JPH0668912A

JPH0668912A - バッテリとバッテリ課金方法

Info

Publication number: JPH0668912A
Application number: JP4241229A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Iwazu; 聡岩津; Kazunori Ozawa; 和典小沢; Masakata Ugaji; 正名宇賀治; Mio Nishi; 美緒西; Yasuhito Eguchi; 安仁江口
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-08-18
Filing date: 1992-08-18
Publication date: 1994-03-11
Anticipated expiration: 2018-01-27
Also published as: JP3371146B2; EP0583906A1; US5525890A; DE69320903T2; EP0583906B1; DE69320903D1

Abstract

(57)【要約】【目的】交換型のバッテリの残存電力量を把握して機
器の使用安全性を確保でき、しかも正しい電気料金を把
握する。【構成】残存電力量を検知するために、充放電回数の
計測手段１４と、充放電回数に関する情報を表示する表
示手段１６と、充放電回数に関する情報を出力する出力
手段１８と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バッテリとバッテリの
課金方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、機器には、バッテリに充電されて
いる電力を利用する形式のものがある。このバッテリに
は、据え付けタイプのバッテリと、交換タイプのバッテ
リいわゆるカートリッジバッテリがある。この機器を作
動するために据え付けタイプのバッテリを使用する場合
には、据え付けたバッテリにおける使用電力量は、使用
後そのバッテリに充電するのに要する電力量をもって簡
単に知ることができる。したがって、使用者に要求する
電気料金は、このバッテリに充電するのに要する電力量
に金額を掛ければ求められる

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、機器を作動
するために交換タイプのカートリッジバッテリを使用す
る場合には、使用後のカートリッジバッテリの電力量を
完全に使い切った状態であるとは限らず残存電力量があ
る。たとえば、放送機器や電気自動車などの移動体用
のカートリッジバッテリを使用する場合には、使用安全
性を考慮してカートリッジバッテリの電力量を全部使い
切るまで使用しないのが常である。したがって、交換タ
イプのカートリッジバッテリを使用する場合には、使用
者に要求する電気料金を求めるいわゆる電気代課金シス
テムは容易には構築できない。特にカートリッジバッテ
リの供給者と使用者が異なる場合にこの問題は交換タイ
プのカートリッジバッテリの普及を妨げるので深刻であ
る。

【０００４】もし、充電一回につき一律いくらとする
と、あまり使ってないうちにカートリッジバッテリの交
換をしてしまった場合に、正しい電気料金を要求できず
しかもコストがかさむことにもなる。このため使用者は
カートリッジバッテリの電気代節約とバッテリ切れのリ
スクの葛藤に悩むという欠点があった。

【０００５】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであって、使用者は交換型のバッテリの残存電力
量を把握して機器の使用安全性を確保でき、しかも正し
い電気料金を把握しながら場合によっては交換時にバッ
テリの償却費まで換算して使用できるバッテリとバッテ
リの課金方法を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にあ
っては、残存電力量を検知するために、充放電回数の
計測手段を備えたバッテリにより、達成される。

【０００７】また、上記目的は、本発明にあっては、残
存電力量を検知するために、充放電回数の計測手段と、
充放電回数に関する情報を表示する表示手段と、を備え
たバッテリにより、達成される。

【０００８】また、上記目的は、本発明にあっては、残
存電力量を検知するために、充放電回数の計測手段と、
充放電回数に関する情報を表示する表示手段と、充放電
回数に関する情報を出力する出力手段と、を備えたバッ
テリにより、達成される。

【０００９】好ましくは前記計測手段には、充放電回数
を充放電の深度にもとずいてカウントするカウント補正
手段を備えている。

【００１０】好ましくは前記計測手段には、温度センサ
を備え、しかもこの温度センサで検知された温度の表示
手段と温度の出力手段の少なくとも一方を備えている。

【００１１】好ましくは前記計測手段には、電圧の測定
手段を備え、しかもこの測定手段で検知された電圧の表
示手段と電圧の出力手段の少なくとも一方を備えてい
る。

【００１２】好ましくは前記計測手段は、前記電圧、
温度、および充放電回数から残存電力量を演算するため
の演算手段を備え、この残存電力量の表示手段と残存電
力量の出力手段の少なくとも一方を備えている。

