JP2005043059A

JP2005043059A - Device and method for diagnosing battery

Info

Publication number: JP2005043059A
Application number: JP2003199717A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Sakakibara; 和征榊原; Tadaaki Fukumoto; 匡章福本
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 2003-07-22
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2023-07-22
Also published as: JP4372470B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery diagnostic device for diagnosing a deterioration condition of a battery, while discriminating deterioration accompanied to normal use from deterioration caused by an abnormal factor. SOLUTION: This battery diagnostic device has a capacity detecting means for detecting charge and discharge capacities of the battery, a using degree detecting means for detecting a using degree of the battery, a storage means for storing a normal range in a two-dimensional map comprising the capacity and the using degree, and a determination means for determining the propriety of including the detected capacity and the detected using degree within the normal range stored in the storage means, and determines normality and abnormality for the battery. The deterioration accompanied to the normal use is diagnosed while discriminated from the abnormal deterioration caused by a failure or the like, because diagnosed using both at least one of the capacity or an internal resistance of the battery, and the frequency of charges. COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池を診断する技術に関する。二次電池は、充放電を繰返すことによって使用度合が進行するのに伴って、充放電容量が減少し、内部抵抗が増大する。電池の使用度合に比して正常に充放電容量が減少し、内部抵抗が増大しているのか、異常に充放電容量が減少し、内部抵抗が増大しているのかを診断する必要が存在する。また、使用度合が進行している電池の残存充電回数を診断する必要が存在する。本発明は、上記の電池診断技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】充放電が可能な二次電池は、充放電サイクルを繰返して多数回使用することが可能であるが、使用度合に追従して充放電容量が減少し、内部抵抗が増大することが避けられない。以下ではこれを劣化という。正常に製造されて正常に機能している電池でも、使用度合に追従して劣化することが避けられない。
