JP2011125108A - パック電池 - Google Patents

Abstract

【課題】高容量モードおよび長寿命モードでの相対残容量を簡易に求めることのできるパック電池を提供する。
【解決手段】二次電池の放電電流と放電時間とに基づいて該二次電池の放電容量を求め、この放電容量と前記二次電池の満充電容量とから該二次電池の相対残容量を算出する残容量算出手段とを備え、該残容量算出手段は、例えば前記高容量モードが設定されたときには該二次電池の規格容量または前記学習満充電容量を前記満充電容量として用い、長寿命モードが設定されたときには前記規格容量または前記学習満充電容量に［１］以下の所定の係数を乗じた容量を前記満充電容量として用いることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、二次電池の最大充電電圧を変更することで、該二次電池の満充電容量を高くした高容量モード、または二次電池のサイクル寿命を長くした長寿命モードに選択設定して使用することができ、特にその動作モードに応じた相対残容量を簡易に求めるようにしたパック電池に関する。

二次電池と、この二次電池の充放電制御を司る制御演算部とを備えたパック電池は、ノート型のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の電子機器に装着される電源部として多用されている。ちなみにこの種のパック電池における二次電池は、例えば電子機器の電源部を介して外部電源（商用電源）により充電され、該電子機器が外部電源から取り外されたときには、外部電源に代わって前記電子機器に電力を供給する役割を担う。

ところで二次電池である、例えばリチウムイオン電池の特性、具体的には充電容量およびサイクル寿命は、図６に示すようにその充電電圧によって大きく変化する。具体的には最大充電電圧を高くして二次電池（リチウムイオン電池）を充電した場合、図６に特性Ａとして示すように充電容量を大きくし得るものの、サイクル寿命が短い。その反面、最大充電電圧を低くして二次電池（リチウムイオン電池）を充電した場合、図６に特性Ｂとして示すように充電容量が低下するものの、サイクル寿命が長くなる。

そこでこのような電池特性に着目し、二次電池の充電時における最大充電電圧を切り換えることで、パック電池を高容量モード（ＲＴモード）、または長寿命モード（ＬＳモード）で選択的に使用することが考えられている（例えば特許文献１を参照）。具体的には高容量モードの場合には、二次電池（リチウムイオン電池）に対する最大充電電圧を４.２Ｖ／cellに設定し、また長寿命モードの場合には、二次電池（リチウムイオン電池）に対する最大充電電圧を４.１Ｖ／cellに設定して、その充電が行われる。

特開２００２−７８２２２号公報

ところで上述したパック電池を電子機器に装着して使用する場合、二次電池の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については、一般的には該二次電池の満充電状態（満充電容量；ＦＣＣ）を１００％としてその残容量（ＲＣ）の割合を求めた、相対残容量（ＲＳＯＣ）として管理することが多い。

しかしながら上述した高容量モードと長寿命モードとを選択設定して使用されるパック電池においては、設定された動作モードよって二次電池の規格容量（ＤＣ）や満充電容量（ＦＣＣ）が異なる。この為、相対残容量を正確に（精度良く）求めるには、例えば動作モード毎に二次電池の規格容量や満充電容量、更には残量演算パラメータ等を管理することが必要となり、その管理が煩雑になることが懸念される。

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、高容量モードまたは長寿命モードに選択設定して使用される二次電池の相対残容量を、その動作モードに応じて、更には動作モードが変更されたときでも簡易に、しかも精度良く求めることのできるパック電池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パック電池は、二次電池と、この二次電池の充放電を制御する制御演算部とを具備したものであって、
前記制御演算部は、前記二次電池の最大充電電圧を第１の電圧に制限して前記二次電池の満充電容量を高くする高容量モード（ＲＴモード）、または前記最大充電電圧を前記第１の電圧よりも、例えば１００ｍＶ程度低い第２の電圧に制限して前記二次電池のサイクル寿命を長くする長寿命モード（ＬＳモード）を選択設定する動作モード設定手段と、
前記二次電池の放電電流と放電時間とに基づいて該二次電池の放電容量（ＲＤ）を求め、この放電容量と前記二次電池の満充電容量（ＦＣＣ）とから該二次電池の相対残容量（ＲＳＯＣ）を算出する残容量算出手段を備え、
特に前記残容量算出手段は、前記高容量モードおよび長寿命モードの一方の動作モードが設定されたときには該二次電池の規格容量または前記学習満充電容量を前記満充電容量として用い、他方の動作モードが設定されたときには前記規格容量または前記学習満充電容量に所定の係数を乗じた容量を前記満充電容量として用いることを特徴としている。

