(57)【要約】【課題】二次電池の劣化の程度を正確に評価し、それにより二次電池の劣化に応じ過充電を確実に回避できる充電制御装置、及びその二次電池の劣化判定方法を提供する。【解決手段】本発明による電池管理システム（５）では、制御部（５１）が充電条件監視部（５１Ａ）、劣化評価部（５１Ｂ）、及び充電条件補正部（５１Ｃ）として機能する。充電条件監視部（５１Ａ）は、二次電池（４１）の充電時、電流検出部（４４）、温度検出部（４５）、及び電圧検出部（４６）のそれぞれの測定値を監視し、それらが充電条件に合致するか否かを判定し、その判定内容を充電器制御部（３２）へ通知する。劣化評価部（５１Ｂ）は、二次電池（４１）の充電状態と電地温度とを監視し、特に高充電状態の持続期間中、その持続時間と電池温度とを計測する。更に、それらの測定値に基づき、二次電池（４１）の劣化係数を決定する。充電条件補正部（５１Ｃ）はその劣化係数に基づき、電池電圧の上限値を所定量だけ低減させる。【選択図】        図１
2004222427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）  二次電池の充電時、その電池電圧、充電電流、及び電池温度を監視し、それらの測定値又は一定時間内の変化量が所定の充電条件を満たすか否か、を判定するための充電条件監視部；
（Ｂ）  前記二次電池の充電状態が一定値に実質的に維持されるとき、その充電状態の持続期間中、前記二次電池の電池温度を監視し、かつ前記持続期間の長さを評価し、前記持続期間中の電池温度の測定値と前記持続期間の長さとに基づき前記二次電池の劣化係数を決定するための劣化評価部；並びに、
（Ｃ）  前記二次電池の劣化係数に応じ前記充電条件を補正するための充電条件補正部；を有する充電制御装置。
【請求項２】
前記劣化評価部が前記持続期間の長さをその持続時間で評価する、請求項１記載の充電制御装置。
【請求項３】
前記二次電池の充電状態が前記一定値から所定値だけ低い値（以下、維持限界という）へ降下するごとに前記二次電池の充電が再開され、それにより前記二次電池の充電状態が前記一定値に実質的に維持されるとき、
前記劣化評価部が前記持続期間の長さを、前記二次電池の充電状態の前記一定値から前記維持限界への降下回数で評価する、請求項１記載の充電制御装置。
【請求項４】
前記充電条件補正部が前記二次電池の劣化係数に応じ前記充電状態の維持限界を所定値だけ下げる、請求項３記載の充電制御装置。
【請求項５】
（Ａ）  二次電池の充電時、その電池電圧、充電電流、及び電池温度を監視し、それらの測定値又は一定時間内の変化量が所定の充電条件を満たすか否か、を判定するための充電条件監視部；
（Ｂ）  前記二次電池の放電により前記二次電池の充電状態又は電池電圧が所定の閾値まで降下するとき前記二次電池の放電率と電池温度とを計測し、前記放電率と前記電池温度との測定値に基づき前記二次電池の劣化係数を決定するための劣化評価部；並びに、
（Ｃ）  前記二次電池の劣化係数に応じ前記充電条件を補正するための充電条件補正部；を有する充電制御装置。
【請求項６】
前記放電率の測定値が所定値以上である回数、を前記劣化評価部が数え、その回数に基づき前記二次電池の劣化係数を決定する、請求項５記載の充電制御装置。
【請求項７】
（Ａ）  請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の充電制御装置；並びに、
（Ｂ）  前記二次電池について、（ａ）  電池電圧を測るための電圧検出部、（ｂ）  電池電流を測るための電流検出部、及び、（ｃ）  電池温度を測るための温度検出部、を含み、それらの検出部により得られた前記二次電池の電池電圧、電池電流、及び電池温度を前記充電制御装置に対し提供するための電池状態監視部；
を有する電池管理システム。
【請求項８】
請求項７記載の電池管理システムと前記二次電池とを有する電池パック。
【請求項９】
（Ａ）  二次電池の充電状態が一定値に実質的に維持されるとき、その充電状態の持続期間中、前記二次電池の電池温度を監視し、かつ前記持続期間の長さを評価するステップ；及び、
（Ｂ）  前記持続期間中の電池温度の測定値と前記持続期間の長さとに基づき前記二次電池の劣化係数を決定するステップ；を有する二次電池の劣化判定方法。
【請求項１０】
前記二次電池の劣化係数決定ステップでは前記持続期間の長さがその持続時間で評価される、請求項９記載の二次電池の劣化判定方法。
【請求項１１】
前記二次電池の充電状態が前記一定値から所定値だけ低い値（以下、維持限界という）へ降下するごとに前記二次電池の充電が再開され、それにより前記二次電池の充電状態が前記一定値に実質的に維持されるとき、
前記二次電池の劣化係数決定ステップでは前記持続期間の長さが、前記二次電池の充電状態の前記一定値から前記維持限界への降下回数で評価される、請求項９記載の二次電池の劣化判定方法。
【請求項１２】
（Ａ）  二次電池の放電により前記二次電池の充電状態又は電池電圧が所定の閾値まで降下するとき、前記二次電池の放電率と電池温度とを計測するステップ；及び、
（Ｂ）  前記放電率と前記電池温度との測定値に基づき前記二次電池の劣化係数を決定するステップ；を有する二次電池の劣化判定方法。
【請求項１３】
（Ａ）  前記放電率の測定値が所定値以上である回数、を数えるステップ；及び、
（Ｂ）  前記回数に基づき前記二次電池の劣化係数を決定するステップ；
を更に有する、請求項１２記載の二次電池の劣化判定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば、電池式電気機器、携帯用電子機器、非常用電源、補助電源、若しくは自動車に内蔵され電源として用いられ、又は電力貯蔵に用いられる二次電池に対し、その充電を制御するための装置に関する。特に、その装置による二次電池の劣化判定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二次電池の有効な利用には、その最大容量までの充電が望ましい。
しかし、過充電は、例えば、電解液の分解によるガスの発生、又は電解液の漏れ等の原因となり、二次電池の安全性を損なうので好ましくない。更に、過充電及び過剰な充電電流は二次電池を著しく劣化させるので好ましくない。
従って、二次電池の充電には厳密な制御が必要であり、すなわち、電池電圧と充電電流とが高精度で管理されなければならない。
【０００３】
二次電池に対する充電制御は、充電器、電子機器本体、又は電池管理システムに内蔵された充電制御装置により行われる。ここで、電池管理システムとは、二次電池と共通の電池パック内に収められ、その二次電池の状態を監視しかつ制御し、又は充電器等、外部の制御装置へ通知するための装置をいう。
充電制御装置は充電期間中、電池電圧、充電電流、及び電池温度を監視し、所定の充電条件に合うように制御する。ここで、充電条件とは、充電期間中、例えば電池電圧、充電電流、及び電池温度が満たすべき条件（例えば、変化パターン又は変動の許容範囲等）をいう。更に、電池電圧等の監視は、充電制御装置により直接行われても、電池管理システムを通して行われても良い。