正常な電池が正常に劣化していく速度は、充放電の態様によって大きく影響され、電池寿命よりも急速充電や急速放電を重視して電池を使用すれば電池が高温に加熱されるために急速に劣化していくのに対し、電池寿命を重視して急速充電や急速放電を避ける使用方法を続ければ電池が高温に加熱されることがないために劣化速度を遅らせることができる。
充放電容量が減少した電池あるいは内部抵抗が増大した電池が、使用度合の進行に追従して正常に劣化したものなのか、異常に劣化したものかを診断する必要があるのに対し、現状では信頼のできる診断技術が開発されていない。正常に劣化する傾向が電池の使用方法の履歴によって大きな影響を受けることがこの問題を複雑なものとしている。
また、電池を利用して電動工具を駆動して工業製品を製造するような場合、許容レベル以上に劣化が進行した電池を使用して製品製造を続けると、例えば締め付けトルクが不足したり、タクト時間内に作業が終えられないことがある。そこで、許容レベル以上に劣化が進行した電池の使用を停止する必要がある。現状の技術では、使用度合が進行している電池をあと何回使用すると（具体的にはあと何回充放電すると）許容レベル以上に劣化が進行して使用を停止することが必要となるのか（その回数を残存充電回数という）を推定する技術が開発されていない。
【０００３】
電池の劣化の進行度合を計測する技術が数多く提案されている。電池の充放電容量の減少は劣化の度合を示す指標であることから、充放電容量を計測して劣化度合とする技術が開発されている。電池の内部抵抗の増大もまた劣化の度合を示す指標であることから、内部抵抗を計測して劣化度合とする技術も開発されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の技術では、劣化の進行が正常に進行しているのか異常に進行しているのかは判定できない。あるいは、正常電池が正常に使用されながら劣化しているのか、正常電池が不適切に使用されながら劣化しているのか、異常電池が異常に劣化しているのかはわからない。あるいは、残存充電回数を診断することはできない。
従来の技術は、劣化の進行度合を計測するレベルに留まっており、それを使用履歴と照らし合わせて電池の状態を診断するレベルには至っていない。
本発明では、電池の充放電容量の低下、あるいは、内部抵抗の増大を測定して電池の劣化度合を計測するのみならず、それに使用履歴を加味し、両者を照らし合わせることによって電池を診断する技術を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段と作用と効果】本発明は、下記の診断装置に具現化することができる。この装置は、電池の正常・異常を判別する装置であり、電池の充放電容量を検出する容量検出手段と、電池の使用度合を検出する使用度合検出手段と、容量と使用度合の２次元マップにおいて正常範囲を記憶している記憶手段と、検出された容量と検出された使用度合が記憶手段に記憶されている正常範囲に含まれるか否かを判定する判定手段とを備えている。
【０００６】
本発明者らの研究によって、電池の劣化度合を示す電池の充放電容量のみを計測しても、それが正常に劣化したものなのか異常に劣化したものなのかを診断できないのに対し、それに使用度合を加味すると、正常に劣化したものなのか異常に劣化したものなのかを診断できることが見出された。電池の使用度合は、例えば、それまでの充放電サイクル数（ここでは既充電回数という）、延べ充電時間、延べ充電電力量（ワット・時間）、延べ放電時間、延べ放電電力量等の各種指標を採用することができる。
本発明者らの研究によって、容量と使用度合の２次元マップに、検出した容量と検出した使用度合の対のデータをプロットすると、急速充電や急速放電を繰返す使用方法をしている場合でも、急速充電や急速放電を避ける使用方法をしている場合でも、正常に製造されて正常に機能している電池であれば、所定の範囲内に収まることが確認された。逆にいうと、異常に製造された電池や、異常な高温にさらされた電池は、検出した容量と使用度合の対のデータをプロットすると、所定範囲外にプロットされることが判明した。
本診断装置では、容量と使用度合を示す指標を対にして計測し、その対のデータが正常範囲内か否かを判定するために、正常な電池が正常に劣化したものなのか異常に劣化したものなのかを診断することが可能となる。
【０００７】
本発明は方法に具現化することができる。本発明の一つの方法では、電池の充放電容量を検出する工程と、電池の使用度合を検出する工程と、容量と使用度合の２次元マップにおいて正常範囲を予め記憶しておく工程と、検出された容量と検出された使用度合が予めに記憶されている正常範囲に含まれるか否かを判定する工程とを有する。
