JPS6335135A - 充電式掃除機の充電制御回路 - 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】 （産業上の利用分身） 本発明は一般家庭において使用する充電式掃除機の充電
制御回路に関するものである。

（従来の技術） 従来この種の充電式掃除機の充電制御回路にあっては、
第４図に示す構成が一般的であった。以丁図面に基づき
、従来の技術について説明する。

図において、端子（１）（２）は、充電アダプターに接
続されるもので、交流′眉源を全波整流した脈流電流が
加えられているものとする。ここで端一７’−（１）（
２）間には、主サイリス９　（０１）、電／１ｉ１（０
２）が直列に接続されている。ダイオード（ｏ３）は電
池（ｏ２）の逆放電を防止するための素子で、電池（ｏ
２）の陽極と主サイリスタ（０１）のカソード間に挿入
されている。

又ダイオード（０４）、コンデンサ（０５）で−ヒ記全
彼整流した電流を平滑し、第２のサイリスク（ｏ６）で
ターンオン時にオン状態を保持すべくしている。

主サイリスタ（Ｏｌ）のゲート端ｒにはゲート抵抗（０
７）が接続されるとともに、ゲート、カソード間にはゲ
ート感度調整抵抗（０８）が接続されている。

主サイリスタ（旧）のカソード端−Ｆ−ＣＡ点）とＧＮ
Ｉ）端子間には、ツェナーダイオード（ｏ９）と抵抗（
０１０）が直列に接続され、ツェナーダイオード（０９
）のアノード端ｒと抵抗（０１０）との接続点には抵抗
（０１１）の一端が接続され、他端は第２のサイリスタ
（０６）のゲート端子に接続されている。又、平滑コン
デンサ（０５）の両端には抵抗（０１２）（０１３）及
び発光ダイオード（０１４）が直列に接続されている。

又、抵抗（０１２ＨＯＩ３）との接続点には、ダイオー
ド（０１５）のアノード端子が接続され、他端のカソー
ド端ｒ・は、第２のサイリスタ（０６）のアノード端子
に接続されている。さらに、主サイリスタ（Ｏｌ）のア
ノード、カソード間には、抵抗（０１Ｇ）が接続されて
いる。

」−記回路構成において、主サイリスタ（旧）のゲート
端子にはゲート抵抗（０７）を通して直流電源よりゲー
ト電流が流れ込むためオン状態となって、主サイリスタ
（旧）、ダイオード（０３）を介して電池（０２）に充
電電流が流れ込み、充電を持続する。その際、発光ダイ
オード（０１４）は、抵抗（０１２）（０１３）を介し
て電流が流れ込むため点灯する。一方ダイオード（０１
５）は逆バイアス状態にあってカットオフしている。

斯くして、電／１ｈ（０２）に充電を続けると、電池（
０２）の端ｒ間電圧が徐々に上昇していき、設定電位（
充電完了電圧）に近づくと、ツェナーダイオード（０３
）が安定領域に入り、ツェナーダイオード（０９）を介
してツェナー電流が流れ込み抵抗（０１０）の端子間電
圧が上昇する。この端子間電圧が第２のサイリスタ（Ｏ
Ｂ）のゲートトリガー電圧に達すると、抵抗（０１１）
を介してゲート電流が流れ、第２のサイリスタ（０６）
がオン状態となる。このように第２のサイリスク（０６
）がオンすると、主サイリスタ（旧）のゲート電位がカ
ソード電位より低く引っばられるため、主サイリスタ（
０１）がオフ状態となり充電を停止する。又、発光ダイ
オード（０１４）も、第２のサイリスタ（ＯＢ）のオン
により、ダイオード（０１５）が導通するため、消灯す
ることになる。主サイリスタ（旧）がオフになっても、
抵抗（０１Ｇ）を介して電池には微弱電流が流れ、補充
電が行うように構成される。

