(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置と二次電池容量推定装置とを備える二次電池容量推定システムであって、
前記制御装置は、
複数の二次電池のいずれかを選択する二次電池選択手段と、
前記二次電池容量推定装置に対して前記選択された二次電池の電池容量を求めることを要求する信号を出力する要求信号出力手段と、
前記信号が出力された場合に前記選択された二次電池を定電流定電圧充電法により充電する充電制御手段と、
前記選択された二次電池の電池容量が前記二次電池容量推定装置により求められた場合にその他の二次電池についての電池容量を求めるか否かについての情報を取得する入力手段と、
前記入力手段が取得した情報に基づいてその他の二次電池についての電池容量を求めるか否かについて判定する判定手段と、
前記二次電池毎に設けられ、前記選択された二次電池に蓄電されている電力を完全放電させる放電負荷手段と、
前記放電負荷手段と前記二次電池との間に設けられた負荷接続スイッチと、
前記二次電池と、直流電源及び負荷が接続された電源系との間に設けられた回路切り離しスイッチと
を有し、
前記二次電池の電池容量を求める際、前記制御装置が前記直流電源の電圧を低下させ、前記制御装置が前記回路切り離しスイッチを閉じ、前記負荷接続スイッチを開き、予め設定された設定時間の間、前記二次電池の完全放電には至らない放電を行った後に前記二次電池と前記負荷との間の配線の電圧測定を行い、前記二次電池と前記負荷との間の配線正常性を確認し、
前記二次電池容量推定装置は、
前記要求信号出力手段から信号が出力された場合に、前記選択されて前記放電負荷手段により完全放電された二次電池が定電流定電圧充電法で前記充電制御手段により充電される際における定電流充電モードの継続時間である定電流充電継続時間を計測する計時手段と、
前記定電流充電継続時間に基づいて前記選択された二次電池の電池容量を推定する電池容量推定手段と
を有することを特徴とする二次電池容量推定システム。
【請求項２】
前記制御装置が、
前記選択された二次電池の充電を行う際、前記回路切り離しスイッチを開状態とし、前記負荷接続スイッチを閉状態として、前記選択された二次電池の完全放電を行い、
前記定電流充電継続時間を計測する際、前記充電制御手段により、放電された二次電池を定電流定電圧充電法により充電することを特徴とする請求項１に記載の二次電池容量推定システム。
【請求項３】
前記電源系と前記二次電池との間において前記回路切り離しスイッチと直列に接続され、定電流充電モードの際に当該二次電池に対して定電流を流す電流制限手段を
さらに有し、
前記充電制御手段が、定電流充電モードの際に前記電流制限手段に対して定電流を流す制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の二次電池容量推定システム。
【請求項４】
前記二次電池に流れる電流の電流値を計測する充電電流計測手段を更に有し、
前記計時手段は、前記充電電流計測手段が計測した電流が一定である時間に基づいて前記定電流充電継続時間を求めることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかの項に記載の二次電池容量推定システム。
【請求項５】
前記二次電池の端子電圧を計測する電池電圧計測手段を更に有し、
前記計時手段は、前記電池電圧計測手段が計測する電圧が所定値に達する時間に基づいて前記定電流充電継続時間を求めることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかの項に記載の二次電池容量推定システム。
【請求項６】
前記定電流充電継続時間と前記二次電池の電池容量との関係を記録した電池容量推定データを予め記憶する電池データ記憶手段を更に有し、
前記電池容量推定手段は、前記計時手段が計測した定電流充電継続時間に対応する二次電池の電池容量を、前記電池容量推定データから読み出すことにより、前記二次電池の電池容量を推定することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかの項に記載の二次電池容量推定システム。
【請求項７】
前記計時手段が計測する定電流充電継続時間が所定時間より短くなった場合に、前記二次電池が劣化していると判定する判定手段を更に有することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかの項に記載の二次電池容量推定システム。
【請求項８】
前記電池容量推定手段が推定した電池容量が所定容量以下になった場合に、警報を発する警報発出手段を更に有することを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれかの項に記載の二次電池容量推定システム。
【請求項９】
コンピュータを、
複数の二次電池のいずれかを選択する二次電池選択手段と、
前記二次電池容量推定装置に対して前記選択された二次電池の電池容量を求めることを要求する信号を出力する要求信号出力手段と、
前記信号が出力された場合に前記選択された二次電池を定電流定電圧充電法により充電する充電制御手段と、
前記選択された二次電池の電池容量が前記二次電池容量推定装置により求められた場合にその他の二次電池についての電池容量を求めるか否かについての情報を取得する入力手段と、
前記入力手段が取得した情報に基づいてその他の二次電池についての電池容量を求めるか否かについて判定する判定手段と、
前記要求信号出力手段から信号が出力された場合に、前記選択され、前記二次電池毎に設けられ、前記選択された二次電池に蓄電されている電力を完全放電させる放電負荷手段により完全放電された二次電池が定電流定電圧充電法で前記充電制御手段により充電される際における定電流充電モードの継続時間である定電流充電継続時間を計測する計時手段と、
前記定電流充電継続時間に基づいて前記選択された二次電池の電池容量を推定する電池容量推定手段、
として機能させ、
