JP2000236632A

JP2000236632A - 充電装置及び充電装置を有する照明器具

Info

Publication number: JP2000236632A
Application number: JP11036479A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Kawase; 靖憲河瀬
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-02-15
Filing date: 1999-02-15
Publication date: 2000-08-29

Abstract

(57)【要約】【課題】不必要な電力消費を抑えて省エネルギ化が図れ
るとともに二次電池の平均温度を低下させて寿命に悪影
響を及ぶのを防ぐ。【解決手段】充電装置Ａ１は、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、抵抗Ｒ１を
介して変換回路１から二次電池ＢＴへの充電電流をオン
オフするトランジスタＱ１と、タイマ機能を有するマイ
クロコンピュータ等から成りトランジスタＱ１を制御信
号Ｓ１によってオンオフするとともに制御信号Ｓ２によ
って変換回路１の出力電圧を変化させる充電制御回路２
とを備えている。而して、初期充電期間Ｔ１における充
電電流Ｉc1よりも高い充電電流Ｉc2を流して二次電池Ｂ
Ｔを補充電するとともに、初期充電期間Ｔ１よりも長い
休止期間Ｔ２を設けているので、二次電池ＢＴの平均温
度を低下させて劣化を防止することができ、ひいては二
次電池ＢＴの寿命を改善することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケルカドミウ
ム電池やニッケル水素電池等の二次電池を充電する充電
装置に関し、特に非常灯や誘導灯のような照明器具に用
いられる充電装置及びこのような充電装置を有する照明
器具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の充電装置では、例えば図１９に示
すように二次電池の容量を１ＣｍＡ（以下、特に断らな
い限り「Ｃ」は放電率を表す）としたときに約１／３０
ＣｍＡ程度の低い充電電流で連続して充電を行うことに
よって二次電池を絶えず満充電状態に維持するトリクル
充電を行っていた。かかるトリクル充電では、満充電に
近づくに従って二次電池の自己発熱により電池電圧が上
昇し、満充電後も充電を継続することで過充電となって
電池温度が高温のまま推移する。而して、トリクル充電
を行う従来の充電装置では、二次電池が絶えず過充電状
態となることによって電池温度が高温になり、その結
果、電極板の劣化や電解液の減少等によって二次電池の
寿命が短くなるという問題を有している。なお、このよ
うな問題を解決するために、電解液の改良やセパレータ
の変更等により連続充電による過充電に対する寿命を改
善したトリクル充電用の二次電池も提案されているが、
コストが高く、また使用温度も４５℃程度に抑える必要
が有って、充電装置を具備する機器を小型化するうえで
の設計課題となっていた。

【０００３】上記問題を改善するため、図２０に示すよ
うに初期に１／１０ＣｍＡ程度の電流で充電し、その後
に１／５０ＣｍＡ程度に充電電流を下げてトリクル充電
を行うものもあるが、過充電状態での充電電流を下げる
ことで電池の温度や内圧を抑制することができて寿命を
わずかながら改善することができるものの過充電で使用
するという根本的な問題を解決することはできない。

【０００４】またトリクル充電では、満充電後にも充電
に寄与しない不必要な充電電流を絶えず流しているため
にエネルギを無駄使いしており、省エネルギという観点
から見ても決して良い方法とは言えない。

【０００５】これらの問題を改善するため、図２１に示
すように初期に１／１０ＣｍＡ程度で充電し、その後に
充電の休止区間Ｔ２を設け、休止区間Ｔ２に自己放電等
により減少した容量を休止区間Ｔ２の経過後に補充電で
補うことによって絶えず満充電状態を維持しておくとい
う充電方法（以下、「間欠充電」とよぶ）等も提案され
ている。しかしながら上記間欠充電によれば、補充電期
間が長いと充電区間Ｔ３と休止区間Ｔ２との間における
二次電池の平均温度が高くなり、電池の寿命を劣化させ
るという問題点がある。

【０００６】さらに初期の充電期間に１／１０ＣｍＡ程
度の高い充電電流で充電する場合、満充電近くの充電末
期には二次電池が高温（４５℃〜６０℃程度）になって
充電効率が低下し、充電がされにくくなるために充電時
間を余計に長くする必要があるという問題があった。そ
のため初期充電期間を含めた二次電池の平均温度が上昇
し寿命に悪影響を与える虞がある。

【０００７】また、現在バックアップ用としてニッケル
カドミウム電池が使用されているが、よりエネルギ密度
が高く、カドミウム等の環境を汚染する虞のある物質を
使用していないニッケル水素電池等の使用が今後増えて
いくものと考えられる。しかしながら、ニッケル水素電
池では、絶えず過充電状態で使用すると負極の劣化が進
行し極端に寿命が短くなるため、従来のトリクル充電で
は使用できないという問題がある。また、ニッケル水素
電池を間欠充電で使用する場合でも、電池の平均温度が
高いと負極の劣化が進み、電池の寿命が悪くなるという
問題があった。

【０００８】ところで、一般にバックアップ用の二次電
池を備えた機器は、常時充放電を繰り返すのではなく正
常時に商用電源等で二次電池を充電し停電等の異常発生
時にのみ二次電池から電源を供給するようになってい
る。そのため、二次電池（通常は２個以上の電池から成
る組電池）に異常が生じてオープン状態になったり充電
がされていない場合でも使用者には判らないことが多
い。そこで、一般的には充電がされていることや二次電
池に異常が無いことを表示している機器が多く、例えば
非常灯や誘導灯等の照明器具では、図２２に示すように
商用電源ＡＣから変換回路１を介して二次電池ＢＴに充
電電流が供給されているときに、トランジスタＱ２をオ
ンして発光ダイオードＬＥＤ３点灯させて充電中である
ことを表示させている。しかしながら、従来からのトリ
クル充電のように絶えず充電電流を流している場合で
は、上述のようにして発光ダイオードＬＥＤ３を点灯さ
せることで容易に充電状態を表示することが可能である
が、間欠充電等の充電が行われない休止区間がある場合
には、休止区間に二次電池に異常が生じて充電されない
時には充電電流が流れないので、上記構成では発光ダイ
オードＬＥＤ３を点灯させることができず、二次電池の
状態を表示することは難しい。また、休止区間にも発光
ダイオードを点灯させるために充電電流を流すと、二次
電池が過充電となって悪影響が及ぶ可能性が有る。しか
も、ニッケル水素電池のように過充電に弱い電池では更
に影響が懸念される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述のように二次電池
をトリクル充電する従来の充電装置では、二次電池の劣
化を促進し電池の寿命を縮めるという問題、専用の電池
を使う必要があるという問題、不必要な電力を消費して
しまうという問題がある。また、間欠充電を行う場合で
も補充電期間が長いと二次電池の平均温度が上昇して二
次電池の寿命に影響を与えるという問題がある。

