JP2004191151A

JP2004191151A - 二次電池の残存容量演算装置及びその残存容量演算方法

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Publication number: JP2004191151A
Application number: JP2002358638A
Authority: JP
Inventors: Toshifumi Ueda; 利史植田; Yoshitada Nakao; 善忠中尾; Nobuyasu Morishita; 展安森下; Kazuhiro Okawa; 和宏大川
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-12-10
Filing date: 2002-12-10
Publication date: 2004-07-08

Abstract

【課題】二次電池の実際に使用できる容量と推定した残存容量とのズレが小さい、残存容量を正確に推定する高精度の残存容量演算装置及びその残存容量演算方法を提供する。
【解決手段】本発明の二次電池の残存容量演算装置は、温度を測定する温度測定部と、自己放電時に、前記温度及び時間をパラメータとする非線形変換の表又は関数に基づいて自己放電電気量を導出して、二次電池の残存容量を推定する残存容量推定部と、前記残存容量の情報を出力する出力部と、を有する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池の残存容量演算装置及びその残存容量演算方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子・電気機器のバックアップ用電源には鉛蓄電池が多く用いられていたが、最近はニッケル−金属水素化物電池の需要が高まっている。ニッケル−金属水素化物電池は鉛蓄電池に比べて高エネルギー密度で、軽量・小型化が可能であることがその要因である。
【０００３】
ニッケル−金属水素化物電池は常時微少電流で充電（トリクル充電）すると耐久特性が劣化するため、充電方法としては、間欠充電が採用されている。間欠充電は、強制放電あるいは放置による自己放電によって電池から取り出せる容量（以下、「残存容量」と言う。）が閾値を下回った時に補充電を行う方法である。
【０００４】
特開２０００−１５００００号公報に従来例１のバックアップ電源の管理方法が開示されている。従来例１は、ニッケル−水素蓄電池（ニッケル−金属水素化物電池）の充電休止中の温度に基づいて、その充電休止中の自己放電電気量を算出し、自己放電電気量相当分を間欠充電するバックアップ電源の管理方法である。
【０００５】
従来の残存容量演算装置は、満充電時から完全放電に至る自己放電特性のグラフを電池温度毎に記憶していた。従来の残存容量演算装置は、現在の残存容量に対応する自己放電特性のグラフの傾きに単位時間を掛けた値（残存容量の減少量）を、その時点（自己放電中）における単位時間当たりの自己放電電気量と推定した。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１５００００号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
バックアップ電池は通常使用されず、停電等の緊急時に使用される。ある残存容量を有すると推定していたバックアップ電池を停電時に使用したところ、その実際の残存容量が空であれば、バックアップ電池から電力供給を受けるべき装置を動かすことができず、大きなトラブルが発生する。そのため、電池の残存容量を常に正確に把握していなくてはならない。
【０００８】
従来の残存容量演算装置は、満充電時から完全放電に至る自己放電においては高い精度で二次電池の残存容量を推定した。しかし、充電が途中で終了して（満充電でない状態で）自己放電を開始した場合、従来の残存容量演算装置の二次電池の残存容量の推定値は、二次電池の実際に使用できる容量とズレがあった。具体的には、推定された自己放電電気量は、実際の自己放電電気量より少なく、推定された二次電池の残存容量は、実際の残存容量より大きかった。
【０００９】
ニッケル−金属水素化物電池には、充電・不完全放電を繰り返すとメモリ効果により容量が実効的に減少する性質がある。従って、ニッケル−金属水素化物電池を充放電を繰り返す装置に使用する場合には、その充放電制御において、メモリ効果をどのように考慮するかが問題となる。従来の残存容量演算装置は、負荷に電流を流すことによる不完全放電と充電との繰り返しによるメモリ効果を考慮して、二次電池の残存容量を推定した。従来、放置による（無負荷での）自己放電時にはメモリ効果がないと考えられていた。従来のバックアップ電源の管理方法においては、放置による自己放電と充電の繰り返しによって生じるメモリ効果がないものとして、二次電池の残存容量を推定していた。「放電」時には、二次電池から外部負荷に電流が供給されるが、「自己放電」時には供給されない。しかし、推定された二次電池の残存容量は、実際の残存容量より大きかった。
