JP2000507436A

JP2000507436A - 蓄電池を充電する方法および装置

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Publication number: JP2000507436A
Application number: JP9533883A
Authority: JP
Inventors: パブロビック，ブラディミール，エス．; ノア，ジリ，ケー．; フィールド，ロバート，ビー．
Original assignee: ノルヴィックトラクションインク．
Priority date: 1996-03-26
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 2000-06-13
Also published as: DE69718453D1; CA2250098C; WO1997036359A1; EP0890213A1; AU1864597A; US5680031A; CA2250098A1; DE69718453T2; EP0890213B1

Abstract

(57)【要約】蓄電池を充電する充電器を開示する。この充電器は、可変レベルの充電電流を生成する回路と、充電電流を制御する制御回路を含む。第一の充電期間においては、充電電流は、蓄電池を蓄電池のアンペアアワー容量より大きなアンペア速度にて急速に充電するレベルに維持される。コントローラは、所定の中断期間だけ充電電流を中断する手段を含む。この中断期間の際に、充電電流は、非零値に維持される。コントローラは、さらに、蓄電池の抵抗フリー電圧を決定する手段を含む。その後の充電期間においては、充電電流はこの抵抗フリー電圧の値に応答して制御される。

Description

【発明の詳細な説明】蓄電池を充電する方法および装置発明の分野本発明は、蓄電池の充電、より詳細には、蓄電池を充電する方法および装置に関する。発明の背景蓄電池は、活物質内に含まれる化学エネルギーを直接に電気エネルギーに変換するデバイスであるが、これは、ある一つの物質からもう一つの物質への電子の移動を伴う酸化還元電気化学反応を介して達成される。蓄電池は、その特性から一次蓄電池と二次蓄電池に分類される。両タイプの蓄電池が広く用いられているが、二次蓄電池は、これらが充電できるため、つまり、蓄電池を元の状態に回復できるために特に普及している。充電可能な蓄電池、すなわち、二次蓄電池は、充電器を用いて充電されるが、充電器は、２つのクラス、つまり、単純充電器と、閉ループあるいはフィードバック充電器に大別される。単純充電器は、蓄電池に低レベルの充電電流をある定められた時間に渡って供給する。電流のレベルは、過充電によって蓄電池が損傷しないような値に選択される。他方、フィードバック充電器は、蓄電池の状態を監視することで、充電サイクルの際の充電電流の規模を制御する。充電サイクルは、高電流フェーズと、調節フェーズとから成る。高電流フェーズにおいては、フィードバック充電器は、蓄電池に高い充電電流を加えることで蓄電池を急速に充電する。フィードバック充電器は、絶えず蓄電池の状態を監視し、蓄電池の充電状態が回復されるとともに充電電流を減少する。蓄電池の容量およびサイクル寿命の期待値は、多数の様々な要因に依存する。充電パラメータは、特に重要であり、蓄電池の容量に強い影響を及ぼす。本発明と同一の譲受人に譲渡された合衆国特許第5,179,335号および第5,204,6 11号は、二次蓄電池を充電するための新規の充電器を開示する。これら以前の特許による蓄電池充電器は、蓄電池を急速に充電するために、充電電流を二次蓄電池に、蓄電池のアンペアアワー容量、つまり、１Ｃより大きなアンペア速度にて供給する。蓄電池充電器は、充電中の二次蓄電池の内部抵抗フリー電圧（intern al resistance free voltage）を検出し、この抵抗フリー電圧を、充電中の蓄電池のタイプに依存する所定の基準電圧と比較するための手段を含む。これら以前の特許によると、抵抗フリー電圧は、基準電圧と充電電流が中断された時間期間において比較される。これら以前の特許においては、内部抵抗フリー電圧が基準電圧に達すると充電電流を低減することで充電速度が低減され、内部抵抗フリー電圧が所定の基準電圧と等しいレベルに維持される。さらに、幾つかのタイプの蓄電池充電器においては、温度を補償するステップ、熱暴走の望ましくない影響を軽減するために充電サイクルを制御するステップ、蓄電池の充電状態を完全に１００％にするために仕上充電電流を供給するステップ等が含まれる。従来の技術として、Burkettらは（合衆国特許第3,517,293号;第3,587,673号; 第3,609,503号;第3,614,583号）、蓄電池を充電する装置および方法を開示する。Burkettによって教示される方法においては、蓄電池を構成するセルの公称１時間率を超える規模を持つ充電電流が加えらるとともに、蓄電池が間欠的にこれも公称１時間率を超える速度にて放電される。Burkettは、この間欠放電の目的は、蓄電池を復極（減極）させ、これによって、充電能力を向上させることにあると主張する。Burkettは、さらに、放電電流（つまり、負の電流）を加えて蓄電池を復極させると、完全充電状態に達した場合でも、より高い充電電流を加えることが可能になり、結果として、蓄電池を完全に充電するために要求される時間が劇的に短縮されると主張する。合衆国特許第4,746,852号において、Martinは、蓄電池充電器用コントローラを開示するが、この方法では、短期間の放電パルスが各充電パルスの後に加えられる。この放電パルスの目的は、分極と電気分解を打ち消すことにある。Martin によると、これによって総充電時間が低減されるとともに、分極と電気分解が低く押さえられるために劣化が押さえられる。同様に、ＰＴＣ特許出願第PCT/US93/00569号において、Feldsteinは、逆充電電流を用いて充電中のセルに長短両方の逆パルスを供給する方法を開示する。Fe ldsteinによると、充電器はセルに短い充電パルスを供給し、これら充電パルスより短い継続期間を持つ放電パルスを引き出す。Feldsteinは、さらに、充電プロセスを周期的に終端した後に約０．５〜１．０秒の持続充電パルスを供給する方法を開示する。合衆国特許第4,829,225号において、Podrazhanskyらは、放電パルスの使用に加えて、放電パルスの前あるいは後の休止期間の重要性について開示する。放電パルスの継続期間は充電プロセスの際に変動される。ＰＣＴ特許出願第PCT/US93 /00471号において、Podrazhanskyは、待ち期間によって分離された一つあるいは複数の充電パルスと、これに続く、これも待ち期間によって分離された一連の放電パルスを使用する方法を開示する。Podrazhanskyは、蓄電池を充電するために要求される時間を充電パルスの間に放電（つまり、復極）パルスを加えることによって短縮できると主張する。Podrazhanskyは、さらに、放電パルスが終端してから、（次の）放電パルスを加える前に所定の期間を待つことによって充電時間と蓄電池の加熱がさらに低減されると主張する。