JP2017077165A - 充電器制御回路、充電器、充電器制御方法、充電制御プログラム、及び記録媒体 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の実施の形態に係る充電器制御回路の機能構成の概要の一例を示す。
本実施の形態に係る充電器制御回路1は、弱電流による定電流充電、弱電圧による定電圧充電、及び/又は弱電流及び弱電圧に制御しないフリー充電の少なくとも1つの充電の制御法によりスイッチング電源2の動作を制御してバッテリー4を充電する制御回路である。充電器制御回路1は、複数の充電の制御を組み合わせてスイッチング電源2の充電動作を制御し、適切な充電効率でバッテリー4を充電する。充電器制御回路1は、例えば、高所作業車、電気で駆動する動力を有する機械(例えば、電動クリーナー、ゴルフカート、電気自動車等)、又は特殊車両(例えば、充電式電気フォークリフト、無人搬送機、けん引車、運搬車等)等に用いられるバッテリー液を有するバッテリー4(例えば、鉛蓄電池等)を充電する充電器3の充電動作を制御する。
本実施の形態に係る充電器3は、充電器制御回路1と充電器制御回路1により充電動作が制御され、バッテリー4に電力を供給するスイッチング電源2とを備える。バッテリー4を充電する充電器3の動作を制御する充電器制御回路1は、充電電流を制御する電流制御部10と、電流制御部10による電流制御を解除する電流制御解除部12と、充電電圧を制御する電圧制御部14と、電圧制御部14による電圧制御を解除する電圧制御解除部16と、予め定められた時間が経過した後に充電動作を停止させるタイマー駆動部18と、バッテリー4の定格電圧の最大値以下に充電電圧を制御する充電最大電圧制御部20と、所定の条件を満たした場合にバッテリー4の充電を停止する充電停止部22とを有する。
電流制御部10は、予め定められた第1の電流値に充電電流値を制御してバッテリー4を充電する。第1の電流値は、例えば、実質的にバッテリー液の温度が上昇しない電流値に設定される。一例として、第1の電流値は、バッテリー4の容量の値より低い電流値に設定される(すなわち、バッテリー容量が「X」Ahである場合、第1の電流値を「Y」Aに設定する。XとYとの関係は、X>Y>0である。)。そして、電流制御部10は、充電初期においてバッテリー4の電圧が満充電時より低い状態であっても、充電電流を弱電流(すなわち、容量の値より低い電流値)に制御する。
電流制御解除部12は、バッテリー4の充電電圧が予め定められた電圧値に達したことを契機として、充電電流値の制御を解除する。すなわち、電流制御解除部12は、電流制御部10に働きかけて、電流制御部10による充電電流値の制御を解除する。電流制御解除部12が電流制御部10による制御を解除した後は、バッテリー4の充電における充電電流の電流値は制御されず、充電電流に関して実質的にフリーの充電になる。
電圧制御部14は、バッテリー4の充電電圧を予め定められた電圧値に保持してバッテリー4を充電する。例えば、電圧制御部14は、電流制御部10による充電電流の制御が解除された後、充電電圧を予め定められた電圧値に保持してバッテリー4を充電する。この場合において当該電圧値は、例えば、バッテリー4の定格電圧より低い値に設定する。
電圧制御解除部16は、バッテリー4の充電電流が予め定められた電流値に達したことを契機として、充電電圧値の制御を解除する。すなわち、電圧制御解除部16は、電圧制御部14に働きかけて、電圧制御部14による充電電圧値の制御を解除する。電圧制御解除部16が電圧制御部14による電圧値の制御を解除した後は、バッテリー4の充電における充電電圧の電圧値は制御されず、充電電圧に関して実質的にフリーの充電になる。例えば、電圧制御解除部16は、バッテリー4の充電電流値が、第1の電流値より低い予め定められた第2の電流値に達したことを契機として、電圧制御部14による予め定められた電圧値に一定に保持する制御を解除する。
タイマー駆動部18は、予め定められた時間が経過した後にバッテリー4の充電を停止させるタイマーを駆動させる。例えば、タイマー駆動部18は、電圧制御部14による充電電圧の電圧値を保持する制御が電圧制御解除部16によって解除されたこと、又は充電電流値が第2の電流値に達したことを契機としてタイマーを駆動させる。
充電最大電圧制御部20は、バッテリー4の充電電圧の最大値を予め規定し、バッテリー4の充電中に充電電圧をこの最大値以下に制御する。充電最大電圧制御部20は、バッテリー4の充電の開始から終了まで充電電圧を監視し、充電電圧がこの最大値以下になるように充電電圧を制御する。
充電停止部22は、バッテリー4の充電電流値が、予め定められた電流値以下に到達しない場合、バッテリー4の充電を強制的に停止させる。充電停止部22を機能させることにより、仮にバッテリー4の劣化や故障により充電時間が長時間になった場合、すなわち、バッテリー4の温度上昇により充電電流が低下せず、かつ、充電電圧が上昇しない現象が発生した場合にバッテリー4の充電を自動的に停止させることができる。これにより、バッテリー4の劣化による不具合の防止や充電に伴う電気代の節約を実現できる。なお、バッテリー4の充電の開始から、予め定められた電流値以下に充電電流値が到達するまでの時間を予め定められた時間(以下、「充電停止時間」という)として規定する。充電停止部22は、充電停止時間経過時に充電電流値が予め定められた電流値以下に到達していない場合に、充電を停止させる。この充電停止時間は、バッテリー4の種類に応じて適宜設定できる。
図2は、本実施の形態に係る充電器制御回路によるバッテリーの充電プロファイルの一例を示す。図2においてX軸は時間軸であり、右側のY軸は電圧値を示す軸であり、左側のY軸は電流値を示す軸である。そして、図2において、実線が電流値の変化を示すグラフであり、一点鎖線が電圧値の変化を示すグラフである。また、図3は、本実施の形態に係る充電器の充電制御の流れの一例を示す。
