(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電可能な電池セル及びメモリ素子から構成された２次電池ユニットであって、前記メモリ素子は、前記電池セルと電気的に分離され、かつ、前記電池セルの電気容量の演算に使用されるパラメータの記憶機能を備え、しかも、前記パラメータには、前記電池セルの劣化状態に関する固有の特性パラメータが含まれており、当該固有の特性パラメータは、所定電圧の状態から一定の放電パターンで一定電圧まで放電させた場合の放電時間に基づいて規定され且つ検出された電池セルの電圧から電池セルの電気容量を演算する際に補正値として使用される電圧降下特性のパラメータであることを特徴とする２次電池ユニット。
【請求項２】
充電可能な電池セル及びメモリ素子から構成された２次電池ユニットであって、前記メモリ素子は、前記電池セルと電気的に分離され、かつ、前記電池セルの電気容量の演算に使用されるパラメータの記憶機能を備え、しかも、前記パラメータには、前記電池セルの劣化状態に関する固有の特性パラメータが含まれており、当該固有の特性パラメータは、一定時間だけ放電させた場合の電池セルの電圧値に基づいて規定され且つ検出された電池セルの電圧から電池セルの電気容量を演算する際に補正値として使用される電圧降下特性のパラメータであることを特徴とする２次電池ユニット。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の２次電池ユニットにおける電気容量の測定方法であって、電池セルの電圧を検出し、得られた電圧値から電池セルの電気容量を演算するにあたり、メモリ素子に予め記憶され且つ電池セルの電圧降下特性に基づいて規定されたパラメータを補正値として使用することを特徴とする２次電池ユニットにおける電気容量の測定方法。
【請求項４】
充電可能な電池セル及びメモリ素子から構成された２次電池ユニットであって、前記メモリ素子は、前記電池セルと電気的に分離され、かつ、前記電池セルの電気容量の演算に使用されるパラメータの記憶機能を備え、しかも、前記パラメータには、前記電池セルの劣化状態に関する固有の特性パラメータが含まれており、当該固有の特性パラメータは、所定電圧まで降下した状態から一定の電圧で充電した場合の充電時間に基づいて規定され且つ検出された電池セルの電圧から電池セルの電気容量を演算する際に補正値として使用される充電時間特性のパラメータであることを特徴とする２次電池ユニット。
【請求項５】
請求項４に記載の２次電池ユニットにおける電気容量の測定方法であって、電池セルの電圧を検出し、得られた電圧値から電池セルの電気容量を演算するにあたり、メモリ素子に予め記憶され且つ電池セルの充電時間特性に基づいて規定されたパラメータを補正値として使用することを特徴とする２次電池ユニットにおける電気容量の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２次電池ユニット及び２次電池ユニットにおける電気容量の測定方法に関するものであり、詳しくは、リチウムポリマー電池などの充電可能な電池セルを含む２次電池ユニットであって、低コストで構成でき且つ電池セルの電気容量を高精度に検出し得る２次電池ユニット及び当該２次電池ユニットにおける電気容量の測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
２次電池を使用した機器においては、２次電池の充電時期、充電状態または交換時期を表示する等の目的から、２次電池の電気容量、すなわち、残容量を計測することが要求される。２次電池の残容量を計測する１つの方法としては、単純に電圧を検出して概算的に残容量を推定する方法が挙げられる。他の方法としては、電流積算回路を通じて得られる充放電電流の積算値および予め記憶された充放電の回数や温度変化などによる劣化状態のパラメータに基づいて残容量を演算する方法が挙げられる（例えば、特開平１１−１４７１７号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、２次電池は、充放電の繰返しによって次第に劣化するが、２次電池の残容量に関する上記の各計測方法のうち、電圧検出による方法は、低コストである反面、電池の劣化状態が不明であるため、正確に残容量を推定するのが困難である。特に、グラファイトの様な炭素材料を活物質に用いたリチウム２次電池では、非線形の電圧降下特性を示すため、電圧検出のみによって残容量を特定するのは殊更困難である。また、充放電電流の積算値などを利用する方法は、高い精度で算出できる反面、電流積算回路として多数の部品や回路を必要とするため、測定に要するコストが極めて高くなる。しかも、２次電池自体によって電流積算回路を作動させるため、測定のために電池自体を消耗させると言う問題もある。
