(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛蓄電池の内部抵抗を測定するステップ（２０１）と、
前記鉛蓄電池の内部抵抗を測定（２０１）した後に、内部抵抗が再生可能限界より大きい場合に（２０３）、鉛蓄電池を廃棄することを知らせるステップ（２０５）と、
内部抵抗が通常限界より大きくない場合に（２０７）、通常充電を使用して鉛蓄電池を充電するステップ（２２３）と、
内部抵抗が、再生可能限界以下であり且つ通常限界より大きい場合に、鉛蓄電池を所定の充電電流で充電するステップ（２１３）と、
第１の時間間隔にわたって、バッテリー電圧を測定するステップ（２１５）と、
前記第１の時間間隔にわたって、バッテリー電圧を測定した後（２１５）、バッテリー電圧が最小電圧に達した場合に、充電電流を増加させるステップ（２１９）と、
充電電流が充電電流限界を超えるかどうかを検査するステップ（２２１）と、
充電電流が充電電流限界を超える場合に、通常充電を使用して鉛蓄電池を充電するステップ（２２３）と、
充電電流が、前記充電電流限界を超えない場合、新しいレベルでバッテリー電圧を測定し、バッテリー電圧が第２の所定の最小電圧に達した場合、充電電圧を増加させるステップと、
を含む鉛蓄電池の再生方法。
【請求項２】
再生可能限界が５オームである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
通常限界が０．２オームである請求項１に記載の方法。
【請求項４】
鉛蓄電池を充電（２２３，２１３）する前に、電解液レベルが許容レベル以下の場合に、鉛蓄電池の電解液レベルの修正を知らせるステップ（２１１）を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
充電電流が１００％増加される請求項１に記載の方法。
【請求項６】
バッテリ電圧が第１の時間間隔で増加し続ける場合に（３１９）、鉛蓄電池の充電を停止するステップ（３２１）と、
鉛蓄電池の充電が停止した場合に、次いで、第２の時間間隔が経過した後に（３２３）、鉛蓄電池を充電するステップ（３１１）と、
を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
第１の時間間隔が１時間であり、第２の時間間隔が５分間である請求項６に記載の方法。
【請求項８】
鉛蓄電池が、３つの第１の時間間隔以上の間充電された場合に（３３１）、鉛蓄電池の充電を停止するステップ（３２７）と、
第２の時間間隔が経過した後に（３２９）、鉛蓄電池の内部抵抗を測定するステップ（３０１）と、
を更に含む請求項６に記載の方法。
【請求項９】
第２の時間間隔が５分間であり、第３の時間間隔が８時間である請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記方法のステップがソフトウエアで実行される請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
鉛蓄電池の内部抵抗を測定するステップ（５０１）と、
内部抵抗が再生可能な範囲内にない場合に（５０３）、鉛蓄電池を廃棄することを知らせるステップ（５０４）と、
内部抵抗が再生可能な範囲内にある場合に、鉛蓄電池を充電電圧で充電するステップ（５０５）と、
鉛蓄電池を充電（５０５）した後に、バッテリー電流を第１の電流限界に対して検査するステップ（５０７）と、
バッテリー電流が第１の電流限界に達しなかった場合に、充電電圧を増加させ（５０９）、検査するステップ（５０７）と増加させるステップ（５０９）とを繰り返し、
第１の電流限界が達成されるレベルに充電電圧が達した後、バッテリー電流を第２の電流限界に対して検査するステップ（５１１）と、
バッテリー電流が第２の電流限界に達した場合に、充電電圧を減少させ（５１３）、バッテリー電流が前記第２の電流限界に達しない場合、鉛蓄電池の充電が続き、
充電電圧を減少させるステップ（５１３）の後、充電電圧を予め設定された限界に対して検査するステップ（５１７）と、
充電電圧が予め設定された限界より大きくない場合に、通常充電を使用して鉛蓄電池を充電するステップ（５１９）と、
を含む鉛蓄電池の再生方法。
【請求項１２】
