明 細 書 Specification
鉛電池電極の硫酸鉛皮膜除去方法、硫酸鉛皮膜除去パルス発生装置 技術分野 Lead sulfate electrode removal method for lead battery electrode, lead sulfate film removal pulse generator
[0001] 本発明は、鉛蓄電池の再生(rejuvenate)法、再調整(recondition)法および再生装 置、再調整装置に関する。 The present invention relates to a rejuvenate method, a reconditioning method, a regenerating device, and a reconditioning device for a lead storage battery.
背景技術 Background art
[0002] 鉛電池の電解液中の電極にはサルフ ーシヨン現象によって硫酸鉛(PbS04)皮 膜が発生する。これが非導電性であるため電池性能を劣化させ、問題である。硫酸 鉛皮膜の除去方法、除去装置が求められていた。それゆえ電池の外部電極から硫 酸鉛皮膜に対し、パルス状の電気エネルギーを与えてこれを除去する鉛電池の再生 法、再調整法および再生装置 (rejuvenator)、再調整装置 (reconditioner)が多く提案 されて 、る。ここで再生とは電極が高抵抗ィ匕して使用不可能になった電池を再使用 できるよう〖こすること、再調整とは、使用中の電池の内部抵抗を低減して、より高い電 力が蓄積でき、その蓄積電力をより長期間出し入れできるように長寿命化することで ある。 [0002] Lead sulfate (PbS04) film is generated on the electrodes in the electrolyte of a lead battery due to the sulfation phenomenon. This is a problem because it is non-conductive and degrades battery performance. There has been a demand for a method and an apparatus for removing a lead sulfate film. Therefore, there are many lead battery regeneration methods, reconditioning methods, rejuvenators, and reconditioners that apply pulsed electrical energy to the lead sulfate film from the external electrode of the battery to remove it. It has been proposed. Here, the term “regeneration” means that the battery that has become unusable due to the electrode having a high resistance can be reused, and the term “reconditioning” means that the internal resistance of the battery being used is reduced and a higher voltage is applied. This is to extend the service life so that power can be stored and the stored power can be taken in and out for a longer period of time.
[0003] 特許文献 1は、概 8.333kHzの連続パルスで鉛蓄電池を再生するものである。これ は充電中に充電に対して正のエネルギーパルスを与えるものである。本明細書では これを「ポジティブな」エネルギーノルスと呼ぶ。特許文献 2は、充電電圧印加の直前 にパルス状に放電を誘導するものである(Charge immediately after Discharge) 0本 明細書では、パルス状放電を「ネガティブな」エネルギーパルスであると捉える。よつ てノルス状放電をネガティブなエネルギーパルスと呼ぶ。より詳しくは「蓄電池充電に 対してネガティブなパルス」と呼ぶ。外部エネルギー源がなく蓄電池が放電する場合 につ 、ても蓄電池充電に対して「ネガティブ」の範疇に含まれる。ネガティブエネルギ 一の付与とは、具体的には蓄電池の負荷を低インピーダンスとして放電電流を誘起 することである。 [0003] Patent Document 1 regenerates a lead storage battery with a continuous pulse of approximately 8.333 kHz. This gives a positive energy pulse to the charge during charging. This is referred to herein as a "positive" energy norm. Patent Literature 2 induces a discharge in the form of a pulse immediately before the application of a charging voltage (Charge immediately after Discharge). 0 In this specification, a pulsed discharge is regarded as a “negative” energy pulse. Therefore, the norse discharge is called a negative energy pulse. More specifically, it is called “negative pulse for battery charging”. Even when the storage battery is discharged without an external energy source, it is also included in the category of “negative” with respect to the storage battery charging. The application of the negative energy is, specifically, to induce a discharge current by setting the load of the storage battery to low impedance.
[0004] 特許文献 3は、充電電圧印加直後にネガティブなエネルギーパルスを与えるもので ある(Discharge immediately after Charge) 0特許文献 4は、 4一 8マイクロ秒のポジティ
ブなエネルギーパルスとそれに続いてネガティブ領域まで達する不定形波形を誘起 させるものである。特許文献 5は、ネガティブなエネルギーパルス直後に、このネガテ イブエネルギーより大き 、ポジティブエネルギーパルスを印加し(Charge after Discharge)、かつ、そのネガティブなエネルギーパルスが電気量にして 0. 1C以上で 、 ノ ルス幅が 0. 0001秒ないし 1秒という好適値を規定したものである。 [0004] Patent Document 3 gives a negative energy pulse immediately after the application of a charging voltage (Discharge immediately after Charge). 0 Patent Document 4 discloses a 418 microsecond positive It induces an irregular energy pulse followed by an irregular waveform reaching the negative region. Patent Document 5 discloses that immediately after a negative energy pulse, a positive energy pulse larger than the negative energy is applied (Charge after Discharge), and the negative energy pulse is 0.1 C or more in terms of electric quantity. This defines a preferred value of the loose width of 0.0001 to 1 second.
[0005] さらに本件と同一出願人が、国際公開 WO 2004/030137 A1号および国際公開 WO [0005] Furthermore, the same applicant as that of the present application has filed International Publication WO 2004/030137 A1 and International Publication WO
2004/030138 A1号で、 1マイクロ秒以下のネガティブなエネルギーパルスを連続し て与える方法 ·装置を開示して 、る。 2004/030138 A1 discloses a method and apparatus for continuously providing a negative energy pulse of 1 microsecond or less.
[0006] 公知技術の連続パルスの周波数に注目すると、 8.333kHz (特許文献 1)、 10— [0006] Focusing on the frequency of a continuous pulse according to the known art, 8.333 kHz (Patent Document 1),
20kHz (特許文献 4)が好適とされる一方、さらに高周波である 500— 700 kHz (特許文 献 6)や 700 kHz— 10,000 MHz (特許文献 7)でも効果があると記載されている。 While 20 kHz (Patent Document 4) is preferred, it is described that higher frequencies of 500-700 kHz (Patent Document 6) and 700 kHz- 10,000 MHz (Patent Document 7) are also effective.
