JP2003505000A - 複数の電気化学セルを充電するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電圧および充電電流を調整することができる充電器１によって、直列に接続されるいくつかの電気化学セル５、６、７を充電する方法において、各セルの電圧が継続的に検出され、第１のセルが所定の閾値電圧に達する際に、充電電流のある増加分がいくつかのセル５、６、７に加えられると同時に、いくつかの上記セル５、６、７の充電電流の増加分に等価な電流の分流抵抗がその第１のセルに並列に接続され、後続の各セルが閾値電圧に達する際に、上記いくつかのセル５、６、７の充電電流の増加分に等しい電流の分流抵抗が、このセルにも並列に接続される。本発明は、自給電気方式を用いる電気式車両および熱式車両に電源を供給するための蓄セルシステムの用途に適用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、電圧および充電電流を調整するための充電手段に直列に接続される
、いくつかの電気化学セル（電池）、具体的にはリチウムポリマーセル（バッテ
リ）を充電する方法に関する。

【０００２】 本発明は、輸送手段（車両）の利用可能性を高めることを目的として、自給電
気方式を有する電気式車両（２輪、３輪、４輪）および熱式車両（thermal vehi
cle）に電源を供給するためのアキュムレータ（蓄電池）システムの用途に適用
することができ、車両の行動範囲および自給率を増加させるが、充電時間を短縮
するように電池の充電を最適化するのに適している。

【０００３】 １つの知られている方法によれば、各電池の充電の状態が継続的に検出され、
１つの電池が所定のスレショルド（閾値）電圧に達するとき、電池に供給される
電流がシャント（分流）される。

【０００４】 電気式車両用の電気化学蓄電池（バッテリと呼ばれる）のシステムは、蓄電池
の技術にしたがって、その単位電圧が１〜４Ｖの場合には「セル」と呼ばれ、直
列に接続された電池の電圧が６〜５０Ｖである場合には「モジュール」と呼ばれ
る、永続的に直列に接続されるサブアセンブリ素子から構成される。

【０００５】 バッテリを再充電するために、充電装置（バッテリの外部にある）が用いられ
る。充電装置は配電系統に接続され、各モジュールのための通信系とともに配置
される。この通信系によって、バッテリの充電（規則および信号）が制御される
ようになる。

【０００６】 バッテリを充電するための知られている方法は、一般的規準としては２段階で
実行される。第１段階は、定電流（Ｉａ）あるいは定電力（Ｗａ）のいずれかで
、できる限り急速にバッテリを充電することからなる。この充電は、バッテリが
所定の上側閾値電圧に達するときに完了される。

【０００７】 第２段階は、低減された定電流（Ｉ）あるいは低減された定電力（Ｗ）のいず
れかで充電を完了することからなる。この充電方法の第２段階の変更形態は、最
小閾値電流まで減少させるように充電電流を残して、定電位（Ｕ）でバッテリを
充電することである。

【０００８】 この方法は、バッテリの充電の状態が全体的にしか制御することができないと
いう欠点を有する。セルのうちのいくつかを過充電することなく、全てのセルの
充電状態を最大にすることはできない。

【０００９】 バッテリを構成するセルおよびモジュールの充電を最適化するために、各セル
の充電電流を完全に分流する既知の方法が提案されている。その機能は、既に充
電されているセルを過充電することなく、未充電のセルを充電できるようにする
ことである。この場合には、セルの充電は個別に行われる。

【００１０】 各セル、あるいは各モジュールの充電電流を完全に分流する方法を実行するた
めの装置を実装することにより、第１に、電力および制御電子部品を用いること
に起因する余分なコストがかかり、第２に、液冷システムが存在するため余分な
重量が加わるようになる。

