JP2002134175A - 制御弁式鉛蓄電池の充電方式 - Google Patents

制御弁式鉛蓄電池の充電方式

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JP2002134175A
JP2002134175A JP2000330877A JP2000330877A JP2002134175A JP 2002134175 A JP2002134175 A JP 2002134175A JP 2000330877 A JP2000330877 A JP 2000330877A JP 2000330877 A JP2000330877 A JP 2000330877A JP 2002134175 A JP2002134175 A JP 2002134175A
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charging
control valve
type lead
valve type
acid battery
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JP2000330877A
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English (en)
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Tatsuya Yoshioka
達矢 吉岡
Yoshio Sanada
吉男 真田
Yasushi Matsumura
康司 松村
Ichiro Mukoya
一郎 向谷
Satoru Kondo
悟 近藤
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Resonac Corp
Original Assignee
Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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Abstract

(57)【要約】 【課題】制御弁式鉛蓄電池の寿命を向上させる充電方式
を提供する。 【解決手段】制御弁式鉛蓄電池の電圧が設定電圧値を超
えるまで、第1ステップとして15A、第2ステップと
して10A、第3ステップとして5A、第4ステップと
して4Aの順に電流値を減少させながら充電する。その
後、充電量が放電量の105%を超えているか否かを判
断し、充電量が放電量の105%を超えていない場合に
は、4Aでのパルス充電モードに移行する。そして、パ
ルス充電モードで充電量が放電量の105%を超えた場
合には充電を終了し、105%を超えていない場合には
パルス充電を続ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、サイクル用途に用
いられる制御弁式鉛蓄電池の充電方式に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】無人搬送車などのサイクル用途に用いら
れる鉛蓄電池として、安価な液式の鉛蓄電池を用いるの
が一般的であった。しかしながら、最近は制御弁式鉛蓄
電池が使用され始めている。
【0003】制御弁式鉛蓄電池は従来の液式の鉛蓄電池
とは異なり、水の電気分解によって充電時に正極で発生
する酸素ガスを、負極で水に還元することができ、補水
不要を特徴とするものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記制
御弁式鉛蓄電池を用いた場合においても、大電流で過充
電をしたような場合には、正極で発生する酸素ガスを完
全には水に還元できないために、次第に電解液中の水分
量が減少する。その結果、電解液中の硫酸濃度の増加や
内部抵抗の増加を招いて、前記制御弁式鉛蓄電池の寿命
を短くする原因となっていた。
【0005】特開平8―22844号公報では、充電量
を減らすことによって、電解液中の水分量の減少を抑制
して、寿命を向上させる手法が提案されている。しかし
ながら、この方法では充電量が不足しがちであり、負極
が劣化しやすいという問題点がある。すなわち、充電量
が不足することによって負極活物質が粗大化し、充放電
反応が起こりににくくなり、電池の寿命が短くなるとい
う問題点である。
【0006】そこで、一定のサイクル毎に過充電をし
て、負極活物質を満充電状態にする方式が用いられてい
る。しかしながら、この手法を用いると充電システムが
複雑になるため、バッテリー式ゴルフカートなどに搭載
する小形で低コストな充電器には適用されにくいという
問題があった。
【0007】本発明は、制御弁式鉛蓄電池の寿命を向上
させることができる充電方式を提供することを目的とし
ている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、大電流で充電する第1ステップと、第1ステッ
プよりも小さな電流で充電する第2ステップと、第2ス
テップよりも小さな電流で充電する第3ステップと、第
3ステップよりもさらに小さな電流で充電する第4ステ
ップとを有する制御弁式鉛蓄電池の充電方式において、
前記制御弁式鉛蓄電池は、設定電圧値を超えるまで前記
第1ステップ、前記第2ステップ、前記第3ステップ、
前記第4ステップの順に充電した後、充電量を計算し、
該充電量が放電量に一定の係数を乗じた規定値を超えた
場合には前記制御弁式鉛蓄電池の充電を終了し、前記規
定値を超えていない場合には、前記規定値を超えるまで
パルス充電を続けることを特徴としている。
【0009】第二の発明は、前記一定の係数は、105
〜115%の範囲にすることを特徴とし、第三の発明
は、前記設定電圧値は、前記制御弁式鉛蓄電池の温度に
比例して減少させることを特徴としている。
【0010】
【実施例】以下に、図1〜3を用いて、バッテリー式ゴ
ルフカート用の電源として12V−110Ahの制御弁
式鉛蓄電池を使用した場合において、本発明の実施例を
詳細に説明する。
【0011】なお、図1は、本発明の充電方式を用いた
制御弁式鉛蓄電池の充電カーブであり、図2は、本発明
の充電方式を示すフローチャートであり、図3は、本発
明を用いたバッテリー式ゴルフカートのブロック図であ
る。
【0012】1.制御弁式鉛蓄電池の放電方式図3に示
すように、バッテリー式ゴルフカートは、搭載した制御
弁式鉛蓄電池1を放電することによって、操作パネル4、
リレー5、乗用カートコントローラ6、電動機7、充電機8
等に電力を供給して運転するものである。
【0013】すなわち、放電時には継電器2をONとし
た状態で、操作パネル4からの信号によりリレー5を制御
弁式鉛蓄電池1の放電側に接続して、乗用カート用コン
トローラ6に電力を供給し、電動機7を回転させてバッ
テリー式ゴルフカートを走行させる。なお、継電器2
は、何らかの原因によって回路が短絡した場合におい
て、回路を遮断する装置である。
【0014】制御弁式鉛蓄電池1から供給された電流値
は、電流検出器3で電圧値に変換する。そして、この電