【００１０】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、充電が途中で終わった場合にも、二次電池の実際に使用できる容量と推定した残存容量とのズレが小さい、残存容量を正確に推定する高精度の二次電池の残存容量演算装置及びその残存容量演算方法を提供することを目的とする。特に、充電と自己放電の繰り返しによってメモリ効果が生じる二次電池の残存容量を正確に推定する高精度の二次電池の残存容量演算装置及びその残存容量演算方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
請求項１に記載の発明は、温度を測定する温度測定部と、自己放電時に、前記温度及び時間をパラメータとする非線形変換の表又は関数に基づいて自己放電電気量を導出して、二次電池の残存容量を推定する残存容量推定部と、前記残存容量の情報を出力する出力部と、を有することを特徴とする二次電池の残存容量演算装置である。
出力部が出力する残存容量の情報は任意である。残存容量の情報は、例えば残存容量を表す８ビットのデジタル値、残存容量に比例したアナログ電圧、又は残存容量が所定の閾値以下になった場合にロウレベルになり所定の閾値より大きければハイレベルになる１ビットのデジタル値であっても良い。残存容量の情報の出力は、例えば残存容量の情報を有する伝送信号を有線又は無線の通信回線を通じて伝送すること、その画像表示、その音声表示又は発光素子（例えばＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）によるその表示であっても良い。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記残存容量推定部が、自己放電開始後の経過時間と自己放電期間中温度とをパラメータとして単位時間当たりの自己放電電気量を導出することを特徴とする請求項１に記載の二次電池の残存容量演算装置である。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記表又は関数において、単位時間当たりの自己放電電気量が、自己放電開始時の残存容量の値に依らないことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の二次電池の残存容量演算装置である。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記二次電池が完全放電した後に、前記二次電池が自己放電状態から充電状態に変化した回数又は充電状態から自己放電状態に変化した回数をカウントするカウント部を更に有し、前記残存容量推定部は、自己放電期間中の温度と自己放電開始から現在までの経過時間とをパラメータとする表又は関数に基づいて自己放電電気量と、充電と自己放電の繰り返しによって生じたメモリ効果によって実効的に減少する容量とを導出し、前記自己放電電気量と前記メモリ効果によって実効的に減少する容量に基づいて前記二次電池の残存容量を推定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかの請求項に記載の二次電池の残存容量演算装置である。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、前記表又は関数において、前記回数当たりのメモリ効果による容量減少量が、自己放電開始時の残存容量に依らないことを特徴とする請求項４に記載の二次電池の残存容量演算装置である。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、前記二次電池がニッケル−金属水素化物電池であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかの請求項に記載の二次電池の残存容量演算装置である。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、温度を測定する温度測定ステップと、自己放電時に、前記温度及び時間をパラメータとする非線形変換の表又は関数に基づいて自己放電電気量を導出して、二次電池の残存容量を推定する残存容量推定ステップと、前記残存容量の情報を出力する出力ステップと、を有することを特徴とする二次電池の残存容量演算方法である。