JP2005160291A - Circuit for charging, emergency lighting device, and lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、停電時に非常灯や誘導灯に電源を供給して点灯するバッテリを充電するための充電回路、非常用点灯装置及び照明装置に関する。 The present invention relates to a charging circuit, an emergency lighting device, and a lighting device for charging a battery that is lit by supplying power to an emergency light or a guide light during a power failure.
例えば、非常灯や誘導灯等の照明装置は停電時においても所定時間は点灯維持できるように、停電時にはバッテリから電源が供給されるように構成されている。このため、バッテリには、停電が発生してから少なくとも所定時間以上にわたって照明装置を点灯できるだけの電力を充電しておく必要がある。 For example, an illumination device such as an emergency light or a guide light is configured to be supplied with power from a battery at the time of a power failure so that the lighting device can be kept on for a predetermined time even at the time of a power failure. For this reason, the battery needs to be charged with enough power to light the lighting device for at least a predetermined time after a power failure occurs.
バッテリへの充電方式としては、間欠充電とトリクル充電との2種類がある。間欠充電は初期充電で満充電状態とし、その後に休止区間を設けて休止区間に自己放電により減少した容量を休止区間の経過後に補充電で補うようにしたものであり、充電はタイマー制御にて行っている。トリクル充電は低い充電電流で連続して充電を行うことによってバッテリを常に満充電状態に維持するものである。 There are two types of battery charging methods, intermittent charging and trickle charging. Intermittent charging is a state where the initial charging is in a fully charged state, and then a pause period is provided so that the capacity reduced by self-discharge in the pause period is compensated by supplementary charging after the pause period has elapsed. Is going. In trickle charging, the battery is always kept fully charged by continuously charging with a low charging current.
二次電池(バッテリ)の充電中にその充電電流を間欠的にオン・オフさせ、充電電流がオフされる直前の電池電圧Vonと充電電流をオフした後の開放電池電圧Voffとに従って二次電池の内部抵抗Rに相当する値を求め、二次電池の初期時における内部抵抗Rに相当する値Z(int)と、最新の二次電池の内部抵抗Rに相当する値Z(now)とを比較して二次電池の寿命を判定するようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。 During charging of the secondary battery (battery), the charging current is intermittently turned on / off, the secondary battery according to the battery voltage Von immediately before the charging current is turned off and the open battery voltage Voff after the charging current is turned off. A value corresponding to the internal resistance R of the secondary battery is obtained, and a value Z (int) corresponding to the initial internal resistance R of the secondary battery and a value Z (now) corresponding to the internal resistance R of the latest secondary battery are obtained. There is a battery that determines the life of a secondary battery in comparison (see, for example, Patent Document 1).
また、間欠充電を行う際に、初期充電期間における充電電流よりも大きい充電電流を流して二次電池を補充電するとともに、初期充電期間よりも長い休止期間を設け、二次電池の平均温度を低下させて劣化を防止し、ひいては二次電池の寿命を改善するようにしたものがある(例えば特許文献2参照)。
しかし、二次電池(バッテリ)の初期時における内部抵抗Rに相当する値Z(int)と、最新の二次電池の内部抵抗Rに相当する値Z(now)とを比較して二次電池の寿命を判定するものであるので、同じ条件下での比較とならない。例えば、初期時の周囲温度と最新時の周囲温度とが異なる場合には温度補正を行う必要がある。 However, the secondary battery is compared by comparing the value Z (int) corresponding to the internal resistance R at the initial stage of the secondary battery (battery) with the value Z (now) corresponding to the internal resistance R of the latest secondary battery. Since it is used to determine the lifespan, it is not a comparison under the same conditions. For example, when the initial ambient temperature is different from the latest ambient temperature, it is necessary to perform temperature correction.
また、自己放電時に計測を行うものであるので計測時間が長時間になる。すなわち、一般に間欠充電のサイクルは数時間サイクルで行われ、補充電区間よりも休止時間が長いので計測時間が長時間になる。 Moreover, since the measurement is performed during self-discharge, the measurement time becomes long. That is, in general, the intermittent charging cycle is performed in several hours, and the measurement time becomes longer because the pause time is longer than that of the auxiliary charging section.
一方、特許文献2のものでは、補充電期間であれば二次電池の充電状態に関係なく補充電がなされるので、本来であれば充電を必要としない容量が二次電池に残存している場合であっても充電されることになる。これは、電力の無駄であるとともに、充電の機会が多くなるので二次電池の寿命が短くなるおそれがある。
On the other hand, in the case of
本発明の目的は、バッテリの充電時においてバッテリの寿命を適正に判定でき、また省電力化や長寿命化を図れる充電回路、非常用点灯装置及び照明装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a charging circuit, an emergency lighting device, and an illuminating device that can appropriately determine the battery life when charging the battery, and that can achieve power saving and long life.