電池電圧等が充電条件を大きく外れ、特に異常な増大を示すとき、充電制御装置は充電電流を遮断し、充電を中止する。
【０００４】
充電制御装置は通常、二次電池を満充電（完全充電ともいう）、すなわち実質的な最大容量まで充電されたときの電池状態、に達するまで充電する。二次電池の満充電は、電池電圧、充電電流、及び電池温度の測定値、又はそれらの一定時間内での変化量に基づき検知される。充電制御装置は満充電の検知時、充電電流を遮断し、充電を終了する。以下、充電制御装置による満充電の検知のように、充電終了を判断するための条件を充電終止条件という。充電終止条件は上記の充電条件の一部として含まれる。
【０００５】
充電制御装置は更に、例えば満充電まで充電された二次電池の充電状態を、放電開始まで実質的に満充電に維持する。具体的には、満充電までの充電が終了した後、二次電池の充電状態を監視する。二次電池の充電状態が例えば自己放電により満充電（１００％）から所定値（例えば約５％）だけ下がるごとに、充電制御装置は二次電池の充電を再開し、二次電池の充電状態を満充電（１００％）へ戻す。
このように（例えば放電深度約５％程度の）ごく浅い充放電の反復により、二次電池の充電状態が満充電に実質的に維持される。
【０００６】
充電制御装置は上記の充電条件を二次電池の充電特性に応じて定める。二次電池の充電特性は二次電池の種類ごとに異なるので、具体的な充電条件、特に充電終止条件は二次電池の種類ごとに異なる。
ニッケル−カドミウム蓄電池の充電は定電流方式で行われる。電池電圧は充電開始から徐々に上昇し、満充電でピークを迎え、以後降下する。このような充電特性に基づき、充電制御装置は、一定時間内の電池電圧の変化量が正から負へ転じることを充電終止条件として定める（−ΔＶ方式）。
【０００７】
ニッケル−水素蓄電池の充電は定電流方式で行われる。電池温度の時間微分は充電開始から徐々に減少し、満充電で増大に転じ、過充電領域では増大する。このような充電特性に基づき、充電制御装置は、一定の微小時間内の電池温度の変化量の急増を充電終止条件として定める（ｄＴ／ｄｔ方式）。
【０００８】
リチウムイオン二次電池では、ニッケル−カドミウム蓄電池及びニッケル−水素蓄電池に比べ、過充電による危険性が高い。そこで、リチウムイオン二次電池の充電は定電流定電圧方式（ＣＣＣＶ方式）で行われる。充電開始からしばらくは定電流制御が行われ、充電電流値が所定値に維持される。定電流制御期間では電池電圧が上昇する。充電が進み、電池電圧が所定の上限に達するとき、定電流制御は定電圧制御へ切り換えられ、充電電圧値がその上限値に維持される。定電圧制御期間では充電電流は徐々に減少する。充電電流値が所定の閾値（以下、充電終止電流値という）を下回るとき、充電が終了する。このように、ＣＣＣＶ方式ではその充電条件の一つとして、電池電圧の上限値が設定される。それにより過充電が確実に回避される。
【０００９】
二次電池の充電特性は、その二次電池の種類の他に、その電池状態の履歴にも依存し変化する。例えば、充放電サイクル数の増大に伴い二次電池は劣化し、特にその電池容量が減少する。従って、従来の充電制御装置は、充放電サイクル数に応じ充電条件を修正し、充放電サイクル数の増大に関わらず過充電を確実に回避しなければならない。
【００１０】
二次電池の充放電サイクル数に基づき充電条件を修正する充電制御装置としては、次のようなものが知られる（特許文献１参照）。その充電制御装置は、例えばノート型パーソナルコンピュータ（以下、ノートＰＣと略す）、又は電池パック内の電池管理システムに組み込まれる。
図４は、二次電池４１の充電に関するノートＰＣ３と電池パック４０との従来の構成を示すブロック図である。ここで、電池パック４０内の二次電池４１は例えばリチウムイオン二次電池である。ノートＰＣ３内の充電器制御部３２と電池管理システム４２内の制御部４３とは協働し、ＣＣＣＶ方式に従い二次電池４１の充電を制御する。
充電器３１は商用交流電源１からＡＣアダプタ２を通し電力を入力する。更に、充電器制御部３２の制御下でその入力電力を変換し、出力電圧又は出力電流を所定値に安定に維持し、電池パック４０へ供給する。
【００１１】
電池パック４０では、二次電池４１が充電器３１からの電力供給により充電される。
二次電池４１の充電期間中、電池管理システム４２では電池状態監視部が二次電池４１の状態を監視する。ここで、電池状態監視部は電流検出部４４、温度検出部４５、及び電圧検出部４６の三つのセンサを含む。電流検出部４４は充電電流を、電流検出用抵抗４４Ａによる電圧降下量から計測する。温度検出部４５は電池温度を、二次電池４１に近接したサーミスタ４５Ａの抵抗値から計測する。電圧検出部４６は二次電池４１の両端間の電圧を計測し、セル当たりの電池電圧を換算する。
制御部４３は、電流検出部４４、温度検出部４５、及び電圧検出部４６のそれぞれから測定値を一定の時間間隔で入力し、それらの測定値をノートＰＣ３内の充電器制御部３２へ通知する。充電器制御部３２は通知された電池状態に基づき、充電器３１の出力電圧又は出力電流を制御する。
【００１２】
一方、制御部４３は充電期間中、充電電流の測定値を積算し、充電電気量を算定する。更にその充電電気量を充電後も保持する。複数回の充電にわたる充電電気量の累積が所定の電池容量と実質的に等しいとき、例えばその電池容量の０．９倍を超えるとき、制御部４３は充放電サイクル数を１だけ加算する。ここで、電池容量は、例えば制御部４３により二次電池４１の放電ごとに放電電流の積算値から学習された値である。こうして、充放電サイクル数が放電深度による重み付きでカウントされる。
【００１３】
上記の重み付き充放電サイクル数が所定の閾値（例えば５０）を超えるとき、制御部４３は充電器制御部３２へ通知する。その通知に応じ、充電器制御部３２は、例えばＣＣＣＶ方式での電池電圧の上限値を所定量だけ低減させる（例えば、４．２０Ｖ／セルから０．１０Ｖ／セルだけ下げる）。それにより、一回の充電当たりの充電電気量の実質的な上限が下がる。
こうして、充放電サイクル数の増大に伴い二次電池４１が劣化し、その電池容量が減少するときでも、過充電が確実に回避される。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００１−３０９５６８号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１で開示される充電制御装置は二次電池の劣化を、上記の重み付き充放電サイクル数で評価し、判定する。しかし、二次電池の劣化判定はそのような重み付き充放電サイクル数だけでは一般に不十分である。
例えば、二次電池がごく浅い充放電の連続で高充電状態（電池容量に対する残存容量の割合が高い状態）に維持されるとき、又は過放電により完全放電状態近く（以下、過放電状態という）に維持されるとき、電池内部のキャリアが正負いずれかの電極に集中し、大きな負荷を与え続ける。その結果、二次電池は大きく劣化する。一方、高充電状態又は過放電状態の持続期間中では充電電気量及び放電電気量がいずれも一般にわずかであるので、上記の重み付き充放電サイクル数はわずかしか増大しない。こうして、二次電池の劣化の程度と重み付き充放電サイクル数との対応にずれが生じる。