[0007] ところで充電工程につ!、てであるが、連続パルスによる充電中にパルス周波数を変 更することは公知である(たとえば特許文献 9〔0002〕 )。よって皮膜除去工程にぉ ヽ ても、パルス周波数を変更することは容易に想起される。なぜなら、充電工程と皮膜 除去工程は分離して実行しなくてもよぐ充電中に皮膜除去ができる力 である。特 許文献 1一 3も充電中の皮膜除去である。したがって、皮膜除去においてパルス周波 数を変更することは公知と考えられる。なお周波数の変更回路としては公知の周波 数変調 (FM: frequency modulation)回路などを用いればよい。 [0007] By the way, regarding the charging process, it is known to change the pulse frequency during charging by a continuous pulse (for example, Patent Document 9 [0002]). Therefore, it is easily recalled that the pulse frequency is changed even in the film removing step. The reason is that the charging process and the film removal process do not need to be performed separately, and this is the power to remove the film during charging. Patent Documents 1-3 also refer to film removal during charging. Therefore, changing the pulse frequency in removing the film is considered to be known. As the frequency changing circuit, a known frequency modulation (FM) circuit or the like may be used.
[0008] また、たとえば特許文献 8〔0006〕には『効率よくサルフエーシヨンを分解するために は、パルスの波形、波高、 duty比 (最大振幅時の電流継続時間比)及び充電電流値を 最適に設定する必要がある』という記載がある。よって周波数のみならず、パルス波 形、ノ ルス波高を皮膜除去において変更することも公知と考えられる。 [0008] For example, Patent Document 8 [0006] states that "in order to efficiently decompose sulfur, the pulse waveform, wave height, duty ratio (current duration ratio at the maximum amplitude), and charging current value are optimized. It is necessary to set. " Therefore, it is considered that not only the frequency but also the pulse waveform and the pulse height are changed in the film removal.
[0009] これらを総合すれば、連続パルスは kHz— MHz— GHzの広 、周波数帯域の ヽず れでも皮膜除去効果があり、これを利用した方法'装置は公知と考えられ、さらに、周 波数、パルス波形、パルス波高などを皮膜除去工程で変更することも公知と考えられ る。 [0009] Taken together, continuous pulses have a film removal effect even in a wide range of kHz-MHz-GHz and in any frequency band. It is also known to change the pulse waveform, pulse height, etc. in the film removing step.
[0010] さて、以上のように公知の皮膜除去法は、バリエーションに富み選択肢は多 、。し 力しながら決定的なものはない。つまり、硫酸鉛皮膜のすべての付着状況にひとつ
のパルスパターンで対応 (皮膜除去解消)できない。その理由は、硫酸鉛皮膜の性 状と量は、電極および電極まわりの物理的条件、電池の使用状況によって変わるた めである。すなわち、鉛電池内の電極材質、電解質組成、電池のセル構成といった 設計条件 (電池の定格や製造業者)、および、同じ電池でも、使用頻度'負荷の履歴、 使用環境、特に温度履歴で変わる。これらがすべて皮膜除去作用の変動要因となる 。たとえば米国の開発技術で国内電池を再生 '再調整しょうとしてもうまくいかない、う まくいく国内技術でも特定のメーカの電池ではうまく再生できない、同じメーカの電池 でも季節によってはうまく再生できな 、、と 、つたことがよく起こる。 [0010] Now, as described above, the known film removal method has a wide variety of options and many choices. There is nothing decisive, though. In other words, one for every situation of lead sulfate coating (It is not possible to remove the film). The reason is that the properties and amount of the lead sulfate film vary depending on the physical conditions of the electrode and the surroundings of the electrode, and the usage conditions of the battery. That is, the design conditions (battery rating and manufacturer) such as the electrode material, electrolyte composition, and battery cell configuration in a lead battery, and the frequency of use, load history, use environment, and especially temperature history of the same battery change. These are all factors that cause a change in the film removing action. For example, rebuilding domestic batteries with U.S.-developed technology does not work even if re-adjustment is attempted, batteries that do not work well with a particular manufacturer's batteries even with good domestic technology, and batteries that are of the same manufacturer do not play well depending on the season, etc. It often happens.
[0011] 本発明者は、上記の観点から、新たなパルス付与のパターン力 特定の条件で硫 酸鉛皮膜の除去について有効であることを発見しその方法と装置を発明した。特定 の条件は定量的に規定はできないが、従来のエネルギー付与パターンで皮膜が効 率的に解消できな力つた電池に対して有効となるケースを見出している。 [0011] From the above viewpoint, the present inventor has found that it is effective for removing a lead sulfate film under specific conditions under a new pulse applying pattern force, and invented a method and an apparatus therefor. Although specific conditions cannot be defined quantitatively, we have found cases in which the conventional energy application pattern is effective for powerful batteries that cannot efficiently remove the film.
[0012] 特許文献 1 :特許第 3079212号「鉛蓄電池再生器 Zトリクル充電器」グレゴリー、ゥイリ アムィー他 [0012] Patent Document 1: Patent No. 3079212 "Lead storage battery regenerator Z trickle charger" Gregory, Iriami, et al.
特許文献 2 :米国特許第 5998968号「Method and apparatus for rapidly charging and reconditioning a batteryj Ion Control Solutions, LLC Patent Document 2: U.S. Pat.No. 5,998,968 `` Method and apparatus for rapidly charging and reconditioning a batteryj Ion Control Solutions, LLC
特許文献 3 :米国特許第 4829225号「Rapid battery charger, discharger and reconditioner」 Electronic Power Devices, Corp. Patent Document 3: U.S. Pat.No. 4,829,225 `` Rapid battery charger, discharger and reconditioner '' Electronic Power Devices, Corp.
特許文献 4 :米国特許第 5525892号「Pulsed battery rejuvenator having variable trailing edge shaped pulsesj Pulse Charge Systems, Inc. Patent Document 4: U.S. Pat.No. 5,525,892 `` Pulsed battery rejuvenator having variable trailing edge shaped pulsesj Pulse Charge Systems, Inc.
特許文献 5:特開 2000-323188号公報「鉛蓄電池の活性化法」ジエーィーシ一サービ ス有限会社、東洋システム株式会社 Patent Document 5: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-323188, "Activation method of lead storage battery", J.C. Service Co., Ltd., Toyo System Co., Ltd.
