JPH06245401A - 鉛蓄電池の急速充電器 - Google Patents
鉛蓄電池の急速充電器Info
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- JPH06245401A JPH06245401A JP2585693A JP2585693A JPH06245401A JP H06245401 A JPH06245401 A JP H06245401A JP 2585693 A JP2585693 A JP 2585693A JP 2585693 A JP2585693 A JP 2585693A JP H06245401 A JPH06245401 A JP H06245401A
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】端子電圧がＶ1 以上であることを検出する第１
電圧比較装置、端子電圧がＶ2 以上であることを検出す
る第２電圧比較装置、および端子電圧がＶ1 以上且つＶ
2 未満のときおよびＶ2 以上のときに脈流の電流量を各
々の設定値に調節する脈流調節装置の接続部を各々備え
てなる鉛蓄電池の充電器用のプログラマルロジックデバ
イス（ＰＬＤ）、該ＰＬＤを備えたコントロールユニッ
ト、鉛蓄電池の急速充電器および鉛蓄電池の急速充電方
法。 【効果】鉛蓄電池の充電時間を短縮できるようになっ
た。
電圧比較装置、端子電圧がＶ2 以上であることを検出す
る第２電圧比較装置、および端子電圧がＶ1 以上且つＶ
2 未満のときおよびＶ2 以上のときに脈流の電流量を各
々の設定値に調節する脈流調節装置の接続部を各々備え
てなる鉛蓄電池の充電器用のプログラマルロジックデバ
イス（ＰＬＤ）、該ＰＬＤを備えたコントロールユニッ
ト、鉛蓄電池の急速充電器および鉛蓄電池の急速充電方
法。 【効果】鉛蓄電池の充電時間を短縮できるようになっ
た。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鉛蓄電池の急速充電
器、急速充電方法および急速充電を可能にするコントロ
ールユニットおよびプログラマルロジックデバイスに関
する。
器、急速充電方法および急速充電を可能にするコントロ
ールユニットおよびプログラマルロジックデバイスに関
する。
【０００２】
【従来の技術】鉛蓄電池は、性能と経済性を兼ね備えた
電池として、自動車搭載用（フォークリフトやゴルフカ
ートなどの電気自動車を含む）を代表として、産業用か
ら非常用まで据え置き、移動のべつなく各方面で利用さ
れている。
電池として、自動車搭載用（フォークリフトやゴルフカ
ートなどの電気自動車を含む）を代表として、産業用か
ら非常用まで据え置き、移動のべつなく各方面で利用さ
れている。
【０００３】この鉛蓄電池は、いわゆる二次電池である
が、端子電圧が大きく低下するまで放電を行うと、次の
充電で性能を回復させるのが困難になる。鉛蓄電池の充
電の際、容量の７０〜８０％程度までは電圧がほぼ一定
に保たれるが、この水準を越えると特に電極付近の電圧
が上昇して電解液の電気分解が始まるため、電極／電解
液界面から気泡が発生する。このため、充電初期は大電
流をかけても問題はないが、充電中期および終期は充電
電流を落とさないと電池を損傷することになる。大電流
をかけ続けた場合、蓄電池の電極表面は充電されている
が、電池の内部は充電されておらず、充電を中止して電
極内部の充電量を均一化した後の充電量は、３０％程度
に過ぎない場合もある。
が、端子電圧が大きく低下するまで放電を行うと、次の
充電で性能を回復させるのが困難になる。鉛蓄電池の充
電の際、容量の７０〜８０％程度までは電圧がほぼ一定
に保たれるが、この水準を越えると特に電極付近の電圧
が上昇して電解液の電気分解が始まるため、電極／電解
液界面から気泡が発生する。このため、充電初期は大電
