JP2001289924A - Capacity estimating method of lithium ion battery, degradation judging method and degradation judging device for the lithium ion battery, and lithium ion battery pack - Google Patents

Capacity estimating method of lithium ion battery, degradation judging method and degradation judging device for the lithium ion battery, and lithium ion battery pack

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JP2001289924A
JP2001289924A JP2000100680A JP2000100680A JP2001289924A JP 2001289924 A JP2001289924 A JP 2001289924A JP 2000100680 A JP2000100680 A JP 2000100680A JP 2000100680 A JP2000100680 A JP 2000100680A JP 2001289924 A JP2001289924 A JP 2001289924A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simple method for estimating capacity of a lithium ion battery, a simple method and a device for judging the degradation of the lithium ion battery, and a lithium ion battery pack having a means for warning the degradation of the battery when necessary by estimating the capacity of the battery. SOLUTION: The capacity estimating method of lithium ion battery is characterized by calculating estimative capacity of the lithium ion battery by using time t by determining the time t up to time when a charging current becomes αtimes (here, α is a positive value constant smaller than 1) of a charging current Ic at that time from when switching a charging condition to constant voltage CV from a constant current CC when charging the lithium ion battery by a constant current-constant voltage method, and the method and device for judging the degradation of lithium ion battery by the method and the lithium ion battery pack having a means for performing the capacity estimating method, are also provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン電
池の容量測定方法、劣化判定方法および劣化判定装置な
らびにリチウムイオン電池パックに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring the capacity of a lithium ion battery, a method for determining deterioration, a device for determining deterioration, and a lithium ion battery pack.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、各種電子機器の小型化、高性能
化、携帯型化によって、電池の需要が高まっている。そ
れに応じて電池の改良、開発はますます活発化してい
る。また、電池の新しい適用領域も拡大してきている。
2. Description of the Related Art In recent years, demands for batteries have been increasing due to miniaturization, high performance, and portableness of various electronic devices. In response, battery improvements and developments are becoming more active. Also, new application areas of batteries are expanding.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】電池の普及とともに、
これら搭載された電池の信頼性向上の要求も高くなって
きている。特に、従来の鉛電池やニッケルカドミウム電
池(以下、Ni/Cd電池と称す)に比べて体積当た
り、あるいは重量当たり大幅な高エネルギー密度を有す
るニッケル水素電池(以下、Ni/MH電池と称す)や
リチウムイオン電池(以下、Liイオン電池と称す)で
は、その内部に蓄えられているエネルギーが大きいた
め、電池の異常に伴って起こる事故による被害の程度も
より深刻となりうるので、信頼性の確保が重要な課題と
なっている。
With the spread of batteries,
There is a growing demand for improved reliability of these mounted batteries. In particular, nickel-metal hydride batteries (hereinafter, referred to as Ni / MH batteries) having a significantly higher energy density per volume or weight than conventional lead batteries and nickel cadmium batteries (hereinafter, referred to as Ni / Cd batteries) and Lithium-ion batteries (hereinafter referred to as Li-ion batteries) have a large amount of energy stored inside, and the degree of damage caused by accidents caused by battery abnormalities can be even more severe, ensuring reliability. It is an important issue.

【0004】また、鉛電池、Ni/Cd電池、およびN
i/MH電池が過充電による副反応で発生するガスを吸
収する反応機構を有するのに対して、Liイオン電池に
は過充電により発生するガスの吸収反応を持たないなど
安全性維持の点で大きな制約がある。さらに、複数のL
iイオン電池を直列に配置して使用する場合には、電池
の劣化が進行すると個々の電池特性のアンバランスが過
充電や過放電をもたらし、安全性の点で大きな不安要素
となりうる。
Also, lead batteries, Ni / Cd batteries, and N
While the i / MH battery has a reaction mechanism for absorbing gas generated by a side reaction due to overcharging, the Li-ion battery does not have an absorption reaction for gas generated by overcharging. There are big restrictions. Further, a plurality of L
When i-ion batteries are arranged in series and used, as the battery deteriorates, the imbalance of the individual battery characteristics causes overcharging or overdischarging, which can be a major concern in terms of safety.

【0005】信頼性確保手段のひとつとして、搭載電池
の的確な劣化状態の把握とタイムリーな電池の交換が挙
げられる。Ni/MH電池やLiイオン電池の高エネル
ギー密度電池に関しては、1994年に提唱されたスマ
ートバッテリーシステム(SBS)が充電制御、残存容
量判定などを含めたバッテリーマネジメントシステムと
して、改良を加えながら普及してきている(www.sbs-fo
rum.org 参照)。これらの電池制御・管理は、製造メー
カ、電池種類などの情報の他、常時電池の電流、電圧、
温度などをモニタする膨大な情報データ管理に基づく方
法が採用されているのみであり、このような方式は極め
て高価な方式であり、製品価格の高騰を来していた。
[0005] As one of the reliability securing means, there is a method of accurately grasping the state of deterioration of the mounted battery and replacing the battery in a timely manner. Regarding high energy density batteries such as Ni / MH batteries and Li-ion batteries, the smart battery system (SBS) proposed in 1994 has become popular as a battery management system including charge control and remaining capacity determination, with improvements. (Www.sbs-fo
rum.org). These battery controls / managements include information such as the manufacturer and battery type, as well as the battery current, voltage,
Only a method based on enormous information data management for monitoring temperature and the like is employed, and such a method is an extremely expensive method and has resulted in a rise in product prices.

【0006】また、安全性維持の点で重要となる電池の
劣化状態の監視については、Liイオン電池搭載の機器
のモデルチェンジが頻繁に実施されていることもあっ
て、使用時間の確保と監視を重視する余り、なおざりに
されている傾向がある。
As for the monitoring of the state of deterioration of the battery, which is important in maintaining safety, the use of a Li-ion battery-equipped device is frequently changed, so that the usage time is secured and monitored. They tend to be neglected as much as possible.

【0007】特に、SBSは電池の充電制御、残存容量
などの制御・管理の手段であり、電池の劣化状態まで把
握する機能は有しておらず、電池、または電池パックの
交換は使用者の勘に頼っているのが現状であった。
[0007] In particular, SBS is a means for controlling and managing the charge and remaining capacity of the battery, and has no function of grasping the state of deterioration of the battery. It was the present situation that relied on intuition.

【0008】SBSとは別に、ビデオカメラに搭載する
Liイオン電池の制御・管理方式などが提案されている
が、その方式においては、電池の劣化は、すでに測定さ
れた容量の表示から判断されるのみであり、充電の後に
使用される電池が劣化しているか否かを正しく判定する
ことは必ずしも可能でない。
[0008] Apart from SBS, a control / management method of a Li-ion battery mounted on a video camera has been proposed. In this method, the deterioration of the battery is determined from the display of the measured capacity. That is, it is not always possible to correctly determine whether or not a battery used after charging has deteriorated.

【0009】本発明は上記の点に鑑みなされたものであ
り、その課題は、Liイオン電池の容量を推定する簡便
な方法、Liイオン電池の劣化を判定する簡便な方法お
よび装置、ならびに、電池の容量を推定し、必要に応じ
て電池の劣化を警告する手段を備えたLiイオン電池パ
ックを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and has as its object a simple method for estimating the capacity of a Li-ion battery, a simple method and an apparatus for determining deterioration of a Li-ion battery, and a battery. It is an object of the present invention to provide a Li-ion battery pack provided with a means for estimating the capacity of a battery and warning the battery of deterioration as necessary.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、請求項1に記載したように、リ
チウムイオン電池の容量推定方法であって、該リチウム
イオン電池を定電流定電圧方式によって充電する際に、
充電条件を定電流から定電圧に切り替えた時点から、充
電電流が該時点における充電電流Icのα倍(ここに、
αは1よりも小なる正値定数である)になる時点までの
時間tを求め、該時間tを用いて該リチウムイオン電池
の推定容量を算出することを特徴とするリチウムイオン
電池の容量推定方法を構成する。
According to the present invention, there is provided a method for estimating the capacity of a lithium ion battery, comprising the steps of: When charging by the voltage method,
From the time when the charging condition is switched from the constant current to the constant voltage, the charging current is α times the charging current Ic at that time (here,
a is a positive constant smaller than 1), and the estimated capacity of the lithium-ion battery is calculated using the time t. Configure the method.

【0011】また、本発明においては、請求項2に記載
したように、請求項1に記載のリチウムイオン電池の容
量推定方法において、上記αの値を1/2として上記時
間tを求め、該時間tを用い、上記リチウムイオン電池
の推定容量Cを関係式、 C/C=At+B (1) (ここに、Cは該リチウムイオン電池の公称容量であ
り、A、Bは該リチウムイオン電池と上記充電電流Ic
とによって定まる正値定数である)によって算出するこ
とを特徴とするリチウムイオン電池の容量推定方法を構
成する。
In the present invention, as described in claim 2, in the method for estimating the capacity of a lithium ion battery according to claim 1, the value of α is set to 1/2 and the time t is determined. Using the time t, the estimated capacity C of the lithium ion battery is expressed by a relational expression, C / C 0 = At + B (1) (where C 0 is the nominal capacity of the lithium ion battery, and A and B are the lithium ion batteries. Battery and charging current Ic
And a positive value constant determined by the formula (1).

【0012】また、本発明においては、請求項3に記載
したように、容量推定の対象となるリチウムイオン電池
あるいは該リチウムイオン電池と同一種類のリチウムイ
オン電池を用い、1回の全充電時間が3時間以上10日
以下であり、定電流定充電中の充電電流がC/(5時
間)以上C/(0.5時間)以下(ここに、Cは該リ
チウムイオン電池の公称容量である)である定電流定電
圧方式による充電期間と、放電期間と、必要に応じて該
充電期間と該放電期間との間に設けられる休止期間とを
有する充放電サイクルを5回以上繰り返して、各サイク
ルにおいて、充電条件を定電流から定電圧に切り替えた
時点から、充電電流が該時点における充電電流Icの1
/2倍になる時点までの時間t(ここに、nは各サイ
クルに付した番号である)と、各サイクルごとに放電電
流を時間に関して積分して得られる放電容量Cとを記
録し、記録された該時間tと該放電容量Cとから、
上記関係式(1)におけるA、Bの値を確定することを
特徴とする請求項2に記載のリチウムイオン電池の容量
推定方法を構成する。
Further, in the present invention, as described in claim 3, a lithium ion battery whose capacity is to be estimated or a lithium ion battery of the same type as the lithium ion battery is used, and one full charging time is used. 3 hours or more and 10 days or less, and the charging current during constant current constant charging is C 0 / (5 hours) or more and C 0 /(0.5 hours) or less (where C 0 is the nominal capacity of the lithium ion battery) A charge / discharge cycle having a constant current / constant voltage charging period, a discharging period, and a pause period provided between the charging period and the discharging period as necessary is repeated five times or more. In each cycle, from the time when the charging condition is switched from the constant current to the constant voltage, the charging current becomes one of the charging current Ic at the time.
The time t n (where n is a number assigned to each cycle) up to the point of time when the time becomes / 2 times, and the discharge capacity C n obtained by integrating the discharge current with respect to time for each cycle are recorded. From the recorded time t n and the discharge capacity C n ,
The capacity estimation method for a lithium ion battery according to claim 2, wherein the values of A and B in the relational expression (1) are determined.

【0013】また、本発明においては、請求項4に記載
したように、リチウムイオン電池の劣化判定方法であっ
て、上記リチウムイオン電池の推定比容量Cを請求項
1、2または3に記載のリチウムイオン電池の容量推定
方法によって算出し、該推定容量Cがあらかじめ設定さ
れた限界容量Cminよりも小となったときに該リチウ
ムイオン電池が劣化したと判定することを特徴とするリ
チウムイオン電池の劣化判定方法を構成する。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for judging deterioration of a lithium ion battery, wherein the estimated specific capacity C of the lithium ion battery is determined according to the first, second or third aspect. A lithium ion battery calculated by a method for estimating the capacity of a lithium ion battery, and determining that the lithium ion battery has deteriorated when the estimated capacity C is smaller than a preset limit capacity C min. The method for judging the deterioration of is described.

【0014】また、本発明においては、請求項5に記載
したように、リチウムイオン電池の劣化判定装置であっ
て、該リチウムイオン電池を定電流定電圧方式によって
充電する際の、充電電流が該時点における充電電流Ic
のα倍(ここに、αは1よりも小なる正値定数である)
になる時点までの時間tを測定する手段と、該時間tを
用いて、請求項1、2または3に記載のリチウムイオン
電池の容量推定方法によって該リチウムイオン電池の推
定容量Cを算出する演算回路と、該演算回路によって算
出された該推定容量Cがあらかじめ設定された限界容量
minよりも小となったときに該リチウムイオン電池
の劣化を意味する信号を出力する手段とを備えているこ
とを特徴とするリチウムイオン電池の劣化判定装置を構
成する。
According to the present invention, there is provided an apparatus for judging deterioration of a lithium ion battery according to claim 5, wherein the charging current when charging the lithium ion battery by a constant current and constant voltage method is equal to the charging current. Charge current Ic at time
(Where α is a positive constant less than 1)
Means for measuring the time t up to the point in time, and calculating the estimated capacity C of the lithium ion battery by the method for estimating the capacity of the lithium ion battery according to claim 1, 2 or 3, using the time t. And a means for outputting a signal indicating deterioration of the lithium ion battery when the estimated capacity C calculated by the arithmetic circuit becomes smaller than a preset limit capacity Cmin . A deterioration determination device for a lithium ion battery is characterized in that:

【0015】また、本発明においては、請求項6に記載
したように、ICを内蔵した充放電制御手段を備えたリ
チウムイオン電池パックにおいて、該ICあるいは該I
Cに付設して増設されたICが、該リチウムイオン電池
パック中のリチウムイオン電池の上記推定容量Cの算出
に用いる数値を記憶するメモリと、該数値が該メモリに
記憶された場合に該リチウムイオン電池を定電流定電圧
方式によって充電する際の上記時間tと該数値とから請
求項1、2または3に記載のリチウムイオン電池の容量
推定方法によって該推定容量Cを算出する演算回路とを
有していることを特徴とするリチウムイオン電池パック
を構成する。
According to the present invention, there is provided a lithium ion battery pack provided with a charge / discharge control means having a built-in IC.
C is a memory for storing a numerical value used for calculating the estimated capacity C of the lithium ion battery in the lithium ion battery pack, and an additional IC when the numerical value is stored in the memory. An arithmetic circuit for calculating the estimated capacity C by the method for estimating the capacity of a lithium ion battery according to claim 1, 2, or 3 from the time t and the numerical value when the ion battery is charged by the constant current and constant voltage method. A lithium ion battery pack characterized in that it has a lithium ion battery pack.