【００１０】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、不必要な電力消費を抑えて省エネルギ化が図
れるとともに二次電池の平均温度を低下させて寿命に悪
影響を及ぼすことのない充電装置及び充電装置を有する
照明器具を提供しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、二次電池に充電電流を供給する
充電電流供給手段と、この充電電流供給手段を制御して
充電電流の大きさを変化させる制御手段とを備え、制御
手段は、充電初期に第１のレベルの充電電流を所定の初
期充電期間に流し、初期充電期間経過後の初期充電期間
よりも長い所定の休止期間に充電電流を略ゼロとすると
ともに、休止期間経過後の所定の補充電期間に第１のレ
ベルよりも高い第２のレベルの充電電流を流し、且つ休
止区間と補充電期間とを交互に繰り返して二次電池を間
欠的に充電するように充電電流供給手段を制御して成る
ことを特徴とし、初期充電期間に略満充電された二次電
池を休止期間と補充電期間で間欠的に充電することで不
必要な電力消費を抑えて省エネルギ化が図れるととも
に、二次電池の平均温度を低下させて寿命に悪影響を及
ぼすことのない充電装置が提供できる。

【００１２】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、制御手段が、初期充電期間における充電電流を略ゼ
ロと第１のレベルとに交互に変化させて二次電池を間欠
的に充電するように充電電流供給手段を制御して成るこ
とを特徴とし、初期充電期間における二次電池の温度を
低下させることができて電池寿命の改善が図れる。

【００１３】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、制御手段が、初期充電期間の時間経過とともに充電
電流を第１のレベルとする期間を徐々に短くするととも
に充電電流を略ゼロとする期間を徐々に長くするように
充電電流供給手段を制御して成ることを特徴とし、初期
充電期間における二次電池の温度をさらに低下させるこ
とができて電池寿命の改善が図れるとともに初期充電が
効率よく行える。

【００１４】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て、制御手段が、初期充電期間の時間経過とともに第１
のレベルを徐々に高くするように充電電流供給手段を制
御して成ることを特徴とし、初期充電期間における二次
電池の温度をさらに低下させることができて電池寿命の
改善が図れるとともに初期充電がさらに効率よく行え
る。

【００１５】請求項５の発明は、請求項１の発明におい
て、制御手段が、休止期間に二次電池の自己放電電流以
下の充電電流を流すように充電電流供給手段を制御して
成り、充電電流が流れることで二次電池に異常がないこ
とを表示する表示手段を備えたことを特徴とし、充電電
流を流さない休止期間を有しているにもかかわらず二次
電池を劣化させることなく二次電池の異常の有無を確実
に表示することができる。

【００１６】請求項６の発明は、請求項１の発明におい
て、二次電池の電池電圧を検出する電圧検出手段と、初
期充電期間及び補充電期間に流れる充電電流によって二
次電池に異常がないことを表示するとともに休止期間に
おいては電圧検出手段で検出される二次電池の電池電圧
が所定の範囲から外れている場合に制御手段により制御
されて二次電池に異常があることを表示する表示手段と
を備えたことを特徴とし、充電電流を流さない休止期間
を有しているにもかかわらず二次電池を劣化させること
なく二次電池の異常の有無を確実に表示することができ
るとともに、異常のない二次電池に二次的な問題を生じ
させる虞がない。

【００１７】請求項７の発明は、請求項１〜６の何れか
の発明において、二次電池をニッケル水素電池としたこ
とを特徴とし、請求項１〜６の発明と同様の作用を奏す
る。

【００１８】請求項８の発明は、請求項１〜７の何れか
に記載の充電装置と、光源と、少なくとも停電時に二次
電池を電源として光源を点灯させる点灯回路とを備えた
ことを特徴とし、請求項１〜７の発明と同様の作用を奏
するとともに、不必要な電力消費を抑えて省エネルギ化
が図れ、且つ二次電池の平均温度を低下させて寿命に悪
影響を及ぼすことのない照明器具が提供できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】（実施形態１）本実施形態におけ
る充電装置Ａ１のブロック図を図１に示す。この充電装
置Ａ１は、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、変換回路１の高電位側の出力端
に一端が接続された限流要素（抵抗）Ｒ１と、抵抗Ｒ１
の他端にエミッタが接続されるとともに二次電池ＢＴの
正極にコレクタが接続されたトランジスタＱ１と、タイ
マ機能を有するマイクロコンピュータ等から成りトラン
ジスタＱ１を制御信号Ｓ１によってオンオフするととも
に制御信号Ｓ２によって変換回路１の出力電圧を変化さ
せる充電制御回路２とを備えている。ここで、変換回路
１は例えばスイッチング素子を具備した従来周知の降圧
チョッパ回路で構成され、充電制御回路２の制御信号Ｓ
２で上記スイッチング素子のオンデューティを変化させ
ることによって出力電圧が可変できるものである。な
お、二次電池ＢＴとしてはニッカド電池やニッケル水素
電池等の種々の二次電池が使用可能であるが、高エネル
ギ密度で且つカドミウムのような環境汚染物質を含まな
いニッケル水素電池を用いるのが望ましい。

