(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充放電電流を積算して二次電池の現在の容量を算出し、前記二次電池の全容量から前記現在の容量を減算して残充電容量を求め、その残充電容量を現在の電流値で除算し、その除算により求められた値に、前記現在の電流値から満充電に至るまでの定電圧充電期間における充電電流の変化を示す特性線の形状に基づいた、その除算により求められた値の時点から満充電に至る時間を、補正値として加算して満充電までに必要な時間を求めることを特徴とする二次電池の充電完了時間予測方法。
【請求項２】
前記補正値はテーブル化されていることを特徴とする請求項１記載の二次電池の充電完了時間予測方法。
【請求項３】
充電末期において、前記残充電容量を現在の電流値で除算した値に代えて前記残充電容量を所定の固定電流値で除算した値を用い、前記現在の電流値から満充電に至るまでの定電圧充電期間における充電電流の変化を示す特性線の形状に基づいた、その除算により求められた値の時点から満充電に至る時間を、補正値として加算して充電末期における補正を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の二次電池の充電完了時間予測方法。
【請求項４】
充放電電流を積算して二次電池の現在の容量を算出し、前記二次電池の全容量から前記現在の容量を減算して残充電容量を求め、その残充電容量を現在の電流値で除算して求められる値と前記残充電容量を所定の固定電流値で除算して得られる値のうちの小さい方を選択し、その選択された値に、前記現在の電流値から満充電に至るまでの定電圧充電期間における充電電流の変化を示す特性線の形状に基づいた、その除算により求められた値の時点から満充電に至る時間を、補正値として加算して満充電までに必要な時間を求めることを特徴とする請求項３記載の二次電池の充電完了時間予測方法。
【請求項５】
前記二次電池は、定電流充電の後に定電圧充電を行う必要があるタイプの電池であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の二次電池の充電完了時間予測方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の方法を実行して充電完了時間を予測する二次電池の充電完了時間予測装置。
【請求項７】
請求項６記載の二次電池の充電完了時間予測装置と、予測された充電完了時間を示す信号を外部へ出力するための出力インタフェースとを具備する電池パック。
【請求項８】
請求項７記載の電池パックから送られてくる充電完了時間を示す信号を入力するための入力インタフェースと、充電完了時間を表示する表示手段と、を有することを特徴とする電子機器。
【請求項９】
パワーオン状態において、電池パックの二次電池を定電流モード又は定電圧モードで充電することができる充電器を搭載したことを特徴とする請求項８記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池の充電完了時間を求める方法、二次電池の充電完了時間予測装置、電池パック及び電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二次電池（充電可能な電池）の市場は急速に拡大しており、ノート型パソコンや携帯電話などの携帯型電子機器におけるバッテリーとして広く使用されるようになった。
【０００３】
バッテリーの充電において、満充電状態となるまでに要する時間を知ることは電池を管理する上で重要なことである。特に、最近のパーソナルコンピュータの分野では、ＯＳ（オペレーティングシステム）の電池管理能力を強化する傾向にあり、したがって、全容量から現容量を引き算した満充電に必要な残充電容量（以下、単に残充電容量とする）を満充電まで充電するのに必要な時間（充電完了時間）を正確に把握することの要求が高まっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
二次電池の中でも、非水系二次電池、例えばリチウムイオン電池は、安全性を考慮して過充電を防止する必要があり、このために充電電圧を無制限に上昇させることはできない。
【０００５】
したがって、充電に際しては図１０に示すように、最初は定電流モードによる充電（充電電流を一定に保ちながら行う充電であり、電池電圧は時間の経過と共に上昇する）を行い、所定の電圧に達すると、定電圧モードによる充電に切り換え、充電電圧を固定しつつ充電電流を流して満充電状態とするという２段階の充電制御が行われる。
