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技術 鉛蓄電池の充電方法

出願人 松下電器産業株式会社
発明者 今井宏之
出願日 1999年2月24日 (19年10ヶ月経過) 出願番号 1999-046236
公開日 2000年9月8日 (18年4ヶ月経過) 公開番号 2000-243457
状態 特許登録済
技術分野 電流・電圧の測定 電池の充放電回路 電池等の充放電回路 二次電池の保守(充放電、状態検知)
主要キーワード サイクル用途 充電仕様 定時間充電 充電電池 サイクル経過 充電パターン 多段定電流充電 充電不足
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2000年9月8日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

充電前の放電電気量に関係なく一定の充電電気量鉛蓄電池に供給する従来の問題点を解決し、過不足のない適正充電を行う充電方法を提供することを課題とする。

解決手段

鉛蓄電池の充電電圧を検出して、次段の充電へ進み、最終段の充電は任意に設定した時間で終了する5段定電流充電方式において、充電電流IがI1 >I2 >I3 >I4 ≦I5 とした充電方法とする。

概要

背景

鉛蓄電池充電方法としては、定電圧充電,準定電圧充電,定電流充電,二段定電流充電等の種々の充電方式がある。そして、鉛蓄電池のサイクル寿命能力を充分に発揮させるためには、充電不足過充電のない適正充電が求められている。この中で二段定電流充電は取扱いの容易さから広く採用されている。従来採用されてきた二段定電流充電は、1段目の充電で電池充電電圧を検出して、2段目の充電で低い電流に変化させタイマーにて充電を終了させる方式である。

概要

充電前の放電電気量に関係なく一定の充電電気量を鉛蓄電池に供給する従来の問題点を解決し、過不足のない適正充電を行う充電方法を提供することを課題とする。

鉛蓄電池の充電電圧を検出して、次段の充電へ進み、最終段の充電は任意に設定した時間で終了する5段定電流充電方式において、充電電流IがI1 >I2 >I3 >I4 ≦I5 とした充電方法とする。

目的

二段定電流充電は充電電池電圧検出電圧に達するまでの時間が1段目の充電電気量を左右する。1段目の充電電気量は放電電気量に対してほぼ一定の比率となるため放電電気量が一定であれば適切な充電量の充電を行うことができる。しかし、通常のサイクル用途では放電電気量が一定しない。2段目の充電は、予め充電時間を設定したタイマーによって充電前の放電電気量の大小に関係なく一定の電気量を鉛蓄電池に供給することになる。この結果、充電前の放電が浅い場合は過充電、放電が深い場合は充電不足となる可能性があり、放電電気量の一定しない使用条件では、適正充電となるタイマー時間の設定が難しかった。本発明は、従来の二段定電流充電方式の欠点の一つである充電前の放電電気量の多少に関係なく一定の充電電気量を鉛蓄電池に供給してしまうという課題を解決し、鉛蓄電池に過不足の少ない適正充電を行なう充電方法を提供することを目的とするものである。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

鉛蓄電池充電電圧を検出した後、次段充電へ進み、最終段の充電は任意に設定した時間で終了する3段以上の多段定電流充電方式において、充電段数をn段とした時、充電電流IがI1 >I2 > … >In-1 ≦In (但しnは3以上の整数とする)とすることを特徴とする鉛蓄電池の充電方法

請求項2

鉛蓄電池の充電電圧を検出した後、次段の充電へ進み、最終段の充電は前の段までの充電電気量または充電時間より算出した時間で終了する3段以上の多段定電流充電方式において、充電段数をn段とした時、充電電流IがI1 >I2 > … >In-1 ≦In (但しnは3以上の整数とする)とすることを特徴とする鉛蓄電池の充電方法。

技術分野

0001

本発明は鉛蓄電池充電方法に関するものである。

背景技術

0002

鉛蓄電池の充電方法としては、定電圧充電,準定電圧充電,定電流充電,二段定電流充電等の種々の充電方式がある。そして、鉛蓄電池のサイクル寿命能力を充分に発揮させるためには、充電不足過充電のない適正充電が求められている。この中で二段定電流充電は取扱いの容易さから広く採用されている。従来採用されてきた二段定電流充電は、1段目の充電で電池充電電圧を検出して、2段目の充電で低い電流に変化させタイマーにて充電を終了させる方式である。

