(57)【要約】【課題】二次電池の残時間を精度良く算出する。【解決手段】負荷装置に所定の放電レートで電力を供給する二次電池の残時間を算出する残時間算出装置であって、二次電池の温度を検出する温度検出部と、二次電池の残容量を検出する残容量検出部と、放電レートと温度から放電効率を検出する放電効率検出部と、放電レートと温度と残容量から残時間の補正値を検出する補正部と、放電レートと残容量と放電効率と補正値から二次電池の残時間を算出する残時間算出部とを備えることにより、所定の放電レートで放電を継続した時の放電効率の変化を考慮した残時間を算出することができる。【選択図】図１
2015081773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷装置に所定の放電レートで電力を供給する二次電池の残時間を算出する残時間算出装置であって、
前記二次電池の温度を検出する温度検出部と、
前記二次電池の残容量を検出する残容量検出部と、
前記放電レートと前記温度から放電効率を検出する放電効率検出部と、
前記放電レートと前記温度と前記残容量から残時間の補正値を検出する補正部と、
前記放電レートと前記残容量と前記放電効率と前記補正値から式（１）で、前記二次電池の残時間を算出する残時間算出部とを備えることを特徴とする残時間算出装置。
（数１）
残時間 ＝ 残容量 ／ 放電レート × 放電効率 ＋ 補正値      ・・・(１)
【請求項２】
前記補正値は、前記温度が低くなる、及び、前記残容量が多くなるときに漸次大きくなることを特徴とする請求項１記載の残時間算出装置。
【請求項３】
前記補正部は、前記放電レートの大きさ毎に前記温度と前記残容量に対する補正値のデータ構造を有することを特徴とする請求項１または２に記載の残時間算出装置。
【請求項４】
前記補正部は、前記放電レートで放電終了まで放電した時の放電効率変化量と、前記二次電池の特性係数と、前記残容量から式（２）で、前記補正値を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の残時間算出装置。
（数２）
補正値 ＝ 残容量 × 放電効率変化量 × 特性係数            ・・・(２)
【請求項５】
負荷装置に所定の放電レートで電力を供給する二次電池の残時間を算出する残時間算出方法であって、
前記二次電池の温度を検出する温度検出ステップと、
前記二次電池の残容量を検出する残容量検出ステップと、
前記放電レートと前記温度から放電効率を検出する放電効率検出ステップと、
前記放電レートと前記温度と前記残容量から残時間の補正値を検出する補正ステップと、
前記放電レートと前記残容量と前記放電効率と前記補正値から式（１）で、前記二次電池の残時間を算出する残時間算出ステップとを備えることを特徴とする残時間算出方法。
（数１）
残時間 ＝ 残容量 ／ 放電レート × 放電効率 ＋ 補正値      ・・・(１)
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定電力で駆動する電気機器に所定の放電レートで電力を供給する二次電池の残時間を算出する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、定電力で駆動する電気機器に電力を供給する二次電池、つまり、所定の放電レートで定電力放電を行う二次電池の残時間は、二次電池の残容量（ｍＡｈもしくはｍＷｈ）を放電電流（ｍＡもしくはｍＷｈ）或いは、放電レート（ｍＡもしくはｍＷｈ）／放電効率（％）で割ることで算出されていた。
【０００３】
しかしながら、二次電池は放電を開始してから放電時間が経過するにつれて、放電による発熱により温度が漸次上昇する。さらに、二次電池は同じ放電レートで放電する場合、温度が高いほど放電効率が高くなる。そのため、放電初期においては温度が低いため放電終了時に比べて放電効率が低く、従来の残時間の算出手法では、放電初期に算出した残時間が実際の残時間よりも小さな値で算出されていた。
【０００４】
図６に満充電の状態から一定の放電レートで放電した場合の二次電池の温度変化を示す。また、図７に二次電池の温度及び放電レートに対する放電効率の関係を示す図である。図６のように、満充電の二次電池を一定の放電レートで放電を継続すると、５℃であった二次電池の温度が漸次上昇する。特に、高い放電レートほど、二次電池の温度はより高く上昇する。また、図７のように、所定の放電レートでは、二次電池の温度が高いほど放電効率が高い。これらのことから、一定の放電レートで放電を継続していくと、放電初期に比べて二次電池の温度及び放電効率が漸次上昇していくことがわかる。
