JPH08500239A

JPH08500239A - 電池充電器

Info

Publication number: JPH08500239A
Application number: JP6507622A
Authority: JP
Inventors: ケイ．ノル，ジリ; ブイ．ソルティス，ジョセフ; アレクサンダーエテル，ビクター
Original assignee: Vale Canada Ltd
Current assignee: Vale Canada Ltd
Priority date: 1992-09-11
Filing date: 1993-07-14
Publication date: 1996-01-09
Anticipated expiration: 2014-03-08
Also published as: PL172578B1; WO1994007294A1; CZ59595A3; AU4555293A; CA2144336C; US5396163A; ATE171572T1; EP0659305B1; CA2144336A1; EP0659305A1; DE69321243D1; SK31995A3; AU673181B2; JP2865870B2; PL309290A1

Abstract

(57)【要約】電流を受け入れる、すなわち、電流を化学エネルギの蓄積に変換する電池またはセルの能力を決して越えない率で制御電流により極めて迅速に蓄電池およびセルを充電する回路を提供する。電池またはセルの抵抗自由端末電圧は、充電電流が遮断されるときに検出され、独立基準電圧と比較されて、基準電圧と検出された自由端末電圧間に差があるときに充電電流を制御する。基準電圧は、環境温度または電池の内部温度または圧力の関数として、所定範囲内にあるときは充電電流の関数として、または充電電流の値の特定の変化が所定の期間に発生する場合には、任意の時点で変わる。時間の経過応じてまたは所定の条件の発生の結果として充電特性も制御または変更できる。たとえば、ニッケルカドニウム、鉛などの様々な種類の蓄電池やセルでは、熱暴走を排除したり、充電を受け入れることができる場合には電池の条件がどんなものであれ充電動作を極めて迅速に確保し完了できるよう装備されている。

Description

【発明の詳細な説明】電池充電器発明の分野本発明は電池充電器に関し、具体的には、蓄電池またはセルを充電する回路に関する。本発明の回路と方法により充電可能な電池やセルの充電圧値は、１または１．５ボルトに満たない極めて低い電圧から１２または２４ボルトから最高数百ボルトにわたり、その容量は、数百ミリアンペア時といった極めて低いものから数百から数千アンペア時といった値にわたっている。本発明は、上記のものに対応できる回路および方法を提供するものであり、こうした回路では、蓄電池またはセルにおくる充電電流率は１０Ｃないし１５Ｃまたはそれ以上の範囲であるし、細流充電に調整も可能である。発明の背景本発明の出願人は、１９８９年４月１２日に公告されたＥＰＯ公告第０３１１４６０号に相当する１９８８年１０月６日出願の現在審査中の米国特許出願第０７／２５３７０３号の出願人である。この関連出願では、電池充電器が即座に電池のアンペア時の容量より大きいアンペア率で、言い換えれば、１Ｃより大きい率で電流を充電中の蓄電池またはセルに送れることが主な特色となっている。したがって、蓄電池またはセルは急速に充電可能である。この従来発明の他の特色は、充電中の蓄電池またはセルの内部の抵抗自由電圧（開放電圧）を検出し、該当蓄電池またはセルからは独立している予め選択された基準電圧とその検出電圧を比較する手段の存在である。言い換えれば、特定の型や定格の畜電池やセルのように、基準電圧が事前に選択され充電器回路内で生成されているのである。（充電する蓄電池またはセルの状態、定格および型を事前に知っていれば、基準電圧はスイッチ設定などにより事前選択が可能である）。抵抗自由電圧は、畜電池に送られた充電電流が止った時点において内部で生成された基準電圧と比較される。この従来発明には、充電中の蓄電池またはセルの内部抵抗自由電圧が予め選択された基準電圧を越えると、充電電流を減らしてそれによりその蓄電池またはセルの充電率を下げて、基準電圧に等しい値に内部の抵抗自由電圧を維持する手段が備えてある。言い換えれば、充電中の蓄電池またはセルの内部抵抗自由電圧が基準電圧をかろうじて越える場合、このことは蓄電池またはセルに送られた充電電流率が高くなり過ぎており、充電力の配電率、すなわち、充電電流が低下することを示している。本発明は、上記に参照された米国出願中でＥＰＯで公告された特許明細書に記載された回路と同様なものである。というのは、どんな種類の不本意な過充電をも防げるように、充電プロセスの制御力を高めるのが望ましい場合であるか抵抗自由端末電圧と比較されている基準電圧を制御するのが重要である場合かが判定されるからである。過充電が発生する環境とは、たとえば、蓄電池またはセルの内部が高温である場合であり、充電器の動作環境温度が高い場合ですら過充電は発生する。さらに、再充電中の蓄電池またはセルの抵抗自由端末電圧だけでなく充電率を監視するのが重要となる場合もある。これは、ある充電状態の開始が不本意な過充電状態の発生を示しているからである。再充電は極めて多くの多様な蓄電池またはセルに実施できる。しかし、共通の状態と型の蓄電池としては、家庭用玩具や機器で使用されているニッケルカドニウム電池があげられる。特に、ニッケルカドニウム電池は再充電可能ハンドツールやビデオカムコーダのような製品においてかなり使用されている。他の蓄電池（セルの場合もある）は鉛電池である。ポータブルラジカセでは極めて小型のものが使われ、フォークリフトトラック、ゴルフカート、電気自動車などでは大型のものが使われている。こうした鉛電池の電圧は、（単一セルに対して）２ボルトから数百ボルトを越えるものにわたり、その容量は数分の１のアンペア時から数百アンペア時にわたる。特に大型電池を導入する場合には、明らかに、高速充電方法で電流を充電するのが望ましいし、充電定格が５Ｃないし１０Ｃまたは１５Ｃにわたる場合には、充電電流は数百または数千アンペアにわたる。充電は、蓄電池またはセルが充電電流を受け取る機能を備えているときに発生することに注意すべきである。言い換えれば、充電電流と充電中の電池またはセルの充電状態の関数として充電が発生する。充電回路から充電中の蓄電池またはセルに電流を流すには、充電回路は、充電するセルまたは電池の残留電圧より高い端末電圧を備えてなければならない。したがって、これらの２つの電圧の差分が、「過電圧」または「分極」としばしば呼ばれる駆動電圧であり、その電圧は制御可能である。しかし、セル電圧または電池電圧が端末抵抗自由電圧であることに注意すべきである。すなわち、その電圧とは、電池またはセルへの充電電流の流れが止められる、充電過程のある時点における充電中の蓄電池またはセルの端末電圧である。これにより、充電回路または充電中の電池またはセル内のどこにおいても抵抗によるすべての電圧損失が除去され、したがって、電気化学電池またはセルの電圧を正確に示すことになる。しかし、さらに注意すべきことは、時間依存電気化学効果による電池内で発生する内部変化を排除するために、充電電流の流れが止った後むしろすぐに、抵抗自由端末電圧の判定が下されることである。すなわち、重要なことは安定した抵抗自由端末電圧を検出することである。当然のことながら、こうした電圧は、ニッケルカドニウムや鉛などの様々なセルまたは電池毎に異なっている。ニッケルカドニウムでは、新しく充電されたセルの抵抗自由端末電圧は約１．３８ボルトであり、ほぼ放電されたセルのそれは約１．１９ボルトであり、だいたいその電圧は約１．２ボルトぐらいである。鉛電池では、抵抗自由端末電圧は約１．９０ボルトから約２．４５ボルトにわたる。本発明の目的の１つは、以下により詳細に説明するように、電池またはセルないのいかなる温度上昇も、充電動作の熱力学と電池またはセルの内部抵抗だけによるものであり、セルに発生する過充電電気化学処理によるものではないように確実にすることである。したがって、この目的の当然に結果として、本発明に基づく電池充電器は従来のものより効率がよくなる。この目的は達成するためには、充電回路は、充電サイクルにおける電池またはセルの過充電の発生のある時点を判定可能でなければならない。言い換えれば、充電回路は、電池またはセルの瞬時の機能を判定して、充電電流を受け取り充電電流の配電率を調整できなければならない。こうした特性を具体化するに、本発明の充電回路は、ニッケルカドニウム電池またはセルには特に顕著であるまだ放電されてない場合にそうした電池又はセルの充電率が遅い場合には特にメモリ特性を取り除くようになってしまう。これまで、ハンドヘルドツールやカムコーダのユーザには特に、電池の完全放電により動作が止るまで装置を動かし続けたり、１日の終わりに、再充電の前に放電を確実にするために電池を装置から取り外し強制放電させなければならなかった。さらに、たとえばニッケルカドニウム式の電池やセルが比較的低速度で充電されるときには、電池内で短絡が発生しやすいが、電池が高速で充電されるときには、短絡の可能性は低くなる。当然のことながら、ほとんどすべての場合に、本発明による電池充電器は、電池またはセルが受け取ることができるなら、高い初期充電電流をおくる。その結果、ニッケルカドニウム電池またはセルの場合には、本発明の電池充電器を一貫して使用すると、セルの寿命、すなわち、電池またはセルの再充電回数が２、３倍に増加するようになる。すなわち、本発明の電池充電器は、部分的に放電された電池やセルに極めてわずかな充電エネルギーを損傷を与えることなく供給できる。したがって、こうした電池を使用する装置の設計者が最終的には現在より容量の小さい電池を使用するようそうした装置を設計できるので、その結果、装置の製造コストも販売コストも低下することになる。鉛電池またはセルのような電池にいっぱいに充電可能なので、過放電が回避され、したがって、過放電による電池の寿命の低下も回避されることになる。さらに、本発明は極めて短い時間で電池を再充電可能なので、重複電池または待機電池が不必要になるし、電池を再充電するのにかなり長い時間電池駆動装置をとめておく必要もなくなる。上記の電池の代表的なものはゴルフカートである。通常、ゴルフカートには６ボルト電池が６個積まれており、各電池の容量は約１３４アンペア時である。こうした電池の値段は約４００ドルで総重量は約２００キログラムである。ゴルフのプレイヤーがゴルフカートを次のプレイヤーのために元の位置に戻し、次のプレイヤーが約１５または２０分カートを使用しない場合には、それぞれ約７０アンペア時の容量の１２ボルト電池を３つカートに備えればよい。これは本発明の電池充電器を使えば約１５または２０分で再充電可能なためである。このように電池を装着すると、コストは約２００ドルになるし、重さは約１００キログラムとなる。さらに、もっと軽いゴルフカートも設計可能である。そうすれば、カートの行動範囲が広がったり、電池の重量が軽くなるのでそのコストが下がることになる。他の代表的な例は、コードレス、すなわち、ハンドヘルド式バッテリ駆動式ハンドツールである。こうしたツールの製造者は、駆動時間を長くするためにバッテリパックを大きくし続けており、バッテリパックを重く大きくするほど、ツールそのものもかさばるようになり重くなる。バッテリ駆動式ハンドヘルドパワーツールの意図は小型で取り扱いと操作が容易であることなので、バッテリパックを重くしたりかさばらしたりすることは、こうしたツールの当初の開発意図に反することになる。これに対して、本発明による電池充電器を用いると、ハンドヘルド式バッテリ駆動式ツールの設計者や製造者は、一層小さなバッテリを備え、そのため取り扱いがはるかに容易になったツールを提供できることになる。仕事の合間のようなときにバッテリパックを極めて迅速に再充電できるので、値段が下がるので特に貿易に携わるような人は安価に入手できるようになるし、さらに使いやすくなる。さらに他の環境は、ハンドヘルド式ポータブル電話やポータブル口述録音器のようなものである。本願はそうした装置に基づいて立案されたものである。こうした機器、− −全体的にはポータブルオーディオ装置で、特に録音機能を備えたもの−−を駆動するバッテリには、録音モード、再生モードまたはテープの急速な巻戻しなどに応じて様々な電流需要がある。充電中の電池またはセルの内部圧力を判定して、その判定値に応じて充電動作を変えたり終了したりできる手段が備えられている。本出願人は、以下に示す従来例に特定の関心を向けている。この従来例は、数多くの特許と１つの刊行物から構成され、ともかくも電池の充電に関わるものである。しかし、この従来技術は、充電中の蓄電池またはセルの抵抗自由端末電圧の関数により制御が実施される電池充電には関わっていない。最初の参照文献は、Karl Kordesch博士その他による「電池用の正弦波制御式電流テスター（Sine WaveControlled Current Tester for Batteries ）」、Jo urnal of the Electrochemical Socieiy, pages 480〜 483, June 1960である。この論文は、充電中の電池の抵抗自由端末電圧の測定に関する最初の参照文献の１つであり、６０Ｈｚ電源駆動式のポータブル機器の使用を示唆しており、抵抗自由端末電圧を直接メーターを介して読み取れ、ともかくもその読取り結果を充電状態の判定や充電制御目的のために使用できる。抵抗自由充電を教示する最初の特許群の１つはCHASEによる１９７１年４月２７日発行の米国特許第３５７６４８７号である。この特許には、トグル式のマルチバイブレータの使用が教示されている。それによりパルス式充電電流が電池に供給される。電流中断中に、電池の電圧が検出されて基準電圧と比較される。検出された電池の電圧が所定の値を越えると、充電動作が停止する。制御といえば、主充電動作が終わったときに、細流充電が電池に流れ続けられることだけである。他の初期の特許は、MULLERSMANによる１９７０年９月２９日発行の米国特許第３５３１７０６号である。この特許には、パルス式直流充電電流を配電する充電器が教示してある。この充電器は、充電中の密封セルの温度補償抵抗自由端末電圧を検出する。その目的は、高充電率電流の密封セルへの流れはそのセルがほぼ一杯になると充電器が止ることであり、可能なら密封セルユニット内に熱積算器を備えることも重要である。電圧応答コントローラも備えられている。その目的は、密封セルユニットの端末間の電圧が所定の値に達すると充電機能を停止させることである。 BROWNその他による１９７７年１２月６日付けの米国特許第４０６１９５６号には、直流電池充電器が教示されている。