JP3913206B2 - 二次電池の劣化判定回路 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池の劣化判定装置の技術に関するものである。

近年、二次電池は、携帯用機器、動力機器の電源、および商用電源が停止した際などに使用されるバックアップ電源等として、幅広く使用されている。

二次電池を繰り返し充放電することや、本体機器に接続し、電池自体に負荷をかけず、放電される自己放電分の充電を繰り返し行うことにより、二次電池は劣化し、所望の機能を果たせなくなる。こうして二次電池は、新しい二次電池に交換されることとなる。

この二次電池の劣化を判定する技術としてトリクル充電時の電圧で寿命を判断する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平８−２９３３２９号公報（第２頁）

しかしながら、上記従来の構成では、いくつかの課題がある。

この劣化判定を行うためには、充電電流は定電流充電である必要があり、アルカリ蓄電池以外には適用出来ない場合がある。他の充電方式で適用させるには、充電電流が変化することにより電圧が変動することを防ぐため、充電電流の変動を抑える必要があった。例えば、ニッケル−水素蓄電池のＡサイズでは、電池の内部抵抗（ＩＲ）は約２０ｍΩであり、充電電流を１Ａとすると、劣化判定を行うためには数十ｍＶの電流検出精度が必要となる。そのため、充電回路は高価にならざるをえなかった。

さらに、この劣化判定回路では、電池を充電しているときしか行えないと言う欠点があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、あらゆる二次電池に適応でき、電池の周辺回路を安価に設計でき、素早く判定できる二次電池の劣化判定回路を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明にかかる二次電池の劣化判定回路は、本体装置に用いられる二次電池を前記本体装置に接続した時点から劣化判定を行う時点までの経過時間を測定する経過時間計測部と、前記二次電池を前記本体装置に接続した時点から劣化判定を行う時点までの間の前記二次電池の状態を表す状態データを取得する状態データ取得部と、前記状態データに応じて、前記二次電池を前記本体装置に接続した時点における内部抵抗初期値に対する、劣化判定を行う時点における内部抵抗値の変化を推定する内部抵抗値推定部と、前記内部抵抗値推定部により求められた結果に基づき、前記二次電池の劣化を判定することを特徴とする。

本発明によれば、あらゆる二次電池に適応でき、電池の周辺回路を安価に設計でき、素早く判定できる二次電池の劣化判定回路を提供することができる。

本発明にかかる二次電池の劣化判定回路によれば、状態データ取得部が、二次電池を本体装置に接続した時点から劣化判定を行う時点までの間の前記二次電池の状態を表す状態データを取得し、内部抵抗値推定部が、前記状態データに応じて、前記二次電池を前記本体装置に接続した時点における内部抵抗初期値に対する、劣化判定を行う時点における内部抵抗値の変化を推定する。「内部抵抗値の変化を推定する」とは、劣化判定を行う時点で内部抵抗値の実測を行うことなく、前記状態データを用いて、例えば事前に実験的に得られたデータからの抽出や関数を用いた演算等により、その時点における内部抵抗値の変化を判断することをいう。すなわち、本発明にかかる二次電池の劣化判定回路によれば、内部抵抗値の経時変化を状態データに応じて推定するので、劣化判定時に内部抵抗値を実測する必要がない。従って、充電中であるか否かに関わらず劣化判定を行うことができるので、充電方式にとらわれず、あらゆる二次電池に適用することができる。

本発明にかかる二次電池の劣化判定回路は、前記状態データが、前記二次電池を前記本体装置に接続した時点から劣化判定を行う時点までの間の当該二次電池の平均温度に関するデータを含み、前記劣化判定回路が、前記二次電池の温度を測定する温度測定部と、前記温度測定部の測定結果に基づき、前記二次電池を前記本体装置に接続した時点から劣化判定を行う時点までの平均温度を求める平均温度演算部とをさらに備えた態様とすることが好ましい。二次電池の平均温度という、充電方式に左右されない要素を用いて内部抵抗値の変化を推定し、劣化判定を行うことができるからである。

本発明にかかる二次電池の劣化判定回路は、前記状態データが、前記二次電池を前記本体装置に接続した時点から劣化判定を行う時点までの間の当該二次電池の充放電サイクル数に関するデータを含み、前記劣化判定回路が、前記二次電池を前記本体装置に接続した時点から劣化判定を行う時点までの充放電サイクル数を求める充放電サイクルカウント部とをさらに備えた態様としても良い。充放電サイクル数という、充電方式に左右されない要素を用いて内部抵抗値の変化を推定し、劣化判定を行うことができるからである。

