JP2004079374A

JP2004079374A - バッテリー再生方法及び再生装置

Info

Publication number: JP2004079374A
Application number: JP2002239244A
Authority: JP
Inventors: Nobutomi Fukuda; 福田　信富
Original assignee: OSUROGUREEN KK
Current assignee: OSUROGUREEN KK
Priority date: 2002-08-20
Filing date: 2002-08-20
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【課題】電極板に硫酸鉛（ＰｂＳＯ_４）が析出して性能が低下したバッテリーを再生する方法の提供。
【解決手段】バッテリー４へ充電用電源３から小さなベース電流を流すと共に、充電電流制御回路５を介して大きなパルス電流を所定の周波数にて一定時間流して停止し、再び同じパルス電流を一定時間流して停止する行程を繰り返すことで、バッテリーを再生する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車等に搭載されているバッテリーを再生する為の装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
バッテリーとは一種の電池であるが、＋極板（正極板）、−極板（負極板）、この極板が接触してショートしないように隔離するセパレーターが交互に組合された極板群と、電解液及びこれらを収納する樹脂製の電槽と蓋から構成している。電槽は６つに区切られ、極板群が直列接続されて電圧１２Ｖを発生することが出来る。勿論、バッテリーによってはさらに高電圧を発生するものもある。
【０００３】
図３は一般的な車両用バッテリーの外観・構造を示しているが、蓋の両側には＋端子と−端子が設けられ、又６個の液口栓が取付けられて各電槽内の電解液が最低液面以下になった場合に補充することが出来る。図４は自動車のバッテリーを使用することで放電している状態を示している。バッテリーの＋極から流れる電気はスタータ、イグニッション、ライト、ホーン、ラジオ等、多くの機器を作動する為の電源として使用されている。
【０００４】
この場合、正極板では二酸化鉛が硫酸鉛に変化し、負極板では海綿状鉛が硫酸鉛に変化する。そして電解液は、硫酸中の硫酸基が極板の活物資と反応し、硫酸中の水素と二酸化鉛中の酸素とが結合して水を生成して液が薄くなる。すなわち、次のような化学変化を起こす。
ＰｂＯ_２　＋　　２Ｈ_２ＳＯ_４　　＋　　Ｐｂ　　　→　　　　　ＰｂＳＯ_４　　＋　　２Ｈ_２Ｏ　　＋　　ＰｂＳＯ_４
従って、自動車には発電機が備わっていて、該発電機によって−極から＋極へ電気を流すことで充電を行うことが出来る。
【０００５】
図５は充電中の化学変化を示している。正極板では硫酸鉛が二酸化鉛に変化し、硫酸基は電解液中に戻る。又負極板では、硫酸鉛が海綿状鉛に変化し、硫酸基は電解液中に戻ることになる。そして薄くなった電解液は両極板から硫酸基が戻されることで濃くなる。すなわち、次のような化学変化を起こす。
ＰｂＯ_２　＋　　２Ｈ_２ＳＯ_４　　＋　　Ｐｂ　　　←　　　　　ＰｂＳＯ_４　　＋　　２Ｈ_２Ｏ　　＋　　ＰｂＳＯ_４
このように、バッテリーは放電と充電が繰り返されることで、ある程度の期間にわたって使用することが可能となる。
【０００６】
ところで、バッテリーは正極板と負極板と隔離板、及び電解液で構成されていて、正極（ＰｂＯ_２）と負極（Ｐｂ　）が電解液（２Ｈ_２ＳＯ_４）の中で充放電を繰り返す過程で、正負の両電極板に硫酸鉛（ＰｂＳＯ_４）が生成される。この現象をサルフェーションと言われ、図６はこの現象を図示している。このサルフェーションは、電極表面に析出するイオン性結晶であり、バッテリーの容量低下をもたらし、性能を劣化させていく。
