(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電された電荷を放電する放電条件に応じて満充電から放電停止電圧までの総放電容量が変動する充電電池において、
電池本体あるいはこの電池本体が複数直列に接続された組電池と、
特定の放電電流値において前記満充電から前記放電停止電圧まで放電したときの総放電容量を前記特定の放電電流値複数についてこれとその放電停止電圧までの総放電容量とを一義的に対応付けて記憶した放電電流値対総放電容量の第１のデータ記憶手段と、
前記あるいは他の特定の放電電流値において前記満充電から所定の放電電圧まで放電したときの積算放電量を前記特定の放電電流値あるいは他の特定の放電電流値複数に対応して記憶した第２のデータ記憶手段と、
前記電池本体の現在の電圧値を検出する電圧値検出手段と、
現在の放電電流値を検出する電流値検出手段と、
前記電圧値検出手段から得られた前記電圧値が実質的に前記所定の放電電圧に一致するものであるか否かを判定する判定手段と、
この判定手段からの判定結果に応じて前記電圧値が実質的に前記所定の放電電圧に一致するときに前記電流値検出手段から得られた前記現在の放電電流値に基づいて前記第１のデータ記憶手段により得られるデータにより前記現在の放電電流値に対応するあるいはそれに最も近い前記放電停止電圧までの総放電容量を得て、かつ、前記第２のデータ記憶手段により得られる前記現在の放電電流値に対応する積算放電量を得て、前記総放電容量と前記積算放電量とから放電電荷の残容量を算出する残容量算出手段とを備え、
前記データ記憶手段は、所定の温度と前記放電電流値と前記放電停止電圧までの総放電容量とを関係付けたテーブルを有していて、このテーブルは、前記総放電容量について特定の温度における前記放電停止電圧までの総放電容量を基準として他の特定の放電電流値における前記放電停止電圧までの総放電容量を比率として記憶するものである充電電池。
【請求項２】
充電された電荷を放電する放電条件に応じて満充電から放電停止電圧までの総放電容量が変動する充電電池パックにおいて、
電池本体あるいはこの電池本体が複数直列に接続された組電池と、
特定の放電電流値において前記満充電から前記放電停止電圧まで放電したときの総放電容量を前記特定の放電電流値複数についてこれとその放電停止電圧までの総放電容量とを一義的に対応付けて記憶した放電電流値対総放電容量の第１のデータ記憶手段と、
前記あるいは他の特定の放電電流値において前記満充電から所定の放電電圧まで放電したときの積算放電量を前記特定の放電電流値あるいは他の特定の放電電流値複数に対応して記憶した第２のデータ記憶手段と、
現在の前記電池本体の電圧値を検出する電圧値検出手段と、
現在の放電電流値を検出する電流値検出手段と、
前記電圧値検出手段から得られた前記電圧値が実質的に前記所定の放電電圧に一致するものであるか否かを判定する判定手段と、
この判定手段からの判定結果に応じて前記電圧値が実質的に前記所定の放電電圧に一致するときに前記電流値検出手段から得られた前記現在の放電電流値に基づいて前記第１のデータ記憶手段により得られるデータにより前記現在の放電電流値に対応するあるいはそれに最も近い前記放電停止電圧までの総放電容量を得て、かつ、前記第２のデータ記憶手段により得られる前記現在の放電電流値に対応する積算放電量を得て、前記総放電容量と前記積算放電量とから放電電荷の残容量を算出する残容量算出手段とを備え、
前記データ記憶手段は、所定の温度と前記放電電流値と前記放電停止電圧までの総放電容量とを関係付けたテーブルを有していて、このテーブルは、前記総放電容量について特定の温度における前記放電停止電圧までの総放電容量を基準として他の特定の放電電流値における前記放電停止電圧までの総放電容量を比率として記憶するものである充電電池パック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、充電電池あるいは充電電池パックに関し、詳しくは、充電コントローラを有するリチウム・イオン二次蓄電池（以下リチウム電池）あるいはその充電電池パックにおいて