請求項1の発明に係わる充電回路は、商用電源からの交流電圧を直流電圧に変換する変換回路と;前記変換回路からバッテリへの給電を制御可能なスイッチと;前記スイッチをオンオフして前記バッテリの間欠充電を行う間欠充電手段と;前記間欠充電手段で間欠充電を行う際の補充電開始時のバッテリ電圧と補充電終了時のバッテリ電圧とを検出するバッテリ電圧検出手段と;前記バッテリ電圧検出手段で検出した補充電開始時のバッテリ電圧と補充電終了時のバッテリ電圧との差電圧を充電電流で除算した値が所定値以上となったときバッテリ寿命と判断する寿命判定手段と;を備えたことを特徴とする。 A charging circuit according to a first aspect of the present invention includes: a conversion circuit that converts an AC voltage from a commercial power source into a DC voltage; a switch that can control power supply from the conversion circuit to the battery; Intermittent charge means for performing intermittent charge of the battery; battery voltage detection means for detecting a battery voltage at the start of auxiliary charge and a battery voltage at the end of auxiliary charge when intermittent charge is performed by the intermittent charge means; and the battery voltage detection Life determination means for determining a battery life when a value obtained by dividing a difference voltage between a battery voltage at the start of auxiliary charging detected by the means and a battery voltage at the end of auxiliary charging by a charging current exceeds a predetermined value. It is characterized by that.
本発明及び以下の発明において、特に指定しない限り用語の定義及び技術的意味は次による。変換回路は、交流の商用電源の交流電圧を所定の直流電圧に変換するものであり、例えばスイッチング素子を具備した降圧チョッパ回路で構成され、スイッチング素子のオンデューティを変化させることによって出力電圧を可変する。スイッチは演算制御部によりオンオフ制御され変換回路からの直流をバッテリに供給するものであり、例えば電界効果トランジスタFETが使用される。また、バッテリはニッカド電池やニッケル水素電池等の種々の二次電池が使用可能である。 In the present invention and the following inventions, definitions and technical meanings of terms are as follows unless otherwise specified. The conversion circuit converts an AC voltage of an AC commercial power supply into a predetermined DC voltage. For example, the conversion circuit includes a step-down chopper circuit including a switching element, and the output voltage can be changed by changing the on-duty of the switching element. To do. The switch is on / off controlled by the arithmetic control unit and supplies direct current from the conversion circuit to the battery. For example, a field effect transistor FET is used. In addition, various secondary batteries such as a nickel cadmium battery and a nickel metal hydride battery can be used as the battery.
間欠充電手段はスイッチをオンオフしてバッテリの間欠充電を行うものであり、スイッチをオンオフ制御してバッテリの間欠充電を行う。間欠充電とは初期充電で満充電状態とし、その後に休止区間を設けて休止区間に自己放電により減少した容量を休止区間の経過後に補充電で補う充電方式である。 The intermittent charging means is for intermittently charging the battery by turning on and off the switch, and intermittently charging the battery by performing on / off control of the switch. Intermittent charging is a charging method in which a full charge state is established by initial charging, and then a pause period is provided, and the capacity reduced by self-discharge in the pause period is compensated by supplementary charging after the pause period.
バッテリ電圧検出手段は、間欠充電手段で間欠充電を行う際の補充電開始時のバッテリ電圧と補充電終了時のバッテリ電圧とを検出するものである。 The battery voltage detection means detects the battery voltage at the start of auxiliary charging and the battery voltage at the end of auxiliary charging when intermittent charging is performed by the intermittent charging means.
寿命判定手段は、間欠充電の際の補充電開始時のバッテリ電圧と補充電終了時のバッテリ電圧との差電圧を充電電流で除算した値、すなわち内部抵抗の相当値が所定値以上となったときバッテリ寿命と判断する。 The life determination means is a value obtained by dividing the difference voltage between the battery voltage at the start of auxiliary charging and the battery voltage at the end of auxiliary charging in intermittent charging by the charging current, that is, the equivalent value of the internal resistance is equal to or greater than a predetermined value. When the battery life is determined.
また、補充電開始時のバッテリ電圧には補充電直前のバッテリ電圧も含まれる。また、補充電終了時のバッテリ電圧には補充電直後のバッテリ電圧が含まれる。 Further, the battery voltage at the start of auxiliary charging includes the battery voltage immediately before auxiliary charging. Further, the battery voltage at the end of the auxiliary charging includes the battery voltage immediately after the auxiliary charging.
所定値は、バッテリの寿命を判定するための内部抵抗相当値であり、例えば照明装置の光源を20分間連続して所定の基準の照度を満たして点灯できる内部抵抗相当値であり、バッテリの種類に応じて予め固定値として設定される。演算制御部によるバッテリ寿命の判定結果は、例えば表示器等の出力装置に点灯表示される。 The predetermined value is an internal resistance equivalent value for determining the life of the battery. For example, the predetermined value is an internal resistance equivalent value that can light up the light source of the lighting device continuously for 20 minutes to satisfy a predetermined reference illuminance. Is previously set as a fixed value. The determination result of the battery life by the arithmetic control unit is lit and displayed on an output device such as a display.
