(57)【要約】  電池駆動機器（１）の電源として用いられる鉛蓄電池（１０）を充電する充電部（３）を制御する充電制御回路（３０）であって、充電開始の指示に応じて、前回の充電終了時から今回の充電開始時までの間における鉛蓄電池の総放電電気量を、電流値が所定レベル未満の放電電流による放電電気量である第１放電電気量と、電流値が所定レベル以上の放電電流による放電電気量である第２放電電気量とに分けて取得する第１取得部（３６）と、第１取得部により取得された第１放電電気量に対応する第１充電電気量及び第１取得部により取得された第２放電電気量に対応する第２充電電気量を求め、かつ、求めた第１充電電気量及び第２充電電気量の和として鉛蓄電池の充電に要する充電電気量を求める演算部（３７）と、演算部により求められた充電電気量に基づき、充電部による鉛蓄電池の充電を制御する充電制御部（３４）と、を備えた。
2012070190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池駆動機器の電源として用いられる鉛蓄電池を充電する充電部を制御する充電制御回路であって、
充電開始の指示に応じて、前回の充電終了時から今回の充電開始時までの間における前記鉛蓄電池の総放電電気量を、電流値が所定レベル未満の放電電流による放電電気量である第１放電電気量と、電流値が前記所定レベル以上の放電電流による放電電気量である第２放電電気量とに分けて取得する第１取得部と、
前記第１取得部により取得された前記第１放電電気量に対応する第１充電電気量及び前記第１取得部により取得された前記第２放電電気量に対応する第２充電電気量を求め、かつ、求めた前記第１充電電気量及び前記第２充電電気量の和として前記鉛蓄電池の充電に要する充電電気量を求める演算部と、
前記演算部により求められた前記充電電気量に基づき、前記充電部による前記鉛蓄電池の充電を制御する充電制御部と、
を備えたことを特徴とする充電制御回路。
【請求項２】
予め設定された第１係数と、前記第１係数より小さく、かつ１より大きく設定された第２係数とを保存している第１記憶部をさらに備え、
前記演算部は、前記第１取得部により取得された前記第１放電電気量と前記第１記憶部に保存されている前記第１係数とを乗算して前記第１充電電気量を求め、かつ、前記第１取得部により取得された前記第２放電電気量と前記第１記憶部に保存されている前記第２係数とを乗算して前記第２充電電気量を求めることを特徴とする請求項１記載の充電制御回路。
【請求項３】
前記第１記憶部は、前記総放電電気量に対する前記第１放電電気量の比率の大きさに対応して複数の前記第１係数を保存し、
前記複数の第１係数は、前記比率が大きいほど数値が大きく、
前記演算部は、前記総放電電気量に対する前記第１放電電気量の比率を求め、前記第１記憶部に保存されている前記複数の前記第１係数のうちで、求めた前記比率に対応する前記第１係数を用いることを特徴とする請求項２記載の充電制御回路。
【請求項４】
充電開始の指示に応じて、前回の充電終了時から今回の充電開始時までの間において前記電池駆動機器の電源がオフにされているオフ時間を取得する第２取得部と、
前記電池駆動機器の前記オフ時間に前記鉛蓄電池から流れる前記所定レベル未満の暗電流の電流値を保存している第２記憶部と、
をさらに備え、
前記第１取得部は、前記第２取得部により取得された前記オフ時間と、前記第２記憶部に保存されている前記暗電流の電流値とに基づき、前記第１放電電気量を求めることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の充電制御回路。
【請求項５】
前記電池駆動機器は、駆動源としてのモータを有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の充電制御回路であって、
充電開始の指示に応じて、前回の充電終了時から今回の充電開始時までの間において、前記電池駆動機器の電源がオフにされているオフ時間と、前記電池駆動機器の電源がオンにされ、かつ前記モータが停止しているモータ停止時間とを取得する第３取得部と、
前記電池駆動機器の前記オフ時間に前記鉛蓄電池から流れる前記所定レベル未満の第１電流の電流値と、前記電池駆動機器の前記モータ停止時間に前記鉛蓄電池から流れる前記所定レベル未満の第２電流の電流値とを保存している第３記憶部と、
をさらに備え、
前記第１取得部は、
前記第３取得部により取得された前記オフ時間と、前記第３記憶部に保存されている前記第１電流の電流値とに基づき、前記第１電流による放電電気量を求め、
前記第３取得部により取得された前記モータ停止時間と、前記第３記憶部に保存されている前記第２電流の電流値とに基づき、前記第２電流による放電電気量を求め、かつ、
前記第１電流による放電電気量と前記第２電流による放電電気量との和を前記第１放電電気量として求めることを特徴とする充電制御回路。
【請求項６】
前記総放電電気量に対する前記第１放電電気量の比率が０．１５以上であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の充電制御回路。
【請求項７】
前記鉛蓄電池の端子電圧を検出する電圧検出部をさらに備え、
前記充電制御部は、
所定の充電電流値により定電流充電を開始し、前記電圧検出部により検出された前記鉛蓄電池の前記端子電圧が所定の充電終止電圧に達すると、前記充電電流値を低減して次段の充電に進むｎ（ｎは２以上の整数）段定電流充電を行い、
最終のｎ段目の充電では、ｎ段目の充電開始からの経過時間を計時しつつ、前段の前記充電電流値を低減した値か又は同一値で、前記鉛蓄電池の前記端子電圧に関係なく充電を行い、
前記各段の前記充電電流値と、前記各段において前記鉛蓄電池の前記端子電圧が前記充電終止電圧に達するまでに要した時間とに基づき、（ｎ−１）段目の充電までに前記鉛蓄電池が充電された充電済み電気量を求め、かつ、
前記演算部により求められた前記充電電気量と、求めた前記充電済み電気量とに基づき、前記最終のｎ段目の充電における充電時間を決定し、決定した前記充電時間が経過すると前記ｎ段目の充電を終了することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の充電制御回路。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の充電制御回路と、
前記電源として用いられる前記鉛蓄電池と、
前記鉛蓄電池から供給される電流の電流値が前記所定レベル未満である第１負荷と、
前記鉛蓄電池から供給される電流の電流値が前記所定レベル以上である第２負荷と、
を備えたことを特徴とする電池駆動機器。
【請求項９】
前記鉛蓄電池から前記第２負荷への電力供給をオンオフする電源スイッチと、
前回の充電終了時から前記電源スイッチがオフにされているオフ時間を計時する機器制御部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項８記載の電池駆動機器。
【請求項１０】
前記鉛蓄電池から前記第１負荷及び前記第２負荷への電力供給をオンオフする電源スイッチと、
前回の充電終了時から前記電源スイッチがオフにされているオフ時間を計時する機器制御部と、
をさらに備え、
前記第２負荷は、駆動源としてのモータを含み、
前記機器制御部は、さらに、前回の充電終了時から、前記電源スイッチがオンにされており、かつ、前記モータが駆動されていない時間を計時することを特徴とする請求項８記載の電池駆動機器。
【請求項１１】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の充電制御回路と、
前記充電制御回路により制御されて前記鉛蓄電池を充電する充電部と、
を備えたことを特徴とする充電装置。
【請求項１２】
電池駆動機器の電源として用いられる鉛蓄電池の充電方法であって、
充電開始の指示に応じて、前回の充電終了時から今回の充電開始時までの間における前記鉛蓄電池の総放電電気量を、電流値が所定レベル未満の放電電流による放電電気量である第１放電電気量と、電流値が前記所定レベル以上の放電電流による放電電気量である第２放電電気量とに分けて取得する第１ステップと、