前記二次電池の電池容量を求める際、前記充電制御手段が前記直流電源の電圧を低下させ、前記コンピュータが前記二次電池と、直流電源及び負荷が接続された電源系との間に設けられた回路切り離しスイッチを閉じ、前記放電負荷手段と前記二次電池との間に設けられた負荷接続スイッチを開き、予め設定された設定時間の間、前記二次電池の完全放電には至らない放電を行った後に前記二次電池と前記負荷との間の配線の電圧測定を行い、前記二次電池と前記負荷との間の配線正常性を確認する処理、
を実行させるためのプログラム。
【請求項１０】
複数の二次電池のいずれかを選択する二次電池選択過程と、
前記二次電池容量推定装置に対して前記選択された二次電池の電池容量を求めることを要求する信号を出力する要求信号出力過程と、
前記信号が出力された場合に前記選択された二次電池を定電流定電圧充電法により充電する充電制御過程と、
前記選択された二次電池の電池容量が前記二次電池容量推定装置により求められた場合にその他の二次電池についての電池容量を求めるか否かについての情報を取得する入力過程と、
前記入力過程で取得した情報に基づいてその他の二次電池についての電池容量を求めるか否かについて判定する判定過程と、
前記二次電池毎に設けられ、前記選択された二次電池に蓄電されている電力を完全放電させる放電負荷過程と、
前記要求信号出力過程で信号が出力された場合に、前記選択され、前記二次電池毎に設けられ、前記選択された二次電池に蓄電されている電力を完全放電させる放電負荷手段により完全放電された二次電池が定電流定電圧充電法で前記充電制御手段により充電される際における定電流充電モードの継続時間である定電流充電継続時間を計測する計時過程と、
前記定電流充電継続時間に基づいて前記選択された二次電池の電池容量を推定する電池容量推定過程と、
を有し、
前記二次電池の電池容量を求める際、前記直流電源の電圧を低下させ、前記二次電池と、直流電源及び負荷が接続された電源系との間に設けられた回路切り離しスイッチを閉じ、前記放電負荷手段と前記二次電池との間に設けられた負荷接続スイッチを開き、予め設定された設定時間の間、前記二次電池の完全放電には至らない放電を行った後に前記二次電池と前記負荷との間の配線の電圧測定を行い、前記二次電池と前記負荷との間の配線正常性を確認する過程を、
有することを特徴とする二次電池容量推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池容量推定システム、プログラム及び二次電池容量推定方法、特に、定電流定電圧充電法を利用して二次電池を充電する際に、その二次電池の電池容量を推定する二次電池容量推定システム、プログラム及び二次電池容量推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池は、高エネルギ密度の電池であり、パソコン、携帯電話等の主要電源として機器のコンパクト化に貢献している。また、近年、このような高エネルギ密度の特徴が着目され、自動車用、据え置き用のバックアップ電源等の用途への適用を想定した単電池容量が１００Ａｈ程度の電池も製造されている。
【０００３】
このような種々の用途において、リチウムイオン二次電池が使用されているが、いずれの用途においても重要な点はリチウムイオン二次電池の電池容量を把握することである。これは、電池が機器の主電源となっている場合、電池容量はサービスの提供時間に直接影響するためである。このような状況は据え置き用途の電池においても同様である。特に、据え置き用の電池では、通信用電源システムをはじめ、信頼性が要求される設備が多く、リチウムイオン二次電池の電池容量の把握は重要である。
【０００４】
従来、各種電池の電池容量の把握は、それらの電池の内部抵抗を測定することにより行われる事が多かった。しかし、電池の内部抵抗の測定は、電池の保守者が対象電池の端子に測定器を接続して行う必要があり、電池容量の測定を自動的に行うことはできなかった。
このようなことから、一部に、電池の放電後の充電特性に着目した電池の電池容量の推定方法も知られている（特許文献１）。
【０００５】
この特許文献１は、リチウムイオン二次電池のサイクル試験データから、充電時、および放電時の電圧経時変化特性に着目し、充電時においては、４．０（Ｖ）から４．１５（Ｖ）まで電圧が上昇する時間の変化の割合を求め、この比と容量の関係を求めている。一方、放電時にあっては電圧が３．７５（Ｖ）〜３．６（Ｖ）まで低下する時間を、容量を推定する指標とし、この時間の変化の割合と容量の関係を明らかにしている。しかし、特許文献１の技術は、正極・負極の劣化状況を推定するものであり、電池の電池容量を推定することはできなかった。
【０００６】
また、リチウムイオン二次電池の容量を推定する方法として特許文献２に記載されている方法が知られている。この特許文献２では、リチウムイオン二次電池に定電流定電圧充電法で充電を行い、定電圧充電モードに到達後の充電電流が、初期の定電流充電モードにおける電流値の１／２の値まで低下する時間を求めており、この時間と電池容量の関係式を明らかにしている。
【特許文献１】特開２００３−３０８８８５号公報
【特許文献２】特許第３３７００４７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載されている方法では、複数の電池の容量を推定するために、充電モードの監視、時間計測、電流計測などの処理を各電池ごとに人間が行う必要があるとともに、各電池ごとに計測機器などを接続し直す必要があったため、管理者等は多くの労力を要するという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、少ない労力で複数の二次電池の電池容量を推定することができる二次電池容量推定システム、プログラム及び二次電池容量推定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、制御装置と二次電池容量推定装置とを備える二次電池容量推定システムであって、前記制御装置は、複数の二次電池のいずれかを選択する二次電池選択手段と、前記二次電池容量推定装置に対して前記選択された二次電池の電池容量を求めることを要求する信号を出力する要求信号出力手段と、前記信号が出力された場合に前記選択された二次電池を定電流定電圧充電法により充電する充電制御手段と、前記選択された