JP2771036B2 - 蓄電池を充電し、解凍し、フォーマットするための方法および装置 - Google Patents

蓄電池を充電し、解凍し、フォーマットするための方法および装置

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JP2771036B2 JP5513297A JP51329793A JP2771036B2 JP 2771036 B2 JP2771036 B2 JP 2771036B2 JP 5513297 A JP5513297 A JP 5513297A JP 51329793 A JP51329793 A JP 51329793A JP 2771036 B2 JP2771036 B2 JP 2771036B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は蓄電池の充電器に関し、さらに詳しく言え
ば、蓄電池を急速に充電し、凍った蓄電池を急速に充電
し、蓄電池を急速にフォーマットし、蓄電池のフォーメ
イションの状態を決定し、さらに蓄電池の充電の状態を
決定するための方法および装置を開示する。
発明の背景 蓄電池を再充電する一般的な方法、すなわち蓄電池に
電流を強制的に流入させる方法はよく知られている。し
かしながらこの方法は、簡単ではあるが、蓄電池の過度
の発熱を引き起こし、また蓄電池を一杯に再充電するの
に長い時間を必要とする。蓄電池を再充電するのに必要
な時間は、バーケット（Burkett）等にたいする米国特
許第3,597,673に開示されているように、充電パルスの
間に減極（放電）パルスを加えることにより短縮でき
る。放電パルスの終了後次の充電パルスを加える前に所
要の時間待つことにより、さらに一層の充電時間の短縮
と蓄電池の発熱の低減が可能になる。この方法は、ポド
ゥラジャンスキー（Podrazhansky）等にたいする米国特
許第4,829,225に開示されている。しかしながら、さら
に一層の蓄電池の発熱の低減と充電時間の短縮が望まれ
ている。
蓄電池は、一度放電されると、電池にエネルギーを回
復させるために、再充電する必要がある。従来の充電器
は大きな充電電流を流すと蓄電池の過熱を引き起こすの
で、蓄電池の充電には代表的に5,6時間またはそれ以上
の時間が必要であった。よく知られているように、蓄電
池を過熱すると蓄電池の寿命が著しく短くなる。そのた
め、蓄電池を過熱しないような方法で大きな充電電流を
流し込むことにより蓄電池を急速に再充電することがで
きる充電器にたいする要求がある。
蓄電池が充電されるとき、陽イオンの陰極板への移動
および陰イオンの陽極板への移動の結果起きる拡散層の
発生により、蓄電池の内部に内部抵抗が生じる。この拡
散層−ダフニィ（Duffney）層と呼ばれることもある−
は、壊すことが容易でなく、イオンの流れに対してより
大きな内部抵抗を生じさせる。蓄電池が凍結していると
きは、イオンの速度の低下のためにこの内部抵抗がさら
に増大する。この大きな内部抵抗が、凍結した蓄電池の
充電を実際上不可能にする。そのため、直流電流を使っ
て凍結した蓄電池を充電することは非常に困難であり、
長い時間かかる。そのため、凍結した蓄電池の充電時間
を短縮することが望まれている。
鉛蓄電池のような幾つかの種類の蓄電池については、
充電の状態は蓄電池の電圧を測定するだけで決定するこ
とができる。詳しく言えば、蓄電池の電圧は、蓄電池が
一杯に充電されるまで上昇し、それから下降する。鉛蓄
電池では、この下降は容易に検出できる。したがって充
電システムは、この電圧の変化にもとづいていつ充電を
終えるべきか決めることができ、不必要なエネルギーの
消費や蓄電池の損害を避けることができる。しかしなが
ら他の幾つかの種類の蓄電池ではこの下降は大変小さい
ので、ノイズまたは蓄電池の電圧の通常の変動によって
容易に識別不能にされ得る。NiCadおよびNiFeのような
幾つかの種類については、充電の状態を決定するために
利用できる指標は知られていない。そのため、従来の蓄
電池充電システムは、充電を終えるのに最適な点を決定
することができない。したがって、不必要なエネルギー
の消費や蓄電池の損害を避けるために、他の蓄電池の種
類にたいしてそうであるのと同様にNiCadおよびNiFeに
たいしても、充電の状態を決定することが必要とされて
いる。
新しく組み立てられた蓄電池は、フォーマッティング
（充電）が必要である。蓄電池の種類と大きさによっ
て、これには12時間から数日かかる。蓄電池に電解液が
入れられる。電解質のなかには極板に吸収されるものも
ある。最初の化学反応は多量の熱を発生する。そのため
蓄電池の温度は容易に170゜F（76.7゜C）に達し得る。ひ
とたび電解質が極板によって吸収されると、温度が下降
し始め、吸収（酸浸け）時間が終り蓄電池がフォーマッ
トのための準備ができたことを示す。蓄電池のフォーマ
ットには、135〜145゜F（57.2〜62.8゜C）の電解液の温度
が望ましい。フォーマット時間を短縮するために、大き
な充電電流が望ましい。しかしながら、充電電流は、望
ましい蓄電池の温度を保つのに必要な電流よりも大きく
てはいけない。そうでなければ、蓄電池の過熱そして蓄
電池の損害が生じる可能性がある。したがって、蓄電池
の過熱を引き起こすことなくフォーマット時間を最小に
する充電電流を供給する蓄電池充電器にたいする要求が
ある。
蓄電池のフォーマットの状態を決定する既知の方法は
ない。この、蓄電池のフォーマットの状態を決定するこ
とができないことが、蓄電池のフォーマットを終えるの
に最適の点を決定することを困難にしている。したがっ
て、蓄電池がフォーマットされたことを保証するため
に、代表的には所定の長さの時間の間蓄電池が充電され
る。しかしながら、このやり方は、通常、蓄電池の過充
電を引き起こしたり、エネルギーをむだ使いしたり、水
の電気分解に起因するガスの発生を引き起こしたり、フ
ォーマッティング時間を長引かせたりする。ガスの発生
が起こらないように短い時間を用いるときは、蓄電池が
完全にフォーマットすなわち充電されない可能性があ
る。したがって、蓄電池が完全にフォーマットされるの
を保証するため、不必要なエネルギーの消費を避けるた
め、およびフォーマット作業のための時間を短縮するた
めに、蓄電池のフォーマットの状態を決定することに対
する要求がある。
発明の要旨 本発明は、蓄電池を急速に充電し、凍結した蓄電池を
急速に溶かし、蓄電池を急速にフォーマットし、蓄電池
のフォーメイションの状態を決定し、さらに蓄電池の充
電の状態を決定するための方法および装置を提供する。
蓄電池を充電でするために、本発明は、蓄電池に１つま
たは一連の充電パルスを加え、蓄電池に一連の減極（放
電）パルスを加え、これらのパルスを待ち期間によって
隔離し、蓄電池が完全に充電されるまで充電および放電
手順を繰り返すことを意図している。放電パルスは、蓄
電池に負荷をかけることによって生成される。放電パル
スは、通常、充電パルスの時間長よりも大幅に短い。間
に入れられる待ち期間は、時間長が同じでも、異なって
いてもよい。また放電パルスの時間長と異なる時間長で
もよい。パルスの間を待ち期間で隔離しながら、１つの
放電パルスまたは一連の充電パルスを加え、その後に複
数の放電パルスを加えることにより、蓄電池の非常に急
速な充電と発熱の最小化が可能になる。
待ち期間で隔離しながら複数の放電パルスを加える
と、１つの放電パルスよりもより多くの利用できるイオ
