WO2003107470A1

WO2003107470A1 - バッテリパック及びバッテリ残容量算出方法

Info

Publication number: WO2003107470A1
Application number: PCT/JP2003/007436
Authority: WO
Inventors: 之雄土谷; 秀幸佐藤; 田代　圭
Original assignee: ソニー株式会社
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2003-06-11
Publication date: 2003-12-24
Also published as: EP1571729B1; JPWO2003107470A1; KR20050008633A; CN1547786A; CN1276539C; US6972545B2; EP1571729A1; DE60331195D1; KR101031722B1; EP1571729A4; US20040212349A1; JP4525347B2

Abstract

　本発明は、充電可能なバッテリセルの残容量を算出する機能を備えたバッテリパックであり、バッテリパックに内蔵したマイクロコンピュータ（５）は、算出した容量積算値Ｙが最大容量積算値Ｙｍ未満であるときには容量積算値Ｙをバッテリ残容量データとし、算出した容量積算値Ｙが最大容量積算値Ｙｍ以上であるときには最大容量積算値Ｙｍをバッテリ残容量データとする。また、マイクロコンピュータ（５）は、容量積算値Ｙが最大容量積算値Ｙｍに到達した回数に基づいて基準容量積算値Ｙ０を補正する。

Description

明細書バッテリパック及びパッテリ残容量算出方法技術分野本発明は、ビデオカメラ、携帯用電話機、あるいはパーソナルコンピュータなどの電子機器の電源として使用されるバッテリパック及びこのバッテリパックのバッテリ残量算出方法に関する。

本出願は、日本国において 200 2年 6月 1 2日に出願された日本特許出願番号 20 0 2— 1 7 1 82 8、 200 2年 8月 22日に出願された日本特許出願番号 20 02— 242 6 5 0を基礎として優先権を主張するものであり、この出願は参照することにより、本出願に援用される。景技術従来、リチウムイオン電池、 N i C d電池、ニッケル水素電池などの充電を可能とした二次電池であるバッテリセルを備えるバッテリパックが用いられている _c この種のバッテリパックは、例えばビデオカメラ、携帯用電話機、あるいはパーソナルコンピュータなどの電子機器の電源として使用されている。

電子機器の電源として用いられるパッテリパックには、例えば、バッテリ残容量の計算ゃバッテリパックを電源としている電子機器との間の通信を行うためのマイクロコンピュータ、マイクロコンピュータの周辺回路、マイクロコンピュー夕によつてバッテリ残容量を算出するために必要なバヅテリセルの状態検出回路, バッテリ残容量を算出するために必要なデータが記憶されている不揮発性メモリなどが内蔵されている。

バッテリパックが用いられる電子機器は、マイクロコンピュー夕が算出したバッテリ残容量を、例えば時間などに換算して表示している。

上述したパッテリパックのバッテリ残容量は、充放電したときに流れる電流を積算して得られた容量積算値 Yによつて示すことができる。

容量積算値 Yは、例えば特開平 9 一 2 8 5 0 2 6号公報に記載されているように、パッテリパックが充放電される毎に基準値（以下、基準容量積算値と称する。） Y 0にリセットされ、当該基準容量積算値 Y 0を基準として電流値が積算されることによって得られる。

基準容量積算値 Y 0としては、例えば、出荷時のパッテリパックを充電したときに、満充電の 9 0 %まで充電されたときの容量積算値が採用される。この種のパッテリパックにおいて、容量積算値 Yを基準容量積算値 Y 0にリセットする方法としては、出荷前にパッテリパックを定電圧充電して容量積算値 Y =基準容量積算値 Υ 0となったときの電流値 I Xを基準容量積算値 Υ 0と共に不揮発性メモリに記憶しておき、使用時にバッテリパックを定電圧充電して電流値が I Xとなつたときに、容量積算値 Υを基準容量積算値 Υ 0にリセットする方法が挙げられる。

上述したバッテリパックは、時間が経過するにつれて容量が減少すること、すなわち劣化することが知られている。バッテリパックが劣化すると、マイクロコンピュ一夕が算出したバッテリ残容量とバッテリパックにおける実際のバッテリ残容量との間に差が生じてしまう。

したがって、ノッテリパックが劣化したときには、マイクロコンピュータが算出した容量積算値 Υを補正する必要が生じる。

容量積算値 Υを補正する方法としては、バッテリパックを劣化させる原因に基づいて、例えば所定の係数と容量積算値 Υとを乗算することなどによって、補正する方法が考えられる。

バッテリパックを劣化させる原因としては、バッテリパックが充放電した回数や、バッテリパックの使用及び保存条件などが挙げられる。

バッテリパックは、バッテリパックが充放電した回数が多いほど劣化が進むことが知られている。例えば、リチウムイオン電池においては、 5 0 0回の充放電を行うことで容量が 6 0 %となることが知られている。

パッテリパックが充放電した回数は、例えば特開平 9一 2 4 3 7 1 8号公報に開示された方法などによって知ることが可能である。したがって、パッテリパックが充放電した回数に基づいて容量積算値 Yを補正することは可能となる。

バッテリパックは、使用条件や保存条件によつて劣化の進み方が変わることが知られている。パッテリパックは、例えば連続して長時間使用したときや低温下で使用したときなどには、劣化し易いことが知られている。特開 2 0 0 0— 2 6 0 4 8 8号公報には、温度変化に応じたバッテリ残容量の算出方法が開示されている。

しかし、バッテリパックの使用条件や保存条件を全て把握することは困難である。したがって、パッテリパックの使用条件や保存条件に基づいて容量積算値 Υ を補正することは困難となる。

容量積算値 Υを補正する他の方法として、劣化したバッテリパックの劣化具合を実際に測定して、判明した劣化具合に基づいて補正する方法も考えられる。バッテリパックの劣化具合は、所謂 5時間法によって測定する。 5時間法は、バッテリパックを空の状態から満充電の状態まで充電した後に、 5時間程度の時間をかけて放電させることにより、バッテリパックの劣化具合を測定する方法である。