【０００４】
本発明は、上記の実情に鑑みて種々検討の結果、２次電池としての特定の電池ユニットにより上記の課題を解決せんとなされたものであり、その目的は、リチウムポリマー電池やリチウムイオン電池などの充電可能な電池セルを含み且つ電池セルの電気容量の測定を可能にする機能が備えられた電池ユニットであって、低コストで構成でき、しかも、電気容量の高精度な検出が可能な２次電池ユニット及び当該２次電池ユニットにおける電気容量の測定方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の第１の態様に係る２次電池ユニットは、充電可能な電池セル及びメモリ素子から構成された２次電池ユニットであって、前記メモリ素子は、前記電池セルと電気的に分離され、かつ、前記電池セルの電気容量の演算に使用されるパラメータの記憶機能を備え、しかも、前記パラメータには、前記電池セルの劣化状態に関する固有の特性パラメータが含まれており、当該固有の特性パラメータは、所定電圧の状態から一定の放電パターンで一定電圧まで放電させた場合の放電時間に基づいて規定され且つ検出された電池セルの電圧から電池セルの電気容量を演算する際に補正値として使用される電圧降下特性のパラメータであることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の第２の態様に係る２次電池ユニットは、充電可能な電池セル及びメモリ素子から構成された２次電池ユニットであって、前記メモリ素子は、前記電池セルと電気的に分離され、かつ、前記電池セルの電気容量の演算に使用されるパラメータの記憶機能を備え、しかも、前記パラメータには、前記電池セルの劣化状態に関する固有の特性パラメータが含まれており、当該固有の特性パラメータは、一定時間だけ放電させた場合の電池セルの電圧値に基づいて規定され且つ検出された電池セルの電圧から電池セルの電気容量を演算する際に補正値として使用される電圧降下特性のパラメータであることを特徴とする。
【０００７】
すなわち、上記の第１及び第２の態様に係る各２次電池ユニットにおいて、メモリ素子は、電池セルの劣化状態に関する固有の特性パラメータとして、電圧降下特性に基づいて規定された上記の特有のパラメータを予め記憶し、そして、外部機器において電池セルの電気容量を演算する際、メモリ素子は、記憶したパラメータを外部機器に協働的に出力する。従って、メモリ素子から得られる情報に基づき、電池セルの電気容量を簡単に演算できる。
【０００８】
そして、本発明に係る２次電池ユニットにおける電気容量の測定方法は、電圧降下特性を利用して電気容量の特定可能な上記の各２次電池ユニットにおける電気容量の測定方法であって、電池セルの電圧を検出し、得られた電圧値から電池セルの電気容量を演算するにあたり、メモリ素子に予め記憶され且つ電池セルの電圧降下特性に基づいて規定されたパラメータを補正値として使用することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の第３の態様に係る２次電池ユニットは、充電可能な電池セル及びメモリ素子から構成された２次電池ユニットであって、前記メモリ素子は、前記電池セルと電気的に分離され、かつ、前記電池セルの電気容量の演算に使用されるパラメータの記憶機能を備え、しかも、前記パラメータには、前記電池セルの劣化状態に関する固有の特性パラメータが含まれており、当該固有の特性パラメータは、所定電圧まで降下した状態から一定の電圧で充電した場合の充電時間に基づいて規定され且つ検出された電池セルの電圧から電池セルの電気容量を演算する際に補正値として使用される充電時間特性のパラメータであることを特徴とする。
【００１０】
