JPS5961438A - 充電回路 - 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】 本発明はＮｉ　　Ｃｄのような被光電用電池を急速充電
する充電回路に関するものであって、その目的とすると
ころはトリ力信号発生回路のトランジスタのスイツチン
ジスピードを早めてスイッチングロスを低減し、しかも
充電末期の被充電用電池のカス発生に対するカス吸収時
間も充分に得られ電池劣化を防ぐことのできる充電回路
を提供するにある。

以下本発明を実施例によって説明する。第１図は本発明
の′ｊＯ・ツクタイ１７グラムを示し、交流電源電圧を
降圧する降圧回路ｉｌｌと、降圧回路１１）で降圧され
た交流を整流する整流回路１２）と、充電々流が流れて
いることを検知する電流検出回路）３）と、この電流検
出回路１３）の検出によって発光表示する表示回路１４
）と、定電流を発生させて電池パックＢＰ内に設けた電
池温度検出回路１５１　Ｋ流す基準電流発生回路（６）
と、脈流電源電圧を抵抗分圧した入力電圧と、電池温度
検出回路＋５１に発生する基準電圧と全比較して基準電
圧を入力電圧が越えたときにトリ力信号発生回路＋７１
を動作させる電圧比較回路＋８１と、トリ力信号発生回
路１７１のトリガ信号で導通ずる逆阻止型３端子サイリ
スタ（９）＜以Ｆサイリスタ（９）と称する〉と、該サ
イリスタ（９）導通じて充電々流が流れて充電されるＮ
　１−Ｃｄのような被充電用電池（１０（と、前記電池
温度検出回路（５）の不完全接続等を検出して、サイリ
スタ（９）を制御するセンサ開放検出回路１１１）とか
ら構成され、被充電用電池ｌｌ０）の充電々圧ＶＢが所
定レベルのときにはサイリスタ（９１の導通を制限して
充電制御を行なうようになっている。第２図は第１図づ
ロックを具体化した回路を示しており、実施例回路の動
作をこの具体回路によって詳説する。降圧回路Ｉｌｌ　
１−１−降圧トラシス＋１４１から構成され、電源接続
端子ａ、ｂに接続した交流電源ＡＣ電圧を降圧して整流
回路１２）のタイオード１１２１．、　ｆ１３１によっ
て全波整流しその脈流全充電器Ａの電源電圧とする。充
電器Ａは電池パックＢＰを着脱自在ＶＣ装着するもので
電流バックＢＰ内に被充電用電池（ｌＯ）と、被充電用
電池（ｌＯ）の電池温度検出回路１５１とを接続端子ｃ
、ｄ、ｅＶＣよって装着時に電気的に接続する。整流回
路１２）の出力端間にはサイリスタ１９）と、電池パッ
クＢＰ内の被充電用電池（１０）と、電流検出回路（３
）の電流検出抵抗α５）の直列回路全接続しである。電
流検出回路（３）は電流検出抵抗（１６）と、発光タイ
オード（Ｉ６１と抵抗０７１とからなる表示回路（４）
ヲ介して整流回路１２１の出力端間に接続したトランジ
スタ０８１と前記電流検出抵抗Ｑ５１に対してトランジ
スタｔ１８ｉのベース・エミッタを介して並列接続した
ベース抵抗α９）とから構成され、サイリスタ（９）と
、被充電用電池（１０１と電流検出抵抗（１５）とを介
して充電々流が流れるとトランジスタ（１８１がオシし
該トランジスタ０８１を介して発光ダイオード（１６）
に電流を流して充電中であることを表示する。電圧比較
回路（８）は脈流電源電圧全抵抗（支））、因）で分圧
した分圧電圧がベースに印加されるとともに、抵抗１２
５１ケ介して整流回路１２）のプラス画出力端にコしフ
タを接続し、エミッタを可変抵抗器伐２と、電池温度検
