JP2013135510A - 充電電流の決定方法及びパック電池 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池の使用に伴う劣化の度合いに応じて充電電流を適切に低減する方法及びパック電池を提供する。
【解決手段】二次電池の使用に応じた劣化の度合いの大／小を、数値の小／大によって表す劣化の係数（初期値が１）に対し、二次電池の充放電サイクル数が１だけ増加する都度、第１劣化係数（０．９９９２）を掛け合わせると共に、二次電池の保存期間中における劣化の度合いに対応する第２劣化係数（０．９９）を掛け合わせる。ステップＳ５５では充電電流の初期値に劣化の係数を掛け合わせることにより、劣化の係数の大／小に応じて二次電池の充電電流が大／小に変化するように決定する。
【選択図】図７

Description

本発明は、二次電池の使用に応じた劣化の度合いに応じて満充電容量の学習値を補正するパック電池における充電電流の決定方法、及びこの決定方法を実行するパック電池に関する。

リチウムイオン電池に代表される二次電池の充電では、電池電圧が設定電圧に達するまで設定電流にて定電流充電し、その後、設定電圧にて定電圧充電を行う、いわゆる定電流・定電圧充電方式が主流となっている。即ち、充電開始時に、二次電池の公称容量（ＤＣ＝Design Capacity ）に対する充電電流の割合を示す所謂Ｃレートを一定にすることにより、定電流による充電が開始される。この場合、過大な充電電流によって二次電池が過電圧となるのを防止するために、充電開始時の二次電池の電圧又は残容量と、電池温度とに応じて、充電開始時のＣレートが適宜変更されることもある（例えば特許文献１の表１，２参照）。

さて、二次電池を使用して充放電（保存中の自己放電を含む）を繰り返すことにより、二次電池が劣化して満充電容量が初期容量よりも低下するため、実質的にＣレートが高まって二次電池の劣化が早まる。従って、満充電容量の低下の度合い又は二次電池の劣化の度合いを的確に把握して、充電電流の初期値としての設定電流を低減することが好ましい。

ここで、満充電容量は、満充電状態にある二次電池を放電終止電圧まで放電する間の放電電流を積算するか、又は電圧が放電終止電圧以下に低下した二次電池を満充電状態まで充電する間の充電電流を積算するかの何れかの方法により、正確に算出して学習することができる。但し、実際の二次電池の使用状況下では、上述した学習の機会が少ないため、学習した満充電容量を、充放電のサイクル数に応じて所定の割合で減少させて補正する技術が開示されている（特許文献２参照）。また、任意の２つの時点における残容量（ＳＯＣ：State Of Charge ）の変化量に対する前記２つの時点間での充放電容量の変化量に基づいて、二次電池の満充電容量を学習する技術が開示されている（特許文献３参照）。

ところで、二次電池を使用して劣化が進行した場合、二次電池の内部抵抗が増加して充電時の電池温度が上昇することにより、二次電池の劣化が更に早まる。これに対し、充電中に充電電流を低減させたときの電流変化量及び電圧変化量に基づいて二次電池の内部抵抗を算出し、算出した内部抵抗に応じて充電電流を低減することによって二次電池の劣化を抑制する技術が開示されている（特許文献４参照）。

特開２００９−４４９４６号公報 特開２００２−２３６１５４号公報 特開２００８−２６１６６９号公報 特開平９−８４２７７号公報

しかしながら、二次電池の内部抵抗は、充放電のサイクル数が小さいうちは変動が少ないのに対して、二次電池の残容量及び温度に応じて大きく変動するため、内部抵抗の増加によって二次電池の劣化の度合いが的確に把握されるものではなかった。また、特許文献３に開示された技術によって適時学習した満充電容量を、特許文献２に開示された技術によって補正できたとしても、それだけでは二次電池の充電電流を適切に低減する手段が示唆されるものではなかった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、二次電池の使用に伴う劣化の度合いに応じて充電電流を適切に低減する方法及びパック電池を提供することにある。

本発明に係る充電電流の決定方法は、二次電池を備えるパック電池の充電電流を決定する方法において、前記二次電池の充電電流若しくは充電電力又は放電電流若しくは放電電力を積算して充電容量又は放電容量を算出し、算出した充電容量又は放電容量が満充電容量より大きいか否かを判定し、大きいと判定する都度、前記二次電池の劣化の度合いに対応する第１劣化係数で前記二次電池の充電電流を補正することを特徴とする。

本発明に係る充電電流の決定方法は、前記二次電池の充電電流及び放電電流が所定電流より小さい期間を特定し、特定した期間中に前記二次電池の電圧及び温度を時系列的に検出し、検出した電圧及び温度に応じた劣化の速さを示す劣化速度を特定し、特定した劣化速度を積算し、積算値が所定値より大きいか否かを判定し、大きいと判定する都度、前記二次電池の劣化の度合いに対応する第２劣化係数で前記二次電池の充電電流を補正することを特徴とする。

本発明に係る充電電流の決定方法は、二次電池を備えるパック電池の充電電流を決定する方法において、前記二次電池の充電電流及び放電電流が所定電流より小さい期間を特定し、特定した期間中に前記二次電池の電圧及び温度を時系列的に検出し、検出した電圧及び温度に応じた劣化の速さを示す劣化速度を特定し、特定した劣化速度を積算し、積算値が所定値より大きいか否かを判定し、大きいと判定する都度、前記二次電池の劣化の度合いに対応する第２劣化係数で前記二次電池の充電電流を補正することを特徴とする。