【0016】また、本発明においては、請求項7に記載
したように、上記演算回路によって算出された上記リチ
ウムイオン電池パック中のリチウムイオン電池の上記推
定容量Cが、該リチウムイオン電池のあらかじめ設定さ
れた限界容量Cminよりも小となったときに、容量劣
化を意味する警告を出力する手段を具備していることを
特徴とする請求項6に記載のリチウムイオン電池パック
を構成する。
Further, in the present invention, the estimated capacity C of the lithium ion battery in the lithium ion battery pack calculated by the arithmetic circuit is set in advance in the lithium ion battery. 7. The lithium ion battery pack according to claim 6, further comprising means for outputting a warning indicating capacity deterioration when the capacity becomes smaller than the set limit capacity C min .

【0017】また、本発明においては、請求項8に記載
したように、上記警告が、電気信号による警告、文字ま
たは画像の表示による警告、信号音による警告または音
声による警告であることを特徴とする請求項7に記載の
リチウムイオン電池パックを構成する。
In the present invention, the warning is a warning by an electric signal, a warning by displaying characters or images, a warning by a signal sound, or a warning by sound. A lithium ion battery pack according to claim 7 is constituted.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】本発明に係るLiイオン電池の容
量推定方法を図面を用いてさらに詳しく説明する。以下
の説明において、「電池パック」とは、単電池、あるい
は複数個の単電池を直列接続、並列接続、あるいは両者
の併用によって接続したものを、安全制御回路あるいは
充放電制御回路と一体化して「自立電源としての二次電
池」としたものを意味する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The method for estimating the capacity of a Li-ion battery according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. In the following description, a "battery pack" refers to a unit cell or a plurality of unit cells connected in series, connected in parallel, or a combination of both, integrated with a safety control circuit or charge / discharge control circuit. It means what is referred to as a "secondary battery as an independent power source".

【0019】図1は、Liイオン電池の充電における電
池電圧と電流値の経時変化を示した図である。図1にお
いて、該電池、または電池パック中のLiイオン電池
(以下、これらをLiイオン電池と総称する)を、ま
ず、定電流(CC)モードによって、所定の一定電流I
cで、あらかじめ設定された上限電圧Vc(通常は4.
1V/セル、または4.2V/セルである、ただし、
「セル」は単電池を意味する)まで充電し、該設定電圧
Vcに充電電圧が到達した後、定電圧(CV)モードの
充電が開始され、充電電圧(図1においては電池電圧と
表示)はVcで一定のまま、充電電流値が時間とともに
減衰する。
FIG. 1 is a diagram showing changes over time in battery voltage and current value during charging of a Li-ion battery. In FIG. 1, the battery or a Li-ion battery in the battery pack (hereinafter, these are collectively referred to as a Li-ion battery) is first set to a predetermined constant current I by a constant current (CC) mode.
c, a preset upper limit voltage Vc (normally 4.c).
1 V / cell, or 4.2 V / cell, where
After the charging voltage reaches the set voltage Vc, charging in the constant voltage (CV) mode is started, and the charging voltage (indicated as a battery voltage in FIG. 1). The charge current value attenuates with time while Vc remains constant at Vc.

【0020】本発明に係るLiイオン電池の容量推定方
法においては、充電条件を定電流(CC)から定電圧
(CV)に切り替えた時点から、充電電流Iが該時点に
おける充電電流Icのα倍(ここに、αは1よりも小な
る正値定数である)になる時点までの時間tをモニタ
し、この時間tを該Liイオン電池の容量の推定に用い
る。
In the method for estimating the capacity of a Li-ion battery according to the present invention, the charging current I is α times the charging current Ic at the time when the charging condition is switched from the constant current (CC) to the constant voltage (CV). (Where α is a positive constant smaller than 1) is monitored, and this time t is used for estimating the capacity of the Li-ion battery.

【0021】このような推定が可能となる理由につい
て、以下に説明する。
The reason why such estimation is possible will be described below.

【0022】Liイオン電池の充電過程においては、正
極中のLiが正イオンとなって電解液中を移動して負極
中に入り、放電過程においては、逆に、負極中のLiが
正イオンとなって電解液中を移動して正極中に入る。
In the charging process of the Li-ion battery, Li in the positive electrode becomes positive ions and moves in the electrolyte to enter the negative electrode. In the discharging process, on the contrary, Li in the negative electrode becomes positive ions. As it moves, it moves in the electrolyte and enters the positive electrode.

【0023】充電・放電の繰り返し、長期間の休止、あ
るいは過充電によって、正極の構成材料であるCo、N
i化合物が電解液中に溶出したり、負極表面でLiと電
解液とが化学反応して分解して不活性膜が生成したり、
電極内にLiの反応物や電極反応に関わらなくなったL
iが残留したり、電極構成物質の粒子の結合が劣化し
て、電子やイオンの移動が円滑に行われなくなる。これ
によって、電池の容量は低下し、それとともに、電池の
内部抵抗は上昇し、充電時におけるLiイオンが正極か
ら離脱して負極に到達し、負極内部に拡散する速度が低
下する。このような状態においては、定電流(CC)モ
ードの充電時間は、電池の内部抵抗が上昇しているの
で、短くなり、定電圧(CV)モード充電では、Liの
負極内拡散が遅くなって、充電電流値の減少が遅くな
る。
The repetition of charge / discharge, long-term rest, or overcharge causes Co, N
The i-compound is eluted into the electrolyte, Li and the electrolyte are chemically decomposed and decomposed on the negative electrode surface to form an inert film,
L no longer reacts with the Li reactant or electrode reaction in the electrode
i remains or the bonding of the particles of the electrode constituent material deteriorates, so that the movement of electrons and ions is not performed smoothly. As a result, the capacity of the battery decreases, and at the same time, the internal resistance of the battery increases, and the rate at which Li ions are separated from the positive electrode during charging and reach the negative electrode, and diffuse into the negative electrode, decreases. In such a state, the charging time in the constant current (CC) mode becomes shorter because the internal resistance of the battery is increased, and in the constant voltage (CV) mode charging, the diffusion of Li in the negative electrode becomes slower. In addition, the decrease in the charging current value is delayed.

【0024】本発明者らは、上記の、容量の減少と、定
電圧(CV)モード充電中の充電電流値の減少との間に
成り立つ顕著な相関関係を発見し、本発明をなすに至っ
た。
The present inventors have found a remarkable correlation between the decrease in the capacity and the decrease in the charging current value during the constant voltage (CV) mode charging, and have reached the present invention. Was.

【0025】以下に、本発明の実施の形態を具体的に説
明する。 (実施の形態1)まず、請求項1に係る発明の実施の形
態について説明する。本実施の形態においては、リチウ
ムイオン電池を定電流定電圧方式によって充電する際
に、充電条件を定電流から定電圧に切り替えた時点か
ら、充電電流が該時点における充電電流Icのα倍(こ
こに、αは1よりも小なる正値定数である)になる時点
までの時間tを求め、該時間tを用いて該リチウムイオ
ン電池の推定容量を算出する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described. (Embodiment 1) First, an embodiment of the invention according to claim 1 will be described. In the present embodiment, when charging the lithium-ion battery by the constant current / constant voltage method, the charging current is α times the charging current Ic at this time (here, the charging current is switched from the constant current to the constant voltage). Then, α is a positive value constant smaller than 1), and the estimated capacity of the lithium ion battery is calculated using the time t.

【0026】このような推定を可能とするためには、あ
らかじめ、上記推定容量Cと上記時間tとの相関関係を
求めておく必要があるが、その方法としては、たとえ
ば、次のような方法がある。すなわち、容量推定の対象
となるリチウムイオン電池と同一構造、同一仕様(本明
細書においては、これを同一種類と称する)のリチウム
イオン電池を用意し、その電池を用いて充放電サイクル
を繰り返し、各サイクルにおける上記時間tと、放電
電流を時間に関して積分して得た電池の放電容量C
の相関関係を求めておく(ここに、nは各サイクルに付
した番号である)。この場合に、放電容量Cの値は広
い範囲にわたっていることがのぞましいので、その範囲
が狭い場合には、同一種類で異なる容量を持つ複数のリ
チウムイオン電池を対象として、上記の方法を実行する
ことがのぞましい。
In order to make such estimation possible, it is necessary to previously obtain the correlation between the estimated capacity C and the time t. For example, the following method is used. There is. That is, a lithium ion battery having the same structure and the same specifications as the lithium ion battery whose capacity is to be estimated (hereinafter referred to as the same type) is prepared, and the charge / discharge cycle is repeated using the battery. and the time t n in each cycle, the discharge current is obtained in advance the correlation between the discharge capacity C n of the battery obtained by integrating with respect to time (here, n represents a number assigned to each cycle). In this case, since it is desirable that over the value a wide range of discharge capacity C n, in which case the range is narrow, as for a plurality of lithium ion batteries with different capacities in the same type, to perform the above method It is hopeful.

【0027】上記の相関関係は、かならずしも解析的数
式によって表現される必要はなく、たとえば、相関関係
図における測定点間を直線で結んだ折線によって表現さ
れていてもよい。
The above correlation need not necessarily be represented by an analytical mathematical formula, but may be represented, for example, by a broken line connecting measurement points in a correlation diagram with a straight line.

【0028】つぎに説明する実施の形態2の場合のよう
に、上記の相関関係として、解析的数式によって表現さ
れる相関関係を採用する場合には、上記の定電流充電中
の充電電流Icに好ましい範囲がある。
As in the case of the second embodiment described below, when the correlation expressed by an analytic formula is adopted as the above-described correlation, the charging current Ic during the constant-current charging is used. There is a preferred range.

【0029】なお、各充電の際に算出した該電池の上記
推定容量Cの値を記録し、該推定容量Cと充電回数との
関係を求めておけば、その関係を用いて、該電池の寿
命、すなわち、劣化前に何回の再充電・再使用が可能で
あるか、を予測することができる。リチウムイオン電池
が、同等ないしは類似の使用条件下で、充放電を繰り返
して使用される場合には、この寿命予測は確度の高いも
のとなる。 (実施の形態2)つぎに、請求項2に係る発明の実施の
形態について説明する。本実施の形態は、上記の実施の
形態1おける定数αの値を1/2として上記時間tを求
め、該時間tを用い、上記リチウムイオン電池の推定容
量Cを上記の関係式、すなわち、 C/C=At+B (1) (ここに、Cは該リチウムイオン電池の公称容量であ
り、AおよびBは該リチウムイオン電池と上記充電電流
Icとによって定まる正値定数である)によって算出す
る。定数αの値を1/2としたこと以外の点に関しては
実施の形態1と同様である。定数αの値を1/2とする
ことによって、上記の関係式(1)が近似的に成立する
ので、この関係式によって、上記時間tを用いて上記推
定容量Cを算出することができる。
It should be noted that the value of the estimated capacity C of the battery calculated at the time of each charge is recorded, and a relationship between the estimated capacity C and the number of times of charging is obtained. The lifetime, that is, how many recharges / reuses are possible before deterioration can be predicted. If the lithium-ion battery is repeatedly used under the same or similar use conditions by repeated charge and discharge, the life expectancy becomes highly accurate. (Embodiment 2) Next, an embodiment of the invention according to claim 2 will be described. In the present embodiment, the value of the constant α in the first embodiment is set to を, the time t is determined, and the estimated capacity C of the lithium ion battery is calculated using the time t by the above-mentioned relational expression, that is, C / C 0 = At + B (1) (where C 0 is a nominal capacity of the lithium ion battery, and A and B are positive value constants determined by the lithium ion battery and the charging current Ic). I do. Except that the value of the constant α is set to 2, it is the same as the first embodiment. By setting the value of the constant α to 2, the above-mentioned relational expression (1) is approximately established, so that the estimated capacity C can be calculated using the above-mentioned time t using this relational expression.

【0030】上記関係式(1)が電池の容量推定に有効
となための、充電電流Icに関する好ましい条件は、容
量推定の対象とするリチウムイオン電池の公称容量をC
として、 C/(5時間)≦Ic≦C/(0.5時間) と表される。この条件を、以下の説明においては、0.
2CmA以上2.0CmA以下、と表す。
For the above relational expression (1) to be effective in estimating the capacity of the battery, a preferable condition for the charging current Ic is that the nominal capacity of the lithium ion battery whose capacity is to be estimated is C
As 0 , it is expressed as C 0 / (5 hours) ≦ Ic ≦ C 0 /(0.5 hours). This condition is set to 0.
It is expressed as 2 CmA or more and 2.0 CmA or less.

【0031】上記充電電流Icが上記条件を満足しない
場合には、上記関係式(1)によって上記推定容量Cを
算出することは好ましくなくなる。すなわち、充電電流
Icが上記制限範囲よりも小さい場合には、充電が十分
に行われなかったり、自己放電の影響が無視できなくな
り、上記関係式(1)により算定した容量が実際の容量
と異なり劣化判定に好ましくない。また、1.0CmA
を上回る大電浅での充電の場合、充電所要時間自体が短
く、上記時間tの測定値に大きな誤差を生じたり、劣化
による充電時間の変化が異なる場合があり、同様に劣化
判定用としては好ましくない。そのため、ほとんどすべ
てのLiイオン電池搭載機器および充電器に適用されて
いる充電電流値はこの範囲にある。これ以外の範囲の電
流値を採用する機器および充電器は、特殊な用途、例え
ば緊急時に使用するために超急速充電を必要とする場合
など、きわめて限定された用途に用いられるものであ
り、本発明の容量推定方法をほとんど必要としない機器
および充電器である。
When the charging current Ic does not satisfy the above condition, it is not preferable to calculate the estimated capacity C by the relational expression (1). That is, when the charging current Ic is smaller than the above-mentioned limit range, the charging is not performed sufficiently or the influence of the self-discharge cannot be ignored, and the capacity calculated by the relational expression (1) differs from the actual capacity. It is not preferable for deterioration judgment. 1.0 CmA
In the case of charging at a large electric power shallower than the above, the required charging time itself is short, a large error may occur in the measured value of the time t, and the change in the charging time due to deterioration may be different. Not preferred. Therefore, the charging current value applied to almost all the devices and chargers equipped with a Li-ion battery is in this range. Devices and chargers that use current values outside this range are used for very specific applications, such as those that require ultra-rapid charging for emergency use. An apparatus and a charger that hardly require the capacity estimation method of the present invention.

