JP2004226393A - Cell residual capacity measuring device - Google Patents

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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To correctly measure a cell residual capacity stored therein by removing the usage state of a secondary cell and the influence of a circumferential environment. <P>SOLUTION: When a voltage value detected by a voltage sensor 34 is a prescribed value or more, a current value detected by a current sensor 32 is a prescribed value or less, and a temperature detected by a temperature sensor 33 is a normal temperature or more in a charge process of a device for measuring the residual capacity of a cell, the full charging amount of a lithium-ion battery 31 stored in a memory 8 is replaced by the residual capacity calculated by a calculating unit 1. In a stop process, as well as the charging process, after the temperature is checked, the full charging amount is corrected. The direction of the current flowing in the lithium-ion battery 31 before stopped is stored in a memory 81. An open circuit voltage (after charged)-residual capacity rate memory table 61 and an open circuit voltage (after discharged)-residual capacity rate memory table 62 are used according to the direction of the current immediately before stopped. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、二次電池に蓄えられた電気量の残量を計測する電池の残量計測装置に関し、特に、リチウムイオン電池に蓄えられた電気量を正確に測定するための電池の残量計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、リチウムイオン電池が外部の負荷装置や充電装置と接続された充放電状態で、あるいは使用しないで放置されたままの休止状態で、リチウムイオン電池が蓄えている現在の放電可能電気量（残量）、あるいは充電可能電気量を正確に測定するための計測装置として、例えば後述する特許文献１に記載された二次電池残量表示装置のような電池の残量計測装置が使用されている。
【０００３】
図２０は、従来の電池の残量計測装置の一例を示すブロック図である。
図２０に示す残量計測装置では、電池パック３の中のリチウムイオン電池３１が充電可能な二次電池である。通常、この電池パック３の中には、リチウムイオン電池３１に流れる充放電電流を検出する電流センサ３２、リチウムイオン電池３１の温度を検出する温度センサ３３が一体に収められている。電流センサ３２及び温度センサ３３からの検出信号は、検出装置２によって演算装置１に取り込まれ、演算装置１では内部の演算アルゴリズム１０１が起動されてリチウムイオン電池３１に蓄えられた電気量が演算され、残量計測装置の認識する残量とされる。
【０００４】
この演算装置１には、充電効率メモリテーブル４０１、放電効率メモリテーブル５０１、自己放電量メモリテーブル６０１、タイマ７、及びメモリ８が接続される。また、演算装置１の演算結果は外部装置９に出力され、そこに設けられた電気量表示部１０により、リチウムイオン電池３１に蓄えられた電気量の残量が表示できる。リチウムイオン電池３１に蓄えられた残量はメモリ８に記憶するようにしている。演算装置１では、リチウムイオン電池３１の放電時に電流センサ３２で検出された放電電流、又は所定の電流値でこの残量を割る除算を行うことによって、放電残時間（放電可能時間）が演算される。この放電残時間は、外部装置９に設けられた時間表示部１１により表示される。
【０００５】
リチウムイオン電池３１の充電時には、満充電量からメモリ８に記憶された残量を差し引いて充電可能電気量を求め、この充電可能電気量を電流センサ３２で検出した充電電流、又は所定の電流値で割る除算を行うことにより、充電残時間（充電可能時間）を求める。この充電残時間は、外部装置９に設けられた時間表示部１１で表示するようにしている。なお、充放電可能時間の演算における所定の電流値としては、所定時間内に流れた平均電流値、あるいは外部の負荷等にこれから流そうとする予定電流値等を用いることができる。
【０００６】
演算アルゴリズム１０１では、リチウムイオン電池３１に電流が流れている充放電時と、電流が流れていない非充放電時とでそれぞれ異なるアルゴリズムが実行される。すなわち、充放電時には、メモリ８に記録された前回の残量に、充電電気量を加算すると共に放電電気量を減算することによって、新たな残量を求めているが、非充放電時には、メモリ８に記録された前回の残量から、所定の自己放電量を減算することによって、現在の残量を求める。
【０００７】
図２１は、従来の電池の残量計測装置における温度と充電効率との関係の一例を示すグラフである。
ここで、充電電気量とは電流センサ３２で検出された充電電流値とタイマ７で計測された充電時間との積、すなわち所定時間の充電電気量に充電効率（アンペアアワー効率）を乗算することで得られるものである。上記の充電効率は、リチウムイオン電池３１に充電可能な電気量（充電可能電気量）に対する実際に蓄えられた電気量の比であって、この値は、リチウムイオン電池３１の温度、リチウムイオン電池３１に流れる電流、そこに蓄えられている電気量（残量）によって変化する。図２１に示すグラフでは、温度が低くなる程、充電効率が低下している。
【０００８】
図２２は、従来の残量計測装置における温度と放電効率との関係の一例を示すグラフである。
放電電気量は、電流センサ３２で検出された放電電流値とタイマ７で計測された時間との積、すなわち所定時間の放電電気量を放電効率で除算することで得られるものである。図２２に示すグラフでは、温度が低く、電流が大きい程、放電効率が低下している。上記の放電効率は、常温（２０℃）で放電電流値０．２Ｃ［Ａ］のときの総放電電荷量（定格容量ＣＮ；以下、単にＣと記す。）を基準として、所定温度での所定の放電電流で放電される電荷量〔ｍＡＨ〕の割合を示す比率であって、この値は、温度と電流によって変化する。なお、放電電流の大きさは、Ｉ＝１．０ＣｍＡ、あるいはＩ＝０．２ＣｍＡのように、定格容量の倍数に電流の単位を付けて表す。
【０００９】
例えば、充電効率が０．９で検出した電流を積算することにより得られた充電電気量が１０００Ｃであった場合、認識される実際の充電電気量は９００Ｃ（１０００Ｃ×０．９）となる。また、例えば、放電効率が０．９で検出した電流を積算することにより得られた放電電気量が１０００Ｃであった場合、認識される実際の放電電気量は１１１１Ｃ（１０００Ｃ／０．９）となる。
【００１０】
図２３は、残量計測装置における満充電状態にした電池の、温度をパラメータとして放置期間と残量率との関係を示すグラフである。
一般に、リチウムイオン電池３１のような二次電池は、使用しない状態で放置した場合においても、その残量は低下する。これは、自己放電と呼ばれる現象であり、自己放電の大きさは温度、放置期間及び残量に依存する。図２３は、完全充電状態における電池の電気量（満充電量）を１００％として、自己放電によって残量率が低下していく様子を示している。満充電状態で放置されたリチウムイオン電池３１の残量率と温度、及び放置期間との間には、温度が高い程、リチウムイオン電池３１の自己放電量は大きく、また、放置期間と共に自己放電量が増加する関係がある。
【００１１】
図２１、図２２、図２３に示す充電効率、放電効率、自己放電量の値は、それぞれ図２０の充電効率メモリテーブル４０１、放電効率メモリテーブル５０１、自己放電量メモリテーブル６０１に格納されており、検出装置２によって検出された各種の条件に対応した値が選ばれて、演算装置１における演算の際に使用される。
【００１２】
なお、上述した従来技術に関連する先行出願には、特願２００２−１００３５４（平成１４年４月２日出願）がある。また、放電時と充電時の両者において、正確な二次電池の残余容量を測定可能な電源残余容量測定装置については、特許文献２に記載がある。
【００１３】
【特許文献１】
特開平６−２０７２３号公報
【特許文献２】
特開平５−１５２００６号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の残量計測装置は、温度や電流により充放電効率が変化するという考え方が基となっていた。しかしながら、実験の結果、二次電池の充放電において条件（温度・電流等）が変化した場合、充放電効率が変化するのではなく、各充放電条件に応じて一時的に充電や放電ができない電気量が存在し、その量が変化するという考え方が適当であることがわかった。
【００１５】
図２４は、従来の電池の残量計測装置における先行充電温度に対する充電電気量の大きさを示すグラフである。
この図２４では、完全放電の後、所定温度で完全充電されるまで（例えば、充電電流が０．０５Ｃ［Ａ］になるまで）、定電圧・定電流で充電を行った結果を先行充電のグラフとして示している。また、追加充電のグラフは、常温（２０℃）でさらにもう一度、完全充電されるまで充電を行ったものである。２種類の充電条件（温度・電流）で連続的に充電を行った場合、それぞれ所定温度（−２０℃、及び０℃）で完全充電された後、その温度を常温（２０℃）に設定することによって、さらにある程度の電気量が充電される。しかも、その合計電気量は完全放電状態から完全充電状態まで常温で連続して充電した場合の電気量と等しいことが分かる。
【００１６】
このように、二次電池の充電効率（充電電気量）は一定であって、充電条件が変化した場合に、その周囲温度に応じて一時的に一部の電気量が充電できない状態となっている。すなわち、従来の残量計測装置における考え方で残量計測を行った場合、例えば０℃で充電した後に、温度が常温になった場合を想定すると、０℃では蓄えられる電気量を小さく見積もることになるため、常温における残量は実際の残量（実残量）に比べて小さくなるという問題が生じる。
【００１７】
図２５、図２６は、いずれも従来の電池の残量計測装置における２種類の放電条件（温度・電流）で連続的に放電した結果の一例を示すグラフである。
完全充電の後、所定温度で完全放電するまで（例えば、電池電圧が２．５Ｖになるまで）定電流放電を行った結果を、先行放電のグラフとして示している。また、追加放電のグラフは、常温（２０℃）でさらにもう一度完全放電するまで放電を行ったものである。
【００１８】
図２５のグラフでは、先行放電の電流値が０．２Ｃ［Ａ］であって、例えば温度が０℃であれば、放電電気量が５２５０Ｃとなった時点で残量がゼロとなり、また、温度が−２０℃であれば、放電電気量が４８００Ｃとなった時点で残量がゼロとなる。しかし、その後に温度を常温（２０℃）にして追加放電を行うと、前者では１００Ｃ、後者では５５０Ｃだけ追加放電が可能である。
【００１９】
また、図２６のグラフでは、先行放電の電流値が１Ｃ［Ａ］であって、例えば温度が０℃であれば、放電電気量Ａが４５５０Ｃとなった時点で放電可能電気量（残量）がゼロと認識されるが、その後に温度を常温（２０℃）にして追加放電を行うと、さらに残量Ｂが８００Ｃとなって、その大きさだけ追加放電が可能となる。
【００２０】
このように従来の残量計測装置においては、二次電池が所定条件で完全放電したと認識した後でも、常温（２０℃）でさらにある程度の電気量が放電され、その合計電気量は完全充電状態から完全放電状態まで常温（２０℃）で連続して放電した場合の電気量と等しい。
【００２１】
このように、リチウムイオン電池３１のような二次電池では、その温度が上昇したり、放電電流が減少したりすると、新たな充電が行われなくても見かけ上の残量が生じる。そのため、従来の残量計測装置では、放電可能な電気量が増加し、放電残時間が大きくなるにもかかわらず、演算装置で認識する残量としてはゼロを維持し、放電残時間もゼロと計算してしまうという問題があった。
【００２２】
また、非充放電時には自己放電量を考慮した残量計算を行っているが、検出された複数の状態量（残量、温度、放置期間）から自己放電量を間接的に求めていたため、その精度は悪く、非充放電状態が繰り返されると、誤差の蓄積により残量計測装置で認識する残量が実際の残量と大きく異なってしまうという問題もあった。
【００２３】
さらに、二次電池は電気の充電・放電を繰り返すことにより劣化が進み、定格容量自体が減少する。しかし、従来の残量計測装置では、劣化の程度を正確に認識して残量を計測することができないという問題もあった。
【００２４】
この発明の目的は、二次電池の使用状態や周囲の環境条件の影響を除去して、そこに蓄えられた電気量の残量を正確に計測するための残量計測装置を提供することにある。
【００２５】
また、この発明の別の目的は、休止状態になる前において二次電池に流れる電流方向に基づいて残量修正を行って、二次電池の残量率を正確に測定できる電池の残量計測装置を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、二次電池に蓄えられた電気量の残量を計測する電池の残量計測装置が提供される。この電池の残量計測装置は、前記二次電池に流れる電流を検出する電流センサと、前記電流センサにより前記二次電池に流入する電流が検出された充電状態、前記二次電池から流出する電流が検出された放電状態、及び休止状態を判定する判定手段と、前記判定手段における判定結果に応じて充放電可能電気量及び充放電可能時間を演算する演算手段と、から構成される。
【００２７】
この電池の残量計測装置では、前記判定手段により充電状態と判定された場合に、前記演算手段で所定の充電処理を実行し、休止状態と判定された場合に、前記演算手段で所定の休止処理を実行し、放電状態と判定された場合に、前記演算手段で所定の放電処理を実行する。
【００２８】
また、この電池の残量計測装置は、前記二次電池の電圧を検出する電圧センサと、前記電圧センサで検出した電圧信号に応じて前記二次電池の残量値を計算する演算装置と、前記演算装置により計算した前記残量値と前記二次電池に流れる電流方向とをそれぞれ保存するメモリと、前記二次電池に電流が流れない休止状態での電圧値と前記二次電池に蓄えられた電気量の割合との関係を示す残量率特性として、前記休止状態となる直前の電流方向が充電方向であった場合と放電方向であった場合とでそれぞれ異なる残量率データを保存した開放電圧−残量率メモリテーブルとから構成される。
【００２９】
この電池の残量計測装置では、二次電池の充放電に際して電気量の残量を計測するとともに、前記二次電池の充放電が所定時間だけ休止したとき前記二次電池の残量率に基づいて残量修正を実行する際に、メモリに保存された電流方向に応じて開放電圧−残量率メモリテーブルから読み出した残量率データにより、メモリに保存された残量値を修正できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る電池の残量計測装置の全体構成を示すブロック図である。
【００３１】
演算装置１は、二次電池の残量を計測するための演算アルゴリズム１２を備え、ここには検出装置２を介してリチウムイオン電池３１を含む電池パック３が接続されている。この電池パック３には、リチウムイオン電池３１の他に、リチウムイオン電池３１に流れる充放電電流を検出する電流センサ３２、リチウムイオン電池３１の周囲温度を検出する温度センサ３３、リチウムイオン電池３１の電圧を検出する電圧センサ３４が収められている。ここで検出された信号は、検出装置２によって演算装置１に取り込まれ、演算装置１では、内部の演算アルゴリズム１２によって、電流センサ３２により流入する電流が検出された充電状態、流出する電流が検出された放電状態、及びそれ以外の休止状態をそれぞれ判定して、リチウムイオン電池３１に蓄えられた電気量（残量）や充放電残時間（充電残時間、放電残時間）等を演算する。
【００３２】
この演算装置１には、リチウムイオン電池３１の温度と一時的に充電できないとみなされる電気量（非充電量）との関係を保存する温度−非充電量メモリテーブル４、リチウムイオン電池３１の温度及び電流と一時的に放電できないとみなされる電気量（非放電量）との関係を保存する温度・電流−非放電量メモリテーブル５、休止状態におけるリチウムイオン電池３１の電圧（開放電圧）とリチウムイオン電池３１に蓄えられた電気量の割合（残量率）との関係を保存する開放電圧−残量率メモリテーブル６、リチウムイオン電池３１の充電時間又は放電時間を計測するタイマ７、及びリチウムイオン電池３１に蓄えられた残量及び満充電量を記憶するメモリ８が接続されている。
【００３３】
リチウムイオン電池３１の充放電が行われている充放電時では、演算アルゴリズム１２において、メモリ８に記憶された前回の残量に充電電気量を加算し、あるいは前回の残量から放電電気量を減算することによって、新たな残量を求める。ここで、充電電気量は電流センサ３２で検出された充電電流とタイマ７で測定される時間との積（所定時間の充電電気量）として、充電時に演算され、放電電気量は電流センサ３２で検出された放電電流とタイマ７で測定される時間との積（所定時間の放電電気量）として、放電時に演算できる。また、検出した温度から温度−非充電量メモリテーブル４を参照して非充電量を求め、メモリ８に記憶された残量・満充電量を用いて充電可能量を演算するとともに、検出した温度・電流から温度・電流−非放電量メモリテーブル５を参照して非放電量を求め、メモリ８に記憶された残量を用いて放電可能量を演算する。さらに、充電可能量と放電可能量を所定の電流値で除算して、充放電残時間を求める。
【００３４】
リチウムイオン電池３１に電流が流れなくなった非充放電時には、自己放電量を考慮した残量計算を行っている。すなわち、非充放電状態が所定時間経過した休止状態（休止時）には、電圧センサ３４によって開放電圧を検出し、開放電圧−残量率メモリテーブル６を参照することでリチウムイオン電池３１の残量率を求める。また、残量率とメモリ８に記憶された満充電量を乗算することで、リチウムイオン電池３１の残量を求めて、残量修正を行う。
【００３５】
演算装置１によるこれらの演算結果は外部装置９に出力され、電気量表示部１０でリチウムイオン電池３１に蓄えられた電気量の残量が表示できる。また、放電残時間は、外部装置９に設けられた時間表示部１１で表示できる。
【００３６】
次に、第１の実施の形態に係る電池の残量計測装置の動作を説明する。
図１の残量計測装置では、充電状態、放電状態、休止状態でそれぞれ演算アルゴリズム１２による処理内容が異なる。すなわち、演算装置１によりリチウムイオン電池３１が現在どのような状態にあるかを判定し、その状態に応じた一連の処理が実行される。
【００３７】
図２は、図１の演算アルゴリズム１２による状態判定を示すフローチャートである。この状態判定では、まず電流センサ３２の測定値からリチウムイオン電池３１に電流が流れているかどうかをチェックし（ステップＳ１）、流れていない場合には休止状態と判定する。また、電流が流れている場合には、電流方向をチェックする（ステップＳ２）。ここで、電流方向が＋方向であった場合には充電状態と判定し、−方向であった場合を放電状態と判定する。
【００３８】
図３は、充電状態での演算処理の一例を示すフローチャートである。
充電状態では、演算装置１は、まず温度センサ３３で測定された温度と温度−非充電量メモリテーブル４とから、対応するリチウムイオン電池３１の非充電量を求める（ステップＳ１１）。次に、満充電量から残量と非充電量を減算して、リチウムイオン電池３１の充電可能電気量を求める（ステップＳ１２）。さらに、充電可能電気量を電流で除算して、リチウムイオン電池３１の充電可能時間を求める（ステップＳ１３）。
【００３９】
次に、電圧センサ３４で測定されたリチウムイオン電池３１の電圧値が所定値（１セルの場合であれば、例えば４．１５Ｖ）以上で、かつ電流センサ３２で測定された電流値が所定値（例えば５０ｍＡ）以下であるかどうかをチェック（ステップＳ１４，Ｓ１５）し、そうであった場合はステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、満充電量の値をメモリ８に記憶された残量値によって置き換えることにより、満充電量を修正する。
【００４０】
図４は、放電状態での演算処理の一例を示すフローチャートである。
放電状態では、演算装置１は、まず温度センサ３３と電流センサ３２で測定された温度と電流と温度・電流−非放電量メモリテーブル５とから、対応するリチウムイオン電池３１の非放電量を求める（ステップＳ１７）。次に、残量から非放電量を減算して、リチウムイオン電池３１の放電可能電気量を求める（ステップＳ１８）。さらに、放電可能電気量を電流で除算して、リチウムイオン電池３１の放電可能時間を求める（ステップＳ１９）。
【００４１】
ここで、温度−非充電量メモリテーブル４のデータには、前述した図２４のグラフに示す追加充電が可能とされる充電電気量を用い、温度・電流−非放電量メモリテーブル５のデータには、前述した図２５、図２６のグラフに示す追加放電が可能とされる放電電気量を用いる。その場合に、温度が常温（２０℃）より高いときには、充電、放電のいずれであっても、常温（２０℃）のとき以上の電荷が充放電されることになる。したがって、所定温度での電気量から常温（２０℃）のときの電気量を差し引いた値を、それぞれ非充電量、及び非放電量とし、これらの値を便宜上マイナスの値で示す。もっとも、追加充放電される電気量の基準値は、常温（２０℃）ではなく、例えば６０℃のような高温に設定する場合も考えられ、そのような場合には、非充電量、及び非放電量の値は全てプラスの値で示すことができる。