すなわち、上記の第３の態様に係る２次電池ユニットにおいて、メモリ素子は、電池セルの劣化状態に関する固有の特性パラメータとして、充電時間特性に基づいて規定された上記の特有のパラメータを予め記憶し、そして、外部機器において電池セルの電気容量を演算する際、メモリ素子は、記憶したパラメータを外部機器に協働的に出力する。従って、メモリ素子から得られる情報に基づき、電池セルの電気容量を簡単に演算できる。
【００１１】
そして、本発明に係る２次電池ユニットにおける電気容量の測定方法は、充電時間特性を利用して電気容量の特定可能な上記の２次電池ユニットにおける電気容量の測定方法であって、電池セルの電圧を検出し、得られた電圧値から電池セルの電気容量を演算するにあたり、メモリ素子に予め記憶され且つ電池セルの充電時間特性に基づいて規定されたパラメータを補正値として使用することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る２次電池ユニットの構成を示すブロック図である。図２及び図３は、一例としてのリチウムポリマー電池の劣化特性を示すグラフである。図４は、充電器と組合せた場合のパラメータの書込処理回路を示すブロック図である。図５は、メモリ素子に対するパラメータの書込手順を示すフロー図である。図６は、電力消費機器に２次電池ユニットを適用した場合の電池セルの電気容量の演算処理回路を示すブロック図である。以下、実施形態の説明においては、２次電池ユニットを「電池ユニット」と略記し、図中においては、符号（１）で示す。
【００１４】
本発明の電池ユニット（１）は、外観上はいわゆる電池パック等の２次電池と略同様であり、携帯電話、小型ビデオカメラ、デジタルカメラ、携帯音響機器、携帯パソコン等の電力を消費する外部機器（以下、「電力消費機器」と言う。）の駆動電源として使用される。斯かる電池ユニット（１）は、図１に示す様に、充電可能な電池セル（１１）及びメモリ素子（１２）から構成される。
【００１５】
電池セル（１１）は、リチウムポリマー電池やリチウムイオン電池などの２次電池によって構成され、電池セル（１１）には、過充電・過放電防止用の保護回路が付設されていてもよい。メモリ素子（１２）は、通常、ＥＥ−ＰＲＯＭ等の不揮発性メモリによって構成される。そして、メモリ素子（１２）は、電池セル（１１）の電力を消費させない様に、電池セル（１１）とは電気的に分離されている。
【００１６】
すなわち、電池セル（１１）とメモリ素子（１２）は、独立に回路構成されており、電池ユニット（１）においては、上記の様な電力消費機器に電力を供給するための電池セル（１１）の出力端子と、メモリ素子（１２）に対して情報を読書きするための通信用端子とが別個に設けられる。なお、本発明において、「電気的に分離される」とは、グランド（ＧＮＤ）が共通化されることまで否定するものではない。
【００１７】
本発明は、電池セル（１１）の電気容量、換言すれば電池セル（１１）の残容量の算出に必要な幾つかの情報をパラメータとしてメモリ素子（１２）に保持させ、電池ユニット（１）を適用する機器側の演算機能を巧く利用することにより、従来の電圧検出による手法の様に簡便に残容量を検出し、しかも、２次電池自体の電力を消費することなく、従来の演算手法の様に高精度に残容量を検出することを企図したものである。
【００１８】
従って、メモリ素子（１２）は、電池セル（１１）の電気容量（残容量）の演算に使用されるパラメータの記憶機能を備えている必要がある。電池セル（１１）の残容量の演算は、後述する様な充電器あるいは電力消費機器のマイクロプロセッサによって演算されるが、斯かる演算においては、上記のメモリ素子（１２）に記憶されたパラメータが使用される。記憶するパラメータとしては、充放電の回数、充放電回数に応じた電圧と電気容量の関係、充電時の温度、ロット番号、充放電回数に基づく劣化係数、充放電レートなどが挙げられる。
【００１９】
ところで、リチウムポリマー電池やリチウムイオン電池などの２次電池は、材料構成、電極構造、最大充電容量、発生電圧などの設計仕様によって電気的特性が個々に相違する。そこで、本発明においては、個々の電池セル（１１）の残容量を正確に演算するため、上記パラメータには、電池セル（１１）の固有の特性パラメータが含まれていることが必要である。そして、斯かる特性パラメータとしては、電圧降下特性に基づいて規定されるパラメータ、充電時間特性に基づいて規定されるパラメータが挙げられる。
【００２０】
