(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーの電流より前記バッテリーの電力変化を検出する電力検出手段と、
前記電力検出手段による検出結果により所定の基準残量を補正して前記バッテリーの残量を検出する残量検出手段と、
前記バッテリーの端子電圧より、前記端子電圧に対応する前記バッテリーの容量を検出して容量検出結果を得、前記容量検出結果により前記基準残量を更新する基準残量更新手段とを備え、
前記残量検出手段は、
前記バッテリーの電流の立ち上がりに連動して前記バッテリーの残量を検出し、
前記バッテリーの電流が立ち下がった後、所定時間経過しないうちに前記バッテリーの電流が立ち上がった場合、該バッテリーの電流の立ち下がり時に検出した残量を前記基準残量に設定して前記残量を検出し、
前記基準残量更新手段は、
前記バッテリーに電流が流れていない所定のタイミングで、又は前記バッテリーに電流がほとんど流れていない所定のタイミングで、前記容量検出結果を得、前記基準残量を更新し、
前記所定のタイミングが、前記バッテリーに電流が流れていない期間、又は前記バッテリーに電流がほとんど流れていない期間が、前記所定時間以上継続した時点に設定され、
前記所定時間は、
前記バッテリーの端子電圧の変化が落ち着くに充分な時間である
ことを特徴とするバッテリー機器。
【請求項２】
前記所定のタイミングが、前記バッテリーの電流が立ち上がる直前のタイミングである
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリー機器。
【請求項３】
前記基準残量更新手段は、
前記バッテリーの電流を遮断するスイッチ回路を有し、
前記所定のタイミングが、前記スイッチ回路により前記バッテリーの電流を立ち下げている期間に設定されてなる
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリー機器。
【請求項４】
前記バッテリー機器は、
所定の機器に接続されて、前記機器との間で前記バッテリーの電流の流路を形成し、
前記基準残量更新手段は、
前記機器に対して、前記バッテリーの電流の立ち下げを指示して前記所定のタイミングを形成する
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリー機器。
【請求項５】
前記残量検出手段は、
前記バッテリーの電流が立ち下がった後、少なくとも前記所定時間の間、前記基準残量を保持する
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリー機器。
【請求項６】
前記所定のタイミングが、前記バッテリーの電流が立ち下がった後、前記所定時間以上、前記バッテリーの電流が立ち下がっている時点である
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリー機器。
【請求項７】
前記基準残量更新手段は、
前記バッテリーの電流が立ち下がった後、前記所定時間以上経過しても前記バッテリーの電流が立ち下がっている場合、一定の時間間隔により、前記容量検出結果を検出して前記基準残量を更新する
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリー機器。
【請求項８】
前記バッテリー機器は、
前記バッテリーを一体に保持し、
前記バッテリーの電力により動作する機器である
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリー機器。
【請求項９】
前記バッテリー機器は、
前記バッテリーを着脱自在に保持し、
前記バッテリーの電力により動作する機器である
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリー機器。
【請求項１０】
前記バッテリー機器は、
所定の機器に接続されて、前記機器との間で前記バッテリーの電流の流路を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリー機器。
【請求項１１】
前記バッテリーの電流は、
前記バッテリーの充電電流である
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリー機器。
【請求項１２】
前記バッテリーの電流は、
前記バッテリーの放電電流である
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリー機器。
【請求項１３】
バッテリーの電流より前記バッテリーの電力変化を検出する電力検出ステップと、
前記電力検出ステップによる検出結果により所定の基準残量を補正して前記バッテリーの残量を検出する残量検出ステップと、
前記バッテリーの端子電圧より、前記端子電圧に対応する前記バッテリーの容量を検出して容量検出結果を得、前記容量検出結果により前記基準残量を更新する基準残量更新ステップとを備え、
前記残量検出ステップは、
前記バッテリーの電流の立ち上がりに連動して前記バッテリーの残量を検出し、
前記バッテリーの電流が立ち下がった後、所定時間経過しないうちに前記バッテリーの電流が立ち上がった場合、該バッテリーの電流の立ち下がり時に検出した残量を前記基準残量に設定して前記残量を検出し、
前記基準残量更新ステップは、
前記バッテリーに電流が流れていない所定のタイミングで、又は前記バッテリーに電流がほとんど流れていない所定のタイミングで、前記容量検出結果を得、前記基準残量を更新し、
前記所定のタイミングが、前記バッテリーに電流が流れていない期間、又は前記バッテリーに電流がほとんど流れていない期間が、前記所定時間以上継続した時点に設定され、
前記所定時間は、
前記バッテリーの端子電圧の変化が落ち着くに充分な時間である
ことを特徴とするバッテリーの管理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリー機器及びバッテリーの管理方法に関し、例えば電動自転車、パーソナルコンピュータ、携帯電話に適用することができる。本発明は、バッテリーの電流がほぼ０〔Ａ〕の状態で検出したバッテリーの端子電圧を用いて電圧法によりバッテリーの残量を検出し、この残量を基準にして電流積算法によりバッテリーの残量を検出することにより、簡易な構成で従来に比して高い精度でバッテリーの残量を検出することができるようにする。
【０００２】
【従来の技術】
従来、バッテリーを使用する各種機器においては、バッテリーに蓄積された電力の残量を検出して使い勝手を向上するようになされており、このような残量の検出に電流積算法、電圧法等を使用するようになされている。
【０００３】
このうち電流積算法は、充放電電流を積算して得られるバッテリーの充放電電流量によりバッテリーの満充電容量又は放電終了時の容量を補正して残量を検出するものである。電流積算法においては、充放電電流の検出誤差が充放電の繰り返しにより蓄積されて残量の検出精度が劣化することにより、充放電電流の検出精度を向上すると共に、満充電時、放電終了時点において、検出した残量を満充電容量等によりリセットし、これにより検出精度を確保するようになされている。
【０００４】
しかしながら充放電電流の検出においては、バッテリーを使用する各種機器において放電電流が種々に変化すること等により、充分な測定精度により充放電電流を測定しても、１０〔Ａ〕の充放電電流に対して１〔ｍＡ〕程度は、誤差の発生を避け得ない。電流積算法においては、満充電時、放電終了時点において、満充電容量等により検出した残量をリセットすることにより、このような充放電電流の検出誤差を解消するようになされているものの、満充電、放電終了に至らない範囲で充放電を繰り返すと、結局、検出した残量に誤差が蓄積されて検出精度が低下することになる。これにより電流積算法の検出においては、バッテリーに使用可能な電力が残っているとの検出結果が得られても、実際にはバッテリーに使用可能な電力が残っていない場合があり、この場合、電流積算法を適用した機器においては、突然、電池切れとなって使用できなくなる欠点があった。