二次電池の電池容量が前記二次電池容量推定装置により求められた場合にその他の二次電池についての電池容量を求めるか否かについての情報を取得する入力手段と、前記入力手段が取得した情報に基づいてその他の二次電池についての電池容量を求めるか否かについて判定する判定手段と、前記二次電池毎に設けられ、前記選択された二次電池に蓄電されている電力を完全放電させる放電負荷手段と、前記放電負荷手段と前記二次電池との間に設けられた負荷接続スイッチと、前記二次電池と、直流電源及び負荷が接続された電源系との間に設けられた回路切り離しスイッチとを有し、前記二次電池の電池容量を求める際、前記制御装置が前記直流電源の電圧を低下させ、前記制御装置が前記回路切り離しスイッチを閉じ、前記負荷接続スイッチを開き、予め設定された設定時間の間、前記二次電池の完全放電には至らない放電を行った後に前記二次電池と前記負荷との間の配線の電圧測定を行い、前記二次電池と前記負荷との間の配線正常性を確認し、前記二次電池容量推定装置は、前記要求信号出力手段から信号が出力された場合に、前記選択されて前記負荷手段により完全放電された二次電池が定電流定電圧充電法で前記充電制御手段により充電される際における定電流充電モードの継続時間である定電流充電継続時間を計測する計時手段と、前記定電流充電継続時間に基づいて前記選択された二次電池の電池容量を推定する電池容量推定手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、前記制御装置が、前記選択された二次電池の充電を行う際、前記回路切り離しスイッチを開状態とし、前記負荷接続スイッチを閉状態として、前記選択された二次電池の完全放電を行い、前記定電流充電継続時間を計測する際、前記充電制御手段により、放電された二次電池を定電流定電圧充電法により充電することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、前記二次電池に流れる電流の電流値を計測する充電電流計測手段を更に有し、前記計時手段は、前記充電電流計測手段が計測した電流が一定である時間に基づいて前記定電流充電継続時間を求めることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかの項に記載の二次電池容量推定システムである。
【００１２】
また、請求項５に記載の発明は、前記二次電池の端子電圧を計測する電池電圧計測手段を更に有し、前記計時手段は、前記電池電圧計測手段が計測する電圧が所定値に達する時間に基づいて前記定電流充電継続時間を求めることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかの項に記載の二次電池容量推定システムである。
【００１３】
また、請求項６に記載の発明は、前記定電流充電継続時間と前記二次電池の電池容量との関係を記録した電池容量推定データを予め記憶する電池データ記憶手段を更に有し、前記電池容量推定手段は、前記計時手段が計測した定電流充電継続時間に対応する二次電池の電池容量を、前記電池容量推定データから読み出すことにより、前記二次電池の電池容量を推定することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかの項に記載の二次電池容量推定システムである。
【００１４】
また、請求項７に記載の発明は、前記計時手段が計測する定電流充電継続時間が所定時間より短くなった場合に、前記二次電池が劣化していると判定する判定手段を更に有することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかの項に記載の二次電池容量推定システムである。
【００１５】
また、請求項８に記載の発明は、前記電池容量推定手段が推定した電池容量が所定容量以下になった場合に、警報を発する警報発出手段を更に有することを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれかの項に記載の二次電池容量推定システムである。
【００１６】
また、請求項９に記載の発明は、コンピュータを、複数の二次電池のいずれかを選択する二次電池選択手段と、前記二次電池容量推定装置に対して前記選択された二次電池の電池容量を求めることを要求する信号を出力する要求信号出力手段と、前記信号が出力された場合に前記選択された二次電池を定電流定電圧充電法により充電する充電制御手段と、前記選択された二次電池の電池容量が前記二次電池容量推定装置により求められた場合にその他の二次電池についての電池容量を求めるか否かについての情報を取得する入力手段と、前記入力手段が取得した情報に基づいてその他の二次電池についての電池容量を求めるか否かについて判定する判定手段と、前記要求信号出力手段から信号が出力された場合に、前記選択され、前記二次電池毎に設けられ、前記選択された二次電池に蓄電されている電力を完全放電させる放電負荷手段により完全放電された二次電池が定電流定電圧充電法で前記充電制御手段により充電される際における定電流充電モードの継続時間である定電流充電継続時間を計測する計時手段と、前記定電流充電継続時間に基づいて前記選択された二次電池の電池容量を推定する電池容量推定手段、として機能させ、前記二次電池の電池容量を求める際、前記充電制御手段が前記直流電源の電圧を低下させ、前記コンピュータが前記二次電池と、直流電源及び負荷が接続された電源系との間に設けられた回路切り離しスイッチを閉じ、前記放電負荷手段と前記二次電池との間に設けられた負荷接続スイッチを開き、予め設定された設定時間の間、前記二次電池の完全放電には至らない放電を行った後に前記二次電池と前記負荷との間の配線の電圧測定を行い、前記二次電池と前記負荷との間の配線正常性を確認する処理、を実行させるためのプログラムである。
【００１７】
