JP4693724B2 - 鉛蓄電池の充電装置 - Google Patents

Description

本発明は、鉛蓄電池を充電する際に、充電不良の有無を判別できる鉛蓄電池の充電装置に関する。

従来から、例えば、電動車両の中には充電可能な鉛蓄電池を備えたものがあり、このような鉛蓄電池は充電装置によって所定時間ごとに充電される（例えば、特許文献１参照）。この充電装置は、第１のタイマと、第２のタイマとを備えており、所定の値の充電電流を供給して鉛蓄電池の充電を開始するときに第１のタイマが充電時間の測定を始める。そして、充電電圧が設定最大値に達した場合には、電圧を一定にした状態で電流を供給し、第２のタイマは充電電圧が設定最大値に達したときに充電時間の測定を始める。

そして、第２のタイマが測定する時間が所定値に達したときに、電流の供給が停止される。また、第１のタイマが測定する所定の時間以内に、充電電圧が設定最大値に達しなかった場合には、所定の時間経過後に電流の供給を強制的に停止する。そして、このように、第１のタイマが測定する所定の時間以内に充電電圧が設定最大値に達しなかった場合には、鉛蓄電池が不良であると判断する。
特開２００１−０１５１７６号公報

しかしながら、前述した従来の充電装置では、充電電圧の値に基づいて鉛蓄電池が不良であるか否かを判断するため、通常の充電を行うときの所定の設定時間またはそれ以上の時間をかけて充電しないと、鉛蓄電池が不良であるか否かの判断はできない。このため、鉛蓄電池が不良であっても長時間の充電が必要になり、定格電圧の１２Ｖより高い１４．７V（Ｖmax）の高電圧で充電を継続してしまうおそれがある。また、第１のタイマと第２のタイマとの２個のタイマが必要であるため、充電装置を構成する部材点数が多くなり、コストも高くつく。

本発明は、前述した問題に対処するためになされたもので、その目的は、鉛蓄電池の不良の有無を短時間で判断できるとともに、部品点数が少なく安価につく鉛蓄電池の充電装置を提供することである。

前述した目的を達成するため、本発明に係る鉛蓄電池の充電装置の構成上の特徴は、電源から供給される電力を充電する鉛蓄電池と、鉛蓄電池の充電電圧を検出する電圧検出装置と、鉛蓄電池の充電電流を検出する電流検出装置と、電源から鉛蓄電池に電力を供給するときに、充電電圧が予め設定された充電電圧上限値を超えないようにするとともに充電電流が予め設定された充電電流上限値を超えないようにして鉛蓄電池への充電を制御する充電制御装置と、充電時間を測定する充電タイマとを備えた鉛蓄電池の充電装置であって、充電制御装置の制御によって、充電電流を一定にした定電流充電が行われたのちに、続いて充電電圧を一定にした定電圧充電が行われ、かつ、定電流充電が行われる時間に略対応する定電流充電時間と、定電圧充電が行われる時間に略対応する定電圧充電時間とを区別して充電タイマで測定し、定電流充電時間の測定が終了したのちに定電圧充電時間の測定を開始するようにし、充電タイマにより測定される定電流充電時間が予め設定された定電流充電設定時間を経過するまでに、電流検出装置が検出する鉛蓄電池の充電電流が、充電電流上限値より小さな値として予め設定された電流低下確認値よりも低下したときは、充電タイマは、定電流充電時間の測定を終了するとともに定電圧充電時間の測定を開始するようにし、充電タイマにより測定される定電流充電時間が定電流充電設定時間を経過したときに、電流検出装置が検出する鉛蓄電池の充電電流が、電流低下確認値よりも低下していなければ充電異常が生じていると判断することにある。

このように本発明に係る鉛蓄電池の充電装置では、充電タイマで、定電流充電が行われる時間に略対応する定電流充電時間と、定電圧充電が行われる時間に略対応する定電圧充電時間との経過時間をそれぞれ個別に測定するため、鉛蓄電池が不良であったり、充電に異常が生じたりしている場合には、短時間でその不良や異常を正確に判断することができる。例えば、定電流充電時間が終了したときに、電流検出装置や電圧検出装置の検出値から充電異常を検出できるようにしておくことにより、その後の定電圧充電時間に略対応して行われる定電圧充電は行わなくてすむようになる。

また、本発明に係る鉛蓄電池の充電装置では、充電タイマにより測定される定電流充電時間が予め設定された定電流充電設定時間を経過するまでに、電流検出装置が検出する鉛蓄電池の充電電流が、充電電流上限値より小さな値として予め設定された電流低下確認値よりも低下したときは、充電タイマは、定電流充電時間の測定を終了するとともに定電圧充電時間の測定を開始するようにしている。また、この場合、充電タイマにより測定される定電流充電時間が定電流充電設定時間を経過したときに、電流検出装置が検出する鉛蓄電池の充電電流が、電流低下確認値よりも低下していなければ充電異常が生じていると判断する。

これによると、定電流充電を行って定電流充電から定電圧充電に移行したときに生じる充電電流の低下を電流検出装置により検出して、定電流充電設定時間が経過したと判断するため、定電流充電による充電が不足のまま定電流充電を強制的に終了させることがなくなる。また、定電流充電の終了の判断を鉛蓄電池の電圧検出によって行う場合には、急激な電流の押し込みなどにより一時的に電圧が上がり、定電流充電が終了したと誤判断することがあるが、本発明では、定電流充電が確実に終了したことを充電電流の低下により判断するため、このような誤判断を防止することができる。

