(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軽度のサルフェーション現象を生じている鉛蓄電池を含むサルフェーション現象を生じている鉛蓄電池を検出し、鉛蓄電池の良否を判定する方法において、前記方法は、鉛蓄電池の充電前端子電圧が所定電圧（Ｖ２）に対して高いかどうかを判断する充電前処理工程、前記端子電圧が前記所定電圧（Ｖ２）に到達していないものを除去して、前記端子電圧が、所定電圧（Ｖ２）に到達したと判断された鉛蓄電池を定電流で充電する仮充電工程、前記定電流で充電が開始されてから１０秒間以内に前記鉛蓄電池の端子電圧を測定し、前記端子電圧が所定の電圧範囲（Ｒ１）内に到達するか否かの判断を１回以上行う判断工程、及び前記判断工程で、所定の電圧範囲（Ｒ１）に到達しないものを不良として選別する選別工程、前記選別工程で不良として選別されなかった鉛蓄電池が、定電流・定電圧によって充電される本充電工程を有し、前記本充電工程中の定電流充電は、所定の定電流充電時間内に端子電圧を測定し、前記端子電圧が所定の範囲（Ｒ２）外であるものを除去して、前記端子電圧が所定の範囲（Ｒ２）内であるものについて、仮充電工程で測定された端子電圧と前記定電流充電時の端子電圧との電圧差ΔＶを演算によって求め、この電圧差ΔＶが所定の電圧差範囲（Ｒ３）内に到達していないものを除去して、前記電圧差範囲（Ｒ３）内に到達したものについて、その端子電圧が上限電圧に到達しているか否かを判断する工程を備えるとともに、前記定電流充電で上限電圧に到達したものを本充電工程中の定電圧充電に供する工程を備える。
【請求項２】
請求項１に記載された方法において、前記鉛蓄電池は、単セルを備え、前記仮充電工程における所定の電圧（Ｖ２）が、前記単セルあたり２．６７Ｖ以上３．００Ｖ以下である。
【請求項３】
請求項１に記載された方法において、前記仮充電工程における定電流の大きさが、０．０３ＣＡ以上０．１０ＣＡ以下である。
【請求項４】
軽度のサルフェーション現象を生じている鉛蓄電池を含むサルフェーション現象を生じている鉛蓄電池を検出し、鉛蓄電池の良否を判定する装置において、前記装置は、鉛蓄電池の充電前端子電圧が所定電圧（Ｖ２）に対して高いかどうかを判断する充電前処理手段、前記端子電圧が前記所定電圧（Ｖ２）に到達していないものを除去して、前記端子電圧が、所定電圧（Ｖ２）に到達したと判断された鉛蓄電池を定電流で充電する仮充電手段、前記定電流で充電が開始されてから１０秒間以内に前記鉛蓄電池の端子電圧を測定し、前記端子電圧が所定の電圧範囲（Ｒ１）内に到達するか否かの判断を１回以上行う判断手段、及び前記判断手段で、所定の電圧範囲（Ｒ１）に到達しないものを不良として選別する選別手段、前記選別手段で不良として選別されなかった鉛蓄電池が、定電流・定電圧によって充電される本充電手段を有し、前記本充電手段中の定電流充電は、所定の定電流充電時間内に端子電圧を測定し、前記端子電圧が所定の範囲（Ｒ２）外であるものを除去して、前記端子電圧が所定の範囲（Ｒ２）内であるものについて、仮充電手段で測定された端子電圧と前記定電流充電時の端子電圧との電圧差ΔＶを演算によって求め、この電圧差ΔＶが所定の電圧差範囲（Ｒ３）内に到達していないものを除去して、前記電圧差範囲（Ｒ３）内に到達したものについて、その端子電圧が上限電圧に到達しているか否かを判断する手段を備えるとともに、前記定電流充電で上限電圧に到達したものを本充電手段中の定電圧充電に供する手段を備える。
【請求項５】
請求項４に記載された装置において、前記鉛蓄電池は、単セルを備え、前記仮充電手段における所定の電圧（Ｖ２）が、前記単セルあたり２．６７Ｖ以上３．００Ｖ以下である。
【請求項６】
請求項４に記載された装置において、前記仮充電手段における定電流の大きさが、０．０３ＣＡ以上０．１０ＣＡ以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、鉛蓄電池の良否判定の方法、及び鉛蓄電池の良否判定が行われる装置に関する。また、本願発明は、その方法により、使用可能であると判定された鉛蓄電池を充電する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  鉛蓄電池が劣化すると、次第に使用することができなくなる。この原因として、サルフェーション現象、活物質の劣化、過放電、及び内部短絡等がある。サルフェーション現象とは、極板に導電性の低い硫酸鉛が析出する現象であり、この現象を生じると鉛蓄電池の内部インピーダンスが大きくなり、鉛蓄電池を使用することができなくなる。また、活物質が劣化すると、活物質が電気化学反応に寄与できなくなるため、鉛蓄電池を使用することができなくなる。また、放電が深くなりすぎて過放電が生じると、その後に充電を行っても電圧が十分に回復しなくなるため、鉛蓄電池を使用することができなくなる。また、鉛蓄電池内の極板間に内部短絡を生じると、鉛蓄電池の電圧が低下し、使用することができなくなる。【０００３】  鉛蓄電池が良品であるか、又はこのような原因によって不良品に至っているかを判定することが、しばしば必要とされる。このような判定は、良否判定と呼ばれる。その判定の方法には様々な種類がある。代表例を以下に示す。【０００４】  第一の方法は、鉛蓄電池を高率放電させ、電圧や放電電流が十分な大きさであるかどうかを調べることによって、良否判定をおこなう方法である。従来から、充電前又は充電後に、鉛蓄電池を高率放電させて良否判定をする方法、装置、及び充電器などの開発が進められてきていた。