JP4699875B2 - 電池残量判定方法および装置ならびにそれを用いる電池パック - Google Patents

Description

本発明は、電池残量判定方法および装置ならびにそれを用いる電池パックに関する。

電池を用いる電子機器の高性能化や、アプリケーションの多様化によって、前記電池の高性能化を上回るペースで、前記電子機器の消費電力が拡大している。そこで、電池の寿命、すなわち残量（残使用時間）予測の重要性が増しており、特に二次電池では、充放電の繰返しによる劣化（放電特性の変化）によって、正確な残量の判定は難しく、前記二次電池を使用するパーソナルコンピュータやビデオカメラなどでは、電子機器が電池パックと通信を行い、演算によって得られた残量と消費電力とから、前記寿命を判定し、電子機器に表示するようになっている。

前記残量は、その二次電池に予め定められる充電容量から、二次電池の端子電圧や電流値を積算することで求めることができるが、前記劣化と共に放電特性のカーブが変化（劣化する程、内部抵抗が高くなり、前記端子電圧が低下）してゆくので、残量演算には、その放電特性の変化分を補正する必要がある。その残量補正の典型的な従来技術は、前記内部抵抗を直接測定するものである。したがって、前記内部抵抗を測定するために、充電や放電を一度止める機会がないと実施することができないという問題がある。このため、連続で充放電が繰返されている場合には測定値を更新できず、意図的に充放電を止める仕組みを盛り込む必要がある。

これに対して、たとえば特許文献１〜３では、通常、実使用では同じ使用状態を繰返すことが多いという特徴を利用して、予めデータテーブルを定めておき、二次電池の放電に伴い、前記充電容量から、電圧または電流の積算値を減算してゆくことで該二次電池の残量を演算するとともに、該二次電池の端子電圧が前記データテーブルに記憶されている補正ポイントの電圧まで低下すると、演算された残量をその補正ポイントの値に補正するように構成されている。
特許第２９３２８７１号公報 特許第２９３２８７２号公報 特許第２９３２８７３号公報

したがって、上述の従来技術では、放電特性の変化による積算値の積算誤差を前記補正ポイントで補正することができるが、その補正ポイント自体に前記放電特性の変化によって生じる誤差は考慮されておらず、更なる判定精度の向上が望まれる。

本発明の目的は、二次電池の劣化に対する残量の判定精度を向上することができる電池残量判定方法および装置ならびにそれを用いる電池パックを提供することである。

本発明の電池残量判定装置は、演算手段が、二次電池の有する充電容量から、検出手段で検出された該二次電池の放電に伴う電圧または電流の積算値を減算してゆくことで該二次電池の残量を演算するとともに、前記検出手段で検出された前記二次電池の端子電圧が、記憶手段に予め記憶されているデータテーブルにおける複数の補正ポイントの電圧値まで低下する毎に、残量補正手段が、前記演算手段で演算された残量値をその補正ポイントにおける残量値と照査し、演算された残量値をその補正ポイントにおける残量値に逐次補正するようにした電池残量判定装置において、前記残量補正手段は、前記二次電池の端子電圧が次の補正ポイントの電圧値まで低下した時点で、演算された残量がその補正ポイントに対応して記憶されている残量を超えている場合には残量をその補正ポイントにおける残量の値に補正し、前記二次電池の端子電圧が次の補正ポイントの電圧値へ低下するまでに、演算された残量が前記次の補正ポイントに対応して記憶されている残量まで低下した場合には実際に前記端子電圧が次の補正ポイントの電圧値へ低下するまで演算を休止して残量の値を保持することで前記各補正ポイントでの残量補正を行い、前記残量補正手段による後の補正ポイントでの補正結果に基づいて、前記データテーブルにおける以前の補正ポイントの電圧値を補正するテーブル補正手段を含むことを特徴とする。