【０００５】
例えば、４８Ｗの放電レートで放電終了まで放電を行った場合、二次電池の温度が５℃から２３．５℃まで上昇し、放電効率が７４％から８７％に上昇する。
【０００６】
したがって、ユーザは、電気機器の使用開始直後に、残時間が例えば１時間と報知された場合、その報知を信じて電気機器を使用していると、１時間が経過しても残容量が０になっておらず、予定していた時間より長く電気機器を使用することができることがわかる。もし、使用開始時から正確な残時間がわかっていれば、使用頻度を抑える必要もなく、また、正確な残時間に即した電気機器の使用計画を立てることができるという課題を有していた。
【０００７】
そのため、従来、定電力放電を行う二次電池の残時間は、１５分、３０分、というように、大まかな値しか算出されておらず、１分というような細かい時間間隔で算出されていなかった。
【０００８】
なお、本発明に関連する技術として、特許文献１及び２が知られている。特許文献１では、放電電流が大きく変化しても正確にバッテリの残容量を検出することを目的として、所定時間内の平均放電電流から補正係数を決定し、この補正係数をバッテリの満充電容量に乗じることで放電可能容量を求め、放電可能容量から消費電気量を減じ、バッテリの残容量を算出する技術が開示されている。
【０００９】
また、特許文献２では、二次電池の温度特性や劣化を考慮した残容量を算出することを目的として、パワー特性対放電電力量の関係Ｗｈ（Ｐ）の近似式を、温度補正係数（α）、電気容量変化（β）、及び電池の内部抵抗変化（γ）を用いて補正し、補正後のＷｈ（Ｐ）を用いて、残容量を算出する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平７−２４４１３５号公報
【特許文献２】特開平１１−２１８５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、近年、ビデオカメラ等の電気機器においては、二次電池の残時間を１分というような細かい時間間隔で算出してほしいとの要望がある。
【００１２】
しかしながら、従来の残時間の算出手法では、上述したように単に残容量を放電電流で割ることで残時間が算出されているため、精度良く残時間を算出することができず、上記の要望に応えることができないという問題があった。
【００１３】
本発明の目的は、二次電池の残時間を精度良く算出することができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記従来の課題を解決するために、本発明の残時間算出装置は、負荷装置に所定の放電レートで電力を供給する二次電池の残時間を算出する残時間算出装置であって、前記二次電池の温度を検出する温度検出部と、前記二次電池の残容量を検出する残容量検出部と、前記放電レートと前記温度から放電効率を検出する放電効率検出部と、前記放電レートと前記温度と前記残容量から残時間の補正値を検出する補正部と、前記放電レートと前記残容量と前記放電効率と前記補正値から式（１）で、前記二次電池の残時間を算出する残時間算出部とを備える。
【００１５】
また、本発明の残時間算出方法は、負荷装置に所定の放電レートで電力を供給する二次電池の残時間を算出する残時間算出方法であって、前記二次電池の温度を検出する温度検出ステップと、前記二次電池の残容量を検出する残容量検出ステップと、前記放電レートと前記温度から放電効率を検出する放電効率検出ステップと、前記放電レートと前記温度と前記残容量から残時間の補正値を検出する補正ステップと、前記放電レートと前記残容量と前記放電効率と前記補正値から式（１）で、前記二次電池の残時間を算出する残時間算出ステップとを備える。
（数１）
残時間 ＝ 残容量 ／ 放電レート × 放電効率 ＋ 補正値 ・・・ (１)
これらの構成によれば、温度検出部により検出された二次電池の温度に対する、二次電池を所定の放電レートで放電させた場合の二次電池の放電効率を基に、二次電池の温度と、残容量検出部により検出された二次電池の残容量から残時間の補正値を抽出し、残容量が放電レートで商算され放電効率が積算され、そして、補正値が加算されることで、二次電池の残時間が算出されている。
【００１６】
ここで、二次電池の温度は放電時間が経過するにつれて漸次上昇するため、満充電状態にある二次電池を所定のレートで放電した場合、放電初期の二次電池の放電効率は放電終了時に比べて値が小さくなる傾向にある。そのため、放電初期において、放電を継続した後に放電効率が向上する放電効率変化量を考慮する必要がある。
【００１７】
