JPH0237674A - ニッケルカドミウム蓄電池を充電し、同時にその状態をテストする方法 - Google Patents

ニッケルカドミウム蓄電池を充電し、同時にその状態をテストする方法

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JPH0237674A
JPH0237674A JP1084931A JP8493189A JPH0237674A JP H0237674 A JPH0237674 A JP H0237674A JP 1084931 A JP1084931 A JP 1084931A JP 8493189 A JP8493189 A JP 8493189A JP H0237674 A JPH0237674 A JP H0237674A
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Franz Hauser
フランツ　ハウザー
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HABRA ELEKTRON GmbH
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  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ニッケルカドミウムＮ電池を充電し、同時に
その状態をテストする方法に関する。
［従来の技術］ 一比較的短時間の放電期を含んで周期的に介在する測定
相とともに、低電流強度の期間と高電流強度の期間とを
有する方形パルス形状のパルス状直流充電電流を用いて
ニッケルカドミウム蓄電池を充電し、同時にその状態を
テストする方法であって、その蓄電池の電圧を、各高電
流強度区間の開始時点及び夫々の区間の・開始から予め
選定した間隔を胃いた時点において測定し、このように
して測定した電圧値の差を、充電過程を制御するために
用いるようにしたタイプの方法が、欧州特許第００３４
００３号に記載されている。
この公知文献においては、充電動作の間の蓄電池″電圧
の変化が、充電パルスの部分の間又は放電期間の部分の
間の予め選定された時間にわたって測定される。充電動
作は、測定した電圧のパラメーターが予め選定した特性
を越えたとき、例えば、電圧が限界値より上に上昇した
ときに中止される。
更に、充電パルスの開始時に始まる期間の間、蓄電池電
圧の変化が測定されることが述べられている。それ故、
蓄電池電圧は、例えば、充電パルスの開始直後及びその
２秒後に再び測定される。蓄電池が充分に充電されたと
き、測定値の間の差が非常に重要である。もし測定電圧
の差の（Ｉ６がタイムチャートに記入されるならば、結
果として得られる曲線の勾配が、蓄電池の充分に充電さ
れた状態が達成される少し前に、逆行点を有することが
明らかになる。この逆行点は、この効果が、さもなけれ
ば独自に上述した電圧の差にかなりの影響を及ぼすであ
ろう蓄電池の温度に依存しないが改に、それ自身を、充
電動作の中止のための１９の基準として提議する。
ニッケルカドミウム蓄電池の過充電は、このタイプの蓄
電池にとって危険な状態というだけではない。それ故、
人寄Ｆ１ｔｔ−ルからなる蓄゛電池は急速充電動作で充
電することはできず、深冷蓄電池は非常にゆっくりと充
電できるだけであり、完全に放電した蓄電池は、適当な
充電動作に先立ってリフォームされなければならず、そ
の蓄電池の極が適当に接続されるよう配慮しなければな
らないとともに、他の状態も同様に監視しなければなら
ない、。それ故、ニッケルカドミ・クム蓄電池が、既述
した状態に加えて他の状態にあるかもしれないというこ
とを更に監視する必要があり、これらは、充電過程にお
いても考慮に入れられなければならない。使い尽くした
蓄電池の充電はもはや無駄であり、この状態の蓄電池は
捨てたほうがよい。同じことが、短絡したセルを有する
蓄電池にも当てはまる。更に、ニッケルカドミウム蓄電
池が、いわゆるメモリー効果を被る場合があることも知
られている。これは、長い間、小さな負荷で動作されて
きたか、又は、弱い電流で充電されてきた蓄電池が、そ
の容母−杯まで充電することはできるが、それにもかか
わらず、高９荷状態で大きな電流を供給することができ
ないことを意味する。この状態は、例えば、無線殿の蓄
電池の場合に、長い間スタンバイモードにあって、短い
時間だけ転送モードに切り換えられる場合に起こり得る
。このメモリー効果は、例えば医学分野のように、緊急
に電流を供給するために使われる蓄電池の場合、特に危
険である。それ故、この状態もまた検証し得るべきであ
る。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明の課題は、冒頭に述べたタイプの方法において、
蓄電池のコンデイションや状態に関する最も多様な欅類
のデータを、介在する放電期をも含んだ充電動作の間に
得ることができ、このようにして得られたデータは、蓄
電池の充電状態に関する示度以上の価値を有するような
方法を提供することである。
［課題を解決するための手段］ 上記課題は、本発明により、次のようにして解決される