好ましくは、前記残容量算出手段は、例えば前記高容量モードの設定時には該二次電池の規格容量（ＤＣ）または前記放電容量から求められる学習満充電容量（ＦＣＣnew）を前記満充電容量（ＦＣＣ_（ＲＴ））として用い、長寿命モードの設定時には前記規格容量または学習満充電容量に［１］以下の所定の係数、例えば９０％を乗じた容量を前記満充電容量（ＦＣＣ_（ＬＳ））として用いる。

好ましくは、前記残容量算出手段は、動作モードが変更されたとき、前記相対残容量を計算し直すことを特徴とする。
ちなみに前記二次電池は、例えばリチウムイオン電池であって、前記高容量モードでの最大充電電圧を規制する前記第１の電圧は４.２Ｖ／cellとして設定され、前記長寿命モードでの最大充電電圧を規制する前記第２の電圧は４.１Ｖ／cellとして設定される。

好ましくは、前記学習満充電容量は、高容量モード時には放電時における相対残容量にて前記放電容量を除して求められる容量として求められ、また長寿命モード時には放電時における相対残容量の変化量にて前記放電容量を除して求められる容量を、更に前記［１］以下の所定の係数にて除した容量として求められる。
この学習満充電容量は、例えば所定の充放電サイクルが終了する毎に求められて更新される。

尚、前記残容量算出手段は、前記二次電池を初めて満充電まで充電したときには前記二次電池の規格容量に基づいて、その後は、前記二次電池を所定の放電下限容量（例えば相対残容量で４％程度）まで放電したときに計算される学習満充電容量に基づいて、動作モードに応じた前記満充電容量を設定して相対残容量を計算する。また前記残容量算出手段は、高容量モードから長寿命モードに変更されたとき、その最大値を１００％に制限して相対残容量を求めるように構成される。

上記構成のパック電池によれば、選択設定される動作モードに拘わることなく二次電池の規格容量、および該二次電池の放電容量に基づいて学習される学習満充電容量を一元的に管理し、選択設定された動作モードに応じて相対残容量を算出する上での基準となる満充電容量を設定するので、二次電池の放電容量を求めるだけで、簡易にその相対残容量を精度良く算出することができる。またこのような構成を採用することで、動作モードが切り換えられたときでも、この切り換えに伴う相対残容量を簡易に、しかも精度良く求め直すことができる。

本発明の一実施形態に係るパック電池の要部概略構成図。 本発明に係るパック電池における二次電池の電池容量と、満充電容量および相対残容量との関係を示す図。 充電制御の流れを示す図。 放電時における相対残容量の算出手順、および学習満充電容量の算出手順を示す図。 動作モードの変更時における相対残容量の算出手順を示す図。 充電電圧によって変化する二次電池（リチウムイオン電池）の充電容量およびサイクル寿命を示す図。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係るパック電池について説明する。
図１は本発明に係るパック電池の要部概略構成を示す図であって、１０はパック電池、２０は前記パック電池１０が着脱自在に装着されるノート型のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の電子機器である。パック電池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。

具体的には前記パック電池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、電池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。

パック電池１０における前記二次電池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（シャント抵抗）１４が直列に介挿されている。また前記パック電池１０に設けられた前記制御部１２は、例えばマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）からなり、その主体部を構成する制御・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とを具備して構成される。

ちなみに前記制御・演算部１５は、サーミスタ等の温度検出素子１８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基づいて二次電池１１の充放電状態を監視する。そしてこの前記制御・演算部１５は、異常な充放電から前記二次電池１１を保護するべく前記スイッチ素子１３をオン・オフ制御すると共に、通信処理部１７を介して前記電子機器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役割を担う。

ちなみに前記電子機器２０は、基本的には外部電力（図示せず；商用電源）を受けて該電子機器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。この制御・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、特許文献１,２においても紹介されているような、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／cell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、前記パック電池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機能を備える。前記パック電池１０の制御部１２は上記情報通信機能を利用して前記制御・電源部２２の作動を制御し、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の制御により、後述するように二次電池１１に対する充電が制御される。

