JP4007945B2 - Charging method and program thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は比較的大きな定電流で初期充電を行い満充電に近い状態にした後、小さな定電流で末期充電を行って充電を終了する充電方法及びそのプログラムに関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば鉛蓄電池に対する充電を比較的大きな定電流で行うと、充電末期や過充電時に、正極で多量の酸素ガスを発生し、これを水に十分還元できないため電解液中の水分量が減少し、電池の寿命が短かくなる。また充電量を減らして電解液中の水分量の減少を抑制すると、充電量不足のため、負極が劣化し、充放電反応が起こり難くなって、電池寿命が短かくなる。
このような点より例えば特許文献1に示すように、比較的大きな定電流で満充電に近い状態まで充電し、その後、小さな定電流で全充電量が放電量の110%になるまで末期充電を行うことが提案されている。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−339871号公報段落[0019]〜[0022]
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の充電方法では末期充電が終ると充電を完了してしまう。充電終了後においては、機器の漏洩電流などにより放電がわずかではあるが行われるため、充電終了後長い時間、その蓄電池を使用しないと、その蓄電池の電力により動作させる機器を十分動作させることができず、例えば予定していた時間動作させずに、蓄電池が充電を必要とする状態になってしまう。また充電終了後、使用までの時間が長いと、蓄電池の電解液の温度が低下し過ぎて、十分な電力を供給することができなくなる。
【0005】
また従来においては末期充電の電流値は例えば1Aの一定値とされていた。この電流値によれば末期充電期間は短かくてすむが、1回の末期充電ごとに蓄電池の電解液の温度が15℃程度上昇し、蓄電池の電解液の温度は1日に平均的に約10℃低下する。従って例えばこの蓄電池の電力で動作する機器を毎日使用し、毎日充電を行うと、電解液温度が毎日約5℃累積加算上昇することになり、電解液温度が高温になり過ぎ、蓄電池が劣化する。
この発明の目的は蓄電池を劣化させることなく、設定した時刻に又は設定した時間で充電を完了させる充電方法及びそのプログラムを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば、末期充電の時間を末期充電の開始時刻から設定した終了時刻までの時間、または設定した充電時間から初期充電の時間を差し引いた値により求め、この末期充電時間と、末期充電に必要とする充電量とから末期充電における充電電流値を決定する。
【0007】
【発明の実施の形態】
この発明の実施形態の手順を図1に示す。この発明方法が適用される充電器は図2に示すように、例えば、商用3相交流電源11よりの交流電力が全波整流部12に供給され、その全波整流部12の直流−直流変換部13で直流電力の変換がなされる。例えば全波整流部12の出力はインバータ14で高周波の交流電力に変換され、この高周波交流電力はトランス15で昇圧されて整流部16へ供給される。整流部16よりの直流電力は電流検出部17を通じて蓄電池18へ供給され、蓄電池18が充電される。電流検出部17で充電電流が検出され、この充電電流が設定値になるように、インバータ制御部19はインバータ14のスイッチング素子に対するスイッチング幅を制御する。
【0008】
蓄電池18の電圧(充電電圧)Vcが電圧検出部21で検出され、この検出された電池電圧Vcは充電の進行と共に上昇するが、電池電圧Vcがあらかじめ決めた所定電圧Vfになると所定電圧検出部22で検出される。この所定電圧Vfは、電池電圧Vcの上昇曲線における変曲点と想定される電圧とすることが多いが、必ずしもその変曲点電圧でなく、例えば変曲点電圧以下の適当な値としてもよく、厳密な値に固定する必要はない。充電器全体の充電制御は主制御部23により行われ、各種表示が表示部24に表示される。起動スイッチなどの開始設定部25により充電動作が開始される。また時刻を出力する時計26、作業用記憶部27が設けられている。所定電圧検出部22には前記所定電圧Vfが設定されている。
【0009】
この実施形態においては終了時刻設定部31が設けられ、充電を終了させたい時刻を設定できるようにされる。終了時刻設定部31はディジスイッチ、キーボードスイッチ、マウスなどのコンピュータを用いた入力手段など各種のものを用いることができる。更に初期充電量算出部32、末期充電時間算出部33、末期電流算出部34が設けられる。
この発明の方法の実施形態を図1を参照して説明する。この充電器が交流電源11に接続されたかを調べ(ステップS1)、接続されていると、充電の開始設定が設定部25になされたか、例えば開始スイッチがONにされたか調べ(ステップS2)、開始設定がなされると蓄電池18に対し、定電流で初期充電を開始する(ステップS3)。蓄電池18に許される範囲で大きな電流、例えば400Ah蓄電池においては80Aの定電流Iiで充電を行う。つまりこのような定電流Iiが蓄電池18へ供給されるように、インバータ制御部19はインバータ14を制御する。また初期充電の時間を検出するため、例えば充電開始時刻tsを記憶部27に記憶する(ステップS4)。
【0010】
所定電圧検出部22で電池電圧Vcが所定電圧Vfに達したかを調べる(ステップS5)。電池電圧Vcは図3に示すように、充電が開始されると上昇し、満充電に比較的近くなると、充電時間に対する電池電圧Vcの上昇曲線36において変曲点Pfが生じる、この時の電圧がいわゆる充電上昇曲線36における変曲点電圧である。電池電圧Vcが所定電圧Vf、例えば変曲点電圧と想定されるあらかじめ決めた電圧になったことが検出されると、終了時刻が設定されているかを調べる(ステップS6)。