前記第１ステップにより取得された前記第１放電電気量に対応する第１充電電気量及び前記第１ステップにより取得された前記第２放電電気量に対応する第２充電電気量を求め、かつ、求めた前記第１充電電気量及び前記第２充電電気量の和として前記鉛蓄電池の充電に要する充電電気量を求める第２ステップと、
前記第２ステップにより求められた前記充電電気量に基づき、前記鉛蓄電池の充電を制御する第３ステップと、
を含むことを特徴とする充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電制御回路、電池駆動機器、充電装置及び充電方法に関し、特に暗電流放電が行われる機器の電源に用いられた鉛蓄電池の、好適な充電制御回路、電池駆動機器、充電装置及び充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鉛蓄電池はその充放電特性の改良によって、高価なリチウムイオン二次電池では採算が合わない産業領域における高性能電源として、再び脚光を浴びつつある。上述した産業領域とは、ポータブル機器として用いられる領域ではなく鉛蓄電池本体や鉛蓄電池を含むデバイスのリサイクルが充実した、電動カートやフォークリフトなどの特殊電動車両などに関する領域である。【０００３】
ここで挙げた電動車両は、使用者（運転手）の僅かな休止時間（例えばゴルフ場で用いられる電動カートの場合は同乗者のラウンド中、荷物を運搬するフォークリフトの場合は操作者の食事や嗜好品の摂取中）も使って、効率よく充電する必要がある。そこで所定の電圧Ｖ１に達したら充電電流を小さくして次段の充電へ進み、最終段の充電は鉛蓄電池が電圧Ｖ１に達した後に所定時間まで行う３段以上の多段定電流充電（充電段数をｎ段とした時の充電電流ＩはＩ１＞Ｉ２＞・・・＞Ｉｎ−１）によってＳＯＣ（充電深さ／Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）を高める技術（例えば特許文献１）を活用することが考えられる。この技術を利用して、僅かな休止時間中は多段定電流充電の初期段階における比較的大きな電流で急速充電し、作業終了後は多段定電流充電の全段階を経て満充電する方法が好ましいと考えられる。【０００４】
しかしながら、基本的に補助電源を持たない特殊電動車両の主電源として鉛蓄電池を用い、充放電を繰り返した場合、補助電源をもつ車両とは異なり、特許文献１のように急速充電を考慮した充電方法では充電不足となり、鉛蓄電池の寿命特性が低下する場合があることがわかってきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２４３４５７号公報
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するものであって、寿命特性を低下させないように鉛蓄電池を好適に充電することができる充電制御回路、電池駆動機器、充電装置及び充電方法を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明の一局面に係る充電制御回路は、電池駆動機器の電源として用いられる鉛蓄電池を充電する充電部を制御する充電制御回路であって、充電開始の指示に応じて、前回の充電終了時から今回の充電開始時までの間における前記鉛蓄電池の総放電電気量を、電流値が所定レベル未満の放電電流による放電電気量である第１放電電気量と、電流値が前記所定レベル以上の放電電流による放電電気量である第２放電電気量とに分けて取得する第１取得部と、前記第１取得部により取得された前記第１放電電気量に対応する第１充電電気量及び前記第１取得部により取得された前記第２放電電気量に対応する第２充電電気量を求め、かつ、求めた前記第１充電電気量及び前記第２充電電気量の和として前記鉛蓄電池の充電に要する充電電気量を求める演算部と、前記演算部により求められた前記充電電気量に基づき、前記充電部による前記鉛蓄電池の充電を制御する充電制御部と、を備えた。
【０００８】
本発明の他の局面に係る電池駆動機器は、上記の充電制御回路と、前記電源として用いられる前記鉛蓄電池と、前記鉛蓄電池から供給される電流の電流値が前記所定レベル未満である第１負荷と、前記鉛蓄電池から供給される電流の電流値が前記所定レベル以上である第２負荷と、を備えた。
【０００９】
本発明のさらに他の局面に係る充電装置は、上記の充電制御回路と、前記充電制御回路により制御されて前記鉛蓄電池を充電する充電部と、を備えた。
【００１０】
本発明のさらに他の局面に係る充電方法は、電池駆動機器の電源として用いられる鉛蓄電池の充電方法であって、充電開始の指示に応じて、前回の充電終了時から今回の充電開始時までの間における前記鉛蓄電池の総放電電気量を、電流値が所定レベル未満の放電電流による放電電気量である第１放電電気量と、電流値が前記所定レベル以上の放電電流による放電電気量である第２放電電気量とに分けて取得する第１ステップと、前記第１ステップにより取得された前記第１放電電気量に対応する第１充電電気量及び前記第１ステップにより取得された前記第２放電電気量に対応する第２充電電気量を求め、かつ、求めた前記第１充電電気量及び前記第２充電電気量の和として前記鉛蓄電池の充電に要する充電電気量を求める第２ステップと、前記第２ステップにより求められた前記充電電気量に基づき、前記鉛蓄電池の充電を制御する第３ステップと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態の電動車両が充電装置に接続された状態を示すブロック図である。
【図２】本実施形態において、充電される鉛蓄電池の端子電圧と充電電流との推移を模式的に示す図である。
【図３】鉛蓄電池を部分放電した後に充電する態様を示す図で、本実施形態の方法で充電する態様を示す。
【図４】鉛蓄電池を部分放電した後に充電する態様を示す図で、比較例として従来の方法で充電する態様を示す。
【図５】実施例及び比較例で行った放電パターンを表形式で示す図である。
【図６】実施例及び比較例における鉛蓄電池の放電容量の推移を示す図である。
【図７】放電容量の維持率を示す図である。
【図８】電動車両が本発明の一実施形態の充電装置に接続された状態を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（本発明の原理）
最初に、本発明の原理について説明する。発明者らは、全体の放電電気量に占める、特殊電動車両が駆動している時間以外の放電電気量（いわゆる暗電流による放電電気量）の割合が大きいと、これまで好ましいとされてきた充電方法では鉛蓄電池を満充電状態にすることが困難になることを知見した。そのロジックは、以下の通りであると推察できる。
【００１３】
鉛蓄電池の放電生成物である硫酸鉛は、その結晶が小さい場合は、引き続いて行われる充電によって充電生成物（正極は二酸化鉛、負極は金属鉛）に戻りやすい。しかし、長時間放置などによって硫酸鉛の結晶が成長して大きくなると、硫酸鉛は小さい結晶のときと比べて充電生成物に戻ることが困難になる。
【００１４】
そして、暗電流というモータ等の駆動時と比較にならないほどの小さなレベルの電流で放電した場合には、長時間放置された場合と同じように、結晶の大きな硫酸鉛が生成されやすくなる。なお、暗電流による放電電気量は、週末に特殊電動車両が休止するなどの通常起こりうる放置の際に蓄積されることになる。
【００１５】
従来のように満充電からのモータ等の駆動に伴う大電流での放電電気量が十分に大きければ、暗電流による放電電気量が相対的に小さい（結晶が大きい硫酸鉛の割合が小さい）。したがって、暗電流放電によって生じた結晶が大きい硫酸鉛は、その後の満充電によって非効率的ながらも充電生成物に戻ることができる。
【００１６】
しかしながら、満充電からの大電流での放電電気量が小さいために、暗電流による放電電気量が相対的に大きくなると、結晶が大きい硫酸鉛の割合が大きくなる。ここで、暗電流による放電電気量（結晶が大きい硫酸鉛の生成に費やされた電気量に比例）を総放電電気量の一部として通常の放電電気量と分けることなく取り扱うと、算出される充電電気量のみでは、結晶が大きい硫酸鉛の大半を充電生成物に戻すことができなくなる。このため、充電不足が発生し、ひいては鉛蓄電池の寿命特性を損なうことになる。
【００１７】