。即ち、本発明は、比較的短時間のｉｌｌ電期を含む、
周期的に介在する測定相とともに、低電流強度の期間と
高電流強度の期間とを有する方形パルス形状のパルス状
直流充電電流を用いてニッケルカドミウム蓄電池を充電
し、同時にその状態をテストする方法であって、その蓄
電池の電圧を、各高電流強度期間の開始時点及び夫々の
期間の開始から予め選定した間隔を置いた時点において
、測定し、このようにして測定した電圧値の差を、充電
過程を制御するために用いるようにした方法において、 （ａ　）各充電電流パルスが、公称電流強度ＩＮを有す
る方形パルスからなり、 （ｂ）充電電流パルスの終了少し前における蓄電池の電
圧を測定する（テスト０）とともに、平衡電圧としてこ
れを記憶し、 （Ｃ）次いで、蓄電池を、電流強度ＩＩｃでもって約１
〜２秒の予め選定した期間（Ｔ２）充電しく但し、ｌｃ
は、１時間当たりのアンペア時で表した蓄電池の容量で
ある。）、この期間（Ｔ２）の開始から約０．２秒後及
びこの期間の終了時点で蓄電池の電圧を測定しくテスト
△及びＢ）、（ｄ）しかる後、蓄電池への電流を、約１
〜２秒の予め選定した期間（Ｔ３）中断し、この期間（
Ｔ３）の開始から約０．２秒後及びこの期間の終了時点
で電圧を測定しくテストＣ及びＤ）、（０）次いで、蓄
電池を、大きさ−Ｉｃの４荷電流でもって約１〜２秒の
予め選定した負荷期間（Ｔ４）の間色前状態に置き、こ
の負荷期間（Ｔ４）の開始直前、開始から約０．２秒後
及びこの負荷期間の終了時点で蓄電池の電圧を測定しく
テストＥ、Ｆ及びＧ）、 （ｆ）しかる後、蓄電池への電流を、再び約１〜２秒の
予め選定した期間（Ｔ５）中断し、この期間（Ｔ５）の
開始から約０．２秒後にその電圧を測定しくテストＨ）
、 （（１）次いで、次の充電電流パルスでもって充電シＪ
作を再開し、 （１１）蓄電池の夫々の内部抵抗を、測定した電圧値及
びその時の電流強度から決定し、く（）１９の測定相に
おいて決定された内部抵抗を互いに相関させるとともに
、一連の測定相の対応したテストにおいて決定された内
部抵抗を互いに相関させて、７Ｎ電池のコンデイション
、消耗度、充電状態、温度及び型に関するデータを得る
ことを中止する方法に係るものである。
本発明は、異なった充電及び放電状態において決定され
た蓄゛電池の内部抵抗、詳細には、ぞれらの−抵抗の相
関及び充電動作の間のそれらの連続する変化が、蓄電池
の状態やコンデイションに関する高度に決定的な分析を
導き出すことができ、これらの分析・が、単に充電状態
の決定以上に価値のあるものであるという認識に基づい
てなされたものである。それ故、本発明の重要な構成に
おいては、測定相の間、蓄電池の又はそれに印加される
電圧が、最も異なった動作状態で測定され、このように
して測定された電圧は記憶され、その後、−船釣な充電
電流強度の観点からも評価される。
くれ故、本発明では、成る特定の蓄電池に関して得られ
た特性に塁づいて決定される相対的な充電状態をも見る
ことができる。また、蓄電池の有効容量を決定すること
も可能である。実際には、蓄電池の有効容量が、所定の
パーセンテージまで、例えば、定格容量の６０〜８０％
まで低下したときに、その蓄電池は、通常、役に立たな
いとみなされて、捨てられる。
充電、特に、深冷されたニッケルカドミウム蓄電池の急
速充電は、蓄電池にとって大変危険である。成る種の公
知の蓄電池は、主として充電動作を中止させる目的で、
温度センサーを備えている。
これは、通常の環境状態では、ニッケルカドミウム蓄電
池の温度が、充電状態を決定覆るだめの有用な示度を与
えることが知られているためである。
そこで、このタイプの温度センサーを使って蓄電池の深
冷状態を検知し、それに応じて充電プログラムを制御す
ることが考えられる。しかしながら、多くの場合、その
ような温度センサーは存在せず、従って、この方法は適
当ではない。本発明は、この欠陥に対する救済も与える
。即ら、異なった充電状態において決定された内部抵抗
の相関から、蓄電池の実際の温度に関する断定を引き出
寸こともできる。
同様の特徴は、完全に放電した蓄電池にも適用さ゛れる
。このような蓄電池を、通常の充電電流でもって充電し
ようとづると、蓄電池は、非常に短時間で、充電動作が
終了して蓄電池が充分に充電されたときに見られるもの
に匹敵する現象を示ずであろう。もしこの現象が、充電
動作を制御するた、めに使われたならば、充電動作は、
蓄電池が充分に充電された状態からはほど遠いにもかか
りらず、非常に早い時期に終了されるであろう。成る条
件の下では、完全に放電した状態は、結果として、蓄電
池の極性の逆転を生じる場合もあり得る。
それ故、完全に放電した蓄電池は、それが通常のやり方
で充電できるようになる前に、まず第一に、ノフォーム
されなければならない。本発明による方法では、この状
態を児分けることちまた可能である。
［実　施　例］ 以下、本発明を、実施例につき、図面を参照してより詳
細に説明する。
図面は、本発明の一実施例による方法における充７ｆ１
電流のタイムチャートであり、結果として得られる蓄電
池電圧、及び、蓄電池電圧が測定される複数の測定点Ｏ