また、本発明の電池残量判定方法は、二次電池の有する充電容量から、該二次電池の放電に伴う電圧または電流の積算値を減算してゆくことで該二次電池の残量を演算するとともに、該二次電池の端子電圧が、予め記憶されているデータテーブルにおける複数の補正ポイントの電圧値まで低下する毎に、前記演算された残量値をその補正ポイントにおける残量値と照査し、演算された残量値をその補正ポイントにおける残量値に逐次補正するようにした電池残量判定方法において、前記二次電池の端子電圧が次の補正ポイントの電圧値まで低下した時点で、演算された残量がその補正ポイントに対応して記憶されている残量を超えている場合には残量をその補正ポイントにおける残量の値に補正し、前記二次電池の端子電圧が次の補正ポイントの電圧値へ低下するまでに、演算された残量が前記次の補正ポイントに対応して記憶されている残量まで低下した場合には実際に前記端子電圧が次の補正ポイントの電圧値へ低下するまで演算を休止して残量の値を保持することで前記各補正ポイントでの残量補正を行い、さらに後の補正ポイントでの補正結果に基づいて、以前の補正ポイントの電圧値を補正することを特徴とする。

上記の構成によれば、負荷機器での残量表示などのために、演算手段が、二次電池の有する充電容量から、検出手段で検出された該二次電池の放電に伴う電圧または電流の積算値を減算してゆくことで該二次電池の残量を演算するとともに、残量の判定精度を向上するために、前記検出手段で検出された二次電池の端子電圧が、記憶手段に予め記憶されているデータテーブルにける複数の補正ポイントの電圧値まで低下する毎に、残量補正手段が、前記演算手段で演算された残量値をその補正ポイントにおける残量値と照査し、演算された残量値をその補正ポイントにおける残量値に逐次補正するようにした電池残量判定方法および装置において、前記データテーブルの各補正ポイントにおける電圧値を固定するのではなく、変更可能にし、一旦その電圧値となって残量補正手段が演算手段で演算された残量を補正しても、後の補正ポイントでの補正結果に基づいて、テーブル補正手段が、以前の補正ポイントでの補正の適否を判定し、不適切の場合は、その以前の補正ポイントの電圧値自体を補正する。

したがって、放電特性の変化に対して、適宜補正ポイントとなる電圧値自体を補正して、残量の判定精度を一層向上することができる。これによって、負荷機器などで表示される残量をより信憑性のあるものにすることができる。

また、前記残量補正手段は、前記二次電池の端子電圧が次の補正ポイントの電圧値まで低下した時点で、演算された残量がその補正ポイントに対応して記憶されている残量を超えている場合には残量をその補正ポイントにおける残量の値に補正し、前記二次電池の端子電圧が次の補正ポイントの電圧値へ低下するまでに、演算された残量が前記次の補正ポイントに対応して記憶されている残量まで低下した場合には実際に前記端子電圧が次の補正ポイントの電圧値へ低下するまで演算を休止して残量の値を保持することで前記各補正ポイントでの残量補正を行うので、前述のように複数の各補正ポイントで逐次対応する残量の値と照査し、演算された残量をその補正ポイントの値に補正してゆくことができる。

また、本発明の電池残量判定装置では、前記テーブル補正手段は、前回の補正ポイントで残量を補正し、途中で今回の補正ポイントの残量に達して今回の補正ポイントまで保持が継続している場合には、前回の補正ポイントの電圧値を低下させ、前回の補正ポイントより以前でその前回の補正ポイントの残量に達して前回の補正ポイントまで保持が継続し、今回の補正ポイントで残量を補正した場合には、前回の補正ポイントの電圧値を上昇させることで前記補正ポイントの電圧値の補正を行うことを特徴とする。

上記の構成によれば、前述のように後の補正ポイントでの補正結果に基づいて、以前の補正ポイントの電圧値を補正することができる。

さらにまた、本発明の電池残量判定装置では、前記データテーブルは、少なくとも放電電流と温度とをパラメータとして成り、補正ポイント毎に設けられていることを特徴とする。