電圧降下特性を利用した例を説明すると、電池セル（１１）の固有の特性パラメータは、電池セル（１）の劣化状態に関するパラメータであり、斯かるパラメータは、所定電圧の状態から一定の放電パターンで放電させた場合の電圧降下特性に基づいて特定されたパラメータである。更に、電圧降下特性に基づくパラメータを利用した態様としては、一定電圧まで放電させた場合の放電時間によって規定されるパラメータを利用する第１の態様、一定時間だけ放電させた場合の電池セル（１１）の電圧によって規定されるパラメータを利用する第２の態様が挙げられる。
【００２１】
具体的には、上記の第１の態様において、電圧降下特性に基づいて規定されたパラメータは、一定電圧まで放電させた場合の放電時間から求められたパラメータである。そして、上記の様な電圧降下特性に基づいて特定されたパラメータは、検出された電池セルの電圧（１１）から電池セルの電気容量を演算する際に補正値として使用される。
【００２２】
リチウムポリマー電池を例示して具体的に説明すると、リチウムポリマー電池は、周知の通り、図２に示す様な劣化特性を有する。すなわち、リチウムポリマー電池は、その劣化に伴って保有可能な電気容量が次第に少なくなり、例えば、１〜５００回の充放電では、使用可能な電池電圧の出力時間も回数毎に漸次減少する。しかも、充放電における電圧降下特性は、図３に示す様に、例えば１〜２００回の充放電においても、電圧降下曲線の初期の段階（満充電の状態から放電開始直後の電圧降下速度）が各回毎に著しく相違する。すなわち、所定の電圧から一定電圧まで放電させるのに要する時間は、劣化が進行するほど短くなり、その傾向は、電圧降下曲線の初期において顕著である。
【００２３】
そこで、個々のリチウムポリマー電池対して、都度、放電開始から一定電圧まで電圧降下させた場合の放電時間を測定し、これを充放電の履歴（劣化度合）に対応する補正値として予め数値データ化しておくことにより、その電池電圧の検出だけでその時点で利用可能な電気容量、換言すれば、残容量を前記の数値データ（補正値）に基づいて正確に算定できる。
【００２４】
より具体的に説明すると、本発明の電池ユニットは、例えば、図４に示す様な充電器（２）を使用して充電される。充電器（２）は、一例として回路構成を単純化したものであり、電池ユニット（１）の電池セル（１１）へ所定電圧を印加する充電制御回路（２１）と、記憶素子および演算素子を含み且つ充電制御回路（２１）を制御するマイクロプロセッサ（２３）とから主に構成され、電池ユニット（１）のメモリ素子（１２）は、上記の通信用端子を介してマイクロプロセッサ（２３）に接続される。
【００２５】
また、充電制御回路（２１）の陽極出力側には、電池セル（１１）に対する充電制御回路（２１）の出力電圧のしきい値を検出し、マイクロプロセッサ（２３）へ制御信号を出力する比較器（２４）が挿入される。更に、充電制御回路（２１）の出力側には、一定の電流負荷を生じさせるための定電流放電回路（２２）が並列に接続される。なお、充電器（２）の各素子や回路などには、電源回路（２５）から電力が供給される様になされている。また、定電流放電回路（２２）は、より高精度の測定を可能にするため、複数の定電流切換機構を備えていてもよい。
【００２６】
電池セル（１１）への充電操作は、例えば、図５に示す操作手順に従って行われる。すなわち、例えば電池セル（１１）を充電器（２）に接続し、一定電圧（４．０Ｖ）まで充電した後、定電流放電回路（２２）又は定抵抗放電回路を使用して放電する。次いで、電池セル（１１）の電圧が例えば３．９Ｖに低下したときまでの時間値を測定する。
【００２７】
そして、マイクロプロセッサ（２３）において、上記の時間値の逆数と所定の補正値との積をとることによって劣化状態を示す係数Ｄを得た後、電池セル（１１）の固有の劣化状態を示す特性パラメータとして、充放電の履歴に対応じた係数Ｄを電池ユニット（１）のメモリ素子（１２）へ書込んでおく。なお、メモリ素子（１２）への書込操作の後は、電池セル（１１）に満充電して充電操作を終了する。また、上記の時間値の測定は、より満充電状態に近い４．２Ｖからの値でもよく、例えば、４．２Ｖから４．０Ｖまでの時間値とすることも出来る。図３にも示す様に、出来る限り満充電に近い状態から電圧降下時間を測定した方が測定時間が短くなるので好ましい。
【００２８】
