JP2013242970A - 非常用点灯装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】バッテリの装着と非装着とをより確実に判別できる非常用点灯装置を提供する。
【解決手段】非常用点灯装置11は、着脱可能なバッテリBを有する。非常用点灯装置11は、外部電源eによりバッテリBをトリクル充電するとともに、トリクル充電の後、外部電源eによりバッテリBをパルス充電する充電回路21を有する。非常用点灯装置11は、外部電源eの停電時にバッテリBによってLED光源12を点灯させる非常時点灯回路23を有する。非常用点灯装置11は、バッテリBの装着と非装着とを判断する着脱判別回路24を有する。着脱判別回路24は、充電回路21がバッテリBをトリクル充電しているときには電流を検出することによりバッテリBの装着と非装着とを判断する。着脱判別回路24は、充電回路21がバッテリBをパルス充電しているときにはバッテリBの電圧を検出することによりバッテリBの装着と非装着とを判断する。
【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、外部電源によりバックアップ電源を充電する非常用点灯装置に関する。
従来、商用交流電源などの外部電源(商用電源)によって光源を点灯させる常時点灯回路と、外部電源の停電時にバッテリなどのバックアップ電源によって光源を点灯させる非常時点灯回路とを備えた非常用点灯装置がある。そして、このような非常用点灯装置は、外部電源を監視し、この外部電源の停電を検出したときには、光源に対して常時点灯回路から非常時点灯回路へと接続を切り換えることにより、外部電源の停電などの非常時の光源の点灯を可能としている。
このような非常時点灯回路に用いるバックアップ電源は、非停電時に外部電源を用いて充電回路により充電されている。このようなバックアップ電源の充電として、所定の定電流で連続的に充電する、いわゆるトリクル充電が行われる。
特許第4459995号公報 特許第4459996号公報
トリクル充電をしている間は、このトリクル充電に用いる充電電流を監視することにより、バックアップ電源が非装着となっていないか、すなわち外れていないかどうかを判別できる。
一方で、バックアップ電源の負荷をより低減するために、バックアップ電源に対してパルス状(間欠的)に電流を供給するパルス充電をする場合、充電電流を供給しない充電停止期間が存在するため、充電電流を監視することでバックアップ電源の装着状態を判別することが容易でないという問題がある。
本発明が解決しようとする課題は、バックアップ電源の装着と非装着とをより確実に判別できる非常用点灯装置を提供することである。
実施形態の非常用点灯装置は、着脱可能なバックアップ電源を有する。また、この非常用点灯装置は、外部電源によりバックアップ電源をトリクル充電するとともに、このトリクル充電の後、外部電源によりバックアップ電源をパルス充電する充電回路を有する。さらに、この非常用点灯装置は、外部電源の停電時にバックアップ電源によって光源を点灯させる非常時点灯回路を有する。また、この非常用点灯装置は、バックアップ電源の装着と非装着とを判断する着脱判別回路を有する。この着脱判別回路は、充電回路がバックアップ電源をトリクル充電しているときには電流を検出することによりバックアップ電源の装着と非装着とを判断する。また、この着脱判別回路は、充電回路がバックアップ電源をパルス充電しているときにはバックアップ電源の電圧を検出することによりバックアップ電源の装着と非装着とを判断する。
本発明によれば、充電回路がバックアップ電源をトリクル充電しているときには電流を検出することによりバックアップ電源の装着と非装着とを判断し、充電回路がバックアップ電源をパルス充電しているときにはバックアップ電源の電圧を検出することによりバックアップ電源の装着と非装着とを判断することで、パルス充電の充電停止期間であってもバックアップ電源の装着と非装着とを判別できる。したがって、バックアップ電源の装着と非装着とをより確実に判別できる。
一実施形態の非常用点灯装置を示すブロック図である。 同上非常用点灯装置のバックアップ電源の充電制御を示すフローチャートである。 同上非常用点灯装置のバックアップ電源の充電制御例を(a)及び(b)に示す説明図である。 同上非常用点灯装置のバックアップ電源の装着と非装着との判断の制御フローを示すフローチャートである。
