JP4032934B2

JP4032934B2 - 電池容量算出方法、電池容量算出装置、及び電池容量算出プログラム

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Publication number: JP4032934B2
Application number: JP2002331971A
Authority: JP
Inventors: 進一上坂; 尚富田; 剛信畠沢; 多聞池田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-11-15
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2022-11-15
Also published as: EP1562048B1; WO2004046742A1; TW200420896A; EP1562048A1; KR101056826B1; EP1562048A4; US20060022676A1; JP2004163360A; KR20050074531A; CN1732389A; TWI250297B; CN100437135C; AU2003277559A1; US7078907B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池の残容量及び／又は残電力を算出する電池容量算出方法、電池容量算出装置、及び電池容量算出プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えばノートブック型パーソナルコンピュータや携帯電話機といったように、リチウムイオン二次電池等の二次電池（以下、単に電池という。）を電源とする電子機器が普及している。
【０００３】
電池の残容量を算出する方法としては、例えば、端子電圧と残容量との関係を用いる方法や、満充電容量時における放電容量を"０"と定義したとき満充電容量から放電電流を積算して求めた放電容量を減算する方法といったように、様々なものが提案され、検討されてきている。
【０００４】
ここで、端子電圧と残容量との関係は、例えば図１６に示すように、残容量の減少にともない、所定の放電停止電圧Ｖ_ｃｕｔまで端子電圧が減少する曲線Ｃ_ｎｅｗ，Ｃ_ｏｌｄによって表される。特に、電池においては、残容量が"０"近傍、すなわち、放電末期になると、端子電圧が急激に低下する傾向にあり、この領域に所定の放電警報電圧Ｖ_ｗａｒが設定される。なお、同図において、曲線Ｃ_ｎｅｗは、劣化していない初期電池におけるものであり、曲線Ｃ_ｏｌｄは、使用によって劣化した劣化電池におけるものである。すなわち、電池においては、長期間使用して劣化した場合には、端子電圧と残容量との関係が、同じ放電条件であったとしても大きく変化することが知られている。そのため、上述した端子電圧と残容量との関係を用いる電池容量算出方法においては、残容量の推定精度が低下するという問題が指摘されている。
【０００５】
そこで、電池の残容量を算出するにあたっては、このような電池の劣化による電圧特性の変化への対応を考慮する必要がある。上述した満充電容量から放電電流を積算して求めた放電容量を減算する電池容量算出方法においては、電池の劣化による電圧特性の変化に対応する方法として、充放電のサイクル数をカウントしてそのサイクル数に応じて満充電容量を補正する方法や、満充電状態となるまでの充電容量を用いて満充電容量を補正する方法といったように、様々な方法が検討されてきている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２３６１５４号公報
【特許文献２】
特開２００２−１６２４５２号公報
【０００７】
特許文献１には、充放電のサイクル数をカウントしてそのサイクル数に応じて満充電容量を補正する方法としての"電池の残容量補正方法"が開示されている。この特許文献１には、サイクル数のみならず、電池の保存状態に応じて満充電容量を補正することにより、電池を長期間保存した後に使用する場合であっても、残容量の表示誤差を少なくすることができる旨が記載されている。
【０００８】
また、特許文献２には、満充電状態となるまでの充電容量を用いて満充電容量を補正する方法としての"電池残量検出回路"が開示されている。この特許文献２には、所定の放電警報電圧まで放電した場合における満充電状態までの充電容量を用いて満充電容量を補正することにより、電池の電圧特性が変化した場合であっても残容量の検出を正確に行うことができる旨が記載されている。
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載された技術においては、実際の電池の使用環境や劣化様式が多様であることから、理想的な環境下で測定した補正係数を用いて満充電容量を補正すると、実際の満充電容量と異なる値が算出されるといいう問題があった。
【００１０】
また、特許文献２に記載された技術においては、以下のような問題があった。
【００１１】
放電警報電圧は、通常、電池に接続されている電子機器の終了処理に必要な容量を残して当該終了処理に移行するために、電池本来の放電停止電圧よりも高めに設定されている。ここで、この放電警報電圧は、劣化していない初期電池の測定データを用いて決定されるものであるが、図１６に示したように、電池は、劣化するのにともない、放電末期における曲線の傾きが緩やかになる。換言すれば、電池は、劣化するのにともない、放電末期における放電容量と端子電圧との関係を示す放電曲線の傾きが緩やかになる。したがって、電池には、劣化していない初期電池に基づいて決定した放電警報電圧以下の電圧であったとしても、十分な容量が残存していることになる。
【００１２】
しかしながら、特許文献２に記載された技術においては、この放電警報電圧を電池の劣化状態に合わせて低下させることができないことから、満充電容量を過小に評価することになり、実際にはさほど劣化していない電池であったとしても、残容量が過小に算出され、結果として、電子機器の実使用時間が短くなるという問題があった。
【００１３】
これに対して、これら特許文献１及び特許文献２のように、端子電圧と残容量との関係を用いる方法や、満充電容量から放電電流を積算して求めた放電容量を減算する方法とは異なる観点から電池の残容量を算出する方法として、特許文献３に記載された技術が存在する。
【００１４】
【特許文献３】
特開２００１−２３１１７９号公報
【００１５】
この特許文献３には、電池の内部インピーダンスと平衡電圧とを用いて残容量を算出する方法としての"電池容量検出方法及び装置並びに電池パック"が開示されている。なお、平衡電圧とは、電池の端子を開放させた状態で長期間放置し、電極及び電解液の内部状態が安定となったときの端子電圧である。この特許文献３には、劣化電池における放電容量と平衡電圧との関係を示す平衡電圧曲線と内部インピーダンスとを測定し、内部インピーダンスによる電圧降下に基づいて残容量を算出する技術が開示されており、残容量のみならず、残電力の正確な算出も試みた旨が記載されている。
【００１６】
しかしながら、この特許文献３に記載された技術においては、以下のような問題があった。
【００１７】
電池の内部インピーダンスによる電圧降下ΔＶは、図１７に示すように、平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕと放電曲線Ｃ_ｄｃｈとの差分で表されるが、内部インピーダンスは、放電容量に依存して変化し、放電末期で大きく増加する。したがって、内部インピーダンスを用いて残容量を算出するためには、この放電末期における内部インピーダンス増加を考慮することが最も重要な事項となる。
【００１８】
ここで、電池においては、劣化するのにともない、内部インピーダンスも変化することが知られている。特許文献３に記載された技術においては、この内部インピーダンスを適宜測定することによって残電力の算出を試みているが、特に放電末期における内部インピーダンスの増加を測定するためには、放電末期まで完全に放電する必要がある。
【００１９】
すなわち、特許文献３に記載された技術においては、放電中に放電末期における内部インピーダンスを把握することができないことから、長期間保存されている状態から放電した場合や、浅い放電深度で充放電を繰り返して劣化した場合といったように、事前に測定した内部インピーダンスが現在の内部インピーダンスと比較して大きく変化している場合には、残容量を正確に予測することができないという問題があった。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、これら各種従来の電池容量算出方法においては、劣化電池における特に放電末期の放電曲線を事前に予測することができなかった。そのため、従来の電池容量算出方法を用いて残容量を算出した場合には、電池の容量を完全に使い切ることができず、電子機器の実使用時間が短くなるという問題があった。
【００２１】
すなわち、従来の電池容量算出方法においては、略完全に放電してはじめて正確な残容量の算出が可能となる一方で、略完全に放電するためには正確な残容量を事前に把握する必要がある、という相反する問題があった。このことは、従来の電池容量算出方法は、現実的には実現不可能なものであることを意味している。
【００２２】
また、従来の電池容量算出方法においては、電池の容量を完全に使用することができないことから、真の電池の劣化状態を検出することができず、電池の劣化を過大に検出してしまう事態も招来していた。
