JPS63202230A - 自動充電制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は自動充電制御回路、特に直流電源装置と停電用
蓄電池よりなる無停電電力供給回路における蓄電池の自
動充電制御回路に関するものである。

（従来技術） 無停電が要求される電気通信回路などの負荷に直流電力
を供給する回路においては、商用周波数電源を整流して
負荷に電力を供給すると同時に停電用蓄電池を充電し、
停電発生時においては蓄電池により負荷に電力を供給す
ることが行われている。従って停電時負荷を正常に動作
させるためには、停電時における放電量に見合った充電
が停電回復後行われることが必要である。そこで例えば
第１図に示すような自動充電制御回路が使用されている
。

この回路は整流装置（１１による交流電源（２）の整流
出力により、第２図に示すＡモードのように常時負荷（
３）の電流■、と蓄電池（４）の浮動充電電流１ｃとを
合わせた電流を流す、そして交流電源（２）に停電事故
が発生して停電検出器（５）が第２図の時刻ｔ＝１．に
おいて動作したとき、その信号により制御回路（８）を
介して整流回路（１）を制御してＢモードのように蓄電
池（４）により負荷電流ＩＬを流すようにする０時刻ｔ
２において停電が回復すると整流回路！１）は再び負荷
（３）に電流■、を供給すると同時に、停電時に放電し
た蓄電池（４）を充電するＣモードに移し、その充電が
終わったとき再びＡモードに移して負荷（３）に電流ｌ
、を流すと同時に、蓄電池（４）を浮動充電するように
形成したものである。

（従来技術の問題点） ところで前記したように停電時における負荷の正常動作
を期待するためには、停電回復後における蓄電池（４）
の充電に当たって少なくとも停電時における放電量に見
合った充電が行われることが必要である。しかし従来に
おいては蓄電池（４）の充電完了を検出する手段として
次の方法がとられているため、適切な充電が行われにく
い欠点がある。

即ち、整流装置（１１による蓄電池（４）への充電電流
Ｉｅの変化は電流検出器（６）によって検出され、その
値はレベル判定器（７）で予め調整されている設定電流
値■。と比較９判定される。その結果、第２図に示すよ
うに、充電電流■。が設定値１．以下に減少すると、レ
ベル判定器（７）の出力によりタイマ（９）を起動する
。そしてここに設定された第２図の時間Ｔ、、即ち放電
量に見合った充電が行われるとする時間後整流回路（１
）を制御回路（８）により均等充電Ｃから浮動充電モー
ドＡに移す方法である。

しかしこの方法においてはタイマ（９）における時間Ｔ
８の設定を従来得られた経験、例えば蓄電池の電圧、比
重、液温、液面の変化のデータなどによって蓄積された
経験的な判断に鎖っている。従って停電時間や蓄電池の
経年による変化、容量。

機種などの各種の条件により回復条件の相異を生じるの
を避けられないため、タイマの時間を適切に設定するこ
とは難しく、仮に出来たとしても設定操作は非常に煩雑
である。その結果停電時蓄電池による負荷への適切な電
力の供給が阻害されるおそれが大きい。

（発明の目的） 本発明は蓄電池の充電完了条件を上記のように充電電流
の設定や経験的なタイマの時間設定に頼ることなく、停
電時における蓄電池の放電量そのものを検出し、これに
見合った充電が行われるようにする直流電源装置の自動
制御回路を提供して、停電時において負荷の正常の動作
が阻害されることがないようにしたものである。次に図
面を用いて本発明の詳細な説明する。

（問題点を解決するための本発明の手段）電流をそのレ
ベル変化に対応して変化する周波数に変換し、これにも
とづ（パルスを一定時間計数したとき、その計数値は一
定時間内における電流量に比例する０本発明はこれを利
用して停電時間内における蓄電池の放電量Ｑｌｌを求め
ておき、これと停電回復時開様に求められる充電量Ｑｃ
との差をとり、Ｑｏ　　Ｑｃ”０になったとき充電終了
信号を送出して浮動充電モードにすることにより、確実
に放電量に見合った充電が行われるようにしたことを特
徴とするものである。次に実施例によって具体的に説明
する。

