＤ３
が接続されている。

【００７９】安定化電圧回路Ｒｅｇ１の両端間には、オ
ペアンプ３４の２つの入力端子が接続されており、これ
は、図６に示す電圧検出回路３０を形成していると同時
に、充電前Ｒｅｇ故障検出回路２８の一部ともなってい
る。オペアンプ３４の出力端子は、抵抗器Ｒ８を介して
コレクタ接地型トランジスタＴｒ３のベ−スと接続され
ている。

【００８０】トランジスタＴｒ３のエミッタは、ＭＯＳ
ＦＥＴトランジスター３３のゲ−ト端子と接続されると
共に抵抗器Ｒ９を介して安定化電圧回路Ｒｅｇ１の出力
端子と接続されている。

【００８１】オペアンプ３４と、トランジスタＴｒ１、
Ｔｒ２、Ｔｒ３と、それ等に付属する抵抗器およびダイ
オ−ドとは、図６に示す充電前Ｒｅｇ故障検出回路２８
を形成している。

【００８２】このように構成された充電器の保護回路１
Ｄの動作及び機能について以下説明する。図６及び図７
に示すように、スイッチ２６をオンにすると、ＲＣ回路
の動作により、接続点Ｐにおいてワンショットパルスが
発生する。このパルスはトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２の
各ベ−スに印加され、両者をオン状態にする。

【００８３】トランジスタＴｒ２がオンになると、ＭＯ
ＳＦＥＴトランジスター３３のベ−ス端子は接地され、
その結果、ＭＯＳＦＥＴトランジスター３３はオフとな
る。従って、電池１０の充電回路は遮断される。この
時、安定化電圧回路Ｒｅｇ１の出力は、抵抗器Ｒ６を通
じてア−スに落ちる。

【００８４】一方、オペアンプ３４は、スイッチ２６が
閉じるとすぐに、安定化電圧回路Ｒｅｇ１の入出力端子
間の電位差により、短絡等の故障の有無をチェックす
る。安定化電圧回路Ｒｅｇ１が短絡していれば、オペア
ンプ３４の出力電圧はゼロに近いため、トランジスタＴ
ｒ３はオンになる。トランジスタＴｒ３がオンになれ
ば、ＭＯＳＦＥＴトランジスター３３のゲ−ト端子は、
トランジスタＴｒ２のオン／オフに関係なく接地され
る。

【００８５】反対に、安定化電圧回路Ｒｅｇ１が正常で
あれば、トランジスタＴｒ３はオフとなり、ＭＯＳＦＥ
Ｔトランジスター３３のオン／オフはトランジスタＴｒ
２のオン／オフに依存することになる。

【００８６】さて、上述の初期状態は、接続点Ｐにおけ
るパルスが消滅すると終了する。すなわち、トランジス
タＴｒ１、Ｔｒ２はオフとなる。この時、安定化電圧回
路Ｒｅｇ１が正常であれば、オペアンプ３４の出力によ
ってトランジスタＴｒ３はオフのままである。従って、
トランジスタＴｒ２がオフになると、ＭＯＳＦＥＴトラ
ンジスター３３はオンになり、電池１０の充電回路は導
通状態になる。

【００８７】反対に、安定化電圧回路Ｒｅｇ１が短絡し
ていると、前述のようにトランジスタＴｒ３はオンのま
まであり、従って、トランジスタＴｒ２がオフになって
も、ＭＯＳＦＥＴトランジスター３３のゲ−ト端子の電
圧をゼロのまま維持する。つまり、そのまま、電池１０
の充電回路は遮断されたままとなる。

【００８８】このように実施例では、制御パルスのパル
ス幅は、充電の開始が充電電流の変化点ｔ１からΔｔ経
過した時点ｔ３となるように選定される。この充電電流
の変化点は、充電器の定電流回路によって、事前の実験
によって、或は、動作時に検出される。

【００８９】即ち、２次電池の充電特性を考慮した検出
方法にすること、具体的には２次電池の残留電流と充電
電流とを測定することにより行うのであって、これを図
８を参照にして説明する。

【００９０】図８は、電池を完全に放電させた後に充電
した場合の充電曲線Ｑ１と、電池に残留電圧がある場合
の充電曲線Ｑ２とを比較する実験結果を示す。尚、タイ
マによって、所定の時間間隔毎に充電電流を測定した。

【００９１】その結果、充電曲線Ｑ１においては、各時
刻Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３・・における充電電流Ｉが、
それぞれ、電流値Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３・・となったのに対
して、充電曲線Ｑ２では、各時刻での電流値は、充電曲
線Ｑ１に比べて小さい。つまり、充電曲線Ｑ２の電流値
の低下の速度は、充電曲線Ｑ１のそれよりも早い。

