JPH11174136A

JPH11174136A - バッテリーパックの劣化判定方法およびバッテリーパックの劣化判定装置

Info

Publication number: JPH11174136A
Application number: JP9356274A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kobayashi; 健二小林; Morinobu Endo; 守信遠藤; Kazuhiro Mori; 和弘森
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 1997-12-09
Filing date: 1997-12-09
Publication date: 1999-07-02
Anticipated expiration: 2017-12-09
Also published as: JP3987178B2

Abstract

(57)【要約】【課題】バッテリーパックの劣化判定を正確かつ迅速
に行うことが可能なバッテリーパックの劣化判定方法を
提供する。【解決手段】二次電池を含んで構成されるバッテリー
パック内の実効抵抗を測定し、測定した測定値に基づい
てバッテリーパックの劣化を判定するバッテリ−パック
の劣化判定方法において、バッテリーパックを所定の定
電流で所定時間充電または放電させ（ステップ５２）、
その所定時間を挟んで実効抵抗を２回測定し（ステップ
５３，５４）、２回の測定においてそれぞれ測定した実
効抵抗に基づいてバッテリ−パックの劣化を判定する
（ステップ５６）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン電
池などの二次電池を含んで構成されるバッテリーパック
の劣化を判定するのに適したバッテリーパックの劣化判
定方法およびバッテリーパックの劣化判定装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】バッテリーパックの劣化判定方法とし
て、充放電試験によって行う方式が従来から知られてい
る。しかし、この劣化判定方法では、バッテリーパック
の劣化を正確に判定できる反面、満充電状態に至るまで
バッテリーパック内の二次電池を一旦充電し、バッテリ
ーパックの端子間電圧が所定値に低下するまでの放電時
間を測定することによって劣化を判定するため、その判
定に長時間を必要とする欠点がある。このため、短時間
での判定が要求される場合には、バッテリーパック内部
の実効抵抗を測定し、その測定値に基づいて判定する方
法が一般的に用いられている。

【０００３】この種の実効抵抗を測定することによって
バッテリーパックの劣化を判定するための装置として、
図７に示す劣化判定装置７１が従来から知られている。

【０００４】最初に、劣化判定装置７１の判定対象であ
るバッテリーパックについて説明する。同図に示すよう
に、バッテリーパック３１は、二次電池３２と、過負荷
や短絡等に起因する過電流から二次電池３２を保護する
ための保護抵抗３３とを内蔵している。この場合、二次
電池３２は、所定電圧を発生する起電力部３２ａと、劣
化の度合に応じて抵抗値が変化する実効抵抗３２ｂとを
含む等価直列回路として表すことができる。一方、保護
抵抗３３は、正の抵抗−温度特性を有するＰＴＣ型サー
ミスタなどで構成されている。

【０００５】劣化判定装置７１は、交流四端子法に従っ
てバッテリーパック３１内の実効抵抗を測定するための
抵抗測定部７２と、抵抗測定部７２によって測定された
実効抵抗に基づいてバッテリーパック３１の劣化を判定
する判定部７３と、判定部７３によって判定された判定
結果を表示する表示部７４とを備えて構成されている。

【０００６】次いで、劣化判定装置７１による判定処理
について、図８を参照して説明する。

【０００７】まず、図７に示すように、満充電状態にし
たバッテリーパック３１にプローブ２５ａ，２５ｂを接
続する。次いで、抵抗測定部７２が、プローブ２５ａ，
２５ｂを介してバッテリーパック３１に例えば１ｋＨｚ
の交流定電流を供給すると共に、バッテリーパック３１
の両端に生じる交流電圧Ｖ２をプローブ２５ｃ，２５ｄ
を介して入力する。このとき、抵抗測定部７２は、いわ
ゆる同期検波によってバッテリーパック３１内の実効抵
抗を測定する。具体的には、抵抗測定部７２は、供給し
ている交流定電流の基準信号電圧Ｖ１と入力した交流電
圧Ｖ２とを互いに乗算した後に、ローパスフィルターを
通過させることにより、バッテリーパック３１内の実効
抵抗によって生じた電力損失ＷDCを求める。この場合、
基準信号電圧Ｖ１、交流電圧Ｖ２および電力損失ＷDC
は、それぞれ下記の式〜式で表される。Ｖ１＝Ａｓｉｎωｔ・・・・・・・式Ｖ２＝Ｂｓｉｎ（ωｔ＋θ）・・・式ＷDC＝Ａ・Ｂｃｏｓθ／２・・・・式この場合、交流定電流の電流値が予め決定されているた
め、その電流値の二乗の値で電力損失ＷDCを除算するこ
とにより、実効抵抗の抵抗値を求めることができる。

