JP3746135B2 - 密閉形鉛蓄電池の充電方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サイクル使用される密閉形鉛蓄電池の充電方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
密閉形鉛蓄電池の充電においては、定電圧充電、準定電圧充電が一般的に行われているが、これらの充電方法は電池電圧がガス発生電圧以下で制御されるので、密閉形鉛蓄電池を完全に充電する場合には長時間が必要となる。そのため、急速充電を行う場合には、比較的大きな定電流（２〜３Ｃ）が用いられているが、この方法では電流密度が大きくなるため、水の電気分解が起こってしまい、酸素ガス、水素ガスが発生する。このようにガスが発生してしまうと充電効率とともにサイクル寿命が著しく低下してしまう。
【０００３】
これに対して、パルス波形をなす電流による急速充電方法が提案されており、これはパルス波形を為す電流の平均電流値と同じ定電流による充電と比較して、大きな電流値で充電してもガス発生量が少なく、充電効率が向上する旨が記載されています。（特開昭６４−８１６２８号公報）
【０００４】
【発明が解決すべき課題】
上記の充電方法では、平均電流値が等しい定電流による急速充電方法と比較した場合、電池電圧の上昇が抑制され、ガス発生量が少なく、電解液量も急激に減少しないため、従来の比較的大きな定電流による充電に比べて充電効率とサイクル寿命が改善したが実用化レベルまでには至っていないため、さらなる特性の向上が求められている。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するものであり、サイクル寿命を向上させることができる密閉式鉛蓄電池の充電方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【発明を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、２種類の大きさの電流が交互にくり返されるパルス波形をなす電流により充電を行なう構成であって、好ましくは２種類の大きさの電流のうち、大きい方の電流値（Ｉ１）が０．１〜３Ｃであって通電時間（ｔ１）が０．１〜４．０秒であり、小さい方の電流値（Ｉ２）が０．０１〜１Ｃであって通電時間（ｔ２）が０．１〜４．０秒であり、かつＩ1≧３Ｉ2であることが望ましい。
【０００７】
また、充電電流とこの充電電流より小さな放電電流が交互にくり返されるパルス波形をなす電流により充電を行なう構成であっても上記目的を達成することができる。この場合、充電電流値（Ｉ３）が０．１〜３Ｃであって通電時間（ｔ３）が０．１〜４．０秒であり、放電電流値（Ｉ４）が０．０１〜０．３Ｃであって通電時間（ｔ４）が０．１〜４．０秒であり、かつＩ３≧１０｜Ｉ４｜＞０であることが望ましい。
【０００８】
本発明は、異なる２種類の電流を短時間に交互に繰り返して通電する。これにより異なる２種類の電流を充電方向に通電した場合、比較的大きな電流で放電生成物である硫酸鉛を微細な充電状態の活物質（正極：二酸化鉛、負極：鉛）の結晶核を生成し、引き続き通電される比較的小さな電流によって、結晶核を中心に充電状態の活物質に変化させて結晶を成長させて活物質粒子のネットワ−クを安定化させる効果がある。更に、連続で通電することによって格子と活物質の界面が不活性な酸化状態になるのを抑制させることが可能となる。
【０００９】
また、異なる２種類の電流の一方を放電方向に通電した場合、大電流を通電しても直後に放電が起こるために、電池電圧が急激に上昇せず、ガス発生を抑制することができる。また、充電され易い部分が常に充電されることによる部分的な過充電状態にならず、極板全体に均一な充電状態を作り出すことが可能となる。
【００１０】
なお、これらの電流値およびパルス巾の関係はＩ1＝０．１〜３Ｃ、Ｉ2＝０．０１〜１ＣかつＩ1≧３Ｉ2、またＩ3＝０．１〜３Ｃ、Ｉ４＝０．０１〜０．３ＣかつＩ1≧１０｜Ｉ3｜＞０であることが好ましい。また、ｔ1＝０．１〜４．０秒、ｔ2＝０．１〜４．０秒、ｔ３＝０．１〜４．０秒、ｔ４＝０．１〜４．０秒であって、この範囲内においては密閉形鉛蓄電池の履歴、環境温度などによって適宜、増減が行われる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