上述したロジックを推察した発明者らは、鉛蓄電池の総放電電気量を一括で取り扱うのでなく、暗電流による放電電気量Ｄ１と暗電流以外の電流による放電電気量Ｄ２との和として求める必要があることを見出した。そして、暗電流による放電電気量Ｄ１に対応する充電電気量と暗電流以外の電流による放電電気量Ｄ２とを別々に求めてから加算して充電電気量Ｃを求め、この求めた充電電気量Ｃに基づき鉛蓄電池を充電することで、結晶が大きい硫酸鉛の殆どを充電生成物に戻せることを知見した。
【００１８】
従来、充電電気量が十分な無停電電源装置や自動車用セルスタータ、あるいは補助電源によって、暗電流放電分を順次補充できるシステムのように、結晶が大きい硫酸鉛を効率的に充電生成物に戻せる使用環境が主であった。すなわち、補助電源等を暗電流の供給に用いて、鉛蓄電池はモータ等に対する大電流の供給のみに用いられる使用環境では、結晶の大きい硫酸鉛が殆ど生成されなかった。そのため、今回のように暗電流による放電電気量の割合が大きくなることに伴う課題は、知見すること自体が困難であった。なお、暗電流については後述する。
【００１９】
（実施の形態）
次に、本発明の好ましい実施の形態を、図を用いて説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態の電動車両が充電装置に接続された状態を示すブロック図である。図１に示される電動車両１は、鉛蓄電池１０、電源スイッチ１１、負荷２０、及び本発明の一実施形態の充電制御回路３０を備える。鉛蓄電池１０は、電動車両１の各部に電力を供給する。電源スイッチ１１は、電動車両１の電源をオンオフする。電源スイッチ１１は、例えば、操作者がキーを挿入すると電動車両１の電源がオンにされ、キーを引き抜くと電源がオフにされる。負荷２０は、モータ２１、表示部２２、及び電子制御ユニット（ＥＣＵ）２３を含む。モータ２１は、当該車両を移動させる駆動源として機能する。表示部２２は、例えば液晶表示パネルからなり、操作者に報知する操作情報などを表示する。
【００２１】
ＥＣＵ２３は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、これらの周辺回路等を備える。ＥＣＵ２３は、電動車両１の全体の動作を制御する。ＥＣＵ２３は、前回の充電終了時点から電源スイッチ１１がオフ状態の経過時間（つまり電動車両１のオフ時間）を計時する。ＥＣＵ２３は、充電制御回路３０から要求されると、計時した電動車両１の休止時間を充電制御回路３０に通知する。なお、図１に示される電動車両１は、電源として鉛蓄電池１０のみを備え、他の補助電源等は備えていない。
【００２２】
充電制御回路３０は、ＥＣＵ２３と同様に構成される。すなわち、充電制御回路３０は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵ、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、これらの周辺回路等を備える。充電制御回路３０は、さらに、例えばフラッシュメモリなどで構成された記憶部３１、充電スイッチ３２、電圧検出回路３３を備える。充電制御回路３０は、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、充電制御部３４、計時部３５、放電電気量取得部３６、充電電気量演算部３７として機能する。
【００２３】
充電装置２は、例えば商用電源ＡＣに接続された充電回路３を備える。充電回路３は、例えばＡＣ−ＤＣコンバータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ等を備える。充電回路３は、充電制御回路３０からの要求に応じた充電電流を鉛蓄電池１０に供給して、鉛蓄電池１０を充電する。電動車両１の操作者が、電動車両１を充電装置２に接続して充電スイッチ３２をオンにすると、充電制御回路３０が充電回路３の動作を開始させて、充電回路３から供給される充電電流により、電動車両１の鉛蓄電池１０が充電される。充電制御回路３０は、充電回路３を制御して、この実施形態では例えば、多段（ｎ段）定電流充電方式で鉛蓄電池１０を充電する。ｎは２以上の整数であり、この実施形態では、ｎ＝２である。
【００２４】
図２は、本実施形態において、充電される鉛蓄電池１０の端子電圧Ｖｔと充電電流Ｉｃとの推移を模式的に示す図である。図２において、「充電電流Ｉｃ（Ｃ）」は、「１Ｃ」を単位として電流値を表していることを意味する。「１Ｃ」は、電池の充電状態（ＳＯＣ）が１００％から０％になるまで１Ｃの電流値で放電した場合に、電池の充電状態（ＳＯＣ）が１時間で０％になる電流値を表す。すなわち、「１Ｃ」は、電池の公称容量値を１Ｃの電流値で放電した場合に、１時間で電池の蓄電電気量がゼロとなる電流値を表す。なお、「Ｃ」は、「Ｉｔ」とも表される。図１及び図２を用いて、充電制御回路３０の各部の機能が説明される。
【００２５】
電圧検出回路３３は、鉛蓄電池１０の端子電圧Ｖｔを検出する。充電制御部３４は、充電スイッチ３２が操作されると、予め設定された充電電流値Ｉｃ１で鉛蓄電池１０の定電流充電を開始する（図２の時刻ｔ０）。電圧検出回路３３により検出された鉛蓄電池１０の端子電圧Ｖｔが予め設定された充電終止電圧Ｖｓに達すると（図２の時刻ｔ１）、充電制御部３４は、次段（この実施形態では最終段である２段目）の充電に進む。計時部３５は、１段目の定電流充電に要した充電時間Ｔ１、つまり充電開始から鉛蓄電池１０の端子電圧Ｖｔが充電終止電圧Ｖｓに達するまでの充電時間Ｔ１を計時する。
【００２６】
充電制御部３４は、次段（最終段である２段目）の充電において、充電電流値Ｉｃ１から充電電流値Ｉｃ２に低下させて再び定電流充電を行う。充電制御部３４は、最終段（ｎ段目）の充電開始から、後述するように決定された充電時間Ｔ２が経過すると、充電を終了する（図２の時刻ｔ２）。つまり、最終段（２段目）の充電では、充電終止電圧Ｖｓの制限が外されて、充電時間Ｔ２が経過するまで充電が継続される。なお、充電終止電圧Ｖｓおよび各段の充電電流値Ｉｃ１，Ｉｃ２は、鉛蓄電池１０の特性を考慮して、高い充電効率が得られるように予め設定されている。図２では、１段目の充電電流Ｉｃの電流値Ｉｃ１が０．２Ｃであり、２段目の充電電流Ｉｃの電流値Ｉｃ２が０．０２５Ｃであり、充電終止電圧Ｖｓが１４．４Ｖである例が示されている。
【００２７】
記憶部３１は、１段目の定電流充電に要する充電時間Ｔ１として予め設定された複数の時間に対応付けて、総放電電気量Ｄが設定されたテーブルを保存している。このテーブルは、１段目の充電電流Ｉｃの電流値Ｉｃ１と充電終止電圧Ｖｓとが既知のものとして設定されている。なお、記憶部３１は、異なる電流値Ｉｃ１と充電終止電圧Ｖｓとに対応して、複数のテーブルを保存するようにしてもよい。記憶部３１は、後述する第１係数α及び第２係数βを保存している（α＞β＞１）。第２係数βは、例えば１．０７≦β≦１．１５に設定されている。記憶部３１は、この実施形態では、第２係数βとして、β＝１．１を保存している。記憶部３１は、この実施形態では、第１係数αとして、α＝１．２、１．５、１．９の３種類を保存している。記憶部３１は、電動車両１の電源スイッチ１１がオフの間に、鉛蓄電池１０から電動車両１の負荷２０等に供給されて、鉛蓄電池１０から流れる暗電流の電流値を保存している。
【００２８】
ここで「暗電流」とは、電動車両１が休止している際に流れる、車両の保全に最低限必要な電流（例えば各種メモリーへの電源供給など）や、鉛蓄電池１０の発電要素や鉛蓄電池１０を組み込んだ回路および配線が生来的に有する自己放電による電流、さらには機器がエラーモードを発信しない程度の微小な短絡電流などを含む。したがって、電動車両１の仕様及び鉛蓄電池１０の仕様などに基づき、予め暗電流の電流値を推定することができる。または、電動車両１に鉛蓄電池１０を組み込んだ状態で、電動車両１の休止時における暗電流の電流値を計測してもよい。このようにして得られた暗電流の電流値（推定値または計測値）が、記憶部３１に予め保存されている。また、暗電流は、電流値が所定レベル未満の電流と考えてもよい。ここで、所定レベルは、例えば１／１０００［Ｃ］または１／３０００［Ｃ］など、電流の絶対値ではなくて鉛蓄電池の公称容量に対する比率として設定してもよい。
【００２９】