この方法によると、容量と使用度合を示す指標を対にして計測し、その対のデータが正常範囲内か否かを判定するために、正常な電池が正常に劣化したものなのか異常に劣化したものなのかを診断することが可能となる。
【０００８】
電池の充放電容量に代えて電池の内部抵抗を利用することもできる。内部抵抗を利用する診断装置は、電池の内部抵抗を検出する内部抵抗検出手段と、電池の使用度合を検出する使用度合検出手段と、内部抵抗と使用度合の２次元マップにおいて正常範囲を記憶している記憶手段と、検出された内部抵抗と検出された使用度合が記憶手段に記憶されている正常範囲に含まれるか否かを判定する判定手段とを有する。
【０００９】
上記の診断装置は、電池の内部抵抗の増大から劣化度合を検出する。内部抵抗と使用度合の２次元マップに、検出した内部抵抗と検出した使用度合の対のデータをプロットすると、正常に製造されて正常に機能している電池であれば所定の範囲内に収まり、異常電池であれば所定の範囲外にプロットされる。
本診断装置では、内部抵抗と使用度合を示す指標を対にして計測し、その対のデータが正常範囲内か否かを判定するために、正常な電池が正常に劣化したものなのか異常に劣化したものなのかを診断することが可能となる。
【００１０】
上記の技術は新規な診断方法を提供する。本発明の一つの方法では、電池の内部抵抗を検出する工程と、電池の使用度合を検出する工程と、内部抵抗と使用度合の２次元マップにおいて正常範囲を予め記憶しておく工程と、検出された内部抵抗と検出された使用度合が予めに記憶されている正常範囲に含まれるか否かを判定する工程とを有する。
本方法によっても、正常な電池が正常に劣化したものなのか異常に劣化したものなのかを診断することが可能となる。
【００１１】
上記の技術では、既充電回数、既充電時間、既放電時間、既充電力量、既放電力量等によって、電池の使用度合を検出することができる。これらを単独で用いてもよいし、複数を組合わせて用いてもよい。電池の劣化状態は充電回数との関係で管理されることが多いため、充電回数を用いることが好ましい。
本明細書では、「既充電回数」はその時までに電池が充電された回数を示す。「残存充電回数」はその時から電池が使用できなくなるまでの充電回数を示す。「総充電回数」は電池を利用開始してから使用できなくなるまでの充電回数を示す。即ち、既充電回数と残存充電回数の和が総充電回数となる。この関係は、充電時間、放電時間、充電電力量、放電電力量等にも適用される。
【００１２】
容量と使用度合の対のデータ、又は、内部抵抗と使用度合の対のデータから、電池の正常異常を判別する方法は、寿命が尽きた電池の正常・異常を判別するのにも活用することができる。
寿命が尽きた電池が、正常に使用されて正常に寿命が尽きたものであるのか、あるいは、異常に寿命が尽きたものであるのかが判明すると、その後の使用方法に改善の必要があるのか否か等が明らかになる。
【００１３】
二次電池をわずかに放電させてから充電する使用の仕方を繰返していると、二次電池が不活性状態となり、充放電容量が低下してしまうことが知られている。不活性状態の電池は放電し尽くしてから充電すると活性化する。そこで、正常な電池が正常に使用されているのか、正常な電池が不適切に使用されて不活性化しているのか、あるいは異常に劣化しているのかを判別する必要が存在する。
この診断のために、下記の診断装置が有効である。この診断装置は、電池の充放電容量を検出する容量検出手段と、電池の内部抵抗を検出する内部抵抗検出手段と、電池の既充電回数を検出する既充電回数検出手段と、容量と内部抵抗と既充電回数の３次元マップにおいて「正常電池の正常範囲」と「正常電池の不活性範囲」を記憶している記憶手段と、検出された容量と検出された内部抵抗と検出された既充電回数が記憶手段に記憶されている「正常電池の正常範囲」か「正常電池の不活性範囲」か「その他の範囲」に含まれるか否かを判定して電池の状態を判定する判定手段を有する。
【００１４】
