JPH087794Y2 - 自動充電器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案はバッテリーの充電器に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、バッテリーの電気エネルギーを利用したフォ
ークリフト等の電気自動車の使用が盛んである。このフ
ォークリフト等に内蔵されたバッテリーは使用した電気
エネルギーの分だけ充電する必要がある。そこで、バッ
テリーを充電する充電装置として準定電圧方式を利用し
た充電装置が用いられている。この種の充電装置を用い
て充電を行なうときにはバッテリーの容量に応じて充電
装置の機種を選択している。

また、スイッチ等を操作して半導体制御による定電流
制御を行って充電電流を設定する機種においては、バッ
テリーの容量に応じた充電電流によってバッテリーの充
電を行っている。

［考案が解決しようとする課題］ ところが、前者においてはバッテリーの容量に応じて
多種類の充電装置を準備する必要があるという問題があ
った。

後者においてはバッテリーの容量の設定を誤ってバッ
テリーの容量に適した充電電流より大きな電流で充電す
ると、バッテリーが発熱して熱暴走を起こしたり、ま
た、小さな充電電流でバッテリーを充電すると、充電に
長時間を要したりまたは、充電不足となる問題があっ
た。

本考案の目的は、バッテリーの熱暴走および充電不足
を防止してバッテリーの容量に応じた充電電流を自動的
に選択する充電器を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、第１考案は、バッテリ
ーを充電する充電器において、バッテリーの充電電圧を
検出する充電電圧検出手段と、バッテリーの許容充電電
流を最小値から順次増加制御する充電電流制御手段と、
バッテリーの適正充電時の充電電流を供給したときの各
放電量に応じた所定時間におけるバッテリー電圧の基準
上昇率を記憶する記憶手段と、バッテリーに許容充電電
流を所定時間付与したときどきに充電電圧検出手段から
の検出値に基づいてそのときどきのバッテリーの電圧上
昇率を演算する演算手段と、その演算手段の演算結果
と、前記記憶手段に記憶した対応する放電量状態のバッ
テリーにおける基準電圧上昇率とを比較し、基準電圧上
昇率に達しないときは前記充電電流制御手段を有効化す
る比較手段とを備えたことをその要旨とする。

第２考案は、バッテリーの放電量の状態データを読み
込む読み込み手段を備えたことをその要旨とする。

［作用］ 上記の構成により、第１考案の作用は、バッテリーに
予め設定された最小値の充電電流を所定時間流すことに
より、演算手段は充電電圧検出手段の検出に基づいてそ
の所定時間における充電電圧の上昇率を演算する。比較
手段は記憶手段に記憶されたバッテリーの基準上昇率と
前記上昇率とを比較し、基準電圧上昇率に演算上昇率が
達しない場合には充電電流制御手段を有効化して充電電
流を上昇させる。

第２考案の作用は、読み込み手段によってバッテリー
の放電量を入力し、この放電量に基づいてバッテリーの
充電制御を行う。

［実施例］ 以下、本考案を具体化した一実施例を図面に基づいて
説明する。

第１図は自動充電器Ｊの概念図を示し、１は交流電源
装置であって、２は前記電源装置１に保護ヒューズ３を
介して接続された降圧トランスである。４は前記降圧ト
ランス２から出力された交流を直流に変換する整流回路
である。６は充電制御手段としてのトランジスタであっ
て、自動充電器Ｊに接続されたバッテリー９の充電制御
を行うようになっている。なお、５はコンデンサであっ
て、前記整流回路４で整流されたものを平滑にする。

７は制御回路であって、前記トランジスタ６を制御し
てバッテリー９の充電制御を行うようになっている。８
はホール電流検出器であって、充電電流を検出するよう
になっている。Ｓはスイッチであって、前記制御回路７
を駆動してバッテリー９の充電を開始するようになって
いる。

第２図に示すように、R1,R2は直列接続された充電電
圧検出手段としての抵抗であって、前記バッテリー９に
対し並列に接続されている。そして、抵抗R2の両端電圧
に基づいてバッテリー９の充電電圧を検出することがで
きるようになっている。

次に、自動充電器Ｊの電気的構成について詳述する。
第２図に示すように、前記制御回路７は前記トランジス
タ６を導通させるトランジスタ10と、充電電圧制御を行
う電圧増幅回路11と、充電電流制御を行う充電電流制御
手段としての電流増幅回路12と、前記各増幅回路11,12
に基準信号を出力する１チップマイクロコンピュータ
（以下、１チップMCUという）13とから構成されてい
る。

前記１チップMCU13には比較手段および演算手段とし
ての中央制御処理装置（以下、CPUという）14が設けら
れ、このCPU14にはアナログ／デジタル変換器（以下、A
/D変換器という）15,16がぞれぞれ接続されるととも
に、デジタル／アナログ変換器（以下、D/A変換器とい
う）17,18がそれぞれ接続されている。