第５図は、−上記回路の充電特性を示すもので、電池（
０２）の端子間電圧が、時間とともに上昇していき、ツ
ェナーダイオード（０９）の設定電位に達すると、主サ
イリスタ（旧）がオフ状態となる様−ｒｌ及び充電完了
時、電流がカットされる様子がわかる。但し、抵抗（０
１Ｇ）による補充電は持続されるため、電池（０２）の
端子間電圧は再度上昇する。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、使用時に電池が負荷（電動送風機等）に
接続されたまま長時間放置されると、電池（０２）の内
部抵抗が増大していき、１力月〜３カ月放置された場合
内部抵抗が数百Ωにも達してしまう。このような過放電
電池を、上記従来の充電回路で充電しようとすると、不
具合いが発生する。この様子を第６図に示す。

上記のように内部抵抗が増大した電池（０２）が充電回
路に接続されると、内部抵抗の抵抗値が大きいため、充
電電流（Ｉ）が流れると、みかけ上の電／１ｈ（０２）
の端子間電圧が蒔く発生し、第６図に示すように、充電
開始直後に充電を停止してしまうこれは、第４図の充電
制御回路で、Ａ点の電位を検出しているためである。こ
のように、過放電の電池は従来の充電回路では充電でき
ず、使用者にとっては、大きな不満となっていた。又、
通常使用では電池の過放電現象は容易に発生するもので
はないが、もし、発生した場合、電池を交換しなければ
ならず、経済的な面からいっても、問題を含むものであ
った。

このように従来の充電制御回路では、過放電した電池の
充電ができないといった問題を有していた。

本発明はこのような従来の欠点を解消し、過放電を行っ
た電池でも、充電できる充電制御回路を提供しようとす
るものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記問題点を解決するため、トランス出力を整
流器で直流に変換し、トランジスター、サイリスク等の
を電流制御装置を介して電池に充電し、その電池の両極
間の電圧が充電完了電圧に達したとき、前記主電流制御
装置をオフにするごとくしたもので、主電流制御装置が
オフになった後の電池の両極間の電圧をｊｌＴび検出し
、その検出電圧が内部設定値まで低下する場合には、前
記主電流制御装置を内部タイマーで設定した時間だけ強
制的にオン状態にする過放電判別回路を備えたものであ
る。

（作用） −１−記した構成において、過放電した電池は内部抵抗
が高いため、充電電流を流すとすぐに電圧が」二昇して
しまい、主電流制御装置がオフとなってしまうが、その
後の電流がオフとなった場合の電池の端子間電圧が、通
常の電池（過放電でなく、ｉＦ常に充電が完了された電
池）の電圧と比較して、著しく低いことを検出して、そ
の場合には、タイマーによって一定時間だけ、主電流制
御装置を強制的にオンさせて、過放電した電池に対して
も充電電流を流すものである。そして、電池の内部抵抗
が回復するまでに記の動作を繰り返し行うものである。

（実施例） 以ド木発明による一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

第１図は本発明における充電式掃除機の充電制御回路を
示す回路図である。

図において（ＩＩ）は−次側がＡＣｌｏｏＶに接続され
たトランス、（１２）はトランス（１１）の二次側出力
を直流に変換するための整流器、（１３）は電池（１４
）への充電電流の通電を制御するためのを電流制御用ト
ランジスターで、オン状態のときに電池（１４）が充電
される。

（１５）は前記トランジスター（１３）のベース電流を
オン・オフ制御するための第２トランジスターで、オン
状態のときに主電流制御用トランジスター（１３）もオ
ンになる。

（１Ｂ）は電位調整用のダイオードで、前記トランジス
ター（１３）の動作安定用の抵抗として働く。

（＋７）は電流制限用の抵抗、（＋８）は電位調整用の
ダイオード、（１９）はトランジスター（１５）を制御
するサイリスク、（２０）はサイリスタ（１９）の電流
を制御する第３トランジスター、（２１）は電流制限用
の抵抗である。

（２２）は抵抗（２３）と直列にして、電／１ｈ（＋４
）の両極間に接続されたツェナーダイオードで、電７ｔ
ｌｌ（１４）の充電完了電灯に合わせてツェナー電流値
が設定されており、さらにｉｆ記低抵抗２３）との接続
点が前記サイリスタ（１９）のゲート端子に接続されて
いる（２４）は過放電判別回路で、電池（１４）の状態
を判別して、主電流制御用トランジスター（１３）等の
動作をトランジスター（２５）を通して制御するもので
ある。

