JP3138470B2 - Method for charging and testing rechargeable batteries - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 関連出願との関連 本出願は、米国出願No.919,417,1986年10月16日登
録、現在米国特許No.4,745,349,名称“蓄電池を充電・
試験する方法及びその装置”に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Relevance to Related Application This application was filed on Oct. 16, 1986 in U.S. Application No. 919,417, and is now U.S. Patent No.
Testing Method and Apparatus ".

発明の背景 1.発明の分野 本発明は、蓄電池を充電・試験する方法及びその装置
に関しており、特に、すべての容量と電圧の鉛蓄電池に
係わる。さらに詳細には、本発明は、故障状態などの蓄
電池の特性が詳細に診断され、充電特性が、蓄電池特性
に適合するように自動的にに調整され、蓄電池が最高の
効率と速度により充電される方法と装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for charging and testing a storage battery, and more particularly to a lead-acid battery of all capacities and voltages. More specifically, the present invention provides a method for diagnosing storage battery characteristics such as fault conditions in detail, automatically adjusting charging characteristics to match storage battery characteristics, and charging the storage battery with maximum efficiency and speed. Methods and devices.

2.従来の技術 容量、標準電圧、充電の状態、欠陥、ガス発生、充電
の合否、及び蓄電池のほかの特性を正確に測定する方法
と装置は、蓄電池を効率よく、敏速に、また安全に充電
するのに役立つ。これらの変数の手動による測定は、費
用と時間がかかる。マイクロプロセッサ利用の自律的充
電器の導入により、これらの動作特性は自動的に測定さ
れ、蓄電池は最適状態で充電される。2. Prior art Methods and devices for accurately measuring capacity, standard voltage, state of charge, defects, gas generation, pass / fail charging, and other characteristics of storage batteries, make storage batteries efficient, prompt and safe. Help to charge. Manual measurement of these variables is costly and time consuming. With the introduction of a microprocessor-based autonomous charger, these operating characteristics are measured automatically and the battery is charged optimally.

一般に、工業用鉛蓄電池は、数百アンペア時の充電容
量を有する。最大限に活用するために、これらの蓄電池
は、次の使用時のために急速に再充電されなければなら
ない。蓄電池の損傷を防止するために、蓄電池は、使用
後直ちに再充電する必要がある。蓄電池の充電器は操作
が簡単であり、蓄電池を変える時、使用者に蓄電池の欠
陥を警告しなければならない。充電中の蓄電池の欠陥と
非安全な状態が表示されることは、望ましい。Generally, industrial lead-acid batteries have a charging capacity of several hundred amp-hours. To take full advantage, these batteries must be rapidly recharged for the next use. The battery must be recharged immediately after use to prevent damage to the battery. Battery chargers are easy to operate and when changing batteries, the user must be alerted to a battery defect. It would be desirable to be able to indicate faults and unsafe conditions of the storage battery during charging.

初期に市販された充電器のなかには、設定時間の間、
定電流充電法を採用しているものがあった。使用可能な
充電時間（蓄電池が使用のために備えていなければなら
ない時間）と容量により、作業者は充電電流のレベルを
設定する。充電状態（SOC）が考慮されていないので、
この方式の充電器の効率は低い。初期のSOCが低くて
も、蓄電池は、充電時間の最後の四分の一においてガス
をかなり放出する。Some of the early commercially available chargers include
Some used a constant current charging method. Depending on the available charging time (the time the accumulator must have for use) and capacity, the operator sets the level of the charging current. Since the state of charge (SOC) is not taken into account,
The efficiency of this type of charger is low. Even though the initial SOC is low, the battery releases considerable gas during the last quarter of the charging time.

他のいくつかの充電器は、ガス電圧より低い充電電圧
を選択している特定時間の間、定電圧充電法を使用して
いる。充電電流が漸近的に低下するので、ガスの発生が
なく、この方法により蓄電池を完全に充電することは、
理論的には、無限大の時間がかかる。Some other chargers use a constant voltage charging method for a particular period of time selecting a charging voltage lower than the gas voltage. Since the charging current decreases asymptotically, there is no evolution of gas, and fully charging the accumulator by this method requires:
In theory, it takes infinite time.

英国のウェスチングハウス・デーベンセット・整流器
社の充電器は、この方法の変形を使用している。蓄電池
電圧が、ガス放出電圧（Ｖガス）に相当する所定のレベ
ルに達するまで、この蓄電池は充電電流が給電される。
充電は、この段階から指定された時間の間、タイマーに
より継続され、その後、等化充電により行われる。次
に、蓄電池は弱電流充電の状態におかれ、開回路の自己
放電損失を補償する。タイマー制御された充電時間の間
のエネルギー損失は、蓄電池にとりさらに大きく、有害
である。Westinghouse Devensett Rectifier's charger in the UK uses a variant of this method. The battery is supplied with charging current until the battery voltage reaches a predetermined level corresponding to the gas release voltage (V gas).
Charging is continued by a timer for a designated time from this stage, and thereafter, is performed by equalizing charging. The battery is then placed in a state of low current charge to compensate for open circuit self-discharge losses. The energy loss during the timer-controlled charging time is even greater and detrimental to the battery.

英国のオールドハム／ハーマー＆シムソン社により導
入された充電器は、電圧がガス放出電圧まで高くなるま
で、蓄電池へ充電電流を流す。次に、充電器は、測定サ
イクルと充電サイクルの間を繰り返す。測定サイクルに
おいて、充電電流は測定され、蓄電池はガス電圧に対応
する定電圧状態で充電される。充電は、２回の連続した
測定サイクルにおける電流が等しい時に、終了する。The charger, introduced by Oldham / Hammer & Simson in the UK, passes charging current to the battery until the voltage rises to the outgassing voltage. Next, the charger repeats between the measurement cycle and the charging cycle. In the measurement cycle, the charging current is measured and the battery is charged in a constant voltage state corresponding to the gas voltage. Charging ends when the current in two consecutive measurement cycles is equal.

充電状態中に定期的放電パルスを使用している充電器
は、クリスチー・エレクトリック・コーポレーションに
より市販されてきた。この充電状態は、放電パルス中の
電流から得られる。この充電器は、小型の低容量蓄電池
用に設計されている。Chargers that use periodic discharge pulses during the state of charge have been marketed by Christie Electric Corporation. This state of charge is obtained from the current during the discharge pulse. This charger is designed for small, low-capacity storage batteries.

従来の技術には、また、分析と制御の機能を行うため
にコンピュータ／マイクロプロセッサを使用している充
電器がある。このタイプの最も初期の充電器の一つは、
電流が蓄電池へ流れている間、電圧−電流（Ｉ−Ｖ）特
性を分析する。このＩ−Ｖデータは、蓄電池内のセル毎
に測定され、全セルの平均値と比較される。すべてのセ
ルが著しく異なる特性を呈するならば、蓄電池は欠陥が
あると診断される。しかし、実際上、蓄電池内のセル
は、アクセスすることが出来ないことがしばしばある。The prior art also includes chargers that use a computer / microprocessor to perform analysis and control functions. One of the earliest chargers of this type is
While current is flowing to the storage battery, the voltage-current (IV) characteristics are analyzed. This IV data is measured for each cell in the storage battery and compared with the average value of all cells. If all cells exhibit significantly different characteristics, the battery is diagnosed as defective. However, in practice, the cells in the accumulator are often inaccessible.

このクラスのほかの充電器は、上述のようなＩ−Ｖ特
性から得られた電圧電流曲線の傾斜部を使用して、蓄電
池の充電状態を測定する。これは、上記傾斜部を、各種
充電レベル（SOC_s）において同じ蓄電池の平均的Ｉ−Ｖ
特性の傾斜部と比較することにより達成される。Other chargers in this class use the slope of the voltage-current curve obtained from the IV characteristics as described above to measure the state of charge of the storage battery. This the inclined portion, the average I-V of the same battery in various charge level (SOC _s)
Achieved by comparison with the characteristic slope.

電流流入試験サイクルの平均Ｉ−Ｖ特性を使用してい
る、さらに他のマイクロプロセッサ利用充電器は、欧州
特許No.067589と67590に提案されている。異なる容量
（狭い範囲内で）と充電状態の蓄電池のＩ−Ｖ特性は、
メモリーに記憶されている。それらは、SOCを測定する
ために充電されている蓄電池の特性と比較される。整合
が見出されなければ、充電器は、故障状態と見做し、作
業者に注意を促す。Ｉ−Ｖ特性が連続した試験サイクル
において殆ど同一であるまで、蓄電池は充電される。Yet another microprocessor based charger using the average IV characteristic of the current inflow test cycle is proposed in European Patent Nos. 067589 and 67590. The IV characteristics of batteries with different capacities (within a narrow range) and charge states are:
Stored in memory. They are compared to the characteristics of the battery being charged to measure SOC. If no match is found, the charger assumes a fault condition and alerts the operator. The battery is charged until the IV characteristics are nearly identical in successive test cycles.

現状技術において提案された充電器は、すべて、ある
標準電圧と狭い範囲の容量の蓄電池に限定される。故障
検出診断法も限定される。例えば、不釣り合いな組み合
わせのセルと軟短絡したセルは、個々に信号で知らされ
ない。蓄電池の動作特性を自動的に識別し、故障状態を
検出し、高効率、高速度で充電を行うことが出来る充電
器を必要とすることは、明らかである。All chargers proposed in the state of the art are limited to batteries of a certain standard voltage and a narrow range of capacity. Failure detection and diagnosis methods are also limited. For example, an imbalanced combination of cells and a soft shorted cell are not individually signaled. Clearly, there is a need for a charger that can automatically identify the operating characteristics of a storage battery, detect fault conditions, and charge at high efficiency and speed.

発明の要約 本発明は、次の段階から構成している、再充電可能な
蓄電池を充電し且つ試験する方法を提供する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method for charging and testing a rechargeable battery, comprising the following steps.