【００１１】 本発明は、その目的として、経済的に、そして信頼性のある態様で、またより
軽量の装置を用いて充電を最適化できる方法を創作するものである。 この目的を達成するために、本発明は、電圧および充電電流を調整可能な充電
器に直列に接続される、いくつかの（個別の）電気化学セル、具体的にはリチウ
ムポリマーセルを充電する方法に関し、その方法は、各セルの電圧を継続的に検
出するステップと、１つのセルが所定の閾値電圧に達する際に、そのセルの電流
を分流するステップと含み、第１のセルが閾値電圧に達する際に、上記いくつか
のセルの充電電流にある増加分を加え、それと同時に、そのいくつかのセルと並
列に、そのいくつかのセルの増加分（インクリメント）に等価な電流のシャント
（分流）抵抗を接続するステップと、後続のセルがそれぞれ上記電圧閾値に達す
る際に、そのセルと並列に、そのいくつかのセルの充電電流の増加分に等しい電
流の分流抵抗を接続するステップとを含むことを特徴とする。

【００１２】 さらに、本発明は、以下に記載される特徴の１つあるいは複数を含むことが可
能である。その特徴は、 ― 上記いくつかのセルの充電電流に増加分が加えられた時点から、その電流の
分流されていない部分によって、閾値電圧に達しているセルのうちの１つにおい
て過充電が生じる場合には、そのセルの電圧が再び閾値電圧に等しくなるまで、
充電電流の少なくとも１つの減少分（デクリメント）を加える、 ― 分流される電流が、全てのセルの充電電流の１％〜３０％、好ましくは５％
〜１５％を含む、 ― 全てのセルの充電電流が各セルの温度の関数として計算される、 ― セルのうち少なくとも１つのセルの温度が所望の温度範囲外にある場合には
、その温度が所望の範囲内に入るまで、そのセルが加熱されるか、冷却されるよ
うにする、 ― 温度の範囲が４０℃〜１１０℃、好ましくは５０℃〜１００℃である、 充電電流が、式

【００１３】

【数３】 Ｉ＿ｃｈａｒｇｅ＝Ａ ｅｘｐ（−Ｂ／２Ｔ）・Ｓ によって計算され、ただしＳは充電されているセルの自由表面であり、Ａは８０
ｍＡ／ｃｍ²〜１５０ｍＡ／ｃｍ²、好ましくは１０５ｍＡ／ｃｍ²〜１１０ｍＡ
／ｃｍ²であり、Ｂは４２００Ｋ〜４８００Ｋ、好ましくは４４００Ｋ〜４６０
０Ｋである、 ― 各セルの表面キャパシタンスが、式

【００１４】

【数４】 Ｃｍａｘ＿ｃｈａｒｇｅ＝（αＴ＋β）・Ｓ／Ｉ＿ｃｈａｒｇｅ によって計算され、ただしαは０．０１ｍＡ²／Ｋｃｍ⁴に等しく、βは３．３ｍ
Ａ²／ｃｍ⁴〜３．２ｍＡ²／ｃｍ⁴、好ましくは３．２４ｍＡ²／ｃｍ⁴〜３．２６
ｍＡ²／ｃｍ⁴である、 ― Ｓはｃｍ²で表される各セルの表面であり、Ｉ＿ｃｈａｒｇｅは上記の式に
よる充電電流であり、充電時間は５〜１５時間、好ましくは７〜１０時間である
、 ― １つのセルが閾値電圧に達する前に、そしてこのセルと、最小の充電の電圧
を有するセルとの間の電圧差が所定の値より大きいときに、このセルの充電電流
の一部が分流される、 ― その電圧差が１０ｍＶ〜２００ｍＶであることを含む。

【００１５】 また、本発明は、上記の方法を実装するために、電圧および充電電流を調整で
きる充電器に直列に接続されるいくつかの電気化学セル、具体的にはリチウムポ
リマーセルを充電するための装置に関し、その装置は、各セルにおいて電圧を検
出するための手段と、各セルの電流を分流するための手段と、分流するための手
段を各セルに接続するための手段とを備え、各セルの電圧を閾値電圧と比較する
ための手段と、そのいくつかのセルのうちの１つのセルの電圧が閾値電圧に達す
るとき、そのいくつかの充電電流にある増加分を加えるための手段と、その増加
分に等価な電流の一部を分流するための手段とを含む。

