(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器に接続されて電力を供給するバッテリーパックであって、
バッテリセルと、
前記バッテリセルの残存容量を算出する演算手段と、
時間を計測するとともに、オーバーフローを起こすことがない所定の設定時間が経過したとき前記演算手段に通知を行う計測手段と
を備え、
前記演算手段は、前記計測手段により計測される所定時間内に充電または放電がなかった場合に待機状態へ遷移し、充電または放電が行われた場合または前記計測手段から前記通知が行われた場合のいずれの場合においても前記待機状態から動作状態へ復帰し、前記計測手段をリセットするとともに、該演算手段が前記待機状態であった時間に基づいて、前記バッテリセルの残存容量を算出する
バッテリーパック。
【請求項２】
前記演算手段は、前記計測手段に時間の計測を開始させた後に前記待機状態へ遷移する
請求項１に記載のバッテリーパック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリーパックに関し、特に、残存容量を精度良く算出することができるようにしたバッテリーパックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、従来のバッテリパックの構成例を示すブロック図である。
【０００３】
このバッテリパック１の、直列に接続された２つのセルよりなる電池１２−１，１２−２（以下、これらの電池１２−１，１２−２を個々に区別する必要がない場合、単に電池１２と称する）は、例えば、リチウムイオン電池からなり、電子機器に電力を供給している。電池１２−１の正極は、バッテリ端子１１−１に接続され、電池１２−２の負極は、電流検出用の抵抗１３と保護素子１４を介して、バッテリ端子１１−２に接続される。そして、バッテリパック１が、図示せぬ電子機器に装着されると、バッテリ端子１１−１，１１−２は、電子機器の接続端子にそれぞれ接続され、電池１２から電子機器に電力が供給される。
【０００４】
セル電圧検出器１５は、電池１２−１と電池１２−２の直列に接続された状態のセル電圧を検出し、検出結果をマイクロコンピュータ１７に出力する。充放電電流検出器１６は、抵抗１３に流れる電流による電圧降下の向きと値を検出することにより、充電電流または放電電流を検出し、検出結果をマイクロコンピュータ１７に出力する。保護素子１４は、電池１２を過充電または過放電から保護するために設けられている。
【０００５】
マイクロコンピュータ１７は、セル電圧検出器１５より供給されるセル電圧に基づいて、バッテリ残存容量を算出し、内部メモリ１７ａに記憶する。なお、マイクロコンピュータ１７は、充放電電流検出器１６より、充電電流または放電電流が供給された場合、または、外部からデータを受信した場合、動作（Wake-Up）状態になり、動作後、所定の時間に充放電電流が供給されなかったり、または、データが受信されなかった場合、待機（Sleep）状態に遷移する。
【０００６】
次に、図２のフローチャートを参照して、図１に示されたバッテリパック１のバッテリ残存容量算出処理について説明する。
【０００７】
ステップＳ１において、マイクロコンピュータ１７は、電池１２が充電されたのか否か、すなわち、充放電電流検出器１６より供給された電流が、充電電流であるのか否かを判定し、充電されたと判定した場合、ステップＳ２に進み、次式（１）に従って、加算容量を算出する。
加算容量＝充電電流値×サンプリング間隔                      ・・・（１）
【０００８】
ステップＳ２の算出処理の後、ステップＳ３において、マイクロコンピュータ１７は、メモリ１７ａに記憶されている残存容量を読み出し、次式（２）に従って、新たな残存容量を算出する。
残存容量＝メモリ１７ａより読み出された残存容量＋加算容量    ・・・（２）
【０００９】
そして、ステップＳ３において、マイクロコンピュータ１７は、上記式（２）により算出された、新たな残存容量をメモリ１７ａに記憶（更新）し、ステップＳ１に戻り、上述した処理を繰り返す。
【００１０】