上記の構成によれば、同じ残量を示しても、放電電流および温度によって対応する電圧値は異なるので、それらに対応して異なるデータテーブルを用いることで、前記演算手段で演算された残量を、前記残量補正手段は、適切に補正することができる。

また、本発明の電池残量判定装置では、前記残量補正手段は、前記データテーブルに一致するデータがない場合には、隣接するデータの補間によって対応する電圧値を求め、その電圧値を補正する際に、前記テーブル補正手段は、補間演算に用いたデータの電圧値を補正することを特徴とする。

上記の構成によれば、データテーブルを、想定される負荷や温度などに対応してむやみに細かくしなくても、細かな補正ポイントの電圧値を求めることができる。

さらにまた、本発明の電池パックは、前記の電池残量判定装置を備えることを特徴とする。

上記の構成によれば、負荷機器などで表示される残量を信憑性のあるものにすることができる電池パックを実現することができる。

本発明の電池残量判定方法および装置は、以上のように、負荷機器での残量表示などのために、演算手段が、二次電池の有する充電容量から、検出手段で検出された該二次電池の放電に伴う電圧または電流の積算値を減算してゆくことで該二次電池の残量を演算するとともに、残量の判定精度を向上するために、前記検出手段で検出された二次電池の端子電圧が、記憶手段に予め記憶されているデータテーブルにおける複数の補正ポイントの電圧値まで低下する毎に、残量補正手段が、前記演算手段で演算された残量値をその補正ポイントにおける残量値と照査し、演算された残量値をその補正ポイントにおける残量値に逐次補正するようにした電池残量判定方法および装置において、前記データテーブルの各補正ポイントにおける電圧値を固定するのではなく、変更可能にし、一旦その電圧値となって残量補正手段が演算手段で演算された残量を補正しても、後の補正ポイントでの補正結果に基づいて、テーブル補正手段が、以前の補正ポイントでの補正の適否を判定し、不適切の場合は、その以前の補正ポイントの電圧値自体を補正する。

それゆえ、放電特性の変化に対して、適宜補正ポイント自体を補正して、残量の判定精度を一層向上することができる。これによって、負荷機器などで表示される残量をより信憑性のあるものにすることができる。

さらにまた、本発明の電池パックは、以上のように、前記の電池残量判定装置を備える。

それゆえ、負荷機器などで表示される残量を信憑性のあるものにすることができる電池パックを実現することができる。

図１は、本発明の実施の一形態に係る電子機器システムの電気的構成を示すブロック図である。この電子機器システムは、電池パック１に、それによって電源供給される負荷機器２を備えて構成されるが、前記電池パック１は、図示しない充電器によって充電される。その充電の際、電池パック１は、前記負荷機器２に装着されて、該負荷機器２を通して充電が行われてもよい。電池パック１および負荷機器２は、給電を行う直流ハイ側の端子Ｔ１１，Ｔ２１と、通信信号の端子Ｔ１２，Ｔ２２と、給電および通信信号のためのＧＮＤ端子Ｔ１３，Ｔ２３とによって相互に接続される。前記充電器にも、同様の３つの端子が設けられる。

前記電池パック１内で、前記の端子Ｔ１１から延びる直流ハイ側の給電経路１１には、充電用と放電用とで、相互に導電形式が異なるＦＥＴ１２，１３が介在されており、その給電経路１１が組電池１４のハイ側端子に接続される。前記組電池１４のロー側端子は、直流ロー側の給電経路１５を介して前記ＧＮＤ端子Ｔ１３に接続され、この給電経路１５には、充電電流および放電電流を電圧値に変換する電流検出抵抗１６が介在されている。

前記組電池１４は、複数の二次電池のセルが直並列に接続されて成り、そのセルの温度は温度センサ１７によって検出され、制御ＩＣ１８内のアナログ／デジタル変換器１９に入力される。また、前記各セルの端子間電圧は電圧検出回路２０によって読取られ、前記制御ＩＣ１８内のアナログ／デジタル変換器１９に入力される。さらにまた、前記電流検出抵抗１６によって検出された電流値も、前記制御ＩＣ１８内のアナログ／デジタル変換器１９に入力される。前記アナログ／デジタル変換器１９は、各入力値をデジタル値に変換して、制御判定部２１へ出力する。