ンを発生させる。放電パルスは一般的に利用できるイオ
ンをすべて利用する。そのため、より多くのイオンはよ
り大きな充電電流を加えることを可能にする。増大され
たイオンの利用度のために蓄電池の内部抵抗が減少する
ので、蓄電池の発熱も極めて少なくなる。
したがって、蓄電池の発熱を最小にしながら蓄電池を
急速に再充電するための方法と装置を提供することが本
発明の１つの目的である。
本発明は、さらに凍結した蓄電池を急速に充電するた
めの方法と装置を提供する。本発明は、１つまたは一連
の充電パルスを加え、１つまたは複数の減極パルスを加
え、これらのパルスを待ち期間によって隔離し、蓄電池
が解凍されて完全に充電されるまでこの充電および放電
手順を繰り返すことを意図している。充電パルスおよび
放電パルスは蓄電池に加えられるので、蓄電池は、蓄電
池の内部で発生する水と、熱を発生する化学反応のため
に溶ける。
したがって、凍結した蓄電池を急速に溶かして充電す
る方法および装置を提供することが、本発明のもう１つ
の目的である。
急速な充電工程に使用される大きな電流のために、蓄
電池の過熱は蓄電池を傷める。そのため本発明は、蓄電
池の充電状態を決定するための方法と装置を提供する。
１つの放電パルスの後に、蓄電池の開放電圧曲線の下方
の面積を測定する。この面積は、蓄電池が充電されると
定常状態になる。したがってこの面積は、急速な充電工
程をいつ終了すべきかを決定するために使用できる。
したがって、蓄電池の充電状態を決定するための方法
と装置を提供することが本発明のもう１つの目的であ
る。
この発明はまた、新しい蓄電池を急速にフォーマット
するための方法と装置を提供する。蓄電池をフォーマッ
トするために、本発明は、１つまたは一連の充電パルス
を加え、その後に一連の放電パルスを加え、これらの複
数の放電パルスおよび充電パルスを待ち期間によって隔
離し、蓄電池が完全に充電されるまでこの工程を繰り返
す。電解液の温度を蓄電池のフォーメイションのために
最適であると決められた温度の範囲内に保つために、充
電パルスの時間長、数、大きさを制御する。この温度制
御は、フォーメイション工程の間に起こるいろいろな熱
を発生する化学反応と、充電工程中の蓄電池の内部抵抗
の変化のために必要である。
したがって、新しい蓄電池を急速にフォーマットする
ための方法と装置を提供することが本発明のもう１つの
目的である。
本発明はまた、蓄電池のフォーメイションの状態を決
定するための方法と装置を提供する。フォーメイション
工程中、充電パルスの始端および放電パルスの始端の電
圧波形にスパイクが現われる。このスパイクの大きさ
は、陽極板および陰極板の材料の変換（フォーマット）
の状態を示す。充電パルスの始端の電圧スパイクは、陰
極板の材料が完全に変換されたときに最大値すなわち定
常状態になる。また放電パルスの始端の電圧スパイク
は、陽極板の材料が完全に変換されたときに最大値すな
わち定常状態になる。
したがって、本発明のもう１つの目的は、蓄電池のフ
ォーメイションの状態を決定するための方法と装置を提
供することである。
図面の簡単な説明 図１は、本発明の好ましい実施例のブロック線図であ
る。
図２は、充電パルス／待ち期間／放電パルス／待ち期
間の過程の説明図である。
図３は、蓄電池の充電の状態がどのようにして決定さ
れるかを説明する波形である。
図４は、蓄電池のフォーマットの状態がどのようにし
て決定されるかを説明する波形である。
図５は、制御部によって実行される蓄電池充電工程の
流れ図である。
詳細な説明 図面を参照して、図１は本発明の好ましい実施例のブ
ロック線図である。蓄電池充電、放電および解凍回路10
は、キーパッド12、制御部13、表示部14、充電回路15、
減極（放電）回路16および電流測定回路20を含む。キー
パッド12は制御部13の“K"入力に接続されており、使用
者が、蓄電池の種類（鉛、NiCad、NiFe、その他）のよ
うな指定されたパラメータや、蓄電池の公称電圧または
直列のセル（単体の蓄電池）の数のような他の関連情報
を入力することを可能にする。キーパッド12は、キーボ
ード、ダイアルパッド、スイッチの配列または情報を入
力するための他の装置のどれでもよい。使用者による操
作を簡単にするために、制御部13は、複数の蓄電池の種
類のためのパラメータについて予めプログラムしておい
てもよい。この場合には、使用者は、蓄電池の種類、例
えば型式番号を入力するだけでよい。そうすれば、制御
部13が自動的にその蓄電池の種類のためのパラメータを
用いる。表示部14は制御部13の“S"出力に接続されてお
り、操作者のために情報、選択項目、パラメータなどを
表示する。
制御部13の“C"出力は、充電回路15に接続されてい
る。充電回路15は、蓄電池11に充電電流を供給する。充
電回路15は、制御部13により用途に応じて定電圧源また
は定電流源として動作するように構成されるようにして
もよい。制御部13の“D"出力は、減極回路16に接続され
ている。減極回路16は、制御部13によいり、一定の減極
電流を供給するか、または蓄電池に選択された負荷をか
けるように構成されてもよい。回路15と16により供給さ
れるパルスのパルス幅は、制御部13によって制御され
る。充電回路15の出力および減極回路16の出力は、導電
線21により蓄電池11の陽極端子に接続されている。蓄電
池11の陰極端子は、抵抗器20を介して回路グラウンドに
接続されている。抵抗器20は0.01オームの公称値を持
つ。蓄電池11に流入または蓄電池11から流出する電流
は、抵抗器20を通らなければならない。したがって蓄電
池11を通る電流は、導電線22にたいして接続された抵抗
器20の両端間の電圧を測定することによって決定でき
る。抵抗器20はそれゆえ電流測定回路または電流制限回
路としての働きをする。もちろん、蓄電池の電流を決定
するためにホール効果素子のような他のデバイスも使用
できる。
蓄電池の電圧は、導電線21と回路グラウンドの間の電
圧を測定することによって監視される。導電線21と22の
間の電圧を測定するか、導電線21の電圧から導電線22の
電圧を減じることによって、抵抗器20の影響を取り除い
てもよい。導電線21と22は、それぞれ制御部13のＶおよ
びＩ入力に接続されている。制御部13がマイクロプロセ
ッサのような論理デバイスのときは、これらの信号は、
例えばアナログ−デジタル変換器により、制御部13が使
用できる形式に変換しなければならない。
蓄電池の存在は、充電回路15を動作させ電流測定回路
20の出力を測定して充電電流が流れているかどうかを決
定することによって、または減極回路16を動作させ電流
測定回路20の出力を測定して放電電流が流れているかど
うかを決定することによって、または充電回路15および
減極回路16の両方の動作を停止させ電圧を測定して蓄電
池が在るかどうか決定することによって決定できる。
温度センサー23は、望ましい蓄電池の温度を保つため
に制御部13が充電電流パルスおよび減極（放電）電流パ
ルスの大きさ、個数および時間幅、それに休止期間の長
さを調節できるように、蓄電池11の温度を測定する。セ
ンサー23は、サーモスタットのような断続作動する素子
でもよいし、サーミスタやサーモカップルのようなアナ
ログ素子でもよい。センサー23は、蓄電池の内部温度を
正確に知らせるように、蓄電池11のセルの１つの電解液
の中に浸けられていることが好ましい。温度センサー23