【００１６】 その装置は以下に記載される特徴のうちの１つあるいは複数を含むことが可能
である。その特徴は、 ― 各セルの電圧を検出するための手段は、各セルに関連する電圧センサを備え
、各セルの電流を分流するための手段は、各セルに関連する抵抗を備え、分流す
る手段を接続するための手段は、各セルに関連するスイッチを備え、電圧を比較
するための手段は、各セルに関連し、上記スイッチを動作させる制御ユニットに
接続される電圧センサを備え、充電電流の増加分を加えるための手段はその制御
ユニットを備える、 ― 制御ユニットはさらに、各セルのための温度センサの出力を閾値温度と比較
するための手段を備えることを含む。

【００１７】 本発明は、一例としてのみ与えられる以下の説明を添付の図面を参照しながら
読むことにより、さらに良く理解されるであろう。 図１は、本発明の方法を実装するために用いられるアセンブリを表す。

【００１８】 その装置は、モジュール４の正の端子２および負の端子３に接続される充電器
１を備える。このモジュールはバッテリ全体、あるいはバッテリの一部のいずれ
かを形成する。そのモジュールは、リチウムポリマータイプのｎ個の電気化学セ
ルを含み、そのうち最初の２つのセル５、６および最後のセル７が示される。上
記ｎ個のセルは互いに直列に接続されており、セル５およびセル７の一方の端子
が、そのモジュール端子２、３にそれぞれ接続されており、さらにその端子は充
電器１に接続されている。

【００１９】 またモジュール４は、エネルギー源（図示せず）に接続される抵抗性加熱素子
８も含む。 そのモジュールの各セルは、分流スイッチ１２、１３、１４と、その対応する
シャント（分流）スイッチに直列に接続される抵抗１５、１６、１７を備える部
分分流システム９、１０、１１に並列に接続される。

【００２０】 また、部分分流システム９、１０、１１はそれぞれ、関連する分流スイッチ１
２、１３、１４を動作させる、セルの負側に接続される電圧比較器（コンパレー
タ）１８、１９、２０と１．２Ｖの基準電圧源とを備える。

【００２１】 各部分分流システム９、１０、１１では、電圧センサ２１、２２、２３が抵抗
１５、１６、１７と、分流スイッチ１２、１３、１４とに並列に接続され、関連
するセル内の電圧を測定できるようにする。このセンサは、電圧の値を、通信イ
ンターフェース２４に送信する。

【００２２】 またこの通信インターフェース２４は、各セルに接続される温度センサ２５、
２６、２７からの情報も受信する。 したがって、通信インターフェース２４は、各セル５、６、７の温度および電
圧を認識する。

【００２３】 通信インターフェース２４は、１つの制御線によって加熱素子８に、かつ別の
制御線によって充電器１に接続され、これにより、充電電流、充電電圧、および
抵抗素子８からモジュールへの熱の伝導を制御できるようになる。

【００２４】 さらに通信インターフェース２４は、それぞれの制御線によって、各分流スイ
ッチ１２、１３、１４を制御する。 その装置は以下のように機能する。

【００２５】 充電器１がモジュール４に接続されるとき、制御インターフェース２４は、温
度センサ２５、２６、２７を用いて、各セル５、６、７の温度の測定を開始する
。

【００２６】 セルのうち１つのセルの温度が閾値温度（リチウムポリマーセルの場合には１
１０℃）より大きい場合には、制御インターフェース２４は加熱素子８の動作を
停止し、その温度が閾値温度未満に降下するまで待機する。非常に低い温度の場
合には、制御インターフェース２４は抵抗素子８による加熱を起動し、その温度
が最小閾値温度（リチウムポリマーセルの場合には７０℃）に達するまで待機す
る。

【００２７】 全てのセルの温度が許容可能であるとき、制御インターフェース２４は充電器
１に指示を出し、モジュール４の温度の関数としてそのインターフェースによっ
て計算された充電電流でモジュール４を充電する。

