JP2004208375A

JP2004208375A - Charging device

Info

Publication number: JP2004208375A
Application number: JP2002373034A
Authority: JP
Inventors: Teruhisa Yurino; 輝久百合野
Original assignee: SANKO DENKI KK
Current assignee: SANKO DENKI KK
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2004-07-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a charging device which can charge without impairing original characteristics and a lifetime of a storage battery, and which can be used as a DC power supply at when the function of a storage battery decreases. <P>SOLUTION: The charging device includes a power supply 30 for charging connected in parallel with a load 50 and the storage battery 40 to charge the storage battery 40 for supplying a current to the load 50, and a controller 1 for controlling a charged voltage supplied from the power supply 30 for charging to the storage battery 40. The controller 1 has an arithmetic unit 23 and an output unit 24 for outputting a voltage set signal calculated based on a sense signal from a temperature sensor 20 for sensing the temperature of the storage battery 40 to the power supply 30 for charging. The power supply 30 for charging has a function of applying a suitable charging voltage to the storage battery 40 based on the voltage set signal from the arithmetic unit 23 and the output unit 24. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶などに搭載される密閉型鉛蓄電池などの充放電状態を制御する充電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
密閉型鉛蓄電池は、ビルの非常用電源、非常用発電機の始動用電源、河川水門用非常用電源の発電機始動用電源、船舶の非常用電源などとして広く使用されている。これらの密閉型鉛蓄電池（以下、「蓄電池」という。）は、温度の影響によって充放電特性が変化するため、温度管理が行われていない場合、蓄電池が本来具備している充放電特性が得られず、電池寿命にも悪影響を及ぼすことが知られている。
【０００３】
そこで、このような弊害を防止するため、充放電反応により刻々と変化する蓄電池の温度に対応して最適の充放電電圧を設定することのできる充放電制御技術が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
特許文献１に記載されている充放電制御方法は、蓄電池の電池ケース表面に温度センサを付着させて温度検出を行うとともに、検出された温度に適切な放電終止電圧および充電制御電圧を、予め設定された温度と電圧との関係式により算出して、充放電電圧を制御する、というものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−３２０２０号公報（第２−４頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載されている充放電制御方法では、蓄電池の温度範囲が０℃〜４０℃の範囲内しか想定されていないため、例えば、船舶に搭載された蓄電池などのように４０℃を超えて５５℃程度まで温度が上昇する状況の下で使用される船舶用蓄電池には対応することができない。
【０００７】
また、特許文献１に記載の充放電制御方法は、密閉形鉛蓄電池の充放電を最適に制御することにより寿命性能の向上を図ることを目的とするものであるため、蓄電池自体の機能が低下した場合には対処できない。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、蓄電池本来の特性および寿命を損なうことなく充電を行うことができ、蓄電池の機能低下時には直流電源としても使用可能な充電装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の充電装置は、負荷に対して電流を供給する蓄電池に充電するため前記負荷および前記蓄電池に並列に接続される充電用電源と、前記充電用電源から前記蓄電池へ供給される充電電圧を制御する制御器とを備え、前記制御器が、前記蓄電池の温度を検知する温度センサからの検知信号に基づいて算出した電圧設定信号を前記充電用電源へ出力する演算出力部を有し、前記充電用電源が、前記演算出力部からの前記電圧設定信号に基づいて前記蓄電池に適正な充電電圧を印加する機能を有することを特徴とする。
【００１０】
このような構成とすることにより、蓄電池の温度を常時監視しながら各温度に最適な充電電圧を自動的に設定して浮動充電を行うことが可能となるため、蓄電池本来の特性および寿命を損なうことなく充電することができるようになる。また、負荷および蓄電池に並列に接続される充電用電源を備えているため、蓄電池の機能低下時には直流電源としても使用可能である。
