JPH10294133A - メンテナンスを必要としないニッケル−金属水素化物蓄電池の充電方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 メンテナンスを必要としない工業用Ｎｉ−Ｍ
Ｈ蓄電池の適切な充電率の充電方法を提供する。 【解決手段】 Ｉ_c／１０からＩ_c／２の間の一定電流Ｉ
₁の第一段階と、Ｉ_c／５０からＩ_c／１０の間の一定電
流Ｉ₂の第二段階とを組み合わせで含み、時間に対する
前記温度の導関数が、前記第一段階から前記第二段階へ
の移行時の温度に応じて変化するしきい値に達したとき
前記移行が行われる、メンテナンスを必要としない工業
用Ｎｉ−ＭＨ蓄電池の充電方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、メンテナンスを必
要としないニッケル−金属水素化物Ｎｉ−ＭＨ蓄電池の
充電方法に関する。これらの蓄電池は通常、とくに、地
上および航空の分野の乗り物に装備される大容量（１０
Ａｈから２００Ａｈ）バッテリの形態で取り付けられ
る。

【０００２】

【従来の技術】現在市販されているアルカリ電解液蓄電
池は、通常動作時、大気とのガス交換が可能な「開放」
型（「工業用」とも呼ばれる）か、外気との交換がない
「密閉」型（「携帯型」とも呼ばれる）のいずれかであ
る。「密閉」型蓄電池の大部分は主に携帯機器に内蔵す
るためのものであり、従って小型で容量が小さい。「開
放」型蓄電池は通常、多角形であり、容量が大きく、内
圧が低い。この種の蓄電池は、大気との接触を原因とす
る電解および蒸発による損失のため、電解液の水位を定
期的に調節しなければならない。「開放」型蓄電池のユ
ーザの要求増大を受けて、外部との交換を低減すること
によりメンテナンスを必要としない工業用蓄電池が開発
された。

【０００３】現在開発が進んでいるＮｉ−ＭＨ対は高い
性能を有するが、十分な寿命を確保するためには、これ
らの蓄電池の過充電現象を厳しく制限する必要があるこ
とがわかった。たとえば、電気自動車の駆動用として使
用する場合、少なくとも１５００回の充電／放電サイク
ルの寿命が必要である。Ｎｉ−ＭＨバッテリーの性能水
準は、高い過充電係数をともなわずに最大充電状態を実
現することができる、使用する充電方法にかかってい
る。

【０００４】メンテナンスを必要としないアルカリ電解
液蓄電池の充電は、二つの段階から成る。第一段階、す
なわち本来の意味での充電の段階は、電極の活物質の酸
化還元に相当する。Ｎｉ−ＭＨ蓄電池の場合、これは軽
度の発熱反応であり、反応が起こる時、ガスは発生しな
い。正の電極の活物質がすべて変換されてしまうと、蓄
電池は、過充電と呼ばれる第二段階に入る。この段階
中、正の電極上で酸素が発生する。負の電極側での酸素
の電気化学還元、すなわち「再結合」により、一方で
は、温度が上昇し（発熱反応）、二次的効果として蓄電
池の圧力が下がり、他方では、主に再結合中の酸素によ
り、蓄電池の内圧が上昇する。

【０００５】充電段階から過充電段階への移行は、蓄電
池の充電温度が高くなればなるほど累進的に早くなり、
したがって検出がより難しくなる。その結果、充電中の
バッテリーのパラメータを常時チェックすることが必要
である。

【０００６】まず、充電方法は、最良の効率で最大充電
容量に到達できる方法でなければならない。ところが、
Ｎｉ−ＭＨ蓄電池の内部温度が上昇すると電池の充電性
は低下する。従って、バッテリーの当初の充電状態、お
よび充電中のバッテリーの内部温度の変化の如何にかか
わらず充電を最適化することができる方法を規定するこ
とが必要である。そのような方法はバッテリーの管理シ
ステム内に導入することができ、ユーザは、環境および
バッテリーの双方とも害することなくバッテリーを充電
することができるようになる。

