(57)【要約】【課題】  自動車に搭載された鉛バッテリーの活性化装置であって、鉛バッテリーの蓄電容量の消費を抑え、鉛バッテリーの電源電圧の種別に個別対応させた鉛バッテリーの活性化装置を提供する。【解決手段】  自動車に搭載された鉛バッテリー１００からの電力により作動する制御回路３と、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅに対応する駆動周波数Ｆ及び／又は繰返し周期Ｃのパルス電流を鉛バッテリー１００に通電するパルス発生回路４と、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅに対応して表示する表示素子５からなり、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが所定電圧範囲外である場合に制御回路３がパルス発生回路４を作動させず、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが所定電圧範囲内であって制御回路３に予め設定された基準電圧Ｅ３を超えている場合に制御回路３がパルス発生回路４と表示素子５を作動させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車に搭載された鉛バッテリーの陽極端子に電気接続されて当該陽極端子からの電流が順方向電流である場合にのみ制御回路に電気接続する整流ダイオードと、整流ダイオードを介して供給される上記鉛バッテリーからの電力により作動する制御回路と、上記鉛バッテリーの陰極端子に電気接続されて上記鉛バッテリーの電源電圧に対応する駆動周波数及び／又は繰返し周期のパルス電流を上記鉛バッテリーに通電するパルス発生回路と、上記鉛バッテリーの電源電圧に対応して表示する表示素子からなり、
上記鉛バッテリーの電源電圧が所定電圧範囲外である場合に上記制御回路がパルス発生回路を作動させず、上記鉛バッテリーの電源電圧が所定電圧範囲内であって上記制御回路に予め設定された基準電圧を超えている場合に上記制御回路がパルス発生回路と表示素子を作動させることを特徴とする鉛バッテリー活性化装置。
【請求項２】
前記鉛バッテリーの電源電圧が所定電圧範囲内であって上記制御回路に予め設定された基準電圧以下の場合に所定時間だけ上記制御回路がパルス発生回路と表示素子を作動させることを特徴とする請求項１記載のバッテリー活性化装置。
【請求項３】
前記表示素子がＬＥＤ素子であり、前記制御回路が前記ＬＥＤ素子を特定の表示パターンで一定時間発光表示させてから、前記ＬＥＤ素子を前記電源電圧に対応する表示パターンで発光表示させることを特徴とする請求項１又は２記載の鉛バッテリー活性化装置。
【請求項４】
前記制御回路が、前記電源電圧の低下に応じて前記パルス電流の繰返し周期を長くすることを特徴とする請求項１又は２記載の鉛バッテリー活性化装置。
【請求項５】
前記パルス電流の駆動周波数が３ｋＨｚから５ｋＨｚであることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の鉛バッテリー活性化装置。
【請求項６】
前記電源電圧が２７Ｖの場合に前記パルス電流の駆動周波数が３．７ｋＨｚであり、前記電源電圧が１３．５Ｖの場合に前記パルス電流の駆動周波数が４ｋＨｚであることを特徴とする請求項５項記載の鉛バッテリー活性化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛バッテリー活性化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、自動車に搭載されるバッテリー（二次電池）の多くは、陽極に二酸化鉛、陰極に鉛、電解液に希硫酸を用いた鉛バッテリー（鉛蓄電池）である。この鉛バッテリーは、環境負荷物質であり人体に有害な鉛や希硫酸を用いていることから、代替バッテリーの実用化に向けた研究がなされているが、既存の鉛バッテリーの性能やコストに及ばず、既存の鉛バッテリーが現有市場の大半を占めているのが現状である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
鉛バッテリーは、充放電を繰り返すことにより、徐々に蓄電容量が低下して寿命が尽きる。鉛バッテリーの蓄電容量低下の主な原因としては、充放電を繰り返すことによって陽極の二酸化鉛が脱落する不具合や、放電によって絶縁物質である硫酸鉛(PbSO4)が生成され、硫酸鉛が陰極板表面に付着して硫酸鉛皮膜が形成されることで陰極板の表面積が小さくなるサルフェーション（Sulfation）が知られている。このサルフェーションが進行すると鉛バッテリーの蓄電容量が著しく劣化して使用不能となり、最終的に鉛バッテリーを廃棄処分しなければならなくなる。上述のように、鉛バッテリーは環境負荷物質であり人体に有害な鉛や希硫酸を含んでいることから、適正な（適法な）廃棄処分が行われなければならず、鉛バッテリーの廃棄に際しては慎重な対応が求められている。
【０００４】
そこで、蓄電容量が著しく劣化して使用不能となった鉛バッテリーの硫酸鉛皮膜を除去して、再度充電処理を施す鉛バッテリーの再生装置（特許文献１、２）や、自動車に搭載された鉛バッテリーの硫酸鉛皮膜を除去する鉛バッテリーの硫酸鉛皮膜除去装置（特許文献３、４）の実用化が検討されており、既に文献公知となっている。
【特許文献１】特許第３５６４４５８号公報
【特許文献２】特開２００７−２１３８４３号公報
【特許文献３】特許第３９０２２１２号公報
【特許文献４】特許第３９７４６４４号公報
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２記載の鉛バッテリーの再生装置は、直流電流を出力する直流電源回路を備え、所定のパルス電流を通電させる鉛バッテリーの再生装置というものであり、鉛バッテリーの蓄電容量が著しく劣化して使用不能となって自動車から取り外された鉛バッテリーを再生することを目的としており、不具合が発生した後処理に関するものであるから、不具合防止の観点からは好ましいとは言えない。また、鉛バッテリーの再生装置自体が大掛かりとなってしまい、自動車に搭載できる装置ではない。いっぽう、特許文献３、４記載の鉛バッテリーの硫酸鉛皮膜除去装置は、鉛バッテリーから電力供給を受けて、所定のパルス電流を通電させる鉛バッテリーの硫酸鉛皮膜除去装置というものであり、自動車に搭載可能な装置であると考えられる。
【０００６】
しかしながら、特許文献３、４記載の鉛バッテリーの硫酸鉛皮膜除去装置は、鉛バッテリーの寿命延長（延命）の観点からは必ずしも好ましいものとは言えない。つまり、自動車のエンジンが掛かっている状態では、オルタネータから供給される電流によって鉛バッテリーの電圧は所定範囲内に保たれるが、自動車のエンジン停止後は、鉛バッテリーの硫酸鉛皮膜除去装置が鉛バッテリーから電力供給を受けて稼動するため、鉛バッテリーの蓄電容量を消費することとなり、鉛バッテリーの硫酸鉛皮膜除去装置の稼動時間が長くなるに従い、鉛バッテリーの電圧低下をもたらす不具合が生じる。
【０００７】
また、自動車に搭載される鉛バッテリーとしては、大別すると、公称電圧１２ＶＤＣ（電源電圧１３．５Ｖ）のバッテリーと、公称電圧２４ＶＤＣ（電源電圧２７Ｖ）のバッテリーがあるが、それぞれ、陰極板のサイズが異なることから上記サルフェーションに効果的なパルス電流の繰返し周期や駆動周波数が異なる。このため、それぞれの鉛バッテリーの電源電圧に対応させたパルス電流を電源電圧の種別毎に通電させることが好ましい。その反面、繰返し周期や駆動周波数が適正でないパルス電流を電源電圧の種別が異なる鉛バッテリーに通電させると、かえって鉛バッテリーを痛めるという弊害が生じる。つまり例えば、電源電圧２７Ｖの鉛バッテリー用に調整されたパルス電流を誤って電源電圧１３．５Ｖの鉛バッテリーに通電させるとパワーが強すぎて鉛バッテリーを痛めてしまう事態となる。また例えば、電源電圧１３．５Ｖの鉛バッテリー用に調整されたパルス電流を誤って電源電圧２７Ｖの鉛バッテリーに通電させるとパワーが弱すぎて鉛バッテリーのサルフェーションに対する効果がほとんど得られない。この点、従来の特許文献１から４記載の装置では、鉛バッテリーの電源電圧の種別を考慮しておらず、鉛バッテリーの電源電圧の種別に個別対応させた装置であるとは言い難いものである。
【０００８】