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、自己放電開始後の経過時間と自己放電期間中温度とをパラメータとして単位時間当たりの自己放電電気量を導出することを特徴とする請求項７に記載の二次電池の残存容量演算方法である。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、前記表又は関数において、単位時間当たりの自己放電電気量が、自己放電開始時の残存容量の値に依らないことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の二次電池の残存容量演算方法である。
【００２０】
請求項１０に記載の発明は、前記二次電池が完全放電した後に、前記二次電池が自己放電状態から充電状態に変化した回数又は充電状態から自己放電状態に変化した回数をカウントするカウントステップを更に有し、前記残存容量推定ステップは、自己放電期間中の温度と自己放電開始から現在までの経過時間とをパラメータとする表又は関数に基づいて自己放電電気量と、充電と自己放電の繰り返しによって生じたメモリ効果によって実効的に減少する容量とを導出し、前記自己放電電気量と前記メモリ効果によって実効的に減少する容量に基づいて、前記二次電池の残存容量を更に推定することを特徴とする請求項７から請求項９のいずれかの請求項に記載の二次電池の残存容量演算方法である。
【００２１】
請求項１１に記載の発明は、前記表又は関数において、前記回数当たりのメモリ効果による容量減少量が自己放電開始時の残存容量に依らないことを特徴とする請求項１０に記載の二次電池の残存容量演算方法である。
【００２２】
請求項１２に記載の発明は、前記二次電池がニッケル−金属水素化物電池であることを特徴とする請求項７から請求項１１のいずれかの請求項に記載の二次電池の残存容量演算方法である。
【００２３】
本発明の発明者は、単位時間当たりの自己放電電気量が、非線形であって、少なくとも一定期間内において、自己放電開始後の経過時間に依存し、その時点での残存容量に依らないことを発見した。
本発明の発明者は、不完全放電と充電の繰り返し時のみならず、放置による自己放電と充電の繰り返しによっても、二次電池にメモリ効果が生じ、容量が実効的に減少することを見いだした。また、メモリ効果による容量減少量が、自己放電開始時の残存容量に依らないことを発見した。
これらの現象を考慮した本発明は、充電が途中で終わった場合にも、二次電池の実際に使用できる容量と推定した残存容量とのズレが小さい、残存容量を正確に推定する高精度の二次電池の残存容量演算装置及びその残存容量演算方法を実現できるという作用を有する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施例について、図面とともに記載する。
【００２５】
《実施例》
図１〜図８を用いて、本発明の実施例の残存容量演算装置及びその残存容量演算方法を説明する。
【００２６】
図１は、本発明の実施例の残存容量演算装置１００を含むバックアップ電源用電池管理装置の構成図である。図１において、１００は残存容量演算装置、１０１は二次電池、１０２は電源監視制御部、１０５は放電器、１０６は充電器、１０７は表示部、１０８は商用電源、１０９は整流器、１１０は負荷である。残存容量演算装置１００は、電池監視部１０３及び温度測定部１０４を有する。電池監視部１０３は、入出力部１１１、残存容量推定部１１２、タイマ部１１３、カウント部１１４を有する。
【００２７】
二次電池１０１は、完全放電を含まない充放電を繰り返した場合や、充電（補充電）と自己放電（放置）を繰り返した場合に放電容量が低下する現象であるメモリ効果を有する二次電池である。実施例においてはニッケル−金属水素化物電池である。
【００２８】
残存容量推定部１１２は、二次電池１０１の残存容量を推定する。入出力部１１１は残存容量の情報を電源監視制御部１０２に送信する。二次電池１０１の残存容量の情報は、表示部１０７に表示される。表示方法は、定量的な表示（例えばＡｈを単位とする値の表示）であっても良く、定性的な表示（例えば赤色発光ダイオードを点滅させて残存容量が少ないことを示す表示）でも良い。残存容量の情報の出力は、例えば直接ユーザが視覚的又は聴覚的に認識可能なように表示しても良く、ホスト装置等に残存容量の情報を送信しても良い。
【００２９】
温度測定部１０４は、二次電池１０１の内部温度、二次電池１０１の表面温度又は雰囲気温度のいずれかを測定し、電池監視部１０３の入出力部１１１に送信する。実施例において温度測定部１０４は二次電池１０１の表面温度を測定する。
