JP5096538B2

JP5096538B2 - 硫酸塩被膜除去装置および硫酸塩被膜除去方法

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Publication number: JP5096538B2
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Description

本発明は、鉛蓄電池の電極において発生した硫酸塩被膜を除去する技術に関する。

鉛蓄電池の性能を低下させる要因の一つとして、鉛蓄電池の正電極および負電極に発生する硫酸塩被膜（サルフェーション）が知られている。硫酸塩被膜は、鉛蓄電池を使用（放電）する際に、希硫酸電解質溶液と、正極（酸化鉛電極）および負極（鉛電極）とが以下の電気化学反応を起こすことによって両電極上に形成される。なお、充電時には逆向きの電気化学反応が生じる。
ＰｂＯ₂＋４Ｈ⁺＋ＳＯ₄ ^2-＋２ｅ^-→ＰｂＳｏ₄＋２Ｈ₂Ｏ（正極）
Ｐｂ＋ＳＯ₄ ^2-→ＰｂＳｏ₄＋２ｅ^- （負極）
正極および負極の表面（充電に寄与する電極表面）が硫酸塩（硫酸鉛）被膜によって覆われることによって、各電極と電解質溶液との間で生じる、所期の電気化学反応が阻害され、鉛蓄電池の充電性能および放電性能が低下してしまう。

硫酸塩被膜に起因して低下した鉛蓄電池の性能を回復させる技術として、鉛蓄電池に対してパルス電流を印加する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特許第３９０２２１２号公報

しかしながら、上記従来技術では、放電時における鉛蓄電池の性能低下抑制については考慮されているものの、既に使用された鉛蓄電池の電極に発生した硫酸塩被膜の除去、あるいは、鉛蓄電池の性能回復については検討されておらず、また、硫酸塩被膜の除去に要する時間の短縮並びに硫酸塩被膜の除去に際して除去装置の温度上昇について何ら考慮されていなかった。

本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、鉛蓄電池における硫酸塩被膜の除去時における発熱を抑制しつつ、硫酸塩被膜の除去に要する時間の短縮させることを目的とする。

上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明は以下の種々の態様を採る。

第１の態様は、鉛蓄電池における硫酸塩被膜除去装置を提供する。第１の態様に係る硫酸塩被膜除去装置は、前記鉛蓄電池の電極に接続される電極接続部と、前記電極接続部を介して前記鉛蓄電池の前記電極から取り出した電流を用いてパルス波形駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記電極接続部を介して前記鉛蓄電池の前記電極から取り出した電流を３００ｍＡ以上の電流に調整するための抵抗部と、前記駆動信号生成部および抵抗部と接続され、前記生成されたパルス波形駆動信号に応じて動作するスイッチング部であって、前記パルス波形駆動信号の立ち下がりエッジに同期して、逆起電力および逆電流を前記鉛蓄電池に供給するスイッチング部とを備える。

第１の態様に係る硫酸塩被膜除去装置によれば、パルス波形駆動信号の立ち下がりエッジに同期して、逆起電力および逆電流が鉛蓄電池に供給されるので、硫酸塩被膜の除去に要する時間の短縮させることができる。

第１の態様に係る硫酸塩被膜除去装置において、前記駆動信号生成部は、前記硫酸塩被膜除去装置の上昇温度が所定温度以下となるパルス幅の前記パルス波形駆動信号を生成しても良い。この場合には、鉛蓄電池における硫酸塩被膜の除去時における発熱を抑制しつつ、硫酸塩被膜の除去に要する時間の短縮させることができる。

第１の態様に係る硫酸塩被膜除去装置において、前記駆動信号生成部は、既知のパルス幅Ｐｗbaseに対する既知の上昇温度がＴbaseであり、許容上昇温度をＴmaxとする場合に、以下の式によって求められるパルス幅Ｐｗmax以下のパルス幅の前記パルス波形駆動信号を生成しても良い。この場合には、硫酸塩被膜除去装置の上昇温度を許容上昇温度以下とすることができる。

