(57)【要約】【課題】本発明は、バッテリ機能性を拡張するための方法を提供する。【解決手段】本発明の方法は、バッテリからパワーを取り出し、かつバッテリから最小調整電流よりも大きい電流パルスを繰り返し取り出し、それによりバッテリを調整する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリを放電する間に該バッテリを調整する方法であって：
前記バッテリからパワーを取り出す段階；
前記バッテリから最小調整電流よりも大きい電流パルスを繰り返し取り出し、それにより前記バッテリを調整する段階を具備することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記最小調整電流は、前記バッテリに残存しているバッテリ・パワーの関数であり、かつバッテリ電圧の減少の関数として減少することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１のバッテリ・パワーで前記バッテリから第１の電流レベルを取り出す段階；
調整効果が観測されたかどうかを決定する段階；及び
前記調整効果が観測された場合には、前記第１の電流レベルが少なくとも前記最小調整電流におけるものであることを決定する段階
を具備する、前記最小調整電流を算出する段階を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
パルス幅は、５μｓと５００μｓとの間であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
パルス周波数は、毎秒１００パルスと毎分１パルスとの間であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
パルスは、不規則間隔で発生することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記電流パルスが取り出されている間に、前記バッテリは、デバイスを駆動するために用いられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記電流パルスに応じて電圧ディップから前記バッテリに結合されたデバイスを分離する段階を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記電流パルスが前記バッテリから取り出されている間に前記デバイスは、代替電源からパワー供給されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記代替電源は、コンデンサであり、かつ該コンデンサは、前記バッテリによって充電されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
電圧降下を除去するためにバッテリを調整する方法であって：
前記バッテリの使用中に該バッテリとデバイスとの間にパルサを結合する段階であり、該パルサは、該バッテリから最小調整電流よりも大きい電流パルスを繰り返し取り出し、それにより該バッテリを調整する該段階；及び
一定期間後に前記バッテリと前記デバイスとの間から前記パルサを取り除く段階であり、前記バッテリは、該バッテリの使用中時間が新しいバッテリの使用中時間に対応するようにこの処理中に調整される段階
を具備することを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記一定の期間は、古いバッテリと比較してかなり新しいバッテリを調整するためにより少ない時間を必要とするように、前記バッテリの初期条件に依存することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記一定の期間は、数分から複数の放電サイクルまでの範囲にわたることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記バッテリは、再充電可能なニッケルカドミウム（ＮｉＣａｄ）バッテリであることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
バッテリから最小調整電流よりも大きい電流パルスを繰り返し取り出し、それによって該バッテリを調整するためのパルサを備えていることを特徴とするバッテリの機能性を改良するための装置。
【請求項１６】
