JPS6130500B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電池の充電装置に関する。

電池を急速充電する装置においては、電池の過
充電を防止するために電池の所定充電状態を検出
する必要がある。従来の検出装置は被充電電池の
充電電圧を直接、又は電池と並列に抵抗分圧回路
を設け、その分圧点に表われる電池電圧に比例し
た所定分圧を検出して電池の充電を停止するよう
にしていた。

ところがたとえばニツケル・カドニウム電池の
如き密封電池は充電し続けると第１図に示すよう
な充電電圧特性Ａ及び充電容量特性Ｂを有し、特
性Ｂの飽和値に至る時点t₁は特性Ａのピーク時点
t₂より後に表われ、従来装置は特性Ａの勾配が大
きい範囲において所定電池電圧V₁又はその比例
電圧を検出していた。この電圧の検出時点t₃はピ
ーク時点t₂より前であり、その時点t₃の充電容量
は飽和値に比しかなり少い欠点がある。また充電
回路部品は充電器ケース内に組込まれるものであ
るから、電池の充電状態の検出が温度変化により
誤差を生じ易く、さらにその検出出力に基き充電
制御用半導体スイツチ素子を遮断する遮断保持回
路を制御するものにおいてはこの遮断保持回路の
スイツチレベルが温度変化により変動する虞れが
ある。

本発明はかかる点に鑑み発明されたものにして
以下本発明の一実施例を図面に基いて説明する。
第２図において、１は充電電源にして商用電源２
が印加される降圧トランス３の出力を全波整流用
ダイオード４，４にて整流したもので、限流抵抗
５を介して正負ライン６，７に接続される。この
両ライン間には第１の充電制御用の半導体スイツ
チ素子としてのシリコン制御整流器（以下SCR
と云う）８を介して被充電電池９が接続される。
このSCRの両端間にはトリクル充電路１０が接
続され、またSCR８のゲートには抵抗１１を介
して正ライン６からゲート信号が印加される。

次に電池９の両端には微分回路１２と分圧回路
１３とが並列接続されており、微分回路の微分出
力端子１４と分圧回路の分圧出力端子１５との間
の所定差電圧を検出トランジスタ１６のベース・
エミツタで検出するようなされている。

微分回路１２はコンデンサ１７及び抵抗１８を
主要素とし、さらに逆流阻止用ダイオード１９及
び出力端子１４の電圧シフト用ダイオード２０の
直列回路から構成される。コンデンサ１７の両端
には放電抵抗２１及び放電スイツチ２２の直列回
路が並列接続されている。尚、微分回路１２の主
要素はコンデンサ１７と抵抗１８の組合せに限定
されるものではなく、第３図に示すように、抵抗
２３とコイル２４の組合せ又はコンデンサ２５と
コイル２６の組合せにより構成してもよい。