【０００８】次いで、判定部７３は、測定したバッテリ
ーパック３１の実効抵抗の抵抗値が、所定のしきい値を
超えていたときに、バッテリーパック３１に内蔵の二次
電池３２が劣化していると判定し、その旨を表示部７４
に表示する。この場合、サイクル充電によって繰り返し
使用したバッテリーパック３１は、満充電状態のときに
は、一般的に、図８（ａ）に示す放電容量特性ＣＲ７を
有している。このため、バッテリーパック３１は、充電
回数Ｎ０を超えて繰り返し使用されたときには、その放
電容量が使用限界放電容量値Ｑ0 から急激に低下する。
また、バッテリーパック３１は、同図（ｂ）に示すよう
に、充電回数に応じて高抵抗値となる実効抵抗特性ＣＲ
８も有している。したがって、充電回数Ｎ０のときの実
効抵抗の抵抗値ＲB0を上記した所定のしきい値として判
別する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この劣化判
定装置７１には、以下の問題点がある。第１に、バッテ
リーパック３１に内蔵されている保護抵抗３３の抵抗値
が製造上の誤差などに起因してばらつくと、劣化判定を
正確に行うことができないという問題点がある。具体的
には、バッテリーパック３１内の保護抵抗３３の抵抗値
が標準値よりも大きいときには、バッテリーパック３１
の実効抵抗特性は、例えば、図８（ｂ）に示すように、
標準値に対する誤差分だけ実効抵抗特性ＣＲ８を高抵抗
値側に平行移動した実効抵抗特性ＣＲ９となる。このた
め、充電回数Ｎ１において、しきい値ＲB0に達する。し
たがって、実際には、使用限界放電容量値Ｑ0 よりも十
分大きい放電容量値Ｑ1 であって、二次電池３２が劣化
していないにも拘わらず、バッテリーパック３１が劣化
したと誤判定してしまう。また、これとは逆に、保護抵
抗３３の抵抗値が標準値よりも小さいときには、バッテ
リーパック３１の実効抵抗特性は、例えば、同図（ｂ）
に示すように、標準値に対する誤差分だけ実効抵抗特性
ＣＲ８を低抵抗値側に平行移動した実効抵抗特性ＣＲ１
０となる。このため、充電回数Ｎ２において、しきい値
ＲB0に達する。したがって、使用限界放電容量値Ｑ0 よ
りもはるかに低い放電容量値Ｑ2 に達して初めて、バッ
テリーパック３１が劣化したと誤判定してしまう。第２
に、劣化判定装置７１では、充電回数Ｎ０における満充
電状態のときの実効抵抗の標準値と測定した実効抵抗の
抵抗値とを比較するため、バッテリーパック３１を一旦
満充電状態にする必要がある。このため、劣化判定装置
７１には、劣化判定に先立ってバッテリーパック３１を
充電する必要上、依然として劣化判定に長時間を要する
という問題点がある。

【００１０】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、バッテリーパックの劣化判定を正確かつ迅
速に行うことが可能なバッテリーパックの劣化判定方法
およびバッテリーパックの劣化判定装置を提供すること
を主目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく請
求項１記載のバッテリーパックの劣化判定方法は、二次
電池を含んで構成されるバッテリーパック内の実効抵抗
を測定し、測定した測定値に基づいてバッテリーパック
の劣化を判定するバッテリ−パックの劣化判定方法にお
いて、バッテリーパックを所定の定電流で所定時間充電
または放電させ、その所定時間を挟んで実効抵抗を２回
測定し、２回の測定においてそれぞれ測定した実効抵抗
に基づいてバッテリ−パックの劣化を判定することを特
徴とする。

