JP2011053088A - 二次電池の残容量演算方法および二次電池装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池の相対残容量および満充電容量を精度良く求める。
【解決手段】二次電池の開放端子電圧ＯＣＶと相対残容量ＳＯＣ［％］との関係を示すテーブルを備え、二次電池の満充電状態における開放端子電圧ＯＣＶfullに従って前記テーブルを参照して求められる相対残容量ＳＯＣfull［％］を求めた後、前記二次電池の放電停止時に検出される該二次電池の開放端子電圧ＯＣＶに従って前記テーブルを参照して求められる相対残容量ＳＯＣを［ＳＯＣtrue＝ＳＯＣ×（１００／ＳＯＣfull）］として補正して前記二次電池の真の相対残容量ＳＯＣtrueを求める。更に二次電池の満充電状態から放電停止時までの放電容量Ｑ［Ａｈ］と前記二次電池の真の相対残容量ＳＯＣtrueとに基づいて前記二次電池の満充電容量Ｑfullを［Ｑfull＝Ｑ÷[（１００−ＳＯＣtrue）／１００］］として求める。
【選択図】図３

Description

本発明は、二次電池の相対残容量を精度良く求めることのできる二次電池の残容量演算方法およびこの残容量演算方法を採用した二次電池装置に関する。

二次電池を使用する上で、放電に伴う残容量を正確に把握することが重要である。ちなみに二次電池の残容量は、専ら、その満充電容量（最大充電容量；実力容量）を１００％とした相対残容量ＳＯＣ［％］として評価されることが多い。また二次電池の特性、特にその満充電容量は充放電の繰り返しに伴って劣化するので、使用時における二次電池の満充電容量を正確に検出し、その寿命を把握することも重要である。

ところで従来、二次電池の相対残容量ＳＯＣ［％］と開放端子電圧（無負荷電圧）ＯＣＶとが、例えば図４(ａ)に示すように密接な関係を有していることに着目して、二次電池の開放端子電圧ＯＣＶを検出し、検出した開放端子電圧ＯＣＶに基づいて該二次電池の相対残容量ＳＯＣ［％］を求めることが行われている。具体的には、予め求められた相対残容量ＳＯＣ［％］と開放端子電圧ＯＣＶとの関係を記述した、例えば図４(ｂ)に示すようなテーブルを参照して、検出した開放端子電圧ＯＣＶに対応する相対残容量ＳＯＣ［％］を求めている（例えば特許文献１を参照）。

また二次電池の特性（寿命）を把握するべく、充放電に伴って変化する二次電池の開放端子電圧ＯＣＶをその充放電過程における２点（Ｖ１,Ｖ２）において検出すると共に、その２点（Ｖ１,Ｖ２）間における充放電量Ｑを求め、この充放電量Ｑと２点の開放端子電圧（Ｖ１,Ｖ２）とから満充電量（最大充電容量）Ｑfullを算出することも提唱されている（例えば特許文献２を参照）。

特開２００２−２８６８１８号公報 特開２００８−２６１６６９号公報

しかしながら二次電池の満充電量（最大充電容量）Ｑfullは、電池特性の劣化に伴って変化することのみならず、使用する充電器によって異なる充電電圧によって、更には電池温度によっても変化することが否めない。即ち、充電器の充電電圧は、例えば±０.１Ｖ程度の所定の公差を持たせて設計されており、個々の充電器毎に異なっている。また仮に一定の充電電圧にて二次電池を充電したとしても、充電電流を監視して判定される満充電時における充電容量が電池温度によって変化する。これ故、満充電時における二次電池の開放端子電圧ＯＣＶも変化することが否めない。

これにも拘わらず従来においては、専ら、予め求めた相対残容量ＳＯＣ［％］と開放端子電圧ＯＣＶとの関係を示すテーブルに基づいて、検出した開放端子電圧ＯＣＶに従ってその相対残容量ＳＯＣ［％］を評価しているだけなので、信頼性に乏しいと言う問題があった。しかも二次電池の満充電量（最大充電容量）Ｑfull自体も正確に把握できないと言う問題があった。

尚、特許文献１には相対残容量ＳＯＣ［％］と開放端子電圧ＯＣＶとの関係を示す複数のテーブルを、二次電池の電池温度や特性劣化の程度に応じて複数準備しておき、これらのテーブルを選択して用いることが開示される。しかしながら、二次電池の特性劣化をどのように評価するか、またその劣化の程度に応じたテーブルをどのようにして選択するかと言う点で問題がある。しかも充電電圧によって満充電状態での開放端子電圧ＯＣＶが変化した場合、前述したテーブルから求められる相対残容量ＳＯＣ［％］が誤差を含むことになる。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、二次電池の相対残容量を簡易に、しかも精度良く求めることのできる二次電池の残容量演算方法およびこの残容量演算方法を採用した二次電池装置を提供することにある。

