(57)【要約】【課題】直列接続して使用される個々の鉛蓄電池に対し、最適なトリクル充電を行うことができ、長寿命化を実現できる鉛蓄電池装置とその充電方法を提供する。【解決手段】複数の鉛蓄電池が直列に接続され、個々の鉛蓄電池に可変抵抗器を並列に配置したことを特徴とする鉛蓄電池装置である。鉛蓄電池装置をトリクル充電するに際し、トリクル充電中の鉛蓄電池間の充電電圧値ばらつきを、所定の公差内とするように、可変抵抗器の抵抗値を個々に調整する。±０．１Ｖの公差に収まるように可変抵抗器を調製することが好ましい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の鉛蓄電池が直列に接続され、個々の鉛蓄電池に可変抵抗器を並列に配置した鉛蓄電池装置。
【請求項２】
請求項１記載の鉛蓄電池装置をトリクル充電するに際し、トリクル充電中の鉛蓄電池間の充電電圧値ばらつきを、所定の公差内とするように、可変抵抗器の抵抗値を個々に調整するトリクル充電方法。
【請求項３】
請求項２において、所定の公差が、±０．１Ｖであるトリクル充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スタンバイユースの鉛蓄電池装置とそのトリクル充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無停電電源装置は、自然災害や事故等が原因となって、入力電源、例えば商用電源からそれまで供給されていた電力が停止した場合に、商用電源に代わって、接続された機器類に一定時間の間、電力を継続して供給する電源装置であり、瞬時の電圧低下、電力停止が発生しても深刻なダメージを受ける、コンピュータ、通信、防災及び放送に使用される設備、機器等、更には、工場内の製造設備機器等に広く使用されている。
無停電電源装置を構成する蓄電装置には、コスト、信頼性、安全性に優れた鉛蓄電池が一般的に採用され、蓄電装置は鉛蓄電池を、所定電圧・容量に従い直列・並列に接続して構成される。商用電源等からの電力供給が停止すると同時に電力供給を商用電源等から無停電電源装置へ切替えを行い、接続された電気機器を一定の時間継続して稼動させる。
そのため、無停電電源装置は、何時発生するか予測できない商用電源等の電力供給停止に備えると共に、電力供給停止が発生したときに、設計仕様通りの十分な電力を供給することができるよう常に鉛蓄電池を満充電の状態を維持しておく必要がある。
従って、スタンバイユースである鉛蓄電池は、常に満充電の状態を維持し、鉛蓄電池の寿命低下、劣化を抑制するために、微小電流を一定電圧下で供給するトリクル充電方法を一般的に採用している。
【０００３】
無停電電源措置は、複数の鉛蓄電池が、直・平列接続されているので、トリクル充電時に個々の電池・セル間の温度・電圧ばらつきを解消することは困難であり、このばらつきが原因となり一部の電池に容量低下、寿命劣化が発生し、劣化した一部の電池が障害となって、装置全体としての容量、寿命の低下が起こる。
前述したトリクル寿命の改善には、特許文献１に記載されるように、トリクル充電電流を測定し、測定したトリクル充電電流の変化に合わせて、充電電圧を変化させることにより無停電電源装置の長寿命化を図ることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３０８１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されるものは、直列接続した鉛蓄電池全体のトリクル充電電流の変化に合わせて充電電圧を変動させるものであり、電流値が部分的に低く、満充電状態を維持できない鉛蓄電池が発生することにより、蓄電装置全体の電池容量が低下し、蓄電装置の寿命が短くなる現象が起こり易い。
本発明は、直列接続して使用される個々の鉛蓄電池に対し、最適なトリクル充電を行うことができ、長寿命化を実現できる鉛蓄電池装置とそのトリクル充電方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のものに関する。
（１）複数の鉛蓄電池が直列に接続され、個々の鉛蓄電池に可変抵抗器を並列に配置したことを特徴とする鉛蓄電池装置。
（２）項（１）の鉛蓄電池装置をトリクル充電するに際し、トリクル充電中の鉛蓄電池間の充電電圧値ばらつきを、所定の公差内とするように、可変抵抗器の抵抗値を個々に調整することを特徴とするトリクル充電方法。