以下、一実施形態の構成を、図面を参照して説明する。
図1において、11は非常用点灯装置であり、この非常用点灯装置11は、誘導灯、あるいは非常灯などの非常用器具に用いられるものである。
そして、この非常用点灯装置11には、光源としてのLED光源12が取り付けられており、このLED光源12を商用交流電源(商用電源)などの外部電源eの非停電時に点灯させる常時点灯回路としての図示しないLED電源ユニットと、バックアップ電源であるバッテリBと、LED光源12を外部電源eの停電時に点灯させる非常用回路としての非常灯ユニット14とが備えられている。
LED光源12は、複数のLED16を直列に接続して構成されている。なお、光源としては、例えば有機EL、あるいは無機ELなどでもよい。
また、バッテリBは、複数の直流電源を直列に接続したバッテリパックであり、外部電源eの停電時に、LED光源12(LED16)を所定の光束で所定の時間以上点灯状態を維持できる容量を有している。さらに、このバッテリBは、非常灯ユニット14に対して着脱可能となっている。
また、LED電源ユニットは、外部電源eの非停電時にこの外部電源eによってLED光源12(LED16)を点灯させるものである。そして、このLED電源ユニットは、外部電源eによってLED光源12(LED16)を所定の光束で点灯させることができれば、任意の回路構成とすることができるが、例えば図示しない点灯制御回路により制御され、LED光源12(LED16)を点灯させるための定電流を出力するように構成されている。
また、非常灯ユニット14は、外部電源eと電気的に接続されバッテリBを充電する充電回路21と、外部電源eを監視する図示しない電源監視回路と、LED光源12を点灯させる非常時点灯回路23と、バッテリBの装着と非装着とを判断、すなわちバッテリBの装着の有無を判断する着脱判別回路24とを備えている。
充電回路21は、外部電源eによりバッテリBを充電するように構成されており、図示しないが、入力側に例えば外部電源e側からのノイズを除去するフィルタ回路(雑防回路)、外部電源eを(全波)整流する整流回路、平滑する平滑回路などを備えている。そして、この充電回路21は、制御手段としてのマイコン31と、このマイコン31によりスイッチングが制御されるスイッチング素子32とを備えた充電制御回路33により動作が制御される。
マイコン31は、図示しない演算部、カウンタ及びメモリなどにより構成されている。また、このマイコン31には、スイッチング素子32と電気的に接続された充電制御ポート31aが設けられている。そして、このマイコン31は、充電制御ポート31aから出力をHレベルとLレベルとで切り換えることによってスイッチング素子32のオンとオフとを切り換えることで、バッテリBへの充電電流(充電電圧)の供給のオンとオフとを切り換え、充電回路21によりバッテリBを連続充電するトリクル充電と、バッテリBを間欠充電するパルス充電との、少なくとも2つの充電モードを切り換え可能である。
トリクル充電モードでは、マイコン31は、充電制御ポート31aからHレベル出力してスイッチング素子32をオンした状態を維持することにより、所定の一定の充電電流を充電回路21からバッテリBに連続的に供給してバッテリBを充電する。
また、パルス充電モードでは、マイコン31は、充電制御ポート31aからHレベル出力してスイッチング素子32を第1所定時間(例えば1秒)オンするとともに、この第1所定時間よりも長い第2所定時間(例えば59秒)、充電制御ポート31aからLレベル出力してスイッチング素子32をオフする動作を繰り返すことで、所定の充電電流を充電回路21からバッテリBに間欠的に供給してバッテリBを充電する。
また、電源監視回路は、外部電源eの停電と非停電とを監視しており、外部電源eが非停電の状態では、LED光源12に対してLED電源ユニットを電気的に接続し、外部電源eが停電の状態では、LED光源12に対して非常灯ユニット14(非常時点灯回路23)を電気的に接続するように切り換える。すなわち、この電源監視回路は、外部電源eの非停電と停電とに対応して、LED電源ユニットと非常時点灯回路23とのいずれか一方を選択的にLED光源12に対して電気的に接続するように構成されている。