【００２０】次に図２のフローチャート及び図３のタイ
ミングチャートを参照して本実施形態の動作を説明す
る。

【００２１】まず商用電源ＡＣからの通電が開始される
と、充電制御回路２が制御信号Ｓ２により変換回路１を
制御して所定の電圧Ｖ０を出力させ、制御信号Ｓ１をＬ
レベルとしてトランジスタＱ１をオンするとともにタイ
マカウントを開始する。トランジスタＱ１がオンすれば
二次電池ＢＴに第１のレベルの充電電流Ｉc1が連続的に
流れて二次電池ＢＴが充電（初期充電）される。なお、
二次電池ＢＴの電池電圧をＶｂとすれば、充電電流Ｉc1
はＩc1＝（Ｖ０−Ｖｂ）／Ｒ１となる。

【００２２】タイマのカウント値ｔがｔ＝Ｔ１となれ
ば、充電制御回路２は制御信号Ｓ１をＨレベルとしてト
ランジスタＱ１をオフし、制御信号Ｓ２により変換回路
１を制御して電圧Ｖ０よりも高い電圧Ｖ１に切り換えて
出力させるとともに、タイマのカウント値をリセットし
て再度タイマカウントを開始する。なお、初期充電期間
Ｔ１は上記第１のレベルの充電電流Ｉc1にて二次電池Ｂ
Ｔを満充電するのに充分な時間に設定される。

【００２３】タイマのカウント値ｔがｔ＝Ｔ２となれ
ば、充電制御回路２が制御信号Ｓ１をＬレベルとしてト
ランジスタＱ１をオンするとともにタイマのカウント値
をリセットして再度タイマカウントを開始する。ここ
で、トランジスタＱ１がオンすると二次電池ＢＴに第２
のレベルの充電電流Ｉc2が流れ、略満充電状態の二次電
池ＢＴが充電（補充電）されるが、初期充電期間Ｔ１が
終了したときに変換回路１の出力電圧をＶ０からＶ１に
上昇させているので、充電電流Ｉc2はＩc2＝（Ｖ１−Ｖ
ｂ）／Ｒ１となって第１のレベルの充電電流Ｉc1よりも
高くなる。なお、トランジスタＱ１をオフして充電電流
を流さない期間（休止期間）Ｔ２は少なくとも初期充電
期間Ｔ１よりも長い時間に設定してある。

【００２４】タイマのカウント値ｔがｔ＝Ｔ３となれ
ば、充電制御回路２が制御信号Ｓ１をＨレベルとしてト
ランジスタＱ１をオフするとともにタイマのカウント値
をリセットして再度タイマカウントを開始する。なお、
トランジスタＱ１をオンして第２のレベルの充電電流Ｉ
c2を流す期間（補充電期間）Ｔ３は初期充電期間Ｔ１よ
りも充分に短い時間に設定してある。

【００２５】タイマのカウント値ｔがｔ＝Ｔ２となれ
ば、充電制御回路２が制御信号Ｓ１をＬレベルとしてト
ランジスタＱ１をオンして二次電池ＢＴを補充電すると
ともにタイマのカウント値をリセットして再度タイマカ
ウントを開始する。以降、充電制御回路２は休止期間Ｔ
２と補充電期間Ｔ３を繰り返しながら、自己放電による
容量の低下分を補って二次電池ＢＴを略満充電状態に維
持する。

【００２６】ここで、初期の充電電流Ｉc1を約０．１Ｃ
ｍＡとすれば、初期充電時間Ｔ１を約１５時間に設定す
ることで空の二次電池ＢＴを満充電させることができ
る。また、二次電池ＢＴの自己放電電流は電池温度によ
って変化し、通常は１／５００ＣｍＡ〜１／２５００Ｃ
ｍＡ程度であるから、定格容量の１０％程度が自己放電
によって低下したときに補充電するようにするため、休
止期間Ｔ２を５０時間〜２４０時間程度に設定すればよ
い。

【００２７】また、満充電状態から自己放電によって低
下した分（定格容量の１０％程度）を短時間で補充電す
るために、本実施形態では初期充電期間Ｔ１における充
電電流Ｉc1よりも高い第２のレベルの充電電流Ｉc2で二
次電池ＢＴを補充電している。例えば低下分の容量０．
１ＣｍＡｈを０．１ＣｍＡの充電電流で補充電すると通
常１５０％程度の充電量が必要であるから補充電期間Ｔ
３は１．５時間程度となる。しかしながら、図４に示す
ように充電電流を高くすると充電効率が向上するので、
充電電流を約０．３〜０．５ＣｍＡに上げれば、上記低
下分の容量０．１ＣｍＡｈを補充電するのにほぼ１００
％〜１２０％程度の充電量で済み、補充電期間Ｔ３は
０．４時間〜０．２時間でよい。而して、充電電流を高
くして補充電期間Ｔ３を短縮することにより、電池温度
の上昇を抑えることができ、休止期間Ｔ２並びに補充電
期間Ｔ３における二次電池ＢＴの平均温度を低下させる
ことができる。その結果、二次電池ＢＴの寿命に対する
電池温度の影響を低減することが可能となるとともに、
補充電を間欠的に行うことで不必要な電力消費を抑えて
省エネルギ化が図れる。

【００２８】なお、図５に示すように変換回路１として
スイッチ素子１ａを具備したスイッチングレギュレータ
を用い、充電制御回路２からの制御信号Ｓ２によってス
イッチ素子１ａを制御し、スイッチ素子１ａをオフする
ことで発振動作を停止させて充電電流を流さないような
構成としてもよい。

【００２９】上述のように初期充電期間Ｔ１における充
電電流Ｉc1よりも高い充電電流Ｉc2を流して二次電池Ｂ
Ｔを補充電するとともに、初期充電期間Ｔ１よりも長い
休止期間Ｔ２を設けているので、二次電池ＢＴの平均温
度を低下させて劣化を防止することができ、ひいては二
次電池ＢＴの寿命を改善することができる。