本発明に係る充電電流の決定方法は、二次電池の充電電流若しくは充電電力又は放電電流若しくは放電電力を積算した充電容量又は放電容量に基づいて満充電容量を学習するパック電池の充電電流を決定する方法において、所定容量に対する学習した満充電容量の割合を算出し、算出した割合の大／小に応じて前記二次電池の充電電流が大／小となるように決定することを特徴とする。

本発明に係る充電電流の決定方法は、前記二次電池が満充電状態にあるか否かを判定し、満充電状態にあると判定した後に、前記第１劣化係数又は前記第２劣化係数により満充電容量を補正することを特徴とする。

本発明に係るパック電池は、二次電池を備えるパック電池において、前記二次電池の充電電流若しくは充電電力又は放電電流若しくは放電電力を積算して充電容量又は放電容量を算出する手段と、算出した充電容量又は放電容量が満充電容量より大きいか否かを判定する手段と、該手段が大きいと判定する都度、前記二次電池の劣化の度合いに対応する第１劣化係数で前記二次電池の充電電流を補正する手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係るパック電池は、二次電池を備えるパック電池において、前記二次電池の充電電流及び放電電流が所定電流より小さい期間を特定する手段と、該手段が特定した期間中に、前記二次電池の電圧及び温度を時系列的に検出する手段と、該手段が検出した電圧及び温度に応じて劣化の速さを示す劣化速度を特定する手段と、該手段が特定した劣化速度を積算する手段と、該手段が積算した積算値が所定値より大きいか否かを判定する手段と、該手段が大きいと判定する都度、前記二次電池の劣化の度合いに対応する第２劣化係数で前記二次電池の充電電流を補正する手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係るパック電池は、二次電池の充電電流若しくは充電電力又は放電電流若しくは放電電力を積算した充電容量又は放電容量に基づいて満充電容量を学習するパック電池において、所定容量に対する学習した満充電容量の割合を算出する手段と、該手段が算出した割合の大／小に応じて前記二次電池の充電電流が大／小となるように決定する手段と、決定した充電電流のデータを生成する手段とを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、二次電池の充電容量又は放電容量が満充電容量より大きくなる都度、二次電池の劣化の度合いに対応する第１劣化係数で充電電流を補正する。
つまり、二次電池の充放電サイクル数が１だけ増加する都度、１充放電サイクルにおける劣化の度合いに応じて充電電流が小さくなるように補正される。

本発明にあっては、二次電池の充電電流及び放電電流が共に所定電流より小さい期間中に、二次電池の電池電圧及び電池温度を時系列的に検出し、検出した電池電圧及び電池温度に応じた劣化速度を積算した値が所定値より大きくなる都度、二次電池の劣化の度合いに対応する第２劣化係数で充電電流を補正する。
つまり、二次電池が充電も放電もされていない保存期間中に積算した劣化速度の積算値が所定値を超える都度、前記所定値に対応する劣化の度合いに応じて充電電流が小さくなるように補正される。

本発明にあっては、二次電池の充電電流若しくは充電電力又は放電電流若しくは放電電力を積算した充電容量又は放電容量に基づいて満充電容量を学習し、所定容量に対する満充電容量の学習値（学習容量）の割合の大／小に応じて二次電池の充電電流が大／小に変化するように決定する。
つまり、二次電池の使用に伴って学習容量が低下することにより、所定容量に対する学習容量の割合が、二次電池の使用に伴う劣化の度合いが大きいほど小さくなるように算出されるため、二次電池の劣化の度合いが大きいほど充電電流が小さくなるように決定される。

本発明にあっては、二次電池が満充電状態となったことを検出した後に、第１劣化係数又は第２劣化係数を用いて満充電容量を補正する。
これにより、二次電池が満充電状態となるまで満充電容量の補正が保留されるため、各判定直後に前記第１劣化係数又は前記第２劣化係数により満充電容量を補正するなら、満充電容量が変更されることによる容量（％）が急に変更され不連続となるときがあるが、本発明により二次電池の容量（％）が満充電に至るまでの充電の連続性が保たれる。

本発明によれば、二次電池の充放電サイクルが１だけ増加する都度、又は二次電池が所定期間保存される都度、夫々の劣化の度合いに応じて充電電流が小さくなるように補正される。
従って、二次電池の使用に伴う劣化の度合いに応じて充電電流を適切に低減することが可能となる。

本発明に係るパック電池の構成例を示すブロック図である。 二次電池のサイクル数を計数する方法の説明図である。 電池ブロックの保存期間における劣化の速さの度合い一覧を例示する図表である。 低電圧の検出時に行われるＲＳＯＣの補正を説明する説明図である。 二次電池のサイクル数に応じて劣化の係数を補正するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。 二次電池の保存中の劣化の度合いに応じて劣化の係数を補正するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。 二次電池の充電電流を算出して充電電流のデータを送信するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は、本発明に係るパック電池の構成例を示すブロック図である。図中１０はパック電池であり、パック電池１０は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、携帯端末等の電気機器２０に着脱可能に装着される。パック電池１０は、例えばリチウムイオン電池からなる電池セル１１１，１１２，１１３，１２１，１２２，１２３，１３１，１３２，１３３を３個ずつ順に並列接続してなる電池ブロック１１，１２，１３を、この順番に直列接続してなる二次電池１を備える。二次電池１は、電池ブロック１３の正極及び電池ブロック１１の負極が夫々正極端子及び負極端子となるようにしてある。