上述の説明から、従来の技術によるアプローチは、充電の速度を増加するとともに加熱効果を最小限に押さえるために充電パルスと放電（つまり、負の）パルスの様々な組合せを伴うことが理解できる。換言すれば、従来の技術は、蓄電池の充電プロセスの際に充電パルスと放電パルスの両方を加えることを教示する。従来の技術によって教示される充電パルスと放電パルスの両方を休止期間と組合せて用いる方法は、実際には蓄電池の充電速度を低下させ、蓄電池を過剰に加熱する原因となることが発見された。さらに、不均一系反応力学と質量輸送機構が充電速度に大きな影響を及ぼすことが発見された。反応物の移動が速度制限要因となるケースにおいては、反応物の流れ（つまり、充電電流）の中断および逆転は、正味輸送フラックスを低減させ、結果として充電速度を低減させる。このため従来の技術によって教示されるように１つあるいは複数の充電パルスに続いて１つあるいは複数の放電パルスを加える方法は、蓄電池の充電速度を低下させ、蓄電池の加熱を増加させる。このような影響は明らかに望ましいものではない。従来の技術による方法は、可逆容量減衰（Reversible Capacity Decay：ＲＣＤ）を起こすという観察結果が得られた。さらに、放電パルスの使用は、不必要な蓄電池の加熱、ＥＭフィールドに発生する電気的に誘引された機械的応力、コンデンサ充電効果等のために蓄電池にとって有害であることが発見された。さらに、放電パルスの使用は、蓄電池の充電時間を増加することに加え、充電デバイスを複雑化し、実用上望ましくない。完全な容量を回復するための周知の方法は、等化サイクルを含む。このサイクルにおいては、蓄電池セルが全てのセルを完全に充電された状態に等化させるために若干過充電される。等化サイクルを用いることで蓄電池のセルを完全に充電された状態にすることはできるが、ただし、結果としてセルの過充電はサイクル寿命を短くするとともに、時間とともに容量を低下させる傾向を持つ。従って、充電サイクルを繰り返すにつれて容量が低下する問題を含む従来の技術と関連する様々な短所を克服することができる蓄電池を充電するための方法および装置に対する必要性が存在する。発明の概要本発明は、蓄電池を充電するための方法および装置を提供する。本発明においては、不均一系反応力学と質量輸送機構が、充電プロセスに重要な役割を果たすことが発見された。反応物の移動が速度制限要因となるケースにおいては、反応物の流れ（つまり、充電電流）の中断および逆転は反応物の正味輸送フラックスを低減させ、結果として充電速度を低減させる。高電流充電期間においては、蓄電池の電荷受入能力（charge acceptance abil ity）は充電電流を超え、充電速度は充電電流の平均値によって決定されることが発見された。充電サイクルのこの期間においては、充電器は、充電電流を蓄電池の相互接続と内部配線にとって安全な値に制限する。充電サイクルの調節フェーズにおいては、蓄電池の電荷受入能力は、極板表面の化学反応、あるいは電解液内の拡散境界層を通る質量の輸送（移動）のいずれかによって決定されることが観察された。これは充電電流を逆転させると正味表面化学反応の速度と、境界層を通る正味輸送フラックスが低下することを意味する。さらに、表面化学反応は極板の幾つかの活サイトで開始され、このサイトでの反応が反応が中断されるまで継続し、そこに活物質が蓄積するが、中断の後に反応が再開された場合、表面化学反応は、極板上の異なるサイトから開始することが発見された。本発明によると、調節された充電電流が蓄電池に加えられる。充電電流が周期的に中断され、電流の規模は、好ましくは、０ではない値まで低減された後、再び充電値に増加される。本発明による充電電流は、過充電にならず、しかも、反応の活性表面積は低減されない最適な電荷供給を特徴とする。本発明によると、充電電流の規模の調節は、蓄電池の“抵抗フリー（resistance free）”電圧を所定の値に維持することに基づ行なわれる。この抵抗フリー電圧は、電流が中断されたとき測定されるか、あるいは、電流を中断することなく蓄電池の内部抵抗から計算される。本発明による充電方法は、従来の充電技法と比べて、幾つかの重要な長所を持つ。第一に、充電電流のスイッチングにより表面反応を中断させることで局所的な過充電が防止され、その後、化学反応は極板の別のサイトから再開される。第二に、本発明による方法は、正の充電電流を維持することで、活性表面の形成を促進し、従って、放電能力を高める。従来の技術では、充電電流が遮断あるいは反転されるが、このようなアプローチでは結晶構造が出現し、このために放電能力が低下することが観察された。もう一つの長所として、本発明の方法によると、通常見られる可逆容量減衰（ＲＣＤ）が著しく低減される。一面においては、本発明は二次蓄電池を充電する装置を開示するが、この装置は、可変レベルの充電電流を生成する生成器（充電器）手段を含み、この充電電流は、第一の充電期間においては前記蓄電池を蓄電池のアンペアアワー容量より大きなアンペア速度にて急速に充電するレベルを持つ。この装置は、さらに、前記生成器手段を制御するためのコントローラ手段を含み、このコントローラ手段は、（ａ）前記充電電流を所定の変動期間において充電電圧を非零値に維持しながら変化させる手段と（ｂ）前記変動期間において前記蓄電池の電荷受入電圧（charge a cceptance voltage）値を決定する手段と（ｃ）前記電荷受入電圧値と基準電圧を比較する手段と（ｄ）前記電荷受入電圧に応答して前記充電電流のレベルを制御する手段とを含む。もう一面においては、本発明は、蓄電池を充電する方法を開示するが、この方法は、（ａ）可変レベルの充電電流を生成するステップと（ｂ）第一の充電期間において前記充電電流を前記蓄電池を蓄電池のアンペアアワー容量より大きなアンペア速度にて急速に充電するレベルに維持するステップと（ｃ）所定の変動期間だけ前記充電電流を変化させるステップと（ｄ）前記充電電圧を前記変動期間の際に非零値に維持するステップと（ｅ）前記変化の後に前記蓄電池の電荷受入電圧値を決定するステップと（ｆ）ステップ（ｅ）において決定された前記電荷受入電圧に応答して前記充電電流のレベルを変化させるステップを含む。さらにもう一面においては、本発明は、充電電流が二次蓄電池に加えられる充電サイクルの際に蓄電池の電荷受入電圧値を決定する方法を開示するが、この方法は、（ａ）前記充電電流を所定の期間において変化させるステップと（ｂ）前記所定の期間において前記蓄電池の高値と低値の電圧読み値および高値と低値の電流読み値を入力するステップと（ｃ）前記入力された電圧と電流の読み値から電荷受入電圧値を式：に従って計算するステップを含む。図面の簡単な説明以下に本発明の好ましい実施例を示す付録の図面を参照しながら本発明について詳細に説明する。