二次電池は、長期間放置したり、容量が多く残っている状態で充電することを繰返すと、電池内部の反応体が不活性な状態となる。不活性な状態となった電池の充放電容量は減少する。しかしながら、正常な使用による劣化と比べて、不活性な状態となった電池の内部抵抗は増大量が小さい。この現象に着目して研究を進めた結果、容量と内部抵抗と既充電回数の３次元マップにおいて、検出された容量と内部抵抗と既充電回数の対のデータをプロットすると、正常電池が正常に使用されているときのプロット範囲と、正常電池の不活性状態になっているときのプロット範囲と、異常な電池のときのプロット範囲が異なり、検出された容量と内部抵抗と既充電回数の対のデータのプロット位置がどこの範囲に属するかによって、正常電池が正常に使用されている場合と、正常電池が不活性状態になっている場合と、異常電池が使用されている場合が判別できることが判明した。
上記の診断装置によると、上記によって、電池の状態を判別することが可能となる。
【００１５】
電池の劣化は使用度合に追従して進行するが、使用度合を既充電回数で検出する場合には、既充電回数を補正して使用度合に換算することが好ましい。即ち、診断装置に、電池の温度履歴と容量履歴の少なくとも一方の履歴を検出する履歴検出手段と、検出された履歴に基づいて検出された既充電回数を修正する既充電回数修正手段を付加することが好ましい。
急速充電を多用したために充電時の電池温度が高くなる使用方法が繰返された電池は、既充電回数に対して劣化が進みやすく、正常・異常の判定のためには、実際の既充電回数よりも多くの回数充電されたと評価したほうがよい。同様に、過充電や過放電が繰返された電池は、既充電回数に対して劣化が進みやすく、正常・異常の判定のためには、実際の既充電回数よりも多くの回数充電されたと評価したほうがよい。
既充電回数修正手段を付加すると、より正確に正常・異常を判定することが可能となる。
【００１６】
使用度合と容量の対のデータ、又は、使用度合と内部抵抗の対のデータを検出すると、電池の正常・異常を判定することが可能となるが、残存充電回数を推定することも可能となる。
一つの方式では、電池の充放電容量を検出する容量検出手段と、電池の既充電回数を検出する既充電回数検出手段と、同一の電池について検出された容量と既充電回数の対のデータを累積して記憶する記憶手段と、累積記憶された複数の容量と既充電回数の対のデータから所定容量に低下するまでの残存充電回数を推定する手段によって、残存充電回数を推定する装置を構成することができる。
同一の電池について検出された容量と既充電回数の対のデータを累積して記憶すると、既充電回数の増加に追従して容量が低下する傾向を知ることができる。その傾向を利用することによって所定容量に低下するまでの残存充電回数を推定することが可能となる。
本装置によると、充放電の仕方によって大きく変化する「既充電回数の増加に対して容量が低下する傾向」を把握し、その把握された傾向に基づいて所定容量に低下するまでの残存充電回数を推定することから、残存充電回数を精度よく推定することができる。
【００１７】
上記の技術は、新規で有用な電池の残存充電回数を推定する方法を提供する。本発明の一つの方法では、電池の充放電容量を検出する工程と、電池の既充電回数を検出する工程と、同一の電池について検出された容量と既充電回数の対のデータを累積して記憶する工程と、累積記憶された複数の容量と既充電回数の対のデータから所定容量に低下するまでの残存充電回数を推定する工程とを有する。
本方法によると、充放電の仕方によって変化する「既充電回数の増加に対して容量が低下する傾向」を把握し、その把握された傾向に基づいて所定容量に低下するまでの残存充電回数を推定することから、残存充電回数を精度よく推定することができる。
【００１８】
電池の充放電容量に代えて電池の内部抵抗を利用することもできる。内部抵抗を利用する方式では、電池の内部抵抗を検出する内部抵抗検出手段と、電池の既充電回数を検出する既充電回数検出手段と、同一の電池について検出された内部抵抗と既充電回数の対のデータを累積して記憶する記憶手段と、累積記憶された複数の内部抵抗と既充電回数の対のデータから所定内部抵抗に増大するまでの残存充電回数を推定する手段によって、残存充電回数を推定する装置を構成することができる。
同一の電池について検出された内部抵抗と既充電回数の対のデータを累積して記憶すると、既充電回数の増加に追従して内部抵抗が増大する傾向を知ることができ、その傾向を利用することによって所定内部抵抗に増大するまでの残存充電回数を推定することが可能となる。
本装置によると、充放電の仕方によって大きく変化する「既充電回数の増加に対して内部抵抗が増大する傾向」を把握し、その把握された傾向に基づいて所定内部抵抗に増大するまでの残存充電回数を推定することから、残存充電回数を精度よく推定することができる。