また、請求項１０に記載の発明は、複数の二次電池のいずれかを選択する二次電池選択過程と、前記二次電池容量推定装置に対して前記選択された二次電池の電池容量を求めることを要求する信号を出力する要求信号出力過程と、前記信号が出力された場合に前記選択された二次電池を定電流定電圧充電法により充電する充電制御過程と、前記選択された二次電池の電池容量が前記二次電池容量推定装置により求められた場合にその他の二次電池についての電池容量を求めるか否かについての情報を取得する入力過程と、前記入力過程で取得した情報に基づいてその他の二次電池についての電池容量を求めるか否かについて判定する判定過程と、前記二次電池毎に設けられ、前記選択された二次電池に蓄電されている電力を完全放電させる放電負荷過程と、前記要求信号出力過程で信号が出力された場合に、前記選択され、前記二次電池毎に設けられ、前記選択された二次電池に蓄電されている電力を完全放電させる放電負荷手段により完全放電された二次電池が定電流定電圧充電法で前記充電制御手段により充電される際における定電流充電モードの継続時間である定電流充電継続時間を計測する計時過程と、前記定電流充電継続時間に基づいて前記選択された二次電池の電池容量を推定する電池容量推定過程と、を有し、前記二次電池の電池容量を求める際、前記直流電源の電圧を低下させ、前記二次電池と、直流電源及び負荷が接続された電源系との間に設けられた回路切り離しスイッチを閉じ、前記放電負荷手段と前記二次電池との間に設けられた負荷接続スイッチを開き、予め設定された設定時間の間、前記二次電池の完全放電には至らない放電を行った後に前記二次電池と前記負荷との間の配線の電圧測定を行い、前記二次電池と前記負荷との間の配線正常性を確認する過程を、有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の制御装置では、複数の二次電池のいずれかを二次電池選択手段により選択し、二次電池容量推定装置に対して前記選択された二次電池の電池容量を求めることを要求する信号を要求信号出力手段により出力し、信号が出力された場合に前記選択された二次電池を定電流定電圧充電法を利用して充電制御手段により充電し、選択された二次電池の電池容量が前記二次電池容量推定装置により求められた場合にその他の二次電池についての電池容量を求めるか否かについての情報を入力手段により取得し、入力手段が取得した情報に基づいてその他の二次電池についての電池容量を求めるか否かについて判定手段により判定するようにした。
また、二次電池容量推定装置では、要求信号出力手段から信号が出力された場合に、選択された二次電池が定電流定電圧充電法で充電される際における定電流充電モードの継続時間である定電流充電継続時間を計時手段により計測し、定電流充電継続時間に基づいて前記選択された二次電池の電池容量を電池容量推定手段により推定するようにした。
これにより、管理者等は入力手段から、その他の二次電池についての電池容量を求めるか否かについての情報を入力するだけで、複数の二次電池の電池容量を求めることができ、管理者等が各二次電池ごとに計測機器を接続し直す必要がないため、管理者等の労力を軽減することができる。
また、定電流定電圧充電法を行う場合の定電流充電モードの定電流充電継続時間を計測するだけで、二次電池の電池容量を推定することができるので、二次電池容量推定を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、直流電力を供給する電力システムに適用した本発明の実施形態による二次電池容量推定システムの構成の一例を示すブロック図である。この二次電池容量推定システムは、二次電池容量推定装置１０、二次電池３０ａ、３０ｂ、制御装置５０、直流電源装置７０、負荷８０、負荷装置９０ａ、９０ｂ、電流制限回路１００ａ、１００ｂ、回路切離しスイッチ１１０ａ、１１０ｂ、負荷装置接続スイッチ１２０ａ、１２０ｂ、モデム１３０を有する。
【００２０】
二次電池容量推定装置１０は、二次電池装置３０ａ、３０ｂを流れる電流値や、二次電池装置３０ａ、３０ｂの端子電圧を測定し、二次電池３０ａ、３０ｂの電池容量を求める。この二次電池容量推定装置１０の具体的な構成及び処理については、図６及び図７を参照して後述する。
制御装置５０は、二次電池容量推定装置１０、直流電源装置７０、負荷装置９０ａ、９０ｂ、電流制限回路１００ａ、１００ｂ、回路切離しスイッチ１２０ａ、１２０ｂ、負荷装置接続スイッチ１２０ａ、１２０ｂを制御する。この制御装置５０は、定電流定電圧充電法を利用して、二次電池３０ａ、３０ｂの充電を行う。この制御装置５０の具体的な構成及び処理については、図８及び図１０を参照して後述する。
【００２１】
直流電源装置７０は、商用電源などの交流電源２１から電力の供給を受け、制御装置５０の制御に基づいて、その電力を、二次電池３０ａ、３０ｂ、負荷８０、負荷装置９０ａ、９０ｂなどへ供給する。
負荷８０や負荷装置９０ａ、９０ｂは、直流電源装置７０、二次電池３０ａ、３０ｂから供給される電力を消費する。電流制限回路１００ａ、１００ｂは、制御装置５０の制御に基づいて、二次電池３０ａ、３０ｂや負荷装置９０ａ、９０ｂに出力する電流の大きさを制御する。
回路切離しスイッチ１１０ａ、１１０ｂは、制御装置５０の制御に基づいて、スイッチを開閉する。また、負荷装置接続スイッチ１２０ａ、１２０ｂは、制御装置５０の制御に基づいて、スイッチを開閉する。モデム１３０は、ＬＡＮ（Local Area Network）などのネットワークに接続されており、二次電池容量推定装置１０と外部機器との間でデータ通信を行うために使用される。
【００２２】
図２は、本実施形態による定電流定電圧充電法について説明するための図である。図２において、横軸は充電時間（ｈ）を示している。また、縦軸の左側の目盛りは二次電池３０ａの端子電圧（Ｖ）を示しており、縦軸の右側の目盛りは充電電流（ＣＡ）を示している。なお、電流の表示におけるＣＡは、二次電池の公称容量をＣ（Ａｈ）とし、これに一定の係数を乗じることで求まる電流値を示す。
定電流定電圧充電法では、始めに、直流電源装置７０が供給する電力を、制御装置５０の制御に基づいて電源制御回路１００ａにより定電流に制御する。電流制限回路１００ａから定電流（図２では、０．２（ＣＡ））を二次電池３０ａに供給することにより、二次電池３０ａを充電する。制御装置５０の制御に基づいて電源制御回路１００ａが定電流で二次電池３０ａを充電するモードを定電流充電モードとよび、この定電流充電モードが継続する時間を定電流継続時間（図２では、５（ｈ））とよぶ。この定電流充電モードでは、二次電池３０ａの端子電圧は所定電圧（図２では、４．１（Ｖ））に向けて徐々に大きくなる（曲線ｇ０１）。
