JP3010563B2 - 少なくとも２つの電気化学電池の放電を最適化するための装置 - Google Patents
少なくとも２つの電気化学電池の放電を最適化するための装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は電気化学電池の放電を最適化し得る装置に関
する。本発明は特に、装置への給電のために大電流が必
要とされる場合に適用可能な電気化学電池の放電装置に
関する。
する。本発明は特に、装置への給電のために大電流が必
要とされる場合に適用可能な電気化学電池の放電装置に
関する。
公知の如く、電気化学電池は電解液中に置かれた２つ
の電極からなり、蓄電池（一次電池）又は蓄電池（二次
電池）である。これらの電池は公称電圧（Ｖ）及び容量
（Ah）により特徴づけられる。
の電極からなり、蓄電池（一次電池）又は蓄電池（二次
電池）である。これらの電池は公称電圧（Ｖ）及び容量
（Ah）により特徴づけられる。
従来、電気化学電池の放電は直流で行われている。電
池容量は特に、電池の放電率に依存している。放電率が
増すと、電池容量は減少する（PEUKERTの法則）。この
減少は、不変負荷時における電解液及び／又は電極材料
の固相内へのイオンの拡散に起因している。
池容量は特に、電池の放電率に依存している。放電率が
増すと、電池容量は減少する（PEUKERTの法則）。この
減少は、不変負荷時における電解液及び／又は電極材料
の固相内へのイオンの拡散に起因している。
放電率が高くなると、電極内部で電気活性種の濃度勾
配が確立される。これは、不均一な挙動（局部的な過充
電又は過放電）と、活性材料の使用上の問題とによるも
のであり、その結果瞬時容量が低下し且つ電気化学電池
の寿命が短くなる。
配が確立される。これは、不均一な挙動（局部的な過充
電又は過放電）と、活性材料の使用上の問題とによるも
のであり、その結果瞬時容量が低下し且つ電気化学電池
の寿命が短くなる。
従って、各休止期間中に引き起こされる緩和により電
極の挙動が均一となるパルスモードで電気化学電池を放
電することが好ましい。
極の挙動が均一となるパルスモードで電気化学電池を放
電することが好ましい。
パルスモード放電は特に、大電流の流れる用途で実施
されている。従って、スイッチング給電、即ちチョッパ
を使用して装置に給電することができる。しかしなが
ら、この型の給電の主な欠点は、給電用直流電圧のチョ
ッピング周波数がこのような均一化を可能とするには高
すぎる（数KHz〜数百KHz）ことである。チョップ電圧の
平滑化機能を有するコンデンサのサイズが大きくなって
しまうので、チョッピング周波数をそれほど小さくする
ことはできない。これらのコンデンサは通常ダイオード
及びインダクタンス（π網）と協働する。
されている。従って、スイッチング給電、即ちチョッパ
を使用して装置に給電することができる。しかしなが
ら、この型の給電の主な欠点は、給電用直流電圧のチョ
ッピング周波数がこのような均一化を可能とするには高
すぎる（数KHz〜数百KHz）ことである。チョップ電圧の
平滑化機能を有するコンデンサのサイズが大きくなって
しまうので、チョッピング周波数をそれほど小さくする
ことはできない。これらのコンデンサは通常ダイオード
及びインダクタンス（π網）と協働する。
コンデンサのサイズを大きくすると、給電コストが上
昇するので、コンデンサの大型化は限定され、据置型装
置でのみ検討される。実際、携帯用工具（コードレスド
リル等）、電気自動車、無線電話又は救急装置（除細動
器等）で大型コンデンサを使用することはできない。
昇するので、コンデンサの大型化は限定され、据置型装
置でのみ検討される。実際、携帯用工具（コードレスド
リル等）、電気自動車、無線電話又は救急装置（除細動
器等）で大型コンデンサを使用することはできない。
公知の如く、最適なパルス放電周期は長く、約数秒〜
数十秒であり、このような周波数で、搭載された装置で
直接使用可能な直流を得ることのできるコンデンサは存
在しない。
数十秒であり、このような周波数で、搭載された装置で
直接使用可能な直流を得ることのできるコンデンサは存
在しない。
電気化学電池の放電装置は、Licentia Patent Verw
altungs GmbHによるドイツ特許第26.05.730号に記載さ
れている。例えば２つの電気化学電池から給電される装
置内でこれらの電池を放電するために用いられるこの装
置は、各電気化学電池を装置の給電端子に交互に接続す
る。各電池は、スイッチを形成する切換手段の第１の端
子と協働し、各切換手段の第２の端子は給電装置に接続
されている。切換手段の第２の端子は互いに接続されて
いる。切換手段は、パルス列発生器からのディジタル制
御信号によって制御されている。各切換手段はパルスが
印加されると通電し、それによって切換手段が協働する
電気化学電池が給電装置に接続される。２つのパルス列
は時間的にインターリーブされ、その結果２つの電池は
決して同時に装置に接続されない。一方の列は他方の列