【００２３】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、温度や電池の劣化状態といった環境条件によらず、電池の残容量を特に放電末期で極めて正確に算出することができ、電池の寿命を延ばすことができる電池容量算出方法、電池容量算出装置、及び電池容量算出プログラムを提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成する本発明にかかる電池容量算出方法は、二次電池の残容量及び／又は残電力を算出する電池容量算出方法であって、上記二次電池における放電容量と平衡電圧との関係を示す平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕを算出する平衡電圧曲線算出工程と、放電時における上記二次電池の端子電圧Ｖ_ｍｅａと電流値Ｉとを測定する電圧・電流測定工程と、上記電圧・電流測定工程にて測定した上記端子電圧Ｖ_ｍｅａ及び上記電流値Ｉに基づいて、上記二次電池の放電容量Ｑ_ｍｅａを算出する放電容量算出工程と、上記端子電圧Ｖ_ｍｅａに対して直流抵抗Ｒ_ｄｃによる電圧降下ΔＶ_ｄｃを加算して見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖを算出する見かけ上の平衡電圧算出工程と、上記平衡電圧曲線算出工程にて算出した上記平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕに基づいて、上記平衡電圧算出工程にて算出した上記見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖに対応する見かけ上の放電容量Ｑ_ｏｃｖを算出する見かけ上の放電容量算出工程と、上記放電容量Ｑ_ｍｅａと上記見かけ上の放電容量Ｑ_ｏｃｖとの差分である容量ずれΔＱを算出する容量ずれ算出工程と、上記容量ずれ算出工程にて算出した上記容量ずれΔＱに基づいて、将来における放電曲線Ｃ_ｐｒｅを予測する予測工程とを備えることを特徴としている。
【００２５】
このような本発明にかかる電池容量算出方法は、放電時における端子電圧Ｖ_ｍｅａと電流値Ｉとを逐次測定し、この端子電圧Ｖ_ｍｅａと電流値Ｉとに基づいて、放電容量Ｑ_ｍｅａと見かけ上の放電容量Ｑ_ｏｃｖとを算出し、これらの差分である容量ずれΔＱに基づいて、放電末期を含む将来における放電曲線Ｃ_ｐｒｅを放電中に予測する。これにより、本発明にかかる電池容量算出方法は、従来では略完全に放電してはじめて算出が可能であった正確な残容量及び／又は残電力を、放電中に求めることができる。
【００２６】
より具体的には、上記予測工程では、放電末期に近い場合には、上記放電容量算出工程にて算出した上記放電容量Ｑ_ｍｅａと上記容量ずれ算出工程にて算出した上記容量ずれΔＱとに基づいて、放電容量に対する容量ずれの減少率ｄＱが算出され、上記容量ずれΔＱと上記減少率ｄＱとに基づいて、将来における放電曲線Ｃ_ｐｒｅが予測される。
【００２７】
このとき、上記容量ずれΔＱは、放電末期に近い場合には、上記放電容量Ｑ_ｍｅａの１次関数で表されることから、将来における放電曲線Ｃ_ｐｒｅを容易に予測することが可能となる。
【００２８】
一方、上記予測工程では、放電末期でない場合には、上記平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕに基づいて、上記放電容量Ｑ_ｍｅａに対応する平衡電圧Ｖ_ｅｑｕが算出され、上記平衡電圧Ｖ_ｅｑｕと上記端子電圧Ｖ_ｍｅａとの差分である電圧降下ΔＶに基づいて、将来における放電曲線Ｃ_ｐｒｅが予測される。
【００２９】
そして、本発明にかかる電池容量算出方法は、上記見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖに基づいて、放電末期に近いか否かの判定を行い、判定結果に応じて、上記放電曲線Ｃ_ｐｒｅの予測方法を切り替える切替工程を備える。
【００３０】
これにより、本発明にかかる電池容量算出方法は、特に放電末期における放電曲線を放電中に極めて正確に予測することが可能となる。
【００３１】
また、上述した目的を達成する本発明にかかる電池容量算出装置は、二次電池の残容量及び／又は残電力を算出する電池容量算出装置であって、放電時における上記二次電池の端子電圧Ｖ_ｍｅａを測定する電圧測定手段と、放電時における上記二次電池の電流値Ｉを測定する電流測定手段と、上記二次電池の残容量及び／又は残電力を算出する演算処理手段とを備え、上記演算処理手段は、上記二次電池における放電容量と平衡電圧との関係を示す平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕを算出し、上記電圧測定手段によって測定した上記端子電圧Ｖ_ｍｅａ及び上記電流測定手段によって測定した上記電流値Ｉに基づいて、上記二次電池の放電容量Ｑ_ｍｅａを算出し、上記端子電圧Ｖ_ｍｅａに対して直流抵抗Ｒ_ｄｃによる電圧降下ΔＶ_ｄｃを加算して見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖを算出し、上記平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕに基づいて、上記見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖに対応する見かけ上の放電容量Ｑ_ｏｃｖを算出し、上記放電容量Ｑ_ｍｅａと上記見かけ上の放電容量Ｑ_ｏｃｖとの差分である容量ずれΔＱを算出し、上記容量ずれΔＱに基づいて、将来における放電曲線Ｃ_ｐｒｅを予測することを特徴としている。
【００３２】
このような本発明にかかる電池容量算出装置は、放電時における端子電圧Ｖ_ｍｅａと電流値Ｉとを、それぞれ、電圧測定手段及び電流測定手段によって逐次測定し、この端子電圧Ｖ_ｍｅａと電流値Ｉとに基づいて、放電容量Ｑ_ｍｅａと見かけ上の放電容量Ｑ_ｏｃｖとを演算処理手段によって算出し、これらの差分である容量ずれΔＱに基づいて、放電末期を含む将来における放電曲線Ｃ_ｐｒｅを演算処理手段によって放電中に予測する。これにより、本発明にかかる電池容量算出装置は、従来では略完全に放電してはじめて算出が可能であった正確な残容量及び／又は残電力を、放電中に求めることが可能となる。
【００３３】
さらに、上述した目的を達成する本発明にかかる電池容量算出プログラムは、二次電池の残容量及び／又は残電力を算出するコンピュータ実行可能な電池容量算出プログラムであって、上記二次電池における放電容量と平衡電圧との関係を示す平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕを算出する平衡電圧曲線算出処理と、放電時における上記二次電池の端子電圧Ｖ_ｍｅａと電流値Ｉとを測定する電圧・電流測定処理と、上記電圧・電流測定処理にて測定した上記端子電圧Ｖ_ｍｅａ及び上記電流値Ｉに基づいて、上記二次電池の放電容量Ｑ_ｍｅａを算出する放電容量算出処理と、上記端子電圧Ｖ_ｍｅａに対して直流抵抗Ｒ_ｄｃによる電圧降下ΔＶ_ｄｃを加算して見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖを算出する見かけ上の平衡電圧算出処理と、上記平衡電圧曲線算出処理にて算出した上記平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕに基づいて、上記平衡電圧算出処理にて算出した上記見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖに対応する見かけ上の放電容量Ｑ_ｏｃｖを算出する見かけ上の放電容量算出処理と、上記放電容量Ｑ_ｍｅａと上記見かけ上の放電容量Ｑ_ｏｃｖとの差分である容量ずれΔＱを算出する容量ずれ算出処理と、上記容量ずれ算出処理にて算出した上記容量ずれΔＱに基づいて、将来における放電曲線Ｃ_ｐｒｅを予測する予測処理とを備えることを特徴としている。
【００３４】
このような本発明にかかる電池容量算出プログラムは、放電時における端子電圧Ｖ_ｍｅａと電流値Ｉとを逐次測定し、この端子電圧Ｖ_ｍｅａと電流値Ｉとに基づいて、放電容量Ｑ_ｍｅａと見かけ上の放電容量Ｑ_ｏｃｖとを算出し、これらの差分である容量ずれΔＱに基づいて、放電末期を含む将来における放電曲線Ｃ_ｐｒｅを放電中に予測する。これにより、これにより、本発明にかかる電池容量算出プログラムが提供された機器は、従来では略完全に放電してはじめて算出が可能であった正確な残容量及び／又は残電力を、放電中に求めることができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３６】
この実施の形態は、例えばノートブック型パーソナルコンピュータや携帯電話機等の電子機器の電源として用いられるリチウムイオン二次電池等の二次電池の残容量を算出する電池容量算出方法である。この電池容量算出方法は、本件出願人が、様々な条件下にて、放電末期における放電曲線の特徴及び二次電池内部の物理化学的な現象について検討を行い、放電時における端子電圧と電流値とを測定することにより、放電末期における放電曲線を放電中であるにもかかわらず極めて正確に予測することが可能であるという知見を得たことに基づくものである。すなわち、この電池容量算出方法は、二次電池の端子電圧と電流値とを逐次測定し、この端子電圧と電流値とに基づいて、放電末期を含む将来における放電曲線を放電中に予測することにより、従来では略完全に放電してはじめて算出が可能であった正確な残容量を、放電中に求めることができるものである。
【００３７】
なお、以下では、二次電池を単に電池と称して説明するものとする。また、以下の説明において、平衡電圧とは、電池の端子を開放させた状態で長期間放置し、電極及び電解液の内部状態が安定となったときの端子電圧を意味し、平衡電圧曲線とは、放電容量と平衡電圧との関係を示す曲線を意味するものとする。さらに、以下の説明において、放電曲線とは、放電容量と端子電圧との関係を示す曲線を意味し、放電容量については、満充電状態時における容量を"０"と定義するものとする。
【００３８】
まず、電池容量算出方法の原理について説明するために、平衡電圧曲線と放電曲線との関係について図１を用いて説明する。
【００３９】
電池は、放電している場合には、通常、内部インピーダンスの影響により、放電時における電流値に応じて、端子電圧Ｖ_ｍｅａが平衡電圧Ｖ_ｅｑｕよりも低い値をとる。
【００４０】
