JP2005045950A - 充電装置、無停電電源装置およびバッテリの劣化判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 バッテリを放電させることなくバッテリの劣化を判定すること。
【解決手段】 バッテリ１４を定電流充電した後、所定の時間だけ待つ。そして、その所定の待ち時間の経過時のバッテリ１４の蓄電電圧に基づいて、劣化判定部７６は、バッテリ１４の劣化を判定する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、バッテリを充電する充電装置、無停電電源装置およびバッテリの劣化判定方法に関する。

特許文献１には、無停電電源装置が開示されている。この従来の無停電電源装置は、バッテリと、電圧監視部と、制御部と、を有する。そして、この従来の無停電電源装置では、無停電電源装置に負荷装置を付加した状態でバッテリの放電時のバッテリ電圧を連続測定し、制御部が放電カーブをもとにバッテリの劣化を判断している。

特開平６−９８４７１号公報（発明の実施の形態、図６、図７、図８）

従来の無停電電源装置は、以上のように、バッテリ電圧の放電カーブと、バッテリの劣化状態との間に一定の相関関係を認め、バッテリの放電カーブを測定し、この測定した放電カーブと劣化したバッテリの放電カーブとを比較することで、バッテリの劣化状態を判定している。

しかしながら、従来の無停電電源装置では、バッテリを放電させないと、劣化を判定することができない。また、従来の無停電電源装置では、そのバッテリ劣化判定時のバッテリ放電のために、一定の放電特性を有する負荷が必要となってしまう。

なお、無停電電源装置以外に用いられるバッテリであっても、そのバッテリの劣化を判定するためには、バッテリを放電している。また、そのバッテリ劣化判定用のバッテリ放電のために、測定する放電特性に応じた負荷が必要となってしまう。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、バッテリを放電させることなくバッテリの劣化判定を行うことができる充電装置、無停電電源装置およびバッテリの劣化判定方法を得ることを目的とする。

本発明に係る充電装置は、バッテリを充電する充電装置であって、バッテリの蓄電電圧を検出する検出器と、バッテリを定電流充電する定電流充電手段と、バッテリを定電圧充電する定電圧充電手段と、バッテリの蓄電電圧に基づいてバッテリの劣化を判定する劣化判定手段と、定電流充電手段によりバッテリを定電流充電させその後所定の待ち時間が経過したときに、劣化判定手段によりバッテリの劣化判定を行わせ、さらに、定電圧充電手段によりバッテリを定電圧充電させる制御手段と、を有するものである。

この構成を採用すれば、バッテリを定電流充電してから定電圧充電するまでの間に所定の待ち時間を設け、その所定の待ち時間が経過した後のバッテリの蓄電電圧に基づいて、バッテリの劣化判定を行う。したがって、バッテリを放電させることなくバッテリの劣化判定を行うことができる。

本発明に係る無停電電源装置は、第一の電圧が印加される入力端子と、第一の電圧を第二の電圧へ変換する第一の変換回路と、第二の電圧を第三の電圧へ変換する第二の変換回路と、第三の電圧を出力する出力端子と、バッテリと、バッテリの蓄電電圧を検出する検出器と、第二の電圧から定電流充電用の充電電圧を生成する定電流充電手段と、第二の電圧から定電圧充電用の充電電圧を生成する定電圧充電手段と、バッテリの蓄電電圧に基づいてバッテリの劣化を判定する劣化判定手段と、定電流充電手段により所定の充電電圧でバッテリを定電流充電させその後所定の待ち時間が経過した後に、劣化判定手段によりバッテリの劣化判定を行わせ、さらに、定電圧充電用の充電電圧でバッテリを充電する制御手段と、を有するものである。

この構成を採用すれば、バッテリを定電流充電してから定電圧充電するまでの間に所定の待ち時間を設け、その所定の待ち時間が経過した後のバッテリの蓄電電圧に基づいて、バッテリの劣化判定を行う。したがって、バッテリを放電させることなくバッテリの劣化判定を行うことができる。

