JP2016185029A - 充電状態検出装置、充電状態検出方法、充電状態検出システム、およびバッテリーパック - Google Patents

Abstract

【課題】負荷の電荷が変化する場合でも、変動の少ない滑らかなＳＯＣを検出し通知する充電状態検出装置を提供する。【解決手段】充電状態検出装置１０は、バッテリー２０に接続され、バッテリー２０の電圧をモニタする電圧モニタ部１２と、バッテリー２０に接続され、バッテリー２０の電流をモニタする電流モニタ部１３と、電圧モニタ部１２がモニタした電圧値と、電流モニタ部１３がモニタした電流値とのいずれか一方もしくは両方を用いて、バッテリー２０のＳＯＣを算出するＳＯＣ計算部１４と、ＳＯＣ計算部１４が算出したＳＯＣの変化をバッテリー２０の負荷に応じて遅延させるように変換するＳＯＣ変換部１５とを備える。【選択図】図３

Description

本実施の形態は、充電状態検出装置、充電状態検出方法、充電状態検出システム、およびバッテリーパックに関する。

リチウムイオンバッテリーなどの２次バッテリーの充電状態を表す指標としてＳＯＣ（State Of Charge）が用いられている。このようなＳＯＣを用いた残量管理の手段として、例えば、所定時点における電池容量を予測するための装置が開示されている。

特開２０００−２２８２２７号公報

ＳＯＣは、電気容量に対する、充電されている電気量を比率で表したものであり、例えばバッテリー電圧の測定値などに基づいて算出されるが、負荷の電気量（電荷：クーロン）が変化するとＳＯＣを精度良く算出できないという問題点があった。

本実施の形態は、負荷の電荷が変化する場合でも、変動の少ない滑らかなＳＯＣを検出し通知する充電状態検出装置、充電状態検出方法、充電状態検出システム、およびバッテリーパックを提供する。

本実施の形態の一態様によれば、バッテリーに接続され、前記バッテリーの電圧をモニタする電圧モニタ部と、前記バッテリーに接続され、前記バッテリーの電流をモニタする電流モニタ部と、前記電圧モニタ部がモニタした前記電圧値と、前記電流モニタ部がモニタした前記電流値とのいずれか一方もしくは両方を用いて、前記バッテリーのＳＯＣを算出するＳＯＣ計算部と、前記ＳＯＣ計算部が算出した前記ＳＯＣの変化を前記バッテリーの負荷に応じて遅延させるように変換するＳＯＣ変換部とを備える充電状態検出装置が提供される。

本実施の形態の他の態様によれば、バッテリーと、前記バッテリーに接続され、前記バッテリーの電圧をモニタする電圧モニタ部と、前記バッテリーに接続され、前記バッテリーの電流をモニタする電流モニタ部と、前記電圧モニタ部がモニタした前記電圧値と、前記電流モニタ部がモニタした前記電流値とのいずれか一方もしくは両方を用いて、前記バッテリーのＳＯＣを算出するＳＯＣ計算部と、前記ＳＯＣ計算部が算出した前記ＳＯＣの変化を前記バッテリーの負荷に応じて遅延させるように変換するＳＯＣ変換部とを備える充電状態検出装置とを備えるバッテリーパックが提供される。

本実施の形態の他の態様によれば、バッテリーパックと、負荷側システムとを備える充電状態検出システムであって、前記バッテリーパックは、バッテリーと、前記バッテリーに接続され、前記バッテリーの電圧をモニタする電圧モニタ部と、前記バッテリーに接続され、前記バッテリーの電流をモニタする電流モニタ部と、前記電圧モニタ部がモニタした前記電圧値と、前記電流モニタ部がモニタした前記電流値とのいずれか一方もしくは両方を用いて、前記バッテリーのＳＯＣを算出するＳＯＣ計算部と、前記ＳＯＣ計算部が算出した前記ＳＯＣの変化を前記バッテリーの負荷に応じて遅延させるように変換するＳＯＣ変換部とを備える充電状態検出装置とを備える充電状態検出システムが提供される。