は、制御部13の“T"入力に接続されている。蓄電池11の
内側のセルは一般的に外側のセルよりも温度が高い。外
側のセルは、周囲の空気または構造物に、熱をよりよく
伝達できるからである。したがって、ただ１つの素子23
だけが示されているけれども、蓄電池11の各セルにたい
して別個の１つの温度センサーを用いることが好まし
い。
この好ましい実施例においては、制御部13は、マイク
ロプロセッサ、メモリ（少なくともその１部は制御部13
にたいする動作命令を含む）、タイマーおよびカウンタ
を含む。タイマーは、マイクロプロセッサとは別個のデ
バイスであってもよいし、マイクロプロセッサの１部で
あってもよく、充電パルスの時間幅、放電パルスの時間
幅、待ち期間の長さなどの制御、電圧スパイクまたは電
流スパイクの時間幅の測定などのために使用される。カ
ウンタは、一般的にはマイクロプロセッサの内部に含ま
れているか、またはマイクロプロセッサによって実現さ
れ、蓄電池に供給された全電荷量の指標を提供するため
に充電電流を積分するため、および蓄電池から取り出さ
れた電荷の指標を提供するために放電電流を積分するた
めに使用される。
図２は、充電パルス／待ち期間／放電パルス／待ち期
間の過程の説明図である。図１の装置は、そのために使
用される。説明の便宜上充電パルスおよび放電パルスは
矩形パルスとして示されているが、実際にはしばしばそ
うでないこと、したがって本発明はこのような矩形波形
の使用を必ずしも必要としないと解されるべきであるこ
とは理解されるであろう。また、充電パルスC1およびC2
は、便宜上そして何らかの限定の表明としてではなく、
同じパルス幅および同じ電流振幅ＩAを持つように示さ
れている。望むなら、パルスは異なる電流振幅をもって
もよく、１つの充電パルスの間に変化してもよい。さら
に、充電パルスC1およびC2の電流振幅は、蓄電池の温
度、蓄電池の電圧、蓄電池の充電またはフォーマットの
状態の測定された変化にもとづいて、充電サイクルの間
に変化してもよい。同様に、放電パルスD1〜D3も、便宜
上そして限定としてではなく、同じパルス幅および同じ
一定の放電電流振幅ＩBを持つように示されている。望
なら、パルスは異なる電流振幅を持ってもよく、１つの
放電パルスの間に変化してもよい。さらに、放電パルス
D1〜D3の電流振幅は、蓄電池の温度、蓄電池の電圧、蓄
電池の充電またはフォーマットの状態の測定された変化
にもとづいて、充電サイクルの間に変化してもよい。示
されている放電パルスの数は全く便宜のためであり、限
定のためではない。同様に、待ち期間CW1,CW2およびDW1
〜DW3は、便宜上そして限定のためではなく、同じ長さ
を持つように示されている。１つの待ち期間は、充電ま
たは放電電流の振幅を変更するために回路15または16に
より必要とされるだけの時間でもよい。さらに、各待ち
期間の長さは、測定された蓄電池の状態の変化にもとづ
いて、充電サイクルの間に変化してもよい。
本発明の好ましい動作モードでは、制御部13は、１つ
の充電パルス、例えば充電パルスC1が蓄電池に加えら
れ、その後に１つの待ち期間CW1が続くようにする。第
１の待ち期間CW1の後、待ち期間DW1およびDW2によって
隔離されまた待ち期間DW3により後続される１連の放電
パルスD1,D2,D3が蓄電池に加えられる。最後の待ち期間
DW3が終わった時点でこの過程が繰り返される。すなわ
ち、もう１つの充電パルスC1が蓄電池に加えられ、第１
の待ち期間CW1その他が再びその後に続く。充電パル
ス、放電パルス、待ち期間（休止期間とも呼ばれる）の
時間長は、再充電されている蓄電池の種類によって異な
る。鉛蓄電池にたいしては、充電パルスC1は1/10秒から
数秒の時間長になるであろう。しかしながら各放電パル
スD1,D2,D3の時間長は、充電パルスの時間長よりもずっ
と短い。好ましい動作モードでは、放電パルスの合計の
時間長（D1＋D2＋D3）は、充電パルスC1の時間幅の0.05
〜２パーセントの範囲内である。放電パルスの合計時間
長は、幾つかの種類の蓄電池にたいしては、もっと長く
てもよい。放電パルスの合計時間長が長すぎると、蓄電
池から幾らかのエネルギーを失わせ、そのため全充電時
間を増大させる。放電パルスの大きさＩBは、少なくと
も充電パルスの大きさＩAと同じであることが好まし
い。
鉛蓄電池では、充電パルスが加わっている間に、鉛
（Pb）および２酸化鉛（PbO2）の結晶が極板上に成長す
る。より小さい結晶が好ましい。なぜなら、小さい結晶
はより大きな蓄電池の極板の表面をフォーマットし、そ
れによって蓄電池のインピーダンスを引き下げ、かつ記
憶効果を低減させるからである。短い時間長の充電パル
スが好ましい。なぜなら、短い時間長の充電パルスは、
鋭縁を持たない、より小さな結晶を作りだすからであ
る。放電電流は、結晶の鋭縁部を他の部分よりも好んで
取り除く傾向がある。したがって、より長い時間長の充
電パルスを用いても、放電パルスの大きさＩBを充電パ
ルスの大きさＩAよりも大きいかまたは等しく設定する
ことによって、好ましいより小さな結晶を得ることがで
きる。電流の大きさＩBが電流の大きさＩAよりも小さい
場合には、結晶の大きさをできるけ小さくし、かつ小さ
くされた放電電流が除去する鋭縁が少ししか存在しない
ように結晶の鋭縁をできるだけ少なくするために、充電
電流の時間長を短くしなければならない。
結晶のフォーマットにたいする同様の効果は、NiCad
やNiFeのような他の蓄電池の種類においても起こる。Ni
Cad蓄電池では結晶はNiOOHおよびNiであり、NiFe蓄電池
ではFeとFeOOHである。
図２はまた、複数の充電パルスC1およびC2を使えるこ
とも示している。この場合には、第１の待ち期間CW1は
２つの充電パルスC1とC2の間に入れられる。また充電パ
ルスC2と放電パルスD1の間に第２の待ち期間CW2を入れ
ることが好ましい。しかしながら、複数の充電パルスC
1,C2,・・を使うときは、各充電パルスの時間長および
充電パルスの合計時間長は、所望の結晶サイズが得ら
れ、かつ結晶の鋭縁のフォーマットが最小になるよう
に、放電パルスの時間長および数との組合せを考慮して
選択しなければならない。
１連の放電パルス中の放電パルスの数は、蓄電池の幾
つかのパラメータ（状態量）の関数である。放電パルス
の時間長と数は、イオンの利用度を最大にし、所望の結
晶サイズが得られ、結晶の鋭縁のフォーマットが最小に
なるように選択しなければならない。放電パルスに先行
する待ち期間、放電パルスの間に入れられた待ち期間、
および放電パルスに後続する待ち期間の時間長は、イオ
ンの利用度を最大にするように選択しなければならな
い。個々の待ち期間の時間長は、回路15または16が充電
または放電電流の振幅を変えるのに必要な時間と同じく
らい短くてもよい。
蓄電池が充電されるにつれて、電解液中の水が化学反
応に使用され、それによって電解液中の酸の濃度が高ま
り、利用できるイオンが減少する。放電パルスはイオン
を増やし、増やされたイオンは蓄電池の内部抵抗を低下
させる。放電パルスが加えられている間に、蓄電池の陰
極板は陽極板よりも急速に放電する。なぜなら、陰極板
において起こる化学反応が、陽極板において起こる反応
よりも速いからである。そのため、放電パルスの持続
中、放電の化学反応は主に陰極板において起こり、電解
質と混ざる水を発生して、充電反応に利用され得るイオ
ンを発生させる。放電パルスを分割する待ち期間は、こ
の水が電解質と混ざり、利用できるイオンを発生させる