特許文献 6 :米国特許第 6344729号「Method and apparatus for reconditioning and charging a batteryj Tachiang Technology Corp. Patent Document 6: U.S. Pat.No. 6,344,729 `` Method and apparatus for reconditioning and charging a batteryj Tachiang Technology Corp.
特許文献 7 :米国特許第 6479966号「Method and apparatus for reconditioning a batteryj Tacmang Technology Corp. Patent Document 7: U.S. Patent No. 6479966 `` Method and apparatus for reconditioning a batteryj Tacmang Technology Corp.
特許文献 8 :特開 2001 - 118611「電気処理による鉛蓄電池の再生方法」合資会社 ニュー 'アンド'エス
特許文献 9:特開平 6— 30530「密閉形鉛蓄電池の充電方法及び装置」新神戸電機 株式会社 Patent Document 8: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-118611, "Method of Regenerating Lead-Acid Battery by Electric Processing" Patent Document 9: Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-30530, "Charging method and device for sealed lead-acid battery" Shin-Kobe Electric Co., Ltd.
発明の開示 Disclosure of the invention
発明が解決しょうとする課題 Problems to be solved by the invention
[0013] 本発明が解決しょうとする課題は、鉛蓄電池の電解液中の電極にサルフエーシヨン 現象で形成された非導電性の硫酸鉛皮膜で、従来のエネルギー付与パターンで効 果的に除去できな力つたものを除去することである。かかる鉛電池再生'再調整する 方法および再生 ·再調整装置を提供する。 [0013] The problem to be solved by the present invention is a non-conductive lead sulfate film formed on the electrode in the electrolyte of the lead-acid battery by a sulfation phenomenon, which cannot be effectively removed by the conventional energy applying pattern. It is to remove the force. A method for reconditioning and regenerating a lead battery and a reconditioning / reconditioning device are provided.
課題を解決するための手段 Means for solving the problem
[0014] 本発明の一つの方法は (請求項 1)、非導電性の硫酸鉛 (PbS04)皮膜に、蓄電池 充電に対してネガティブなパルス状の第一の電気エネルギーと蓄電池充電に対して ポジティブなノ ルス状の第二の電気エネルギーとを繰り返し与えて硫酸鉛 (PbS04) 皮膜の突起状結晶部を分解する皮膜分解工程と、蓄電池充電に対してポジティブな 電気工ネルギーを与える充電工程とからなる硫酸鈴皮膜の除去方法にぉ 、て、第一 の電気エネルギーが 8kHzから 16kHzの繰り返し周期のパルスで与えられ、第二の 電気エネルギーが第一の電気エネルギーパルスの繰り返し時間間隔の 10分のー以 下の時間遅れをもって第一の電気エネルギーパルスに追随して与えられるものであ る硫酸鉛皮膜の除去方法で上記問題を解決した。 [0014] One method of the present invention (claim 1) is to provide a non-conductive lead sulfate (PbS04) film with a pulsed first electric energy that is negative for storage battery charging and positive for storage battery charging. A lead-free (PbS04) coating to decompose the protruding crystal part of the lead sulfate (PbS04) coating, and a charging process that gives positive electric energy to storage battery charging. In the method for removing the tin sulfate film, the first electric energy is given by a pulse having a repetition period of 8 kHz to 16 kHz, and the second electric energy is supplied for 10 minutes of the repetition time interval of the first electric energy pulse. -The above problem was solved by a method for removing the lead sulfate film, which is applied following the first electric energy pulse with the following time delay.
[0015] ここで、第一の電気エネルギーとは、パルス状に蓄電池に充電するエネルギーを減 ずる、またはパルス状に蓄電池を放電するものである。第二の電気エネルギーとは、 パルス状に充電エネルギーを増すものである。ところでこれらネガティブ Zポジティブ エネルギーは、充電器のエネルギーに加算 Z減算して付与できる。具体的には、充 電器の出力に並列の回路としてネガティブ Zポジティブエネルギー源を接続すれば よい。 [0015] Here, the first electric energy is energy that reduces the energy charged to the storage battery in a pulsed manner or discharges the storage battery in a pulsed manner. The second type of electric energy is the one that increases the charging energy in a pulsed manner. By the way, these negative Z positive energies can be provided by adding Z subtraction to the energy of the charger. Specifically, a negative Z positive energy source may be connected as a parallel circuit to the output of the charger.
[0016] このようにネガティブ Zポジティブエネルギーは相反するものでなく重ね合わせがで きるので (請求項 2)、皮膜分解工程と充電工程とが同時おこなわれてもよい。その場 合には、第二の電気エネルギーは充電器の充電エネルギーに加算、第一の電気工 ネルギ一は減算される。もちろん皮膜分解工程と充電工程とが交互に行われるもの
でもよい。一方、第一の電気エネルギーのパルス高の絶対値については(請求項 3) 、第二の電気エネルギーのパルス高の絶対値の 10分の一以下であるのと除去効果 が高く好適である。 [0016] Since the negative Z positive energies are not contradictory and can be superposed (claim 2), the film decomposition step and the charging step may be performed simultaneously. In that case, the second electric energy is added to the charging energy of the charger, and the first electric energy is subtracted. Of course, the film decomposition process and the charging process are performed alternately May be. On the other hand, the absolute value of the pulse height of the first electric energy (Claim 3) is preferably not more than one-tenth of the absolute value of the pulse height of the second electric energy because the removal effect is high.
[0017] 図 1が、本案の硫酸鉛皮膜除去方法の電気エネルギーパルス説明図である。横軸 FIG. 1 is an explanatory diagram of electric energy pulses in the lead sulfate film removing method of the present invention. Horizontal axis
(図では略)は時間、縦軸(図では略)は上方がポジティブであるエネルギー相対座 標である。「P1」が第一の電気エネルギーのパルス高、「P2」が第二の電気工ネルギ 一のパルス高である。 P1が P2の 10分の一以下であるのが好ましい。「tl」が、第一 の電気エネルギーパルスの繰り返し時間間隔である。請求項 1記載の通り繰り返し周 期は 8kHzから 16kHzであると除去効果が高く好適であるので、これは 1秒の 8000 分の 1から 16000分の 1である。「t2」は、第一の電気エネルギーパルスの繰り返し時 間間隔の 4分の一以下の時間遅れである。これは 1秒の 8000分の 1から 16000分の 1の値のさらに 4分の一以下の時間である。 The (abbreviated in the figure) is time, and the vertical axis (abbreviated in the figure) is an energy relative coordinate whose upper part is positive. “P1” is the pulse height of the first electric energy, and “P2” is the pulse height of the second electric energy. Preferably, P1 is less than one tenth of P2. “Tl” is the repetition time interval of the first electric energy pulse. As described in claim 1, when the repetition period is from 8 kHz to 16 kHz, the removal effect is high and suitable, so this is 1/8000 to 16000 of 1 second. “T2” is a time delay of one-fourth or less of the repetition time interval of the first electric energy pulse. This is less than a quarter of the value from 1/8000 to 16000 of a second.