さらに、本発明では、定電流充電状態から定電圧充電状態に確実に移行したのちに、定電圧充電に略対応する定電圧充電時間の測定を開始するようになるため、定電圧充電時間を必要最小限にすることができ、定格電圧より高い電圧での定電圧充電を長時間行うことを回避できる。また、鉛蓄電池にショートが発生した場合にはこれを早期に検出することができる。さらに、定電流充電設定時間が経過したときに、電流検出装置が検出する鉛蓄電池の充電電流が予め設定した電流低下確認値よりも低下せず充電異常が生じていると判断した場合には、表示ランプを点灯させて異常が生じたことを目視により確認できるようにすることもできる。

なお、この場合の電流低下確認値は、充電電流が充電電流上限値と比較して誤差ではなく確実に低下していると判断できる値に設定しておく。また、定電流充電設定時間は、正常な鉛蓄電池が初めて定電流充電が行われる時間より長めに設定されており、充電方法が定電流充電から定電圧充電に移行したことを確認できる時間に設定されていればよい。ここでは、定電流充電設定時間は、正常な鉛蓄電池を初めて充電する際の充電開始時から、定電流充電が終了して電流検出装置が検出する正常な鉛蓄電池の充電電流が、充電電流上限値よりも小さな値として予め設定された電流低下確認値に低下する時までの時間より長めに設定する。また、この場合の定電流充電時間は、定電流充電を行っているときの経過時間だけでなく、定電圧充電を行っているときの経過時間の一部も含む。

また、本発明に係る鉛蓄電池の充電装置のさらに他の構成上の特徴は、充電タイマにより測定される定電圧充電時間が予め設定された定電圧充電設定時間を経過するまでに、電流検出装置が検出する鉛蓄電池の充電電流が電流低下確認値より小さな値として予め設定された充電電流最小値より低下したときは、充電電圧上限値より小さな値として予め設定された最終充電電圧設定値および充電電流上限値よりも小さな値として予め設定された最終充電電流設定値をそれぞれ超えないようにして充電を行う最終充電制御に移行するようにしたことにある。

この場合の充電電流最小値は、定電圧充電を行う際に、充電電流が充電電流上限値から徐々に低下して、定電圧充電が良好な状態で終了したときに到達する値に基づいて設定される。したがって、定電圧充電設定時間を経過するまでに、充電電流が充電電流最小値より低下したときは、定電圧充電が良好な状態で終了したと判断して次の最終充電制御に基づいた充電を行って充電を終了することができる。

また、この場合、充電タイマにより測定される定電圧充電時間が定電圧充電設定時間を経過したときに、電流検出装置が検出する鉛蓄電池の充電電流が電流低下確認値より小さく充電電流最小値よりも大きい値として予め設定された閾値よりも低下していなければ充電異常が生じていると判断する。この場合の閾値は、充電電流が充電電流最小値までは低下せず、鉛蓄電池または充電状態が良好であるとは言えないが、許容できる範囲であると考えられる値に基づいて設定される。このため、充電電流が閾値よりも低下していないときに初めて充電異常が生じていると判断する。これによると、定電流充電設定時間が経過したときだけでなく、定電圧充電設定時間が経過したときにも、適正な充電が行われたか否かの判断ができる。

さらに、定電圧充電設定時間は正常な鉛蓄電池が初めて定電圧充電が行われる時間より長めに設定されている。ここでは、定電圧充電設定時間は、定電流充電時間の終了時から、電流検出装置が検出する正常な鉛蓄電池の充電電流が、充電電流最小値に低下する時までの時間よりも長めに設定する。定電流充電設定時間や定電圧充電設定時間は予め設定されたもので、充電タイマは、定電流充電時間や定電圧充電時間の開始時からの経過時間を測定する。定電流充電時間の開始時は充電開始時であり、定電圧充電時間の開始時は、定電流充電時間の終了時である。さらに、本発明によると、定電流充電時間と定電圧充電時間とを測定することから充電時全体の充電時間を監視することもできる。

また、本発明に係る鉛蓄電池の充電装置のさらに他の構成上の特徴は、充電タイマにより測定される定電圧充電時間が定電圧充電設定時間に至った時点において、電流検出装置が検出する鉛蓄電池の充電電流が前記閾値よりも低下していたときは、最終充電制御に移行するようにすることにある。この場合も、充電電流が閾値よりも低下していることで、定電圧充電が許容できる状態で行われたとして、次の最終充電制御に基づいた充電を行って充電を終了する。また、本発明に係る鉛蓄電池の充電装置のさらに他の構成上の特徴は、電源から供給される電力を充電する鉛蓄電池と、鉛蓄電池の充電電圧を検出する電圧検出装置と、鉛蓄電池の充電電流を検出する電流検出装置と、電源から鉛蓄電池に電力を供給するときに、充電電圧が予め設定された充電電圧上限値を超えないようにするとともに充電電流が予め設定された充電電流上限値を超えないようにして鉛蓄電池への充電を制御する充電制御装置と、充電時間を測定する充電タイマとを備えた鉛蓄電池の充電装置であって、充電制御装置の制御によって、充電電流を一定にした定電流充電が行われたのちに、続いて充電電圧を一定にした定電圧充電が行われ、かつ、定電流充電が行われる時間に略対応する定電流充電時間と、定電圧充電が行われる時間に略対応する定電圧充電時間とを区別して充電タイマで測定し、定電流充電時間の測定が終了したのちに定電圧充電時間の測定を開始するようにし、充電タイマにより測定される定電流充電時間が予め設定された定電流充電設定時間を経過するまでに、電流検出装置が検出する鉛蓄電池の充電電流が、充電電流上限値より小さな値として予め設定された電流低下確認値よりも低下したときは、充電タイマは、定電流充電時間の測定を終了するとともに定電圧充電時間の測定を開始するようにし、充電タイマにより測定される定電圧充電時間が予め設定された定電圧充電設定時間を経過するまでに、電流検出装置が検出する鉛蓄電池の充電電流が電流低下確認値より小さな値として予め設定された充電電流最小値より低下したときは、充電電圧上限値より小さな値として予め設定された最終充電電圧設定値および充電電流上限値よりも小さな値として予め設定された最終充電電流設定値をそれぞれ超えないようにして充電を行う最終充電制御に移行するようにし、充電タイマにより測定される定電圧充電時間が定電圧充電設定時間を経過したときに、電流検出装置が検出する鉛蓄電池の充電電流が電流低下確認値より小さく充電電流最小値よりも大きい値として予め設定された閾値よりも低下していなければ充電異常が生じていると判断することにある。