反応が起こるための時間を与えるために必要である。放
電パルスを分割する待ち期間は、蓄電池の充電を不必要
に長引かせることなく水が電解質と混ざるのに十分な時
間を与えるように選択される。
蓄電池11に充電電流が加えられているときは、極板の
鉛の表面は、鉛イオンと硫酸イオンに解離する。さら
に、電流は水を水素イオンと水酸（OH）イオンに分解す
る。正に帯電したイオンは陰極板に向って移動し、負に
帯電したイオンは陽極板に向って移動する。極板の周囲
のイオンの集中は極板を遮蔽し、先に発生したイオンが
極板から偶然に離れるまでは、イオンのそれ以上の動き
を抑制する。放電（減極）パルスは、新しく発生したイ
オンが極板に向ってより容易に移動できるようにするた
めに、イオンを極板の近辺から強制的に遠ざける働きを
する。放電パルスの後の待ち期間は、イオンが、電解液
中の異なる化学濃度および電荷密度のために生じる勾配
だけによって動かされて、極板の間のそれらの自然な位
置に向って漂動することを可能にする。複数の放電パル
スは、極板の近辺のイオンの遮蔽効果をさらに低下させ
る働きをする。このことは、次の充電パルスが、その前
の充電パルスで発生されたイオンからの遮蔽効果が最小
にまで低下されている状態において、多数のイオンを発
生させることを可能にする。
鉛蓄電池にたいして、１つの充電パルスおよび複数の
放電パルスを使うときは、代表的なパラメータは次のと
おりである：充電パルスC1は電流値ＩAが50アンペアで
パルスの時間長が250ミリ秒、待ち期間CW1は１ミリ秒、
放電パルスD1,D2,D3はそれぞれ電流値ＩBが50アンペア
でパルスの時間長が１ミリ秒、待ち期間DW1とDW2はそれ
ぞれ待ち期間が２ミリ秒、待ち期間DW3は６ミリ秒。
鉛蓄電池のような蓄電池が天候条件にさかされて凍結
すると、蓄電池の内部抵抗がイオンの速度の低下のため
に増大する。そのため、直流電流を加えることにより充
電できる可能性は極めて小さくなる。さらに、陽イオン
が陰極板に向って移動し、陰イオンが陽極板に向って移
動すると、非常に壊れにくい、蓄電池の充電を非常に困
難にする拡散層が形成される。しかしながら、大きな放
電電流は拡散層を壊れさせ、待ち期間は極板が大きな充
電電流パルスをより容易に受け取れるようにこれらのイ
オンが極板から離れることを可能にする。凍結した蓄電
池を充電するために使用される波形は、図２に示したよ
うな波形である。すなわち、１つまたは複数の充電パル
スC1,C2、充電パルスを隔離しまたその後に続く待ち期
間CW1およびCW2、その後に続く放電パルスD1,D2,D3、放
電パルスを隔離しまたその後に続く待ち期間DW1,DW2,DW
3から成る。
放電パルスは、化学反応により水を生じさせる。この
水は酸と混ざり熱を発生する。また充電パルスも熱を発
生する。発生した熱は蓄電池を凍結を溶かし、それによ
り蓄電池の内部抵抗を低下させる。それにより蓄電池は
より大きな電流を受け入れることができ、それにより蓄
電池の充電と氷の溶融がさらに急速になる。
従来の充電器による凍結した蓄電池を充電する能力
と、本発明の充電による凍結した蓄電池を充電する能力
の比較を行った。０゜F（−17.8゜C）の蓄電池の場合、こ
の蓄電池は従来の充電器から0.3アンペアの充電電流を
受け入れた。０゜Fの蓄電池にたいして、本発明を使い、
１つの充電パルスと１つの放電パルスの連続的な繰り返
しを加えると、充電電流は６アンペアから始まり蓄電池
の凍結が溶けるにつれて35アンペアまで漸増して、より
容易に充電電流を受け入れた。０゜Fで凍結した蓄電池に
たいして、本発明の充電／複数回の放電の方法を用いる
と、充電電流は40アンペアから始まり蓄電池の凍結が溶
けるにつれて60アンペアまで漸増して、より容易に充電
電流を受け入れることができた。本発明の充電／複数回
の放電の方法を用いると、凍結した蓄電池は、６分以内
に凍結が溶けて、充電電流を容易に受け入れていた。
鉛蓄電池にたいしては、図２の波形の代表的な初期値
は次のとおりである。すなわち、充電電流C1は電流値Ｉ
Aが35アンペアで時間長が250ミリ秒、待ち期間CW1は時
間長が２ミリ秒、放電パルスD1は電流値ＩBが70アンペ
アで時間長が２ミリ秒、待ち期間DW1は時間長が４ミリ
秒である。
蓄電池、少なくともNiCadおよびNiFe蓄電池のための
充電の状態を測定するための方法は、図３に示した一般
的な波形にもとづく。この方法では、ある１つの放電パ
ルスの直後の待ち期間、例えばDW1,DW2またはDW3の間
に、蓄電池の開放電圧が測定され、積分される。電圧の
積分値がある値まで上昇したとき、または電圧の積分値
が定常状態になったときすなわち現在の測定にたいする
積分値が前回の測定にたいする電圧の積分値と同じかま
たはほぼ同じであるときは、蓄電池11は一杯に充電され
たと見なされる。関心を持つ面積（Ａ）は、１つの待ち
期間中の開放電圧の曲線の下の面積である。さらに詳し
く言えば、開放電圧の曲線の下の最低電圧（V7）の上の
面積である。さらに換言すれば、電圧がV7からV6の範囲
内にある、曲線の下方の面積である。面積Ａは、例えば
待ち期間中の蓄電池の開放電圧の曲線の下方の全面積を
測定し、次にその待ち期間中の最低電圧V7と面積を測定
する区間の時間長、例えばその待ち期間の時間長さＴの
積V7×Ｔにより表される面積を引算することによって、
容易に決定される。測定された面積は、次の充電パルス
の後の対応する待ち期間における面積と比較される。例
えば、充電パルスC1の後の待ち期間DW1における面積
は、充電パルスC1′の後の待ち期間DW1（図示されてい
ない）における面積と比較される。同様に、充電パルス
C1の後の待ち期間DW2における面積は、次の充電パルスC
1′の後の待ち期間DW2（図示されていない）における面
積と比較される。同様に、待ち期間DW3における面積
は、充電パルスの間に４つまたはそれ以上の放電パルス
が使用されている場合には、次の放電パルス待ち期間
（図示されていない）として比較される。最初は面積Ａ
は小さいが、蓄電池が充電されるにつれてこの面積は大
きくなる。この面積が予め決められた値になったとき、
すなわち定常状態になったとき、蓄電池はいっぱいに充
電されたものと見なされる。例えば、充電パルスC1の後
の待ち期間DW1における面積が次の充電パルスC1′の後
の待ち期間DW1における面積とほぼ等しかったとき、蓄
電池はいっぱいに充電されたものと見なされる。
充電の状態は、出力電圧の傾き（V6-V7）/T測定する
ことによって決定される。ただしＴは測定時間であり、
例えば減極待ち期間（DW）である。最初は、V7がV6とほ
ぼ等しいので、この傾きは緩やかである。蓄電池が充電
されるにつれてV7はV6よりも顕著に小さくなり、傾きは
定常状態すなわち最大値に近づく。ひとたび傾きが定常
状態になると、すなわち最大値になってサイクル間で殆
んど変化しないか、または予め決められた値よりも大き
くなると、蓄電池はいっぱいに充電されている。この傾
きはまた、角度ARCTANGENT（（V6-V7）/T）を決定する
ためにも使用される。この角度が定常状態になると、す
なわちその最大値になってサイクル間で殆んど変化しな
いか、または予め決められた値よりも大きくなると、蓄
電池はいっぱいに充電されている。
鉛蓄電池のような蓄電池が最初に製造されたとき、例
えば鉛の表面を鉛と２酸化鉛に変換させるために、フォ
ーメイション（初期充電）を必要とする。蓄電池の中に