また、20は前記CPU14に接続されたRAMであって、演算
結果等を一時的に記憶するようになっている。19はCPU1
4に接続された記憶手段としてのROMである。前記ROM19
にはバッテリー９の各種定格容量毎に放電率に応じ、適
正充電時において所定時間ｔ毎に測定したバッテリー電
圧の基準上昇率および充電電流の最小値を備えたテーブ
ルが記憶されている。

例えば、第４図に示す定格48Vの場合のテーブルは各
放電率毎にバッテリー９の基準上昇率（充電電圧）が記
憶されている。すなわち、定格48Vのバッテリー９の放
電率が70％の場合、適正充電時において所定時間t1の間
最小電流を流した場合の充電電圧の基準上昇率はV41と
なり、次の所定時間t2（t1＝t2）の間充電電流を流した
場合充電電圧の基準上昇率はV42となる。この他にも定
格が12V、24V等のバッテリー電圧の基準上昇率が定格毎
にテーブルとして記憶されている。

なお、R3はトランジスタ６のベース・コレクタ間に接
続された抵抗、R4はCPU14とトランジスタ10のベース間
に接続された抵抗である。

前記A/D変換器16は前記ホール電流検出器８から検出
された電流のアナログ信号をデジタル信号に変換してCP
U14に入力するようになっている。また、A/D変換器15は
抵抗R2の両端電圧をデジタル信号に変換して同CPU14に
入力するようになっている。D/A変換器17はCPU14からの
充電電圧の基準信号をアナログ変換して前記電圧増幅回
路11に出力するようになっている。D/A変換器18はCPU14
からの充電電流の基準信号をアナログ変換して前記電流
増幅回路12に出力するようになっている。

電圧増幅回路11および電流増幅回路12はオペアンプ、
抵抗、コンデンサにより構成されている。電圧増幅回路
11のオペアンプの反転端子には、前記D/A変換器17から
の基準信号が入力され、他方の端子には抵抗R2の両端電
圧が入力される。また、電流増幅回路12のオペアンプの
反転端子には、前記D/A変換器18からの基準信号が入力
され、他方の端子には前記ホール電流検出器８からの電
流信号が入力される。

21はCPU14に接続されたテンキー等を備えたキーボー
ドであって、バッテリー９が例えばフォークリフトに接
続されて使用された時間、使用された電力量または電流
量およびバッテリー９の定格を入力することができるよ
うになっている。この入力に基づいてCPU14はバッテリ
ー９の放電率を演算し、電気エネルギー消費量に見合っ
た充電時間を設定するようになっている。

さらに、ROM19からバッテリー９の定格に該当したテ
ーブルを読出し、放電率に対応した基準上昇率を読出す
ようになっている。

次に、第３図の充電特性および第５図のフローチャー
トに基づいて前記自動充電器Ｊにより定格電圧が48Vの
バッテリー９の充電制御について説明する。

まず、充電するバッテリー９を自動充電器Ｊに接続す
るとともに、キーボード21により充電されるバッテリー
９の定格、使用した時間および使用電力量等を入力す
る。１チップMCU13のCPU14はキー入力された定格、使用
した時間および電力量等に基づいて放電率を演算すると
ともに、消費された電気エネルギーを充電する充電時間
を演算する。

さらに、CPU14はキーボード21により入力された定格
容量に該当したバッテリー電圧の基準上昇率をROM19か
ら選択すべく、演算した放電率（本実施例においては70
％）に対応したテーブルを読み出す。

そして、スイッチＳをONすると１チップMCU13におけ
るCPU14がトランジスタ10をOFFさせてトランジスタ６の
コレクタ電位を上昇させる。よって、トランジスタ６が
ONしてバッテリー９の充電が開始される。

次に第３図に示すように、初期充電時間T1においてCP
U14は予めROM19に記憶されたバッテリー９の許容充電電
流としての最小充電電流を出力するように前記電流増幅
回路12に基準信号を出力する。（ステップ１、以下、S1
という）。そして、バッテリー９に所定時間t1（本実施
例においては１分間）の間、最小電流を流す。

一方、最小電流を流す前の充電電圧を抵抗R2の両端電
圧に基づいてそのときの充電電圧をCPU14はRAM20に記憶
し（S2）、最小電流を流した所定時間t1経過後、CPU14
は充電電圧をRAM20に記憶する（S3）。これらのデータ
に基づいてCPU14は単位時間当たりの充電電圧の変化率V
1を演算（S4）する。

CPU14はROM19から定格48Vにおいて放電量70％、単位
時間t1におけるバッテリー電圧の基準上昇率α（この実
施例ではV41）を読出し（S5）、前記変化率V1と比較す
る（S6）。ここで、変化率V1＜基準上昇率αの場合にお
いては充電電流が許容範囲以下であるので、CPU14は基
準信号レベルを変更し、D/A変換器18を介して電流増幅
回路12へ基準信号を出力する。電流増幅回路12はトラン
ジスタ６を介して所定分だけ増加した充電電をバッテリ
ー９に流す（S7）。