圧値を充電器8に設置した増幅器9に入力して、増幅した
後、マイコン10に入力する。マイコン10では、制御弁式
鉛蓄電池1から供給された放電電流値に換算し、該放電
電流値と放電時間とを乗算して放電量に変換した後、放
電量の積算値をEEPROM11に書き込んで記憶する。
【0015】2.制御弁式鉛蓄電池の充電方式次に、本
発明を用いた制御弁式鉛蓄電池の充電方式について詳細
に説明する。図3に示すように、商用電源12の交流電力
を充電器8に供給して直流電力に変換し、該直流電力を
用いてバッテリー式ゴルフカートに搭載した制御弁式鉛
蓄電池1を充電するものである。
【0016】すなわち、継電器2をONとした状態で、
操作パネル4からの信号によりリレー5を充電側に接続し
て、充電器8から制御弁式鉛蓄電池1に直流電力を供給し
て充電する。なお、この状態では、乗用カートコントロ
ーラ6や電動機7には、充電器8又は制御弁式鉛蓄電池1か
らの電力は供給されないため、バッテリー式ゴルフカー
トが動くことはない。
【0017】制御弁式鉛蓄電池1に流れた充電電流値
は、電流検出器3で電圧値に変換する。そして、この電
圧値を充電器8に設置した増幅器9に入力して、増幅をし
た後、マイコン10に入力する。マイコン10では、後述す
る各ステップごとに充電電流値に換算した値と、その充
電時間とを乗算して充電量とし、該充電量を積算してE
EPROM11に書き込んで記憶する。そして、本実施例
では、充電量として上記した放電量の105%を充電す
るようにした。
【0018】次に、本発明の充電方式について、図1に
示す制御弁式鉛蓄電池の充電カーブ及び、図2に示すフ
ローチャートを用いて詳細に説明する。
【0019】1)第1ステップ(15A充電モード) 充電がスタートすると、第1ステップとして15A充電
モードに入り、比較的大きな定電流で制御弁式鉛蓄電池
を充電する(図2)。なお、充電の進行によって、制御
弁式鉛蓄電池の電圧は徐々に上昇する(図1)。15A
充電モードから、後述する10A充電モードへ切り替え
るための設定電圧値(V)を、以下の(1)式に示すよ
うに設定した。
【0020】 V = V0 − ts×(t−25℃) (1) ただし、V0=2.45ボルト/セル、ts=5mV/(セル・
℃)、t:制御弁式鉛蓄電池の温度。なお、制御弁式鉛
蓄電池にサーミスタを取りつけて、その温度を測定し
た。
【0021】すなわち、設定電圧値(V)は、V0(2.45
ボルト/セル)を周囲温度で補正したものであり、
(1)式より周囲温度が高くなるほど、設定電圧値
(V)は低く制御される。なお、充電の進行とともに制
御弁式鉛蓄電池の温度は次第に上昇することを考慮し、
前記設定電圧値の変更を常時行うようにした(図2)。
【0022】図1に示すように、制御弁式鉛蓄電池の電
圧は充電の進行とともに徐々に上昇して、前記した設定
電圧値(V)を超えた場合には、第2ステップでの充電
モードに移る。
【0023】2)第2ステップ(10A充電モード) 第2ステップでは、10Aの定電流で制御弁式鉛蓄電池
を充電する。そして、この10A充電においても、制御
弁式鉛蓄電池の電圧は充電量の増加とともに徐々に上昇
し、その電圧が設定電圧値(V)を超えた場合(図1)
には、後述する第3ステップでの充電モードに移る(図
2)。
【0024】3)第3ステップ(5A充電モード) 第3ステップでは、5Aの定電流で制御弁式鉛蓄電池を
充電する。そして、5A充電においても、制御弁式鉛蓄
電池の電圧は充電とともに徐々に上昇し、制御弁式鉛蓄
電池の電圧が設定電圧値(V)を超えたか否かを判別す
る(図1)。そして、制御弁式鉛蓄電池の電圧が設定電
圧値(V)を超えた場合には、後述する第4ステップで
の充電モードに移る(図2)。
【0025】4)第4ステップ(4A充電モード) 第4ステップでは、4Aの定電流で制御弁式鉛蓄電池を
充電する。そして、4A充電においても、制御弁式鉛蓄
電池の電圧は充電とともに徐々に上昇し、制御弁式鉛蓄
電池の電圧が設定電圧値(V)を超えたか否かを判別す
る(図1)。そして、その電圧が設定電圧値(V)を超
えた場合には、後述する第4ステップでのパルス充電モ
ードに移る(図2)。
【0026】5)第5ステップ(パルス充電モード) 第5ステップでは、上記した手法で計算した充電量が、
放電量に105%を乗じた電気量(以下、規定値と略
す)を超えているか否かを判断し、超えている場合には
充電を終了する。
【0027】一方、充電量が放電量の105%に達して
いない場合には、4Aの定電流で再び制御弁式鉛蓄電池
を充電する。そして、4A充電においても、制御弁式鉛
蓄電池の電圧は充電とともに徐々に上昇し、制御弁式鉛
蓄電池の電圧が設定電圧値(V)を超えたか否かを判別
する(図1)。そして、制御弁式鉛蓄電池の電圧が設定
電圧値(V)を超えた場合には、5秒間充電を休止した
後に充電量を計算し、規定値を超えている場合には充電
を終了する。
【0028】一方、充電量が放電量の105%に達して
いない場合には、前記した4Aでの充電を繰り返すパル
ス充電を続ける方式を用いた。
【0029】なお、制御弁式鉛蓄電池が長期間にわたっ
て高温多湿な場所に放置され、自己放電をしている場合
などにおいては、放電量に対して充電量が少ない状態で
も端子電圧が高くなりやすい傾向がある。本発明を用い
ると、このような場合の制御弁式鉛蓄電池でも、上記し
た第1〜3ステップの比較的大きな電流で充電する時間
を少なくし、電流値の少ない4Aでのパルス充電の部分
を長くすることができる。したがって、制御弁式鉛蓄電
池にとって無理がなく、適正な充電をすることができる
ため、その寿命を向上させることができる。
【0030】なお、本実施例では上述したように一定の
係数として、放電量の105%を充電する方式を用いた
が、一定の係数として105〜115%の範囲に設定し
た場合でも、ほぼ同様の良好な結果が得られた。
【0031】
【発明の効果】上述したように本発明を用いると、制御
弁式鉛蓄電池が長期間にわたって高温多湿な場所に放置
された場合においても、パルス充電による適正な充電を
することによって、制御弁式鉛蓄電池を長寿命化するこ
とができるため優れたものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の充電方式を用いた制御弁式鉛蓄電池の
充電カーブである。
【図2】本発明の充電方式を示すフローチャートであ
る。
【図3】本発明を用いたバッテリー式ゴルフカートのブ
ロック図である。
【符号の説明】
1:制御弁式鉛蓄電池、2:継電器、3:電流検出器、
4:操作パネル、5:リレー、6:乗用カートコントロ
ーラ、7:電動機、8:充電器、9:増幅器、10:マ
イコン、11:EEPROM、12:商用電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 向谷 一郎 東京都中央区日本橋本町2丁目8番7号 新神戸電機株式会社内 (72)発明者 近藤 悟 東京都中央区日本橋本町2丁目8番7号 新神戸電機株式会社内 Fターム(参考) 5G003 AA01 BA01 CA02 CA14 CC02 GC05 5H030 AA04 AS08 BB03 BB04 BB26