【0032】上記関係式(1)は、これを適用するLi
イオン電池の搭載機器または充電器の充電条件における
定電圧(CV)モード充電開始から電流値が半減するま
での所要時間tと、その条件下における推定比容量C/
との関係を反映していることを前提としている。も
し、該関係式(1)を作成したときの初期の充電電流値
と、電池搭載機器、または充電器の定電圧(CV)モー
ド充電開始初期の充電電流値が異なる場合には、あらか
じめ別途、それぞれの充電条件におけるCVモード充電
開始から電流値半減までの所要時間を求めておき、該関
係式(1)作成時の条件における所要時間teと搭載装
置または充電器に相当する条件での所要時間tmとの比
te/tmを実測されたtに乗じて関係式(1)に代入
する。
The above-mentioned relational expression (1) shows that Li
The required time t from the start of constant voltage (CV) mode charging to the halving of the current value under the charging conditions of the ion battery mounted device or the charger, and the estimated specific capacity C /
It is assumed that reflects the relationship between the C 0. If the initial charging current value when the relational expression (1) is created is different from the charging current value at the beginning of the constant voltage (CV) mode charging of the battery-equipped device or the charger, separate The required time from the start of the CV mode charging to the halving of the current value under each charging condition is determined in advance, and the required time te in the condition at the time of creating the relational expression (1) and the required time under the conditions corresponding to the mounted device or the charger The ratio te / tm with respect to tm is multiplied by the actually measured t and substituted into the relational expression (1).

【0033】なぜならば、定電流(CC)モード充電に
おける充電率(全充電期間におけるCCモード充電の充
電割合)は電流値が小さいほど大きくなる。そのため、
CCモードの充電率に依存してCVモードの充電時間も
変化し、併せて電流値の半減に要する時間も影響を受け
ることになるからである。また、その影響は、電池サイ
ズ、電池形状、製造メーカ、電池構成材料などによって
異なるため、別途、実際に試験を実施して電流値の影響
を把握する必要がある。
This is because the charging rate in the constant current (CC) mode charging (the charging rate of the CC mode charging in the entire charging period) increases as the current value decreases. for that reason,
This is because the charging time in the CV mode changes depending on the charging rate in the CC mode, and the time required for halving the current value is also affected. In addition, since the influence differs depending on the battery size, battery shape, manufacturer, battery constituent material, and the like, it is necessary to separately perform an actual test to grasp the influence of the current value.

【0034】上記Liイオン電池の容量推定に用いる関
係式(1)を作成するためには、関係式(1)中の定数
AおよびBの値を決定しなければならない。関係式
(1)作成のためには、容量推定の対象となるLiイオ
ン電池と同種類の電池、または電池パックを試験して定
数AおよびBの値を決定するのが最も妥当である。なぜ
ならば、市販のLiイオン電池は、使用する正極汚物
質、負極カーボンおよび電解液の種類が多様であり、電
池の劣化に伴う充電電圧挙動の変化だけでなく、初期の
電池の充電挙動も異なっているからである。
In order to create the relational expression (1) used for estimating the capacity of the Li-ion battery, the values of the constants A and B in the relational expression (1) must be determined. In order to create the relational expression (1), it is most appropriate to determine the values of the constants A and B by testing a battery or a battery pack of the same type as the Li ion battery whose capacity is to be estimated. This is because commercially available Li-ion batteries use various types of positive electrode pollutants, negative electrode carbon, and electrolytes, and not only change in charging voltage behavior due to battery deterioration, but also initial charging behavior of batteries. Because it is.

【0035】上記定数AおよびBの値を決定する方法に
関しては、つぎの実施の形態3の記述において、詳細に
説明する。 (実施の形態3)つぎに、請求項3に係る発明の実施の
形態について説明する。本実施の形態においては、容量
推定の対象となるリチウムイオン電池あるいは該リチウ
ムイオン電池と同一種類のリチウムイオン電池を用い、
1回の全充電時間が3時間以上10日以下である定電流
定電圧方式による充電期間と、放電期間と、必要に応じ
て該充電期間と該放電期間との間に設けられる休止期間
とを有する充放電サイクルを2回以上繰り返して、各サ
イクルにおいて、充電条件を定電流から定電圧に切り替
えた時点から、充電電流Iが該時点における充電電流I
cのα倍(ここに、αは1よりも小なる正値定数であ
る)になる時点までの時間t(ここに、nは各サイク
ルに付した番号である)と、各サイクルごとに放電電流
を時間に関して積分して得られる放電容量Cとを記録
し、記録された該時間tと該放電容量Cとから、上
記関係式(1)におけるAおよびBの値を確定し、それ
らの値を用いて、実施の形態1または2と同様の方法に
よって、上記推定容量を算出する。
The method for determining the values of the constants A and B will be described in detail in the following description of the third embodiment. (Embodiment 3) Next, an embodiment of the invention according to claim 3 will be described. In the present embodiment, using a lithium ion battery or a lithium ion battery of the same type as the lithium ion battery whose capacity is to be estimated,
A charging period based on a constant current / constant voltage method in which one full charging time is 3 hours or more and 10 days or less, a discharging period, and a pause period provided between the charging period and the discharging period as necessary. The charge / discharge cycle is repeated two or more times, and in each cycle, the charge current I is changed from the constant current to the constant voltage to the charge current I at the time.
The time t n (where n is a number assigned to each cycle) until the time becomes α times c (where α is a positive constant smaller than 1), and the discharge capacity C n obtained by the discharge current and integrating with respect to time is recorded, and a recorded said time t n and the discharge capacity C n, to confirm the value of a and B in the above equation (1) Using these values, the estimated capacity is calculated by the same method as in the first or second embodiment.

【0036】より具体的なA、Bの値の確定方法につい
て以下に説明する。
A more specific method for determining the values of A and B will be described below.

【0037】容量推定の対象となるリチウムイオン電
池、または電池パックの使用条件と同じ充電上限電圧V
c、充電電流値Ic、放電終止電圧Vdを設定し、充電
時間を3時間以上10日以下、好ましくは充電時間を3
日以上10日以下に設定し、放電電流値Idを0.2C
mA以上2.0CmA以下に設定し、充放電サイクル回
数を好ましくは5回以上、より好ましくは6回以上と
し、試験温度を0℃以上45℃以下、好ましくは15℃
以上30℃以下に設定して充放電サイクル試験を実施
し、各充放電サイクルにおける充電において、定電圧
(CV)モード充電が開始されてから充電電流値が1/
2に減少するまでの所要時間t(ここに、nはサイク
ルに付した番号である)と、放電電流を時間に関して積
分して得られる放電容量Cとを記録し、関係式(1)
が、C/Cとtとの関係を最もよく表すように、定
数AおよびBの値を決定する。
The same charge upper limit voltage V as that used for the lithium ion battery or battery pack whose capacity is to be estimated.
c, the charging current value Ic, and the discharge end voltage Vd are set, and the charging time is from 3 hours to 10 days, preferably the charging time is 3 days.
And set the discharge current value Id to 0.2C or less.
mA to 2.0 CmA or less, the number of charge / discharge cycles is preferably 5 or more, more preferably 6 or more, and the test temperature is 0 to 45 ° C, preferably 15 ° C.
A charge / discharge cycle test was performed with the temperature set to 30 ° C. or lower, and in the charge in each charge / discharge cycle, the charge current value was reduced to 1 / C after the constant voltage (CV) mode charge was started.
The required time t n (where n is a number assigned to the cycle) required to decrease to 2 and the discharge capacity C n obtained by integrating the discharge current with respect to time are recorded, and the relational expression (1)
Determine the values of the constants A and B so as to best represent the relationship between C n / C 0 and t.

【0038】試験を0℃以上45℃以下で実施する理由
は、該温度範囲がLiイオン電池の通常の使用温度範囲
であり、この温度における電池の劣化の進行状況を反映
した上記時間tと比容量C/Cとの関係を把握する
ことがより正確な容量推定を実現できるからである。さ
らに、15℃以上30℃以下の温度で試験を実施する
と、大半の場合の使用温度条件がこの温度範囲内である
ことを考慮することにより、実際の劣化を反映した上記
時間tと比容量C/Cとの関係を把握できることに
なり、より好ましい。
The reason why the test is carried out at a temperature of 0 ° C. or more and 45 ° C. or less is that the temperature range is the normal operating temperature range of the Li-ion battery, and the time t and the time t reflecting the progress of the battery deterioration at this temperature. This is because grasping the relationship with the capacity C n / C 0 can realize more accurate capacity estimation. Further, when the test is carried out at a temperature of 15 ° C. or more and 30 ° C. or less, it is considered that the operating temperature condition in most cases is within this temperature range, and thus the time t and the specific capacity C reflecting the actual deterioration are considered. It will be able to understand the relationship between n / C 0, and more preferable.

【0039】また、1サイクル当たりの充電時間は、3
時間以上10日以下に設定する。この設定により、サイ
クルごとの電池の劣化が適度に進み、精度の良い関係式
(1)を作成するために必要なデータを効率的に取得で
きる。特に、充電時間を3日以上10日以下に設定した
場合、充放電サイクルに伴う容量の低下が明瞭に認めら
れ、上記関係式(1)を作成するために効率のよいデー
タ収集が可能となり、より好ましい。
The charging time per cycle is 3
Set to more than 10 hours. With this setting, the deterioration of the battery in each cycle proceeds moderately, and the data necessary for creating the accurate relational expression (1) can be efficiently acquired. In particular, when the charging time is set to 3 days or more and 10 days or less, a decrease in capacity due to a charge / discharge cycle is clearly recognized, and efficient data collection becomes possible to create the above relational expression (1). More preferred.

【0040】3時間未満の充電時間の場合、Liイオン
電池の劣化の進行が遅く、精度の良い関係式(1)を作
成するためのデータ取得に数百サイクルを必要とし、膨
大な時間を浪費することになり、また場合によっては充
電不足となり劣化と充電不良が混在して、正しい劣化と
特性の把握が不可能となり、いずれも好ましくない。
When the charging time is less than 3 hours, the progress of deterioration of the Li-ion battery is slow, and several hundred cycles are required to acquire data for creating the accurate relational expression (1), and a huge amount of time is wasted. In some cases, charging may be insufficient, and deterioration and poor charging may be mixed, making it impossible to accurately determine deterioration and characteristics, which are both undesirable.

【0041】また、1サイクル当たりの充電時間を10
日より長く設定すると、1サイクル当たりの経過時間が
長くなり、データ取得に時間がかかって同様に好ましく
ない。
The charging time per cycle is 10
If the time is set longer than the day, the elapsed time per cycle becomes longer, and it takes time to acquire data, which is not preferable.

【0042】上記充放電サイクル試験における放電電流
値は、0.2CmA以上2.0CmA以下に設定する。下
限電流を1.0CmA以上2.0CmA以下に設定すれば
さらに効率のよいデータ取得が可能となる。0.2Cm
A未満の低放電電流の場合、完全放電に時間がかかり好
ましくない。また、2.0CmAより大きな放電電流で
は、放電時間自体が短くなりすぎ、放電容量の測定値に
ばらつきが生じたり、劣化が進むと、容量が急激に低下
して精度の良い関係式(1)を作成することができなく
なるため好ましくない。
The discharge current value in the above charge / discharge cycle test is set at 0.2 CmA or more and 2.0 CmA or less. If the lower limit current is set to 1.0 CmA or more and 2.0 CmA or less, more efficient data acquisition becomes possible. 0.2Cm
In the case of a low discharge current of less than A, complete discharge takes a long time, which is not preferable. Further, when the discharge current is greater than 2.0 CmA, the discharge time itself becomes too short, and when the measured value of the discharge capacity varies or the deterioration progresses, the capacity sharply decreases and the relational expression (1) with high accuracy is obtained. It is not preferable because it becomes impossible to create

【0043】上記充放電サイクル試験の実施に当たって
は、装置の設定の制約などにより、必要ならば充電と放
電との間に一定時間の休止を設定する。
In conducting the above-described charge / discharge cycle test, if necessary, a pause for a predetermined time is set between charging and discharging due to restrictions on the setting of the apparatus.

【0044】上記関係式(1)を作成するために実施す
る充放電サイクル試験においては、4サイクル目以降、
各サイクルごとに、充電の定電流(CC)モードから定
電圧(CV)モードに変更されてから充電電流値が減少
して1/2の値に到達するまでの時間tと、引き続く
放電の比容量C/Cを測定する。測定した時間t
と比容量C/Cとをプロットし、関係式(1)の定
数AおよびBの値を決定する。
This is performed to create the above relational expression (1).
In the charge / discharge cycle test,
The charge constant current (CC) mode is set for each cycle.
Charge current value decreases after changing to voltage (CV) mode
T until the value reaches 1/2nAnd continue
Discharge specific capacity Cn/ C0Is measured. Measured time t n
And specific capacity Cn/ C0Is plotted, and the relation (1) is determined.
Determine the values of the numbers A and B.

【0045】関係式(1)の定数AおよびBの値を決定
するために4サイクル目以降の時間tと比容量C/
とを採用する理由は、該試験を開始してから最初の
3サイクル目の容量変化は、Liイオン電池の電解液中
の不純物の負極カーボン上での分解反応などのために、
その後のサイクルに伴う容量変化と異なっている場合が
多く、初期の3サイクル目までのデータを用いると判定
誤差の大きな関係式を導く恐れがあり、好ましくないか
らである。
In order to determine the values of the constants A and B in the relational expression (1), the time t n after the fourth cycle and the specific capacity C n /
The reason for adopting C 0 is that the capacity change in the first third cycle from the start of the test is due to the decomposition reaction of impurities in the electrolyte of the Li-ion battery on the negative electrode carbon, etc.
This is because the change in capacity in subsequent cycles is often different, and using data up to the first three cycles may lead to a relational expression having a large determination error, which is not preferable.

【0046】上記充放電サイクル試験は、容量推定結果
を実容量の±20%以内の高精度とするために必要な時
間tと比容量C/Cとのデータを充足するため、
5サイクル以上実施する。
The charge / discharge cycle test described above satisfies the data of the time t n and the specific capacity C n / C 0 required to make the capacity estimation result highly accurate within ± 20% of the actual capacity.
Perform 5 or more cycles.