電池ブロック１１，１２，１３の電圧は、夫々独立してＡ／Ｄ変換部４のアナログ入力端子に与えられ、デジタルの電圧値に変換されてＡ／Ｄ変換部４のデジタル出力端子から、マイクロコンピュータからなる制御部５に与えられる。Ａ／Ｄ変換部４のアナログ入力端子には、二次電池１に密接して配置されており、サーミスタを含む回路によって二次電池１の電池温度を検出する温度検出器３の検出出力と、二次電池１の負極端子側の充放電路に介装されており、二次電池１の充電電流及び放電電流を検出する抵抗器からなる電流検出器２の検出出力とが与えられている。これらの検出出力は、デジタルの検出値に変換されてＡ／Ｄ変換部４のデジタル出力端子から制御部５に与えられる。

二次電池１の正極端子側の充放電路には、充電電流及び放電電流を夫々遮断するＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴ７１，７２からなる遮断器７が介装されている。ＭＯＳＦＥＴ７１，７２は、ドレイン電極同士を突き合わせて直列に接続してある。ＭＯＳＦＥＴ７１，７２夫々のドレイン電極及びソース電極間に並列接続されているダイオードは、寄生ダイオード（ボディダイオード）である。ＭＯＳＦＥＴ７１，７２は、Ｎチャネル型であってもよい。

制御部５は、ＣＰＵ５１を有し、ＣＰＵ５１は、プログラム等の情報を記憶するＲＯＭ５２、一時的に発生した情報を記憶するＲＡＭ５３、各種時間を並列的に計時するタイマ５４、及びパック電池１０内の各部に対して入出力を行うＩ／Ｏポート５５と互いにバス接続されている。Ｉ／Ｏポート５５は、Ａ／Ｄ変換部４のデジタル出力端子、ＭＯＳＦＥＴ７１，７２夫々のゲート電極、及び通信部９に接続されている。通信部９は、電気機器２０が有する制御・電源部（充電部）２１と通信する。ＲＯＭ５２は、フラッシュメモリからなる不揮発性メモリである。ＲＯＭ５２には、プログラムの他に、例えば満充電容量の学習値（学習容量）、後述する二次電池１の劣化速度、劣化の係数及び充電電流の初期値（即ち設定電流）が記憶される。

ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に予め格納されている制御プログラムに従って、演算及び入出力等の処理を実行する。例えば、ＣＰＵ５１は、２５０ｍｓ周期で電池ブロック１１，１２，１３の電圧値と、二次電池１の充放電電流の検出値とを取り込み、取り込んだ電圧値及び検出値に基づいて二次電池１の充電電流若しくは充電電力又は放電電流若しくは放電電力を積算し、積算によって算出した充電容量又は放電容量をＲＡＭ５３に記憶する。充放電電流，充放電電力を夫々積算した場合の充放電容量の単位は、Ａｈ，Ｗｈとなる。更に、ＣＰＵ５１は、取り込んだ電池ブロック１１，１２，１３の電圧値のうち最も高い電圧（以下、最大セル電圧という）を特定してＲＡＭ５３に記憶する。電圧値及び充放電電流の検出値の取り込み周期は２５０ｍｓに限定されない。ＣＰＵ５１は、また、残容量、充電電流等のデータを生成し、生成したデータを通信部９から電気機器２０に送信する。

遮断器７は、通常の充放電時にＩ／Ｏポート５５からＭＯＳＦＥＴ７１，７２のゲート電極にＬ（ロウ）レベルのオン信号が与えられることにより、ＭＯＳＦＥＴ７１，７２夫々のドレイン電極及びソース電極間が導通するようになっている。二次電池１の充電電流を遮断する場合、Ｉ／Ｏポート５５からＭＯＳＦＥＴ７１のゲート電極にＨ（ハイ）レベルのオフ信号が与えられることにより、ＭＯＳＦＥＴ７１のドレイン電極及びソース電極間の導通が遮断される。同様に二次電池１の放電電流を遮断する場合、Ｉ／Ｏポート５５からＭＯＳＦＥＴ７２のゲート電極にＨ（ハイ）レベルのオフ信号が与えられることにより、ＭＯＳＦＥＴ７２のドレイン電極及びソース電極間の導通が遮断される。ＭＯＳＦＥＴ７１，７２をＮチャネル型とした場合は、上記のＬ／Ｈレベルを反転させたＨ／Ｌレベルのオン信号／オフ信号をゲート電極に与えればよい。二次電池１が適当に充電された状態にある場合、遮断器７のＭＯＳＦＥＴ７１，７２は共にオンしており、二次電池１は放電及び充電が可能な状態となっている。

