JP4068268B2 - 鉛蓄電池の充電方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄電池の充電方法に関し、サイクル使用される蓄電池の充電方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、鉛電池においては１．０Ｃ以上の比較的大きな定電流による急速充電が行われている。しかしながら、１．０Ｃ以上の比較的大きな定電流による急速充電方式では、十分な充電量を充電する前に電池電圧がガス発生電圧以上となり、酸素ガス及び水素ガスが発生して充電効率の低下とともに寿命特性の低下を引き起こす。
【０００３】
高効率な急速充電方式としてパルス充電が提案されている。この充電方式はアルカリ蓄電池を含む蓄電池一般に対して、比較的大きな定電流を通電と停止を短時間で交互に繰り返すことにより、急激な電池電圧の上昇とガス発生を抑止させた高効率な充電方法である（特開昭６４−８１６２８号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のパルス充電を鉛電池に適用すると、ある程度充電が進んだ状態では、通電中、分極成分により電圧の急激な上昇が起こってガス発生電圧以上となり、電極よりガス発生が起こって充電効率が低下する。
【０００５】
上記した、充電が進んだ状態では、通電中、分極成分により電圧の急激な上昇が起こってガス発生電圧以上となり、電極よりガス発生が起こって充電効率が低下するという課題は、特に高率電流パルスを用いた場合だけではなく、通電時間Ｔ₁と停止時間Ｔ₂との関係がＴ₁＞Ｔ₂であるパルスを用いた場合においてもみられる。
【０００６】
本発明の目的は、鉛電池に対して効率の良い鉛電池の充電方法を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、通電中に電極よりガスが発生しない鉛電池の充電方法を提供することにある。
【０００８】
本発明のさらに他の目的は、通電中に分極成分により電圧の急激な上昇が起こらない鉛電池の充電方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る鉛蓄電池の充電方法は、通電と停止の充電パルスをなす１．０Ｃ以上の定電流により鉛蓄電池を充電する鉛蓄電池の充電方法であって、所定の通電時間Ｔ_１の間前記鉛蓄電池を充電するステップと、所定の停止時間Ｔ_２の間前記鉛蓄電池の充電を停止するステップとを包含し、分極成分による好ましくない電圧上昇が発生しないように、前記通電時間Ｔ_１ を、０．００５秒以上０．１秒未満の範囲に、かつ、前記停止時間Ｔ _２ を０．１秒未満に設定し、前記通電時間Ｔ ₁ と前記停止時間Ｔ ₂ とを、Ｔ _１ ≦Ｔ _２ ≦３Ｔ _１ なる関係を満足するように設定するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１２】
本発明のある局面に従えば、従来のパルス充電において、通電時間Ｔ₁及び停止時間Ｔ₂を短縮することによって分極成分による電圧上昇を抑制し、効率良く充電させることが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、蓄電池に対するパルス充電の通電時間Ｔ₁と停止時間Ｔ₂に関するものである。
【００１４】
鉛電池に対して、通電と停止からなるパルス電流によって効率良く充電を実施する場合、通電時間Ｔ₁と停止時間Ｔ₂及び電流値Ｉ_pを決定することが求められる。
【００１５】
通常、充電と停止からなるパルス電流を鉛電池に印加したときの電圧挙動は図１のようになる。図１において、パルス電流１１を印加した直後の電圧１２の上昇は、電極や導電体・電解液などによる抵抗成分に起因する。通電時間に依存する電圧１２の上昇は、電極界面での電荷や物質の移動による分極成分に起因する。
【００１６】
前者のパルス電流１１を印加した直後の抵抗成分は、充電の進行に伴い殆ど変化しない。しかし、後者の電極界面での電荷や物質の移動による分極成分は、充電の進行に伴い増大する。
【００１７】
このことから、通電時間を短く制御する程、分極成分に起因する電圧上昇が抑制される。
【００１８】
公称電圧１２Ｖ、定格容量６０Ａｈ（３ＨＲ）の制御弁式鉛電池において、２５℃雰囲気下、１／３Ｃ定電流でＳＯＣが５０％になるまで放電させ、図２に示すパルス波形定電流２１を用いて、表１に示す通電時間Ｔ₁及び停止時間Ｔ₂を実施例Ａ〜実施例Ｌ及び実施例ＸおよびＹ、電流値Ｉ_p＝３．０Ｃでパルス充電を行った。
【００１９】
【表１】