【０００７】次に、充電方法は、蓄電池の内部圧力の過
度の上昇を可能にするものであってはならない。万一過
圧になると、安全弁が開き、サイクル中に、蓄電池から
の段階的乾燥により容量の低下が見られる。

【０００８】最後に、充電方法は、過充電段階の継続時
間を最小限に抑えるものでなければならない。蓄電池の
充電を最大にする目的と、バッテリーの場合、種々の蓄
電池の充電水準を均一化する目的から、第一段階で実施
した充電を補完するために過充電が必要である。問題
は、バッテリーの当初の条件の如何にかかわらず、充電
の終了を示す信頼のおける基準をいかに選択するかにあ
る。この基準は、使用可能な物理的パラメータ、すなわ
ち、電圧、圧力および／または温度にしか基くことがで
きない。

【０００９】充電の終了の基準として以下のものが既に
提案されてきた。

【００１０】− 通常−１０ｍＶから−２０ｍＶの切換
信号をもちＮｉ−Ｃｄ対用としてひろく使われる基準で
ある、電圧降下（−ΔＶ）。この基準は、充電の終了時
にこの対が発生する電圧信号が弱い（０ｍＶから−５ｍ
Ｖ）ことから、Ｎｉ−ＭＨ対には適用することができな
い。

【００１１】− 充電開始から充電終了までの間の蓄電
池の温度の絶対上昇値（＋Δθ）。この基準は、充電の
開始後ただちに発生する温度上昇のため、Ｎｉ−ＭＨ対
に適用することは難しい。

【００１２】− 基準となる加熱の法則に対する蓄電池
の温度の相対上昇値（θ−θ_ref）。この方法は、Ｎｉ
−ＭＨ対の充電段階の発熱動作が数学的にモデル化され
た後、この対に適合化された（ＦＲ−２７０５８３
５）。使用される切り換え信号は、通常Ｎｉ−Ｃｄ対の
場合＋１０℃から＋１５℃であるが、Ｎｉ−ＭＨ対の場
合、＋５℃から＋６℃のみである。

【００１３】− 充電終了時、Ｎｉ−ＭＨ対が発生する
絶対温度信号が弱いことから、この対の場合に使われる
ことが多い、蓄電池の温度の変化速度、すなわち時間に
対する温度の導関数（＋ｄθ／ｄｔ）。使用される切り
換え信号は通常、２０℃／ｈから６０℃／ｈである。

【００１４】これらの基準は全て、通常円筒形の、金属
容器式で小容量（概ね１０Ａｈまで）の小型密閉型蓄電
池に適した充電方法に関する。これらの蓄電池は、高率
充電（Ｉ_c／２から２Ｉ_c、すなわち、２ｈから１／２ｈ
で容量の１００％を充電することができる動作条件）の
シーケンスに基いた再充電方法を使用する。携帯蓄電池
は熱慣性が低いため、外部温度の変動にきわめて敏感で
ある。これら蓄電池の充電方法は、それらが置かれる環
境（過度に速い充電の停止、充電の停止なし等）の温度
の変動により妨害を受けることがある。文献ＤＥ−４３
３２５３３、ＷＯ−９２／１１６８０、およびＷＯ−８
９／０２１８２は、万一これらの変動があった場合、蓄
電池の温度（＋Δθおよび＋ｄθ／ｄｔ）に基く基準に
周囲温度の補正を加えることにより、それら変動を考慮
することを提案した。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】

− メンテナンスを必要としない工業用蓄電池Ｎｉ−Ｍ
Ｈは、携帯蓄電池よりもはるかに大きな容量（１０Ａｈ
から２００Ａｈ）を有する。工業用電池は、その平行六
面体形状およびその容器の種類（プラスチック材料）の
ため、大きな過圧に耐えることができない。その結果、
前記に記載の基準によって規定される高率充電は許容さ
れず、そうでない場合には、安全弁が開状態になり、か
なりの発熱をきたす。これは蓄電池の寿命にとって有害
である。

