(57)【要約】蓄電池（５）及び／又は電池パックを充電するための電池の充電器（１）が開示される。好ましくは、充電器（１）は、電池を充電する２つのモードを適用できる。通常充電モードにおいて、電池は、比較的低いレートで全容量まで充電される。急速充電モードにおいて、電池は、その全容量の最大８０％まで非常に急速に充電される。急速充電モードは、充電のために利用可能な時間が制限される場合に、電池（５）に幾らかの充電を提供することを可能にする。部分的な充電の結果として、通常充電で許可されるよりもさらに高い充電電流が急速充電の段階で適用されてよい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池又は蓄電池パックなどの蓄電ユニットを充電するための方法であって、
２Ｃレートより以上に対応する充電電流が、前記蓄電ユニットに供給され、
前記充電電流の供給は、前記蓄電ユニットが該ユニットの全容量の最大８０％まで充電される前に中断されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記充電は、前記蓄電ユニットが実質的にすべて充電されるまで、ほぼ１Ｃレートに対応する電流で処理する通常充電によって続くことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
４Ｃレートより以上の充電電流は、ＮｉＣｄ又はＮｉＭＨ電池を有する蓄電ユニットを充電するために使用されることを特徴とする請求項１、２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４】
前記蓄電ユニットの初期容量の測定は、充電の開始前に成されるか、該充電処理の開始で成され、前記充電電流の供給は、前記初期容量が所定の初期容量よりも高いことが認識された場合に停止されることを特徴とする前述までの請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
蓄電池又は蓄電池パックなどの蓄電ユニットを充電するための充電器で、該充電器は蓄電ユニットに充電電流を供給するための供給ユニットを有する充電器であって、該充電器はまた、
２Ｃレートより以上の充電電流を前記蓄電ユニットに供給するための手段と、
前記蓄電ユニットが該ユニットの全容量の最大８０％まで充電される前に充電を中断するための手段と、を有することを特徴とする充電器。
【請求項６】
前記充電器は、
−前記蓄電ユニットが、２Ｃレートより以上に対応する充電電流で該ユニットの最大容量の最大８０％まで充電される、急速充電モードと、
−前記蓄電ユニットが、最大１Ｃレートに対応する電流で完全に充電される、通常充電モードと、
の間で選択するための手動のセレクターを有することを特徴とする請求項５に記載の充電器。
【請求項７】
前記充電器は、前記蓄電ユニットが、該ユニットの全容量の最大８０％まで充電された場合に前記急速充電モードから前記通常充電モードに切り替わるための手段を有することを特徴とする請求項６に記載の充電器。
【請求項８】
前記充電器は、前記充電処理の中断の後、最大１Ｃレートに対応する電流で全容量まで前記蓄電ユニットを充電するために、前記急速充電モードから前記通常充電モードに自動的に切り替わるための手段を有することを特徴とする請求項５に記載の充電器。
【請求項９】
前記充電器は、前記充電器のユーザに対して前記充電処理の前記中断が生じた表示を提供するためのＬＥＤ又はスピーカなどの手段を有することを特徴とする請求項５乃至８のいずれか一項に記載の充電器。
【請求項１０】
前記充電器は、タイマーユニットを有し、該タイマーユニットは所定の時間間隔の後、前記充電処理を中断するように考案されたことを特徴とする請求項５に記載の充電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電池又は蓄電池パックなどの蓄電ユニットを充電するための方法に関する。
【０００２】
本発明はまた、蓄電池又は蓄電池パックなどの蓄電ユニットを充電するための充電器に関し、該充電器は蓄電ユニットに対して充電電流を供給するための供給ユニットを有する。
【背景技術】
【０００３】