放電電気量取得部３６は、計時部３５により計時された１段目の定電流充電に要した充電時間Ｔ１と、記憶部３１に保存されているテーブルとに基づき、前回の充電終了時から今回の充電開始前までの間における鉛蓄電池１０の総放電電気量Ｄを取得する。放電電気量取得部３６は、電動車両１の休止時間をＥＣＵ２３に要求し、ＥＣＵ２３により計時された電動車両１の休止時間をＥＣＵ２３から受け取る。放電電気量取得部３６は、ＥＣＵ２３により計時された電動車両１の休止時間と、記憶部３１に保存されている暗電流の電流値とを乗算して、暗電流による第１放電電気量Ｄ１を求める。放電電気量取得部３６は、総放電電気量Ｄから第１放電電気量Ｄ１を減算して、暗電流以外の電流による第２放電電気量Ｄ２を求める。言い換えると、第２放電電気量Ｄ２は、電動車両１の電源スイッチ１１がオン状態（つまり電動車両１の稼働時間）における放電電気量に対応する。
【００３０】
充電電気量演算部３７は、放電電気量取得部３６により求められた第１放電電気量Ｄ１及び第２放電電気量Ｄ２と、記憶部３１に保存されている第１係数α及び第２係数βとに基づき、下記式（１）〜（３）により、充電電気量Ｃを求める。
【００３１】
Ｃ１＝Ｄ１×α      （１）
Ｃ２＝Ｄ２×β      （２）
Ｃ＝Ｃ１＋Ｃ２      （３）
【００３２】
ここで、Ｃ１は、第１放電電気量Ｄ１に対応する第１充電電気量を表し、Ｃ２は、第２放電電気量Ｄ２に対応する第２充電電気量を表す。
【００３３】
充電電気量演算部３７は、求めた充電電気量Ｃと、充電電流値Ｉｃ１，Ｉｃ２と、１段目の定電流充電に要した充電時間Ｔ１とに基づき、最終段（２段目）の充電時間Ｔ２を決定する。上述のように、充電制御部３４は、最終段（ｎ段目）の充電開始（図２の時刻ｔ１）から、充電電気量演算部３７により決定された充電時間Ｔ２が経過すると、充電を終了する（図２の時刻ｔ２）。本実施形態において、ＥＣＵ２３は、機器制御部の一例に対応し、記憶部３１は、第１記憶部及び第２記憶部の一例に対応し、電圧検出回路３３は、電圧検出部の一例に対応し、放電電気量取得部３６は、第１取得部及び第２取得部の一例に対応し、充電電気量演算部３７は、演算部の一例に対応し、電動車両１は、電池駆動機器の一例に対応し、充電回路３は、充電部の一例に対応する。
【００３４】
図３及び図４は、鉛蓄電池を部分放電した後に充電する態様を示す図である。図３は本実施形態の方法で充電する態様を示し、図４は比較例として従来の方法で充電する態様を示す。具体的には、図３及び図４は、鉛蓄電池１０を電源とする特殊電動車両１を、３回の休止期間（Ｙ１〜Ｙ３）を挟んで、朝から夜に掛けて４回の駆動期間（Ｘ１〜Ｘ４）において駆動させ、その後に充電を行う（Ｚ１〜Ｚ２）パターンを示している。なお、充電条件は、図１及び図２を用いて説明されたように、鉛蓄電池１０が１段目の充電で所定の充電終止電圧Ｖｓに達すると、充電電流Ｉｃを電流値Ｉｃ１からＩｃ２に低下させて２段目の充電へ進み、鉛蓄電池１０が充電終止電圧Ｖｓに達した後に所定の充電時間Ｔ２が経過するまで充電する２段定電流充電（充電電流ＩｃはＩｃ１＞Ｉｃ２）である。図３及び図４では、１段目の充電期間をＺ１、２段目の充電期間をＺ２として示している。
【００３５】
また、充電期間Ｚ１〜Ｚ２が終了した後、朝の駆動期間Ｘ１を迎えるまでの間、鉛蓄電池１０は休止期間Ｙ４を経ることになる。休止期間Ｙ１〜Ｙ４の間中、鉛蓄電池１０は、暗電流放電を続けることになる。ここで、暗電流とは上述したように、車両の保全に最低限必要な電流（例えば各種メモリーへの電源供給など）や、鉛蓄電池１０の発電要素や鉛蓄電池１０を組み込んだ回路および配線が生来的に有する自己放電による電流のことなどを指す。
【００３６】
休止期間Ｙ１〜Ｙ４における暗電流放電の間、鉛蓄電池１０の放電生成物である硫酸鉛はゆっくりと成長できる。このため、放電深度にかかわらず、駆動期間Ｘ１〜Ｘ４で生成される硫酸鉛と比較して、休止期間Ｙ１〜Ｙ４で生成される硫酸鉛の結晶は大きくなる。このような結晶が大きい硫酸鉛は、通常の電流による放電生成物である結晶が小さい硫酸鉛と比べて不活性であり、充電反応が鈍くなる。このような結晶が大きい硫酸鉛の生成を考慮せずに、図４に示されるように、暗電流による放電電気量を通常の放電電気量と合算し、この合算した総放電電気量Ｄａに一定の係数（例えば１．０７〜１．１５）を乗じて求めた充電電気量Ｃａしか充電しなかった場合、結晶が大きい硫酸鉛の大半を充電生成物に戻すことができなくなる。その結果、充電不足が発生し、ひいては鉛蓄電池１０の寿命特性を損なうことになる。
【００３７】
図３に示される充電態様では、図４に示した従来の方法に対して、総放電電気量Ｄを、駆動期間（Ｘ１〜Ｘ４）すなわち通常の放電（暗電流以外の電流による放電）における第２放電電気量Ｄ２と、休止期間（Ｙ１〜Ｙ４）の間の暗電流による第１放電電気量Ｄ１の和として求める（図１の放電電気量取得部３６）。そして、満充電に必要な充電電気量Ｃを、第１放電電気量Ｄ１に第１係数αを乗じた第１充電電気量Ｃ１と、第２放電電気量Ｄ２に第２係数βを乗じた第２充電電気量Ｃ２との和として求める（図１の充電電気量演算部３７）。ここで、第２係数βは上述した従来値（つまり例えば１．０７〜１．１５）でよいが、第１係数αは第２係数βより大きい値でなければならない。
【００３８】
上述したように、暗電流による第１放電電気量Ｄ１に乗じる第１係数αを暗電流以外の（通常の）電流による第２放電電気量Ｄ２に乗じる第２係数βより大きくし、第１充電電気量Ｃ１（＝α×Ｄ１）を大きく取って充電すれば、暗電流による放電によって結晶が大きくなった硫酸鉛が解消されやすくなる。さらに図２及び図３に示すように、多段定電流充電における電流値が小さい最終段の充電電気量を十分に大きくすれば、結晶が大きい硫酸鉛の解消に必要な電気量を、結晶が大きい硫酸鉛の解消に有利な低電流で行えるので好ましい。そのためには、必要な充電電気量Ｃが同じであれば、総放電電気量Ｄに占める暗電流による第１放電電気量Ｄ１の比率が相対的に大きいほど、最終段の充電時間Ｔ２を長くするのが望ましい。具体的には、比率Ｄ１／Ｄが大きくなるほど第１係数αを大きくさせるなどして、暗電流による第１放電電気量Ｄ１の総放電電気量Ｄに対する比率Ｄ１／Ｄと第１係数αの大きさとを合理的に相応させることが望ましい。そこで、記憶部３１は、この実施形態では、上述のように、第１係数αとして、α＝１．２、１．５、１．９の３種類を保存している。この３種類の第１係数αは、比Ｄ１／Ｄに対応して、予め設定されている。そして、充電電気量演算部３７は、放電電気量取得部３６により取得された総放電電気量Ｄ及び第１放電電気量Ｄ１からＤ１／Ｄを求め、記憶部３１に第１係数αとして保存されている複数（この実施形態では３種類）の値から、比Ｄ１／Ｄに対応する値を第１係数αとして用いる。
【００３９】
（実施例）
以下に、本発明の上記実施形態の効果を実施例及び比較例によって示す。
【００４０】
図５は実施例及び比較例で行った放電パターンを表形式で示す図である。図６は実施例及び比較例における鉛蓄電池の放電容量の推移を示す図である。鉛蓄電池としては、公称電圧が１２Ｖであり、公称容量が６０ＡｈであるＥＣ−ＦＶ１２６０（パナソニックストレージバッテリー株式会社製）を用いた。この鉛蓄電池に対し、実施例では図３と同様の充放電を繰り返し、比較例では図４と同様の充放電を繰り返した。すなわち、図５に示されるように、実施例及び比較例のいずれにおいても、駆動期間Ｘ１〜Ｘ４では１／３［Ｃ］の比較的大きな電流値で放電を行い、休止期間Ｙ１〜Ｙ４では０．０１［Ｃ］の微小な電流値で放電を行って、駆動期間Ｘ４の後に２段定電流充電を行った。この２段定電流充電では、上記実施形態において図２に示した例と同様に、１段目の充電電流値Ｉｃ１＝０．２［Ｃ］とし、２段目の充電電流値Ｉｃ２＝０．０２５［Ｃ］とし、１段目の充電終止電圧Ｖｓ＝１４．４Ｖとした。後述するように、実施例と比較例とでは、２段目の充電時間が異なっている。
【００４１】
実施例及び比較例のいずれにおいても、図５に示される３種類の放電パターンＬ〜Ｎを順に行った。すなわち、放電パターンＬの放電→２段定電流充電→放電パターンＭの放電→２段定電流充電→放電パターンＮの放電→２段定電流充電を１括りとして、これを繰り返した。そして、適当な間隔で、以下に示す要領にて鉛蓄電池の放電容量を測定した。
【００４２】