上述した目的を達成するべく本発明に係る二次電池の残容量演算方法は、予め求められている二次電池の開放端子電圧ＯＣＶと相対残容量ＳＯＣ［％］との関係を示すテーブルを参照して該二次電池の開放端子電圧から該二次電池の相対残容量を求めるに際し、
先ず前記二次電池の満充電状態における開放端子電圧ＯＣＶfullを検出し、この開放端子電圧ＯＣＶfullに従って前記テーブルを参照して相対残容量ＳＯＣfull［％］を求めた後、前記二次電池の放電停止時に検出される該二次電池の開放端子電圧ＯＣＶに従って前記テーブルを参照して求められる相対残容量ＳＯＣを、前記満充電状態で相対残容量ＳＯＣfull［％］に基づいて
ＳＯＣtrue＝ＳＯＣ×（１００／ＳＯＣfull）
として補正して前記二次電池の真の相対残容量ＳＯＣtrueを求めることを特徴としている。
尚、前記二次電池の満充電状態は、例えば定電流・定電圧充電されるリチウムイオン電池の定電圧充電時における充電電流を監視し、その充電電流が所定以下となったとき、これを満充電状態に達したとして検出される。

更には前記二次電池の放電電流を積算して該二次電池の満充電状態から放電停止時までの放電容量Ｑ［Ａｈ］を求め、この放電容量と前記二次電池の真の相対残容量ＳＯＣtrueとに基づいて前記二次電池の満充電容量Ｑfullを
Ｑfull＝Ｑ÷[（１００−ＳＯＣtrue）／１００]
として求めることを特徴としている。

或いは前記二次電池の充放電に伴って変化する開放端子電圧を互いに異なる２点ＯＣＶ１,ＯＣＶ２においてそれぞれ求めると共に、開放端子電圧が上記２点間で変化した期間における前記二次電池の充放電電流を積算して充放電容量Ｑ［Ａｈ］を求め、
この充放電容量Ｑ［Ａｈ］と前記異なる２点の開放端子電圧ＯＣＶ１,ＯＣＶ２からそれぞれ求められる前記二次電池の真の相対残容量ＳＯＣtrue１,ＳＯＣtrue２とに基づいて前記二次電池の満充電容量Ｑfullを
Ｑfull＝Ｑ÷[（ＳＯＣtrue１−ＳＯＣtrue２）／１００]
として算出することを特徴としている。

また本発明に係る二次電池装置は、二次電池と、この二次電池の端子電圧を検出する電圧検出手段と、前記二次電池の充放電電流を検出する電流検出手段と、予め求められた前記二次電池の開放端子電圧ＯＣＶと相対残容量ＳＯＣ［％］との関係を記憶したテーブルとを備え、
更に前記二次電池の満充電状態における開放端子電圧ＯＣＶfullに従って前記テーブルを参照して求められる相対残容量ＳＯＣfull［％］を求めた後、前記二次電池の放電停止時に検出される該二次電池の開放端子電圧ＯＣＶに従って前記テーブルを参照して求められる相対残容量ＳＯＣを、前記満充電状態で相対残容量ＳＯＣfull［％］に基づいて
ＳＯＣtrue＝ＳＯＣ×（１００／ＳＯＣfull）
として補正して前記二次電池の真の相対残容量ＳＯＣtrueを求める残容量演算手段を備得ることを特徴している。
尚、前記二次電池がリチウムイオン電池である場合には、定電流・定電圧充電されるリチウムイオン電池の定電圧充電時における充電電流が所定以下となったとき、これを満充電状態に達したとして検出すれば良い。

また上記構成に加えて、更に前記二次電池の放電電流を積算して該二次電池の満充電状態から放電停止時までの放電容量Ｑ［Ａｈ］を求め、この放電容量と前記残容量演算手段にて求められた前記二次電池の真の相対残容量ＳＯＣtrueとに基づいて前記二次電池の満充電容量Ｑfullを
Ｑfull＝Ｑ÷[（１００−ＳＯＣtrue）／１００]
として求める満充電容量算出手段を備えることを特徴としている。

或いは前記構成に加えて、更に前記二次電池の充放電に伴って変化する開放端子電圧を互いに異なる２点ＯＣＶ１,ＯＣＶ２においてそれぞれ求めると共に、開放端子電圧が上記２点間で変化した期間における前記二次電池の充放電電流を積算して充放電容量Ｑ［Ａｈ］を求め、この充放電容量Ｑ［Ａｈ］と前記異なる２点の開放端子電圧ＯＣＶ１,ＯＣＶ２に従って前記残容量演算手段においてそれぞれ求められた前記二次電池の真の相対残容量ＳＯＣtrue１,ＳＯＣtrue２とに基づいて前記二次電池の満充電容量Ｑfullを
Ｑfull＝Ｑ÷[（ＳＯＣtrue１−ＳＯＣtrue２）／１００]
として求める満充電容量算出手段を備えることを特徴としている。

