JPS5989534A - 自動充電装置 - 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 本発明は二次電池を充電する自動充電装置の充電完了表
示に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来における二次電池の充電方式は定電流充電方式が一
般的であり、その充電表示は充電５通電のみに限定され
る場合が多く、上記充電に対しての充電の完了、充電量
の確保については、使用者自身が充電時間を確認して、
充電を完了とする方法にたよっていた。また急速充電が
行なえる自動充電装置においては、その充電時間の短縮
化に対して、充電完了表示をより明確にしようとすれば
するほど、解決しなければならない問題があった。

従来の急速自動充電装置における充電２通電表示は第１
図に示すような回路構成により行なっていた。すなわち
、電源整流回路１に自動充電側（財）回３−１ 路２および３を介して被充電電池Ｂｉ接続し、かつこの
被充電電池Ｂのマイナス側に逆流防ｔｌｌダイオードＤ
・を接続して充電主回路を構成し、そ′ｊ″Ｃ′この充
電主回路に挿入された抵抗Ｒ１により電圧全降下さぞ、
かつこの抵抗Ｒ１と並列に抵抗Ｒ２と発光ダイオードＤ
２ｆｆｉ接続し、この発光ダイオードＤ２の点灯により
、充電１通電の表示全行なうようにしていた。上記発光
ダイオードＤ２の点灯条件としては、抵抗Ｒ１の電圧降
下が発光ダイオードＤ２の順方向電圧値以上であるとい
う条件下において発光ダイオードＤ２は点灯可能である
。しかしながら、第１図に示す従来の急速自動充電装置
においては、自動光電制（財）回路２および３の働きに
おいて、第２図に示すような充電パターンの充電電流工
が漸減するｉ１＋ｉ２間領域では抵抗Ｒ１の電圧降下が
徐々に低下するため、発光ダイオードＤ２の発光量が低
下するだけでなく、上記充電電流の漸減域ｉ＋＋ｔ２間
では発光ダイオードＤ２が点灯しているか否か判断しか
ね、なおかつその消灯点も回路構成」二において任意に
設定することは不可能であり、（〜たがって充電完了の
表示とはなりえなかった。ま□ た充電主回路内に抵抗Ｒ１ヲ挿入する構成であるた□　
め、必然的に抵抗Ｒ１には電圧降下が生じる。したがっ
て、第１図に示す従来の急速自動充電装置においては、
その電圧降下分を考慮して、電源整流回路１の出力電圧
を積み上げる必要があり、そのため、電源整流回路１が
大型化するという欠点をも有していた。

また第３図に示す他の従来例においては、第１図に示す
従来例と同様の機能を持つ充電主回路のダイオードＤ１
のアノード側を抵抗Ｒ５ヲ介してトランジスタＱ１のベ
ースに接続し、かつトランジスタＱ１のエミッタはダイ
オードＤ１のカソードに接続している。また発光ダイオ
ードＤ２は電源整流回路１のプラス側に抵抗Ｒ４ととも
に直列に接続され、かつ前記トランジスタＱ１のコレク
タに接続されている。すなわち、充電電流工が充電主回
路に流れたときに、ダイオードＤ１に順方向電圧降下ｖ
ｙ　が生じる。この順方向電圧降下ｖＦ　　がトランジ
スタＱ１のベース・エミッタ間電圧より高い場合のみ、
トランジスタＱ１のベース電流およびコレクタ電流が流
れて発光ダイオードＤ２は点灯する。しかしながら、こ
の第３図に示す従来例においても、第１図に示す従来例
と同様に充電電流工がｔ１以後に漸減する領域ｔ１．ｔ
２間では、ダイオードＤ１の順方向電圧が徐々に下がる
ため、トランジスタＱ１のベース電流、コレクタ電流も
下が９、そしてトランジスタＱ１のベース・エミッタ間
電圧と等しくなった時点においてトランジスタＱ１はオ
フする。この場合、発光ダイオードＤ２は最初のｔｌま
ソ煽域は明るく、ｔ１以後は徐々に暗くなり　ｔ、＋　
　ｔ２間のある点で第１図に示す従来例と同様に消灯す
るが、その消灯時点は、少なくとも充電電流工が漸減を
完了する充電完了時のｔｚ’（Ｐ＋　）点ではなく、ま
りｔ２（Ｐｌ）点に近い２２点でもなく、シたがって、
この発光ダイオードＤ２がどの時点で消灯したかは不明
確であるとともに、任意な時点、たとえば、２１点。