本実施の形態の他の態様によれば、バッテリーに接続された電圧モニタ部と、前記バッテリーに接続された電流モニタ部と、ＳＯＣ計算部と、ＳＯＣ変換部とを備える充電状態検出装置により実行される前記バッテリーの充電状態検出方法であって、前記電圧モニタ部によって、前記バッテリーの電圧をモニタするステップと、前記電流モニタ部によって、前記バッテリーの電流をモニタするステップと、前記ＳＯＣ計算部によって、前記電圧モニタ部がモニタした前記電圧値と、前記電流モニタ部がモニタした前記電流値とのいずれか一方もしくは両方を用いて、前記バッテリーのＳＯＣを算出するステップと、前記ＳＯＣ変換部によって、前記ＳＯＣ計算部が算出した前記ＳＯＣの変化を前記バッテリーの負荷に応じて遅延させるように変換するステップとを有する充電状態検出方法が提供される。

本実施の形態によれば、負荷の電荷が変化する場合でも、変動の少ない滑らかなＳＯＣを検出し通知する充電状態検出装置、充電状態検出方法、充電状態検出システム、およびバッテリーパックを提供することができる。

比較例におけるＳＯＣと放電時間との関係を例示する図。 比較例に係る充電状態検出装置（制御ＩＣ）を備えたバッテリーパックを有する充電状態検出システムの模式的ブロック構成図。 第１の実施の形態に係る充電状態検出装置（制御ＩＣ）を備えたバッテリーパックを有する充電状態検出システムの模式的ブロック構成図。 第１の実施の形態に係る充電状態検出装置で用いる２次ペジェ曲線の一例を示す図。 第１の実施の形態に係る充電状態検出装置で用いる２次ペジェ曲線の別の例を示す図。 第１の実施の形態におけるＳＯＣと放電時間との関係を例示する図。 第１の実施の形態に係る充電状態検出装置による充電状態検出方法の一例を示す概略フローチャート。 第２の実施の形態に係る充電状態検出装置（制御ＩＣ）を備えたバッテリーパックを有する充電状態検出システムの模式的ブロック構成図。 第２の実施の形態におけるＳＯＣと放電時間との関係を例示する図。 第２の実施の形態に係る充電状態検出装置による充電状態検出方法の一例を示す概略フローチャート。

次に、図面を参照して、実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

又、以下に示す実施の形態は、技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

[比較例]
比較例における、ＳＯＣと放電時間との関係は、図１に示すように表される。また、比較例に係る充電状態検出装置（制御ＩＣ）１０Ｄを備えたバッテリーパック１００を有する充電状態検出システムの模式的ブロック構成は、図２に示すように表される。

比較例に係る充電状態検出システムは、図２に示すように、バッテリーパック１００と負荷側システム２００とを備える。負荷側システム２００は、例えば、スマートフォンや携帯電話などで構成可能である。バッテリーパック１００の正極端子３１は、負荷側システム２００の正極側電源端子２０１（Ｖ_ＤＤ)に接続され、バッテリーパック１００の負極端子３２は、負荷側システム２００の負極側電源端子２０２（Ｖ_ＳＳ）に接続される。また、バッテリーパック１００の通信端子３３は、負荷側システム２００の通信端子２０３に接続される。負荷側システム２００内には残量計４１が配置される。

バッテリーパック１００は、バッテリー２０と、充電状態検出装置１０Ｄと、バッテリー充電量の残量を表示する残量計４０とを備える。バッテリー２０の正極２１は、バッテリーパック１００の正極端子３１に接続され、負極２２は、バッテリーパック１００の負極端子３２に接続される。

充電状態検出装置１０Ｄは、電圧モニタ部１２と、電流モニタ部１３と、ＳＯＣ計算部１４と、通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）（ＳＯＣ通知部）１６とを備える。電圧モニタ部１２は、バッテリー２０の正極２１と負極２２とに接続され、バッテリー２０の電圧をモニタし、モニタした電圧値をＳＯＣ計算部１４に送信する。電流モニタ部１３は、バッテリー２０の正極２１と負極２２とに接続され、バッテリー２０の電流をモニタし、モニタした電流値をＳＯＣ計算部１４に送信する。ＳＯＣ計算部１４は、電圧モニタ部１２から受信したバッテリー２０の電圧値と、電流モニタ部１３から受信したバッテリー２０の電流値とのいずれか一方もしくは両方を用いて、バッテリー２０のＳＯＣ（充電状態、すなわち電池残量）を算出し、算出したＳＯＣをＳＯＣ通知部１６に送信する。ＳＯＣ通知部１６は、ＳＯＣ計算部１４から受信したＳＯＣを、バッテリーパック１００の残量計４０と負荷側システム２００の残量計４１のいずれか一方もしくは両方に送信（通知）する。残量計４０あるいは残量計４１は、ＳＯＣ通知部１６から受信したＳＯＣを可視表示する。

