JP5561916B2

JP5561916B2 - 電池状態監視装置

Info

Publication number: JP5561916B2
Application number: JP2008181923A
Authority: JP
Inventors: 吉英馬島; 充洋高橋; 和彦竹野; 治雄上村; 康通金井; 孝之金井
Original assignee: NTT Docomo Inc; Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: NTT Docomo Inc; Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2008-07-11
Filing date: 2008-07-11
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2028-07-11
Also published as: US8996324B2; CN102084261B; JP2010019757A; US20110119005A1; WO2010004984A1; CN102084261A

Description

本発明は、電気負荷に給電する二次電池の電池状態を検知する状態検知部を備え、前記検知部は前記二次電池を電源とする、電池状態監視装置に関する。

二次電池の特性の一つとして、充電率と開放電圧との関係を示す開放回路電圧特性は、二次電池の劣化や使用条件の変更にかかわらず略同一の開放回路電圧特性であることが知られている（例えば、特許文献１参照）。この特性を利用して、特許文献１には、充電または放電の休止期間中に測定された開放電圧と開放回路電圧特性とに基づいて、測定時点における充電率を推測する電池容量検出方法が開示されている。さらに、特許文献１には、充電開始前及び終了後の充電率と充電中に二次電池に供給された充電量とに基づいて、二次電池の満充電容量を推測する方法と、充電終了後の充電率と満充電容量とに基づいて、充電終了後の残容量を推測する方法が開示されている。
特開２００１−２３１１７９号公報

ところで、電子機器等の電気負荷に給電する二次電池の電池状態（例えば、残容量や充電率など）を検知する状態検知部が当該二次電池を電源として動作する場合、状態検知部の作動に伴う電力消費によって、電気負荷のために確保することが必要な二次電池の容量が少なからず減少する。

しかしながら、状態検知部の消費電力によって二次電池の容量が減少するのを抑えるため、電気負荷が起動するまで状態検知部による電池状態の検知動作を制限することによって状態検知部の消費電力を減少させることができるものの、電気負荷が起動するまでの時間が長くなれば電池状態の検知動作が制限される期間も長くなるので、電池状態の検知精度が低下してしまう。

そこで、本発明は、二次電池の残容量の減少を抑えつつ、電池状態を精度良く検知することができる、電池状態監視装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る電池状態監視装置は、
電気負荷に給電する二次電池と、
前記二次電池の残容量を検知する検知モードで該残容量を検知可能な状態検知部であって前記二次電池を電源とする状態検知部とを備える、電池状態監視装置であって、
前記電気負荷の起動を検出する起動検出部を備え、
前記検知モードから前記検知モードに比べ消費電力の低い待機モードへの移行は、閾値以下の消費電流が検出される回数に基づいて判断され、
前記状態検知部は、前記起動検出部によって前記起動が検出されるまで、前記待機モードで前記残容量の検知を待機する一方で、前記待機モードから前記検知モードへの一時的な復帰を間欠的に行うことにより、前記復帰をしている復帰期間に前記残容量を検知し、
前記状態検知部は、第１の復帰周期での前記復帰期間に、該復帰期間前の前記検知モードで検知した前記残容量から、該検知モード後の前記待機モードで待機していた待機時間で前記電気負荷の消費電流値を積算した積算値を減算することによって、前記二次電池の残容量を演算する第１の残量補正処理を行い、前記第１の復帰周期よりも長い第２の復帰周期での前記復帰期間に、前記二次電池の開放電圧を検出して前記二次電池の残容量を演算する第２の残量補正処理を行う。

ここで、前記状態検知部は、前記電池状態として前記二次電池の残容量を検知すると好適である。

また、前記状態検知部は、前記復帰期間に、該復帰期間前の前記検知モードで検知した前記残容量から、該検知モード後の前記待機モードで待機していた待機時間で前記電気負荷の消費電流値を積算した積算値を減算することによって、前記二次電池の残容量を補正すると好適である。

また、前記電気負荷の消費電流値は、メモリに予め記憶されると好適である。また、前記起動検出部が、前記電気負荷の起動に伴い前記電気負荷と前記二次電池との間の通電経路に発生する電流の変動を前記起動として検出するものであれば、前記電気負荷の消費電流値も検出してもよい。