電圧１２Ｖ、定格容量６０Ａｈ（３ＨＲ）の密閉形鉛蓄電池において、図１に示す充電パルスを用いて充放電サイクル試験を行なった。この密閉形鉛蓄電池は約２０サイクルの初期充放電を行って、容量を安定させたものであり、図２にはサイクル数と放電容量の比の推移を示す。充放電サイクル試験条件は以下の通りである。２５℃雰囲気下で、２．５Ｃ定電流で放電深度８０％まで放電させ、最大電流５Ｃ、０．１秒単位でパルス巾を制御できるパルス充電器を用いて表１に示すＡ〜Ｅ、ＫおよびＬに示すパルス電流、パルス巾ｔ1 ＝ｔ2 ＝０．１の充電条件で充電を行ない充放電サイクルを行なった。容量の推移は５０サイクル毎に２．５Ｃ定電流で８．４Ｖまで放電させて確認した。
【００１２】
【表１】
【００１３】
図２より明らかなように、実施例Ａ〜Ｅでは従来の比較例Ｋ、Ｌと比べてはるかに優れたサイクル寿命特性が得られることがわかる。
【００１４】
また、２５℃雰囲気下で、２．５Ｃ定電流で放電深度８０％まで放電させ、前述のパルス充電器を用いて表２に示すａ〜ｅ、ｋおよびｌのパルス巾で、パルス電流Ｂの充電条件で充放電サイクルを行なった。容量の推移は５０サイクル毎に２．５Ｃ定電流で８．４Ｖまで放電して確認した。
【００１５】
【表２】
【００１６】
図３より明らかなように、実施例ａ〜ｅでは従来の比較例ｋ、ｌと比べてはるかに優れたサイクル寿命特性が得られることがわかる。
【００１７】
同様に、２５℃雰囲気下で、図４に示すように充電の代わりに放電（０．３Ｃ）を用いたパルス電流を用いた充電方式でも、従来の通電と停止からなるパルスを用いた比較例よりもサイクル寿命特性が向上した。
【００１８】
さらに、環境温度、放電深度、放電パタ−ンを変化させた場合についても同様の効果がある。
【００１９】
【発明の効果】
２種類の大きさの電流が交互にくり返されるパルス波形をなす電流により充電を行なうことにより、密閉形鉛蓄電池のサイクル寿命を向上させることができ、実用上有効なサイクル寿命を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による充電方法の充電電流のパタ−ンを示す図
【図２】本実施例と従来例によるサイクル寿命特性を示す図
【図３】本実施例と従来例によるサイクル寿命特性を示す図
【図４】本発明の他の実施例による充電方式の充電パタ−ンを示す図
【発明の属する技術分野】
本発明は、サイクル使用される密閉形鉛蓄電池の充電方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
密閉形鉛蓄電池の充電においては、定電圧充電、準定電圧充電が一般的に行われているが、これらの充電方法は電池電圧がガス発生電圧以下で制御されるので、密閉形鉛蓄電池を完全に充電する場合には長時間が必要となる。そのため、急速充電を行う場合には、比較的大きな定電流（２〜３Ｃ）が用いられているが、この方法では電流密度が大きくなるため、水の電気分解が起こってしまい、酸素ガス、水素ガスが発生する。このようにガスが発生してしまうと充電効率とともにサイクル寿命が著しく低下してしまう。
【０００３】
これに対して、パルス波形をなす電流による急速充電方法が提案されており、これはパルス波形を為す電流の平均電流値と同じ定電流による充電と比較して、大きな電流値で充電してもガス発生量が少なく、充電効率が向上する旨が記載されています。（特開昭６４−８１６２８号公報）
【０００４】
【発明が解決すべき課題】
上記の充電方法では、平均電流値が等しい定電流による急速充電方法と比較した場合、電池電圧の上昇が抑制され、ガス発生量が少なく、電解液量も急激に減少しないため、従来の比較的大きな定電流による充電に比べて充電効率とサイクル寿命が改善したが実用化レベルまでには至っていないため、さらなる特性の向上が求められている。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するものであり、サイクル寿命を向上させることができる密閉式鉛蓄電池の充電方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【発明を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、２種類の大きさの電流が交互にくり返されるパルス波形をなす電流により充電を行なう構成であって、好ましくは２種類の大きさの電流のうち、大きい方の電流値（Ｉ１）が０．１〜３Ｃであって通電時間（ｔ１）が０．１〜４．０秒であり、小さい方の電流値（Ｉ２）が０．０１〜１Ｃであって通電時間（ｔ２）が０．１〜４．０秒であり、かつＩ1≧３Ｉ2であることが望ましい。