【００１３】好ましくはバッテリの種類を識別するため
の識別信号を出力する識別信号出力手段を備える。

【００１４】好ましくは前記出力手段に接続するための
接続装置を備える。

【００１５】好ましくは前記接続装置は、バッテリの種
類を識別するための識別信号を出力する識別信号出力手
段を備える。

【００１６】上記目的は、本発明にあっては、バッテリ
の残存電力量を検知するために充放電回数を計測し、得
られた充放電回数にもとずいてバッテリの残存電力量を
検知して使用電力量の使用料金を設定するバッテリ課金
方法により、達成される。

【００１７】好ましくは、交換式のバッテリである

【００１８】好ましくは、リチウムイオン二次電池であ
る。

【００１９】

【作用】上記構成によれば、計測手段によりバッテリの
充放電回数ともいう使用回数を検知する。必要により充
放電回数に関する情報を表示手段で表示し、出力手段に
より出力する。充放電回数は、好ましくは充放電の深さ
に応じて数える。温度センサにより温度に関する情報
と、電圧の測定手段により電圧に関する情報を得ること
により、より正確な残存電力量を得る。

【００２０】バッテリの残存電力量に課金するには、バ
ッテリの充放電回数を計測し、得られた充放電回数にも
とずいて残存電力量を検知して使用した電力量の使用料
金を設定する。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の好適な一実施例を添付図面に
基づいて詳細に説明する。尚、以下に述べる実施例は、
本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種
々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説
明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、
これらの態様に限られるものではない。

【００２２】図１は、本発明のバッテリの好ましい実施
例の構成を示している。バッテリ１０は、バッテリ本体
１２、計測手段１４、出力手段１８、測定部２０などを
有している。

【００２３】バッテリ本体１２は、いわゆる交換式のカ
ートリッジバッテリであり、好ましくはリチウムイオン
二次電池が採用できる。リチウムイオン二次電池は、後
で述べるようにその放電特性が他のバッテリと異なり電
圧が放電とともに比較的なだらかに低下する特徴があ
り、たとえば放電初期では電圧が４，２ボルトで放電終
期を３ボルトとすることができる。このバッテリ本体１
２は、たとえば電気自動車Ａの駆動用に使用する。以下
の実施例では電気自動車ＡＭのための交換用のバッテリ
を対象にして話を進めることにする。

【００２４】バッテリ本体１２には計測手段１４と接続
装置２８が接続されている。この計測手段１４には、表
示手段１６、出力手段１８、測定部２０がそれぞれ接続
されている。測定部２０は電圧計２２、温度センサ２
４、時計２６、電流計２９を有している。

【００２５】計測手段１４は、演算手段３０を有してい
る。この計測手段１４は、後で詳しく述べるようにバッ
テリ本体１２の残存電力量を検知するためにバッテリ本
体１２の充放電回数Ｎを計測をする。電圧計２２は、バ
ッテリ本体１２の電圧もしくはバッテリ本体１２の各セ
ルの電圧を測定して電圧に関する情報を与える。温度セ
ンサ２４は、バッテリ本体１２もしくはバッテリ本体１
２の周囲の温度を測定して、温度に関する情報を与え
る。時計２６は時間を知らせる。

【００２６】演算手段３０は、電圧計２２からの電圧に
関する情報、温度センサ２４からの温度に関する情報、
電流計２９からの電流に関する情報、およびバッテリ本
体１２の充放電回数Ｎにもとずいてバッテリ本体１２の
残存電力量を演算する。接続装置２８は出力手段１８に
接続されており、バッテリの識別信号出力部３２を有し
ている。このバッテリの識別信号出力部３２は、バッテ
リ本体１２の種類を識別するためのものである。この実
施例では、識別信号出力部３２はバッテリ本体１２を交
換式のリチウムイオン二次電池と識別する。

【００２７】表示手段１６は、上記バッテリ本体１２の
充放電回数Ｎ，温度、電圧、電流値およびバッテリ本体
１２の種類のうちの少なくとも１つを表示できる。この
表示手段１６は、たとえば液晶表示装置やＣＲＴディス
プレイである。入出力手段１８は、上記バッテリ本体１
２の充放電回数Ｎ，温度、電圧、電流値およびバッテリ
本体１２の種類のうちの少なくとも１つを、外部のたと
えばプリンタ３４やホストコンピュータ１０１に出力も
しくはホストコンピュータ１０１に入力可能である。こ
れらの表示手段１６と入出力手段１８は、必要によりも
しくは仕様により少なくとも一方があればよい。

