(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の劣化度に比例して減る有効完全放電容量を推定する方法において、
前記二次電池と同じモデルの標準二次電池に対して満充電及び完全放電をｎ回（ｎは前記標準二次電池の寿命がつきた時点での満充電及び完全放電の回数として設定される）遂行しながら、各回数ごとに満充電時間中の定電圧維持時間及び完全放電容量を測定してその測定データを貯蔵する貯蔵段階と、
前記二次電池が充電される時ごとに前記定電圧維持時間を測定して、測定された定電圧維持時間に対応する完全放電容量を前記貯蔵段階で貯蔵された測定データで探して前記有効完全放電容量として設定する設定段階と、を含み、
前記設定段階では、
前記二次電池の充電電圧値が所定の上限電圧値以上であれば、内部タイマーを駆動する段階と、
前記二次電池の充電電流値が所定の下限電流値以下であれば、前記内部タイマーの駆動を終了する段階と、
前記内部タイマーの駆動によって測定された定電圧維持時間に対応する完全放電容量を前記貯蔵段階で貯蔵された測定データで探して前記有効完全放電容量として設定する段階と、を含む推定方法。
【請求項２】
前記設定段階が前記二次電池のパックに内蔵されたマイコンによって遂行される請求項１に記載の推定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池の有効完全放電容量を精密に推定する方法に係り、より詳細には、二次電池の劣化度に比例して減る有効完全放電容量を推定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な二次電池は携帯用電子機器、例えば、ノート型パソコン、携帯電話及びキャムコーダに多く使われる。このような二次電池の現在充電状態を精密にモニタリングするためには、二次電池の劣化度に比例して減る有効完全放電容量に対する相対的充電率を求めねばならない。したがって、二次電池の充放電状態をモニタリング及び制御するためのデータを精密に発生させるためには、その根本となる有効完全放電容量を周期的に推定して更新する必要がある。
【０００３】
このように二次電池の劣化度に比例して減る有効完全放電容量を推定するに当たって、従来には、単純に使用者の充放電回数だけを計数してその結果に反比例するように有効完全放電容量を推定した。このような従来の推定方法によれば、使用者が相異なる充電容量の状態で充電を始めるので、推定の精密度が低くなる問題点がある。結局、有効完全放電容量の推定が精密でないほど現在充電状態を精密にモニタリングできないので、使用上の不便を招く。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、使用者大部分の充放電性向を反映することによって二次電池の有効完全放電容量をより精密に推定できる方法を提供するところにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明は、二次電池の劣化度に比例して減る有効完全放電容量を推定する方法として、貯蔵及び設定段階を含む。
前記貯蔵段階では、前記二次電池と同じモデルの標準二次電池に対して満充電及び完全放電をｎ回（ｎは前記標準二次電池の寿命がつきた時点での満充電及び完全放電の回数として設定される）遂行しながら、各回数ごとに満充電時間中の定電圧維持時間及び完全放電容量を測定してその測定データを貯蔵する。
前記設定段階では、前記二次電池が充電される時ごとに前記定電圧維持時間を測定して、測定された定電圧維持時間に対応する完全放電容量を前記貯蔵段階で貯蔵された測定データで探して前記有効完全放電容量として設定する。
本発明の前記推定方法によれば、前記定電圧維持時間によって前記有効完全放電容量が設定される。これにより、使用者の大部分の充放電性向を反映することによって二次電池の有効完全放電容量をより精密に推定できる。その理由は実施例を通じて詳細に説明されるが、要約すれば次の通りである。
第１に、前記定電圧維持時間がいままでの使用者による累積充放電時間に比例するということが実験によって立証された。
第２に、使用者らは相異なる残留容量の状態で充電を始めるが、大部分満充電を遂行する。これにより、定電流維持時間は各々相異なる条件で測定されるが、定電圧維持時間は同じ条件で測定される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施例について詳細に説明する。
【０００７】
図１は、本発明による方法の適用対象である二次電池パック１の内部構成を示す。図１を参照すれば、二次電池パック１には、二次電池１１、電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ；ＦＥＴ）１２、保護回路１３、抵抗素子１４、保護素子１５、マイコン１６、ＥＥＰＲＯＭ１７及びサーミスタ１８が含まれている。