【０００６】
図１０において、時刻ｔ０〜ｔ１が定電流モードによる充電期間（図中、ＣＣ期間と示されている。ＣＣはＣｏｎｓｔａｎｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔの略である。）であり、時刻ｔ１〜ｔ２が定電圧モードによる充電期間（図中、ＣＶ期間と示されている。ＣＶはＣｏｎｓｔａｎｔ  Ｖｏｌｔａｇｅの略である。）である。ＣＣ期間では充電電流がＩ１に固定され、一方、ＣＶ期間では充電電圧がＶ１に固定されていることがわかる。
【０００７】
このように、２段階の充電制御がなされるため、満充電までの時間（要充電時間）を求めるのに際し、電池の残充電容量（単位：ｍＡ・ｈｒ）を電流値（ｍＡ）でわり算するという単純な方法は採用できない。
【０００８】
電池電圧をウオッチングして満充電までの時間を予測することも考えられるが、このような手法が有効なのは、開放時の電池電圧が電池の容量に比例している場合だけであり、例えば、充電期間中において、広範囲にわたって電池電圧がほぼフラットとなる特性を示すような場合には、電池電圧から満充電までの時間を予測することはできない。
【０００９】
図１１は、本発明前に本発明者が検討した、満充電までの時間を予測するための方法を説明するための図（電池の満充電に至るまでの電流と時間との関係を示す特性図）である。
【００１０】
図１１の方法は、現在がＣＣ期間であるかＣＶ充電期間であるかを判定し、それぞれの期間用に準備された算出式を用いて満充電までの時間を求めるものである。すなわち、図１１（ａ）に示すように、時刻ｔ１（現時点）がＣＣ期間に属する場合は、満充電までの時間ＴＳ（時刻ｔ１から時刻ｔ３までの時間）は、Ｔ１＋Ｔ２で求められる。Ｔ１はＣＣ期間における残充電時間であり、Ｔ２はＣＶ期間における充電時間である。
【００１１】
そして、Ｔ１はＡ２／Ｉ１で求められ、Ｔ２は既知であり、Ａ２は（Ａ４−Ａ１−Ａ３）で求められる。ここで、Ａ４は電池の全容量（特性曲線によって囲まれる部分の全面積）であり、Ａ３はＣＶ期間の容量（既知）であり、Ａ１は時刻ｔ１における電池の容量（つまり現容量）であり、Ｉ１はＣＣ期間における充電電流である。
【００１２】
また、図１１（ｂ）に示すように、時刻ｔ４（現時点）がＣＶ期間に属する場合には、満充電までの時間（時刻ｔ４から時刻ｔ５までの時間）はＴ３（つまり、ＣＶ期間における残充電時間）である。そして、この時間Ｔ３は、ＣＶ期間における電流Ｉ２に応じて一義的に定まるものである。なお、図１１（ｂ）において、Ａ４は電池の全容量であり、Ａ１は現容量であり、Ａ５は残りの容量（残充電容量）である。
【００１３】
このようにして、図１１の方法によれば、リチウムイオン電池の満充電までの時間を予測することができる。但し、この方法は、現在がＣＣ期間に属するのか、あるいはＣＶ期間に属するのかの判定を行うことが前提であり、その判定結果に基づき、それぞれの期間用に準備されている算出式を適用するので、ＣＣ期間／ＣＶ期間の判定を誤ると、予測値が実際の時間から大きくずれてしまうという問題を有している。
【００１４】
つまり、ＣＣ期間／ＣＶ期間の判定は電池パック側で行うが、実際のＣＣ／ＣＶの各モードの充電の切換は携帯機器側の充電器により行うので、電池パック側の判断と携帯機器側の切換との間に必ずタイムラグが生じる。例えば、電池パック側でＣＣ期間と判断しても、そのときには携帯機器側ではＣＶモードの充電に切り換えていたという事態がおこり得る。したがって、ＣＣ期間／ＣＶ期間の判定ミスによる予測値の誤差の発生の危険性は常に存在する。
【００１５】
以上説明したように、リチウムイオン電池のようなＣＣ／ＣＶの２段階の充電を行う場合の充電完了時間の正確な予測は困難である。
【００１６】
また、上述の問題に加えて、コンピュータに使用される電池パックの場合には、フロート充電に伴う問題がさらに存在する。
【００１７】
「フロート充電」とは、ＡＣアダプタがコンセントに接続されているときに、プログラムやＣＤＲＯＭドライブ（負荷）を動作させながら（つまり、パワーオン状態で）、余った電力で二次電池を充電する充電形態をいう。携帯電話のように専用の充電器により非動作状態（パワーオフ状態）で一定の電流によって二次電池を充電する場合と異なり、フロート充電の場合には、負荷の大きさ（コンピュータ上で動作させているプログラムの種類やＣＤＲＯＭドライブの使用／不使用等により決定される）に応じて充電電流は随時に、しかも瞬時的に変動する。
【００１８】