このような充電状態検出装置１０Ｄによって算出され通知されるバッテリー２０のＳＯＣ（電池残量）は、図１に示すように表される。図１において、Ｓ０は消費される負荷の電荷が比較的少ない（例えば、０．１クーロン（Ｃ））場合を例示しており、Ｓ１は消費される負荷の電荷が比較的多い（例えば、０．６Ｃ）場合を例示している。Ｓ０のように消費される負荷の電荷が比較的少なければ（例えば０．１Ｃ）、ＳＯＣは満充電状態（１００％）から完全放電状態（０％）に向かってゆっくり減少する。一方で、Ｓ１のように負荷の電荷が多くなるにつれて（例えば０．６Ｃ）、ＳＯＣは満充電状態から完全放電状態に向かって早く減少するようになる。言い換えれば、Ｓ０の場合は、満充電状態から完全放電状態になるのは時刻ｔ３であるのに対して、Ｓ１の場合、完全放電状態になるのは、時刻ｔ３よりも早い時刻ｔ２となる。

ここで、放電の途中（図１の場合では時刻ｔ１）で、負荷の電荷がＳ１（０．６Ｃ）からＳ０（０．１Ｃ）に変化した場合、バッテリー２０の内部インピーダンスが無いならば、ＳＯＣは残容量（すなわち充電状態）のみを表すので、時刻ｔ１において負荷の電荷が減少した場合でも、ＳＯＣは増加することはなく３０％を維持し（図１の点線矢印Ｓ１Ｂ）、点ＰＢからは減少するのみである（図１の点線矢印Ｓ１Ｄ）。なお、図１において、縦軸はＳＯＣ（バッテリーの残容量）を表し、横軸は放電時間を表す。

しかし、実際には、バッテリー２０には内部インピーダンスが存在するため、負荷が高い場合（すなわち、負荷の電荷が多い場合）内部インピーダンスによる抵抗損失により、バッテリー電圧が降下する。この電圧降下により、バッテリー２０の容量が減少したかのように見える。すなわち、時刻ｔ１において負荷の電荷が減少した場合、バッテリー２０の容量が減少したかのように見えるので、その結果、例えば３０％であったＳＯＣが４５％まで増加したかのように見える（図１の実線矢印Ｓ１Ａ）。このように放電途中でバッテリー２０の容量が増加したかのように見えてしまうとユーザに違和感を与えるため、ＳＯＣをクランプさせる必要がある。しかし、実際のＳＯＣは実線の矢印Ｓ１Ａ→Ｓ１Ｃを辿っているため、実際のＳＯＣがクランプする（図１の点ＰＢに到達するまで）の間、放電中にも関わらず、ＳＯＣが変化しない（減少しない）ように見えてしまう。また、負荷の電荷が減少すると、上述したようにＳＯＣの減少の進みは遅くなるので、ＳＯＣが変化しない（減少しない）ように見える時間がさらに多くなり、その結果、見た目以上に早く完全放電状態（ＳＯＣが０％）に到達してしまう。

[第１の実施の形態]
（充電状態検出システム）
図３は、第１の実施の形態に係る充電状態検出装置（制御ＩＣ）１０を備えたバッテリーパック１００を有する充電状態検出システムを示す。

第１の実施の形態に係る充電状態検出システムは、図３に示すように、バッテリーパック１００と負荷側システム２００とを備える。負荷側システム２００は、例えば、スマートフォンや携帯電話などで構成可能である。バッテリーパック１００の正極端子３１は、負荷側システム２００の正極側電源端子２０１（Ｖ_ＤＤ)に接続され、バッテリーパック１００の負極端子３２は、負荷側システム２００の負極側電源端子２０２（Ｖ_ＳＳ）に接続される。また、バッテリーパック１００の通信端子３３は、負荷側システム２００の通信端子２０３に接続される。負荷側システム２００内には残量計４１が配置される。

（バッテリーパック）
バッテリーパック１００は、バッテリー２０と、充電状態検出装置１０と、バッテリー充電量の残量を表示する残量計４０とを備える。バッテリー２０の正極２１は、バッテリーパック１００の正極端子３１に接続され、負極２２は、バッテリーパック１００の負極端子３２に接続される。