この充電器は多くの２次機能を備えている。この機能により、充電中の電池の状態が電池端末電圧と電池の温度を示す信号から判定される。この米国特許では、電池の電圧と温度の測定値により判定された電池の充電状態に関連した事前選択充電プログラムに基づいて電池を充電するようにブースト信号が供給される。BROWN その他による特許には、電池の特質とその装着方式に応じて、多様な充電プログラムが考えられている。この特許はさらにセルがショートしたかどうかを判定でき、ショートしたセルがあれば充電動作を終了又は停止するようになっている。 MACHARG による１９７５年５月２７日付けの米国特許第３８８６４２８号と１９７６年１０月１９日付けの米国特許第３９８７３５３号には、電池充電器の制御式システムが開示されている。これらの特許にある各電池充電器は、様々な電池で使用されるが、特に鉛電池でも使用できるようになっている。各特許では、充電電流がオフになる度に内部抵抗電圧降下を引き出して、電池の開放回路端末電圧の減少率を微分することにより制御信号が誘導される。次に、電圧はこの微分から誘導されて、充電電流の大きさを制御して、徐々に充電電流を減少させる。この特許はガス生成現象に関わっており、開放端末電圧の減少率の有効微分の結果としてガス生成が検出されることを記している。他の関連特許としては、SAAR、その他による１９８３年６月１４日付けの米国特許第４３８８５８２号と１９８３年７月５日付けの米国特許第４３９２１０１号があげられる。両特許とも、ニッケルカドニウム電池や、特にハンドヘルド式ポータブルツールで使用されているような類の電池のための迅速な充電回路に関わっている。しかし、本特許は特に、電池の充電特性または分布の分析と、１つまたは一連の特定の値が判定されたときの事前選択基準に基づく充電特性の調整に関するものである。充電中の電池が期待されたような充電特性を示さない場合には、切離し機能も使用できる。発明の要約本発明は、蓄電池およびセルを充電する複数の回路と方法を提供するものである。これらの回路は様々な特定の設計基準で設計されているので、本発明は温度補償を備えており、電池の温度や充電受け取り機能の状態など多くの要因に基づく様々な基準電圧が作成可能である。多様でかつ極めて複雑なタイミング特色が準備されている。本発明の他の特色は、充電中のバッテリパックの事前設計条件により、そのバッテリパックの正確な特性、したがってセルの数とバッテリパックに配電される充電電圧が自動的に判定できる。本発明のさらに他の特色は、充電サイクルの細密または詳細なさまざまな改良である。こうした改良により、通常の検出動作では検出できないかもしれない熱暴走などの望ましくない副作用を排除または阻止できる。本発明は、充電電気エネルギ源が備えてある、蓄電池およびセルを充電する回路を提供する。充電電気エネルギは蓄電池およびセルが接続されている回路の出力端上に配電される。充電電気エネルギ源と蓄電池およびセル間に、たとえば切換えインバータ型のパワーコントロール回路が接続されており、配電する充電エネルギ量率、すなわち、充電電流は、少なくとも１つの検出回路と制御回路の制御下で調整される。検出回路は、蓄電池またはセルの端末電圧を検出する手段を備えている。さらに比較器手段が備えてあり、検出された端末電圧と基準電圧を比較して、両電圧間に差があるときに比較器が出力信号を供給する。充電回路の短期中断を制御するパルス式タイミング信号も供給されている。このパルス式タイミング信号は、比較器手段のラッチされた出力が制御回路に配電されるようにラッチング手段も制御する。この制御回路は、パルス式タイミング信号によるパルス状態下で切換えインバータにより配電された電力のレベルを制御するものである。検出された端末電圧と基準電圧間に所定の関係がある場合、−−これは充電電流が中断されたときに定まったものだが−−言い換えれば、充電中の蓄電池またはセルの抵抗自由端末電圧と基準電圧の所定の関係がある場合、制御された回路の動作が定められる。切換えインバータの切換え工程のデューティ比は、ラッチング手段からの円滑化された出力により決定されるので、充電エネルギーの配送率−−充電電流 −−が制御される。本発明の重要な特色によると、抵抗自由端末電圧が比較される基準電圧は、充電中の蓄電池またはセルの状態に応じていかなる時点でも変更可能である。上記の記載より広く開示すると、切換えインバータ装置はエネルギ源に直列接続されたパワーコントロール手段と考えることができる。このパワーコントロール手段は、充電回路の出力に接続されている蓄電池またはセルに送れるエネルギの量の率−−充電電流−−は上記のように少なくとも１つの検出回路と制御回路の制御下で調整できるように構成されている。簡略に言うと、以下により詳細に説明されるパワートランジスタとMOSF ETとは別の代表的なパワーコントローラとはシリコン制御式整流器、線形調整器、切換え調整器、および切換え磁気増幅器のことである。充電中の蓄電池またはセルの状態には、−−それに応じて基準電圧が変化する −−その温度または電池充電回路の動作環境の温度が含まれている。その決定を下すためには、温度検出装置が備えられている。この温度検出装置は、電池またはセルの内部温度または環境温度により影響を受けるように取付けられているので、いかなる場合も、電池またはセルの抵抗自由端末電圧と比較される基準電圧が温度検出装置の温度により数値的に調整される。本発明は、何かの理由で温度検出装置が非活動状態になると、非活動温度検出装置により充電回路がオフになり、その結果安全動作が達成されるよう回路が構成されている。さらに、本発明は、蓄電池またはセルに供給される充電電流の値が基準電圧の値に影響を及ぼすようになる手段を備えている。すなわち、充電中の電池またはセルの充電受取り機能の状態は、それ自体、さらに、蓄電池またはセルが充電される方式に影響を及ぼすことができる。さらに、本発明は、充電中の蓄電池またはセルの内部圧力を検出する手段も備えている。圧力検出手段は、所定の条件において、充電中の蓄電池またはセルの圧力状態が充電気の動作を制御して充電動作を変えたり終了させたりするように、基準電圧（または以後に説明するように、検出された端末電圧）に影響を及ぼす。代わりに、本発明の回路には、検出された端末電圧と基準電圧を比較して両電圧間に差があるときに出力信号を作成する比較器手段への入力がやや異なるように接続されている。比較器からの出力信号はラッチング手段を介して制御回路に送られて、切換えインバータの切換え動作またはパワーコントローラの動作を制御する。したがって、本発明は、検出された端末電圧の値が、充電中の蓄電池またはセルの状況に応じて変化する基準電圧よりも、該蓄電池またはセルの状態に応じて変化するように考えられてもいる。一般に、充電中の蓄電池またはセルの状況に応じて到来する信号の数値効果は、それが通常どおり基準電圧に適用される方式とは逆の方式で検出された端末電圧信号に適用されることになり、充電中の蓄電池またはセルの状況に応じてその基準電圧を変えることになる。言うまでもなく、本発明は、適切な視覚表示器または他の表示器を備えており、充電器の進行中の動作、その状態または充電動作が終了されたかどうかを示す。本発明は、蓄電池およびセルを充電する方法を備えている。この方法は以下に示す工程から構成される。（ａ）充電電流源から蓄電池またはセルが接続されている出力端に充電電流を供給する工程と、（ｂ）充電電流の流れを定期的に止めて充電中の電池またはセルの抵抗自由端末電圧を判断して、検出された抵抗自由電圧と充電中の蓄電池又はセルから独立した基準電圧を比較する工程と、（ｃ）所定の最高電流値または充電電流を受け取れる蓄電池またはセルの能力のうち低いほうに基づいて、固定された所定の時間、充電器の出力端に充電電流を送る工程と、を含み、充電電流を受け取る蓄電池またはセルの能力が所定の最高電流値より大きい場合には、充電電流はその最高電流値で供給される。最初の固定期間の後、蓄電池またはセルの検出された抵抗自由端末電圧が独立基準電圧より小さい間は、充電電流は、最初の固定時間の終わりに供給される場合には最高値での供給が続けられる。検出された抵抗自由電圧が独立基準電圧と同じ値に到達した第１時点で第２の可変時間は終了する。同時に、蓄電池またはセルに供給される充電電流は削減可能であるが、充電電流の削減は、検出された抵抗自由電圧と独立基準電圧が同じ値にある条件で行なわれる。言い換えれば、充電電流は、充電中の蓄電池またはセルの充電受入れ曲線に応じて削減される。（ｄ）充電サイクルの最初から測定された第３の所定の期間の後で、充電電流は、それが最高値である場合にはゼロから所定の低充電電流の間の所定の値に減少するように充電サイクルの最初からタイマーを駆動する工程と、（ｅ）さらに、充電電流が減少し始める時点の後の第４の所定の期間の終端に、充電電流がゼロから細流電流の間の所定の値に強制的に減少するようにタイマーを駆動する工程と、から成っている。本発明の他の特色によると、充電中の蓄電池またはセルは、電池の中の任意の１つのセルが故障しているかどうかを判断するために継続的に監視される。故障したセルが検出されると、充電動作は即時に止められて、警告信号が出される。上記した、故障したセルの継続的監視活動の変更例として、監視動作は、上記の最初の固定期間より短い最初の所定の期間で停止されるので、充電電流がその最高値で出力端に供給される。このため、空またはほとんど放電した電池が最初に充電器に接続される短い時間が、電池内の故障したセルを監視する前の、電池のセル内の電器化学反応の少なくとも最初のセットアップとなる。一般に、故障セルの検査が止められた最初の期間は、電池の型と容量と使用充電電流に応じた期間分継続し、その時間は通常１５秒から３分にわたる。本発明によるセルに充電する方法のさらに他の変更例では、上記のように工程（ｃ）の終了後、他の工程（ｅ）が開始される。この工程では、充電電流の値が継続的かつ定期的にサンプル化され、前のサンプリングで充電電流の値と比較される。充電電流の増加が検出されたり、検出された充電電流の定期的な値に応じて所定の期間分検出される場合、他の制御が動きだして、他の制御が動作して、充電電流が減り始める。この処理手順により効果的に熱暴走の可能性を排除できる。さらに、充電電気が制御方式で細流電流またはゼロまで削減される。さらに細かい変更例としては、所定の期間内で少なくとも所定量の電流の減少が検出されると、制御回路手段が動作して、別の所定の期間に充電電流を異なる値に変更する。すなわち、時間に対する充電電流特性の勾配を制御することができる。上記のさらに他の変更例では、所定の環境下では、細流充電より大きい最終充電により蓄電池またはセルが完全に充電されることになる。この場合、充電電流が減少しはじめると、約０．５Ｃないし３Ｃの値の所定の最終充電電流のレベルまで減少する。いつでも、その所定の最終充電電流値の定電流充電期間が開始され、充電中の電池またはセルの抵抗自由電圧の決定が継続される。最終充電を終了させる方法もいくつか考えられている。たとえば、充電サイクルの始めから測定された所定の期間が終わる最初の時点かまたは検出された抵抗自由電圧が独立基準電圧値より所定量高くなる場合のどちらか早い時点で、最終充電を終了させる方法がある。さらに、充電電流の増加が検出され、さらにその時点で充電電流が最終充電の計画値または細流充電の計画値より高い場合に、充電電流は最終充電値または細流充電値のどちらかに減少する。本発明の他の実施例にはアンペア時カウンタが備えてある。こうした装置は、マイクロプロセッサと共に使用され、選択された期間で電池またはセルに送られる総充電を記録する。アンペア時カウンタは、マイクロプロセッサを介してタイミング手段により調整され、ある時間中に送られた総電流の事前選択値で最終充電を終了させる。他の実施例は、時間に関する測定された抵抗自由電圧の変更を検出する手段、通常はマイクロプロセッサ、を備えている。特性変更点がいくつか検出されると、最終充電の終了用の信号が出される。さらに、アンペア時カンウタは、変更検出手段に関連して利用でき、ある特性変更点の検出後に総電流の事前選択値を送って最終充電を終える。他の実施例は、第２の可変期間の終わりと第２の所定の期間の始まりの間の時間差に関連して最終充電を設定するものである。本発明による方法のさらに他の実施例では、充電中の蓄電池またはセルの内部圧力が検出できる。その検出動作は、温度検出が基準電圧に影響を及ぼすのと同様に基準電圧に影響を及ぼす。充電動作は、検出された畜電池またはセルの内部圧力が所定の変化を起こしたり畜電池またはセルの所定の絶対内部圧力に到達したときに、変えられたり終了されたりする。本発明のさらに他の実施例は、電流オフかつ無抵抗電圧Ｖ_RFを測定する改良された方法を備えている。比較的長い電流オフ期間、たとえば、５０ないし１００ミリ秒を利用しその期間の終わり近くでＶ_RFを測定することにより、充電器の性能への個々のセルの悪影響を低下させることができる。図面の簡単な説明上記の特色および他の機構や変更例を以下に詳細に記載する。電池の充電に関する一般的な特色、その理論上および支配的な局面、代表的な充電特徴、およびこうした特徴を達成する回路も説明される。したがって、以後の説明は添付図面に添って展開される。図１は、充電の状態の時間変化につれて、充電中の電池またはセルの充電状態とともに充電電流、不十分な充電帯域および過充電帯域の関連を示す電池の代表的な充電受入れ曲線である。図２は、１Ｃという比較的低い充電率で、代表的な小型ニッケルカドニウムセルの放電、充電および過充電の熱効果を示す。図３は、本発明による極めて迅速に充電されたニッケルカドニウムセルの代表的な電流、セル温度、および累積充電特性を示す。図４は、内部セル圧力への効果も示す、やや長い期間で充電された幾分大きいセルの他の曲線の集合を示す。図５は、本発明の充電器を用いてむしろヘビーデューティー条件下で充電および放電中のセルの代表的な電流および温度条件を示す。図６は、図４のものと同様であるが、セルが低温で低環境温度で充電されている曲線の集合を示す。図７は、比較的短い時間で充電された高容量電池の代表的な充電、温度および電流特徴を示す他の曲線の集合を示す。図８は、本発明による代表的な充電器の回路である。図９（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、時間と共に変化する様々な基準電圧の効果および、充電中のセルまたは電池の充電受入れ機能の状態に応じて充電電流を最高充電電流以下に減少させる充電電流への様々な効果を示す代表的な曲線である。図１０は、容量は異なるが、同じ最高電流で充電されるバッテリーパックの代表的な充電曲線集合である。