また、非常時点灯回路23は、外部電源eの停電時にバッテリBを電源としてLED光源12(LED16)を点灯させるものである。そして、この非常時点灯回路23は、バッテリBによってLED光源12(LED16)を所定の光束で所定の時間以上点灯させることができれば、任意の回路構成とすることができるが、例えば点灯制御回路により制御され、LED光源12(LED16)を点灯させるための定電流を供給するように構成されている。
また、着脱判別回路24は、上記のマイコン31に加え、バッテリBの充電電流を(間接的に)検出する電流検出回路35、及び、バッテリBの電圧を(間接的に)検出する電圧検出回路36により構成されている。
マイコン31には、電流検出回路35と電気的に接続された電流監視ポート31bと電圧検出回路36と電気的に接続された電圧監視ポート31cとが設けられている。そして、このマイコン31は、電流検出回路35からの出力を電流監視ポート31bにより監視することで、電流検出回路35により充電電流が検出されたかどうかを判断可能である。また、このマイコン31は、電圧検出回路36からの出力を電圧監視ポート31cにより監視することで、電圧検出回路36によりバッテリBの電圧が検出されたかどうかを判断可能である。
さらに、電流検出回路35は、スイッチング素子32のオンオフに対応して動作のオンオフが切り換えられる。すなわち、この電流検出回路35は、充電回路21の動作に対応してオンオフされる。したがって、電流検出回路35は、充電回路21がバッテリBをトリクル充電しているときには常時動作し、バッテリBをパルス充電しているときは充電電流が供給されている間のみ動作して充電休止期間中は動作しないように構成されている。
次に、上記一実施形態の動作を図2ないし図4も参照しながら説明する。
外部電源eが供給されている状態、すなわち非停電時には、外部電源eはLED電源ユニット及び点灯制御回路に電源を供給し、点灯制御回路により動作制御されたLED電源ユニットによりLED光源12(LED16)に定電流を供給して、このLED光源12(LED16)を所定の光束で点灯させる(通常点灯)。また、非常灯ユニット14では、外部電源eは高周波成分などのノイズが除去されるとともに整流され、コンデンサにより平滑されて充電回路21に供給され、この充電回路21がバッテリBを充電する。
この充電の際には、まず、マイコン31が充電制御ポート31aからスイッチング素子32へとHレベル出力を維持することにより、充電回路21が外部電源eによりトリクル充電を行う(ステップ1)。次いで、マイコン31は、バッテリBが放電したかどうかを判断し(ステップ2)、バッテリBが放電していないと判断した場合には、充電時間T1が所定の充電単位時間T1u(例えば1時間)に達したかどうか(充電時間T1が所定の充電単位時間T1u以上となったかどうか)を判断する(ステップ3)。そして、このステップ3において、充電時間T1が所定の充電単位時間T1uに達したとマイコン31が判断した場合には、このマイコン31は総充電時間ST1を充電単位時間T1u分積算し、充電時間T1をリセットする(ステップ4)。すなわち、総充電時間ST1は、充電単位時間T1u単位で積算される。また、ステップ3において、充電時間T1が所定の充電単位時間T1uに達していないとマイコン31が判断した場合には、ステップ1に戻る。そして、ステップ4の後、マイコン31は、総充電時間ST1が所定の切換時間TC(例えば48時間)に達したかどうか(総充電時間ST1が所定の切換時間TC以上となったかどうか)を判断し(ステップ5)、この総充電時間ST1が所定の切換時間TCに達したと判断した場合には、マイコン31が充電制御ポート31aからスイッチング素子32へとHレベル出力を間欠的に出力することにより、充電回路21が外部電源eによりパルス充電を行う(ステップ6)。また、ステップ5において、総充電時間ST1が所定の切換時間TCに達していないとマイコン31が判断した場合には、ステップ1に戻る。