電解液が入れられ、最初の化学反応は大量の熱を発生す
る。この発熱は、蓄電池の温度を容易に170゜F（767゜Cま
で上昇させる。極板がかなりの量の電解質を吸収する
と、温度が下がり始める。内部温度がほぼ140゜F（60゜
C）まで下がると、蓄電池に最初の充電が行われる。初
めは、多数のイオンのために、蓄電池の内部抵抗は非常
に低い。蓄電池はそのため大きな充電電流を受け入れ
る。このときは蓄電池に大きな電流を流すことが望まし
くない。なぜなら、既に高い温度に加えてさらに発生さ
れる熱が、蓄電池を傷める可能性があるからである。し
たがって、充電パルスの時間長、数および大きさは、蓄
電池の温度に応じて変えられるべきである。
鉛蓄電池にたいして、１つの充電パルスと複数の放電
パルスを用い、蓄電池の内部温度を140゜Fに保つ場合に
は、図２の波形の初期パラメータは、例えば次のように
なるであろう：充電パルスC1は電流値ＩAが25アンペア
で時間長が150ミリ秒、待ち期間W1は１ミリ秒、放電パ
ルスD1,D2,D3はそれぞれ電流値ＩBが25アンペアで時間
長が１ミリ秒、待ち期間DW1〜DW3は６ミリ秒。
温度センサー23は、蓄電池11の内部温度を測定し、こ
の情報を制御部13に送る。それにより制御部13は、充電
回路15に充電電流の振幅またはパルス幅を適正に調節す
るように指令することができる。制御部13はまた、抵抗
器20を介して電流を測定し、適正な充電電流が供給され
るように充電回路15にたいする駆動を調節する。充電電
流パルスおよび放電電流パルスの時間長、数、大きさ
は、蓄電池の内部温度をほぼ140゜Fに保ち、かつ最適な
充電条件を維持するように調節されなければならない。
蓄電池をフォーマットするために使用される波形も図２
に示されている。すなわち、１つまたは複数の充電パル
スC1,C2、充電パルスを隔離しまたその後に続く待ち期
間CW1およびCW2、その後に続く放電パルスD1,D2,D3、放
電パルスを隔離しまたその後に続く待ち期間DW1,DW2,DW
3から成る。複数の放電パルスは、この場合にもまた、
結晶のサイズを抑制し結晶の鋭縁のフォーマットを最小
にする働きをする。
次に蓄電池のフォーメイションの状態がどのようにし
て決定されるかを説明する波形である図４を参照する。
フォーメイション工程中、充電パルスC1の始端において
電圧の最高値が生じ、放電パルスD1〜D3の始端において
電圧の最低値が生じる。便宜上、これらの最高値および
最低値の両方をスパイクと呼び、V1のような最高値は正
方向のスパイク、そしてV4のような最低値は負方向のス
パイクとする。充電パルスの始端に現われる電圧スパイ
クは蓄電池の陰極板のフォーメイションの状態を表し、
放電パルスの始端に現われる電圧スパイクは蓄電池の陽
極板のフォーメイションの状態を表す。一般的には、陰
極板は陽極板よりも小さく、陽極板よりも先に完全に変
換される。陰極板における化学反応は陽極板における化
学反応よりも大きな速度で起こるので、陰極板は陽極板
よりも小さくすることができる。陰極板の材料が完全に
変換されたとき、充電パルスの始端における電圧スパイ
クが定常状態になる、すなわちその最大振幅になりこの
振幅のままになる。同様に、陽極板の材料が完全に変換
されたとき、放電パルスの始端に現われる電圧スパイク
が定常状態になる、すなわちその最大振幅になりこの振
幅のままになる。陰極板の材料は、陽極板の材料よりも
速く変換されるので、充電パルスの始端における電圧ス
パイクは、放電パルスの始端における電圧スパイクより
も先に最大振幅になる。両方の極板を完全にフォーマッ
トしかつ充電することが望ましい。放電パルスが短い、
好ましくは２〜３ミリ秒より短い場合には、陰極板が部
分的に放電してそれにより水を発生するが、陽極板は放
電しない。したがって、放電パルスを加えることによ
り、陰極板を過充電することなく、陽極板を完全に充電
することが可能になる。放電パルスの後の待ち期間は、
水が電解質と混ざりイオンを発生させるための時間を与
える。このイオンは蓄電池の充電を助ける。鉛蓄電池の
ための最適な待ち期間は、ほぼ５〜６ミリ秒である。図
示の波形は、充電パルスに電流ＩAを供給するために定
電流源を使用する場合に得られるものである。図４の上
側の波形は、電流波形であり、充電パルスC1、それに続
く待ち期間CW1、それに続く待ち期間DW1とDW2により隔
離された一連の放電パルスD1,D2,D3、さらにそれに続く
待ち期間DW3を示している。この工程はこの後繰り返
し、次の充電パルスC1′から始まる。下側の図は、蓄電
池の電圧の波形である。
充電パルス中に電流ＩAを流すためには、充電回路15
は最初に大きな電圧V1を蓄電池に加えなければならな
い。そのすぐ後には、蓄電池はより容易に充電電流を受
け入れる。そのため充電回路15の出力電圧は電圧V2に下
がり、充電パルスC1の残りの時間の間ほぼこの電圧のま
まである。充電パルスが終了すると、充電回路15および
放電回路16が非作動にされる。そのため電圧V3は蓄電池
11の開放電圧を表す。待ち期間CW1の後放電回路16が蓄
電池11に負荷をかける。そのため蓄電池11の出力電圧が
電圧V4に下がる。そのすぐ後に蓄電池はより容易に放電
電流を供給するようになる。そのため蓄電池の出力電圧
は電圧V5に上がり、この放電パルスD1の残りの時間の間
ほぼこの電圧のままになる。放電パルスD1が終了する
と、放電回路16はオフにされ、待ち期間DW1の間蓄電池1
1の開放電圧が無負荷電圧V3に上がる。待ち期間DW1が終
ると、放電パルスD2が加えられ、蓄電池の電圧はその放
電パルスの始端において再びほぼ電圧V4に下がり、その
あと電圧V5まで上がって、この放電パルスの残りの時間
の間この電圧のままである。そして次の待ち期間DW2の
間開放電圧V3に上がる。この動作は放電パルスD3、待ち
期間DW3、および次の充電パルスの前に存在するかもし
れないどのような追加の放電パルスまたは待ち期間にた
いしても同じである。
蓄電池にたいして充電パルスおよび放電パルスが十分
な繰り返し回数加えられると、蓄電池の極板の１方また
は両方が完全に変換される。これが起こると、蓄電池は
それ以上電荷を受け入れなくなり、なおも充電電流を続
けて加えると、一般的に、過度の電気分解、ガスの発
生、蓄電池の温度上昇を引き起こす。したがって、いっ
たん蓄電池が完全にフォーマットされたら充電／放電作
業は停止され、蓄電池は使用されるか、細流充電のよう
な維持充電動作のもとにおかれる。蓄電池が完全に充電
されているときは、次の放電パルスC1′が加えられる
か、次の放電パルスD1〜D3が加えられても、充電パルス
の始端の電圧および放電パルスの始端の電圧は、もはや
変化しない。電圧スパイクV1とV4の時間長は、通常は１
から２ミリ秒である。制御部13は、充電パルス／放電パ
ルスの任意回数の繰り返しの間のスパイク電圧の電圧値
V1とV4およびそれらの平均値を格納する。制御部13はさ
らにこの過程を繰り返し、新しいく平均された値を元の
平均値と比較する。新しい平均値がもはや変化しないと
き、すなわち最高値がもはや高くならず、最低値がもや
は低くならないときは、定常状態に到達している。する
と制御部13は、完全にフォーマットされたものと決定し
て、充電パルスおよび放電パルスを加えるのを停止す
る。電圧スパイクの振幅を測定することによって蓄電池
のフォーメイションすなわち充電の状態を決定するこの
方法は、少なくとも次の種類の蓄電池、すなわち鉛、Ni
