JP3771451B2 - Secondary battery unit and remaining capacity display device - Google Patents

Secondary battery unit and remaining capacity display device Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばリチウムポリマー電池等の充電可能な電池セルを含む2次電池ユニットおよびその電池残容量の表示に用いて好適な残容量表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、携帯電話、小型ビデオカメラ、デジタルカメラ、携帯音響機器、携帯パソコン等の2次電池を使用した機器においては、2次電池の充電時期、充電状態または交換時期を表示する等の目的から、2次電池の電気容量、すなわち、残容量を計測することが要求される。2次電池の残容量を計測する1つの手法としては、電池電圧と残容量との相関を一義的に定義し、電池セルの電圧を検出して残容量を推定する手法や、二次電池の充放電電流を積算して残容量を算出する手法が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、残容量と電池電圧とは必ずしも常に1対1で対応しないので、上述した電池セルの電圧を検出して残容量を算出する手法では、電池セルの残容量を正確に測定することが困難であるという課題がある。一方、二次電池の充放電電流を積算して残容量を算出する手法では、電池セルの残容量を高い精度で算出できる反面、電流積算回路として多数の部品や回路を必要とするため、残容量の測定に要するコストが高くなるという課題がある。
【0004】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、低コストで構成でき、しかも、電池セルの残容量を高精度に検出することができる2次電池ユニット及び残容量表示装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の2次電池ユニットは、充電可能な電池セル及びメモリ素子をそなえて構成された2次電池ユニットであって、該電池セルが、リチウム2次電池であり、該メモリ素子が、該電池セルに流れる種々の電流値に対応する複数の電流値データを定義する電流値データ格納部と、該電池セルの種々の電圧に対応する複数の電圧データを定義する電圧データ格納部と、前記複数の電流値データと前記複数の電圧データとの各組み合わせについて、それぞれ対応する残容量データを定義する残容量データ格納部と、該電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化補正データを格納する劣化補正データ格納部と、前記電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化状態データを定義する劣化状態データ格納部とを有し、該複数の劣化状態データのそれぞれと該複数の劣化補正データのそれぞれとが対応づけられており、前記劣化状態データが、充電時において、一旦、所定電圧になった後に所定時間放電させ、その所定時間経過後の電圧値を測定することにより算出される電圧ドロップ値より定義されることを特徴としている(請求項1)。
【0006】
なお、該メモリ素子が、該2次電池ユニットの所定位置における種々の温度に対応する複数の温度補正データを格納する温度補正データ格納部を有してもよく(請求項2)、更に、該メモリ素子が、該2次電池ユニットの所定位置における種々の温度に対応する複数の温度データを定義する温度データ格納部をそなえ、該温度補正データ格納部が、該複数の温度データ毎にそれぞれ対応する該温度補正データを格納してもよい(請求項3)
【0008】
た、本発明の残容量表示装置は、2次電池ユニットにおける該電池セルの残容量を表示部に表示する残容量表示装置であって、該電池セルに流れる電流値を測定する電流値測定部と、該電池セルの電圧を測定する電圧測定部と、前記電圧測定部によって測定された電圧と、前記電流値測定部によって測定された電流値とに基づいて、該残容量データ格納部から対応する該残容量データを取得する残容量データ取得部と、該残容量データ取得部が取得した該残容量データに基づいて該電池セルの残容量を演算する演算部と、該演算部によって算出された該電池セルの残容量を該表示部に表示させる表示制御部とをそなえ、該電池セルが、リチウム2次電池であり、前記2次電池ユニットのメモリ素子が、該電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化補正データを格納する劣化補正データ格納部と、該電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化状態データを定義する劣化状態データ格納部とをそなえ、該複数の劣化状態データのそれぞれと該複数の劣化補正データのそれぞれとが対応づけられており、前記劣化状態データが、充電時において、一旦、所定電圧になった後に所定時間放電させ、その所定時間経過後の電圧値を測定することにより算出される電圧ドロップ値によって定義され、該演算部が、該劣化状態データに対応する該劣化補正データを用いて該電池セルの残容量を演算することを特徴としている(請求項)。
【0009】
さらに、本発明の残容量表示装置は、2次電池ユニットにおける該電池セルの残容量を表示部に表示する残容量表示装置であって、該電池セルに流れる電流値を測定する電流値測定部と、該電池セルの電圧を測定する電圧測定部と、前記電圧測定部によって測定された電圧と、前記電流値測定部によって測定された電流値とに基づいて、該残容量データ格納部から対応する該残容量データを取得する残容量データ取得部と、該残容量データ取得部が取得した該残容量データに基づいて該電池セルの残容量を演算する演算部と、該演算部によって算出された該電池セルの残容量を該表示部に表示させる表示制御部とをそなえ、該電池セルが、リチウム2次電池であり、前記2次電池ユニットのメモリ素子が、該電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化補正データを格納する劣化補正データ格納部と、該電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化状態データを定義する劣化状態データ格納部とをそなえ、該複数の劣化状態データのそれぞれと該複数の劣化補正データのそれぞれとが対応づけられており、前記劣化状態データが、充電時において、一旦、所定電圧になった後に所定時間放電させ、その所定時間経過後の電圧値を測定することにより算出される電圧ドロップ値によって定義され、該演算部が、該劣化状態データに対応する該劣化補正データと該温度補正データ格納部に格納された該温度補正データを用いて該電池セルの残容量を演算することを特徴としている(請求項
【0013】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の一実施形態としての2次電池ユニットの構成を示すブロック図であり、その回路構成の一例を単純化して示す図である。
本発明の一実施形態としての2次電池ユニット(以下、電池ユニットと称する場合もある)1は、外観上はいわゆる電池パック等の2次電池と略同様であり、携帯電話、小型ビデオカメラ、デジタルカメラ、携帯音響機器、携帯パソコン等の電力を消費する外部機器(以下、「電力消費機器」と言う。)の駆動電源として使用される。かかる電池ユニット1は、図1に示す様に、充電可能な電池セル11及び回路部12をそなえて構成されている。
【0014】
電池セル11は、リチウムポリマー電池やリチウムイオン電池などの2次電池によって構成されている。リチウムポリマー電池およびリチウムイオン電池としては、正極としてリチウムコバルト複合酸化物等のリチウム遷移金属複合酸化物を用い、負極としてグラファイト等の炭素材料を用いたものを例示できる。なお、この電池セル11は、なんらの演算機能を有していない。
【0015】
回路部12は、EEPROM(メモリ素子)13,保護回路14,フューズ(FUSE)15,サーミスタ(温度測定部)16,ローパスフィルタ(LPF)17,18および抵抗19をそなえて構成されている。
これらの回路部12を構成するメモリ素子13,保護回路14,サーミスタ16,LPF17,18および抵抗19はプリント基板上に設けられ、フューズ15は、このプリント基板と電池セル11との間の配線途中に設けられている。
【0016】
保護回路14は電池セル11の過充電や過放電を防止するためのものであり、FUSE15は過電流から回路を保護するためのものである。サーミスタ16は、電池ユニット1内の所定位置における温度を測定するためのものであって、例えば、電池セル11の端子に接続した配線途上に配置され、その測定結果をT端子に出力するようになっている。そして、このサーミスタ16が、電池ユニット1の所定位置における温度を測定する温度測定部として機能するようになっている。
【0017】
LPF17,18は、ノイズによる誤動作を防止したり、EMI(Electro Magnetic Interference:電磁障害雑音)やESD(Electro Static Discharge:静電気放電)等からEEPROM13を保護するためのフィルタ回路である。
メモリ素子13は、例えば、EEPROM等の不揮発性メモリによって構成される。なお、本実施形態中においては、メモリ素子としてEEPROMを用いる場合について示し、以下、符号13を付してEEPROM13と示すものとする。
【0018】
このEEPROM13は、電池セル11の電力を消費させない様に、電池セル11とは電気的に分離されており、これらの電池セル11とEEPROM13とは、互いに独立した回路として構成されている。すなわち、電池ユニット1においては、上記の様な電力消費機器に電力を供給するための電池セル11の出力端子(図1中の「+端子」及び「−端子」を参照)の他に、EEPROM13に対して情報を読み書きするためのDI/O端子やEEPROM13に対して駆動電力を供給するVcc端子がそれぞれ別個に設けられている。なお、本発明において、「電気的に分離される」とは、グランド(GND)が共通化されることまで否定するものではない。
【0019】
EEPROM13はVcc端子に接続されており、電力消費機器や充電器2(後述)および残容量表示装置4(後述)に接続された時に、このVcc端子を介して、これらの電力消費機器や充電器2および残容量表示装置4から電力が供給されるようになっている。
また、EEPROM13とサーミスタ16とはそれぞれシグナルグランド(Signal Grand)用としてG端子に接続されている。S端子(センス端子)は、抵抗19を介して電池セル11の電圧を測定するための端子であって、後述する充電器2に接続された際に、+端子との電圧を測定するために用いられるようになっている。なお、電池セル11の電圧を測定に、−端子の代わりにS端子を用いる理由は、+端子と−端子との間では回路の内部抵抗が大きいので、電池セル11の電圧を正確に測定することが困難だからである。
【0020】
さらに、EEPROM13は、LPF18を介してDI/O端子に接続されており、このDI/O端子を介して、電力消費機器や充電器2および残容量表示装置4との間で種々のデータを授受するようになっている。又、SK端子は、電力消費機器や充電器2および残容量表示装置4からEEPROM13にクロックを供給するためのものである。
【0021】
また、EEPROM13は、図1に示すように、電流値データ格納部31,電圧データ格納部32,残容量データ格納部33,温度データ格納部34,温度補正データ格納部35,劣化状態データ格納部36および劣化補正データ格納部37として機能するようになっている。
電流値データ格納部31は、電池セル11に流れる種々の電流値に対応する複数の電流値データを定義するものであり、電圧データ格納部32は、電池セル11の種々の電圧に対応する複数の電圧データを定義するものであり、残容量データ格納部33は、複数の電流値データと複数の電圧データとの各組み合わせについて、それぞれ対応する残容量データを定義するものである。
【0022】
また、温度データ格納部34は、電池ユニット1内の所定位置(サーミスタ16の取付位置)における種々の温度に対応する複数の温度データを定義するものであり、温度補正データ格納部35は、複数の温度データ毎にそれぞれ対応する温度補正データを格納するものであり、劣化状態データ格納部36は、電池セル11の種々の劣化状態に対応する複数の劣化状態データを定義するものであり、劣化補正データ格納部37は、複数の劣化状態データ毎にそれぞれ対応する劣化補正データを格納するものである。
【0023】
図2は本発明の一実施形態としての2次電池ユニットにおけるEEPROMのデータ構成の例を部分的に示す図であり、この図2に示すように、EEPROM13における所定位置には、それぞれ電流レートデータ(電流値データ),劣化状態データ,劣化補正データ,温度データ,温度補正データ,電圧データおよび残容量データが格納されている。
【0024】
電流レートデータは、電流レートの計測が所定の範囲で実行される場合に、この範囲を代表するn種類(nは自然数;本実施形態ではn=4)の電流値データとしての電流レート値(単位:0.01C)をテーブルとして定義するものであって、電池セル11の電流レートの実測値として可能性がある範囲内で予め設定されるようになっている。例えば、電流レートの計測が0.2〜2Cの範囲で実行されるような場合には{20,50,100,200}というデータ列が、電流レート(電流値)としてとりうる種々の値の代表値として予め記録されるようになっている。これにより、EEPROM13が電流値データ格納部31として機能するようになっている。
【0025】
なお、図2に示す例においては、電流レートデータは、16bitの符号なし整数(以下、このようなデータ形式を「A型」という)として登録されている。劣化状態データは、充電器2による電池セル11の充電時に行なう放電試験結果(詳細は後述)により特定されるものである。電池セル11の劣化状態は、電池セル11の充電時の方法を工夫することにより判断する。具体的には、充電時において、一旦、所定電圧(例えば満充電の状態)になった後に所定時間(例えば1秒間)放電させ、その所定時間経過後の電圧値を測定することにより電圧ドロップ値を算出する。
【0026】
劣化状態データは、IRドロップ値の計測が所定の範囲で実行される場合に、この範囲を代表するq種類(qは自然数;本実施形態ではq=4)のIRドロップ値(単位:mV)をテーブルとして定義するものである。ここで、IRドロップとは電池セル11の内部抵抗による電圧ドロップを示すものである。電圧ドロップ(内部抵抗)は、電池セル11の劣化具合に応じて大きくなるものであるが、電圧降下後の電池電圧の最小値から最大値までの間においてq個の値を定義する。