【0047】4サイクル目の1サイクルのみのデータを
用いると、上記関係式(1)の定数AおよびBの値が決
定できず関係式(1)を作成できない。好ましくは、6
サイクル以上のデータを用いることにより、より高精度
の容量推定が可能となる関係式(1)を作成することが
できる。 (実施の形態4)つぎに、請求項4に係る発明の実施の
形態について説明する。
If data of only one cycle of the fourth cycle is used, the values of the constants A and B in the above-mentioned relational expression (1) cannot be determined, and the relational expression (1) cannot be created. Preferably, 6
By using data of more than one cycle, the relational expression (1) that enables more accurate capacity estimation can be created. (Embodiment 4) Next, an embodiment of the invention according to claim 4 will be described.

【0048】上記実施の形態1、2または3における方
法によって、Liイオン電池の推定容量Cを算出し、そ
の推定容量Cを、あらかじめ設定された限界容量C
minと比較して、C<Cminとなった場合に、該L
iイオン電池が劣化したと判定する。ただし、この比較
は、これと同等の、推定比容量C/C(ここに、C
は公称容量である)と限界比容量Cmin/Cとの比
較によって行ってもよい。たとえば、実施の形態2およ
び3においては、C/Cが関係式(1)によって直接
算出されるので、この比較のほうが好都合である。
The estimated capacity C of the Li-ion battery is calculated by the method according to the first, second or third embodiment, and the estimated capacity C is replaced with a predetermined limit capacity C
min , when C <C min , the L
It is determined that the i-ion battery has deteriorated. However, this comparison is equivalent to the estimated specific capacity C / C 0 (where C 0
Is a nominal capacity) and the critical specific capacity C min / C 0 . For example, in Embodiments 2 and 3, C / C 0 is directly calculated by the relational expression (1), so this comparison is more convenient.

【0049】限界容量Cminとしては、たとえば、公
称容量Cの60%の値を用いる(この場合には、C
min/C=0.6となる)。 (実施の形態5)つぎに、請求項5に係る発明の実施の
形態について説明する。
As the limit capacity C min , for example, a value of 60% of the nominal capacity C 0 is used (in this case, C
min / C 0 = 0.6). (Embodiment 5) Next, an embodiment of the invention according to claim 5 will be described.

【0050】上記実施の形態4における劣化判定方法を
実行可能とする装置全体が本実施の形態を構成する。た
とえば、リチウムイオン電池を定電流定電圧方式によっ
て充電する際の、充電条件を定電流から定電圧に切り替
えた時点から、充電電流Iが該時点における充電電流I
cのα倍(ここに、αは1よりも小なる正値定数であ
る)になる時点までの時間tを測定する手段と、該時間
tを用いて、請求項1、2または3に記載のリチウムイ
オン電池の容量推定方法によって該リチウムイオン電池
の推定容量Cを算出する演算回路と、該演算回路によっ
て算出された該推定容量C(または推定比容量C/
)があらかじめ設定された限界容量Cmi (また
は限界比容量Cmin/C)よりも小となったときに
該リチウムイオン電池の劣化を意味する信号を出力する
手段とを備えている装置が本実施の形態となる。
The entire apparatus capable of executing the deterioration judgment method in the fourth embodiment constitutes the present embodiment. For example, when charging a lithium ion battery by a constant current / constant voltage method, the charging current I is changed from a constant current to a constant voltage to a charging current I at the time.
4. A means for measuring a time t until a time becomes α times c (where α is a positive constant smaller than 1), and using the time t, the time t. An arithmetic circuit for calculating the estimated capacity C of the lithium ion battery by the method for estimating the capacity of the lithium ion battery according to the above, and the estimated capacity C calculated by the arithmetic circuit (or the estimated specific capacity C /
C 0) is a means for outputting a signal indicating the deterioration of the lithium ion battery when it becomes smaller than the preset limit capacitance C mi n (or limit specific capacity C min / C 0) The present embodiment is an apparatus having the above configuration.

【0051】さらに具体的な本実施の形態を図2に示
す。
FIG. 2 shows a more specific embodiment of the present invention.

【0052】図2は、Liイオン電池を搭載する装置類
の一般的な電源部周辺の一構成概念を示したものであ
り、1は電源部であり、電源部1には、Liイオン電池
2a、2b、2cが搭載され、これらの電池2a、2
b、2cは電源部1内の電池制御部3で充放電、安全に
関する制御がなされる。4は電源部1内の充電器であ
り、制御部3で制御をうけ、電池2a、2b、2cを充
電する。5は論理部であり、この論理部5に電池制御部
3はインターフェイス6を介して繋がり、搭載電池2
a、2b、2cに関する情報や制御の実施の指示を受
け、制御に関するデータを送出する。論理部5内におい
て、7はCPU、8はメモリであり、電池の制御に関す
る情報の蓄積、制御の指示、データの演算、記憶を行
う。電池2a、2b、2cのID入力などはキーボード
コントローラ9を介して行う。キーボードコントローラ
9にはデータ送出のための配線10が接続されている。
FIG. 2 shows a general concept of the periphery of a power supply unit of a device in which a Li-ion battery is mounted. Reference numeral 1 denotes a power supply unit, and a power supply unit 1 includes a Li-ion battery 2a. , 2b, and 2c are mounted, and these batteries 2a, 2b, and 2c are mounted.
As for b and 2c, charging / discharging and safety control are performed by the battery control unit 3 in the power supply unit 1. Reference numeral 4 denotes a charger in the power supply unit 1, which is controlled by the control unit 3 and charges the batteries 2a, 2b, 2c. Reference numeral 5 denotes a logic unit, and the battery control unit 3 is connected to the logic unit 5 via an interface 6, and the on-board battery 2
a, 2b, and 2c, and receives an instruction to execute control, and transmits data related to control. In the logic unit 5, reference numeral 7 denotes a CPU, and reference numeral 8 denotes a memory, which accumulates information relating to battery control, instructs control, and calculates and stores data. The ID input of the batteries 2a, 2b, 2c and the like are performed via the keyboard controller 9. Wiring 10 for data transmission is connected to the keyboard controller 9.

【0053】本発明における関係式(1)はCPU7の
空きメモリなどにあらかじめ入力され、あるいは必要な
らばCPU7に加えてメモリチップを増設して入力され
る。CPU7は、電池制御部3に、充電のモードが定電
流(CC)モードから定電圧(CV)モードに変更され
てから充電電流値が半減するまでの時間tを測定する指
示を行ったり、電池制御部3より所要時間tの測定結果
を受け取る。さらに、CPU7は、受け取った時間tを
判定式(1)に代入して演算を行い、推定容量(あるい
は推定比容量)を算出する。必要ならば、この結果をメ
モリ8に記憶させる。推定容量(あるいは推定比容量)
に基づく劣化判定結果は、システムマネジメントバスな
ど適当な配線10を介して装置本体に入力され、装置本
体は、その入力に応じて、劣化判定結果を装置本体の表
示部に表示したり、必要に応じて、信号音または音声な
どによる警告を発出する。このようにして、本発明にお
けるLiイオン電池の劣化判定機能を有する装置を構成
することができる。ただし、上記概念になるLiイオン
電池の劣化判定が実施できれば、何ら上記の構成に限定
されることはない。 (実施の形態6)つぎに、請求項6、7または8に係る
発明の実施の形態について説明する。
The relational expression (1) in the present invention is input in advance to an empty memory or the like of the CPU 7, or is input by adding a memory chip in addition to the CPU 7 if necessary. The CPU 7 instructs the battery control unit 3 to measure the time t from when the charging mode is changed from the constant current (CC) mode to the constant voltage (CV) mode until the charging current value is reduced to half, or when the battery 7 is charged. The measurement result of the required time t is received from the control unit 3. Further, the CPU 7 calculates the estimated capacity (or estimated specific capacity) by substituting the received time t into the determination formula (1) and performing a calculation. If necessary, this result is stored in the memory 8. Estimated capacity (or estimated specific capacity)
Is input to the device main body via an appropriate wiring 10 such as a system management bus, and the device main body displays the deterioration determination result on the display unit of the device main body or makes the necessary judgment according to the input. In response, a warning by a signal sound or voice is issued. In this way, an apparatus having the function of determining deterioration of the Li-ion battery according to the present invention can be configured. However, the configuration is not limited to the above configuration as long as the deterioration determination of the Li ion battery according to the above concept can be performed. (Embodiment 6) Next, an embodiment of the invention according to claim 6, 7, or 8 will be described.

【0054】本実施の形態の一例を図3によって説明す
る。図3はLiイオン電池パックの一般的な回路構成を
示した図であり、Liイオン電池(12-1、12-2、
12-3)を3セル直列にして搭載した場合を示してい
る。
An example of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing a general circuit configuration of a Li-ion battery pack, in which Li-ion batteries (12-1, 12-2,
12-3) shows a case where three cells are mounted in series.

【0055】図3において、11は電池パック本体であ
り、12-1、12-2、12-3はLiイオン電池であ
る。13は保護用ICであり、電圧、電流、温度などの
モニタ、ソフト的な安全制御を行う。14-A、14-
B、14-C、14-1、14-2、14-3はパック本体
11内、および各電池の充電電流制御を目的とするFE
Tであり、15は温度ヒューズであるPTC素子、16
は電流ヒューズであり、それぞれ温度上昇時、異常大電
流時に電流を遮断する役目を負う。17はプラス端子、
18はマイナス端子であり、19は情報出力、コントロ
ールのための端子である。
In FIG. 3, reference numeral 11 denotes a battery pack body, and reference numerals 12-1, 12-2, and 12-3 denote Li-ion batteries. A protection IC 13 monitors voltage, current, temperature, and the like, and performs software-based safety control. 14-A, 14-
B, 14-C, 14-1, 14-2, and 14-3 are FEs for the purpose of controlling the charging current of the inside of the pack body 11 and each battery.
T is a PTC element which is a thermal fuse;
Is a current fuse, which has a role of interrupting the current at the time of temperature rise and abnormally large current, respectively. 17 is a plus terminal,
Reference numeral 18 denotes a negative terminal, and 19 denotes a terminal for information output and control.

【0056】図3において、上記安全機構の保護用IC
13内にタイマーを搭載し、空きメモリに上記に示した
関係式(1)をあらかじめ入力しておき、図3における
Liイオン電池12-1、12-2、12-3の両端の電
圧を端子VccとVssとにより保護用IC13がモニ
タし、充電のモードが定電流(CC)モードから定電圧
(CV)モードに変更されてから充電電流値が半減する
までの時間tを測定し、この測定された時間tの値を関
係式(1)に代入、演算して推定容量Cを算出する。必
要ならば、保護用IC13とは別にパック内の適当な位
置に増設ICを設けることもできる。算出された推定容
量C(または推定比容量C/C)があらかじめ設定さ
れた限界容量Cmin(または限界比容量Cmin/C
)よりも小となった場合に、容量劣化を意味する警告
(この場合には電気信号による警告)を、端子19を通
して、適当なディスプレイ、あるいは警告音などに表
示、発出するために、パックを搭載している装置本体に
出力する。
In FIG. 3, a protection IC for the above-mentioned safety mechanism is shown.
13, a timer is mounted, and the above-described relational expression (1) is input in advance to the empty memory, and the voltage between both ends of the Li-ion batteries 12-1, 12-2, and 12-3 in FIG. The protection IC 13 monitors with Vcc and Vss, and measures the time t from when the charging mode is changed from the constant current (CC) mode to the constant voltage (CV) mode until the charging current value is reduced by half. The calculated value of the time t is substituted into the relational expression (1), and the calculated value is calculated. If necessary, an additional IC can be provided at an appropriate position in the pack separately from the protection IC 13. The calculated estimated capacity C (or estimated specific capacity C / C 0 ) is set to a preset limit capacity C min (or limit specific capacity C min / C).
0 ), a warning indicating the capacity degradation (in this case, a warning by an electric signal) is displayed on a suitable display or a warning sound through the terminal 19, and a pack is issued. Is output to the main unit equipped with.

【0057】また、Liイオン電池パックを搭載する上
記装置本体に劣化を警告する手段が設けられていない場
合には、パック自体がこの警告を、たとえば、文字また
は画像の表示、信号音あるいは音声などによって出力す
る手段を備えていれば好都合である。そのようなLiイ
オン電池パックは、本発明と従来技術とを併用すること
によって作製可能である。
In the case where the device main body on which the Li-ion battery pack is mounted is not provided with a means for warning of deterioration, the pack itself issues this warning, for example, by displaying characters or images, signal sounds or voices. It is convenient to have a means for outputting by means of the following. Such a Li-ion battery pack can be manufactured by using the present invention and the conventional technique together.

【0058】このように、既存のLiイオン電池パック
の最小限の変更によって、本発明に係る劣化判定方法を
実行する手段を具備したLiイオン電池パックを提供す
ることが可能となる。ただし、上記概念になるLiイオ
ン電池の劣化判定が実施できれば何ら上記の構成に限定
されることはない。
As described above, it is possible to provide a Li-ion battery pack provided with a means for executing the deterioration determination method according to the present invention by making a minimal change to an existing Li-ion battery pack. However, the configuration is not limited to the above configuration as long as the deterioration determination of the Li ion battery according to the concept can be performed.

【0059】本発明におけるLiイオン電池の劣化判定
方法、および該劣化判定機能を具備したLiイオン電池
の適用対象としては、特に高信頼性を必要とする機器が
考えられ、該劣化判定によって的確な電池の劣化状態を
把握しタイムリーな電池の交換を実現することによっ
て、機器のトラブルを回避することができる。しかしな
がら、Liイオン電池を搭載する機器であれば何ら上記
劣化判定の方法、および劣化判定機能を具備したLiイ
オン電池を採用することに問題はなく、しかもムダのな
い電池交換を実現することができるため使用する利点は
きわめて大きい。
As a method for determining the deterioration of a Li-ion battery according to the present invention and an object to which the Li-ion battery having the function of determining deterioration is applied, a device which particularly requires high reliability can be considered. By grasping the state of deterioration of the battery and realizing timely replacement of the battery, troubles in the device can be avoided. However, as long as the device is equipped with a Li-ion battery, there is no problem in adopting the above-described method of determining deterioration and adopting a Li-ion battery having a function of determining deterioration, and it is possible to realize battery replacement without waste. The advantage of using it is very large.

