JP2584832B2 - 充電器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、２次電池の充電状態が所定状態になったこ
とを検出する複数の充電状態検出手段を備えた充電器に
関するものである。

［従来の技術］ 第５図に従来の充電器を示す。この充電器は、スイッ
チング素子Q₄、発振トランスＴ及び制御回路２からなる
インバータ１を備え、このインバータ１で商用電源ACを
整流平滑した出力を高周波電力に変換すると共に、この
インバータ１の出力である発振トランスＴの出力巻線L₃
に誘起される高周波電圧をダイオードD₂,D₃及びチョー
クコイルLcで整流平滑して、この整流平滑して得られた
直流電圧で２次電池Ｂを充電するものである。なお、上
記インバータ１は他励式のものであり、第６図に示すIC
（TL494）５を用いて構成された制御回路２によってPWM
（パルス幅変調）制御されている。この充電器では、２
次電池Ｂと直列に接続された充電電流検出用の抵抗R₅に
よって充電電流を検出すると共に、この充電電流に応じ
た制御信号を制御回路２にフィードバックする充電電流
制御回路３を備えている。なお、この制御信号に応じて
制御回路２はスイッチング素子Q₄をオンするオンデュー
ティを制御して充電電流を一定に保つ。この充電電流制
御回路３では、２次電池Ｂの電池電圧及び電池温度を検
出して、２次電池Ｂが過充電されることを防止する機能
を有する。つまり、第７図（ａ）に示すように２次電池
Ｂの電池電圧が所定電圧V₁以上に上昇したことを検出す
る電池電圧検出回路18と、同図（ｂ）に示すように２次
電池Ｂの電池温度が所定温度T₁を超えたことを検出する
電池温度検出回路17とを備え、これら充電状態検出手段
の検出出力を制御回路２にフィードバックする。このフ
ィードバックされる制御信号に基づいて、制御回路２が
スイッチング素子Q₄のオンデューティを最小にし、第７
図（ｄ）に示すように２次電池Ｂの充電電流を小さく抑
える。なお、この充電器では、充電電流制御回路３の出
力をホトカプラPCを介して制御回路２のIC5にフィード
バックしており、このホトカプラPCとインバータ１の発
振トランスＴとで電源側と電池側との絶縁を施してあ
る。

ところが、この種の複数の充電状態検出手段を備える
充電器では、抵抗のばらつきや電池温度検出回路17の出
力のばらつきなどで、第７図（ｃ）の実線と破線とで示
すように上記ホトカプラPCの発光ダイオードLDを流れる
電流が異なり、このため夫々の充電状態検出手段によっ
て発光ダイオードLDの発光強度がばらついて、出力側の
ホトトランジスタPTを流れる電流も変わってしまう。そ
の結果、夫々の充電状態検出手段の出力による充電電流
値が第７図（ｄ）の実線と破線とで示すように異なり、
安定した充電制御を行えないという問題があった。な
お、第７図の実線が２次電池Ｂの電池電圧が所定電圧V₁
以上に上昇した場合を示すもので、また破線が２次電池
Ｂの電池温度が所定温度T₁を超えた場合を示すものであ
る。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上述の点に鑑みて為されたものであり、その
目的とするところは、安定した充電制御を行うことがで
きる充電器を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は充電電流を検出
し、この充電電流の大きさに応じた信号量の制御信号を
インバータの制御回路に出力する充電電流制御回路を備
え、２次電池の充電状態を検出してこの検出信号を上記
充電電流制御回路に入力するとともに、充電状態が所定
状態になったときに充電電流を最小とする制御信号を充
電電流制御回路を通して出力させる複数の充電状態検出
手段を備え、これらの充電状態検出手段により充電電流
制御回路から出力される制御信号を一定にするフィード
バック量制御手段を上記充電電流制御回路に設けてあ
る。

（作用） 本発明は、上述のように構成することにより、フィー
ドバック量制御手段によってインバータの制御回路にフ
ィードバックされる充電状態検出手段からの制御信号を
一定にして充電状態検出手段で所定の充電状態が検出さ
れた場合にばらつきなく一定の充電電流を２次電池に流
すようにして、安定した充電制御を行うことができるよ
うにしたものである。