まず、予備放電を１／３［Ｃ］の定電流で、鉛蓄電池の端子電圧が終止電圧９．９Ｖに達するまで行う。この時点では、容量は測定しない。次いで、２段定電流充電を行う。この２段定電流充電では、１段目の充電電流値を０．２［Ｃ］とし、１段目の充電終止電圧１４．４Ｖとする。また、２段目の充電電流値を０．０２５［Ｃ］とし、２段目の充電時間を１段目の充電電気量Ｒに対して、（６０−Ｒ）／１．５［時間］とする。すなわち、１段目の充電電流値及び充電時間から、１段目の充電電気量Ｒを求めることができる。２段目の充電電流値が０．０２５［Ｃ］であり、鉛蓄電池の公称容量が６０Ａｈであることから、２段目の電流値は１．５Ａになる。したがって、２段目の充電時間を（６０−Ｒ）／１．５［時間］とすることで、鉛蓄電池を満充電にすることができる。
【００４３】
続いて、放電を１／３［Ｃ］の定電流で、鉛蓄電池の端子電圧が終止電圧９．９Ｖに達するまで行う。このとき、放電容量を測定する。すなわち、満充電から終止電圧９．９Ｖに達するまでの放電時間と、定電流である放電電流の電流値とに基づき、放電容量が測定される。次いで、最後に予備充電として、上記充電と同じ２段定電流充電が行われて、放電容量の測定を終了する。
【００４４】
（比較例１−１）
まず、図５の放電パターンＬに示す駆動期間Ｘ１〜Ｘ４と休止期間Ｙ１〜Ｙ４との放電を行った。そして、駆動期間Ｘ１〜Ｘ４における放電電気量Ｄ２と休止期間Ｙ１〜Ｙ４における放電電気量Ｄ１を合算して総放電電気量Ｄａとし、これに係数として１．１（第２係数βに等しい値）を乗じた充電電気量Ｃａ（Ｃａ＝Ｄａ×１．１）となるよう、駆動期間Ｘ４の後に２段定電流充電を行った。続いて、図５の放電パターンＭに示す駆動期間Ｘ１〜Ｘ４と休止期間Ｙ１〜Ｙ４との放電を行い、放電パターンＬの後と同じ条件の充電（充電電気量Ｃａ＝Ｄａ×１．１）を行った。さらに、図５の放電パターンＮに示す駆動期間Ｘ１〜Ｘ４と休止期間Ｙ１〜Ｙ４の放電を行い、放電パターンＬの後と同じ条件の充電（充電電気量Ｃａ＝Ｄａ×１．１）を行った。これらの充放電は、ＳＯＣが５０％に達する放電を行ってから満充電状態まで充電を行うモードに相当する。上述の要領で測定された放電容量の推移が図６に示される。
【００４５】
（実施例１−１）
上述のように、比較例１−１と同様に、各放電パターンＬ〜Ｎの後で、２段定電流充電を行っている。但し、実施例１−１では、上記実施形態で説明されたように、総放電電気量Ｄを駆動期間Ｘ１〜Ｘ４における第２放電電気量Ｄ２と、休止期間Ｙ１〜Ｙ４における第１放電電気量Ｄ１とに分けている。そして、第１放電電気量Ｄ１に第１係数αとして１．５を乗じた第１充電電気量Ｃ１と、第２放電電気量Ｄ２に第２係数βとして１．１を乗じた第２充電電気量Ｃ２との和として、充電電気量Ｃを求めている。これ以外は、比較例１−１と同様に充放電を繰り返した。比較例１−１と同じ上述の要領で測定された放電容量の推移が図６に併記される。
【００４６】
なお、充電条件については、比較例１−１に対して、充電電気量Ｃの算出値が大きくなった分だけ、最終段である２段目の充電時間（充電時間Ｔ２）が長くなっている。
【００４７】
（実施例１−２）
実施例１−２では、実施例１−１に対して、各放電パターンＬ〜Ｎに対して充電電気量Ｃの算出に用いられる第１係数αの値を異ならせている。すなわち、実施例１−２では、放電パターンＬの場合は第１係数αを１．２とし、放電パターンＭの場合は第１係数αを１．５とし、放電パターンＮの場合は第１係数αを１．９として、充電電気量Ｃを求めている。これ以外は実施例１−１と同様に充放電を繰り返した。比較例１−１と同じ上述の要領で測定された放電容量の推移が図６に併記される。
【００４８】
なお、充電条件については、実施例１−１とは異なり、第１充電電気量Ｃ１の算出値が大きくなるほど、最終段である２段目の充電時間（充電時間Ｔ２）が長くなっている。
【００４９】
図６から明らかなように、暗電流による第１放電電気量Ｄ１に配慮していない比較例１−１と比べて、実施例１−１および１−２は、良好な寿命特性を示した。なかでも、暗電流による第１放電電気量Ｄ１に比例して第１係数αを大きくし、最終段である２段目の充電時間（充電時間Ｔ２）を長くした実施例１−２は、非常に優れた寿命特性を示した。この理由として、結晶が大きい硫酸鉛が多くなった（暗電流による第１放電電気量Ｄ１が大きくなった）直後に十分な充電電気量Ｃを与えてこれを解消しつつ、そうでない場合には充電電気量Ｃを絞って過充電を回避したことが挙げられる。
【００５０】
なお、鉛蓄電池が搭載された電池駆動機器（例えば電動車両）の駆動期間と休止期間の繰り返しパターンが略一定である場合（例えば放電パターンＬ〜Ｎが均等に繰り返される場合）、各々の放電パターンに好適な第１係数αの平均値などを基にした代表値（例えば放電パターンＬ〜Ｎの係数αとして用いた１．２、１．５、１．９の平均値１．５３）を固定値として用いても、少なくとも実施例１−１と同等以上の効果が見込める。この場合には、記憶部３１は、鉛蓄電池１０が用いられる電動車両１などの電池駆動機器の使用状態に基づき設定された１種類の第１係数αを保存しておけばよい。
【００５１】
（実施例２）
図７は放電容量の維持率を示す図である。比較例１−１、実施例１−１および１−２では、放電において３つの放電パターンＬ〜Ｎを順に繰り返したが、ここでは１つの放電パターンで放電を繰り返した場合における、本発明の上記実施形態による効果を示す。
【００５２】
実施例２では、第２放電電気量Ｄ２に乗じる第２係数βを１．１として第２充電電気量Ｃ２を求めた（Ｃ２＝Ｄ２×１．１）。一方、第１放電電気量Ｄ１に乗じる第１係数αを、放電パターンＬ（Ｄ１／Ｄ＝０．０５）を繰り返す場合はα＝１．２とし、放電パターンＭ（Ｄ１／Ｄ＝０．２）を繰り返す場合はα＝１．５とし、放電パターンＮ（Ｄ１／Ｄ＝０．４）を繰り返す場合はα＝１．９として、第１充電電気量Ｃ１を求めた（Ｃ１＝Ｄ１×α）。
【００５３】
さらに、図５に示される放電パターンＬ〜Ｎとは別の放電パターンとして、放電パターンＬ２（Ｄ１／Ｄ＝０．１）を繰り返す場合はα＝１．３とし、放電パターンＬ３（Ｄ１／Ｄ＝０．１５）を繰り返す場合はα＝１．４とし、放電パターンＭ２（Ｄ１／Ｄ＝０．２５）を繰り返す場合はα＝１．６とし、放電パターンＭ３（Ｄ１／Ｄ＝０．３）を繰り返す場合はα＝１．７とし、放電パターンＭ４（Ｄ１／Ｄ＝０．３５）を繰り返す場合はα＝１．８として、第１充電電気量Ｃ１を求めた（Ｃ１＝Ｄ１×α）。
【００５４】
そして、第１充電電気量Ｃ１と第２充電電気量Ｃ２を加算した充電電気量Ｃに相応するよう、上記比較例１−１等と同様の２段定電流充電を行った。この充放電を繰り返して、６００サイクル目に上述の要領で鉛蓄電池の放電容量を測定した。その結果を、初期容量に対する６００サイクル目容量の比率である容量維持率として、図７の符号Ｐに示す。
【００５５】
他方、比較例２として、放電パターンＬ〜Ｎの如何を問わず、総放電電気量Ｄａのみに着目して、これに係数として１．１（第２係数βに等しい値）を乗じた充電電気量Ｃａ（Ｃａ＝Ｄａ×１．１）に相応するよう、上記比較例１−１等と同様の２段定電流充電を行った。この充放電を繰り返して、６００サイクル目に上述の要領で鉛蓄電池の放電容量を測定した。その結果を、初期容量に対する６００サイクル目容量の比率である容量維持率として、図７の符号Ｑに示す。
【００５６】
図７において、容量維持率Ｐと容量維持率Ｑとの乖離度合から、本発明の上記実施形態の効果が顕著になるのは、総放電電気量Ｄに占める暗電流による第１放電電気量Ｄ１の比率Ｄ１／Ｄが０．２以上の場合であることが分かる。
【００５７】
言い換えると、図７に示されるように、容量維持率Ｑは、容量維持率Ｐに対して、比率Ｄ１／Ｄ＝０．１５までは徐々に低下している。比率Ｄ１／Ｄ＝０．１５以上になると、容量維持率Ｑの容量維持率Ｐに対する低下度合いが大きくなる。そして、比率Ｄ１／Ｄ＝０．２以上になると、容量維持率Ｑは、容量維持率Ｐに対して９０％以下となる。よって、比率Ｄ１／Ｄ＝０．１５以上になると、上記実施形態の効果が出始めて、比率Ｄ１／Ｄ＝０．２以上になると、上記実施形態の効果が顕著になると言うことができる。
【００５８】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態が説明される。