（ａ） 蓄電池の開回路電圧を測定し、測定された開回
路電圧により可能なセル数を算定し； （ｂ） 所定時間の間、制御可能に変化する電流または
電圧を蓄電池へ送り、ガスの放出に関し蓄電池を試験
し； （ｃ） 蓄電池の充電電圧が、充電地のセルの見込み数
に蓄電池に特有な所定の電圧を乗じたものと等しくなる
まで、前記蓄電池に充電入力を任意の充電速度で充電
し； （ｄ） 段階（ｂ）がガス放出を示すまで、段階
（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を繰り返し； （ｅ） 前記蓄電池が電流増加の方向でガスを放出する
前記電流（“Ｉガスアップ”）と電圧（“Ｖガスアッ
プ”）と、前記蓄電池が電流減少の方向でガスの放出を
停止する前記電流（“Ｉガスダウン”）と電圧（“Ｖガ
スダウン”）とを測定し； （ｆ） 前記充電地内の実際のセル数をＶガスアップと
Ｖガスダウンとから決定する段階を含んでいる前記の方
法において、 前記段階（ｂ）の送る工程が、蓄電池端子においてまた
はそれを通して発生した応答電圧又は電流を測定してい
る間に、生じ、 （ｇ） 段階（ｆ）において決定された実際のセル数
と、段階（ａ）において測定された開回路電圧と、蓄電
池へ入力された電荷とにより、充電の状態を決定し； （ｈ） 前記Ｉガスダウンが所定値より低いかまたは等
しい時の前記Ｉガスアップからか、または、前記Ｉガス
ダウンが所定値より高いかまたは等しい時の前記Ｉガス
アップとＩガスダウンとの差から前記蓄電池の容量を算
定し； （ｉ） 開回路電圧から欠陥状態を決定し； （ｊ） 段階（ｂ）において設定された電流−電圧特性
から欠陥状態を決定する。(A) measuring the open circuit voltage of the storage battery and calculating the number of cells possible with the measured open circuit voltage; (b) sending a controllably varying current or voltage to the storage battery for a predetermined period of time, Testing the accumulator for discharge; (c) applying a charge input to the accumulator at any charge rate until the accumulator's charging voltage is equal to the expected number of cells in the charging area multiplied by the accumulator's predetermined voltage. (D) repeating steps (a), (b) and (c) until step (b) indicates outgassing; (e) the current at which the battery releases gas in the direction of increasing current. ("I gas down") and voltage ("V gas down"), and the current ("I gas down") and voltage ("V gas down") at which the battery stops releasing gas in the direction of decreasing current. And (f) measuring the actual security in the charging site. In the above method, comprising determining the number from V gas up and V gas down, the sending of step (b) measures a response voltage or current generated at or through the battery terminal. (G) determining the state of charge from the actual number of cells determined in step (f), the open circuit voltage measured in step (a), and the charge input to the storage battery. (H) from the I gas up when the I gas down is lower than or equal to a predetermined value, or from the I gas up and the I gas down when the I gas down is higher than or equal to a predetermined value. (I) Determining the fault condition from the open circuit voltage; (j) Determining the fault condition from the current-voltage characteristics set in step (b).

本発明の一実施態様は、上記段階のほかに、次の段階
から構成している。One embodiment of the present invention comprises the following steps in addition to the above steps.

（ｋ） 蓄電池の充電電圧が、蓄電池のセルの見込み数
に蓄電池に特有の所定の電圧を乗じるものと等しくなる
まで、前記蓄電池をある充電速度で充電し； （ｌ） 充電電流が所定の低い値へ低下するまで、充電
池を段階（ｋ）における電圧に等しい一定電圧で充電
し； （ｍ） 所定時間の間、所定の一定電流で、任意の電圧
において蓄電池を充電する段階を更に含み、 （ｎ） 前記Ｉガスダウンが蓄電池の所望の充電状態の
特徴である所定の低限界に達するまで、段階（ｂ）、
（ｅ）及び（ｍ）を繰り返し； （ｏ） 前記蓄電池への充電入力部からの電荷を受け入
れることのできる蓄電池の容量を算定する。(K) charging the storage battery at a charging rate until the charging voltage of the storage battery is equal to the expected number of cells of the storage battery multiplied by a predetermined voltage specific to the storage battery; (l) the charging current is predetermined low. Charging the rechargeable battery at a constant voltage equal to the voltage in step (k) until dropping to a value; (m) charging the rechargeable battery at a given voltage at a given constant current for a given time; (N) until the I gas down reaches a predetermined low limit characteristic of the desired state of charge of the storage battery;
(E) and (m) are repeated; (o) calculating the capacity of the storage battery capable of accepting the charge from the charging input section to the storage battery.

本発明の方法を使用することにより、過酷な充電状態
に置くことによって蓄電池の寿命を短縮することなく、
蓄電池を最高の効率と速度で充電することが出来る。そ
の上、本発明の方法は、蓄電池の故障状態を検出し、蓄
電池の容量、充電状態、及び標準蓄電池電圧を算定する
ことに使用することが出来る。さらに、本発明の方法
は、すべてのタイプと大きさの蓄電池に使用するのに適
しており、所定の動作特性を必要とすることなく、使用
出来る。By using the method of the present invention, without shortening the life of the storage battery by putting it in a harsh state of charge,
Rechargeable batteries can be charged with maximum efficiency and speed. In addition, the method of the present invention can be used to detect battery fault conditions and calculate battery capacity, state of charge, and standard battery voltage. Further, the method of the present invention is suitable for use with batteries of all types and sizes, and can be used without requiring predetermined operating characteristics.

図面の簡単な説明 実施例により示された、次の詳細な説明は、付属図面
に関連して最も良く理解されるであろう。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The following detailed description, presented by way of example, will be best understood in connection with the accompanying drawings.

図１は、本発明の方法を実施することが出来る装置の
構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an apparatus capable of performing the method of the present invention.

図２は、本発明の好適な実施態様の流れ図である。 FIG. 2 is a flowchart of a preferred embodiment of the present invention.

図３は、蓄電池が充電状態93％において、電流流入に
よるdV/dI対流入電流のプロット図である。FIG. 3 is a plot of dV / dI due to current inflow versus inflow current when the storage battery is 93% charged.

図４は、蓄電池が充電状態100％において、電流流入
によるdV/dI対流入電流のプロット図である。FIG. 4 is a plot of dV / dI due to current inflow versus inflow current when the storage battery is in a charged state of 100%.

図５は、蓄電池が充電状態93％において、電流流入に
よるdV/dI対蓄電池電圧のプロット図である。FIG. 5 is a plot of dV / dI versus storage battery voltage due to current inflow when the storage battery is 93% charged.

図６は、蓄電池が充電状態100％において、電流流入
によるdV/dI対蓄電池電圧のプロット図である。FIG. 6 is a plot of dV / dI due to current inflow versus storage battery voltage when the storage battery is 100% charged.

図７は、蓄電池が充電状態50％において、電圧印加に
よるdV/dI対蓄電池電流のプロット図である。FIG. 7 is a plot diagram of dV / dI by voltage application versus storage battery current when the storage battery is 50% charged.

図８は、蓄電池が充電状態100％において、電圧印加
によるdV/dI対蓄電池電流のプロット図である。FIG. 8 is a plot diagram of dV / dI by voltage application versus storage battery current when the storage battery is 100% charged.

図９は、定電流充電中の充電時間の関数として蓄電池
の電圧とインピーダンスの変化を示すプロット図であ
る。FIG. 9 is a plot showing changes in storage battery voltage and impedance as a function of charging time during constant current charging.

図10は、充電速度に対する蓄電池電圧の変化速度の依
存性を示すプロット図である。FIG. 10 is a plot diagram showing the dependency of the change speed of the storage battery voltage on the charging speed.

図11は、初期の充電状態（SOC）が、図２の実施態様
による本発明の蓄電池充電器により50パーセントに充電
されている鉛蓄電池の充電状態図である。FIG. 11 is a state-of-charge diagram of a lead-acid battery whose initial state of charge (SOC) is 50% charged by the battery charger of the present invention according to the embodiment of FIG.

図12は、本発明の好適な実施態様の流れ図である。 FIG. 12 is a flowchart of a preferred embodiment of the present invention.

図13は、初期の充電状態（SOC）が、図12の実施態様
による本発明の蓄電池充電器により50パーセントに充電
されている鉛蓄電池の充電状態図である。FIG. 13 is a state-of-charge diagram of a lead-acid battery whose initial state of charge (SOC) is charged to 50% by the battery charger of the present invention according to the embodiment of FIG.

図14は、電圧印加法によりガス点を測定する一連のプ
ロツト図である。FIG. 14 is a series of plots for measuring gas points by the voltage application method.

図15は、電流流入法によりガス点を測定する一連のプ
ロツト図である。FIG. 15 is a series of plots for measuring gas points by the current inflow method.

好適な実施態様の説明 図１に示された充電器80は、マイクロプロセッサ10と
蓄電池40へ接続した電力装置30とから構成している。マ
イクロプロセッサ10と電力装置30とは、“インテリジェ
ント”電力供給源として一つの装置内に一緒に収められ
ているか、または、対応するソフトウエアとハードウエ
アとに接続した二つの独立した装置として存在すること
も出来る。マイクロプロセッサ10は命令20を電力装置30
へ送り、これにより、その性能と動作特性を制御する。
マイクロプロセッサ10は、その記憶装置に組み込まれた
ソフトウエアにより制御される。マイクロプロセッサ10
は、また、電力装置30から受信したデータ50を分析し、
適切な動作と充電過程の最初の段階とを決定する。Description of the Preferred Embodiment The charger 80 shown in FIG. 1 comprises a microprocessor 10 and a power device 30 connected to a storage battery 40. Microprocessor 10 and power device 30 may be housed together in one device as an "intelligent" power supply, or may exist as two separate devices connected to corresponding software and hardware You can do it. Microprocessor 10 issues instructions 20 to power unit 30
To control its performance and operating characteristics.
The microprocessor 10 is controlled by software installed in the storage device. Microprocessor 10
Also analyzes the data 50 received from the power device 30,
Determine the proper operation and the first stage of the charging process.

電力装置30は、マイクロプロセッサ10への従属として
機能するだけであり、マイクロプロセッサ10により命令
されたように、電流及びまたは電圧を出力する。電力を
出力するほかに、電力装置30は、好適に充電回路を開閉
することが出来る。電力装置30は、好適に、蓄電池40が
電力装置30へ放電するのを防止するダイオードも有す
る。電力装置30は、好適に、蓄電池電圧と、分路とこれ
に似た装置を流れる充電電流とを測定出来る電圧計に類
した小組立て部を有する。流入サイクルと充電サイクル
とのハードウエアの接続には差はない。それらの差は、
マイクロプロセッサ10により電力装置30へ送られたソフ
トウエアの命令、従って、電力（電圧及びまたは電流）
の出力にあるだけである。電力装置30は、好適にデジタ
ル−アナログ変換装置60を有しており、前記変換装置60
は、マイクロプロセッサ10から受信したデジタルの命令
20、電力装置30の機能を制御するアナログ信号へ変換す
る。電力装置30は、好適に、アナログ−デジタル変換装
置70も有しており、変換装置70は電力装置30からのアナ
ログデータをデータ50へ変換し、それをマイクロプロセ
ッサ10へ送る。マイクロプロセッサ10、ソフトウエア、
及び電力装置30から構成しているシステムは、すべての
その付属装置を含めて、今後充電器80と呼ばれる。Power device 30 only functions as a subordinate to microprocessor 10 and outputs current and / or voltage as commanded by microprocessor 10. In addition to outputting power, the power device 30 can suitably open and close the charging circuit. Power device 30 preferably also includes a diode that prevents storage battery 40 from discharging to power device 30. The power device 30 preferably has a subassembly similar to a voltmeter that can measure the battery voltage and the shunt and the charging current flowing through the device. There is no difference in the hardware connection between the inflow cycle and the charging cycle. The difference between them is
The software instructions sent by the microprocessor 10 to the power unit 30 and thus the power (voltage and / or current)
Only in the output of. The power device 30 preferably comprises a digital-to-analog converter 60, said converter 60
Is the digital instruction received from microprocessor 10
20. Convert to an analog signal that controls the function of the power device 30. Power device 30 also preferably includes an analog-to-digital converter 70, which converts the analog data from power device 30 to data 50 and sends it to microprocessor 10. Microprocessor 10, software,
And the system comprising the power device 30, including all its ancillary devices, will be referred to hereinafter as the charger 80.