充電時間は、バッテリの容量により異なるが、例えばソニー（株）製のデジ夕ルカメラで用いられているバッテリパック "NP-FC 10" (商品名）では約 3時間をかけて充電て-いる。 - 上述したように、バッテリパックの劣化具合を実際に測定すると約 8時間の時間がかかってしまう。すなわち、パッテリパックの劣化具合を実際に測定して、判明した劣化具合に基づいて容量を補正すると、容量を補正するために長い時間を要する。以上説明した方法によってバッテリパックの劣化具合を実際に測定するためには、バッテリパックの充放電を 1回行う必要が生じる。したがって、バッテリパックの劣化具合を実際に測定することによって、バッテリパックの劣化をさらに促すこととなる。発明の開示本発明の目的は、上述したような従来のパッテリパックが有する問題点を解消することができる新規なバッテリパック及びバッテリ残容量算出方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、充放電回数だけでなく使用条件及び保存条件などに基づいた容量の減少を簡便に補正することが可能であり、実際の残容量と極めて近い値であるバッテリ残容量を検出することが可能であるバッテリパック及びバッテリ残容量算出方法を提供することにある。

充電を可能としたバッテリセルを用いたバッテリパックは、劣化するに従って内部インピーダンスが大きくなる。したがって、新品のバッテリパックを定電圧充電したときには、内部インピーダンスが低いために、充電開始時に多くの電流が流れ、充電中に流れる電流の量が速く減少し、短い充電時間（h で充電が終わる。一方、劣化したバッテリパックを定電圧充電したときには、内部インピーダンスが高いために、充電開始時に流れる電流は少なく、充電中に流れる電流の量の減少は遅く、長い充電時間（h ₂ ) を要する。

本願発明者等は、上述した目的を達成するために鋭意検討を重ね、図 1に示すように、劣化したバッテリパックでは、充電するときに図 1中 Bに示すように充電電流が変化し、新品のバッテリパックでは、充電するときに図 1中 Aに示すように充電電流が変化することから、充電電流が基準電流値 I Xとなった後に流れる電流の積算量が、新品のバッテリパックよりも劣化したバッテリパックで多くなることを見出した。

本発明に係るバッテリパックは、外部機器に装着されるバッテリパックにおいて、充放電されるバッテリセルと、バッテリセルが充放電されているときに流れる電流を検出する電流検出手段と、電流を積算することによって容量積算値を算出する容量積算値算出手段と、電流検出手段によって検出される電流が所定の値となったときに、容量積算値を基準容量積算値にリセッ卜するリセッ卜手段と、最大容量積算値及び基準容量積算値を記憶する記憶手段と、容量積算値に基づいてバッテリ残容量データを算出するデータ算出手段とを備え、容量積算値算出手段は基準容量積算値を基準として電流の積算を行い、デ一夕算出手段は、容量積算手段が算出した容量積算値が最大容量積算値未満であるときには電流積算手段が算出した容量積算値をバッテリ残容量データとし、電流積算手段が算出した容量積算値が最大容量積算値以上であるときには当該最大容量積算値をバッテリ残容量デ一夕とする。

本発明に係るバッテリパックは、外部機器に装着されるバッテリパックにおいて、充放電されるバッテリセルと、バッテリセルが充放電されているときに流れる電流を検出する電流検出手段と、電流を積算することによって容量積算値を算出する容量積算値算出手段と、電流検出手段によって検出される電流が所定の値となったときに、容量積算値を基準容量積算値にリセッ卜するリセット手段と、基準容量積算値を記憶する記憶手段と、到達回数カウント手段が数えた回数に基づいて上記基準容量積算値を補正する基準容量積算値補正手段とを備え、容量積算値算出手段は基準容量積算値を基準として電流の積算を行って容量積算値を算出し、当該容量積算値をバッテリ残容量データとする。

本発明に係るパッテリ残量の算出方法は、外部機器に装着されるバッテリパックのバッテリ残容量算出方法において、バッテリパックに備えられたバッテリセルが充放電されているときに流れる電流を検出する電流検出ステップと、電流を積算することによって容量積算値を算出する容量積算値算出ステップと、電流が所定の値となったときに容量積算値を基準容量積算値にリセットするリセットステツプと、容量積算値に基づいてバッテリ残容量データを算出するデータ算出ステツプとを備え、容量積算値算出ステップでは基準容量積算値を基準として電流の積算を行い、データ算出ステツプでは上記容量積算値算出ステップにおいて算出された容量積算値と記憶手段に対して記憶されている最大容量積算値とを比較し、容量積算値算出ステップにおいて算出された容量積算値が最大容量積算値よりも小さいときには容量積算値算出ステップにおいて算出された容量積算値をバッテリ残容量データとし、容量積算値算出ステップにおいて算出された容量積算値が最大容量積算値よりも大きいときには最大容量積算値をバッテリ残容量デー夕とする。

本発明に係る他のバッテリ残量の算出方法は、外部機器に装着されるバッテリパックのパッテリ残容量算出方法において、バッテリパックに備えられたバッテリセルが充放電されているときに流れる電流を検出する電流検出ステップと、電流を積算することによって容量積算値を算出する容量積算値算出ステップと、電流が所定の値となったときに容量積算値をリセットして基準容量積算値とするリセットステップと、容量積算値算出ステップにおいて算出された容量積算値が、記憶手段に対して記憶されている最大容量積算値に到達した回数を数える到達回数カウントステップと、到達回数カウントステップにおいて数えられた回数に基づいて、記憶手段に対して記憶されている基準容量積算値を補正する第 1の基準容量積算値補正ステップとを備え、容量積算値算出ステップでは基準容量積算値を基準として電流の積算を行って容量積算値を算出し、この容量積算値をバッテリ残容量データとする。

本発明の更に他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下において図面を参照して説明される実施の形態の説明から一層明らかにされるであろう _t 図面の簡単な説明図 1は、バッテリパックを劣化が進んだ状態で充電したときの容量積算値の変化を示す図である。

図 2は、本発明に係るバッテリパックの具体的構成を示すブロック図である。図 3は、バッテリパックを新品の状態で充電したときの容量積算値の変化と、最大容量積算値と、基準容量積算値とを示す図である。

図 4は、バッテリパックを充電したときの容量積算値の変化を示す図であり、第 7の抵抗に流れる電流の値が I Xとなったときに、容量積算値を基準容量積算値にリセットしている状態を示す図である。 '