さてマイクロプロセッサにより実現される制御・演算部１５は、メモリ１８に予め登録されたソフトウェア・プログラムを実行することで、例えば動作モード設定機能（動作モード設定手段）１５ａ、充放電制御機能（充放電制御手段）１５ｂ、満充電検出機能（民充電検出手段）１５ｃ、および残容量算出機能（残容量算出手段）１５ｄを実現する。尚、上記制御・演算部１５は、上述した機能１５ａ〜１５ｄ以外にも、例えば二次電池１１の故障・異常監視機能や性能（寿命）判定機能等、パック電池１０の安全運用に拘わる各種機能を備えるが、ここでは本発明の要旨とは直接関係しないので、その説明については省略する。

前記動作モード設定機能１５ａは、パック電池１０に設けられた図示しないモード切換スイッチの状態を検出して、或いは前記電子機器２０側から通知される動作モードの選択指令を受けて前記二次電池１１の運用動作モードを、例えば高容量モード（Runtime；ＲＴモード）、または長寿命モード（Lifespan；ＬＳモード）に選択設定する役割を担う。高容量モード（ＲＴモード）は、前記二次電池１１がリチウムイオン電池である場合、該二次電池１１の最大充電電圧を第１の電圧（例えば４.２０Ｖ／cell）に制限して充電し、二次電池１１の充電容量を十分に高くするモードである。また長寿命モード（ＬＳモード）は、前記二次電池１１の最大充電電圧を前記第１の電圧よりも低い第２の電圧（例えば４.２０Ｖ／cell）に制限することで、前記二次電池１１の充電容量を或る程度抑えながら、その繰り返し充放電期間、いわゆるサイクル寿命を長くするモードである。

ちなみに二次電池（リチウムイオン電池）１１の充電は、前述したように充電電流および充電電圧を制限した、いわゆる定電流・定電圧充電により行われる。具体的にはリチウムイオン電池セルを３直２並列に接続した二次電池１１を充電する場合には、例えば最大出力電流が５０００ｍＡ、最大出力電圧が４.２０Ｖ／cellの定電流・定電圧電源を用いて定電流・定電圧充電が行われる。上述した第１および第２の電圧は、この定電流・定電圧充電による二次電池１１の最大充電電圧を、前述した高容量モード（ＲＴモード）または長寿命モード（ＬＳモード）に応じてそれぞれ制限する電圧である。

制御・演算部１５における前記充放電制御機能１５ｂは、上述した動作モードに応じた制約条件、具体的にはその最大充電電圧を規制して二次電池１１に対する充電を制御し、また最大放電電流を規制して前記二次電池１１の放電を制御する役割を担う。また前記満充電検出機能１５ｃは、上記充電制御の下で二次電池１１の充電電流を監視し、例えば充電電流が１００ｍＡ以下となり、その状態が所定時間（例えば３分）に亘って継続したとき、これを二次電池１１が満充電まで充電されたとして検出する。

また制御・演算部１５における前記残容量演算機能１５ｄは、基本的には前記電流検出部１４にて検出される前記二次電池１１の充放電電流値と電圧値の積から求められる電力量（ΔＷ；単位［ＡＶ］または［Ｗ］）、若しくは充放電電流値とその電流通電時間とから求められる量（ΔＩ；単位［ｍＡｈ］）を積算して、その充電容量（ＣＣ；Charge Capacity）または放電容量（ＤＣＣ；Discharge Capacity）を算出する。そして前記二次電池１１の満充電容量（ＦＣＣ；Full Charge Capacity）に対する残容量（ＲＣ；Remaining Capacity）の比率を、相対残容量（ＲＳＯＣ；Relative State Of Charge）として算出する役割を担う。

具体的には前記相対残容量（ＲＳＯＣ）は、充電時には前記充電容量（ＣＣ）を残容量（ＲＣ）として用い、放電時にはその満充電電流（ＦＣＣ）から前記放電容量（ＤＣＣ）を減じた容量（ＦＣＣ−ＤＣＣ）を残容量（ＲＣ）として求めて、
ＲＳＯＣ＝ＲＣ／ＦＣＣ×１００[％]
として算出される。そしてこの残容量演算機能１５ｄにて求められた二次電池１１の相対残容量（ＲＳＯＣ）は、前述した通信処理部１７を介して電子機器２０に通知される。