図１１は、充電サイクルの始めから所定の期間が示されている、時間対充電電流の曲線である。図１２は、図１１の期間を参照して、電池の充電中に発生する様々な充電条件または障害条件を関連づける変化の状態および条件の図である。図１３は、熱暴走の条件が発生する時間対充電電流の曲線の集合を示す。図１４は、図１１に参照された代表的な期間を参照して、充電電流への強制充電制御を示す。図１５は、図１４で示唆された様々な制御基準に基づく、所定の期間に関する他の充電電流対時間条件を示す。図１６は、熱暴走が排除されるのに利用される他の基準を示す他の順電電流対時間曲線を示す。図１７は、図１１と同様な図であるが、最終充電状態、および充電中の蓄電池またはセルの端末電圧および抵抗自由電圧の相関を示す関連時間曲線を示す図である。図１８Ａは、ＸブランドのＡＡＮｉＣｄ電池に通電する５Ａ（８Ｃ）の５００msecの割り込み中に１０秒毎に取られ（２分毎描かれた）の３次元電圧減衰曲線の集合を示す。図１８Ｂは、１５ミリ秒と４９５ミリ秒のカレントオフ時間対経過充電時間の関数として電圧を示す図１８Ａの２次元例である。図１９Ａは、使用セルのブランドがＹである以外は図１８Ａと同様な図である。図１９Ｂは、カレントオフ時間対経過充電時間の関数として電圧を示す図１９Ａの２次元例を示す。好ましい実施例の記載図１を参照して、本発明の基本原理、および蓄電池またはセルの充電特性と充電許諾特性を考えてみる。図１には、電池またはセルの充電状態対充電電流の特性関係が示してあり、図１から、電池への充電やそこからの放電に応じて充電状態が変化することが理解できる。図中の主曲線１０は、電池がその充電状態の関数として受け取ることができる、−−すなわち、充電電流から化学エネルギへの蓄積−−最高充電電流を示している。この曲線は図１を２つの領域に分割している。曲線１０の下の領域１２は電池またはセルの充電に余裕がある領域であり、曲線１０の上の領域１４は、充電中の電池またはセルが過充電がである領域である。さらに図１における線１６は、線１８と交差しており、線１６と１８から構成される曲線は、従来からの通常の充電器に対する曲線と考えられており、この充電器とは、特定の端末電圧に到達するまで一定の電流で電池またはセルを充電するものであり、特定の電圧とは電池またはセルの充電状態が一杯であることを表している。その電圧に到達すると、定電流充電が終了し、ゼロまたは細流充電に減少する。最終充電は２０で示してあり、線１８を過ぎた（すなわち、線１８により表された状態の発生後の）曲線１０の延長部分である。１００％の充電状態になるとは、充電中の電池またはセルが、アンペア時測定でエネルギ蓄積容量の１００％に達したということである。しかし、充電状態とはその性質からいって、放電動作開始時点の充電状態を判定するためにセルまたは電池を完全放電することで初めて測定できる特性である。他方、充電を受け取る電池またはセルの機能は、その充電の状態の関数であり、その充電状態を増大しようと受諾可能な値より高い電流が電池やセルに供給されると、熱やガスが電池またはセル内でつくられる。曲線１０より上だが曲線１６、１８より下の領域２２は、曲線１６、１８により示された充電条件の元で加熱が発生する条件領域を表す。本発明による充電器は曲線１６に応じて動作する。この曲線１６は、充電条件の状態に到達する曲線１６が曲線１０と交差する時まで、１０Ｃを維持する。１０Ｃは図１に示す充電電流レベルであるが、３Ｃ、４Ｃまたは最高２０Ｃまでのどの値でもかわまない。この時点で、充電電流が調整される。このことは以下により詳細に説明する。すなわち、曲線１０は充電受入れ曲線を表す。充電電流が電池またはセルに供給されると、充電状態が変化するにつれて、電池またはセル内の電気化学キャリアが１つづつ放電状態から充電状態に変換される。すなわち、充電が進むにつれて、変換に利用可能なキャリアが少なくなり、電池又はセルの充電受入れ機能が低下する。キャリアの密度が低下すると、電池またはセルはある線をこえる電流を受け入れる機能がなくなることになる場合に、充電電流がその線を越えるとその結果充電の速度が低下するが、電極の電圧が電解レベルにあがる。その結果、ガスや過熱が発生する。電池またはセルの過充電が発生し、電池またはセルが損傷する。本発明の充電回路は、そうした環境を、充電キャリアが到来充電電流をもはや処理不可能でありキャリアの機能減少にあうように到来電流を減らして到来充電電流を処理するときを認識することにより、克服しようとする。こうした特色は以下に説明される。以下の説明は、特にニッケルカドニウムセルまたはハンドヘルドパワーツール、カムコーダーなどで使用されるそうした多くのセルから成る電池に向けられている。セル毎に約１．２ボルトの平衡セル電圧では、ニッケルカドニウムセルには約−４mV/Cの負の温度係数がある。上記したように、セルはより高い充電器端末電圧で充電されるので、充電器端末電圧と他のセル電圧の間の差が駆動電圧となる。さらに、ニッケルカドニウムセル−−特に焼結電極を持つセル−−を市場に出している産業界でさえ、こうしたセルが最高１０Ｃまでものの極めて高い高放電率環境を調節できることを知っている。ちなみに推奨充電率は普通わずか約０．１Ｃである。ニッケルカドニウムセル内の充電反応は以下の通りである。注意すべきことは、約０．１Ｃの低い推奨充電率は上記の充電反応には無関係であるが、ニッケルカドニウムセルの正電極に発生する可能性がある以下に示す過充電反応（３）、密封ニッケルカドニウムセルの負の電極で発生する以下に示す過充電反応（４）と（５）、排気型ニッケルカドニウムセルの負の電極で発生する以下に示す過充電反応（６）には関係ある。こうした過充電反応は以下の通りである。密封セルが充電中には、過充電反応（３）の結果酸素が発生して、セル内部に圧力が発生し、次いで、過充電反応（４）と（５）に示してあるように発生した酸素の消費反応を加速させる。しかし、たとえば、約０．１Ｃの低充電率で、密封セル内の圧力は約１気圧であるが、わずか１．０Ｃの充電率では、密封セル内の圧力は通常のセルで１０気圧を越え、酸素の再結合を高めるよう特別に設計された特別な高率セルでも５気圧を越える。したがって、セルの主要な過充電条件が発生する前に充電電流が制御または停止する場合に限って充電が迅速になる。さらに、再結合反応は低温では遅くなるので、セル温度は約４０℃低下する場合、セル内の動作圧力は通常２倍になる。したがって、冷却電池では、セルの安全弁の開放が主な弱点である。特に、本発明の回路と方法以外の方法で冷却セルが迅速に充電されている場合にはセルから電解液が失われることになる。さらに、密封セルでは、過充電反応（３）、（４）および（５）の結果、セル内でかなりの加熱が発生することとなる。他方、充電反応（１）と（２）の結果、約０．０６kcal/Ahの負の反応熱によりセルがわずかに冷却されることとなる。その負の反応熱は、セルの内部抵抗によりセル内の発熱により相殺されることもあればそうならないこともある。さらに、セルの放電反応は通常、反応（１）と（２）の負の反応熱対して逆の熱効果を示すものである。そのセルが断熱されている場合にも、極めて低い充電率での充電反応により約１０℃そのセルが冷却されるが、以後の過充電期間にそのセルの温度は、そのセルの完全充電状態の１０％の容量毎に少なくとも２０℃上昇するようになる。これは図２に示してある。図２では、充電、放電および過充電がすべて１Ｃの率で考慮されている。曲線２４では、１時間をわずかに越える放電時間にわたって１０℃未満から３０℃を越えるまで温度が上昇し、放電の次の１時間で約２５℃まで下がるが、次の３０分以上の過充電期間中に温度がかなり上昇する。したがって、本発明は、図１と図２に示してある過充電段階がセルの充電が完了する前ですら発生することを十分に熟知している。しかし、高充電率では、セルの充電受入れ機能が、充電状態がその全容量のわずか数分の１になるときでさえ充電率より下に落ちるので、過充電反応が、セルが完全充電される前に始まり、同程度の熱および圧力が発生する。大半の従来技術で記載されている充電方法には、充電電流が、充電状態に関する情報が確保されているゼロ電流間隙で分離された短い高エネルギーパルスに応じて供給される。上記のように、その情報は、厳密には抵抗自由端末電圧であり、またはMachargまたはMullersmanの従来技術では、その情報はゼロ充電電流の間隙中の電圧衰退の判断に関わる。過充電反応による熱はいくぶん除去可能であるが、高電流の短パルスを送るのでセルに高電圧降下を引き起し、それによりセルの内部の抵抗による不可逆発熱が発生する。それは、図１と図２に示すように、充電電流を過充電条件が始めるレベルより低く制御するのが理想的であることを示している、というのは過圧力および過温度状態が回避されるからである。本発明による回路は、わずが数ミリ秒の電流遮断を利用しており、セル内の過充電圧力の発生を検出できるので、充電電流を安全レベルに削減して、過充電なしで可能なかぎり高い電流でセルを充電できる。言い換えると、本発明による回路は、図１に示すように、定電流曲線１６が充電受入れ曲線１０に交差した時点の後ではセルまたは電池の充電受入れ曲線に従って動作する。例として、図３を参照する。この図では、約６５０mAhの容量を持つ半高のサブＣセルの充電、温度および電流特性が示されている。曲線２６に示す最初の電流は約３分間約１８Ｃで配電され、曲線２８で示すように最初の５分間でセルの充電の約９０％が配電される。同時に、曲線３０では、わずか１０℃程度増加したセルの内部温度が示してある。すなわちセルの内部温度はほぼ通常の室温である。図４では、約１２００mAhの容量を備えたサブＣセルの曲線を示されている。しかし、充電曲線３２、セル温度曲線３４および充電電流曲線３６が、内部セルゲージ圧を示す曲線３８によりむすばれている。この充電は約４Ｃの電流率で名目１５分の充電なので、約１２または１３分で、電流が減り始まり、充電はその規格容量の約９０％となる。セル内で発生した圧力の増分は無視できる程度だし、圧力の増分は充電電流がゼロになったときから約１８分で平坦になることに注意すべきである。セル内の温度は、充電動作全体にわたって極めてわずかに実際は減少することになる。図５の目的は、充電特性が図４に示してあるような通常のセルに対して、曲線４０と４２により通常の電流と温度の条件をそれぞれ示すことである。しかし、本明細書では、充電電流はやや高く約５Ｃである。４４で示すように放電中は、セルの内部温度が増加するが、以後の充電サイクル４６では、内部セル温度は減少する。したがって、熱損失の組み合わさった電気化学冷却効果により、セルがその後充電されるよう各放電期間中に発生した熱が除去される。図６を参照すると、図４のものと同様な他の曲線集合が示してある。しかし、この場合、セルの温度は極めて冷たくて、−１５から−１０℃程度である。この場合、セルの充電受入れ機能が温度低下のため落ち込んでいるので、充電電流曲線５２は、充電回路内の切換え電力源により制限された約５アンペアの最高値まで到達することはない。充電、すなわち曲線５６が増大するにつれて温度、すなわち曲線５４、は高くなっている。しかし、明らかなことだが、セルが温かくなりより高い電流を受け入れることができるようになるので、そのセルの過充電は発生しないし、温度は低下し始める。充電器は２０分間オンとなるが、ポイント６０でオフとなる。次いで、すぐに再作動させる。充電電流は、期待どおり曲線５２に応じて低下することに注意すべきである。セル内の圧力は全期間にわたって増加し、充電動作は図６に示すように継続する。しかし、試してみた低いセル温度でのセル圧力の過度かつ危険な増幅はないことは明白である。最後に、様々なセルおよび電池に対する代表的な充電曲線に関して、図７は、測定充電電流曲線６２、充電曲線６４、および温度曲線６６を示す。こうした曲線は、約２００アンペアの初期の充電率で充電されたニッケルカドニウム航空機用電池の充電特性を示すものである。その種の電池、すなわち焼却プレー卜構成の大型排気型ニッケルカドニウム電池の容量は４０Ahである。特に注意すべきことは、曲線６４に示すように、充電の約８５％は１０分で電池に配電されたということである。さらに、室温で充電されたそのバッテリーの内部温度は１０℃未満しか上昇しなかった。そのバッテリーの再充電が完了するのに３０分もかからなかった。本発明の代表的な充電回路図８は、以下で説明するように構成されたバッテリーパックを備えた代表的な充電回路を示す。図示の回路は非常に単純化してあり、必要不可欠な構成要素を示しており、実際の充電器の全構成要素を必ずしも示しているわけではない。さらに、本発明による可変基準電圧に影響を及ぼし温度や充電電流などの要因に依存する回路の追加部分が示してあるが、どんな充電器にもあるものではない。要約すると、図８の回路は以下のとおりである。電器エネルギ源７０が備えてある。そのエネルギ源は、１１５ボルトACまたは１２ボルトDCなどである。１１５ボルトACが米国では標準的な家庭内電圧であり、１２ボルトDCが標準的自動電圧器なので、本発明の回路は通常の家庭内電圧環境下で動作するよう構成されるか、さもなくば自動車の喫煙ライターなどから動作可能に構成されることが望ましい。出力端７２には充電電気エネルギが送られる。全体的に７４で示されている蓄電池またはセルは出力端７２に接続されている。バックタイプ（buck type）の切換えインバータ回路７６はエネルギ源７０に直列接続されており、代表的な切換え装置はMOSFET Q1である。明らかに、エネルギ量の率が出力端７２と蓄電池またはセル７４に送られるので、充電電流は、切換えインバータ７６を同通または非道通状態に切り替えることにより調整できる。その切換え制御自体は、パルス幅調整コントローラである制御回路７８の制御下にある。制御回路７８は、以下に説明されるように検出回路から供給される入力を受け入れる制御入力端でその入力に比例して制御される。便宜上、増幅器８６の出力端はコントローラ７８に接続されている。さらに、タイマ８２から制御回路７８のイネーブル入力端８０へ送られるタイミングパルスにより充電電流の短時間遮断が制御される。図１の回路における、電力、すなわち、充電電流を入力端に送る部分の代替案として、明らかに、制御可能な他の配電システムが利用できる。たとえば、切換えインバータ装置７６にMOSFETが利用されているが、当分野で周知のように他の電力装置により容易に代替可能である。したがって、もっとも広い意味において、電力変換装置はエネルギ源７０と出力端７２の間に直列に挿入されている。こうした電力変換器装置の代表的な例は、バイポーラトランジスタ、シリコン制御型正流器、ゲートターンオフサイリスタ、線形調整器、または切換え磁気増幅器であり、多様な型のそうした要素を多様な構成で接続できる。検出手段が蓄電池７４の端末電圧を検出するのに備えてある。