ここで、図１は、本発明による蓄電池を充電するための装置を示すブロック図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、本発明による一例としての充電電流を示し、図３は、抵抗フリー基準電圧ＶRFを計算する方法を示し、図４は、本発明による充電電流を調節するための方法をブロック図の形式にて示し、図５は、本発明による充電方法の流れ図であり、図６は、図５の充電方法の一面を示し、図７は、図５の充電方法のもう一面を示し、図８は、図５の充電方法による電流ランプアップ（単調増加）機能を示す流れ図であり、図９は、図８の電流ランプアップ機能に対する電流と電圧の波形を示し、図１０は、本発明による充電サイクルを通じての典型的な電流波形を示す。発明の詳細な説明本発明による蓄電池充電器１をブロック図にて示す図１の説明から始める。図１に示すように、充電器１は、コントローラ２、ユーザ制御インタフェース／ディスプレイパネル４、およびプログラマブル電源６を含む。プログラマブル電源６は、充電器１に結合された蓄電池１０を充電する符号８によって示す充電電流Ｉを生成する。コントローラ２は、デジタル／アナログコンバータ（Ｄ／Ａ）１２を通じて、プログラマブル電源６のアナログ入力に結合される。Ｄ／Ａコンバータ１２は、蓄電池１０に加えられるべき充電電流Ｉの相対レベルを表すアナログ制御信号出力をプログラマブル電源６に供給する。プログラマブル電源のアナログ入力は、Ｄ／Ａコンバータ１２からの０乃至１０ＶＤＣの範囲の制御電圧を受ける。この制御電圧信号は、プログラマブル電源６のフルスケール出力電流容量の０％乃至１００％の範囲を表す。プログラマブル電源６は、さらに、それぞれ、コントローラ２の出／入力ボートに結合された緩衝デジタル入／出力インタフェースを含む。プログラマブル電源６は、コントローラ２によって発行される様々なデジタル制御信号を受信し、充電電流Ｉを、オン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）に設定したり、あるいは、故障（FAULT）状態を解除したりする。好ましくは、プログラマブル電源６は、コントローラ２から充電電流Ｉの出力を瞬間的に０％に遮断するデジタル入力信号を受信する。プログラマブル電源６は、反対に、コントローラ２に、様々な状態および故障状態を示すデジタル信号、例えば、温度が高すぎることや、ＤＣバス電圧が高すぎすること、あるいは低すぎることを示すデジタル信号を出力する。プログラマブル電源６の実現は当業者においては周知である。コントローラ２は、本発明による蓄電池充電プログラムおよび方法を実行するように適当にプログラムされたマイクロプロセッサあるいはプロセッサボードを含む。充電プロセスは、様々なパラメータから構成され、これらは、ユーザインタフェース／ディスプレイパネル４から入力される。ユーザインタフェース／ディスプレイパネル４は、好ましくは、これら蓄電池充電パラメータを入力するためのディスプレイとキーボードあるいはキーパッドを含む。ユーザインタフェース４は、さらに、幾つかの既知の蓄電池タイプと関連する蓄電池パラメータ識別子を読み出すための入力デバイスを含む。コントローラ２は、ディスプレイパネル４を用いて、蓄電池の状態、充電システムの状態、故障状態、および診断情報をユーザに表示する。ディスプレイパネル４は、さらに、制御入力や、ディスプレイプロンプトを含み、蓄電池の充電プロセスを開始／停止する指示や、蓄電池１０の充電器１への接続や充電器１の動作（プロセス）を構成する指示等がこれを介して行なわれる。充電器１は、閉ループ、すなわち、フィードバック充電システムとして動作する。充電器１は、蓄電池１０の様々なパラメータを監視するためのセンサブロック１４を含む。これらセンサとしては、充電電流センサ１６、蓄電池電圧センサ１８、蓄電池温度センサ２０、および蓄電池圧力センサ２２が含まれる。これらセンサは、様々なアナログプロセス測定回路を含み、これらは、アナログ／デジタルコンバータ２４を通じて、コントローラ２の対応する入力ポートに結合される。充電電流センサ１６は、充電電流Ｉを監視するが、これは、負荷抵抗とアナログコンディショニング増幅器（図示せず）に接続された電流トランジューサ、例えば、スイスのＬＥＳＳ．Ａ社から市販されるLEM Module LT 500を用いて実現される。このアナログ回路の実現は当業者においては周知である。蓄電池電圧センサ１８は、蓄電池１０の出力電圧を監視するが、これは、好ましくは、例えば、光結合器（図示せず）によって提供されるガルバニ絶縁を持つスケーラブル信号コンディショニング増幅器（図示せず）を含む。蓄電池温度センサ２０は、蓄電池１０の内部温度を監視するが、これは、蓄電池１０の外側壁と接触する半導体温度センサを用いて実現される。適当な温度センサとしては、National Sem iconductor社から市販されるLM335Aがある。温度センサ２０は、温度センサ２０からの出力信号を調節（コンディショニング）するためのアナログコンディショニング増幅器（図示せず）を含む。蓄電池圧力センサ２２は、蓄電池１０の内部圧力を監視するが、これは、適当な圧力トランジューサ、例えば、Omega Engine ering Inc.社から市販されるPX302を用いて実現される。これら様々なセンサからの出力信号は、Ａ／Ｄコンバータ２４に供給され、デジタル化した上でコントローラ２に供給される。好ましくは、このＡ／Ｄコンバータ２４は、高速の１２ビットコンバータから構成される。こうしてコントローラ２に入力されたデジタル化された信号は、本発明による蓄電池充電プログラムおよび方法によって、ユーザによって入力される蓄電池／充電器パラメータと共に用いられる。これら入力に応答して、蓄電池充電器制御プログラムは、プログラマブル電源６に対する制御コマンドを計算および更新し、この制御プログラムは、さらに、プログラマブル電源６の状態および動作の監視を続ける。そして、なんらかの故障が検出された場合は、この充電器制御プログラムは、充電サイクルを中止し、つまり、プログラマブル電源６をターンオフし、ユーザディスプレイパネル４上に、放棄状態を表示する。この蓄電池充電プログラムおよび方法によって実施される処理ステップについては後に図４〜８との関連で詳細に説明する。本発明の一つの特徴は、充電電流Ｉが周期的に中断あるいは変動されることである。この変動の目的には二重の意味がある。第一に、この充電電流Ｉの変動は、蓄電池１０の抵抗フリー電圧、すなわち、電荷受入電圧Ｖ_RFを計算するために、電圧および電流パラメータを測定するための窓を提供する。第二に、この電流の変動は、早期容量損失（Premature Capacity Loss,PLC）、すなわち、可逆容量減衰（RCD）を低減および防止する機構を提供する。コントローラ２は、プログラマブル電源６（図１）を通じて、充電電流Ｉの変動あるいは中断を調節する。電流Ｉの変動には、ステップ変化（例えば、電流の遮断による非零値への減少に続く増加）、ランプ変化（電流の単調な増減）、正弦変化、指数変化、対数変化、その他、電流Ｉの任意の適当な変動が含まれる。図２は、一例としての本発明による充電電流Ｉにステップ変化を持つ波形８ａおよび８ｂを示す。波形８ａ、８ｂは、規模Ｉ_Hi、それぞれ、参照符号９と１１によって示す遷移部分、および規模Ｉ_Lowを持つ電流から成る。波形８ａの場合は、遷移部分９は、ステップ部分１３ａ、１３ｂを持つ実質的に正方形のパルスから構成される。