【００３０】上記充電装置Ａ１を具備した非常用照明器
具における回路ブロック図の一例を図６に示す。この非
常用照明器具は、充電装置Ａ１と、充電装置Ａ１で充電
される二次電池ＢＴと、商用電源ＡＣの停電を検出する
停電検出回路３と、白熱灯のようなランプＬａと、ラン
プＬａとともに二次電池ＢＴの両端間に直列接続されて
二次電池ＢＴからランプＬａへの電力供給をオンオフす
る非常点灯切替回路４とを備え、商用電源ＡＣの非停電
時に充電装置Ａ１によって二次電池ＢＴを常時満充電状
態にしておき、停電検出回路３が商用電源ＡＣの停電を
検出した場合に非常点灯切替回路４をオンして二次電池
ＢＴからランプＬａへ電力を供給させて非常灯たるラン
プＬａを点灯させるものである。而して、非常用照明器
具の二次電池ＢＴを充電するのに本実施形態の充電装置
Ａ１を用いれば、不必要な電力消費を抑えて省エネルギ
化が図れ、且つ二次電池ＢＴの平均温度を低下させて寿
命に悪影響を及ぼすことのない非常用照明器具が提供で
きる。

【００３１】同じく上記充電装置Ａ１を具備した誘導用
照明器具における回路ブロック図の一例を図７に示す。
この誘導用照明器具は、充電装置Ａ１と、充電装置Ａ１
で充電される二次電池ＢＴと、商用電源ＡＣの停電を検
出する停電検出回路３と、放電灯のようなランプＬａ
と、商用電源ＡＣを電源としてランプＬａを点灯させる
常用点灯回路５と、商用電源ＡＣの停電時に二次電池Ｂ
Ｔを電源としてランプＬａを点灯させる非常用点灯回路
６と、常用点灯回路５と非常用点灯回路６の各出力側に
ランプＬａを切替接続する切替回路７と、停電検出回路
３の検出結果に応じて非停電時には常用点灯回路５側に
切り換えるとともに停電時には非常用点灯回路６側に切
り替えるように切替回路７を制御する制御回路８とを備
え、非停電時には常用点灯回路５でランプＬａを点灯さ
せるとともに停電時には二次電池ＢＴを電源とする非常
用点灯回路６でランプＬａを点灯させるものである。な
お、ランプＬａは非常口を示すパネル等を照明するため
に用いられる。而して、誘導用照明器具の二次電池ＢＴ
を充電するのに本実施形態の充電装置Ａ１を用いれば、
不必要な電力消費を抑えて省エネルギ化が図れ、且つ二
次電池ＢＴの平均温度を低下させて寿命に悪影響を及ぼ
すことのない誘導用照明器具が提供できる。

【００３２】（実施形態２）ところで、非常用照明器具
や誘導用照明器具については、建築基準法、消防法ある
いは日本照明器具工業会規格（ＪＩＬ規格）によって商
用電源ＡＣの通電開始後（初期充電開始後）のそれぞれ
４８時間後及び２４時間後に二次電池ＢＴから所定の放
電電気量が取り出せるようにしなければならないことが
定められている。

【００３３】そこで本実施形態では、実施形態１で説明
した非常用照明器具及び誘導用照明器具が具備する充電
装置Ａ１について、初期充電期間Ｔ１を非常用照明器具
については４８時間、誘導用照明器具については２４時
間にそれぞれ設定するとともに、初期充電期間Ｔ１を所
定の分割数ｎで分割して充電電流をゼロとする休止期間
Ｔ４と充電電流を第１のレベルとする充電期間Ｔ５とに
交互に変化させて二次電池ＢＴを間欠的に充電するよう
にしている。但し、非常用照明器具あるいは誘導用照明
器具としての回路構成並びに充電装置Ａ１の構成につい
ては実施形態１と共通であるので図示並びに説明は省略
し、本実施形態の特徴となる充電制御回路２の動作を、
図８のフローチャート及び図９のタイムチャートを参照
して説明する。

【００３４】まず商用電源ＡＣからの通電が開始される
と、充電制御回路２が制御信号Ｓ２により変換回路１を
制御して所定の電圧Ｖ０を出力させ、制御信号Ｓ１をＬ
レベルとしてトランジスタＱ１をオンするとともにタイ
マカウントを開始する。トランジスタＱ１がオンすれば
二次電池ＢＴに第１のレベルの充電電流Ｉc1が連続的に
流れて二次電池ＢＴが充電される。

【００３５】タイマのカウント値ｔがｔ＝Ｔ４となれ
ば、充電制御回路２は制御信号Ｓ１をＨレベルとしてト
ランジスタＱ１をオフするとともに、タイマのカウント
値をリセットして再度タイマカウントを開始する。な
お、この充電期間Ｔ４は初期充電期間Ｔ１を分割数ｎで
除した値に設定される（例えばｎ＝１２とすればＴ４＝
４時間）。

【００３６】タイマのカウント値ｔがｔ＝Ｔ５となれ
ば、充電制御回路２が制御信号Ｓ１をＬレベルとしてト
ランジスタＱ１をオンするとともにタイマのカウント値
をリセットして再度タイマカウントを開始する。なお、
トランジスタＱ１をオフして充電電流を流さない上記期
間（休止期間）Ｔ５もまた初期充電期間Ｔ１を分割数ｎ
で除した値に設定される（例えばｎ＝１２とすればＴ５
＝４時間）。

【００３７】タイマのカウント値ｔがｔ＝Ｔ４となれ
ば、充電制御回路２が制御信号Ｓ１をＨレベルとしてト
ランジスタＱ１をオフするとともにタイマのカウント値
をリセットして再度タイマカウントを開始する。以降、
充電制御回路２は繰り返し回数が予め設定された分割数
ｎに一致するまで充電期間Ｔ４と休止期間Ｔ５とを繰り
返しながら二次電池ＢＴを間欠的に充電する。そして、
繰り返し回数が分割数ｎに一致すれば初期充電期間Ｔ１
が終了し、充電制御回路２は実施形態１で説明したよう
に休止期間Ｔ２と補充電期間Ｔ３を繰り返しながら、自
己放電による容量の低下分を補って二次電池ＢＴを略満
充電状態に維持する。

