JP5138062B2 - 電池管理システム、電池パック、及び充電状態計測方法 - Google Patents

Description

本発明は、ニッケル−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素蓄電池、及びリチウムイオン二次電池等の二次電池に対し、その電池状態を監視して制御し、又は外部へ通知するための電池管理システム、及びそれを搭載する電池パックに関し、特に、その電池管理システムによる二次電池の充電状態の計測方法に関する。

ノート型パーソナルコンピュータ又は携帯電話等のモバイル機器を初め、近年の電池駆動可能な電気機器はその駆動源として主に二次電池を利用する。それらの機器は更に充電器を搭載し、外部電源へ接続されるときにはその二次電池を充電する。それにより、電池交換の頻度を低減する。

二次電池の容量を最大限に活用するには、その容量の上限近くまで充電し、その容量の下限近くまで深く放電することが望ましい。その一方で、過充電、過放電、過電圧、過電流、又は過熱を防止し、それらに対する安全性を確保し、更にそれらによる二次電池の劣化を抑制しなければならない。従って、二次電池の利用には高精度の充放電制御が求められ、特に、電池状態の厳密な監視が求められる。

二次電池は通常、それを駆動源とする電気機器（以下、ホストという）のそれぞれに専用の電池パックに収められる。
近年の電池パックは二次電池と共に、電池管理システムを搭載する。
電池管理システムは二次電池の電池電圧、電池電流、及び電池温度を監視し、放電容量及び充電状態を計測する。更に、それらの測定値を二次電池の電池状態としてホストへ通知する。ホストはそれらの電池状態を基に、二次電池に対する充放電制御を行う。特に二次電池の放電時、ホストの制御部又はユーザは、電池管理システムから通知された充電状態に基づき、そのホストの使用を計画し、突然の電池切れによる障害を回避できる。

電池管理システムは、センサ、保護回路、及び制御回路を含む。
センサは二次電池について電池電圧、電池電流、及び電池温度を検出する。
保護回路は、二次電池に対する過充電、過放電、過電圧、過電流、及び過熱を防ぐ目的で、電池電流を遮断する。
制御回路はＣＰＵとメモリとを含み、センサ及び保護回路を制御する。例えばセンサにより電池電圧、電池電流、及び電池温度を検出し、それらの測定値を含む二次電池の状態を表す情報（以下、電池状態という）を管理する。特にその電池状態をホストへ通知する。更に、その電池状態及びホストからの指示に応じ保護回路を作動し、過充電等による二次電池の破壊を防ぐ。

電池管理システムにより管理される電池状態には、二次電池の残存容量又は充電状態が含まれる。ここで、本出願では、二次電池の或る時点での「残存容量」と「充電状態」とを、前者は「その時点から放電可能な電気量」を意味する語として、後者は「満充電（完全充電ともいう）状態での残存容量（すなわち放電容量）に対するその時点での残存容量の割合」を意味する語として、それぞれ使い分ける。
電池管理システムは、二次電池の充電又は放電時、電池電流を積算し、二次電池の充電電気量又は放電電気量を算定する。更に、充電電気量又は放電電気量に基づき二次電池の残存容量又は充電状態を決定する。そのとき、二次電池の放電特性、自己放電、劣化状態、及び電池管理システム自体の消費電力が考慮され、残存容量又は充電状態が高精度に計測される。残存容量又は充電状態の測定値は電池状態の一部としてホストへ通知される。

従来の電池管理システムは二次電池の放電時、例えば次のように残存容量又は充電状態を計測する（特許文献１参照）。
図１９は、二次電池の放電期間中、従来の電池管理システムにより測定される電池電圧及び充電状態について、放電電気量の増大に伴う変化の一例を示すグラフである。図１９の（ａ）は電池電圧と放電電気量との関係を表すグラフ（以下、放電曲線という）である。図１９の（ｂ）は、充電状態の測定値と放電電気量との関係を表すグラフを実線で示し、充電状態の真値と放電電気量との関係を示すグラフを破線で示す。

二次電池が一定の充電状態にあるときから放電を開始するときでも、電池電圧の放電期間中の変化は放電電気量だけでは決まらず、放電期間中の各時点での放電電流と電池温度とに依存する。二次電池の一般的な放電ではその放電期間中、放電電流と電池温度とが変動する。従って、放電曲線の詳細な形状は放電ごとに異なる。
図１９の例では、以下の充電状態の測定についての説明を簡明にする目的で、二次電池の放電期間中、放電電流と電池温度とが過大な変動を示さず、比較的安定しているときを想定する。電池電圧はそのとき、図１９の（ａ）に示されるように、放電電気量の増大に伴いほぼ単調に低下する。

電池管理システムは、基準値の充電状態（以下、基準充電状態という）を一般に複数定める。更に、それぞれの基準充電状態での電池電圧、電池電流（放電電流）、及び電池温度の組を二次電池の放電特性に基づき定め、それぞれの基準充電状態に対応させて記憶する。こうして、電池管理システムにより記憶される基準充電状態と電池電圧等との対応表を、以下、放電特性表という。
ここで、二次電池の放電特性とは、放電期間中、放電電流と電池温度とが実質的に一定に維持される条件下での電池電圧と放電電気量との関係をいう。二次電池の放電特性は、例えば製造直後の初期の二次電池に対し、実験で決定される。すなわち、放電特性表は初期の二次電池での放電特性を表す。
放電特性表は例えば、満充電状態１００％（Ａ）、７０％（Ｂ）、１０％（Ｃ）、及び完全放電状態０％（Ｄ）の四つの基準充電状態に対し、それぞれに対応する電池電圧、放電電流、及び電池温度の基準値の組を含む。

以下、放電が満充電状態１００％から完全放電状態０％まで連続に実行されるときを想定する。ここで、完全放電状態とは、電池電圧が放電終止電圧（第四の基準電圧ＶＤ）まで降下したときの状態をいう。
電池管理システムは、二次電池の放電開始時、電池電圧、放電電流、及び電池温度を計測する。それらの測定値の組が第一の基準充電状態１００％に対応する放電特性表中の基準値の一組と実質的に一致するとき、電池管理システムは二次電池の充電状態を第一の基準充電状態１００％に設定する。この時点を以下、第一の確定点という。図１９では点Ａが第一の確定点を表す。特に第一の確定点Ａでは電池電圧が第一の基準電圧値ＶＡに等しい。
電池管理システムは更に、二次電池の放電容量を第一の確定点Ａでの残存容量として設定する。ここで、電池管理システムは、二次電池の放電容量として製造時での値（以下、初期値という）を予め記憶する。

電池管理システムは、放電電流を一定の時間間隔でサンプリングし、それらのサンプルを積算する。その積算値がその積算期間での放電電気量と実質的に等しい。電池管理システムは二次電池の放電容量と放電電流の積算値（放電電気量）とに基づき、それぞれのサンプリング時点での二次電池の充電状態を決定する。すなわち、放電容量と放電電気量との差を残存容量とみなし、その残存容量と放電容量との比を充電状態として算定する。
図１９の（ｂ）では、実線が充電状態の測定値を表す。一方、破線は充電状態の真値を表す。電池管理システムによる充電状態の測定値（図１９の（ｂ）での実線）は真値（図１９の（ｂ）での破線）から一般にずれる。そのずれの原因は例えば、電池電流検出用抵抗での抵抗値の温度変動、放電電流の積算による測定誤差の累積、放電容量の初期値からのずれ等を含む。

電池管理システムは充電状態の測定値の誤差を、放電特性表に基づき次のように修正する。
電池管理システムは上記の放電電流のサンプリングと共に、電池電圧と電池温度とを計測する。更に、そのサンプリングごとに放電特性表を参照し、それらの測定値の組が第二の基準充電状態７０％に対応する放電特性表中の基準値の組のいずれかと一致するか否かを確認する。具体的には例えば、それらの基準値の組の中から放電電流と電池温度との測定値を含む組を探し、その組に含まれる電池電圧の基準値と電池電圧の測定値とを比較する。
電池電圧、放電電流、及び電池温度の測定値の組が放電特性表中の基準値の一組と実質的に一致するとき、電池管理システムは充電状態の測定値を第二の基準充電状態７０％で置換する。この置換の時点を以下、第二の確定点という。図１９では点Ｂが第二の確定点を表す。第二の確定点Ｂでは電池電圧が第二の基準電圧値ＶＢに等しい。この置換により、充電状態の測定値と真値とのずれが修正される。

ここで、例えば図１９の（ｂ）の点Ｂ１に示されるように、充電状態の測定値（実線）が真値（破線）より先に第二の基準充電状態７０％まで降下し得る。すなわち、充電状態の測定値が基準充電状態の一つと一致する時点をその基準充電状態の検出点というとき、第二の基準充電状態の検出点Ｂ１が第二の確定点Ｂより早くなり得る。その場合、電池管理システムは充電状態の測定値を第二の基準充電状態７０％に一旦固定し、第二の確定点Ｂからその測定値の更新を再開する（図１９の（ｂ）の点Ｂ１−点Ｂ間参照）。こうして、充電状態の測定値が基準充電状態への置換により突然増大することを回避し、ホストの電池制御又はそのホストのユーザの混乱を防止する。

電池管理システムは第二の確定点Ｂ以後、放電容量と放電電流の積算値とに基づく充電状態の計測を続行する。それにより、図１９の（ｂ）に示されるように、充電状態の測定値は点Ｂから再び降下する。
一方、電池電圧、放電電流、及び電池温度を監視し続け、それらの測定値の組が第三の基準充電状態１０％に対応する放電特性表中の基準値の組のいずれかと一致するか否かを確認する。それらの測定値の組が基準値の一組と実質的に一致するとき、電池管理システムは充電状態の測定値を第三の基準充電状態１０％で置換する。この置換の時点を以下、第三の確定点という。図１９では点Ｃが第三の確定点を表す。第三の確定点Ｃでは電池電圧が第三の基準電圧値ＶＣに等しい。この置換により、充電状態の測定値と真値とのずれが修正される。
例えば図１９の（ｂ）の点Ｃ１に示されるように、充電状態の測定値（実線）が真値（破線）より先に第三の基準充電状態１０％まで降下し、第三の基準充電状態の検出点Ｃ１が第三の確定点Ｃより早くなり得る。その場合、電池管理システムは充電状態の測定値を第三の基準充電状態１０％に一旦固定し、第三の確定点Ｃからその測定値の更新を再開する（図１９の（ｂ）の点Ｃ１−点Ｃ間参照）。

電池管理システムは第三の確定点Ｃ以後、放電容量と放電電流の積算値とに基づく充電状態の計測を続行する。それにより、図１９の（ｂ）に示されるように、充電状態の測定値は点Ｃから再び降下する。
一方、電池電圧、放電電流、及び電池温度を監視し続け、それらの測定値の組が第四の基準充電状態（完全放電状態）０％に対応する放電特性表中の基準値の組のいずれかと一致するか否かを確認する。それらの測定値の組が基準値の一組と実質的に一致するとき、電池管理システムは充電状態の測定値を第四の基準充電状態０％で置換する。この置換の時点を以下、第四の確定点という。図１９では点Ｄが第四の確定点を表す。特に第四の確定点Ｄでは電池電圧が第四の基準電圧値（放電終止電圧）ＶＤに等しい。従って、電池管理システムは第四の確定点Ｄで二次電池の放電を停止する。
例えば図１９の（ｂ）の点Ｄ１に示されるように、充電状態の測定値（実線）が真値（破線）より先に第四の基準充電状態０％まで降下し、第四の基準充電状態の検出点Ｄ１が第四の確定点Ｄより早くなり得る。その場合、電池管理システムは充電状態の測定値を、第四の基準充電状態０％よりわずかに高い所定値（例えば１％）に一旦戻し、固定する（図１９の（ｂ）の点Ｄ１−点Ｄ間参照）。更に、第四の確定点Ｄで充電状態の測定値を０％とする。

電池管理システムによる上記の充電状態の計測は、初期の二次電池の放電特性を表す放電特性表（以下、初期の放電特性表という）を用いる。例えば充放電サイクル数が十分に小さいときでは、二次電池の放電特性は初期の放電特性表で良く近似されるので、上記の計測は高精度で実現される。
図１９の例では、第二から第四までの基準充電状態のそれぞれについて、検出点が確定点より早い。しかし、一般には、放電容量と放電電気量とに基づく充電状態の測定誤差により、確定点が検出点より早くなり得る。そのとき、充電状態の測定値と基準充電状態との置換は、ホスト又はそのユーザからは充電状態の瞬間的な落下として見える。以下、このような充電状態の測定値の瞬間的な落下を「容量跳び」という。二次電池の放電特性が初期の放電特性表で良く近似されるとき、容量跳びは一般に小さい。

充放電サイクル数が増大するとき、二次電池は一般に劣化する。特にリチウムイオン二次電池は、充放電サイクル数が小さいときでも、高温下で浅い充放電が反復され、又は高充電状態に長期間維持されるとき、著しく劣化する。
劣化した二次電池の放電特性は初期の放電特性から大きくずれる。すなわち、放電容量が低減し、一定の放電電気量に対する電池電圧が降下する。その上、放電開始時では電池電圧の降下が急激になり、放電終止時では逆に電池電圧の降下が緩やかになる。

劣化した二次電池に対し、従来の電池管理システムは充電状態を次のように計測する。
図２０は、劣化した二次電池の放電期間中、従来の電池管理システムによる電池電圧及び充電状態の測定値の放電電気量の増大に伴う変化の一例を示すグラフである。図２０の（ａ）は、放電期間中、放電電流と電池温度とが実質的に同一の変動を示すとき、初期の二次電池の放電曲線を破線で、劣化した二次電池の放電曲線を実線で、それぞれ示す。ここで、図２０では図１９と同様に、放電電流と電池温度とのそれぞれの変動が過大でないときを想定する。図２０の（ｂ）は、充電状態の測定値と放電電気量との関係を表すグラフを実線で、劣化した二次電池の充電状態の真値と放電電気量との関係を表すグラフを破線で、初期の二次電池の充電状態の真値と放電電気量との関係を表すグラフを一点鎖線で、それぞれ示す。

以下、放電が満充電状態１００％から完全放電状態０％まで連続に実行されるときを想定する。
電池管理システムは、二次電池の放電開始時、第一の確定点を検出し、二次電池の充電状態を第一の基準充電状態１００％に設定する（図２０の点Ａ参照）。電池管理システムは更に、初期の二次電池の放電容量（初期値）を第一の確定点Ａでの二次電池の残存容量として設定する。

図２０の（ａ）に示されるように、劣化した二次電池では放電容量が初期値より少ない。従って、図２０の（ｂ）に示されるように、劣化した二次電池では充電状態の真値が、初期の二次電池のものより早く低下する。
電池管理システムは第一の確定点Ａ以後、放電容量の初期値と放電電流の積算値とに基づき充電状態を決定する（図２０の（ｂ）の実線参照）。従って、図２０の（ｂ）に示されるように、放電電気量に対する充電状態の測定値の低下率（実線の傾き）が、初期の二次電池での充電状態の真値の低下率（一点鎖線の傾き）に近い。それ故、充電状態の測定値は第一の確定点Ａからしばらくの期間では、その真値（破線）より大きい。

一方、図２０の（ａ）に示されるように、劣化した二次電池の電池電圧（実線）は初期の二次電池の電池電圧（破線）より急速に降下する。従って、第二の基準充電状態７０％に対する第二の確定点は、劣化した二次電池で初期の二次電池より早い（図２０の（ａ）の点ＢＲと点Ｂとを参照）。すなわち、電池電圧が第二の基準電圧ＶＢに等しいときの放電電気量を、劣化した二次電池については第一の放電電気量Ｑ１とし、初期の二次電池については第二の放電電気量Ｑ２とするとき、第一の放電電気量Ｑ１は第二の放電電気量Ｑ２より小さい（Ｑ１＜Ｑ２）。
従って、劣化した二次電池の放電では、充電状態の測定値が第二の基準充電状態７０％より大きい期間中に電池管理システムが第二の確定点ＢＲを検出し、充電状態の測定値を第二の基準充電状態７０％で置換する。その結果、比較的大きな容量跳びが生じる（図２０の（ｂ）の点Ｂ２−点Ｂ３間参照）。

第二の確定点での容量跳びと同様な容量跳びは他の確定点でも生じ得る。
図２０の例では、第三の基準充電状態１０％に対する第三の確定点が、劣化した二次電池で初期の二次電池より早い（図２０の（ａ）の点ＣＲと点Ｃとを参照）。従って、充電状態の測定値が第三の基準充電状態１０％より大きい期間中に電池管理システムが第三の確定点ＣＲを検出し、充電状態の測定値を第三の基準充電状態１０％で置換する。その結果、比較的大きな容量跳びが生じる（図２０の（ｂ）の点Ｃ２−点Ｃ３間参照）。

劣化した二次電池の放電末期では一般に、放電電気量に対する電池電圧の低下率が初期の二次電池のものより小さい（図２０の（ａ）の点ＣＲ−点ＤＲ間の実線と点Ｃ−点Ｄ間の破線とを参照）。従って、例えば、１０％未満の低い基準充電状態については、その検出点が確定点より早くなりやすい。
図２０では、第四の基準充電状態０％に対する第四の確定点ＤＲより前に、充電状態の測定値が第四の基準充電状態０％まで降下する。すなわち、第四の基準充電状態０％の検出点Ｄ２が第四の確定点ＤＲより早い。そのとき、電池管理システムは充電状態の測定値を、第四の基準充電状態０％よりわずかに高い所定値（例えば１％）に一旦戻し、固定する（図２０の（ｂ）の点Ｄ２−点ＤＲ間参照）。更に、第四の確定点ＤＲで充電状態の測定値を０％とし、二次電池の放電を停止する。

上記の電池管理システムによる充電状態の計測では、放電容量として初期値が用いられる。更に、基準充電状態に対する確定点が初期の放電特性表に基づき検出される。従って、劣化した二次電池の放電では、充電状態の測定誤差が増大する。更に、大きな容量跳びが生じ得る。容量跳びが過大であるとき、ホストの制御部及びそのホストのユーザは、例えば充電状態の測定値に基づき設定されたスケジュールを突然変更しなければならず、好ましくない。

従来の電池管理システムは例えば放電ごとに放電容量を学習する（特許文献２及び３参照）。それにより、二次電池の劣化が放電容量を減少させるとき、充電状態の測定誤差の増大が放電期間全体で抑制される。
例えば、特許文献２で開示される電池管理システムは一回の完全放電（満充電状態から完全放電状態までの放電）ごとに放電電気量の総量を算定し、次回の放電ではその総量を放電容量として設定する。充放電サイクル数が増大するとき、前回の完全放電での放電電気量の総量は放電容量の初期値より真値に近い。従って、充電状態の測定精度が向上する。
図２０の（ｂ）の例では、放電容量の学習により、充電状態の測定値を示す実線の傾きが、真値を示す破線の傾きに一致するように修正される。それにより、例えば第二の確定点ＢＲに相当する点Ｂ３と第三の確定点ＣＲに相当する点Ｃ２との間で、充電状態の測定値と真値とのずれが低減する。