【００１２】このバッテリーパックの劣化判定方法で
は、最初に、充電前（若しくは放電前）または充電開始
後（若しくは放電開始後）の任意の時点において、バッ
テリーパック内の実効抵抗の抵抗値を測定する。次い
で、所定時間経過した後に、再度実効抵抗を測定する。
これにより、２回の測定においてそれぞれ測定された２
つの測定値と、充電時間（または放電時間）とが求ま
る。次いで、例えば、２つの実効抵抗の抵抗値差に基づ
いてバッテリーパックの劣化判定を行う。この場合、バ
ッテリーパックに内蔵の保護抵抗の抵抗値は、充放電に
よっては変化しないため、実効抵抗の抵抗値差は、バッ
テリーパック内における二次電池の実効抵抗の変化量に
相当する。一方、二次電池の充電時間（または放電時
間）に対する実効抵抗値の変化の割合は、その劣化の度
合に応じて異なる。したがって、実効抵抗の抵抗値差
と、充電または放電させる所定時間とに基づいて、保護
抵抗の抵抗値のばらつきの影響を受けることなく、バッ
テリーパックの劣化判定を正確に行うことが可能とな
る。この場合、充電時間（または放電時間）は、充電時
間（または放電時間）に対する実効抵抗の変化量が明確
となるのに十分な時間でよく、従来の劣化判定装置７１
がバッテリーパックを満充電させるために長時間を必要
としていたのに対し、極めて短時間で劣化判定を行うこ
とが可能となる。

【００１３】請求項２記載のバッテリーパックの劣化判
定方法は、請求項１記載のバッテリーパックの劣化判定
方法において、測定した実効抵抗の充電または放電に対
する単位時間当たりの変化量に基づいてバッテリーパッ
クの劣化を判定することを特徴とする。なお、充電また
は放電に対する実効抵抗の単位時間当たりの変化量は、
２回の測定に限らず、複数回の測定における変化量の平
均値であってもよい。

【００１４】劣化の判定は、測定した実効抵抗の抵抗値
差と、充電時間（または放電時間）とに基づいて行うこ
とができる。したがって、例えば、互いに異なる種々の
充電時間（または放電時間）の各々にそれぞれ対応する
実効抵抗の標準的な抵抗値差を予め調べておき、測定さ
れた実際の抵抗値差と、標準的な抵抗値差とに基づいて
劣化の判定を行うことができるが、判定のための基準値
が複数必要になる。一方、バッテリーパック内の二次電
池の充放電時間と実効抵抗の変化量とは、ほぼ比例する
関係にある。したがって、この劣化判定方法では、２回
の測定によってそれぞれ測定した実効抵抗の単位時間当
たりの変化量に基づいて劣化を判定する。具体的には、
例えば、劣化し始めたバッテリーパックにおける実効抵
抗の単位時間当たりの変化量を予め調べておき、判定対
象のバッテリーパックについて実際に測定した単位時間
当たりの変化量と比較することによってバッテリーパッ
クの劣化を判定する。このように、充放電の単位時間当
たりの実効抵抗の変化量を劣化判定の基準とすることに
より、判定の基準値を１つに定めることができ、これに
より、劣化判定を容易に行うことが可能となる。また、
この劣化判定方法に従ってバッテリーパックの劣化を判
定する装置を構成するときには、判定の際の基準データ
数を１つに定めることができるため、少ないメモリ容量
でよく、しかも迅速に劣化判定を行わせることが可能と
なる。

【００１５】請求項３記載のバッテリーパックの劣化判
定方法は、請求項２記載のバッテリーパックの劣化判定
方法において、単位時間当たりの変化量に基づいてバッ
テリーパックの残余充電回数を求め、求めた残余充電回
数を表示装置に表示することを特徴とする。

【００１６】バッテリーパックの劣化判定後には、劣化
している、または劣化していない旨のみを表示手段に表
示させることもできる。一方、バッテリーパックは、充
放電の単位時間当たりの実効抵抗の変化量が求まると、
サイクル充電によって使用する場合の残余充電回数が予
測できる。このため、このバッテリーパックの劣化判定
方法では、例えば、予測値と、単位時間当たりの実効抵
抗の変化量とに基づいてバッテリーパックの残余充電回
数を求め、求めた残余充電回数を表示する。これによ
り、バッテリーパックの交換時期の目安を報知すること
が可能となる。

【００１７】請求項４記載のバッテリーパックの劣化判
定装置は、二次電池を含んで構成されるバッテリーパッ
ク内の実効抵抗を測定する実効抵抗測定手段と、測定し
た測定値に基づいてバッテリーパックの劣化を判定する
劣化判定手段とを備えているバッテリ−パックの劣化判
定装置において、バッテリーパックを所定の定電流で所
定時間充電または放電させた状態において、その所定時
間を挟んで実効抵抗測定手段に対して実効抵抗を２回測
定させる測定制御手段を備え、劣化判定手段は、２回の
測定においてそれぞれ測定された実効抵抗に基づいてバ
ッテリ−パックの劣化を判定することを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係るバッテリーパックの劣化判定方法および劣化判
定装置の好適な実施の形態について説明する。なお、従
来の劣化判定装置７１と同一の構成については、同一の
符号を付して重複説明を省略する。