（２６）は電流制限用の抵抗、（２７）は平滑用のコン
デンサである。

上記構成において、その動作を説明する。先ず電池（１
４）が正常に使用されていて、内部抵抗が正常値である
場合について説明する。

充電を開始した初期の段階で、電池（１４）の両極間の
電圧低下がまだ低い状態（公称電圧に近い値）では、ツ
ェナーダイオード（２２）と抵抗（２３）の直列回路に
は殆と電流が流されず、従って抵抗（２３）の両端電圧
が略ゼロであり、サイリスタ（１９）はオフの状７ｇに
ある。−・方トランジスタ（１５）のベース端子には、
抵抗（２１）とトランジスター（２０）とによって制限
される電流が流れ、トランジスター（１５）がオン状態
になる。

このようにトランジスター（１５）がオンになると、抵
抗（＋７）を通して、主電流制御用トランジスター（＋
３）のベース電流が流れてオン状態になり、電７ｔｌｌ
（＋４）の充電が行われる。このとき、トランジスター
（２０）はオン、トランジスター（２５）はオフ状態に
あるものとする。

電池（１４）の充電が進むと、その両極間の電圧は徐々
に上昇し、ツェナーダイオード（２２）で決められる充
電完了電圧に達すると、ツェナーダイオード（２２）と
抵抗（２３）の直列回路に電流が流れる。抵抗（２３）
の電圧が、サイリスク（１９）のゲートトリガー電圧（
７９丁）に達すると、サイリスタ（＋９）がオン状態に
切り換わり、トランジスター（１５）のベース電流を吸
収してオフ状態にする。すると、トランジスター（１３
）のベース電流も流れなくなるため、これもオフ状態と
なり、電／ｌＩ！（１４）への充電がカットされる。

充電が完了された後、過放電判別回路（２４）は、トラ
ンジスター（１５）のコレクターの電位によってオン・
オフを見分け、これをＢ端子に入力する。

過放電判別回路（２４）は、Ｂ端子の状態で、充電完了
後の状態であることを検出すると、Ａ端子に入力されて
いる電池（Ｉ４）の両極間の電圧を、内部設定値（電池
の公称電圧付近）と比較し、Ａ端子の電圧の方が高けれ
ば電池（１４）は正常であると判断する。この様子は第
２図に示すように、（Ｖ、）を充電完了設定電圧、（Ｖ
ｌ）を過放電判別回路の内部設定値とすると、正常な電
池の電圧カーブは（Ｖ、）のようになり、（Ｖ、）に達
して充電が完ｒし、充電電流がカットされた後は、充電
初期の電圧よりも高い電圧で安定化する。つまり、正常
な電池は、充電完了後に、電圧が（Ｖｌ）にまで低下す
ることはないので、過放電か、＋１ｒ−常かの判別がで
きるものである。

−に記の如く電池（１４）が正常で、充電完了したこと
を判別すると、過放電判別回路（２４）は、Ｃ端子を通
してトランジスター（２０）のオン状態を維持し、サイ
リスタ（１９）のオン状態を維持する。さらに■〕端子
はトランジスター（２５）のオフ状態を維持するように
動作し、電７ｔｈ（１４）には何の影響も与えない。

これに対し電ｉ’１ｈ（１４）が過放電状態にあった場
合、過放電された電池は、内部抵抗が極端に大きくなっ
ているため、充電電流を流すと、その端子間電圧がすぐ
に上昇して、ツェナーダイオード（２２）で設定される
充電完了電圧量」二になるため、充電がすぐにカットさ
れてしまう。過放電判別回路（２４）は、Ｂ端子の状態
で充電完了であることを検出すると、Ａ端子の電圧を内
部設定値と比較する。

