(57)【要約】【課題】  充電を禁止する残容量領域において、ユーザーが、充電できないことより、電池、電池内蔵の電気機器、充電器の故障と判断するのを、低減することを目的とする。【解決手段】  満充電容量と再充電容量との間である充電禁止容量領域において二次電池の充電を禁止し、前記充電禁止容量領域においては、検出又は演算された容量よりも大きい容量を出力することを特徴とする。前記大きい容量は、満充電容量である１００％であることを特徴とする。【選択図】  図２
2005351870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
満充電容量と再充電容量との間である充電禁止容量領域において二次電池の充電を禁止し、
前記充電禁止容量領域においては、検出又は演算された容量よりも大きい容量を出力することを特徴とする二次電池の残容量出力方法。
【請求項２】
前記大きい容量は、満充電容量である１００％であることを特徴とする請求項１の二次電池の残容量出力方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の残容量出力方法に関し、この出力も基に、残容量を通知、表示する。
【背景技術】
【０００２】
従来の二次電池の残容量を表示する方法については、以下の特許文献に開示される。この公報においては、消費電流を積算して残容量を計算する方法において、この計算による残容量と、実際の残容量との差が生じるのを防ぐために、電池電圧にて残容量が把握できる範囲（満充電電圧、低い電圧）において、電池電圧を利用して、残容量を補正している。そして、補正した正しい残容量を表示している。
【特許文献１】特開平５−８７８９６号公報  また、例えば、携帯型パーソナルコンピューターに内蔵される残容量を表示する二次電池において、満充電付近の充電においては、以下のように充電を禁止する容量領域を設けているものがある。例えば、リチウムイオン二次電池は、満充電電圧付近で充電を繰り返すと、電池自体の劣化が促進されたり、電池セル内における安全部品である過充電防止回路又は素子が頻繁に動作することになり、このような回路又は素子のサイクル寿命を縮める悪影響が発生する。このような問題を回避するために、所定の残容量（例えば95%以下）或いはこれに対応する所定の電圧（例えば4V/cell）に低下するまでは、充電を禁止する方法が採用されている。このような関係を、図６に示している。そして、残容量はそのまま表示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の図６の従来例のように、そのまま残容量を表示する方法においては、以下のような、不具合が生じている。残容量が、１００％でなく、例えば、９６％であっても、充電を禁止する残容量領域であるため、パソーナルコンピューターを電源に接続しても、満充電に充電できないことになる。
【０００４】
このような充電を禁止する残容量領域は、上記の問題を回避するために設けられているが、電池を使用するユーザーにとっては、１００％未満の残容量において、充電できないことより、電池、電池内蔵の電気機器、充電器の故障と判断する場合が生じる。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決するために成されたものであり、充電を禁止する残容量領域において、ユーザーが、充電できないことより、電池、電池内蔵の電気機器、充電器の故障と判断するのを、低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の二次電池の残容量出力方法では、満充電容量と再充電容量との間である充電禁止容量領域において二次電池の充電を禁止し、前記充電禁止容量領域においては、検出又は演算された容量よりも大きい容量を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の残容量出力方法では、充電禁止容量領域において、検出又は演算された容量よりも大きい容量を出力することより、出力された容量は、満充電容量（＝容量１００％）に等しい或いは近いものとなる。そして、このように出力された容量が、例えば、電池を電源とする機器に表示されることになるので、ユーザーは、電池が満充電容量（＝容量１００％）に等しい或いは近いものとして認識し、充電の必要性を認識することが少ない。