本発明に係る無停電電源装置は、上述した発明の構成に加えて、劣化判定手段が、所定の待ち時間が経過した後のバッテリの開放電圧が、劣化済みバッテリを定電流充電により所定の充電電圧まで充電した後に所定の待ち時間が経過したときのその劣化済みバッテリの開放電圧以下である場合には、バッテリが劣化していると判定するものである。

この構成を採用すれば、実際に劣化させたバッテリの開放電圧に基づく判定電圧を閾値電圧に使用しているので、バッテリの劣化を正確に判定することができる。

本発明に係る無停電電源装置は、上述した発明のそれぞれの構成に加えて、制御手段が、周期的に充電を行うものである。

この構成を採用すれば、制御手段は周期的に充電を行うので、装置の連続運転時にバッテリの経時劣化を、劣化時に自動的に検出することができる。

本発明に係るバッテリの劣化判定方法は、バッテリを定電流充電するステップと、定電流充電の完了後に所定の時間だけ待つステップと、待ち時間の経過後のバッテリの蓄電電圧と所定の基準電圧とを比較して、バッテリが劣化しているか否かを判定するステップと、を有するものである。

この方法を採用すれば、バッテリを定電流充電し且つ所定の待ち時間が経過した後のバッテリの蓄電電圧に基づいて、バッテリの劣化判定を行う。したがって、バッテリを放電させることなくバッテリの劣化判定を行うことができる。

本発明では、バッテリを放電させることなくバッテリの劣化を判定することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態に係る充電装置、無停電電源装置およびバッテリの劣化判定方法を、図面に基づいて説明する。なお、充電装置は、無停電電源装置の一部として説明する。また、バッテリの劣化判定方法は、無停電電源装置の動作の一部として説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る無停電電源装置１を示すブロック図である。

この実施の形態に係る無停電電源装置１は、一対の入力端子２，３を有する。一対の入力端子２，３には、商用交流電源などの交流電源装置４が接続されている。商用交流電源は、たとえば５０Ｈｚや６０Ｈｚなどの所定の周波数で振幅が約１４０Ｖの交流電圧を有する交流電力を出力する。一対の入力端子２，３には、この交流電圧を有する交流電力が、第一の電圧としての入力電圧として供給される。

一対の入力端子２，３は、第一の変換回路としてのレクチュファイヤ回路８に接続されている。レクチュファイヤ回路８は、図示外のトランジスタを有し、交流電圧を直流電圧に変換する。レクチュファイヤ回路８は、一対のレール配線９，１０に接続されている。一対のレール配線９，１０の間には、レールコンデンサ１１が接続されている。

一対のレール配線９，１０は、第二の変換回路としてのインバータ回路１２に接続されている。インバータ回路１２は、図示外のトランジスタを有し、直流電圧を交流電圧に変換する。インバータ回路１２は、一対の出力端子５，６に接続されている。一対の出力端子５，６には、コンピュータなどの負荷機器７が接続されている。

また、一対のレール配線９，１０は、定電流充電手段および定電圧充電手段としての充電回路１３に接続されている。図２は、図１中の充電制御部３２、充電回路１３およびその周辺部分を示す回路図である。

図２において、充電回路１３は、充電トランス５１と、充電トランジスタ５２と、第一充電ダイオード５３と、充電コンデンサ５４と、第二充電ダイオード５５と、を有する。充電トランス５１の一次側コイルの一端は、一対のレール配線９，１０の中のプラス側のレール配線９に接続されている。一次側コイルの他端は、充電トランジスタ５２のコレクタに接続されている。充電トランジスタ５２のエミッタは、一対のレール配線９，１０の中のマイナス側のレール配線１０に接続されている。第一充電ダイオード５３のカソードは、プラス側のレール配線９に接続されている。第一充電ダイオード５３のアノードは、充電トランジスタ５２のコレクタに接続されている。充電トランス５１の二次側コイルの一端は、第二充電ダイオード５５のアノードに接続されている。充電コンデンサ５４は、第二充電ダイオード５５のカソードと、二次側コイルの他端との間に接続されている。また、この充電コンデンサ５４と並列に、バッテリ１４が接続されている。