本発明によれば、満充電状態にて検出した開放端子電圧ＯＣＶに基づいてテーブルから求められる相対残容量ＳＯＣfull［％］が該テーブル上においては満充電状態に相当しないとしても、そもそも上述した如く検出される開放端子電圧ＯＣＶ自体が二次電池の満充電状態［１００％］を示すものであるから、前記相対残容量ＳＯＣfull［％］は満充電容量が変化した割合、つまり変化率Ｋ［％］を示すことになる。従って、その後、二次電池の開放端子電圧ＯＣＶに従って前記テーブルから求められる相対残容量ＳＯＣを上記相対残容量ＳＯＣfull［％］にて補正することで、真の相対残容量ＳＯＣtrueを簡易に求めることができる。具体的には相対残容量ＳＯＣfull［％］が９８％であるならば、検出された相対残容量ＳＯＣを９８％で除算することで、その真の相対残容量ＳＯＣtrueを簡易に求めることができる。

また満充電後の放電電流を積算して該二次電池の満充電状態から放電停止時までの放電容量Ｑ［Ａｈ］を求めると共に、その放電停止時における開放端子電圧ＯＣＶから前述したように真の相対残容量ＳＯＣtrueを求めれば、上記放電容量Ｑ［Ａｈ］と真の相対残容量ＳＯＣtrueとから、その満充電容量Ｑfullを簡易に、しかも精度良く算出することができる。

また満充電状態から放電停止時までの放電容量Ｑ［Ａｈ］を求めることに代えて、二次電池の充電時または充放電時における異なる２点での開放端子電圧ＯＣＶ１,ＯＣＶ２を求めると共に、これらの２点間における二次電池の充放電量Ｑ［Ａｈ］を求めれば、上記開放端子電圧ＯＣＶ１,ＯＣＶ２から求められる真のＳＯＣtrue１,ＳＯＣtrue２と上記充放電量Ｑ［Ａｈ］とから、その満充電容量Ｑfullを簡易に、しかも精度良く算出することができる。

本発明の一実施形態に係る二次電池装置の要部概略構成を示す図。 図１に示す二次電池装置における制御・演算部の概略的な機能を示す図。 本発明の一実施形態に係る二次電池の残容量演算方法を示すものであって、図１に示す二次電池装置にて実行される処理手順の一例を示す図。 放電時における二次電池の開放端子電圧ＯＣＶと相対残容量ＳＯＣとの関係とそのテーブル構造を示す図。

以下、図面を参照して本発明に係る二次電池の残容量演算方法および二次電池装置について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る二次電池装置の概略構成図であって、１０は二次電池装置としてのパック電池、２０は前記パック電池１０が着脱自在に装着されるパーソナルコンピュータ（ＰＣ）や携帯端末等の負荷機器である。このパック電池（二次電池装置）１０は、基本的には二次電池（ＢＡＴ）１１と、該二次電池１１の充放電を制御する制御部（マイクロプロセッサユニット；ＭＰＵ）１２とを備えて構成され、負荷機器２０に装着して使用される。

尚、前記負荷機器２０は、例えばパック電池１０を充電するだけの、いわゆるＡＣアダプターや専用の充電器であっても良い。また前記パック電池１０における二次電池１１は、例えば２６００ｍＡｈ／セル程度の前述した３成分正極のリチウムイオン電池からなる複数の電池セルを２個ずつ並列に接続すると共に、これらの並列接続された電池セルを３段直列に接続した、いわゆる３直２並タイプのものからなる。尚、ここでは３直２並タイプの二次電池１１を例に説明するが、電池セルの並列接続数および直列接続段数は、パック電池の仕様として与えられる定格出力電圧および定格出力電流容量に応じて決定すれば良いものである。

さてパック電池１０における二次電池１１の充放電路には、その充放電を制御するＦＥＴ等のスイッチ素子１３が直列に介装されると共に、充放電電流を検出する電流検出部１４が直列に介挿されている。また前記パック電池１０における制御部（ＭＰＵ）１２は、その主体部である、いわゆるマイコンによる充電制御手段としての制御・演算部１５と、前記二次電池１１の端子電圧、具体的には各段の電池セルの端子電圧（セル電圧）をそれぞれ検出する電圧検出部１６、および前記負荷機器２０との間で情報通信する通信処理部１７と、後述するテーブル１８とを具備して構成される。尚、このテーブル１８は、メモリ素子に記憶されたものであって、後述するように予め求められた前記二次電池１１の開放端子電圧ＯＣＶと、該二次電池１１の相対残容量（残容量／実力容量）ＳＯＣとの関係を記述したものである。

そして前記制御・演算部１５は、基本的にはサーミスタ等の温度検出素子１９にて検出される前記二次電池１１の温度（電池温度）、前記電圧検出部１６にて検出されるセル電圧、および前記電流検出部１４にて検出される充放電電流に応じて前記スイッチ素子１３をオン・オフ制御すると共に、通信処理部１７を介して前記負荷機器２０側に制御指令を与えて前記二次電池１１に対する充電電圧や充電電流を制御する機能を備える。このような基本機能に加えて前記制御・演算部１５は、後述するように前記テーブル１８を参照して二次電池１１の相対残量ＳＯＣtrueを求めると共に該二次電池１１の満充電容量Ｑfullを求め、これを前記負荷機器２０側に通知する機能を備える。