【００２８】計測手段１４は、好ましくはマイクロコン
ピュータである。計測手段１４には、バッテリ本体１２
の固有の過去の使用実績から得られるバッテリ本体１２
の劣化度を記憶させてある。たとえば、このバッテリ本
体１２の劣化度とは、バッテリ本体１２の温度、と充放
電回数Ｎと、により決まる。

【００２９】バッテリ本体１２はリチウムイオン二次電
池であるが、リチウムイオン二次電池は、図２に示す放
電特性を有している。図２において放電曲線Ｌは例え
ば、負極にリチウムをドープ、脱ドープできる炭素質材
料を正極にはリチウムと遷移金属の複合酸化物を用いる
リチウムイオン二次電池を示しており、比較のためにさ
らにニッケルーカドミウム二次電池を放電曲線Ｍで示し
ている。放電曲線Ｍで示すように、ニッケルーカドミウ
ム二次電池は放電容量が増加していっても電圧はほとん
ど変わらない。しかも電圧が低い。

【００３０】これに対して、リチウムイオン二次電池で
は、既に説明したように放電曲線Ｌで示すように、ニッ
ケルーカドミウム二次電池などのほかの電池とは異な
り、例えば、放電初期では４，２ボルトで放電終期では
３ボルトとなり変動が大きい。しかもリチウムイオン二
次電池は、ニッケルーカドミウム二次電池などのほかの
電池に比べて電圧が高い。リチウムイオン二次電池は完
全に放電してしまうと劣化が大きくなるので、使用限度
の電圧をきめることが好ましい。そこで、例えば使用限
度の電圧を３，５ボルトに決める。３，５ボルトであれ
ば、残存電力量ともいう残存有効電力量は、例えば放電
終期を３ボルトとすると斜線部Ｓで示すように、放電に
伴う電圧降下が大きいという特性から、ニッケルーカド
ミウム二次電池などのほかの電池に比べて、容易に推測
できるのである。即ち、放電曲線Ｍを示す二次電池でも
電池電圧から残存電力量を推定できるが、放電曲線Ｌを
示す二次電池の方が電池電圧から残存電力量を推定し易
い。

【００３１】図２に示した放電特性は基本的な特性であ
るが、この放電特性は、温度によってかなり変わってく
る。つまりリチウムイオン二次電池を電圧だけの監視で
残存有効電力量を推定するのには無理がある。図３に示
すように、摂氏２０度のときの温度特性と摂氏マイナス
２０度のときの温度特性を比べると、３、５ボルトのと
きを見てもかなり異なっている。そのために、バッテリ
本体１２の温度が幾らになっているかは重要である。図
１に示した温度センサ２４は好ましくはバッテリ本体１
２の各セルに対応して設けるのがよいが、各セルの構造
もしくは構成が同じであれば１つのセルに対応して１つ
の温度センサを設けて、ほかのセルの温度を代表するよ
うにしてもよい。

【００３２】充放電回数Ｎは、使用回数であるので使用
回数ともいう。この使用回数が異なると、やはりリチウ
ムイオン二次電池の放電特性が異なる。図４に示すよう
に、たとえば２００回使用したものと、１２００回使用
したものとは放電特性が異なる。領域Ｖ１と領域Ｖ２と
では、１２００回使用した領域Ｖ２のほうが早く放電し
てしまう。よって、使用回数を知ることにより残存電力
量の推定がより確かとなる上に、使用回数を知るだけで
も電池の寿命を予想できる。通常二次電池では初期の充
電電力量の６割ないし８割を保証してこれをサイクル寿
命としている。

【００３３】図４において、３ボルトないし３、３ボル
ト付近の電圧降下率ｄｖ／ｄＡＨは使用回数の大きさで
異なる。これらの電圧降下率ｄｖ／ｄＡＨは図５に拡大
して示す。放電曲線Ｌ３は使用回数が２００のときであ
り、放電曲線Ｌ４は使用回数が１２００のときである。
この現象を利用して残存電力量の予測に使用するのであ
る。つまり、図１の電圧計２２の電圧が３、３ボルトな
いし３ボルトに下がった時点で、計測手段１４の演算手
段３０は電圧降下率ｄｖ／ｄＡＨの値を計算しサンプリ
ングする。サンプリングした電圧降下率ｄｖ／ｄＡＨの
値を、予め得られている電圧降下率ｄｖ／ｄＡＨの値と
使用回数Ｎとの対比表に対比させることで使用回数が何
回かを求めることもできる。