また、本発明に係る鉛蓄電池の充電装置のさらに他の構成上の特徴は、充電タイマを１個のタイマで構成し、定電流充電時間を測定したのちに、連続して定電圧充電時間を測定するようにしたことにある。これによると、充電タイマを構成するタイマを１個しか使用しないため、充電装置が安価につく。なお、この場合、定電流充電時間が終了したときに、一旦充電タイマをリセットし、同時に定電圧充電時間の測定を開始する。

また、本発明に係る鉛蓄電池の充電装置のさらに他の構成上の特徴は、充電タイマを着脱可能な複数の抵抗部品を備えたタイマ回路で構成し、複数の抵抗部品の配置を換えることにより、定電流充電設定時間および定電圧充電設定時間のうちの少なくともいずれか一方を変更可能にしたことにある。

これによると、所定の抵抗値を有する抵抗部品を装着する際の配置を換えるだけで所望の充電時間を設定できるため、充電時間だけが異なる別仕様の充電装置を容易に製造できる。また、スイッチ等の高価な部品を使用する必要が無くなるため安価につく。さらに、抵抗部品として、機械で自動挿入できる部品を採用することにより、抵抗部品の装着時の配置間違いによる生産不良を少なくすることができる。

また、本発明に係る鉛蓄電池の充電装置のさらに他の構成上の特徴は、鉛蓄電池が電動車両に駆動用の電力を供給するためのものであることにある。本発明に係る鉛蓄電池の充電装置は、各種の電気機器や電動車両等のように、鉛蓄電池を繰り返し充電しながら使用されるものに対して利用することができるが、特に電動車両が備える鉛蓄電池に対して用いることが好適である。これによると、適正な充電ができる鉛蓄電池を備えた電動車両を得ることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面を用いて詳しく説明する。図１は、同実施形態に係る充電装置３０（図２参照）によって充電される後述する鉛蓄電池４０を備えた本発明に係る電動車両としての自動二輪車１０を示している。この自動二輪車１０は、前輪１１と後輪１２とからなる一対の車輪と、一対の車輪が取り付けられた車体１０ａとを備えている。車体１０ａの前部側上部にはカバー部１３が設けられ、そのカバー部１３の上方にハンドル１４が取り付けられている。また、カバー部１３の前面にはライト１５が設けられている。そして、車体１０ａの後部側部分の上部にシート１６が設けられている。

前輪１１は、下方が二股に分岐したフロントフォーク１７の下端部に回転可能に支持されている。すなわち、フロントフォーク１７の両下端部は前輪１１の中心軸１１ａの両側部分を支持しており、これによって、前輪１１は、軸受（図示せず）を介して中心軸１１ａを中心として回転可能になっている。また、フロントフォーク１７の上端部には、ヘッドパイプ１８が配置されている。このヘッドパイプ１８は、車体１０ａの本体部分を構成するダウンチューブ１９の前端部（上端部）に連結されている。

そして、ヘッドパイプ１８内に、ステアリング軸（図示せず）が軸回り方向に回転可能な状態で取り付けられており、このステアリング軸の下端部はフロントフォーク１７の上端中央部に連結されている。また、ステアリング軸の上部は、ヘッドパイプ１８の上端部から上方に向かって突出してカバー部１３内を貫通しており、その上端部にハンドル１４が連結されている。このため、ハンドル１４を操作することにより、ステアリング軸を軸周り方向に回転させると、ステアリング軸の回転量に応じて前輪１１は左右に方向を変える。

また、ハンドル１４の左右両端には、グリップ１４ａ（１個しか図示せず）が設けられている。一方のグリップ１４ａは、軸回り方向に回転可能な状態で設けられており、手で持つための把持部として使用される外、後述する電動モータの回転速度を調節するためのアクセル操作子を構成する。そして、他方のグリップ１４ａは、ハンドル１４に固定され手で持つための把持部として使用される。また、グリップ１４ａの近傍には、それぞれ、グリップ１４ａから離れるように付勢され、グリップ１４ａ側に引っ張られることにより前輪１１または後輪１２の回転を抑制するブレーキレバー１４ｂが設置されている。そして、ハンドル１４の一方側にバックミラー１５ａが取り付けられている。また、カバー部１３の内部には、ステアリング軸の他、自動二輪車１０が備える駆動系を電気的に制御する制御コントローラ（図示せず）等が設置されている。