図 5は、バッテリパックを定電圧受電したときの、第 7の抵抗に流れる電流量の変化を示す図である。

図 6は、容量積算値が最大容量積算値以上のときに、マイクロコンピュータが最大容量積算値をバッテリ残容量データとして出力することを示す図である。図 7は、到達回数に基づいて基準容量積算値を補正したときのバッテリ残容量データの変化を示す図である。

図 8は、マイクロコンピュー夕が到達回数を数えるときの処理の流れを示すフローチャートである。図 9は、マイクロコンピュ一夕が基準容量積算値を補正するときの処理の流れを示すフローチヤ一卜である。

図 1 0は、マイクロコンピュータが到達回数に加えて充放電回数に基づいて基準容量積算値 Y 0を補正したときのバッテリ残容量データの変化を表す図である' 図 1 1は、補正による基準容量積算値の変化を示す図である。発明を実施するための最良の形態以下、本発明に係るバッテリパック及びパッテリ残容量算出方法を図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明に係るバッテリパック 1は、図 2に示すように、充放電されるパッテリセル 2と、バッテリセルに 2に充放電される電流を検出する充放電電流検出回路 3と、通信回路 4と、マイク口コンピュータ 5と、マイクロコンピュータ用電源 6と、温度センサ 7と、電圧検出回路 8と、不揮発性メモリ 9と、 2入力 N A N Dゲート 1 0とを備える。

バッテリパック 1は、例えばビデオカメラ、携帯用電話機、あるいはパーソナルコンピュータなどの電子機器に接続若しくは内蔵されることによって、この電子機器の電源として使用される。

本発明に係るバッテリパック 1は、バッテリセル 2の正極がバッテリパック 1 のプラス端子 T M +に、バッテリセル 2の負極が後述する第 7の抵抗を介してバッテリパック 1のマイナス端子 T M—に接続されている。

充放電電流検出回路 3は、パッテリパック 1を充放電したときに流れる電流を検出し、マイクロコンピュータ 5に対して供給する。充放電電流検出回路 3は、第 1の抵抗 1 1、第 2の抵抗 1 2、第 3の抵抗 1 3、第 1のスイッチングトランジスタ 1 4、充電電流用オペアンプ 1 5を備える充電電流検出部 1 6と、第 4の抵抗 2 1、第 5の抵抗 2 2、第 6の抵抗 2 3、第 2のスイッチングトランジスタ 2 4、放電電流用オペアンプ 2 5からなる放電電流検出部 2 6と、第 7の抵抗 2 7とを備える。なお、充放電電流検出回路 3の詳細な動作については後述する。通信回路 4は、データ入力用バッファアンプ 3 1と、データ出力用バッファァンプ 3 2とを備える。データ入力用バッファアンプ 3 1はマイクロコンピュー夕 5に備えられたデータ入力端子 5 1に接続されており、データ出力用バッファァンプ 3 2はマイクロコンピュータ 5に備えられたデータ出力端子 5 2に接続されている。通信回路 4は、データ出力端子 5 2から出力されたデータ S ou tを、デ一夕出力用バッファアンプ 3 2を介して出力する。通信回路 4から出力されたデ一夕は、例えば電子機器などの外部機器（図示せず。）へ供給される。また、通信回路 4は、外部機器から供給されたデータ S inを、データ入力用バッファアンプ 3 1を介して、デ一夕入力端子 5 1に供給する。

マイクロコンピュー夕 5は、バッテリパック 1の状態を示すデータを生成する。マイクロコンピュータ 5は、充放電電流検出回路 3が検出した電流を積算することによって、バッテリパック 1の残容量を示す容量積算値 Yを算出する。このマイク口コンピュータ 5は、バッテリパック 1が充放電した回数をカウントする。さらに、マイクロコンピュータ 5は、外部機器に対してパッテリ残容量データを出力するなど、外部機器との間で通信を行う。なお、マイクロコンピュータ 5の詳細については、後述する。

マイクロコンピュータ電源 6は、マイクロコンピュータ 5の電源となる。マイクロコンピュータ電源 6は、シリーズレギユレ一夕やリセット回路などを備えている。マイクロコンピュータ電源 6は、マイクロコンピュータ 5に備えられた電源端子 5 3に接続されており、電源端子 5 3を介してマイクロコンピュー夕 5に電源 Vを供給する。

温度センサ 7は、例えば温度検出用サ一ミス夕などからなる。温度センサ 7は、バッテリセル 2の近傍あるいはバッテリセル 2に接した位置に配置されており、温度センサ 7の温度検出値 D Tがマイクロコンピュー夕 5の温度検出入力端子 5 4に供給される。したがって、マイクロコンピュータ 5は、温度検出入力端子 5 4に供給された温度検出値 D Tに基づいて、バッテリセル 2の温度を知ることができる。

電圧検出回路 8は、第 8の抵抗 3 5及び第 9の抵抗 3 6からなる分圧抵抗であり、この分圧抵抗によりバッテリセル 2の端子間電圧を検出する。電圧検出回路 8からの電圧検出値 D Vが、マイクロコンピュータ 5の電圧検出入力端子 5 5に供給されている。したがって、マイクロコンピュ一夕 5は、電圧検出入力端子 5 5に供給された電圧検出値 D Vに基づいて、バッテリセル 2の端子間電圧を知ることができる。

不揮発性メモリ 9は、最大容量積算値 Y mと、基準容量積算値 Y 0と、基準電流値 I Xとを記憶している。不揮発性メモリ 9は、マイクロコンピュータ 5に備えられたサイクルデータ入力端子 5 6と接続されている。不揮発性メモリ 9に記憶されている最大容量積算値 Y mと、基準容量積算値 Y 0と、基準電流値 I xとは、サイクルデ一夕入力端子 5 6に入力される。最大容量積算値 Y mとしては、図 3に示すような、新品であるバッテリパック 1の容量よりも僅かに大きい値が採用される。本発明では、基準容量積算値 Y 0として出荷時に未だ充電が行われていない新品のバッテリパック 1を充電したときの容量積算値 Y sに、満充電の 9 0 %となる容量積算値を採用している。また、本発明に係るバッテリパック 1 では、基準電流値 I xとしては、出荷時の充電が行われていない新品のバッテリパック 1を充電して容量積算値 Yが基準容量積算値 Y 0となったときの電流値 I を採用している。