さらに、図１に示すように、バッテリ１４は、放電回路１５に接続されている。放電回路１５は、図示外のトランジスタを有する。放電回路１５は、一対のレール配線９，１０に接続されている。

また、この実施の形態に係る無停電電源装置１は、入力電圧検出器２１と、検出器としての蓄電電圧検出器２２と、を有する。入力電圧検出器２１は、他方の入力端子３の電圧レベルを基準として一方の入力端子２の電圧を検出し、その検出電圧の大きさに応じたレベルの電圧を検出入力電圧として出力する。蓄電電圧検出器２２は、バッテリ１４の蓄電電圧を検出し、その検出電圧の大きさに応じたレベルの電圧を検出蓄電電圧として出力する。

これら入力電圧検出器２１および蓄電電圧検出器２２は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ：デジタル信号処理装置）２３に接続されている。ＤＳＰ２３は、マイクロプロセッサの一種であり、デジタル信号処理によって各種の制御信号を生成するものである。

また、ＤＳＰ２３には、ランプ４１と、通信インタフェース部４２とが接続されている。通信インタフェース部４２は、ＤＳＰ２３から入力されるデータを、たとえば、無停電電源装置１で給電している負荷機器７としてのコンピュータなどの所定の送信先へ送信する。

ＤＳＰ２３は、検出入力電圧を周期的にサンプリングして検出入力電圧のデジタル値を生成する第一ＡＤコンバータ２４と、検出蓄電電圧を周期的にサンプリングして検出蓄電電圧のデジタル値を生成する第二ＡＤコンバータ２５と、を有する。

また、このＤＳＰ２３は、レクチュファイヤ制御部３１と、充電制御部３２と、放電制御部３３と、インバータ制御部３４と、モード制御部３５と、タイマ３６と、を有する。レクチュファイヤ制御部３１、充電制御部３２、放電制御部３３、インバータ制御部３４およびモード制御部３５は、ＤＳＰ２３内の図示外のマイクロプロセッサが、図示外のメモリに記憶されている制御プログラムを実行することで実現されている。

レクチュファイヤ制御部３１は、レクチュファイヤ回路８のトランジスタヘ、そのトランジスタをオン状態とオフ状態との間でスイッチング動作させるゲート信号を出力する。

充電制御部３２は、図２に示すように、定電圧目標レジスタ６１と、定電圧減算器６２と、固定誤差電圧レジスタ６３と、セレクタ６４と、指令値演算部６５と、三角波データ発生器６６と、比較器６７と、定電流目標電圧レジスタ７１と、定電流減算器７２と、制御手段としての切替制御部７３と、判定電圧レジスタ７４と、判定電圧減算器７５と、劣化判定手段としての劣化判定部７６と、を有する。

固定誤差電圧レジスタ６３には、定電流充電する際に使用される固定値の誤差電圧が固定誤差電圧として記憶されている。

定電圧目標レジスタ６１には、バッテリ１４を定電圧充電する場合の目標電圧である定電圧充電電圧が記憶されている。定電圧減算器６２は、定電圧目標レジスタ６１に記憶されている定電圧充電電圧から、第二ＡＤコンバータ２５から出力される検出蓄電電圧を減算する。

セレクタ６４は、固定誤差電圧レジスタ６３と、定電圧減算器６２の出力値との中の一方を誤差電圧として選択する。指令値演算部６５は、セレクタ６４により選択された誤差電圧に基づいて、一次ＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ−ｄｕｒａｔｉｏｎ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタ演算処理などによって、バッテリ１４を充電するための指令値を演算する。なお、指令値演算部６５は、誤差電圧が大きいほど小さい値を出力し、誤差電圧が小さいほど大きい値を出力する。

三角波データ発生器６６は、デジタル値を出力する。このデジタル値は、三角波をサンプリングした場合に得られるサンプリング値と同様に、値が時間の経過にしたがって変化するものである。比較器６７は、三角波データ発生器６６からの三角波のデジタル値と、指令値演算部６５からの指令値とを比較する。そして、比較器６７は、指令値よりも三角波のデジタル値が大きい場合には正のパルスを出力する。また、そのパルスのパルス幅は、指令値が小さければ小さいほど、広くなる。