【００１１】
ここで、前記演算出力部が、予め入力された各温度ごとの充電電圧データに基づいて前記電圧設定信号を出力する機能を有するものとすることにより、浮動充電状態での蓄電池温度の変化に迅速に追従して電圧設定信号を出力することができるようになるため、この電圧設定信号に基づき充電用電源は最適な充電電圧を迅速に出力することができる。
【００１２】
また、前記充電用電源としてスイッチング電源を用いることにより、リプルが極めて小さい直流を出力することができるため、蓄電池の機能低下時において、負荷に対して蓄電池と同等で実用上支障のない直流電流を供給することができ、船舶に装備された電話機においてハム（雑音）が発生することもない。
【００１３】
一方、前記制御器に、蓄電池の出力電圧を検出する電圧センサと、電圧センサの検出値が設定値を超えると警報を発する電圧警報部を設ければ、蓄電池の出力電圧が規定値を超えて上昇、下降したとき、警報によってこれを知ることができるため、蓄電池や回路の損傷を未然に防止することができる。なお、蓄電池の温度を検知する前記温度センサの検出値が設定値を超えると警報を発する機能を設ければ、蓄電池温度の異常も早期に検知することができるため、損傷防止機能がさらに向上する。
【００１４】
また、蓄電池と負荷とを接続する電気回路に、蓄電池から負荷側へ流れる電流を検出する電流センサを配置し、電流センサの検出値が設定値を超えると警報を発する放電表示部を制御器に設けることが望ましい。このような構成とすれば蓄電池の放電電流（蓄電池から負荷に流れる電流）を検出することで放電状態を常時監視することができるため、蓄電池が放電終止電圧まで放電してしまう事態が生じるのを未然に防ぐことができ、蓄電池が直ちに回復可能な状態を維持することができる。
【００１５】
さらに、蓄電池の充放電回路に漏電電流を検出する漏電センサを設け、この漏電センサの検出値が設定値を超えると警報を発する絶縁監視部を制御器に設けることが望ましい。ここで、蓄電池の充放電回路とは、蓄電池を充電するときあるいは放電するときの少なくとも一方において蓄電池との間で電流が流れる回路を指している。このような構成とすることにより、漏電を早期に察知することができるため、蓄電池の異常放電を防止し、漏電による他の関連機器への悪影響を回避することができ、安全性の確保にも有効である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態である充電装置を示す概略構成図であり、図２（ａ）は図１に示す充電装置を構成する制御器を示す正面図であり、図２（ｂ）は前記制御器の側面図であり、図３は図２に示す制御器の内部構成を概略的に示す機能ブロック図である。
【００１７】
本実施形態の充電装置は船舶に搭載された密閉型鉛蓄電池の充電システムとして使用するものであり、図１に示すように、負荷５０に電流を供給する蓄電池４０に充電するための充電用電源３０と、蓄電池４０の温度を検知する温度センサ２０からの検知信号に基づいて充電用電源３０から蓄電池４０へ供給される充電電圧を制御する制御器１とを備えている。図１において、６０は放電電流検出用の電流センサであり、６１は放電電流検出用の分流器であり、６２は接続用端子であり、６３は船舶（図示せず）に搭載されている交流発電機の一つであり、６４は、後述するように制御器１から充電用電源３０へ送られる４ｍＡ〜２０ｍＡの信号電流を１Ｖ〜５Ｖの信号へ変換するための電気抵抗であり、６５は船舶の集中管理室などに配置された中央制御盤である。
【００１８】
蓄電池４０の定格出力は２４Ｖ，２００Ａｈであり、交流発電機６３は電圧１００ｖ〜２２０ｖ、周波数５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流電流を発生し、充電用電源３０は交流発電機６３から送給される交流電流を整流して電圧１９．２Ｖ〜２８．８Ｖ、電流０Ａ〜２７Ａの直流電流を出力するスイッチング電源である。負荷５０は、船舶の無線通信設備、船舶内通信設備、船舶エンジン制御システムなどである。放電電流検出センサ６０は放電方向（蓄電池４０から負荷５０へ向かう方向）に流れる電流値を検出する機能を有する。なお、蓄電池４０としては３００Ａｈ，５００Ａｈ，６００Ａｈ程度のものもあり、スイッチング電源としては６３Ａ，１２５Ａ程度のものもある。
【００１９】
図２に示すように、制御器１の正面パネル１ａには、操作スイッチ兼表示灯２、電源表示灯３、（＋）極接地試験灯４、（−）極接地試験灯５、接地試験を行う際に操作する押ボタンスイッチ６、蓄電池４０の温度表示部７、警報原因表示灯復帰用の押ボタンスイッチ８、表示部分の輝度を暗くする操作と警報発生のための設定値を下降させる操作とをするための押ボタンスイッチ９、表示部分の輝度を明るくする操作と警報発生のための設定値を上昇させる操作とをするための押ボタンスイッチ１０、蓄電池４０の充電電圧を表示する電圧表示部１１、蓄電池４０の電圧が設定値より高くなったときに点灯する高電圧表示灯１２、蓄電池４０の電圧が設定値より低くなったときに点灯する低電圧表示灯１３、（＋）極に漏電が生じたときに点灯する漏電表示灯１４、蓄電池４０の放電電流が設定値を超えたときに点灯する放電表示灯１５、蓄電池４０の温度が設定値を超えたときに点灯する高温表示灯１６、（−）極に漏電が生じたときに点灯する漏電表示灯１７が配置されている。
【００２０】
なお、図２に示す、高電圧表示部１２、低電圧表示部１３、漏電表示灯１４，１７、放電表示灯１５および高温表示灯１６は、まとめて警報原因表示灯と呼ぶこともあり、それぞれが異常を検知して点灯した場合、現場の状況を正常復帰させても警報原因表示灯復帰用の押ボタンスイッチ８を押すまで点灯し続けるようになっている。
【００２１】
制御器１は、蓄電池４０の充放電状態を正確かつ安全に制御するための装置であり、操作スイッチ兼表示灯２は制御器１の設定モードを通常使用モードまたは設定モードに切替えるためのスイッチであるとともに蓄電池４０が浮動充電状態であることを点灯表示する機能を有し、電源表示灯３は制御器１に電源が投入されているか否かに対応して点灯、消灯する。（＋）極接地試験灯４および（−）極接地試験灯５は、接地試験用の押ボタンスイッチ６を操作すると点灯し、蓄電池４０の充放電回路の絶縁状態が良好であれば（＋）極接地試験灯４と（−）極接地試験灯５とは互いに同じ輝度で点灯するので、これらの試験灯４，５の輝度の違いを目視確認することにより（＋）極あるいは（−）極の絶縁低下を早期発見することができる。
