JP2002542576A - 硫酸塩化された鉛蓄電池の自動再生装置および方法 - Google Patents

硫酸塩化された鉛蓄電池の自動再生装置および方法

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JP2002542576A JP2000611357A JP2000611357A JP2002542576A JP 2002542576 A JP2002542576 A JP 2002542576A JP 2000611357 A JP2000611357 A JP 2000611357A JP 2000611357 A JP2000611357 A JP 2000611357A JP 2002542576 A JP2002542576 A JP 2002542576A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉛蓄電池を自動的に再生する改善された装置および方法を提供する。 【解決手段】 硫酸塩化された鉛蓄電池の再生は、鉛蓄電池の内部抵抗を測定し(201)、内部抵抗が再生可能限界より大きい場合に、鉛蓄電池を廃棄することを知らせ(205)、内部抵抗が通常限界より大きくない場合に(207)、通常充電を使用して鉛蓄電池を充電し(223)、内部抵抗が、再生可能限界以下であり且つ通常限界より大きい場合に、鉛蓄電池を所定の充電電流で充電し(213)、バッテリー電圧を測定し(205)、バッテリー電圧が最小電圧に達して且つ増加し始めた場合に、充電電流を増加させ(219)、充電電流が充電電流限界を超えるかどうかを検査し(221)、充電電流が充電電流限界を超える場合に、通常充電を使用して鉛蓄電池を充電する(223)ことによって、行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 関連出願 本件出願は、1999年4月12日に出願された「硫酸塩化された鉛蓄電池の
自動再生装置および方法(Apparatus and Metod for
AAutomatic Recovery of Sulfated Lead
Acid Batteries)」と題された、米国仮出願第60/128,
891号の優先権を主張する。
【0002】 発明の技術分野 本発明は、概ね鉛蓄電池(酸化鉛バッテリー:Lead Acid Batt
eries)に関し、特に、硫酸塩化された鉛蓄電池の自動再生装置および方法
に関する。
【0003】 発明の背景 バッテリーは、酸化還元電気化学反応によって、活物質に含まれる化学エネル
ギーを直接電気エネルギーに変換するデバイスである。このタイプの反応は、一
方の物質から別の物質への電子の移動を含む。当該分野のバッテリーは、共通し
て電気エネルギーを蓄積し且つ放出する電気化学的動作を利用している。
【0004】 図1は、典型的なバッテリーの電気化学的動作を説明している。図1を参照す
ると、負電極(アノード2)は、反応中に酸化されて、電子を送り出すことがで
きるコンポーネントである。この電極は、正電極(カソード1)であり、電子を
受けることができるコンポーネントである、酸化する物質から分離している。電
子の移動は、二つの物質を接続する外部回路11内と電解液3内とで生じ、この
電解液は、バッテリー内の電子の移動のためのイオン媒体を提供する。
【0005】 ある種のタイプのバッテリーは、鉛蓄電池のように、再充電可能である。鉛蓄
電池は、負電極(アノード2)のためのスポンジ鉛、正電極(カソード1)のた
めの鉛酸化物、および電解液3のための硫酸溶液を使用する。鉛蓄電池4は、そ
れが使用されていないときには、充電状態におかれる。放電中に、鉛蓄電池内の
活物質は硫酸鉛に変換され、且つ硫酸溶液は希釈され、即ち、その特有の重量が
低下する。硫酸鉛は、鉛蓄電池4の適正な充電を妨げる絶縁体である。しかし、
鉛蓄電池4は、それが再充電された後には使用可能である。
【0006】 鉛蓄電池を再生するために、硫酸鉛は、低電流で充電することによって活物質
に戻される。鉛蓄電池が、長い時間にわたって、典型的には数日間にわたって放
電されたままであると、鉛蓄電池は、硫酸塩化されて再充電が困難になる。硫酸
塩化された鉛蓄電池は、それが再生可能でないならば廃棄され、それは不経済で
あり、また環境にとって有害である。
【0007】 従って、当該分野において、鉛蓄電池を再生する改善された装置および方法に
対する一般的な要求がある。不必要な浪費を回避する、鉛蓄電池を再生するため
の有効な装置および方法が必要とされる。
【0008】 発明の要約 鉛蓄電池は、それが使用されないときには、充電状態におくことによって貯蔵