【００１９】図１に示すように、劣化判定装置１は、プ
ローブ２５ａ，２５ｂを介して所定の定電流（例えば、
５０ｍＡ）でバッテリーパック３１を充電するためのＤ
Ｃ定電流源１１と、プローブ２５ａ，２５ｂを介して所
定の定電流でバッテリーパック３１を放電するための電
子的な電子負荷１２と、プローブ２５ａ，２５ｂを介し
て１ｋＨｚの交流定電流をバッテリーパック３１に供給
するためのＡＣ定電流源１３と、バッテリーパック３１
の両端子間に生じる交流電圧をプローブ２５ｃ，２５ｄ
を介して検出すると共に検出信号を増幅するＡＣアンプ
１４と、ＡＣアンプ１４の出力信号およびＡＣ定電流源
１３から出力される交流電圧に基づき前述した同期検波
方式によってバッテリーパック３１内での電力損失に対
応し直流信号である損失電力対応信号を生成する同期検
波回路１５と、同期検波回路１５の出力信号をディジタ
ルデータに変換するＡ／Ｄ変換器１６と、バッテリーパ
ック３１の両端子間に生じる直流電圧をプローブ２５
ｃ，２５ｄを介して検出すると共に検出信号を増幅する
ＤＣアンプ１７と、ＤＣアンプ１７の出力信号をディジ
タルデータに変換するＡ／Ｄ変換器１８と、Ａ／Ｄ変換
器１６の出力データに基づいてバッテリーパック３１の
劣化を判定する判定処理など各種の処理を実行するＣＰ
Ｕ１９と、ＣＰＵ１９の判定結果などを表示するための
表示部２０とを備えている。また、ＣＰＵ１９は内部メ
モリ１９ａを備えており、内部メモリ１９ａには、ＣＰ
Ｕ１９の動作プログラム、判定処理の際に用いられる判
定用基準値、および残余充電回数を求める際の残余充電
回数テーブルなどが予め記憶されている。なお、ＤＣ定
電流源１１および電子負荷１２が本発明における充放電
手段に相当し、ＡＣ定電流源１３、ＡＣアンプ１４、同
期検波回路１５およびＣＰＵ１９が本発明における実効
抵抗測定手段に相当し、ＣＰＵ１９が本発明における測
定制御手段および劣化判定手段に相当する。

【００２０】以下、図２〜６を参照して劣化判定装置１
の判定処理について説明する。

【００２１】最初に、バッテリーパック３１を充電しつ
つ劣化を判定する際の処理について、図２（ａ）に示す
フローチャート、および図３，４にそれぞれ示す実効抵
抗特性図を参照して説明する。

【００２２】最初に、図１に示すように、バッテリーパ
ック３１の両端子にプローブ２５ａ〜２５ｄを接続す
る。次いで、この状態で図外の充電用測定開始スイッチ
を操作すると（ステップ５１）、ＣＰＵ１９は、起動信
号ＳDCを出力する。これにより、ＤＣ定電流源１１が、
プローブ２５ａ，２５ｂを介して定電流を出力すること
により、バッテリーパック３１の充電が開始される（ス
テップ５２）。