この比較器６７は、充電回路１３の充電トランジスタ５２のゲートに接続されている。充電トランジスタ５２は、この比較器６７からパルスが出力されているときにオン状態となり、比較器６７からパルスが出力されていないときにオフ状態となる。これにより、充電トランジスタ５２は、比較器６７から出力されるゲート信号で、スイッチング動作する。

定電流目標電圧レジスタ７１には、バッテリ１４を定電流充電する場合の目標電圧である定電流充電電圧が記憶されている。この定電流充電電圧は、たとえば２．３５Ｖ／Ｃｅｌ程度の電圧に設定され、定電圧充電電圧（２．３０Ｖ／Ｃｅｌ）よりも高い電圧である。定電流減算器７２は、定電流目標電圧レジスタ７１に記憶されている定電流充電電圧から、第二ＡＤコンバータ２５から出力される検出蓄電電圧を減算する。

切替制御部７３は、モード制御部３５、タイマ３６、定電圧減算器６２、定電流減算器７２に接続されている。そして、これらモード制御部３５、タイマ３６、定電圧減算器６２、定電流減算器７２からの入力に基づいて、セレクタ６４へ選択信号を出力するとともに、劣化判定部７６へ判定指令信号を出力する。

判定電圧レジスタ７４には、バッテリ１４の劣化を判定する際の閾値電圧となる判定電圧が記憶されている。この判定電圧は、定電流目標電圧および定電圧目標電圧よりも低い電圧であり、後述するように実際に劣化させたバッテリ１４の開放電圧に基づく判定電圧を使用している。判定電圧減算器７５は、判定電圧レジスタ７４に記憶されている判定電圧から、第二ＡＤコンバータ２５から出力される検出蓄電電圧を減算する。

劣化判定部７６は、判定電圧減算器７５の演算結果に基づいて、バッテリ１４の劣化状態を判定する。そして、劣化判定部７６は、バッテリ１４が劣化していると判定したら、ランプ４１を点灯させるとともに、通信インタフェース部４２へバッテリ１４劣化を示すデータを出力する。

図１中の放電制御部３３は、放電回路１５のトランジスタヘ、そのトランジスタをオン状態とオフ状態との間でスイッチング動作させるゲート信号を出力する。

インバータ制御部３４は、インバータ回路１２のトランジスタヘ、そのトランジスタをオン状態とオフ状態との間でスイッチング動作させるゲート信号を出力する。また、タイマ３６は、時間を計測する。

モード制御部３５は、レクチュファイヤ制御部３１、充電制御部３２、放電制御部３３およびインバータ制御部３４それぞれへ起動信号および停止信号を出力する。また、モード制御部３５は、ランプ４１の点灯消灯を制御し、通信インタフェース部４２（通信Ｉ／Ｆ部）へ所定のデータを出力する。通信インタフェース部４２は、入力されたデータを、たとえば負荷機器７としてのコンピュータへ送信する。

次に、このモード制御部３５による制御に基づく、無停電電源装置１の動作を説明する。

無停電電源装置１の一対の入力端子２，３には、交流電源装置４が接続される。一対の出力端子５，６には、負荷機器７が接続される。ＤＳＰ２３の中央処理装置が制御プログラムを実行することで、レクチュファイヤ制御部３１、充電制御部３２、放電制御部３３、インバータ制御部３４およびモード制御部３５が実現される。

なお、無停電電源装置１の起動時には、モード制御部３５は、レクチュファイヤ制御部３１、充電制御部３２、放電制御部３３およびインバータ制御部３４へ停止信号を出力する。したがって、レクチュファイヤ制御部３１、充電制御部３２、放電制御部３３およびインバータ制御部３４は、停止している。