〜）（における測定の実例を示している。
この図において、電圧曲線は、単に、平衡電圧に対する
電圧の差の値を示している。これは、評価に有用なのは
、通常、電圧の絶対値ではなく、むしろ、充電及び負荷
印加動作による蓄電池の電圧変化だからである。
それ故、電圧測定に使用する測定アンプは、各測定相の
始めにゼロバランスがとられる。この準備により、同時
に、比較的広い測定絶間を（Ｅ？ることができる。同じ
理由から、本発明において、好ましくは、測定アンプに
印加される蓄電池電圧の極性を、測定相の中に存在する
負荷期間の間、逆の状態で評価する。この叩出がら、図
では、負前期間中の電圧変化が正の側に示されている。
また、測定作業において、例えば単一のセルの電圧を選
定することにより、測定電圧企ｙＡ格化するのが右利で
ある。何故ならば、これにより、異なった数のセルを有
する蓄電池をテストシようどする場合でさえ、必要な装
置に対する支出を減らすことができるからである。この
電圧の規格化は、充電及びテスト装置において、スイッ
チ、プラグ等の助けを借りて達成することができる。後
右はまた、充電及びテストされる蓄電池の特定の容量に
、一致させて充電電流強度を選定づるためにも用い（ｑ
る。
実際に本発明を適用するに際し、１９の完全な充電サイ
クルは、例えば、約２．５〜３分の充電用とこれに後続
する測定相とからなる。充電用の間、蓄電池は、予め選
定された公称電流、大容量セルの場合、通常、いわゆる
１０時間充電電流１　ｔｏの大ぎさのもの、でもって充
電される。アンペア時効率が１００％の場合、この充電
電流によって、蓄電池は、１０時間以内にその定格容量
まで充電されるであろう。このタイプの大容量セル蓄電
池は、通常、この充電電流Ｃｏｏでもって１４時間充電
されたときに、充分に充電されたとみなされる。即Ｉ５
、充電係数として　１．４が採用される。一方、焼結セ
ル例電池は、上記の値の１０倍の充電電流でＴｃと記さ
れるものでもって充電することができる。このタイプの
充電動作は急速充電動作と呼ばれる。
この充電動作は図に描かれており、そこでは、充電電流
はｌｃである。図示の例において、この充電電流は、約
２．５〜３分持続する充電パルスとして供給され、その
上に、より大きな電流強度を有するう、０い電流パルス
が重畳されている。後者は、焼結セルの場合、約５０μ
ｓ〜２　ｍｓの持続時間を有し、そのパルスの持続時間
の約１０倍に相当する間隔で供給される。
大容量セルの場合、短い重畳パルスの持続時間は約５０
μｓ〜ｏ、　ｉｍｓであり、それらの間の間隔は、この
持続時間の約６０倍である。パルスの長さ又は持続時間
は、図には、縮尺通りには示していない。
これらの短いパルスの電流強度は、大言ｆｉｔセル蓄電
池の場合、はぼｒｃ〜２［Ｃ，焼結セル′？Ｒ電池の場
合、はぼ２Ｉｃ〜４［ｃである。図においては、このパ
ルスの長さは２Ｎｃとして与えである。
測定相において適当な測定を行う前に、より大きな電流
強度を有する短い重畳パルスは、充電パルスの終わりの
約３秒の選定された期間（Ｔ１　）中断され、これによ
り、蓄電池は平衡状態になる。
この期間でもまた、上述した測定アンプのげロバランス
調整が行われる。
その後、蓄電池は、約２秒の予め選定された期間、より
大ぎな電流でもって充電される。このより大きな電流の
強さは、焼結セル蓄電池の場合、２１Ｇ（図示の例）〜
４　Ｉｃ　、大量セル蓄電池の場合１〜２Ｉｃである。
この間隔又は期間は、図にＡ３いて、Ｔ２で示されてい
る。
これに続いて、蓄電池が無電流状態になる約２秒の間隔
即ち期間Ｔ３がある。そして、この期間の終了少し前に
、図示の例の如く、測定アンプの極１イが逆転される。
図示の電圧曲線において、これは、平衡電圧に関する負
側から正側へのジャンプとして描かれている。
その後、蓄電池は、大きざ−ｒｃを有する電流で５って
期間Ｔ４の間、負荷状態に置かれる。
この負荷期間に続いて、蓄電池が無電流状態になる期間
Ｔ５がある。
続いて、蓄電池に充電電流１ｃ　　（焼結セル蓄電池の
場合）又は１１０（大容量セル蓄電池の場合）を供給す
ることにより、通常の充電動作が再開される。夫々の充
電電流には、その上に、短いパルスが虫督される。
以下の測定又はテストが、測定相の間に行われる。
期間Ｔ２の間では、この期間の開始から少し後に電圧測
定△及び期間の終了時に電圧測定Ｂが行われる。
第１の無電流期間Ｔ３の間では、この期間の開始から少
し後に°電圧測定Ｃ及び）９］間の終了時に電圧測定り
が行われる。電圧は、測定アンプの極性が逆転された後
、この期間Ｔ３の間にもう一度測定され、これにより、
極性の逆転による偏差が除かれるく測定Ｅ）。
負荷期間Ｔ４の間では、電圧が実質的に一定の値に降下
するこの期間の開始から予め選定された瞬間の棲に電圧
測定Ｆ及び負荷期間の終了時に測定Ｇが行われる。
第２の無電流期間Ｔ５の間では、測定アンプの極性が再
び逆転した少し後に電圧測定Ｈが行われる。
本明細書において、「少し後」という用語は、電圧曲線
が強く曲がっている部分以外で蓄電池電圧−を検出する
に充分な長さの時間間隔を指しており、好ましくは、約
０．２秒である。
約２秒であってよい予め選定された期間Ｔ６の後、重畳