鉛蓄電池（４７）に接続されたコンピュータ（４１）であって、鉛蓄電池を充電する充電電流を制御し、且つ鉛蓄電池の内部抵抗およびバッテリー電圧を測定するためにプログラムされたデバイス（４０）を含むコンピュータ（４１）と、
鉛蓄電池およびコンピュータに接続され、充電電流を鉛蓄電池に供給する電源（４９）と、
鉛蓄電池およびコンピュータに接続され、充電電流を測定する分路手段（４６）と、
を含み、前記プログラムされたデバイスが、
内部抵抗が再生可能限界より大きい場合に、鉛蓄電池を廃棄することを知らせる手段（２０５）と、
内部抵抗が通常限界以下の場合に、通常充電を使用して鉛蓄電池を充電するために電源を作動する手段（２２３）と、
内部抵抗が再生可能限界以下であり且つ通常限界より大きいときに、鉛蓄電池を所定の充電電流で充電するために電源を作動する手段（２１３）と、
内部抵抗が再生可能限界以下であり且つ通常限界より大きいときに、バッテリー電圧が最小電圧に達して且つ増加し始めた場合に（２１７）、充電電流を増加させるために電源を作動する手段（２１９）と、
を含む鉛蓄電池の再生装置。
【請求項１３】
コンピュータが鉛蓄電池を充電する充電電圧を制御し、電源が鉛蓄電池に充電電圧を供給する請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
コンピュータによって制御され、鉛蓄電池を開回路状態におく制御リレー（４８）を更に含む請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
コンピュータから制御リレーへの命令を実行するリレー・モジュール（４４）を更に含む請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
鉛蓄電池からのデータをコンピュータに有効な形式に処理するデータ獲得デバイス（４２）を更に含む請求項１２に記載の装置。
【請求項１７】
データ獲得デバイスが、アナログ・ディジタル変換、ディジタル・アナログ変換、増幅、ノイズ低減からなるグループの一つを使用してデータを処理する請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
鉛蓄電池に接続された熱電対（４７Ａ）を更に含み、熱電対が鉛蓄電池の温度を測定する請求項１２に記載の装置。
【請求項１９】
電源と並列に接続され、鉛蓄電池を放電する電子負荷（４９ａ）を更に含む請求項１２に記載の装置。
【請求項２０】
電源と直列に接続され、電源に放電する鉛蓄電池から、電源を保護するダイオード（４９Ｂ）を更に含む請求項１２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
関連出願
本件出願は、１９９９年４月１２日に出願された「硫酸塩化された鉛蓄電池の自動再生装置および方法（Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｏｄ  ｆｏｒ  ＡＡｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ｏｆ  Ｓｕｌｆａｔｅｄ  Ｌｅａｄ  Ａｃｉｄ  Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ）」と題された、米国仮出願第６０／１２８，８９１号の優先権を主張する。
【０００２】
発明の技術分野
本発明は、概ね鉛蓄電池（酸化鉛バッテリー：Ｌｅａｄ  Ａｃｉｄ  Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ）に関し、特に、硫酸塩化された鉛蓄電池の自動再生装置および方法に関する。
【０００３】
発明の背景
バッテリーは、酸化還元電気化学反応によって、活物質に含まれる化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換するデバイスである。このタイプの反応は、一方の物質から別の物質への電子の移動を含む。当該分野のバッテリーは、共通して電気エネルギーを蓄積し且つ放出する電気化学的動作を利用している。
【０００４】
図１は、典型的なバッテリーの電気化学的動作を説明している。図１を参照すると、負電極（アノード２）は、反応中に酸化されて、電子を送り出すことができるコンポーネントである。この電極は、正電極（カソード１）であり、電子を受けることができるコンポーネントである、酸化する物質から分離している。電子の移動は、二つの物質を接続する外部回路１１内と電解液３内とで生じ、この電解液は、バッテリー内の電子の移動のためのイオン媒体を提供する。