本発明にかかる二次電池の劣化判定回路は、前記状態データが、前記二次電池を前記本体装置に接続した時点から劣化判定を行う時点までの間の当該二次電池の平均放電深度に関するデータを含み、前記劣化判定回路が、前記二次電池の放電深度を測定する放電深度測定部と、前記放電深度測定部の測定結果に基づき、前記二次電池を前記本体装置に接続した時点から劣化判定を行う時点までの平均放電深度を求める平均放電深度演算部とをさらに備えた態様としても良い。平均放電深度という、充電方式に左右されない要素を用いて内部抵抗値の変化を推定し、劣化判定を行うことができるからである。

本発明にかかる二次電池の劣化判定回路は、前記二次電池の内部抵抗値の変化に関して、前記本体装置に接続される二次電池と同種の二次電池を用いた実測に基づくデータを、前記状態データと対応付けてあらかじめ記憶したデータテーブル記憶部をさらに備え、前記内部抵抗値推定部が、前記状態データ取得部により取得された状態データに基づいて前記データテーブル記憶部を参照することにより、前記二次電池の内部抵抗値の変化を推定する態様とすることが好ましい。

データテーブル記憶部を用いれば、二次電池の作動中に、内部抵抗値を計測する操作をさせることなく、データテーブルを参照するのみで二次電池の劣化を判定できるという点で有利である。

本発明にかかる二次電池の劣化判定回路は、前記二次電池の温度が正常動作時の温度範囲として規定された所定の温度範囲を外れた時間を求める温度範囲外時間測定部と、前記温度範囲外時間測定部で得られた時間と、二次電池の種類に応じて予め設定される係数とに基づいて温度範囲外判定項を求める温度範囲外判定項演算部とをさらに備え、前記内部抵抗値推定部により求められた結果に前記温度範囲外判定項を加味して前記二次電池の劣化を判定することが好ましい。温度範囲外判定項を加味することにより、二次電池の異常な温度によって受けるダメージを、劣化判定に反映できるという利点があり、また、二次電池の劣化をより正確に判定できるからである。

本発明にかかる二次電池の劣化判定回路は、前記二次電池の電圧に基づき、前記二次電池が深放電状態になった時間を求める深放電時間測定部と、前記深放電時間測定部で得られた時間と、二次電池の種類に応じて予め設定される係数とに基づいて深放電判定項を求める深放電判定項演算部とをさらに備え、前記内部抵抗値推定部により求められた結果に前記深放電判定項を加味して前記二次電池の劣化を判定することが好ましい。深放電判定項を加味することにより、二次電池の深放電によって受けるダメージを、劣化判定に反映できるという利点があり、また、二次電池の劣化をより正確に判定できるからである。

本発明にかかる二次電池の劣化判定回路は、前記二次電池の電圧に基づき、前記二次電池が短絡状態になった時間を求める短絡時間測定部と、前記短絡時間測定部で得られた時間と、二次電池の種類に応じて予め設定される係数とに基づいて短絡判定項を求める短絡判定項演算部とをさらに備え、前記内部抵抗値推定部により求められた結果に前記短絡判定項を加味して前記二次電池の劣化を判定することが好ましい。短絡判定項を加味することにより、二次電池の外部短絡によって受けるダメージを、劣化判定に反映できるという利点があり、また、二次電池の劣化をより正確に判定できるからである。

本発明にかかる二次電池の劣化判定回路は、前記二次電池の容量に基づき、前記二次電池が満充電状態であった時間を求める満充電時間測定部と、前記満充電時間測定部で得られた時間と、二次電池の種類に応じて予め設定される係数とに基づいて満充電判定項を求める満充電判定項演算部とをさらに備え、前記内部抵抗値推定部により求められた結果に前記満充電判定項を加味して前記二次電池の劣化を判定することが好ましい。満充電判定項を加味することにより、二次電池の満充電持続によって受けるダメージを、劣化判定に反映できるという利点があり、また、二次電池の劣化をより正確に判定できるからである。

以下、本発明のさらに具体的な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
本発明の一実施形態にかかる二次電池の劣化判定回路について説明する。本実施形態では二次電池の一例として、組み電池を用い説明する。

図１は、本発明の実施の形態１における二次電池の劣化判定回路１の構成を示すブロック図である。

劣化判定回路１について、以下に詳しく説明する。

本実施形態にかかる二次電池の劣化判定回路１は、組み電池２が＋側接続端子３および−側接続端子４により本体装置５に接続される構成において、組み電池２の劣化判定を行う回路である。

