JP2002164087A - 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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JP2002164087A
JP2002164087A JP2000358839A JP2000358839A JP2002164087A JP 2002164087 A JP2002164087 A JP 2002164087A JP 2000358839 A JP2000358839 A JP 2000358839A JP 2000358839 A JP2000358839 A JP 2000358839A JP 2002164087 A JP2002164087 A JP 2002164087A
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charging
control valve
type lead
valve type
acid battery
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JP2000358839A
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English (en)
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Yoshio Sanada
吉男 真田
Takashi Ihara
隆 井原
Yasushi Matsumura
康司 松村
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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
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 制御弁式鉛蓄電池を短時間で充電することが
でき、その寿命を向上させる充電方式を提供する。 【解決手段】 第1ステップとして制御弁式鉛蓄電池を
15Aで充電し、その電圧が設定電圧に達するまでの時
間が、規定時間以内である場合には充電を終了する。一
方、規定時間を超えている場合には、制御弁式鉛蓄電池
の電圧が設定電圧に達するまで、第2ステップとして1
0A、第3ステップとして5A、第4ステップとして4
Aの順に電流値を減少させて充電する。その後、充電量
を計算し、該充電量が放電量の105%を超えている場
合には充電を終了し、放電量の105%を超えていない
場合には、4Aで放電量の105%に達するまで充電す
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】なお、サイクルサービス用の制御弁式鉛蓄
電池は、一般的に放電量に、係数として102〜108
%を乗じた電気量を充電した場合に、最もサイクル寿命
が長くなることが知られている。
【0005】
【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、大電流で充電
した場合や、満充電状態の電池を再度充電して過充電状
態にした場合には、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に伴う内
部抵抗の増加を招いて、前記制御弁式鉛蓄電池の寿命が
短くなっていた。
【0006】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なため、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。
【0007】また、長期にわたって高温多湿な場所に放
置されて自己放電をしており、電池が充電されにくい状
態となっている場合には、放電量に一定の係数を乗じた
充電量のみでは充電不足を補えないという問題点もあ
る。
【0008】一方、従来の充電方式では、制御弁式鉛蓄
電池の充電に時間がかかるという問題点も指摘されてい
る。そして、短時間で充電をするには充電時の電流を増
加させる必要がある。しかしながら、充電時の電流を増
加させると正極板の分極が大になるために、正極で多量
の酸素ガスが発生し、そのガスを負極により充分に還元
できなくなるという問題がある。
【0009】なお、正極で発生する酸素ガスは、充電末
期や過充電時に発生しやすいことも知られている。した
がって、放電をすることなく誤って続けて充電された場
合や、前記したように大電流で充電した場合には、発生
する酸素ガスによって制御弁式鉛蓄電池の内部圧力が上
昇し、安全弁を通して酸素ガスが外部に放出され、その
結果、電解液中の水分量が減少して、短時間に寿命に至
ることが知られている。
【0010】本発明は、短時間で充電できるとともに、
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。
【0011】
【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、第一の発明は、大電流で充電する第1ステップ
と、該第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、該第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、該第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、前記第1ステップで前記制御弁式
鉛蓄電池の電圧が設定電圧に達するまで充電し、前記設
定電圧に達するまでの充電時間が規定時間以内である場
合には充電を終了し、前記設定電圧に達するまでの充電
時間が規定時間を超えている場合には、前記設定電圧に
達するまで前記第2ステップ、前記第3ステップ、前記
第4ステップの順に電流値を減少させて充電した後に充
電量を計算し、該充電量が放電量に一定の係数を乗じた
規定充電量を超えている場合には前記制御弁式鉛蓄電池
の充電を終了し、前記規定充電量を超えていない場合に
は、そのまま前記規定充電量を超えるまで充電を続ける
ことを特徴としている。
【0012】第二の発明は、前記一定の係数は、102
〜108%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。
【0013】
【実施例】以下に、本発明を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
池に使用した場合の実施例を詳細に説明する(図1〜
5)。なお、図1は、本発明の充電方式を示すフローチ
ャートであり、図2〜4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5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。
【0014】1.制御弁式鉛蓄電池の放電方式 図5に示すように、バッテリー式ゴルフカートは、搭載
している制御弁式鉛蓄電池1を放電することによって、
操作パネル4、ゴルフカート6、電動機7等に電力を供給
して運転するものである。
【0015】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からの信号によってリレー5を制
御弁式鉛蓄電池1の放電側に接続して、電動機7を回転さ
せてゴルフカート6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。