本発明によれば、補充電の区間は休止区間より短く、その補充電の際にバッテリの内部抵抗相当値を演算するので、周囲温度変化の影響をほとんど受けない状態で内部抵抗相当値を演算できる。従って、演算した内部抵抗相当値を温度補正する必要がなく簡便にしかも精度よく内部抵抗相当値を求めることができる。また、寿命末期の判定は、初期の内部抵抗相当値ではなく予め定めた所定値と比較して判定するので、内部抵抗相当値の演算の際に、初期の内部抵抗相当値の計測条件と同じ条件での内部抵抗相当値に補正する必要もない。 According to the present invention, the auxiliary charging interval is shorter than the pause interval, and the internal resistance equivalent value of the battery is calculated during the auxiliary charging. Therefore, the internal resistance equivalent value is calculated in a state that is hardly affected by the ambient temperature change. it can. Therefore, it is not necessary to correct the temperature of the calculated internal resistance equivalent value, and the internal resistance equivalent value can be obtained easily and accurately. In addition, since the determination at the end of the life is made by comparing with a predetermined value that is not a value corresponding to the initial internal resistance, the same measurement condition as the initial value corresponding to the internal resistance is used when calculating the internal resistance equivalent value. There is no need to correct the internal resistance equivalent value under the conditions.
請求項2の発明に係わる充電回路は、商用電源からの交流電圧を直流電圧に変換する変換回路と;前記変換回路からバッテリへの給電を制御可能なスイッチと;前記スイッチをオンオフして前記バッテリの間欠充電を行う間欠充電手段と;前記間欠充電手段で間欠充電を行う際の補充電開始時のバッテリ電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と;前記バッテリ電圧検出手段で検出した補充開始時のバッテリ電圧が所定値を越えている場合には前記間欠充電手段での間欠充電の少なくとも1サイクルの補充電を省略させる電圧比較手段と;を備えたことを特徴とする。 A charging circuit according to a second aspect of the present invention includes: a conversion circuit that converts an AC voltage from a commercial power source into a DC voltage; a switch that can control power supply from the conversion circuit to the battery; Intermittent charging means for performing intermittent charging; battery voltage detecting means for detecting battery voltage at the start of supplementary charging when intermittent charging is performed by the intermittent charging means; and battery at the start of replenishment detected by the battery voltage detecting means Voltage comparison means for omitting at least one cycle of supplementary charging of intermittent charging by the intermittent charging means when the voltage exceeds a predetermined value.
本発明は、補充開始時のバッテリ電圧が所定値を越えている場合には、少なくとも1サイクルの補充電を省略するようにしたものである。 In the present invention, when the battery voltage at the start of replenishment exceeds a predetermined value, at least one cycle of supplementary charging is omitted.
一般に、バッテリが新しいときは内部抵抗値が小さく自己放電量も少ないので、補充電をする必要がないので、バッテリがこのような状態であるときは、不必要な補充電を省略する。 Generally, when the battery is new, the internal resistance value is small and the amount of self-discharge is small, so there is no need for supplementary charging. Therefore, when the battery is in such a state, unnecessary supplementary charging is omitted.
本発明によれば、補充電をする必要がないときは補充電を省略するので省電力化を図ることができる。また、バッテリが満充電状態のときの補充電を省略できるのでバッテリの長寿命化が図れる。 According to the present invention, when it is not necessary to perform supplementary charging, supplementary charging is omitted, so that power saving can be achieved. In addition, since the auxiliary charging when the battery is fully charged can be omitted, the battery life can be extended.
請求項3の発明に係わる充電回路は、請求項1または2の発明において、前記間欠充電手段は、前記バッテリの満充電後の補充電のオン時間を3秒以内としオフ時間を30秒〜3分以内としたことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the charging circuit according to the first or second aspect, wherein the intermittent charging means sets the on-time of the auxiliary charge after full charging of the battery within 3 seconds and the off-time of 30 seconds to 3 seconds. It is characterized by being within minutes.
請求項4の発明に係わる充電回路は、請求項1または2の発明において、前記間欠充電手段は、前記バッテリの満充電後の補充電のオン時間を30秒以内としオフ時間を30秒〜3分以内としたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the charging circuit according to the first or second aspect, wherein the intermittent charging means sets the on-time of the auxiliary charge after full charging of the battery within 30 seconds and the off-time of 30 seconds to 3 seconds. It is characterized by being within minutes.
請求項3または4発明は、従来は充電区間及び休止区間が数時間単位であったものを補充電の際のオンオフ時間(補充電区間、休止区間)を短くして、休止区間中の自己放電による自己放電量を小さく抑えるようにしたものであり、補充電のオン時間を3秒以内または30秒以内としオフ時間を30秒〜3分以内とする。 According to the third or fourth aspect of the present invention, the self-discharge in the pause period is shortened by shortening the on / off time (auxiliary charge period, pause period) at the time of supplementary charge in the conventional case where the charge period and pause period are in units of several hours. The amount of self-discharge due to is suppressed to a small value, and the on-time of auxiliary charge is within 3 seconds or within 30 seconds, and the off-time is within 30 seconds to 3 minutes.