基本的には上述した如く構成されるパック電池１０において、本発明が特徴とするところは、前述した動作モードに拘わることなく前記二次電池１１の規格容量（ＤＣ；Design Capacity）と満充電容量（ＦＣＣ）を一元的に管理すると共に、前記二次電池１１の充放電に伴う充電容量（ＲＣ）または放電容量（ＤＣＣ）を一義的に求め、前述した動作モードに応じて前記二次電池１１の相対残容量（ＲＳＯＣ）を算出するようにした点にある。

即ち、パック電池１０の動作モードを、上述したように高容量モード（ＲＴモード）または長寿命モード（ＬＳモード）に選択設定して運用するに際して、その相対残容量（ＲＳＯＣ）を正確に把握する場合、一般的にはその動作モードに応じてその規格容量（ＤＣ）や満充電容量（ＦＣＣ_（ＲＴ），ＦＣＣ_（ＬＳ））をそれぞれ管理することが必要である。また動作モードに応じてその残容量（ＲＣ）を個別に管理する必要が生じる等、その処理が複雑化することが懸念される。

この点、本発明においては、上述した動作モードに拘わることなく二次電池１１の規格容量（ＤＣ）や満充電容量（ＦＣＣ）を一元的に管理し、以下に説明するように動作モードに応じてその相対残容量（ＲＳＯＣ）を求めるものとなっている。概念的には図２に示すように高容量モード（ＲＴモード）においては、二次電池１１をその規格容量（ＤＣ）まで充電し得ることから、この規格容量（ＤＣ）をその満充電容量（ＦＣＣ_（ＲＴ））として定める。これに対して長寿命モード（ＬＳモード）においては、その最大充電電圧を低くして充電量を制限するので、その制限の程度に応じて、例えば前記規格容量（ＤＣ）の９０％をその満充電容量（ＦＣＣ_（ＬＳ））として計算する。そしてこれらの動作モードに応じて求められる満充電容量（ＦＣＣ_（ＲＴ），ＦＣＣ_（ＬＳ））の下で、そのときの残容量（ＲＣ）に応じて相対残容量（ＲＳＯＣ）を算出する。

従って二次電池１１の残容量（ＲＣ）が、例えば図２において長寿命モード（ＬＳモード）における満充電容量（ＦＣＣ_（ＬＳ））に満たない［ＲＣ１］である場合には、長寿命モード（ＬＳモード）での相対残容量（ＲＳＯＣ）はａ［＝ＲＣ１／ＦＣＣ_（ＬＳ）］として求められ、また高容量モード（ＲＴモード）での相対残容量（ＲＳＯＣ）はｂ［＝ＲＣ１／ＦＣＣ_（ＲＴ）］として求められる。そしてこの状態においてその動作モードが切り換えられた場合には、その満充電容量（ＦＣＣ）を変更することで相対残容量（ＲＳＯＣ）が求め直される。

尚、二次電池１１の残容量（ＲＣ）が、例えば図２において長寿命モード（ＬＳモード）における満充電容量（ＦＣＣ_（ＬＳ））を越えた［ＲＣ３］である場合には、高容量モード（ＲＴモード）での相対残容量（ＲＳＯＣ）はｂ［＝ＲＣ３／ＦＣＣ_（ＲＴ）］として求められるが、この状態で長寿命モード（ＬＳモード）に切り換えられた場合には、その相対残容量（ＲＳＯＣ）は１００％（満充電状態）として求められる。そして残容量（ＲＣ）が前記満充電容量（ＦＣＣ_（ＬＳ）＝ＲＣ２）に低下するまで、その相対残容量（ＲＳＯＣ）が１００％として求められる。

