JP2001128380A - 二次電池の容量表示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池温度が充電上限温度に達して充電が停止
されたときの使用者の勘違いを少なくする。 【解決手段】 二次電池の容量表示方法は、充電電流の
積算値を演算して残存容量を計算し、あるいは、電池電
圧を検出して二次電池３の残存容量を検出して、残存容
量を表示する。さらに、二次電池の容量表示方法は、電
池温度が充電上限温度よりも高くなったときに充電を停
止すると共に、この状態で充電が停止されたときに、残
存容量を満充電状態と表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池の容量を
正確に表示する二次電池の容量表示方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】二次電池は、放電できる容量、すなわち
残存容量を表示して便利に使用できる。いつまで使用で
きるかが明確になるからである。電池の残存容量は、電
池の電圧から簡単に検出できる。また、充電した容量か
ら放電した容量を減算して計算することもできる。この
方法は、充電した容量を充電電流を積算して計算し、放
電した容量を放電電流を積算して計算して、電池電圧を
検出する方法よりも正確に残存容量を求めることができ
る。

【０００３】検出された電池の残存容量は、たとえば、
発光ダイオードの点灯個数や発光色等で残存容量を表示
する残存容量表示器に表示される。残存容量表示器は、
電池が充電器で満充電されるときに、「満充電状態」で
あると表示する。電池を放電させて残存容量が少なくな
ると減少した残存容量を表示する。

【０００４】残存容量表示器は、電池を充電器に接続し
て満充電されたときに、「満充電状態」と表示する。充
電器は、電池が満充電になったことを検出して充電を停
止させる。充電器が電池の満充電を検出する方法は、電
池のタイプによって異なる。たとえば、ニッケル−カド
ミウム電池やニッケル−水素電池は、以下の方法で満充
電を検出する。 電池電圧がピーク電圧となることを
検出する。 電池電圧がピーク電圧からΔＶ低下した
ことを検出する。

【０００５】リチウムイオン二次電池は、満充電になっ
たときに、電池電圧がピーク電圧とならず、またΔＶ低
下もしないので、電池電圧が設定電圧まで上昇したこと
を検出して、満充電を検出している。

【０００６】以上の方法で満充電を検出する方法は、正
確に電池の満充電を検出できる。このため、以上の状態
で満充電された電池は、充電器が充電を停止した状態
で、「満充電状態」と表示して正確に残存容量を表示で
きる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
電池を充電するとき、充電器は、電池電圧のみでなく、
電池の温度も検出して、充電を停止させる。それは、電
池温度が異常に高くなる状態で充電すると、電池として
の性能が低下してしまうからである。この弊害を防止す
るために、充電器は、電池の温度が充電上限温度まで上
昇すると、充電を強制的に停止する。この状態で充電が
強制的に停止されると、満充電を検出して停止されたの
ではないので、電池が満充電された状態とは限らない。

【０００８】したがって、残存容量表示器は「満充電状
態」とは表示しない。電池の使用者は、電池を充電器に
接続して充電が停止されたにもかかわらず、「満充電状
態」と表示されないので不思議に思うことがある。この
ため、使用者は、さらに電池を充電器に接続して再充電
することがある。しかしながら、充電上限温度を検出し
て充電が停止された電池は、再充電を開始しても再び充
電が停止される。それは、電池温度が高くなっているの
で、充電を開始すると再び充電上限温度に上昇するから
である。この状態になると、使用者は「満充電状態」で
ないにもかかわらず、充電できないので、充電器が故障
し、あるいは電池が不良であると間違って判断すること
がある。

【０００９】本発明は、このような欠点を解決すること
を目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、電
池温度が充電上限温度に達して充電が停止されたときの
使用者の勘違いを少なくできる二次電池の容量表示方法
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の二次電池の容量
表示方法は、充電電流の積算値を演算して残存容量を計
算し、あるいは、電池電圧を検出して二次電池３の残存
容量を検出して、残存容量を表示する。さらに、本発明
の方法は、電池温度が充電上限温度よりも高くなったと
きに充電を停止すると共に、この状態で充電が停止され
たときに、残存容量を満充電状態と表示する。

【００１１】さらに、本発明の容量表示方法は、好まし
くは、電池温度が充電上限温度よりも高くなって充電を
停止したとき、電池電圧や充電電流から求められた残存
容量が、たとえば、設定容量である６０％よりも大きい
ときにかぎって「満充電状態」と表示する。電池温度が
充電上限温度よりも高くなって、充電を停止したとき
に、電池電圧や電流から求めた残存容量が設定容量より
も低いときには「満充電状態」と表示しない。