電力装置30は、蓄電池40が充電器80へ接続された後、
充電過程を始動するようにスイッチオンされるスタータ
ースイッチ（示されていない）をゆうする。そのほか
に、電力装置30は手動／自動スイッチ（示されていな
い）を有する。手動位置において、充電器80は、作業者
に充電電流を固定させ、使用者に充電器80のすべての機
能を手動により制御するようにすることが出来る。自動
位置において、充電器80は、蓄電池40の特性に従い、す
べての機能を自動的に制御し、もし存在するならば、故
障状態を検出し、非常に効率よく、急速に充電する。After the storage device 40 is connected to the charger 80, the power device 30
Release the starter switch (not shown) that is switched on to start the charging process. In addition, the power unit 30 has a manual / automatic switch (not shown). In the manual position, the charger 80 allows the operator to lock the charging current and allow the user to manually control all functions of the charger 80. In the automatic position, the charger 80 automatically controls all functions according to the characteristics of the storage battery 40, detects a fault condition, if present, and charges very efficiently and rapidly.

蓄電池40は、ニッケル−カドミウム、ニッケル−水
素、鉛、ニッケル−亜鉛、ニッケル−鉄、銀−亜鉛、亜
鉛−臭素、亜鉛−塩素などのすべてのタイプの再充電可
能な蓄電池である。しかし、本発明の好適な実施態様で
は、鉛蓄電池が使用されている。すべてのタイプに当て
はまる次の図面の説明は、ただ図示するためのものであ
り、前記蓄電池のタイプに限定されるように、解釈され
てはならない。しかし、いくつかの変数、例えば、完全
に放電した状態及び充電されたに相当するセルの電圧
は、特定のタイプの蓄電池に従って、異なる値を有して
おり、ソフトウエアの命令に適切に取り入れなければな
らないことは明らかである。鉛蓄電池は、用途の電圧要
件により、複数のセルから成っている。各鉛セルは、完
全充電時に約2.2Vの電圧、完全放電時に約2Vの電圧を有
する。これらの値は、分極または蓄電池の最後の充電ま
たは使用後の残り期間に依存して、より高いか、または
低い。セルの電圧は、充電の中間状態に関してはこれら
の値の間にある。蓄電池の容量は、用途により、数アン
ペア時から数百アンペア時、または、数千アンペア時の
範囲のすべての値をとることが出来る。Storage battery 40 is any type of rechargeable storage battery, such as nickel-cadmium, nickel-hydrogen, lead, nickel-zinc, nickel-iron, silver-zinc, zinc-bromine, zinc-chlorine, and the like. However, in the preferred embodiment of the present invention, a lead storage battery is used. The following description of the drawings, which applies to all types, is for illustration only and should not be construed as limiting to the type of battery. However, some variables, such as fully discharged and charged equivalent cell voltages, have different values depending on the particular type of accumulator and must be properly incorporated into software instructions. Clearly what must be done. Lead-acid batteries are composed of multiple cells, depending on the voltage requirements of the application. Each lead cell has a voltage of about 2.2V when fully charged and a voltage of about 2V when fully discharged. These values are higher or lower depending on the polarization or the remaining time after the last charge or use of the battery. The cell voltage is between these values for the intermediate state of charge. Depending on the application, the capacity of the storage battery can take any value in the range of several ampere hours to several hundred ampere hours, or several thousand ampere hours.

すべての制御と機能は、マイクロプロセッサ10により
始動し、命令され、電力装置30により実行される。例え
ば、直線的に増加する電圧の印加を行うために、マイク
ロプロセッサ10は、最初に、電圧と電流の出力の限界を
設定する。電圧印加の傾斜、マイクロプロセッサ10と電
力装置30との分析と応答時間に依存して、マイクロプロ
セッサ10は、周期的に命令20を電力装置30へ送り、適切
な電圧出力を要求する。次に、電力装置30は所定の時間
待って、応答電流を測定し、データ50をマイクロプロセ
ッサ10へ送り、次に、マイクロプロセッサ10は、次の必
要な電圧レベルを出力することを電力装置30へ命令す
る。この一連の流れは、電圧または電流の設定された限
界が到達されるまで、続き、どちらかが早く到達する。
上記の流れの間、蓄電池40を流れる電流は、蓄電池の特
性により、例えば、蓄電池の容量、内部抵抗、及び充電
状態などにより優先的に測定される。All controls and functions are initiated and commanded by the microprocessor 10 and performed by the power unit 30. For example, to perform a linearly increasing voltage application, the microprocessor 10 first sets limits on voltage and current output. Depending on the slope of the voltage application, the analysis and response time of the microprocessor 10 and the power unit 30, the microprocessor 10 periodically sends commands 20 to the power unit 30 to request an appropriate voltage output. Next, the power unit 30 waits for a predetermined time, measures the response current, sends data 50 to the microprocessor 10, and then the microprocessor 10 checks that the power unit 30 outputs the next required voltage level. Command to. This sequence continues until a set limit of voltage or current is reached, whichever comes first.
During the above flow, the current flowing through the storage battery 40 is preferentially measured by the characteristics of the storage battery, for example, by the capacity, the internal resistance, and the state of charge of the storage battery.

充電器80を操作する所定の方法の流れ図は、図２に示
されている。蓄電池40が充電器80に接続され、始動する
と、すべての変数、例えば、セル数（NOC）、充電状態
（SOC）、セルの最大数（MAXCEL）と最小数（MINCE
L）、蓄電池の容量（CELCAP）、ガス電流（Ｉガスアッ
プ、Ｉガスダウン）、ガス電圧（Ｖガスアップ、Ｖガス
ダウン）、充電電流、及び充電電圧（CMV）が初期化さ
れる。A flowchart of a predetermined method of operating the charger 80 is shown in FIG. When the battery 40 is connected to the charger 80 and started, all variables, such as the number of cells (NOC), state of charge (SOC), the maximum number of cells (MAXCEL) and the minimum number of cells (MINCE)
L), storage battery capacity (CELCAP), gas current (I gas up, I gas down), gas voltage (V gas up, V gas down), charging current, and charging voltage (CMV) are initialized.

蓄電池の実際の開回路電圧の測定は、図２に示された
方法の第一段階である。電流が蓄電池40に流れない場合
に蓄電池40の端子の間で測定された電圧は、一般に、蓄
電池の開回路電圧（OCV）として技術界では知られてい
る。鉛蓄電池が放電または充電された直後に、蓄電池端
子間で測定された電圧は、蓄電池が開回路になっていて
も変化する。これは、濃度分極として普通知られている
電極の細孔内及び全体の電解液の不均一性によるもので
ある。この分極は、全体と電極の細孔との間電解液の拡
散と対流とにより、時間と共に減少し、従って、端子間
の電圧は、その全容量に関して蓄電池内の使用可能なエ
ネルギーの尺度である、その充電状態を反映している一
定の値に近づく。Measuring the actual open circuit voltage of the battery is the first step in the method shown in FIG. The voltage measured across the terminals of the battery 40 when no current flows through the battery 40 is commonly known in the art as the open circuit voltage (OCV) of the battery. Immediately after the lead-acid battery is discharged or charged, the voltage measured between the battery terminals changes even when the battery is in an open circuit. This is due to the non-uniformity of the electrolyte within and throughout the pores of the electrode, commonly known as concentration polarization. This polarization decreases with time due to diffusion and convection of the electrolyte between the whole and the pores of the electrode, so that the voltage across the terminals is a measure of the available energy in the accumulator for its full capacity. , Approaching a certain value reflecting its state of charge.

所定の期間、例えば、１から約10分間、また、都合の
良い間隔、例えば、１から約10秒で、また、長い間隔、
例えば、２から４時間を外挿法で推定して、開回路の蓄
電池端子の電圧を繰り返し測定することにより、充電器
80は実際の開回路電圧（OCV）を決定する。測定された
蓄電池電圧（Ｖ）は、対数時間（logt）と共に直線的に
変化する。Ｖとlogtとのこの直線関係の数学的等式（Ｖ
＝mlogt＋ｃ、ここで、ｍは勾配、ｃは切片である）
は、上述のように数分間測定したデータにより決定され
る。完全な分極防止作用後の開回路電圧は、一般に許容
される緩和時間（２時間以上）を前記等式に挿入し、Ｖ
を評価することにより、得られることは明らかである。
蓄電池の各種特性は、実際の開回路電圧から得られる。
例えば、鉛蓄電池の充電状態（SOC）は開回路電圧から
決定される。蓄電池の開回路電圧は、その蓄電状態が０
から100％へ増加するにつれて、直線的に増加する。A predetermined time period, for example, 1 to about 10 minutes, and a convenient interval, for example, 1 to about 10 seconds;
For example, by extrapolating 2 to 4 hours and repeatedly measuring the voltage of the battery terminal of the open circuit, the charger
80 determines the actual open circuit voltage (OCV). The measured battery voltage (V) varies linearly with log time (logt). The mathematical equation of this linear relationship between V and logt (V
= Mlogt + c, where m is the slope and c is the intercept)
Is determined by data measured for several minutes as described above. The open circuit voltage after complete depolarization is calculated by inserting the generally accepted relaxation time (2 hours or more) into the above equation,
It is clear that it can be obtained by evaluating.
Various characteristics of the storage battery are obtained from the actual open circuit voltage.
For example, the state of charge (SOC) of a lead storage battery is determined from the open circuit voltage. The open circuit voltage of the storage battery is 0 when its storage state is 0.
It increases linearly as it increases from 100% to 100%.

例えば、鉛蓄電池の開回路電圧は、その蓄電状態が０
から100％へ増加するにつれて、２から2.2Vへ直線的に
増加する。充電状態（SOC）は、次の式により、充電過
程の段階で数回、開回路電圧から決定される。For example, the open circuit voltage of a lead storage battery is such that its storage state is 0.
Increases linearly from 2 to 2.2V as the power increases from 1 to 100%. The state of charge (SOC) is determined from the open circuit voltage several times during the charging process according to the following equation:

SOC＝［（OCV/NOC）−2.0］×100/0.20 （１） この等式は、電極の濃度分極を除いたOCVをベースに
している。しかし、測定されたOCVは、電極の分極を変
化することなく含んでいる。真の0CVは、OCV測定時の分
極を考慮するため、分母に異なる値を使用することによ
り得られる。例えば、OCV測定が、蓄電池を開回路に置
いた後、５から10分間行われた場合、分母0.26が0.20の
代わりに置き換えられる。従って、次の式がこの場合使
用することが出来る。SOC = [(OCV / NOC) −2.0] × 100 / 0.20 (1) This equation is based on OCV excluding the concentration polarization of the electrode. However, the measured OCV contains the polarization of the electrode without change. The true 0CV is obtained by using different values for the denominator to take into account the polarization during OCV measurement. For example, if the OCV measurement is taken 5 to 10 minutes after placing the battery in an open circuit, the denominator 0.26 will be replaced by 0.20. Therefore, the following equation can be used in this case:

SOC＝［（OCV/NOC）−2.0］×100/0.26 （２） 一般に、蓄電池は、使用時と測定する充電開始時との
間に弛緩されるので、初期のOCV測定等式１を使用する
ことが出来る。これは、充電過程の間、他の中間試験サ
イクルにおいては正確でなく、式２などの等式が使用さ
れる。濃度分極による電圧は、電極を電解液全体と数時
間平衡状態にすることにより、除去される。このように
長時間待つことは実際的でないので、殊に分極消去作用
の大部分が最初の数分間に発生する場合、５から10分間
の待ち期間と0.26の大きい分母の式とが、残りの分極を
処理するために使用される。充電状態を決定する好適な
方法は、初めに説明したように、式（１）により蓄電池
電圧とlogtとをベースにした方法である。SOC = [(OCV / NOC) −2.0] × 100 / 0.26 (2) Generally, since the storage battery is relaxed between the time of use and the start of charging to be measured, use the initial OCV measurement equation 1. I can do it. This is not accurate during the charging process, in other intermediate test cycles, and equations such as Equation 2 are used. The voltage due to concentration polarization is removed by equilibrating the electrodes with the entire electrolyte for several hours. Since waiting for such a long time is impractical, especially when most of the depolarization occurs in the first few minutes, a waiting period of 5 to 10 minutes and a large denominator equation of 0.26 are Used to handle polarization. The preferred method of determining the state of charge is based on the battery voltage and logt according to equation (1), as described earlier.

