(57)【要約】【課題】本発明は、二次電池の電圧が電気負荷の要求電圧に低下するまでに計測される放電可能容量などの物理量を正確に推定することができる、電池状態検出装置等の提供を目的とする。【解決手段】外部機器３００に給電する二次電池２００の状態を検知する電池状態検知装置１００であって、二次電池２００の電圧が外部機器３００に必要な電圧値に低下するまでの放電状態を示した二次電池２００の放電特性を特定するための特性データを記憶するメモリ６０と、メモリ６０に記憶された特性データに基づいて、二次電池２００の放電可能容量又は放電可能時間を推定する演算処理部５０とを備えることを特徴とする、電池状態検知装置。【選択図】図１
2011043513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気負荷に給電する二次電池の状態を検知する電池状態検知方法であって、
前記二次電池の放電電流を測定する電流測定ステップと、
前記二次電池の電圧が前記電気負荷に必要な電圧値に低下するまでの放電状態を示した前記二次電池の放電特性に基づいて、前記測定された放電電流値に対する前記二次電池の放電可能容量又は放電可能時間を推定する推定ステップとを備え、
前記放電特性は、放電容量と放電電流との関係を示したものであって、
Ｑを前記二次電池の放電可能容量、Ｉを前記二次電池の放電電流値、ＦＣＣを前記二次電池の満充電容量、Ａ，Ｂ，Ｃを係数とした場合、
Ｑ＝Ａ・Ｉ＋Ｂ・（１／Ｉ）＋Ｃ−（ＦＣＣ−残容量）
で表される演算式であることを特徴とする、電池状態検知方法。
【請求項２】
前記演算式の係数Ａ，Ｂ，Ｃは、前記二次電池の周囲温度に応じて変化するものであることを特徴とする、請求項１に記載の電池状態検知方法。
【請求項３】
電気負荷に給電する二次電池の状態を検知する電池状態検知装置であって、
前記二次電池の電圧が前記電気負荷に必要な電圧値に低下するまでの放電状態を示した前記二次電池の放電特性を特定するための特性データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された特性データを用いて、前記二次電池の放電可能容量又は放電可能時間を推定する推定手段とを備え、
前記放電特性は、放電容量と放電電流との関係を示したものであって、
Ｑを前記二次電池の放電可能容量、Ｉを前記二次電池の放電電流値、ＦＣＣを前記二次電池の満充電容量、Ａ，Ｂ，Ｃを係数とした場合、
Ｑ＝Ａ・Ｉ＋Ｂ・ln（Ｉ）＋Ｃ−（ＦＣＣ−残容量）
で表される演算式であって、
前記特性データは、係数Ａ，Ｂ，Ｃを特定するためのデータであることを特徴とする、電池状態検知装置。
【請求項４】
電気負荷に給電する二次電池の状態を検知する電池状態検知装置であって、
前記二次電池の電圧が前記電気負荷に必要な電圧値に低下するまでの放電状態を示した前記二次電池の放電特性を特定するための特性データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された特性データを用いて、前記二次電池の放電可能容量又は放電可能時間を推定する推定手段とを備え、
前記放電特性は、放電容量と放電電流との関係を示したものであって、
Ｑを前記二次電池の放電可能容量、Ｉを前記二次電池の放電電流値、ＦＣＣを前記二次電池の満充電容量、Ａ，Ｂ，Ｃを係数とした場合、
Ｑ＝Ａ・Ｉ＋Ｂ・（１／Ｉ）＋Ｃ−（ＦＣＣ−残容量）
で表される演算式であって、
前記特性データは、係数Ａ，Ｂ，Ｃを特定するためのデータであることを特徴とする、電池状態検知装置。
【請求項５】
係数Ａ，Ｂ，Ｃは、前記二次電池の周囲温度に応じて変化することを特徴とする、請求項３又は４に記載の電池状態検知装置。
【請求項６】
電気負荷に給電する二次電池の放電可能容量を演算するための放電可能容量演算式を導出する演算式導出方法であって、
前記二次電池の電圧と放電容量との関係を示す第１の放電特性を前記二次電池の放電電流値を変化させて測定する測定ステップと、
前記二次電池の電圧が前記電気負荷に必要な電圧値に低下するまでの前記二次電池の放電容量と放電電流値との関係を示す第２の放電特性に前記第１の放電特性を変換する変換ステップと、