【００２８】

【数５】 Ｉ＿ｃｈａｒｇｅ＝Ａｅｘｐ（−Ｂ／２Ｔ）・Ｓ ただしＡは８０ｍＡ／ｃｍ²〜１５０ｍＡ／ｃｍ²、好ましくは１０５ｍＡ／ｃｍ ² 〜１１０ｍＡ／ｃｍ²であり、Ｂは４２００Ｋ〜４８００Ｋ、好ましくは４４０
０Ｋ〜４６００Ｋである。

【００２９】 Ｓはｃｍ²で表される各セルのリチウムの展開された表面である。 そのモジュールは電流Ｉ＿ｃｈａｒｇｅで充電される。充電中に、充電電流は
、数秒のインターバルで、セルの温度の関数として再計算され、調整される。

【００３０】 充電のこの段階中に、制御インターフェース２４は、全てのセルの最小電圧値
を比較して、電圧差が値Ｍａｘｉｍｕｍ＿ｖｏｌｔａｇｅ＿ｄｉｆｆｅｒｅｎｃ
ｅより大きいセルのために、この例では充電電流の約１０％であるＩ＿ｉｎｃｒ
ｅｍｅｎｔに等しい電流の部分の分流を、制御線を用いて起動する。

【００３１】 この値Ｍａｘｉｍｕｍ＿ｖｏｌｔａｇｅ＿ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅは、２５ｍＶ
〜２００ｍＶ、好ましくは３０ｍＶ〜１００ｍＶを含む。 あるセル電圧と、そのセルの最小電圧との間の電圧差が、１０ｍＶ〜１００ｍ
Ｖ好ましくは２０ｍＶ〜６０ｍＶのＭｉｎｉｍｕｍ＿ｖｏｌｔａｇｅ＿ｄｉｆｆ
ｅｒｅｎｃｅより小さい場合には、制御インターフェース２４は、このセルのた
めの分流スイッチを開く。

【００３２】 値Ｍｉｎｉｍｕｍ＿ｖｏｌｔａｇｅ＿ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅは必然的に、Ｍａ
ｘｉｍｕｍ＿ｖｏｌｔａｇｅ＿ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅに等しいかそれ以下である
。

【００３３】 この充電段階は、１つのセルが、３．１Ｖ〜３．７Ｖ、好ましくは３．２Ｖ〜
３．５Ｖのその最大閾値電圧、Ｕｍａｘ＿ｆｉｎ＿ｃｈａｒｇｅに達するまで継
続する。

【００３４】 充電のこの段階では、最大閾値電圧に達しているセルの電圧比較器１８、１９
、２０が、関連する分流スイッチ１２、１３、１４に作用し、関連する抵抗１５
、１６、１７を用いて、Ｉ＿ｉｎｃｒｅｍｅｎｔに等価な電流を分流する。同時
に、モジュールの制御インターフェース２４は充電器１に指示を出し、０．５Ａ
〜５Ａ、好ましくは１Ａ〜２Ａの値Ｉ＿ｉｎｃｒｅｍｅｎｔだけ、充電電流を増
加させる。

【００３５】 それゆえ、制御インターフェース２４は、各セルの端子の電圧がＵｍａｘ＿ｆ
ｉｎ＿ｃｈａｒｇｅを超えないように、充電電流を所定の値まで徐々に低減して
いくように制御する。それゆえ、電流の低減は、数秒のインターバルで継続する
。

【００３６】 連続した他のセルがその所定の電圧に達するとき、電流Ｉ＿ｉｎｃｒｅｍｅｎ
ｔは、これに関連して同様に分流され、充電電流はＩ＿ｉｎｃｒｅｍｅｎｔに等
しい電流まで低減される。それゆえ、その電圧がＵｍａｘ＿ｆｉｎ＿ｃｈａｒｇ
ｅより小さいセルを流れる電流は０である。あるセルの端子の電圧がこの閾値よ
り小さい場合には、Ｉ＿ｉｎｃｒｅｍｅｎｔに等しい値で充電が継続される。