特許文献３で開示される電池管理システムは充放電サイクル数と放電容量との関係（充放電サイクル特性）を予め記憶する。電池管理システムは、二次電池の製造時から充放電サイクル数をカウントし続け、それぞれの充放電サイクルでの放電容量をそのときの充放電サイクル数に応じ修正する。それにより、二次電池の劣化が放電容量を減少させるとき、充電状態の測定誤差の増大が抑制される。
ここで、充放電サイクル数は、それぞれの充放電サイクルでの放電深度に応じ重み付けされる。例えば、放電深度２０％の充放電サイクルでは、充放電サイクル数が１／５回としてカウントされる。具体的には、充電電気量を積算し、その総量がそのときの放電容量の例えば９０％を超えたとき、充放電サイクルを１だけ増やす。従って、浅い充放電が繰り返されるときでも、二次電池の劣化による放電容量の減少を充放電サイクル特性に基づき推定できる。
こうして、充電状態の計測の精度が、それぞれの充放電サイクルでの放電深度には実質的に依存することなく向上する。

従来の電池管理システムの中には、例えば放電容量の減少の割合に応じ、放電電流を測定値より大きく見積もるものが知られる（特許文献２参照）。その電池管理システムは、放電電流を大きく見積もることで、次のように容量跳びの大きさを低減する。
その電池管理システムは例えば過去二回の完全放電での放電電気量の総量（すなわち学習された放電容量）を記憶する。前回の総量に対する前々回の総量の比が１より大きいとき、電池管理システムはその比を放電電流の測定値に乗算し、その乗算結果を積算する。その積算値が放電電気量とみなされ、充電状態の計測に利用される。その放電電気量は放電電流の測定値そのものの積算値より大きいので、前者に基づく充電状態の測定値は後者に基づくものより急速に降下する。その結果、容量跳びの大きさが低減される。

劣化した二次電池では初期の二次電池に比べ、電池電圧の降下が放電終止電圧近傍で緩やかである。従って、初期の放電特性表に基づき基準充電状態に対する確定点を検出するとき、放電末期の確定点での充電状態の真値はその基準充電状態より高い。すなわち、その確定点での残存容量の真値はその基準充電状態から換算される残存容量より多い。
例えば、図２０の（ａ）では、第三の確定点ＣＲで充電状態の測定値が第三の基準充電状態１０％へ置換される。しかし、図２０の（ａ）で、点Ａ−点ＤＲの間隔に対する点ＣＲ−点ＤＲの間隔の比と点Ａ−点Ｄの間隔に対する点Ｃ−点Ｄの間隔の比とを比べれば理解されるように、その確定点ＣＲでの実際の充電状態は第三の基準充電状態の値「１０％」より明らかに高い。
従来の電池管理システムは、放電末期の特定の基準充電状態に対する確定点から放電終止時までの放電電気量を放電ごとに学習する。更に、その放電電気量が例えば所定値と等しくなるように、電池管理システムはその特定の基準充電状態に対応する電池電圧の基準値を低く修正する（特許文献４参照）。それにより、次の放電ではその特定の基準充電状態に対する確定点が遅れるので、実際の充電状態がその基準充電状態に近い。こうして、放電末期での充電状態の測定精度が向上する。

図２０の（ａ）の例では、電池電圧が第三の基準電圧ＶＣから第四の基準電圧ＶＤまで降下する期間内の放電電気量が放電ごとに算定される。すなわち、初期の二次電池の放電曲線（破線）では、第三の確定点Ｃ−第四の確定点Ｄ間の放電電気量ＱＩ＝Ｑ６−Ｑ５が算定される。一方、劣化した二次電池の放電曲線（実線）では、第三の確定点ＣＲ−第四の確定点ＤＲ間の放電電気量ＱＪ＝Ｑ４−Ｑ３が算定される。放電終止電圧ＶＤ近傍では、劣化した二次電池の放電曲線（実線）が初期の二次電池の放電曲線（破線）より緩やかである。従って、点ＣＲ−点ＤＲ間の放電電気量ＱＪが点Ｃ−点Ｄ間の放電電気量ＱＩより大きい（ＱＪ＞ＱＩ）。電池管理システムはそのとき、第三の基準電圧ＶＣを低下させる。それにより、点ＣＲ−点ＤＲ間の放電電気量ＱＪを点Ｃ−点Ｄ間の放電電気量ＱＩと実質的に等しくする。その結果、第三の確定点ＣＲが遅れるので、図２０の（ｂ）の点Ｃ２−点Ｃ３間での容量跳びの大きさが低減する。

上記のような従来の電池管理システムは、電池電流を積算し、二次電池の充電状態を計測する。電池電流は例えば所定の抵抗での電圧降下から計測される。従って、充電状態の高精度な計測には、その抵抗の正確な温度が必要である。
それらの電池管理システムは更に上記のように、二次電池の放電特性に基づき所定の基準充電状態に対する確定点を検出し、それぞれの確定点で充電状態の測定値を、対応する基準充電状態に置換し、修正する。充電状態を正確に修正するには、確定点の正確な検出が必要である。従って、電池温度が精度良く計測されなければならない。
このように電池管理システムは、例えば、電池電流検出用抵抗若しくは電池電流遮断用スイッチ等の発熱を伴う回路素子の温度、電池温度、又は環境温度を正確に計測し、管理しなければならない。

従来の電池管理システムは、例えばサーミスタにより回路素子又は電池温度を計測する（特許文献４及び５参照）。
特許文献４に開示される電池管理システムでは、一つのサーミスタが二次電池に近接し、電池温度検出回路がそのサーミスタと接続される。電池温度検出回路はそのサーミスタの抵抗値を計測し、電池温度を算定する。
特許文献５に開示される電池管理システムでは、二次電池内のセルと同数のサーミスタがそれらのセルのそれぞれに近接し、電池温度検出回路がそれぞれのサーミスタと並列に接続される。電池温度検出回路はそれぞれのサーミスタの抵抗値を計測し、それぞれのセルの電池温度を算定する。

従来の電池管理システムによる温度監視には、上記のような回路素子の温度又は電池温度の測定を目的とするものの他に、例えば、電池電流検出用抵抗若しくは電池電流遮断用スイッチ等の発熱を伴う回路素子、又は二次電池内のセルでの過大な温度上昇の検知を目的とするものが知られる（特許文献６参照）。その検知を通し、それらの回路素子の過熱、二次電池内のセルのいずれかでの過充電、過放電、又は過熱の発生が速やかに検知される。そのとき、電池管理システムは例えばそれらの異常の発生をホストへ通知し、又は電池電流を直ちに遮断する。こうして、電池管理システムは二次電池の保護回路として機能し、二次電池の使用に対する安全性を確保する。

特許文献６に開示される電池管理システムでは、二次電池内のセルがそれぞれ感熱素子として、温度ヒューズ又はＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子を含む。それらの感熱素子は互いに直列に接続される。更に、感熱素子の直列回路の一端が安全性制御回路へ接続される。二次電池内のセルのいずれかで過熱が生じるとき、そのセルの温度ヒューズが溶断され、又はＰＴＣ素子の抵抗値が急激に増大する。安全性制御回路は感熱素子の直列回路に流れる電流を監視し、その電流の急激な減少からセルのいずれかでの過熱の発生を検知する。

特開平０５−８７８９６号公報 特開平０９−３０８１１３号公報 特開２００１−２８３９２９号公報 特開平１０−２１３６３８号公報 特開２００１−２３１１７８号公報 特開平１０−２１４６１３号公報

従来の電池管理システムによる充電状態の計測は上記のように、所定の放電容量と放電電流の積算値（放電電気量）との差を残存容量とみなし、その残存容量と放電容量との比を充電状態として算定する。しかし、例えば放電電流の測定誤差の累積等により放電電気量の測定誤差は増大し、充電状態の測定誤差が増大する。電池管理システムは、初期の二次電池の放電特性表に基づき、所定の基準充電状態に対する確定点を検出し、その確定点で充電状態の測定値を対応する基準充電状態で置換する。それにより、充電状態の測定値と真値とのずれを除去する（特許文献１参照）。
しかし、特許文献１で開示される電池管理システムは、放電容量を初期値に固定するので、二次電池の劣化が放電容量を減少させるとき、充電状態の測定誤差が増大する。劣化した二次電池では特に、大きな容量跳びが生じる。

特許文献２で開示される電池管理システムは、上記のように放電容量を放電ごとに学習する。それにより、二次電池の劣化が放電容量を減少させるとき、充電状態の測定誤差の増大が抑制される。
特許文献３で開示される電池管理システムは上記のように、充放電サイクル数をそれぞれの充放電サイクルでの放電深度に応じカウントし、その充放電サイクル数に対応する所定の放電容量を設定する。それにより、二次電池の劣化が放電容量を減少させるとき、充電状態の測定誤差の増大が放電深度に関わらず抑制される。
しかし、それらの電池管理システムでは、基準充電状態に対応する電池電圧の基準値が初期の二次電池での値に固定されるので、二次電池の劣化が基準充電状態に対応する電池電圧を降下させるとき、充電状態の測定誤差が増大した。

図２０の例では、放電容量が放電ごとに学習されるとき、放電電気量に対する充電状態の測定値の低下率（実線の傾き）が、図２０に示されるものより真値の低下率（破線の傾き）へ接近する。従って、例えば、第二の確定点直前での充電状態の測定値が図２０に示されるものより真値に近い（図２０の（ｂ）の点Ｂ２参照）。その反面、第二の基準電圧ＶＢが固定されるので、第二の確定点での充電状態の真値は第二の基準充電状態７０％とは大きく異なる。その結果、過大な容量跳び（点Ｂ２−点Ｂ３間）が生じる。第三の基準電圧ＶＣについても同様である。

特許文献４で開示される電池管理システムは上記のように、特に放電末期で、基準充電状態に対応する電池電圧の基準値（以下、基準電圧という）を低下させる。それにより、その基準充電状態に対する確定点が遅れるので、放電末期での充電状態の測定精度が向上する。
しかし、新たな基準電圧は元の基準充電状態には対応しないので、その新たな基準電圧に対応する新たな基準充電状態が、そのときの放電容量に基づき決定されなければならなかった。従って、基準充電状態が放電容量の測定誤差に大きく依存するので、好ましくなかった。
更に、充電状態の測定精度の向上は放電末期に限られ、放電期間全体では困難であった。

充電状態の計測では、基準充電状態に対する確定点が正確に検出されなければならない。すなわち、基準電圧、放電電流、及び電池温度のそれぞれが高精度に計測されなければならない。
特許文献４で開示される電池管理システムは、一つのサーミスタで二次電池全体の温度を計測する。しかし、二次電池が複数のセルを含むとき、それぞれのセルの電池温度は一般に異なる。従って、一定の基準充電状態に対する確定点は一般にセルごとに異なる。上記の電池管理システムは、個々のセルの電池温度を個別には計測できないので、そのような確定点のセルごとの相違を区別できなかった。それ故、確定点の検出精度の向上が困難であった。

特許文献５で開示される電池管理システムはセルごとに電池温度を算定する。しかし、セルと同数のサーミスタは電池温度検出回路へ並列に接続されるので、電池温度検出回路からサーミスタへ供給される電流の総量が大きい。そのとき、消費電力が一般に増大するので、好ましくなかった。

特許文献６で開示される電池管理システムは、二次電池内のセルのいずれかでの過熱の発生、すなわち電池温度による所定の閾値の超過を検知する。しかし、過熱を生じたセルは特定されなかった。更に、個々のセルの電池温度の値を高精度に計測することは困難であった。

本発明は、二次電池の放電容量を含む放電特性の正確な学習を通し、二次電池の劣化が放電特性を変化させるときでも充電状態の測定精度を高く維持し、特に容量跳びを低減した電池管理システム及びその充電状態計測方法、の提供を目的とする。

本発明の一つの観点による電池管理システムは、
（Ａ） 二次電池について、（ａ） 電池電圧を測るための電圧検出部、（ｂ） 電池電流を測るための電流検出部、及び、（ｃ） 電池温度を測るための温度検出部、を含み、それらの検出部による測定値の組を含む電池状態を管理するための電池状態監視部；
（Ｂ） 電池状態監視部による電池電流の測定値を積算するための電池電流積算部；
（Ｃ） 二次電池の充電状態が基準値（以下、基準充電状態という）に等しい時点から二次電池の放電電気量を電池電流積算部により計測し、その放電電気量、二次電池の放電容量、及び基準充電状態に基づき二次電池の充電状態を決定するための充電状態計測部；
（Ｄ） （ａ） 基準充電状態として、第一、第二、及び第三の基準充電状態を値の大きさ順に定め、それぞれの基準充電状態での電池電圧、電池電流、及び電池温度の組を示す放電特性表、を記憶し、（ｂ） 電池状態が第一の基準充電状態に対応する放電特性表中の一組を含む時点（以下、第一の確定点という）からの二次電池の放電に対し、電池状態が第二の基準充電状態に対応する放電特性表中の一組を含む時点（以下、第二の確定点という）では第二の基準充電状態で、電池状態が第三の基準充電状態に対応する放電特性表中の一組を含む時点（以下、第三の確定点という）では第三の基準充電状態で、それぞれ充電状態計測部による充電状態の測定値を置換する、ための充電状態修正部；並びに、
（Ｅ） 第一から第二までの確定点間での二次電池の放電電気量を第一と第二との基準充電状態の差で割った値、が、第一から第三までの確定点間での二次電池の放電電気量を第一と第三との基準充電状態の差で割った値、に一致するように、放電特性表中の電池電圧、電池電流、及び電池温度の組を補正するための放電特性表補正部；
を有する。

ここで、電池状態とは二次電池の状態を表す情報をいい、特に、電池電圧、電池電流、及び電池温度の測定値の組を含む。その他に、二次電池の残存容量、充電状態、放電容量、又は充放電サイクル数を含んでも良い。
二次電池の或る時点での残存容量とは「その時点から放電可能な電気量」をいい、特に「満充電（完全充電ともいう）状態での残存容量」を放電容量という。二次電池の或る時点での充電状態とは「放電容量に対するその時点での残存容量の割合」をいう。

上記の電池管理システムは、二次電池の放電時、その二次電池の充電状態を例えば次のように計測する。
充電状態修正部は二次電池の放電開始時、電池状態監視部により二次電池の電池電圧、電池電流、及び電池温度を測り、それらの測定値の組が第一の基準充電状態に対応する放電特性表中の一組に一致することを確認する。
ここで、第一の基準充電状態は、好ましくは満充電状態である。充電状態の計測が満充電状態より低い充電状態から開始されるときは、第一の基準充電状態はその計測開始時の充電状態であっても良い。

充電状態計測部は、所定の放電容量と第一の基準充電状態との積を充電状態の計測開始時での残存容量として設定する。ここで、第一の基準充電状態は、好ましくは満充電状態１００％である。例えば、第一の基準充電状態が満充電状態１００％であるとき、計測開始時での残存容量は放電容量の所定値と等しい。
放電容量は好ましくは放電ごとに学習される。すなわち、電池電流積算部により、放電期間全体での放電電流（放電時の電池電流）の積算値が算定され、その積算値が放電容量とみなされる。放電容量はその他に、放電容量と放電開始時での電池状態との対応表から、放電開始時に検出された電池状態に応じ設定されても良い。

電池電流積算部は充電状態の計測開始時（すなわち第一の確定点）から、例えば所定の時間間隔で放電電流の測定値をサンプリングし、そのサンプルを積算する。
充電状態計測部は、充電状態の計測開始時での残存容量から放電電流のサンプルの積算値（すなわち放電電気量）を減じ、放電電流のサンプリングの各時点について二次電池の残存容量を算定する。更に、その残存容量とその放電容量との比を二次電池の充電状態として決定する。

充電状態計測部による充電状態の測定値は放電電流の積算に基づくので、放電電流の測定誤差の累積を測定誤差として含む。その他に、例えば放電期間中での放電電流又は電池温度の変動は、充電状態の測定値に対し誤差を与える。
充電状態修正部は二次電池の放電期間中、電池状態監視部を通し二次電池の電池電圧、電池電流、及び電池温度を監視する。それにより、充電状態の測定値を上記の通り、第二の確定点では第二の基準充電状態で、第三の確定点では第三の基準充電状態で、それぞれ置換する。こうして、充電状態の測定値が、放電特性表により示される二次電池の放電特性と対応するように修正される。
ここで、充電状態修正部による上記の修正は、第二と第三との基準充電状態に加え、それらとは別の基準充電状態についても同様に行われても良い。

放電特性表中の数値は例えば初期の二次電池の放電特性に基づき設定される。しかし、二次電池は例えば充放電サイクルの反復により劣化する。特にリチウムイオン二次電池は、充放電サイクル数が小さいときでも、高温下で浅い充放電が反復され、又は高充電状態に長期間維持されるとき、著しく劣化する。二次電池の放電特性は劣化により放電ごとに変化し、初期のものからずれる。
上記の電池管理システムでは、放電特性表補正部が上記の通り、放電特性表中の数値を放電ごとに補正する。ここで、二つの確定点間での放電電気量をそれぞれの確定点に対応する二つの基準充電状態の差で割った値は、その放電電気量から換算された放電容量（以下、換算放電容量という）に相当する。従って、基準充電状態の様々な対の間で換算放電容量のばらつきが小さいほど、放電特性表は実際の放電特性を良く近似するとみなせる。それ故、放電特性表補正部による上記の補正は、放電特性表による放電特性の近似の精度を高く維持する。
こうして、上記の電池管理システムは、二次電池の劣化による放電特性の変化に応じ放電特性表を補正し、上記の充電状態の修正を高精度に維持する。その結果、充電状態の測定精度が高く維持される。

上記の放電特性表の補正は、具体的には例えば次のように行われる。
第一から第二までの確定点間での放電電気量を第一と第二との基準充電状態の差で割った値（以下、第一の換算放電容量という）が、第一から第三までの確定点間での放電電気量を第一と第三との基準充電状態の差で割った値（以下、第二の換算放電容量という）より大きいとき、第二の基準充電状態に対応する放電特性表中の電池電圧値を一定の補正量だけ増やす。逆に、第一の換算放電容量が第二の換算放電容量より小さいとき、第二の基準充電状態に対応する放電特性表中の電池電圧値を一定の補正量だけ減らす。それにより、第一と第三との確定点に対する第二の確定点の位置が変化し、第一の換算放電容量と第二の換算放電容量との差が低減する。

