JP3896888B2

JP3896888B2 - 充電装置

Info

Publication number: JP3896888B2
Application number: JP2002108456A
Authority: JP
Inventors: 弘之松本; 靖憲河瀬; 博之西野
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-04-10
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2022-04-10
Also published as: JP2003304648A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、充電装置や非常用照明装置に使用するニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池などの二次電池の充電制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より非常灯や誘導灯などのように商用電源が停電したときに二次電池をバックアップ用の電力供給源とする機器の充電方法としては、図７のように初期に１／１０ＣｍＡ〜１／５ＣｍＡ程度の充電電流で充電し、その後に１／５０ＣｍＡ程度の充電電流に下げて補充電を行う方法や、また図８のように初期に１／１０ＣｍＡ〜１／５ＣｍＡ程度の充電電流で充電し、その後に同程度の充電電流で間欠的に補充電を行う方法がある。（ここに、「ＣｍＡ」は電池の公称容量を１時間で割った値（電流値）を意味する。）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図７のような充電方式では絶えず充電電流を流し続けているので、二次電池の温度が高くなったり、電池が過充電状態のままであるので、電池の劣化が加速されるという問題がある。図８のような間欠的に補充電を行う方法では、安全性・信頼性を確保するには、補充電時間や充電休止時間を適切に設定する必要がある。
【０００４】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、電池の寿命を損なうことなく、安全性・信頼性を確保可能な充電装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、図１に示すように、商用電源ＡＣを降圧し直流電源に変換するＡＣ−ＤＣ変換手段１と、ＡＣ−ＤＣ変換手段１の出力により二次電池ＢＴに充電電流を供給する充電手段（抵抗ＲおよびトランジスタＱ１）と、この充電手段を制御する充電制御手段２と、昼間と夜間を判別可能な時計手段を持ち、充電初期には、図２に示すように、所定の充電電流Ｉｃ１で初期充電時間Ｔ１の充電を行い、初期充電時間Ｔ１の終了後に充電電流を略ゼロにする充電停止時間Ｔ２を設け、その後、補充電時間Ｔ３の充電を行い、その後は充電休止時間Ｔ２と補充電時間Ｔ３を交互に繰り返すことで二次電池ＢＴに間欠的に充電を行う充電装置において、昼間と夜間で充電休止時間Ｔ２と補充電時間Ｔ３を変化させ、昼間の方が充電休止時間Ｔ２を短くしたことを特徴とするものである。
【０００６】
請求項２の発明によれば、図４に示すように、商用電源ＡＣを降圧し直流電源に変換するＡＣ−ＤＣ変換手段１と、ＡＣ−ＤＣ変換手段１の出力により二次電池ＢＴに充電電流を供給する充電手段（抵抗ＲおよびトランジスタＱ１）と、この充電手段を制御する充電制御手段２と、人感センサー６を持ち、充電初期には、図５に示すように、所定の充電電流Ｉｃ１で初期充電時間Ｔ１の充電を行い、初期充電時間Ｔ１の終了後に充電電流を略ゼロにする充電停止時間Ｔ２を設け、その後、補充電時間Ｔ３の充電を行い、その後は充電休止時間Ｔ２と補充電時間Ｔ３を交互に繰り返すことで二次電池ＢＴに間欠的に充電を行う充電装置において、人感センサー６により充電休止時間Ｔ２と補充電時間Ｔ３を変化させ、人感センサー６により人を感知しているときは充電休止時間Ｔ２を短くしたことを特徴とするものである。
請求項３の発明によれば、請求項１または２において、補充電時の充電電流は初期充電時の充電電流に対して同レベル以下としたことを特徴とするものである。
請求項４の発明によれば、請求項１〜３のいずれかにおいて、二次電池ＢＴにニッケル水素電池を使用したことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１に実施形態１を示す。本実施形態は、時計内蔵の非常灯の例を示す。制御回路２に時計を内蔵し、昼間と夜間で充電時間（充電休止時間、補充電時間）を変化させるものである。図１の回路構成について説明すると、商用電源ＡＣの交流電圧を所定の直流電圧に変換する変換回路１と、商用電源ＡＣの停電を検出する停電検出回路４と、変換回路１の出力に抵抗Ｒ及びトランジスタＱ１を介して接続された二次電池ＢＴと、時計機能を持ちトランジスタＱ１のオン・オフを制御する充電制御回路２と、トランジスタＱ２を介して二次電池ＢＴに接続された負荷３（ランプ）と、停電検出回路４の出力を受けてトランジスタＱ２をオンさせて放電を行う放電制御回路５とから構成されている。なお、ＳＷは点検用のスイッチである。
【０００８】
商用電源ＡＣが通電している常時は、電源ＡＣを変換回路１により降圧し、整流して直流の低電圧に変換して抵抗Ｒ及びトランジスタＱ１を介して二次電池ＢＴを充電する。商用電源ＡＣの通電時は、負荷３（ランプ）は点灯していない。停電になると商用電源ＡＣがＯＦＦになり、停電検出回路４により停電を検知し、充電が停止となり、放電制御回路５が動作することで二次電池ＢＴが電源となって負荷３に電力を供給する。
【０００９】