電気機器２０は、制御・電源部２１に接続された端末部２２を備える。制御・電源部２１は、図示しない商用電源より電力を供給されて端末部２２を駆動すると共に、二次電池１の充放電路に充電電流を供給する。制御・電源部２１は、また、商用電源から電力の供給が絶たれた場合、二次電池１の充放電路から供給される放電電流により、端末部２２を駆動する。制御・電源部２１が充電する二次電池１がリチウムイオン電池の場合は、例えば、定電流（ＭＡＸ電流０．５〜１Ｃ程度）・定電圧（ＭＡＸ４．２〜４．４Ｖ／電池セル程度）にて充電が行われる。二次電池１の電池電圧が満充電検出開始電圧以上、且つ充電電流が所定値以下の状態が一定時間以上継続したときに、二次電池１が満充電状態にある（以下、単に満充電ともいう）と判定する。また例えば、二次電池１の電池電圧が一定電圧以上となったときに一定期間だけＭＯＳＦＥＴ７１をオフさせて二次電池１の開放電圧（ＯＣＶ＝Open Circuit Voltage ）を検出し、検出した開放電圧が一定電圧以上である場合、満充電と判定するようにしてもよい。

制御・電源部２１及び通信部９間では、制御・電源部２１をマスタに、通信部９を含む制御部５をスレーブにしてＳＭＢｕｓ（System Management Bus ）方式等の通信方式による通信が行われる。ＳＭＢｕｓ方式の場合、シリアルクロック（ＳＣＬ）は制御・電源部２１から供給され、シリアルデータ（ＳＤＡ）は制御・電源部２１及び通信部９間で双方向に授受される。本実施の形態では、制御・電源部２１が通信部９を２秒周期でポーリングして通信部９が送信しようとするデータの内容を読み出す。ポーリング周期の２秒は、制御・電源部２１側の設定による。

このポーリングにより、例えば、二次電池１の残容量のデータが、通信部９を介して制御・電源部２１に２秒周期で受け渡され、電気機器２０が有する図示しない表示器に残容量の値（％）として表示される。また、制御部５にて設定された充電電流の初期値、即ち充電電流のデータは、残容量のデータと同様に通信部９を介して制御・電源部２１に送信される。制御・電源部２１では、制御部５から送信された充電電流に基づいて、二次電池１を定電流・定電圧充電する。

次に、二次電池１を充放電したときのサイクル数の増加に応じて、満充電容量の学習値である学習容量を補正する一の方法について説明する。尚、満充電容量の学習は、公知の手段を用い、例えば二次電池１の充電容量及び／又は放電容量に基づいて満充電容量（ＦＣＣ＝Full Charge Capacity ）を新たに算出することにすることによって行われる。

図２は、二次電池１のサイクル数を計数する方法の説明図である。図２の横軸は時間の経過を表し、縦軸は二次電池１の相対的な残容量（ＲＳＯＣ＝Relative State Of Charge ）、即ち、学習容量に対する残容量の割合を表す。図中「○」印が付与された部分は、サイクル数の増分（＝１サイクル）が発生するポイントを示す。また、「●」印が付与された部分は、学習容量がサイクルカウントに基づいて補正されるポイントを示す。図２では、簡単のために、ＲＳＯＣが２５％、５０％、７５％及び１００％の間で変化するものとし、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１９までの間に、満充電容量を学習する機会がないものとして説明する。

満充電容量まで充電されてＲＳＯＣが１００％となった二次電池１は、時刻Ｔ０〜Ｔ１間に５０％まで放電し、時刻Ｔ１〜Ｔ２間に７５％まで充電される。同様に、二次電池１が、時刻Ｔ２〜Ｔ３間に５０％まで放電し、時刻Ｔ３〜Ｔ４間に７５％まで充電され、時刻Ｔ４〜Ｔ５間に５０％まで放電したときに、時刻Ｔ０からの放電容量が学習容量に達することによってサイクル数が１だけ増加する。その後、例えば、二次電池１が、時刻Ｔ５〜Ｔ６間に１００％まで充電され、更に、時刻Ｔ７で二次電池１の満充電が検出された場合、学習容量が、１より小さい第１劣化係数（例えば０．９９９２）と掛け合わされて補正される。本実施の形態では、学習容量が小さくなる方向に補正されるため、補正後のＲＳＯＣが大きくなるが、ＲＳＯＣが１００％を超えることはない。

続いて、二次電池１が、時刻Ｔ８〜Ｔ９間に５０％まで放電し、時刻Ｔ９〜Ｔ１０間に１００％まで充電され、時刻Ｔ１１〜Ｔ１２間に５０％まで放電したときに、サイクル数が１だけ増加する。更に続いて、二次電池１が、時刻Ｔ１２〜Ｔ１３間に７５％まで充電され、時刻Ｔ１３〜Ｔ１４間に２５％まで放電し、時刻Ｔ１４〜Ｔ１５間に５０％まで充電され、時刻Ｔ１５〜Ｔ１６間に２５％まで放電し、時刻Ｔ１６〜Ｔ１７間に７５％まで充電され、時刻Ｔ１７〜Ｔ１８間に５０％まで放電したときに、サイクル数が更に１だけ増加する。

その後、例えば、時刻Ｔ１８〜Ｔ１９間に充電され続けた二次電池１が、時刻Ｔ１９で二次電池１の満充電が検出されたときに、学習容量が補正される。この場合、前回時刻Ｔ９で学習容量を補正してからサイクル数が２だけ増加しているため、時刻Ｔ１９における学習容量の補正が２サイクル分行われる。また、学習容量が少なくなる方向に補正されることにより、補正後のＲＳＯＣが、１００％より小さい割合まで増加する。