、電池の使用状態に応じた電池の残容量を外部に出力することが可能な内部回路を有する充電電池および充電電池パックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、リチウム電池等の充電は、蓄電池が放電後の状態にあものとすれば、最初は定電流での充電が行われ、次にかなり充電されてほぼ満充電に近い状態になったときに定電圧での充電形態に切り換わり、この定電圧充電の下で、充電電流が所定値以下になったとき、あるいは充電電圧が所定値以上になったとき、十分に充電が行われたものとしてスイッチをＯＦＦして充電を終了させる制御が行われている。そして、リチウムイオン電池あるいはその充電電池パック側には、過充電を防止するために充電制御のコントローラ（またはその一部の回路）が内蔵されあるいは一体化されている。
【０００３】
この種の充電電池および充電電池パック（以下充電電池で代表）は、携帯型のコンピュータやハンドヘルド電子装置等の電子装置に内蔵され、充電電池の電圧が所定値以下に降下すると電子装置側の充電回路により充電が行われ、その充電電流を受け、充電が完了したときに充電を終了させ、電池駆動のときには電子装置側に電力を供給するために放電を行う。そのために充電制御のコントローラは、充電電池の正極側と充電端子との間を双方向に電流を流す継電器あるいは継電デバイスを設けて電流方向を切換える。また、充電、放電のそれぞれの方向には直列にダイオードを挿入して一方向の電流を選択し、逆方向の電流を阻止するダイオード切換回路を有している。
この種の充電電池を有する電子装置にあっては、ＡＣ電源に接続され電子装置が動作していないとき、あるいは動作しているときに、充電電池に対して充電が行われ、ＡＣ電源が取り外されて電子装置を動作させるときには充電電池からの電力により電子装置が動作する。
【０００４】
最近では、この種の電子装置に内蔵されるバッテリーとしてスマートバッテリ規格に従ったバッテリーが開発され、使用されている。このスマートバッテリ規格では、ＳＭバスにより電子装置内のプロセッサ（ＭＰＵ）と充電電池に内部回路として設けられたプロセッサを有するコントロール回路とが接続されて、充電電池の状態を電子装置内のプロセッサ（ＭＰＵ）にデータとして送出することができる。
この電池の状態として転送されるデータの１つに、充電電池の残容量（以下残量）を示すデータがある。充電電池の残量データは、通常、電子装置内で予定されているデータ処理が現在の充電電池の残量により誤動作なく、処理できるかどうかの判定に利用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来、スマートバッテリ規格に従ったバッテリーにおいて、充電電池の残量を電子装置側に送出する場合には、使用の都度放電電流値を検出して満充電のときから現在までの使用電流値から使用電荷量（使用放電量）を求め、求められた使用電荷量をあらかじめ設定されている放電終止電圧までの総放電容量（例えば、充電電池の電圧が３．０Ｖになったのときの固定の総放電容量値Ｑo）から減算することで求められている。
しかし、そのときどきの放電電流値や温度等、その他の放電条件が相違すれば、それに応じて放電停止までの総放電容量が相違するので、残量も変動してくる。これを考慮しない場合には、前記残量の算出に放電条件の変動も含めた余裕のある残量計算をすることが必要になる。そのため、算出される残量が不正確となり、充電電池が十分に活用されない状態で残量が出力され、充電が何回も繰り返され、かえって充電電池の使用効率が悪くなるという問題がある。