流をかけても問題はないが、充電中期および終期は充電
電流を落とさないと電池を損傷することになる。大電流
をかけ続けた場合、蓄電池の電極表面は充電されている
が、電池の内部は充電されておらず、充電を中止して電
極内部の充電量を均一化した後の充電量は、３０％程度
に過ぎない場合もある。
【０００４】このような理由から鉛蓄電池の充電は、電
池を損傷しないように従来数時間をかけてゆっくり行わ
れていた。
池を損傷しないように従来数時間をかけてゆっくり行わ
れていた。
【０００５】しかしながら、自動車などに使用される鉛
蓄電池の充電に長時間をかけるのは非常に不便であるの
で、より短時間で充電する方法、即ち充電初期に比較的
大電流で充電し、充電後期に電圧の上昇或いは電気分解
による電解液の温度の上昇を検知し、充電電流を制御す
る方法が試みられている。この方法による充電装置の充
電時間は、２時間程度が限度とされている。
蓄電池の充電に長時間をかけるのは非常に不便であるの
で、より短時間で充電する方法、即ち充電初期に比較的
大電流で充電し、充電後期に電圧の上昇或いは電気分解
による電解液の温度の上昇を検知し、充電電流を制御す
る方法が試みられている。この方法による充電装置の充
電時間は、２時間程度が限度とされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、充電効率の
低下や蓄電池の劣化を伴うことなく鉛蓄電池の充電をさ
らに短時間に行える充電装置、充電方法及び該装置に適
用されるコントロールユニットを提供することを目的と
する。
低下や蓄電池の劣化を伴うことなく鉛蓄電池の充電をさ
らに短時間に行える充電装置、充電方法及び該装置に適
用されるコントロールユニットを提供することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、鉛蓄電池の
充電時間を短縮するためにさらに検討を加えた結果、充
電電圧を通常よりも高くし且つ脈流を流し、蓄電池の端
子電圧が一定以上になった時点で充電電流を落とすこと
で蓄電池の損傷・劣化を伴うことなく蓄電池の急速充電
を行えることを見出した。
充電時間を短縮するためにさらに検討を加えた結果、充
電電圧を通常よりも高くし且つ脈流を流し、蓄電池の端
子電圧が一定以上になった時点で充電電流を落とすこと
で蓄電池の損傷・劣化を伴うことなく蓄電池の急速充電
を行えることを見出した。
【０００８】即ち、本発明は、端子電圧がＶ1 以上であ
ることを検出する第１電圧比較装置、端子電圧がＶ2 以
上であることを検出する第２電圧比較装置、および端子
電圧がＶ1 以上且つＶ2 未満のときおよびＶ2 以上のと
きに脈流の電流量を各々の設定値に調節する脈流調節装
置の接続部を各々備えてなる鉛蓄電池の充電器用のプロ
グラマルロジックデバイス（ＰＬＤ）を提供するもので
ある。
ることを検出する第１電圧比較装置、端子電圧がＶ2 以
上であることを検出する第２電圧比較装置、および端子
電圧がＶ1 以上且つＶ2 未満のときおよびＶ2 以上のと
きに脈流の電流量を各々の設定値に調節する脈流調節装
置の接続部を各々備えてなる鉛蓄電池の充電器用のプロ
グラマルロジックデバイス（ＰＬＤ）を提供するもので
ある。
【０００９】また、本発明は、鉛蓄電池の充電器用のコ
ントロールユニットであって、端子電圧がＶ1 以上であ
ることを検出する第１電圧比較装置、端子電圧がＶ2 以
上であることを検出する第２電圧比較装置、および端子
電圧がＶ1 以上且つＶ2 未満のときおよびＶ2 以上のと
きに脈流の電流量を各々の設定値に調節する脈流調節装
置を備えてなるコントロールユニットを提供するもので
ある。
ントロールユニットであって、端子電圧がＶ1 以上であ
ることを検出する第１電圧比較装置、端子電圧がＶ2 以
上であることを検出する第２電圧比較装置、および端子
電圧がＶ1 以上且つＶ2 未満のときおよびＶ2 以上のと