【0060】[0060]

【実施例】以下に、本発明に係るLiイオン電池の容量
推定方法、劣化判定方法および劣化判定装置ならびにL
iイオン電池パックについて、さらに具体的に、実施例
によって説明するが、本発明は何らこれに限定されるこ
とはない。 (実施例1)角形Liイオン電池(公称容量600mA
h)を25℃の恒温槽に設置し、データ収集・保管機能
を有する電池充放電自動試験装置に該電池を接続し、充
電電流値600mA(1.0CmA)、充電上限電圧4.
1V、充電時間7日間の定電流定電圧(CC−CV)方
式による充電と、放電電流値600mAh(1.0Cm
A)、放電終止電圧2.75Vの放電と、充電と放電と
の間に休止を1時間はさんだ充放電サイクル試験を10
サイクル実施し、各サイクルにおける定電圧(CV)モ
ード充電開始時から充電電流値がCV充電初期の1/2
に到達するまでの経過時間tと、放電電流を時間に関
して積分して得られる放電容量Cの公称容量Cに対
する比容量C/Cを測定した(ここに、nは各サイ
クルに付した番号である)。試験により得られた4サイ
クル目から10サイクル目の時間tと比容量C/C
Cから以下の関係式(2)を得た。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a method for estimating the capacity of a Li-ion battery, a method for judging deterioration and a device for judging deterioration of a Li-ion battery according to the present invention will be described.
The i-ion battery pack will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. (Example 1) Prismatic Li-ion battery (600 mA nominal capacity)
h) was placed in a constant temperature bath at 25 ° C., and the battery was connected to a battery charge / discharge automatic testing device having a data collection / storage function. The charge current value was 600 mA (1.0 CmA), and the charge upper limit voltage was 4.
Charging by constant current and constant voltage (CC-CV) method for 1 V and charging time of 7 days, and discharging current value of 600 mAh (1.0 Cm)
A). A charge-discharge cycle test in which a pause of one hour was interposed between a discharge at a discharge end voltage of 2.75 V and a charge and a discharge for 10 hours was performed.
The charge current value is 1 of the initial value of the CV charge from the start of the constant voltage (CV) mode charge in each cycle.
The elapsed time t n to reach the, the specific capacity C n / C 0 to the nominal capacity C 0 of the discharge capacity C n obtained discharge current by integrating with respect to time was measured (here, n represents each cycle Number.) The time t n from the fourth cycle to the tenth cycle obtained by the test and the specific capacity C n / C
The following relational expression (2) was obtained from 0 C.

【0061】 C/C=0.714t+0.349 (2) 上式(2)におけるtは、厳密には、t/(1時間)、す
なわち、時間を単位として、tを無次元数で表したもの
でなければならないが、これを、便宜上、単にtで表
す。以下の式においても同様とする。
C / C 0 = 0.714t + 0.349 (2) Strictly speaking, t in the above equation (2) is t / (1 hour), that is, t is expressed by a dimensionless number in units of time. However, this is simply represented by t for convenience. The same applies to the following equations.

【0062】これとは別に、角形Liイオン電池(公称
容量1300mAh)を用意し、充電電流1300mA
(1.0CmA)、充電上限電圧4.1V、充電時間3時
間の定電流定電圧(CC−CV)方式による充電と、放
電電流1300mA(1.0CmA)、放電終止電圧2.
75Vの放電と、充電と放電との間に10分間の休止を
はさんだ充放電サイクルを3サイクル実施して、各サイ
クルごとのCCモード充電からCVモード充電に変更と
なってから電流値が半減するまでの所要時間tと比容
量C/Cとを記録し、上記に示した関係式(2)の
妥当性を検討した。
Separately, a prismatic Li-ion battery (nominal capacity 1300 mAh) was prepared, and the charging current was 1300 mA.
(1.0 CmA), charging by a constant current constant voltage (CC-CV) method with a charging upper limit voltage of 4.1 V and a charging time of 3 hours, a discharging current of 1300 mA (1.0 CmA), and a discharging end voltage of 2.
3 cycles of 75V discharge and 3 charge / discharge cycles with a 10 minute pause between charge and discharge are performed, and the current value is reduced by half after changing from CC mode charge to CV mode charge for each cycle. a required time t n and a specific capacity C n / C 0 until were recorded and investigated the validity of above indicated equation (2).

【0063】結果を図4に示す。図4は、該充放電サイ
クルで求めたCVモード充電開始から電流値半減までの
所要時間tと比容量C/Cとの関係を示した図で
あり、3サイクル目までのデータをプロットしている。
また、図4には、関係式(2)を示す直線を4-Aで、
この判定式の値より20%高い価(すなわち誤差+20
%)を示す曲線を4-Bで、逆に判定式の値より20%
低い値(誤差−20%)を示す曲線を4-Cで併せて示
してある。図4に示したように、データは全て誤差±2
0%以内に収まり、しかも関係式(2)の曲線4-Aは
該データ点に極めて近接しており、優れた劣化判定結果
を示しうることが判る。 (実施例2)角形Liイオン電池(公称容量600mA
h)6個を25℃の恒温槽に設置し、データ収集・保管
機能を有する電池充放電自動試験装置にそれぞれの電池
を個別に接続し、充電電流値600mA(1.0Cm
A)、充電上限電圧4.1V、充電時間を2時間、3時
間、3日間、7日間、10日間、および11日間の各時
間に設定して定電流定電圧(CC-CV)方式による充
電と、放電電流値600mAh(1.0CmA)、放電
終止電圧2.75Vの放電と、充電と放電との間に休止
を1時間はさんだ充放電サイクル試験を10サイクル実
施し、各サイクルにおける定電圧(CV)モード充電開
始時から充電電流値がCV充電初期の1/2に到達する
までの経過時間tと、比容量C/Cを測定した。
FIG. 4 shows the results. Figure 4 is a diagram showing the relationship between the required time t n and a specific capacity C n / C 0 until the current value half the CV mode charge start determined by said charging and discharging cycle, the data up to the third cycle It is plotted.
In FIG. 4, a straight line indicating the relational expression (2) is represented by 4-A.
The value 20% higher than the value of this judgment formula (that is, the error +20)
%) Is 4-B, and conversely, 20% from the value of the judgment formula.
The curve showing the low value (error -20%) is also shown at 4-C. As shown in FIG. 4, all data have an error of ± 2.
It falls within 0%, and the curve 4-A of the relational expression (2) is very close to the data point, and it can be seen that an excellent deterioration determination result can be shown. (Example 2) Prismatic Li-ion battery (nominal capacity 600 mA
h) Six batteries were placed in a 25 ° C. constant temperature bath, each battery was individually connected to a battery charge / discharge automatic test device having a data collection / storage function, and a charging current value of 600 mA (1.0 Cm)
A), charging by the constant current constant voltage (CC-CV) method by setting the charging upper limit voltage to 4.1 V and the charging time to 2 hours, 3 hours, 3 days, 7 days, 10 days, and 11 days. , A discharge current value of 600 mAh (1.0 CmA), a discharge end voltage of 2.75 V, and 10 charge / discharge cycle tests with a pause of 1 hour between charging and discharging, and a constant voltage in each cycle. (CV) mode charging current value from the beginning of charging was measured elapsed time and t n, specific capacity C n / C 0 required for reaching 1/2 of the CV charge early.

【0064】試験により得られた4サイクル目から10
サイクル目における時間tと比容量C/Cから表
1に示す関係式を得た。
From the fourth cycle obtained by the test, 10
The relational expression shown in Table 1 was obtained from the time t n in the cycle and the specific capacity C n / C 0 .

【0065】[0065]

【表1】 これとは別に、使用済み角形Liイオン電池(公称容量
1300mAh)を調達し、室温で、充電電流1300
mA(1.0CmA)、充電上限電圧4.1V、充電時間
3時間の定電流定電圧(CC-CV)方式による充電
と、放電電流1300mA(1.0CmA)、放電終止
電圧2.75Vの放電と、充電と放電との間に10分間
の休止をはさんだ充放電サイクルを3サイクル実施し
て、各サイクルごとのCCモード充電からCVモード充
電に変更となってから電流値が半減するまでの所要時間
と放電容量の公称容量(1300mAh)に対する
比容量C /Cとを記録し、上記に示した関係式
(2)の妥当性を検討した。
[Table 1]Separately, used prismatic Li-ion batteries (nominal capacity
1300 mAh) at room temperature and at a charging current of 1300 mAh).
mA (1.0 CmA), charge upper limit voltage 4.1 V, charge time
3 hours constant current constant voltage (CC-CV) charging
And discharge current 1300mA (1.0CmA), discharge end
10 minutes between discharge at a voltage of 2.75 V and charge and discharge
Three charge / discharge cycles with a pause
From the CC mode charge for each cycle to the CV mode charge.
Time required for the current value to be reduced by half after switching to electricity
tnAnd discharge capacity to nominal capacity (1300 mAh)
Specific capacity C n/ C0And record the relational expression shown above
The validity of (2) was examined.

【0066】結果を図5に示す。図5は、上記充放電サ
イクルで求めたCVモード充電開始から電流値半減まで
の所要時間tと比容量C/Cとの関係を示した図で
あり、5-Aは3サイクル目までの測定データを示して
いる。また、図5には、表1に示した各関係式を作成す
るための試験データとともに作成した関係式を直線で示
してあり、5-Bは充電時間2時間のデータから作成し
た判定式であり、5-Cは充電時間3時間の試験データ
から作成した関係式であり、5-Dは充電時間3日間の
試験データから作成した関係式であり、5-Eは充電時
間7日間の試験から作成した関係式であり、5-Fは充
電時間10日間の試験データから作成した関係式であ
り、さらに5-Gは充電時間11日間の試験データから
作成した関係式である。
FIG. 5 shows the results. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the required time t from the start of CV mode charging to half the current value obtained in the above charge / discharge cycle and the specific capacity C n / C 0 . 2 shows the measurement data. Further, in FIG. 5, a relational expression created along with test data for creating each of the relational expressions shown in Table 1 is shown by a straight line, and 5-B is a judgment expression created from the data of the charging time of 2 hours. And 5-C is a relational expression created from test data for a charging time of 3 hours, 5-D is a relational expression created from test data for a charging time of 3 days, and 5-E is a test for a charging time of 7 days. 5-F is a relational expression created from test data for a charging time of 10 days, and 5-G is a relational expression created from test data for a charging time of 11 days.

【0067】また、測定したCCモード充電からCVモ
ード充電に変換されてから充電電流値が半減するまでの
所要時間tを各関係式に代入して算出した比容量と実測
比容量との誤差を併せて表1に示しておいた。
The error between the specific capacity and the measured specific capacity calculated by substituting the required time t from the measured CC mode charging to the CV mode charging until the charging current value is reduced by half into each relational expression is calculated. Also shown in Table 1.

【0068】図5に示したように、充電時間を3時間以
上10日間以内に設定した試験から得られた関係式によ
り算出した比容量は、いずれも誤差±20%であり、優
れた判定結果を示した。特に、表1に示したように、充
電時間を3日以上10日以下に設定すると判定誤差は±
10%以内に収まり、きわめて精度の高い判定が可能に
なることが明らかになった。
As shown in FIG. 5, the specific capacities calculated by the relational expressions obtained from the tests in which the charging time was set within the range of 3 hours to 10 days were all ± 20% error, and the results were excellent. showed that. In particular, as shown in Table 1, when the charging time is set to 3 days or more and 10 days or less, the judgment error is ±
Within 10%, it became clear that highly accurate judgment was possible.

【0069】これに対して、充電時間を2時間、あるい
は11日間に設定した試験から作成した関係式によると
判定誤差は±20%を上回り、精度のよい劣化判定が困
難であることがわかった。 (実施例3)角形Liイオン電池(公称容量600mA
h)6個を45℃の恒温槽に設置し、データ収集・保管
機能を有する電池充放電自動試験装置にそれぞれの電池
を個別に接続し、充電電流値600mA(1.0Cm
A)、充電上限電圧4.1V、充電時間を7日間に設定
して定電流定電圧(CC-CV)方式による充電と、放
電電流値600mAh(1.0CmA)、放電終止電圧
2.75Vの放電と、充電と放電との間に休止を1時間
はさんだ充放電サイクル試験を10サイクル実施し、各
サイクルにおける定電圧(CV)モード充電開始時から
充電電流値がCV充電初期の1/2に到達するまでの経
過時間tと、比容量C/Cを測定した。
On the other hand, according to the relational expression created from the test in which the charging time was set to 2 hours or 11 days, the judgment error exceeded ± 20%, indicating that it was difficult to judge the deterioration with high accuracy. . (Example 3) Prismatic Li-ion battery (600 mA nominal capacity)
h) The six batteries were placed in a 45 ° C. constant temperature bath, each battery was individually connected to a battery charge / discharge automatic test device having a data collection / storage function, and a charge current value of 600 mA (1.0 Cm)
A), charging by a constant current constant voltage (CC-CV) method with a charging upper limit voltage of 4.1 V and a charging time of 7 days, and a discharge current value of 600 mAh (1.0 CmA) and a discharge end voltage of 2.75 V 10 cycles of a charge / discharge cycle test in which a pause is interposed between discharge and charge / discharge for 1 hour are performed, and a charge current value in each cycle from the start of constant voltage (CV) mode charge is 2 of the initial value of CV charge. the elapsed time t n to reach the measurement results of the specific volume C n / C 0.

【0070】試験により得られたデータのうち、全サイ
クルの時間tと比容量C/Cから、4および5サ
イクル目の時間tと比容量C/Cから、4サイク
ル目から6サイクル目の時間tと比容量C/C
ら、および、4サイクル目から10サイクル目の時間t
と比容量C/Cから、それぞれ4つの関係式を得
た。
From the data obtained by the test, from the time t n of all the cycles and the specific capacity C n / C 0 , the time t n of the fourth and fifth cycles and the specific capacity C n / C 0 , the fourth cycle From the time t n of the sixth cycle and the specific capacity C n / C 0 , and the time t of the fourth to tenth cycles
From n and specific capacity C n / C 0 , four relational expressions were obtained.

【0071】この4つの関係式に、実施例2において試
験した使用済み角形Liイオン電池(公称容量1300
mAh)の3サイクル分のCCモード充電からCVモー
ド充電に変更となってから電流値が半減するまでの所要
時間tと比容量C/Cのデータを適用して算定比
容量と実測の比容量との比較を行った。
The four relational expressions are used for the used prismatic Li-ion battery (nominal capacity 1300) tested in Example 2.
Found an estimated specific capacity from the CC mode charge 3 cycles mAh) by applying the data of the required time t n and a specific capacity C n / C 0 from when the change in the CV mode charge until the current value is reduced by half Was compared with the specific capacity.