また、前記起動検出部は、前記電気負荷の起動に伴い前記電気負荷と前記二次電池との間の通電経路に発生する電流又は電圧の変動を前記起動として検出すると好適である。

本発明によれば、二次電池の残容量の減少を抑えつつ、電池状態を精度良く検知することができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。図１は、本発明に係る電池状態監視装置の第１の実施形態であるインテリジェント電池パック１００Ａの全体構成図である。電池パック１００Ａは、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタなどの二次電池２００の周囲温度を検出する温度検出部１０と、二次電池２００の電圧を検出する電圧検出部２０と、二次電池２００の充放電電流を検出する電流検出部３０と、検出結果を示す各検出部から出力されるアナログ電圧値をデジタル値に変換するＡＤコンバータ（以下、「ＡＤＣ」という）４０と、電流積算、容量補正、放電可能容量などの演算処理を行う演算処理部５０（例えば、ＣＰＵ５１，ＲＯＭ５２及びＲＡＭ５３などを備えるマイクロコンピュータ）と、その演算処理に利用される二次電池２００や電池パック１００Ａの各構成部の特性を特定するための特性データを格納するメモリ６０（例えば、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリ）と、二次電池２００を電源とする携帯機器３００に対して二次電池２００に関する電池状態情報を伝送する通信処理部７０（例えば、通信用ＩＣ）と、時間を管理するタイマ部８０と、電流検出部３０の検出結果に従って携帯機器３００の起動電流を検出する起動電流検出部３１とを備える。これらの構成要素の一部又は全部は、集積回路によって構成されて、パッケージングされるものでもよい。

二次電池２００は、携帯機器３００の電源であって、ＡＤＣ４０と演算処理部５０と通信処理部７０とタイマ８０の電源でもある。また、温度検出部１０、電圧検出部２０、電流検出部３０、起動電流検出部３１については、それらの回路構成に応じて、二次電池２００からの給電が必要となることがある。メモリ６０については、二次電池２００からの給電が遮断されても、その記憶内容は保持される。温度検出部１０、電圧検出部２０、電流検出部３０、ＡＤＣ４０及び演算処理部５０は、二次電池２００の電池状態を検知する状態検知部として機能する。

電池パック１００Ａは、二次電池２００とその電池状態を管理する管理システムとを合わせたモジュール部品である。電池パック１００Ａは、電極端子（正極端子１及び負極端子２）と通信端子３とを介して携帯機器３００に接続される。正極端子１は二次電池２００の正極に通電経路を介して電気的に接続され、負極端子２は二次電池２００の負極に通電経路を介して電気的に接続される。通信端子３は、通信処理部７０に接続される。携帯機器３００は、人が携帯可能な電子機器であって、具体的には、携帯電話、ＰＤＡやモバイルパソコン等の情報端末装置、カメラ、ゲーム機、音楽やビデオ等のプレーヤーなどが挙げられる。電池パック１００Ａは、携帯機器３００に、内蔵されたり、外付けされたりする。

温度検出部１０は、二次電池２００の周囲温度を検出し、その検出された周囲温度をＡＤＣ４０に入力可能な電圧に変換して出力する。ＡＤＣ４０によって変換された二次電池２００の周囲温度を示す電池温度のデジタル値は、演算処理部５０に伝達され、演算処理のためのパラメータとして利用される。また、電池温度のデジタル値は、演算処理部５０によって予め決められた単位に換算され、二次電池２００の電池状態を示す電池状態情報として、通信処理部７０を介して携帯機器３００に出力される。なお、温度検出部１０は、二次電池２００と電池パック１００Ａとが近接していれば、二次電池２００自体の温度やその雰囲気温度だけでなく、電池パック１００Ａやその構成部の温度を検出するものでもよい。また、温度検出部１０が電圧検出部２０と電流検出部３０とＡＤＣ４０とともに集積回路によって構成される場合、温度検出部１０は、その集積回路自体の温度やその雰囲気温度を検出することができる。

電圧検出部２０は、二次電池２００の電圧を検出し、その検出された電圧をＡＤＣ４０に入力可能な電圧に変換して出力する。ＡＤＣ４０によって変換された二次電池２００の電圧を示す電池電圧のデジタル値は、演算処理部５０に伝達され、演算処理のためのパラメータとして利用される。また、電池電圧のデジタル値は、演算処理部５０によって予め決められた単位に換算され、二次電池２００の電池状態を示す電池状態情報として、通信処理部７０を介して携帯機器３００に出力される。