組み電池２を本体装置５に接続した時から劣化判定を行う時までの経過時間（接続時間）ｔは、接続時間計測部６によって計測される。接続時間計測部６は、タイマー等により容易に構成できる。

また、温度測定部７は、サーミスタ等により構成され、組み電池２の温度を測定する。温度測定部７で測定された温度に基づき、平均温度演算部８が、接続時間計測部６で計測された時間ｔの間の平均温度を計算する。

劣化判定回路１は、組み電池２の第１の内部抵抗値比（ＣＩＲ１）が予め格納されたＣＩＲ１データテーブル記憶部９を備えている。ＣＩＲ１は、組み電池２が本体装置５に接続された時点での内部抵抗初期値に対する、劣化判定を行う時点での内部抵抗値の比である。本体装置５に組み電池２を接続した時から劣化判定を行う時までの時間（経過時間）ｔと、この時間ｔの間の組み電池２の平均温度とに基づき、ＣＩＲ１選定部１０が、ＣＩＲ１データテーブル記憶部９からＣＩＲ１の値を一意に選定する。

図２に、組み電池２としてニッケル−水素蓄電池のＡサイズの電池を用いる場合の、ＣＩＲ１データテーブル記憶部９のデータ例を示す。図２の例では、本体装置５に組み電池２を接続した時から３６ヶ月後までの３ヶ月毎に、平均温度が−２０℃から６０℃までの範囲内で１０℃刻みで、組み電池２と同じ種類の電池を用いてＣＩＲ１を実測した結果が、ＣＩＲ１データテーブル記憶部９に格納されている。

図２の例では、組み電池２と本体装置５との接続期間が３６ヶ月まで、すなわち３年分のデータしか格納されていない。しかし、実測値が揃えば、組み電池２と本体装置５との接続時間が３６ヶ月を超える場合のＣＩＲ１を格納することができる。また、実測値が揃わない場合は、推定で求めたＣＩＲ１を格納しても良い。

また、図２におけるＣＩＲ１データテーブルの要素値（実測値）の補間を取ることで、組み電池２と本体装置５との接続時間や組み電池２の平均温度をさらに細かく区割したデータを得ることもできる。ＣＩＲ１データテーブル記憶部９は、組み電池２の種類に応じて、事前に作成することができる。

また、本実施形態では、実測値を格納したデータテーブルからＣＩＲ１を選定する構成を具体例として示した。しかし、これに限らず、本体装置５に組み電池２を接続した時から劣化判定を行う時までの経過時間ｔと、この時間ｔの間の組み電池２の平均温度とをパラメータとする、実測値に基づきあるいは理論的に得られた関数を用いて、ＣＩＲ１の値を求める構成としても良い。

また、劣化判定回路１は、組み電池２の放電深度を測定する放電深度測定部１１を有する。図３は、放電深度測定部１１の内部構成の一例を示すブロック図である。組み電池２が、複数の組になった二次電池である場合、組み電池２を構成するそれぞれの電池の容量は互いに異なるが、組み電池２の電池総容量が電池総容量記憶部１１１に記憶されている。ここで言う電池総容量とは、満充電された時の電池容量のことである。

放電深度測定部１１において、電流測定部１１２により測定された放電電流は、電流積算部１１３により時間積算され、放電容量演算部１１４により、放電容量の演算がなされる。放電容量は、除算部１１５により、電池総容量記憶部１１１に記憶された容量による除算がなされ、放電深度記憶部１１６に記憶される。

さらに、図１に示すように、劣化判定回路１は、放電深度測定部１１により測定、記憶された放電深度から、時間ｔの間の平均放電深度を求める平均放電深度演算部１２を有する。また、充放電サイクルカウント部１３は、時間ｔの間の充放電回数をカウントする。

また、劣化判定回路１は、組み電池２の第２の内部抵抗値比（ＣＩＲ２）が予め格納されたＣＩＲ２データテーブル記憶部１４を備えている。ＣＩＲ２は、ＣＩＲ１と同様に、組み電池２が本体装置５に接続された時点での内部抵抗初期値に対する、劣化判定を行う時点での内部抵抗値の比であるが、ＣＩＲ１が経過時間とその経過時間内の平均温度とによって決定される値であるのに対して、ＣＩＲ２は、平均放電深度と充放電サイクル数とによって決定される値である。ＣＩＲ２選定部１５が、平均放電深度演算部１２により求められた平均放電深度と、充放電サイクルカウント部１３で求められた充放電回数とに基づき、ＣＩＲ２データテーブル記憶部１４からＣＩＲ２の値を一意に選定する。