【０００５】
これに対して電圧法は、バッテリーにおける端子電圧と残量（蓄電量である）との特性より残量を検出するものである。すなわちバッテリーは、図６に示すように、一定の放電電流により放電すると、一定の特性により徐々に端子電圧が低下し、これにより端子電圧を計測して残量を検出することができる。
【０００６】
なお端子電圧と残量との特性は、満充電電力を基準にして残量である蓄電量を示すものであり、満充電電力に対する残量の割合（蓄電量％である）を基準にして表すことにより、バッテリーにおける満充電容量の大小に依らずに１つの特性曲線を種々の容量のバッテリーに適用することができる。但し、この方法の場合、残量の検出には、満充電容量値を用いた演算処理が必要となる。
【０００７】
この方法の場合、電流積算法による場合のような誤差の蓄積が無いことにより、また放電終了時点に近づく程、誤差が小さくなることにより、電流積算法による場合のような突然の電池切れを低減することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところでバッテリーの端子電圧においては、内部抵抗により充放電電流に応じて変化する。従って電圧法による場合、充放電電流に応じてバッテリーより検出される端子電圧を補正してこの特性曲線図に当てはめることが必要になる。なお内部抵抗は、温度により数倍も変化し、温度が高ければ低くなり、温度が低くなれば高くなる。従って、この方法の場合、充放電電流が大きい程、また温度が低い程、残量における誤差が大きくなる。従ってその分電圧法においては、精度が低下する問題がある。
【０００９】
この問題を解決する１つの方法として、充放電電流毎に、端子電圧と残量との特性を記録し、充放電電流に応じて対応する特性より残量を検出する方法も考えられるが、この方法の場合、種々の特性を記録する分構成が煩雑になる問題がある。
【００１０】
またバッテリーの端子電圧は、充放電電流の急激な変化に追従して速やかに変化しない特徴があり、最終的に充放電電流に対応する端子電圧に落ち着くまで数分から数十分の時間を要する。すなわち例えば負荷に対する電力の供給を停止して放電電流が０〔Ａ〕になったとすると、放電電流の０〔Ａ〕に対応する無負荷状態における端子電圧に立ち上がるまでに長い時間を要する。これにより電圧法により残量を検出する場合、このような過渡的な端子電圧により残量を検出する場合があり、この場合にも残量の検出精度が低下する問題があった。
【００１１】
なお、このような端子電圧の変化は、電池内部の分極反応などによるものであり、このように充放電電流を切り換えて端子電圧が落ち着くまでの時間は、それまでの充放電電流、温度等に応じて種々に変化する。
【００１２】
図７は、端子電圧の変化を示す特性曲線図であり、時点ｔ１で、同一の放電電流による電力供給を停止した後の端子電圧の変化を示すものである。端子電圧においては、長時間、電力を供給した場合には、符号Ａにより示すように、端子電圧が落ち着くまでに長い時間を要するのに対し、短時間、電力を供給した場合、符号Ｃにより示すように、端子電圧が落ち着くまでの時間が短くなる。なお符号Ｂにより示す端子電圧の変化は、時点ｔ１まで、符号Ａによる場合と符号Ｃによる場合との中間の時間により電力を供給した場合である。
【００１３】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、これらの問題点を一挙に解決して従来に比して残量の検出精度を向上することができるバッテリー機器及びバッテリーの管理方法を提案しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため請求項１に係る発明においては、バッテリー機器に適用して、バッテリーの電流より前記バッテリーの電力変化を検出する電力検出手段と、前記電力検出手段による検出結果により所定の基準残量を補正して前記バッテリーの残量を検出する残量検出手段と、前記バッテリーの端子電圧より、前記端子電圧に対応する前記バッテリーの容量を検出して容量検出結果を得、前記容量検出結果により前記基準残量を更新する基準残量更新手段とを備え、前記残量検出手段は、前記バッテリーの電流の立ち上がりに連動して前記バッテリーの残量を検出し、前記バッテリーの電流が立ち下がった後、所定時間経過しないうちに前記バッテリーの電流が立ち上がった場合、該バッテリーの電流の立ち下がり時に検出した残量を前記基準残量に設定して前記残量を検出し、前記基準残量更新手段は、前記バッテリーに電流が流れていない所定のタイミングで、又は前記バッテリーに電流がほとんど流れていない所定のタイミングで、前記容量検出結果を得、前記基準残量を更新し、前記所定のタイミングが、前記バッテリーに電流が流れていない期間、又は前記バッテリーに電流がほとんど流れていない期間が、前記所定時間以上継続した時点に設定され、前記所定時間は、前記バッテリーの端子電圧の変化が落ち着くに充分な時間であるようにする。
【００１６】
また請求項１３に係る発明においては、バッテリーの管理方法に適用して、バッテリーの電流より前記バッテリーの電力変化を検出する電力検出ステップと、前記電力検出ステップによる検出結果により所定の基準残量を補正して前記バッテリーの残量を検出する残量検出ステップと、前記バッテリーの端子電圧より、前記端子電圧に対応する前記バッテリーの容量を検出して容量検出結果を得、前記容量検出結果により前記基準残量を更新する基準残量更新ステップとを備え、前記残量検出ステップは、前記バッテリーの電流の立ち上がりに連動して前記バッテリーの残量を検出し、前記バッテリーの電流が立ち下がった後、所定時間経過しないうちに前記バッテリーの電流が立ち上がった場合、該バッテリーの電流の立ち下がり時に検出した残量を前記基準残量に設定して前記残量を検出し、前記基準残量更新ステップは、前記バッテリーに電流が流れていない所定のタイミングで、又は前記バッテリーに電流がほとんど流れていない所定のタイミングで、前記容量検出結果を得、前記基準残量を更新し、前記所定のタイミングが、前記バッテリーに電流が流れていない期間、又は前記バッテリーに電流がほとんど流れていない期間が、前記所定時間以上継続した時点に設定され、前記所定時間は、前記バッテリーの端子電圧の変化が落ち着くに充分な時間であるようにする。
【００１８】
請求項１の構成によれば、バッテリーに電流が流れていない所定のタイミングで、又はバッテリーに電流がほとんど流れていない所定のタイミングで、容量検出結果を得、基準残量を更新することにより、内部抵抗の影響を殆ど受けることなく端子電圧を検出し、この端子電圧より対応する残量を検出することができる。これによりこの残量を基準にして電流積算法による残量を検出して、内部抵抗による検出精度の低下を防止することができる。また所定のタイミングが、バッテリーに電流が流れていない期間、又はバッテリーに電流がほとんど流れていない期間が、所定時間以上継続した時点に設定され、この所定時間が、バッテリーの端子電圧の変化が落ち着くに充分な時間であることにより、バッテリーの分極による端子電圧の変化を回避して残量を検出することができ、その分高い精度により残量を検出することができる。
【００２０】
また請求項１３の構成によれば、バッテリーに電流が流れていない所定のタイミングで、又はバッテリーに電流がほとんど流れていない所定のタイミングで検出したバッテリーの端子電圧を用いた電圧法によるバッテリーの残量を基準にして、電流積算法によりバッテリーの残量を検出することにより、内部抵抗の影響を殆ど受けることなく検出した端子電圧を用いた高い精度による残量を基準にして電流積算法により残量を検出することができ、これにより精度の高い検出結果を得ることができる。また所定のタイミングは、バッテリーに電流が流れていない期間、又は前記バッテリーに電流がほとんど流れていない期間が、所定時間以上継続した時点に設定され、この所定時間は、バッテリーの端子電圧の変化が落ち着くに充分な時間であるようにすることにより、バッテリーの分極による端子電圧の変化を回避して残量を検出することができ、その分高い精度により残量を検出することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。