（３）項（２）において、所定の公差が、±０．１Ｖであることを特徴とするトリクル充電方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、直列接続された複数の鉛蓄電池の個々に対し、並列に接続されている可変抵抗器を調整して、鉛蓄電池間の充電電圧値ばらつきを所定の公差内に収めることにより、鉛蓄電池装置全体の寿命に影響する鉛蓄電池間の充電ばらつきを抑制することができ、長寿命の鉛蓄電池装置とすることができる。
更に、所定の公差を、±０．１Ｖの範囲に調整したときは、更に長寿命で、所定容量を維持できる鉛蓄電池装置を提供することができる。この所定の公差を外れていくに従い、鉛蓄電池装置の中に満充電状態を維持できない鉛蓄電池が発生し、鉛蓄電装置全体としての電池容量が低下し、鉛蓄電装置の寿命が短くなる現象が起こり易くなる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態を示し、鉛蓄電池が単セル型の場合の可変抵抗器の配置を示す説明図である。
【図２】本発明の他の実施の形態を示し、鉛蓄電池がモノブロック型の場合の可変抵抗器の配置を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜鉛蓄電池＞
鉛を主原料とし、これに合金成分として、カルシウム、錫、アルミニウム等を添加して鋳造あるいはエキスパンド加工により作製した格子体に、一酸化鉛を含んだ鉛粉、水、硫酸等（正極、負極の特性に合わせてカットファイバ、炭素粉末、リグニン、硫酸バリウム、鉛丹等の添加物を加える場合もある）を混練してペースト状にした活物質を充填して保持させた後、乾燥、熟成して作製した正負極板を、セパレータを介して交互に積層して極板群を構成する。
鉛蓄電池は、単セル型鉛蓄電池とモノブロック型鉛蓄電池のいずれであってもよい。
単セル型鉛蓄電池は、正極板と負極板を、セパレータを介して交互に積層して単数又は複数組み合わせた極板群ひとつを電槽中に配置した構造を持つ。
モノブロック型鉛蓄電池は、電槽が複数のセルで構成され、各セルに極板群を配置しセル間を直列に接続して構成する。複数の単セル鉛蓄電池、モノブロック型鉛蓄電池を組合せて所定の電圧、容量の電池を構成する。
電槽の材質は、特に制限されるものではなく、具体的には、ポリプロピレン、ＡＢＳ、変性ＰＰＥ等を用いることができる。
鉛蓄電池装置は、単セル型鉛蓄電池を使用する場合は、複数個を直列接続して、モノブロック型鉛蓄電池を使用する場合は、１個でまたは複数個を直列接続して、それぞれ構成される。
＜通電線＞
鉛蓄電池間を接続する通電線は、通電を行える金属であれば、特に限定されずに使用することができるが、電気抵抗の少ない銅を用いるのが好ましい。
通電線は、その両端を電気接続端子部分として、鉛蓄電池の端子に接続され、他の部分は、絶縁被覆することが好ましい。絶縁被覆は、絶縁コート剤の塗布によるものでも、絶縁材を通電線に積層させたものでも良く、通電線の端子部分を除いた範囲が電気的に絶縁されていれば良い。尚、通電線には、板体状のものも含まれ、銅板等を使用しても良い。
通電線の長さは、特に限定されるものではないが、電気抵抗を減らす目的で、必要最低限の長さとすることが好ましく、正極と負極とを誤らないように、色又は形状により識別できるようにすることが好ましい。
＜可変抵抗器＞
本発明にて述べる可変抵抗器は、抵抗値を任意の値に設定できる抵抗器である。
可変抵抗器は、バリオーム又はボリューム等とも呼ばれており、固定抵抗器の端子間に、可動端子（スライダ）を設け、この可動端子を、直線状又は円周上に可動させて、抵抗値を変化させる。鉛蓄電池の電圧は、約２Ｖであることから、１０ｍΩ〜１０００Ω程度の範囲で抵抗値を変えることができれば良い。
可変抵抗器は、個々の鉛蓄電池に並列に接続されており、抵抗値を調整することにより鉛蓄電池間の充電電圧値ばらつきを所定値の公差内に設定することができる。
図１は、単セル型の鉛蓄電池を用いる場合の可変抵抗器の設置を示しており、個々の鉛蓄電池に並列に可変抵抗器が接続されている。
図２は、モノブロック型の鉛蓄電池を用いる場合の可変抵抗器の設置を示しており、鉛蓄電池を構成する個々のセルに並列に可変抵抗器が接続されている。
＜トリクル充電＞