【０００５】  第二の方法は、鉛蓄電池に定電流又は定電圧で充電をおこない、そのときの充電電圧又は充電電流の挙動に基づいて、良否判定をおこなう方法である。この場合における充電電流を流す時間は、一般的には数十分から数時間であり、短い場合には数分である。【０００６】  第三の方法は、電解液の比重等を調べることによって良否を判定する方法である。ただし、この方法は、開放型鉛蓄電池にのみ適用される。なぜなら、密閉型鉛蓄電池では、電池内部の情報である電解液の比重を知ることが出来ないからである。そのため、この第三の方法は、すべての鉛蓄電池には適用することができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  鉛蓄電池は充電された後でなければ放電することができないので、高率放電をさせて良否判定をおこなうためには、すくなくとも充電を十分に行う必要がある。結果として、前述の第一の方法によって即座に良否判定をすることができるのは、判定される鉛蓄電池が偶然にもほぼ満充電の状態であった場合のみであり、それ以外のほとんどの場合には、実際に鉛蓄電池の充電を行った後でなければ判定ができなかった。そのため、前述の第一の方法には、良否判定によって結果を得るまでに相当の長時間を要するという問題があった。【０００８】  次に、前述の第二の方法である鉛蓄電池に定電流又は定電圧で充電（診断充電）をおこない、そのときの充電電圧又は充電電流の挙動に基づいて判定する方法が用いられたとしても、数十分から数時間程度の充電が必要とされる。この時間だけ充電をおこなわなければ、良否判定がなされえない。そのため、即時に、良否判定の結果が必要とされる場合に問題となっていた。しかも、この第二の方法である鉛蓄電池の良否判定方法によって良品であると判定されている鉛蓄電池には、良品と判定された以降の１〜２回程度の充放電であればすることができるものの、その後すぐに充放電できなくなる鉛蓄電池も存在した。つまり、前述の第二の方法による良品であるとの判定は、必ずしも正確ではないという問題があった。【０００９】  本願発明者らが研究をおこなった結果、本願発明者らは、１〜２回程度の充放電であればすることができるものの、その後すぐに充放電できなくなるこのような鉛蓄電池は、共通して、軽度のサルフェーション現象を生じていることを見出した。つまり、第二の方法である良否判定方法では、軽度のサルフェーション現象を生じた鉛蓄電池を検知できていないことを明らかにした。【００１０】  また、本願の発明者らによる研究の結果、従来の良否判定で軽度のサルフェーション現象が生じていることが見過ごされていたのは、鉛蓄電池に充電をおこなう診断充電の時間が長いことが原因であることが明らかとなった。すなわち、軽度のサルフェーション現象を生じた鉛蓄電池を充電した場合、充電電流を流した直後に急に電圧が上昇した後に降下し、その後は、良品の鉛蓄電池と同じ挙動を示す。そのため、数十分から数時間程度の診断充電をおこなってから良否判定をするような従来の方法を用いれば、軽度のサルフェーション現象が見過ごされることになっていたのである。【００１１】  本願発明は、このような知見に基づき、上記の問題を解決するためになされた。すなわち、本願発明は、鉛蓄電池の良否判定をきわめて短時間でおこなえるようにすることを目的とする。そして、本願発明は、軽度のサルフェーション現象を生じている鉛蓄電池をも検出することにより不良品として選別し、正確な良否判定結果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】
【００１２】
本願発明は、軽度のサルフェーション現象を生じている鉛蓄電池を含むサルフェーション現象を生じている鉛蓄電池を検出し、鉛蓄電池の良否を判定する方法において、前記方法は、鉛蓄電池の充電前端子電圧が所定電圧（Ｖ２）に対して高いかどうかを判断する充電前処理工程、前記端子電圧が前記所定電圧（Ｖ２）に到達していないものを除去して、前記端子電圧が、所定電圧（Ｖ２）に到達したと判断された鉛蓄電池を定電流で充電する仮充電工程、前記定電流で充電が開始されてから１０秒間以内に前記鉛蓄電池の端子電圧を測定し、前記端子電圧が所定の電圧範囲（Ｒ１）内に到達するか否かの判断を１回以上行う判断工程、及び前記判断工程で、所定の電圧範囲（Ｒ１）に到達しないものを不良として選別する選別工程、前記選別工程で不良として選別されなかった鉛蓄電池が、定電流・定電圧によって充電される本充電工程を有し、前記本充電工程中の定電流充電は、所定の定電流充電時間内に端子電圧を測定し、前記端子電圧が所定の範囲（Ｒ２）外であるものを除去して、前記端子電圧が所定の範囲（Ｒ２）内であるものについて、仮充電工程で測定された端子電圧と前記定電流充電時の端子電圧との電圧差ΔＶを演算によって求め、この電圧差ΔＶが所定の電圧差範囲（Ｒ３）内に到達していないものを除去して、前記電圧差範囲（Ｒ３）内に到達したものについて、その端子電圧が上限電圧に到達しているか否かを判断する工程を備えるとともに、前記定電流充電で上限電圧に到達したものを本充電工程中の定電圧充電に供する工程を備えることを特徴とする。
また、その鉛蓄電池が単セルを備え、前記仮充電手段における所定の電圧（Ｖ２）が単セルあたり２．６７Ｖ以上３．００Ｖ以下であることを特徴とする。さらに、仮充電工程における定電流の大きさが、０．０３ＣＡ以上０．１０ＣＡ以下であることを特徴とする。