前記最小調整電流は、バッテリ・パワーの関数であり、かつバッテリ電圧の減少の関数として減少することを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記パルサは、バッテリ電圧がその通常値の半分まで縮小されるような、電流パルスを発生するためのパルス発生器を備えていることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記電圧が縮小される間に前記バッテリに結合されたデバイスから前記パルサを切断するためのスイッチ；及び
前記パルス中に前記デバイスにパワーを供給する二次電源
を更に備えていることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記二次電源は、コンデンサを備えていることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記パルスの前に前記デバイスから前記パルサを切断し、かつ電圧スパイクの後で前記デバイスに前記バッテリを再結合するための遅延ロジックを更に備えていることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項２１】
バッテリによってパワーを供給されるパルス発生器；
前記パルス発生器に前記バッテリから最小調整電流よりも大きい電流パルスを繰り返し取り出させることを許可し、それによって該バッテリを調整するために、定期的に前記パルス発生器を回路に切り替えるための制御回路
を備えていることを特徴とする使用中にバッテリを調整するための装置。
【請求項２２】
前記バッテリは、再充電可能なニッケルカドミウム（ＮｉＣａｄ）バッテリであることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
装置の出力に結合されたデバイスが電流パルスの結果として電圧ディップによって影響されないように、前記パルス発生器と装置の出力を切断するための第２のスイッチを更に備えていることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２４】
電流パルスの後で電流における減少の結果として生じる電圧スパイクが前記デバイスに影響を及ぼさないように、前記電流パルスの前に前記パルス発生器を切断し、かつ遅延の後で該パルス発生器を再結合するための遅延ロジックを更に備えていることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記制御回路は、
前記第１のスイッチを制御する第１のドライバであり、該第１のドライバは前記パルス発生器によって制御され、該第１のドライバはパルス中に前記装置の出力から該パルス発生器を切断する、該第１のドライバ；及び
コンデンサが前記装置の前記出力に結合されたデバイスにパワーを供給するように、前記パルス中にコンデンサを前記装置の前記出力に結合するために第２のスイッチを制御する第２のドライバ
を備えていることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２６】
バッテリから第１の電流レベル及び第１の電圧レベルを取り出す段階；
前記電流パルス中で前記バッテリによって供給された前記電圧が前記第１の電圧レベルの半分であるように、前記バッテリから前記第１の電流レベルの少なくとも１０倍の電流パルスを取り出す段階
を具備することを特徴とするバッテリを放電している間に該バッテリを調整する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリに関し、より特定的には、バッテリの機能性を拡張することに関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリは、ポータブル・コンピュータにパワーを供給するための、バックアップ・パワーを供給するための、及び全ての種類のポータブル・デバイスにパワーを供給するための、多くの機能に用いられる。しかしながら、バッテリは、限られた寿命を有する。使用期間後、ほとんどのバッテリは、“電圧降下”を生じ、それは各充電後にバッテリ・ランタイム減少を結果としてもたらす。
【０００３】
図１は、新しいバッテリ１１０及び古いバッテリ１２０に対する、従来技術の電圧曲線を示す。ターンオフ電圧１３０は、例えば、カムコーダーに対して、完全に充電されたバッテリのレベル以下のレベルに設定される。それゆえに、理解できるように、新しいバッテリは、ターンオフ電圧１３０に達するまで一時間かかる。しかしながら、古いバッテリ１２０は、たった２．５分後にターンオフ電圧１３０に達するまで、より急速に降下する。そこで、古いバッテリは、使用可能時間が最小なので、デバイスにパワーを供給するために用いることができない。
【０００４】