ステップ部分１３ａは、充電電流Ｉの規模のＩ_Hiからの減少と、これに続く、休止を表すが、これによって、充電中の特定の蓄電池の電気化学反応と関連する時定数に対する時間が与えられる。ステップ部分１３ｂは、充電電流ＩのI_Lowからの規模の増加を表す。ステップ部分１３ａ、１３ｂは、幾つかのタイプの蓄電池、例えば、大きな容量の鉛−酸蓄電池を充電する際に生成される。当業者においては理解できるように、充電電流の規模と、ステップ部分１３ａ、１３ｂの継続期間は、充電される蓄電池の電気化学的な特性に依存し、幾つかのタイプの蓄電池では、ステップ部分１３ａ、１３ｂは不要である。図２（ｂ）に示す波形８ｂの場合は、遷移部分１１は、より緩やかな下降エッジ１５ａと、上昇エッジ１５ｂを持つ。好ましくは、これらエッジ１５ａ、１５ｂは、抵抗フリー電圧ＶFRと関連する電気化学現象（反応）に対する特性時定数よりも短い下降および上昇時間を持つようにされる。下降および上昇時間は、好ましくは、０．０ＩＣ／ミリ秒乃至１０Ｃ／ミリ秒の範囲とされる。図２に示すように、本発明の一つの特徴として、充電電流Ｉの低値Ｉ_Lowは、正に維持される。遷移部分９あるいは１１の継続時間は、好ましくは、０乃至５００ミリ秒の範囲とされるが、ただし、５００ミリ秒を超える継続期間を用いることも可能である。図２に示す充電電流Ｉの遷移の周波数は、好ましくは、０．０１Ｈｚ乃至１２０Ｈｚの範囲とされる。活物質の利用率の観点からは、周波数は、低い方が好ましいことが発見されており、このため、本発明の１つの特徴として、充電電流Ｉの変動は、蓄電池１０の充電状態とリンクされる。蓄電池１０が放電され、蓄電池の電圧が調節点より大きく落ちた蓄電池を充電する場合、充電電流Ｉの周波数は、最初は、好ましくは、低い周波数にされる。同様に、蓄電池の状態パラメータのサンプリング周波数も、充電サイクルのこの段階では、低く押さえられる。抵抗フリー電圧Ｖ_RFが、設定電圧ＳＶ_rに接近するとともに、サンプリング周波数が増加され、抵抗フリー電圧Ｖ_RFが、温度補償された設定電圧ＳＶ_refに達したら充電電流Ｉの周波数が低減される。この時点で、この周波数は、充電電流Ｉの平均値が、蓄電池の電荷受入能力を超えないように低減される。充電電流Ｉの変化としては、離散的ステップ変化、あるいは連続的な電流の調節が含まれる。離散的ステップ変化の場合は、抵抗フリー電圧Ｖ_RFは、設定電圧ＳＶ_ref以下に落とされ、電流Ｉは、抵抗フリー電圧Ｖ_RFが再び設定電圧ＳＶ_refに戻されるまで一定にとどまる。連続的な電流の調節の場合は、コントローラ２は、充電電流Ｉを絶えず調節し、抵抗フリー電圧Ｖ_RFを、設定電圧ＳＶ_refと完全に一致するように維持する。次に、図４の説明に移るが、図４は、本発明による蓄電池充電制御プログラム１００のアーキテクチャをブロック図にて示す。蓄電池充電制御プログラム１００は、充電アルゴリズム１０２、ユーザインタフェースモジュール１０４、充電器制御モジュール１０６、充電器入力モジュール１０８、およびプロセス測定モジュール１１０を含む。充電アルゴリズムモジュール１０２は、本発明による蓄電池１０の充電を制御するための方法のステップから構成される。この充電アルゴリズム１０２については図５〜８との関連で後に詳細に説明する。ユーザインタフェースモジュール１０４は、ユーザ制御／ディスプレイパネル４（図１）の動作を制御する様々な機能から構成される。ユーザインタフェースモジュール１０４は、ユーザによって入力された様々な入力を処理し、様々な充電パラメータ１１２を生成するが、これら充電パラメータは、後に詳細に説明するように、充電アルゴリズム１０２によって用いられる。ユーザインタフェースモジュール１０４は、さらに、充電アルゴリズム１０２からのデータを充電プロセス出力１１４上に表示し、診断情報１１６をディスプレイパネル４上に表示する。充電器出力モジュール１０６は、プログラマブル電源６の動作を充電アルゴリズム１０２に応答して制御する。充電器出力モジュール１０６は、デジタル制御信号をＤ／Ａコンバータ１２に供給し、コンバータ１２は、プログラマブル電源６に対する制御電圧信号を生成する。充電器出力モジュール１０６は、さらに、プログラマブル電源６を制御するための様々なデジタル出力信号、例えば、充電電流オン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）、故障（FAULT）リセット等の制御信号を生成する。充電器入力モジュール１０８は、プログラマブル電源６によって発行される状態および故障状態信号を受信する。これら状態および故障状態信号は、コントローラ２の入力ポート上に受信され、充電アルゴリズム１０２に処理のために送信される。例えば、超過温度状態に応答して、充電アルゴリズム１０２は、蓄電池の充電を放棄する。すると、プログラマブル電源６が充電器制御モジュール１０６によって遮断され、「放棄メッセージ」がユーザインタフェースモジュール１０４によってディスプレイパネル４上に表示される。プロセス測定モジュール１１０は、充電電流センサ１６、蓄電池電圧センサ１８、蓄電池温度センサ１８、蓄電池圧力センサ２２（図１）からの入力信号を監視する。これらセンサからのアナログ出力は、最初に、Ａ／Ｄコンバータ２４によってデジタル化される。これらセンタから得られたこうしてデジタル化された情報は、次に、メモリ内に格納され、こうして格納された情報は、後に詳細に説明するように、充電モジュール１０２によって用いられる。次に、図５の説明に移るが、これは、本発明による蓄電池充電器１および充電アルゴリズム１０２の動作を示す。この動作は、ステップ１１８から開始され、ステップ１２０において、充電器１が蓄電池識別子を読み出す入力デバイスを含む場合、蓄電池タイプ識別子が読み出される。充電器１が、蓄電池のタイプを読み出すリーダを含まない場合は、ユーザは、インタフェースパネル４を用いて蓄電池タイプを入力するように催促される。次に、ステップ１２２において、蓄電池タイプ、つまり、蓄電池の化学的特性を用いて、パラメータテーブルが選択される。このパラメータテーブルは、例えば、ニッケル・カドニウム蓄電池、ニッケル・金属ハイブリッド蓄電池、鉛・酸蓄電池等の蓄電池の特定のタイプに依存し、好ましくは、第一の電流パラメータＩ₁、第二の電流パラメータＩ₂、最大充電電流Ｉ_max、基準設定電圧Ｖ_r1、Ｖ_r2、および温度補償の係数θに対するパラメータが含まれる。このパラメータテーブルは、さらに、後に詳細に説明する入力／出力タイマのサンプリング速度あるいは解像度に対するパラメータも含まれる。好ましくは、充電器１の対象となる様々なタイプの蓄電池に対する様々なパラメータテーブルが不揮発メモリ、例えば、ＲＯＭに格納され、コントローラ２によってアクセスされる。次に、ステップ１２４において、ローカル状態指標ＬＣＡが１（ONE）にセットされる。状態指標ＬＣＡは、プログラムによって用いられ、１（ONE）、２（T WO）、３（THREE）の３つの状態を持つ。状態ＬＣＡ＝１（ONE）は、蓄電池１０が充電器１に接続されており、充電中であることを示し、状態ＬＣＡ＝２（TWO ）は、充電電流Ｉが最大許容値、つまり、Ｉ_Maxに達したことを示し、状態ＬＣＡ＝３（THREE）は、蓄電池１０の抵抗フリー電圧Ｖ_RFが、温度補償された抵抗フリー電圧設定ＳＶ_refに到達したことを示す。