こうした検出手段には検出線８８とそれに接続されたトランジスタＲＳが含まれているので、比較器９０の負の入力端の信号が抵抗器Ｒ２５にも接続されて接地型分圧器を形成している。この信号は、電池またはセル７４の検出端末電圧の関数および等価となっている。比較器９０の他の入力は、充電回路内で生成される基準電圧であり、電池またはセル７４の端末電圧から独立している。基準電圧は線９２にみられ、分圧器ネットワークＲ３１とＰ１から分離した回路の較正中に最初に設定される。以後に注意すべきように、しかし、線９２上の基準電圧の値は、温度検出装置９４の有無に応じて、電池またはセル７４または環境の温度の補償により数値面で影響を及ぼされる。線９２上の基準電圧の値は、充電電流の値も、充電電流値により数値面で影響を及ぼされる。全体的に９６で示された温度補償回路と全体的に９８で示された充電電流補償回路がそれぞれジャンパーＪ１とＪ２を介して接続されているので、それらの出力値が接合部１００で数値的に加算されている。線９２の基準電圧と接合部１０２の検出端末電圧が異なっているときは常に、比較器９０への入力−−比較器９０からの出力信号が線１０４を介してラッチング手段１０６の制御入力端に送られる。このラッチング手段１０６は便宜上Ｄタイプフリップフロップとして示されている。ラッチング手段１０６からの制御出力が線１０８を介して送られ、上記制御出力はさらに低速時定数を付与するよう値を備えたネットワークＲ３４、Ｃ１４を介して増幅器８６の入力端末の１つに送られる。ネットワークＣ１５、Ｒ４０は、増幅器８６の出力端からその他の入力端への帰還ネットワークであり、高速時定数をもつ。一般に、コントローラ７８の速度は、２０Khzないし３０Khz（１００Khzにわたるものもある）の周波数で切換えインバータ回路７６を動作させる程度である。バック構成の切換えインバータ回路７６はMOSFETスイッチＱ１、ダイオードＤ２、およびインダクタＬ１から構成される。通常、イネーブル入力８０の制御下で、切換えインバータ回路７６が完全にオフになるのは、０．５ミリ秒から約２０ミリ秒の期間であるが、通常は、約１ないし３または５ミリ秒の範囲である。フィルタコンデンサＣ６は切換えインバータ回路７６の切換え周波数を濾過して、出力端７２で高周波数による不本意な効果が排除される。明らかに、切換えインバータ装置７６のデューティーサイクルは、その論理イネーブル信号８０とその比例制御信号８４に基づいてコントローラ７８により制御されている。上記したように、制御信号入力８４は増幅器８４の出力から影響をうける。充電電流検出回路９８が動作可能なら、その出力は、以下に説明するように充電電流の値により影響を受ける。したがって、とにかく、コントローラ７８は充電電流の通過中ならどんなときも制御可能である。ただし、充電回路の動作条件、充電電流の条件、蓄電池またはセル７４の検出端末電圧により左右される。こうした条件はすべてラッチング装置１０６の出力１０８により制御される。その出力とは、接合部１０２の検出端末電圧と線９２上の基準電圧の比較により判定された線１０４上の比較器の出力の関数である。記載の帰還回路の動作とは、充電電流がゼロより大きいが最高電流未満の時の線形動作領域において、線１０４上の比較器９０の出力がラッチング手段１０６にラッチされる時点において接合部１０２で検出された電池の電圧が線９２上の基準電圧の値に等しくなるように充電電流の値を調整するような動作である。上記のように、線９２上の基準電圧は、回路９６および／または９８が動作していれば充電電流の値および／または温度検出装置９４の出力により影響を及ぼされるし、それ以上に影響を及ぼされる場合もある。したがって、線１１０上のパルス式タイミング信号をコントローラ７８のイネーブル入力８０やラッチング手段１０６のクロック入力端に送って、タイマ８２の制御下で切換えインバータ７６をオンーオフ制御することに注意すべきである。言うまでもなく、クロックパルスは、入力端７０にも送られそれによりトリガーされる代替電流源の元での制御の結果、線１１０からの代わりに線１１２でも送られる。受けた圧力に応じた可変抵抗を有する特別に取付けられた歪ゲージなどの圧力検出装置が充電中の畜電池またはセル内に取付けてある場合もある。それは９５で示してありジャンパーＪ３に接続されている。圧力検出装置９５の動作は、サーミスタ９４の動作が接合部１００で電圧に影響を及ぼすのと極めて同じ方式で接合部１００で電圧に影響を及ぼす。他の実施例では、回路９６と９８の出力は（圧力検出装置ＲＰの）それぞれ温度補償回路と充電電流補償回路であり、そうした出力は、線９２上の基準電圧に数値的に影響を及ぼすように接続される代わりに、接合部１０２で接続されている。こうした接続は波線１１４で示してある。この場合、９２上の基準電圧値はほぼ一定であるが、接合部１０２からの比較器９０への他の入力は回路９６および／または９８の動作により数値面で影響を及ぼされる。一般に、別のインバータ増幅器も線１１４に挿入することもあるので、回路９６および／または９８の出力の効果は接合部１００とは逆の方式で接合部１０２に数値として追加され、線９２上の基準電圧値に影響を及ぼす。温度検出装置９４と温度補償回路９６の動作の結果として温度補償の効果をこれから説明する。明らかに、温度補償の１つの主要目的は熱暴走を回避することである。さらに、本発明の充電回路は、広い温度範囲にわたって動作可能でなければならない。この温度範囲では、充電中の充電器または電池またはその両方は通常−２０℃ないし＋５０℃にわたる周囲温度となる。温度検出装置９４が備えてあり、サーミスタ、サーミスタ以外の温度検出抵抗器、２端末温度検出能動装置、または多端末温度検出能動装置が利用されている。ともかく、温度検出装置の出力は、その装置の温度の関数であり、その出力はその装置の温度に応じて変化する。その装置の温度は、それが取付けられている方式に依存する。温度検出装置は、再充電回路または蓄電池またはセルが置かれている環境に及ぼされているような方式で取付けることができる。または、その温度が蓄電池またはセルの内部温度により影響を受ける方式で取付けられている。前者の状態では、温度検出装置は、充電器のケースの外側の付近または蓄電池またはセルが置かれている取付け構成付近の位置に取付けられているだけである。後者の場合には、温度検出装置は、充電中の再充電セルまたは電池のケースまたはシェルと緊密に接触するように取付けられることになる。そのため、セルまたは電池内の内部温度の変化は、そのケースまたはシェルの温度に影響を及ぼす。この変化は温度検出装置により記されるものである。温度検出装置９４はジャック１１６と１１８で物理的に取付けられている。さらに、図８の回路では、ジャック１１８は、温度検出装置が置かれている場合スイッチ１２０が開いており、それがない場合閉じられているよう構成されている。とにかく、Ｒ２０の値は、−１０℃ないし＋６０℃の範囲にわたってＲ１９とＲ２０の接合部のほぼ線形の電圧出力となる。Ｒ１９の値を変えると、温度補正の大きさを調整することができるので、その電池充電器がニッケルカドニウム、水素化ニッケルまたは鉛などの特定の型の電池でのみ動作することが分かっていれば、Ｒ１９の様々な値が選ばれる。温度検出装置９４が取り除かれてジャック１１８のスイッチ１２０が閉じられると、固定抵抗器Ｒ２１は回路に接続される。Ｎ１９で示された多の構成要素は、抵抗器Ｒ１９やジャンパーＪ１に直列の回路に含まれている。その構成要素Ｎ１９は、複雑な、非線形出力を備えたネットワークまたは装置であり、その装置の動作は温度検出装置９４の動作に影響を受けるので、とくに検出能力が高くなる温度領域がいくつかある。さらに、増幅器１２２が備えてある。増幅器１２２は抵抗器Ｒ１９、Ｒ２０およびＲ２１の同じ接合部からの入力を受け取る。温度検出装置９４を備えた回路が偶然開くと、増幅器１２２は線１２４でＲＴＯ（温度センサー開）信号を生成する。この線はＯＲゲート１０９の入力端に進む。このＯＲゲート１０９は、その入力のどちらかの信号によりＬＥＤ１２６−−赤いＬＥＤ（発光ダイオード） −−が発光するように構成されている。同時に、ＯＲゲート１０９の出力端からの信号は、入力端Ｒのラッチング装置１０６に送られ、それによりラッチング装置が閉鎖され出力端７２で他の充電電流を阻止する。さらに注意すべきことは、第２の比較器９１と第２のラッチング装置またはフリップフロップ１０７が備えてあることである。比較器９１への入力は電圧検出線８８からのものと、基準電圧線９２からの分圧器Ｒ３０／Ｒ２９を介したものである。比較器９１の目的は、電池またはセル７４の欠陥セルの検出である。故障セル（すなわち電池のセル）があるため蓄電池またはセル７４の検出抵抗自由端末電圧が減る場合、抵抗自由電圧の検出値と基準電圧間の過度な差が比較器９１により表される。その場合、比較器の出力はラッチング装置すなわちフリップフロップ１０７に送られる。そのフリップフロップでは、線１１１上に低電圧出力が発生する。線１１１上の低電圧出力はＯＲゲート１０９の入力端に送られる。その他の入力端は線１２４上のＲＴＯ信号を受ける。上記のように、ＯＲゲート１０９の一方の入力端の信号によりＬＥＤ１３６が発光し、同時に、閉鎖信号がラッチング装置１０６の入力端Ｒに送られる。関連する回路が特に示されているわけではないが、圧力検出装置９５の動作は温度検出装置９４の動作のそれと極めて同じであるのが明らかである。すなわち、圧力検出装置９５は、図示のように、ジャンパーＪ３に接続されているが、温度検出装置９４におけるのと同様な回路を介して接続でき、とにかく、圧力検出装置９５の動作とそこからの出力が接合部１００（または、以下に記載するように、接合部１０２）での電圧に影響を及ぼす、というのはその圧力検出装置９５は蓄電池またはセル７４の内部圧力の影響を受けるからである。線９２上の基準電圧（または接合部１０２の検出端末電圧を表す信号）は、蓄電池またはセル７４に送られる充電電流の値により数値面で影響を及ぼされることに注意すべきである。これは回路９８の機能である。本明細書では、電流検出線１２８が出力端７２の（この場合の）負側から出ている。この負側の出力端は電流検出分流器Ｒ５の正側にも接続され、さらに円滑フィルタＲ１５とコンデンサＣ１８を介して増幅器１３０の入力端に接続される。増幅器１３０の利得はＲ１６／Ｒ１７の値により決定される。増幅器１３０の出力端はＲ１８とジャンパＪ２を介して接合部１００に接続される。上記で示唆したように、ある環境では接合部１０２に接続される。とにかく、その極めて単純な実施例では、増幅器１３０の出力は、蓄電池またはセル７４へ送られる、線１２８により検出された充電電流が所定の範囲内にあるときにはその最高値からその最低値にスイングするように構成される。たとえば、１０アンペアの充電器用の増幅器１３０の出力は、その充電電流が３アンペア以上の時にその最高値にあり、その充電電流がゼロより低いときにはその最低値にある。さらに、その出力は、所定の範囲の電流値でほぼ線形にスイングする。さらに注意すべきことは、ダイオードＤ１４の存在である。ダイオードＤ１４には、接合部１００（または上述のように接合部１０２）の電圧より大きい増幅器１３０の出力電圧のみに回路９８の動作範囲を制限する効果がある。すなわち、図８の回路に示す場合には、増幅器１３０は、充電電流が３アンペア以下であり１アンペア以上の時のみ線９２上の基準電圧の線形制御を実行するようになる。このため、充電する蓄電池またはセルの型が特定の充電器回路に対して指定されているといった広範で多様な再充電可能セルや電池において適切な充電電流補正が可能になる。すなわち、抵抗やしきい値電圧など構成要素の特定値が選択できる。さらに、カウンタ１３２はタイマとして機能することに注意すべきである。その機能とは、線９２の電圧基準値が低下する所定の充電帰還の終わりに信号を接合部１００に供給することである。これは、鉛電池に充電するときに特に有益である。充電時には、充電回路の最初の迅速な充電部分でやや高い初期電圧が発生し、その後低い浮動充電電圧が続く。さらに、ラッチング回路１０６は線１３４上に出力を出し、この線１３４はＬＥＤ１３６に至る。ＬＥＤ１３６は緑ＬＥＤであり、その機能は、電池充電回路が動作し充電電流が出力回路７２を介して供給されることを確認する視覚信号を供給することである。線１３４上の信号は、線１０８上の信号と相補的である。たとえば、蓄電池またはセル７４に継続的に充電電流が流れるという状態や条件が設定されているので線１０８上の定信号が発生していると仮定する。その場合、線１０８は連続的に高レベルであり、線１３４への出力は連続的に低レべルであるので、ＬＥＤ１３６が継続的に発光することになる。他方、出力の規制が始まるので、充電電流はパワーコントローラまたは切換えインバータの調整により低下し始めて、ＬＥＤ１３６の発光は不連続になる。他の回路構成要素の適切な値を用いて時定数などを調整すると、ＬＥＤ１３６は目に見える発光を始める。図８の代表的な充電器回路の他の特色も説明する必要がある。たとえば、電流検出線１２８が増幅器１３０だけでなく増幅器８６に至る。しかし、回路Ｃ１５、Ｒ４０の時定数が迅速な時定数であり、Ｒ３４、Ｃ１４の時定数が低速な時定数である。したがって、コントローラ７８の動作−−上記のように通常はパルス幅調整コントローラ−−が、充電電流が出力端７２に流れて線１２８で検出されているどんなときにもラッチング回路１０６の出力により制御可能である。しかし、その制御が従う条件の検出と制御は、比較器９０への入力とその出力の結果として、線９２で数値面で影響を受けている検出された抵抗自由端末電圧値または接合部１０２における温度補正回路９６、充電電流補償回路９８または圧力検出装置９５の出力に基づく。より重要なのは、追加抵抗器ＲＳＩの構成である。この構成は、蓄電池７４の内部構造の統合部分として示されている（単一セルが出力端７２に接続されているときは無関係である）。この構成により、電池７４の端末電圧の結果として、すなわち、直列または直列／並列構成に接続された電池のセルの数の結果として、線９２上の基準電圧の特定値が接合部１０２で突き合わせ可能になる手段が達成される。特に、線９２上の基準電圧の値が特定である、すなわち、セル当たりの特定の基準電圧値であることが適切である。したがって、充電回路が、直列に接続されるセルの数を判定してそれに応じて出力電圧を設定する手段を備えるのが適切である。この問題は、本発明の充電回路がそれぞれが異なる電圧を持つ多様なハンドヘルド式パワーツール用のバッテリーパックに充電するよう要請された結果として現われたものである。バッテリーパックは、数種の玩具、カムコーダー、無線操縦型車両および船舶などに対する多様な電圧をもつことも可能である。よくあることだが、バッテリーパックの様々な端末電圧は、充電器のスイッチの設定を変更することで調整できる。