【００１６】本発明は、メンテナンスを必要としない工
業用Ｎｉ−ＭＨ蓄電池に特に適し、前記の欠点を有さな
い適切な率での充電方法を提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明が対象とするの
は、 − Ｉ_cを、１時間で蓄電池の放電を行うのに必要な電
流とする時、Ｉ_c／１０からＩ_c／２の間の一定電流Ｉ₁
で行われ、前記蓄電池の温度θが上昇する、充電と呼ば
れる第一段階と、 − Ｉ_c／５０からＩ_c／１０の間の一定電流Ｉ₂で行わ
る過充電と呼ばれる第二段階とを組み合わせで含むこと
を特徴とし、時間に対する前記温度の導関数ｄθ／ｄｔ
がしきい値（ｄθ／ｄｔ）_sに達した時前記第一段階か
ら前記第二段階への移行が行われ、しきい値が前記移行
時の前記蓄電池の温度θに応じて決定される関数、すな
わち （ｄθ／ｄｔ）_s＝ｆ（θ） として変化する、メンテナンスを必要としない工業用Ｎ
ｉ−ＭＨ蓄電池の充電方法である。

【００１８】本発明の変形例によれば、前記しきい値
（ｄθ／ｄｔ）_sはさらに、前記第一段階の一定電流Ｉ₁
に若干応じて決定される。

【００１９】この方法は、広い温度範囲で使用すること
ができるという長所を有する。しかしながら、過度に高
い温度または過度に低い温度での充電は蓄電池を非可逆
的に破損する危険性があることから、蓄電池の動作に関
し許容される温度範囲に限定する必要がある。選択され
る範囲は−２０℃から＋５０℃の範囲であることが好ま
しい。この温度範囲では、しきい値（ｄθ／ｄｔ）_sは
通常、４℃／ｈから１０℃／ｈの間である。

【００２０】一実施形態によれば、前記しきい値は、蓄
電池に対する蓄電池の外部からの熱的擾乱の影響により
規定される下限と、時間ｄθ／ｄｔに対する温度の前記
導関数から前記影響を減じたものがとり得る最大値によ
り規定される上限との間にある。

【００２１】この上限は、蓄電池とその外部環境との間
に存在する熱交換を考慮したものである。特に電気自動
車のバッテリーは、たとえばユーザが空調された車庫か
ら高温のアスファルトに車を出す場合など環境温度の急
激な変化による熱的擾乱を受けることがある。この時に
充電が始まると、バッテリーの温度がより急激に上昇す
る。充電方法の選択時にはこの影響を考慮する。

【００２２】工業用蓄電池は、熱交換を促進しない設計
（プラスチック製ケースおよび少量の電解液）により、
熱慣性が大きいことから、信号ｄθ／ｄｔに対する２０
℃未満の周囲温度の変化の影響は事実上無視できること
に留意されたい。

【００２３】別の実施形態によれば、前記しきい値は、
しきい値がほぼ一定のままの少なくとも一つの温度範囲
と、それに続く、前記温度θが上昇すると減少する温度
範囲を含む。しきい値が一定である温度範囲を決定する
のは、自身に課せられる条件における蓄電池の充電容量
である。

【００２４】前記蓄電池の温度が上昇する時、前記しき
い値はほぼ直線的に減少することが好ましい。経験的
に、あるいは自身の環境内での蓄電池の熱的動作のモデ
ル化を基にした計算により、一次方程式の係数を決定す
る。

【００２５】本発明によれば、前記第一段階に充電され
た容量Ｃ₁に応じて決定される容量Ｃ₂を、前記第二段階
中に充電する。前記容量Ｃ₂は、前記容量Ｃ₁の一次関数
であることが有利である。