図５に示すように、充電器１と関連して、データの取得を扱うモジュール１２６と、制御コマンドの送信を扱うモジュール１２８が存在する。データ取得モジュール１２６は、センサ１６〜２２（図１）から入力されるデータを監視し、リアルタイムプロセスモジュール１２８は、デジタル制御信号および電流制御信号をＤ／Ａコンバータ１２を介してプログラマブル電源６に出力する。リアルタイププロセス制御モジュール１２８によって遂行されるステップ１３０において、出力制御コマンドを出力するための時間ベースが生成される。次に、ステップ１３２において、出力制御コマンドが、対応するハードウエアドライバに送信される。図示するように、リアルタイムプロセス制御モジュール１２８とリアルタイムデータ取得モジュール１２６との間には、ループバック経路１３４が存在する。このループバック経路１３４は、後に説明するように、リアルタイムデータ取得モジュール１２６に対する「トリガ」を供給する。図５のステップ１３６において、データ取得モジュール１２６は、入力するための、つまり、データをサンプリングのための時間ベースを生成する。サンプリング速度は、当業者においては理解できるように、用いられる特定のハードウエアと、プロセス制御に対して要求される解像度に依存する。例えば、充電器１の場合は、６０μ秒当たり１回のサンプリングが適当である。次に、ステップ１３８において、データ取得モジュール１２６は、指定されるサンプリング速度にて、充電電流センサ１６（図１）から電流の読み値Ｉ₁,..,Ｉ_n、蓄電池電圧センサ１８から電圧の読み値Ｖ₁,..,Ｖ_n、蓄電池温度センサ２０から温度の読み値Ｔ₁,..，Ｔn 、そして、蓄電池圧力センサ２２から圧力の読み値Ｐ₁,..,Ｐ_nを収集する。次に、ステップ１４０において、入力データから、平均電圧Ｖ_av、平均充電電流Ｉ_av、クーロン電荷Ｑ、電荷エネルギーＥ、および経過充電時間τに対する値が計算される。平均電流Ｉ_avと平均電圧Ｖ_avの値は、選択された期間、例えば、１秒間に渡って計算される。クーロン電荷Ｑは、充電電流Ｉ₁,...に対する値を積分することによって計算され、電荷エネルギーＥは、平均充電電流Ｉavと平均電圧Ｖavから計算される。さらに、ステップ１３８において、高値充電電流Ｉ_Hi、低値充電電流Ｉ_Low、高値電圧Ｖ_Hi、および低値電圧Ｖ_Lowに対応するデータが、リアルタイムプロセス制御モジュール１２８からループフィードバック経路１３４上に供給されたトリガがとともに読み出される。高値充電電流Ｉ_Hiのトリガは、充電電流Ｉを高（ HIGH）値に上げるためにプログラマブル電源６に送信される出力コマンドから成る。同様に、低値充電電流Ｉ_LOWのトリガは、充電電流Ｉを低（ＬＯＷ）値に下げるためにプログラマブル電源に送信される出力コマンドから成る。高値電圧Ｖ_Hi 、および低値電圧Ｖ_LOWも同様に読み出される。データ取得モジュール１２６によって収集されたデータは、後の使用のために、メモリ内に格納される。次に、ステップ１４２において、２つの動作が遂行される。第一の動作において、抵抗フリー設定電圧ＳＶ_rを温度について補償することによって、温度補償された抵抗フリー設定電圧ＳＶ_refが得られ、第二の動作において実際の抵抗フリー電圧Ｖ_RFが計算される。ＳＶ_rとＳＶ_RFの計算は、ステップ１４２からの手続き呼、あるいは機能呼として実現され、これら機能の形式は、実施形態に依存する。これら機能の論理ステップについて以下に図６との関連で詳細に説明する。図６の説明に移り、動作はステップ２００から開始され、次に、判定ブロックを構成するステップ２０２において、平均電流Ｉ_avが、第一の電流パラメータＩ₁ と比較される。平均電流Ｉ_avの方が第一の電流パラメータＩ₁より大きな場合は、充電プロセス１０２は所定の電圧設定点Ｖ_r1を利用しているものと判断され、次に、ステップ２０４において、抵抗フリー電圧設定点ＳＲ_rが、パラメータテーブルからのＶ_r1に設定される。反対に、可変抵抗フリー電圧設定点が用いられている場合は、ステップ２０６において、平均充電電流Ｉ_avの値が、第一の電流パラメータＩ₁、および第二の電流パラメータＩ₂と比較される。平均充電電流Ｉ_avが、第一の電流パラメータＩ₁より小さく、第二の電流限界（パラメータ）Ｉ₂より大きな場合、つまり、遷移領域にあるときは、ステップ２０８において、示される式に従って抵抗フリー電圧設定点ＳＶ_rが調節される。可変基準設定点電圧ＳＶ_rが利用されているときは、ステップ２０８は、設定点電圧レベルを充電電流が減少するとともに、つまり、蓄電池が充電されるととともに増加する。反対に、充電電流の平均電流Ｉ_avが、遷移領域にない場合は、ステップ２１０において、抵抗フリー設定電圧ＳＶ_rは、パラメータテーブルからのＶr₂に設定される。いったん、抵抗フリー設定電圧ＳＶ_rに対する値が決定されると、ステップ２１２において、この電圧が温度について補償される。この温度補償された抵抗フリー設定電圧ＳＶ_refは、ステップ２１２に示すように、測定された蓄電池の温度Ｔ、基準温度パラメータＴ_ref、および温度補償係数θの関数として補償される（充電電流Ｉは、図１のプログラマブル電源６によって供給されている値であり、蓄電池の温度Ｔは、蓄電池温度センサ２０からＡ／Ｄコンバータ２４を介して読み出される。）。この温度補償された抵抗フリー設定（つまり、基準）電圧ＳＶ_refが、図５のステップ１４４において、計算された抵抗フリー電圧Ｖ_RFと比較される。次に、ステップ２１４において、充電電流Ｉを中断すべきか否か決定される。本発明の一面においては、充電電流Ｉは、周期的に中断される。さらに、本発明によると、この充電電流Ｉは、中断はされるが、ただし、図２に示すように、正の値に維持される。本発明によると、この中断の際に電流Ｉを正の値に維持することによって、表面化学反応が終端することが防止される。電流Ｉが中断されている最中に、ステップ２１６において、蓄電池の内部抵抗、すなわち、内部充電抵抗（internal charge resistance）Ｒが計算され、ステップ２１８において、抵抗フリー電圧ＶRFが計算される。図２に戻り、充電電流Ｉを低値（LOW）にする前に、電圧Ｖ_Hiと電流Ｉ_Hiの値が読み出される。次に、その後、電流Ｉが低値（LOW）になった後に、電圧Ｖ_Low と電流Ｖ_Lowの値が、抵抗フリー電圧Ｖ_RFを決定するために読み出される。好ましくは、これらの読み出しは、充電電流Ｉが低値（LOW）になってから０乃至１００ミリ秒後に行なわれる。充電電流Ｉの低値（LOW）の値Ｉ_Low（図２）は、全充電サイクルに対して予め選択された一定の値とすることも、あるいは、高（HIGH）値のパーセント（つまり、０乃至１００％）として設定することもできる。図６に戻り、蓄電池の内部抵抗Ｒは、ステップ２１６の所に示す式に従って計算される。この内部抵抗Ｒの計算は、低電圧値Ｖ_Lowと低電流値Ｉ_Lowを読み取った後に行なわれる。蓄電池の内部抵抗の値Ｒはメモリ内に格納される。次に、ステップ２１８に示す式に従って抵抗フリー電圧Ｖ_RFの値が計算される。