尚、図２では、学習容量の補正を行った際に補正後のＲＳＯＣが不連続に変化するのをできるだけ回避するために、二次電池１のサイクル数が１以上増加した後、満充電を検出したときに学習容量を補正したが、これに限定されるものではない。
また、放電容量が学習容量に達したときにサイクル数を１だけ増加させたが、充電容量が学習容量に達したときにサイクル数を１だけ増加させるようにしてもよい。

次に、二次電池１を充放電せずに保存し続けたときに、学習容量を補正する他の方法について説明する。
図３は、電池ブロック１１，１２，１３の保存期間における劣化の速さの度合い一覧を例示する図表である。図３では、各行の電圧範囲が「４．０Ｖ未満」、「４．０Ｖ以上、４．１Ｖ未満」及び「４．１Ｖ以上」に区分されており、各列の温度範囲が「１０℃未満」、「１０℃以上、３０℃未満」、「３０℃以上、５０℃未満」及び「５０℃以上」に区分されている。電圧範囲及び温度範囲は、上記の範囲に限定されない。二次電池１の劣化の速さの度合い、即ち劣化速度は、これらの電圧範囲及び温度範囲の組み合わせによって決まり、図３に示された３行４列の図表中の値が、夫々の電圧範囲及び温度範囲に応じた劣化速度としてＲＯＭ５２に記憶されている。

二次電池１の劣化速度は、電池ブロック１１，１２，１３の電圧範囲の高／低と、二次電池１の温度範囲の高／低とに応じて０から３００まで変化させてある。例えば、劣化速度が０の場合、劣化の速さを無視することを示す。また、例えば劣化速度が３００の場合、劣化速度が１０の場合と比較して、３０倍の速度で劣化が進行することを示す。

二次電池１を保存し続けた場合、最も電圧が高い電池ブロックの電池電圧と、二次電池１の電池温度とが図３に当てはめられて、劣化速度が特定される。これは、直列に接続された電池ブロック１１，１２，１３の各電池電圧にアンバランスが生じた場合、最も電圧が高い電池ブロックの劣化速度が最も大きくなることを考慮するものである。このような電圧範囲及び温度範囲の組み合わせによって特定される劣化速度がＲＯＭ５２から読み出され、読み出された劣化速度が保存期間の経過に応じて積算され、積算値が所定値（例えば５００００）より大きくなった場合、学習容量が、１より小さい第２劣化係数（例えば０．９９）と掛け合わされて補正される。

ところで、二次電池１の学習容量が、上述のとおり第１及び第２劣化係数によって補正される間に、学習容量に対して前記補正とは異なる補正が行われることがある。
図４は、低電圧の検出時に行われるＲＳＯＣの補正を説明する説明図である。図４の横軸は時間を表し、縦軸は二次電池１のＲＳＯＣを表す。図４では、時刻Ｔ２１における補正前のＲＳＯＣが、補正後のＲＳＯＣより高い（又は低い）場合を実線（又は破線）で示す。

二次電池１の電池電圧が、放電中又は保存中に時刻Ｔ２１において所定の低電圧まで低下した場合、二次電池１のＲＳＯＣを所定の割合に強制的に補正する。例えば、電池ブロック１１，１２，１３のうち、最も電圧が低い電池ブロックの電池電圧が、３Ｖに低下した場合、二次電池１のＲＳＯＣを４％又は８％に補正する。このような補正が行われた場合、この補正の方が、第１及び第２劣化係数による補正よりも精度が高いものとして、上述した劣化速度の積算値を０（ゼロ）にクリアする。上述の通りＲＳＯＣを４％（又は８％）に補正した場合、そのときまでに算出した放電容量が学習容量の９６％（又は９２％）となるように、学習容量を算出する。

さて、二次電池１の公称容量（ＤＣ）に対する学習容量の比の大／小は、二次電池１の劣化の度合いの小／大に対応すると考えられる。ここでの学習容量は、補正前の学習容量であってもよいし、補正後の学習容量であってもよいが、補正後の学習容量を用いることが好ましい。上記のような比の大／小に応じて、二次電池１の充電電流を大／小に変化させることにより、実質的なＣレートの上昇が抑えられるため、二次電池１の劣化を抑制することができる。本実施の形態においては、第1劣化係数だけを満充電容量，充電電流の初期値(又は直前の値)に夫々掛け算して満充電容量，充電電流を補正することもできる。また、第２劣化係数だけを満充電容量，充電電流の初期値(又は直前の値)に夫々掛け算して満充電容量，充電電流を補正することもできる。
更に、第1劣化係数及び第２劣化係数を満充電容量，充電電流の初期値(又は直前の値)に夫々掛け算して満充電容量，充電電流を補正することもできる。
なお、充電電流を低減（補正）するにあたり、第1劣化係数、第２劣化係数に更に固定係数をかけることもでき、これにより、充電電流の低減を大きく又は小さくすることができる。

具体的には、二次電池１の使用開始初期における充電電流の初期値（設定電流）に対して、上記の比の値を掛け合わせることによって充電電流を算出し、算出した充電電流のデータを生成し、生成したデータを、通信部９から電気機器２０に向けて出力する。これにより、充電器としての電気機器２０から、低減された充電電流がパック電池１０に供給されることとなる。