一方、前記負荷機器２０は、基本的には外部電力（図示せず；商用電源）を受けて該負荷機器２０の本体部である負荷２１を駆動すると共に、前記パック電池１０に対して電力を供給して前述した二次電池１１を充電する制御・電源部２２を備えて構成される。またこの制御・電源部２２は、例えば外部電力の供給が途絶えたとき、前記パック電池１０の二次電池１１から供給される電力にて前記負荷２１を駆動する役割を担う。ちなみに前記制御・電源部２２による二次電池１１の充電は、該二次電池１１がリチウムイオン電池である場合には、例えば最大電流（一般的には０.５〜１Ｃ程度）および最大電圧（一般的には約４.２Ｖ／セル程度）をそれぞれ規制した定電流・定電圧充電により行われる。

尚、制御・電源部２２は、前述したパック電池１０における通信処理部１７との間で、例えばデータラインＳＤＡおよびクロックラインＳＣＬを介してＳＭＢＵＳ方式にて情報通信する。そして前記パック電池１０の制御部（ＭＰＵ）１２は上記情報通信機能を利用して前記制御・電源部２２の作動を制御する。また逆に前記パック電池１０の制御部（ＭＰＵ）１２は二次電池１１の充電状態に応じて制御・電源部２２に指令を与え、該制御・電源部２２による前記二次電池１１の充電電圧や充電電流を可変設定する。この制御・電源部２２の制御の下で前記二次電池１１に対する充電が制御される。

さて基本的には上述した如く構成されたパック電池（二次電池装置）において本発明が特徴とするところは、前述した制御・演算部１５において前記二次電池１１を満充電まで充電し、そのときの開放端子電圧ＯＣＶを計測して該二次電池１１の相対残容量ＳＯＣfullを求めた後、その後の放電停止時における二次電池１１の開放端子電圧ＯＣＶに従って求められる相対残容量ＳＯＣを、上記満充電時に求めた相対残容量ＳＯＣfullに基づいて補正することで、真の相対残容量ＳＯＣtrueを求める手段を備える点にある。

また更に本発明は、満充電状態から放電停止時までの放電量Ｑと上述した如く求めた真の相対残容量ＳＯＣtrueとから、前記二次電池１１の満充電容量（実力容量）Ｑfullを求める手段を備えることを特徴としている。尚、満充電状態から放電停止時までの放電量Ｑ求めることに代えて、一般的には二次電池１１の充電または放電時における互いに異なる２点の開放端子電圧ＯＣＶ１,ＯＣＶ２を求めると共にこれらの２点間の充放電量Ｑを求め、上記開放端子電圧ＯＣＶ１,ＯＣＶ２から前述した如くそれぞれ求められる真の相対残容量ＳＯＣtrue１,ＳＯＣtrue２と上記２点間の充放電量Ｑとから、前記二次電池１１の満充電容量（実力容量）Ｑfullを求めることも勿論可能である。

このような真の相対残容量ＳＯＣtrueと満充電容量Ｑfullの算出を実現するべく前記制御・演算部１５は、充電中または放電中における前記二次電池１１の充放電路を遮断して、若しくは負荷機器（充電器）２０の動作を制御して前記二次電池１１に対する充放電をオン・オフ制御する充放電制御手段と、前記二次電池１１の端子電圧と充放電電流とに基づいて該二次電池１１の相対残容量ＳＯＣを求めると共に満充電容量Ｑfullを算出する演算手段とを備える。尚、前記充電制御手段の制御の下で負荷機器（充電器）２０側の制御・電源部２２の作動を制御して前記二次電池１１に対する充放電路を遮断するようにしても良い。

具体的には制御・演算部１５は、例えば図２に示すように、基本的には前記二次電池１１の充放電をオン・オフ制御する充放電制御手段１５ａと、前記電流検出部１４にて計測される前記二次電池１１に対する充電電流の低下を検出して該二次電池１１の満充電を検出し、前記充放電制御手段１５ａを付勢して該二次電池１１の充電を停止する満充電検出手段１５ｂとを備える。

また制御・演算部１５は前記演算手段として、前記二次電池１１の充放電期間における充放電電流を積算して前記二次電池１１の充放電容量Ｑを算出する充放電容量算出手段１５ｃと、前記二次電池１１の充放電停止に連動して該二次電池１１の開放端子電圧ＯＣＶを検出する開放端子電圧検出手段１５ｄと、前記充放電容量算出手段１５ｃにて求められた充電容量Ｑと前記充放電停止時に検出した開放端子電圧ＯＣＶに従って前述したテーブル１８を参照し、開放端子電圧ＯＣＶに対応する相対残容量ＳＯＣを求める相対残容量演算手段１５ｅと、この相対残容量演算手段１５ｅにて求められた相対残容量ＳＯＣと前記充放電容量算出手段１５ｃにて求められた充放電容量Ｑとに従って該二次電池１１の満充電容量（実力容量）Ｃfullを算出する満充電容量算出手段１５ｆとを備える。