好ましくは、第一の基準充電状態が満充電状態に、第三の基準充電状態が完全放電状態に、それぞれ設定される。ここで、完全放電状態とは、電池電圧が放電終止電圧まで降下したときの充電状態をいう。通常、満充電状態及び完全放電状態のそれぞれに対応する電池電圧、電池電流、及び電池温度の組は規定される。従って、上記の補正が有効である。

その他に、第一から第三までの基準充電状態が放電ごとに異なる値に設定されても良い。特に浅い放電のとき、第三の基準充電状態が完全放電状態より高く設定されても良い。それにより、放電深度に関わらず、放電特性表が補正されるので、充電状態の測定精度が二次電池の劣化に実質的に依らず、高く維持される。
特にリチウムイオン二次電池は高温下での浅い充放電の反復により著しく劣化するので、リチウムイオン二次電池に対する充電状態の計測には、上記のような放電ごとの設定が有効である。

本発明の別な観点による電池管理システムは、
（Ａ） 二次電池について、（ａ） 電池電圧を測るための電圧検出部、（ｂ） 電池電流を測るための電流検出部、及び、（ｃ） 電池温度を測るための温度検出部、を含み、それらの検出部による測定値の組を含む電池状態を管理するための電池状態監視部；
（Ｂ） 二次電池の放電開始時、電池状態監視部により電池電圧の急降下を検出し、そのときの電池状態の変化に基づき二次電池の内部抵抗を決定するための内部抵抗計測部；並びに、
（Ｃ） 二次電池の充電状態と開路電圧との関係を示す開路電圧特性表、を記憶し、二次電池の放電時、電池状態と内部抵抗の測定値とに基づき開路電圧を算定し、開路電圧特性表の参照を通しその開路電圧に対応する充電状態を決定するための充電状態計測部；
を有する。

二次電池の開路電圧とは電池電圧と内部抵抗による電圧降下量との和をいい、二次電池の起電力と実質的に等しい。従って、開路電圧は充電状態で実質的に決まり、一定の充電状態での開路電圧は二次電池の劣化に依らず実質的に一定である。
上記の電池管理システムは内部抵抗を放電ごとに学習し、その内部抵抗に基づき開路電圧を算定する。更に、その開路電圧から充電状態を決定する。それにより、充電状態の測定精度は、二次電池の劣化に関わらず高く維持される。

充電状態の計測を、通常は従来通り放電容量と放電電流の積算値とに基づいて行い、特定の電池状態（例えば電池電圧）については開路電圧に基づいて行っても良い。すなわち、特定の電池状態が検出されるとき、充電状態の測定値が開路電圧に対応する値で置換され、修正される。こうして、充電状態の測定精度を高く維持しつつ、開路電圧特性表のデータ量を低減できる。

上記の電池管理システムは、
（Ａ） 電池状態監視部による電池電流の測定値を積算するための電池電流積算部；
（Ｂ） 電池電流積算部による放電電気量の測定値と充電状態計測部による充電状態の測定値とに基づき、二次電池の放電ごとにその放電容量を決定するための放電容量計測部；並びに、
（Ｃ） 放電容量の放電ごとの変化と、充電状態計測部による充電状態の測定値とに基づき、充電状態計測部により用いられる内部抵抗の測定値を補正するための内部抵抗補正部；
を更に有しても良い。
その他に、
内部抵抗計測部による内部抵抗の測定値について二次電池の放電ごとの変化を求め、その変化と充電状態計測部による充電状態の測定値とに基づき、充電状態計測部により用いられる内部抵抗の測定値を補正するための内部抵抗補正部；
を更に有しても良い。

二次電池の放電時、内部抵抗は厳密には充電状態の低下と共に増大する。その増大の割合は初期の二次電池ではかなり小さい。しかし、その増大の割合は二次電池の劣化に伴い増大する。すなわち、劣化した二次電池では内部抵抗が放電時間の経過と共に明らかに増大する。
上記の電池管理システムは、放電容量又は内部抵抗の学習を通し二次電池の劣化状態を評価し、その劣化状態と充電状態の測定値とに応じ内部抵抗の測定値を補正する。特に、放電末期で内部抵抗の測定値を増大させる。更に、その増大の割合を劣化した二次電池ほど増大させる。こうして、開路電圧の計算誤差が低減し、充電状態の測定精度が更に向上する。

内部抵抗の測定値は、具体的には例えば次のように補正される。
劣化した二次電池での放電容量が初期の二次電池での値（初期値）に対し所定の割合を超えて低減するとき、又は劣化した二次電池の内部抵抗値が初期の二次電池の内部抵抗値を所定の割合を超えて増大するとき、開路電圧の算定に用いられる内部抵抗の測定値が、特に放電末期で所定の係数だけ増大するように補正される。

本発明の更に異なる観点による電池管理システムは、
（Ａ） 二次電池について、（ａ） 電池電圧を測るための電圧検出部、（ｂ） 電池電流を測るための電流検出部、及び、（ｃ） 電池温度を測るための温度検出部、を含み、それらの検出部による測定値の組を含む電池状態を管理するための電池状態監視部；
（Ｂ） 電池状態監視部による電池電流の測定値を積算するための電池電流積算部；
（Ｃ） 二次電池の充電状態が基準充電状態に等しい時点から二次電池の放電電気量を電池電流積算部により計測し、二次電池の放電容量、基準充電状態、及び放電電気量に基づき、二次電池の充電状態を決定するための充電状態計測部；
（Ｄ） （ａ） 基準充電状態のそれぞれでの電池電圧、電池電流、及び電池温度の組を示す放電特性表、を記憶し、（ｂ） 二次電池の放電時、電池状態が基準充電状態に対応する放電特性表中の一組を含むごとに、その基準充電状態で充電状態計測部による充電状態の測定値を置換する、ための充電状態修正部；
（Ｅ） 二次電池の放電開始時、電池状態監視部により電池電圧の急降下を検出し、そのときの電池状態の変化に基づき二次電池の内部抵抗を決定するための内部抵抗計測部；並びに、
（Ｆ） 二次電池の内部抵抗を二次電池の放電開始ごとに内部抵抗計測部により計測し、二次電池の放電ごとの内部抵抗の変化に基づき、放電特性表中の電池電圧、電池電流、及び電池温度の組を補正するための放電特性表補正部；
を有する。

放電特性表中の数値は例えば初期の二次電池の放電特性に基づき設定される。しかし、二次電池は例えば充放電サイクルの反復により劣化する。特にリチウムイオン二次電池は、充放電サイクル数が小さいときでも、高温下で浅い充放電が反復され、又は高充電状態に長期間維持されるとき、著しく劣化する。二次電池の放電特性は劣化により放電ごとに変化し、初期のものからずれる。
内部抵抗は二次電池の劣化に伴い増大するので、劣化状態は内部抵抗の放電ごとの変化から評価される。上記の電池管理システムでは、放電特性表補正部が上記の通り、学習された内部抵抗の変化に基づき、放電特性表中の数値を放電ごとに補正する。それにより、二次電池の劣化による放電特性の変化に応じ放電特性表が補正される。こうして、二次電池の劣化が放電特性を変化させるときでも、充電状態の修正が高精度に維持される。その結果、充電状態の測定精度が高く維持される。

内部抵抗の学習に基づく放電特性表の補正は、具体的には例えば次のように行われる。
二次電池の開路電圧は電池電圧と内部抵抗による電圧降下量との和である。従って、特定の基準充電状態に対応する開路電圧は、その基準充電状態に対応する放電特性表中の電池電圧、放電電流、及び電池温度の一組と内部抵抗との間で一定の関係式を成す。ここで、電池温度は、内部抵抗をその電池温度での値に換算するときに用いられる。
開路電圧は一定の充電状態では二次電池の劣化に依らず実質的に一定である。従って、一定の放電電流と電池温度との下で内部抵抗が二次電池の劣化により変化するとき、上記の関係式から電池電圧の変化量が求まる。
放電特性表補正部は例えば基準充電状態ごとに対応する開路電圧を記憶する。それらの開路電圧と上記の関係式とに基づき、学習された内部抵抗の変化に対応する放電特性表中の電池電圧のそれぞれの変化量を求め、その変化量だけそれぞれの電池電圧を補正する。

上記の電池管理システムは、
（Ａ） 電池電流積算部による放電電気量の測定値と充電状態計測部による充電状態の測定値とに基づき、二次電池の放電ごとにその放電容量を決定するための放電容量計測部；並びに、
（Ｂ） 放電容量の放電ごとの変化と、充電状態計測部による充電状態の測定値とに基づき、充電状態計測部により用いられる内部抵抗の測定値を補正するための内部抵抗補正部；
を更に有しても良い。
その他に、
内部抵抗計測部による内部抵抗の測定値について二次電池の放電ごとの変化を求め、その変化と充電状態計測部による充電状態の測定値とに基づき、充電状態計測部により用いられる内部抵抗の測定値を補正するための内部抵抗補正部；
を更に有しても良い。

二次電池の放電時、内部抵抗は厳密には充電状態の低下と共に増大する。その増大の割合は初期の二次電池ではかなり小さい。しかし、その増大の割合は二次電池の劣化に伴い増大する。すなわち、劣化した二次電池では内部抵抗が放電時間の経過と共に明らかに増大する。
上記の電池管理システムは、放電容量又は内部抵抗の学習を通し二次電池の劣化状態を評価し、その劣化状態と充電状態の測定値とに応じ、内部抵抗の測定値を補正する。特に、放電末期で内部抵抗の測定値を増大させる。更に、その増大の割合を劣化した二次電池ほど増大させる。こうして、開路電圧の計算誤差が低減し、充電状態の測定精度が更に向上する。

内部抵抗の測定値は、具体的には例えば次のように補正される。
劣化した二次電池での放電容量がその初期値に対し所定の割合を超えて低減するとき、又は劣化した二次電池での内部抵抗値が初期の二次電池の内部抵抗値を所定の割合を超えて増大するとき、開路電圧の算定に用いられる内部抵抗の測定値が、特に放電末期で所定の係数だけ増大するように補正される。

本発明の他の観点による電池管理システムは、
（Ａ） 二次電池について、（ａ） 電池電圧を測るための電圧検出部、（ｂ） 電池電流を測るための電流検出部、及び、（ｃ） 電池温度を測るための温度検出部、を含み、それらの検出部による測定値の組を含む電池状態を管理するための電池状態監視部；
（Ｂ） 電池状態監視部による電池電流の測定値を積算するための電池電流積算部；
（Ｃ） 二次電池の充電状態が基準充電状態に等しい時点から二次電池の放電電気量を電池電流積算部により計測し、その放電電気量、二次電池の放電容量、及び基準充電状態に基づき二次電池の充電状態を決定するための充電状態計測部；
（Ｄ） （ａ） 複数の基準充電状態のそれぞれでの電池電圧、電池電流、及び電池温度の組を示す放電特性表、を記憶し、（ｂ） 電池状態が基準充電状態の一つに対応する放電特性表中の一組を含む時点（以下、その基準充電状態に対する確定点という）で、その基準充電状態で充電状態計測部による充電状態の測定値を置換し、（ｃ） 充電状態計測部による充電状態の測定値が基準充電状態の一つと、その基準充電状態に対する確定点の前に一致するとき、その確定点まで充電状態の測定値をその基準充電状態の値又はその値より所定幅だけ高い値に固定する、ための充電状態修正部；並びに、
（Ｅ） 二次電池の放電の開始時点から充電への切り替わりの時点までの電池電流積算部による放電電気量の測定値と、その充電への切り替わりの時点での充電状態計測部による充電状態の測定値とに基づき、二次電池の放電容量を決定するための放電容量計測部；
を有する。

劣化した二次電池では、特に放電末期で電池電圧の降下が緩やかになる。その結果、一般に放電末期では、基準充電状態に対する確定点の前に充電状態の測定値がその基準充電状態の値まで低下する。上記の電池管理システムはそのとき、充電状態の測定値をその基準充電状態の値、又はその値より所定幅（例えば１％）だけ高い値に固定する。それにより、充電状態の測定値の実質的な降下が遅くなるので充電状態の測定誤差が一般に低減し、特に完全放電状態に近いほど小さい。
上記の電池管理システムは更に、充電状態の測定値を基準充電状態近傍の値に上記のように固定する期間中、放電電気量の計測を継続する。それにより、放電開始時点から充電への切り替わりの時点までの放電電気量の測定値と、その充電への切り替わりの時点での充電状態の測定値とから放電容量を換算する。特に、放電から充電への切り替わりが充電状態の測定値の固定期間中に生じるとき、放電容量の換算にはその固定期間中の放電電気量が考慮される。従って、放電容量の測定誤差が一般に小さく抑制される。

上記の電池管理システムでは、温度検出部による電池温度の測定値が所定の閾値を超えるとき、又は、内部抵抗計測部による内部抵抗の測定値が所定の閾値を超えるとき、電池状態監視部がホストへ、電池電流の低減を要求するための信号を送出しても良い。
ここで、電池温度に対する閾値は、好ましくは、二次電池の安定性が失われ、例えば熱暴走が生じ得る温度より十分に低い。

内部抵抗の異常な増大は放電電流によるジュール熱を過大にするので、二次電池で過熱が生じやすい。内部抵抗の閾値は、好ましくは、二次電池の安定性が失われ、例えば熱暴走が生じ得る温度より電池温度が十分に低く維持されるように設定される。
これらの閾値の設定により、過熱による二次電池の劣化又は熱暴走が生じる前に、ホストは放電電流を十分に低減できる。こうして、上記の電池管理システムは二次電池の劣化を回避し、かつ安全性を十分に確保できる。更に、過熱の発生時での放電電流の強制的な遮断を回避できるので、ホストの突然のシャットダウンが防止され、電池パックの信頼性を向上できる。

本発明の更に他の観点による電池管理システムは、
（Ａ） 二次電池内のセルのそれぞれ又は他の回路素子に近接し、互いに直列に接続される温度検出抵抗器、（Ｂ） 温度検出抵抗器と直列に接続され、一定の抵抗値を持つ固定抵抗器、（Ｃ） 温度検出抵抗器と固定抵抗器との直列回路に対し電圧を供給するための電圧源、及び、（Ｄ） 温度検出抵抗器と固定抵抗器とのそれぞれの両端に接続される温度検出端子、を含み、二次電池内のセルごとに電池温度を測り、又は他の回路素子近傍の温度を測るための温度検出部、
を有する。
ここで、温度検出抵抗器とは、その抵抗値が所定の温度変化を示し、その温度から抵抗値が決定されるものをいう。温度検出抵抗器は、好ましくは感温抵抗素子（サーミスタ）である。更に、固定抵抗器は、好ましくはその抵抗値の温度変化が温度検出抵抗器より十分に小さいものである。

上記の温度検出部は温度検出端子を通し、温度検出抵抗器と固定抵抗器とのそれぞれによる電圧降下量を計測する。温度検出抵抗器と固定抵抗器とは直列に接続されるので、それらの電圧降下量間の比と固定抵抗器の抵抗値とに基づき、温度検出抵抗器のそれぞれの抵抗値が算定される。ここで、その算定は、温度検出抵抗器と固定抵抗器との直列回路全体の正確な電圧には依存しない。従って、温度検出部内の電圧源の電圧が大きく変動するときでも、温度検出抵抗器のそれぞれの抵抗値が高精度に決定される。温度検出部は更に温度検出抵抗器の抵抗値を温度へ換算する。こうして、温度検出抵抗器のそれぞれに近接する二次電池内のセルのそれぞれ又は回路素子近傍の温度が高精度に計測される。

本発明による電池パックは、二次電池と共に、上記の電池管理システムのいずれかを有する。その電池パックは内部の二次電池により駆動される機器に対し、特に二次電池の充電状態を、二次電池の劣化に関わらず高精度に通知する。

本発明の一つの観点による二次電池の充電状態計測方法は、
（Ａ） 二次電池の基準充電状態として、第一、第二、及び第三の基準充電状態を値の大きさ順に定め、それぞれの基準充電状態での電池電圧、電池電流、及び電池温度の組を示す放電特性表、を設定するステップ；
（Ｂ） 二次電池について、電池電圧、電池電流、及び電池温度の組を含む電池状態を監視するステップ；
（Ｃ） 電池状態が第一の基準充電状態に対応する放電特性表中の一組を含む時点（以下、第一の確定点という）から二次電池の放電電流を積算してその放電電気量を計測し、その放電電気量、二次電池の放電容量、及び第一の基準充電状態に基づき二次電池の充電状態を決定するステップ；
（Ｄ） 電池状態が第二の基準充電状態に対応する放電特性表中の一組を含む時点（以下、第二の確定点という）に、第二の基準充電状態で充電状態の測定値を置換するステップ；
（Ｅ） 第二の確定点から二次電池の放電電流を積算してその放電電気量を計測し、その放電電気量、放電容量、及び第二の基準充電状態に基づき二次電池の充電状態を決定するステップ；
（Ｆ） 二次電池の電池状態が第三の基準充電状態に対応する放電特性表中の一組を含む時点（以下、第三の確定点という）に、第三の基準充電状態で充電状態の測定値を置換するステップ；並びに、
（Ｇ） 第一から第二までの確定点間の放電電気量を第一と第二との基準充電状態の差で割った値、が、第一から第三までの確定点間の放電電気量を第一と第三との基準充電状態の差で割った値、に一致するように、放電特性表中の電池電圧、電池電流、及び電池温度の組を補正するステップ；
を有する。

第一の基準充電状態に基づき充電状態を決定するステップではまず、例えば、所定の放電容量と第一の基準充電状態との積が充電状態の計測開始時での残存容量として設定される。ここで、第一の基準充電状態は、好ましくは満充電状態である。
放電容量は好ましくは放電ごとに学習される。すなわち、放電期間全体での放電電流の積算値が放電ごとに算定され、その積算値が放電容量とみなされる。放電容量はその他に、放電容量と放電開始時での電池状態との対応表から、放電開始時に検出された電池状態に応じ設定されても良い。

次に、充電状態の計測開始時（すなわち第一の確定点）から、例えば所定の時間間隔で放電電流の測定値がサンプリングされ、そのサンプルが積算される。
更に、充電状態の計測開始時での残存容量と放電電流のサンプルの積算値（すなわち放電電気量）との差から、放電電流のサンプリングの各時点について二次電池の残存容量が算定される。更に、その残存容量とその放電容量との比が二次電池の充電状態として決定される。
第二の基準充電状態に基づき充電状態を決定するステップでも同様である。