【００１３】  本願発明によれば、鉛蓄電池が定電流で充電され（仮充電工程）、この充電が開始されてからたとえば３秒間程度の短い時間内に、鉛蓄電池の端子電圧が所定の電圧に到達するか否かが判断される。そして、端子電圧が所定の電圧に達した場合には、その鉛蓄電池が不良であるとして選別される。判断して選別するまでに要する時間が、この例でいえば３秒間程度であるので、従来の方法にくらべて、極めて短時間で鉛蓄電池の良否判定をおこなうことが可能となる。【００１４】  本願の請求の範囲に記載されている「所定の電圧」は、鉛蓄電池の単セルあたりに換算された２．６７Ｖ以上３．００Ｖ以下の電圧範囲に含まれるいずれか一つの値である。現在、一般的に普及している自動車用鉛蓄電池は６つの単セルが直列に接続されることにより構成されている（定格電圧：１２Ｖ）。したがって、このような自動車用鉛蓄電池の全体の電圧で換算する場合、「単セルあたり２．６７Ｖ以上３．００Ｖ以下」は、「単セルが直列に接続された鉛蓄電池全体の充電電圧（充電中の端子電圧）が１６Ｖ以上１８Ｖ以下」を意味することになる。【００１５】  そして、本願発明によれば、軽度のサルフェーション現象を生じている鉛蓄電池も、検出され得る。サルフェーション現象を生じている鉛蓄電池に充電電流が流されると、充電電圧（充電中の端子電圧）が急に上昇するが、その後は充電電圧が垂下する。おそらく、充電に伴って硫酸鉛の一部が可溶化して内部インピーダンスが低下するためと思われる。そして、その後の充電電圧は、良品の鉛蓄電池と同様の挙動をとる。そのため、本願発明のように、充電が開始されてから３秒間程度の短時間の間に端子電圧が所定の電圧に到達するか否かが判断されれば、このような電圧挙動が検出される。そして、軽度のサルフェーション現象を生じている鉛蓄電池が検出され、当該鉛蓄電池が不良品であると判定されうる。【００１６】  この場合において、鉛蓄電池の端子電圧は、仮充電工程における充電の開始前又は開始時から測定されてもよいし、充電の開始から時間が経過した後に測定されるようにされてもよい。【００１７】  定電流による充電（仮充電）が開始された後において、鉛蓄電池の端子電圧が測定され、その端子電圧が所定の電圧に到達するか否かが判断されるまでの時間は、１０秒間以下であれば何秒間であっても良い。たとえば、１秒間であっても、本願発明によって鉛蓄電池の判定をすることが可能である。しかし、本願及び本願の基礎出願の出願時の技術水準にある電源（電流を流す装置）の精度等を考慮すれば、その時間は０．５秒以上であることが望ましい。一方、その時間が１０秒間を超えるほどに長くなると、良品であって偶然にも充電状態にある鉛蓄電池までもが、所定の電圧に到達しうる。そうすると、その到達によって、本来的に良品である鉛蓄電池が不良として選別されてしまう。以上により、その時間は１０秒間以下であることが必要とされる。【００１８】  また、本願における鉛蓄電池の定格容量は、次のように定める。すなわち、良否判定の対象となる鉛蓄電池の型式と同じ型式の鉛蓄電池であって良品のものについて、その鉛蓄電池の端子電圧が１．７Ｖ／単セルになるまで放電するのに要する時間が４．７５〜５．２５時間となる放電電流を求め（この放電は、５時間率放電である）、この放電電流の値の大きさを５倍して得られた値を定格容量Ｃ（単位はＡｈ）とする。そして、「定電流の大きさとしての０．１０ＣＡ」とは、この定格容量Ｃの値の大きさに０．１０を乗じて得た数値を電流の大きさとすることを意味する。具体的に説明すると、ＪＩＳ  Ｄ  ５３０１に規定される４６Ｂ２４Ｌ型自動車用鉛蓄電池においては、その定格容量Ｃが３６Ａｈであるので、０．１０ＣＡは、３．６Ａとなる。【００１９】  なお、本願の発明は、次のような構成を採用することもできる。
（１）本願発明の装置においては、本充電手段が定電流で充電している時に鉛蓄電池の端子電圧を測定し、その端子電圧が所定の電圧範囲内であるかどうかを判断する本充電時判断手段を備えさせてもよい。【００２０】  これによれば、本充電がされている時にも鉛蓄電池の端子電圧が所定の電圧範囲内であるかどうかが判断されるので、仮充電手段が充電しているときに見落とされた鉛蓄電池の不良が、本充電時に発見されうる。【００２１】（２）本願発明の装置においては、本充電時判断手段が、複数回又は常時、鉛蓄電池の端子電圧を測定し、測定された端子電圧が時間の経過に伴って所定の電圧範囲内で変化するか否かを判断させるようにしてもよい。【００２２】  これによれば、本充電手段が充電しているときに、鉛蓄電池の端子電圧が時間の経過に伴って所定の電圧範囲内で変化しているかどうかが判断されるので、充電の進行に伴い端子電圧の変化が正常であるかどうかが調べられることになる。そのため、仮充電手段が充電しているときに見落とされた鉛蓄電池の不良が、本充電手段による充電中において、早期かつ確実に発見されうる。なお、鉛蓄電池の端子電圧が時間の経過に伴って所定の電圧範囲内で変化しているかどうかの判断は、端子電圧の変化の仕方を検知することによりおこなわれる。そのため、端子電圧の微分値、異なる時刻に測定された端子電圧の差の値、端子電圧の微分値の微分値（二重微分）、又は端子電圧の差同士のさらに差の値等が検知に用いられる。【００２３】（３）本願発明の方法においては、仮充電工程の充電がされる前に、鉛蓄電池の端子電圧が測定され、測定された端子電圧が第二の所定の電圧に達していない場合に、仮充電工程による充電を実行させない充電制止工程を備えさせるようにしてもよい。また、本願発明の装置においては、仮充電手段が充電する前に、鉛蓄電池の端子電圧を測定し、測定した端子電圧が第二の所定電圧に達していない場合に、仮充電手段による充電を実行させない充電制止手段を備えさせるようにしてもよい。