きに脈流の電流量を各々の設定値に調節する脈流調節装
置を備えてなるコントロールユニットを提供するもので
ある。
【００１０】さらに本発明は、鉛蓄電池の端子電圧がＶ
1 未満では、第１脈流電流を流し、端子電圧がＶ1 以上
Ｖ2 未満の場合には第２脈流電流を流し、Ｖ2 以上の場
合には第３脈流電流を流すことを特徴とする鉛蓄電池の
急速充電方法を提供するものである。
1 未満では、第１脈流電流を流し、端子電圧がＶ1 以上
Ｖ2 未満の場合には第２脈流電流を流し、Ｖ2 以上の場
合には第３脈流電流を流すことを特徴とする鉛蓄電池の
急速充電方法を提供するものである。
【００１１】さらにまた本発明は、端子電圧がＶ1 以上
であることを検出する第１電圧比較装置、端子電圧がＶ
2 以上であることを検出する第２電圧比較装置、および
端子電圧がＶ1 以上且つＶ2 未満のときおよびＶ2 以上
のときに脈流の電流量を各々の設定値に調節する脈流調
節装置を備えてなるコントロールユニット並びに交流制
御装置を備えてなる鉛蓄電池の急速充電器を提供するも
のである。
であることを検出する第１電圧比較装置、端子電圧がＶ
2 以上であることを検出する第２電圧比較装置、および
端子電圧がＶ1 以上且つＶ2 未満のときおよびＶ2 以上
のときに脈流の電流量を各々の設定値に調節する脈流調
節装置を備えてなるコントロールユニット並びに交流制
御装置を備えてなる鉛蓄電池の急速充電器を提供するも
のである。
【００１２】本発明において、鉛蓄電池としては、開放
型および密閉型の両方を含む。
型および密閉型の両方を含む。
【００１３】本発明において、脈流とは、一定方向の電
流で且つ電流が０になる時があるものであり、その波形
および電流が０になる時間の割合は任意である。
流で且つ電流が０になる時があるものであり、その波形
および電流が０になる時間の割合は任意である。
【００１４】本発明において、鉛蓄電池にかける印加電
圧は、その電池の端子電圧の２倍程度である。
圧は、その電池の端子電圧の２倍程度である。
【００１５】本発明において、Ｖ1 とは、充電により鉛
蓄電池の電極面上が最初に充電され、端子電圧が上昇し
た（例えば１２Ｖのバッテリーで１３．５Ｖ程度）時点
の電圧である。
蓄電池の電極面上が最初に充電され、端子電圧が上昇し
た（例えば１２Ｖのバッテリーで１３．５Ｖ程度）時点
の電圧である。
【００１６】本発明において、Ｖ2 とは、これ以上の電
圧をかけると電池の損傷が無視できなくなる時点での電
圧で、例えば１２Ｖのバッテリーで１４．８Ｖ程度であ
る。本発明において、第１脈流電流とは、端子電圧がＶ
1 未満の際の交流制御装置により形成される脈流を意味
し、その波形は、例えば図１に示されるように電流が停
止する時間が、設定の平均電流により任意に変化する。
圧をかけると電池の損傷が無視できなくなる時点での電
圧で、例えば１２Ｖのバッテリーで１４．８Ｖ程度であ
る。本発明において、第１脈流電流とは、端子電圧がＶ
1 未満の際の交流制御装置により形成される脈流を意味
し、その波形は、例えば図１に示されるように電流が停
止する時間が、設定の平均電流により任意に変化する。
【００１７】第２脈流電流は、端子電圧がＶ1 以上Ｖ2
未満になった際に、脈流調節装置により電流を流す時間
を一定の割合でカットしたものであり、その波形は例え
ば、図２に示される。また、第３脈流電流は、端子電圧
がＶ2 以上になった際に、脈流調節装置の作用により電
流を流す時間を徐々に少なくしたものである。第１脈流
電流は、通常２Ｃ〜３Ｃ程度である。第１脈流電流およ
び第２脈流電流の脈流は、通電時間を一定にコントロー
ルする。第３脈流電流は、所定の勾配で徐々に減少させ
るのが好ましい。つまり、Ａの時間ＯＮとし、Ｂの時間
ＯＦＦとする。これを繰り返して、このＯＮの時間は脈
流調節装置により対流の半サイクルの波形を一定の割合