Cad、NiFe蓄電池にたいして使用できる。
充電パルスの始端および放電パルスの始端における電
圧スパイクの大きさの変化は、充電パルスの始端または
放電パルスの始端におけるより大きな蓄電池のインピー
ダンスに直接に起因する。フォーメイション過程の間に
陽極板および陰極板の材料が変換されるにつれて、極板
の電位は高まる。これは異極性に帯電したイオンにたい
する吸引力を増大させ、いわゆるダフニィ層を発生させ
る。この電位の高まりにつれて、このダフニィ層は壊れ
にくくなる。そして、陰極板においてダフニィ層を壊す
必要性のために充電パルスの始端におけるより大きな蓄
電池のインピーダンスを生じさせ、また陽極板において
ダフニィ層を壊す必要性のために放電パルスの始端にお
けるより大きな蓄電池のインピーダンスを生じさせる。
そのため、陽極板および陰極板の実際上すべての材料が
変換されると、この電位およびインピーダンスは最大値
にある。これは、ダフニィ層を壊すために必要とされる
電圧を最大にする。
鉛蓄電池にたいしては、充電パルス、放電パルスおよ
び待ち期間の代表的な値は、図２の説明に関して挙げた
とおりである。また代表的な電圧値は、V1-V2が５ボル
ト、V5-V4が0.1ボルト、V1′−V2が5.1ボルト、V5-V4′
が0.11ボルトである。
図５は制御部13によって実行される蓄電池充電過程の
流れ図である。ステップ41において、制御部13は、使用
者の入力、例えば蓄電池の種類（鉛、NiCad、NiFeな
ど）、蓄電池の電圧（公称値、セルの数、１セル当りの
電圧の定格）、蓄電池の容量（アンペア−時間、最大電
流）、蓄電池の型式番号などにもとづいて、充電シーケ
ンスのための初期パラメータを設定する。これらの使用
者の入力に応じて、制御部13は、充電パルスの数，時間
長，振幅、充電待ち期間の時間長、放電パルスの数，時
間長，振幅、および放電待ち期間の時間長を設定する。
ステップ42において、制御部13は、充電シーケンスを実
行する。すなわち１つまたは複数の充電パルスおよび充
電待ち期間を加え、次に１つまたは複数の放電パルスお
よび放電待ち期間を加える。ステップ43において、制御
部13は、蓄電池の電圧、蓄電池の温度、蓄電池の電流な
どの蓄電池パラメータ（状態量）を測定して処理する。
これらのパラメータを１パルスごとに測定することは可
能であるが、蓄電池の応答は一般的に非常に遅い。その
ため、値は予め決められた時間区間の間のそのパラメー
タの平均値をもとにしてもよいし、そのパルスを、予め
決められた時間間隔、例えば５秒（たとえば蓄電池の電
圧にたいして）から10秒（たとえば蓄電池の温度にたい
して）経過するごとに、サンプリングしてよい。したが
って、ステップ43が実行される前に、またはステップ43
が実行されている間に、ステップ42において充電シーケ
ンスが非常に多数サイクル実行される場合がある。
決定44と45は、蓄電池の電圧および蓄電池の温度が許
容できるかどうか調べる。許容できないときは、ステッ
プ46において、パラメータを調節する。たとえば、蓄電
池の電圧または蓄電池の温度が高すぎるときは、制御部
13は、充電パルスの数、時間長および／または振幅を減
らす。蓄電池の電圧または蓄電池の温度が低すぎるとき
は、制御部13は、充電パルスの数、時間長および／また
は振幅を増やす。同様に、制御部13は、蓄電池の電圧お
よび蓄電池の温度を望ましい限界値内に戻すために、放
電パルスの数、時間長および／または振幅、および充電
パルス待ち期間および放電パルス待ち期間の時間長を調
節する。ステップ46においてパラメータを調節した後、
制御部13は、ステップ42において次の充電シーケンスを
実行する。
決定47は、先述したスパイク電圧および／または面積
テストを使って、蓄電池が充電（すなわちフォーマッ
ト）されたかどうか調べる。蓄電池が充電されていない
ときは、制御部13はステップ42に戻る。蓄電池がいぱい
に充電されているときは、制御部13は維持動作部50に切
り替わる。この維持動作部50は、充電回路15に蓄電池11
にたいする細流充電を行わせ、警報音を鳴らし、表示部
14に工程が完了し蓄電池が完全に充電すなわちフォーマ
ットされたことを表示する。
具体的なステップは示していないが、制御部13は、充
電電流または温度を許容限界値内の値にすることができ
ないとき、または長過ぎる充電時間が経過したときは、
工程を停止する。このような場合には、制御部13は警報
音を鳴らすか、表示部14に問題が発生したことを表示す
るか、またはその両方を行う。
この好ましい実施例は充電パルスおよび放電パルスの
大きさおよび時間長を調節するようにしているけれど
も、ある結果を得るために待ち期間の時間長を調節する
こともできる。
本発明は鉛蓄電池、ニッケル−カドミウム蓄電池、ニ
ッケル−鉄蓄電池にたいして使用する場合について特に
詳しく説明されているが、本発明はそれに限定されるも
のではなく、他の種類の蓄電池、例えばニッケル−水酸
化物蓄電池、亜鉛−空気蓄電池などにたいしても使用で
きる。
上記の説明から、本発明は、蓄電池の急速な充電およ
びフォーマット、凍結した蓄電池の急速な溶融および充
電、蓄電池のフォーメイションの状態の決定、および蓄
電池の充電の状態の決定に使用できる方法と装置につい
て説明していることは理解されるであろう。本発明は実
施例に関し説明されているが、この技術分野に習熟した
人々には、その変形は明らかであろう。したがって、本
発明の範囲は、以下の特許請求によってのみ制限される
べきである。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−37674（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−221539（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−211576（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−81628（ＪＰ，Ａ) 特公 昭46−31702（ＪＰ，Ｂ１) 米国特許4829225（ＵＳ，Ａ) 米国特許4385269（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 10/42 - 10/48 H02J 7/00 - 7/36

Claims (61)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】蓄電池にたいして少なくとも１つの充電パ
    ルスを加える段階であって、前記蓄電池は主として前記
    充電パルスの間にだけ充電電流を受け取り、前記充電パ
    ルスは実際上150ミリ秒以上のパルス幅を持つようにし
    た段階と、 前記蓄電池に複数の放電パルスを加える段階であって、
    前記複数の放電パルスは前記蓄電池が実際上充電されず
    また実際上放電もさせられない待ち期間によって分けら
    れ、前記蓄電池は主として前記放電パルスの間にだけ放
    電電流を供給するようにした段階と、 １つの選択されたパラメータが所定の条件になるまで上
    記の段階を繰り返すこと を含む蓄電池を充電するための方法。
  2. 【請求項２】前記複数の放電パルスを加える段階が前記
    蓄電池に負荷を加えることを含む請求項１に記載の方
    法。
  3. 【請求項３】前記複数の放電パルスの時間長がそれぞれ