充電状態の測定値は放電電流の積算に基づくので、放電電流の測定誤差の累積を測定誤差として含む。その他に、例えば放電期間中での放電電流又は電池温度の変動は、充電状態の測定値に対し誤差を与える。
しかし、第二又は第三の基準充電状態で充電状態の測定値を置換するステップにより、充電状態の測定値は、第二の確定点では第二の基準充電状態で、第三の確定点では第三の基準充電状態で、それぞれ置換される。その結果、充電状態の測定値が、放電特性表により示される二次電池の放電特性と対応するように修正される。
ここで、上記の置換は、第二と第三との基準充電状態に加え、それらとは別の基準充電状態についても同様に行われても良い。

放電特性表中の数値は例えば初期の二次電池の放電特性に基づき設定される。しかし、二次電池は例えば充放電サイクルの反復により劣化する。特にリチウムイオン二次電池は、充放電サイクル数が小さいときでも、高温下で浅い充放電が反復され、又は高充電状態に長期間維持されるとき、著しく劣化する。二次電池の放電特性は劣化により放電ごとに変化し、初期のものからずれる。
放電特性表を補正するステップでは上記の通り、放電特性表中の電池電圧等が放電ごとに補正される。ここで、二つの確定点間での放電電気量をそれぞれの確定点に対応する二つの基準充電状態の差で割った値はその放電電気量による換算放電容量に相当する。従って、基準充電状態の様々な対の間で換算放電容量のばらつきが小さいほど、放電特性表は実際の放電特性を良く近似するとみなせる。それ故、放電特性表の補正は、放電特性表による放電特性の近似の精度を高く維持する。
こうして、上記の充電状態計測方法では、二次電池の劣化による放電特性の変化に応じ放電特性表が補正され、上記の充電状態の修正が高精度に維持される。その結果、充電状態の測定精度が高く維持される。

上記の放電特性表の補正は、具体的には例えば次のように行われる。
第一から第二までの確定点間での放電電気量を第一と第二との基準充電状態の差で割った値（以下、第一の換算放電容量という）が、第一から第三までの確定点間での放電電気量を第一と第三との基準充電状態の差で割った値（以下、第二の換算放電容量という）より大きいとき、第二の基準充電状態に対応する放電特性表中の電池電圧値を一定の補正量だけ増やす。逆に、第一の換算放電容量が第二の換算放電容量より小さいとき、第二の基準充電状態に対応する放電特性表中の電池電圧値を一定の補正量だけ減らす。それにより、第一と第三との確定点に対する第二の確定点の位置が変化し、第一の換算放電容量と第二の換算放電容量との差が低減する。

好ましくは、第一の基準充電状態が満充電状態に、第三の基準充電状態が完全放電状態に、それぞれ設定される。通常、満充電状態及び完全放電状態のそれぞれに対応する電池電圧、電池電流、及び電池温度の組は規定される。従って、上記の補正が有効である。
その他に、第一から第三までの基準充電状態が放電ごとに異なる値に設定されても良い。特に浅い放電のとき、第三の基準充電状態が完全放電状態より高く設定されても良い。それにより、放電深度に関わらず、放電特性表が補正されるので、充電状態の測定精度が二次電池の劣化に実質的に依らず、高く維持される。
特にリチウムイオン二次電池は高温下での浅い充放電の反復により著しく劣化するので、リチウムイオン二次電池に対する充電状態の計測には、上記のような放電ごとの設定が有効である。

本発明の別な観点による充電状態計測方法は、
（Ａ） 二次電池について、基準充電状態での電池電圧、電池電流、及び電池温度の組を示す放電特性表、を設定するステップ；
（Ｂ） 二次電池について、電池電圧、電池電流、及び電池温度の組を含む電池状態を監視するステップ；
（Ｃ） 二次電池の放電開始時、電池電圧の急降下を検出し、そのときの電池状態の変化に基づき二次電池の内部抵抗を決定するステップ；
（Ｄ） 二次電池の充電状態が基準充電状態に等しい時点から二次電池の放電電流を積算して二次電池の放電電気量を計測し、その放電電気量、二次電池の放電容量、及び基準充電状態に基づき、二次電池の充電状態を決定するステップ；
（Ｅ） 電池状態が基準充電状態に対応する放電特性表中の一組を含むごとに、その基準充電状態で充電状態の測定値を置換するステップ；並びに、
（Ｆ） 内部抵抗の放電ごとの変化に基づき、放電特性表中の電池電圧、電池電流、及び電池温度の組を補正するステップ；
を有する。

二次電池の開路電圧は電池電圧と内部抵抗による電圧降下量との和であり、一定の充電状態では二次電池の劣化に依らず実質的に一定である。
上記の充電状態計測方法では、内部抵抗が放電ごとに学習され、その内部抵抗に基づき、開路電圧が算定される。更に、その開路電圧から充電状態が決定される。それにより、充電状態の測定精度は二次電池の劣化に関わらず高く維持される。

充電状態の計測では、好ましくは、通常は放電容量と放電電流の積算値とに基づく従来の方法が用いられ、特定の電池状態（例えば電池電圧）については上記の開路電圧に基づく方法が用いられる。すなわち、特定の電池状態が検出されるとき、充電状態の測定値が開路電圧に対応する値で置換され、修正される。こうして、充電状態の測定精度を高く維持しつつ、開路電圧特性表のデータ量を低減できる。

上記の充電状態計測方法は、
（Ａ） 二次電池の放電ごとに放電電流を積算してその放電電気量を計測し、その放電電気量と充電状態の測定値とに基づき放電容量を決定するステップ；並びに、
（Ｂ） 放電容量の放電ごとの変化と充電状態の測定値とに基づき、放電特性表中の電池電圧、電池電流、及び電池温度の組を補正するステップで用いられる内部抵抗の測定値を補正するステップ；
を更に有しても良い。
その他に、
内部抵抗の測定値について二次電池の放電ごとの変化を求め、その変化と充電状態の測定値とに基づき、放電特性表中の電池電圧、電池電流、及び電池温度の組を補正するステップで用いられる内部抵抗の測定値を補正するステップ；
を更に有しても良い。

二次電池の放電時、内部抵抗は厳密には充電状態の低下と共に増大する。その増大の割合は初期の二次電池ではかなり小さい。しかし、その増大の割合は二次電池の劣化に伴い増大する。すなわち、劣化した二次電池では内部抵抗が放電時間の経過と共に明らかに増大する。
上記の充電状態計測方法では、放電容量又は内部抵抗の学習を通し二次電池の劣化状態が評価され、その劣化状態と充電状態の測定値とに応じ、内部抵抗の測定値が補正される。特に、放電末期で内部抵抗の測定値が増大する。更に、その増大の割合は劣化した二次電池ほど大きい。こうして、開路電圧の計算誤差が低減し、充電状態の測定精度が更に向上する。

内部抵抗の測定値は、具体的には例えば次のように補正される。
劣化した二次電池での放電容量が初期の二次電池での値（初期値）に対し所定の割合を超えて低減するとき、又は劣化した二次電池の内部抵抗値が初期の二次電池の内部抵抗値を所定の割合を超えて増大するとき、開路電圧の算定に用いられる内部抵抗の測定値が、特に放電末期で所定の係数だけ増大するように補正される。

本発明の更に異なる観点による充電状態計測方法は、
（Ａ） 二次電池について、基準充電状態での電池電圧、電池電流、及び電池温度の組を示す放電特性表、を設定するステップ；
（Ｂ） 二次電池について、電池電圧、電池電流、及び電池温度の組を含む電池状態を監視するステップ；
（Ｃ） 二次電池の放電開始時、電池電圧の急降下を検出し、そのときの電池状態の変化に基づき二次電池の内部抵抗を決定するステップ；
（Ｄ） 二次電池の充電状態が基準充電状態に等しい時点から二次電池の放電電流を積算して二次電池の放電電気量を計測し、その放電電気量、二次電池の放電容量、及び基準充電状態に基づき、二次電池の充電状態を決定するステップ；
（Ｅ） 電池状態が基準充電状態に対応する放電特性表中の一組を含むごとに、その基準充電状態で充電状態の測定値を置換するステップ；並びに、
（Ｆ） 二次電池の放電ごとの内部抵抗の変化に基づき、放電特性表中の電池電圧、電池電流、及び電池温度の組を補正するステップ；
を有する。

放電特性表中の数値は例えば初期の二次電池の放電特性に基づき設定される。しかし、二次電池は例えば充放電サイクルの反復により劣化する。特にリチウムイオン二次電池は、充放電サイクル数が小さいときでも、高温下で浅い充放電が反復され、又は高充電状態に長期間維持されるとき、著しく劣化する。二次電池の放電特性は劣化により放電ごとに変化し、初期のものからずれる。
内部抵抗は二次電池の劣化に伴い増大するので、劣化状態は内部抵抗の放電ごとの変化から評価される。上記の充電状態計測方法では、学習された内部抵抗の変化に基づき、放電特性表中の電池電圧等が、放電ごとに補正される。それにより、二次電池の劣化による放電特性の変化に応じ放電特性表が補正される。こうして、二次電池の劣化が放電特性を変化させるときでも、充電状態の修正が高精度に維持される。その結果、充電状態の測定精度が高く維持される。

二次電池の開路電圧は電池電圧と内部抵抗による電圧降下量との和である。従って、特定の基準充電状態に対応する開路電圧は、その基準充電状態に対応する放電特性表中の電池電圧、放電電流、及び電池温度の一組と内部抵抗との間で一定の関係式を成す。ここで、電池温度は、内部抵抗をその電池温度での値に換算するときに用いられる。
開路電圧は一定の充電状態では二次電池の劣化に依らず実質的に一定である。従って、一定の放電電流と電池温度との下で内部抵抗が二次電池の劣化により変化するとき、上記の関係式から電池電圧の変化量が求まる。
放電特性表中の電池電圧等を補正するステップでは例えば基準充電状態ごとに対応する開路電圧が記憶される。それらの開路電圧と上記の関係式とに基づき、学習された内部抵抗の変化に対応する放電特性表中の電池電圧のそれぞれの変化量が求められ、その変化量だけそれぞれの電池電圧が補正される。

上記の充電状態計測方法は、
（Ａ） 二次電池の放電ごとに放電電流を積算してその放電電気量を計測し、その放電電気量と充電状態の測定値とに基づき放電容量を決定するステップ；並びに、
（Ｂ） 放電容量の放電ごとの変化と充電状態の測定値とに基づき、放電特性表中の電池電圧、電池電流、及び電池温度の組を補正するステップで用いられる内部抵抗の測定値を補正するステップ；
を更に有しても良い。
その他に、
内部抵抗の測定値について二次電池の放電ごとの変化を求め、その変化と充電状態の測定値とに基づき、放電特性表中の電池電圧、電池電流、及び電池温度の組を補正するステップで用いられる内部抵抗の測定値を補正するステップ；
を更に有しても良い。

二次電池の放電時、内部抵抗は厳密には充電状態の低下と共に増大する。その増大の割合は初期の二次電池ではかなり小さい。しかし、その増大の割合は二次電池の劣化に伴い増大する。すなわち、劣化した二次電池では内部抵抗が放電時間の経過と共に明らかに増大する。
上記の充電状態計測方法では、放電容量又は内部抵抗の学習を通し二次電池の劣化状態が評価され、その劣化状態と充電状態の測定値とに応じ、内部抵抗の測定値が補正される。特に、放電末期で内部抵抗の測定値が増大する。更に、その増大の割合は劣化した二次電池ほど大きい。こうして、開路電圧の計算誤差が低減し、充電状態の測定精度が更に向上する。

内部抵抗の測定値は、具体的には例えば次のように補正される。
劣化した二次電池での放電容量がその初期値に対し所定の割合を超えて低減するとき、又は劣化した二次電池での内部抵抗値が初期の二次電池の内部抵抗値を所定の割合を超えて増大するとき、開路電圧の算定に用いられる内部抵抗の測定値が、特に放電末期で所定の係数だけ増大するように補正される。

本発明の他の観点による充電状態計測方法は、
（Ａ） 二次電池について、第一と第二との基準充電状態を値の大きさ順に定め、それぞれの基準充電状態での電池電圧、電池電流、及び電池温度の組を示す放電特性表、を設定するステップ；
（Ｂ） 二次電池について、電池電圧、電池電流、及び電池温度の組を含む電池状態を監視するステップ；
（Ｃ） 電池状態が第一の基準充電状態に対応する放電特性表中の一組を含む時点（以下、第一の確定点という）から二次電池の放電電流を積算してその放電電気量を計測し、その放電電気量、二次電池の放電容量、及び第一の基準充電状態に基づき二次電池の充電状態を決定するステップ；
（Ｄ） 電池状態が第二の基準充電状態に対応する放電特性表中の一組を含む時点（以下、第二の確定点という）に、第二の基準充電状態で充電状態の測定値を置換するステップ；
（Ｅ） 充電状態の測定値が第二の基準充電状態と、第二の確定点の前に一致するとき、第二の確定点まで充電状態の測定値を第二の基準充電状態に固定するステップ；並びに、
（Ｆ） 二次電池の放電が充電に切り替わる時点での充電状態の測定値と、放電の開始時点から充電への切り替わりの時点までの放電電気量の測定値とに基づき、二次電池の放電容量を決定するステップ；
を有する。

劣化した二次電池では、特に放電末期で電池電圧の降下が緩やかになる。その結果、一般に放電末期では、基準充電状態に対する確定点の前に充電状態の測定値がその基準充電状態の値まで低下する。上記の充電状態計測方法では、充電状態の測定値がそのとき、その基準充電状態の値、又はその値より所定幅（例えば１％）だけ高い値に固定される。それにより、充電状態の測定値の実質的な降下が遅くなるので充電状態の測定誤差が一般に低減し、特に完全放電状態に近いほど小さい。

上記の充電状態計測方法では更に、充電状態の測定値が基準充電状態近傍の値に上記のように固定される期間中で、放電電気量の計測が継続される。それにより、放電開始時から充電への切り替わり時までの放電電気量の測定値と、その充電への切り替わり時での充電状態の測定値とから放電容量が換算される。特に、放電から充電への切り替わりが充電状態の測定値の固定期間中に生じるとき、放電容量の換算にはその固定期間中の放電電気量が考慮される。従って、放電容量の測定誤差が一般に小さく抑制される。

本発明の一つの観点による電池管理システムは、所定の放電容量と放電電流の積算値（放電電気量）との差に基づき二次電池の充電状態を計測する。充電状態の測定値は所定の放電特性表に基づき、特定の基準充電状態に対する確定点ごとにその基準充電状態で置換され、その放電特性表により示される二次電池の放電特性と対応するように修正される。
この電池管理システムは、二つの異なる基準充電状態について、それぞれに対応する二つの確定点間での放電電気量から放電容量を換算する。更に、様々な基準充電状態の対について換算された放電容量（換算放電容量）を一致させるように、放電特性表中の数値を放電ごとに補正する。それにより、放電特性表は実際の放電特性を良く近似する。
こうして、この電池管理システムは放電特性表の補正を通し、充電状態の修正に対し二次電池の劣化による放電特性の変化を反映させる。その結果、充電状態の測定精度が二次電池の劣化に関わらず高く維持される。

本発明の別な観点による電池管理システムは、二次電池の内部抵抗を放電ごとに学習し、その内部抵抗、電池電圧、放電電流、及び電池温度に基づき、二次電池の開路電圧を算定する。更に、開路電圧特性表からその開路電圧に対応する充電状態を決定する。二次電池の開路電圧は二次電池の劣化には依存せず実質的に一定である。従って、この電池管理システムによる充電状態の測定精度は二次電池の劣化には依存せず、高く維持される。

本発明の更に別な観点による電池管理システムは、所定の放電容量と放電電流の積算値（放電電気量）との差に基づき二次電池の充電状態を計測する。充電状態の測定値は所定の放電特性表に基づき、特定の基準充電状態に対する確定点ごとにその基準充電状態で置換され、その放電特性表により示される二次電池の放電特性と対応するように修正される。
この電池管理システムは更に、二次電池の内部抵抗を放電ごとに学習し、学習された内部抵抗の変化に基づき放電特性表中の数値を放電ごとに補正する。それにより、二次電池の劣化による放電特性の変化に応じ放電特性表が補正される。こうして、二次電池の劣化が放電特性を変化させるときでも、充電状態の修正が高精度に維持される。その結果、充電状態の測定精度が高く維持される。

上記の電池管理システムは、放電容量又は内部抵抗の学習を通し二次電池の劣化状態を評価し、その劣化状態と充電状態の測定値とに応じ、内部抵抗の測定値を補正しても良い。特に、放電末期で内部抵抗の測定値を増大させる。更に、その増大の割合を劣化した二次電池ほど増大させる。こうして、開路電圧の計算誤差が低減し、充電状態の測定精度が更に向上する。

本発明の他の観点による電池管理システムは、二次電池の放電容量を、放電開始時から充電への切り替わり時までの放電電気量の測定値と、その充電への切り替わり時での充電状態の測定値とから換算する。特に、充電状態の測定値を基準充電状態の値に固定する期間中、その基準充電状態に対する確定点の前に放電が充電へ切り替わるとき、その切り替わり時での充電状態の測定誤差が小さい。従って、放電容量の測定誤差が一般に小さく抑制される。

本発明の更に他の観点による電池管理システムでは、温度検出部が温度検出抵抗器と固定抵抗器との直列回路を含む。温度検出抵抗器は二次電池内のセルのそれぞれ、又は他の回路素子に近接する。温度検出部は温度検出抵抗器と固定抵抗器とのそれぞれによる電圧降下量を計測する。更に、それらの電圧降下量間の比と固定抵抗器の抵抗値とに基づき、温度検出抵抗器のそれぞれの抵抗値を算定する。それらの抵抗値を温度へ換算することにより、温度検出抵抗器のそれぞれに近接する二次電池内のセルのそれぞれの電池温度又は回路素子の温度が計測される。
この温度検出部による抵抗測定は温度検出抵抗器と固定抵抗器との直列回路全体の正確な電圧を要しない。従って、温度検出部内の電圧源の電圧が大きく変動するときでも、温度検出抵抗器のそれぞれの抵抗値が高精度に決定される。こうして、温度検出抵抗器のそれぞれに近接する二次電池内のセルのそれぞれ又は回路素子近傍の温度が高精度に計測される。