電池残量判定装置である前記制御判定部２１は、マイクロコンピュータおよびその周辺回路などを備えて成り、前記アナログ／デジタル変換器１９からの各入力値に応答して、組電池１４の残量が、新品満充電時の何％であるかを演算して、通信部２２から端子Ｔ１２，Ｔ２２；Ｔ１３，Ｔ２３を介して負荷機器２へ送信する。また、前記制御判定部２１は、前記アナログ／デジタル変換器１９からの各入力値から、充電器に対して、出力を要求する充電電流の電圧値、電流値、およびパルス幅（デューティ）を演算し、通信部２２から端子Ｔ１２を介して送信するとともに、前記各入力値から、端子Ｔ１１，Ｔ１３間の短絡や充電器からの異常電流などの電池パック１の外部における異常や、組電池１４の異常な温度上昇などに対して、前記ＦＥＴ１２，１３を遮断するなどの保護動作を行う。

負荷機器２では、前記の残量を制御ＩＣ３０の通信部３２で受信し、制御部３１が各種の負荷回路３３の消費電力から、電池パック１の残使用時間を演算し、表示パネル３４に表示を行う。また、前記制御部３１は、図示しない入力操作装置の入力などに応答して、前記各種の負荷回路３３を制御する。

図２は、前記制御ＩＣ１８の制御判定部２１の具体的な一構成例を示すブロック図である。制御判定部２１は、充放電制御部４１と、演算部４２と、残量補正部４３と、テーブル補正部４４と、データテーブル４５とを備えて構成される。

前記充放電制御部４１は、上述のような充放電の制御および異常に対する保護動作を行うものであり、充電器に対して要求する充電電流の電圧値、電流値、パルス幅（デューティ）および異常の有無を通信部２２から端子Ｔ１２を介して送信する。演算手段である前記演算部４２は、後述するようにして、組電池１４の新品時の充電容量に対する現在の使用状態での残存容量の割合である残量％を演算する。残量補正手段である前記残量補正部４３は、セル電圧が予め定められる複数の補正ポイントの値となる毎に、後述するように前記演算部４２で求められた残量％を、記憶手段であるデータテーブル４５と照査し、その補正ポイントにおける残量％の値に逐次補正する。テーブル補正手段である前記テーブル補正部４４は、後述するように、前記残量補正部４３での今回の補正ポイントでの補正結果に基づいて、前回の補正ポイントでの補正の適否を判定し、不適切であった場合には前記データテーブル４５の電圧値自体を補正する。

具体的には、本実施の形態では、前記残量％が、５．５％、３．５％、０％を前記補正ポイントとし、演算された残量％を次の補正ポイントの残量％と比較するとともに、前記電圧検出回路２０によって検出されたセル電圧を前記データテーブル４５に記憶されている次の補正ポイントの電圧値と比較する。そして、図３において、時刻ｔ１，ｔ２で示すように、セル電圧が次の補正ポイントの電圧値まで低下した時点で、演算された残量がその補正ポイントに対応して記憶されている残量％を超えている場合には残量％をその補正ポイントの値に補正し、後述の図５および図６で示すように、前記セル電圧が次の補正ポイントの電圧値へ低下するまでに、演算された残量％が前記次の補正ポイントに対応して記憶されている残量％まで低下した場合には、実際に前記セル電圧が次の補正ポイントの電圧値へ低下するまで演算を休止して残量の値を保持することで、前記各補正ポイントでの残量補正を行う。こうして、放電末期の残量％が小さい状態において、上述のように複数の各補正ポイントで逐次対応する残量％の値と照査し、演算された残量％をその補正ポイントの値に補正してゆくことで、負荷機器２での残量％の表示精度を向上するようになっている。