される。貯蔵中に、バッテリー電圧を低下させる自己放電が生じる。バッテリー
が長い期間にわたって貯蔵状態におかれると、硫酸鉛の結晶の成長のために、特
にバッテリーが放電状態で貯蔵されると、内部抵抗が増加する。鉛蓄電池は、そ
れを低い一定電流で充電することによって、使用のために再生される。鉛蓄電池
が一定の充電電流によって徐々に充電されるにつれて、充電中のバッテリー電圧
は、バッテリー再生プロセスにおいて最小電圧に近づく。次いで、鉛蓄電池が充
電されるにつれて、バッテリー電圧は徐々に増加する。再生プロセスが実行され
るので、鉛蓄電池内の硫酸は活物質に変換され、活物質はまた、IR降下電圧の
低下によりバッテリー電圧を低下させる。硫酸鉛を活物質に変換する充電により
、バッテリー電圧が増加する。
【0009】 本発明によれば、バッテリー電圧が最小電圧に達し且つ増加し始めたことが検
出されると、より高い充電電流を受け入れるために鉛蓄電池の容量が増加するの
で、充電電流が実質的に増加する(例えば、2倍)。充電電流が増加すると、鉛
蓄電池の再生および充電は、より適切で且つ効果的である。
【0010】 本発明の図示実施例において、バッテリーの内部抵抗が測定される。この内部
抵抗が再生可能限界、例えば5オーム(Ω)を超えると、それは廃棄される。内
部抵抗が標準限界、例えば0.2オーム(Ω)以下であると、それは通常充電に
向けられる。内部抵抗がこれらの限界の間にあると、電解液レベルが検査され、
それが低い場合には修正される。次いで、制御された充電電流、例えば0.5ア
ンペア(A)がバッテリーを充電するために供給され、そして、バッテリー電圧
が測定され且つ最小電圧と比較される。バッテリー電圧が予め設定された時間間
隔内で、例えば1時間以内に、最小値に達すると、充電が増加され、例えば2倍
となる。次いで、充電電流が電流限界を超えたかどうかを判定するために、テス
トが行われる。充電電流が電流限界を超えなかった場合に、バッテリー電圧が新
たなレベルで測定され、そして、それが別の最小値に達すると、充電が再び増加
する。これは、バッテリーが別の時間間隔、例えば8時間の間充電され、或いは
電流限界に達して、バッテリーの再生が完了し且つバッテリーがもはや硫酸化さ
れないということを示すまで、繰り返される。次いで、通常充電が、バッテリー
を使用可能にするために行われる。
【0011】 別の実施例において、バッテリー電圧が、所定の期間の後に増加し続ける場合
に、充電が、短期間にわたって、例えば5分間停止され、次いで、このプロセス
は、充電電流が限界を超えたかどうかを判定するために、検査ポイントから繰り
返される。電圧が低下し或いは同じ値に止まると、バッテリー電圧が最小値に達
し且つ増加し始めるかどうかを判定するために、検査が行われる。それが判定さ
れると、充電が、第2の期間にわたって、例えば5分間停止される。次いで、こ
のプロセスは、初めから、即ち内部抵抗を測定することによって開始する。
【0012】 本発明の装置の実施例において、コンピュータまたはマイクロプロセッサは、
本発明の方法の(種々の実施例で説明されるような)プロセス・ステップを実行
するためにプログラムされる。本方法のステップは、バッテリーが制御された充
電電流によって充電される実施例に対比されるような、例えば、電圧制御方法を
実行するために、コンピュータまたはマイクロプロセッサを再プログラミングす
ることによって、有利に再構成することができる。
【0013】 本発明の電圧制御方法の実施例において、鉛蓄電池は、制御された充電電圧に
よって充電される。バッテリーの内部抵抗が再生可能な範囲にあると、充電電圧
は増加する。充電電圧は、バッテリー電流が第1の電流限界に達するまで増加す
る。次いで、バッテリーは、バッテリー電流が第2の電流限界に達するまで充電
され、このポイントで、充電電圧が低下する。充電電圧はまた、予め設定された
限界と比較される。本発明の電圧制御方法のプロセス・ステップは、充電電圧が
予め設定された限界以下に低下して、このポイントで、バッテリーが通常充電を
使用して充電されるまで、繰り返される。通常充電が完了した後に、バッテリー
は使用可能になる。
【0014】 本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照すると、以下の詳細な説明
から明らかであり、図面において、同様の参照符号は図面を通して同様の特徴を
示している。ここで参照される図面は、特に留意される場合を除いて、一定の縮
尺で図示されていないことを理解すべきであり、代わりに、本発明の原理を説明
することに力点が置かれている。
【0015】 好適な実施例の説明 図2および図2aは、本発明の電流制御方法の実施例を示す流れ図である。図