2入力 N A N Dゲ一ト 1 0は、 2つの入力端子のうち一方が充電電流用ォペアンプ 1 5の出力端子と接続しており、他方が放電電流用オペアンプ 2 5の出力端子と接続している。 2入力 N A N Dゲート 1 0は、出力端子が第 1 0の抵抗 3 7 を介して電源端子 5 3に接続されている。 2入力 N A N Dゲートは、マイクロコンピュー夕 5の動作モ一ドを切り替える。

次に、充放電電流検出回路 3について詳細に説明する。

充電電流用オペアンプ 1 5の非反転入力端子は、第 3の抵抗 1 3及び第 7の抵抗 2 7を介してバッテリセル 2の負極と接続され、反転入力端子は増幅率設定用の負帰還抵抗たる第 2の抵抗 1 2並びに第 1の抵抗 1 1と接続されている。また，充電電流用オペアンプ 1 5は、充電電流検出入力端子 5 7と接続されている。したがって、充電電流用オペアンプ 1 5の出力端子からは、充電時にパッテリパック 1内に流れる電流値を第 1の抵抗 1 1の抵抗値と第 2の抵抗 1 2の抵抗値との比に応じて増幅した電圧値が出力される。出力された電圧値は、充電電流検出入力端子 5 7に供給される。放電電流用オペアンプ 2 5の非反転入力端子は、第 6の抵抗 2 3及び第 7の抵抗 2 7を介してバッテリセル 2の負極と接続され、反転入力端子は増幅率設定用の負帰還抵抗たる第 5の抵抗 2 2並びに第 4の抵抗 2 1と接続されている。また、放電用電流オペアンプ 2 5は、放電電流検出入力端子 5 8に接続されている。したがって、放電電流用オペアンプ 2 5の出力端子からは、放電時にバッテリパック 1内に流れる電流値を第 4の抵抗 2 1の抵抗値と第 5の抵抗 2 2の抵抗値との比に応じて増幅した電圧値が出力される。出力された電圧値は、放電電流検出入力端子 5 8に接続されている。

第 1のスィツチングトランジスタ 1 4は、例えば電界効果トランジスタからなり、ゲートがマイクロコンピュータ 5のスィツチング制御出力端子 5 9と接続され、ドレインとソース間に第 1の抵抗 1 1が接続されている。したがって、マイクロコンピュータ 5のスィッチング制御出力端子 5 9からの信号レベルが例えばハイ ( H ) レベルとなったときには、第 1のスイッチングトランジスタ 1 4が O Nし、第 1の抵抗 1 1による抵抗値はほぼ 0となる第 1のスイッチングトランジスタ 1 4の抵抗のみとなり、充電電流用オペアンプ 1 5の増幅率は大となる。一方、マイクロコンピュータ 5のスイッチング制御出力端子 5 9からの信号レベルが例えばロー ( L ) レベルとなったときには、第 1のスイッチングトランジスタ 1 4は O F Fし、充電電流用オペアンプ 1 5の増幅率は第 1の抵抗 1 1の抵抗値と第 2の抵抗 1 2の抵抗値との比に応じた増幅率、すなわち、第 1のスィッチングトランジスタ 1 4が O Nしているときよりも小さい増幅率となる。

また、第 2のスイッチングトランジスタ 2 4も例えば電界効果トランジスタからなり、ゲートがマイクロコンピュータ 5のスィツチング制御出力端子 6 0と接続され、ドレインとソース間に第 4の抵抗 2 1が接続されている。したがって、マイクロコンピュータ 5のスィツチング制御出力端子 6 0からの信号レベルが例えばハイ ( H ) レベルとなったときには、第 2のスイッチングトランジスタ 2 4 が O Nし、第 4の抵抗 2 1による抵抗値はほぼ 0となる第 2のスィツチングトランジスタ 2 4の抵抗のみとなり、放電電流用オペアンプ 2 5の増幅率は大となる, 一方、マイクロコンピュータ 5のスイッチング制御出力端子 6 0からの信号レべルが例えばロー（L ) レベルとなったときには、第 2のスイッチングトランジス夕 2 4は O F Fし、充電電流用オペアンプ 2 5の増幅率は第 4の抵抗 2 1の抵抗値と第 5の抵抗 2 2の抵抗値との比に応じた増幅率、すなわち、第 2のスィッチングトランジスタ 2 4が O Nしているときよりも小さい増幅率となる。

ここで、マイクロコンピュータ 5は、通常動作モード時（R u n時）には常に充電電流検出入力端子 5 7と放電電流検出入力端子 5 8のレベルを監視しており、充電電流検出入力端子 5 7及び放電電流検出入力端子 5 8のレベルが一定レベル以上となっているときには、スイッチング制御出力端子 5 9、 6 0の信号レベルを共に口一（L ) レベルとなす。これにより、第 1のスイッチングトランジスタ 1 4及び第 2のスイッチングトランジスタ 2 4は共に O F Fとなり、充電電流用オペアンプ 1 5及び放電電流用オペアンプ 2 5の増幅率は共に小さくなる。したがって、通常動作モード時（R u n時）のマイクロコンピュータ 5は、増幅率が小となされた充電電流用オペアンプ 1 5及び放電電流用オペアンプ 2 5からの出力値を用いて、充電時又は放電時に、バッテリパック 1内に流れる電流値を測定可能となる。したがって、充放電時に流れる電流値が測定されることにより充放電電流積算値が計算できる。

一方、通常動作モード時（R u n時）に、バッテリパック 1内に流れる充放電電流値が所定値以下の微少電流になると、増幅率が小となされている充電電流用オペアンプ 1 5及び放電電流用オペアンプ 2 5からの出力も小さくなる。すなわち、充電電流検出入力端子 5 7及び放電電流検出入力端子 5 8のレベルも小さくなる。マイクロコンピュータ 5は、充電電流検出入力端子 5 7及び放電電流検出入力端子 5 8のレベルが一定レベル以下になり、この状態が一定時間続いたならば、無負荷状態であると判断して省電力モード（スリープモード）に移行する。この省電力モード時には、上記通常動作モード時に比べて消費電力が小さくなり、したがって、回路の省エネルギ化が可能となる。