他方、上記の情報が書込まれた電池ユニット（１）は、図６に示す様な電力消費機器（３）において使用される。電力消費機器（３）は、電池ユニット（１）の電池セル（１１）の電力を所定電圧に変換して回路全体へ供給するシステム電源回路（３１）と、記憶素子および演算素子を含み且つ回路全体をを制御するマイクロプロセッサ（３３）とから主に構成され、電池ユニット（１）のメモリ素子（１２）は、上記の通信用端子を介してマイクロプロセッサ（３３）に接続される。
【００２９】
また、システム電源回路（３１）の入力側には、電池セル（１１）の出力電圧を検出し、マイクロプロセッサ（３３）へ駆動制御信号を出力するＡ／Ｄ変換器（３４）が挿入され、そして、マイクロプロセッサ（３３）には、当該マイクロプロセッサで得た情報および電池セル（１１）の残容量を表示するための表示器（３５）が接続される。
【００３０】
上記の電力消費機器（３）においては、従来の簡易方式と同様に、必要時に電池セル（１１）の電圧を検出するだけで残容量の正確な算出が可能である。すなわち、電力消費機器（３）に電池ユニット（１）を適用した場合、電池ユニット（１）のメモリ素子（１２）は、電池セル（１１）の固有の特性パラメータ、換言すれば、上記の劣化状態を示す係数Ｄを予め記憶しており、電力消費機器（３）のマイクロプロセッサ（３３）にて電池セル（１１）の残容量を演算する際、充放電の履歴に対応する係数Ｄをマイクロプロセッサ（３３）に協働的に出力する。
【００３１】
従って、マイクロプロセッサ（３３）においては、検出した電池セル（１１）の電圧ならびにメモリ素子（１２）から得られる劣化状態を示すパラメータとしての劣化係数Ｄに基づき、電池セル（１１）の残容量を簡単に且つ正確に補正演算でき、表示器（３５）に表示させることが出来る。しかも、上記の電圧検出および劣化状態を示すパラメータによる残容量の演算では、電池セル（１１）の電力による連続的な測定がなく、電池セル（１１）自体の自己放電量を極めて少なく出来る。なお、上記および以下の実施形態において、「劣化係数Ｄ」は、劣化が進むほど大ききなる値あるいは小さくなる値の何れであってもよい。
【００３２】
【表１】
0003868711.tif 000002
【００３３】
具体的な例を用いて説明すると、メモリ素子（１２）には、劣化係数Ｄと共に、電池電圧と劣化がない場合の電池容量（補正前電池容量）との関係を示す対照表（テーブル）が記憶されている。一方、マイクロプロセッサ（３３）においては、測定された電池電圧と、メモリ素子（１２）の上記の対照表から読み出された情報、すなわち、前記の測定された電池電圧に対応する補正前電池容量および劣化係数Ｄとから補正後の電池容量を求めるためのアルゴリズムが格納されている。
【００３４】
表１は、上記の様な電池電圧、補正前電池容量、劣化係数および補正後電池容量の関係を示す表である。メモリ素子（１２）には、表１の第２列および第３列に対応する対照表が記憶されている。そして、マイクロプロセッサ（３３）は、測定された電池電圧に対応する補正前電池容量を上記の対照表から読み取り、読取った値と劣化係数Ｄとから、所定のアルゴリズムによって補正後電池容量を求める。
【００３５】
表１は、電圧範囲として、４．０Ｖ、３．５Ｖ及び３．０Ｖの３つの場合についてのみ記載しているが、上記の対照表においてはさらに細分化している。また、表１においては、劣化パラメータも１００〜３００の３段階についてのみ記載しているが、斯かる劣化パラメータも上記の対照表においてはさらに細分化している。すなわち、表１は、全体の対照表の一部を表したものである。
【００３６】
残量を求めるに当たり、先ず、マイクロプロセッサ（３３）は、通信端子を通じて電池ユニット（１）の劣化パラメータＤを取得し読み出す（例えば、劣化パラメータの数値が「２００」だったとする）。一方、電力消費機器（３）において、電池を使用している際、マイクロプロセッサ（３３）は、電池セルの電圧値を読み取る（例えば、電池電圧の値が「３．５Ｖ」だったとする）。更に、マイクロプロセッサ（３３）は、メモリ素子に格納された対照表を参照し、電池電圧３．５Ｖの時の補正前電池容量５００ｍＡｈを読み出す。そして、マイクロプロセッサ（３３）は、補正前電池容量５００ｍＡｈに対し、劣化係数２００の値を演算して、補正後電池容量４００ｍＡｈを求める。得られた残量は、これを必要に応じて図表化してＬＣＤ表示される。