“メモリ”効果を縮小するための従来技術は、典型的には、所与のアプリケーションに対する通常の動作電流レベル以下の電流放電レートでバッテリを深く放電することであった。バッテリのランタイムと寿命のいずれもこれによって強化されない。更に、新しいバッテリに対して完全に放電したレベルと考えられる、ほんの約１．１２ボルトまでバッテリを放電する標準的な方法は、より古いバッテリがより縮小されたラン−タイムを有するバッテリの“メモリ”現象に直接的に寄与する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリ機能性を拡張するための方法及び装置を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
バッテリの機能性を拡張するための方法であり、該方法は、バッテリからパワーを引き出す段階と、バッテリから最小調整電流よりも大きい電流パルスを繰り返し引き出し、それによってバッテリを調整する段階とを具備する。
【実施例】
【０００７】
バッテリ機能性を拡張するための方法及び装置を記述する。バッテリを調整するために必要な電流のレベルである、調整曲線を規定することによって、システムは、電圧降下を取り除くためにバッテリを成功裏に調整することができる。これは、バッテリの機能性をかなり拡張する。
【０００８】
バッテリに対するバッテリ機能性は、バッテリ・ランタイム、例えば、一つの充電が継続する時間、及び使用可能バッテリ寿命、例えば、バッテリが充電されかつ有用な放電期間を有しうる回数を含む。このアプリケーションの残りの部分に対して、用語“調整(conditioning)”または“調整器(conditioner)”が用いられ、かつ使用可能バッテリ寿命及び/又はランタイム（実行時間）を拡張することを示すことが理解されるべきである。
【０００９】
以下により詳細に説明する、パルサを用いて、バッテリは、電圧降下を取り除きかつバッテリの寿命及びランタイムを強化する理想的放電サイクルに近いものを有する。
【００１０】
バッテリを調整しかつその機能性を拡張するために必要な電流のレベルである、復活ゾーンは、バッテリの状態に依存して変更される。バッテリの状態は、バッテリにおけるの残存しているチャージの割合、並びにバッテリの年齢及び種類を含む。バッテリの機能性を増大するために必要な最小調整電流は、電圧レベルが減少すると減少する。バッテリから引き出されている電流がこの最小調整電流よりも高い場合には、バッテリ機能性が拡張される。これは、この明細書において“調整ゾーン”として示される。
【００１１】
多くのバッテリに対して公称電流は、バッテリ電圧が５０％だけ低減される、最適インピーダンス整合点（マッチング・ポイント）の近似である。一実施形態に対して、パワー伝送は、セル・サイズ及びバッテリの種類依存性である、電流密度の関数である。しかしながら、電流密度は測定することが難しいので、インピーダンス整合点を用いることは、優れた、かつ容易に測定される、近似である。実際の最小調整曲線は、バッテリ年齢依存性である。電圧降下バッテリに対する典型的な曲線を図７に示し、非降下バッテリに対する整合曲線を図８に示す。
【００１２】
一実施形態では、放電サイクル全体にわたる低デューティ・サイクル高電流負荷パルスは、この最小調整電流レベルの上にバッテリから引き出された電流を引っ張る。これらの短い持続時間パルスは、電圧降下が発生することを防ぎ、かつバッテリの機能性を増大する。更に、パルスは、それらが低デューティ・サイクルなので、バッテリのランタイムを低減しない。一実施形態に対して、デューティ・サイクルは、典型的に０．０１％よりも小さい。低デューティ・サイクルは、過熱の機会を低減するか、さもなければバッテリに損傷を与える。
【００１３】
図２は、デバイスに結合されたバッテリ・パルサを示す図である。バッテリ２１０は、デバイス２３０に結合される。パルサ２２０は、バッテリ２１０とデバイス２３０との間に結合される。一実施形態に対して、パルサ２２０は、バッテリ２１０を調整するために、短時間の間バッテリ２１０とデバイス２３０との間にだけ結合される。バッテリ機能性が増大された後  -  一実施形態に対して一完全充電サイクル    パルサ２２０は、バッテリの電圧降下が再びパルサ２２０の使用を必要とするまで取り除かれうる。別の実施形態に対して、パルサ２２０は、バッテリ２１０とデバイス２３０との間に永久的に維持されうる。
【００１４】
一実施形態に対して、バッテリ２１０は、あらゆる種類のバッテリでありうる。例えば、バッテリは、ニッケル・カドミウムまたは水素化ニッケル金属のような、ニッケル・ベースのバッテリでありうる。別の実施形態に対して、バッテリは、鉛-酸バッテリでありうる。更に別の実施形態に対して、バッテリは、リチウム・イオンバッテリでありうる。