【００１６】
特にリチウムイオン二次電池では、高充電状態に維持されるとき、多数のリチウム原子が負極のグラファイト層に集中し、そのグラファイト層を痛める。その損傷は特に高温下で激しい。従って、リチウムイオン二次電池では、高充電状態の持続期間が長いほど、又はその持続期間中の電池温度が高いほど、劣化が著しい。
例えば、ノートＰＣが商用交流電源で駆動されるとき、ＣＰＵ等が高熱を発する状況下で内蔵の二次電池は高充電状態に維持される。従って、その二次電池としてリチウムイオン二次電池を安全に使用するには、高充電状態の持続期間の長さとその持続期間中の電池温度とに基づき、二次電池の劣化が正確に評価されなければならない。
【００１７】
二次電池の劣化の程度は更に、過放電状態での放電率と電池温度とにも大きく依存する。すなわち、二次電池が放電により過放電状態へ突入するとき、その時点での放電率が高く又は電池温度が低いほど、電池内部のキャリアが大きな負荷を電極に与えるので、二次電池の劣化が著しい。従って、二次電池の劣化判定の精度の向上には、過放電状態での放電率及び電池温度の履歴に基づく劣化の評価が有効である。
【００１８】
本発明は、二次電池の劣化の程度を正確に評価し、それにより二次電池の劣化に応じ過充電を確実に回避できる充電制御装置、及びその二次電池の劣化判定方法の提供を目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの観点による充電制御装置は、
（Ａ）  二次電池の充電時、その電池電圧、充電電流、及び電池温度を監視し、それらの測定値又は一定時間内の変化量が所定の充電条件を満たすか否か、を判定するための充電条件監視部；
（Ｂ）  二次電池の充電状態が一定値に実質的に維持されるとき、その充電状態の持続期間中、その二次電池の電池温度を監視し、かつその持続期間の長さを評価し、その持続期間中の電池温度の測定値とその持続期間の長さとに基づき二次電池の劣化係数を決定するための劣化評価部；並びに、
（Ｃ）  二次電池の劣化係数に応じ充電条件を補正するための充電条件補正部；
を有する。
【００２０】
充電制御装置とは、例えば充電器、電子機器本体、又は電池管理システムに内蔵され、二次電池の充電を制御するための装置をいう。
ここで、電池管理システムは、二次電池と共通の電池パック内に収められ、内部の電池状態監視部によりその二次電池の状態を監視しかつ制御し、又は充電器等、外部の制御装置へ通知するための装置である。電池状態監視部は、その二次電池について、（ａ）  電池電圧を測るための電圧検出部、（ｂ）  電池電流を測るための電流検出部、及び、（ｃ）  電池温度を測るための温度検出部、を含み、それらの検出部により得られた二次電池の電池電圧、電池電流、及び電池温度を充電制御装置に対し提供する。
充電制御装置は電池電圧、充電電流、及び電池温度の監視を、充電条件監視部により直接行っても良い。又は外部のセンサ、例えば電池管理システム内の電池状態監視部を通し行っても良い。
【００２１】
充電条件とは、二次電池の充電期間中、電池電圧、充電電流、及び電池温度が満たすべき条件（例えば、変化パターン又は変動の許容範囲）をいう。充電条件は特に、例えば満充電の検知条件等、充電終了を判断するための条件（以下、充電終止条件という）を含む。
例えば、−ΔＶ方式では、充電電流の目標値、及び一定時間内の電池電圧の変化量に対する閾値が、充電条件として含まれる。ｄＴ／ｄｔ方式では、充電電流の目標値、及び一定時間内の電池温度の変化量に対する閾値が、充電条件として含まれる。ＣＣＣＶ方式では、充電電流の目標値、電池電圧の上限値、及び充電終止電流値が、充電条件として含まれる。
【００２２】
二次電池の充電状態とは、電池容量に対する残存容量の割合をいう。「二次電池の充電状態が一定値に実質的に維持される」とは、二次電池の充電状態の変動がその一定値を含む所定の範囲内に制御されることをいう。
例えば、充電制御装置は二次電池を満充電まで一旦充電した後、その二次電池の充電状態を放電開始まで実質的に満充電に維持する。具体的には、満充電までの充電が終了した後、二次電池の充電状態を監視する。二次電池の充電状態が例えば自己放電により満充電から所定値だけ下がるごとに、充電制御装置は二次電池の充電を再開し、二次電池の充電状態を満充電へ戻す。
このように、二次電池の充電状態が一定値から所定値だけ下がるごとに、充電制御装置は二次電池の充電を再開し、二次電池の充電状態を一定値へ戻す。そのような充電の反復により、二次電池の充電状態が一定値に実質的に維持される。
以下、上記の一定値から所定値だけ低い充電状態を維持限界という。充電状態の維持限界は上記の充電条件の一部として含まれる。
【００２３】
充電状態は、例えば、電池電流の積算値、すなわち充電電気量又は放電電気量と、電池容量とから算定される。その他に、二次電池固有の充放電特性に基づき電池状態（電池電圧、電池電流、及び電池温度の組）と充電状態との対応関係が二次電池の製造時に記憶され、その対応関係から、電池状態の測定値に対応する充電状態が決定されても良い。
【００２４】
二次電池の劣化係数とはその二次電池の劣化の程度を数値化したものをいう。好ましくは、電池容量の製造時での値（以下、初期値という）と実際の値との比で定義される。すなわち、劣化が進むほど電池容量は低減するので、劣化係数は小さい。
【００２５】
二次電池は主に充放電時の負荷により劣化する。しかし、その劣化係数は充放電サイクル数だけでは一意には決まらず、例えば放電深度と電池温度との履歴に依存する。特に、高充電状態と過放電状態とのそれぞれの持続期間の長さとその持続期間中の電池温度とに依存する。
例えば、リチウムイオン二次電池は、ごく浅い充放電の連続により高充電状態に維持されるとき、又は過放電により完全放電状態近くに維持されるとき、５０％程度の浅い充放電の反復時より、大きく劣化する。更に、高充電状態の持続期間では電池温度が高いほど、過放電状態の持続期間では電池温度が高いほど、それぞれリチウムイオン二次電池の劣化は著しい。
【００２６】
上記の充電制御装置では、二次電池の充電状態が一定値に実質的に維持されるごとに、劣化評価部がその持続期間の長さを評価し、かつその持続期間中の電池温度を計測する。更にその評価値と測定値とに基づき二次電池の劣化係数を決定する。それにより、二次電池の劣化を従来の装置より高精度に評価できる。
ここで、劣化評価部は上記持続期間の長さを、好ましくは、その持続時間で評価する。その他に、二次電池の充電状態の一定値から維持限界への降下回数で評価しても良い。
【００２７】
充電状態、その持続期間の長さ、及びその持続期間中の電池温度を変数とするときの劣化係数の関数形は、二次電池の種類ごとに例えば実験で決定される。劣化評価部はその関数に基づき、例えば、充電状態、その持続期間の長さ、及びその持続期間中の電池温度の組別に対応する劣化係数を予め算定し、そのリストを記憶する。劣化評価部はそのリストを参照し、充電状態、持続期間の長さ、及び電池温度の測定値の組に対応する劣化係数を決定する。