蓄電池及び蓄電池パックは、現代の生活において幅広く使用されている。移動電話、電池駆動型の電気カミソリ、電気自動車、電子ツールなどの多数の装置は、そのような電池を装備している。
【０００４】
蓄電池及び蓄電池パックは、時々充電する必要がある。蓄電池を再充電するために使用できる数多の種類の充電器がある。共通のタイプの充電器は、電池の全充電プロセスの全体にわたる一定の電流レベル（ＣＣ）を使用する。このタイプの急速充電器は、電池が完全に充電されるまで急速で一定の電流を使用する。充電器の電子ユニットは、充電の終了を検知し、かつ充電する電流を遮断するために使用される。
【０００５】
前述したＣＣ充電器は、例えば、ＮｉＣｄ（ニッケル−カドミウム）及びＮｉＭＨ（ニッケル−金属−水素化物）電池を充電するために使用される。それらの電池で、充電状態の終了は、電池の温度の急激な上昇と、電池のターミナル電圧の低下として検知される。
【０００６】
リチウム電池（リチウムイオン、リチウムポリマー及びリチウムの固体状態の電池を含む）は、前述したタイプの急速充電器によって充電できない。なぜなら、リチウム電池は、前述の充電の終了の表示を提供せず、最大電圧はリチウム電池へのダメージを回避するように制御されなければならないからである。
【０００７】
リチウム電池を有する異なる種類の電池を扱うことができる充電器がある（例えば、特許文献１参照）。充電器は、最初に一定の電流モードで電池に充電し、次いで、一定の電圧モードで充電する（一定電流の次に一定電圧の充電＝ＣＣＣＶ）。充電処理の第一段階において、充電器は、一定に充電する電流の制御モードである。充電電流は、プリセットされたレベルで制御され、充電電圧はモニターされる。充電電圧があるプリセットされたレベルに到達する場合、充電処理は、一定に充電する制御モードに変わる。このモードにおいて、充電電流が減少する一方で、充電電圧は実質的に一定に維持される。しかしながら、特許文献１に記載のような充電処理は遅く、電池の充電を急速にしない。
【特許文献１】米国特許第５，９９４，８７８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、蓄電ユニットに迅速に容量を加えることが可能な充電方法を提供することである。
【０００９】
本発明のさらなる目的は、蓄電ユニットに迅速に容量を加えることが可能な充電器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前文による充電方法は、２Ｃレート（２Ｃ−ｒａｔｅｓ）より以上に対応する充電電流が蓄電ユニットに供給され、充電電流の供給は、蓄電ユニットがユニットの全容量の最大８０％まで充電される前に中断されることを特徴とする。
【００１１】
蓄電ユニットが部分的に充電される場合、充電処理の中断は、蓄電ユニットにダメージを与える如何なる危険性のない従来の充電器と比較して、充電する電流を実質的に増加させることを可能にすることが分かる。したがって、本発明は蓄電ユニットの非常に迅速な部分的な充電を提供する。例えば、移動式電話又は電気カミソリの電池が空であることをこれから外出しようとするユーザが気づくことは、これがまさに物質の利点を有する典型的な状況である。前述した方法により数分間だけの充電によって、例えば、一日に必要な十分な電池の充電を得る。別の実施例は、特に電気自動車である、ハイブリッドの電気自動車Ｈ（ＥＶ）である。自動車の電池が空であることに気づいたユーザは、帰宅までの十分な充電を電池に非常に短い時間で与える。
【００１２】
請求項２に定義した手段は、蓄電ユニットが非常に迅速な完全充電されるという利点を有する。第一の充電シーケンス、つまり、全容量の最大８０％まで２Ｃレートより以上の電流で充電することは、非常に迅速である。このシーケンスが中断された後、通常充電処理の形態の第二シーケンスが開始される。通常充電処理はゆっくりであるが、蓄電ユニットが非常に高レートで部分的に充電されるために、蓄電ユニットを完全に充電するために必要なすべての時間は、従来の充電方法よりも相当に短い。
【００１３】
請求項３に定義された手段は、非常に迅速な部分的な充電が可能であるという利点を有する。そのような充電は、充電時間が非常に限られた場合に好ましい。
【００１４】
請求項４に定義された手段は、完全に若しくはほとんど完全に充電された電池又は電池パックが本発明にしたがって充電されないという利点を有する。したがって、電池を損傷する危険性は、実質的に取り除かれる。
