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    公开号:WO1985000934A1
    申请号:PCT/JP1984/000399
    申请日:1984-08-10
    公开日:1985-02-28
    发明作者:Takashi Komatsu；Tadashi Matsuyo；Yasuo Ishino
    申请人:Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.；
    IPC主号:H02J7-00
    专利说明:
    [0001] • 明 細 書
    [0002] 発明の名称
    [0003] 充電制御回路
    [0004] 技術分野
    [0005] 5 この発明は、 蓄電池の充電を制御する充電制御回路に関する ものである。
    [0006] 背景技術
    [0007] 従来は 1 次巻線と 2次巻線を有する電源 ト ラ ンスの 2次巻線 に、 整流器を介して蓄電池が接続されてお] 、 充電電流を特に to コ ン ト ロ ー ルする手段がなく、 充電が不足した 、 あるいは過 充電に ¾る等、 蓄電池を正常 充電状態で使用するタイ ミ ング を見つけることが非常に困難であった。 また、 充電電流をコ ン ト 口ー ルする手段を有する方式に於いては、 回路が非常に複雑 な構成と ¾ i？、 形状が大き く ¾ ! 、 コス ト的に高価なものとな i s つていた。 このような状況から、 充電電流のコ ン ト ロ ー ル手段 を必要と しない低電流での充電方式が一般に用いられ、 従って 充電時間に長時間を要し、 かつ充電不足、 あるいは過充電が常 に発生する問題点を有していた。
    [0008] 発明の開示
    [0009] 0 この発明は、 従来充電に長時間を要し、 しかも充電不足、 あ るいは過充電が発生するという従来方式の問題点を解消 し、 飛 躍的に短時間で、 しかも充電不足、 あるいは過充電の発生を防 止した充電制御回路を実現し、 しかも、 コス ト的に安価なもの とすることを目的と し、 さらに充電の信頼性の向上をはかるも5 のである。
    [0010] OMPI . この発明の充電制御回路は、 ト ラ ンス と整流器と第 1 のサイ リスタ と蓄電池を直列に接続し、 定電圧ダイォ一 ドを介して第 2のサイ リ スタを接続したもので、 前記蓄電池の電圧の上昇を、 定電圧ダイ ォ一 ドで検出して、 充電の制御を行 うものである。
    [0011] 5 また、サ—ミスタを、前記定電圧ダイオー ドと直列に接続して、 温度 補償を行 つた！）、 発光素子を用いて、 充電完了表示を行 つ た] 、 第 2の定電圧ダイ オー ドを用いて、 蓄電池の消耗を防止 した するものである。
    [0012] 図面の簡単な説明
    [0013] l o 図は、 本発明の実施例を示し、 第 1 図はこの発明による充電 制御回路の基本回路図、 第 2図および第 3図はこの回路を使用 した製品の斜視図、 第 4図は同断面図、 第 5図は温度補償機能 を付加した実施例を示す回路図、 第 6図はパラ ツキ等を考慮し た実施例を示す回路図、 第ァ図および第 8図は充電完了表示を
    [0014] 1 5 付加した実施例を示す回路図、 第 9図は同応用例の断面図、 第
    [0015] o図は充電器を接続したままで負荷を運転.した時に電池の消 耗を防ぐ機能を付加した実施例の回路図である。
    [0016] 発明を実施するための最良の形態
    [0017] 以下この発明の実施例を添付図面と共に説明する。 第 1 図に 20 おいて、 1 1 は 1 次巻線 1 2， 2次巻線 1 3を有する トランス、
    [0018] 1 4は整流器、 1 5は充電制御用の第 1 のサイ リ スタ、 1 6は 蓄電池である。 1 7， 1 8は充電完了検出用の定電圧ダイ ォー ドと第 2のサイ リ スタ、 1 9は電流制限用の抵抗、 2 Oは逆流 防止用のダイオー ド、 2 1 は平滑用のコ ンデンサである。
    [0019] 25 上記の構成において次に動作を説明すると、 1 次卷線 1 2は
