(57)【要約】【課題】  蓄電池を劣化させることなく、設定した時刻に充電を完了させる充電方法を提供することができる。【解決手段】  全末期充電時間Ｔｅ＝Ｗｅ／Ｉｅを求め、これを末期充電の繰り返し回数Ｎで割算すると、一回当たりの末期充電時間ΔＴｅ＝Ｔｅ／Ｎが求められる。末期充電許容時間Ｔａと全末期充電時間Ｔｅとを比較し、末期充電許容時間Ｔａが大きい場合には、繰り返し末期充電が行われ、Ｎ回繰り返された後に充電完了となる。【選択図】          図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池電圧が所定電圧になるまで初期定電流で初期充電を行い、その初期充電の充電量に応じた末期充電を所定の末期定電流で充電する充電方法において、
前記初期充電が終了した時刻から、予め設定されている充電終了時刻まで、所定回数に亘って繰り返し末期充電を行う、
ことを特徴とする充電方法。
【請求項２】
前記繰り返し行われる末期充電の一回当たりの充電時間は、
前記初期充電の充電量から算出される末期充電量と、前記所定回数と、前記所定の末期定電流とから求められる、
ことを特徴とする請求項１に記載の充電方法。
【請求項３】
前記初期充電が終了してから充電終了時刻になるまでの時間が一定時間を超えた場合には、前記繰り返し行われる末期充電の全末期充電時間が延長される、
ことを特徴とする請求項２に記載の充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、比較的大きな定電流で初期充電を行い、満充電に近い状態にした後、小さな定電流で末期充電を行って充電を終了する充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば鉛蓄電池に対する充電を比較的大きな定電流で行うと、充電末期や過充電時に、正極で多量の酸素ガスを発生し、これを水に十分還元できないため電解液中の水分量が減少し、電池の寿命が短くなる。また充電量を減らして電解液中の水分量の減少を抑制すると、充電量不足のため、負極が劣化し、充放電反応が起こり難くなって、電池寿命が短くなる。このような点より例えば特許文献１に示すように、比較的大きな定電流で満充電に近い状態まで充電し、その後、小さな定電流で全充電量が放電量の１１０％になるまで末期充電を行うことが提案されている。
【特許文献１】特開２００１−３３９８７１号公報段落［００１９］〜［００２２］
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の充電方法では末期充電が終ると充電を完了してしまう。充電終了後においては、わずかではあるが自然放電があるため、電終了後長い時間、その蓄電池を使用しないと、その蓄電池の電力により動作させる機器を十分動作させることができず、例えば予定していた時間動作させずに、蓄電池が充電を必要とする状態になってしまう。また充電終了後、使用までの時間が長いと、蓄電池の電解液の温度が低下し過ぎて、十分な電力を供給することができなくなる。
【０００４】
また従来においては末期充電の電流値は例えば１Ａの一定値とされていた。この電流値によれば末期充電期間は短くてすむが、１回の末期充電ごとに蓄電池の電解液の温度が１５℃程度上昇し、蓄電池の電解液の温度は１日に平均的に約１０℃低下する。従って例えばこの蓄電池の電力で動作する機器を毎日使用し、毎日充電を行うと、電解液温度が毎日約５℃累積加算上昇することになり、電解液温度が高温になり過ぎ、蓄電池が劣化する。
【０００５】
そこで本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであって、蓄電池を劣化させることなく、設定した時刻または設定した時間で充電を完了させる充電方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明のうちで請求項１に記載した充電方法は、
電池電圧が所定電圧になるまで初期定電流で初期充電を行い、その初期充電の充電量に応じた末期充電を所定の末期定電流で充電する充電方法において、
前記初期充電が終了した時刻から、予め設定されている充電終了時刻まで、所定回数に亘って繰り返し末期充電を行う、
ことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明のうちで請求項２に記載した充電方法は、請求項１に記載した充電方法に加えて、
前記繰り返し行われる末期充電の一回当たりの充電時間は、
前記初期充電の充電量から算出される末期充電量と、前記所定回数と、前記所定の末期定電流とから求められる、
ことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のうちで請求項３に記載した充電方法は、請求項２に記載した充電方法に加えて、
前記初期充電が終了してから充電終了時刻になるまでの時間が一定時間を超えた場合には、前記繰り返し行われる末期充電の全末期充電時間が延長される、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載した充電方法によれば、
充電終了時刻まで繰り返し充電を行っているので、蓄電池の冷却を防止することができる。特に使用者の長期休暇等により、しばらく蓄電池を使用しない場合においても蓄電池の冷却を防止するとともに、自然放電を防止することができる。また、末期電流を連続して供給していないので、蓄電池の電解液温度の上昇が過度にならないため、電解液の減少を抑制することが可能となるとともに、蓄電池寿命を延ばすことができる。
【００１０】
請求項２に記載した充電方法によれば、
繰り返し行われる末期充電の一回当たりの充電時間は、初期充電の充電量から算出される末期充電量と、所定の繰り返し回数と、所定の末期定電流とから求められる。即ち、この末期充電量を所定の末期定電流で割算することにより、全末期充電時間が求められる。この全末期充電時間を所定の繰り返し回数で割算することにより、一回当たりの末期充電時間を求めることができる。
【００１１】
請求項３に記載した充電方法によれば、
前記初期充電が終了してから充電終了時刻になるまでの時間が一定時間を超えた場合、例えば１２時間以上の場合では、繰り返し行われる末期充電における充電休止期間内に、自然に放電する量が多くなる。これを防止するために、全末期充電時間を延長することにより、自然放電した分をこの延長した充電時間分で補うことが可能となる。
【００１２】
以上の発明によれば、蓄電池を劣化させることなく、設定した時刻または設定した時間で充電を完了させる充電方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の充電方法について具体化した実施形態を図面を参照して詳細に説明する。最初に図１〜図５を用いて本実施形態の構成および作動を説明する。
（実施例１）
【００１４】
本発明の実施例１の手順を図１および図２に、また、本実施例１の方法が適用される充電器のブロック図を図３に示す。商用３相交流電源１１より、交流電力が全波整流部１２に供給され、その全波整流部１２の直流−直流変換部１３で直流電力の変換がなされる。全波整流部１２の出力はインバータ１４で高周波の交流電力に変換され、この高周波交流電力はトランス１５で昇圧されて整流部１６へ供給される。整流部１６から、直流電力が電流検出部１７を通じて蓄電池１８へ供給され、蓄電池１８が充電される。電流検出部１７で充電電流が検出され、この充電電流が設定値になるように、インバータ制御部１９はインバータ１４のスイッチング素子に対するスイッチング幅を制御する。
【００１５】
蓄電池１８の電圧（電池電圧）Ｖｃが電圧検出部２１で検出され、この検出された電池電圧Ｖｃは充電の進行と共に上昇するが、電池電圧Ｖｃがあらかじめ決めた所定電圧Ｖｆになると所定電圧検出部２２で検出される。この所定電圧Ｖｆは、電池電圧Ｖｃの上昇曲線における変曲点と想定される電圧とすることが多いが、必ずしもその変曲点電圧でなく、例えば変曲点電圧以下の適当な値としてもよく、厳密な値に固定する必要はない。充電器全体の充電制御は主制御部２３により行われ、各種表示が表示部２４に表示される。起動スイッチなどの開始設定部２５により充電動作が開始される。また時刻を出力する時計２６、記憶部２７が設けられ、末期定電流値Ｉｅ、末期充電の繰り返し回数Ｎ等の所定値が記憶されている。所定電圧検出部２２には前記所定電圧Ｖｆが設定されている。
【００１６】
本実施例においては終了時刻設定部３１が設けられ、充電を終了させたい時刻を設定できるようにされる。終了時刻設定部３１はディジスイッチ、キーボードスイッチ、マウスなどのコンピュータを用いた入力手段など各種のものを用いることができる。更に初期充電量算出部３２、末期充電時間算出部３３が設けられている。