【0011】
終了時刻が設定されてあれば末期充電時間算出部33で末期充電時間Teを算出する(ステップS7)。つまり終了時刻設定部31から設定されている終了時刻teを読み出し、これと時計26から読み取った現在時刻tfとの差te−tfを算出して末期充電時間Teを得る。この末期充電時間Teと、充電開始から現在までの充電量とに基づいて末期電流算出部34により末期充電電流Ieを計算する(S8)。つまり、現在時刻tfから記憶部27内の充電開始時刻tiを差し引いて初期充電を行った時間Tiを求め、この初期充電時間Tiと初期充電における充電電流Iiとを乗算して初期充電の充電量Wiを求める。この初期充電量Wiは一般的に、また経験的に満充電の80〜90%程度であることが知られている。また満充電の105〜120%程度に充電をしておくのがよいとされている。従って、例えば初期充電により満充電の80%まで充電されたとし、末期充電により、満充電の110%まで充電すると末期充電による充電量は(30/80)×Wiであり、末期充電における充電電流Ieは(30/80)×Wiを末期充電時間Teで割算した値Ie=(30/80)×Wi/Teとなる。この末期充電電流Ieを末期電流算出部34で計算する。
【0012】
この計算した末期充電電流値Ieが末期電流の上限値Ieu以下かを調べる(ステップS9)、つまり計算した電流値Ieが、末期充電としてその蓄電池18に許容されている最大充電電流値Ieu以下であれば計算した末期充電電流値Ieに蓄電池18に対する充電電流を変更して末期充電を開始する(ステップS10)。つまり末期充電電流値Ieに、充電電流がなるようにインバータ制御部19はインバータ14を制御する。この状態で時刻が設定した終了時刻teになるのを待ち(ステップS11)、終了時刻teになれば充電処理を終了する(ステップS12)。
【0013】
この実施形態の充電においては、図3に上昇曲線36に示すように、初期充電期間Tiでは定電流Iiで充電され、電池電圧Vcが所定電圧Vfになると、設定終了時刻がte1であれば定電流Ie1で末期充電が時間Te1だけ行われ、設定終了時刻がte2であれば、定電流Ie2で末期充電が時間Te2だけ行われる。この場合、何れの設定終了時刻であっても末期充電の充電量は同一である。つまりTe1×Ie1=Te2×Ie2である。なお前記例では(30/80)Ii×Ti=Te1×Ie1とされてある。このように設定終了時刻が遅く設定されてあれば、末期充電の充電電流Ieは小さくなる。
【0014】
ステップS9において、計算した末期電流値Ieが上限値Ieu以下でなければ、末期電流を上限値Ieuに設定して末期充電を開始する(ステップS13)。延長終了時刻tedを計算する(ステップS14)。つまり末期充電に必要な充電量(30/80)Wiと電流Ieuにより充電時間Tuで充電した充電量IeuTuが等しくなるように充電時間Tu=(30/80)Wi/Ieuを求め、所定電圧Vfになった時刻tfに充電時間Tuを加算した時刻を延長終了時刻tedとする。この延長終了時刻tedになるまで(ステップS15)、定電流Ieuでの末期充電を行って充電を終了する(ステップS12)。
【0015】
なおステップS6で終了時刻teが設定されていなければ、末期充電電流上限値Ieuで末期充電を所定時間行って(ステップS16)、充電を終了する(ステップS12)。一般にこの時の所定時間は、例えば初期充電時間Tiの2分の1に、予め決めたわずかな時間を加算した値など、初期充電時間Tiに応じて決定する。
上述において、充電終了時刻teを設定するかわりに、充電時間、つまり充電を開始してから充電が終了するまでの時間Tcを設定してもよい。この場合はステップS7において末期充電時間Teの計算は、初期充電時間Tiを設定充電時間Tcから差し引いた残りTe=Tc−Tiとし、ステップS11では所定電圧Vfになった時刻tfにTeを加算した時刻を終了時刻teとしてその終了時刻teになるのを待つか、あるいはタイマに時間Teを設定し、タイマがタイムアウトしたら、充電を終了するようにしてもよい。後者の場合は、充電開始時に、タイマのカウントを開始させ、所定電圧Vfになった時点でのタイマの計数値により、初期充電時間Tiを求めれば、時計26を省略できる。時計26を用いる場合においても初期充電時間Tiをタイマにより求めてもよい。
【0016】
初期充電における定電流は、初期充電時間Tiの間、必ずしも一定にしておくことなく、例えば特許文献1に示すように、適当に段階的に定電流値を減少させてもよい。また蓄電池18の電力を利用する機器を動作させている間における放電量を求めておき、この放電量を、初期充電における充電流Wiとして用いてもよい。この発明は3相交流電力のみならず単相交流電力を整流して充電する場合にも適用できる。
図2に示した充電器はコンピュータにより機能させることもできる。この場合は図1に示した各ステップをコンピュータに実行させるための充電プログラムをCD−ROM、磁気ディスクなどの記録媒体から、あるいは通信回線を介してコンピュータにダウンロードして、そのプログラムを実行させればよい。
【0017】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、充電終了時刻又は時間を設定できるから、次に蓄電池を用いるわずか、例えば1時間前に充電が終了しておくようにすることができ、そのようにすれば充電終了から使用までの自然放電の量を十分小さくすることができ、十分な充電量の蓄電池として使用することができ、かつ、電解液の温度が低下し過ぎることなく、所定の容量を出力することができる。
更に、一般にその蓄電池を利用する機器の使用を停止し、再び使用するまでの時間はかなりばらばらな場合が多く、そのような場合は、その停止から再使用までの時間が長い際において、末期充電の定電流値Ieが上限値Ieuと比較して相当小さな値となり、従って末期充電により電解液の上昇はわずか、または無視でき電解液の温度が必要以上に上がり、寿命を短かくするおそれはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態を示す流れ図。