前記第２の放電特性に近似する放電モデル関数を前記放電可能容量演算式として導出する演算式導出ステップとを備え、
前記放電モデル関数が、Ｑを前記二次電池の放電可能容量、Ｉを前記二次電池の放電電流値、ＦＣＣを前記二次電池の満充電容量、Ａ，Ｂ，Ｃを係数とした場合、
Ｑ＝Ａ・Ｉ＋Ｂ・ln（Ｉ）＋Ｃ−（ＦＣＣ−残容量）
で表されることを特徴とする、演算式導出方法。
【請求項７】
電気負荷に給電する二次電池の放電可能容量を演算するための放電可能容量演算式を導出する演算式導出方法であって、
前記二次電池の電圧と放電容量との関係を示す第１の放電特性を前記二次電池の放電電流値と周囲温度を変化させて測定する測定ステップと、
前記二次電池の電圧が前記電気負荷に必要な電圧値に低下するまでの前記二次電池の放電容量と放電電流値との関係を示す第２の放電特性に前記第１の放電特性を前記周囲温度毎に変換する変換ステップと、
前記第２の放電特性に近似する放電モデル関数を前記放電可能容量演算式として導出する演算式導出ステップとを備え、
前記放電モデル関数が、Ｑを前記二次電池の放電可能容量、Ｉを前記二次電池の放電電流値、ＦＣＣを前記二次電池の満充電容量、Ａ，Ｂ，Ｃを係数とした場合、
Ｑ＝Ａ・Ｉ＋Ｂ・ln（Ｉ）＋Ｃ−（ＦＣＣ−残容量）
で表されることを特徴とする、演算式導出方法。
【請求項８】
電気負荷に給電する二次電池の放電可能容量を演算するための放電可能容量演算式を導出する演算式導出方法であって、
前記二次電池の電圧と放電容量との関係を示す第１の放電特性を前記二次電池の放電電流値を変化させて測定する測定ステップと、
前記二次電池の電圧が前記電気負荷に必要な電圧値に低下するまでの前記二次電池の放電容量と放電電流値との関係を示す第２の放電特性に前記第１の放電特性を変換する変換ステップと、
前記第２の放電特性に近似する放電モデル関数を前記放電可能容量演算式として導出する演算式導出ステップとを備え、
前記放電モデル関数が、Ｑを前記二次電池の放電可能容量、Ｉを前記二次電池の放電電流値、ＦＣＣを前記二次電池の満充電容量、Ａ，Ｂ，Ｃを係数とした場合、
Ｑ＝Ａ・Ｉ＋Ｂ・（１／Ｉ）＋Ｃ−（ＦＣＣ−残容量）
で表されることを特徴とする、演算式導出方法。
【請求項９】
電気負荷に給電する二次電池の放電可能容量を演算するための放電可能容量演算式を導出する演算式導出方法であって、
前記二次電池の電圧と放電容量との関係を示す第１の放電特性を前記二次電池の放電電流値と周囲温度を変化させて測定する測定ステップと、
前記二次電池の電圧が前記電気負荷に必要な電圧値に低下するまでの前記二次電池の放電容量と放電電流値との関係を示す第２の放電特性に前記第１の放電特性を前記周囲温度毎に変換する変換ステップと、
前記第２の放電特性に近似する放電モデル関数を前記放電可能容量演算式として導出する演算式導出ステップとを備え、
前記放電モデル関数が、Ｑを前記二次電池の放電可能容量、Ｉを前記二次電池の放電電流値、ＦＣＣを前記二次電池の満充電容量、Ａ，Ｂ，Ｃを係数とした場合、
Ｑ＝Ａ・Ｉ＋Ｂ・（１／Ｉ）＋Ｃ−（ＦＣＣ−残容量）
で表されることを特徴とする、演算式導出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気負荷に給電する二次電池の状態を検知する電池状態検知方法及び電池状態検知装置、並びに電気負荷に給電する二次電池の放電可能容量を演算するための放電可能容量演算式を導出する演算式導出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池の特性の一つとして、充電率と開放電圧との関係を示す開放回路電圧特性は、二次電池の劣化や使用条件の変更にかかわらず略同一の開放回路電圧特性であることが知られている（例えば、特許文献１参照）。この特性を利用して、特許文献１には、充電または放電の休止期間中に測定された開放電圧と開放回路電圧特性とに基づいて、測定時点における充電率を推測する電池容量検出方法が開示されている。