【0027】
例えば、4.1V(=4100mV)の満充電電圧の電池セル11の場合には、{3600,3700,3800,3950}というデータ列が、電圧ドロップ値としてとりうる種々の値の代表値として予め記録されるようになっている。これにより、EEPROM13が劣化状態データ格納部36として機能するようになっている。なお、図2に示す例においては、劣化状態データは、A型として登録されている。
【0028】
劣化補正データは、劣化状態データを定義したテーブルのIRドロップデータ列(本実施形態では4個)に対応する、不可逆的な電池劣化容量の割合(0〜100%)をテーブルとして定義するものである。なお、この劣化補正データに格納される値は、温度による補正のない場合の値である。
この劣化補正データとしては、例えば、{10,50,75,100}のようなデータ列が記録され、劣化状態データ列が{3600,3700,3800,3950}の場合には、IRドロップ電圧が3.6Vの時には初期容量の10%が劣化後の電池容量であることを示す。
【0029】
同様に、IRドロップ電圧が3.7Vの時には初期容量の50%,IRドロップ電圧が3.8Vの時には初期容量の75%がそれぞれ劣化後の電池容量であることを示す。又、IRドロップ電圧が3.95Vの時には初期容量の100%が劣化後の電池容量であり、電池セル11が劣化していなことを示す。これにより、EEPROM13が劣化補正データ格納部37として機能するようになっている。なお、図2に示す例においては、劣化状態データは、8bitの符号なし整数(以下、このようなデータ形式を「B型」という)として登録されている。
【0030】
そして、後述する充電器2による電池セル11の充電時に、IRドロップ値の測定が行なわれるようになっており、更に、その測定結果が充電器2によってEEPROM13の所定位置(図示省略)に記録されるようになっている。
そして、電力消費機器による電池ユニット1の使用時に、電力消費機器が、充電器2によって書き込まれたIRドロップ値に基づいて、この劣化補正データ格納部33に格納されている劣化補正データを用いて、電池セル11の残容量の補正演算を行なうのである。
【0031】
温度データは、所定の温度範囲において、この範囲を代表するp種類(pは自然数;本実施形態ではp=16)の温度をテーブルとして定義するものであって、例えば、電池セル11の動作範囲が0℃〜80℃の場合には、{0,1,2,4,6,8,10,15,20,25,30,40,50,60,70,80}のようなデータ列が、検出される温度としてとりうる種々の値の代表値として予め定義されるようになっている。
【0032】
これにより、EEPROM13が温度データ格納部34として機能するようになっている。なお、温度データとして定義されるこれらの温度値は、0以上の整数に限定されるものではない。又、図2に示す例においては、温度データは、B型として登録されている。
温度補正データは、温度データを定義したテーブルの温度データ列(本実施形態では16個)に対応する、可逆的な電池劣化容量の割合(0〜100%)を定義するものである。なお、この温度補正データに格納される値は、電池セル11の使用による劣化がない場合の値である。
【0033】
この温度補正データとしては、例えば、{5,10,20,40,50,60,70,80,90,95,100,95,90,80,60,40}のようなデータ列が記録され、温度データ列が{0,1,2,4,6,8,10,15,20,25,30,40,50,60,70,80}の場合には、電池セル11の温度が0℃の時には初期容量の5%が温度による劣化後の電池容量であることを示す。
【0034】
同様に、電池セル11の温度が1℃の時には初期容量の10%,電池セル11の温度が2℃の時には初期容量の20%,・・・(途中、省略)・・・,電池セル11の温度が10℃の時には初期容量の70%,・・・(途中、省略)・・・,電池セル11の温度が80℃の時には初期容量の40%がそれぞれ温度による劣化後の電池容量であることを示す。これにより、EEPROM13が温度補正データ格納部35として機能するようになっている。なお、図2に示す例においては、温度補正データは、B型として登録されている。
【0035】
電圧データは、電圧の計測が所定の範囲で実行される場合に、この範囲を代表するm種類(mは自然数;本実施形態ではm=16)の電圧範囲を定義するものであって、例えば、電池セル11の電圧の範囲が2.7V〜4.2Vの場合には、{2700,2800,2900,3000,3100,3200,3300,3400,3500,3600,3700,3800,3900,4000,4100,4200}のようなデータ列が、電圧値としてとりうる種々の値の代表値として予め定義されるようになっている。これにより、EEPROM13が電圧データ格納部32として機能するようになっている。なお、図2に示す例においては、電圧データは、A型として登録されている。
【0036】
残容量データは、電流レートデータを定義したテーブルの電流レートデータ列(本実施形態では4個)と、電圧データを定義したテーブルの電圧データ列(本実施形態では16個)との各組み合わせに対して、それぞれ、電池セル11の残容量の割合(0〜100%)を定義するものである。これにより、EEPROM13が残容量データ格納部33として機能するようになっている。図3は残容量データの例を示す図であって、電流値データと電圧データと残容量データとの関係をマトリクスとして示すものである。
【0037】
なお、図3に示すマトリクス中においては、残容量データが記載されていないが、実際にはこのマトリクス内に残容量が%値(0〜100)として格納されるものである。又、この残容量データは%値に限定されるものではなく、例えば割合(0〜1)として格納されても良い。
また、これらの残容量は、温度による残容量の見かけ上の変化や電池セル11の使用による劣化を考慮しない場合の値である。又、リチウムポリマー電池やリチウムイオン電池などの2次電池は、材料構成、電極構造、最大充電容量、発生電圧などの設計仕様によって電気的特性が個々に相違するので、個々の電池セル11の残容量を正確に演算するため、EEPROM13には、電池セル11の特性に応じた個々の値を格納することが望ましい。なお、図2に示す例においては、残容量データは、B型として登録されている。
【0038】
図4は、本発明の一実施形態としての2次電池ユニットの充電器の構成を示すブロック図であり、その回路構成の一例を単純化して示すものである。
充電器2は、図4に示すように、充電制御回路21,定電流放電回路22,MPU23,A/D変換器24および電源回路25をそなえて構成されており、電池ユニット1と各端子(図4中「+端子」,「−端子」および「CM端子」参照)を介して接続されるようになっている。
【0039】
充電制御回路21は、電池ユニット1の電池セル11へ所定電圧を印加するものである。MPU23は、演算素子およびROMやRAM等の記憶素子をそなえ、充電制御回路21を制御するものである。又、電池ユニット1のEEPROM13は、CM端子を介してMPU23と通信可能に接続されている。
なお、CM端子は前述したDI/O端子,S端子,SK端子,T端子,G端子およびVcc端子を便宜上まとめて構成するものである。
【0040】
A/D変換器24は、電池セル11の出力電圧を検出し、MPU23へ検出信号を出力するものであり、充電制御回路21の陽極出力側に接続されている。
定電流放電回路22は、一定の電流負荷を生じさせるためのものであり、充電制御回路21の出力側に、充電制御回路21と並列に接続されている。
また、充電器2の各素子や回路等には、電源回路25から電力が供給されるようになっている。なお、定電流放電回路22は、より高精度の測定を可能にするために複数の定電流切換機構をそなえていてもよい。
【0041】
次に、本発明の一実施形態としての2次電池ユニットに対して充電器が充電を行なう処理を、図5に示すフローチャート(ステップA10〜A90)に従って説明する。
電池ユニット1を充電器2に接続し充電を開始すると、充電器2は、先ず、電池セル11を所定の電圧(例えば、4.00V)値になるまで充電する(ステップA10)。そして、充電器2は、一旦、Timer=0にセットした後(ステップA20)、定電流放電回路22又は定抵抗電圧回路(図示省略)を用いて放電を開始する(ステップA30)。
【0042】
そして、この放電を所定時間(例えば1秒)行なった後(ステップA40)、電池セル11の電圧値を測定し(ステップA50)、放電を停止する(ステップA60)。MPU23は、測定結果に基づいてIRドロップ値を算出し、電池ユニット1の所定位置(図示省略)に、このIRドロップ値を書き込む(ステップA70)。
【0043】
その後、充電器2は充電を再開して(ステップA80)、電池セル11が満充電状態になるまで充電を行なう(ステップA90)。
図6は本発明の一実施形態としての残容量表示装置の構成を示すブロック図であり、その回路構成の一例を単純化して示す図である。
残容量表示装置4は、電池ユニット1における電池セル11の残容量を残容量表示部(表示部)41に表示するものであって、図6に示すように、D/IO端子,SK端子,T端子,G端子,+端子,−端子およびVcc端子を介して電池ユニット1が接続されるようになっている。
【0044】
この残容量表示装置4には、図6に示すように、残容量表示部(表示部)41,マイクロコンピュータ42(以下、マイコン42といい、このマイコン42は、残容量データ取得部,演算部,表示制御部の各機能を有する),A/Dコンバータ43,A/Dコンバータ(電測定部)44,差動増幅器及びA/Dコンバータ(電流値測定部)45,電圧レギュレータ46および駆動部47をそなえて構成されている。
【0045】
なお、残容量表示装置4は、上述した電力消費機器に組み込まれて使用されることも多く、例えば、携帯電話や小型ビデオカメラ等に組み込まれ、バッテリ(2次電池)の残容量を装置の表示ディスプレイ(残容量表示部41)等に種々の形態で表示するようになっている。
残容量表示部41は、マイコン42に通信可能に接続され、マイコン42によって得た情報や電池セル11の残容量を表示するためのものであり、例えば、液晶ディスプレイへの表示やLEDの点灯等によって電池セル11の残容量を表示するようになっている。
【0046】
電圧レギュレータ46は、電池ユニット1の電池セル11から供給される電力を所定電圧に変換するものであり、例えば、電池セル11から入力された3〜4Vの電池電圧を3.3Vに安定化して出力するようになっている。
A/Dコンバータ44は、電圧レギュレータ46の入力側に配置され、電池セル11の出力電圧を検出し、マイコン42へ検出信号を出力するものであり、電池セル11の電圧を測定する電圧測定部として機能するようになっている。そして、このA/Dコンバータ44からの電力は、Vcc端子を介して電池ユニット1のEEPROM13に供給されるようになっている。
【0047】
差動増幅器及びA/Dコンバータ45は、電圧レギュレータ46の入力側に配置され、抵抗48の両端での電位差から電池セル11の出力電流を検出し、マイコン42へ検出信号を出力するものであり、電池セル11に流れる電流値を測定する電流値測定部として機能するようになっている。なお、電位差測定のための抵抗48の抵抗値は、電圧降下を抑えるためにできるだけ小さく設定されている。従って、このA/Dコンバータ45には信号増幅を行なうための差動増幅器が設けられている。
【0048】
A/Dコンバータ43は、電池ユニット1のサーミスタ16によって測定された温度情報(アナログ信号)をデジタル信号に変換してマイコン42へ出力するものである。
マイコン42は、図示しない記憶素子や演算素子,クロック発振部等をそなえ、回路全体を制御するものである。そして、電池ユニット1のEEPROM13は、DI/O端子を介してこのマイコン42に通信可能に接続されるようになっており、EEPROM13における、残容量データ格納部31,温度補正データ格納部32および劣化補正データ格納部33にそれぞれ格納されている、残容量データ,温度補正データおよび劣化補正データが、マイコン42に送信されるようになっている。
【0049】
また、マイコン42は、A/Dコンバータ(電流値測定部)45によって測定された電流レート(電流値)の実測値に基づいて、電池ユニット1におけるEEPROM13の電流値データ格納部31に予め定義されている複数の電流値データの中から、電流値の実測値に対応する電流レート(電流値データ)を選択するようになっている。
【0050】
さらに、マイコン42は、A/Dコンバータ(電圧測定部)44によって測定された電圧の実測値に基づいて、電池ユニット1におけるEEPROM13の電圧データ格納部32に予め定義されている複数の電圧データの中から、電圧の実測値に対応する電圧データを選択するようになっている。
またさらに、マイコン42は、電池ユニット1におけるサーミスタ16の測定結果に基づいて、電池ユニット1におけるEEPROM13の温度データ格納部34に予め定義されている複数の温度データの中から、その実測値に対応する温度データを選択するようになっている。
【0051】
さらにまた、マイコン42は、電池ユニット1におけるEEPROM13に格納されているIRドロップ値に基づいて、電池ユニット1におけるEEPROM13の劣化状態データ格納部36に予め定義されている複数の劣化状態データの中から、そのIRドロップ値に対応する劣化状態データを選択するようになっている。
【0052】
なお、マイコン42が、電流値データ,電圧データ,温度データおよび劣化状態データをそれぞれ選択する手法としては、例えば、実測値に最も近似する各値を選択して取得してもよく、又、その他、電流値データ,電圧データ,温度データおよび劣化状態データを、予め各値の所定の範囲毎の代表値としてそれぞれ対応付けておき、実測値に応じて、これらの代表値(電流値データ,電圧データ,温度データおよび劣化状態データ)を選択するようにしてもよく、本発明の趣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。
【0053】
そして、マイコン42は、A/Dコンバータ44によって測定された電圧から求めた電圧データと、A/Dコンバータ45によって測定された電流レートから求めた電流レートデータとに基づいて、かかる電圧値と電流レートとの組み合わせに対応する残容量データを、DI/O端子を介して電池ユニット1のEEPROM13(残容量データ格納部35)から取得するようになっており、残容量データ取得部として機能するようになっている。
【0054】