ステップＳ１において、電池１２が充電されていないと判定された場合、ステップＳ４に進み、マイクロコンピュータ１７は、さらに、電池１２が放電されたのか否か、すなわち、充放電電流検出器１６より供給された電流が、放電電流であるのか否かを判定し、放電されていないと判定した場合、ステップＳ１に戻り、上述した処理を繰り返す。
【００１１】
ステップＳ４において、電池１２が放電されたと判定された場合、ステップＳ５に進み、マイクロコンピュータ１７は、次式（３）に従って、減算容量を算出する。
減算容量＝放電電流値×サンプリング間隔                      ・・・（３）
【００１２】
ステップＳ５の算出処理の後、ステップＳ６において、マイクロコンピュータ１７は、メモリ１７ａに記憶されている残存容量を読み出し、次式（４）に従って、新たな残存容量を算出する。
残存容量＝メモリ１７ａより読み出された残存容量−減算容量    ・・・（４）
【００１３】
そして、ステップＳ６において、マイクロコンピュータ１７は、上記式（４）により算出された、新たな残存容量をメモリ１７ａに記憶（更新）し、ステップＳ１に戻り、上述した処理を繰り返す。
【００１４】
このように、充電電流積算処理または放電電流積算処理を行うことにより、バッテリ残存容量を算出している。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、マイクロコンピュータ１７は、電池１２から供給される力を利用して、バッテリ残存容量の算出を行っている。従って、バッテリ放置時（バッテリ残存容量算出処理以外）には、マイクロコンピュータ１７の消費電流を下げるために、Sleep状態に遷移される。これにより、放置時における、電池１２の放電電流（漏れ電流）を抑制することができる。
【００１６】
このように、マイクロコンピュータ１７は、充放電電流検出器１６が放電電流または充電電流を検出したとき、Wake−Up状態になるが、バッテリ放置時の放電電流（漏れ電流）は微小であるため、充放電電流検出器１６は、これを検出することができない。
【００１７】
その結果、バッテリパック１を放置した場合、マイクロコンピュータ１７は、微小な放電電流（漏れ電流）が流れているにも拘わらず、Sleep状態になってしまうため、その間の電流積算量（放置電流×放置時間）を算出（検出）することができない。従って、長期間放置されると、マイクロコンピュータ１７がメモリ１７ａに記憶している残存容量は、実際の残存容量（実容量）より相対的に大きな値となってしまう課題があった。
【００１８】
そこで、マイクロコンピュータ１７をSleep状態にせずに、放置電流を検出させるようにしたとしても、その値は、微小であるため、正確な電流検出を行うことができず、やはり、メモリ１７ａに記憶されている残存容量と実容量の間に誤差が生じる課題があった。
【００１９】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、バッテリ残存容量を精度良く算出することができるようにするものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明のバッテリーパックは、電子機器に接続されて電力を供給するバッテリーパックであって、バッテリセルと、前記バッテリセルの残存容量を算出する演算手段と、時間を計測するとともに、オーバーフローを起こすことがない所定の設定時間が経過したとき前記演算手段に通知を行う計測手段とを備え、前記演算手段は、前記計測手段により計測される所定時間内に充電または放電がなかった場合に待機状態へ遷移し、充電または放電が行われた場合または前記計測手段から前記通知が行われた場合のいずれの場合においても前記待機状態から動作状態へ復帰し、前記計測手段をリセットするとともに、該演算手段が前記待機状態であった時間に基づいて、前記バッテリセルの残存容量を算出することを特徴とする。
【００２１】
前記演算手段は、前記計測手段に時間の計測を開始させた後に前記待機状態へ遷移するようにすることができる。
【００２３】