この省電力モードになったときのマイクロコンピュータ 5は、スイッチング制御出力端子 5 9、 6 0の信号レベルを共にハイ（H ) レベルとなす。これにより、第 1のスイッチングトランジスタ 1 4及び第 2のスイッチングトランジスタ 2 4 は共に O Nになり、充電電流用オペアンプ 1 5及び放電電流用オペアンプ 2 5の増幅値は大となる。したがって、省電力モードのマイクロコンピュータ 5は、増幅率が犬となされた充電電流用オペアンプ 1 5及び放電電流用オペアンプ 2 5からの出力値を用いて、充電時又は放電時にバッテリパック 1に流れる微少電流値が測定可能となる。

ここで、省電力モードとなっているときに、バッテリパック 1内に流れる放充電電流値が所定値以上の電流値になると、増幅率が小となされている充電電流用オペアンプ 1 5及び放電電流用オペアンプ 2 5からの出力値も共に大きくなる。すなわち、 2入力 N A N Dゲート 1 0の 2つの入力端子のレベルは、共にハイレベルとなり、したがって、 2入力 N A N Dゲート 1 0の出力は口一レベルとなる _c このように、割り込み入力端子に供給されている 2入力 N A N Dゲート 1 0の出カレベルが口一レベルになると、マイクロコンピュータ 5は、省電力モードを解除して通常動作モードに移行する。

以上説明したように、バッテリパック 1は、省電力モード時には通常動作モード時と比較して消費電力が小さいために、回路の省エネルギ化を図ることができる。また、バッテリパック 1は、マイクロコンピュ一夕 5がスイッチング制御出力端子 5 9に入力されるスィツチング制御出力 S W 1にて第 1のスィツチング 1、ランジス夕 1 4を O N / O F F制御し、スィツチング制御出力端子 6 0に入力されるスィッチング制御出力 S W 2にて第 2のスイッチングトランジスタ 2 4を〇 N Z O F F制御することにより、充電電流用オペアンプ 1 5及ぴ放電電流用オペアンプ 2 5の増幅率を切り替え可能となし、これにより、省電力モード時の微少電流値の検出と、通常動作モード時の電流値の測定とを上記構成で兼用可能となしている。

次に、マイクロコンピュー夕 5について詳細に説明する。

マイクロコンピュー夕 5の充電電流検出入力端子 5 7は充電電流用オペアンプ 1 5の出力端子と接続され、放電電流検出入力端子 5 8は放電電流用オペアンプ 2 5の出力端子と接続されている。また、マイクロコンピュータ 5の割り込み入力端子 6 3は、充電電流用オペアンプ 1 5及び放電電流用オペアンプ 2 5の各出力端子が 2つの入力端子に接続された 2入力 N A N Dゲート 1 0の出力端子と接続され、さらに、この 2入力 N A N Dゲート 1 0の出力端子は、第 1 0の抵抗 3 7を介して電源端子 5 3と接続されている。さらにまた、マイクロコンピュータ 5の温度検出入力端子 5 4は電圧検出回路 8の出力端子 7 2と接続され、サイクルデータ入力端子 5 6は不揮発性メモリ 9の出力端子 7 3と、グランド端子 6 2 はパッテリセル 2の負極と接続されている。

マイクロコンピュータ 5は、不揮発性メモリ 9に対して記憶された基準容量積算値 Y 0に基づいて容量積算値 Yを算出し、当該容量積算値 Yに基づいてバッテリ残容量デ一夕を算出する。また、マイクロコンピュータ 5は、算出したバッテリ残容量デ一夕を外部機器に対して出力する。さらに、マイクロコンピュータ 5 は、容量積算値 Yが最大容量積算値 Y mに到達した回数及びパッテリパック 1が充放電した回数に基づいて、基準容量積算値 Y 0を補正する。

マイクロコンピュー夕 5は、電流値を積算することで容量積算値 Yを算出している。なお、マイクロコンピュータ 5は、図 4に示すように、定電圧充電して充電電流 I。の電流値が I Xとなる毎に容量積算値 Yを基準容量積算値 Y 0にリセッ卜して、容量積算値 Yを算出している。また、マイクロコンピュータ 5は、容量積算値 Yが最大容量積算値 Y m未満であるときには算出した容量積算値 Yをパッテリ残容量データとし、容量積算値 Yが最大容量積算値 Y m以上であるときには最大容量積算値 Y mをバッテリ残容量データとする。

マイクロコンピュー夕 5において算出される容量積算値 Yが最大容量積算値 Y m以上となる原理は、以下に説明する通りとなる。

本発明に係るバッテリパック 1においては、劣化するに従ってバッテリセル 2 の内部インピーダンスが大きくなる。すなわち、新品のバッテリパック 1を定電圧充電をしたときには、バッテリセル 2の内部インピーダンスが低いため、図 5 中の Aに示すように、充電開始時に第 7の抵抗 2 7に多くの電流が流れ、流れる電流の量は速やかに減少し、所定の時間（h で充電が終了する。一方、劣化したバッテリパック 1を定電圧充電したときには、バッテリセル 2の内部インピーダンスが高いために、充電開始時に第 7の抵抗 2 7に流れる電流は少なく、流れる電流の量の減少が遅く、図 5中 Bで示すように、充電終了まで上記所定の時間 ( h i ) より長い時間（h ₂ ) を要する。

したがって、劣化したバッテリパック 1を定電圧充電したときには、電流値が I Xとなったときに満充電の 9 0 %まで充電されていない状態となる。また、劣化したパッテリパック 1を定電圧充電したときには、電流値が I Xとなった後に流れる第 7の抵抗 2 7を流れる電流の量が、新品のバッテリパック 1と比較して多くなる。

以上説明した理由により、マイクロコンピュータ 5が、定電圧充電して電流値が I Xとなる毎に容量積算値 Yを基準容量積算値 Y 0にリセットして、容量積算値 Yを算出すると、充電時には、劣化したバッテリパック 1は、図 1中 Dに示すように容量積算値が変化し、新品のパッテリパック 1は、図 1中 Cに示すように容量積算値が変化する。すなわち、劣化したバッテリパック 1では、満充電のときの容量積算値 Yが新品のバッテリパック 1と比較して大きな値となる。最大容量積算値 Y mは、新品のバッテリパック 1が満充電となったときの容量積算値 Y よりも僅かに大きい値に設定されている。したがって、バッテリパック 1は、劣化が進むと、満充電のときの容量積算値 Yが最大容量積算値 Y mよりも大となり, 最大容量積算値 Y mに到達する。