の論理反転（inversion logique）によって得られる。
altungs GmbHによるドイツ特許第26.05.730号に記載さ
れている。例えば２つの電気化学電池から給電される装
置内でこれらの電池を放電するために用いられるこの装
置は、各電気化学電池を装置の給電端子に交互に接続す
る。各電池は、スイッチを形成する切換手段の第１の端
子と協働し、各切換手段の第２の端子は給電装置に接続
されている。切換手段の第２の端子は互いに接続されて
いる。切換手段は、パルス列発生器からのディジタル制
御信号によって制御されている。各切換手段はパルスが
印加されると通電し、それによって切換手段が協働する
電気化学電池が給電装置に接続される。２つのパルス列
は時間的にインターリーブされ、その結果２つの電池は
決して同時に装置に接続されない。一方の列は他方の列
の論理反転（inversion logique）によって得られる。
しかしながら、論理反転及びこの論理反転によっても
たらされる遅延のために２つのパルス列は厳密には相補
的でないので、給電装置と並列接続された維持用コンデ
ンサの存在が不可欠である。その結果、切換毎に、いか
なる電池も給電装置に接続されない期間が存在し、維持
用コンデンサがこれらの期間中に電池の機能を果たすこ
とになる。ところで装置が大きな供給電流を必要とする
ならば、このコンデンサを更に大容量にする必要があ
る。従って、上記明細書に記載する装置は、放電電流の
大きい用途には適さない。
たらされる遅延のために２つのパルス列は厳密には相補
的でないので、給電装置と並列接続された維持用コンデ
ンサの存在が不可欠である。その結果、切換毎に、いか
なる電池も給電装置に接続されない期間が存在し、維持
用コンデンサがこれらの期間中に電池の機能を果たすこ
とになる。ところで装置が大きな供給電流を必要とする
ならば、このコンデンサを更に大容量にする必要があ
る。従って、上記明細書に記載する装置は、放電電流の
大きい用途には適さない。
本発明は前記欠点を克服することを目的とする。
特に本発明の目的の一つは、パルスモードで電気化学
電池を放電し得る装置であって、放電周期が、電気化学
電池の最大容量を得るように最適化され、且つ平滑フィ
ルタも維持用コンデンサも必要としない放電装置を提供
することにある。
電池を放電し得る装置であって、放電周期が、電気化学
電池の最大容量を得るように最適化され、且つ平滑フィ
ルタも維持用コンデンサも必要としない放電装置を提供
することにある。
本発明の他の目的は、低コストでこのような装置を提
供することである。
供することである。
それぞれが電気化学電池の１つと協働するＮ個（Ｎは
２以上である）の切換手段を含んでいる、負荷装置内で
のＮ個の電気化学電池の放電装置によって、前記目的及
び以後説明する他の目的は達せられる。Ｎ個の切換手段
は、互いにオフセットされたＮ個のパルス列の発生器に
よって順次制御される。各電気化学電池は、電気化学電
池が協働する切換手段を通じてパルスの持続時間中負荷
装置に接続される。本発明によれば、各パルス列は他方
のパルス列とオーバラップする時間を有し、その結果負
荷装置は、Ｎ個の電気化学電池の少なくとも１つから絶
えず給電される。このオーバラップ時間は各パルスの持
続時間よりも非常に短い。
２以上である）の切換手段を含んでいる、負荷装置内で
のＮ個の電気化学電池の放電装置によって、前記目的及
び以後説明する他の目的は達せられる。Ｎ個の切換手段
は、互いにオフセットされたＮ個のパルス列の発生器に
よって順次制御される。各電気化学電池は、電気化学電
池が協働する切換手段を通じてパルスの持続時間中負荷
装置に接続される。本発明によれば、各パルス列は他方
のパルス列とオーバラップする時間を有し、その結果負
荷装置は、Ｎ個の電気化学電池の少なくとも１つから絶
えず給電される。このオーバラップ時間は各パルスの持
続時間よりも非常に短い。
オーバラップ時間を有するパルス列を発生させること
によって、負荷装置への給電の連続性を確保することが
できる。従って、電圧を維持するためにコンデンサを必
要とするような給電の遮断は存在しない。
によって、負荷装置への給電の連続性を確保することが
できる。従って、電圧を維持するためにコンデンサを必
要とするような給電の遮断は存在しない。
好ましくは電気化学電池は実質的に等しい容量を有
し、且つパルスは同一持続時間を有する。この場合、電
気化学電池と給電される負荷装置との間に電流調整器を
挿入することも、パルス列のデューティサイクルの変更
手段を提供することも必要ない。
し、且つパルスは同一持続時間を有する。この場合、電
気化学電池と給電される負荷装置との間に電流調整器を
挿入することも、パルス列のデューティサイクルの変更
手段を提供することも必要ない。
有利な実施例では、切換手段は、ソリッドステートス
イッチ、好ましくは電界効果トランジスタからなってい
る。そのために、電気化学電池の放電装置内にはいかな
る可動部品も不要となり、且つその寿命を増すことがで
きる。