本実施形態のタイムチャートを図２に、フローチャートを図３に示す。商用電源ＡＣが投入されると、まず、初期充電状態となる。充電制御回路２により、トランジスタＱ１がＯＮし、タイマがカウントを開始する。それにより二次電池ＢＴに充電電流Ｉｃ１が流れて充電が開始される。ここでは、変換回路１の出力は一定なので、トランジスタＱ１がＯＮしているときは常に一定の充電電流が流れる。
【００１０】
タイマカウント値がｔ＝Ｔ１になれば充電制御回路２は制御信号Ｓ１をＨｉｇｈレベルとし、トランジスタＱ１をＯＦＦさせて充電動作を停止させると同時にタイマのカウントをリセットする。
【００１１】
初期充電が終了すると、充電休止状態となるが、昼間と夜間で充電休止時間と補充電時間を変化させ、昼間の方が充電休止時間を短くしている。まず、昼間に充電休止状態となった場合について説明する。トランジスタＱ１はＯＦＦ状態になっており、充電電流は流れていない。タイマのカウントが開始され、タイマカウント値がｔ＝Ｔ２になれば充電制御回路２は制御信号Ｓ１をＬｏｗレベルとし、トランジスタＱ１をＯＮさせて充電動作が開始されると共にタイマのカウントをリセットする。再度、充電状態となり、タイマのカウントが開始されタイマカウント値がｔ＝Ｔ３になれば充電制御回路２は制御信号をＨｉｇｈレベルとし、トランジスタＱ１をＯＦＦさせて充電動作を停止させると同時にタイマのカウントをリセットする。その後、充電休止時間Ｔ２と補充電時間Ｔ３を繰り返し二次電池ＢＴを間欠的に充電する。
【００１２】
次に、夜間に充電休止状態となった場合について説明する。トランジスタＱ１はＯＦＦ状態になっており、充電電流は流れていない。タイマのカウントが開始され、タイマカウント値がｔ＝Ｔ４になれば充電制御回路２は制御信号Ｓ１をＬｏｗレベルとし、トランジスタＱ１をＯＮさせて充電動作が開始されると共にタイマのカウントをリセットする。再度、充電状態となり、タイマのカウントが開始されタイマカウント値がｔ＝Ｔ５になれば充電制御回路２は制御信号をＨｉｇｈレベルとし、トランジスタＱ１をＯＦＦさせて充電動作を停止させると同時にタイマのカウントをリセットする。その後、充電休止時間Ｔ４と補充電時間Ｔ５を繰り返し二次電池ＢＴを充電する。
【００１３】
以下に具体的な設定値を示す。初期充電は、電池が空の状態から満充電状態になるように設定する。初期充電電流を０．１ＣｍＡとし、初期充電時間Ｔ１を約１５時間に設定すれば電池を満充電状態にできる。
【００１４】
昼間の充電休止時間Ｔ２は、電池の自己放電による電池の容量低下分を補うように設定する。自己放電電流は電池温度により異なり、一般的に最大１／５００Ｃｍ程度である。自己放電量を定格容量の０．５％程度の容量低下とすると、休止時間Ｔ２は２．５時間程度に設定する。補充電時間Ｔ３は、充電電流を０．１ＣｍＡとして初期充電と同レベルとした場合、容量低下分の０．００５ＣｍＡｈを補うためにはその２倍程度必要なので、０．０１ＣｍＡｈ程度となり、０．１時間程度に設定する。
【００１５】
夜間の充電休止時間Ｔ４は、電池の自己放電による電池の容量低下分を補うように設定する。自己放電電流は、電池温度により異なり一般的に最大１／５００Ｃｍ程度である。自己放電量を定格容量の１％程度の容量低下とすると、休止時間Ｔ４は５時間程度に設定する。補充電時間Ｔ５は、充電電流を０．１ＣｍＡとして初期充電と同レベルとした場合、容量低下分の０．０１ＣｍＡｈを補うためにはその２倍程度必要なので、０．０２ＣｍＡｈ程度となり０．２時間程度に設定する。
【００１６】
図２のタイムチャートでは、昼間に通電した場合について説明したが、昼夜関係なく電源投入時には初期充電を行い、その後は、時計機能により昼夜を判別し、それぞれの充電休止時間と補充電時間で間欠的に充電を行うものとする。昼間と夜間については、非常灯はオフィス等の施設関連に設置されるので、人がいる時間帯として例えば昼間は７時〜１９時とし、夜間は１９時〜７時というように設定する。本実施形態では、昼間の人がいる時間帯に電池の満充電状態を保持して安全性を確保でき、非常灯としての信頼性が向上する効果がある。
【００１７】
（実施形態２）
その他の例として、人感センサー６を用いて制御する方法もある。図４に構成図、図５にタイムチャート、図６にフローチャートを示す。図５に示すように初期充電後に人を感知すると充電休止時間を短くし、人を感知していないときには充電休止時間を長くする動作を行うものである。
【００１８】
なお、実施形態１または２において、補充電の充電電流レベルを初期充電に対して同レベル以下に設定しても良いことは言うまでもない。すなわち、図２または図５において、初期充電期間Ｔ１の充電電流をＩｃ２とし、補充電期間Ｔ３の充電電流をＩｃ１（＜Ｉｃ２）としても良く、これにより電池温度の上昇をさらに抑えることができる。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、人が多い昼間に頻繁にバックアップを行うことで安全性及び信頼性を向上させることが出来るという効果がある。また、請求項２の発明によれば、人感センサーを設けて、人が検知されているときに頻繁にバックアップを行うことで安全性及び信頼性を向上させることが出来るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の回路図である。
【図２】本発明の実施形態１の動作を示すタイムチャートである。
【図３】本発明の実施形態１の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態２の回路図である。
【図５】本発明の実施形態２の動作を示すタイムチャートである。
【図６】本発明の実施形態２の動作を示すフローチャートである。
【図７】従来例１の動作説明図である。
【図８】従来例２の動作説明図である。
【符号の説明】
１ＡＣ／ＤＣ変換回路
２充電制御回路
３負荷
４停電検出回路
５放電制御回路
６人感センサー