さらに、マイコン42は、取得した残容量データに基づいて電池セル11の残容量を演算するようになっており、演算部としても機能するようになっている。更に、マイコン42は、この算出した電池セル11の残容量を残量表示部(表示部)41に表示させる表示制御部としても機能するようになっている。
また、マイコン42からは、電池ユニット1のEEPROM13を駆動するためのクロックがSK端子に出力されるようになっている。
【0055】
駆動部47は、残容量の表示以外の種々の機能を実現するためのものであって、例えば、本残容量表示装置4が携帯電話に組み込まれている場合には、電話器としての機能を実現させるための回路等がこの駆動部47に相当するものである。
上述のごとく構成された残容量表示装置4によって、本発明の一実施形態としての二次電池ユニットにおける電池セルの残容量を表示させる手法を、図7に示すフローチャート(ステップB10〜B130)に従って説明する。
【0056】
電池ユニット1が残容量表示装置4に接続されると、マイコン42は、A/Dコンバータ44によって電池セル11の電圧を測定する(ステップB10)。そして、マイコン42は、電池ユニット1におけるEEPROM13の電圧データ格納部32を参照して、この電圧の実測値(例えば3680mV)に基づいて電圧データ(例えば3700mV)を取得する(ステップB20)。
【0057】
また、マイコン42は、A/Dコンバータ45によって電池セル11の電流レートを測定する(ステップB30)。そして、マイコン42は、電池ユニット1におけるEEPROM13の電流値データ格納部31を参照して、この電流レートの実測値(例えば45C/100)に基づいて電流レートデータ(例えば50C/100)を取得する(ステップB40)。
【0058】
マイコン42は、電池ユニット1におけるEEPROM13の残容量データ格納部33を参照して、上述のごとく選択した電圧データ(3700mV)と電流レートデータ(50C/100)との組み合わせに対応する残容量データ(70%)を取得する(ステップB50)。
また、マイコン42は、電池ユニット1のサーミスタ16から電池セル11の所定位置の温度を取得し(ステップB60)、電池ユニット1におけるEEPROM13の温度データ格納部34を参照して、この電池セル11の温度の実測値(例えば12℃)に基づいて温度データ(例えば10℃)を取得する(ステップB70)。
【0059】
そして、マイコン42は、電池ユニット1におけるEEPROM13の温度補正データ格納部35を参照して、温度補正データ(例えば70%すなわち0.7)を取得する(ステップB80)。
さらに、マイコン42は、充電器2によってEEPROM13に記録されたIRドロップ値を取得し(ステップB90)、電池ユニット1におけるEEPROM13の劣化状態データ格納部36を参照して、この電池セル11のIRドロップ値に基づいて劣化状態データ(例えば3800mV)を取得する(ステップB100)。
【0060】
そして、マイコン42は、電池ユニット1におけるEEPROM13の劣化補正データ格納部37を参照して、劣化補正データ(例えば75%すなわち0.75)を取得する(ステップB110)。
マイコン42は、ステップB50において取得した残容量データ(70%)に対して、ステップB80において取得した温度補正データ(0.7)およびステップB110で取得した劣化補正データ(0.75)を用いて、補正(例えば、70%×0.7×0.75≒40%)を行ない(ステップB120)、マイコン42は、このようにして算出した残容量データを残量表示部41に表示させる(ステップB130)。
【0061】
このように、本発明の一実施形態としての2次電池ユニットおよび残容量表示装置によれば、電池ユニット1におけるEEPROM13が、電流値データ格納部31や電圧データ格納部32をそなえているので、A/Dコンバータ45,44によって測定された電流値や電圧を直接的に用いる代りに、これらの電流値データ格納部31や電圧データ格納部32に予め設定された電流レートデータや電圧データに基づいて残容量を取得でき、電池セル11の残容量を迅速に取得することができる。
【0062】
また、残容量データ格納部33を有するので、電流レートデータと電圧データとに基づいて残容量データを取得することができ、電池セルの残容量の表示を高速化することできる。又、残容量の取得に際して、演算を行なう必要がないので、装置構成を簡素化することができ製造コストを低減することができる。
特に、残容量データをEEPROM13にテーブルとして記録しているので、メモリ素子としてEEPROMのような小容量かつ廉価なものを用いて構成することができる。
【0063】
また、電流レートと電圧との関係が非線形である場合においても、電流レートデータと電圧データとの組み合わせに対応する残容量データを用いることにより、電池セル11の残容量を正確に算出することができる。
本発明においては、計測値への影響が最も大きいとされている電流レートと、電圧との関係テーブルに基づいて残容量を求めるようになっているので、電池セル11の残容量を簡便に高い精度で測定することができる。
【0064】
また、本発明においては、残容量データは、予め誤差要因として最も大きいとされている電流レートによって補正されていると言うことができ、その残容量の精度は高いものであると言うことができる。
従って、必ずしも温度や劣化状態に基づく補正を行なう必要がなく、温度や劣化状態に基づく補正を行なうか否かの判断を、本電池ユニット1(残容量表示装置4)の使用者に委ねることができ、使用者の自由度を向上させることもできる。
【0065】
すなわち、上述した実施形態においては、残容量データ格納部33から取得した残容量データに対して温度や劣化状態に基づく補正を行なっているが、それに限定されるものではなく、例えば、温度に基づく補正のみや劣化状態に基づく補正のみを行なったり、又、これらの補正を行なわなずに、残容量データ格納部33から取得した残容量データを直接使用してもよい。
【0066】
また、電流値データ,電圧データ,残容量データ等を格納するメモリ素子(EEPROM等)は安価であるので、本発明の一実施形態としての二次電池ユニットの実施に際して、従来の二次電池ユニットと比較しても製造コストが大きく増大することはない。
さらに、一般に、電池電圧と残容量との相関関係は、その際に流れる電流レートによって変化するものであるが、本発明においては、残容量データを、電池電圧だけでなく複数の電流レートデータ毎にも定義しているので、電池セル11の残容量をより正確に測定することができる。
【0067】
また、EEPROM13が、電池ユニット1の所定位置における種々の温度に対応する複数の温度補正データを定義する温度補正データを格納しているので、温度による影響をふまえた電池セル11の残容量を求めることができ、残容量の精度を向上させることができる。
さらに、温度データ格納部34と温度補正データ格納部35とを有するので、測定された温度を直接用いて演算処理を行なう必要がなく、予め設定された温度データに基づいて残容量を補正するので、高精度な残容量を迅速に取得することができ、又、残容量表示装置4の負担を減らすことができ装置構成を簡素化することもできる。
【0068】
また、EEPROM13が、電池セル11の種々の劣化状態に対応する複数の劣化補正データを格納しているので、この劣化補正データを用いて補正を行なうことにより、電池セル11の劣化による影響をふまえた電池セル11の残容量を求めることができ、残容量の精度を向上させることができる。
さらに、劣化状態データ格納部36と劣化補正データ格納部37とを有するので、測定された劣化状態(電圧ドロップ値)を直接用いて演算処理を行なう必要がなく、予め設定された劣化状態データに基づいて残容量を補正するので、高精度な残容量を迅速に取得することができ、又、残容量表示装置の負担を減らすことができ装置構成を簡素化することもできる
また、本発明においては、残容量についての温度や劣化による補正を、残容量表示装置や電力消費機器等の電池ユニット1が装着される側のマイクロプロセッサの演算処理によって行なうことができ、電池ユニット1の構造を簡素化することができる。
【0069】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣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。
例えば、上述した実施形態においては、A/Dコンバータ44によって測定された電圧やA/Dコンバータ45によって測定された電流レートが、予めEEPROM13に格納されている電圧データや電流レートデータと一致しない場合に、強制的にこれらの予め登録された電圧データや電流レートデータに近似させて、これらの電圧データと電流レートデータとの組み合わせに対応する残容量データを用いているが、これに限定するものではない。
【0070】
例えば、測定された電流レートが、予めEEPROM13に格納されている電圧データや電流レートデータと一致しない場合に、残容量データについて線形補正を行なってもよい。例えば、電圧データが{2700,・・・,3600,3700,・・・,4200}というデータ列として定義されている場合に、電圧の実測値が3650mVであった場合に、3600mVにおける残容量データと3700mVにおける残容量データとの中間値をこの実測値に対応する残容量データとしてもよい。
【0071】
すなわち、A/Dコンバータ(電圧測定部)44による電圧の測定結果がEEPROM13(電圧データ格納部32)に格納されていない場合や、A/Dコンバータ(電流値測定部)45による電流レート(電流値)の測定結果がEEPROM13(電流値データ格納部31)に格納されていない場合に、マイコン(残容量データ取得部)42が、EEPROM13に登録されている、電圧データ,電流値データおよびこれらに対応する残容量データを用いて線形補正を行なうことによって、測定結果に対応する残容量データを取得してもよい。
【0072】
また、電池セル11の劣化状態の検出手法は、上述のごとく一定時間放電させた後の電池セル11の電圧によって規定されるIRドロップ値を利用する手法に限定するものではなく、例えば、一定電圧まで放電させた場合の放電時間の相違によって電池セル11の劣化状態を検出してもよい。
さらに、上述した各態様の本発明の電池ユニット1において、EEPROM13へのIRドロップ値の書込や残容量の算出は、充電器や電力消費機器に限られるものではなく、電池ユニット1が接続可能な機器であれば何れの機器で行ってもよい。
【0073】
また、上述した実施形態においては、電池ユニット1のEEPROM13に電流値データ格納部31,電圧データ格納部32,残容量データ格納部33,温度データ格納部34,温度補正データ格納部35,劣化状態データ格納部36および劣化補正データ格納部37をそなえて構成しているが、これに限定されるものではなく、これらの全てもしくは少なくともこれらの一部を残容量表示装置4側にそなえてもよい。
【0074】
さらに、上述した実施形態においては、残容量表示装置4に電流値測定部(A/Dコンバータ45)および電圧測定部(A/Dコンバータ44)をそなえて構成しているが、それに限定されるものではなく、これらを電池ユニット1に有するような構成にしてもよい。
なお、本発明の各実施形態が開示されていれば、当業者によって製造することが可能である。
【0075】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の二次電池ユニットおよび残容量表示装置によれば、以下の効果ないし利点がある。
(1)二次電池ユニットにおけるメモリ素子が、電池セルに流れる種々の電流値に対応する複数の電流値データを定義する電流値データ格納部や、電池セルの種々の電圧に対応する複数の電圧データを定義する電圧データ格納部をそなえているので、測定された電流値や電圧を直接的に用いる代りに、予め設定された電流値データや電圧データに基づいて残容量を取得でき、電池セルの残容量を迅速に取得することができる(請求項1,請求項,請求項5)
【0076】
(2)複数の電流値データと複数の電圧データとの各組み合わせについて、それぞれ対応する残容量データを定義する残容量データ格納部を有するので、電流値データと電圧データとに基づいて残容量データを取得することができ、電池セルの残容量の表示を高速化することできる。更に、残容量の取得に際して、演算を行なう必要がないので、装置構成を簡素化することができ製造コストを低減することができる(請求項1,請求項,請求項5)
【0077】
(3)メモリ素子が、2次電池ユニットの所定位置における種々の温度に対応する複数の温度補正データを格納する温度補正データ格納部を有するので、温度による影響をふまえた電池セルの残容量を求めることができ、残容量の精度を向上させることができる(請求項2,請求項)。
(4)電池セルの所定位置における種々の温度に対応する複数の温度データを定義する温度データ格納部と、複数の温度データ毎にそれぞれ対応する温度補正データを格納する温度補正データ格納部とを有するので、測定された温度を直接用いて演算処理を行なう必要がなく、予め設定された温度データに基づいて残容量を補正するので、高精度な残容量を迅速に取得することができ、又、残容量表示装置の負担を減らすことができ装置構成を簡素化することもできる(請求項3,請求項)。
【0078】
(5)電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化補正データを格納する劣化補正データ格納部を有するので、電池セルの劣化による影響をふまえた電池セルの残容量を求めることができ、残容量の精度を向上させることができる(請求項1,請求項,請求項)。
(6)電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化状態データを定義する劣化状態データ格納部と、複数の劣化状態データ毎にそれぞれ対応する劣化補正データを格納する劣化補正データ格納部とを有するので、測定された劣化状態(電圧ドロップ値)を直接用いて演算処理を行なう必要がなく、予め設定された劣化状態データに基づいて残容量を補正するので、高精度な残容量を迅速に取得することができ、又、残容量表示装置の負担を減らすことができ装置構成を簡素化することもできる(請求項1,請求項,請求項5)
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態としての2次電池ユニットの構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の一実施形態としての2次電池ユニットにおけるEEPROMのデータ構成の例を部分的に示す図である。
【図3】残容量データの例を示す図である。
【図4】本発明の一実施形態としての2次電池ユニット1の充電器の構成を示すブロック図である。
【図5】本発明の一実施形態としての2次電池ユニットに対して充電器が充電を行なう処理を説明するためのフローチャートである。