蓄電池40のOCVを決定すると、マイクロプロセッサ10
は、いくつかの可能性のある欠陥状態について、蓄電池
40を評価する。作業者の注意を必要とする故障状態がな
にか発見されると、作業者は、警報またはフラッシュ表
示により適切な行動について警告される。蓄電池40のい
くつかの故障状態は、この方法とこの試験方法により検
出される。測定されたOCVが−1Vより小さい場合には、
充電器への蓄電池の接続が逆であることが表示される。
OCVが＋１から−１の間にあるならば、蓄電池40が充電
器80へ接続されていないか、または、接続が非常に悪
い。OCVが＋1Vより大きい場合、しかし、電力装置30に
より蓄電池40へ送られる電流または電圧が増加している
時に、電流が流れない場合、それは回路内の抵抗が高い
ことを示す。これは、次の要因のいずれかが原因で発生
する。すなわち、接続不良、腐食した端子、電解液の損
失、試験器／充電器内のリレーの接続不良、及び極度に
硫酸鉛化したセルである。When the OCV of the storage battery 40 is determined, the microprocessor 10
For the storage battery for some possible fault conditions
Rate 40. If any fault condition requiring the attention of the operator is found, the operator is warned of an appropriate action by an alarm or a flash display. Some fault conditions of the storage battery 40 are detected by this method and this test method. If the measured OCV is less than -1V,
It is displayed that the connection of the storage battery to the charger is reversed.
If the OCV is between +1 and -1, the battery 40 is not connected to the charger 80 or the connection is very bad. If the OCV is greater than +1 V, but no current flows when the current or voltage being delivered by the power device 30 to the battery 40 is increasing, it indicates a high resistance in the circuit. This can be caused by any of the following factors: Poor connections, corroded terminals, loss of electrolyte, poor connection of relays in tester / charger, and extremely lead sulfated cells.

図２の方法の次の段階において、OCVはマイクロプロ
セッサ10へ送られ、次にマイクロプロセッサ10は、蓄電
池40の0CVに関し潜在的なセルの最小数（Minicell）と
最大数（Maxicell）を決定し、従って、蓄電池40内のセ
ル数の範囲を設定する。マイクロプロセッサ10は、セル
数の上限と下限が、次の式により開回路電圧から計算さ
れるようにプログラムされている。In the next step of the method of FIG. 2, the OCV is sent to the microprocessor 10, which then determines the minimum number of cells (Minicell) and the maximum number of cells (Maxicell) for the 0 CV of the battery 40. Therefore, the range of the number of cells in the storage battery 40 is set. The microprocessor 10 is programmed such that the upper and lower limits of the number of cells are calculated from the open circuit voltage according to the following equation.

Maxicell＝（OCV/m） （３） Minicell＝（OCV/p） （４） ここで、定数ｐとｍは、そのタイプの蓄電池の特性で
あり、それぞれ、完全充電したセルのセル電圧と完全放
電したセルのセル電圧である。好適な鉛蓄電池の場合、
ｍは2.0に等しく、ｐは2.2に等しい。蓄電池40が鉛蓄電
池である本発明の好適な実施態様の場合、セルの最大数
が８以下であるように決定されるならば、最小セル数と
真のセル数は、最大セル数に等しく設定される。Maxicell = (OCV / m) (3) Minicell = (OCV / p) (4) Here, the constants p and m are characteristics of the type of storage battery, and the cell voltage and the complete discharge of a fully charged cell, respectively. Is the cell voltage of the selected cell. For a suitable lead acid battery,
m is equal to 2.0 and p is equal to 2.2. For the preferred embodiment of the present invention where the battery 40 is a lead-acid battery, the minimum number of cells and the true number of cells are set equal to the maximum number of cells if the maximum number of cells is determined to be eight or less. Is done.

最大セル数は、普通、蓄電池の充電と試験の前に、初
めにのみ計算される。最初の充電状態が30パーセントよ
り低いならば、この値は、一般に正確なセル数を表す。
この値はどの場合でも上限である。セルの最小値は、OC
Vが後述の一連の流入の直前に測定される各時点で計算
される。充電状態が約75％より大きいならば、これは、
通常、正確なセル数を表す。従って、初期の充電状態が
低くても、蓄電池は完全に充電されるので、セルの最小
値は正確な値に収斂する。それは下限を表しており、こ
の限界は、蓄電池が全容量へ充電されるにつれて増加す
る。The maximum number of cells is usually calculated only initially, before charging and testing of the battery. If the initial state of charge is lower than 30 percent, this value generally represents the exact number of cells.
This value is an upper limit in each case. The minimum value of the cell is OC
V is calculated at each time point measured just before the series of inflows described below. If the state of charge is greater than about 75%, this is
Usually represents the exact number of cells. Therefore, even when the initial state of charge is low, the battery is fully charged, and the minimum value of the cells converges to the correct value. It represents a lower limit, which increases as the battery is charged to full capacity.

充電器80は、蓄電池内のセル数が最小セル数と等しい
と見做して、制御可能に変化する充電電流または電圧
を、所定の時間の間蓄電池へ送り、蓄電池をガスの放出
について試験し、ガス点を決定する。この手順は、流入
として本明細書を通して説明されている。The charger 80 assumes that the number of cells in the battery is equal to the minimum number of cells and sends a controllably varying charging current or voltage to the battery for a predetermined period of time to test the battery for gas release. Determine the gas point. This procedure is described throughout the specification as inflow.

いくつかの適切な情報が、ガス点から決定することが
出来、これの情報は蓄電池を充電するのに有用である。
例えば、充電過程において、蓄電池がガス放出がなく受
け入れられる電流の大きさは、その容量とSOCとに依存
する。与えられた容量の蓄電池に関しては、蓄電池がガ
ス放出を始める限界電流は、SOCの増加と共に増加す
る。Some suitable information can be determined from the gas point, and this information is useful for charging the accumulator.
For example, in the charging process, the amount of current that the storage battery can accept without outgassing depends on its capacity and SOC. For a battery of a given capacity, the limiting current at which the battery begins to outgas increases with increasing SOC.

ガス点（Ｖガス）における電圧は、次の式により、蓄
電池内のセル数を決定するために使用される。The voltage at the gas point (V gas) is used to determine the number of cells in the storage battery according to the following equation:

セル数＝Ｖガス/n （５） ここで、分母ｎは充電器80、蓄電池のタイプ、及び適
用された変数（電流または電圧）に依存しする。鉛蓄電
池の場合、ｎは2.35〜2.60Vの範囲にあって、普通2.50V
である。増加する方向（Ｉガスアップ）のガス電流は、
蓄電池が完全に充電されている場合、蓄電池の容量の特
性によるものであり、ガス電流を決定するために使用さ
れる。減少する方向（Ｉガスダウン）のガス電流は、与
えられた充電器80、蓄電池40、及び流入の勾配に関して
最低と推定される値に到達し、充電の終了を表すために
使用される。両方向（Ｉガスダウン、Ｉガスアップ）の
ガス電流の差は、すべての充電状態における近似的蓄電
池容量を決定するためにも有用である。Number of cells = V gas / n (5) where the denominator n depends on the charger 80, the type of accumulator and the variables applied (current or voltage). For lead-acid batteries, n is in the range of 2.35 to 2.60V, usually 2.50V
It is. The gas current in the increasing direction (I gas up)
When the storage battery is fully charged, it is due to the capacity characteristics of the storage battery and is used to determine the gas current. The gas current in the decreasing direction (I gas down) reaches the lowest estimated value for a given charger 80, storage battery 40, and slope of inflow, and is used to indicate termination of charging. The difference between the gas currents in both directions (I gas down, I gas up) is also useful for determining the approximate battery capacity at all states of charge.

Ｉガスアップに基づく上記の方法とは別に、充電量に
基づく他の方法では、蓄電池が（△Ｃ）とその充電状態
の対応する増加（△SOC）とを受け入れており、Ｃ＝△
Ｃ×100/△SOCにより蓄電池容量（Ｃ）を決定するため
使用することが出来る。Apart from the above method based on I gas up, in another method based on charge, the storage battery accepts (△ C) and a corresponding increase in state of charge (△ SOC), where C = △
It can be used to determine the storage battery capacity (C) by C × 100 / △ SOC.

蓄電池容量は、充電曲線の段階１のdV/dtから決定す
ることも出来る。与えられた一定の充電電流に関して、
dV/dtは容量に反比例する。この方法において、dV/dt
は、段階（ｇ）の与えられた一定電流に関して測定され
る。対応する充電速度は、前に収集されたデータから決
定され、dV/dtは、データがマイクロプロセッサ10の記
憶装置に格納されている各種の充電速度において測定さ
れる。電流に充電速度を乗じたものは、蓄電池の容量に
等しい。蓄電池容量を決定する他の方法では、流入サイ
クルのＣの計算を、100％のSOCにおいてdV/dtの最大
値、またはdV/dtの最小値からか、あるいは、100パーセ
ントSOCにおいて減極曲線（Ｖ−ｔ）から行っている。The battery capacity can also be determined from dV / dt in stage 1 of the charging curve. For a given constant charging current,
dV / dt is inversely proportional to capacitance. In this method, dV / dt
Is measured for a given constant current in step (g). The corresponding charging rate is determined from previously collected data, and dV / dt is measured at various charging rates where the data is stored in the storage of microprocessor 10. The current multiplied by the charging rate is equal to the capacity of the storage battery. Other methods of determining battery capacity include calculating the inflow cycle C from the maximum value of dV / dt or the minimum value of dV / dt at 100% SOC, or a depolarization curve (100% SOC). Vt).

マイクロプロセッサ10は、これらのすべての方法によ
り蓄電池容量を決定するためにプログラムすることが出
来る。しかし、蓄電池容量を決定するＩガスアップ法が
好適である。Microprocessor 10 can be programmed to determine battery capacity in all of these ways. However, the I gas up method for determining the storage battery capacity is preferred.