前記図３には、放電の継続による前記残量％の低下を示すとともに、放電電流の増加によるセル電圧の低下や温度低下によるセル電圧の低下などを示す放電特性の一例および定消費電力時における放電の継続によるセル電圧の低下に伴う放電電流の増加を示す。

上述のように構成される電池パック１において、注目すべきは、本実施の形態では、前記データテーブル４５の各補正ポイントにおける電圧値を固定するのではなく、初期値を定めておき、テーブル補正部４４によって、逐次、柔軟かつ自動的に微小修正させてゆくことである。テーブル補正部４４は、一旦或る補正ポイントの電圧値となって残量補正部４３が演算部４２で演算された残量を補正しても、後の補正ポイントでの補正結果に基づいて、以前の補正ポイントでの補正の適否を判定し、不適切の場合は、その以前の補正ポイントの電圧値自体を補正する。すなわち、補正の履歴を用いて、データテーブル４５を微小修正してゆく。

前記データテーブル４５は、たとえば図４で示すように、放電電流と温度とをパラメータとして成り、各補正ポイント毎に設けられる３次元のテーブルである（電圧値の単位は、ｍＶである）。これは、前記図３の放電特性で示すように、同じ残量％を示しても、放電電流および温度によって対応する電圧値が異なることに対応するためであり、それら放電電流および温度によって異なるデータテーブルを用いることで、前記演算部４２で演算された残量％を、前記残量補正部４３は、適切に補正することができる。

そして、前記残量補正部４３は、データテーブル４５に一致するデータがない場合には、隣接するデータの補間によって対応する電圧値を求め、その電圧値を補正する際に、前記テーブル補正部４４は、補間演算に用いたデータの電圧値を補正する。たとえば、残量％が５．５％の補正ポイントにおいて、放電電流が２Ａ、セル温度が２５℃であるとき、前記残量補正部４３は、図４において網掛けして示す１８℃で１．８Ａと２．２Ａのデータおよび３０℃で１．８Ａと２．２Ａのデータが、それぞれ３１５０ｍＶ、３１２０ｍＶ、３２２０ｍＶ、３１７０ｍＶであることから、補間演算によって、前記２５℃、２Ａでの電圧値は、以下のようにして求めることができる。

すなわち、電流による近似によって、２Ａの１８℃および３０℃における電圧値Ｖ１８，Ｖ３０は、それぞれ、
Ｖ１８＝｛３１５０＊（２．２−２．０）＋３１２０＊（２．０−１．８）｝
／（２．２−１．８）＝３１３５ｍＶ
Ｖ３０＝｛３２２０＊（２．２−２．０）＋３１７０＊（２．０−１．８）｝
／（２．２−１．８）＝３１９５ｍＶ
となる。さらに温度による近似によって、２５℃、２Ａの電圧値Ｖ２５は、
Ｖ２５＝｛３１３５＊（３０−２５）＋３１９５＊（２５−１８）｝／（３０−１８）
＝３１７０ｍＶ
となり、セル電圧がその電圧値となると残量％を５．５％とする。

そして、後の補正ポイントでの補正の結果、この５．５％でのデータを修正すべきときには、たとえば補間演算に用いた前記の４つのデータを、補間演算時のそれぞれの重み（上式において下線を付して示す）に対応して補正する。或いは、テーブル値と劣化値との関係は、定性的に同じ方向にずれていると考えられるので、全てのテーブル値を変更するようにしてもよい。したがって、データテーブル４５を、想定される負荷や温度などに対応してむやみに細かくしなくても、細かな補正ポイントの電圧値を求めることができる。

図５および図６は、前記残量補正部４３による残量％の補正動作およびテーブル補正部４４によるデータテーブル４５の補正動作を説明するための図である。これらの図５および図６は、放電の条件を、たとえば１８℃、０．９Ａとしている。なお、理解し易くするために、放電末期の状態で、電圧のスケールおよび容量（時間）のスケールを強調している。