【図6】本発明の一実施形態としての残容量表示装置の構成を示すブロック図である。
【図7】本発明の一実施形態としての二次電池ユニットにおける電池セルの残容量を、残容量表示装置によって表示させる手法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
1 2次電池ユニット
2 充電器
4 残容量表示装置
11 電池セル
12 回路部
13 EEPROM(メモリ素子)
14 保護回路
15 FUSE
16 サーミスタ(温度測定部)
17,18 LPF
19 抵抗
21 充電制御回路
22 定電流放電回路
23 MPU
24 A/D変換器
25 電源回路
31 電流値データ格納部
32 電圧データ格納部
33 残容量データ格納部
34 温度データ格納部
35 温度補正データ格納部
36 劣化状態データ格納部
37 劣化補正データ格納部
41 残量表示部
42 マイコン(残容量データ取得部,演算部,表示制御部)
43 A/Dコンバータ
44 A/Dコンバータ(電圧測定部)
45 A/Dコンバータ(電流値測定部)
46 電圧レギュレータ
47 駆動部
48 抵抗
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a secondary battery unit including a rechargeable battery cell such as a lithium polymer battery and a remaining capacity display device suitable for use in displaying the remaining battery capacity.
[0002]
[Prior art]
For example, in a device using a secondary battery such as a mobile phone, a small video camera, a digital camera, a portable audio device, a portable personal computer, etc., for the purpose of displaying the charging time, charging state or replacement time of the secondary battery, It is required to measure the electric capacity of the secondary battery, that is, the remaining capacity. One method for measuring the remaining capacity of the secondary battery is to uniquely define the correlation between the battery voltage and the remaining capacity, detect the voltage of the battery cell and estimate the remaining capacity, There is known a method of calculating a remaining capacity by integrating charge / discharge currents.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the remaining capacity and the battery voltage do not always correspond one-to-one, it is difficult to accurately measure the remaining capacity of the battery cell by the above-described method of detecting the battery cell voltage and calculating the remaining capacity. There is a problem of being. On the other hand, the method of calculating the remaining capacity by integrating the charge / discharge current of the secondary battery can calculate the remaining capacity of the battery cell with high accuracy, but requires a large number of parts and circuits as the current integrating circuit. There is a problem that the cost required for measuring the capacity increases.
[0004]
The present invention was devised in view of such problems, and provides a secondary battery unit and a remaining capacity display device that can be configured at low cost and can detect the remaining capacity of a battery cell with high accuracy. For the purpose.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
  For this reason, the secondary battery unit of the present invention is a secondary battery unit configured with rechargeable battery cells and memory elements,The battery cell is a lithium secondary battery;The memory element defines a plurality of current value data corresponding to various current values flowing through the battery cell, and a voltage defining a plurality of voltage data corresponding to various voltages of the battery cell. A data storage unit, and a remaining capacity data storage unit that defines corresponding remaining capacity data for each combination of the plurality of current value data and the plurality of voltage data;A deterioration correction data storage unit that stores a plurality of deterioration correction data corresponding to various deterioration states of the battery cell, and a deterioration state data storage that defines a plurality of deterioration state data corresponding to the various deterioration states of the battery cell. Each of the plurality of deterioration state data and each of the plurality of deterioration correction data are associated with each other, and the deterioration state data is once set to a predetermined voltage after being charged during charging. It is defined from the voltage drop value calculated by discharging for a time and measuring the voltage value after the lapse of the predetermined time.(Claim 1).
[0006]
  In addition, the memory element may include a temperature correction data storage unit that stores a plurality of temperature correction data corresponding to various temperatures at predetermined positions of the secondary battery unit. The memory element includes a temperature data storage unit that defines a plurality of temperature data corresponding to various temperatures at a predetermined position of the secondary battery unit, and the temperature correction data storage unit corresponds to each of the plurality of temperature data. The temperature correction data to be stored may be stored (claim 3)..
[0008]
  MaThe remaining capacity display device of the present invention is a remaining capacity display device for displaying the remaining capacity of the battery cell in the secondary battery unit on a display unit, and a current value measuring unit for measuring a current value flowing through the battery cell. And a voltage measuring unit that measures the voltage of the battery cell, a voltage measured by the voltage measuring unit, and a current value measured by the current value measuring unit, corresponding from the remaining capacity data storage unit The remaining capacity data acquisition unit for acquiring the remaining capacity data to be calculated, a calculation unit for calculating the remaining capacity of the battery cell based on the remaining capacity data acquired by the remaining capacity data acquisition unit, and the calculation unit And a display control unit for displaying the remaining capacity of the battery cell on the display unit.The battery cell is a lithium secondary battery, and the memory element of the secondary battery unit stores a plurality of deterioration correction data corresponding to various deterioration states of the battery cell; A deterioration state data storage unit that defines a plurality of deterioration state data corresponding to various deterioration states of the battery cell, and each of the plurality of deterioration state data and each of the plurality of deterioration correction data are associated with each other; The deterioration state data is defined by a voltage drop value calculated by discharging for a predetermined time after reaching a predetermined voltage and measuring a voltage value after the predetermined time has elapsed during charging. Unit calculates the remaining capacity of the battery cell using the deterioration correction data corresponding to the deterioration state data.(Claims)4).