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 大電流で充電する第1ステップと、第1
    ステップよりも小さな電流で充電する第2ステップと、
    第2ステップよりも小さな電流で充電する第3ステップ
    と、第3ステップよりもさらに小さな電流で充電する第
    4ステップとを有する制御弁式鉛蓄電池の充電方式にお
    いて、前記制御弁式鉛蓄電池は、設定電圧値を超えるま
    で前記第1ステップ、前記第2ステップ、前記第3ステ
    ップ、前記第4ステップの順に充電した後、充電量を計
    算し、該充電量が放電量に一定の係数を乗じた規定値を
    超えた場合には前記制御弁式鉛蓄電池の充電を終了し、
    前記規定値を超えていない場合には、前記規定値を超え
    るまでパルス充電を続けることを特徴とする制御弁式鉛
    蓄電池の充電方式。
  2. 【請求項2】 前記一定の係数は、105〜115%の
    範囲にすることを特徴とする請求項1記載の制御弁式鉛
    蓄電池の充電方式。
  3. 【請求項3】 前記設定電圧値は、前記制御弁式鉛蓄電
    池の温度に比例して減少させることを特徴とする請求項
    1又は2記載の制御弁式鉛蓄電池の充電方式。
JP2000330877A 2000-10-30 2000-10-30 制御弁式鉛蓄電池の充電方式 Abandoned JP2002134175A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103227351A (zh) * 2013-04-26 2013-07-31 杭州信控科技有限公司 一种延长vrla电池使用寿命的脉冲充电方法
CN103944246A (zh) * 2014-04-28 2014-07-23 青岛大学 一种馈能式铅酸蓄电池快速充电系统及方法

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