先に説明した充電完了時間の予測方法は、固定の充電電流によって一義的に定まる電池の充電特性カーブを利用して充電完了時間を予測するので、途中で充電電流が変化したのでは、充電完了時間の予測値は現実とは大きな隔たりを持った値となる。つまり、上述の充電完了時間の予測方法では、フロート充電時の充電完了時間の予測にはまったく対応できていないのである。この点につき、図１２を用いて説明する。
【００１９】
図１２に示すように、フロート充電中の時刻ｔ１において、負荷の変化に伴い充電電流の値がＩ１からＩ２に瞬時的に変化したとする。この場合、時刻ｔ１から満充電までの時間は、本当はＴｂ（つまり、時刻ｔ４に充電完了）である。なお、Ｔｂの位置は図１２の２箇所の斜線で囲まれた面積が等しくなる位置である。
【００２０】
ところが、従来例では、電池パック側で、ＣＣ期間の固定の充電電流より低い電流値であるため現在がＣＶ期間であると判定すると（つまり、図１２の実線で示される充電特性カーブ上のＸ１１の位置にあると判定してしまうと）、残り時間はＴａであると予測することになる。
【００２１】
一方、電池パック側で、仮に現在がＣＣ期間であると判定したままである場合（つまり、太い点線で示される充電特性カーブのＸ１０の位置にあると判定した場合）は、本来の充電電流であるＩ２より大きい固定電流値Ｉ１でわり算を行って計算するため残り時間予測は不正確である。
【００２２】
いずれにしろ、本当の充電完了時間とは一致せず、しかも、ＣＣ期間／ＣＶ期間の判定によって予測される結果の差がきわめて大きく、電池管理上、問題が大きい。
【００２３】
このように、リチウムイオン電池のような定電流充電／定電圧充電の２段階の充電制御（つまり、種類の異なる充電制御）を行う必要がある二次電池について、フロート充電時にも対応できる充電完了時間の予測を行うことは考慮されていなかった。
【００２４】
本発明は、このような現状の問題点を解消するためになされたものであり、異なる種類の充電制御やフロート充電時の充電電流の変化に追従して、常に、正確な充電完了時間の予測を行うことを可能とすることを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１記載の二次電池の充電完了時間予測方法の発明は、充放電電流を積算して二次電池の現在の容量を算出し、前記二次電池の全容量から前記現在の容量を減算して残充電容量を求め、その残充電容量を現在の電流値で除算し、その除算により求められた値に、前記現在の電流値から満充電に至るまでの定電圧充電期間における充電電流の変化を示す特性線の形状に基づいた、その除算により求められた値の時点から満充電に至る時間を、補正値として加算して満充電までに必要な時間を求めるようにした。
【００２６】
これにより、二次電池のＣＶ期間における充電特性カーブの形状と電流値とから、加算するべき補正値を正確に求めることができると共に、この補正値により電池の残充電容量と現在の電流値とをパラメータとして、ＣＣ充電モード／ＣＶ充電モード／フロート充電モードのいずれのモードを問わず、統一した算出式を用いて充電完了時間を求めることが可能となる。
【００２９】
請求項２記載の二次電池の充電完了時間予測方法の発明は、請求項１の発明において、前記補正値をテーブル化した。
【００３０】
これにより、加算するべき補正値を簡易に得ることができる。二次電池の全容量やＣＶ期間における充電特性カーブの形状は温度に依存して変化するので、例えば、温度と電流をアドレス変数としてＲＯＭテーブルをアクセスする構成とすればよい。
【００３１】
請求項３記載の二次電池の充電完了時間予測方法の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、充電末期において、前記残充電容量を現在の電流値で除算した値に代えて前記残充電容量を所定の固定電流値で除算した値を用い、前記現在の電流値から満充電に至るまでの定電圧充電期間における充電電流の変化を示す特性線の形状に基づいた、その除算により求められた値の時点から満充電に至る時間を、補正値として加算して充電末期における補正を行うようにした。
【００３２】
請求項１記載の方法では、残充電容量を電流（Ｉ）でわり算するが、この電流（Ｉ）は充電末期にはその絶対値自体が小さく、さらに充電完了時刻に近づくにつれて電流値が減少していくので、残充電容量の誤差が支配的となって正確な時間予測ができない場合がある。したがって、充電末期では、電流値として所定の固定値を用いることにより逆に充電完了に要する時間が増大してしまうことを防止し、より正確な時間予測を行うものである。
【００３３】