【００４２】
図５は、休止状態での演算処理の一例を示すフローチャートである。
リチウムイオン電池３１の休止状態では、演算装置１は、電圧センサ３４で測定された電圧（開放電圧）が所定値（１セルの場合であれば、例えば４．１５Ｖ）以上かどうかを判断する（ステップＳ２１）。開放電圧が所定値以上である場合には、満充電量の値をメモリ８に記憶された残量値によって置き換えて、メモリ８の満充電量を修正する（ステップＳ２５）。
【００４３】
開放電圧が所定値以下の場合には、休止状態の継続時間が所定の時間、例えば１時間を経過したかどうかをチェック（ステップＳ２２）し、所定時間を経過している場合には、測定した開放電圧と開放電圧−残量率メモリテーブル６とから対応するリチウムイオン電池３１の残量率を求める（ステップＳ２３）。さらに、メモリ８の満充電量に残量率を乗算することによって、新たな残量値を計算して（ステップＳ２４）、メモリ８に記憶された残量値と置き換える（残量修正）。
【００４４】
このように、第１の実施の形態に係る電池の残量計測装置は、リチウムイオン電池３１に流れる電流を検出する電流センサ３２と、電流センサ３２によりリチウムイオン電池３１に流入する電流が検出された充電状態、リチウムイオン電池３１から流出する電流が検出された放電状態、及び休止状態を判定し、その判定結果に応じて充放電可能電気量及び充放電可能時間を演算する演算装置１と、リチウムイオン電池３１の温度を検出する温度センサ３３と、リチウムイオン電池３１の電圧を検出する電圧センサ３４と、各センサの信号をもとにリチウムイオン電池３１の残量を計算する演算装置１と、充電状態の継続時間を計測するタイマ７と、リチウムイオン電池３１の残量とリチウムイオン電池３１の満充電量を保存するメモリ８と、リチウムイオン電池３１の周囲温度と一時的に充電できないとみなされる電気量（非充電量）との関係を保存する温度−非充電量メモリテーブル４と、リチウムイオン電池３１の温度及び電流と一時的に放電できないとみなされる電気量（非放電量）との関係を保存する温度・電流−非放電量メモリテーブル５と、休止状態でのリチウムイオン電池３１の電圧（開放電圧）とリチウムイオン電池３１に蓄えられた電気量の割合（残量率）との関係を保存する開放電圧−残量率メモリテーブル６とを備えて構成されるものである。したがって、放電時のリチウムイオン電池３１の周囲温度や電流値が変化した場合でも、変化した温度や電流から、一時的に放電できないとみなされる電気量（非放電量）を求めることで、表示された残量が実際に放電可能な電気量と一致しないという問題点を解決できる。また、リチウムイオン電池３１に電流が流れない状態（電流ゼロ状態）での開放電圧と開放電圧−残量率メモリテーブル６から残量率を求めているから、無負荷時に変動する電池電圧を安定して検出して、残量を正確に求めることができる。
【００４５】
（第２の実施の形態）
図６は、第２の実施の形態に係る電池の残量計測装置の全体構成を示すブロック図である。
【００４６】
第２の実施の形態に係る電池の残量計測装置では、リチウムイオン電池３１の充電状態と休止状態のときに、演算装置１によって実行される演算アルゴリズム１３の処理内容が、第１の実施の形態と異なっている。しかし、残量計測装置の構成は、前述した図１に示す第１の実施の形態と同様である。
【００４７】
なお、演算アルゴリズム１３による状態判定については、図２に示す演算アルゴリズム１２での状態判定と同じであり、また、放電状態での放電処理については、図４に示す演算アルゴリズム１２での放電時の演算処理と同じである。その他に、図６の残量計測装置において、第１の実施の形態のものと対応する部分には図１と同じ符号を付けて、それらの詳細な説明を省略する。
【００４８】
第１の実施の形態の演算アルゴリズム１２の説明において、非充電量とは、常温（２０℃）での充電量を基準とし、基準条件での充電量（＝常温の満充電量）に対して所定温度の充電量がどのくらい小さくなるかを示すものであり、非放電量についても、常温（２０℃）で０．２Ｃの放電量を基準とし、基準条件での放電量（＝常温の満充電量）に対して所定温度であって、所定電流での放電量がどのくらい小さくなるかを示すものであった。また、放電処理における放電可能電気量は、残量から非放電量を減算するステップＳ１８において求めており、この残量の大きさは、温度と無関係に充放電電気量を積算した値（演算アルゴリズム１２の計算式参照）が用いられていた。したがって、放電可能電気量の計算では、残量（基準条件での放電量）に温度の影響が含まれているため、その精度が低下する。充電処理における充電可能電気量の計算についても、同様に残量と非充電量とが関係するから、その精度は低下する。
【００４９】
すなわち、第１の実施の形態では、図３に示す充電処理における満充電量の修正（ステップＳ１６）や、図５に示す休止処理における満充電量の修正（ステップＳ２５）がリチウムイオン電池３１の温度とは無関係に実行されていたので、修正された満充電量には温度変化による誤差が含まれていた。ここで、基準条件以外で満充電量修正を行った後に放電可能電気量の計算を行った場合を考えると、温度の影響が含まれた満充電量に対して、さらに温度の影響を加えることになる。すなわち、計算された放電可能電気量の値は、本来の電気量に温度影響分の誤差が含まれたものとなっていた。
【００５０】
図７は、充電状態での演算処理の一例を示すフローチャートである。
図７の充電状態での演算処理は、図３に示す充電処理のフローチャートと比較すると、充電処理のステップＳ１５の後に温度チェックのステップＳ３１が追加されたものとなっている。
【００５１】
第２の実施の形態では、充電状態と判断された場合も同様に、ステップＳ１１からステップＳ１３で一連の演算（充電可能量、充電可能時間）処理を終えた後に、リチウムイオン電池３１の電圧値が所定値（１セルの場合、例えば４．１５Ｖ）以上で、電流値が所定値（例えば５０ｍＡ）以下であった場合でも、ステップＳ３１でリチウムイオン電池３１の温度をチェックし、その温度が常温範囲（例えば１５〜３０℃）と判断した場合に限り、ステップＳ１６で満充電量の値をメモリ８に記憶された残量値によって置き換えて、満充電量修正を行う。ステップＳ３１で温度が常温以外と判断された場合には満充電修正を行わないで、図２に示す状態判定に戻る。
【００５２】
図８は、休止状態での演算処理の一例を示すフローチャートである。
図５に示す休止処理のフローチャートと比較すると、休止処理のステップＳ２１で開放電圧が所定値以上と判断された後に、温度チェックのステップＳ３２が追加されたものとなっている。
【００５３】
第２の実施の形態では、リチウムイオン電池３１が休止状態と判断され、電圧センサ３４で測定された電圧（開放電圧）が所定値（１セルの場合、例えば４．１５Ｖ）以上であった場合でも、ステップＳ３２で温度が常温範囲（例えば１５℃〜３０℃）と判断した場合に限り、満充電量の値をメモリ８に記憶された残量値によって置き換えて、満充電量修正を行う。そして、ステップＳ３２で温度が常温以外と判断された場合には、満充電量修正を行わないで、図２に示す状態判定に戻る。
【００５４】
図９は、非放電量の温度・電流特性を示すグラフであり、図１０は、非充電量の温度特性を示すグラフである。
これらの温度特性を見ると、常温（２０℃）以下の温度に対しては、非放電量の電流特性、非充電量の電流特性には大きな変化がある。しかし、常温以上の温度領域では、非充電量、非放電量ともに変化が少ない。すなわち、常温以上であれば放電量、充電量は、いずれも常温の場合とほぼ等しいということであり、このことからリチウムイオン電池３１の残量計測装置では、ステップＳ３１、ステップＳ３２での温度チェックにおける温度条件を常温に限定する必要はなく、常温以上という条件に置き換えてもよいことがわかる。
【００５５】
このように、第２の実施の形態に係る電池の残量計測装置は、電圧センサ３４により検出された電圧値が所定値以上であって、電流センサ３２により検出された電流値が所定値以下であって、温度センサ３３により検出された温度が常温以上の温度範囲である場合に、メモリ８に保存されたリチウムイオン電池３１の満充電量を、演算装置１で計算した残量で置き換えるようにしているので、充電処理に際して、常温以上の温度範囲でリチウムイオン電池３１の満充電量修正を行わせることで、修正される満充電量が常に温度による誤差の影響を含まないようになる。また、休止処理では、開放電圧の電圧値が所定値以上であって、温度センサ３３により検出された温度が常温以上の温度範囲である場合に、メモリ８に保存されたリチウムイオン電池３１の満充電量を、演算装置１で計算した残量値で置き換えるようにしている。したがって、満充電量修正を行った後の状態判定で放電状態となったとき、リチウムイオン電池３１の放電処理における放電可能電気量の計算を行うステップＳ１８では、計算された残量から二重の温度の影響による誤差が排除できる。
【００５６】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態に係る電池の残量計測装置の構成は、前述した図１に示す第１の実施の形態と同様である。ただし、演算アルゴリズム１２による状態判定では、その処理内容が異なっている。なお、リチウムイオン電池３１の充電状態、放電状態、及び休止状態のときに、演算装置１によって実行される演算アルゴリズム１２については、すでに図３、図４、図５で説明した充電処理、放電処理、及び休止処理と同じである。
【００５７】
ノートパソコンのバッテリ動作（ＡＣ電源末接続）時に、電池パック３の消費電流が最も小さくなる状態は、パソコンの電源をオフにした状態である。この状態では装置本体が動作していないため電池パック３での消費電流はゼロと思われている。ところが、複数のノートパソコンの電源オフ時における電流値を実測したところ、全てのパソコンで５ｍＡ程度の微少電流が流れていることが確認された。
【００５８】
開放電圧−残量率特性から実用最小レベル（残量率４０％程度）での残量変化率は約０．３５％／ｍＶであり、残量精度を１％以内にすることを考えるとき、許容される開放電圧の変化量は２．８ｍＶとなる。
【００５９】
図１１は、リチウムイオン電池に流れる微小電流の大きさと開放電圧の変化を示すグラフである。このグラフでは、残量率４０％のリチウムイオン電池３１に微小電流が１時間継続して流れたとき、リチウムイオン電池３１の電気量の変化が開放電圧にどのように影響するかを示している。このグラフによれば、電流の大きさが１３ｍＡ以内であれば、開放電圧の変化量が２．８ｍＶ以内となり、残量精度が１％となることがわかる。また、残量精度を２％以内と考えると、同様の計算から許容される電流は２６ｍＡ以下となる。すなわち残量精度を１〜２％程度にすることを考えると、１３〜２６ｍＡ以内の微少電流が流れても問題ないと言える。
【００６０】
図１２は、第３の実施の形態に係る演算アルゴリズムによる状態判定を示すフローチャートである。ここで、ステップＳ１及びステップＳ２は、図１の演算アルゴリズム１２による状態判定を示すフローチャート（図２）と対応する。
【００６１】
図１２に示す状態判定のフローチャートは、ステップＳ１でリチウムイオン電池３１に電流が流れているかどうかを判断した後に、ステップＳ３を実行して、電流の大きさが所定値（例えば２０ｍＡ）以下であるかどうかの電流値チェックをするものとなっている。この状態判定では、電流が流れている場合であっても、それが微少電流であるかどうかをチェックして、微少電流であれば電流が流れていない場合と同様に休止状態と判定して休止処理を行う。そして、例えば２０ｍＡを越す場合には、電流方向をチェックするステップＳ２に進み、充放電処理のいずれかを行うようにしている。
【００６２】
このように、ノートパソコン等、電源オフ時にも微少電流が流れる電子装置において、この発明の残量計測装置を使用した場合に、微少電流が流れていても休止状態として認識することができる。したがって、第３の実施の形態に係る電池の残量計測装置では、電流がゼロの場合でなくても休止状態とし、その休止状態が所定時間以上経過した場合に、残量修正が行われる。
【００６３】
また、この残量計測装置をノートパソコンに適用した場合、常に微少電流が流れていても休止状態として認識されるから、適宜に残量修正が行われ、この残量修正と満充電量修正との連携による容量学習を行うことができる。このため、サイクル劣化等により電池の実容量が変化した場合でも、測定される電池の残量精度が悪くならない利点がある。
【００６４】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態に係る電池の残量計測装置は、休止処理を実行する演算アルゴリズムの処理内容が、図６に示す第２の実施の形態と異なっている。なお、残量計測装置の構成は第１の実施の形態と同様である。また、リチウムイオン電池３１の状態判定や充電状態、あるいは放電状態のときに、演算装置１によって実行される演算アルゴリズムについては、すでに図２、図３、図４で説明した状態判定、充電処理又は放電処理と同じである。
【００６５】
第１の実施の形態における休止処理では、図５に示すように、電池の残量率とは無関係に残量修正（ステップＳ２４）が行われている。しかし、次に説明するように、４０％程度以下の低残量率では残量率変化に対する開放電圧変化が小さく、リチウムイオン電池３１の充電後（充電特性）と放電後（放電特性）の特性の差も大きくなるため、この範囲で残量修正を行った場合の修正後の残量誤差が問題となる。
【００６６】
図１３は、開放電圧と残量率との関係を示す残量率特性のグラフである。
ここでは、２つの残量率特性として充電特性と放電特性の実験データを示している。充電特性データは、残量ゼロの状態から所定残量率まで充電を行い、その後、一定時間だけ放置して、電池電圧がほぼ一定になったときの、リチウムイオン電池３１に電流が流れない休止状態での電圧値（開放電圧）と所定の残量率との関係を示すものである。また、放電特性データは、満充電状態から所定残量率まで放電を行い、その後、一定時間だけ放置して、電池電圧がほぼ一定になったときの、開放電圧と所定の残量率との関係を示すものである。
【００６７】
残量率が４０％程度以下の低残量率では、残量率の変化に対する開放電圧の変化が小さくなっているので、休止状態になる前が充電であった場合と、放電であった場合とでは、開放電圧に対応する残量率の差が大きくなる。すなわち、低残量率範囲でリチウムイオン電池３１の残量修正を行った場合には、修正後の残量誤差が大きい。さらに、通常のノートパソコンなどでは、電池パック３が満充電状態や完全放電状態ではなく、３０％前後の低充電状態で出荷されている。そのため、常に残量精度の比較的高くなる所定容量（例えば４０％）以上のみで残量修正を行った場合には、残量計測装置が最初に起動してから残量修正と満充電量修正との連携による容量学習が行われるまでの間、残量表示の精度が非常に悪くなる。
【００６８】
図１４は、第４の実施の形態に係る演算アルゴリズムによる休止状態での演算処理の一例を示すフローチャートである。
この実施の形態に係る電池の残量計測装置では、図５の休止処理における残量率の演算（ステップＳ２３）の後に、新たに起動回数チェック（ステップＳ３３）と、残量率チェック（ステップＳ３４）とを付加したものである。この休止処理の動作は、ステップＳ２２で休止状態が所定時間継続しているとき、ステップＳ２３で残量率を求めた後に起動回数をチェックする（ステップＳ３３）。残量計測装置での休止処理が最初に実行される場合にはステップＳ２４に進んで、残量率に関係なく残量修正（残量＝満充電量×残量率）が行われる。しかし、残量計測装置が２回目以降の起動であった場合には、ステップＳ３４に進む。このステップＳ３４では、ステップＳ２３で演算された残量率が所定値（例えば４０％）以上であるかどうかの判定が行われ、残量率が所定の割合以上である場合に限って、残量修正（ステップＳ２４）を行うようにしている。また、ステップＳ３４で残量率が所定値以下と判定されれば、新たに残量計算を行わないで状態判定に戻る。
【００６９】
このように、第４の実施の形態に係る電池の残量計測装置は、最初に電池の残量計測装置が休止状態となって、演算装置１で休止処理を実行する時には、残量率とは無関係に残量修正を行い、２回目以降の休止状態では所定値以上の残量率の場合にのみ、残量修正を行わせている。これによって、未使用の電池パック３を最初に起動する時には、ある程度の精度で残量を計測することができ、２回目以降の休止処理時には、比較的高い精度で残量を計測することができる。
【００７０】
（第５の実施の形態）
図１５は、第５の実施の形態に係る電池の残量計測装置の全体構成を示すブロック図である。
【００７１】
第５の実施の形態に係る電池の残量計測装置では、リチウムイオン電池３１の放電状態のときに、演算装置１によって実行される演算アルゴリズム１４の処理内容が、第１の実施の形態と異なっている。しかし、残量計測装置の構成は、前述した図１に示す第１の実施の形態のものと同様である。
【００７２】
なお、演算アルゴリズム１４による状態判定については、図２に示す演算アルゴリズム１２での状態判定と同じであり、また、リチウムイオン電池３１の充電状態、及び休止状態のときに実行される演算アルゴリズムは、すでに図３、図５で説明した充電処理、及び休止処理と同じである。その他に、図１５において、第１の実施の形態のものと対応する部分には図１と同じ符号を付けて、それらの詳細な説明を省略する。
【００７３】
次に、放電時に実行される演算アルゴリズム１４の処理について説明する。演算装置１では、そのときの温度と電流から温度・電流−非放電量メモリテーブル５を参照して、放電時の非放電量を求め、この非放電量を残量から減算することで、放電可能電気量を計算している。また、放電可能時間は、放電可能電気量を電流値で除算することで求める。さらに、放電時で実残量がゼロの状態では、残量を非放電量に置き換えて更新している。
【００７４】
図１６は、第５の実施の形態における放電可能電気量の時間変化を示す図である。
ここで使用されるリチウムイオン電池３１の特性は、図２６に示すように、２０℃／０．２Ｃ［Ａ］で満充電状態になったときには、放電量がＡ＋Ｂ＝５４００Ｃ≒１５００ｍＡＨ、０℃／１Ｃ［Ａ］で満充電状態になってからの放電量がＡ＝４５００Ｃ≒１２５０ｍＡＨである。
【００７５】
いま、０℃の温度で充放電が繰り返され、学習機能により実際の残量と演算装置１が認識する放電可能電気量とが一致した後、満充電状態（１２５０ｍＡＨ）から放電が行われたケースを想定している。
【００７６】
リチウムイオン電池３１が０℃で充放電を繰り返し満充電状態にあるとき、実残量は１２５０ｍＡＨ（図２６のＡに相当）である。また、演算装置１の認識する残量は、非放電量（図２６のＢに相当）に実残量を加算した値（１５００ｍＡＨ）となり、放電可能電気量は残量から非放電量を減算した値（１２５０ｍＡＨ）となる。この状態から、タイミングｔ１で放電電流値が１Ｃ［Ａ］の放電が開始されるとすると、実残量、放電可能電気量ともに減少する。
【００７７】
この発明では、放電可能電気量を電流値で除算して放電残時間を求めているために、このときの放電残時間は従来の方法で求めた（残量／電流値）と同じ値を示す。そして、放電開始からＴ１時間経過後のタイミングｔ２には、リチウムイオン電池３１が完全放電状態となり、実残量、放電可能電気量、放電残時間は、いずれもゼロを示すが、この時点で、演算装置１で認識する残量が非放電量に置き換えられる。このため、残量の大きさは温度と電流で決まる非放電量（図２６のＢに相当）に一致する。
【００７８】
したがって、次のタイミングｔ３で温度が２０℃に変化し、タイミングｔ４になって２０℃／０．２Ｃ［Ａ］での追加放電が始まると、見かけ上の残量（実残量、すなわち図２６のＡに相当）は増加する。演算装置１では、前の先行放電が終了した時（タイミングｔ２）に、残量を２５０ｍＡＨと認識しており、このときの温度と電流条件における非放電量が０ｍＡＨであることから、タイミングｔ４での放電可能電気量を２５０ｍＡＨ（２５０ｍＡＨ−０ｍＡＨ）とする。すなわち、見かけ上の残量（実残量）と放電可能電気量とが一致し、計算される放電残時間（放電可能時間）も実際の放電残時間Ｔ２と一致することになる。
【００７９】
このように、第５の実施の形態に係る残量計測装置では、残量ゼロの状態で、温度や放電電流が変化したとき、外部装置９に表示される放電残時間と実際の放電可能な時間とが一致する。また、外部装置９における放電残時間の表示では、実際の放電可能な時間とずれがなくなるので、使用者のとまどいや不信感がなくなる。さらに、リチウムイオン電池３１に蓄積された電気量を完全な放電状態になるまで使い切ることができ、実質的な使用時間が増加し、充電の頻度が少なくなる。
【００８０】
（第６の実施の形態）
図１７は、第６の実施の形態に係る電池の残量計測装置を示すブロック図である。
【００８１】
図において、１は演算装置、２は電池パック３に内蔵された各種センサ信号を取り込む検出装置である。電池パック３は、二次電池としてリチウムイオン電池３１を備え、このリチウムイオン電池３１に流れる電流を電流センサ３２により検出する。電池パック３は、さらにリチウムイオン電池３１の温度を検出する温度センサと、リチウムイオン電池３１の電圧を検出する電圧センサ３４とを備えている。
【００８２】
演算装置１は、電池パック３から検出装置２によって取り込んだセンサ信号をもとに電池の残量を計算する。この演算装置１は、リチウムイオン電池３１の周囲温度と一時的に充電できないとみなされる電気量（非充電量）との関係を保存したメモリテーブル（温度−非充電量メモリテーブル）４と、リチウムイオン電池３１の周囲温度及び電流と一時的に放電できないとみなされる電気量（非放電量）との関係を保存したメモリテーブル（温度・電流−非放電量メモリテーブル）５と、リチウムイオン電池３１に電流が流れない状態（休止状態）での電池電圧（開放電圧）とリチウムイオン電池３１に蓄えられた電気量（残量）との関係を保存したメモリテーブル（開放電圧−残量メモリテーブル）６１，６２とを備えていて、時間を計測するタイマ７と、残量と満充電量を保存するメモリ８と、休止前の電流方向を記憶するメモリ８１と、外部装置９などが接続されている。外部装置９は、演算装置１に接続され、リチウムイオン電池３１により作動する電子機器に供給可能な電気量の残量を表示するとともに、リチウムイオン電池３１の充電残時間（充電可能時間）、放電残時間（放電可能時間）などの時間表示ができる。
【００８３】