本発明の一面によると、充電電流Ｉの調節は抵抗フリー電圧Ｖ_RFに基づいて行なわれる。図３との関連で、蓄電池内部抵抗Ｒから抵抗フリー電圧Ｖ_RFを計算する方法を示す。本発明のこの一面によると、変化（つまり、図２に示す遷移９あるいは１１）が、実際に内部抵抗を測定するために充電電流Ｉに導入される。電流Ｉのステップ変化は、高値電流Ｉ_Hiと高値電圧Ｖ_Hi、および対応する低値電流Ｉ_Lowと低値電圧Ｖ_Lowによって定義される。図３に示すように、充電電流Ｉのステップ変化は、蓄電池電圧の対応する変化を引き起こす。抵抗フリー電圧Ｖ_RFは、以下の式に従って計算される。コントローラ２は、高値電圧Ｖ_Hiと低値電圧Ｖ_Lowの値は、蓄電池電圧センサ（図１）から読み出された値から決定し、他方、コントローラ２は、充電電流Ｉのステップ変化における高値電流Ｉ_Hiと低値電流Ｉ_Lowの値はプログラマブル電源６に対する制御ループから知る。抵抗フリー電圧の計算は、好ましくは、充電電流Ｉが低値になってから所定の期間が経過した後に行なわれる。電流を中断する周波数は、好ましくは、０乃至１０Ｈｚの範囲に維持するが、ただし、１２０Ｈｚの値にまで増加することもできる。図６に示すように、電流を中断しない場合も、抵抗フリー電圧Ｖ_RFが、ステップ２２０において計算される。ステップ２２０においては、抵抗フリー電圧Ｖ_RF は、蓄電池の内部抵抗Ｒと、高値電圧Ｖ_Hiおよび高値電流Ｉ_Hiの読み値の関数として計算される。蓄電池の内部抵抗Ｒは、既に計算され、メモリ内に格納されている。蓄電池１０の内部抵抗Ｒは、充電サイクルを通じて変化するために、内部抵抗Ｒは、好ましくは、充電電流Ｉが中断されたとき、定期的にステップ２１６において再計算し、更新される。いったんステップ２１８あるいはステップ２２０において抵抗フリー電圧Ｖ_RF が更新されると、制御は、図５のステップ１４４に渡される。充電電流の各中断の間に、計算された抵抗フリー電圧Ｖ_RFを用いて、後に説明するように、蓄電池１０の充電プロセスが制御される。ステップ１４４は、判定ステップから成るが、ここで、抵抗フリー電圧、すなわち、電荷受入電圧Ｖ_RFが、図６のステップ２１２において得られた温度補償された抵抗フリー設定電圧ＳＶ_refと比較される。抵抗フリー電圧Ｖ_RFの方が、設定電圧ＳＶ_refより小さな場合は、蓄電池１０は完全には充電されていない。本発明によると、充電電流は、以下に説明するように、蓄電池１０が効率的に充電されるように調節される。蓄電池の内部抵抗Ｒは蓄電池の内部電荷抵抗を表す。図１０に示すように、充電サイクルは、３つの異なる領域から成る。領域Ｉは高電流期間を表し、領域IIは調節フェーズを表し、領域IIIは仕上充電を表す。領域Ｉにおいては、典型的には、１Ｃ以上の高い充電電流Ｉが蓄電池に加えられる。領域Ｉにおいては、蓄電池の電荷受入能力は、充電電流を超え、このため、充電の速度は、平均充電電流Ｉ_avによって決定される。領域Ｉにおける高い充電電流Ｉは、電荷（クーロン）効率を高め、このため蓄電池の寿命を延ばす効果がある。さらに、領域Ｉにおける動作の際には、充電器１は、充電電流Ｉを蓄電池電極の相互接続と内部配線にとって安全な値に制限する。本発明によると、充電電流Ｉは逆転されないが、これは、平均電流を高値電流期間を通じて最適なレベルに維持する効果を持つ。領域IIにおける充電電流の調節によって、蓄電池の過充電による損傷が阻止される。領域IIにおいては、充電の速度は、蓄電池の電荷受入能力によって決定されるが、これは、表面化学反応、すなわち、電解液内の拡散境界層を通じての物質の輸送（移動）に依存する。このため、領域IIにおいては、充電電流（つまり、平均値）は、蓄電池の電荷受入曲線に従って減少される。充電電流はこれら遷移期間において逆転されることはなく、このため、領域IIにおける電流の調節によって、正味表面化学反応速度と、境界層を通じての正味輸送フラックスが低下するという悪影響が回避される。領域IIIは、仕上充電部分から成り、この領域においては、典型的には、０．０５Ｃ乃至０．２Ｃの範囲の充電電流Ｉが加えられる。この仕上充電の目的は、蓄電池の様々なセルの充電を均等にすることで、可逆容量減衰（Reversible Capacity Decay：ＲＣＤ）を防止することにある。ただし、上述のように電流を変化させることによって、可逆容量減衰（ＲＣＤ）が低減されるために、この仕上充電のプロセスは、最小限にすることも、あるいは省くこともできる。図５のステップ１４６に戻り、状態指標ＬＣＡがチェックされ、計算された抵抗フリー電圧Ｖ_RF（つまり、電荷受入電圧）が設定電圧ＳＶ_refを超える場合は、充電電流の増分８は、調節されない。ステップ１４８において、状態指標ＬＣＡが再びチェックされ、ＬＣＡ＝２であるか、すなわち、充電電流Ｉが、最大値に達したか否か決定される。真である場合は、充電電流Ｉは、ステップ１５０において、充電されている蓄電池１０のタイプによって許される最大電流値Ｉ_Maxにセットされ、続いて、ステップ１６２において、「充電の終端（End of Charge）」状態に達したか否かチェックされる（後に説明）。充電電流Ｉが、最大値に達していない場合は、ステップ１５２において、充電電流Ｉが、ランプアップされる（単調直増加される）。本発明によると、ランピング機能によって従って充電電流Ｉを増加する際は、抵抗フリー電圧Ｖ_RFおよび増分電圧ΔＶへの影響が考慮される。充電電流Ｉをランピングする（単調増加する）ための機能について、図８と図９との関連で説明する。図９に示すように、充電電流Ｉが変化すると、これに対応して、増分電圧ΔＶ_iが変化し、この変化は測定することができる。さらに、電圧の変化ΔＶ_tが存在するが、これは、図９に示すように、電流には依存しない。この増分電圧ΔＶ_tは、ドウェル時間Ｄ１として定義される期間を通じての３つのポイントＰ１、Ｐ２、Ｐ３を計算し、外挿することによって決定される。図８に示すように、この機能は、ステップ３００から開始され、充電電流Ｉが、図９に示すようにランピングされる（直線的に増減される）。次に、ステップ３０２において、増分電圧ΔＶ_tが正であるか否か決定される。増分電圧ΔＶ_tが正でない場合は、ステップ３０４において、増分電圧ΔＶ_tが０にセットされる。他方、増分電圧Δ_tが正である場合は、ステップ３０６において、充電電流Ｉの変化による電圧の変化（総和）が、温度補償された設定電圧ＳＶ_refと比較される。この電圧（総和）は、抵抗フリー電圧Ｖ_RFに、増分電圧ΔＶ_iとΔＶ_tを加えた値から成る。ステップ３０６における増分電圧ΔＶ_iの値は、係数“ｎ₁”を含むが、ｎ₁は、１．．．４の値を持つ。ステップ３０６において、電圧の総和が、温度補償された設定電圧ＳＶ_refを超える場合は、過充電の可能性があり、充電電流Ｉの増分あるいはステップ変化が、増分電流ΔＩ₂によって表される量に低減される。ステップ３０８に示すように、この増分電流ΔＩ₂は、増分電流△Ｉ₁と係数ｎ₂の関数であり、この係数ｎ₂は、１〜１０の範囲の値を取る。他方、ステップ３０６において、電圧の総和が温度補償された設定電圧ＳＶ_re _f を超えない場合は、充電電流Ｉを増加しても安全であり、ステップ３１０において、充電電流Ｉが、ΔＩ₂によって表される増分量だけ増加される。