イッチ、好ましくは電界効果トランジスタからなってい
る。そのために、電気化学電池の放電装置内にはいかな
る可動部品も不要となり、且つその寿命を増すことがで
きる。
有利には、パルス持続時間は電気化学電池のタイプに
よって変わる。
よって変わる。
例示的で非制限的な好ましい実施例に関する以下の説
明を読めば、本発明の他の特徴が明白となろう。
明を読めば、本発明の他の特徴が明白となろう。
第１図は電気化学電池の等価回路を示す。
第２図は本発明の装置の好ましい実施例を示す。
第３図は第２図のパルス列SC1,SC2を示す。
第４図は２つの電気化学電池の容量利得を示す。この
利得は図３のパルス列の周期に応じて得られる。
利得は図３のパルス列の周期に応じて得られる。
第１図は電気化学電池の等価回路を示す。
電気化学電池10の等価回路は、拡散インピーダンスRd
と、電荷転送抵抗Rfと、直列抵抗Rsと、物理キャパシタ
ンスCdと、二層キャパシタンスCdとを含んでいる。電気
化学電池10はスイッチ13を介して負荷11に接続されてい
る。負荷11は例えば抵抗器Rcからなっている。
と、電荷転送抵抗Rfと、直列抵抗Rsと、物理キャパシタ
ンスCdと、二層キャパシタンスCdとを含んでいる。電気
化学電池10はスイッチ13を介して負荷11に接続されてい
る。負荷11は例えば抵抗器Rcからなっている。
物理キャパシタンスCpは電解液の誘電率及び使用され
る電極の形状に直接関係している。電極の見掛け表面積
1cm2当たりのCp値は一般に10pF〜1nFである。
る電極の形状に直接関係している。電極の見掛け表面積
1cm2当たりのCp値は一般に10pF〜1nFである。
二層キャパシタンスCdは電極面へのイオンの蓄積に対
応する。電極1mc2当たりのCd値は一般に100nF〜10μＦ
である。
応する。電極1mc2当たりのCd値は一般に100nF〜10μＦ
である。
直列抵抗Rsは、電界液のイオン伝導率と活性物質の電
子伝導率とを表す。
子伝導率とを表す。
電荷転送抵抗Rfは電極での電気化学運動、即ち電極と
電解液との間の反応速度に依存する。反応速度が増せ
ば、抵抗Rfは小さくなる。
電解液との間の反応速度に依存する。反応速度が増せ
ば、抵抗Rfは小さくなる。
Warburgインピーダンスとも呼ばれる拡散インピーダ
ンスRdは、スイッチ13の動作周波数に応じて値が変動す
るインピーダンスである。低周波数では、インピーダン
スRdは負荷11によって消費される電流とこの負荷装置の
端子電圧との間に45゜の一定の位相シフトを導入する。
これは非安定拡散速度（regime diffusionnel nonstabi
lise）によって説明され、イオン濃度勾配は電気応力に
対して遅延される。これにより、容量（capacitive）性
の逆位相シフトが得られる。従って、拡散インピーダン
スRdをキャパシタンスとして表すことも可能である（Rd
は一般にＷの文字で表される）。
ンスRdは、スイッチ13の動作周波数に応じて値が変動す
るインピーダンスである。低周波数では、インピーダン
スRdは負荷11によって消費される電流とこの負荷装置の
端子電圧との間に45゜の一定の位相シフトを導入する。
これは非安定拡散速度（regime diffusionnel nonstabi
lise）によって説明され、イオン濃度勾配は電気応力に
対して遅延される。これにより、容量（capacitive）性
の逆位相シフトが得られる。従って、拡散インピーダン
スRdをキャパシタンスとして表すことも可能である（Rd
は一般にＷの文字で表される）。
濃度勾配の確立とその緩和とは本質的に消散的なの
で、周波数、供給電流の強さ及び電池の状態に応じて変
動し得る抵抗によって拡散インピーダンスRdを表すこと
ができる。
で、周波数、供給電流の強さ及び電池の状態に応じて変
動し得る抵抗によって拡散インピーダンスRdを表すこと
ができる。
（外部電解液のイオン伝導率に比べて）内部イオン伝
導率が小さい多孔性電極及び／又は中実電極内で容量性
の位相シフトが生じ得る。同じ挙動が、拡散のない多孔
性容量構造（疑似無限次数の低域通過型の抵抗／キャパ
シタンス網）でも生じ得る。
導率が小さい多孔性電極及び／又は中実電極内で容量性
の位相シフトが生じ得る。同じ挙動が、拡散のない多孔
性容量構造（疑似無限次数の低域通過型の抵抗／キャパ
シタンス網）でも生じ得る。
従って、電気化学電池の電気効率の最適化は、RsとRf
とRdとの和からなる電池の内部抵抗を可能な限り小さく
することにある。
とRdとの和からなる電池の内部抵抗を可能な限り小さく
することにある。
簡略化するために、RS及びRfは不変であると考えるこ
とができる。従って、過大な負荷での損失の制限はRd及
び位相シフトを最小限にすることにある。
とができる。従って、過大な負荷での損失の制限はRd及
び位相シフトを最小限にすることにある。
連続放電モードは最も好ましくない。何故ならばRdが
最大だからである。交流ではRdの減少が可能であるが、
スイッチ13の動作周波数は高くなりすぎてはならない。
