(57)【要約】【課題】コストの増大を抑えつつ、蓄電池の適切な充電を実現できる充電方法及び充電装置を提供する。【解決手段】充電装置３による充電方法では、鉛蓄電池５の最終段の充電電圧が、当該最終段よりも前段のいずれかの充電時間と鉛蓄電池の基本充電電圧とに基づいて設定された充電終了電圧Ｖｆｉｎに到達したときに、鉛蓄電池５の充電を終了する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多段定電流方式により鉛蓄電池に充電を行う充電方法であって、
前記鉛蓄電池の最終段の充電電圧が、当該最終段よりも前段のいずれかの充電時間と予め定めた鉛蓄電池の基本充電電圧とに基づいて設定された充電終了電圧に到達したときに、前記鉛蓄電池の充電を終了することを特徴とする充電方法。
【請求項２】
前記充電終了電圧は、前記充電時間に予め設定された所定値を乗算して電圧に換算した値に、前記基本充電電圧を加算した値であることを特徴とする請求項１記載の充電方法。
【請求項３】
前記充電時間は、充電電流値が最も小さい段の充電時間である請求項１又は２記載の充電方法。
【請求項４】
前記充電時間は、前記最終段の一段前の充電時間である請求項１又は２記載の充電方法。
【請求項５】
前記充電終了電圧は、前記鉛蓄電池の温度に基づいて求められる温度補正電圧が加味されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の充電方法。
【請求項６】
多段定電流方式により鉛蓄電池に充電を行う充電装置であって、
前記多段定電流方式における各段の充電時間を計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測される最終段よりも前段のいずれかの前記充電時間と、予め定めた鉛蓄電池の基本充電電圧とに基づいて、前記鉛蓄電池の前記最終段の充電終了電圧を算出する算出手段と、
前記鉛蓄電池の充電を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記最終段の充電電圧が前記算出手段により算出された前記充電終了電圧に到達したときに、前記鉛蓄電池の充電を終了することを特徴とする充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多段定電流方式による鉛蓄電池の充電方法及び充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、多段定電流方式による鉛蓄電池の充電方法が知られている。多段定電流方式の充電方法では、各段において予め設定された一定の充電電流にて充電して、所定の充電電圧に達した場合に次の段に移行し、最終段において予め設定された所定の充電電圧に達した場合に充電を終了する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２９７３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、鉛蓄電池では、過充電となると水素ガスや酸素ガスが発生し、電解液が減少する液枯れが生じて電池寿命に影響が及ぶ虞がある。一方、鉛蓄電池の充電量が不足した状態で使用を続けると、活物質（硫酸鉛：ＰｂＳＯ４）が不活性化し蓄電量が低下するといったサルフェーションの問題が生じ得る。このような問題を解決するために、鉛蓄電池の放電量を計測して記憶し、この放電量を充電装置に通信手段にて送信して、放電量に応じて充電を行う方法が提案されている。また、鉛蓄電池の残容量（充電状態、ＳＯＣ：state of charge）を推定し、放電量（空き容量）に対して一定の係数を乗じた充電量を充電する方法も提案されている。
【０００５】
しかしながら、上述の充電方法では、放電量を記憶すると共に放電量を充電装置に送信する通信手段が必要であり、構成の複雑化が避けられない。また、鉛蓄電池の充電状態の推定精度によっては、依然として過充電や充電不足の問題が生じ得る。また、いずれの方法においても、最適な充電の実現には充電電流及び充電電圧を高精度に計測する必要があり、高精度の電圧計、電流計が必要となるためコストが増大するといった問題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、コストの増大を抑えつつ、鉛蓄電池の適切な充電を実現できる充電方法及び充電装置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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る充電方法は、多段定電流方式により鉛蓄電池に充電を行う充電方法であって、鉛蓄電池の最終段の充電電圧が、当該最終段よりも前段のいずれかの充電時間と予め定めた鉛蓄電池の基本充電電圧とに基づいて設定された充電終了電圧に到達したときに、鉛蓄電池の充電を終了することを特徴とする。
