JP5965390B2 - バイポーラ過電圧バッテリパルサー及び方法 - Google Patents
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Description
ここで、以下の通りである。
q=電子電荷、クーロン
k=ボルツマン定数、ジュール/ケルビン
T=絶対温度、ケルビン
Dse/Dme=平衡時の電極の表層のイオン密度に対する電気化学溶液のイオン密度の比
(Vse−Vme)=平衡時の電気化学溶液と電極の間の電位差、ボルト
平衡条件下では、系は安定し、すなわち、形成、成長、又は溶解又は相転移は発生しない。平衡時には、電極の表層内へのあらゆるイオン化学種の流束は、電極の表層から電気化学溶液中への等しい数の同じイオン化学種の流束によって補償されることになる。
平衡時の電極の電位と上述の状況下の電極の電位との間の差は、式(5)で表される電気化学過電位又は電気化学過電圧として公知である。
120 パルス電圧ドライバ
140 出力段
Claims (24)
- バイポーラ過電圧バッテリパルサーであって、
正のパルス電圧及び負のパルス電圧を生成するように構成されたパルス発生器(20)と、
前記正のパルス電圧を正のパルス電圧波形(34)に変換するように構成された正のパルス電圧ドライバ(32)と、
前記負のパルス電圧を負のパルス電圧波形(38)に変換するように構成された負のパルス電圧ドライバ(36)と、
前記正のパルス電圧波形(34)と前記負のパルス電圧波形(38)をパルス電圧波形(52)に融合し、かつ該パルス電圧波形をバッテリの端子間に印加するように構成されたパルス電圧分配器(50)と、
を含み、
前記パルス電圧波形(52)は、前縁及び正のパルス振幅を有する少なくとも1つの正の電圧パルスと、後縁及び負のパルス振幅を有するそれに続く少なくとも1つの負の電圧パルスとを含み、
前記前縁の立ち上がり時間及び該後縁の立ち上がり時間の各々は、バッテリの電解質溶液の緩和時間よりも短い、
ことを特徴とするバイポーラ過電圧バッテリパルサー。 - マイクロコントローラ(22)を付加的に含み、
前記パルス発生器(20)は、前記マイクロコントローラ(22)内に構成される、
ことを特徴とする請求項1に記載のバイポーラ過電圧バッテリパルサー。 - 前記パルス発生器(20)は、前記正のパルス電圧を発生させるように構成された正のパルス発生器と、前記負のパルス電圧を発生させるように構成された負のパルス発生器とを含むことを特徴とする請求項1に記載のバイポーラ過電圧バッテリパルサー。
- 前記パルス発生器(20)は、交替インバータスイッチを含み、
前記交替インバータスイッチは、前記パルス電圧を処理して交互に通過パルス電圧と反転パルス電圧にし、
前記通過パルス電圧は、前記正のパルス電圧及び前記負のパルス電圧のうちのいずれか一方であり、前記反転パルス電圧は、該正のパルス電圧及び該負のパルス電圧のうちの他方である、
ことを特徴とする請求項1に記載のバイポーラ過電圧バッテリパルサー。 - 前記正のパルス電圧ドライバ及び前記負のパルス電圧ドライバの各々は、
パルス成形器と、
タイミング発生器と、
を含み、
前記パルス成形器及び前記タイミング発生器は、パルス電圧をパルス電圧波形に変換するように構成される、
ことを特徴とする請求項1に記載のバイポーラ過電圧バッテリパルサー。 - 前記正のパルス電圧波形(34)を増幅するように構成された正の電圧増幅器(40)と、
前記負のパルス電圧波形(38)を増幅するように構成された負の電圧増幅器(48)と、
を更に含むことを特徴とする請求項1に記載のバイポーラ過電圧バッテリパルサー。 - 前記前縁の前記立ち上がり時間及び前記後縁の前記立ち上がり時間は、前記緩和時間の3分の1であることを特徴とする請求項1に記載のバイポーラ過電圧バッテリパルサー。
- 前記正のパルス振幅及び前記負のパルス振幅の各々は、前記バッテリの電圧よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載のバイポーラ過電圧バッテリパルサー。
- 前記正のパルス振幅及び前記負のパルス振幅の各々は、前記バッテリの前記電圧の少なくとも2倍であることを特徴とする請求項8に記載のバイポーラ過電圧バッテリパルサー。
- 前記パルス電圧波形(52)は、前記少なくとも1つの正の電圧パルスのパルス幅と前記少なくとも1つの負の電圧パルスのパルス幅とが重ならないようなパルスサイクル周波数を有することを特徴とする請求項9に記載のバイポーラ過電圧バッテリパルサー。
- 前記少なくとも1つの正の電圧パルスのパルス幅及び前記少なくとも1つの負の電圧パルスのパルス幅の各々が、前記緩和時間を超えることを特徴とする請求項1に記載のバイポーラ過電圧バッテリパルサー。
- コントローラと、
バッテリの電圧を測定するように構成された測定デバイスと、
を付加的に含み、
前記コントローラは、前記バッテリの前記電圧を用いて該バッテリの状態を識別するように構成され、