ダウンチューブ１９は、ヘッドパイプ１８との連結部から後方における斜め下方に向って延びたのちに湾曲して水平方向に延びている。そして、ダウンチューブ１９の後端側部分には、後方の斜め上方に延びる一対の後部フレーム２１（一方しか図示せず）が連結されている。この一対の後部フレーム２１は所定間隔を保って配置されており、この一対の後部フレーム２１間に定格電圧３６Ｖの鉛蓄電池４０を収容するための鉛蓄電池収容部２２が、底部が上部よりも前方に位置するように傾斜して取り付けられている。また、後部フレーム２１の上端には、シート１６を支持するシート設置部１６ａが設けられている。シート１６はこのシート設置部１６ａに対して、前端部を中心にして後部側を上下方向に回転可能な状態で取り付けられている。

そして、シート１６の後部側を上方に持ち上げて回転させることにより、鉛蓄電池収容部２２の上面を開口させることができ、この状態で、鉛蓄電池４０の充電や保守点検等を行うことができる。また、シート１６とシート設置部１６ａとの間には、シート設置部１６ａに対してシート１６を着脱するためのロック機構（図示せず）が設けられている。また、ダウンチューブ１９の後部側部分の下部には、後方に向って延びる一対のアーム部材（図示せず）からなるリヤアームが連結されている。

そして、リヤアームの両アーム部材の後端部に、後輪１２の中心軸の両側部分が支持されており、これによって、後輪１２は、軸受を介して中心軸を中心として回転可能になっている。また、リヤアームの一方のアーム部材の外面側（図１の手前側の面）には、アーム部材を覆うようにして、モータユニット２３が取り付けられている。このモータユニット２３内には、鉛蓄電池４０から供給される電力によって作動する駆動用モータや減速機（図示せず）等が収容されており、駆動用モータの作動により後輪１２が回転して自動二輪車１０が走行する。

また、後部フレーム２１の後端（上端）側部分と、リヤアームの後端側上部との間には、リヤクッション２４がそれぞれ掛け渡されている。このリヤクッション２４の伸縮によって、リヤアームの後端側が揺動自在に構成されている。また、モータユニット２３の内側面側にはドラムブレーキ（図示せず）が取り付けられている。駆動用モータは、制御コントローラの制御によってグリップ１４ａの操作量に応じて作動し、後輪１２に駆動力を自動的に発生させる。そして、この駆動用モータは、ブレーキレバー１４ｂが操作されたときに制御コントローラの制御によって作動を停止する。

また、この自動二輪車１０は、静止状態のときに、自動二輪車１０を起立状態に維持させるための回転式のスタンド２５を備えており、自動二輪車１０を走行させるときには、スタンド２５を上方に上げておき、自動二輪車１０を静止させておくときには、スタンド２５を下方に下ろして、スタンド２５に自動二輪車１０を支持させる。また、ダウンチューブ１９の水平部分における前部側部分の左右両側下方には、運転者が足を乗せるためのフットレスト２６がそれぞれ設けられている。

充電装置３０は、図２に示したように、本発明に係る充電制御装置としての充電制御部３１やＡＣ−ＤＣコンバータ３２等からなる持ち運びが可能な装置で構成されている。すなわち、充電装置３０は、充電制御部３１やＡＣ−ＤＣコンバータ３２の他、本発明の電圧検出装置としての電圧検出部３３、本発明の電流検出装置としての電流検出部３４およびＦ／Ｂ部３８を備えている。電圧検出部３３は、鉛蓄電池４０の電圧値を連続的に検出してその電圧値を検出信号として充電制御部３１に送信する。

充電制御部３１は、受信した電圧値と所定の電圧値とを比較して、受信した電圧値が所定の電圧値を超えたときに、その電圧値の信号をＦ／Ｂ部３８を介して、ＡＣ−ＤＣコンバータ３２にフィードバックする。また、電流検出部３４は鉛蓄電池４０を流れる電流を連続的に検出してその電流値を検出信号として充電制御部３１に送信する。そして、充電制御部３１は、受信した電流値と所定の電流値とを比較して、受信した電流値が所定の電圧値を超えたときに、その電流値の信号をＦ／Ｂ部３８を介して、ＡＣ−ＤＣコンバータ３２にフィードバックする。

さらに、充電制御部３１は、電圧検出部３３および電流検出部３４から送信される信号に基づいて鉛蓄電池４０の充電量を算出する。また、充電装置３０は、タイマ設定回路３５、表示部３６およびレギュレータ３７も備えている。タイマ設定回路３５は、図３に示したように、所定の抵抗値に設定された抵抗部品を取り付けることのできる抵抗取付部３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄを備えた回路で構成されており、抵抗取付部３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄのうちの任意の二箇所に所定の抵抗部品を取り付けることにより、タイマ設定回路３５の電圧値を変え、その電圧値に応じて鉛蓄電池４０を充電する際の充電時間を変更することができる。

すなわち、下記の表１に示したように、抵抗取付部３５ａに抵抗部品を取り付けたときの抵抗をＲ１、抵抗取付部３５ｂに抵抗部品を取り付けたときの抵抗をＲ２、抵抗取付部３５ｃに抵抗部品を取り付けたときの抵抗をＲ３、抵抗取付部３５ｄに抵抗部品を取り付けたときの抵抗をＲ４とすると、定電流充電における充電時間を表１に示したパターンＡ〜Ｄの４パターンに設定することができる。これによって、定電流充電における充電時間を、例えば、１０，１２，１４，１５時間といったように変更することができる。そして、充電制御部３１は、タイマ設定回路３５の設定に応じた時間で鉛蓄電池４０が充電されるように制御する。また、表示部３６は、発光ダイオードで構成されており、充電異常が発生したときに充電制御部３１の制御により点滅する。