以下では、上述したパック電池の制御部５の動作を、それを示すフローチャートを用いて説明する。以下に示す処理は、ＲＯＭ５２に予め格納された制御プログラムに従ってＣＰＵ５１により実行される。
図５は、二次電池１のサイクル数に応じて劣化の係数を補正するＣＰＵ５１の処理手順を示すフローチャートであり、図６は、二次電池１の保存中の劣化の度合いに応じて劣化の係数を補正するＣＰＵ５１の処理手順を示すフローチャートである。また、図７は、二次電池１の充電電流を算出して充電電流のデータを送信するＣＰＵ５１の処理手順を示すフローチャートである。ここでいう劣化の係数は、二次電池の使用に応じた劣化の度合いの大／小を、数値の小／大によって表すものである。

図５，６の処理が起動される周期は、例えば２５０ｍ秒，２０秒であるが、これに限定されるものではない。また、図７の処理は、充電の開始前に起動される。図５〜７の処理で用いられる劣化の係数は、ＲＯＭ５２に記憶される。図５，６の処理で用いられるサイクルカウントフラグ、サイクルカウンタ、積算劣化速度及び積算劣化カウンタは、ＲＡＭ５３に記憶される。その他の演算過程のデータについても、適宜ＲＡＭ５３に記憶される。所定の初期化処理において、サイクルカウントフラグ、サイクルカウンタ、積算劣化速度及び積算劣化カウンタが０にクリアされ、劣化の係数が１にセットされる。

先ず、図５の処理が起動された場合、ＣＰＵ５１は、サイクルカウントフラグが１にセットされているか否かを判定し（Ｓ１１）、１にセットされている場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、サイクルカウントフラグを０にクリアする（Ｓ１２）と共に、サイクルカウンタを（１だけ）インクリメントする（Ｓ１３）。ここでのサイクルカウントフラグは、図５〜７に示す処理とは別の処理にて、二次電池１の放電容量又は充電容量が学習容量に達したことが検出される毎に１にセットされる。

ステップＳ１３の処理を終えた場合、又はステップＳ１１でサイクルカウントフラグが１にセットされていない場合（Ｓ１１：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は、サイクルカウンタが０であるか否かを判定する（Ｓ１４）。サイクルカウンタが０である場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、前回の劣化の係数の補正からサイクルカウンタが１つも進んでいないことから、図５の処理を終了する。

サイクルカウンタが０ではない場合（Ｓ１４：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は、引き続いて二次電池１の満充電が検出されたか否かを判定し（Ｓ１５）、検出されていない場合（Ｓ１５：ＮＯ）、そのまま図５の処理を終了する。満充電の検出は、図５〜７に示す処理とは別の処理にて行われる。満充電が検出された場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、サイクル数に応じた劣化の度合いに対応する第１劣化係数を１に初期化した（Ｓ１６）後、ＲＡＭ５３に記憶した第１劣化係数の内容に０．９９９２を掛け合わせる（Ｓ１７）。

次いで、ＣＰＵ５１は、サイクルカウンタを（１だけ）デクリメントして（Ｓ１８）、サイクルカウンタが０になったか否かを判定し（Ｓ１９）、０になっていない場合（Ｓ１９：ＮＯ）、ステップＳ１７に処理を戻す。以上のステップＳ１７からＳ１９までの処理により、サイクルカウンタが０になるまで、第１劣化係数に対する０．９９９２の掛け算が繰り返される。これにより、第１劣化係数に対応付けられた劣化の度合いが増大する。

サイクルカウンタが０になった場合（Ｓ１９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に記憶した劣化の係数の内容に、ＲＡＭ５３に記憶した第１劣化係数の内容を掛け合わせて補正した（Ｓ２０）後、図５の処理を終了する。

次に、図６の処理が起動された場合、ＣＰＵ５１は、Ａ／Ｄ変換部４を介して電流検出器２の電圧を取り込み、取り込んだ電圧を電流に換算して充放電電流を検出する（Ｓ３１）。実際には、複数回取り込んだ電圧に基づいて充放電電流を検出するようにしてもよい。その後、ＣＰＵ５１は、検出した充放電電流が、例えば−１００ｍＡ（放電電流の領域）より大きく、且つ２０ｍＡ（充電電流の領域）より小さいか否かを判定し（Ｓ３２）、この範囲内にない場合（Ｓ３２：ＮＯ）、後述するステップＳ４０に処理を進める。

ここでは、Ａ／Ｄ変換部４に変換誤差がある点と、パック電池１０内部に見かけ上の充電電流となる電流が存在する点とを考慮して、２０ｍＡより小さい電流を充電電流として検出しないようにする。また、放電電流の絶対値が１００ｍＡより小さい場合は、全く充放電をせずに保存する場合と同等の扱いとする。但し、ステップＳ３２で充放電電流と比較すべき電流の大きさは、−１００ｍＡ及び２０ｍＡに限定されるものではない。