ただし、スイツチが適切に設定されてないと、危険な過充電状態が発生する。本発明によると、バッテリーパック内に抵抗器ＲＳ１を備えていれば、出力端７２に送られる必要のある電圧について適切な情報を充電回路に十分提供できる。しかし、注意すべきことは、こうした電池充電器は内部に抵抗器ＲＳ１を備えているが図８に実線で示されたようには電圧検出線８８を備えてないバッテリーパックに可変出力電圧を供給するよう設計されている。むしろ、電圧検出線は１４０でのように分断されており、線１４２で取り上げられる。抵抗器ＲＳＩは抵抗器ＲＳ（図８参照）と変えられる。抵抗器ＲＳ１が使用されるときには抵抗器ＲＳは取り除かなければならない。したがって、バッテリーパック内の抵抗器ＲＳ１の値は蓄電池７４のセルの数の関数である。その意味することは、電圧降下がＲＳ１とＲ２５のストリングを介して発生するので、端末１０２の電圧は、上記で議論し熟考したように、単一セル抵抗自由端末電圧とほぼ等価である。ｎ個のセルを備えた電池では、抵抗器ＲＳ１の抵抗は抵抗器Ｒ２５の抵抗の（ｎ−１）倍に等しくなる。通常の市販抵抗器で十分必要な電圧および抵抗ストリングを提供できる。普通は、規格値の約１％の抵抗精度をもつ準精密抵抗器を利用する。線１４２になんだかの理由で障害が発生すると、充電器は連続的に低電圧またはゼロ電圧を検出し、以後で議論する他の特色に応じて、充電器は警告を発して非作動となる。明らかに、図８の回路の動作は多くの要因に依存しており、検出されている畜電池またはセルの特性、特に、その内部温度、充電電流またはその内部圧力、または検出されている特性の変化の結果として回路は精密制御される。特に、充電中の蓄電池またはセルの内部温度または内部圧力の変更が充電器の動作に影響を及ぼし、蓄電池またはセル７４に送られる充電電流を変えたり、充電動作を終了させる。こうした変化は、検出中の蓄電池またはセルの内部温度の所定の増分または検出中の内部圧力の所定の増分の結果、さらには蓄電池またはセルの所定の絶対温度または絶対内部圧力にも基づいているものである。図９（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、時間と共に変化する様々な基準電圧の効果と、充電中の蓄電池またはセルの充電受入れ機能の状態に応じて最高充電電流より低い点から減少するモードの充電電流への可変基準電圧の様々な効果を示すものである。図９（ａ）、９（ｂ）および９（ｃ）はそれぞれ３曲線１組で示されている。主曲線は、時間と共に充電電流の変化を示す曲線であり、さらに、主曲線の他は、基準電圧の同一基準変更とその充電電流との関係を示す曲線であり、第３の曲線は主曲線の下であり、時間に応じて基準電圧の変化を示す。明らかに、電流の規模は、主曲線とその側の曲線で同じであり、時間の規模は主曲線とその下の曲線で同じである。図９（ａ）は、充電電流曲線１５０、２つの曲線１５２と１５４を示す。曲線１５２と１５４は曲線１５２の電流対基準電圧の関係と曲線１５４の時間対基準電圧の関係を示す。曲線１５０の充電電流は定電流として始まり、１５６で示してある特定の値に減っていく。１５６の時点で、曲線１５２と１５４の基準電圧が１５８の別の値に到達するまで変化し始め、その時点で曲線１５２と１５４の基準電圧がより低い値に達する。基準電圧は１５６で示す充電電流値で不変であったら、充電電流は１６０で示す曲線に継続的に従い続けることになる。基準電圧が１５８で示された充電電流値で採用されたレベルにあったとすれば、充電電流は曲線１６２に従ったことになる。他方で、図９（ｂ）は、増幅規１３０の利得が減少するので、線９２への基準電圧の効果が、充電電流がその完全値からゼロに変化するに連れて、その高値から低値に徐々に変化する。すなわち、曲線１６４の充電電流は、充電電流規制のような時間が始まるまで１６６で示す値で一定である。その時点で、曲線１６８と１７０に示す基準電圧は減少し始める。充電電流は、曲線１７０の基準電圧が減少し始めるのと同時に、１６６で示す最高値から減少することに注意すべきである。図９（ｃ）を参照すると、基準電圧の階段状の変化が示されている。本図では、曲線１７４の充電電流は図９（ａ）の曲線１５０で示唆されたのと同じ全体パターンに従う、ただし１７４で示す特定の時点で、曲線１７６と１７８で示す基準電圧の値が階段状に変化している点が異なる。値１８０で示す特定の電流しきい値に充電電流が到達した結果またはタイマが所定の充電期間を締め切った結果、階段状変化は発生する。ブリップ１８２で示すように、基準電圧の階段状変化は徐々に充電電流を不連続化する。そうでなけば、充電電流の不連続性は図９（ｃ）に示すように回復できる。とにかく、ブリップ１８２の後の充電電流は図９（ａ）の曲線１６２と同様な下方の曲線にしたがう。明らかに、充電過程が継続するにつれて基準電圧の変化は、かなり重要なものの１つであり、ニッケルカドニウムセルの熱暴走の可能性を排除したり充電サイクルの最適化に特に重要である。最適化の結果、エネルギー要求が低くなり、そのためエネルギー高率が高くなる。最適化自体は、過充電などの結果として蓄電池またはセルへの広範な有害損傷を排除することにつながる。本発明の方法本発明は、蓄電池やセルを充電中に最終充電を終了する方法をいくつか提供する。最初の２、３の工程はすべての事象でほぼ同じで、以下の工程を含む。（ａ）電源７０などの電流源から充電電流を、蓄電池またはセル７４が接続されている出力端７２に供給する工程と、（ｂ）コントローラ７８の動作の元で充電電流の流れを定期的に遮断して、充電中の蓄電池またはセル７４の抵抗自由端末電圧を判定する工程と、を含み、抵抗自由端末電圧は、充電電流の流れが止められている間に判定される。検出された抵抗自由電圧は比較器９０で蓄電池またはセル７４とは独立した基準電圧と比較される。（ｃ）所定の固定時間に、所定の最高電流値または充電電流を受け入れる蓄電池またはセル７４の能力値のうち低い値で充電電流を出力端７２に供給する工程と、を含む。したがって、蓄電池またはセル７４では所定の最高電流値よりも充電電流を受け入れる能力値が高い環境では、充電電流は、充電器により許容された最高電流値と等しい定数値で出力端７２に送られる。上記の最初の固定期間の後では、充電電流は、第２の可変期間では最高値で出力端に送られ続ける。しかし、その第２の可変期間は、蓄電池またはセル７４の検出された抵抗自由電圧が独立基準電圧未満であるかぎり継続する。したがって、第２の可変期間は、検出された抵抗自由電圧が独立基準電圧と同じ値に達した最初の時点で終了する。その時点で、充電電流は、検出された抵抗自由電圧と独立基準電圧が同じ値に維持されるように連続的または階段状に減少するようになる。この段階で選択的な処理手順がいくつか現われる。第１の時点で、タイマは、充電サイクルの始めから測定された第３の所定時間の後で、充電電流がそれが依然としてその最高値にある場合には細流電流に減少するように充電サイクルの始めから動作される。さらに、タイマは、充電電流が減少し始める時点の後の第２の所定期間の終わりに、充電電流はゼロから最高電流値より低い所定の低充電電流に強制的に変えられるように充電サイクルの始めから作動させられる。その値は、以後説明されるように細流充電または最終充電となる。代わりに、第２の可変期間の後の期間中および充電電流が減少している間、充電電流の値は、定期的に連続して標本化されて、少なくとも前の標本化での充電電流値と比較される。この場合には、充電電流の増加が検出されると、制御回路手段が動作して、充電電流が継続的に減少することとなる。上記を図示するために、図１０、１１および１２を参照する。図１０は、すべて同一の最高電流で充電されるが容量は異なるバッテリーパックの代表的な充電曲線のセットを示す。図１１は、時間対充電電流を示す曲線であり、指示された充電サイクルの始めから所定の期間区分をいくつか備えてある。図１２は、図１１に示す期間を参照して、電池の充電中に、様々な期間と発生しうる充電状態または発生しうる障害状態を関連づける状態図である。第１に、図１０を参照すると、代表的な曲線のセットが示してある。本図では、６００mAhないし２５００ mAhにわたるバッテリーパックの様々な容量が示してある。各曲線は本発明による回路および方法により充電されると仮定されており、１９０で示すように約７．５アンペアがそのピーク電流である。曲線１９２は６００mAhの容量をもつバッテリーパックに対応し、曲線１９４は１０００mAhの容量をもつバッテリーパックに対応し、曲線１９６は２０００mAhの容量をもつバッテリーパックに対応し、曲線１９８は２５００mAhの容量をもつバッテリーパックに対応する。こうした曲線はあきらかに外観に類似点がある。しかし、こうした曲線は、約１８００mAhないし２５００mAhの容量をもつバッテリーパックでは、理想的な条件の元では、固定期間は２０分で十分であることも示している。５００mAhないし６００mAhさらに約１０００mAhまたは１２００mAhの容量を持つバッテリーパックではもっと長い期間が必要となる。明らかなことだが、最善の実施は、できるだけ速やかに充電サイクルを終了させて、熱暴走を排除し、バッテリーパックが充電されたことをユーザに知らせることである。したがって、サイクルの長さを可変にすることが提案されている。サイクルは、検出された抵抗自由電圧が独立基準電圧未満であるときの条件下でのバッテリーパックの充電電流の受入れ機能によりその長さが判定される定電流の期間と検出された抵抗自由電圧が独立基準自由電圧に等しい間の減衰電流の固定期間から構成される。そのサイクルは８ないし１０分続く。しかし、図１１に詳細が示されている。第１に、期間Ｔ１は固定期間であり、時点ｔ₂で終端する。曲線２００に示すように充電電流が期間Ｔ１（本発明の目的から、期間ＴＡを含むと考えられている）でその最高値に上昇すると認められており、上記のように、もし電池がその値で電流を受け取れれば所定の最高電流値に到達する。そうだと仮定すると、第２可変期間Ｔ２の継続中は、検出された抵抗自由電圧が独立基準電圧未満であるかぎり最高値で充電電流が配電されることになる。Ｔ２は時点ｔ₃で終わる。その後、充電電流は、上記のように、検出された抵抗自由電圧と独立基準電圧が同じ値になるように２０２に示すように減少するようになる。上記の最初の選択例では、所定の期間Ｔ３の終わりに、時点ｔ₁で、充電電流が２０４で示されているようにその最高値にある場合、充電電流が２０６で示されているように細流電流に減少するように充電サイクルの始めからタイマが動作する。しかし、同時に、所定期間分ｔ₃の後に位置する時点ｔ₄で発生する第４の所定期間の終端で、充電電流が曲線２０２に従っているなら、充電電流は強制的に所定値に変えられることになる。その値は０または細流電流であるかまたは、以後で説明するように最終充電電流である。上記で説明したように他の選択工程（ｃ）は、図１３を参照して以下でより詳細に説明される。さらに、本発明の方法は、充電中の蓄電池またはセルの内部圧力の監視のことを考慮している。したがって、充電中の蓄電池またはセルの内部温度または内部圧力に所定の増加がみられたり、充電中の蓄電池またはセルの所定の絶対内部温度または所定の絶対圧力に到達するような条件が発生すると充電器の動作を変えたり充電を終了したりできる。充電サイクルが継続中の期間では、蓄電池またはセルが継続して監視されて、充電中の電池のセルまたは少なくとも１つのセルが故障しているかどうかを判定する。その監視は、検出された抵抗自由電圧の判定と検出された抵抗自由電圧がその前の値から突然変化したかどうかの判定により実行される。その判定は上記のように比較器９１で下される。明示障害セル信号を送るような他の手段も備えることができる。とにかく、障害のあるセルがどんな方法によってでも検出されると、明らかに、障害が発生したことになり、充電電流は瞬時に停止され、警告信号がその効果に対して発行される。しかし、障害のあるセルの検査が第１の所定の期間ＴＡの間阻止されるのが適切である。この期間は第１の固定期間Ｔ１より短い。このためセルまたは電池が直接充電器に接続されているとそこに電気化学沈殿が発生する。セルまたは電池が冷たいかまたは深く放電されている場合には特にそうである。今度は図１２を参照する。最高電流が７．５アンペアである充電器に特に意図された複数の値が示してある。これらの値は、図１０に関連して説明されたように、６００mAhから２５００mAhにわたる容量を備えたバッテリーパックに充電するよう意図されている。電力が２１０で示されたオフ状況から投入されると、２１２における事前検査期間ＴＡが３７秒間現われる。次いで、充電器は期間Ｔ１の状況に進み、１５０秒間に相当する時間ｔ₂で、２１４で示す期間Ｔ１が終了する。障害が検出されると、線２１６に示してあるように、２１８におけるような警告状況に入り、充電サイクルが終了する。しかし、充電器自体はオフになり、２２０で示すように手動操作が必要となる。事象の通常コースでは、期間Ｔ２に入り、６００mAhないし１０００mAhの範囲の容量を備えたニッケルカドニウムでは、最高充電電流は約７．５アンペアであり、抵抗自由充電電圧はセル当たり１．３ないし１．５ボルトの範囲であり、期間Ｔ２は、充電サイクルの始めから約８または１０分に満たない時間ｔ₃で終了する。２０００mAhないし２５００mAhの範囲の容量および上記したような同様の充電電流と充電電圧値を備えたニッケルカドニウム電池またはセルでは、期間Ｔ２は充電サイクルの開始以来１５または２０分に満たない時間ｔ₃で終端する。期間Ｔ２は２２０で示してある。時間ｔ₃ では、いくつかの選択子が発生可能である。障害が検出されると、警告状況２１８に入る。完全充電電流が配電されるかぎり、言い換えれば、検出された抵抗自由電圧が基準電圧に満たないかぎり２２２で示してある可変期間Ｔ２は発生する。検出された抵抗自由電圧と基準電圧が等しい場合その期間は終了する。次いで、充電電流は図１１からの曲線２０２、図１２の状況２２４に従い、時間ｔ₄で終了する。しかし、時間ｔ₁において、２２６におけるような期間Ｔ３の終端で、充電電流が２０４におけるような最高値に依然としてあれば、その電流は即時に２０６におけるような細流値に減少する。次いで、時間ｔ₄の後で、ポケットベルの段階２２８に到達した。この段階では、音響警告が鳴って、ユーザに充電が完了したことを警告する。同様に、線２３０で示すように、サイクルの始めから１２００秒の終わりに、電流がその最高値にある場合、ポケットベル段階２２８に到達する。図１３では、他の特色が説明される。本図では、１組の充電電流曲線が示してあり、その１つは熱暴走が発生するときの状態を示す。曲線２４０と２４２は時間に応じた充電電流の通常の減少が発生する条件を示す。