満充電の略４．２Ｖ付近から、前記の温度および電流で放電を開始すると、内部抵抗によって、たとえば３．８８Ｖで定常放電が行われる。前記の条件では、始めの補正ポイントである５．５％では、３．２７Ｖであり、残量補正部４３は、演算部４２での残量％の演算結果およびセル電圧をモニタし、図５で示すように、演算部４２での演算結果がこの５．５％に達する前に、時刻ｔ１１で、セル電圧がこの３．２７Ｖに達すると、演算部４２での演算結果を、この５．５％にＪｕｍｐさせる補正を行う。

その時刻ｔ１１からも、演算部４２では残量％の積算は行われ、次の補正ポイントである３．５％の電圧値の、３．２１Ｖに達する前に、時刻ｔ１２で演算結果が３．５％となると、残量補正部４３は、このときの電圧値を記憶しておくとともに、演算部４２に、セル電圧が前記３．２１Ｖに達する時刻ｔ１３まで、演算部４２での演算を休止（Ｋｅｅｐ）させる補正を行う。このとき、今回の補正と、前回の補正とは異なる（今回の補正は前回の補正を打ち消す内容の補正である）ので、テーブル補正部４４は、前回の５．５％の補正ポイントで電圧値が高過ぎるものと判定して、前記のＪｕｍｐ補正を行った時刻ｔ１１での演算結果と、Ｋｅｅｐ補正を終了した時刻ｔ１３との間を、図５において破線で示すように、連続の直線で補間し、時刻ｔ１４で示すように、演算結果が５．５％となる点を正しい補正ポイントとして、そのポイントでの電圧、たとえば３．２５Ｖにデータテーブル４５の該当データを補正する。

一方、図６で示すように、セル電圧が５．５％の補正ポイントの電圧値である３．２７Ｖに達する前に、時刻ｔ２１で、演算部４２での演算結果がこの５．５％に達すると、残量補正部４３は、このときの電圧値を記憶しておくとともに、演算部４２に、セル電圧がその３．２７Ｖに達する時刻ｔ２２まで、演算を休止（Ｋｅｅｐ）させる補正を行う。

その時刻ｔ２２で、セル電圧が３．２７Ｖを下回ると、演算部４２での演算が再開され、演算結果が次の補正ポイントである３．５％となる前に、時刻ｔ２３でセル電圧が前記３．２１Ｖに達すると、残量補正部４３は、演算部４２の演算結果を、この３．５％にＪｕｍｐさせる補正を行う。このとき、今回の補正と、前回の補正とは異なるので、テーブル補正部４４は、前回の５．５％の補正ポイントで電圧値が低過ぎるものと判定して、前記のＫｅｅｐ補正を開始した時刻ｔ２１を、正しい補正ポイントとして、記憶しておいたそのポイントでの電圧、たとえば３．２９Ｖにデータテーブル４５の該当データを補正する。

図７は、前記残量補正部４３による補正動作を説明するためのフローチャートである。残量補正部４３は、前記アナログ／デジタル変換器１９から、ステップＳ１で示すように、測定された放電電流・電圧・温度のデータを常時取得しており、ステップＳ２では、現在の放電電流および温度より、データテーブル４５から次の補正ポイントの電圧値を求める。ステップＳ３では、取得した現在の電圧値が前記補正ポイントの電圧値を下回っているか否かが判断され、脈動の影響を除去するための予め設定したフィルタ時間だけ連続して下回ると、その補正ポイントに達したと判断してステップＳ４に移り、そうでない場合には前記ステップＳ５に移る。

前記ステップＳ４では、演算部４２での演算結果から、その補正ポイントの残量％に補正が必要であれば補正（Ｊｕｍｐ）が行われて前記ステップＳ１に戻り、補正の必要がない（一致している）場合にはそのままステップＳ１に戻る。これに対して、前記ステップＳ５では、演算部４２での演算結果が、次の補正ポイントの残量％に達しているか否かが判断され、達している場合には補正（Ｋｅｅｐ）が行われて前記ステップＳ１に戻り、補正の必要がない場合にはそのままステップＳ１に戻る。