    ほぼ等しい請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】前記充電パルスがある充電電流値を持ち、
    前記放電パルスの各々がある放電電流値を持ち、そして
    前記放電パルスの少なくとも１つの前記放電電流値が前
    記充電電流値と同じかまたはそれよりも大きい請求項１
    に記載の方法。
  5. 【請求項５】前記充電パルスを加えた後前記複数の放電
    パルスを加える前に待ち期間の間待つ段階をさらに含む
    請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】前記複数の放電パルスの後上記の段階を繰
    り返す前に待つ期間の間待つ段階をさらに含む請求項１
    に記載の方法。
  7. 【請求項７】前記複数の放電パルスを分けている待ち期
    間と前記複数の放電パルスの後上記の段階を繰り返す前
    に入れられた待ち期間とがほぼ等しい期間長を持つ請求
    項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】前記選択されたパラメータが前記蓄電池の
    充電度であり、さらに前記蓄電池の前記充電度を測定す
    る段階を含む請求項１に記載の方法。
  9. 【請求項９】前記充電度が前記充電パルスが加えられて
    いるときに測定される請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】前記充電パルスが前記蓄電池において正
    方向のスパイク電圧を生じさせ、前記充電度を測定する
    段階が前記蓄電他の前記正方向のスパイク電圧を測定す
    ることを含む請求項９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】前記正方向のスパイク電圧が充電パルス
    の始端において測定される請求項10に記載の方法。
  12. 【請求項１２】前記充電度を測定する段階がさらに前記
    正方向のスパイク電圧が定常状態になったかどうか決定
    すること含む請求項10に記載の方法。
  13. 【請求項１３】前記充電度を測定する段階がさらに充電
    パルスの後の待ち期間の間に前記蓄電池の電圧の最大値
    を測定することを含む請求項10に記載の方法。
  14. 【請求項１４】前記充電度が前記放電パルスが加えられ
    ているときに測定される請求項８に記載の方法。
  15. 【請求項１５】前記放電パルスが前記蓄電池において負
    方向のスパイク電圧を生じさせ、前記充電度を測定する
    段階が前記蓄電池の前記負方向のスパイク電圧を測定す
    ることを含む請求項14に記載の方法。
  16. 【請求項１６】前記負方向のスパイク電圧が放電パルス
    の始端において測定される請求項15に記載の方法。
  17. 【請求項１７】前記充電度を測定する段階がさらに前記
    負方向のスパイク電圧が定常状態になったかどうか決定
    することを含む請求項15に記載の方法。
  18. 【請求項１８】前記充電度が前記放電パルスの後の待ち
    期間の間に測定される請求項８に記載の方法。
  19. 【請求項１９】前記充電度を測定する段階が、 前記蓄電池の電圧の大きさを測定して大きさの測定値を
    得る段階と、 前記待ち期間の予め決められた部分にわたって前記大き
    さの測定値を積分して大きさの積分値信号を得る段階
    と、 前記大きさの積分値信号を評価する段階と、 を含む請求項18に記載の方法。
  20. 【請求項２０】前記充電度を測定する段階がさらに前記
    大きさの積分値信号が定常状態になったかどうかを決定
    することを含む請求項19に記載の方法。
  21. 【請求項２１】前記充電度を測定する段階が前記待ち期
    間の予め決められた部分において前記蓄電池の電圧の変
    化の速度を測定することを含む請求項18に記載の方法。
  22. 【請求項２２】前記充電度を測定する段階がさらに前記
    変化の速度が定常状態になったかどうかを決定すること
    を含む請求項21に記載の方法。
  23. 【請求項２３】蓄電池に充電パルスを加えるための充電
    手段を含み、前記蓄電池は主として前記充電パルスの間
    にだけ充電電流を受け取り、前記充電パルスは実際上15
    0ミリ秒以上のパルス幅を持つようになっており、さら
    に、 前記蓄電池に放電パルスを加えるための放電手段を含
    み、前記蓄電池は主として前記放電パルスの間にだけ放
    電電流を供給するようになっており、さらに、 前記充電手段に少なくとも１つの第１の充電パルスを加
    えさせ、前記放電手段に前記蓄電池が実際上充電されず
    実際上放電もされない待ち期間によって分けられている
    複数の放電パルスを加えさせることを繰り返させるため
    に、 タイマ手段を備える制御手段を含む蓄電池の充電装置。
  24. 【請求項２４】前記制御手段が、前記複数の放電パルス
    の後、前記充電手段に次の第１の充電パルスを加えさせ
    る前に、待ち期間を入れる請求項23に記載の装置。
  25. 【請求項２５】前記制御手段が、前記第１の充電パルス
    の後に待ち期間を入れ、それから前記放電手段に前記複
    数の放電パルスを加えさせる前に前記充電手段に第２の
    充電パルスを加えさせる請求項23に記載の装置。
  26. 【請求項２６】前記制御手段が前記蓄電池の予め決めら
    れたパラメータを測定する請求項23に記載の装置。
  27. 【請求項２７】前記予め決められたパラメータが前記蓄
    電池の温度であり、前記制御手段が前記温度に応じて前
    記充電パルスの時間長、前記充電パルスの数、前記放電
    パルスの時間長、前記放電パルスの数、前記待ち期間の
    長さ、前記充電パルスの大きさ、前記放電パルスの大き
    さのうちの少なくとも１つを調節する請求項26に記載の
    装置。
  28. 【請求項２８】前記予め決められたパラメータが前記蓄
    電池の電圧であり、前記制御手段が前記蓄電池の電圧に
    応じて前記充電パルスの時間長、前記充電パルスの数、
    前記放電パルスの時間長、前記放電パルスの数、前記待
    ち期間の長さ、前記充電パルスの大きさ、前記放電パル
    スの大きさのうちの少なくとも１つを調節する請求項26
    に記載の装置。
  29. 【請求項２９】前記充電パルスが前記蓄電池において正
    方向のスパイク電圧を生じさせ、前記予め決められたパ
    ラメータが前記正方向のスパイク電圧であり、前記制御
    手段が前記正方向のスパイク電圧が定常状態になるとそ
    れに応じて前記蓄電池の充電を停止させる請求項26に記
    載の装置。
  30. 【請求項３０】前記放電パルスが前記蓄電池において負
    方向のスパイク電圧を生じさせ、前記予め決められたパ
    ラメータが前記負方向のスパイク電圧であり、前記制御
    手段が前記負方向のスパイク電圧が定常状態になるとそ
    れに応じて前記蓄電池の充電を停止させる請求項26に記
    載の装置。
  31. 【請求項３１】前記予め決められたパラメータが前記放
    電パルスの後の前記待ち期間の予め決められた部分の間