そこで本発明の目的は、自動車に搭載された鉛バッテリーの活性化装置であって、鉛バッテリーの蓄電容量の消費を抑え、鉛バッテリーの電源電圧の種別に個別対応させた鉛バッテリーの活性化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の鉛バッテリーの活性化装置は、自動車に搭載された鉛バッテリーの陽極端子に電気接続されて当該陽極端子からの電流が順方向電流である場合にのみ制御回路に電気接続する整流ダイオードと、整流ダイオードを介して供給される上記鉛バッテリーからの電力により作動する制御回路と、上記鉛バッテリーの陰極端子に電気接続されて上記鉛バッテリーの電源電圧に対応する駆動周波数及び／又は繰返し周期のパルス電流を上記鉛バッテリーに通電するパルス発生回路と、上記鉛バッテリーの電源電圧に対応して表示する表示素子からなり、上記鉛バッテリーの電源電圧が所定電圧範囲外である場合に上記制御回路がパルス発生回路を作動させず、上記鉛バッテリーの電源電圧が所定電圧範囲内であって上記制御回路に予め設定された基準電圧を超えている場合に上記制御回路がパルス発生回路と表示素子を作動させることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、上記整流ダイオードが自動車に搭載された鉛バッテリーの陽極端子に電気接続されて当該陽極端子からの電流が順方向電流である場合にのみ制御回路に電気接続されるため、仮に上記整流ダイオードが自動車に搭載された鉛バッテリーの陰極端子に逆接続されたとしても、上記制御回路が通電されずに保護される。上記鉛バッテリーの電源電圧が所定電圧範囲外である場合に上記制御回路がパルス発生回路を作動させないため、仮に鉛バッテリーの電源電圧の種別と異なる組み合わせの鉛バッテリーの活性化装置が電気接続されたとしても、上記パルス発生回路が作動せず、鉛バッテリーを痛めることがない。上記鉛バッテリーの電源電圧が所定電圧範囲内であって上記制御回路に予め設定された基準電圧を超えている場合に、上記制御回路が上記パルス発生回路を作動させ、上記鉛バッテリーの電源電圧に対応する駆動周波数及び／又は繰返し周期のパルス電流が上記鉛バッテリーに通電されるとともに、上記制御回路が上記表示素子を作動させ、上記鉛バッテリーの電源電圧に対応して表示させる。したがって、サルフェーションに効果的なパルス電流が上記鉛バッテリーに通電されるとともに、上記鉛バッテリーの電源電圧の種別と一致する組み合わせの鉛バッテリーの活性化装置が電気接続されたことの識別ができる。
【００１１】
本発明は、前記鉛バッテリーの電源電圧が所定電圧範囲内であって上記制御回路に予め設定された基準電圧以下の場合に所定時間だけ上記制御回路がパルス発生回路と表示素子を作動させることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、前記鉛バッテリーの電源電圧が所定電圧範囲内であって上記制御回路に予め設定された基準電圧以下の場合に、所定時間だけ上記制御回路がパルス発生回路と表示素子を作動させることで、例えば自動車のエンジン停止後の鉛バッテリーの蓄電容量の消費を抑えることができる。ここで、上記所定時間とは、数分間程度を意味しており、より具体的には２分間から４分間程度である。
【００１３】
本発明は、前記表示素子がＬＥＤ素子であり、前記制御回路が前記ＬＥＤ素子を特定の表示パターンで一定時間発光表示させてから、前記ＬＥＤ素子を前記電源電圧に対応する表示パターンで発光表示させることを特徴とする。
【００１４】
前記表示素子としては、ＬＥＤ素子やＬＣＤ素子が挙げられる。前記表示素子をＬＥＤ素子とすることで、消費電力を最小限に抑えつつ、外が薄暗い状態でもはっきりと表示が識別できる。前記制御回路が作動開始すると、前記ＬＥＤ素子を特定の表示パターンで一定時間発光表示させてから、前記ＬＥＤ素子を前記電源電圧に対応する表示パターンで発光表示させることで、鉛バッテリーの電源電圧の種別と一致する組み合わせの鉛バッテリーの活性化装置が電気接続されたことの識別が一目瞭然である。
【００１５】
本発明は、前記制御回路が、前記電源電圧の低下に応じて前記パルス電流の繰返し周期を長くすることを特徴とする。本発明によれば、前記電源電圧の低下に応じて前記パルス電流の繰返し周期を長くすることで、前記鉛バッテリーからの電力消費を抑えることができる。
【００１６】
本発明は、前記パルス電流の駆動周波数が３ｋＨｚから５ｋＨｚであることを特徴とする。本発明は、前記電源電圧が２７Ｖの場合に前記パルス電流の駆動周波数が３．７ｋＨｚであり、前記電源電圧が１３．５Ｖの場合に前記パルス電流の駆動周波数が４ｋＨｚであることが好ましい。前記パルス電流の駆動周波数が高すぎると陰極板への駆動電圧が低下してサルフェーションに対する効果がほとんど得られず、逆に前記パルス電流の駆動周波数が低すぎると陰極板への駆動電圧が上昇して陰極板を痛める可能性があるからである。例えば、前記電源電圧が２７Ｖの場合に前記パルス電流の駆動周波数が３．７ｋＨｚとして、前記電源電圧が１３．５Ｖの場合に前記パルス電流の駆動周波数が４ｋＨｚとすることで、鉛バッテリーの電源電圧の種別とピンポイントで一致する組み合わせの鉛バッテリーの活性化装置となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、上記鉛バッテリーの電源電圧が所定電圧範囲外である場合に上記制御回路がパルス発生回路を作動させないため、仮に鉛バッテリーの電源電圧の種別と異なる組み合わせの鉛バッテリーの活性化装置が電気接続されたとしても、上記パルス発生回路が作動せず、鉛バッテリーを痛めることがない。上記鉛バッテリーの電源電圧が所定電圧範囲内であって上記制御回路に予め設定された基準電圧を超えている場合に、上記制御回路が上記パルス発生回路を作動させ、上記鉛バッテリーの電源電圧に対応する駆動周波数及び／又は繰返し周期のパルス電流が上記鉛バッテリーに通電されるとともに、上記制御回路が上記表示素子を作動させ、上記鉛バッテリーの電源電圧に対応して表示させる。したがって、サルフェーションに効果的なパルス電流が上記鉛バッテリーに通電されるとともに、上記鉛バッテリーの電源電圧の種別と一致する組み合わせの鉛バッテリーの活性化装置が電気接続されたことの識別ができる。前記鉛バッテリーの電源電圧が所定電圧範囲内であって上記制御回路に予め設定された基準電圧以下の場合に、所定時間だけ上記制御回路がパルス発生回路と表示素子を作動させることで、例えば自動車のエンジン停止後の鉛バッテリーの蓄電容量の消費を抑えることができる。
【００１８】
本発明によれば、前記表示素子がＬＥＤ素子であり、前記制御回路が前記ＬＥＤ素子を特定の表示パターンで一定時間発光表示させてから、前記ＬＥＤ素子を前記電源電圧に対応する表示パターンで発光表示させることで、鉛バッテリーの電源電圧の種別と一致する組み合わせの鉛バッテリーの活性化装置が電気接続されたことの識別が一目瞭然である。上記鉛バッテリーの電源電圧が上記制御回路に予め設定入力された設定電圧の範囲内であるか、及び／又は自動車のエンジン停止後から所定時間だけ上記制御回路が作動するため、鉛バッテリーの蓄電容量の消費を抑えることができる。
【００１９】
本発明によれば、前記電源電圧の低下に応じて前記パルス電流の繰返し周期を長くすることで、前記鉛バッテリーからの電力消費を抑えることができる。前記パルス電流の駆動周波数が高すぎると陰極板への駆動電圧が低下してサルフェーションに対する効果がほとんど得られず、逆に前記パルス電流の駆動周波数が低すぎると陰極板への駆動電圧が上昇して陰極板を痛める可能性があるからである。例えば、前記電源電圧が２７Ｖの場合に前記パルス電流の駆動周波数が３．７ｋＨｚとして、前記電源電圧が１３．５Ｖの場合に前記パルス電流の駆動周波数が４ｋＨｚとすることで、鉛バッテリーの電源電圧の種別とピンポイントで一致する組み合わせの鉛バッテリーの活性化装置となる。これら本発明により、鉛バッテリーの蓄電容量の消費を抑えつつ、鉛バッテリーの電源電圧の種別に個別対応させた鉛バッテリーの活性化装置が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
（本発明の実施形態）
図１は本発明の一実施形態の鉛バッテリーの活性化装置１の構造を模式的に示すブロック図である。本実施形態の鉛バッテリーの活性化装置１は、自動車に搭載された鉛バッテリー１００の陽極端子１０１と陰極端子１０２との間に電気接続されて使用される。本実施形態の鉛バッテリーの活性化装置１は、保護回路２と、保護回路２を介して供給される鉛バッテリー１００の電力により作動する制御回路３と、制御回路３により制御されるパルス発生回路４と表示素子５からなる。保護回路２は、ＰＴＣサーミスタ２１と整流ダイオード２２と電圧レギュレータ２３からなる。図１の矢印は、電流（電気信号）の流れを示している。
【００２２】
図１に示す鉛バッテリー１００の陽極端子１０１から陰極端子１０２までの電流（電気信号）の流れの順に本実施形態の鉛バッテリー活性化装置１の回路構成を以下に説明する。まず、鉛バッテリー１００の陽極端子１０１は、ＰＴＣサーミスタ２１に接続される。ＰＴＣサーミスタ２１は、温度が一定値よりも上昇すると抵抗値が増大する素子であり、鉛バッテリー１００や鉛バッテリーの活性化装置１の温度が一定値よりも上昇した場合に回路を遮断して保護する。ＰＴＣサーミスタ２１としては、ポリマー系のＰＴＣサーミスタ（ポリスイッチ）やセラミック系のＰＴＣサーミスタを使用するが、温度ヒューズを代用してもよい。ＰＴＣサーミスタ２１は、整流ダイオード２２に接続される。整流ダイオード２２は、順方向の電流のみを通電する素子であり、仮に陰極端子１０２側に逆接続した場合に、回路を遮断して保護する。整流ダイオード２２は、電圧レギュレータ２３に接続される。電圧レギュレータ２３は、制御回路３に所定範囲の電圧を供給する素子であり、所定範囲を超える電圧から制御回路３を保護する。