レギュレータ３７は、ＡＣ−ＤＣコンバータ３２から送られる電流の電圧を例えば５Ｖにして充電制御部３１に供給する。また、ＡＣ−ＤＣコンバータ３２は、ＡＣ電源４１から送られる交流電流を直流電流に整流して充電制御部３１に送る。そして、鉛蓄電池４０は、充電装置３０が備える充電用接続部３９ａに接続されることにより充電可能になっている。このため、鉛蓄電池４０を充電する際に、充電用接続部３９ａを鉛蓄電池４０に接続すると、電圧検出部３３および電流検出部３４の検出信号が充電制御部３１に送信されて、充電制御部３１は、鉛蓄電池４０と充電装置３０とが接続された状態であることを判断する。

また、ＡＣ−ＤＣコンバータ３２には、ＡＣ電源４１と接続するためのコネクタ３９ｂが備わっており、このコネクタ３９ｂをＡＣ電源４１に接続することによりＡＣ電源４１からＡＣ−ＤＣコンバータ３２を介して充電制御部３１に電気を供給することができる。さらに、充電制御部３１には、ＲＯＭとＲＡＭとの双方の機能を備えたメモリ３１ａや充電タイマ３１ｂ等のタイマも含まれている。メモリ３１ａは、後述する各種のプログラムを記憶しているとともに、各種のデータを書き換え可能な状態で記憶する。充電タイマ３１ｂは、充電制御部３１の制御によって行われる鉛蓄電池４０の充電時間を測定する。また、自動二輪車１０における運転者から見え易いハンドル１４の中央部には、鉛蓄電池４０の残存容量を表示する残存容量表示部（図示せず）が設けられている。

この構成において、運転者が自動二輪車１０を運転する場合には、運転者は、まず、スタンド２５を上方に上げ前輪１１および後輪１２を着地させた状態で、シート１６に跨って座る。ついで、電源スイッチ（図示せず）をオン状態にする。これによって、駆動モータが作動して自動二輪車１０は走行を開始する。そして、所定時間の走行ののちに、鉛蓄電池４０の残量が少なくなって、充電の必要が生じた場合には、停止した状態の自動二輪車１０のスタンド２５を下方に下ろしてスタンド２５に自動二輪車１０を支持させる。

ついで、ロック機構のロックを解除してシート１６の後部側を上方に持ち上げて鉛蓄電池収容部２２を開口する。つぎに、鉛蓄電池４０を鉛蓄電池収容部２２から取り出して充電装置３０の近傍に持っていくか、または充電装置３０を自動二輪車１０の近傍に持ってくる。そして、ＡＣ−ＤＣコンバータ３２のコネクタ３９ｂをＡＣ電源４１に接続するとともに、充電装置３０の充電用接続部３９ａを鉛蓄電池４０に接続する。これによって、鉛蓄電池４０の充電が開始される。

この場合の充電は、図４に示したフローチャートにしたがって行われる。なお、充電の際には、鉛蓄電池４０の充電量が略満充電状態になるまで充電を行う１段目の充電制御と、充電の終了処理を行う２段目の充電制御とを実施するが、図４に示したフローチャートは、鉛蓄電池４０の充電が開始されてから充電量が所定量になるまでの１段目の充電制御を充電制御部３１の制御により実行するプログラムを示している。１段目の充電制御とは、充電電圧が予め設定された充電電圧上限値を超えないようにするとともに充電電流が予め設定された充電電流上限値を超えないようにして鉛蓄電池４０への充電を制御しながら鉛蓄電池４０の充電量を略満充電状態する充電である。

また、２段目の充電制御とは、最終充電電圧設定値および最終充電電流設定値をそれぞれ超えないようにして充電を行う本発明における最終充電制御を意味する。この場合、例えば、充電電圧上限値を４４．１Ｖ、充電電流上限値を１．７Ａ、最終充電電圧設定値を４１Ｖ、最終充電電流設定値を０．５Ａに設定することができる。これによって、図５に示したマップのように、電流値を所定値にした定電流充電と、電圧値を所定値にした定電圧充電とが行われる。

図４に示したフローチャートのプログラムは、まず、ＡＣ−ＤＣコンバータ３２のコネクタ３９ｂをＡＣ電源４１に接続するとともに、充電装置３０の充電用接続部３９ａを鉛蓄電池４０に接続したときにステップ１００でスタートする。このスタートと同時に、１段目の充電制御が開始されて、プログラムはステップ１０２に進み、充電タイマ３１ｂは、予め設定された定電流充電設定時間Ｔ1が経過するまでの定電流充電時間の計測を開始する。定電流充電設定時間Ｔ1は、鉛蓄電池４０が正常である場合に、初めて充電する鉛蓄電池４０の充電量が所定値に到達する時間よりも長めの時間に設定されている。

この場合、定電流充電における電流値（充電電流上限値）を１．７Ａに設定するとともに到達する充電量（充電電圧上限値）を４４．１Ｖに設定し、定電流充電設定時間Ｔ1は、正常な鉛蓄電池４０を、初めて充電するときの電圧値が４４．１Ｖに到達する時間よりも長めの１０時間に設定している。つぎに、プログラムは、ステップ１０４に進んで電流検出部３４が検出する充電電流の値を読み込んだのちに、ステップ１０６に進み、その充電電流の値が電流低下確認値として設定された１．０Ａ未満であるか否かの判定を行なう。

このステップ１０４，１０６における処理は、現在の充電状態が定電流充電であるか否かを判定するために行われる。すなわち、図５のように、定電流充電を行っているときには、実線ａで示した充電電流の値は１．７Ａに維持されているが、破線ｂで示した鉛蓄電池４０の電圧値は時間の経過とともに上昇していく。そして、定電流充電が終了して定電圧充電に移行した場合には、鉛蓄電池４０の電圧値は４４．１Ｖに維持されるが、時間の経過とともに充電電流の値は低下していく。