【００３４】充放電回数ともいう使用回数Ｎは、たとえ
ば図６に示す手順で図１の計測手段１４の演算手段３０
が決定する。図１の計測手段１４には第一メモリと第二
メモリ（図示せず）がある。第一メモリには、各温度毎
の電圧降下率ｄｖ／ｄＡＨの値と使用回数Ｎとの相関デ
ータが記憶されている。第二メモリには以前の古い使用
回数Ｎｏｌｄがすでに記憶されている。

【００３５】バッテリ本体１２の電圧が、電圧計２２に
おいてたとえば３、３ボルトを下回ったときに、現時点
での計測手段１４で計算されたバッテリ本体１２の電圧
降下率ｄｖ／ｄＡＨの値と、温度センサ２４で得られる
温度Ｔとを、計測手段１４の演算手段３０に与える。こ
れにより、計測手段１４の演算手段３０は、第一メモリ
に記憶されている上記相関データから，現時点での電圧
降下率ｄｖ／ｄＡＨの値と温度Ｔに対応した使用回数Ｎ
ｎｅｗを抽出する。この得られた使用回数Ｎｎｅｗを古
い使用回数Ｎｏｌｄと比較する。比較の結果、得られた
使用回数Ｎｎｅｗが大きい場合には決定使用回数Ｎを使
用回数Ｎｎｅｗとする。もし古い使用回数Ｎｏｌｄが大
きい場合には決定使用回数Ｎを古い使用回数Ｎｏｌｄと
する。このようにして決定された決定使用回数Ｎを第二
メモリに格納する。

【００３６】ところで、バッテリ本体１２の残存電力量
ＷＨは、使用回数Ｎ、温度Ｔ，および現在の電圧Ｖの関
数である。つまり数式１で表すことができる。

【数１】この使用回数Ｎ、温度Ｔ，および現在の電圧Ｖが、それ
ぞれ異なる各場合の測定データが十分にあるとした場合
には、バッテリ本体１２の残存電力量ＷＨは、数式２の
多項次近似式で表される。

【数２】数式２を展開して測定データを代入してやり、最小２乗
法により、ａ，ｂ，ｃ，．．．α、β、γ、．．．．
Ａ，Ｂ，Ｃ，．．．の各定数を決定すれば、バッテリ本
体１２の残存電力量ＷＨの値を求めるための関数ｆ
（Ｎ，Ｔ，Ｖ）が決定される。

【００３７】次に、図１に示したバッテリ１０の構成の
一例を詳しく説明する。まず、図７を参照する。

【００３８】図１に示したバッテリ本体１２は、図７に
示すように複数のセルＣＥ１，ＣＥ２，．．ＣＥｎを有
している。これらのセルは直列接続されている。セルＣ
Ｅ１のプラス極には端子＋ＥＢが接続されているととも
に、ＣＥｎのマイナス極には端子−ＥＢが接続されてい
る。これらの端子には電気自動車Ａのモータが接続され
る。ライン７０にはパワーダウンスイッチ７４が設けら
れているとともに、ライン７２には充放電スイッチ７６
が設けられている。

【００３９】図１の計測手段１４は、図７に示すように
演算手段３０、バスライン８０、電圧計２２、電流計２
９、入出力制御部８６、パワーダウン制御部８８、起動
回路９０、電池バランス９２、スイッチ制御器９４、過
電流検出器９６、パワーダウンスイッチ７４、外部Ｉ／
Ｏ９８、および充電検出器１００を有している。上記演
算手段３０は、ＣＰＵ１１０とプログラム部１１２を有
している。電流計２９は、電池バランス９２、スイッチ
制御器９４、過電流検出器９６、パワーダウンスイッチ
７４、および充放電検出器１００を有している。

【００４０】バスライン８０には、ＣＰＵ１１０とプロ
グラム部１１２、Ａ／Ｄコンバータ８２，入出力制御部
８６、パワーダウン制御部８８、外部Ｉ／Ｏ９８、およ
び表示部６１、温度センサ２４などが接続されている。
端子＋ＥＢと−ＥＢに充電源（図示せず）を接続して使
用済みのバッテリを充電する場合に、充電検出器１００
が所定の充電電力量の値を越える値に充電されていると
判断すると、起動回路９０はパワーダウン制御部８８起
動してパワーダウンスイッチ７４をオンすることによ
り、バッテリ本体１２をパワーダウンできる。さらに、
充電検出器１００が所定の充電電力量の値に達していな
いと判断すると、起動回路９０はスイッチ制御器９４を
制御して充放電スイッチ７６をオンする。これにより充
電源から端子＋ＥＢと−ＥＢを介してバッテリ本体１２
に強制充電することができる。また過電流検出器９６が
過電流を検出すると、入出力制御部８６に伝えられる。

