JPH08308138A - 充電モードの自動判別方法と充電モードの自動選択実行装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 均等充電と回復充電のいずれを実行すべきか
を判定する充電モードの自動判別方法と、均等充電また
は回復充電を自動的に実行できる充電モードの自動選択
実行装置を提供する。 【構成】 充電モードの自動判別方法においては、充電
電流値が所定値よりも小なる場合は均等充電モードと
し、充電電流値が所定値よりも大なる場合は回復充電モ
ードとするようにした。また、充電モードの自動選択実
行装置においては、充電電流値の検出機能１６、１７
と、この充電電流値の検出機能１６、１７の検出値と、
予め設定した所定値とを比較する比較機能１８を備え、
この比較機能１８の検出信号によって、均等充電モード
と回復充電モードとのいずれかを選択実行するようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、充電モードの自動判
別方法と充電モードの自動選択実行装置に係り、特に、
リフティングマグネットの電源装置用バッテリの充電機
能に最適な、充電モードの自動判別方法と充電モードの
自動選択実行装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】製鉄所等工業用途において、鉄鋼材料，
例えばスクラップ鉄材等を運搬移動するのにリフティン
グマグネット（以下マグネットと略称する）が使用され
て、このマグネットには交流電流を整流した直流電力が
供給される。懸垂されたマグネットは重量物を吸引して
使用するため，マグネットの電源が停電するようなこと
があると吊り下げられた重量物が落下して事故を発生す
る恐れがある。そのために、マグネットの電源装置には
バッテリが設備され、バッテリは常時は浮動充電されて
いて、停電があると完全充電したバッテリからマグネッ
トに電力を供給するような機能を設けている。

【０００３】このようなマグネットの電源回路は、一般
に図３に示すように構成されている。図３においては、
マグネット回路を、例えばマグネットやバッテリの各端
子の両端等は図示せずに模擬的に示し、主要機能以外は
図示を省略している。図３において、１は三相交流電源
回路であって、電源盤２に接続している。電源盤２は、
入力した交流を直流に変換する機能を有し、このため、
例えばブリッジ回路を形成するサイリスタ等のスイッチ
ング機能により構成された整流機能と、その他の補助回
路機能や部品を備え、マグネット３のコイルに励磁電流
を供給する。また、４は所定電圧と容量を有するバッテ
リであって、三相交流電源回路１に接続され、充電盤５
を経由して電源盤２に接続している。上述した回路構成
において、図示しないクレーン等の手段によってマグネ
ット３を懸垂して移動し、電源盤２を図示しない操作機
能によって操作してマグネット３に励磁電流を供給し、
所望する荷役作業を実行する。停電等の原因によって、
三相交流電源回路１からの電力供給が遮断されるとか、
整流機能が破損して励磁電流の供給不能状態になると、
自動的にバッテリ４からマグネット３に励磁電流が供給
される。操作者は、停電状態になったことを知ると、マ
グネット３を懸垂するクレーンを操作してバッテリ４の
容量によって定まる許容時間内に、搬送する物品を安全
な位置に移動する。