【００１５】
前文による充電器は、該充電器がさらに、
−蓄電ユニットの２Ｃレートより以上の充電電流を供給するための手段と、
−蓄電ユニットが該ユニットの全容量の最大８０％まで充電される前に充電を中断するための手段と、
を有することを特徴とする。
【００１６】
前述した充電器は、蓄電ユニットにダメージを与える危険性を伴わずに、蓄電ユニットのとても急速な部分的な充電を提供する。
【００１７】
請求項６に定義された手段は、充電器のユーザが現状に適する充電モードを選択できるという利点を有する。ユーザが急いでいる場合、ユーザは、例えば、対応するボタンを押すことによって、急速充電を選択できる。充電する十分な時間がある場合、通常充電を選択するために別のボタンを押す。
【００１８】
請求項７に定義された手段は、充電器がさらに、電池の急速な完全充電のために活用されてよいという利点を有する。電池を部分的から全容量まで充電するこの場合の通常充電が低いＣレートで生じるので、充電処理の如何なる場合でも電池はダメージを受けない。
【００１９】
請求項８に定義された手段は、充電器が部分的な充電と完全な充電の両充電において使用できるという利点を有する。高レートの部分的な充電を中断した後、電池の充電を終了するために遅いレートの通常充電に自動的に移行する。したがって、充電器は、ユーザが電池に対して幾らかの容量を加えることを早急に欲する場合と、ユーザが電池を完全に充電することを欲する場合の両者の場合に使用でき得る。ユーザが、例えば、シェーバーを本線のソケットから抜き取ることによって、如何なる瞬間でも充電電流の供給がまさに遮断されることで充電処理を停止するので、制御ボタンは必要ではない。
【００２０】
請求項９に定義した手段は、急速充電が停止され、電池が部分的に充電されて使用の準備ができることをユーザが認識するという利点を有する。次いで、ユーザは充電処理を中断するように選択してよいし、又は通常充電モードに進むように選択してもよい。
【００２１】
請求項１０による手段は、充電処理を中断する簡素な手法を提供する。タイマー機能は、充電を制御する制御ユニットに含むように安価で簡素であり、高い充電電流が充電可能なユニットに対して如何なるダメージを与える前に充電処理を良好に中断する安全な手法を提供する。タイマー機能は教育的であり、末端ユーザにとって充電方法を使用しやすく理解しやすくさせる。
【００２２】
本発明の前述及び他の態様は、下記の実施態様から明白となり、下記の実施態様を参照して説明される。
【００２３】
本発明は、添付図を参照して、下記により詳細に記載される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
表現、Ｃレートは、電池の充電を説明する場合に頻繁に使用される。１Ｃレートは、空の電池を１時間でその電池の最大容量まで充電するために必要とされる充電電流である。各電池の容量において、ある特定のＣレートはある特定の電流を意味する。
【００２５】
本願で使用される表現“急速充電”は、電池を充電することによって電池に容量を急速に加えるための充電方法を意味する。
【００２６】
本願で使用される表現“通常充電”は、電池にその最大容量をむしろ遅いレートで充電するための充電方法を意味する。
【００２７】
本願で使用される用語“サイクルライフ”は、電池が処分される前に電池が充電することができる回数を意味する。ロングサイクルライフは、電池が多くの回数を再充電できることを意味する。
【００２８】
本願において、“充電の深さ”（ＤｏＣ）は、電池又は電池パックの充電された容量を意味する。１００％のＤｏＣは、電池がその最大容量まで充電されることを意味する。
【００２９】
図１において、電池の充電器１の形態の本発明の好ましい実施態様が示される。電池の充電器１は、所望の電圧と電流を供給するために適合された、充電電流の供給ユニット２を有する。電線３、４の形態のターミナルは、充電される電池５まで充電器１を接続する。好ましくは、ケーブル３、４のそれぞれは、電流のリードと、電圧を感知するための感知リードとに分割される。電池の充電器１は、電池５に対して供給ユニット２によって供給される電流と電圧を制御する制御ユニット６を有する。制御ユニット６は、電池５の通常充電を活性化するための図１に７として概略して示される第一の制御ボタンを有するセレクターが設けられる。さらに、セレクターは、電池５の急速充電を活性化するための図１に８として概略して示される第二の制御ボタンを有する