【００１２】さらに、本発明の容量表示方法は、放電電
流の積算値、または電池電圧から検出された実質残存容
量と、充電上限温度で補正して表示する表示残存容量の
両方を記憶しており、電池温度が充電上限温度まで上昇
して充電を停止するときには、表示残存容量のみを満充
電状態にリセットし、実質残存容量を満充電状態にはリ
セットしない。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明
の技術思想を具体化するための二次電池の容量表示方法
を例示するものであって、本発明は容量表示方法を以下
のものに特定しない。

【００１４】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する
番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決
するための手段の欄」に示される部材に付記している。
ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材
に特定するものでは決してない。

【００１５】図１は、本発明の容量表示方法に使用され
るパック電池１と、パック電池１を充電する充電器２と
を示す。図のパック電池１は、二次電池３と、パイロッ
トランプの点灯個数や液晶等でパック電池の残存容量を
表示する残存容量表示器１３と、電池の充電電流と放電
電流とを検出する電流検出回路１４と、二次電池３の温
度を検出する温度センサー４と、二次電池３と出力端子
５との間に接続しているスイッチ６と、このスイッチ６
を制御すると共に、残存容量を演算する制御回路７とを
備える。

【００１６】パック電池１は、ニッケル−カドミウム電
池、ニッケル−水素電池、またはリチウムイオン二次電
池等の二次電池である。

【００１７】温度センサー４は、二次電池３に接触する
ように配設されて、電池の温度を検出して、温度信号を
制御回路７に入力する。温度センサー４は、サーミスタ
ー等の温度によって抵抗が変化する素子が使用される。
電池に直接に接触するように配設される温度センサー４
は、電池温度を正確に検出できる。ただし、温度センサ
ー４は、二次電池３から多少離して配設することもでき
る。この温度センサー４は、電池の周囲の温度を検出し
て間接的に電池温度を検出する。

【００１８】スイッチ６は、制御回路７に制御されて、
二次電池３を充電するときと放電するときにオンに切り
換えられる。充電している二次電池３が満充電になり、
あるいは電池温度が充電上限温度まで上昇すると、制御
回路７によって、スイッチ６はオフに切り換えられて二
次電池３の充電を停止する。また、放電している二次電
池３が完全に放電されると、スイッチ６はオフに切り換
えられて二次電池３の過放電を防止する。スイッチ６
は、ＦＥＴやトランジスター等の半導体スイッチング素
子である。

【００１９】電流検出回路１４は、電池と直列に接続さ
れた電流検出抵抗１５と、この電流検出抵抗１５の両端
の電圧を増幅して、電流に比例した電圧を出力するアン
プ１６とを備える。アンプ１６の出力が制御回路７に入
力されて、制御回路７は入力される電圧で、電池の充電
電流と放電電流の大きさを検出する。充電電流と放電電
流とでは、アンプ１６の出力電圧の＋−が逆になる。し
たがって、制御回路７はアンプ１６から入力される電圧
信号の＋−を検出して、電池を充電しているか放電して
いるかを判別できる。

【００２０】制御回路７は、二次電池３の電圧と温度を
検出してスイッチ６を制御し、さらに、充電電流と放電
電流から残存容量を演算する演算回路１１を備えてい
る。演算回路１１は、電池が満充電になったことを検出
したとき、あるいは電池温度が充電上限温度よりも高く
上昇したときに、スイッチ６をオンからオフに切り換え
て充電を停止する。演算回路１１は、電池電圧を検出し
て電池が満充電になったことを検出する。演算回路１１
は、電池電圧が設定電圧まで上昇すると満充電と判定
し、あるいは、電池電圧がピーク電圧になり、またはピ
ーク電圧からΔＶ低下したことを検出して満充電と判定
する。さらに、演算回路１１は、温度センサー４からの
入力信号で、電池温度が充電上限温度よりも高くなった
ことを検出する。

【００２１】さらに、演算回路１１は、充電電流と放電
電流の積算値から電池の残存容量を演算する。演算回路
１１は、充電電流を時間で積分した積算値に充電効率を
かけて充電した容量を演算し、放電電流を時間で積分し
て放電した容量を演算し、充電した容量から放電した容
量を減算して残存容量を計算する。ただし、演算回路
は、電池電圧から残存容量を演算することもできる。こ
の演算回路は、電池電圧に対する残存容量の関数を記憶
しており、電池電圧を検出して残存容量を演算する。