ここで、同図に放電曲線Ｃ_ｄｃｈの時間変化を示すように、ある時刻ｔにて放電を停止し、電池の端子を開放した場合を考える。この場合、端子電圧は、放電停止直後に急激に増加した後、時間的に緩やかに増加し、所定の時間だけ電池を放置しておくと、その時点での放電容量に対応する平衡電圧Ｖ_ｅｑｕに一致する。
【００４１】
この現象は、電池の内部インピーダンスが、電流値の変化に対して瞬時に応答する成分と遅く応答する成分の２種類に大別されることを示している。ここでは、この放電停止直後に急激に増加した電圧を、見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖと称するものとする。また、放電時における平衡電圧Ｖ_ｅｑｕと端子電圧Ｖ_ｍｅａとの差分で表される電圧降下ΔＶ（＝Ｖ_ｅｑｕ−Ｖ_ｍｅａ）を、放電停止後における電圧変化の時定数に応じて、ΔＶ_ｄｃ（＝Ｖ_ｏｃｖ−Ｖ_ｍｅａ）と、ΔＶ_ｄｉ（＝Ｖ_ｅｑｕ−Ｖ_ｏｃｖ）とに区別し、前者を、直流抵抗Ｒ_ｄｃによる電圧降下ΔＶ_ｄｃと称するとともに、後者を、拡散による電圧降下ΔＶ_ｄｉと称するものとする。
【００４２】
具体的には、直流抵抗Ｒ_ｄｃは、電池を構成している電極と電解液の電気抵抗、及び電極と電解液界面にて生じる過電圧に起因して生じるものである。この直流抵抗Ｒ_ｄｃによる電圧降下ΔＶ_ｄｃは、ほぼオームの法則にしたがい、電流値Ｉと直流抵抗Ｒ_ｄｃとの積で表すことができるものである。
【００４３】
一方、拡散による電圧降下ΔＶ_ｄｉは、電池内部にて電荷を運んでいる化学物質の濃度分布に起因して生じるものであり、電解液中での電荷の動きやすさに関係するものである。逆に言えば、端子電圧が放電停止後にこの拡散による電圧降下ΔＶ_ｄｉの分だけ時間的に緩やかに上昇する現象は、放電時に電荷が移動することによって化学物質の濃度分布に偏りが生じていた場合において放電を停止すると、化学物質の濃度分布を均質に戻そうとする現象が時間的に緩やかに生じることに起因するものと考えられる。この拡散による電圧降下ΔＶ_ｄｉは、放電中には電池内部の化学物質の濃度分布が常に変化していることから、直流抵抗Ｒ_ｄｃによる電圧降下ΔＶ_ｄｃとは異なり、簡易に表現することはできないものである。
【００４４】
ところで、電池の正確な残容量を算出することは、放電末期における放電曲線を正確に予測することに集約されるが、放電末期にみられる内部インピーダンスの増加は、上述した２種類の内部インピーダンス成分のうち、電流値の変化に対して遅く応答する成分に支配的な要因があることを本件出願人が実験によって確認している。すなわち、放電末期にみられる内部インピーダンスの増加は、拡散による電圧降下ΔＶ_ｄｉが急激に増加するために生じる現象であること確認した。したがって、放電末期における放電曲線を正確に予測するためには、この拡散による電圧降下ΔＶ_ｄｉを正確に予測することが最も重要な事項となる。
【００４５】
ここで、図２に示すように、放電容量がＱ_ｍｅａであるときに端子電圧がＶ_ｍ _ｅａであるときを考え、この端子電圧Ｖ_ｍｅａに対して、直流抵抗Ｒ_ｄｃによる電圧降下ΔＶ_ｄｃを加算した見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖに着目する。また、平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕ上における見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖに対応する放電容量Ｑ_ｏｃｖと、現在の放電容量Ｑ_ｍｅａとの差分を、容量ずれΔＱ（＝Ｑ_ｏｃｖ−Ｑ_ｍｅａ）と定義する。
【００４６】
このとき、電池内部にて電荷を運ぶ化学物質の濃度分布が発生していない場合、すなわち、化学物質の濃度分布が均質である場合には、見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖをプロットした曲線Ｃ_ｄｃと平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕとが一致することから、容量ずれΔＱは、"０"となる。したがって、容量ずれΔＱは、電池内部で発生している化学物質の濃度分布の程度を表す尺度であるものと考えられる。
【００４７】
そこで、本件出願人は、放電容量と容量ずれΔＱとの関係を詳細に求めた。その結果、放電容量と容量ずれΔＱとの関係は、負荷が一定の場合には、電池がどのような劣化状態、温度、負荷であったとしても、例えば図３に示すように、放電容量に対する容量ずれΔＱが、放電末期で略直線状に減少する特徴を有するという知見が得られた。すなわち、容量ずれΔＱは、放電容量Ｑ_ｍｅａの１次関数（ΔＱ＝Ｑ_ｏｃｖ−Ｑ_ｍｅａ＝ａ・Ｑ_ｍｅａ＋ｂ；ａ，ｂは、定数。）で表されるという知見が得られた。このことは、放電によって生じた電池内部での化学物質の濃度分布が放電末期で縮小することを示していると考えられる。
【００４８】
したがって、放電中にこの容量ずれΔＱを逐次測定し、放電末期における放電容量に対する容量ずれΔＱの線形的な減少率を算出することにより、その時点からの将来における容量ずれΔＱを容易に予測することができ、その結果、見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖを予測することができる。そして、予測した平衡電圧Ｖ_ｏｃｖから直流抵抗Ｒ_ｄｃによる電圧降下ΔＶ_ｄｃを減算することにより、将来における放電曲線を正確に予測することができることになる。
【００４９】
このように、本発明は、放電末期において急激に増加する拡散による電圧降下ΔＶ_ｄｉの現象を、電圧方向の変化として捉えるのではなく、容量ずれΔＱという容量方向の変化として捉える、という全く新たな観点から着目したものであり、将来における容量ずれΔＱを予測することにより、従来の方法では不可能であった放電末期における正確な放電曲線の予測を可能とし、特に放電末期における残容量を正確に算出することができるものである。
【００５０】
さて、以下では、このような原理に基づく電池容量算出方法について説明する。
【００５１】
電池容量算出方法は、ここでは図示しないが、少なくとも、電池の端子電圧、及び電池に流れている電流を測定する回路と、残容量を算出する制御回路とから構成される装置によって実現することができる。
【００５２】
電池容量算出方法においては、制御回路内部に、各種情報を記憶する記憶部を備え、残容量を算出するために用いる平衡電圧曲線をこの記憶部に記憶しておく。この平衡電圧曲線は、予め算出して記憶部に記憶してもよく、また、何らかの近似式を用いて関数化して記憶部に記憶してもよく、さらには、放電容量と平衡電圧とを対応付けたテーブルとして記憶部に記憶してもよい。
【００５３】
また、電池容量算出方法においては、放電時における残容量の算出に先だって、電池の直流抵抗Ｒ_ｄｃを算出し、記憶部に記憶する。この直流抵抗Ｒ_ｄｃは、充電時に測定してもよいが、充電時に測定した値を用いる場合には、充電時の温度と放電時の温度とが異なる場合があることから、温度補正を行うといった煩雑な処理が必要となるおそれがある。そこで、電池容量算出方法においては、放電時に直流抵抗Ｒ_ｄｃを測定するものとする。勿論、電池容量算出方法においては、放電中においても温度変化が生じる場合があることから、これを考慮して温度補正を行ってもよい。なお、直流抵抗Ｒ_ｄｃは、例えば、接続される電子機器の電源投入時や、電子機器がパーソナルコンピュータ等である場合には、任意のアプリケーションの起動時といったように、大きな負荷変動が生じる機会を利用し、その負荷変動の前後における電圧及び電流の変化ｄＶ_ｍｅａ，ｄＩを測定することにより、Ｒ_ｄｃ＝ｄＶ_ｍｅａ／ｄＩとして容易に算出することができる。
【００５４】
このような電池容量算出方法においては、電池が使用状態にあるときは、電池の端子電圧Ｖ_ｍｅａ及び電池に流れている電流値Ｉを逐次測定し、電流積算を行うことによって現在の放電容量Ｑ_ｍｅａを算出する。また、電池容量算出方法においては、記憶部に記憶している直流抵抗Ｒ_ｄｃを用いて電圧降下ΔＶ_ｄｃ（＝Ｉ・Ｒ_ｄｃ）と見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖ（＝Ｖ_ｍｅａ＋ΔＶ_ｄｃ＝Ｖ_ｍｅａ＋Ｉ・Ｒ_ｄｃ）とを算出し、さらに、記憶部に記憶している平衡電圧曲線を用いて見かけ上の放電容量Ｑ_ｏｃｖを算出し、上述した容量ずれΔＱ（＝Ｑ_ｏｃｖ−Ｑ_ｍｅａ）を求める。そして、電池容量算出方法においては、現在の放電容量Ｑ_ｍｅａと容量ずれΔＱとを対応付けて記憶部に記憶しておき、過去数回分の放電容量Ｑ_ｍｅａと容量ずれΔＱとに基づいて、容量ずれΔＱの減少率ｄＱを算出する。
【００５５】
ここで、先に図３に示した容量ずれΔＱの減少率の線形性を利用する残容量算出は、放電末期付近の特徴を捉えたものであることから、放電末期以外ではこの方法を用いることはできない。そのため、電池容量算出方法においては、放電中に、現在の状態が放電末期に近いか否かを判定し、これに応じて処理内容を切り替える必要がある。
【００５６】
そこで、電池容量算出方法においては、電池の端子電圧Ｖ_ｍｅａに対して、直流抵抗Ｒ_ｄｃと電流値Ｉとの積で表される電圧降下ΔＶ_ｄｃを加算した見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖを、所定の閾値と比較することにより、放電末期に近いか否かの判定を行う。これは、見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖが、図４中破線部で示すように、平衡電圧曲線の傾きが急激に変化する変曲点付近の電圧である場合に、図３に示した容量ずれΔＱの線形的な減少が発生するという知見を本件出願人が実験によって得たことに基づくものである。勿論、電池容量算出方法においては、放電容量Ｑ_ｍｅａや測定した端子電圧Ｖ_ｍｅａ、又はこれらの組み合わせに基づいて、放電末期に近いか否かの判定を行うようにしてもよく、また、求めた容量ずれΔＱを放電容量Ｑ_ｍｅａで微分した値が一定となることを検出することによって容量ずれΔＱの減少率が線形になったことを判定するようにしてもよい。いずれの方法を用いた場合であっても、電池容量算出方法においては、容量ずれΔＱの減少率の線形性を利用して放電末期に近いか否かを判定することに変わりはない。