本発明の実施例１による電池パック１０を示すブロック図である。 本発明の実施例１の電池管理システム２により、二次電池ブロック１の放電期間中に測定された電池電圧Ｖと充電状態Ｓとのそれぞれについて、放電電気量の増大に伴う変化を示すグラフである。（ａ）は二次電池ブロック１での電池電圧Ｖと放電電気量との関係（放電曲線）を示す。（ｂ）は充電状態の測定値Ｓと放電電気量との関係を示す。 本発明の実施例１による電池管理システム２について、二次電池ブロック１の放電容量と放電特性とが学習されたものから比較的大きくずれるとき、放電電気量の増大に伴う充電状態の測定値Ｓの変化を示すグラフである。（ａ）は二次電池ブロック１について、劣化前の放電曲線を実線で、劣化後の放電曲線を破線で、それぞれ示す。（ｂ）は充電状態の測定値Ｓと放電電気量との関係を示す。 本発明の実施例１の制御部６による充電状態の計測を示すフローチャートである。 本発明の実施例１の制御部６による満充電状態の確認を示すフローチャートである。 本発明の実施例１について、ステップＳ４による充電状態の計測を示すフローチャートである。 本発明の実施例２による電池パック１０Ａを示すブロック図である。 二次電池ブロック１の充電状態が満充電状態に等しい時点から二次電池ブロック１が放電を開始するとき、その放電開始時近傍での二次電池ブロック１全体の両端電圧と放電時間との関係を示すグラフである。 二次電池ブロック１について、内部抵抗と充放電サイクル数との関係を示すグラフである。 二次電池ブロック１について、開路電圧と充電状態との関係を示すグラフである。 二次電池ブロック１の内部抵抗と充電状態との関係を示すグラフである。 本発明の実施例２の制御部６Ａによる充電状態の計測を示すフローチャートである。 本発明の実施例２による内部抵抗ＩＲの第一の計測方法を示すフローチャートである。 本発明の実施例２による内部抵抗ＩＲの第二の計測方法を示すフローチャートである。 本発明の実施例３による電池パック１０Ｂを示すブロック図である。 本発明の実施例３の制御部６Ｂによる充電状態の計測を示すフローチャートである。 本発明の実施例３の制御部６Ｂによる放電特性表の補正を示すフローチャートである。 本発明の実施例４による電池パック１０Ｃの内、温度検出部３Ａ近傍を示すブロック図である。 二次電池の放電期間中、従来の電池管理システムにより測定される電池電圧及び充電状態について、放電電気量の増大に伴う変化の一例を示すグラフである。（ａ）は電池電圧と放電電気量との関係を表すグラフ（放電曲線）を示す。（ｂ）は、充電状態の測定値と放電電気量との関係を表すグラフを実線で示し、充電状態の真値と放電電気量との関係を示すグラフを破線で示す。 劣化した二次電池の放電期間中、従来の電池管理システムによる電池電圧及び充電状態の測定値の放電電気量の増大に伴う変化の一例を示すグラフである。（ａ）は、放電期間中、放電電流と電池温度とが実質的に同一の変動を示すとき、初期の二次電池の放電曲線を破線で、劣化した二次電池の放電曲線を実線で、それぞれ示す。（ｂ）は、充電状態の測定値と放電電気量との関係を表すグラフを実線で、劣化した二次電池の充電状態の真値と放電電気量との関係を表すグラフを破線で、初期の二次電池の充電状態の真値と放電電気量との関係を表すグラフを一点鎖線で、それぞれ示す。

以下、本発明の最適な実施の形態について、その好ましい実施例を挙げて、図面を参照しつつ説明する。

《実施例１》
図１は、本発明の実施例１による電池パック１０を示すブロック図である。
電池パック１０は、二次電池ブロック１と電池管理システム２とを有する。
二次電池ブロック１は複数のセル１ａ、１ｂ、…を例えば直列に含む。それぞれのセルは好ましくはリチウムイオン二次電池である。その他に、ニッケル−カドミウム二次電池、又はニッケル−水素二次電池であっても良い。二次電池ブロック１の正極８ａと負極８ｂとはそれぞれホストＨへ接続され、放電時にはホストＨへ電力を出力し、充電時にはホストＨ内の充電器から電力を入力する。

電池管理システム２は、二次電池に対するセンサ群３〜５と制御部６とを含む。
センサ群は温度検出部３、電圧検出部４、及び電流検出部５を含む。
温度検出部３は二次電池ブロック１の近傍に設置されたサーミスタ３ａを通し、二次電池ブロック１の温度Ｔを計測する。
電圧検出部４は二次電池ブロック１内のセルごとに電圧Ｖを計測する。
電流検出部５は、二次電池ブロック１と直列に接続された抵抗５ａでの電圧降下を計測する。抵抗５ａは所定の抵抗値を持つので、その電圧降下量から電池電流Ｉが検出される。

制御部６はＣＰＵとメモリ６ａとを含む。メモリ６ａは好ましくはフラッシュメモリである。更に、そのメモリ６ａとは別に、ＣＰＵの作業用メモリ又はホストＨとの通信用バッファとしてＤＲＡＭが含まれても良い。
制御部６は例えばメモリ６ａに記憶されたファームウェアを実行し、後述の電池状態監視部６ｂ、電池電流積算部６ｃ、充電状態計測部６ｄ、充電状態修正部６ｅ、放電容量計測部６ｆ、及び放電特性表補正部６ｇとしての機能を発揮する。

電池状態監視部６ｂは、通信用端子９を通しホストＨからコマンドを受信し、そのコマンドに従いセンサ群３〜５を制御し、電池電圧Ｖ、電池電流Ｉ、及び電池温度Ｔを監視する。更に、それらの測定値を含む二次電池の状態を表す情報、すなわち電池状態を管理し、特に通信用端子９を通しホストＨへ通知する。ホストＨはその電池状態に基づき、二次電池の充放電制御を行う。

電池状態監視部６ｂは更に、二次電池の保護回路として機能する。すなわち、電池状態に応じ電池電流を遮断し、過充電、過放電、過電圧、過電流、及び過熱による二次電池の劣化及び破壊を防ぐ。
例えば、二次電池ブロック１内のいずれかのセルで電圧が所定の閾値を超えるとき、その電圧の異常な上昇がホストＨへ通知される。ホストＨはそのとき、放電電流の遮断を指示するコマンドを制御部６へ送出する。そのコマンドに従い、制御部６は、放電時では第一のスイッチ７ａを、充電時では第二のスイッチ７ｂを、それぞれオフし、電池電流を遮断する。

一方、電池温度の測定値が所定の閾値を超えるときは、電池状態監視部６ｂはホストＨへ、電池電流の低減を要求するための信号を送出しても良い。
ここで、電池温度のそれぞれの閾値は、好ましくは、二次電池ブロック１の安定性が失われ、例えば熱暴走が生じ得る温度より十分に低い。それにより、過熱による二次電池ブロック１の劣化又は熱暴走が生じる前に、ホストＨは放電電流を十分に低減できる。特に、過熱の発生時での放電電流の強制的な遮断が回避されるので、ホストＨの突然のシャットダウンが防止される。

電池電流積算部６ｃは、電流検出部５により放電電流Ｉを所定の時点から一定の時間間隔（例えば約２秒間隔）でサンプリングし、それらのサンプルを積算する。その積算値がその積算期間での二次電池ブロック１による放電電気量と実質的に等しい。

充電状態計測部６ｄは次のように二次電池の充電状態を計測する。まず、電池電流積算部６ｃにより放電開始時から放電電流Ｉを積算する。次に二次電池ブロック１の所定の放電容量と放電電流Ｉの積算値（すなわち放電電気量）とに基づき、それぞれのサンプリング時点での二次電池ブロック１の充電状態を決定する。すなわち、放電容量と放電電気量との差を残存容量とみなし、その残存容量と放電容量との比を充電状態として算定する。充電状態の測定値は電池状態の一部としてホストＨへ通知される。

放電電流Ｉの積算に基づく充電状態の測定値は一般に誤差を多く含む。充電状態修正部６ｅは充電状態の測定値を以下のように、メモリ６ａにより記憶された二次電池ブロック１の放電特性に基づき修正する。
その修正では更に、二次電池ブロック１内のそれぞれのセルの劣化による放電特性の変動が以下のように反映される。その結果、充電状態の計測が二次電池の劣化に関わらず、高精度に維持される。

充電状態修正部６ｅは二次電池ブロック１の放電特性を次のように記憶する。
まず、基準値の充電状態（すなわち基準充電状態）を複数定める。例えば満充電状態（１００％）、７０％、１０％、５％、２％、及び完全放電状態（０％）が基準充電状態として設定される。ここで、これらの一部が含まれていなくても良く、その他の充電状態が含まれても良い。
次に、基準充電状態のそれぞれに対応する電池電圧Ｖ、放電電流Ｉ、及び電池温度Ｔの組を、例えば製造直後の二次電池ブロック１の放電特性（すなわち、初期の放電特性）に基づき定め、メモリ６ａにより記憶する。
表１は、初期の放電特性に基づき決定された、５％の基準充電状態に対応する一つのセル当たりの電池電圧Ｖ、放電電流Ｉ、及び電池温度Ｔの組を示す表である。

その他の基準充電状態、例えば満充電状態１００％、１０％、及び完全放電状態０％についても、同様な表がメモリ６ａにより記憶される。表１のように、基準充電状態に対応する電池電圧、放電電流、及び電池温度の組を示す表を、以下、放電特性表という。
表１に示される放電特性表では、一つの基準充電状態に対し、放電電流Ｉと電池温度Ｔとのそれぞれの所定範囲ごとに、セル当たりの電池電圧Ｖの基準値が一つずつ設定される。

図２は、二次電池ブロック１の放電期間中、電池管理システム２により測定された電池電圧Ｖと充電状態とのそれぞれについて、放電電気量の増大に伴う変化を示すグラフである。図２の（ａ）は二次電池ブロック１での電池電圧Ｖと放電電気量との関係（すなわち放電曲線）を示す。図２の（ｂ）は充電状態の測定値と放電電気量との関係を示す。
図２では、二次電池ブロック１の放電期間中、放電電流Ｉと電池温度Ｔとが過大な変動を示さず、比較的安定しているときを想定する。電池電圧Ｖはそのとき、図２の（ａ）に示されるように、放電電気量の増大に伴いほぼ単調に低下する。

図２の（ａ）では、二次電池ブロック１の放電曲線が、初期（充放電サイクル数＝０サイクル）では破線で、充放電サイクル数＝２５０サイクルでは実線で、それぞれ示される。ここで、両方の放電曲線では放電期間中の放電電流と電池温度との変動が実質的に一致する、と想定される。
以下、説明の簡明化を目的として、放電が満充電状態１００％から完全放電状態０％まで連続に実行されるときを想定する。更に、基準充電状態としては、第一の基準充電状態（満充電状態）１００％、第二の基準充電状態１０％、及び第三の基準充電状態（完全放電状態）０％だけを考慮する。

充電状態修正部６ｅは、二次電池ブロック１の放電開始時、電池状態監視部６ｂを通し、電池電圧Ｖ、放電電流Ｉ、及び電池温度Ｔを計測する。それにより、それらの測定値の組（Ｖ，Ｉ，Ｔ）が第一の基準充電状態１００％に対応する放電特性表中の基準値の組のいずれかと一致するか否か、を確認する。具体的には例えば、それらの基準値の組の中から放電電流と電池温度との測定値を含む組（ＶＡ，Ｉ，Ｔ）を探し、その組に含まれる電池電圧の基準値（第一の基準電圧値）ＶＡと電池電圧の測定値Ｖとを比較する。それらが実質的に一致するとき、充電状態修正部６ｅは二次電池ブロック１の充電状態Ｓを第一の基準充電状態１００％に設定する。図２に示されるこの設定時点Ａを、以下、第一の確定点という。
充電状態修正部６ｅは更に、二次電池ブロック１の放電容量を第一の確定点Ａでの残存容量として設定する。ここで、メモリ６ａには、二次電池ブロック１の放電容量として製造時での値（初期値）が予め記憶される。

第一の基準充電状態は満充電状態１００％より低い値に設定されても良い。そのとき、第一の確定点での残存容量が放電容量と第一の基準充電状態との積に設定され、充電状態の計測が満充電状態１００％より低い値から開始される。

充電状態計測部６ｄは第一の確定点Ａ以降、第一の確定点Ａでの残存容量と、電池電流積算部６ｃにより計測される放電電気量との差から充電状態Ｓを計測する。
初期の二次電池ブロック１では放電電気量の増大に伴い、電池電圧の測定値Ｖが図２の（ａ）に示される破線に沿って降下する。一方、充電状態の測定値Ｓが図２の（ｂ）に示されるように、第一の確定点Ａから直線的に減少する。

充電状態修正部６ｅは、第一の確定点Ａ以降、電池状態監視部６ｂを通し、電池電圧Ｖ、放電電流Ｉ、及び、電池温度Ｔを監視する。更に、それらの測定値の組（Ｖ，Ｉ，Ｔ）が第二の基準充電状態１０％に対応する放電特性表中の基準値の組のいずれかと一致するか否か、を確認する。具体的には例えば、それらの基準値の組の中から放電電流と電池温度との測定値を含む組（ＶＢ，Ｉ，Ｔ）を探し、その組に含まれる電池電圧の基準値（第二の基準電圧値）ＶＢと電池電圧の測定値Ｖとを比較する。それらが実質的に一致するとき、充電状態修正部６ｅは充電状態の測定値Ｓを第二の基準充電状態１０％で置換する。この置換時点を、以下、第二の確定点という。図２では点Ｂが、初期の二次電池ブロック１の放電での第二の確定点を表す。この置換により、充電状態の測定値Ｓの誤差が修正される。

充電状態修正部６ｅは更に、放電容量と第二の基準充電状態１０％との積を第二の確定点Ｂでの残存容量として設定する。充電状態計測部６ｄは第二の確定点Ｂ以降、第二の確定点Ｂでの残存容量と放電電気量との差から充電状態Ｓを計測する。
第二の確定点Ｂ以降、電池電圧Ｖ、放電電流Ｉ、及び電池温度Ｔの測定値の組（Ｖ，Ｉ，Ｔ）が第三の基準充電状態（完全放電状態）０％に対応する放電特性表中の基準値の組のいずれかと一致するか否か、を充電状態修正部６ｅは確認する。具体的には例えば、それらの基準値の組の中から放電電流と電池温度との測定値を含む組（ＶＣ，Ｉ，Ｔ）を探し、その組に含まれる電池電圧の基準値（放電終止電圧値）ＶＣと電池電圧の測定値Ｖとを比較する。それらが実質的に一致するとき、充電状態修正部６ｅは充電状態の測定値Ｓを完全放電状態０％で置換し、二次電池ブロック１の放電を停止する。この時点を以下、第三の確定点という。図２では点Ｃが初期の二次電池ブロック１の放電での第三の確定点を表す。この置換により、充電状態の完全放電状態への到達時点が正確に検知される。

例えば充放電サイクル数が増大するとき、又は、特にリチウムイオン二次電池では高温下で高充電状態に長期間維持されるとき、二次電池は劣化する。劣化した二次電池では、放電容量が初期値より低減し、放電曲線の形状が初期のものから大きくずれる。
例えば充放電サイクル数＝２５０サイクルの放電曲線（図２の（ａ）の実線）では、初期の放電曲線（図２の（ａ）の破線）より、放電の開始（第一の確定点Ａ）から終止（電池電圧Ｖ＝放電終止電圧ＶＣ）までの放電期間全体での放電電気量が低減する。すなわち、初期の二次電池ブロック１の第三の確定点Ｃまでの放電電気量をＱ４とし、劣化した二次電池ブロック１の第三の確定点ＣＰまでの放電電気量をＱ２とするとき、Ｑ２＜Ｑ４。更に、放電開始時からの一定の放電電気量に対する電池電圧が降下する。その上、放電開始時では電池電圧の降下が急激になり、放電終止時では逆に電池電圧の降下が緩やかになる。その結果、劣化した二次電池ブロック１では、図２の（ａ）に示されるように、第二の確定点は点ＢＰまで、第三の確定点は点ＣＰまでそれぞれ早まり、それぞれの確定点までの放電電気量が低減する。すなわち、初期の二次電池ブロック１の第二の確定点Ｂまでの放電電気量をＱ３とし、劣化した二次電池ブロック１の第二の確定点ＢＰまでの放電電気量をＱ１とするとき、Ｑ１＜Ｑ３である。更に、第二の確定点までの放電電気量の差（点Ｂ−点ＢＰ間の距離＝Ｑ３−Ｑ１）は第三の確定点までの差（点Ｃ−点ＣＰ間の距離＝Ｑ４−Ｑ２）より大きい。従って、劣化した二次電池ブロック１の放電では、特に第二の確定点ＢＰでの実際の充電状態が第二の基準充電状態１０％から増大する。

放電特性表補正部６ｇは二次電池ブロック１の放電ごとに、第一の確定点Ａから第二の確定点ＢＰまでの放電期間での放電電気量Ｑ１と、第一の確定点Ａから第三の確定点ＣＰまでの放電期間での放電電気量Ｑ２とを記憶する。更に、それらの放電電気量Ｑ１とＱ２とに基づき、放電特性表を次のように補正する。以下、放電特性表の補正及びその効果の説明を目的として、劣化した二次電池ブロック１に対し、放電容量の初期値と初期の放電特性表とで充電状態を計測しかつ修正する場合を想定する。

充電状態計測部６ｄは二次電池ブロック１の放電容量を初期値に設定し、充電状態を計測する。従って、充電状態の測定値Ｓは放電開始から第二の確定点までの期間では、図２の（ｂ）に太い実線で示されるように直線Ａ−Ｂに沿って減少する。
図２の（ａ）に示されるように、放電開始時、劣化した二次電池ブロック１では電池電圧Ｖ（実線）が初期での電池電圧（破線）より急速に降下する。従って、第二の確定点ＢＰが初期でのものＢより早い。その結果、容量跳びが、図２の（ｂ）の点Ｂ１−点Ｂ２間で示されるように生じる。

図２の（ｂ）に示されるように、第三の確定点ＣＰより前に、充電状態の測定値Ｓが第三の基準充電状態の値０％まで降下する。そのとき、充電状態修正部６ｅは充電状態の測定値Ｓを第三の基準充電状態０％よりわずかに高い値（例えば１％）に固定する。充電状態修正部６ｅは第三の確定点ＣＰを検出したとき、充電状態の測定値Ｓを完全放電状態０％とする。そのとき、制御部６は第一のスイッチ７ａをオフし、放電電流を遮断する。

第一の確定点Ａから第三の確定点ＣＰまでの放電期間で、放電容量計測部６ｆは放電電気量の総量Ｑ２を算定する。更に、その総量Ｑ２で放電容量を更新する。次の放電では、充電状態計測部６ｄがその更新された放電容量に基づき充電状態を計測する。
この放電容量の学習により、図２の（ｂ）の例では、充電状態の測定値Ｓを示す太い実線の傾き（すなわち直線Ａ−Ｃの傾き）が、次の放電では一点鎖線で示される傾き（すなわち直線Ａ−ＣＰの傾き）に修正される。それにより、例えば第二の確定点ＢＰでの容量跳び（図２の（ｂ）の点Ｂ１ａ−点Ｂ２間参照）が低減する。