請求項４記載の二次電池の充電完了時間予測方法の発明は、請求項３記載の発明において、充放電電流を積算して二次電池の現在の容量を算出し、前記二次電池の全容量から前記現在の容量を減算して残充電容量を求め、その残充電容量を現在の電流値で除算して求められる値と前記残充電容量を所定の固定電流値で除算して得られる値のうちの小さい方を選択し、その選択された値に、前記現在の電流値から満充電に至るまでの定電圧充電期間における充電電流の変化を示す特性線の形状に基づいた、その除算により求められた値の時点から満充電に至る時間を、補正値として加算して満充電までに必要な時間を求めるようにした。
【００３４】
これにより、充電末期の補正を含めて、一つの算出式で充電完了時間を予測できるようになる。
【００３５】
請求項５記載の二次電池の充電完了時間予測方法の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記二次電池は、定電流充電の後に定電圧充電を行う必要があるタイプの電池とした。
【００３６】
これにより、リチウムイオン電池のような電池電圧の厳重な管理が必要な電池についても、正確な充電完了時間の予測を行える。
【００３７】
請求項６記載の二次電池の充電完了時間予測装置の発明は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の方法を実行して充電完了時間を予測する構成とした。
【００３８】
これにより、電池管理装置の電池管理能力を向上させることができる。
【００３９】
請求項７記載の電池パックの発明は、請求項６記載の二次電池の充電完了時間予測装置と、予測された充電完了時間を示す信号を外部へ出力するための出力インタフェースとを具備する構成とした。
【００４０】
これにより、充電完了時間の通知を行う機能をもつ、新規な電池パックが実現される。
【００４１】
請求項８記載の電子機器の発明は、請求項７記載の電池パックから送られてくる充電完了時間を示す信号を入力するための入力インタフェースと、充電完了時間を表示する表示手段と、を有する構成とした。
【００４２】
これにより、負荷の状態にかかわらず、電池の充電完了時間を常に正確に表示できる機能がコンピュータ等の電子機器に付加され、ユーザーの使い勝手が向上する。
【００４３】
請求項９記載の電子機器の発明は、請求項８の発明において、パワーオン状態において、電池パックの二次電池を定電流モード又は定電圧モードで充電することができる充電器を搭載した構成とした。
【００４４】
これにより、負荷を駆動しながら電池パックの二次電池を充電している場合（つまり、フロート充電時）でも、正確な充電完了時間の表示が可能となり、電子機器の高機能化が達成される。
【００４５】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
次に、本発明の実施の形態１について図面を参照して説明する。なお、本実施の形態においては、二次電池としてリチウムイオン電池を用い、その充電特性カーブに対しての図面を用いて説明を行っているが、本発明は二次電池の電池系を問わず、ニッケル水素蓄電池やリチウムポリマ二次電池等の他の種類の電池を用いた場合でも、本発明をその電池系の充電特性カーブに合わせて適宜に変形して適用することができる。
【００４６】
図１〜図３はそれぞれ、二次電池の充電完了時間予測方法の原理を説明するための図（満充電までの充電電流の変化を示す充電特性図）である。
【００４７】
本実施の形態では、ＣＣ期間／ＣＶ期間の判定を行うことなく、残りの容量と電流値より充電完了時間を一律に算出する。
【００４８】
図１は、ＣＣ期間にある時刻ｔ１から充電完了までの時間（Ｔ１）を求める例を示す。
【００４９】
図１（ａ）において、「Ａ３」は電池の全容量であり、満充電から放電終了までの放電量を検出して予め求められている。この全容量は充電特性カーブで囲まれる部分の全面積に相当する。また、「Ａ１」は現容量であり、充電電流（Ｉ１）と時間（Ｔ０）の積により求められる。この現容量は、斜線部分の面積に相当する。また、「Ａ２」は残りの容量（残充電容量）である。
【００５０】
したがって、残充電容量「Ａ２」は、Ａ３−Ａ１（単位：ｍＡ・ｈｒ）で求められる。
【００５１】
次に、残充電容量「Ａ２」を充電電流Ｉ１でわり算する。つまり、（Ａ３−Ａ１）／Ｉ１を計算する。この計算によって求められるのは、図１（ｂ）の太い点線で囲まれて示される仮想的な四角形の横の辺の長さに相当する時間「Ｔ２」である。なお、太い点線で示される四角形の面積を「Ａ４」とすれば、Ａ４＝Ａ２＝Ｉ１・Ｔ２である。また、図１（ｂ）中、斜線が施されている部分（ア）、（イ）の面積は等しい。