電流検出部３０は、二次電池２００の充放電電流を検出し、その検出された電流をＡＤＣ４０に入力可能な電圧に変換して出力する。電流検出部３０は、二次電池２００と直列に接続された電流検出抵抗３０ａと電流検出抵抗３０ａの両端に発生する電圧を増幅するオペアンプとを備え、電流検出抵抗３０ａとオペアンプとによって充放電電流を電圧に変換する。オペアンプは、ＡＤＣ４０に備えられてもよい。ＡＤＣ４０によって変換された二次電池２００の充放電電流を示す電池電流のデジタル値は、演算処理部５０に伝達され、演算処理のためのパラメータとして利用される。また、電池電流のデジタル値は、演算処理部５０によって予め決められた単位に換算され、二次電池２００の電池状態を示す電池状態情報として、通信処理部７０を介して携帯機器３００に出力される。

演算処理部５０は、二次電池２００の充電状態又は放電状態（例えば、携帯機器３００の動作により所定値以上の電流が消費されている状態）で電流検出部３０によって検出された電流値を積分することによって、二次電池２００において充放電される電気量を算出することができるとともに、二次電池２００が蓄えている現在の電気量（残容量）を算出することができる。残容量を算出するにあたって、例えば、特開２００４−２２６３９３号公報には、二次電池の充放電において温度や電流などの条件が変化した場合、充放電効率が変化するのではなく、各充放電条件に応じて一時的に充電や放電ができない電気量が存在し、その量が変化するという考え方が開示されている。この考え方によれば、充放電効率についての補正処理は行わなくてもよい。ただし、電池パック１００Ａの構成部に温度に依存する温度依存回路部が存在する場合には、演算処理部５０は、温度検出部１０によって周囲温度を検出し、「充放電電流−温度」特性に基づいて、ＡＤＣ４０によって変換された二次電池２００の充放電電流値を補正してもよい。「充放電電流−温度」特性は、補正テーブルや補正関数によって表される。補正テーブル内のデータや補正関数の係数が特性データとしてメモリ６０に格納される。演算処理部５０は、メモリ６０から読み出された特性データを反映させた補正テーブルや補正関数に従って、温度検出部１０によって測定された温度に応じて充放電電流値の補正を行う。

一方、二次電池２００の充放電が休止状態（例えば、携帯機器３００の動作が停止又はスタンバイ状態）になることにより、充電状態や放電状態に比べて充電電流値は小さくなる。その結果、分解能等の理由により電流検出部３０やＡＤＣ４０による測定では誤差が多く含まれる状態や測定不可となる状態が一定期間継続すると、残容量の算出のために上述の電流積算の処理の誤差が積算されるため、残容量算出の正確さが失われる。それを防ぐため、演算処理部５０は、電流値の積算処理を停止するか、又は予め測定しておいた携帯機器３００の消費電流値をメモリ６０に格納しておき、その値を積算するとよい。

また、残容量や充電率等の演算精度を高めるために、演算処理部５０は、携帯機器３００の休止状態が所定時間継続した場合、定期的に二次電池２００の電圧（開放電圧）を測定し、「開放電圧−充電率」特性（図２参照）に基づいて、充電率を算出・補正する。開放電圧とは、安定した二次電池２００の両極間を開放して又はハイインピーダンスで測定した両極間電圧である。充電率とは、そのときの二次電池２００の満充電容量を１００としたときにその二次電池２００の残容量の割合を％で表示したものをいう。「開放電圧−充電率」特性は、補正テーブルや補正関数によって表される。補正テーブル内のデータや補正関数の係数が特性データとしてメモリ６０に格納される。演算処理部５０は、メモリ６０から読み出された特性データを反映させた補正テーブルや補正関数に従って、電圧検出部２０によって測定された開放電圧に対応する充電率の算出・補正を行う。また、二次電池２００の開放電圧に温度特性が存在する場合、演算処理部５０は、開放電圧について所定の温度補正を行ってもよい。

上述のように、演算処理部５０は、二次電池２００の充電率を算出することができるが、二次電池２００の残容量は満充電容量と充電率との関係に基づいて算出可能であるため、二次電池２００の満充電容量が測定又は推定されていなければ、二次電池２００の残容量を算出することはできない。