【００１７】
次に本実施例の手順について図１および図２により説明する。図３の充電器が交流電源１１に接続されたかを調べ（Ｓ１）、接続されていると、充電の開始設定が設定部２５になされたか、例えば開始スイッチがＯＮにされたか調べ（Ｓ２）、開始設定がなされると蓄電池１８に対し、定電流で初期充電を開始する（Ｓ３）。蓄電池１８に許される範囲で大きな電流、例えば４００Ａｈ蓄電池においては８０Ａの定電流Ｉｉで充電を行う。つまりこのような定電流Ｉｉが蓄電池１８へ供給されるように、インバータ制御部１９はインバータ１４を制御する。また初期充電の時間を検出するため、充電開始時刻ｔｓを記憶部２７に記憶する（Ｓ４）。
【００１８】
所定電圧検出部２２で電池電圧Ｖｃが所定電圧Ｖｆに達したかを調べる（Ｓ５）。電池電圧Ｖｃは図４〜６に示すように、充電が開始されると上昇し、満充電に比較的近くなると、充電時間に対する電池電圧Ｖｃの上昇曲線３６において変曲点Ｐｆが生じる。この時の電圧がいわゆる充電上昇曲線３６における変曲点電圧である。電池電圧Ｖｃが所定電圧Ｖｆ、例えば変曲点電圧と想定されるあらかじめ決めた電圧になったことが検出されると、末期充電時間算出部３３で全末期充電時間Ｔｅを算出する（Ｓ６）。詳細に説明すると、初期充電終了時刻ｔｆから記憶部２７内の充電開始時刻ｔｉを差し引いて初期充電を行った時間Ｔｉを求め、この初期充電時間Ｔｉと初期充電における充電電流Ｉｉとを乗算して初期充電の充電量Ｗｉを求める。この初期充電量Ｗｉは一般的に、また経験的に満充電の８０〜９０％程度であることが知られている。また満充電の１０５〜１２０％程度に充電をしておくのがよいとされている。従って、例えば初期充電により満充電の８０％まで充電されたとし、末期充電により、満充電の１１０％まで充電すると末期充電による充電量はＷｅ＝（３０／８０）×Ｗｉであるので、末期充電における末期定電流値Ｉｅでこれを割算すると、全末期充電時間Ｔｅが求められる。即ち、Ｔｅ＝Ｗｅ／Ｉｅとなる。
【００１９】
次に、終了時刻ｔｅが設定されているかを調べ（Ｓ７）、終了時刻ｔｅが設定されてあれば、記憶部２７より、末期定電流値Ｉｅおよび末期充電の繰り返し回数Ｎを読み出し（Ｓ８）、末期充電時間算出部３３で、全末期充電時間Ｔｅを末期充電の繰り返し回数Ｎで割算することによって、一回当たりの末期充電時間ΔＴｅが求められる（Ｓ９）。即ち、ΔＴｅ＝Ｔｅ／Ｎとなる。これらのＴｅおよびΔＴｅは、末期充電時間算出部３４で計算される。
【００２０】
その後、充電終了時刻ｔｅから初期充電終了時刻ｔｆを引き算して、末期充電許容時間Ｔａを算出（Ｓ１０）する。即ち、Ｔａ＝ｔｅ−ｔｆとなる。末期充電許容時間Ｔａと全末期充電時間Ｔｅとを比較し（Ｓ１１）、末期充電許容時間Ｔａの方が大きい場合には、繰り返し行われる末期充電の一回当たりの休止時間が算出される（Ｓ１２）。即ち、ΔＴｂ＝（Ｔａ−Ｔｅ）／（Ｎ−１）となる。その後、繰り返し末期充電が行われ（Ｓ１３〜Ｓ１７）、Ｎ回繰り返された後に充電完了となる（Ｓ１８、図４参照）。
【００２１】
このように充電終了時刻ｔｅまで繰り返し充電を行っているので、蓄電池１８の冷却を防止することができる。特に使用者の長期休暇等により、しばらく蓄電池１８を使用しない場合においても蓄電池１８の冷却を防止することに加えて、自然放電を防止することができる。また、末期電流を連続して供給していないので、蓄電池１８の電解液温度の上昇が過度にならないため、電解液の減少を抑制することが可能となるとともに、蓄電池寿命を延ばすことができる。
【００２２】
一方、ステップＳ７において充電終了時刻ｔｅが設定されていない場合には、末期定電流Ｉｅで全末期充電時間Ｔｅだけ連続充電して（Ｓ１９）、充電完了となる（Ｓ１８、図５参照）。
【００２３】
また、ステップＳ１１において、末期充電許容時間Ｔａが全末期充電時間Ｔｅ以下の場合には、末期定電流Ｉｅで末期充電許容時間Ｔａだけ連続充電して（Ｓ２０）、充電完了となる（Ｓ１８、図６参照）。
（実施例２）
【００２４】