図３は上述した如くして動作モードに応じた相対残容量（ＲＳＯＣ）を求めるパック電池１０の充電時の動作処理手順を示している。この処理手順に示されるように二次電池１０の充電時においては、先ずそのときに設定されている動作モードが判定され＜ステップＳ１＞、高容量モード（ＲＴモード）の場合には、例えば最大充電電圧を４２００ｍＶ／cell（第１の電圧）に設定して二次電池１１に対する充電が開始される＜ステップＳ２＞。これに対して長寿命モード（ＬＳモード）が設定されている場合には、上記第１の電圧よりも１００ｍＶ／cellだけ低い第２の電圧４１００ｍＶ／cellを最大充電電圧として設定して二次電池１１に対する充電が開始される。

ここで二次電池１１を充電する電源として、高容量モード（ＲＴモード）と長寿命モード（ＬＳモード）とで同じものを利用し、特に長寿命モード（ＬＳモード）時には、電池電圧が第２の電圧以下となるように制限するような制御を行うようにすれば良い。具体的には、例えば電池電圧が第２の電圧に到達したときに充電を停止し、或いは電池電圧が第２の電圧に到達する毎に充電電流を低下させる制御を行うようにすれば良い。また高容量モード（ＲＴモード）時には最大充電電圧が４２００ｍＶ／cell（第１の電圧）の第１の電源を用いて二次電池１１を充電し、長寿命モード（ＬＳモード）時には最大充電電圧が４１００ｍＶ／cell（第２の電圧）の第２の電源を用いて二次電池１１を充電することも勿論可能である。

この二次電池１１に対する充電は、例えば最大充電電流を５０００ｍＡとした定電流・定電圧充電により行われる。そして充電時には予め設定した単位時間当たりの充放電電流から求められる充電量ΔＷに所定の係数Ｋを乗じて上記単位時間当たりの実充電量を求め、これを残容量（ＲＣ）に逐次加算することで該残容量（ＲＣ）を更新する＜ステップＳ４,Ｓ５＞。このようにして求められる残容量（ＲＣ）は、例えば充電時における二次電池１１の充電の進み具合のモニタ等に用いられる。尚、上記係数Ｋは、残容量（ＲＣ）の増加率を調整する為のものであるが、必要に応じて省略することも可能である。

そして上述した充電処理は、二次電池１１が満充電状態に達したか否かを判定しながら＜ステップＳ６,Ｓ７＞、繰り返し実行される。ちなみに上記満充電の判定は、例えば二次電池１１の充電電流が１００ｍＡ以下に低下した状態が、３分間以上継続するか否かを判定することによって行われる。そして上記条件が満たされたとき、前記二次電池１１の前述した各動作モードにおいて満充電まで充電されたとして、その充電を停止する＜ステップＳ８,Ｓ９＞。このような充電制御により前記二次電池１１は、高容量モード（ＲＴモード）の場合にはＦＣＣ_（ＲＴ）まで充電され、また長寿命モード（ＬＳモード）の場合にはＦＣＣ_（ＬＳ）まで充電される。

一方、二次電池１１の放電時には、例えば図４に示すようにしてその残容量（ＲＣ）、具体的にはその放電容量（ＤＣＣ）が管理される。この放電時にも先ずそのときに設定されている動作モードが判定される＜ステップＳ１１＞。そして高容量モード（ＲＴモード）が設定されている場合には、その満充電容量（ＦＣＣ_（ＲＴ））を該二次電池１１の規格容量（ＤＣ）または後述する学習満充電容量（ＦＣＣnew）に設定する＜ステップＳ１２＞。具体的には二次電池１１の最初の充電後の放電時には、その満充電容量（ＦＣＣ_（ＲＴ））として該二次電池１１の規格容量（ＤＣ）を設定し、２回目の充電後の放電時には、後述するようにその前の放電時の放電容量に基づいて二次電池１１の満充電容量が学習されていることから、その時点に求められている学習満充電容量（ＦＣＣnew）を満充電容量（ＦＣＣ_（ＲＴ））として設定する。

そして放電時には予め設定した単位時間当たりの充放電電流から求められる放電量ΔＷに所定の係数Ｋを乗じて上記単位時間当たりの実放電量を求め、これを放電容量（ＤＣＣ）に逐次加算することで該放電容量（ＤＣＣ）を更新する＜ステップＳ１３＞。尚、上記放電係数Ｋについては、必要に応じて省略することが可能である。そして、求められた放電容量（ＤＣＣ）と前述した如く設定された満充電容量（ＦＣＣ_（ＲＴ））とに従って相対残容量（ＲＳＯＣ）を
ＲＳＯＣ＝ＲＣ／ＦＣＣ_（ＲＴ）
＝１−ＤＣＣ／ＦＣＣ_（ＲＴ）
として計算する＜ステップＳ１４＞。