【００２６】実容量Ｃ_rを有するメンテナンスを必要と
しない工業用Ｎｉ−ＭＨ蓄電池の場合、Ａｈを単位とす
る前記容量Ｃ₁、およびＡｈを単位とする前記容量Ｃ
₂は、一次関係式、すなわちＣ₂＝ａＣ₁＋ｂにより関係
付けられる。この式において、ａは、０から０．２、好
ましくは０．０１から０．２の間の無次元係数であり、
ｂは、−０．１Ｃ_rから＋０．１Ｃ_rの間の、Ａｈを単位
とする係数である。係数ａおよびｂは、蓄電池の前記温
度θおよび第一段階の時に使われた充電率Ｉ₁に応じて
決定される。これら係数は、たとえば第一充電曲線から
経験的に決定される。過充電パーセントは、通常、蓄電
池の容量の５％から２０％であるが、その選択は、蓄電
池の充電性に応じて決定される。

【００２７】本発明の他の特徴および長所は、添付の図
面を参照して行う以下の説明から明らかになろう。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明を説明するために以下に詳
述する実験は、３１２Ｖの電圧に対する公称容量Ｃ_n＝
１２７Ａｈのメンテナンスを必要としないバッテリーに
ついて行われたものである。バッテリーは、直列に組み
合わせた五つの蓄電池の５２個のモジュールで構成され
る。モジュールは、それらの側面に沿って水を流すこと
により冷却される。バッテリーは、二つのモジュール間
に位置するプレートにより延長された金属管内に設置さ
れ、外部から断熱された温度センサを具備する。この形
式のバッテリーは、電気車両の駆動用の用途に特に適す
る。

【００２９】最初に、充電と呼ばれる第一段階の検討を
実施し、過充電を行う第二段階への移行基準を決定す
る。本発明によれば、蓄電池の温度θに応じて決定され
るしきい値（ｄθ／ｄｔ）_sに達した時、すなわち（ｄ
θ／ｄｔ）_s＝ｆ（θ）の時に、第一段階が終了する。
この値は三組の試験によって実験的に求める。

【００３０】充電中は、勾配の最大値（ｄθ／ｄｔ）
_maxが得られるまで充電容量Ｃ₁に応じて導関数ｄθ／ｄ
ｔが変化するのが観られる。図１は、充電開始温度θ_I
を２２℃とした時の、温度θの変化（曲線１）、および
１６Ａ（Ｉ_c／８）の充電率でのその導関数ｄθ／ｄｔ
の変化（曲線２）を示す。符号３は、導関数が到達した
最大値（ｄθ／ｄｔ）_maxである。この最大値は、外部
との熱交換が、過充電電流によりもたらされるエネルギ
ーの相殺を開始する時に、蓄電池内の温度の減少勾配を
設定することに相当する。第一の充電段階の停止基準
（ｄθ／ｄｔ）_sは、導関数ｄθ／ｄｔの小さい値４お
よび大きい値５の間に含まれる範囲から選択するものと
する。

【００３１】温度の妨害により充電が不意に中断される
危険性があることから、選択した基準は低すぎてはなら
ない。実際の場合のシミュレーションでは、温度変化の
最小値として４℃／ｈをこの蓄電池に課すことが必要と
なり、これはたとえば、およそ２０℃の温度変動を突然
受ける車両に相当する。

【００３２】また、選択した基準が導関数（ｄθ／ｄ
ｔ）_maxの最大値に近過ぎると、停止基準に到達できず
従って充電を停止することができないことから、近過ぎ
てはならない。実際、時間に対する温度の導関数ｄθ／
ｄｔの変化曲線は、特に外部の熱妨害の影響により変化
することがあり、蓄電池が老朽化するに従い曲線の形状
の変化が認められる。また、蓄電池の温度を制限する試
みがなされている。

【００３３】第一組の試験は、当初完全に放電したバッ
テリーを種々の充電率で連続的に充電することにある。
第一段階は、それぞれ１６ＡすなわちＩ_c／８、２５Ａ
すなわちＩ_c／５、および４２ＡすなわちＩ_c／３の電流
で実施された。また、検討した三つの充電率について、
好ましい動作範囲（−２０℃から５０℃）に属する種々
の温度で同様の実験を実施した。