図４に、組み電池２としてニッケル−水素蓄電池のＡサイズの電池を用いる場合の、ＣＩＲ２データテーブル記憶部１４のデータ例を示す。図４の例では、平均放電深度が０〜１００％までの１０％毎に、充放電サイクル数が０〜１１００回までの１００回刻みで、組み電池２と同じ種類の電池を用いてＣＩＲ２を実測した結果が、ＣＩＲ２データテーブル記憶部１４に格納されている。

ＣＩＲ２データテーブル記憶部１４についても、充放電サイクルが１１００回を超える場合のＣＩＲ２を実測または推定により求めて格納しても良い。また、ＣＩＲ２データテーブルの要素値（実測値）の補間を取ることで、平均放電深度および充放電サイクル数をさらに細かく区割したデータを得ることもできる。ＣＩＲ２データテーブル記憶部１４も、組み電池２の種類に応じて、事前に作成することができる。

また、本実施形態では、実測値を格納したデータテーブルからＣＩＲ２を選定する構成を具体例として示した。しかし、これに限らず、平均放電深度および充放電サイクル数をパラメータとする、実測値に基づきあるいは理論的に得られた関数を用いて、ＣＩＲ２の値を求める構成としても良い。

内部抵抗値比演算部１６は、ＣＩＲ１選定部１０により求められたＣＩＲ１とＣＩＲ２選定部１５により求められたＣＩＲ２とを乗算して、内部抵抗値比を求める。

メモリ１７には、内部抵抗値比から電池劣化を判定する際の基準値があらかじめ格納されている。この基準値も、組み電池２と同種の電池を用いた事前の測定によって求めることができる。一例として、ニッケル−水素蓄電池のＡサイズ電池の場合は、２．５〜３．０の値を基準値として記憶させることが好ましい。メモリ１７に記憶された基準値は、内部抵抗比設定部１８に設定される。内部抵抗値比演算部１６により求められた内部抵抗値比（ＣＩＲ１×ＣＩＲ２）は、比較部１９により、内部抵抗比設定部１８により設定された前述の基準値と比較される。内部抵抗値比が基準値と同じ値になるか大きい値になった時に、組み電池２が劣化したものと判断し、その旨を表すメッセージ等を表示回路２０に出力する。

以上のように、本実施形態では、劣化判定時に組み電池２の内部抵抗値の測定を行わずに、組み電池２を本体装置５に接続した時点から劣化判定を行う時点までの間の組み電池２の状態を表す状態データ（平均温度、平均放電深度、充放電サイクル数）に応じて、データテーブルから内部抵抗値の経時変化を推定する。これにより、充電中でなくても組み電池２の劣化判定が可能となるので、二次電池の種類によらず、簡単な周辺回路で、しかも素早く判定を行うことができる。

なお、本実施形態はあくまでも一具体例であり、本発明を限定するものではない。本発明は、例えば以下のような変形例も技術的範囲内に含む。なお、以下の変形例は、後述する他の実施形態にも適用可能である。

例えば、本実施形態では、ＣＩＲ１とＣＩＲ２との積を基準値と比較することにより、組み電池２の劣化判定を行う例を示した。しかし、ＣＩＲ１およびＣＩＲ２のいずれか一方のみに基づいて組み電池２の劣化判定を行うことも可能である。例えば、ＣＩＲ１のみを用いる場合であれば、放電深度測定部１１、平均放電深度演算部１２、ＣＩＲ２選定部１５は不要となるので、劣化判定回路の構成はより簡単なものとなる。

また、本実施形態では、組み電池２を本体装置５に接続した時点からの内部抵抗値の変化を表すデータとして、組み電池２を本体装置５に接続した時点の内部抵抗初期値に対する、劣化判定時の内部抵抗値の比（ＣＩＲ１、ＣＩＲ２）を用いた。しかし、内部抵抗値の変化を表すデータはこれに限定されず、組み電池２の本体装置５への接続時点における内部抵抗初期値を基準として内部抵抗値の変化の様子が把握できることを条件として、任意の演算によって求められるデータを用いることが可能である。
（実施の形態２）
本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態では二次電池の一例として、組み電池を用い説明する。

図５は、本実施形態にかかる二次電池の劣化判定回路２１の構成を示すブロック図である。実施の形態１にかかる劣化判定回路１と同様の構成については、同じ参照符号を付記し、詳しい説明は省略する。