【００１５】
例示的アプリケーションでは、パルサ２２０は、ニッケル・カドミウムバッテリパック２１０とカムコーダのようなデバイス２３０との間に挿入される筐体に含まれる。パルサ２２０は、バッテリ２１０を最適条件に維持するバッテリ・パック２１０への付属品として考えることができる。
【００１６】
パルサ２２０の出力は、一実施形態に対して、電流切替え誘導電圧スパイクがデバイス２３０に達しないように、スイッチによって切断されうる。別の実施形態に対して、電圧変化に無感応であるデバイスに対して、このスイッチは、除去されうるし、かつ電圧は、デバイス２３０に直接的に渡されうる。
【００１７】
図３Ａは、パルサの一実施形態のブロック図である。図示したパルサは、電圧変化に無感応であるデバイスで用いられるように設計されている。例えば、これは、負荷として電気モータを有するパワー・ツールの場合でありうる。また、この設計は、調整処理中にバッテリが使用中ではないシステムに用いられうる。例えば、調整システムは、バッテリが使用待ちで格納される、バッテリ格納システムでインプリメントされうる。
【００１８】
図３Ｂは、パルサの一実施形態のブロック図である。パルサ２２０は、バッテリの正極と負極との間に結合された制御回路４００を含む。制御回路４００は、一実施形態に対して、二つの出力３６０、３９０を有する。第１の出力３６０は、第１のスイッチ３５０を制御し、第２の出力３９０は、第２のスイッチ３４０を制御する。第１のスイッチ３５０は、バッテリからデバイス２３０が結合されうるデバイス出力３００にパワーを結合する。そこで、第１の出力３６０がアサートされるときには、スイッチ３５０は、バッテリ２１０とデバイス２３０とを接続する。第１の制御回路がディアサートされるときには、スイッチ３５０は、デバイス２３０からバッテリ２１０を切断する。この時間中、コンデンサ３３０は、デバイス２３０にパワーを供給する。
【００１９】
第２のスイッチ３４０は、バッテリ２１０の出力からグラウンド（接地）３４０に制御電流を結合する。そこで、スイッチ３４０がオンであるときには、バッテリ出力は、グラウンド３４５に行く。
【００２０】
制御回路４００は、バッテリ２１０から大きな制御電流を定期的に引き出すように設計されている。電流のレベルは、以下に説明する、最小調整電流よりも大きくなるように設計されている。一実施形態に対して、パルス中に引き出された電流は、バッテリ２１０からの電圧を通常引き出される電圧の半分まで低減するために十分に大きい。そこで、バッテリ２１０が６ボルトを通常供給する場合には、電流パルス中でバッテリ２１０によって供給された電圧は、３ボルトに低減される。
【００２１】
一実施形態に対して、これらの電流パルスは、バッテリ２１０が安定電圧を供給することができない時間中にコンデンサ３３０が出力３００にパワーを供給することができるような、短いデューティ・サイクルを有する。図５の下は、バッテリ２１０、制御回路４００、及び出力３００、即ち、パルサ２２０に結合されたデバイスによって見られる各々の電流及び電圧をより詳細に示す。
【００２２】
一実施形態に対して、パワー・ツールのような、電圧変化に無感応である回路に対して、バッテリ切断スイッチ３５０は、削除されうる。
【００２３】
図４は、制御回路４００の一実施形態のより詳細なブロック図である。制御回路４００は、電流パルス・レベルを決定する、ＦＥＴスイッチ３４０ゲート・オン-状態電圧レベルを設定するために、電圧調整器４１０を含む。電圧調整器４１０は、入力としてバッテリの出力を有する。線形電圧調整器４１０の出力は、ドライバ４４０に結合される。ドライバ４４０は、一実施形態に対して、その出力に相補型Ｐ-チャンネル及びＮ-チャンネルＦＥＴｓ（ＣＭＯＳ）を用いる。ドライバ４４０がアサートされるときには、内部Ｐ-チャンネルＦＥＴがオンであり、かつ電圧調整器４４５の出力をスイッチ３４０のゲートに接続する。Ｐ−チャンネルＦＥＴは、その間に実質的にゼロ電圧降下が存在することを確保するために十分に低いＯＮ抵抗を有し、それゆえに線形調整器４１０出力電圧４４５がスイッチ３４０のゲートに正確に印加されることを保証する。
【００２４】
バッテリ出力は、インバータ４５０に結合される。
【００２５】
制御回路４００は、パルス発生器４３０を更に含む。パルス発生器４３０は、以下に説明するように、電流パルス、並びにブロッキング・パルスを発生する役割をする。パルス発生器４３０は、この技術分野で知られている。
【００２６】