【００２４】  これによれば、鉛蓄電池が良否判定をする装置に確実に接続されていなかった場合、又は正極と負極とを逆に接続していた場合に、鉛蓄電池の電圧を測定できない状態のままで仮充電を実行し、その鉛蓄電池が不良であると判断するような事態が防止されうる。また、正しく接続された鉛蓄電池の電圧が極めて低い場合には、実際に充電を行うまでもなくその鉛蓄電池が不良であると判断されうる。そのため、鉛蓄電池の不良が事前に発見される。【００２５】（４）本願発明の装置においては、本充電手段による充電中に、一旦この充電を中断して、鉛蓄電池を所定抵抗に接続して放電させると共にこの鉛蓄電池の端子電圧と放電電流を測定し、この測定した端子電圧と放電電流が所定範囲内であるかどうかを判断する放電判定手段を備えるようにしてもよい。【００２６】  これによれば、本充電手段が充電しているときに、放電による判定も行わせるようにすることが可能となるので、鉛蓄電池の不良が確実に発見されうる。【００２７】（５）本願発明の方法においては、判断工程、又は本充電時判断工程が端子電圧を所定の電圧範囲内にないと判断した場合に、作業者に告知する工程、他の機器へ通知���る工程、仮充電が自動的に中止される工程が含まれても良い。本願発明の装置においては、判断手段、又は本充電時判断手段が端子電圧を所定の電圧範囲内にないと判断した場合、作業者に告知する手段、他の機器へ通知する手段、仮充電を自動的に中止させる手段が備えられてもよい。【００２８】（６）本願発明の方法においては、判断工程において、所定の電圧よりも小さい別の所定電圧に到達するか否かが判断されるようにしても良い。本願発明の装置においては、判断手段において、所定の電圧よりも小さい別の所定電圧に到達するか否かを判断するようにしても良い。【００２９】  この別の所定電圧を、鉛蓄電池が過放電状態になっている場合、又は鉛蓄電池が内部短絡状態になっている場合に到達しない電圧に設定しておくことにより、鉛蓄電池がこれらの状態に陥っていることが判定されることとなる。そして、このような状態に陥った不良の鉛蓄電池を判定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態を示すものであって、良否を判定する装置の外観を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態を示すものであって、良否を判定する装置の機能を説明するためのブロック図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態を示すものであって、良否を判定する装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の一実施形態を示すものであって、図３における充電前処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の一実施形態を示すものであって、正常な鉛蓄電池の充電時の充電電圧と充電電流の変化を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００３１】
１１は仮充電回路、１２は本充電回路、１２ａは定電流充電回路、１２ｂは定電圧充電回路、１３は切替回路、１４は制御部、１７はタイマ、１８は端子電圧測定回路、１９は電圧比較部、２０は電圧差演算部、２１は電圧差比較部である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】  以下、本発明の最良の実施形態について図１〜図５を参照して説明する。【００３３】  本願発明の方法が実施される装置、又は本願発明の装置の回路構成を、図１の装置の外観図、及び図２の機能ブロック図に基づいて説明する。【００３４】
（１）本願発明の方法が実施される装置の概要
この装置は、図２のように、仮充電回路１１と本充電回路１２を備える。また、本充電回路１２は、定電流充電回路１２ａと定電圧充電回路１２ｂを備える。仮充電回路１１は、最大電圧２０Ｖで０．５Ａの定電流充電を行う充電回路である。定電流充電回路１２ａは、最大電圧１４．５Ｖで３Ａの定電流充電を行う充電回路であり、定電圧充電回路１２ｂは、１４．５Ｖの定電圧充電を行う充電回路である。なお、前記のように、最大電圧が１４．５Ｖとなっているのは、この装置によって良否判定をする対象となる鉛蓄電池が６つの単セルを備えるものであり、その定格電圧が１２Ｖだからである。
【００３５】
これらの仮充電回路１１、定電流充電回路１２ａ、及び定電圧充電回路１２ｂは、それ
ぞれ切替回路１３を介して、図１に示した充電端子１に接続されている。
【００３６】
充電器の制御部１４は、仮充電回路１１、定電流充電回路１２ａ、及び定電圧充電回路１２ｂの充電動作を制御する。さらに、充電器の制御部１４は、切替回路１３を制御することによって、仮充電回路１１、定電流充電回路１２ａ、及び定電圧充電回路１２ｂのいずれかを充電端子１に接続し、又はいずれの回路も接続しないように制御する。