したがって、放電初期の二次電池の温度に対する放電レートと残容量から求めた補正値を、二次電池の残時間に加算して補正する。これにより、補正された残時間は、補正される前の従来の残時間に比べて大きくなる。
【００１８】
つまり、放電初期において、放電効率が小さくなっている分を考慮して、放電が継続された後の放電効率を含めた残時間の算出を行うので、残時間が実際の残時間よりも小さな値で算出されることを防止することができる。その結果、残時間を精度良く算出することができ、１分というような短い時間間隔で残時間を算出することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、二次電池の残時間を精度良く算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る残時間算出装置を備えた電池パック、及びこの電池パックを定電力放電させる負荷装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る放電レートの大きさ毎に二次電池の温度と残容量によって定まる補正量の一例を示した図である。
【図３】満充電状態から残容量が０になるまで二次電池を所定のレートで放電させたときの、従来の手法を用いて算出された残時間の時間的推移を示したグラフである。
【図４】満充電状態から残容量が０になるまで二次電池を所定のレートで放電させたときの、本発明の実施の形態の手法を用いて算出された残時間の時間的推移を示したグラフである。
【図５】本発明の実施の形態に係る電気機器システムの動作を示すフローチャートである。
【図６】満充電の状態から一定の放電レートで放電した場合の二次電池の温度変化を示した図である。
【図７】二次電池の温度及び放電レートに対する放電効率の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施の形態に係る残時間算出装置２１を備えた電池パック２、及びこの電池パック２を定電力放電させる負荷装置３の構成の一例を示すブロック図である。そして、図１に示す電池パック２と負荷装置３とが組み合わされて、電気機器システム１が構成されている。
【００２３】
ここで、負荷装置３としては、定電力で駆動するパソコンやビデオカメラ等の種々の電気機器を採用することができ、特に、本実施の形態では、ノートパソコンやタブレットなどの電気機器で電源に接続されない状態について説明する。
【００２４】
電池パック２は、接続端子１１、１２、１３、組電池１４（二次電池）、電圧検出回路１５、電流検出抵抗１６（電流検出部）、温度センサ１７（温度検出部）、制御ＩＣ１８、及びスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を備えている。また、制御ＩＣ１８は、アナログデジタル変換器２０１と、制御部２０２と、通信部２０３とを備えている。
【００２５】
また、組電池１４、電圧検出回路１５、温度センサ１７、電流検出抵抗１６、及び制御ＩＣ１８により残時間算出装置２１が構成される。
【００２６】
負荷装置３は、接続端子３１、３２、３３及び本体部３４を備えている。電池パック２及び負荷装置３は、給電を行う直流ハイ側の接続端子１１、３１と、通信信号用の接続端子１３、３３と、給電および通信信号のための接続端子１２、３２とによって相互に接続される。
【００２７】
電池パック２では、接続端子１１は、放電用のスイッチング素子Ｑ１と充電用のスイッチング素子Ｑ２とを介して組電池１４の正極に接続されている。スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２としては、例えばＮチャネルのＦＥＴ（Field Effect Transistor）が用いられる。
スイッチング素子Ｑ１は、寄生ダイオードのアノードが接続端子１１の方向にされている。また、スイッチング素子Ｑ２は、寄生ダイオードのアノードが組電池１４の方向にされている。
【００２８】
また、接続端子１２は、電流検出抵抗１６を介して組電池１４の負極に接続されており、接続端子１１からスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、組電池１４、及び電流検出抵抗１６を介して接続端子１２に至る電流経路が構成されている。
【００２９】
電流検出抵抗１６は、組電池１４の充電電流及び放電電流を電圧値に変換する。組電池１４は、複数、例えば三個の二次電池１４１、１４２、１４３が直列に接続された組電池である。二次電池１４１、１４２、１４３は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等の二次電池である。なお、組電池１４は、例えば単電池であってもよく、例えば複数の二次電池が並列接続された組電池であってもよく、直列と並列とが組み合わされて接続された組電池であってもよい。