（実施例） 第１図及び第２図に本発明の一実施例を示す。なお、
本実施例は充電電流制御回路３の一部の構成を除いては
従来例の第５図及び第６図のものと同一の構成であるの
で、全体構成の説明は第５図及び第６図を用いて説明す
る。この充電器は入力端子a,bに交流電源ACを接続し、
出力端子c,dに２次電池Ｂを接続して使用するものであ
る。この充電器のインバータ１は、発振トランスＴ、ス
イッチング素子Q₄及び制御回路２で構成され、入力端子
a,bに接続された交流電源ACをダイオードブリッジDBで
整流すると共に、平滑コンデンサC₁₂で平滑した整流平
滑出力を高周波電力に変換するものであり、このインバ
ータ１の出力である発振トランスＴの出力巻線L₃に誘起
される高周波電圧をダイオードD₂,D₃及びチョークコイ
ルLcで整流平滑して２次電池Ｂに充電電流を供給するよ
うにしてある。スイッチング素子Q₄としてはトランジス
タを用いてあり、このスイッチング素子Q₄に直列に発振
トランスＴの１次巻線L₁が接続してある。この発振トラ
ンスＴは、１次巻線L₁及び出力巻線L₃の他に、ダイオー
ドD₁が両端に接続されたリセット巻線L₂と、後述する充
電電流制御回路３に電源を供給するための巻線L₄とを備
えている。ダイオードブリッジDBの出力に接続されたト
ランジスタQ₁、ツエナダイオードZD₁、抵抗R₁,R₂、コン
デンサC₁₁からなる定電圧回路４は、ダイオードブリッ
ジDBの出力を定電圧化して制御回路２に供給するもので
ある。制御回路２は、制御用のIC5と、IC5の出力に従っ
てスイッチング素子Q₄の導通を制御する制御トランジス
タQ₂,Q₃と、IC5の外付け抵抗R_T,R₈,R₉及びコンデンサC_T
と、充電電流制御回路３の出力を受ける入力回路として
のホトカプラPCのホトトランジスタPT及び抵抗R₇の直列
回路とで構成してある。

IC5は、第６図に示すように、外付けの抵抗R_T及びコ
ンデンサC_Tで決まる周波数ののこぎり波を発生する発振
器６と、２つの誤差増幅器7,8と、この誤差増幅器7,8出
力と発振器６との出力とを比較してPWM制御用の信号を
作成するコンパレータ９と、デッドタイムを設ける場合
に用いられるコンパレータ10と、このコンパレータ9,10
のオアをとるオアゲート11、オアゲート11の出力に従っ
てセットされるフリップフロップ12と、オアゲート11と
フリップフロップ12の出力あるいは反転出力とのノアを
とるノアゲート13,14と、ノアゲート13,14の出力でオン
オフ制御される出力トランジスタ15,16とで構成してあ
る。なお、このIC5は、所謂ハーフブリッジあるいはフ
ルブリッジ型のインバータなどの複数個のスイッチング
素子を交互にオンオフするためにも用いることができる
ものであり、このために上記誤差増幅器８、デッドタイ
ム用のコンパレータ10、ノアゲート14、及び出力トラン
ジスタ16を備えているが、本実施例の場合には上記回路
は用いていない。この制御回路２では、ホトカプラPCに
よってIC5の入力と充電電流制御回路３とを接続してあ
り、ホトカプラPCのホトトランジスタPTの導通状態によ
って抵抗R₇の両端電圧が変化し、この両端電圧が誤差増
幅器７の非反転入力に入力されている。なお、誤差増幅
器７は出力トランジスタ15のオン期間を制御するように
働き、誤差増幅器７の出力が最小のとき出力パルスのオ
ンデューティが最大となるようになっている。