さらに、特許文献１には、充電開始前及び終了後の充電率と充電中に二次電池に供給された充電量とに基づいて、二次電池の満充電容量を推測する方法と、充電終了後の充電率と満充電容量とに基づいて、充電終了後の残容量を推測する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２３１１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述の従来技術をはじめとして、二次電池の残容量を推測する手法が様々考えられている。しかしながら、二次電池から電力供給を受ける電気負荷は、二次電池の残存容量よりも二次電池の電圧（電源電圧）にその動作が制限される場合があるため、二次電池の残存容量があっても、その電気負荷の動作に必要な電圧よりも二次電池の電圧が下回れば、動作不良を引き起こしてしまうおそれがある。したがって、二次電池から電力供給を受ける電気負荷について考慮されていない従来技術によって、二次電池の残容量を推測したとしても、このような懸念を解消することができない。
【０００５】
そこで、本発明は、二次電池の電圧が電気負荷の要求電圧に低下するまでの放電可能容量などの物理量を正確に推定することができる、電池状態検知方法及び電池状態検知装置、並びにその放電可能容量の演算式を導出する演算式導出方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る電池状態検知方法は、
電気負荷に給電する二次電池の状態を検知する電池状態検知方法であって、
前記二次電池の放電電流を測定する電流測定ステップと、
前記二次電池の電圧が前記電気負荷に必要な電圧値に低下するまでの放電状態を示した前記二次電池の放電特性に基づいて、前記測定された放電電流値に対する前記二次電池の放電可能容量又は放電可能時間を推定する推定ステップとを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る電池状態検知装置は、
電気負荷に給電する二次電池の状態を検知する電池状態検知装置であって、
前記二次電池の電圧が前記電気負荷に必要な電圧値に低下するまでの放電状態を示した前記二次電池の放電特性を特定するための特性データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された特性データを用いて、前記二次電池の放電可能容量又は放電可能時間を推定する推定手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る演算式導出方法は、
電気負荷に給電する二次電池の放電可能容量を演算するための放電可能容量演算式を導出する演算式導出方法であって、
前記二次電池の電圧と放電容量との関係を示す第１の放電特性を前記二次電池の放電電流値を変化させて測定する測定ステップと、
前記二次電池の電圧が前記電気負荷に必要な電圧値に低下するまでの前記二次電池の放電容量と放電電流値との関係を示す第２の放電特性に前記第１の放電特性を変換する変換ステップと、
前記第２の放電特性に基づいて、前記放電可能容量演算式を導出する演算式導出ステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、二次電池の電圧が電気負荷の要求電圧に低下するまでの放電可能容量などの物理量を正確に推定することができる。また、その放電可能容量の演算式を導出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態である電池状態検知装置１００を用いたシステム１の全体構成図である。
【図２】２５℃における「開放電圧−充電率」特性を示した図である。
【図３】放電可能容量演算式の導出方法のフロー図である。
【図４】横軸を放電容量、縦軸を電池電圧とする、二次電池２００の放電容量特性を示した図である。
【図５】機器停止電圧が２．７５Ｖの場合の、放電率特性を示す。
【図６】カーブフィット処理によって得られた係数の温度依存特性である。