【００３７】
上記の方法は、それぞれの電池の劣化状況に応じた劣化係数によって残量に補正を加えているので、単に電圧のみから電池の残量を予測する方法に比べ、より精度の高い残量表示が可能となる。すなわち、上記の例において、仮に、劣化パラメータの補正を加えない場合は、電池電圧が３．５Ｖならば、一様に残量は５００ｍＡｈと認識されてしまい、劣化の進んだ（即ち劣化係数の大きい）電池を使用していた場合には、実際の残量よりも大きな残量を示してしまう。これに対し、上記の方法においては、電池の劣化が進めば、それに応じて大きな数値の劣化係数を与えるので、残量表示の精度はより高まる。
【００３８】
なお、上記の例においては、対照表には電池電圧に対する補正前電池容量が記載されているが、電池容量の割合（パーセンテージ等）であってもよい。最終的に求める残量が、絶対値としての値ではなく、割合としての値である場合には、この方法は有効である。
【００３９】
電圧降下特性に基づく演算用のパラメータをメモリ素子（１２）に記憶した態様のうち、第２の態様においては、電圧降下特性に基づいて規定されたパラメータとして、一定時間だけ放電させた場合の電圧に基づいて特定されたパラメータが利用される。そして、上記の様な電圧降下特性に基づいて特定されたパラメータは、前述の態様と同様に、検出された電池セル（１１）の電圧から電池セルの電気容量を演算する際に補正値として使用される。
【００４０】
具体的には、上記の態様においては、個々のリチウムポリマー電池に対して、都度、放電開始から一定時間だけ電圧降下させた場合の電池セル（１２）の電圧を測定し、これを充放電の履歴（劣化度合）に対応する補正値として予め数値データ化しておくことにより、その電池電圧の検出だけでその時点で利用可能な電気容量、換言すれば、残容量を前記の数値データ（補正値）に基づいて正確に算定できる。
【００４１】
すなわち、図４に示す様な充電器（２）を使用した電池セル（１１）への充電操作により、例えば、定電流放電回路（２２）を使用し、満充電の状態から１秒間だけ放電し、１秒経過後の電圧を測定する。所定電圧から一定時間放電後の電圧値は、劣化が進むほど大きくなる。従って、得られた電圧値の逆数と所定の補正値との積をとることによって劣化状態を示す係数を得た後、電池セル（１１）の固有の劣化状態を示す特性パラメータとして、充放電の履歴に対応じた係数Ｄを電池ユニット（１）のメモリ素子（１２）へ書込んでおく。
【００４２】
そして、図６に示す様な電力消費機器（３）に電池ユニット（１）を適用した場合、電池ユニット（１）のメモリ素子（１２）は、電池セル（１１）の固有の特性パラメータ、換言すれば、上記の劣化状態を示す係数を予め記憶しており、電力消費機器（３）のマイクロプロセッサ（３３）にて電池セル（１１）の残容量を演算する際、充放電の履歴に対応する係数Ｄをマイクロプロセッサ（３３）に協働的に出力する。
【００４３】
従って、マイクロプロセッサ（３３）においては、検出した電池セル（１１）の電圧ならびにメモリ素子（１２）から得られる劣化状態を示すパラメータとしての係数に基づき、電池セル（１１）の残容量を簡単に且つ正確に補正演算でき、表示器（３５）に表示させることが出来る。しかも、上記の残容量の演算では、電池セル（１１）の電力による連続的な測定がなく、電池セル（１１）自体の自己放電量を極めて少なく出来る。第２の態様における残容量の測定は、第１の態様の場合と同様に行うことが出来る。
【００４４】
また、本発明に係る電気容量の測定方法は、電圧降下特性を利用して電気容量の特定可能な上記の各態様の電池ユニット（１）における電気容量の測定方法であり、斯かる測定方法においては、電池セル（１１）の電圧を検出し、得られた電圧値から電池セル（１１）の電気容量を演算するにあたり、メモリ素子（１２）に予め記憶され且つ電池セル（１１）の電圧降下特性に基づいて規定されたパラメータ（劣化状態を示す各係数）を補正値として使用する。その結果、前述の通り、電池セル（１１）の残容量を簡単に且つ正確に演算でき、表示器（３５）に表示させることが出来る。
【００４５】
なお、本発明において、「電気容量の測定」とは、必ずしも容量の絶対値を測定することに限られるものではなく、本来有するべき電気容量（劣化前の満充電状態での容量）に対する割合などの相対値を測定することも含む概念である（後述の測定方法においても同様）。