この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するものであって、電池の使用状態に応じた電池の残容量を外部に出力することが可能で、かつ、充電電池の使用効率を向上させることができる内部回路を有する充電電池あるいは充電電池パックを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するためのこの発明の充電電池あるいは充電電池パックの構成は、充電された電荷を放電する放電条件に応じて満充電から放電停止電圧までの総放電容量が変動する充電電池において、電池本体あるいはこの電池本体が複数直列に接続された組電池と、特定の放電電流値において満充電から放電停止電圧まで放電したときの総放電容量を特定の放電電流値複数についてこれとその放電停止電圧までの総放電容量とを一義的に対応付けて記憶した放電電流値対総放電容量の第１のデータ記憶手段と、前記あるいは他の特定の放電電流値において満充電から所定の放電電圧まで放電したときの積算放電量を特定の放電電流値あるいは他の特定の放電電流値複数に対応して記憶した第２のデータ記憶手段と、電池本体の現在の電圧値を検出する電圧値検出手段と、現在の放電電流値を検出する電流値検出手段と、電圧値検出手段から得られた電圧値が実質的に所定の放電電圧に一致するものであるか否かを判定する判定手段と、この判定手段からの判定結果に応じて電圧値が実質的に所定の放電電圧に一致するときに電流値検出手段から得られた現在の放電電流値に基づいて第１のデータ記憶手段により得られるデータにより現在の放電電流値に対応するあるいはそれに最も近い放電停止電圧までの総放電容量を得て、かつ、第２のデータ記憶手段により得られる現在の放電電流値に対応する積算放電量を得て、総放電容量と積算放電量とから放電電荷の残容量を算出する残容量算出手段とを備えるものであり、さらに、前記のデータ記憶手段は、所定の温度と放電電流値と放電停止電圧までの総放電容量とを関係付けたテーブルを有していて、このテーブルが総放電容量について特定の温度における放電停止電圧までの総放電容量を基準として他の特定の放電電流値における放電停止電圧までの総放電容量を比率として記憶するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
ところで、電子装置に内蔵される充電電池や電池パックは、そのときどきの電子装置のデータ処理内容に応じて多少放電電流値は変動するものの、ある放電電流値での処理はそれが継続して行われることが多く、急激に変化することは少ない。そこで、そのときの放電電流値に対応する特定の放電電流値において満充電から放電停止電圧まで放電したときの総放電容量を、その電流値で放電しているときの放電停止電圧までの総放電容量として予測して使用しても実質的に大きな誤差は生じない。
一方、使用の都度放電電流値を検出して満充電のときから現在までの使用電流値から使用電荷量（積算放電量）を積算処理により求める場合には、使用の都度放電電流値を検出して行うことになるので、その回数が多くなると積算放電量の計算に誤差が累積されて正確な残量が算出できない。
このようなことから前記のように第１、第２のデータ記憶手段を設けて、まず、第１のデータ記憶手段により放電電流値に応じて変動する放電停止電圧までの総放電容量をそのときの放電電流値で参照できるようにし、現在の放電電流値からそのときの総放電容量を予測し、第２のデータ記憶手段により積算放電量の計算の誤差を低減して特定電圧における積算放電量を求めてこれと総放電容量とにより放電電荷の残量を算出するようにしているので、そのときどきの放電電流に対応して残量をより精度が高く、ダイナミックに算出することができる。
その結果、より精度の高い残量検出や残時間検出が可能となり、充電電池の使用効率を向上させることができる。
【０００８】
【実施例】
図１は、この発明の充電電池を適用した一実施例の電子装置に内蔵されるリチウム充電電池を中心とする回路図、図２は、残量算出処理のフローチャート、図３は、劣化度対応総放電容量テーブルの説明図、図４は、特定電流値における総放電容量の特性の説明図、そして図５は、特定電圧における電流値対積算放電量値テーブルの説明図である。
図１において、２０は、電子装置であって、その内部には着脱可能に装着された電池内充電制御回路を有する充電電池１０を有している。