【図７】放電可能容量の算出フローである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。図１は、本発明の一実施形態である電池状態検知装置１００を用いたシステム１の全体構成図である。電池状態検知装置１００は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタなどの二次電池２００の周囲温度を検出する温度検出部１０と、二次電池２００の電圧を検出する電圧検出部２０と、二次電池２００の充放電電流を検出する電流検出部３０と、検出結果を示す各検出部から出力されるアナログ電圧値をデジタル値に変換するＡＤコンバータ（以下、「ＡＤＣ」という）４０と、電流積算、容量補正、放電可能容量などの演算処理を行う演算処理部５０（例えば、マイクロコンピュータ）と、その演算処理に利用される二次電池２００や電池状態検知装置１００の各構成部の特性を特定するための特性データを格納するメモリ６０（例えば、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリ）と、二次電池２００を電源とする外部機器３００に対して二次電池２００に関する電池状態情報を伝送する通信処理部７０（例えば、通信用ＩＣ）とを備える。温度検出部１０、電圧検出部２０、電流検出部３０、ＡＤＣ４０及び演算処理部５０は、集積回路によって構成されて、パッケージングされるものでもよい。
【００１２】
温度検出部１０は、二次電池２００の周囲温度を検出し、その検出された周囲温度をＡＤＣ４０に入力可能な電圧に変換して出力する。ＡＤＣ４０によって変換された二次電池２００の周囲温度を示す電池温度のデジタル値は、演算処理部５０に伝達され、演算処理のためのパラメータとして利用される。また、電池温度のデジタル値は、演算処理部５０によって予め決められた単位に換算され、二次電池２００の電池状態を示す電池状態情報として、通信処理部７０を介して外部機器３００に出力される。なお、温度検出部１０は、二次電池２００と電池状態検知装置１００とが近接していれば、二次電池２００自体の温度やその雰囲気温度だけでなく、電池状態検知装置１００やその構成部の温度を検出するものでもよい。また、温度検出部１０が電圧検出部２０と電流検出部３０とＡＤＣ４０とともに集積回路によって構成される場合、温度検出部１０は、その集積回路自体の温度やその雰囲気温度を検出することができる。
【００１３】
電圧検出部２０は、二次電池２００の電圧を検出し、その検出された電圧をＡＤＣ４０に入力可能な電圧に変換して出力する。ＡＤＣ４０によって変換された二次電池２００の電圧を示す電池電圧のデジタル値は、演算処理部５０に伝達され、演算処理のためのパラメータとして利用される。また、電池電圧のデジタル値は、演算処理部５０によって予め決められた単位に換算され、二次電池２００の電池状態を示す電池状態情報として、通信処理部７０を介して外部機器３００に出力される。
【００１４】
電流検出部３０は、二次電池２００の充放電電流を検出し、その検出された電流をＡＤＣ４０に入力可能な電圧に変換して出力する。電流検出部３０は、二次電池２００と直列に接続された電流検出抵抗とこの電流検出抵抗の両端に発生する電圧を増幅するオペアンプとを備え、電流検出抵抗とオペアンプとによって充放電電流を電圧に変換する。オペアンプは、ＡＤＣ４０に備えられてもよい。ＡＤＣ４０によって変換された二次電池２００の充放電電流を示す電池電流のデジタル値は、演算処理部５０に伝達され、演算処理のためのパラメータとして利用される。また、電池電流のデジタル値は、演算処理部５０によって予め決められた単位に換算され、二次電池２００の電池状態を示す電池状態情報として、通信処理部７０を介して外部機器３００に出力される。
【００１５】