2を参照すると、鉛蓄電池の内部抵抗(IR)が測定される(ステップ201)
。IRは、ステップ203において、再生可能限界に対して検査される。バッテ
リーのIRが再生可能限界、例えば5オーム(Ω)より大きい場合に、バッテリ
ーは再生不能であり、信号が、バッテリーを廃棄するために、或いはバッテリー
が廃棄されるべきであるということを警告するために送られる(ステップ205
)。バッテリーのIRが再生可能限界より大きくない場合に、制御の流れはステ
ップ207に向けられる。
【0016】 IRが、ステップ207において通常限界に対して検査される。IRが通常限
界、例えば0.2オーム(Ω)より大きくない場合に、バッテリーは、それを使
用状態におくために単に通常充電を要求するに過ぎず、制御の流れはステップ2
23に向けられる。バッテリーの通常充電は、図2aのステップ223で実行さ
れ、このステップにおいて、パルス電流充電、定電流充電、定電圧充電のような
、当該技術において知られている種々の充電方法が使用可能である。鉛蓄電池が
充電された後に、それは使用可能になる。IRが通常限界より大きい場合に、制
御の流れはステップ209に向けられる。
【0017】 バッテリーの電解液レベルが、ステップ209において検査される。電解液レ
ベルが低い場合に、即ち電解液レベルが許容レベル以下の場合に、ステップ21
1において、例えば、水または電解液をバッテリーに加えることによって電解液
レベルを修正するために、信号が送られる。次いで、制御の流れはステップ20
1に戻され、ここで、バッテリーのIRが再び測定される。
【0018】 電解液レベルが低くない場合に、即ち電解液レベルが許容レベル以上の場合に
、ステップ213において、制御された充電電流、好ましくは1アンペア(A)
またはそれ以下の電流が流され、バッテリーを充電する。バッテリーが充電され
るにつれて、バッテリー電圧は予め設定された時間間隔にわたって測定される(
ステップ215)。バッテリー電圧は、ステップ217において、最小電圧と比
較される。バッテリー電圧が(それが増加し始めた後に)最小電圧に達しなかっ
た場合に、制御の流れは、ステップ215に戻され、そこでバッテリー電圧が再
び測定される。バッテリー電圧が予め設定された時間間隔の間に増加した後、バ
ッテリー電圧が最小電圧に達した場合に、制御の流れは、図2aのステップ21
9に向けられ、そこで、充電電流は、例えば、50%または100%増加される
【0019】 ステップ221は、充電電流が電流限界を超えたかどうかを判定するために検
査する。充電電流が(ステップ219における増加の後に)電流限界を超えない
場合に、制御の流れは、図2のステップ213に戻され、そこで、制御された充
電電流がバッテリーの充電を継続し、ステップ213で開始するプロセス・ステ
ップが繰り返され、即ち充電が増加され且つ電圧が測定される。充電電流が電流
限界を超えると、再生が完了し、バッテリーはもはや硫酸塩化されない。通常充
電(図2aのステップ223)の後に、バッテリーは使用可能である。
【0020】 図2bは、本発明の方法を使用して充電される鉛蓄電池のバッテリー電圧応答
を示すグラフである。図2bに示されたように、グラフは、時間間隔にわたって
、バッテリー電圧と充電電流との関係を示す。時点t1において、バッテリーは
、0.5Aの初期電流によって充電される。バッテリー電圧は、最小値に低下し
、次いで、時点t2までゆっくりと上昇する。充電電流は、本発明の方法に従っ
て、時点t2に先立つバッテリー電圧に応答して、1Aまで増加する。その後、
バッテリー電圧は、活物質への変換中のIRの減少により低下し、次いで、時点
3まで電圧の低い上昇が追随する比較的一定の電圧で安定する。充電電流の増
加のために、バッテリー電圧は時点t2以前より時点t2後で高い。時点t2にお
ける電圧の急激な上昇は、時点t2における電流増加によって生じるIR降下電
圧の増加に起因する。同様に、時点t3,t4,t5において、バッテリー電圧は
最小値に低下し、次いで急激に上昇し、従って、充電電流は、2A,4A,8A
にそれぞれ上昇される。本発明の方法の利点は、低い定電流でバッテリーをゆっ
くりと充電するのに比較して、一度特定のバッテリー電圧が検出されると、充電
電流を実質的に増加させることによって、バッテリーを急速に充電できることに
ある。更に、本発明の方法は、硫酸塩化された鉛蓄電池の再生および充電を制御
するコンピュータにおいてプログラム可能なソフトウエアで自動化することで完
全に実行できるので、特に有利である。
【0021】 図3は、本発明の電流制御方法の別の実施例を示す流れ図である。図3を参照