よって、上記の問題点のようなユーザーが、電池や、充電器の故障と判断することを、低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施例を、図を用いて詳細に説明する。図１に示すように、本実施例の電池パックＡにおいては、リチウムイオン等の二次電池１と、電池１の充放電時の電流を検出する抵抗２と、電池１の充放電を監視、制御するマイクロプロセッサーユニット(以下、ＭＰＵと言う）とを備えている。そして、パーソナルコンピューター（以下、ＰＣという）に、内蔵して電池パックＡが取り付けられたとき、電池１からの出力を、＋端子及びＧＮＤ端子より供給し、ＰＣとの通信は、通信ラインＳＣＬ、ＳＤＡを介して行われる。
【０００９】
ＭＰＵにおいては、電池電圧や検出抵抗２両端のアナログ電圧をデジタル変換し、実電圧[mV]や実電流値[mA]に換算するＡ／Ｄ変換部３と、充放電電流を積算して残容量を演算処理する残容量処理部４と、電池１の満充電を検出する満充電検出部５を備えている。
【００１０】
残容量処理部４においては、A/D変換部３によって変換された充放電電流に測定単位時間（例えば、２５０ｍsec）を掛け算した値を積算し、放電時においては満充電から積算値を引き算し、或いは、充電時においては充電開始時の残容量より積算値を加算する。このような演算により、電池１の残容量を算出している。
【００１１】
満充電検出部５においては、A/D変換部３により変換された電池電圧と充電電流から満充電（電流、電圧を規制した定電流・定電圧充電においては、電圧が所定値以上、電流が所定値以下の条件のとき、満充電とする）を検出し、残容量を100%とする情報を出力する。
【００１２】
ＰＣ、充電器等に対して、電池電圧、残容量、充放電電流値等の各種の電池情報を、受信できる信号データに作成する通信データ作成部６と、ＰＣや充電器と通信を行うためのドライブ部７と、残容量を算出するための各種パラメータの記憶や諸々のデータを記憶する為のメモリ８を備えている。
【００１３】
更に、残容量処理部４においては、以下の機能を備えている。リチウムイオン等の二次電池１は、満充電電圧付近で充電を繰り返すと、電池自体の劣化が促進されたり、電池セル内における安全部品である過充電防止回路又は素子が頻繁に動作することになり、このような回路又は素子のサイクル寿命を縮める悪影響が発生する。このような問題を回避するために、本実施例においては、残容量処理部４において、所定の残容量（例えば95%以下）或いはこれに対応する所定の電圧（例えば4V/cell）に低下するまでは、充電を禁止する指示情報を、通信データ作成処理部６を介して、ＰＣ、充電器側に出力している。
【００１４】
そして、本発明の第１実施例の残容量出力、表示方法を、図２のグラフに示す。電池パックＡがＰＣに内蔵された状態で充電が進み電池１は、満充電（残容量１００％）となり充電が停止される。そして、ＰＣ等の負荷に放電されると、残容量は低下する。ここで、満充電から再充電容量（例えば、９５％）までの間は、充電禁止容量領域として、充電を禁止する。そして、本第１実施例においては、実際の残容量Ｃｒが充電禁止領域にあるときは、検出又は演算された容量よりも大きい容量（＝見せかけの残容量Ｃｏ）として、１００％とし、これに対応した信号データを出力する。出力された信号データにより、ＰＣ等において残容量を１００％を表示する。そして、検出又は演算された実際の残容量Ｃｒが再充電容量より低下した場合は、残容量処理部４は、検出又は演算された実際の残容量Ｃｒに対応した信号データを出力し、実際の残容量が表示される。
【００１５】
次に、本第1実施例の残容量出力、表示方法について、図３のフローチャートを用いて、工程毎に説明する。まず、ステップ１においては、満充電後の放電の状態において、残容量積算処理部４において、電流積算による残容量の演算を開始する。そして、ステップ２において、以前の残容量(oldＲＣ［Amsec］)より、放電電流に測定単位時間を掛け算した値の積算値(ΔＩ［Amsec］)を減算して、新しい残容量(NewＲＣ［Amsec］)を求め、これを満充電容量(FCC［Amsec］)で割り算することで、新しい相対の残容量(RSOC)を演算する。ステップ３においては、新しい相対の残容量(RSOC)が、上述の再充電容量より大きいかどうかを判定する。大きい（Yes）場合は、ステップ４に進んで、見せかけの残容量である満充電容量(FCC［Amsec］)の情報を、通信用残容量（通信ＲＣ［Amsec］）とし、ステップ６にて、通信ＲＣ［Amsec］／満充電容量(FCC［Amsec］)＝FCC／FCC＝１．００で、通信用相対の残容量(RSOC)を、出力することになる。ステップ３において、小さい（No）場合は、ステップ５に進んで、ステップ２で求めた実際の新しい残容量(NewＲＣ［Amsec］)を、通信用残容量（通信ＲＣ［Amsec］）とする。そして、ステップ６にて、通信ＲＣ［Amsec］／満充電容量(FCC［Amsec］)の通信用相対の残容量(通信RSOC)を出力する。ステップ６の後は、ステップ１に戻って、ステップ１〜６を繰り返す。