演算処理部５０は、二次電池２００の充電状態又は放電状態（例えば、外部機器３００の動作により所定値以上の電流が消費されている状態）で電流検出部３０によって検出された電流値を積分することによって、二次電池２００において充放電される電気量を算出することができるとともに、二次電池２００が蓄えている現在の電気量（残容量）を算出することができる。残容量を算出するにあたって、例えば、特開２００４−２２６３９３号公報には、二次電池の充放電において温度や電流などの条件が変化した場合、充放電効率が変化するのではなく、各充放電条件に応じて一時的に充電や放電ができない電気量が存在し、その量が変化するという考え方が開示されている。この考え方によれば、充放電効率についての補正処理は行わなくてもよい。ただし、電池状態検知装置１００の構成部に温度に依存する温度依存回路部が存在する場合には、演算処理部５０は、温度検出部１０によって周囲温度を検出し、「充放電電流−温度」特性に基づいて、ＡＤＣ４０によって変換された二次電池２００の充放電電流値を補正してもよい。「充放電電流−温度」特性は、補正テーブルや補正関数によって表される。補正テーブル内のデータや補正関数の係数が特性データとしてメモリ６０に格納される。演算処理部５０は、メモリ６０から読み出された特性データを反映させた補正テーブルや補正関数に従って、温度検出部１０によって測定された温度に応じて充放電電流値の補正を行う。
【００１６】
一方、二次電池２００の充放電が休止状態（例えば、外部機器３００の動作が停止又はスタンバイ状態）になることにより、電流検出部３０による測定では誤差が多く含まれる状態又は測定不可となる状態が一定期間検出された場合、残容量の算出のため上述の電流積算の処理が継続されると、その誤差も積算されるため、残容量算出の正確さが失われる。それを防ぐため、演算処理部５０は、電流値の積算処理を停止するか、又は予め測定しておいた外部機器３００の消費電流値をメモリ６０に格納しておき、その値を積算するとよい。
【００１７】
ところが、上述のように、休止状態の場合に電流値の積算処理の停止や測定済みの消費電流値の積算を行ったとしても、実際の消費電流値とは異なるため、積算結果に誤差が含まれることは避けられない。そこで、演算処理部５０は、外部機器３００の休止状態が所定時間継続した場合、定期的に二次電池２００の電圧（開放電圧）を測定し、「開放電圧−充電率」特性（図２参照）に基づいて、充電率を算出・補正する。開放電圧とは、安定した二次電池２００の両極間を開放して又はハイインピーダンスで測定した両極間電圧である。充電率とは、そのときの二次電池２００の満充電容量を１００としたときにその二次電池２００の残容量の割合を％で表示したものをいう。「開放電圧−充電率」特性は、補正テーブルや補正関数によって表される。補正テーブル内のデータや補正関数の係数が特性データとしてメモリ６０に格納される。演算処理部５０は、メモリ６０から読み出された特性データを反映させた補正テーブルや補正関数に従って、電圧検出部２０によって測定された開放電圧に対応する充電率の算出・補正を行う。また、二次電池２００の開放電圧に温度特性が存在する場合、演算処理部５０は、開放電圧について所定の温度補正を行ってもよい。
【００１８】
上述のように、演算処理部５０は、二次電池２００の充電率を算出することができるが、二次電池２００の残容量は満充電容量と充電率との関係に基づいて算出可能であるため、二次電池２００の満充電容量が測定又は推定されていなければ、二次電池２００の残容量を算出することはできない。
【００１９】
二次電池２００の満充電容量を算出する方法として、例えば、二次電池２００の放電量に基づいて算出する方法や充電量に基づいて算出する方法がある。例えば、充電量に基づいて算出する場合、パルス充電以外であれば定電圧又は定電流での充電となるため、外部機器３００の消費電流特性に影響されやすい放電量に基づいて算出する場合に比べ、正確な充電電流を測定することができる。もちろん、どちらの方法を利用するかは、外部機器３００の特性などを考慮した上で、両方又は片方を選択すればよい。
【００２０】
もっとも、正確な満充電容量が測定できる条件は、残容量がゼロの状態から満充電状態になるまでの期間継続して充電が行われる場合であり、この充電期間中に積算された電流値が満充電容量となる。しかしながら、一般的な利用のされ方を考えると、このような充電が行われることはまれであり、通常はある程度の残存容量がある状態から充電が行われる。
【００２１】