[0009]
  Furthermore, the remaining capacity display device of the present invention is a remaining capacity display device for displaying the remaining capacity of the battery cell in the secondary battery unit on the display unit, and a current value measuring unit for measuring the current value flowing through the battery cell. And a voltage measuring unit for measuring the voltage of the battery cell;,in frontA remaining capacity data acquisition unit that acquires the corresponding remaining capacity data from the remaining capacity data storage unit based on the voltage measured by the voltage measuring unit and the current value measured by the current value measurement unit; A calculation unit for calculating the remaining capacity of the battery cell based on the remaining capacity data acquired by the remaining capacity data acquisition unit, and a display for displaying the remaining capacity of the battery cell calculated by the calculation unit on the display unit With a control unit,The battery cell is a lithium secondary battery, and the memory element of the secondary battery unit stores a plurality of deterioration correction data corresponding to various deterioration states of the battery cell, and the battery A plurality of deterioration state data storage units defining a plurality of deterioration state data corresponding to various deterioration states of the cell, and each of the plurality of deterioration state data and each of the plurality of deterioration correction data are associated with each other; The deterioration state data is defined by a voltage drop value calculated by discharging a predetermined time after reaching a predetermined voltage and measuring a voltage value after the predetermined time has elapsed during charging,The calculation unit isThe deterioration correction data corresponding to the deterioration state data;The temperature correction data stored in the temperature correction data storage unitWhenThe remaining capacity of the battery cell is calculated using5).
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a secondary battery unit as an embodiment of the present invention, and is a diagram showing a simplified example of the circuit configuration.
A secondary battery unit (hereinafter also referred to as a battery unit) 1 according to an embodiment of the present invention is substantially the same as a secondary battery such as a so-called battery pack in appearance, and includes a mobile phone, a small video camera, It is used as a drive power source for external devices (hereinafter referred to as “power consuming devices”) that consume power, such as digital cameras, portable audio devices, and portable personal computers. The battery unit 1 includes a rechargeable battery cell 11 and a circuit unit 12 as shown in FIG.
[0014]
The battery cell 11 is comprised by secondary batteries, such as a lithium polymer battery and a lithium ion battery. Examples of the lithium polymer battery and lithium ion battery include those using a lithium transition metal composite oxide such as lithium cobalt composite oxide as the positive electrode and a carbon material such as graphite as the negative electrode. The battery cell 11 does not have any calculation function.
[0015]
The circuit unit 12 includes an EEPROM (memory element) 13, a protection circuit 14, a fuse (FUSE) 15, a thermistor (temperature measurement unit) 16, low-pass filters (LPF) 17 and 18, and a resistor 19.
The memory element 13, the protection circuit 14, the thermistor 16, the LPFs 17 and 18, and the resistor 19 constituting the circuit unit 12 are provided on the printed circuit board, and the fuse 15 is in the middle of wiring between the printed circuit board and the battery cell 11. Is provided.
[0016]
The protection circuit 14 is for preventing overcharge and overdischarge of the battery cell 11, and the FUSE 15 is for protecting the circuit from overcurrent. The thermistor 16 is for measuring the temperature at a predetermined position in the battery unit 1, and is disposed, for example, in the middle of the wiring connected to the terminal of the battery cell 11, and outputs the measurement result to the T terminal. It has become. The thermistor 16 functions as a temperature measuring unit that measures the temperature at a predetermined position of the battery unit 1.
[0017]
The LPFs 17 and 18 are filter circuits for preventing the malfunction due to noise and protecting the EEPROM 13 from EMI (Electro Magnetic Interference) and ESD (Electro Static Discharge).
The memory element 13 is configured by a nonvolatile memory such as an EEPROM, for example. In the present embodiment, the case where an EEPROM is used as a memory element is shown, and hereinafter, the reference numeral 13 is attached and indicated as EEPROM 13.
[0018]
The EEPROM 13 is electrically separated from the battery cell 11 so that the power of the battery cell 11 is not consumed. The battery cell 11 and the EEPROM 13 are configured as independent circuits. That is, in the battery unit 1, in addition to the output terminals (see “+ terminal” and “− terminal” in FIG. 1) of the battery cell 11 for supplying power to the power consuming device as described above, the EEPROM 13 Are separately provided with DI / O terminals for reading / writing information and Vcc terminals for supplying driving power to the EEPROM 13. In the present invention, “electrically separated” does not deny that the ground (GND) is shared.
[0019]
The EEPROM 13 is connected to the Vcc terminal, and when connected to the power consuming device or the charger 2 (described later) and the remaining capacity display device 4 (described later), these power consuming device and charger are connected via the Vcc terminal. 2 and the remaining capacity display device 4 are supplied with electric power.
The EEPROM 13 and the thermistor 16 are connected to the G terminal for signal ground. The S terminal (sense terminal) is a terminal for measuring the voltage of the battery cell 11 via the resistor 19, and is used for measuring the voltage with the + terminal when connected to the charger 2 described later. It has come to be used. The reason for using the S terminal instead of the-terminal for measuring the voltage of the battery cell 11 is that the internal resistance of the circuit is large between the + terminal and the-terminal, so the voltage of the battery cell 11 is accurately measured. Because it is difficult.
[0020]
Further, the EEPROM 13 is connected to the DI / O terminal via the LPF 18, and various data is exchanged between the power consuming device, the charger 2 and the remaining capacity display device 4 via the DI / O terminal. It is supposed to be. The SK terminal is for supplying a clock from the power consuming device, the charger 2 and the remaining capacity display device 4 to the EEPROM 13.
[0021]
1, the EEPROM 13 includes a current value data storage unit 31, a voltage data storage unit 32, a remaining capacity data storage unit 33, a temperature data storage unit 34, a temperature correction data storage unit 35, and a deterioration state data storage unit. 36 and a deterioration correction data storage unit 37.
The current value data storage unit 31 defines a plurality of current value data corresponding to various current values flowing through the battery cell 11, and the voltage data storage unit 32 includes a plurality of current value data corresponding to various voltages of the battery cell 11. The remaining capacity data storage unit 33 defines corresponding remaining capacity data for each combination of a plurality of current value data and a plurality of voltage data.
[0022]
The temperature data storage unit 34 defines a plurality of temperature data corresponding to various temperatures at a predetermined position (attachment position of the thermistor 16) in the battery unit 1, and the temperature correction data storage unit 35 includes a plurality of temperature correction data storage units 35. The temperature correction data corresponding to each of the temperature data is stored, and the deterioration state data storage unit 36 defines a plurality of deterioration state data corresponding to various deterioration states of the battery cell 11, and is deteriorated. The correction data storage unit 37 stores deterioration correction data corresponding to each of a plurality of deterioration state data.
[0023]
FIG. 2 is a diagram partially showing an example of the data structure of the EEPROM in the secondary battery unit as an embodiment of the present invention. As shown in FIG. (Current value data), deterioration state data, deterioration correction data, temperature data, temperature correction data, voltage data and remaining capacity data are stored.
[0024]
When the current rate measurement is performed within a predetermined range, the current rate data is represented by n types of current value data (n is a natural number; in this embodiment, n = 4) representing the range (current rate value ( (Unit: 0.01C) is defined as a table, and is set in advance within a possible range as a measured value of the current rate of the battery cell 11. For example, when the current rate measurement is performed in the range of 0.2 to 2C, the data string {20, 50, 100, 200} has various values that can be taken as the current rate (current value). It is recorded in advance as a representative value. Thereby, the EEPROM 13 functions as the current value data storage unit 31.
[0025]
In the example shown in FIG. 2, the current rate data is registered as a 16-bit unsigned integer (hereinafter, such a data format is referred to as “A type”). The deterioration state data is specified by a discharge test result (details will be described later) performed when the battery cell 11 is charged by the charger 2. The deterioration state of the battery cell 11 is determined by devising a method for charging the battery cell 11. Specifically, at the time of charging, the voltage drop value is obtained by discharging the battery for a predetermined time (for example, 1 second) after reaching a predetermined voltage (for example, fully charged) and measuring the voltage value after the predetermined time has elapsed. Is calculated.
[0026]
When the IR drop value is measured within a predetermined range, the degradation state data is represented by q types (q is a natural number; q = 4 in the present embodiment) representing the range (in units of mV). Is defined as a table. Here, the IR drop indicates a voltage drop due to the internal resistance of the battery cell 11. The voltage drop (internal resistance) increases according to the degree of deterioration of the battery cell 11, but defines q values between the minimum value and the maximum value of the battery voltage after the voltage drop.
[0027]
For example, in the case of a battery cell 11 having a full charge voltage of 4.1 V (= 4100 mV), a data string {3600, 3700, 3800, 3950} is previously stored as representative values of various values that can be taken as voltage drop values. It is to be recorded. Thereby, the EEPROM 13 functions as the deterioration state data storage unit 36. In the example shown in FIG. 2, the deterioration state data is registered as A type.
[0028]
The deterioration correction data is a table that defines a ratio (0 to 100%) of irreversible battery deterioration capacity corresponding to the IR drop data string (four in this embodiment) of the table defining the deterioration state data. is there. The value stored in the deterioration correction data is a value when there is no correction by temperature.
As the deterioration correction data, for example, a data string such as {10, 50, 75, 100} is recorded. When the deterioration state data string is {3600, 3700, 3800, 3950}, the IR drop voltage is At 3.6 V, it indicates that 10% of the initial capacity is the battery capacity after deterioration.
[0029]
Similarly, when the IR drop voltage is 3.7V, 50% of the initial capacity, and when the IR drop voltage is 3.8V, 75% of the initial capacity is the battery capacity after deterioration. Further, when the IR drop voltage is 3.95 V, 100% of the initial capacity is the battery capacity after deterioration, indicating that the battery cell 11 has not deteriorated. Thereby, the EEPROM 13 functions as the deterioration correction data storage unit 37. In the example shown in FIG. 2, the degradation state data is registered as an 8-bit unsigned integer (hereinafter, such a data format is referred to as “B type”).
[0030]
When the battery cell 11 is charged by the charger 2 described later, the IR drop value is measured, and the measurement result is recorded at a predetermined position (not shown) of the EEPROM 13 by the charger 2. It has become so.
When the battery unit 1 is used by the power consuming device, the power consuming device uses the deterioration correction data stored in the deterioration correction data storage unit 33 based on the IR drop value written by the charger 2. Then, a correction calculation of the remaining capacity of the battery cell 11 is performed.
[0031]
The temperature data defines p types of temperatures (p is a natural number; in this embodiment, p = 16) representing this range as a table in a predetermined temperature range. Is 0 to 80 ° C., a data string such as {0, 1, 2, 4, 6, 8, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80} These are defined in advance as representative values of various values that can be taken as the detected temperature.
[0032]
Thereby, the EEPROM 13 functions as the temperature data storage unit 34. Note that these temperature values defined as temperature data are not limited to integers of 0 or more. In the example shown in FIG. 2, the temperature data is registered as type B.