充電器１のユーザが通常充電ボタン７を押す場合に通常充電が活性化される。電池５の通常充電は、好ましくは、一定電流／一定電圧方法（ＣＣＣＶ方法）にしたがって実行されるか、又は充電される電池のタイプに依存する一定の電流レベル（ＣＣ方法）で実行される。ＣＣ方法での電流は、実質的に同じ電流のパルスで供給されてよい。
【００３０】
リチウム電池を充電するために頻繁に採用されるＣＣＣＶ方法で、制御ユニット６は、電圧をモニターする（つまり、電線３と４との間で測定される電圧）間に電池５が一定電流モード（ＣＣモード）と一致して最初に充電されるように、供給ユニット２を制御する。ＣＣモード段階の一定電流ＩCONSTは、典型的には、空の電池がＣＣモード段階で電池の通常の最大容量の約５０−９０％を得るように低く設定される。リチウム電池における典型的な一定電流ＩCONSTは、０．７Ｃレートであり得、すなわち、１時間の間に一定に保持される場合、電流は、電池の最大容量の７０％まで充電され得る。そのうちに電圧が規定された最大電圧ＶＭＡＸに達する場合、制御ユニット６は、一定電圧モード（ＣＶモード）に変わる。ＣＶモードの段階において、供給ユニット２によって供給された電流は、電圧がＶＭＡＸで維持され、一方で電流が減少するように制御される。制御ユニット６は、電流がわずかな値まで減少された場合又は電池を完全に充電するために十分な所定の時間間隔の後、充電処理を停止する。したがって、ゆっくりで慎重な手法で電池の最大容量まで充電される電池は、使用のための準備段階にある。通常充電処理は、電池のロングサイクルライフと、完全に充電された電池を提供する。
【００３１】
ＮｉＭＨ及びＮｉＣｄ電池を充電するために頻繁に採用されるＣＣ方法で、一定の電流レベル（パルスされた電流を意味してよい）は、充電処理を通して電池に供給される。電池が完全に充電されたことを検出方法が示す場合、充電は中断される。そのような検出方法の一つは、温度の測定である。電池の温度が測定され、ある温度を越える場合、電池は完全に充電される。別の検出方法は、時間にわたる電圧の変化（ｄＶ／ｄｔ）の測定である。電圧の減少が検出された場合、電池は完全に充電され、充電は中断される。ＮｉＭＨ電池の前述のタイプの充電段階の一定の充電電流は、充電する高電流が高まった気体圧によって後に電池内に酸素の形成を引き起こし得るので、最大で約１Ｃレートである。ＮｉＣｄ電池は同様の理由で最大で２Ｃレートで充電される。ＲＡＭ電池は、１Ｃレートより以下の充電電流で充電される。
【００３２】
電池５の急速充電は、充電器１のユーザが急速充電ボタン８を押す場合に活性化される。電池５の急速充電は、本発明の方法によって実行される。
【００３３】
リチウム電池の急速充電の場合、制御ユニット６は、非常に高い初期電流Ｉｉｎｉｔが直ちに電池５まで供給されるようにして、供給ユニット２を制御する。制御ユニット６は供給された電圧（つまり、電線３と４との間で測定される電圧）をモニターし、電圧が規定の最大電圧ＶＭＡＸで保持されるように電流を制御する。初期電流Ｉｉｎｉｔは、最大電圧ＶＭＡＸがほとんど直ちに達するようにして選択される。したがって、制御ユニット６は、電流が直ちに、又は非常に短期間の後、初期電流Ｉｉｎｉｔから低い値まで減少するようにして、電池５に供給された電流を制御する。初期電流Ｉｉｎｉｔが非常に高い場合、一定電流の段階は全く存在しないであろう。通常充電処理のＣＣモード段階中に供給された電流ＩCONSTに関してまだ非常に高い、多少低いＩｉｎｉｔで、電流が減少する前に、短い時間の期間は経過する。いずれの場合でも、通常充電に関して記載されたタイプの一定の電流の段階はない。
【００３４】