【００２０】
通常、充電末期には充電反応以外に副反応が起こり電極よりガスが発生する。そのため、本実施例の充電停止条件は充電効率がほぼ１００％となるように、制御弁式鉛電池の安全弁が開弁し、鉛電池の外にガスが放出された時とした。
【００２１】
図３より明らかなように、通電時間Ｔ₁及び停止時間Ｔ₂に関して実施例Ａから実施例Ｇを実施するにつれて、パルス充電後のＳＯＣが６８％から８５％まで上昇し、通電時間Ｔ₁及び停止時間Ｔ₂が０．１０秒未満の実施例Hから実施例Ｌでは８３％以上の高いＳＯＣを確保することが可能であることがわかる。
【００２２】
このことから、充電効率がほぼ１００％である充電において、効率の良いパルス波形はＴ₁＜０．１秒かつＴ₂＜０．１秒である。
【００２３】
逆に、Ｔ₁＜０．００５秒かつＴ₂＜０．００５秒の一例である実施例Ｙでは充電反応が十分に行われないためＳＯＣは７０％以下まで低下した。
【００２４】
従って、本実施の形態に係る鉛電池の充電方法では、通電時間Ｔ₁は、０．００５秒以上０．１秒未満の範囲に設定される。
【００２５】
また、Ｉ_pを１．０Ｃ、２．０Ｃ、３．０Ｃ、４．０Ｃのように変化させても、実施例Ｇから実施例Ｌで同様の高いＳＯＣを確保することが可能であるため、Ｉ_pを変化させても同様の効果があることを確認した。さらに、環境温度、放電パターン、充電開始ＳＯＣを変化させても同様の効果があることを確認した。
【００２６】
また、表２に示すように実施例ａから実施例ｅにおいて、電流値Ｉ_p＝４．０Ｃでパルス充電を行った。本試験においても充電停止条件は充電効率がほぼ１００％となるように、制御弁式鉛電池の安全弁が開弁し、電池外にガスが放出された時に設定した。
【００２７】
【表２】

【００２８】
図４から明らかなように実施例ａから実施例ｃでは、通電時間Ｔ₁＝０．０１秒で停止時間Ｔ₂を０．０１秒から０．０３秒へ増大させるとＳＯＣが７５％から８５％へ増大し、Ｔ₁≦Ｔ₂でＳＯＣ増大に対する効果がみられた。
【００２９】
逆に、実施例ｄ、ｅでは停止時間Ｔ₂＝０．０１秒で通電時間Ｔ₁を０．０１秒から０．０３秒へ増大させると、図５に示すようにＳＯＣは７５％から６０％まで減少し、Ｔ₁＞Ｔ₂においてはＳＯＣ増加に対する効果は見られなかった。
【００３０】
従って、本実施の形態に係る鉛電池の充電方法では、通電時間Ｔ₁と停止時間Ｔ₂とは、Ｔ₁≦Ｔ₂なる関係を満足するように設定される。
【００３１】
以上のように本実施の形態によれば、所定の通電時間Ｔ₁の間蓄電池を充電するステップと、所定の停止時間Ｔ₂の間蓄電池の充電を停止するステップとを包含し、通電時間Ｔ₁は、分極成分による好ましくない電圧上昇が発生しないように十分短く設定されるので、通電中に電極よりガスが発生せず、鉛電池に対して効率の良い鉛電池の充電方式を提供することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、鉛電池に対して効率の良い鉛電池の充電方法を提供することができる。
【００３３】
また本発明によれば、通電中に電極よりガスが発生しない鉛電池の充電方法を提供することができる。
【００３４】
さらに本発明によれば、通電中に分極成分により電圧の急激な上昇が起こらない鉛電池の充電方法を提供することができる。
【００３５】
以上の通り本発明は、特定条件のパルス波形となる定電流により蓄電池を効率良く急速充電することができるため、実用上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係るパルス充電時の電圧変化を示すグラフ。
【図２】実施の形態に係る鉛電池の充電方法におけるパルス電流波形を示すグラフ。
【図３】実施の形態に係るパルス幅に対する充電特性（Ｔ₁：Ｔ₂＝１：１）を示すグラフ。
【図４】実施の形態に係るパルス幅に対する充電特性（Ｔ₁≦Ｔ₂）を示すグラフ。
【図５】実施の形態に係るパルス幅に対する充電特性（Ｔ₁＞Ｔ₂）を示すグラフ。
【符号の説明】
Ｔ₁ 通電時間
Ｔ₂ 停止時間

Claims (1)

1. 通電と停止の充電パルスをなす１．０Ｃ以上の定電流により鉛蓄電池を充電する鉛蓄電池の充電方法であって、
   所定の通電時間Ｔ_１の間前記鉛蓄電池を充電するステップと、
   所定の停止時間Ｔ_２の間前記鉛蓄電池の充電を停止するステップとを包含し、
   分極成分による好ましくない電圧上昇が発生しないように、前記通電時間Ｔ_１ を、０．００５秒以上０．１秒未満の範囲に、かつ、前記停止時間Ｔ _２ を０．１秒未満に設定し、
   前記通電時間Ｔ ₁ と前記停止時間Ｔ ₂ とを、Ｔ _１ ≦Ｔ _２ ≦３Ｔ _１ なる関係を満足するように設定する、鉛蓄電池の充電方法。

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