【０００５】
ある種のタイプのバッテリーは、鉛蓄電池のように、再充電可能である。鉛蓄電池は、負電極（アノード２）のためのスポンジ鉛、正電極（カソード１）のための鉛酸化物、および電解液３のための硫酸溶液を使用する。鉛蓄電池４は、それが使用されていないときには、充電状態におかれる。放電中に、鉛蓄電池内の活物質は硫酸鉛に変換され、且つ硫酸溶液は希釈され、即ち、その特有の重量が低下する。硫酸鉛は、鉛蓄電池４の適正な充電を妨げる絶縁体である。しかし、鉛蓄電池４は、それが再充電された後には使用可能である。
【０００６】
鉛蓄電池を再生するために、硫酸鉛は、低電流で充電することによって活物質に戻される。鉛蓄電池が、長い時間にわたって、典型的には数日間にわたって放電されたままであると、鉛蓄電池は、硫酸塩化されて再充電が困難になる。硫酸塩化された鉛蓄電池は、それが再生可能でないならば廃棄され、それは不経済であり、また環境にとって有害である。
【０００７】
従って、当該分野において、鉛蓄電池を再生する改善された装置および方法に対する一般的な要求がある。不必要な浪費を回避する、鉛蓄電池を再生するための有効な装置および方法が必要とされる。
【０００８】
発明の要約
鉛蓄電池は、それが使用されないときには、充電状態におくことによって貯蔵される。貯蔵中に、バッテリー電圧を低下させる自己放電が生じる。バッテリーが長い期間にわたって貯蔵状態におかれると、硫酸鉛の結晶の成長のために、特にバッテリーが放電状態で貯蔵されると、内部抵抗が増加する。鉛蓄電池は、それを低い一定電流で充電することによって、使用のために再生される。鉛蓄電池が一定の充電電流によって徐々に充電されるにつれて、充電中のバッテリー電圧は、バッテリー再生プロセスにおいて最小電圧に近づく。次いで、鉛蓄電池が充電されるにつれて、バッテリー電圧は徐々に増加する。再生プロセスが実行されるので、鉛蓄電池内の硫酸は活物質に変換され、活物質はまた、ＩＲ降下電圧の低下によりバッテリー電圧を低下させる。硫酸鉛を活物質に変換する充電により、バッテリー電圧が増加する。
【０００９】
本発明によれば、バッテリー電圧が最小電圧に達し且つ増加し始めたことが検出されると、より高い充電電流を受け入れるために鉛蓄電池の容量が増加するので、充電電流が実質的に増加する（例えば、２倍）。充電電流が増加すると、鉛蓄電池の再生および充電は、より適切で且つ効果的である。
【００１０】
本発明の図示実施例において、バッテリーの内部抵抗が測定される。この内部抵抗が再生可能限界、例えば５オーム（Ω）を超えると、それは廃棄される。内部抵抗が標準限界、例えば０．２オーム（Ω）以下であると、それは通常充電に向けられる。内部抵抗がこれらの限界の間にあると、電解液レベルが検査され、それが低い場合には修正される。次いで、制御された充電電流、例えば０．５アンペア（Ａ）がバッテリーを充電するために供給され、そして、バッテリー電圧が測定され且つ最小電圧と比較される。バッテリー電圧が予め設定された時間間隔内で、例えば１時間以内に、最小値に達すると、充電が増加され、例えば２倍となる。次いで、充電電流が電流限界を超えたかどうかを判定するために、テストが行われる。充電電流が電流限界を超えなかった場合に、バッテリー電圧が新たなレベルで測定され、そして、それが別の最小値に達すると、充電が再び増加する。これは、バッテリーが別の時間間隔、例えば８時間の間充電され、或いは電流限界に達して、バッテリーの再生が完了し且つバッテリーがもはや硫酸化されないということを示すまで、繰り返される。次いで、通常充電が、バッテリーを使用可能にするために行われる。
【００１１】
別の実施例において、バッテリー電圧が、所定の期間の後に増加し続ける場合に、充電が、短期間にわたって、例えば５分間停止され、次いで、このプロセスは、充電電流が限界を超えたかどうかを判定するために、検査ポイントから繰り返される。電圧が低下し或いは同じ値に止まると、バッテリー電圧が最小値に達し且つ増加し始めるかどうかを判定するために、検査が行われる。それが判定されると、充電が、第２の期間にわたって、例えば５分間停止される。次いで、このプロセスは、初めから、即ち内部抵抗を測定することによって開始する。