【００３８】而して、二次電池ＢＴの電池温度は、満充
電に近づくと上昇し始めて休止期間Ｔ５において自然に
低下し、初期充電期間Ｔ１において上下変動する。つま
り、実施形態１のように充電電流を連続して流して初期
充電を行った場合には満充電近くで約１０℃ほど電池温
度が上昇するが、本実施形態のように間欠的に充電を行
った場合には５℃程度の温度上昇で済むので、初期充電
期間Ｔ１における二次電池ＢＴの温度上昇を抑えること
ができ、その結果、二次電池ＢＴの電池寿命を改善する
ことができる。また、例えば充電電流Ｉc1＝０．１Ｃｍ
Ａとすると連続充電では１５０％異常の充電量が必要と
なって充電時間が１５時間以上必要であるのが、二次電
池ＢＴの平均温度が低下することで充電効率が向上する
から充電量が定格容量の１００〜１３０％程度で済み、
間欠的な充電時間Ｔ４の合計が１０〜１３時間と短くで
きる。そのため、初期充電期間Ｔ１に占める休止期間Ｔ
５を長くすることができるので、二次電池ＢＴの電池温
度を更に低下させることが可能である。

【００３９】上述のように初期充電期間Ｔ１を充電期間
Ｔ４と休止期間Ｔ５とに所定の分割数ｎで分割し、充電
期間Ｔ４に充電電流を流して二次電池ＢＴを充電すると
ともに休止期間Ｔ５では充電電流を流さないようにして
間欠的に初期充電を行うようにしたので、満充電後の補
充電期間Ｔ３及び休止期間Ｔ２のみならず初期充電期間
Ｔ１における二次電池ＢＴの平均温度も低下させること
ができて電池寿命の改善が図れる。

【００４０】（実施形態３）ところで、二次電池ＢＴは
容量のない状態から定格容量の６０〜７０％程度まで充
電するまでの間は温度が殆ど上昇しないが、残りの３０
〜４０％を充電するとき、すなわち満充電に近づくとき
に自己発熱して温度が上昇する。

【００４１】そこで本実施形態は、実施形態２に対し
て、初期充電期間Ｔ１における時間経過とともに充電期
間Ｔ４を徐々に短くし、且つ休止期間Ｔ５を徐々に長く
するように充電制御回路２によってトランジスタＱ１を
オンオフ制御するものである。但し、本実施形態の構成
並びに基本的な動作については実施形態１及び２と共通
であるから図示並びに説明は省略し、本実施形態の特徴
となる充電制御回路２の動作を、図１０のフローチャー
ト及び図１１のタイムチャートを参照して説明する。

【００４２】まず商用電源ＡＣからの通電が開始される
と、充電制御回路２が制御信号Ｓ２により変換回路１を
制御して所定の電圧Ｖ０を出力させ、制御信号Ｓ１をＬ
レベルとしてトランジスタＱ１をオンするとともにタイ
マカウントを開始する。トランジスタＱ１がオンすれば
二次電池ＢＴに第１のレベルの充電電流Ｉc1が連続的に
流れて二次電池ＢＴが充電される。

【００４３】タイマのカウント値ｔがｔ＝Ｔ４₁となれ
ば、充電制御回路２は制御信号Ｓ１をＨレベルとしてト
ランジスタＱ１をオフするとともに、タイマのカウント
値をリセットして再度タイマカウントを開始する。な
お、この充電期間Ｔ４₁は初期充電期間Ｔ１を分割数ｎ
で除した値に設定される（例えばｎ＝１２とすればＴ４
₁＝４時間）。

【００４４】タイマのカウント値ｔがｔ＝Ｔ５₁となれ
ば、充電制御回路２が制御信号Ｓ１をＬレベルとしてト
ランジスタＱ１をオンするとともにタイマのカウント値
をリセットして再度タイマカウントを開始する。なお、
トランジスタＱ１をオフして充電電流を流さない上記期
間（休止期間）Ｔ５₁もまた初期充電期間Ｔ１を分割数
ｎで除した値に設定される（例えばｎ＝１２とすればＴ
５₁＝４時間）。

【００４５】タイマのカウント値ｔがｔ＝Ｔ４₂となれ
ば、充電制御回路２が制御信号Ｓ１をＨレベルとしてト
ランジスタＱ１をオフするとともにタイマのカウント値
をリセットして再度タイマカウントを開始する。さら
に、タイマのカウント値ｔがｔ＝Ｔ５₂となれば、充電
制御回路２が制御信号Ｓ１をＬレベルとしてトランジス
タＱ１をオンするとともにタイマのカウント値をリセッ
トして再度タイマカウントを開始する。ここで、２番目
の充電期間Ｔ４₂を１番目の充電期間Ｔ４₁よりも短く設
定するとともに、２番目の休止期間Ｔ５₂を１番目の休
止期間Ｔ５₁よりも長く設定する。

【００４６】以降、充電制御回路２は繰り返し回数が予
め設定された分割数ｎに一致するまで徐々に短くなる充
電期間Ｔ４ｉ（ｉ＝１〜ｎ）と徐々に長くなる休止期間
Ｔ５ｉ（ｉ＝１〜ｎ）とを繰り返しながら二次電池ＢＴ
を間欠的に充電する。そして、繰り返し回数が分割数ｎ
に一致すれば初期充電期間Ｔ１が終了し、充電制御回路
２は実施形態１で説明したように休止期間Ｔ２と補充電
期間Ｔ３を繰り返しながら、自己放電による容量の低下
分を補って二次電池ＢＴを略満充電状態に維持する。な
お、充電期間Ｔ４ｎの総和と休止期間Ｔ５ｎの総和との
合計が非常用照明器具の場合であれば４８時間、誘導用
照明器具の場合であれば２４時間となるようにする。

【００４７】而して、電池温度が殆ど上昇しない初期に
は充電時間Ｔ４ｉを長くするとともに休止期間Ｔ５ｉを
短くし、充電が進むにつれて徐々に充電期間Ｔ４ｉを短
くするとともに休止期間Ｔ５ｉを長くすることにより、
満充電に近づくにつれて充電期間Ｔ４ｉにおける二次電
池ＢＴの温度上昇を抑えると同時に休止期間Ｔ５ｉに二
次電池ＢＴの温度が低下し易くして、次の充電期間Ｔ４
ｉ+1における二次電池ＢＴの電池温度が低い状態から開
始されることで充電効率を向上させることができるとい
う利点がある。