劣化評価部はその他に、劣化係数の関数形を特徴づける係数群を実験で予め決定しておき、二次電池の高充電状態又は過放電状態の持続期間ごとに、その充電状態、その持続期間の長さ、及びその持続期間中の電池温度と上記の係数群とから劣化係数を算定しても良い。
【００２８】
上記の充電制御装置では更に、充電条件補正部が、劣化評価部により決定された劣化係数に応じ充電条件を補正する。その補正により特に、充電電流の上限、又は充電期間中の電池電圧の上限を低減させる。例えば、ＣＣＣＶ方式では、定電流制御期間での充電電流の目標値若しくは電池電圧の上限値を所定量だけ低減させ、又は充電終止電流値を所定量だけ増加させる。こうして、二次電池の劣化による電池容量の減少に適切に応じ、過充電及び過剰な充電電流の発生が確実に回避される。
【００２９】
充電条件補正部は更に、上記の二次電池の劣化係数に応じ上記の充電状態の維持限界を所定値だけ下げても良い。それにより、特に二次電池が高充電状態に維持されるとき、その持続期間中での放電深度が増大する。その結果、その持続期間中での電極の負担が軽減し、二次電池の劣化の進行を緩め得る。
【００３０】
劣化評価部により決定される二次電池の劣化係数は、二次電池の充電制御だけでなく、その放電制御に用いられても良い。例えば、二次電池の放電時、二次電池の充電状態が実質的に０％まで降下し、又は電池電圧が所定の下限（放電終止電圧）まで降下する場合、二次電池内の電池管理システム又は外部の放電制御装置は放電電流を遮断する。それにより、二次電池の過放電を防ぐ。ここで、二次電池は劣化によりその放電特性を変化させる。従って、実質的に０％の充電状態に対応する電池状態又は放電終止電圧のそれぞれの値を上記の二次電池の劣化係数に応じ補正することで、過放電を確実に回避できる。
【００３１】
本発明のもう一つの観点による充電制御装置は、
（Ａ）  二次電池の充電時、その電池電圧、充電電流、及び電池温度を監視し、それらの測定値又は一定時間内の変化量が所定の充電条件を満たすか否か、を判定するための充電条件監視部；
（Ｂ）  二次電池の放電によりその二次電池の充電状態又は電池電圧が所定の閾値まで降下するときその二次電池の放電率と電池温度とを計測し、その放電率と電池温度との測定値に基づきその二次電池の劣化係数を決定するための劣化評価部；並びに、
（Ｃ）  その二次電池の劣化係数に応じ充電条件を補正するための充電条件補正部；を有する。
【００３２】
二次電池の劣化係数は放電深度と電池温度との履歴の他に、過放電状態での放電率と電池温度との履歴に依存する。例えばリチウムイオン二次電池では、過放電状態での放電率が高く又は電池温度が低いほど、劣化が著しい。
上記の充電制御装置では、劣化評価部が二次電池の充電状態又は電池電圧に対する上記の閾値を、例えば過放電状態への突入時点又はその手前での値に対応させる。具体的には例えば、充電状態に対する閾値を約０％に設定し、又は電池電圧に対する閾値を放電終止電圧値に設定する。それにより、過放電状態での放電率と電池温度との測定値に基づき二次電池の劣化係数を決定する。こうして、二次電池の劣化を従来の装置より高精度に評価できる。
【００３３】
過放電状態での放電率と電池温度とを変数とするときの劣化係数の関数形は、二次電池の種類ごとに、例えば実験で決定される。劣化評価部はその関数に基づき、例えば放電率と電池温度との組別に対応する劣化係数を予め算定し、そのリストを記憶する。劣化評価部はそのリストを参照し、放電率と電池温度との測定値の組に対応する劣化係数を決定する。
劣化評価部はその他に、劣化係数の関数形を特徴づける係数群を実験で予め決定しておき、二次電池の過放電状態への突入時ごとに、その放電率、電池温度、及び上記の係数群から劣化係数を算定しても良い。
【００３４】
上記の充電制御装置では更に、充電条件補正部が劣化評価部により決定された劣化係数に応じ充電条件を補正する。その補正により特に、充電電流の上限、又は充電期間中の電池電圧の上限を低減させる。それにより、二次電池の劣化による電池容量の減少に適切に応じ、過充電及び過剰な充電電流の発生を確実に回避する。
【００３５】
上記の充電制御装置では、放電により二次電池の充電状態又は電池電圧が上記の閾値まで降下するときの放電率の測定値が所定値以上である回数（以下、過放電検出回数という）を劣化評価部が数え、その過放電検出回数に基づき二次電池の劣化係数を決定しても良い。
二次電池が高放電率で過放電状態へ突入するとき、その二次電池の正極にかかる負荷が特に重い。すなわち、高放電率での過放電は二次電池の劣化を特に大きく促進する。
上記の充電制御装置は劣化係数の決定に過放電検出回数を反映させることで、高放電率での過放電による劣化を重点的に評価する。それにより、劣化の評価の精度を向上できる。
【００３６】
本発明の一つの観点による二次電池の劣化判定方法は、
（Ａ）  二次電池が実質的に一定の充電状態に維持されるとき、その充電状態の持続期間中、二次電池の電池温度を監視し、かつ持続期間の持続時間を計測するステップ；及び、
（Ｂ）  持続期間中の電池温度の測定値と持続時間とに基づき二次電池の劣化係数を決定するステップ；を有する。
【００３７】
例えば、充電器、電子機器本体、又は電池パック内の電池管理システムに内蔵される充電制御装置が、この二次電池の劣化判定方法を実施する。
ここで、二次電池の充電状態及び劣化係数は上記のものと同様に定義される。
充電状態は上記と同様、例えば、充電電気量又は放電電気量と、電池容量とから算定される。その他に、電池状態（電池電圧、電池電流、及び電池温度の組）と充電状態との対応関係から、電池状態の測定値に対応する充電状態が決定されても良い。
【００３８】
二次電池の劣化係数は充放電サイクル数だけでは一意には決まらず、その他に例えば、放電深度と電池温度との履歴に依存する。特に、高充電状態と過放電状態とのそれぞれの持続期間の長さとその持続期間中の電池温度とに依存する。
上記の劣化判定方法では、二次電池の充電状態が一定値に実質的に維持されるごとにその持続期間の長さが評価され、かつその持続期間中の電池温度が計測される。更にその評価値と測定値とに基づき二次電池の劣化係数が決定される。それにより、二次電池の劣化が従来の判定方法より高精度に評価される。
ここで、上記持続期間の長さは、好ましくは、その持続時間で評価される。その他に、二次電池の充電状態の一定値から維持限界への降下回数で評価されても良い。
【００３９】
充電状態、その持続期間の長さ、及びその持続期間中の電池温度を変数とするときの劣化係数の関数形は、二次電池の種類ごとに例えば実験で決定される。
上記の劣化判定方法では、その関数に基づき、例えば、充電状態、その持続期間の長さ、及びその持続期間中の電池温度の組別に、対応する劣化係数のリストが予め設定される。劣化係数の決定ステップではそのリストが参照され、充電状態、持続期間の長さ、及び電池温度の測定値の組に対応する劣化係数が決定される。