本発明の第２の実施形態は、放電深度が一定値の場合における二次電池の劣化判定回路の一例である。放電深度が一定値の場合とは、例えば、商用電源が停電した場合の電源バックアップを二次電池で行う場合があげられる。コンピュータの動作時に停電した際、コンピュータのシャットダウン処理に、二次電池がバックアップ電源として使われる。シャットダウン処理が行なわれる時の放電深度は、一定値であることが多い。

劣化判定を行う際、劣化判定回路２１は、平均温度演算部８において、接続時間計測部６と温度測定部７の測定結果に基づき、接続時間内における組み電池２の平均温度を演算する。充放電サイクルカウント部１３は、接続時間内における組み電池２の充放電の回数を集計する。しかし、本実施形態の場合、組み電池２の放電深度は一定値であるため、実施の形態１のように放電深度の測定を行う必要は無く、同接続時間あたりの放電深度の平均演算を行う必要もないので、実施の形態１で図１に示した放電深度測定部１１および平均放電深度演算部１２は不要である。

ＣＩＲ１データテーブル記憶部９としては、実施の形態１と同様のものを使用することができる（図２参照）。ＣＩＲ２のデータテーブル記憶部１４も、実施の形態１と同様のものを使用することができる（図４参照）。本実施形態のＣＩＲ２選定部１５は、実施の形態１の平均放電深度の代わりに、組み電池２の放電深度（一定値）と、劣化判定時の充放電サイクル回数とを用いて、ＣＩＲ２データテーブル記憶部１４から、ＣＩＲ２を求める。

このように求めたＣＩＲ１とＣＩＲ２とに基づき、実施の形態１と同様に、組み電池２の劣化を判定し、その結果を表示回路２０に出力する。
（実施の形態３）
本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態では二次電池の一例として、組み電池を用い説明する。

図６は本実施形態にかかる二次電池の劣化判定回路３１のブロック構成図を示すものであるが、実施の形態１と同様の構成については、詳しい説明は省略する。

本実施形態にかかる二次電池の劣化判定回路３１は、図６に示すように、組み電池２が、＋側接続端子３、−側接続端子４により、本体装置５に接続される構成において、組み電池２に対する劣化判定を行う回路である。

劣化判定回路３１は、温度測定部７によって測定された組み電池２の温度測定結果が、組み電池２の正常動作時の温度範囲を越えた時間を測定する温度範囲外時間測定部３３を備えている。正常動作時の温度範囲は、例えば図３に示すように、−２０℃〜６０℃とする。温度範囲外時間測定部３３は、この場合、組み電池２の温度が６０℃より高くなったとき、あるいは−２０℃より低くなったときなどの、温度異常の発生した時間（ｔ１）を測定する。この温度異常状態になった時間（ｔ１）は、係数ｋ１と、温度範囲外時間演算部３６で乗算される。この乗算結果（ｔ１×ｋ１）を、温度範囲外判定項とする。なお、係数ｋ１は、メモリ等で構成された係数記憶部３４に予め記憶されており、係数設定部３５により温度範囲外時間演算部３６に与えられる。

電圧測定部３７は、組み電池２の電圧を測定する。第１の低電圧検出部３８は、電圧測定部３７による測定結果に基づき、組み電池２の電圧が所定電圧（第１の電圧）を下回ったか否かを検出する。ここで、第１の電圧は、組み電池２が深放電状態になったか否かを電圧から判断するための境界値である。すなわち、組み電池２の電圧が第１の電圧以下になれば、深放電状態である。例えば、組み電池２がニッケル−水素蓄電池の場合であれば、第１の電圧を０．７Ｖ/セルなどに設定すれば良い。

第１の低電圧時間測定部３９は、組み電池２の電圧が第１の電圧を下回った時間（ｔ２）を測定する。測定された時間（ｔ２）は、深放電判定項演算部４２で、係数ｋ２と乗算される。この乗算結果（ｋ２×ｔ２）を深放電判定項とする。なお、係数ｋ２は、メモリ等で構成された係数記憶部４０に予め記憶されており、係数設定部４１により深放電判定項演算部４２に与えられる。

電圧測定部３７により測定された組み電池２の電圧データは、第２の低電圧検出部４３にも送られる。第２の低電圧検出部４３は、電圧測定部３７による測定結果に基づき、組み電池２の電圧が所定電圧（第２の電圧）以下になったか否かを検出する。ここで、第２の電圧は、組み電池２が短絡されたか否かを電圧から判断するための境界値である。第２の電圧は、組み電池２の種類に応じて設定すれば良く、例えばニッケル−水素蓄電池の場合であれば、０．１Ｖ/セルなどである。