【００２２】制御回路７の演算回路１１で演算された残
存容量は、残存容量表示器１３に表示される。残存容量
表示器１３は、常に演算された残存容量をそのままの状
態では表示しない。図２は、電池の残存容量が変化する
状態を示している。この図は、電池を充電して一定時間
経過した後、放電させる状態を示している。電池は、充
電すると残存容量が増加し、放電させると残存容量が減
少する。この図は、演算回路１１が演算した電池の現実
の実質残存容量を実線で示し、残存容量表示器１３に表
示される表示残存容量を鎖線で示している。さらに、こ
の図は、充電している電池が充電上限温度よりも高くな
って、制御回路７が充電を停止したときのグラフを示し
ている。

【００２３】電池の残存容量は、実線で示すように、充
電するにしたがって充電した容量が大きくなって残存容
量が増加する。充電される電池は、温度が上昇する。充
電しているときに、外気温度が非常に高く、あるいは充
電を開始した電池温度が高く、あるいはまた充電電流が
異常に大きい等の原因で、電池温度が充電上限温度（Ｔ
ｃｏ）よりも高くなることがある。図は、Ａ点の時間に
なったときに、電池温度が充電上限温度よりも高くなっ
て充電が停止される状態を示している。

【００２４】電池温度が充電上限温度よりも高くなって
充電が停止されたとき、電池は満充電されてはいない。
このため電池の実質残存容量は１００％ではない。しか
しながら、残存容量表示器１３は、この状態において
「満充電状態」と表示する。このとき、制御回路７に内
蔵される演算回路１１は、好ましくは、実質残存容量を
あらかじめ設定している設定容量に比較して、電池の実
質残存容量が設定容量よりも大きいときにかぎって、残
存容量表示器１３に「満充電状態」と表示させる。設定
容量は、たとえば満充電容量の６０％以上、好ましくは
６５％以上、さらに好ましくは７０％以上とする。

【００２５】電池の温度が高くなって、充電上限温度に
よって充電が停止されたとき、実質残存容量を設定容量
に比較して、実質残存容量が設定容量よりも大きいとき
に「満充電状態」と表示する方法は、残存容量が設定容
量よりも少ない電池を「満充電状態」と表示しない。こ
の方法は、充電上限温度で充電を停止したときに、満充
電に近い電池のみを「満充電状態」と表示して、残存容
量が満充電よりも相当に小さい電池を「満充電状態」と
は表示しない。ただ、本発明の容量表示方法は、温度が
充電上限温度よりも高くなって充電を停止したときに
は、残存容量を設定容量に比較することなく、「満充電
状態」と表示することもできる。この方法は簡単な方式
で残存容量を表示できる。また、この方法で残存容量を
表示する方法は、ほとんどの電池の残存容量を極端な誤
差が発生しないように表示できる。それは、電池温度が
充電上限温度よりも高くなるのは、電池を相当に充電し
た状態となることが多いからである。電池は充電するに
したがって温度が高くなり、また、満充電に近くなると
さらに温度が高くなる性質がある。この性質によって、
充電上限温度よりも高温になるときには、相当に充電さ
れて残存容量が多くなっていることが、確率としては多
くなる。したがって、充電上限温度で充電が停止された
ときに、実質残存容量を設定容量に比較しないで、「満
充電状態」と表示することもできる。

【００２６】電池温度が充電上限温度を越えて充電が停
止された電池は、残存容量表示器１３が「満充電状態」
と表示しても、実質残存容量は必ずしも満充電された状
態ではない。したがって、「満充電状態」と表示した後
は、図２の鎖線で示すように、残存容量表示器１３の表
示残存容量を、実質残存容量に次第に近付けるようにす
る。

【００２７】このことを実現するために、制御回路７
は、放電電流の積算値、または電池電圧から検出された
実質残存容量と、充電上限温度で補正して表示する表示
残存容量の両方を記憶している。表示残存容量は、電池
温度が充電上限温度まで上昇して充電を停止する状態に
なると、満充電された状態にリセットされる。したがっ
て、残存容量表示器１３は、このときに「満充電状態」
と表示する。ただ、電池温度が充電上限温度に上昇して
充電が停止された状態となっても、実質残存容量は満充
電状態にリセットされない。したがって、制御回路７
は、表示残存容量と実質残存容量の両方を記憶してお
り、表示残存容量を残存容量表示器１３で表示する。