【００９２】しかし、時刻Ｔ３以後は、電池の漏洩電流
と充電電流との差は無くなる。従って、この時刻Ｔ３を
検出すれば充電が完了したことを検出できることにな
る。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
直列型安定化回路の両端の電位差により、直列型安定化
回路の動作状態を検出し、その検出結果に基づいて２次
電池の充電経路を遮断したり導通したりするようにした
ので、検出感度が極めて高く、なると云う優れた効果を
奏する。

【００９４】また、直列型安定化回路の両端の電位差の
検出は定電圧期間に入ってから行うようにしたので、動
作の安定性も極めて高い充電器の保護回路が得られ、リ
チウム電池等の過電圧に弱い電池を充電する場合の保護
回路として、きわめて優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施例を示す略示的回路図
である。

【図２】直列型安定化回路の説明図である。

【図３】本発明に係る第２の実施例を示す略示的回路図
である。

【図４】リチウム電池の充電特性をグラフで示したもの
である。

【図５】本発明に係る第３の実施例を示す略示的回路図
である。

【図６】本発明に係る第４の実施例を示すブロック図で
ある。

【図７】図６のブロック図を略字的回路図で示したもの
である。

【図８】充電電流曲線を比較したグラフである。

【図９】従来技術を示す略示的回路図である。

【符号の説明】

１ 入力端子 ２ ヒュ−ズ ３ 安定化電源回路 ４ 出力端子 ５、１５、Ｄ１、Ｄ２ ダイオ−ド ６ ツェナ−ダイオ−ド ７、８、９ 抵抗器 １０ 電池 １１、１９、３３ ＭＯＳＦＥＴトランジスター １２ ＰＷＭ回路 １３、１８、２３ ストップ回路 １４、１７、２２、３４ オペアンプ １６、２４、Ｃ コンデンサ ２０、２６ スイッチ ２１ 検出回路 ２５，Ｒ、Ｒ１〜Ｒ９ 抵抗器 ２７ 起動時パルス発生回路 ２８ 充電前Ｒｅｇ故障検出回路 ３０ 電圧検出回路 ３１ 充電遮断回路 ３２ スイッチング回路 Ｉ、Ｉ１〜Ｉ３ 充電電流 Ｐ 接続点 Ｑ１、Ｑ２ 充電電流曲線 Ｒｅｇ 直列型安定化回路 Ｒｅｇ１ 安定化電圧回路 Ｔ 変圧器 Ｔ１〜Ｔ４ 時刻 Ｔｒ１〜Ｔｒ３ トランジスタ Ｖ 充電電圧

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力された電源から２次電池への充電電
   圧を発生させ、該充電電圧を安定化させる安定化電圧回
   路と、該安定化電圧回路の入出力端間の電位差を検出す
   る検出回路と、該検出回路で検出した電位差に基づいて
   前記安定化電圧回路の動作状態を検出する検出手段とか
   ら構成された充電器の保護回路であって、 前記検出手段による検出は、予め設定された閾値に基づ
   いて検出し、前記電圧検出回路の異常を検出した時は、
   前記入力側の電源、又は前記２次電池の端子を遮断する
   ことを特徴とする充電器の保護回路。
2. 【請求項２】 上記検出回路の検出は、安定化電圧回路
   の両端に発生する電流に基づいた電位差により検出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の充電器の保護回路。
3. 【請求項３】 上記検出手段は、充電開始から所定時間
   定電流を供給した後に、上記検出回路からの電位差を検
   出するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記
   載の充電器の保護回路。
4. 【請求項４】 上記検出回路で上記安定化電圧回路の両
   端の電位差の検出を行わせるために、上記２次電池に供
   給される充電電流を遮断する充電遮断回路を備えたこと
   を特徴とする請求項１、２又は３に記載の充電器の保護
   回路。
5. 【請求項５】 充電の時に、所定の期間上記２次電池の
   充電経路を遮断し、上記検出手段で上記安定化電圧回路
   の状態を検出し、前記安定化電圧回路が正常でない場合
   は、定電流を所定時間供給後も引き続き前記２次電池の
   充電経路を遮断し、前記安定化電圧回路が正常な場合
   は、定電流を所定時間供給後、２次電池の充電経路の遮
   断を解除するようにしたことを特徴とする請求項１、
   ２、３又は４に記載の充電器の保護回路。
6. 【請求項６】 充電電流の変化を所定期間毎に検出して
   上記２次電池の充電状態を検出するようにしたことを特
   徴とする請求項１、２、３、４又は５に記載の充電器の
   保護回路。