【００３０】
温度センサ１７は、二次電池１４１、１４２、１４３の温度を検出する温度センサである。そして、二次電池１４１、１４２、１４３の温度は温度センサ１７によって検出され、制御ＩＣ１８内のアナログデジタル変換器２０１に入力される。また、組電池１４の端子電圧である電圧Ｖ、及び二次電池１４１、１４２、１４３の各端子電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は電圧検出回路１５によってそれぞれ読取られ、制御ＩＣ１８内のアナログデジタル変換器２０１に入力される。さらにまた、電流検出抵抗１６によって検出された電流の電流値も、制御ＩＣ１８内のアナログデジタル変換器２０１に入力される。アナログデジタル変換器２０１は、各入力値をデジタル値に変換して、制御部２０２へ出力する。
【００３１】
アナログデジタル変換器２０１は、例えば、電流検出抵抗１６により検出された電流の電流値を、組電池１４を充電する方向の電流をプラス、組電池１４から放電される方向の電流をマイナスで表すものとする。
【００３２】
制御部２０２は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、これらの周辺回路等とを備えて構成されている。そして、制御部２０２は、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、充放電制御部２１１、残容量検出部２１２、放電効率検出部２１３、補正部２１４、及び残時間算出部２１５として機能する。
【００３３】
充放電制御部２１１は、電池パック２に充電装置が接続されている場合、例えば、定電流−定電圧（ＣＣ−ＣＶ）充電、トリクル充電、パルス充電等の種々の充電方式を用いて、組電池１４を充電する。そして、充放電制御部２１１は、例えば組電池１４に流れる充電電流が充電終止電流値以下になると、組電池１４が満充電になったものと判定して充電を終了する。
【００３４】
また、充放電制御部２１１は、アナログデジタル変換器２０１からの各入力値から、接続端子１１、１２間の短絡や負荷装置３からの異常電流などの電池パック２の外部における異常や、組電池１４の異常な温度上昇等の異常を検出する。そして、充放電制御部２１１は、このような異常を検出した場合、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２をオフさせて、過電流や過熱等の異常から、組電池１４を保護する保護動作を行う。
【００３５】
残容量検出部２１２は、例えば、電流積算法により組電池１４の残容量ＲＣを検出する。具体的には、残容量検出部２１２は、電流検出抵抗１６によって検出された電流Ｉｃを一定の時間間隔（例えば１秒）で積算することによって、組電池１４に充電されている残容量ＲＣを算出する。この場合、組電池１４を充電する方向の電流がプラス、組電池１４から放電される方向の電流がマイナスで表されているので、ＲＣ’＝ＲＣ＋Ｉｃ×ｔによりＲＣを更新することで、組電池１４の残容量ＲＣが更新される。但し、ＲＣ’は更新後の残容量を示し、ｔは一定の時間間隔を示す。
【００３６】
なお、残容量検出部２１２は、充放電制御部２１１により組電池１４の満充電が検出された場合、予め定められた組電池１４の満充電容量値ＦＣＣを、現時点での残容量ＲＣとして設定する。ここで、残容量検出部２１２は、電流積算法以外の電圧測定法等の手法を用いて残容量ＲＣを算出してもよい。
【００３７】
放電効率検出部２１３は、組電池１４を定電力放電させたときの組電池１４の放電効率を予め記憶する。具体的には、放電効率検出部２１３は、図７のように、二次電池の温度及び放電レートに対する放電効率の関係を記憶する。
【００３８】
放電効率検出部２１３は、充放電制御部２１１が設定した放電レートを入力、或いは、アナログデジタル変換器２０１経由で電流検出抵抗１６に流れる電流量を入力して放電レートを算出する。さらに、放電効率検出部２１３は、アナログデジタル変換器２０１経由で温度センサ１７が検出した二次電池１４１、１４２、１４３の温度を入力する。そして、放電効率検出部２１３は、記憶している二次電池の温度及び放電レートに対する放電効率の関係に、入力した放電レート及び二次電池の温度を用いて放電効率を検出する。
【００３９】