でカットしたものである。これらの電流の調節は、プロ
グラマルロジックデバイスの働きにより行われる。
未満になった際に、脈流調節装置により電流を流す時間
を一定の割合でカットしたものであり、その波形は例え
ば、図２に示される。また、第３脈流電流は、端子電圧
がＶ2 以上になった際に、脈流調節装置の作用により電
流を流す時間を徐々に少なくしたものである。第１脈流
電流は、通常２Ｃ〜３Ｃ程度である。第１脈流電流およ
び第２脈流電流の脈流は、通電時間を一定にコントロー
ルする。第３脈流電流は、所定の勾配で徐々に減少させ
るのが好ましい。つまり、Ａの時間ＯＮとし、Ｂの時間
ＯＦＦとする。これを繰り返して、このＯＮの時間は脈
流調節装置により対流の半サイクルの波形を一定の割合
でカットしたものである。これらの電流の調節は、プロ
グラマルロジックデバイスの働きにより行われる。
【００１８】本発明において、交流制御装置としては任
意の整流回路が用いられ、たとえば平滑（コンデンサ
ー）を挿入しない半波、全波整流回路などが挙げられ
る。
意の整流回路が用いられ、たとえば平滑（コンデンサ
ー）を挿入しない半波、全波整流回路などが挙げられ
る。
【００１９】脈流調節装置が作動した場合、第２脈流電
流の通電量は、第１脈流電流の５０〜６５％程度であ
り、第３脈流電流の通電量は、第２脈流電流の電流より
徐々に減少させて終了させる。
流の通電量は、第１脈流電流の５０〜６５％程度であ
り、第３脈流電流の通電量は、第２脈流電流の電流より
徐々に減少させて終了させる。
【００２０】
【作用】鉛蓄電池の充電に際し、脈流を用いているの
で、電流量が低いか、または０である地点で、電極付近
に蓄えられた充電反応が電極内部に拡散するため、通電
時間を短くしても電極付近での過充電は解除される。
で、電流量が低いか、または０である地点で、電極付近
に蓄えられた充電反応が電極内部に拡散するため、通電
時間を短くしても電極付近での過充電は解除される。
【００２１】また、第１、第２電圧比較装置及び脈流調
節装置を用いているため、充電がかなり進んできた場合
にも、充電反応の電極内部での拡散が確保されている。
節装置を用いているため、充電がかなり進んできた場合
にも、充電反応の電極内部での拡散が確保されている。
【００２２】
【発明の効果】本発明のプログラマルロジックデバイス
を備えた充電器を用いることにより、鉛蓄電池の充電を
急速に行うことができ、しかも、従来急速充電の際に避
けられないと考えられてきた気泡の発生および過充電の
程度を著しく低減することができ、鉛蓄電池の寿命など
に悪影響を及ぼすことなく充電時間をさらに短縮するこ
とができるようになった。
を備えた充電器を用いることにより、鉛蓄電池の充電を
急速に行うことができ、しかも、従来急速充電の際に避
けられないと考えられてきた気泡の発生および過充電の
程度を著しく低減することができ、鉛蓄電池の寿命など
に悪影響を及ぼすことなく充電時間をさらに短縮するこ
とができるようになった。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照してより
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００２４】
【実施例１】図１に、コントロールユニット、鉛蓄電池
への充電出力部などを備えた、本発明の急速充電器のブ
ロックダイヤグラムを示す。また、図２及び図３に、本
発明のコントロールユニットを示す。このコントロール
ユニットは、第１電圧比較装置、第２電圧比較装置、電
流増幅装置、ＰＬＤ（プログラマル・ロジックデバイ
ス）、脈流調節装置などを備えて構成される。起電力１
２Ｖの鉛蓄電池の場合の作動条件を以下に記載する。
への充電出力部などを備えた、本発明の急速充電器のブ
ロックダイヤグラムを示す。また、図２及び図３に、本
発明のコントロールユニットを示す。このコントロール