【０００４】図３に示したマグネットの電源回路におい
ては、充電盤５は交流電力を三相交流電源回路１から供
給されてバッテリ４を充電するように構成されている。
上述したリフティングマグネットシステムにおいては、
バッテリの充電電力を使用した後は、充電盤５を操作し
て回復充電を行う。また、バッテリを使用しない場合に
も自然放電があるので、定期的にバッテリを保守整備す
るために均等充電を行う。即ち、回復充電は放電したバ
ッテリを完全充電するために、所定の充電操作を実行
し、バッテリ電圧や比重を測定して充電が完了したこと
を検知した後、若干電圧を高めて押し込み充電を実行す
る。均等充電は、次の理由で行うものである。即ち、バ
ッテリ３は複数のセルによって構成されるため、バッテ
リ３が待機中に発生する自然放電等の原因で、これらの
セルに生じた起電力のアンバランスを補正し所定電圧で
所定時間充電を行って各セル間の電圧バランスを均一に
するものである。上述した均等充電と回復充電の区別
は、操作者の操作によって実行していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに、均等充電と回復充電は夫々操作者の操作によって
実行していた。通常の均等充電の実行時は、バッテリが
所定値以上放電されていないから、停電時のバックアッ
プ能力は保証されているので、均等充電中に停電事故が
あった場合には、充電を中断して前述した作業を実行す
ることが可能である。しかしながら、回復充電の場合
は、バッテリが放電しているので停電事故があって、こ
の充電を中止してバッテリを使用すると、バッテリ使用
中に放電が進んで、マグネットによって対象物を吊り下
げるだけの吸引力を出せる励磁電流が得られなくなる恐
れもあるので、このバッテリをマグネットの電源に使用
するのは危険である。また、均等充電時であっても、バ
ッテリが所定値以上放電されている場合には、均等充電
ではなく回復充電を行い、充電中は作動させないように
する必要がある。そのために、操作者が充電操作を実行
した場合に、均等充電と回復充電のいずれを行うかの選
択を自動的に判定する機能が望まれていた。勿論、充電
操作前に、均等充電と回復充電のいずれを実行すべきか
の区別を判定する手段もあるが、その判定のための手間
が必要であり、選択を誤った場合に危険な状態になる恐
れがあった。本発明は上述の問題点を除いて、均等充電
と回復充電のいずれを実行すべきかの判定を自動的に実
行できるリフティングマグネットの電源装置における充
電モードの自動判別方法と充電モードの自動選択実行装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に基づく充電モー
ドの自動判別方法においては、充電電流値が所定値より
も小なる場合は均等充電モードとし、充電電流値が所定
値よりも大なる場合は回復充電モードとするようにし
た。また、充電モードの自動選択実行装置においては、
充電電流値検出機能と、この充電電流値検出機能の検出
値と予め設定した所定値とを比較する比較機能を備え、
この比較機能の検出信号によって、均等充電モードと回
復充電モードとのいずれかを選択実行するようにした。

【０００７】

【作用】本発明による充電モードの自動判別方法と充電
モードの自動選択実行装置は上述のような方法にし、ま
た構成したので、操作者は均等充電モードと回復充電モ
ードとの区別を意識することなく充電操作を行っても、
自動的に均等充電モード又は回復充電モードが実行され
る。

【０００８】

【実施例】マグネット（リフティングマグネット）の電
源装置等に使用されるバッテリ充電盤の回路構成例を図
１によって説明する。 実施例１：図１は図３に示した電源回路の充電盤を主体
にして示したものであって、図３に示した要素機能と相
当の要素機能は同一の符号を使用している。また、発明
の説明に必要な機能や接続線以外の図示は省略して模擬
的に示している。図１において、１は三相交流電源回路
であって、電源盤２に接続している。電源盤２は、例え
ばブリッジ回路を形成するサイリスタ等のスイッチング
機能等により構成され、入力する交流電力を所定値の直
流電力に変換する機能等を有している。電源盤２はマグ
ネット３のコイルに接続し、図示しない操作機能の操作
によって、マグネット３のコイルに励磁電流を供給す
る。前述したようにマグネット３の戻り回路の図示は省
略して単線図で示している。三相交流電源回路１は充電
盤１０に接続している。充電盤１０においては、三相交
流電源回路１がＭＣＢ（サーキットブレーカ）１１を経
由して電源変圧器１２に接続し、入力電圧を所定電圧に
変換して整流機能１３に入力している。整流機能１３
は、例えばサイリスタ等のスイッチング素子によって構
成されて制御機能１４によって制御され、所定値の充電
電流をダイオード１５を経由してバッテリ４に供給す
る。同図には、バッテリ４のマイナス側回路や整流素子
の構成する回路の図示は省略している。