【0072】結果を図6に示す。図6は、CVモード充
電開始から電流値半減までの所要時間tと比容量C
/Cとの関係を示した図であり、6-Aは実施例2で測
定した使用済み角形電池のデータであり、6-Bの直線
は全サイクルの測定データから作成した関係式を、6-
Cの直線は4サイクル目と5サイクル目のデータから作
成した関係式を、6-Dは4サイクル目から6サイクル
目までのデータから作成した関係式を、さらに6-Eの
直線は4サイクル目から10サイクル目までのデータか
ら作成した関係式を示している。
FIG. 6 shows the results. Figure 6 is a time required until the current value half the CV mode charge start t n and specific capacity C n
FIG. 6C is a diagram showing the relationship with / C 0 , 6-A is the data of the used prismatic battery measured in Example 2, and the straight line of 6-B is a relational expression created from the measurement data of all cycles. 6-
The straight line of C is a relational expression created from the data of the fourth and fifth cycles, 6-D is a relational expression created from the data of the fourth to sixth cycles, and the straight line of 6-E is four cycles. The relational expression created from the data from the first to the tenth cycle is shown.

【0073】図6から明らかなように、本発明になる関
係式作成の方法に従えば、精度の高い判定が可能とな
り、4サイクル目と5サイクル目のデータから作成した
関係式で算出した比容量の値は実測値に対して最大誤差
(絶対値)は6.1%に留まり、4サイクル目から6サ
イクル目までのデータから作成した関係式で算出した値
は実測値に対して最大誤差(絶対値)は2.7%に留ま
り、また、4サイクル目から10サイクル目までのデー
タから作成した関係式で算出した値は実測値に対して最
大誤差(絶対値)は2.5%に留まる優れた判定精度で
あった。
As is clear from FIG. 6, according to the method of preparing the relational expression according to the present invention, it is possible to make a highly accurate determination, and the ratio calculated by the relational expression prepared from the data of the fourth and fifth cycles is obtained. The maximum error (absolute value) of the capacity value with respect to the actually measured value remains at 6.1%, and the value calculated by the relational formula created from the data from the fourth cycle to the sixth cycle is the largest error with respect to the actually measured value. (Absolute value) stayed at 2.7%, and the maximum error (absolute value) of the value calculated by the relational expression created from the data from the fourth cycle to the tenth cycle was 2.5% with respect to the actually measured value. Excellent judgment accuracy.

【0074】これに対して、10サイクル目までの全デ
ータから作成した関係式で算出すると、データ数が多い
にも関わらず、実測値に対して最大誤差(絶対値)は2
0.4%となり、±20%を越える誤差となって好まし
くないことがわかった。 (実施例4)角形Liイオン電池(公称容量600mA
h)5個を5℃の恒温槽に設置し、データ収集・保管機
能を有する電池充放電自動試験装置にそれぞれの電池を
個別に接続し、充電電流値をそれぞれ90mA(0.1
5CmA)、120mA(0.2CmA)、600mA
(1.0CmA)、1200mA(2.0CmA)、およ
び1500mA(2.5CmA)に設定し、充電上限電
圧4.1V、充電時間を7日間に設定して定電流定電圧
(CC-CV)方式による充電と、放電電流値600m
Ah(1.0CmA)、放電終止電圧2.75Vの放電
と、充電と放電との間に休止を1時間はさんだ充放電サ
イクル試験を10サイクル実施し、各サイクルにおける
定電圧(CV)モード充電開始時から充電電流値がCV
充電初期の1/2に到達するまでの経過時間tと、比
容量C/Cを測定した。
On the other hand, when calculation is performed using a relational expression created from all data up to the tenth cycle, the maximum error (absolute value) with respect to the actually measured value is 2 despite the large number of data.
0.4%, an error exceeding ± 20%, which was not preferable. (Example 4) Prismatic Li-ion battery (600 mA nominal capacity)
h) Five batteries were placed in a 5 ° C. constant temperature bath, each battery was individually connected to a battery charge / discharge automatic test device having a data collection / storage function, and the charging current value was 90 mA (0.1 mA).
5 mA), 120 mA (0.2 CmA), 600 mA
(1.0 CmA), 1200 mA (2.0 CmA), and 1500 mA (2.5 CmA), a charging upper limit voltage of 4.1 V, and a charging time of 7 days, and a constant current constant voltage (CC-CV) method. Charge and discharge current value 600m
Ah (1.0 CmA), a discharge at a discharge end voltage of 2.75 V, and a charge-discharge cycle test with a pause of 1 hour between charging and discharging, and 10 cycles of charge / discharge cycle tests were performed. Constant voltage (CV) mode charging in each cycle Charge current value is CV from the start
Elapsed and time t n required for reaching 1/2 of the initial charging was determined specific capacity C n / C 0.

【0075】試験により得られたデータのうち、それぞ
れ4サイクル目から10サイクル目の時間tと比容量
/Cから5つの関係式を得た。
Of the data obtained by the test, five relational expressions were obtained from the time t n in the fourth to tenth cycles and the specific capacity C n / C 0, respectively.

【0076】この5つの関係式に、実施例2において試
験した使用済み角形Liイオン電池(公称容量1300
mAh)の3サイクル分のCCモード充電からCVモー
ド充電に変更となってから電流値が半減するまでの所要
時間tと比容量C/Cのデータを適用して算定比
容量と実測の比容量との比較を行った。
These five relational expressions are used for the used prismatic Li-ion battery (nominal capacity 1300) tested in Example 2.
Found an estimated specific capacity from the CC mode charge 3 cycles mAh) by applying the data of the required time t n and a specific capacity C n / C 0 from when the change in the CV mode charge until the current value is reduced by half Was compared with the specific capacity.

【0077】結果を図7に示す。図7は、CVモード充
電開始から電流値半減までの所要時間tと比容量C
/Cとの関係を示した図であり、7-Aは実施例2で測
定した使用済み角形電池のデータであり、7-Bの直線
は充電電流0.15CmAの試験の測定データから作成
した関係式を、7-Cの直線は充電電流0.2CmAの試
験の測定データから作成した関係式を、7-Dは充電電
流1.0CmAの試験の測定データから作成した関係式
を、7-Eの直線は充電電流2.0CmAの試験の測定デ
ータから作成した関係式を、さらに7-Fの直線は充電
電流2.5CmAの試験の測定データから作成した関係
式を示している。
FIG. 7 shows the results. Figure 7 is a time required until the current value half the CV mode charge start t n and specific capacity C n
FIG. 7-A is a diagram showing the relationship with / C 0 , 7-A is the data of the used prismatic battery measured in Example 2, and 7-B is a straight line created from the measurement data of the test with a charging current of 0.15 CmA. 7-C is a relational equation created from measurement data of a test at a charging current of 0.2 CmA, and 7-D is a relational equation created from measurement data of a test at a charging current of 1.0 CmA. The straight line -E indicates the relational expression created from the measurement data of the test at the charging current of 2.0 CmA, and the line 7-F indicates the relational expression created from the measurement data of the test at the charging current of 2.5 CmA.

【0078】図7から明らかなように、本発明になる関
係式作成の方法に従えば、精度の高い判定が可能とな
り、充電電流値が0.2CmA、1.0CmA、および
2.0CmAの試験の測定データから作成した関係式で
算出した比容量の値は実測値に対して最大誤差(絶対
値)はそれぞれ、7.9%、6.1%、および5.1%に
留まり優れた判定精度であった。
As is apparent from FIG. 7, according to the method of preparing the relational expression according to the present invention, it is possible to make a highly accurate determination, and it is possible to perform the tests at charging current values of 0.2 CmA, 1.0 CmA, and 2.0 CmA. The value of the specific capacity calculated by the relational formula created from the measurement data of the above was excellent judgment with maximum errors (absolute values) of only 7.9%, 6.1%, and 5.1%, respectively, from the actually measured values. Accuracy.

【0079】これに対して、充電電流0.15CmA、
および2.5CmAの試験の測定データから作成した関
係式で算出すると、実測値に対して最大誤差(絶対値)
は20.6%、および27.4%となり、±20%を越え
る誤差となって好ましくないことがわかった。 (実施例5)角形Liイオン電池(公称容量600mA
h)6個を、それぞれ−5℃、0℃、15℃、30℃、
45℃、および50℃に設定した各恒温槽内に設置し、
データ収集・保管機能を有する電池充放電自動試験装置
にそれぞれの電池を個別に接続し、充電電流値を600
mA(1.0CmA)、充電上限電圧4.1V、充電時間
を7日間に設定して定電流定電圧(CC-CV)方式に
よる充電と、放電電流値600mAh(110Cm
A)、放電終止電圧2.75Vの放電と、充電と放電と
の間に休止を1時間はさんだ充放電サイクル試験を10
サイクル実施し、各サイクルにおける定電圧(CV)モ
ード充電開始時から充電電流値がCV充電初期の1/2
に到達するまでの経過時間tと、公称容量に対する比
容量C/Cを測定した。
On the other hand, charging current 0.15 CmA,
And the maximum error (absolute value) with respect to the actually measured value when calculated using the relational expression created from the measurement data of the 2.5 CmA test.
Were 20.6% and 27.4%, which was not preferable because the error exceeded ± 20%. (Example 5) Prismatic Li-ion battery (nominal capacity 600 mA
h) 6 pieces each were -5 ° C, 0 ° C, 15 ° C, 30 ° C,
Installed in each thermostat set at 45 ° C and 50 ° C,
Each battery is individually connected to an automatic battery charge / discharge test device having a data collection / storage function, and the charge current value is set to 600
mA (1.0 CmA), a charging upper limit voltage of 4.1 V, a charging time of 7 days, and charging by a constant current constant voltage (CC-CV) method, and a discharging current value of 600 mAh (110 Cm).
A). A charge-discharge cycle test in which a pause of one hour was interposed between a discharge at a discharge end voltage of 2.75 V and a charge and a discharge for 10 hours was performed.
The charge current value is 1 of the initial value of the CV charge from the start of the constant voltage (CV) mode charge in each cycle.
The elapsed time t n to reach the measurement results of the specific volume C n / C 0 to the nominal capacity.

【0080】試験により得られたデータのうち、それぞ
れ4サイクル目から10サイクル目の時間tと比容量
/Cから6つの関係式を得た。
Among the data obtained by the test, six relational expressions were obtained from the time t n in the fourth to tenth cycles and the specific capacity C n / C 0, respectively.

【0081】この6つの関係式に、実施例2において室
温で試験した使用済み角形Liイオン電池(公称容量1
300mAh)の3サイクル分のCCモード充電からC
Vモード充電に変更となってから電流値が半減するまで
の所要時間tと放電容量(公称容量1300mAhに
対する比容量C/C)のデータを適用して算定比容
量と実測の比容量との比較を行った。
The six relations show that the used prismatic Li-ion battery (nominal capacity 1) tested at room temperature in Example 2 was used.
300mAh) from CC mode charge for 3 cycles to C
Required time t n and the discharge capacity specific capacity measured and calculated specific capacity by applying data (specific capacity C n / C 0 to the nominal capacity 1300mAh) until the current value from a change in the V mode charging is halved Was compared.

【0082】結果を図8に示す。図8は、CVモード充
電開始から電流値半減までの所要時間tと比容量C
/Cとの関係を示した図であり、8-Aは実施例2で測
定した使用済み角形電池のデータであり、8-Bの直線
は−5℃での試験の測定データから作成した関係式を、
8-Cの直線は0℃での試験の測定データから作成した
関係式を、8-Dは15℃での試験の測定データから作
成した関係式を、8-Eの直線は30℃の試験の測定デ
ータから作成した関係式を、8-Fの直線は45℃での
試験の測定データから作成した関係式を、さらに8-G
は50℃での試験の測定データから作成した関係式を示
している。
FIG. 8 shows the results. Figure 8 is a time required until the current value half the CV mode charge start t n and specific capacity C n
FIG. 8 is a graph showing the relationship with / C 0 , where 8-A is the data of the used prismatic battery measured in Example 2, and the straight line of 8-B was created from the measurement data of the test at −5 ° C. The relational expression
The 8-C line is a relational expression created from the measurement data of the test at 0 ° C., the 8-D is a relational expression created from the measurement data of the test at 15 ° C., and the 8-E line is a relational expression created at 30 ° C. The relational formula created from the measurement data of the test at 45.degree.
Indicates a relational expression created from measurement data of the test at 50 ° C.

【0083】図8から明らかなように、本発明になる関
係式作成の方法に従えば、精度の高い判定が可能とな
り、温度をそれぞれ0℃、15℃、30℃、および45
℃に設定した試験の測定データから作成した関係式で算
出した比容量の値は、実測値に対して最大誤差(絶対
値)がそれぞれ、7.1%、4.1%、6.4%、および
6.8%に留まり、優れた判定精度であった。特にその
中でも、15℃と30℃に設定した試験での場合、より
優れた判定精度を示す関係式を作成できることがわかっ
た。
As is clear from FIG. 8, according to the method of preparing the relational expression according to the present invention, it is possible to make a highly accurate determination, and the temperatures are set to 0 ° C., 15 ° C., 30 ° C., and 45 ° C., respectively.
The values of the specific capacities calculated by the relational expressions created from the measurement data of the test set at ℃ were 7.1%, 4.1%, and 6.4%, respectively, with respect to the actual measurement values. , And 6.8%, which was excellent determination accuracy. In particular, among them, it was found that in the tests set at 15 ° C. and 30 ° C., a relational expression showing more excellent judgment accuracy could be created.