【００２３】
定電流充電モードにより二次電池３０ａの充電が進行し、二次電池３０ａの端子電圧が設定された電圧（図２では４．１（Ｖ））に到達すると、それ以降は、制御装置５０の制御に基づいて直流電源装置７０の出力電圧を定電圧（図２では４．１（Ｖ））に保ちながら、二次電池３０ａの充電を行う。制御装置５０の制御に基づいて直流電源装置７０が定電圧で二次電池３０ａを充電するモードを定電圧充電モードとよぶ。この定電圧充電モードでは、二次電池３０ａを流れる充電電流は、定電流（図２では、０．２（ＣＡ））から０（ＣＡ）に向かって徐々に減少する（曲線ｇ０２）。
【００２４】
図３は、図２の定電流充電モードにおける初期の充電電流を変化させた場合の充電特性を示す図である。図３において、横軸は充電時間（ｈ）を示している。また、縦軸の左側の目盛りは二次電池３０ａの端子電圧（Ｖ）を示しており、縦軸の右側の目盛りは充電電流（ＣＡ）を示している。図３の曲線ｇ０８、曲線ｇ０５は、それぞれ図２の曲線ｇ０１、曲線ｇ０２に対応している。
曲線ｇ０３〜曲線ｇ０５は、定電流定電圧充電法により二次電池３０ａを充電する場合における、二次電池３０ａを流れる電流の電流値を示している。また、曲線ｇ０６〜曲線ｇ０８は、定電流定電圧充電法により二次電池３０ａを充電する場合における、二次電池３０ａの端子電圧を示している。
【００２５】
曲線ｇ０３及び曲線ｇ０６は定電流充電モードにおける初期の充電電流を１（ＣＡ）とした場合の充電特性を示しており、定電流充電継続時間はｔ０１である。また、曲線ｇ０４及び曲線ｇ０７は定電流充電モードにおける充電電流を０．５（ＣＡ）とした場合の充電特性を示しており、定電流充電継続時間はｔ０２である。また、曲線ｇ０５及び曲線ｇ０８は定電流充電モードにおける充電電流を０．２（ＣＡ）とした場合の充電特性を示しており、定電流充電継続時間はｔ０３である。このように、定電流充電モードにおける充電電流が大きくなると、定電流充電継続時間は短くなる（ｔ０１＜ｔ０２＜ｔ０３）。従って、初期の充電電流が変化した場合には、その充電電流に対応した定電流充電モードの継続時間内で端子電圧を計測する。なお、図３では、定電圧充電モードにおける二次電池３０ａの充電端子電圧を４．１（Ｖ）としており、定電流充電モードでの二次電池３０ａの端子電圧がこの充電電圧４．１（Ｖ）に達した場合、定電流定電圧充電法を定電流充電モードから定電圧充電モードへと切り替えている。
【００２６】
図１に戻り、二次電池３０ａ、３０ｂは、繰り返し充放電が可能な電池であり、例えば、リチウムイオン二次電池や鉛蓄電池である。ここでは、二次電池３０ａ、３０ｂがリチウムイオン二次電池である場合について説明する。二次電池３０ａ、３０ｂは、充放電回数や時間の経過などにより、放電特性や充電特性など電池容量が変化する。
【００２７】
図４は、容量が種々の値まで低下した二次電池３０の放電特性の一例を示すグラフであり、一定の電流で放電させた際の放電時間と端子電圧との関係を示している。図４において、横軸は二次電池３０の放電時間（ｈ）、縦軸は二次電池３０の放電時の端子電圧（Ｖ）を示しており、曲線ｇ１〜曲線ｇ４の放電特性は、二次電池３０の容量に対応している。
図４において、曲線ｇ１〜曲線ｇ４は、二次電池３０ａの電池容量が、それぞれ６０（％）、７０（％）、８０（％）、１００（％）である場合の放電特性を示している。ここで、電池容量が１００（％）の場合は、二次電池３０ａが新品であることを意味する。
図４から分かるように、二次電池３０ａの容量が、１００（％）（曲線ｇ４）、８０（％）（曲線ｇ３）、７０（％）（曲線ｇ２）、６０（％）（曲線ｇ１）と劣化するに従って、二次電池３０ａの放電時間は、約１０時間、約８時間、約７時間、約６時間と短くなる。
【００２８】
図５は、種々の容量の二次電池３０を定電流定電圧法で充電した際の特性の一例を示すグラフである。図５において、横軸は二次電池３０ａの充電時間（ｈ）を示している。また、縦軸の左側の目盛りは二次電池３０ａの端子電圧（Ｖ）を示しており、縦軸の右側の目盛りは二次電池３０ａの充電電流（ＣＡ）を示している。
図５の曲線ｇ１１及び曲線ｇ２１は、電池容量が６０（％）（図４の曲線ｇ１）の放電特性を有する二次電池３０ａを完全に放電させ、その後、所定の充電条件のもとに定電流定電圧充電法により、その二次電池３０ａを充電する場合の充電特性を示している。また、図５の曲線ｇ２１及び曲線ｇ２２、曲線ｇ３１及び曲線ｇ３２、曲線ｇ４１及び曲線ｇ４２は、電池容量が７０（％）（図４の曲線ｇ２）、８０（％）（図４の曲線ｇ３）、１００（％）（図４の曲線ｇ４）の放電特性をそれぞれ有する二次電池３０ａを完全に放電させ、その後、所定の充電条件のもとに定電流定電圧法により、それらの二次電池３０ａを充電する場合の充電特性を示している。ここでは、電池容量が６０（％）、７０（％）、８０（％）、１００（％）のいずれの二次電池３０ａの場合にも、所定の充電条件として、充電初期電流Ｉａ、充電設定電圧Ｖａ（＝４．１（Ｖ））としている。
【００２９】
曲線ｇ１１、曲線ｇ２１、曲線ｇ３１、曲線ｇ４１は、定電流定電圧充電法で二次電池３０ａの充電を行った場合の充電時間（ｈ）と充電電流（Ａ）との関係を示しており、曲線ｇ１２、曲線ｇ２２、曲線ｇ３２、曲線ｇ４２は、定電流定電圧充電法で二次電池３０ａの充電を行った場合の充電時間（ｈ）と端子電圧（Ｖ）との関係を示している。
図５の曲線ｇ１１、曲線ｇ２１、曲線ｇ３１、曲線ｇ４１から分かるように、二次電池３０ａの電池容量が、１００（％）、８０（％）、７０（％）、６０（％）と劣化するに従って、二次電池３０ａの定電流充電モードの継続時間ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４は短くなる。
なお、上述した図２〜図５の説明では、図１の二次電池３０ａ、電流制限回路１００ａを使用する場合について説明したが、二次電池３０ｂ、電流制限回路１００ｂを使用する場合も同様の特性が得られるため、それらの説明を省略する。
【００３０】