二次電池２００の満充電容量を算出する方法として、例えば、二次電池２００の放電量に基づいて算出する方法や充電量に基づいて算出する方法がある。例えば、充電量に基づいて算出する場合、パルス充電以外であれば定電圧又は定電流での充電となるため、携帯機器３００の消費電流特性に影響されやすい放電量に基づいて算出する場合に比べ、正確な充電電流を測定することができる。もちろん、どちらの方法を利用するかは、携帯機器３００の特性などを考慮した上で、両方又は片方を選択すればよい。

もっとも、正確な満充電容量が測定できる条件は、残容量がゼロの状態から満充電状態になるまでの期間継続して充電が行われる場合であり、この充電期間中に積算された電流値が満充電容量となる。しかしながら、一般的な利用のされ方を考えると、このような充電が行われることはまれであり、通常はある程度の残存容量がある状態から充電が行われる。

そこで、演算処理部５０は、このような場合を考慮して、充電開始直前の電池電圧と充電終了時点から所定時間経過時の電池電圧とに基づいて、二次電池２００の満充電容量を算出する。すなわち、演算処理部５０は、充電開始直前の電池電圧と「開放電圧−充電率」特性（図２参照）とに基づいて、充電開始直前の充電率を算出するとともに、充電終了時点から所定時間経過時の電池電圧と「開放電圧−充電率」特性（図２参照）とに基づいて、充電終了時点から所定時間経過時の充電率を算出する。そして、演算処理部５０は、満充電容量をＦＣＣ［ｍＡｈ］、充電開始直前の充電率をＳＯＣ１［％］、充電終了時点から所定時間経過時の充電率をＳＯＣ２［％］、充電開始時点から充電終了時点までの充電期間において充電された電気量をＱ［ｍＡｈ］とすると、演算式
ＦＣＣ＝Ｑ／｛（ＳＯＣ２−ＳＯＣ１）／１００｝・・・（１）
に基づいて、二次電池２００の満充電容量ＦＣＣを算出することができる。なお、ＳＯＣ１やＳＯＣ２は温度補正されたものであれば、より正確な値が算出され得る。また、充電終了時点から所定時間経過時の電池電圧を用いることによって、充電終了時点よりも安定した電池電圧を演算に反映して演算結果の精度を高めることができる。

したがって、上述のように算出された充電率及び満充電容量に基づいて、二次電池２００の残容量を算出することができる（残容量＝満充電容量×充電率）。

また、満充電容量ＦＣＣの算出が可能となることで、二次電池２００の劣化度ＳＯＨ［％］を推定することが可能となる。演算処理部５０は、初期の満充電容量をＡＦＣＣ，任意の時点での満充電容量をＲＦＣＣとすると、演算式
ＳＯＨ＝ＲＦＣＣ／ＡＦＣＣ×１００・・・（２）
に基づいて、任意の時点での二次電池２００の劣化度ＳＯＨを算出することができる。

ところで、携帯機器３００に利用される電池パック１００Ａ内に、上述のように、電池残量管理、劣化診断、異常検出の履歴管理などの二次電池２００の電池状態の管理システムの機能が追加されると、その機能を実現するためには少なからず電力を消費し、二次電池２００の電池容量を減少させる要因となる。そこで、このような電池パック１００Ａ内の管理システムが、携帯機器３００が通常の動作モードよりその消費電力が低い動作モードに移行することに伴って、管理システム自身も通常より消費電力が低い待機モードに移行することによって、二次電池２００に蓄えられたエネルギーの消費を効果的に抑えることができる。

図３は、携帯機器３００の消費電流の変化を示した図である。携帯機器３００は、自身の消費電力を抑えるために、通常動作モードに対して消費電力が低い低消費電力モードで動作する機能を有する。携帯機器３００は、通常動作モードにおいて低消費電力モードへの移行条件が成立すると、通常動作モードから低消費電力モードに移行する。また、携帯機器３００は、低消費電力モードにおいて通常動作モードへの移行条件が成立すると、低消費電力モードから通常動作モードに移行する。例えば、携帯機器３００が携帯電話の場合、待ち受け状態が所定時間経過すると、通常動作モードから低消費電力モードに移行し、ユーザの所定の操作入力が検出されると、低消費電力モードから通常動作モードに移行する。