第２の低電圧時間測定部４４は、組み電池２の電圧が第２の電圧を下回った時間（ｔ３）を測定する。測定された時間（ｔ３）は、短絡時間演算部４７で、係数ｋ３と乗算される。この乗算結果（ｋ３×ｔ３）を短絡判定項とする。なお、係数ｋ３は、メモリ等で構成された係数記憶部４５に予め記憶されており、係数設定部４６により短絡時間演算部４７に与えられる。

容量測定部４８は、組み電池２の残容量を測定する。満充電検出部４９は、容量測定部４８の測定結果に基づき、組み電池２が満充電状態か否かを検出する。なお、満充電状態を、残容量１００％の状態と定義しても良いし、あるいは、残容量が所定値（例えば９５％）以上の状態と定義しても良い。満充電時間測定部５０は、満充電検出部４９の測定結果に基づき、満充電状態の時間（ｔ４）を測定する。測定された時間（ｔ４）は、満充電時間演算部５３で、係数ｋ４と乗算される。この乗算結果（ｋ４×ｔ４）を満充電判定項とする。なお、係数ｋ４は、メモリ等で構成された係数記憶部５１に予め記憶されており、係数設定部５２により満充電時間演算部５３に与えられる。

内部抵抗値比合計部５４は、内部抵抗値比演算部１６で得られたＣＩＲ１×ＣＩＲ２と、温度範囲外時間演算部３６で得られた温度範囲外判定項（ｋ１×ｔ１）と、深放電判定項演算部４２で得られた深放電判定項（ｋ２×ｔ２）と、短絡時間演算部４７で得られた短絡判定項（ｋ３×ｔ３）と、満充電時間演算部５３で得られた満充電判定項（ｋ４×ｔ４）との加算を行う。

メモリ５５には、電池劣化を判定する際の基準値があらかじめ格納されている。この基準値も、組み電池２と同種の電池を用いた事前の測定によって求めることができる。一例として、ニッケル−水素蓄電池のＡサイズ電池の場合は、２．５〜３．０の値を基準値として記憶させることが好ましい。メモリ５５に記憶された基準値は、内部抵抗比設定部５６により、比較部５７に設定される。比較部５７は、内部抵抗値比合計部５４により求められた合計値（ＣＩＲ１×ＣＩＲ２＋ｋ１×ｔ１＋ｋ２×ｔ２＋ｋ３×ｔ３＋ｋ４×ｔ４）と、内部抵抗比設定部５６により設定された前述の基準値とを比較する。前記合計値が基準値と同じ値になるか大きい値になった時に、組み電池２が劣化したものと判断し、その旨を表すメッセージ等を表示回路５８に出力する。

なお、上述の係数ｋ１〜ｋ４は、組み電池２の種類に応じて選定すれば良いが、例えば、ニッケル水素電池の場合は、ｋ４＝０、ｋ１、ｋ２、ｋ３＞０を満足する係数を選定することが好ましい。また、リチウムイオン電池の場合は、ｋ１＝０、ｋ２、ｋ３、ｋ４＞０を満足する係数を選定することが好ましい。

（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４にかかる二次電池の劣化判定回路の構成を示すブロック図である。

図７に示す劣化判定回路６１について、以下に説明する。実施の形態３と同じ構成については、同じ参照符号を付記し、説明を省略する。

劣化判定回路６１は、放電深度が一定値の場合における二次電池の劣化判定回路の一例である。放電深度が一定値の場合とは、例えば、商用電源が停電した場合の電源バックアップを二次電池で行う場合があげられる。コンピュータの動作時に停電した際、コンピュータのシャットダウン処理に、二次電池がバックアップ電源として使われる。シャットダウン処理が行なわれる時の放電深度は、一定値であることが多い。

劣化判定を行う際、劣化判定回路６１は、平均温度演算部８において、接続時間計測部６と温度測定部７の測定結果に基づき、接続時間内における組み電池２の平均温度を演算する。充放電サイクルカウント部１３は、接続時間内における組み電池２の充放電の回数を集計する。しかし、本実施形態の場合、組み電池２の放電深度は一定値であるため、実施の形態３のように放電深度の測定を行う必要は無く、同接続時間あたりの放電深度の平均演算を行う必要もないので、実施の形態３で図６に示した放電深度測定部１１および平均放電深度演算部１２は不要である。