第１に態様に係る硫酸塩被膜除去装置において、前記駆動信号生成部は、前記鉛蓄電池の出力電圧が高くなるに連れて、前記パルス幅が小さなパルス波形駆動信号を生成しても良い。この場合には、鉛蓄電池の出力電圧に応じて、鉛蓄電池における硫酸塩被膜の除去時における発熱を抑制することができる。

第１の態様に係る硫酸塩被膜除去装置はさらに、前記駆動信号生成部によって生成されたパルス波形駆動信号からのこぎり波形駆動信号を生成する波形整形部を備えても良い。この場合には、硫酸塩被膜の除去効率を向上させることができる。

第１の態様に係る硫酸塩被膜除去装置において、前記駆動信号生成部は、周波数が１５０００Ｈｚ〜２００００Ｈｚであって、パルス幅が１μsec〜２μsecである前記パルス波形駆動信号を生成し、前記抵抗部は、前記鉛蓄電池の前記電極から取り出した電流を３００〜５００ｍＡの電流に調整しても良い。この場合には、鉛蓄電池における硫酸塩被膜の除去時における発熱を抑制しつつ、硫酸塩被膜の除去に要する時間の短縮させることができる。

第２の態様は、鉛蓄電池における硫酸塩被膜除去方法を提供する。第２の態様に係る硫酸塩被膜除去方法は、前記鉛蓄電池の電極から取り出した電流を用いてパルス波形駆動信号を生成し、前記鉛蓄電池の前記電極から取り出した電流を３００ｍＡ以上の電流に調整し、前記パルス波形駆動信号の立ち下がりエッジに同期して、前記３００ｍＡ以上の電流に起因する、逆起電力および逆電流を前記鉛蓄電池に供給する、各工程を繰り返し実行することを備える。

第２の態様に係る硫酸塩被膜除去方法によれば、第１の態様に係る硫酸塩被膜除去装置と同様の作用効果を得ることができると共に、第１の態様に係る硫酸塩被膜除去装置と同様にして種々の態様にて実現され得る。

第２の態様に係る硫酸塩被膜除去方法は、硫酸塩被膜除去プログラムとして実現され得ると共に、硫酸塩被膜除去プログラムが記録されたコンピューター読み取り可能な媒体として実現され得る。

本実施例に係る硫酸塩被膜除去装置の回路構成を機能的に示すブロック図である。本実施例に係る硫酸塩被膜除去装置が備える波形整形回路の等価回路を示す説明図である。本実施例に係る硫酸塩被膜除去装置が備えるパルス発生回路によって生成されたパルス波形駆動信号の一例を示す説明図である。本実施例に係る硫酸塩被膜除去装置が備える波形整形回路によって生成されるのこぎり波形駆動信号の一例を示す説明図である。本実施例に係る硫酸塩被膜除去装置と鉛蓄電池との接続態様の一例を示す説明図である。本実施例に係る硫酸塩被膜除去装置と鉛蓄電池との間における電流変化を模式的に示す説明図である。比較例としての硫酸塩被膜除去装置による鉛蓄電池の性能回復の検証結果を示す説明図である。本実施例に係る硫酸塩被膜除去装置による鉛蓄電池の性能回復の検証結果を示す説明図である。比較例としての硫酸塩被膜除去装置の動作時における温度変化を示す説明図である。本実施例に係る硫酸塩被膜除去装置の動作時における温度変化を示す説明図である。

以下、本発明に係る硫酸塩被膜除去装置および硫酸塩被膜除去方法について、図面を参照しつつ、実施例に基づいて説明する。

図１は本実施例に係る硫酸塩被膜除去装置の回路構成を機能的に示すブロック図である。本実施例に係る硫酸塩被膜除去装置１０は、電源回路１１０、パルス発生回路１２０、波形整形回路１３０、スイッチング回路１４０、保護回路１５０、表示灯１１、正側端子Ｔ１および負側端子Ｔ２を備えている。正側端子Ｔ１は図示しない鉛蓄電池の正極と接続されており、鉛蓄電池の正電極から得られた電流を電源回路１１０に供給する駆動信号用電流線Ｌｄを介して電源回路１１０と接続され、また、鉛蓄電池の正電極から得られた電流をスイッチング回路１４０に供給する電源電流線Ｌｐを介してスイッチング回路１４０と接続されている。駆動信号用電流線Ｌｄには、電源回路１１０から正側端子Ｔ１への電流の逆流を防止するためのダイオードＤ１が配置されている。電源電流線Ｌｐには、スイッチング回路１４０から正側端子Ｔ１への電流の逆流を防止するためのダイオードＤ２、スイッチング回路１４０に供給される電流を所定値に調整するための抵抗Ｒ１が配置されている。表示灯１１は、硫酸塩被膜除去装置１０が通電中（動作中）である場合に点灯し、例えば、発光ダイオードが用いられる。