された短い充電電流パルスの１９と一致しない成る瞬間
において測定Ｋにより蓄電池電圧が再び決定される。し
かしながら、測定はまた、短い充電電流パルスのタイミ
ングを考慮することなしに実行されてもよく、その場合
には、電圧の積分が必要である。
それ故、測定相は、期間Ｔ１の開始時において、千尋さ
れる短い充電電流パルスの中断とともに始まり、期間Ｔ
６の終了とともに終わる。その長さは約１７秒である。
次に、測定された電圧値及びそれに関連した電流強度が
共に及びお互いに関してどのように処理されるか、それ
らからどんな推論が引き出されるか、並びに、蓄電池充
電動作のために、それらからどんな結論が導かれるかを
説明する。
電圧測定０−Ｋにおいて測定される蓄電池電圧及びそれ
自体で知られる関連する電流強度は、蓄電池の内部抵抗
を決定するために用いられる。
これらの内部抵抗は、決定された抵抗と共働して、抵抗
の差及び抵抗の商を決定するために用いられる。
抵抗、抵抗の差及び抵抗の商の値は、夫々、時的に記憶
される。
また、あらゆる２つの連続した測定相において決定され
た抵抗の間の値の差が計算される。
蓄電池の消耗度は、次のようにして決定される。
即ら、基本充電（弱く予備充電）された状態において、
Ｒ６：４Ｒ＋　、Ｒ３＝２Ｒ丁及びδＲ１＜　０．４Ｒ
＋であって、且つ、δＲ＋　の傾向が複数の測定相にわ
たって連続的であるときに、工場から出荷されたばかり
の状態、 充電動作の間、Ｒ３≦Ｒｅ　、ＰＩ　≦Ｒ３及びＲ４／
Ｒ２≧２であるときに、新しい状態、Ｒ３＞Ｒａ　、Ｒ
１＞Ｒ３及びＲ４／’Ｒ２＜２のとき、又は、充電動作
の間、Ｒ２＞Ｒ４のときに、かなり使われた状態、 Ｒ３、Ｒ５及びＲ６の各々が３Ｒ＋　よりも大ぎく−且
つＲ３／Ｒｅ　＞　　１．３のとき、及び、充電動作の
間、Ｒ２＞Ｒ４のとき、又は、δＲ１＞　０．４Ｒ＋で
あって且つδＲ１の傾向が不規則であるときに、使い尽
くされた状態であると決定する。
但し、Ｒ１は、テストＡ及びＢで決定された内部抵抗の
差、 Ｒ２は、テストＢ及びＣで決定された内部抵抗の差、 Ｒ３は、テストＤ及びＣで決定された内部抵抗の差、 Ｒ４は、テストＥ及びＦで決定された内部抵抗の差、 Ｒ５は、テスｈ　Ｇ及びＦで決定された内部抵抗の差、 Ｒ６は、テスＨ−１及びＤで決定された内部抵抗の差、 δＲＩは、２つの連続した測定相のテストＢにＪ５いて
決定された内部抵抗の差である。
蓄電池の充電状態は、次のようにして決定される。
即ち、殆ど使われていない蓄電池においてＲ３＝Ｒａで
あるとき、又は、使われたＭＴｉ池においてＲ３＞Ｒ６
及びＲ１上Ｒ５のときに、フル充°電の状態、 Ｒ３／　Ｒ＋　”＝　９〜ｏｏ、及び、同時に、ＱＲＩ
ＱＲ３及びＱＲ５の各々が正であるときに、殆どフル充
電の状態、 Ｒ３／ＲＩ”、４〜８、及び、同時に、ＱＲ＋ＱＲ３、
ＱＲ５及びＱＲｓの各々が、０、又はＲ＋が負であると
きに、部分的に放電した状態、Ｒ３／Ｒ１≠１〜３、及
び、同時に、充電動作の開始相においてＱＲ＋　、ＱＲ
３、ＱＲ５及びＱＲ６の各々が負であるとき（ご、放電
した状態、最初の測定相において、Ｒ＋　、Ｒ２、Ｒ３
、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６の各々が、特定の蓄電池に関して
設定した限界値よりも上であるとき、及び、Ｒ４＞４Ｒ
ｏであって、且つ、連続する測定相においてＱＲ＋　が
最初増大し、その後減少するか、又は、蓄電池電圧の極
性が充電電圧の極性と逆であるときに、完全にｔＩＩｌ
電した状態と決定する。
、但し、Ｒｏは、２つの？！続した測定相のテストＯに
おいて決定された内部抵抗の差であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ
３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は、既述のように定義されたも
のであり、ＱＲ＋ＱＲ３、ＱＲｓ及びＱＲｅは、夫々、
連続した測定相において決定されたＲ＋　、Ｒ３、Ｒｓ
及びＲ６の２つの値の商である。
温度： ＲＡ＞５Ｒｏで且つＲ＋／Ｒ３＞３のとき、蓄電池は非
常に冷たい状態である。
但し、ＲＡは、テストＡにおいて決定された内部抵抗で
あり、Ｒ１及びＲ３は、既述のように定義きれたもので
ある。
「非常に冷たい」とみなされるべき状態は、その蓄電池
のタイプに依存する。０℃の温度で既に「非常に冷たい
」とみなされるタイプの蓄電池があるのに対し、約−１
０℃の温度まで通常通りに充電可能な別のタイプの蓄電
池がある。本発明に従う抵抗測定によって決定される蓄
電池の内部状態は、その蓄電池のタイプにはかかわらず
、それに応じて充電プログラムを左右させ得る特性であ
る。
蓄電池の、温度が非常に冷たいと分かったときには、直
ちに充電電流を半分に減らす。もしこの充電電流状態で
のその後の測定が、まだ受は入れ難い測定及び評価結果
をもたらすならば、再度、充電電流を半分に減らず。も
しその後の結果がまだ受は入れ難いものだと分かったな
らば、その充電プログラムは、夫々の蓄電池に対して不
適当であるとみなされる。
蓄電池の型に関する区別は、次のようにして行われる。
