(57)【要約】【課題】  電動工具や電動バイクなどの負荷変動が大きく、さらにその負荷自体が大きな用途の場合は、放電時に電流積算で残容量検知を行おうとすると、高精度かつ大電流の計測が可能な電流センサを使用する必要があるため、残容量検出回路が複雑化、大型化するとともに非常に高価なものとなってしまう。一方、電圧監視による方法では、負荷変動が大きいために時間的な平均化などの手法を用いても精度の高い残容量検知は困難であった。【解決手段】  検出電圧の変化から無通電状態を判定して、予め準備された電池電圧と残容量の関係から該二次電池の残容量を算出する二次電池の残容量算出方法であり、無通電を判定する方法としては、検出電圧の一定時間内の変化、検出電圧の一定時間内の分布などを用いる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池パック内の二次電池の残容量算出方法であって、
電池電圧の検出のみから無通電状態を判定する手段と、無通電状態と判定された際に予め準備された電池電圧と残容量との関係から前記二次電池の残容量を算出する手段とを備えることを特徴とする二次電池の残容量算出方法。
【請求項２】
検出された電池電圧の一定時間内の変化が規定値以下の場合に無通電状態と判定することを特徴とする請求項１記載の二次電池の残容量算出方法。
【請求項３】
検出された電池電圧の一定時間内の分布を求め、分散値が既定値以下の場合に無通電状態と判定することを特徴とする請求項１記載の二次電池の残容量算出方法。
【請求項４】
検出された電池電圧の一定時間の変化率が一定回数連続して既定値以下の場合に無通電状態と判定することを特徴とする請求項１記載の二次電池の残容量算出方法。
【請求項５】
残容量算出機能を有する電池パックであって、
電池電圧の検出のみから無通電状態を判定する手段と、無通電状態と判定された際に予め準備された電池電圧と残容量との関係から前記二次電池の残容量を算出する手段とを備えることを特徴とする電池パック。
【請求項６】
残容量算出機能を有する電子機器であって、
電池電圧の検出のみから無通電状態を判定する手段と、無通電状態と判定された際に予め準備された電池電圧と残容量との関係から前記二次電池の残容量を算出する手段とを備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の残容量算出方法及びその二次電池の残容量算出方法を用いた電池パック並びに電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は充放電可能な電源として携帯電話、ノート型パソコンなどのモバイル機器に広く使用されている。また、電動工具や電動自転車などのコードレス機器用の電源としても注目されており、使用される分野がますます拡がってきている。特に、最近では大きな出力やエネルギー量が必要とされる用途が拡大しており、ハイブリッド電気自動車などにも使用されるようになっている。これに伴って電池も高容量化、高出力化が進んでおり、数Ａｈの容量でも１００Ａを超える電流を供給できる高性能な電池も開発されている。
【０００３】
このような高性能電池の場合、大きな電流値で使用されることが多いため、安全を確保するためには電池の状態監視が非常に重要である。特に、電池の残容量の監視は、電池に大きなダメージを与える過充電や過放電を防ぐために極めて重要である。この残容量の検知については従来から様々な方法が提案されているが、主なものとしては電流積算による方法と電圧監視による方法がある。負荷が比較的安定しているような用途においては電圧監視による方法が主流である。しかし、電池電圧は、分極の発生と緩和などの影響を受けやすいため、負荷が大きく変動するような用途においては電流積算による方法が主流である。従って、残容量の検知方法は、使用用途とその負荷に合わせて上記２つの方法から選択されるのが一般的である。また、検出される電流値によって電圧監視による方法と電流積算による方法を使い分ける提案もなされている。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】国際公開第９８／５６０５９号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電動工具や電動バイクなどの負荷変動が大きく、さらにその負荷自体が大きな用途の場合は、放電時に電流積算で残容量検知を行おうとすると、高精度かつ大電流の計測が可能な電流センサを使用する必要があるため、残容量検出回路が複雑化、大型化するとともに非常に高価なものとなってしまう。一方、電圧監視による方法では、負荷変動が大きいために時間的な平均化などの手法を用いても精度の高い残容量検知は困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために本発明の二次電池の残容量算出方法は、二次電池の電圧を検出し、検出電圧の変化から無通電状態を判定して、無通電状態と判定された場合に予め準備された電池電圧と残容量の関係から該二次電池の残容量を算出するものである。無通電状態の検出方法としては、検出電圧の一定時間内の変化が規定値以下の場合に無通電状態と判定する方法、検出電圧の一定時間内の分布を求め、分散値が既定値以下の場合に無通電状態と判定する方法、検出電圧の一定時間の変化率が一定回数連続して既定値以下の場合に無通電状態と判定する方法がある。