【0084】これに対して、温度を−5℃、および50
℃に設定した試験の測定データから作成した関係式で算
出すると、実測値に対して最大誤差(絶対値)は58.
3%、および44.8%となり、±20%を越える誤差
となって好ましくないことがわかった。 (実施例6)角形Liイオン電池(公称容量600mA
h)3本直列の電池パックの充電のため、充電上限電圧
12.3V(2.75V/セル)、充電電流値600mA
(1.0CmA)、充電を終了するためのしきい値であ
る収束電流値を30mA(0.05CmA)とした定電
流定電圧(CC-CV)方式で充電し、充電時に該電池
パックの劣化判定を行う機能を有する充電器を作製し
た。
On the other hand, the temperature was set to -5 ° C. and 50 ° C.
When calculated using a relational formula created from the measurement data of the test set to ° C, the maximum error (absolute value) with respect to the actually measured value was 58.
3% and 44.8%, which is an undesired error with an error exceeding ± 20%. (Example 6) Prismatic Li-ion battery (nominal capacity 600 mA)
h) For charging three battery packs in series, the charging upper limit voltage is 12.3 V (2.75 V / cell) and the charging current value is 600 mA.
(1.0 CmA), charging is performed by a constant current constant voltage (CC-CV) method in which a convergence current value which is a threshold value for terminating charging is 30 mA (0.05 CmA), and the battery pack deteriorates during charging. A charger having a function of making a determination was manufactured.

【0085】作製した充電器の構成概念を図9に示す。
すなわち、図9は本実施例において作製した充電器の構
成を示した図であり、図中、充電器20は商用電源21
に端子22、および23で接続される。また、充電器2
0に対し、Liイオン電池パック24が充電のために端
子25および26に接続され装着されるようにした。
FIG. 9 shows the structural concept of the manufactured charger.
That is, FIG. 9 is a diagram showing the configuration of the charger manufactured in the present embodiment.
At terminals 22 and 23. Also, the charger 2
In contrast to Li, the Li-ion battery pack 24 is connected to the terminals 25 and 26 for charging and mounted.

【0086】充電器20は、商用電源21から供給され
る電気をAC/DCコンバータ27によって直流に変換
し、充電電流、パック電圧をモニタし、またサーミスタ
28により温度モニタを行いながら、電源マイコン2
9、充電制御用マイコン30により上述の充電条件と、
過充電、過放電、異常大電流、異常電池温度上昇など危
険状態を検知し回避するための制御を行い、電池パック
24を充電する。充電は、スイッチ31により、充電完
了時、あるいは異常を検知した時、停止される。充電の
完了、何らかの異常は制御用マイコン30から表示部3
2に表示するようにした。
The charger 20 converts the electric power supplied from the commercial power supply 21 into direct current by the AC / DC converter 27, monitors the charging current and the pack voltage, and monitors the temperature with the thermistor 28,
9. The charge condition described above is calculated by the charge control microcomputer 30;
The battery pack 24 is charged by performing control for detecting and avoiding a dangerous state such as overcharge, overdischarge, abnormal large current, abnormal battery temperature rise, and the like. The charging is stopped by the switch 31 when the charging is completed or when an abnormality is detected. Completion of charging and any abnormality are indicated by the control microcomputer 30 to the display unit 3.
2 is displayed.

【0087】表示部32は、充電関係の表示を行うLE
D(発光ダイオード、赤は充電中、緑は充電完了をそれ
ぞれ表す)と、劣化判定結果を表示するLED(赤は電
池取りかえ、黄はまもなく電池取りかえ、緑は電池は取
りかえ不要をそれぞれ表す)と、劣化判定結果の数値表
示、異常の表示を行うLCD(液晶ディスプレイ)とか
ら構成されている。
The display section 32 is an LE for displaying charging-related information.
D (light emitting diode, red indicates charging, green indicates charging completed), and LED indicating deterioration determination result (red indicates battery replacement, yellow indicates battery replacement soon, green indicates battery replacement is unnecessary) and And an LCD (liquid crystal display) for displaying a numerical value of the deterioration determination result and displaying an abnormality.

【0088】充電関係のLEDでは、充電完了の場合の
み緑のLEDが点灯し、充電中は赤のLEDが点灯し、
それ以外の異常を示す場合には両方とも点灯しない。
In the charging-related LEDs, the green LED lights only when charging is completed, the red LED lights during charging,
If any other abnormality is indicated, neither is lit.

【0089】劣化判定結果を示すLEDでは、劣化判定
結果である推定比容量C/Cの値が60%未満の場合
は赤のLEDが点灯し、直ちに新しい電池パックに交換
すべきであることを示す。また、推定比容量C/C
値が60%以上70%未満の場合には、まもなく、すな
わち使用条件にもよるが、数カ月以内に電池パックを交
換すべきであるため黄のLEDを点灯させる。さらに推
定比容量C/Cの値が70%以上の場合は、電池パッ
クは新品か、相当長期間使用が可能で取りかえる必要が
ないため、緑のLEDを点灯させる。
In the LED indicating the deterioration judgment result, when the value of the estimated specific capacity C / C 0 as the deterioration judgment result is less than 60%, the red LED is turned on, and the battery should be immediately replaced with a new battery pack. Is shown. When the value of the estimated specific capacity C / C 0 is 60% or more and less than 70%, the yellow LED is turned on soon because the battery pack should be replaced within a few months, depending on the use conditions. Let it. Further, when the value of the estimated specific capacity C / C 0 is 70% or more, the green LED is turned on because the battery pack is new or can be used for a long time and does not need to be replaced.

【0090】LCD(液晶ディスプレイ)は文字による
情報を表示させることを目的として設置している。電池
パックの装着不良をはじめ、安全性に関わる警告情報な
ど、正常に充電を行うことが困難であることを示した
り、劣化判定結果を数値で示したりする。また、商用電
源の突然の停止の場合には、装着した電池パックの電圧
が8.25Vより高い場合のみ、装着電池パックから電
流を供給して電源切れを表示するようにしてある。
An LCD (Liquid Crystal Display) is provided for displaying information in characters. It indicates that it is difficult to perform normal charging, such as warning information relating to safety, such as improper installation of a battery pack, and indicates a deterioration determination result by a numerical value. In addition, in the case of a sudden stop of the commercial power supply, only when the voltage of the attached battery pack is higher than 8.25 V, a current is supplied from the attached battery pack and the power-off is displayed.

【0091】本実施例において作製した充電器における
劣化判定の手順を図10に示した。
FIG. 10 shows a procedure for judging the deterioration of the battery charger manufactured in this embodiment.

【0092】図10に示した劣化判定の手順を説明す
る。
The procedure of the deterioration judgment shown in FIG. 10 will be described.

【0093】手順A:充電器に電池パックを装着して充
電を開始し、パック電圧をモニタする。パック電圧Vが
充電上限値12.3V(4.1V/セル)に達したら、劣
化判定のための時間計測を開始する。同時に、充電電流
値をモニタする、 手順B:電流値が300mA(0.5CmA)に到達し
たら時間計測を終了。充電上限電圧到達時から電流値3
00mA到達時までの所要時間tを記録する、 手順C:取得した所要時間tを関係式(2)に代入、比
容量C/Cを算出する、 手順D:算出された結果をLCDとLEDに表示する。
判定結果である比容量の値に応じて、上述したように
赤、黄、緑のいずれかのLEDを点灯させ、同時にLC
Dに数値を表示する。LCD表示は30秒間、LEDは
充電器が商用電源に接続されている問点灯させる。
Procedure A: The battery pack is mounted on the charger to start charging, and the pack voltage is monitored. When the pack voltage V reaches the charging upper limit value of 12.3 V (4.1 V / cell), time measurement for deterioration determination is started. At the same time, monitor the charging current value. Procedure B: When the current value reaches 300 mA (0.5 CmA), end the time measurement. The current value is 3 from the time when the charging upper limit voltage is reached.
Recording the time required t of 00mA until reaching, Step C: substituting required time t obtained in equation (2) to calculate the specific capacity C / C 0, Step D: calculated results and LCD LED To be displayed.
According to the value of the specific capacity as the determination result, any one of the red, yellow, and green LEDs is turned on as described above, and
Display the numerical value on D. The LCD display lights for 30 seconds, and the LED turns on when the charger is connected to commercial power.

【0094】本発明になる劣化判定は、充電制御用マイ
コン30に、実施例1において作成した関係式(2)
と、図10に示したフロー手順をプログラムしてあらか
じめ入力しておき、パック電圧と充電電流値のモニタリ
ングを利用しながら内蔵タイマにより、パック電圧が1
2.3Vに到達してCCモード充電からCVモード充電
に変更されてから充電電流値が1/2の300mAに到
達するまでの時間tを測定し、上記関係式(2)に適用
して、Liイオン電池パックの劣化判定を行い、表示部
32に判定結果を表示するようにした。
The deterioration determination according to the present invention is performed by the charge control microcomputer 30 by using the relational expression (2) created in the first embodiment.
And the flow procedure shown in FIG. 10 is programmed and input in advance, and the pack voltage is set to 1 by the built-in timer while monitoring the pack voltage and the charging current value.
The time t from when the charge reaches 2.3 V to change the charge mode from the CC mode charge to the CV mode charge until the charge current value reaches 300 mA of 1/2 is measured and applied to the above-mentioned relational expression (2). Deterioration determination of the Li-ion battery pack is performed, and the determination result is displayed on the display unit 32.

【0095】なお、本実施例で作製した充電器には、電
池の充電時間が判るよう、LCD上にタイマー表示を行
っている。
Note that the charger manufactured in this embodiment has a timer display on the LCD so that the charging time of the battery can be known.

【0096】このようにして構成される充電器を用い、
使用済みの同タイプの電池パックを装着し、充電した。
この使用済み電池パックは、定電流(CC)モードから
定電圧(CV)モードに充電形態が変更となってから、
48分で劣化判定結果が表示され、4時間6分で充電が
終了した。LCDには92%と表示され、緑色のLED
が点灯した。
Using the charger configured as described above,
A used battery pack of the same type was attached and charged.
This used battery pack has been changed from a constant current (CC) mode to a constant voltage (CV) mode after the charging mode has been changed.
The deterioration judgment result was displayed in 48 minutes, and charging was completed in 4 hours and 6 minutes. LCD shows 92% green LED
Lights up.

【0097】充電された上記電池パックを電池充放電自
動試験装置に設置し、放電電流値600mA(1.0C
mA)、放電終止電圧8.25Vに設定して定電流放電
を実施し、放電容量を求めたところ、542mAhであ
った。これは、比容量にすると90.3%となり、推定
誤差は約1.7%であった。
The charged battery pack was placed in an automatic battery charge / discharge test apparatus, and a discharge current value of 600 mA (1.0 C
mA), a constant current discharge was performed with the discharge end voltage set to 8.25 V, and the discharge capacity was determined to be 542 mAh. This was 90.3% in terms of specific capacity, and the estimation error was about 1.7%.

【0098】以上の通り、本発明になる充電機能を有す
る充電器では、精度の高い劣化判定を行うことが可能で
あることが明らかになった。 (実施例7)充電上限電圧12.3V、充電電流600
mA(1.0CmA)、収束電流値が60mAの条件で
定電流定電圧(CC-CV)モード充電を行う機能を有
した小型携帯用情報端末機器に搭載する、図3に示す構
成のLiイオン電池パックを作製した。該電池パックは
角形セル(公称容量600mAh)12-1、12-2、
および12-3の3セル直列のパックであり、保護用I
Cに関係式(2)をあらかじめ入力してある。
As described above, it has been clarified that the charger having the charging function according to the present invention can perform a highly accurate deterioration determination. (Example 7) Charge upper limit voltage 12.3 V, charge current 600
Li ion having a configuration shown in FIG. 3 which is mounted on a small portable information terminal device having a function of performing constant current constant voltage (CC-CV) mode charging under the condition of mA (1.0 CmA) and a convergence current value of 60 mA. A battery pack was manufactured. The battery pack is composed of square cells (nominal capacity 600 mAh) 12-1, 12-2,
And 12-3 three-cell series packs with protective I
The relational expression (2) has been input to C in advance.

【0099】また、図3に示す構成の電池パック内の保
護用IC13メモリには、Liイオン電池12-1、1
2-2、12-3各セルの両端の電圧を端子VccとVs
sとによりモニタし、充電上限電圧12.3V(4.1V
/セル)に電圧が達してCCモード充電からCVモード
充電に変更となってから電流値をモニタして1/2の3
00mA(0.5CmA)に到達するまでの経過時間t
をカウントし、この測定された時間tの値を関係式
(2)に代入、演算して比容量C/Cを算出するプロ
グラムがあらかじめ入力してある。
The memory for protection 13 in the battery pack having the configuration shown in FIG.
2-2, 12-3 The voltage between both ends of each cell is connected to terminals Vcc and Vs.
s, and the charge upper limit voltage is 12.3 V (4.1 V
/ Cell) and the current value is monitored after the voltage is changed from CC mode charging to CV mode charging, and the current value is monitored.
Elapsed time t to reach 00 mA (0.5 CmA)
Is counted, and the value of the measured time t is substituted into the relational expression (2), and a program for calculating and calculating the specific capacity C / C 0 is input in advance.

【0100】演算した結果は端子19を通して該電池パ
ックを搭載する情報端末機器本体の液晶ディスプレイに
表示するために装置本体に出力する機構になっている。
The result of the operation is output to the main body of the information terminal through which the battery pack is mounted on the liquid crystal display of the main body of the information terminal through the terminal 19.

【0101】液晶ディスプレイには、判定結果である数
値がパーセントで表示されるとともに、バーの長さのパ
ーセント数値に相当する割合が塗りつぶしで示されるよ
うになっている。
On the liquid crystal display, the numerical value as the determination result is displayed in percentage, and the ratio corresponding to the percentage numerical value of the length of the bar is indicated by solid color.

【0102】劣化判定の指示は、機器本体から充電開始
と同時に発出される。劣化判定実施のための手順フロー
は、図10において、結果の表示が機器本体のディスプ
レイに表示されるために本体に結果を送出する以外は図
10と同様である。このような構成になる電池パックを
情報端末機器に装着し、1時間使用した後、商用電源に
接続して充電を開始し、充電開始後に表示されたディス
プレイを見たところ、電池パックの判定結果は75%と
表示された。充電完了のサインがディスプレイ上に現れ
たことを確認して、この情報端末機器をOFFにし、該
電池パックを脱着し、適当な接続コードを用いて、電池
充放電自動試験装置に接続し、放電電流600mA
(1.0CmA)、放電終止電圧8.25V(2.75V
/セル)で放電させて容量を測定した。その結果、放電
容量は472mAh、比容量にして78.7%であっ
た。
An instruction for deterioration determination is issued from the device body at the same time as the start of charging. The procedure flow for performing the deterioration determination is the same as FIG. 10 except that the result is displayed on the display of the device main body and the result is sent to the main body in FIG. After attaching the battery pack having such a configuration to the information terminal device and using it for one hour, it was connected to a commercial power supply and charging was started. When the display displayed after the charging was started, the battery pack determination result was obtained. Was displayed as 75%. After confirming that the sign of charge completion appears on the display, turn off this information terminal device, remove and attach the battery pack, connect to the battery charge / discharge automatic test device using an appropriate connection cord, and discharge. Current 600mA
(1.0 CmA), discharge end voltage 8.25 V (2.75 V
/ Cell) and the capacity was measured. As a result, the discharge capacity was 472 mAh, and the specific capacity was 78.7%.