【００３４】充電前に完全に放電した（Ｃ_I＝０％）蓄
電池に関し、結果を表１にまとめた。該表において、 − θ_Iおよび（ｄθ／ｄｔ）_Iはそれぞれ、充電開始時
の温度およびその導関数を示し、 − θ_maxおよび（ｄθ／ｄｔ）_maxはそれぞれ、第一段
階において温度およびその導関数が到達した最大値を示
し、 − θ_f1および（ｄθ／ｄｔ）_sはそれぞれ、第一段階
終了の温度および前記に規定したような導関数のしきい
値を示し、 − Δθ＝（θ_f1−θ_I）は、充電中の全温度変化量を
示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】充電中には、当初の充電温度の如何にかか
わらず温度上昇量Δθは小さく６℃から１２℃の間であ
ることがわかるが、この差は、充電率が増加すると増加
する。

【００３７】室温より高い温度の場合、充電率の如何に
かかわらず、（充電停止時の）温度θ_f1が上昇するとし
きい値は低下する、すなわちＩ_c／８の充電率で２７℃
で８℃／ｈ、４６℃で４℃／ｈとなることがわかる。事
実、温度が高くなればなるほど充電性は悪くなり、従っ
て蓄電池はより早く酸素を放出するようになる。酸素の
還元反応は発熱性であることから、充電性はなおさら影
響を受ける。その結果、高温では、より速く最大温度勾
配（ｄθ／ｄｔ）_maxに達し、しきい値（ｄθ／ｄｔ）_s
はさらに低くなる。

【００３８】温度θに応じたしきい値（Δθ／Δｔ）_s
の変化法則を図３の曲線９に示す。これは以下のような
形で表わされる。すなわち（Δθ／Δｔ）_s＝８℃／ｈ
−１８℃＜θ＜２７℃の場合、および（Δθ／
Δｔ）_s＝８−［（θ−２７）／４］ θ≧２７
℃の場合となる。

【００３９】試験を行った三つの充電率について、しき
い値（Δθ／Δｔ）_sと、充電開始時の温度の導関数
（Δθ／Δｔ）_Iとの間の差を調べた。

【００４０】蓄電池が完全に放電されている時には、充
電開始時に、勾配ｄθ／ｄｔが１℃／ｈから６．８℃／
ｈの間の温度上昇が生じる。この現象は、当初の低い充
電率Ｃ_Iに対し高い値をもち、ジュール効果によって散
逸される多量の熱を発生する内部抵抗により説明がつ
く。Ｉ_c／８およびＩ_c／５の充電率では、充電開始時の
温度θの上昇は、しきい値（ｄθ／ｄｔ）_sの決定には
影響しない。なぜなら、発生した温度変動は、規定した
しきい値と比較してきわめて小さいからである。しか
し、Ｉ_c／３の充電率では、温度変化の当初の勾配（ｄ
θ／ｄｔ）_iは７℃／ｈになることがあり、これは、第
一段階の停止基準として前に選択した値（ｄθ／ｄｔ）
_s、すなわち８℃／ｈにきわめて近い。

【００４１】これら値間の差が１．５℃／ｈから２℃／
ｈでしかないため、充電が通常よりも早く中断されるお
それがある。従って追加の安全策を講じ、理由なく充電
が中断されないようにしなければらない。選択した解決
方法は、５％から２０％の間の充電パーセントまでは、
必ず、最高でも２５Ａ（Ｉ_c／５）の適度な充電率で充
電を開始し、次に、４２Ａ（Ｉ_c／３）というより速い
充電率に移行することである。

