JPH0697819B2 - バツテリ−内蔵機器の運転制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はバッテリーにより負荷の運転を行ない得るよう
にしたバッテリー内蔵機器の運転制御装置に関する。

（従来の技術） この種の機器においては、バッテリーへの充電のために
商用電源を整流して直流電力を供給する直流アダプター
を接続するか又はこれを内蔵するようにしており、その
直流アダプターからの直流電圧は定電圧化回路を備えた
充電回路により定電圧化されてバッテリーの過充電防止
が図られる。また、この種の機器では斯かる直流アダプ
ターを利用して負荷を直接的に運転できるようにするこ
とが一般的であり、そのため商用電源の電圧変動から負
荷を保護する等のために直流アダプターからの直流電圧
を安定化する定電圧回路を別に設けるようにしている。
ここで、第３図に従来構成の一例を示して具体的に説明
するに、1,2は図示しない直流アダプターからの直流電
力が供給される直流電源母線、３はバッテリー４への充
電電圧を定電圧化するための充電回路、５は負荷たる直
流モータ、６はこの直流モータ５への直流電源母線から
の印加電圧を安定化する定電圧化回路である。そして、
バッテリー４の充電、バッテリー４による運転及び直流
アダプターによる運転という３つの動作モードを選択す
るためには、３回路形の切換スイッチ７が設けられ、接
点a₁,b₁間を閉成させるとバッテリー４が充電回路３を
介して充電され、接点a₂,b₂間を閉成させるとバッテリ
ー４により直流モータ５が運転され、また接点a₃,b₃間
を閉成させると直流アダプターにより直流モータ５が運
転されるようになっている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが上記構成では、切換スイッチ７は３つの切換位
置を有するものが必要であり、その分高価になるばかり
か、使用者は同じ運転モードでありながらバッテリーに
よる運転モードと直流アダプターによる運転モードとを
逐一区別して切換えねばならず、操作が煩わしいという
欠点があった。

そこで、本発明の目的は、使用者が運転モードを区別し
て操作する必要がなく、しかも切換スイッチの操作位置
数の削減により製造コストの低廉化も図ることができる
バッテリー内蔵機器の運転制御装置を提供するにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明に係るバッテリー内蔵機器の運転制御装置は、バ
ッテリーへの充電電圧を定電圧化する定電圧化回路を備
えた充電回路と、第１及び第２の接点群を備えて運転位
置と充電位置とに切換操作可能に構成され前記運転位置
において前記第１の接点群を介して前記負荷をスイッチ
ング素子を直列に連ねて前記バッテリーに接続すると共
に前記第２の接点群を介して負荷を前記充電回路に接続
し且つ前記充電位置において前記第１の接点群を介して
前記バッテリーを前記充電回路に接続する切換スイッチ
と、前記直流電源母線への電圧印加時に前記スイッチン
グ素子をオフ状態になし且つ電圧無印加時に前記スイッ
チング素子をオン状態になすスイッチング制御回路とを
設ける構成に特徴を有するものである。

（作用） 上記手段によれば、切換スイッチは運転位置と充電位置
との２位置間で切換え可能のものでよく、従来のように
３つの操作位置を有するものが不要になる。また、この
ような構成でも、負荷に直列に接続されたスイッチング
素子が直流電源母線への電圧印加時にスイッチング制御
回路によりオフ状態に且つ電圧無印加時にオン状態にな
されるから、バッテリーによる負荷の運転と直流電源母
線からの直流電力による負荷の運転とに自動的に切換え
ることができる。しかも、負荷は切換スイッチの第２の
接点群を介して充電回路に接続されているから、直流電
源母線に電圧が印加されることにより前記スイッチング
素子がオフして直流電源母線からの直流電力により負荷
が運転されるときには、充電回路の定電圧化回路を利用
して負荷への印加電圧を定電圧化することができ、別に
定電圧化回路を設ける必要がなくなる。

（実施例） 以下本発明を例えばバッテリー内蔵形の扇風機に適用し
た一実施例につき第１図及び第２図を参照して説明す
る。まず、第２図に示すものは直流アダプターであり、
これは屋内コンセントを介して商用電源11に接続され、
トランス12により降圧してダイオードブリッジ13により
整流する構成で、直流電圧が出力される出力ラインL⁺,L
^-は図示しない扇風機本体の直流電源母線に接続可能で
ある。

一方、扇風機本体における電気的構成は第１図に示され
ており、ここで14,15は上記直流アダプターの出力ライ
ンL⁺,L^-が接続される直流電源母線、16は充電回路、17
は扇風機本体に内蔵したバッテリー、18は扇風機の運転
モードを切換えるための切換スイッチである。この切換
スイッチ18は手動操作により「運転位置」と「充電位
置」とに切換可能であり、その切換操作に応じ連動して
作動する第１及び第２の接点群18a,18bを備え、「運転
位置」に操作されたときには図に実線で示すように第１
の接点群18aの接点a₁,c₁間が閉成すると共に第２の接点
群18bの接点a₂,c₂間が閉成し、「充電位置」に切換えら
れたときには破線にて示すように第１の接点群18aの接
点b₁,c₁間が閉成すると共に第２の接点群18bの接点b₂,c
₂間が閉成する。また、前記バッテリー17の正極側は切
換スイッチ18の接点c₁に接続され、負極側は負の直流電
源母線15に接続されている。