そのリストの他に、劣化係数の関数形を特徴づける係数群が実験で設定されても良い。劣化係数の決定ステップでは、その係数群、充電状態、その持続期間の長さ、及びその持続期間中の電池温度から劣化係数が算定される。
【００４０】
上記の劣化判定方法により決定される二次電池の劣化係数は、例えば二次電池の充電制御に利用される。すなわち、充電制御装置が二次電池の充電条件を、上記の劣化係数に応じ補正する。その補正により特に充電電流の上限又は充電期間中の電池電圧の上限が低減する。例えばＣＣＣＶ方式では、定電流制御期間での充電電流の目標値若しくは電池電圧の上限値が所定量だけ低減し、又は充電終止電流値が所定量だけ増加する。こうして、二次電池の劣化による電池容量の減少に適切に応じ、過充電及び過剰な充電電流の発生が確実に回避される。
【００４１】
上記の劣化判定方法により決定される二次電池の劣化係数は、二次電池の放電制御に用いられても良い。例えば、二次電池の放電時、二次電池の充電状態が実質的に０％まで降下し、又は電池電圧が所定の下限（放電終止電圧）まで降下する場合、二次電池内の電池管理システム又は外部の放電制御装置は放電電流を遮断する。それにより、二次電池の過放電を防ぐ。ここで、二次電池は劣化によりその放電特性を変化させる。従って、実質的に０％の充電状態に対応する電池状態又は放電終止電圧のそれぞれの値を上記の二次電池の劣化係数に応じ補正することで、過放電を確実に回避できる。
【００４２】
本発明のもう一つの観点による二次電池の劣化判定方法は、
（Ａ）  二次電池の放電によりその二次電池の充電状態又は電池電圧が所定の閾値まで降下するとき、その二次電池の放電率と電池温度とを計測するステップ；及び、
（Ｂ）  その放電率と電池温度との測定値に基づきその二次電池の劣化係数を決定するステップ；を有する。
【００４３】
二次電池の劣化係数は放電深度と電池温度との履歴の他に、過放電状態での放電率と電池温度との履歴に依存する。例えばリチウムイオン二次電池では、過放電状態での放電率が高く又は電池温度が低いほど、劣化が著しい。
上記の劣化判定方法では、二次電池の充電状態又は電池電圧に対する上記の閾値が、例えば過放電状態への突入時点又はその手前での値に対応する。具体的には例えば、充電状態に対する閾値が約０％に設定し、又は電池電圧に対する閾値が放電終止電圧値に設定される。それにより、過放電状態での放電率と電池温度との測定値に基づき二次電池の劣化係数が決定される。こうして、二次電池の劣化が従来の判定方法より高精度に評価される。
【００４４】
過放電状態での放電率と電池温度とを変数とするときの劣化係数の関数形は、二次電池の種類ごとに、例えば実験で決定される。上記の劣化判定方法では、その関数に基づき、例えば放電率と電池温度との組別に対応する劣化係数のリストが予め設定される。劣化係数の決定ステップではそのリストが参照され、放電率と電池温度との測定値の組に対応する劣化係数が決定される。
そのリストの他に、劣化係数の関数形を特徴づける係数群が実験で設定され、その係数群、放電率、及び電池温度から劣化係数が算定されても良い。
【００４５】
上記の劣化判定方法により決定される二次電池の劣化係数は、例えば二次電池の充電制御に利用される。すなわち、充電制御装置が二次電池の充電条件を、上記の劣化係数に応じ補正する。その補正により充電電流の上限又は充電期間中の電池電圧の上限が低減する。それにより、二次電池の劣化による電池容量の減少に適切に応じ、過充電及び過剰な充電電流の発生が確実に回避される。
【００４６】
上記の劣化判定方法により決定される二次電池の劣化係数は、二次電池の放電制御に用いられても良い。すなわち、実質的に０％の充電状態に対応する電池状態又は放電終止電圧のそれぞれの値を上記の二次電池の劣化係数に応じ補正することで、過放電を確実に回避できる。
【００４７】
上記の二次電池の劣化判定方法は更に、
（Ａ）  放電により二次電池の充電状態又は電池電圧が上記の閾値まで降下するときの放電率の測定値が所定値以上である回数（以下、過放電検出回数という）を数えるステップ；及び、
（Ｂ）  その過放電検出回数に基づき二次電池の劣化係数を決定するステップ；を有しても良い。
高放電率での過放電は二次電池の劣化を特に大きく促進する。上記の劣化判定方法では、過放電検出回数に基づく劣化係数の決定ステップを通し、高放電率での過放電による劣化が重点的に評価される。それにより、劣化の評価の精度が向上する。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の最適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００４９】
《実施形態１》
本発明の実施形態１による充電制御装置は、ノートＰＣ用電池パック内の電池管理システムに、その制御部として搭載される。
図１は、二次電池４１の充電に関するノートＰＣ３と電池パック４との構成を示すブロック図である。
ノートＰＣ３は充電器３１と充電器制御部３２とを含む。
電池パック４は二次電池４１と電池管理システム５とを含む。
二次電池４１は例えばリチウムイオン二次電池である。ノートＰＣ３と電池パック４内の電池管理システム５とは協働し、ＣＣＣＶ方式に従い二次電池４１を充電する。
【００５０】
ノートＰＣ３内の充電器３１は、ＡＣアダプタ２を通し商用交流電源１へ接続される。それにより、ＡＣアダプタ２から直流電力を入力する。更に、充電器制御部３２の制御下でその入力電力を変換し、出力電圧又は出力電流を所定値に安定に維持し、電池パック４へ供給する。
充電器制御部３２は所定の充電条件に従い、充電器３１の出力電圧と出力電流とを制御する。ここで、その充電条件は電池パック４内の電池管理システム５により指定される。更に、充電期間中、電池管理システム５からのフィードバックに基づき、充電器３１の出力について、充電条件による目標値からのずれを補償する。
【００５１】
例えばＣＣＣＶ方式では、定電流制御期間での充電電流の目標値と充電電圧の実質的な上限値、及び、定電圧制御期間での充電終止電流値が充電条件として含まれる。充電器制御部３２は、充電初期では定電流制御を実行し、充電器の出力電流を充電電流の目標値に安定に維持する。電池電圧の上限への到達が電池管理システム５から通知されるとき、充電器制御部３２は定電流制御を定電圧制御へ切り替え、充電器の出力電圧を電池電圧の上限値（例えば初期の二次電池４１では約４．２０Ｖ／セル）に安定に維持する。充電電流の充電終止電流値までの降下が電池管理システム５から通知されるとき、充電器制御部３２は充電器３１の出力を遮断し、二次電池４１の充電を終了する。
【００５２】
電池パック４内の電池管理システム５は、電池状態監視部と制御部５１とを含む。電池状態監視部は電流検出部４４、温度検出部４５、及び電圧検出部４６の三つのセンサを含む。電流検出部４４は充電電流を、電流検出用抵抗４４Ａによる電圧降下量から計測する。温度検出部４５は電池温度を、二次電池４１に近接したサーミスタ４５Ａの抵抗値から計測する。電圧検出部４６は二次電池４１の両端間の電圧を計測し、セル当たりの電池電圧を換算する。ここで、電圧検出部４５は二次電池４１のセルごとに電圧を直接計測しても良い。