【００１２】
本発明の装置の実施例において、コンピュータまたはマイクロプロセッサは、本発明の方法の（種々の実施例で説明されるような）プロセス・ステップを実行するためにプログラムされる。本方法のステップは、バッテリーが制御された充電電流によって充電される実施例に対比されるような、例えば、電圧制御方法を実行するために、コンピュータまたはマイクロプロセッサを再プログラミングすることによって、有利に再構成することができる。
【００１３】
本発明の電圧制御方法の実施例において、鉛蓄電池は、制御された充電電圧によって充電される。バッテリーの内部抵抗が再生可能な範囲にあると、充電電圧は増加する。充電電圧は、バッテリー電流が第１の電流限界に達するまで増加する。次いで、バッテリーは、バッテリー電流が第２の電流限界に達するまで充電され、このポイントで、充電電圧が低下する。充電電圧はまた、予め設定された限界と比較される。本発明の電圧制御方法のプロセス・ステップは、充電電圧が予め設定された限界以下に低下して、このポイントで、バッテリーが通常充電を使用して充電されるまで、繰り返される。通常充電が完了した後に、バッテリーは使用可能になる。
【００１４】
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照すると、以下の詳細な説明から明らかであり、図面において、同様の参照符号は図面を通して同様の特徴を示している。ここで参照される図面は、特に留意される場合を除いて、一定の縮尺で図示されていないことを理解すべきであり、代わりに、本発明の原理を説明することに力点が置かれている。
【００１５】
好適な実施例の説明
図２および図２ａは、本発明の電流制御方法の実施例を示す流れ図である。図２を参照すると、鉛蓄電池の内部抵抗（ＩＲ）が測定される（ステップ２０１）。ＩＲは、ステップ２０３において、再生可能限界に対して検査される。バッテリーのＩＲが再生可能限界、例えば５オーム（Ω）より大きい場合に、バッテリーは再生不能であり、信号が、バッテリーを廃棄するために、或いはバッテリーが廃棄されるべきであるということを警告するために送られる（ステップ２０５）。バッテリーのＩＲが再生可能限界より大きくない場合に、制御の流れはステップ２０７に向けられる。
【００１６】
ＩＲが、ステップ２０７において通常限界に対して検査される。ＩＲが通常限界、例えば０．２オーム（Ω）より大きくない場合に、バッテリーは、それを使用状態におくために単に通常充電を要求するに過ぎず、制御の流れはステップ２２３に向けられる。バッテリーの通常充電は、図２ａのステップ２２３で実行され、このステップにおいて、パルス電流充電、定電流充電、定電圧充電のような、当該技術において知られている種々の充電方法が使用可能である。鉛蓄電池が充電された後に、それは使用可能になる。ＩＲが通常限界より大きい場合に、制御の流れはステップ２０９に向けられる。
【００１７】
バッテリーの電解液レベルが、ステップ２０９において検査される。電解液レベルが低い場合に、即ち電解液レベルが許容レベル以下の場合に、ステップ２１１において、例えば、水または電解液をバッテリーに加えることによって電解液レベルを修正するために、信号が送られる。次いで、制御の流れはステップ２０１に戻され、ここで、バッテリーのＩＲが再び測定される。
【００１８】
電解液レベルが低くない場合に、即ち電解液レベルが許容レベル以上の場合に、ステップ２１３において、制御された充電電流、好ましくは１アンペア（Ａ）またはそれ以下の電流が流され、バッテリーを充電する。バッテリーが充電されるにつれて、バッテリー電圧は予め設定された時間間隔にわたって測定される（ステップ２１５）。バッテリー電圧は、ステップ２１７において、最小電圧と比較される。バッテリー電圧が（それが増加し始めた後に）最小電圧に達しなかった場合に、制御の流れは、ステップ２１５に戻され、そこでバッテリー電圧が再び測定される。バッテリー電圧が予め設定された時間間隔の間に増加した後、バッテリー電圧が最小電圧に達した場合に、制御の流れは、図２ａのステップ２１９に向けられ、そこで、充電電流は、例えば、５０％または１００％増加される。
【００１９】