（充電状態検出装置）
充電状態検出装置１０は、電圧モニタ部１２と、電流モニタ部１３と、ＳＯＣ計算部１４と、ＳＯＣ変換部１５と、通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）（ＳＯＣ通知部）１６とを備える。電圧モニタ部１２は、バッテリー２０の正極２１と負極２２とに接続され、バッテリー２０の電圧をモニタし、モニタした電圧値をＳＯＣ計算部１４に送信する。電流モニタ部１３は、バッテリー２０の正極２１と負極２２とに接続され、バッテリー２０の電流をモニタし、モニタした電流値をＳＯＣ計算部１４に送信する。ＳＯＣ計算部１４は、電圧モニタ部１２から受信したバッテリー２０の電圧値と、電流モニタ部１３から受信したバッテリー２０の電流値とのいずれか一方もしくは両方を用いて、バッテリー２０のＳＯＣ（充電状態、すなわち電池残量）を算出し、算出したＳＯＣをＳＯＣ変換部１５に送信する。ＳＯＣ変換部１５は、ＳＯＣ計算部１４から受信したＳＯＣの変化（減少度）を、バッテリー２０の負荷の電荷（電気量）に応じて遅延させるように変換し、変換後のＳＯＣをＳＯＣ通知部１６に送信する。ＳＯＣ通知部１６は、ＳＯＣ計算部１４から受信したＳＯＣを、バッテリーパック１００の残量計４０と負荷側システム２００の残量計４１のいずれか一方もしくは両方に送信（通知）する。残量計４０あるいは残量計４１は、ＳＯＣ通知部１６から受信したＳＯＣを可視表示する。

（２次ペジェ曲線）
ＳＯＣ変換部１５は、ＳＯＣの変化を負荷に応じて遅延させるための計算に、例えば、図４に示すような２次ペジェ曲線ＳＣ１を適用可能である。図４において、縦軸はＳＯＣ（バッテリーの残容量）を表し、横軸は放電時間を表す。図４では、負荷の電荷がＳ１（０．６Ｃ）からＳ０（０．１Ｃ）に変化する場合を想定して、Ｓ１におけるＳＯＣの変化を負荷（０．６Ｃ）に応じて遅延させるために、制御ポイントＰ０、Ｐ１、Ｐ２からなる２次ペジェ曲線ＳＣ１を適用する。Ｐ０は、ＳＯＣが１００％（満充電状態）のポイントであり、Ｐ２は、Ｓ１におけるＳＯＣが０％（完全放電状態）となる予想ポイントであり、Ｐ１は、Ｓ０におけるＳＯＣが５０％（満充電状態と完全放電状態との中間点）となる予想ポイントである。図４における曲線ＳＣ１が、制御ポイントＰ０、Ｐ１、Ｐ２から生成される２次ペジェ曲線である。

図５は、２次ペジェ曲線の別の例を示す。曲線ＳＣ１は、図４で示したものと同様に、制御ポイントＰ０（満充電状態）、Ｐ１（Ｓ０におけるＳＯＣ５０％状態）、Ｐ２−１（Ｓ１におけるＳＯＣが０％（完全放電状態）となる予想ポイント）から生成された、負荷がＳ１の場合の２次ペジェ曲線である。また、曲線ＳＣ２は、負荷がＳ２の場合の２次ペジェ曲線であり、制御ポイントＰ０、Ｐ１、Ｐ２−１（Ｓ２におけるＳＯＣが０％（完全放電状態）となる予想ポイント）から生成される。

図６は、図４に例示した２次ペジェ曲線ＳＣ１を用いてＳＯＣを変換した一例を示す。２次ペジェ曲線ＳＣ１を用いた場合は、２次ペジェ曲線ＳＣ１を用いない場合（Ｓ１）よりも、負荷が高い時と負荷が低い時とでＳＯＣの軌跡が近くなる。時刻ｔ１において、負荷の電荷がＳ１（０．６Ｃ）からＳ０（０．１Ｃ）に変化した時に、バッテリー２０の内部インピーダンスによる抵抗損失によりバッテリー電圧が降下して、バッテリー２０の容量が減少したように見える場合であっても、２次ペジェ曲線ＳＣ１を用いた場合のＳＯＣの増加の割合（図６の線ＳＣ１Ｂに対する線ＳＣ１Ａの傾斜角）は、２次ペジェ曲線ＳＣ１を用いない場合のＳＯＣの増加の割合（図６の線Ｓ１Ｂに対する線Ｓ１Ａの傾斜角）よりも小さく滑らかである。さらに、２次ペジェ曲線ＳＣ１を用いた場合のＳＯＣのクランプの時間ｔＡは、２次ペジェ曲線ＳＣ１を用いない場合のＳＯＣのクランプの時間ｔＢよりも短くて済む（ｔＡ＜ｔＢ）ので、ユーザの違和感が少なくなる。