即ち、［及びＲＡが、特定の蓄電池に関して予め設定し
た限界値よりも上であって、同時にＲ４＞〜３Ｒｏであ
るとき、又は、セル電圧が、予め決定した限界値よりも
上にあるときに、大容量セル蓄電池タイプ、又は、選定
した充電電流に対して非常に小さい容けを有する焼結セ
ル蓄電池タイプであると決定する。
充電動作の初期相において、ＱＲ＋　の傾向が非常に大
きな正の値であるときには、その蓄電池はり、フオーム
が必要である。
Ｒ＜＞４Ｒｏで、且つ、残りの抵抗の全てが、特定の蓄
電池に関して設定した特性基準値をかなり上回っている
ときには、その蓄電池はもはや容量を持っていない。本
明細書において、「もはや審判を持っていない」という
用語ば、その蓄電池の容量が、定格容量の約４０％未満
であることを意味する。なお、容Ｈ４という詔は、その
蓄電池の実際の充電量ではなく、むしろ、その蓄電池の
充電受容能力及び電流供給能力を指す。
設定した限界値を考慮した上での最大許容電流でらって
充電動作が実行されているときに、連続する測定相にお
いてＲ１及びＲ４が減少し、同時に、Ｒ４＞〜１．１Ｒ
Ａであるとき、その蓄電池は、いわゆるメモリー効果を
被る。
にｊボしたｆｉ１′４Ｑ　Ｒ蒐、ＱＲ３、ＱＲ５及びＱ
Ｒａは、夫々、２つの連続した測定相において決定され
た値Ｒ＋　、Ｒ３、Ｒ５及びＲ６の商である。
新しい蓄電池に対する充電動作の終了は、Ｒ。
の評価により決定することができる。しし充電動作の途
中でＲｏが負に変わったならば、その充電動作を中止す
る。使われた蓄電池の場合には、評価はＲ＋　に関して
行う。もしＲ１が負の方へ向かうならば、充電動作を中
止する。かなり使われた「圧迫された」蓄電池の場合に
は、算定は６Ｒａに基づいて行う。もしＱＲａが負の方
へ向かうならば、充電ａ＋作を中止する。ＱＲａは、２
つの連続した測定相において決定された抵抗Ｒ６の間の
差である。
既に述べたように、蓄電池の完全な放電は、その極性の
逆転をらたらす場合がある。与えられた蓄電池が逆に接
続されているかどうか、或いは、接続された蓄電池が完
全に放電しているかどうかを見分＆づるために、充電電
圧の極性と逆の極性が認められた場合、その蓄電池は、
最初、はぼＩｃ／　１０００の小さいセンサー電流でも
って充電される。
逆に接続された蓄電池では、この充電電圧に応答してそ
の電圧を下げることはない。これは、蓄電池が逆に接続
されていることの示度として見分けがつくであろう。こ
れに対し、完全に放電した蓄電、池は、その「誤った電
圧」をゼロに向かってゆっくりと減少させる。この過程
は見分けがつく。
蓄電池電圧がゼロになると直ちに、蓄電池は、Ｉｃ／１
００のいくぶん大きな充電電流でもって、約０，３の電
圧に達するまで充電される。その上で、ｌｃ／１０の電
流でもって、０．８Ｖの電圧に達するまで充電動作が続
けられるならば、蓄電池電圧は、決められた期間（約１
２分）以内に約１．２Ｖまで上昇するはずである。この
状態では、蓄電池はまだ「死んだ」状態である。即ち、
それはまだ貯蔵容量を持っておらず、リフォームされな
ければならない。
リフォーム過程は、次のようにして実行される。
蓄電池は、例えば３分の決められた期間の間、１　＋ｏ
の充電電流でもって周期的に充電され、その後、セル当
たり１Ｖの電圧に放電される。サイクルの各充電相の微
分内部抵抗の増加が測定される。
それは、最初、正であり、その後、次第に減少する。最
終的には、この増加は、全く水平になってしまう。放電
層の間は、セル当たり１の電圧に達するまでの時間が測
定される。充電及び放電動作は、放電層の間にＩＶ／セ
ルの電圧に達するに必要な時間が実質的に一定になるま
で、或いは、充電相の終了時に微分内部抵抗がピロにな
るまで続けられる。
もし蓄電池が非常に冷たければ、それは、減じられた充
電電流でもって充電される。焼結セル蓄電池は、例えば
、Ｉ　１０でもってのみ充電される。
重畳された短い充電パルスが、冷たい蓄電池に、上記の
大きさの充電電流を受は取ることを可能にする。
上記の短いパルスは、選定した充電プログラムが夫々の
蓄電池に適正に実施できるかどうかを連続的に照合する
付加的な目的に役立つ。この目的のために、重畳された
短いパルスの各々の開始時及び終了時に電圧測定が実行
され（テストＭ及びＮ）、これにより、蓄電池の微分内
部抵抗が決定される。蓄電池を、極端に大きな充電電流
でもって充電する場合、微分内部抵抗は非常に急激な増
加を示し、このことから、蓄電池が誤った°タイプで−
あることを推論し得る。
急速充電プログラムを実行しようとする場合、安全性の
理由から、充電動作は、最初、やはり、ｒ　＋ｏの充電
電流でちって実行される。最初の測定相の間に、既に、
充電しようとする蓄電池が人吉Ｏ１ごル蓄電池であるか
、又は焼結セル蓄電池であるかが決定される。夫々の蓄
電池が焼結セル蓄電池であると判明したときには、最初
の測定相の直後、充電動作が急速充電モードに切り換え
られる。
そうでない場合（こは、充電電流１　＋ｏでもって充電
動作が続けられる。
同じことが、充電しようとする蓄電池が非常に冷たい場
合にも適用される。既に説明したように、そうでなけれ