【００５７】
電池容量算出方法においては、放電末期でないものと判定された場合には、図５に示すように、現在の放電容量Ｑ_ｍｅａから現在の平衡電圧Ｖ_ｅｑｕを求め、そのときの電圧降下ΔＶを算出し、例えば、平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕから電圧降下ΔＶを差し引くことによって将来における放電曲線Ｃ_ｐｒｅを予測する。そして、電池容量算出方法においては、予測した放電曲線Ｃ_ｐｒｅが放電停止電圧Ｖ_ｃｕｔを下回るまでの放電容量Ｑ_ｃｕｔと現在の放電容量Ｑ_ｍｅａとの差分を、残容量Ｑ_ｒとして算出するとともに、それまでに予測した電圧で積分した同図中斜線部で示す値を、残電力Ｗ_ｒとして算出する。
【００５８】
なお、このような方法で残容量を算出する場合には、負荷が変動する毎に電圧降下ΔＶが変動することから、残容量が変動することになる。これを回避するために、電池容量算出方法においては、現在までの最大負荷に対応する最大電圧降下ΔＶ_ｍａｘを用いて将来における放電曲線Ｃ_ｐｒｅを予測するようにしてもよい。また、電池容量算出方法においては、定電力放電を仮定した場合には、放電するのにともない電圧が低下するために電流が増加し、これによって電圧降下が大きくなることを考慮して、将来における電圧降下ΔＶを算出するようにしてもよい。さらに、電池容量算出方法においては、過去に略完全放電を行うことができた場合には、このときの実際に放電できた容量や電力を用いて、算出した残容量を補正するようにしてもよい。
【００５９】
一方、電池容量算出方法においては、放電末期に近いものと判定された場合には、図６に示すように、現在の容量ずれΔＱ_ｍｅａと容量ずれの減少率ｄＱとに基づいて、すなわち、容量ずれΔＱが放電容量Ｑ_ｍｅａの１次関数（ΔＱ＝Ｑ_ｏｃｖ−Ｑ_ｍｅａ＝ａ・Ｑ_ｍｅａ＋ｂ；ａ，ｂは、定数。）で表されるという特徴を利用して、同図中黒丸で示す将来における見かけ上の平衡電圧を予測し、これら見かけ上の平衡電圧から直流抵抗Ｒ_ｄｃによる電圧降下ΔＶ_ｄｃを減算することによって将来における放電曲線Ｃ_ｐｒｅを予測する。そして、電池容量算出方法においては、上述した放電末期でないものと判定された場合と略同様に、残容量Ｑ_ｒと残電力Ｗ_ｒとを算出する。このとき、電池容量算出方法においては、将来における電流値Ｉについては、現在の電流値や現在までの最大電流値を将来にわたって一定であるものと仮定してもよく、また、現在の電力や最大電力を将来にわたって一定であるものと仮定して電流値の変化を考慮してもよい。
【００６０】
なお、電池容量算出方法においては、上述したように、残容量の算出に先だって、平衡電圧曲線を求めておく必要があるが、この平衡電圧曲線は、通常、電池の劣化にともない変化することから、劣化していない初期電池の平衡電圧曲線ではなく、現在の状態における劣化電池の平衡電圧曲線を求める必要がある。ここで、平衡電圧曲線は、例えば図７に示すように、その形状が初期電池と劣化電池とで略相似形になることに着目する。なお、同図において、曲線Ｃ_ｅｑｕｎは、劣化していない初期電池における平衡電圧曲線を示し、曲線Ｃ_ｅｑｕｏは、使用によって劣化した劣化電池における平衡電圧曲線を示している。すなわち、劣化電池の平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕｏは、初期電池の平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕｎの形状を保ちながら一方向に収縮した形状を呈するものとなる。
【００６１】
そこで、電池容量算出方法においては、平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕｎ，Ｃ_ｅｑｕｏが互いに略相似形となる事実に基づいて、平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕｎを予め把握しておき、劣化電池における少なくとも２点の平衡電圧とこれら平衡電圧間の容量とを求めることにより、平衡電圧曲線の容量方向の収縮比Ｓ、すなわち、"劣化電池の満充電容量／初期電池の満充電容量"を算出することができる。例えば、電池容量算出方法においては、同図に示すように、求めた劣化電池における２点の平衡電圧をＶ_１，Ｖ_２とし、これら平衡電圧Ｖ_１，Ｖ_２に対応する放電容量がＱ_１，Ｑ_２（Ｑ_２＞Ｑ_１）であるものとすると、平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕｎ上において平衡電圧がＶ_１，Ｖ_２となる放電容量Ｑ_ｉｎｉ１，Ｑ_ｉｎｉ２を求めれば、収縮比Ｓを、（Ｑ_２−Ｑ_１）／（Ｑ_ｉｎｉ２−Ｑ_ｉｎｉ１）として算出することができる。電池容量算出方法においては、この収縮比Ｓに基づいて、劣化電池の平衡電圧曲線Ｃ_ｏｑｕｏを求め、記憶部に記憶することができる。
【００６２】
また、電池容量算出方法においては、平衡電圧を求める方法として、電池の利用者が充電も放電も行っていない休止状態の電圧から求める方法や、充電を強制的に停止してその後の電圧変化から平衡電圧を推定する方法等を用いることもできる。特に、電池容量算出方法においては、これら両者の方法を併用し、平衡電圧を求める機会を増やすのが望ましい。
【００６３】
なお、充電を強制的に停止した場合には、例えば図８に示すように、電圧変化率（ｄＶ／ｄｔ）の絶対値の平方根が、充電停止からの時間の対数に対して、略直線的に減少する、という知見を本件出願人が実験によって得ていることから、この方法により、充電停止後の短時間における電圧変化に基づいて、平衡電圧を推定することが可能となる。
【００６４】
ただし、この収縮比Ｓの算出にあたっては、求める平衡電圧の少なくとも２点間の容量を十分に大きくする必要があることから、浅い放電深度での充放電を繰り返している場合には、十分な精度での算出が困難であるが、電池容量算出方法においては、上述したように、容量ずれΔＱの減少率の線形性を利用する残容量算出を行うことにより、このような場合であっても十分な精度で放電末期における残容量を算出することができる旨が、実験によって確認済みである。
【００６５】
さて、以下では、このような電池容量算出方法を適用して、所定の電子機器の電源としての電池の残容量を算出する具体的な電池容量算出装置について説明する。なお、以下では、説明の便宜上、満充電電圧が４．２Ｖであり、放電停止電圧が３．０Ｖであり、公称容量が１８００ｍＡｈである直径１８ｍｍ、長さ６５ｍｍのリチウムイオン二次電池の残容量を算出する電池容量算出装置について説明する。また、以下では、放電時の電流値を正、充電時の電流値を負として説明する。
【００６６】
電池容量算出装置は、上述したように、少なくとも、電池の端子電圧、及び電池に流れている電流を測定する回路と、残容量を算出する制御回路とから構成される。具体的には、例えば図９に示すように、電池容量算出装置１０は、電子機器２０の電源としての電池１の端子電圧を測定する電圧測定回路１１と、電池１に流れている電流を測定する電流測定回路１２と、残容量及び／又は残電力を算出する制御回路１３と、電池１に対する充電の停止又は開始を切り替えるスイッチ１４とを備える。
【００６７】
なお、これらの各部から構成される電池容量算出装置１０は、いわゆる電池パックとして、電池１を用いる電子機器２０から独立して構成されてもよく、また、電池１を含めて電子機器２０に内蔵されていてもよい。さらには、電池容量算出装置１０は、電池１のみが電子機器２０から独立して構成されてもよい。
【００６８】
電圧測定回路１１は、電池１の端子電圧を測定する。電圧測定回路１１は、得られたアナログ値である端子電圧を、例えば図示しないＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換器を用いてディジタル値に変換し、制御回路１３に供給する。
【００６９】
電流測定回路１２は、電池１に対して直列に接続されている例えば２０ｍΩの抵抗２における両端の電圧を測定することにより、電池１に流れている電流を測定する。電流測定回路１２は、アナログ値である抵抗２における両端の電圧を、例えば図示しないＡ／Ｄ変換器を用いてディジタル値に変換し、制御回路１３に供給する。
【００７０】
制御回路１３は、例えばマイクロプロセッサ等の各種演算を行う演算部１５と、各種情報を書き換え可能に記憶する記憶部１６と、電子機器２０との間で各種情報の授受を行う通信部１７とを有する。
【００７１】
制御回路１３は、事前に残容量を算出する対象としての電池１の平衡電圧曲線を記憶部１６に記憶しておく。この平衡電圧曲線は、上述したように、予め算出して記憶部１６に記憶してもよく、また、何らかの近似式を用いて関数化して記憶部１６に記憶してもよく、さらには、放電容量と平衡電圧とを対応付けたテーブルとして記憶部１６に記憶してもよい。なお、ここでは、事前に平衡電圧曲線を算出し、記憶部１６に記憶しておくものとする。
【００７２】
具体的には、電池容量算出装置１０においては、電池１を所定の充放電器に装着し、例えば、充電電流１Ａのもとに、４．２Ｖまで定電流充電を行い、その後、４．２Ｖで定電圧充電を３時間行うことにより、当該電池１を満充電電圧まで充電する。そして、電池容量算出装置１０においては、例えば１Ａで１０分間といったように、所定の放電容量だけ放電を行った後、電池１の端子を開放して端子電圧が安定するまで放置し、平衡電圧を求める。電池容量算出装置１０においては、このような測定を、端子電圧が所定の放電停止電圧、すなわち、３．０Ｖになるまで繰り返し行うことにより、平衡電圧曲線を求める。なお、端子電圧が安定するまでの時間は、少なくとも３０分以上必要である。