The temperature correction data defines the ratio (0 to 100%) of the reversible battery deterioration capacity corresponding to the temperature data string (16 in this embodiment) of the table defining the temperature data. The value stored in the temperature correction data is a value when there is no deterioration due to use of the battery cell 11.
[0033]
As this temperature correction data, for example, a data string such as {5, 10, 20, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 95, 100, 95, 90, 80, 60, 40} is recorded. When the temperature data string is {0, 1, 2, 4, 6, 8, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80}, the temperature of the battery cell 11 is 0. It shows that 5% of the initial capacity is the battery capacity after deterioration due to temperature at the time of ° C.
[0034]
Similarly, when the temperature of the battery cell 11 is 1 ° C., 10% of the initial capacity, and when the temperature of the battery cell 11 is 2 ° C., 20% of the initial capacity,. When the temperature of the battery is 10 ° C., 70% of the initial capacity,... (On the way, omitted)... When the temperature of the battery cell 11 is 80 ° C., 40% of the initial capacity is the battery capacity after deterioration due to temperature. Indicates that there is. Thereby, the EEPROM 13 functions as the temperature correction data storage unit 35. In the example shown in FIG. 2, the temperature correction data is registered as type B.
[0035]
The voltage data defines m kinds of voltage ranges (m is a natural number; m = 16 in the present embodiment) representative of this range when voltage measurement is executed within a predetermined range. When the voltage range of the battery cell 11 is 2.7 V to 4.2 V, {2700, 2800, 2900, 3000, 3100, 3200, 3300, 3400, 3500, 3600, 3700, 3800, 3900, 4000, 4100, 4200} is defined in advance as representative values of various values that can be taken as voltage values. As a result, the EEPROM 13 functions as the voltage data storage unit 32. In the example shown in FIG. 2, the voltage data is registered as A type.
[0036]
The remaining capacity data is a combination of a current rate data string (four in this embodiment) in a table defining current rate data and a voltage data string (16 in this embodiment) in a table defining voltage data. On the other hand, the ratio (0 to 100%) of the remaining capacity of the battery cell 11 is defined. As a result, the EEPROM 13 functions as the remaining capacity data storage unit 33. FIG. 3 is a diagram showing an example of remaining capacity data, and shows a relationship among current value data, voltage data, and remaining capacity data as a matrix.
[0037]
Although the remaining capacity data is not described in the matrix shown in FIG. 3, the remaining capacity is actually stored as a% value (0 to 100) in this matrix. The remaining capacity data is not limited to the% value, and may be stored as a ratio (0 to 1), for example.
These remaining capacities are values in the case where an apparent change of the remaining capacity due to temperature and deterioration due to use of the battery cell 11 are not taken into consideration. In addition, secondary batteries such as lithium polymer batteries and lithium ion batteries have different electrical characteristics depending on design specifications such as material configuration, electrode structure, maximum charge capacity, and generated voltage. In order to accurately calculate the capacity, it is desirable to store individual values corresponding to the characteristics of the battery cell 11 in the EEPROM 13. In the example shown in FIG. 2, the remaining capacity data is registered as type B.
[0038]
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a secondary battery unit charger as one embodiment of the present invention, and shows a simplified example of the circuit configuration.
As shown in FIG. 4, the charger 2 includes a charge control circuit 21, a constant current discharge circuit 22, an MPU 23, an A / D converter 24, and a power supply circuit 25. The battery unit 1 and each terminal ( The connection is made through “+ terminal”, “− terminal” and “CM terminal” in FIG.
[0039]
The charge control circuit 21 applies a predetermined voltage to the battery cells 11 of the battery unit 1. The MPU 23 includes an arithmetic element and a storage element such as a ROM or a RAM, and controls the charge control circuit 21. The EEPROM 13 of the battery unit 1 is connected to the MPU 23 through a CM terminal so as to be communicable.
The CM terminal constitutes the above-mentioned DI / O terminal, S terminal, SK terminal, T terminal, G terminal and Vcc terminal together for convenience.
[0040]
The A / D converter 24 detects the output voltage of the battery cell 11 and outputs a detection signal to the MPU 23, and is connected to the anode output side of the charge control circuit 21.
The constant current discharge circuit 22 is for generating a constant current load, and is connected in parallel with the charge control circuit 21 on the output side of the charge control circuit 21.
Further, power is supplied from the power supply circuit 25 to each element or circuit of the charger 2. The constant current discharge circuit 22 may include a plurality of constant current switching mechanisms in order to enable measurement with higher accuracy.
[0041]
Next, the process in which the charger charges the secondary battery unit as one embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart (steps A10 to A90) shown in FIG.
When the battery unit 1 is connected to the charger 2 and charging is started, the charger 2 first charges the battery cell 11 until it reaches a predetermined voltage (for example, 4.00 V) value (step A10). The charger 2 once sets Timer = 0 (step A20), and then starts discharging using the constant current discharge circuit 22 or the constant resistance voltage circuit (not shown) (step A30).
[0042]
And after performing this discharge for a predetermined time (for example, 1 second) (step A40), the voltage value of the battery cell 11 is measured (step A50), and discharge is stopped (step A60). The MPU 23 calculates an IR drop value based on the measurement result, and writes this IR drop value in a predetermined position (not shown) of the battery unit 1 (step A70).
[0043]
Thereafter, the charger 2 resumes charging (step A80) and performs charging until the battery cell 11 is fully charged (step A90).
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a remaining capacity display device as one embodiment of the present invention, and is a diagram showing a simplified example of the circuit configuration.
The remaining capacity display device 4 displays the remaining capacity of the battery cell 11 in the battery unit 1 on a remaining capacity display section (display section) 41. As shown in FIG. 6, the D / IO terminal, the SK terminal, The battery unit 1 is connected via a T terminal, a G terminal, a + terminal, a − terminal, and a Vcc terminal.
[0044]
  As shown in FIG. 6, the remaining capacity display device 4 includes a remaining capacity display section (display section) 41 and a microcomputer 42 (hereinafter referred to as a microcomputer 42. The microcomputer 42 includes a remaining capacity data acquisition section and a calculation section. , Each function of the display control unit), A / D converter 43, A / D converter (electricalPressureMeasurement unit) 44, differential amplifier and A / D converter (electricFlow valueA measurement unit 45, a voltage regulator 46, and a drive unit 47 are provided.
[0045]
The remaining capacity display device 4 is often used by being incorporated in the above-described power consuming device. For example, the remaining capacity display device 4 is incorporated in a mobile phone or a small video camera, and the remaining capacity of the battery (secondary battery) is reduced. It is displayed in various forms on a display (remaining capacity display unit 41) or the like.
The remaining capacity display unit 41 is communicably connected to the microcomputer 42, and is for displaying information obtained by the microcomputer 42 and the remaining capacity of the battery cell 11. For example, display on a liquid crystal display, lighting of an LED, etc. Thus, the remaining capacity of the battery cell 11 is displayed.
[0046]
The voltage regulator 46 converts the power supplied from the battery cell 11 of the battery unit 1 into a predetermined voltage. For example, the battery voltage of 3 to 4 V input from the battery cell 11 is stabilized to 3.3 V. It is designed to output.
The A / D converter 44 is disposed on the input side of the voltage regulator 46, detects the output voltage of the battery cell 11, outputs a detection signal to the microcomputer 42, and measures a voltage of the battery cell 11. It is supposed to function as. The power from the A / D converter 44 is supplied to the EEPROM 13 of the battery unit 1 through the Vcc terminal.
[0047]
The differential amplifier and A / D converter 45 is disposed on the input side of the voltage regulator 46, detects the output current of the battery cell 11 from the potential difference between both ends of the resistor 48, and outputs a detection signal to the microcomputer 42. In addition, it functions as a current value measuring unit that measures the current value flowing through the battery cell 11. The resistance value of the resistor 48 for measuring the potential difference is set as small as possible in order to suppress the voltage drop. Therefore, the A / D converter 45 is provided with a differential amplifier for performing signal amplification.
[0048]
The A / D converter 43 converts temperature information (analog signal) measured by the thermistor 16 of the battery unit 1 into a digital signal and outputs it to the microcomputer 42.
The microcomputer 42 includes a storage element, an arithmetic element, a clock oscillation unit, and the like (not shown) and controls the entire circuit. The EEPROM 13 of the battery unit 1 is communicably connected to the microcomputer 42 via the DI / O terminal. The remaining capacity data storage unit 31, the temperature correction data storage unit 32, and the deterioration in the EEPROM 13 are connected. The remaining capacity data, the temperature correction data, and the deterioration correction data respectively stored in the correction data storage unit 33 are transmitted to the microcomputer 42.
[0049]
The microcomputer 42 is defined in advance in the current value data storage unit 31 of the EEPROM 13 in the battery unit 1 based on the actual value of the current rate (current value) measured by the A / D converter (current value measurement unit) 45. The current rate (current value data) corresponding to the measured current value is selected from the plurality of current value data.
[0050]
Further, the microcomputer 42 stores a plurality of voltage data defined in advance in the voltage data storage unit 32 of the EEPROM 13 in the battery unit 1 based on the actual measurement value of the voltage measured by the A / D converter (voltage measurement unit) 44. The voltage data corresponding to the actually measured value of the voltage is selected from the inside.
Further, the microcomputer 42 corresponds to the measured value from a plurality of temperature data defined in advance in the temperature data storage unit 34 of the EEPROM 13 in the battery unit 1 based on the measurement result of the thermistor 16 in the battery unit 1. The temperature data to be selected is selected.
[0051]
Furthermore, the microcomputer 42 selects from among a plurality of deterioration state data defined in advance in the deterioration state data storage unit 36 of the EEPROM 13 in the battery unit 1 based on the IR drop value stored in the EEPROM 13 in the battery unit 1. The deterioration state data corresponding to the IR drop value is selected.
[0052]
As a method for the microcomputer 42 to select current value data, voltage data, temperature data, and deterioration state data, for example, each value closest to the actual measurement value may be selected and acquired. , Current value data, voltage data, temperature data, and deterioration state data are associated in advance as representative values for each predetermined range of each value, and these representative values (current value data, voltage Data, temperature data, and deterioration state data) may be selected, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0053]
The microcomputer 42 then determines the voltage value and the current based on the voltage data obtained from the voltage measured by the A / D converter 44 and the current rate data obtained from the current rate measured by the A / D converter 45. The remaining capacity data corresponding to the combination with the rate is acquired from the EEPROM 13 (remaining capacity data storage section 35) of the battery unit 1 via the DI / O terminal, and functions as a remaining capacity data acquisition section. It has become.
[0054]
Furthermore, the microcomputer 42 calculates the remaining capacity of the battery cell 11 based on the acquired remaining capacity data, and functions as a calculation unit. Further, the microcomputer 42 functions as a display control unit for displaying the calculated remaining capacity of the battery cell 11 on the remaining amount display unit (display unit) 41.
The microcomputer 42 outputs a clock for driving the EEPROM 13 of the battery unit 1 to the SK terminal.