【００５３】
制御部５１はＣＰＵとメモリ（例えば、ＲＡＭとフラッシュメモリ）とを含む（図示せず）。
メモリは充放電制御プログラムと二次電池４１に関する情報とを記憶する。その二次電池４１に関する情報には、例えば、電池電圧、電池電流、電池温度、及び充電状態の履歴、電池容量の初期値と放電ごとの学習値、充放電サイクル数、電池状態と充電状態との対応関係を示すリスト、並びに、充電条件が含まれる。
【００５４】
ＣＰＵはメモリに記憶されたプログラムを実行する。それにより、制御部５１は二次電池４１の充放電制御について、以下のような機能を発揮する。例えば、
（Ａ）  二次電池４１の充電時、その充電条件を二次電池４１の充電特性に応じて設定し、充電器制御部３２に対し通知する。
（Ｂ）  所定のクロック数をカウントするごとに、電流検出部４４、温度検出部４５、及び電圧検出部４６のそれぞれから測定値を入力し、電池電圧、電池電流、及び電池温度の変化を監視する。
（Ｃ）  特に、電池電圧、電池電流、及び電池温度の変動が所定の許容範囲内に収まっているか否かを判定する。それらの変動のいずれかがその許容範囲から大きく外れたときは、それをノートＰＣ３へ通知し、例えば電池電流を遮断させる。
こうして、制御部５１は二次電池４１の保護回路としての機能を果たす。
【００５５】
（Ｄ）  充電開始から充電電流の測定値を積算し、充電電気量をリアルタイムに算定する。同様に、放電開始から放電電流の測定値を積算し、放電電気量をリアルタイムに算定する。更に、それらの充放電電気量と電池容量とから、二次電池４１の充電状態をリアルタイムに決定する。ここで、電池状態と充電状態との対応関係から、各時点の電池状態に対応する充電状態が決定されても良い。
（Ｅ）  二次電池４１の放電ごとに、放電電気量の総量から電池容量を学習する。
（Ｆ）  電池パック４の使用開始以後、二次電池４１の充電状態の変化を監視し、二次電池４１の充放電サイクル数をカウントする。
（Ｇ）  二次電池４１の電池状態をノートＰＣ３へリアルタイムに通知する。特に充電期間中では二次電池４１の電池状態を充電器制御部３２へ通知する。例えば、二次電池４１の電池状態が満充電に対応するとき、充電器制御部３２は二次電池４１の充電を終了する。
【００５６】
（Ｈ）  例えば満充電まで充電された二次電池４１の充電状態を、放電開始まで実質的に満充電に維持する。具体的には、満充電までの充電が終了した後、二次電池４１の充電状態を監視する。二次電池４１の充電状態が例えば自己放電により満充電（１００％）から所定の維持限界（例えば約９５％）まで降下するとき、その降下を制御部５１は充電器制御部３２へ通知する。充電器制御部３２はその通知に応じて二次電池４１の充電を再開し、二次電池４１の充電状態を満充電（１００％）へ戻す。こうして、放電深度約５％程度のごく浅い充放電の反復により、二次電池４１の充電状態が満充電に実質的に維持される。
【００５７】
一般に二次電池の電極には充電時に大きな負荷がかかる。その負荷は特に過充電及び過剰な充電電流により過大となり、二次電池の寿命を著しく短縮させる。
二次電池としてリチウムイオン二次電池が使用されるとき、その電解液は可燃性の有機溶媒である。もし過充電又は過剰な充電電流により二次電池が過熱されると、可燃性ガスの発生等でその安全性が著しく損なわれる。
従って、二次電池の寿命を長く維持しかつその使用の安全性を高く維持するには、二次電池の過充電及び過剰な充電電流の発生が確実に回避されなければならない。
実施形態１による制御部５１は、充電条件監視部５１Ａ、劣化評価部５１Ｂ、及び充電条件補正部５１Ｃのそれぞれとして以下の機能を実現する。それらの機能により、二次電池４１に対する過充電及び過剰な充電電流の発生を確実に回避する。
【００５８】
充電条件監視部５１Ａは、二次電池４１の充電時、電流検出部４４、温度検出部４５、及び電圧検出部４６のそれぞれの測定値を監視する。更に、それらの測定値が充電条件を満たすか否か、を判定し、その判定内容を充電器制御部３２へ通知する。
充電条件監視部５１Ａは、具体的には例えば、充電初期では充電電流値とその目標値とのずれを計測し、そのずれを充電器制御部３２へフィードバックする。その一方で、電池電圧値をその上限値と比較し、両方が実質的に一致するとき、その一致を即座に充電器制御部３２へ通知する。
充電条件監視部５１Ａは更に、充電後期では電池電圧値とその上限値とのずれを計測し、そのずれを充電器制御部３２へフィードバックする。その一方で、充電電流を充電終止電流値と比較し、両方が実質的に一致するとき、その一致を即座に充電器制御部３２へ通知する。
【００５９】
制御部５１は充電条件を二次電池４１の充電特性に応じて設定する。一方、二次電池４１の充電特性はその二次電池４１の劣化により変化する。特に、二次電池４１の電池容量が減少する。従って、制御部５１は、二次電池４１の劣化の程度を正確に評価し、その劣化の程度に応じ充電条件を適切に修正しなければならない。
そこで、制御部５１はまず劣化評価部５１Ｂとして機能し、二次電池４１の劣化の程度を次のように評価する。
【００６０】
劣化評価部５１Ｂは二次電池４１の劣化の程度を表す指標、すなわち劣化係数を、電池容量の初期値とその実際の値との比として定義する。二次電池４１の劣化が進むほど電池容量は低減するので、劣化係数は小さい。
二次電池４１の劣化係数は、充放電サイクル数の他に、例えば放電深度と電池温度との履歴に依存する。二次電池４１として特にリチウムイオン二次電池が使用されるとき、ごく浅い充放電の連続による高充電状態の持続期間が長いほど、二次電池４１の劣化係数は小さい。更に、その持続期間中の電池温度が高いほど、劣化係数は小さい。
【００６１】
劣化評価部５１Ｂは二次電池４１の充電状態を監視する。例えば、二次電池４１は充電終了から放電開始までの間、実質的に満充電に維持される。すなわち、二次電池４１の充電状態は上記の通り、満充電（１００％）〜維持限界（例えば約９５％）の範囲内の高い値（すなわち高充電状態）に維持される。劣化評価部５１Ｂはその高充電状態の持続期間中、二次電池４１の電池温度を監視し、かつその持続期間の長さを評価する。
ここで、劣化評価部５１Ｂは高充電状態の持続期間の長さを、例えばその持続時間で評価する。その他に、高充電状態の持続期間中、二次電池４１の充電状態が満充電（１００％）から維持限界（約９５％）へ降下する回数を劣化評価部５１Ｂがカウントし、その回数で持続期間の長さを評価しても良い。
【００６２】
劣化評価部５１Ｂは、高充電状態の持続期間中の電池温度の測定値とその持続期間の長さの評価値とに基づき、二次電池４１の劣化係数を次のように決定する。
二次電池４１に対し、高充電状態の持続期間の長さがその持続時間で評価されるとき、その持続時間とその持続期間中の電池温度とを変数とする劣化係数の関数形は実験で決定される。劣化評価部５１Ｂはその関数に基づき、高充電状態の持続時間とその持続期間中の電池温度との組別に対応する劣化係数を予め算定し、そのリストを記憶する。
【００６３】