【０００７】
また、充電電流とこの充電電流より小さな放電電流が交互にくり返されるパルス波形をなす電流により充電を行なう構成であっても上記目的を達成することができる。この場合、充電電流値（Ｉ３）が０．１〜３Ｃであって通電時間（ｔ３）が０．１〜４．０秒であり、放電電流値（Ｉ４）が０．０１〜０．３Ｃであって通電時間（ｔ４）が０．１〜４．０秒であり、かつＩ３≧１０｜Ｉ４｜＞０であることが望ましい。
【０００８】
本発明は、異なる２種類の電流を短時間に交互に繰り返して通電する。これにより異なる２種類の電流を充電方向に通電した場合、比較的大きな電流で放電生成物である硫酸鉛を微細な充電状態の活物質（正極：二酸化鉛、負極：鉛）の結晶核を生成し、引き続き通電される比較的小さな電流によって、結晶核を中心に充電状態の活物質に変化させて結晶を成長させて活物質粒子のネットワ−クを安定化させる効果がある。更に、連続で通電することによって格子と活物質の界面が不活性な酸化状態になるのを抑制させることが可能となる。
【０００９】
また、異なる２種類の電流の一方を放電方向に通電した場合、大電流を通電しても直後に放電が起こるために、電池電圧が急激に上昇せず、ガス発生を抑制することができる。また、充電され易い部分が常に充電されることによる部分的な過充電状態にならず、極板全体に均一な充電状態を作り出すことが可能となる。
【００１０】
なお、これらの電流値およびパルス巾の関係はＩ1＝０．１〜３Ｃ、Ｉ2＝０．０１〜１ＣかつＩ1≧３Ｉ2、またＩ3＝０．１〜３Ｃ、Ｉ４＝０．０１〜０．３ＣかつＩ1≧１０｜Ｉ3｜＞０であることが好ましい。また、ｔ1＝０．１〜４．０秒、ｔ2＝０．１〜４．０秒、ｔ３＝０．１〜４．０秒、ｔ４＝０．１〜４．０秒であって、この範囲内においては密閉形鉛蓄電池の履歴、環境温度などによって適宜、増減が行われる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
電圧１２Ｖ、定格容量６０Ａｈ（３ＨＲ）の密閉形鉛蓄電池において、図１に示す充電パルスを用いて充放電サイクル試験を行なった。この密閉形鉛蓄電池は約２０サイクルの初期充放電を行って、容量を安定させたものであり、図２にはサイクル数と放電容量の比の推移を示す。充放電サイクル試験条件は以下の通りである。２５℃雰囲気下で、２．５Ｃ定電流で放電深度８０％まで放電させ、最大電流５Ｃ、０．１秒単位でパルス巾を制御できるパルス充電器を用いて表１に示すＡ〜Ｅ、ＫおよびＬに示すパルス電流、パルス巾ｔ1 ＝ｔ2 ＝０．１の充電条件で充電を行ない充放電サイクルを行なった。容量の推移は５０サイクル毎に２．５Ｃ定電流で８．４Ｖまで放電させて確認した。
【００１２】
【表１】
図２より明らかなように、実施例Ａ〜Ｅでは従来の比較例Ｋ、Ｌと比べてはるかに優れたサイクル寿命特性が得られることがわかる。
【００１４】
また、２５℃雰囲気下で、２．５Ｃ定電流で放電深度８０％まで放電させ、前述のパルス充電器を用いて表２に示すａ〜ｅ、ｋおよびｌのパルス巾で、パルス電流Ｂの充電条件で充放電サイクルを行なった。容量の推移は５０サイクル毎に２．５Ｃ定電流で８．４Ｖまで放電して確認した。
【００１５】
【表２】
図３より明らかなように、実施例ａ〜ｅでは従来の比較例ｋ、ｌと比べてはるかに優れたサイクル寿命特性が得られることがわかる。
【００１７】
同様に、２５℃雰囲気下で、図４に示すように充電の代わりに放電（０．３Ｃ）を用いたパルス電流を用いた充電方式でも、従来の通電と停止からなるパルスを用いた比較例よりもサイクル寿命特性が向上した。
【００１８】
さらに、環境温度、放電深度、放電パタ−ンを変化させた場合についても同様の効果がある。