【００２３】
制御回路３は、制御用ＩＣ（プログラマブルＩＣ）であり、詳細は後述するが、上記鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが所定電圧範囲外である場合にパルス発生回路５を作動させず、上記鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが所定電圧範囲内であって制御回路３に予め設定された基準電圧Ｅ３を超えている場合にパルス発生回路５と表示素子４を作動させる。
【００２４】
パルス発生回路４は、鉛バッテリー１００の陰極端子１０２に電気接続され、制御回路３からの制御信号によって鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅに対応する駆動周波数Ｆのパルス電流を上記鉛バッテリー１００に通電するか、又は鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅに対応する繰返し周期Ｃのパルス電流を上記鉛バッテリー１００に通電するか、或いはその両方を行う。鉛バッテリー１００に通電されるパルス電流の駆動周波数Ｆとしては、３ｋＨｚから５ｋＨｚが好ましく、鉛バッテリー１００に通電されるパルス電流の繰返し周期Ｃとしては、０．５秒から１．５秒が好ましい。そして、制御回路３は、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが低い場合には、パルス電流の繰返し周期Ｃを長くして、バッテリーセーブモードとなり、鉛バッテリー１００からの電力消費を抑える。
【００２５】
表示素子５は、ＬＥＤ素子であり、制御回路３からの制御信号によって上記鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅに対応する表示パターンで発光表示する。
【００２６】
図２は、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅの推移を模式的に示すグラフである。図２の縦軸は電源電圧Ｅを示し、図２の横軸は推移時間Ｔを示している。図２に示すグラフに基づき、制御回路３の動作を以下に説明する。まず、時間Ｔ１にて自動車のエンジンが始動すると、自動車のオルタネータが作動して自動車に搭載された鉛バッテリー１００に充電開始するため、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが上昇する。制御回路３は、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが制御回路３に予め設定された基準電圧Ｅ３を超えるのを検知して（Ｅ３＜Ｅ）、パルス発生回路５と表示素子４を作動させる。したがって、鉛バッテリーの活性化装置１は、オルタネータから電力を供給されることとなり、鉛バッテリー１００の蓄電容量を消費しない。そして、オルタネータからの充電によって鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅがさらに上昇する。制御回路３は、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが制御回路３に予め設定された上限電圧Ｅ４以上になるのを検知して（Ｅ４≦Ｅ）、パルス発生回路５の作動を停止する。したがって、鉛バッテリー１００が予め設定された上限電圧Ｅ４以上で活性化されず、過剰な活性化が防止される。
【００２７】
時間Ｔ２にて自動車のエンジンが停止すると、自動車のオルタネータが停止して自動車に搭載された鉛バッテリー１００の充電が停止するため、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが下降する。制御回路３は、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが制御回路３に予め設定された基準電圧Ｅ３以下になるのを検知して（Ｅ≦Ｅ３）、制御回路３に内蔵されたタイマーが作動して所定時間Ｔ３の間だけパルス発生回路５と表示素子４を作動させる。また、制御回路３は、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが制御回路３に予め設定された下限電圧Ｅ２以下になるのを検知して（Ｅ≦Ｅ２）、パルス発生回路５の繰返し周期Ｃを長くする。そして、所定時間Ｔ３が経過すると、パルス発生回路５と表示素子４の作動を停止する。したがって、鉛バッテリー１００の蓄電容量の消費を抑えることができる。
【００２８】
図３は、パルス発生回路４から鉛バッテリー１００に通電されるパルス電流のパルス波形を例示するパルス波形図である。パルス発生回路４は、昇圧コイルとコンデンサの組み合わせからなり（図示せず）、上記鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅに対応する駆動周波数Ｆ、波数ｎ、駆動電圧Ｖｐ、繰返し周期Ｃのパルス電流を鉛バッテリー１００に通電する。図３（ａ）は、矩形波の場合のパルス波形図であり、図３（ｂ）は、鋸歯状波（三角波）の場合のパルス波形図である。
【００２９】
図４は、本実施形態の鉛バッテリー活性化装置１を鉛バッテリー１００に取り付けた状態を模式的に示す斜視図である。図４（ａ）は、表示素子５がＬＥＤ素子の場合を示しており、図４（ｂ）は、表示素子５がＬＣＤ素子の場合を示している。鉛バッテリー活性化装置１からは、２本の被服電線が出ており、赤色の被服電線を鉛バッテリー１００の陽極端子１０１に巻き付ける等により電気接続して、青色の被服電線を鉛バッテリー１００の陰極端子１０２に巻き付ける等により電気接続する。鉛バッテリー活性化装置１は、両面テープ等の取付手段により鉛バッテリー１００に取り付けられる。鉛バッテリー活性化装置１の筐体は、耐熱プラスチックで形成される。
【００３０】
（本発明の実施例１）
本発明の鉛バッテリーの活性化装置１を公称電圧１２ＶＤＣ（電源電圧１３．５Ｖ）の鉛バッテリー１００に適用した一実施例を、図２に示すグラフに基づき、以下に説明する。まず、本発明の鉛バッテリーの活性化装置１の赤色の被服電線を鉛バッテリー１００の陽極端子１０１に電気接続して、青色の被服電線を鉛バッテリー１００の陰極端子１０２に電気接続すると、ＬＥＤ素子５が約５秒間、高速点滅して、接続状態が正常であることが視認できる。次に、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが上昇して（時間Ｔ１）、制御回路３に予め設定された基準電圧Ｅ３＝１３．５Ｖを超えると（１３．５＜Ｅ）、制御回路３がパルス発生回路５と表示素子４を作動させる。パルス発生回路５から駆動周波数Ｆ＝４．０４ｋＨｚ、波数ｎ＝２９０〜３００、繰返し周期Ｃ＝０．５５秒のパルス電流が鉛バッテリー１００に通電される。鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが制御回路３に予め設定された上限電圧Ｅ４＝１３．７Ｖ以上になると（１３．７≦Ｅ）、制御回路３がパルス発生回路５の作動を停止する。次に、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが下降して制御回路３に予め設定された基準電圧Ｅ３＝１３．５Ｖ以下になると（Ｅ≦１３．５）、制御回路３に内蔵されたタイマーが作動して所定時間Ｔ３＝２〜４分間だけパルス発生回路５と表示素子４を作動させて、パルス発生回路５と表示素子４の作動を停止する。ここで、電源電圧Ｅが下降して制御回路３に予め設定された下限電圧Ｅ２＝１３．１５Ｖ以下になるのを検知して（Ｅ≦１３．１５）、パルス発生回路５の繰返し周期Ｃ＝１．００秒に長くする。そして、所定時間Ｔ３＝２〜４分間が経過すると、パルス発生回路５の作動を停止する。
【００３１】
ＬＥＤ素子５は、鉛バッテリー１００への電気接続とほぼ同時に、約５秒間、高速点滅する。その後、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが１３．７Ｖ以上になると（１３．７≦Ｅ）１秒間に５００ｍ秒の点灯を１回繰り返し、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが１３．１６Ｖ以上で１３．７Ｖ未満になると（１３．１６≦Ｅ＜１３．７）１秒間に１０ｍ秒の点灯を３回繰り返し、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが１２．７５Ｖ以上で１３．１６Ｖ未満になると（１２．７５≦Ｅ＜１３．１６）１秒間に１０ｍ秒の点灯を２回繰り返し、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが１２．７５Ｖ未満になると（Ｅ＜１２．７５）１秒間に１０ｍ秒の点灯を１回繰り返す。