【００７３】
制御回路１３は、このようにして求められた平衡電圧曲線を事前に記憶部１６に記憶しておく。そして、制御回路１３は、電圧測定回路１１から供給された電圧と、電流測定回路１２から供給された電圧から算出される電流値とに基づいて、演算部１５によって電池１の残容量及び／又は残電力を算出する。制御回路１３は、算出した残容量及び／又は残電力を、通信部１７を介して電子機器２０に対して伝達する。このとき、制御回路１３は、電池１の劣化状態を併せて検出し、この情報を通信部１７を介して電子機器２０に対して伝達するようにしてもよい。
【００７４】
スイッチ１４は、制御回路１３から供給される制御信号に基づいて、充電を停止又は開始するために設けられ、充電中に強制的に休止状態を作り出すものである。
【００７５】
このような電池容量算出装置１０は、図１０に示すような一連の工程を経ることにより、電池１の残容量及び／又は残電力を算出する。なお、同図におけるステップＳ１乃至ステップＳ４の処理は、例えば１秒といった一定の周期Δｔで又は不規則に繰り返し行われるものである。ここでは、ステップＳ１乃至ステップＳ４の処理は、一定の周期Δｔで繰り返し行われるものとする。
【００７６】
まず、電池容量算出装置１０は、同図に示すように、ステップＳ１において、電圧測定回路１１によって端子電圧Ｖ_ｍｅａを測定するとともに、電流測定回路１２によって電流値Ｉを測定し、これらの端子電圧Ｖ_ｍｅａ及び電流値Ｉを制御回路１３によって取得する。
【００７７】
続いて、電池容量算出装置１０は、ステップＳ２において、制御回路１３における演算部１５によって容量積算を行い、現在の放電容量Ｑ_ｍｅａ（＝Ｑ_ｏｌｄ−Ｉ×Δｔ）を算出する。ここで、Ｑ_ｏｌｄは、前回算出した放電容量である。
【００７８】
続いて、電池容量算出装置１０は、ステップＳ３において、電流値Ｉに基づいて、充電中であるか否かを制御回路１３における演算部１５によって判定する。電池容量算出装置１０は、電流値Ｉが負であるものと判定した場合には、充電中であるものと判定し、ステップＳ５における充電処理工程へと移行する。
【００７９】
一方、電池容量算出装置１０は、電流値Ｉが負でないものと判定した場合には、ステップＳ４へと処理を移行し、電流値Ｉに基づいて、放電中であるか否かを制御回路１３における演算部１５によって判定する。電池容量算出装置１０は、電流値Ｉが正であるものと判定した場合には、放電中であるものと判定し、ステップＳ６における放電処理工程へと移行する一方で、電流値Ｉが正でないものと判定した場合、すなわち、電流値Ｉが正負いずれでもなく"０"であるものと判定した場合には、ステップＳ７における休止処理工程へと移行する。
【００８０】
そして、電池容量算出装置１０は、ステップＳ５における充電処理工程、ステップＳ６における放電処理工程、又はステップＳ７における休止処理工程のいずれかを終了すると、再度ステップＳ１からの処理を繰り返す。電池容量算出装置１０は、このような一連の工程を繰り返し行うことにより、放電中に電池１の残容量及び／又は残電力を算出することができる。
【００８１】
以下では、ステップＳ５における充電処理工程、ステップＳ６における放電処理工程、及びステップＳ７における休止処理工程のそれぞれについて詳細に説明する。
【００８２】
まず、ステップＳ５における充電処理工程について説明する。
【００８３】
電池容量算出装置１０は、充電処理工程へと移行すると、図１１に示すように、ステップＳ１１において、制御回路１３における演算部１５によって充電容量が所定値以上であるか否かを判定する。例えば、電池容量算出装置１０は、充電開始から又は充電の強制終了から５００ｍＡｈ以上充電したか否かを判定する。
【００８４】
ここで、電池容量算出装置１０は、充電容量が所定値以上でないものと判定した場合には、そのまま一連の充電処理工程を終了し、図１０中ステップＳ１へと処理を移行する。
【００８５】
一方、電池容量算出装置１０は、充電容量が所定値以上であるものと判定した場合には、図１１中ステップＳ１２において、制御回路１３からスイッチ１４に対して制御信号を供給し、充電を強制的に停止させた後、一連の充電処理工程を終了し、図１０中ステップＳ１へと処理を移行する。
【００８６】
電池容量算出装置１０は、このような充電処理工程を経ることにより、充電中に強制的に休止状態を作り出すことができ、これを利用して、上述したように、平衡電圧を推定することが可能となる。
【００８７】
つぎに、ステップＳ６における放電処理工程について説明する。
【００８８】
電池容量算出装置１０は、放電処理工程へと移行すると、図１２に示すように、ステップＳ２１において、制御回路１３における演算部１５によって放電開始直後であるか否かを判定する。
【００８９】
ここで、電池容量算出装置１０は、放電開始直後でないものと判定した場合には、ステップＳ２３へと処理を移行する。一方、電池容量算出装置１０は、放電開始直後であるものと判定した場合には、ステップＳ２２において、電圧測定回路１１によって測定した放電開始直前における端子電圧Ｖ_ｂ及び放電開始直後における端子電圧Ｖ_ａ、並びに電流測定回路１２によって測定された電流値Ｉに基づくそのときの電流値変化ΔＩを用いて、制御回路１３における演算部１５によって直流抵抗Ｒ_ｄｃ（＝ｄＶ_ｍｅａ／ｄＩ＝（Ｖ_ｂ−Ｖ_ａ）／ΔＩ）を算出する。なお、このとき、電池容量算出装置１０は、例えば放電開始後５秒間といった平均電圧や平均電流値を用いて、直流抵抗Ｒ_ｄｃを算出するようにしてもよい。電池容量算出装置１０は、直流抵抗Ｒ_ｄｃを算出すると、ステップＳ２３へと処理を移行する。
【００９０】
続いて、電池容量算出装置１０は、ステップＳ２３において、制御回路１３における演算部１５によって端子電圧Ｖ_ｍｅａに対して直流抵抗Ｒ_ｄｃと電流値Ｉとの積を加算することにより、見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖ（＝Ｖ_ｍｅａ＋ΔＶ_ｄｃ＝Ｖ_ｍｅａ＋Ｉ・Ｒ_ｄｃ）を算出する。
【００９１】
続いて、電池容量算出装置１０は、ステップＳ２４において、制御回路１３における演算部１５によって記憶部１６に記憶されている平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕを参照し、見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖに対応する見かけ上の放電容量Ｑ_ｏｃｖを算出し、図１０中ステップＳ２にて求めた現在の放電容量Ｑ_ｍｅａと見かけ上の放電容量Ｑ_ｏｃｖとの差分である容量ずれΔＱ（＝Ｑ_ｏｃｖ−Ｑ_ｍｅａ）を算出し、現在の放電容量Ｑ_ｍｅａと容量ずれΔＱとを対応付けて記憶部１６に記憶する。なお、電池容量算出装置１０は、記憶部１６の記憶容量を軽減するために、電圧及び電流を測定する毎に、このステップＳ２４を行う必要はなく、放電容量が例えば１０ｍＡｈ以上増加した場合にのみ行うようにしてもよい。
【００９２】
続いて、電池容量算出装置１０は、図１２中ステップＳ２５において、制御回路１３における記憶部１６に記憶している放電容量Ｑ_ｍｅａと容量ずれΔＱとを、例えば放電容量で過去５０ｍＡｈ分だけ演算部１５によって読み出し、複数の放電容量Ｑ_ｍｅａと容量ずれΔＱとに基づいて、例えば回帰分析を行うことによって放電容量に対する容量ずれの減少率ｄＱを算出し、算出した減少率ｄＱを記憶部１６に記憶する。
【００９３】
そして、電池容量算出装置１０は、ステップＳ２６において、制御回路１３における演算部１５によって放電末期に近いか否かを判定する。このとき、電池容量算出装置１０は、上述したような各種方法を用いて、放電末期に近いか否かの判定を行うことができるが、ここでは、見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖを、例えば３．６Ｖの閾値と比較することにより、放電末期に近いか否かを判定するものとする。
【００９４】
電池容量算出装置１０は、見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖが閾値よりも大きいものと判定した場合には、放電末期でないものと判定し、ステップＳ２７における第１の残容量算出工程へと移行する一方で、見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖが閾値以下であるものと判定した場合には、放電末期に近いものと判定し、ステップＳ２８における第２の残容量算出工程へと移行する。
【００９５】
ここで、ステップＳ２７における第１の残容量算出工程及びステップＳ２８における第２の残容量算出工程について説明する。
【００９６】
まず、第１の残容量算出工程について説明する。
【００９７】
電池容量算出装置１０は、第１の残容量算出工程へと移行すると、図１３に示すように、ステップＳ３１において、制御回路１３における演算部１５によって記憶部１６に記憶されている平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕを参照し、現在の放電容量Ｑ_ｍｅａに対応する平衡電圧Ｖ_ｅｑｕを算出し、算出した平衡電圧Ｖ_ｅｑｕと現在の端子電圧Ｖ_ｍｅａとの差分である電圧降下ΔＶ（＝Ｖ_ｅｑｕ−Ｖ_ｍｅａ）を算出する。
【００９８】
続いて、電池容量算出装置１０は、ステップＳ３２において、各種パラメータをリセットして初期化する。具体的には、電池容量算出装置１０は、残容量Ｑ_ｒ及び残電力Ｗ_ｒを"０"にセットするとともに、計算容量Ｑ_ｃとして現在の放電容量Ｑ_ｍｅａをセットする。
【００９９】
続いて、電池容量算出装置１０は、ステップＳ３３において、制御回路１３における演算部１５によって計算容量Ｑ_ｃに対して例えば１ｍＡｈといった所定量の容量刻みΔＱ_ｃを加算し、計算容量Ｑ_ｃを更新する。
【０１００】