【０００７】
勿論、サルフェーションによって生成される硫酸鉛（ＰｂＳＯ_４）は充電することで海綿状鉛に変化するが、全ての硫酸鉛（ＰｂＳＯ_４）が化学変化して海綿状鉛に戻ることはなく、次第にバッテリーの容量低下をもたらす。そこで、バッテリーの寿命は一般的に３〜４年と言われ、新たなバッテリーに交換されるのが常である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、バッテリーには寿命があり、ある程度の期間が経過したところで交換しなくてはならない。バッテリーは全ての車両をはじめ、漁船、建設機械、フォークリフト、無人搬送車、電動車椅子等、数多くの電源として使用されているが、これらのバッテリーの寿命を少しでも延ばすことは省資源及び環境保全の見地から重要である。本発明が解決しようとする課題はこの問題点であり、寿命と言われるバッテリーを再生することで、再び使用出来るようにするバッテリー再生方法及び再生装置を提供する。
【０００９】
【課題を解決する為の手段】
本発明に係るバッテリー再生方法及び再生装置は、バッテリーの容量低下をもたらし、性能を劣化させる硫酸鉛（ＰｂＳＯ_４）を、各バッテリーのタイプに合わせて自動処理を行い、特殊パルスを発生して分解除去する。バッテリーには普通乗用車及びトラック用、軽自動車用、バス用、漁船用、建設機械用、電動フォークリフト用、無人搬送車用、電動車椅子用、非常用発電機用等、各種タイプがあり、本発明はこれら各タイプに適した再生処理が出来るようにコンピュータでパルス電流を制御している。
【００１０】
この再生装置は充電用電源からバッテリーへ充電したり、又逆に必要に応じてバッテリーから放電を繰り返すことで、電極板表面に析出する硫酸鉛（ＰｂＳＯ_４）を分解処理する。そして充電される電流は一定でなく、波形は限定しないがパルス電流が使用される。しかしベース電流は常に流れた状態として上記パルス電流を流すように制御している。しかし、このようなパルス電流を長時間にわたって流したのでは、バッテリーが加熱されて破損してしまう。
【００１１】
そこで、本発明ではパルス電流を一定時間流して所定の時間停止し、再びパルス電流を流す行程を繰り返す。そして、必要に応じて放電を来ない、再びパルス電流を流す。ここで、上記パルス波形の周波数、パルス電流を流す時間、パルス波形、停止時間等は、バッテリーの種類に応じて多少の違いがあり、最も適した条件は多くのテストに基いて定められる。以下、本発明に係る実施例を図面に基いて詳細に説明する。
【００１２】
【実施例】
図１は本発明に係るバッテリー再生装置を構成するブロック図であり、システム制御部１はコンピュータを備えたボックスであり、その一部にはシステム制御パネル２を有している。システム制御部１はバッテリー再生装置全体を制御し、システム制御パネル２はバッテリー再生装置の条件を定めるスイッチやボタン等を設け、又設定状態を表示することが出来る。
【００１３】
ところで、充電用電源３の両端子は再生するバッテリー４に接続されるが、充電用電源３の＋端子は充電電流制御回路５に接続し、該充電電流制御回路５はリレー６を介在してバッテリー４の＋端子７に接続されている。又、バッテリー４の−端子８は上記充電用電源３の−端子に接続している。そして、バッテリー４の＋端子７はリレー６を介して放電電流制御回路９と接続している。
【００１４】
上記充電用電源３、充電電流制御回路５、放電電流制御回路９は上記システム制御部１にて制御される。ところで、本発明のバッテリー再生装置はバッテリー４に一定の電圧を負荷して電流を流し続けるのではなく、パルス電流を所定の時間流して停止し、再びパルス電流を流す。この行程を繰り返すことで、電極板の表面に析出した硫酸鉛（ＰｂＳＯ_４）を分解処理する。
【００１５】