【００２３】次に、ＣＰＵ１９は、１回目の実効抵抗測
定を開始する（ステップ５３）。この測定では、ＣＰＵ
１９は、起動信号ＳACを出力することにより、ＡＣ定電
流源１３に対し、プローブ２５ａ，２５ｂを介して１ｋ
Ｈｚの交流定電流をバッテリーパック３１に供給させ
る。この際に、バッテリーパック３１には、ＤＣ定電流
源１１から出力されている直流充電電流にＡＣ定電流源
１３から出力される交流電流を重畳した脈流電流が供給
される。この状態において、ＣＰＵ１９は、バッテリー
パック３１内の実効抵抗ＲB を測定する。具体的には、
同期検波回路１５が、ＡＣアンプ１４によって増幅され
た交流電圧信号とＡＣ定電流源１３から出力される交流
定電流の電流信号とを互いに乗算すると共に、乗算後の
信号をローパスフィルタでろ波することによりバッテリ
ーパック３１内で損失されている電力に対応する損失電
力対応信号を生成する。次いで、Ａ／Ｄ変換器１６が損
失電力対応信号を損失電力対応値としてのディジタルデ
ータに変換してＣＰＵ１９に出力する。これにより、Ｃ
ＰＵ１９が、ＡＣ定電流源１３の出力電流値の二乗に対
応する値で損失電力対応値を除算することにより、バッ
テリーパック３１内の実効抵抗ＲB を演算し、演算値を
測定値ＲB11 として内部メモリ１９ａに記憶する。な
お、ＣＰＵ１９は、ＤＣ定電流源１１を作動させている
間、ＤＣアンプ１７およびＡ／Ｄ変換器１８を介してバ
ッテリーパック３１の端子間電圧ＶB を監視し、端子間
電圧ＶB が所定電圧を超えた場合には、起動信号ＳDCの
出力を停止してＤＣ定電流源１１の作動を停止させるこ
とにより、二次電池３２を過充電から保護する。

【００２４】次に、ＣＰＵ１９は、内部メモリ１９ａに
予め記憶されている動作プログラムに従い、１回目の実
効抵抗測定から充電時間ＴC を経過した時に、２回目の
実効抵抗測定を開始する（ステップ５４）。ＣＰＵ１９
は、この実効抵抗測定においても、１回目の実効抵抗測
定と同様にして演算した測定値ＲB12 を内部メモリ１９
ａに記憶する。

【００２５】次いで、ＣＰＵ１９は、起動信号ＳDCの出
力を停止した後に、内部メモリ１９ａに記憶されている
２つの測定値ＲB11 ，ＲB12 および充電時間ＴC に基づ
き、下記の式に従って、バッテリーパック３１内の実
効抵抗の充電に対する単位時間当たりの変化量ＲＶを演
算する（ステップ５５）。ＲＶ＝（ＲB11 −ＲB12 ）／ＴC ・・・・式

【００２６】次に、ＣＰＵ１９は、変化量ＲＶに基づい
てバッテリーパック３１の劣化を判定する（ステップ５
６）。この場合、バッテリーパック３１内の二次電池３
２が仮に正常状態であるとし、かつ２つの測定値ＲB11
，ＲB12 がそれぞれ時間ｔ１，ｔ２の時に測定された
とすれば、両測定値ＲB11 ，ＲB12 は、図３に示すよう
に、正常状態のバッテリーパック３１を充電した際の充
電時間に対する実効抵抗の特性である実効抵抗特性ＣＲ
１上の２点として測定されたことになる。ここで、測定
値ＲB11 ，ＲB12 は、時間ｔ１，ｔ２の時における二次
電池３２内の実効抵抗３２ｂの抵抗値Ｒ211 ，Ｒ212 に
保護抵抗３３の抵抗値ＲS をそれぞれ加算した値であ
る。一方、保護抵抗３３の抵抗値ＲS は、バッテリーパ
ック３１の充電によっては変化しない。したがって、変
化量ＲＶは、同図に示すように、正常状態の二次電池３
２を充電した際の充電時間に対する実効抵抗３２ｂの特
性である実効抵抗特性ＣＲ２上の２点間の抵抗値差とし
て測定されたことになる結果、二次電池３２内の実効抵
抗３２ｂの変化量に相当する。

【００２７】一方、バッテリーパック３１内の二次電池
３２は、劣化し始めた場合、正常状態のときと比較して
実効抵抗３２ｂの抵抗値が上昇するが、その上昇の度合
いは、電荷が空状態のときよりも満充電のときのほうが
上昇する。したがって、劣化し始めた二次電池３２を充
電した際の充電時間に対する二次電池３２の実効抵抗３
２ｂの実効抵抗特性は、図４に示すように、実効抵抗特
性ＣＲ３として表すことができる。この場合、実効抵抗
特性ＣＲ３に示すように、時間ｔ１の時の抵抗値Ｒ213
と時間ｔ２の時の抵抗値Ｒ214 との抵抗値差が、正常な
二次電池３２と比較して小さくなる。このため、劣化し
始めた二次電池３２の実効抵抗３２ｂの変化量ＲＶは、
正常な二次電池３２の実効抵抗３２ｂの変化量ＲＶと比
較して小さくなる。したがって、正常な二次電池３２の
変化量ＲＶの限界値を判定用基準値ＲＶref として内部
メモリ１９ａに予め記憶させておくことにより、ＣＰＵ
１９は、演算した変化量ＲＶと、判定用基準値ＲＶref
とを比較することにより、二次電池３２の劣化、すなわ
ち、バッテリーパック３１の劣化を正確に判定すること
ができる。