特に本発明の第１の特徴的な機能を実現する前記相対残容量演算手段１５ｅは、前述したテーブル１８を参照して、単に開放端子電圧ＯＣＶに対応する相対残容量比ＳＯＣを求める従来一般的な機能に代えて、以下に示すようにして真の相対残容量比ＳＯＣtrueを求めるものとなっている。即ち、相対残容量演算手段１５ｅは、先ず満充電時に検出される開放端子電圧ＯＣＶfullから前記テーブル１８を参照してその相対残容量比ＳＯＣfullを求めている。その後、該二次電池１１の充放電過程における充放電停止時にその開放端子電圧ＯＣＶを検出し、検出した開放端子電圧ＯＣＶに従って前記テーブル１８を参照して求められる相対残容量比ＳＯＣを、前記満充電時の相対残容量比ＳＯＣfullに基づいて補正することで、該二次電池１１の真の相対残容量比ＳＯＣtrueを
ＳＯＣtrue＝ＳＯＣ×（１００／ＳＯＣfull）
として求めるものとなっている。

また本発明の第２の特徴的な機能を実現する前記満充電容量算出手段１５ｆは、前述した如く満充電状態での開放端子電圧ＯＣＶを検出した後、前記充放電容量演算部１５ｃにて放電電流を積算して求められる該二次電池１１の満充電状態から放電停止時までの放電容量Ｑ［Ａｈ］と、その放電停止時における開放端子電圧ＯＣＶから前述したように前記相対残容量演算手段１５ｅにて求められる真の相対残容量ＳＯＣtrueとから前記二次電池１１の満充電容量Ｑfullを
Ｑfull＝Ｑ÷[（１００−ＳＯＣtrue）／１００]
として算出するものとなっている。

或いは前記満充電容量算出手段１５ｆは、前記二次電池１１の充電時または充放電時における異なる２点での開放端子電圧ＯＣＶ１,ＯＣＶ２に従って前記相対残容量演算手段１５ｅにて求められる真の相対残容量ＳＯＣtrue１,ＳＯＣtrue２と、前記充放電容量演算部１５ｃにて充放電電流を積算して求められる前記２点間における二次電池１１の充放電量Ｑ［Ａｈ］とに従い、該二次電池１１の満充電容量Ｑfullを
Ｑfull＝Ｑ÷[（ＳＯＣtrue１−ＳＯＣtrue２）／１００]
として求めるものとなっている。尚、この異なる２点での開放端子電圧ＯＣＶ１,ＯＣＶ２に基づく満充電容量Ｑfullの算出は、前述した満充電状態から放電停止時の開放端子電圧ＯＣＶに基づく満充電容量Ｑfullの算出を一般化したものと言える。

このような二次電池１１の真の相対残容量比ＳＯＣtrueの算出と、満充電容量Ｑfullの算出について、以下に今少し詳しく説明する。
二次電池１１を満充電まで充電した状態で検出される開放端子電圧ＯＣＶは、電池特性の劣化のみならず、その充電電圧や電池温度によっても変化する。これ故、上述した如く検出された開放端子電圧ＯＣＶに従って前記テーブル１８を参照して求められる相対残容量ＳＯＣは、必ずしも１００％とはなり得ない。しかしながら上記開放端子電圧ＯＣＶは満充電状態で検出されたものであるので、そのときの二次電池１１の相対残容量ＳＯＣは、本来的にはその実力容量（満充電容量）そのものを示す値、つまり１００％であると言える。

従ってテーブル１８を参照して求められた相対残容量ＳＯＣは、前記テーブル１８に登録された開放端子電圧ＯＣＶと相対残容量ＳＯＣとの関係を求めたときの二次電池１１の満充電容量が変化した（低下した）割合、つまり満充電容量の変化率Ｋ［％］を示していると言える。即ち、二次電池１１の相対残容量ＳＯＣは、該二次電池１１の満充電容量（実力容量）に対する残容量の割合（比率）として定義されるものであるから、上述した如くテーブル１８を参照して求められた満充電時の相対残容量ＳＯＣfull［％］を、該二次電池１１の満充電容量の変化率Ｋ［％］として捉えることができる。

従ってその後に検出された二次電池１１の開放端子電圧ＯＣＶに従って前記テーブル１８を参照して求められる相対残容量ＳＯＣ［％］を、上述した満充電容量の変化率Ｋ［％］、つまり満充電時の相対残容量ＳＯＣfull［％］に基づいて補正すれば、該二次電池１１の真の相対残容量ＳＯＣtrue［％］を
ＳＯＣ＝ＳＯＣ×（１００／ＳＯＣfull）
として簡易に算出することができ、相対残量ＳＯＣの算出精度を高めることができる。特にこのような演算方法によれば、二次電池１１の性能劣化や充電電圧の違い（公差）、更には電池温度の変化に拘わることなく、その相対残容量ＳＯＣを高精度に求めることが可能となる。

また二次電池１１の満充電容量（実力容量；学習容量）Ｑfullについては、上述した如く開放端子電圧ＯＣＶに対応する相対残容量ＳＯＣを高精度に求め得る。従って、例えば満充電後の放電停止時における開放端子電圧ＯＣＶと、満充電状態から放電停止時までの放電容量Ｑ［Ａｈ］を求めれば、満充電状態での相対残容量ＳＯＣfull（＝１００％）と、放電停止時における開放端子電圧ＯＣＶから求められる真の開放端子電圧ＳＯＣtrueとから、前述したように
Ｑfull＝Ｑ÷[（１００−ＳＯＣtrue）／１００]
として、その満充電容量Ｑfullを精度良く算出することができる。