【００３７】 各セルの表面キャパシタンスは、最大充電の長さと許容される充電電流とに依
存し、次の式によって計算される。

【００３８】

【数６】 Ｃｍａｘ＿ｃｈａｒｇｅ＝（αＴ＋β）・Ｓ／Ｉ＿ｃｈａｒｇｅ（ｍＡ²ｈ／ｃ
ｍ²） ただし、αは０．０１ｍＡ²／Ｋｃｍ⁴に等しく、βは３．３ｍＡ²／ｃｍ⁴〜３．
２ｍＡ²／ｃｍ⁴、好ましくは３．２４ｍＡ²／ｃｍ⁴〜３．２６ｍＡ²／ｃｍ⁴であ
る。

【００３９】 Ｓはｃｍ²で表される各セルの表面であり、Ｉ＿ｃｈａｒｇｅは上記の式によ
る充電電流である。 ここで、本発明の方法を、図２のフローチャートを参照しながら説明する。

【００４０】 その方法は、開始段階１００で開始し、その際にはセル５、６、７は直列に接
続され、セルの分流は行われない。 第２段階１０１では、充電器１がモジュール４に接続されているか否かが検査
（チェック）される。接続されていない場合には、充電器が接続されるまで充電
ができないため、開始段階１００に戻る。接続されている場合には、充電を行う
ことができる。その後、段階１０２では、各セル５、６、７の温度が測定され、
それぞれ充電開始のための最大温度と比較される。セル５、６、７のうち１つあ
るいは複数のセルの温度がその最大温度より高い場合には、段階１０３において
、モジュールの加熱が中止される。全てのセル５、６、７の温度がその最大温度
より低い場合には、段階１０４において、モジュールの加熱が起動される。

【００４１】 次の段階１０５は、各セル５、６、７の温度を、充電を開始するための最小閾
値温度と比較するステップからなる。セル５、６、７の温度が最小温度より低い
場合には、段階１０１に戻り、こうしてモジュール４の温度を検査するためのル
ープが形成される。

【００４２】 それとは逆に、最小温度より高い場合には、電圧を測定し、その電圧を、充電
を開始するための最大電圧と比較するための段階１０６に進む。 各セル５、６、７の温度が２つの制限温度の間にある場合には、段階１０６が
実施され、各セルの電圧を測定し、この電圧を、充電を開始するための最大電圧
と比較する。全てのセル５、６、７の電圧が閾値電圧より低い場合には、段階１
０２に戻る。

【００４３】 閾値電圧より高い場合には、段階１０７において温度の関数として充電電流が
計算され、段階１０８において、そのモジュールの温度の関数である電流の、モ
ジュール４への導入が開始される。

【００４４】 段階１１０では、セル５、６、７のうち１つのセルの電圧が、そのセルのため
の充電の終了を指示する閾値電圧以上の電圧に達しているか否かが確認される。
そのセルの電圧が閾値電圧以上の電圧に達しているとき、そのセル内を流れる電
流の一部が１１１、１１２において分流される。さらに、そのセルが、充電の終
了のための閾値電圧に達した最初のセルである場合には、段階１１３および１１
４において、充電電流が値Ｉ＿ｉｎｃｒｅｍｅｎｔだけ増加される。そのセルに
関連する分流される電流は、増加分Ｉ＿ｉｎｃｒｅｍｅｎｔに等しい。

【００４５】 結果として、必要な充電レベルに達していない各セルは、既に必要な充電レベ
ルに達しているセルに供給される電流よりも大きい電流が供給される。 段階１１５において、充電されるセルは依然として充電電流を受け取り、各セ
ルの電圧が上昇し始めないことを検査するためにモニタされる。上昇し始める場
合には、その充電電流は、段階１１６において値Ｉ＿ｄｅｃｒｅｍｅｎｔだけ減
少される。こうして、既に充電されているセルの過充電が回避される。

【００４６】 段階１１７は、全てのセル５、６、７について、電流の分流が既に開始されて
いることを検査するステップからなる。 分流が開始されていない場合には、その方法は段階１０１で再度開始される。

【００４７】 分流が開始されている場合には、全てのセル５、６、７が充電された状態にあ
り、利用するための準備がなされている。それゆえ、充電器１の電流は、段階１
１８において、値Ｉ＿ｉｎｃｒｅｍｅｎｔまで低減され、結果的にそのセル内の
電流は０になる。