電源回路１１０は、信号線を介してパルス発生回路１２０と接続されており、パルス発生回路１２０は、信号線を介して波形整形回路１３０に接続されている。波形整形回路１３０は、信号線を介してスイッチング回路１４０に接続されており、スイッチング回路１４０は上述のように電源電流線Ｌｐと接続されている。波形整形回路１３０には、保護回路１５０が接続されている。負側端子Ｔ２は信号接地されている。なお、図１においては、スイッチング回路１４０のみ明示的に信号接地されているが、他の各回路についても同様に信号接地されていることは言うまでもない。

電源回路１１０は鉛蓄電池から供給される電圧（１２Ｖ〜４８Ｖ）を駆動信号用の電圧（制御回路電圧）である１０Ｖに降圧するためのＤＣ／ＤＣコンバータである。電源回路１１０によって降圧された駆動信号用電流は、パルス発生回路１２０に供給される。パルス発生回路１２０は、電源回路１１０から供給された駆動信号用電流を用いて、スイッチング回路１４０を駆動するためのパルス信号波形を生成する回路であり、内部に発振器を備えており、予め定められたパルス幅の矩形波を予め定められた周波数個分有するパルス波形駆動信号を出力する。すなわち、予め定められたパルス幅の矩形波信号を予め定められた周期（１／周波数）で連続して出力する。

本実施例におけるパルス発生回路１２０は、硫酸塩被膜除去装置１０の上昇温度が所定温度以下となるパルス幅のパルス波形駆動信号を生成する。より具体的には、周波数１５０００〜２００００Ｈｚ、既知のパルス幅Ｐｗbaseに対する既知の上昇温度がＴbaseであり、許容上昇温度をＴmaxとする場合に、以下の式によって求められるパルス幅Ｐｗmax以下のパルス幅のパルス波形駆動信号を生成する。

具体的なパルス幅の値としては、１〜２μsecのパルス幅、より具体的には、１．４〜１．７μsec程度のパルス幅を有するパルス波形駆動信号を生成する。たとえば、既知のパルス幅Ｐｗbase＝１．６、既知の上昇温度Ｔbase＝２８℃であり、許容上昇温度Ｔmax＝６０℃の場合には、約３．４μsecが最大許容パルス幅となる。

波形整形回路１３０は、パルス発生回路１２０によって生成されたパルス波形駆動信号をのこぎり波形に整形して出力する。図２は本実施例に係る硫酸塩被膜除去装置が備える波形整形回路の等価回路を示す説明図である。図３は本実施例に係る硫酸塩被膜除去装置が備えるパルス発生回路によって生成されたパルス波形駆動信号の一例を示す説明図である。図４は本実施例に係る硫酸塩被膜除去装置が備える波形整形回路によって生成されるのこぎり波形駆動信号の一例を示す説明図である。

波形整形回路１３０は公知の回路であり、例えば、並列接続されている２つの抵抗Ｒ２１、Ｒ２２と、抵抗Ｒ２２に並列接続されているキャパシタＣ１と、抵抗Ｒ２２に直列接続されているダイオードＤ３を備えている。波形整形回路１３０によれば、図３に示すパルス波形を、図４に示すのこぎり波形に整形することができる。すなわち、立ち上がりは緩やかで、立ち下がりが急峻である波形を生成することができる。したがって、立ち下がりエッジをトリガとして作動する回路、例えばスイッチング回路１４０のスイッチ動作を迅速に実行させることができる。