更には満充電状態での開放端子電圧ＯＣＶに着目しなくても、その充放電過程における異なる２点の開放端子電圧ＯＣＶ１,ＯＣＶ２を求め、これらの各開放端子電圧ＯＣＶ１,ＯＣＶ２から前述したように真のＳＯＣtrue１,ＳＯＣtrue２求めれば、開放端子電圧ＯＣＶが上記２点間で変化した期間における充放電量Ｑ［Ａｈ］から、前述したようにその満充電容量Ｑfullを
Ｑfull＝Ｑ÷[（ＳＯＣtrue１−ＳＯＣtrue２）／１００]
として簡易に、しかも精度良く求めることができる。

そしてこのようにして二次電池１１の満充電容量Ｑfullを求めたならば、例えば使用開始時における二次電池１１の満充電容量Ｑintialと比較することで、該二次電池１１の性能劣化の程度（電池寿命）を評価することも可能となる。
尚、前述した満充電時の相対残容量ＳＯＣfull［％］の検出については、二次電池１１が満充電まで充電される都度、行っても良いが、充放電サイクルが所定回数繰り返される毎に行うようにしても良い。そして前述した相対残容量ＳＯＣの算出に際しては、直近に求められた満充電時の相対残容量ＳＯＣfullに従って、前記テーブル１８から求められた相対残容量ＳＯＣを補正するようにすれば十分である。

図３は、前述した機能を備えた制御・演算部１５により実行される二次電池１１の残容量検出方法である残容量算出手順の一例を示している。この処理は先ず二次電池１１が満充電まで充電されたか否かを検出することから開始される＜ステップＳ１＞。そして、例えば二次電池１１の充電電流の低下から該二次電池１１の満充電が検出されたならば、満充電状態で無負荷状態となり、所定時間が経過したか否かを判定する＜ステップＳ２＞。この処理は、充電に伴う二次電池１１の内部状態（電極反応）が安定した後に、その開放端子電圧ＯＣＶを検出する為の配慮である。

そして満充電まで充電された二次電池１１が安定したならば該二次電池１１の開放端子電圧ＯＣＶを検出し＜ステップＳ３＞、検出した開放端子電圧ＯＣＶに従って前述したテーブル１８を参照して該開放端子電圧ＯＣＶに対応する相対残容量ＳＯＣを求める＜ステップＳ４＞。そしてこの相対残容量ＳＯＣを、本来１００％であるべき満充電状態での二次電池１１の、見掛け上の相対残容量ＳＯＣfullとし、これを二次電池１１の満充電容量の変化率Ｋ［％］として捉える。
具体的にはテーブル１８から求められた相対残容量ＳＯＣが９８％であるならば、二次電池１１の満充電容量が、その初期満充電容量よりも９８％だけ低下（劣化）しているとして認識する。

そして満充電状態での前記二次電池１１の真の相対残容量ＳＯＣtrueについては、そのときの相対残容量ＳＯＣ（＝ＳＯＣfull）を、満充電容量の変化率Ｋ［％］を示す見掛け上の相対残容量ＳＯＣfullに基づいて補正することにより、
ＳＯＣtrue＝ＳＯＣ×（１００／ＳＯＣfull）
＝１００［％］
として求める＜ステップＳ５＞。

以上のようにして満充電状態での二次電池１１の相対残容量ＳＯＣfullを求めたならば、その後、放電が行われているか否かを判定する＜ステップＳ６＞。そして満充電後の放電が確認されたならば、その放電が停止するまでそのときの放電電流を積算し＜ステップＳ６,Ｓ７＞、放電停止後に所定の時間経過を待って前記二次電池１１の開放端子電圧ＯＣＶを検出する＜ステップＳ９,Ｓ１０＞。そして検出した開放端子電圧ＯＣＶに従って前記テーブル１８を参照し、該開放端子電圧ＯＣＶに対応する相対残容量ＳＯＣを求める＜ステップＳ１１＞。

このようにしてテーブル１８から求めた相対残容量ＳＯＣに対しては、前述した満充電容量の変化率Ｋ［％］を示す見掛け上の相対残容量ＳＯＣfullに基づいて補正することにより、真の相対残容量ＳＯＣtrueを
ＳＯＣtrue＝ＳＯＣ×（１００／ＳＯＣfull）
として求める＜ステップＳ１２＞。即ち、満充電状態での二次電池１１の相対残容量ＳＯＣfullが、前述したように１００％から変化しているので、その低下の割合Ｋ［％］だけ前記テーブル１８から求めた相対残容量ＳＯＣを補正することで、開放端子電圧ＯＣＶでの二次電池１１の真の相対残容量ＳＯＣtrueを求める。