検出した充放電電流が−１００ｍＡより大きく、且つ２０ｍＡより小さい場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）は、充放電が行われていないと判定して差し支えないため、ＣＰＵ５１は、ＲＡＭ５３から電池ブロック１１，１２，１３のうちの最大セル電圧を読み出す（Ｓ３３）。ここでＲＡＭ５３から読み出される最大セル電圧は、前述したように２５０ｍ秒周期でＲＡＭ５３に書き込まれたものである。その後、ＣＰＵ５１は、Ａ／Ｄ変換部４を介して二次電池１の電池温度を検出する（Ｓ３４）。

次いで、ＣＰＵ５１は、読み出した最大セル電圧及び検出した電池温度に基づき、図３に対応させてＲＯＭ５２に記憶されている劣化速度の１つを特定して読み出す（Ｓ３５）。そして、ＣＰＵ５１は、ＲＡＭ５３に記憶した積算劣化速度の内容に、読み出した劣化速度を加算する（Ｓ３６）。これにより、劣化速度が２０秒周期で積算される。その後、ＣＰＵ５１は、積算劣化速度が５００００を超えたか否かを判定し（Ｓ３７）、超えていない場合（Ｓ３７：ＮＯ）、ステップＳ４０に処理を進める。

積算劣化速度が５００００を超えた場合（Ｓ３７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、積算劣化速度を０にクリアした（Ｓ３８）後、積算劣化カウンタの内容を（１だけ）インクリメントする（Ｓ３９）。その後、ＣＰＵ５１は、積算劣化カウンタが０であるか否かを判定する（Ｓ４０）。積算劣化カウンタが０である場合（Ｓ４０：ＹＥＳ）、前回の劣化の係数の補正から積算劣化カウンタが１つも進んでいないことから、図６の処理を終了する。

積算劣化カウンタが０ではない場合（Ｓ４０：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は、引き続いて二次電池１の満充電が検出されたか否かを判定し（Ｓ４１）、検出されていない場合（Ｓ４１：ＮＯ）、そのまま図６の処理を終了する。満充電が検出された場合（Ｓ４１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、二次電池１の保存中の劣化の度合いに対応する第２劣化係数を１に初期化した（Ｓ４２）後、ＲＡＭ５３に記憶した第２劣化係数の内容に０．９９を掛け合わせる（Ｓ４３）。

次いで、ＣＰＵ５１は、積算劣化カウンタを（１だけ）デクリメントして（Ｓ４４）、積算劣化カウンタが０になったか否かを判定し（Ｓ４５）、０になっていない場合（Ｓ４５：ＮＯ）、ステップＳ４３に処理を戻す。以上のステップＳ４３からＳ４５までの処理により、積算劣化カウンタが０になるまで、第２劣化係数に対する０．９９の掛け算が繰り返される。これにより、第２劣化係数に対応付けられた劣化の度合いが増大する。

積算劣化カウンタが０になった場合（Ｓ４５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に記憶した劣化の係数の内容に、ＲＡＭ５３に記憶した第２劣化係数の内容を掛け合わせて補正した（Ｓ４６）後、図６の処理を終了する。

次に、図７の処理が起動された場合、ＣＰＵ５１は、ＲＡＭ５３から電池ブロック１１，１２，１３のうちの最大セル電圧を読み出す（Ｓ５２）と共に、Ａ／Ｄ変換部４を介して二次電池１の電池温度を検出する（Ｓ５３）。その後、ＣＰＵ５１は、読み出した最大セル電圧及び検出した電池温度に基づいて、例えばＲＯＭ５２に記憶したテーブルデータから充電電流の初期値を特定する（Ｓ５４）。最大セル電圧及び電池温度に応じた充電電流の初期値（設定電流）の特定については、特許文献１に詳しいため、ここでの説明を省略する。

次いで、ＣＰＵ５１は、特定した充電電流の初期値に、ＲＯＭ５２に記憶した劣化の係数を掛け合わせて充電電流を算出し（Ｓ５５）、算出した充電電流のデータを生成し（Ｓ５６）、生成したデータを通信部９から制御・電源部２１に送信する（Ｓ５７）。
尚、ステップＳ５５では、ＲＯＭ５２に記憶した学習容量の公称容量に対する割合を劣化の係数としてもよい。
また、充電電流のデータは、制御・電源部２１からのポーリングに応じて送信されるが、図２の説明で満充電を検出するまで学習容量の補正を保留したように、満充電を検出すすまで、新たに算出した充電電流のデータの送信を保留するようにしてもよい。

以上のように、本実施の形態によれば、二次電池の放電容量（又は充電容量）が満充電容量より大きくなる都度（即ち１サイクルとカウントする都度）、二次電池の劣化の度合いに対応する第１劣化係数（０．９９９２）を劣化の係数に掛け合わせて補正する。
これにより、二次電池の充放電サイクル数が１だけ増加する都度、１充放電サイクルにおける劣化の度合いに応じて充電電流が小さくなるように算出される。
従って、二次電池の使用に伴う劣化の度合いに応じて充電電流を適切に低減することが可能となる。

また、二次電池の充電電流が２０ｍＡより小さく放電電流の絶対値が１００ｍＡより小さい期間中に、最大セル電圧及び電池温度を時系列的に検出し、検出した最大セル電圧及び電池温度に対応する劣化速度を積算した値が５００００より大きくなる都度、二次電池の劣化の度合いに対応する第２劣化係数（０．９９）を劣化の係数に掛け合わせて補正する。
従って、二次電池が充電も放電もされていない保存期間中に積算した劣化速度の積算値が所定値を超える都度、前記所定値に対応する劣化の度合いに応じて充電電流が小さくなるように算出することが可能となる。