【００２８】充電上限温度により充電が停止されて満充
電状態にリセットされた表示残存容量は、その後、電池
を放電させるにしたがって、実質残存容量に接近するよ
うにする。表示残存容量を実質残存容量に急激に接近さ
せると、残存容量の表示が不連続になる。たとえば、
「満充電状態」の表示が急激に残存容量が５０％と変化
することがあって、実際の放電状況と食い違うことがあ
る。したがって、充電上限温度で「満充電状態」と表示
した後は、図の鎖線Ａ、Ｂ、Ｃのカーブで示すように、
表示残存容量を実質残存容量に接近させる。

【００２９】図の鎖線Ａは、表示残存容量を実質充電容
量が０％となるまでに一致するように修正する。この方
法は、もっとも自然に表示残存容量を実質残存容量に修
正できる。図の鎖線ＢとＣは実質残存容量が０％となる
よりも前に、表示残存容量を実質残存容量に一致させ
る。この方法は速やかに表示残存容量を実質残存容量に
一致できる。

【００３０】

【発明の効果】本発明の二次電池の容量表示方法は、電
池温度が充電上限温度に達して充電が停止されたときに
は、「満充電状態」と表示して、使用者が再充電する弊
害を有効に防止できる特長がある。それは、本発明の容
量表示方法が、電池の温度が充電上限温度まで高くなっ
て充電を中止したときには、実質残存容量が満充電され
た状態でない状態であっても、「満充電状態」と表示し
て使用者には満充電されたと認識させるからである。

【００３１】さらに、本発明の請求項２の容量表示方法
は、電池温度が充電上限温度よりも高くなったときに
は、演算した実質残存容量が、設定容量よりも大きいと
きに限って、「満充電状態」と表示するので、実質残存
容量が非常に小さい電池を「満充電状態」と表示するこ
とがない。このため、「満充電状態」と表示された電池
は、満充電を検出して満充電と表示された電池に近い状
態で放電できる特長がある。

【００３２】さらに、本発明の請求項３の容量表示方法
は、電池電圧や電流から演算された実質残存容量と、充
電上限温度で補正して表示する表示残存容量の両方を記
憶しており、電池温度が充電上限温度まで上昇して充電
を停止するときには、表示残存容量のみを満充電状態に
リセットして「満充電状態」と表示するが、実質残存容
量を満充電状態にはリセットしないで記憶しているの
で、「満充電状態」と表示した後には、表示する残存容
量を実質充電容量に次第に接近して、自然に表示を正確
に補正できる特長がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の二次電池の容量表示方法に使
用するパック電池のブロック線図

【図２】電池の残存容量が変化する状態を示すグラフ

【符号の説明】

１…パック電池 ２…充電器 ３…二次電池 ４…温度センサー ５…出力端子 ６…スイッチ ７…制御回路 １１…演算回路 １３…残存容量表示器 １４…電流検出回路 １５…電流検出抵抗 １６…アンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G016 CA00 CB12 CB13 CB22 CB32 CC04 CC06 CC13 CC27 CD14 CE00 5G003 AA01 BA01 CB01 CC02 DA04 EA01 EA05 5H030 AA06 AA10 AS20 FF22 FF42 FF44

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 充電電流の積算値を演算して残存容量を
   計算し、あるいは、電池電圧を検出して二次電池(3)の
   残存容量を検出して、残存容量を表示する方法におい
   て、 電池温度が充電上限温度よりも高くなったときに充電を
   停止すると共に、残存容量を満充電状態と表示すること
   を特徴とする二次電池の容量表示方法。
2. 【請求項２】 電池温度が充電上限温度よりも高くなっ
   たときに、充電電流から演算された残存容量、または、
   電池電圧から検出された残存容量が、設定容量よりも大
   きいときに、満充電状態と表示する請求項１に記載され
   る二次電池の容量表示方法。
3. 【請求項３】 放電電流の積算値、または電池電圧から
   検出された実質残存容量と、充電上限温度で補正して表
   示する表示残存容量の両方を記憶しており、電池温度が
   充電上限温度まで上昇して充電を停止するときに、表示
   残存容量を満充電状態にリセットして、実質残存容量を
   満充電状態にリセットしない請求項１に記載される二次
   電池の容量表示方法。