続いて、電池容量算出装置１０は、ステップＳ３４において、制御回路１３における演算部１５によって記憶部１６に記憶されている平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕを参照し、ステップＳ３３にて更新した計算容量Ｑ_ｃに対応する平衡電圧Ｖ_ｅｑｕを算出し、算出した平衡電圧Ｖ_ｅｑｕからステップＳ３１にて算出した電圧降下ΔＶを減算することにより、予測電圧Ｖ_ｐｒｅ（＝Ｖ_ｅｑｕ−ΔＶ）を算出する。これにより、電池容量算出装置１０は、将来における放電曲線Ｃ_ｐｒｅを予測することができる。
【０１０１】
そして、電池容量算出装置１０は、ステップＳ３５において、制御回路１３における演算部１５によって予測電圧Ｖ_ｐｒｅを放電停止電圧Ｖ_ｃｕｔ（＝３．０Ｖ）と比較し、予測電圧Ｖ_ｐｒｅが放電停止電圧Ｖ_ｃｕｔよりも大きいか否かを判定する。
【０１０２】
ここで、電池容量算出装置１０は、予測電圧Ｖ_ｐｒｅが放電停止電圧Ｖ_ｃｕｔよりも大きいものと判定した場合には、ステップＳ３６へと処理を移行し、制御回路１３における演算部１５によってそのときまでの残容量Ｑ_ｒに対して容量刻みΔＱ_ｃを加算するとともに、そのときまでの残電力Ｗ_ｒに対して容量刻みΔＱ_ｃと平衡電圧Ｖ_ｅｑｕとの積を加算し、ステップＳ３３からの処理を繰り返す。
【０１０３】
一方、電池容量算出装置１０は、予測電圧Ｖ_ｐｒｅが放電停止電圧Ｖ_ｃｕｔ以下であるものと判定した場合には、ステップＳ３７において、そのときまでの残容量Ｑ_ｒと残電力Ｗ_ｒとを出力して制御回路１３における記憶部１６に記憶し、また、必要に応じて、通信部１７を介して残容量Ｑ_ｒと残電力Ｗ_ｒとを電子機器２０に対して送信し、一連の第１の残容量算出工程を終了する。
【０１０４】
このように、電池容量算出装置１０は、放電末期でないものと判定した場合には、現在の平衡電圧Ｖ_ｅｑｕと端子電圧Ｖ_ｍｅａとの差分である電圧降下ΔＶを算出し、平衡電圧Ｖ_ｅｑｕから電圧降下ΔＶを減算して予測電圧Ｖ_ｐｒｅを算出することにより、将来における放電曲線Ｃ_ｐｒｅを予測することができ、残容量Ｑ_ｒ及び残電力Ｗ_ｒを算出することができる。なお、電池容量算出装置１０は、残容量Ｑ_ｒと残電力Ｗ_ｒとを逐次的に算出するが、これら残容量Ｑ_ｒと残電力Ｗ_ｒとを電子機器２０に対して逐次送信するのではなく、制御回路１３における演算部１５によって過去数回分の平均値を算出し、この平均値を通信部１７を介して電子機器２０に対して送信するようにしてもよい。
【０１０５】
つぎに、第２の残容量算出工程について説明する。
【０１０６】
電池容量算出装置１０は、第２の残容量算出工程へと移行すると、図１４に示すように、ステップＳ４１において、制御回路１３における演算部１５によって端子電圧Ｖ_ｍｅａに対して直流抵抗Ｒ_ｄｃと電流値Ｉとの積を加算することにより、現在の放電容量Ｑ_ｍｅａにおける見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖ（＝Ｖ_ｍｅａ＋ΔＶ_ｄｃ＝Ｖ_ｍｅａ＋Ｉ・Ｒ_ｄｃ）を算出する。
【０１０７】
続いて、電池容量算出装置１０は、ステップＳ４２において、制御回路１３における演算部１５によって記憶部１６に記憶されている平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕを参照し、見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖに対応する見かけ上の放電容量Ｑ_ｏｃｖを算出する。
【０１０８】
続いて、電池容量算出装置１０は、ステップＳ４３において、各種パラメータをリセットして初期化する。具体的には、電池容量算出装置１０は、残容量Ｑ_ｒ及び残電力Ｗ_ｒを"０"にセットするとともに、計算容量Ｑ_ｃとして現在の見かけ上の放電容量Ｑ_ｏｃｖをセットする。
【０１０９】
続いて、電池容量算出装置１０は、ステップＳ４４において、制御回路１３における演算部１５によって計算容量Ｑ_ｃに対して例えば１ｍＡｈといった所定量の容量刻みΔＱ_ｃを加算し、計算容量Ｑ_ｃを更新する。
【０１１０】
続いて、電池容量算出装置１０は、ステップＳ４５において、制御回路１３における演算部１５によって記憶部１６に記憶されている平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕを参照し、ステップＳ４４にて更新した計算容量Ｑ_ｃに対応する見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖを算出し、算出した見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖから直流抵抗Ｒ_ｄｃによる電圧降下を減算することにより、予測電圧Ｖ_ｐｒｅ（＝Ｖ_ｏｃｖ−Ｒ_ｄｃ×Ｉ）を算出する。これにより、電池容量算出装置１０は、放電末期における放電曲線Ｃ_ｐｒｅを予測することができる。
【０１１１】
そして、電池容量算出装置１０は、ステップＳ４６において、制御回路１３における演算部１５によって予測電圧Ｖ_ｐｒｅを放電停止電圧Ｖ_ｃｕｔ（＝３．０Ｖ）と比較し、予測電圧Ｖ_ｐｒｅが放電停止電圧Ｖ_ｃｕｔよりも大きいか否かを判定する。
【０１１２】
ここで、電池容量算出装置１０は、予測電圧Ｖ_ｐｒｅが放電停止電圧Ｖ_ｃｕｔよりも大きいものと判定した場合には、ステップＳ４７へと処理を移行し、制御回路１３における演算部１５によってそのときまでの残容量Ｑ_ｒに対してΔＱ_ｃ／（１−ｄＱ）を加算するとともに、そのときまでの残電力Ｗ_ｒに対してΔＱ_ｃ／（１−ｄＱ）と予測電圧Ｖ_ｐｒｅとの積を加算し、ステップＳ４４からの処理を繰り返す。
【０１１３】
一方、電池容量算出装置１０は、予測電圧Ｖ_ｐｒｅが放電停止電圧Ｖ_ｃｕｔ以下であるものと判定した場合には、ステップＳ４８において、そのときまでの残容量Ｑ_ｒと残電力Ｗ_ｒとを出力して制御回路１３における記憶部１６に記憶し、また、必要に応じて、通信部１７を介して残容量Ｑ_ｒと残電力Ｗ_ｒとを電子機器２０に対して送信し、一連の第２の残容量算出工程を終了する。
【０１１４】
このように、電池容量算出装置１０は、放電末期に近いものと判定した場合には、現在の放電容量Ｑ_ｍｅａにおける見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖと放電容量Ｑ_ｏｃｖとを算出し、見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖから直流抵抗Ｒ_ｄｃによる電圧降下を減算して予測電圧Ｖ_ｐｒｅを算出することにより、将来における放電曲線Ｃ_ｐｒｅを予測することができ、現在の容量ずれΔＱ_ｍｅａと容量ずれの減少率ｄＱとに基づいて、残容量Ｑ_ｒ及び残電力Ｗ_ｒを算出することができる。なお、電池容量算出装置１０は、残容量Ｑ_ｒと残電力Ｗ_ｒとを逐次的に算出するが、これら残容量Ｑ_ｒと残電力Ｗ_ｒとを電子機器２０に対して逐次送信するのではなく、上述したように、制御回路１３における演算部１５によって過去数回分の平均値を算出し、この平均値を通信部１７を介して電子機器２０に対して送信するようにしてもよい。
【０１１５】
電池容量算出装置１０は、図１２に示した放電処理工程において、放電末期に近いか否かの判定に応じて、これら第１の残容量算出工程又は第２の残容量算出工程を切り替えて行う。電池容量算出装置１０は、これらステップＳ２７における第１の残容量算出工程又はステップＳ２８における第２の残容量算出工程を経た後、一連の放電処理工程を終了し、図１０中ステップＳ１へと処理を移行する。
【０１１６】
電池容量算出装置１０は、このような放電処理工程を経ることにより、放電中に残容量Ｑ_ｒ及び残電力Ｗ_ｒを算出することができる。特に、電池容量算出装置１０は、放電末期では第２の残容量算出工程へと移行することにより、極めて正確に残容量Ｑ_ｒ及び残電力Ｗ_ｒを算出することができる。
【０１１７】
最後に、ステップＳ７における休止処理工程について説明する。
【０１１８】
電池容量算出装置１０は、休止処理工程へと移行すると、図１５に示すように、ステップＳ５１において、制御回路１３における演算部１５によって現在の状態が強制的に休止された強制休止状態であるか通常の休止状態であるかを判定する。
【０１１９】
ここで、電池容量算出装置１０は、通常の休止状態であるものと判定した場合には、ステップＳ５２において、制御回路１３における演算部１５によって端子電圧Ｖ_ｍｅａが安定しているか否かを判定する。具体的には、電池容量算出装置１０は、休止状態が例えば３０分以上といった所定時間以上継続しているか否かによって端子電圧Ｖ_ｍｅａが安定しているか否かを判定する。電池容量算出装置１０は、端子電圧Ｖ_ｍｅａが安定していないものと判定した場合には、そのまま一連の休止処理工程を終了し、図１０中ステップＳ１へと処理を移行する。一方、電池容量算出装置１０は、端子電圧Ｖ_ｍｅａが安定しているものと判定した場合には、図１５中ステップＳ５３において、そのときの端子電圧Ｖ_ｍｅａを平衡電圧Ｖ_ｅｑｕとして電圧測定回路１１によって測定し、この平衡電圧Ｖ_ｅｑｕを現在の放電容量Ｑ_ｍｅａと対応付けて制御回路１３における記憶部１６に記憶し、ステップＳ５８へと処理を移行する。
【０１２０】
一方、電池容量算出装置１０は、ステップＳ５１にて強制休止状態であるものと判定した場合には、ステップＳ５４において、電圧測定回路１１によって測定した端子電圧Ｖ_ｍｅａを逐次的に制御回路１３における記憶部１６に記憶し、ステップＳ５５において、演算部１５によって強制休止状態が継続している時間を判定する。
【０１２１】
ここで、電池容量算出装置１０は、強制休止状態が継続している時間が例えば１分といった所定時間ｔ未満であるものと判定した場合には、そのまま一連の休止処理工程を終了し、図１０中ステップＳ１へと処理を移行する。一方、電池容量算出装置１０は、強制休止状態が継続している時間が所定時間ｔ以上であるものと判定した場合には、ステップＳ５６において、制御回路１３における記憶部１６に記憶してある端子電圧Ｖ_ｍｅａの時間変化に基づいて、演算部１５によって平衡電圧Ｖ_ｅｑｕを推定し、この平衡電圧Ｖ_ｅｑｕをそのときの放電容量Ｑ_ｍｅａと対応付けて記憶部１６に記憶する。