したがって、マイクロコンピュータ 5は、容量積算値 Yが最大容量積算値 Y m 以上となったときに最大容量積算値 Y mをパッテリ残容量データとして外部機器に対して出力することで、出力されるバッテリパック 1のバッテリ残容量データが、図 6中 Eに示す通りとなり、新品のバッテリパック 1の容量と比較して著しく多くなることを防ぐことが可能となる。したがって、例えば電子機器においてバッテリパック 1の残容量を表示するなどときに、表示されるバッテリパックの残容量が新品のバッテリパック 1を満充電したときよりも著しく多くなることを防ぐことが可能となる。

また、マイクロコンピュータ 5は、容量積算値 Yが最大容量積算値 Y mに到達した回数（以下、到達回数と称する。）に基づいて、基準容量積算値 Y 0を補正する。

上述したように、劣化したパッテリパック 1ではバッテリセル 2の内部インピ —ダンスが高いために、充電開始時に第 7の抵抗 2 7に流れる電流が少なくなり，流れる電流の量の減少が遅くなるために、電流値が I Xとなったときには満充電の 9 0 %まで充電されていない状態となる。すなわち、バッテリパック 1は、劣化が進む程、電流値が I Xとなったときの実際の容量積算値が基準容量積算値 Y 0と比較して小さくなる。

一方、バッテリパック 1は、劣化が進むと満充電のときの容量積算値 Yが最大容量積算値 Y mよりも大となり、最大容量積算値 Y mに到達する回数も多くなる。すなわち、バッテリパック 1の到達回数は、バッテリパック 1の劣化具合を示している。

したがって、例えばパッテリパック 1の到達回数が 1 0回増加する毎に基準容量補正値 Y 0の値を補正して補正前の値の 9 5 %とするなど、到達回数に基づいて基準容量積算値 Y 0を補正することで、バッテリパック 1は、バッテリ残容量データを、実際のバッテリパック 1の容量に基づいて補正することが可能となる。したがって、パッテリパック 1は、充放電回数だけではなく保存条件や使用条件による劣化に基づいて、バッテリ残容量データを補正することが可能となる。すなわち、バッテリパック 1においては、図 7中 Fに示すように、バッテリ残容量データを、実際のバッテリパック 1のバッテリ残容量に近くなるように補正することが可能となる。

また、バッテリパック 1では、容量積算値 Yが最大容量積算値 Y m以上となつたときに最大容量積算値 Y mをバッテリ残容量データとして外部機器に対して記憶することによるバッテリ残容量データの補正と、到達回数に基づいた基準容量積算値 Y 0の補正との両方を行うことで、マイクロコンピュータ 5が出力するバッテリ残容量デ一夕がさらに正確に補正された基準容量補正値 Y hとされ、さらに実際のバッテリパック 1のバッテリ残容量に近い値となる。

なお、本発明では、到達回数に基づいて補正される基準容量積算値 Y 0は、予め不揮発性メモリ 9に記憶されている。

マイクロコンピュータ 5において到達回数を数える方法は、以下に説明する通りとなる。

図 8に示すように、先ず、ステツプ S T 1において、第 7の抵抗 2 7に充電電流が流れているか否かを検出する。充電電流が流れているときにはステップ S T 2へ進み、充電電流が流れていないときには到達回数を数えることを終了する。次に、ステップ S T 2において、容量積算値 Yが最大容量積算値 Y m未満であるか否かを検出する。容量積算値 Yが最大容量積算値 Y m未満であるときには到 6

16 達回数を数えることを終了し、容量積算値 Yが最大容量積算値 Y m以上であるときにはステツプ S T 3に進む。

次に、ステップ S T 3において、放電後に初めて最大容量積算値 Y mに到達したか否かを検出する。放電後に初めて最大容量積算値 Y mに到達したときにはステツプ S T 4に進み、放電後に初めて最大容量積算値 Y mに到達していないときには到達回数を数えることを終了する。

そして、ステップ S T 4において、到達回数を数えるカウンタの数を 1つ増やす。

さらに、マイクロコンピュータ 5は、パッテリパック 1の充放電回数に基づいて基準容量積算値 Y 0を補正する。

バッテリパック 1が劣化する原因としては、バッテリパック 1が充放電した回数や、バッテリパック 1の使用及び保存条件などが挙げられる。したがって、例えばバッテリパック 1の充放電回数が 5 0回増加する毎に基準容量積算値 Y 0の値を補正して補正前の値の 9 5 %とするなど、バッテリパック 1の充放電回数に基づいて基準容量積算値 Y 0を補正することで、バッテリパック 1の残容量をさらに実際の残容量に近くなるように補正することが可能となる。なお、バッテリパック 1が充放電した回数を数える方法としては、例えば特開平 9 - 2 4 3 7 1 8号公報に記載された方法が挙げられる。

バッテリパック 1において、基準容量積算値 Y 0を補正する方法は、以下に説明する通りとなる。

図 9に示すように、先ず、ステップ S T 1 1において、第 7の抵抗 2 7に流れる電流の値が I Xであるか否かを判断する。第 7の抵抗 2 7に流れる電流の値が I Xであるときにはステップ S T 1 2へ進み、第 7の抵抗 2 7に流れる電流の値が I Xではないときには基準容量積算値 Y 0の補正を終了する。

次に、ステップ S T 1 2において、到達回数が基準容量積算値 Y 0を補正する回数であるか否かを判断する。到達回数が基準容量積算値 Y 0を補正する回数であるときにはステップ S T 1 3へ進み、到達回数が基準容量積算値 Y 0を補正する回数ではないときにはステツプ S T 1 4へ進む。

ステップ S T 1 3においては、到達回数に基づいて基準容量積算値 Y 0を補正した後に、ステップ S T 1 4へ進む。

また、ステップ S T 1 4において、充放電回数が基準容量積算値 Y 0を補正する回数であるか否かを判断する。充放電回数が基準容量積算値 Y 0を補正する回数であるときにはステップ S T 1 5へ進み、充放電回数が基準容量積算値 Y 0を補正する回数ではないときには基準容量積算値 Y 0の補正を終了する。