スイッチング回路１４０は、整形されたパルス波形駆動信号によってオン、オフ動作を実現する回路であり、本実施例においては、オン動作時に電源電流線Ｌｐを介してバッテリから電流を取り出し、オフ動作時にバッテリからの電流の取り出しを停止する。したがって、スイッチング回路１４０は、バッテリからパルス電流を流し出させることができる。スイッチング回路１４０としては、例えば、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）、その他のスイッチング素子を用いることができる。

保護回路１５０は、波形整形回路１３０から出力されるパルス波形駆動信号が常時ハイ状態（スイッチング回路１４０に対してオン動作を指示する信号レベル状態）となった場合に、抵抗Ｒ１を焼き切れ等の不具合から保護するための回路である。例えば、当業者にとって周知であるように、ツェナーダイオードとトランジスタを用いる回路によって実現される。

抵抗Ｒ１はスイッチング回路１４０に供給される電源電流の値を調整するために用いれ、３００〜５００ｍＡの電流値となるよう、使用対象となるバッテリＢＴの電圧に応じて抵抗値が選択される。以下では、５００ｍＡの電流が用いられる。

本実施例に係る硫酸塩被膜除去装置１０の動作について説明する。図５は本実施例に係る硫酸塩被膜除去装置と鉛蓄電池との接続態様の一例を示す説明図である。図６は本実施例に係る硫酸塩被膜除去装置と鉛蓄電池との間における電流変化を模式的に示す説明図である。硫酸塩被膜除去装置１０は、バッテリＢＴに接続されて用いられる。具体的には、硫酸塩被膜除去装置１０の正側端子Ｔ１に接続されている正側ケーブルＬ１をバッテリＢＴの正極Ｔ＋に接続し、負側端子Ｔ２に接続されている負側ケーブルＬ２をバッテリＢＴの負極Ｔ−に接続して用いられる。硫酸塩被膜除去装置１０は、バッテリＢＴから供給される電流を用いて動作する。すなわち、バッテリＢＴから正側端子Ｔ１を介して取り出された電流は、駆動信号用電流線Ｌｄを介して、各回路に供給される。

既述のように、硫酸塩被膜除去装置１０は、パルス波形駆動信号に従って、バッテリＢＴからパルス状の電流を取り出すことができる。すなわち、スイッチング回路１４０がパルス波形駆動信号に従ってオンすることによって、抵抗Ｒ１によって５００ｍＡとされた電流がスイッチング回路１４０からグラウンドへと流れ込み、スイッチング回路１４０がパルス波形駆動信号に従ってオフすることによって、グラウンドに対する５００ｍＡとされた電流の流れ込みが停止される。この結果、パルス状の電流がバッテリＢＴから取り出される。硫酸塩被膜除去装置１０（スイッチング回路１４０）がパルス波形駆動信号の立ち下がりエッジに応じて電流の取り出しを停止すると、正側および負側ケーブルＬ１、Ｌ２並びにバッテリＢＴを含めたインダクタンス成分に起因する逆起電力および逆電流が発生し、バッテリＢＴに対して、硫酸塩被膜除去装置１０からみてマイナスの（バッテリＢＴからの取り出しをプラスとした場合）スパイク状の電圧および電流が印加される。例えば、バッテリＢＴに対して、図６に示すようなスパイク状の電流が印加される。本実施例では、スイッチング回路１４０に入力されるパルス波形駆動信号はのこぎり波形を有するように波形整形回路１３０によって整形されるので、スイッチング回路１４０はオン動作時には比較的緩やかにオン状態に移行するが、オフ動作時には瞬時にオフ状態に移行する。この結果、ピーク（高さ）が高く、幅の短いスパイク状電流および電圧をバッテリＢＴに提供することができる。バッテリＢＴに供給されるスパイク状の逆電流の値は、例えば、２〜３Ａであり、使用電流（電源電流）が大きくなるに連れて大きな値を取る。なお、図６の電流波形はバッテリＢＴの電極に抵抗を直列に接続し、抵抗の両端の電圧波形を測定することによって得ることができる。