本発明においては、計測手段により計測される所定時間内に充電または放電がなかった場合に待機状態へ遷移し、充電または放電が行われた場合または前記計測手段から前記通知が行われた場合のいずれの場合においても前記待機状態から動作状態へ復帰し、前記計測手段をリセットするとともに、演算手段が前記待機状態であった時間に基づいて、バッテリセルの残存容量が算出される。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図３は、本発明を適用したバッテリパックの構成例を示すブロック図である。なお、図３において、従来における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。このバッテリパック１においては、セル電圧をより精度良く検出するために、セル電圧検出器１５−１，１５−２が電池１２−１，１２−２にそれぞれ設けられるとともに、新たにタイマ２１が設けられ、その他の構成は、図１に示した例と同様である。
【００２９】
セル電圧検出器１５−１は、電池１２−１のセル電圧を検出し、検出結果をマイクロコンピュータ１７に出力する。セル電圧検出器１５−２は、電池１２−２のセル電圧を検出し、検出結果をマイクロコンピュータ１７に出力する。
【００３０】
マイクロコンピュータ１７は、セル電圧検出器１５−１，１５−２よりそれぞれ供給されるセル電圧に基づいて、バッテリ残存容量を算出し、内部メモリ１７ａに記憶する。
【００３１】
なお、マイクロコンピュータ１７は、所定の時間内に、充電電流または放電電流が検出（供給）されなかった場合、Sleep状態に遷移する。このとき、マイクロコンピュータ１７は、タイマ２１を制御し、放置時間の測定をスタート（Start）させる。マイクロコンピュータ１７はまた、充電電流または放電電流が検出された場合、Wake-Up状態に遷移する。このとき、マイクロコンピュータ１７は、タイマ２１を制御し、放置時間の測定を停止（Stop）させるとともに、測定された放置時間を読み出す。マイクロコンピュータ１７はさらに、読み出した放置時間に基づいて、後述する算出方法により補正量を算出し、バッテリ残存容量を補正する。
【００３２】
タイマ２１は、マイクロコンピュータ１７の指令に基づいて、放置時間の測定をスタート（Start）する。タイマ２１はまた、マイクロコンピュータ１７の指令に基づいて、放置時間の測定を停止（Stop）する。
【００３３】
次に、図４のフローチャートを参照して、図３に示されたバッテリパック１のマイクロコンピュータ１７が実行する、バッテリ残存容量補正処理について説明する。
【００３４】
ステップＳ１１において、マイクロコンピュータ１７は、所定の時間内に、放電または充電がなかったのか否か、すなわち、例えば、１０秒間に、充放電電流検出器１６より、放電電流または充電電流が検出されなかったのか否かを判定し、所定の時間内に、放電または充電がなされなかったと判定した場合、処理は、ステップＳ１２に進む。
【００３５】
ステップＳ１２，Ｓ１３において、マイクロコンピュータ１７は、タイマ２１を制御し、放置時間の測定を開始（Start）させた後、Sleep状態に遷移する。ステップＳ１４において、マイクロコンピュータ１７は、放電または充電がなされたのか否か、すなわち、充放電電流検出器１６により、放電電流または充電電流が検出されたのか否かを判定し、放電または充電されていないと判定した場合、ステップＳ１３に戻り、Sleep状態のまま待機する。そして、放電または充電されたと判定された場合、ステップＳ１５に進む。
【００３６】
ステップＳ１４の処理の後、または、ステップＳ１１で、所定の時間内に、充電または放電が行われなかったと判定された場合、ステップＳ１５において、マイクロコンピュータ１７は、Wake−Up状態に遷移する。ステップＳ１６，１７において、マイクロコンピュータ１７は、タイマ２１を制御し、放置時間の測定を終了（Stop）させるとともに、測定された放置時間を読み出す。その後、マイクロコンピュータ１７は、タイマ２１をリセットする。
【００３７】