実際、Rs及びCdは低域フィルタを構成する（CpはCdに比
べて無視できる）。動作周波数が高すぎると、電池には
直流しか流れない。
最大だからである。交流ではRdの減少が可能であるが、
スイッチ13の動作周波数は高くなりすぎてはならない。
実際、Rs及びCdは低域フィルタを構成する（CpはCdに比
べて無視できる）。動作周波数が高すぎると、電池には
直流しか流れない。
第２図は本発明の装置の好ましい実施例を示してい
る。
る。
この実施例は、２つの電気化学電池20,21を切換アセ
ンブリ22に接続し、且つ他方の電池が機能停止中に一方
の電気化学電池が電流を提供するようにこのアセンブリ
22を制御することにある。図示する例は抵抗Rcによって
電池20,21を交互に放電することにある。
ンブリ22に接続し、且つ他方の電池が機能停止中に一方
の電気化学電池が電流を提供するようにこのアセンブリ
22を制御することにある。図示する例は抵抗Rcによって
電池20,21を交互に放電することにある。
切換手段22の制御は、パルス列SC1,SC2の発生器23に
よって実施される。
よって実施される。
切換アセンブリ22は例えば、切換手段を構成するソリ
ッドステートスイッチ25,26からなっている。電池20,21
の負極は互いに接続され、電池20,21の各正極はスイッ
チ25,26に接続されている。
ッドステートスイッチ25,26からなっている。電池20,21
の負極は互いに接続され、電池20,21の各正極はスイッ
チ25,26に接続されている。
パルス列発生器23は、スイッチ25が閉じられていると
きにはスイッチ26が開放されるように又はその逆になる
ようにスイッチ25,26を制御する。更には、第３図に示
すように、パルス列SC1,SC2の各パルスは、各状態変化
時に他方のパルス列のパルスとオーバラップする期間を
有する。その結果、負荷Rcは電気化学電池の少なくとも
一方から絶えず給電される。
きにはスイッチ26が開放されるように又はその逆になる
ようにスイッチ25,26を制御する。更には、第３図に示
すように、パルス列SC1,SC2の各パルスは、各状態変化
時に他方のパルス列のパルスとオーバラップする期間を
有する。その結果、負荷Rcは電気化学電池の少なくとも
一方から絶えず給電される。
図示されている時間間隔t1〜t7は、列SC1,SC2の時間
間隔を限定する。これらの列の一方が高いレベルを有す
るときに、この列が制御する切換手段は、関係する電気
化学電池を負荷Rcに接続する。従って、電気化学電池20
は、時間t3〜t7の間では切換手段25を通じて負荷Rcに接
続され、時間t1〜t5の間ではこの負荷から遮断される。
逆に、電気化学電池21は、時間t1〜t5の間では切換手段
26を通じて負荷Rcに接続され、時間t3〜t7の間ではこの
負荷から遮断される。更には、列SC1,SC2は、電池20,21
の両方が負荷Rcに接続されているオーバラップ時間t2,t
4,t6を有する。このオーバラップ時間は、負荷Rcへの給
電連続性を確保するための短い時間Δｔを有する。従っ
て、各切換手段は時間tx＋２Δｔ中に、切換手段が協働
する電気化学電池を負荷Rcに接続する。時間Δｔは非常
に短く、オーバラップの作用には、給電のごく僅かな遮
断を避けるように、従って大電流の流れる用途で大型の
維持用コンデンサの使用を避けるように、電気化学電池
20及び21の負荷Rcへの接続が協働するように制限されて
いる。列SC1,SC2の連続的進行が、負荷Rcへの絶え間な
い給電と各電気化学電池の周期的緩和とを可能にする。
間隔を限定する。これらの列の一方が高いレベルを有す
るときに、この列が制御する切換手段は、関係する電気
化学電池を負荷Rcに接続する。従って、電気化学電池20
は、時間t3〜t7の間では切換手段25を通じて負荷Rcに接
続され、時間t1〜t5の間ではこの負荷から遮断される。
逆に、電気化学電池21は、時間t1〜t5の間では切換手段
26を通じて負荷Rcに接続され、時間t3〜t7の間ではこの
負荷から遮断される。更には、列SC1,SC2は、電池20,21
の両方が負荷Rcに接続されているオーバラップ時間t2,t
4,t6を有する。このオーバラップ時間は、負荷Rcへの給
電連続性を確保するための短い時間Δｔを有する。従っ
て、各切換手段は時間tx＋２Δｔ中に、切換手段が協働
する電気化学電池を負荷Rcに接続する。時間Δｔは非常
に短く、オーバラップの作用には、給電のごく僅かな遮
断を避けるように、従って大電流の流れる用途で大型の
維持用コンデンサの使用を避けるように、電気化学電池
20及び21の負荷Rcへの接続が協働するように制限されて
いる。列SC1,SC2の連続的進行が、負荷Rcへの絶え間な
い給電と各電気化学電池の周期的緩和とを可能にする。
電気化学電池20,21が同一容量を有するならば、負荷R
cによって吸収される電流Ｉは一定である。各電気化学
電池20,21は負荷Rcに電流Ｉを交互に提供し、それぞ
れ、時間Δｔ中に実質的にI/2に等しい電流が流れる。