パルス発生器４３０の出力は、論理ＯＲ（和）４６０、論理ＡＮＤ（積）４７０、及び遅延４２０に入力される。論理ＯＲ４６０は、信号３６０を駆動し、論理ＡＮＤ４６０は、信号３９０を駆動する。上述したように、信号３６０は、スイッチ１を制御し、信号３９０は、スイッチ２を制御する
【００２７】
遅延４２０の出力は、論理ＯＲ４６０及び論理ＡＮＤ４７０への第２の入力である。論理ＯＲ４６０の出力は、インバータ４５０を駆動し、論理ＡＮＤ４７０の出力は、ドライバ４４０を駆動する。そこで、遅延４２０及びパルス発生器４３０の両方がオンのときには、信号３９０がアサートされる（１）。パルス発生器４３０または遅延４２０のいずれかがオンのときには、信号３６０がアサートされる（０）。そこで、信号３６０は、信号３９０よりも、遅延によって、先に開始し、かつ遅延によって、後で終了する。図５Ａ〜Ｅは、これらの信号関係を明確にする。
【００２８】
先に示したように、図４の線形電圧調整器４１０は、電流パルス・レベルを設定するために用いられる。スイッチ３４０のドレイン/ソース電流は、ＦＥＴの相互コンダクタンス及びソース電圧へのゲートによって主に決定される。ドライバ電圧を変化させることによって、ＦＥＴのゲート電圧が変化し、かつスイッチ３４０のドレイン/ソース電流がゲート電圧に比例して変化する。
【００２９】
一実施形態に対して、パワー・ツールのような、電圧変化に無感応である回路に対して、遅延論理、ＡＮＤ論理、ＯＲ論理、及びドライバ４５０は、削除されうる。次いで、パルス発生器４３０によって発生されたパルスは、デバイスを分離することなく、出力に直接的に結合されうる。その場合には、デバイスは、電流パルスの終わりで電圧スパイク、並びに低下された電圧を見る。ドライバが電圧のそのような変化によって損傷を与えられていない場合には、回路は、実質的に簡略化されうる。
【００３０】
図５Ａ〜Ｅは、パルサの応答の一実施形態の電圧及び電流図である。図５Ａ〜Ｅは、一つの電流パルス、及び該電流パルスに対する様々な応答を示す。典型的に、パルス周波数は、毎秒１００パルスと毎分１パルスとの間である。
【００３１】
図５Ｂは、パルス中にバッテリから引き出されるバッテリ電流を示す。パルスは、スルーレート    それが上昇しかつ下降するときのパルスのスロープ  -  を有しかつ完全な矩形ではないということに注目する。スルーレートは、図５Ａのバッテリ電圧に示されるオーバーシュート５２０に影響を及ぼす。
【００３２】
一実施形態に対して、パルスは、概ね２５μｓ存続する。一実施形態に対して、パルスは、１μｓ〜５００μｓの間でありうる。その他のパルス幅を用いうるということに注目する。典型的に、５００μＳ以上のパルス幅は、ＦＥＴ３４０に電圧ドループ及び内部加熱をもたらし、それは、接合温度を安全限界の上に上昇させうる。典型的には、５μｓ以下のパルス幅は、オーバーシュート５２０があまりにも大きくなるような高いスルーレートを必要とする。そこで、一般的に、パルス・レートは、５μｓと５００μｓとの間にある。パルス幅は、バッテリに伝送されるパワーの量を制御するということに注目する。調整のために必要なパワーの量は、バッテリの種類及びセル・サイズに依存する。
【００３３】
図５Ａは、バッテリ電圧を示す。理解できるように、バッテリ電圧は、電流パルス中にかなり低減される。一実施形態に対して、バッテリ電流５３０のスルーレートを減少することによって、電圧スパイク５２０が低減される。
【００３４】
図５Ｃに示す、電流スイッチ・ドライブ５５０は、バッテリ電流５３０が上昇を開始し、かつ下降を開始するときを示す、信号３９０に対応する。電流スイッチ・ドライブ３９０は、バッテリから電流パルスを引っ張る。
【００３５】
図５Ｄに示す、バッテリ切断スイッチ・ドライブ５６０は、信号３６０に対応する。理解できるように、信号５６０は、電流スイッチ・ドライブ５５０の前に開始し、かつ電流スイッチ・ドライブ５５０の後で終了する。バッテリ切断スイッチ・ドライブ５６０がアクティブ（例えば、低）である間、バッテリは、パルサに結合されたデバイスから切断される。一実施形態に対して、電流スイッチ・ドライブ５５０の前の遅延及び後の遅延は、同じであり、かつ遅延装置４２０によって設定された遅延によって決定される。
【００３６】
図５Ｅの、負荷デバイス電圧５７０は、パルサに結合されたデバイスによって見られる電圧である。理解できるように、バッテリ切断スイッチ・ドライブ５６０がアクティブであるときには、バッテリは、デバイスから切断され、かつ負荷デバイス電圧５７０は、ゆっくり下降し始める。電圧における変化に抵抗している、コンデンサは、電圧を維持し、それゆえに電圧レベルは、ゆっくり吸い込まれる。バッテリ切断スイッチ・ドライブ５６０がオフにされ、バッテリとデバイスとを事実上再接続するときには、電圧レベルは、前のレベルまで増大する。