また、図８は、前記テーブル補正部４４による補正動作を説明するためのフローチャートである。３．５％補正が終了した時点で、テーブル補正部４４は、ステップＳ１１で示すように、５．５％補正がＪｕｍｐで、かつ３．５％補正がＫｅｅｐなら、５．５％補正の電圧値を低下させ、５．５％補正がＫｅｅｐで、かつ３．５％補正がＪｕｍｐなら、５．５％補正の電圧値を上昇させる。

同様に、０％補正が終了した時点で、テーブル補正部４４は、ステップＳ１２で示すように、３．５％補正がＪｕｍｐで、かつ０％補正がＫｅｅｐなら、３．５％補正の電圧値を低下させ、３．５％補正がＫｅｅｐで、かつ０％補正がＪｕｍｐなら、３．５％補正の電圧値を上昇させ、残量補正ポイントの電圧値を自動補正する。

ここで、簡易的な補正方法として、補正する電圧の刻み値を、たとえば１０ｍＶとして、その１０ｍＶを加算または減算してみて、それでも一致しない場合には、さらに１０ｍＶを加算または減算・・・を繰返してゆくというような手法を用いることができる。

以上のように本実施の形態の電池パック１は、残量補正部４３が演算部４２で演算された残量を一旦補正しても、後の補正ポイントでの補正結果に基づいて、テーブル補正部４４が、以前の補正ポイントでの補正の適否を判定し、不適切の場合は、その以前の補正ポイントの電圧値自体を自動的に補正するので、組電池１４の劣化に伴う放電特性の変化に対して、適宜補正ポイント自体を補正して、残量％の判定精度を一層向上することができる。これによって、簡単な処理で、サイクル使用等で特性が変化した（劣化した）電池パックでも、負荷機器２などで表示される放電末期の残量を、より信憑性のあるものにすることができる。また、前記電圧値の変化から、組電池１４の劣化度合いも検知することができる。

本発明は、負荷機器２での残量表示などのために、演算部４２が、二次電池の有する充電容量から、電圧検出回路２０で検出された該二次電池の放電に伴う電圧または電流の積算値を減算してゆくことで該二次電池の残量％を演算するとともに、残量％の判定精度を向上するために、前記電圧検出回路２０で検出された前記二次電池の端子電圧が、予め記憶されているデータテーブル４５にける複数の補正ポイントの電圧値まで低下する毎に、残量補正部４３が、前記演算部４２で演算された残量％をその補正ポイントにおける残量％と照査し、演算された残量％をその補正ポイントにおける残量％に逐次補正するにあたって、前記データテーブル４５の各補正ポイントにおける電圧値を固定するのではなく、変更可能にし、一旦その電圧値となって残量補正部４３が演算部４２で演算された残量％を補正しても、後の補正ポイントでの補正結果に基づいて、テーブル補正部４４が、以前の補正ポイントでの補正の適否を判定し、不適切の場合は、その以前の補正ポイントの電圧値自体を補正するので、放電特性の変化に対して、適宜補正ポイント自体を補正して、残量の判定精度を一層向上することができる。

本発明の実施の一形態に係る電子機器システムの電気的構成を示すブロック図である。 制御ＩＣの制御判定部の具体的な一構成例を示すブロック図である。 放電特性の一例を示すグラフである。 データテーブルの一例を示す図である。 残量補正部による残量％の補正動作を説明するための図である。 テーブル補正部によるデータテーブルの補正動作を説明するための図である。 前記残量補正部による補正動作を説明するためのフローチャートである。 前記テーブル補正部による補正動作を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ 電池パック
２ 負荷機器
１１，１５ 給電経路
１２，１３ ＦＥＴ
１４ 組電池
１６ 電流検出抵抗
１７ 温度センサ
１８，３０ 制御ＩＣ
１９ アナログ／デジタル変換器
２０ 電圧検出回路
２１ 制御判定部
２２，３２ 通信部
３１ 制御部
３３ 負荷回路
３４ 表示パネル
４１ 充放電制御部
４２ 演算部
４３ 残量補正部
４４ テーブル補正部
４５ データテーブル
Ｔ１１，Ｔ２１；Ｔ１２，Ｔ２２；Ｔ１３，Ｔ２３ 端子