【００２２】
蓄電池４０の温度表示部７には、蓄電池４０に付設された温度センサ２０で検知した蓄電池４０の温度（℃）が数字で常時表示されており、警報原因表示灯復帰用の押ボタンスイッチ８は警報が発生した後、その原因表示灯を消すためのスイッチである。押ボタンスイッチ９は、正面パネル１ａに配置された全ての表示部分の輝度を暗くするためのスイッチであり、設定モードで操作すると設定値を下降させる機能がある。押ボタンスイッチ１０は、正面パネル１ａに配置された全ての表示部分の輝度を明るくするためのスイッチであり、設定モードで操作すると設定値を上昇させる機能がある。
【００２３】
充電電圧表示部１１には、充電用電源３０が蓄電池４０に印可している充電電圧が常時表示され、蓄電池４０の電圧が警報設定値より高くなると蓄電池電圧「高」表示灯１２が点灯し、蓄電池４０の電圧が警報設定値より低くなると蓄電池電圧「低」表示灯１３が点灯する。（＋）極漏電表示灯１４は（＋）極が漏電状態となったときに点灯し、（−）極漏電表示灯１７は（−）極が漏電状態となったときに点灯する。蓄電池放電表示灯１５は蓄電池４０の放電電流が設定電流値を超えたときに点灯し、蓄電池温度「高温」表示灯１６は蓄電池４０の温度が上昇して警報設定値を超えたときに点灯する。
【００２４】
図３に示すように、制御器１は、その作動用電源である蓄電池３０からの直流電流を取り込むとともにその電圧および電流を検出する機能を有する電源部２１と、蓄電池４０の温度を検知する温度センサ２０からの検知信号（４ｍＡ〜２０ｍＡ）を所定電流に変換して演算部２３へ送信する温度検知部２２と、温度検知部２２からの信号に基づいて充電電圧を算出する演算部２３と、演算部２３が算出した充電電圧に対応する電圧設定信号（４ｍＡ〜２０ｍＡ）を充電用電源３０へ出力する出力部２４と、電源部２１で検出している電圧値が設定値を超えたときに警報信号を発する電圧警報部２５と、放電電流検出用の電流センサ６０が放電電流を検出したときに警報信号を発する放電検出部２６と、電源部２１で検出している電流値が設定値を超えたとき漏電と判断して警報信号を発する漏電警報部２７などを備えている。
【００２５】
蓄電池３０から直流電流が電源部２１へ入力されると電源表示灯３が点灯し、電圧警報部２５が検出電圧の高低に応じて警報信号を発すると高電圧表示灯１２または低電圧表示灯１３が点灯する。放電検出部２６が警報信号を発すると放電表示灯１５が点灯し、漏電警報部２７が漏電状態に応じて警報信号を発すると（＋）極の漏電表示灯１４または（−）極の漏電表示灯１７が点灯する。充電用電源３０は、出力部２４からの前記電圧設定信号に基づいて蓄電池３０に適正な充電電圧（２５Ｖ〜２７Ｖ）を印加する機能を有している。
【００２６】
一方、２５℃〜５５℃の範囲内において蓄電池３０に対する充電電圧の適正値は表１に示すように各温度ごとに算出することができ、表１に示す各温度ごとの適正充電電圧が演算部２３に予め入力されている。したがって、表１の左欄に示された温度センサ２０で検出した蓄電池４０の各温度（℃）に応じて演算部２３が判断して出力部２４から充電用電源３０へ送信する電圧設定信号により、表１の右欄に示された各温度ごとの適正な充電電圧（Ｖ）が蓄電池４０へ印加され、充電が行われる。
【００２７】
【表１】

【００２８】
また、本実施形態の充電装置を用いて蓄電池４０を連続的に充電した場合、時間経過とともに蓄電池４０の温度と、充電用電源３０の充電電圧とがそれぞれどのように変化していくかを示すと、図４に示すようになる。図４において、横軸は時間を示し、縦軸は蓄電池４０の温度（℃）および充電用電源３０の充電電圧（Ｖ）を示している。
【００２９】
図４に示すように、充電開始時の蓄電池４０の温度が２５℃となるまでは、充電電圧は２６．７６Ｖであるが、充電時間の経過に伴って蓄電池４０の温度は上昇していき、これに応じて充電電圧は下降していくが、充電完了時においては蓄電池４０の温度が５５℃で、充電電圧は２５．３２Ｖとなる。すなわち、２５℃〜５５℃の３０℃の範囲内において、蓄電池４０の温度が１℃上昇すると充電電圧は０．０４８Ｖずつ下降するようになっている。
【００３０】
本実施形態の充電装置を用いることにより、蓄電池４０の温度を常時監視しながら各温度に最適な充電電圧を自動的に設定して浮動充電を行うことが可能となるため、蓄電池４０の本来の特性および寿命を損なうことなく充電することができるようになる。また、負荷５０および蓄電池４０に並列に接続された充電用電源３０を備えているため、蓄電池４０の機能低下時には直流電源としても使用可能であり、特に、船舶の場合、蓄電池４０の機能低下で通信設備が使用不能に陥るのを回避することができる。なお、充電用電源３０の定格出力は２７Ａであるが、６３Ａ，１２５Ａなど高出力のものを製作することも可能であり、蓄電池の容量が大である場合など、制御器１に対して複数の充電用電源３０を並列に接続することにより、１台の制御器１で複数の充電用電源３０を制御しながら適正電圧で充電することもできる。
【００３１】
ここで、演算部２３および出力部２４は、予め入力された各温度ごとの充電電圧データ（表１参照）に基づいて電圧設定信号を出力するため、浮動充電状態における蓄電池４０の温度変化に迅速に追従して電圧設定信号を出力することが可能であり、この電圧設定信号に基づき充電用電源３０は最適な充電電圧を迅速に出力することができる。
【００３２】
また、充電用電源３０はスイッチング電源であり、リプルが極めて小さい直流を出力することができるため、蓄電池４０の機能低下時において、負荷５０に対して蓄電池４０と同等で実用上支障のない直流電流を供給することができ、船舶内に装備された通信設備の電話機などにおいてハム（雑音）が発生することもない。なお、スイッチング電源３０を２台以上使用すれば、一つが故障しても残りのスイッチング電源３０で浮動充電を行うことができるので、船舶などにおける安全確保に有効である。
【００３３】
一方、制御器１の電源部２１は、蓄電池４０の出力電圧を検出する電圧センサ２１ａを内蔵し、この電圧センサ２１ａの検出値が設定値を超えると警報を発する電圧警報部２５を設けているため、蓄電池４０の出力電圧が設定値を超えて上昇、下降したとき、警報（高電圧表示灯１２または低電圧表示灯１３の点灯）によってこれを知ることができ、蓄電池４０や回路の損傷を未然に防止することができる。また、蓄電池４０の温度を検知する温度センサ２０の検出値が設定値を超えると高温表示灯１６が点灯して警報を発するので、蓄電池４０の温度異常も早期に検知することができ、損傷防止に有効である。