【００３２】
本発明の鉛バッテリーの活性化装置１を適用した公称電圧１２ＶＤＣの鉛バッテリー１００と従来の鉛バッテリー１００とを比較するため、両者を同じ条件で繰り返し充放電させて寿命加速試験を行ったところ、本発明の鉛バッテリーの活性化装置１を適用した鉛バッテリー１００は、従来の鉛バッテリーの寿命に対して、設定された下限電圧Ｅ２＝１３．１５Ｖ以下になるまでに約２倍の時間、稼動することを確認した。
【００３３】
（本発明の実施例２）
本発明の鉛バッテリーの活性化装置１を公称電圧２４ＶＤＣ（電源電圧２７Ｖ）の鉛バッテリー１００に適用した一実施例を、図２に示すグラフに基づき、以下に説明する。まず、本発明の鉛バッテリーの活性化装置１を鉛バッテリー１００に電気接続すると、ＬＥＤ素子５が約５秒間、点灯して、接続状態が正常であることが視認できる。次に、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが上昇して（時間Ｔ１）、制御回路３に予め設定された基準電圧Ｅ３＝２７．０Ｖを超えると（２７．０＜Ｅ）、制御回路３がパルス発生回路５と表示素子４を作動させる。パルス発生回路５から駆動周波数Ｆ＝３．７ｋＨｚ、波数ｎ＝２６０〜２７０、繰返し周期Ｃ＝０．５５秒のパルス電流が鉛バッテリー１００に通電される。鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが制御回路３に予め設定された上限電圧Ｅ４＝２７．７３Ｖ以上になると（２７．７３≦Ｅ）、制御回路３がパルス発生回路５の作動を停止する。次に、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが下降して制御回路３に予め設定された基準電圧Ｅ３＝２７．０Ｖ以下になると（Ｅ≦２７．０）、制御回路３に内蔵されたタイマーが作動して所定時間Ｔ３＝２〜４分間だけパルス発生回路５と表示素子４を作動させて、パルス発生回路５と表示素子４の作動を停止する。ここで、電源電圧Ｅが下降して制御回路３に予め設定された下限電圧Ｅ２＝２６．４９Ｖ以下になるのを検知して（Ｅ≦２６．４９Ｖ）、パルス発生回路５の繰返し周期Ｃ＝１．００秒に長くする。そして、所定時間Ｔ３＝２〜４分間が経過すると、パルス発生回路５の作動を停止する。
【００３４】
ＬＥＤ素子５は、鉛バッテリー１００への電気接続とほぼ同時に、約５秒間、点灯する。その後、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが２７．７３Ｖ以上になると（２７．７３≦Ｅ）１秒間に５００ｍ秒間点灯し、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが２６．５０Ｖ以上で２７．７２Ｖ未満になると（２６．５０≦Ｅ＜２７．７２）１秒間に１０ｍ秒の点灯を３回繰り返し、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが２５．７０Ｖ以上で２６．５０Ｖ未満になると（２５．７０≦Ｅ＜２６．５０）１秒間に１０ｍ秒の点灯を２回繰り返し、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが２５．７０Ｖ未満になると（Ｅ＜２５．７０）１秒間に１０ｍ秒の点灯を１回繰り返す。
【００３５】
本発明の鉛バッテリーの活性化装置１を適用した公称電圧２４ＶＤＣの鉛バッテリー１００と従来の鉛バッテリー１００とを比較するため、両者を同じ条件で繰り返し充放電させて寿命加速試験を行ったところ、本発明の鉛バッテリーの活性化装置１を適用した鉛バッテリー１００は、従来の鉛バッテリーの寿命に対して、設定された下限電圧Ｅ２＝２６．４９Ｖ以下になるまでに約２倍の時間、稼動することを確認した。
【００３６】
以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば自動車のエンジンが停止した際の鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅの大きさに応じて、制御回路３に内蔵されたタイマーが作動する所定時間Ｔ３の長さを調節することができる。つまり、例えば自動車のエンジンが停止した際の鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅの大きさが制御回路３に予め設定された下限電圧Ｅ２を下回る場合には、速やかにパルス発生回路５の作動を停止する。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明を適用した一実施形態の鉛バッテリーの活性化装置の構造を模式的に示すブロック図である。
【図２】鉛バッテリーの電源電圧の推移を模式的に示すグラフである。
【図３】本発明を適用した一実施形態の鉛バッテリーの活性化装置のパルス発生回路からのパルス波形を例示するパルス波形図である。
【図４】本発明を適用した一実施形態の鉛バッテリーの活性化装置を鉛バッテリーに取り付けた状態を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３８】
１                            鉛バッテリーの活性化装置、
２                            保護回路、
３                            制御回路（制御用ＩＣ）、
４                            パルス発生回路、
５                            表示素子（ＬＥＤ素子）、
１００                        鉛バッテリー
【図１】
2009230906.tif 000003
【図２】
2009230906.tif 000004
【図３】
2009230906.tif 000005
【図４】
2009230906.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成20年11月5日(2008.11.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車に搭載された鉛バッテリーの陽極端子に電気接続されて当該陽極端子からの電流が順方向電流である場合にのみ制御回路に電気接続する整流ダイオードと、整流ダイオードを介して供給される鉛バッテリーからの電力により作動する制御回路と、鉛バッテリーの陰極端子に電気接続されて制御回路からの制御信号によってパルス電流を鉛バッテリーに通電するパルス発生回路と、制御回路からの制御信号によって作動する表示素子からなり、
上記鉛バッテリーの電源電圧が制御回路に予め設定された所定電圧範囲外である場合に制御回路がパルス発生回路を作動させず、
上記鉛バッテリーの電源電圧が制御回路に予め設定された所定電圧範囲内であって制御回路に予め設定された基準電圧を超えている場合に制御回路がパルス発生回路と表示素子を作動させて上記鉛バッテリーの電源電圧が制御回路に予め設定された所定電圧範囲を超えるとパルス発生回路と表示素子を作動停止させ、
上記鉛バッテリーの電源電圧が制御回路に予め設定された所定電圧範囲内であって制御回路に予め設定された基準電圧以下の場合に制御回路がパルス発生回路と表示素子を作動させて所定時間が経過するとパルス発生回路と表示素子を作動停止させることを特徴とする鉛バッテリー活性化装置。
【請求項２】
前記表示素子がＬＥＤ素子であって、前記制御回路が作動開始するときにＬＥＤ素子を高速点滅で一定時間発光表示させて、その後、前記制御回路からの制御信号によって鉛バッテリーの電源電圧の低下に応じてＬＥＤ素子の点滅間隔を長くさせるとともにパルス電流の繰返し周期を長くさせることを特徴とする請求項１記載の鉛バッテリー活性化装置。
【請求項３】