【００４８】 セルのうちのいくつかが、段階１１０中に検査される、その閾値電圧以下の電
圧を有する間は、電流を部分的に分流する方法は、上記の態様とは異なる態様で
進行し、それが段階１２０〜１２７を参照しながら以下に記載する。

【００４９】 これは、そのモジュールの各セル５、６、７のために実行されるループに関連
する。 第１のセル５で開始するとき（段階１２０）、このセルに関して、電流の一部
が既に分流されているか否かが検査される（段階１２１）。

【００５０】 電流が部分的に分流されていない場合には、段階１２２において、このセルの
電圧と、そのモジュールの全てのセルの最小電圧値との間の差が、最大許容差よ
り大きいか否かが検査される。

【００５１】 考慮中のセルの電圧が、全てのセルの最小電圧に十分に近い場合には、このセ
ルには全充電電流が依然として供給される。十分に近くない、すなわちそのセル
の電圧がセルの最小電圧より高い場合には、このセルに関して充電電流の一部が
分流され、それが段階１２３において示される。

【００５２】 電流の部分分流のための検査によって（段階１２１）、このセルについて、そ
の電流の一部が既に分流されていることが見いだされる場合、そのセルの電圧が
、全てのセルの最小電圧に近すぎないか否かが検査される（段階１２４）。近す
ぎない場合には、部分分流は停止され、そのセル内を全充電電流が流れる（段階
１２５）。この結果、このセルの充電が加速される。

【００５３】 段階１２６では、全てのセルの電圧が既に検査されているか否かが検査される
。全てが検査されていない場合には、段階１２７において、次のセルに進む。 全てのセルが検査されている場合には、段階１０１に戻り、充電器の接続を検
査する。

【００５４】 図３は、例を用いて、直列に接続された４つのセルを有するモジュールの充電
の動作を示す。 充電は、時間ｔ₀において、４つのセルを通って循環する充電電流Ｉ＿ｃ（Ｉ
＿ｃｈａｒｇｅ）で開始する。４つのセルの電圧は、充電の開始時点で最小電圧
（Ｕ＿ｍｄｃｃ）であり、そのモジュールの電圧は、充電の開始時点で最小電圧
（Ｕ＿ｍｄｃｍ）である。そのセルは、任意の順番で、異なる速度で充電される
。

【００５５】 たとえば、セルＩＩＩが、時間ｔ₁まで、最も急速に充電されるものと仮定す
る。その時点では、そのセルの電圧と、最も遅く充電されているセル（たとえば
、セルＩＩ）の電圧との間の差は、制御インターフェース２４によって許容され
る差よりも大きくなり、電流Ｉ＿ｉ（Ｉ＿ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ）が、セルＩＩＩ
に関して分流される。

【００５６】 結果として、セルＩＩＩの電圧が下がり、このセルは、より低速で充電される
。 時間ｔ₂では、セルＩＶの電圧と、セルＩＩの電圧との間の差は、このセルＩ
Ｖに関して電流Ｉ＿ｉが分流されるような差である。

【００５７】 時間ｔ₃では、セルＩＩＩとセルＩＩとの間の差は、制御インターフェース２
４によって許容される閾値未満まで降下し、再び全電流Ｉ＿ｃがセルＩＩＩに加
えられる。それゆえ、その充電プロセスは加速される。

【００５８】 時間ｔ₄では、セルＩＩＩの場合の時間ｔ₃と同じことが、セルＩＶの場合に生
じる。 ｔ₄とｔ₅との間では、第１のセル（この場合にはセルＩＩＩ）が最終的な充電
電圧（Ｕ＿ｍｆｃｃ）に達するときに、全セルがＩ＿ｃによって充電される。

【００５９】 それゆえ、充電電流は値Ｉ＿ｉだけ増加されるが、セルＩＩＩは部分分流シス
テムに起因して、この電流だけ分流される。このセルの過充電を防ぐために、電
流は引き続き低減される。相次いで、セルＩＶ、ＩおよびＩＩが、時間ｔ₆、ｔ₇ 、ｔ₈において最終的な充電電圧（Ｕ＿ｍｆｃｃ）に達する。