そして、ステップ S T 5において、充放電回数に基づいて基準容量積算値 Y 0 を補正した後、基準容量積算値 Y 0の補正を終了する。

なお、上述の例においては、基準容量積算値 Y 0のみを補正する構成として説明したが、これに加え、最大容量積算値 Y mを補正してもよい。この場合、最大容量積算値 Y mの値は、例えば、基準容量積算値 Y 0の値プラス 1 5 %程度として、基準容量積算値 Y 0の補正に応じて補正する構成とすることができる。以上説明したように、バッテリパック 1は、マイクロコンピュータ 5が、到達回数に加えて充放電回数に基づいて基準容量積算値 Y 0を補正して補正後の基準容量積算値 Y hを得るようにしているいる。したがって、バッテリパック 1は、図 1 0中 Gに示すように、マイクロコンピュータ 5が算出するバッテリ残容量デ —夕をさらに正確に補正して、実際のバッテリパック 1のバッテリ残容量にさらに近づけることが可能となる。

また、バッテリパック 1は、マイクロコンピュータ 5が基準容量積算値 Y 0を補正している。すなわち、パッテリパック 1は、ソフトウェアを変更することによってバッテリ残容量データを補正することが可能となり、コストアップすることなくバッテリ残容量データを補正することが可能となる。

なお、図 1 1に示すように、基準容量積算値 Y 0の補正には、下限を設けることが好ましい。基準容量積算値 Y 0の補正に下限を設けることにより、容量積算値 Yに対する過剰な補正を防止することができる。

以上説明したように、バッテリパック 1は、不揮発性メモリ 7に最大容量積算値 Y mが記憶されており、マイクロコンピュータ 5は、算出した容量積算値 Yが最大容量積算値 Y m未満であるときには算出した容量積算値 Yをバッテリ残容量データとし、算出した容量積算値 Yが最大容量積算値 Y m以上であるときには最大容量積算値 Y mをバッテリ残容量データとする。したがって、パッテリパック 1は、マイクロコンピュータ 5が出力するバッテリ残容量データが、新品のバッテリパック 1の容量と比較して著しく多くなることを防ぐことが可能となる。また、バッテリパック 1においては、マイクロコンピュータ 5が、到達回数に基づいて基準容量積算値 Y 0を補正している。すなわち、バッテリパック 1においては、バッテリ残容量データを、バッテリパック 1の劣化具合に基づいて補正することが可能となる。したがって、バッテリパック 1は、充放電回数だけではなく保存条件や使用条件による劣化に基づいて、バッテリ残容量データを補正することが可能となり、マイクロコンピュータ 5が算出するバッテリ残容量デ一夕をさらに正確に補正して、実際のバッテリパック 1のバッテリ残容量にさらに近づけることが可能となる。

なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施例に限定されるものではなく、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な変更、置換又はその同等のものを行うことができることは当業者にとって明らかである。産業上の利用可能性上述したように、本発明に係るバッテリパックでは、データ算出手段が、容量積算値算出手段によって算出された容量積算値が最大容量積算値未満であるときには容量積算値算出手段によって算出された容量積算値をパッテリ残容量データとし、容量積算値算出手段によって算出された容量積算値が最大容量積算値以上であるときには最大容量積算値をバッテリ残容量データとする。したがって、本発明に係るバッテリパックにおいては、パッテリ残容量データが新品のバッテリパックの容量と比較して著しく多くなることを防ぐことが可能となる。

本発明に係るバッテリパックにおいては、基準容量積算値補正手段が、容量積算値が最大容量積算値に到達した回数に基づいて基準容量積算値を補正している < したがって、本発明に係るバッテリパックは、劣化具合に基づいてバッテリ残容量データを補正することが可能となる。すなわち、本発明に係るバッテリパックにおいては、充放電回数だけではなく保存条件や使用条件による劣化に基づいて，バッテリ残容量データを補正することが可能となり、バッテリ残容量データを実際のバッテリ残容量に近い値とすることが可能となる。

さらに、本発明に係るパッテリ残量の算出方法は、容量積算値算出ステップにおいて算出された容量積算値が最大容量積算値よりも小さいときには容量積算値算出ステップにおいて算出された容量積算値をバッテリ残容量データとし、容量積算値算出ステップにおいて算出された容量積算値が最大容量積算値よりも大きいときには最大容量積算値をバッテリ残容量データとする。したがって、本発明に係るバッテリ残量の算出方法によれば、出力されるパッテリ残容量データが新品のバッテリパックの容量と比較して著しく多くなることを防ぐことが可能となる。

さらにまた、本発明に係るバッテリ残量の算出方法は、第 1の基準容量積算値補正ステップにおいて、到達回数カウントステツプにおいて数えられた回数に基づいて記憶手段に記憶されている基準容量積算値を補正している。したがって、本発明に係るバッテリ残容量の算出方法においては、充放電回数だけではなく保存条件や使用条件による劣化に基づいて、パッテリ残容量データを補正することが可能となり、バッテリ残容量デ一夕を実際のバッテリ残容量に近い値とすることが可能となる。

Claims

請求の範囲

1 . 外部機器に装着されるバッテリパックにおいて、

充放電されるパッテリセルと、

上記バッテリセルが充放電されているときに流れる電流を検出する電流検出手段と、

上記電流を積算することによって容量積算値を算出する容量積算値算出手段と、上記電流検出手段によって検出される電流が所定の値となったときに、容量積算値を基準容量積算値にリセットするリセット手段と、

最大容量積算値及び上記基準容量積算値を記憶する記憶手段と、

上記容量積算値に基づいてバッテリ残容量デー夕を算出するデータ算出手段とを備え、

上記容量積算値算出手段は、上記基準容量積算値を基準として電流の積算を行い、

上記データ算出手段は、上記容量積算手段が算出した容量積算値が上記最大容量積算値未満であるときには上記電流積算手段が算出した容量積算値をバッテリ残容量データとし、上記電流積算手段が算出した容量積算値が上記最大容量積算値以上であるときには当該最大容量積算値をバッテリ残容量データとすることを特徴とするバッテリパック。