一定電流Ｉが無線電話型装置、携帯用工具（ドリル、ね
じまわし等）のモータ、医療装置（除細動器等）又は搭
載型給電装置の使用を必要とするその他の装置（電気自
動車）であり得る負荷Rcに直接給電することができる。
cによって吸収される電流Ｉは一定である。各電気化学
電池20,21は負荷Rcに電流Ｉを交互に提供し、それぞ
れ、時間Δｔ中に実質的にI/2に等しい電流が流れる。
一定電流Ｉが無線電話型装置、携帯用工具（ドリル、ね
じまわし等）のモータ、医療装置（除細動器等）又は搭
載型給電装置の使用を必要とするその他の装置（電気自
動車）であり得る負荷Rcに直接給電することができる。
電気化学電池20,21が同一の型（リチウム、鉛等）で
ないか又は電気化学電池の容量が異なるならば、電流Ｉ
はある程度の変動を示し得る。用途によっては（特にモ
ータへの給電の場合）、供給電流が僅かに変動しても、
給電される装置の良好な作動には影響はない。しかしな
がら、給電が、供給電流の変動により敏感な装置に用い
られるならば、この装置と本発明の放電装置との間に電
流調整器を挿入する必要がある。電気化学電池のかなり
の容量差に対処する他の方法は、スイッチ25,26の制御
信号のデューティサイクルを変えることである。従っ
て、この容量差を補正することが可能になる。
ないか又は電気化学電池の容量が異なるならば、電流Ｉ
はある程度の変動を示し得る。用途によっては（特にモ
ータへの給電の場合）、供給電流が僅かに変動しても、
給電される装置の良好な作動には影響はない。しかしな
がら、給電が、供給電流の変動により敏感な装置に用い
られるならば、この装置と本発明の放電装置との間に電
流調整器を挿入する必要がある。電気化学電池のかなり
の容量差に対処する他の方法は、スイッチ25,26の制御
信号のデューティサイクルを変えることである。従っ
て、この容量差を補正することが可能になる。
本発明の好ましい実施例によれば、スイッチ25,26は
ソリッドステートスイッチである。これらのスイッチは
例えば電力増幅用MOSFET型の電界効果トランジスタであ
る。このような素子は、導通時にはドレインとソースと
の間の抵抗が非常に小さいという利点を有する。
ソリッドステートスイッチである。これらのスイッチは
例えば電力増幅用MOSFET型の電界効果トランジスタであ
る。このような素子は、導通時にはドレインとソースと
の間の抵抗が非常に小さいという利点を有する。
勿論より大きな容量を提供するために、電気化学電池
の数を増すことが可能である。この場合、切換手段の数
を増やし、またスイッチの制御信号の構成を変更する必
要がある。パルス列発生器23は、負荷Rcの端子で使用可
能な電圧Vsが供給される集積回路であっても良い。
の数を増すことが可能である。この場合、切換手段の数
を増やし、またスイッチの制御信号の構成を変更する必
要がある。パルス列発生器23は、負荷Rcの端子で使用可
能な電圧Vsが供給される集積回路であっても良い。
電気化学電池20,21は二次電池又は一次電池のいずれ
でも良い。しかしながら、電流調整器を追加しないよう
にするために、タイプ及び容量が同一のデバイスを選択
することが好ましい。電気化学電池のタイプ及び容量が
同一ならば、列SC1,SC2のパルス時間は同一になる。
でも良い。しかしながら、電流調整器を追加しないよう
にするために、タイプ及び容量が同一のデバイスを選択
することが好ましい。電気化学電池のタイプ及び容量が
同一ならば、列SC1,SC2のパルス時間は同一になる。
本発明装置の効率を良好にしている要因は、第４図に
示すようにスイッチ25,26の動作周期である。
示すようにスイッチ25,26の動作周期である。
第４図は、第３図のパルス列の周期に応じて得られる
２つの電気化学電池の容量の利得を示している。
２つの電気化学電池の容量の利得を示している。
曲線30は、スイッチ25,26の動作周期に応じて、５組
の同様の電気化学電池を使用する第２図の回路によって
得られる容量の利得Ｇ（％）を示している。使用される
電気化学電池は、同一の製造ロットから得られるR6サイ
ズのZn/MnO2アルカリ電池である。他の４組のこのよう
な電池によって、放電電流を100mAとして、直流での平
均容量を測定することができる。得られた平均容量はデ
バイス毎に2.05Ahである。この値は座標上の値０に相当
する。
の同様の電気化学電池を使用する第２図の回路によって
得られる容量の利得Ｇ（％）を示している。使用される
電気化学電池は、同一の製造ロットから得られるR6サイ
ズのZn/MnO2アルカリ電池である。他の４組のこのよう
な電池によって、放電電流を100mAとして、直流での平
均容量を測定することができる。得られた平均容量はデ
バイス毎に2.05Ahである。この値は座標上の値０に相当
する。
スイッチ25,26の所定の動作周期及び200mAの周期的電
流（courant periodique）で、各組の２つの電池が第２
図の回路内で使用される。スイッチの制御信号は、１に
近いデューティサイクルを有し、従って各電池を流れる
