JPH02280633A - 充電器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　　　要〕 第１の発明は、夜間などの電力料金の安い時間帯に充電
を行えるようにしたものであり、また、第２の発明は、
充電する機器の駆動開始時刻を予め設定しておくことで
、電力料金が安い時間帯で、しかも駆動開始時刻までに
充電が完了するようににしたものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、バッテリなどの畜電池の充電を行う充電器に
関する。

〔従来の技術〕

従来、バッテリなどを電源とする機器、例えばバッテリ
式フォークリフトなどにおいては、バッテリの電圧が低
下したときには、使用者が昼休み、あるいは仕事の終了
後などの機器を使用しない時間にバッテリの充電を行っ
ている。

第１Ｏ図は従来の充電器の回路構成を示す図である。同
図に示すように、トランス１１は過電流を検出したとき
オフする過電流リレー１２と、電磁接触コイル１３ａに
よりオン、オフされるコンタクト１３ｂとからなる電磁
スイッチ１３とを介して交流電源１４に接続されている
。

充電スイッチ１５は充電の開始を指示するスイッチであ
り、この充電スイッチ１５が操作されると制御部１６は
、コイル駆動回路１７に指示して電磁接触コイル１３ａ
を励磁する。

これにより電磁スイッチ１３がオンしてトランス１１に
電圧が供給され、トランス１１は入力電圧を所定電圧ま
で降圧して整流器１８に出力する。

整流器１８は、例えば複数のダイオードからなる全波整
流回路であり、整流器１８で整流された直流電圧はヒユ
ーズ１９を経てバッテリ２０に供給される。

電圧検出回路２１は上記バッテリ２０の電圧を検出する
回路であり、検出された電圧は制御部１６に出力されて
充電の制御が行われる。

また、交流検出回路２２は停電などを検出するための回
路であり、この交流検出回路２２で電源源が切れたこと
が検出されると、制御部１６はそれまでの充電時間を内
蔵するメモリに記憶して、停電が終了したのち継続して
充電が行えるようにする。

以上のような構成の充電器において、充電スイッチ１５
が操作されると、まず制御部１６からコイル駆動回路１
７に励磁の指示が与えられ、電磁接触コイル１３ａに対
する励磁が行われる。これにより電磁スイッチ１３のコ
ンタクト１３ｂがオンしてトランス１１に交流電圧が印
加される。そしてそのトランス１１で降圧された電圧が
さらに整流器１８で直流に変換されてバッテリ２０に供
給されてバッテリ２０の充電が行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の充電器では、充電スイッチ１５を操作し
た時点で充電が開始されるようになっており、夜間など
の電力料金の安い時間を選んで充電を行うことはできな
かった。

第１の発明の課題は、電力料金の安い時間帯に充電を開
始できるようにすることである。

そして、第２の発明の課題は、電力料金の安い時間帯に
充電できるようにし、さらに充電を完了する時刻を使用
者が設定できるようにすることである。

〔課題を解決するための手段〕

第１図（ａ）の本発明の原理説明図において、計時手段
１は現在時刻を計時し、記憶手段２は電力料金の最も安
い時間帯を記憶する。

制御手段３は上記計時手段ｌで計時される時刻が上記記
憶手段２に記憶されている最も電力料金の安い時間帯に
あるときに充電を行う。

また、第１図（ｂ）の原理説明図において、駆動時刻設
定手段４は、使用者に設定されるフォークリフトなどの
負荷の駆動開始時刻を記憶する。

電圧検出手段５は畜電池の電圧を検出する。

演算手段６は畜電池を所定時間充電したとき、そのとき
上記電圧検出手段５で検出される電圧から充電が完了す
るまでの時間を算出する。

制御手段７は上記演算手段６で算出された充電が完了す
るまでの時間と、上記記憶手段２に記憶された時間帯及
び駆動時刻設定手段４に設定された駆動開始時刻に基づ
いて、電力料金が最も安く、しかも負荷の駆動開始時刻
までに充電が完了する充電開始時刻を求めると共に、上
記計時手段１で計時された時刻がその充電開始時刻に達
したときに充電を開始する制御を行う。

〔作　　　用〕

第１の発明では、充電が指示されると、計時手段ｌで計
時される時刻が電力料金の最も安い時間帯に達した時に
充電を開始する。

また、第２の発明では、充電が指示されると、まず畜電
池を所定時間充電し、そのときの畜電池の電圧変化から
畜電池の放電状態を調べて、充電に必要な時間を算出す
る。そして、制御手段７は上記のようにして演算手段６
で算出された充電時間と、設定された駆動開始時刻など
から、電力料金が安く、しかも駆動開始時刻までに充電
が完了する充電開始時刻を求め、さらに計時手段１で計
時された時刻と上記の充電開始時刻を比較し、現在時刻
が充電開始時刻に達した時に充電を開始する。