【００４８】上述のように初期充電期間Ｔ１を充電期間
Ｔ４と休止期間Ｔ５とに所定の分割数ｎで分割し、充電
期間Ｔ４に充電電流を流して二次電池ＢＴを充電すると
ともに休止期間Ｔ５では充電電流を流さないようにして
間欠的に初期充電を行うとともに、初期充電期間Ｔ１に
おける時間経過とともに充電期間Ｔ４を徐々に短くし、
且つ休止期間Ｔ５を徐々に長くするようにしたので、初
期充電期間Ｔ１における二次電池ＢＴの平均温度をさら
に低下させることができて電池寿命の改善が図れるとと
もに初期充電が効率よく行える。

【００４９】（実施形態４）本実施形態の構成並びに基
本的な動作については実施形態１〜３と共通であるから
図示並びに説明は省略し、本実施形態の特徴となる充電
制御回路２の動作を、図１２のフローチャート及び図１
３のタイムチャートを参照して説明する。

【００５０】まず商用電源ＡＣからの通電が開始される
と、充電制御回路２が制御信号Ｓ２により変換回路１を
制御して所定の電圧Ｖ０を出力させ、制御信号Ｓ１をＬ
レベルとしてトランジスタＱ１をオンするとともにタイ
マカウントを開始する。トランジスタＱ１がオンすれば
二次電池ＢＴに第１のレベルの充電電流Ｉc1-1が連続的
に流れて二次電池ＢＴが充電される。

【００５１】タイマのカウント値ｔがｔ＝Ｔ４₁となれ
ば、充電制御回路２は制御信号Ｓ１をＨレベルとしてト
ランジスタＱ１をオフし、タイマのカウント値をリセッ
トして再度タイマカウントを開始するとともに変換回路
１を制御して電圧Ｖ０よりも高い電圧Ｖ０₁を出力させ
る。

【００５２】タイマのカウント値ｔがｔ＝Ｔ５₁となれ
ば、充電制御回路２が制御信号Ｓ１をＬレベルとしてト
ランジスタＱ１をオンするとともにタイマのカウント値
をリセットして再度タイマカウントを開始する。このと
き、充電電流Ｉc1-1よりも高い充電電流Ｉc1-2で二次電
池ＢＴを充電する。

【００５３】タイマのカウント値ｔがｔ＝Ｔ４₂となれ
ば、充電制御回路２が制御信号Ｓ１をＨレベルとしてト
ランジスタＱ１をオフし、タイマのカウント値をリセッ
トして再度タイマカウントを開始するとともに変換回路
１を制御して電圧Ｖ０₁よりも高い電圧Ｖ０₂を出力させ
る。さらに、タイマのカウント値ｔがｔ＝Ｔ５₂となれ
ば、充電制御回路２が制御信号Ｓ１をＬレベルとしてト
ランジスタＱ１をオンするとともにタイマのカウント値
をリセットして再度タイマカウントを開始する。このと
き、充電電流Ｉc1-2よりも高い充電電流Ｉc1-3で二次電
池ＢＴを充電する。

【００５４】以降、充電制御回路２は繰り返し回数が予
め設定された分割数ｎに一致するまで変換回路１の出力
電圧Ｖ０ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を徐々に高くすることで充電
電流Ｉc1-i（ｉ＝１〜ｎ）を徐々に高くしながら二次電
池ＢＴを間欠的に充電する。そして、繰り返し回数が分
割数ｎに一致すれば初期充電期間Ｔ１が終了し、充電制
御回路２は実施形態１で説明したように休止期間Ｔ２と
補充電期間Ｔ３を繰り返しながら、自己放電による容量
の低下分を補って二次電池ＢＴを略満充電状態に維持す
る。

【００５５】上述のように初期充電期間Ｔ１における時
間経過とともに充電期間Ｔ４ｉを徐々に短くし且つ休止
期間Ｔ５ｉを徐々に長くするようにして間欠的に初期充
電を行うとともに、充電期間Ｔ４ｉに流す充電電流Ｉc1
-iのレベルを徐々に高くするようにしたので、初期充電
期間Ｔ１における二次電池ＢＴの温度をさらに低下させ
ることができて電池寿命の改善が図れるとともに初期充
電がさらに効率よく行える。

【００５６】（実施形態５）本実施形態における充電装
置Ａ２の概略回路図を図１４に示す。変換回路１の高電
位側の出力端にトランジスタＱ２のエミッタを接続し、
このトランジスタＱ２のコレクタを発光ダイオードＬＥ
Ｄ１のアノードに接続するとともに、トランジスタＱ２
のベースが抵抗Ｒ２を介して二次電池ＢＴの正極に接続
してある。また、発光ダイオードＬＥＤ１のカソードを
二次電池ＢＴの負極に接続してある。なお、これ以外の
構成及び動作は実施形態１と共通であるから説明は省略
する。

【００５７】而して、図１５のタイムチャートに示すよ
うに、充電制御回路２がトランジスタＱ１をオンして充
電電流を流している間は抵抗Ｒ１での電圧降下によって
トランジスタＱ２のベース・エミッタ間に電位差が生じ
るためにトランジスタＱ２がオンして発光ダイオードＬ
ＥＤ１が点灯する。一方、充電制御回路２がトランジス
タＱ１をオフする休止期間においては、変換回路１の出
力電圧の方が二次電池ＢＴの電池電圧よりも高いために
ごく僅かながら充電電流Ｉc3が流れ、これによってトラ
ンジスタＱ２がオンして発光ダイオードＬＥＤ１が点灯
する。

【００５８】しかしながら、異常が生じて二次電池ＢＴ
が開放状態等になると、抵抗Ｒ１に充電電流が流れなく
なってトランジスタＱ２がオフして発光ダイオードＬＥ
Ｄ１が消灯する。つまり、発光ダイオードＬＥＤ１が点
灯することで二次電池ＢＴが正常であることを表示する
とともに、発光ダイオードＬＥＤ１が消灯することで二
次電池ＢＴに異常が生じたことを表示して使用者に知ら
せることができる。なお、休止期間に流す充電電流Ｉc3
を二次電池ＢＴの自己放電電流と同程度の１／５００Ｃ
ｍＡ〜１／２５００ＣｍＡ程度以下とすれば、休止期間
において二次電池ＢＴが過充電となるのを防ぐことがで
きる。