ステップ２２１は、充電電流が電流限界を超えたかどうかを判定するために検査する。充電電流が（ステップ２１９における増加の後に）電流限界を超えない場合に、制御の流れは、図２のステップ２１３に戻され、そこで、制御された充電電流がバッテリーの充電を継続し、ステップ２１３で開始するプロセス・ステップが繰り返され、即ち充電が増加され且つ電圧が測定される。充電電流が電流限界を超えると、再生が完了し、バッテリーはもはや硫酸塩化されない。通常充電（図２ａのステップ２２３）の後に、バッテリーは使用可能である。
【００２０】
図２ｂは、本発明の方法を使用して充電される鉛蓄電池のバッテリー電圧応答を示すグラフである。図２ｂに示されたように、グラフは、時間間隔にわたって、バッテリー電圧と充電電流との関係を示す。時点ｔ1において、バッテリーは、０．５Ａの初期電流によって充電される。バッテリー電圧は、最小値に低下し、次いで、時点ｔ2までゆっくりと上昇する。充電電流は、本発明の方法に従って、時点ｔ2に先立つバッテリー電圧に応答して、１Ａまで増加する。その後、バッテリー電圧は、活物質への変換中のＩＲの減少により低下し、次いで、時点ｔ3まで電圧の低い上昇が追随する比較的一定の電圧で安定する。充電電流の増加のために、バッテリー電圧は時点ｔ2以前より時点ｔ2後で高い。時点ｔ2における電圧の急激な上昇は、時点ｔ2における電流増加によって生じるＩＲ降下電圧の増加に起因する。同様に、時点ｔ3，ｔ4，ｔ5において、バッテリー電圧は最小値に低下し、次いで急激に上昇し、従って、充電電流は、２Ａ，４Ａ，８Ａにそれぞれ上昇される。本発明の方法の利点は、低い定電流でバッテリーをゆっくりと充電するのに比較して、一度特定のバッテリー電圧が検出されると、充電電流を実質的に増加させることによって、バッテリーを急速に充電できることにある。更に、本発明の方法は、硫酸塩化された鉛蓄電池の再生および充電を制御するコンピュータにおいてプログラム可能なソフトウエアで自動化することで完全に実行できるので、特に有利である。
【００２１】
図３は、本発明の電流制御方法の別の実施例を示す流れ図である。図３を参照すると、鉛蓄電池のＩＲが測定される（ステップ３０１）。ＩＲは、ステップ３０３において通常限界に対して検査される。ＩＲが通常限界、例えば０．２オーム（Ω）以下の場合に、鉛蓄電池は硫酸塩化されない。バッテリーは、前述のように、従来の充電法を使用する通常充電により再生される（ステップ３０５）。通常充電が完了した後に、バッテリーは使用可能になる。
【００２２】
ＩＲが通常限界より小さくない場合に、制御の流れは、ステップ３０７に向けられ、ここで、ＩＲは再生可能限界に対して検査される。ＩＲが、再生可能限界、例えば５オーム（Ω）より大きい場合には、バッテリーは再生不能であり、廃棄のために、或いはバッテリーが廃棄されるべきであるということを警告するために、信号が送られる（ステップ３０９）。バッテリーのＩＲが再生可能限界より大きくない場合に、ステップ３１１において、制御された充電電流が流されてバッテリーを充電する。充電電流は、ステップ３１３において、充電電流限界に対して検査される。充電電流が、充電電流限界、例えば８アンペア（Ａ）より大きいか又は等しい場合に、再生が完了し、ステップ３０５において、バッテリーは、（前述のように）通常充電法を使用して充電される。通常充電が完了した後に、バッテリーは使用可能になる。
【００２３】
充電電流が充電電流限界以下の場合に、充電電流は、例えば５０％または１００％増加する。結果として、バッテリー電圧は徐々に増加する。鉛蓄電池は、ステップ３１７において、第１の時間間隔（本実施例では１時間まで）の間モニターされる。第１の時間間隔が経過した後に、バッテリー電圧が依然として増加している場合に、ステップ３２１において、充電が停止される。第２の時間間隔（本実施例では、５分間）の経過が許されて（ステップ３２３）、制御の流れはステップ３１１に戻され、ここで、ステップ３１１でスタートするプロセス・ステップが繰り返される。バッテリー電圧が減少し又は同じ値に止まると、ステップ３２５において、鉛蓄電池のバッテリー電圧が最小電圧に達し、且つある時間間隔で増加し始めたかどうかが判定される。バッテリー電圧が最小電圧に達し且つ増加し始めた場合に、ステップ３２７において充電が停止される。第２の時間間隔の経過が許されて（ステップ３２９）、制御の流れはステップ３０１に戻され、ここで、バッテリーのＩＲが測定され、ステップ３０１でスタートするプロセス・ステップが繰り返される。