しかし、蓄電池またはセルの温度が増加する場合、充電電流が上記の方式で曲線２４４に従う。この場合、基準電圧に等しい検出された端末自由電圧の条件が適応可能でさえあれば、充電電流は再び増加し始める。図１４は、熱暴走が排除される選択子を示す。充電電流の減少期間では、充電電流の値は定期的かつ継続的に標本化されて、少なくとも以前の標本化での充電電流の値と比較される。たとえばディジタル式制御標本化回路または「谷間検出器（Valley Detector）」と特に指定された電流値の最初の導関数の値を監視する単純なアナログ回路により、これは実施できる。曲線２４６の場合のように、充電電流の増加が検出されると、制御回路手段が引き継ぎ、２４８で示すように充電電流が継続的に減り始める。充電電流が２５０で示す値で継続可能なら、熱暴走は排除されるが、高残留電流が蓄電池またはセルに供給さる。これは不必要である。同様に、充電電流は、曲線２５２と２５４に示された制御方式で減少し、こうした曲線の傾斜は恣意的に選択される。しかし、充電電流は、充電中の特別または特定の電池またはセルの期待された充電受入れ曲線に多かれ少なかれ近似する。さらに、図１１の変形である図１５を参照すると、充電中の特定の電池またはセルで、充電の受入れ状態に許諾可能な範囲の短時間で到達されると判定されると、曲線２６２におけるよりもむしろ曲線２６０における強制電流削減が選択される。今度は図１６を参照すると、熱暴走を排除する特定の基準が図示されている。本図では、曲線２６４で示すような充電電流は２６６で示してあるようないわゆる電流の谷間に到達するようになる。しかし、しかし△Ｉに示され２６８で示された所定の大きさの電流の増分が検出される場合、その時点で、電流が２７０に示す細流充電に減少させられる。代わりに、充電電流がゼロに減少させられる。最後に、蓄電池またはセルの最終電流の概念は図１７を参照して説明される。注意しなければならないのは、最終充電電流が細流電流に減少する場合蓄電池またはセルは絶対に１００％完全充電されることはない環境が発生することである。理論的には、単一セル−−ロール電極をもつ高率ニッケルカドミウムなどのセル−−は互いに並列に並べられた限られた数のセルと考えられている。本質的には、これは、電流接続が形成されている電極部分から離れた電極間の電圧は電流接続が形成された地点−−そこは抵抗自由端末電圧が検出されたのと同じ地点 −−の電極間電圧よりやや異なることを意味している。しかし、約０．５Ｃと３Ｃの間の電流値で最終充電を供給すると、電池またはセルを短時間にその充電容量の１００％まで充電することになることが分かる。これは、ベント（vent）型鉛電池の場合特にあてはまり、その電池には電池のセルに入れて電極を覆うだけの実質的な容量の自由電解液がある。本発明は、充電サイクルの終わり付近の時点で、充電中の蓄電池またはセルに送られる所定の最終電流値を備えている。その時点は、充電電流が所定の最終充電の値に到達する瞬時として判定される。次いで、所定の最終充電電流値での定電流充電の次の充電期間が開始される。最終充電如何の最終点を判定するために様々な方法が熟考されている。こうした方法の１つは、充電サイクルの始めから測定された所定の期間が終了したことを判定するか、または充電中の蓄電池またはセルの検出された抵抗自由電圧が所定の量分、独立基準電圧値以上に増加したときを判定することによるものである。図１７を参照してこれを説明する。図１７の主要部分は図１１の複製であり、同じ指示と参照番号がふられている。しかし、同じ時間目盛りにおける端末電圧および抵抗自由電圧の相互関係もあることに注意すべきである。曲線２８０は、時点ｔ₃まで端末自由電圧は上昇する。その時点ｔ₃から、２８２に示すように端末自由電圧はほぼ一定である。セルの端末電圧２８４は時点ｔ₃まで抵抗自由電圧と共に上昇し、セルの電流は２００におけるように一定であるために２８６で示すようにそうした電圧間の差は時間ｔ₃まで一定であることに注意すべきである。次に、曲線２０２で示してあるように、電流は減少し、そのためにセルの端末電圧は２８８におけるように減少する。電流２０２は２９０で示される最終充電値に減少しその値と交差するので、最終充電電流値での新しい定電流充電が開始される。抵抗自由電圧は、充電中の電池またはセルに依存しているが充電サイクルの終端付近にある時間間隔が経過するまでずっと一定であり、抵抗自由電圧と端末電圧は２９２と２９４で示すように再び上昇し始めることに注意すべきである。再び、こうした電圧の差は一定であるが絶対値では小さくなっているが、それは最終充電電流が初期最高充電電流より低いからである。抵抗自由電圧が２９６で示す値分上昇すると、最終充電電流が端末される。そうでない場合、２９８で示す別の所定の時間間隔ｔ_OFFに到達するまで抵抗自由電圧が曲線２９２に従わない場合には最終充電電流が継続する。図１７のＶ_RF曲線には、（最初の上昇２８０の後の）２９２での代表的な第２上昇が示され、その後の電圧プラトー２９７ａまたは電圧ピーク２９５ａが続く。２９２での電圧曲線の上昇は、屈折点２９２ａにより特徴付けられる。その屈折点から、電圧上昇率は減少し始める。言い換えれば、屈折点２９２ａでは、時間に関するＶ_RFの導関数が最高値となる。同様に、電圧プラトー２９７ａと電圧ピーク２９５ａが配置されている。こうした動作を実行するため、請求された装置は、時点ｔでのＶ_RFの値などデータをコンパイルする手段および屈折点、電圧ピークまたは電圧プラトーを突き止めるようデータを処理する手段を含む。好ましい実施例は、データをコンパイルし処理し、誘導関数曲線を計算し上記の最高値を突き止めることで特徴的な変化をみつけるマイクロプロセッサを備えることになる。次いで、電池充電器は、特徴点の少なくとも１つが突き止められたときに最終充電を終了させる。代わりに、検出された抵抗自由電圧に関する２つの他の事前条件は、最終充電電流を終了させる基準としても判定される。こうした事前条件とは、図１７の２９５で示すような方式または検出された抵抗自由電圧がもはや増加を続けることはなく２９７で示すように一定である場合、抵抗自由電圧の減少が始まる判定である。こうした他の例の一方ならびに抵抗自由電圧が所定量分増加するときの上記の条件において、最終充電電流が終了し、それにより充電中の蓄電池またはセルの明確な過充電状態を回避できる。他の実施例では、充電器はアンペア時（Ａｈ）カウンタを装備している。カウンタは、選択された期間中に電池またはセルに送られた総充電を記録することになる。カウンタはマイクロプロセッサを介して調整されて、設定時間中に送られた事前選択総電流値に到達するとき最終充電を終了させる。たとえば、電池製造者は、飽和または最終充電の総Ａｈ充電を指示している。次いで、マイクロプロセッサは、図１１に示してあるように、ｔ_ONまたはｔ₄から測定されたＡｈ値で設定される。マイクロプロセッサは信号を送って、最終充電を終了する。さらに、Ａｈカウンタはマイクロプロセッサと整合され、上記の電圧ピークまたはプラトー点から送られた総充電を測定する。この方法は、排気型鉛電池の充電に使用するときに特に有益である。本発明のさらに他の実施例は、時点ｔ４−ｔ３およびｔ_OFF−ｔ₄間の関係に基づいている。図１１を参照すると、Ｔ３の減少電流充電の期間、すなわち、ｔ₄ −ｔ₃は、電池の構成と条件、基準電圧の事前選択値および電池温度に依存していることが分かる。さらに、Ｔ３曲線区分のさらに険しい傾斜、すなわちより短いＴ３時間区分を備えた電池には比較的短い最終充電が必要であることが分かっている。傾斜の小さい曲線を備えた電池では、比較的長い最終充電が必要である。特定の例では、充電器が初期の高率充電電流の約２０％に等しい最終電流で設定された場合、最終時間ｔ_OFF−ｔ₄が広範なセル容量にわたってｔ₄−ｔ₃にほぼ等しく設定されて時に良好な結果が獲得されることが判明している。通常は、２つの時間区分の異なる比率は、初期および最終電流の異なる比率および電池のことなるクラスなど異なる条件で使用される。したがって、マイクロプロセッサは、時間ｔ₄−ｔ₃を記録するタイミング手段と共に利用され、終了時間をその関数として設定する。明らかに、図１７に示すような最終充電電流の方法と導入は、３００で示すような充電電流が増加傾向を示す場合でも課される。電流中断中の抵抗自由電圧を測定する改良型方法を含む実施例をこれから説明する。欧州特許出願番号３１１４６０号に記載の充電方法は、基準電圧Ｖ_REFの所定の定数値を使用してさほど大きな過充電を引き起こすことなくできるだけ最高率に近い充電を可能にする。多くの場合、所与の電池に相応しい値を選択し、温度補償を利用して、周囲とは異なる温度での適切な値の使用を保証する。たとえば、バッテリーパックは必要は情報を含み、それぞれセルの数が異なっているパックに正確にＶ_REFを設定する。しかし、同じサイズのセルでも様々な製造者により作られているので、小さな相異がある。その結果、Ｖ_REFに関して要求がやや異なることになる。このことは密封ＮｉＣｄセルで特に重要である。密封ＮｉＣｄセルは負の電極の設計でやや異なっているので酸素をカドニウムに再結合する能力が異なっている。酸素の再結合により正の電極が減極されるので、充電回路が開いた後でセル電圧が減少することになる。図１８Ａと１９Ａは、２つの異なる製造者により製造されＸおよびＹと指定される市販のＡＡＮｉＣｄセルを通過する５Ａ（８Ｃ）充電電流の５００ミリ秒中断中に（１０秒毎に取られるが２分毎に描かれる）電圧減衰曲線の集合を示す。過充電反応が発生する前に描かれた初期の減衰曲線を観察すると、どちらのセルにも、電圧のＩＲ部分および極めて短い時定数による電気減衰減少に対応する初期の急激な下降があることが分かる。各５００ミリ秒の減衰曲線の残りの部分はかなり平坦で、活動領内の充電平衡のような、かなり長い時定数による処理に対応するものである。最初の４分後に描かれた減衰曲線を考えてみると、この曲線は充電反応に平行して発生する過充電反応の増大レベルを反映するもので、中間の長さの時定数による第３率処理が現われており、電圧減衰期間の前半中に曲がり大半が発生している。これは、過充電反応による酸素生産の増加により引き起こされており、カレント−オン期間中に電位がかなり増加する。カレント−オフ期間中には、酸素が消費（再結合）され、電位は、再結合反応と同じくらい迅速に低下する。酸素消費／再結合率は、電極のニッケルまたは他の触媒により飛躍的に変えられるので、セル設計に基づいてセル毎に異なる。図１８ＡのセルＸは、酸素消費の比較的貧弱な触媒作用を示しており、したがって、図１９Ａの一層強い触媒作用を受けたセルＹと比較すると、減衰曲線の初期の部分でのかなりの電位の増加を示すことになる。その結果、セルＸは、やや高いＶ_REFが充電され、セルＹと同じくらい小さな過充電（たとえば、総電流の３％）しか発生しない。逆に、同じＶ_REFがどちらのセルでも使用されるので、セルＸは最適率より低い率で充電されるかまたはセルＹは極めて迅速に充電され、かなりの過充電が発生する。以前に、短いカレント−オフ期間が使用され、抵抗自由電圧が電流の遮断後数ミリ秒で標本化された。セル設計の差の問題はカレント−オフ期間を延長することでかなり抑えられるので、抵抗自由電圧は、初期酸素減衰が完了した後で、すなわち、各電流遮断の後の１００ないし５００ミリ秒で標本化できる。これは図１８Ｂと１９Ｂを比較することで明確に現われ、電流遮断後の長短期間で標本化された抵抗自由電圧が表されている。１５ミリ秒間隔で描かれた対応する曲線間には大きな差があるが、４９５ミリ秒間隔で描かれた対応する曲線間の差はそれほどでもない。したがって、従来の充電システムの性能は、５０ないし１０００ミリ秒および好ましくは１００ないし５００ミリ秒で標本化された抵抗自由電圧を用いるとかなり改良され、セルの設計が充電器の性能に及ぼす影響はかなり抑えられる。好ましい実施例では、上記のことは、本出願に記載された充電器のいくつかの実施例の１つのある要素として組み込まれている。明らかなことだが、本発明の方法および回路は、適切なソリッドステート装置の使用を採用することで実施できる。たとえば、プログラム式論理アレイ、マイクロコントローラ、単一チップマイクロコンピュータまたはアプリケーション特定統合回路は回路の動作を制御して、代わりの制御と可変基準電圧制御を可能にする。ただし、可変基準電圧の値は、充電中の蓄電池またはセルの内部温度または内部圧力などの特性の関数である。すなわち、上記の図９ないし図１７に特に説明してあるように、様々な充電特性は、すぐ前に記したようなソリッドステート装置を採用することにより実施できる。蓄電池およびセルの高速充電動作を実行する代表的な回路や様々な代替実施例を記載してきた。多くの異なるが関連した方法はすべて本発明の回路の動作の方式に関わっており、こうした方法も記載されてきた。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９４年８月２２日【補正内容】さらに注意すべきことは、他の代替実施例では、以下に説明するように、充電中の電池またはセルの内部電圧を判定して、その判定値に応じて充電動作を変えたり終了したりできる手段が備えられている。本出願人は、以下に示す従来例に特定の関心を向けている。この従来例は、数多くの特許と１つの刊行物から構成され、ともかくも電池の充電に関わるものである。しかし、この従来技術は、充電中の蓄電池またはセルの抵抗自由端末電圧の関数により制御が実施される電池充電には関わっていない。最初の参照文献は、Karl Kordesch博士その他による「電池用の正弦波制御式電流テスター（Sine Wave Controlled Current Tester for Batteries）」、Jou rnalof the Electrochemical Society, pages 480 to 483,june 1960である。この論文は、充電中の電池の抵抗自由端末電圧の測定に関する最初の参照文献の１つであり、６０Ｈｚ電源駆動式のポ一タブル機器の使用を示唆しており、抵抗自由端末電圧を直接メーターを介して読み取れ、ともかくもその読取り結果を充電状態の判定や充電制御目的のために使用できる。抵抗自由充電を教示する最初の特許群の１つはCHASEによる１９７１年４月２７日発行の米国特許第３５７６４８７号である。この特許には、トグル式のマルチバイブレータの使用が教唆されている。それによりパルス式充電電流が電池に供給される。電流中断中に、電池の電圧が検出されて基準電圧と比較される。検出された電池の電圧が所定の値を越えると、充電動作が停止する。制御といえば、主充電動作が終わったときに、細流充電が電池に流れ続けられることだけである。他の初期の特許は、MULLERSMANによる１９７０年９月２９日発行の米国特許第３５３１７０６号である。