【００２３】
（１）第１の実施の形態
（１−１）第１の実施の形態の構成
図２は、本発明の第１の実施の形態に係るバッテリーパックを示すブロック図である。このバッテリーパック１は、所定の外部機器に接続されて、この外部機器との間でバッテリーＢの電流の流路を形成できるように構成され、この外部機器が充電装置の場合、バッテリーＢに充電電流を供給できるように、また外部機器がパーソナルコンピュータ等の場合、この外部機器にバッテリーＢの放電電流を出力できるようになされている。
【００２４】
このためこのバッテリーパック１は、所定形状のケースに収納されて構成され、このケースに充放電電流の入出力端子＋及び−、電力供給の指示を受け付ける制御端子ＢＩＮ、バッテリーパック１の動作モードを校正モードに切り換えるモード切り換え端子ＡＪＤ、種々のデータを入出力するデータ通信端子ＤＡＴＡが配置されるようになされている。
【００２５】
ここでバッテリーＢは、４個のバッテリーセルＢ１〜Ｂ４を直列接続して構成され、この直列回路の正極側端子及び負極側端子がそれぞれ充放電電流の入出力端子＋及び−に接続される。これによりバッテリーＢは、これらの入出力端子＋及び−を介して、充電電流の供給を受け、また放電電流を出力するようになされている。なおこの実施の形態において、バッテリーセルＢ１〜Ｂ４は、リチウムイオン電池が適用されるようになされている。
【００２６】
切り換え器２は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）３の制御により、各バッテリーセルＢ１〜Ｂ４の両端電極を選択的に増幅回路４に接続し、増幅回路４は、このようにして切り換え器２により選択されたバッテリーセルＢ１〜Ｂ４について、端子電圧を検出して検出結果を中央処理ユニット３に出力する。これによりこの実施の形態においては、切り換え器２の動作を切り換えてバッテリーセルＢ１〜Ｂ４の端子電圧を中央処理ユニット３で検出できるようになされ、この端子電圧よりバッテリーセルＢ１〜Ｂ４の過放電、過充電を防止するようになされ、さらにはバッテリーＢの残量を検出できるようになされている。
【００２７】
検出抵抗５は、コールド側の充放電電流路に介挿されて、充放電電流に応じて両端端子電位差が変化するようになされ、増幅回路６は、この検出抵抗５の両端電位差を検出して中央処理ユニット３に通知する。これによりこの実施の形態においては、中央処理ユニット３により充放電電流を検出できるようになされている。
【００２８】
温度検出素子７は、例えばサーミスタ等により構成され、中央処理ユニット３に接続されてその抵抗値の変化を中央処理ユニット３で検出できるようになされている。これによりこの実施の形態においては、中央処理ユニット３によりバッテリーＢの温度を検出できるようになされ、さらにこの検出した温度により残量の変化を補正できるようになされ、さらにはバッテリーセルＢ１〜Ｂ４の異常を検出できるようになされている。
【００２９】
放電制御ＦＥＴ９及び充電制御ＦＥＴｌ０は、コールド側の充放電電流路に直列に介挿されて、中央処理ユニット３の制御により動作を切り換えることにより、バッテリーＢへの充電電流の供給を停止し、またバッテリーＢからの放電電流の出力を中止する。
【００３０】
ドライバ１１は、中央処理ユニット３より出力される充電制御ＦＥＴ１０の制御信号について、直流レベルを補正して充電制御ＦＥＴ１０に出力することにより、放電制御ＦＥＴ９と充電制御ＦＥＴ１０とのグランドレベルの相違を補正する。
【００３１】
パワーセーブロジック１２は、制御端子ＢＩＮの監視により、外部機器からバッテリーＢの電力供給の要求が入力されていないとき、バッテリーパック１の動作モードを省電力モードに切り換え、これによりバッテリーＢの電力消費を低減する。パワーセーブロジック１２は、この省電力モードにおいて、増幅回路４及び６への電力の供給を停止し、これにより増幅回路４及び６によるバッテリーＢの電力消費を防止する。また中央処理ユニット３の動作モードをスリープモードに切り換え、これにより中央処理ユニット３によるバッテリーＢの電力消費を低減する。またこの中央処理ユニット３のスリープモードの設定により、放電制御ＦＥＴ９及び充電制御ＦＥＴ１０をオフ状態に設定し、これにより微弱な放電電流についても外部機器へ出力しないようにする。
【００３２】
なおパワーセーブロジック１２は、中央処理ユニット３が後述する残量検出処理を実行している場合、中央処理ユニット３におけるこの処理手順の終了を待って動作モードを省電力モードに切り換える。
【００３３】
メモリ１３は、書き換え可能な不揮発性メモリであり、例えばＥ２ＰＲＯＭにより構成される。メモリ１３は、増幅回路４を介して検出される端子電圧、増幅回路６を介して検出される放電電流、温度検出素子７を介して検出される温度等の校正用データを保持する。ここでこの校正用データは、これらの検出結果を校正するためのものであり、端子電圧等の検出精度を向上するために使用される。
【００３４】
さらにメモリ１３は、図７について上述した端子電圧と対応する蓄電量とを示す電圧対蓄電量データを保持する。この実施の形態において、この電圧対蓄電量データは、無負荷時、所定温度における端子電圧と蓄電量との関係を示すデータが適用される。さらにメモリ１３は、この電圧対蓄電量データを温度により補正する補正データについても保持する。
【００３５】
メモリ１３は、例えば工場出荷時の調整工程において、また所定のメンテナンス時、中央処理ユニット３の制御によりこれらのデータを記録する。また通常の動作モードにおいて、中央処理ユニット３の制御によりこれらのデータを中央処理ユニット３に出力する。
【００３６】
中央処理ユニット３は、このバッテリーパック１の動作を制御するコントローラを構成し、モード切り換え端子ＡＪＤが立ち上げられると、データ通信端子ＤＡＴＡを介して外部機器に保持された所定の処理プログラムを実行することにより、バッテリーセルＢ１〜Ｂ４の端子電圧、充電電流、バッテリーセルＢ１〜Ｂ４の温度等を検出し、これらの検出結果をデータ通信端子ＤＡＴＡより出力する。なお中央処理ユニット３は、内蔵のアナログディジタル変換回路により増幅回路４及び６の出力電圧をアナログディジタル変換処理してバッテリーセルＢ１〜Ｂ４の端子電圧、充電電流を検出する。また温度検出素子７を定電流駆動して同様に端子電圧を検出することによりバッテリーセルＢ１〜Ｂ４の温度を検出する。
【００３７】
さらに中央処理ユニット３は、これらのデータを外部機器により解析して得られる校正用データをデータ通信端子ＤＡＴＡを介して入力し、この校正用データをメモリ１３に記録する。さらに中央処理ユニット３は、この校正用データと共に電圧対蓄電量データ、電圧対蓄電量データの温度による補正データを外部機器より入力し、こちらのデータをメモリ１３に記録する。
【００３８】
さらに中央処理ユニット３は、制御端子ＢＩＮの電圧が電源ラインの電圧（入出力端子＋の電圧である）にプルアップされると動作を開始し、図１に示す残量検出処理手順を実行する。なおこの処理において、中央処理ユニット３は、増幅回路４を介して検出されるバッテリーセルＢ１〜Ｂ４の端子電圧、増幅回路６を介して検出される放電電流、温度検出素子７を介して検出される温度については、メモリ１３に保持した校正用データにより校正して処理する。
【００３９】