【００３７】  制御部１４には、表示部１５と操作部１６が接続されている。表示部１５は、図１に示した電源ランプ３と充電ランプ５とＮＧランプ６を備える。操作部１６は、図１に示した電源スイッチ２とスタートスイッチ４を備える。また、制御部１４には、タイマ１７が接続されている。タイマ１７は、制御部１４が計時時間を指定して計時開始を指示すると、指定した時間経過時に計時完了を通知する回路である。【００３８】  充電端子１には、端子電圧測定回路１８も接続されている。端子電圧測定回路１８は、充電端子１に接続された鉛蓄電池の端子電圧（この端子電圧は、充電中であれば「充電電圧」とも呼ばれる。）をＡ−Ｄ変換によりディジタル信号に変換する回路である。この端子電圧測定回路１８がディジタル信号に変換した端子電圧Ｖは、電圧比較部１９と電圧差演算部２０に送られる。電圧差演算部２０は、端子電圧測定回路１８から送られて来た端子電圧Ｖを記憶すると共に、この端子電圧Ｖと前回送られて来た端子電圧Ｖとの差を演算して電圧差ΔＶを出力するものであり、この電圧差ΔＶは、電圧差比較部２１に送られる。【００３９】  電圧比較部１９は、端子電圧測定回路１８から送られた端子電圧Ｖが制御部１４によって設定された電圧範囲内かどうかを比較する。電圧差比較部２１は、電圧差演算部２０から送られた電圧差ΔＶが制御部１４によって設定された電圧差範囲内かどうかを比較する。これら電圧比較部１９と電圧差比較部２１の比較結果は、制御部１４に送られるようになっている。制御部１４が設定する電圧範囲や電圧差範囲は、上限値と下限値とからなる。そして、その上限値と下限値は、後述のように、時間の経過にかかわらず一定値とする場合、又は時間の経過に伴って変化する場合がある。ただし、上限値と下限値のいずれか一方を正又は負の無限大とすることによって、実質的に上限値又は下限値のいずれか一方を省略することもできる。【００４０】  なお、図２は、充電器の機能を説明するための機能ブロック図であり、必ずしも実際のハードウエアには対応しない。例えば仮充電回路１１と本充電回路１２と切替回路１３は、一つの充電回路の一部を切り替えたり設定を切り替えたりすることにより構成してもよい。また、例えば制御部１４がマイクロコンピュータによって構成される場合、電圧比較部１９、電圧差演算部２０、及び電圧差比較部２１がそのプログラムの一部として構成されるようにすることができる。さらに、タイマ１７による時間の経過の判断についていえば、インターバル・タイマを用いた割り込みによって計時完了の通知がされるようにしてもよいし、計時のみを行うタイマ回路を制御部１４のプログラムから随時参照するようにしてもよい。【００４１】（２）本願発明の方法が使用される装置の動作
上記構成の充電器を用いて、鉛蓄電池（定格電圧：１２Ｖ）が充電される場合の動作を説明する。この説明は、図３及び図４のフローチャートに基づく。【００４２】（２−１）充電前処理
この実施形態では、後の（２−２）で説明する仮充電を開始する前に充電前処理が行われた。これによって、鉛蓄電池の接続又は鉛蓄電池の重度の不良が確認されるからである。しかし、この（２−１）で説明される充電前処理は、本願発明において必ずしも必要とされるものではない。【００４３】  作業者は、充電クリップのコネクタ部を充電端子１に接続すると共に、クリップ部を鉛蓄電池の正負極端子に取り付け、電源スイッチ２をＯＮにする。これにより、充電器の電源がＯＮとなって制御部１４が動作を開始し、図３のフローチャートの最初のステップ（以下「Ｓ」という）１に示すような充電前処理が実行される。【００４４】  充電前処理においては、図４に示すように、電源ランプ３が点灯し（Ｓ２１）、接続された鉛蓄電池の端子電圧Ｖ（開放電圧）が端子電圧測定回路１８で測定される（Ｓ２２）。そして、端子電圧Ｖが所定電圧Ｖ１以上か否かが電圧比較部１９で判断される（Ｓ２３）。所定電圧Ｖ１に達していなかった場合には、電源ランプ３が消灯し（Ｓ２４）、充電器の電源をＯＦＦにして（Ｓ２５）、全ての処理が終了する。所定電圧Ｖ１は、鉛蓄電池に内部短絡等の多少の異常があったときに得られる端子電圧Ｖよりも十分に低い電圧とする。これによって、端子電圧Ｖが所定電圧Ｖ１に達していないということは、充電クリップによる鉛蓄電池の接続が不完全であること、又は正極と負極とを逆接続したことを意味することになる。そのため、電源ランプ３が消灯した場合には、鉛蓄電池の接続を再度やり直すことが作業者に求められる。それでもなお接続が完全である場合には、充電クリップの断線やその他の原因を調べることが求められる。【００４５】  鉛蓄電池の端子電圧Ｖが所定電圧Ｖ１以上であると電圧比較部１９が判断した場合、充電器は、スタートスイッチ４の操作を受け付け可能にしてＯＮとなるまで待機する（Ｓ２６）。作業者がスタートスイッチ４をＯＮにすると、再度鉛蓄電池の端子電圧Ｖ（開放電圧）を端子電圧測定回路１８で測定する（Ｓ２７）。なお、このＳ２７の端子電圧Ｖの測定は、Ｓ２２による測定結果を流用することもできる。【００４６】  そして、測定した端子電圧Ｖが所定電圧Ｖ２以上であるかどうかを電圧比較部１９で判断し（Ｓ２８）、所定電圧Ｖ２に達していなかった場合には、ＮＧランプ６を点灯すると共に（Ｓ２９）、全ての処理を終了する。所定電圧Ｖ２は、所定電圧Ｖ１よりは遙かに高いが、正常であり回復可能な鉛蓄電池の端子電圧Ｖとしては十分に低すぎる所定の電圧である。従って、鉛蓄電池の端子電圧Ｖが所定電圧Ｖ１以上ではあるが所定電圧Ｖ２には達していないということは、鉛蓄電池が過放電や内部短絡等により回復不可能な不良になっていると考えられるので、作業者は、ＮＧランプ６の点灯により鉛蓄電池が充電を行っても無駄であると知ることができる。従って、充電器は、鉛蓄電池が重度の不良である場合には、充電を開始する前にこの不良を発見することができる。しかし、Ｓ２８の処理で、鉛蓄電池の端子電圧Ｖが所定電圧Ｖ２以上であると判断した場合には、この充電前処理を正常に終了し図３のＳ２以降の充電処理を実行する。【００４７】  なお、充電前処理では、鉛蓄電池の端子電圧Ｖが所定電��Ｖ１以上であったとしても所定電圧Ｖ２よりも僅かに低いだけである場合には、ＮＧランプ６を点灯した状態で図３のＳ２以降の充電処理を実行するようにしてもよい。この場合、作業者は、ＮＧランプ６が点灯したまま充電が開始されることから、充電中に鉛蓄電池が不良と判断される可能性が高いことを事前に知ることができる。【００４８】（２−２）仮充電、判断、および選別