【００５２】
次に、時間「Ｔ２」に補正時間「Ｔ３」を加算する。これによって、時刻ｔ１から満充電の時刻（ｔ３）までの時間（充電完了時間）「Ｔ１」が求められる。ここで、補正時間「Ｔ３」は次のように求められる。すなわち、まず、太い点線で示される四角形の右側の縦の辺と、充電特性を示す特性線のＣＶ期間のカーブとの交点「Ｘ２」を求める。この結果、この交点「Ｘ２」に相当する充電電流「Ｉ２」が判明する。
【００５３】
ここで、充電特性を示す特性線のＣＶ期間におけるカーブの形状は、温度が固定されれば一義的に定まり、しかも、電流値は時間に対して単調減少を示すので、電流「Ｉ２」が定まれば、交点「Ｘ２」に対応する時刻ｔ２から満充電完了時刻ｔ３までの時間「Ｔ３」は一義的に定まることになる。したがって、温度を固定して、電流値（例えば「Ｉ２」）をパラメータとして対応するＣＶ期間における時間（例えば「Ｔ３」）を逐次に測定し、その測定データを予め記憶しておけば、電流値「Ｉ２」から、対応する補正時間「Ｔ３」を求めることができる。
【００５４】
以上説明したように、ＣＣ期間に属する時刻ｔ１から満充電までの時間「Ｔ１」は、残充電容量を現在の充電電流の電流値でわり算し、その結果（Ｔ２）に、ＣＶカーブと電流値から定まる補正値（Ｔ３）を加算して求めることができる。
【００５５】
次に、図２を用いて、ＣＶ期間に属する時刻ｔ４（現在）から充電完了時刻ｔ６までの時間Ｔ６を求める例を説明する。
【００５６】
この場合も、上述の例とまったく同じ過程を経て充電完了時間を求めることができる。
【００５７】
つまり、図２に示すように、全容量（Ａ３）から現容量（Ａ５：斜線部分）を減算して残充電容量を求め、その残充電容量を現在の電流値（Ｉ３）でわり算して太い点線で囲まれる仮想的な四角形の横の辺の長さに相当する時間「Ｔ４」を求め、そして、その時間「Ｔ４」に、ＣＶカーブと四角形の右の縦の辺との交点（Ｘ４）に対応する電流「Ｉ４」から一律に定まる補正時間「Ｔ５」を加算して、充電完了時間「Ｔ６」が求められる。
【００５８】
なお、図２中、太い点線の四角形の面積Ａ６は、Ａ３−Ａ５（＝Ｉ２・Ｔ４）であり、また、斜線を施して示される部分（ウ）、（エ）の面積は等しい。
【００５９】
次に、図３を用いて、フロート充電時における満充電完了時間の予測方法を説明する。
【００６０】
図３の時刻ｔ２において、充電電流が「Ｉ１」から「Ｉ３」へと瞬時的に変化したとする。このときの、時刻ｔ２から充電完了に至るまでの時間を求める場合について考察する。
【００６１】
この場合の予測時間を求める方法も、上述の方法とまったく同じである。但し、ここで重要なのは、リチウムイオン電池（二次電池）のＣＶ期間における充電特性カーブは、過去の充電電流の履歴によらず充電電流と温度が特定されればほとんど同じ形状を示すという、本発明者の実験によって見いだされた新規な知見に基づき、本時間予測方法が成立しているということである。
【００６２】
つまり、図３において、実線で示される特性線のように、電流「Ｉ１」による定電流充電（ＣＣ）の後、時刻ｔ３から定電圧充電（ＣＶ）に移行して時刻ｔ６に充電が完了する場合におけるＣＶ期間のカーブの形状と、太い点線で示す特性線のように、電流「Ｉ３」による定電流充電（ＣＣ）の後、時刻ｔ７から定電圧充電（ＣＶ）に移行して時刻ｔ９に充電が完了する場合におけるＣＶ期間のカーブの形状とは、ほぼ同じである。
【００６３】
したがって、どちらの場合も、例えば、電流値「Ｉ３」と「Ｉ５」が決まれば、「Ｉ３」から「Ｉ５」に至るまでの時間は「Ｔ４」となり、その後、充電完了に至るまでの時間も「Ｔ５」となり、それ以前の充電電流の履歴によらず、電流値により一義的に時間を算出することが可能である。なお、図３中、斜線が施された部分（ウ）と（エ）の面積はほぼ同じである。
【００６４】
このような二次電池の特性を利用して、フロート充電時においても、上述の方法で充電完了時間を求めることができる。
【００６５】
つまり、時刻ｔ２において充電電流が「Ｉ１」から「Ｉ３」に変化した場合、その時刻ｔ２における電池の現容量は「Ａ７（斜線部）」であり、したがって、残充電容量は、全容量「Ａ３」から現容量「Ａ７」を引き算して求められる。
【００６６】
次に、残充電容量（Ａ３−Ａ７）を、現在の充電電流の電流値「Ｉ３」でわり算することにより、電流「Ｉ３」を縦の辺とする仮想的な四角形と、電流「Ｉ３」で当初から定電流充電（ＣＣ）した場合の太い点線で示される特性線のＣＶ期間におけるカーブとの交点（Ｘ９）に対応する時刻ｔ８までの時間「Ｔ９」が求められる。