【００４１】次に、図８は電圧計２２の構成を詳しく示
している。電圧計２２は、Ａ／Ｄコンバータ８２、入力
切換器１２０、制御部１３０、電源１３２およびフォト
カプラ１４０を有している。

【００４２】各単セルＣＥ毎の電圧の監視が可能なよう
に、各単セルＣＥから端子が出されている。これらの端
子に入力切換器１２０ともいう入力切換スイッチが接続
されている。入力切換器１２０が切り換えられたとき
に、切り換えられた出力電圧が各単セルＣＥ電圧となる
ようにスイッチＳＷ１とＳＷ２が連動して切り換わるよ
うになっている。Ａ／Ｄコンバータ８２はスイッチＳＷ
１とＳＷ２の電位差、すなわち単セルＣＥの電圧をデジ
タルデータに変換する。Ａ／Ｄコンバータ８２の内部
は、スイッチＳＷ１をＧＮＤレベルとして比較電圧を作
りスイッチＳＷ１の電圧を変換するようになっている
（図示せず）。スイッチＳＷ１とＳＷ２が順次連動して
切り換わることにより、直列になった各セルの端子電圧
データを時間的に順次監視できる。セルの容量と電圧の
関係が予め分かっていれば、電圧データから残存電気容
量を知ることができる。

【００４３】バッテリ本体１２もしくは各セルＣＥの残
存電力量は、基本的には図２に示すようになっている
が、この残存電力量はすでに述べたように温度により図
３に示すように変化してしまう。そこで図７の温度セン
サ２４により温度データを得る必要がある。温度は、各
セル毎または複数のセルを代表することができる場所に
温度センサ２４を設定することで測定する必要がある。
温度センサ２４ともいう温度計測素子からの出力は、ア
ナログ出力の場合はＡ／Ｄコンバータによりデジタル信
号に変換する。Ａ／Ｄコンバータは電圧測定用のＡ／Ｄ
コンバータ８２を流用してもよいし、別途設けてもよ
い。

【００４４】バッテリ本体１２もしくは各セルＣＥの残
存電力量は、基本的には温度Ｔと端子電圧Ｖが主なファ
クタであるが、充放電回数Ｎにも密接に関係している。
この充放電回数Ｎ、充放電の深さ、過放電や過充電、各
セルＣＥのバラツキなどは寿命予測に役立つ重要なデー
タである。これらのデータは図７の演算手段３０のＣＰ
Ｕ１１０により演算され必要とされる処理を行う。この
処理としては、詳しくは説明しないがバッテリ本体１２
の保護、残存電力量や附帯項目表示、各種経歴の記憶、
システム制御、Ｉ／Ｏ制御などがある。

【００４５】図７の外部Ｉ／Ｏ９８とマルチコネクタ９
９は図１の入出力手段１８である。使用したバッテリ本
体１２の電力量の使用料金は、次のような課金方法によ
り求める。すなわち、図７の外部Ｉ／Ｏ９８にはマルチ
コネクタ９９を介してホストコンピュータ１０１に対し
て課金に必要な情報を送る。この課金に必要な計算は、
単価の変更、寿命の予測、その他の要因で変更が多く、
統計的に処理等複雑であるので、ホストコンピュータ１
０１で行うのが実用的である。また後述するニューラル
ネットワーク等を外部にもち高度な処理で得られた経験
値等で内部ＣＰＵ演算の較正、変更等も有効である。一
例として、数式３に示すように、有効な残存電力量ＷＨ
はバッテリ本体１２の劣化度に対して、図７の電圧計２
２により得られる電圧から推定される残存電力ともいう
電力残量を掛けることで得られる。なお、バッテリ同志
で交換するときは、使用したバッテリ本体１２の使用電
力量の使用料金は、数式４に示すように、交換しようと
する新しいバッテリ本体１２の有効な残存電力量ＷＨか
ら交換される古いバッテリ本体１２の有効な残存電力量
ＷＨを差し引いて、その得られた値にある定数を掛ける
ことにより求めるようにしてもよい。この定数とは、電
力供給者が手数料として課金する為のものであり、また
充電システムを運用する為の運用費、バッテリの償却費
を加算する為のものである。なお、運用システムが会員
制等により保証されない場合には交換バッテリの新旧に
よりユーザが損得しかねないので、バッテリの劣化度に
応じて交換前後のバッテリの償却度の差を料金へ加算し
てもよい。