【０００６】
通常、電池を用いる機器の場合、機器の負荷は電子回路の消費電力や電動機の消費電力であることから、整流された一定電流であることは極めて稀である。従って、電池から供給される電流や電池の電圧も負荷変動に伴って変動することになる。そこで本発明では、電池から供給される電流値を計測したり機器側から動作状態に関する情報を得たりすることなく、電圧計測のみから無通電状態を判定して、予め準備された電池電圧と残容量の関
係から二次電池の残容量を算出する。検出方法としては、検出電圧の一定時間内の電圧変化幅が、電池が機器の負荷へ電力を供給している状態に比べて十分小さな変化しか示さない場合に、無通電状態と判定する方法がある。
【０００７】
また、検出電圧の一定時間内の分布分散値が、電池が機器の負荷へ電力を供給している状態に比べて十分小さな場合に無通電状態と判定する方法がある。さらに、検出電圧の一定時間の変化率が所定回数連続して電池が機器の負荷へ電力を供給している状態に比べて十分小さな場合に無通電状態と判定する方法がある。これらの判定方法で検出された無通電状態の電圧は、無負荷状態での電圧、即ち開放電圧に該当するので、予め準備された電池電圧と残容量の関係から二次電池の残容量を正確に算出することができる。
【発明の効果】
【０００８】
以上の通り、本発明によれば、電流センサや機器との通信手段などを用いることなく、簡便かつ安価に精度の高い二次電池の残容量検出を行うことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図１〜３に示す残容量算出フローチャートを参照しながら本発明の実施の形態について説明し、発明の理解に供する。尚、以下に示す実施の形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１０】
図１に示す残容量算出フローチャート１では、まず電池電圧を検出し、所定時間内のデータを記憶する。所定時間としては１秒〜１００秒程度が良い。所定時間経過後、該記憶データを分析し、その値の最大値と最小値の差である変化量が既定値以下であるかどうか判定する。判定の結果、既定値以下であると無負荷状態であったと判断し、予め電池パック内のマイコン（制御基板）等に準備された電池電圧と残容量との関係から二次電池の残容量を算出する。既定値を越えていた場合は通電しているものと判断して残容量の算出は行わない。
【００１１】
図２に示す残容量算出フローチャート２では、まず電池電圧を検出し、所定時間内のデータを記憶する。所定時間としては１秒〜１００秒程度が良い。所定時間経過後、該記憶データを分析し、その値の分布を求め、その分布の分散値が既定値以下であるかどうか判定する。判定の結果、既定値以下であると無負荷状態であったと判断し、予め電池パック内のマイコン等に準備された電池電圧と残容量との関係から二次電池の残容量を算出する。既定値を超えていた場合は通電しているものと判断して残容量の算出は行わない。
【００１２】
図３に示す残容量算出フローチャート３では、まず電池電圧を検出して前回取得値からの変化率を求める。変化率が所定値以下の場合、回数カウンタをインクリメントし、回数カウンタが所定回数に満たない場合は、再度電圧と電圧変化率の検出に戻る。変化率が所定値を超えていた場合は、回数カウンタをリセットする。例えば１秒おきに電池電圧を検出して上記フローを行い、回数カウンタが所定回数に達した場合、無負荷状態であったと判定し、予め電池パック内のマイコン等に準備された電池電圧と残容量の関係から二次電池の残容量を算出する。
【００１３】
これらの残容量算出フローにて正確な残容量を把握して、その残容量に応じた充電等の制御を行うことができる。
【００１４】
なお、上記の残容量算出フローは、電池パック内にマイコンを備えた場合を示しているが、本発明は電池パック外にマイコンを備えていても良い。例えば、電動工具や電動バイク、電動自転車等の電子機器本体に電池だけを監視するマイコンを備えていても良い。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明の残容量算出方法は、二次電池の残容量算出方法として有用である。電動工具や電動バイク、電動自転車等の負荷が大きく、その変動も大きな用途においては、高価な電流センサを必要としない本発明は特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に示す残容量算出フローチャート
【図２】本発明の実施の形態に示す他の残容量算出フローチャート
【図３】本発明の実施の形態に示すさらに他の残容量算出フローチャート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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