JP2767947B2 - 蓄電池充電回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 商用電源を受電しこれを整流して負荷交換機へ供給す
ると共に予備エネルギー源としての蓄電池を浮動充電す
るようにした交換機用直流電源における蓄電池充電回路
に関し、 充電器には充電電圧を切換える切換え機能を持たせず
に出力電圧を一定とし、蓄電池を３組の電池群に分割し
この電池群の接続状態を切換えるシーケンス回路と、定
電流充電を可能とする高抵抗とにより、コストダウンと
信頼度の向上を図ることを目的とし、 浮動充電可能なセル数n₀のバックアップ用蓄電池と、
一定電圧を出力して負荷交換機へ直流電力を供給しつつ
該蓄電池を充電する充電器とを含む充電回路において、
浮動充電する時は全セル数n₀が充電器に接続され、 均等充電する時は、セル当たりの充電電圧が所定の均
等充電電圧となるセル数n₁が直接、また残りのセル数
（n₀−n₁）は均等充電電流を流す高抵抗を介して、それ
ぞれ充電器に接続され、急速充電する時は、セル当たり
の充電電圧が所定の急速充電電圧となるセル数n₂が直
接、また残りのセル数（n₀−n₂）が急速充電電流を流す
高抵抗を介して、それぞれ充電器に接続されるような構
成である。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、商用電源を受電しこれを整流して負荷交換
機へ供給すると共に予備エネルギー源としての蓄電池を
浮動充電するようにした交換機用直流電源における蓄電
池充電回路に関する。

〔従来の技術〕

一般に、交換機用電源装置は商用電源が正常の時は、
商用電源を整流にすることにより必要な直流電力を得て
負荷に供給している。また商用電源停電時においても、
負荷への電力供給を絶やさないために、予備電源として
蓄電池を備えている。第３図はその一般的な電源装置を
示すブロック図であり、同図において５は商用電源、６
は交流を直流に変換して蓄電器と交換機負荷に直流電力
を供給する充電器、７は複数の単電池（セル）を直列に
接続した蓄電池、８は負荷交換機である。

本システムの動作は、商用電源が正常な時は、商用電
源５からの交流電力を充電器６により、負荷に必要な直
流電圧（交換機の場合48V）を負荷８に供給している。
この時充電器６は蓄電池３に対して、自己放電を補うた
めの維持充電電流を供給する浮動充電を行い、一般には
セル当たり2.15V〜2.18Vの一定電圧でセル数に見合う電
圧で一括充電している。またセル数は負荷電圧に見合う
ように、交換機の場合の供給電圧48Vに対しては24個が
直列に接続されている。電池容量は必要な負荷電流と停
電時の保持時間から設定され、停電時にはこの蓄電池か
ら負荷に必要な電力が供給される。ところが実際の蓄電
池は、個々の単電池の自己放電等の特性の違いにより、
維持充電していても個々の電池容量のバラツキが大きく
なり停電時に必要なエネルギを供給できなくなる恐れが
あるため、定期的に組電池に対してセル当たり2.3V程度
になるように充電電圧を上昇させ充電電流を多く供給す
る均等充電を実施し、容量の減少した電池の回復を図る
とともに、蓄電池７を構成する個々のセルの特性を均一
にしている。

さらに、装置の設置時の初充電やセル内の電解液比重
の均一化等のために、セル当たりの充電電圧が2.7V程度
になるように充電電圧を上昇させて充電電流をさらに増
加させて充電時間の短縮を図る急速充電が行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の如く、従来の充電器６は蓄電池７に対して、浮
動充電、均等充電、急速充電の３充電モードで充電でき
るように、それぞれの充電電圧に対応した電圧を出力す
る機能が必要になる。このため充電器の回路が複雑にな
り部品点数が増加し、信頼度の低下やコストアップを招
来する。

また均等充電には充電電圧が2.3V×24セル＝55.2Vと
なり、交換機の許容動作電圧である43V〜54Vを越えてし
まうので、負荷への供給電圧を制限するためシリコンド
ロッパー等の電圧補償回路９を介して負荷を接続する
か、あるいはセル数を減らした容量の大きい電池を用い
る等が行われ、コストアップとなる。また急速充電時は
充電電圧が2.7V×24セル＝64.8Vとさらに高いため交換
機負荷を切り離して、充電器を手動で調整して充電電圧
をアップする等を行うため信頼性が低下し、また装置が
コストアップするという問題がある。