ここで、 ΔＩ₂は、電流の変化ΔＩ₁に、１・・・４の値を取る係数ｎ1を掛けた値の関数である。次に、ステップ３１２において、制御は、図５のステップ１５４に戻る。図５に戻り、ステップ１５４は、判定ブロックから成り、ここで、ランプアップ（増加）された充電電流Ｉが、許容最大電流Ｉ_Maxと比較される。この充電電流Ｉがまだ許容最大電流Ｉ_Maxより低い場合は、充電サイクルが継続される。他方、充電電流が許容最大値を超えた場合は、ステップ１５６において、状態指標が２（TWO）にセットされ、充電サイクルが継続される。ステップ１４４において、抵抗フリー電圧Ｖ_RFが設定電圧ＳＶ_refが達している場合は、ステップ１５８において、状態指標ＬＣＡが３（THREE）にセットされ、次に、ステップ１６０において、充電電流Ｉが、抵抗フリー電圧Ｖ_RFの関数として調節される。つまり、充電電流Ｉが、蓄電池の電荷受入曲線に従うように、つまり、図１０の領域IIの動作に従って、次第に減少される。本発明によると、領域IIにおいて充電電流を制御するための方法は、以下のステップ、つまり、（１）無中断充電電流Ｉを加えて、充電電流Ｉの規模を計算された内部抵抗に基づいて制御するステップ、（２）充電電流Ｉ_ONの規模を変化させるステップ、（３）領域IIの継続時間に対して、充電電流Ｉのオンとオフの時間、つまり、衝撃係数を一定の反復速度に変化させるステップ、（４）充電電流Ｉのオン時間を変化させ、オフ時間は一定に維持するステップ、（５）ステップ（２）と（３）を組み合わせたステップ、あるいは（６）ステップ（２）と（４）を組み合わせたステップ、を含む。充電電流Ｉを制御する機能を図７に示す。図７の説明に移り、この機能は、ステップ４００から開始され、ステップ４０２において、抵抗フリー電圧Ｖ_RFが、設定電圧ＳＶ_refと比較される。抵抗フリー電圧Ｖ_RFが設定電圧ＳＶ_refを超える場合は、ステップ４０４において、電流減分ｉが０にセットされ、この機能は、ステップ１６０に戻る。そうでいな場合は、ステップ４０６において、電流減分ｉが１だけ増加される。ステップ４０８において、電流減分ｉが５より大きいか否かテストされ、これが５より大きな場合は、ステップ４１０において、安全係数ｃが、増加される。次に、ステップ４１２に示されるように、充電電流の増分変化ΔＩが、電流減分ｉと、安全係数ｃの関数として計算される。ここで、パラメータ“ａ”および“ｂ”は、充電パラメータ１１２から得られる係数であり、蓄電池のタイプ毎に経験的に定義される。次に、図５のステップ１６２において、充電サイクルの終端であるかチェックされる。充電サイクルの終端は、一つあるいは複数の選択されたパラメータを調べることによって決定される。これらパラメータには、経過した充電時間τ、クーロン電荷Ｑの値、最小充電電流Ｉ_minと比較しての充電電流の値、および蓄電池電圧の変化の速度ｄＶ／ｄτが含まれる。例えば、蓄電池に加えられる充電電流が、最小値Ｉ_minに向けて次第に減少した場合、蓄電池の充電は完了したもの、つまり、これ以上の電荷を受け入れることができないものと判断される。同様に、領域IIIにおいて、蓄電池電圧の変化の速度、つまり、ｄＶ／ｄτが実質的に０である場合も、蓄電池の充電は完了したものと判断される。ステップ１６２において、充電終端状態であると判定された場合は、ステップ１６２において、通常の充電終端シーケンスが遂行される。仕上充電、つまり、領域III（図１０）が施されている場合は、充電の終端は、仕上充電シーケンスの終端に対応する。充電終端シーケンスにおいては、プログラマブル電源６（図１）、つまり、充電電流、および他のハードウエアデバイスが遮断され、これに続いて、パネル４上に通知メッセージが表示される。サイクルの終端に到達してない場合は、充電プロセスは継続され、ステップ１６６において、安全リミット（限界）がチェックされる。ステップ１６６における安全チェックは、充電サイクルが所定の安全限界の範囲内に進行することを確保するために遂行される。ステップ１６６においてチェックされるパラメータには、最大許容電圧Ｖ_max、最小電圧Ｖ_min、最大許容蓄電池温度Ｔ_max、最大許容充電時間τ_max、最大許容クーロン電荷Ｑ_max、蓄電池内部抵抗Ｒ、および蓄電池圧力ｐが含まれる。これにパラメータの最大許容値は、充電される蓄電池の電気化学的特性に依存し、好ましくは、事前にパラメータテーブル内に格納しておく。ステップ１６６において、これら安全限界の一つが超えられた場合は、ステップ１７０において、充電の異常が示され、充電サイクルは、終端され、充電サイクルの終端が、ディスプレイパネル４上に表示される。一方、安全限界が超えられてない場合は、充電サイクルは継続され、ステップ１６８において、プロセス制御パラメータおよびデータが更新される。これら制御パラメータおよびデータは、蓄電池に加えられる充電電流の規模と変化を制御する。次に、これら制御パラメータがハードウエアデバイス、例えば、プログラマブル電源６を制御するために、リアルタイム制御モジュール１２８に送られる。本発明が、充電電流Ｉを正の非零値に維持するものとして説明されたが、ただし、充電電流Ｉを遮断、あるいは逆転、つまり、負にする状況も考えられる。例えば、不良セルを追跡するための診断が遂行される場合は、電流は、診断動作の一部分として、セルを開セル電圧に戻すために逆転される。従って、本発明は、充電電流Ｉを本質的に非零値に維持することを特徴とするが、ただし、充電電流は場合によっては負の値にされることもあることに注意する。本発明は、本発明の精神あるいは本質的な特徴から逸脱することなく、他の形態にて実現することもできる。上述の実施例は、限定ではなく、単に解説を意図するものである。本発明の範囲は、上述の説明ではなく、付録の請求の範囲によって規定されるものであり、従って、請求の範囲の意味および範囲に入る全ての変更が本発明の範囲に含まれものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者ノア，ジリ，ケー. カナダ国．エル６ジェー４エックス５オンタリオ，オークビル，パインハーストドライヴ 318 (72)発明者フィールド，ロバート，ビー. カナダ国．エル６エイチ５エイチ３オンタリオ，オークビル，キャラガンクレセント 393

Claims