【００６０】 充電の終了時に、各セルに加えられる電流は０になるが、一方、その充電電流
はＩ＿ｉである。 そのモジュールの最終電圧はＵ＿ｍｆｃｍと呼ばれる。

【００６１】 したがって、セルの充電の量は等しくなり、比較的簡単で、安価な電子部品で
最適化されることができる。 本発明による方法および装置は、以下の利点を有する。その利点は、 ― モジュールの機能および安全性に損傷を与えるようになる過充電段階を必要
とすることなく、セルの充電レベルを最大にし、かつ等しくする、 ― モジュールの充電時間を短縮し、充電電流を最適化する、 ― モジュールの温度の関数として、そのセルの充電のレベルを最大にすること
と、 ― セルを分流するためにコストのかかる電力電子部品の必要性を回避する、 ― 全分流システムのために散逸される熱を除去するための熱伝達流体を有する
冷却システムの必要性を回避することを含む。

【００６２】 本発明は、また、 ― 海上輸送電気装置の電源、および自給電気方式を用いる場合も、用いない場
合もある電気式車両あるいは熱式車両の始動のためにも、 ― 緊急用の電源のためにも、 ― 再生可能エネルギー（光起電力（太陽光）、風力、バイオマス等）によって
電気を生成する少なくとも１つの手段を備える発電所のためにも、 ― 電気ネットワーク上の備蓄電気のためにも適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による方法を実装するための装置の概略図である。

【図２】 本発明によるバッテリを充電する方法の流れ図である。

【図３】 図１の装置における時間に対する電圧および電流の変化を表すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ボドワン，エリック フランス共和国エフ−77250 ブヌー・ レ・サブロン，アヴェニュ・ドゥ・ラ・ガ ール，50 (72)発明者 ベッテガ，エリック フランス共和国エフ−38120 ル・フォン タニル・コルニロン，ロティッスマン・ド ゥ・ラ・ガルド ２ (72)発明者 バロール，ミシェル フランス共和国エフ−38520 サン・クリ ストフ−エン−オワサン，ラ・ベラデ Ｆターム(参考） 5G003 BA03 CA01 CA11 CB01 CC02 5H030 AA02 AA03 AA10 AS08 BB03 FF22 FF43