（実施例の構成） 第３図は本発明の一実施例回路図、第４図はその動作説
明図である。第３図において（１）は整流装置、（２）
は交流電源、（３）は負荷、（４）は蓄電池、（５）は
停電検出器、（６）は充放電電流検出器であって、これ
らは第１図の同一符号部分と同等である。α・は増幅機
能をもった電圧／周波数変換器であって、極性弁別器を
内蔵し、放電電流とこれと極性の異なる充電電流の極性
を揃えて周波数変換器α俤に送りこみ、電圧レベルの変
化に対応して変化する周波数ｆ、に変換して絶対値化す
る。αＤは分周器であって周波数変換器α樽の出力周波
数ｆ、を周波数信号ｆ２に分周するもので、周波数ｆ、
、ｆ、は得ようとする放電量などの計測精度に応じて選
定される。（財）はマイクロプロセッサ回路、α埠は水
晶発振器を示し、マイクロプロセッサ回路（２）は水晶
発振器α違の発振信号ＣＫＯを得て内部で基本クロック
信号ＣＸＩを作って基本動作クロックとする。α船は出
力回路であって、マイクロプロセッサ回路（１）におけ
る計数結果にもとづき整流装置（１１に充電指令、充電
完了指令信号などを送出する。

（実施例の作用） 整流装置（１）により蓄電池（４）の維持充電が行われ
ている第４図のＡモードの状態にあるものとする。

そこで時刻ｔｘｔ、において停電が発生し停電検出器（
５）が停電検出信号ｐｌを送出すると、（図中に点線で
示すように電流検出器（６）の流通電流が放電時と充電
時において極性が反転することを利用して作られる信号
でもよい）、マイクロプロセッサ回路（２）はこの信号
ｐ１により計数動作を開始する。そして検出器（６）に
よる放電電流！。をそのレベル変化に対応して変化する
周波数に変換した電圧／周波数変換器Ｑｌの分周器αυ
による分周出力の周波数計数を行い、停電が第４図の１
＝１．において回復して停電検出器（５）が停電復旧信
号ｐ２を送出すると、計数動作を停止してその計数値を
保持する。従ってマイクロプロセッサ回路（２）による
計数値は、第４図のＢ期間内における放電量即ち停電時
間内における斜線部分の面積として表され、蓄電池（４
）の放電量Ｑ、を示していることになる。

一方、上記のように１＝１．において停電回復信号ｐｔ
が送出されると、マイクロプロセッサ回路（１２１はこ
れを認識して出力回路Ｑ４）を介して整流装置（１１に
充電指令信号ｐ、を送出して第４図のＣ期間のように充
電を開始させると同時に計数動作を開始し、前記保持さ
れた放電量Ｑ、に相当する積算計数値から、電流検出器
（６）により検出された充電電流！、に相当する分周周
波数出力ｒ２のパルス数を減算する。そしてその結果が
零即ち放電量ＱＤと充電量Ｑｃが等しくなった時、即ち
第４図Ｂ期間における斜線部分の面積とＣ期間における
斜線部分における面積とが等しくなった時刻１−ｔ４に
おいて、マイクロプロセッサ回路（ロ）は充電完了と認
定して減算動作を完了する。そしてこれと同時に出力回
路αａを介して整流装置（１）に維持充電指令信号ｐ４
を送出して、第４図の期間Ｃの均等充電モードから期間
Ａの浮動充電モードに戻す。

（他の実施例） 以上本発明の一実施例について説明したが、第３図に点
線括弧で示すようにマイクロプロセッサ回路０乃に設定
スイッチ回路ａ９を設けたり、分周器Ｑｌにより基本ク
ロック信号ＣＫＩを信号ＣＫ２に分周してマイクロプロ
セッサ回路側に入力してタイマ計数信号として読込ませ
ることにより、次の機能をもたせることができる。