ガス点とここに提示された各種の変数とを決定するす
べての方法は、本発明の方法に使用することが出来る。
本発明の好適な実施態様において、三つの方法が、ガス
点と呼ばれる限界レベルにおいて電圧と電流を決定する
ために使用することが出来る。一つの有用な方法は、電
流を最大値まで高め、次にゼロへ低下する方法である。
一般に、この電流流入法が使用される場合、電流の信号
は、所定時間の間、ゼロから所定値へ直線的に増加す
る。電流は所定時間の間、所定のレベルに維持され、次
に別の所定時間の間、ゼロに減少する。この時間は、普
通、電流が増加している時間と同じ時間である。流入電
流の所定の上限と流入時間は、電力装置30の出力能力、
マイクロプロセッサ10と電力装置30との応答時間、及び
蓄電池40の容量に依存していることは明らかである。例
えば、一般に、電流流入法が鉛蓄電池で使用される場
合、電流信号は約20秒から約60秒の間、ゼロから約20A
へ増加する流入から成っており、電流は、20〜60秒間、
約ゼロＡのレベルに一定に保持される。流入の間、蓄電
池の電圧応答が測定される。dV/dI対Ｉランプ、dV/dI対
ｔ、（流入時間）のプロット図は、図３に示されたよう
なガス点に相当する最大値を示している。ガス点は、減
少方向の電流と比較して、増加流入方向の電流の最大値
にあるように見える。しかし、ガス点における電圧Ｖガ
スは、両方向でほぼ同じのままである。図３と４は、同
一蓄電池に関して二つの異なる充電状態（93と100％）
におけるdV/dI対Ｉランプのプロット図を示す。ピーク
が、SOCが増加するにつれて低い電流値へ移動すること
は、注目すべきである。100％のSOC（図４）において、
Ｉガスダウンが最低値へ達し、Ｉガスダウンがそのまま
高い値にある。後者は、前述のように、ガス点の重要性
から蓄電池容量を計算するのに有用である。図５と６
は、対応するdV/dI対Ｖの応答データを示す。最大値が
形成する電圧は、明らかにSOCによって変化せず、それ
は蓄電池内のセル数に特有のものであることに留意する
ことは、重要である。All methods for determining the gas point and the various variables presented herein can be used in the method of the present invention.
In the preferred embodiment of the present invention, three methods can be used to determine voltage and current at a critical level called the gas point. One useful method is to increase the current to a maximum value and then decrease to zero.
Generally, when this current inflow method is used, the signal of the current increases linearly from zero to a predetermined value for a predetermined time. The current is maintained at a predetermined level for a predetermined time and then decreases to zero for another predetermined time. This time is usually the same time that the current is increasing. The predetermined upper limit and inflow time of the inflow current are determined by the output capability of the power device 30,
Obviously, it depends on the response time between the microprocessor 10 and the power unit 30 and the capacity of the storage battery 40. For example, generally, if the current inflow method is used with lead-acid batteries, the current signal will be between zero and about 20 A for about 20 seconds to about 60 seconds.
The current is increased for 20-60 seconds.
It is kept constant at a level of about zero A. During the inflow, the voltage response of the battery is measured. The plot of dV / dI vs. I ramp, dV / dI vs. t, (inflow time) shows the maximum corresponding to the gas point as shown in FIG. The gas point appears to be at the maximum value of the current in the increasing inflow direction compared to the current in the decreasing direction. However, the voltage V gas at the gas point remains approximately the same in both directions. Figures 3 and 4 show two different states of charge (93 and 100%) for the same battery.
3 shows a plot of dV / dI vs. I ramp at. It is noteworthy that the peak shifts to lower current values as the SOC increases. At 100% SOC (Figure 4),
The I gas down reaches the minimum value and the I gas down remains at the high value. The latter is useful for calculating battery capacity from the importance of gas points, as described above. Figures 5 and 6
Indicates the corresponding dV / dI to V response data. It is important to note that the voltage at which the maximum forms clearly does not change with SOC, which is specific to the number of cells in the battery.

ガス点と呼ばれる限界レベルにおける電圧と電流とを
決定するために使用される他の方法は、電圧流入法であ
る、電圧流入法が使用される場合、この信号は、各セル
に関しOCVよりも高く、OCVから所定の電圧へ連続的また
は断続的に増加する電圧流入、一般に、約0.4から約0.6
Vに相当する電圧から成っている。電圧流入の間、蓄電
池の電流応答が測定される。dI/dV対Ｖランプ、Ｉレス
ポンスまたは流入時間のプロット図は、ガス点に対応す
る最小値を示している。いずれの方向の複数の最小値の
存在は、蓄電池内に不整合なセルが存在することを示
す。図７と８は、同一蓄電池に関し異なる充電状態（50
と100％）におけるdI/dV対Ｉレスポンスデータを示して
いる。ＩガスとＶガスの変数は、前述の電流流入法の場
合と同じ意味を有する。電流流入法と電圧流入法のどち
らの場合でも、電圧限界（2.5〜2.8V/セル、鉛蓄電池に
関し）が到達された時はいつでも、増加する信号は、時
間限界60秒よりも早期に保持部分に変移する。この状態
は、蓄電池容量が低く、及びまたはその充電状態が高い
場合に起こることが分かる。Another method used to determine voltage and current at a critical level called the gas point is the voltage inflow method.If the voltage inflow method is used, this signal is higher than the OCV for each cell. , A continuously or intermittently increasing voltage inflow from the OCV to a predetermined voltage, generally from about 0.4 to about 0.6.
Consists of a voltage equivalent to V. During the voltage input, the current response of the battery is measured. A plot of dI / dV versus V ramp, I response or inflow time shows the minimum corresponding to the gas point. The presence of multiple minima in either direction indicates that there is a mismatched cell in the battery. 7 and 8 show different states of charge (50
And 100%) and dI / dV vs. I response data. The variables I gas and V gas have the same meaning as in the case of the current inflow method described above. In both the current inflow method and the voltage inflow method, whenever the voltage limit (2.5-2.8V / cell, for lead-acid batteries) is reached, the increasing signal will be retained earlier than the time limit of 60 seconds. It transits to. It can be seen that this condition occurs when the battery capacity is low and / or its charge state is high.

dV/dI対Ｉランプの最大値、または、dI/dV対Ｖランプ
の最小値の存在は、ガス点の存在を示している。増加流
入方向において、蓄電池はガス点でガスの放出を始め、
減少流入方向において、蓄電池はガス点でガスの放出を
停止する。ガス点における電圧から、実際のセル数（NO
C）は、次の式により計算される。The presence of a maximum of dV / dI vs. I ramp or a minimum of dI / dV vs. V ramp indicates the presence of a gas point. In the increasing inflow direction, the battery begins to release gas at the gas point,
In the decreasing flow direction, the battery stops releasing gas at the gas point. From the voltage at the gas point, the actual number of cells (NO
C) is calculated by the following equation.

NOC＝Ｖガス/n （６） ここで、ｎは蓄電池のタイプに特有の値である。分母
は、ガス放出が流入の動的状態において始まるセルの電
圧であり、蓄電池のタイプと流入の傾斜に依存してお
り、鉛蓄電池に関して、約2.35〜約2.65V/セルの範囲に
ほぼある。ガス放出が他のタイプの蓄電池において発生
するセル電圧は、異なっており、これは分母の変更を必
要とするであろう。NOC = V gas / n (6) where n is a value specific to the type of storage battery. The denominator is the cell voltage at which outgassing begins in the dynamic state of the inflow, depending on the type of battery and the slope of the inflow, and is approximately in the range of about 2.35 to about 2.65 V / cell for lead-acid batteries. The cell voltage at which outgassing occurs in other types of accumulators is different, which would require a change in the denominator.

ガス点を測定する他の方法は、インピーダンスによる
方法である。蓄電池が定電流の下で充電される場合、蓄
電池の電圧とインピーダンスが時間とともに変化するこ
とが、図９に示されている。二つの曲線が類似性、殊に
ガス点における両方の変数の急激な増加は、ガス点がイ
ンピーダンス、特にその実数部を測定し、電流または印
加電圧を流入することにより検出することが出来ること
を暗示している。従って、電流または電圧の流入、蓄電
池のインピーダンス（Ｚ）及び電流または電圧の測定に
基づく方法も、ガス点の検出に使用することが出来る。
この方法において、周波数が1Hz以下のac信号が、蓄電
池のインピーダンスを明確にするために使用される。dZ
/dI対Ｉ、Ｖまたはｔのプロット図は、dV/dI対それに対
応する変数のプロット図と非常に似た特性を有する。例
えば、dZ/dI対Ｉのプロット図は、図３と４に似てい
る。同様に、ＩガスとＶガスは、最大点における変数か
ら得られる。Another method for measuring gas points is by impedance. FIG. 9 shows that when the storage battery is charged under a constant current, the voltage and impedance of the storage battery change with time. The similarity of the two curves, especially the sharp increase of both variables at the gas point, indicates that the gas point can be detected by measuring the impedance, especially its real part, and flowing current or applied voltage. Implies. Thus, methods based on current or voltage inflow, battery impedance (Z) and current or voltage measurement can also be used for gas point detection.
In this method, an ac signal with a frequency of 1 Hz or less is used to define the impedance of the battery. dZ
A plot of / dI vs. I, V or t has very similar characteristics to a plot of dV / dI vs. the corresponding variable. For example, a plot of dZ / dI versus I is similar to FIGS. Similarly, I and V gases are derived from the variables at the maximum.

蓄電池の欠陥の数は、ガス点の特性から決定すること
が出来る。二つ以上のピークが、電圧または電流の増加
部分（流入増加方向）に、減少方向に存在する少なくと
も一つのピークと共に、観測されるならば、蓄電池40
は、容量において不整合なセルを有する。流入増加方向
に一つ以上のピークが観測され、かつ流入減少方向にそ
れが存在しないことは、蓄電池40（鉛蓄電池の場合）が
硫酸鉛化されていることを示す。内部抵抗が、測定され
たとき、設定限界よりも高いならば、充電器と試験器は
警告信号を発生する。不整合セルが、非常に低い容量
（Ｉガスアップ変数の一つに関し不釣り合いに低い値）
を有する一つ以上のセルに見られた場合、または、開回
路電圧の少なくとも1.5Vの急増が流入（流入前後のOCV
が1.5V以上だけ異なる）により発生する場合、軟短絡し
たセルの存在が示される。The number of storage battery defects can be determined from the gas point characteristics. If two or more peaks are observed in the increasing part of the voltage or current (inflow increasing direction) with at least one peak present in the decreasing direction, the battery 40
Have cells that are mismatched in capacity. The observation of one or more peaks in the inflow increasing direction and the absence thereof in the inflow decreasing direction indicates that the storage battery 40 (in the case of a lead storage battery) has been converted to lead sulfate. If the internal resistance is higher than the set limit when measured, the charger and tester will generate a warning signal. Mismatched cells have very low capacity (disproportionately low values for one of the I gas up variables)
Or a surge of at least 1.5V in open circuit voltage when seen in one or more cells with
Are different by more than 1.5V), indicating the presence of a soft shorted cell.

多くのセルを直列に有する高電圧蓄電池は、多分高電
流で充電される場合、蓄電池の内部抵抗による電圧降下
が大きいに違いない。このような場合、内部抵抗を算定
することが、重要である。Ｖガスは、蓄電池内のセル数
に特有のものであり、SOCと容量とにかかわらず一定で
なければならない。実際に、Ｖガスは、Ｉガスの高い値
においてある程度変化し、これは内部抵抗による。本発
明の充電器と方法は、二つの流入サイクルから次のよう
に蓄電池の内部抵抗（Ｒ）を決定することが出来る。A high-voltage storage battery having many cells in series must have a large voltage drop due to the internal resistance of the storage battery, possibly when charged with a high current. In such a case, it is important to calculate the internal resistance. V gas is specific to the number of cells in the battery and must be constant regardless of SOC and capacity. In fact, V gas changes to some extent at high values of I gas, due to internal resistance. The charger and method of the present invention can determine the internal resistance (R) of a battery from two inflow cycles as follows.