この特許には、パルス式直流充電電流を配電する充電器が教唆してある。この充電器は、充電中の密封セルの温度補償抵抗自由端末電圧を検出する。その目的は、高充電率電流の密封セルへの流れはそのセルがほぼ一杯になると充電器が止ることであり、可能なら密封セルユニット内に熱積算器を備えることも重要である。図１の回路における、電力、すなわち、充電電流を入力端に送る部分の代替案として、明らかに、制御可能な他の配電システムが利用できる。たとえば、切換えインバータ装置７６にMOSFETが利用されているが、当分野で周知のように他の電力装置により容易に代替可能である。したがって、もっとも広い意味において、電力変換装置はエネルギ源７０と出力端７２の間に直列に挿入されている。こうした電力変換器装置の代表的な例は、バイポーラトランジスタ、シリコン制御型正流器、ゲートターンオフサイリスタ、線形調整器、または切換え磁気増幅器であり、多様な型のそうした要素を多様な構成で接続できる。検出手段が蓄電池７４の端末電圧を検出するのに備えてある。こうした検出手段には検出線８８とそれに接続されたトランジスタＲＳが含まれているので、比較器９０の負の入力端の信号が抵抗器Ｒ２５にも接続されて接地型分圧器を形成している。この信号は、電池またはセル７４の検出端末電圧の関数および等価となっている。比較器９０の他の入力は、充電回路内で生成される基準電圧であり、電池またはセル７４の端末電圧から独立している。基準電圧は線９２にみられ、分圧器ネットワークＲ３１とＰ１から分離した回路の較正中に最初に設定される。以後に注意すべきように、しかし、線９２上の基準電圧の値は、温度検出装置９４の有無に応じて、電池またはセル７４または環境の温度の補償により数値面で影響を及ぼされる。線９２上の基準電圧の値は、充電電流の値も、充電電流値により数値面で影響を及ぼされる。全体的に９６で示された温度補償回路と全体的に９８で示された充電電流補償回路がそれぞれジャンパーＪ１とＪ２を介して接続されているので、それらの出力値が接合部１００で数値的に加算されている。線９２の基準電圧と接合部１０２の検出端末電圧が異なっているときは常に、比較器９０への入力−−比較器８０からの出力信号が線１０４を介してラッチング手段１０６の制御入力端に送られる。このラッチング手段１０６は便宜上Ｄタイプフリップフロップとして示されている。したがって、線１１０上のパルス式タイミング信号をコントローラ７８のイネーブル入力８０やラッチング手段１０６のクロック入力端に送って、タイマー８２の制御下で切換えインバータ７６をオンーオフ制御することに注意すべきである。言うまでもなく、クロックパルスは、入力端７０にも送られそれによりトリガーされる代替電流源の元での制御の結果、線１１０からの代わりに線１１２でも送られる。受けた圧力に応じた可変抵抗を有する特別に取付けられた歪ゲージなどの圧力検出装置が充電中の畜電池またはセル内に取付けてある場合もある。それは９５で示してありジャンパーＪ３に接続されている。圧力検出装置９５の動作は、サーミスタ９４の動作が接合部１００で電圧に影響を及ぼすのと極めて同じ方式で接合部１００で電圧に影響を及ぼす。他の実施例では、回路９６と９８の出力は（圧力検出装置ＲＰの）それぞれ温度補償回路と充電電流補償回路であり、そうした出力は、線９２上の基準電圧に数値的に影響を及ぼすように接続される代わりに、接合部１０２で接続されている。こうした接続は線１１４で示してある。この場合、９２上の基準電圧値はほぼ一定であるが、接合部１０２からの比較器９０への他の入力は回路９６および／または９８の動作により数値面で影響を及ぼされる。一般に、別のインバータ増幅器も線１１４に挿入することもあるので、回路９６および／または９８の出力の効果は接合部１００とは逆の方式で接合部１０２に数値として追加され、線９２上の基準電圧値に影響を及ぼす。温度検出装置９４と温度補償回路９６の動作の結果として温度補償の効果をこれから説明する。明らかに、温度補償の１つの主要目的は熱暴走を回避することである。さらに、本発明の充電回路は、広い温度範囲にわたって動作可能でなければならない。この温度範囲では、充電中の充電器または電池またはその両方は通常−２０℃ないし＋５０℃にわたる周囲温度となる。特に、線９２上の基準電圧の値が特定である、すなわち、セル当たりの特定の基準電圧値であることが適切である。したがって、充電回路が、直列に接続されるセルの数を判定してそれに応じて出力電圧を設定する手段をそなえるのが適切である。この問題は、本発明の充電回路がそれぞれが異なる電圧を持つ多様なハンドヘルド式パワーツール用のバッテリーパックに充電するよう要請された結果として現われたものである。バッテリーパックは、数種の玩具、カムコーダー、無線操縦型車両および船舶などに対する多様な電圧をもつことも可能である。よくあることだが、バッテリーパックの様々な端末電圧は、充電器のスイッチの設定を変更することで調整できる。ただし、スイッチが適切に設定されてないと、危険な過充電状態が発生する。本発明によると、バッテリーパック内に抵抗器ＲＳＩを備えていれば、出力端７２に送られる必要のある電圧について適切な情報を充電回路に十分提供できる。しかし、注意すべきことは、こうした電池充電器は内部に抵抗器ＲＳ１を備えているが図８に実線で示されたようには電圧検出線８８を備えてないバッテリーパックに可変出力電圧を供給するよう設計されている。むしろ、電圧検出線は１４０でのように分断されており、線１４２で取り上げられる。抵抗器ＲＳ１は抵抗器ＰＳ（図８参照）と変えられる。抵抗器ＲＳ１が使用されるときには抵抗器ＲＳは取り除かなければならない。したがって、バッテリーパック内の抵抗器ＲＳ１の値は蓄電池７４のセルの数の関数である。その意味することは、電圧降下がＲＳ１とＲ２５のストリングを介して発生するので、端末１０２の電圧は、上記で議論し熟考したように、単一セル抵抗自由端末電圧とほぼ等価である。ｎ個のセルを備えた電池では、抵抗器ＲＳ１の抵抗は抵抗器Ｒ２５の抵抗の（ｎ−１）倍に等しくなる。曲線１９２は２０００mAｈの容量をもつバッテリーパックに対応し、曲線１９８は２５００mAhの容量をもつバッテリーパックに対応する。こうした曲線はあきらかに外観に類似点がある。しかし、こうした曲線は、約１８００mAhないし２５００mAhの容量をもつバッテリーパックでは、理想的な条件の元では、固定期間は２０分で十分であることも示している。５００mAhないし６００mAhさらに約１０００mAhまたは１２００mAhの容量を持つバッテリーパックではもっと長い期間が必要となる。明らかなことだが、最善の実施は、できるだけ速やかに充電サイクルを終了させて、熱暴走を排除し、バッテリーパックが充電されたことをユーザに知らせることである。したがって、サイクルの長さを可変にすることが提案されている。サイクルは、検出された抵抗自由電圧が独立基準電圧に等しいときの条件下でのバッテリーパックの充電電流の受入れ機能によりその長さが判定される定電流の期間から構成される。そのサイクルは８ないし１０分続く。しかし、図１１に詳細が示されている。第１に、期間Ｔ１は固定期間であり、時点ｔ₂で終端する。曲線２００に示すように充電電流が期間Ｔ１（本発明の目的から、期間Ｔ４を含むと考えられている）でその最高値に上昇すると認められており、上記のように、もし電池がその値で電流を受け取れれば所定の最高電流値に到達する。そうだと仮定すると、第２可変期間Ｔ２の継続中は、検出された抵抗自由電圧が独立基準電圧未満であるかぎり最高値で充電電流が配電されることになる。Ｔ２は時点ｔ₃で終わる。その後、充電電流は、上記のように、検出された抵抗自由電圧と独立基準電圧が同じ値になるように２０２に示すように減少するようになる。上記の最初の選択例では、所定の期間Ｔ３の終わりに、時点ｔ₁で、充電電流が２０４で示されているようにその最高値にある場合、充電電流が２０６で示されているように細流電流に減少するように充電サイクルの始めからタイマが動作する。しかし、同時に、所定期間分ｔ₃の後に位置する時点ｔ₄で発生する第４の所定期間の終端で、充電電流が曲線２０２に従っているなら、そのとき、充電電流は強制的に所定値に変えられることになる。その値は０または細流電流であるかまたは、以後で説明するように最終充電電流である。上記で説明したように他の選択工程（ｃ）は、図１３を参照して以下により詳細に説明される。さらに、本発明の方法は、充電中の蓄電池またはセルの内部圧力の監視のことを考慮している。したがって、充電中の蓄電池またはセルの内部温度または内部圧力に所定の増加がみられたり、充電中の蓄電池またはセルの所定の絶対内部温度または所定の絶対圧力に到達するような条件が発生すると充電器の動作を変えたり充電を終了したりできる。充電サイクルが継続中の期間では、蓄電池またはセルが継続して監視されて、充電中の電池のセルまたは少なくとも１つのセルが故障しているかどうかを判定する。その監視は、検出された抵抗自由電圧の判定と検出された抵抗自由電圧がその前の値から突然変化したかどうかの判定により実行される。その判定は上記のように比較器９１で下される。明示障害セル信号を送るような他の手段も備えることができる。とにかく、障害のあるセルがどんな方法によってでも検出されると、明らかに、障害が発生したことになり、充電電流は瞬時に停止され、警告信号がその効果に対して発行される。しかし、障害のあるセルの検査が第１の所定の期間Ｔ４の間阻止されるのが適切である。この期間は第１の固定期間Ｔ１より短い。このためセルまたは電池が直接充電器に接続されているとそこに電気化学沈殿が発生する。セルまたは電池が冷たいかまたは深く放電されている場合には特にそうである。今度は図１２を参照する。最高電流が７．５アンペアである充電器に特に意図された複数の値が示してある。これらの値は、図１０に関連して説明されたように、６００mAhから２５００mAhにわたる容量を備えたバッテリーパックに充電するよう意図されている。電力が２１０で示されたオフ状況から投入されると、２１２における事前検査期間Ｔ４が３７秒間現われる。次いで、充電器は期間Ｔ１の状況に進み、１５０秒間に相当する時間ｔ₂で、２１４で示す期間Ｔ１が終了する。障害が検出されると、線２１６に示してあるように、２１８におけるような警告状況に入り、充電サイクルが終了する。しかし、充電器自体はオフになり、２２０で示すように手動操作が必要となる。事象の通常コースでは、期間Ｔ２に入り、６００mAhないし１０００mAhの範囲の容量を備えたニッケルカドニウムでは、最高充電電流は約７．５アンペアであり、抵抗自由充電電圧はセル当たり１．３ないし１．５ボルトの範囲であり、期間Ｔ２は、充電サイクルの始めから約８または１０分に満たない時間ｔ₃で終了する。２０００mAhないし２５００mAhの範囲の容量および上記したような同様の充電電流と充電電圧値を備えたニッケルカドニウム電池またはセルでは、期間Ｔ２は充電サイクルの開始以来１５または２０分に満たない時間ｔ₃で終端する。期間Ｔ２は２２０で示してある。時間ｔ₃では、いくつかの選択子が発生可能である。障害が検出されると、警告状況２１８に入る。完全充電電流が配電されるかぎり、言い換えれば、検出された抵抗自由電圧が基準電圧に満たないかぎり２２２で示してある可変期間Ｔ２は発生する。検出された抵抗自由電圧と基準電圧が等しい場合その期間は終了する。次いで、充電電流は図１１からの曲線２０２、図１２の状況２２４に従い、時間ｔ₄で終了する。しかし、時間ｔ₁において、２２６におけるような期間Ｔ３の終端で、充電電流が２０４におけるような最高値に依然としてあれば、その電流は即時に２０６におけるような細流値に減少する。次いで、時間ｔ₄の後で、ポケットベルの段階２２８に到達した。この段階では、音響警告が鳴って、ユーザに充電が完了したことを警告する。同様に、線２３０で示すように、サイクルの始めから１２００秒の終わりに、電流がその最高値にある場合、ポケットベル段階２２８に到達する。請求の範囲１．（ａ）電流源から蓄電池またはセルが接続されている出力端に充電電流を供給する工程と、（ｂ）充電電流の前記出力端への流れを周期的に遮断して、前記充電電流の流れが遮断されている期間に充電中の蓄電池またはセルの抵抗自由端末電圧を判定して、充電中の前記蓄電池またはセルから独立した基準電圧と検出された抵抗自由電圧を比較する工程と、（ｃ）第１の所定の固定期間で、前記充電電流は、所定の最高電流値と内部温度を上昇させることなく前記蓄電池またはセルが受け入れる電流のどちらか小さいほうの値で、前記出力端に送られ、前記第１の固定期間の後で、前記充電電流は、充電中の蓄電池またはセルの検出された抵抗自由電圧が前記独立基準電圧未満である限り在る第２可変期間中に前記最高値で前記出力端に継続的に送られ、前記第２可変期間は、前記検出された抵抗自由電圧が前記独立基準電圧と同じ値に達する第１の時点で終了して、前記充電電流は、前記検出された抵抗充電圧が前記独立基準電圧を越えないように低下可能であり、（ｄ）（１）充電サイクルの開始からの第３の所定期間の後で、充電電流は、充電電流が前記最高値にある場合ゼロから所定の低充電電流の所定の値に低下し、（２）充電電流の低下が始まる時点に続く第４の所定の期間の終わりに、充電電流はゼロから前記所定の最高電流値未満である所定の低充電電流への最終充電電流の所定の値に強制的に変えられるように充電サイクルの始めからタイマを動かす工程と、（ｅ）前記最終充電を終了させる手段を動作させる工程と、を含み、工程（ｅ）の手段は前記電池またはセルの送られる総充電値を測定する手段を含み、送られた総充電が所定の値に達すると最終充電が終了することを特徴とする蓄電池およびセル再充電方法。２．工程（ｅ）の手段は、タイミング手段を含み、前記最終充電は、第４期間の始めから測定された第５の所定期間の終わりで終了し、前記第５の期間は前記第２の期間の終わりと第４の期間の始まりの間の差の関数である請求項１に記載の方法。３．前記最終充電電流は工程（ａ）の充電電流の値の約２０％であり、前記第５の期間は前記第２の期間の終わりと前記第４の期間の始まりの間の差とほぼ等しい請求項２に記載の方法。４．供給された充電値が第１の期間の始めから測定される請求項１に記載の方法。５．充電値は第４の期間の始めから測定される請求項１に記載の方法。６．工程（ｅ）の手段は、工程（ｄ）の間に時間に関する抵抗自由電圧の変化を検出する手段を含み、（１）前記手段が過充電の開始を特徴付ける抵抗自由電圧の変化を検出すると前記最終充電が終了する請求項１に記載の方法。７．電圧ピークまたは電圧プラトーのどちらか１方が検出されると前記最終充電が終了する請求項６に記載の方法。８．第２の屈折点が検出されると前記最終充電が終了する請求項６に記載の方法。９．