【００４６】
また、本発明の電池ユニット（１）においては、前述の通り、メモリ素子（１２）に書込まれる電池セル（１１）の固有の特性パラメータとして、充電時間特性に基づいて規定されるパラメータも採用できる。すなわち、電池セルの固有の特性パラメータは、当該電池セルの劣化状態に関するパラメータであって、所定電圧まで降下した状態から一定の電圧で充電した場合の充電時間特性に基づいて規定されたパラメータである。そして、充電時間特性に基づいて規定されたパラメータは、検出された前記電池セルの電圧から電池セルの電気容量を演算する際に補正値として使用される。通常の充電器においては、充電操作が先ず定電圧にて行われるため、電池セル（１１）の固有の特性パラメータとしては、上記の充電時間特性に基づいて規定されるパラメータを使用するのがより簡便で好ましい。
【００４７】
例えば、リチウムポリマー電池は、前述の通り、図２に示す様な劣化特性を有しており、また、表２に示す様に、その劣化に伴って、例えば充放電回数（サイクル数）の増加に伴って可能な充電容量が低下し且つ充電時間が次第に長くなると言う特性を備えている。そして、２次電池の劣化、すなわち、充電可能な電気容量の低下は、定電圧（ＣＶ）充電した場合の充電時間に高度に相関する。２次電池の劣化が充電時間に影響する理由の一つには、劣化による内部抵抗の増加が挙げられ、斯かる内部抵抗の変化の傾向は、電池の製造プロセスや内部構造によって個々に相違する。換言すれば、仕様、製造方法あるいはロット等の異なる個々のリチウムポリマー電池毎に充電時間特性が異なる。
【００４８】
そこで、個々のリチウムポリマー電池毎に対して、都度、一定電圧で例えば満充電した場合の充電時間を測定し、これを充放電の履歴（劣化度合）に対応する補正値として予め数値データ化しておくことにより、その電池電圧の検出だけでその時点で利用可能な電気容量、換言すれば、残容量を前記の数値データ（補正値）に基づいて正確に算定できる。
【００４９】
具体的には、前述の様な図４に示す充電器（２）を使用した電池セル（１１）への充電操作により、例えば、ある一定の電圧まで降下した状態から一定電圧で充電し、充電までの時間を測定する。そして、得られた充電時間と所定の補正値との積をとることによって劣化状態を示す係数（劣化係数）を得た後、電池セル（１１）の固有の劣化状態を示す特性パラメータとして、充放電の履歴に対応じた係数Ｄを電池ユニット（１）のメモリ素子（１２）へ書込んでおく。
【００５０】
これにより、前述の各態様と同様に、図６に示す様な電力消費機器（３）に電池ユニット（１）を適用した場合、電池ユニット（１）のメモリ素子（１２）は、電池セル（１１）の固有の特性パラメータ、換言すれば、上記の劣化状態を示す係数を予め記憶しており、電力消費機器（３）のマイクロプロセッサ（３３）にて電池セル（１１）の残容量を演算する際、充放電の履歴に対応する係数Ｄをマイクロプロセッサ（３３）に協働的に出力することが出来る。
【００５１】
従って、マイクロプロセッサ（３３）においては、検出した電池セル（１１）の電圧ならびにメモリ素子（１２）から得られる劣化状態を示すパラメータとしての係数に基づき、電池セル（１１）の残容量を簡単に且つ正確に補正演算でき、表示器（３５）に表示させることが出来る。しかも、上記の残容量の演算では、電池セル（１１）の電力による連続的な測定がなく、電池セル（１１）自体の自己放電量を極めて少なく出来る。この場合の残容量の測定も、上記の第１及び第２の態様の場合と同様に行うことが出来る。
【００５２】
因に、表２は、測定された充電までの定電圧充電時間の値、充電可能な電気容量、および、電力消費機器（３）における上記の演算に使用された劣化係数の例を示している。
【００５３】
【表２】
0003868711.tif 000003
【００５４】
また、本発明に係る電池ユニット（１）における電気容量の測定方法は、充電時間特性を利用して電気容量の特定可能な上記の電池ユニット（１）における電気容量の測定方法であり、電池セル（１１）の電圧を検出し、得られた電圧値から電池セル（１１）の電気容量を演算するにあたり、メモリ素子（１２）に予め記憶され且つ電池セル（１１）の充電時間特性に基づいて規定されたパラメータを補正値として使用する。その結果、前述の各態様と同様に、電池セル（１１）の残容量を簡単に且つ正確に演算でき、表示器（３５）に表示させることが出来る。