本発明にて述べるトリクル充電は、鉛蓄電池の自然放電を補うための充電方法であり、スタンバイ時は、鉛蓄電池装置を負荷（使用機器）から切り離した状態で、微小な電流を流して鉛蓄電池の満充電を維持する充電方法である。鉛蓄電池の両極に、公称電圧より少し高い電圧を加えて充電し、満充電に近づくと自然に充電電流が減少するので過充電にはならない。充電電圧は、過充電にならないように適切に設定され、何らかの原因で過大電流が流れることがないように電流制限回路を設けて運用する。
本発明のトリクル充電方法は、可変抵抗器を有する個々の鉛蓄電池に対して行い、個々の鉛蓄電池に対して所定の充電電圧値を設定する。
前記充電電圧値の設定は、鉛蓄電池間の充電電圧値ばらつきが、±０．１Ｖの公差内であることが好ましく、±０．０５Ｖの公差内であることがより好ましく、全ての鉛蓄電池の充電電圧が等しく設定されていることが、最も好ましい。
充電電圧値ばらつきの公差が＋０．１Ｖを越えて大きくなってくると、当該鉛蓄電池へは印加電圧が高くなるため、過充電になり易く寿命が短くなる。一方、所定電圧値ばらつきの公差が−０．１Ｖを下回って大きくなってくると、当該鉛蓄電池を満充電状態に維持する事ができず容量不足となる。
【実施例】
【００１０】
以下、本発明の実施例について、詳細に説明する。
＜実施例１＞
単セル型の鉛蓄電池６個を直列接続し、個々の鉛蓄電池に図１に示すように可変抵抗器を並列接続となるように設置し、トリクル充電中の全体の充電電圧を２．２３Ｖ×セル数に設定すると共に鉛蓄電池間の充電電圧値ばらつきを、±０．１Vの公差に収まるように各可変抵抗器を調整した。
上記トリクル充電は、鉛蓄電池を６５℃に設定した恒温槽内に設置して実施した。これは、常温（２５℃）で実施するときの１６倍の加速寿命試験になることが知られており、２３日間試験を継続すると、常温（２５℃）で実施した場合に換算して約１年間のトリクル充電を実施したことに相当する。
【００１１】
＜実施例２＞
実施例１において、鉛蓄電池間の充電電圧値ばらつきを、±０．０１Vの公差に収まるように各可変抵抗器を調整した。
【００１２】
＜実施例３＞
実施例１において、鉛蓄電池間の充電電圧値ばらつきを、±０．２Vの公差に収まるように各可変抵抗器を調整した。
【００１３】
＜比較例１＞
実施例１と同様に、鉛蓄電池６個を直列接続しトリクル充電を実施した。但し、本例では、定格１０時間率容量値をＣＡｈ（１０ＨＲ）とした場合、トリクル充電中の充電最大電流値を０．２ＣＡとし、０．００１ＣＡを下回らないように全体の充電電圧を変化させて調整した。
【００１４】
＜比較例２＞
実施例１と同様に、鉛蓄電池６個を直列接続しトリクル充電を実施した。但し、本例では、トリクル充電中の全体の充電電圧値を２．２３Ｖ×セル数に、初期設定のみ行い、充電中は放置した。
【００１５】
＜評価結果＞
評価は、実施例１〜３、比較例１〜２の鉛蓄電池を、２３日毎に恒温槽内から出して、常温（２５℃）で電池容量を測定して実施した。
電池容量の測定は、定格５時間率容量の測定に用いられる０．１７ＣＡで放電し、放電終止電圧を、１．７５Ｖとした。
この電池容量の測定において、放電持続時間が４時間未満となった時点で、寿命とした。
＜評価結果＞
実施例１の鉛蓄電池は、常温（２５℃）換算で、８年相当の寿命となった。
実施例２の鉛蓄電池は、常温（２５℃）換算で、１２年相当の寿命となった。
実施例３の鉛蓄電池は、常温（２５℃）換算で、４年相当の寿命となった。
比較例１の鉛蓄電池は、常温（２５℃）換算で、３年相当の寿命となった。
比較例２の鉛蓄電池は、常温（２５℃）換算で、１．５年相当の寿命となった。
評価後、比較例１〜２の蓄電池の充電電圧を測定した結果、比較例１では±０．２５Ｖ以上のばらつきがあり、比較例２では±０．３Ｖ以上のばらつきがあった。そのため、過充電のため劣化が起こり寿命の短くなった蓄電池や充電不足の蓄電池が発生して、蓄電池全体としての定格容量が不足してトリクル寿命が短くなったと考えられる。
実施例と比較例の評価結果から、個々の鉛蓄電池に可変抵抗器を設置し、可変抵抗器を調整してトリクル充電中の鉛蓄電池間の充電電圧値ばらつきを小さくすると、電池を長寿命化することができた。
【図１】
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【図２】
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