[0055]
The drive unit 47 is for realizing various functions other than the display of the remaining capacity. For example, when the remaining capacity display device 4 is incorporated in a mobile phone, the drive unit 47 functions as a telephone. A circuit or the like for realizing this corresponds to the drive unit 47.
A method of displaying the remaining capacity of the battery cell in the secondary battery unit as one embodiment of the present invention by the remaining capacity display device 4 configured as described above will be described according to the flowchart (steps B10 to B130) shown in FIG. To do.
[0056]
When the battery unit 1 is connected to the remaining capacity display device 4, the microcomputer 42 measures the voltage of the battery cell 11 by the A / D converter 44 (step B10). The microcomputer 42 refers to the voltage data storage unit 32 of the EEPROM 13 in the battery unit 1 and acquires voltage data (for example, 3700 mV) based on the measured value (for example, 3680 mV) of the voltage (step B20).
[0057]
Moreover, the microcomputer 42 measures the current rate of the battery cell 11 by the A / D converter 45 (step B30). Then, the microcomputer 42 refers to the current value data storage unit 31 of the EEPROM 13 in the battery unit 1 and acquires current rate data (for example, 50 C / 100) based on the measured value of the current rate (for example, 45 C / 100). (Step B40).
[0058]
The microcomputer 42 refers to the remaining capacity data storage unit 33 of the EEPROM 13 in the battery unit 1, and the remaining capacity data corresponding to the combination of the voltage data (3700 mV) and the current rate data (50 C / 100) selected as described above. 70%) is acquired (step B50).
Further, the microcomputer 42 acquires the temperature at a predetermined position of the battery cell 11 from the thermistor 16 of the battery unit 1 (step B60), and refers to the temperature data storage unit 34 of the EEPROM 13 in the battery unit 1 to determine the battery cell 11 Temperature data (for example, 10 ° C.) is acquired based on the actually measured value (for example, 12 ° C.) (step B70).
[0059]
Then, the microcomputer 42 refers to the temperature correction data storage unit 35 of the EEPROM 13 in the battery unit 1 and acquires temperature correction data (for example, 70% or 0.7) (step B80).
Further, the microcomputer 42 obtains the IR drop value recorded in the EEPROM 13 by the charger 2 (step B90), and refers to the deterioration state data storage unit 36 of the EEPROM 13 in the battery unit 1 to refer to the IR drop value of the battery cell 11. Degradation state data (for example, 3800 mV) is acquired based on the value (step B100).
[0060]
Then, the microcomputer 42 refers to the deterioration correction data storage unit 37 of the EEPROM 13 in the battery unit 1 and acquires deterioration correction data (for example, 75% or 0.75) (step B110).
The microcomputer 42 uses the temperature correction data (0.7) acquired in step B80 and the deterioration correction data (0.75) acquired in step B110 for the remaining capacity data (70%) acquired in step B50. Then, correction (for example, 70% × 0.7 × 0.75≈40%) is performed (step B120), and the microcomputer 42 displays the remaining capacity data thus calculated on the remaining amount display unit 41 (step B120). B130).
[0061]
Thus, according to the secondary battery unit and the remaining capacity display device as one embodiment of the present invention, the EEPROM 13 in the battery unit 1 includes the current value data storage unit 31 and the voltage data storage unit 32. Instead of directly using the current values and voltages measured by the A / D converters 45 and 44, based on the current rate data and voltage data set in advance in the current value data storage unit 31 and the voltage data storage unit 32. The remaining capacity can be acquired, and the remaining capacity of the battery cell 11 can be acquired quickly.
[0062]
Further, since the remaining capacity data storage unit 33 is provided, the remaining capacity data can be acquired based on the current rate data and the voltage data, and the display of the remaining capacity of the battery cell can be speeded up. In addition, since it is not necessary to perform calculation when acquiring the remaining capacity, the apparatus configuration can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
In particular, since the remaining capacity data is recorded in the EEPROM 13 as a table, the memory element can be configured using a small capacity and inexpensive one such as an EEPROM.
[0063]
Further, even when the relationship between the current rate and the voltage is nonlinear, the remaining capacity of the battery cell 11 can be accurately calculated by using the remaining capacity data corresponding to the combination of the current rate data and the voltage data. it can.
In the present invention, since the remaining capacity is obtained based on the relationship table between the current rate and the voltage that are considered to have the greatest influence on the measurement value, the remaining capacity of the battery cell 11 is simply increased. It can be measured with accuracy.
[0064]
Further, in the present invention, it can be said that the remaining capacity data is corrected in advance by the current rate that is assumed to be the largest as an error factor, and it can be said that the accuracy of the remaining capacity is high. .
Therefore, it is not always necessary to perform correction based on the temperature or the deterioration state, and it may be left to the user of the battery unit 1 (remaining capacity display device 4) to determine whether or not to perform the correction based on the temperature or the deterioration state. And the degree of freedom of the user can be improved.
[0065]
In other words, in the above-described embodiment, the remaining capacity data acquired from the remaining capacity data storage unit 33 is corrected based on the temperature and the deterioration state. However, the present invention is not limited to this, for example, based on the temperature. The remaining capacity data acquired from the remaining capacity data storage unit 33 may be directly used without performing only the correction or the correction based on the deterioration state, or without performing these corrections.
[0066]
In addition, since a memory element (EEPROM or the like) for storing current value data, voltage data, remaining capacity data, etc. is inexpensive, a conventional secondary battery unit is implemented when implementing the secondary battery unit as one embodiment of the present invention. Compared to the above, the manufacturing cost does not increase greatly.
Furthermore, in general, the correlation between the battery voltage and the remaining capacity varies depending on the current rate flowing at that time. However, in the present invention, the remaining capacity data is not limited to the battery voltage, Therefore, the remaining capacity of the battery cell 11 can be measured more accurately.
[0067]
Further, since the EEPROM 13 stores temperature correction data defining a plurality of temperature correction data corresponding to various temperatures at predetermined positions of the battery unit 1, the remaining capacity of the battery cell 11 taking into account the influence of temperature is obtained. And the accuracy of the remaining capacity can be improved.
Furthermore, since the temperature data storage unit 34 and the temperature correction data storage unit 35 are provided, it is not necessary to perform calculation processing using the measured temperature directly, and the remaining capacity is corrected based on preset temperature data. The remaining capacity with high accuracy can be acquired quickly, the burden on the remaining capacity display device 4 can be reduced, and the device configuration can be simplified.
[0068]
In addition, since the EEPROM 13 stores a plurality of deterioration correction data corresponding to various deterioration states of the battery cell 11, based on the influence of the deterioration of the battery cell 11 by performing correction using the deterioration correction data. Further, the remaining capacity of the battery cell 11 can be obtained, and the accuracy of the remaining capacity can be improved.
Further, since the degradation state data storage unit 36 and the degradation correction data storage unit 37 are provided, it is not necessary to perform arithmetic processing by directly using the measured degradation state (voltage drop value), and the preset degradation state data is obtained. Since the remaining capacity is corrected based on this, a highly accurate remaining capacity can be acquired quickly, and the burden on the remaining capacity display device can be reduced, and the device configuration can be simplified.
In the present invention, the remaining capacity can be corrected by temperature and deterioration by the arithmetic processing of the microprocessor on the side where the battery unit 1 such as the remaining capacity display device or the power consuming device is mounted. The structure of 1 can be simplified.
[0069]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the voltage measured by the A / D converter 44 or the current rate measured by the A / D converter 45 does not match the voltage data or current rate data stored in the EEPROM 13 in advance. In addition, the remaining capacity data corresponding to the combination of the voltage data and the current rate data is forcibly approximated to the voltage data and the current rate data registered in advance, but the present invention is limited to this. is not.
[0070]
For example, when the measured current rate does not match the voltage data or current rate data stored in the EEPROM 13 in advance, the remaining capacity data may be linearly corrected. For example, when the voltage data is defined as a data string {2700,..., 3600, 3700,..., 4200}, and the measured voltage is 3650 mV, the remaining capacity data at 3600 mV And the remaining capacity data at 3700 mV may be the remaining capacity data corresponding to this measured value.
[0071]
That is, when the voltage measurement result by the A / D converter (voltage measurement unit) 44 is not stored in the EEPROM 13 (voltage data storage unit 32), or when the current rate (current) by the A / D converter (current value measurement unit) 45 is stored. Value) is not stored in the EEPROM 13 (current value data storage unit 31), the microcomputer (remaining capacity data acquisition unit) 42 registers the voltage data, current value data, and these stored in the EEPROM 13 The remaining capacity data corresponding to the measurement result may be obtained by performing linear correction using the corresponding remaining capacity data.
[0072]
Further, the method for detecting the deterioration state of the battery cell 11 is not limited to the method using the IR drop value defined by the voltage of the battery cell 11 after being discharged for a certain time as described above. The deterioration state of the battery cell 11 may be detected based on the difference in the discharge time when discharged to the maximum.
Furthermore, in the battery unit 1 of the present invention of each aspect described above, the writing of the IR drop value to the EEPROM 13 and the calculation of the remaining capacity are not limited to the charger or the power consuming device, and the battery unit 1 can be connected. Any device can be used as long as it is a proper device.
[0073]
In the above-described embodiment, the current value data storage unit 31, the voltage data storage unit 32, the remaining capacity data storage unit 33, the temperature data storage unit 34, the temperature correction data storage unit 35, the deterioration state are stored in the EEPROM 13 of the battery unit 1. Although the data storage unit 36 and the deterioration correction data storage unit 37 are provided, the present invention is not limited to this, and all or at least a part of these may be provided on the remaining capacity display device 4 side. .
[0074]
Further, in the above-described embodiment, the remaining capacity display device 4 includes the current value measuring unit (A / D converter 45) and the voltage measuring unit (A / D converter 44), but the present invention is not limited thereto. Instead of this, the battery unit 1 may have such a configuration.
In addition, if each embodiment of this invention is disclosed, it can be manufactured by those skilled in the art.
[0075]
【The invention's effect】
  As described above in detail, the secondary battery unit and the remaining capacity display device of the present invention have the following effects or advantages.
  (1) A memory element in the secondary battery unit defines a plurality of current value data corresponding to various current values flowing through the battery cells, and a plurality of voltages corresponding to various voltages of the battery cells. Since it has a voltage data storage section that defines data, instead of directly using the measured current value and voltage, the remaining capacity can be obtained based on preset current value data and voltage data, and the battery cell Can be obtained quickly (Claim 1, Claim)4, Claim5).
[0076]
  (2) Since each of the combinations of the plurality of current value data and the plurality of voltage data has a remaining capacity data storage section that defines the corresponding remaining capacity data, the remaining capacity data is based on the current value data and the voltage data. And the display of the remaining capacity of the battery cell can be speeded up. Further, since it is not necessary to perform an operation when acquiring the remaining capacity, the apparatus configuration can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.4, Claim5).
[0077]
  (3) Since the memory element has a temperature correction data storage unit that stores a plurality of temperature correction data corresponding to various temperatures at predetermined positions of the secondary battery unit, the remaining capacity of the battery cell taking into account the influence of temperature is reduced. And the accuracy of the remaining capacity can be improved.5).