【００３４】
また、蓄電池４０と負荷５０とを接続する電気回路に、蓄電池４０から負荷５０側へ流れる電流を検出する電流センサ６０を配置し、電流センサ６０の検出値が設定値を超えると点灯して警報を発する放電表示部である放電表示灯１５を制御器１に設けているため、蓄電池４０の放電電流（蓄電池４０から負荷５０に流れる電流）を検出して蓄電池４０の放電状態を常時監視することで、蓄電池４０が放電終止電圧まで放電してしまう事態が生じるのを未然に防ぐことができ、蓄電池４０が直ちに回復可能な状態を維持することができる。
【００３５】
さらに、蓄電池４０の充放電回路の漏電電流を検出する漏電センサ（電流センサ）が電源部２１に内蔵され、この漏電センサ（電流センサ）の検出値が設定値を超えると点灯して警報する漏電表示灯１４，１７を設けているため、漏電発生を早期に察知することができる。
【００３６】
また、制御器１内の電源部２１、温度検知部２２、電圧警報部２５、放電検出部２６、漏電警報部２７がそれぞれ異常値を検出したときは、前述したように、それぞれの状況に応じた表示灯１２〜１７が点灯するとともに、図１，図２で示した中央制御盤６５に対して制御器１から警報信号が送信されそれぞれの状況に応じた警報を発するので、蓄電池４０および充電装置などから離れた場所においても、異常放電、制御器故障、（−）接地、（＋）接地、蓄電池温度上昇、電圧上昇、電圧下降などの異常が発生したことを知ることができる。なお、中央制御盤６５における警報手段としては、警報表示灯の点灯、点滅、警報音の発生あるいは警報音声の発生などが好適である。また、中央制御盤６５へ送信される各種信号を、船舶内ＬＡＮに送信し、衛星通信を利用して陸上の監督担当部署へ送信することもできる。
【００３７】
本実施形態においては船舶に搭載された蓄電池４０の充電システムとして充電装置を使用しているが、本発明の充電装置の用途はこれに限定するものではないので、山間部のダム開閉用電源など様々な分野の直流電源として使用されている密閉型鉛蓄電池の充電手段として広く活用することができる。ダム開閉電源の充電システムとして使用した場合、前述の実施形態における中央制御盤６５へ送信する各種信号と同様の信号を電話回線を利用して離れた場所にある管理事務所へ送信することもできるので、設備管理上、好都合である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明により、以下に示す効果を奏する。
【００３９】
（１）負荷および蓄電池に並列に接続される充電用電源と、充電用電源から蓄電池へ供給される充電電圧を制御する制御器とを備え、制御器に、蓄電池の温度を検知する温度センサからの検知信号に基づいて算出した電圧設定信号を充電用電源へ出力する演算出力部を設け、充電用電源に、演算出力部からの電圧設定信号に基づいて蓄電池に適正な充電電圧を印加する機能を設けたことにより、蓄電池温度を監視しながら各温度に最適な充電電圧を自動設定して浮動充電できるため、蓄電池本来の特性および寿命を損なうことなく充電可能となる。また、負荷および蓄電池に並列に接続される充電用電源を備えているため、蓄電池の機能低下時には直流電源としても使用可能である。
【００４０】
（２）前記演算出力部が、予め入力された各温度ごとの充電電圧データに基づいて電圧設定信号を出力する機能を有することにより、浮動充電状態での蓄電池温度変化に迅速に追従して電圧設定信号を出力できるようになるため、充電用電源も最適な充電電圧を迅速に出力することができる。
【００４１】
（３）前記充電用電源としてスイッチング電源を用いることにより、リプルが極めて小さい直流を出力することができるため、蓄電池の機能低下時において、負荷に対して蓄電池と同等で実用上支障のない直流電流を供給することができる。
【００４２】
（４）前記制御器に、蓄電池の出力電圧を検出する電圧センサと、電圧センサの検出値が設定値を超えると警報を発する電圧警報部を設ければ、蓄電池の出力電圧が異常に上昇、下降したとき、警報によってこれを知ることができるため、蓄電池や回路の損傷を未然に防止することができる。
【００４３】
（５）蓄電池と負荷とを接続する電気回路に、蓄電池から負荷側へ流れる電流を検出する電流センサを配置し、この電流センサの検出値が設定値を超えると警報を発する放電表示部を制御器に設けることにより、放電状態を常時監視できるため、蓄電池が放電終止電圧まで放電するのを防止することができ、蓄電池が直ちに回復可能な状態を維持することができる。
【００４４】
（６）蓄電池の充放電回路に漏電電流を検出する漏電センサを配置し、この漏電センサの検出値が設定値を超えると警報を発する絶縁監視部を制御器に設けることにより、漏電を早期に察知することができるため、蓄電池の異常放電を防止し、漏電による他の関連機器への悪影響を回避することができ、安全性の確保にも有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である充電装置を示す概略構成図である。
【図２】（ａ）は図１に示す充電装置を構成する制御器を示す正面図であり、（ｂ）は前記制御器の側面図である。
【図３】図２に示す制御器の内部構成を概略的に示す機能ブロック図である。
【図４】蓄電池の温度と充電電圧との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１制御装置
１ａ正面パネル
２操作スイッチ兼表示灯
３電源表示灯
４（＋）極接地試験灯
５（−）極接地試験灯
６，８〜１０押ボタンスイッチ
７温度表示部
１１電圧表示部
１２高電圧表示部
１３低電圧表示部
１４，１７漏電表示灯
１５放電表示灯
１６高温表示灯
２０温度センサ
２１電源部
２１ａ電圧センサ
２２温度検知部
２３演算部
２４出力部
２５電圧警報部
２６放電検出部
２７漏電警報部
３０スイッチング電源
４０密閉型鉛蓄電池
５０負荷
６０電流センサ
６１分流器
６２接続用端子
６３交流発電機
６４電気抵抗
６５中央制御盤[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a charging device for controlling a charge / discharge state of a sealed lead-acid battery mounted on a ship or the like.