この処理は、前記相対残容量（ＲＳＯＣ）が、その放電下限容量である４％まで低下するまで継続して実行される＜ステップＳ１５＞。そして相対残容量（ＲＳＯＣ）が４％まで低下したときには、そのときの放電容量（ＤＣＣ）に基づいて二次電池１１の満充電容量（ＦＣＣ）を、
ＦＣＣnew＝ＤＣＣ／（１００−４）Ｎ
として学習する＜ステップＳ１６＞。尚、上記Ｎは放電効率を示す係数である。

これに対して放電時の動作モードが長寿命モード（ＬＳモード）である場合には、先ず該二次電池１１の規格容量（ＤＣ）または前記学習満充電容量（ＦＣＣnew）に、例えば９０％を乗じてその満充電容量（ＦＣＣ_（ＲＴ））を設定する＜ステップＳ１７＞。具体的には二次電池１１の最初の充電後の放電時には、該二次電池１１の規格容量（ＤＣ）に９０％を乗じて満充電容量（ＦＣＣ_（ＬＳ））を設定し、２回目の充電後の放電時には、後述するようにその前の放電時の放電容量に基づいて二次電池１１の満充電容量が学習されていることから、その時点に求められている学習満充電容量（ＦＣＣnew）に９０％を乗じて満充電容量（ＦＣＣ_（ＬＳ））を設定する。

尚、上記９０％は、予め求められる前記高容量モード（ＲＴモード）での満充電容量（ＦＣＣ_（ＲＴ））と長寿命モード（ＬＳモード）での満充電容量（ＦＣＣ_（ＬＳ））との容量比を示している。

そして放電時には前述した高容量モード（ＲＴモード）の場合と同様に単位時間当たりの実放電量を求め、これを放電容量（ＤＣＣ）に逐次加算することで該放電容量（ＤＣＣ）を更新する＜ステップＳ１８＞。そして、求められた放電容量（ＤＣＣ）と前述した如く設定された満充電容量（ＦＣＣ_（ＬＳ））とに従って相対残容量（ＲＳＯＣ）を
ＲＳＯＣ＝ＲＣ／ＦＣＣ_（ＬＳ）
＝１−ＤＣＣ／ＦＣＣ_（ＬＳ）
として計算する＜ステップＳ１９＞。

この処理についても前記相対残容量（ＲＳＯＣ）が、その放電下限容量である４％まで低下するまで継続して実行する＜ステップＳ２０＞。そして相対残容量（ＲＳＯＣ）が４％まで低下したときには、そのときの放電容量（ＤＣＣ）に基づいて二次電池１１の満充電容量（ＦＣＣ）を、
ＦＣＣnew＝ＤＣＣ／（１００−４）Ｎ÷９０[％]
として学習する＜ステップＳ２１＞。つまり満充電容量（ＦＣＣ）を一元管理するべく、上記放電容量（ＤＣＣ）に基づいて求められる満充電容量を９０[％]で除することで、二次電池１１の規格容量（ＤＣ）をベース（基準）としてその学習満充電容量（ＦＣＣnew）を求める。

ところで二次電池１１の充放電が行われていないときには、例えば図５にその処理手順を示すように動作モードの変更が行われたか否かが判定される＜ステップＳ４１＞。そして長寿命モード（ＬＳモード）から高容量モード（ＲＴモード）への変更が行われた場合には、先ず前述した学習満充電容量（ＦＣＣnew）を、変更された高容量モード（ＲＴモード）における満充電容量（ＦＣＣ_（ＲＴ））として求め直す＜ステップＳ４２＞。そして求め直した満充電容量（ＦＣＣ_（ＲＴ））と、そのときの放電容量（ＤＣＣ）に基づいて相対残容量（ＲＳＯＣ）を
ＲＳＯＣ＝ＲＣ／ＦＣＣ_（ＲＴ）
＝ＣＣ／ＦＣＣ_（ＲＴ）
＝１−ＤＣＣ／ＦＣＣ_（ＲＴ）
として計算し直す＜ステップＳ４３＞。