すなわち中央処理ユニット３は、制御端子ＢＩＮの電圧が立ち上がると、ステップＳＰ１からステップＳＰ２に移り、放電制御ＦＥＴ９、充電制御ＦＥＴ１０をオフ状態に保持したまま、パワーセーブロジック１２の制御によりスリープモードから通常の動作モードに立ち上がり、所定の初期化の処理を実行する。なお、通常、制御端子ＢＩＮの立ち上げは、外部機器における電源スイッチの操作により実行される。
【００４０】
続いて中央処理ユニット３は、ステップＳＰ３に移り、切り換え器２の動作を制御して無負荷時におけるバッテリーセルＢ１〜Ｂ４の端子電圧を検出する。さらに中央処理ユニット３は、メモリ１３に記録された電圧対蓄電量データをアクセスし、この検出した端子電圧に対応する蓄電量を検出する。なおこのとき中央処理ユニット３は、温度検出素子７を介して検出される温度に応じて、メモリ１３に保持した補正データにより蓄電量を温度補正する。
【００４１】
続いて中央処理ユニット３は、ステップＳＰ４に移り、内蔵の容量レジスタにステップＳＰ３で検出した蓄電量をバッテリーＢの基準残量として記録する。続いて中央処理ユニット３は、ステップＳＰ５に移り、放電制御ＦＥＴ９、充電制御ＦＥＴ１０をオン状態に切り換える。これにより中央処理ユニット３は、外部機器から電力供給の指示が入力されると、無負荷の端子電圧を基準にしてバッテリーＢの残量を検出した後、外部機器に電力の供給を開始するようになされている。
【００４２】
これにより中央処理ユニット３は、切り換え器２、増幅回路４と共に、バッテリーの端子電圧より対応するバッテリーの容量を検出して容量検出結果を得、この容量検出結果によりバッテリーの基準残量を更新する基準残量更新手段を構成する。また放電制御ＦＥＴ９及び充電制御ＦＥＴ１０は、バッテリーの電流を遮断するスイッチ回路を構成し、このバッテリーパック１においては、基準残量を更新する所定のタイミングがバッテリーの電流が立ち上がる直前のタイミングに設定され、また放電制御ＦＥＴ９及び充電制御ＦＥＴ１０によるスイッチ回路によりバッテリーの電流を立ち下げている期間に設定されるようになされている。
【００４３】
このようにして電力の供給を開始すると、中央処理ユニット３は、ステップＳＰ５からステップＳＰ６に移り、ここで一定期間、放電電流を積算して外部機器に供給した電流量を算出する。これにより中央処理ユニット３は、検出抵抗５、増幅回路６と共に、バッテリーの電流より前記バッテリーの蓄電量変化を検出する電流量検出手段を構成し、この電流量検出手段により電動自転車３０においては、バッテリーの電流よりバッテリーの電力変化を検出する電力検出手段を構成する。
【００４４】
続いて中央処理ユニット３は、ステップＳＰ７に移り、ここでステップＳＰ６で検出した電流量を容量レジスタに保持した基準残量より減算する。中央処理ユニット３は、この減算結果により容量レジスタの基準残量を更新する。これにより中央処理ユニット３は、電流量検出手段である電力検出手段による検出結果により基準残量を補正してバッテリーの残量を検出する残量検出手段を構成する。
【００４５】
続いて中央処理ユニット３は、ステップＳＰ８に移り、制御端子ＢＩＮが立ち下げられたか否か判断し、ここで否定結果が得られると、ステップＳＰ６に戻る。これらにより中央処理ユニット３は、電力の供給を開始した後においては、電圧法により無負荷の端子電圧より残量を基準にして、電流積算法により残量を計算するようになされている。
【００４６】
これに対して制御端子ＢＩＮが立ち下げられると、ステップＳＰ８において肯定結果が得られることにより、中央処理ユニット３は、ステップＳＰ８からステップＳＰ９に移る。ここで中央処理ユニット３は、放電制御ＦＥＴ９、充電制御ＦＥＴ１０をオフ状態に設定し、これにより外部機器への電力供給を停止する。
【００４７】
続いて中央処理ユニット３は、ステップＳＰ１０に移り、電力供給の停止期間を時間計測するタイマーをセットし、電力供給を中止した後の経過時間について、時間計測を開始する。
【００４８】
続いて中央処理ユニット３は、ステップＳＰ１１において制御端子ＢＩＮが立ち下げられたままか否か、すなわちステップＳＰ９で検出した外部機器からの指示がそのまま継続されているか否か判断し、ここで否定結果が得られると、ステップＳＰ６に戻る。これに対してステップＳＰ１１において、肯定結果が得られると、中央処理ユニット３は、ステップＳＰ１２に移り、ステップＳＰ１０でセットしたタイマーがタイムオーバーしたか否か判断する。ここで中央処理ユニット３は、このタイマーによる計測時間が所定時間ＴＷに満たない場合には、ステップＳＰ１１に戻る。
【００４９】
これに対して外部機器に対して電力の供給を停止した後、所定時間ＴＷ経過した場合、中央処理ユニット３は、ステップＳＰ１２において肯定結果が得られることにより、ステップＳＰ１３に移る。ここで中央処理ユニット３は、ステップＳＰ３について説明したと同様に、メモリ１３に記録された電圧対蓄電量データよりバッテリーＢの残量を検出し、この検出した残量により容量レジスタに保持した基準残量を更新する。
【００５０】
これにより中央処理ユニット３は、外部機器に対して電力の供給を停止した後、所定時間ＴＷ経過しないうちに電力の供給を開始する場合には、容量レジスタに保持した残量を基準にして、電流積算法により残量を計算するのに対し、所定時間ＴＷ経過した場合には、無負荷の端子電圧を基準にして電圧法により改めて残量を検出するようになされている。
【００５１】
ここでこの所定時間ＴＷは、放電電流の供給を停止した後、バッテリーセルＢ１〜Ｂ４の端子電圧が落ち着くまでの時間（緩和時間である）Ｔｐに応じて設定され、メモリ１３に保持した電圧対蓄電量データより実用上充分な精度により残量を検出できることを前提として、このバッテリーパック１が適用されるシステムに応じて設定される。
【００５２】
なお緩和時間Ｔｐは、バッテリーセルの種類、温度、電流、ＤＯＤ等により変化する。ここでＤＯＤは、現時点の蓄電量を満充電容量を基準にした比率により表すものであり、例えば、満充電容量１０００〔ｍＡｈ〕の電池を満充電状態から２００〔ｍＡｈ〕放電した場合（蓄電量は８００〔ｍＡｈ〕である）、ＤＯＤは２０〔％〕であり、また同様にして５００〔ｍＡｈ〕放電した場合、ＤＯＤは５０〔％〕である。
【００５３】
システムによっては、電源のオンオフを短い時間間隔により実行するものもあり、このようなシステムに適用する場合には、この所定時間ＴＷを比較的短い時間に設定して電源のオンオフによる残量の変化を残量の検出結果にきめ細かく反映させることが考えられる。また電源のオンオフが余り頻繁でなく、オフ期間がかなり長いようなシステムでは、この所定時間ＴＷを予想される最も長いオフの時間に設定することが考えられる。なおこの実施の形態のように、リチウムイオン電池による場合には、所定時間ＴＷを数十分程度に設定して実用上充分な精度により残量を検出することができ、この実施の形態では、所定時間ＴＷを３０分に選定した。
【００５４】
これにより中央処理ユニット３は、バッテリーに電流が流れていない期間が所定時間以上継続し、この所定時間がバッテリーの端子電圧の変化が落ち着くに充分な時間である場合に、電圧法によりバッテリーの残量を検出する。
【００５５】
このようにして電圧法により改めて残量を検出すると、中央処理ユニット３は、ステップＳＰ１４に移り、満充電容量の補正処理を実行した後、ステップＳＰ１５に移ってこの処理手順を終了する。これにより中央処理ユニット３においては、この処理手順を開始してステップＳＰ１３で無負荷により残量を検出する場合でも、電力の供給を停止した後、所定時間ＴＷ以上を経過してなる時点で残量を検出できるようになされている。
【００５６】
これらにより中央処理ユニット３においてステップＳＰ３で検出した蓄電量Ｓ％［％］、ステップＳＰ１３で検出した蓄電量Ｅ％［％］にあっては、バッテリーセルＢ１〜Ｂ４における分極の影響を受けていない測定結果であり、バッテリーＢの残量を高い精度で示すことになる。
【００５７】
これによりステップＳＰ６を繰り返して検出される総合の電流積算値をＣＣ［Ａｈ］、満充電容量をＦＣ［Ａｈ］とすると、次式の関係式を得ることができる。
【００５８】
【数１】
