(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛蓄電池の充電前の放電状態を検出し、検出した充電前の放電状態が規定より浅い放電状態である時は充電開始当初から充電終了にわたって、所定充電電流で充電し、かつ充電電圧が所定値に上昇した後は充電電圧を一定に制御する定電圧充電し、検出した充電前の放電状態が規定より深い時は充電開始当初から充電終了にわたって定電流充電することを特徴とする鉛蓄電池の充電方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉛蓄電池に関し、特にその充電方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉛蓄電池の充電には、充電電圧を一定に制御して、必要な充電電気量を得る定電圧充電方式や、一定の充電電流で規定の充電時間充電する定電流充電方式が採用されている。特に放電と充電を繰り返すサイクル用途では、過充電になりにくい定電圧充電方式が一般的に用いられているのであるが、短充電時の充電が可能な定電流充電方式も一部に採用されている。
【０００３】
図４は、従来の標準的なサイクル用の鉛蓄電池の充電方法である定電圧充電特性を示す図である。充電電圧を一定に制御することにより、充電末期に流れる充電電流を制限して過充電を防止し充電電圧の上昇を検出してタンマー等で規定の時間Ｔ1 充電する構成となっている。このような図４の定電圧充電では、充電末期に流れる充電電流は、電池の特性に依存し、特に低温の充電では充電電圧が早く上昇するので、充電電流が流れにくく充電不足となり、サイクル寿命が短くなる傾向があった。このような傾向は特に１００％近い放電深さと定電圧充電を繰り返す充放電サイクルで顕著であり、このような場合、夜間の充電時間を想定した１２時間以内の充電では充電不足となることが多く、適切な充電を行うことが困難であった。
【０００４】
図５は、定電圧充電より短時間の充電が可能な従来のもう一つの標準的な鉛蓄電池の充電方法である定電流充電特性を示す図である。過充電の防止を目的として一定の充電電流で充電した時の充電電圧の上昇を検知しタイマーを動作して、規定の充電時間Ｔ2 後に、充電を停止する構成となっている。このような図５の定電流充電では、タイマーの動作時間Ｔ2 によって充電電気量を適切な値に制御することが可能であるので、１００％近い深い放電でも短時間に充電することができる上に前記した定電圧充電よりサイクル寿命を長くすることも可能であるが、５０％以下の浅い放電状態にある電池を充電する場合には過充電になりやすく、定電圧充電に比べてサイクル寿命が短くなることが多かった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は前記したような従来の充電方式において電池の放電深度により充電不足あるいは過充電となることと、これにより発生するサイクル寿命の低下を抑制することを課題としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するため本発明の鉛蓄電池の充電方法は、鉛蓄電池の充電前の放電状態を検出し、検出した充電前の放電状態が規定より浅い放電状態である時は充電開始当初から充電終了にわたって、所定充電電流で充電し、かつ充電電圧が所定値に上昇した後は充電電圧を一定に制御する定電圧充電し、検出した充電前の放電状態が規定より深い時は充電開始当初から充電終了にわたって定電流充電とするものである。
【０００７】
このような本発明の構成による鉛蓄電池の充電方法では、鉛蓄電池の放電状態によって、定電圧充電あるいは定電流充電を選択できるので、常に適切な充電量を得ることとなり、過充電や充電不足を抑制でき、鉛蓄電池のサイクル寿命の低下を抑制するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による鉛蓄電池の充電方法の実施形態について図面をもとにして説明する。
【０００９】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態を示す図である。
【００１０】
まず、鉛蓄電池を初期充電電流Ｉｓ（Ａ）で定電流充電を開始する。この充電開始時の充電電圧値（Ｖｓ）の測定を行う。このＶｓ値は放電状態判定電圧（Ｖｃ）と比較される。これらＶｓとＶｃの大小の比較結果により以下のように充電制御を行う。
【００１１】
▲１▼Ｖｓ≧Ｖｃの場合（図１中の実線表示）は、放電が浅い状態と判別する。そして以降の充電制御を定電圧充電（制御電圧Ｖ2 、実線で表示）とする。充電時間は、例えば充電電圧が所定の値（Ｖ1 ）になった時刻を起点として所定の時間（Ｔ3 ）後に充電停止するようタイマー制御することが、適切な充電電気量を確保する上で望ましい。また、Ｖ1 ＝Ｖ2 としても良いが、検出電圧のばらつきを考慮して確実に検出制御するにはＶ1 ＜Ｖ2 と設定することが望ましい。
【００１２】
▲２▼Ｖｓ＜Ｖｃの場合（図１中の破線表示）は、放電が深い状態と判別する。そして以降の充電制御を定電流充電（破線で表示）とする。充電時間は充電電圧が所定の値（Ｖ3 ）になった時刻を起点として所定の時間（Ｔ4 ）後に充電停止するようタイマー制御することが、過充電を防止し適切な充電電気量とする上で望ましい。