出回路１５１０町変抵抗器（至）と、タイオード（２３
１とを介して整流回路＋２１のマイナス画出力端に接続
した第１のトランジスタ（２６）と、上言己各（氏抗２
ｏ）、　（２１）、　）’１．鴨及び可変抵抗器＋２２
１と、抵抗イｌ）に並夕ＩＪに接続したコンデンサ（３
３１＆か′ら構成されている。可変抵抗器（２４１と電
池温度検出回路１５）との直列回路には定電流タイオー
ド（３４１からなる基準電流発生回路（６１力）ら定電
流が流れ、前記直列回路には電圧比４ｉ５２回路（８）
の基準電圧となる電圧が発生し、この基準電圧と、トラ
ンジスタ四のベース′鴫圧とが比較されるわけで、ベー
ス′電圧がトランジスタ（瀬の１三１リタ電圧に降）：
電圧ｖＢＥ２６が加わ・つすた、分！より高けれｉｆ　
）ランジスタ（２ｉ３１が゛オンし、逆に低ければトラ
ンジスタ（２６）がオフするようになっている。トリフ
ｊ　ｆ言−’ｓづａ主回路１７１は前記トランジスタ！
２６）のコレクタにベースを接続した第２のトランジス
ダシηと抵抗（２８）との直列回路を整流辿路１２）の
出力端間に接続し、トランジスタ（２７）の１三ツタを
タイオードシ９）をイｔして上＠ｅ　’７）サイリスタ
［９）のゲートに接続してあって、トランジスタ回のオ
ンのときにタイオード１２９）を介して寸イＩＪ　スタ
（９）を点弧するようになっている。ｔンサ開放検出回
路ｔｉｌ＋は可変抵抗器１２Ｚと電池温度検出回路１５
１の直列回路の電圧を抵抗（劃、　（３１ｉで分圧した
電圧全ベースに印加するトランジスタβ力から構成さ゛
れ電池温度検出回路（６）の非接続時にトランジスタ（
支）のベース電位がと昇してトランジスタ（３２１がオ
ンし、このオンによってトうンジスタＣ４１介してトリ
ガ信号発生回路（７）のトランジスタ１２７＋のベース
を接地するようになっており、トリガ信号発生回路（７
）のトランジスタ（２ｎｋ強制的に電池温度検出回路１
６）の非接続時にオフさせて充電を停止させるようにな
っている。またこのときにトランジスダシカを介して流
れる電流を電流検出回路１３１が検出して、表示回路＋
４１の発光タイオード０６１を点灯し、電池温度検出回
路１５）が接続されていないことを表示する次に本発明
充電回路の動作を説明する。・４池パックＢＰが充電器
Ａに装着かつ接続している充電中においては整流回路・
２１から第３図（ａｔに示す脈流電源電圧が発生してい
るとすると、この脈流電源電圧の電圧上昇時においては
まず、電圧比較回路（８）のベース電圧はコンデ−Ｊす
の（８）の充電々圧の丑昇に応することにな９、従って
′−！ｉｊ３図（Ｃ）ＶＣ示す定電流タイオード（Ｈの
流す電流が一定レベルに達するまでのと昇する期間中に
おいてはベース電圧が１三ツタ電圧を越えることが、な
く、従ってトランジスタ（２６）のベース電流は流れず
、そしてトラーＪジスタ（２！にけコレクタ電流が流れ
ず、コレクタの電位は低下しない。そのためトリ力信号
発生回路（７）のトランジスタ翰のベースに印加される
脈流電圧がトランジスタ（２ηのベース・１三ツタ間の
降下電圧を越えると直ちにオシすることにな９、スイッ
チングスピードはトラーＪジスタ（渕のコレクタ電位の
低′Ｆによる影響を受ける場合に比して速くなる。

さてトランジスタ同がオンすると、１三・リタ抵抗ｖ鵠
とトランジスタ翰の１三ツタとの接続点■の電圧は第５
図ｆｂｌに示すように脈流電源電圧の１昇に併って上昇
する。この電圧１昇において、この接続点■の電圧がタ
