JP2569791B2

JP2569791B2 - 充電器

Info

Publication number: JP2569791B2
Application number: JP1061939A
Authority: JP
Inventors: 善章奥; 浩光吉山
Original assignee: 株式会社豊田自動織機製作所
Priority date: 1989-03-14
Filing date: 1989-03-14
Publication date: 1997-01-08
Anticipated expiration: 2012-01-08
Also published as: JPH02241331A

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕本発明は、充電完了電圧より低い所定の電圧に達する
までの時間から、充電が終了するまでの時間を算出する
充電器において、上記所定の電圧まで充電するのに要す
る時間の最大値を許容充電時間として記憶させ、充電電
圧がその許容充電時間内に上記所定の電圧に達しないと
きには、故障が発生したものと判断して、その時点で充
電を打ち切るようにしたものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、バッテリフォークリフトなどの蓄電池の充
電を行う充電器に関する。

〔従来の技術〕

従来、バッテリなどの蓄電池を電源とするフォークリ
フトなどの充電を行う充電器では、例えば２つのタイマ
回路を持ち、一方のタイマ回路に充電の種類に応じた充
電時間を記憶しておき、使用者が普通充電、均等充電な
どの充電の種類を選択すると、それに応じた充電時間を
タイマ回路で計時して所定の充電時間が経過したなら充
電を終了させるようになっている。

また、それらの充電器では、充電時間を制御する上記
のタイマ回路などの故障により蓄電池が過充電となるの
を防止する為に、他方のタイマ回路にそれ以上充電が行
われたら異常と判断する充電の最大時間を記憶させてお
き、充電時間がその最大時間を超えたら強制的に充電を
終了させるようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来の充電器では、通常、種々の条件の
基で充電が完了する時間の最大値を充電を打ち切る時間
としている為に、放電量の少ない蓄電池などを充電して
いるときに故障が発生すると、必要以上の時間充電され
て過充電となり、蓄電池の寿命を短くしてしまうという
問題があつた。

本発明の課題は、充電器の異常を検出して過充電を防
止できるようにすることである。

〔課題を解決するための手段〕

第１図（ａ）及び（ｂ）は本発明の原理説明図であ
る。

同図において電圧検出手段１は蓄電池の電圧を検出
し、計時手段２は充電開始からの経過時間を計測する。

そして、記憶手段３は充電完了電圧より低い所定の電
圧を記憶すると共に、その所定の電圧に達するまでの許
容時間を許容充電時間として記憶する。

演算手段４は、上記電圧検出手段１で検出された電圧
が上記所定の電圧に達した場合には、そのとき上記計時
手段２で計時された時間から充電終了までの時間を算出
する。

そして、制御手段５は、電圧検出手段１で検出される
電圧が、上記所定の電圧に達したときには、上記演算手
段４で算出された時間まで継続して充電を行い、充電電
圧が所定の電圧に達しないままに、計時された時間が上
記記憶手段３に記憶されている許容充電時間を超えたと
きには、充電の打ち切りを行う。

さらに、第１図（ｂ）の原理説明図において、タイマ
手段６は、上記制御手段５とは独立して充電を制御する
タイマであり、上記許容充電時間より長い時間を上限時
間として記憶し、計時した時間がその上限時間を超えた
ら充電を終了させる制御を行う。

〔作用〕

本発明では、例えば記憶手段３には、過放電状態のと
きに、バッテリを転極点電圧まで充電するのに要する時
間に一定のマージンを加えた時間が、許容充電時間とし
て記憶されている。

そして、充電時には、充電電圧が上記転極点電圧に達
した時点で、それまで充電に要した時間から充電終了ま
での時間が算出されて充電が継続される。

一方、電圧検出手段１等に故障が発生したときには、
充電電圧が転極点電圧に達しないままに、上記の許容充
電時間を超えてしまうので、その時点で充電が打ち切ら
れる。

また、上記許容充電時間を超えても充電が打ち切られ
ない場合には、計時された充電時間がタイマ手段６に記
憶されている上限時間を超えた時点で充電が打ち切られ
る。

従って、充電途中の所定の電圧（例えば転極点電圧）
に達するまでの比較的短い時間で異常の有無を判断し
て、異常があった場合にはすぐに充電を打ち切ることが
できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第２図ないし第８図を参照し
ながら説明する。