【００５５】
なお、上述した各態様の本発明の電池ユニット（１）において、メモリ素子（１２）へのパラメータの書込や残容量の算出は、充電器や電力消費機器に限られるものではなく、電池ユニット（１）が接続可能な機器であれば何れの機器で行ってもよい。また、電池ユニット（１）に温度センサーを設け、電池セル（１１）の温度を検出可能に構成した場合には、所定の温度または温度範囲毎に上記の表１の様な対照表を記憶させることにより、一層高精度に残容量を演算できる。
【００５６】
更に、本発明の電池ユニット（１）においては、より一層高精度に電池セル（１１）の残容量を演算するため、メモリ素子（１２）に記憶されるパラメータには、電池セル（１１）の電気容量を演算する際に補正値として使用される電池セル（１１）の放電レートが含まれていてもよい。すなわち、電池セル（１１）の電気容量の算定においては、放電レートも精度を左右する要因であり、必要に応じて放電レート測定用の回路あるいはソフトウェアを上記の様な充電器あるいは電力消費機器側に付設し、これら機器側でモニタしてメモリ素子（１２）に書込むことにより、放電レートの情報を使用し、より高精度に残容量を補正演算できる。
【００５７】
また、本発明の電池ユニット（１）の構成ならびに上記の残容量の測定方法は、電池ユニット又は電池セルを構成する２次電池の製造における初期特性の評価に利用できる。例えば、製造した２次電池に充電処理を施した後、放電試験を行い、その際に得られた評価結果を電池の初期特性としてメモリ素子に記憶させる。そして、上記の評価結果を利用し、検査工程において製品電池パックの良否を判断することにより、不良品を排除することが出来る。
【００５８】
更に、上記の特性評価に使用する試験装置の回路構成は、前述の図４に示す充電器と同一の構成とすることが出来る。特に、試験装置の回路を充電器の回路と同一に構成することにより、電池ユニットに充電器を実際に適用した場合、試験器と充電器とで電気特性上の差異がなく、充電条件をより高精度に再現できるため、残容量の測定精度を更に向上させ得る。
【００５９】
また、充電器と電池ユニットを製造する場合、定電流放電回路が付設された上記の様な充電器に電池ユニットをセットし、充電器の製品評価を兼ねて電池ユニットの上記の製品評価を行うことが出来る。その結果、電池ユニットと充電器とを同時に検査でき、検査時間やコストを低減できる。なお、試験装置における上記の試験方法は、前述の電圧降下特性の測定と同様の方法でよいが、メモリ素子に記憶させる２次電池の特性パラメータとしては、放電時間と電圧降下の関係だけでなく、そのプロファイルや試験時の温度を利用することも出来る。
【００６０】
【発明の効果】
本発明の２次電池ユニット及び当該２次電池ユニットにおける電気容量の測定方法によれば、メモリ素子が電池セルの固有の特性パラメータを予め記憶しており、電池セルの残容量を演算する際、記憶した特性パラメータを例えば電力消費機器側へ出力するため、検出された電池セルの電圧に基づき、電池セルの残容量を簡単に且つ正確に演算できる。しかも、斯かる演算においては、電池セルの電力による連続的な測定がなく、電池セル自体の自己放電量を極めて少なく出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る２次電池ユニットの構成を示すブロック図
【図２】一例としてのリチウムポリマー電池の劣化特性を示すグラフ
【図３】一例としてのリチウムポリマー電池の劣化特性を示すグラフ
【図４】充電器と組合せた場合のパラメータの書込処理を示すブロック図
【図５】メモリ素子に対するパラメータの書込手順を示すフロー図
【図６】電力消費機器に２次電池ユニットを適用した場合の電池セルの電気容量の演算処理を示すブロック図
【符号の説明】
１  ：２次電池ユニット
１１：電池セル
１２：メモリ素子
２  ：充電器
２１：充電制御回路
２３：マイクロプロセッサ
３  ：電力消費機器
３３：マイクロプロセッサ
３５：表示器
３６：充電制御回路
【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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