演算処理部５０は、携帯機器３００の動作モードの変更に応じて、自身の動作モードを変更する。演算処理部５０は、ＡＤＣ４０を介して携帯機器３００の消費電流値を監視し、携帯機器３００が低消費電力モードに移行したとみなせる電流値を一定期間検出した場合、携帯機器３００が低消費電力モードに移行したと判断し、演算処理部自身の動作モードを二次電池２００の電池状態の検知動作を行う検知モードからその検知モードより消費電力の低い待機モードに移行する。演算処理部５０は、待機モードでは、二次電池２００の検知動作を停止又はその検知動作のサイクルを遅くする。検知動作の停止等の動作制限を行うことによって、演算処理部５０やＡＤＣ４０の消費電力を低減させることができるとともに、温度検出部１０、電圧検出部２０、電流検出部３０を必要最小限に動作させることができる。

演算処理部５０は、起動電流検出部３１（図１参照）によって携帯機器３００の起動が検出されるまで、二次電池２００の電池状態の検知動作が制限された待機モードの状態で動作する。更に、演算処理部５０は、起動電流検出部３１によって携帯機器３００の起動が検出されるまで、待機モードから検知モードへの一時的な復帰動作を所定の復帰周期で行う。その復帰周期は、タイマ８０によって管理される。

起動電流検出部３１は、演算処理部５０が待機モードのときに、携帯機器３００が低消費電力モードから通常動作モードへの起動を検出する。つまり、起動電流検出部３１は、待機モードのときであっても、その起動検出動作は制限されない。起動電流検出部３１は、携帯機器３００の起動に伴い発生する起動電流が検出抵抗３０ａによって検出されることにより、携帯機器３００の起動を検出する。起動電流検出部３１は、起動電流の検出に必要な電流閾値を超える電流が流れた場合に、ＣＰＵ５１に対して、復帰信号（割り込み信号）を送信する。復帰信号を受信したＣＰＵ５１は、待機モードから検知モードに移行し、二次電池２００の検知動作を再開する。携帯機器３００の消費電流の変動傾向が図３のような場合であれば、起動電流を検出するための電流閾値は、例えば２００ｍＡに設定するとよい。起動電流はその電流値が変動しながら上昇するので、携帯機器３００の起動を検出するための電流閾値にはヒステリシスを設けるとよい。

演算処理部５０は、待機モードから検知モードへの一時的な復帰をしている復帰期間に、二次電池２００の温度、電圧、電流などを検出することによって、残容量や充電率や異常有無などの二次電池２００の電池状態の検知を行う。演算処理部５０は、二次電池２００の電池状態の一時的な検知が終了した後に、検知モードから待機モードに移行する。このように、一時的に検知モードに自発的に復帰して電池状態を検知することによって、携帯機器３００の低消費電力モードの期間が長くなることにより（携帯機器３００の起動が検出されないことにより）演算処理部５０の待機モードの時間が長くなっても、電池状態の検知動作が行われない状態が長く継続することを防ぐことができ、電池状態の検知精度の低下を抑えることができる。

演算処理部５０は、一時的な復帰期間において、携帯機器３００が低消費電力モードで消費する消費電流と演算処理部５０が待機モードで動作していた待機時間との乗算値に相当する容量を、検知モードで演算した残容量から減算することによって、現復帰期間での残容量を算出する第１の残量補正処理をする。すなわち、携帯機器３００が低消費電力モードで消費する消費電流値に、前回の復帰期間と今回の復帰期間の間の待機モードで待機していた待機時間を乗算して得られた乗算値を、前回の復帰期間での検知モードで演算した残容量から減算すればよい。

なお、携帯機器３００が通常動作モードから低消費電力モードに移行することに伴って演算処理部５０が検知モードから待機モードに移行するときに、当該待機モードにおける初回の復帰期間での検知モードで残容量を算出する場合には、携帯機器３００が低消費電力モードで消費する消費電流値に、低消費電力モードに移行した時点から当該初回の復帰期間の開始時点までの時間を乗算して得られた乗算値を、前回の検知モードで演算した残容量から減算することによって、当該初回の復帰期間での残容量を算出すればよい。

携帯機器３００が低消費電力モードで消費する消費電流値は、メモリ６０に予め記憶されている。低消費電力モードでの消費電流は、図３に示されるように、ほぼ一定のため、その電流値をメモリ６０に少ないメモリ容量で予め記憶させておくことができる。携帯機器３００の種類や仕様などが変更しても、メモリ６０内の記憶情報を書き替えることによって、当該変更に容易に対応可能となる。