【００５９】
（１）図８は、電動車両が本発明の一実施形態の充電装置に接続された状態を示すブロック図である。図８に示される実施形態では、上記実施形態と異なり、充電制御回路は、電動車両に代えて充電装置に設けられている。すなわち、図８に示される電動車両１５は、鉛蓄電池１０、電源スイッチ１１、負荷２０を備える。また、図８に示される充電装置２５は、充電回路３及び本発明の一実施形態の充電制御回路３０を備える。図８では、図１に示される上記実施形態と同一要素には同一符号が付されている。図８に示される充電制御回路３０は、図１に示される上記実施形態と同様の機能を有する。すなわち、電動車両１５の操作者が、電動車両１５を充電装置２５に接続し、充電装置２５に設けられている充電制御回路３０の充電スイッチ３２を操作すると、充電制御回路３０が充電回路３を制御して、充電回路３から供給される充電電流により電動車両１５の鉛蓄電池１０が充電される。図８に示される実施形態でも、上記実施形態と同様に、寿命特性を低下させることなく、鉛蓄電池１０を好適に充電することができる。
【００６０】
（２）上記実施形態では、放電電気量取得部３６は、ＥＣＵ２３により計時された電動車両１の休止時間と、記憶部３１に保存されている暗電流の電流値とを乗算して、暗電流による第１放電電気量Ｄ１を求めているが、これに限られない。鉛蓄電池１０からモータ２１の駆動のために供給される電流に比べて、モータ２１以外の負荷２０、例えば表示部２２やＥＣＵ２３などの駆動のために供給される電流は非常に小さい。このため、電動車両１の電源スイッチ１１がオンにされていても、モータ２１が停止している間に鉛蓄電池１０から流れる電流は、上記所定レベル（例えば１／１０００［Ｃ］）未満の暗電流と考えることができる。そこで、モータ２１が停止している間の放電を第１放電電気量Ｄ１に含めるようにしてもよい。以下、上記実施形態と異なる点を中心として、この変形された実施形態が説明される。
【００６１】
ＥＣＵ２３は、電動車両１の休止時間に加えて、電動車両１の電源スイッチ１１がオンにされており、かつ、モータ２１が停止しているモータ停止時間を計時する。ＥＣＵ２３は、放電電気量取得部３６からの要求に応じて、計時した電動車両１の休止時間及びモータ停止時間を放電電気量取得部３６に通知する。記憶部３１は、電動車両１の休止時間に鉛蓄電池１０から流れる上記所定レベル未満の第１電流の電流値を保存している。記憶部３１は、電動車両１の電源スイッチ１１がオンにされており、かつ、モータ２１が停止しているモータ停止時間に鉛蓄電池１０から流れる上記所定レベル未満の第２電流の電流値を保存している。
【００６２】
放電電気量取得部３６は、ＥＣＵ２３により計時された電動車両１の休止時間と、記憶部３１に保存されている第１電流の電流値とを乗算して、第１電流による放電電気量Ｄ１１を求める。放電電気量取得部３６は、ＥＣＵ２３により計時されたモータ停止時間と、記憶部３１に保存されている第２電流の電流値とを乗算して、第２電流による放電電気量Ｄ１２を求める。放電電気量取得部３６は、放電電気量Ｄ１１と放電電気量Ｄ１２とを加算して、上記所定レベル未満の電流による第１放電電気量Ｄ１を求める。
【００６３】
上記の点以外は、この変形された実施形態は、上記実施形態と同様である。この変形された実施形態においても、上記実施形態と同様に、寿命特性を低下させることなく、鉛蓄電池１０を好適に充電することができる。この変形された実施形態において、モータ２１は、第２負荷の一例に対応し、表示部２２及びＥＣＵ２３は、第１負荷の一例に対応し、記憶部３１は、第３記憶部の一例に対応し、放電電気量取得部３６は、第１取得部及び第３取得部の一例に対応する。この変形された実施形態は、図８に示される実施形態にも適用することができる。
【００６４】
（３）上記実施形態では、ＥＣＵ２３とは別に、充電制御回路３０を設けているが、これに限られない。例えば、充電制御回路３０の充電制御部３４、計時部３５、放電電気量取得部３６、充電電気量演算部３７などの機能を、ＥＣＵ２３が実現するように構成してもよい。
【００６５】
（４）上記実施形態では、放電電気量取得部３６は、記憶部３１に予め保存されているテーブルを用いて、総放電電気量を取得しているが、これに限られない。充電制御回路３０は、例えば電気量積算計を備えるようにしてもよい。そして、電気量積算計により、放電中において、電流値が上記所定レベル未満の放電による第１放電電気量Ｄ１と、電流値が上記所定レベル以上の放電による第２放電電気量Ｄ２とを、それぞれ積算するようにしてもよい。これによって、第１放電電気量Ｄ１及び第２放電電気量Ｄ２を正確に求めることができる。
【００６６】
（５）上記実施形態では、多段（ｎ段）定電流充電においてｎ＝２としているが、これに限られず、ｎを３以上としてもよい。
【００６７】
（６）上記実施形態では、電動車両としているが、これに限られない。例えば、補助電源を備えずに、鉛蓄電池を唯一の電源として備え、鉛蓄電池からモータ等の負荷に上記所定レベル以上の大電流が供給され、かつ、鉛蓄電池から上記所定レベル未満の暗電流が流れるように構成された電池駆動機器であってもよい。このような電池駆動機器に設けられた鉛蓄電池を、寿命特性を低下させずに好適に充電することができる。さらに、上記電池駆動機器の一例として、鉛蓄電池と、負荷としての街灯と、太陽光を電力に変換し、該変換した電力により鉛蓄電池を充電する光電変換素子とを備える太陽光発電システムを挙げることができる。この太陽光発電システムでは、街灯の点灯時間が短い場合には、暗電流による放電電気量の総放電電気量に対する比率が大きくなる。したがって、この太陽光発電システムにおいても、電池の寿命特性を低下させずに、太陽光発電システムに設けられた鉛蓄電池を好適に充電することができる。
【００６８】
なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。
【００６９】
本発明の一局面に係る充電制御回路は、電池駆動機器の電源として用いられる鉛蓄電池を充電する充電部を制御する充電制御回路であって、充電開始の指示に応じて、前回の充電終了時から今回の充電開始時までの間における前記鉛蓄電池の総放電電気量を、電流値が所定レベル未満の放電電流による放電電気量である第１放電電気量と、電流値が前記所定レベル以上の放電電流による放電電気量である第２放電電気量とに分けて取得する第１取得部と、前記第１取得部により取得された前記第１放電電気量に対応する第１充電電気量及び前記第１取得部により取得された前記第２放電電気量に対応する第２充電電気量を求め、かつ、求めた前記第１充電電気量及び前記第２充電電気量の和として前記鉛蓄電池の充電に要する充電電気量を求める演算部と、前記演算部により求められた前記充電電気量に基づき、前記充電部による前記鉛蓄電池の充電を制御する充電制御部と、を備えた。
【００７０】
この構成によれば、第１取得部は、充電開始の指示に応じて、前回の充電終了時から今回の充電開始時までの間における鉛蓄電池の総放電電気量を、電流値が所定レベル未満の放電電流による放電電気量である第１放電電気量と、電流値が所定レベル以上の放電電流による放電電気量である第２放電電気量とに分けて取得する。演算部は、第１取得部により取得された第１放電電気量に対応する第１充電電気量及び第１取得部により取得された第２放電電気量に対応する第２充電電気量を求め、かつ、求めた第１充電電気量及び第２充電電気量の和として鉛蓄電池の充電に要する充電電気量を求める。充電制御部は、演算部により求められた充電電気量に基づき、充電部による鉛蓄電池の充電を制御する。
【００７１】
電流値が所定レベル未満の放電電流による放電電気量である第１放電電気量が大きくなると、放電電流の電流値が所定レベル未満と小さいため、放電によって生成される硫酸鉛の結晶のサイズが大きくなる。したがって、充電電気量が不十分になると、硫酸鉛の結晶が解消されずに残ってしまう。しかしながら、上記構成によれば、放電電気量取得部は、総放電電気量を第１放電電気量と第２放電電気量とに分けて取得し、充電電気量演算部は、第１放電電気量に対応する第１充電電気量と第２放電電気量に対応する第２充電電気量とを別々に求めている。これによって、充電電気量が不十分になるのを未然に防止することができる。その結果、寿命特性を低下させないように、鉛蓄電池を好適に充電することが可能になっている。