すると、鉛蓄電池のIRが測定される(ステップ301)。IRは、ステップ3
03において通常限界に対して検査される。IRが通常限界、例えば0.2オー
ム(Ω)以下の場合に、鉛蓄電池は硫酸塩化されない。バッテリーは、前述のよ
うに、従来の充電法を使用する通常充電により再生される(ステップ305)。
通常充電が完了した後に、バッテリーは使用可能になる。
【0022】 IRが通常限界より小さくない場合に、制御の流れは、ステップ307に向け
られ、ここで、IRは再生可能限界に対して検査される。IRが、再生可能限界
、例えば5オーム(Ω)より大きい場合には、バッテリーは再生不能であり、廃
棄のために、或いはバッテリーが廃棄されるべきであるということを警告するた
めに、信号が送られる(ステップ309)。バッテリーのIRが再生可能限界よ
り大きくない場合に、ステップ311において、制御された充電電流が流されて
バッテリーを充電する。充電電流は、ステップ313において、充電電流限界に
対して検査される。充電電流が、充電電流限界、例えば8アンペア(A)より大
きいか又は等しい場合に、再生が完了し、ステップ305において、バッテリー
は、(前述のように)通常充電法を使用して充電される。通常充電が完了した後
に、バッテリーは使用可能になる。
【0023】 充電電流が充電電流限界以下の場合に、充電電流は、例えば50%または10
0%増加する。結果として、バッテリー電圧は徐々に増加する。鉛蓄電池は、ス
テップ317において、第1の時間間隔(本実施例では1時間まで)の間モニタ
ーされる。第1の時間間隔が経過した後に、バッテリー電圧が依然として増加し
ている場合に、ステップ321において、充電が停止される。第2の時間間隔(
本実施例では、5分間)の経過が許されて(ステップ323)、制御の流れはス
テップ311に戻され、ここで、ステップ311でスタートするプロセス・ステ
ップが繰り返される。バッテリー電圧が減少し又は同じ値に止まると、ステップ
325において、鉛蓄電池のバッテリー電圧が最小電圧に達し、且つある時間間
隔で増加し始めたかどうかが判定される。バッテリー電圧が最小電圧に達し且つ
増加し始めた場合に、ステップ327において充電が停止される。第2の時間間
隔の経過が許されて(ステップ329)、制御の流れはステップ301に戻され
、ここで、バッテリーのIRが測定され、ステップ301でスタートするプロセ
ス・ステップが繰り返される。
【0024】 バッテリー電圧が最小電圧に達しなかった場合に、ステップ331において、
鉛蓄電池が、第3の時間間隔以上の間、例えば本実施例においては8時間、充電
されてきたかどうかが判定される。充電が8時間以上継続しなかった場合に、制
御の流れはステップ325に戻される。バッテリーが8時間以上充電されていた
場合に、ステップ327において、充電が停止される。第2の時間間隔(例えば
、5分間)の経過が許されて(ステップ329)、制御の流れはステップ301
に戻され、ここで、ステップ301でスタートするプロセス・ステップが繰り返
される。
【0025】 図4は、本発明を実施するための装置の一実施例を概略的に示すブロック図で
ある。図4を参照すると、プログラムされたデバイス40は、本発明の方法のプ
ロセス・ステップを記憶し、コンピュータまたはマイクロプロセッサ41は、図
図2,図3,図5に示されたステップを含むプロセス・ステップを実行する。方
法のステップは、デバイス40にプログラムとして記憶され、このデバイスは、
そこに存在するソフトウエアを再書き込みしまたは再プログラミングすることに
よって再構成できる。コンピュータ41は、データ獲得デバイス42に接続され
、このデバイスは、アナログ・ディジタル変換、ディジタル・アナログ変換、増
幅、或いはノイズ低減のような方法を使用して、バッテリー47からのデータを
、コンピュータ41に有効な形式に処理する。データ獲得デバイス42を介して
、コンピュータ41は、内部抵抗(IR)、バッテリー47の電圧および電流を
測定すると共に、電源49からの充電電流および充電電圧を制御することによっ
て、バッテリー47の充電を行う。データ獲得デバイス42は、データをアナロ
グ形式からディジタル形式に変換するアナログ・ディジタル変換器(ADC)を
介して、コンピュータ41のための、IR、バッテリー電流または電圧のデータ
を集め、バッテリー47からのデータをコンピュータ41に有効な形式に処理す
る。充電電流を測定する分路手段46は、ADC43およびデータ獲得デバイス
42を介して、充電電流データをコンピュータ41に送る。コンピュータ41は
、電源49からの充電電流の供給を断つことによって、ある時間間隔でバッテリ
ー47の充電を停止することができる。コンピュータ41はまた、電源49によ