ば急速充電過程に適した蓄゛眉池でも、それが非常に冷
たい場合には、急速充電できない場合があり得る。そこ
で、測定相の間に行われる測定が、温度の上昇によりそ
の蓄電池が急速充電を受けられるようになったことを示
すまで、減じられた充電電流での充電プログラムが続け
られる。
測定のために選定される基準のいくつがは、選定した充
電電流が、その蓄電池の容量に応じて選定したものであ
るという仮定から出ていることが１１’Ｕ解される。選
定した充電′浴流に適合した蓄電池は、特別なやり方で
反応するであろうけれども、通常、例えば、それが完全
に放電していたり、非常に冷たかったり、使い尽くされ
ていたり、或いは、電極が短絡していたりした場合のよ
うに、靴外れた応答を示すことはないであろう。選定し
た充電電流に適合しない蓄電池、例えば、不十分な公称
容伍を持ったもので、他の点では、完全に放電した状態
や、又は極端に低い温度のような例外的な状態を示さな
いものもまた、本発明による充電及びテスト方法により
見分けられるであろう。
この認識に基づいて、必要な測定が行われる。即ち、減
じられた充電電流での充電動作が続けられ、或いは、も
しそうすることが必要な場合、それは中断されるであろ
う。
充電電流に短いパルスを重畳することは、特別の効果を
生み出す。何故ならば、これらのパルスは、その技術の
陳述からもまた明らかなように、そ−うでなければどん
な測定もできなかったようなより長い充電電流パルス（
２，５〜３分）の間においてもまた、蓄電池の微分内部
抵抗を連続的にモニターすることを可能ならしめる。
特定のＮ電池の特色を示す値を限定すべく、本明細書に
おいてなされた言及に関する限り、夫々の限定値は、Ｍ
電池製造業者のデータシートから取り出すことができ、
或いは、それらから算出することができることを指摘し
ておく。
［発明の効果］ 本発明により、蓄電池のコンデイション、消耗度、充電
状態、温度及び型に関するデータを、充電動作の間に得
ることができ、このデータを用いて、その蓄電池の充電
動作を適正に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
図面は、本発明の一実施例による充電電流及び蓄電池電
圧のタイムチャートである。

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）比較的短時間の放電期を含む、周期的に介在する
    測定相とともに、低電流強度の期間と高電流強度の期間
    とを有する方形パルス形状のパルス状直流充電電流を用
    いてニッケルカドミウム蓄電池を充電し、同時にその状
    態をテストする方法であつて、その蓄電池の電圧を、各
    高電流強度期間の開始時点及び夫々の期間の開始から予
    め選定した間隔を置いた時点において測定し、このよう
    にして測定した電圧値の差を、充電過程を制御するため
    に用いるようにした方法において、 （ａ）各充電電流パルスが、公称電流強度ＩＮを有する
    方形パルスからなり、 （ｂ）充電電流パルスの終了少し前における蓄電池の電
    圧を測定する（テスト０）とともに、平衡電圧としてこ
    れを記憶し、 （ｃ）次いで、蓄電池を、電流強度２Ｉｃでもって約１
    〜２秒の予め選定した期間（Ｔ＿２）充電し（但し、Ｉ
    ｃは、１時間当たりのアンペア時で表した蓄電池の容量
    である。）、この期間（Ｔ＿２）の開始から約０．２秒
    後及びこの期間の終了時点で蓄電池の電圧を測定し（テ
    ストＡ及びＢ）、（ｄ）しかる後、蓄電池への電流を、
    約１〜２秒の予め選定した期間（Ｔ＿３）中断し、この
    期間（Ｔ＿３）の開始から約０．２秒後及びこの期間の
    終了時点で電圧を測定し（テストＣ及びＤ）、（ｅ）次
    いで、蓄電池を、大きさ−Ｉｃの負荷電流でもつて約１
    〜２秒の予め選定した負荷期間（Ｔ＿４）の間負荷状態
    に置き、この負荷期間（Ｔ＿４）の開始直前、開始から
    約０．２秒後及びこの負荷期間の終了時点で蓄電池の電
    圧を測定し（テストＥ、Ｆ及びＧ）、 （ｆ）しかる後、蓄電池への電流を、再び約１〜２秒の
    予め選定した期間（Ｔ＿５）中断し、この期間（Ｔ＿５
    ）の開始から約０．２秒後にその電圧を測定し（テスト
    Ｈ）、 （ｇ）次いで、次の充電電流パルスでもって充電動作を
    再開し、 （ｈ）蓄電池の夫々の内部抵抗を、測定した電圧値及び
    その時の電流強度から決定し、 （ｉ）１つの測定相において決定された内部抵抗を互い
    に相関させるとともに、一連の測定相の対応したテスト
    において決定された内部抵抗を互いに相関させて、蓄電
    池のコンディシヨン、消耗度、充電状態、温度及び型に
    関するデータを得ることを特徴とする方法。
  2. （２）蓄電池の消耗度を、次のようにして決定する、即
    ち、 基本充電（弱く予備充電）された状態において、Ｒ＿６
    ■４Ｒ＿１、Ｒ＿３■２Ｒ＿１、及びδＲ＿１＜０．４
    Ｒ＿１であつて、且つ、δＲ＿１の傾向が、複数の測定
    相にわたつて連続的であるときに、工場から出荷された