補正部２１４は、現在の放電レートで継続して放電された場合の温度上昇を加味した放電効率の変化による残時間の補正値を検出する。図６及び図７から一定の放電レートで放電を継続すると、二次電池の温度が上昇して放電効率が上昇することがわかっている。このため、補正部２１４は、所定の放電レートで残容量が０になる放電終了まで放電を継続した場合の温度上昇から生じる放電効率変化量を考慮した残時間の補正値を検出する。
【００４０】
補正部２１４は、残容量検出部２１２から残容量を入力し、放電効率検出部２１３から放電レートと二次電池１４１、１４２、１４３の温度を入力する。そして、補正部２１４は、入力した放電レートで入力した残容量を放電終了まで放電を継続した場合、入力した温度からの温度上昇から生じる放電効率変化量を考慮した残時間の補正値を検出する。
【００４１】
なお、補正部２１４の放電レートと二次電池の温度の入力方法は、放電効率検出部２１３と同様の方法としてもよい。
【００４２】
図２は、放電レートの大きさ毎に二次電池の温度と残容量によって定まる補正量の一例を示した図である。図２に示すように補正値は、放電レートの大きさ毎に二次電池の温度の欄と残容量の欄とを備える３次元の表形式のデータ構造（ルックアップテーブル）を有している。補正部２１４は、この３次元の表形式のデータ構造（ルックアップテーブル）を予め記憶している。或いは、補正部２１４は、制御部２０２に記憶されているこの３次元の表形式のデータ構造（ルックアップテーブル）を使用することができる。
【００４３】
図２の例では、放電レートが、１２Ｗ、３０Ｗ、４８Ｗのシートを示している。これらは、電池パック２及び負荷装置３で使用する放電レートのシートである。
【００４４】
また、図２の例では、二次電池の温度の欄は、「５（℃）」、「２５（℃）」、「４０（℃）」の３つの欄を備えている。ここで、「５（℃）」は、組電池１４の温度が、代表値が５（℃）で、１５（℃）未満であることを示している。「２５（℃）」は、組電池１４の温度が、代表値が２５（℃）で、１５（℃）以上、３５（℃）未満であることを示している。「４０（℃）」は、組電池１４の温度が、代表値が４０（℃）で、３５（℃）以上であることを示している。
【００４５】
また、図２の例では、残容量の欄は、「１００（％）」、「８０（％）」、「６０（％）」、「４０（％）」、「２０（％）」、「０（％）」の６つの欄を備えている。ここで、「１００（％）」は、残容量が、９０（％）以上、１１０（％）未満であることを示している。他の欄も同様で、「ｘ（％）」の場合、残容量が、ｘ−１０（％）以上、ｘ＋１０（％）未満であることを示している。
【００４６】
そして、各升には、温度と残容量とに対する残時間の補正値が格納されている。つまり、各升には、対応する温度の欄に規定された温度範囲内の温度と、対応する残容量の欄に規定された容量範囲内の残容量とで、現在の残容量が０になる放電終了まで所定の放電レートで放電させたときの残時間の補正値が格納されている。
【００４７】
ここで補正値は、図２のように二次電池の温度が低いとき、及び、残容量が多いときに大きくなるように設定している。
【００４８】
なお、図２に示す放電レートの各シート、温度の各欄の温度範囲及び残容量の各欄の容量の範囲は一例に過ぎず、異なる値を採用してもよいし、シート、行及び列の数を増やしてより細かな分解能で残時間の補正値を特定できるようにしてもよい。また、図２に示す残時間の補正値は、記載されている放電レート、温度及び残容量の値における補正値とし、記載されていない放電レート、温度及び残容量の値における補正値は、記載されている前後の値で補間することとしてもよい。また、図２に示す表に代えて、放電レート、二次電池の温度及び残容量を入力とし、残時間の補正値を出力とする関数を予め求めておき、この関数を残時間の補正情報として採用してもよい。
【００４９】
残時間算出部２１５は、補正部２１４から残容量と放電レートと残時間の補正値を入力し、放電効率検出部２１３から放電効率を入力する。入力したデータを基に、式（１）の演算により、組電池１４の残時間を算出する。
（数１）
残時間 ＝ 残容量 ／ 放電レート × 放電効率 ＋ 補正値      ・・・(１)
なお、残時間算出部２１５の残容量と放電レート入力方法は、補正部２１４と同様の方法としてもよい。
【００５０】
なお、補正部２１４及び残時間算出部２１５は、充放電制御部２１１により組電池１４が放電状態にあることが検出されると、一定の時間間隔（例えば１分）で残時間の補正値及び残時間を算出する処理を実行する。
【００５１】
そして、残時間算出部２１５は、算出した残時間を、通信部２０３を介して負荷装置３へと送信する。そして、残時間を受信した負荷装置３は、残時間を例えば図略の表示部に表示する。これにより、ユーザは従来の残時間の算出手法に比べて、例えば１分というような細かな時間間隔で残時間の変化を認識することができる。