本発明によれば、休止区間が短くなるので自己放電による自己放電量を小さく抑えることができる。オフ時間を30秒〜3分以内の場合には自己放電量を抑えることができるので、休止期間中に停電が発生した場合であってもバッテリをほぼ満充電に近い状態に保持できる。 According to the present invention, since the pause period is shortened, the amount of self-discharge due to self-discharge can be kept small. When the off time is within 30 seconds to 3 minutes, the self-discharge amount can be suppressed, so that the battery can be kept almost fully charged even if a power failure occurs during the suspension period.
請求項5の発明に係わる非常用点灯装置は、請求項1ないし4のいずれか一の充電回路と;前記充電回路により間欠充電されるバッテリと;停電時に前記バッテリより供給される電源により光源を点灯させる点灯装置と;を備えたことを特徴とする。 An emergency lighting device according to a fifth aspect of the invention includes a charging circuit according to any one of the first to fourth aspects; a battery that is intermittently charged by the charging circuit; and a light source that is supplied from the battery during a power failure. And a lighting device for lighting.
本発明は、例えば非常灯や誘導灯等を点灯する非常用点灯装置であり、光源は、例えば白熱ランプや蛍光ランプ、発光ダイオード等である。本発明によれば、請求項1ないし請求項4のいずれか一の効果を有する非常用点灯装置が得られる。
The present invention is an emergency lighting device that lights, for example, an emergency light or a guide light, and the light source is, for example, an incandescent lamp, a fluorescent lamp, a light emitting diode, or the like. According to the present invention, an emergency lighting device having the effect of any one of
請求項6の発明に係わる照明装置は、器具本体と;器具本体に設けられる光源と;請求項5記載の非常用点灯装置と;を具備することを特徴とする。本発明によれば、請求項5の効果を有する照明装置が得られる。
A lighting device according to a sixth aspect of the present invention comprises: an instrument main body; a light source provided in the instrument main body; and an emergency lighting device according to the fifth aspect. According to the present invention, an illumination device having the effect of
請求項1の発明によれば、周囲温度変化の影響をほとんど受けない状態で内部抵抗相当値を演算できるので、演算した内部抵抗相当値を温度補正する必要がなく簡便にしかも精度よく内部抵抗相当値を求めることができる。また、寿命末期の判定は、初期の内部抵抗相当値ではなく予め定めた所定値と比較して判定するので、演算した内部抵抗相当値に補正する必要もない。 According to the first aspect of the present invention, since the internal resistance equivalent value can be calculated in a state where it is hardly affected by the ambient temperature change, the calculated internal resistance equivalent value does not need to be temperature-corrected, and can be easily and accurately equivalent to the internal resistance. The value can be determined. In addition, since the end of life is determined by comparing with a predetermined value that is not an initial value corresponding to the internal resistance, it is not necessary to correct the calculated value corresponding to the internal resistance.
請求項2の発明によれば、補充電をする必要がないときは補充電を省略するので省電力化を図ることができ、バッテリの長寿命化が図れる。請求項3または4の発明によれば、補充電の休止区間が短くなるので自己放電による自己放電量を小さく抑えることができ、休止期間中に停電が発生した場合であってもバッテリをほぼ満充電状態に保持できる。請求項5の発明によれば、請求項1ないし請求項4のいずれか一の効果を有する非常用点灯装置が得られる。請求項6の発明によれば、請求項5の効果を有する照明装置が得られる。
According to the second aspect of the present invention, when it is not necessary to perform supplementary charging, the supplementary charging is omitted, so that power saving can be achieved and the life of the battery can be extended. According to the invention of
図1は本発明の実施の形態に係わる照明装置のブロック構成図である。充電回路11は商用電源12からの交流を直流に変換してバッテリ13に充電を行うものであり、間欠充電にてバッテリ13を常時充電する。バッテリ13には点灯装置31を介して光源14が接続されており、光源14の電源が停電したときにバッテリ13より光源14に電源を供給して光源14を点灯する。光源14は、例えば白熱ランプや蛍光ランプ、発光ダイオード等であり、照明装置は、例えば非常灯や誘導灯等の照明装置である。また、バッテリ13は例えばニッケル水素電池である。