従って、夜間などの電力料金の安い時間帯を選んで充電
することができ、また、予め負荷の駆動開始時刻を設定
しておくことで、負荷を使用する時刻までに充電を完了
させることができる。

〔実　　　施　　例〕

以下、本発明の実施例を第２回ないし第１３図を参照し
ながら説明する。

第２図は、第１の発明の実施例の充電器の回路構成図で
ある。

同図において、第１４図に示した従来の充電器と同じ回
路ブロックには同じ符号を付け、それらの説明は省略す
る。

第２図において、時間帯記憶部３１は時間帯別の電力料
金とその時間帯の始まる時刻を記憶しており、例えば電
力料金の安い時間帯が、０時から６時の一種類であれば
、０時を充電開始時刻として比較回路３４に出力する。

計時回路３３は現在時刻を計時する回路であり、計時し
た時刻を比較回路３４に出力する。

比較回路３４は、計時回路３３で計時される時刻と、時
間帯記憶部３１からの充電開始時刻を比較し、一致した
とき一致信号を制？ｆｆＵ部３２に出力する。

制御部３２は、この比較回路３４からの一致信号を受け
て、コイル駆動部１７に電磁接触コイル１３ａの励磁を
指示してして電磁スイッチ１３を閉じて充電を開始する
。

上記構成の充電器において、充電スイッチ１５が操作さ
れると、時間帯記憶部３１から電力料金の安い時間帯の
始まる時刻が充電開始時刻として出力される。このとき
、電磁スイッチ１３は開いたままであり充電はまだ開始
されない。

そして、その充電開始時刻が比較回路３４において、計
時回路３３で計時される現在時刻と比較されて、現在時
刻が充電開始時刻に達した時に一致信号が制御部３２に
出力される。制御部３２はその一致信号に基づいて電磁
スイッチ１３を閉じバッテリ２０の充電を開始する。

第３図は、同じ時刻に充電スイッチ１５を操作した場合
の、従来の充電器と本実施例の充電器との動作を比較し
たものである。従来例の場合には充電スイッチ１５を操
作した時点で充電が開始されるているのに対し、実施例
の場合には充電スイッチ１５が操作されても、すぐには
充電を行われず電力料金の安い時間帯になってから充電
が開始されるでいる。

また、第４図は上述した電力料金の安い時間帯に充電す
る他に、操作した時点ですぐに充電を開始するスイッチ
３５を設けた、本発明の第２の実施例の回路構成図であ
る。

スイッチ３５の操作信号は制御部３２に入力しており、
他の回路構成は第２図と同一である。

上記回路によれば電力料金の安い時間帯に充電する他に
、緊急に充電をする必要があるときには、スイッチ３５
を操作して直ちに充電することもできる。

さらに、第５図は充電開始時間を任意に設定出来るよう
にした本発明の第３の実施例の回路構成図である。

スイッチ３６は時間帯記憶部３１と計時回路３３とのい
ずれに対して時刻の設定を行うかを切り）臭えるスイッ
チであり、スイッチ３７はスイッチ３６で選択した回路
に、充電開始時刻、あるいは修正した時刻を設定する為
のスイッチである。

例えば、スイッチ３６が時間帯記憶部３１側に切り換え
られている場合には、スイッチ３７を操作して時間帯記
憶部３１に任意の充電開始時刻を設定することができ、
その時設定された時刻は表示部３８に表示される。

従って、スイッチ３６及び３７を操作して電力料金の安
い時間帯とは別に、任意の時刻を充電開始時側として設
定することができるので、それらの時刻を選択して充電
を行うことができる。

次に、第６図は第２の発明の実施例の充電器の回路構成
を示す図である。

第６図についても同様に第２図、第４図及び第５図と同
じ回路ブロックには同じ符号を付けて説明を行う。

第６図において、駆動開始時刻記憶部４１は、設定スイ
ッチ４２の操作により設定されたフォークリフトの駆動
開始時刻を記憶する回路であり、そのとき設定された時
刻は表示部３８に表示される。

充電特性メモリ４３は、時間帯別の電力料金と、種々の
周囲温度おけるバッテリの転極点電圧と、それぞれの周
囲温度の基でバッテリを充電したとき、充電を開始して
から転極点電圧に達するまでの間のバッテリの電圧の変
化とを記憶している。