そこで、演算処理部５０は、このような場合を考慮して、充電開始直前の電池電圧と充電終了時点から所定時間経過時の電池電圧とに基づいて、二次電池２００の満充電容量を算出する。すなわち、演算処理部５０は、充電開始直前の電池電圧と「開放電圧−充電率」特性（図２参照）とに基づいて、充電開始直前の充電率を算出するとともに、充電終了時点から所定時間経過時の電池電圧と「開放電圧−充電率」特性（図２参照）とに基づいて、充電終了時点から所定時間経過時の充電率を算出する。そして、演算処理部５０は、満充電容量をＦＣＣ［ｍＡｈ］、充電開始直前の充電率をＳＯＣ１［％］、充電終了時点から所定時間経過時の充電率をＳＯＣ２［％］、充電開始時点から充電終了時点までの充電期間において充電された電気量をＱ［ｍＡｈ］とすると、演算式
ＦＣＣ＝Ｑ／｛（ＳＯＣ２−ＳＯＣ１）／１００｝  ・・・（１）
に基づいて、二次電池２００の満充電容量ＦＣＣを算出することができる。なお、ＳＯＣ１やＳＯＣ２は温度補正されたものであれば、より正確な値が算出され得る。また、充電終了時点から所定時間経過時の電池電圧を用いることによって、充電終了時点よりも安定した電池電圧を演算に反映して演算結果の精度を高めることができる。
【００２２】
したがって、上述のように算出された充電率及び満充電容量に基づいて、二次電池２００の残容量を算出することができる（残容量＝満充電容量×充電率）。
【００２３】
また、満充電容量ＦＣＣの算出が可能となることで、二次電池２００の劣化度ＳＯＨ［％］を推定することが可能となる。演算処理部５０は、初期の満充電容量をＡＦＣＣ，任意の時点での満充電容量をＲＦＣＣとすると、演算式
ＳＯＨ＝ＲＦＣＣ／ＡＦＣＣ×１００  ・・・（２）
に基づいて、任意の時点での二次電池２００の劣化度ＳＯＨを算出することができる。
【００２４】
ところが、二次電池２００に残容量があったとしても、そのすべてが、二次電池２００から放電可能な電気量（放電可能容量）であるとして、必ずしも利用できるわけではない。すなわち、二次電池２００から電力供給を受ける外部機器３００の動作は、二次電池２００の電池電圧が外部機器３００の動作に最低限必要な最低作動電圧（機器停止電圧）より低ければ、制限される。なぜならば、放電可能容量は、二次電池２００の周囲温度によって変化し、また電池電圧は放電率によって変化するからである。
【００２５】
そこで、演算処理部５０は、二次電池２００に残容量があっても二次電池２００の電池電圧が外部機器３００の機器停止電圧より低くなることにより外部機器３００の動作が制限されることを防ぎ、外部機器３００が動作を継続できる正確な残り時間を算出することができるようにするため、外部機器３００の機器停止電圧と二次電池２００の周囲温度と放電率とに基づいて、放電可能容量を算出するための演算式（放電可能容量演算式）に従って、外部機器３００の機器停止電圧と二次電池２００の周囲温度と放電率とを考慮した高精度の放電可能容量を算出する。
【００２６】
では、放電可能容量演算式の導出方法について説明する。図３は、放電可能容量演算式の導出方法のフロー図である。
【００２７】
まず、二次電池２００の周囲温度と放電率とを変化させることによって、二次電池２００の「電圧−放電容量」特性（以下、「放電容量特性」という）を実測する（ステップ１０）。本実施例で最終的に算出したい放電可能容量は、外部機器３００の機器停止電圧、二次電池２００の周囲温度、放電率に基づいて決定されるものであるため、ステップ１０では、複数の周囲温度と放電率で変化させた放電容量特性を予め測定している。図４は、横軸を放電容量、縦軸を電池電圧とする、二次電池２００の放電容量特性を示した図である。図４（ａ）は−１０℃における放電容量特性、図４（ｂ）は０℃における放電容量特性、図４（ｃ）は２５℃における放電容量特性である。図４の放電容量特性は、各放電率で放電した場合に、満充電状態から放電された放電容量とそのときの電池電圧の推移を実測したものである。なお、放電率は、定格容量Ｃとの比率によって放電電流の大きさ（放電電流値）を表すものである。
【００２８】