放電特性表補正部６ｇは、第一の確定点Ａから第二の確定点ＢＰまでの放電期間中での放電電気量Ｑ１（以下、第一の放電電気量という）と、第一の確定点Ａから第三の確定点ＣＰまでの放電期間中での放電電気量Ｑ２（以下、第二の放電電気量という）とを記憶する。更に、第一の放電電気量Ｑ１と第二の放電電気量Ｑ２とに基づき放電特性表を次のように補正する。

第一の放電電気量Ｑ１を第一の基準充電状態１００％から第二の基準充電状態１０％までの間での放電電気量とみなし、放電容量（すなわち満充電状態１００％から完全放電状態０％までの間の放電電気量）を次式で換算する：ＱＡ＝Ｑ１／（１００−１０）×１００。この換算された放電容量ＱＡを第一の換算放電容量という。
同様に、第二の放電電気量Ｑ２に基づき、第二の換算放電容量ＱＢを次式で定義する：ＱＢ＝Ｑ２／（１００−０）×１００（＝Ｑ２）。

放電特性表が実際の放電曲線を良く近似するとき、第一の換算放電容量ＱＡと第二の換算放電容量ＱＢとは実質的に一致する。すなわち、第一の換算放電容量ＱＡと第二の換算放電容量ＱＢとの差は放電特性表の実際の放電曲線からのずれを表す。
放電特性表補正部６ｇは第一の換算放電容量ＱＡと第二の換算放電容量ＱＢとの差に基づき放電特性表を補正する。例えば、第一の換算放電容量ＱＡが第二の換算放電容量ＱＢより大きいとき（ＱＡ＞ＱＢ）、第二の基準電圧ＶＢを所定の補正量だけ上げ、逆のとき（ＱＡ＜ＱＢ）は下げる。

図２の（ｂ）では、第一の換算放電容量ＱＡは直線Ａ−Ｂ２と横軸との交点で定まる放電電気量に等しく、第二の換算放電容量ＱＢは直線Ａ−ＣＰと横軸との交点で定まる放電電気量Ｑ２に等しい。従って、第一の換算放電容量ＱＡは第二の換算放電容量ＱＢより小さい（ＱＡ＜ＱＢ）。そのとき、放電特性表補正部６ｇは放電特性表中の第二の基準電圧ＶＢを、例えば１ｍＶだけ下げる。この補正された基準電圧を、以下、修正基準電圧ＶＢ１という：ＶＢ１＝ＶＢ−１ｍＶ。
次回の放電で放電電流と電池温度とが前回の放電と同様な変動を示すとき、電池電圧Ｖが第一の基準電圧ＶＡから第二の基準電圧ＶＢを超え、修正基準電圧ＶＢ１まで降下するとき、充電状態修正部６ｅは第二の確定点ＢＱを検出する。すなわち、第二の確定点が図２の（ａ）の点ＢＰから点ＢＱまで遅れる。それにより、容量跳び（図２の（ｂ）の点Ｂ３−点Ｂ４間の距離）が前回の放電での容量跳び（点Ｂ１−点Ｂ２間の距離）より低減する。
こうして、制御部６は放電容量の学習及び換算放電容量に基づく放電特性表の補正により、充電状態の測定精度を向上できる。

上記の説明では、充放電サイクル数＝２５０サイクルの二次電池ブロック１に対し放電容量の初期値と初期の放電特性表とで充電状態を計測しかつ修正する場合が想定される。放電容量の学習と放電特性表の補正とを２５０サイクルより小さい充放電サイクル数から開始するとき、二次電池ブロック１の劣化による放電曲線のずれが図２の（ａ）に示されるものよりかなり小さいので、充電状態の測定精度は高い。特に、容量跳びは図２の（ｂ）に示されるものよりかなり小さく抑えられる。
更に、上記の説明では、基準充電状態が三つだけ設定される。基準充電状態を更に多く設定することにより、充電状態の測定精度を更に向上できる。

前回の放電終了時から次回の放電開始時までの期間が長いとき、又は放電がその終了前に長期間中断するとき、二次電池ブロック１は一般に劣化する。特にリチウムイオン二次電池では、高温下で高充電状態に長期間維持されるとき劣化が著しく進行する。その結果、二次電池ブロック１の放電特性が比較的大きく変化し、前回の放電で学習された放電容量及び放電特性表による充電状態の測定精度が比較的大きく低下する。

放電容量計測部６ｆは放電特性のそのような比較的大きな変化に関わらず、放電容量の学習精度を次のように高く維持する。
図３は、二次電池ブロック１の放電容量と放電特性とが学習されたものから比較的大きくずれるとき、放電電気量の増大に伴う充電状態の測定値Ｓの変化を示すグラフである。図３の（ａ）は二次電池ブロック１について、劣化前の放電曲線を実線で、劣化後の放電曲線を破線で、それぞれ示す。図３の（ｂ）は充電状態の測定値Ｓと放電電気量との関係を示す。図３では、二次電池ブロック１の放電期間中、放電電流Ｉと電池温度Ｔとが過大な変動を示さず、電池電圧Ｖが放電電気量の増大に伴いほぼ単調に低下するときを想定する。更に、放電期間中の放電電流と電池温度との変動が劣化前後の放電の間で実質的に一致する、と想定される。

図３の（ａ）に実線で示される劣化前の放電曲線に基づき、放電容量と放電特性表とが学習される。その放電特性表は、第一の基準充電状態１００％、第二の基準充電状態１０％、第三の基準充電状態５％、第四の基準充電状態２％、及び第五の基準充電状態０％のそれぞれに対する確定点Ａ〜Ｅでの電池状態、特に第一の基準電圧ＶＡ、第二の基準電圧ＶＢ、第三の基準電圧ＶＣ、第四の基準電圧ＶＤ、及び第五の基準電圧（放電終止電圧）ＶＥをそれぞれ含む。

前回の放電から次回の放電までの間に長時間が経過し、その間に二次電池ブロック１の劣化が進行するとき、次回の放電では電池電圧Ｖは図３の（ａ）に破線で示される放電曲線に沿って降下する。その結果、電池電圧Ｖが第一の基準電圧ＶＡから第二の基準電圧ＶＢまで早く降下し、第二の確定点が早まる（図３の（ａ）の点Ｂ−点ＢＲ間参照）。それにより、充電状態の測定値Ｓには、図３の（ｂ）の点Ｂ１−点Ｂ２間に示されるような容量跳びが生じる。
それ以後、電池電圧Ｖが第三の基準電圧ＶＣまで降下し、第三の確定点ＣＲが検出される前に、充電状態の測定値Ｓが第三の基準充電状態の値５％まで低下する（図３の（ｂ）の点Ｃ１）。従って、第三の確定点ＣＲまで充電状態の測定値Ｓが第三の基準充電状態の値５％に固定される（図３の（ｂ）の点Ｃ１−点Ｃ２間参照）。同様に、充電状態の測定値Ｓは、図３の（ｂ）の点Ｄ１−点Ｄ２間では第四の基準充電状態の値２％に、点Ｅ１−点Ｅ２間では第五の基準充電状態の値０％よりわずかに高い値１％に、それぞれ固定される。

放電容量計測部６ｆは電池電流積算部６ｃによる放電電流Ｉの積算を、充電状態の測定値Ｓの固定期間（例えば図３の（ｂ）の点Ｃ１−点Ｃ２間、点Ｄ１−点Ｄ２間、及び点Ｅ１−点Ｅ２間）でも継続させる。
電池電圧Ｖが放電終止電圧ＶＥまで降下するとき、又は放電から充電への切替がホストＨから通知されるとき、放電容量計測部６ｆは電池電流積算部６ｃによる放電電流Ｉの積算を停止する。更に、その停止時までの放電電流Ｉの積算値（放電電気量）とその停止時での充電状態の測定値Ｓとに基づき放電容量を換算し、その換算値で放電容量を更新する。

例えば、図３の（ｂ）で、充電状態の測定値Ｓが第四の基準充電状態の値２％に固定される期間（点Ｄ１−点Ｄ２間）中に放電が充電に切り替えられるとき（点Ｍ）、放電開始時から充電への切替時までの放電電気量と、その充電への切替時での充電状態の測定値Ｓすなわち第四の基準充電状態の値２％とで、放電容量が換算される。その換算値は図３の（ｂ）で直線Ａ−Ｍと横軸との交点Ｎに相当する。
充電への切替時点Ｍでは充電状態の測定値Ｓは第四の基準充電状態の値２％に固定され、その正確な値は不明である。しかし、図３の（ｂ）から明らかなように、その換算値Ｎは実際の放電容量Ｅ２を良く近似する。特に、第三の基準充電状態５％に対する確定点Ｃ２での放電電気量と第三の基準充電状態５％とに基づき放電容量を換算するときより、換算値の誤差が小さい。
こうして、前回の放電から次回の放電までの間に長時間が経過し、その間に二次電池ブロック１の劣化が進行するときでも、放電容量計測部６ｆは放電容量の学習精度を高く維持できる。

上記の制御部６による充電状態の計測の具体的な手順は、例えば以下の通りである。図４は、制御部６による充電状態の計測を示すフローチャートである。
以下、説明の簡明化を目的として、放電特性表が、第一の基準充電状態（満充電状態）ＳＲ（０）＝１００％、第二の基準充電状態ＳＲ（１）＝１０％、及び第三の基準充電状態（完全放電状態）ＳＲ（２）＝０％の三つの基準充電状態に対し、第一の基準電圧ＶＡ、第二の基準電圧ＶＢ、及び第三の基準電圧（放電終止電圧）ＶＣをそれぞれ含むときを想定する。

＜ステップＳ１＞
放電開始時、二次電池ブロック１が満充電状態であることを、制御部６はセンサ群３〜５を通し確認する。その確認は具体的には例えば次のように行われる。
図５は、制御部６による満充電状態の確認を示すフローチャートである。
＜ステップＳ２１＞
センサ群３〜５により、二次電池ブロック１に対し、電池電圧Ｖ、放電電流Ｉ、及び電池温度Ｔが検出される。
＜ステップＳ２２＞
放電電流の測定値Ｉと電池電圧の測定値Ｔとを含む満充電状態１００％に対応する基準値の組（ＶＡ，Ｉ，Ｔ）が、放電特性表から読み出される。
＜ステップＳ２３＞
電池電圧Ｖと第一の基準電圧ＶＡとが比較される。電池電圧Ｖが第一の基準電圧ＶＡを含む所定の範囲を超えて高いとき（Ｖ≫ＶＡ）、処理はステップＳ２４へ分岐する。電池電圧Ｖが第一の基準電圧ＶＡと実質的に等しいとき（Ｖ＝ＶＡ）、すなわち上記の所定の範囲内に収まるとき、処理はステップＳ２６へ分岐する。電池電圧Ｖが上記の所定の範囲より低いとき（Ｖ≪ＶＡ）、処理はステップＳ２８へ分岐する。

＜ステップＳ２４＞
電池電圧Ｖが第一の基準電圧ＶＡより異常に高いので、制御部６は放電電流Ｉを遮断し、放電を中止させる。
＜ステップＳ２５＞
電池電圧Ｖが異常に高いことを制御部６はホストＨへ通知し、充電状態の計測を中止する。
＜ステップＳ２６＞
電池電圧Ｖが第一の基準電圧ＶＡと実質的に等しいとき（Ｖ＝ＶＡ）、充電状態の測定値Ｓは満充電状態１００％に設定される。
＜ステップＳ２７＞
二次電池ブロック１の残存容量ＱＲは所定の放電容量ＱＦに設定される。
＜ステップＳ２８＞
電池電圧Ｖが第一の基準電圧ＶＡより極端に低いとき（Ｖ≪ＶＡ）、正確な充電状態は不明である。従って、充電状態の測定値Ｓは仮に、第二の基準充電状態ＳＲ（１）＝１０％に設定される。
＜ステップＳ２９＞
二次電池ブロック１の残存容量ＱＲは放電容量ＱＦと第二の基準充電状態ＳＲ（１）＝１０％との積に設定される：ＱＲ＝ＱＦ×ＳＲ（１）＝ＱＦ×０．１０。
ステップＳ２６とＳ２７又はステップＳ２８とＳ２９により充電状態の測定値Ｓと残存容量ＱＲとが設定され、満充電状態の確認のステップＳ１が終了する。以下、処理は図４のフローチャートへ戻る。

＜ステップＳ２＞
整数値変数ｉが１に初期化される。
＜ステップＳ３＞
放電電気量Ｑが０に初期化され、次の修正目標の基準充電状態ＳＲが第（ｉ＋１）の基準充電状態ＳＲ（ｉ）に設定される。
＜ステップＳ４＞
第ｉの基準充電状態ＳＲ（ｉ−１）から第（ｉ＋１）の基準充電状態ＳＲ（ｉ）までの範囲で、充電状態の計測が次のように行われる。
図６は、ステップＳ４による充電状態の計測を示すフローチャートである。
＜ステップＳ４１＞
放電電流Ｉが流れているか否かがチェックされる。放電電流Ｉが流れていないときは処理がステップＳ４２へ分岐する。放電電流Ｉが流れているときは処理がステップＳ４３へ分岐する。
＜ステップＳ４２＞
電池電流が充電の向きに流れているか否か、又は放電から充電への切替がホストＨから通知されるか否か、がそれぞれチェックされる。それにより充電への切替が検知されるとき、ステップＳ４が終了し、図４のフローチャートのステップＳ５へ処理が分岐する。それ以外のとき、処理がステップＳ４１へ戻る。

＜ステップＳ４３＞
センサ群３〜５により、電池電圧Ｖ、放電電流Ｉ、及び電池温度Ｔが検出される。
＜ステップＳ４４＞
放電電流のサンプルＩとサンプリングの時間間隔Δｔ（＝約２秒）との積が放電電気量Ｑに加算される：Ｑ＝Ｑ＋Ｉ×Δｔ。
＜ステップＳ４５＞
残存容量ＱＲ、放電電気量Ｑ、及び放電容量ＱＦから充電状態の候補値Ｓ１が換算される：Ｓ１＝（ＱＲ−Ｑ）／ＱＦ。
＜ステップＳ４６＞
放電電流の測定値Ｉと電池電圧の測定値Ｔとを含む修正目標の基準充電状態ＳＲに対応する基準値の組（ＶＲ，Ｉ，Ｔ）が、放電特性表から読み出される。
＜ステップＳ４７＞
電池電圧Ｖが修正目標の基準電圧ＶＲと比較される。電池電圧Ｖが基準電圧ＶＲより大きいとき（Ｖ＞ＶＲ）、処理がステップＳ４８へ分岐する。それ以外のとき、処理がステップＳ５１へ分岐する。

＜ステップＳ４８＞
充電状態の候補値Ｓ１が修正目標の基準充電状態ＳＲと比較される。
＜ステップＳ４９＞
充電状態の候補値Ｓ１が修正目標の基準充電状態ＳＲより大きいとき（Ｓ１＞ＳＲ）、充電状態の測定値Ｓとして充電状態の候補値Ｓ１が選択される（ステップＳ４９Ａ）。
それ以外のとき、充電状態の測定値Ｓとして修正目標の基準充電状態ＳＲが選択される（ステップＳ４９Ｂ）。それにより、電池電圧Ｖが修正目標の基準電圧ＶＲまで降下する前に充電状態の候補値Ｓ１が修正目標の基準充電状態の値ＳＲまで低下するとき、充電状態の測定値Ｓがその基準充電状態の値ＳＲに固定される。
＜ステップＳ５０＞
電池電圧Ｖ、放電電流Ｉ、電池温度Ｔ、及び充電状態の測定値Ｓを含む電池状態がホストＨへ通知される。
以下、処理はステップＳ４１へ戻る。
＜ステップＳ５１＞
電池電圧Ｖが修正目標の基準電圧ＶＲまで降下し、すなわち放電時間が修正目標の基準充電状態ＳＲに対する確定点に達する。そのとき、充電状態の測定値Ｓが修正目標の基準充電状態ＳＲで置換される：Ｓ＝ＳＲ。
＜ステップＳ５２＞
電池電圧Ｖ、放電電流Ｉ、電池温度Ｔ、及び充電状態の測定値Ｓを含む電池状態がホストＨへ通知され、ステップＳ４が終了する。
以下、処理は図４のフローチャートへ戻る。

＜ステップＳ５＞
放電開始時から前回の修正目標の基準充電状態すなわち第ｉの基準充電状態ＳＲ（ｉ−１）に対する確定点（第ｉの確定点）までの期間で積算された放電電気量（第（ｉ−１）の放電電気量）をＱ（ｉ−１）とする。その第（ｉ−１）の放電電気量Ｑ（ｉ−１）にステップＳ４終了時の放電電気量Ｑを加算し、放電開始時から第（ｉ＋１）の基準充電状態ＳＲ（ｉ）に対する確定点（第（ｉ＋１）の確定点）までの期間で積算された放電電気量（第ｉの放電電気量）Ｑ（ｉ）とみなす：Ｑ（ｉ）＝Ｑ（ｉ−１）＋Ｑ。ここで、ｉ＝１のとき、Ｑ（０）＝０とする。
＜ステップＳ６＞
修正目標の基準充電状態ＳＲが完全放電状態０％であるか否か、又は、放電から充電への切替が検知されたか否か、がチェックされる。それらの判断のいずれかが肯定的であるとき、処理はステップＳ９へ分岐する。それ以外のとき、処理はステップＳ７へ分岐する。
＜ステップＳ７＞
放電容量ＱＦと修正目標の基準充電状態ＳＲとの積を第（ｉ＋１）の確定点での残存容量ＱＲとして設定する：ＱＲ＝ＱＦ×ＳＲ。
＜ステップＳ８＞
整数値変数ｉを１だけ増やし、処理をステップＳ３へ戻す。

