(57)【要約】【課題】次に使用するわずか前に充電が終了することを可能とする。【解決手段】充電終了時刻ｔｅを設定しておいて、比較的大きい定電流で初期充電を行い（Ｓ３）、電池電圧が変曲点になると（Ｓ５）、終了時刻ｔｅと現在時刻ｔｆの差により末期充電時間Ｔｅを求め（Ｓ７）、初期充電の充電量Ｗｉに（３０／８０）を乗算し、その結果を、Ｔｅで割った値を末期充電電流Ｉｅとし（Ｓ８）、この電流Ｉｅで終了時刻ｔｅまで充電を行う（Ｓ１１）。【選択図】      図１
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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末期定電流で充電する充電方法において、
上記所定電圧になった時刻と、設定されている充電終了時刻又は上記初期充電の時間と設定されている充電終了時間から上記末期充電の時間を求め、
上記求めた末期充電時間と上記初期充電の充電量とから上記末期定電流を決める
ことを特徴とする充電方法。
【請求項２】
請求項１記載の充電方法の各過程をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この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及びそのプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
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、電池の寿命が短かくなる。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、電池寿命が短かくなる。
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。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３３９８７１号公報段落［００１９］〜［００２２］
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
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、機器の漏洩電流などにより放電がわずかではあるが行われるため、充電終了後長い時間、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。
【０００５】
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かくてすむが、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。
この発明の目的は蓄電池を劣化させることなく、設定した時刻に又は設定した時間で充電を完了させる充電方法及びそのプログラムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば、末期充電の時間を末期充電の開始時刻から設定した終了時刻までの時間、または設定した充電時間から初期充電の時間を差し引いた値により求め、この末期充電時間と、末期充電に必要とする充電量とから末期充電における充電電流値を決定する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
この発明の実施形態の手順を図１に示す。この発明方法が適用される充電器は図２に示すように、例えば、商用３相交流電源１１よりの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。例えば全波整流部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よりの直流電力は電流検出部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。
【０００８】
蓄電池１８の電圧（充電電圧）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、作業用記憶部２７が設けられている。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。
【０００９】
この実施形態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、末期電流算出部３４が設けられる。
この発明の方法の実施形態を図１を参照して説明する。この充電器が交流電源１１に接続されたかを調べ（ステップ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（ステップ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（ステップ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、例えば充電開始時刻ｔｓを記憶部２７に記憶する（ステップＳ４）。
【００１０】
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（ステップＳ５）。電池電圧Ｖｃは図３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、終了時刻が設定されているかを調べる（ステップＳ６）。
【００１１】