[0018] また本発明の別の方法 (請求項 6)においては次のように課題を解決できる。 kHz— MHz— GHzの広 、周波数帯域!/、ずれにても連続パルスの印加は鉛蓄電池電極の 硫酸鉛皮膜除去に効果がある、と考えられ、さらに、周波数、パルス波形、パルス波 高などを皮膜除去工程で変更することも公知と考えられる。しかしながら、本件と同一 出願人が国際公開 WO 2004/030137 A1号および国際公開 WO 2004/030138 A1号 で提案したネガティブな連続パルスを、公知のポジティブな連続パルスと組み合わせ ることは提案されて 、な 、。この新し 、エネルギー付与パターンで従来除去できなか つた硫酸鉛皮膜が除去される可能性がある。 [0018] In another method (claim 6) of the present invention, the problem can be solved as follows. It is considered that the application of a continuous pulse is effective in removing the lead sulfate film on the lead-acid battery electrode even if the frequency band is wide and frequency band of kHz—MHz—GHz. In addition, frequency, pulse waveform, pulse height, etc. It is also considered to be known to change in the film removing step. However, it has been proposed to combine the negative continuous pulse proposed by the same applicant in WO 2004/030137 A1 and WO 2004/030138 A1 with a known positive continuous pulse. ,. With this new energy application pattern, there is a possibility that the lead sulfate film that could not be removed conventionally can be removed.
[0019] すなわち本案は(請求項 6)、鉛蓄電池の電解液中の電極にサルフエーシヨン現象 で形成された非導電性の硫酸鉛 (PbS04)皮膜に、蓄電池充電に対してネガティブ なパルス状の電気エネルギーと蓄電池充電に対してポジティブなパルス状の電気工 ネルギーを与えて硫酸鉛 (PbS04)皮膜の突起状結晶部を分解する皮膜分解工程 と、蓄電池充電に対してポジティブな電気エネルギーを与える充電工程とからなる硫 酸鉛皮膜の除去方法において、皮膜分解工程が、ネガティブなパルス状の電気エネ ルギーを連続付与する第一サブ工程とポジティブなパルス状の電気エネルギーを連 続付与する第二サブ工程力 なり、第一サブ工程と第二サブ工程が交互に、少なくと
も一回以上繰り返すものである硫酸鉛皮膜の除去方法である。 [0019] That is, the present invention (Claim 6) discloses that a non-conductive lead sulfate (PbS04) film formed by a sulfation phenomenon on an electrode in an electrolyte of a lead-acid battery has a pulse-shaped electric current negative for battery charging. A film decomposition process that gives positive pulsed electrical energy to energy and battery charging to decompose the protruding crystal part of the lead sulfate (PbS04) film, and a charging process that gives positive electrical energy to battery charging In the method for removing a lead sulfate film comprising: a first sub-step of continuously applying negative pulsed electric energy and a second sub-step of continuously applying positive pulsed electric energy The first sub-step and the second sub-step alternate, at least Is a method for removing the lead sulfate film which is repeated one or more times.
[0020] ここで、ネガティブなパルス状の電気エネルギーとは、パルス状に蓄電池に充電す るエネルギーを減ずる、またはパルス状に蓄電池を放電するものである。ポジティブ なパルス状の電気エネルギーとは、パルス状に充電エネルギーを増すものである。と ころでこれらネガティブ Zポジティブエネルギーは、充電器のエネルギーに加算 Z減 算して付与できる。具体的には、充電器の出力端子に並列にネガティブ Zポジティ ブエネルギー源を接続すればょ 、。 Here, the negative pulse-like electric energy refers to a pulse-like reduction of energy for charging the storage battery or a pulse-like discharge of the storage battery. Positive pulsed electrical energy is a pulsed increase in charge energy. However, these negative Z-positive energies can be provided by adding Z-subtraction to the energy of the charger. Specifically, a negative Z positive energy source should be connected in parallel with the output terminal of the charger.
[0021] このようにネガティブ Zポジティブエネルギーは相反するものでなく重ね合わせがで きるので (請求項 8)、皮膜分解工程と充電工程とが同時におこなわれてもよい。もち ろん皮膜分解工程と充電工程とが交互に行われるものでもよい。 [0021] As described above, since the negative Z positive energy is not contradictory and can be superposed (claim 8), the film decomposition step and the charging step may be performed simultaneously. Of course, the film decomposition step and the charging step may be performed alternately.
[0022] 皮膜分解'充電が同時におこなわれる場合には、第一サブ工程では充電器の充電 エネルギーをパルス状に減算し、第二サブ工程では充電器の充電エネルギーをパ ルス状に加算するものである。ここで第一サブ工程では、パルス状に充電電圧を低 下させること(電圧波形図示は略)、または低インピーダンス負荷をパルス的に接続し てパルス状放電させること、のいずれでもよい。 [0022] When film decomposition and charging are performed simultaneously, the charging energy of the charger is subtracted in a pulse form in the first sub-step, and the charging energy of the charger is added in a pulse form in the second sub-step. It is. Here, in the first sub-step, either the charging voltage may be reduced in a pulsed manner (voltage waveform is not shown) or the pulsed discharging may be performed by connecting a low impedance load in a pulsed manner.