図６は、本実施形態による制御装置５０の構成の一例を示すブロック図である。この制御装置５０は、入力部５１（入力手段）、記憶部５２、二次電池選択部５３（二次電池選択手段）、判定部５４（判定手段）、スイッチ制御部５５、システム制御部５６、充電制御部５７（充電制御手段）、放電制御部５８（放電制御手段）、要求信号出力部５９（要求信号出力手段）を有する。
入力部５１は、キーボードなどの入力機器により構成される。記憶部５２には、本実施形態による二次電池容量推定システムの管理者による入力部５１の操作に基づいて、二次電池容量を推定する際の測定条件（二次電池容量測定時期、設定時間）などが記録される。
二次電池選択部５３は、管理者による入力部５１の操作に基づいて、複数の二次電池の中のどの二次電池に対して電池容量を推定するかを選択する。
判定部５４は、管理者による入力部５１の操作に基づいて、所定の二次電池について電池容量の推定を行った場合に、その他の二次電池についての電池容量の推定を継続するか否かを判定する。
スイッチ制御部５５は、回路切離しスイッチ１１０ａ、１１０ｂ、負荷装置接続スイッチ１２０ａ、１２０ｂの各スイッチの開閉を制御する。
【００３１】
システム制御部５６は、二次電池３０ａ、３０ｂの電池容量を推定するために、制御装置５０の各部を制御する。充電制御部５７は、定電流定電圧充電法の定電流充電モードで二次電池３０ａ、３０ｂを充電する場合には、電流制限回路１００ａ、１００ｂを制御することにより、定電流（例えば、０．２（ＣＡ））を二次電池３０ａ、３０ｂに対して供給する。また、充電制御部５７は、定電流定電圧充電法の定電圧充電モードで二次電池３０ａ、３０ｂを充電する場合には、直流電源装置７０を制御することにより、定電圧（例えば、４．１（Ｖ））を二次電池３０ａ、３０ｂに対して供給する。
放電制御部５８は、複数の二次電池３０ａ、３０ｂの中のどの二次電池から、負荷８０、負荷装置９０ａ、９０ｂのいずれに放電させるかに基づいて、スイッチ制御部５５を制御する。要求信号出力部５９は、定電圧定電流充電法の定電流充電モード時に、二次電池容量推定装置１０に対して、定電流充電継続時間により二次電池の電池容量を求めることを要求する信号を出力する。
【００３２】
図７は、本実施形態による制御装置５０の処理の一例を示すフローチャートである。
始めに、システム制御部５６は、記憶部５２に予め記憶される二次電池の電池容量の測定時期に基づいて、二次電池の電池容量の測定時期であるか否かについて判定する（ステップＳ１０１）。二次電池の電池容量の測定時期ではない場合には、二次電池の電池容量の測定時期になるまで待機する。一方、二次電池の電池容量の測定時期である場合には、ステップＳ１０１で「Ｙｅｓ」と判定し、充電制御部５７は直流電源装置７０の出力電圧を低下させる（ステップＳ１０２）。
そして、放電制御部５８は、組電池（二次電池３０ａ及び二次電池３０ｂ）を放電させる（ステップＳ１０３）。具体的には、放電制御部５８は、スイッチ制御部５５を制御することにより、回路切離しスイッチ１１０ａ及び１１０ｂを閉じるとともに、負荷装置接続スイッチ１２０ａ及び１２０ｂを開くことにより、二次電池３０ａ及び３０ｂに蓄電されている電力を、負荷８０に対して放電させる。
【００３３】
そして、システム制御部５６は、記憶部５２に予め記憶されている設定時間に基づいて、設定時間を経過したか否かについて判定する（ステップＳ１０４）。設定時間を経過していない場合には、ステップＳ１０４で「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ１０３の処理を継続する。一方、設定時間を経過している場合には、ステップＳ１０４で「Ｙｅｓ」と判定する。上記のステップＳ０２〜Ｓ０４の処理は、放電用配線の電圧測定による配線正常性の確認のために行っており、二次電池３０ａ及び３０ｂが放電する時間はそれほど長くはなく、完全放電には至らない。
【００３４】
次に、放電制御部５８は、スイッチ制御部５５を制御することにより、１つ目の二次電池の回路切離しスイッチを開く（ステップＳ１０５）。ここでは、１つ目の二次電池として、二次電池３０ａの回路切離しスイッチ１１０ａを開く場合について説明する。
そして、充電制御部５７は、直流電源装置７０の出力電圧を、電池容量推定試験の開始前の出力電圧値に戻す（ステップＳ１０６）。次に、放電制御部５８は、１つ目の二次電池３０ａを負荷装置９０ａに接続する（ステップＳ１０７）。具体的には、放電制御部５８は、スイッチ制御部５５を制御することにより、回路切離しスイッチ１１０ａを開くとともに、負荷装置接続スイッチ１２０ａを閉じることにより、二次電池３０ａに蓄電されている電力を、負荷装置９０ａに対して放電させる。これにより、二次電池３０ａに蓄電されている電力を、完全放電させる（ステップＳ１０８）。
【００３５】
そして、放電制御部５８は、二次電池３０ａを負荷装置６０ａから切離す（ステップＳ１０９）。具体的には、放電制御部５８は、スイッチ制御部５５を制御することにより、負荷装置接続スイッチ１２０ａを開く。
そして、放電制御部５８は、二次電池３０ａの回路切離しスイッチ１１０ａを閉じる（ステップＳ１１０）。次に、要求信号出力部５９は、定電流充電継続時間により二次電池の電池容量を求めることを要求する信号を、二次電池容量推定装置１０に対して出力する。これにより、二次電池容量推定装置１０に、二次電池３０ａの電池容量を算出させる（ステップＳ１１１）。このステップＳ１１１の処理は、図１０を参照して後述する。
【００３６】
制御装置５０は、二次電池容量推定装置１０により二次電池３０ａの電池容量が算出された場合には、判定部５４により、他の二次電池（ここでは、二次電池３０ｂ）についても電池容量の推定を行うか否かについて判定する（ステップＳ１１２）。この判定は、本実施形態による二次電池容量推定システムの管理者が入力部５１から入力するデータに基づいて行われる。他の二次電池についても電池容量の推定を行う場合には、ステップＳ１１２で「Ｙｅｓ」と判定し、再度ステップＳ１０２へ進み、二次電池３０ｂに対してステップＳ１０３〜Ｓ１１１の処理を行う。
一方、他の二次電池について電池容量の推定を行わない場合には、図ステップＳ１１２で「Ｎｏ」と判定し、図７によるフローチャートの処理を終了する。
【００３７】