【００６７】
次に、交点（Ｘ９）に対応する電流値「Ｉ５」から、これに対応する補正時間「Ｔ５」が求められる。
【００６８】
そして、「Ｔ９」に補正時間「Ｔ５」を加算して、時刻ｔ２から満充電に至るまでの時間（充電完了予測時間）が求められる。
【００６９】
このように、現在がＣＣ充電モードにあるか、ＣＶ充電モードにあるか、あるいはフロート充電モードにあるかを問わず、どの場合も、「残充電容量を現電流値で除算し、所定の補正時間を加算する」という統一した算出式を用いて一律に充電完了時間を求めることができる。
【００７０】
これにより、ＣＣ／ＣＶの各充電モードの判断が不要となって誤判定の危険が解消され、かつ、フロート充電時にどのように充電電流が変動しても、任意の時点から充電完了に至るまでの時間を正確に求めることができる。
【００７１】
（実施の形態２）
次に、上述の方法を用いて充電完了時間の予測を行う装置の構成について説明する。
【００７２】
図４は、電池管理装置を内蔵する電池パックの構成を示す図である。
【００７３】
図示されるように、電池パック１の出力電圧端子１９、２１は、機器本体（携帯型のパーソナルコンピュータ）２の電池端子２２、２４に接続されて使用される。
【００７４】
機器本体２は、ＡＣアダプタ３によって交流電圧を直流電圧に変換した電源電圧が供給されているときは、その電源電圧で内部負荷２６を動作させると共に、余った電力で電池パック１内の二次電池５を充電し、一方、ＡＣアダプタ３からの電源電圧の供給がないときは、電池パック１から供給される電池電圧を電源電圧として内部負荷２６を動作させる。
【００７５】
電池パック１は、リチウムイオン電池（二次電池）５と、このリチウムイオン電池５の充放電を管理する電池管理装置３４とを具備する。リチウムイオン電池５の正極、負極はそれぞれ、電池管理装置３４の電池端子６、７に接続されている。
【００７６】
電池パック１は、電池電圧検出回路８と、温度検出回路９と、電流検出抵抗Ｒ１の電圧降下から充放電電流の電流値を測定する電流検出回路１０と、電流の向き（充電・放電）を検出するためのコンパレータ１１、１２と、温度と電流の情報から充電完了時間を求める充電完了時間検出回路１３と、情報出力端子２０を介して充電完了時間を示す信号を本体機器２に通知するインタフェース回路１４と、充放電制御回路１５と、スイッチ制御回路１６と、充放電制御用のスイッチとして機能するｎ型パワーＭＯＳＦＥＴ１７、１８と、を具備する。
【００７７】
なお、コンパレータ１１、１２の反転端子と非反転端子にはそれぞれ、基準電圧Ｅ１、Ｅ２が接続されており、充放電経路Ｌ１の電圧とこれらの基準電圧との比較から電流の向き（充電／放電）を検出する。
【００７８】
電池電圧検出回路８により過充電又は過放電が検出されると、充放電制御回路１５は、スイッチ制御回路１６に指示してパワーＭＯＳＦＥＴ１７、１８のいずれか、あるいは双方をオフさせて充電又は放電を禁止する。
【００７９】
充電完了時間検出回路１３は、実施の形態１で説明した方法を実行してリチウムイオン電池５の充電完了時間を算出する。この充電完了時間検出回路１３の具体的構成と動作は後述する。
【００８０】
また、機器本体２は、リチウムイオン電池５の充電（ＣＣ／ＣＶ）を行うＤＣ−ＤＣコンバータ２５と、内部負荷（プログラム等）２６と、ＤＣ−ＤＣコンバータ２５の動作を制御する制御回路２７と、電流検出抵抗Ｒ２の電圧降下から充放電電流の電流値を検出する電流検出回路２８と、モニター４の表示を制御する表示制御回路３５と、を具備する。
【００８１】
表示制御回路３５は、負荷２６の状態と、電池パック１側から送られてくる充電完了時間を示す信号とに基づいて表示制御信号を生成し、その表示制御信号を、表示制御端子３１を介してモニター４に送信する。これにより、モニター４の所定の位置３６には、電池パック１側から送られてきた情報に基づく充電完了時間が適宜に表示される。
【００８２】
次に、図５を用いて充電完了時間検出回路１３の具体的構成（機能ブロックの構成）を説明する。
【００８３】
図５に示すように、充電完了時間検出回路１３は、リチウムイオン電池５の全容量を記憶している全容量テーブル４０と、時間軸に対する充放電電流の変化を積算（積分）してリチウムイオン電池の現容量を検出する積算手段（現容量検出手段）４１と、全容量から現容量を減算して残充電容量を求める残充電容量検出手段４２と、残充電容量を電流検出回路１０で検出された現在の電流値でわり算する除算手段４３と、残充電容量を所定の固定値でわり算する除算手段４４と、除算手段４３、４４の出力値の大小を判定し、小さい方を出力する大小判定手段４５と、除算手段４３の出力値又は大小判定手段４５の出力値のいずれかを選択する選択手段４６と、補正時間を求めるのに必要な電流値を算出する電流算出手段４７と、補正時間を記憶しているテーブル（ＲＯＭテーブル）４８と、加算手段４９と、を有する。