また、メモリ６０に予め記憶させずに、実測してもよい。起動電流検出部３１は、待機モードに電流を実測しているので、その実測値を利用することによって、携帯機器３００の低消費電力モードでの消費電流の検出精度が上がるため、残容量等の電池状態の検知精度も上げることができる。

さらに、演算処理部５０は、一次的な復帰期間において、上述したように図２の特性等を利用して二次電池２００の周囲温度、開放電圧、充電率、満充電容量、劣化率などを検出・演算することによって、現復帰期間での残容量を算出する第２の残量補正処理をする。第１の残量補正処理と第２の残量補正処理を組み合わせて実行することによって、残容量の精度の良い算出結果が得られる。

第１の残量補正処理は第２の残量補正処理に比べて時間の経過に伴う誤差が累積しやすい補正処理であるため、第２の残量補正処理の復帰周期は、第１の残量補正処理の復帰周期より長くする（例えば、第１の残量補正処理の復帰周期を１秒〜１時間に設定し、第２の残量補正処理の復帰周期を１時間〜３時間に設定する）。すなわち、第１の残量補正処理は、残容量の算出結果の短期的な補正を担い、第２の残量補正処理は、残容量の算出結果の長期的な補正を担う。

図４は、電池パック１００Ａ内の管理システムの動作フローである。管理システムは、演算処理部５０が主体となって動作する。演算処理部５０は、管理システムの初期化（ステップ１０）の後、温度検出部１０による温度測定（ステップ１２）、電圧検出部２０による電圧測定（ステップ１４）、電流検出部３０による電流測定（ステップ１６）を行う。また、電流積算処理（ステップ１８）を行う。

演算処理部５０は、これらの測定結果と処理結果に基づいて、携帯機器３００の消費電流が所定の電流閾値以下か否かを判断する（ステップ２０）。演算処理部５０は、その所定の電流閾値以下でない場合、携帯機器３００は通常動作モードであるとみなして、低電流検出回数のフラグを零に設定し（ステップ２２）、ステップ１２に以降の動作を繰り返す。一方、その所定の電流閾値以下である場合、低電流検出回数のフラグをインクリメントする（ステップ２４）。

演算処理部５０は、低電流検出回数のフラグ値が所定の回数閾値以上か否かを判断する（ステップ２６）。回数閾値以上でなければ、低電流検出回数が回数閾値に満たさないとして、ステップ１２以降の動作を繰り返す。回数閾値以上の場合には、携帯機器３００は低消費電力モードに移行したと判断し、自身の設定モードを検知モードから待機モードに移行する（ステップ２８）。すなわち、携帯機器３００の消費電流の低下を検出してから演算処理部５０の設定モードを検知モードから待機モードに移行するまでの期間を一定時間以上確保している。これにより、低消費電力モードに移行したのではなく携帯機器３００の消費電流が単に低下した場合であっても、携帯機器３００が低消費電力モードに移行したと誤判断することを防止することができる。

演算処理部５０は、待機モードにおいて、起動電流検出部３１からの復帰信号の割り込み待ちを行う（ステップ３０）。演算処理部５０は、割り込み要因が起動電流の検出でない場合には、ステップ３４に移行する。すわなち、演算処理部５０は、割り込み要因が上述の復帰周期に応じた自発的な復帰である場合には、低電流検出回数のフラグ値を変えずに、上述の第１又は第２の残量補正処理を行って（ステップ３４）、ステップ１２以降の動作を繰り返す。一方、演算処理部５０は、割り込み要因が携帯機器３００の起動に伴う起動電流検出部３１からの復帰信号である場合には、低電流検出回数のフラグを零に設定して（ステップ３６）、上述の第１又は第２の残量補正処理を行って（ステップ３４）、ステップ１２以降の動作を繰り返す。

したがって、上述の実施例によれば、起動電流を検出する簡単な回路で構成可能な起動電流検出部３１を設けることによって、管理システムの主要部である演算処理部５０やＡＤＣ４０を常時検知モードのままにする必要がなくなり、二次電池２００の電池状態を管理する管理システムによる二次電池２００の残容量の消費を抑えることができる。また、間欠的に待機モードから検知モードに自発的な復帰を行うことによって、携帯機器３００が起動していなくても電池状態を検知することができるので、待機モードに設定することによる消費電力の削減のメリットを生かしつつ、電池状態の検知動作がされずに、その検知精度が落ちることを防ぐことができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、図５は、本発明に係る電池状態監視装置の第２の実施形態であるインテリジェント電池パック１００Ｂの全体構成図である。電池パック１００Ａと同様の構成については、その説明を省略する。