【０００８】
この充電方法では、最終段における充電終了電圧を、最終段よりも前段のいずれかの充電時間と基本充電電圧とに基づいて設定し、最終段の充電電圧がこの充電終了電圧に到達したときに充電を終了する。このように、充電時間と基本充電電圧とに基づいて最終段における充電終了電圧を設定することにより、最適な充電量を鉛蓄電池に与えることができる。したがって、放電量を精度よく測定するため、あるいは残容量を精度よく推定するために必要な、高精度の電圧計や電流計を必要としないので、コストの増大を抑えつつ、鉛蓄電池の適切な充電を実現できる。
【０００９】
充電終了電圧は、充電時間に予め設定された所定値を乗算して電圧に換算した値に、基本充電電圧を加算した値である。このように、充電時間を所定値により補正して基本充電電圧に加算することにより、充電終了電圧を好適に求めることができる。
【００１０】
充電時間は、充電電流値が最も小さい段の充電時間とすることができる。或いは、充電時間は、最終段の一段前の充電時間とすることができる。これにより、より精度よく充電終了電圧を設定することができる。
【００１１】
充電終了電圧は、鉛蓄電池の温度に基づいて求められる温度補正電圧が加味されていることが好ましい。このように、鉛蓄電池の温度に基づいて充電終了電圧が設定されることにより、環境（状態、負荷）に応じた最適な充電が可能となる。
【００１２】
本発明に係る充電装置は、多段定電流方式により鉛蓄電池に充電を行う充電装置であって、多段定電流方式における各段の充電時間を計測する計測手段と、計測手段によって計測される最終段よりも前段のいずれかの充電時間と、予め定めた鉛蓄電池の基本充電電圧とに基づいて、鉛蓄電池の最終段の充電終了電圧を算出する算出手段と、鉛蓄電池の充電を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、最終段の充電電圧が算出手段により算出された充電終了電圧に到達したときに、鉛蓄電池の充電を終了することを特徴とする。
【００１３】
この充電装置では、計測手段によって各段の充電時間を計測し、計測した最終段よりも前段のいずれかの充電時間と基本充電電圧とに基づいて最終段における充電終了電圧を算出手段が算出する。そして、制御手段は、最終段の充電電圧が充電終了電圧に到達したときに、鉛蓄電池の充電を終了する。このように、充電時間と基本充電電圧とに基づいて最終段における充電終了電圧を設定することにより、最適な充電量を鉛蓄電池に与えることができる。したがって、放電量を精度よく測定するため、あるいは残容量を精度よく推定するために必要な、高精度の電圧計や電流計を必要としないので、コストの増大を抑えつつ、鉛蓄電池の適切な充電を実現できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、コストの増大を抑えつつ、鉛蓄電池の適切な充電を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】多段定電流方式の充電方法を説明するための図である。
【図２】一実施形態に係る充電装置を含む充電システムを示す図である。
【図３】充電条件を示す表である。
【図４】充電装置における充電方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１７】
最初に、多段定電流方式の一般的な充電方法について説明する。図１は、多段定電流方式の充電方法を説明するための図である。図１では、４段の充電について説明する。図１に示すように、多段定電流方式による充電は、例えば以下の条件で実施される。
１段目：０．５ＣＡの電流で充電開始  充電電圧が２．４Ｖに到達したら次の段に移行
２段目：０．３ＣＡの電流で充電  充電電圧が２．４Ｖに到達したら次の段に移行
３段目：０．２ＣＡの電流で充電  充電電圧が２．４Ｖに到達したら次の段に移行
４段目：０．１ＣＡの電流で充電  充電電圧が２．５Ｖに到達したら充電を終了
このように、多段定電流方式の充電方法では、各段において予め設定された一定の充電電流にて充電して所定の充電電圧（例えば２．４Ｖ）に達した場合、次の段に移行し、最終段において予め設定された所定の充電電圧（例えば２．５Ｖ）に達した場合に充電を終了する。
【００１８】
続いて、本実施形態の充電装置による鉛蓄電池の充電方法について説明する。図２は、一実施形態に係る充電装置を含む充電システムを示す図である。図２に示す充電システム１は、充電装置３と、鉛蓄電池５とを含んでいる。充電装置３は、多段定電流方式により鉛蓄電池５を充電する装置である。充電装置３は、充電時間計測部（計測手段）３０と、終了電圧算出部（算出手段）３２と、充電制御部（制御手段）３４を備えている。本実施形態では、図３に示すように、充電装置３において５段で充電を行う方法を一例に説明する。