【００８４】
除算手段４４と大小判定手段４５は、充電末期における充電完了時間の予測値の誤差増大を防止するための補正用に設けられているものである。この点については後述する。なお、選択手段４６は、通常は除算手段４３からの情報を優先して選択するが、充電末期になると、大小判定手段４５からの情報を優先して出力する。
【００８５】
上述の全容量テーブル４０には、予め、満充電状態から放電完了までの全放電量を測定した結果（これが全容量である）が格納されている。
【００８６】
積算手段４１は、リチウムイオン電池５が充電されている場合には内蔵するコンデンサを充電し、放電の場合にはコンデンサを放電することによって、充放電電流を時間で積分して、電池の現容量を求める。
【００８７】
除算手段４３によって、残充電容量を電流値（Ｉ）でわり算した値は、図１（ｂ）の太い点線で示される仮想的な四角形の横の辺の長さを示す時間（Ｔ１）に相当する。
【００８８】
電流算出回路４７は、図１（ｂ）における、太い点線の四角形の右側の縦の辺と、ＣＶ期間における充電特性カーブとの交点Ｘ２に対応する電流値（Ｉ２）を求めるものである。
【００８９】
補正時間テーブル４８は、図６に示すように、補正時間を温度（Ｔ）と電流値（Ｉ）の関数として記憶している。温度をパラメータとするのは、上述したように、リチウムイオン電池５のＣＶ（定電圧充電）期間における充電特性カーブの形状が温度に依存して変化するからである。そして、温度と電流が決まれば、補正時間（図１（ｂ）における時間「Ｔ３」）が一義的に定まり、補正時間テーブル４８からその補正時間を示すデータが出力される。
【００９０】
そして、加算手段４において、除算手段４３からの時間データ（図１（ａ）の「Ｔ２」）に補正時間（図１（ｂ）の「Ｔ３」）が加算され、充電完了時間が求められる。この充電完了時間を示すデータはインタフェース回路１４を介して機器本体２に送出される。
【００９１】
以上が通常の動作であり、これによって、上述のように充電のモードを問わずに、正確に充電完了時間を予測することができる。
【００９２】
但し、本発明者の検討によると、充電末期において、誤差が増大する場合があることが明らかとなった。
【００９３】
すなわち、図７の太い二点鎖線で示す部分（Ｐ３）のように、充電末期で充電完了が近くなってくると、予測時間が実際の時間（本当の時間）よりも増大して誤差が拡大する現象が生じる場合があることがわかった。
【００９４】
この原因は、充電末期においては電流値の絶対値が小さくなるため、相対的に残充電容量の誤差が支配的となるからである。つまり、本発明の充電完了時間予測方法では、残充電容量（＝全容量−現容量）／電流という計算を行うが、残充電容量（分子）も電流（分母）も時間の経過と共に減少していくので、通常は充電時間の経過とともに予測時間は順調に減少していく。しかし、充電末期では、電流値自体が小さくなるので、相対的に残充電容量の誤差（多くは現容量を求める際の充放電電流の積算時の誤差である）が支配的となり、場合によっては、充電が進行しているにもかかわらず、時間の経過と共に予測時間が増大するという逆転現象が生じるのである。
【００９５】
したがって、この充電末期の誤差を抑制するために、充電末期においては、残充電容量を所定の固定値でわり算して、その結果を優先的に採用することにする。
【００９６】
つまり、残充電容量／固定値ならば、分母は一定のまま、時間の経過と共に分子が必ず減少していくので、結果的に、充電時間の経過と共に予測時間も必ず減少していくことになる。これによって、図７の太い二点鎖線で示される部分（Ｐ３）のような予測時間が増大していくという逆転現象の発生が確実に防止されることになる。
【００９７】
すなわち、図５の大小判定手段４５は、実際の電流で除算した値と、所定の固定値で除算した値のいずれか小さい方を出力し、選択手段４６は、充電末期においては、大小判定手段４５の出力値を優先的に選択するのである。
【００９８】
本実施の形態では、上述の所定の固定値として、「９００ｍＡ」を採用した。このような充電末期の補正を含めた本実施の形態の効果が、図７に示される。図７において、実線で示される特性線Ｐ１が本実施の形態における予測時間の変化を示し、点線で示される特性線Ｐ２が理想的な予測時間（本来の充電完了時間）を示している。