【０１２２】
そして、電池容量算出装置１０は、ステップＳ５７において、制御回路１３からスイッチ１４に対して制御信号を供給し、充電を再開させる。
【０１２３】
続いて、電池容量算出装置１０は、ステップＳ５８において、制御回路１３における記憶部１６に記憶されている平衡電圧Ｖ_ｅｑｕの個数を判定する。
【０１２４】
ここで、電池容量算出装置１０は、平衡電圧Ｖ_ｅｑｕの個数が２個未満であるものと判定した場合には、そのまま一連の休止処理工程を終了し、図１０中ステップＳ１へと処理を移行する。一方、電池容量算出装置１０は、平衡電圧Ｖ_ｅｑｕの個数が２個以上であるものと判定した場合には、制御回路１３における演算部１５によってそのときの平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕにおける収縮比Ｓを算出して一連の休止処理工程を終了し、図１０中ステップＳ１へと処理を移行する。例えば、電池容量算出装置１０は、先に図７に示したように、求められている平衡電圧がＶ_１，Ｖ_２であり、これら平衡電圧Ｖ_１，Ｖ_２に対応する放電容量がＱ_１，Ｑ_２（Ｑ_２＞Ｑ_１）であるものとすると、制御回路１３における演算部１５によって記憶部１６に記憶されている初期電池の平衡電圧曲線を参照し、平衡電圧Ｖ_１，Ｖ_２となる放電容量Ｑ_ｉｎｉ１，Ｑ_ｉｎｉ２を求め、収縮比Ｓを、（Ｑ_２−Ｑ_１）／（Ｑ_ｉｎｉ２−Ｑ_ｉｎｉ１）として算出する。
【０１２５】
電池容量算出装置１０は、このような休止処理工程を経ることにより、平衡電圧Ｖ_ｅｑｕを求めることができ、これを利用して、上述したように、現在の状態における劣化電池の平衡電圧曲線を正確に求めることができる。
【０１２６】
以上説明したように、本発明の実施の形態として示す電池容量算出方法においては、放電中の端子電圧Ｖ_ｍｅａと電流値Ｉとを測定し、容量ずれΔＱを算出することにより、放電末期を含む将来における放電曲線を放電中に予測することができ、残容量及び／又は残電力を算出することができる。特に、電池容量算出方法においては、従来では略完全に放電してはじめて算出が可能であった放電末期における正確な残容量を、温度や電池の劣化状態といった環境条件によらず、放電しきる以前に予測することができる。
【０１２７】
したがって、電池容量算出方法においては、電池の容量を略完全に使い切ることができ、電子機器の実使用時間を長くすることができる。
【０１２８】
また、電池容量算出方法においては、従来では特に劣化した電池の容量を略完全に使用することができないことに起因して生じていた電池の劣化を軽減することができ、電池の寿命を延ばすことができる。
【０１２９】
さらに、電池容量算出方法においては、電池を略完全に実使用環境下で放電させることができることから、その時点からの満充電までの充電容量を測定することにより、電池がいかなる劣化品であったとしても、正確な満充電容量を算出することができる。その結果、電池容量算出方法においては、電池の劣化度合いを正確に捉えることができるようになり、これにより、電池の利用者に対して当該電池の交換時期を正確に明示することが可能となる。
【０１３０】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施の形態では、電池の例として、リチウムイオン二次電池を採り上げて説明したが、本発明は、任意の様々な二次電池に適用することができるものである。
【０１３１】
また、上述した実施の形態では、電池容量算出装置１０による測定対象としての電池が１個であるかのように説明したが、本発明は、互いに直列に接続された複数の電池や、互いに並列に接続された複数の電池、さらには、これらが組み合わされた複数の電池に対しても適用することができる。この場合、残容量の算出にあたっては、各電池の端子電圧及び電流値を測定し、各電池の残容量を算出するのが望ましいが、組電池全体の端子電圧及び電流値を測定し、組電池全体の残容量を算出するようにしてもよい。
【０１３２】
さらに、上述した実施の形態では、電池容量算出方法を適用した具体的な装置としての電池容量算出装置１０について説明したが、本発明は、電子機器が例えばパーソナルコンピュータ等である場合には、この電子機器によって実行可能なプログラムとして実現することもできる。この場合、このプログラムは、電子機器に対してプリインストールされて提供されてもよく、例えばＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory）等の各種記録媒体に記録された状態で頒布されてもよく、また、所定の通信回線を介して頒布されてもよい。
【０１３３】
このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。
【０１３４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明にかかる電池容量算出方法、電池容量算出装置、及び電池容量算出プログラムは、それぞれ、放電時における端子電圧Ｖ_ｍｅａと電流値Ｉとを逐次測定し、この端子電圧Ｖ_ｍｅａと電流値Ｉとに基づいて、放電容量Ｑ_ｍｅａと見かけ上の放電容量Ｑ_ｏｃｖとを算出し、これらの差分である容量ずれΔＱに基づいて、放電末期を含む将来における放電曲線Ｃ_ｐｒｅを放電中に予測することにより、従来では略完全に放電してはじめて算出が可能であった残容量及び／又は残電力を、いかなる環境条件であっても放電中に正確に求めることができる。
【０１３５】
したがって、本発明にかかる電池容量算出方法、電池容量算出装置、及び電池容量算出プログラムは、それぞれ、二次電池の容量を略完全に使い切ることができることから、この二次電池を電源とする電子機器の実使用時間を長くすることができ、二次電池の劣化を軽減して寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】放電を停止した場合における電圧変化を説明する図であって、本発明の実施の形態として示す電池容量算出方法の原理について説明するための図である。
【図２】放電時の放電容量に対する端子電圧の関係、及び見かけ上の平衡電圧に対する見かけ上の放電容量の関係を説明する図である。
【図３】放電容量と容量ずれとの関係を説明する図である。
【図４】放電容量と平衡電圧との関係を表す平衡電圧曲線を説明する図である。
【図５】放電容量と電圧との関係を説明する図であって、放電時の端子電圧と平衡電圧との差分である電圧降下に基づいて、残容量及び残電力を算出する方法を説明する図である。
【図６】放電容量と電圧との関係を説明する図であって、放電時の端子電圧を補正した見かけ上の平衡電圧と容量ずれとに基づいて、放電末期における放電曲線を予測し、残容量及び残電力を算出する方法を説明する図である。
【図７】初期電池の平衡電圧曲線と劣化電池の平衡電圧曲線とを説明する図であって、収縮比に基づいて、劣化電池の平衡電圧曲線を求める方法を説明する図である。
【図８】充電を強制的に停止させた場合において、電圧変化率の絶対値の平方根が、充電停止からの時間の対数に対して略直線的に減少する様子を説明する図である。
【図９】同電池容量算出方法を適用した具体的な電池容量算出装置について説明するブロック図である。
【図１０】同電池容量算出装置において電池の残容量及び残電力を算出する際の一連の処理を説明するフローチャートである。
【図１１】図１０に示す充電処理工程の詳細を説明するフローチャートである。
【図１２】図１０に示す放電処理工程の詳細を説明するフローチャートである。
【図１３】図１２に示す第１の残容量算出工程の詳細を説明するフローチャートである。
【図１４】図１２に示す第２の残容量算出工程の詳細を説明するフローチャートである。
【図１５】図１０に示す休止処理工程の詳細を説明するフローチャートである。
【図１６】端子電圧と残容量との関係を説明する図であって、初期電池と劣化電池とで特性が変化する様子を説明する図である。
【図１７】電圧と放電容量との関係を説明する図であって、電池の内部インピーダンスによる電圧降下が放電容量に依存して変化する様子を説明する図である。
【符号の説明】
１電池、２抵抗、１０電池容量算出装置、１１電圧測定回路、１２電流測定回路、１３制御回路、１４スイッチ、１５演算部、１６記憶部、１７通信部、２０電子機器

Claims

二次電池の残容量及び／又は残電力を算出する電池容量算出方法であって、
上記二次電池における放電容量と平衡電圧との関係を示す平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕを算出する平衡電圧曲線算出工程と、
放電時における上記二次電池の端子電圧Ｖ_ｍｅａと電流値Ｉとを測定する電圧・電流測定工程と、
上記電圧・電流測定工程にて測定した上記端子電圧Ｖ_ｍｅａ及び上記電流値Ｉに基づいて、上記二次電池の放電容量Ｑ_ｍｅａを算出する放電容量算出工程と、
上記端子電圧Ｖ_ｍｅａに対して直流抵抗Ｒ_ｄｃによる電圧降下ΔＶ_ｄｃを加算して見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖを算出する見かけ上の平衡電圧算出工程と、
上記平衡電圧曲線算出工程にて算出した上記平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕに基づいて、上記平衡電圧算出工程にて算出した上記見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖに対応する見かけ上の放電容量Ｑ_ｏｃｖを算出する見かけ上の放電容量算出工程と、
上記放電容量Ｑ_ｍｅａと上記見かけ上の放電容量Ｑ_ｏｃｖとの差分である容量ずれΔＱを算出する容量ずれ算出工程と、
上記容量ずれ算出工程にて算出した上記容量ずれΔＱに基づいて、将来における放電曲線Ｃ_ｐｒｅを予測する予測工程とを備えること
を特徴とする電池容量算出方法。