２２点には消灯点を設定できず、したがって、充電完了
の表示としては、著しい欠点を有するものであった０　
　′ ６”−ジ 発明の目的 本発明は上記従来の欠点に鑑み、充電電流が漸減する領
域の中で任意に設定しり２１点あるいは２２点で発光ダ
イオードを消灯あるいは点灯させて、充電完了表示が明
確に行なえるようにすることを目的とするものである。

発明の構成 上記目的を達成するために本発明は、電源整流回路の両
端に充電しようとする二次電池と主トランジスタを直列
接続してなる主回路と、この主回路に並列に接続され、
かつ前記二次電池の電圧を検出する電圧検出回路と、こ
の電圧検出回路の出力信号により動作を開始し、かつ主
トランジスタ全開（財）して微少電流以下まで充電電流
を漸減させるドライブ回路とを備え、前記主トランジス
タのベースに一端を接続した抵抗の他端と主トランジス
タのエミッタ間に、漸減する電圧を充電電流が漸減する
任意なときに分圧する数個の抵抗を直列に接続し、かつ
この分圧した抵抗の接続点にトランジスタのベースを接
続し、前記分圧した漸減電圧にて前記トランジスタを動
作させるとともに、前記トランジスタのコレクタ側に接
続した発光ダイオードを消灯あるいは点灯し、さらに二
次電池の充電中は前記発光ダイオードが点灯あるいは消
灯を保持し、充電電流が漸減する任意な設定点にて消灯
あるいは点灯するように構成したもので、この構成によ
れば、二次電池の１００％充電時あるいは二次電池の充
電がほぼ完了する時点である充電電流漸減領域の任意の
点で、従来のように発光ダイオードが徐々に暗くなるの
ではなく、発光ダイオードが消灯あるいは点灯するため
、その充電完了表示が明確に行なえるというすぐれた特
長を有するものである。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例を第４図にもとづいて説明する
。この第４図において、１は交流電源（図示せず）を整
流平滑する電源整流回路、Ｂｉｔ：充電しようとする二
次電池で、この二次電池ＢはたとえばＮｉ　−Ｃｄ電池
または鉛蓄電池である。２は二次電池Ｂの電圧を検出す
る電圧検出回路、３は電圧検出回路２の出力端子である
。１だ前記電源整流回路１のプラスとマイナス間には二
次電池ＢとダイオードＤ１と主トランジスタＱ＋全直列
に接続し、かつ前記電圧検出回路２の出力端子３は抵抗
Ｒ１の一端とダイオードＤ２のアノード側との接続点に
接続し、さらに前記抵抗Ｒ１の他端は電源整流回路１の
プラス側に接続している。また前記ダイオードＤ２のカ
ソード側は電界効果トランジスタＱ２のゲートに接続し
、かつこのダイオードＤ２と電界効果トランジスタＱ２
の接続点にはコンデンサＣと抵抗Ｒ２よ！ｌｌする並列
回路の一方全接続し、かつ並列回路の他方は電源整流回
路１のマイナス側に接続している。また前記電界効果ト
ランジスタＱ２のドレインは電源整流回路１のプラス側
に接続し、かつソースは抵抗Ｒｓｋ介してトランジスタ
Ｑ３のベースに接続し、さらにトランジスタＱ３はコレ
クタを電源整流回路１のプラス側に接続するとともに、
エミッタ全抵抗Ｒ４に介して前記主トランジスタＱ１の
ベースに接続し、′！た主トランジスタＱ１のエミッタ
・コレクタ間には抵抗Ｒ５Ｔｈ接続している。それと同
時に前記トランジスタＱ３のエミッタに分用抵抗Ｒｂ＋
ｌ’ｆｒ：直列に接続し、かつ抵抗Ｒ７の他方は電源整
流回路１のマイナス側に接続し、さらに分圧抵抗Ｒ６＋
　　Ｒ７の接続点にはトランジスタＱ４のベースヲ接続
している。またこのトランジスタＱ４はエミッタを電源
整流回路１のマイナス１１１１１　Ｋ接続し、かつコレ
クタを発光ダイオードＤ３のカソードに接続し、そして
発光ダイオードＤ５のアノードは抵抗Ｒａ’ｆｆｉ介し
て電源整流回路１のプラス側に接続している。なお、こ
の第４図において、点線で囲んだ４は自動充電側（財）
回路である。