前記制御回路に予め設定された基準電圧が２７．０Ｖの場合にパルス電流の駆動周波数が３．７ｋＨｚに設定され、前記鉛バッテリーの電源電圧が２７．０Ｖを越えると制御回路がパルス電流の繰返し周期を０．５５秒とし、前記鉛バッテリーの電源電圧が２７．０Ｖ以下になると制御回路がパルス電流の繰返し周期を１．００秒とするものであり、前記制御回路に予め設定された基準電圧が１３．５Ｖの場合にパルス電流の駆動周波数が４．０４ｋＨｚに設定され、前記鉛バッテリーの電源電圧が１３．５Ｖを越えると制御回路がパルス電流の繰返し周期を０．５５秒とし、前記鉛バッテリーの電源電圧が１３．５Ｖ以下になると制御回路がパルス電流の繰返し周期を１．００秒とすることを特徴とする請求項２記載の鉛バッテリー活性化装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛バッテリー活性化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、自動車に搭載されるバッテリー（二次電池）の多くは、陽極に二酸化鉛、陰極に鉛、電解液に希硫酸を用いた鉛バッテリー（鉛蓄電池）である。この鉛バッテリーは、環境負荷物質であり人体に有害な鉛や希硫酸を用いていることから、代替バッテリーの実用化に向けた研究がなされているが、既存の鉛バッテリーの性能やコストに及ばず、既存の鉛バッテリーが現有市場の大半を占めているのが現状である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
鉛バッテリーは、充放電を繰り返すことにより、徐々に蓄電容量が低下して寿命が尽きる。鉛バッテリーの蓄電容量低下の主な原因としては、充放電を繰り返すことによって陽極の二酸化鉛が脱落する不具合や、放電によって絶縁物質である硫酸鉛(PbSO4)が生成され、硫酸鉛が陰極板表面に付着して硫酸鉛皮膜が形成されることで陰極板の表面積が小さくなるサルフェーション（Sulfation）が知られている。このサルフェーションが進行すると鉛バッテリーの蓄電容量が著しく劣化して使用不能となり、最終的に鉛バッテリーを廃棄処分しなければならなくなる。上述のように、鉛バッテリーは環境負荷物質であり人体に有害な鉛や希硫酸を含んでいることから、適正な（適法な）廃棄処分が行われなければならず、鉛バッテリーの廃棄に際しては慎重な対応が求められている。
【０００４】
そこで、蓄電容量が著しく劣化して使用不能となった鉛バッテリーの硫酸鉛皮膜を除去して、再度充電処理を施す鉛バッテリーの再生装置（特許文献１、２）や、自動車に搭載された鉛バッテリーの硫酸鉛皮膜を除去する鉛バッテリーの硫酸鉛皮膜除去装置（特許文献３、４）の実用化が検討されており、既に文献公知となっている。
【特許文献１】特許第３５６４４５８号公報
【特許文献２】特開２００７−２１３８４３号公報
【特許文献３】特許第３９０２２１２号公報
【特許文献４】特許第３９７４６４４号公報
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２記載の鉛バッテリーの再生装置は、直流電流を出力する直流電源回路を備え、所定のパルス電流を通電させる鉛バッテリーの再生装置というものであり、鉛バッテリーの蓄電容量が著しく劣化して使用不能となって自動車から取り外された鉛バッテリーを再生することを目的としており、不具合が発生した後処理に関するものであるから、不具合防止の観点からは好ましいとは言えない。また、鉛バッテリーの再生装置自体が大掛かりとなってしまい、自動車に搭載できる装置ではない。いっぽう、特許文献３、４記載の鉛バッテリーの硫酸鉛皮膜除去装置は、鉛バッテリーから電力供給を受けて、所定のパルス電流を通電させる鉛バッテリーの硫酸鉛皮膜除去装置というものであり、自動車に搭載可能な装置であると考えられる。
【０００６】
しかしながら、特許文献３、４記載の鉛バッテリーの硫酸鉛皮膜除去装置は、鉛バッテリーの寿命延長（延命）の観点からは必ずしも好ましいものとは言えない。つまり、自動車のエンジンが掛かっている状態では、オルタネータから供給される電流によって鉛バッテリーの電圧は所定範囲内に保たれるが、自動車のエンジン停止後は、鉛バッテリーの硫酸鉛皮膜除去装置が鉛バッテリーから電力供給を受けて稼動するため、鉛バッテリーの蓄電容量を消費することとなり、鉛バッテリーの硫酸鉛皮膜除去装置の稼動時間が長くなるに従い、鉛バッテリーの電圧低下をもたらす不具合が生じる。
【０００７】
また、自動車に搭載される鉛バッテリーとしては、大別すると、公称電圧１２ＶＤＣ（電源電圧１３．５Ｖ）のバッテリーと、公称電圧２４ＶＤＣ（電源電圧２７Ｖ）のバッテリーがあるが、それぞれ、陰極板のサイズが異なることから上記サルフェーションに効果的なパルス電流の繰返し周期や駆動周波数が異なる。このため、それぞれの鉛バッテリーの電源電圧に対応させたパルス電流を電源電圧の種別毎に通電させることが好ましい。その反面、繰返し周期や駆動周波数が適正でないパルス電流を電源電圧の種別が異なる鉛バッテリーに通電させると、かえって鉛バッテリーを痛めるという弊害が生じる。つまり例えば、電源電圧２７Ｖの鉛バッテリー用に調整されたパルス電流を誤って電源電圧１３．５Ｖの鉛バッテリーに通電させるとパワーが強すぎて鉛バッテリーを痛めてしまう事態となる。また例えば、電源電圧１３．５Ｖの鉛バッテリー用に調整されたパルス電流を誤って電源電圧２７Ｖの鉛バッテリーに通電させるとパワーが弱すぎて鉛バッテリーのサルフェーションに対する効果がほとんど得られない。この点、従来の特許文献１から４記載の装置では、鉛バッテリーの電源電圧の種別を考慮しておらず、鉛バッテリーの電源電圧の種別に個別対応させた装置であるとは言い難いものである。
【０００８】
そこで本発明の目的は、自動車に搭載された鉛バッテリーの活性化装置であって、鉛バッテリーの蓄電容量の消費を抑え、鉛バッテリーの電源電圧の種別に個別対応させた鉛バッテリーの活性化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の鉛バッテリーの活性化装置は、自動車に搭載された鉛バッテリーの陽極端子に電気接続されて当該陽極端子からの電流が順方向電流である場合にのみ制御回路に電気接続する整流ダイオードと、整流ダイオードを介して供給される鉛バッテリーからの電力により作動する制御回路と、鉛バッテリーの陰極端子に電気接続されて制御回路からの制御信号によってパルス電流を鉛バッテリーに通電するパルス発生回路と、制御回路からの制御信号によって作動する表示素子からなり、上記鉛バッテリーの電源電圧が制御回路に予め設定された所定電圧範囲外である場合に制御回路がパルス発生回路を作動させず、上記鉛バッテリーの電源電圧が制御回路に予め設定された所定電圧範囲内であって制御回路に予め設定された基準電圧を超えている場合に制御回路がパルス発生回路と表示素子を作動させて上記鉛バッテリーの電源電圧が制御回路に予め設定された所定電圧範囲を超えるとパルス発生回路と表示素子を作動停止させ、上記鉛バッテリーの電源電圧が制御回路に予め設定された所定電圧範囲内であって制御回路に予め設定された基準電圧以下の場合に制御回路がパルス発生回路と表示素子を作動させて所定時間が経過するとパルス発生回路と表示素子を作動停止させることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、上記整流ダイオードが自動車に搭載された鉛バッテリーの陽極端子に電気接続されて当該陽極端子からの電流が順方向電流である場合にのみ制御回路に電気接続されるため、仮に上記整流ダイオードが自動車に搭載された鉛バッテリーの陰極端子に逆接続されたとしても、上記制御回路が通電されずに保護される。上記鉛バッテリーの電源電圧が制御回路に予め設定された所定電圧範囲外である場合に上記制御回路がパルス発生回路を作動させないため、仮に鉛バッテリーの電源電圧の種別と異なる組み合わせの鉛バッテリーの活性化装置が電気接続されたとしても、上記パルス発生回路が作動せず、鉛バッテリーを痛めることがない。上記鉛バッテリーの電源電圧が制御回路に予め設定された所定電圧範囲内であって制御回路に予め設定された基準電圧を超えている場合に、制御回路がパルス発生回路を作動させて制御回路に予め設定された駆動周波数及び繰返し周期のパルス電流が鉛バッテリーに通電されるとともに、制御回路が表示素子を作動させて制御回路に予め設定された表示パターンで表示素子を表示させる。したがって、サルフェーションに効果的なパルス電流が鉛バッテリーに通電されるとともに、鉛バッテリーの電源電圧の種別と一致する組み合わせの鉛バッテリーの活性化装置が電気接続されたことの識別ができる。
【００１１】
【００１２】
本発明によれば、上記鉛バッテリーの電源電圧が制御回路に予め設定された所定電圧範囲内であって制御回路に予め設定された基準電圧以下の場合に、所定時間だけ制御回路がパルス発生回路と表示素子を作動させることで、例えば自動車のエンジン停止後の鉛バッテリーの蓄電容量の消費を抑えることができる。ここで、上記所定時間とは、数分間程度を意味しており、より具体的には２分間から４分間程度である。
【００１３】
本発明は、前記表示素子がＬＥＤ素子であって、前記制御回路が作動開始するときにＬＥＤ素子を高速点滅で一定時間発光表示させて、その後、前記制御回路からの制御信号によって鉛バッテリーの電源電圧の低下に応じてＬＥＤ素子の点滅間隔を長くさせるとともにパルス電流の繰返し周期を長くさせることを特徴とする。
【００１４】