【０００８】
ＦＥＴ １２は保護回路１３からの制御信号によってオンまたはオフされて二次電池１１の充放電を制御する。保護回路１３は、二次電池１１の瞬時電圧を測定し、抵抗素子１４に流れる電流を測定することによって二次電池１１の瞬時電流を測定する。測定された瞬時電流及び電圧はデジタルデータとしてマイコン１６に伝送される。また、保護回路１３はマイコン１６からの制御信号によってＦＥＴ １２をオンまたはオフさせる。保護素子１５はＦＥＴ １２の機能が円滑に遂行されない場合に過充電及び過放電を防止するための素子である。
【０００９】
本発明の方法によるアルゴリズムを実行するマイコン１６は、保護回路１３からの瞬時電圧及び瞬時電流、サーミスタ１８からの周囲温度を入力されて二次電池１１の充放電状態をモニタリング及び制御するためのデータを発生させる。ここで、制御用データは保護回路１３に伝送される。
【００１０】
図２は、本発明の目的を達成するために図１の二次電池パック１に対して満充電及び完全放電を反復遂行することによって求められた充電時間ｔに対する充電電流Ｉｃの特性を示す。図３は、本発明の目的を達成するために図１の二次電池パックに対して満充電及び完全放電を反復遂行することによって求められた充電時間ｔに対する充電電圧Ｖｃの特性を示す。図４は図３及び４のグラフが合成されたグラフである。
【００１１】
図２ないし図４で参照符号ＣＣは定電流維持時間、Ａは定電圧維持開始時点の差、Ｂは定電圧維持後半時点の差、ＣＶは定電圧維持時間、Ｃ１は第１回満充電特性曲線、Ｃ５０は第５０回満充電特性曲線、Ｃ１００は第１００回満充電特性曲線、Ｃ２００は第２００回満充電特性曲線、Ｃ２５０は第２５０回満充電特性曲線、そしてＣ３００は第３００回満充電特性曲線を示す。図２を参照すれば、使用者による総充放電時間が長くなるほど、すなわち、二次電池の劣化度が激しくなるほど定電流維持時間ＣＣの終了時点、すなわち、定電圧維持時間ＣＶの開始時点が早まることが分かる。また、総充放電時間による定電圧維持開始時点の差Ａが定電圧維持後半時点の差Ｂより長くて、定電圧維持終了時点がほとんど同じ時点であることが分かる。
【００１２】
したがって、反復的な実験によれば、使用者による総充放電時間が長くなるほど、すなわち、二次電池の劣化度が激しくなるほど定電流維持時間ＣＣが短くなった代りに定電圧維持時間ＣＶが長くなることが分かる。すなわち、二次電池の充電特性において、定電圧維持時間ＣＶはいままでの使用者による総充放電時間に比例するということが実験によって立証された。このように発見された特性は二次電池の劣化度に比例して減る有効完全放電容量を精密に推定するのに非常に有効に用いうる。なぜなら、使用者は相異なる充電容量の状態で充電を始めるが、大部分満充電を遂行するからである。すなわち、定電流維持時間ＣＣは各々相異なる条件で測定されるが、定電圧維持時間ＣＶは同じ条件で測定されうるからである。
【００１３】
ここで、前記定電圧維持時間ＣＶは、マイコン１６のシステムクロックパルスのデューティ比によって間接的に測定できる。なぜなら、前記定電圧維持時間ＣＶに反比例して前記デューティ比が変わるからである。
【００１４】
図５は、図４の本発明の目的を達成するために図１の二次電池パックに対して満充電及び完全放電を反復遂行することによって求められた定電圧維持時間ＣＶに対する完全放電容量ＤＣＣの特性を示す。図５を参照すれば、定電圧維持時間ＣＶと完全放電容量ＤＣＣとは互いに反比例することが確認できる。
【００１５】
前記図２ないし５の特性を求めるための実験からのデータは下の表１の様式によって記録されうる。
【表１】
0004272403.tif 000002
【００１６】
しかし、前記表１のデータのうち有効完全放電容量を推定するために必要なデータは完全放電及び満充電回数に対する定電圧維持時間ＣＶと完全放電容量ＤＣＣである。したがって、これらデータをルックアップテーブルとして貯蔵して同じモデルの二次電池に対する有効完全放電容量を精密に推定できる。
【００１７】
図６は、本発明による方法が適用される図１の二次電池パックのマイコンの基本アルゴリズムを示す。
【００１８】
図６を参照すれば、最初にマイコン１６内の状態レジスタ及びビットを初期化する（段階２０１）。次に、二次電池１１に流れる瞬時電流の値ａｄｃｕｒの大きさ及び符号によって充電モード、放電モード及び自己放電モードのうちいずれか一つを適用して実行させる（段階２０２〜段階２０９）。これら段階２０２〜段階２０９は反復遂行され、各段階を詳述すれば次の通りである。
【００１９】