一方、ステップ2において、バッテリBが放電したとマイコン31が判断した場合には、マイコン31は、放電時間T2が所定の放電単位時間T2u(例えば1秒)に達したかどうか(放電時間T2が所定の放電単位時間T2u以上となったかどうか)を判断する(ステップ7)。そして、このステップ7において、放電時間T2が所定の放電単位時間T2uに達したとマイコン31が判断した場合には、このマイコン31は総放電時間ST2を放電単位時間T2u分積算し、放電時間T2をリセットする(ステップ8)。すなわち、総放電時間ST2は、放電単位時間T2u単位で積算される。また、ステップ7において、放電時間T2が所定の放電単位時間T2uに達していないとマイコン31が判断した場合には、ステップ1に戻る。そして、ステップ8の後、マイコン31は、総放電時間ST2が所定のリセット時間TR(例えば30秒)に達したかどうか(総放電時間ST2が所定のリセット時間TR以上となったかどうか)を判断し(ステップ9)、この総放電時間ST2が所定のリセット時間TRに達したと判断した場合には、充電時間T1および総充電時間ST1をリセットし(ステップ10)、ステップ1に戻る。また、ステップ9において、総放電時間ST2が所定のリセット時間TRに達していないとマイコン31が判断した場合には、そのままステップ1に戻る。
したがって、例えば図3(a)に示すように、トリクル充電中にバッテリBが所定のリセット時間TR(例えば30秒)以上の所定時間に亘って連続して放電したときには、充電時間T1及び総充電時間ST1をリセットする。また、図3(b)に示すように、トリクル充電中のバッテリBの放電時間が短く、それぞれ所定のリセット時間TR未満(例えば15秒ずつ)であったとしても、これら放電時間T2を積算した総放電時間ST2が、総充電時間ST1が所定の切換時間TC(例えば48時間)に達する前に所定のリセット時間TRに達したときには、充電時間T1及び総充電時間ST1をリセットする。
また、バッテリBを充電しているときに、着脱判別回路24は、バッテリBの非常灯ユニット14(充電回路21)に対する装着と非装着とを監視している。まず、着脱判別回路24のマイコン31は、バッテリBをトリクル充電しているかパルス充電をしているかを判断する(ステップ11)。このステップ11において、トリクル充電をしているとマイコン31が判断した場合には、このマイコン31は、電流監視ポート31bにより取得した電流検出回路35からの出力に基づき、充電電流が流れているかどうかを判断する(ステップ12)。すなわち、トリクル充電モード時には、着脱判別回路24は、電流検出回路35により充電電流を検出することによってバッテリBの装着と非装着とを判断する。そして、このステップ12において、充電電流が流れているとマイコン31が判断した場合には、バッテリBが装着されているものと判断(確定)し、ステップ11に戻る。また、このステップ12において、充電電流が流れていないとマイコン31が判断した場合には、このマイコン31は、バッテリBが外れている(バッテリBが非装着である)ことを確定し(ステップ13)、後述するステップ21へ進む。
一方、ステップ11において、バッテリBをパルス充電しているとマイコン31が判断した場合には、このマイコン31は、電圧監視ポート31cにより取得した電圧検出回路36からの出力に基づき、バッテリBの電圧が検出できるかどうかを判断する(ステップ14)。すなわち、パルス充電モード時には、着脱判別回路24は、電圧検出回路36によりバッテリBの電圧を検出することによってバッテリBの装着と非装着とを判断する。このステップ14において、バッテリBの電圧が検出できるとマイコン31が判断した場合には、このマイコン31は、バッテリBが装着されているものと判断(確定)し、ステップ11に戻る。
また、ステップ14において、バッテリBの電圧が検出できないとマイコン31が判断した場合には、このマイコン31は、バッテリBが外れている(バッテリBが非装着である)ものと1次判断し(ステップ15)、マイコン31は、例えば充電制御ポート31aから間欠的にHレベル出力してスイッチング素子32を間欠的にオンさせ、充電回路21が外部電源eによりパルス充電と同じ動作を行う(ステップ16)。すなわち、充電回路21は、着脱判別回路24がバッテリBのパルス充電時にバッテリBが非装着であると1次判断すると、バッテリBをパルス充電する制御と同様の制御を瞬時に行う。このとき、充電電流のパルスは所定の複数回、例えば3回程度出力するものとする。そして、マイコン31は、電流監視ポート31bにより取得した電流検出回路35からの出力に基づき、充電電流が流れているかどうかを判断する(ステップ17)。すなわち、このステップ15により、着脱判別回路24は、ステップ14でのバッテリBの装着と非装着との1次判断を、電流検出回路35により充電電流を検出することによってさらに判断する、2次判断(再確認)を行う。