【0103】従って、本発明になる電池パックに搭載し
た劣化判定機能による判定結果は誤差−3.7%と優れ
た判定精度を示すことが明らかになった。
Accordingly, it has been found that the judgment result by the deterioration judgment function mounted on the battery pack according to the present invention shows an excellent judgment accuracy with an error of -3.7%.

【0104】[0104]

【発明の効果】以上述べたように、本発明の実施によっ
て、Liイオン電池の容量を推定する簡便な方法、Li
イオン電池の劣化を判定する簡便な方法および装置、な
らびに、電池の容量を推定し、必要に応じて電池の劣化
を警告する手段を備えたLiイオン電池パックを提供す
ることが可能になり、Liイオン電池の管理においてき
わめて大きな貢献を果たすことができる。
As described above, by implementing the present invention, a simple method for estimating the capacity of a Li-ion battery, Li
It is possible to provide a Li-ion battery pack having a simple method and apparatus for determining the deterioration of an ion battery, and a Li-ion battery pack including means for estimating the capacity of the battery and warning the deterioration of the battery as necessary. It can make a huge contribution in the management of ion batteries.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】Liイオン電池の一般的な充電方法である定電
流定電圧(CC-CV)方式による電池電圧と充電電流
値の変化の概念を説明した図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating the concept of changes in battery voltage and charging current value by a constant current constant voltage (CC-CV) method, which is a general charging method for a Li-ion battery.

【図2】本発明におけるリチウムイオン電池の劣化判定
方法を具体的に適用するLiイオン電池搭載装置の一般
的な電源部周辺の一構成概念を示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing one configuration concept around a general power supply unit of a Li-ion battery mounted device to which the method for determining deterioration of a lithium-ion battery according to the present invention is specifically applied.

【図3】本発明における劣化判定機能を具備したLiイ
オン電池パックの一般的な回路構成例を示した図であ
る。
FIG. 3 is a diagram illustrating a general circuit configuration example of a Li-ion battery pack having a deterioration determination function according to the present invention.

【図4】本発明の実施例1におけるCVモード充電開始
から電流値半減に至る所要時間と比容量との関係と、関
係式(2)による関係とを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a required time from the start of CV mode charging to half the current value and a specific capacity and a relationship according to a relational expression (2) in the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例2におけるCVモード充電開始
から電流値半減に至る所要時間と比容量との関係と、各
関係式による関係とを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the required time from the start of charging in the CV mode to the halving of the current value and the specific capacity in the second embodiment of the present invention, and the relationship according to the respective relational expressions.

【図6】本発明の実施例3におけるCVモード充電開始
から電流値半減に至る所要時間と比容量との関係と、各
関係式による関係とを示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a required time from the start of CV mode charging to a half of the current value and a specific capacity and a relationship based on respective relational expressions according to the third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例4におけるCVモード充電開始
から電流値半減に至る所要時間と比容量との関係と、各
関係式による関係とを示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the required time from the start of charging in the CV mode to the halving of the current value and the specific capacity in Example 4 of the present invention, and the relationship according to the respective relational expressions.

【図8】本発明の実施例5におけるCVモード充電開始
から電流値半減に至る所要時間と比容量との関係と、各
関係式による関係とを示図である。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the required time from the start of charging in the CV mode to the halving of the current value and the specific capacity according to the fifth embodiment of the present invention, and the relationship according to the respective relational expressions.

【図9】本発明の実施例7において作製した充電器の構
成を示した図である。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a charger manufactured in Embodiment 7 of the present invention.

【図10】FIG. 10

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…電源部、2a、2b、2c…Liイオン電池、3…
電池制御部、4…充電器、5…論理部、6…インターフ
ェイス、7…CPU、8…メモリ、9…キーボードコン
トローラ、10…配線、11…電池パック本体、12-
1、12-2、12-3…Liイオン電池、13…保護用
IC、14-A、14-B、14-C、14-1、14-
2、14-3…FET、15…PTC素子、16…電流
ヒューズ、17…プラス端子、18…マイナス端子、1
9…情報出力、コントロールのための端子、20…充電
器、21…商用電源、22、23…商用電源と充電器と
を接続する端子、24…Liイオン電池パック、25、
26…充電器と電池パックとを接続する端子、27…A
C/DCコンバータ、28…サーミスタ、29…電源マ
イコン、30…充電制御用マイコン、31…スイツチ、
32…表示部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power supply part, 2a, 2b, 2c ... Li ion battery, 3 ...
Battery control unit, 4 charger, 5 logic unit, 6 interface, 7 CPU, 8 memory, 9 keyboard controller, 10 wiring, 11 battery main unit, 12-
1, 12-2, 12-3: Li-ion battery, 13: IC for protection, 14-A, 14-B, 14-C, 14-1, 14-
2, 14-3: FET, 15: PTC element, 16: current fuse, 17: plus terminal, 18: minus terminal, 1
9: terminal for information output and control, 20: charger, 21: commercial power supply, 22, 23 ... terminal for connecting the commercial power supply and the charger, 24: Li-ion battery pack, 25,
26 ... A terminal for connecting the charger and the battery pack, 27 ... A
C / DC converter, 28 ... Thermistor, 29 ... Power supply microcomputer, 30 ... Charge control microcomputer, 31 ... Switch,
32 ... Display unit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G016 CA00 CB13 CB31 CB32 CB33 CC04 CC06 CC27 CC28 CD06 CD09 CD14 CE02 CE31 5G003 AA01 BA01 CA03 CB06 EA05 EA08 GA01 GC05 5H030 AA03 AA04 AA06 AA08 AA10 AS11 BB02 BB03 DD05 DD06 DD08 FF41 FF42 FF52 FF68 5H040 AA06 AA36 AA40 AS11 AT02 AY08 JJ09 NN05  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference) 2G016 CA00 CB13 CB31 CB32 CB33 CC04 CC06 CC27 CC28 CD06 CD09 CD14 CE02 CE31 5G003 AA01 BA01 CA03 CB06 EA05 EA08 GA01 GC05 5H030 AA03 AA04 AA06 AA08 AA10 AS11 BB02 DD03 DD03 DD03 FF52 FF68 5H040 AA06 AA36 AA40 AS11 AT02 AY08 JJ09 NN05

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】リチウムイオン電池の容量推定方法であっ
て、該リチウムイオン電池を定電流定電圧方式によって
充電する際に、充電条件を定電流から定電圧に切り替え
た時点から、充電電流が該時点における充電電流Icの
α倍(ここに、αは1よりも小なる正値定数である)に
なる時点までの時間tを求め、該時間tを用いて該リチ
ウムイオン電池の推定容量を算出することを特徴とする
リチウムイオン電池の容量推定方法。
1. A method for estimating the capacity of a lithium ion battery, the method comprising: when charging a lithium ion battery according to a constant current / constant voltage method, changing a charging condition from a constant current to a constant voltage; The time t until the charging current Ic becomes α times (here, α is a positive constant smaller than 1) is obtained, and the estimated capacity of the lithium ion battery is calculated using the time t. A capacity estimation method for a lithium ion battery.
【請求項2】請求項1に記載のリチウムイオン電池の容
量推定方法において、上記αの値を1/2として上記時
間tを求め、該時間tを用い、上記リチウムイオン電池
の推定容量Cを関係式、 C/C=At+B (1) (ここに、Cは該リチウムイオン電池の公称容量であ
り、A、Bは該リチウムイオン電池と上記充電電流Ic
とによって定まる正値定数である)によって算出するこ
とを特徴とするリチウムイオン電池の容量推定方法。
2. The method for estimating the capacity of a lithium ion battery according to claim 1, wherein the value of α is 1, the time t is obtained, and the estimated time C of the lithium ion battery is calculated using the time t. C / C 0 = At + B (1) (where C 0 is the nominal capacity of the lithium ion battery, A and B are the lithium ion battery and the charging current Ic, respectively)
A capacity constant of the lithium ion battery.
【請求項3】容量推定の対象となるリチウムイオン電池
あるいは該リチウムイオン電池と同一種類のリチウムイ
オン電池を用い、 1回の全充電時間が3時間以上10日以下であり、定電
流定充電中の充電電流がC/(5時間)以上C/(0.
5時間)以下(ここに、Cは該リチウムイオン電池の
公称容量である)である定電流定電圧方式による充電期
間と、放電期間と、必要に応じて該充電期間と該放電期
間との間に設けられる休止期間とを有する充放電サイク
ルを5回以上繰り返して、 各サイクルにおいて、充電条件を定電流から定電圧に切
り替えた時点から、充電電流が該時点における充電電流
Icの1/2倍になる時点までの時間t(ここに、n
は各サイクルに付した番号である)と、各サイクルごと
に放電電流を時間に関して積分して得られる放電容量C
とを記録し、記録された該時間tと該放電容量C
とから、上記関係式(1)におけるA、Bの値を確定す
ることを特徴とする請求項2に記載のリチウムイオン電
池の容量推定方法。
3. A lithium-ion battery whose capacity is to be estimated or a lithium-ion battery of the same type as the lithium-ion battery is used. charging current C 0 / (5 hours) or more C 0 / (0.
5 hours) or less (where C 0 is the nominal capacity of the lithium ion battery), the charging period by the constant current constant voltage method, the discharging period, and, if necessary, the charging period and the discharging period. A charge / discharge cycle having a rest period provided therebetween is repeated five times or more, and in each cycle, the charge current is changed to 1/2 of the charge current Ic at the time from the point in time when the charge condition is switched from the constant current to the constant voltage. The time t n to the point of doubling (where n
Is the number assigned to each cycle) and the discharge capacity C obtained by integrating the discharge current with respect to time for each cycle.
n , and the recorded time t n and the discharge capacity C n
3. The method for estimating the capacity of a lithium ion battery according to claim 2, wherein the values of A and B in the relational expression (1) are determined from the following.
【請求項4】リチウムイオン電池の劣化判定方法であっ
て、上記リチウムイオン電池の推定比容量Cを請求項
1、2または3に記載のリチウムイオン電池の容量推定
方法によって算出し、該推定容量Cがあらかじめ設定さ
れた限界容量Cminよりも小となったときに該リチウ
ムイオン電池が劣化したと判定することを特徴とするリ
チウムイオン電池の劣化判定方法。
4. A method for judging deterioration of a lithium ion battery, wherein the estimated specific capacity C of the lithium ion battery is calculated by the method for estimating the capacity of a lithium ion battery according to claim 1, 2 or 3, and the estimated capacity is calculated. A method for determining deterioration of a lithium ion battery, comprising determining that the lithium ion battery has deteriorated when C becomes smaller than a predetermined limit capacity C min .
【請求項5】リチウムイオン電池の劣化判定装置であっ
て、該リチウムイオン電池を定電流定電圧方式によって
充電する際の、充電電流が該時点における充電電流Ic
のα倍(ここに、αは1よりも小なる正値定数である)
になる時点までの時間tを測定する手段と、該時間tを
用いて、請求項1、2または3に記載のリチウムイオン
電池の容量推定方法によって該リチウムイオン電池の推
定容量Cを算出する演算回路と、該演算回路によって算
出された該推定容量Cがあらかじめ設定された限界容量
minよりも小となったときに該リチウムイオン電池
の劣化を意味する信号を出力する手段とを備えているこ
とを特徴とするリチウムイオン電池の劣化判定装置。
5. A device for judging deterioration of a lithium ion battery, wherein a charging current when charging the lithium ion battery by a constant current / constant voltage method is a charging current Ic at the time.
(Where α is a positive constant less than 1)
Means for measuring the time t up to the point in time, and calculating the estimated capacity C of the lithium ion battery by the method for estimating the capacity of the lithium ion battery according to claim 1, 2 or 3 using the time t. And a means for outputting a signal indicating deterioration of the lithium ion battery when the estimated capacity C calculated by the arithmetic circuit becomes smaller than a preset limit capacity C min . An apparatus for determining deterioration of a lithium ion battery.
【請求項6】ICを内蔵した充放電制御手段を備えたリ
チウムイオン電池パックにおいて、該ICあるいは該I
Cに付設して増設されたICが、該リチウムイオン電池
パック中のリチウムイオン電池の上記推定容量Cの算出
に用いる数値を記憶するメモリと、該数値が該メモリに
記憶された場合に該リチウムイオン電池を定電流定電圧
方式によって充電する際の上記時間tと該数値とから請
求項1、2または3に記載のリチウムイオン電池の容量
推定方法によって該推定容量Cを算出する演算回路とを
有していることを特徴とするリチウムイオン電池パッ
ク。
6. A lithium ion battery pack provided with charge / discharge control means having a built-in IC.
C is a memory for storing a numerical value used for calculating the estimated capacity C of the lithium ion battery in the lithium ion battery pack, and an additional IC when the numerical value is stored in the memory. An arithmetic circuit for calculating the estimated capacity C by the method for estimating the capacity of a lithium ion battery according to claim 1, 2, or 3 from the time t and the numerical value when the ion battery is charged by the constant current and constant voltage method. A lithium-ion battery pack, comprising:
【請求項7】上記演算回路によって算出された上記リチ
ウムイオン電池パック中のリチウムイオン電池の上記推
定容量Cが、該リチウムイオン電池のあらかじめ設定さ
れた限界容量Cminよりも小となったときに、容量劣
化を意味する警告を出力する手段を具備していることを
特徴とする請求項6に記載のリチウムイオン電池パッ
ク。
7. When the estimated capacity C of the lithium ion battery in the lithium ion battery pack calculated by the arithmetic circuit becomes smaller than a preset limit capacity C min of the lithium ion battery. 7. The lithium ion battery pack according to claim 6, further comprising means for outputting a warning indicating capacity deterioration.
【請求項8】上記警告が、電気信号による警告、文字ま
たは画像の表示による警告、信号音による警告または音
声による警告であることを特徴とする請求項7に記載の
リチウムイオン電池パック。
8. The lithium ion battery pack according to claim 7, wherein the warning is a warning by an electric signal, a warning by displaying characters or images, a warning by a signal sound, or a warning by voice.
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