【００５９】上述のように本実施形態によれば、充電電
流を流さない休止期間を有しているにもかかわらず二次
電池ＢＴを劣化させることなく二次電池ＢＴの異常の有
無を確実に表示することができ、非常用照明器具や誘導
用照明器具のように常時二次電池ＢＴを充電する必要が
ある場合に特に有効である。

【００６０】（実施形態６）本実施形態における充電装
置Ａ３の概略回路図を図１６に示す。変換回路１の高電
位側の出力端にトランジスタＱ２，Ｑ３のエミッタをそ
れぞれ接続し、各トランジスタＱ２，Ｑ３のコレクタを
発光ダイオードＬＥＤ２のアノードに接続するととも
に、トランジスタＱ２のベースがトランジスタＱ１のエ
ミッタに接続してある。また、発光ダイオードＬＥＤ２
のカソードを二次電池ＢＴの負極に接続してある。さら
に、トランジスタＱ３のベースには充電制御回路２から
のオンオフ制御信号が入力される。なお、これ以外の構
成及び動作は実施形態１と共通であるから説明は省略す
る。

【００６１】次に図１７のフローチャート及び図１８の
タイムチャートを参照して本実施形態の動作を説明す
る。

【００６２】まず商用電源ＡＣからの通電が開始される
と、充電制御回路２が制御信号Ｓ２により変換回路１を
制御して所定の電圧Ｖ０を出力させ、制御信号Ｓ１をＬ
レベルとしてトランジスタＱ１をオンするとともにタイ
マカウントを開始する。トランジスタＱ１がオンすれば
二次電池ＢＴに第１のレベルの充電電流Ｉc1が連続的に
流れて二次電池ＢＴが充電（初期充電）される。タイマ
のカウント値ｔがｔ＝Ｔ１となれば、充電制御回路２は
制御信号Ｓ１をＨレベルとしてトランジスタＱ１をオフ
し、制御信号Ｓ２により変換回路１を制御して電圧Ｖ０
よりも高い電圧Ｖ１に切り換えて出力させるとともに、
タイマのカウント値をリセットして再度タイマカウント
を開始する。ここで、充電制御回路２がトランジスタＱ
１をオンして充電電流を流している間、抵抗Ｒ１での電
圧降下によってトランジスタＱ２のベース・エミッタ間
に電位差が生じるためにトランジスタＱ２がオンして発
光ダイオードＬＥＤ１が点灯する。また、初期充電期間
Ｔ１においては、充電制御回路２がトランジスタＱ３を
オフしている。

【００６３】タイマのカウント値ｔがｔ＝Ｔ２に達する
までの間（休止期間Ｔ２）、充電制御回路２は図示しな
い電圧検出手段によって二次電池ＢＴの電池電圧を検出
しており、この検出値Ｖｂが所定の範囲内（Ｖ４＜Ｖｂ
＜Ｖ５）である場合にはトランジスタＱ３をオンして発
光ダイオードＬＥＤ２を点灯させて二次電池ＢＴが正常
に充電されていることを表示する。一方、休止期間Ｔ２
に電池電圧の検出値Ｖｂが二次電池ＢＴのセル短絡等が
原因で上記所定範囲から外れた場合、充電制御回路２が
トランジスタＱ３をオフして上記のような異常の発生を
使用者に知らせることができる。また、このような異常
が検出された場合には、充電制御回路２によりトランジ
スタＱ１をオフして二次電池ＢＴに充電電流を流さない
ようにすることが望ましい。

【００６４】一方、タイマのカウント値ｔがｔ＝Ｔ２と
なれば、充電制御回路２が制御信号Ｓ１をＬレベルとし
てトランジスタＱ１をオンするとともにタイマのカウン
ト値をリセットして再度タイマカウントを開始する。さ
らにタイマのカウント値ｔがｔ＝Ｔ３となれば、充電制
御回路２が制御信号Ｓ１をＨレベルとしてトランジスタ
Ｑ１をオフするとともにタイマのカウント値をリセット
して再度タイマカウントを開始する。以降、充電制御回
路２は休止期間Ｔ２と補充電期間Ｔ３を繰り返しなが
ら、自己放電による容量の低下分を補って二次電池ＢＴ
を略満充電状態に維持する。

【００６５】上述のように本実施形態によれば、充電電
流を流さない休止期間を有しているにもかかわらず二次
電池ＢＴを劣化させることなく二次電池ＢＴの異常の有
無を確実に表示することができ、非常用照明器具や誘導
用照明器具のように常時二次電池ＢＴを充電する必要が
ある場合に特に有効である。しかも、実施形態５とは異
なり、発光ダイオードＬＥＤ２を点灯させるために休止
期間Ｔ２に充電電流を流す必要が無く、二次電池ＢＴに
異常が生じたときにも充電電流が流れないので、複数の
セルからなる二次電池ＢＴの場合に一つのセルが過充電
等になって漏液等の二次的な問題が生じる虞もない。

【００６６】

【発明の効果】請求項１の発明は、二次電池に充電電流
を供給する充電電流供給手段と、この充電電流供給手段
を制御して充電電流の大きさを変化させる制御手段とを
備え、制御手段は、充電初期に第１のレベルの充電電流
を所定の初期充電期間に流し、初期充電期間経過後の初
期充電期間よりも長い所定の休止期間に充電電流を略ゼ
ロとするとともに、休止期間経過後の所定の補充電期間
に第１のレベルよりも高い第２のレベルの充電電流を流
し、且つ休止区間と補充電期間とを交互に繰り返して二
次電池を間欠的に充電するように充電電流供給手段を制
御して成るので、初期充電期間に略満充電された二次電
池を休止期間と補充電期間で間欠的に充電することで不
必要な電力消費を抑えて省エネルギ化が図れるととも
に、二次電池の平均温度を低下させて寿命に悪影響を及
ぼすことのない充電装置が提供できるという効果があ
る。

【００６７】請求項２の発明は、制御手段が、初期充電
期間における充電電流を略ゼロと第１のレベルとに交互
に変化させて二次電池を間欠的に充電するように充電電
流供給手段を制御して成るので、初期充電期間における
二次電池の温度を低下させることができて電池寿命の改
善が図れるという効果がある。