[0023] 一方、第一サブ工程パルスのパルス幅については(請求項 7)、本件と同一出願人 の国際公開 WO 2004/030137 A1号および国際公開 WO 2004/030138 A1号で示さ れて 、る 1マイクロ秒以下のネガティブなエネルギーパルスを連続して与えることが効 果的である。 On the other hand, the pulse width of the first sub-step pulse (Claim 7) is shown in International Publication WO 2004/030137 A1 and International Publication WO 2004/030138 A1 of the same applicant as the present application. It is effective to continuously apply negative energy pulses of 1 microsecond or less.
[0024] もちろん、連続パルスは kHz— MHz— GHzの広 、周波数帯域の 、ずれでも皮膜 除去の可能性があるので、本案第一'第二サブ工程にても、これらのいずれかの周 波数を選択的に採用してよい。さらに、周波数、ノ ルス波形、パルス波高などを第一 •第二サブ工程で変更してもよい。ただし、こういった選択肢は一義的に決定できな い。これらのノリエーシヨンは、対象鉛電池の電極および電極まわりの物理的条件、 電池の使用状況、すなわち、鉛電池内の電極材質、電解質組成、電池のセル構成と いった設計条件 (電池の定格や製造業者)、および、電池使用頻度'負荷の履歴、使 用環境、特に温度履歴によって決めるのが理想であるが、すべての条件を把握でき ず現実的ではない。
[0025] 実際には、充電工程前後'皮膜除去工程前後の充電電圧、内部抵抗のデータを採 取し、充電電圧の上昇、内部抵抗の降下の値が大きくない場合には異なる周波数、 パルス波形、パルス波高のパターンに変更する、といった試行錯誤的なやりかたで好 適パターンの経験データを蓄積して 、る状況である。本案の第一サブ工程の持続時 間、第二サブ工程の持続時間も同様である。 [0024] Of course, the continuous pulse may remove the film even in the wide frequency band of kHz-MHz-GHz, and the deviation may occur in the frequency band. May be selectively adopted. Further, the frequency, pulse waveform, pulse height, etc. may be changed in the first and second sub-steps. However, these options cannot be uniquely determined. These nominations are based on the design conditions such as the electrodes of the target lead battery, the physical conditions around the electrodes, and the usage conditions of the battery, i.e., the electrode materials, electrolyte composition, and battery cell configuration in the lead battery (battery rating and manufacturing). Ideally, it should be determined based on the contractor) and the battery usage frequency, load history, usage environment, especially temperature history, but it is not realistic because all conditions cannot be grasped. [0025] Actually, data of the charging voltage and the internal resistance before and after the charging step and before and after the film removing step are collected, and when the charging voltage rise and the internal resistance drop are not large, different frequencies and pulse waveforms are used. In this situation, experience data of a suitable pattern is accumulated in a trial and error manner, such as changing to a pulse height pattern. The same applies to the duration of the first sub-step and the duration of the second sub-step of the present invention.
[0026] すなわち第一サブ工程と第二サブ工程の継続時間を、硫酸鉛皮膜を除去する対 象の鉛蓄電池の種類、使用状況の履歴、内部抵抗計測値を充電工程の前に充電電 圧値とともに記録し、充電または皮膜除去工程のあとで、内部抵抗の変化、工程前 後の電圧の変化を記録し、それら記録から設定した継続時間の良否を評価する。こ の評価データを蓄積し次の設定で参照する。 [0026] That is, the duration of the first sub-step and the second sub-step is determined by determining the type of the lead-acid battery from which the lead sulfate film is to be removed, the usage history, and the measured internal resistance before the charging step. After the charge or film removal process, record the change in internal resistance and the voltage change before and after the process, and evaluate the quality of the set duration from these records. This evaluation data is accumulated and referred to in the next setting.
[0027] 付加的事項であるが、充電工程と皮膜分解工程とを分離して交互に行ってよい。す なわち、鉛蓄電池の電解液中の電極にサルフエーション現象で形成された非導電性 の硫酸鉛 (PbS04)皮膜に、蓄電池充電に対してネガティブなパルス状の電気エネ ルギ一と蓄電池充電に対してポジティブなパルス状の電気エネルギーを与えて硫酸 鉛 (PbS04)皮膜の突起状結晶部を分解する皮膜分解工程と、蓄電池充電に対して ポジティブな電気エネルギーを与える充電工程とからなる硫酸鉛皮膜の除去方法に おいて、皮膜分解工程力 ネガティブなパルス状の電気エネルギーを連続付与する 一方の皮膜分解工程とポジティブなパルス状の電気エネルギーを連続付与する他 方の皮膜分解工程とからなり、皮膜分解工程と充電工程とが交互に行われ、かつ、 一方の皮膜分解工程と他方の皮膜分解工程が充電工程ごとに入れ替わるものであ つてもよい。 As an additional matter, the charging step and the film decomposition step may be performed separately and alternately. That is, a non-conductive lead sulfate (PbS04) film formed on the electrodes in the electrolyte of the lead-acid battery by the sulfation phenomenon, a pulsed electric energy that is negative for battery charging and a battery-charging. The lead sulfate film consists of a film decomposition process that gives positive pulsed electrical energy to decompose the protruding crystal part of the lead sulfate (PbS04) film, and a charging process that gives positive electrical energy to battery charging The method of removing the film consists of a film decomposition process that continuously applies negative pulsed electric energy and the other film decomposition process that continuously applies positive pulsed electric energy. Even if the decomposition step and the charging step are performed alternately, and one of the film decomposition steps and the other is separated for each charging step, There.