第７図は、上記充電特性メモリ４３の構成の一部を示す
図であり、メモリエリアのアドレス１からアドレスｎま
でに、充電を開始してから転極点電圧に達するまでの電
圧変化を１０分間隔で計測したデータが記憶されている
。また、アドレスｎ＋１には交流検出回路２２で検出さ
れた電圧が、アドレスｎ＋２にはその時の周囲温度が記
憶されている。この充電特性メモリ４３には、予め一定
の周囲温度の基で計測した電圧データを記憶させておい
てもよいし、あるいはバッテリを最初に充電するときに
電圧データを収集して、そのときの周囲温度における電
圧データとして上記のメモリエリアに記憶するようにし
ても良い。

制御部４５は、各種のスイッチの操作信号に基づいてバ
ッテリ２０に対する充電の制御を行うものである。制御
部４５は、充電スイッチ１５が操作され充電の指示が与
えられると、まず一定時間１４５１スイツチ１３を閉じ
充電を行ってその間のパンテリ２０の電圧データを収集
し、その後電磁スイッチ１３を開いて充電を打ち切る。

第８図は制御部４５のＲＡＭの構成図であり、アドレス
１からアドレスｋに一定時間充電したときのバッテリ２
０の電圧データが記憶され、アドレスに＋１に交流検出
回路２２で検出された交流電圧、アドレスに＋２にその
時の周囲温度が記憶される。

制御部４５は、上記のＲＡＭに記憶された電圧データと
充電特性メモリ４３の電圧データとから、そのときの周
囲温度の基でバッテリ２０の電圧が転極点電圧に達する
までの時間を算出する。そして、その算出した時間から
充電に要する全体の時間を求め、さらに電力料金が安い
時間帯で、使用者が設定した駆動開始時刻までに充電が
完了する充電開始時刻を求める。

充電開始時刻メモリ４４は、上記のようにして制御部４
５で算出される充電開始時刻を記憶するメモリである。

次に、上記回路の動作を第９図のフローチャートを参照
しながら説明する。

設定スイッチ４２によりフォークリフトの駆動開始時間
を予め設定した後、充電スイッチ１５を操作すると、そ
のスイッチ操作がステップＳ１で検出される。そして、
次のステップＳ２で電磁コイル１３ａが数十分間励磁さ
れて充電が行われ、その間のバッテリ２０の電圧変化が
電圧検出回路２１で検出され、検出された電圧は制御部
４５に内蔵されるＲＡＭに記憶される。

その後ステップＳ３で、制御部４５のＲＡＭに記憶され
たバッテリ２０の電圧変化を示すデータと、充電特性メ
モリ４３に記憶されている充電を開始してから所定の転
極点電圧に達するまでの間の電圧変化を示すデータとか
ら、充電しようとするバッテリ２０を転極点電圧まで充
電するのに必要な時間を算出する。

例えば、充電しようとするバッテリ２０を一定時間充電
して得られたデータが、第１０図に破線ａで示される曲
線となり、充電特性メモリ４３に記憶されている電圧デ
ータが同図すに示される曲線となる場合に、電圧データ
とのある時点での差のデータをＤ、それより時間ｔ、後
の差のデータをＤ′としα、β、Ｔを一定の定数とする
と、曲線ａで示されるパンテリ電圧が転極点電圧に達す
るまでの時間Ｔ、は以下の式で表せる。

Ｔ、＝（Ｃ転極点電圧−Ｄ）／　（Ｄ’−Ｄ）／１１）
×α±（周囲温度の差）×β＋（充電時の交流電圧の差
）×γ 上記の弐に基づいてその時の周囲温度において転）重点
電圧に達するまでの時間を算出することができる。

そして、ステップＳ４で、周囲温度、指定された充電の
種Ｒ（均等充電、普通充電など）及び上記ステップＳ３
で求めた転極点電圧に達するまでの時間から、充電が完
了するまでの時間を算出する。また、次のステップＳ５
で充電時間の算出のために予め充電した数十分の時間を
、ステップＳ４で求めた全体の充電時間から減算して必
要な充電時間を求める。

ステップＳ６では、このようにして算出された充電時間
と、充電特性メモリ４３記憶されている電力料金の安い
時間帯のデータと、駆動開始時刻記憶部４１に設定され
ている駆動開始時刻とから、電力料金の安い時間帯で、
しかも設定された駆動開始時刻までに充電が完了する充
電開始時刻を算出して、充電開始時刻メモリ４４に書き
込む。

その後、スッテプＳ７で、計時回路３３で計時される時
刻と、充電開始時刻メモリ４４に記憶されている充電開
始時刻とを比較し、現在時刻が充電開始時刻に達したと
きに充電を開始する。