【００７２】
また、上記の充電制御回路において、予め設定された第１係数と、前記第１係数より小さく、かつ１より大きく設定された第２係数とを保存している第１記憶部をさらに備え、前記演算部は、前記第１取得部により取得された前記第１放電電気量と前記第１記憶部に保存されている前記第１係数とを乗算して前記第１充電電気量を求め、かつ、前記第１取得部により取得された前記第２放電電気量と前記第１記憶部に保存されている前記第２係数とを乗算して前記第２充電電気量を求めることが好ましい。
【００７３】
この構成によれば、第１記憶部は、予め設定された第１係数と、第１係数より小さく、かつ１より大きく設定された第２係数とを保存している。演算部は、第１取得部により取得された第１放電電気量と第１記憶部に保存されている第１係数とを乗算して第１充電電気量を求める。また、演算部は、第１取得部により取得された第２放電電気量と第１記憶部に保存されている第２係数とを乗算して第２充電電気量を求める。このように、第２係数より第１係数の方が大きく設定されているため、第１放電電気量に対応する第１充電電気量が不十分になるのを、より確実に防止することができる。
【００７４】
また、上記の充電制御回路において、前記第１記憶部は、前記総放電電気量に対する前記第１放電電気量の比率の大きさに対応して複数の前記第１係数を保存し、前記複数の第１係数は、前記比率が大きいほど数値が大きく、前記演算部は、前記総放電電気量に対する前記第１放電電気量の比率を求め、前記第１記憶部に保存されている前記複数の前記第１係数のうちで、求めた前記比率に対応する前記第１係数を用いることが好ましい。
【００７５】
この構成によれば、第１記憶部は、総放電電気量に対する第１放電電気量の比率の大きさに対応して複数の第１係数を保存している。複数の第１係数は、比率が大きいほど数値が大きい。演算部は、総放電電気量に対する第１放電電気量の比率を求め、第１記憶部に保存されている複数の第１係数のうちで、求めた比率に対応する第１係数を用いる。このように、総放電電気量に対する第１放電電気量の比率が大きいほど数値の大きい第１係数を用いるため、第１放電電気量に対応する第１充電電気量が不十分になるのを、より一層確実に防止することができる。
【００７６】
また、上記の充電制御回路において、充電開始の指示に応じて、前回の充電終了時から今回の充電開始時までの間において前記電池駆動機器の電源がオフにされているオフ時間を取得する第２取得部と、前記電池駆動機器の前記オフ時間に前記鉛蓄電池から流れる前記所定レベル未満の暗電流の電流値を保存している第２記憶部と、をさらに備え、前記第１取得部は、前記第２取得部により取得された前記オフ時間と、前記第２記憶部に保存されている前記暗電流の電流値とに基づき、前記第１放電電気量を求めることが好ましい。
【００７７】
この構成によれば、第２取得部は、充電開始の指示に応じて、前回の充電終了時から今回の充電開始時までの間において電池駆動機器の電源がオフにされているオフ時間を取得する。第２記憶部は、電池駆動機器のオフ時間に鉛蓄電池から流れる所定レベル未満の暗電流の電流値を保存している。第１取得部は、第２取得部により取得されたオフ時間と、第２記憶部に保存されている暗電流の電流値とに基づき、第１放電電気量を求める。このように、オフ時間と暗電流の電流値とに基づき、第１放電電気量を簡易な構成で容易に求めることができる。
【００７８】
また、上記の充電制御回路において、前記電池駆動機器は、駆動源としてのモータを有する充電制御回路であって、充電開始の指示に応じて、前回の充電終了時から今回の充電開始時までの間において、前記電池駆動機器の電源がオフにされているオフ時間と、前記電池駆動機器の電源がオンにされ、かつ前記モータが停止しているモータ停止時間とを取得する第３取得部と、前記電池駆動機器の前記オフ時間に前記鉛蓄電池から流れる前記所定レベル未満の第１電流の電流値と、前記電池駆動機器の前記モータ停止時間に前記鉛蓄電池から流れる前記所定レベル未満の第２電流の電流値とを保存している第３記憶部と、をさらに備え、前記第１取得部は、前記第３取得部により取得された前記オフ時間と、前記第３記憶部に保存されている前記第１電流の電流値とに基づき、前記第１電流による放電電気量を求め、前記第３取得部により取得された前記モータ停止時間と、前記第３記憶部に保存されている前記第２電流の電流値とに基づき、前記第２電流による放電電気量を求め、かつ、前記第１電流による放電電気量と前記第２電流による放電電気量との和を前記第１放電電気量として求めることが好ましい。
【００７９】
この構成によれば、第３取得部は、充電開始の指示に応じて、前回の充電終了時から今回の充電開始時までの間において、電池駆動機器の電源がオフにされているオフ時間と、電池駆動機器の電源がオンにされ、かつモータが停止しているモータ停止時間とを取得する。第３記憶部は、電池駆動機器のオフ時間に鉛蓄電池から流れる所定レベル未満の第１電流の電流値と、電池駆動機器のモータ停止時間に鉛蓄電池から流れる所定レベル未満の第２電流の電流値とを保存している。第１取得部は、第３取得部により取得されたオフ時間と、第３記憶部に保存されている第１電流の電流値とに基づき、第１電流による放電電気量を求める。第１取得部は、第３取得部により取得されたモータ停止時間と、第３記憶部に保存されている第２電流の電流値とに基づき、第２電流による放電電気量を求める。第１取得部は、第１電流による放電電気量と第２電流による放電電気量との和を第１放電電気量として求める。したがって、第１放電電気量を簡易な構成で容易に求めることができる。
【００８０】
また、上記の充電制御回路において、前記総放電電気量に対する前記第１放電電気量の比率が０．１５以上であることが好ましい。
【００８１】
この構成によれば、総放電電気量に対する第１放電電気量の比率が０．１５以上であるため、上述した課題は、この構成の場合に顕著であるので、この場合に本発明を適用すれば、高い効果が得られるようになる。
【００８２】
また、上記の充電制御回路において、前記鉛蓄電池の端子電圧を検出する電圧検出部をさらに備え、前記充電制御部は、所定の充電電流値により定電流充電を開始し、前記電圧検出部により検出された前記鉛蓄電池の前記端子電圧が所定の充電終止電圧に達すると、前記充電電流値を低減して次段の充電に進むｎ（ｎは２以上の整数）段定電流充電を行い、最終のｎ段目の充電では、ｎ段目の充電開始からの経過時間を計時しつつ、前段の前記充電電流値を低減した値か又は同一値で、前記鉛蓄電池の前記端子電圧に関係なく充電を行い、前記各段の前記充電電流値と、前記各段において前記鉛蓄電池の前記端子電圧が前記充電終止電圧に達するまでに要した時間とに基づき、（ｎ−１）段目の充電までに前記鉛蓄電池が充電された充電済み電気量を求め、かつ、前記演算部により求められた前記充電電気量と、求めた前記充電済み電気量とに基づき、前記最終のｎ段目の充電における充電時間を決定し、決定した前記充電時間が経過すると前記ｎ段目の充電を終了することが好ましい。
【００８３】
この構成によれば、電圧検出部は、鉛蓄電池の端子電圧を検出する。充電制御部は、所定の充電電流値により定電流充電を開始し、電圧検出部により検出された鉛蓄電池の端子電圧が所定の充電終止電圧に達すると、充電電流値を低減して次段の充電に進むｎ（ｎは２以上の整数）段定電流充電を行う。また、充電制御部は、最終のｎ段目の充電では、ｎ段目の充電開始からの経過時間を計時しつつ、前段の充電電流値を低減した値か又は同一値で、鉛蓄電池の端子電圧に関係なく充電を行う。また、充電制御部は、各段の充電電流値と、各段において鉛蓄電池の端子電圧が充電終止電圧に達するまでに要した時間とに基づき、（ｎ−１）段目の充電までに鉛蓄電池が充電された充電済み電気量を求める。また、充電制御部は、演算部により求められた充電電気量と、求めた充電済み電気量とに基づき、最終のｎ段目の充電における充電時間を決定し、決定した充電時間が経過するとｎ段目の充電を終了する。
【００８４】