FIG. 1 is a block diagram of a lighting device according to an embodiment of the present invention. The charging
商用電源12の交流電圧は充電回路11の変換回路15に入力され所定の直流電圧に変換される。変換回路15は、例えばスイッチング素子を具備した降圧チョッパ回路で構成され、演算制御部16からの制御指令によりスイッチング素子のオンデューティを変化させることによって出力電圧を可変する。
The AC voltage of the
スイッチ17は、演算制御部16によりスイッチ駆動回路18を介してオンオフ制御され、変換回路15からの直流を充電抵抗19を介して間欠的にバッテリ13に供給してバッテリ13を間欠充電するものであり、例えば電界効果トランジスタFETが使用される。
The
演算制御部16は、例えばマイクロコンピュータで構成され、スイッチ17をオンオフ制御してバッテリ13の間欠充電を行う。その際には、変換回路15に制御指令を出力して変換回路15の出力電圧を調整する。また、変換回路15からの充電電流は電流検出器20で検出されて演算制御部16に入力され、同様にバッテリ13のバッテリ電圧は電圧検出器21で検出されて演算制御部16に入力される。
The
演算制御部16は、電流検出器20で検出された充電電流I、バッテリ電圧検出手段である電圧検出器21で検出された補充電開始時のバッテリ電圧、その補充電終了時のバッテリ電圧に基づいてバッテリ13の内部抵抗相当値を求め、その値が所定値以上となったときにバッテリ寿命と判断する。そして、演算制御部16によるバッテリ寿命の判定結果は、出力装置22に出力される。出力装置22は、例えば表示器等でありバッテリ寿命であると判定されたときに点灯表示される。
The
図2は演算制御部16の一例を示すブロック構成図である。演算制御部16はバッテリ13を間欠充電するための充電パターンを予め充電パターン記憶部23に記憶しており、オンオフ制御手段24は、この充電パターン記憶部23に記憶された充電パターンに基づいてスイッチ駆動回路18にオンオフ制御指令を出力してスイッチをオンオフ制御しバッテリ13を間欠充電する。すなわち、オンオフ制御手段24はスイッチ17をオンオフしてバッテリ13の間欠充電を行う間欠充電手段として動作する。充電パターン記憶部23はタイマー機能で構成してもよい。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of the
図3は充電パターンの一例の説明図である。新しいバッテリ13に対して最初に初充電区間T0にて満充電状態とし、その後に充電の休止区間T1を設け、その休止区間T1の経過後に補充電区間T2にて満充電状態とする。すなわち、休止区間T1の間に自己放電により減少した容量を補充電区間T2で補い、この動作を繰り返して、常時、ほぼ満充電状態を保つように補充電を行う。
FIG. 3 is an explanatory diagram of an example of a charging pattern. The
ここで、本発明の実施の形態では、補充電の休止区間T1及び補充電区間T2を短くして、休止区間中の自己放電による自己放電量を小さく抑えるようにしている。例えば、補充電区間T2(スイッチのオン時間)を3秒以内または30秒以内とし、休止区間T1(スイッチのオフ時間)を30秒〜3分以内としている。これにより、休止区間T1が短くなるので自己放電による自己放電量を小さく抑えることができる。また、補充電区間T2も短くでき満充電状態で過充電することが少なくなりバッテリ13の長寿命化を図れる。また、オフ時間を30秒〜3分以内とした場合には自己放電量を抑えることができるので、休止期間中に停電が発生した場合であってもバッテリ13はほぼ満充電に近い状態であり、光源14への電源供給も適正に行える。
Here, in the embodiment of the present invention, the pause period T1 and the supplementary charge period T2 of the auxiliary charge are shortened so that the amount of self-discharge due to self-discharge during the pause period is kept small. For example, the supplementary charging section T2 (switch on time) is within 3 seconds or within 30 seconds, and the pause section T1 (switch off time) is within 30 seconds to 3 minutes. As a result, the pause interval T1 is shortened, so that the amount of self-discharge due to self-discharge can be kept small. In addition, the auxiliary charging section T2 can be shortened, and overcharging in a fully charged state is reduced, and the life of the
次に、演算制御部16の内部抵抗演算手段25は、オンオフ制御手段24から各々の補充電区間T2の補充電開始時点及び補充電終了時点を入力し、バッテリ13の間欠充電中は補充電ごとに、電圧検出器21からバッテリ13の補充電開始時のバッテリ電圧V1及びその補充電終了時のバッテリ電圧V2とを入力し、また、電流検出器20から充電電流Iを入力する。
Next, the internal
図4は内部抵抗演算手段25の演算内容の説明図である。内部抵抗演算手段25では、補充電開始時のバッテリ電圧V1とその補充電終了時のバッテリ電圧V2との差電圧ΔV(V1−V2)を求め、差電圧ΔV(V1−V2)を充電電流Iで除算した値、すなわち内部抵抗相当値ΔRを求める。内部抵抗演算手段25で求められた内部抵抗相当値ΔRは演算結果記憶部26に時系列的に保存される。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the calculation contents of the internal resistance calculation means 25. The internal resistance calculation means 25 obtains a difference voltage ΔV (V1−V2) between the battery voltage V1 at the start of auxiliary charging and the battery voltage V2 at the end of the auxiliary charging, and uses the difference voltage ΔV (V1−V2) as the charging current I. The value divided by, that is, the internal resistance equivalent value ΔR is obtained. The internal resistance equivalent value ΔR obtained by the internal resistance calculation means 25 is stored in the calculation