次いで上述したように満充電状態での開放端子電圧ＯＣＶ（＝ＯＣＶ１）に基づく真の相対残容量ＳＯＣtrue（＝ＳＯＣtrue１）と、その後の放電停止時での上記満充電時とは異なる開放端子電圧ＯＣＶ（＝ＯＣＶ２）に基づく真の相対残容量ＳＯＣtrue（＝ＳＯＣtrue２）とがそれぞれ求められたならば、前述した如く満充電状態から放電停止時までの放電電流を積算して求められた放電量Ｑ［Ａｈ］に従って、該二次電池１１の満充電容量（実力容量）Ｑfullを
Ｑfull＝Ｑ÷[（ＳＯＣtrue１−ＳＯＣtrue２）／１００]
として算出する＜ステップＳ１３＞。

尚、満充電状態での真の相対残容量ＳＯＣtrue（＝ＳＯＣtrue１）は、前述したように１００％なので、該二次電池１１の満充電容量（実力容量）Ｑfullを
Ｑfull＝Ｑ÷[（１００−ＳＯＣtrue２）／１００]
として算出しても良い。そしてこのようにして算出した二次電池１１の満充電容量（実力容量）Ｑfullおよび前述した如く求めた真の相対残容量ＳＯＣtrueを表示したり、或いは前述した負荷機器（充電器）２０に通知する。

かくして上述した如くして二次電池１１の開放端子電圧ＯＣＶに従ってテーブル１８を参照して求められる相対残容量ＳＯＣ［％］を、満充電状態にあるの二次電池１１の開放端子電圧ＯＣＶに従って前記テーブル１８を参照して求められる相対残容量ＳＯＣfull［％］に基づいて補正し、これによって真の相対残容量ＳＯＣtrue［％］を求める本方法によれば、その相対残容量を簡易に、しかも精度良く求めることができる。更には互いに異なる２点の開放端子電圧ＯＣＶ１,ＯＣＶ２の下で、それぞれ上述したように精度良く求められる真の相対残容量ＳＯＣtrue［％］と、上記２点の開放端子電圧ＯＣＶ１,ＯＣＶ２間での二次電池１１の充放電量Ｑ［Ａｈ］とに従って、該二次電池１１の満充電容量Ｑfull［Ａｈ］を算出するので、その算出精度自体を十分に高くすることができる。

しかも二次電池１１の特性劣化や充電電圧の異なり、更には電池温度の変化に拘わりなく、その開放電圧ＯＣＶに従って二次電池１１の真の相対残容量ＳＯＣtrue［％］を求め、更にはその満充電容量Ｑfull［Ａｈ］を求めることができる。従って、例えば特許文献１に開示されるように、二次電池の劣化の程度や電池温度に応じて準備した複数のテーブルを選択的に用いるような従来の手法に比較して遙かに簡単に、しかも精度良く二次電池１１の満充電容量Ｑfullを求め、その電池性能を評価することができる等の実用上多大なる効果が奏せられる。

尚、上述した如くして二次電池１１の相対残量ＳＯＣを求め、また満充電容量Ｑfullを求めるに際しては、例えば前述したテーブル１８に示される二次電池１１の端子電圧ＯＣＶと残容量比ＳＯＣとの関係がフラットとなる領域が存在する場合には、当該フラット領域を避けた領域にて開放端子電圧ＯＣＶを検出するようにすれば良い。具体的には充放電に伴って変化する開放端子電圧ＯＣＶが、その開放端子電圧ＯＣＶと残容量比ＳＯＣとの関係がフラットとなる領域に入り込むような場合には、その充放電を強制的に一旦中止し、その充放電中止期間における開放端子電圧ＯＣＶを計測するようにすれば良い。尚、二次電池１１の充電を一旦中止する条件としては、該二次電池１１の端子電圧またはその残容量比ＳＯＣの一方を監視すれば十分である。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば二次電池１１に対する充電の一時的な中止については、パック電池１０が備えるスイッチ素子１３の遮断によって実現しても良いが、負荷機器２０における制御・電源部２２に制御指令を与え、この制御・電源部２２において制御するようにしても良い。

また二次電池１１としては、前述した３成分正極のリチウムイオン二次電池に特定されるものではない。例えば正極にコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム等を用いた二次電池、或いはそれらの混合物を用いた二次電池であっても良い。換言すれば前述したように所定の電圧範囲において、図７に示すように無負荷電圧ＯＣＶと残容量比（ＳＯＣ［％］）との関係が、概ね直線的になるような電池、または前述したフラットな領域を除いて概ね１対１の相関関係が或る電池に対して本発明が適用可能である。また無負荷電圧に対して残容量（ＳＯＣ［％］）が変化する全て電池、例えば他のリチウムイオン二次電池やリチウムポリマー電池、更にニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等に対しても同様に適用することも可能である。要は本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１１ 二次電池
１４ 電流検出部
１５ 演算・制御部
１５ａ 充放電制御出手段
１５ｂ 満充電検出手段
１５ｃ 充放電容量演算手段
１５ｄ 開放端子電圧検出手段
１５ｅ 相対残容量演算手段
１５ｆ 満充電容量（学習容量）演算手段
１６ 電圧検出部
１８ テーブル

Claims (8)