次に、２次電池Ｂに流れる充電電流を検出し、この充
電電流に応じた制御信号を上記インバータ１の制御回路
２にフィードバックする充電電流制御回路３について説
明する。上記充電電流を安定させるための充電電流制御
回路３の構成は従来例のものと同一で、これを第１図に
示すように２次電池Ｂに流れる充電電流を検出する抵抗
R₅、オペアンプOP₁、ボリュームVR、ホトカプラPCの発
光ダイオードLD、及び抵抗R₃,R₆で構成してある。な
お、この充電電流制御回路３の電源は、発振トランスＴ
の巻線L₄に誘起される電圧をダイオードD₄及びコンデン
サC₀₁で整流平滑して得ている。つまり、充電電流に応
じて発生する抵抗R₅の両端電圧をオペアンプOP₁で増幅
して、このオペアンプOP₁の出力でホトカプラPCの発光
ダイオードLDの発光強度を可変し、上記制御回路２のIC
5でスイッチング素子Q₄をオンするオンデューティを制
御して充電電流を一定に保ち、例えば、電源電圧の変動
等によって充電電流が変化することがないようにしたも
のである。なお、ボリュームVRはオペアンプOP₁のゲイ
ンを調節して充電電流を所定値に設定するために設けて
ある。

上述の構成を備える充電器の動作を簡単に説明する。
電源電圧の変動などにより２次電池Ｂの充電電流が増加
すると、抵抗R₅の両端電圧が上昇し、オペアンプOP₁の
出力も増加する。このため、ホトカプラPCの発光ダイオ
ードLDの発光強度が上がり、IC5の入力信号も大きくな
る。このため、制御回路２はスイッチング素子Q₄のオン
デューティを小さくするため、インバータ１の出力電圧
が低下して、充電電流の増加が抑えられる。また、充電
電流が小さくなった場合には、抵抗R₅の両端電圧が下が
り、オペアンプOP₁の出力が低下し、スイッチング素子Q
₄のオンデューティが大きく制御されることにより、充
電電流の減少が抑えられる。このようにして、２次電池
Ｂの充電電流を一定に保つのである。

以下、本実施例の特徴とする充電電流制御回路３の構
成について説明する。なお、本実施例でも、２次電池Ｂ
の両端電圧が所定電圧以上になったことを検出するツエ
ナダイオードZD₂と抵抗R₄との直列回路である電池電圧
検出回路18と、２次電池Ｂの電池温度を検出する電池温
度検出回路17とを備え、これら充電状態検出手段で２次
電池Ｂが過充電されることを防止するようにしてある。
なお、本実施例では、これら充電状態検出手段17,18に
より制御回路２にフィードバックされる制御信号を一定
にするフィードバック量制御手段19を設けてある点が従
来例と異なり、このフィードバック量制御手段19を、抵
抗R_A及び複数個のトランジスタQ_A,Q_B,…で構成してあ
る。つまり、複数個のトランジスタQ_A,Q_B,…を並列接続
し、この並列接続されたトランジスタQ_A,Q_B,…を抵抗R_A
を介して充電電流制御回路３の駆動電源とオペアンプOP
₁の出力との間に接続してある。そして、電池電圧検出
回路18を、トランジスタQ_Aのベースと、２次電圧Ｂの正
極との間に接続すると共に、電池温度検出回路17の出力
を、トランジスタQ_Bのベースに入力してある。