【００３０】
通常、負荷１１０には商用電源１０８が供給されている。商用電源１０８からの交流電流は整流器１０９で直流電流に変換され、負荷１１０に供給される。商用電源１０８が供給されている期間、二次電池１０１は間欠充電されている。この期間二次電池１０１は使用されないが、放置中の自己放電によりその残存容量は少しずつ減少する。二次電池１０１の残存容量が所定の閾値まで減ると、二次電池は充電される。停電時は、二次電池１０１がバックアップ用電源として働く。
【００３１】
本発明の実施例の残存容量演算装置１００は、放置による自己放電と充電を繰り返した場合も、メモリ効果を考慮して残存容量を推定する。本発明の発明者は、不完全放電と充電の繰り返し時のみならず、放置による自己放電と充電の繰り返しによっても、二次電池にメモリ効果が生じ、容量が実効的に減少することを見いだした。図５は充電と放置による自己放電の繰り返しによって生じる二次電池のメモリ効果を説明する概念図である。二次電池が満充電された時刻Ｔ１以後、残存容量は自己放電によって減少する。残存容量が所定の閾値を下回った時点から補充電を開始する。以後、完全放電を含まない自己放電と充電とを繰り返す。このような場合、時刻Ｔ３に電池を完全放電させると、前回の完全放電時よりもΔＳＯＣだけ放電電気量（電池の実効的な容量）が減少する。図５において、５０１はメモリ効果がない場合の完全放電時のレベルを示し、５０２はメモリ効果がある場合の完全放電時のレベルを示す。完全放電時のレベルとは、二次電池の出力電圧が所定の下限値に達した時のレベルであって、下記の式が成立する。
二次電池から取り出せる電気量＝満充電時容量−完全放電時のレベル
ΔＳＯＣがメモリ効果によって実効的に減少した電池の容量である。自己放電の期間（例えば２ヶ月）は補充電に要する時間（例えば８時間）と較べてはるかに長い。１枚の図に全てを表示する都合上、図５において、自己放電の期間を補充電に要する時間とほぼ同じ幅で表示している。
【００３２】
図２は、本発明の実施例の残存容量演算装置１００を含むバックアップ電源用電池管理装置の、二次電池１０１の充電状態でのフローチャートである。残存容量演算装置１００は、使用されず自己放電をしている二次電池１０１の残存容量を推定している。残存容量が閾値以下になると、ステップ２０１で電池監視部１０３は入出力部１１１から電源監視制御部１０２に充電指令を送信する。ステップ２０２で電池監視部１０３は、前回の放電が完全放電だったか否か判断する。完全放電だった場合はステップ２０３に進み、カウント部１１４は自己放電回数のカウンタｎに初期値０を代入する。完全放電によってメモリ効果による容量減少は回復するため、ｎを完全放電の後にリセットする。前回の放電が完全放電ではなかった場合、つまり、放置による自己放電だった場合はステップ２２１に進み、カウント部１１４はカウンタｎに１を加算する。ステップ２０４で電源監視制御部１０２は充電指令を受信し、充電器１０６をＯＮにする。これにより、二次電池１０１の充電が開始する。温度測定部１０４が測定した温度が入出力部１１１に送信される（ステップ２０５）。残存容量推定部１１２は、充電期間中の残存容量を推定し（ステップ２０６）、入出力部１１１から電源監視制御部１０２に送信する。電源監視制御部１０２は、残存容量推定値を表示部１０７に送信する（ステップ２０７）。ステップ２０８で、充電が途中で終了した場合、ステップ２１０に進む。
【００３３】
二次電池１０１の温度は充電が進むにつれて上昇し、その上昇率は充電完了直前に急激に大きくなる。従って、電池温度の上昇率から満充電を検出できる。ステップ２０８で充電が途中終了していない場合、ステップ２０９に進み、電池監視部１０３は温度測定部１０４が測定した温度の時間変化率ｄＴ／ｄｔを計算し（Ｔは二次電池の表面温度、ｔは時間である。）、閾値以上か否か判断する。閾値未満の場合はステップ２０５に戻り、充電を継続する。閾値以上の場合はステップ２１０に進む。ステップ２１０で電池監視部１０３は充電停止指令を入出力部１１１から電源監視制御部１０２に送信する。電源監視制御部１０２は、充電停止指令を受信し、充電器１０６をＯＦＦにする。これにより、二次電池１０１の充電が終了する。
【００３４】
ステップ２１１で残存容量推定部１１２は、メモリ効果による容量減少量を推定し、残存容量から差し引く。推定方法は後で述べる。自己放電状態のフローチャート（図３）に進む（ステップ２１２）。
【００３５】