（充電状態検出方法）
図７は、第１の実施の形態に係る充電状態検出装置１０によるバッテリー２０の充電状態検出方法の一例を示す。

ステップＳ１０１において、電圧モニタ部１２は、バッテリー２０の電圧をモニタし、モニタした電圧値をＳＯＣ計算部１４に送信する。一方で、電流モニタ部１３は、バッテリー２０の放電電流をモニタし、モニタした電流値をＳＯＣ計算部１４に送信する。

ステップＳ１０２において、ＳＯＣ計算部１４は、電圧モニタ部１２から受信したバッテリー２０の電圧値と、電流モニタ部１３から受信したバッテリー２０の電流値とのいずれか一方もしくは両方を用いて、バッテリー２０のＳＯＣを算出し、算出したＳＯＣをＳＯＣ変換部１５に送信する。

ＳＯＣ計算部１４が行うＳＯＣの算出方法としては、電圧モニタ部１２から受信したバッテリー２０の電圧値をベースにしてバッテリーの残存容量を算出する方法や、電流モニタ部１３から受信したバッテリー２０の電流値（流出電流値）を積算しながらバッテリーの残存容量を算出する方法や、それらを組み合わせた方法などがある。

ステップＳ１０３において、ＳＯＣ変換部１５は、例えば図４〜図６に例示したようなペジェ曲線ＳＣ１を用いて、ＳＯＣ計算部１４から受信したＳＯＣの変化（減少度）を負荷の電荷（電気量）に応じて遅延させるように変換し、変換後のＳＯＣをＳＯＣ通知部１６に送信する。

ステップＳ１０４において、ＳＯＣ通知部１６は、ＳＯＣ計算部１４から受信したＳＯＣを、バッテリーパック１００の残量計４０と負荷側システム２００の残量計４１のいずれか一方もしくは両方に送信（通知）する。そして、残量計４０あるいは残量計４１は、ＳＯＣ通知部１６から受信したＳＯＣを可視表示する。

第１の実施の形態によれば、負荷の電荷が変化する場合でも、変動の少ない滑らかなＳＯＣを検出し通知することができる。そのため、見た目以上に早く完全放電状態（ＳＯＣが０％）に到達してしまうといったユーザの違和感を回避するができ、ユーザフレンドリーなＳＯＣを通知・提示することができる。

[第２の実施の形態]
（充電状態検出システムおよび充電状態検出装置）
図８は、第２の実施の形態に係る充電状態検出装置（制御ＩＣ）１０を備えたバッテリーパック１００を有する充電状態検出システムを示す。

第２の実施の形態に係る充電状態検出装置１０においては、ＳＯＣ計算部１４とＳＯＣ通知部１６との間に、平均負荷計算部１７と、平均負荷計算部１７に接続するメモリ１８とを挿入している。それ以外の各部の構成は、第１の実施形態と同様である。

第２の実施の形態に係る充電状態検出装置１０は、図９に示すように、制御ポイントＰ１の代わりに、制御ポイントＰＡ１を用いて、２次ペジェ曲線ＳＣ１を生成する。制御ポイントＰＡ１は、負荷ＳＡ１におけるＳＯＣが５０％となる予想ポイントである。ここで、負荷ＳＡ１は、過去の所定の時間の所定の負荷を予め測定（実測値）してメモリ１８に格納しておいたデータを基に、平均負荷計算部１７が算出して描画した平均値データであり、完全放電状態に到達するポイントはＰＡ２である。

ＳＯＣ変換部１５は、平均負荷計算部１７が算出した平均値負荷ＳＡ１における制御ポイントＰＡ１を利用して、制御ポイントＰ０、ＰＡ１、Ｐ２を基に２次ペジェ曲線ＳＣ１を生成し、ＳＯＣ計算部１４から受信したＳＯＣの変化を負荷の電荷に応じて遅延させるように変換する。