すると、電池（Ｉ４）は過放電状態であるため、充電カ
ットされたときの電圧は低い（公称電圧以下）ため、内
部設定値以下の電圧となり、過放電判別回路（２４）は
Ｄ端子をオン状態として、トランジスター（２５）をオ
ンさせ、抵抗（２６）を通してトランジスター（１３）
のベース電流を流し、強制的にオンさせる。つまり、ト
ランジスター（１５）がオフしてしまっても、過放電判
別回路（２４）を通してトランジスター（２５）をオン
させ、充電電流を強制的に流すことになり、電７１１７
　（＋　４　）の内部抵抗を徐々に低ドさせ、回復させ
る。過放電判別回路（２４）は、内部にタイマーを持っ
ており、強制充電状態をタイマーで制御するもので、タ
イマーによって一定時間充電したあと、Ｃ端子を−・瞬
オフにしてサイリスタ（１９）の電流をカットし、ター
ンオンさせる。するとトランジスター（１５）は再びオ
ン状態になる。このとき、電／ｌｉｔ　（＋　４　）の
内部抵抗がまだ高い状態にあるときには、ツェナーダイ
オード（２２）がすぐに働いてトランジスター（１５）
は再びオフとなり、＋ｌｉｉ記と同様過放電判別回路（
２４）が再び働いて、電油（１４）を一定時間強制充電
する。そして、この強制充電をしている間に電７１ｂ（
＋４）の内部抵抗が回復すると、過放電判別回路（２４
）のＣ端子の出きで、トランジスター（１５）か再びオ
ンになったときに、電池（１４）の両極間の電圧は、充
電完了電圧以下にまで回復しているので、後は、１［二
常の電池と同様に充電されることになる。

以１°、の過放電電池に対する充電の様ｒを第２図の（
Ｖ、）に示す。図のように、最初の時点で充電完了電圧
（Ｖ、）まで達してしまい、充電力。

ト後に（Ｖｌ）まで電圧が下がった場合には、タイマー
で決められる時間（Ｔ）の間だけ、電圧に関係なく充電
される。時間（Ｔ）経過後、また電圧は（Ｖ、）以上の
ため、充電はカットされ電圧が（Ｖｌ）まで低下すると
、再び時間（Ｔ）だけ強制充電される。この状態が何回
かくり返された後、充電中の電圧が（■、）以Ｆになる
まで内部抵抗が回復すると、その後は通常の充電を行い
、電圧が（Ｖ、）に達するまで充電される。

第３図は、本発明の過放電判別回路の一実施例を示した
もので、まずＢ端子に入力された信号をオン・オフ判定
回路（２７）で判定し、充電完了状態であることが検出
されると、スイッチング回路（２８）を開いてＡ端子の
電圧（電池の端１間電圧）を次の比較？Ａ（２９）に入
力する。比較器（２９）では、内部設定値（Ｖｌ）とＡ
端子の電圧を比較し、Ａ端子の電圧の方が少しでも低く
なると、タイマー回路（３０）を介してドライブ回路（
３１）が動作し、Ｄ端ｒから出力信号が出力される。タ
イマー回路（３０）の設定時間が経過すると、サイリス
タオフ回路（３２）が働いてＣ端子から信号が出力され
、また、Ｄ端丁の信号がオフされるように働き、過放電
電池に対する充電が行われる。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明の充電式掃除機
の充電制御回路によれば、過放電された電池に対しても
、充電カット後の電圧を検出して、その値によって過放
電を検出し、一定時間強制充電を行って電池を回復させ
る過放電判別回路を備えているので、つい掃除機のスイ
ッチを切り忘れて電池を過放電させてしまった場合でも
、何ら特別な操作をすることなしに、電池を回復させ、
満充電状態にすることができ、その効果は大なるものが
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の充電式掃除機の充電制御回路による一
実施例を示すブロック回路図、第２図は同電圧の挙動を
示すグラフ、第３図は同過放電判別回路のブロック図、
第４図は従来例を示す回路図、第５図、第６図は同電圧
を示すグラフである（Ｉ３）・・・−ｔミ電流制御用ト
ランジスター、（１４）・・・電池、（２４）・・・過
放電判別回路。 第２図 時間（Ｈ） 第３図 −〜 第５図 光ぞ打首（Ｈ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. トランス出力を整流器で直流に変換し、トランジスター
   、サイリスタ等のを電流制御装置を介して電池に充電し
   、その電池の両極間の電圧が充電完了電圧に達したとき
   、前記主電流制御装置をオフにするごとくしたもので、
   主電流制御装置がオフになった後の電池の両極間の電圧
   を再び検出し、その検出電圧が内部設定値まで低下する
   場合には、前記主電流制御装置を内部タイマーで設定し
   た時間だけ強制的にオン状態にする過放電判別回路を備
   えた充電式掃除機の充電制御装置。