充電電池１０は、リチウム電池セル（以下電池本体）１ａ，１ｂ，…，１ｎが複数（図では３個）、直列接続された組電池を有していて、装置本体２１に設けられた電源回路２２から充放電端子１４ａ，充放電電源ライン＋Ｖcc（以下電源ライン＋Ｖcc）、充放電切換スイッチ回路１３を介して充電電流を受け、装置本体２１は、充放電端子１４ａを介して電池本体側からの放電電流により電力が供給される。また、充電電池１０は、装置本体２１に設けられたＭＰＵ２３によりＳＭバス１２を介して充電電池１０の現在の電池の残量が読出される。
なお、電源ライン＋Ｖccは、充放電端子１４ａに接続され、これを介して装置本体２１に接続されている。また、グランドラインＧＮＤＬは、接地端子１４ｂに接続され、これを介して装置本体２１のグランドＧＮＤに接続されている。
ところで、ここで説明する充電電池１０に内蔵される内蔵回路は、通常、ＣＭＯＳ等で構成され、クロック周波数の低い、低消費電力型の回路が用いられる。その動作電力は、非常に小さいものであり、ここでの内蔵回路は、充電状態にあるときを除いて、充電電池からの電力で動作する。また、充電電池１０が満充電されたときの満充電検出は、電池本体の端子電圧が満充電に対応する所定値か、それ以上になったとき、例えば、４．３Ｖになったときに検出される。
【０００９】
電源回路２２は、充電電池１０と商用ＡＣ電源との切り換え回路を有していて、通常は、商用ＡＣ電源からの電力が供給されて装置本体２１が動作する。
充電電池１０の電池本体１ａの正極側の電極と電源ライン＋Ｖccとの間に設けられた充放電切換スイッチ回路１３は、充電側スイッチと放電側スイッチとを有していて、充電、放電に応じてコントローラ２により充電側スイッチと放電側スイッチとが充放電に応じてＯＮ、ＯＦＦ制御される。なお、この充放電切換スイッチ回路１３は、削除され、直接充放電電源ライン＋Ｖccが電池本体１ａの正極側に接続されていてもよい。
充電電池１０の内部には、このようなコントローラ２のほかに、電圧値検出回路３、電流値検出回路４、温度検出回路５が設けられている。
【００１０】
電圧値検出回路３は、電池本体１ａ，１ｂ，…，１ｎのそれぞれの正極側と負極側とに接続され、それぞれの端子電圧を検出してコントローラ２からの制御信号に従ってコントローラ２にそれぞれ電池本体の現在の電圧値を出力する。コントローラ２は、後述する積算量算出電圧判定プログラム７ａをＭＰＵ９に実行させて前記の制御信号を発生して、各電池本体１ａ，１ｂ，…，１ｎの端子電圧を電圧値検出回路３から各電池本体対応に得て、そのうちのいずれか１つの電圧が３．４Ｖか、あるいは３．２Ｖか否かの判定をする。これとは別に、検出された電圧値に応じて電池本体１ａ，１ｂ，…，１ｎのいずれか１つが過充電あるいは過放電になったときには、充放電切換スイッチ回路１３を制御して過充電のときに充電側のスイッチをＯＦＦし、過放電のときに放電側のスイッチをＯＦＦしてそれぞれに充放電動作を停止させる。
電流値検出回路４は、検出抵抗Ｒｓを有していて、この検出抵抗Ｒｓは、電池本体１ｎの負極側の電極とグランドラインＧＮＤＬとの間に直列に挿入されている。そして、コントローラ２からの制御信号に従ってコントローラ２に現在の充放電の電流値を出力する。なお、充電電流か、放電電流かは、検出抵抗Ｒｓの端子電圧の極性による。
温度検出回路５は、温度センサ（図示せず）を有していて、温度センサからの信号を受けてコントローラ２からの制御信号に従ってコントローラ２に現在の温度値を出力する。
【００１１】
コントローラ２には、ＭＰＵ６と、メモリ７、Ａ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ）８、そして表示装置９とが設けられ、これら回路がバス１１を介して相互に接続されている。また、前記の各制御信号がバス１１を介して各回路に送出される。そして、電圧値検出回路３と、電流値検出回路４、そして温度検出回路５の検出信号値は、Ａ／Ｄ８を介してＭＰＵ６に渡される。
メモリ７には、積算量算出電圧判定プログラム７ａと、電池劣化度検出プログラム７ｂ、残量算出プログラム７ｃ、使用可能残時間算出出力プログラム７ｄ、劣化度対応総放電容量テーブル７ｅ、特定電圧における電流値対積算放電量値テーブル７ｆ、そしてパラメータ記憶領域７ｇとが設けられている。パラメータ記憶領域７ｇには充電回数カウント値Ｎと基準総放電容量値Ｑo（後述）等とが記憶されている。