第１の実施形態に比べて、第２の実施形態における２次ペジェ曲線ＳＣ１で計算されるＳＯＣと実際のＳＯＣとの間の誤差が少ないという効果が得られる。

（充電状態検出方法）
図１０は、第２の実施の形態に係る充電状態検出装置１０によるバッテリー２０の充電状態検出方法の一例を示す。

ステップＳ２０１において、電圧モニタ部１２は、バッテリー２０の電圧をモニタし、モニタした電圧値をＳＯＣ計算部１４に送信する。一方で、電流モニタ部１３は、バッテリー２０の放電電流をモニタし、モニタした電流値をＳＯＣ計算部１４に送信する。

ステップＳ２０２において、ＳＯＣ計算部１４は、電圧モニタ部１２から受信したバッテリー２０の電圧値と、電流モニタ部１３から受信したバッテリー２０の電流値とのいずれか一方もしくは両方を用いて、バッテリー２０のＳＯＣを算出し、算出したＳＯＣを平均負荷計算部１７に送信する。

ステップＳ２０３において、平均負荷計算部１７は、予め測定してメモリ１８に格納しておいた過去の実測値を基に平均値データを算出し、算出した平均値データを、ＳＯＣ計算部１４から受信したＳＯＣとともにＳＯＣ変換部１５に送信する。

ステップＳ２０４において、ＳＯＣ変換部１５は、例えば図９に例示したように、制御ポイントＰ０、ＰＡ１、Ｐ２を基に２次ペジェ曲線ＳＣ１を生成し、生成したペジェ曲線ＳＣ１を用いて、ＳＯＣ計算部１４から受信したＳＯＣの変化（減少度）を負荷の電荷（電気量）に応じて遅延させるように変換し、変換後のＳＯＣをＳＯＣ通知部１６に送信する。

ステップＳ２０５において、ＳＯＣ通知部１６は、ＳＯＣ計算部１４から受信したＳＯＣを、バッテリーパック１００の残量計４０と負荷側システム２００の残量計４１のいずれか一方もしくは両方に送信（通知）する。そして、残量計４０あるいは残量計４１は、ＳＯＣ通知部１６から受信したＳＯＣを可視表示する。

第２の実施の形態によれば、負荷の電荷が変化する場合でも、変動の少ない滑らかなＳＯＣを、誤差を少なく検出し通知することができる。そのため、見た目以上に早く完全放電状態（ＳＯＣが０％）に到達してしまうといったユーザの違和感を回避するができ、ユーザフレンドリーなＳＯＣを通知・提示することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、負荷の電荷が変化する場合でも、変動の少ない滑らかなＳＯＣを検出し通知する充電状態検出装置、充電状態検出方法、充電状態検出システム、およびバッテリーパックを提供することができる。

[その他の実施の形態]
上記のように、実施の形態について記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。

例えば、実施の形態では、３つの制御ポイントを用いて生成した２次ペジェ曲線を利用する例を示したが、例えば４つの制御ポイントを用いて生成した３次ペジェ曲線を利用してもよいし、ペジェ曲線以外の曲線（例えば、過去の実測値に基づいた曲線）を利用しても同様に実施可能である。

また、実施の形態では、ＳＯＣ変換部にペジェ曲線の計算を適用したが、それ以外に、ルックアップテーブル等にＳＯＣを変換するためのパラメータを格納しておき、それを利用してＳＯＣ変換を行っても良い。

また、実施の形態では、リチウムイオンバッテリーの場合について説明したが、リチウムイオン型以外のバッテリー、例えば、ニッケル水素バッテリーなどにも同様に適用することができる。

このように、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。

本実施の形態に係る充電状態検出装置、充電状態検出方法、充電状態検出システム、およびバッテリーパックは、リチウムイオンバッテリーなどのバッテリーを電源とするモバイル機器（例えば、携帯電話、スマートフォン、ゲーム機器）、電動工具、自動車、電動アシスト自転車、家庭用蓄電池など様々な応用分野に適用可能である。