【００９９】
図７から明らかなように、本実施の形態の予測時間は本来の充電完了時間とほぼ一致しており、充電初期から充電末期に至るまで、きわめて正確に充電完了時間の予測を行うことができることがわかる。
【０１００】
上述の充電末期の補正を含めて考えた場合、本発明の充電完了時間の予測に用いられる算出式は、以下のように表される。
【０１０１】
ｍｉｎ｛（全容量−現容量）／電流、（全容量−現容量）／固定値｝…（１）
（１）式において、ｍｉｎは、いずれか小さい方を優先的に選択するという意味である。
【０１０２】
本実施の形態で実行される充電完了時間の予測の手順をまとめると、図８に示すようになる。
【０１０３】
すなわち、まず、全容量と現容量から残充電容量を算出し（ステップ５０）、現在の電流値で除算し（ステップ５１）、補正値を加算して（ステップ５２）、充電完了時間が求められる。
【０１０４】
また、充電末期には、固定値で除算し（ステップ５３）、ステップ５１の結果とステップ５３の結果のいずれか小さい方を選択し（ステップ５４）、その選択された値に対して補正値（補正時間）を加算して（ステップ５２）充電完了時間が求められる。
【０１０５】
（実施の形態３）
図９のノート型パソコン６０では、バッテリー挿入口６１を介して機器本体に搭載される電池パック１の充電完了時間の予測値を、表示画面６２の右下の箇所６３に必要に応じて表示する構成となっている。
【０１０６】
これにより、ユーザーは、二次電池の充電に必要な時間や電池の残充電容量を適宜に知ることができる。
【０１０７】
また、例えば、フロート充電時において、電池の残容量が少ない状態で重いプログラムを起動した場合等に、充電完了までの予測時間を自動的に所定期間だけ表示するようにしても良い。
【０１０８】
この充電完了までの予測時間表示は、モバイル通信用途のパームトップ型パソコンのユーザー等にとっては、あとどれぐらいの時間充電すれば満充電状態で携帯して外出できるかが容易にわかる意味で便利である。
【０１０９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、リチウムイオン電池のような複雑な充電制御が必要な場合や、携帯型パソコンに内蔵された二次電池をフロート充電する場合においても、リアルタイムで正確に充電完了時間を予測することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）  リチウムイオン電池の充電電流の変化を示す充電特性図
（ｂ）  本発明の実施の形態１に係る充電完了時間予測方法の原理を説明するための充電特性図
【図２】実施の形態１に係る充電完了時間予測方法の原理を説明するための充電特性図
【図３】実施の形態１に係る充電完了時間予測方法の原理を説明するための充電特性図
【図４】本発明の実施の形態２に係る電池パックと機器本体の構成を示すブロック図
【図５】実施の形態２に係る充電完了時間検出回路の構成を示す機能ブロック図
【図６】実施の形態２に係る補正テーブルの構成の一例を示す図
【図７】実施の形態２に係る充電完了時間検出回路の予測値と実際の充電完了時間との関係を示す図
【図８】本発明の充電完了時間予測方法における処理手順を示すフローチャート
【図９】本発明の実施の形態３に係るノート型パソコンの概観を示す斜視図
【図１０】リチウムイオン電池の充電電流と電池電圧との関係を示す特性図
【図１１】（ａ）  本発明前に本発明者が検討した充電完了時間の予測方法を説明するための充電特性図
（ｂ）本発明前に本発明者が検討した充電完了時間の予測方法を説明するための充電特性図
【図１２】フロート充電の場合の充電完了時間予測の問題点を説明するための充電特性図
【符号の説明】
Ａ１  現容量
Ａ２  残充電容量
Ａ３  全容量
Ａ４  現在の電流を縦軸とする仮想的な四角形
Ｔ１  充電完了時間の予測値
Ｔ２  仮想的な四角形の横の辺の長さに相当する時間
Ｔ３  補正時間
１  電池パック
２  機器本体
３  ＡＣアダプタ
４  モニター
５  リチウムイオン電池（二次電池）
８  電池電圧検出回路
９  温度検出回路
１０  電流検出回路
１１、１２  コンパレータ
１３  充電完了時間検出回路
１４  出力インタフェース
１５  充放電制御回路
１６  スイッチ回路
１７、１８  パワーＭＯＳＦＥＴ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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