【００４２】第二番目に、６ＡすなわちＩ_c／２０の充
電率で過充電とよばれる第二段階の継続時間を決めるた
めに、第二段階の検討を行った。第一段階中に充電され
た容量Ｃ₂と第二段階中に充電された容量Ｃ₁とを関連付
ける係数ａおよびｂ、すなわちＣ₂＝（ａ×Ｃ₁）＋ｂを
実験的に求める。

【００４３】前述のバッテリーを、実容量Ｃ_r（１４０
Ａｈ）の２０％、すなわち２８Ａｈの過充電容量Ｃ₂で
過充電する。従って充電係数ｋは１．２となり、総充電
量はＣ₁＋Ｃ₂＝１．２×Ｃ_rとなる。

【００４４】実際の測定では、第一段階の終了は、基準
となる実容量Ｃ_rに対し５Ａｈだけ遅延して検出され
た。従って第一段階では、Ｃ₁＝１４５Ａｈ充電したこ
とになる。この遅延は係数ｂで表わされ、ここでは係数
は−５である。

【００４５】従って、 ａ＝１／Ｃ₁（Ｃ₂−ｂ）＝１／Ｃ₁［（１．２×Ｃ_r）−
Ｃ₁−ｂ］＝０．１９ が得られる。

【００４６】従ってこのバッテリーについての法則は、
Ｃ₂＝０．１９Ｃ₁−５となる。

【００４７】第二シリーズの試験では、バッテリーに対
する上に規定した基準の適用性を確認する。これらの試
験は、上で決めたしきい値で充電を実施し、復元された
容量が最適であること、第一段階における充電係数が大
き過ぎないこと、圧力の増加により、容量の低下をきた
すおそれのある安全弁の開動作が生じないこと、バッテ
リーの当初の充電状態の如何にかかわらず基準が適用可
能であること（Ｃ_Iは０％から１００％まで）を確認す
ることを内容とする。

【００４８】第一段階では、１６Ａ（Ｉ_c／８）の一定
充電を実施する。しきい値（ｄθ／ｄｔ）_sは、２７℃
の蓄電池温度以下において８℃／ｈに固定される。それ
を超えると、しきい値は温度とともに直線的に変化す
る。すなわち４３℃までは（ｄθ／ｄｔ）_s＝８−
［（θ−２７）／４］であり、温度が４３℃を超える
と、しきい値は４℃／ｈで再度一定になる。

【００４９】図２は、充電開始温度が２０℃である時
の、温度θ（曲線１）、１６Ａ（Ｉ_c／８）の充電率で
の導関数ｄθ／ｄｔ（曲線２）の変化を示すグラフであ
る。第一充電段階６の停止基準（ｄθ／ｄｔ）_sは、第
一段階中に充電された容量Ｃ₁に相当する。第二段階
は、温度θ（曲線７）、６Ａ（Ｉ_c／２０）の充電率で
の導関数ｄθ／ｄｔ（曲線８）の変化で表わされる。

【００５０】充電前に完全に放電した（Ｃ_i＝０％）蓄
電池についての結果を全て表２にまとめたが、これから
特に、 ・ バッテリーの当初温度θＩ、および二つの段階のそ
れぞれ終了時の温度θ_f1およびθ_f2 ・ 温度変化の当初の勾配（ｄθ／ｄｔ）_i ・ 二つの段階のそれぞれについての充電容量Ｃ₁およ
びＣ₂ ・ 二つの段階のそれぞれについての圧力変化ΔＰ１お
よびΔＰ２ ・ ｋ＝［（Ｃ₁−Ｃ₂）／Ｃ_r］×１００により規定さ
れる％で表わす充電係数がわかる。

【００５１】

【表２】

【００５２】充電係数は、蓄電池の当初温度θＩおよび
選択した充電率Ｉ₁によるが、１．１１から１．２１の
間である。充電率の如何にかかわらず、放電時に復元さ
れる容量Ｃ_rは１３７Ａｈから１４９Ａｈの間、すなわ
ち広範囲な当初温度域（−１８℃から＋２８℃）に対し
９％未満の分散である。