上記第４図に示す回路構成において、その動作を第２図
と共に説明する。二次電池Ｂの電圧Ｖが第２図に示すよ
うに、電圧検出回路２の設定電圧、すなわち電池の内圧
が著しく上昇し始める電圧７１点以下のときは、電圧検
出回路２の出力端：Ｆ３の電位は二次電池Ｂの電圧と同
等の電位となるため、コンデンサＣは抵抗Ｒ１＋　ダイ
オードＤｚｋ介して充電され、かつ電界効果トランジス
タＱ２．トランジスタＱ３および主トランジスタＱ１が
いずれもオン１　ｏへ一ン となって二次電池Ｂの充電が開始される。この二次電池
Ｂの充電が進んで、電池電圧Ｖが電圧検出回路２の設定
電圧ｖ１以上に達すると、電圧検出回路２の出力端子３
の電位は零付近１で低下する。

その結果、ダイオードＤ２の電位もアノード側かカソー
ド１則よりも低くなるため、コンデンサＣには充電電流
が流れなくなる。したがってこのコンデンサＣの両端電
圧と等しい電界効果トランジスタＱ２のゲート電位は徐
々に低下し、さらに電界効果トランジスタＱ２のソース
電位も低下するため、トランジスタＱ６のベース電位は
低下し、かつこのトランジスタＱ５は飽和状態より不飽
和状態になる。

これにより、トランジスタＱ５の出力電流、主トランジ
スタＱ１のベース電流およびトランジスタＱ３のエミッ
タ・電源整流回路１のマイナス側間の電位は漸減するこ
とになり、その結果、主トランジスタＱ１も飽和状態か
ら不飽和状態となるため、充電電流工は第２図に示すよ
うに、ｔ１点より漸減を開始する。そしてコンデンサＣ
の放電が進んで電界効果トランジスタＱ２のゲート電位
が零になると、１１　　　。

電界効果トランジスタＱ２およびトランジスタＱ５１ｒ
ｉオフとなり、そして主トランジスタＱ１もオフとなジ
、二次電池Ｂの充電はｔ２点（Ｐｌ）で完了する。

そして充電電流工の漸減終了後、すなわち１２点以後は
主トランジスタＱ１のコレクタ・エミッタ間に並列に接
続した抵抗Ｒ５により二次電池Ｂに補充電電流を流すも
のである。

このように第２図に示すような充電パターンによれば、
ｔ１点１でに電池容量の約８０％全充電し、充電電流Ｉ
が漸減するｔｌ、１２間で二次電池Ｂの内圧の上昇全お
さえながら１００％の充電を完了するもので、ｔ２（Ｐ
ｌ）点もしくはその近傍点Ｐ２において、発光ダイオー
ドＤ５によって充電完了表示を行なえば、はぼ１ｏｏチ
の充電が行なえる。以下、充電完了表示動作を第４図の
回路構成において詳細に説明する。第２図における充電
電流工が漸減するｔｌｒ　　’ｊ２間においては、トラ
ンジスタＱ３が飽和状態から不飽和状態に移行すると同
時に、トランジスタＱ５のエミッタ・電源整流回路１の
マイナス側間の電位が徐々に漸減全開始し、そしてコン
デンサＣの放電がさらに進むと、充電電流Ｉは１２時に
おいてＰｌの点に達する。このｔ２（Ｐｔ）点において
、トランジスタＱ３のエミッタ・電源整流回路１のマイ
ナス側間の電位を分圧している抵抗ＲＡ＋　　Ｒ７によ
り、トランジスタＱ４がオフとなる抵抗値を適宜設定す
れば発光ダイオードＤ３は消灯する。すなわち、充電初
期よｐ’ｔ１．　１２間においては、分圧抵抗Ｒ６，Ｒ
，においで抵抗Ｒ７とトランジスタＱ４のベースの接続
点電位は、トランジスタＱ４がオンするためのベース・
エミッタ間電圧よりも高いため、抵抗Ｒ６’（ｉ７介し
てトランジスタＱ４のベース電流が流れる。これにより
、トランジスタＱ４はオンして飽和状態となるため、抵
抗Ｒａ５ｈ介して発光ダイオードＤ３に電流が流れて発
光ダイオードＤ３は点灯を保持する。さらにコンデンサ
Ｃの放電が進んでトランジスタＱ３のエミッタ・電源整
流回路１のマイナス側間の電位が零Ｖ近傍になった１２
時においては、上記説明のようにトランジスタＱ４がオ
フするための条件、すなわち分圧抵抗Ｒ６ｌＲ７の抵抗
値を適宜設定しているため、トランジスタ１３・　　。