処理手段を動かす工程を含み、前記処理手段は時間に関して抵抗自由電圧値のデータをコンパイルし、時間に関する抵抗自由電圧の第１導関数の最高値を計算することで屈折点を突き止める請求項８に記載の方法。１０．電池またはセルに供給される総充電を測定する手段を動かす工程を含み、供給された充電が前記第２の屈折点が検出されるときから測定される所定の値に到達するとき前記最終充電が終了される請求項９に記載の方法。１１．（ａ）電流源から蓄電池またはセルが接続される出力端に充電電流を供給する手段と、（ｂ）充電電流の前記出力端への流れを定期的に遮断し、前記充電電流の流れが手段されたときに充電中の蓄電池またはセルの抵抗自由端末電圧を判定し、検出された抵抗自由電圧と充電中の蓄電池またはセルから独立した基準電圧と比較する手段と、（ｃ）第１の所定の固定期間では、所定の最高電流値または内部温度の実質的な上昇なしに前記蓄電池またはセルが受け入れる電流のどちらか小さいほうの値で、前記充電電流が前記出力端に供給され、前記第１の固定期間の後で、充電中の蓄電池またはセルの前記検出された抵抗自由電圧が前記独立基準電圧未満である限り存在している第２の可変期間の前記最高値で前記充電電流が前記出力端に継続的に供給され、前記検出された抵抗自由電圧が前記独立基準電圧と同じ値に到達する第１の時点で前記第２の可変期間が終了し、前記充電電流が、前記検出された抵抗自由電圧が前記独立基準電圧を越えないように減少するようになり、（ｄ）（１）前記充電サイクルの始めからの第３の所定期間の後で、前記充電電流は、充電電流が前記最高値にある場合にゼロから所定の低充電電流までの所定の値に減少し、（２）充電電流が減少し始める時点の後の第４の所定の期間の終わりに、ゼロから前記所定の最高電流値未満の所定の低い充電電流までの最終充電電流の所定値に、前記充電電流が強制的に変えられるように充電サイクルの始めから動作するタイミング手段と、（ｅ）前記最終充電を終了させる手段と、を含み、最終充電を終了する手段が前記電池またはセルに送られる総充電値を測定する手段と、供給された総充電が所定の値に到達したときに最終充電を終了する手段を含むことを特徴とする蓄電池およびセルを充電する充電器。１２．前記最終充電を終了させる手段はタイミング手段を含んでおり、前記最終充電は、第４の期間の始めから測定された第５の所定の期間の終わりで終了し、前記第５期間は前記第２期間の終わりと前記第４期間の始めの間の差の関数である請求項１１に記載の充電器。１３．最終充電電流は、前記エネルギ源から供給された充電電流の値の約２０％であり、第５期間は、第２期間の終わりと第４期間の始めの間の差とほぼ等しい請求項１２に記載の充電器。１４．前記第１期間の始めから送られた総充電を測定する手段を含む請求項１１に記載の充電器。１５．前記第４期間の始めからの総充電値を測定する手段を含む請求項１１に記載の充電器。１６．前記最終充電を終了させる手段（ｃ）は、工程（ｄ）（１）で時間に関する抵抗自由電圧の変更を検出する検出手段を含み、前記検出手段が過充電の開始を特徴付ける抵抗自由電圧の変化を検出するときに前記最終充電を終了させる手段をさらに含む請求項１１に記載の充電器。１７．前記最終充電を終了させる手段は、前記最終充電の電圧ピークまたは電圧プラトーが検出されたときを検出する手段を含む請求項１６に記載の充電器。１８．前記最終充電を終了させる手段は、前記最終充電の第２の屈折点が検出されるときを検出する手段を含む請求項１６に記載の充電器。１９．処理手段をさらに含み、前記処理手段は時間に関して抵抗自由電圧値に対するデータをコンパイルし、時間に関して抵抗自由電圧の第１導関数の最高値を計算することで屈折点を突き止める請求項１８に記載の充電器。２０．前記電池またはセルに送られた総充電を測定する手段と、供給された充電が所定の値に到達したときに前記最終充電を終了させる手段とをさらに含み、前記充電値は前記第２の屈折点が検出されたときから測定される請求項１８に記載の充電器。【手続補正書】【提出日】１９９５年５月２９日【補正内容】（１）請求の範囲を別紙の通り補正する。（２）明細書中、第８頁第２０行「充電中の」を次の通り補正する。「後述するように更なる他の実施例において、充電中の」（３）同、第３３頁第１７行「トランジスタＲＳ」を「抵抗器ＰＳ」と補正する。（４）同、第４５頁第６行および第７〜８行の「抵抗器ＲＳ」を各々「抵抗器ＰＳ」と補正する。（５）同、第５２頁第６行「期間ＴＡ」を「期間Ｔ４」と補正する。（６）同、第５３頁第２２〜２３行「期間ＴＡ」を「期間Ｔ４」と補正する。（７）同、第５４頁第１０行「期間ＴＡ」を「期間Ｔ４」と補正する。請求の範囲１．（ａ）電流源から蓄電池またはセルが接続される出力端に充電電流を供給する手段と、（ｂ）充電電流の前記出力端への流れを定期的に遮断し、前記充電電流の流れが遮断されたときに充電中の蓄電池またはセルの抵抗自由端末電圧を判定し、検出された抵抗自由電圧と充電中の蓄電池またはセルから独立した基準電圧と比較する手段と、（ｃ）第１の所定の固定期間では、所定の最高電流値または内部温度の実質的な上昇なしに前記蓄電池またはセルが受け入れる電流のどちらか小さいほうの値で、前記充電電流が前記出力端に供給され、前記第１の固定期間の後で、充電中の蓄電池またはセルの前記検出された抵抗自由電圧が前記独立基準電圧未満である限り存在している第２の可変期間の前記最高値で前記充電電流が前記出力端に継続的に供給され、前記検出された抵抗自由電圧が前記独立基準電圧と同じ値に到達する第１の時点で前記第２の可変期間が終了し、前記検出された抵抗自由電圧が前記独立基準電圧を越えないように前記充電電流が減少するようになり、（ｄ）（１）前記充電サイクルの始めからの第３の所定期間の後で、前記充電電流は、充電電流が前記最高値にある場合にゼロから所定の低充電電流までの所定の値に減少し、（２）充電電流が減少し始める時点の後の第４の所定の期間の終わりに、ゼロから前記所定の最高電流値未満の所定の低い充電電流までの最終充電電流の所定値に、前記充電電流が強制的に変えられるように充電サイクルの始めから動作するタイミング手段と、（ｅ）前記最終充電を終了させる手段と、を含む蓄電池およびセルを充電する充電器。２．工程（ｅ）の手段はタイミング手段を含んでおり、前記最終充電は、第４の期間の始めから測定された第５の所定の期間の終わりで終了し、前記第５期間は前記第２期間の終わりと前記第４の期間の始めの間の差の関数である請求項１記載の充電器。３．工程（ｅ）の手段は、工程（ｄ）で時間に関して抵抗自由電圧の変化を検出する手段を含み、（１）前記手段が過充電の始まりに特徴的な抵抗自由電圧の変化を検出するときに前記最終充電が終了する請求項１記載の充電器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＶＮ (72)発明者ソルティス，ジョセフブイ. カナダ国オンタリオ州、オウクビル、サード、ライン、246 (72)発明者エテル，ビクターアレクサンダーカナダ国オンタリオ州、ミシソーガ、ワッディング、クレッセント、2356

Claims

【特許請求の範囲】１．（ａ）電流源から蓄電池またはセルが接続されている出力端に充電電流を供給する工程と、（ｂ）充電電流の前記出力端への流れを定期的に遮断して、前記充電電流の流れが遮断されている期間に充電中の蓄電池またはセルの抵抗自由端末電圧を判定して、充電中の前記蓄電池またはセルから独立した基準電圧と検出された抵抗自由電圧を比較する工程と、（ｃ）第１の所定の固定期間で、前記充電電流は、所定の最高電流値と内部温度を上昇させることなく前記蓄電池またはセルが受け入れる電流のどちらか小さいほうの値で、前記出力端に送られ、前記第１の固定期間の後で、前記充電電流は、充電中の蓄電池またはセルの検出された抵抗自由電圧が前記独立基準電圧未満である限り在る第２可変期間中に前記最高値で前記出力端に継続的に送られ、前記第２可変期間は、前記検出された抵抗自由電圧が前記独立基準電圧と同じ値に達する第１の時点で終了して、前記充電電流は、前記検出された抵抗充電圧が前記独立基準電圧を越えないように低下可能であり、（ｄ）（１）充電サイクルの開始からの第３の所定期間の後で、充電電流は、充電電流が前記最高値にある場合ゼロから所定の低充電電流の所定の値に低下し、（２）充電電流の低下が始まる時点に続く第４の所定の期間の終わりに、充電電流はゼロから前記所定の最高電流値未満である所定の低充電電流への最終充電電流の所定の値に強制的に変えられるように充電サイクルの始めからタイマを動かす工程と、（ｅ）前記最終充電を終了させる手段を動作させる工程と、を含むことを特徴とする蓄電池およびセル再充電方法。２．工程（ｅ）の手段は、タイミング手段を含み、前記最終充電は、第４期間の始めから測定された第５の所定期間の終わりで終了し、前記第５の期間は前記第２の期間の終わりと第４の期間の始まりの間の差の関数である請求項１に記載の方法。３．前記最終充電電流は工程（ａ）の充電電流の値の約２０％であり、前記第５の期間は前記第２の期間の終わりと前記第４の期間の始まりの間の差とほぼ等しい請求項２に記載の方法。４．工程（ｅ）の手段は、電池またはセルに送られる総充電を測定する手段を含み、前記最終充電は供給された充電が所定の値に到達すると終了する請求項１に記載の方法。５．供給された充電値が第１の期間の始めから測定される請求項４に記載の方法。６．充電値は第４の期間の始めから測定される請求項４に記載の方法。７．工程（ｅ）の手段は、工程（ｄ）の間に時間に関する抵抗自由電圧の変化を検出する手段を含み、（１）前記手段が過充電の開始を特徴付ける抵抗自由電圧の変化を検出すると前記最終変化が終了する請求項１に記載の方法。８．電圧ピークまたは電圧プラトーのどちらか１方が検出されると前記最終充電が終了する請求項７に記載の方法。９．第２の屈折点が検出されると前記最終充電が終了する請求項７に記載の方法。１０．処理手段を動かす工程を含み、前記処理手段は時間に関して抵抗自由電圧値のデータをコンパイルし、時間に関する抵抗自由電圧の第１導関数の最高値を計算することで屈折点を突き止める請求項９に記載の方法。１１．電池またはセルに供給される総充電を測定する手段を動かす工程を含み、供給された充電が前記第２の屈折点が検出されるときから測定される所定の値に到達するとき前記最終充電が終了される請求項９に記載の方法。１２．（ａ）電流源から蓄電池またはセルが接続される出力端に充電電流を供給する手段と、（ｂ）充電電流の前記出力端への流れを定期的に遮断し、前記充電電流の流れが手段されたときに充電中の蓄電池またはセルの抵抗自由端末電圧を判定し、検出された抵抗自由電圧と充電中の蓄電池またはセルから独立した基準電圧と比較する手段と、（ｃ）第１の所定の固定期間では、所定の最高電流値または内部温度の実質的な上昇なしに前記蓄電池またはセルが受け入れる電流のどちらか小さいほうの値で、前記充電電流が前記出力端に供給され、前記第１の固定期間の後で、充電中の蓄電池またはセルの前記検出された抵抗自由電圧が前記独立基準電圧未満である限り存在している第２の可変期間の前記最高値で前記充電電流が前記出力端に継続的に供給され、前記検出された抵抗自由電圧が前記独立基準電圧と同じ値に到達する第１の時点で前記第２の可変期間が終了し、前記充電電流が、前記検出された抵抗自由電圧が前記独立基準電圧を越えないように減少するようになり、（ｄ）（１）前記充電サイクルの始めからの第３の所定期間の後で、前記充電電流は、充電電流が前記最高値にある場合にゼロから所定の低充電電流までの所定の値に減少し、（２）充電電流が減少し始める時点の後の第４の所定の期間の終わりに、ゼロから前記所定の最高電流値未満の所定の低い充電電流までの最終充電電流の所定値に、前記充電電流が強制的に変えられるように充電サイクルの始めから動作するタイミング手段と、（ｅ）前記最終充電を終了させる手段と、を含む蓄電池およびセルを充電する充電器。１３．工程（ｅ）の手段はタイミング手段を含んでおり、前記最終充電は、第４の期間の始めから測定された第５の所定の期間の終わりで終了し、前記第５期間は前記第２期間の終わりと前記第４期間の始めの間の差の関数である請求項１２に記載の充電器。１４．最終充電電流は工程（ａ）の充電電流の値の約２０％であり、第５期間は、第２期間の終わりと第４期間の始めの間の差とほぼ等しい請求項１３に記載の充電器。１５．工程（ｅ）の手段は、電池またはセルに送られる総充電を測定する手段を含み、供給された充電が所低値に到達すると前記最終充電が終了する請求項１２に記載の充電器。１６．供給充電値が第１期間の始めから測定される請求項１５に記載の充電器。１７．充電値が第４の期間の始めから測定される請求項１５に記載の充電器。１８．工程（ｅ）の手段は、工程（ｄ）で時間に関して抵抗自由電圧の変化を検出する手段を含み、（１）前記手段が過充電の始まりに特徴的な抵抗自由電圧の変化を検出するときに前記最終充電が終了する請求項１２に記載の充電器。１９．電圧ピークまたは電圧プラトーの一方が検出されると前記最終充電が終了する請求項１８に記載の方法。２０．第２の屈折点が検出されると前記最終充電が終了する請求項１８に記載の方法。２１．処理手段をさらに含み、前記処理手段は時間に関して抵抗自由電圧値に対するデータをコンパイルし、時間に関して抵抗自由電圧の第１導関数の最高値を計算することで屈折点を突き止める請求項２０に記載の充電器。２２．電池またはセルに送られる総充電を測定する手段をさらに含み、供給された充電が所定の値に到達するときに前記最終充電が終了し、前記充電値は第２の屈折点が検出されるときから測定される請求項２０に記載の充電器。２３．（ａ）充電電力を蓄電池に供給し前記蓄電池に迅速に充電する手段と、（ｂ）事前設定期間に前記蓄電池への充電電力を定期的に遮断して、前記充電電力の割込み中に前記電池の内部抵抗自由電圧の検出を可能にする手段であって、前記事前選択期間は、充電中につくられた酸素の実質的な再結合を可能にするのに十分な長さであり、酸素の実質的な再結合の後で内部抵抗自由電圧が検出される手段と、（ｃ）前記電池の前記内部抵抗自由電圧と事前選択基準電圧を比較する手段と、（ｄ）前記電池の前記内部抵抗自由電圧は少なくとも前記事前選択基準電圧に等しく、前記蓄電池の充電率をさげて、前記事前選択基準電圧を越えない値で前記内部抵抗自由電圧を維持する手段と、を含む蓄電池を充電する充電器。２４．各割込みが始まった後５０ないし１０００ミリ秒で抵抗自由電圧が検出される請求項２３に記載の充電器。２５．各割込みが始まった後１００ないし５００ミリ秒で抵抗自由電圧が検出される請求項２４に記載の充電器。２６．割込みは、充電中に作成された酸素の実質的な再結合を可能にするのに十分な長さであり、こうした実質的な再結合の後で抵抗自由電圧が判定される請求項１に記載の方法。