[0028] 図 4が本案の硫酸鉛皮膜除去方法の電気エネルギーパルス説明図である。横軸は 時間、縦軸は鉛蓄電池の電解液中の電極に付与されるエネルギー相対座標で上方 がポジティブ、下方がネガティブである。「t」が、第一サブ工程のネガティブなパルス 状の電気エネルギーのパルス時間間隔であって、 1マイクロ秒以下(請求項 7)が好ま し 、がこれに限定はされな 、。「Tn」は第一サブ工程でネガティブなパルス状の電気 エネルギーが連続付与される所定の時間、「Τρ」は第二サブ工程でポジティブなパ ルス状の電気エネルギーが連続付与される所定の時間である。
発明の効果 FIG. 4 is an explanatory diagram of electric energy pulses in the lead sulfate film removing method of the present invention. The horizontal axis is time, and the vertical axis is energy relative coordinates applied to the electrodes in the electrolyte of the lead-acid battery, with the upper part being positive and the lower part being negative. “T” is a pulse time interval of negative pulse-like electric energy in the first sub-step, and is preferably 1 microsecond or less (claim 7), but is not limited thereto. “Tn” is a predetermined time during which negative pulse-like electric energy is continuously applied in the first sub-step, and “Τρ” is a predetermined time during which positive pulse-like electric energy is continuously applied in the second sub-step. It is. The invention's effect
[0029] 本発明によって、従来のエネルギー付与パターンで除去できな力つた鉛蓄電池電 極の硫酸鉛皮膜が除去される。たとえば、従来のエネルギー付与パターンで再生' 再調整できなかったュアサ、日本電池の 12V' 50Ah定格のカーバッテリーの再生' 再調整が可能である。 According to the present invention, a lead sulfate film of a strong lead-acid battery electrode that cannot be removed by the conventional energy application pattern is removed. For example, the regeneration and readjustment of a car battery rated at 12V by 50Ah of Nippon Battery, which could not be readjusted using the conventional energy application pattern, can be performed.
発明を実施するための最良の形態 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0030] 本発明の一つの方法 (請求項 1)を実施するための装置の構成の一形態を図 2に 示す。図 2は本案のノ ルス電圧列発生装置「1」の回路ブロック図である。「2」は入力 端子、「3」は出力端子である。図 2中の線は必ずしも実際の電気的な配線を示すも のではない。したがって回路の構成によっては図中の回路ブロック配置は異なっても よい。 FIG. 2 shows an embodiment of a configuration of an apparatus for implementing one method (claim 1) of the present invention. Fig. 2 is a circuit block diagram of the pulse voltage generator 1 of the present invention. “2” is an input terminal, and “3” is an output terminal. The lines in FIG. 2 do not necessarily indicate actual electrical wiring. Therefore, the circuit block arrangement in the figure may be different depending on the circuit configuration.
[0031] この回路は、本案の硫酸鉛皮膜の除去装置である。すなわち(請求項 4)、硫酸鉛 皮膜の除去のための装置であって、少なくとも、繰り返しパルス電圧発生回路、繰り 返しパルス電圧に対する所定の電圧比を調整する回路、繰り返しパルス時刻に対す る所定の時間遅れを設定するタイムディレイ回路、前記繰り返しパルス電圧発生回路 と電圧比調整回路とタイムディレイ回路に接続され、前記繰り返しパルス電圧に対し 所定の電圧比の逆電位かつ所定の時間遅れをもって、追随する逆電位繰り返しパ ルス電圧発生回路とを有し、これら回路によって、 8kHzから 16kHzの繰り返しパル ス、および該繰り返し時間間隔の 4分の一以下の、時間遅れで追随する逆電位繰り 返しパルスとを連続出力するように回路構成されたノ ルス電圧列発生装置である。 This circuit is the lead sulfate film removing device of the present invention. That is, (Claim 4) an apparatus for removing a lead sulfate film, comprising at least a repetitive pulse voltage generating circuit, a circuit for adjusting a predetermined voltage ratio to the repetitive pulse voltage, and a predetermined repetition pulse time. A time delay circuit for setting a time delay, connected to the repetitive pulse voltage generating circuit, the voltage ratio adjusting circuit and the time delay circuit, and following the repetitive pulse voltage with a reverse potential of a predetermined voltage ratio and a predetermined time delay; A reverse-potential repetition pulse voltage generating circuit, which is capable of generating a repetition pulse of 8 kHz to 16 kHz and a reverse-potential repetition pulse that follows with a time delay of 1/4 or less of the repetition time interval. This is a noise voltage train generator configured to output continuously.
[0032] 図 2の電圧比を調整する回路によって (請求項 5)、電圧比が 10分の一以下で繰り 返しパルスの電圧ピーク値が逆電位繰り返しパルスの電圧ピーク値の 10分の一以下 であるのが望ましい。蓄電池充電に対してネガティブなパルスを発生する回路は、出 力から見てパルス状の低インピーダンス状態を作り出すように回路を構成してもよ 、。 もちろん充電とは逆の電圧を印加するように構成してもよ 、。 With the voltage ratio adjusting circuit of FIG. 2 (claim 5), the voltage peak value of the repetitive pulse is less than one-tenth of the voltage peak value of the reverse potential repetition pulse when the voltage ratio is one-tenth or less. It is desirable that The circuit that generates a negative pulse for storage battery charging may be configured to create a pulse-like low impedance state when viewed from the output. Of course, it may be configured to apply a voltage opposite to the charging.
[0033] 出力端子「3」は再生'再調整対象の鉛電池の外部電極に接続される。入力端子「2 」は外部の電源に接続しても良いし、充電中の充電器に接続しても良い。ただしこう いった接続法 (使用法)によって内部回路の条件が変わるので適宜回路設計するこ
とが必要である。また、パルス電圧列発生装置のエネルギー源を再生'再調整対象 の鉛電池エネルギーとしてもよい。この場合、図 3のように入力端子兼出力端子「4」 を対象の鉛電池の外部電極に接続すればよい。この場合も回路ブロックの内部回路 の条件が変わるので適宜回路設計すればょ 、。 [0033] The output terminal "3" is connected to the external electrode of the lead battery to be regenerated and readjusted. The input terminal “2” may be connected to an external power supply or may be connected to a charger during charging. However, since the conditions of the internal circuit vary depending on the connection method (usage method), design the circuit appropriately. Is necessary. Also, the energy source of the pulse voltage train generator may be the lead battery energy to be regenerated and readjusted. In this case, the input / output terminal “4” may be connected to the external electrode of the target lead battery as shown in FIG. Also in this case, the conditions of the internal circuit of the circuit block change, so the circuit should be designed appropriately.