【００３７】
スパイク５２０中で、バッテリ切断スイッチ・ドライブ５６０がデバイスからバッテリを切断するので、バッテリ電圧スパイク５２０が負荷デバイス電圧５７０によって見られないということに注目する。一実施形態に対して、非常に小さいスパイクが存在しうる。
【００３８】
一実施形態に対して、コンデンサは、電圧ドループ５８０が最小化されるように大きさが決められる。一実施形態に対して、電圧ドループ５８０は、１％よりも小さい。それゆえに、デバイスは、電流パルスによって影響を及ぼされない。
【００３９】
一実施形態に対して、パワー・ツールのような、電圧変化に無感応である回路に対して、バッテリは、デバイスに結合されたまま残りうるし、かつデバイスによって見られた電圧レベルは、スパイク５２０を含んでいる、バッテリ電圧５１０である。
【００４０】
図６は、実際のパルス応答の例示的電圧及び電流図である。示された電圧及び電流レベルは、例示的なものである。理解できるように、電流は、４μｓの間に２０アンペアまで増大する。電流６５０は、わずかにオーバーシュート（６６０）しうるし、それは負の影響を有していない。
【００４１】
バッテリ電圧６１０は、バッテリの内部抵抗により、相応して減少する。一実施形態に対して、電流６５０は、バッテリ電圧６１０をその前の値の半分まで下降するために増大される。その前の値の半分に    この例では６ボルトから３ボルト  -  電圧６１０を減少させることによって、バッテリとパルサとの間にインピーダンス整合が存在する。
【００４２】
バッテリ電圧６１０は、電流パルスが最初に開始されたときにわずかにアンダーシュート６２０する。一実施形態に対して、アンダーシュート６２０は、主に内部バッテリ・キャパシタンス、及びその他の要因の結果である。
【００４３】
パルスの終端に、大きなバッテリ電圧オーバーシュート６３０が存在する。バッテリ・オーバーシュート６３０の振幅は、電流がオフになるスルー・レートを変更することによって制御されうる。スルー・レートが減少される（例えば、スロープ６４０が緩やかにされる）場合には、電圧オーバーシュート６３０の振幅は、減少されうる。これは、電圧変化に対して非常に敏感であるデバイスに対して有用でありうる。しかしながら、一実施形態に対してバッテリ電圧６１０は、オーバーシュート６３０の時に、上述したように、パルサに結合されたあらゆるデバイスから分離されることに注目する。
【００４４】
図７は、かなり電圧降下したバッテリ・システムに対する、最小調整電流曲線対バッテリ電圧及び負荷電流の図である。この図は、上述したパルスを示さないということに注目する。それは、バッテリ電圧７１０に関する最小調整電流７３０、７３５の関係を示す。理解できるように、バッテリが完全に充電されたときには、最小調整電流７３０、７３５は、かなり高い、非常に多数の標準バッテリ負荷曲線７２０である。従って、電流パルスは、標準負荷電流と比較して大きくなければならない。
【００４５】
最小ＤＣ電流調整曲線７３０は、安定電流がバッテリから引っ張られている場合には、必要な調整電流を示す。パルス状の電流調整曲線７３５は、上述したように、電流パルスを用いて電流がバッテリから引っ張られるときに調整のために必要な電流レベルを示す。理解できるように、ＤＣ調整曲線７３０は、パルス状の調整曲線７３５よりも高い電流を必要とする。これは、スルー・レート効果の結果である。急速に増大しかつ減少する電流は、定常電流よりも大きな影響を有する。そこで、調整電流が定常ＤＣ電流として引っ張られるよりもパルス状であるので、より低い電流レベル、従ってより少ないパワーが調整を有効にするためにバッテリから引っ張られることを必要とする。
【００４６】
これを図８と比較すると、バッテリが電圧降下に悩まされない場合には、同様なバッテリの復活曲線を示している。理解できるように、最小ＤＣ電流調整曲線８３０及び最小パルス調整曲線８３５は、互いの関係を維持する。しかしながら、それらの両方は、電圧降下したバッテリにおけるよりも新しいバッテリにおいてかなり高い。
【００４７】
そこで、調整曲線に気付かない従来技術のデバイスは、かなり電圧降下されたバッテリに対して、調整電流レベルを偶然にヒットしうる。しかしながら、バッテリが復活されたかまたは調整されたようになると、調整曲線は上に移動して、より高い電流を必要とする。そこで、調整曲線のバッテリ調整依存性の認識なしで、従来技術のデバイスは、バッテリを一貫して調整することができない。それらは、調整曲線に乗り、バッテリがより電圧降下になると時折それをヒットしうる。しかしながら、バッテリは、この方法を用いて決して完全には復活されない。