って供給される充電電流または充電電圧を制御することによって、バッテリー4
7の充電を行うことができる。コンピュータ41は、データ獲得デバイス42と
ディジタル・アナログ変換器(DAC)45とを介して命令を送ることによって
電源49を制御でき、ディジタル・アナログ変換器(DAC)45は、コンピュ
ータ41からのディジタル信号を、電源49を制御可能なアナログ形式に変換す
る。制御リレー48は、電流パルス充電のような、(前述のごとき)通常充電を
実行し、或いはコンピュータ41による命令に応答して開閉することによって、
バッテリー47を開回路状態におくことを可能にする。コンピュータ41は、リ
レー・モジュール44を介して命令を送ることによって制御リレー48を制御す
る。制御リレー48は、ある時間間隔(例えば、5分間)バッテリーを開回路状
態におくことによって、スイッチのように作用する。
【0026】 図4に示されたような、本発明の装置の動作の実施例は、図3に関連して説明
される。特に、バッテリー47は、ADC43およびデータ獲得デバイス42を
介して、IRデータをコンピュータ41に送り、ADC43は、IRデータをア
ナログ形式からディジタル形式に変換し、データ獲得デバイス42は、IRデー
タ内のノイズを低減し、且つそのデータをコンピュータ41での使用のために増
幅する。コンピュータ41は、通常限界に対してバッテリー47のIRを検査す
る。IRが通常限界、例えば0.2オーム(Ω)以下である場合に、バッテリー
は硫酸塩化されない。次いで、コンピュータ41は、制御リレー46および電源
49を作動して、前述のような従来の充電法を使用してバッテリー47を再生す
るために通常充電を使用する(ステップ305)。通常充電が完了した後に、バ
ッテリー47が使用可能になる。
【0027】 ステップ307を参照すると、バッテリー47のIRが通常限界より小さくな
い場合に、コンピュータ41は、電源49の出力容量に依存する再生可能限界、
例えば5オーム(Ω)に対して、IRを検査する。IRが再生可能限界より大き
い場合に、バッテリー47は再生不能であり、コンピュータ41は、廃棄のため
に、或いはバッテリーが廃棄されるべきであるということを警告するために、信
号を送る(ステップ309)。IRが再生可能限界より大きくない場合に、コン
ピュータ41は、制御された充電電流を送って(ステップ311)、バッテリー
47を充電するために電源49を作動する。コンピュータ41は、充電電流限界
に対して充電電流を検査する(ステップ313)。充電電流が、充電電流限界、
例えば8アンペア(A)より大きいか或いはそれに等しい場合に、再生が完了し
、コンピュータ41は、(前述のように)通常充電法を使用してバッテリー47
を充電するために(ステップ305)、制御リレー48および電源49を作動す
る。通常充電が完了した後に、バッテリー47が使用可能になる。
【0028】 充電電流が充電電流限界以下の場合に、コンピュータ41は、電源49を作動
して、充電電流を、例えば50%または100%増加させる(ステップ315)
。結果として、バッテリー電圧は徐々に増加する。コンピュータ41は、第1の
時間間隔(例えば、本実施例においては1時間)にわたってバッテリー47をモ
ニターする(ステップ317)。バッテリー47は、ADC43およびデータ獲
得デバイス42を介して、コンピュータ41にバッテリー電圧データを送り続け
る。第1の時間間隔が経過した後に、バッテリー電圧が依然として増加している
と、コンピュータ41は、電源49を作動して、バッテリー47の充電を停止す
る(ステップ321)。コンピュータ41は、第2の時間間隔、例えば5分間の
経過を待って(ステップ323)、ステップ311でスタートするプロセス・ス
テップを繰り返す。バッテリー47の電圧が低減しており、或いは同じ値に止ま
っている場合に、コンピュータ41は、バッテリー47の電圧が最小電圧に達し
且つある時間間隔で増加し始めたかどうかを判定するために検査を行う(ステッ
プ325)。バッテリー電圧が最小電圧に達し且つ増加し始めた場合に、コンピ
ュータ41は、電源49を作動して、バッテリー47の充電を停止する(ステッ
プ327)。コンピュータ41は、第2の時間間隔、例えば5分間経過するのを
待機する(ステップ329)。次いで、コンピュータ41は、ステップ301で
スタートするプロセス・ステップを繰り返す。
【0029】 バッテリー電圧が最小電圧に達しなかった場合に、コンピュータ41は、電源
49が、第3の時間間隔以上の間、例えば8時間以上にわたって、バッテリー4
7を充電していたかどうかを判定する(ステップ331)。充電が8時間以上継