更に、二次電池の充電容量又は放電容量に基づいて満充電容量を学習し、公称容量に対する学習容量の割合（劣化の係数）の大／小に応じて二次電池の充電電流が大／小に変化するように決定する。
つまり、二次電池の使用（サイクル数の増大及び保存期間の経過等）に伴って学習容量が低下することにより、二次電池の使用に伴う劣化の度合いが大きいほど劣化の係数が小さくなるように算出されるため、二次電池の劣化の度合いが大きいほど充電電流が小さくなるように決定される。
従って、二次電池の使用に伴う劣化の度合いに応じて充電電流を適切に低減することが可能となる。

更にまた、二次電池の満充電が検出された後に、第１劣化係数又は前記第２劣化係数により満充電容量を補正する。
従って、二次電池が満充電状態となるまで満充電容量の補正が保留されるため、二次電池の容量が満充電に至るまでの充電の連続性を保つことが可能となる。

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ 二次電池
１０ パック電池
２ 電流検出器
４ Ａ／Ｄ変換部
５ 制御部
５１ ＣＰＵ
５２ ＲＯＭ
５３ ＲＡＭ
５４ タイマ
７１、７２ ＭＯＳＦＥＴ
９ 通信部
２０ 電気機器
２１ 制御・電源部

Claims (8)

1. 二次電池を備えるパック電池の充電電流を決定する方法において、
   前記二次電池の充電電流若しくは充電電力又は放電電流若しくは放電電力を積算して充電容量又は放電容量を算出し、
   算出した充電容量又は放電容量が満充電容量より大きいか否かを判定し、
   大きいと判定する都度、前記二次電池の劣化の度合いに対応する第１劣化係数で前記二次電池の充電電流を補正すること
   を特徴とする充電電流の決定方法。
2. 前記二次電池の充電電流及び放電電流が所定電流より小さい期間を特定し、
   特定した期間中に前記二次電池の電圧及び温度を時系列的に検出し、
   検出した電圧及び温度に応じた劣化の速さを示す劣化速度を特定し、
   特定した劣化速度を積算し、
   積算値が所定値より大きいか否かを判定し、
   大きいと判定する都度、前記二次電池の劣化の度合いに対応する第２劣化係数で前記二次電池の充電電流を補正すること
   を特徴とする請求項１に記載の充電電流の決定方法。
3. 二次電池を備えるパック電池の充電電流を決定する方法において、
   前記二次電池の充電電流及び放電電流が所定電流より小さい期間を特定し、
   特定した期間中に前記二次電池の電圧及び温度を時系列的に検出し、
   検出した電圧及び温度に応じた劣化の速さを示す劣化速度を特定し、
   特定した劣化速度を積算し、
   積算値が所定値より大きいか否かを判定し、
   大きいと判定する都度、前記二次電池の劣化の度合いに対応する第２劣化係数で前記二次電池の充電電流を補正すること
   を特徴とする充電電流の決定方法。
4. 二次電池の充電電流若しくは充電電力又は放電電流若しくは放電電力を積算した充電容量又は放電容量に基づいて満充電容量を学習するパック電池の充電電流を決定する方法において、
   所定容量に対する学習した満充電容量の割合を算出し、
   算出した割合の大／小に応じて前記二次電池の充電電流が大／小となるように決定すること
   を特徴とする充電電流の決定方法。
5. 前記二次電池が満充電状態にあるか否かを判定し、
   満充電状態にあると判定した後に、前記第１劣化係数又は前記第２劣化係数により満充電容量を補正すること
   を特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の充電電流の決定方法。
6. 二次電池を備えるパック電池において、
   前記二次電池の充電電流若しくは充電電力又は放電電流若しくは放電電力を積算して充電容量又は放電容量を算出する手段と、
   算出した充電容量又は放電容量が満充電容量より大きいか否かを判定する手段と、
   該手段が大きいと判定する都度、前記二次電池の劣化の度合いに対応する第１劣化係数で前記二次電池の充電電流を補正する手段と、
   を備えることを特徴とするパック電池。
7. 二次電池を備えるパック電池において、
   前記二次電池の充電電流及び放電電流が所定電流より小さい期間を特定する手段と、
   該手段が特定した期間中に、前記二次電池の電圧及び温度を時系列的に検出する手段と、
   該手段が検出した電圧及び温度に応じて劣化の速さを示す劣化速度を特定する手段と、
   該手段が特定した劣化速度を積算する手段と、
   該手段が積算した積算値が所定値より大きいか否かを判定する手段と、
   該手段が大きいと判定する都度、前記二次電池の劣化の度合いに対応する第２劣化係数で前記二次電池の充電電流を補正する手段と
   を備えることを特徴とするパック電池。
8. 二次電池の充電電流若しくは充電電力又は放電電流若しくは放電電力を積算した充電容量又は放電容量に基づいて満充電容量を学習するパック電池において、
   所定容量に対する学習した満充電容量の割合を算出する手段と、
   該手段が算出した割合の大／小に応じて前記二次電池の充電電流が大／小となるように決定する手段と、
   決定した充電電流のデータを生成する手段と
   を備えることを特徴とするパック電池。

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