モード制御部３５は、まず、放電制御部３３へ起動信号を出力する。これにより、放電制御部３３からのゲート信号に基づき放電回路１５から、バッテリ１４の蓄電電圧に基づく第二の電圧としての放電電圧が出力され、レールコンデンサ１１がこの放電電圧に充電される。その結果、一対のレール配線９，１０の電位差は、この放電電圧になる。

放電制御部３３へ起動信号を出力した後、モード制御部３５は、インバータ制御部３４へ起動信号を出力する。これにより、インバータ制御部３４からのゲート信号に基づきインバータ回路１２から、一対のレール配線９，１０の電位差の電位差に基づく第三の電圧としての交流電圧が、一対の出力端子５，６に印加される。負荷機器７は、この交流電圧を有する交流電力によって動作する。

インバータ制御部３４へ起動信号を出力した後、モード制御部３５は、検出入力電圧に基づいて、一対の入力端子２，３の入力電圧の監視を開始する。入力電圧が正常である場合には、モード制御部３５は、レクチュファイヤ制御部３１へ起動信号を出力する。また、レクチュファイヤ制御部３１へ起動信号を出力した後、モード制御部３５は、放電制御部３３へ停止信号を出力する。これにより、放電制御部３３からのゲート信号の出力が停止し、レールコンデンサ１１の充電電圧は、放電電圧から、レクチュファイヤ回路８からの直流電圧へと変化する。その結果、無停電電源装置１は、バッテリ１４の蓄電電力を交流電力へ変換して負荷機器７へ供給している状態から、交流電源装置４からの交流電力を他の交流電力へ変換して負荷機器７へ供給している状態へ切り替わる。これにより、起動処理が完了する。

このような起動処理の後も、モード制御部３５は、入力電圧を監視しつづける。そして、たとえば停電などによって入力電圧が正常な状態と判断できなくなると、モード制御部３５は、放電制御部３３へ起動信号を出力するとともに、レクチュファイヤ制御部３１へ停止信号を出力する。これにより、無停電電源装置１は、交流電源装置４からの交流電力を負荷機器７へ供給している状態から、バッテリ１４の蓄電電力を負荷機器７へ供給している状態へ切り替わる。

また、入力電圧が正常な状態に戻ると、モード制御部３５は、レクチュファイヤ制御部３１へ起動信号を出力するとともに、放電制御部３３へ停止信号を出力する。これにより、無停電電源装置１は、バッテリ１４の蓄電電力を交流電力へ変換して負荷機器７へ供給している状態から、交流電源装置４からの交流電力を交直、直交変換を経て負荷機器７へ供給している状態へ切り替わる。

以上のモード制御部３５の制御に基づく給電源の切替処理によって、入力電力が異常な状態になったとしても、一対のレール配線９，１０の電位差は所望の電位差に維持されつづけるので、インバータ回路１２は、安定した交流電力を負荷機器７へ供給し続ける。負荷機器７は、このインバータ回路１２から安定した交流電力が供給されつづけるので、動作しつづけることができる。

また、起動処理が完了すると、モード制御部３５は、検出蓄電電圧の監視を開始する。そして、検出蓄電電圧が所定の最低蓄電電圧以下になったら、レクチュファイヤ制御部３１へ起動信号を出力していることを確認してから、充電制御部３２へ起動信号を出力する。この際、放電制御部３３へ起動信号は供給されていない。すなわち、放電回路１５は動作せず、バッテリ１４は無負荷状態となっている。また、モード制御部３５は、起動処理が完了した後、タイマ３６の計測時間に基づいて、たとえば３０日毎などのように周期的に、充電制御部３２へ起動信号を出力する。なお、このタイマ３６の計測時間に基づいて充電制御部３２へ起動信号を出力する周期は、３０日以外の一定の周期であっても、不定期であってもよい。

この充電制御部３２への起動信号は、切替制御部７３に入力される。図３は、図１中の切替制御部７３の充電処理による充電曲線を示す特性図である。図３において、横軸は時間であり、縦軸はバッテリ１４の検出蓄電電圧である。また、実線で示す例１の充電曲線は、劣化していないバッテリ１４の充電曲線であり、破線で示す例２の充電曲線は、劣化しているバッテリ１４の充電曲線である。