分圧回路１３は抵抗２７〜３０の直列回路及び
抵抗２８に並列接続される第２の感熱素子として
の正特性感熱抵抗素子３１で構成される。

次に３２は制御回路にして、検出トランジスタ
１６の検出信号により導通する第１トランジスタ
３３とこの第１トランジスタの導通により遮断す
る第２トランジスタ３４と、この第２トランジス
タの遮断によるそのコレクタ電圧の上昇により導
通する第３・第４トランジスタ３５，３６を有す
る遮断保持回路３７と、第４トランジスタの導通
により導通してSCR８のゲート信号を低下して
SCR８の点弧を阻止する第２の半導体スイツチ
素子としての第５トランジスタ３８とを含み、第
２トランジスタ３４のコレクタ抵抗３９、ダイオ
ード４０及び抵抗４１の直列回路は遮断保持回路
３７の入力回路４２を構成する。この入力回路の
接続点４３は第３トランジスタ３５のベースに接
続される。またこの接続点４３と負ライン７との
間に接続される抵抗４１にはさらに第１の感熱素
子としての負特性感熱素子４４が直列に接続され
る。遮断保持回路３７の第３第４トランジスタ３
５，３６は各ベースが他方のトランジスタのコレ
クタに接続され、第３トランジスタ３５のエミツ
タは負ライン７に、又そのコレクタは抵抗４５を
介して正ライン６に接続され、第４トランジスタ
３６のエミツタは抵抗４６を介して正ライン６
に、又直接第５トランジスタ３８のベースに接続
されている。従つてこの第３第４トランジスタ３
５，３６は第４図に示すようにSCR４７に置換
えてもよい。またこの回路３７の両端には一旦第
３第４トランジスタ３５，３６が導通するとその
状態を保持するコンデンサ４８が接続され、さら
に第４トランジスタ３６のエミツタと負ライン７
との間には、導通保持される第３第４トランジス
タ３５，３６を遮断するスイツチ４９が設けら
れ、このスイツチは放電スイツチ２２と連動して
始動スイツチを構成する。尚、図中５０は充電表
示用発光ダイオードである。

以上の構成において電池９の充電を開始すると
SCR８が導通して電池９を充電する。またこの
とき第２トランジスタ３４が導通しており、他の
トランジスタ３３，３５，３６，３８は遮断状態
にあり、発光ダイオード５０が点灯して充電中を
表示する。

而して充電時間の進行につれて電池９は充電さ
れていき充電電圧特性Ａを呈する。一方微分回路
１２の出力端子１４の微分出力は第１図中Ｃの如
くなり、C₁点（以下山点と云う）及びC₂点を有
する点において普通の微分特性Ｄと異なる。山点
C₁は特性Ａのピーク点ａと時間的に符合する。
山点C₁の生ずる理由は、定かでない特性Ｄに対
し特性Ａによる電池電圧の上昇により微分回路１
２の両端電圧が上昇するので、出力端子１４の電
圧が持ち上げられると共に微分回路１２への流入
電流の増大により抵抗１８の電圧降下が大きくな
ることに基因すると考えられる。

これに対し分圧回路１３の出力端子１５の分圧
出力は充電電圧特性Ａに比例した第１図中Ｅの特
性となる。従つて微分回路１２の微分出力と分圧
回路１３の分圧出力との差電圧特性は第１図中Ｆ
となり任意の所定差電圧を検出することができ
る。この所定差電圧を同図中V₂とするとその時
点t₁で検出トランジスタ１６が導通して第１トラ
ンジスタ３３が導通する。この第１トランジスタ
３３のコレクタは第２トランジスタ３４のベース
に接続されているので第１トランジスタ３３の導
通により第２トランジスタ３４は遮断し、そのコ
レクタ電圧の上昇により第３第４トランジスタ３
５，３６が導通して第５トランジスタ３８が導通
する。従つてSCR８のゲート信号が低下して次
の整流半波時のSCR８の導通を阻止して電池９
の急速充電を停止する。また第５トランジスタ３
８の導通により発光ダイオード５０が消灯して充
電完了を示す。

而して周囲温度が上昇すると、微分回路１２の
電圧シフト用ダイオード２０の立上り電圧が低下
するため出力端子１４の微分出力が低下し、特性
Ｃが低下して検出トランジスタ１６による検出時
点が早くなり充電不足になる。このため周囲温度
の上昇による微分出力端子１４の微分出力の低下
に対応して分圧出力端子１５の分圧出力を低下す
る必要がある。そこで実施例では出力端子１５と
電池９の正極との間に正特性感熱素子３１を介挿
し、周囲温度の上昇時分圧出力を相対的に低下す
るようにしている。尚、正特性感熱素子に代つて
負特性感熱素子を用いる場合には、その負特性感
熱素子を出力端子１５と負ライン７との間に介挿
すればよい。