仮充電においては、仮充電回路１１が動作し、切替回路１３が仮充電回路１１に切り替え、充電ランプ５が点灯する。そして、図３に示すように、仮充電が開始する（Ｓ２）。【００４９】  本実施形態で説明される充電器において、仮充電手段によりおこなわれる充電は０．５Ａの定電流充電とした。また、充電電圧は最大で２０Ｖに制限されている。【００５０】  仮充電手段による充電が開始された後、タイマ１７の計時によって１０秒間以内に、鉛蓄電池の端子電圧Ｖが端子電圧測定回路１８で測定された（Ｓ３）。この端子電圧Ｖが電圧範囲Ｒ１内かどうかを電圧比較部１９で判断し（Ｓ４）、電圧範囲Ｒ１内であれば、仮充電手段による充電を開始して１０秒が経過するまでこのＳ３とＳ４の処理を繰り返す（Ｓ５）。ここで、電圧範囲Ｒ１の上限値を単セルあたりに換算した電圧が、請求の範囲に記載された「所定の電圧」に対応する。【００５１】  Ｓ４において端子電圧Ｖが電圧範囲Ｒ１の上限値に到達する場合、鉛蓄電池にサルフェーション現象が生じていると考えられる。サルフェーション現象を生じると、鉛蓄電池の内部インピーダンスが高くなるためである。このような鉛蓄電池が、その後１、２度ならば使用できるものの、その後は速やかに使用できなくなる「不良」の電池であることは、前述したとおりである。【００５２】  一方、Ｓ４において端子電圧Ｖが電圧範囲Ｒ１の下限値に到達しない場合は、過放電、又は内部短絡の発生により、実際に充電を行っても端子電圧Ｖが十分に上昇しないと考えられる。このような鉛蓄電池は「不良」である。【００５３】  以上のように、端子電圧Ｖが電圧範囲Ｒ１の範囲外にある場合は、ＮＧランプ６を点灯させて（Ｓ１６）、充電ランプ５を消灯すると共に全ての処理を終了する。これによりスタートスイッチ４をＯＮにしてから１０秒間以内（すなわち、仮充電による充電の開始から１０秒間以内）という早期に、高い確率で不良の鉛蓄電池を選別することができる。このようにして不良であるとして選別された鉛蓄電池が現実に不良に至っているかどうかは、その鉛蓄電池の解体調査（サルフェーション現象を生じているか否かの調査）、及びその後の充放電挙動の調査によっておこなわれた。その結果、不良であるとして選別された鉛蓄電池は、現実にサルフェーション現象を生じている等により不良であることが明らかとなった。つまり、正確な良否判定の結果が得られていた。【００５４】  また、この１０秒間という時間を５秒間、３秒間、２秒間、および１秒間のように短くして、同様に良否判定をおこなった。このようにしても、１０秒間の場合と同等に、良否の選別をおこなうことが可能であった。そして、不良であるとして選別された鉛蓄電池が現実に不良に至っているかどうかについて、前記の解体調査や充放電挙動の調査をすることによって検証した。その結果、不良であるとして選別された鉛蓄電池は、現実に不良に至っていることがわかった。以上の結果から、１０秒間の時間を短くしても、正確な良否判定の結果を得られることが明らかである。【００５５】  なお、図３のフローチャートでは、上記仮充電中に常時Ｓ３〜Ｓ５による端子電圧Ｖの測定と判断を行うようにしているが、仮充電手段による充電中の一定時間ご���に測定と判断をするようにしてもよいし、予め設定された時間にそれぞれ実行するようにしてもよい。ただし、鉛蓄電池にサルフェーション現象が生じていた場合には、仮充電の開始後の端子電圧Ｖが急に上昇するが、充電に伴って硫酸鉛の一部が可溶化して内部インピーダンスが一時的に低下することにより端子電圧Ｖが電圧範囲Ｒ１内に戻る。そのため、仮充電中に１回だけ端子電圧Ｖの測定と判断を行ったのでは、このサルフェーションによる異常を見逃すおそれがある。そのため、端子電圧Ｖの測定と判断は、複数回又は常時おこなわれることが望ましい。【００５６】（２−３）本充電
上記Ｓ５で１０秒が経過し、選別がなされた後の動作について説明する。【００５７】
本充電回路１２の定電流充電回路１２ａが動作し、切替回路１３がこの定電流充電回路
１２ａに切り替え、本充電の定電流充電が開始する（Ｓ６）。
【００５８】  本実施形態で説明される充電器においては、本充電の定電流充電は、３Ａによる定電流充電であり、タイマ１７の計時により最大６時間行われるものとした。そして、本充電の定電流充電中には、定電流充電の開始から６時間が経過したかどうかが判断され（Ｓ７）、次に鉛蓄電池の端子電圧Ｖが端子電圧測定回路１８で測定され（Ｓ８）、端子電圧Ｖが電圧範囲Ｒ２内かどうかが電圧比較部１９で判断される（Ｓ９）。【００５９】  また、端子電圧Ｖが電圧範囲Ｒ２内であれば、前回Ｓ８で測定した端子電圧Ｖと今回測定した端子電圧Ｖとの差の電圧差ΔＶを電圧差演算部２０で演算すると共に、前回の端子電圧Ｖに代えて今回の端子電圧Ｖを記憶し（Ｓ１０）、この電圧差ΔＶが電圧差範囲Ｒ３内かどうかを電圧差比較部２１で判断する（Ｓ１１）。電圧差ΔＶが電圧差範囲Ｒ３内であれば、端子電圧Ｖが１４．５Ｖ以上になったかどうかを電圧比較部１９で判断し（Ｓ１２）、この端子電圧Ｖが１４．５Ｖ以上となるまでＳ７〜Ｓ１２の処理を繰り返す。なお、この「１４．５Ｖ以上」を単セルあたりに換算すると、「２．４１７Ｖ以上」となる。【００６０】  上記Ｓ１２で本充電の定電流充電を端子電圧Ｖが１４．５Ｖに上昇するまでに制限するのは、本実施形態で用いる鉛蓄電池の端子電圧Ｖがこれ以上に上昇すると急激に過充電となるおそれがあるからである。