    ばかりの状態、 充電動作の間、Ｒ＿３≦Ｒ＿６、Ｒ＿１≦Ｒ＿３及びＲ
    ＿４／Ｒ＿２≧２であるときに、新しい状態、Ｒ＿３＞
    Ｒ＿６、Ｒ＿１＞Ｒ＿３及びＲ＿４／Ｒ＿２＜２のとき
    、又は、充電動作の間、Ｒ＿２＞Ｒ＿４のときに、かな
    り使われた状態、 Ｒ＿３、Ｒ＿５及びＲ＿６の各々が３Ｒ＿１よりも大き
    く且つＲ＿３／Ｒ＿６＞１．３のとき、及び、充電動作
    の間、Ｒ＿２＞Ｒ＿４のとき、又は、δＲ＿１＞０．４
    Ｒ＿１であつて且つδＲ＿１の傾向が不規則であるとき
    に、使い尽くされた状態であると仮定する、但し、Ｒ＿
    １は、テストＡ及びＢで決定された内部抵抗の差、 Ｒ＿２は、テストＢ及びＣで決定された内部抵抗の差、 Ｒ＿３は、テストＤ及びＣで決定された内部抵抗の差、 Ｒ＿４は、テストＥ及びＦで決定された内部抵抗の差、 Ｒ＿５は、テストＧ及びＦで決定された内部抵抗の差、 Ｒ＿６は、テストＨ及びＤで決定された内部抵抗の差、
    及び、 δＲ＿１は、２つの連続した測定相のテストＢにおいて
    決定された内部抵抗の差である請求項１記載の方法。
  3. （３）蓄電池の充電状態を、次のようにして決定する、
    即ち、 （ａ）約３０％の期間におけるＲ＿１〜Ｒ＿６の抵抗関
    係の逆行点において、 （ｂ）その３０％の期間内における１０％間隔でのＲ＿
    １〜Ｒ＿６の抵抗関数の傾向の傾きによって決定する、 但し、Ｒ＿１〜Ｒ＿６の抵抗関数は、連続した測定相の
    対応するテストにおいて決定された内部抵抗及びその算
    術計算から導かれる請求項１記載の方法。
  4. （４）蓄電池の充電状態を、次のようにして決定する、
    即ち、 殆ど使われていない蓄電池においてＲ＿３＝Ｒ＿６であ
    るとき、又は、使われた蓄電池においてＲ＿３＞Ｒ＿６
    及びＲ＿１≧Ｒ＿５のときに、フル充電の状態、Ｒ＿３
    ／Ｒ＿１■９〜∞、及び、同時に、 ＱＲ＿１、ＱＲ＿３及びＱＲ＿５の各々が正であるとき
    に、殆どフル充電の状態、 Ｒ＿３／Ｒ＿１■４〜８、及び、同時に、ＱＲ＿１、Ｑ
    Ｒ＿３、ＱＲ＿５及びＱＲ＿６の各々が０、又はＲ＿１
    が負であるときに、部分的に放電した状態、Ｒ＿３／Ｒ
    ＿１■１〜３、及び、同時に、充電動作の開始相におい
    て、ＱＲ＿１、ＱＲ＿３、ＱＲ＿５及びＱＲ＿６の各々
    が負であるときに、放電した状態、最初の測定相におい
    て、Ｒ＿１、Ｒ＿２、Ｒ＿３、Ｒ＿４、Ｒ＿５及びＲ＿
    ６の各々が、特定の蓄電池に関して設定した限界値より
    も上であるとき、及び、Ｒ＿４＞４Ｒ＿０であって、且
    つ、連続する測定相においてＱＲ＿１が最初増大し、そ
    の後減少するか、又は、蓄電池電圧の極性が充電電圧の
    極性と逆であるときに、完全に放電した状態と決定する
    、但し、Ｒ＿０は、２つの連続した測定相のテスト０に
    おいて決定された内部抵抗の差であり、Ｒ＿１、Ｒ＿２
    、Ｒ＿３、Ｒ＿４、Ｒ＿５及びＲ＿６の定義は請求項２
    における定義と同じであり、ＱＲ＿１、ＱＲ＿３、ＱＲ
    ＿５及びＱＲ＿６は、夫々、連続した測定相において決
    定されたＲ＿１、Ｒ＿３、Ｒ＿５及びＲ＿６の２つの値
    の商である請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
  5. （５）蓄電池の深冷状態を、次のようにして決定する、
    即ち、 Ｒ＿Ａ＞５Ｒ＿０で且つＲ＿１／Ｒ＿３＞３のときに深
    冷状態であると決定する、 但し、Ｒ＿Ａは、テストＡにおいて決定された内部抵抗
    であり、Ｒ＿１及びＲ＿３の定義は請求項２における定
    義と同じである請求項１〜４のいずれか一項に記載の方
    法。
  6. （６）リフォームが必要な状態を、充電動作の開始相に
    おいて、ＱＲ＿１が非常に急激に増大する事実によつて
    決定する、但し、ＱＲ＿１の定義は請求項４における定
    義と同じである請求項１〜５のいずれか一項に記載の方
    法。
  7. （７）蓄電池の型を、次のようにして決定する、即ち、 Ｒ＿１及びＲ＿Ａが、特定の蓄電池に関して決定した限
    界値よりも上であつて、Ｒ＿４＞３Ｒ＿０であるとき、
    又は、セル電圧が、決定した限界値よりも上にあるとき
    に、大容量セル蓄電池型、又は、その容量が充電電流に
    対して非常に小さい焼結セル蓄電池型であると決定する
    、 但し、Ｒ＿１及びＲ＿４の定義は請求項２における定義
    と同じであり、Ｒ＿０及びＲ＿Ａの定義は請求項４及び
    ５における定義と夫々同じである請求項１〜６のいずれ
    か一項に記載の方法。
  8. （８）蓄電池がもはや容量を持つていない状態を、Ｒ＿
    ４＞４Ｒ＿０で、且つ、残りの抵抗の全てが、特定の蓄
    電池に関する特性値を大きく上回っているという事実か
    ら決定する、但し、Ｒ＿４及びＲ＿０の定義は請求項２
    及び４における定義と同じである請求項１〜７のいずれ