図１に示す残量計測装置と比較するとき、開放電圧−残量率メモリテーブル６に代えて、休止状態となる直前のリチウムイオン電池３１に流れる電流方向が充電方向であった場合に使用される開放電圧（充電後）−残量率メモリテーブル６１と、電流方向が放電方向であった場合に使用される開放電圧（放電後）−残量率メモリテーブル６２が追加されている。これら開放電圧（充電後）−残量率メモリテーブル６１と開放電圧（放電後）−残量率メモリテーブル６２では、それぞれ異なる残量率データを保存している。
【００８４】
すなわち、図１に示す第１の実施の形態の残量計測装置では、開放電圧−残量率メモリテーブル６には１種類の残量率データを格納しているだけであり、休止状態になる前の電流方向を記憶していなかった。そのため、開放電圧−残量率メモリテーブル６は、充電後の開放電圧−残量率特性と放電後の開放電圧−残量率特性を同時に代表する特性として、充電後若しくは放電後の開放電圧−残量率特性のいずれか一方の残量率データだけが設定され、あるいは２つの残量率特性の中間値が残量率データとして設定されていた。これに対して、ここでは、休止前のリチウムイオン電池３１に流れる電流方向を記憶するメモリ８１が追加され、さらに、演算装置１に格納された演算アルゴリズム１５を演算アルゴリズム１２に対して若干変更し、充放電時での電流方向記憶処理と、休止時での残量率演算処理とを実行するようにしている。これらメモリテーブル６１，６２、及びメモリ８１以外の構成については、図１に示す第１の実施の形態のものと同一であって、それらの詳細な説明は省略する。
【００８５】
次に、第６の実施の形態に係る電池の残量計測装置の動作について説明する。
図１７の残量計測装置では、演算装置１によりリチウムイオン電池３１が現在どのような状態にあるかを判定し、その状態に応じた一連の処理が実施される。
【００８６】
充電時において、演算装置１は、温度センサ３３で測定された温度と温度−非充電量メモリテーブル４とから、対応するリチウムイオン電池３１の非充電量を求める。次に、満充電量から残量と非充電量を減算して、リチウムイオン電池３１の充電可能電気量を求める。さらに、充電可能電気量を電流で除算して、リチウムイオン電池３１の充電可能時間を求める。また、放電時には、演算装置１は、温度センサ３３と電流センサ３２で測定された温度と電流と温度・電流−非放電量メモリテーブル５とから、対応するリチウムイオン電池３１の非放電量を求める。次に、残量から非放電量を減算して、リチウムイオン電池３１の放電可能電気量を求める。さらに、放電可能電気量を電流で除算して、リチウムイオン電池３１の放電残時間（放電可能時間）を求めて、外部装置９に送って残量、及び充電残時間（充電可能時間）とともに表示する。
【００８７】
演算アルゴリズム１５は、リチウムイオン電池３１の充放電が行われているとき（充放電時）に、リチウムイオン電池３１に流れている電流の方向をメモリ８１に記憶する演算プロセスを備えている。すなわち、メモリ８１には、リチウムイオン電池３１に充放電電流が流れなくなった状態が所定時間経過して休止状態になったとき、休止前の電流方向データが格納される。
【００８８】
このリチウムイオン電池３１の休止時には、電圧センサ３４で検出した開放電圧とメモリテーブル６１，６２を用いて残量率データを求める。ここでは、図１４に示す休止状態での演算処理方法とは異なり、リチウムイオン電池３１の休止状態になる前の電流方向データにより、２つのメモリテーブル、すなわち開放電圧（充電後）−残量率メモリテーブル６１と開放電圧（放電後）−残量率メモリテーブル６２とを使い分けている。具体的には、休止状態前が充電であった場合には開放電圧（充電後）−残量率メモリテーブル６１から、休止状態前が放電であった場合には開放電圧（放電後）−残量率メモリテーブル６２から、それぞれ残量率を読み出して、メモリ８に保存された残量値を修正する。なお、ここでは、休止状態が所定時間継続したときに、メモリ８に保存された残量値を修正するようにしている。
【００８９】
このように、第６の実施の形態に係る電池の残量計測装置は、リチウムイオン電池３１が休止状態となる直前の電流方向が充電方向であった場合の残量率データを保存した開放電圧−残量率メモリテーブル６１と、休止状態となる直前の電流方向が放電方向であった場合の残量率データを保存した開放電圧−残量率メモリテーブル６２とを備えているので、休止状態の前の状態（充電又は放電）にかかわらず、リチウムイオン電池３１の休止状態における残量率及び残量修正が高精度に行える。したがって、残量（残時間）の精度が高く、実際に装置が使用できる時間と外部装置９に表示される使用時間とが一致するために、ユーザが表示された使用時間を信頼し安心して装置を使用できる利点がある。また、残量（残時間）の精度が高く、実際に装置が使用できる時間と装置に表示された使用時間が一致しているため、電池に蓄えられた電気量を有効に最後まで使い切ることができ、装置の実行時間が長くなる利点がある。
【００９０】
なお、開放電圧（充電後）−残量率メモリテーブル６１は、図１３の充電特性データをディジタル化した残量率データにより構成され、開放電圧（放電後）−残量率メモリテーブル６２は、図１３の放電特性データをディジタル化した残量率データにより構成されたテーブルである。
【００９１】
（第７の実施の形態）
図１８は、第７の実施の形態に係る電池の残量計測装置を示すブロック図である。
【００９２】
図１７に示す残量計測装置と比較するとき、開放電圧（放電後）−残量率メモリテーブル６２がなくなり、その代わりに開放電圧補正メモリテーブル６３が追加されている。この開放電圧補正メモリテーブル６３には、休止状態におけるリチウムイオン電池３１の電圧値を補正するための補正データが格納されている。
【００９３】
また、休止前のリチウムイオン電池３１に流れる電流方向を記憶するメモリ８１が同様に追加され、さらに、演算装置１に格納された演算アルゴリズム１６でも、休止時の処理が若干異なる。なお、これらメモリテーブル６１，６３、及びメモリ８１以外の構成は、第１の実施の形態のものと同一であって、それらの詳細な説明は省略する。
【００９４】
この残量計測装置の動作については、充放電時には図１７の残量計測装置と同様の演算処理が実行されるが、休止状態での演算動作は若干異なっている。すなわち、休止時にはメモリ８１に格納された休止状態直前において電流方向データをチェックして、メモリ８１に保存された電流方向が放電方向であった場合には、開放電圧補正メモリテーブル６３に格納された補正データを用いて、電圧センサ３４で検出した開放電圧を補正する。
【００９５】
例えば、この開放電圧補正メモリテーブル６３には開放電圧ごとに、放電特性を基準とした充電特性との差電圧に対応する電圧値が格納されており、いま休止状態直前の電流方向が放電方向であって、そのときの開放電圧が３．７９７Ｖであったとする。その場合には、リチウムイオン電池３１が図１３に示す残量率特性を有するものと想定すれば、その開放電圧３．７９７Ｖに対応する開放電圧補正メモリテーブル６３の設定値は１１ｍＶであって、そのときの開放電圧が３．８０８Ｖ（３．７９７＋０．０１１）に修正される。
【００９６】
この例は実残量が４０％の場合であり、開放電圧の修正が行われない場合には、放電時開放電圧から充電特性に沿って求めた残量率となるため、誤差が４％（残量率３６％）も生じるが、開放電圧の修正が行われることによって充電時開放電圧に換算してから充電特性曲線に沿った残量率を求めることができ、正確な残量率（４０％）を認識できる。メモリ８１に保存された電流方向が充電方向であった場合には、補正しなくても残量率に誤差は生じない。
【００９７】
このように、第７の実施の形態に係る電池の残量計測装置は、開放電圧−残量率メモリテーブルが、休止状態におけるリチウムイオン電池３１の電圧値を補正するための補正データと、休止状態となる直前の電流方向が充電方向又は放電方向のいずれか一方についての残量率データとから構成されているので、休止状態の前の状態（充電又は放電）にかかわらず、リチウムイオン電池３１の休止状態における残量率修正、及び残量修正が高精度に行える。
【００９８】
なお、ここでは充電特性データを基準とする開放電圧の補正方法について説明したが、開放電圧（充電後）−残量率メモリテーブル６１の代わりに開放電圧（放電後）−残量率メモリテーブル６２を用いて、開放電圧補正メモリテーブル６３に開放電圧毎の充電特性を基準とした放電特性との差電圧に対応する電圧値を格納し、リチウムイオン電池３１の開放電圧を補正してもよい。
【００９９】
（第８の実施の形態）
図１９は、第８の実施の形態に係る電池の残量計測装置を示すブロック図である。
【０１００】
図１８に示す残量計測装置と比較するとき、開放電圧補正メモリテーブル６３がなくなり、その代わりに残量率補正メモリテーブル６４が追加されている。この残量率補正メモリテーブル６４には、休止状態となる直前の電流方向が充電方向であった場合と放電方向であった場合とにおける残量率特性の差分データが格納されている。
【０１０１】
また、休止前のリチウムイオン電池３１に流れる電流方向を記憶するメモリ８１が同様に追加され、さらに、演算装置１に格納された演算アルゴリズム１７でも、休止時の処理が若干異なる。なお、これらメモリテーブル６１，６４、及びメモリ８１以外の構成は、第１の実施の形態のものと同一であって、それらの詳細な説明は省略する。
【０１０２】
この残量計測装置の動作については、充放電時には図１の残量計測装置と同様の演算処理を実行しているが、休止状態における演算動作が若干異なっている。すなわち、休止時には電圧センサ３４で検出した開放電圧と開放電圧（充電後）−残量率メモリテーブル６１を用いて、残量率データを求める。次に、メモリ８１に格納された休止状態直前において電流方向データをチェックして、メモリ８１に保存された電流方向が放電であった場合には、残量率補正メモリテーブル６４に格納された差分データを用いて、残量率データを補正する。
【０１０３】
例えば、残量率補正メモリテーブル６４には開放電圧ごとに、充電特性を基準とした放電特性に基づく差分データが格納されており、いま休止状態直前の電流方向が放電方向であって、そのときの開放電圧が３．７９７Ｖであったとする。その場合には、リチウムイオン電池３１が図１３に示す残量率特性を有するものと想定すれば、開放電圧（充電後）−残量率メモリテーブル６１から残量率が３６％として求めることができ、休止状態直前で放電状態であったことから、残量率補正メモリテーブル６４を参照して残量率データの補正が行われる。すなわち、開放電圧３．７９７Ｖに対応する残量率補正メモリテーブル６４の設定値は＋４％であるから、残量率データは４０％（３６＋４）に修正される。
【０１０４】
この例は実残量が４０％の場合であり、残量率データの修正が行われない場合には充電特性に沿った値となるため、誤差が４％（残量率３６％）も生じるが、残量率データの修正が行われることによって放電特性曲線に沿った残量率を求めることができるから、正確な残量率（４０％）に基づいて精度の高い残量（残時間）の認識が可能になる。
【０１０５】
なお、ここでは充電特性データを基準にした残量率補正の方法について説明したが、開放電圧（充電後）−残量率メモリテーブル６１の代わりに開放電圧（放電後）−残量率メモリテーブル６２を用いて、残量率補正メモリテーブル６４に開放電圧毎の放電特性データを基準とした充電特性データとの差分データを格納して、リチウムイオン電池３１の残量率補正を行ってもよい。
【０１０６】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明の電池の残量計測装置によれば、二次電池の使用状態や周囲の環境条件の影響を除去して、そこに蓄えられた電気量の残量を正確に計測することができる。
【０１０７】
また、この発明の電池の残量計測装置は、電圧センサにより検出された電圧値が所定値以上であって、電流センサにより検出された電流値が所定値以下であって、温度センサにより検出された温度が常温以上の温度範囲である場合に、メモリに保存された二次電池の満充電量を、演算装置で計算した残量で置き換えるようにしているので、修正された満充電量が常に温度の影響を含まないように処理できる。
【０１０８】
また、この発明の電池の残量計測装置は、開放電圧の電圧値が所定値以上であって、温度センサにより検出された温度が常温以上の温度範囲である場合に、メモリに保存された二次電池の満充電量を、演算装置で計算した残量値で置き換えるようにしている。したがって、ノートパソコンなどの電源オフ時には、確実に休止状態と判断して、残量や満充電量の修正による容量の学習ができる。
【０１０９】
また、この発明の電池の残量計測装置は、タイマにより計測された休止状態の継続時間が所定時間を経過したとき、メモリに保存された二次電池の残量を、演算装置で計算した新たな残量に置き換えるようにしたので、ノートパソコンなどで電源オフ時に失われた電気量を正確に計測することができる。
【０１１０】
また、この発明の電池の残量計測装置は、開放電圧−残量率関係メモリテーブルから所定時間毎に二次電池に蓄えられた電気量の割合（残量率）を計算し、休止処理が最初に実行されたときを除いて、残量率が所定の割合以上である場合に限って、メモリに保存された二次電池の残量を、新たに計算された残量に置き換えるようにしたので、最初の起動時に必ず残量修正を行うことができ、さらに、２回目以降の休止状態では、電圧変化に対する残量率変化が比較的大きな範囲のみで残量修正が行われるから、残量を正確に計測することができる。
【０１１１】
また、この発明の電池の残量計測装置は、放電処理に際して、外部装置から残量ゼロ信号が入力し、あるいは電圧センサで残量ゼロに相当する低い電圧が検出されたとき、温度・電流−非放電量関係メモリテーブルから非放電量を求め、メモリに保存された二次電池の残量を非放電量で置き換えるようにしたので、残量ゼロの状態で温度や放電電流が変化したとき、正確に放電残時間と実際の放電可能な時間とを一致させて表示できる。
【０１１２】
さらに、この発明の電池の残量計測装置は、電流センサで検出した電流値とタイマで計測した時間とから所定時間内の放電電気量を求め、かつ放電電気量とメモリに記憶された所定時間経過前の残量との加減算を行って所定時間経過後の新たな残量を求め、かつ新たな残量から温度・電流−非放電量関係メモリテーブルで得られた非放電量を減算して放電可能電気量を求めるとともに、放電可能電気量を電流値で除算して放電可能時間を求めるようにしたので、放電残時間の表示と実際の放電可能な時間との違いがなくなり、使用者のとまどいや不信感を除去できる。また、電池に蓄積された電気量を完全な放電状態になるまで使い切ることができ、実質的な使用時間が増加し、充電の頻度が少なくなる。
【０１１３】
さらにまた、この発明の電池の残量計測装置によれば、メモリに保存された電流方向に応じて開放電圧−残量率メモリテーブルから読み出した残量率データにより、メモリに保存された残量値を修正できるから、休止状態の前の状態（充電又は放電）にかかわらず、休止状態における残量率及び残量の修正が高精度に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る電池の残量計測装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１の演算アルゴリズムによる状態判定を示すフローチャートである。
【図３】充電状態での演算処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】放電状態での演算処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】休止状態での演算処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】第２の実施の形態に係る電池の残量計測装置の全体構成を示すブロック図である。
【図７】充電状態での演算処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】休止状態での演算処理の一例を示すフローチャートである。
【図９】非放電量の温度・電流特性を示すグラフである。
【図１０】非充電量の温度特性を示すグラフである。
【図１１】リチウムイオン電池に流れる微小電流の大きさと開放電圧の変化を示すグラフである。
【図１２】第３の実施の形態に係る演算アルゴリズムによる状態判定を示すフローチャートである。
【図１３】開放電圧と残量率との関係を示す残量率特性のグラフである。
【図１４】第４の実施の形態に係る演算アルゴリズムによる休止状態での演算処理の一例を示すフローチャートである。
【図１５】第５の実施の形態に係る電池の残量計測装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１６】第５の実施の形態における放電可能電気量の時間変化を示す図である。
【図１７】第６の実施の形態に係る電池の残量計測装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１８】第７の実施の形態に係る電池の残量計測装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１９】第８の実施の形態に係る電池の残量計測装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２０】従来の電池の残量計測装置の一例を示すブロック図である。
【図２１】従来の電池の残量計測装置における温度と充電効率との関係の一例を示すグラフである。
【図２２】従来の電池の残量計測装置における温度と放電効率との関係の一例を示すグラフである。
【図２３】従来の電池の残量計測装置における満充電状態にした電池の、温度をパラメータとして放置期間と残量率との関係を示すグラフである。
【図２４】従来の電池の残量計測装置における先行充電温度に対する充電電気量の大きさを示すグラフである。
【図２５】従来の電池の残量計測装置における２種類の放電条件（温度・電流）で連続的に放電した結果の一例を示すグラフである。
【図２６】従来の電池の残量計測装置における２種類の放電条件（温度・電流）で連続的に放電した結果の一例を示す他のグラフである。
【符号の説明】
１ 演算装置
２ 検出装置
３ 電池パック
４ 温度−非充電量メモリテーブル
５ 温度・電流−非放電量メモリテーブル
６ 開放電圧―残量率メモリテーブル
７ タイマ
８ メモリ
９ 外部装置
１０ 電気量表示部
１１ 時間表示部
１２〜１７ 演算アルゴリズム
３１ リチウムイオン電池
３２ 電流センサ
３３ 温度センサ
３４ 電圧センサ
６１ 開放電圧（充電後）−残量率メモリテーブル
６２ 開放電圧（放電後）−残量率メモリテーブル
６３ 開放電圧補正メモリテーブル
６４ 残量率補正メモリテーブル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a battery remaining amount measuring device that measures the remaining amount of electricity stored in a secondary battery, and particularly to a battery remaining amount measurement device that accurately measures the amount of electricity stored in a lithium ion battery. Equipment related.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when a lithium-ion battery is in a charging / discharging state connected to an external load device or a charging device, or in a quiescent state where the lithium-ion battery is left unused and unused, the current dischargeable amount of electricity stored in the lithium-ion battery (remaining As a measuring device for accurately measuring the amount of charge or the amount of chargeable electricity, for example, a battery remaining amount measuring device such as a secondary battery remaining amount display device described in Patent Document 1 described below is used. .
[0003]
FIG. 20 is a block diagram showing an example of a conventional battery remaining amount measuring device.
In the remaining amount measuring device shown in FIG. 20, the lithium ion battery 31 in the battery pack 3 is a rechargeable secondary battery. Usually, in the battery pack 3, a current sensor 32 for detecting a charge / discharge current flowing through the lithium ion battery 31 and a temperature sensor 33 for detecting the temperature of the lithium ion battery 31 are integrally housed. The detection signals from the current sensor 32 and the temperature sensor 33 are taken into the arithmetic unit 1 by the detecting device 2, and the internal arithmetic algorithm 101 is started in the arithmetic unit 1 to calculate the amount of electricity stored in the lithium ion battery 31. , The remaining amount recognized by the remaining amount measuring device.