＜ステップＳ９＞
制御部６は放電電流Ｉを遮断し、放電を停止する。
＜ステップＳ１０＞
放電停止時の整数値変数ｉについて、第ｉの放電電気量Ｑ（ｉ）を新たな放電容量として設定する。
＜ステップＳ１１＞
第一の換算放電容量ＱＡと第二の換算放電容量ＱＢとをそれぞれ次式で算定する：ＱＡ＝Ｑ（１）／（ＳＲ（０）−ＳＲ（１））、ＱＢ＝Ｑ（２）／（ＳＲ（０）−ＳＲ（２））。
＜ステップＳ１２＞
第一の換算放電容量ＱＡと第二の換算放電容量ＱＢとを比較する。
＜ステップＳ１３＞
第一の換算放電容量ＱＡが第二の換算放電容量ＱＢより大きいとき（ＱＡ＞ＱＢ）、第二の基準電圧ＶＢを１ｍＶだけ下げる：ＶＢ＝ＶＢ−１ｍＶ（ステップＳ１３Ａ）。逆に、第一の換算放電容量ＱＡが第二の換算放電容量ＱＢより小さいとき（ＱＡ＜ＱＢ）、第二の基準電圧ＶＢを１ｍＶだけ上げる：ＶＢ＝ＶＢ＋１ｍＶ（ステップＳ１３Ｂ）。第一の換算放電容量ＱＡが第二の換算放電容量ＱＢと実質的に等しいとき（ＱＡ＝ＱＢ）、第二の基準電圧ＶＢをそのまま維持する：ＶＢ＝ＶＢ（ステップＳ１３Ｃ）。
こうして、放電容量の学習（ステップＳ１０）と放電特性表の補正（ステップＳ１１〜１３）とを経て、充電状態の計測が終了する。

図４のフローチャートでは三つの基準充電状態が設定される。その他に、四つ以上の基準充電状態が設定されても良い。そのとき、ステップＳ１１〜１３による放電特性表の補正は、好ましくは、満充電状態１００％、完全放電状態０％、及びそれらの間のいずれか一つの基準充電状態について行われる。その他に、特に放電深度が浅いときは、完全放電状態０％以外の三つの基準充電状態の組合せについて行われても良い。いずれの場合も、真ん中の基準充電状態に対応する基準電圧が補正される。
更に、全ての基準充電状態について換算放電容量をそれぞれ求め、それらの平均値に対するそれぞれの換算放電容量のずれからそれぞれの基準電圧の補正量を決定しても良い。

《実施例２》
図７は、本発明の実施例２による電池パック１０Ａを示すブロック図である。図７では、実施例１による電池パック１０と同様な構成要素に対し、図１と同じ符号を付す。更に、それらの同様な構成要素の説明は実施例１でのものを援用する。

制御部６Ａは例えばメモリ６ａに記憶されたファームウェアを実行し、実施例１と同様な電池状態監視部６ｂ、電池電流積算部６ｃ、及び放電容量計測部６ｆとしての機能に加え、充電状態計測部６ｊ、内部抵抗計測部６ｈ、及び内部抵抗補正部６ｉとしての機能を発揮する。

放電容量計測部６ｆは実施例１と同様、放電開始時から終了時までの放電電気量の総量を算定する。更に、その総量から放電終了時での充電状態の測定値に基づき、放電容量を換算し、その換算値と初期値との比を求める。その比は、後述の内部抵抗補正部６ｉによる内部抵抗値の補正で、二次電池ブロック１の劣化状態の評価に対し利用される。

図８は、二次電池ブロック１の充電状態が満充電状態に等しい時点から二次電池ブロック１が放電を開始するとき、その放電開始時近傍での二次電池ブロック１全体の両端電圧と放電時間との関係を示すグラフである。図８に示される実線と破線とはそれぞれ充放電サイクル数＝０サイクルと２５０サイクルとでの関係を示す。ここで、放電電流の上限は一定に設定され、電池温度は一定の範囲内に維持される。

図８に示されるように、電池電圧は放電開始直後、一旦急激に降下する。放電開始時点から約２０秒以後、電池電圧の降下速度は比較的低い値で安定する。
放電開始時、放電電流がごく小さい間での電池電圧の初期値Ｖ_ＩＮは二次電池ブロック１の開路電圧Ｖ_ＯＣと実質的に等しい。放電電流の急速な増大に伴い、二次電池ブロック１内では内部抵抗による電圧降下が急速に増大する。それにより、電池電圧は初期値Ｖ_ＩＮから急激に降下する。放電電流が一定値まで増大し、安定すると共に、電池電圧の降下が緩み、安定する。
このように、電池電圧の放電開始直後での急激な降下は主に二次電池の内部抵抗に起因する。それ故、この急激な降下はＩＲドロップと呼ばれる。

内部抵抗計測部６ｈは電池状態監視部６ｂを通し、放電開始時の電池電圧と放電電流とを監視する。それにより、例えばＩＲドロップでの電圧降下量と放電電流の平均値とを計測し、それらの比を二次電池の内部抵抗とみなす。又は、ＩＲドロップの期間中、所定の時間間隔で電圧降下量と放電電流とをサンプリングし、それぞれのサンプルごとの比を内部抵抗のサンプルとし、それらのサンプルの平均を内部抵抗とみなしても良い。

図８に示される実線（充放電サイクル数＝０サイクル）と破線（２５０サイクル）との比較から明らかなように、充放電サイクル数が大きいほど、ＩＲドロップによる電圧降下は増大する。その主な原因は、充放電サイクル数の増大に伴い二次電池が劣化し、内部抵抗が増大するからである、と考えられる。
図９は、内部抵抗と充放電サイクル数との関係を示すグラフである。このように、充放電サイクル数の増大に伴い、内部抵抗は増大する。
内部抵抗計測部６ｈは二次電池ブロック１の放電ごとに内部抵抗を計測する。それにより、二次電池ブロック１の劣化に伴う内部抵抗の変化を学習し、内部抵抗の測定精度を高く維持する。

内部抵抗計測部６ｈは更に、上記の内部抵抗の学習ごとに、その新たな内部抵抗値と初期の二次電池ブロック１での内部抵抗値（以下、内部抵抗の初期値という）との比を求める。その比は、後述の内部抵抗補正部６ｉによる内部抵抗値の補正で、二次電池ブロック１の劣化状態の評価に対し利用される。

内部抵抗の測定値が所定の閾値を超えるとき、内部抵抗計測部６ｈはホストＨへ電池電流の低減を要求するための信号を送出しても良い。
内部抵抗の異常な増大は放電電流によるジュール熱を過大にするので、二次電池ブロック１で過熱が生じやすい。内部抵抗に対する上記の閾値は好ましくは、二次電池ブロック１の安定性が失われ、例えば熱暴走が生じ得る温度より電池温度が十分に低く維持されるように設定される。それにより、過熱による二次電池ブロック１の劣化又は熱暴走が生じる前に、ホストＨは放電電流を十分に低減できる。特に、過熱の発生時での放電電流の強制的な遮断が回避されるので、ホストＨの突然のシャットダウンが防止される。

メモリ６ａは、二次電池ブロック１について開路電圧と充電状態との関係を示す開路電圧特性表を記憶する。図１０はその関係を示すグラフである。
二次電池の開路電圧は電池電圧と内部抵抗による電圧降下量との和であり、二次電池の起電力と実質的に等しい。従って、開路電圧は充電状態で実質的に決まる。特に、一定の充電状態での開路電圧は二次電池の劣化に依らず実質的に一定である。

電池状態監視部６ｂは、二次電池ブロック１の放電期間中、電池電圧Ｖ、放電電流Ｉ、及び電池温度Ｔを所定の時間間隔でサンプリングする。充電状態計測部６ｊはそれらのサンプルと、内部抵抗計測部６ｈにより放電開始時に計測された内部抵抗とから、それぞれのサンプリング時点での開路電圧を算定する。更に、開路電圧特性表を参照し、算定された開路電圧に対応する充電状態を決定する。こうして、二次電池ブロック１の放電期間中、充電状態が計測される。
開路電圧特性表は二次電池ブロック１の劣化に関わらず実質的に不変であるので、充電状態計測部６ｊによる充電状態の測定精度は二次電池の劣化に依らず、高く維持される。

内部抵抗計測部６ｈによる内部抵抗の計測は放電開始時に行われる。しかし、内部抵抗は厳密には充電状態に依存する。
図１１は、二次電池ブロック１の内部抵抗と充電状態との関係を示すグラフである。図１１に示される実線と破線とはそれぞれ、充放電サイクル数＝０サイクルと３００サイクルとでの関係を示す。ここで、放電電流と電池温度とはそれぞれ一定に維持される。
図１１に実線で示されるように、充放電サイクル数が十分に小さいとき、内部抵抗の充電状態による変化は十分に小さく、内部抵抗は実質的に一定である。しかし、図１１に破線で示されるように、充放電サイクル数が増大するとき、内部抵抗は充電状態の低下と共に増大する。このような充放電サイクル数の増大に伴う内部抵抗と充電状態との関係の変化は、二次電池の劣化によるものと考えられる。

内部抵抗補正部６ｉは以下のように、二次電池ブロック１の劣化状態に応じ、内部抵抗計測部６ｈにより計測された内部抵抗を補正する。その補正は特に、充電状態の小さい領域で内部抵抗を増大させる。
内部抵抗補正部６ｉは放電容量計測部６ｆから、学習された放電容量の初期値に対する比（以下、学習放電容量比という）を入力する。二次電池ブロック１の劣化が進むほど、学習放電容量比は小さい。その他に、内部抵抗補正部６ｉは内部抵抗計測部６ｈから、学習された内部抵抗値の初期値に対する比（以下、学習内部抵抗比という）を入力する。二次電池ブロック１の劣化が進むほど、学習内部抵抗比は大きい。

内部抵抗補正部６ｉは学習放電容量比又は学習内部抵抗比に応じ、例えば所定の低い充電状態の領域に対し、内部抵抗値を一律に増大させる。
具体的には例えば、２０％以下の充電状態に対し、学習放電容量比が９５％以上、８０〜９５％、及び６０〜８０％のそれぞれの範囲内に含まれるとき、内部抵抗値の補正率をそれぞれ、１．００、１．２０、及び１．４０と設定する。
学習内部抵抗比については、２０％以下の充電状態に対し、学習内部抵抗比が１０５％以下、１０５〜１２０％、及び１２０〜１４０％のそれぞれの範囲内に含まれるとき、内部抵抗値の補正率をそれぞれ、１．００、１．２０、及び１．４０と設定する。

充電状態が２０％以下であることが予測されるとき、充電状態計測部６ｊは上記の補正率と内部抵抗値との積を改めて内部抵抗値とみなし、開路電圧を算定する。こうして、劣化した二次電池ブロック１での充電状態の低下に伴う内部抵抗の増大が充電状態の計測に反映される。その結果、開路電圧の計算誤差が低減し、充電状態の測定精度が向上する。

制御部６Ａによる充電状態の計測の具体的な手順は例えば以下の通りである。 図１２は、制御部６Ａによる充電状態の計測を示すフローチャートである。
ここで、二次電池ブロック１は一旦満充電状態まで充電され、その充電完了から十分に時間が経過した後、放電が開始されるときを想定する。特に、放電開始時では二次電池ブロック１は満充電状態に安定に維持される。
＜ステップＳ６１＞
放電開始時、ＩＲドロップの検出を通し、内部抵抗ＩＲが計測される。
内部抵抗ＩＲの計測は具体的には、次の二つの方法のいずれかで行われる。

図１３は、内部抵抗ＩＲの第一の計測方法を示すフローチャートである。
＜ステップＳ７１＞
放電開始直後の電池電圧の初期値Ｖ_ＩＮを計測し、記録する。
＜ステップＳ７２＞
センサ群３〜５により、二次電池ブロック１に対し、電池電圧Ｖ、放電電流Ｉ、及び電池温度Ｔが検出される。
＜ステップＳ７３＞
放電電流Ｉが所定の閾値Ｉ_ＴＨ（例えば約３００ｍＡ）を超えるまで増大したか否か、をチェックする。放電電流Ｉが閾値Ｉ_ＴＨを超えない間は、内部抵抗ＩＲによる電圧降下量が計測に対し過小だからである。放電電流Ｉが閾値Ｉ_ＴＨを超えないとき（Ｉ＞Ｉ_ＴＨ）処理はステップＳ７４へ分岐する。逆に、放電電流Ｉが閾値Ｉ_ＴＨを超えるとき（Ｉ＜Ｉ_ＴＨ）処理はステップＳ７５へ分岐する。
＜ステップＳ７４＞
放電開始から所定時間（例えば約１６秒）が経過したか否かをチェックする。正常な放電ではＩＲドロップがその所定時間内に終了する。従って、放電電流Ｉが閾値Ｉ_ＴＨを超えない内にその所定時間が経過したとき、何らかの異常が発生したものとみなせる。そのとき、制御部６は内部抵抗の計測を終了する。それ以外のときは、処理がステップＳ７２へ戻る。

＜ステップＳ７５＞
ステップＳ７２で計測された電池電圧Ｖと放電電流Ｉとが記録される。
＜ステップＳ７６＞
放電開始から所定時間（例えば約１６秒）が経過したか否かをチェックする。その所定時間が経過するまで、処理はステップＳ７２〜７６のループを所定の時間間隔で反復する。それにより、電池電圧Ｖと放電電流Ｉとの対が複数記録される。
上記の所定時間が経過したとき、処理はステップＳ７７へ分岐する。
＜ステップＳ７７＞
放電開始後、約１０秒が経過した時点から約１６秒が経過した時点までの間、電池電圧Ｖと放電電流Ｉとの記録が反復される。記録されたサンプル全体で、電池電圧Ｖと放電電流Ｉとがそれぞれ平均され、平均値Ｖ_ＡＶとＩ_ＡＶとが算定される。
＜ステップＳ７８＞
電池電圧の初期値Ｖ_ＩＮ、電池電圧の平均値Ｖ_ＡＶ、及び放電電流の平均値Ｉ_ＡＶに基づき内部抵抗ＩＲが次式で算定される：ＩＲ＝（Ｖ_ＩＮ−Ｖ_ＡＶ）／Ｉ_ＡＶ。

図１４は、内部抵抗ＩＲの第二の計測方法を示すフローチャートである。図１４では第一の計測方法と同様なステップには図１３と同じ符号を付し、それら同様なステップの説明は第一の計測方法でのものを援用する。
＜ステップＳ８１＞
電池電圧Ｖが所定の閾値Ｖ_ＴＨより高く維持されるか否か、をチェックする。放電開始直後、二次電池ブロック１は実質的に満充電状態に維持されるはずである。従って、電池電圧Ｖは十分に高く維持されるべきである。もし、放電開始からあまり時間が経過しない内に電池電圧Ｖが上記の閾値Ｖ_ＴＨより降下すれば、何らかの異常が生じたものとみなせる。それ故、電池電圧Ｖが上記の閾値Ｖ_ＴＨ以下であるとき（Ｖ＜Ｖ_ＴＨ）、内部抵抗の計測は終了する。それ以外のとき、処理はステップＳ７３へ分岐する。

＜ステップＳ８２＞
放電開始から所定の時間間隔（例えば約２秒間隔）で、電池電圧Ｖと放電電流Ｉとが計測され、記録される。その記録はｎ回（正整数ｎは好ましくは２以上である）続けて反復される。
＜ステップＳ８３＞
ステップＳ８２で記録されたｎ個の放電電流のサンプルＩ（１）、Ｉ（２）、…、Ｉ（ｎ）について、それぞれが所定の閾値Ｉ_ＴＨを超えたか否か、をチェックする。それらのサンプルＩ（１）、Ｉ（２）、…、Ｉ（ｎ）が全て所定の閾値Ｉ_ＴＨを超えるまで、処理はステップＳ７２、Ｓ８１、Ｓ７３、及びＳ８２から成るループを反復する。
ステップＳ８２で記録されたｎ個の放電電流のサンプルＩ（１）、Ｉ（２）、…、Ｉ（ｎ）が全て閾値Ｉ_ＴＨを超えたとき、処理はステップＳ８４へ分岐する。
＜ステップＳ８４＞
電池電圧の初期値Ｖ_ＩＮ、及びステップＳ８２で記録された電池電圧Ｖと放電電流Ｉとのｎ対のサンプル（Ｖ（１），Ｉ（１））、（Ｖ（２），Ｉ（２））、…、（Ｖ（ｎ），Ｉ（ｎ））のそれぞれに基づき、ｎ個の内部抵抗値ＩＲ（１）、ＩＲ（２）、…、ＩＲ（ｎ）が次式で算定される：ＩＲ（ｋ）＝（Ｖ_ＩＮ−Ｖ（ｋ））／Ｉ（ｋ） （ｋ＝１、２、…、ｎ）。更に、それらの平均値が内部抵抗ＩＲとして決定される：ＩＲ＝（ＩＲ（１）＋ＩＲ（２）＋…＋ＩＲ（ｎ））／ｎ。

＜ステップＳ６２＞
センサ群３〜５により、二次電池ブロック１に対し、電池電圧Ｖ、放電電流Ｉ、及び電池温度Ｔが検出される。
＜ステップＳ６３＞
電池電圧Ｖ、放電電流Ｉ、及び内部抵抗ＩＲに基づき、開路電圧Ｖ_ＯＣが次式で算定される：Ｖ_ＯＣ＝Ｖ＋Ｉ×ＩＲ。ここで、好ましくは、電池温度Ｔに基づき、内部抵抗ＩＲの温度変動による抵抗値の変化が補正される。更に、学習放電容量比又は学習内部抵抗比に基づき、上記の内部抵抗値の補正が行われる。
＜ステップＳ６４＞
開路電圧特性表を参照し、開路電圧Ｖ_ＯＣに対応する充電状態Ｓが決定される。

実施例２では充電状態の計測が開路電圧のみに基づき行われる。その他に、充電状態の計測を、通常は実施例１のように放電容量と放電電流の積算値とに基づいて行い、特定の電池状態（例えば電池電圧）については実施例２のように開路電圧に基づいて行っても良い。すなわち、特定の電池状態が検出されるとき、充電状態の測定値が開路電圧に対応する値で置換され、修正される。そのとき、充電状態の測定精度を高く維持し、かつ開路電圧特性表のデータ量を低減できる。

《実施例３》
図１５は、本発明の実施例３による電池パック１０Ｂを示すブロック図である。図１５では、実施例１による電池パック１０及び実施例２による電池パック１０Ａと同様な構成要素に対し、図１及び図７と同じ符号を付す。更に、それらの同様な構成要素の説明は実施例１又は実施例２でのものを援用する。

制御部６Ｂは例えばメモリ６ａに記憶されたファームウェアを実行し、電池状態監視部６ｂ、電池電流積算部６ｃ、充電状態計測部６ｄ、充電状態修正部６ｅ、放電容量計測部６ｆ、内部抵抗計測部６ｈ、及び内部抵抗補正部６ｉとしての機能に加え、放電特性表補正部６ｋとしての機能を発揮する。