【００１９】
充電時間計測部３０は、各段の充電時間を計測する部分である。充電時間計測部３０は、各段における充電時間を計測し、計測した充電時間とそのときの充電電流値とを対応付けた充電時間情報を終了電圧算出部３２に出力する。
【００２０】
終了電圧算出部３２は、最終段における鉛蓄電池５の充電終了のときの充電終了電圧を算出して設定する部分である。終了電圧算出部３２は、最終段よりも前段のいずれかの充電時間と、鉛蓄電池５の基本充電電圧とに基づいて、充電終了電圧を算出する。終了電圧算出部３２は、最終段よりも前段において充電電流が最も小さい段の充電時間と基本充電電圧とに基づいて充電終了電圧を算出する。本実施形態では、図３に示すように、最終段の一段前の段である４段目の充電時間と基本充電電圧とに基づいて充電終了電圧を算出する。
【００２１】
ここで、基本充電電圧は、鉛蓄電池５に対して充電前に予め設定されている値である。この値は、例えば温度２５℃の環境下において、鉛蓄電池５の充電が１０２％の状態のときに出現率が最も高い電圧であり、例えばＶ０＝２．４５［Ｖ］である。この基本充電電圧は、鉛蓄電池５の特性（種類）や環境（状態、負荷）などを基にして適宜設定されるものである。
【００２２】
終了電圧算出部３２は、下記の式（１）に基づいて充電終了電圧を算出する。
Ｖｆｉｎ［Ｖ］＝Ｔ［ｓｅｃ］×Ｋ＋Ｖ０［Ｖ］  …（１）
上記式（１）において、Ｖｆｉｎ：充電終了電圧、Ｔ：最も充電電流値の小さい段の充電時間、Ｋ：補正項、Ｖ０：基本充電電圧である。ここで、補正項Ｋは、例えばＫ＝６×１０−５である。この補正項Ｋは、鉛蓄電池５について例えば実験などによって求められ、充電前に予め設定されている値であり、鉛蓄電池５の特性や環境に応じて適宜設定されるものである。充電終了電圧Ｖｆｉｎは、充電時間Ｔに予め設定された所定値である補正項Ｋを乗算して電圧に換算した値に、基本充電電圧Ｖ０を加算した値である。
【００２３】
終了電圧算出部３２は、充電時間計測部３０から出力された充電時間情報を受けとると、充電時間情報に含まれる充電電流値の中で電流値が最も小さい段の充電時間を選択し、この充電時間Ｔに基づいて、上記式（１）により充電終了電圧Ｖｆｉｎを算出する。終了電圧算出部３２は、算出した充電終了電圧Ｖｆｉｎを示す充電情報を充電制御部３４に出力する。
【００２４】
充電制御部３４は、鉛蓄電池５の充電を制御する部分である。充電制御部３４は、設定された充電電流及び充電終了電圧（例えば２．４Ｖ）に応じて、鉛蓄電池５を充電する。また、充電制御部３４は、終了電圧算出部３２から出力された充電情報を受け取り、最終段（５段目）の充電電圧が充電情報の示す充電終了電圧Ｖｆｉｎに到達したときに鉛蓄電池５の充電を終了する。具体的には、充電制御部３４は、図３に示すように、以下の条件にて充電を実施する。
１段目：０．５ＣＡの電流で充電開始  充電電圧が２．４Ｖに到達したら次の段に移行
２段目：０．３ＣＡの電流で充電  充電電圧が２．４Ｖに到達したら次の段に移行
３段目：０．２ＣＡの電流で充電  充電電圧が２．４Ｖに到達したら次の段に移行
４段目：０．１ＣＡの電流で充電  充電電圧が２．５Ｖに到達したら次の段に移行
５段目：０．０３ＣＡの電流で充電  充電電圧がＶｆｉｎに到達したら充電を終了
【００２５】
続いて、充電装置３における鉛蓄電池５の充電方法について、図４を参照しながら説明する。図４は、充電装置における充電方法を示すフローチャートである。
【００２６】
図４に示すように、まず、充電装置３において鉛蓄電池５に充電が開始される（ステップＳ０１）。このとき、各段の充電時間が充電時間計測部３０により計測され（ステップＳ０２）、充電電圧が所定値（２．４Ｖ）に到達すると次の段に移行される。そして、この制御が充電装置３において各段（１〜４段）で実施される（ステップＳ０３）。
【００２７】