【００２８】一方、ＣＰＵ１９は、劣化判定において二
次電池３２が劣化していないと判定した場合には、演算
した変化量ＲＶに基づいて、バッテリーパック３１をサ
イクル充電によって使用する場合の残余充電回数を算出
する。この場合、二次電池３２は、一気に正常状態から
劣化状態に至るものではなく、徐々に劣化し始めるた
め、残余充電回数は、変化量ＲＶと所定の関係がある。
このため、変化量ＲＶに対する残余充電回数の予測値を
残余充電回数テーブルとして内部メモリ１９ａに記憶さ
せておくことにより、ＣＰＵ１９は、測定した変化量Ｒ
Ｖに基づき、残余充電回数テーブルを参照して残余充電
回数を算出する。この後、ＣＰＵ１９は、劣化判定の結
果、および算出した残余充電回数を表示部２０に表示さ
せる。

【００２９】次に、バッテリーパック３１を放電しつつ
劣化を判定する際の処理について、図２（ｂ）に示すフ
ローチャート、および図５，６にそれぞれ示す実効抵抗
特性図を参照して説明する。この処理は、充電に代えて
バッテリーパック３１を放電させる点が、充電しつつ劣
化を判定する処理と異なるため、その異なる点を主とし
て説明し、同一の処理内容については説明を省略する。

【００３０】放電用測定開始スイッチを操作すると（ス
テップ６１）、ＣＰＵ１９は、起動信号ＳL を出力する
ことにより電子負荷１２を起動させる。これにより、バ
ッテリーパック３１の定電流による放電が開始される
（ステップ６２）。

【００３１】次に、ＣＰＵ１９は、１回目の実効抵抗測
定を開始する（ステップ６３）。この実効抵抗測定は、
上記したステップ５３と同様にして行われ、ＣＰＵ１９
は、演算したバッテリーパック３１内の実効抵抗の測定
値ＲB21 を内部メモリ１９ａに記憶する。

【００３２】次に、ＣＰＵ１９は、内部メモリ１９ａに
予め記憶されている動作プログラムに従い、１回目の実
効抵抗測定から放電時間ＴD を経過した時に、２回目の
実効抵抗測定を開始する（ステップ６４）。ＣＰＵ１９
は、この実効抵抗測定においても、１回目の実効抵抗測
定と同様にして演算した測定値ＲB22 を内部メモリ１９
ａに記憶する。

【００３３】次いで、ＣＰＵ１９は、起動信号ＳL の出
力を停止した後に、内部メモリ１９ａに記憶されている
２つの測定値ＲB21 ，ＲB22 および放電時間ＴD に基づ
き、下記の式に従って、バッテリーパック３１内の実
効抵抗の放電に対する単位時間当たりの変化量ＲＶを演
算する（ステップ６５）。ＲＶ＝（ＲB22 −ＲB21 ）／ＴD ・・・・式

【００３４】次に、ＣＰＵ１９は、変化量ＲＶに基づい
てバッテリーパック３１の劣化を判定する（ステップ６
６）。この場合、バッテリーパック３１内の二次電池３
２が仮に正常状態であるとし、かつ２つの測定値ＲB21
，ＲB22 がそれぞれ時間ｔ３，ｔ４の時に測定された
とすれば、両測定値ＲB21 ，ＲB22 は、図５に示すよう
に、正常状態のバッテリーパック３１を放電した際の放
電時間に対する実効抵抗の特性である実効抵抗特性ＣＲ
４上の２点として測定されたことになる。ここで、測定
値ＲB21 ，ＲB22 は、時間ｔ３，ｔ４の時における二次
電池３２内の実効抵抗３２ｂの抵抗値Ｒ221 ，Ｒ222 に
保護抵抗３３の抵抗値ＲS をそれぞれ加算した値であ
る。一方、保護抵抗３３の抵抗値ＲS は、バッテリーパ
ック３１の放電によっては変化しない。したがって、変
化量ＲＶは、同図に示すように、正常状態の二次電池３
２を放電した際の放電時間に対する実効抵抗３２ｂの特
性である実効抵抗特性ＣＲ５上の２点間の抵抗値差とし
て測定されたことになる結果、二次電池３２内の実効抵
抗３２ｂの変化量に相当する。