0004186092.tif 000002
【００５９】
しかしながら満充電容量ＦＣにあっては、カタログ値と実測値とが相違する場合があり、またバッテリーセルＢ１〜Ｂ４の劣化によりメモリ１３に記録した値と実際の値とが相違する場合がある。これにより（１）式の関係式が成立しない場合もある。
【００６０】
中央処理ユニット３は、これによりステップＳＰ１４において、メモリ１３に記録した満充電容量を補正する。すなわち中央処理ユニット３は、この図１に示す処理手順において、それぞれステップＳＰ３及びＳＰ１３で検出した蓄電量Ｓ％［％］、蓄電量Ｅ％［％］、総合の電流積算値ＣＣ［Ａｈ］より、（１）式の関係式を利用して、これらの値で特定される満充電容量ＦＣｃ（＝１００×ＣＣ／（Ｓ％−Ｅ％））を計算する。
【００６１】
さらに中央処理ユニット３は、メモリ１３にそれまで記録した満充電容量ＦＣｏよりこの満充電容量ＦＣｃを減算して満充電容量の差分値△ＦＣ（＝ＦＣｏ−ＦＣｃ）を計算し、この差分値△ＦＣを用いた次式の演算処理により、満充電容量ＦＣｘを計算する。
【００６２】
【数２】
0004186092.tif 000003
【００６３】
中央処理ユニット３は、この（２）式の演算処理により検出した満充電容量ＦＣｘによりメモリ１３に保持した満充電容量を更新した後、ステップＳＰ１５に移ってこの処理手順を終了する。なおここで値ｎは、満充電容量の誤更新を防止するための定数であり、温度が極端に低いとき、温度が極端に高いとき、総合の電流積算値ＣＣ［Ａｈ］が小さいとき、満充電容量の差分値△ＦＣが大きいときなど、上述した計算により検出される満充電容量の差分値△ＦＣに含まれる誤差が大きくなることが予想され、また測定精度が劣っていることが考えられることにより、これらの場合、大きな値に設定される。
【００６４】
中央処理ユニット３は、外部機器の要求等に応動して、このようにして検出した残量をデータ通信端子ＤＡＴＡを介して外部機器に通知する。このとき中央処理ユニット３は、容量レジスタに保持した蓄電量による残量を満充電容量により集算して外部機器に通知する。これによりバッテリーパック１では、バッテリーＢの電力を消費する外部機器において、バッテリーＢの残量を確認できるようになされ、必要に応じて所定の表示手段を介してユーザーに残量を通知できるようになされている。
【００６５】
なお中央処理ユニット３は、このような一連の処理手順において、また充電の処理において、バッテリーセルＢ１〜Ｂ４の端子電圧、充放電電流、バッテリーセルＢ１〜Ｂ４の温度を監視し、これらにより過充電、過放電を防止するようにに、さらにはこれらにより何らかの異常が検出されると、放電制御ＦＥＴ９、充電制御ＦＥＴ１０をオフ状態に切り換えて充電動作、放電動作を停止する。
【００６６】
（１−２）第１の実施の形態の動作
以上の構成において、バッテリーパック１は（図２）、外部機器に接続されて、この外部機器が充電装置の場合、入出力端子＋及び−を介してこの充電装置より供給される充電電流によりバッテリーセルＢ１〜Ｂ４が充電される。
【００６７】
これに対してこの外部機器がバッテリーＢの電力により動作する機器の場合、例えばこの機器の電源スイッチの操作により制御端子ＢＩＮが立ち上げられると（図２）、放電制御ＦＥＴ９及び充電制御ＦＥＴ１０をオフ状態に保持したままの無負荷状態により、バッテリーセルＢ１〜Ｂ４の端子電圧が検出され、メモリ１３に保持した電圧対電池量のデータよりこの端子電圧で特定される残量が検出される。これによりバッテリーパック１では、バッテリーＢに何ら電流が流れていない状態で電圧法により残量が検出される。このとき端子電圧においては、無負荷により検出されることにより、内部抵抗により何ら影響を受けることなく残量を検出することができ、これにより従来に比して高い精度により残量を検出することができる。
【００６８】
さらにこのようにして残量を検出すると、この残量が基準残量として容量レジスタに記録され、外部機器に負荷電流の供給が開始される。このようにして負荷電流の供給が開始されると、バッテリーパック１においては、負荷電流の積算によりバッテリーパック１より流出する電流量が計算され、この電流量により容量レジスタに記録された基準残量が補正されてバッテリーＢの残量が検出される。この残量の検出にあっては、無負荷による内部抵抗の影響を受けていない高い精度により残量を基準にして検出されることにより、その分従来に比して精度の高い残量を検出することができる。
【００６９】
このようにして電流積算法により残量を検出するにつき、バッテリーパック１においては、外部機器より電力の供給停止が指示されると、放電制御ＦＥＴ９、充電制御ＦＥＴ１０をオフ状態に切り換えることにより、外部機器に対する電力の供給が停止制御される。さらにこのようにして電力の供給を停止制御している時間の時間計測が開始され、この時間が端子電圧の変化が落ち着くまでに充分な時間ＴＷ以上経過しないで、再び電力の供給が指示されると、この指示に対応してバッテリーＢから電力の供給が開始される。また、このようにして電力の供給を開始した後において、バッテリーパック１では、電力の供給を停止した時点で容量レジスタに保持されたバッテリーＢの残量が検出される。これによりバッテリーパック１においては、この場合も従来に比して高い精度によりバッテリーＢの残量を検出することができる。
【００７０】
これに対して電力の供給を停止制御している時間が端子電圧の変化が落ち着くまでに充分な時間ＴＷ以上経過した場合、バッテリーパック１においては、無負荷状態におけるバッテリーセルＢ１〜Ｂ４の端子電圧が検出され、電圧法によりバッテリーＢの残量が検出される。さらにこの検出した残量が容量レジスタに基準残量として記録される。
【００７１】
この場合もバッテリーパック１においては、内部抵抗の影響を受けない無負荷の状態で残量が検出されることにより、その分従来に比して高い精度により残量を検出することができる。またこのようにして検出される残量においては、分極による端子電圧の変化が落ち着いた後に検出される端子電圧を基準にしていることにより、その分単に無負荷により端子電圧を基準にして残量を検出する場合に比して高い精度により残量を検出することができる。
【００７２】
かくしてバッテリーパック１においては、このようにして無負荷の状態における端子電圧を基準にした電圧法により残量を検出すると、全体の動作を立ち下げる。これによりバッテリーパック１においては、続く制御端子ＢＩＮの立ち上げにより電圧法により残量を検出する場合でも、分極による端子電圧の変化が落ち着いた後に検出される端子電圧を基準にして残量を検出することができる。さらにこの残量を基準にして電流積算法により残量を検出することができ、これらによりさらに従来に比して一段と高い精度により残量を検出することができる。
【００７３】
このようにして電圧法と電流積算法とを組み合わせて残量を検出するにつき、バッテリーパック１においては、電圧法で検出される残量の差分値と電流積算法で検出される電流量の変化からバッテリーＢの満充電容量が補正される。これによりバッテリーパック１においては、バッテリーＢの劣化を検出することができ、さらにはこの劣化等に対応して以降の使用において、高い精度により残量を検出することができる。
【００７４】
さらにこのとき、検出された満充電容量の補正値を１／ｎに補正して満充電容量を補正し、さらに温度が極端に低いとき、温度が極端に高いとき、総合の電流積算値ＣＣ［Ａｈ］が小さいとき、このｎの値を大きくして満充電容量を補正する。これによりバッテリーパック１では、ノイズ等による満充電容量の誤補正を有効に回避してその分残量の検出精度が向上される。
【００７５】
（１−３）第１の実施の形態の効果