リチウム電池の急速充電の場合に適用された初期の充電電流Ｉｉｎｉｔは、１Ｃレートよりも高くなるべきであり、つまり、一定に保持された電流は、急速充電を提供するために、３０分以内で電池の最大容量の５０％まで空の電池を充電し得ることが認識された。２Ｃレートよりも高い、さらに好ましくは３、５Ｃレートよりも高い初期電流Ｉｉｎｉｔは、充電時間の実質的なさらなる減少を提供することが認識された。初期の充電電流Ｉｉｎｉｔは、初期の瞬時の充電が、充電時間を減少させるために可能な限り高電圧で実行されるべきであるので、充電の開始時において、所定の最大充電電圧が２分間もかからずに達成されるようにして選択されるべきであることが認識された。初期の充電電流Ｉｉｎｉｔは、充電時間のさらなる実質的な減少を提供するために、最大の充電電圧が３０秒、さらにより好ましくは５秒以内に達し、さらにサイクルライフに実質的な悪影響を与えないで、初期の瞬時の充電が高電流及び最大電圧で実行される場合に最も効果的であるようにして、好ましく選択されるべきであることがさらに認識された。
【００３５】
ＮｉＭＨ及びＮｉＣｄなどの他のタイプの電池で、急速充電は、脈流であるか、又は真の一定の電流であってよい、一定の電流レベルで好ましく実行される。充電電流は、急速充電が部分的に充電するという事実により、通常充電で可能とされるよりも高い。ＮｉＣｄ及びＮｉＭＨの急速充電の場合の電流は、２Ｃレートより以上であり、より好ましくは４Ｃレートより以上である。
【００３６】
急速充電は、電池５がサイクルライフに対して実質的な負の影響を与えずに急速充電を提供するために、電池の最大容量の最大で８０％（つまり、８０％ＤｏＣ）まで充電された場合に、中断されるべきであることが認識される。８Ｃレートより以上に対応する充電電流など非常に高い充電電流において、好ましくは、充電は、電池での熱又はガスの過度の発生などの電池に対するダメージを回避するために最大６０％のＤｏＣで中断される。そのような充電は、電池に対して非常に迅速に容量を加え、ユーザがほんの数分間だけしか時間が無い場合に使用され得る。１０乃至６０％の電池のＤｏＣでの充電処理の中断は、急速充電機能のほとんどのユーザに対して魅力的である、充電時間と充電された容量との関係を提供することがさらに認識される。したがって、急速充電は、好ましくは、電池の急速で部分的な充電のために使用される。部分的な充電における適切な時間で急速充電を停止するために、好ましくは、ＤｏＣを測定する機能、つまり、ある時間での電池のＤｏＣは、制御ユニット６に含まれる。ＤｏＣは、当業者に周知である数多の方法の一つにしたがって、電池のパラメータを測定することによって測定できる。電池のＤｏＣに関連するための電池のパラメータを測定するそのような方法の実施例は、オープン回路電圧（ＯＣＶ）測定と、抵抗が無い電圧（ＲＦＶ）測定とを含む。
【００３７】
急速充電の応用は、好ましくは、全容量又はほぼ全ての容量をすでに有する電池が急速充電を受けることができないように制限される。したがって、制御ユニット６は、如何なる充電、特に如何なる急速充電が開始される前に推測上、空の電池５のＤｏＣ、つまり初期のＤｏＣを測定するための機能を含む。充電処理を開始するまえに電池のＤｏＣを測定するために、当業者に周知の数多の方法の一つで使用できる。電池のＤｏＣに関するための電池のパラメータを測定するそのような方法の実施例は、オープン回路電圧（ＯＣＶ）測定と、抵抗が無い電圧（ＲＦＶ）測定と、緩和後の電池電圧（Ｖｒｅｌａｘ）とを含む。リチウム電池を充電する場合、電流が最大の充電電圧を超過することを回避するために減少する必要がある前に短い時間の期間が経過するようにして初期電流Ｉｉｎｉｔが選択されることを提供して、充電電流が減少することを開始する前に経過した時間を測定することによって、充電処理の極めて開始時にＤｏＣを測定することがさらに可能である。充電電流が減少する前の時間が短くなると、初期ＤｏＣが高くなる。リチウム電池を充電する場合、利用可能な別の代案は、急速充電を始める場合に時間にわたる電圧増加の傾きを測定すること、つまりｄＶ／ｄｔを測定することである。次いで、ｄＶ／ｄｔの大きな値は、電池の高い初期ＤｏＣを示す。充電電流が減少する前に経過した時間又はｄＶ／ｄｔの測定が、電池はすでに高容量か充満した容量を有することを明らかにする場合、急速充電は直ちに中断される。
【００３８】