寿命判定手段27は、演算結果記憶部26に記憶された内部抵抗相当値ΔRと所定値記憶部28に予め記憶された所定値とを比較し、その比較結果を演算結果記憶部26に記憶すると共に、内部抵抗相当値ΔRが所定値以上となったときはバッテリ寿命と判断し、出力装置22にその旨を出力する。ここで、所定値記憶部28に予め記憶される所定値は、バッテリ13の寿命を判定するための内部抵抗相当値ΔR0であり、例えば照明装置の光源14を20分間連続して所定の基準の照度を満たして点灯できる内部抵抗相当値、あるいはバッテリ13の寿命であると想定される内部抵抗相当値である。この内部抵抗相当値ΔR0はバッテリ13の種類に応じて予め固定値として設定される。
The life determination means 27 compares the internal resistance equivalent value ΔR stored in the calculation
このように、間欠充電中の補充電中の内部抵抗相当値ΔRを監視し続け、内部抵抗相当値ΔRがある一定以上となったとき寿命と判断する。内部抵抗相当値ΔRの演算に必要とする補充電開始時のバッテリ電圧V1とその補充電終了時のバッテリ電圧V2とを得る時間差は補充電区間T2であり短時間であるので、周囲温度変化の影響をほとんど受けない状態で内部抵抗相当値ΔRを演算できる。従って、演算した内部抵抗相当値ΔRを温度補正する必要がなく簡便にしかも精度よく内部抵抗相当値ΔRを求めることができる。また、寿命末期の判定は、初期の内部抵抗相当値ではなく予め定めた所定値と比較して判定するので、内部抵抗相当値の演算の際に、初期の内部抵抗相当値の計測条件と同じ条件での内部抵抗相当値に補正する必要もない。 In this way, the internal resistance equivalent value ΔR during the auxiliary charge during intermittent charging is continuously monitored, and when the internal resistance equivalent value ΔR becomes a certain value or more, it is determined that the lifetime is reached. Since the time difference for obtaining the battery voltage V1 at the start of auxiliary charging and the battery voltage V2 at the end of the auxiliary charging necessary for the calculation of the internal resistance equivalent value ΔR is the auxiliary charging section T2 and is a short time, The internal resistance equivalent value ΔR can be calculated with almost no influence. Therefore, it is not necessary to correct the temperature of the calculated internal resistance equivalent value ΔR, and the internal resistance equivalent value ΔR can be obtained easily and accurately. In addition, since the determination at the end of the life is made by comparing with a predetermined value that is not a value corresponding to the initial internal resistance, the same measurement condition as the initial value corresponding to the internal resistance is used when calculating the internal resistance equivalent value. There is no need to correct the internal resistance equivalent value under the conditions.
なお、充電電流Iの変動が少ない場合には、充電電流Iをあらかじめ設定値として記憶させて適宜用いることができ、この場合は、電流検出器20は用いなくてもよい。
When the fluctuation of the charging current I is small, the charging current I can be stored in advance as a set value and used as appropriate. In this case, the
図5は充電パターンの他の一例の説明図である。バッテリ13が新しいうちは、図5(a)に示すように休止区間T1を長くして補充電の回数を少なくし、バッテリ13の使用期間に応じて、図5(b)、図5(c)に示すように、徐々に休止区間T1を短くして補充電の回数を多くするようにしたものである。
FIG. 5 is an explanatory diagram of another example of the charging pattern. While the
バッテリ13が新しいうちは、補充電の回数を減らしても満充電状態を保持できる。また、満充電状態で過充電をするとバッテリ13の劣化が早まり寿命が短くなる。そこで、バッテリ13が新しいうちは、休止区間T1を長くして補充電の回数を少なくし、バッテリ13の使用期間が長くなるにつれて徐々に休止区間T1を短くして補充電の回数を多くする。例えば、バッテリ13の平均的な寿命が4〜5年である場合には、最初の1.5年間は図5(a)の充電パターンで補充電を行い、次の1.5年間は図5(b)の充電パターンで補充電を行い、その後は図5(c)の充電パターンで充電を行う。この充電パターンはタイマー機能で構成してもよい。
While the
図6は演算制御部16の他の一例を示すブロック構成図である。図2に示した演算制御部16に対して、電圧検出器21で検出されたバッテリ電圧Vと電圧設定器29に設定された所定値V0とを比較する電圧比較手段30を追加して設け、バッテリ電圧Vが所定値V0を越えた場合には、間欠充電手段であるオンオフ制御手段24での間欠充電の少なくとも1サイクルの補充電を省略するようにしたものである。図3と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