以上の構成によれば、無負荷の状態で検出した端子電圧を用いて電圧法により残量を検出することにより、さらにはこの残量を基準残量として電流積算法により残量を検出することにより、バッテリーの内部抵抗の影響を受けることなく残量を検出することができ、その分高い精度により残量を検出することができる。すなわち電圧法ではバッテリーの電流が微小なときに高い精度で電流量を検出できるのに対し、電流積算法ではバッテリーの電流が多いときに高い精度で電力の変化を検出でき、これらを組み合わせることにより、精度良く残量を検出することができる。また電圧対蓄電量データについても、無負荷時についてのものだけ保持すれば良いことにより、その分全体構成を簡略化することができる。
【００７６】
また電源が立ち上げられる毎に電圧法により残量を検出することにより、その分その後の残量の検出に使用する電流積算法に係る構成の精度を低減し、さらには構成を簡略化することができる。また自己放電等の計測困難な要因についても、これらの要因により変化する残量を正しく検出することができる。
【００７７】
また分極による端子電圧の変化が落ち着くのを待って電圧法により残量を検出することにより、分極による端子電圧の変化を補正する場合に比して構成を簡略化し、単に無負荷の端子電圧により残量を検出する場合に比して高い精度により残量を検出することができる。
【００７８】
また電圧法による検出結果と電流積算法による検出結果とを用いて、満充電容量を補正することができ、この補正によりバッテリーの劣化等を検出することもでき、さらにはバッテリーの劣化等に対応して正しい残量を検出することができる。
【００７９】
またこの満充電容量の補正において、電圧法による検出結果と電流積算法による検出結果とによる補正値を１／ｎして満充電容量を補正することにより、さらには温度等によりこの値ｎを切り換えることにより、満充電容量の誤補正を有効に回避して高い精度により残量を検出することができる。
【００８０】
（２）第２の実施の形態
図３及び図４は、本発明の第２の実施の形態に係るバッテリーパックの中央処理ユニットについて、この中央処理ユニットの残量検出処理の処理手順を示すフローチャートである。この中央処理ユニットは、図１に示す処理手順に代えてこの図３及び図４に示す処理手順を実行する点を除いて、第１の実施に形態について上述した中央処理ユニット３と同一に構成される。またこの実施の形態に係るバッテリーパックにおいては、中央処理ユニットの構成が異なる点を除いて図２について上述したバッテリーパックと同一の構成であることにより、以下においては図２について説明した符号を用いて説明する。
【００８１】
この実施の形態に係るバッテリーパックは、電源を立ち上げた後の動作中において、負荷電流が殆ど流れない期間を有する外部機器に接続されてこの処理手順を実行する。
【００８２】
すなわち中央処理ユニットは、制御端子ＢＩＮの電圧が電源ラインの電圧に立ち上がると、ステップＳＰ２１からステップＳＰ２２に移り、放電制御ＦＥＴ９、充電制御ＦＥＴ１０をオフ状態に保持したまま、パワーセーブロジック１２の制御によりスリープモードから通常の動作モードに立ち上がり、所定の初期化の処理を実行する。
【００８３】
続いて中央処理ユニットは、ステップＳＰ２３に移り、切り換え器２の動作を制御して無負荷時におけるバッテリーセルＢ１〜Ｂ４の端子電圧を検出する。さらに中央処理ユニットは、メモリ１３に記録された電圧対蓄電量データをアクセスし、この検出した端子電圧に対応する蓄電量を検出する。なおこのとき中央処理ユニットは、温度検出素子７を介して検出される温度に応じて、メモリ１３に保持した補正データにより蓄電量を温度補正する。
【００８４】
続いて中央処理ユニットは、ステップＳＰ２４に移り、内蔵の容量レジスタにステップＳＰ２３で検出した蓄電量をバッテリーＢの基準残量として記録する。続いて中央処理ユニットは、ステップＳＰ２５に移り、放電制御ＦＥＴ９、充電制御ＦＥＴ１０をオン状態に切り換える。これにより中央処理ユニットは、外部機器から電力供給の指示が入力されると、無負荷の端子電圧を基準にしてバッテリーＢの残量を検出した後、外部機器に電力の供給を開始する。
【００８５】
このようにして電力の供給を開始すると、中央処理ユニットは、ステップＳＰ２５からステップＳＰ２６に移り、ここで一定期間、放電電流を積算して外部機器に供給した電流量を算出する。
【００８６】
続いて中央処理ユニットは、ステップＳＰ２７に移り、ここでステップＳＰ２６で検出した電流量を容量レジスタに保持した基準残量より減算する。
【００８７】
続いて中央処理ユニットは、ステップＳＰ２８に移り、制御端子ＢＩＮが立ち上げられたままか否か判断し、ここで否定結果が得られると、ステップＳＰ２９に移り、放電電流である負荷電流が０〔Ａ〕か否か判断する。中央処理ユニットは、ここで否定結果が得られると、ステップＳＰ２６に戻る。これらにより中央処理ユニットは、電力の供給を開始した後において、負荷電流が０〔Ａ〕でない場合には、電圧法により検出した残量を基準にして、電流積算法により残量を計算するようになされている。
【００８８】
これに対してステップＳＰ２９で肯定結果が得られると、中央処理ユニットは、ステップＳＰ２９からステップＳＰ３０に移り、所定のタイマーをセットする。これにより中央処理ユニットは、負荷電流が０〔Ａ〕に保持されている時間の時間計測を開始する。
【００８９】
続いて中央処理ユニットは、ステップＳＰ３１に移り、制御端子ＢＩＮが立ち上げられたままか否か判断し、ここで肯定結果が得られると、ステップＳＰ３２に移る。ここで中央処理ユニットは、負荷電流が０〔Ａ〕か否か判断し、ここで否定結果が得られると、ステップＳＰ２６に戻る。これらにより中央処理ユニットは、電力の供給を開始して、負荷電流０〔Ａ〕の時間計測を開始した後において、負荷電流が立ち上がると、容量レジスタに保持された残量を基準にして、電流積算法により残量を計算するようになされている。
【００９０】
これに対して負荷電流０〔Ａ〕の時間計測を開始した後、負荷電流が依然０〔Ａ〕に保持されている場合、中央処理ユニットは、ステップＳＰ３２において肯定結果が得られることにより、ステップＳＰ３３に移る。ここで中央処理ユニットは、ステップＳＰ３０でセットしたタイマーがタイムオーバーしたか否か判断する。ここで中央処理ユニットは、このタイマーによる計測時間が分極による端子電圧の変化が落ち着くに充分な時間を経過し、事前に設定した計測時間ＴＸとなっている場合、タイムオーバーしたと判断する。
【００９１】
このステップＳＰ３３において、否定結果が得られると、中央処理ユニットは、ステップＳＰ３１に戻り、これにより容量レジスタに保持された残量を基準にした電流積算法により残量を検出する。
【００９２】
これに対してステップＳＰ３３において肯定結果が得られると、中央処理ユニットは、ステップＳＰ３４に移り（図３）、ステップＳＰ２３で検出したと同様にして電圧対蓄電量のデータより残量を検出する。
【００９３】
続いて中央処理ユニットは、ステップＳＰ３５に移り、内蔵の容量レジスタにステップＳＰ３４で検出した蓄電量をバッテリーＢの基準残量として記録する。これにより中央処理ユニットは、外部機器に電力を供給可能な状態に保持されている場合でも、無負荷による時間が分極による端子電圧の変化が落ち着くに充分な時間になると、電圧法により残量を検出し、この残量により基準残量を更新する。これにより中央処理ユニットは、残量の検出精度を向上するようになされている。
【００９４】
中央処理ユニットは、このようにして残量を検出すると、ステップＳＰ３６に移り、無負荷時における残量検出周期を規定するタイマーを起動する。続いて中央処理ユニットは、ステップＳＰ３８に移り、負荷電流が０〔Ａ〕か否か判断し、ここで否定結果が得られると、ステップＳＰ２６に戻る。これにより中央処理ユニットは、負荷電流が０〔Ａ〕の期間が継続して電圧法により残量を検出した後において、負荷電流が立ち上がると、この電圧法により検出した残量を基準にして電流積算法により残量を検出するようになされている。
【００９５】