    か一項に記載の方法。
  9. （９）蓄電池がいわゆるメモリー効果を被る状態を、与
    えられた限界値以内での最大許容電流でもって充電動作
    が実行されているときに、連続する測定相において、Ｒ
    ＿１及びＲ＿４が減少し、且つ、Ｒ＿４＞〜１．１Ｒ＿
    Ａであるという事実から決定する、但し、Ｒ＿１、Ｒ＿
    ４及びＲ＿Ａの定義は請求項２及び５における定義と夫
    々同じである請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法
    。
  10. （１０）充電動作の再開後、平衡電圧を越えてから約２
    秒間の予め選定した期間（Ｔ＿６）を置いた時点で蓄電
    池の電圧を測定し（テストＫ）、蓄電池の使用の状態（
    消耗度）の示度を、この内部抵抗（Ｒｋ）から導く請求
    項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
  11. （１１）無電流状態後の充電パルスの開始から平衡電圧
    への再到達までの期間（Ｔ＿７）を測定し、蓄電池の消
    耗度の示度を、この期間（Ｔ＿７）から導く請求項１０
    記載の方法。
  12. （１２）連続する測定相のテストＫにおいて決定された
    内部抵抗（Ｒｋ）の差（δＲｋ）の傾向の特性を、それ
    らから蓄電池の充電状態の示度を導くのに使用する請求
    項１０又は１１記載の方法。
  13. （１３）充電電流パルスの上に、より大きな電流強度を
    有する非常に短い電流パルスを短い時間間隔で重畳し、
    その重畳したパルスの長さが５０μｓ〜２ｍｓの大きさ
    であり、これらの短い充電電流パルスの各々の開始時及
    び終了少し後において蓄電池の電圧を測定し（テストＭ
    及びＮ）、その終了の短時間前にテスト０が実行される
    予め選定された期間（Ｔ＿１）の間、重畳された短い充
    電電流パルスを中断することによつて、充電電流パルス
    の終了前に蓄電池内に平衡状態を達成し、蓄電池の微分
    内部抵抗をテストＭ及びＮから連続的に決定し、その微
    分内部抵抗が、特定の蓄電池に関する限界値を越えたと
    きに、充電動作を中止する請求項１〜１２のいずれか一
    項に記載の方法。
  14. （１４）重畳された短いパルスの間の間隔を、その短い
    パルスの長さを約１０〜６０倍とする請求項１３記載の
    方法。
  15. （１５）焼結セルを充電する場合にＩＮ＝Ｉｃである請
    求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
  16. （１６）焼結セルを充電する場合に、重畳された短い充
    電電流パルスが２Ｉｃ〜４Ｉｃの電流強度を有する請求
    項１４又は１５記載の方法。
  17. （１７）大容量セルを充電する場合にＩＮ＝Ｉ＿１＿０
    である請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
  18. （１８）大容量セルを充電する場合に、重畳された短い
    充電電流パルスがＩｃ〜２Ｉｃの電流強度を有する請求
    項１３、１４又は１７記載の方法。
  19. （１９）蓄電池を接続した後、あらゆる場合において、
    当初、強度Ｉ＿１＿０を有する充電電流ＩＮでもつて充
    電動作を実行する請求項１〜１８のいずれか一項に記載
    の方法。
  20. （２０）パルス状直流充電電流の供給に先立ち、ほぼＩ
    ｃ／１０００の非常に小さい（センサー）電流でもつて
    蓄電池を充電し、蓄電池の電圧と充電電圧との極性が違
    っている場合、このセンサー電流による充電動作の結果
    として起こる蓄電池電圧のその後の変化をモニターし、
    もし蓄電池電圧が次第に降下するならば、そのセンサー
    電流による充電動作を、蓄電池電圧が「０」に達するま
    で続行し、その上で、Ｉｃ／１００のより大きな充電動
    作でもつて、０．３Ｖ／セルに達するまで充電動作を続
    け、更に、充電動作が蓄電池のリフォームとともに続け
    られる前に、Ｉｃ／１０の電流でもって、約０．８Ｖ／
    セルの蓄電池電圧が達成されるまで充電動作を続け、一
    方、このセンサー電流による充電動作の間、蓄電池電圧
    が降下しない場合には、その充電動作を中止する請求項
    １〜１９のいずれか一項に記載の方法。
  21. （２１）測定相における電圧測定に先立ち、最初に、こ
    の蓄電池の電圧を用いて測定アンプのゼロバランス調整
    を行い、その後、その平衡電圧に基づいて蓄電池の電圧
    を測定する請求項１〜２０のいずれか一項に記載の方法
    。
  22. （２２）負荷期間（Ｔ＿４）の間、測定アンプに印加す
    る蓄電池電圧を逆の状態で評価する請求項１〜２１のい
    ずれか一項に記載の方法。
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