図２は充電電流制御回路５で制御されてバッテリー４の＋端子７へ流れる電流のパルス波形１０，１１を示している。（ａ）に示すパルス波形１０は長方形を成し、（ｂ）に示すパルス波形１１は三角形を成している。このようにパルス電流を流す訳であるが、パルス波形は特に限定しないことにする。そして該パルスの周波数も再生されるバッテリー４によって変化する。
【００１６】
例えば、（ａ）に示すパルス波形１０を用いる場合、１２Ｖの車両用バッテリーであれば、パルス電流Ｉ＝１０〜３０アンペア、ベース電流Ｉ_０＝３〜８アンペア、そしてパルスの周期Ｔ_０に対するパルス時間Ｔの比率であるデューティが２５％、周波数が２Ｋｚとすることが出来る。このようなパルス電流を５〜８分持続したところで約１分停止する。この状態を１００〜２００回繰り返すことでバッテリー４が再生される。
【００１７】
上記充電の時間及び停止の時間はシステム制御部１にて制御されたリレー６にて行われ、又必要に応じてリレー６の接続を放電電流制御回路９に変えることで放電を行うことも出来る。そこで、バッテリー４が再生されたか否かの判断は、該バッテリー４の電解液の比重を測定することで確認され得る。
【００１８】
上記図１に示したブロック図において、充電電流検出回路及び比較回路を設けて、バッテリー４が再生され得るものか否かを判断することも出来る。すなわち、充電時の電流波形と放電時の電流波形を検出比較することで判断できる。
以上述べたように、本発明のバッテリー再生方法は大きなパルス電流を繰り返し充電するものであり、次のような効果を得ることが出来る。
【００１９】
【発明の効果】
本発明のバッテリー再生方法は、小さなベース電流を流しながら大きなパルス電流を流す方法であり、電極板表面に析出した硫酸鉛（ＰｂＳＯ_４）を分解処理して再生することが出来る。そして、パルス電流を一定時間流して一時停止し、再びパルス電流を流す行程を繰り返すものであり、その為にバッテリーが加熱して破損することはない。
【００２０】
本発明の再生装置には、上記ベース電流、パルス電流の大きさ、パルス電流の周波数、パルス電流のパルスの周期Ｔ_０に対するパルス時間Ｔの比率であるデューティ等、再生条件はシステム制御パネルにて設定することが出来、あらゆるタイプのバッテリーの再生も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】バッテリー再生装置のブロック図。
【図２】電流のパルス波形。
【図３】一般的なバッテリー外観。
【図４】放電中の化学変化。
【図５】充電中の化学変化。
【図６】サルフェーション現象。
【符号の説明】
１　システム制御部
２　システム制御パネル
３　充電用電源
４　バッテリー
５　充電電流制御回路
６　リレー
７　＋端子
８　−端子
９　放電電流制御回路
１０　パルス波形
１１　パルス波形

Claims

電極板に硫酸鉛（ＰｂＳＯ_４）が析出して性能が低下したバッテリーを再生する方法において、バッテリーへ充電用電源から小さなベース電流を流すと共に大きなパルス電流を所定の周波数にて一定時間流して停止し、再び同じパルス電流を一定時間流して停止する行程を繰り返すことを特徴とするバッテリー再生方法。
上記各パルス充電の間に放電を行うようにした請求項１記載のバッテリー再生方法。
電極板に硫酸鉛（ＰｂＳＯ_４）が析出して性能が低下したバッテリーを再生する装置において、充電用電源とバッテリーへ充電するパルス電流の波形、電流の大きさ等を制御する充電電流制御回路、パルス電流の充電を切りかえるリレー、そして装置全体を制御するシステム制御部から成ることを特徴とするバッテリー再生装置。
放電電流制御回路を設けた請求項３記載のバッテリー再生装置。
充電電流を検出する充電電流検出回路及び放電電流を検出する放電電流検出回路を設け、充電電流及び放電電流を基準値と比較する比較回路を備えた請求項３、又は請求項４記載のバッテリー再生装置。