図３は、本発明の実施例の残存容量演算装置１００を含むバックアップ電源用電池管理装置の、二次電池１０１の放置による自己放電状態でのフローチャートである。ステップ３０１で、温度測定部１０４が測定した温度が入出力部１１１に送信される。ステップ３０２で、タイマ部１１３が自己放電開始から現在までの経過時間を測定する。前回の残存容量の推定時からの経過時間が所定の単位時間（例えば１日）を超えたときに、ステップ３０３に進む。ステップ３０３で、残存容量推定部１１２は、前回、残存容量を推定した時からの自己放電電気量を算出する。算出方法の詳細については後で説明する。
【００３６】
ステップ３０４で残存容量推定部１１２は、前回計算した残存容量から自己放電電気量を差し引き、残存容量の値を更新し、入出力部１１１から電源監視制御部１０２に送信する。電源監視制御部１０２は、残存容量推定値を表示部１０７に送信する（ステップ３０５）。表示部１０７は、残存容量の情報を表示する。電池監視部１０３はステップ３０６で、残存容量が閾値以下かどうか判断する。閾値より大きい場合はステップ３０１に戻る。つまり、二次電池１０１の自己放電が継続する。閾値以下の場合はステップ３０７に進む。放置を中止し、充電状態のフローチャート（図２）へ進む（ステップ３０７）。
【００３７】
次に、図６及び図７を使用して、放置による自己放電状態の残存容量演算方法を説明する（図３のステップ３０３及びステップ３０４）。
【００３８】
図６は、ニッケル−金属水素化物電池の自己放電による容量維持率の変化特性図（自己放電特性曲線）である。自己放電中の温度が一定の場合について示す。図６において、縦軸が容量維持率（単位％）＝（１−自己放電率）×１００＝｛（満充電容量−自己放電容量）／満充電容量｝×１００、横軸が満充電後の経過時間である。各曲線は自己放電時の温度をパラメータとする。満充電（容量維持率＝１００％）後、一定の経過時間を経た時点における単位時間当たりの自己放電電気量は、温度が高いほど大きい。従来、単位時間当たりの自己放電電気量は、満充電時から完全放電に至る自己放電特性のグラフ（図６）で一義的に決まり、残存容量に応じて決まると考えられていた。即ち、満充電状態であれば単位時間当たりの自己放電電気量は大きく、７０％充電状態であれば満充電状態と比較して単位時間当たりの自己放電電気量は小さいと考えられていた。
【００３９】
図７は、本発明の実施例の放置による自己放電状態でのニッケル−金属水素化物電池の自己放電特性を表す図である（図６のカーブの１つを表示している。）。自己放電中の温度が一定の場合について示す。本発明の発明者は、単位時間当たりの自己放電電気量が、非線形であって、少なくとも一定期間内において、自己放電開始後の経過時間に依存し、その時点での残存容量に依らないことを発見した。例えば、同じ７０％充電状態であっても、７０％充電状態から自己放電を開始した直後の単位時間当たりの自己放電電気量は、満充電状態から自己放電を開始して７０％充電状態に達した場合の単位時間当たりの自己放電電気量より大きい。例えば満充電状態（図７のＱ１）から自己放電を開始した場合の自己放電開始直後の単位時間当たりの自己放電電気量と、７０％充電状態（図７のＱ２）から自己放電を開始した場合の放電開始直後の単位時間当たりの自己放電電気量とは、ほぼ同じである。
【００４０】
単位時間当たりの自己放電電気量は自己放電開始直後に大きく、徐々に小さくなる。このため、二次電池１０１を満充電し残存容量がＱ１になった後の自己放電特性は曲線Ａのようになる。従来においては、二次電池１０１の充電が途中で終わり、残存容量Ｑ２から自己放電を開始した場合の自己放電特性は、曲線Ｃ（曲線Ａの残存容量Ｑ２以下の部分と同一の曲線）であると考えられていた。しかし、実際には、残存容量Ｑ２から自己放電を開始した場合の自己放電特性は、その時点での残存容量に依存せず、自己放電開始後の経過時間に依存する曲線Ｂのようになる。曲線Ｂは、曲線Ａの起点を残存容量Ｑ１から残存容量Ｑ２に移動させたような曲線である。本発明においては、満充電でない状態から自己放電を開始した場合、単位時間当たりの自己放電電気量を自己放電開始後の経過時間に応じて推定し、その積算値を自己放電電気量と推定する。
【００４１】
本実施例では、以下のような手順で残存容量推定部１１２が、放置による自己放電状態（無負荷状態）での残存容量を推定する（ステップ３０３）。残存容量推定部１１２は、充電終了時（自己放電開始時）容量に対する残存容量の割合と自己放電率の非線形の表またはグラフを自己放電開始後の経過時間をパラメータとして記憶している。自己放電率は電池が高温にさらされるほど大きいため、各電池温度についてそれぞれ、表またはグラフを記憶している。
【００４２】