【００１６】
以上の本第1実施例においては、充電禁止容量領域において、検出又は演算された容量よりも大きい容量である１００％（又は１．００）を出力することより、出力された容量は、満充電容量（＝容量１００％）となり、ユーザーは、電池が満充電容量（＝容量１００％）に等しいものとして認識し、充電の必要性を認識することが少ない。
【００１７】
次に、本発明の第２実施例の残容量出力、表示方法を、図４のグラフに示す。充電が進み電池１は、満充電（残容量１００％）となり充電が停止される。そして、ＰＣ等の負荷に放電されると、残容量は低下する。ここで、満充電から再充電容量（例えば、９５％）までの間は、充電禁止容量領域として、充電を禁止する。そして、本第２実施例においては、実際の残容量が充電禁止領域にあるときは、検出又は演算された実際の容量Ｃｒよりも大きい容量（＝見せかけの残容量Ｃｏ）として、これに対応した信号データを出力し、出力された信号データにより、ＰＣ等において残容量を表示する。ここでは、実際の残容量Ｃｒ、見せかけの残容量Ｃｏは、以下の式を利用している。
実際の残容量Ｃｒ[％]＝１００−ΔＩ×（１００／Ｉｆ）
（ΔＩ：放電電流に測定単位時間を掛け算した値の積算値）
（Ｉｆ：満充電容量に相当する電流積算値）
見せかけの残容量Ｃｏ[％]＝１００−ΔＩ×ｃ×（１００／Ｉｆ）  （ｃ：定数  図２ではｃ＝２／５）
よって、図４においては、見せかけの残容量Ｃｏは、実際の残容量Ｃｒよりも、大きい容量となる。ここで、定数ｃ＝２／５を利用したが、０＜ｃ＜１の値を採用することができる。
【００１８】
図４において、実際の残容量が再充電容量（９５％）の時は、Ｃｒ＝９５[％]＝１００−ΔＩ×（１００／Ｉｆ）で、ΔＩ×（１００／Ｉｆ）＝５％、見せかけの残容量Ｃｏ＝１００[％]−５[％]×２／５×（１００／Ｉｆ）＝９８[％]となる。ここで、放電禁止容量領域において、見せかけの残容量Ｃｏ９８％以上であるなら、ユーザーは、充電が必要と認識することは少ないと考えられる。
【００１９】
そして、検出又は演算された実際の残容量が再充電容量より低下した場合は、残容量処理部４において、検出又は演算された実際の残容量に対して、見せかけの残容量Ｃｏは、以下の式で利用される。
見せかけの残容量Ｃｏ[％]＝Ｂ−ΔＩ×ｃ’ ×（１００／Ｉｆ）
（Ｂ：再充電容量での見せかけの残容量、図３では９８％）
（ｃ’：比例定数＝Ｂ／再充電容量  図４では９８／９５）
次に、本第２実施例の残容量出力、表示方法について、図５のフローチャートを用いて、工程毎に説明する。まず、ステップ１においては、満充電後の放電の状態において、残容量積算処理部４において、電流積算による残容量の演算を開始する。そして、ステップ２において、以前の残容量(oldＲＣ［Amsec］)より、放電電流に測定単位時間を掛け算した値の積算値(ΔＩ［Amsec］)を減算して、新しい残容量(NewＲＣ［Amsec］)を求め、これを満充電容量(FCC［Amsec］)で割り算することで、新しい相対の残容量(RSOC［％］)を演算する。ステップ３においては、新しい相対の残容量(RSOC)が、上述の再充電容量より大きいかどうかを判定する。
【００２０】
ステップ３において、大きい（Yes）場合は、ステップ４に進んで、見せかけの残容量として、通信用残容量（通信ＲＣ［Amsec］）を、以前の通信用残容量(old通信ＲＣ［Amsec］)から、ΔＩ×2/5を減算する。次に、ステップ６にて、通信ＲＣ［Amsec］／満充電容量(FCC［Amsec］)である通信用相対の残容量(通信RSOC)を、出力することになる。
【００２１】
ステップ３において、小さい（No）場合は、ステップ５に進んで、見せかけの残容量として、通信用残容量（通信ＲＣ［Amsec］）を、以前の通信用残容量(old通信ＲＣ［Amsec］)から、ΔＩ×９８/９５を減算する。