電池パック１００Ｂは、携帯機器３００の起動の検出を、電池パック１００Ａのように起動電流の検出ではなく、起動電圧の検出によって行う。携帯機器３００に比較的大きな起動電流が流れると、二次電池２００には内部抵抗が存在するために、「起動電流と内部抵抗との乗算値」分の電圧降下が発生する。そこで、起動電圧検出部２１が、この電圧降下を検出することによって、携帯機器３００が起動したことを判別することができる。起動電圧検出部２１は、起動電圧の検出に必要な電圧閾値を超える電流が流れた場合に、ＣＰＵ５１に対して、復帰信号（割り込み信号）を送信する。復帰信号を受信したＣＰＵ５１は、待機モードから検知モードに移行し、二次電池２００の検知動作を再開する。それ以外の動作や効果は、上述の電池パック１００Ａと同様である。

また、演算処理部５０は、携帯機器３００の起動の検出を、通信処理部７０を介して携帯機器３００からの起動信号を受信することによって行ってもよい。携帯機器３００は、自身が起動したことを表す起動信号を出力し、演算処理部５０は、その起動信号に基づいて、携帯機器３００が起動したか否かを判断する。携帯機器３００は、例えば、通常モードの場合にはＨレベルの起動信号を出力し、低消費電力モードの場合にはＬレベルの起動信号を出力する。

本発明に係る電池状態監視装置の第１の実施形態であるインテリジェント電池パック１００Ａの全体構成図である。２５℃における「開放電圧−充電率」特性を示した図である。携帯機器３００の消費電流の変化を示した図である。電池パック１００Ａ内の管理システムの動作フローである。本発明に係る電池状態監視装置の第２の実施形態であるインテリジェント電池パック１００Ｂの全体構成図である。

符号の説明

１０温度検出部
２０電圧検出部
２１起動電圧検出部
３０電流検出部
３１起動電流検出部
４０ＡＤＣ
５０演算処理部
６０メモリ
７０通信処理部
８０タイマ
１００Ａ，１００Ｂ電池パック
２００二次電池
３００携帯機器

Claims

電気負荷に給電する二次電池と、
前記二次電池の残容量を検知する検知モードで該残容量を検知可能な状態検知部であって前記二次電池を電源とする状態検知部とを備える、電池状態監視装置であって、
前記電気負荷の起動を検出する起動検出部を備え、
前記検知モードから前記検知モードに比べ消費電力の低い待機モードへの移行は、閾値以下の消費電流が検出される回数に基づいて判断され、
前記状態検知部は、前記起動検出部によって前記起動が検出されるまで、前記待機モードで前記残容量の検知を待機する一方で、前記待機モードから前記検知モードへの一時的な復帰を間欠的に行うことにより、前記復帰をしている復帰期間に前記残容量を検知し、
前記状態検知部は、第１の復帰周期での前記復帰期間に、該復帰期間前の前記検知モードで検知した前記残容量から、該検知モード後の前記待機モードで待機していた待機時間で前記電気負荷の消費電流値を積算した積算値を減算することによって、前記二次電池の残容量を演算する第１の残量補正処理を行い、前記第１の復帰周期よりも長い第２の復帰周期での前記復帰期間に、前記二次電池の開放電圧を検出して前記二次電池の残容量を演算する第２の残量補正処理を行う、電池状態監視装置。
前記電気負荷の消費電流値は、メモリに予め記憶される、請求項１に記載の電池状態監視装置。
前記起動検出部は、前記電気負荷の起動に伴い前記電気負荷と前記二次電池との間の通電経路に発生する電流の変動を前記起動として検出し、前記電気負荷の消費電流値も検出する、請求項１に記載の電池状態監視装置。
前記起動検出部は、前記電気負荷の起動に伴い前記電気負荷と前記二次電池との間の通電経路に発生する電流又は電圧の変動を前記起動として検出する、請求項１又は２に記載の電池状態監視装置。