[0034] 本発明を実施するための装置構成の別の形態 (請求項 6)を図 5に示す。図 5が、 本案実施用のパルス発生装置の回路ブロック図である。図中の線は必ずしも実際の 電気的な配線を示すものではない。したがって回路の構成によっては図中の回路ブ ロック配置は異なってもよい。図 5で「11」が本案のパルス発生装置の回路ブロック、「 12」が入力端子、「13」が出力端子、「15」が蓄電池充電に対してネガティブなパル ス状の第一の電気エネルギー発生回路、「16」が蓄電池充電に対してポジティブな パルス状の第二の電気エネルギー発生回路、「17」が第一の電気エネルギーと第二 の電気エネルギーとの発生切り替え回路、「18」が第一の電気エネルギーと第二の 電気工ネルギ一との発生継続時間を設定する回路である。 [0034] Fig. 5 shows another embodiment (claim 6) of the device configuration for carrying out the present invention. FIG. 5 is a circuit block diagram of the pulse generator for implementing the present invention. The lines in the figure do not necessarily indicate actual electrical wiring. Therefore, the arrangement of the circuit blocks in the drawing may be different depending on the circuit configuration. In Fig. 5, "11" is the circuit block of the pulse generator of the present invention, "12" is the input terminal, "13" is the output terminal, and "15" is the negative pulse-like first electrical energy for storage battery charging. The generation circuit, "16" is a pulsed second electric energy generation circuit that is positive for battery charging, "17" is a generation switching circuit between the first electric energy and the second electric energy, and "18" is This is a circuit for setting the duration of generation between the first electric energy and the second electric energy.
[0035] 本案実施用の装置は(請求項 9)、少なくとも、蓄電池充電に対してネガティブなパ ルス状の第一の電気エネルギー発生回路「15」、蓄電池充電に対してポジティブな パルス状の第二の電気エネルギー発生回路「16」、前記第一の電気エネルギーと第 二の電気エネルギーとの発生切り替え回路「17」、前記第一の電気エネルギーと第 二の電気エネルギーとの発生継続時間を設定する回路「18」とを有し、これら回路に よって、第一サブ工程でネガティブなパルス状の電気エネルギーを所定の時間 (Tn) 連続出力し、第二サブ工程でポジティブなノ ルス状の電気エネルギーを所定の時間 (Τρ)連続出力するように回路構成されたパルス発生装置である。 [0035] The device for implementing the present invention (claim 9) includes at least a pulse-like first electric energy generation circuit "15" that is negative for storage battery charging and a pulse-shaped first electrical energy generation circuit that is positive for storage battery charging. A second electric energy generation circuit “16”, a generation switching circuit “17” between the first electric energy and the second electric energy, and a generation duration of the first electric energy and the second electric energy. Circuit 18 that outputs negative pulse-like electric energy continuously for a predetermined time (Tn) in the first sub-step, and outputs positive pulse-like electric energy in the second sub-step. This is a pulse generator configured to output energy continuously for a predetermined time (Τρ).
[0036] 出力端子「13」は再生'再調整対象の鉛電池の外部電極に接続される。入力端子「 12」は外部の電源に接続しても良いし、充電中の充電器に接続しても良い。ただしこ ういった接続法 (使用法)によって内部回路の条件が変わるので適宜回路設計するこ とが必要である。また、パルス電圧列発生装置のエネルギー源を再生'再調整対象 の鉛電池エネルギーとしてもよい。この場合、図 6のように入力端子兼出力端子「14」 を対象の鉛電池の外部電極に接続すればよい。この場合も回路ブロックの内部回路 の条件が変わるので適宜回路設計すればょ 、。
実施例 The output terminal “13” is connected to an external electrode of a lead battery to be regenerated and readjusted. The input terminal “12” may be connected to an external power supply, or may be connected to a charger during charging. However, it is necessary to design the circuit appropriately because the condition of the internal circuit changes depending on such connection method (usage method). Also, the energy source of the pulse voltage train generator may be the lead battery energy to be regenerated and readjusted. In this case, the input / output terminal “14” may be connected to the external electrode of the target lead battery as shown in FIG. Also in this case, the conditions of the internal circuit of the circuit block change, so the circuit should be designed appropriately. Example
[0037] <実施例 1 > <Example 1>
本発明の一つの方法 (請求項 1)〖こ係わるパルス電圧列発生装置にて、好ましい電 圧のピーク(第二の電気エネルギーのパルス高)は、小型(12V' 50Ahクラスの小容 量)のカーバッテリー用で 1. 5— 2V、比較的大型(24V'400Ahクラスの大容量)の 電動フォークリフト用バッテリーで 7— 8Vである。この条件にて、一週間程度の期間の 自動車、フォークリフトに本案装置を車載してトリクル充電状態とした。その後の内部 電極状態を観察したところ、従来発生して ヽたサルフェーンヨン現象による硫酸鉛皮 膜の発生が抑制されていた。 One method of the present invention (Claim 1) In the related pulse voltage train generator, a preferable voltage peak (pulse height of the second electric energy) is small (12V'50Ah class small capacity). It is 1.5-2V for a car battery and 7-8V for a relatively large (24V'400Ah class large capacity) electric forklift battery. Under these conditions, the vehicle of the present invention was mounted on a car or forklift for a period of about one week and charged in a trickle state. Observation of the state of the internal electrodes thereafter revealed that the formation of lead sulfate coating due to the sulfurphenyon phenomenon that had occurred conventionally was suppressed.
[0038] <実施例 2> <Example 2>
本発明の別の方法 (請求項 6)〖こ係わるパルス発生装置にて、第二の電気工ネルギ 一のパルス高を、小型(12V' 50Ahクラスの小容量)のカーバッテリー用で 1. 5-2 V、比較的大型(24V'400Ahクラスの大容量)の電動フォークリフト用バッテリーで 7 一 8Vとし、かつ、第一の電気エネルギーを 1マイクロ秒のパルス時間幅とし、自動車 、フォークリフトに車載して一週間程度の期間にてトリクル充電状態とした。その後の 内部電極状態を観察したところ、従来発生して 、たサルフエーシヨン現象による硫酸 鉛皮膜の発生が抑制されて 、た。 Another method of the present invention (Claim 6) In the related pulse generator, the pulse height of the second electric energy is reduced by 1.5 for a small (12V'50Ah class small capacity) car battery. -2 V, a relatively large (24 V, 400 Ah class large capacity) electric forklift battery with 718 V, and the first electric energy with a pulse time width of 1 microsecond. For about one week. When the state of the internal electrodes was observed thereafter, it was found that the occurrence of a lead sulfate film due to the sulfation phenomenon, which had conventionally occurred, was suppressed.