【００２４】
バッテリー電圧が最小電圧に達しなかった場合に、ステップ３３１において、鉛蓄電池が、第３の時間間隔以上の間、例えば本実施例においては８時間、充電されてきたかどうかが判定される。充電が８時間以上継続しなかった場合に、制御の流れはステップ３２５に戻される。バッテリーが８時間以上充電されていた場合に、ステップ３２７において、充電が停止される。第２の時間間隔（例えば、５分間）の経過が許されて（ステップ３２９）、制御の流れはステップ３０１に戻され、ここで、ステップ３０１でスタートするプロセス・ステップが繰り返される。
【００２５】
図４は、本発明を実施するための装置の一実施例を概略的に示すブロック図である。図４を参照すると、プログラムされたデバイス４０は、本発明の方法のプロセス・ステップを記憶し、コンピュータまたはマイクロプロセッサ４１は、図図２，図３，図５に示されたステップを含むプロセス・ステップを実行する。方法のステップは、デバイス４０にプログラムとして記憶され、このデバイスは、そこに存在するソフトウエアを再書き込みしまたは再プログラミングすることによって再構成できる。コンピュータ４１は、データ獲得デバイス４２に接続され、このデバイスは、アナログ・ディジタル変換、ディジタル・アナログ変換、増幅、或いはノイズ低減のような方法を使用して、バッテリー４７からのデータを、コンピュータ４１に有効な形式に処理する。データ獲得デバイス４２を介して、コンピュータ４１は、内部抵抗（ＩＲ）、バッテリー４７の電圧および電流を測定すると共に、電源４９からの充電電流および充電電圧を制御することによって、バッテリー４７の充電を行う。データ獲得デバイス４２は、データをアナログ形式からディジタル形式に変換するアナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ）を介して、コンピュータ４１のための、ＩＲ、バッテリー電流または電圧のデータを集め、バッテリー４７からのデータをコンピュータ４１に有効な形式に処理する。充電電流を測定する分路手段４６は、ＡＤＣ４３およびデータ獲得デバイス４２を介して、充電電流データをコンピュータ４１に送る。コンピュータ４１は、電源４９からの充電電流の供給を断つことによって、ある時間間隔でバッテリー４７の充電を停止することができる。コンピュータ４１はまた、電源４９によって供給される充電電流または充電電圧を制御することによって、バッテリー４７の充電を行うことができる。コンピュータ４１は、データ獲得デバイス４２とディジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）４５とを介して命令を送ることによって電源４９を制御でき、ディジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）４５は、コンピュータ４１からのディジタル信号を、電源４９を制御可能なアナログ形式に変換する。制御リレー４８は、電流パルス充電のような、（前述のごとき）通常充電を実行し、或いはコンピュータ４１による命令に応答して開閉することによって、バッテリー４７を開回路状態におくことを可能にする。コンピュータ４１は、リレー・モジュール４４を介して命令を送ることによって制御リレー４８を制御する。制御リレー４８は、ある時間間隔（例えば、５分間）バッテリーを開回路状態におくことによって、スイッチのように作用する。
【００２６】
図４に示されたような、本発明の装置の動作の実施例は、図３に関連して説明される。特に、バッテリー４７は、ＡＤＣ４３およびデータ獲得デバイス４２を介して、ＩＲデータをコンピュータ４１に送り、ＡＤＣ４３は、ＩＲデータをアナログ形式からディジタル形式に変換し、データ獲得デバイス４２は、ＩＲデータ内のノイズを低減し、且つそのデータをコンピュータ４１での使用のために増幅する。コンピュータ４１は、通常限界に対してバッテリー４７のＩＲを検査する。ＩＲが通常限界、例えば０．２オーム（Ω）以下である場合に、バッテリーは硫酸塩化されない。次いで、コンピュータ４１は、制御リレー４６および電源４９を作動して、前述のような従来の充電法を使用してバッテリー４７を再生するために通常充電を使用する（ステップ３０５）。通常充電が完了した後に、バッテリー４７が使用可能になる。