次に、増加させた充電電流を再びバッテリー９に次の
所定時間t2（t1＝t2）間流し、上述と同様に充電電圧の
変化率V2を演算する（S4）。また、CPU14はROM19から放
電率70％、所定時間t2に該当する基準上昇率α（この実
施例ではV42）を読出し（S5）、変化率V2と基準上昇率
αとを比較し（S6）、再び変化率V2が基準上昇率αより
も下回った場合には充電電流を所定分だけ上昇させてバ
ッテリー９に流す（S7）。

一方、例えば変化率V2≧基準上昇率α（＝V42）とな
った場合には、その充電電流を保持した一定の状態でバ
ッテリー９の充電を行う（S8）。

そして、１チップMCU13のCPU14は抵抗R2からの両端電
圧に基づいて充電電圧が所定値（本実施例においては60
V）に達したことを検出すると、末期充電時間T2に切換
制御を行う。すなわち、電流増幅回路12のオペアンプに
出力する基準信号のレベルを変更し、電流増幅回路12が
トランジスタ６へ出力するベース電流を減少させる。

次に、CPU14は充電電圧が常に一定となるように電圧
増幅回路11を制御する。その後、１チップMCU13に設け
られた図示しないタイマー回路に基づいて所定時間が来
たことをCPU14が判別すると、トランジスタ10をONして
トランジスタ６をOFFさせる。この結果、バッテリー９
の充電を完了する。

したがって、初期充電時間T1においては予めROM19内
に記憶された最小電流値に基づいて所定時間ｔの間バッ
テリー９に最小電流を流し、その間に上昇した充電電圧
の上昇率に基づいてバッテリー９に対し適切な充電電流
を設定するため、バッテリー９に過電流を流すことを防
止することができる。

その結果、バッテリー９の発熱による熱暴走を防止す
ることができる。また、バッテリー９を自動充電器Ｊに
接続して自動充電器Ｊを駆動すれば自動的に適切な充電
を行うので、従来とは異なり、誤った充電の設定を行っ
てバッテリー９を破損したり、充電不足等の防止を図る
ことができる。さらに、１台の自動充電器Ｊによってバ
ッテリー９の定格が異なった多種類のバッテリー９を充
電することができる。

また、末期充電時間T2においては初期充電時間T1より
も低い充電電流で充電を行うため、バッテリー９の熱暴
走等を防止することができる。

本実施例においては充電電流を複数に分けて段階的に
上昇させてバッテリー９の充電を行ったが、第１回目の
最小値の充電電流を流した段階で、第３図の２点鎖線に
て示すように一定の電流を即座に判別して連続的にバッ
テリー９を充電することも可能である。

なお、この考案は前記実施例に限定されるものではな
く、この考案の趣旨から逸脱しない範囲内で任意に変更
することは可能である。

［考案の効果］ 以上詳述したように、この考案によれば、演算手段の
結果に基づいてバッテリーに対して自動的に最適な充電
電流を流してバッテリーを充電することができるので、
熱暴走および充電不足等を防止することができるという
効果がある。

また、読み込み手段によってバッテリーの放電率を演
算し、この放電率に基づいて演算手段がバッテリーの充
電時間を決定するので、過充電および充電不足を防止
し、効率よくバッテリーを充電することができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案にかかるブロック構成図、第２図は本考
案にかかる電気回路図、第３図は充電特性を示す説明
図、第４図はバッテリーの定格毎に示すテーブルの説明
図、第５図はバッテリーの充電制御を示すフローチャー
ト図である。 ６……充電電流制御手段としてのトランジスタ、９……
バッテリー、14……演算手段および比較手段としてのCP
U、19……記憶手段としてのROM、21……取り込み手段と
してのキーボード、R1,R2……充電電圧検出手段として
の抵抗、Ｊ……自動充電器。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】バッテリーを充電する充電器において、 バッテリーの充電電圧を検出する充電電圧検出手段と、 バッテリーの許容充電電流を最小値から順次増加制御す
   る充電電流制御手段と、 バッテリーの適正充電時の充電電流を供給したときの各
   放電量に応じた所定時間におけるバッテリー電圧の基準
   上昇率を記憶する記憶手段と、 バッテリーに許容充電電流を所定時間付与したときどき
   に充電電圧検出手段からの検出値に基づいてそのときど
   きのバッテリーの電圧上昇率を演算する演算手段と、 その演算手段の演算結果と、前記記憶手段に記憶した対
   応する放電量状態のバッテリーにおける基準電圧上昇率
   とを比較し、基準電圧上昇率に達しないときは前記充電
   電流制御手段を有効化する比較手段と を備えたことを特徴とする充電器。
2. 【請求項２】バッテリーの放電量の状態データを読み込
   む読み込み手段を備えたことを特徴とする請求項１記載
   の充電器。