これに対してステップＳＰ３８において、肯定結果が得られると、中央処理ユニットは、ステップＳＰ３９に移り、ステップＳＰ３６でセットしたタイマーがタイムオーバーしたか否か判断する。ここで中央処理ユニットは、このタイマーによる計測時間が事前に設定した計測時間ＴＹとなっている場合、タイムオーバーしたと判断する。ここで否定結果が得られると、中央処理ユニットは、ステップＳＰ３７に移るのに対し、肯定結果が得られると、ステップＳＰ３４に戻り、再び電圧法により残量を検出する。これにより中央処理ユニットは、負荷電流が０〔Ａ〕に立ち下がっている期間が所定時間以上継続した後において、負荷電流が０〔Ａ〕に立ち下がっている場合、一定の時間間隔で電圧法により残量を検出し、これにより残量の検出精度を向上する。
【００９６】
これに対してこの一連の処理において、制御端子ＢＩＮが立ち下げられると、中央処理ユニットは、ステップＳＰ２８、ステップＳＰ３１又はステップＳＰ３７において否定結果を得ることができる。この場合中央処理ユニットは、ステップＳＰ４０に移り、放電制御ＦＥＴ９、充電制御ＦＥＴ１０をオフ状態に設定し、これにより外部機器への電力供給を停止する。
【００９７】
続いて中央処理ユニットは、ステップＳＰ４１に移り、電力供給の停止期間を時間計測するタイマーをセットし、電力供給を中止した後の経過時間について、時間計測を開始する。
【００９８】
続いて中央処理ユニットは、ステップＳＰ４２において制御端子ＢＩＮが立ち下げられたままか否か判断し、ここで否定結果が得られると、ステップＳＰ２６に戻る。これに対してステップＳＰ４２において、肯定結果が得られると、中央処理ユニットは、ステップＳＰ４３に移り、ステップＳＰ４１でセットしたタイマーがタイムオーバーしたか否か判断する。ここで中央処理ユニットは、このタイマーによる計測時間が所定時間ＴＷに満たない場合には、ステップＳＰ４２に戻る。
【００９９】
これに対して外部機器に対して電力の供給を停止した後、所定時間ＴＷ経過し場合、中央処理ユニットは、ステップＳＰ４３において肯定結果が得られることにより、ステップＳＰ４４に移る。ここで中央処理ユニットは、ステップＳＰ２３について説明したと同様に、メモリ１３に記録された電圧対蓄電量データよりバッテリーＢの残量を検出し、この検出した残量により容量レジスタに保持した基準残量を更新する。
【０１００】
これにより中央処理ユニットは、外部機器に対して電力の供給を停止した後、所定時間ＴＷ経過しないうちに電力の供給を開始する場合には、容量レジスタに保持した残量を基準にして、電流積算法により残量を計算するのに対し、所定時間ＴＷ経過した場合には、無負荷の端子電圧を基準にして電圧法により改めて残量を検出するようになされている。
【０１０１】
このようにして電圧法により改めて残量を検出すると、中央処理ユニットは、ステップＳＰ４５に移り、第１の実施に形態について上述した中央処理ユニット３と同様にして満充電容量の補正処理を実行した後、ステップＳＰ４６に移ってこの処理手順を終了する。
【０１０２】
なおフローチャートには示していないが、中央処理ユニットは、電圧法により残量を検出するステップＳＰ４５の前後において、放電電流が０〔Ａ〕であることを確認し、０〔Ａ〕でない場合には、ステップＳＰ２６に戻るようになされ、これにより電圧法による残量検出中に放電電流が立ち上がった場合には、基準残量を更新しないようにし、残量検出精度の低下を防止するようになされている。
【０１０３】
以上の構成によれば、第１の実施の形態に係る構成に加えて、電源を立ち上げた後に、負荷電流が０〔Ａ〕の期間が分極による端子電圧の変動が落ち着くまでに充分な期間継続した場合、電圧法により検出した残量により基準残量を更新することにより、負荷電流が０〔Ａ〕の期間を有効に利用してさらに残量の検出精度を向上することができる。すなわち電源を立ち上げた後、立ち下げるまでの間でも、電圧法により十分な精度で残量を検出できる場合には残量を検出して基準残量を更新することにより、電流積算法による誤差を適宜リセットすることができる。従ってその分、第１の実施の形態に比してさらに一段と高い精度により残量を検出することができる。
【０１０４】
（３）第３の実施の形態
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る電動自転車を示すブロック図である。この電動自転車３０は、自転車本体３１にバッテリーパック３２を取り付け、このバッテリーパック３２の電力によりユーザーによるペダルの操作を手助けする。
【０１０５】
ここでバッテリーパック３２は、放電制御ＦＥＴ９、充電制御ＦＥＴ１０の制御に代えてバッテリーパック３２により充電装置やこの自転車本体３１を制御することにより、充放電を制御する。このためバッテリーパック３２は、図２について上述したバッテリーパック１と対比して、放電制御ＦＥＴ９、充電制御ＦＥＴ１０が省略され、また中央処理ユニット３に代えて中央処理ユニット３３が配置されるようになされている。
【０１０６】
ここで中央処理ユニット３３は、第２の実施の形態について上述した中央処理ユニットと同様にして残量を検出し、さらにバッテリーＢの充放電を制御する。このバッテリーＢの充放電の制御において、中央処理ユニット３３は、放電制御ＦＥＴ９、充電制御ＦＥＴ１０の制御による充放電の制御に代えて、外部機器である自転車本体３１に対して放電制御信号Ｓ１、充電制御信号Ｓ２を出力し、これによりバッテリーＢの充放電を制御する。
【０１０７】
これにより中央処理ユニット３３においては、制御端子ＢＩＮが立ち上げられると、無負荷の状態において電圧法により残量を検出した後、自転車本体３１に放電の開始を指示する。また制御端子ＢＩＮが立ち下げられると、自転車本体３１に放電の停止を指示する。さらに放電中においては、電圧法により検出した残量を基準残量に設定して電流積算法により残量を検出する。また自転車本体３１に対して負荷電流が流れていない場合には、一定の時間経過により、さらには一定の時間間隔により電圧法により残量を検出して基準残量を更新する。これに対して制御端子ＢＩＮが立ち下げられて一定時間経過すると、電圧法により残量を検出して基準残量を更新する。
【０１０８】
なお中央処理ユニット３３は、バッテリーＢの充電中においては、充電端子ＣＨＧを電源にプルアップし、これにより充電装置に接続してユーザーにより充電の完了、充電中であることを確認できるようになされている。
【０１０９】
自転車本体３１は、電源スイッチ３５を介して制御端子ＢＩＮを正側入出力端子＋に接続するように構成され、これによりユーザーによる電源スイッチ３５の操作に応じて制御端子ＢＩＮを立ち上げ又は立ち下げることができるようになされている。
【０１１０】
電動機３６は、３相のモータであり、所定の動力伝達機構を介して自転車の駆動輪に駆動力を伝達し、これによりユーザーによるペダルの操作をいわゆるパワーアシストする。ＦＥＴ３７Ａ〜３７Ｈは、３相のインバーターであるドライバ３８により駆動されて電動機３６を駆動する。ドライバ３８は、制御ロジック３９の制御によりＦＥＴ３７Ａ〜３７Ｈを駆動し、これにより電動機３６を所定の回転速度で駆動する。
【０１１１】
操作部４０は、コントロールパネル、表示部、操作子等により構成され、ユーザーによる操作を受け付け、またユーザーに各種情報を提供する。パワーセーブロジック４１は、必要に応じてドライバ３８等への電力供給を停止し、これによりバッテリーＢの電力消費を低減する。
【０１１２】
制御ロジック３９は、中央処理ユニット等により構成され、操作部４０を介して検出されるユーザーの操作、図示しないトルク検出機構を介して検出される駆動輪の駆動トルク等に応じてドライバ３８を駆動し、これにより所定の速度範囲で電動機３６を駆動する。
【０１１３】
かくするにつき制御ロジック３９は、バッテリーパック３２から出力される放電制御信号Ｓ１によりバッテリーＢの放電が許可されていることを前提として、この処理を実行し、これによりバッテリーパック３２側において、起動時、電圧法により残量を検出している場合にあっては、放電電流の流出を停止する。
【０１１４】