Ｒ＝(Ｖガスアップ１−Ｖガスアップ２)/(Ｉガスアップ１−Ｉガスアップ２)
（７） 電流または電圧の流入試験が、ガス点の存在を示すな
らば、蓄電池40は一定の電流条件の下で、電力装置30が
Ｖガスにおいて設定された高い電圧限界に従って送る
（または蓄電池の容量に従って）最大電流に等しい電流
で好適に充電される。この定電流充電の時間の間、蓄電
池の電圧は増加し、Ｖガスに達する。そこで、蓄電池が
定電圧充電モードに従って充電される。R = (V gas up 1-V gas up 2) / (I gas up 1-I gas up 2)
(7) If the current or voltage inflow test indicates the presence of a gas point, the battery 40 sends the power device 30 under constant current conditions according to the high voltage limit set at V gas (or the battery It is suitably charged with a current equal to the maximum current (according to capacity). During this constant current charging time, the voltage of the storage battery increases and reaches V gas. Then, the storage battery is charged according to the constant voltage charging mode.

流入がガス点の存在を示さないならば、セルの数は、
新しいOCVと式４により計算された新しい最小のセル数
に等しいと見做され、蓄電池は、一定の所定電流で、一
般には、蓄電池電圧が2.5倍された算定された最小のセ
ル数に等しい値に達するまで、電力装置30が送ることが
出来る（または蓄電池の容量に従って）最大電流に等し
い電流で充電される。次に、それはガス点を決定するた
めに、流入を受ける。この手順は、流入がガス放出を示
すまで繰り返される。If the inflow does not indicate the presence of a gas point, the number of cells is
The battery is considered to be equal to the new OCV and the new minimum number of cells calculated by equation 4, and the battery has a constant predetermined current, generally equal to the calculated minimum number of cells multiplied by 2.5 of the battery voltage. , Is charged with a current equal to the maximum current that the power unit 30 can deliver (or according to the capacity of the battery). Next, it receives an inflow to determine the gas point. This procedure is repeated until the inflow indicates outgassing.

最大充電電流は、蓄電池容量または特定の充電速度
（例えば、５または６時間定格）に基づいていることが
望ましいならば、それは充電曲線のdV/dtにより行うこ
とが出来る。蓄電池電圧の変化の速度と充電速度との間
の関係は、図10に示されている。dV/dtが図７のデータ
により与えられた対応する値で維持されるように、充電
器80に充電電流を連続的に調節させることにより、蓄電
池は、すべて所望の速度である所定の速度で充電され
る。マイクロプロセッサ10は、作業者により設定された
所望の充電速度に依存している充電電流のレベルを自動
的に決定する。作業者が充電速度を選択しなかったなら
ば、マイクロプロセッサ10は、６時間定格のデフォルト
値を想定する。充電電流と鉛セル電圧の増加速度との関
係は、ガスが放出されない場合、図10に示されている。
この図のデータは、記憶装置に格納されている。蓄電池
電圧の変化速度が、選択された充電速度に対応する、記
憶装置内の前記データにある値に一致するように、マイ
クロプロセッサ10は、充電電流を調節する。If it is desired that the maximum charge current be based on battery capacity or a particular charge rate (eg, 5 or 6 hour rating), it can be done by the dV / dt of the charge curve. The relationship between the rate of change of the battery voltage and the charging rate is shown in FIG. By causing the charger 80 to continuously adjust the charging current such that dV / dt is maintained at the corresponding value given by the data in FIG. 7, the batteries are all charged at a predetermined rate, which is the desired rate. Charged. The microprocessor 10 automatically determines the level of the charging current that depends on the desired charging rate set by the operator. If the operator did not select a charge rate, microprocessor 10 assumes a default value of a six hour rating. The relationship between the charging current and the rate of increase of the lead cell voltage is shown in FIG. 10 when no gas is released.
The data in this figure is stored in the storage device. Microprocessor 10 adjusts the charging current such that the rate of change of the battery voltage matches a value in the data in the storage device corresponding to the selected charging rate.

この定電流充電中に、蓄電電圧は増加して、前記の限
界値に達する。マイクロプロセッサ10は充電電圧を前記
限界を超えて上昇させないので、充電電圧は減少する。
前記電流が所定のパーセントの定充電電流へ低下する
と、マイクロプロセッサ10は充電回路を開く。蓄電池40
は、所定の時間の間、例えば、約10秒間まで開回路の状
態に維持される。実際の開回路電圧と最小セル数（MINC
EL）は、上述のように決定される。セル数は、新しいMI
NCEL値に等しくなっている。蓄電池の充電状態が実質的
に変化し、かつ、前のMINCEL値が実際のセル数より小さ
いならば、前記の新しいMINCEL値は、前のMINCEL値より
大きいことが分かる。During this constant current charging, the storage voltage increases and reaches the limit value. Since the microprocessor 10 does not raise the charging voltage beyond the limit, the charging voltage is reduced.
When the current drops to a predetermined percentage of the constant charging current, microprocessor 10 opens the charging circuit. Storage battery 40
Is maintained in an open circuit for a predetermined time, for example, up to about 10 seconds. Actual open circuit voltage and minimum number of cells (MINC
EL) is determined as described above. The cell number is the new MI
It is equal to the NCEL value. If the state of charge of the storage battery has changed substantially and the previous MINICEL value is smaller than the actual number of cells, it is known that the new MINICEL value is greater than the previous MINICEL value.

開回路状態の後、マイクロプロセッサ10はほかの流入
サイクル（段階ｂ）を実行し、ガス点の存在と蓄電池の
欠陥に関して点検する。充電電流が電圧限界値により限
定されるまでの充電と、蓄電池を流入サイクルに置くこ
の流れは、ガス点の存在が流入サイクルにおいて検出さ
れるまで、繰り返される。セル数の正確性は、流入サイ
クル中のガス点から確認される。充電過程は、新しいOC
Vから決定されるが、流入サイクルからは必ずしも決定
されないMINCEL変数により主に制御されるので、望むな
らば、一つ以上の流入サイクルを飛び越えることが出来
ることは、技術分野においてこれに類似したことから理
解される。After the open circuit condition, microprocessor 10 performs another inflow cycle (step b) to check for the presence of gas spots and battery defects. This flow of charging until the charging current is limited by the voltage limit and placing the battery in the inflow cycle are repeated until the presence of a gas point is detected in the inflow cycle. The accuracy of the cell number is ascertained from the gas points during the inflow cycle. The charging process is a new OC
Similar to this in the art, being able to jump over one or more inflow cycles if desired, as it is mainly controlled by the MINCEL variable, which is determined from V but not necessarily from the inflow cycle It is understood from.

さらに、MINCELとNOCの値は、増加して、或る値に到
達するが、特に、蓄電池の最初の充電状態が低い場合、
実際のセル数の値を超えることがないことが、理解され
る。ガス点を検出した後、実際のセル数が計算され、そ
の後、必要ならば、蓄電池は、その電圧がＶガスに達す
るまで、一定の所定電流で充電される。Furthermore, the values of MINICEL and NOC increase and reach a certain value, especially when the initial state of charge of the storage battery is low.
It is understood that the value of the actual number of cells will not be exceeded. After detecting the gas point, the actual number of cells is calculated, and then, if necessary, the battery is charged at a constant predetermined current until its voltage reaches V gas.

この方法の次の段階におて、蓄電池の充電は、NOC倍
された、蓄電池のタイプに特有の値に設定された電圧の
定電圧充電状態で、継続する。鉛蓄電池による場合、こ
の値は約2.35から2.6V/セル、好適には2.5V/セルであ
る。一定電圧におけるこの充電は、充電電流が所定の低
い限界、例えば、0.2〜1Aへ低下するまで、続く。本方
法のこの段階の間、充電電流は減少されるだけである。
マイクロプロセッサ10は、充電電圧の低下が必要であっ
ても、電流を増加しない。In the next stage of the method, the charging of the storage battery continues in a constant-voltage charging state, multiplied by NOC, at a voltage set to a value specific to the type of storage battery. With lead-acid batteries, this value is about 2.35 to 2.6 V / cell, preferably 2.5 V / cell. This charging at a constant voltage continues until the charging current drops to a predetermined lower limit, for example 0.2-1A. During this stage of the method, the charging current is only reduced.
The microprocessor 10 does not increase the current even when the charging voltage needs to be reduced.

この時点で、マイクロプロセッサ10は、低限界定電流
状態において蓄電池の充電を始め、その電圧を所定の時
間の間、前記限界よりも高くする。蓄電池は、段階３に
おいて所定の時間、例えば、30分間の後、再び所定の時
間間隔、例えば、20〜50分間の間、流入サイクルの下に
置かれる。次に、蓄電池は、次の状態の少なくとも一つ
が満足されるまで、定電流（事前設定の限界値）で充電
される：すなわち、（ａ）充電電流はゼロより高いが、
事前設定の低い限界以下であり、（ｂ）Ｉガスダウン
は、充電器と流入の傾斜とに特有の所定の値に到達す
る。または、二つの連続したＩガスダウンまたはＩガス
アップ値の間の差が設定限界以下、例えば、1mAにな
る。充電の概要は、図11にその初期のSOCが50％であっ
た蓄電池に関して示されている。At this point, the microprocessor 10 starts charging the storage battery in the low limit constant current state, and raises its voltage above the limit for a predetermined time. After a predetermined time, for example 30 minutes, in stage 3 the storage battery is again placed under an inflow cycle for a predetermined time interval, for example 20 to 50 minutes. The battery is then charged at a constant current (preset limit) until at least one of the following conditions is satisfied: (a) the charging current is higher than zero,
Below a preset low limit, (b) I gas down reaches a predetermined value specific to the charger and the slope of the inflow. Alternatively, the difference between two consecutive I gas down or I gas up values is below a set limit, eg, 1 mA. An overview of the charging is shown in FIG. 11 for a battery whose initial SOC was 50%.

最後に、充電メッセージの終了、ガス放出電流から計
算された容量、Ｉガスアップ、及び標準蓄電池電圧が表
示される。Finally, the end of the charging message, the capacity calculated from the gas release current, the I gas up, and the standard battery voltage are displayed.

本発明のほかの方法が、図12に示されている。この実
施態様において、セル数は、最初、最大セル数（MAXCE
L）に等しく設定される。蓄電池の最初の充電状態が低
ければ、MAXCELは、実際に真のセル数に等しくしてもよ
い。蓄電池の最初の充電状態が高ければ、MAXCELは、実
際の真のセル数より大きくてもよい。MAXCELは、蓄電池
内の実際のセル数より決して小さくないことが明らかで
ある。MAXCELは、充電過程の始めにのみ決定される。Another method of the present invention is shown in FIG. In this embodiment, the number of cells is initially the maximum number of cells (MAXCE
L). If the initial state of charge of the battery is low, MAXCEL may actually be equal to the true number of cells. If the initial state of charge of the battery is high, MAXCEL may be greater than the actual true number of cells. It is clear that MAXCEL is never less than the actual number of cells in the battery. MAXCEL is determined only at the beginning of the charging process.