この結果、例えば第１１図に示すようなバッテリ２０の
放電量が大きく、単に電力料金の安い時間帯に充電を開
始すると使用したい時刻までに充電が終了しない場合で
も、必要な時間までに充電を完了させておくことができ
る。

また、このとき使用者が設定した駆動開始時刻より大幅
に早い時刻に充電が終了してしまうと、バッテリ２０の
自己放電によりバッテリ電圧が下がってしまうことがあ
るので、駆動開始時刻と全体の充電時間などから充電開
始時刻を適宜変更している。

例えば第１２図に示すように、充電時間が比較的短い場
合には、電力料金の安い時間帯の終了時刻を充電終了時
刻として設定し、その終了時刻から必要な充電時間を減
算して充電開始時刻を算出する。

また、充電に要する時間が電力料金の安い時間帯の長さ
より長い場合には、まず電力料金の安い時間帯の始まる
時刻を充電開始時刻としたときに、駆動開始時刻までに
充電が終了するか否かを判断して充電開始時刻を算出し
ている。すなわち、上記の時刻を充電開始時刻としたと
きに駆動開始時刻までに充電が終了する場合には、その
時刻を充電開始時刻として充電開始時刻メモリ４４に設
定し、駆動開始時刻までに充電が終了しない場合には、
駆動開始時刻に近い時刻を充電終了時刻とし、その時刻
から必要な充電時間を減算して充電開始時刻を求めてい
る。

またフォークリフトを駆動させたい時刻が電力料金の安
い時間帯の終了時刻から大幅に離れているときには、駆
動開始時刻に近い時刻を充電終了時刻とし、その時刻か
ら必要な充電時間を減算して充電開始時刻を求めている
。

さらに、第１３図は第２の発明の実施例の変更例を示し
ている。同図は充電特性メモリ４３に複数種類の特性デ
ータを記憶させ、充電時にスイッチ４６を操作してそれ
らの特性データを選択できるようにした充電器の回路構
成を示している。

一つの充電器で複数のタイプのバッテリを充電しようと
すると、バッテリのタイプによってそれぞれ充電特性が
異なる為に、一種類の充電特性データだけでは、演算で
求めた充電時間と実際に必要な充電時間に大きな誤差が
生じる場合がある。

そこで、充電特性メモリ４３に種々のタイプのバッテリ
の特性データを記憶させ、それらの特性データのなかか
ら充電するバッテリに対応したデータを選択することで
、最適な充電時間を選んで充電することできる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電力料金の安い時間帯を選んで充電を
行うことができ、さらに負荷を駆動させたい時刻までに
充電を完了させておくことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の詳細説明第２図は第１
の発明の実施例の充電器の回路構成図、 第３図は充電時間の説明図、 第４図及び第５図は第１の発明の他の実施例を示す図、 第６図は第２の発明の実施例の回路構成図、第７図は充
電特性メモリのメモリ構成図、第８図は制御部に内蔵さ
れるＲＡＭのメモリの構成図、 第９図は第６図の動作を説明するフローチャート、 第１０図は充電特性を説明する図表、 第１１図及び第１２図は充電時間の説明図、第１３図は
第２の発明の実施例の変更例を示す図、 第１４図は従来の充電器の回路構成図である。 １・・・計時手段 ２・・・記憶手段 ３・・・制御手段 駆動時刻設定手段 電圧検出手段 演算手段 制御手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）時刻を計時する計時手段と、 電力料金の最も安い時間帯を記憶する記憶手段と、 前記計時手段で計時される時刻が前記記憶手段に記憶さ
   れている最も電力料金の安い時間帯にあるときに充電を
   行う制御手段とを備えることを特徴とする充電器。 ２）時刻を計時する計時手段と、 電力料金の最も安い時間帯を記憶する記憶手段と、 畜電池の負荷の駆動開始時刻を設定する駆動時刻設定手
   段と、 畜電池の電圧を検出する電圧検出手段と、 畜電池を所定時間充電し、そのとき前記電圧検出手段で
   検出される電圧変化から充電に必要な時間を算出する演
   算手段と、 前記演算手段で算出された充電時間と、前記記憶手段に
   記憶された時間帯及び駆動時刻設定手段に設定された駆
   動開始時刻に基づいて、電力料金が最も安く、かつ負荷
   の駆動開始時刻までに充電が完了する充電開始時刻を求
   めると共に、前記計時手段で計時された時刻が該充電開
   始時刻に達したときに充電を開始するよう充電を制御す
   る制御手段とを備えることを特徴とする充電器。