また制御ロジック３９は、データ通信端子ＤＡＴＡを介してバッテリーパック３２との間でデータ通信し、このデータ通信によりバッテリーパック３２側で検出した残量を操作部４０の表示部に表示する。
【０１１５】
図５に示す構成によれば、外部機器側における負荷の制御により、バッテリーの放電電流を立ち下げたままにして電圧法により残量を検出するようにしても、第２の実施の形態と同様の効果を得るとができる。またバッテリーパック側における放電電流の制御機構を簡略化できることにより、その分バッテリーパック側の構成を簡略化することができる。
【０１１６】
（４）第４の実施の形態
この実施の形態に係るバッテリーパックにおいては、図１、図３及び図４について上述した電圧法により残量を検出する際に、併せて放電電流の検出系について校正用データを検出する。
【０１１７】
すなわち電圧装置により残量を検出する場合、上述の実施の形態に係る中央処理ユニットにおいては、放電電流が０〔Ａ〕であることを前提としてバッテリーセルＢ１〜Ｂ４の端子電圧を検出する。従ってこのときに検出される放電電流にあっては、増幅回路６のオフセット等による放電電流検出系における誤差を示すことになり、この誤差分を放電電流の検出結果より減算して、正しい検出結果を得ることができる。
【０１１８】
これによりこの実施の形態では、工場出荷時等の校正データの記録時、さらには電圧法による残量検出時、放電電流を検出し、この検出結果よりメモリ１３に放電電流の校正用データを記録し、さらにはこの校正用データを更新する。なおこれにより中央処理ユニットは、電源投入時と、電源遮断時に校正用データを更新することになる。
【０１１９】
なおこの場合も、（２）式について満充電容量の更新を説明にしたように、検出された補正値を用いて直接校正用データを更新する処理に代えて、この補正値を所定値で割り算して補正するようにして、校正用データの誤補正を防止することができる。
【０１２０】
第４の実施の形態に係る構成によれば、電圧法による残量検出の時間を有効に利用して放電電流の検出系を校正することにより、放電電流の検出系を簡易に校正しても、高い精度により放電電流を検出することができ、その分高い精度により残量を検出することができる。またこの放電電流の検出系について、経時変化、温度変化による特性の変化に対応して高い精度により放電電流を検出でき、これによっても残量の検出精度を向上することができる。
【０１２１】
（５）他の実施の形態
なお上述の第２の実施の形態においては、それぞれ３種類の時間ＴＸ、ＴＹ、ＴＷについて時間計測する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この３種類の時間ＴＸ、ＴＹ、ＴＷを同一時間に設定するようにしてもよい。このようにすればその分中央処理ユニットの処理手順を簡略化することができる。またこの場合に、負荷電流が０〔Ａ〕の状態が所定時間以上継続した場合に、自動的に電源を遮断するような構成においては、この時間計測に使用するタイマーを利用するようにしてもよい。
【０１２２】
また上述の実施の形態においては、いちいち放電電流を検出して電流積算法により残量を検出する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、過負荷の監視のために検出する放電電流を電流積算法による残量の検出に使用してもよい。この場合、負荷電流の制御と容量算出のステップが同期しているシステムに適用して、処理手順を簡略化することができる。
【０１２３】
また上述の第４の実施の形態においては、電圧法による残量検出時、併せて放電電流の検出系について校正用データを検出する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これに加えて、又はこれに代えて、電源遮断時に校正用データを検出するようにしてもよい。
【０１２４】
また上述の実施の形態においては、放電電流が０〔Ａ〕の時間が一定時間継続した場合に、電圧法により基準残量を検出する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、実用上充分な精度を確保することができる場合、すなわち例えば放電電流の立ち上がりが小さい場合等にあって、この一定時間の継続を待つことなく放電電流が０〔Ａ〕のタイミングで端子電圧を検出して基準残量を更新するようにしてもよい。
【０１２５】
また上述の実施の形態においては、放電電流が０〔Ａ〕の時点で電圧法により基準残量を検出する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、実用上充分な精度を確保することができる場合、放電電流が完全に０〔Ａ〕の時点に代えて、放電電流がほぼ０〔Ａ〕の時点で端子電圧を検出して基準残量を更新するようにしてもよい。
【０１２６】
また上述の実施の形態においては、充放電可能なバッテリーについて、残量を検出する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば乾電池等の充電困難なバッテリーについて残量を検出する場合にも広く適用することができる。
【０１２７】
また上述の実施の形態においては、外部機器にバッテリーの電力を供給するバッテリー機器であるバッテリーパックに本発明を適用して、バッテリー側で残量を検出する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、バッテリーより電力の供給を受けるバッテリー機器であるパーソナルコンピュータ、携帯電話等の外部機器に本発明を適用して、外部機器側で残量を検出するようにしてもよい。またバッテリーを内蔵してこのバッテリーの電力により動作するバッテリー機器についても、本発明を広く適用することができる。
【０１２８】
また上述の実施の形態においては、放電電流により変化する残量を検出する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、充電電流により変化する残量を検出する場合にも広く適用することができる。
【０１２９】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、バッテリーの電流がほぼ０〔Ａ〕の状態で検出したバッテリーの端子電圧を用いて電圧法によりバッテリーの残量を検出し、この残量を基準にして電流積算法によりバッテリーの残量を検出することにより、簡易な構成で従来に比して高い精度でバッテリーの残量を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る中央処理ユニットの処理手順を示すフローチャートである。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るバッテリーパックを示すブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る中央処理ユニットの処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図３の続きを示すフローチャートである。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る電動自転車を示すブロック図である。
【図６】バッテリーにおける端子電圧を残量との関係を示す特性曲線図である。
【図７】バッテリーにおける端子電圧の変化を示す特性曲線図である。
【符号の説明】
１、３２……バッテリーパック、３、３３……中央処理ユニット、４、６……増幅化、１３……メモリ、９、１０……ＦＥＴ、３１……自転車本体
【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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【図７】
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