1. 予め求められている二次電池の開放端子電圧ＯＣＶと相対残容量ＳＯＣ［％］との関係を示すテーブルを参照して該二次電池の開放端子電圧から該二次電池の相対残容量を求めるに際し、
   前記二次電池の満充電状態における開放端子電圧ＯＣＶfullを検出し、この開放端子電圧ＯＣＶfullに従って前記テーブルを参照して相対残容量ＳＯＣfull［％］を求め、
   その後、前記二次電池の放電停止時に検出される該二次電池の開放端子電圧ＯＣＶに従って前記テーブルを参照して求められる相対残容量ＳＯＣを、前記満充電状態で相対残容量ＳＯＣfull［％］に基づいて
   ＳＯＣtrue＝ＳＯＣ×（１００／ＳＯＣfull）
   として補正して前記二次電池の真の相対残容量ＳＯＣtrueを求めることを特徴とする二次電池の残容量演算方法。
2. 請求項１に記載の二次電池の残容量演算方法において、
   更に前記二次電池の放電電流を積算して該二次電池の満充電状態から放電停止時までの放電容量Ｑ［Ａｈ］を求め、この放電容量と前記二次電池の真の相対残容量ＳＯＣtrueとに基づいて前記二次電池の満充電容量Ｑfullを
   Ｑfull＝Ｑ÷[（１００−ＳＯＣtrue）／１００]
   として求めることを特徴とする二次電池の残容量演算方法。
3. 請求項１に記載の二次電池の残容量演算方法において、
   更に前記二次電池の充放電に伴って変化する開放端子電圧を互いに異なる２点ＯＣＶ１,ＯＣＶ２においてそれぞれ求めると共に、開放端子電圧が上記２点間で変化した期間における前記二次電池の充放電電流を積算して充放電容量Ｑ［Ａｈ］を求め、
   この充放電容量Ｑ［Ａｈ］と前記異なる２点の開放端子電圧ＯＣＶ１,ＯＣＶ２からそれぞれ求められる前記二次電池の真の相対残容量ＳＯＣtrue１,ＳＯＣtrue２とに基づいて前記二次電池の満充電容量Ｑfullを
   Ｑfull＝Ｑ÷[（ＳＯＣtrue１−ＳＯＣtrue２）／１００]
   として算出することを特徴とする二次電池の残容量演算方法。
4. 前記二次電池は、リチウムイオン電池であって、
   前記二次電池の満充電状態は、定電流・定電圧充電される前記リチウムイオン電池の定電圧充電時における充電電流が所定以下となったとき、これを満充電状態に達したとして検出されるものである請求項１に記載の二次電池の残容量演算方法。
5. 二次電池と、
   この二次電池の端子電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記二次電池の充放電電流を検出する電流検出手段と、
   予め求められた前記二次電池の開放端子電圧ＯＣＶと相対残容量ＳＯＣ［％］との関係を記憶したテーブルと、
   前記二次電池の満充電状態における開放端子電圧ＯＣＶfullに従って前記テーブルを参照して相対残容量ＳＯＣfull［％］を求めた後、前記二次電池の放電停止時に検出される該二次電池の開放端子電圧ＯＣＶに従って前記テーブルを参照して求められる相対残容量ＳＯＣを、前記満充電状態で相対残容量ＳＯＣfull［％］に基づいて
   ＳＯＣtrue＝ＳＯＣ×（１００／ＳＯＣfull）
   として補正して前記二次電池の真の相対残容量ＳＯＣtrueを求める残容量演算手段と
   を具備したことを特徴とする二次電池装置。
6. 請求項５に記載の二次電池装置において、
   更に前記二次電池の放電電流を積算して該二次電池の満充電状態から放電停止時までの放電容量Ｑ［Ａｈ］を求め、この放電容量と前記残容量演算手段にて求められた前記二次電池の真の相対残容量ＳＯＣtrueとに基づいて前記二次電池の満充電容量Ｑfullを
   Ｑfull＝Ｑ÷[（１００−ＳＯＣtrue）／１００]
   として求める満充電容量算出手段を備えることを特徴とする二次電池装置。
7. 請求項５に記載の二次電池装置において、
   更に前記二次電池の充放電に伴って変化する開放端子電圧を互いに異なる２点ＯＣＶ１,ＯＣＶ２においてそれぞれ求めると共に、開放端子電圧が上記２点間で変化した期間における前記二次電池の充放電電流を積算して充放電容量Ｑ［Ａｈ］を求め、この充放電容量Ｑ［Ａｈ］と前記異なる２点の開放端子電圧ＯＣＶ１,ＯＣＶ２に従って前記残容量演算手段においてそれぞれ求められた前記二次電池の真の相対残容量ＳＯＣtrue１,ＳＯＣtrue２とに基づいて前記二次電池の満充電容量Ｑfullを
   Ｑfull＝Ｑ÷[（ＳＯＣtrue１−ＳＯＣtrue２）／１００]
   として求める満充電容量算出手段を備えることを特徴とする二次電池装置。
8. 前記二次電池は、リチウムイオン電池であって、
   前記二次電池の満充電状態は、定電流・定電圧充電される前記リチウムイオン電池の定電圧充電時における充電電流が所定以下となったとき、これを満充電状態に達したとして検出されるものである請求項５に記載の二次電池装置。

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