続しなかった場合に、コンピュータ41は、ステップ325でスタートするプロ
セス・ステップを繰り返す。バッテリーが8時間以上充電されていた場合に、コ
ンピュータ41は、電源49を作動して、バッテリー47の充電を停止する(ス
テップ327)。コンピュータ41は、第2の時間間隔、例えば5分間)の経過
を待機して(ステップ329)、ステップ311でスタートするプロセス・ステ
ップを繰り返す。
【0030】 図4Aは、本発明の装置の別の実施例である。図4Aに示されたような本発明
の装置は、熱電対モジュール42a、熱電対47A、電子負荷49A、ダイオー
ド49Bを含み、これらは、図4に示された装置に付加された素子である。図4
Aの装置は、熱電対モジュール42a、熱電対47A、電子負荷49A、ダイオ
ード49Bによって実行される機能を除いて、図4に示された装置と本質的に同
じ機能を実行する。コンピュータまたはマイクロプロセッサ41は、(熱電対モ
ジュール42aを介して)熱電対47Aを使用して、バッテリー47のバッテリ
ー温度をモニターすることができる。熱電対47Aによって測定されたバッテリ
ー温度が過熱状態、例えば許容限界を超えた場合に、コンピュータ41は、バッ
テリー47の充電を停止できる。更に、電子負荷(モジュール)49Aはバッテ
リー47を放電でき、また、ダイオード49Bは、電源電圧が低いときに、或い
は電源49への電力が不足するときに、バッテリー47から電源49への電流を
停止することによって、電源49を保護することができる。本発明は、そのプロ
セス・ステップがコンピュータまたはマイクロプロセッサ41において自動化さ
れて実行可能であり、またプログラムされたデバイス40を再プログラミングす
ることによって再構成できるので、特に有利である。コンピュータまたはマイク
ロプロセッサ41はまた、図2および図3に示されたような種々の実施例におけ
る電流制御方法の代わりに、バッテリー47を制御された充電電圧で充電するた
めに、(プログラムされたデバイス40に関して)プログラミング可能である。
【0031】 図5は、本発明の電圧制御方法の別の実施例を示す流れ図である。図5を参照
すると、鉛蓄電池の内部抵抗(IR)が測定される(ステップ501)。ステッ
プ503において、IRが再生可能な範囲、例えば0.2ないし5オーム(Ω)
の間にあるかどうかが判定される。IRが再生可能な範囲にない場合に、バッテ
リーは再生不能であり、廃棄のために、或いはバッテリーが廃棄されるべきであ
るということを警告するために、信号が送られる(ステップ504)。バッテリ
ーのIRが再生可能な範囲にある場合に、充電電圧が増加する(ステップ505
)。ステップ507は、バッテリー電流を第1の電流限界に対して検査する。バ
ッテリー電流が第1の電流限界に達していなかった場合に、制御の流れはステッ
プ505に戻され、そこで、充電電圧が更に増加され、ステップ505でスター
トするプロセス・ステップが繰り返される。バッテリー電流が第1の電流限界に
達していた場合に、バッテリーは電圧の増加により充電される(ステップ509
)。
【0032】 ステップ511は、バッテリー電流を第2の電流限界に対して検査する。バッ
テリー電流が、一定の充電電圧の下で第2の電流限界に達していなかった場合に
、制御の流れはステップ509に戻され、そこで、バッテリーは充電電圧で充電
され、ステップ509でスタートするプロセス・ステップが繰り返される。バッ
テリー電流が第2の電流限界に達していた場合に、バッテリー電圧は、ステップ
513において低減される。
【0033】 ステップ515は、バッテリー電流を第1の電流限界に対して検査する。バッ
テリー電流が第1の電流限界に達していなかった場合に、制御の流れはステップ
513に戻され、そこで、充電電圧が低減され、ステップ513でスタートする
プロセス・ステップが繰り返される。バッテリー電流が第1の電流限界に達して
いた場合に、制御の流れはステップ517に向けられる。
【0034】 ステップ517は、予め設定された限界に対して検査される。充電電圧が予め
設定された限界より大きい場合に、制御の流れはステップ509に戻され、そこ
で、バッテリーが充電され、ステップ509でスタートするプロセス・ステップ
が繰り返される。充電電圧が予め設定された限界より小さいか、或いはそれに等
しい場合には、ステップ519において、(前述のように)通常充電がバッテリ
ーに行われる。通常充電が完了した後に、バッテリーは使用可能になる。
【0035】 本発明の方法および装置は、自動車の始動、ライティング、イグニッション、
(SLI)、芝刈り機、トラクター、船舶、フロート・サービスのような、鉛蓄
電池を利用する多くの応用で使用可能である。他の応用としては、工業用トラッ