これに対して高容量モード（ＲＴモード）から長寿命モード（ＬＳモード）への変更が行われた場合には、先ず前述した学習満充電容量（ＦＣＣnew）に９０％を乗じて、変更された長寿命モード（ＬＳモード）における満充電容量（ＦＣＣ_（ＬＳ））として求め直す＜ステップＳ４４＞。そしてそのときの残容量（ＲＣ）が、上述した如く求め直した満充電容量（ＦＣＣ_（ＬＳ））以上であるか否かを判定し＜ステップＳ４５＞、残容量（ＲＣ）が満充電容量（ＦＣＣ_（ＬＳ））以上である場合には、相対残容量（ＲＳＯＣ）を１００％として求め直す＜ステップＳ４６＞。

しかし残容量（ＲＣ）が満充電容量（ＦＣＣ_（ＬＳ））に満たない場合には、相対残容量（ＲＳＯＣ）を
ＲＳＯＣ＝ＲＣ／ＦＣＣ_（ＬＳ）
＝ＣＣ／ＦＣＣ_（ＬＳ）
＝１−ＤＣＣ／ＦＣＣ_（ＬＳ）
として計算し直す＜ステップＳ４７＞。

即ち、動作モードが変更されたときには、その動作モードに応じて満充電容量（ＦＣＣ）を求め直し、求め直した満充電容量（ＦＣＣ）の下で相対残容量（ＲＳＯＣ）を計算し直す。従って上述した如く二次電池１１の規格容量（ＤＣ）または満充電容量（ＦＣＣ）を一元管理する本パック電池１０によれば、選択設定された動作モードに応じて、そのときの相対残容量（ＲＳＯＣ）を簡易に、しかも精度良く求めることができる。しかも二次電池１１の満充電容量（ＦＣＣ）を、高容量モード（ＲＴ）での満充電容量として管理し、長寿命モード（ＬＳ）ではこれに所定の係数（例えば９０％）を乗じて満充電容量（ＦＣＣ_（ＬＳ））を求めるだけである。しかも動作モードが変更されても、二次電池１１の残容量（ＲＣ）自体は変化することがないので、精度良く相対残容量（ＲＳＯＣ）を求める上での処理負担が少ない等の効果が奏せられる。

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。ここでは二次電池１１の運用動作モードを高容量モード（ＲＴ）と長寿命モード（ＬＳ）の２段階に選択設定する例を示したが、上記高容量モード（ＲＴ）と長寿命モード（ＬＳ）との中間のモードを設定することも勿論可能である。この場合には、例えば二次電池１１に対する最大充電電圧を４.０５Ｖ／cellに制限して中容量（中寿命）モードを設定し、この中容量（中寿命）モードでの満充電容量を、前記規定容量（ＤＣ）に９５％を乗じて設定するようにすれば良い。

また図４に示す実施形態においては、満充電容量（ＦＣＣ）に対する放電容量（ＤＣＣ）の割合を［１（１００％）］から減じることで相対残容量（ＲＳＯＣ）を求めた。しかし、満充電容量（ＦＣＣ）から放電時における放電容量（ＤＣＣ）を減じることで残容量（ＲＣ）を求め、この残容量（ＲＣ）と満充電容量（ＦＣＣ）とから相対残容量（ＲＳＯＣ）を算出することも勿論可能である。

前述した実施形態においては学習満充電容量（ＦＣＣnew）を、高容量モード（ＲＴ）における最大充電可能容量として学習しているが、学習満充電容量（ＦＣＣnew）を共通の学習満充電容量とみなし、この共通の学習満充電容量に係数を掛けて各モードでの学習満充電容量を求めるようにしても良い。この場合には、例えば学習満充電容量（ＦＣＣnew）に係数［１］を乗じて高容量モード（ＲＴ）での学習満充電容量を求め、また学習満充電容量（ＦＣＣnew）に係数［０.９］を乗じて長寿命モードでの学習満充電容量を求めるようにすれば良い。
更には充寿命モード（ＬＳ）における最大充電可能容量として学習することも可能である。この場合には、その学習満充電容量（ＦＣＣnew）を［１］以下の係数にて除して、換言すれば［１］以上の係数を乗じて高容量モード（ＲＴ）での満充電容量を求めるようにすれば良い。