【００３５】一方、バッテリーパック３１内の二次電池
３２は、劣化し始めた場合、正常状態のときと比較して
実効抵抗３２ｂの抵抗値が上昇するが、その上昇の度合
いは、電荷が空状態のときよりも満充電のときのほうが
上昇する。したがって、劣化し始めた二次電池３２を放
電した際の放電時間に対する二次電池３２の実効抵抗３
２ｂの実効抵抗特性は、図６に示すように、実効抵抗特
性ＣＲ６として表すことができる。この場合、実効抵抗
特性ＣＲ６に示すように、時間ｔ３の時の抵抗値Ｒ223
と時間ｔ４の時の抵抗値Ｒ224 との抵抗値差が、正常な
二次電池３２と比較して小さくなる。このため、劣化し
始めた二次電池３２の実効抵抗３２ｂの変化量ＲＶは、
正常な二次電池３２の実効抵抗３２ｂの変化量ＲＶと比
較して小さくなる。したがって、正常な二次電池３２の
変化量ＲＶの限界値を判定用基準値ＲＶref として内部
メモリ１９ａに予め記憶させておくことにより、ＣＰＵ
１９は、演算した変化量ＲＶと、判定用基準値ＲＶref
とを比較することにより、二次電池３２の劣化、すなわ
ち、バッテリーパック３１の劣化を正確に判定すること
ができる。

【００３６】この処理においても、ＣＰＵ１９は、劣化
判定において二次電池３２が劣化していないと判定した
場合には、上記したようにバッテリーパック３１をサイ
クル充電によって使用する場合の残余充電回数を算出す
る。この後、ＣＰＵ１９は、劣化判定の結果、および算
出した残余充電回数を表示部２０に表示させる。

【００３７】このように、この劣化判定装置１によれ
ば、二次電池３２の実効抵抗特性に基づいて判定を行う
ことができるため、保護抵抗３３の抵抗値にばらつきが
あったとしても、これに影響されずに、バッテリーパッ
ク３１の劣化を正確に判定することができる。この場
合、充電時間ＴC または放電時間ＴD の長さは任意であ
り、充電または放電に対する二次電池３２における実効
抵抗３２ｂの単位時間当たりの変化量が求まればよい。
このため、１つの判定用基準値ＲＶref と比較すればよ
いため、２回の実効値測定における測定値の抵抗値差に
基づいて劣化判定するのと比較して、極めて迅速かつ容
易にバッテリーパック３１の劣化を判定することができ
る。

【００３８】なお、本発明は、上記した発明の実施の形
態に限定されず、その構成を適宜変更することができ
る。例えば、本発明の実施の形態では、バッテリーパッ
ク３１の実効抵抗を、同期検波によって測定する例につ
いて説明したが、本発明は、これに限定されず、他の任
意の実効抵抗測定方法によって測定することもできる。
また、本発明の実施の形態では、劣化判定装置１がバッ
テリーパック３１を充電または放電する手段を内蔵する
構成について説明したが、本発明に係るバッテリーパッ
クの劣化判定装置は、これに限定されず、装置とは別体
の充放電手段を用いるように構成することもできる。さ
らに、充電時間ＴC や放電時間ＴD についても、任意の
時間に設定することができる。また、充電または放電に
先立って１回目の実効値測定を行ってもよいのは勿論で
ある。さらに、本発明の実施の形態では、劣化判定の際
には、充放電に対する単位時間当たりの実効抵抗の変化
量ＲＶに基づいてバッテリーパック３１の劣化を判定し
ているが、本発明は、これに限定されず、充電時間ＴC
（または放電時間ＴD ）に対する実効抵抗の抵抗値差に
基づいて劣化を判定してもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載のバッテリ
ーパックの劣化判定方法および請求項４記載のバッテリ
ーパックの劣化判定装置によれば、バッテリーパックを
所定の定電流で所定時間充電または放電させ、その所定
時間を挟んで測定した実効抵抗に基づいてバッテリ−パ
ックの劣化を判定することにより、バッテリーパックに
一般的に内蔵されている保護抵抗などの抵抗値のばらつ
きの影響を受けることなく、バッテリーパックの劣化を
正確に判定することができる。また、従来の劣化判定装
置７１がバッテリーパックを満充電させるために長時間
を必要としていたのに対し、このバッテリーパックの劣
化判定方法および劣化判定装置によれば、極めて短時間
で劣化の判定を行うことができる。