ここで、積算量算出電圧判定プログラム７ａは、所定の周期（時間Δｔ毎）に定期的にコールされてＭＰＵ６により実行される。これが実行されたときには、現在の各電池本体１ａ，１ｂ，…，１ｎの電圧値Ｖを電圧値検出回路４から制御信号に応じて得て、各電池本体１ａ，１ｂ，…，１ｎの電圧値Ｖのうちいずれか１つの電圧値があらかじめ決められた監視電圧値、ここでは、３．４Ｖと３．２Ｖのうちのいずれかであるか、否かを判定し、これらいずれかにあるときに、現在の電池の放電電流値ｉを電流値検出回路４から制御信号に応じて得て放電電流値ｉをメモリ７に記憶し、さらに温度検出回路５から現在の充電電池１０の温度値Ｔを得てこれをメモリ７の所定領域に記憶して、電流値対積算放電量値テーブル７ｆにおいて電池電圧が３．４Ｖのときには、図５のテーブル７５を参照し、電池電圧が３．２Ｖのときには図５のテーブル７６を参照して、現在の放電電流値ｉと現在の温度値Ｔに対応する積算放電量値Ｑn（満充電のときから現在までの放電量の積算値）を得て、これをメモリ７に記憶する。そして、残量算出処理として電池劣化度検出プログラム７ｂをコールする。そうでないときには、この処理を終了して、次の割込み処理まで待つ。
【００１２】
電池劣化度検出プログラム７ｂは、充放電サイクル劣化に応じた判定をするものであって、これがコールされてＭＰＵ６により実行されたときには、パラメータ記憶領域７ｇに記憶されている充電回数カウント値Ｎを参照してそれが１〜１００までのときには、劣化度Ｌ＝１、１０１から２００までのときには、劣化度Ｌ＝２、２０１〜３００までのときには、劣化度Ｌ＝３、３０１以上のときには、劣化度Ｌ＝４として４段階のいずれかであるかを判定して、そのときの劣化度Ｌをメモリ７に記憶する。そして、残量算出プログラム７ｃをコールする。
なお、パラメータ記憶領域７ｇに記憶されている充電回数カウント値Ｎは、充電が行われる都度、コントローラ２によりインクリメントされるものであって、初期値は“０”となっている。
【００１３】
ところで、充電電池は、一般的に充放電サイクルを繰り返すことによって劣化し、この電池劣化により総放電容量が順次減少していくので、ここでは、充電の回数を劣化判定の要素としているが、劣化度Ｌとして現実の総放電容量の減少により判定することもできる。それは、１つ前の満充電のときに、その満充電の時から放電停止電圧まで放電したときの総放電容量を積算放電量算出プログラムを設けて、このプログラムの実行により積算しておき、そのときの総放電容量をメモリ７に記憶した上でこの総放電容量を前記と同様に減少する総放電容量について４段階に範囲分けしておき、どの段階の劣化度かを判定して劣化度を決定するものである。また、これを充電回数カウント値Ｎに換えてパラメータ記憶領域７ｆに記憶しておき、次の満充電からの放電のときに読出して、どの段階の劣化度かを判定して劣化度を次の放電において決定してもよい。このようにして決定された電池劣化度Ｌを利用して次の処理を行う。
残量算出プログラム７ｃは、これがコールされてＭＰＵ６により実行されたときには、メモリ７に記憶された現在の電流値ｉと現在の温度値Ｔ、そして検出された劣化度Ｌとからと劣化度対応総放電容量テーブル７ｅを参照して劣化度Ｌに対応するテーブルを選択して、現在の放電電流値ｉと現在の温度値Ｔとからこれらに最も近い放電電流値と温度に対応する補正係数Ｋiを得て、充電電池の劣化に応じた総放電容量ＱaをＱa＝基準総放電容量Ｑo×Ｋiにより算出する。そして、現在までの積算放電量Ｑnと総放電容量ＱａとによりＱr＝Ｑa−Ｑnにより残量Ｑrを算出する。そして、使用可能残時間算出出力プログラム７ｄをコールする。
【００１４】
使用可能残時間算出出力プログラム７ｄは、これがコールされてＭＰＵ６により実行されたときには、現在の電池の放電電流値ｉから残時間ＴLをＴL＝Ｑr／ｉにより求める。そして、表示装置９に残時間ＴLを出力し、さらに、この残時間ＴLをＳＭバス１２を介して割込みにより装置本体２１側のＭＰＵ２３に出力する。なお、出力するデータとしては、残量Ｑrであってもよく、残時間ＴLと残量Ｑrのデータがともに出力されてもよい。この場合、残時間ＴLあるいは残量Ｑrは、メモリ７に記憶しておき、装置本体２１側のＭＰＵ２３からの残時間ＴLあるいは残量Ｑrの送出要求が算出時点から所定の時間内あったときにこの要求にに応じてＭＰＵ９が装置本体２１側に出力するようにしてもよい。