平均電流は100mAである。容量を測定し、その結果を第
４図に示す。
流（courant periodique）で、各組の２つの電池が第２
図の回路内で使用される。スイッチの制御信号は、１に
近いデューティサイクルを有し、従って各電池を流れる
平均電流は100mAである。容量を測定し、その結果を第
４図に示す。
電気化学電池の容量が顕著に増加することが認められ
る。５秒の各スイッチの動作周期では、即ち合計10秒の
周期では、20％を超える容量の増加が観測される（直流
では2.05Ahではなく2.5Ah）。
る。５秒の各スイッチの動作周期では、即ち合計10秒の
周期では、20％を超える容量の増加が観測される（直流
では2.05Ahではなく2.5Ah）。
最適な動作周期は、使用される電気化学電池のタイプ
に依存している。曲線30は、ピーク（Ｔ＝10秒）を超え
ると容量の利得が減少することを示している。
に依存している。曲線30は、ピーク（Ｔ＝10秒）を超え
ると容量の利得が減少することを示している。
減少32の原因はRs及びCd（第１図）からなる低域フィ
ルタにある。
ルタにある。
周波数が大きくなりすぎると（減少31）、RsとCdとか
らなるフィルタは信号をなだらかにし、電圧発生器12
（第１図）はもはや連続放電のみとされ、容量利得は急
速に低下する。
らなるフィルタは信号をなだらかにし、電圧発生器12
（第１図）はもはや連続放電のみとされ、容量利得は急
速に低下する。
制御列周期は好ましくは５〜50秒であり、有利には10
秒である。
秒である。
瞬時効率及び全体の効率（電池の寿命）は改善され
る。各周期で誘発される緩和によって、多孔性電極の挙
動を均一化することができる。電気化学電池の容量が実
質的に同一でなければ、容量差の補正は、スイッチの動
作周波数及び／又はスイッチの制御信号のデューティサ
イクルを変えることによって行われる。
る。各周期で誘発される緩和によって、多孔性電極の挙
動を均一化することができる。電気化学電池の容量が実
質的に同一でなければ、容量差の補正は、スイッチの動
作周波数及び／又はスイッチの制御信号のデューティサ
イクルを変えることによって行われる。
勿論、本発明の装置は、大電流及びその挙動が電流密
度に敏感な電池に適している。本発明の装置は有利に
は、容量が放電率と共に大幅に低下する電気化学電池に
適用される。例えば本発明によって、カドミウム−ニッ
ケルの電気化学電池よりも鉛の電気化学電池でより大き
な容量利得を得ることができる。
度に敏感な電池に適している。本発明の装置は有利に
は、容量が放電率と共に大幅に低下する電気化学電池に
適用される。例えば本発明によって、カドミウム−ニッ
ケルの電気化学電池よりも鉛の電気化学電池でより大き
な容量利得を得ることができる。
Rdは濃度勾配に依存するので、電気化学電池は少なく
とも１つの多孔性電極を含まねばならない。本発明装置
は更に、プレート形状（二次元）の電極に適用可能であ
るが、容量利得はそれほど大きくない。
とも１つの多孔性電極を含まねばならない。本発明装置
は更に、プレート形状（二次元）の電極に適用可能であ
るが、容量利得はそれほど大きくない。
本発明の装置によって、大幅な容量利得が可能とな
り、また最終的容量が同一の場合には、より小さい寸法
の電気化学電池を使用することができる。容量が同一の
場合には、20％のスペース及び重量の利得が得られる。
り、また最終的容量が同一の場合には、より小さい寸法
の電気化学電池を使用することができる。容量が同一の
場合には、20％のスペース及び重量の利得が得られる。
従って、本発明は、現在携帯用装置又は電気自動車で
使用されている電気化学電池のスペース及び重量に対す
る解決法を提供する。
使用されている電気化学電池のスペース及び重量に対す
る解決法を提供する。
本発明は更に、容量性又は誘導性の負荷に適用可能で
あり且つ電気化学電池の寿命を長くすることができる。
あり且つ電気化学電池の寿命を長くすることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−114290（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−181632（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−36314（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−15580（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−250631（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−75942（ＪＰ，Ｕ) 特表 平３−503236（ＪＰ，Ａ) 米国特許3928791（ＵＳ，Ａ) 米国特許4297590（ＵＳ，Ａ) 米国特許4413220（ＵＳ，Ａ) 英国公開2230405（ＧＢ，Ａ) 欧州公開342693（ＥＰ，Ａ１) ドイツ連邦共和国特許出願公開 2605730（ＤＥ，Ａ) ドイツ連邦共和国特許出願公開 3834004（ＤＥ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 10/42 - 10/48 H02J 1/00 - 1/16 H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36 ＰＣＩ（ＤＩＡＬＯＧ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)