前記表示素子としては、ＬＥＤ素子やＬＣＤ素子が挙げられる。本発明によれば、前記表示素子をＬＥＤ素子として発光表示させることで、消費電力を最小限に抑えつつ、外が薄暗い状態でもはっきりと表示が識別できる。前記制御回路が作動開始すると、ＬＥＤ素子を高速点滅で一定時間発光表示させてから、鉛バッテリーの電源電圧の低下に応じてＬＥＤ素子の点滅間隔を長くさせることで、鉛バッテリーの電源電圧の種別と一致する組み合わせの鉛バッテリーの活性化装置が電気接続されたことの識別が一目瞭然である。本発明によれば、前記電源電圧の低下に応じて前記パルス電流の繰返し周期を長くすることで、前記鉛バッテリーからの電力消費を抑えることができる。
【００１５】
本発明は、前記制御回路に予め設定された基準電圧が２７．０Ｖの場合にパルス電流の駆動周波数が３．７ｋＨｚに設定され、前記鉛バッテリーの電源電圧が２７．０Ｖを越えると制御回路がパルス電流の繰返し周期を０．５５秒とし、前記鉛バッテリーの電源電圧が２７．０Ｖ以下になると制御回路がパルス電流の繰返し周期を１．００秒とするものであり、前記制御回路に予め設定された基準電圧が１３．５Ｖの場合にパルス電流の駆動周波数が４．０４ｋＨｚに設定され、前記鉛バッテリーの電源電圧が１３．５Ｖを越えると制御回路がパルス電流の繰返し周期を０．５５秒とし、前記鉛バッテリーの電源電圧が１３．５Ｖ以下になると制御回路がパルス電流の繰返し周期を１．００秒とすることを特徴とすることを特徴とする。
【００１６】
前記パルス電流の駆動周波数が高すぎると陰極板への駆動電圧が低下してサルフェーションに対する効果がほとんど得られず、逆に前記パルス電流の駆動周波数が低すぎると陰極板への駆動電圧が上昇して陰極板を痛める可能性がある。本発明によれば、例えば、前記電源電圧が２７Ｖの場合に前記パルス電流の駆動周波数が３．７ｋＨｚとして、前記電源電圧が１３．５Ｖの場合に前記パルス電流の駆動周波数が４．０４ｋＨｚとすることで、鉛バッテリーの電源電圧の種別とピンポイントで一致する組み合わせの鉛バッテリーの活性化装置となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、上記整流ダイオードが自動車に搭載された鉛バッテリーの陽極端子に電気接続されて当該陽極端子からの電流が順方向電流である場合にのみ制御回路に電気接続されるため、仮に上記整流ダイオードが自動車に搭載された鉛バッテリーの陰極端子に逆接続されたとしても、上記制御回路が通電されずに保護される。上記鉛バッテリーの電源電圧が制御回路に予め設定された所定電圧範囲外である場合に上記制御回路がパルス発生回路を作動させないため、仮に鉛バッテリーの電源電圧の種別と異なる組み合わせの鉛バッテリーの活性化装置が電気接続されたとしても、上記パルス発生回路が作動せず、鉛バッテリーを痛めることがない。上記鉛バッテリーの電源電圧が制御回路に予め設定された所定電圧範囲内であって制御回路に予め設定された基準電圧を超えている場合に、制御回路がパルス発生回路を作動させて制御回路に予め設定された駆動周波数及び繰返し周期のパルス電流が鉛バッテリーに通電されるとともに、制御回路が表示素子を作動させて制御回路に予め設定された表示パターンで表示素子を表示させる。したがって、サルフェーションに効果的なパルス電流が鉛バッテリーに通電されるとともに、鉛バッテリーの電源電圧の種別と一致する組み合わせの鉛バッテリーの活性化装置が電気接続されたことの識別ができる。本発明によれば、上記鉛バッテリーの電源電圧が制御回路に予め設定された所定電圧範囲内であって制御回路に予め設定された基準電圧以下の場合に、所定時間だけ制御回路がパルス発生回路と表示素子を作動させることで、例えば自動車のエンジン停止後の鉛バッテリーの蓄電容量の消費を抑えることができる。
【００１８】
本発明によれば、前記表示素子をＬＥＤ素子として発光表示させることで、消費電力を最小限に抑えつつ、外が薄暗い状態でもはっきりと表示が識別できる。前記制御回路が作動開始すると、ＬＥＤ素子を高速点滅で一定時間発光表示させてから、鉛バッテリーの電源電圧の低下に応じてＬＥＤ素子の点滅間隔を長くさせることで、鉛バッテリーの電源電圧の種別と一致する組み合わせの鉛バッテリーの活性化装置が電気接続されたことの識別が一目瞭然である。本発明によれば、前記電源電圧の低下に応じて前記パルス電流の繰返し周期を長くすることで、前記鉛バッテリーからの電力消費を抑えることができる。
【００１９】
本発明によれば、前記電源電圧の低下に応じて前記パルス電流の繰返し周期を長くすることで、前記鉛バッテリーからの電力消費を抑えることができる。前記パルス電流の駆動周波数が高すぎると陰極板への駆動電圧が低下してサルフェーションに対する効果がほとんど得られず、逆に前記パルス電流の駆動周波数が低すぎると陰極板への駆動電圧が上昇して陰極板を痛める可能性があるからである。例えば、前記電源電圧が２７Ｖの場合に前記パルス電流の駆動周波数が３．７ｋＨｚとして、前記電源電圧が１３．５Ｖの場合に前記パルス電流の駆動周波数が４．０４ｋＨｚとすることで、鉛バッテリーの電源電圧の種別とピンポイントで一致する組み合わせの鉛バッテリーの活性化装置となる。これら本発明により、鉛バッテリーの蓄電容量の消費を抑えつつ、鉛バッテリーの電源電圧の種別に個別対応させた鉛バッテリーの活性化装置が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
（本発明の実施形態）
図１は本発明の一実施形態の鉛バッテリーの活性化装置１の構造を模式的に示すブロック図である。本実施形態の鉛バッテリーの活性化装置１は、自動車に搭載された鉛バッテリー１００の陽極端子１０１と陰極端子１０２との間に電気接続されて使用される。本実施形態の鉛バッテリーの活性化装置１は、保護回路２と、保護回路２を介して供給される鉛バッテリー１００の電力により作動する制御回路３と、制御回路３により制御されるパルス発生回路４と表示素子５からなる。保護回路２は、ＰＴＣサーミスタ２１と整流ダイオード２２と電圧レギュレータ２３からなる。図１の矢印は、電流（電気信号）の流れを示している。
【００２２】
図１に示す鉛バッテリー１００の陽極端子１０１から陰極端子１０２までの電流（電気信号）の流れの順に本実施形態の鉛バッテリー活性化装置１の回路構成を以下に説明する。まず、鉛バッテリー１００の陽極端子１０１は、ＰＴＣサーミスタ２１に接続される。ＰＴＣサーミスタ２１は、温度が一定値よりも上昇すると抵抗値が増大する素子であり、鉛バッテリー１００や鉛バッテリーの活性化装置１の温度が一定値よりも上昇した場合に回路を遮断して保護する。ＰＴＣサーミスタ２１としては、ポリマー系のＰＴＣサーミスタ（ポリスイッチ）やセラミック系のＰＴＣサーミスタを使用するが、温度ヒューズを代用してもよい。ＰＴＣサーミスタ２１は、整流ダイオード２２に接続される。整流ダイオード２２は、順方向の電流のみを通電する素子であり、仮に陰極端子１０２側に逆接続した場合に、回路を遮断して保護する。整流ダイオード２２は、電圧レギュレータ２３に接続される。電圧レギュレータ２３は、制御回路３に所定範囲の電圧を供給する素子であり、所定範囲を超える電圧から制御回路３を保護する。
【００２３】
制御回路３は、制御用ＩＣ（プログラマブルＩＣ）であり、詳細は後述するが、上記鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが所定電圧範囲外である場合にパルス発生回路５を作動させず、上記鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが所定電圧範囲内であって制御回路３に予め設定された基準電圧Ｅ３を超えている場合にパルス発生回路５と表示素子４を作動させる。
【００２４】
パルス発生回路４は、鉛バッテリー１００の陰極端子１０２に電気接続され、制御回路３からの制御信号によって鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅに対応する駆動周波数Ｆのパルス電流を上記鉛バッテリー１００に通電するか、又は鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅに対応する繰返し周期Ｃのパルス電流を上記鉛バッテリー１００に通電するか、或いはその両方を行う。鉛バッテリー１００に通電されるパルス電流の駆動周波数Ｆとしては、３ｋＨｚから５ｋＨｚが好ましく、鉛バッテリー１００に通電されるパルス電流の繰返し周期Ｃとしては、０．５秒から１．５秒が好ましい。そして、制御回路３は、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが低い場合には、パルス電流の繰返し周期Ｃを長くして、バッテリーセーブモードとなり、鉛バッテリー１００からの電力消費を抑える。
【００２５】