FIG. 6 is a block diagram showing another example of the
電圧比較手段30は、補充電開始時の電圧検出器21で検出されたバッテリ電圧Vを入力し電圧設定器29に設定された所定値V0と比較する。そして、補充電開始時のバッテリ電圧Vが所定値V0を越えている場合には、次のサイクルでの補充電を省略する。これにより、満充電状態で過充電をすることが少なくなりバッテリ13の長寿命化が図れると共に省エネルギーを図れる。
The voltage comparison means 30 inputs the battery voltage V detected by the
図7は、演算制御部16で補充電開始時のバッテリ電圧Vに応じて行う間欠充電の処理内容を示すフローチャートである。まず、充電パターンに基づいて補充電開始時点になったか否かを判定し(S1)、補充電開始時点になると電圧検出器21からのバッテリ電圧を入力し(S2)、その入力したバッテリ電圧を補充電開始時のバッテリ電圧とする(S3)。そして、電圧比較手段30により、補充電開始時のバッテリ電圧Vが電圧設定器29に設定された所定値V0を越えているか否かを判定し(S4)、補充電開始時のバッテリ電圧Vが所定値V0を越えている場合には、間欠充電の1サイクル時間(T1+T2)+ΔTだけ遅延する(S5)。ここで、ΔTは間欠充電の1サイクルを確実に省略させるための余裕時間である。その後に、間欠充電の動作が終了でないことを確認しステップS1に戻る(S6)。これにより、次の1サイクルでの補充電を省略する。
FIG. 7 is a flowchart showing the processing contents of intermittent charging performed by the
一方、ステップS4の処理で、補充電開始時のバッテリ電圧Vが電圧設定器29に設定された所定値V0を越えていない場合は、オンオフ制御手段24により補充電が開始される(S7)。そして、そのサイクルでの補充電が終了したか否かを判定し(S8)、そのサイクルでの補充電が終了したときは、電圧検出器21からのバッテリ電圧を入力し(S9)、その入力したバッテリ電圧を補充電終了時のバッテリ電圧とする(S10)。その後に、間欠充電の動作が終了でないことを確認しステップS1に戻る(S11)。
On the other hand, if the battery voltage V at the start of the auxiliary charging does not exceed the predetermined value V0 set in the
ステップS3で得られた補充電開始時のバッテリ電圧、及びステップS10で得られた補充電終了時のバッテリ電圧は、内部抵抗演算手段25に入力され内部抵抗相当値ΔRが演算されることになる。このように、補充電開始時のバッテリ電圧Vが所定値V0を越えている場合には、1サイクルの補充電を省略する。 The battery voltage at the start of supplementary charging obtained in step S3 and the battery voltage at the end of supplementary charging obtained in step S10 are input to the internal resistance computing means 25 and the internal resistance equivalent value ΔR is computed. . Thus, when the battery voltage V at the start of auxiliary charging exceeds the predetermined value V0, one cycle of auxiliary charging is omitted.
以上の説明では、バッテリ電圧Vが所定値V0を越えた場合には、次の1サイクルでの補充電を省略するようにしたが、2サイクルの補充電を省略するようにしても良い。例えば、バッテリ電圧Vが所定値V0を越えた場合にバッテリ13の使用時間を考慮に入れて、バッテリ13が新しいうちは図5(a)に示すように2サイクルの補充電を省略するようにし、所定期間経過後は図5(b)に示すように1サイクルの補充電を省略するようにしても良い。なお、バッテリ13の使用時間は例えばタイマー機能により管理する。
In the above description, when the battery voltage V exceeds the predetermined value V0, the supplementary charge in the next one cycle is omitted, but the supplementary charge in two cycles may be omitted. For example, when the battery voltage V exceeds a predetermined value V0, the usage time of the
図8は、その場合の演算制御部16での処理内容を示すフローチャートである。図8では、図7のステップに対し、ステップS12及びステップS13が追加されている。図7と同一ステップには同一符号を付し重複する説明は省略する。
FIG. 8 is a flowchart showing the processing contents in the
すなわち、ステップS4の判定で、補充電開始時のバッテリ電圧Vが所定値V0を越えている場合には、バッテリの使用可能時間は所定期間以上か否かを判定し(S12)、所定期間以上である場合には、間欠充電の2サイクル時間2(T1+T2)+ΔTだけ遅延する(S13)。ここで、ΔTは間欠充電の2サイクルを確実に省略させるための余裕時間である。その後に、間欠充電の動作が終了でないことを確認しステップS1に戻る(S6)。これにより、次の1サイクルでの補充電を省略する。 That is, when the battery voltage V at the start of auxiliary charging exceeds the predetermined value V0 in the determination in step S4, it is determined whether or not the battery usable time is longer than a predetermined period (S12). If it is, the cycle time of intermittent charging is delayed by 2 (T1 + T2) + ΔT (S13). Here, ΔT is a margin time for reliably omitting two cycles of intermittent charging. Thereafter, it is confirmed that the intermittent charging operation is not completed, and the process returns to step S1 (S6). Thereby, the supplementary charge in the following 1 cycle is abbreviate | omitted.