１０、１０Ｄ…充電状態検出装置（制御ＩＣ）
１２…電圧モニタ部
１３…電流モニタ部
１４…ＳＯＣ計算部
１５…ＳＯＣ変換部
１６…通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）（ＳＯＣ通知部）
１７…平均負荷計算部
１８…メモリ
２０…バッテリー
２１…正極
２２…負極
３１…正極端子
３２…負極端子
４０、４１…残量計
１００…バッテリーパック
２００…負荷側システム
２０１…正極側電源端子
２０２…負極側電源端子
２０３…通信端子
Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂ、Ｓ１Ｃ、Ｓ１Ｄ…矢印
Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２、ＳＣ１、ＳＡ１…負荷
ｔ１、ｔ２、ｔ３…時刻
Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、ＰＡ１…制御ポイント
ＳＣ１、ＳＣ２…ペジェ曲線

Claims (25)

1. バッテリーに接続され、前記バッテリーの電圧をモニタする電圧モニタ部と、
   前記バッテリーに接続され、前記バッテリーの電流をモニタする電流モニタ部と、
   前記電圧モニタ部がモニタした前記電圧値と、前記電流モニタ部がモニタした前記電流値とのいずれか一方もしくは両方を用いて、前記バッテリーのＳＯＣを算出するＳＯＣ計算部と、
   前記ＳＯＣ計算部が算出した前記ＳＯＣの変化を前記バッテリーの負荷に応じて遅延させるように変換するＳＯＣ変換部と
   を備えることを特徴とする充電状態検出装置。
2. 前記ＳＯＣ変換部が変換した前記ＳＯＣを外部に通知するＳＯＣ通知部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の充電状態検出装置。
3. 前記ＳＯＣ通知部は、前記ＳＯＣを外部の残量計に通知することを特徴とする請求項２に記載の充電状態検出装置。
4. 前記ＳＯＣ変換部は、所定の曲線を用いて前記ＳＯＣを変換することを特徴とする請求項１に記載の充電状態検出装置。
5. 前記所定の曲線は、ペジェ曲線であることを特徴とする請求項４に記載の充電状態検出装置。
6. 前記ペジェ曲線は、所定の３つの制御ポイントを基に生成した２次ペジェ曲線であることを特徴とする請求項５に記載の充電状態検出装置。
7. 前記３つの制御ポイントは、
   前記ＳＯＣが満充電状態であるポイントと、
   前記ＳＯＣが完全放電状態となるポイントと、
   前記ＳＯＣの負荷よりも低い負荷における満充電状態と完全放電状態との中間ポイントと
   を備えることを特徴とする請求項６に記載の充電状態検出装置。
8. 過去の所定の負荷を予め測定しておいたデータを基に平均値データを算出する平均負荷計算部をさらに備え、
   前記ＳＯＣ変換部は、前記平均値を用いて所定の曲線を生成し、前記ＳＯＣを変換することを特徴とする請求項１に記載の充電状態検出装置。
9. 前記所定の曲線は、前記ＳＯＣが満充電状態であるポイントと、前記ＳＯＣが完全放電状態となるポイントと、平均値負荷における満充電状態と完全放電状態との中間ポイントとを基に生成した２次ペジェ曲線であることを特徴とする請求項６に記載の充電状態検出装置。
10. バッテリーと、
    前記バッテリーに接続され、前記バッテリーの電圧をモニタする電圧モニタ部と、前記バッテリーに接続され、前記バッテリーの電流をモニタする電流モニタ部と、前記電圧モニタ部がモニタした前記電圧値と、前記電流モニタ部がモニタした前記電流値とのいずれか一方もしくは両方を用いて、前記バッテリーのＳＯＣを算出するＳＯＣ計算部と、前記ＳＯＣ計算部が算出した前記ＳＯＣの変化を前記バッテリーの負荷に応じて遅延させるように変換するＳＯＣ変換部とを備える充電状態検出装置と
    を備えることを特徴とするバッテリーパック。
11. 前記充電状態検出装置は、前記ＳＯＣ変換部が変換した前記ＳＯＣを外部に通知するＳＯＣ通知部をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載のバッテリーパック。
12. 前記バッテリーパックは、残量計をさらに備え、