【００５３】第一充電段階の終了時における圧力変化Δ
Ｐ１は少なく（≦０．７バール）、これは、第一段階で
の充電の終了が十分に早く検出されたことを示してい
る。第一段階終了時の圧力は、温度θおよび充電率Ｉ₁
とともに上昇することに留意されたい。

【００５４】最後に、ユーザが、バッテリーが充電され
ているかいないかを知らずにバッテリーを再充電しよう
とする場合、本発明による充電方法を適用してもバッテ
リーの破損をきたすことはない。バッテリーの当初の充
電状態が１００％（充電後即再充電）の場合、第一段階
終了基準が得られた後、第二段階があるのは好ましくな
い。

【００５５】本発明による充電方法を適用することによ
り、完全な充電が前もって得られ、次に、Ｉ_c／８の充
電率で、再度充電を開始した。その様子を図４の曲線に
示す。この図は、Ｃ_i＝１００％から２５℃の充電開始
温度でＩ_c／８の充電率で再充電する時の温度θ（曲線
１０）およびその導関数ｄθ／ｄｔ（曲線１１）の変化
を示す図である。この温度について上に規定したしきい
値（ｄθ／ｄｔ）_s＝８℃／ｈにより、公称容量Ｃ_nのお
よそ６．３％、すなわち８Ａｈを占める容量Ｃ₁を充電
した後、第一段階が終了する。

【００５６】再充電前に完全に充電した（Ｃ_i＝１００
％）蓄電池についての結果を、種々の充電率、および−
１３℃から＋３７℃までの広範囲な当初温度範囲の場合
について、表３にまとめた。

【００５７】

【表３】

【００５８】上に規定したしきい値（ｄθ／ｄｔ）_sを
検出した時点で充電を中止することにより、温度θおよ
び充電率Ｉ₁によって異なるが、およそ５から９Ａｈ
（Ｃ₁）再充電される。これは、公称容量Ｃ_nの４％から
７％の間の過充電率に相当する。これらの値は、圧力が
安全弁の開動作圧力よりも明らかに低い限り、きわめて
満足のゆくものである。ある所与の温度における、再充
電容量の比較では、これら容量は充電率の如何にかかわ
らず同様であることがわかっている。

【００５９】また、通常の充電のパラメータとは別に、
安全基準を規定することが望ましい。

【００６０】ここまで実施した実験のうちの一つ（表
１）は、第一段階終了時のバッテリーが４６℃の温度θ
_f1である時には復元容量は１００Ａｈでしかないことを
示しているが、これは公称容量Ｃ_nの８０％でしかな
い。充電終了時の温度θ_f1が高ければ高いほど、復元容
量Ｃ_rは低下する。ユーザが十分な使用時間を有するバ
ッテリーを得ようとするにあたっては、温度がたとえば
４６℃など上限となる温度を超えたら充電を禁止するこ
とができ、これによりユーザには少なくとも８０％の使
用時間が確保されるとともに、蓄電池の早期故障を未然
に防ぐことができる。

【００６１】一方、たとえば−１８℃など下限となる温
度以下では、電解液が固体化するおそれがり、その結
果、イオン移動度がきわめて低くなり、充電性が０にな
る。これを防ぐためには、温度がこの限度値未満になっ
たら充電を禁止することが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】充電開始温度θ_iを２２℃とした時、充電率Ｉ_c
／８での第一段階について、蓄電池の公称容量Ｃ_nの％
で表わす充電パーセントＣ_iの変化にともなう、℃で表
わす温度θ、および℃／ｈで表わす導関数ｄθ／ｄｔの
変化を示すグラフである。

【図２】充電開始温度θ_iを２０℃とした時、充電率Ｉ_c
／８での第一段階および充電パーセントＩ_c／２０での
第二段階について、蓄電池の公称容量Ｃ_nの％で表わす
充電率Ｃ_iの変化にともなう、℃で表わす温度θ、およ
び℃／ｈで表わす導関数ｄθ／ｄｔの変化を示す図１の
グラフと同様のグラフである。