このスパイク状の電流および電圧がバッテリの正極および負極に作用することで、正極および負極に析出した硫酸塩被膜（鉛蓄電池においては硫酸鉛被膜）が各電極から分子状に剥離、分離され、硫酸塩被膜によって覆われていた各電極の表面積のうち充電に関わる充電面積が初期の充電面積にまで回復される。電解液中に分離された分子状の硫酸塩被膜は、鉛蓄電池の充電時に分解され、鉛イオンおよび硫酸イオンとして電解液中に溶解する。また、充電時には鉛蓄電池放電時に生成されるＨ₂Ｏの生成も停止し、この結果、鉛蓄電池であるバッテリＢＴの電解質比重が良好値である１．２８０に向かって回復する。

検証結果
以下、本実施例に係る硫酸塩被膜除去装置１０並びに比較例としての硫酸塩被膜除去装置を用いた各種の検証結果について説明する。

バッテリ性能回復：
図７は比較例としての硫酸塩被膜除去装置による鉛蓄電池の性能回復の検証結果を示す説明図である。図８は本実施例に係る硫酸塩被膜除去装置による鉛蓄電池の性能回復の検証結果を示す説明図である。検証条件は以下の通り。
比較例：パルス周波数：２００００Ｈｚ、電流値：２００ｍＡ、バッテリ：ＧＳユアサ製４８Ｖバッテリ、
実施例：パルス周波数：２００００Ｈｚ、電流値：５００ｍＡ、バッテリ：ＧＳユアサ製４８Ｖバッテリ。

この検証によれば、本実施例に係る硫酸塩被膜除去装置１０によって比重値が回復することが確認され、上記したスパイク状電流による硫酸塩被膜の除去、溶解のメカニズムが立証される。

図７に示す比較例では、平均電解液比重値の初期値は１．２５５であり、装着開始から３４日経過後における平均電解液比重値は１．２６６、装着開始から８７日経過後における平均電解液比重値は１．２８０である。一般的に、鉛蓄電池の比重値は１．２８が良好値の目安とされており、８７日経過後に達成している。一方、初期値に対する平均比重値の改善率、すなわち、比重増加率に着目すると、３４日経過時点で１．００８７、８７日経過時点で１．０１９９となっており、約３ヶ月経過時点での比重増加率は１．０１９９に止まる。これに対して、本実施例では、平均電解液比重値の初期値は１．２１９であり、装着開始から２０日経過後における平均電解液比重値は１．２６８である。一方、初期値に対する平均比重値の改善率に着目すると、２０日経過時点で１．０４０となっており、約半月経過時点での比重増加率は１．０４０に達している。

実施例と比較例との相違は電流値にあり、電流値が大きな本実施例に係る硫酸塩被膜除去装置１０によれば、比較例の硫酸塩被膜除去装置に対して約１／３〜１／４の期間でバッテリの性能を回復させることができる。改善結果が得られるまでに要する期間が３〜４ヶ月といったように長い場合、装置ユーザは改善効果を有効に検証し難いという問題が生じるが、本実施例に係る硫酸塩被膜除去装置１０によれば、半月から１ヶ月程度で改善効果を検証することが可能となり、装置ユーザの要望に応えることができる。

バッテリＢＴに印加する電流値が大きい場合に、良好な改善結果を得られることは上記の検証結果によって示されたが、バッテリＢＴに印加する電流値を単に増大させると、硫酸塩被膜除去装置の動作時温度が上昇する（抵抗が損傷を受ける）という問題が生じる。

温度変化：
図９は比較例としての硫酸塩被膜除去装置の動作時における温度変化を示す説明図である。図１０は本実施例に係る硫酸塩被膜除去装置の動作時における温度変化を示す説明図である。検証は、硫酸塩被膜除去装置のケース本体および電流調整抵抗の温度を赤外線温度計で計測することによって行われた。図９に示す比較例は、パルス周波数：２００００Ｈｚ、パルス波形駆動信号のパルス幅４μsecの条件のもと、硫酸権被膜除去装置のスイッチング回路に供給される電流を２００ｍＡから５００ｍＡに上昇させた結果得られた温度変化を示している。図９の結果から、電流値が増加するに連れて、ケース温度が上昇し、５００ｍＡではケース温度は４７℃、上昇温度は１９℃に達した。また、発熱源である抵抗の温度は１１４℃に達する。したがって、自動車のエンジンルーム内に配置されているバッテリに装着されて用いられる場合には、使用環境温度が６０〜７０℃程度の条件下で使用されることになり、抵抗の温度は１５０℃を大きく超えることとなり、一般的用途の抵抗を用いる場合、抵抗が損傷する可能性が高くなる。