【図2】この発明方法が適用される充電器の機能構成例を示す図。
【図3】充電開始からの蓄電池電圧の変化特性例を示す図。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a charging method and a program therefor, in which initial charging is performed with a relatively large constant current to make it close to full charging, and then terminal charging is performed with a small constant current to end charging.
[0002]
[Prior art]
For example, when charging a lead-acid battery with a relatively large constant current, a large amount of oxygen gas is generated at the positive electrode at the end of charging or overcharging, and the amount of water in the electrolyte decreases because it cannot be sufficiently reduced to water. Battery life is shortened. Further, when the amount of charge is reduced to suppress the decrease in the amount of water in the electrolyte, the amount of charge is insufficient, the negative electrode is deteriorated, the charge / discharge reaction hardly occurs, and the battery life is shortened.
From this point, for example, as shown in
[0003]
[Patent Document 1]
Paragraphs [0019] to [0022] of Japanese Patent Laid-Open No. 2001-339871
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional charging method, the charging is completed when the terminal charging is completed. After the end of charging, the battery is discharged slightly due to the leakage current of the equipment, etc., so if the storage battery is not used for a long time after the end of charging, the equipment operated by the power of the storage battery can be operated sufficiently. Therefore, for example, the storage battery is in a state of requiring charging without being operated for the scheduled time. Further, if the time until use after charging is long, the temperature of the electrolytic solution of the storage battery is too low to supply sufficient power.
[0005]
Further, in the past, the current value of the terminal charge has been a constant value of 1A, for example. According to this current value, the terminal charge period is short, but the temperature of the electrolyte of the storage battery rises by about 15 ° C. for each terminal charge, and the temperature of the electrolyte of the storage battery is about an average of one day. Decrease by 10 ° C. Therefore, for example, if a device that operates with the power of this storage battery is used every day and charged every day, the electrolyte temperature will be cumulatively increased by about 5 ° C. every day, the electrolyte temperature will become too high, and the storage battery will deteriorate. .