また、上記Ｓ７で本充電の定電流充電を６時間に制限するのは、充電を開始してから６時間が経過しても、端子電圧Ｖがこの１４．５Ｖに達しないような鉛蓄電池は、微少な内部短絡等が発生しているために回復不能な不良が生じていると判断できるからである。従って、このＳ７の処理で６時間が経過したと判断された場合には、ＮＧランプ６を点灯させて（Ｓ１６）、充電ランプ５を消灯すると共に全ての処理を終了する。【００６１】  上記Ｓ９で端子電圧Ｖが電圧範囲Ｒ２外であると判断された場合にも、ＮＧランプ６を点灯して（Ｓ１６）、充電ランプ５を消灯すると共に全ての処理を終了する。端子電圧Ｖが電圧範囲Ｒ２の上限値を超えるということは、仮充電のときには見逃されたが、サルフェーションや劣化により電池の内部インピーダンスが高くなって端子電圧Ｖが異常に上昇していると考えられる。また、端子電圧Ｖが電圧範囲Ｒ２の下限値に達しないということは、過放電や内部短絡の発生により充電を行っても端子電圧Ｖが十分に上昇しないからであると考えられる。従って、端子電圧Ｖがこの電圧範囲Ｒ２外になるということは、回復不能なほどの不良であるため、ＮＧランプ６を点灯させて作業者に不良を知らせると共に充電を中止する。そして、これにより、本充電の定電流充電を開始してからも、早期に鉛蓄電池の不良を選別することができる可能性が高くなる。なお、この本充電の定電流充電中には、図５に示すように、正常な鉛蓄電池の端子電圧Ｖは、所定電圧Ｖ２以上の電圧から１４．５Ｖまで上昇するので、この電圧範囲Ｒ２は、時間の経過と共に変化させ、特に下限値を時間の経過と共に引き上げるようにすることで、過放電や内部短絡の発生による不良をより確実に選別することができるようになる。【００６２】  上記Ｓ１１で電圧差ΔＶが電圧差範囲Ｒ３外であると判断された場合にも、ＮＧランプ６を点灯させて（Ｓ１６）、充電ランプ５を消灯すると共に全ての処理を終了する。電圧差ΔＶは、前回と今回の端子電圧Ｖの差であるため、この端子電圧Ｖの上昇率を示すことになる。なお、Ｓ１０で最初にこの電圧差ΔＶを演算する場合には、前回測定した端子電圧Ｖが記憶されていないので、Ｓ３で最後に測定した端子電圧Ｖを前回分として流用してもよいし、電圧差範囲Ｒ３内となるようなダミーの端子電圧Ｖを前回分として用意しておいてもよく、初回だけＳ１１の処理を省略してもよい。本充電の定電流充電中の正常な鉛蓄電池の端子電圧Ｖは、図５に示すように、この定電流充電の初期と終期に上昇率が高くなるが、その間は安定してほぼ一定の上昇率となる。従って、この端子電圧Ｖの上昇率を調べることにより、充電が順調に進んでいるかどうかをより的確に判断することができ、これによって鉛蓄電池の不良をさらに早期に発見することができるようになる。即ち、電圧差ΔＶが電圧差範囲Ｒ３の下限値に達しないということは、内部短絡の発生等により充電を行っても端子電圧Ｖの上昇率が十分に高くならなくなっていると考えられ、鉛蓄電池の不良であると判断できる。ただし、この上昇率が異常ではない程度に高くなることは特に支障がないため、通常は電圧差範囲Ｒ３の上限値を正の無限大にして省略することができる。【００６３】  なお、上記電圧差範囲Ｒ３も、本充電の定電流充電の開始からの経過時間等に応じて変化させることができ、これによって例えば充電の初期に十分大きな上昇率が得られていないことを検出して、早期に不良を発見することができる。また、正常な鉛蓄電池であっても、充電の中期には、端子電圧Ｖがほとんど上昇しなかったり、逆に僅かに低下したりする場合もあるので、このような時期の電圧差範囲Ｒ３の下限値を０や負の値に設定して、不良の誤検出を避けるようにすることもできる。【００６４】  なお、図３のフローチャートでは、上記本充電の定電流充電中に常時Ｓ８〜Ｓ１１による端子電圧Ｖの測定等や判断を行うようにしているが、これらは本充電の定電流充電中の一定時間ごとに実行するようにしてもよいし、予め設定された時間にそれぞれ実行するようにしてもよい。また、このフローチャートでは、Ｓ９の端子電圧Ｖが電圧範囲Ｒ２内かどうかの判断を行った場合には、必ずＳ１１の電圧差ΔＶが電圧差範囲Ｒ３内かどうかの判断も行うようにしているが、これらは個別にそれぞれ独立して異なる時期や回数で行うこともできる。特に、電圧差ΔＶは、常時又は端子電圧測定回路１８でのＡ−Ｄ変換のサンプリング周期ごとに算出すると、端子電圧Ｖの微分値を得ることになるが、この微分値には短期の大きな変動が加わることがあるので、このような変動の影響をなくすために、ある程度長い時間間隔で測定した端子電圧Ｖの差を演算するようにした方がよい。【００６５】
上記Ｓ１２で鉛蓄電池の端子電圧が１４．５Ｖ以上になったと判断されると、本充電回
路１２の定電流充電回路１２ａを停止させて、この本充電回路１２の定電圧充電回路１２ｂを動作させると共に切替回路１３をこの定電圧充電回路１２ｂに切り替えて本充電の定電圧充電を開始する（Ｓ１３）。本充電の定電圧充電は、１４．５Ｖによる定電圧充電であり、充電電流は最大で３Ａに制限され、タイマ１７の計時により最大２時間行われる。この本充電の定電圧充電中には、先の本充電の定電流充電の開始から６時間が経過したかどうかと（Ｓ１４）、この本充電の定電圧充電の開始から２時間が経過したかどうかが判断され（Ｓ１５）、いずれか早い方の時間が経過するのを待つ。そして、Ｓ１５で定電圧充電の開始から２時間が経過したと判断された場合には、鉛蓄電池の充電が正常に完了したことになるので、充電ランプ５を消灯すると共に全ての処理を終了する。また、Ｓ１４で定電流充電の開始から６時間が経過したと判断された場合には、定電圧充電による充電が不足している可能性はあるが、トータルの充電時間を制限するために、充電が一応正常に完了したものとして、充電ランプ５を消灯すると共に全ての処理を終了する。なお、Ｓ１４で６時間が経過したと判断されるということは、本充電の定電流充電により端子電圧Ｖが１４．５Ｖに達するまでに４時間以上を要していることになり、鉛蓄電池に軽微な過放電や僅かな微少短絡が発生している可能性があるので、この場合は、鉛蓄電池の軽微な不良があることを作業者に警告したり、この鉛蓄電池を不良として取り扱うこともできる。