[0004]
The arithmetic unit 1 is connected to a charge efficiency memory table 401, a discharge efficiency memory table 501, a self-discharge amount memory table 601, a timer 7, and a memory 8. The calculation result of the calculation device 1 is output to the external device 9, and the remaining amount of electricity stored in the lithium ion battery 31 can be displayed on the electricity amount display unit 10 provided therein. The remaining amount stored in the lithium ion battery 31 is stored in the memory 8. The arithmetic unit 1 calculates the remaining discharge time (dischargeable time) by dividing the remaining amount by the discharge current detected by the current sensor 32 at the time of discharging the lithium ion battery 31 or a predetermined current value. You. The remaining discharge time is displayed by a time display unit 11 provided in the external device 9.
[0005]
When the lithium ion battery 31 is charged, the chargeable electricity amount is obtained by subtracting the remaining amount stored in the memory 8 from the full charge amount, and the chargeable electricity amount detected by the current sensor 32 or a predetermined current value The remaining charge time (chargeable time) is obtained by dividing by. The remaining charge time is displayed on a time display unit 11 provided in the external device 9. In addition, as the predetermined current value in the calculation of the chargeable / dischargeable time, an average current value that has flowed within a predetermined time period, a scheduled current value that is going to flow to an external load or the like, or the like can be used.
[0006]
In the arithmetic algorithm 101, different algorithms are executed at the time of charging / discharging with current flowing through the lithium ion battery 31 and at the time of non-charging / discharging with no current flowing. That is, at the time of charging / discharging, a new remaining amount is obtained by adding the charged amount of electricity to the previous remaining amount recorded in the memory 8 and subtracting the discharged amount of electricity. The current remaining amount is obtained by subtracting a predetermined self-discharge amount from the previous remaining amount recorded in 8.
[0007]
FIG. 21 is a graph showing an example of the relationship between the temperature and the charging efficiency in the conventional battery remaining amount measuring device.
Here, the charge amount is a product of the charge current value detected by the current sensor 32 and the charge time measured by the timer 7, that is, the charge amount for a predetermined time is multiplied by the charge efficiency (ampere hour efficiency). It is obtained by The charging efficiency is the ratio of the amount of electricity actually stored to the amount of chargeable electricity (the amount of chargeable electricity) to the lithium ion battery 31, and this value is the temperature of the lithium ion battery 31, It varies depending on the current flowing through the power supply 31 and the amount of electricity (remaining amount) stored therein. In the graph shown in FIG. 21, the lower the temperature, the lower the charging efficiency.
[0008]
FIG. 22 is a graph showing an example of the relationship between temperature and discharge efficiency in a conventional remaining amount measuring device.
The amount of discharge electricity is obtained by dividing the product of the discharge current value detected by the current sensor 32 and the time measured by the timer 7, that is, the amount of discharge electricity for a predetermined time by the discharge efficiency. In the graph shown in FIG. 22, the discharge efficiency decreases as the temperature decreases and the current increases. The above discharge efficiency is calculated based on the total discharge charge (rated capacity C) when the discharge current value is 0.2 C [A] at room temperature (20 ° C.). N Hereinafter simply referred to as C. ) Is a ratio indicating the ratio of the charge amount [mAH] discharged at a predetermined discharge current at a predetermined temperature, and this value changes depending on the temperature and the current. The magnitude of the discharge current is represented by a multiple of the rated capacity and a unit of current, such as I = 1.0 CmA or I = 0.2 CmA.
[0009]
For example, if the charging amount obtained by integrating the currents detected at the charging efficiency of 0.9 is 1000 C, the actual charging amount recognized is 900 C (1000 C × 0.9). Further, for example, if the discharge electricity amount obtained by integrating currents detected at a discharge efficiency of 0.9 is 1000 C, the actual discharge electricity amount recognized is 1111 C (1000 C / 0.9). Become.
[0010]
FIG. 23 is a graph showing the relationship between the idle period and the remaining rate using the temperature as a parameter of the fully charged battery in the remaining amount measuring device.
In general, the remaining amount of a secondary battery such as the lithium ion battery 31 decreases even when the secondary battery is left unused. This is a phenomenon called self-discharge, and the magnitude of the self-discharge depends on the temperature, the leaving period, and the remaining amount. FIG. 23 shows a state in which the remaining amount ratio is reduced by self-discharge, with the amount of electricity (full charge amount) of the battery in a fully charged state being 100%. Between the remaining rate and the temperature of the lithium-ion battery 31 left in the fully charged state and the temperature, and the storage period, the higher the temperature, the larger the self-discharge amount of the lithium-ion battery 31 is. There is a relationship where the amount increases.
[0011]
The values of the charging efficiency, the discharging efficiency, and the self-discharge amount shown in FIGS. 21, 22, and 23 are stored in the charging efficiency memory table 401, the discharge efficiency memory table 501, and the self-discharge amount memory table 601 in FIG. 20, respectively. , Values corresponding to various conditions detected by the detection device 2 are selected and used at the time of calculation in the calculation device 1.
[0012]
As a prior application related to the above-described conventional technology, there is Japanese Patent Application No. 2002-100354 (filed on April 2, 2002). Patent Document 2 discloses a power supply remaining capacity measuring device capable of accurately measuring the remaining capacity of a secondary battery during both discharging and charging.
[0013]
[Patent Document 1]
JP-A-6-20723
[Patent Document 2]
JP-A-5-152006
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
Meanwhile, the conventional remaining amount measuring device is based on the idea that the charging and discharging efficiency changes depending on the temperature and the current. However, as a result of the experiment, when the conditions (temperature, current, etc.) change in the charging and discharging of the secondary battery, the charging and discharging efficiency does not change but the charging and discharging cannot be temporarily performed according to each charging and discharging condition. It has been found that the idea that the quantity of electricity exists and that the quantity changes is appropriate.
[0015]
FIG. 24 is a graph showing the magnitude of the amount of charged electricity with respect to the pre-charging temperature in the conventional battery remaining amount measuring device.
In FIG. 24, after the complete discharge, until the battery is fully charged at a predetermined temperature (for example, until the charge current becomes 0.05 C [A]), the result of the charge at a constant voltage and a constant current is represented by the result of the advance charge. This is shown as a graph. Further, the graph of the additional charge shows that the battery was charged again at room temperature (20 ° C.) until the battery was completely charged again. When charging is continuously performed under two types of charging conditions (temperature and current), the battery is fully charged at a predetermined temperature (−20 ° C. and 0 ° C.), and then the temperature is set to normal temperature (20 ° C.). As a result, a certain amount of electricity is charged. In addition, it can be seen that the total amount of electricity is equal to the amount of electricity when the battery is continuously charged at normal temperature from a completely discharged state to a fully charged state.
[0016]
As described above, the charging efficiency (the amount of charged electricity) of the secondary battery is constant, and when the charging conditions change, a part of the amount of electricity cannot be temporarily charged according to the ambient temperature. I have. That is, when the remaining amount is measured according to the concept of the conventional remaining amount measuring device, for example, assuming that the temperature reaches room temperature after charging at 0 ° C., the amount of electricity stored at 0 ° C. is estimated to be small. Therefore, there is a problem that the remaining amount at normal temperature is smaller than the actual remaining amount (actual remaining amount).
[0017]
FIGS. 25 and 26 are graphs each showing an example of a result of continuous discharge under two types of discharge conditions (temperature and current) in a conventional battery remaining amount measuring device.
The result of performing constant current discharge until complete discharge at a predetermined temperature after complete charge (for example, until the battery voltage becomes 2.5 V) is shown as a graph of advance discharge. Further, the graph of the additional discharge shows that the discharge was performed at room temperature (20 ° C.) until the battery was completely discharged again.