ク、材料処理、潜水艦電力、緊急電力、ユティリティー、無停電電力(UPS)
、テレビジョン、携帯工具、ライト、ホームアプライアンス、ラジオ、カセット
及びコンパクト・ディスク・プレーヤのような動力源の使用、静止の使用または
封止バッテリーの使用を含む。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、鉛蓄電池の従来の動作を説明している。
【図2】 図2および図2aは、本発明の電流制御方法の実施例を示す流れ図であり、図
2bは、本発明の方法を使用して再生されている鉛蓄電池のバッテリー電圧応答
を示すグラフである。
【図3】 本発明の電流制御方法の別の実施例を示す流れ図である。
【図4】 図4は、本発明の装置の実施例を概略的に示す図であり、図4Aは、本発明の
装置の別の実施例を示す図である。
【図5】 図5は、本発明の電圧制御方法の実施例を示す流れ図である。
【手続補正書】
【提出日】平成13年10月16日(2001.10.16)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ,BA, BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU,C Z,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GE,GH ,GM,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE, KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,L T,LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX ,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE, SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,U A,UG,UZ,VN,YU,ZW (72)発明者 シング,ハーモハン アメリカ合衆国ニュージャージー州07866, ロックアウェイ,シャーブルック・ドライ ブ 35 Fターム(参考) 5H030 AA00 BB01 FF41 FF43 5H031 AA01 BB09 RR07

Claims (33)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バッテリー電圧を測定するステップと、 鉛蓄電池を充電電流で充電するステップと、 バッテリー電圧が最小電圧に達して且つ増加し始めた場合に、充電電流を増加
    させるステップと、 を含む鉛蓄電池の再生方法。
  2. 【請求項2】 鉛蓄電池の内部抵抗を測定するステップと、 内部抵抗が再生可能限界より大きい場合に、鉛蓄電池を廃棄することを知らせ
    るステップと、 を更に含む請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 再生可能限界が5オームである請求項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 鉛蓄電池の内部抵抗を測定するステップと、 内部抵抗が通常限界より大きくない場合に、通常充電を使用して鉛蓄電池を充
    電するステップと、 を更に含む請求項1に記載の方法。
  5. 【請求項5】 通常限界が0.2オームである請求項4に記載の方法。
  6. 【請求項6】 電解液レベルが許容レベル以下の場合に、鉛蓄電池の電解液レ
    ベルの修正を知らせるステップを更に含む請求項1に記載の方法。
  7. 【請求項7】 充電電流が100%増加される請求項1に記載の方法。
  8. 【請求項8】 鉛蓄電池の充電電流を測定するステップと、 充電電流が充電電流限界を超える場合に、通常充電を使用して鉛蓄電池を充電
    するステップと、 を更に含む請求項1に記載の方法。
  9. 【請求項9】 鉛蓄電池を第1の時間間隔の間モニターするステップと、 バッテリ電圧が第1の時間間隔で増加し続ける場合に、鉛蓄電池の充電を停止
    するステップと、 第2の時間間隔が経過した後に、鉛蓄電池を充電するステップと、 を更に含む請求項1に記載の方法。
  10. 【請求項10】 第1の時間間隔が1時間であり、第2の時間間隔が5分間で
    ある請求項9に記載の方法。
  11. 【請求項11】 鉛蓄電池が第3の時間間隔以上の間充電された場合に、鉛蓄
    電池の充電を停止するステップと、 第2の時間間隔が経過した後に、鉛蓄電池を充電するステップと、 を更に含む請求項9に記載の方法。