[0002]
[Prior art]
The sealed lead-acid battery is widely used as an emergency power source for buildings, a power source for starting an emergency generator, a power source for starting a generator for an emergency power source for river gates, an emergency power source for ships, and the like. The charge / discharge characteristics of these sealed lead-acid batteries (hereinafter, referred to as “batteries”) change due to the effect of temperature. Therefore, when temperature control is not performed, the charge / discharge characteristics inherent in the storage battery are obtained. However, it is known that battery life is adversely affected.
[0003]
In order to prevent such an adverse effect, a charge / discharge control technique capable of setting an optimum charge / discharge voltage in accordance with the temperature of a storage battery that is constantly changing due to a charge / discharge reaction has been developed (for example, see Patent Reference 1).
[0004]
The charge / discharge control method described in Patent Literature 1 performs temperature detection by attaching a temperature sensor to the surface of a battery case of a storage battery, and sets a discharge end voltage and a charge control voltage appropriate for the detected temperature in advance. The charge / discharge voltage is controlled by calculating using a relational expression between the obtained temperature and voltage.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-10-32020 (pages 2-4)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the charge / discharge control method described in Patent Literature 1 assumes that the temperature range of the storage battery is only in the range of 0 ° C to 40 ° C. It cannot be used for marine storage batteries used under circumstances where the temperature rises to about 55 ° C. over about 55 ° C.
[0007]
In addition, the charge / discharge control method described in Patent Document 1 aims at improving the life performance by optimally controlling the charge / discharge of the sealed lead-acid battery, so that the function of the battery itself deteriorates. I can't deal with it.
[0008]
The problem to be solved by the present invention is to provide a charging device that can perform charging without deteriorating the intrinsic characteristics and life of the storage battery and can be used as a DC power supply when the function of the storage battery is deteriorated.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The charging device of the present invention includes a charging power supply connected in parallel to the load and the storage battery for charging a storage battery that supplies a current to a load, and a charging voltage supplied to the storage battery from the charging power supply. A controller for controlling, the controller has a calculation output unit that outputs a voltage setting signal calculated based on a detection signal from a temperature sensor for detecting the temperature of the storage battery to the power supply for charging, The charging power supply has a function of applying an appropriate charging voltage to the storage battery based on the voltage setting signal from the arithmetic output unit.
[0010]
With this configuration, it is possible to perform floating charging by automatically setting the optimum charging voltage for each temperature while constantly monitoring the temperature of the storage battery, thereby impairing the original characteristics and life of the storage battery. It can be charged without the need. In addition, since the power supply for charging is provided in parallel with the load and the storage battery, it can be used as a DC power supply when the function of the storage battery is deteriorated.
[0011]
Here, the arithmetic output unit has a function of outputting the voltage setting signal based on the previously input charging voltage data for each temperature, so that the temperature of the storage battery in the floating charge state can be quickly changed. , The voltage setting signal can be output, and the charging power supply can quickly output the optimum charging voltage based on the voltage setting signal.
[0012]
Also, by using a switching power supply as the charging power supply, it is possible to output a DC having extremely small ripple, so that when the function of the storage battery is deteriorated, a DC current equivalent to the storage battery and having no practical problem is applied to the load. It can be supplied and no hum (noise) is generated in the telephone mounted on the ship.
[0013]
On the other hand, if the controller is provided with a voltage sensor that detects the output voltage of the storage battery and a voltage alarm unit that issues an alarm when the detection value of the voltage sensor exceeds a set value, the output voltage of the storage battery exceeds the specified value. When it rises or falls, it can be known by an alarm, so that damage to the storage battery and circuit can be prevented. If a function for issuing an alarm is provided when the detected value of the temperature sensor for detecting the temperature of the storage battery exceeds a set value, the abnormality of the storage battery temperature can be detected early, so that the damage prevention function is further improved. .
[0014]
In addition, a current sensor that detects a current flowing from the storage battery to the load is arranged in an electric circuit connecting the storage battery and the load, and a discharge display unit that issues an alarm when a detection value of the current sensor exceeds a set value is provided in the controller. It is desirable to provide. With such a configuration, the discharge state can be constantly monitored by detecting the discharge current of the storage battery (current flowing from the storage battery to the load), so that the storage battery may be discharged to the discharge end voltage. This can be prevented beforehand, and the storage battery can be maintained in a state that can be immediately recovered.
[0015]
Further, it is desirable to provide a leakage sensor for detecting a leakage current in a charge / discharge circuit of the storage battery, and to provide an insulation monitoring unit for issuing an alarm when a detection value of the leakage sensor exceeds a set value in the controller. Here, the charge / discharge circuit of the storage battery refers to a circuit in which current flows between the storage battery and the storage battery at least when the storage battery is charged or discharged. By adopting such a configuration, it is possible to detect an electric leakage at an early stage, thereby preventing abnormal discharge of the storage battery, avoiding adverse effects on other related devices due to the electric leakage, and also ensuring safety. It is valid.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a charging device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2A is a front view showing a controller constituting the charging device shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 3 is a side view of the controller, and FIG. 3 is a functional block diagram schematically showing an internal configuration of the controller shown in FIG.
[0017]
The charging device according to the present embodiment is used as a charging system for a sealed lead-acid battery mounted on a ship, and as shown in FIG. 1, a charging power supply for charging a storage battery 40 that supplies current to a load 50. 30 and a controller 1 that controls a charging voltage supplied from the charging power supply 30 to the storage battery 40 based on a detection signal from the temperature sensor 20 that detects the temperature of the storage battery 40. In FIG. 1, reference numeral 60 denotes a current sensor for detecting a discharge current, 61 denotes a shunt for detecting a discharge current, 62 denotes a connection terminal, and 63 denotes an AC mounted on a ship (not shown). 64 is an electric resistance for converting a signal current of 4 mA to 20 mA sent from the controller 1 to the charging power supply 30 to a signal of 1 V to 5 V as described later, and 65 is It is a central control panel located in the central control room of ships.