本発明は上記問題点に鑑み創出されたもので、充電器
には充電電圧を切換える切換え機能を持たせずに出力電
圧を一定とし、蓄電池を３組の電池群に分割しこの電池
群の接続状態を切換えるシーケンス回路と、定電流充電
を可能とする高抵抗とにより、コストダウンと信頼度の
向上を図ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の充電回路の原理図である。

上記問題点は第１図に示すように、 浮動充電可能なセル数n₀のバックアップ用蓄電池31,3
2,33と、一定電圧を出力して負荷交換機２へ直流電力を
供給しつつ該蓄電池を充電する充電器１とを含む充電回
路において、浮動充電する時は全セル数n₀が充電器１に
接続され、均等充電する時は、セル当たりの充電電圧が
所定の均等充電電圧となるセル数n₁が直接、また残りの
セル数（n₀−n₁）は均等充電電流を流す高抵抗51を介し
てそれぞれ充電器１に接続され、急速充電する時は、セ
ル当たりの充電電圧が所定の急速充電電圧となるセル数
n₂が直接、また残りのセル数（n₀−n₂）が急速充電電流
を流す高抵抗52を介してそれぞれ充電器１に接続される
ように構成にしたことを特徴とする本発明の蓄電池充電
回路により解決される。

〔作用〕

充電器１の供給電圧を交換機の許容動作電圧範囲内で
かつ全電池を一括浮動充電するために必要な電圧である
51.6Vの一定電圧に設定し、全セル数n₀の蓄電池はセル
数がそれぞれn₂の第一蓄電池31と、（n₁−n₂）の第二蓄
電池32と、（n₀−n₁）の第三蓄電池33とに分割されてい
る。

第１図（ａ）の浮動充電時には全セル数n₀が直列接続
されて充電器１に接続されるので適切な浮動充電が行わ
れる。第１図（ｂ）の均等充電時には第三電池33の分だ
けセル数の少ないセル数n₁に対して充電器１から同一電
圧が直接供給されるので、セル当たりの充電電圧は高く
なり均等充電が行われる。また切り離したセル数（n₀−
n₁）の第三電池33は均等充電電流に相当する充電電流が
流れるように設定された高抵抗51を介して充電器１に接
続されるので全セルに対して同時に均等充電することが
できる。

急速充電時には、第１図（ｃ）に示す如く第三電池33
と第二電池32とが切り離されて急速充電可能なセル数n₂
の第一電池31に対して、充電器１の前記同一電圧が直接
供給されるので、充電電流はさらに増大し第一電池31の
全セルに急速充電が行われる。また第一電池31から切り
離された第二電池32、第三電池33は直列に接続されて急
速充電電流を与える高抵抗52を介して定電流の急速充電
流が行われ、全セルに対して同時に急速充電することが
できる。

このように充電器を浮動充電電圧の一定電圧にしたま
ま、全セルに対して均等／急速充電が可能となるので、
充電器は簡単になり、電圧補償回路を必要とせず、また
急速充電時に負荷交換機を切り離す必要もなくなる。

〔実施例〕

以下添付図により本発明の実施例を説明する。第２図
は本発明による充電回路の実施例の回路図である。なお
符号は第１図と共通である。

図は充電器が浮動充電を行っている正常動作時を示
し、充電回路の各スイッチが非動作の場合を示してあ
る。図において、１は受電した商用電力を整流して負荷
へ直流電力を供給しながら蓄電池を充電する51.6Vの定
電圧の充電器、２は負荷交換機である。31は19セルの第
一電池、32は３セルの第二電池、33は２セルの第三電池
である。41は第二電池32と第三電池33とを接続するスイ
ッチ,42は第二電池32を充電器１の−端子に接続するス
イッチ,43は第三電池33を抵抗51を介して充電器１の＋
端子に接続するスイッチであり、これら３つのスイッチ
は均等充電時に動作する。44は第一電池31と第二電池32
とを接続するスイッチ、45は第一電池31を充電器１の−
端子に接続するスイッチ、46は第二電池32を抵抗52を介
して充電器１の＋端子に接続するスイッチである。これ
らの各スイッチは図示せぬ充電制御部からの指令によ
り、各充電モードで後述のシーケンスで動作するように
なっている。高抵抗51は第三電池33に0.05C（20時間充
電率）程度の均等充電電流が流れるように、また高抵抗
52は第三電池と第二電池の直列接続されたものに0.1C
（10時間充電率）程度の急速充電電流が流れるようにに
そのインピーダンスが設定されている。