Claims (5)
- 【請求項１】それぞれが電気化学電池（20,21）の１つ
と協働するＮ個（Ｎは２以上である）の切換手段（25,2
6）を含んでおり、負荷Rc内に前記Ｎ個の電気化学電池
（20,21）を放電する装置であって、Ｎ個の切換手段（2
5,26）が互いにオフセットされた周期Ｔを有するＮ個の
パルス列（SC1,SC2）の発生器（23）によって順次制御
され、各電気化学電池（20,21）が該電気化学電池が協
働する切換手段（25,26）を介してパルス持続時間中負
荷（Rc）に接続され、各列（SC1,SC2）のパルスが他方
の列（SC1,SC2）のパルスとオーバラップする時間（Δ
ｔ）を有し、負荷（Rc）が、Ｎ個の電気化学電池（20,2
1）の少なくとも１つから絶えず給電され、該オーバラ
ップ時間（Δｔ）が各パルスの持続時間（t1,t3,t5,t
7）よりも短く、各電気化学電池が実質的に前記パルス
の持続時間中前記負荷から遮断され、前記オーバラップ
時間の間は前記負荷が２つの電気化学電池のみから給電
される、電気化学電池放電装置。 - 【請求項２】前記電気化学電池（20,21）が実質的に等
しい容量を有し且つ前記パルスが同一の持続時間（t1,t
3,t5,t7）を有することを特徴とする請求項１に記載の
装置。 - 【請求項３】前記切換手段（25,26）がソリッドステー
トスイッチからなることを特徴とする請求項１又は２に
記載の装置。 - 【請求項４】前記切換手段（25,26）が電界効果トラン
ジスタからなることを特徴とする請求項１から３のいず
れか一項に記載の装置。 - 【請求項５】前記パルスの持続時間（t1,t3,t5,t7）が
電気化学電池（20,21）のタイプの関数であることを特
徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9106032 | 1991-05-17 | ||
| FR91/06032 | 1991-05-17 | ||
| PCT/FR1992/000427 WO1992021174A1 (fr) | 1991-05-17 | 1992-05-14 | Dispositif d'optimisation de la decharge d'au moins deux generateurs electrochimiques |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06500687A JPH06500687A (ja) | 1994-01-20 |
| JP3010563B2 true JP3010563B2 (ja) | 2000-02-21 |
Family
ID=9412905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4511260A Expired - Lifetime JP3010563B2 (ja) | 1991-05-17 | 1992-05-14 | 少なくとも２つの電気化学電池の放電を最適化するための装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5336568A (ja) |
| EP (1) | EP0549743B1 (ja) |
| JP (1) | JP3010563B2 (ja) |
| CA (1) | CA2087428C (ja) |
| DE (1) | DE69217029T2 (ja) |
| ES (1) | ES2096079T3 (ja) |
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| US20050046394A1 (en) * | 2003-08-29 | 2005-03-03 | Koichiro Masumura | Capacitor-carrying battery, battery apparatus and battery aiding apparatus |
| CN100366927C (zh) * | 2003-12-23 | 2008-02-06 | 明基电通股份有限公司 | 低启动扭力的偏心轮 |
| US7523321B2 (en) * | 2004-01-16 | 2009-04-21 | Dell Products L.P. | Information handling system including a battery switching circuit |