【数３】

【数４】

【００４６】バッテリ本体１２が通常目につきにくいと
ころに配置してあるので、図７の外部Ｉ／Ｏ９８は、操
作者がバッテリ本体１２の状態を確認できる便利な場所
に、たとえば操作パネル等に表示する表示手段１６を接
続することもできる。そして、図７の外部Ｉ／Ｏ９８
は、バッテリ本体１２で駆動しようとする負荷、たとえ
ば電気自動車ＡＭのモータに対してバッテリ本体１２の
状況に応じた制限情報を伝えたりすることに用いる。計
測手段１４の内部の表示部６１と、外部の表示手段１６
は同じ情報を表示することができる。この制限情報はた
とえば電気自動車のモータの制御部に送られて、たとえ
ばバッテリ本体１２の残存電力量ＷＨが少なくなってき
たときに、電気自動車のモータに供給する最大電流値等
を下げることで完全放電状態に達するまでの時間を長く
するなどに有効である。

【００４７】直列接続した電池ともいうセルＣＥの数が
多くなり電圧が多くなると、回路の耐電圧が問題とな
る。特にＩＣは数Ｖないし十数Ｖで使用するものが多い
ので、図８に示すように、数十Ｖを越えるときには別途
電源１３２を用いる。このＡ／Ｄコンバータ８２等のた
めの端子Ｐ，Ｇ間は、定電圧（数Ｖ）に保つように、グ
ランドが端子−ＥＢと絶縁された電源（スイッチング電
源）から供給する。

【００４８】入力切換器１２０が切り換わると、当然に
端子Ｇの端子−ＥＢに対する電圧は変動することにな
る。また制御部１３０には端子−ＥＢをグランドとする
定電圧が電源１３２から供給される。

【００４９】Ａ／Ｄコンバータ８２と制御部１３０の間
にフォトカプラ１４０を設けている。つまり、Ａ／Ｄコ
ンバータ８２の出力は、フォトカプラ１４０を介して制
御部１３０に伝えられるので、端子Ｇでの電圧の変動は
遮断されて制御部１３０には影響しない。このフォトカ
プラ１４０は、デジタルデータおよび制御データを一方
向、ものによっては双方向に伝達する必要がある。この
信号の伝達は、並列処理（パラレルデータ）として各デ
ータ毎に１つずつフォトカプラを設けることもできる
し、直列処理（シリアルデータ）としてコーディングし
て１つのフォトカプラで伝達することもできる。

【００５０】入力切換器１２０のスイッチＳＷ１，ＳＷ
２は、たとえばリレーやロータリスイッチ等を使用すれ
ば容易に実現できる。なお、切り換えに要する電力は、
バッッテリ本体１２の放電電流の一部であるので、でき
るだけ小電流であるのが好ましいい。そのためリレーと
しては自己保持型のもので、ロータリスイッチは間欠駆
動型のものを採用するのが好ましい。同様に、構成回路
は省電力となるようにする。たとえば、ＣＰＵのクロッ
ク周波数はできるだけ低くおさえ、表示は液晶等を用い
る。比較的大電流を要するＡ／Ｄコンバータ８２は、測
定時だけ電流を流すようにするなど、構成上またはソフ
ト上の考慮をする。

【００５１】このようなシステムを交通システムに使用
した場合には、バッテリ稼働時に過放電となることは稀
であるが、万が一の場合や放置時を考えると、図７に示
したようにパワーダウンモード等の手段を備えているこ
とが好ましい。パワーダウンモード時に今までのデータ
を保持するために必要に応じてメモリバックアップ手段
を備える。

【００５２】図９は、充放電回数Ｎのカウントをするた
めの構成を示す図である。充放電回数Ｎもしくは充電回
数もしくは使用回数は、寿命予測に与える影響が大きい
のであるが、深い充放電、浅い充放電を一律に一回と数
えると正確な寿命予測にならない。しかも正確な課金を
することができない。そこで、充電開始の時にまず充電
開始電圧を記憶しておき、充電終了時の電圧を記憶し、
両者を比較して電圧差を知る。