【特許請求の範囲】１．蓄電池を充電する装置であって、この装置が、可変レベルの充電電流を生成する生成器（充電器）手段を含み、前記電流の第一の充電期間が前記蓄電池を蓄電池のアンペアアワー容量より大きなアンペア速度にて急速に充電するレベルを持ち、この装置がさらに前記生成器手段を制御するためのコントローラ手段を含み、このコントローラ手段が、（ａ）前記充電電流を所定の変動期間において充電電圧を非零値に維持しながら変化させる手段、（ｂ）前記変動期間において前記蓄電池の電荷受入電圧値を決定する手段、（ｃ）前記電荷受入電圧値と基準電圧を比較する手段、および（ｄ）前記電荷受入電圧に応答して前記充電電流のレベルを制御する手段を含むことを特徴とする装置。２．請求の範囲第１項に記載の装置において、前記充電電流が前記蓄電池の充電状態に依存する速度にて周期的に中断されることを特徴とする装置。３．請求の範囲第１項に記載の装置において、前記変動期間が最高約５００ミリ秒の継続期間を持つことを特徴とする装置。４．請求の範囲第１項に記載の装置において、前記充電電流を変化させるための手段が、前記充電電流を前記電荷受入電圧が前記基準電圧の所定のパーセントに達したときに変化させることを特徴とする装置。５．請求の範囲第４項に記載の装置において、前記所定のパーセントが、９２％、９６％、９８％、あるいは９９％であることを特徴とする装置。６．請求の範囲第５項に記載の装置において、前記変動期間が最高約５００ミリ秒の継続期間を持つことを特徴とする装置。７．請求の範囲第１項に記載の装置において、前記電荷受入電圧値を決定する手段が、前記変動期間の際に高値と低値の電圧読み値および高値と低値の電流読み値を入力する手段と、前記入力された電圧と電流の読み値から電荷受入電圧値を計算する手段を含むことを特徴とする装置。８．請求の範囲第１項に記載の装置において、前記電荷受入電圧値を決定する手段が、前記変動期間の際に高値と低値の電圧読み値および高値と低値の電流読み値を入力する手段と、前記入力された電圧と電流の読み値から前記蓄電池の内部電荷抵抗を計算する手段を含むことを特徴とする装置。９．請求の範囲第８項に記載の装置において、前記電荷受入電圧値を決定する手段が、さらに、電荷受入電圧値を前記内部電荷抵抗値と前記高値の電圧と電流の読み値から計算する手段を含むことを特徴とする装置。１０．請求の範囲第７項に記載の装置において、前記電荷受入電圧が式：に従って計算されることを特徴とする装置。１１．請求の範囲第８項に記載の装置において、前記内部抵抗値が式：Ｒ＝（Ｖ_Hi−Ｖ_LOW）／（Ｉ_Hi−Ｉ_LOW）に従って計算されることを特徴とする装置。１２．請求の範囲第９項に記載の装置において、前記電荷受入電圧が式：Ｖ_RF＝Ｖ_Hi−ＲＩ_Hi に従って計算されることを特徴とする装置。１３．請求の範囲第３項に記載の装置において、前記電流が前記変動期間において２つあるいはそれ以上のレベルを持ち、これらレベルが所定の継続期間を持つことを特徴とする装置。１４．請求の範囲第１３項に記載の装置において、前記変動期間の際に前記電流が約０．１Ｃ／ミリ秒〜１０Ｃ／ミリ秒の範囲の下降および上昇時間を持つことを特徴とする装置。１５．請求の範囲第１項に記載の装置において、前記電荷受入電圧を決定する手段が、前記電荷受入電圧の値を読み出す手段を含み、この読み出しが、前記変動期間が開始されてから１ミリ秒後に開始されることを特徴とする装置。１６．請求の範囲第１項に記載の装置において、前記充電電流を制御する手段が一定のレベルを持つ電流を所定の時間期間供給する手段を含むことを特徴とする装置。１７．請求の範囲第１項に記載の装置において、前記充電電流を制御する手段が、前記充電電流のレベルを、前記蓄電池の電荷受入電圧が基準電圧に接近するように維持することを特徴とする装置。１８．請求の範囲第１７項に記載の装置において、前記充電電流を制御する手段が、前記充電電流のレベルを、前記電荷受入電圧が基準電圧に達したとき次第に低減する手段を含むことを特徴とする装置。１９．蓄電池を充電する方法であって、この方法が、（ａ）可変レベルの充電電流を生成するステップ、（ｂ）第一の充電期間において前記充電電流を前記蓄電池を蓄電池のアンペアアワー容量より大きなアンペア速度にて急速に充電するレベルに維持するステップ、（ｃ）所定の変動期間だけ前記充電電流を変化させるステップ、（ｄ）前記充電電圧を前記変動期間の際に非零値に維持するステップ、（ｅ）前記変化の後に前記蓄電池の電荷受入電圧値を決定するステップ、および（ｆ）ステップ（ｅ）において決定された前記電荷受入電圧に応答して前記充電電流のレベルを変化させるステップを含むことを特徴とする方法。２０．請求の範囲第１９項に記載の方法において、前記充電電流を変化させるステップが、前記蓄電池の電荷受入電圧値を基準電圧と比較するステップ、および前記電荷受入電圧値が前記基準電圧を超える場合は、前記充電電流のレベルを低減するステップを含むことを特徴とする方法。２１．請求の範囲第１９項に記載の方法において、前記充電状態が前記蓄電池の充電状態に依存する速度にて変化されることを特徴とする方法。２２．請求の範囲第２１項に記載の方法において、前記変動期間が最高約５００ミリ秒の継続期間を持つことを特徴とする方法。２３．請求の範囲第１９項に記載の方法において、前記充電電流を変化させるステップが、前記充電電流のレベルを前記蓄電池の決定された電荷受入電圧が前記基準電圧の所定のパーセントに達したときに変化させるステップを含むことを特徴とする方法。２４．請求の範囲第２３項に記載の方法において、前記所定のパーセントが、９２％、９６％、９８％、あるいは９９％であることを特徴とする方法。２５．請求の範囲第２４項に記載の方法において、前記変動期間が最高約５００ミリ秒の継続期間を持つことを特徴とする方法。２６．請求の範囲第１９項に記載の方法において、前記蓄電池の電荷受入電圧値を決定するステップが、前記変動期間の際に蓄電池の高値と低値の電圧読み値および高値と低値の電流読み値を入力するステップと、前記入力された電圧と電流の読み値から電荷受入電圧値を式：に従って計算するステップを含むことを特徴とする方法。２７．請求の範囲第１９項に記載の方法において、前記蓄電池の内部電荷抵抗を決定するステップがさらに含まれ、このステップが、前記変動期間の際に高値と低値の電圧読み値および高値と低値の電流読み値を入力するステップと、前記蓄電池の内部電荷抵抗を前記入力された電圧と電流の読み値から式：Ｒ＝（Ｖ_Hi−Ｖ_Low）／（Ｉ_Hi−Ｉ_Low）に従って計算するステップを含むことを特徴とする方法。２８．請求の範囲第２７項に記載の方法において、前記蓄電池の電荷受入電圧値を決定するステップが、電荷受入電圧の値を式：Ｖ_RF＝Ｖ_Hi−ＲＩ_Hi に従って計算するステップを含むことを特徴とする方法。２９．充電電流が二次蓄電池に加えられる充電サイクルの際に蓄電池の電荷受入電圧値を決定する方法であって、この方法が、（ａ）前記充電電流を所定の期間において変化させるステップ、（ｂ）前記所定の期間において前記蓄電池の高値と低値の電圧読み値および高値と低値の電流読み値を入力するステップ、および（ｃ）前記入力された電圧と電流の読み値から電荷受入電圧値を式：に従って計算するステップを含むことを特徴とする方法。３０．請求の範囲第２９項に記載の方法において、前記充電電流を変化させるステップが、前記充電電流の規模を前記所定の期間の際に非負値に低下させるステップを含むことを特徴とする方法。３１．請求の範囲第３０項に記載の方法において、前記充電電流が、前記蓄電池の充電状態に基づく速度にて変化させることを特徴とする方法。３２．請求の範囲第３１項に記載の方法において、前記所定の期間が最高約５００ミリ秒の継続期間を持つことを特徴とする方法。３３．請求の範囲第２９項に記載の方法において、前記充電電流を変化させるステップが、前記充電電流の規模を前記所定の期間の際に所定の継続期間を持つ複数の非負値に低下させるステップを含むことを特徴とする方法。