図８は、本実施形態による二次電池容量推定装置１０の構成の一例を示すブロック図である。この二次電池容量推定装置１０は、電池電圧計測部１１（電池電圧計測手段）、充電電流計測部１２（充電電流計測手段）、計時部１３（計時手段）、電池データ・測定条件入力部１４、電池データ記憶部１５（電池データ記憶手段）、演算部１６（電池容量推定手段、判定手段）、電源部１７、表示部１８、警報発出・送信部１９（警報発出手段）、外部接続インタフェース部２０を有する。
電池電圧計測部１１は、二次電池３０ａ、３０ｂの端子電圧を計測し、計測した電圧の値を演算部１６へ出力する。充電電流計測部１２は、二次電池３０ａ、３０ｂに流れる電流を計測し、計測した電流の値を演算部１６へ出力する。計時部１３は、現在時刻などの時刻情報を、演算部１６へ出力する。
【００３８】
電池データ・測定条件入力部１４は、キーボードなどの入力機器により構成される。電池データ・測定条件入力部１４は、本実施形態による二次電池容量推定システムの管理者等の操作に基づいて、二次電池３０ａ、３０ｂについての二次電池データ（メーカ、製造年、製造ロットなど）や、二次電池容量推定データなどを取得し、電池データ記憶部１５へ出力する。
電池データ記憶部１５には、電池データ・測定条件入力部１４から出力される二次電池データや二次電池容量推定データなどが記録される。二次電池容量推定データは、例えば、以下の図９に示すような二次電池容量推定表などである。
【００３９】
図９は、本実施形態による電池データ記憶部１５に記録される二次電池容量推定表の一例を示す図である。図９において、横軸は定電流充電継続時間（ｈ）を示しており、縦軸は二次電池３０ａ、３０ｂの電池容量（％）を示している。曲線ｇ６は、二次電池３０ａ、３０ｂとして定格容量が４０（Ａｈ）のリチウムイオン二次電池を用い、高温加速劣化試験によって、電池の容量を低下させ、定期的に容量試験と回復充電（定電流定電圧充電法）を行って求めた、容量と定電流充電モードの継続時間との関係を示している。なお、定電流充電モードにおける充電電流を０．２（ＣＡ）、定電圧充電モードにおける端子電圧を４．１（Ｖ）とした場合の特性を示している。なお、二次電池の種類、定電流充電モードにおける充電電流、定電圧充電モードにおける端子電圧として、これら以外の条件を使用して、二次電池容量推定表を作成してもよい。
図９に示すように、二次電池３０ａ、３０ｂの電池容量が小さくなると、定電流充電モードの継続時間が短くなる。二次電池容量推定表（図９）などの二次電池容量推定データは、本実施形態による二次電池容量推定システムの管理者などが二次電池３０ａ、３０ｂの定電流充電モードの継続時間と電池容量との関係を予め調べることにより取得する。
【００４０】
図８に戻り、演算部１６は、演算装置５０から二次電池の電池容量を求めることを要求する信号が出力された場合に、充電電流計測部１２が計測する電流値が一定である時間である定電流充電継続時間を、計時部１３が出力する現在時刻に基づいて算出する。そして、その定電流充電継続時間に対応する電池容量を、電池データ記憶部１５に記録されている二次電池容量推定データから読み出す。
電源部１７は、商用電源などの交流電源２１ａから電力の供給を受け、二次電池容量推定装置１０の演算部１６などに電量を供給することにより、二次電池容量推定装置１０の各部を駆動させる。表示部１８は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの表示機器により構成される。表示部１８は、演算部１６が求めた二次電池３０の電池容量などのデータを画面に表示する。
【００４１】
警報発出・送信部１９は、演算部１６が求めた二次電池３０の電池容量が、電池データ記憶部１５に予め記憶されている所定容量よりも低下した場合に、アラームを鳴らすなどにより警報を発出する。また、警報発出・送信部１９は、外部接続インタフェース部２０を介して、インターネットなどのネットワーク経由で、本実施形態による二次電池容量推定システムの管理者に対して、メールを送信することなどにより、二次電池３０の電池容量が所定容量（例えば、３０（％））よりも低下したことを通知する。
外部接続インタフェース部２０は、二次電池容量推定装置１０をＬＡＮなどのネットワークに接続することにより、外部機器との間でデータ通信を行う。
【００４２】
図１０は、本実施形態による二次電池容量推定システムの処理の一例を示すフローチャートである。図１０のフローチャートは、図７のステップＳ１１１の処理内容を示している。ここでは、二次電池３０ａの電池容量を推定する場合について説明するが、二次電池３０ｂの電池容量を推定する場合についても同様である。
二次電池３０ａの電池容量を推定する前提として、電池データ・測定条件入力部１４は、電池データ・測定条件入力部１４から入力される蓄電池データ（二次電池３０ａのメーカ、製造年、ロットなど）や、二次電池容量推定データ（図９参照）を取得し（ステップＳ０３）、電池データ記憶部１５に記録する。
【００４３】
始めに、演算部１６は、定電流充電モードの継続時間を計測する（ステップＳ０１）。つまり、演算部１６は、充電電流計測部１２が計測する電流値が一定である時間を、計時部１３から出力される時刻に基づいて算出することにより、定電流充電モードの継続時間を求める。なお、演算部１６は、電池電圧計測部１１が計測する電圧値が所定値（例えば、４．１（Ｖ））に達する時間に基づいて定電流充電モードの継続時間を求めるようにしてもよい。
演算部１６は、ステップＳ０１で求めた定電流充電継続時間に対応する電池容量を、電池データ記憶部１５に記録されている二次電池容量推定データから読み出す（ステップＳ０２）。
【００４４】
そして、演算部１６は、ステップＳ０２で求めた二次電池３０ａの電池容量が、所定容量（例えば、３０（％））以上であるか否かについて判定する（ステップＳ０４）。この所定容量のデータは、例えば、ステップＳ０３の処理において、二次電池データや二次電池容量推定データとともに、電池データ・測定条件入力部１４から入力される。
【００４５】