【００２７】
ステップ３０７を参照すると、バッテリー４７のＩＲが通常限界より小さくない場合に、コンピュータ４１は、電源４９の出力容量に依存する再生可能限界、例えば５オーム（Ω）に対して、ＩＲを検査する。ＩＲが再生可能限界より大きい場合に、バッテリー４７は再生不能であり、コンピュータ４１は、廃棄のために、或いはバッテリーが廃棄されるべきであるということを警告するために、信号を送る（ステップ３０９）。ＩＲが再生可能限界より大きくない場合に、コンピュータ４１は、制御された充電電流を送って（ステップ３１１）、バッテリー４７を充電するために電源４９を作動する。コンピュータ４１は、充電電流限界に対して充電電流を検査する（ステップ３１３）。充電電流が、充電電流限界、例えば８アンペア（Ａ）より大きいか或いはそれに等しい場合に、再生が完了し、コンピュータ４１は、（前述のように）通常充電法を使用してバッテリー４７を充電するために（ステップ３０５）、制御リレー４８および電源４９を作動する。通常充電が完了した後に、バッテリー４７が使用可能になる。
【００２８】
充電電流が充電電流限界以下の場合に、コンピュータ４１は、電源４９を作動して、充電電流を、例えば５０％または１００％増加させる（ステップ３１５）。結果として、バッテリー電圧は徐々に増加する。コンピュータ４１は、第１の時間間隔（例えば、本実施例においては１時間）にわたってバッテリー４７をモニターする（ステップ３１７）。バッテリー４７は、ＡＤＣ４３およびデータ獲得デバイス４２を介して、コンピュータ４１にバッテリー電圧データを送り続ける。第１の時間間隔が経過した後に、バッテリー電圧が依然として増加していると、コンピュータ４１は、電源４９を作動して、バッテリー４７の充電を停止する（ステップ３２１）。コンピュータ４１は、第２の時間間隔、例えば５分間の経過を待って（ステップ３２３）、ステップ３１１でスタートするプロセス・ステップを繰り返す。バッテリー４７の電圧が低減しており、或いは同じ値に止まっている場合に、コンピュータ４１は、バッテリー４７の電圧が最小電圧に達し且つある時間間隔で増加し始めたかどうかを判定するために検査を行う（ステップ３２５）。バッテリー電圧が最小電圧に達し且つ増加し始めた場合に、コンピュータ４１は、電源４９を作動して、バッテリー４７の充電を停止する（ステップ３２７）。コンピュータ４１は、第２の時間間隔、例えば５分間経過するのを待機する（ステップ３２９）。次いで、コンピュータ４１は、ステップ３０１でスタートするプロセス・ステップを繰り返す。
【００２９】
バッテリー電圧が最小電圧に達しなかった場合に、コンピュータ４１は、電源４９が、第３の時間間隔以上の間、例えば８時間以上にわたって、バッテリー４７を充電していたかどうかを判定する（ステップ３３１）。充電が８時間以上継続しなかった場合に、コンピュータ４１は、ステップ３２５でスタートするプロセス・ステップを繰り返す。バッテリーが８時間以上充電されていた場合に、コンピュータ４１は、電源４９を作動して、バッテリー４７の充電を停止する（ステップ３２７）。コンピュータ４１は、第２の時間間隔、例えば５分間）の経過を待機して（ステップ３２９）、ステップ３１１でスタートするプロセス・ステップを繰り返す。
【００３０】
図４Ａは、本発明の装置の別の実施例である。図４Ａに示されたような本発明の装置は、熱電対モジュール４２ａ、熱電対４７Ａ、電子負荷４９Ａ、ダイオード４９Ｂを含み、これらは、図４に示された装置に付加された素子である。図４Ａの装置は、熱電対モジュール４２ａ、熱電対４７Ａ、電子負荷４９Ａ、ダイオード４９Ｂによって実行される機能を除いて、図４に示された装置と本質的に同じ機能を実行する。コンピュータまたはマイクロプロセッサ４１は、（熱電対モジュール４２ａを介して）熱電対４７Ａを使用して、バッテリー４７のバッテリー温度をモニターすることができる。熱電対４７Ａによって測定されたバッテリー温度が過熱状態、例えば許容限界を超えた場合に、コンピュータ４１は、バッテリー４７の充電を停止できる。更に、電子負荷（モジュール）４９Ａはバッテリー４７を放電でき、また、ダイオード４９Ｂは、電源電圧が低いときに、或いは電源４９への電力が不足するときに、バッテリー４７から電源４９への電流を停止することによって、電源４９を保護することができる。本発明は、そのプロセス・ステップがコンピュータまたはマイクロプロセッサ４１において自動化されて実行可能であり、またプログラムされたデバイス４０を再プログラミングすることによって再構成できるので、特に有利である。コンピュータまたはマイクロプロセッサ４１はまた、図２および図３に示されたような種々の実施例における電流制御方法の代わりに、バッテリー４７を制御された充電電圧で充電するために、（プログラムされたデバイス４０に関して）プログラミング可能である。