2 . 上記容量積算値算出手段によつて算出された容量積算値が上記最大容量積算値に到達した回数を数える到達回数カウント手段と、

上記到達回数カウント手段が数えた回数に基づいて上記基準容量積算値を補正する基準容量積算値補正手段と

を備えることを特徴とする請求の範囲第 1項記載のバッテリパック。

3 . 上記基準容量積算値補正手段によって補正された基準容量積算値は、所定の値以上であることを特徵とする請求の範囲第 2項記載のパッテリパック。

4 . 上記バッテリ残容量デ一夕を上記外部機器に対して出力するデータ出力手段を備えることを特徴とする請求の範囲第 1項記載のバッテリパック。

5 . 上記バッテリセルが充放電された回数を数える充放電回数カウント手段を備え、

上記基準容量積算値補正手段は、上記充放電回数カウント手段が数えた回数に基づいて上記基準容量積算値を補正する

ことを特徴とする請求の範囲第 1項記載のパッテリパック。

6 . 外部機器に装着されるパッテリパックにおいて、

充放電されるバッテリセルと、

容量積算値が上記最大容量積算値に到達した回数を数える到達回数カウント手段と、

上記到達回数カウント手段が数えた回数に基づいて上記基準容量積算値を補正する基準容量積算値補正手段とを備え、

上記容量積算値算出手段は上記基準容量積算値を基準として電流の積算を行つて容量積算値を算出し、当該容量積算値をバッテリ残容量データとすることを特徴とするバッテリパック。

7 . 上記基準容量積算値補正手段によって補正された基準容量積算値は、所定の値以上であることを特徴とする請求の範囲第 6項記載のバッテリパック。

8 . 上記バッテリ残容量デー夕を上記外部機器に対して出力するデータ出力手段を備えることを特徴とする請求の範囲第 6項記載のバッテリパック。

9 . 上記バッテリセルが充放電された回数を数える充放電回数カウント手段を備え、

ことを特徴とする請求の範囲第 6項記載のパッテリパック。

1 0 . 外部機器に装着されるバッテリパックのバッテリ残容量算出方法において、上記バッテリパックに備えられたバッテリセルが充放電されているときに流れる電流を検出する電流検出ステップと、

上記電流を積算することによって容量積算値を算出する容量積算値算出ステツプと、

上記電流が所定の値となったときに上記容量積算値を基準容量積算値にリセットするリセットステップと、

上記容量積算値に基づいてバッテリ残容量デ一夕を算出するデータ算出ステツプとを備え、

上記容量積算値算出ステップでは上記基準容量積算値を基準として電流の積算を行い、

上記デ一夕算出ステップでは上記容量積算値算出ステップにおいて算出された容量積算値と記憶手段に対して記憶されている最大容量積算値とを比較し、上記容量積算値算出ステップにおいて算出された容量積算値が上記最大容量積算値よりも小さいときには上記容量積算値算出ステツプにおいて算出された容量積算値をバッテリ残容量データとし、上記容量積算値算出ステップにおいて算出された容量積算値が上記最大容量積算値よりも大きいときには上記最大容量積算値をバッテリ残容量データとする

ことを特徴とするバッテリ残容量算出方法。

1 1 . 上記容量積算値算出ステップにおいて算出された容量積算値が上記最大容量積算値に到達した回数を数える到達回数カウントステップと、

上記到達回数カウントステップにおいて数えられた回数に基づいて上記基準容量積算値を補正する第 1の基準容量積算値補正ステップとを備える

ことを特徴とする請求の範囲第 1 0項記載のパッテリ残容量算出方法。

1 2 . 上記第 1の基準容量積算値補正ステップで補正された基準容量積算値は、所定の値以上であることを特徴とする請求の範囲第 1 1項記載のバッテリ残容量算出方法。

1 3 . 上記バッテリ残容量データを上記外部機器に対して出力するデータ出カステツプを備えることを特徴とする請求の範囲第 1 0項記載のパッテリ残容量算出方法。

1 4 . 上記パッテリセルが充放電された回数を数える充放電回数カウントステツプと、

上記充放電回数カウント手段が数えた回数に基づいて上記基準容量積算値を補正する第 2の基準容量積算値補正ステップとを備える

ことを特徴とする請求の範囲第 1 0項記載のバッテリ残容量算出方法。

1 5 . 上記第 2の基準容量積算値補正ステップで補正された基準容量値は、所定の値以上であることを特徴とする請求の範囲第 1 4項記のバッテリ残容量算出方法。

1 6 . 外部機器に装着されるバッテリパックのバッテリ残容量算出方法において、上記バッテリパックに備えられたバッテリセルが充放電されているときに流れる電流を検出する電流検出ステツプと、

上記電流が所定の値となったときに上記容量積算値をリセットして基準容量積算値とするリセットステップと、

上記容量積算値算出ステップにおいて算出された容量積算値が、記憶手段に対して記憶されている最大容量積算値に到達した回数を数える到達回数カウントステツフと、

上記到達回数カウントステップにおいて数えられた回数に基づいて、記憶手段に対して記憶されている基準容量積算値を補正する第 1の基準容量積算値補正ステツプとを備え、

上記容量積算値算出ステップでは上記基準容量積算値を基準として電流の積算を行って容量積算値を算出し、当該容量積算値をバッテリ残容量データとすることを特徴とするバッテリ残容量算出方法。

1 7 . 上記第 1の基準容量積算値補正ステップで補正された基準容量積算値は、所定の値以上であることを特徴とする請求の範囲第 1 6項記載のパッテリ残容量算出方法。

1 8 . 上記バッテリ残容量データを上記外部機器に対して出力するデータ出カステツプを備えることを特徴とする請求の範囲第 1 6項記載のバッテリ残容量算出方法。

1 9 . 上記バッテリセルが充放電された回数を数える充放電回数カウントステツプと、

上記充放電回数カウントステツプにおいて数えられた回数に基づいて、記憶手段に対して記憶されている基準容量積算値を補正する第 2の基準容量積算値補正ステップとを備える

ことを特徴とする請求の範囲第 1 6項記載のバッテリ残容量算出方法。

2 0 . 上記第 2の基準容量積算値補正ステップで補正された基準容量積算値は、所定の値以上であることを特徴とする請求の範囲第 1 9項記載のパッテリ残容量算出方法。