[0018]
In the graph of FIG. 25, if the current value of the preceding discharge is 0.2 C [A] and the temperature is 0 ° C., for example, the remaining amount becomes zero when the amount of discharged electricity reaches 5250 C. Is −20 ° C., the remaining amount becomes zero when the amount of discharged electricity reaches 4800C. However, if the additional discharge is performed at a normal temperature (20 ° C.) after that, additional discharge is possible only at 100 C in the former case and 550 C in the latter case.
[0019]
In the graph of FIG. 26, if the current value of the preceding discharge is 1 C [A] and the temperature is 0 ° C., for example, the dischargeable electric amount (remaining amount) when the discharge electric amount A becomes 4550 C Is recognized as zero, but if the temperature is then set to normal temperature (20 ° C.) and the additional discharge is performed, the remaining amount B becomes 800 C, and the additional discharge can be performed by that amount.
[0020]
As described above, in the conventional remaining amount measuring device, even after it is recognized that the secondary battery has been completely discharged under predetermined conditions, a certain amount of electricity is discharged at room temperature (20 ° C.), and the total electricity is completely charged. It is equal to the quantity of electricity when the battery is continuously discharged at normal temperature (20 ° C.) from the state to the completely discharged state.
[0021]
As described above, in a secondary battery such as the lithium-ion battery 31, when the temperature rises or the discharge current decreases, an apparent remaining amount occurs even if new charging is not performed. Therefore, in the conventional remaining amount measuring device, the amount of electricity that can be discharged increases, and the remaining time recognized by the arithmetic device is maintained at zero, and the remaining discharge time is also zero, despite the increase in the remaining discharge time. There was a problem of calculating.
[0022]
In addition, when the battery is not charged / discharged, the remaining amount is calculated in consideration of the amount of self-discharge, but the amount of self-discharge is indirectly obtained from a plurality of detected state amounts (remaining amount, temperature, and idle period). Accuracy is poor, and when the non-charge / discharge state is repeated, there is also a problem that the remaining amount recognized by the remaining amount measuring device greatly differs from the actual remaining amount due to accumulation of errors.
[0023]
Further, the secondary battery is deteriorated by repeating charging and discharging of electricity, and the rated capacity itself is reduced. However, the conventional remaining amount measuring apparatus has a problem that the remaining amount cannot be measured by accurately recognizing the degree of deterioration.
[0024]
An object of the present invention is to provide a remaining amount measuring device for removing the influence of the use state of the secondary battery and surrounding environmental conditions and accurately measuring the remaining amount of electricity stored therein. is there.
[0025]
Another object of the present invention is to provide a battery remaining amount measurement device capable of accurately measuring the remaining amount ratio of a secondary battery by performing a remaining amount correction based on a direction of a current flowing through the secondary battery before a hibernation state. It is to provide a device.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, there is provided a battery remaining amount measuring device for measuring the remaining amount of electricity stored in a secondary battery. The battery remaining amount measuring device includes a current sensor that detects a current flowing through the secondary battery, a charging state in which a current flowing into the secondary battery is detected by the current sensor, and a current flowing out of the secondary battery. And a calculating means for calculating a chargeable / dischargeable electric quantity and a chargeable / dischargeable time in accordance with a result of the determination by the determining means.
[0027]
In this battery remaining amount measuring device, when the determination unit determines that the battery is in the charged state, the arithmetic unit executes a predetermined charging process. The processing is executed, and when it is determined that the battery is in the discharging state, the arithmetic unit executes a predetermined discharging process.
[0028]
In addition, the battery remaining amount measuring device, a voltage sensor that detects the voltage of the secondary battery, an arithmetic device that calculates the remaining amount of the secondary battery according to the voltage signal detected by the voltage sensor, A memory for storing the remaining amount value calculated by the arithmetic unit and a direction of a current flowing in the secondary battery, a voltage value in a rest state in which no current flows in the secondary battery, and a value stored in the secondary battery. As the remaining rate characteristic indicating the relationship with the ratio of the amount of electricity, different remaining rate data was stored when the current direction immediately before the sleep state was the charging direction and when the current direction was the discharging direction. Open voltage-remaining rate memory table.
[0029]
In this battery remaining amount measuring device, the remaining amount of electricity is measured when charging and discharging the secondary battery, and based on the remaining battery rate when the charging and discharging of the secondary battery is stopped for a predetermined time. When performing the remaining amount correction, the remaining amount value stored in the memory can be corrected based on the remaining ratio data read from the open voltage-remaining ratio memory table according to the current direction stored in the memory.
[0030]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the battery remaining power measuring device according to the first embodiment.
[0031]
The arithmetic unit 1 includes an arithmetic algorithm 12 for measuring the remaining amount of the secondary battery, and the battery pack 3 including the lithium ion battery 31 is connected to the arithmetic unit 12 via the detecting device 2. The battery pack 3 includes, in addition to the lithium-ion battery 31, a current sensor 32 for detecting a charging / discharging current flowing through the lithium-ion battery 31, a temperature sensor 33 for detecting an ambient temperature of the lithium-ion battery 31, and a lithium-ion battery 31. A voltage sensor 34 for detecting a voltage is stored. The signal detected here is taken into the computing device 1 by the detecting device 2, and the computing device 1 detects, by the internal computing algorithm 12, the charged state where the current flowing into the current sensor 32 is detected and the current flowing out of the current sensor 32. Each of the discharged state and the rest state other than that is determined, and the amount of electricity (remaining amount), remaining charge / discharge time (remaining charge time, remaining discharge time), and the like stored in the lithium ion battery 31 are calculated.
[0032]
The arithmetic device 1 has a temperature-non-charge amount memory table 4 for storing the relationship between the temperature of the lithium-ion battery 31 and the amount of electricity (non-charge amount) considered to be temporarily unchargeable. And a temperature / current-non-discharge amount memory table 5 for storing the relationship between the current and the amount of electricity (non-discharge amount) considered to be temporarily incapable of discharging, the voltage (open-circuit voltage) and lithium of the lithium ion battery 31 in the idle state. Open voltage-remaining rate memory table 6 for storing the relationship with the ratio of the amount of electricity (remaining rate) stored in the ion battery 31, a timer 7 for measuring the charging time or discharging time of the lithium ion battery 31, and lithium The memory 8 that stores the remaining amount and the full charge amount stored in the ion battery 31 is connected.
[0033]
At the time of charging / discharging when the lithium ion battery 31 is being charged / discharged, the calculation algorithm 12 adds the amount of charged electricity to the previous remaining amount stored in the memory 8 or calculates the amount of discharged electricity from the previous remaining amount. A new remaining amount is obtained by subtraction. Here, the amount of charged electricity is calculated at the time of charging as the product of the charging current detected by the current sensor 32 and the time measured by the timer 7 (the amount of charged electricity for a predetermined time), and the amount of discharged electricity is calculated by the current sensor 32. It can be calculated at the time of discharge as the product of the detected discharge current and the time measured by the timer 7 (the amount of discharge electricity for a predetermined time). Further, the non-charging amount is obtained by referring to the temperature-non-charging amount memory table 4 from the detected temperature, the chargeable amount is calculated using the remaining amount / full charging amount stored in the memory 8, and the detected temperature is calculated. The non-discharge amount is obtained from the current by referring to the temperature / current-non-discharge amount memory table 5, and the dischargeable amount is calculated using the remaining amount stored in the memory 8. Further, the chargeable amount and the dischargeable amount are divided by a predetermined current value to obtain a charge / discharge remaining time.
[0034]
At the time of non-charging and discharging when the current stops flowing to the lithium ion battery 31, the remaining amount calculation is performed in consideration of the self-discharge amount. That is, in the rest state (at the time of rest) in which the non-charge / discharge state has elapsed for a predetermined time, the open circuit voltage is detected by the voltage sensor 34 and the remaining state of the lithium ion battery 31 is determined by referring to the open circuit voltage-remaining rate memory table 6. Find the quantitative rate. Further, the remaining amount of the lithium ion battery 31 is obtained by multiplying the remaining amount ratio by the full charge amount stored in the memory 8, and the remaining amount is corrected.
[0035]
The results of these calculations by the arithmetic unit 1 are output to the external device 9, and the remaining amount of electricity stored in the lithium ion battery 31 can be displayed on the electricity amount display unit 10. Further, the remaining discharge time can be displayed on the time display unit 11 provided in the external device 9.
[0036]
Next, the operation of the battery remaining amount measuring device according to the first embodiment will be described.
In the remaining amount measuring device of FIG. 1, the processing contents by the arithmetic algorithm 12 are different between the charging state, the discharging state, and the pause state. That is, the arithmetic unit 1 determines what state the lithium-ion battery 31 is currently in, and executes a series of processes according to the state.
[0037]
FIG. 2 is a flowchart showing the state determination by the operation algorithm 12 of FIG. In this state determination, first, it is checked from the measured value of the current sensor 32 whether or not a current is flowing through the lithium ion battery 31 (step S1). If the current is flowing, the current direction is checked (step S2). Here, when the current direction is the + direction, it is determined that the battery is in the charged state, and when the current direction is the minus direction, it is determined that the battery is in the discharged state.
[0038]
FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a calculation process in a charged state.
In the charged state, the arithmetic unit 1 first obtains the corresponding uncharged amount of the lithium ion battery 31 from the temperature measured by the temperature sensor 33 and the temperature-non-charged amount memory table 4 (step S11). Next, the remaining charge and the non-charge amount are subtracted from the full charge amount to determine the chargeable electric amount of the lithium ion battery 31 (step S12). Further, the chargeable amount of electricity is divided by the current to obtain the chargeable time of the lithium ion battery 31 (step S13).
[0039]
Next, the voltage value of the lithium ion battery 31 measured by the voltage sensor 34 is equal to or more than a predetermined value (for example, 4.15 V in the case of one cell), and the current value measured by the current sensor 32 is equal to the predetermined value. (For example, 50 mA) or less (steps S14 and S15), and if so, the process proceeds to step S16. In step S16, the full charge amount is corrected by replacing the value of the full charge amount with the remaining amount value stored in the memory 8.
[0040]
FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a calculation process in a discharge state.
In the discharge state, the arithmetic unit 1 first obtains the non-discharge amount of the corresponding lithium ion battery 31 from the temperature, current, and temperature / current-non-discharge amount memory table 5 measured by the temperature sensor 33 and the current sensor 32. (Step S17). Next, the non-discharge amount is subtracted from the remaining amount to determine the dischargeable electric amount of the lithium ion battery 31 (step S18). Furthermore, the dischargeable time of the lithium ion battery 31 is obtained by dividing the dischargeable electricity amount by the current (step S19).
[0041]
Here, as the data of the temperature-non-charge amount memory table 4, the charge electric amount enabling the additional charge shown in the graph of FIG. 24 described above is used, and the data of the temperature / current-non-discharge amount memory table 5 is used. Uses the amount of discharge electricity that enables the additional discharge shown in the graphs of FIGS. 25 and 26 described above. In this case, when the temperature is higher than the normal temperature (20 ° C.), the charge is higher than that at the normal temperature (20 ° C.), regardless of whether charging or discharging is performed. Therefore, values obtained by subtracting the amount of electricity at normal temperature (20 ° C.) from the amount of electricity at a predetermined temperature are referred to as a non-charged amount and a non-discharged amount, respectively, and these values are indicated by negative values for convenience. However, the reference value of the amount of electricity to be additionally charged and discharged may be set to a high temperature such as 60 ° C. instead of the normal temperature (20 ° C.). All values of the discharge amount can be indicated by positive values.
[0042]
FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of the arithmetic processing in the pause state.
When the lithium-ion battery 31 is in the rest state, the arithmetic unit 1 determines whether or not the voltage (open-circuit voltage) measured by the voltage sensor 34 is equal to or higher than a predetermined value (for example, 4.15 V in the case of one cell) ( Step S21). If the open-circuit voltage is equal to or higher than the predetermined value, the value of the full charge amount is replaced with the remaining amount value stored in the memory 8, and the full charge amount of the memory 8 is corrected (step S25).
[0043]
If the open-circuit voltage is equal to or less than the predetermined value, it is checked whether or not the duration of the halt state has passed a predetermined time, for example, one hour (step S22). From the open voltage and the open voltage-remaining rate memory table 6, the corresponding remaining rate of the lithium ion battery 31 is obtained (step S23). Further, by multiplying the full charge amount of the memory 8 by the remaining amount ratio, a new remaining amount value is calculated (step S24), and replaced with the remaining amount value stored in the memory 8 (remaining amount correction).
[0044]
As described above, in the battery remaining amount measurement device according to the first embodiment, the current sensor 32 that detects the current flowing through the lithium ion battery 31 and the current flowing into the lithium ion battery 31 are detected by the current sensor 32. A computing device 1 that determines a charged state, a discharged state in which a current flowing out of the lithium ion battery 31 is detected, and a pause state, and calculates a chargeable / dischargeable electric quantity and a chargeable / dischargeable time according to the determination result, A temperature sensor 33 for detecting the temperature of the lithium-ion battery 31, a voltage sensor 34 for detecting the voltage of the lithium-ion battery 31, and an arithmetic unit 1 for calculating the remaining amount of the lithium-ion battery 31 based on the signals of the sensors. A timer 7 for measuring the duration of the state of charge, a memory 8 for storing the remaining amount of the lithium ion battery 31 and the full charge of the lithium ion battery 31, The temperature-non-charge amount memory table 4 for storing the relationship between the ambient temperature of the lithium ion battery 31 and the amount of electricity (non-charge amount) considered to be temporarily unchargeable, and the temperature and current of the lithium ion battery 31 temporarily The temperature / current-non-discharge amount memory table 5 for storing the relationship between the amount of electricity (non-discharge amount) considered to be incapable of discharging, the voltage (open-circuit voltage) of the lithium ion battery 31 in the idle state, and the lithium ion battery 31 It is configured to include an open voltage-remaining ratio memory table 6 for storing the relationship between the stored amount of electricity and the ratio (remaining ratio). Therefore, even when the ambient temperature or the current value of the lithium ion battery 31 at the time of discharge changes, the amount of electricity (non-discharge amount) that is considered to be temporarily incapable of being discharged is obtained from the changed temperature or current, and thus displayed. The problem that the remaining amount does not match the amount of electricity that can be actually discharged can be solved. In addition, since the open voltage in the state where no current flows through the lithium ion battery 31 (current zero state) and the remaining rate from the open voltage-remaining rate memory table 6 are obtained, the battery voltage fluctuating when there is no load is stabilized. Then, the remaining amount can be accurately obtained.
[0045]
(Second embodiment)
FIG. 6 is a block diagram showing the overall configuration of the battery remaining power measuring device according to the second embodiment.
[0046]
In the battery remaining amount measuring device according to the second embodiment, when the lithium ion battery 31 is in the charged state and the rest state, the processing content of the arithmetic algorithm 13 executed by the arithmetic device 1 is different from that of the first embodiment. It is different from the form. However, the configuration of the remaining amount measuring device is the same as that of the above-described first embodiment shown in FIG.
[0047]
Note that the state determination by the operation algorithm 13 is the same as the state determination by the operation algorithm 12 shown in FIG. 2, and the discharge process in the discharge state is performed by the operation algorithm 12 shown in FIG. It is the same as the arithmetic processing. In addition, in the remaining amount measuring device of FIG. 6, portions corresponding to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as in FIG. 1, and detailed description thereof will be omitted.
[0048]
In the description of the calculation algorithm 12 according to the first embodiment, the non-charge amount is based on the charge amount at normal temperature (20 ° C.), and is based on the charge amount under the reference condition (= full charge amount at normal temperature). It indicates how small the charge amount at a predetermined temperature is. The non-discharge amount is based on the discharge amount of 0.2 C at normal temperature (20 ° C.) and the discharge amount under the reference condition (= full charge at normal temperature). At a predetermined temperature with respect to the amount of discharge at a predetermined current. Further, the dischargeable electricity amount in the discharge process is obtained in step S18 of subtracting the non-discharge amount from the remaining amount, and the magnitude of this remaining amount is a value obtained by integrating the charge and discharge electricity amount irrespective of the temperature (operation algorithm 12). Therefore, in the calculation of the dischargeable electricity amount, the accuracy is reduced because the remaining amount (discharge amount under the reference condition) includes the influence of the temperature. Also in the calculation of the chargeable electric amount in the charging process, the accuracy is lowered because the remaining amount and the non-charged amount are similarly related.
[0049]
That is, in the first embodiment, the correction of the full charge amount in the charging process shown in FIG. 3 (step S16) and the correction of the full charge amount in the pause process shown in FIG. Since the correction was performed independently of the temperature, the corrected full charge included an error due to a temperature change. Considering the case where the amount of dischargeable electricity is calculated after correcting the full charge amount under conditions other than the reference conditions, it is necessary to add the effect of temperature to the full charge amount that includes the effect of temperature. become. In other words, the calculated value of the dischargeable electric quantity is such that the original electric quantity includes an error due to the temperature influence.
[0050]
FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a calculation process in a charged state.
The calculation process in the charging state of FIG. 7 is different from the flowchart of the charging process shown in FIG. 3 in that a temperature check step S31 is added after the charging process step S15.