このように、補充電開始時のバッテリ電圧Vが所定値V0を越えている場合には、バッテリ13の使用時間を考慮に入れて、バッテリ13が新しいうちは図5(a)に示すように2サイクルの補充電を省略するようにし、所定期間経過後は図5(b)に示すように1サイクルの補充電を省略する。従って、補充電をする必要がないときは補充電を省略することになるので、省電力化を図ることができる。また、バッテリが満充電状態のときの補充電を省略できるのでバッテリの長寿命化が図れる。
As described above, when the battery voltage V at the start of the auxiliary charging exceeds the predetermined value V0, the usage time of the
本発明の実施の形態によれば、周囲温度変化の影響をほとんど受けない状態で内部抵抗相当値を演算できるので、演算した内部抵抗相当値を温度補正する必要がなく簡便にしかも精度よく内部抵抗相当値を求めることができる。また、寿命末期の判定は、初期の内部抵抗相当値ではなく予め定めた所定値と比較して判定するので、演算した内部抵抗相当値に補正する必要もない。従って、バッテリ13を放電させなくてもバッテリ寿命を適正に判断でき、バッテリ13の寿命末期判定を容易に行い使用者に報知できる。
According to the embodiment of the present invention, the internal resistance equivalent value can be calculated in a state where it is hardly affected by the ambient temperature change, so that it is not necessary to correct the temperature of the calculated internal resistance equivalent value, and the internal resistance equivalent can be calculated easily and accurately. The equivalent value can be obtained. In addition, since the end of life is determined by comparing with a predetermined value that is not an initial value corresponding to the internal resistance, it is not necessary to correct the calculated value corresponding to the internal resistance. Therefore, the battery life can be properly determined without discharging the
また、補充電区間及び補充電の休止区間を短くしたので、補充電の休止区間において自己放電による自己放電量を小さく抑えることができ、休止期間中に停電が発生した場合であってもバッテリをほぼ満充電状態に保持できる。さらに、補充電をする必要がないときは補充電を省略するので省エネルギーを図ることができ、バッテリの長寿命化が図れる。 In addition, since the supplementary charging section and the supplementary charging suspension section are shortened, the amount of self-discharge due to self-discharge can be kept small in the supplementary charging suspension section, and the battery can be removed even if a power failure occurs during the suspension period. It can be kept almost fully charged. Further, when it is not necessary to perform auxiliary charging, the auxiliary charging is omitted, so that energy saving can be achieved, and the life of the battery can be extended.
11…充電回路、12…商用電源、13…バッテリ、14…光源、15…変換回路、16…演算制御部、17…スイッチ、18…スイッチ駆動回路、19…充電抵抗、20…電流検出器、21…電圧検出器、22…出力装置、23…充電パターン記憶部、24…オンオフ制御手段、25…内部抵抗演算手段、26…演算結果記憶部、27…寿命判定手段、28…所定値記憶部、29…電圧設定器、30…電圧比較手段、31…点灯装置
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記変換回路からバッテリへの給電を制御可能なスイッチと;
前記スイッチをオンオフして前記バッテリの間欠充電を行う間欠充電手段と;
前記間欠充電手段で間欠充電を行う際の補充電開始時のバッテリ電圧と補充電終了時のバッテリ電圧とを検出するバッテリ電圧検出手段と;
前記バッテリ電圧検出手段で検出した補充電開始時のバッテリ電圧と補充電終了時のバッテリ電圧との差電圧を充電電流で除算した値が所定値以上となったときバッテリ寿命と判断する寿命判定手段と;
を備えたことを特徴とする充電回路。 A conversion circuit for converting AC voltage from a commercial power source into DC voltage;
A switch capable of controlling power supply from the conversion circuit to the battery;
Intermittent charging means for intermittently charging the battery by turning on and off the switch;
Battery voltage detection means for detecting a battery voltage at the start of auxiliary charging and a battery voltage at the end of auxiliary charging when intermittent charging is performed by the intermittent charging means;
Life determination means for determining the battery life when the value obtained by dividing the difference voltage between the battery voltage at the start of auxiliary charging detected by the battery voltage detection means and the battery voltage at the end of auxiliary charging by a charging current exceeds a predetermined value. When;
A charging circuit comprising:
前記変換回路からバッテリへの給電を制御可能なスイッチと;
前記スイッチをオンオフして前記バッテリの間欠充電を行う間欠充電手段と;
前記間欠充電手段で間欠充電を行う際の補充電開始時のバッテリ電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と;
前記バッテリ電圧検出手段で検出した補充開始時のバッテリ電圧が所定値を越えている場合には前記間欠充電手段での間欠充電の少なくとも1サイクルの補充電を省略させる電圧比較手段と;
を備えたことを特徴とする充電回路。 A conversion circuit for converting AC voltage from a commercial power source into DC voltage;
A switch capable of controlling power supply from the conversion circuit to the battery;
Intermittent charging means for intermittently charging the battery by turning on and off the switch;
Battery voltage detecting means for detecting a battery voltage at the start of auxiliary charging when intermittent charging is performed by the intermittent charging means;
Voltage comparison means for omitting at least one cycle of supplementary charging in the intermittent charging means when the battery voltage at the start of replenishment detected by the battery voltage detecting means exceeds a predetermined value;
A charging circuit comprising:
前記充電回路により間欠充電されるバッテリと;
停電時に前記バッテリより供給される電源により光源を点灯させる点灯装置と;
を備えたことを特徴とする非常用点灯装置。 A charging circuit according to any one of claims 1 to 4;
A battery that is intermittently charged by the charging circuit;
A lighting device that turns on the light source by the power supplied from the battery in the event of a power failure;
An emergency lighting device comprising:
器具本体に設けられる光源と;
請求項5記載の非常用点灯装置と;
を備えたことを特徴とする照明装置。
An instrument body;
A light source provided in the instrument body;
An emergency lighting device according to claim 5;
An illumination device comprising:
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