上記構成になる充電回路の動作を説明する。

商用電源が正常に供給され浮動充電が行われている通
常時には、充電回路は非動作で図の状態にあり、第一、
第二、第三の全電池が直列接続されたものが充電器１へ
接続されて、24セルに対して51.6Vが直接供給されるの
で、セル当たりの充電電圧は51.6÷24セル＝2.15Vとな
り、全セルに対して浮動充電が行われる。

次に停電復旧後や定期的な均等充電時には、制御部の
制御により、先ずスイッチ41が動作して第三電池33の２
セルが切り離された後、スイッチ42が動作して第一電池
31と第二電池32とが直列接続されたものが充電器１に接
続される。これにより第一、第二の両電池に対してセル
当たり51.6V÷22＝2.35Vの電圧が供給され均等充電され
る共に、スイッチ43が動作して第三電池33は高抵抗51を
介して充電器１に接続され0.05Cの定電流により均等充
電される。

浮動充電モード（シーケンス回路非動作時）から急速
充電等を行う場合は、制御部の制御により、先ずスイッ
チ45が動作して第二，第三電池が切り離された後、スイ
ッチ46が動作して第一電池31の19セルが充電器１に接続
される。これにより第一電池33にはセル当たり51.6V÷1
9セル＝2.7Vの急速充電電圧が供給されて急速充電され
る。そしてスイッチ46により第二電池32と第三電池33と
が直列接続されたものが高抵抗52を介して充電器１に接
続され0.1C程度の定電流で急速充電される。

なお急速・均等充電中に商用交流が停電した場合は、
充電回路が直ちに非動作状態となり、蓄電池は第一電
池、第二電池、第三電池の合計24セルが直列接続された
図の状態に復帰し所定の放電電力が負荷に給電されるよ
うに制御される。

〔発明の効果〕

以上説明した如く、本発明によれば充電器は一定電圧
を供給すれだけでよく浮動／均等／急速充電の切換え機
能を必要としないので充電器の回路が簡素化し、また充
電回路は簡単な回路で済むため信頼性が向上し電源装置
全体のコストを低減することができる。また各充電モー
ドに対して負荷電圧を許容電圧に調整するための電圧補
償回路を除くことが可能となる。さらに急速充電時に蓄
電池を負荷から手動で切り離す等の手動操作を必要とし
ないため急速充電が簡単に行えるため使い勝手が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の充電回路の原理図、 第２図は、本発明による充電回路の実施例の回路図、 第３図は、交換機の電源装置を示すブロック図、 である。 図において、 １……充電器、２……負荷交換機、 31……第一電池、32……第二電池、 33……第三電池、41〜46……切換えスイッチ、 51,52……高抵抗、 である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】浮動充電可能なセル数（n₀）のバックアッ
   プ用蓄電池（31,32,33）と、一定電圧を出力して負荷交
   換機（２）へ直流電力を供給しつつ該蓄電池を充電する
   充電器（１）とを含む充電回路において、 浮動充電する時は全セル数（n₀）が充電器１に接続さ
   れ、 均等充電する時は、セル当たりの充電電圧が所定の均等
   充電電圧となるセル数（n₁）が直接、また残りのセル数
   （n₀−n₁）は均等充電電流を流す高抵抗（51）を介し
   て、それぞれ充電器（１）に接続され、 急速充電する時は、セル当たりの充電電圧が所定の急速
   充電電圧となるセル数n₂が直接、また残りのセル数（n₀
   −n₂）が急速充電電流を流す高抵抗（52）を介して、そ
   れぞれ充電器（１）に接続されるように構成にしたこと
   を特徴とする蓄電池充電回路。