イオード（２９）の順゛方向降丁電圧ＶＦ２Ｇ　　とサ
イリスタ（９）のゲートカソード間の降下電圧■Ｇと電
池電圧ｖＢとの和電圧より越えるとサイリスタ！９１　
ｖｃゲート電流が流れてオンし、充電々流分被充電用電
池＋１０１　Ｋ流し、充電を開始する。一方電圧比較回
路（８）ではコンデンサ（３３）の両端電圧が基準電圧
つまり第５図（ｃｌ　Ｋ示した波形の平担レベルにトラ
ンジスタ・調のベースエ三ツタ間の′重圧ＩＩ　’ＦＶ
ＢＥ２６分を加えた電圧を越えると、トランジスタ１２
６）はオンし・　トランジスタ（２６１のコレクタ電位
は低くなり、トランジスタ圃はオフさせ、接続点■の電
圧をＩ　Ｌ　Ｉとする。従って被充電用電池＋１０１の
電圧が低い初期状態ではサイリスタ＋９１の導通開始時
点が早く、逆に電池電圧ｖＢが高くなるにつれてサイリ
スタ（９１の導通開始時点が遅くなる。セして■接続点
の電圧のピーク値が電池電圧ＶＢとタイオード（２９）
の順方向降′Ｆ電圧Ｖ　ｐ　２ｇとサイリスタ；９）の
ゲートカソード間の降下電圧Ｖｃとの和を越えなく７χ
るとサイリスタ（９１は導通せず、充電停止状態となる
。

つまり電圧比較回路１８）のトランジスタ（２６１のオ
シするダイ三シジによって、サイリス、り（９）をオフ
させることのできる電池電圧ＶＢを設定することができ
、この電池電圧ＶＢが充電制御電圧となる。さて初期の
充電動作においては脈流電源の各波形ごとにサイリスタ
（９）はオンするため、電流検出回路］３）の電流検出
回路Ｕ３１１ＣＶｉ充電々流が略連続的に流れて表示（
ロ）路（４）の発光タイオード０６）を点灯し、人間の
目の残像によって発光タイオード０６１の発光は連続発
光状態と見え、使用者はこの発光によって充電中である
ことを知ることができる。

ところで充電末期となって上述したような充電停止が起
きた後は被充電用電池（１０１０自己放電等による電圧
降ト時にのみにサイリスタ（９）のオン動作が行なわれ
て被充電がなされるのである。ここで電圧比較回路（８
）のトランジスタ（２ｕのオフのスギ１ソチシジ動作は
コンデンサ（３３）の充電々荷の放電時定数によって、
オン時の脈流電源電圧の値よシも低い電圧のときによっ
て行なわれるため、トリ力信号発生回路（７）のトラン
ジスタω力の１三ツタ電圧、っ”止り接続点■の電圧は
トランジスタ１２６！のオシ時の電圧と、オフ時の電圧
との間に、ΔＶだけの差が生じることになり、従ってＬ
述の補充電時のサイリスタ（９１をオンさせるトリ力信
Ｊｉ＋は脈流電圧波形において前半に当る接続点■のヒ
ーク電圧となり、ぞの結果補充電におけるサイリスタ（
９）のオン期間は脈流電圧波形単位となシ、従ってその
期間中の充電址は多くな９、次のサイリスタ（９）のオ
ン動作が起きるまでの期間が比較的長くなって、例えば
脈流電圧波形の１山或いは２内以上の休止期間が得られ
、その結果被充電用電池（１０１内部のカス発生に対し
それを充分に吸収する時間が得られることになって電池
劣化や過充電防止が図れるのである。第４図（ａｌは充
電初期の充電電流波形を、第４図示している。

しかして充電末期においては脈流波形に対して間欠的に
充市々流が流れることになって表示回路１４）の発光タ
イオード（Ｉ６１の発光は点滅状態となり、使用者は充
電完了したことを知ることができる。

ところで、このような急速充電を行なうとき、制御すべ
き電池電圧は温度によって第５図に示すようＩｃ　Ｖｌ