【図３】℃で表わす蓄電池の温度θの変化にともなう、
℃／ｈで表わすしきい値（ｄθ／ｄｔ）_sの変化則を示
すグラフである。

【図４】既に充電した蓄電池をＩ_c／８の充電率で再充
電する時の温度θおよび導関数ｄθ／ｄｔの変化を示
す、図１のグラフと同様のグラフである。

【符号の説明】

１ 第１段階の温度 ２ 第２段階の導関数 ３ 最大値 ４ 小さい値 ５ 大きい値 ６ 第一充電段階 ７ 第二段階における温度 ８ 第二段階における導関数 ９ 温度に応じたしきい値の変化法則 １０ 再充電する時の温度 １１ 再充電する時の導関数

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジヤン−ルイ・リスカ フランス国、33200・ボルドー、リユ・ デ・パン・フラン・113

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 メンテナンスを必要としない工業用Ｎｉ
   −ＭＨ蓄電池の充電方法であって、 Ｉ_cを、１時間で蓄電池の放電を行うのに必要な電流と
   する時、Ｉ_c／１０からＩ_c／２の間の一定電流Ｉ₁で行
   われ、前記蓄電池の温度θが上昇する、第一段階と、 Ｉ_c／５０からＩ_c／１０の間の一定電流Ｉ₂で行われる
   第二段階とを組み合わせで含むことを特徴とし、 時間に対する前記温度の導関数ｄθ／ｄｔがしきい値
   （ｄθ／ｄｔ）_sに達した時、前記第一段階から前記第
   二段階への移行が行われ、しきい値が前記移行時の前記
   蓄電池の温度θに応じて変化する、充電方法。
2. 【請求項２】 前記しきい値（ｄθ／ｄｔ）_sがさら
   に、前記第一段階の一定電流Ｉ₁に応じて決定されるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 前記しきい値（ｄθ／ｄｔ）_sが、蓄電
   池に対する蓄電池の外部からの熱的擾乱の影響により規
   定される下限と、時間に対する温度の前記導関数から前
   記影響を減じたものがとり得る最大値により規定される
   上限との間にある請求項１または２に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記しきい値（ｄθ／ｄｔ）_sが、しき
   い値がほぼ一定のままの少なくとも一つの温度範囲と、
   それに続く、前記温度θが上昇すると減少する温度範囲
   とをカバーする請求項１から３のいずれか一項に記載の
   方法。
5. 【請求項５】 前記しきい値（ｄθ／ｄｔ）_sがほぼ直
   線的に減少する請求項１から３のいずれか一項に記載の
   方法。
6. 【請求項６】 前記第一段階に充電されたキャパシタン
   スＣ₁に応じて決定されるキャパシタンスＣ₂を、前記第
   二段階中に充電する請求項１から５のいずれか一項に記
   載の方法。
7. 【請求項７】 前記キャパシタンスＣ₂が、前記キャパ
   シタンスＣ₁の一次関数である請求項１から６のいずれ
   か一項に記載の方法。
8. 【請求項８】 実キャパシタンスＣ_rを有する蓄電池に
   おいて、Ａｈを単位とする前記キャパシタンスＣ₁、お
   よびＡｈを単位とする前記キャパシタンスＣ₂が、ａが
   ０から０．２の間の無次元係数であり、ｂが−０．１Ｃ
   _rから＋０．１Ｃ_rの間の、Ａｈを単位とする係数である
   とき、一次関係式、すなわちＣ₂＝ａＣ₁＋ｂにより関係
   付けられる請求項７に記載の方法。
9. 【請求項９】 係数ａおよびｂが前記蓄電池の前記温度
   θに応じて決定される請求項８に記載の方法。
10. 【請求項１０】 係数ａおよびｂが前記第一段階の前記
    電流ｌ₁に応じて決定される請求項８に記載の方法。