サイクルライフへの悪影響に加えて、高い初期ＤｏＣでの急速充電によって得られる時間は、非常に短く、好んで回避される。初期段階の場合、急速充電は開始されるべきでないか、又は、電池がサイクルライフへの悪影響を回避するように７０％より以上の初期ＤｏＣを有することを認識される場合、急速充電は、直ちに停止されるべきである。充電器１は、高い初期ＤｏＣにより急速充電が中断されることを提示する、電池がある充電をすでに有することをユーザに示すためのフラッシュライトや音などの機能を具備してよい。充電時間と充電された容量との関係が、５０％より以上の初期ＤｏＣで急速充電処理を開始する利点に対して負の影響を有することがさらに認識される。
【００３９】
充電処理を制御するさらなる実施例において、タイマー機能は制御ユニット６に提供される。タイマーは、ある時間、例えば５分間又は１０分間での急速充電をさせ、次いで、充電を中断するように設定される。タイマーは、高い初期のＤｏＣでの充電を回避するための前述の機能、及び／又は、ある所定のＤｏＣでの充電を中断するための機能と組み合わされてよい。タイマー機能は、急速充電機能を使い易くして、末端ユーザに理解し易くさせる。
【００４０】
制御ユニットはまた、時々、急速充電をさせて、次いで通常充電に切り替えるように採用されてよい。そのような場合、電池は、ある時間において高レートで、又はあるＤｏＣまで、最初に充電される。次いで、充電器は、通常充電に切り替わり、電池が完全に充電されるまで低いレートで処理されるように電池の充電をさせる。例えば、ＬＥＤである光の切り換え、又はスピーカの音などの表示は、好ましくは、急速充電が終了されたことを提示ように使用される。次いで、ユーザは、充電を中断するように、又は遅いレートで電池を完全に充電するための通常充電モードに進ませるように選択してよい。
【００４１】
急速充電は、すべてのタイプの蓄電池に適用されてよい。そのような電池の実施例は、ニッケル金属水素化物電池（ＮｉＭＨ）、ニッケルカドミウム電池（ＮｉＣｄ）、鉛酸電池（Ｐｂ−ａｃｉｄ）、再充電可能なアルカリマンガン電池（ＲＡＭ）及びリチウム電池を含む。リチウム電池が高電圧で充電されてはならないので、急速充電が、リチウムイオン電池（Ｌｉ−ｉｏｎ）、リチウムポリマー電池（Ｌｉ−ｐｏｌｙｍｅｒ）、リチウムポリマーゲル電池（Ｌｉ−ｐｏｌｙｍｅｒ  ｇｅｌ）及びリチウム金属電池（Ｌｉ−ｍｅｔａｌ）を有するリチウム電池において特に有利であることが認識される。この事実により、リチウム電池の急速充電のための充電器は、従来存在していなかった。
【００４２】
本発明による充電器は、独立型充電器又は完全な充電器であってよい。したがって、充電器は、如何なる電子の不可欠な部分又は電池で駆動される装置であってよい。充電器を組み込むそのような電子装置の実施例は、シェーバー、移動式電話、電池パック、電気自動車、ハイブリッド電気自動車Ｈ（ＥＶ）及びパーソナルコンピュータである。完全な充電器の場合、セレクターは、ユーザに充電モードを選択させるようにシェーバーなどの装置のハウジングに好ましく位置する。
【００４３】
多くの試験が、本発明による充電器の効果を実証するために実行された。試験において、１１００ｍＡｈの名目上の容量を備える標準のソニーＵＳ１８５００電池の形態のリチウムイオン電池が使用された。すべての試験は２５℃で実行された。
【００４４】
図２は、急速充電と通常充電の処理を示す。図２の左の垂直軸は、充電電流Ｉｃｈａｒｇｅ（アンペア）で、右の垂直軸は、充電電圧Ｖｃｈａｒｇｅ（ボルト）で、水平軸は充電された電池容量（ｍＡｈ）である。通常充電（図２の点線）は、電池が電池の最大容量の約８０％を得るまで、約１Ａの一定電流ＩCONSTで行われる。制御ユニット６は、充電電流を０から所定の一定電流ＩCONSTまで高めて、さらに如何なる上昇から充電電流を防ぐ、充電電流を制限する機能を有する。一定電流（ＣＣ）充電のこの段階において、充電電圧は、３．６Ｖからこの電池の最大充電電圧である４．２Ｖまでゆっくりと上昇する。充電電圧が４．２Ｖに達する場合、充電器は一定の電圧モードに切り替わる。したがって、電池は、４．２Ｖの一定電圧と減少する電流で、電池の容量の最後の２０％を充電される。
【００４５】
急速充電は、図２の実線によって例示される。急速充電処理の開始において、８Ａの初期電流Ｉｉｎｉｔが電池に供給される。充電電圧は直ちに、つまり１秒以内に、４．２Ｖの最大の充電電圧まで上昇する。制御ユニットは、充電電圧が４．２Ｖで維持されるようにして、充電電流を下げる。充電電流は、１分以内で約４Ａまで最初は急速に減少する。次いで、充電電流は、さらにゆっくりとしたレートで下がる。