[0018]
The rated output of the storage battery 40 is 24 V, 200 Ah, the AC generator 63 generates an AC current having a voltage of 100 V to 220 V, and a frequency of 50 Hz or 60 Hz, and the charging power supply 30 generates an AC current supplied from the AC generator 63. It is a switching power supply that rectifies and outputs a DC current having a voltage of 19.2 V to 28.8 V and a current of 0 A to 27 A. The load 50 is a wireless communication facility of a ship, a communication facility in a ship, a ship engine control system, or the like. The discharge current detection sensor 60 has a function of detecting a value of a current flowing in a discharge direction (a direction from the storage battery 40 toward the load 50). It should be noted that there are some storage batteries 40 of about 300 Ah, 500 Ah and 600 Ah, and some switching power supplies of about 63 A and 125 A.
[0019]
As shown in FIG. 2, a front panel 1a of the controller 1 includes an operation switch / indicator light 2, a power indicator light 3, a (+) pole ground test lamp 4, a (-) pole ground test lamp 5, and a ground test. Push button switch 6 to be operated at the time of operation, temperature display section 7 of storage battery 40, push button switch 8 for restoring alarm cause indicator lamp, operation for dimming the brightness of the display part, and operation for lowering the set value for alarm generation , A push button switch 10 for performing an operation of increasing the brightness of the display portion and an operation of increasing a set value for generating an alarm, and a voltage display for displaying a charging voltage of the storage battery 40. Unit 11, a high-voltage indicator light 12 that lights up when the voltage of the storage battery 40 becomes higher than the set value, a low-voltage indicator light 13 that lights up when the voltage of the storage battery 40 becomes lower than the set value, and a (+) pole. When leakage occurs A leakage indicator light 14 to be lit, a discharge indicator light 15 to be lit when the discharge current of the storage battery 40 exceeds a set value, a high temperature indicator light 16 to be lit when the temperature of the storage battery 40 exceeds the set value, a negative electrode Is provided with a leakage indicator 17 that lights up when a leakage occurs.
[0020]
In addition, the high-voltage display part 12, the low-voltage display part 13, the earth leakage indicators 14, 17, the discharge indicator 15, and the high-temperature indicator 16 shown in FIG. 2 may be collectively referred to as an alarm cause indicator. Is turned on upon detection of an abnormality, the light is kept on until the push button switch 8 for restoring the alarm cause indicator light is pressed even if the situation at the site is restored to normal.
[0021]
The controller 1 is a device for accurately and safely controlling the charge / discharge state of the storage battery 40. The operation switch / indicator 2 is a switch for switching the setting mode of the controller 1 to the normal use mode or the setting mode. In addition, the power supply indicator lamp 3 has a function of lighting and displaying that the storage battery 40 is in a floating charge state, and the power supply indicator lamp 3 is turned on and off according to whether or not the controller 1 is powered on. The (+) pole ground test lamp 4 and the (-) pole ground test lamp 5 are turned on by operating the push button switch 6 for the ground test, and (+) if the charge / discharge circuit of the storage battery 40 has a good insulation state. Since the pole ground test lamp 4 and the (−) pole ground test lamp 5 are lit with the same brightness, the difference between the brightness of the

test lamps

4 and 5 is visually checked to determine whether the (+) pole or the (−) pole. Can be detected at an early stage.
[0022]
The temperature display unit 7 of the storage battery 40 constantly displays the temperature (° C.) of the storage battery 40 detected by the temperature sensor 20 attached to the storage battery 40 by a numeral. This switch is used to turn off the cause indicator after an alarm is generated. The push button switch 9 is a switch for dimming the brightness of all display portions arranged on the front panel 1a, and has a function of decreasing the set value when operated in the setting mode. The push button switch 10 is a switch for increasing the brightness of all display portions arranged on the front panel 1a, and has a function of increasing a set value when operated in the setting mode.
[0023]
The charging voltage display unit 11 always displays the charging voltage applied by the charging power supply 30 to the storage battery 40, and when the voltage of the storage battery 40 becomes higher than the alarm set value, the storage battery voltage “high” indicator light 12 lights up, When the voltage of the storage battery 40 becomes lower than the alarm set value, the storage battery voltage “low” indicator light 13 is turned on. The (+) pole leakage indicator lamp 14 is lit when the (+) pole is in the leakage state, and the (-) pole leakage indicator lamp 17 is lit when the (-) pole is in the leakage state. The battery discharge indicator 15 lights when the discharge current of the battery 40 exceeds the set current value, and the battery temperature "high" indicator 16 lights when the temperature of the battery 40 rises and exceeds the alarm set value. .
[0024]
As shown in FIG. 3, controller 1 has a power supply unit 21 having a function of taking in a DC current from storage battery 30, which is a power supply for operation, and detecting the voltage and current, and a temperature detecting temperature of storage battery 40. A temperature detection unit 22 that converts a detection signal (4 mA to 20 mA) from the sensor 20 into a predetermined current and transmits the current to a calculation unit 23; a calculation unit 23 that calculates a charging voltage based on a signal from the temperature detection unit 22; An output unit 24 that outputs a voltage setting signal (4 mA to 20 mA) corresponding to the charging voltage calculated by the arithmetic unit 23 to the power supply 30 for charging, and when the voltage value detected by the power supply unit 21 exceeds the set value. The voltage alarm unit 25 that issues an alarm signal, the discharge detection unit 26 that issues an alarm signal when the current sensor 60 for detecting discharge current detects a discharge current, and the current value detected by the power supply unit 21 are set. And it is determined that leakage and the like leakage alarm unit 27 for issuing an alarm signal when exceeded.