したがって、充電電流が充電電流上限値である１．７Ａから十分に低下した１．０Ａ未満（実線ａ上における丸印ｃで示した部分）になっているかを判定することにより、定電流充電から定電圧充電に移行したか否かを誤判断することなく、正確に判定することができる。ここで、充電電流の値が１．０Ａ以上であれば、「ＮＯ」と判定して、プログラムは、ステップ１０８に進む。そして、ステップ１０８において、充電タイマ３１ｂが測定したタイマカウント値が、定電流充電設定時間Ｔ1である１０時間よりも小さいか否かを判定する。タイマカウント値が、定電流充電設定時間Ｔ1よりも小さければ、「ＹＥＳ」と判定してプログラムはステップ１０４に進む。

また、タイマカウント値が、定電流充電設定時間Ｔ1以上の場合、すなわち、定電流充電設定時間Ｔ1が経過しても充電電流が１．０Ａより低下せず、定電流充電から定電圧充電に移行していない場合には、鉛蓄電池４０に充電異常が発生していると判定する。この場合、ステップ１０８において「ＮＯ」と判定して、プログラムは、ステップ１１０に進む。ステップ１１０では、表示部３６を点滅させる処理が行われ、２段目の充電制御に移行する。なお、この２段目の充電制御への移行に代えて、充電を停止してもよい。

これによって、作業者は充電作業を止め鉛蓄電池４０を取り換える等の処置をすることができる。ステップ１０８において「ＹＥＳ」と判定して、ステップ１０４に進んだ場合には、充電電流が１．０Ａ未満になり、ステップ１０６において「ＹＥＳ」と判定するまで、ステップ１０４〜１０８の処理が繰り返される。その間、鉛蓄電池４０は、定電流により充電され、充電量は増加していく。そして、充電電流が１．０Ａ未満になり、ステップ１０６において「ＹＥＳ」と判定すると、プログラムはステップ１１２に進む。

そして、充電タイマ３１ｂによる定電流充電時間の測定を停止するとともに、定電圧充電時間の測定を開始する処理をしたのちに、プログラムはステップ１１４に進む。ステップ１１４では、電流検出部３４が検出する充電電流の値が読み込まれる。そして、プログラムは、ステップ１１６に進み、その充電電流の値が充電電流最小値として設定された０．３６Ａ未満であるか否かの判定を行なう。このステップ１１４，１１６における処理は、定電圧充電が終了して、充電電流が十分に低下しているか否かを判定するために行われる。すなわち、図５の実線ａ上に丸印ｄで示したように、定電圧充電が終了した場合には、充電電流の値は０．３６Ａより低下する。

したがって、充電電流の値が０．３６Ａ未満になっているか否かを判定することにより、定電圧充電が終了したか否かを判定することができる。ここで、充電電流が０．３６Ａ以上であれば、「ＮＯ」と判定して、プログラムは、ステップ１１８に進む。そして、ステップ１１８において、充電タイマ３１ｂが測定したタイマカウント値が、定電圧充電設定時間Ｔ2である２時間よりも小さいか否かを判定する。タイマカウント値が、定電圧充電設定時間Ｔ2よりも小さければ、「ＹＥＳ」と判定してプログラムはステップ１１４に進む。

また、タイマカウント値が、定電圧充電設定時間Ｔ2よりも大きい場合、すなわち、定電圧充電設定時間Ｔ2が経過しても充電電流が０．３６Ａ未満に低下せず、定電圧充電が終了していない場合には、ステップ１１８において「ＮＯ」と判定して、プログラムは、ステップ１２０に進む。ステップ１１８において「ＹＥＳ」と判定して、ステップ１１４に進んだ場合には、充電電流が０．３６Ａ未満になり、ステップ１１６において「ＹＥＳ」と判定するまで、ステップ１１４〜１１８の処理が繰り返される。

その間、鉛蓄電池４０は、定電圧により充電され充電量は増加していく。そして、充電電流が０．３６Ａ未満になって、ステップ１１６において「ＹＥＳ」と判定すると、プログラムはステップ１２２に進み、１段目充電が終了する。そして、図示せぬプログラムにしたがって、充電処理を終了するための２段目の充電制御が行われる。また、ステップ１１８において「ＮＯ」と判定して、ステップ１２０に進んだ場合には、ステップ１２０において、電流検出部３４が検出する充電電流の値が閾値として設定された０．７Ａ未満であるか否かの判定が行なわれる。

鉛蓄電池４０が劣化する等により、定電圧充電設定時間Ｔ2が経過しても充電電流最小値である０．３６Ａには達しておらず充電量が十分ではない場合に、高い電圧で充電を行う１段目の充電制御をさらに継続するのは好ましくない。ステップ１２０における処理は、このような場合に、１段目の充電制御を強制的に終了させ、鉛蓄電池４０がまだ使用できる状態であるか否かの判定と、ある程度の充電量となっているか否かの判定をするために行われる。すなわち、図５の二点鎖線ｅ上に丸ｆで示した０．７Ａよりも低下していれば、鉛蓄電池４０がまだ使用でき、かつ、ある程度の充電量となっていると考えられるため、「ＹＥＳ」と判定して、プログラムはステップ１２２に進み、１段目充電が終了する。