切替制御部７３は、充電開始（時刻Ｔ０）とともに、セレクタ６４へ固定誤差電圧レジスタ６３を選択させるための選択信号を出力する。したがって、指令値演算部６５は、固定誤差電圧に基づく指令値を演算し、比較器６７は、三角波のデジタル値と、この指令値とを比較して、充電トランジスタ５２へゲート信号としてのパルスを出力する。充電トランジスタ５２がこのゲート信号でスイッチング動作することで、充電トランス５１の一次側コイルには電圧が発生する。一次側コイルには、それと並列に第一充電ダイオード５３が接続されているので、一次側コイルには、その他端よりも一端の電位が高くなるプラスの電圧（図２において上向きの電圧）のみが発生する。この一次側コイルに励起されたプラスの電圧により、充電トランス５１の二次側コイルにもプラスの電圧が発生する。この二次側コイルに励起されるプラスの電圧は、第二充電ダイオード５５および充電コンデンサ５４により整流されて、バッテリに印加される。この整流された電圧で、バッテリ１４が充電される。

セレクタ６４へ固定誤差電圧レジスタ６３を選択させるための選択信号を出力した後、切替制御部７３は、定電流減算器７２の演算結果を監視する。定電流減算器７２は、定電流充電電圧から検出蓄電電圧を減算する。切替制御部７３は、この定電流減算器７２の演算結果が０以下になったら、セレクタ６４による固定誤差電圧レジスタ６３の選択を終了させる（時刻Ｔ１）。これにより、バッテリ１４は、固定誤差電圧に基づいて一定の電力で、定電流充電電圧まで充電される。つまり、バッテリ１４は、定電流充電電圧まで定電流充電される。

切替制御部７３は、セレクタ６４による固定誤差電圧レジスタ６３の選択を終了させたタイミングからの経過時間をタイマ３６の出力値に基づき監視する。この際、切替制御部７３は、セレクタ６４からの出力を停止させ、充電回路１３の動作を停止させる。つまり、バッテリ１４は、開放状態となる。そして、この時間が、たとえば３分間などの所定の待ち時間を超えると（時刻Ｔ２）、切替制御部７３は、劣化判定部７６へ判定指令信号を出力する。

劣化判定部７６には、劣化判定の基準となる判定電圧から検出蓄電電圧を減算した判定電圧減算器７５の演算結果が入力されている。劣化判定部７６は、判定指令信号が入力されると、そのタイミングにおける判定電圧減算器７５の演算結果に基づいて、バッテリ１４の劣化状態を判定する。

先の待ち時間（時刻Ｔ１〜時刻Ｔ２）の間に、定電流充電によって定電流充電電圧まで充電されたバッテリ１４の蓄電電圧は、低下する。図３の例１の充電曲線と例２の充電曲線とに示すように、バッテリ１４が劣化しているほど、バッテリ１４の蓄電電圧は、この間に大きく低下する。

そして、劣化判定部７６は、判定指令信号が入力されたタイミングでの判定電圧減算器７５の演算結果が０以下である場合には、バッテリ１４が劣化していると判定し、ランプ４１を点灯させるとともに、通信インタフェース部４２へバッテリ１４の劣化を示すデータを出力する。通信インタフェース部４２は、このデータを所定の送信先（たとえば、コンピュータなどの負荷機器７）へ送信する。なお、判定電圧減算器７５の演算結果が０よりも大きい場合には、劣化判定部７６は、ランプ４１を消灯状態に維持する。

したがって、図３の例１の充電曲線に示すように、劣化していないバッテリ１４では、判定指令信号が入力されたタイミングでの判定電圧減算器７５の演算結果が０よりも大きくなるので、ランプ４１は点灯しないとともに、通信インタフェース部４２が劣化を通知するデータを送信しない。

逆に、図３の例２の充電曲線に示すように、劣化しているバッテリ１４では、判定指令信号が入力されたタイミングでの判定電圧減算器７５の演算結果が０以下になるので、ランプ４１が点灯するとともに、通信インタフェース部４２が劣化を通知するデータを送信する。