    [0020] OMPI 電源に接続され、 2次巻線 1 3には低電圧が発生する。 その低 電圧が整流器 1 4によ って整流され交流から直流に変換され、 第 1 のサイ リ スタ 1 5が導通状態ならば同第 1 のサイ リ スタ 1 5 を通って蓄電池 1 6に充電される。 そして、 その時の充電電流 は ト ラ ンス 1 1 のィ ン ピ一ダンスによ 決められる。 さらに詳 しく説明すると、 蓄電池 1 6が放電された状態にある場合は、 その電圧が充電完了電圧に達せず、 定電圧ダイォ— ド 1 ァの設 定電圧よ 低いので、 第 2のサイ リ スタ 1 8のゲー ト端子には 電流が流れず、 同第2のサイ リ スタ 1 8が非導通状態である。 従って、 第 1 のサイ リ スタ 1 5のゲー ト端子にはダイオード 20 及び抵抗 1 9を通って電流が流れ込み、 第1 のサイ リ スタ 1 5 が導通状態とな 、 先にも説明した様に蓄電池 1 6には充電電 流が流れ込む。 そして、 蓄電池 1 6の充電が進行 、 その電圧 が上昇し、 充電完了状態に達し、 定電圧ダイ ォー ド 1 7の設定 電圧を越えると、 同定電圧ダイオー ド 1 ァは、 ブレークオー バ 一 して、 第 2のサイ リ スタ 1 8のゲー ト端子に電流が流れ、 そ れまでの非導通状態から導通状態に移る。 この時、 コ ンデンサ 2 1 に電荷が蓄えられているので、 第2のサイ リ ス タ 1 8のァ ノ ー ド端子には直流電流が流れ、 導通状態が保持される。 第2 のサイ リ スタ 1 8が導通状態に ると、 第 1 のサイ リ スタ 1 5 のゲー ト端子の電圧が下が ]9、 ゲー ト端子に電流が流れ く ¾ る。 この時、 第 1 のサイ リ スタ 1 5のア ノ ー ドには整流器 1 4 によ 半波整流されたままの電圧が加わるのみで、 コ ン デ ン サ 2 1 の直流電荷はダイ ォー ド 2 0によ つて逆流を阻止されてい るので、 アノ ー ドの電圧がゼロになる時点が存在し、 従って第
    [0021] O PI • 1 のサイ リ ス タ 1 5がそれまでの導通状態から非導通状態に移 )、 蓄電池 1 6には電流が流れ ¾く ¾ ]9、 充電は停止される。 以上のように、 充電中は充分 ¾電流で充電し、 その充電完了 を、 電圧の上昇によ 確実に検知して、 充電電流をカツ 卜する s ことによ ] 、 充電の過不足が発生する心配が ¾く、 しかも、 そ のことによ 、 充電中の電流を大き く して、 充電完了までの時 間を短縮することもでき、 安全で信頼性の高い充電制御回路を 実現することができる。
    [0022] 次に、 第 2図〜第 4図に基づき、 この発明による充電制御回 l O 路の一応用例を、 手持ち形のハン ドク リ ーナ一を例にとつて説 明する。
    [0023] 第 2図は、 ハ ン ドク リ ーナー本体の斜視図であ 、 3 1 は先 端部に形成した吸込口から塵埃を吸込み捕集するダス トポック ス、 3 2はハン ドク リ ーナーボディ、 3 3はとつ手部、 3 4は 1 5 ス ィ . チであ ] 、 とつ手部 3 3を握って、 ス ィ ッ チ 3 4を操作 することによって、 ゴミ を吸い込むものである。 又、 3 5はハ ン ドク リ 一ナーを壁等に取付けるための取付治具である。
    [0024] 第 3図は、 第 2図で説明したハン ドク リ 一ナ一の充電時の状 態を示すもので、 3 6はト ラ ンスを內設した充電器、 3ァは充 0 電器 3 6からハン ドク リ ーナーボディ 3 2に電流を供給するた めの充電プラグ、 8は同じく充電ジ ャ ッ クであ] 、 充電ブラ グ 3 7と充電ジ ャ ッ ク 3 Sとは着脱式に つている。 以上の構 成からもわかる様に、 充電器 3 6をハ ン ドク リ ーナ一に接続し て、 充電を行 ¾う ものである。
    [0025] 5 さらに第 4図は、 ハン ドク リ 一ナ一の断面図を示すもので、