【００２２】
ステップ６の後は、ステップ１に戻って、ステップ１〜６を繰り返す。
【００２３】
以上の本第2実施例においては、充電禁止容量領域において、検出又は演算された容量よりも大きい容量を出力することより、出力された容量は、満充電容量（＝容量１００％）に近いものであり、ユーザーは、電池が満充電容量（＝容量１００％）に近いものとして認識し、ユーザーガ充電の必要性を認識することが少ない。また、第2実施例は、第1実施例と比較するなら、第1実施例においては、実際の容量が再充電容量の上下で、見せかけの容量が１００％から実際の容量（９５％以下）に飛ぶことになるが、第２実施例では、このような飛びが発生することはない。
【００２４】
以上の実施例においては、実際の残容量を、電流を積算することにより演算しているが、この方法以外でも、残容量が求められる方法であれば、採用することができる。例えば、電池電圧より、残容量を求めても良い。
【００２５】
本実施例の電池パックＡのメモリ８においては、以下の機能を加えることもできる。最近の電池パックは小型化が進み、電池セルを監視、制御する電子素子を装着した基板面積も小さくなる傾向がある。また使用するマイコンも高密度化し消費電流も低減されてきている。これに伴い、マイコンは静電気耐性が弱くなり、静電気や外来ノイズの影響でマイコンが意図せずリセットすることが多くなる傾向にある。
【００２６】
電池パック内に内蔵されているマイクロコントローラ（以下マイコン）は、一般に変数の値を一時的に保持するRAMメモリ（揮発性メモリ）を有している。このRAMは、マイコンに電源（Vcc）が供給されている間はその値を保持できるが、Vccが落ちたり、マイコンがリセットした場合は、RAMの初期化が行われ、それ以前に保持していた値は失われることになる。これにより、電池パックがRAMメモリで保持している電池の残容量データも失われることになり、電池容量が実際にはあるにも関わらず、放電ができないという問題が発生する。
【００２７】
この問題を解決するために、マイコンのVccが落ちてもRAM値を一定時間保持する回路を電池パックに備え、上記のような不所望なリセット時のRAM内容がリセット前の内容と同じであることが保証されるならば、その内容を使用した状態で起動し、保証されない場合は通常のRAMの初期化処理を行って起動するようにする。RAM値を保持する時間は、静電気や外来ノイズによりVccがリセット電圧を下回る時間より十分長い必要がある。また、RAM内容の保証を行う方法には、RAM内容が更新されるのと同時にチェックサム値を更新する。或いはRAM内容を別の領域に2重で保持し、その値も常に更新するようにする方法も採用でき、この方法では、リセット時にRAM内容からチェックサム値を計算し、それが保持しているチェックサム値と整合が取れるかどうか、2重で保持している内容が全て同じであるかどうかで値を保証する。
【００２８】
このようなメモリ構造、システムを採用することにより、マイコンが静電気や外来ノイズでリセットしやすいとしても、見かけ上リセットしていないように振舞うことが可能である。従って、電池残量が残っている状態でリセットが起こったとしても、起動時には残量が残った状態で起動できる為、残量を使い切るまで使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の電池パックの回路ブロック図である。
【図２】本発明の第１実施例を示すグラフである。
【図３】本発明の第１実施例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施例を示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施例を示すフローチャートである。
【図６】従来例を示す残容量のグラフである。
【符号の説明】
【００３０】
Ａ    電池パック
ＭＰＵ  マイクロプロセッサユニット
１  電池
４  残容量積算処理部
５  満充電検出部
【図１】
2005351870.tif 000003
【図２】
2005351870.tif 000004
【図３】
2005351870.tif 000005
【図４】
2005351870.tif 000006
【図５】
2005351870.tif 000007
【図６】
2005351870.tif 000008