続いて、充電が最終段（５段目）に移行されると（ステップＳ０４）、終了電圧算出部３２では、充電時間計測部３０によって計測された各段の充電時間のうち充電電流値が最も小さい段（４段目）の充電時間に基づいて、式（１）により最終段における充電終了電圧Ｖｆｉｎが算出される（ステップＳ０５）。そして、最終段の充電電圧が充電終了電圧Ｖｆｉｎに到達したか否かが充電制御部３４により判断される（ステップＳ０６）。充電電圧が充電終了電圧Ｖｆｉｎに到達したと判断された場合には、充電制御部３４により鉛蓄電池５への充電が終了される（ステップＳ０７）。一方、充電電圧が充電終了電圧Ｖｆｉｎに到達したと判断されない場合には、ステップＳ０５及びステップＳ０７の処理が繰り返される。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態では、最終段の充電終了電圧Ｖｆｉｎを、この最終段よりも前の段のうち最も電流値が小さい段の充電電流の充電時間Ｔと、鉛蓄電池５の基本充電電圧Ｖ０とに基づいて設定し、最終段における充電電圧が充電終了電圧Ｖｆｉｎに到達したときに鉛蓄電池５の充電を終了する。このように、充電時間Ｔと基本充電電圧Ｖ０とに基づいて最終段における充電終了電圧Ｖｆｉｎを設定することにより、最適な充電量を鉛蓄電池５に与えることができる。したがって、放電量を精度よく測定するため、あるいは残容量を精度よく推定するために必要な、高精度の電圧計や電流計を必要としないので、コストの増大を抑えつつ、鉛蓄電池５の適切な充電を実現できる。
【００２９】
また、本実施形態では、最も充電電流値の小さい段の充電時間Ｔを用いて充電終了電圧Ｖｆｉｎを算出している。このように、最も充電電流が小さい段の充電時間Ｔを用いることにより、より精度よく充電終了電圧Ｖｆｉｎを算出することができる。その結果、鉛蓄電池５の充電をより適切に実施できる。
【００３０】
そして、本実施形態では、充電終了電圧Ｖｆｉｎは、充電時間Ｔに予め設定された所定値である補正項Ｋを乗算して電圧に換算した値に、基本充電電圧Ｖ０を加算した値で算出される。これにより、より精度よく鉛蓄電池５の充電を実施できる。
【００３１】
なお、本実施形態では、最終段の一段前である４段目の充電電流値が最も小さくなっている例として説明している。つまり、４段目が最終段の一段前の段であり、かつ最も充電電流値の段となっている。
【００３２】
これに対して、例えば、充電装置３において５段で充電を行う方法において、３段目の充電電流値が最も小さくなっている場合には、３段目の充電時間に基づいて、式（１）により最終段における充電終了電圧Ｖｆｉｎを算出する構成としてもよい。このように、充電電流値が最も小さくなっている段の充電時間Ｔに基づいて算出することにより、精度よく充電終了電圧を設定することができる。
【００３３】
一方、例えば、充電装置３において５段で充電を行う方法において、３段目の充電電流値が最も小さくなっている場合であっても、最終段の一段前の段（４段目）の充電時間に基づいて、式（１）により最終段における充電終了電圧Ｖｆｉｎを算出する構成としてもよい。このように、最終段の一段前の充電時間Ｔに基づいて算出することにより、充電時間計測部３０は、最終段の一段前の充電時間Ｔを計測するだけでよく、制御を簡略化することができる。
【００３４】
また、例えば、充電装置３において５段で充電を行う方法において、３段目の充電電流値が最も小さくなっている場合に、最も充電電流値が小さくなっている３段目の充電電流時間と最終段の一段前の段（４段目）の充電時間とを足し合わせたものに基づいて、最終段における充電終了電圧Ｖｆｉｎを算出する構成としてもよい。
【００３５】
その他、最も充電電流値が小さくなっている段の充電時間と、その一段前又は一段後の段の充電時間を足し合わせたものに基づいたり、最終段の一段前の段と二段前の段の充電時間を足し合わせたものに基づいて、充電終了電圧Ｖｆｉｎを算出する構成としてもよい。
【００３６】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態に加えて、充電終了電圧Ｖｆｉｎは、以下のように算出されてもよい。終了電圧算出部３２は、以下の式（２）により充電終了電圧Ｖｆｉｎを算出する。
Ｖｆｉｎ＝Ｔ×Ｋ＋Ｖ０＋Ｖｔｅｍｐ  …（２）
上記式（２）において、Ｖｔｅｍｐ：温度補正電圧である。この温度補正電圧Ｖｔｅｍｐは、以下の式（３）により算出する。
Ｖｔｅｍｐ＝ｋ×［（鉛蓄電池温度℃）−２５℃］  …（３）
上記式（３）において、ｋ：補正項であり、例えばｋ＝−０．３３である。鉛蓄電池５の温度は、温度センサなどにより検出する。このように、他の形態では、充電終了電圧Ｖｆｉｎは、鉛蓄電池５の温度に基づいて求められる温度補正電圧Ｖｔｅｍｐが加味されている。これにより、鉛蓄電池５の温度に応じた適切な充電が実現できる。
【００３７】
また、上記実施形態では、多段定電流方式の充電方法として５段での充電を一例に説明したが、電の段数は鉛蓄電池５の特性等に応じて適宜設定されればよい。
【符号の説明】
【００３８】
３…充電装置、５…鉛蓄電池、３０…充電時間計測部（計測手段）、３２…終了電圧算出部（算出手段）、３４…充電制御部（制御手段）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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