ＣＩＲ１データテーブル記憶部９としては、実施の形態１と同様のものを使用することができる（図２参照）。ＣＩＲ２のデータテーブル記憶部１４も、実施の形態１と同様のものを使用することができる（図４参照）。本実施形態のＣＩＲ２選定部１５は、実施の形態１の平均放電深度の代わりに、組み電池２の放電深度（一定値）と、劣化判定時の充放電サイクル回数とを用いて、ＣＩＲ２データテーブル記憶部１４から、ＣＩＲ２を求める。

そして、ＣＩＲ１とＣＩＲ２とに基づき内部抵抗値比（ＣＩＲ１×ＣＩＲ２）を求め、さらに、実施の形態３で説明したように、温度範囲外時間演算部３６により温度範囲外判定項（ｋ１×ｔ１）を、深放電判定項演算部４２により深放電判定項（ｋ２×ｔ２）を、短絡時間演算部４７により短絡判定項（ｋ３×ｔ３）を、満充電時間演算部５３により満充電判定項（ｋ４×ｔ４）を、それぞれ求める。さらに、内部抵抗値比合計部において、内部抵抗値比、温度範囲外判定項、深放電判定項、短絡判定項、および、満充電判定項の和（ＣＩＲ１×ＣＩＲ２＋ｋ１×ｔ１＋ｋ２×ｔ２＋ｋ３×ｔ３＋ｋ４×ｔ４）を求め、実施の形態３と同様に、比較部５７において基準値と比較することにより、組み電池２の劣化を判定し、その結果を表示回路５８に出力する。

なお、上記の各実施形態で説明した具体的構成はあくまでも一例であって、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。上述の実施形態では、複数の二次電池から構成される組み電池を例示したが、単体の二次電池に対しても本発明の劣化判定回路を適用することが可能である。

本発明は、二次電池の種類によらず、簡単な周辺回路で、しかも素早く判定することが可能な二次電池の劣化判定回路に適用できる。

本発明の実施の形態１における二次電池の劣化判定回路の構成を示すブロック図 装置接続時間と平均温度をパラメータとしたＣＩＲ１のデータテーブル例 放電深度測定部の内部構成を示すブロック図 平均放電深度と充放電サイクルカウント値をパラメータとしたＣＩＲ２データテーブル例 本発明の実施の形態２における二次電池の劣化判定回路の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３における二次電池の劣化判定回路の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態４における二次電池の劣化判定回路の構成を示すブロック図

符号の説明

１、２１、３１、６１ 劣化判定回路
２ 組み電池
３ ＋側接続端子
４ −側接続端子
５ 本体装置
６ 接続時間計測部
７ 温度測定部
８ 平均温度演算部
９ ＣＩＲ１データテーブル記憶部
１０ ＣＩＲ１選定部
１１ 放電深度測定部
１２ 平均放電深度演算部
１３ 充放電サイクルカウント部
１４ ＣＩＲ２データテーブル記憶部
１５ ＣＩＲ２選定部
１６ 内部抵抗値比演算部
１７、５５ メモリ
１８、５６ 内部抵抗値比設定部
１９、５７ 比較部
２０、５８ 表示回路
３２ 温度範囲外検出部
３３ 温度範囲外時間測定部
３４ 係数記憶部（ｋ１）
３５ 係数設定部（ｋ１）
３６ 温度範囲外時間演算部
３７ 電圧測定部
３８ 第１の低電圧検出部
３９ 第１の低電圧時間測定部
４０ 係数記憶部（ｋ２）
４１ 係数設定部（ｋ２）
４２ 深放電判定項演算部
４３ 第２の低電圧検出部
４４ 第２の低電圧時間測定部
４５ 係数記憶部（ｋ３）
４６ 係数設定部（ｋ３）
４７ 短絡時間演算部
４８ 容量測定部
４９ 満充電検出部
５０ 満充電時間測定部
５１ 係数記憶部（ｋ４）
５２ 係数設定部（ｋ４）
５３ 満充電時間演算部
５４ 内部抵抗値比合計部
１１１ 電池総容量記憶部
１１２ 電流測定部
１１３ 電流積算部
１１４ 放電容量演算部
１１５ 除算部
１１６ 放電深度記憶部

Claims (9)