一定時間（単位時間）が経過する毎に、充電終了時容量に対する現在の残存容量の割合を計算し、自己放電期間中の電池温度に対応する表またはグラフから、単位時間当たりの自己放電率を読み取る。充電終了時容量に単位時間当たりの自己放電率を乗じた値を単位時間当たりの自己放電電気量とする（ステップ３０３）。残存容量から自己放電電気量を差し引き、新しい残存容量とする（ステップ３０４）。
【００４３】
次に、図４及び図８を使用して、メモリ効果による容量減少分を補正する方法を説明する。
【００４４】
本発明の発明者は、メモリ効果による容量減少量は、自己放電時電池温度、自己放電の回数及び満充電時容量（二次電池を満充電したときの容量）に依存し、補充電完了時の残存容量には依存しないことを発見した。つまり、充電が満充電まで至らなかった場合でも、メモリ効果による容量減少量は充電終了時の残存容量に依存しない。図８は、本発明の実施例の自己放電又は補充電の回数に対する残存容量の図である。二次電池１０１が満充電され、放置による自己放電と満充電までの補充電を繰り返すと、補充電終了時の残存容量は満充電時の容量Ｑからメモリ効果により減少し、曲線８０１のように推移する。メモリ効果による容量減少量は自己放電又は補充電の回数が少ないほど大きく、ΔＳ１、ΔＳ２、ΔＳ３（ΔＳ１≧ΔＳ２≧ΔＳ３）で表される（図８の横軸は自己放電又は補充電の回数）。充電が途中で終了し、そのときの残存容量がＱ３であって、その後放置による自己放電と残存容量Ｑ３までの補充電を繰り返した場合、補充電終了時の残存容量は曲線８０２のように推移する。つまり、メモリ効果による容量減少量は、満充電したか又は途中で充電を終了したかに関係なく、同一の値であるΔＳ１、ΔＳ２、ΔＳ３で表せる。
【００４５】
本発明の実施例では、図２のステップ２１１で残存容量推定部１１２が、メモリ効果による容量減少量を、自己放電時の電池温度と完全放電後の自己放電（放置）の回数に基づいて推定する。図４は、本発明の実施例の残存容量に対するメモリ効果による容量減少分の補正方法を示すフローチャートである。ステップ４０１で、自己放電期間中（補充電完了後、自己放電を行い次の補充電を開始するまでの期間）の日平均電池温度を１日ごとに計算し、平均化する。つまり、ｎ回目の自己放電期間中の平均電池温度を算出する。ステップ４０２で、ｎ回の自己放電期間中のそれぞれの平均電池温度の最大値Ｔｍ（℃）を求める。残存容量推定部１１２は予め、自己放電期間中平均電池温度の最大値Ｔｍと自己放電の回数ｎに対する容量減少率Ｇｍ（満充電時容量に対する割合）の対応表あるいは非線形の関数を記憶している。ステップ４０３で残存容量推定部１１２は、表あるいは非線形の関数から自己放電期間中平均電池温度の最大値Ｔｍと自己放電の回数ｎに対する、メモリ効果による容量減少率Ｇｍを読み取る。
【００４６】
読み取った容量減少率Ｇｍ（ｎｅｗ）が現在設定している容量減少率Ｇｍ（ｎｏｗ）よりも大きい場合（Ｇｍ（ｎｅｗ）＞Ｇｍ（ｎｏｗ））、容量減少率Ｇｍの設定値を読み取った新たな値に置き換える。新たな値と前の値との差分ΔＧｍ＝Ｇｍ（ｎｅｗ）−Ｇｍ（ｎｏｗ）を計算する。読み取った容量減少率Ｇｍ（ｎｅｗ）が現在設定している容量減少率Ｇｍ（ｎｏｗ）以下の場合（Ｇｍ（ｎｅｗ）≦Ｇｍ（ｎｏｗ））、容量減少率Ｇｍの設定値を変えない。
【００４７】
ステップ４０４で、満充電時の電池容量ＱとΔＧｍの積から容量減少量（Ｑ・ΔＧｍ）を計算する。ステップ４０５で残存容量から容量減少量を差し引いて新しい残存容量とする（残存容量＝残存容量−Ｑ・ΔＧｍ）。このようにして計算された補充電完了時の残存容量は（メモリ効果のない状態での残存容量）・（１−Ｇｍ）になる。処理を終了する。
【００４８】
図４の処理により、自己放電開始時以降の残存容量は、メモリ効果による目減りを差し引いた値になる。このため、従来の残存容量演算方法でみられた、実際に使用できる容量と推定した残存容量とのズレが解消できる。
【００４９】
実施例では、自己放電期間中の平均電池温度の最大値を使用し、残存容量の補正を行ったが、他の方法で求めた電池温度を使用してもよい。自己放電の回数の替わりに補充電の回数を使用しても良い。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、満充電だった場合のみならず、途中で充電を終了した場合にも、実際に使用できる容量と推定した残存容量とのズレが小さい、残存容量を正確に推定する高精度の二次電池の残存容量演算装置及びその残存容量演算方法を実現できるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の残存容量演算装置を含むバックアップ電源用電池管理装置の構成図
【図２】本発明の実施例の残存容量演算装置の充電状態でのフローチャート