次に、放電容量特性の測定完了後、当該放電容量特性を外部機器３００の機器停止電圧における「放電容量−放電率」特性（以下、「放電率特性」という）に周囲温度毎に変換する（ステップ２０）。図５は、機器停止電圧が２．７５Ｖの場合における放電率特性を示す。すなわち、図５の放電率特性のグラフは、図４の放電容量特性のグラフにおいて電池電圧が２．７５Ｖのときの放電容量と放電率との関係をプロットしたものである。つまり、図５の放電率特性のグラフは、図４の放電容量特性を等価的に変換したものであって、各放電率での放電によって電池電圧が機器停止電圧に低下するまでの放電容量の推移を示したものである。図５を参照すると、供試された二次電池２００の満充電容量でグラフの上部が頭打ちになっているものの、放電率特性を表す各プロット点を結んだ線は、周囲温度を変数とした多項式関数で表すことが可能であると予測される。そこで、そのグラフの形状に基づき、放電率特性を表す放電モデル関数を設定（仮定）する（ステップ３０）。
【００２９】
図５のグラフの形状から、自然対数lnの項を設けて、放電モデル関数を、
Ｑ＝Ａ・Ｉ＋Ｂ・ln（Ｉ）＋Ｃ−（ＦＣＣ−残容量）  ・・・（３）
と設定する。ここで、Ｑを二次電池２００の放電容量、Ｉを二次電池２００の放電率（放電電流値）、Ａ，Ｂ，Ｃを係数とする。係数Ａ，Ｂ，Ｃが算出されれば、図５の放電特性を（３）式で一意に表現することができる。
【００３０】
そこで、カーブフィット（曲線近似）処理によって、式（３）の係数Ａ，Ｂ，Ｃを周囲温度毎に算出する（ステップ４０）。すなわち、図５の周囲温度毎の放電モデル関数（３）の係数Ａ，Ｂ，Ｃを算出する（具体的には、−２０℃における式（３）の係数Ａ，Ｂ，Ｃ、−１０℃における式（３）の係数Ａ，Ｂ，Ｃ、・・・）。ここで、カーブフィットとは、複数の数値データの組にあてはまる曲線（回帰曲線）を求める数学的手法であって、適当なモデル関数を予め想定し、このモデル関数の形を決めるパラメータを統計的に推定するものである。あてはめる手法としては、例えば、最小２乗法が存在する。カーブフィット処理によって式（３）の係数を算出するためには、ＭＡＴＬＡＢやＬａｂＶＩＥＷなどの数値解析ソフトウェアを利用すればよい。
【００３１】
次に、放電モデル関数（３）の各係数を周囲温度に基づいて算出可能な係数演算式の設定をする（ステップ５０）。すなわち、係数Ａ，Ｂ，Ｃを温度の関数として捉えることによって、図５に示される温度毎の複数の曲線（式（３））を一つの近似演算式で表すことを目的とするものである。係数Ａ，Ｂ，Ｃを周囲温度Ｔの二次関数と捉え、「係数−温度」特性を表す係数演算式を、
係数＝ａ・Ｔ２＋ｂ・Ｔ＋ｃ  ・・・（４）
と設定する。すなわち、
Ａ＝Ａ（Ｔ）＝ａ１・Ｔ２＋ｂ１・Ｔ＋ｃ１  ・・・（４ａ）
Ｂ＝Ｂ（Ｔ）＝ａ２・Ｔ２＋ｂ２・Ｔ＋ｃ２  ・・・（４ｂ）
Ｃ＝Ｃ（Ｔ）＝ａ３・Ｔ２＋ｂ３・Ｔ＋ｃ３  ・・・（４ｃ）
と設定する。ステップ４０で算出された各周囲温度の係数について（すなわち、ステップ４０で算出された、周囲温度と係数とを組とするデータについて）、上述と同様にカーブフィット処理を行うことによって、係数演算式（４ａ）（４ｂ）（４ｃ）の各係数｛ａ１，ｂ１，ｃ１｝、｛ａ２，ｂ２，ｃ２｝、｛ａ３，ｂ３，ｃ３｝を算出することができる（ステップ６０）。図６は、カーブフィット処理によって算出された（４）式の係数ａ，ｂ，ｃを算出するための係数演算式とともにその係数演算式を表した曲線を示した図である。
【００３２】
ステップ６０で算出された値を（４ａ）（４ｂ）（４ｃ）に代入することにより、係数演算式が導出し特定することができる（ステップ７０）。ステップ７０で導出された係数演算式を式（３）に代入することによって、周囲温度Ｔと電流値Ｉを変数とする放電可能容量演算式を導出し特定することができる（ステップ８０）。
【００３３】
次に、演算処理部５０が、ステップ８０によって導出された放電可能容量演算式に従って、放電可能容量を算出する流れについて説明する。図７は、放電可能容量の算出フローである。
【００３４】