これに対して、本実施例に係る硫酸塩被膜除去装置１０は、パルス幅１．６μsec、周波数２００００Ｈｚのパルス波形駆動信号によって駆動される。図１０に示す検証では、３６Ｖバッテリ、４８Ｖバッテリに対して硫酸塩被膜除去装置１０を装着し、スイッチング回路１４０に供給される電流として２００ｍＡと５００ｍＡの場合について検証を行った。

電源２００ｍＡの比較例では、３６Ｖおよび４８Ｖバッテリのそれぞれについて、ケース温度は３１℃、３４℃であり、上昇温度は６℃、８℃であった。これに対して、電流５００ｍＡの実施例では、３６Ｖおよび４８Ｖバッテリのそれぞれについて、ケース温度は３２℃、３５℃であり、上昇温度は５℃、８℃であった。したがって、図９に示す比較例では、１９℃であった温度上昇を８℃まで低減することが可能となり、比較例における２００ｍＡの電流使用時と同等の温度上昇に抑制することを実現した。

ここで、１．６μsecのパルス幅は、従来の温度上昇と同程度の温度上昇を実現するために選択された値に過ぎず、より温度上昇を低減するためには、より小さなパルス幅が用いられれば良く、温度上昇の低減要求が緩い場合には、より大きなパルス幅が用いられても良い。また、使用電流が５００ｍＡ未満の場合には抵抗Ｒ１における発熱量も低下するので、より大きなパルス幅が用いられても良く、使用電流が５００ｍＡより大きい場合には抵抗Ｒ１における発熱量も増加するので、より小さなパルス幅が用いられることが望ましい。さらに、バッテリＢＴの電圧が高くなるに連れて、抵抗Ｒ１における発熱量も増大するので、バッテリＢＴの電圧が高くなるに連れて、より小さなパルス幅が用いられても良い。

以上説明したように、本実施例に係る硫酸塩被膜除去装置１０によれば、従来２００ｍＡであった電流値を５００ｍＡとすることによって、バッテリＢＴの性能回復に要する期間を従来の１／３〜１／４の期間に短縮することができる。すなわち、従来の硫酸塩被膜除去装置よりも強力にバッテリＢＴの電極に析出した硫酸塩被膜を除去することができる。

また、５００ｍＡの電流を用いることによって問題となる硫酸塩被膜除去装置１０（抵抗Ｒ１）の温度上昇については、パルス波形駆動信号のパルス幅を従来の１／２．５程度である１．６μsecとすることによって、５００ｍＡの電流使用時における硫酸塩被膜除去装置１０の温度上昇を２００ｍＡの電流使用時と同等に抑制することができる。

したがって、本実施例に係る硫酸塩被膜除去装置１０によれば、硫酸塩被膜除去時における発熱を抑制しつつ、硫酸塩被膜の除去に要する時間の短縮させることができる。

・変形例：
（１）上記実施例では、周波数２００００Ｈｚのパルス波形駆動信号を用いる例について検証したが、周波数は２００００Ｈｚ未満であっても良く、２００００Ｈｚより高くても良い。

（２）上記実施例では、電流値が５００ｍＡの場合を例にとって説明したが、３００〜５００ｍＡ、あるいは、５００ｍＡよりも大きな電流を用いても良い。

（３）上記実施例では、パルス発生回路１２０によって生成されるパルス波形駆動信号のパルス幅は一定であるが、スイッチ操作によって複数の値に変更可能であっても良い。また、上記実施例では抵抗Ｒ１は固定の抵抗値を有する抵抗であるが、スイッチ操作によって複数の値に変更可能な可変抵抗であっても良い。これらの場合には、バッテリＢＴの電圧に応じて、抵抗値を変更することによって、１つの硫酸塩被膜除去装置１０によって、複数のバッテリ電圧に対応することができる。また、バッテリＢＴの電圧に応じて、電流を適宜変更ができると共に、ユーザにおいて、使用環境に応じた所望の設定値を見出し、設定することが可能となり、硫酸塩被膜除去装置１０の使い勝手を向上させることができる。