【００１９】
【発明の効果】
２種類の大きさの電流が交互にくり返されるパルス波形をなす電流により充電を行なうことにより、密閉形鉛蓄電池のサイクル寿命を向上させることができ、実用上有効なサイクル寿命を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による充電方法の充電電流のパタ−ンを示す図
【図２】本実施例と従来例によるサイクル寿命特性を示す図
【図３】本実施例と従来例によるサイクル寿命特性を示す図
【図４】本発明の他の実施例による充電方式の充電パタ−ンを示す図
Claims (1)
- ２種類の大きさの定電流が交互にくり返されるパルス波形をなす電流により充電を行うことを特徴とする密閉型鉛蓄電池の充電方法であって、前記２種類の大きさの定電流のうち、大きい方の電流値（Ｉ１）が０．１〜３Ｃであって通電時間（ｔ１）が０．１〜４．０秒であり、小さい方の電流値（Ｉ２）が０．０１〜１Ｃであって通電時間（ｔ２）が０．１〜４．０秒であり、かつＩ１≧３Ｉ２、ｔ１≦ｔ２であることを特徴とする密閉型鉛蓄電池の充電方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11074497A JP3746135B2 (ja) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | 密閉形鉛蓄電池の充電方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11074497A JP3746135B2 (ja) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | 密閉形鉛蓄電池の充電方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10304590A JPH10304590A (ja) | 1998-11-13 |
| JP3746135B2 true JP3746135B2 (ja) | 2006-02-15 |
Family
ID=14543444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11074497A Expired - Fee Related JP3746135B2 (ja) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | 密閉形鉛蓄電池の充電方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3746135B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6885688B2 (ja) | 2016-08-01 | 2021-06-16 | トヨタ自動車株式会社 | ニッケル水素電池の再生方法 |
| CN106654425A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-10 | 宁德新能源科技有限公司 | 一种充电方法及装置 |
| CN106712187A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-24 | 宁德新能源科技有限公司 | 电池充电方法和电池充电装置 |
| CN108749597B (zh) * | 2018-04-25 | 2020-05-01 | 北京长城华冠汽车科技股份有限公司 | 一种电动汽车的快速充电方法、装置和电动汽车 |
| CN109616702B (zh) * | 2018-07-16 | 2021-06-11 | 骆驼集团襄阳蓄电池有限公司 | 一种交替式脉冲化成充电工艺 |
-
1997
- 1997-04-28 JP JP11074497A patent/JP3746135B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10304590A (ja) | 1998-11-13 |
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