さらに、ステップ17において、充電電流が流れているとマイコン31が判断した場合には、このマイコン31は、バッテリBが装着されているものと判断(確定)、換言すれば、ステップ14及びステップ15での1次判断が誤っていたものと判断し、充電時間T1及び総充電時間ST1をリセットして、充電モードをトリクル充電モードに切り換え、充電を最初からやり直す(ステップ18)。なお、ステップ17において、充電電流が流れているとマイコン31が判断した場合には、バッテリBの誤接続、あるいはバッテリBの寿命なども考えられるので、図示しないモニタなどを点灯させてユーザに報知してもよい。
また、ステップ17において、充電電流が流れていないとマイコン31が判断した場合には、このマイコン31は、バッテリBが外れている(非装着である)ことを確定し(ステップ19)、充電制御ポート31aからHレベル出力してスイッチング素子32をオンした状態を維持することで、電流検出回路35をオンし(ステップ20)、電流監視ポート31bにより取得した電流検出回路35からの出力に基づき、充電電流が流れているかどうかによってバッテリBが再装着されたかどうかを判断する(ステップ21)。すなわち、バッテリBが非装着であることを確定したときには、着脱判別回路24は、電流検出回路35により充電電流を検出することによってバッテリBの再装着を判断する。
このステップ21において、充電電流が流れていないとマイコン31が判断したときには、バッテリBが再装着されていないものと判断してステップ21に戻り、充電電流が流れているとマイコン31が判断したときには、バッテリBが再装着されたものと判断し、充電時間T1及び総充電時間ST1をリセットして、充電モードをトリクル充電モードに切り換え、充電を最初からやり直す(ステップ22)。換言すれば、バッテリBは、一旦取り外したとき、その直前の充電モードに拘らず、再装着すれば必ずトリクル充電から充電を開始する。
また、外部電源eの停電時、すなわち電源監視回路によって外部電源eの停電を検出したときには、LED光源12に対してLED電源ユニットから非常時点灯回路23(非常灯ユニット14)へと接続が切り変わる。そして、バッテリBが非常時点灯回路23及び点灯制御回路に電源を供給し、点灯制御回路により動作制御された非常時点灯回路23によりLED光源12(LED16)に定電流を供給して、このLED光源12(LED16)を所定の光束で点灯させる(非常点灯)。
以上説明した一実施形態によれば、着脱判別回路24は、充電回路21がバッテリBをトリクル充電しているときには電流を電流検出回路35によって検出することによりバッテリBの装着と非装着とを判断し、充電回路21がバッテリBをパルス充電しているときにはバッテリBの電圧を電圧検出回路36によって検出することによりバッテリBの装着と非装着とを判断する。このため、トリクル充電をしているときには、充電電流によってバッテリBの装着と非装着とを確実に判別できるとともに、パルス充電に切り換わったときでも、このパルス充電の充電停止期間であってもバッテリBの装着と非装着とを確実に判別できる。したがって、バッテリBの装着と非装着とをより確実に判別できる。
すなわち、バッテリBに対して、トリクル充電を行い、さらにバッテリBの負荷を軽減するためにパルス充電に切り換える充電制御を行う非常用点灯装置11においても、バッテリBの装着と非装着とを充電モードに拘らず確実に検出できる。このため、パルス充電によってバッテリBの負荷を低減でき、バッテリBの寿命を伸ばすことができる。
また、バッテリBをパルス充電しているときにバッテリBが非装着であると着脱判別回路24が1次判断すると、充電回路21が外部電源eによりバッテリBをパルス充電する制御と同じ動作をし、この動作のときに着脱判別回路24が電流検出回路35によって充電電流を検出することによりバッテリBの装着と非装着とをさらに2次判断する、換言すれば、バッテリBの電圧をトリガとしてスイッチング素子32がオンされて電流検出回路35により充電電流を検出することでバッテリBの装着と非装着とをさらに2次判断することで、バッテリBの電圧と充電電流との2段階でのバッテリBの装着と非装着との判断が可能になる。