An object of the present invention is to provide a charging method and program for completing charging at a set time or a set time without deteriorating the storage battery.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the terminal charge time is obtained from the time from the start time of the terminal charge to the set end time or the value obtained by subtracting the initial charge time from the set charge time. The charging current value at the end of charging is determined from the amount of charge required for charging.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The procedure of the embodiment of the present invention is shown in FIG. As shown in FIG. 2, the charger to which the method of the present invention is applied is, for example, supplied with AC power from a commercial three-phase
[0008]
The voltage (charge voltage) Vc of the
[0009]
In this embodiment, an end
An embodiment of the method of the present invention will be described with reference to FIG. It is checked whether this charger is connected to the AC power supply 11 (step S1). If it is connected, it is checked whether the charging start setting is made in the
[0010]
The
[0011]
If the end time is set, the terminal
[0012]
It is checked whether or not the calculated end charging current value Ie is equal to or less than the upper limit value Ieu of the end current (step S9), that is, the calculated current value Ie is equal to or less than the maximum charging current value Ieu allowed for the
[0013]
In the charging of this embodiment, as shown by the rising
[0014]
In step S9, if the calculated end-stage current value Ie is not less than or equal to the upper limit value Ieu, the end-stage current is set to the upper limit value Ieu and end-stage charging is started (step S13). The extension end time ted is calculated (step S14). In other words, the charging time Tu = (30/80) Wi / Ieu is obtained so that the charging amount (30/80) Wi required for the terminal charging is equal to the charging amount IeuTu charged in the charging time Tu by the current Ieu, and the predetermined voltage Vf The time obtained by adding the charging time Tu to the time tf at which the time becomes the extension end time ted. Until this extension end time ted is reached (step S15), the terminal charge is performed with the constant current Ieu and the charging is ended (step S12).
[0015]
If the end time te is not set in step S6, the terminal charging is performed for a predetermined time with the terminal charging current upper limit Ieu (step S16), and the charging is ended (step S12). In general, the predetermined time at this time is determined according to the initial charging time Ti, for example, a value obtained by adding a predetermined small time to a half of the initial charging time Ti.
In the above description, instead of setting the charging end time te, a charging time, that is, a time Tc from the start of charging to the end of charging may be set. In this case, in step S7, the terminal charge time Te is calculated by setting the initial charge time Ti to the remaining value Te = Tc−Ti obtained by subtracting the set charge time Tc. In step S11, Te is added to the time tf at which the predetermined voltage Vf is reached. The time may be set as the end time te, wait until the end time te is reached, or time Te may be set in the timer, and charging may be terminated when the timer times out. In the latter case, the
[0016]
The constant current in the initial charging is not necessarily kept constant during the initial charging time Ti, and the constant current value may be decreased appropriately and stepwise as shown in
The charger shown in FIG. 2 can also be operated by a computer. In this case, a charging program for causing the computer to execute the steps shown in FIG. 1 can be downloaded from a recording medium such as a CD-ROM or a magnetic disk or via a communication line to the computer and executed. That's fine.
[0017]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the charging end time or time can be set, the charging can be ended slightly, for example, one hour before using the storage battery next time. Therefore, the amount of spontaneous discharge from the end of charging to use can be made sufficiently small, it can be used as a storage battery with a sufficient amount of charge, and a predetermined capacity can be output without excessively decreasing the temperature of the electrolyte. can do.
In addition, in general, the time to stop using the battery and stop using it again is often very different. In such a case, when the time from the stop to the reuse is long, The constant current value Ie is considerably smaller than the upper limit value Ieu. Therefore, the rise of the electrolyte is slightly or negligible due to the end-stage charging, and the temperature of the electrolyte rises more than necessary, and there is no risk of shortening the life. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a functional configuration example of a charger to which the method of the present invention is applied.
FIG. 3 is a diagram showing a change characteristic example of a storage battery voltage from the start of charging.
Claims (2)
初期充電の終了時刻または初期充電時間から、末期充電時間を計算する末期充電時間計算ステップと、
初期充電の充電量と前記末期充電時間から、末期充電電流を算出する末期充電電流算出ステップと、
算出した前記末期充電電流と、あらかじめ定めた末期電流の上限とを比較する末期電流比較ステップと、
前記末期充電電流が末期電流の上限以下の場合には、設定された充電終了時刻までまたは設定された充電時間が終了するまで末期充電を行う第1の末期充電ステップと、
前記末期充電電流が末期電流の上限より大きい場合には、末期電流の上限を末期充電電流とし、初期充電の充電量と末期電流の上限から充電終了時刻または末期充電時間を計算し、当該計算された充電終了時刻までまたは当該計算された末期充電時間が終了するまで末期充電を行う第2の末期充電ステップと
を有する充電方法。 A charging method in which the charging end time or charging time can be set and the battery is charged by initial charging and terminal charging,
The terminal charge time calculation step for calculating the terminal charge time from the initial charge end time or the initial charge time,
A terminal charge current calculation step for calculating a terminal charge current from the charge amount of the initial charge and the terminal charge time,
A terminal current comparison step for comparing the calculated terminal charging current and a predetermined upper limit of the terminal current;
If the terminal charge current is less than or equal to the upper limit of the terminal current, a first terminal charge step of performing terminal charge until a set charge end time or until a set charge time ends;
If the terminal charge current is greater than the upper limit of the terminal current, the terminal current upper limit is the terminal charge current, the charge end time or terminal charge time is calculated from the initial charge amount and the terminal current upper limit. A second terminal charging step for performing terminal charging until the charging end time or until the calculated terminal charging time ends;
Charging method to have a.
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