【0016】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、該
放電量を順次積算してEEPROM11に記憶する。
【0017】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5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。
【0018】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、ゴルフカート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、ゴルフカート6が動くことはな
い。
【0019】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、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EEPRO
M11に書き込んで記憶する。本実施例では充電量とし
て、上記したEEPROM11に記憶されている放電量の
105%を充電するようにした。
【0020】次に、本発明の充電方式について、図1に
示すフローチャート及び図2〜4に示す制御弁式鉛蓄電
池の充電カーブを用いて詳細に説明する。
【0021】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1)。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2〜4)。
【0022】なお、制御弁式鉛蓄電池の電圧が後述する
設定電圧(V)に達するまでの時間が、規定時間(図
1、2で1分と規定)未満の場合には、制御弁式鉛蓄電
池はすでに満充電状態にあると判断して充電を終了す
る。この方式を用いることによって、繰り返して充電さ
れた場合でも、充電開始後に短時間で充電を終了でき、
過充電を防止することができる。
【0023】なお、前記設定電圧(V)を、以下の
(1)式に示すように設定した。
【0024】 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(ただし、制御弁式鉛蓄電
池の温度が−5℃以下の場合には、全て−5℃と固定し
た)。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(t)を測定した。
【0025】すなわち、設定電圧(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(V)
は低くなるように制御される。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
して、前記設定電圧の変更を常時行うようにしている
(図1)。
【0026】図3、4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(V)に達した場合には、第2ステップでの充
電モードに移る。
【0027】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、その電圧が前記設定電圧(V)に達した場合には
(図3、4)、後述する第3ステップでの充電モードに
移る(図1)。
【0028】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
電池の電圧が前記設定電圧(V)に達した場合には(図
3、4)、後述する第4ステップでの充電モードに移る
(図1)。
【0029】4)第4ステップ(4A充電モード) 第4ステップでは、第3ステップよりもさらに少ない4
Aの定電流で制御弁式鉛蓄電池を充電する。そして、第
4ステップにおいても制御弁式鉛蓄電池の電圧は充電と
ともに徐々に上昇する(図3、4)。そして、制御弁式
鉛蓄電池の電圧が設定電圧(V)に達した時の充電量の
総計が、規定充電量である放電量の105%を超えてい
る場合には充電を完了させる(図3)。
【0030】一方、制御弁式鉛蓄電池の電圧が設定電圧
(V)に達した時の充電量が、規定充電量である放電量
の105%を超えていない場合には、105%に達する
まで4Aでそのまま充電を続ける(図4)。
【0031】この方式を用いることにより、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
て、自己放電している場合などにおいても、低い電流値
(5A又は4A)での充電を長く取ることができる(図
3)。したがって、制御弁式鉛蓄電池にとって無理がな
く、短時間で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。
【0032】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、前記一定の係数として102〜108%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。
【0033】
【発明の効果】上述したように本発明を用いると、制御
弁式鉛蓄電池に短時間で適正な充電をすることができ、
その寿命を向上させることができるために優れたもので
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の充電方式を示すフローチャートであ
る。
【図2】本発明の充電方式を用いた充電カーブの一例で
ある。
【図3】本発明の充電方式を用いた充電カーブの一例で
ある。
【図4】本発明の充電方式を用いた充電カーブの一例で
ある。
【図5】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:ゴルフカート、7:
電動機、8:充電器、9:増幅器、10:マイコン、1
1:EEPROM、12:商用電源

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、該第
    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、該第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、該第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、前記第1ステップで前記制御弁式鉛蓄電
    池の電圧が設定電圧に達するまで充電し、前記設定電圧
    に達するまでの充電時間が規定時間以内である場合には
    充電を終了し、前記設定電圧に達するまでの充電時間が
    規定時間を超えている場合には、前記設定電圧に達する
    まで前記第2ステップ、前記第3ステップ、前記第4ス
    テップの順に電流値を減少させて充電した後に充電量を
    計算し、該充電量が放電量に一定の係数を乗じた規定充
    電量を超えている場合には前記制御弁式鉛蓄電池の充電
    を終了し、前記規定充電量を超えていない場合には、そ
    のまま前記規定充電量を超えるまで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、102〜108%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。
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