| DE102013209404A1 (de) | 2013-05-22 | 2014-12-11 | Robert Bosch Gmbh | Zellanordnung mit einer Mehrzahl elektrochemischer Zellen sowie Verfahren zum Betrieb derselben |
| JP6566314B2 (ja) * | 2015-09-09 | 2019-08-28 | 国立大学法人茨城大学 | 二次電池の電流制御装置 |
| JP6674180B2 (ja) * | 2016-07-26 | 2020-04-01 | 富士フイルム株式会社 | 放射線照射装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE2605730A1 (de) * | 1976-02-13 | 1977-08-18 | Licentia Gmbh | Schaltung zur parallelschaltung mehrerer batterien |
| JPS56114290A (en) * | 1980-02-13 | 1981-09-08 | Japan Storage Battery Co Ltd | Charge-controlling device |
| US4297590A (en) * | 1980-03-10 | 1981-10-27 | Ande Vail | Power supply system |
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| DE3816944A1 (de) * | 1988-05-18 | 1989-11-30 | Nixdorf Computer Ag | Spannungsversorgungssystem mit mehreren spannungsquellen |
| JPH088116B2 (ja) * | 1988-07-01 | 1996-01-29 | トヨタ自動車株式会社 | 金属・ハロゲン電池の均等化のための完全放電方法およびこれに用いられる金属・ハロゲン電池 |
| DE3834004A1 (de) * | 1988-10-06 | 1990-04-12 | Nortec Electronic Dr Juergen R | Lade- und entladegeraet zum laden und zur wartung wiederaufladbarer batterien und die anwendung des lade- und entladegeraets |
| GB2230405B (en) * | 1989-04-07 | 1993-06-30 | Technophone Ltd | Portable radio telephone power supply |
| US5200686A (en) * | 1991-10-10 | 1993-04-06 | Motorola, Inc. | Method and apparatus for determining battery type |
-
1992
- 1992-05-14 US US07/972,446 patent/US5336568A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-05-14 CA CA002087428A patent/CA2087428C/fr not_active Expired - Fee Related
- 1992-05-14 DE DE69217029T patent/DE69217029T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-05-14 WO PCT/FR1992/000427 patent/WO1992021174A1/fr active IP Right Grant
- 1992-05-14 EP EP92911504A patent/EP0549743B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1992-05-14 JP JP4511260A patent/JP3010563B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1992-05-14 ES ES92911504T patent/ES2096079T3/es not_active Expired - Lifetime
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| US5336568A (en) | 1994-08-09 |
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