次に、実施例１に加えて、繰り返し行われる末期充電の休止期間内に起きる自然放電を防止するために、次のようにすることが可能である。即ち、初期充電がで終了してから充電終了時刻ｔｅになるまでの時間Ｔａが非常に長く一定時間を超えた場合には、全末期充電時間Ｔｅを延長することによってこれを防止することが可能となる。即ち、Ｔｅ＝Ｗｅ／Ｉｅ＋αとする。延長時間αに算定には様々な方法があるが、例えば、末期充電許容時間Ｔａが１２時間を超える場合には、１２時間を超える毎に約１０分の延長時間とする方法が採られる。この時間は、１２時間内に自然放電する放電量を補う分の充電量に相当するものである。即ち、所定時間Ｔｃ（この場合１２時間）とし、単位延長時間をＴｄ（この場合１０分）とする。Ｂ＝Ｔａ／Ｔｃを算出し、この値Ｂの整数部分をＭとして、α＝Ｍ×Ｔｄと決定する。例えば、Ｔａ＝２５時間とした場合、Ｂ＝２５／１２＝２．０８３・・・となるので、Ｍ＝２となる。従って、α＝２×１０分＝２０分となる。このように、実施例１におけるステップＳ６において、Ｔｅ＝Ｗｅ／Ｉｅ＋αとすることも可能である。
【００２５】
（応用例等）
なお、本発明は上記の実施例に限定するものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で様々な実施が可能である。例えば、実施例１において、充電終了時刻ｔｅを設定するかわりに、充電終了時間、つまり充電を開始してから充電が終了するまでの時間Ｔｇを設定してもよい。この場合は実施例１のステップＳ７においては、充電終了時間Ｔｇが設定されているかどうかを判定し、ステップＳ１０において、末期充電許容時間Ｔａの算出を、初期充電時間Ｔｉを時間Ｔｇから差し引いた残りＴａ＝Ｔｇ−Ｔｉとすればよい。
【００２６】
また、初期充電における定電流は、初期充電時間Ｔｉの間、必ずしも一定にしておくことなく、例えば特許文献１に示すように、適当に段階的に定電流値を減少させてもよい。また蓄電池１８の電力を利用する機器を動作させている間における放電量を求めておき、この放電量を、初期充電における充電流Ｗｉとして用いてもよい。本発明は３相交流電力のみならず単相交流電力を整流して充電する場合にも適用できる。
【００２７】
また、図３に示した充電器はコンピュータにより機能させることもできる。この場合は図１および図２に示した各ステップをコンピュータに実行させるための充電プログラムをＣＤ−ＲＯＭ、磁気ディスクなどの記録媒体から、あるいは通信回線を介してコンピュータにダウンロードして、そのプログラムを実行させればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例１を示す流れ図である。
【図２】実施例１を示す流れ図である。
【図３】実施例１の充電器のブロック図である。
【図４】実施例１の充電開始からの蓄電池電圧の変化特性例を示す図である。
【図５】実施例１の充電開始からの蓄電池電圧の変化特性例を示す図である。
【図６】実施例１の充電開始からの蓄電池電圧の変化特性例を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１１  交流電源、１２  全波整流部、１３  直流−直流変換部、１４  インバータ、１５  トランス、１６  整流部、１７  電流検出部、１８  蓄電池、１９  インバータ制御部、２１  電圧検出部、２２  所定電圧検出部、２３  主制御部、２４  表示部、２５  開始設定部、２６  時計、２７  記憶部、２８  貫通孔、３１  終了時刻設定部、３２  初期充電量算出部、３３  末期充電時間算出部、３６  充電上昇曲線、３７  初期充電定電流値。
【００３０】
Ｖｃ  充電電圧、Ｖｆ  所定電圧、Ｐｆ  変曲点電圧、Ｉｉ  初期定電流値、Ｉｅ  末期定電流値、ｔｉ  充電開始時刻、ｔｆ  初期充電終了時刻、ｔｅ  充電終了時刻、Ｗｉ  初期充電量、Ｗｅ  末期充電量、Ｎ  末期充電繰り返し回数、Ｊ  末期充電カウント回数、Ｔｉ  初期充電時間、Ｔｅ  全末期充電時間、ΔＴｅ  一回当たりの末期充電時間、ΔＴｂ  一回当たりの末期充電休止時間、Ｔａ  末期充電許容時間、Ｔｃ  所定時間、Ｂ  時間比率、Ｍ  整数部分、Ｔｇ  充電終了時間、α  延長時間。
【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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