図1に示した本実施の形態に係る充電器制御回路1が備える各構成要素は、中央演算処理装置(Central Processing Unit:CPU)等の演算処理装置にプログラム(すなわち、充電制御プログラム)を実行させること、すなわち、ソフトウェアによる処理により実現できる。また、集積回路(Integrated Circuit:IC)等の電子部品としてのハードウェアにプログラムを予め書き込むことで実現することもできる。なお、ソフトウェアとハードウェアとを併用することもできる。
図4は、本発明の実施の形態の変形例に係る充電器制御回路の機能構成の概要の一例を示す。変形例に係る充電器制御回路1aは、保護部を更に備える点を除き、充電器制御回路1と略同一の構成及び機能を備える。したがって、相違点を除き、詳細な説明は省略する。
本実施の形態に係る充電器制御回路1は、バッテリー4を充電する場合に充電電流及び/又は充電電圧を段階的に制御できると共に低い電流値で充電を開始するので、バッテリー4の充電前の状態に合わせた、最適な充電プロファイルでバッテリー4を充電できる。これにより、充電器制御回路1は、バッテリー4の発熱を抑制できると共に、バッテリー液の減少を抑制できる。したがって、充電器制御回路1によれば、バッテリー液の補充による人件費や費用、バッテリー4の劣化によるバッテリー交換による費用の低減ができる。
2 スイッチング電源
3 充電器
4 バッテリー
10 電流制御部
12 電流制御解除部
14 電圧制御部
16 電圧制御解除部
18 タイマー駆動部
20 充電最大電圧制御部
22 充電停止部
24 保護部
30 メインシステム
210 接点
212、214、216、218 ダイオード
220 可変抵抗
222、224、226、228 抵抗
230 ポリスイッチ
232 ツェナーダイオード
234 抵抗
236 リレーコイル
238 リレー
240 電圧調整部
242 供給停止部
Claims (11)
- バッテリーを充電する充電器の動作を制御する充電器制御回路であって、
予め定められた第1の電流値に充電電流値を制御して前記バッテリーを充電する電流制御部と、
充電電圧が予め定められた電圧値に達した場合に前記充電電流値の制御を解除する電流制御解除部と、
前記電流制御の解除後、前記充電電圧を前記電圧値に保持して前記バッテリーを充電する電圧制御部と、
前記バッテリーの前記充電電流値が、前記第1の電流値より低い予め定められた第2の電流値に達した場合に前記電圧値に保持する制御を解除する電圧制御解除部と
を備える充電器制御回路。 - 前記電圧値に保持する制御を解除した後、前記バッテリーの充電を予め定められた時間経過後に停止させるタイマーを駆動するタイマー駆動部
を更に備える請求項1に記載の充電器制御回路。 - 前記バッテリーの前記充電電圧の最大値を予め規定し、前記バッテリーの充電中に前記最大値以下に前記充電電圧を制御する充電最大電圧制御部
を更に備える請求項1又は2に記載の充電器制御回路。 - 前記充電電流値が、予め定められた電流値以下に到達しない場合、前記バッテリーの充電を停止させる充電停止部
を更に備える請求項1〜3のいずれか1項に記載の充電器制御回路。 - 前記バッテリーが、高所作業車、電気で駆動する動力を有する機械、又は特殊車両に用いられる請求項1〜4のいずれか1項に記載の充電器制御回路。
- 前記バッテリーに入力される入力電圧が予め定められた電圧以上である場合に前記バッテリーへの電力の供給を停止させる保護部
を更に備える請求項1〜5のいずれか1項に記載の充電器制御回路。 - 前記保護部が、
前記入力電圧が予め定められた第1の電圧以下の場合に前記入力電圧を出力電圧とし、前記入力電圧が前記第1の電圧より高い第2の電圧以上の場合に前記第2の電圧の高さに応じて前記入力電圧を低下させた降圧電圧を前記出力電圧とする電圧調整部と、
前記降圧電圧が、予め定められた閾値電圧以下である場合に、前記バッテリーへの電力の供給を停止する供給停止部と
を有する請求項6に記載の充電器制御回路。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の充電器制御回路と、スイッチング電源とを備える充電器。
- バッテリーを充電する充電器の動作を制御する充電器制御方法であって、
予め定められた第1の電流値に充電電流値を制御して前記バッテリーを充電する第1充電工程と、
充電電圧が予め定められた電圧値に達した場合に前記充電電流値の制御を解除する電流制御解除工程と、
前記電流制御解除工程後、前記充電電圧を前記電圧値に保持する制御をし、前記バッテリーを充電する第2充電工程と、
前記バッテリーの前記充電電流値が、前記第1の電流値より低い予め定められた第2の電流値に達した場合に前記電圧値に保持する制御を解除する電圧制御解除工程と
を備える充電器制御方法。 - バッテリーを充電する充電器の動作を制御する充電器制御回路用の充電制御プログラムであって、
コンピュータに、
予め定められた第1の電流値に充電電流値を制御して前記バッテリーを充電する第1充電機能と、
充電電圧が予め定められた電圧値に達した場合に前記充電電流値の制御を解除する電流制御解除機能と、
前記充電電流値の制御が解除された後、前記充電電圧を前記電圧値に保持する制御をし、前記バッテリーを充電する第2充電機能と、
前記バッテリーの前記充電電流値が、前記第1の電流値より低い予め定められた第2の電流値に達した場合に前記電圧値に保持する制御を解除する電圧制御解除機能と
を実現させる充電制御プログラム。 - 請求項10に記載の充電制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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