    [0026] O PI • 3 9は塵埃を吸い込む吸込口、 4 Oは廛埃を集めるフィルタ -、 4 1 はダス ト ボ ッ ク ス 3 1 と、 ノヽ ン ド ク リ ー ナ一ボディ 3 2を 着脱するための尾錠、 4 2は回転して吸込力を発生するための フ ァ ンモーター、 4 3は蓄電池、 4 4は充電制御回路である。 以上の構成で、 ス ィ ッ チ 3 4を操作することで、 蓄電池 4 3か らフ ァ ンモータ一 4 2へ電力が供給されて、 吸込力が発生し、 吸込口 3 9よ ] 塵埃を吸い込み、 フ ィ ルタ ー 4 Oで捕集する。 また、 充電時には、 充電ジ ャ ッ ク 3 S よ ] 電流が供給され、 充 電制御回路 4 4を介して蓄電池 4 3の充電が行 われるも ので ある。 このよ うに、 充電制御回路を、 ハ ン ドク リ ーナ一ボディ 内に組込み、 充電が必要な時だけ充電器を持続する構成にすれ ば、 ハ ン ドク リ ーナ—本体を軽く、 小型にし、 使用性の向上を はかることができる。
    [0027] 次に第 5図の実施例は、 本発明の充電制御回路の第 1 の実施 例（第 1 図に示す） の、 定電圧ダイオー ド 1 ァのアノ ー ド端子 と第 2のサイ リ スタ 1 8のゲー ト端子との間に、 サ一ミ スタ 2 2 を直列に揷入したも ので、 蓄電池 1 6の充電電気量の温度補償 を行 う ものである。 蓄電池 1 6の充電時の電圧は、 電源供給 後ゆるやかに上昇する。 そして充電の完了時点では急激に上昇 し、 飽和する。
    [0028] ところで、 この上昇特性は周囲温度の違いによ！）違う。 す ¾ わち周囲温度が高い時は急激に上昇する時間が遅く ] 飽和電 圧が低い。 逆に周囲温度が低いと急激に上昇する時点が早く な 飽和が高い。 この特性に合わせて、 上記定電圧ダイオード1了 と直列にサ ミ スタ 2 2を介して第 2のサイ リ スタ 1 8のゲ一
    [0029] OMPr トを接続する。 すなわち、 第 2のサイ リ スタ 1 8のゲー トに入 る電流がサーミ ス タ 2 2によって制御され、 周囲温度が高いと 充電完了の蓄電池の電圧は低く ！)、 周囲温度が低いと充電完 了の蓄電池の電圧は高ぐ ¾る。
    [0030] このよ うに、 周囲温度が変化した場合でも、 常に一定した電 気量を充電できるものである。
    [0031] 次に、 第 6図の実施例は、 本発明の充電制御回路の第 1 の実 ' 施例（第 1 図に示す） の、 第 1 のサイ リ スタ 1 5のアノ ー ド端 子と力ソー ド端子の間に並列に、 抵抗 2 3を揷入し、 さらに、 定電圧ダイォー ド 1 ァのァノ ー ド端子と第 2のサイ リ スタ 1 8 のゲ— ト端子との間に直列に、 抵抗 2 4を揷入したもので、 充 電完了後に、 さらに微弱 ¾電流で充電を続けることによって、 よ D完全な充電を行なう ことと、 蓄電池 1 6の自己防電による 劣化を防ごう とするものである。
    [0032] 蓄電池 1 6が充電が進行すると、 その電圧が上界し、 定電圧 ダイオー ド 1 マで設定された電圧に達すると、 第 2のサイ リ ス タ 1 Sが導通状態に ¾ 、 第 1 のサイ リ スタ 1 5が非導通状態 とる 、 充電が停止する。 しかし、 本実施例によると、 2 3は 第 1 のサイ リ スタ 1 5と並列に接続されている抵抗で、 第 1 の サイ リ スタの O F F 後も この抵抗 2 3を介してわずかな電流で 充電を続ける。 またこの時第1 のサイ リ ス タ 1 5が O N してい る時は蓄電池 1 6の電圧は上昇し、 上記第 1 のサイ リ スタ 1 5 が O F F すると一旦その電圧は減少する。 、 抵抗 2 3を介し てわずか 電流で充電を続けるため、 蓄電池 1 6の電圧はまた 上昇し始める。 蓄電池 1 6の電圧が定電圧ダイォ— ド 1 ァの設
    [0033] OMPI 定電圧以上に ¾るとこの定電圧ダイオー ド 1 7を介して第 2の サイ リ スタ 1 8のゲー トに電流が流れ込むようになる。 2 4は 定電圧ダイオー ド 1 9と直列に接続した抵抗で、 この時定電圧 ダイオー ド 1 9に流れる電流を制限し、 破壊するのを防ぐもの である。 なお、 上記の抵抗 2 3の抵抗の値は、 蓄電池 1 6の公 称容量の 1ノ 2 o以下の電流が流れるように設定すれば、 蓄電池 の劣化の心配もるい。