【００５３】このようにして得られた電圧差の大小を充
放電回数に換算する。この充放電回数をいままでの充放
電回数に積算する。たとえば得られた電圧差が完全放電
と完全充電との電圧差であれば、充電１回と定めうる。
そうでなく電圧差が小さいときは０、何回（小数点以
下）と数える。この１回や０、何回と言う数字は、充放
電回の深度を表すｎとする。得られた電圧差が完全放電
と完全充電との電圧差であれば、深度ｎは１である。ま
た電圧差が小さいときは０、何回（小数点以下）、たと
えば０、２であればこの時の深度ｎは０、２であり、深
度ｎが１に比べて小さい。図７の計測手段１４のＣＰＵ
１１０にはこのようにして充放電回数をカウントし、そ
の際にカウント値を深度ｎで補正するカウント補正手段
を備えている。

【００５４】さらに、充放電回数Ｎの換算は、各セルの
バラツキ、高温や低温状態での充電、放電、セル電圧が
高いところと低いところで充放電を繰り返す場合等も考
慮して補正するのが好ましい。このように各種要素が関
係して寿命が決まることになるので、統計的処理等が有
効な手段となる。簡易的にはもしくは実用的には、各種
要素を何段階かに分解して、たとえば充放電の電位差を
１０分割するなど、それぞれの条件における換算定数を
定めて寿命の目安としてもよい。

【００５５】これらの計算は内部のＣＰＵ１１０で処理
することもできるし、外部のホストコンピュータのＣＰ
Ｕで処理することもできる。外部のＣＰＵで処理する場
合には、別の寿命予測手段、たとえばバッテリ本体のイ
ンピーダンス等で正確な予測をして、内部のＣＰＵでそ
の予測を校正することもできる。

【００５６】図１０は、充放電回数（充電回数）Ｎと寿
命の関係を示す概念図である。カーブＡは完全充放電の
繰り返しをしたときのバッテリ本体の残存電力量（容
量）の変化を示している。たとえばバッテリ本体の残存
電力量が半分になるまでの充放電回数を寿命とする。カ
ーブＢは、浅い充放電を繰り返したときの時バッテリ本
体の残存電力量の変化を示している。カーブＢでは当然
カーブＡよりも繰り返し回数は増加する。たとえば完全
充放電の時の半分の回数の充放電では回数は２倍以上に
なる。

【００５７】上述したようにバッテリ本体１２の劣化度
を計測してしかも表示するために、図１と図７に示すよ
うに、温度センサ２４、電圧計２２、電流計２９などを
搭載している。図１１は、これらのモニタ機器から得ら
れる情報によりバッテリ本体１２の劣化度を計測しよう
とするさいに、たとえば電圧に関しては、上述したよう
に前回使用時の単位電力当たりの電圧降下率を見て劣化
度を予測する。つまり使用回数の多いものほど電圧降下
率が大きい。バッテリ本体が複数のセルからできている
場合には、各セルの電圧のバラツキをチェックして通常
の寿命よりも早く寿命がきたものがないか判断する。

【００５８】劣化度を計測するためには、考慮すべきパ
ラメータが多いので、たとえば図７の計測手段１４のプ
ログラム部１１２におけるプログラムのニューラルネッ
トワークにより各パラメータを経験的に重みずけをする
こともできる。メモリ１４０は過去の使用状況や、現在
の劣化度あるいは製造年月日を記憶しておき、計測手段
１４のニューラルネットワークにフィードバックするよ
うにする。表示手段１６は劣化度、充放電回数Ｎ（使用
回数）、残存電力量ＷＨを表示する。

【００５９】図１２は、使用電力量ｗと電圧ｖの関係を
示している。初回使用時と前回使用時を比べてみると、
前回使用時の方がｄｖ／ｄｗの傾きｄｖ／ｄｔ（図１３
参照）が大きく劣化度が大きい。ポイントＲ１，Ｒ２は
使用限界電圧を示している。このように傾きｄｖ／ｄｔ
を劣化度の目安として採用することで、バッテリ本体の
劣化度に対する信頼性が向上するため、バッテリ本体の
故障による事故を防止できる。バッテリ本体の劣化度が
判明すると、バッテリ本体に蓄えられている残存電力量
も精度良く予測できる。しかも使用電力量に対して課金
する場合に、適正な料金の設定ができる。

【００６０】なお、使用者が誤った使い方をした時（例
えばショートさせてしまったり、定格以上の大電力を放
出させたりした時）劣化が早まるのを考慮するためにｄ
Ａｈ／ｄｔを見てある程度以上であれば劣化度に加算す
る方法も追加すれば信頼性は更に向上する。