【００４６】
図２に示されるように、充電手順の最後での充電、つまり、充電容量の最後の２０％の充電は、通常充電と急速充電において同様である。したがって、充電する上での高い初期の充電電流の影響が小さいことを結論とできる。
【００４７】
図３において、時間の関数としての容量の蓄積が示される。垂直軸は、充電された容量、つまり充電中に電池に加えられた容量がｍＡｈで表わし、水平軸は時間を分で表わす。最大の充電電圧は４．２Ｖであった。点線は、通常充電を使用して、空の電池の充電の蓄積を記載する。１０分間の通常充電後、電池のＤｏＣは、電池の最大容量の約１６％まで高まる。１０分間の通常充電段階での一定電流は、１Ａ／１１００ｍＡｈ＝０．９Ｃレートと一致する約１Ａであった。３つの試験が、８Ａ／１１００ｍＡｈ＝７．３Ｃレートの初期Ｃレートと一致する８Ａの初期電流Ｉｉｎｉｔを使用する急速充電で実行された。空の電池（０％の初期ＤｏＣ）の急速充電と、１０及び２５％の初期ＤｏＣの電池の結果が、図３の実線によって示される。空の電池は、１０分間だけの急速充電後に、電池の最大容量のほぼ５０％が得られた。１０％と２５％のそれぞれの初期のＤｏＣを有した電池は、空の電池の充電と比較して、多少ゆっくりの容量の蓄積を示した。しかしながら、図３に示されるように、急速充電での容量の蓄積は、すべての場合において、通常充電での容量の蓄積と比較してかなり迅速である。
【００４８】
図４において、空の電池（０％の初期のＤｏＣ）の充電での初期の充電電流ＩｉｎｉｔのあるＤｏＣに対する影響が実証された。垂直軸は、初期の充電電流Ｉｉｎｉｔをアンペアで示し、水平軸は時間を分で示す。曲線は、充電が中断される際の１０乃至５０％の異なるＤｏＣを与える。したがって、３０％の曲線は、異なる初期電流Ｉｉｎｉｔで空の電池をその最大容量の３０％のＤｏＣまで充電するために費やす時間を表わす。実施例の手法によって、点Ｐは、３Ａの初期電流Ｉｉｎｉｔで、３０％のＤｏＣが６．９分後に到達したことを表わす。
【００４９】
約３．６Ｃレートの初期のＣレートに対応する４Ａより以上の初期電流Ｉｉｎｉｔは、あるＤｏＣを得るために必要な時間をさらに短縮しないことが図４から明白である。一方で、約１．８Ｃレートの初期のＣレートに対応する２Ａより以下の初期の充電電流は、あるＤｏＣを得るために必要な時間の実質的な増加に帰着する。
【００５０】
試験は、許可された４．２Ｖよりも高い最大の充電電圧で実行された。したがって、最大の充電電圧は、４．３Ｖに設定された。空の電池（０％の初期ＤｏＣ）が、４．２Ｖで必要とされた１０分間よりも２分間短縮された８分間で８Ａの初期の充電電流Ｉｉｎｉｔでほぼ５０％のＤｏＣまで充電されたことが認識された（図３を参照のこと）。
【００５１】
最後に、概要すると、蓄電池５及び／又は電池パックを充電するための電池の充電器１が開示される。好ましくは、充電器１は、電池を充電する２つのモードを適用できる。通常充電モードにおいて、電池は、比較的低いレートで全容量まで充電される。急速充電モードにおいて、電池は、その全容量の最大８０％まで非常に急速に充電される。急速充電モードは、充電のために利用可能な時間が制限される場合に、電池５に幾らかの充電を提供することを可能にする。部分的な充電の結果として、通常充電で許可されるよりもさらに高い充電電流が急速充電の段階で適用されてよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明による充電器の概略図である。
【図２】急速充電と通常充電における充電の原理を示す図である。
【図３】急速充電段階及び通常充電段階の電池の容量の高まりを示す図である。
【図４】異なる初期の充電電流と異なる充電の最終の深さで空の電池における充電時間を示す図である。
【図１】
2005530468.tif 000003
【図２】
2005530468.tif 000004
【図３】
2005530468.tif 000005
【図４】
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【国際調査報告】
2005530468.tif 000007
2005530468.tif 000008
2005530468.tif 000009