、　Ｖｚ　、　Ｖ＋＋・・・さ変化するため電池温度特
性に合せて制御動作の温度特性を設定する必要があるが
木兄りＪ充電回路では次のような方法によって設定しで
ある。つ捷り充電器Ａ側のサイリスタ１９）をトリ力す
るためのトリ力信号発生回路（７）のトランジスタ回の
スイッチ、７グのタイミングは電圧比較回路（：１４１
のトラ、７ジスタ・２６＋のオン、オフによって決捷り
、甘たサイリスタ（９１のオン、オフ・は０点の電圧と
、電池電圧ＶＢ、サイリスタ（９）のゲートカソード間
の降Ｆ電圧ＶＧ、タイオードＩ２９）の順方向降Ｆ電圧
Ｖ　Ｆ２ｇの和′電圧との関係で決捷るわけであるが、
仮に電池バックＢＰの温度欧化がないものとし、充電器
Ａ内の温度変化があるとすると、各トランジスタ１２ｆ
ｉｌ　、　ｔ２７１のベース・１三ツタ間の降Ｆ電圧Ｖ
　Ｂ　Ｅ　２６　、　Ｖ　Ｂ　Ｅ　２７及び、タイ、ｔ
　−Ｆ　（２９）ノ１ｉｌｆｉ　方向Ｖｌｆ、　Ｆ電圧
Ｖ　ｐ　２ｇ、サイリスタ：９）のゲートカソード間の
降ト電圧Ｖｃは所定の温度係数によって夫々が変化し、
トランジスタ゛□２６１　、１２７１のスイッチング動
作及びサイリスタ（９）のスイッチング動作に影響が生
じるわけである。そこでこれら素子の温度特性を補正し
て充電器へ〇制＃ｌ動作の温度特性を充電器Ａ側のｌｌ
Ｉ！度変化に対して零とするように各素子の条件を設定
しており、例えば第２図回路の場合では上記の条件ｔｌ
ｌ短足るように一子定数を設定する８ところで電池の温
度によって充電完了時の′上池電圧ＶＢは変化し、これ
に対応して充電制御電圧を変える必要のあるのけ第５図
で説明し□た通りであるが、本発明では電池温度検出回
路１５）全電池バックＢＰ内に設けて、この電池温度検
出回路１５）のタイオード（２３１と可変抵抗器（２４
１との温度特性を利用して電圧比較回路１８）の基準電
圧を変化させ、トランジスタ（２６）のスイッチング動
作のタイミング、つまりトランジスタ（２７１のオｙ、
オフによって制御されるトリ力信号発生回路＋７１のト
ランジスタ（２力のスイッチングのタイミングを変える
ことによって生シる抵抗（２８１の置端電圧（０点電圧
）のピーク値（電池電圧ＶＢと、上記のサイ・リスク（
９１のゲート・カソード聞の降Ｔ：電圧Ｖｃと、タイオ
ード（２９）の順方向降Ｔ−電圧Ｖ　Ｆ　２ｑとの和電
圧と比較する最大基ｒｓ雷電圧を変えるようにして、被
充電用電池（１０１の温度特性に合せた充電制御を行な
えるようにしており、電画電池個数の違いに対しては抵
抗［２０１、（Ｉ！１１の分割比率及びタイオード＠９
］　、　；２３＋の数層を変化させてと述と同様に設定
すればよく、また微調整に定電流タイオード（３４）の
電流値を変えて温度特性をマ・リテ：、Ｉジさせるよう
にしてもよい。尚ｖＢＥ２ａｌ’ｊトラシジスタ１２６
１のベース・１三ツタ間の降下電圧を、またＲｚｏ　、
　Ｒｎ　は抵抗ｔｚｏｌ　、　吃１１の抵抗値を、更ｖ
ＣＶＦ２１はタイオード（２３ｊの順方向降Ｆ電圧を示
す。

本発明は１三・ツタに基準電圧源を接続して脈流電源に
基準電圧源を介して接続された第１のトランジスタのベ
ースに、脈流電源電圧を第１の抵抗と第２の抵抗及びコ
ンデｙすの並列回路とで分汗して得られた電圧を印加し
て該ベース′磁圧が前記基準電圧源の電圧を越えた際に
第１のトランジスタ分オシさせる電圧比較回路と、＠ｌ
のトランジスタの］１ノクタにベースを接続し、工三ツ