【００６６】（２−４）本願発明の実施形態による効果
以上のように、本願発明が実施される上記実施形態の充電器によれば、鉛蓄電池に仮充電がされ、その充電の開始から短い時間の間に電圧挙動の調査がなされる。そのため、サルフェーション現象を生じた鉛蓄電池のような従来は見過ごされた鉛蓄電池が、不良であるとして正確に選別される。併せて、鉛蓄電池が不良であるかどうかが短時間に選別される。以上により、鉛蓄電池が充電により回復するか又は交換を要するのかの判断が、充電前に即時に行うことができる。【００６７】  また、本充電が開始された後も、この鉛蓄電池が不良であるかどうかを随時選別する場合は、比較的早期に鉛蓄電池の不良が発見される。したがって、充電時間の無駄をなくし、迅速に鉛蓄電池の交換等の対応を取ることができる。【００６８】  また、本充電の間に、鉛蓄電池の端子電圧Ｖだけでなく電圧差ΔＶに基づく判断もされることによって、より正確な選別が可能となる。【００６９】  さらに、本願発明の良否判定の方法、及び良否判定装置によれば、鉛蓄電池の端子電圧Ｖを測定するだけで不良を高い確率で発見できるので、面倒で分かり難い設定操作、及び高価な放電回路の設置が不要となる。【００７０】（２−５）上記の実施形態とは異なる構成態様
上記実施形態では、定格電圧が１２Ｖの制御弁式鉛蓄電池に充電を行う充電器について説明されている。しかし、鉛蓄電池の定格電圧や定格容量等は任意のものが使用でき、複数種類の定格電圧の鉛蓄電池の充電を行う充電器にも同様に実施可能である。ただし、定格電圧が異なる場合には、電圧範囲Ｒ１〜電圧差範囲Ｒ３の上限値や下限値等の設定を変更する必要があるので、この定格電圧の設定操作は必要となる。【００７１】  上記実施形態では、本充電の定電流充電の際に電圧差ΔＶを演算して不良の選別を行う場合を示した。しかし、この電圧差ΔＶに加えて、又はこの電圧差ΔＶに代えて、前回と今回の電圧差ΔＶの差（二重微分）を演算して不良の選別を行うこともでき、端子電圧Ｖが時間の経過に伴って所定範囲内の変化をしているかどうかを判断するためのものであれば、端子電圧Ｖにどのような演算を施したものを用いてもよい。【００７２】  上記実施形態では、所定の時間が経過したかどうかを、例えばタイマ１７の計時時間を参照する等して、一連の処理の中で判断する場合を示した。しかし、タイマ１７から計時完了の割り込みを受ける場合には、この割り込みルーチンが適宜処理を行うようになる。【００７３】  Ｓ３とＳ４、Ｓ８とＳ９、及びＳ８とＳ１０とＳ１１の処理も、この割り込みルーチン内で行うようにすることにより、一定時間間隔や予め指定した時刻にこれらをそれぞれ実行することができるようになる。【００７４】  本充電の定電流充電の際にも、端子電圧Ｖを測定したり電圧差ΔＶを演算したりすることにより不良の選別を行うようにした。しかし、これらの双方、又はいずれか一方は省略されうる。【００７５】  上記実施形態で示した具体的な数値は、鉛蓄電池の特性等に応じて任意に変更されうる。例えば、本充電の定電流充電中にＳ１２で端子電圧Ｖと比較する１４．５Ｖ等の電圧値、仮充電の１０秒、本充電のトータル時間である６時間、又は定電圧充電のための２時間等のパラメータも、適宜変更されうる。【００７６】  上記実施形態では、鉛蓄電池を不良として選別した場合に、ＮＧランプ６を点灯して充電を中止した。しかし、この不良を選別した場合の措置は任意である。例えば、ＮＧランプ６以外のランプの点灯、ディスプレイへの文字等による表示、又は音声等による作業者への告知等をすることができる。さらに、この充電器を接続したコンピュータ等に通知するようにすることができる。また、不良を判定した場合には、上記実施形態のように自動的に仮充電を中止するようにしてもよいし、不良の告知により作業者が手動で充電を中止するようにしてもよい。【００７７】  上記実施形態では、鉛蓄電池の端子電圧Ｖ（充電電圧）のみにより不良の選別を行う場合を示した。しかし、この端子電圧Ｖと共に充電電流を検出することによって良否の判定が行われうる。【００７８】  本充電の定電流充電中に充電を一旦中断して放電を行わせ、これによって従来と同様の判定を行うようにすることもできる。この場合には、設定操作が面倒になり放電回路を設けるために充電器も高価になるが、鉛蓄電池の不良を早期に高い確率で選別できるだけでなく、最終的に確実な不良判定もできる。【００７９】  本出願は、２００５年１月１７日出願の日本特許��願（特願２００５−００９５７４）に基づくものであり、それらの内容はここに参照として取り込まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】  以上のように、本願発明は、自動車業界など広く産業界で利用されている鉛蓄電池に関して、その良否を判定する方法又は装置に関する。したがって、この方法又は装置もまた産業上利用することができる。
【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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