[0051]
In the second embodiment, similarly, when it is determined that the battery is in the charged state, the voltage value of the lithium-ion battery 31 is calculated after a series of calculations (chargeable amount, chargeable time) in steps S11 to S13. Is greater than or equal to a predetermined value (for example, 4.15 V in the case of one cell) and the current value is equal to or less than a predetermined value (for example, 50 mA), the temperature of the lithium ion battery 31 is checked in step S31, Only when it is determined to be within the range (for example, 15 to 30 ° C.), the value of the full charge amount is replaced with the remaining amount value stored in the memory 8 in step S16, and the full charge amount is corrected. If it is determined in step S31 that the temperature is other than the normal temperature, the process returns to the state determination shown in FIG. 2 without performing the full charge correction.
[0052]
FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of the arithmetic processing in the pause state.
As compared with the flowchart of the pause process shown in FIG. 5, after the open circuit voltage is determined to be equal to or more than the predetermined value in step S21 of the pause process, a step S32 of temperature check is added.
[0053]
In the second embodiment, when the lithium-ion battery 31 is determined to be in the halt state, and the voltage (open-circuit voltage) measured by the voltage sensor 34 is equal to or higher than a predetermined value (for one cell, for example, 4.15 V). However, only when the temperature is determined to be in the normal temperature range (for example, 15 ° C. to 30 ° C.) in step S32, the value of the full charge amount is replaced with the remaining amount value stored in the memory 8, and the full charge amount is corrected. When it is determined in step S32 that the temperature is other than the normal temperature, the process returns to the state determination illustrated in FIG. 2 without performing the full charge amount correction.
[0054]
FIG. 9 is a graph showing the temperature / current characteristics of the non-discharge amount, and FIG. 10 is a graph showing the temperature characteristics of the non-charge amount.
Looking at these temperature characteristics, there is a large change in the current characteristics of the non-discharge amount and the current characteristics of the non-charge amount at a temperature lower than the normal temperature (20 ° C.). However, in the temperature range equal to or higher than the normal temperature, both the non-charge amount and the non-discharge amount change little. That is, if the temperature is equal to or higher than the normal temperature, the discharge amount and the charge amount are substantially equal to those at the normal temperature. Therefore, in the remaining amount measuring device of the lithium ion battery 31, the temperature check in steps S31 and S32 is performed. It is understood that it is not necessary to limit the temperature condition to the normal temperature, and the temperature condition may be replaced with the condition of normal temperature or higher.
[0055]
As described above, in the battery remaining amount measuring device according to the second embodiment, the voltage value detected by the voltage sensor 34 is equal to or more than the predetermined value, and the current value detected by the current sensor 32 is equal to or less than the predetermined value. When the temperature detected by the temperature sensor 33 is in a temperature range equal to or higher than the normal temperature, the full charge amount of the lithium ion battery 31 stored in the memory 8 is replaced with the remaining amount calculated by the arithmetic device 1. Therefore, when the charging process is performed, the full charge amount of the lithium ion battery 31 is corrected in the temperature range equal to or higher than the normal temperature, so that the corrected full charge amount does not always include the influence of the error due to the temperature. In the pause process, when the voltage value of the open-circuit voltage is equal to or higher than the predetermined value and the temperature detected by the temperature sensor 33 is in the temperature range equal to or higher than the normal temperature, the full charge of the lithium ion battery 31 stored in the memory 8 is performed. The charge amount is replaced with the remaining amount value calculated by the arithmetic unit 1. Therefore, when the discharge state is determined in the state determination after the correction of the full charge amount, in the step S18 for calculating the dischargeable electric amount in the discharge process of the lithium ion battery 31, the calculated remaining amount is doubled. Errors due to temperature effects can be eliminated.
[0056]
(Third embodiment)
The configuration of the remaining battery level measuring device according to the third embodiment is the same as that of the above-described first embodiment shown in FIG. However, in the state determination by the operation algorithm 12, the processing content is different. The arithmetic algorithm 12 executed by the arithmetic unit 1 when the lithium ion battery 31 is in the charged state, the discharged state, and the rest state is the charging processing and the discharging processing already described with reference to FIG. 3, FIG. 4, and FIG. , And pause processing.
[0057]
The state in which the current consumption of the battery pack 3 becomes minimum when the notebook computer operates on the battery (AC power supply terminal connection) is a state in which the power supply of the personal computer is turned off. In this state, the current consumption of the battery pack 3 is considered to be zero because the apparatus main body is not operating. However, when current values of a plurality of notebook computers when the power was turned off were measured, it was confirmed that a small current of about 5 mA was flowing in all the personal computers.
[0058]
From the open-circuit voltage-remaining rate characteristics, the rate of change of the remaining level at the practical minimum level (about 40% of the remaining rate) is about 0.35% / mV. The allowable change amount of the open-circuit voltage is 2.8 mV.
[0059]
FIG. 11 is a graph showing the magnitude of the minute current flowing in the lithium ion battery and the change in the open circuit voltage. This graph shows how a change in the amount of electricity of the lithium-ion battery 31 affects the open-circuit voltage when a minute current continuously flows through the lithium-ion battery 31 having a remaining rate of 40% for one hour. . According to this graph, when the magnitude of the current is within 13 mA, the amount of change in the open-circuit voltage is within 2.8 mV, and the remaining amount precision is 1%. If the accuracy of the remaining amount is considered to be within 2%, the current allowed from the same calculation is 26 mA or less. That is, considering that the remaining amount accuracy is about 1 to 2%, it can be said that there is no problem even if a minute current of 13 to 26 mA or less flows.
[0060]
FIG. 12 is a flowchart showing the state determination by the calculation algorithm according to the third embodiment. Here, steps S1 and S2 correspond to the flowchart (FIG. 2) showing the state determination by the arithmetic algorithm 12 in FIG.
[0061]
In the state determination flowchart shown in FIG. 12, after determining whether or not a current is flowing through the lithium ion battery 31 in step S1, step S3 is executed, and the magnitude of the current is equal to or smaller than a predetermined value (for example, 20 mA). Whether the current value is checked or not. In this state determination, even if a current is flowing, it is checked whether or not the current is a very small current. Perform processing. If the current exceeds 20 mA, for example, the process proceeds to step S2 for checking the current direction, and one of the charging and discharging processes is performed.
[0062]
As described above, in an electronic device such as a notebook personal computer, in which a minute current flows even when the power is turned off, when the remaining amount measuring device of the present invention is used, it can be recognized as a pause even if a minute current flows. Therefore, in the battery remaining amount measuring device according to the third embodiment, even when the current is not zero, the battery is set to the sleep state, and when the sleep state has elapsed for a predetermined time or more, the remaining amount is corrected.
[0063]
In addition, when this remaining amount measuring device is applied to a notebook computer, even if a small amount of current is constantly flowing, it is recognized as a sleep state, so the remaining amount is appropriately corrected, and the remaining amount correction and the full charge amount correction are performed. Capacity learning by cooperation of For this reason, there is an advantage that even when the actual capacity of the battery changes due to cycle deterioration or the like, the accuracy of the measured remaining amount of the battery does not deteriorate.
[0064]
(Fourth embodiment)
The remaining battery level measuring device according to the fourth embodiment differs from the second embodiment shown in FIG. 6 in the processing content of the operation algorithm for executing the pause process. The configuration of the remaining amount measuring device is the same as that of the first embodiment. The arithmetic algorithm executed by the arithmetic unit 1 when the state of the lithium ion battery 31 is determined, the state of charge is in the charged state, or the state of charge of the lithium ion battery 31 is the state determination, charge processing, or charge state described in FIGS. Same as the discharge process.
[0065]
In the pause processing according to the first embodiment, as shown in FIG. 5, the remaining amount correction (step S24) is performed regardless of the remaining amount ratio of the battery. However, as described below, at a low remaining rate of about 40% or less, the change in the open voltage with respect to the change in the remaining rate is small, and the characteristics of the lithium ion battery 31 after charging (charging characteristics) and after discharging (discharging characteristics) are obtained. Therefore, the remaining amount error after the correction when the remaining amount is corrected in this range becomes a problem.
[0066]
FIG. 13 is a graph of a remaining rate characteristic showing the relationship between the open circuit voltage and the remaining rate.
Here, experimental data of charge characteristics and discharge characteristics are shown as two remaining ratio characteristics. The charging characteristic data indicates that the battery is charged from the state of no remaining charge to a predetermined remaining charge rate, and then left for a certain period of time to stop the current from flowing to the lithium ion battery 31 when the battery voltage becomes substantially constant. 7 shows a relationship between a voltage value (open-circuit voltage) in a state and a predetermined remaining rate. In addition, the discharge characteristic data is obtained by discharging from a fully charged state to a predetermined remaining rate, and then leaving the battery for a certain period of time to obtain an open voltage and a predetermined remaining rate when the battery voltage becomes substantially constant. It shows the relationship.
[0067]
At a low remaining rate where the remaining rate is about 40% or less, the change in the open voltage with respect to the change in the remaining rate is small. In, the difference in the remaining amount ratio corresponding to the open-circuit voltage increases. That is, when the remaining amount of the lithium ion battery 31 is corrected in the low remaining rate ratio range, the remaining amount error after the correction is large. Further, in a normal notebook personal computer or the like, the battery pack 3 is shipped not in a fully charged state or a completely discharged state, but in a low charged state of about 30%. Therefore, when the remaining amount is corrected only with a predetermined capacity (for example, 40%) or more at which the remaining amount accuracy is relatively high, the remaining amount and the full charge amount are corrected after the remaining amount measuring device is first activated. Until the capacity learning is performed in cooperation with, the accuracy of the remaining amount display becomes very poor.
[0068]
FIG. 14 is a flowchart illustrating an example of a calculation process in a pause state by the calculation algorithm according to the fourth embodiment.
In the battery remaining amount measuring device according to this embodiment, after the calculation of the remaining amount ratio in the pause process of FIG. 5 (step S23), a new start count check (step S33) and a remaining amount ratio check (step S34) are performed. ) Is added. In the operation of the suspension process, when the suspension state has continued for a predetermined time in step S22, the number of activations is checked after obtaining the remaining rate in step S23 (step S33). When the pause process in the remaining amount measuring device is executed first, the process proceeds to step S24, and the remaining amount is corrected (remaining amount = full charge amount × remaining amount ratio) regardless of the remaining amount ratio. However, if the remaining amount measuring device has been activated for the second time or later, the process proceeds to step S34. In this step S34, it is determined whether or not the remaining rate calculated in step S23 is equal to or more than a predetermined value (for example, 40%). Correction (step S24) is performed. If it is determined in step S34 that the remaining amount ratio is equal to or less than the predetermined value, the process returns to the state determination without newly calculating the remaining amount.
[0069]
As described above, when the battery remaining amount measuring device according to the fourth embodiment first enters the sleep state and the arithmetic device 1 executes the suspending process, the remaining battery ratio is determined by the remaining amount ratio. Irrespective of the remaining amount, the remaining amount is corrected only when the remaining amount ratio is equal to or more than a predetermined value in the second and subsequent rest states. Thereby, when the unused battery pack 3 is started up for the first time, the remaining amount can be measured with a certain degree of accuracy, and at the time of the second or subsequent pause processing, the remaining amount can be measured with a relatively high accuracy. .
[0070]
(Fifth embodiment)
FIG. 15 is a block diagram showing the overall configuration of the battery remaining power measuring device according to the fifth embodiment.
[0071]
In the battery remaining amount measuring device according to the fifth embodiment, the processing content of the arithmetic algorithm 14 executed by the arithmetic device 1 when the lithium ion battery 31 is in a discharged state is different from that of the first embodiment. ing. However, the configuration of the remaining amount measuring device is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1 described above.
[0072]
Note that the state determination by the operation algorithm 14 is the same as the state determination by the operation algorithm 12 shown in FIG. 2, and the operation algorithm executed when the lithium ion battery 31 is in the charged state and in the idle state is as follows. This is the same as the charging process and the pause process already described with reference to FIGS. In addition, in FIG. 15, portions corresponding to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1, and detailed description thereof is omitted.
[0073]
Next, the processing of the arithmetic algorithm 14 executed at the time of discharging will be described. The arithmetic unit 1 obtains the non-discharge amount at the time of discharge by referring to the temperature / current-non-discharge amount memory table 5 based on the temperature and current at that time, and subtracts the non-discharge amount from the remaining amount to obtain the discharge amount. Calculates possible electricity. The dischargeable time is obtained by dividing the dischargeable electricity amount by the current value. Furthermore, when the actual remaining amount is zero at the time of discharging, the remaining amount is replaced with the non-discharging amount and updated.
[0074]
FIG. 16 is a diagram illustrating a change over time in the dischargeable electric quantity according to the fifth embodiment.
As shown in FIG. 26, the characteristics of the lithium ion battery 31 used here are as follows: when the battery is fully charged at 20 ° C./0.2 C [A], the discharge amount is A + B = 5400 C ≒ 1500 mAH, 0 ° C. / The discharge amount after the battery is fully charged at 1 C [A] is A = 4500 C ≒ 1250 mAH.
[0075]
Now, charging and discharging are repeated at a temperature of 0 ° C., and after the actual remaining amount matches the amount of dischargeable electricity recognized by the arithmetic unit 1 by the learning function, the discharging is performed from the fully charged state (1250 mAH). Is assumed.
[0076]
When the lithium ion battery 31 is repeatedly charged and discharged at 0 ° C. and is in a fully charged state, the actual remaining amount is 1250 mAH (corresponding to A in FIG. 26). The remaining amount recognized by the arithmetic unit 1 is a value (1500 mAH) obtained by adding the actual remaining amount to the non-discharge amount (corresponding to B in FIG. 26), and the dischargeable electric amount is obtained by subtracting the non-discharge amount from the remaining amount. Value (1250 mAH). From this state, assuming that discharge at a discharge current value of 1 C [A] is started at timing t1, both the actual remaining amount and the dischargeable electricity amount decrease.
[0077]
In the present invention, the remaining discharge time is obtained by dividing the amount of dischargeable electricity by the current value, so that the remaining discharge time at this time shows the same value as (remaining amount / current value) obtained by the conventional method. . Then, at timing t2 after the elapse of the time T1 from the start of discharging, the lithium ion battery 31 is in a completely discharged state, and the actual remaining amount, the dischargeable amount of electricity, and the remaining discharge time all show zero. The remaining amount recognized by the arithmetic unit 1 is replaced with the non-discharge amount. Therefore, the magnitude of the remaining amount matches the non-discharge amount (corresponding to B in FIG. 26) determined by the temperature and the current.
[0078]
Therefore, at the next timing t3, the temperature changes to 20 ° C., and at timing t4, when the additional discharge at 20 ° C./0.2 C [A] starts, the apparent remaining amount (the actual remaining amount, that is, FIG. 26) A) increases. The arithmetic unit 1 recognizes that the remaining amount is 250 mAH when the preceding preceding discharge is completed (timing t2), and the amount of non-discharge under the temperature and current conditions at this time is 0 mAH. Is set to 250 mAH (250 mAH-0 mAH). That is, the apparent remaining amount (actual remaining amount) matches the dischargeable electric amount, and the calculated remaining discharge time (dischargeable time) also matches the actual remaining discharge time T2.
[0079]
As described above, in the remaining amount measuring device according to the fifth embodiment, when the temperature or the discharge current changes in the state of the remaining amount being zero, the remaining discharge time displayed on the external device 9 and the actual dischargeable time are displayed. The time matches. In addition, in the display of the remaining discharge time in the external device 9, there is no difference from the actual dischargeable time, so that the user is not confused or mistrusted. Further, the amount of electricity stored in the lithium-ion battery 31 can be used up until the battery is completely discharged, so that the actual use time is increased and the frequency of charging is reduced.
[0080]
(Sixth embodiment)
FIG. 17 is a block diagram illustrating a battery remaining power measuring device according to the sixth embodiment.
[0081]
In the figure, reference numeral 1 denotes an arithmetic unit, and 2 denotes a detecting device which takes in various sensor signals built in the battery pack 3. The battery pack 3 includes a lithium ion battery 31 as a secondary battery, and a current flowing through the lithium ion battery 31 is detected by a current sensor 32. Battery pack 3 further includes a temperature sensor for detecting the temperature of lithium-ion battery 31 and a voltage sensor 34 for detecting the voltage of lithium-ion battery 31.
[0082]
The arithmetic unit 1 calculates the remaining amount of the battery based on the sensor signal taken by the detection unit 2 from the battery pack 3. The arithmetic device 1 includes a memory table (temperature-non-charge amount memory table) 4 storing a relationship between an ambient temperature of the lithium ion battery 31 and an amount of electricity (non-charge amount) considered to be temporarily unchargeable; A memory table (temperature / current-non-discharge amount memory table) 5 storing the relationship between the ambient temperature and current of the ion battery 31 and the amount of electricity (non-discharge amount) considered to be temporarily incapable of discharging; Table storing the relationship between the battery voltage (open voltage) and the amount of electricity (remaining amount) stored in the lithium-ion battery 31 in a state where no current flows through the battery (resting state) (open voltage-remaining amount memory table) 61, 62, a timer 7 for measuring time, a memory 8 for storing the remaining amount and the full charge amount, a memory 81 for storing the current direction before the pause, and an external device. It is connected, such as 9. The external device 9 is connected to the arithmetic device 1 and displays the remaining amount of electricity that can be supplied to the electronic device operated by the lithium ion battery 31, and displays the remaining charge time (chargeable time) and discharge time of the lithium ion battery 31. Time display such as remaining time (dischargeable time) is possible.