    に測定された蓄電池の電圧の積分値であり、前記制御手
    段が前記積分値が定常状態になるとそれに応じて前記蓄
    電池の充電を停止させる請求項26に記載の装置。
  32. 【請求項３２】前記予め決められたパラメータが前記放
    電パルスの後の前記待ち期間の予め決められた部分の間
    に測定された蓄電池の電圧の傾きであり、制御手段が前
    記傾きが定常状態になるとそれに応じて前記蓄電池の充
    電を停止させる請求項26に記載の装置。
  33. 【請求項３３】蓄電池に充電パルスを加える段階を含
    み、前記充電パルスは前記蓄電池において正方向のスパ
    イク電圧を生じさせるようになっており、さらに、 前記充電パルスの間に前記蓄電池の前記正方向のスパイ
    ク電圧を測定する段階と、 前記スパイク電圧をその前の充電パルスの間に測定され
    たスパイク電圧と比較する段階と を含む蓄電池の状態を決定するための方法。
  34. 【請求項３４】蓄電池に充電パルスを加える段階を含
    み、前記充電パルスは前記蓄電池において正方向のスパ
    イク電圧を生じさせるようになっており、さらに、 前記充電パルスの間に前記蓄電池の前記正方向のスパイ
    ク電圧を測定する段階と、 現在の充電パルスの間のスパイク電圧とその前の充電パ
    ルスの間のスパイク電圧との差を決定する段階と を含む蓄電池の状態を決定するための方法。
  35. 【請求項３５】前記測定する段階が前記充電パルスの始
    端において前記スパイク電圧を測定することを含む請求
    項33又は34に記載の方法。
  36. 【請求項３６】前記差が予め決められた値より小さいと
    き前記蓄電池がフォーマットされたことを示す段階をさ
    らに含む請求項34に記載の方法。
  37. 【請求項３７】前記差が予め決められた値より対さいと
    き前記蓄電池が充電されたことを示す段階をさらに含む
    請求項34に記載の方法。
  38. 【請求項３８】前記差が予め決められた値より小さいと
    き前記蓄電池の陰極板がフォーマットされたことを示す
    段階をさらに含む請求項34に記載の方法。
  39. 【請求項３９】前記差が予め決められた値より小さいと
    き前記蓄電池の陰極板が充電されたことを示す段階をさ
    らに含む請求項34に記載の方法。
  40. 【請求項４０】前記スパイク電圧が定常状態になったと
    き前記蓄電池がフォーマットされたことを示す段階をさ
    らに含む請求項33又は34に記載の方法。
  41. 【請求項４１】前記スパイク電圧が定常状態になったと
    き前記蓄電池が充電されたことを示す段階をさらに含む
    請求項33又は34に記載の方法。
  42. 【請求項４２】蓄電池に充電パルスを加える段階と、 前記蓄電池に放電パルスを加える段階であって、前記放
    電パルスは前記蓄電池において負方向のスパイク電圧を
    生じさせるようにした段階と、 前記放電パルスの間に前記蓄電池の前記負方向のスパイ
    ク電圧を測定する段階と、 前記スパイク電圧を評価する段階と、 を含む蓄電池の状態を決定する方法。
  43. 【請求項４３】前記測定する段階が前記放電パルスの始
    端において前記スパイク電圧を測定することを含む請求
    項42に記載の方法。
  44. 【請求項４４】前記評価する段階が前記スパイク電圧を
    その前の放電パルスの間に測定されたスパイク電圧と比
    較することを含む請求項42に記載の方法。
  45. 【請求項４５】前記評価する段階が現在の放電パルスの
    間の前記スパイク電圧とその前の放電パルスの間のスパ
    イク電圧との差を決定することを含む請求項42に記載の
    方法。
  46. 【請求項４６】前記差が予め決められた値よりも小さい
    とき前記蓄電池がフォーマットされたことを示す段階を
    さらに含む請求項45に記載の方法。
  47. 【請求項４７】前記差が予め決められた値より小さいと
    き前記蓄電池が充電されたことを示す段階をさらに含む
    請求項45に記載の方法。
  48. 【請求項４８】前記差が予め決められた値より小さいと
    き前記蓄電池の陽極板がフォーマットされたことを示す
    段階をさらに含む請求項45に記載の方法。
  49. 【請求項４９】前記差が予め決められた値より小さいと
    き前記蓄電池の陽極板が充電されたことを示す段階をさ
    らに含む請求項45に記載の方法。
  50. 【請求項５０】前記スパイク電圧が定常状態になったと
    き前記蓄電池がフォーマットされたことを示す段階をさ
    らに含む請求項42に記載の方法。
  51. 【請求項５１】前記スパイク電圧が定常状態になったと
    き前記蓄電池が充電されたことを示す段階をさらに含む
    請求項42に記載の方法。
  52. 【請求項５２】蓄電池に充電パルスを加える段階と 前記蓄電池に放電パルスを加える段階と、 予め決められた持ち時間の間待つ段階と、 前記持ち期間の間に前記蓄電池の出力電圧を測定して電
    圧の測定値を得る段階と、 前記待ち時間の予め決められた部分にわたって前記電圧
    の測定値を積分して電圧の測定値の積分値を得る段階
    と、 前記電圧の測定値の積分値を評価する段階と、 を含む蓄電池の状態を決定するための方法。
  53. 【請求項５３】前記評価する段階がさらに前記電圧の測
    定値の積分値が定常状態になったとき前記蓄電池が充電
    されていると断定することを含む請求項52に記載の方
    法。
  54. 【請求項５４】前記評価する段階がさらに前記電圧の測
    定値の積分値をその前の待ち期間の間の電圧の測定値の
    積分値と比較することを含む請求項52に記載の方法。
  55. 【請求項５５】前記比較する段階が現在の待ち期間の間
    の電圧の測定値の積分値とその前の待ち期間の間の電圧
    の測定値の積分値との差を決定することを含む請求項54
    に記載の方法。
  56. 【請求項５６】前記差が予め決められた値より小さいと
    き前記蓄電池が充電されていると断定する段階をさらに
    含む請求項55に記載の方法。
  57. 【請求項５７】蓄電池に充電パルスを加える段階と、 前記蓄電池に放電パルスを加える段階と、 予め決められた待ち期間の間待つ段階と、 前記待ち期間の一部分の間に前記蓄電池の出力電圧を測
    定して電圧の測定値を得る段階と、 前記待ち期間の前記一部分の間の前記出力電圧の傾きを
    算出して電圧の傾き値を得る段階と、 を含む蓄電池の状態を決定するための方法。
  58. 【請求項５８】前記評価する段階がさらに前記傾き値が
    定常状態になったとき前記蓄電池が充電されていると断
    定することを含む請求項57に記載の方法。
  59. 【請求項５９】前記傾き値を基準値と比較する段階をさ
    らに含む請求項57に記載の方法。
  60. 【請求項６０】前記基準値がその前の待ち期間の間の前
    記出力電圧の傾き値である請求項59に記載の方法。
  61. 【請求項６１】前記傾き値の大きさが前記基準値よりも
    大きいとき前記蓄電池が充電されていると断定すること
    を含む請求項59に記載の方法。
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