ユニットは、第１電圧比較装置、第２電圧比較装置、電
流増幅装置、ＰＬＤ（プログラマル・ロジックデバイ
ス）、脈流調節装置などを備えて構成される。起電力１
２Ｖの鉛蓄電池の場合の作動条件を以下に記載する。
【００２５】充電出力部に鉛蓄電池を接続すると、電圧
計により鉛蓄電池の端子電圧が測定され、第１電圧比較
装置、第２電圧比較装置と比較される。Ｖ1 は１３．５
Ｖ、Ｖ2 は１４．８Ｖに設定される。鉛蓄電池の端子電
圧がＶ1 未満の場合には、ＳＲＣが作用し、第１脈流電
流は、図４（Ａ）に示されるような波形となる。この図
の斜線部分は通電が停止された状態を示し、この部分の
時間の長さは、あらかじめ設定された電流値により、平
均電流を閉ループの電流コントロール回路により制御さ
れる。これは、開ループの場合には、電池の内部抵抗が
減少し、端子電圧が上昇しない場合があり、暴走する危
険があるからである。
計により鉛蓄電池の端子電圧が測定され、第１電圧比較
装置、第２電圧比較装置と比較される。Ｖ1 は１３．５
Ｖ、Ｖ2 は１４．８Ｖに設定される。鉛蓄電池の端子電
圧がＶ1 未満の場合には、ＳＲＣが作用し、第１脈流電
流は、図４（Ａ）に示されるような波形となる。この図
の斜線部分は通電が停止された状態を示し、この部分の
時間の長さは、あらかじめ設定された電流値により、平
均電流を閉ループの電流コントロール回路により制御さ
れる。これは、開ループの場合には、電池の内部抵抗が
減少し、端子電圧が上昇しない場合があり、暴走する危
険があるからである。
【００２６】端子電圧がＶ1 以上になると、脈流調節装
置が作動する。この脈流調節装置は、割込電流設定装
置、下降カウンターおよび下降勾配設定装置を備えて構
成される。脈流調節装置が、端子電圧がＶ1 以上になっ
た信号を第１電圧比較装置からＰＬＤを介して受けとる
と、当初設定電流の約２／３〜１／２の電流値の減少さ
せる。このときの第２脈流電流の波形を図４（Ｂ）に示
す。
置が作動する。この脈流調節装置は、割込電流設定装
置、下降カウンターおよび下降勾配設定装置を備えて構
成される。脈流調節装置が、端子電圧がＶ1 以上になっ
た信号を第１電圧比較装置からＰＬＤを介して受けとる
と、当初設定電流の約２／３〜１／２の電流値の減少さ
せる。このときの第２脈流電流の波形を図４（Ｂ）に示
す。
【００２７】端子電圧がＶ2 以上になると、上記と同様
に、脈流調節装置が異なる条件で作動し、ＳＲＣにより
電圧が切り替わり、１／７分位の勾配で脈流の電流量を
減少させる。このときの第３脈流電流の波形を図４
（Ｃ）に示す。なお、交流制御装置は、ノーヒューズ
ブレーカー（ＮＢ）、電磁接触器（Ｍｇ）、主トラン
ス、シリコン整流器（ＳＤ１、ＳＤ２）、制御付シリコ
ン整流器（ＳＣＲ１、ＳＣＲ２）から構成される。
に、脈流調節装置が異なる条件で作動し、ＳＲＣにより
電圧が切り替わり、１／７分位の勾配で脈流の電流量を
減少させる。このときの第３脈流電流の波形を図４
（Ｃ）に示す。なお、交流制御装置は、ノーヒューズ
ブレーカー（ＮＢ）、電磁接触器（Ｍｇ）、主トラン
ス、シリコン整流器（ＳＤ１、ＳＤ２）、制御付シリコ
ン整流器（ＳＣＲ１、ＳＣＲ２）から構成される。
【００２８】鉛蓄電池の端子電圧が各々Ｖ1 およびＶ2
に達すると、充電器に備え付けの表示ランプが点灯する
ようになっている。また、端子電圧がＶ2 に達してから
約７〜１５分後に充電停止スイッチが作動し、充電終了
になるように設定されている。充電に要する時間は、６
０分間であった。
に達すると、充電器に備え付けの表示ランプが点灯する
ようになっている。また、端子電圧がＶ2 に達してから
約７〜１５分後に充電停止スイッチが作動し、充電終了
になるように設定されている。充電に要する時間は、６
０分間であった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の急速充電器のブロックダイヤグラムを