終了時刻が設定されてあれば末期充電時間算出部３３で末期充電時間Ｔｅを算出する（ステップＳ７）。つまり終了時刻設定部３１から設定されている終了時刻ｔｅを読み出し、これと時計２６から読み取った現在時刻ｔｆとの差ｔｅ−ｔｆを算出して末期充電時間Ｔｅを得る。この末期充電時間Ｔｅと、充電開始から現在までの充電量とに基づいて末期電流算出部３４により末期充電電流Ｉｅを計算する（Ｓ８）。つまり、現在時刻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（３０／８０）×Ｗｉであり、末期充電における充電電流Ｉｅは（３０／８０）×Ｗｉを末期充電時間Ｔｅで割算した値Ｉｅ＝（３０／８０）×Ｗｉ／Ｔｅとなる。この末期充電電流Ｉｅを末期電流算出部３４で計算する。
【００１２】
この計算した末期充電電流値Ｉｅが末期電流の上限値Ｉｅｕ以下かを調べる（ステップＳ９）、つまり計算した電流値Ｉｅが、末期充電としてその蓄電池１８に許容されている最大充電電流値Ｉｅｕ以下であれば計算した末期充電電流値Ｉｅに蓄電池１８に対する充電電流を変更して末期充電を開始する（ステップＳ１０）。つまり末期充電電流値Ｉｅに、充電電流がな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。この状態で時刻が設定した終了時刻ｔｅになるのを待ち（ステップＳ１１）、終了時刻ｔｅになれば充電処理を終了する（ステップＳ１２）。
【００１３】
この実施形態の充電においては、図３に上昇曲線３６に示すように、初期充電期間Ｔｉでは定電流Ｉｉで充電され、電池電圧Ｖｃが所定電圧Ｖｆになると、設定終了時刻がｔｅ１であれば定電流Ｉｅ１で末期充電が時間Ｔｅ１だけ行われ、設定終了時刻がｔｅ２であれば、定電流Ｉｅ２で末期充電が時間Ｔｅ２だけ行われる。この場合、何れの設定終了時刻であっても末期充電の充電量は同一である。つまりＴｅ１×Ｉｅ１＝Ｔｅ２×Ｉｅ２である。なお前記例では（３０／８０）Ｉｉ×Ｔｉ＝Ｔｅ１×Ｉｅ１とされてある。このように設定終了時刻が遅く設定されてあれば、末期充電の充電電流Ｉｅは小さくなる。
【００１４】
ステップＳ９において、計算した末期電流値Ｉｅが上限値Ｉｅｕ以下でなければ、末期電流を上限値Ｉｅｕに設定して末期充電を開始する（ステップＳ１３）。延長終了時刻ｔｅｄを計算する（ステップＳ１４）。つまり末期充電に必要な充電量（３０／８０）Ｗｉと電流Ｉｅｕにより充電時間Ｔｕで充電した充電量ＩｅｕＴｕが等しくなるように充電時間Ｔｕ＝（３０／８０）Ｗｉ／Ｉｅｕを求め、所定電圧Ｖｆになった時刻ｔｆに充電時間Ｔｕを加算した時刻を延長終了時刻ｔｅｄとする。この延長終了時刻ｔｅｄになるまで（ステップＳ１５）、定電流Ｉｅｕでの末期充電を行って充電を終了する（ステップＳ１２）。
【００１５】
なおステップＳ６で終了時刻ｔｅが設定されていなければ、末期充電電流上限値Ｉｅｕで末期充電を所定時間行って（ステップＳ１６）、充電を終了する（ステップＳ１２）。一般にこの時の所定時間は、例えば初期充電時間Ｔｉの２分の１に、予め決めたわずかな時間を加算した値など、初期充電時間Ｔｉに応じて決定する。
上述において、充電終了時刻ｔｅを設定するかわりに、充電時間、つまり充電を開始してから充電が終了するまでの時間Ｔｃを設定してもよい。この場合はステップＳ７において末期充電時間Ｔｅの計算は、初期充電時間Ｔｉを設定充電時間Ｔｃから差し引いた残りＴｅ＝Ｔｃ−Ｔｉとし、ステップＳ１１では所定電圧Ｖｆになった時刻ｔｆにＴｅを加算した時刻を終了時刻ｔｅとしてその終了時刻ｔｅになるのを待つか、あるいはタイマに時間Ｔｅを設定し、タイマがタイムアウトしたら、充電を終了するようにしてもよい。後者の場合は、充電開始時に、タイマのカウントを開始させ、所定電圧Ｖｆになった時点でのタイマの計数値により、初期充電時間Ｔｉを求めれば、時計２６を省略できる。時計２６を用いる場合においても初期充電時間Ｔｉをタイマにより求めてもよい。
【００１６】
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。この発明は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。
図２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。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、充電終了時刻又は時間を設定できるから、次に蓄電池を用いるわずか、例えば１時間前に充電が終了しておくようにすることができ、そのようにすれば充電終了から使用までの自然放電の量を十分小さくすることができ、十分な充電量の蓄電池として使用することができ、かつ、電解液の温度が低下し過ぎることなく、所定の容量を出力することができる。
更に、一般にその蓄電池を利用する機器の使用を停止し、再び使用するまでの時間はかなりばらばらな場合が多く、そのような場合は、その停止から再使用までの時間が長い際において、末期充電の定電流値Ｉｅが上限値Ｉｅｕと比較して相当小さな値となり、従って末期充電により電解液の上昇はわずか、または無視でき電解液の温度が必要以上に上がり、寿命を短かくするおそれはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態を示す流れ図。
【図２】この発明方法が適用される充電器の機能構成例を示す図。
【図３】充電開始からの蓄電池電圧の変化特性例を示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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