また高容量モード（ＲＴ）および長寿命モード（ＬＳ）のそれぞれにおいてその学習満充電容量（ＦＣＣnew_（ＲＴ）,ＦＣＣnew_（ＬＳ））を個別に学習するようにしても良い。そして動作モードが［ＲＴ→ＬＳ］へと切り換えられたときには、その切り換え時点で求められていた学習満充電容量（ＦＣＣnew_（ＲＴ））に所定の係数（例えば９０％）を乗じて新たな学習満充電容量（ＦＣＣnew_（ＬＳ））を求め、逆に動作モードが［ＬＳ→ＲＴ］へと切り換えられたときには、その切り換え時点で求められていた学習満充電容量（ＦＣＣnew_（ＬＳ））を所定の係数（例えば９０％）にて除して新たな動作モードに適合した学習満充電容量（ＦＣＣnew_（ＲＴ））を求めるようにしても良い。その他、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。

１０ パック電池
１１ 二次電池
１２ 制御部
１５ 制御・演算部（マイクロプロセッサ）
１５ａ 動作モード設定機能（動作モード設定手段）
１５ｂ 充放電制御機能（充放電制御手段）
１５ｃ 満充電検出機能（満充電検出手段）
１５ｄ 残容量算出機能（残容量算出手段）
１７ 通信処理部
２０ 電子機器

Claims (8)

1. 二次電池と、この二次電池の充放電を制御する制御演算部とを具備し、
   前記制御演算部は、前記二次電池の最大充電電圧を第１の電圧に制限して前記二次電池の満充電容量を高くする高容量モード、または前記最大充電電圧を前記第１の電圧よりも低い第２の電圧に制限して前記二次電池のサイクル寿命を長くする長寿命モードを選択設定する動作モード設定手段と、
   前記二次電池の放電電流と放電時間または放電電流と電池電圧に基づいて該二次電池の放電容量を求め、この放電容量と前記二次電池の満充電容量とから該二次電池の相対残容量を算出する残容量算出手段を具備し、
   該残容量算出手段は、前記高容量モードおよび長寿命モードの一方の動作モードが設定されたときには該二次電池の規格容量または学習満充電容量を前記満充電容量として用い、他方の動作モードが設定されたときには前記規格容量または前記学習満充電容量に所定の係数を乗じた容量を前記満充電容量として用いることを特徴とするパック電池。
2. 前記残容量算出手段は、前記高容量モードが設定されたときには該二次電池の規格容量または前記学習満充電容量を満充電容量として用い、長寿命モードが設定されたときには前記規格容量または前記学習満充電容量に［１］以下の所定の係数を乗じた容量を満充電容量として用いるものである請求項１に記載のパック電池。
3. 前記残容量算出手段は、動作モードが変更されたとき、前記相対残容量を計算し直すことを特徴とする請求項１に記載のパック電池。
4. 前記二次電池は、リチウムイオン電池であって、前記高容量モードでの最大充電電圧を規制する前記第１の電圧は４.２Ｖ／cellとして設定され、前記長寿命モードでの最大充電電圧を規制する前記第２の電圧は４.１Ｖ／cellとして設定される請求項１に記載のパック電池。
5. 前記学習満充電容量は、高容量モード時には放電時における相対残容量の変化量にて前記放電容量を除して求められる容量として求められ、長寿命モード時には放電時における相対残容量の変化量にて前記放電容量を除して求められる容量を、更に前記［１］以下の所定の係数にて除した容量として求められる請求項１に記載のパック電池。
6. 前記学習満充電容量は、所定の充放電サイクルが終了する毎に求められて更新されるものである請求項１に記載のパック電池。
7. 前記残容量算出手段は、前記二次電池を初めて満充電まで充電したときには前記二次電池の規格容量に基づいて、その後は、前記二次電池を所定の放電下限容量まで放電したときに計算される学習満充電容量に基づいて、動作モードに応じた前記満充電容量を設定して相対残容量を計算するものである請求項１に記載のパック電池。
8. 前記残容量算出手段は、高容量モードから長寿命モードに変更されたとき、最大値を１００％に制限して相対残容量を求めるものである請求項１に記載のパック電池。

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