ダに工三ツタ抵抗を接続して１三ツタ抵抗を介して脈流
電源に接続した第２のトランジスタを有し、工三ツタ批
抗と第２のトランジスタの１三ツタとの接続点の電圧を
逆阻止型３端子サイリスタのゲートに加えるトリ力信号
発生回路と、カソードに被充電用電池を接続して脈流電
源に被充電用電池を介して接続されたｔ記述阻止型３端
子サイリスタからなるので、脈流電源電圧の上昇時に第
１のトランジスタのベース電圧をコンデンサの充電期間
中において低トさせることができて、その結果第１のト
ランジスタにコしツタ電流を流させずに済みトリガ信号
発生回路の第２のトランジスタを脈流電源電圧がそのベ
ース・１三ツタ間の降Ｔ：電圧よりも越えると直ちにオ
ンさせるこさができ、コンデンサのない場合に比べてス
イッチングのスピードを早めることができて、スイもフ
チ。７グロスを少なくできるという効果を奏し、更に］
シチンサの充電々荷によって第１のトランジスタのオフ
動作を遅らせるこ七ができ、その結果第１のトランジス
タがオンするタイミングの脈流゛市原電圧が才フするタ
イ三−Ｊりの脈’／Ａｔ：電源電圧よりも高くなり、そ
のためトリ力信号発生回路の第２のトランジスタのオン
時に工三ツタ抵抗に発生する脈流波形のＩｊｆＪ半にお
ける電圧ピーク値よりも後半における電圧ピーク値の方
が低くすることができ、そのため充電末ノリＩＫおける
サイリスタのトリ力をｌｌｉ’ｆＪ半の電圧ピーク値で
行なうこととなって、充電末期における充電ケ脈流波形
車位ごとに行なえ、その結果補充電、流が多くなって充
電を行なう期間を間欠的にすることができ、充電末期に
発生する電池内のカスの吸収期間を十分に得ることが可
能となり、電池劣化や過充電等が防げるという効果を奏
する

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路ブロック図、第２図は
目土の具体回路図、第３図ｉａ）〜ｉｃｌ及び第４図ｉ
ａｌ〜ｆｃｌは目土の動作説明用タイムチャート、第５
図は同土の電池温度と、充電制御電圧との関係を示す特
性図であり、（７）はトリガ信号発生回路、（８）は上
圧比較回路、＋９１はサイリスタ、１１０）は被充電用
電池、沈０）は第１の抵抗、（２１）は第２の抵抗、・
ン６）は第１のトランジスタ、（２力は第２のトランジ
スタ、１３３ｉはコンデンサである。 代り人　弁理士　　石　１）長　七 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｉｌｌ　　１三ツタに基愈電圧源を接続して脈流電源に
   基準電圧源を介して接続された第１のトランジスタのベ
   ースに、脈流電源電圧を第１の抵抗と第２の抵抗及び］
   ンチンサの並列回路とで分圧して得られた電圧を印加し
   て該ベース電圧が前記基準電圧源の電圧を越えた際に第
   １のトランジスタをオンさせる電圧比較回路と、第１の
   トランジスタのコレクタにベースを接続し、工三゛ツタ
   に１三ツタ抵抗を接続してエミッタ抵抗を介して脈流電
   源に接続した第２のトランジスタを有し、１三ツタ抵抗
   と第２のトランジスタの１三ツタとの接続点の電圧を逆
   阻止型３端子サイリスタのゲートに加えるトリ力信号発
   生回路と、カソードに被充電用電池を接続して脈流電源
   に被充電用電池を介して接続された上記逆阻止型３端子
   サイリスタから成ることを特徴とする充電回路。