ここでの算出時点からの所定の時間は、平均的な放電電流において電池電圧が３．４Ｖあるいは３．２Ｖから算出誤差が大きくならない範囲で電池電圧が低下するまでの平均時間として設定される。また、装置本体２１側のＭＰＵ２３からの残時間ＴLあるいは残量Ｑrの送出要求があったときに充電電圧値が３．４Ｖ以上にあって残時間ＴLあるいは残量Ｑrの算出がいまだされていないとき、あるいは算出時点からみて所定の時間の範囲外のときには、算出できない旨の応答をするようにするか、別途、他の方法（例えば、前記した従来技術等）で残量算出をして応答するようにすることができる。
【００１５】
劣化度対応総放電容量特性テーブル７ｅは、図３に示されるように、４段階の電池劣化度Ｌ（＝１〜４）に対応して４枚のテーブル７１、７２、７３、７４からなる。各テーブルには、その劣化度に対応して得られた、特定の放電電流値０．２ｃ，０．５ｃ，…２．０ｃに対して満充電の時から放電停止電圧までの総放電容量（補正係数Ｋｉとして）が所定の温度ごとに分けて記憶されている。縦軸は特定の放電電流値であり、横軸は温度である。温度としては、５゜Ｃおきに採取したデータとなっている。
これらのデータのうち、温度２５゜Ｃにおける満充電から放電停止電圧まで特定放電電流値において放電した場合の総放電容量の関係を示すのが図４である。縦軸が１個の電池本体（セル）の電圧値であり、横軸が放電容量（ｍＡｈ）である。Ｑo，Ｑ1，Ｑ2がそれぞれ電流値＝０．２ｃ，電流値＝０．５ｃ，電流値＝１．０ｃにおける放電停止電圧３．０Ｖまでの総放電容量である。
なお、１．０ｃは、設計容量をすべて１時間で放電できる電流値であり、例えば、容量１２００ｍＡｈの電池では、１．０ｃは１２００ｍＡである。０．５ｃは、６００ｍＡであり、０．２ｃは、２４０ｍＡである。これら電流値を特定電流値として総放電容量を得たのがＱo，Ｑ1，Ｑ2である。
【００１６】
特定電圧における電流値対積算放電量値テーブル７ｆは、図５に示すものであり、このテーブルは、図４において、電池本体１（電池本体１ａ，１ｂ，…，１ｎの代表として）について電圧３．４Ｖまでの積算放電量をそれぞれの特定電流値０．２ｃ，０．５ｃ，１．０ｃ，…に対応してＱno，Ｑn1，Ｑn2，…として求めて、さらに３．２Ｖまでの積算放電量も同様にＱno，Ｑn1，Ｑn2，…として求める。このようにして求められる積算放電量を温度２５゜Ｃにおける各特定放電電流値０．２ｃ，０．５ｃ，…２．０ｃに対応してＱnとしてテーブル化して記憶し、他の温度についても同様に積算放電量を求めて記憶することで形成されたものである。そのうち、テーブル７５が電圧３．４Ｖに対応して各温度に対して各積算放電量Ｑnを記憶したものであり、テーブル７６が電圧３．２Ｖに対応して各温度に対して各積算放電量Ｑnを記憶したものである。
この電流値対積算放電量値テーブル７ｆは、前記した積算量算出電圧判定プログラム７ａの実行時にＭＰＵ９により参照されるものである。すなわち、ＭＰＵ９により採取された電池本体１の現在の電圧Ｖが３．４Ｖかあるいは３．２Ｖか判定され、このときと３．４Ｖと判定されればテーブル７５が参照されて対応する現在の放電電流値ｉの行において現在の温度値Ｔに対応するか、それに最も近い欄に記憶されている積算放電量Ｑnが読出されてメモリ７のパラメータ記憶領域７ｇに記憶される。また、電池本体１の現在の電圧が３．２Ｖと判定されたときには、テーブル７６が参照されて前記と同様にして積算放電量Ｑnが読出されてメモリ７のパラメータ記憶領域７ｇに記憶される。