  12. 【請求項12】 第2の時間間隔が5分間であり、第3の時間間隔が8時間で
    ある請求項11に記載の方法。
  13. 【請求項13】 前記方法のステップがソフトウエアで実行される請求項1に
    記載の方法。
  14. 【請求項14】 鉛蓄電池を充電電圧で充電するステップと、 鉛蓄電池の電流を測定するステップと、 バッテリー電流が第1の電流限界に達しなかった場合に、充電電圧を増加させ
    るステップと、 を含む鉛蓄電池の再生方法。
  15. 【請求項15】 バッテリー電流が第2の電流限界に達した場合に、充電電圧
    を低減するステップを更に含む請求項14に記載の方法。
  16. 【請求項16】 低減するステップに続いて、低減された電圧が第1の電流限
    界に達しなかった場合に、充電電圧を低減し続けるステップを更に含む請求項1
    5に記載の方法。
  17. 【請求項17】 充電電圧が予め設定された限界より大きくなかった場合に、
    通常充電を使用して鉛蓄電池を充電するステップを更に含む請求項12に記載の
    方法。
  18. 【請求項18】 充電電圧が予め設定された限界より大きい場合に、鉛蓄電池
    を充電し続けるステップを更に含む請求項17に記載の方法。
  19. 【請求項19】 鉛蓄電池に接続されたコンピュータであって、鉛蓄電池を充
    電する充電電流を制御し、且つ鉛蓄電池の内部抵抗、電圧、電流を測定するため
    にプログラムされたデバイスを含むコンピュータと、 鉛蓄電池およびコンピュータに接続され、充電電流を鉛蓄電池に供給する電源
    と、 鉛蓄電池およびコンピュータに接続され、充電電流を測定する分路手段と、 を含み、 前記プログラムされたデバイスが、鉛蓄電池が充電電流で充電されるときに、
    バッテリー電圧が最小電圧に達して且つ増加し始めた場合に、充電電流を増加す
    るように構成された、鉛蓄電池の再生装置。
  20. 【請求項20】 コンピュータが鉛蓄電池を充電する充電電圧を制御し、電源
    が鉛蓄電池に充電電圧を供給する請求項19に記載の装置。
  21. 【請求項21】 鉛蓄電池の通常充電を実行する制御リレーを更に含む請求項
    19に記載の装置。
  22. 【請求項22】 コンピュータから制御リレーへの命令を実行するリレー・モ
    ジュールを更に含む請求項21に記載の装置。
  23. 【請求項23】 鉛蓄電池からのデータをコンピュータで有効な形式に処理す
    るデータ獲得デバイスを更に含む請求項19に記載の装置。
  24. 【請求項24】 データ獲得デバイスが、アナログ・ディジタル変換、ディジ
    タル・アナログ変換、増幅、ノイズ低減からなるグループの一つを使用してデー
    タを処理する請求項23に記載の装置。
  25. 【請求項25】 鉛蓄電池に接続された熱電対を更に含み、熱電対が鉛蓄電池
    の温度を測定する請求項19に記載の装置。
  26. 【請求項26】 バッテリー温度が許容限界を超える場合に、コンピュータが
    、鉛蓄電池の充電を停止する請求項25に記載の装置。
  27. 【請求項27】 電源と並列に接続され、鉛蓄電池を放電する電子負荷を更に
    含む請求項19に記載の装置。
  28. 【請求項28】 電源と直列に接続され、電源に放電する鉛蓄電池から、電源
    を保護するダイオードを更に含む請求項19に記載の装置。
  29. 【請求項29】 内部抵抗が通常限界以下である場合に、コンピュータが電源
    を作動して、鉛蓄電池を通常充電を使用して充電する請求項19に記載の装置。
  30. 【請求項30】 内部抵抗が再生可能限界より大きい場合に、コンピュータが
    、鉛蓄電池を廃棄するための信号を送る請求項19に記載の装置。
  31. 【請求項31】 充電電流が充電電流限界より大きい場合に、コンピュータが
    電源を作動して、鉛蓄電池を通常充電を使用して充電する請求項19に記載の装
    置。
  32. 【請求項32】 バッテリー電圧が、第1の時間間隔の経過後に依然として増
    加している場合に、コンピュータが電源を作動して、第2の時間間隔の間鉛蓄電
    池の充電を停止する請求項19に記載の装置。
  33. 【請求項33】 鉛蓄電池が、第3の時間間隔以上の間充電されていた場合に
    、コンピュータが電源を作動して、第2の時間間隔の間鉛蓄電池の充電を停止す
    る請求項19に記載の装置。
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