    前記ＳＯＣ通知部は、前記ＳＯＣを前記残量計に通知することを特徴とする請求項１１に記載のバッテリーパック。
13. 前記ＳＯＣ変換部は、所定の曲線を用いて前記ＳＯＣを変換することを特徴とする請求項１０に記載のバッテリーパック。
14. 前記所定の曲線は、ペジェ曲線であることを特徴とする請求項１３に記載のバッテリーパック。
15. 前記ペジェ曲線は、所定の３つの制御ポイントを基に生成した２次ペジェ曲線であることを特徴とする請求項１４に記載のバッテリーパック。
16. 前記３つの制御ポイントは、
    前記ＳＯＣが満充電状態であるポイントと、
    前記ＳＯＣが完全放電状態となるポイントと、
    前記ＳＯＣの負荷よりも低い負荷における満充電状態と完全放電状態との中間ポイントと
    を備えることを特徴とする請求項１５に記載のバッテリーパック。
17. 前記充電状態検出装置は、過去の所定の負荷を予め測定しておいたデータを基に平均値データを算出する平均負荷計算部をさらに備え、
    前記ＳＯＣ変換部は、前記平均値を用いて所定の曲線を生成し、前記ＳＯＣを変換することを特徴とする請求項１０に記載のバッテリーパック。
18. 前記所定の曲線は、前記ＳＯＣが満充電状態であるポイントと、前記ＳＯＣが完全放電状態となるポイントと、平均値負荷における満充電状態と完全放電状態との中間ポイントとを基に生成した２次ペジェ曲線であることを特徴とする請求項１７に記載のバッテリーパック。
19. バッテリーパックと、負荷側システムとを備える充電状態検出システムであって、
    前記バッテリーパックは、
    バッテリーと、
    前記バッテリーに接続され、前記バッテリーの電圧をモニタする電圧モニタ部と、前記バッテリーに接続され、前記バッテリーの電流をモニタする電流モニタ部と、前記電圧モニタ部がモニタした前記電圧値と、前記電流モニタ部がモニタした前記電流値とのいずれか一方もしくは両方を用いて、前記バッテリーのＳＯＣを算出するＳＯＣ計算部と、前記ＳＯＣ計算部が算出した前記ＳＯＣの変化を前記バッテリーの負荷に応じて遅延させるように変換するＳＯＣ変換部とを備える充電状態検出装置とを備えること
    を特徴とする充電状態検出システム。
20. 前記負荷側システムは、残量計をさらに備え、
    前記充電状態検出装置は、前記ＳＯＣ変換部が変換した前記ＳＯＣを外部に通知するＳＯＣ通知部をさらに備え、
    前記ＳＯＣ通知部は、前記ＳＯＣを前記残量計に通知することを特徴とする請求項１９に記載の充電状態検出システム。
21. 前記ＳＯＣ変換部は、所定の曲線を用いて前記ＳＯＣを変換することを特徴とする請求項２０に記載の充電状態検出システム。
22. 前記充電状態検出装置は、過去の所定の負荷を予め測定しておいたデータを基に平均値データを算出する平均負荷計算部をさらに備え、
    前記ＳＯＣ変換部は、前記平均値を用いて所定の曲線を生成し、前記ＳＯＣを変換することを特徴とする請求項２０に記載の充電状態検出システム。
23. バッテリーに接続された電圧モニタ部と、前記バッテリーに接続された電流モニタ部と、ＳＯＣ計算部と、ＳＯＣ変換部とを備える充電状態検出装置により実行される前記バッテリーの充電状態検出方法であって、
    前記電圧モニタ部によって、前記バッテリーの電圧をモニタするステップと、
    前記電流モニタ部によって、前記バッテリーの電流をモニタするステップと、
    前記ＳＯＣ計算部によって、前記電圧モニタ部がモニタした前記電圧値と、前記電流モニタ部がモニタした前記電流値とのいずれか一方もしくは両方を用いて、前記バッテリーのＳＯＣを算出するステップと、
    前記ＳＯＣ変換部によって、前記ＳＯＣ計算部が算出した前記ＳＯＣの変化を前記バッテリーの負荷に応じて遅延させるように変換するステップと
    を有することを特徴とする充電状態検出方法。
24. 前記ＳＯＣ変換部は、所定の曲線を用いて前記ＳＯＣを変換することを特徴とする請求項２３に記載の充電状態検出方法。
25. 前記充電状態検出装置は、過去の所定の負荷を予め測定しておいたデータを基に平均値データを算出する平均負荷計算部をさらに備え、
    前記ＳＯＣ変換部は、前記平均値を用いて所定の曲線を生成し、前記ＳＯＣを変換することを特徴とする請求項２３に記載の充電状態検出方法。

Images