その一つは放電量に対する充電量の割増しである。即ち
設定スイッチ回路Ｑ５）に割増し倍率Ｋ（通常に＝１．
０〜１．３）を設定する。するとこれをマイクロプロセ
ンサ回路側が読取って、放を量Ｑ、の計数値に掛算する
ように形成することにより充電ｆｔ　Ｑ　ＣはＱｃ−ｋ
Ｑｏとなる。従って使用した蓄電池の特性に合わせて自
動的に割増し充電を行いうる。

また他の一つは過充電による蓄電池の損傷防止機能の付
与である０例えば何らかの原因により放電量の検出後充
電電流検出信号が入らなくなった場合には、充電電流に
よる減算が行われない。このため何時までたっても充電
完了指令信号が整流袋Ｗ（１）に与えられることがない
から、長時間蓄電池（４）の均等充電が続けられる。そ
の結果過充電となって蓄電池の損傷を招くおそれがある
が、これは次の方法によって防ぎ得る。即ち第３図中に
点線括弧で示すように分周器αＱを設けて、これにより
基本動作クロックパルスＣＫＩを分周する。そしてこれ
により得られた計時パルス（例えばｌ５７１パルス）Ｃ
Ｋ２を、マイクロプロセッサ回路＠が停電の回復時即ち
第４図ｔｅａｔ、から計数を開始するようにしてマイク
ロプロセッサ回路（２）に時計機能を持たせる。一方上
記のように設定スイッチ回路ａりを設けて、ここに充電
可能時間を設定し、これとマイクロプロセッサ回路（ロ
）に持たせた時計機能による停電回復からの計数値とを
比較し、これら両者が一敗したときに充電完了と判断す
る時間管理機能を更に持たせれば、これと前記した充放
電量の管理機能とのオア条件により充電完了とすること
ができるフエールセイフ動作が可能となり、過充電を生
ずることがない、また他の一つは本発明自動充電制御回
路に汎用性をもたせうる点にある。即ち蓄電池（４）の
容量が変わった場合、これに応じた定格電流値の電流検
出器を設ける必要があり、これに応じて回路定数を設定
した自動充電制御回路が必要とされる。このため設計変
更が必要となり汎用性に欠けるが、これは次の手段によ
って解決しうる。即ち任意の蓄電池容量に対応して選択
される第３図の電流検出ｉｓ　（６）の定格電流値を設
定スイッチ回路α９によりマイクロプロセッサ回路（２
）に設定可能とする。そこで分周器αυによる電圧／周
波数変換器αのの分周周波数信号ｆ、を定格電流ｘ　（
Ａ）の検出時ｒ　ｏ　（ｌｌｚ）とすると、１時間当た
りの充放電量はｘ　（ＡＨ）　、この時の積算パルス数
は’　ｏ　×３＋６００となる。そこで分周器αＤから
マイクロプロセッサ回路Ｑ汎こ入力される単位パルス当
たりの充放電量をＸ／１０”　　（ＡＨ）に設計すると
、この時の積算パルス数Ｙは、 Ｘ〔＾旧　：　ｆ　＠ｘ３．６ｏｏ＝　ｘ／１０′１（
ＡＨ）　　：　ＹＹ　＝　ｆ　６　Ｘ３．６００／１０
”となる、（なおここでｎ＞Ｑでｎが大きい程ＡＨの計
測精度は向上するが、これに伴いマイクロプロセッサ回
路の処理負担が大になるのを避けられない。） 従って分周器αυの分周比ｆ　ｚ　／　ｆ　＋　は、ｆ
　Ｉ　　Ｙ　　ｆｏ　Ｘ３．６００ となり、設定スイッチ回路ａ！９の設定電流値に無関係
に定まることになる。このためマイクロプロセッサ回路
（２）は充放電時のｆｔによる単位パルスが印加される
毎にＸ／１０”　　（ＡＨ）を加算するようにすること
により充放電量Ｑｏ　、Ｑｃを求めることができる。即
ち設定スイッチ回路ａ！９からの定格電流設定値ｘ　（
Ａ）を読取りｘ／１０ｇ″　（Ａｌ（］の演算を行うよ
うにすることにより、同一の自動充電制御回路により任
意の電流検出器に対応することができ、汎用性に冨むも
のとすることができる。