表示素子５は、ＬＥＤ素子であり、制御回路３からの制御信号によって上記鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅに対応する表示パターンで発光表示する。
【００２６】
図２は、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅの推移を模式的に示すグラフである。図２の縦軸は電源電圧Ｅを示し、図２の横軸は推移時間Ｔを示している。図２に示すグラフに基づき、制御回路３の動作を以下に説明する。まず、時間Ｔ１にて自動車のエンジンが始動すると、自動車のオルタネータが作動して自動車に搭載された鉛バッテリー１００に充電開始するため、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが上昇する。制御回路３は、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが制御回路３に予め設定された基準電圧Ｅ３を超えるのを検知して（Ｅ３＜Ｅ）、パルス発生回路５と表示素子４を作動させる。したがって、鉛バッテリーの活性化装置１は、オルタネータから電力を供給されることとなり、鉛バッテリー１００の蓄電容量を消費しない。そして、オルタネータからの充電によって鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅがさらに上昇する。制御回路３は、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが制御回路３に予め設定された上限電圧Ｅ４以上になるのを検知して（Ｅ４≦Ｅ）、パルス発生回路５の作動を停止する。したがって、鉛バッテリー１００が予め設定された上限電圧Ｅ４以上で活性化されず、過剰な活性化が防止される。
【００２７】
時間Ｔ２にて自動車のエンジンが停止すると、自動車のオルタネータが停止して自動車に搭載された鉛バッテリー１００の充電が停止するため、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが下降する。制御回路３は、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが制御回路３に予め設定された基準電圧Ｅ３以下になるのを検知して（Ｅ≦Ｅ３）、制御回路３に内蔵されたタイマーが作動して所定時間Ｔ３の間だけパルス発生回路５と表示素子４を作動させる。また、制御回路３は、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが制御回路３に予め設定された下限電圧Ｅ２以下になるのを検知して（Ｅ≦Ｅ２）、パルス発生回路５の繰返し周期Ｃを長くする。そして、所定時間Ｔ３が経過すると、パルス発生回路５と表示素子４の作動を停止する。したがって、鉛バッテリー１００の蓄電容量の消費を抑えることができる。
【００２８】
図３は、パルス発生回路４から鉛バッテリー１００に通電されるパルス電流のパルス波形を例示するパルス波形図である。パルス発生回路４は、昇圧コイルとコンデンサの組み合わせからなり（図示せず）、上記鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅに対応する駆動周波数Ｆ、波数ｎ、駆動電圧Ｖｐ、繰返し周期Ｃのパルス電流を鉛バッテリー１００に通電する。図３（ａ）は、矩形波の場合のパルス波形図であり、図３（ｂ）は、鋸歯状波（三角波）の場合のパルス波形図である。
【００２９】
図４は、本実施形態の鉛バッテリー活性化装置１を鉛バッテリー１００に取り付けた状態を模式的に示す斜視図である。図４（ａ）は、表示素子５がＬＥＤ素子の場合を示しており、図４（ｂ）は、表示素子５がＬＣＤ素子の場合を示している。鉛バッテリー活性化装置１からは、２本の被覆電線が出ており、赤色の被覆電線を鉛バッテリー１００の陽極端子１０１に巻き付ける等により電気接続して、青色の被覆電線を鉛バッテリー１００の陰極端子１０２に巻き付ける等により電気接続する。鉛バッテリー活性化装置１は、両面テープ等の取付手段により鉛バッテリー１００に取り付けられる。鉛バッテリー活性化装置１の筐体は、耐熱プラスチックで形成される。
【００３０】
（本発明の実施例１）
本発明の鉛バッテリーの活性化装置１を公称電圧１２ＶＤＣ（電源電圧１３．５Ｖ）の鉛バッテリー１００に適用した一実施例を、図２に示すグラフに基づき、以下に説明する。まず、本発明の鉛バッテリーの活性化装置１の赤色の被覆電線を鉛バッテリー１００の陽極端子１０１に電気接続して、青色の被覆電線を鉛バッテリー１００の陰極端子１０２に電気接続すると、ＬＥＤ素子５が約５秒間、高速点滅して、接続状態が正常であることが視認できる。次に、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが上昇して（時間Ｔ１）、制御回路３に予め設定された基準電圧Ｅ３＝１３．５Ｖを超えると（１３．５＜Ｅ）、制御回路３がパルス発生回路５と表示素子４を作動させる。パルス発生回路５から駆動周波数Ｆ＝４．０４ｋＨｚ、波数ｎ＝２９０〜３００、繰返し周期Ｃ＝０．５５秒のパルス電流が鉛バッテリー１００に通電される。鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが制御回路３に予め設定された上限電圧Ｅ４＝１３．７Ｖ以上になると（１３．７≦Ｅ）、制御回路３がパルス発生回路５の作動を停止する。次に、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが下降して制御回路３に予め設定された基準電圧Ｅ３＝１３．５Ｖ以下になると（Ｅ≦１３．５）、制御回路３に内蔵されたタイマーが作動して所定時間Ｔ３＝２〜４分間だけパルス発生回路５と表示素子４を作動させて、パルス発生回路５と表示素子４の作動を停止する。ここで、電源電圧Ｅが下降して制御回路３に予め設定された下限電圧Ｅ２＝１３．１５Ｖ以下になるのを検知して（Ｅ≦１３．１５）、パルス発生回路５の繰返し周期Ｃ＝１．００秒に長くする。そして、所定時間Ｔ３＝２〜４分間が経過すると、パルス発生回路５の作動を停止する。
【００３１】
ＬＥＤ素子５は、鉛バッテリー１００への電気接続とほぼ同時に、約５秒間、高速点滅する。その後、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが１３．７Ｖ以上になると（１３．７≦Ｅ）１秒間に５００ｍ秒の点灯を１回繰り返し、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが１３．１６Ｖ以上で１３．７Ｖ未満になると（１３．１６≦Ｅ＜１３．７）１秒間に１０ｍ秒の点灯を３回繰り返し、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが１２．７５Ｖ以上で１３．１６Ｖ未満になると（１２．７５≦Ｅ＜１３．１６）１秒間に１０ｍ秒の点灯を２回繰り返し、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが１２．７５Ｖ未満になると（Ｅ＜１２．７５）１秒間に１０ｍ秒の点灯を１回繰り返す。
【００３２】
本発明の鉛バッテリーの活性化装置１を適用した公称電圧１２ＶＤＣの鉛バッテリー１００と従来の鉛バッテリー１００とを比較するため、両者を同じ条件で繰り返し充放電させて寿命加速試験を行ったところ、本発明の鉛バッテリーの活性化装置１を適用した鉛バッテリー１００は、従来の鉛バッテリーの寿命に対して、設定された下限電圧Ｅ２＝１３．１５Ｖ以下になるまでに約２倍の時間、稼動することを確認した。
【００３３】
（本発明の実施例２）
本発明の鉛バッテリーの活性化装置１を公称電圧２４ＶＤＣ（電源電圧２７Ｖ）の鉛バッテリー１００に適用した一実施例を、図２に示すグラフに基づき、以下に説明する。まず、本発明の鉛バッテリーの活性化装置１を鉛バッテリー１００に電気接続すると、ＬＥＤ素子５が約５秒間、点灯して、接続状態が正常であることが視認できる。次に、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが上昇して（時間Ｔ１）、制御回路３に予め設定された基準電圧Ｅ３＝２７．０Ｖを超えると（２７．０＜Ｅ）、制御回路３がパルス発生回路５と表示素子４を作動させる。パルス発生回路５から駆動周波数Ｆ＝３．７ｋＨｚ、波数ｎ＝２６０〜２７０、繰返し周期Ｃ＝０．５５秒のパルス電流が鉛バッテリー１００に通電される。鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが制御回路３に予め設定された上限電圧Ｅ４＝２７．７３Ｖ以上になると（２７．７３≦Ｅ）、制御回路３がパルス発生回路５の作動を停止する。次に、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが下降して制御回路３に予め設定された基準電圧Ｅ３＝２７．０Ｖ以下になると（Ｅ≦２７．０）、制御回路３に内蔵されたタイマーが作動して所定時間Ｔ３＝２〜４分間だけパルス発生回路５と表示素子４を作動させて、パルス発生回路５と表示素子４の作動を停止する。ここで、電源電圧Ｅが下降して制御回路３に予め設定された下限電圧Ｅ２＝２６．４９Ｖ以下になるのを検知して（Ｅ≦２６．４９Ｖ）、パルス発生回路５の繰返し周期Ｃ＝１．００秒に長くする。そして、所定時間Ｔ３＝２〜４分間が経過すると、パルス発生回路５の作動を停止する。