今、２次電池Ｂが充電されて、この２次電池Ｂの電池
電圧がツエナダイオードZD₂のツエナ電圧以上に上昇し
た場合、抵抗R₃及びツエナダイオードZD₂を介してトラ
ンジスタQ_Aにベース電流が流れ、トランジスタQ_Aがオン
するため、抵抗R_Aを介してホトカプラPCの発光ダイオー
ドLDに電流が流れる。このときの電流による発光ダイオ
ードLDの発光強度は、制御回路２によるスイッチング素
子Q₄のオンデューティを最小にする強度に設定してある
ので、２次電池Ｂは細流充電される。従って、２次電池
Ｂが過充電されることがなく、２次電池Ｂの劣化が防止
される。また、電池温度検出回路17で２次電池Ｂの電池
温度が所定温度以上に上昇したことが検出されたときに
は、トランジスタQ_Bのオンにより、上述の場合と同様の
電流が発光ダイオードLDに流れ、同様にして２次電池Ｂ
が過充電されることを防止する。ところで、従来の場合
には、電池電圧検出回路18を直接に２次電圧Ｂの正極と
オペアンプOP₁の出力との間に接続し、また電池温度検
出回路17の出力をオペアンプOP₁に入力して、スイッチ
ング素子Q₄のオンデューティが最小になるように発光ダ
イオードLDに電流を流していた。このため、抵抗のばら
つきや電池温度検出回路17の出力のばらつきなどで、ホ
トカプラPCの発光ダイオードLDを流れる電流が違って、
電池電圧検出回路18と電池温度検出回路17とで充電の完
了などが検出されたときの２次電池Ｂに流れる充電電流
の値が異なり、このため安定した充電制御を行えなかっ
た。しかし、本実施例の場合には、夫々の検出回路17,1
8の出力でトランジスタQ_A,Q_Bをオンして、同一の抵抗R_A
を介して発光ダイオードLDに電流を流すので、両検出回
路17,18で２次電池Ｂの充電状態が検出された場合に
は、第２図（ｃ）に示すように同一の電流を発光ダイオ
ードLDに流すことができる。従って、いずれの検出回路
17,18で充電の完了などが検出されても、第２図（ｄ）
に示すように一定の充電電流を２次電池Ｂに流すことが
でき、安定した充電制御が可能となる。

ところで、上述の本実施例ではトランジスタQ_A,Q_Bと
抵抗R_Aにより発光ダイオードLDに流れる電流を一定にし
たが、第３図に示すように、トランジスタQ_A,Q_Bの並列
回路の代わりに、夫々の検出回路17,18のオアをとるオ
アゲートOR₁,OR₂を用い、このオアゲートOR₂の出力をト
ランジスタQ_Aに入力するようにしても良い。また、第４
図に示すように、抵抗R_AとトランジスタQ_Aとの直列回路
に定電流ダイオードD_Aを直列に接続し、両検出回路17,1
8の出力を直接にトランジスタQ_Aのベースに入力するよ
うにしても良い。なお、上述の回路においては、制御モ
ードが２種類以上の場合をも考慮してあるので、トラン
ジスタやオアゲートの数等は余分に示してある。また、
２次電池Ｂの充電状態を検出する充電状態検出手段とし
ては、上記電池電圧検出回路18及び電池温度検出回路17
の他に、充電時間が設定されたタイマや、このタイマの
設定時間、電池電圧及び電池温度の相関関係を利用する
ものや、あるいは電池温度と周囲温度との差を検出する
ものであっても良く、これらを任意に組み合わせても良
い。つまりは、充電状態検出手段の数や種類は任意であ
る。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、複数設けた充電状態検出手段
により充電電流制御回路から出力される制御信号を一定
にするフィードバック量制御手段を充電電流制御回路に
設けてあるので、充電状態検出手段で所定の充電状態が
検出された場合には、フィードバック量制御手段によっ
てばらつきなく一定の充電電流を２次電池に流すことが
でき、このため安定した充電制御を行うことができる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部回路図、第２図は同上
の動作説明図、第３図及び第４図は夫々の他の実施例の
要部回路図、第５図は従来例の回路図、第６図は制御回
路のICの回路構成を示すブロック図、第７図は同上の動
作説明図である。 １はインバータ、２は制御回路、３は充電電流制御回
路、17は電池温度検出回路、18は電池電圧検出回路、19
はフィードバック量制御手段、Ｂは２次電池、PCはホト
カプラである。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】充電電流を検出し、この充電電流の大きさ
   に応じた信号量の制御信号をインバータの制御回路に出
   力する充電電流制御回路を備え、２次電流の充電状態を
   検出してこの検出信号を上記充電電流制御回路に入力す
   るとともに、充電状態が所定状態になったときに充電電
   流を最小とする制御信号を充電電流制御回路を通して出
   力させる複数の充電状態検出手段を備え、これらの充電
   状態検出手段により充電電流制御回路から出力される制
   御信号を一定にするフィードバック量制御手段を上記充
   電電流制御回路に設けて成ることを特徴とする充電器。
2. 【請求項２】充電電流制御回路と制御回路との間の信号
   伝達がホトカプラを介して行なわれることを特徴とする
   請求項１記載の充電器。