なおマイクロプロセッサ回路（２）に充放電量、充電時
間をモニタする表示回路を付せば更に有利であり、また
これらの情報を外部に送信する回路を付加するようにし
てもよい。

（発明の効果） 以上のように本発明では蓄電池の種類や容量が異なって
も必ず放電量に見合った充電が全く自動的に行われ、従
来のように経験に鯨って充電時間を設定する必要が全く
ない、従って停電時負荷を正常に働かせうる電力を供給
できるばかりか、所謂オペレータサービスやメンテナン
ス業務の軽減を図ることができるもので、本発明は以上
説明した直流電源装置のみならず、通信用電源装置や蓄
電池の充放電試験器における充放電量の測定などに応用
して効果を挙げうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は無停電直流電源装置の従来例を示す回路図、第
２図は蓄電池の充放電状態の説明図、第３図は本発明の
一実施例回路図、第４図はその動作説明図である。 （１）・・・整流装置、（２）・・・交流電源、（３）
・・・負荷、（４）・・・蓄電池、（５）・・・停電検
出器、（６）・・・電流検出器、（７）・・・レベル判
定器、（８）・・・制御回路、（９）・・・タイマ、α
ト・・電圧／周波数変換器、αυ・・・分周器、亜・・
・マイクロプロセッサ回路、α尋・・・水晶発振器、（
ロ）・・・出力回路、αつ・・・設定スイッチ回路、　
０輪・・・分周器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）蓄電池の充放電電流の検出器と、その検出電圧を
   そのレベル変化に対応して変化する周波数に変換する電
   圧／周波数変換回路と、前記蓄電池の充放電時前記電圧
   ／周波数変換器の周波数出力をそれぞれ計数して放電量
   及び充電量に比例した計数値を得ると共に、放電時から
   充電時の計数値を減算し両者が一致したとき蓄電池の充
   電完了指令を送出するマイクロプロセッサ回路とを備え
   たことを特徴とする自動充電制御回路。
2. （２）特許請求の範囲第１項においてマイクロプロセッ
   サ回路に、充電時間を読込ませる設定スイッチ回路と、
   動作基本クロック信号を分周した周波数出力を充電の開
   始からマイクロプロセッサ回路に計数させる分周器を設
   けて、マイクロプロセッサ回路による上記計数時間が前
   記設定スイッチ回路の設定時間に到達したとき第２充電
   完了指令が送出されるよにう形成し、蓄電池の充電完了
   が充放電量の一致時送出される第１充電完了指令と第２
   充電完了指令とにより行われるようにしたことを特徴と
   する自動充電制御回路。
3. （３）特許請求の範囲第１項において、蓄電池の容量に
   合わせて選定される電流検出器の定格電流値をマイクロ
   プロセッサ回路に読込ませる設定スイッチ回路を設ける
   と共に、電圧／周波数変換器の出力側には設定定格電流
   検出時の周波数をｆ＿０としたときｆ＿０×３６００／
   １０＾ｎを実現する分周器を設けて、充電時における周
   波数出力を定格電流／１０＾ｎ〔ＡＨ〕としてマイクロ
   プロセッサ回路に計数をさせることにより、電流検出器
   の定格電流値に関係なく同一回路によって充放電量を検
   出できるようにしたことを特徴とする自動充電制御回路
   。