【００３４】
ＬＥＤ素子５は、鉛バッテリー１００への電気接続とほぼ同時に、約５秒間、点灯する。その後、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが２７．７３Ｖ以上になると（２７．７３≦Ｅ）１秒間に５００ｍ秒間点灯し、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが２６．５０Ｖ以上で２７．７２Ｖ未満になると（２６．５０≦Ｅ＜２７．７２）１秒間に１０ｍ秒の点灯を３回繰り返し、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが２５．７０Ｖ以上で２６．５０Ｖ未満になると（２５．７０≦Ｅ＜２６．５０）１秒間に１０ｍ秒の点灯を２回繰り返し、鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅが２５．７０Ｖ未満になると（Ｅ＜２５．７０）１秒間に１０ｍ秒の点灯を１回繰り返す。
【００３５】
本発明の鉛バッテリーの活性化装置１を適用した公称電圧２４ＶＤＣの鉛バッテリー１００と従来の鉛バッテリー１００とを比較するため、両者を同じ条件で繰り返し充放電させて寿命加速試験を行ったところ、本発明の鉛バッテリーの活性化装置１を適用した鉛バッテリー１００は、従来の鉛バッテリーの寿命に対して、設定された下限電圧Ｅ２＝２６．４９Ｖ以下になるまでに約２倍の時間、稼動することを確認した。
【００３６】
以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば自動車のエンジンが停止した際の鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅの大きさに応じて、制御回路３に内蔵されたタイマーが作動する所定時間Ｔ３の長さを調節することができる。つまり、例えば自動車のエンジンが停止した際の鉛バッテリー１００の電源電圧Ｅの大きさが制御回路３に予め設定された下限電圧Ｅ２を下回る場合には、速やかにパルス発生回路５の作動を停止する。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明を適用した一実施形態の鉛バッテリーの活性化装置の構造を模式的に示すブロック図である。
【図２】鉛バッテリーの電源電圧の推移を模式的に示すグラフである。
【図３】本発明を適用した一実施形態の鉛バッテリーの活性化装置のパルス発生回路からのパルス波形を例示するパルス波形図である。
【図４】本発明を適用した一実施形態の鉛バッテリーの活性化装置を鉛バッテリーに取り付けた状態を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３８】
１                            鉛バッテリーの活性化装置、
２                            保護回路、
３                            制御回路（制御用ＩＣ）、
４                            パルス発生回路、
５                            表示素子（ＬＥＤ素子）、
１００                        鉛バッテリー
【手続補正書】
【提出日】平成21年2月23日(2009.2.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車に搭載された鉛バッテリーの電源電圧の種別が公称電圧２４ＶＤＣ又は公称電圧１２ＶＤＣの鉛バッテリーの陽極端子に電気接続され当該陽極端子からの電流が順方向電流である場合にのみ制御回路に電気接続する整流ダイオードと、当該整流ダイオードを介して供給される前記鉛バッテリーからの電力により作動し前記鉛バッテリーの電源電圧の種別に個別対応させた所定電圧の範囲及び基準電圧が予め設定された制御回路と、前記鉛バッテリーの陰極端子に電気接続され前記制御回路からの制御信号によって前記鉛バッテリーの電源電圧の種別に個別対応させた特定の駆動周波数及び繰り返し周期のパルス電流を前記鉛バッテリーに通電するパルス発生回路と、前記制御回路からの制御信号によって作動するＬＥＤ素子からなり、
前記鉛バッテリーの電源電圧が前記制御回路に予め設定された前記所定電圧の範囲外である場合に前記制御回路が前記パルス発生回路を作動させず、
前記鉛バッテリーの電源電圧が前記所定電圧の範囲内であって前記基準電圧を超えている場合に前記制御回路が前記パルス発生回路と前記ＬＥＤ素子を作動させて前記所定電圧の上限を超えると前記パルス発生回路を作動停止させ、
前記鉛バッテリーの電源電圧が前記所定電圧の範囲内であって前記基準電圧以下の場合に前記制御回路が前記パルス発生回路と前記ＬＥＤ素子を作動させて所定時間が経過すると前記パルス発生回路と前記ＬＥＤ素子を作動停止させるものであり、
前記公称電圧２４ＶＤＣの鉛バッテリーでは、前記基準電圧が２７．０Ｖ、前記所定電圧の上限が２７．７３Ｖ、前記所定電圧の下限が２６．４９Ｖ、前記駆動周波数が３．７ｋＨｚ、前記繰返し周期が０．５５秒に設定され、
前記公称電圧１２ＶＤＣの前記鉛バッテリーでは、前記基準電圧が１３．５Ｖ、前記所定電圧の上限が１３．７Ｖ、前記所定電圧の下限が１３．１５Ｖ、前記駆動周波数が４．０４ｋＨｚ、前記繰返し周期が０．５５秒に設定されるものであり、
前記鉛バッテリーへの電気接続とほぼ同時に前記ＬＥＤ素子が約５秒間高速点滅又は点灯し、その後、前記鉛バッテリーの電源電圧が前記所定電圧の上限以上になると前記ＬＥＤ素子が１秒間に５００ｍ秒の点灯を１回繰り返し、前記鉛バッテリーの電源電圧が前記所定電圧の下限を超えて前記所定電圧の上限未満になると前記ＬＥＤ素子が、１秒間に１０ｍ秒の点灯を３回繰り返すことを特徴とする鉛バッテリー活性化装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の鉛バッテリーの活性化装置は、自動車に搭載された鉛バッテリーの電源電圧の種別が公称電圧２４ＶＤＣ又は公称電圧１２ＶＤＣの鉛バッテリーの陽極端子に電気接続され当該陽極端子からの電流が順方向電流である場合にのみ制御回路に電気接続する整流ダイオードと、当該整流ダイオードを介して供給される前記鉛バッテリーからの電力により作動し前記鉛バッテリーの電源電圧の種別に個別対応させた所定電圧の範囲及び基準電圧が予め設定された制御回路と、前記鉛バッテリーの陰極端子に電気接続され前記制御回路からの制御信号によって前記鉛バッテリーの電源電圧の種別に個別対応させた特定の駆動周波数及び繰り返し周期のパルス電流を前記鉛バッテリーに通電するパルス発生回路と、前記制御回路からの制御信号によって作動するＬＥＤ素子からなり、前記鉛バッテリーの電源電圧が前記制御回路に予め設定された前記所定電圧の範囲外である場合に前記制御回路が前記パルス発生回路を作動させず、前記鉛バッテリーの電源電圧が前記所定電圧の範囲内であって前記基準電圧を超えている場合に前記制御回路が前記パルス発生回路と前記ＬＥＤ素子を作動させて前記所定電圧の上限を超えると前記パルス発生回路を作動停止させ、前記鉛バッテリーの電源電圧が前記所定電圧の範囲内であって前記基準電圧以下の場合に前記制御回路が前記パルス発生回路と前記ＬＥＤ素子を作動させて所定時間が経過すると前記パルス発生回路と前記ＬＥＤ素子を作動停止させるものであり、前記公称電圧２４ＶＤＣの鉛バッテリーでは、前記基準電圧が２７．０Ｖ、前記所定電圧の上限が２７．７３Ｖ、前記所定電圧の下限が２６．４９Ｖ、前記駆動周波数が３．７ｋＨｚ、前記繰返し周期が０．５５秒に設定され、前記公称電圧１２ＶＤＣの鉛バッテリーでは、前記基準電圧が１３．５Ｖ、前記所定電圧の上限が１３．７Ｖ、前記所定電圧の下限が１３．１５Ｖ、前記駆動周波数が４．０４ｋＨｚ、前記繰返し周期が０．５５秒に設定されるものであり、前記鉛バッテリーへの電気接続とほぼ同時に前記ＬＥＤ素子が約５秒間高速点滅又は点灯し、その後、前記鉛バッテリーの電源電圧が前記所定電圧の上限以上になると前記ＬＥＤ素子が１秒間に５００ｍ秒の点灯を１回繰り返し、前記鉛バッテリーの電源電圧が前記所定電圧の下限を超えて前記所定電圧の上限未満になると前記ＬＥＤ素子が、１秒間に１０ｍ秒の点灯を３回繰り返すことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】