Ｑ４にはベース電流が流れなくなり、その結果、トラン
ジスタＱ４はオフする。これによジ、このトランジスタ
Ｑ４に直列接続された発光ダイオードＤｓｉｌ’。

消灯し、以後はその消灯状態を保持する。このＪ：うに
本発明の一実施例においては、第１図および第３図で示
した従来例の問題点、すなわち充電電流が漸減する任意
な設定点で発光ダイオードを消灯させることかで＠ない
という問題点を解決したものである。

第５図は本発明の他の実施例を示したもので、この第６
図に示す実施例も第４図で示した一実施例と同様に任意
の設定点にて発光ダイオードを消灯させるものであるが
、これは第４図の発光ダイオードＤ３が点灯中において
その発光量が若干変動するのを改善したもので、以下、
第６図において、第４図に示した一実施例と異なる点の
み全説明する。すなわち、この第５図においては、トラ
ンジスタＱ４のコレクタを抵抗Ｒ８ヲ介して電源整流回
路１のプラス側に接続し、かつエミッタを電源整流回路
１のマイナス側に接続している。そして前記１４ｔ・−
シ 抵抗Ｒ８とトランジスタＱ４のコレクタとの接続点に別
のトランジスタＱ５のベースを接続し、かつこのトラン
ジスタＱ５のコレクタは抵抗Ｒ９ヲ介して電源整流回路
１のプラス側に接続し、さらにこのトランジスタＱ５の
エミッタは電源整流回路１のマイナス側に接続している
。また発光ダイオードＤ６はアノード側全前記別のトラ
ンジスタＱ５のコレクタに接続し、かつカソード側は電
源整流回路１のマイナス１１１１に接続している。この
第６図に示す実施例においても、トランジスタＱ４は第
４図に示した実施例と同様に充電初期よりオンして飽和
状態となる。この場合、別のトランジスタＱ５のベース
・エミッタ間電位はトランジスタＱ４のコレクタ・エミ
ッタ間電圧となるため、別のトランジスタＱ５ヲオンさ
せるのに必要なベース・エミッタ間電圧が得られず、そ
の結果、別のトランジスタＱ５はオフする。これにより
、発光ダイオードＤ６には抵抗Ｒ９ヲ介して電流が流れ
て発光ダイオードＤ６が点灯し、その点灯状態を保持す
る。′！たトランジスタＱ４が充電電流漸減領域、すな
わち第２図に示す１．　、１．。

１５ 間の任意な設定点でオフする１２時においては、別のト
ランジスタＱ５には抵抗Ｒ８を介してベース電流が流れ
るとともに、抵抗Ｒ９を介してコレクタ電流が流れるた
め、この別のトランジスタＱ５は瞬時にオンして飽和状
態となる。すなわち、別のトランジスタＱ５のコレクタ
・エミッタ間に接続している発光ダイオードＤ乙の点灯
に必要な順方向電圧より、一般的には別のトランジスタ
Ｑ５のコレクタ・エミッタ間飽和電圧は十分に低いため
、発光ダイオードＤ６に流れていた電流は別のトランジ
スタＱ５の：Ｉレクタ・エミッタ間にバイパスされて、
発光ダイオードＤ６は瞬時に消灯し、それ以後はこの消
灯状態を保持し、第４図で示した本発明の一実殉例と同
様の発光ダイオードの表示モードを有するものである。

なお、第４図で示した本発明の一実殉例ニオイテハ、ト
ランジスタＱ３のエミッタと電源整流回路１のマイナス
側の漸減する電圧をもってトランジスタＱ４にドライブ
する構成であるため、トランジスタＱ４のベース電流の
減少に対して、トランジスタＱ４のコレクタ電流も減少
依存することになって、発光ダイオードＤ３の消灯点は
任意に設定できるが、トランジスタＱ４に直列接続した
発光ダイオードＤ５の発光量は、充電電流が漸減するｔ
１＋ｔ２間においては減少変動するものである。しかる
に第５図に示す実施例においては、トランジスタＱ４の
オン、オフの動作に対してのみ別のトランジスタＱ５は
オフ、オン動作して発光ダイオードＤ６が動作する構成
であるため、発光ダイオードＤ６に流れる電流は抵抗Ｒ
９により決定される。したがって充電電流が漸減する１
、、１２間領域においても、発光ダイオードＤ６は発光
量の変動のない安定した点灯が可能である。−また第６
図のトランジスタＱ４のコレクタ電流のトランジスタＱ
５のベースとの間にダイオードを順方向に接続すれば、
別のトランジスタＱ５のスイッチング動作をより確実な
ものとすることも可能である。