【００６１】ところで本発明は上述した実施例に限定さ
れない。たとえば、劣化度の計測を内蔵のマイクロコン
ピュータのような計測手段で行ったが、それには限らな
い。すなわち、バッテリ本体に充電源から充電する場合
に、充電状況により劣化度が図れる訳であり、最後に充
電した時の状態から劣化度を割り出して、バッテリ本体
に記載しておくようにしてもよい。たとえばリチウムイ
オン二次電池の場合には、インピーダンスを測定するこ
とにより劣化度を推定してもよい。また、単に充放電さ
れた回数をメモリしておいて、それを劣化度とみなして
もよい。劣化によるバッテリ本体の充電電力量の変化が
小さいものであれば、純粋に電圧計測によってのみ残存
電力量を推定して、数式４により課金することもでき
る。さらにバッテリの運用の仕方によっては、数式４に
さらにバッテリの償却費を上乗せすることもできる。

【００６２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、使
用者は交換型のバッテリの残存電力量を把握して機器の
使用安全性を確保でき、しかも正しい電気料金を把握し
ながら使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバッテリの好ましい実施例の構成を示
す図。

【図２】本発明におけるバッテリの放電特性を示す図。

【図３】本発明において放電特性の温度依存性を示す分
解斜視図。

【図４】本発明における放電電圧の使用回数による変化
を示す図。

【図５】本発明における電圧降下率を示す図。

【図６】本発明における充放電回数（使用回数）を求め
るための流れ図。

【図７】本発明における図１のバッテリをより詳しく示
した図。

【図８】本発明における図７の一部を詳しく示す図。

【図９】本発明における充放電回数（使用回数）のため
の深度を求めるための図。

【図１０】本発明における浅い放電と深い放電を示す平
面図。

【図１１】本発明におけるバッテリの劣化度を求める際
の構成を示す図

【図１２】本発明における電圧降下率を示す図。

【図１３】本発明における図１３における傾きを示す
図。

【符号の説明】

１０バッテリ１２バッテリ本体１４計測手段２２電圧計２４温度センサ２９電流計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西美緒東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者江口安仁東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】残存電力量を検知するために、充放電回数
の計測手段を備えたことを特徴とする、バッテリ。
【請求項２】残存電力量を検知するために、充放電回数
の計測手段と、充放電回数に関する情報を表示する表示手段と、を備え
たことを特徴とする、バッテリ。
【請求項３】残存電力量を検知するために、充放電回数
の計測手段と、充放電回数に関する情報を表示する表示手段と、充放電回数に関する情報を出力する出力手段と、を備え
たことを特徴とする、バッテリ。
【請求項４】前記計測手段には、充放電回数を充放電の
深度にもとずいてカウントするカウント補正手段を備え
ている、請求項１ないし３のいずれか１つに記載のバッ
テリ。
【請求項５】前記計測手段には、温度センサを備え、し
かもこの温度センサで検知された温度の表示手段と温度
の出力手段の少なくとも一方を備えている、請求項１な
いし４のいずれか１つに記載のバッテリ。
【請求項６】前記計測手段には、電圧の測定手段を備
え、しかもこの測定手段で検知された電圧の表示手段と
電圧の出力手段の少なくとも一方を備えている、請求項
１ないし５のいずれか１つに記載のバッテリ。
【請求項７】前記計測手段は、前記電圧、温度、および
充放電回数から残存電力量を演算するための演算手段を
備え、この残存電力量の表示手段と残存電力量の出力手
段の少なくとも一方を備えている、請求項１ないし６の
いずれか１つに記載のバッテリ。
【請求項８】バッテリの種類を識別するための識別信号
を出力する識別信号出力手段を備える、請求項１ないし
３のいずれか１つに記載のバッテリ。
【請求項９】前記出力手段に接続するための接続装置を
備える、請求項７に記載のバッテリ。
【請求項１０】前記接続装置は、バッテリの種類を識別
するための識別信号を出力する識別信号出力手段を備え
る、請求項９に記載のバッテリ。
【請求項１１】バッテリの残存電力量を検知するために
充放電回数を計測し、得られた充放電回数にもとずいて
バッテリの残存電力量を検知して使用電力量の使用料金
を設定することを特徴とするバッテリ課金方法。
【請求項１２】前記バッテリは、交換式のバッテリであ
る、請求項１１に記載のバッテリ課金方法。
【請求項１３】前記バッテリは、リチウムイオン二次電
池である請求項１、２、３のいずれか１つに記載のバッ
テリ。
【請求項１４】前記バッテリは、リチウムイオン二次電
池である請求項１１に記載のバッテリ課金方法。