また、充電電流の値が０．７Ａよりも大きく、ステップ１２０において「ＮＯ」と判定するとプログラムはステップ１２４に進み、鉛蓄電池４０に充電異常が発生していると判定する。ステップ１２４では、表示部３６を点滅させる処理が行われる。この場合も、ステップ１１０の処理後と同様、２段目の充電制御に移行する。また、この２段目の充電制御への移行に代えて、充電を停止してもよい。そして、充電処理が終了すると、ＡＣ−ＤＣコンバータ３２のコネクタ３９ｂをＡＣ電源４１から外すとともに、充電装置３０の充電用接続部３９ａを鉛蓄電池４０から外す。そして、鉛蓄電池４０を鉛蓄電池収容部２２内に収容して、シート１６を前方に倒してロック機構をロックする。

以上のように、本実施形態に係る充電装置３０では、一つの充電タイマ３１ｂで、定電流充電時間と、定電圧充電時間とを区別しながら連続して測定するようにしている。そして、定電流充電時間と比較される定電流充電設定時間Ｔ1を、正常な鉛蓄電池を初めて充電する際の充電開始時から、定電流充電が終了して電流検出部３４が検出する鉛蓄電池４０の充電電流が電流低下確認値である１．０Ａよりも小さくなるまでの時間より長めに設定している。このため、鉛蓄電池４０が不良であったり、充電に異常が生じたりしている場合には、定電流充電設定時間Ｔ1の経過後にその不良や異常を正確に判断することができる。

図６に示したように、定電流充電が開始されてから定電圧充電が終了するまでの時間を単なる充電時間として連続して測定した場合には、定電圧充電が十分に行われて、充電電流の値が充電電流最小値である０．３６Ａ未満になるまで、鉛蓄電池４０が不良であるか否かの判定ができないが、図５に示したように、充電時間を、定電流充電時間と、定電圧充電時間とに区別して測定することにより、早期に鉛蓄電池４０の不良や充電異常を判定できるようになる。また、異常が発生した場合には、表示部３６が点滅することからその不良や異常をより正確に判断することができる。さらに、本実施形態によると、定電流充電設定時間Ｔ1と、定電圧充電設定時間Ｔ2との２つの時間管理を充電制御部３１が備える１つの充電タイマ３１ｂだけで行えるため、その分、充電装置３０が安価につく。

また、本実施形態に係る充電装置３０では、定電流充電が十分に行われて充電方法が定電流充電から定電圧充電に移行したときに生じる充電電流の低下を電流検出部３４で検出して、定電流充電時間が終了したと判断するため、一時的な電圧の変動により定電流充電が終了したと誤判断することがなくなり、正確な判定ができる。さらに、定電流充電状態から定電圧充電状態に確実に移行したのちに、定電圧充電に対応する定電圧充電時間の測定を開始するようになるため、該定電圧充電時間と比較される定電圧充電設定時間Ｔ2を必要最小限にすることができる。

また、定電圧充電設定時間Ｔ2が経過したときに、電流検出部３４が検出する鉛蓄電池４０の充電電流が充電電流最小値以下になっていなければ充電異常が生じていると判断するため、定電流充電設定時間Ｔ1の経過後だけでなく、定電圧充電設定時間Ｔ2が経過したときにも、適正な充電が行われたか否かの判断ができる。さらに、タイマ設定回路３５を着脱可能な複数の抵抗部品を備えた回路で構成したため、抵抗部品の配置を換えるだけで所望の充電時間を設定できるようになる。このため、充電時間だけが異なる別仕様の充電装置を容易に製造できるようになる。

また、本発明に係る鉛蓄電池の充電装置は、前述した実施形態に限定するものでなく、適宜変更して実施することができる。例えば、前述した実施形態では、電動車両を自動二輪車１０としたが、この電動車両としては、自動二輪車１０に限定するものでなく、四輪自動車や、三輪自動車等の種々の電動車両とすることができる。さらに、電動車両以外の電気機器に用いることもできる。また、前述した実施形態で用いた、電流、電圧、充電時間等の値は、一例であって適宜変更することができる。また、充電装置を構成する各部分についても、前述した実施形態に限定するものでなく、本発明の技術的範囲内で適宜変更して実施することができる。

本発明の一実施形態に係る充電装置によって充電される鉛蓄電池を備えた自動二輪車を示した側面図である。 充電装置の概略を示した構成図である。 タイマ設定回路を示した回路図である。 充電制御部が実行する１段目の充電制御のプログラムを示したフローチャートである。 定電流充電と定電圧充電との設定時間および電流と電圧との関係を示したマップである。 比較例による定電流充電と定電圧充電との設定時間および電流と電圧との関係を示したマップである。

符号の説明

１０…自動二輪車、３０…充電装置、３１…充電制御部、３１ｂ…充電タイマ、３３…電圧検出部、３４…電流検出部、３５…タイマ設定回路、４０…鉛蓄電池、４１…ＡＣ電源、Ｔ1…定電流充電設定時間、Ｔ2…定電圧充電設定時間。

Claims (9)