【００５２】
なお、残時間算出部２１５は、残時間を例えば１分よりも細かい例えば１秒というような時間間隔で算出し、放電開始時の残時間を基準として、算出した残時間が１分減少する毎に、算出した残時間を負荷装置３に送信するようにしてもよい。
【００５３】
これにより、負荷装置３は、残時間Ｔが確実に１分減ったときのみに、残時間を受信することになり、電池パック２及び負荷装置３間の通信トラフィックの軽減及び負荷装置３による残時間を表示するための処理負担の軽減を図ることができる。
【００５４】
図３は、満充電状態から残容量が０になる放電終了まで直列接続された複数個の二次電池を定電力放電させたときの、従来の手法を用いて算出された残時間の時間的推移を示したグラフである。図３において、左側の縦軸は残時間を示し、右側の縦軸は従来の手法で算出された残時間と理想の残時間との誤差を示している。また、横軸は放電時間を示している。
【００５５】
なお、左側及び右側の縦軸及び横軸とも単位は分である。但し、左側の縦軸は、点線で示す一区切りが２０分に設定されているが、右側の縦軸は、点線で示す一区切りが５分に設定されている。なお、放電開始時において、二次電池は満充電状態にあったものとする。
【００５６】
また、従来の手法とは、残容量を放電レート／放電効率で割ることで、残時間を算出する手法である。また、図３において、グラフＧ１０は、従来の手法で算出された残時間の時間的推移を示し、グラフＧＲは、理想の残時間の時間的推移を示し、グラフＧＤ１０は、グラフＧ１０とグラフＧＲとの誤差を示している。
【００５７】
グラフＧＲにおいて、放電開始時の残時間は約１００分であり、放電終了時の残時間も約１００分となっている。また、グラフＧＲにおいて、例えば放電時間２０分の点での残時間は約８０分であり、放電時間２０分の点から放電終了時までの時間も約８０分となっている。つまり、理想の残時間の時間的推移を示すグラフは傾きが−１の直線であることが分かる。
【００５８】
一方、グラフＧ１０に示すように、放電開始時の残時間は本来的には約１００分になるところを、約８８分と算出されており、実際の残時間よりも１２分も小さな値が算出されていることが分かる。つまり、理想の残時間と従来の手法により算出された残時間とでは、最大１２分もの誤差が生じていることが分かる。
【００５９】
また、放電時間２０分の点においても、放電開始時に比べて誤差は縮まっているものの従来の手法により算出された残時間は理想の残時間よりもかなり大きな値となっている。
【００６０】
そして、グラフＧＤ１０に示すように、グラフＧ１０とグラフＧＲとの誤差は、放電時間が経過するにつれて小さくなっていることが分かる。つまり、放電初期において、従来の手法で算出された残時間は、理想の残時間から大きく乖離していることが分かる。
【００６１】
これは、背景技術でも説明したように、放電効率は、放電時間が経過して二次電池の温度が上昇するにつれて、漸次増大する特性を持っているため、残容量を放電レート／放電効率で割って残時間を求めた場合、放電初期では放電効率の値が小さいために、残時間が理想の残時間よりも小さく算出されてしまうからである。
【００６２】
図４は、満充電状態から残容量が０になる放電終了まで直列接続された複数の二次電池を定電力放電させたときの、本実施の形態の手法（以下、「本手法」と記述する）を用いて算出された残時間の時間的推移を示したグラフである。図４において、縦軸及び横軸の単位及びスケールは、図３と同一である。
【００６３】
また、図４において、グラフＧ１は本手法を用いて算出された残時間の時間的推移を示し、グラフＧＲは図３のグラフＧＲと同一であり、グラフＧＤ１はグラフＧ１とグラフＧＲとの誤差を示している。
【００６４】
グラフＧ１とグラフＧＲとを対比すれば分かるように、本手法により算出された残時間は、理想の残時間に極めて近いことが分かる。特に放電初期における誤差が従来の手法に
比べて大幅に小さくなっていることが分かる。
【００６５】
具体的には、グラフＧＤ１に示すように、グラフＧ１とグラフＧＲとの誤差は、従来の手法で誤差が大きかった放電開始から放電時間４０分までの期間の誤差を小さくしており、誤差の最大値が、従来の手法では１２分であったのが、本手法では４．４分と大幅に小さくなっていることが分かる。
【００６６】
これは、式（１）に示す補正値を残容量が多いときに大きくなるように設定されているからに他ならない。
【００６７】