劣化判定部７６へ判定指令信号を出力した後、切替制御部７３は、セレクタ６４へ定電圧減算器６２の出力値を選択させるための選択信号を出力する。したがって、指令値演算部６５は、その時点毎のバッテリ１４の蓄電電圧に応じた指令値を演算し、比較器６７は、三角波のデジタル値とこの指令値とを比較して、充電トランジスタ５２へゲート信号としてのパルスを出力する。充電トランジスタ５２がこのゲート信号でスイッチング動作することで、充電トランス５１に励起される電圧でバッテリ１４が充電される。

セレクタ６４へ定電圧減算器６２の出力値を選択させるための選択信号を出力した後、切替制御部７３は、定電圧減算器６２の演算結果を監視する。定電圧算器は、定電圧充電電圧から検出蓄電電圧を減算する。切替制御部７３は、この定電圧減算器６２の演算結果が０以下になったら、セレクタ６４による定電圧減算器６２の出力値の選択を終了させる。これにより、バッテリ１４は、定電圧充電電圧に対する検出蓄電電圧の誤差電圧に応じた電力で、定電圧充電電圧まで充電される。つまり、バッテリ１４は、定電圧充電電圧まで定電圧充電される。

以上の充電制御部３２によるバッテリ１４の充電処理によって、バッテリ１４の蓄電電圧は、最低蓄電電圧よりも高い定電圧充電電圧に維持される。したがって、バッテリ１４の蓄電電圧を定電圧充電電圧に維持しつつ、入力電力が異常な状態になったときには、このバッテリ１４に蓄積されている電力を負荷機器７へ供給することができる。

また、充電制御部３２は、定電流充電の後に所定の時間を待って、且つ、定電圧充電を開始する前に、バッテリ１４の開放電圧に基づいてバッテリ１４の劣化状態を判定し、交換が必要なほどに劣化している場合にはランプ４１を点灯するとともに通信インタフェース部４２からこの旨を通知するので、ユーザは、劣化したバッテリ１４を交換することができる。

なお、バッテリ１４の劣化を判定するための閾値として用いる判定電圧は、たとえば、無停電電源装置１で使用するバッテリ１４と同じ規格のバッテリ１４を強制的に劣化させ、この劣化させたバッテリ１４を同様に定電流充電し、さらに、その定電流充電の所定の待ち時間の後の開放電圧を使用すればよい。なお、バッテリ１４を強制的に劣化させるためには、バッテリ１４を繰り返し充放電させればよい。

また、この判定電圧と待ち時間とは、バッテリ１４単体では決まらず、無停電電源装置１の仕様などが変わってくれば異なる値になってくる。すなわち、この判定電圧と待ち時間とは、無停電電源装置１に使用しているバッテリ１４の種類や個数などに応じても異なってくる。したがって、上記実施の形態で定電流充電後の所定の待ち時間を３分としているが、この待ち時間の値は、無停電電源装置１の仕様などに応じて異なる値になる。

以上のように、この実施の形態では、バッテリ１４を定電流充電してから定電圧充電するまでの間に所定の待ち時間を設け、その所定の待ち時間が経過したときのバッテリ１４の蓄電電圧に基づいて、バッテリ１４の劣化判定を行う。したがって、バッテリ１４を放電させることなくバッテリ１４の劣化を判定することができる。

また、このバッテリ１４の劣化判定に使用する判定電圧には、実際に劣化させたバッテリ１４の開放電圧に基づく判定電圧を使用している。したがって、バッテリ１４の劣化を正確に判定することができる。

さらに、この実施の形態では、モード制御部３５からの起動信号が周期的に入力されるので、無停電電源装置１の運転時にバッテリ１４の経時劣化を、劣化時に自動的に検出することができる。