    [0034] このよ うにこの発明によれば、 充電中の損失分やばらつきに よる充電量の大小を補い充電をよ ] 完全なものとすることがで き、 さらに蓄電池の自己放電の補償をして、 それによる劣化も 防ぐことができる。
    [0035] 次に、 第ァ図は、 この発明による充電制御回路の第 1 の実施 例（第 1 図に示す） の、 第 2のサイ リ スタ 1 8のアノ ー ドに直 列に、 発光ダイオー ド 2 5を接続したもので、 蓄電池 1 6の充 電の完了を使用者に知らせよう とするものである。 蓄電池 1 6 の充電が進行し、 充電完了電圧になると、 第 2のサイ リスタ 1 8 は導通状態になる。 そうすると第1 のサイ リ ス タ 1 5のゲ一 ト に流れていたゲー ト電流は発光ダイ オー ド 2 5と第 2のサイ リ スタ 1 8に流れてしま うので、 第 1 のサイ リ スタ 1 5のゲー ト には電流が流れず、 したがって、 第 1 のサイ リ スタ 1 ちは非導 通状態と 、 蓄電池 1 6の充電は停止される。
    [0036] この時、 第 1 のサイ リ スタ 1 5のゲ一 ト電流は前述のよ うに第 2のサイ リ スタ 1 8を流れるので直列に接続された発光ダィ ォ 一 ド 1 ァは点灯し、 使用者に充電完了を確実に知らせることが 非常に簡単 ¾方法で実現できる。 お、 上記実施例では表示素子 1 ァ として発光ダイオー ドを あげたがこれに限らずラ ンプ等でも同様の効果をもつことは云 うまでも 。
    [0037] 次に第 S図は、 この発明による充電制御回路の第1 の実施例 (第 1 図に示す） に、 充電完了を使用者に知らせる機能を設け た、 他の実施例を示すものである。 2 6は、 第 2のサイ リ スタ 1 8のァノ ー ド端子に接続された抵抗、 2 7はト ラ ン ジスタ、 2 8は電流制限用の抵抗、 2 9は発光ダイオー ドである。
    [0038] 蓄電池 1 6が充電中で、 第2のサイ リ スタ 1 8が OFF時に は、 抵抗 1 9からの電流は第 1 のサイ リ スタ 1 5のゲー トに入 ると共に、 抵抗2 6を介しト ラ ンジスタ 2 ァのベースに入 、 これよ ] ト ラ ン ジスタ 2 7が ON し、 そのコ レクタ と直列に接 続した抵抗 2 8 と発光ダイオー ド 2 9を通して電源からの電流 が流れる。 そのため、 上記発光ダイオー ド 2 9が点灯する。 蓄 電池 1 6の電圧が完了電圧に達し、 第 2のサイ リ スタ 1 8が ON すると、 ト ラ ン ジスタ 2 7はそのべースに入つていた電流が流 れ込まなく なって OFF し、 発光ダイォ— ド 2 9も電流が流れ
    [0039] ¾ぐ ¾ i 消灯し、 蓄電池 1 らの充電が完了したことを、 確実に 知らせることができる。
    [0040] 第 9図は、 この発明による充電制御回路の応用例として、 ハ ン ドク リ 一ナ一を例にとったもので、 充電完了表示機能を付加 した場合の、 一応用例の断面図を示すものである。 第 4図の応 用例に加え、 4 5はブラシで、 じゅ うたん等の表面の塵埃を捕 集するもの、 4 6は逆止弁で、 ダス ト ボッ ク ス 3 1 中の塵埃の 逆もれを防止するためのもの、 4ァはエキスパンダ一で、 フ ィ ルタ ー 4 Oの表面積を確保するためのもの、 4 8は蓄電池 4 3 との接続用の接続端子である。 4 9は排気口で、 モータ一フ ァ ン 4 2の排気を外気へにがす働きをするもの、 S Oは充電完了 表示用の発光ダイォー ドである。
    [0041] このように、 充電完了表示を付加することによ ] 、 電池は常 に完全に充電されるので、 充電不足の心配がるく な 、 蓄電池 の寿命等の信頼性の向上をはかることができる。
    [0042] 最後に第 1 0図は、 こめ発明による充電制御回路の第1 の実 施例（第 1 図に示す） の、 第2のサイ リ ス タ ー 1 8のアノ ー ド 端子に、 第 2の定電圧ダイ オー ド 5 3を直列に揷入したもので、 蓄電池 1 6が充電を完了し、 第 1 のサイ リ スタ 1 5が O F F 、 第 2のサイ リ スタ 1 8が ONの時、 充電器を接続したまま負荷 5 2を使用 しても、 蓄電池 1 6の電圧が低下すると第2の定電 圧ダイオー ド 5 3の働きによ 、 第 2のサイ リ スタ 1 8が OF F、 第 1 のサイ リ スタ 1 5が ONに ] 、 再び充電が開始するよ う にしたものである。