表１は二次電池４１について、その使用開始時から通算の高充電状態の持続時間とその持続期間中の平均電池温度との組別に対応する劣化係数を示す表である。表１の（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、充電条件の一つ、電池電圧の上限値が４．２０Ｖ／セル及び４．１６Ｖ／セルに設定されるときの劣化係数を示す。ここで、二次電池４１の電池容量の初期値は、電池電圧の上限値が４．２０Ｖ／セルに設定されるときの値である。従って、電池電圧の上限値が４．１６Ｖ／セルに設定されるときの電池容量は初期値の約９６％に等しい。
【００６４】
【表１】
2004222427.tif 000003
【００６５】
劣化評価部５１Ｂが高充電状態の持続期間の長さを、その持続期間中での充電状態の満充電（１００％）から維持限界（約９５％）への降下回数で評価するときは、劣化評価部５１Ｂはその降下回数とその持続期間中の電池温度との組別に対応する劣化係数を示す表を記憶する。この表は、表１と同様に、実験で決定される。
【００６６】
二次電池４１が所定の負荷に対する放電（例えば、ノートＰＣ３の電池駆動）により高充電状態から脱するとき、劣化評価部５１Ｂは表１を参照し、それまでの高充電状態の持続による劣化係数を決定する。
【００６７】
図２は、実施形態１での劣化評価部５１Ｂによる二次電池４１に対する劣化判定方法を示すフローチャートである。
二次電池４１が満充電まで充電されるとき、劣化評価部５１Ｂは起動する。
＜ステップＳ１＞
劣化評価部５１Ｂは電流検出部４４を通し、電池電流の向きと大きさとをチェックする。それにより、二次電池４１が放電中か否かを判断する。
電池電流が放電電流であり、かつその大きさ（又は放電率）が所定の閾値を超えるとき、二次電池４１は放電中であると劣化評価部５１Ｂは判断し、処理をステップＳ５へ分岐させる。それ以外のとき、処理はステップＳ２へ分岐する。
【００６８】
＜ステップＳ２＞
二次電池４１の充電状態（ＳＯＣ）が計測され、その測定値が所定の維持限界（例えば約９５％）以上であるか否かが判定される。ＳＯＣがその維持限界以上であるときは、処理がステップＳ３へ進む。それ以外のとき、すなわちＳＯＣが維持限界を下回るとき、処理がステップＳ１へ戻る。
＜ステップＳ３＞
劣化評価部５１Ｂはその起動時からの経過時間を計測する。ここで、その計時がまだ開始されていないときは、その計時が開始される。
＜ステップＳ４＞
劣化評価部５１Ｂは温度検出部４５を通し、二次電池４１の電池温度を計測する。更に、その測定値を記憶し、処理をステップＳ１へ戻す。
こうして、二次電池４１が満充電（１００％）〜維持限界（約９５％）の範囲内の高充電状態に維持される間、劣化評価部５１ＢはステップＳ１〜Ｓ４のループを反復する。
【００６９】
＜ステップＳ５＞
劣化評価部５１Ｂはその起動時からの経過時間の計測を停止する。更に、その測定値を、二次電池４１の使用開始時から通算の高充電状態の持続時間へ加算する。
＜ステップＳ６＞
劣化評価部５１Ｂは、二次電池４１の使用開始以降、高充電状態の持続期間中に計測された電池温度のサンプルの全てについて、その平均値を算定する。
＜ステップＳ７＞
劣化評価部５１Ｂは表１を参照する。それにより、電池電圧の上限値、高充電状態の通算持続時間、及びその持続期間中の平均電池温度の組に対応する劣化係数を決定する。
【００７０】
上記の通り、実施形態１による電池管理システム５では、二次電池４１が高充電状態の持続期間を経るごとに、劣化評価部５１Ｂがその高充電状態の持続期間の長さを評価し、かつその持続期間中の電池温度を計測する。更に、その評価値と測定値とに基づき二次電池４１の劣化係数を決定する。こうして、劣化係数の決定に放電深度と電池温度との履歴、特にごく浅い充放電の反復による高充電状態の持続とその持続期間中の電池温度との履歴が反映される。その結果、二次電池４１の劣化の程度が従来の装置より高精度に評価される。
【００７１】
制御部５１は次に、充電条件補正部５１Ｃとして次のように機能する。
充電条件補正部５１Ｃは、劣化評価部５１Ｂにより決定された二次電池４１の劣化係数に基づき、充電条件の補正の必要性を判定する。その補正が必要と判定されるとき、充電条件補正部５１Ｃは、定電流制御期間での充電電流の目標値若しくは電池電圧の上限値を所定量だけ低減させ、又は充電終止電流値を所定量だけ増加させる。
具体的には、劣化係数が所定値まで減少するごとに、例えば、９５％、９０％、８５％、・・・と５％刻みで減少するごとに、充電条件補正部５１Ｃは電池電圧の上限値を約０．０５Ｖ／セルずつ下げる。
こうして、二次電池４１の劣化による電池容量の減少に適切に応じ、過充電及び過剰な充電電流の発生が確実に回避される。
【００７２】
制御部５１は二次電池４１の劣化係数を、充電条件の補正の他に、充電状態の維持限界の修正に利用しても良い。例えば、充電条件補正部５１は、二次電池４１の劣化係数に応じ満充電（１００％）に対する維持限界（約９５％）を所定値（例えば５％）だけ下げても良い。それにより、高充電状態の持続期間中での放電深度が増大する。その結果、その持続期間中での電極の負担が軽減し、二次電池４１の劣化の進行を緩め得る。
【００７３】
《実施形態２》
本発明の実施形態２による充電制御装置は、実施形態１と同様、ノートＰＣ用電池パック内の電池管理システムに、その制御部として搭載される。
実施形態２について、二次電池４１の充電に関するノートＰＣ３と電池パック４との構成は実施形態１と同様である。従って、実施形態１と同様な構成の詳細は、図１と実施形態１での説明とを援用する。
【００７４】
実施形態２による電池管理システム５の制御部５１は特に、劣化評価部５１Ｂとしての機能について実施形態１と異なる。
二次電池４１の劣化係数は、放電深度と電池温度との履歴の他に、過放電状態での放電率と電池温度との履歴に依存する。二次電池４１として特にリチウムイオン二次電池が使用されるとき、過放電状態での放電率が高く又は電池温度が低いほど、二次電池４１の劣化係数は小さい。
【００７５】
実施形態２による劣化評価部５１Ｂは二次電池４１の放電時、二次電池４１の充電状態又は電池電圧を監視する。二次電池４１の充電状態が例えば約０％まで降下するとき、又は二次電池４１の電池電圧が例えば放電終止電圧まで降下するとき、劣化評価部５１Ｂは放電率と電池温度とを計測する。更に、その放電率と電池温度との測定値を過放電状態での放電率と電池温度とみなし、それらに基づき二次電池４１の劣化係数を次のように決定する。
【００７６】
二次電池４１に対し、過放電状態での放電率と電池温度とを変数とする劣化係数の関数形は実験で決定される。劣化評価部５１Ｂはその関数に基づき、放電率と電池温度との組別に対応する劣化係数を予め算定し、そのリストを記憶する。
表２は、二次電池４１について、過放電状態での放電率と電池温度との組別に対応する劣化係数を示す表である。表２では、二次電池４１の電池電圧が放電終止電圧（例えば約３．０Ｖ／セル）まで降下するときの放電率と電池温度とがそれぞれ、過放電状態での放電率と電池温度とみなされる。
二次電池４１の放電終了時、劣化評価部５１Ｂは表２を参照し、その放電による劣化係数を決定する。