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電圧および充電電流を調整することができる充電器（１）に
   直列に接続される個別の電気化学セル（５、６、７）、特にリチウムポリマーセ
   ルを充電する方法であって、各セルの電圧を継続的に検出し、１つのセルが所定
   の閾値電圧に達するとき、前記セルの電流を分流する方法において、第１のセル
   が前記閾値電圧に達するとき、前記個別のセル（５、６、７）の充電電流にある
   増加分を加え、それと同時に、前記セルと並列に、前記個別のセル（５、６、７
   ）の前記充電電流の前記増加分に等価な電流の分流抵抗を接続し、後続の各セル
   が前記閾値電圧に達するとき、前記個別のセル（５、６、７）の前記充電電流の
   前記増加分に等しい電流の分流抵抗を、各セルにも並列に接続することを特徴と
   する方法。
2. 【請求項２】 前記増加分が前記個別のセルの前記充電電流に加えられる時
   点から、前記電流の分流されていない部分によって、前記閾値電圧に達している
   前記セルのうちの１つのセルに過充電が生じる場合には、前記セルの電圧が再び
   前記閾値電圧に等しくなるまで、前記充電電流に少なくとも１つの減少分を加え
   ることを特徴とする請求項１に記載の個別の電気化学セルを充電する方法。
3. 【請求項３】 分流される前記電流は、前記全セル（５、６、７）の前記充
   電電流の１％〜３０％、好ましくは５％〜１５％を含むことを特徴とする請求項
   １または２に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記全セル（５、６、７）の前記充電電流は、前記各セルの
   温度の関数として計算されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 【請求項５】 前記セルのうち少なくとも１つのセルの温度が所望の温度範
   囲外にある場合には、前記セルは、その温度が前記所望の範囲内に入るまで、加
   熱されるか、あるいは冷却されることを特徴する請求項４に記載の方法。
6. 【請求項６】 前記温度の範囲は４０℃〜１１０℃、好ましくは５０℃〜１
   ００℃であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 【請求項７】 前記充電電流は、式 【数１】 Ｉ＿ｃｈａｒｇｅ＝Ａ ｅｘｐ（−Ｂ／２Ｔ）・Ｓ によって計算され、ただしＳは充電されているセルの自由表面であり、Ａは８０
   ｍＡ／ｃｍ²〜１５０ｍＡ／ｃｍ²、好ましくは１０５ｍＡ／ｃｍ²〜１１０ｍＡ
   ／ｃｍ²であり、Ｂは４２００Ｋ〜４８００Ｋ、好ましくは４４００Ｋ〜４６０
   ０Ｋであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
8. 【請求項８】 前記各セルの表面キャパシタンスは、式 【数２】 Ｃｍａｘ＿ｃｈａｒｇｅ＝（αＴ＋β）・Ｓ／Ｉ＿ｃｈａｒｇｅ によって計算され、ただしαは０．０１ｍＡ²／Ｋｃｍ⁴に等しく、βは３．３ｍ
   Ａ²／ｃｍ⁴〜３．２ｍＡ²／ｃｍ⁴、好ましくは３．２４ｍＡ²／ｃｍ⁴〜３．２６
   ｍＡ²／ｃｍ⁴であり、Ｓはｃｍ²で表される各セルの表面であり、Ｉ＿ｃｈａｒ
   ｇｅは請求項７の式による充電電流であり、充電時間は５〜１５時間、好ましく
   は７〜１０時間であることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 【請求項９】 １つのセルが前記閾値電圧に達する前であり、このセルと、
   最小の充電電圧を有するセルとの間の電圧差が所定の値より大きいときに、この
   セルの充電電流の一部が分流されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記電圧差は１０ｍＶ〜２００ｍＶであることを特徴とす
    る請求項９に記載の方法。
11. 【請求項１１】 請求項１ないし請求項１０のいずれかによる方法を実装す
    るために、電圧および充電電流を調整することができる充電器（１）に直列に接
    続される個別の電気化学セル（５、６、７）、特にリチウムポリマーセルを充電
    するための装置であって、各セルの電圧を検出するための手段（２１、２２、２
    ３）と、前記各セルの電流を分流するための手段（１５、１６、１７）と、前記
    分流する手段を前記各セル（５、６、７）に接続するための手段（１２、１３、
    １４）とを備える装置において、前記各セルの電圧を閾値電圧と比較するための
    手段（１８、１９、２０）と、前記個別のセル（５、６、７）のうち１つのセル
    の電圧が閾値電圧に達するとき、前記個別のセル（５、６、７）の前記充電電流
    にある増加分を加えるための手段（２４）と、前記増加分に等価な前記電流の一
    部を分流するための手段（１５、１６、１７）とをさらに備えることを特徴とす
    る装置。
12. 【請求項１２】 各セルの電圧を検出するための前記手段は、前記各セルに
    関連する電圧センサ（２１、２２、２３）を備え、各セルの電流を分流するため
    の前記手段は、前記各セルに関連する抵抗（１５、１６、１７）を備え、前記分
    流する手段を接続するための前記手段は、前記各セルに関連するスイッチ（１２
    、１３、１４）を備え、電圧を比較するための前記手段は、前記各セルに関連し
    、前記スイッチ（１２、１３、１４）を動作させる制御ユニット（２４）に接続
    される電圧センサ（２１、２２、２３）を備え、充電電流の増加分を加えるため
    の前記手段は、前記制御ユニット（２４）を備えることを特徴とする請求項１１
    に記載の装置。
13. 【請求項１３】 前記制御ユニット（２４）は、前記各セル（５、６、７）
    の温度センサ（２５、２６、２７）の出力を閾値温度と比較するための手段をさ
    らに備えることを特徴とする請求項１２に記載の装置。