また充電回路部品が充電器ケースなどのケース
内に収納されるので、上述の如く検出トランジス
タの検出誤差を補償することが必要であるが、前
記ケース内のわずかの温度変化に対してトランジ
スタ等の半導体素子のスイツチレベルが影響を受
ける。さらに遮断保持回路３７をIC化するとき
にはトランジスタ等のベレツトにより前記スイツ
チレベルのバラツキが生ずる。

このため遮断保持回路３７の入力回路４２には
感熱素子が介挿されており、入力回路４２の端子
４３の電圧を、遮断保持回路３７の半導体素子の
スイツチレベルの温度変動に対応するようになさ
れる。実施例では端子４３と負ライン７との間に
負特性感熱素子４４が介挿されている。この負特
性感熱素子に代つて正特性感熱素子を用いるとき
には端子４３と正ライン６との間に、たとえばコ
レクタ抵抗３９と直列に正特性感熱素子を介挿す
ればよい。

以上の如く本発明によれば、被充電電池の充電
状態を、該電池に並列接続される微分出力と分圧
回路の分圧出力との間の所定差電圧の検出により
検出するようにしたから、前記所定差電圧の選定
により電池の充電容量を任意にすることができ
る。また前記所定差電圧の検出に基ずき充電制御
用半導体スイツチ素子を遮断する遮断保持回路を
設けたので、一旦電池を所定の充電状態に達する
と以後前記スイツチ素子を介して充電されること
がなくなり、過充電になることがない。さらに前
記遮断保持回路の入力回路に感熱素子を設けたた
め、充電回路部品が小さなケース内に収納されて
発熱部品からの熱影響を受けるときにも遮断保持
回路の作動を温度補償することができ、前記所定
差電圧の検出出力を遮断保持回路に有効に伝える
ことができる。また前記分圧回路に前記検出出力
の温度補償用感熱素子を設けるときには温度変化
が大きい場合の前前記検出出力を補償することが
でき、温度変化に好適した充電装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は充電特性図、第２図は本発明装置の一
実施例を示す電気回路図、第３図は微分回路の変
形回路図、第４図は遮断保持回路の変形回路図で
ある。 １……充電電源、８……第１の充電制御用の半
導体スイツチ素子、９……被充電電池、１２……
微分回路、１３……分圧回路、１８……抵抗、１
７……コンデンサ、１４……微分出力端子、１５
……分圧出力端子、１６……検出トランジスタ、
３８……第２の半導体スイツチ素子、３２……制
御回路、３７……遮断保持回路、４４……第１の
感熱素子、４２……入力回路、３１……第２の感
熱素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 充電電源と、該充電電源に第１の充電制御用
   の半導体スイツチ素子を介して接続される被充電
   電弛と、該波充電電弛の両端間に互いに並列に設
   けられる微分回路及び分圧回路と、前記微分回路
   を構成する抵抗、コイル及びコンデンサのうちの
   異なる２素子の中間点に位置する微分出力端子
   と、前記分圧回路を構成する各抵抗の間に位置す
   る分圧出力端子と、ベースを前記微分出力端子に
   接続し且つエミツタを前記微分出力端子に接続し
   て前記被充電電池の充電状態を検出する検出トラ
   ンジスタと、該検出トランジスタに接続されその
   検出出力に基いて前記第１半導体スイツチ素子を
   制御する第２の半導体スイツチ素子を有する制御
   回路と、該制御回路の一部を構成し前記検出トラ
   ンジスタの検出出力に基いて前記第２半導体スイ
   ツチ素子を遮断し前記第１半導体スイツチ素子を
   遮断状態に保持する遮断保持回路とより成り、該
   遮断保持回路は前記検出トランジスタの出力に基
   く該回路の作動の温度補償を行なう第１の感熱素
   子を該回路の入力回路に接続して設けてなること
   を特徴とする電池の充電装置。 ２ 前記分圧回路は前記検出トランジスタの検出
   出力の温度補償を行う第２の感熱素子を備えてい
   ることを特徴とする上記特許請求の範囲第１項記
   載の電池の充電装置。