前記コントローラは、前記バッテリの前記状態に基づいてバイポーラ過電圧バッテリパルサーを作動させるように構成される、
ことを特徴とする請求項1に記載のバイポーラ過電圧バッテリパルサー。 - 前記バッテリは、鉛酸バッテリ及び非鉛酸バッテリのうちのいずれか一方であることを特徴とする請求項1に記載のバイポーラ過電圧バッテリパルサー。
- 前記パルス電圧波形を増幅するように構成された電圧増幅器を更に含むことを特徴とする請求項1に記載のバイポーラ過電圧バッテリパルサー。
- 前記バッテリと統合されることを特徴とする請求項14に記載のバイポーラ過電圧バッテリパルサー。
- 各バッテリがバイポーラ過電圧バッテリパルサーを有するバッテリパックの複数のバッテリを処理する方法であって、
いずれの一時点でも1つよりも多くないバイポーラ過電圧バッテリパルサーが過電圧を印加するように該バイポーラ過電圧バッテリパルサーを制御する段階、
を含み、
前記バイポーラ過電圧バッテリパルサーは、
正のパルス電圧及び負のパルス電圧を生成するように構成されたパルス発生器と、
前記正のパルス電圧を正のパルス電圧波形に変換するように構成された正のパルス電圧ドライバと、
前記負のパルス電圧を負のパルス電圧波形に変換するように構成された負のパルス電圧ドライバと、
前記正のパルス電圧波形と前記負のパルス電圧波形をパルス電圧波形に融合し、かつ該パルス電圧波形をバッテリの端子間に印加するように構成されたパルス電圧分配器と、
前記正のパルス電圧波形を増幅するように構成された正の電圧増幅器と、
前記負のパルス電圧波形を増幅するように構成された負の電圧増幅器と、
を含み、
前記正のパルス電圧波形は、前縁及び正のパルス振幅を含み、前記負のパルス電圧波形は、後縁及び負のパルス振幅を有し、該前縁の立ち上がり時間及び該後縁の立ち上がり時間の各々が、複数のバッテリの電解質溶液の緩和時間よりも短い、
ことを特徴とする方法。 - 単一の正のパルスを有する正のパルス電圧波形と単一の負のパルスを有する負のパルス電圧波形とを準備する段階と、
前記正のパルス電圧波形と前記負のパルス電圧波形をバッテリの端子間に交互に印加する段階と、
を含み、
前記正のパルス電圧波形は、前縁及び正のパルス振幅を含み、前記負のパルス電圧波形は、後縁及び負のパルス振幅を有し、該前縁の立ち上がり時間及び該後縁の立ち上がり時間の各々が、前記バッテリの電解質溶液の緩和時間よりも短い、
ことを特徴とする方法。 - 前記正のパルス電圧波形と前記負のパルス電圧波形を前記バッテリの前記端子間に印加する前にパルス電圧波形に融合する段階を付加的に含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記正のパルス電圧波形と前記負のパルス電圧波形を鉛酸バッテリ及び非鉛酸バッテリのうちのいずれか一方の端子間に交互に印加する段階を特徴とする請求項17に記載の方法。
- 方法であって、
正のパルス電圧及び負のパルス電圧を生成する段階と、
前記正のパルス電圧を正のパルス電圧波形にかつ前記負のパルス電圧を負のパルス電圧波形に変換する段階と、
前記正のパルス電圧波形と前記負のパルス電圧波形をパルス電圧波形に融合する段階と、
前記パルス電圧波形をバッテリの端子間に印加する段階と、
を含み、
前記パルス電圧波形は、前縁及び正のパルス振幅を有する少なくとも1つの正の電圧パルスと、後縁及び負のパルス振幅を有するそれに続く少なくとも1つの負の電圧パルスとを含み、該前縁の立ち上がり時間及び該後縁の立ち上がり時間の各々が、前記バッテリの電解質溶液の緩和時間よりも短い、
ことを特徴とする方法。 - 前記正のパルス電圧波形、前記負のパルス電圧波形、及び前記パルス電圧波形のうちの少なくとも1つを増幅する段階を付加的に含むことを特徴とする請求項20に記載の方法。
- 正のパルス電圧及び負のパルス電圧を生成する段階は、
パルス電圧を発生させる段階と、
前記パルス電圧を処理して、交互に、前記正のパルス電圧及び前記負のパルス電圧のうちのいずれか一方である通過パルス電圧と該正のパルス電圧及び該負のパルス電圧のうちの他方である反転パルス電圧にする段階と、
を含む、
ことを特徴とする請求項20に記載の方法。 - 前記正のパルス電圧を正のパルス電圧波形にかつ前記負のパルス電圧を負のパルス電圧波形に変換する段階は、
前記正のパルス電圧及び前記負のパルス電圧をそれぞれ正のパルス電圧形状及び負のパルス電圧形状に成形する段階と、
前記正のパルス電圧形状の分配及び前記負のパルス電圧形状の分配を時間調節し、それぞれ前記正のパルス電圧波形及び前記負のパルス電圧波形にする段階と、
を含む、
ことを特徴とする請求項20に記載の方法。 - 前記パルス電圧波形を鉛酸バッテリ及び非鉛酸バッテリのうちのいずれか一方の端子間に印加する段階を特徴とする請求項20に記載の方法。
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