第６図は本発明のさらに他の実施例を示したもので、こ
の第６図に示す実施例は、第６図に示す別のトランジス
タＱ５のコレクタと抵抗Ｒ９との間に極性を逆にして発
光ダイオードＤ７ヲ接続したもの１７・　− で、この実施例においては、二次電池Ｂの充電中は発光
ダイオードＤ７は消灯し、かつ充電電流が漸減する任意
な点において発光ダイオードＤ７が点灯して、その点灯
を保持するものである。

第７図は′また別の本発明の実施例を示したもので、こ
の第７図に示す実施例は、第４図に示す発光ダイオード
Ｄ３とは動作が反転するように、トランジスタＱ４のコ
レクタと電源整流回路１のマイナス側との間に発光ダイ
オードＤａ’ｚ接続したもので、この第７図に示す実施
例においては、上記第６図に示す実施例と同様に、二次
電池Ｂの充電中は発光ダイオードＤ８は消灯し、かつ充
電、電流が漸減するｆｆＪ１点において発光ダイオード
Ｄ８が点灯して、その点灯を保持するものである。

発明の効果 以上のように本発明によれば、二次電池の１００チ充電
時あるいは二次電池の充電がほぼ完了する時点である充
電電流漸減領域の任意の点で、従来のように発光ダイオ
ードが徐々に暗くなるのではなく、発光ダイオードが消
灯あるいは点灯するた１８ベー。

め、その充電完了表示が明確に行なえるというすぐれた
特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の自動充電装置の電気回路図、第２図は同
充電装置の充電特性図、第３図は別の従来例を示す自動
充電装置の電気回路図、第４図。 第５図、第６図および第７図は本発明の各実施例を示す
自動充電装置の電気回路図である。 Ｂ・・・・・・二次電池、１・・・・・・電源整流回路
、２・・・・・・電圧検出回路、４・・・・・・自動充
電側（財）回路、Ｑｌ・・・・・・主トランジスｌ　、
Ｑ２・・・・・・電界効果トランジスタ、Ｑｓ、Ｑ４　
、　Ｑｓ・・・・・・トランジスタ、Ｄｌ、Ｄ２・・・
・・・ダイオード、Ｄ３＋　ｎ４＋　ＤＳｒ　Ｄ６＋　
Ｄ７　ｒ　Ｄ８　”””発光ダイオード、Ｃ・・・・・
・コンデンサ、ｎ１＋　Ｒ２＋　Ｒ５＋　Ｒ４＋Ｒ５＋
　Ｒ８＋　Ｒ９・・・・・・抵抗、Ｒ６，Ｒ７・・・・
・・分圧抵抗。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 を膏許開 第３図 Ｌ　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｊ第５図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電源整流回路の両端に充電しようとする二次電池と主ト
   ランジスタを直列接続してなる主回路と、この主回路に
   並列に接続され、かつ前記二次電池の電圧全検出する電
   圧検出回路と、この電圧検出回路の出力信号により動作
   を開始し、かつ主トランジスタを制（財）して微少電流
   以下１で充電電流を漸減させるドライブ回路と全備え、
   前記主トランジスタのベースに一端を接続した抵抗の他
   端と主トランジスタのエミッタ間に、漸減する電圧を充
   電電流が漸減する任意なときに分圧する数個の抵抗を直
   列に接続し、かつこの分圧した抵抗の接続点にトランジ
   スタのペースを接続し、前記分圧した漸減電圧にて前記
   トランジスタを動作させるとともに、前記トランジスタ
   のコレクタ側に接続した発光ダイオードを消灯あるいは
   点灯し、さらに二次電池の充電中は前記発光ダイオード
   が点灯あ２・・−ジ′ るいは消灯を保持し、充電電流が漸減する任意な設定点
   にて消灯あるいは点灯するように構成した自動充電装置
   。