図面の簡単な説明 Brief Description of Drawings
[0039] [図 1]本発明の一つの方法 (請求項 1)〖こ係わる硫酸鉛皮膜除去方法 1の電気工ネル ギーノ ルス説明図である。横軸は時間、縦軸は上方がポジティブであるエネルギー 相対座標である。 FIG. 1 is an explanatory view of electric energy in one method of the present invention (claim 1), ie, a lead sulfate film removing method 1 according to the present invention. The horizontal axis is time, and the vertical axis is energy relative coordinates with the upper part being positive.
[図 2]本発明の一つの方法を実施するパルス電圧列(図 1)発生装置 (請求項 5)の回 路ブロック図である。図中の線は必ずしも実際の電気的な配線を示すものではな 、。 したがって回路の構成によっては図中の回路ブロック配置は異なってもよい。 FIG. 2 is a circuit block diagram of a pulse voltage train (FIG. 1) generator (claim 5) for implementing one method of the present invention. The lines in the figure do not necessarily indicate actual electrical wiring. Therefore, the circuit block arrangement in the figure may be different depending on the circuit configuration.
[図 3]本発明の一つの方法を実施するパルス電圧列(図 1)発生装置 (請求項 5)にて 、エネルギー源を再生 ·再調整対象の鉛電池エネルギーとした場合の説明図である FIG. 3 is an explanatory diagram in a case where a pulse voltage train (FIG. 1) generating apparatus (claim 5) for implementing one method of the present invention uses lead battery energy to be regenerated and readjusted as an energy source.
[図 4]本発明の別の方法 (請求項 6)〖こ係わる硫酸鉛皮膜除去方法 2の電気工ネルギ
一パルス説明図である。横軸は時間、縦軸は上方がポジティブ、下方がネガティブで あるエネルギー相対座標。 [Fig. 4] Another method according to the present invention (Claim 6). FIG. 4 is an explanatory diagram of one pulse. The horizontal axis is time, and the vertical axis is energy relative coordinates where the upper part is positive and the lower part is negative.
[図 5]本発明の別の方法を実施するパルス電圧列(図 4)発生装置 (請求項 9)の回路 ブロック図である。図中の線は必ずしも実際の電気的な配線を示すものではない。し たがって回路の構成によっては図中の回路ブロック配置は異なってもよい。 FIG. 5 is a circuit block diagram of a pulse voltage train (FIG. 4) generator (claim 9) for implementing another method of the present invention. The lines in the figure do not necessarily indicate actual electrical wiring. Therefore, the circuit block arrangement in the figure may be different depending on the circuit configuration.
[図 6]本発明の別の方法を実施するパルス電圧列(図 4)発生装置 (請求項 9)にて、 エネルギー源を再生 ·再調整対象の鉛電池エネルギーとした場合の説明図である。 符号の説明 FIG. 6 is an explanatory diagram in a case where a pulse voltage train (FIG. 4) generating apparatus (Claim 9) for implementing another method of the present invention uses a lead battery energy to be regenerated and readjusted as an energy source. . Explanation of symbols
1 本案の一つの方法に係わるノ ルス電圧列発生装置の回路ブロック 1.Circuit block of the noise voltage train generator according to one method of the present invention
2 入力端子 2 Input terminal
3 出力端子 3 Output terminal
4 入力兼出力端子 4 Input and output terminals
P1 第一の電気エネルギーのパルス高 P1 First electrical energy pulse height
P2 第二の電気エネルギーのパルス高 P2 Pulse height of the second electrical energy
tl 第一の電気エネルギーパルスの繰り返し時間間隔(1秒の 8000分の 1から 1600 0分の 1である) tl The repetition time interval of the first electrical energy pulse (from 1/8000 to 1/1600 of a second)
t2 第一の電気エネルギーノ ルスの繰り返し時間間隔の 4分の一以下の時間遅れt2 Time delay of 1/4 or less of the repetition time interval of the first electric energy noise
11 本案の別の方法 (請求項 6)〖こ係わるパルス電圧列発生装置の回路ブロック11 Another method of the present invention (Claim 6) Circuit block of pulse voltage train generator concerned
12 入力端子 12 Input terminal
13 出力端子 13 Output terminal
14 入力兼出力端子 14 Input / output terminal
15 蓄電池充電に対してネガティブなパルス状の第一の電気エネルギー発生回路 15 Pulse-like first electrical energy generation circuit negative for battery charging
16 蓄電池充電に対してポジティブなパルス状の第二の電気エネルギー発生回路16 Pulsed second electrical energy generation circuit positive for battery charging
17 第一の電気エネルギーと第二の電気エネルギーとの発生切り替え回路 17 Generation switching circuit for first and second electric energy
18 第一の電気エネルギーと第二の電気エネルギーとの発生継続時間を設定する 回路 18 Circuit that sets the duration of generation of the first electrical energy and the second electrical energy
t 第一サブ工程のネガティブなパルス状の電気エネルギーのパルス時間間隔 Tn 第一サブ工程でネガティブなノ ルス状の電気エネルギーが連続付与される所
定の時間 t Pulse time interval of negative pulse-like electric energy in the first sub-step Tn Where negative pulse-like electric energy is continuously applied in the first sub-step Fixed time
Tp 第二サブ工程でポジティブなパルス状の電気エネルギーが連続付与される所 定の時間 Tp The time during which positive pulsed electrical energy is continuously applied in the second sub-step
Circuit Block for the Negative-pulse Generation 蓄電池充電に対してネガティブ なノ ルス状の第一の電気エネルギー発生回路 Circuit Block for the Negative-pulse Generation First negative-pulse electrical energy generation circuit for storage battery charging
Circuit Block for the Positive-pulse Generation 蓄電池充電に対して ンァイブな パルス状の第二の電気エネルギー発生回路 Circuit Block for the Positive-pulse Generation A pulse-like second electrical energy generation circuit that is active for storage battery charging
Circuit Block for the Time-Delay タイムディレイ回路 Circuit Block for the Time-Delay Time delay circuit
Regulating Circuit 電圧比調整回路 Regulating Circuit Voltage ratio adjustment circuit
time 時間
time time