なお、上述の実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。

上述の実施の形態では、判定電圧レジスタ７４に、実際に劣化させたバッテリ１４の開放電圧を記憶させ、判定電圧減算器７５が、判定電圧レジスタ７４に記憶されている判定電圧から検出蓄電電圧を減算し、劣化判定部７６が、判定電圧減算器７５の演算結果が０以下になると、劣化と判定している。この他にもたとえば、判定電圧レジスタ７４に、劣化したバッテリ１４での開放電圧の定電流目標充電に対する差分電圧を記憶させ、判定電圧減算器７５が、この差分電圧から定電流減算器７２の出力値を減算し、劣化判定部７６が、判定電圧減算器７５の演算結果が０以下になると、劣化と判定するようにしてもよい。

なお、このような無停電電源装置などに使用されているバッテリ１４としては、たとえば、陰極吸収式シール型鉛蓄電池、シール鉛蓄電池などがある。また、バッテリにはその他にも、たとえば、ニッカド電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池などがある。

図１は、本発明の実施の形態に係る無停電電源装置を示すブロック図である。 図２は、図１中の充電制御部、充電回路およびその周辺部分を示す回路図である。 図３は、図１中の切替制御部の充電処理による充電曲線を示す特性図である。

符号の説明

１ 無停電電源装置
２ 一方の入力端子（入力端子）
３ 他方の入力端子（入力端子）
５，６ 一対の出力端子（出力端子）
８ レクチュファイヤ回路（第一の変換回路）
１２ インバータ回路（第二の変換回路）
１３ 充電回路（定電流充電手段、定電圧充電手段）
１４ バッテリ
２２ 蓄電電圧検出器（検出器）
３６ タイマ
７３ 切替制御部（制御手段）
７６ 劣化判定部（劣化判定手段）

Claims (5)

1. バッテリを充電する充電装置であって、
   上記バッテリの蓄電電圧を検出する検出器と、
   上記バッテリを定電流充電する定電流充電手段と、
   上記バッテリを定電圧充電する定電圧充電手段と、
   上記バッテリの蓄電電圧に基づいて上記バッテリの劣化を判定する劣化判定手段と、
   上記定電流充電手段により上記バッテリを定電流充電させその後所定の待ち時間が経過したときに、上記劣化判定手段により上記バッテリの劣化判定を行わせ、さらに、上記定電圧充電手段により上記バッテリを定電圧充電させる制御手段と、を有することを特徴とする充電装置。
2. 第一の電圧が印加される入力端子と、
   上記第一の電圧を第二の電圧へ変換する第一の変換回路と、
   上記第二の電圧を第三の電圧へ変換する第二の変換回路と、
   上記第三の電圧を出力する出力端子と、
   バッテリと、
   上記バッテリの蓄電電圧を検出する検出器と、
   上記第二の電圧から定電流充電用の充電電圧を生成する定電流充電手段と、
   上記第二の電圧から定電圧充電用の充電電圧を生成する定電圧充電手段と、
   上記バッテリの蓄電電圧に基づいて上記バッテリの劣化を判定する劣化判定手段と、
   上記定電流充電手段により所定の充電電圧で上記バッテリを定電流充電させその後所定の待ち時間が経過した後に、上記劣化判定手段により上記バッテリの劣化判定を行わせ、さらに、上記定電圧充電用の充電電圧で上記バッテリを充電する制御手段と、を有することを特徴とする無停電電源装置。
3. 前記劣化判定手段は、前記所定の待ち時間が経過した後の前記バッテリの開放電圧が、劣化済みバッテリを定電流充電により前記所定の充電電圧まで充電した後に前記所定の待ち時間が経過したときのその劣化済みバッテリの開放電圧以下である場合には、バッテリが劣化していると判定することを特徴とする請求項２記載の無停電電源装置。
4. 前記制御手段は、周期的に充電を行うことをことを特徴とする請求項２記載の無停電電源装置。
5. バッテリを定電流充電するステップと、
   上記定電流充電の完了後に所定の時間だけ待つステップと、
   上記待ち時間の経過後のバッテリの蓄電電圧と所定の基準電圧とを比較して、バッテリが劣化しているか否かを判定するステップと、を有することを特徴とするバッテリの劣化判定方法。

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