【０００９】バッテリ４の充電電流値は整流機能１３に
接続する交流回路に装着したＣＴ（変流器）１６と、Ｃ
Ｔ１６の交流出力を直流に変換する計器用整流機能１７
によって構成する充電電流値検出機能により検出して、
比較機能１８に入力している。比較機能１８には、制御
機能１４から所定値の設定値が入力している。計器用整
流機能１７の構成要素等の図示も省略して示している。
比較機能１８の出力は第１のアンド機能１９の第１の入
力端子ａと、第２のアンド機能２０のインバート機能を
備えた第１の入力端子ｂに接続している。第１のアンド
機能１９の出力と第２のアンド機能２０の出力は、いず
れも制御機能１４に入力している。また、第１のアンド
機能１９の第２の入力端子ｃと、第２のアンド機能２０
の第２の入力端子ｄには、充電操作用スイッチ２１のオ
ン信号が入力するように接続している。充電操作用スイ
ッチ２１は、所定値の直流電圧Ｅの供給回路又は直流電
圧Ｅを所定比で分割する回路（図示せず）に接続されて
いて、充電操作用スイッチ２１をオンすると、この電圧
が、第１のアンド機能１９の第２の入力端子ｃと第２の
アンド機能２０の第２の入力端子ｄ夫々に供給される。
また、整流機能１３からバッテリ４に接続する充電電流
が流れる回路からは、ＭＣ（電磁コンタクタ）２２とダ
イオード２３を経由して、マグネット３の励磁回路に接
続している。制御機能１４からは、整流機能１３の他、
電源盤２とＭＣ２２に信号線が接続されている。

【００１０】上述の回路構成において、停電等の事故に
よって電源盤２からのマグネット３に対する励磁電流の
供給が停止されると、制御機能１４からＭＣ２２に対す
る閉路信号を伝送する。従って、ＭＣ２２の接点はオン
しバッテリ４から励磁電流がマグネット３に供給され
る。上述の説明では、停電事故等の場合に、制御機能か
らの閉路信号によってＭＣ２２がオンして、バッテリ４
から励磁電流がマグネット３に供給されるように説明し
たが、ＭＣ２２には常時励磁電流が供給されていてオフ
しており、停電で電流が遮断されるとオンして、バッテ
リ４から励磁電流がマグネット３に供給されるようにし
ても良いし、バッテリ４からの電力を利用して前述のよ
うに閉路信号を出力するようにしても良い。また、ＭＣ
２２を除いて、停電事故等によるマグネット３に励磁電
流を供給する回路電圧の低下によって、ダイオード２３
の働きで自動的にバッテリ４から励磁電流がマグネット
３に供給されるようにしても良い。

【００１１】マグネット３を使用した所定の作業が完了
し、操作者が充電操作用スイッチ２１を操作すると、第
１のアンド機能１９の第２の入力端子ｃと、第２のアン
ド機能２０の第２の入力端子ｄにオン信号が入力する。
制御機能１４は未だ働いていないので、バッテリ４に対
する充電電流は流れていない、従って、比較機能１８に
入力する充電電流信号がないので、当然、制御機能１４
から伝送される設定値よりも低い、従って、比較機能１
８からは信号１が出力されず、出力信号は０のままであ
る。そのために、第１のアンド機能１９からは信号１が
出力されないが、第２のアンド機能２０からは信号１が
出力されて制御機能１４に入力する。なお、制御機能１
４には、第１のアンド機能１９から信号１が入力すると
回復充電を選択して各充電機能を回復充電モードに設定
しバッテリ４に対して回復充電を実行する機能を備えて
いる。従って、この場合は、まず均等充電モードになっ
て、充電を開始するが、バッテリが放電していて充電電
流値が大きくなり、ＣＴ（電流変成器）１６によって検
出された電流値が前述した設定値よりも大きくなると、
比較機能１８は信号１を出力する。従って、第１のアン
ド機能１９から信号１が出力して第２のアンド機能２０
からの信号１はなくなって０になる。従って、制御機能
１４は第１のアンド機能１９から信号１が入力するの
で、回復充電を選択して各充電機能を回復充電モードに
設定しバッテリ４に対して回復充電を実行する。

【００１２】操作者が充電操作用スイッチ２１を操作し
て充電を開始しても、ＣＴ（電流変成器）１６によって
検出された電流値が前述した設定値よりも大きくならな
いと、比較機能１８は信号１を出力せず、従って、均等
充電が継続して実行される。上述の機能において、操作
者が充電操作用スイッチ２１を操作した直後における充
電初期時に回復充電モードに設定すべきか、均等充電モ
ードに設定すべきかは明確ではないので、最初の充電初
期の状態で均等充電モードに設定されてしまわないよう
に、選択された充電モードを設定し固定する機能を適切
に構成すれば良い。例えば、遅延機能を設け、充電操作
の後所定時間後の充電電流値によって充電モードを再選
択し固定するようにすれば良い。また、充電電流の検出
値と設定値が等しい場合に回復充電モードに設定すべき
か、均等充電モードに設定すべきかということも、予め
設定値の選択条件としていずれに設定するかを定めて比
較機能を構成しておけば良い。