一方、以下に充電回路16につい詳述するに、これはNPN
形のトランジスタ19を備え、これのコレクタが正の直流
電源母線14に接続され、エミッタがダイオード20を介し
て切換スイッチ18の接点c₂及び接点b₁に接続されてい
る。また、このトランジスタ19のコレクタ・ベース間に
は抵抗21が接続されると共に、ベースが定電圧ダイオー
ド22及びサイリスタ23を介して負の直流電源母線15に接
続されており、これにて定電圧化回路を構成して上記サ
イリスタ23のオン時にダイオード20のカソード側に位置
する出力ラインL₀の出力電圧を安定化できるようになっ
ている。24はコンパレータ、25はこれへの供給電圧を平
滑化するためのコンデンサである。コンパレータ24の非
反転入力端子（＋）はダイオード26を介して出力ライン
L₀に接続されて充電回路16の出力電圧が入力されるよう
になっており、反転入力端子（−）には抵抗27及び定電
圧ダイオード28により定電圧化された基準電圧が与えら
れるようになっている。コンパレータ24からの出力信号
はコンデンサ29により平滑化されて抵抗30,31により分
圧され、その分圧値がサイリスタ23のゲートに与えられ
る。

次に、32は負荷に相当する直流モータであり、これの一
方の端子は負の電源母線15に接続されると共に、他方の
端子は切換スイッチ18の接点a₂に接続され、且つスイッ
チング素子に相当するPNP形のトランジスタ33を介して
切換スイッチ18の接点a₁に接続されている。これによ
り、直流モータ32は、切換スイッチ18が「運転位置」に
あるときにトランジスタ33を直列に連ねて第１の接点群
18aを介しバッテリー17に接続されると共に、第２の接
点群18bを介して充電回路16の出力ラインL_oに接続され
るようになっている。34はスイッチング制御回路であ
り、これは抵抗35,36及びダイオード37,38を備えて構成
され、平滑用のコンデンサ25の正側端子と負の直流電源
母線15との間に抵抗35,ダイオード37及び抵抗36の直列
回路を接続すると共に、そのダイオード37及び抵抗36の
共通接続点と前記トランジスタ33のベースとの間に図示
特性のダイオード38を接続して構成されている。尚、39
は直流モータ32の両入力端子に接続したモータ端子電圧
の脈動を防止するための平滑用のコンデンサ、40は前記
充電回路16においてコンパレータ24に与える基準電圧を
低下させるための基準電圧変更回路であり、これは定電
圧ダイオード28の両端に抵抗41及びトランジスタ42の直
列回路を接続すると共に、そのトランジスタ42のベース
を抵抗43を介して切換スイッチ18の接点a₂に接続して構
成されている。

次に本実施例の作用につき説明する。まず、放電状態に
あるバッテリー17の充電を行うには、直流アダプターの
出力ラインL⁺,L^-を扇風機本体の直流電源母線14,15に接
続し、切換スイッチ18を「充電位置」に切換操作する。
すると、切換スイッチ18が第１図に破線で示すように切
換えられるため、充電回路16の出力ラインL₀が第１の接
点群18aを介してバッテリー17に接続され、直流電源母
線14からトランジスタ19、ダイオード20及び第１の接点
群18aの接点b₁,c₁を順に介してバッテリー17が充電され
る。充電当初は、バッテリー17の端子電圧ひいては充電
回路16の出力ラインL0の電圧は低いから、コンパレータ
24の出力端子はローレベルにあってサイリスタ23はオフ
しており、従って定電圧ダイオード22は無効化されてト
ランジスタ19のベース電位は直流電源母線14のそれにの
み依存した状態となる。このため、バッテリー17には直
流電源母線14の電圧が略そのまま印加されて急速に充電
が行われる。そして、ある程度の充電が進んでバッテリ
ー17の端子電圧がコンパレータ24に与えられている基準
電圧を上回るようになると、その出力端子がハイレベル
に転ずるため、サイリスタ23がオンして定電圧ダイオー
ド22が有効化される。この結果、トランジスタ19のベー
ス電位が定電圧化されて定電圧化回路が作動する状態に
なるため、結局、バッテリー17への充電電圧が定電圧化
され、過充電に至ることがないように小電流にて充電が
続けられて端子電圧が直流電源母線14の電圧よりも僅か
に低い完全充電状態に至る。