[0083]
When compared with the remaining amount measuring device shown in FIG. 1, instead of the open voltage-remaining ratio memory table 6, it is used when the current flowing through the lithium ion battery 31 immediately before the hibernation state is the charging direction. An open voltage (after charging) -remaining rate memory table 61 and an open voltage (after discharging) -remaining rate memory table 62 used when the current direction is the discharging direction are added. The open voltage (after charging) -remaining rate memory table 61 and the open voltage (after discharging) -remaining rate memory table 62 store different remaining rate data.
[0084]
That is, in the remaining amount measuring device according to the first embodiment shown in FIG. 1, only one type of remaining ratio data is stored in the open voltage-remaining ratio memory table 6, and the device enters a sleep state. The previous current direction was not stored. Therefore, the open-circuit voltage-remaining rate memory table 6 indicates the open-circuit voltage after charging or discharging as a characteristic simultaneously representing the open-circuit voltage-remaining rate characteristic after charging and the open-circuit voltage-remaining rate characteristic after discharging. Only one of the remaining ratio data is set, or an intermediate value between the two remaining ratio characteristics is set as the remaining ratio data. On the other hand, here, a memory 81 for storing the direction of the current flowing in the lithium ion battery 31 before the suspension is added, and the operation algorithm 15 stored in the operation device 1 is slightly changed from the operation algorithm 12. In addition, a current direction storage process at the time of charging and discharging and a remaining ratio calculation process at the time of suspension are executed. The configuration other than the memory tables 61 and 62 and the memory 81 is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1, and a detailed description thereof will be omitted.
[0085]
Next, the operation of the remaining battery level measuring device according to the sixth embodiment will be described.
In the remaining amount measuring device of FIG. 17, the arithmetic unit 1 determines what state the lithium ion battery 31 is currently in, and performs a series of processes according to the state.
[0086]
At the time of charging, the arithmetic unit 1 determines the corresponding non-charge amount of the lithium ion battery 31 from the temperature measured by the temperature sensor 33 and the temperature-non-charge amount memory table 4. Next, the chargeable electric amount of the lithium ion battery 31 is obtained by subtracting the remaining amount and the non-charge amount from the full charge amount. Furthermore, a chargeable time of the lithium ion battery 31 is obtained by dividing the chargeable electricity amount by the current. At the time of discharging, the arithmetic unit 1 obtains the corresponding non-discharge amount of the lithium ion battery 31 from the temperature and current measured by the temperature sensor 33 and the current sensor 32, and the temperature / current-non-discharge amount memory table 5. . Next, the non-discharge amount is subtracted from the remaining amount to determine the dischargeable electric amount of the lithium ion battery 31. Further, the amount of dischargeable electricity is divided by the current to obtain the remaining discharge time (dischargeable time) of the lithium-ion battery 31, which is sent to the external device 9 and displayed together with the remaining amount and the remaining charge time (chargeable time). I do.
[0087]
The calculation algorithm 15 includes a calculation process of storing the direction of the current flowing in the lithium-ion battery 31 in the memory 81 when the lithium-ion battery 31 is being charged / discharged (during charging / discharging). That is, when the state in which the charge / discharge current stops flowing to the lithium-ion battery 31 and the battery 81 enters the sleep state after a predetermined time has elapsed, the current direction data before the sleep is stored in the memory 81.
[0088]
When the lithium ion battery 31 is stopped, the remaining voltage data is obtained using the open voltage detected by the voltage sensor 34 and the memory tables 61 and 62. Here, unlike the arithmetic processing method in the sleep state shown in FIG. 14, two memory tables, that is, open voltage (after charging) -remaining rate, are used according to the current direction data before the lithium ion battery 31 enters the sleep state. The memory table 61 and the open voltage (after discharge) -remaining ratio memory table 62 are selectively used. Specifically, if the charging was performed before the sleep state, the open voltage (after charging) -remaining rate ratio memory table 61 indicates that if the discharge was performed before the sleep state, the open voltage (after discharging) -remaining. The remaining rate is read from each of the quantity rate memory tables 62, and the remaining value stored in the memory 8 is corrected. Here, when the sleep state continues for a predetermined time, the remaining amount value stored in the memory 8 is corrected.
[0089]
As described above, the battery remaining amount measuring device according to the sixth embodiment has the open-circuit voltage storing the remaining amount ratio data when the current direction is the charging direction immediately before the lithium ion battery 31 enters the sleep state. Since it has a remaining rate memory table 61 and an open voltage-remaining rate memory table 62 storing remaining rate data when the current direction immediately before the sleep state is the discharge direction, the sleep state is provided. Irrespective of the state before (charge or discharge), the remaining amount ratio and remaining amount correction of the lithium ion battery 31 in the rest state can be performed with high accuracy. Therefore, the accuracy of the remaining amount (remaining time) is high, and the actual use time of the device and the use time displayed on the external device 9 coincide with each other. There are advantages that can be used. In addition, since the accuracy of the remaining amount (remaining time) is high and the actual use time of the device matches the usage time displayed on the device, it is possible to effectively use up the amount of electricity stored in the battery to the end. This has the advantage that the execution time of the device is prolonged.
[0090]
The open voltage (after charging) -remaining ratio memory table 61 is constituted by remaining ratio data obtained by digitizing the charging characteristic data of FIG. 13, and the open voltage (after discharging) -remaining ratio memory table 62 includes 14 is a table constituted by remaining rate data obtained by digitizing the discharge characteristic data of FIG. 13.
[0091]
(Seventh embodiment)
FIG. 18 is a block diagram showing a battery remaining power measuring device according to the seventh embodiment.
[0092]
When compared with the remaining amount measuring device shown in FIG. 17, the open voltage (after discharge) -remaining ratio memory table 62 is eliminated, and an open voltage correction memory table 63 is added instead. The open voltage correction memory table 63 stores correction data for correcting the voltage value of the lithium ion battery 31 in the rest state.
[0093]
In addition, a memory 81 for storing the direction of the current flowing through the lithium ion battery 31 before the suspension is similarly added, and the processing at the time of the suspension is slightly different even in the arithmetic algorithm 16 stored in the arithmetic unit 1. The configuration other than the memory tables 61 and 63 and the memory 81 is the same as that of the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.
[0094]
Regarding the operation of this remaining amount measuring device, the same arithmetic processing as that of the remaining amount measuring device in FIG. 17 is executed at the time of charging and discharging, but the arithmetic operation in the pause state is slightly different. That is, at the time of rest, the current direction data is checked immediately before the rest state stored in the memory 81, and when the current direction stored in the memory 81 is the discharge direction, the current direction data is stored in the open voltage correction memory table 63. The open-circuit voltage detected by the voltage sensor 34 is corrected using the correction data.
[0095]
For example, the open voltage correction memory table 63 stores, for each open voltage, a voltage value corresponding to the difference voltage from the charge characteristic based on the discharge characteristic, and the current direction immediately before the pause state is the discharge direction. It is assumed that the open-circuit voltage at that time is 3.797V. In this case, assuming that the lithium-ion battery 31 has the remaining capacity ratio characteristic shown in FIG. 13, the set value of the open voltage correction memory table 63 corresponding to the open voltage 3.797 V is 11 mV, The open voltage at that time is corrected to 3.808 V (3.797 + 0.011).
[0096]
In this example, the actual remaining amount is 40%, and if the correction of the open-circuit voltage is not performed, the remaining amount ratio obtained from the open-circuit voltage at the time of discharge along the charging characteristics is 4%. Although the remaining voltage ratio is 36%), the correction of the open voltage allows the remaining voltage ratio to be calculated along with the charging open circuit voltage and then the remaining voltage ratio along the charging characteristic curve to be obtained. %) Can be recognized. If the current direction stored in the memory 81 is the charging direction, no error occurs in the remaining rate even without correction.
[0097]
As described above, in the battery remaining amount measurement device according to the seventh embodiment, the open voltage-remaining ratio memory table stores correction data for correcting the voltage value of the lithium ion battery 31 in the sleep state, Since the current direction immediately before the state is made up of the remaining amount data in either the charging direction or the discharging direction, regardless of the state (charging or discharging) before the hibernation state, the lithium ion battery 31 Correction of the remaining amount and correction of the remaining amount can be performed with high accuracy in the idle state.
[0098]
Here, the method of correcting the open voltage based on the charging characteristic data has been described. However, instead of the open voltage (after charging) -remaining ratio memory table 61, the open voltage (after discharging) -remaining ratio memory table 62 is used. May be used to store the voltage value corresponding to the difference voltage from the discharge characteristics based on the charging characteristics for each open voltage in the open voltage correction memory table 63 to correct the open voltage of the lithium ion battery 31.
[0099]
(Eighth embodiment)
FIG. 19 is a block diagram showing a battery remaining power measuring device according to the eighth embodiment.
[0100]
When compared with the remaining amount measurement device shown in FIG. 18, the open voltage correction memory table 63 is eliminated, and a remaining amount ratio correction memory table 64 is added instead. The remaining rate correction memory table 64 stores difference data of the remaining rate characteristics when the current direction immediately before the sleep state is the charging direction and when the current direction is the discharging direction.
[0101]
Further, a memory 81 for storing the direction of current flowing through the lithium ion battery 31 before the suspension is similarly added, and the processing at the suspension is slightly different even in the operation algorithm 17 stored in the arithmetic unit 1. The configuration other than the memory tables 61 and 64 and the memory 81 is the same as that of the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.
[0102]
Regarding the operation of the remaining amount measuring device, the same arithmetic processing as that of the remaining amount measuring device of FIG. 1 is executed at the time of charging / discharging, but the arithmetic operation in the pause state is slightly different. That is, at the time of suspension, the remaining voltage data is obtained using the open voltage detected by the voltage sensor 34 and the open voltage (after charging) -remaining ratio memory table 61. Next, the current direction data is checked immediately before the sleep state stored in the memory 81, and if the current direction stored in the memory 81 is discharge, the difference stored in the remaining rate correction memory table 64 is determined. The remaining rate data is corrected using the data.
[0103]
For example, the remaining rate correction memory table 64 stores, for each open voltage, difference data based on the discharge characteristics based on the charge characteristics, and the current direction immediately before the pause state is the discharge direction. Is 3.797V. In this case, assuming that the lithium ion battery 31 has the remaining capacity characteristic shown in FIG. 13, the remaining capacity can be determined as 36% from the open voltage (after charging) -remaining capacity memory table 61. Since the battery was discharged immediately before the sleep state, the remaining rate data is corrected with reference to the remaining rate correction memory table 64. That is, since the set value of the remaining rate correction memory table 64 corresponding to the open circuit voltage of 3.797 V is + 4%, the remaining rate data is corrected to 40% (36 + 4).
[0104]
In this example, the actual remaining amount is 40%, and when the remaining amount ratio data is not corrected, the value is in accordance with the charging characteristics, so that an error of 4% (36% remaining amount) occurs. However, since the remaining ratio data is corrected, the remaining ratio along the discharge characteristic curve can be obtained, so that the remaining amount (remaining time) can be determined with high accuracy based on the accurate remaining ratio (40%). Recognition becomes possible.
[0105]
Here, the method of correcting the remaining rate based on the charging characteristic data has been described. However, instead of the open voltage (after charging) -remaining rate memory table 61, the open voltage (after discharging) -remaining rate memory table is used. Using 62, the remaining ratio correction of the lithium ion battery 31 may be performed by storing difference data from the charging characteristic data based on the discharge characteristic data for each open voltage in the remaining ratio correction memory table 64. .
[0106]
【The invention's effect】
As described above, according to the battery remaining amount measurement device of the present invention, the influence of the use state of the secondary battery and the surrounding environmental conditions is removed, and the remaining amount of the electricity stored therein can be accurately determined. Can be measured.
[0107]
Further, in the battery remaining amount measuring device of the present invention, the voltage value detected by the voltage sensor is equal to or more than a predetermined value, the current value detected by the current sensor is equal to or less than the predetermined value, and the voltage value detected by the temperature sensor is If the temperature of the secondary battery is within the temperature range above normal temperature, the full charge of the secondary battery stored in the memory is replaced with the remaining amount calculated by the arithmetic unit, so the corrected full charge is always Processing can be performed without including the effect of temperature.
[0108]
In addition, the battery remaining amount measuring device of the present invention is configured such that when the voltage value of the open circuit voltage is equal to or higher than a predetermined value and the temperature detected by the temperature sensor is in a temperature range equal to or higher than normal temperature, The full charge of the next battery is replaced with the remaining amount calculated by the arithmetic unit. Therefore, when the power of the notebook computer or the like is turned off, it is determined that the computer is in the sleep state, and the capacity can be learned by correcting the remaining amount or the full charge amount.
[0109]
In addition, the battery remaining amount measuring device of the present invention is configured such that when the duration of the sleep state measured by the timer exceeds a predetermined time, the remaining amount of the secondary battery stored in the memory is calculated by the arithmetic device. Since it is replaced with a small amount of power, it is possible to accurately measure the amount of electricity lost when the power is turned off in a notebook computer or the like.
[0110]
Further, the battery remaining amount measuring device of the present invention calculates the ratio (remaining amount ratio) of the amount of electricity stored in the secondary battery at predetermined time intervals from the open voltage-remaining amount ratio memory table, and performs a pause process. Except when first executed, the remaining amount of the secondary battery stored in the memory is replaced with the newly calculated remaining amount only when the remaining amount ratio is equal to or higher than a predetermined ratio. Therefore, the remaining amount can be corrected without fail at the first start-up. In the second and subsequent rest states, the remaining amount is corrected only in a range where the change in the remaining amount ratio with respect to the voltage change is relatively large. Can be measured accurately.
[0111]
In addition, the battery remaining amount measuring device according to the present invention, when a zero remaining amount signal is input from an external device or a low voltage corresponding to zero remaining amount is detected by a voltage sensor during the discharging process, the temperature / current- The amount of non-discharge is obtained from the non-discharge amount related memory table, and the remaining amount of the secondary battery stored in the memory is replaced with the non-discharge amount. It is possible to accurately display the remaining discharge time and the actual dischargeable time.
[0112]
Furthermore, the battery remaining amount measuring device of the present invention obtains the amount of discharge electricity within a predetermined time from the current value detected by the current sensor and the time measured by the timer, and outputs the amount of discharge electricity and the predetermined time stored in the memory. A new remaining amount after a lapse of a predetermined time is obtained by performing addition and subtraction with the remaining amount before the lapse, and the non-discharge amount obtained in the temperature / current-non-discharge amount related memory table is subtracted from the new remaining amount. In addition to calculating the dischargeable electricity amount and dividing the dischargeable electricity amount by the current value to obtain the dischargeable time, there is no difference between the display of the remaining discharge time and the actual dischargeable time. Eliminates distractions and mistrust. In addition, the amount of electricity stored in the battery can be used up until the battery is completely discharged, so that the actual use time is increased and the frequency of charging is reduced.
[0113]
Still further, according to the battery remaining amount measuring device of the present invention, the remaining amount stored in the memory is obtained by the remaining amount ratio data read from the open voltage-remaining ratio memory table according to the current direction stored in the memory. Since the values can be corrected, the remaining amount ratio and the remaining amount in the pause state can be corrected with high accuracy regardless of the state (charge or discharge) before the pause state.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating an overall configuration of a battery remaining amount measuring device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a flowchart showing a state determination by the operation algorithm of FIG. 1;
FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a calculation process in a charged state.
FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a calculation process in a discharge state.
FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a calculation process in a pause state.
FIG. 6 is a block diagram illustrating an overall configuration of a battery remaining power measuring device according to a second embodiment.
FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a calculation process in a charged state.
FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a calculation process in a pause state.
FIG. 9 is a graph showing temperature / current characteristics of a non-discharge amount.
FIG. 10 is a graph showing a temperature characteristic of a non-charging amount.
FIG. 11 is a graph showing the magnitude of a minute current flowing in a lithium ion battery and the change in open circuit voltage.
FIG. 12 is a flowchart illustrating a state determination by an operation algorithm according to the third embodiment.
FIG. 13 is a graph of a remaining rate characteristic showing a relationship between an open circuit voltage and a remaining rate.
FIG. 14 is a flowchart illustrating an example of a calculation process in a pause state according to a calculation algorithm according to the fourth embodiment.
FIG. 15 is a block diagram illustrating an overall configuration of a battery remaining power measuring device according to a fifth embodiment.
FIG. 16 is a diagram showing a change over time in a dischargeable electric quantity in the fifth embodiment.
FIG. 17 is a block diagram illustrating an overall configuration of a battery remaining power measuring device according to a sixth embodiment.
FIG. 18 is a block diagram showing an overall configuration of a battery remaining power measuring device according to a seventh embodiment.
FIG. 19 is a block diagram showing an overall configuration of a battery remaining power measuring device according to an eighth embodiment.
FIG. 20 is a block diagram showing an example of a conventional battery remaining amount measuring device.
FIG. 21 is a graph showing an example of a relationship between temperature and charging efficiency in a conventional battery remaining amount measuring device.
FIG. 22 is a graph showing an example of a relationship between temperature and discharge efficiency in a conventional battery remaining amount measuring device.
FIG. 23 is a graph showing the relationship between the idle period and the remaining charge rate using a temperature as a parameter of a fully charged battery in the conventional battery remaining charge measuring device.