ステップＳ０２で求めた電池容量が、所定容量以上ではない場合には、ステップＳ０４で「Ｎｏ」と判定し、警報を発出する（ステップＳ０５）。つまり、表示部１８に「二次電池の電池容量が、所定容量よりも小さくなりました」などの警告のメッセージを表示したり、警報発出・送信部１９から外部接続インタフェース部２０を介して、本実施形態による二次電池容量推定システムの管理者に対して警告のメールを送信する。そして、その後、表示部１８には二次電池３０の電池容量を表示する。
【００４６】
一方、ステップＳ０２で求めた電池容量が、所定容量以上である場合には、ステップＳ０４で「Ｙｅｓ」と判定し、表示部１８は二次電池３０ａの電池容量を表示する（ステップＳ０６）。
そして、演算部１６は、定電流定電圧充電法による二次電池３０ａの充電が完了したか否かについて判定する（ステップＳ０７）。この判定は、演算部１６が、充電電流計測部１２から出力される電流値が所定の閾値以下（例えば、測定値が０）になったか否かを基準として行う。
二次電池３０ａの充電が完了していない場合には、ステップＳ０７で「Ｎｏ」と判定し、定電流定電圧充電法による二次電池３０ａの充電を継続する（ステップＳ０８）。そして、再度、ステップＳ０７へ進む。
【００４７】
一方、二次電池３０ａの充電が完了している場合には、ステップＳ０７で「Ｙｅｓ」と判定し、図１０のフローチャートによる処理を終了する。
なお、演算部１６は、上述したステップＳ０２で求めた定電流充電継続時間が、所定時間より短くなった場合、二次電池３０ａが劣化していると判定して、表示部１８に表示するようにしてもよい。この所定時間のデータは、例えば、ステップＳ０３の処理において、二次電池データや二次電池容量推定データとともに、電池データ・測定条件入力部１４から入力される。
【００４８】
上述した本発明の実施形態による二次電池容量推定システムでは、定電流定電圧充電法により二次電池３０ａ、３０ｂを充電する際に、定電流充電モードの継続時間である定電流充電継続時間を測定し、その定電流充電継続時間に基づいて、二次電池３０ａ、３０ｂの電池容量を求めるようにした。よって、人間が電池の端子電圧を測定して電池容量を算出する必要がなくなるため、二次電池３０ａ、３０ｂの電池容量を容易に求めることができる。
なお、二次電池３０ａと二次電池３０ｂとを組み合わせた組電池においても、充電時に組電池内の各セルの充電特性を測定するだけで、任意のセルの容量推定・劣化判定を行うことが可能である。
【００４９】
なお、以上説明した実施形態において、図２の入力部５１、記憶部５２、二次電池選択部５３、判定部５４、スイッチ制御部５５、システム制御部５６、充電制御部５７、放電制御部５８、要求信号出力部５９、図８の電池電圧計測部１１、充電電流計測部１２、計時部１３、電池データ・測定条件入力部１４、電池データ記憶部１５、演算部１６、電源部１７、表示部１８、警報発出・送信部１９、外部接続インタフェース部２０の機能又はこの機能の一部を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより制御装置５０や二次電池容量推定装置１０などの制御を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【００５０】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】直流電力を供給する電力システムに適用した本発明の実施形態による二次電池容量推定システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本実施形態による定電流定電圧充電法について説明するための図である。
【図３】図２の定電流充電モードにおける初期の充電電流を変化させた場合の充電特性を示す図である。
【図４】容量が種々の値まで低下した二次電池３０ａの放電特性の一例を示すグラフである。
【図５】種々の容量の二次電池３０を定電流定電圧法で充電した際の特性の一例を示すグラフである。
【図６】本実施形態による制御装置５０の構成の一例を示すブロック図である。
【図７】本実施形態による制御装置５０の処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】本実施形態による二次電池容量推定装置１０の構成の一例を示すブロック図である。
【図９】本実施形態による電池データ記憶部１５に記録される二次電池容量推定表の一例を示す図である。
【図１０】本実施形態による二次電池容量推定システムの処理の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１０・・・二次電池容量推定装置、１１・・・電池電圧計測部、１２・・・充電電流計測部、１３・・・計時部、１４・・・電池データ・測定条件入力部、１５・・・電池データ記憶部、１６・・・演算部、１７・・・電源部、１８・・・表示部、１９・・・警報発出・送信部、２０・・・外部接続インタフェース部、３０ａ、３０ｂ・・・二次電池、５０・・・制御装置、５１・・・入力部、５２・・・記憶部、５３・・・二次電池選択部、５４・・・判定部、５５・・・スイッチ制御部、５６・・・システム制御部、５７・・・充電制御部、５８・・・放電制御部、５９・・・要求信号出力部、７０・・・直流電源装置、８０・・・負荷、９０ａ、９０ｂ・・・負荷装置、１００ａ、１００ｂ・・・電流制限回路、１１０ａ、１１０ｂ・・・回路切離しスイッチ、１２０ａ、１２０ｂ・・・負荷装置接続スイッチ、１３０・・・モデム
【図１】
0004615453.tif 000002
【図２】
0004615453.tif 000003
【図３】
0004615453.tif 000004
【図４】
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【図５】
0004615453.tif 000006
【図６】
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【図７】
0004615453.tif 000008
【図８】
0004615453.tif 000009
【図９】
0004615453.tif 000010
【図１０】
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