以上、実施例、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。

１０…硫酸塩被膜除去装置
１１…表示灯
１１０…電源回路
１２０…パルス発生回路
１３０…波形整形回路
１４０…スイッチング回路
１５０…保護回路
ＢＴ…バッテリ
Ｃ１…キャパシタ
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３…ダイオード
Ｌ１…正側ケーブル
Ｌ２…負側ケーブル
Ｌｄ…駆動信号用電流線
Ｌｐ…電源電流線
Ｒ１、Ｒ２１、Ｒ２２…抵抗
Ｔ＋…正極
Ｔ−…負極
Ｔ１…正側端子
Ｔ２…負側端子

Claims

鉛蓄電池における硫酸塩被膜除去装置であって、
前記鉛蓄電池の電極に接続される電極接続部と、
前記電極接続部を介して前記鉛蓄電池の前記電極から取り出した電流を用いて前記硫酸塩被膜除去装置の上昇温度が所定温度以下となるパルス幅のパルス波形駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記電極接続部を介して前記鉛蓄電池の前記電極から取り出した電流を３００ｍＡ以上の電流に調整するための抵抗部と、
前記駆動信号生成部および抵抗部と接続され、前記生成されたパルス波形駆動信号に応じて動作するスイッチング部であって、前記パルス波形駆動信号の立ち下がりエッジに同期して、逆起電力および逆電流を前記鉛蓄電池に供給するスイッチング部と、
を備える硫酸塩被膜除去装置。
請求項１に記載の硫酸塩被膜除去装置において、
前記駆動信号生成部は、既知のパルス幅Ｐｗbaseに対する既知の上昇温度がＴbaseであり、許容上昇温度をＴmaxとする場合に、以下の式によって求められるパルス幅Ｐｗmax以下のパルス幅の前記パルス波形駆動信号を生成する、硫酸塩被膜除去装置。
請求項２に記載の硫酸塩被膜除去装置において、
前記駆動信号生成部は、前記鉛蓄電池の出力電圧が高くなるに連れて、前記パルス幅が小さなパルス波形駆動信号を生成する、硫酸塩被膜除去装置。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の硫酸塩被膜除去装置はさらに、
前記駆動信号生成部によって生成されたパルス波形駆動信号からのこぎり波形駆動信号を生成する波形整形部を備える、硫酸塩被膜除去装置。
請求項１から請求項４のいずれかに記載の硫酸塩被膜除去装置において、
前記駆動信号生成部は、周波数が１５０００Ｈｚ〜２００００Ｈｚであって、パルス幅が１μsec〜２μsecである前記パルス波形駆動信号を生成し、
前記抵抗部は、前記鉛蓄電池の前記電極から取り出した電流を３００〜５００ｍＡの電流に調整する、
硫酸塩被膜除去装置。
硫酸塩被膜除去装置用いる、鉛蓄電池における硫酸塩被膜除去方法であって、
前記鉛蓄電池の電極から取り出した電流を用いて前記硫酸塩被膜除去装置の上昇温度が所定温度以下となるパルス幅のパルス波形駆動信号を生成し、
前記鉛蓄電池の前記電極から取り出した電流を３００ｍＡ以上の電流に調整し、
前記パルス波形駆動信号の立ち下がりエッジに同期して、前記３００ｍＡ以上の電流に起因する、逆起電力および逆電流を前記鉛蓄電池に供給する、
各工程を繰り返し実行する、硫酸塩被膜除去方法。
請求項６に記載の硫酸塩被膜除去方法において、
前記パルス波形駆動信号の生成は、周波数が１５０００Ｈｚ〜２００００Ｈｚであって、パルス幅が１μsec〜２μsecである前記パルス波形駆動信号を生成することによって実行され、
前記鉛蓄電池の前記電極から取り出した電流の調整は、前記鉛蓄電池の前記電極から取り出した電流を３００〜５００ｍＡの電流に調整することによって実行される、
硫酸塩被膜除去方法。