ステップＳ１８において、マイクロコンピュータ１７は、ステップＳ１７の処理で読み出された放置時間から、次式（５）に従って、補正量を算出する。なお、単位時間当たりに流れる、放置電流および自己放電電流は、予め測定されており、その値は、メモリ１７ａにそれぞれ記憶されている。
補正量＝（放置電流値＋バッテリ自己放電電流値）×放置時間    ・・・（５）
【００３８】
ステップＳ１８の算出処理の後、ステップＳ１９において、マイクロコンピュータ１７は、メモリ１７ａに記憶されている残存容量を読み出し、次式（６）に従って、新たな残存容量を算出する。
残存容量＝メモリ１７ａより読み出された残存容量−補正量      ・・・（６）
【００３９】
そして、ステップＳ１９において、マイクロコンピュータ１７は、上記式（６）により算出された、新たな残存容量をメモリ１７ａに記憶（更新）し、ステップＳ１１に戻り、上述した処理を繰り返す。
【００４０】
このように、放置電流値、バッテリ自己放電電流値、および、放置時間から、補正量を算出することにより、精度良くバッテリ残存容量を補正することができる。
【００４１】
しかしながら、図４のフローチャートを用いた、バッテリ残存容量補正処理において、タイマ２１がオーバフローを起こした場合、そのオーバフロー時点から、バッテリ残存容量を、正確に補正することができなくなる。
【００４２】
そこで、一定時間毎に、マイクロコンピュータ１７をWake−Up状態にして、補正を行うことにより、バッテリ残存容量を、より正確に補正することができる。
【００４３】
図５は、バッテリ残存容量を、一定時間毎に補正する処理を説明するフローチャートである。
【００４４】
ステップＳ３１において、マイクロコンピュータ１７は、所定の時間内に、放電または充電がなかったのか否かを判定し、所定の時間内に、放電または充電がなされなかったと判定した場合、ステップＳ３２に進む。
【００４５】
ステップＳ３２，Ｓ３３において、マイクロコンピュータ１７は、タイマ２１を制御し、放置時間の測定を開始（Start）させた後、Sleep状態に遷移する。ステップＳ３４において、マイクロコンピュータ１７は、設定時間が経過したのか否かを判定する。ここで、タイマ２１は、オーバフローを起こすことがないような設定時間が、予め設定されており、その設定時間が経過したとき、マイクロコンピュータ１７に対して、設定時間が経過したことを通知する。すなわち、マイクロコンピュータ１７は、タイマ２１より、設定時間が経過したことを通知するコマンドを受信したのか否かの判定処理を行う。
【００４６】
ステップＳ３４において、設定時間が経過したと判定された場合、ステップＳ３５に進み、マイクロコンピュータ１７は、タイマ２１からのコマンドに基づいて、Wake−Up状態に遷移する。ステップＳ３６において、マイクロコンピュータ１７は、タイマ２１をリセットする。
【００４７】
ステップＳ３７，Ｓ３８において、マイクロコンピュータ１７は、上記式（５）により、補正量を算出し、上記式（６）により、新たな残存容量を算出する。そして、マイクロコンピュータ１７は、算出された新たな残存容量をメモリ１７ａに記憶（更新）し、ステップＳ３１に戻り、上述した処理を繰り返す。
【００４８】
ステップＳ３１において、所定の時間内に、放電または充電があったと判定された場合、または、ステップＳ３４において、設定時間が経過していないと判定された場合、処理は、ステップＳ３９に進む。
【００４９】
なお、ステップＳ３９乃至Ｓ４４の処理は、上述した図４のステップＳ１４乃至Ｓ１９の処理と同様であるため、その説明は省略する。
【００５０】
このように、一定時間毎に、放置電流値、バッテリ自己放電電流値、および、放置時間から、補正量を算出することにより、長期間放置された場合にも、精度良く、バッテリ残存容量を補正することができる。
【００５１】
次に、具体的な数値例を用いて、バッテリ残存容量の補正量の算出処理について、説明する。
【００５２】
例えば、放置時に流れる放置電流が４０μＡ、自己放電電流が１０μＡ、放置時間が１００時間であるとすると、上記式（５）より、
補正量＝（４０μＡ＋１０μＡ）×１００ｈ＝５０００μＡｈ＝５ｍＡｈ
となる。
【００５３】
また、タイマ２１のオーバフローを考慮して、補正量を算出する場合、例えば、２０時間毎に、補正するようにすると、上記式（５）より、