第２図は本発明の第１の実施例のバッテリー式フォー
クリフトの充電器の回路構成図である。

スイッチ11は三相交流電源の各相を直接開閉するコン
タクト11aと、そのコンタクト11aの開閉を行う励磁コイ
ル11bとで構成され、充電器の充電スイッチ21がオンさ
れると、後述するマイクロコンピュータ16の指示により
励磁コイル11bが励磁されてコンタクト11aが閉じトラン
ス12に電圧が供給される。また、励磁コイル11bには熱
動形の過電流リレー17が直列に接続されており、入力電
流が過剰に流れると過電流リレー17の接点17aが開きス
イッチ11をオフして充電器を保護する。

トランス12は入力電圧を降圧した電圧を三相全波整流
回路13に供給する。三相全波整流回路13は６個のダイオ
ード14がブリッジ接続されて構成されており、三相交流
電圧を直流電圧に変換してバッテリ15に出力する。

マイクロコンピュータ16は、時間を計時する計時手段
２、充電時間の算出を行う演算手段４、充電の制御を行
う制御手段５に対応し、電圧検出回路（電圧検出手段
１）18で検出される充電電圧及び計時された充電時間
を、記憶装置（記憶手段３）19に記憶されている転極点
電圧、許容充電時間（後述する）と比較し、充電を継続
するか否かを判断する。

記憶装置19は、不揮発メモリなどからなり、充電終了
時間の算出の基準となる転極点電圧及びその電圧に達す
るまでの許容充電時間を記憶している。

また、マイクロコンピュータ16はインターフェイス回
路20を介してスイッチ11の励磁コイル11bの動作を制御
しており、励磁コイル11bを励磁、あるいは非励磁状態
に切り換えることで、バッテリ15の充電を制御してい
る。

次に上記構成の実施例の動作を第３図のフローチャー
トにより説明する。

充電スイッチ21が操作されて、充電が開始されると、
まずステップS₁で電圧検出回路18で検出される充電電圧
を読み取る。そして次のステップS₂で読み取った電圧が
転極点電圧に等しいかどうかを判断する。

ここで、転極点電圧とは、充電量がほぼ80％となると
きの電圧を意味しており、バッテリ15の特性、周囲温度
などから決めることができる。

第４図は特定の周囲温度におけるバッテリ15の特性を
示す図であり、転極点電圧V₁に達するまでの時間T₁（初
期充電時間）からその後の充電時間T₂（終期充電時間）
を求めることができる。

本実施例では、種々の周囲温度における転極点電圧V₁
と、放電量の多いバッテリ15を充電したときその転極点
電圧V₁に達するまでの最大時間に一定のマージンを加え
た時間を許容充電時間（例えば10.5時間）として、それ
ぞれ記憶装置19に記憶させている。そして、その転極点
電圧V₁及び許容充電時間に基づいて後述する異常判別が
おこなわれる。

第３図のステップS₂で、充電電圧が転極点電圧V₁に達
していない場合には、ステップS₃に進み充電時間が10.5
時間を超えているかどうかを判断する。

そして、10.5時間を経過してないときには、ステップ
S₁に戻り充電を継続する。

また、ステップS₂の判別で、充電電圧が転極電圧V₁に
達しているときには、ステップS₄に進み転極点電圧V₁に
達するまでの時間T₁（初期充電時間）からその後の充電
時間T₂（終期充電時間）を求める。

このステップS₄の終期充電時間T₂の演算では、例えば
普通充電の場合であれば、 T₁＝1/3T₁＋２、としてその後の充電時間を算出し、ま
た、バッテリ15のセル間の電圧を均等にするための均等
充電の場合であれば、 T₁＝1/3T₁＋４、としてその後の充電時間を算出する。

更に、寒冷均等充電であれば、 T₁＝1/3T₁＋６、としてその後の充電時間を算出する。

そして、次のステップS₅で、その後の充電時間が、上
記のようにして算出された終期充電時間T₂を経過したか
どうかを判別し、時間T₂を経過したなら充電を打ち切
り、T₂を経過していなければステップS₁に戻り充電を継
続する。

一方、ステップS₃の判別で充電時間が許容充電時間の
10.5時間を超えているときには、電圧検出回路18に何ら
かの故障が発生したものと判断して、その時点で励磁コ
イル11aへの励磁を中止してスイッチ11をオフし充電を
打ち切り全体の処理を終了する。