FIG. 24 is a graph showing the magnitude of the amount of charged electricity with respect to the pre-charging temperature in the conventional battery remaining amount measuring device.
FIG. 25 is a graph showing an example of a result of continuous discharge under two types of discharge conditions (temperature and current) in a conventional battery remaining amount measurement device.
FIG. 26 is another graph showing an example of a result of continuous discharge under two types of discharge conditions (temperature and current) in a conventional battery remaining amount measurement device.
[Explanation of symbols]
1 arithmetic unit
2 Detector
3 Battery pack
4 Temperature-non-charge amount memory table
5 Temperature / current-non-discharge amount memory table
6 Open voltage-remaining rate memory table
7 Timer
8 memory
9 External devices
10 Electric quantity display
11 Time display section
12-17 Operation algorithm
31 Lithium-ion battery
32 current sensor
33 temperature sensor
34 Voltage sensor
61 Open Voltage (After Charging)-Remaining Ratio Memory Table
62 Open Voltage (After Discharge)-Remaining Ratio Memory Table
63 Open voltage correction memory table
64 Remaining ratio correction memory table

Claims (19)

二次電池に蓄えられた電気量の残量を計測する電池の残量計測装置において、
前記二次電池に流れる電流を検出する電流センサと、
前記電流センサにより前記二次電池に流入する電流が検出された充電状態、前記二次電池から流出する電流が検出された放電状態、及び休止状態を判定する判定手段と、
前記判定手段における判定結果に応じて充放電可能電気量及び充放電可能時間を演算する演算手段と、
を備えることを特徴とする電池の残量計測装置。In a battery remaining amount measuring device that measures the remaining amount of electricity stored in a secondary battery,
A current sensor for detecting a current flowing through the secondary battery,
Determining means for determining a charging state in which a current flowing into the secondary battery is detected by the current sensor, a discharging state in which a current flowing out of the secondary battery is detected, and a pause state;
Calculating means for calculating a chargeable / dischargeable electric quantity and a chargeable / dischargeable time in accordance with the determination result in the determining means,
A battery remaining amount measuring device comprising: 前記二次電池の温度を検出する温度センサと、
前記二次電池の電圧を検出する電圧センサと、
前記各センサの信号をもとに前記二次電池の残量を計算する演算装置と、
前記充電状態の継続時間を計測するタイマと、
前記二次電池の残量と前記二次電池の満充電量を保存するメモリと、
前記二次電池の周囲温度と一時的に充電できないとみなされる電気量（非充電量）との関係を保存する温度−非充電量関係メモリテーブルと、
を備え、前記判定手段により充電状態と判定された場合に、前記演算手段で所定の充電処理を実行することを特徴とする請求項１記載の電池の残量計測装置。A temperature sensor for detecting a temperature of the secondary battery,
A voltage sensor for detecting a voltage of the secondary battery,
An arithmetic unit that calculates the remaining amount of the secondary battery based on the signals of the sensors,
A timer for measuring the duration of the state of charge,
A memory for storing a remaining amount of the secondary battery and a full charge amount of the secondary battery,
A temperature-non-charge amount relationship memory table for storing a relationship between the ambient temperature of the secondary battery and the amount of electricity (non-charge amount) considered to be temporarily unchargeable;
2. The battery remaining amount measuring device according to claim 1, further comprising: when the determination unit determines that the battery is in a charged state, the calculation unit executes a predetermined charging process. 前記充電処理では、前記電圧センサにより検出された電圧値が所定値以上であって、前記電流センサにより検出された電流値が所定値以下であって、前記温度センサにより検出された温度が常温以上の温度範囲である場合に、前記メモリに保存された前記二次電池の満充電量を、前記演算装置で計算した残量で置き換えることを特徴とする請求項２記載の電池の残量計測装置。In the charging process, the voltage value detected by the voltage sensor is equal to or higher than a predetermined value, the current value detected by the current sensor is equal to or lower than a predetermined value, and the temperature detected by the temperature sensor is equal to or higher than normal temperature. 3. The battery remaining amount measuring device according to claim 2, wherein when the temperature is within the range, the full charge amount of the secondary battery stored in the memory is replaced with the remaining amount calculated by the arithmetic device. . 前記二次電池の電圧を検出する電圧センサと、
前記二次電池の温度を検出する温度センサと、
前記各センサの信号をもとに前記二次電池の残量を計算する演算装置と、
前記二次電池の残量と前記二次電池の満充電量を保存するメモリと、
前記休止状態での前記二次電池の電圧（開放電圧）と前記二次電池に蓄えられた電気量の割合（残量率）との関係を保存する開放電圧−残量率関係メモリテーブルと、
を備え、前記判定手段により休止状態と判定された場合に、前記演算手段で所定の休止処理を実行することを特徴とする請求項１記載の電池の残量計測装置。A voltage sensor for detecting a voltage of the secondary battery,
A temperature sensor for detecting a temperature of the secondary battery,
An arithmetic unit that calculates the remaining amount of the secondary battery based on the signals of the sensors,
A memory for storing a remaining amount of the secondary battery and a full charge amount of the secondary battery,
An open voltage-remaining rate relationship memory table for storing a relationship between a voltage (open voltage) of the secondary battery and a ratio (remaining rate) of the amount of electricity stored in the secondary battery in the rest state;
2. The battery remaining amount measuring device according to claim 1, further comprising: when the determination unit determines that the battery is in the sleep state, the arithmetic unit executes a predetermined sleep process. 前記休止処理では、前記開放電圧の電圧値が所定値以上であって、前記温度センサにより検出された温度が常温以上の温度範囲である場合に、前記メモリに保存された前記二次電池の満充電量を、前記演算装置で計算した残量値で置き換えることを特徴とする請求項４記載の電池の残量計測装置。In the suspending process, when the voltage value of the open-circuit voltage is equal to or more than a predetermined value and the temperature detected by the temperature sensor is in a temperature range equal to or higher than normal temperature, the rechargeable battery stored in the memory is fully charged. The battery remaining amount measuring device according to claim 4, wherein the charged amount is replaced with a remaining amount value calculated by the arithmetic device. 前記二次電池の電圧を検出する電圧センサと、
前記二次電池の温度を検出する温度センサと、
前記各センサの信号をもとに前記二次電池の残量を計算する演算装置と、
前記充電状態、放電状態、及び休止状態の継続時間を計測するタイマと、
前記二次電池の残量と前記二次電池の満充電量を保存するメモリと、
前記休止状態での前記二次電池の電圧（開放電圧）と前記二次電池に蓄えられた電気量の割合（残量率）との関係を保存する開放電圧−残量率関係メモリテーブルと、
を備え、前記判定手段は、前記電流センサにより所定値以上の大きさの電流が検出されない場合に休止状態と判定し、前記演算手段で所定の休止処理を実行することを特徴とする請求項１記載の電池の残量計測装置。A voltage sensor for detecting a voltage of the secondary battery,
A temperature sensor for detecting a temperature of the secondary battery,
An arithmetic unit that calculates the remaining amount of the secondary battery based on the signals of the sensors,
A timer that measures the duration of the charge state, the discharge state, and the dormant state,
A memory for storing a remaining amount of the secondary battery and a full charge amount of the secondary battery,
An open voltage-remaining rate relationship memory table for storing a relationship between a voltage (open voltage) of the secondary battery and a ratio (remaining rate) of the amount of electricity stored in the secondary battery in the rest state;
2. The method according to claim 1, wherein the determining unit determines that the apparatus is in the halt state when the current sensor does not detect a current having a magnitude equal to or greater than a predetermined value, and executes the predetermined halt processing by the arithmetic unit. A battery remaining amount measuring device according to the above. 前記休止処理では、前記開放電圧の電圧値が所定値以下であった場合に、前記タイマにより計測された前記休止状態の継続時間が所定時間を経過したとき、前記メモリに保存された前記二次電池の残量を、前記演算装置で計算した新たな残量に置き換えることを特徴とする請求項６記載の電池の残量計測装置。In the pause process, when the voltage value of the open-circuit voltage is equal to or less than a predetermined value, when the duration of the pause state measured by the timer exceeds a predetermined time, the secondary stored in the memory is used. 7. The apparatus according to claim 6, wherein the remaining amount of the battery is replaced with a new remaining amount calculated by the arithmetic unit. 前記演算装置は、前記開放電圧−残量率関係メモリテーブルから前記所定時間毎に前記二次電池に蓄えられた電気量の割合（残量率）を計算し、前記休止処理が最初に実行されたときを除いて、前記残量率が所定の割合以上である場合に限って、前記メモリに保存された前記二次電池の残量を、新たに計算された残量に置き換えることを特徴とする請求項７記載の電池の残量計測装置。The arithmetic unit calculates a ratio (remaining rate) of the amount of electricity stored in the secondary battery at every predetermined time from the open voltage-remaining rate relation memory table, and the pause process is executed first. Except when the remaining rate is equal to or higher than a predetermined rate, the remaining amount of the secondary battery stored in the memory is replaced with a newly calculated remaining amount. The battery remaining amount measuring device according to claim 7. 前記二次電池の電圧を検出する電圧センサと、
前記二次電池の温度を検出する温度センサと、
前記各センサの信号をもとに前記二次電池の残量を計算する演算装置と、
前記放電状態の継続時間を計測するタイマと、
前記二次電池の残量と前記二次電池の満充電量を保存するメモリと、
前記二次電池の温度及び電流と一時的に放電できないとみなされる電気量（非放電量）との関係を保存する温度・電流−非放電量関係メモリテーブルと、
を備え、前記判定手段により放電状態と判定された場合に、前記演算手段で所定の放電処理を実行することを特徴とする請求項１記載の電池の残量計測装置。A voltage sensor for detecting a voltage of the secondary battery,
A temperature sensor for detecting a temperature of the secondary battery,
An arithmetic unit that calculates the remaining amount of the secondary battery based on the signals of the sensors,
A timer for measuring the duration of the discharge state,
A memory for storing a remaining amount of the secondary battery and a full charge amount of the secondary battery,
A temperature / current-non-discharge amount memory table for storing a relationship between the temperature and current of the secondary battery and an amount of electricity (non-discharge amount) considered to be temporarily incapable of discharging;
The battery remaining amount measuring device according to claim 1, further comprising: when the determination unit determines that the battery is in the discharged state, the calculation unit performs a predetermined discharge process. 前記放電処理では、外部装置から残量ゼロ信号が入力し、あるいは前記電圧センサで残量ゼロに相当する低い電圧が検出されたとき、前記温度・電流−非放電量関係メモリテーブルから非放電量を求め、前記メモリに保存された前記二次電池の残量を、前記非放電量で置き換えることを特徴とする請求項９記載の電池の残量計測装置。In the discharging process, when a zero residual amount signal is input from an external device or a low voltage corresponding to zero residual amount is detected by the voltage sensor, the non-discharge amount is stored in the temperature / current-non-discharge amount relation memory table. 10. The battery remaining amount measuring device according to claim 9, wherein the remaining amount of the secondary battery stored in the memory is replaced with the non-discharge amount. 前記放電処理では、
前記電流センサで検出した電流値と前記タイマで計測した継続時間とから所定時間内の放電電気量を求め、
かつ前記放電電気量と前記メモリに記憶された前記所定時間経過前の残量との加減算を行って前記所定時間経過後の新たな残量を求め、
かつ前記新たな残量から前記温度・電流−非放電量関係メモリテーブルで得られた非放電量を減算して前記放電可能電気量を求めるとともに、前記放電可能電気量を前記電流値で除算して前記放電可能時間を求めることを特徴とする請求項９記載の電池の残量計測装置。In the discharging process,
From the current value detected by the current sensor and the duration measured by the timer to determine the amount of discharge electricity within a predetermined time,
And a new remaining amount after the lapse of the predetermined time by performing addition and subtraction of the amount of discharged electricity and the remaining amount before the predetermined time stored in the memory,
And subtracting the non-discharge amount obtained in the temperature / current-non-discharge amount relation memory table from the new remaining amount to obtain the dischargeable electric amount, and dividing the dischargeable electric amount by the current value. 10. The battery remaining amount measuring device according to claim 9, wherein the dischargeable time is obtained by using the following method. 二次電池の充放電に際して電気量の残量を計測するとともに、前記二次電池の充放電が所定時間だけ休止したとき前記二次電池の残量率に基づいて残量修正を実行する電池の残量計測装置において、
前記二次電池の電圧を検出する電圧センサと、
前記電圧センサで検出した電圧信号に応じて前記二次電池の残量値を計算する演算装置と、
前記演算装置により計算した前記残量値と前記二次電池に流れる電流方向とをそれぞれ保存するメモリと、
前記二次電池に電流が流れない休止状態での電圧値と前記二次電池に蓄えられた電気量の割合との関係を示す残量率特性として、前記休止状態となる直前の電流方向が充電方向であった場合と放電方向であった場合とでそれぞれ異なる残量率データを保存した開放電圧−残量率メモリテーブルと、
を備え、前記メモリに保存された電流方向に応じて前記開放電圧−残量率メモリテーブルから読み出した残量率データにより、前記メモリに保存された残量値を修正することを特徴とする電池の残量計測装置。While measuring the remaining amount of electricity at the time of charging and discharging of the secondary battery, and performing the remaining amount correction based on the remaining amount ratio of the secondary battery when the charging and discharging of the secondary battery is stopped for a predetermined time. In the remaining amount measuring device,
A voltage sensor for detecting a voltage of the secondary battery,
An arithmetic unit that calculates a remaining value of the secondary battery according to a voltage signal detected by the voltage sensor;
A memory that stores the remaining amount value calculated by the arithmetic device and a current direction flowing to the secondary battery, respectively,
As a remaining rate characteristic indicating a relationship between a voltage value in a rest state in which no current flows through the secondary battery and a ratio of an amount of electricity stored in the secondary battery, a current direction immediately before the rest state is charged. Open-voltage-remaining-ratio memory table storing different remaining-ratio data for the case of the direction and the case of the discharging direction, respectively,
And correcting the remaining amount value stored in the memory according to the remaining ratio data read from the open voltage-remaining ratio memory table according to the current direction stored in the memory. Remaining amount measuring device. 前記開放電圧−残量率メモリテーブルは、前記休止状態となる直前の電流方向が充電方向であった場合の残量率データを保存した充電後開放電圧−残量率メモリテーブルと、前記休止状態となる直前の電流方向が放電方向であった場合の残量率データを保存した放電後開放電圧−残量率メモリテーブルとからなることを特徴とする請求項１２記載の電池の残量計測装置。The open-circuit voltage-remaining ratio memory table includes a post-charging open-circuit voltage-remaining ratio memory table storing remaining ratio data when the current direction immediately before the hibernation state is the charging direction; 13. The battery remaining amount measuring device according to claim 12, comprising a post-discharge open voltage-remaining ratio memory table storing remaining ratio data when the current direction immediately before the discharge direction is the discharging direction. . 前記開放電圧−残量率メモリテーブルは、前記休止状態における前記二次電池の電圧値を補正するための補正データと、前記休止状態となる直前の電流方向が充電方向または放電方向のいずれか一方についての残量率データとから構成されていることを特徴とする請求項１２記載の電池の残量計測装置。The open voltage-remaining rate memory table includes correction data for correcting the voltage value of the secondary battery in the pause state, and the current direction immediately before the pause state is one of a charge direction and a discharge direction. 13. The battery remaining amount measuring device according to claim 12, comprising remaining amount ratio data of the battery. 前記開放電圧−残量率メモリテーブルは、前記休止状態となる直前の電流方向が充電方向または放電方向のいずれか一方についての残量率データと、前記休止状態となる直前の電流方向が充電方向であった場合と放電方向であった場合とにおける前記残量率特性の差分データとから構成されていることを特徴とする請求項１２記載の電池の残量計測装置。The open voltage-remaining rate memory table includes remaining rate data for either the charging direction or the discharging direction when the current direction immediately before the sleep state is reached, and the charging direction when the current direction immediately before the sleep state is reached. 13. The battery remaining amount measuring device according to claim 12, further comprising difference data of the remaining amount ratio characteristics between the case of the discharge direction and the case of the discharge direction. 前記休止状態が所定時間継続したときに、前記メモリに保存された残量値を修正することを特徴とする請求項１２記載の電池の残量計測装置。13. The battery remaining amount measuring device according to claim 12, wherein the remaining amount value stored in the memory is corrected when the sleep state continues for a predetermined time. 前記休止状態における前記二次電池の電圧値が所定値以上である場合に、前記メモリに記憶した満充電量を新たな残量値によって置き換えることを特徴とする請求項１２記載の電池の残量計測装置。13. The battery remaining amount according to claim 12, wherein the full charge amount stored in the memory is replaced with a new remaining amount value when the voltage value of the secondary battery in the pause state is equal to or more than a predetermined value. Measuring device. 前記二次電池に流れる電流方向を検出する電流センサを備えたことを特徴とする請求項１２記載の電池の残量計測装置。The battery remaining amount measuring device according to claim 12, further comprising a current sensor that detects a direction of a current flowing through the secondary battery. 前記二次電池は、リチウムイオン電池であることを特徴とする請求項１乃至請求項１８のいずれかに記載の電池の残量計測装置。19. The apparatus according to claim 1, wherein the secondary battery is a lithium ion battery.
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