Claims

商用電源を降圧し直流電源に変換するＡＣ−ＤＣ変換手段と、ＡＣ−ＤＣ変換手段の出力により二次電池に充電電流を供給する充電手段と、この充電手段を制御する充電制御手段と、昼間と夜間を判別可能な時計手段を持ち、充電初期には、所定の充電電流で初期充電時間の充電を行い、初期充電時間の終了後に充電電流を略ゼロにする充電停止時間を設け、その後、補充電時間の充電を行い、その後は充電休止時間と補充電時間を交互に繰り返すことで二次電池に間欠的に充電を行う充電装置において、昼間と夜間で充電休止時間と補充電時間を変化させ、昼間の方が充電休止時間を短くしたことを特徴とする充電装置。
商用電源を降圧し直流電源に変換するＡＣ−ＤＣ変換手段と、ＡＣ−ＤＣ変換手段の出力により二次電池に充電電流を供給する充電手段と、この充電手設を制御する充電制御手段と、人感センサーを持ち、充電初期には、所定の充電電流で初期充電時間の充電を行い、初期充電時間の終了後に充電電流を略ゼロにする充電停止時間を設け、その後、補充電時間の充電を行い、その後は充電休止時間と補充電時間を交互に繰り返すことで二次電池に間欠的に充電を行う充電装置において、人感センサーにより充電休止時間と補充電時間を変化させ、人感センサーにより人を感知しているときは充電休止時間を短くしたことを特徴とする充電装置。
請求項１または２において、補充電時の充電電流は初期充電時の充電電流に対して同レベル以下としたことを特徴とする充電装置。
請求項１〜３のいずれかにおいて、二次電池にニッケル水素電池を使用したことを特徴とする充電装置。