また、直流アダプターにて運転を行うには、直流アダプ
ターを接続したまま、切換スイッチ18を「運転位置」に
切換操作する。すると、切換スイッチ18の各接点群18a,
18bが第１図に実線にて示すように切換わるため、直流
電源母線14はトランジスタ19、ダイオード20及び第２の
接点群18bの接点c₂,a₂を順に介して直流モータ32に接続
される。また、この直流アダプターが直流電源母線14,1
5に接続された状態では、直流電源母線14に直流電力が
印加されその電圧が完全充電状態のバッテリー17の端子
電圧よりも僅かに高いことから、スイッチング制御回路
34のダイオード38は逆バイアス状態となってトランジス
タ33にベース電流は流れない。従って、トランジスタ33
はオフ状態になるため、バッテリー17から直流モータ32
に電流は供給されない。そこで、この状態では基準電圧
変更回路40のトランジスタ42は順バイアス状態にあるか
ら、そのトランジスタ40はオンしてコンパレータ24にお
ける基準電圧は低い値に引き下げられてサイリスタ23は
常時オンしている。このため、充電回路16の定電圧ダイ
オード22は有効化されて定電圧化回路が作動状態にあ
り、充電回路16の出力ラインL₀は定電圧ダイオード22の
ツェナー電圧により定まる値に維持され、商用電源11の
電圧変動等により直流電源母線14の電圧が変動したとし
ても直流モータ32への印加電圧は変化しない。

次に、バッテリー17により運転を行うには、切換スイッ
チ18を「運転位置」のままとして直流アダプターを取外
せばよい。この状態では、バッテリー17は第１の接点群
18aを介してトランジスタ33に接続されているから、直
流アダプターが取り外されて直流電源母線14,15が電圧
無印加状態となると、スイッチング制御回路34のダイオ
ード38は順バイアス状態になる。この結果、トランジス
タ33にベース電流が流れてトランジスタ33は自然にオン
状態に転じ、そのトランジスタ33を介してバッテリー17
から直流モータ32に電力が供給されて直流モータ32が回
転する。

このように本実施例では、充電、直流アダプターによる
運転及びバッテリーによる運転の３つの動作モードがあ
りながら、動作モード切換用の切換スイッチとしては
「充電位置」と「運転位置」との２つの切換位置を有す
るもので済む。従って、３つの切換位置を有する切換ス
イッチが必要であった従来構成に比べ、スイッチが安価
になって製造コストを削減することができ、しかも使用
者は同じ運転モードであらながら直流アダプターによる
ものとバッテリーによるものとを区別して操作する必要
がなく、使い勝手が向上する。その上、直流アダプター
による運転を行うには電源電圧の変動等に対処して直流
モータ32への印加電圧を安定化することが必要になると
ころ、本実施例では、その場合の電圧安定化を充電回路
16の定電圧化回路を利用して行うことができるから、定
電圧化回路を別途設ける必要がなくなって回路構成上の
合理化を図り得るため、その面からも製造コストの低減
化を達成することが可能になる。

尚、上記実施例において充電回路16は、充電当初には直
流電源母線14を定電圧化することなくある程度の充電が
進んでから定電圧化する構成としたが、本発明はこれに
限られず充電当初から定電圧化する構成としても良いこ
とは勿論である。その他、本発明は上記し且つ図面に示
す実施例に限定されるものではなく、例えば直流アダプ
ターを本体に内蔵する構成にしたり、例えば電気掃除機
等の扇風機以外の機器に適用する等、要旨を逸脱しない
範囲内で種々変形して実施することができるものであ
る。

［発明の効果］ 本発明は以上述べたように、切換スイッチを２つの切換
位置を有するもので済ますことができるから、その分、
製造コストを低減させることができる上に、使用者が運
転状態の区別をせずとも済むため使い勝手が大幅に向上
する。しかも、定電圧化回路をバッテリーの充電のため
と負荷への供給電圧の安定化のためとに共通して利用す
ることができるから、回路構成が合理化されてその面か
らも製造コストの低減化を図ることができる等の優れた
効果を奏するものである。

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示し、第１図は
扇風機本体の回路構成を示す回路図、第２図は直流アダ
プターを示す回路図、第３図は従来例を示す第１図相当
図である。

図面中、14,15は直流電源母線、16は充電回路、17はバ
ッテリー、18は切換スイッチ、18a,18bは第１及び第２
の接点群、32は直流モータ（負荷）、33はトランジスタ
（スイッチング素子）、34はスイッチング制御回路であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】商用電源を整流した直流電力が供給される
   直流電源母線から機器本体に設けたバッテリーを充電可
   能になすと共に、負荷を前記バッテリー又は前記直流電
   源母線からの直流電力により選択的に運転できるように
   したものにおいて、前記バッテリーへの充電電圧を定電
   圧化する定電圧化回路を備えた充電回路と、第１及び第
   ２の接点群を備えて運転位置と充電位置とに切換操作可
   能に構成され前記運転位置において前記第１の接点群を
   介して前記負荷をスイッチング素子を直列に連ねて前記
   バッテリーに接続すると共に前記第２の接点群を介して
   負荷を前記充電回路に接続し且つ前記充電位置において
   前記第１の接点群を介して前記バッテリーを前記充電回
   路に接続する切換スイッチと、前記直流電源母線への電
   圧印加時に前記スイッチング素子をオフ状態になし且つ
   電圧無印加時に前記スイッチング素子をオン状態になす
   スイッチング制御回路とを設けたことを特徴とするバッ
   テリー内蔵機器の運転制御装置。