  (4) A temperature data storage unit that defines a plurality of temperature data corresponding to various temperatures at a predetermined position of the battery cell, and a temperature correction data storage unit that stores temperature correction data corresponding to each of the plurality of temperature data. Therefore, it is not necessary to perform calculation processing directly using the measured temperature, and the remaining capacity is corrected based on preset temperature data, so that a highly accurate remaining capacity can be quickly acquired. The load on the remaining capacity display device can be reduced, and the device configuration can be simplified.5).
[0078]
  (5) Since it has a deterioration correction data storage unit that stores a plurality of deterioration correction data corresponding to various deterioration states of the battery cell, the remaining capacity of the battery cell can be obtained based on the influence of the deterioration of the battery cell, The accuracy of the remaining capacity can be improved.1, contractClaim4, Claim5).
  (6) A deterioration state data storage unit that defines a plurality of deterioration state data corresponding to various deterioration states of the battery cell, and a deterioration correction data storage unit that stores deterioration correction data corresponding to each of the plurality of deterioration state data, Therefore, it is not necessary to perform calculation processing directly using the measured degradation state (voltage drop value), and the remaining capacity is corrected based on preset degradation state data. In addition, the load on the remaining capacity display device can be reduced, and the device configuration can be simplified.1, contractClaim4, Claim5).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a secondary battery unit as one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram partially showing an example of the data structure of an EEPROM in the secondary battery unit as one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of remaining capacity data.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a charger of the secondary battery unit 1 as one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart for explaining processing in which a charger charges a secondary battery unit as one embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a remaining capacity display device as one embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart for explaining a method of displaying a remaining capacity of a battery cell in a secondary battery unit as an embodiment of the present invention by a remaining capacity display device.
[Explanation of symbols]
1 Secondary battery unit
2 charger
4 Remaining capacity display device
11 battery cells
12 Circuit part
13 EEPROM (memory element)
14 Protection circuit
15 FUSE
16 Thermistor (temperature measurement unit)
17, 18 LPF
19 Resistance
21 Charge control circuit
22 Constant current discharge circuit
23 MPU
24 A / D converter
25 Power supply circuit
31 Current value data storage
32 Voltage data storage
33 Remaining capacity data storage
34 Temperature data storage
35 Temperature correction data storage
36 Degradation state data storage
37 Deterioration correction data storage
41 Remaining display
42 Microcomputer (remaining capacity data acquisition unit, calculation unit, display control unit)
43 A / D Converter
44 A / D converter (voltage measurement unit)
45 A / D converter (current value measurement unit)
46 Voltage regulator
47 Drive unit
48 resistance

Claims (5)

充電可能な電池セル及びメモリ素子をそなえて構成された2次電池ユニットであって、
該電池セルが、リチウム2次電池であり、
該メモリ素子が、
該電池セルに流れる種々の電流値に対応する複数の電流値データを定義する電流値データ格納部と、
該電池セルの種々の電圧に対応する複数の電圧データを定義する電圧データ格納部と、
前記複数の電流値データと前記複数の電圧データとの各組み合わせについて、それぞれ対応する残容量データを定義する残容量データ格納部と
該電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化補正データを格納する劣化補正データ格納部と、
前記電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化状態データを定義する劣化状態データ格納部とを有し、
該複数の劣化状態データのそれぞれと該複数の劣化補正データのそれぞれとが対応づけられており、
前記劣化状態データが、充電時において、一旦、所定電圧になった後に所定時間放電させ、その所定時間経過後の電圧値を測定することにより算出される電圧ドロップ値より定義されることを特徴とする、2次電池ユニット。
A rechargeable battery unit comprising a rechargeable battery cell and a memory element,
The battery cell is a lithium secondary battery;
The memory element is
A current value data storage for defining a plurality of current value data corresponding to various current values flowing through the battery cell;
A voltage data storage for defining a plurality of voltage data corresponding to various voltages of the battery cell;
For each combination of the plurality of current value data and the plurality of voltage data, a remaining capacity data storage section that defines corresponding remaining capacity data ,
A deterioration correction data storage unit for storing a plurality of deterioration correction data corresponding to various deterioration states of the battery cell;
A deterioration state data storage unit defining a plurality of deterioration state data corresponding to various deterioration states of the battery cell;
Each of the plurality of deterioration state data is associated with each of the plurality of deterioration correction data,
The deterioration state data, at the time of charge, once a predetermined time discharge after reaching a predetermined voltage, and wherein Rukoto defined than the voltage drop value calculated by measuring the voltage value after the predetermined time has elapsed A secondary battery unit.
該メモリ素子が、
該2次電池ユニットの所定位置における種々の温度に対応する複数の温度補正データを格納する温度補正データ格納部を有することを特徴とする、請求項1記載の2次電池ユニット。
The memory element is
The secondary battery unit according to claim 1, further comprising a temperature correction data storage unit that stores a plurality of temperature correction data corresponding to various temperatures at predetermined positions of the secondary battery unit.
該メモリ素子が、
該2次電池ユニットの所定位置における種々の温度に対応する複数の温度データを定義する温度データ格納部をそなえ、
該温度補正データ格納部が、該複数の温度データ毎にそれぞれ対応する該温度補正データを格納することを特徴とする、請求項2記載の2次電池ユニット。
The memory element is
A temperature data storage unit for defining a plurality of temperature data corresponding to various temperatures at predetermined positions of the secondary battery unit;
3. The secondary battery unit according to claim 2, wherein the temperature correction data storage unit stores the temperature correction data corresponding to each of the plurality of temperature data.
請求項1〜請求項のいずれか1項に記載の2次電池ユニットにおける該電池セルの残容量を表示部に表示する残容量表示装置であって、
該電池セルに流れる電流値を測定する電流値測定部と、
該電池セルの電圧を測定する電圧測定部と、
前記電圧測定部によって測定された電圧と、前記電流値測定部によって測定された電流値とに基づいて、該残容量データ格納部から対応する該残容量データを取得する残容量データ取得部と、
該残容量データ取得部が取得した該残容量データに基づいて該電池セルの残容量を演算する演算部と、
該演算部によって算出された該電池セルの残容量を該表示部に表示させる表示制御部とをそなえ
該電池セルが、リチウム2次電池であり、
前記2次電池ユニットのメモリ素子が、該電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化補正データを格納する劣化補正データ格納部と、該電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化状態データを定義する劣化状態データ格納部とをそなえ、
該複数の劣化状態データのそれぞれと該複数の劣化補正データのそれぞれとが対応づけられており、
前記劣化状態データが、充電時において、一旦、所定電圧になった後に所定時間放電させ、その所定時間経過後の電圧値を測定することにより算出される電圧ドロップ値によって定義され、
該演算部が、該劣化状態データに対応する該劣化補正データを用いて該電池セルの残容量を演算することを特徴とする、残容量表示装置。
A remaining capacity display device that displays the remaining capacity of the battery cell in the secondary battery unit according to any one of claims 1 to 3 on a display unit,
A current value measuring unit for measuring a current value flowing through the battery cell;
A voltage measuring unit for measuring the voltage of the battery cell;
Based on the voltage measured by the voltage measurement unit and the current value measured by the current value measurement unit, a remaining capacity data acquisition unit that acquires the corresponding remaining capacity data from the remaining capacity data storage unit;
A calculation unit for calculating the remaining capacity of the battery cell based on the remaining capacity data acquired by the remaining capacity data acquiring unit;
A display control unit for displaying the remaining capacity of the battery cell calculated by the calculation unit on the display unit ;
The battery cell is a lithium secondary battery;
A memory element of the secondary battery unit stores a plurality of deterioration correction data storing a plurality of deterioration correction data corresponding to various deterioration states of the battery cell, and a plurality of deterioration corresponding to various deterioration states of the battery cell. With a degradation state data storage that defines state data,
Each of the plurality of deterioration state data is associated with each of the plurality of deterioration correction data,
The deterioration state data is defined by a voltage drop value calculated by discharging a predetermined time after reaching a predetermined voltage and measuring a voltage value after elapse of the predetermined time at the time of charging,
The calculation unit is characterized that you calculate remaining capacity of the battery cell with the deterioration correction data corresponding to the degradation state data, the remaining capacity display.
請求項2又は請求項3に記載の2次電池ユニットにおける該電池セルの残容量を表示部に表示する残容量表示装置であって、
該電池セルに流れる電流値を測定する電流値測定部と、
該電池セルの電圧を測定する電圧測定部と、
前記電圧測定部によって測定された電圧と、前記電流値測定部によって測定された電流値とに基づいて、該残容量データ格納部から対応する該残容量データを取得する残容量データ取得部と、
該残容量データ取得部が取得した該残容量データに基づいて該電池セルの残容量を演算する演算部と、
該演算部によって算出された該電池セルの残容量を該表示部に表示させる表示制御部とをそなえ、
該電池セルが、リチウム2次電池であり、
前記2次電池ユニットのメモリ素子が、該電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化補正データを格納する劣化補正データ格納部と、該電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化状態データを定義する劣化状態データ格納部とをそなえ、
該複数の劣化状態データのそれぞれと該複数の劣化補正データのそれぞれとが対応づけられており、
前記劣化状態データが、充電時において、一旦、所定電圧になった後に所定時間放電させ、その所定時間経過後の電圧値を測定することにより算出される電圧ドロップ値によって定義され、
該演算部が、該劣化状態データに対応する該劣化補正データと該温度補正データ格納部に格納された該温度補正データを用いて該電池セルの残容量を演算することを特徴とする、残容量表示装置。
A remaining capacity display device for displaying the remaining capacity of the battery cell in the secondary battery unit according to claim 2 or 3 on a display unit,
A current value measuring unit for measuring a current value flowing through the battery cell;
A voltage measuring unit for measuring the voltage of the battery cell;
Based on the voltage measured by the voltage measurement unit and the current value measured by the current value measurement unit, a remaining capacity data acquisition unit that acquires the corresponding remaining capacity data from the remaining capacity data storage unit;
A calculation unit for calculating the remaining capacity of the battery cell based on the remaining capacity data acquired by the remaining capacity data acquiring unit;
A display control unit for displaying the remaining capacity of the battery cell calculated by the calculation unit on the display unit;
The battery cell is a lithium secondary battery;
A memory element of the secondary battery unit stores a plurality of deterioration correction data storing a plurality of deterioration correction data corresponding to various deterioration states of the battery cell, and a plurality of deterioration corresponding to various deterioration states of the battery cell. With a degradation state data storage that defines state data,
Each of the plurality of deterioration state data is associated with each of the plurality of deterioration correction data,
The deterioration state data is defined by a voltage drop value calculated by discharging a predetermined time after reaching a predetermined voltage and measuring a voltage value after elapse of the predetermined time at the time of charging,
The operational unit, characterized in that for calculating the remaining capacity of the battery cell by using the the deterioration correction data and the temperature correction data storage unit to the stored temperature correction data corresponding to the degradation state data, Remaining capacity display device.
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