1. 電源から供給される電力を充電する鉛蓄電池と、前記鉛蓄電池の充電電圧を検出する電圧検出装置と、前記鉛蓄電池の充電電流を検出する電流検出装置と、前記電源から鉛蓄電池に電力を供給するときに、充電電圧が予め設定された充電電圧上限値を超えないようにするとともに充電電流が予め設定された充電電流上限値を超えないようにして前記鉛蓄電池への充電を制御する充電制御装置と、充電時間を測定する充電タイマとを備えた鉛蓄電池の充電装置であって、
   前記充電制御装置の制御によって、充電電流を一定にした定電流充電が行われたのちに、続いて充電電圧を一定にした定電圧充電が行われ、かつ、前記定電流充電が行われる時間に略対応する定電流充電時間と、前記定電圧充電が行われる時間に略対応する定電圧充電時間とを区別して前記充電タイマで測定し、前記定電流充電時間の測定が終了したのちに前記定電圧充電時間の測定を開始するようにし、
   前記充電タイマにより測定される前記定電流充電時間が予め設定された定電流充電設定時間を経過するまでに、前記電流検出装置が検出する鉛蓄電池の充電電流が、前記充電電流上限値より小さな値として予め設定された電流低下確認値よりも低下したときは、前記充電タイマは、前記定電流充電時間の測定を終了するとともに前記定電圧充電時間の測定を開始するようにし、
   前記充電タイマにより測定される前記定電流充電時間が前記定電流充電設定時間を経過したときに、前記電流検出装置が検出する鉛蓄電池の充電電流が、前記電流低下確認値よりも低下していなければ充電異常が生じていると判断する鉛蓄電池の充電装置。
2. 前記充電タイマにより測定される前記定電圧充電時間が予め設定された定電圧充電設定時間を経過するまでに、前記電流検出装置が検出する鉛蓄電池の充電電流が、前記電流低下確認値より小さな値として予め設定された充電電流最小値より低下したときは、前記充電電圧上限値より小さな値として予め設定された最終充電電圧設定値および前記充電電流上限値よりも小さな値として予め設定された最終充電電流設定値をそれぞれ超えないようにして充電を行う最終充電制御に移行するようにした請求項１に記載の鉛蓄電池の充電装置。
3. 前記充電タイマにより測定される前記定電圧充電時間が前記定電圧充電設定時間を経過したときに、前記電流検出装置が検出する鉛蓄電池の充電電流が、前記電流低下確認値より小さく前記充電電流最小値よりも大きい値として予め設定された閾値よりも低下していなければ充電異常が生じていると判断する請求項２に記載の鉛蓄電池の充電装置。
4. 前記充電タイマにより測定される前記定電圧充電時間が前記定電圧充電設定時間に至った時点において、前記電流検出装置が検出する鉛蓄電池の充電電流が前記閾値よりも低下していたときは、前記最終充電制御に移行するようにする請求項３に記載の鉛蓄電池の充電装置。
5. 電源から供給される電力を充電する鉛蓄電池と、前記鉛蓄電池の充電電圧を検出する電圧検出装置と、前記鉛蓄電池の充電電流を検出する電流検出装置と、前記電源から鉛蓄電池に電力を供給するときに、充電電圧が予め設定された充電電圧上限値を超えないようにするとともに充電電流が予め設定された充電電流上限値を超えないようにして前記鉛蓄電池への充電を制御する充電制御装置と、充電時間を測定する充電タイマとを備えた鉛蓄電池の充電装置であって、
   前記充電制御装置の制御によって、充電電流を一定にした定電流充電が行われたのちに、続いて充電電圧を一定にした定電圧充電が行われ、かつ、前記定電流充電が行われる時間に略対応する定電流充電時間と、前記定電圧充電が行われる時間に略対応する定電圧充電時間とを区別して前記充電タイマで測定し、前記定電流充電時間の測定が終了したのちに前記定電圧充電時間の測定を開始するようにし、
   前記充電タイマにより測定される前記定電流充電時間が予め設定された定電流充電設定時間を経過するまでに、前記電流検出装置が検出する鉛蓄電池の充電電流が、前記充電電流上限値より小さな値として予め設定された電流低下確認値よりも低下したときは、前記充電タイマは、前記定電流充電時間の測定を終了するとともに前記定電圧充電時間の測定を開始するようにし、
   前記充電タイマにより測定される前記定電圧充電時間が予め設定された定電圧充電設定時間を経過するまでに、前記電流検出装置が検出する鉛蓄電池の充電電流が前記電流低下確認値より小さな値として予め設定された充電電流最小値より低下したときは、前記充電電圧上限値より小さな値として予め設定された最終充電電圧設定値および前記充電電流上限値よりも小さな値として予め設定された最終充電電流設定値をそれぞれ超えないようにして充電を行う最終充電制御に移行するようにし、
   前記充電タイマにより測定される前記定電圧充電時間が前記定電圧充電設定時間を経過したときに、前記電流検出装置が検出する鉛蓄電池の充電電流が前記電流低下確認値より小さく前記充電電流最小値よりも大きい値として予め設定された閾値よりも低下していなければ充電異常が生じていると判断する鉛蓄電池の充電装置。
6. 前記充電タイマにより測定される前記定電圧充電時間が前記定電圧充電設定時間に至った時点において、前記電流検出装置が検出する鉛蓄電池の充電電流が前記閾値よりも低下していたときは、前記最終充電制御に移行するようにする請求項５に記載の鉛蓄電池の充電装置。
7. 前記充電タイマを１個のタイマで構成し、前記定電流充電時間を測定したのちに、連続して前記定電圧充電時間を測定するようにした請求項１ないし６のうちのいずれか一つに記載の鉛蓄電池の充電装置。
8. 前記充電タイマを着脱可能な複数の抵抗部品を備えたタイマ回路で構成し、前記複数の抵抗部品の配置を換えることにより、前記定電流充電設定時間および前記定電圧充電設定時間のうちの少なくともいずれか一方を変更可能にした請求項２ないし６のうちのいずれか一つに記載の鉛蓄電池の充電装置。
9. 前記鉛蓄電池が電動車両に駆動用の電力を供給するためのものである請求項１ないし８のうちのいずれか一つに記載の鉛蓄電池の充電装置。

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