そして、充電回路21がバッテリBをパルス充電しているときにバッテリBが非装着であると1次判断した後、電流検出回路35によって充電電流を検出することによりバッテリBが非装着であるとさらに2次判断したときに、着脱判別回路24が、バッテリBが非装着であることを確定することで、バッテリBの装着と非装着とをより正確に、かつ、瞬時に判断できる。
しかも、充電電流によってバッテリBの装着と非装着とを2次判断する際に、充電回路21はバッテリBをパルス充電と同じ動作をすることにより、他の充電制御と同じ動作をする場合と比較して省電力化できる。
また、バッテリBが非装着であることを確定した後、電流検出回路35を有効化して充電電流を検出することにより着脱判別回路24がバッテリBの再装着を判断することで、温度などに基づく電圧変動の影響などを受けにくく、バッテリBの再装着をより正確に判断できる。
さらに、充電回路21は、バッテリBが再装着されたと着脱判別回路24により判断したときに外部電源eによりバッテリBをトリクル充電することで、バッテリBが自己放電したときでも充電をトリクル充電から再開するので、より確実な充電制御が可能になる。
なお、上記一実施形態において、バッテリBをパルス充電しているときにバッテリBが非装着であると着脱判別回路24が判断した場合の充電制御(ステップ16の制御)は、パルス制御以外の任意の充電制御としてもよい。
また、充電回路21がバッテリBをパルス充電しているときには、着脱判別回路24は、電流検出回路35により検出した充電電流と、電圧検出回路36により検出したバッテリBの電圧との双方によってバッテリBの装着と非装着とを監視してもよい。
そして、本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
11 非常用点灯装置
12 光源としてのLED光源
21 充電回路
23 非常時点灯回路
24 着脱判別回路
B バックアップ電源であるバッテリ
e 外部電源

Claims (5)

  1. 着脱可能なバックアップ電源と;
    外部電源によりバックアップ電源をトリクル充電するとともに、このトリクル充電の後、外部電源によりバックアップ電源をパルス充電する充電回路と;
    外部電源の停電時にバックアップ電源によって光源を点灯させる非常時点灯回路と;
    充電回路がバックアップ電源をトリクル充電しているときには電流を検出することによりバックアップ電源の装着と非装着とを判断し、充電回路がバックアップ電源をパルス充電しているときにはバックアップ電源の電圧を検出することによりバックアップ電源の装着と非装着とを判断する着脱判別回路と;
    を具備していることを特徴とする非常用点灯装置。
  2. 充電回路は、バックアップ電源をパルス充電しているときにバックアップ電源が非装着であると着脱判別回路が判断すると、バックアップ電源を充電する動作と同じ動作をし、
    着脱判別回路は、この充電回路の動作のときに電流を検出することによりバックアップ電源の装着と非装着とをさらに判断する
    ことを特徴とする請求項1記載の非常用点灯装置。
  3. 着脱判別回路は、充電回路がバックアップ電源をパルス充電しているときにバックアップ電源が非装着であると判断した後、電流を検出することによりバックアップ電源が非装着であるとさらに判断すると、バックアップ電源が非装着であることを確定する
    ことを特徴とする請求項2記載の非常用点灯装置。
  4. 着脱判別回路は、バックアップ電源が非装着であることを確定した後、電流を検出することによりバックアップ電源の再装着を判断する
    ことを特徴とする請求項3記載の非常用点灯装置。
  5. 充電回路は、バックアップ電源が再装着されたと着脱判別回路により判断したときに外部電源によりバックアップ電源をトリクル充電する
    ことを特徴とする請求項4記載の非常用点灯装置。
JP2012113731A 2012-05-17 2012-05-17 非常用点灯装置 Active JP6008094B2 (ja)

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