つまり、二次電池の放電効率は放電時間が経過するにつれて漸次増大するため、満充電状態にある二次電池を所定のレートで放電した場合、放電初期の二次電池の放電効率は放電終了時に比べて値が小さくなる。そのため、放電初期において、残時間の計算に大きな誤差を生じてしまうこととなる。
【００６８】
したがって、放電初期の放電レート、放電効率、残容量を用いて、放電効率変化量を考慮して残時間の補正値を設定すると、従来の手法で残時間の誤差が大きかった放電開始から放電時間４０分までの期間の残時間の誤差が小さくなる。
【００６９】
よって、放電を継続した時の放電効率が上昇する分を考慮して残時間が算出され、放電初期において、残時間が実際の残時間よりも小さな値で算出されることが防止されるのである。
【００７０】
図５は、図１に示す電気機器システム１の動作を示すフローチャートである。なお、本フローチャートを開始する前、組電池１４は満充電状態にあったものとする。
【００７１】
まず、制御部２０２は、二次電池１４１〜１４３の温度、電圧、放電電流、放電レートを確定する所定のタイミングになったか否かを判定し（ステップＳ５１）、所定のタイミングになったと判定した場合は（ステップＳ５１でＹＥＳ）、二次電池１４１、１４２、１４３の温度、二次電池１４１〜１４３のそれぞれの電圧、及び放電電流をアナログデジタル変換器２０１から取得し、放電レートを充放電制御部２１１から取得する（ステップＳ５２）。一方、所定のタイミングになっていない場合（ステップＳ５１でＮＯ）、処理がステップＳ５１に戻される。
【００７２】
次に、残容量検出部２１２は、ステップＳ５２で取得した放電電流から組電池１４の残容量を算出する（ステップＳ５３）。そして、放電効率検出部２１３は、ステップＳ５２で取得した放電レートと二次電池１４１、１４２、１４３の温度から放電効率を検出する（ステップＳ５４）。
【００７３】
次に、補正部２１４は、放電中である場合（ステップＳ５５でＹＥＳ）、ステップＳ５２で取得した二次電池１４１、１４２、１４３の温度と放電レート及びステップＳ５３で取得した残容量から図２に示す補正値の情報を参照して、残時間の補正値を特定する（ステップＳ５６）。一方、放電中でない場合（ステップＳ５５でＮＯ）、処理がステップＳ５１に戻される。
【００７４】
次に、残時間算出部２１５は、ステップＳ５２で取得した放電レートと、ステップＳ５３で算出した残容量と、ステップＳ５４で検出した放電効率と、ステップＳ５６で特定した補正値を式（１）に代入して、補正後の残時間を算出する（ステップＳ５７）。
【００７５】
次に、放電が終了された場合（ステップＳ５８でＹＥＳ）、処理が終了され、放電が終了されていない場合（ステップＳ５８でＮＯ）、処理がステップＳ５１に戻され、上記の処理が繰り返される。
【００７６】
このように、本実施の形態による残時間算出装置によれば、式（１）を用いて放電を継続した時の放電効率の変化を考慮した残時間の補正値が算出され、この補正値を用いて残時間に加算しているため、残時間を精度良く算出することができる。
【００７７】
なお、本実施例において、補正部２１４は、放電レートと二次電池の温度と残容量から残時間の補正値を特定するとしたが、放電レートと二次電池の温度と残容量から放電効率変化量を特定し、放電効率変化量と残時間と二次電池の特性係数を、式（２）の演算により、残時間の補正値を算出するとしても良い。
（数２）
補正値 ＝ 残容量 × 放電効率変化量 × 特性係数            ・・・(２)
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明にかかる残時間算出装置、及び、残時間算出方法は、二次電池の残時間を精度良く算出することが可能になるので、定電力で駆動する電気機器に所定の放電レートで電力を供給する二次電池の残時間を算出するもの等として有用である。
【符号の説明】
【００７９】
１  電気機器システム
２  電池パック
３  負荷装置
１４  組電池
１５  電圧検出回路
１６  電流検出抵抗
１７  温度センサ
２１  残時間算出装置
１４１、１４２、１４３  二次電池
２０１  アナログデジタル変換器
２０２  制御部
２１１  充放電制御部
２１２  残容量検出部
２１３  放電効率検出部
２１４  補正部
２１５  残時間算出部
【図１】
2015081773.tif 000003
【図２】
2015081773.tif 000004
【図３】
2015081773.tif 000005
【図４】
2015081773.tif 000006
【図５】
2015081773.tif 000007
【図６】
2015081773.tif 000008
【図７】
2015081773.tif 000009