示す。
示す。
【図２】本発明のコントロールユニットのブロック図を
示す。
示す。
【図３】本発明のコントロールユニットの回路図を示
す。
す。
【図４】鉛蓄電池に適用される脈流の波形を示す。
Claims (4)
- 【請求項１】端子電圧がＶ1 以上であることを検出する
第１電圧比較装置、端子電圧がＶ2 以上であることを検
出する第２電圧比較装置、および端子電圧がＶ1 以上且
つＶ2 未満のときおよびＶ2 以上のときに脈流の電流量
を各々の設定値に調節する脈流調節装置の接続部を各々
備えてなる鉛蓄電池の充電器用のプログラマルロジック
デバイス（ＰＬＤ）。 - 【請求項２】鉛蓄電池の充電器用のコントロールユニッ
トであって、端子電圧がＶ1 以上であることを検出する
第１電圧比較装置、端子電圧がＶ2 以上であることを検
出する第２電圧比較装置、および端子電圧がＶ1 以上且
つＶ2 未満のときおよびＶ2 以上のときに脈流の電流量
を各々の設定値に調節する脈流調節装置をプログラマル
ロジックデバイスに接続してなるコントロールユニッ
ト。 - 【請求項３】鉛蓄電池の端子電圧がＶ1 未満では、第１
脈流電流を流し、端子電圧がＶ1 以上Ｖ2 未満の場合に
は第２脈流電流を流し、Ｖ2 以上の場合には第３脈流電
流を流すことを特徴とする鉛蓄電池の急速充電方法。 - 【請求項４】端子電圧がＶ1 以上であることを検出する
第１電圧比較装置、端子電圧がＶ2 以上であることを検
出する第２電圧比較装置、および端子電圧がＶ1 以上且
つＶ2 未満のときおよびＶ2 以上のときに脈流の電流量
を各々の設定値に調節する脈流調節装置を備えてなるコ
ントロールユニット並びに交流制御装置を備えてなる鉛
蓄電池の急速充電器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2585693A JPH06245401A (ja) | 1993-02-16 | 1993-02-16 | 鉛蓄電池の急速充電器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2585693A JPH06245401A (ja) | 1993-02-16 | 1993-02-16 | 鉛蓄電池の急速充電器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06245401A true JPH06245401A (ja) | 1994-09-02 |
Family
ID=12177472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2585693A Pending JPH06245401A (ja) | 1993-02-16 | 1993-02-16 | 鉛蓄電池の急速充電器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06245401A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010057513A (ko) * | 1999-12-23 | 2001-07-04 | 이계안 | 전기 자동차용 충전기의 축전지 손상 최소화 충전 방법 |
| CN106712176A (zh) * | 2016-12-24 | 2017-05-24 | 浙江超悦电控设备科技有限公司 | 铅酸蓄电池内化成充放电电源 |
-
1993
- 1993-02-16 JP JP2585693A patent/JPH06245401A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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