本方法の流れ図が図12に示されている。蓄電池40が充
電器80へ接続され、始動すると、変数、例えば、セル数
（NOC）、充電状態（SOC）、セルの最大数（MAXCEL）と
最小数（MINCEL）、ガス電流（Ｉガスアップ、Ｉガスダ
ウン）とガス電圧（Ｖガスアップ、Ｉガスダウン）、充
電電流、充電電圧（CMV）が初期化される。充電器80
は、蓄電池40の開回路電圧（OCV）を測定する。逆、不
良、または無接続のようないくつかの故障状態が検出さ
れ、使用者は警報またはフラッシュ点灯により警告され
る。充電器80は、測定されたOCVに関し少なくとも最大
セル数を測定する。充電器80は、セル数が最大値である
と見做して、流入サイクルを通過する。流入サイクルの
電圧の限界は、蓄電池に特有なある電圧に設定される。
例えば、鉛蓄電池の場合、電圧の限界は、好適にはMINC
EL倍の2.6〜2.8Vである。流入サイクルにおいて、初め
に述べたように、電流流入法または電圧流入法のどちら
かが使用され、ガス点が決定される。ガス点における電
圧から、セル数（NOC）が次式により計算される。A flowchart of the method is shown in FIG. When the storage battery 40 is connected to the charger 80 and started, variables such as the number of cells (NOC), the state of charge (SOC), the maximum number (MAXCEL) and the minimum number of cells (MINCEL), the gas current (I gas up, I gas down), gas voltage (V gas up, I gas down), charging current, and charging voltage (CMV) are initialized. Charger 80
Measures the open circuit voltage (OCV) of the storage battery 40. Some fault conditions, such as reverse, bad, or no connection, are detected and the user is alerted by an alarm or flash. Charger 80 measures at least the maximum number of cells for the measured OCV. Charger 80 passes through the inflow cycle assuming that the number of cells is at the maximum. The voltage limit of the inflow cycle is set to a certain voltage that is characteristic of the battery.
For example, for lead-acid batteries, the voltage limit is preferably
It is 2.6 to 2.8V which is EL times. In the inflow cycle, as mentioned earlier, either the current inflow method or the voltage inflow method is used to determine the gas point. From the voltage at the gas point, the number of cells (NOC) is calculated by the following equation.

NOC＝Ｖガス/n （８） ここで、ｎは充電されている特定蓄電池に特有の定数
である。例えば、鉛蓄電池では、ｎは2.50Vである。流
入サイクルにおいてガス点が不在の場合、想定されたNO
Cの値は、実際の値が連続しているから決定されるま
で、有効に続く。次に、蓄電池は、最大許容定電流で、
ＶガスまたはＶ＝nxNOCにおける高い電圧限界の下で、
所定の時間、例えば、20〜60分間充電される。充電サイ
クル時間間隔は、充電状態（SOC）に依存して変化す
る。例えば、充電状態が高くなればなるほど、充電時間
は短くなり、これと反対に、充電状態が低くなればなる
ほど、充電時間は長くなる。蓄電池は、ほかの流入サイ
クルが始動した後、所定の時間、例えば、１〜10分間、
開回路の状態に置かれる。この長い開回路の時間に代わ
るものとして、非常に短い時間、一般に１秒以下の間に
収集された電圧−時間のデータは、図３に示されたよう
に、OCVを無限大の時間において決定するために、外挿
法により推定することが出来る。充電と流入のこの流れ
は、充電が終了するまで繰り返される。しかし、上記電
圧の限界が到達すると、電流が事前設定された低い限
界、例えば、0.8Aへ低下するまで、充電過程は一定電圧
で続く。次に、蓄電池はこの低い一定電流で充電され、
電圧を浮動せしめる。充電の終了は、初めに述べたよう
に検出される。Ｉガスアップ、標準蓄電池電圧、及び充
電の完了から計算された蓄電池の容量が、表示される。
図12に示された実施態様による本発明の充電器により充
電され、かつ、最初のSOCが50％であった代表的充電の
概要は、図13に示されている。NOC = V gas / n (8) where n is a constant specific to the specific storage battery being charged. For example, in a lead storage battery, n is 2.50V. If there is no gas point in the inflow cycle, the assumed NO
The value of C continues to be valid until the actual value is determined because it is continuous. Next, the storage battery has the maximum allowable constant current,
Under the high voltage limit at V gas or V = nxNOC,
The battery is charged for a predetermined time, for example, 20 to 60 minutes. The charge cycle time interval varies depending on the state of charge (SOC). For example, the higher the state of charge, the shorter the charge time, and conversely, the lower the state of charge, the longer the charge time. The storage battery has a predetermined time after the start of another inflow cycle, for example, 1 to 10 minutes,
Placed in an open circuit state. As an alternative to this long open circuit time, the voltage-time data collected during a very short time, typically less than 1 second, determines the OCV at infinite time, as shown in FIG. To do so, extrapolation can be used. This flow of charging and inflow is repeated until charging is completed. However, once the voltage limit is reached, the charging process continues at a constant voltage until the current drops to a preset low limit, for example 0.8A. Next, the battery is charged with this low constant current,
Floating voltage. The end of charging is detected as described earlier. The battery capacity calculated from I gas up, standard battery voltage, and completion of charging is displayed.
An overview of a representative charge that was charged by the charger of the present invention according to the embodiment shown in FIG. 12 and that had an initial SOC of 50% is shown in FIG.

本発明の方法と装置の一つの利点は、最初の充電状態
がゼロに近くても、蓄電池が、全充電過程の間で、数回
だけ試験サイクルを行うことである。これにより、充電
時間が短縮される。上記の方法において、開回路の期間
は、分極を低減するのに役に立ち、結果として、蓄電池
は、緩和された過酷な充電条件に置かれ、充電効率が高
くなる。さらに、本発明の方法と試験器が蓄電池の故障
状態を検出することが出来るので、それらは、蓄電池製
造工場において、品質管理の計器として使用することが
出来、蓄電池試験器として機能する。本発明のこの実施
態様は、蓄電池製造会社において、蓄電池の慣らし試験
装置（小売商へ出荷する前に、蓄電池を数回リサイクル
試験する）としても使用することが出来る。One advantage of the method and apparatus of the present invention is that the battery performs only a few test cycles during the entire charging process, even if the initial state of charge is close to zero. Thereby, the charging time is reduced. In the above method, the duration of the open circuit helps to reduce the polarization, and as a result, the battery is subjected to relaxed and harsh charging conditions, and the charging efficiency is increased. Furthermore, since the method and tester of the present invention can detect the fault condition of the storage battery, they can be used as a quality control instrument in a storage battery manufacturing factory and function as a storage battery tester. This embodiment of the present invention can also be used as a storage battery break-in test device (a storage battery is recycled several times before it is shipped to a retailer) in a storage battery manufacturer.

次の個々の実施例は、本発明を詳細に示すために提示
されており、それを限定するものとして解釈されるもの
ではない。The following individual examples are presented to illustrate the present invention in detail and are not to be construed as limiting.

実施例Ｉ 電圧流入 図14に注目する。図14は、各種充電状態における４セ
ル 20アンペア時の蓄電池の時間ｔとともに変化する。
送信された電圧信号、電流応答、及び微分dI/dtの変化
を示している。ガス点におて、電流の遅れ、電圧、従っ
て、その微分は、最小値を示す。ＩガスアップとＶガス
アップは、流入方向のガス点（最小値）における電流と
電圧に相当し、ＩガスダウンとＶガスダウンは、流入降
下方向の対応する変数に相当する。Ｉガスダウン対充電
状態のプロット図は、ガス曲線になる。このガス曲線
は、蓄電池がガス放出がなく受入れ出来る最大電流を示
す。従って、蓄電池の充電は、充電電流をガス曲線に出
来るだけ近づけて追随させることにより、最短時間で、
最も効率よく行うことが出来る。段階１の充電電圧の限
界と段階２の一定な充電電圧とが、2.35〜2.60V/セルの
範囲に、好適には約2.48V/セルに選択された場合に、本
発明の方法は、これを達成する。（参照 図13）。EXAMPLE I Voltage Inflow Attention is now directed to FIG. FIG. 14 changes with time t of the storage battery at 20 amps for 4 cells in various charging states.
The changes in the transmitted voltage signal, current response, and derivative dI / dt are shown. At the gas point, the current lag, voltage, and therefore its derivative, show a minimum. I gas up and V gas up correspond to the current and voltage at the gas point (minimum value) in the inflow direction, and I gas down and V gas down correspond to the corresponding variables in the inflow and down direction. The plot of I gas down versus state of charge is a gas curve. This gas curve shows the maximum current that the battery can accept without outgassing. Therefore, the charging of the storage battery can be performed in the shortest time by making the charging current follow the gas curve as closely as possible.
It can be performed most efficiently. If the limit of the charging voltage of step 1 and the constant charging voltage of step 2 are selected in the range of 2.35 to 2.60 V / cell, preferably about 2.48 V / cell, the method of the present invention provides To achieve. (See Figure 13).

実施例II 電流流入 図15に注目する。図15は、各種充電状態における実施
例Ｉ（図14）の４セル 20アンペア時の蓄電池の時間ｔ
とともに変化する、送信された電流信号、電圧応答、及
び微分dV/dtの変化を示している。ガス点において、電
圧信号は、電流の信号、従ってその微分が最大値を示す
値に、増加する。図15から得られたＩガスアップ、Ｉガ
スダウン、Ｖガスアップ、Ｖガスダウンは、図14の対応
する変数と比較できる（表１）。EXAMPLE II Current Inflow Attention is now directed to FIG. FIG. 15 shows the time t of the battery at 20 amps for 4 cells of Example I (FIG. 14) in various charged states.
5 shows the change in the transmitted current signal, the voltage response, and the derivative dV / dt, which change with time. At the gas point, the voltage signal increases to a value at which the signal of the current, and thus its derivative, shows a maximum. The I gas up, I gas down, V gas up, and V gas down obtained from FIG. 15 can be compared with the corresponding variables in FIG. 14 (Table 1).

実施例III 異なる初期SOCによる充電 20アンペア時の蓄電池が異なる既知の深さに充電さ
れ、次に本発明の装置により再充電された。放電中に蓄
電池から放出された充電出力、対応する充電状態、充電
過程で蓄電池へ入力された連続した充電、及び消費され
た充電のパーセントが、表２に示されている。 Example III Charging with Different Initial SOC A 20 amp-hour battery was charged to a different known depth and then recharged by the device of the present invention. Table 2 shows the charge output released from the battery during discharging, the corresponding state of charge, the continuous charge input to the battery during the charging process, and the percentage of charge consumed.

実施例IV 各種タイプ蓄電池の試験 20Ahと50Ahの容量を有するフラッドタイプ（過剰電解
液）の鉛蓄電池、100Ahの密閉（不足型）鉛蓄電池、34A
hのSLI蓄電池、及び5.5Ahのモーターサイクル用蓄電池
が既知の深さに放電された。それらは、本発明の充電器
により良好に再充電された。モーターサイクル用蓄電池
に軟短絡したセルのような欠陥が、充電器により示され
た。 Example IV Testing of various types of storage batteries Flood type (excess electrolyte) lead storage batteries with capacity of 20Ah and 50Ah, sealed (insufficient) lead storage battery of 100Ah, 34A
h SLI battery and 5.5 Ah motorcycle battery were discharged to a known depth. They were successfully recharged by the charger of the present invention. Defects such as soft shorted cells in the motorcycle battery were indicated by the charger.