演算処理部５０は、温度検出部１０によって測定された二次電池２００の周囲温度ＴをＡＤＣ４０を介して取得する（ステップ１００）。また、演算処理部５０は、電流検出部３０によって測定された二次電池２００の放電電流の電流値ＩをＡＤＣ４０を介して取得する（ステップ１１０）。演算処理部５０は、係数演算式（４ａ）（４ｂ）（４ｃ）にステップ１００で取得した周囲温度Ｔを代入することによって、周囲温度Ｔにおける係数Ａ，Ｂ，Ｃを算出する（ステップ１２０）。このとき、係数演算式（４ａ）（４ｂ）（４ｃ）の各係数｛ａ１，ｂ１，ｃ１｝、｛ａ２，ｂ２，ｃ２｝、｛ａ３，ｂ３，ｃ３｝は、上述のように事前に演算され、メモリ６０に格納されている。すなわち、ステップ１２０において、演算処理部５０は、メモリ６０から読み出した各係数｛ａ１，ｂ１，ｃ１｝、｛ａ２，ｂ２，ｃ２｝、｛ａ３，ｂ３，ｃ３｝と周囲温度Ｔとに基づいて、周囲温度Ｔにおける係数Ａ，Ｂ，Ｃを算出する。そして、演算処理部５０は、ステップ１１０で取得した電流値Ｉとステップ１２０で算出した係数Ａ，Ｂ，Ｃを図３のステップ８０で導出された放電可能容量演算式（３）に代入することによって、放電により機器停止電圧に低下するまでの放電可能容量Ｑを算出することができる（ステップ１３０）。演算処理部５０は、放電可能容量Ｑが算出されれば、放電可能容量Ｑを電流検出部３０によって検出された電流値Ｉで除算することによって、放電により機器停止電圧に低下するまでの放電可能時間を算出することができる。
【００３５】
したがって、上述の実施例によれば、演算処理部５０は、二次電池の電圧が電気負荷の要求電圧に低下するまでの放電可能容量や放電可能時間を正確に推定することができる。演算処理部５０は、通信処理部７０を介して、算出した放電可能容量や放電可能時間を外部機器３００に伝送することによって、外部機器３００は機器停止電圧に低下するまでの残容量や残り時間を認識することができる。
【００３６】
また、上述の実施例によれば、メモリ６０に二次電池２００の放電特性を特定するためのデータ（すなわち、上述の実施例では、係数演算式（４ａ）（４ｂ）（４ｃ）の各係数｛ａ１，ｂ１，ｃ１｝、｛ａ２，ｂ２，ｃ２｝、｛ａ３，ｂ３，ｃ３｝）を格納しておき演算式（３）に基づいて放電可能容量を算出しているので、「温度−電流」特性を示した膨大な特性データを記憶したルックアップテーブルに基づいて放電可能容量を演算する場合よりも、小さなメモリ領域で高精度の放電可能容量を算出することができる。メモリ領域を小さくすることができれば、ＩＣ等のコストの削減も可能である。また、二次電池の特性に応じて、メモリ６０に格納される特性データを書き換えれば、特性の異なる二次電池２００の放電可能容量を算出することができる。
【００３７】
また、上述の実施例によれば、放電可能容量を算出する際に測定される現時点の放電電流値ではなく、外部機器３００側などから指定された放電電流値に基づいて、放電可能容量を算出することができるので、外部機器３００が予想する動作を行うことが可能かどうかを予め知ることができる。放電電流値を指定することに限らず、電池電圧や周囲温度を指定しても、同様の予測が可能である。
【００３８】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００３９】
例えば、図５のモデル形状から、反比例の項を設けて、放電モデル関数を、
Ｑ＝Ａ・Ｉ＋Ｂ・（１／Ｉ）＋Ｃ−（ＦＣＣ−残容量）  ・・・（５）
と設定してもよい。放電モデル関数を式（５）に設定しても、上述と同様に、係数Ａ，Ｂ，Ｃが算出されれば、図５の放電特性を（５）式で一意に表現することができる。
【００４０】
また、機器停止電圧を例に挙げて説明したが、要求される任意の電圧に低下するまでの放電可能容量や放電可能時間を算出することも可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  温度検出部
２０  電圧検出部
３０  電流検出部
４０  ＡＤＣ
５０  演算処理部
６０  メモリ
７０  通信処理部
１００  電池状態検知装置
２００  二次電池
３００  外部機器
【図１】
2011043513.tif 000003
【図２】
2011043513.tif 000004
【図３】
2011043513.tif 000005
【図４】
2011043513.tif 000006
【図５】
2011043513.tif 000007
【図６】
2011043513.tif 000008
【図７】
2011043513.tif 000009