[0025]
When a DC current is input from the storage battery 30 to the power supply unit 21, the power indicator light 3 is turned on, and when the voltage alarm unit 25 issues an alarm signal according to the level of the detected voltage, the high voltage indicator lamp 12 or the low voltage indicator lamp 13. Lights up. When the discharge detection unit 26 issues an alarm signal, the discharge indicator lamp 15 is turned on, and when the leakage alarm unit 27 issues an alarm signal according to the leakage condition, the (+) leakage display lamp 14 or the (-) pole leakage display. The lamp 17 lights up. The charging power supply 30 has a function of applying an appropriate charging voltage (25 V to 27 V) to the storage battery 30 based on the voltage setting signal from the output unit 24.
[0026]
On the other hand, the appropriate value of the charging voltage for the storage battery 30 within the range of 25 ° C. to 55 ° C. can be calculated for each temperature as shown in Table 1, and the appropriate charging voltage for each temperature shown in Table 1 is calculated by the arithmetic unit. 23 is input in advance. Therefore, the calculation unit 23 determines in accordance with each temperature (° C.) of the storage battery 40 detected by the temperature sensor 20 shown in the left column of Table 1 and transmits a voltage setting signal transmitted from the output unit 24 to the charging power supply 30. The appropriate charging voltage (V) for each temperature shown in the right column of Table 1 is applied to the storage battery 40 to perform charging.
[0027]
[Table 1]

[0028]
Further, when the storage battery 40 is continuously charged using the charging device of the present embodiment, it shows how the temperature of the storage battery 40 and the charging voltage of the charging power supply 30 change with time. The result is as shown in FIG. 4, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the temperature (° C.) of the storage battery 40 and the charging voltage (V) of the charging power supply 30.
[0029]
As shown in FIG. 4, the charging voltage is 26.76 V until the temperature of the storage battery 40 at the start of charging reaches 25 ° C., but the temperature of the storage battery 40 increases as the charging time elapses, In response to this, the charging voltage decreases, but when the charging is completed, the temperature of the storage battery 40 is 55 ° C., and the charging voltage is 25.32 V. That is, in the range of 30 ° C. from 25 ° C. to 55 ° C., when the temperature of the storage battery 40 increases by 1 ° C., the charging voltage decreases by 0.048 V at a time.
[0030]
By using the charging device of the present embodiment, it is possible to perform floating charging by automatically setting the optimal charging voltage for each temperature while constantly monitoring the temperature of the storage battery 40. Charging can be performed without impairing characteristics and life. In addition, since the charging power supply 30 is provided in parallel with the load 50 and the storage battery 40, it can be used as a DC power supply when the function of the storage battery 40 is deteriorated. The communication equipment can be prevented from becoming unusable. Although the rated output of the charging power supply 30 is 27 A, it is also possible to manufacture a high output power such as 63 A or 125 A, and when the capacity of the storage battery is large, a plurality of power sources are provided to the controller 1. By connecting the charging power supplies 30 in parallel, it is also possible to perform charging with an appropriate voltage while controlling a plurality of charging power supplies 30 with one controller 1.
[0031]
Here, since the calculation unit 23 and the output unit 24 output the voltage setting signal based on the charging voltage data (see Table 1) for each temperature that is input in advance, the calculation unit 23 and the output unit 24 quickly change the temperature of the storage battery 40 in the floating charging state. The charging power supply 30 can quickly output an optimal charging voltage based on the voltage setting signal.
[0032]
Further, the charging power supply 30 is a switching power supply, and can output a DC with extremely small ripple. Therefore, when the function of the storage battery 40 is degraded, the DC power to the load 50 is equivalent to that of the storage battery 40 and has no practical problem. Hum (noise) does not occur in a telephone or the like of communication equipment installed in a ship. If two or more switching power supplies 30 are used, floating charging can be performed by the remaining switching power supplies 30 even if one of the switching power supplies 30 fails, which is effective for ensuring safety in a ship or the like.
[0033]
On the other hand, the power supply unit 21 of the controller 1 has a built-in voltage sensor 21a for detecting the output voltage of the storage battery 40, and a voltage alarm unit 25 for issuing an alarm when the detected value of the voltage sensor 21a exceeds a set value. Therefore, when the output voltage of the storage battery 40 rises or falls beyond the set value, this can be known by an alarm (lighting of the high-voltage indicator lamp 12 or the low-voltage indicator lamp 13), and damage to the storage battery 40 and the circuit can be confirmed. It can be prevented before it happens. Further, when the detected value of the temperature sensor 20 for detecting the temperature of the storage battery 40 exceeds a set value, the high temperature indicator light 16 is turned on and an alarm is issued. It is effective for
[0034]
Further, a current sensor 60 for detecting a current flowing from the storage battery 40 to the load 50 is disposed in an electric circuit connecting the storage battery 40 and the load 50, and is turned on when a detection value of the current sensor 60 exceeds a set value to generate an alarm. Since the controller 1 is provided with the discharge indicator lamp 15 which is a discharge display unit that emits an electric current, the discharge state of the storage battery 40 (the current flowing from the storage battery 40 to the load 50) is constantly detected to monitor the discharge state of the storage battery 40. Thus, it is possible to prevent a situation in which the storage battery 40 discharges to the discharge end voltage, and to maintain a state where the storage battery 40 can recover immediately.
[0035]
Further, a leakage sensor (current sensor) for detecting a leakage current of the charging / discharging circuit of the storage battery 40 is built in the power supply unit 21. When a detection value of the leakage sensor (current sensor) exceeds a set value, a light leakage and an alarm are issued. Since the indicator lamps 14 and 17 are provided, it is possible to detect occurrence of electric leakage at an early stage.
[0036]
When the power supply unit 21, the temperature detection unit 22, the voltage alarm unit 25, the discharge detection unit 26, and the leakage alarm unit 27 in the controller 1 detect abnormal values, respectively, as described above, The indicator lights 12 to 17 are turned on, and an alarm signal is transmitted from the controller 1 to the central control panel 65 shown in FIG. 1 and FIG. 2 to issue an alarm according to each situation. It is possible to know that abnormalities such as abnormal discharge, controller failure, (−) grounding, (+) grounding, storage battery temperature rise, voltage rise, and voltage fall have occurred even in a place away from the device. As the alarm means in the central control panel 65, it is preferable to turn on or blink an alarm indicator lamp, generate an alarm sound, generate an alarm sound, or the like. In addition, various signals transmitted to the central control panel 65 can be transmitted to the on-board LAN and transmitted to a land-based supervisory department using satellite communication.