【００４８】
説明したシステムは、短い、反復された、電流パルスを用いて、バッテリを調整する。一実施形態に対して、電流パルスは、例えば、１０秒毎のように、周期的である。別の実施形態に対して、電流パルスは、不規則な間隔で発生しうる。しかしながら、最小調整電流レベルの上で、反復パルスが用いられる。一実施形態に対して、電流パルスは、その通常の値の半分まで、パルスの持続時間中に、バッテリ電圧を低減するように設計される。これは、試験したバッテリに対して最も有効であることが示された、インピーダンス整合を提供する。電流パルス中、バッテリ電圧が低減されると同時に、一実施形態に対して、バッテリ電圧は、バッテリ及びパルサに結合されたあらゆるデバイスから切断される。コンデンサまたは同様なシステムは、この時間中にバッテリに結合されたデバイスに対してパワーを供給する。一実施形態に対して、バッテリは、電流パルスの前のわずかな時間間隔で切断され、かつ電流パルスの後小さい時間間隔で切断される。これは、電流パルスの終端で発生する電圧スパイクがデバイスに影響を及ぼすことを防ぐ。
【００４９】
上記説明は、バッテリがこの調整処理中に使用中でありうるということを示すけれども、それは使用中である必要はないということに注目する。この調整は、バッテリ及びパルサがあらゆるデバイスに結合されていないときに行われうる。その場合には、一実施形態に対して、図３Ａとして上述された、簡略化されたシステムを用いうるし、かつ切断論理は、取り除かれうる。
【００５０】
一実施形態に対して、バッテリは、その点においてバッテリが新しいバッテリのように振舞う、１００％調整されうる。しかしながら、ある場合には、バッテリは、部分的に損傷を受けうるか、さもなければ完全に調整されることができない。例えば、バッテリがある一定の回復できない損傷を有する場合には、バッテリのある部分は、調整可能ではないかもしれない。しかしながら、一定の種類の損傷は、上記調整技法を用いて修復されうる。例えば、高い電流パルスが内部短絡を低減する効果を有し、かつある場合にはそれらを除去するので、損傷を受けたセルは、復元されうる。
【００５１】
そこで、典型的な調整は、例えば、バッテリを、９５％の有効性で維持しうる。一実施形態に対して、典型的な調整結果は、バッテリの種類、並びにバッテリがなされた使用の種類によって変わる。例えば、バッテリが長い時間の間放電されたままであった場合、またはバッテリが過度に暑い場所に格納されていた場合にはカムコーダ・バッテリは、低いレベルの調整を有しうるし、バッテリ損傷に導く。
【００５２】
図５、６、７及び８に示された電圧及び電流レベルは、毎時１０００ｍＡのニッカド（ニッケル・カドミウム）バッテリを用いた実験から導き出された期待した結果に基づく、例示であるということに注目する。その他のバッテリは、類似するが、同一ではない曲線を有するということが理解される。
【００５３】
上述の明細書において、本発明は、その特定の例示的な実施形態を参照して説明された。しかしながら、特許請求の範囲に示されたようなより広範な精神及び本発明の適用範囲から逸脱することなく様々な変更及び変形をそれに対してなしうるということは、明らかであろう。明細書及び図面は、従って、限定的なものではなく説明のためのものであると考えられるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】使用前及び使用後の従来技術のバッテリの電圧図である。
【図２】デバイスに結合されたパルサを示す図である。
【図３Ａ】パルサの一実施形態のブロック図である。
【図３Ｂ】パルサの代替実施形態のブロック図である。
【図４】パルサの制御回路の一実施形態のより詳細なブロック図である。
【図５Ａ】パルサの応答の一実施形態の電圧及び電流図である。
【図５Ｂ】パルサの応答の一実施形態の電圧及び電流図である。
【図５Ｃ】パルサの応答の一実施形態の電圧及び電流図である。
【図５Ｄ】パルサの応答の一実施形態の電圧及び電流図である。
【図５Ｅ】パルサの応答の一実施形態の電圧及び電流図である。
【図６】実際のパルス応答の例示的電圧及び電流図である。
【図７】過酷電圧降下システムに対する、最小調整電流対バッテリ電圧及び負荷電流の図である。
【図８】新しいシステムに対する、最小調整電流対バッテリ電圧及び負荷電流の図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ−Ｅ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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