この２段以上の多段定電流充電では、充電段数がｋ段のときの充電電流値をＩｋとすると、ｎが３以上の場合はＩ１＞Ｉ２＞・・・＞Ｉｎ−１≧Ｉｎとなり、ｎ＝２の場合はＩ１＞Ｉ２となる。このようなｎ段定電流充電を行うと、比較的短時間でありながら充電電流値の小さい最終段（ｎ段目）の充電に至ることができる。したがって、小さい充電電流値による充電は結晶が大きい硫酸鉛の解消に適しているため、好ましい。
【００８５】
本発明の他の局面に係る電池駆動機器は、上記の充電制御回路と、前記電源として用いられる前記鉛蓄電池と、前記鉛蓄電池から供給される電流の電流値が前記所定レベル未満である第１負荷と、前記鉛蓄電池から供給される電流の電流値が前記所定レベル以上である第２負荷と、を備えた。
【００８６】
この構成によれば、上記の充電制御回路を備える。鉛蓄電池は、電源として用いられる。第１負荷は、鉛蓄電池から供給される電流の電流値が所定レベル未満である。第２負荷は、鉛蓄電池から供給される電流の電流値が所定レベル以上である。電流値が所定レベル未満である第１負荷に対する放電による放電電気量である第１放電電気量が大きくなると、放電の電流値が所定レベル未満と小さいため、放電によって生成される硫酸鉛の結晶のサイズが大きくなる。したがって、充電電気量が不十分になると、硫酸鉛の結晶が解消されずに残ってしまう。しかしながら、上記構成によれば、放電電気量取得部は、第１負荷に対する放電による第１放電電気量と、第２負荷に対する放電による第２放電電気量とに分けて、総放電電気量を取得する。そして、充電電気量演算部は、第１放電電気量に対応する第１充電電気量を求めているため、充電電気量が不十分になるのを未然に防止することができる。その結果、寿命特性を低下させないように、鉛蓄電池を好適に充電することが可能になっている。
【００８７】
上記の電池駆動機器において、前記鉛蓄電池から前記第２負荷への電力供給をオンオフする電源スイッチと、前回の充電終了時から前記電源スイッチがオフにされているオフ時間を計時する機器制御部と、をさらに備えることが好ましい。
【００８８】
この構成によれば、電源スイッチは、鉛蓄電池から第２負荷への電力供給をオンオフする。機器制御部は、前回の充電終了時から電源スイッチがオフにされているオフ時間を計時する。電源スイッチがオフにされて第２負荷への電力供給がオフにされていても、電流値が所定レベル未満の暗電流が鉛蓄電池から流れていることが多い。そこで、前回の充電終了時から電源スイッチがオフにされているオフ時間を計時することにより、暗電流が流れている時間を正確に知ることができる。その結果、第１取得部は、第１放電電気量を取得することが可能になる。
【００８９】
上記の電池駆動機器において、前記鉛蓄電池から前記第１負荷及び前記第２負荷への電力供給をオンオフする電源スイッチと、前回の充電終了時から前記電源スイッチがオフにされているオフ時間を計時する機器制御部と、をさらに備え、前記第２負荷は、駆動源としてのモータを含み、前記機器制御部は、さらに、前回の充電終了時から、前記電源スイッチがオンにされており、かつ、前記モータが駆動されていない時間を計時することが好ましい。
【００９０】
この構成によれば、電源スイッチは、鉛蓄電池から第１負荷及び第２負荷への電力供給をオンオフする。機器制御部は、前回の充電終了時から電源スイッチがオフにされているオフ時間を計時する。第２負荷は、駆動源としてのモータを含む。機器制御部は、さらに、前回の充電終了時から、電源スイッチがオンにされており、かつ、モータが駆動されていない時間を計時する。電源スイッチがオンにされて第１負荷及び第２負荷への電力供給がオンにされていても、モータが駆動されていない場合には、電流値が所定レベル未満の電流のみが鉛蓄電池から流れていることが多い。そこで、前回の充電終了時から、電源スイッチがオンにされており、かつ、モータが駆動されていない時間を計時することにより、所定レベル未満の電流が流れている時間を正確に知ることができる。その結果、第１取得部は、第１放電電気量を取得することが可能になる。
【００９１】
本発明のさらに他の局面に係る充電装置は、上記の充電制御回路と、前記充電制御回路により制御されて前記鉛蓄電池を充電する充電部と、を備えた。
【００９２】
この構成によれば、上記の充電制御回路を備える。充電部は、充電制御回路により制御されて鉛蓄電池を充電する。電流値が所定レベル未満の放電電流による放電電気量である第１放電電気量が大きくなると、放電電流の電流値が所定レベル未満と小さいため、放電によって生成される硫酸鉛の結晶のサイズが大きくなる。したがって、充電電気量が不十分になると、硫酸鉛の結晶が解消されずに残ってしまう。しかしながら、上記構成によれば、放電電気量取得部は、総放電電気量を第１放電電気量と第２放電電気量とに分けて取得し、充電電気量演算部は、第１放電電気量に対応する第１充電電気量と第２放電電気量に対応する第２充電電気量とを別々に求めている。これによって、充電電気量が不十分になるのを未然に防止することができる。その結果、寿命特性を低下させないように、鉛蓄電池を好適に充電することが可能になっている。
【００９３】
本発明のさらに他の局面に係る充電方法は、電池駆動機器の電源として用いられる鉛蓄電池の充電方法であって、充電開始の指示に応じて、前回の充電終了時から今回の充電開始時までの間における前記鉛蓄電池の総放電電気量を、電流値が所定レベル未満の放電電流による放電電気量である第１放電電気量と、電流値が前記所定レベル以上の放電電流による放電電気量である第２放電電気量とに分けて取得する第１ステップと、前記第１ステップにより取得された前記第１放電電気量に対応する第１充電電気量及び前記第１ステップにより取得された前記第２放電電気量に対応する第２充電電気量を求め、かつ、求めた前記第１充電電気量及び前記第２充電電気量の和として前記鉛蓄電池の充電に要する充電電気量を求める第２ステップと、前記第２ステップにより求められた前記充電電気量に基づき、前記鉛蓄電池の充電を制御する第３ステップと、を含む。
【００９４】
この構成によれば、第１ステップでは、充電開始の指示に応じて、前回の充電終了時から今回の充電開始時までの間における鉛蓄電池の総放電電気量が、電流値が所定レベル未満の放電電流による放電電気量である第１放電電気量と、電流値が所定レベル以上の放電電流による放電電気量である第２放電電気量とに分けて取得される。第２ステップでは、第１ステップにより取得された第１放電電気量に対応する第１充電電気量及び第１ステップにより取得された第２放電電気量に対応する第２充電電気量が求められ、かつ、求められた第１充電電気量及び第２充電電気量の和として鉛蓄電池の充電に要する充電電気量が求められる。第３ステップでは、第２ステップにより求められた充電電気量に基づき、鉛蓄電池の充電が制御される。
【００９５】
電流値が所定レベル未満の放電電流による放電電気量である第１放電電気量が大きくなると、放電電流の電流値が所定レベル未満と小さいため、放電によって生成される硫酸鉛の結晶のサイズが大きくなる。したがって、充電電気量が不十分になると、硫酸鉛の結晶が解消されずに残ってしまう。しかしながら、上記構成によれば、第１ステップにおいて、総放電電気量が第１放電電気量と第２放電電気量とに分けて取得され、第２ステップにおいて、第１放電電気量に対応する第１充電電気量と第２放電電気量に対応する第２充電電気量とが別々に求められている。これによって、充電電気量が不十分になるのを未然に防止することができる。その結果、寿命特性を低下させないように、鉛蓄電池を好適に充電することが可能になっている。
【００９６】
本発明によれば、主電源として鉛蓄電池を用いた電動車両などの電池駆動機器を短時間だけ利用してから満充電状態まで部分充電（多段定電流充電）を行うモードを繰り返しても、充電不足が生じるのを防止することができ、その結果、鉛蓄電池の寿命特性の低下を抑制することができる。したがって、廉価で高性能な鉛蓄電池の需要をさらに拡げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明に係る充電制御回路、電池駆動機器、充電装置及び充電方法は、電動車両などの電池駆動機器に主電源として用いられる鉛蓄電池を好適に充電する回路、機器、装置及び方法として有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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