【００３１】
図５は、本発明の電圧制御方法の別の実施例を示す流れ図である。図５を参照すると、鉛蓄電池の内部抵抗（ＩＲ）が測定される（ステップ５０１）。ステップ５０３において、ＩＲが再生可能な範囲、例えば０．２ないし５オーム（Ω）の間にあるかどうかが判定される。ＩＲが再生可能な範囲にない場合に、バッテリーは再生不能であり、廃棄のために、或いはバッテリーが廃棄されるべきであるということを警告するために、信号が送られる（ステップ５０４）。バッテリーのＩＲが再生可能な範囲にある場合に、充電電圧が増加する（ステップ５０５）。ステップ５０７は、バッテリー電流を第１の電流限界に対して検査する。バッテリー電流が第１の電流限界に達していなかった場合に、制御の流れはステップ５０５に戻され、そこで、充電電圧が更に増加され、ステップ５０５でスタートするプロセス・ステップが繰り返される。バッテリー電流が第１の電流限界に達していた場合に、バッテリーは電圧の増加により充電される（ステップ５０９）。
【００３２】
ステップ５１１は、バッテリー電流を第２の電流限界に対して検査する。バッテリー電流が、一定の充電電圧の下で第２の電流限界に達していなかった場合に、制御の流れはステップ５０９に戻され、そこで、バッテリーは充電電圧で充電され、ステップ５０９でスタートするプロセス・ステップが繰り返される。バッテリー電流が第２の電流限界に達していた場合に、バッテリー電圧は、ステップ５１３において低減される。
【００３３】
ステップ５１５は、バッテリー電流を第１の電流限界に対して検査する。バッテリー電流が第１の電流限界に達していなかった場合に、制御の流れはステップ５１３に戻され、そこで、充電電圧が低減され、ステップ５１３でスタートするプロセス・ステップが繰り返される。バッテリー電流が第１の電流限界に達していた場合に、制御の流れはステップ５１７に向けられる。
【００３４】
ステップ５１７は、予め設定された限界に対して検査される。充電電圧が予め設定された限界より大きい場合に、制御の流れはステップ５０９に戻され、そこで、バッテリーが充電され、ステップ５０９でスタートするプロセス・ステップが繰り返される。充電電圧が予め設定された限界より小さいか、或いはそれに等しい場合には、ステップ５１９において、（前述のように）通常充電がバッテリーに行われる。通常充電が完了した後に、バッテリーは使用可能になる。
【００３５】
本発明の方法および装置は、自動車の始動、ライティング、イグニッション、（ＳＬＩ）、芝刈り機、トラクター、船舶、フロート・サービスのような、鉛蓄電池を利用する多くの応用で使用可能である。他の応用としては、工業用トラック、材料処理、潜水艦電力、緊急電力、ユティリティー、無停電電力（ＵＰＳ）、テレビジョン、携帯工具、ライト、ホームアプライアンス、ラジオ、カセット及びコンパクト・ディスク・プレーヤのような動力源の使用、静止の使用または封止バッテリーの使用を含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、鉛蓄電池の従来の動作を説明している。
【図２】  図２および図２ａは、本発明の電流制御方法の実施例を示す流れ図であり、図２ｂは、本発明の方法を使用して再生されている鉛蓄電池のバッテリー電圧応答を示すグラフである。
【図３】  本発明の電流制御方法の別の実施例を示す流れ図である。
【図４】  図４は、本発明の装置の実施例を概略的に示す図であり、図４Ａは、本発明の装置の別の実施例を示す図である。
【図５】  図５は、本発明の電圧制御方法の実施例を示す流れ図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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