Claims (6)

1. 演算手段が、二次電池の有する充電容量から、検出手段で検出された該二次電池の放電に伴う電圧または電流の積算値を減算してゆくことで該二次電池の残量を演算するとともに、前記検出手段で検出された前記二次電池の端子電圧が、記憶手段に予め記憶されているデータテーブルにおける複数の補正ポイントの電圧値まで低下する毎に、残量補正手段が、前記演算手段で演算された残量値をその補正ポイントにおける残量値と照査し、演算された残量値をその補正ポイントにおける残量値に逐次補正するようにした電池残量判定装置において、
   前記残量補正手段は、前記二次電池の端子電圧が次の補正ポイントの電圧値まで低下した時点で、演算された残量がその補正ポイントに対応して記憶されている残量を超えている場合には残量をその補正ポイントにおける残量の値に補正し、前記二次電池の端子電圧が次の補正ポイントの電圧値へ低下するまでに、演算された残量が前記次の補正ポイントに対応して記憶されている残量まで低下した場合には実際に前記端子電圧が次の補正ポイントの電圧値へ低下するまで演算を休止して残量の値を保持することで前記各補正ポイントでの残量補正を行い、
   前記残量補正手段による後の補正ポイントでの補正結果に基づいて、前記データテーブルにおける以前の補正ポイントの電圧値を補正するテーブル補正手段を含むことを特徴とする電池残量判定装置。
2. 前記テーブル補正手段は、前回の補正ポイントで残量を補正し、途中で今回の補正ポイントの残量に達して今回の補正ポイントまで保持が継続している場合には、前回の補正ポイントの電圧値を低下させ、前回の補正ポイントより以前でその前回の補正ポイントの残量に達して前回の補正ポイントまで保持が継続し、今回の補正ポイントで残量を補正した場合には、前回の補正ポイントの電圧値を上昇させることで前記補正ポイントの電圧値の補正を行うことを特徴とする請求項１記載の電池残量判定装置。
3. 前記データテーブルは、少なくとも放電電流と温度とをパラメータとして成り、補正ポイント毎に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の電池残量判定装置。
4. 前記残量補正手段は、前記データテーブルに一致するデータがない場合には、隣接するデータの補間によって対応する電圧値を求め、その電圧値を補正する際に、前記テーブル補正手段は、補間演算に用いたデータの電圧値を補正することを特徴とする請求項３記載の電池残量判定装置。
5. 前記請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池残量判定装置を備えることを特徴とする電池パック。
6. 二次電池の有する充電容量から、該二次電池の放電に伴う電圧または電流の積算値を減算してゆくことで該二次電池の残量を演算するとともに、該二次電池の端子電圧が、予め記憶されているデータテーブルにおける複数の補正ポイントの電圧値まで低下する毎に、前記演算された残量値をその補正ポイントにおける残量値と照査し、演算された残量値をその補正ポイントにおける残量値に逐次補正するようにした電池残量判定方法において、
   前記二次電池の端子電圧が次の補正ポイントの電圧値まで低下した時点で、演算された残量がその補正ポイントに対応して記憶されている残量を超えている場合には残量をその補正ポイントにおける残量の値に補正し、前記二次電池の端子電圧が次の補正ポイントの電圧値へ低下するまでに、演算された残量が前記次の補正ポイントに対応して記憶されている残量まで低下した場合には実際に前記端子電圧が次の補正ポイントの電圧値へ低下するまで演算を休止して残量の値を保持することで前記各補正ポイントでの残量補正を行い、
   さらに後の補正ポイントでの補正結果に基づいて、以前の補正ポイントの電圧値を補正することを特徴とする電池残量判定方法。

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