ところで、図４のグラフから理解できるように、電圧３．４Ｖから電圧３．０Ｖまでの特性は、特性曲線の傾斜が急峻になっていてそれぞれの間隔が広がっている。この点、電圧４．２Ｖから電圧３．６Ｖ程度までの特性では、特性曲線が比較的直線状でその傾斜が小さく、かつ、それぞれの間隔が狭くなっている。このような特性からして、電圧３．４Ｖ付近より高い特性での検出よりも電圧３．４Ｖ付近からそれより下側の電圧３．０Ｖまでの範囲で特定電圧を設定してそのときの積算放電量Ｑnを求める方がより精度の高い積算量を得ることができる。また、特に、残量が問題となるのは、電池本体１の電圧が高いときより、電圧３．４Ｖ程度か、それ以下になったときである。この点で、３．４Ｖ付近、３．２Ｖ付近で精度の高い積算量を得ることは極めて重要である。
【００１７】
図３の劣化度対応総放電容量テーブル７ｅは、劣化度Ｌに対応して４枚設けられたテーブルとなっているが、それぞれのテーブルの補正係数Ｋｉは、図４の電流値＝０．２ｃにおける電池本体１（電池本体１ａ，１ｂ，…，１ｎの代表として）の放電終止電圧である端子電圧３．０ＶのときのＱoを１として温度２５゜Ｃにおける特性Ｑ1，Ｑ2，…の比率Ｑ1／Ｑo，Ｑ2／Ｑo…を２５゜Ｃにおける補正係数Ｋｉとし、他の温度についても補正係数Ｋｉを得て記憶しているものである。このように直接総放電容量を記憶することなく、補正係数Ｋｉを記憶することでデータ記憶容量が低減できる。
図３に示すように、劣化度対応総放電容量特性テーブル７ｅは、温度−２０゜Ｃから５５゜Ｃまで、５゜Ｃおきに２５゜のときの電流値＝０．２ｃのＱoを基準総放電容量（パラメータ記憶領域７ｆに記憶）として各特定の放電電流値の総放電容量を比率として採取したものであるので、これを参照する場合には、現在の温度値Ｔと現在の電流値ｉとに対応するものか、それがない場合には最も近いところの比率が補正係数Ｋｉとして参照される。
【００１８】
次に、図２に従って残量算出処理について説明する。
定期割込み、スタートにより、まず、放電中否かの判定が行われる（ステップ１０１）。ＮＯのときに、充電中であれば、過充電を防止するために各電池本体１ａ，１ｂ，…，１ｎの端子電圧について充電中の電圧監視処理等を行う。充放電端子１４ａ，１４ｂが接続されていない状態で電池が使用されていない場合には、それに応じた処理が行われる。
ＹＥＳとなり、放電中であれば、積算量算出電圧判定プログラム７ａがＭＰＵ９により実行される。これにより現在の電池本体１ａ，１ｂ，…，１ｎのそれぞれの電圧値Ｖとを検出してメモリ７にそれぞれ記憶し（ステップ１０２）、電池本体１ａ，１ｂ，…，１ｎのいずれかの電圧値が３．４Ｖか、あるいは３．２Ｖか否かの判定をする（ステップ１０３）。ここで、ＮＯであれば、ここでの処理を終了する。ここで、ＹＥＳであれば、現在の放電電流値ｉと現在の温度値Ｔとを検出して（ステップ１０４）、電流値対積算放電量値テーブル７ｆを参照し、３．４Ｖあるいは３．２Ｖにおける積算放電量Ｑnを得てパラメータ記憶領域７ｇに記憶する（ステップ１０５）。
なお、ステップ１０３の判定にあたっては、判定対象である３．４Ｖ、３．２Ｖにそれぞれ範囲を持たせて、３．４Ｖ±α、３．２Ｖ±αとして判定するとよい。このようにすることで、電池本体１に多少の電圧変動があっても確実に残量算出ができる。また、本体装置２１側からの残量の要求（リクエスト）があったときに、それに応答する範囲も大きくなる。
【００１９】
次に、電池劣化度検出プログラム７ｂがＭＰＵ９に実行されて、充電回数カウント値Ｎを参照して現在の劣化度Ｌを判定し（ステップ１０６）、そして、得られた劣化度Ｌと、温度値Ｔ、そして放電電流値ｉとから劣化度対応総放電容量テーブル７ｅを参照して現在の劣化度Ｌと、現在の温度値Ｔ、そして現在の放電電流値ｉに対応する（あるいは最も近い）補正係数Ｋｉを取得する（ステップ１０７）。
そこで、次に残量算出プログラム７ｃがＭＰＵ９により実行されて、パラメータ記憶領域７ｇに記憶された基準総放電容量Ｑoをメモリ７から読出して、放電終止電圧である端子電圧３．０Ｖのときの総放電容量Ｑa（放電可能容量）をＱa＝Ｑo×Ｋｉにより求める（ステップ１０８）。そして、放電容量Ｑnと放電全容量ＱａとによりＱr＝Ｑa−Ｑnにより残量Ｑrが算出される（ステップ１０９）。さらに、使用可能残時間算出出力プログラム７ｄがＭＰＵ６により実行されて現在の電池の放電電流値ｉから残時間ＴL＝Ｑr／ｉにより求め（ステップ１１０）、それが装置本体２１側のＭＰＵ２３に転送される。