まず、瞬時電流値ａｄｃｕｒを入力される（段階２０２）。次に瞬時電流値ａｄｃｕｒが‘０’以上であれば充放電情報ビットｆ＿ａｍｐｎを‘１’に、そして瞬時電流値ａｄｃｕｒが‘０’より小さければ充放電情報ビットｆ＿ａｍｐｎを‘０’に設定する（段階２０３〜段階２０５）。次に瞬時電流値ａｄｃｕｒが‘１０’より小さければ自己放電モードを実行して（段階２０６及び段階２０７）、そうでなければ充放電情報ビットｆ＿ａｍｐｎを判読する（段階２０８）。充放電情報ビットｆ＿ａｍｐｎが‘１’であれば充電モードを実行し（段階２０９）、そうでなければ放電モードを実行する（段階２１０）。ここで、本発明による有効完全放電容量の推定アルゴリズムは充電モードの実行（段階２０９）でなされる。
【００２０】
図７は図６の基本アルゴリズムにおいて、本発明の一実施例によってなされた充電モードの実行ルーチンを示す。これを順次的に説明すれば次の通りである。
【００２１】
まず、現在時点での充電電圧Ｖｃが上限電圧Ｖ＿ｅｎｄ以上になったかどうかを確認する（段階７１）。すなわち、定電圧維持時間ＣＶの開始時点になったかどうかを確認する。確認後、現在時点での充電電圧Ｖｃが上限電圧Ｖ＿ｅｎｄ以上であれば、内部タイマーの駆動が始まる（段階７２）。次に現在時点での充電電流Ｉｃが下限電流Ｉ＿ｅｎｄ以下になったかどうかを確認する（段階７３）。すなわち、満充電終了時点の定電圧維持時間ＣＶの終了時点になったかどうかを確認する。確認後、現在時点での充電電流Ｉｃが下限電流Ｉ＿ｅｎｄ以下であれば、内部タイマーの駆動が終了する（段階７４）。
【００２２】
次に、内部タイマーの駆動によって得られた定電圧維持時間ＣＶが一時貯蔵される（段階７５）。次に、一時貯蔵された定電圧維持時間ＣＶが上限維持時間Ｔｄｅａｄ以上であれば（段階７６）そのエラーを表示する（段階７９）。一方、一時貯蔵された定電圧維持時間ＣＶが上限維持時間Ｔｄｅａｄ未満であれば、貯蔵された定電圧維持時間ＣＶに相応する完全放電容量の値が判読された後（段階７７）、判読された完全放電容量の値が現在時点での有効完全放電容量の値として設定される（段階７８）。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明されたように、本発明による有効完全放電容量の推定方法によれば、定電圧維持時間によって有効完全放電容量が設定される。これにより、使用者大部分の充放電性向を反映することによって二次電池の有効完全放電容量をより精密に推定できる。その理由を要約すれば次の通りである。
第１に、前記定電圧維持時間がいままでの使用者による累積充放電時間に比例するということが実験によって立証された。
第２に、使用者は相異なる残留容量の状態で充電を始めるが、大部分満充電を遂行する。これにより、定電流維持時間は各々相異なる条件で測定されるが、定電圧維持時間は同じ条件で測定されうる。
【００２４】
本発明は、前記実施例に限定されず、特許請求の範囲で定義された発明の思想及び範囲内で当業者によって変形及び改良できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による方法の適用対象である二次電池パックの内部構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の目的を達成するために図１の二次電池パックに対して満充電及び完全放電を反復遂行するによって求められた充電時間に対する充電電流の特性グラフである。
【図３】本発明の目的を達成するために図１の二次電池パックに対して満充電及び完全放電を反復遂行することによって求められた充電時間に対する充電電圧の特性グラフである。
【図４】図３及び４のグラフが合成されたグラフである。
【図５】図４の本発明の目的を達成するために図１の二次電池パックに対して満充電及び完全放電を反復遂行するによって求められた定電圧維持時間に対する完全放電容量の特性曲線である。
【図６】本発明による方法が適用される図１の二次電池パックのマイコンの基本アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図７】図６の基本アルゴリズムにおいて、本発明の一実施例によってなされた充電モードの実行ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  二次電池パック
１１  二次電池
１２  電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
１３  保護回路
１４  抵抗素子
１５  保護素子
１６  マイコン
１７  ＥＥＰＲＯＭ
１８  サーミスタ
【図１】
0004272403.tif 000003
【図２】
0004272403.tif 000004
【図３】
0004272403.tif 000005
【図４】
0004272403.tif 000006
【図５】
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【図６】
0004272403.tif 000008
【図７】
0004272403.tif 000009