【００４０】また、請求項２記載のバッテリーパックの
劣化判定方法によれば、少なくとも２回の測定によって
測定した実効抵抗の充電または放電に対する単位時間当
たりの変化量に基づいてバッテリーパックの劣化を判定
することにより、判定基準値を１つに定めることができ
るため、劣化判定を容易に行うことができる。

【００４１】さらに、請求項３記載のバッテリーパック
の劣化判定方法によれば、充電または放電に対する単位
時間当たりの実効抵抗の変化量に基づいて求めたバッテ
リーパックの残余充電回数を表示することにより、バッ
テリーパックの交換時期の目安を報知することができる
結果、使用者の利便を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る劣化判定装置のブロ
ック図である。

【図２】（ａ）は、充電しつつバッテリーパックの劣化
を判定する際の判定処理のフローチャートであり、
（ｂ）は、放電しつつバッテリーパックの劣化を判定す
る際の判定処理のフローチャートである。

【図３】劣化していないバッテリーパックについての充
電時間に対するバッテリーパックにおける実効抵抗の実
効抵抗特性ＣＲ１、および充電時間に対する二次電池に
おける実効抵抗の実効抵抗特性ＣＲ２の特性図である。

【図４】実効抵抗特性ＣＲ２、および劣化し始めた二次
電池についての充電時間に対するバッテリーパックにお
ける実効抵抗の実効抵抗特性ＣＲ３の特性図である。

【図５】劣化していないバッテリーパックについての放
電時間に対するバッテリーパックにおける実効抵抗の実
効抵抗特性ＣＲ４、および放電時間に対する二次電池に
おける実効抵抗の実効抵抗特性ＣＲ５の特性図である。

【図６】実効抵抗特性ＣＲ５、および劣化し始めた二次
電池についての放電時間に対するバッテリーパックにお
ける実効抵抗の実効抵抗特性ＣＲ６の特性図である。

【図７】従来の劣化判定装置のブロック図である。

【図８】（ａ）は、充電回数に対するバッテリーパック
の放電容量特性ＣＲ７の特性図であり、（ｂ）は、充電
回数に対するバッテリーパックの実効抵抗特性ＣＲ８〜
１０の特性図である。

【符号の説明】

１劣化判定装置１１ＤＣ定電流源１２電子負荷１３ＡＣ定電流源１４ＡＣアンプ１５同期検波回路１９ＣＰＵ２０表示部３１バッテリーパック３２二次電池３２ｂ実効抵抗

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二次電池を含んで構成されるバッテリー
パック内の実効抵抗を測定し、当該測定した測定値に基
づいて当該バッテリーパックの劣化を判定するバッテリ
−パックの劣化判定方法において、前記バッテリーパックを所定の定電流で所定時間充電ま
たは放電させ、その所定時間を挟んで前記実効抵抗を２
回測定し、当該２回の測定においてそれぞれ測定した前
記実効抵抗に基づいて前記バッテリ−パックの劣化を判
定することを特徴とするバッテリーパックの劣化判定方
法。
【請求項２】前記測定した実効抵抗の前記充電または
放電に対する単位時間当たりの変化量に基づいて前記バ
ッテリーパックの劣化を判定することを特徴とする請求
項１記載のバッテリーパックの劣化判定方法。
【請求項３】前記単位時間当たりの変化量に基づいて
前記バッテリーパックの残余充電回数を求め、当該求め
た残余充電回数を表示装置に表示することを特徴とする
請求項２記載のバッテリーパックの劣化判定方法。
【請求項４】二次電池を含んで構成されるバッテリー
パック内の実効抵抗を測定する実効抵抗測定手段と、当
該測定した測定値に基づいて当該バッテリーパックの劣
化を判定する劣化判定手段とを備えているバッテリ−パ
ックの劣化判定装置において、前記バッテリーパックを所定の定電流で所定時間充電ま
たは放電させた状態において、その所定時間を挟んで前
記実効抵抗測定手段に対して前記実効抵抗を２回測定さ
せる測定制御手段を備え、前記劣化判定手段は、前記２
回の測定においてそれぞれ測定された前記実効抵抗に基
づいて前記バッテリ−パックの劣化を判定することを特
徴とするバッテリーパックの劣化判定装置。