上記予測工程では、放電末期に近い場合には、上記放電容量算出工程にて算出した上記放電容量Ｑ_ｍｅａと上記容量ずれ算出工程にて算出した上記容量ずれΔＱとに基づいて、放電容量に対する容量ずれの減少率ｄＱが算出され、上記容量ずれΔＱと上記減少率ｄＱとに基づいて、将来における放電曲線Ｃ_ｐｒｅが予測されること
を特徴とする請求項１記載の電池容量算出方法。
上記容量ずれΔＱは、放電末期に近い場合には、上記放電容量Ｑ_ｍｅａの１次関数で表されること
を特徴とする請求項２記載の電池容量算出方法。
上記予測工程では、放電末期でない場合には、上記平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕに基づいて、上記放電容量Ｑ_ｍｅａに対応する平衡電圧Ｖ_ｅｑｕが算出され、上記平衡電圧Ｖ_ｅｑｕと上記端子電圧Ｖ_ｍｅａとの差分である電圧降下ΔＶに基づいて、将来における放電曲線Ｃ_ｐｒｅが予測されること
を特徴とする請求項１記載の電池容量算出方法。
上記予測工程では、上記平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕから上記電圧降下ΔＶが差し引かれることによって上記放電曲線Ｃ_ｐｒｅが予測されること
を特徴とする請求項４記載の電池容量算出方法。
上記予測工程では、上記電圧降下ΔＶに代えて、現在までの最大負荷に対応する最大電圧降下ΔＶ_ｍａｘが用いられて上記放電曲線Ｃ_ｐｒｅが予測されること
を特徴とする請求項４記載の電池容量算出方法。
上記予測工程にて予測した上記放電曲線Ｃ_ｐｒｅに基づいて、上記二次電池の残容量及び／又は残電力を算出する残容量・残電力算出工程を備えること
を特徴とする請求項１記載の電池容量算出方法。
上記見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖに基づいて、放電末期に近いか否かの判定を行い、判定結果に応じて、上記放電曲線Ｃ_ｐｒｅの予測方法を切り替える切替工程を備えること
を特徴とする請求項１記載の電池容量算出方法。
上記切替工程では、上記見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖが所定の閾値と比較され、放電末期に近いか否かの判定が行われること
を特徴とする請求項８記載の電池容量算出方法。
上記見かけ上の平衡電圧算出工程では、電流変化に応じた電圧変化に基づいて、上記直流抵抗Ｒ_ｄｃが算出されること
を特徴とする請求項１記載の電池容量算出方法。
上記見かけ上の平衡電圧算出工程では、平均電圧及び平均電流値に基づいて、上記直流抵抗Ｒ_ｄｃが算出されること
を特徴とする請求項１記載の電池容量算出方法。
上記平衡電圧曲線算出工程では、少なくとも２点の平衡電圧とこれら平衡電圧間の容量とに基づいて、上記平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕが算出されること
を特徴とする請求項１記載の電池容量算出方法。
上記平衡電圧曲線算出工程では、少なくとも２点の平衡電圧とこれら平衡電圧間の容量とに基づいて、上記二次電池の満充電容量を劣化していない初期電池の満充電容量で除算した商で表される収縮比Ｓが算出されること
を特徴とする請求項１２記載の電池容量算出方法。
上記平衡電圧曲線算出工程では、充電を強制的に停止してその後の電圧変化から平衡電圧が求められること
を特徴とする請求項１記載の電池容量算出方法。
上記残容量・残電力算出工程では、算出した上記残容量及び／又は上記残電力が、上記二次電池を電源とする電子機器に対して伝達されること
を特徴とする請求項７記載の電池容量算出方法。
二次電池の残容量及び／又は残電力を算出する電池容量算出装置であって、
放電時における上記二次電池の端子電圧Ｖ_ｍｅａを測定する電圧測定手段と、
放電時における上記二次電池の電流値Ｉを測定する電流測定手段と、
上記二次電池の残容量及び／又は残電力を算出する演算処理手段とを備え、
上記演算処理手段は、上記二次電池における放電容量と平衡電圧との関係を示す平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕを算出し、上記電圧測定手段によって測定した上記端子電圧Ｖ_ｍｅａ及び上記電流測定手段によって測定した上記電流値Ｉに基づいて、上記二次電池の放電容量Ｑ_ｍｅａを算出し、上記端子電圧Ｖ_ｍｅａに対して直流抵抗Ｒ_ｄｃによる電圧降下ΔＶ_ｄｃを加算して見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖを算出し、上記平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕに基づいて、上記見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖに対応する見かけ上の放電容量Ｑ_ｏｃｖを算出し、上記放電容量Ｑ_ｍｅａと上記見かけ上の放電容量Ｑ_ｏｃｖとの差分である容量ずれΔＱを算出し、上記容量ずれΔＱに基づいて、将来における放電曲線Ｃ_ｐｒｅを予測すること
を特徴とする電池容量算出装置。
上記演算処理手段は、放電末期に近い場合には、上記放電容量Ｑ_ｍｅａと上記容量ずれΔＱとに基づいて、放電容量に対する容量ずれの減少率ｄＱを算出し、上記容量ずれΔＱと上記減少率ｄＱとに基づいて、将来における放電曲線Ｃ_ｐｒｅを予測すること
を特徴とする請求項１６記載の電池容量算出装置。
上記容量ずれΔＱは、放電末期に近い場合には、上記放電容量Ｑ_ｍｅａの１次関数で表されること
を特徴とする請求項１７記載の電池容量算出装置。
上記演算処理手段は、放電末期でない場合には、上記平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕに基づいて、上記放電容量Ｑ_ｍｅａに対応する平衡電圧Ｖ_ｅｑｕを算出し、上記平衡電圧Ｖ_ｅｑｕと上記端子電圧Ｖ_ｍｅａとの差分である電圧降下ΔＶに基づいて、将来における放電曲線Ｃ_ｐｒｅを予測すること
を特徴とする請求項１６記載の電池容量算出装置。
上記演算処理手段は、上記平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕから上記電圧降下ΔＶを差し引くことによって上記放電曲線Ｃ_ｐｒｅを予測すること
を特徴とする請求項１９記載の電池容量算出装置。
上記演算処理手段は、上記電圧降下ΔＶに代えて、現在までの最大負荷に対応する最大電圧降下ΔＶ_ｍａｘを用いて上記放電曲線Ｃ_ｐｒｅを予測すること
を特徴とする請求項１９記載の電池容量算出装置。
上記演算処理手段は、予測した上記放電曲線Ｃ_ｐｒｅに基づいて、上記二次電池の残容量及び／又は残電力を算出すること
を特徴とする請求項１６記載の電池容量算出装置。
上記演算処理手段は、上記見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖに基づいて、放電末期に近いか否かの判定を行い、判定結果に応じて、上記放電曲線Ｃ_ｐｒｅの予測方法を切り替えること
を特徴とする請求項１６記載の電池容量算出装置。
上記演算処理手段は、上記見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖを所定の閾値と比較し、放電末期に近いか否かの判定を行うこと
を特徴とする請求項２３記載の電池容量算出装置。
上記演算処理手段は、電流変化に応じた電圧変化に基づいて、上記直流抵抗Ｒ_ｄｃを算出すること
を特徴とする請求項１６記載の電池容量算出装置。
上記演算処理手段は、平均電圧及び平均電流値に基づいて、上記直流抵抗Ｒ_ｄｃを算出すること
を特徴とする請求項１６記載の電池容量算出装置。
上記演算処理手段は、少なくとも２点の平衡電圧とこれら平衡電圧間の容量とに基づいて、上記平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕを算出すること
を特徴とする請求項１６記載の電池容量算出装置。
上記演算処理手段は、少なくとも２点の平衡電圧とこれら平衡電圧間の容量とに基づいて、上記二次電池の満充電容量を劣化していない初期電池の満充電容量で除算した商で表される収縮比Ｓを算出すること
を特徴とする請求項２７記載の電池容量算出装置。
上記演算処理手段は、充電を強制的に停止してその後の電圧変化から平衡電圧を求めること
を特徴とする請求項１６記載の電池容量算出装置。
上記演算処理手段によって算出した上記残容量及び／又は上記残電力を、上記二次電池を電源とする電子機器に対して伝達する伝達手段を備えること
を特徴とする請求項１６記載の電池容量算出装置。
二次電池の残容量及び／又は残電力を算出するコンピュータ実行可能な電池容量算出プログラムであって、
上記二次電池における放電容量と平衡電圧との関係を示す平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕを算出する平衡電圧曲線算出処理と、
放電時における上記二次電池の端子電圧Ｖ_ｍｅａと電流値Ｉとを測定する電圧・電流測定処理と、
上記電圧・電流測定処理にて測定した上記端子電圧Ｖ_ｍｅａ及び上記電流値Ｉに基づいて、上記二次電池の放電容量Ｑ_ｍｅａを算出する放電容量算出処理と、
上記端子電圧Ｖ_ｍｅａに対して直流抵抗Ｒ_ｄｃによる電圧降下ΔＶ_ｄｃを加算して見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖを算出する見かけ上の平衡電圧算出処理と、
上記平衡電圧曲線算出処理にて算出した上記平衡電圧曲線Ｃ_ｅｑｕに基づいて、上記平衡電圧算出処理にて算出した上記見かけ上の平衡電圧Ｖ_ｏｃｖに対応する見かけ上の放電容量Ｑ_ｏｃｖを算出する見かけ上の放電容量算出処理と、
上記放電容量Ｑ_ｍｅａと上記見かけ上の放電容量Ｑ_ｏｃｖとの差分である容量ずれΔＱを算出する容量ずれ算出処理と、
上記容量ずれ算出処理にて算出した上記容量ずれΔＱに基づいて、将来における放電曲線Ｃ_ｐｒｅを予測する予測処理とを備えること
を特徴とする電池容量算出プログラム。