実施例Ｖ 不整合セル 10Ahと12Ahの蓄電池が、本発明の充電器／試験器に直
列に接続され、充電された。不整合セルが示された。ほ
かの例では、20Ahの14セルと50Ahの１セルの蓄電池が、
一つの蓄電池として直列に接続され、充電された。充電
器／試験器は不整合セルの存在を示した。Example V Mismatched Cells A rechargeable battery of 10 Ah and 12 Ah was connected and charged in series with the charger / tester of the present invention. Mismatched cells were indicated. In another example, 14 cells of 20Ah and 1 cell of 50Ah
They were connected in series as one storage battery and charged. The charger / tester indicated the presence of a mismatched cell.

実施例VI 硫酸鉛化セル 20Ahの蓄電池が1.75V/セルの低カット限界へ放電さ
れ、３日間開回路の状態に置かれた。この期間後、前記
充電器により充電されると、メッセージ“硫酸鉛化セル
の存在”が充電器により示されたが、蓄電池は良好に充
電された。同じ手順が、同じ結果で放電された後、８日
間の開回路状態で繰り返された。Example VI Lead sulfated cell A 20 Ah battery was discharged to a low cut limit of 1.75 V / cell and left open for 3 days. After this period, when charged by the charger, the message "Presence of lead sulfated cells" was indicated by the charger, but the battery was successfully charged. The same procedure was repeated with 8 days of open circuit after being discharged with the same result.

実施例VII 軟短絡したセル 軟短絡セルの存在は、鉛蓄電池の共通の故障モードの
一つである。一般に、短絡したセルは、充電中に、小容
量の通常の蓄電池のように挙動するが、放電中、長い開
回路状態の間に不能セル（電圧を損失）になる。セルが
充電中に活性化される時は予言出来ない。ある程度ま
で、活性化のこの時期は、短絡の程度と充電状態によ
る。Example VII Soft Shorted Cell The presence of a soft shorted cell is one of the common failure modes of lead-acid batteries. In general, a shorted cell behaves like a small capacity normal battery during charging, but becomes a disabled cell (loss of voltage) during discharging during long open circuit conditions. When a cell is activated during charging is unpredictable. To some extent, this time of activation depends on the extent of the short circuit and the state of charge.

この面についての試験が、5Ah 6Vのモーターサイク
ル用蓄電池により実施された。実験は、各種初期SOCに
おいて行われた。高い初期SOCにおいて、軟短絡したセ
ルは、最初の試験（流入）サイクル中に活性化した。低
い初期SOCでは、セルは充電サイクル中にのみ活性化し
た。それにもかかわらず、充電器は軟短絡したセルの存
在を検出して、信号を発生した。Testing of this aspect was performed with a 5Ah 6V motorcycle battery. The experiments were performed at various initial SOCs. At high initial SOC, the soft shorted cell was activated during the first test (flow) cycle. At low initial SOC, the cell was activated only during the charge cycle. Nevertheless, the charger detected the presence of the soft shorted cell and generated a signal.

実施例VIII 断線 充電器は、蓄電池と接続することなく始動した。その
結果は、コンピュータによるメッセージ“蓄電池が接続
されていない”であった。Example VIII Disconnection The charger was started without connection to the storage battery. The result was a computer message "Battery not connected".

実施例IX 高抵抗 一連の実験中に、リレーの接触子が高抵抗の膜を発生
した。これは充電器により示された。端子が非常に腐食
され、それらを清浄にすることなく充電器へ接続された
場合も、高抵抗が認められた。どちらの場合でも、次メ
ッセージがコンピュータによりフラッシュ表示された。Example IX High Resistance During a series of experiments, the contacts of the relay developed a high resistance film. This was indicated by the charger. High resistance was also observed when the terminals were highly corroded and connected to the charger without cleaning them. In either case, the following message was flashed by the computer:

“蓄電池内の水を点検しなさい” “リレーの接触子を点検しなさい” “端子の接続を点検しなさい” 実施例Ｘ 逆接続 蓄電池の正の端子が、充電器の負の端子へ接続されて
おり、蓄電池の負の端子が充電器の正の端子へ接続され
ていた。充電器は逆接続を警告した。"Check the water in the battery""Check the contacts of the relay""Check the connections of the terminals" Example X Reverse connection The positive terminal of the battery is connected to the negative terminal of the charger. The negative terminal of the battery was connected to the positive terminal of the charger. The charger warned of the reverse connection.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭46−5974（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−30031（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−95745（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−60941（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−302734（ＪＰ，Ａ) 特表 昭61−502564（ＪＰ，Ａ) 欧州特許出願公開67589（ＥＰ，Ａ) 欧州特許出願公開67590（ＥＰ，Ａ) 英国特許出願公開2175700（ＧＢ，Ａ) 米国特許4333149（ＵＳ，Ａ) 米国特許4390841（ＵＳ，Ａ) 米国特許4583034（ＵＳ，Ａ) 米国特許4639655（ＵＳ，Ａ) 米国特許4742290（ＵＳ，Ａ) 米国特許4745349（ＵＳ，Ａ) 米国特許4876495（ＵＳ，Ａ) 国際公開90／4188（ＷＯ，Ａ１) 国際公開90／10242（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 31/36 H01M 10/42 - 10/54 H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36 ＰＣＩ（ＤＩＡＬＯＧ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)Continuation of the front page (56) References JP-A-46-5974 (JP, A) JP-A-48-30031 (JP, A) JP-A-50-95745 (JP, A) JP-A-51-60941 (JP) JP-A-63-302734 (JP, A) JP-T-61-502564 (JP, A) European Patent Application Publication 67589 (EP, A) European Patent Application Publication 67590 (EP, A) UK Patent Application Publication 2175700 (GB, A) U.S. Pat. No. 4,333,149 (US, A) U.S. Pat. No. 4,390,841 (US, A) U.S. Pat. No. 4,830,34 (US, A) U.S. Pat. No. 4,693,655 (US, A) U.S. Pat. U.S. Pat. No. 4,786,495 (US, A) WO 90/4188 (WO, A1) WO 90/10242 (WO, A1) (58) Fields investigated (Int. Cl. ⁷ , DB name) G01R 31 / 36 H01M 10/42-10/54 H02J 7/00-7/12 H02J 7/34-7/36 PCI (DIALOG) WPI (DIALOG)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】再充電可能な蓄電池を充電し且つ試験する
方法にして： （ａ）前記電池の開回路電圧を測定し、測定された開回
路電圧により可能なセル数を算定し； （ｂ）所定時間の間、制御可能に変化する電流または電
圧を蓄電池へ送り、ガスの放出に関し蓄電池を試験し； （ｃ）蓄電池の充電電圧が、充電地のセルの見込み数に
蓄電池に特有な所定の電圧を乗じたものと等しくなるま
で、前記蓄電池に充電入力を任意の充電速度で充電し； （ｄ）段階（ｂ）がガス放出を示すまで、段階（ａ）、
（ｂ）及び（ｃ）を繰り返し； （ｅ）前記蓄電池が電流増加の方向でガスを放出する前
記電流（“Ｉガスアップ”）と電圧（“Ｖガスアッ
プ”）と、前記蓄電池が電流減少の方向でガスの放出を
停止する前記電流（“Ｉガスダウン”）と電圧（“Ｖガ
スダウン”）とを測定し； （ｆ）前記充電地内の実際のセル数をＶガスアップとＶ
ガスダウンとから決定する段階を含んでいる前記の方法
において、 前記段階（ｂ）の送る工程が、蓄電池端子においてまた
はそれを通して発生した応答電圧又は電流を測定してい
る間に、生じ、 （ｇ）段階（ｆ）において決定された実際のセル数と、
段階（ａ）において測定された開回路電圧と、蓄電池へ
入力された電荷とにより、充電の状態を決定し； （ｈ）前記Ｉガスダウンが所定値より低いかまたは等し
い時の前記Ｉガスアップからか、または、前記Ｉガスダ
ウンが所定値より高いかまたは等しい時の前記Ｉガスア
ップとＩガスダウンとの差から前記蓄電池の容量を算定
し； （ｉ）開回路電圧から欠陥状態を決定し； （ｊ）段階（ｂ）において設定された電流−電圧特性か
ら欠陥状態を決定する段階を含んでいることを特徴とす
る前記の方法。1. A method for charging and testing a rechargeable battery: (a) measuring the open circuit voltage of the battery and calculating the number of cells possible with the measured open circuit voltage; ) Sending a controllably varying current or voltage to the battery for a predetermined time and testing the battery for gas release; (c) the charging voltage of the battery is determined by the battery-specific predetermined number of cells in the charging area Charging the storage battery with a charging input at an arbitrary charging rate until equal to the product of: (d) steps (a) until step (b) indicates outgassing;
(E) repeating (b) and (c); (e) the current ("I gas up") and voltage ("V gas up") at which the battery releases gas in the direction of increasing current, and the battery decreases current Measuring the current ("I gas down") and voltage ("V gas down") to stop the release of gas in the direction of: (f) The actual number of cells in the charging site is V gas up and V
Wherein the sending step of step (b) occurs while measuring a response voltage or current generated at or through the battery terminal, wherein (g) ) The actual number of cells determined in step (f);
Determining the state of charge from the open circuit voltage measured in step (a) and the charge input to the battery; (h) the I gas up when the I gas down is less than or equal to a predetermined value. Calculating the capacity of the battery from the difference between the I gas up and the I gas down when the I gas down is greater than or equal to a predetermined value; (i) determining a fault condition from the open circuit voltage And (j) determining a defect state from the current-voltage characteristics set in step (b). 【請求項２】（ｋ）蓄電池の充電電圧が、蓄電池のセル
の見込み数に蓄電池に特有の所定の電圧を乗じるものと
等しくなるまで、前記蓄電池をある充電速度で充電し； （ｌ）充電電流が所定の低い値へ低下するまで、充電池
を段階（ｋ）における電圧に等しい一定電圧で充電し； （ｍ）所定時間の間、所定の一定電流で、任意の電圧に
おいて蓄電池を充電する段階を更に含み、 （ｎ）前記Ｉガスダウンが蓄電池の所望の充電状態の特
徴である所定の低限界に達するまで、段階（ｂ）、
（ｅ）及び（ｍ）を繰り返し； （ｏ）前記蓄電池への充電入力部からの電荷を受け入れ
ることのできる蓄電池の容量を算定することを特徴とす
る請求項１に記載の方法。2. (k) charging the storage battery at a charge rate until the charging voltage of the storage battery is equal to the expected number of cells of the storage battery multiplied by a predetermined voltage specific to the storage battery; Charging the rechargeable battery at a constant voltage equal to the voltage in step (k) until the current drops to a predetermined low value; (m) charging the storage battery at a predetermined constant current and at any voltage for a predetermined time (N) until the I gas down reaches a predetermined low limit characteristic of a desired state of charge of the storage battery;
2. The method of claim 1, wherein (e) and (m) are repeated; (o) determining a capacity of the storage battery capable of accepting charge from a charge input to the storage battery. 【請求項３】前記蓄電池が鉛電池であることを特徴とす
る請求項１に記載の方法。3. The method according to claim 1, wherein said storage battery is a lead battery.