【００７７】
【表２】
2004222427.tif 000004
【００７８】
表２では、二次電池４１の使用期間の長さが充放電サイクル数で評価される。
二次電池４１の使用期間の長さはその他に、劣化評価部５１Ｂによる過放電検出回数、又はノートＰＣ３によるハイバネーション回数で評価されても良い。
ここで、過放電検出回数とは、所定値以上の高放電率での放電により電池電圧が所定の下限値（例えば放電終止電圧）以下まで降下する回数をいう。劣化評価部５１Ｂは上記の劣化係数の決定時、過放電状態での放電率とみなされた測定値を所定値（例えば約１．０Ｃ）と比較する。更に、その測定値がその所定値以上であるとき、過放電検出回数を１だけ増やす。
【００７９】
一方、ノートＰＣ３によるハイバネーションとはノートＰＣ３による休止状態への退避処理をいう。ノートＰＣ３は例えば、二次電池４１による駆動時、二次電池４１の充電状態が実質的に０％（正確には０％よりごくわずかだけ高い値、例えば０．５％又は１％等）を超えて降下するとき、ハイバネーションを実行する。それにより、電力不足による不意なシステムダウンを回避する。
劣化評価部５１Ｂは二次電池４１の放電時、例えば充電状態を監視し、実質的に０％を超えて降下するごとにハイバネーション回数を１だけ増やす。その他に、劣化評価部５１Ｂは、ノートＰＣ３からハイバネーションの実行を通知されるごとにハイバネーション回数を１だけ増やしても良い。
【００８０】
二次電池４１が高放電率で過放電を生じるとき、その正極の負荷が特に重い。すなわち、高放電率での過放電は二次電池４１の劣化を特に大きく促進する。
劣化評価部５１Ｂは、二次電池４１の使用期間の長さを上記の過放電検出回数又はハイバネーション回数で評価することで、二次電池４１の劣化係数の決定に高放電率での過放電を重点的に反映させる。こうして、劣化の評価の精度が向上する。
【００８１】
図３は、実施形態２での劣化評価部５１Ｂによる二次電池４１に対する劣化判定方法を示すフローチャートである。
二次電池４１の充電状態が放電により所定値（例えば、約１０％）まで降下するとき、劣化評価部５１Ｂは起動する。
＜ステップＳ１０＞
劣化評価部５１Ｂは電流検出部４４、温度検出部４５、及び電圧検出部４６を通し、二次電池４１の電池状態を監視する。
＜ステップＳ１１＞
劣化評価部５１Ｂは、放電電流と電池温度との測定値の組に対応する放電終止電圧を決定し、その放電終止電圧と電池電圧の測定値とを比較する。電池電圧の測定値が放電終止電圧以下であるとき、劣化評価部５１Ｂは処理をステップＳ１２へ分岐させる。それ以外のとき、劣化評価部５１Ｂは処理をステップＳ１０へ戻す。
【００８２】
＜ステップＳ１２＞
劣化評価部５１Ｂは電流検出部４４を通し、二次電池４１の放電率を計測する。その測定値が過放電状態での放電率とみなされる。
＜ステップＳ１３＞
劣化評価部５１Ｂは温度検出部４５を通し、二次電池４１の電池温度を計測する。その測定値が過放電状態での電池温度とみなされる。
＜ステップＳ１４＞
劣化評価部５１Ｂは表２を参照し、その時点での充放電サイクル数、及び、過放電状態での放電率と電池温度との組に対応する劣化係数を決定する。
【００８３】
実施形態２による電池管理システム５では上記の通り、二次電池４１の放電により、その電池電圧が放電終止電圧まで降下するごとに、劣化評価部５１Ｂがその時点での放電率と電池温度とを計測する。更に、それらの測定値を過放電状態での放電率と電池温度とみなし、それらに基づき二次電池４１の劣化係数を決定する。
こうして、過放電状態での放電率と電池温度とが劣化係数の決定に反映される。
その結果、二次電池４１の劣化の程度が従来の装置より高精度に評価される。
【００８４】
制御部５１は次に、充電条件補正部５１Ｃとして次のように機能する。
充電条件補正部５１Ｃは、劣化評価部５１Ｂにより決定された二次電池４１の劣化係数に基づき、充電条件の補正の必要性を判定する。その補正が必要と判定されるとき、充電条件補正部５１Ｃは、定電流制御期間での充電電流の目標値若しくは電池電圧の上限値を所定量だけ低減させ、又は充電終止電流値を所定量だけ増加させる。
具体的には、劣化係数が所定値まで減少するごとに、例えば、９５％、９０％、８５％、・・・と５％刻みで減少するごとに、充電条件補正部５１Ｃは電池電圧の上限値を約０．０５Ｖ／セルずつ下げる。
こうして、二次電池４１の劣化による電池容量の減少に適切に応じ、過充電及び過剰な充電電流の発生が確実に回避される。
【００８５】
【発明の効果】
二次電池の劣化係数は充放電サイクル数だけでは一意には決まらず、一定の充電状態の持続時間とその持続期間中の電池温度、及び過放電状態での放電率と電池温度とに大きく依存する。
本発明の一つの観点による充電制御装置では、劣化評価部が実質的に一定の充電状態の持続期間ごとにその持続時間とその持続期間中の電池温度とを計測し、それらの測定値に基づき二次電池の劣化係数を決定する。
本発明のもう一つの観点による充電制御装置では、劣化評価部が過放電状態での放電率と電池温度との測定値に基づき二次電池の劣化係数を決定する。
従って、これらの充電制御装置のいずれもが、二次電池の劣化を従来の装置より高精度に評価できる。
【００８６】
本発明による充電制御装置では更に、充電条件補正部が、劣化評価部により決定された劣化係数に応じ充電条件を補正する。その補正により特に、充電電流の上限、又は充電期間中の電池電圧の上限を低減させる。こうして、二次電池の劣化による電池容量の減少に適切に応じ、過充電及び過大な充電電流の発生が確実に回避される。
【００８７】
本発明による充電制御装置では、劣化評価部が電池電圧の監視により過放電検出回数を数え、その過放電検出回数に基づき二次電池の劣化係数を決定しても良い。それにより、高放電率での過放電による劣化が重点的に評価されるので、二次電池に対する劣化評価の精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１について、二次電池４１の充電に関するノートＰＣ３と電池パック４との構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態１について、劣化評価部５１Ｂによる二次電池４１に対する劣化判定方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態２について、劣化評価部５１Ｂによる二次電池４１に対する劣化判定方法を示すフローチャートである。
【図４】二次電池４１の充電に関するノートＰＣ３と電池パック４０との従来の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１      商用交流電源
４１      二次電池
４４Ａ    電流検出用抵抗
４５Ａ    サーミスタ
【図１】
2004222427.tif 000005
【図２】
2004222427.tif 000006
【図３】
2004222427.tif 000007
【図４】
2004222427.tif 000008