二次電池は例えば充放電サイクル数の増大に伴い劣化するので、その放電特性が放電ごとに変化する。一方、内部抵抗は二次電池の劣化に伴い増大するので、劣化状態は放電ごとの内部抵抗の変化から評価される。
放電特性表補正部６ｋは、内部抵抗計測部６ｈによる内部抵抗の学習に基づき、放電特性表中の数値を放電ごとに、次のように補正する。
二次電池ブロック１の開路電圧は電池電圧と内部抵抗による電圧降下量との和である。従って、一定の基準充電状態ＳＲに対応する開路電圧Ｖ_ＯＣは、その基準充電状態ＳＲに対応する放電特性表中の電池電圧ＶＲ_１、放電電流Ｉ、及び電池温度Ｔの一組と、内部抵抗計測部６ｈによる内部抵抗の測定値ＩＲ_１とで次式（１）を満足する：

Ｖ_ＯＣ＝ＶＲ_１＋Ｉ×（ＩＲ_１×α_１）。 （１）

ここで、係数α_１（以下、第一の温度補正係数という）は、内部抵抗の測定値ＩＲ_１を電池温度Ｔでの値に補正するためのものである。
仮に、二次電池ブロック１の新たな放電の開始時、内部抵抗計測部６ｈが内部抵抗を元の値ＩＲ_１から別の値ＩＲ_２へ更新した、と想定する。上記の基準充電状態ＳＲに対応する開路電圧Ｖ_ＯＣは二次電池ブロック１の劣化に依らず実質的に一定である。従って、放電電流Ｉと電池温度Ｔとをそれぞれ上記の値に維持するとき、開路電圧Ｖ_ＯＣ、放電電流Ｉ、電池温度Ｔ、及び新たな内部抵抗ＩＲ_２に対応する電池電圧、すなわち修正電池電圧ＶＲ_２は、次式（２）を満足すべきである：

Ｖ_ＯＣ＝ＶＲ_２＋Ｉ×（ＩＲ_２×α_２）。 （２）

ここで、係数α_２（以下、第二の温度補正係数という）は、新たな内部抵抗の測定値ＩＲ_２を電池温度Ｔでの値に補正するためのものである。
上記の式（１）と（２）とから放電電流Ｉを消去するとき、修正電池電圧ＶＲ_２は次式（３）により求まる：

ＶＲ_２＝Ｖ_ＯＣ−（Ｖ_ＯＣ−ＶＲ_１）×｛（ＩＲ_２／ＩＲ_１）×（α_２／α_１）｝。 （３）

以下、内部抵抗値の比と温度補正係数の比とで決まる係数Ｋ＝｛（ＩＲ_２／ＩＲ_１）×（α_２／α_１）｝を劣化係数という。
放電特性表補正部６ｋは基準充電状態ごとに、対応する開路電圧を記憶する。更に、初期の二次電池ブロック１の放電特性表、内部抵抗値、及びその温度特性を示す表（以下、温度特性表という）を記憶する。ここで、温度特性表は例えば、放電特性表中の電池温度ごとに、所定温度（例えば２５℃）での内部抵抗値に対する比を含む。

放電特性表補正部６ｋは式（３）中の元の内部抵抗値ＩＲ_１へ内部抵抗の初期値を代入する。次に、基準充電状態ＳＲを一つ選択し、それに対応する開路電圧を式（３）中の開路電圧Ｖ_ＯＣへ代入する。
放電特性表補正部６ｋは続いて電池温度Ｔを一つ選択し、劣化係数Ｋを、内部抵抗の初期値ＩＲ_１に対する更新値ＩＲ_２の比と電池温度Ｔとに基づき算定する。ここで、第一の温度補正係数α_１は、電池温度Ｔと内部抵抗の初期値ＩＲ_１の計測時の電池温度とのそれぞれに対応する温度特性表中の数値から算定される。第二の温度補正係数α_２は、電池温度Ｔと内部抵抗の更新値ＩＲ_２の計測時の電池温度とのそれぞれに対応する温度特性表中の数値から算定される。
放電特性表補正部６ｋは更に放電電流Ｉを一つ選択し、基準充電状態ＳＲ、電池温度Ｔ、及び放電電流Ｉに対応する初期の放電特性表中の電池電圧を、式（３）中の元の電池電圧ＶＲ１へ代入する。

放電特性表補正部６ｋは以上の設定の下で式（３）を計算し、修正電池電圧ＶＲ_２を決定する。放電特性表中の基準充電状態ＳＲ、放電電流Ｉ、及び電池温度Ｔに対応する電池電圧は修正電池電圧ＶＲ_２に書き換えられる。
放電特性表補正部６ｋは以上のような電池電圧の書き換えを、放電特性表中の基準充電状態ＳＲ、放電電流Ｉ、及び電池温度Ｔのそれぞれについて繰り返す。
こうして、二次電池ブロック１の劣化による内部抵抗の変化に応じ放電特性表が補正され、その放電特性の近似の精度が高く維持される。
充電状態の修正はこの補正された放電特性表に基づき、実施例１と同様に行われる。従って、二次電池の劣化が放電特性を変化させるときでも、充電状態の測定精度が高く維持される。

制御部６Ｂによる充電状態の計測の具体的な手順は例えば以下の通りである。図１６は、制御部６Ｂによる充電状態の計測を示すフローチャートである。図１６では実施例１又は実施例２と同様なステップに対し、図４又は図１２と同じ符号を付す。更に、それらの同様なステップについての説明は実施例１又は実施例２のものを援用する。
図１６に示されるように、実施例３による充電状態の計測は主に、放電開始時に内部抵抗ＩＲを計測し（ステップＳ６１）、その内部抵抗ＩＲに基づき放電特性表を補正する（ステップＳ９０）ことで、実施例１による計測と異なる（図４参照）。更に、ステップＳ６１による内部抵抗ＩＲの計測は実施例２と同様に行われる。

＜ステップＳ９０＞
内部抵抗の学習に基づく放電特性表の補正は、具体的には例えば次のように行われる。
図１７は、制御部６Ｂによる放電特性表の補正を示すフローチャートである。
＜ステップＳ９１＞
基準充電状態ＳＲが一つ選択される。ここで、選択すべき基準充電状態が残されていないときは、ステップＳ９０を終了し、処理が図１６のフローチャートへ戻る。
＜ステップＳ９２＞
基準充電状態ＳＲに対応する開路電圧Ｖ_ＯＣが読み出される。
＜ステップＳ９３＞
放電特性表に含まれる電池温度Ｔを一つ選択する。ここで、選択すべき電池温度が残されていないときはステップＳ９０を終了し、処理が図１６のフローチャートへ戻る。

＜ステップＳ９４＞
劣化係数Ｋを上記の通り計算する。ここで、好ましくは、内部抵抗の更新値ＩＲ_２は実施例２と同様に、学習放電容量比又は学習内部抵抗比に基づき補正される。それにより、劣化した二次電池ブロック１での充電状態の低下に伴う内部抵抗の増大が放電特性表の補正に反映される。
＜ステップＳ９５＞
放電特性表中に含まれる放電電流Ｉを一つ選択する。ここで、選択すべき放電電流が残されていないときは、処理がステップＳ９３へ戻る。
＜ステップＳ９６＞
初期状態での放電特性表から基準充電状態ＳＲ、放電電流Ｉ、及び電池温度Ｔに対応する電池電圧ＶＲ_１が読み出される。
＜ステップＳ９７＞
修正電池電圧ＶＲ_２が式（３）に従い算定される。更に、放電特性表中の基準充電状態ＳＲ、放電電流Ｉ、及び電池温度Ｔに対応する電池電圧は修正電池電圧ＶＲ_２に書き換えられる。

《実施例４》
図１８は、本発明の実施例４による電池パック１０Ｃの内、温度検出部３Ａ近傍を示すブロック図である。その他の部分については、実施例１による電池パック１０又は実施例２による電池パック１０Ａと同様であるので、図１又は図７を参照する。更に、図１８では、実施例１による電池パック１０及び実施例２による電池パック１０Ａと同様な構成要素に対し、図１及び図７と同じ符号を付す。それらの同様な構成要素の説明は実施例１又は実施例２でのものを援用する。

二次電池ブロック１は、ｎ個のセル（整数ｎは１以上である）１ａ、１ｂ、…、１ｎを含む。温度検出部３Ａは、固定抵抗器３０、二次電池ブロック１のセルと同数、すなわちｎ個のセル温度検出用サーミスタ３１、３２、…、３ｎ、回路素子温度検出用サーミスタ３ｍ、電圧源３ｂ、及び（ｎ＋３）個の温度検出端子３Ａ０、３Ａ１、３Ａ２、…、３Ａｎ、３Ａ（ｎ＋１）、３Ａ（ｎ＋２）を含む。

固定抵抗器３０は実質的に一定の抵抗値Ｒ０を持つ。特に、抵抗値Ｒ０の温度変動は十分に小さい。
ｎ個のセル温度検出用サーミスタ３１、３２、…、３ｎはいずれも同種のサーミスタである。それらの抵抗値Ｒ１、Ｒ２、…、Ｒｎは所定の温度変化を示す。セル温度検出用サーミスタ３１、３２、…、３ｎはそれぞれ二次電池ブロック１のセル１ａ、１ｂ、…、１ｎに近接する。それにより、それぞれの抵抗値Ｒ１、Ｒ２、…、Ｒｎは、セル１ａ、１ｂ、…、１ｎのそれぞれの温度で決まる。
回路素子温度検出用サーミスタ３ｍはサーミスタであり、その抵抗値Ｒｍは所定の温度変化を示す。回路素子温度検出用サーミスタ３ｍは、例えば電池電流検出抵抗器５ａに近接する。その他に、第一のスイッチ７ａ又は第二のスイッチ７ｂ等、電池電流による発熱を伴う回路素子のそれぞれに近接しても良い。それにより、その抵抗値Ｒｍは、例えば電池電流検出抵抗器５ａ等、近接した回路素子の温度で決まる。
固定抵抗器３０と（ｎ＋１）個のサーミスタ３１、３２、…、３ｎ、３ｍとは直列に接続される。その直列回路Ｌの一端は温度検出部３Ａ内の電圧源３ｂへ、他端は二次電池ブロック１の負極へ、それぞれ接続される。

（ｎ＋３）個の温度検出端子３Ａ０、３Ａ１、３Ａ２、…、３Ａｎ、３Ａ（ｎ＋１）、３Ａ（ｎ＋２）は順に直列回路Ｌ内の固定抵抗器３０、（ｎ＋１）個のサーミスタ３１、３２、…、３ｎ、３ｍのそれぞれの両端へ接続される。すなわち、第一の温度検出端子３Ａ０は電圧源３ｂと固定抵抗器３０との接続点へ接続され、第二の温度検出端子３Ａ１は固定抵抗器３０と第一のサーミスタ３１との接続点へ接続され、第三の温度検出端子３Ａ２は第一のサーミスタ３１と第二のサーミスタ３２との接続点へ接続され、……、第（ｎ＋２）の温度検出端子３Ａ（ｎ＋１）は第ｎのサーミスタ３ｎと回路素子温度検出用サーミスタ３ｍとの接続点へ接続され、第（ｎ＋３）の温度検出端子３Ａ（ｎ＋２）は回路素子温度検出用サーミスタ３ｍと二次電池ブロック１の負極との接続点へ接続される。

電圧源３ｂは電位Ｖｃｃに維持される。ここで、電圧源３ｂの電位は目標値Ｖｃｃから所定範囲内で変動（特に降下）しても良い。温度検出部３Ａは以下の通り、電圧源３ｂのそのような電位の変動に関わらず、セル温度及び回路素子温度を高精度に計測する。
温度検出部３Ａは（ｎ＋３）個の温度検出端子３Ａ０、３Ａ１、３Ａ２、…、３Ａｎ、３Ａ（ｎ＋１）、３Ａ（ｎ＋２）について、互いに隣り合うものの間の電圧Ｖ０、Ｖ１、Ｖ２、…、Ｖｎ、Ｖｍを測る。それらは固定抵抗器３０及び（ｎ＋１）個のサーミスタ３１、３２、…、３ｎ、３ｍのそれぞれでの電圧降下量に等しい。
固定抵抗器３０及び（ｎ＋１）個のサーミスタ３１、３２、…、３ｎ、３ｍは直列回路Ｌを成すので、それらを流れる電流は共通である。従って、温度検出部３Ａにより計測される（ｎ＋２）個の電圧降下量の間の比Ｖ０：Ｖ１：Ｖ２：…：Ｖｎ：Ｖｍは固定抵抗器３０と（ｎ＋１）個のサーミスタ３１、３２、…、３ｎ、３ｍとの間の抵抗値の比Ｒ０：Ｒ１：Ｒ２：…：Ｒｎ：Ｒｍに実質的に等しい。

固定抵抗器３０の抵抗値Ｒ０は電池温度及び回路素子温度に依らず、実質的に一定に保たれる。従って、上記の電圧降下量間の比Ｖ０：Ｖ１：Ｖ２：…：Ｖｎ：Ｖｍと固定抵抗器３０の抵抗値Ｒ０とに基づき、（ｎ＋１）個のサーミスタ３１、３２、…、３ｎ、３ｍのそれぞれの抵抗値Ｒ１、Ｒ２、…、Ｒｎ、Ｒｍが算定される：Ｒ１＝（Ｖ１／Ｖ０）Ｒ０、Ｒ２＝（Ｖ２／Ｖ０）Ｒ０、…、Ｒｎ＝（Ｖｎ／Ｖ０）Ｒ０、Ｒｍ＝（Ｖｍ／Ｖ０）Ｒ０。
サーミスタの温度特性から、ｎ個のセル温度検出用サーミスタ３１、３２、…、３ｎのそれぞれに近接するセル１ａ、１ｂ、…、１ｎの電池温度Ｔ１、Ｔ２、…、Ｔｎが決定し、回路素子温度検出用サーミスタ３ｍに近接する電池電流検出抵抗器５ａの温度Ｔｍが決定する。

温度検出部３Ａによる抵抗計測は直列回路Ｌ全体の正確な電圧を要しない。従って、電圧源３ｂの電位Ｖｃｃが大きく変動するときでも、（ｎ＋１）個のサーミスタ３１、３２、…、３ｎ、３ｍの抵抗値Ｒ１、Ｒ２、…、Ｒｎ、Ｒｍがそれぞれ、高精度に決定される。それ故、セル１ａ、１ｂ、…、１ｎの電池温度Ｔ１、Ｔ２、…、Ｔｎ、及び電池電流検出抵抗器５ａの温度Ｔｍがそれぞれ、高精度に計測される。

好ましくは、実施例１〜３のそれぞれと同様な電池管理システムが、実施例４の温度検出部３Ａを有する。それにより、充電状態の測定精度が更に向上する。

１０ 電池パック
１ 二次電池ブロック
１ａ、１ｂ セル
２ 電池管理システム
３ａ サーミスタ
５ａ 電池電流検出抵抗
７ａ 第一のスイッチ
７ｂ 第二のスイッチ
８ａ 二次電池ブロック１の正極
８ｂ 二次電池ブロック１の負極
９ ホストＨとの通信用端子
Ｔ 電池温度の測定値
Ｖ 電池電圧の測定値
Ｉ 電池電流の測定値

Claims (7)

1. （Ａ） 二次電池について、（ａ） 電池電圧を測るための電圧検出部、（ｂ） 電池電流を測るための電流検出部、及び、（ｃ） 電池温度を測るための温度検出部、を含み、それらの検出部による測定値の組を含む電池状態を管理するための電池状態監視部；
   （Ｂ） 前記二次電池の放電開始時、前記電池状態監視部により電池電圧の急降下を検出し、そのときの前記電池状態の変化に基づき前記二次電池の内部抵抗を決定するための内部抵抗計測部；並びに、
   （Ｃ） 前記二次電池の充電状態と開路電圧との関係を示す開路電圧特性表、を記憶し、前記二次電池の放電時、前記電池状態と前記内部抵抗の測定値とに基づき前記開路電圧を算定し、前記開路電圧特性表の参照を通しその開路電圧に対応する充電状態を決定するための充電状態計測部；
   を有し、
   前記内部抵抗計測部による前記内部抵抗の測定値が所定の閾値を超えるとき、前記電池状態監視部は、ホストへ、前記電池電流の低減を要求するための信号を送出する、
   電池管理システム。
2. （Ａ） 前記電池状態監視部による電池電流の測定値を積算するための電池電流積算部；
   （Ｂ） 前記電池電流積算部による放電電気量の測定値と前記充電状態計測部による前記充電状態の測定値とに基づき、前記二次電池の放電ごとにその放電容量を決定するための放電容量計測部；並びに、
   （Ｃ） 前記放電容量の放電ごとの変化と、前記充電状態計測部による前記充電状態の測定値とに基づき、前記充電状態計測部により用いられる前記内部抵抗の測定値を補正するための内部抵抗補正部；
   を更に有する、請求項１記載の電池管理システム。
3. 前記内部抵抗計測部による前記内部抵抗の測定値について前記二次電池の放電ごとの変化を求め、その変化と前記充電状態計測部による前記充電状態の測定値とに基づき、前記充電状態計測部により用いられる前記内部抵抗の測定値を補正するための内部抵抗補正部；
   を更に有する、請求項１記載の電池管理システム。
4. 請求項１に記載の二次電池と、請求項２に記載の電池管理システムと、を具備する電池パック。
5. （Ａ） 二次電池について、電池電圧、電池電流、及び電池温度の組を含む電池状態を監視するステップ；
   （Ｂ） 前記二次電池の放電開始時、電池電圧の急降下を検出し、そのときの前記電池状態の変化に基づき前記二次電池の内部抵抗を決定するステップ；
   （Ｃ） 前記電池状態と前記内部抵抗の測定値とに基づき、前記二次電池の開路電圧を算定するステップ；並びに、
   （Ｄ） 前記二次電池の充電状態と開路電圧との関係を示す開路電圧特性表、を参照し、算定された開路電圧に対応する充電状態を決定するステップ；
   を有し、
   前記内部抵抗の測定値が所定の閾値を超えるとき、前記電池電流の低減をホストへ要求する、
   充電状態計測方法。
6. （Ａ） 前記二次電池の放電ごとに放電電流を積算してその放電電気量を計測し、その放電電気量の測定値と前記充電状態の測定値とに基づき前記二次電池の放電容量を決定するステップ；並びに、
   （Ｂ） 前記放電容量の放電ごとの変化と前記充電状態の測定値とに基づき、前記充電状態を決定するステップで用いられる前記内部抵抗の測定値を補正するステップ；
   を更に有する、請求項５記載の充電状態計測方法。
7. 前記内部抵抗の測定値について前記二次電池の放電ごとの変化を求め、その変化と前記充電状態の測定値とに基づき、前記充電状態を決定するステップで用いられる前記内部抵抗の測定値を補正するステップ；
   を更に有する、請求項５記載の充電状態計測方法。

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