1. 本体装置に用いられる二次電池を前記本体装置に接続した時点から劣化判定を行う時点までの経過時間を測定する経過時間計測部と、
   前記二次電池を前記本体装置に接続した時点から劣化判定を行う時点までの間の前記二次電池の平均温度または充放電サイクル数の少なくともいずれか一方に関するデータを含む状態データを取得する状態データ取得部と、
   前記状態データに応じて、前記二次電池を前記本体装置に接続した時点における内部抵抗初期値に対する、劣化判定を行う時点における内部抵抗値の変化を推定する内部抵抗値推定部と、
   前記内部抵抗値推定部により求められた結果に基づき、前記二次電池の劣化を判定することを特徴とする二次電池の劣化判定回路。
2. 前記状態データが、前記二次電池を前記本体装置に接続した時点から劣化判定を行う時点までの間の当該二次電池の平均温度に関するデータを含み、
   前記劣化判定回路が、
   前記二次電池の温度を測定する温度測定部と、
   前記温度測定部の測定結果に基づき、前記二次電池を前記本体装置に接続した時点から劣化判定を行う時点までの平均温度を求める平均温度演算部とをさらに備えた、請求項１に記載の二次電池の劣化判定回路。
3. 前記状態データが、前記二次電池を前記本体装置に接続した時点から劣化判定を行う時点までの間の当該二次電池の充放電サイクル数に関するデータを含み、
   前記劣化判定回路が、
   前記二次電池を前記本体装置に接続した時点から劣化判定を行う時点までの充放電サイクル数を求める充放電サイクルカウント部とをさらに備えた、請求項１または２に記載の二次電池の劣化判定回路。
4. 前記状態データが、前記二次電池を前記本体装置に接続した時点から劣化判定を行う時点までの間の当該二次電池の平均放電深度に関するデータを含み、
   前記劣化判定回路が、
   前記二次電池の放電深度を測定する放電深度測定部と、
   前記放電深度測定部の測定結果に基づき、前記二次電池を前記本体装置に接続した時点から劣化判定を行う時点までの平均放電深度を求める平均放電深度演算部とをさらに備えた、請求項１〜３のいずれか一項に記載の二次電池の劣化判定回路。
5. 前記劣化判定回路が、前記二次電池の内部抵抗値の変化に関して、前記本体装置に接続される二次電池と同種の二次電池を用いた実測に基づくデータを、前記状態データと対応付けてあらかじめ記憶したデータテーブル記憶部をさらに備え、
   前記内部抵抗値推定部が、前記状態データ取得部により取得された状態データに基づいて前記データテーブル記憶部を参照することにより、前記二次電池の内部抵抗値の変化を推定する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の二次電池の劣化判定回路。
6. 前記劣化判定回路が、
   前記二次電池の温度が正常動作時の温度範囲として規定された所定の温度範囲を外れた時間を求める温度範囲外時間測定部と、
   前記温度範囲外時間測定部で得られた時間と、二次電池の種類に応じて予め設定される係数とに基づいて温度範囲外判定項を求める温度範囲外判定項演算部とをさらに備え、
   前記内部抵抗値推定部により求められた結果に前記温度範囲外判定項を加味して前記二次電池の劣化を判定する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の二次電池の劣化判定回路。
7. 前記劣化判定回路が、
   前記二次電池の電圧に基づき、前記二次電池が深放電状態になった時間を求める深放電時間測定部と、
   前記深放電時間測定部で得られた時間と、二次電池の種類に応じて予め設定される係数とに基づいて深放電判定項を求める深放電判定項演算部とをさらに備え、
   前記内部抵抗値推定部により求められた結果に前記深放電判定項を加味して前記二次電池の劣化を判定する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の二次電池の劣化判定回路。
8. 前記劣化判定回路が、
   前記二次電池の電圧に基づき、前記二次電池が短絡状態になった時間を求める短絡時間測定部と、
   前記短絡時間測定部で得られた時間と、二次電池の種類に応じて予め設定される係数とに基づいて短絡判定項を求める短絡判定項演算部とをさらに備え、
   前記内部抵抗値推定部により求められた結果に前記短絡判定項を加味して前記二次電池の劣化を判定する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の二次電池の劣化判定回路。
9. 前記劣化判定回路が、
   前記二次電池の容量に基づき、前記二次電池が満充電状態であった時間を求める満充電時間測定部と、
   前記満充電時間測定部で得られた時間と、二次電池の種類に応じて予め設定される係数とに基づいて満充電判定項を求める満充電判定項演算部とをさらに備え、
   前記内部抵抗値推定部により求められた結果に前記満充電判定項を加味して前記二次電池の劣化を判定する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の二次電池の劣化判定回路。
   

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