以上の様に上記実施例によれば、充電途中の転極点電
圧に達するまでの時間からその後の充電時間を求めてい
る場合などに、電圧検出回路18等に故障が発生して転極
点電圧V₁が検出されないときにも、予め設定した上記転
極点電圧V₁に達するまでの最大時間（許容充電時間）で
充電を打ち切ることができるので、バッテリ15が長時間
充電されて過充電となるのを防止することができる。

次に本発明の第２の実施例を第５図から第８図により
説明する。

この実施例では、予め定めた許容充電時間（例えば1
0.5時間）を超えても転極点電圧に達しないときには、
タイマ回路32に与える計時信号の分周比を変化させてタ
イマ回路32の計時を進めて充電を終了させる。

第５図は充電器の主要部の回路構成を示す図であり、
同図に示していない電源部及び電圧検出回路18等の構成
は第２図と同様である。

同図において充電タイマ31は、基準信号を分周する分
周回路33と、その分周回路33から出力される信号を計数
して、計時した時間がCPU34で算出された充電完了時間
に達したら、充電を終了させる信号を出力するタイマ回
路32とから構成されている。

CPU34は上述したように、充電中のバッテリ15の電圧
が転極点電圧V₁に達するまでの時間から充電が完了する
までの時間を算出する演算、充電時間が許容充電時間を
超えているかどうかの判別、及び使用者が図示しない操
作部のスイッチを操作してテストモードに切り換えたと
きに、上記分周回路33の信号の分周比を変更して、短時
間でタイマ回路32の計時を終了させて回路各部の動作チ
ェツクを行うテストモードなどを実行する。

このCPU34の異常判別結果及びテストモードを指示す
る信号は、それぞれ充電タイマ32のオアゲート35に出力
されたおり、そのオアゲート35の出力は前述した分周回
路33に与えられて分周比の制御が行われる。

さらに、トータルタイマ36は充電開始の経過時間を充
電タイマ31とは独立に計時する回路であり、例えば過放
電状態のバッテリを充電したときに充電が完了するまで
の時間の最大値を上限時間として記憶しており、計時し
た時間が上記の上限時間（例えば16時間）に達すると充
電を打ち切る制御を行う。

次に、上記構成の実施例の動作を第６図のフローチャ
ートに基づいて説明する。

第２図の充電スイッチ21が操作されて充電が開始され
ると、まずステップS₆で、電圧検出回路18（第２図）に
より検出された電圧が、予め定めてある転極点電圧V₁に
一致するかどうかを判別する。

その結果、検出された電圧が転極点電圧V₁に一致した
ときには、ステップS₇でその時までの充電時間からその
後の充電時間（終期充電時間）を算出し、その終期充電
時間まで充電を継続する。

また、ステップS₆の判別で、検出した電圧が転極点電
圧V₁に達していないときには、ステップS₈に進み計時さ
れた充電時間が設定した許容充電時間に達したかどうか
を判別し、許容充電時間に達していなければステップS₆
に戻り充電をそのまま継続する。

一方、計時した時間が上記の許容充電時間を超えた場
合にはステップS₉に進み、電圧検出回路18などに異常が
発生しものと判断して、異常検出信号を充電タイマ31の
オアゲート35に出力する。

その異常検出信号はオアゲート35を経て分周回路33に
入力し、分周回路33の分周比が低い値に変更され通常の
計時信号より早い周期の計時信号がタイマ回路32に与え
られる。

この結果、タイマ回路32での時間の計時が早められ短
時間のうちにタイマ回路32はカウントアップして、その
時点で充電が打ち切られる。

また、CPU34と独立に動作するトータルタイマ36が充
電時間を計時しているので、電圧検出回路18、あるいは
CPU34自身の故障により上述した処理が実行されないと
きにも、16時間経過した時点で充電を打ち切ることがで
きる。

以上のように上記実施例では、テストモード時にタイ
マ回路32の計時を早める為の分周回路33を利用して、充
電開始後一定時間以上経過しても転極点電圧V₁に達しな
いときには、上記分周回路33の分周比を変更して短時間
で充電を終了させるようにしたので、従来からの回路を
使用してバッテリ15の過充電を防止することができる。

さらに、CPU34とは独立したタイマを設けているの
で、仮にCPU34により異常が検出されない場合にも、一
定の時間が経過したなら充電を終了させることができ
る。