    [0043] 蓄電池 1 6の充電が完了した後に、 充電器を接続したままで 負荷のス ィ ツチ 5 1 を ONすると蓄電池 1 6から負荷5 2へ電 流が流れ、 その電圧は徐々に低下してく る。 蓄電池 1 6の電圧 がさらに低下し、 それが第 2の定電圧ダイ オー ド 5 3の設定電 圧よ ] も低く ると、 第2のサイ リ スタ 1 8には電流が流れな く って OFF 状態となるので、 これによ ] 再び第 1 のサイ リ スタ 1 5は ON状態に 蓄電池 1 6に充電電流が流れる。 したがって、 充電器を接続したまま負荷を使用しても、 蓄電池 の電圧の低下を検出して再充電するので、 電池の消耗を防ぐこ
    [0044] ΌΜΪΙ WPO とができるという効果がある。 .
    [0045] 産業上の利用可能性
    [0046] 以上説明したように、 この発明の充電制御回路は、 第 1 のサ ィ リ スタと第 2のサイ リ スタを定電圧ダイォ一 ドを介して接続 し、 その定電圧ダイオー ドで蓄電池の充電完了を検出し、 充電 電流の制御を行 う ことによ 、 大電流での充電が可能と ] 、 過充電、 充電不足のない充電が従来よ ] も飛躍的に短時間での 充電ができるという効果がある。 しかも、 簡単 ¾構成の回路で、 コ ス ト的に安価に実現できるという効果もある。 また、 サ一ミ ス タ を用いれば、 充電電量の温度補償ができ、 発光素子を用い れば、 充電完了を使用者に確実に知らせることができる ど、 蓄電池の充電に対する信頼性を大幅に向上することができるな ど、 その効果は大¾るものがある。
    [0047] ΟΜΡΙ
    权利要求:
    Claims 請 求 の 範 囲
    1 . 1 次および 2次巻線を有する ト ラ ンスの 2次巻線と、 整流 器と、 第 1 のサイ リ スタ と、 蓄電池とを直列に接続し、 その蓄 電池の (+)端子から定電圧ダイォ— ドを介して第2のサイ リ スタ のゲー ト端子に接続し、 その第2のサイ リ スタのァノ ー ド端子 を前記第 1 のサイ リ スタ のゲー ト端子に接続するとともに、 コ ンデンサ と ダイ ォー ドを介して前記ト ラ ンスの 2次卷線に接続 して構成した充電制御回路。
    2 . 請求の範囲第 1 項において、 蓄電池と第2のサイ リ スタの ゲー ト端子の間に直列にサー ミ スタを接続した充電制御回路。
    3 . 請求の範囲第 1 項において、 第 1 のサイ リ ス クのアノ ー ド 端子とカ ソ ー ド端子の間に並列に抵抗を接続した充電制御回路。
    4 . 請求の範囲第 1 項において第2のサイ リ ス タ のァノ ド端 子と直列に、 発光ダイォー ド等の発光素子を接続した充電制御 回路。
    5 . 請求の範囲第 1 項において、 第 2のサイ リ ス タ のアノ ー ド 端子に、 ト ラ ン ジスタのべース端子を接続し、 その ト ラ ン ジス タ のコ レク タ —端子に直列に発光ダイォー ド等の発光素子を接 続し、—それをさらにコ ンデンサの両端に接続した充電制御回路。
    6 - 請求の範囲第 1 項において、 第 2のサイ リ ス タ のアノ ー ド 端子に、 直列に第 2の定電圧ダイォ— ドを接続した充電制御回 o
    OMPI
    、
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1985-02-28| AK| Designated states|Designated state(s): US |
    1985-02-28| AL| Designated countries for regional patents|Designated state(s): DE FR GB NL |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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