[0037]
In the present embodiment, the charging device is used as a charging system for the storage battery 40 mounted on the ship, but the application of the charging device of the present invention is not limited to this. It can be widely used as charging means for sealed lead-acid batteries used as DC power supplies in various fields. When used as a charging system for a dam opening / closing power supply, signals similar to various signals transmitted to the central control panel 65 in the above-described embodiment can be transmitted to a remote management office using a telephone line. Therefore, it is convenient in terms of equipment management.
[0038]
【The invention's effect】
According to the present invention, the following effects can be obtained.
[0039]
(1) A charging power supply connected in parallel to a load and a storage battery, and a controller for controlling a charging voltage supplied from the charging power supply to the storage battery, wherein the controller includes a temperature sensor for detecting the temperature of the storage battery. A calculation output section for outputting a voltage setting signal calculated based on the detection signal to the charging power supply, and applying an appropriate charging voltage to the storage battery based on the voltage setting signal from the calculation output section to the charging power supply. Is provided, the optimum charging voltage for each temperature can be automatically set while monitoring the temperature of the storage battery, and floating charging can be performed, so that the storage battery can be charged without deteriorating its inherent characteristics and life. In addition, since the power supply for charging is provided in parallel with the load and the storage battery, it can be used as a DC power supply when the function of the storage battery is deteriorated.
[0040]
(2) The arithmetic output unit has a function of outputting a voltage setting signal based on pre-input charging voltage data for each temperature, so that the voltage can quickly follow a change in storage battery temperature in a floating charging state. Since the setting signal can be output, the charging power supply can also quickly output the optimum charging voltage.
[0041]
(3) By using a switching power supply as the charging power supply, a DC with extremely small ripple can be output. Therefore, when the function of the storage battery is deteriorated, a DC current equivalent to that of the storage battery with respect to the load and having no practical problem is given to the load. Can be supplied.
[0042]
(4) If the controller is provided with a voltage sensor that detects the output voltage of the storage battery and a voltage alarm unit that issues an alarm when the detection value of the voltage sensor exceeds a set value, the output voltage of the storage battery abnormally increases. When the vehicle descends, this can be known by an alarm, so that damage to the storage battery and the circuit can be prevented.
[0043]
(5) A current sensor for detecting a current flowing from the storage battery to the load side is disposed in an electric circuit connecting the storage battery and the load, and a discharge display unit that issues an alarm when a detection value of the current sensor exceeds a set value is controlled. Since the discharge state can be constantly monitored by providing the battery, the storage battery can be prevented from discharging to the discharge end voltage, and the storage battery can be maintained in a state where it can be immediately recovered.
[0044]
(6) An electric leakage sensor for detecting electric leakage current is arranged in the charge / discharge circuit of the storage battery, and an insulation monitoring unit which issues an alarm when a detection value of the electric leakage sensor exceeds a set value is provided in the controller, thereby enabling the electric leakage to be early. Since it can be detected, abnormal discharge of the storage battery can be prevented, adverse effects on other related devices due to electric leakage can be avoided, and it is also effective in ensuring safety.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a charging device according to an embodiment of the present invention.
2 (a) is a front view showing a controller constituting the charging device shown in FIG. 1, and FIG. 2 (b) is a side view of the controller.
FIG. 3 is a functional block diagram schematically showing an internal configuration of a controller shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a storage battery temperature and a charging voltage.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 control device 1 a front panel 2 operation switch / indicator light 3 power indicator light 4 (+) pole ground test lamp 5 (−) pole ground test lamp 6, 8-10 pushbutton switch 7 temperature display section 11 voltage display section 12 high Voltage display unit 13 Low voltage display units 14, 17 Leakage indicator lamp 15 Discharge indicator lamp 16 High temperature indicator lamp 20 Temperature sensor 21 Power supply unit 21a Voltage sensor 22 Temperature detection unit 23 Operation unit 24 Output unit 25 Voltage alarm unit 26 Discharge detection unit 27 Leakage alarm unit 30 Switching power supply 40 Sealed lead-acid battery 50 Load 60 Current sensor 61 Shunt 62 Connection terminal 63 AC generator 64 Electric resistance 65 Central control panel

Claims

A charging power supply connected in parallel to the load and the storage battery for charging a storage battery that supplies a current to the load; and a controller that controls a charging voltage supplied from the charging power supply to the storage battery. A controller configured to output a voltage setting signal calculated based on a detection signal from a temperature sensor for detecting the temperature of the storage battery to the power supply for charging, the power supply for charging comprising: A charging device having a function of applying an appropriate charging voltage to the storage battery based on the voltage setting signal from an output unit.

The charging device according to claim 1, wherein the calculation output unit has a function of outputting the voltage setting signal based on charging voltage data for each temperature input in advance.

The charging device according to claim 1, wherein the charging power supply is a switching power supply.

The controller according to any one of claims 1 to 3, further comprising a voltage sensor that detects an output voltage of the storage battery, and a voltage alarm unit that issues an alarm when a detection value of the voltage sensor exceeds a set value. Charging device.

An electric circuit that connects the storage battery and the load, a current sensor that detects a current flowing from the storage battery to the load side, and a discharge display unit that issues an alarm when a detection value of the current sensor exceeds a set value. The charging device according to claim 1, wherein the charging device is provided in the controller.

The electric leakage sensor which detects an electric leakage current in the charge / discharge circuit of the storage battery, and an electric leakage alarm part which issues an alarm when a detection value of the electric leakage sensor exceeds a set value is provided in the controller. The charging device according to claim 1.