発明が解決しようとする課題

0003

二段定電流充電は充電電池電圧検出電圧に達するまでの時間が1段目の充電電気量を左右する。1段目の充電電気量は放電電気量に対してほぼ一定の比率となるため放電電気量が一定であれば適切な充電量の充電を行うことができる。しかし、通常のサイクル用途では放電電気量が一定しない。2段目の充電は、予め充電時間を設定したタイマーによって充電前の放電電気量の大小に関係なく一定の電気量を鉛蓄電池に供給することになる。この結果、充電前の放電が浅い場合は過充電、放電が深い場合は充電不足となる可能性があり、放電電気量の一定しない使用条件では、適正充電となるタイマー時間の設定が難しかった。本発明は、従来の二段定電流充電方式の欠点の一つである充電前の放電電気量の多少に関係なく一定の充電電気量を鉛蓄電池に供給してしまうという課題を解決し、鉛蓄電池に過不足の少ない適正充電を行なう充電方法を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段

0004

本発明は、鉛蓄電池の充電電圧を検出して、次の充電工程へ進む工程を少なくとも2つ以上有し、これに続く定電流充電を有する充電方式において、充電電流を制御するものであり、第n工程で充電が終了する多段定電流充電で、第一工程の充電電流をI1 、第n工程の充電電流をInとした時、充電電流を
I1 >I2 > … >In-1 ≦In (但しnは3以上の整数とする)
とする充電方法とした。

発明を実施するための最良の形態

0005

鉛蓄電池において通常の検出電圧である2.40〜2.45V/セル常温での水素が発生し始める電圧であるが、鉛蓄電池の充放電の繰り返しにより負極の鉛粒子凝集することになり凝集した鉛粒子の表面積が小さくなる。そして鉛粒子の表面積が小さくなると、電流密度は大きくなり、充放電反応の効率が低下してきて水素が発生し易くなるとともに充電電圧は上昇し易くなる。したがって充放電の繰り返しにより、放電状態から水素が発生するまでの充電電気量が少なくなる。

0006

そこで充電電流を低く設定することにより、電流密度の上昇を低くしてサイクルの繰り返しによる放電状態から水素が発生するまでの充電電気量の低下を抑えることができる。したがって、電流を低く設定した時の水素発生まで充電電気量から放電電気量の推定の精度が高くなる。しかし、充電電流を低くすると充電時間が長くなるため、あまり充電電流を低くすることは好ましくない。そこで充電の最も低い電流で充電電圧を検出することにより、設定した充電条件の中で最も高い精度で充電電気量から放電電気量を推定することができる。

0007

電圧12V,定格容量60Ahの密閉型鉛蓄電池にて充電電気量の測定と充放電サイクル試験を行った。

0008

充電仕様としてはn=5の5段定電流充電とし、1段目を0.2CA、2段目を0.1CA、3段目を0.05CA、4段目を0.025CA、5段目を0.025CAで1〜4段目の充電を電圧を検出して終了する方式として、検出電圧は2.4V/セルすなわち14.4Vで行い、5段目の充電をタイマーにて終了する方式とした。放電はパターン放電で12Ahと44Ahの電気量で確認した。周囲温度は25±2℃とした。この蓄電池充電特性図1に示す。図2には、44Ah放電電気量での初期と200サイクルでの1〜4段目の充電電気量の推移を示した。

0009

図2の結果より明らかなように0.2CA,0.1CAの充電電気量はサイクル経過とともに明らかに低下していることが判る。一方、0.025CA,0.05CAの充電電気量はサイクル経過による変化が少なく安定していることが判る。

0010

次に図3には、12Ah放電後と44Ah放電後の充電時の1〜4段目の充電電気量を示した。

0011

図3の結果より明らかなように12Ah放電後と44Ah放電後の充電不足量(放電電気量と充電電気量の差)の差が電流が低いほど少なくなっていることが判る。

0012

すなわち、低い充電電流で電圧を検出することによりサイクル経過による充電電気量の変化、放電電気量の違いによる充電電気量の変化が少なく充電することができる。

0013

しかし、前述したように、充電電流を低くすると充電時間が長くなるので、充電中の最も低い電流で検出電圧まで充電し、さらにその電流と同じか、それ以上の電流で一定時間充電することにより、過不足のない充電が可能となる。

発明の効果

0014

以上のように、サイクル用途の鉛蓄電池に本発明の充電パターンを用いることにより鉛蓄電池の過不足のない充電が可能となり、実用上極めて有用である。

図面の簡単な説明

0015

図1本発明による充電特性を示す図
図244Ah放電後の充電電気量の各充電電流でのサイクルによる推移を示す図
図312Ah放電後と44Ah放電後の各充電電流での放電電気量と充電電気量の差を示す図

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