【００１３】
ここでＶｓとＶｃとの比較条件を、▲１▼Ｖｓ≧Ｖｃと▲２▼Ｖｓ＜Ｖｃとしたが、制御の都合上、▲１▼Ｖｓ＞Ｖｃと▲２▼Ｖｓ≦Ｖｃに場合分けしても良い。
【００１４】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態は第１の実施の形態における放電状態の判定方法を変更したものであり、その充電パターンを図２に示す。すなわち、初期充電電流（Ｉｓ）で定電流充電を行い、充電開始時から充電電圧が所定の電圧値（Ｖ4 ）に至るまでの時間（Ｔ5 ）を計測する。この時間Ｔ5 は放電状態判定時間（Ｔｃ）と比較される。
【００１５】
▲１▼Ｔ5 ≧Ｔｃの場合（図２中の破線表示）は、放電が深い状態と判別する。そして以降の充電制御は前記した第１の実施の形態での「▲２▼Ｖｓ＜Ｖｃの場合」と同様な制御とする。
【００１６】
▲２▼Ｔ5 ＜Ｔｃの場合（図２中の実線表示）は、放電が浅い状態と判別する。そして以降の充電制御は前記した第１の実施の形態での「▲１▼Ｖｓ≧Ｖｃの場合」と同様な制御とする。
【００１７】
ここでＴ5 とＴｃとの比較条件を、▲１▼Ｔ5 ≧Ｔｃと▲２▼Ｔ5 ＜Ｔｃとしたが、制御の都合上、▲１▼Ｔ5 ＞Ｔｃと▲２▼Ｔ5 ≦Ｔｃに場合分けしても良いことは、第１の実施の形態と同様である。
【００１８】
前記する第１の実施の形態と第２の実施の形態において放電状態が浅いと判別した場合の充電制御を１段の定電圧制御としたが、これに変えて充電電流の垂下を検知して、充電電圧を低下させる２段定電圧充電等も可能である。また、放電状態が深いと判別した場合の定電流充電では充電電圧の上昇Ｖ3 を検出後、充電電流を低下させて過充電を制御する２段定電流充電も可能である。
【００１９】
このような、充電特性を持つ充電器では、定電圧充電および定電流充電の制御回路はほとんど同じであるので、充電開始時の充電電圧Ｖ1 ，Ｖ2 の検出回路と定電圧充電と定電流充電を選択する回路を付加するのみで可能である。
【００２０】
【実施例】
前記した第１の実施の形態による実施例と従来例による定電圧充電および定電流充電方式により充放電サイクル寿命試験を行った。
【００２１】
ここで電圧，電流，時間の設定は以下の通りとした。
（実施例）
図１に示した本発明の第１の実施の形態による充電方式
初期充電電流（Ｉｓ）＝４．５Ａ
放電状態判定電圧（Ｖｃ）＝１２．０Ｖ
放電状態が浅い場合の充電制御電圧（Ｖ2 ）＝１４．７Ｖ
（充電電圧がＶ1 ＝１４．５Ｖでタイマー開始し、タイマー開始後Ｔ3 ＝１０ｈで充電停止。）
放電状態が深い場合の充電制御電流＝４．５Ａ
（充電電圧がＶ3 ＝１４．５Ｖでタイマー開始し、タイマー開始後Ｔ4 ＝１．５ｈで充電停止。）
（従来例１）
図４に示した定電圧充電方式
充電電流＝４．５Ａ
充電制御電圧＝１４．７Ｖ
充電時間＝１２ｈ
（従来例２）
図５に示した定電流充電方式
充電電流＝４．５Ａ
（充電電圧が１４．５Ｖでタイマー開始し、タイマー開始後Ｔ4 ＝１．５ｈで充電停止。）
上記した本発明の実施例，従来例１および従来例２の充電方法を用い、１２Ｖ３０Ａｈの密閉形鉛蓄電池について定格容量に対する放電深さを５％，１０％，３０％，６０％および９０％に変化させてサイクル寿命試験を実施した。これらの結果を図３に示す。
【００２２】
図３に示した結果から、本発明の実施例による場合は放電深さが変わっても充電量は放電量の１０５〜１１５％とほぼ一定であり、従来例１の定電圧充電に比べて深い放電におけるサイクル寿命の大幅な向上が見られ、また従来例２の定電流充電に比べると浅い放電におけるサイクル寿命の大幅な長寿命化が可能になったことがわかる。
【００２３】
以上のことから明らかなように、本発明の鉛蓄電池の充電方法では、放電状態により、定電圧充電と定電流充電を選択でき、放電深さが変わっても放電量に対して常に一定の充電量を充電できるので、深い放電でも浅い放電でも安定したサイクル寿命が期待できることがわかった。また、図３の結果から放電深さの判定基準としては３０〜５０％が適当であり、これより深い場合を放電状態が深いと判定し定電流制御を行い、これより浅い場合に放電状態が浅いと判定し定電圧制御を行うことが好ましい。
【００２４】
【発明の効果】
上述のような本発明の鉛蓄電池の充電方法によれば、放電深さが異なっても充電不足や過充電をおこすことなく適正な充電量による充電ができ、サイクル寿命の低下を抑制できることから、その工業的価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による充電特性を示す図
【図２】本発明の第２の実施の形態による充電特性を示す図
【図３】本発明の実施例および従来例１および従来例２によるサイクル特性を示す図
【図４】従来の定電圧充電特性を示す図
【図５】従来の定電流充電特性を示す図
【符号の説明】
Ｖｓ  充電開始時の充電電圧値
Ｖｃ  放電状態判定電圧
【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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