【００６８】請求項３の発明は、制御手段が、初期充電
期間の時間経過とともに充電電流を第１のレベルとする
期間を徐々に短くするとともに充電電流を略ゼロとする
期間を徐々に長くするように充電電流供給手段を制御し
て成るので、初期充電期間における二次電池の温度をさ
らに低下させることができて電池寿命の改善が図れると
ともに初期充電が効率よく行えるという効果がある。

【００６９】請求項４の発明は、制御手段が、初期充電
期間の時間経過とともに第１のレベルを徐々に高くする
ように充電電流供給手段を制御して成るので、初期充電
期間における二次電池の温度をさらに低下させることが
できて電池寿命の改善が図れるとともに初期充電がさら
に効率よく行えるという効果がある。

【００７０】請求項５の発明は、制御手段が、休止期間
に二次電池の自己放電電流以下の充電電流を流すように
充電電流供給手段を制御して成り、充電電流が流れるこ
とで二次電池に異常がないことを表示する表示手段を備
えたので、充電電流を流さない休止期間を有しているに
もかかわらず二次電池を劣化させることなく二次電池の
異常の有無を確実に表示することができるという効果が
ある。

【００７１】請求項６の発明は、二次電池の電池電圧を
検出する電圧検出手段と、初期充電期間及び補充電期間
に流れる充電電流によって二次電池に異常がないことを
表示するとともに休止期間においては電圧検出手段で検
出される二次電池の電池電圧が所定の範囲から外れてい
る場合に制御手段により制御されて二次電池に異常があ
ることを表示する表示手段とを備えたので、充電電流を
流さない休止期間を有しているにもかかわらず二次電池
を劣化させることなく二次電池の異常の有無を確実に表
示することができるとともに、異常のない二次電池に二
次的な問題を生じさせる虞がないという効果がある。

【００７２】請求項７の発明は、二次電池をニッケル水
素電池としたので、請求項１〜６の発明と同様の効果を
奏する。

【００７３】請求項８の発明は、請求項１〜７の何れか
に記載の充電装置と、光源と、少なくとも停電時に二次
電池を電源として光源を点灯させる点灯回路とを備えた
ので、請求項１〜７の発明と同様の効果を奏するととも
に、不必要な電力消費を抑えて省エネルギ化が図れ、且
つ二次電池の平均温度を低下させて寿命に悪影響を及ぼ
すことのない照明器具が提供できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１を示すブロック図である。

【図２】同上の動作説明用のフローチャートである。

【図３】同上の動作説明用のタイムチャートである。

【図４】同上の動作説明図である。

【図５】同上における他の構成を示すブロック図であ
る。

【図６】同上の充電装置を有する非常用照明器具のブロ
ック図である。

【図７】同上の充電装置を有する誘導用照明器具のブロ
ック図である。

【図８】実施形態２の動作説明用のフローチャートであ
る。

【図９】同上の動作説明用のタイムチャートである。

【図１０】実施形態３の動作説明用のフローチャートで
ある。

【図１１】同上の動作説明用のタイムチャートである。

【図１２】実施形態４の動作説明用のフローチャートで
ある。

【図１３】同上の動作説明用のタイムチャートである。

【図１４】実施形態５を示すブロック図である。

【図１５】同上の動作説明用のタイムチャートである。

【図１６】実施形態６を示すブロック図である。

【図１７】同上の動作説明用のフローチャートである。

【図１８】同上の動作説明用のタイムチャートである。

【図１９】従来例の動作説明用のタイムチャートであ
る。

【図２０】他の従来例の動作説明用のタイムチャートで
ある。

【図２１】更に他の従来例の動作説明用のタイムチャー
トである。

【図２２】別の従来例のブロック図である。

【符号の説明】

１変換回路２充電制御回路ＢＴ二次電池Ｑ１トランジスタＲ１抵抗ＡＣ商用電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二次電池に充電電流を供給する充電電流
供給手段と、この充電電流供給手段を制御して充電電流
の大きさを変化させる制御手段とを備え、制御手段は、
充電初期に第１のレベルの充電電流を所定の初期充電期
間に流し、初期充電期間経過後の初期充電期間よりも長
い所定の休止期間に充電電流を略ゼロとするとともに、
休止期間経過後の所定の補充電期間に第１のレベルより
も高い第２のレベルの充電電流を流し、且つ休止区間と
補充電期間とを交互に繰り返して二次電池を間欠的に充
電するように充電電流供給手段を制御して成ることを特
徴とする充電装置。
【請求項２】制御手段は、初期充電期間における充電
電流を略ゼロと第１のレベルとに交互に変化させて二次
電池を間欠的に充電するように充電電流供給手段を制御
して成ることを特徴とする請求項１記載の充電装置。
【請求項３】制御手段は、初期充電期間の時間経過と
ともに充電電流を第１のレベルとする期間を徐々に短く
するとともに充電電流を略ゼロとする期間を徐々に長く
するように充電電流供給手段を制御して成ることを特徴
とする請求項２記載の充電装置。
【請求項４】制御手段は、初期充電期間の時間経過と
ともに第１のレベルを徐々に高くするように充電電流供
給手段を制御して成ることを特徴とする請求項３記載の
充電装置。
【請求項５】制御手段は、休止期間に二次電池の自己
放電電流以下の充電電流を流すように充電電流供給手段
を制御して成り、充電電流が流れることで二次電池に異
常がないことを表示する表示手段を備えたことを特徴と
する請求項１記載の充電装置。
【請求項６】二次電池の電池電圧を検出する電圧検出
手段と、初期充電期間及び補充電期間に流れる充電電流
によって二次電池に異常がないことを表示するとともに
休止期間においては電圧検出手段で検出される二次電池
の電池電圧が所定の範囲から外れている場合に制御手段
により制御されて二次電池に異常があることを表示する
表示手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の充
電装置。
【請求項７】二次電池をニッケル水素電池としたこと
を特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の充電装置。
【請求項８】請求項１〜７の何れかに記載の充電装置
と、光源と、少なくとも停電時に二次電池を電源として
光源を点灯させる点灯回路とを備えたことを特徴とする
照明器具。