【００１３】実施例２：本発明をソフトウエアによって
実行した、実施例を図２を参照して説明する。図２にお
いて、所定手段によって充電操作をし（ステップ１）、
所定の充電開始制御条件に従って、充電機能が立ち上が
った所定時間後（ステップ２）に、所定の計測機能によ
ってバッテリの充電電流を計測し、予め設定した所定値
と比較する（ステップ３）。比較結果、バッテリの充電
電流が設定値よりも大であると（ステップ３）、回復充
電モードを選択し、回復充電モードによる充電を実行す
る（ステップ４）。比較結果、バッテリの充電電流が設
定値よりも小のときは（ステップ３）、均等充電モード
を選択し、均等充電モードによる充電を実行する（ステ
ップ５）。上述した設定値は実施例１同様、このバッテ
リの特性と充電機能の特性に対応して、バッテリの放電
状況が均等充電の条件と回復充電の条件が明確に判定で
きる適切な値に設定すれば良い。従って、バッテリ充電
電流の計測値と設定値が等しい場合に、回復充電モード
を選択するか、均等充電モードを選択するかは、比較す
る所定値の設定条件に対応して適切に設定すれば良い。

【００１４】上述の説明は、本発明についての実施例に
おける基本構成と基本実施動作について説明したもので
あって、実施対象とするリフティングマグネットシステ
ムの条件に対応して適切に応用改変すれば良い。例えば
バッテリの充電操作をして、充電電流値が所定値よりも
小なる場合は均等充電モードとし、充電電流が所定値よ
りも大なる場合は回復充電モードとする機能は、このリ
フティングマグネットを含む上位荷役機構の制御機能、
又はバッテリの充電機能を含むリフティングマグネット
の制御機能等の構成に対応して、その機能のソフトウエ
ア、又はハードウエアを適切に利用し又は構成すれば良
い。また、充電電流の計測を整流前の交流回路で実施す
るように説明したが、整流回路の後等、整流電流値が計
測できれば、任意適切に設定すれば良い。

【００１５】

【発明の効果】本発明は、上述したような方法と構成に
したので、バッテリの放電状態が、回復充電すべき状態
か均等充電すべき状態かを特別な手段によって判定しな
くても良く、単なる充電操作で、自動的に回復充電モー
ドか均等充電モードかを選定して適切な充電が実行され
るという優れた効果が得られる。従って、放電したバッ
テリを稼働させて、搬送する物品を落下させるような恐
れは発生しないという優れた効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく、リフティングマグネットの電
源装置における充電機能を説明する実施例１の制御機能
の構成を示す概要構成ブロック図である。

【図２】図１に示す制御機能の働きと同等の機能をソフ
トウエアで実行する実施例２を説明する概要タイムチャ
ート図である。

【図３】従来からのリフティングマグネットシステムに
おけるバッテリ機能を説明する概要構成ブロック図であ
る。

【符号の説明】

１：三相交流電源回路 ２：電源盤 ３：リフティングマグネット（マグネット） ４：バッテリ １０：充電盤 １１：ＭＣＢ（サーキットブレーカ） １２：電源変圧器 １３：整流機能 １４：制御機能 １６：ＣＴ（変流器） １７：計器用整流機能 １８：比較機能 １９：アンド機能 ２０：インバート入力端子を備えたアンド機能 ２１：充電操作用スイッチ ２２：ＭＣ（電磁コンタクタ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バッテリの充電操作において、充電電流
   値が所定値よりも小なる場合は均等充電モードとし、充
   電電流値が前記所定値よりも大なる場合は回復充電モー
   ドとするようにしたことを特徴とする充電モードの自動
   判別方法。
2. 【請求項２】 充電電流値検出機能と、該充電電流値検
   出機能の検出値と予め設定した所定値とを比較する比較
   機能とを設け、該比較機能により比較した結果、充電電
   流値が前記所定値よりも小なる場合は均等充電モードと
   し、充電電流値が前記所定値よりも大なる場合は回復充
   電モードとするようにしたことを特徴とする充電モード
   の自動選択実行装置。