また、第７図及び第８図は上述した第２の実施例の変
更例を示すものであり、第７図は三相交流電圧の欠相を
検出する欠相検出回路37を設け、その欠相検出回路37の
検出結果をCPU34に出力して充電を継続するか否かの判
断を行うようにしたものである。

電源の欠相が発生すると充電が正常に行えなかった
り、充電に長い時間がかかるなどの問題が生じるので、
上記の欠相検出回路37で欠相を検出したときには異常表
示をして充電を打ち切るようにしている。

第８図のフローチャートは、第７図の回路動作を説明
するものであり、転極点電圧の検出及び異常処理は第６
図と同一である。

充電の操作が行われると、CPU34はまず第８図のステ
ップS₁₀で欠相検出回路37の検出結果から三相交流電圧
が正常かどうかを判別し、欠相の場合には異常検出信号
を前述した分周回路33に出力して、タイマの計時を早め
て充電を打ち切ると共に、表示により異常の発生を知ら
せる。

また、ステップS₁₀で交流電源が正常であると判別さ
れたときには、前述したステップS₆からS₉の処理と同様
に、まず転極点電圧に達したどうかを判別し、転極点電
圧に達していればその後の充電時間が算出されて充電が
継続され、一定時間以内に転極点電圧に達しなければ異
常と判断されて分周比の変更がおこなわれる。

従って、三相交流電源の相の欠落が発生したときにも
異常と判断して充電を打ち切り、異常の発生を表示など
で使用者に知らせることができる。

尚、上記実施例では、転極点電圧に達するまでの時間
の最大値を10.5時間としたが、この時間に限らず充電す
るバッテリの種類に応じた時間を許容充電時間として記
憶させ、その時間で異常の有無を判断すれば良い。

また、対象となる蓄電池はバッテリに限らず他の２次
電池であってもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電圧検出回路等に故障が発生したと
きにも、比較的短時間で充電を打ち切ることができ、蓄
電池が過充電となるのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の原理説明図、第２図は本発明の第１の実施例のバッテリ式フォークリ
フトの回路構成図、第３図は充電時の動作を示すフローチャート、第４図はバッテリの充電特性を示す図、第５図は第２の実施例の回路の主要部を示す図、第６図は第５図の回路の動作を説明するフローチャー
ト、第７図は第５図の変更例を示す図、第８図は第７図の動作を説明するフローチャートであ
る。１……電圧検出手段、２……計時手段、３……記憶手
段、４……演算手段、５……制御手段、６……タイマ手
段．

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】蓄電池の電圧を検出する電圧検出手段と、充電を開始してからの経過時間を計時する計時手段と、充電完了電圧より低い所定の電圧と、該所定の電圧に達
するまでの許容時間を許容充電時間として記憶する記憶
手段と、充電時に前記電圧検出手段で検出される電圧が前記所定
の電圧に達したとき、前記計時手段で計時される充電を
開始してからの経過時間から充電完了までの時間を算出
する演算手段と、前記電圧検出手段で検出される電圧が前記記憶手段に記
憶された所定の電圧に達したとき、前記計時手段で計時
された時間が前記許容充電時間以内であれば、前記演算
手段で算出された時間まで充電を継続し、許容充電時間
以内に前記所定の電圧に達しないときには、充電を終了
させる制御手段とを備えることを特徴とする充電器。
【請求項２】蓄電池の電圧を検出する電圧検出手段と、所定周期の信号を分周する分周手段を有し、該分周手段
の分周信号に基づいて充電を開始してからの経過時間を
計時する計時手段と、充電完了電圧より低い所定の電圧と、該所定の電圧に達
するまでの許容時間を許容充電時間として記憶する記憶
手段と、充電時に前記電圧検出手段で検出される電圧が、前記記
憶手段に記憶された所定の電圧に達するまでの時間から
充電完了までの時間を算出する演算手段と、前記電圧検出手段で検出される電圧が前記記憶手段に記
憶された所定の電圧に達したとき、前記計時手段で計時
された時間が前記許容充電時間以内であれば、前記演算
手段で算出された時間まで充電を継続し、許容充電時間
以内に前記所定の電圧に達しないときには、前記計時手
段の分周比を変更して充電を終了させる制御を行う制御
手段と、前記許容充電時間より長い時間を上限時間として記憶
し、計時された充電時間が該上限時間を超えたとき、充
電を終了させる制御を行うタイマ手段とを備えることを
特徴とする充電器。