補正量＝（４０μＡ＋１０μＡ）×２０＝１０００μＡｈ＝１ｍＡｈ
となる。これにより、長期間放置された場合にも、精度良く、バッテリ残存容量を補正することができる。
【００５４】
以上においては、タイマを用いて放置時間を測定し、その放置時間に基づいて、バッテリ残存容量を補正するようにしたが、セル電圧を検出することで、タイマを追加する場合に較べ補正精度は高くないが、低コストで、かつ、容易にバッテリ残存容量を補正することができる。
【００５５】
図６は、セル電圧に基づいて、バッテリ残存容量を補正する処理を説明するフローチャートである。
【００５６】
ステップＳ５１において、マイクロコンピュータ１７は、所定の時間内に、放電または充電がなかったのか否かを判定し、所定の時間内に、放電または充電がなかったと判定した場合、ステップＳ５２に進み、Sleep状態に遷移する。
【００５７】
ステップＳ５１において、所定の時間内に、放電または充電があったと判定された場合、ステップＳ５３に進み、マイクロコンピュータ１７は、Wake−Up状態に遷移する。ステップＳ５４において、マイクロコンピュータ１７は、セル電圧検出器１５−１，１５−２よりそれぞれ供給されるセル電圧を検出する。
【００５８】
ステップＳ５５において、マイクロコンピュータ１７は、ステップＳ５４の処理で検出されたセル電圧に基づいて、メモリ１７ａから、適切な残存容量を読み出す。ここで、メモリ１７ａには、セル電圧の各値毎に、適切なバッテリ残存容量が設定され、記憶されている。
【００５９】
ステップＳ５６において、マイクロコンピュータ１７は、メモリ１７ａに記憶されている、現在の残存容量を読み出し、ステップＳ５５の処理で、セル電圧に対応して読み出された残存容量より大きいのか否かを判定する。
【００６０】
ステップＳ５６において、メモリ１７ａに記憶されている、現在の残存容量が、セル電圧に対応して読み出された残存容量より大きいと判定された場合、ステップＳ５７に進み、マイクロコンピュータ１７は、セル電圧に対応して読み出された残存容量を、現在の残存容量として、メモリ１７ａに記憶（更新）し、ステップＳ５１に戻り、上述した処理を繰り返す。
【００６１】
また、ステップＳ５６において、メモリ１７ａに記憶されている、現在の残存容量が、セル電圧に対応して読み出された残存容量より大きくはない、すなわち、等しいと判定された場合、ステップＳ５７の処理をスキップし（残存容量は更新せずに）、ステップＳ５１に戻り、上述した処理を繰り返す。
【００６２】
以上のように、残存容量が適切ではないと判定された場合、強制的にセル電圧に対応して読み出された残存容量を、現在の残存容量に更新することにより、タイマを用いなくとも、残存容量の大幅なズレを補正することができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、精度良く、バッテリ残存容量を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のバッテリパックの構成例を示すブロック図である。
【図２】図１のバッテリ残存容量算出処理を説明するフローチャートである。
【図３】本発明を適用したバッテリパック１の構成例を示すブロック図である。
【図４】バッテリ残存容量補正処理を説明するフローチャートである。
【図５】他の例のバッテリ残存容量補正処理を説明するフローチャートである。
【図６】他の例のバッテリ残存容量補正処理を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１  バッテリパック，  １２−１，１２−２  電池，  １３  抵抗，  １４  保護素子，  １５−１，１５−２  セル電圧検出器，  １６  充放電電流検出器，  １７  マイクロコンピュータ，  １７ａ  メモリ，  ２１  タイマ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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