【図３】本発明の実施例の残存容量演算装置の放置による自己放電状態でのフローチャート
【図４】本発明の実施例の残存容量に対するメモリ効果による容量減少分の補正方法を示すフローチャート
【図５】充電と放置による自己放電の繰り返しによって生じる二次電池のメモリ効果を説明する概念図
【図６】ニッケル−金属水素化物電池の自己放電による容量維持率の変化特性図
【図７】本発明の実施例の放置による自己放電状態での自己放電特性を表す図
【図８】本発明の実施例の自己放電又は補充電の回数に対するメモリ効果補正後の補充電終了時の残存容量の図
【符号の説明】
１００残存容量演算装置
１０１二次電池
１０２電源監視制御部
１０３電池監視部
１０４温度測定部
１０５放電器
１０６充電器
１０７表示部
１０８商用電源
１０９整流器
１１０負荷
１１１入出力部
１１２残存容量推定部
１１３タイマ部
１１４カウント部

Claims

温度を測定する温度測定部と、
自己放電時に、前記温度及び時間をパラメータとする非線形変換の表又は関数に基づいて自己放電電気量を導出して、二次電池の残存容量を推定する残存容量推定部と、
前記残存容量の情報を出力する出力部と、
を有することを特徴とする二次電池の残存容量演算装置。
前記残存容量推定部が、自己放電開始後の経過時間と自己放電期間中温度とをパラメータとして単位時間当たりの自己放電電気量を導出することを特徴とする請求項１に記載の二次電池の残存容量演算装置。
前記表又は関数において、単位時間当たりの自己放電電気量が、自己放電開始時の残存容量の値に依らないことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の二次電池の残存容量演算装置。
前記二次電池が完全放電した後に、前記二次電池が自己放電状態から充電状態に変化した回数又は充電状態から自己放電状態に変化した回数をカウントするカウント部を更に有し、
前記残存容量推定部は、自己放電期間中の温度と自己放電開始から現在までの経過時間とをパラメータとする表又は関数に基づいて自己放電電気量と、充電と自己放電の繰り返しによって生じたメモリ効果によって実効的に減少する容量とを導出し、前記自己放電電気量と前記メモリ効果によって実効的に減少する容量に基づいて前記二次電池の残存容量を推定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかの請求項に記載の二次電池の残存容量演算装置。
前記表又は関数において、前記回数当たりのメモリ効果による容量減少量が、自己放電開始時の残存容量に依らないことを特徴とする請求項４に記載の二次電池の残存容量演算装置。
前記二次電池がニッケル−金属水素化物電池であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかの請求項に記載の二次電池の残存容量演算装置。
温度を測定する温度測定ステップと、
自己放電時に、前記温度及び時間をパラメータとする非線形変換の表又は関数に基づいて自己放電電気量を導出して、二次電池の残存容量を推定する残存容量推定ステップと、
前記残存容量の情報を出力する出力ステップと、
を有することを特徴とする二次電池の残存容量演算方法。
自己放電開始後の経過時間と自己放電期間中温度とをパラメータとして単位時間当たりの自己放電電気量を導出することを特徴とする請求項７に記載の二次電池の残存容量演算方法。
前記表又は関数において、単位時間当たりの自己放電電気量が、自己放電開始時の残存容量の値に依らないことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の二次電池の残存容量演算方法。
前記二次電池が完全放電した後に、前記二次電池が自己放電状態から充電状態に変化した回数又は充電状態から自己放電状態に変化した回数をカウントするカウントステップを更に有し、
前記残存容量推定ステップは、自己放電期間中の温度と自己放電開始から現在までの経過時間とをパラメータとする表又は関数に基づいて自己放電電気量と、充電と自己放電の繰り返しによって生じたメモリ効果によって実効的に減少する容量とを導出し、前記自己放電電気量と前記メモリ効果によって実効的に減少する容量に基づいて、前記二次電池の残存容量を更に推定することを特徴とする請求項７から請求項９のいずれかの請求項に記載の二次電池の残存容量演算方法。
前記表又は関数において、前記回数当たりのメモリ効果による容量減少量が自己放電開始時の残存容量に依らないことを特徴とする請求項１０に記載の二次電池の残存容量演算方法。
前記二次電池がニッケル−金属水素化物電池であることを特徴とする請求項７から請求項１１のいずれかの請求項に記載の二次電池の残存容量演算方法。