【００２０】
以上説明したきたが、実施例では、劣化度に対応して複数の総放電容量テーブルを設けているが、これは、劣化度に対応させずに、１つであってもよい。また、テーブルのデータを温度と電流値とをパラメータとして補正係数値を記憶しているが、これは、総放電容量が直接記憶されていてもよい。さらに、温度に応じて設けることなく、定常状態の温度、例えば、２０゜Ｃから２５゜Ｃ程度の特定電流値対応の特性から得られる総放電容量が記憶されたテーブル１つだけであってもよい。
また、実施例の特定電圧における電流値対積算放電量値テーブル７ｆでは、特定電圧を電池本体の電圧が３．４Ｖと３．２Ｖのテーブルを設けているが、多数の電圧に対応して多数のテーブルを設けることで、より精度の高い積算放電量を得ることができることはもちろんである。さらに、実施例では、４段階の電池劣化度Ｌ（＝１〜４）を検出しているので、図５に示す積算放電量Ｑnのテーブルは、この劣化度に対応して複数設けることができる。このような場合には、テーブル７５，７６は、それぞれ電池劣化度Ｌ（＝１〜４）に応じた数、例えば、４枚となり、図２のステップ１０６の劣化度検出は、ステップ１０５の積算放電量Ｑnの手前となって、電池劣化度Ｌ（＝１〜４）に応じて電池劣化度Ｌに対応するテーブルが参照されて劣化度に対応する積算放電量Ｑnを得て、図２のステップ１０９において残量が算出されることになる。
さらに、実施例では充電電池として電池本体とコントローラを含む回路を一体化した充電電池について説明しているが、この発明は、いわゆる充電電池パックとして充電回路と電池とがあらかじめ個別化されたものを一体化して形成した充電電池パックにもそのまま適用できることはもちろんである。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、この発明にあっては、第１、第２のデータ記憶手段を設けて、まず、第１のデータ記憶手段により放電電流値に応じて変動する放電停止電圧までの総放電容量をそのときの放電電流値で参照できるようにし、現在の放電電流値からそのときの総放電容量を予測し、第２のデータ記憶手段により積算放電量の計算の誤差を低減して特定電圧における積算放電量を求めてこれと総放電容量とにより放電電荷の残量を算出するようにしているので、そのときどきの放電電流に対応して残量をより精度が高く、ダイナミックに算出することができる。
その結果、より精度の高い残量検出や残時間検出が可能となり、充電電池の使用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の充電電池を適用した一実施例の電子装置に内蔵されるリチウム充電電池を中心とする回路図である。
【図２】図２は、残量算出処理のフローチャートである。
【図３】図３は、劣化度対応総放電容量テーブルの説明図である。
【図４】図４は、特定電流値における総放電容量の特性の説明図である。
【図５】図５は、特定電圧における電流値対積算放電量値テーブルの説明図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１ｎ…リチウム電池本体（電池本体）、
２…コントローラ、３…電圧値検出回路、
４…電流値検出回路、５…温度検出回路、
６，２３…ＭＰＵ、７…メモリ、
７ａ…積算量算出電圧判定プログラム、
７ｂ…電池劣化度検出プログラム、
７ｃ…残量算出プログラム、
７ｄ…使用可能残時間算出出力プログラム、
７ｅ…劣化度対応総放電容量テーブル、
７ｆ…電流値対積算放電量値テーブル、
７ｇ…パラメータ記憶領域、
８…Ａ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ）、９…表示装置、
１０…充電電池、１１…バス、
１２…ＳＭバス、１３…充放電切換スイッチ回路、
２０…電子装置、２１…装置本体、
２２…電源回路、２３…ＭＰＵ。
【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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