【００１９】
上記技術は、電池の残存充電回数を推定する方法を提供する。この方法では、電池の内部抵抗を検出する工程と、電池の既充電回数を検出する工程と、同一の電池について検出された内部抵抗と既充電回数の対のデータを累積して記憶する工程と、累積記憶された複数の内部抵抗と既充電回数の対のデータから所定内部抵抗に増大するまでの残存充電回数を推定する工程とを有する。
本方法によると、充放電の仕方によって変化する「既充電回数の増加に対して内部抵抗が増大する傾向」を把握し、その把握された傾向に基づいて所定内部抵抗に増大するまでの残存充電回数を推定することから、残存充電回数を精度よく推定することができる。
【００２０】
さらに本発明は、使用度合と容量の対のデータ、又は、使用度合と内部抵抗の対のデータを検出して、上記と異なる方式で残存充電回数を推定する技術を提供する。
この方式の残存充電回数推定装置は、電池の充放電容量を検出する容量検出手段と、電池の既充電回数を検出する既充電回数検出手段と、既充電回数と容量低下幅の標準的関係を記憶している標準低下幅記憶手段と、標準低下幅記憶手段に記憶されている既充電回数と容量低下幅の関係と、検出された容量と、検出された既充電回数とから、所定容量に低下するまでの残存充電回数を推定する手段を有する。
【００２１】
電池の充放電容量は充電回数の増加とともに低下する。既充電回数の増加数に対する容量低下幅は、電池の使用期間を通して一定ではなく、既充電回数によって変化する。通常は、既充電回数が少ない使用初期の電池では、既充電回数の増加に伴う容量低下幅は小さく、既充電回数が多い使用後期の電池では、既充電回数の増加に伴う容量低下幅は大きい。容量を検出するだけでは、その後の充電回数の増加に伴って容量がどう減少していくかを知ることができない。容量と既充電回数の双方を検出すると、その後の充電回数の増加に伴って容量がどう減少していくかを始めて知ることが可能となる。
本装置では、既充電回数と容量低下幅の標準的関係を記憶している。また容量と既充電回数の対のデータを検出する。そこで、最後に検出された以降の既充電回数に対する容量低下幅の関係を標準的関係から知ることができ、最後に検出された以降に何回充放電を繰返すと所定容量に低下するかを知ることができる。
本装置によると、既充電回数の増加数に対する容量低下幅は、電池の使用期間を通して一定ではなく、既充電回数によって変化するという現象を加味して残存充電回数を推定することから、残存充電回数を精度よく推定することができる。
【００２２】
上記の技術は、残存充電回数を推定する方法を提供する。この方法は、電池の充放電容量を検出する工程と、電池の既充電回数を検出する工程と、既充電回数と容量低下幅の標準的関係を予め記憶しておく工程と、予め記憶されている既充電回数と容量低下幅の標準的関係と、検出された容量と、検出された既充電回数とから、所定容量に低下するまでの残存充電回数を推定する工程とを有する。
この方法によると、所定容量に低下するまでの残存充電回数を、検出された既充電回数に基づいた容量低下幅を用いて推定することから、残存充電回数を精度よく推定することができる。
【００２３】
上記の残存寿命を推定する技術において、電池の充放電容量に代えて電池の内部抵抗を利用することもできる。内部抵抗を利用する方式では、電池の内部抵抗を検出する内部抵抗検出手段と、電池の既充電回数を検出する既充電回数検出手段と、既充電回数と内部抵抗増大幅の標準的関係を記憶している標準増大幅記憶手段と、標準増大幅記憶手段に記憶されている既充電回数と内部抵抗増大幅の関係と、検出された内部抵抗と、検出された既充電回数とから、所定内部抵抗に増大するまでの残存充電回数を推定する手段によって、残存充電回数を推定する装置を構成することができる。
【００２４】
電池の内部抵抗は充電回数の増加とともに増大する。既充電回数の増加数に対する内部抵抗の増大幅は、電池の使用期間を通して一定ではなく、既充電回数によって変化する。通常は、既充電回数が少ない使用初期の電池では、既充電回数の増加に伴う内部抵抗の増大幅は小さく、既充電回数が多い使用後期の電池では、既充電回数の増加に伴う内部抵抗の増大幅は大きい。内部抵抗を検出するだけでは、その後の充電回数の増加に伴って内部抵抗がどう増大していくかを知ることができない。内部抵抗と既充電回数の双方を検出すると、その後の充電回数の増加に伴って内部抵抗がどう増大していくかを始めて知ることが可能となる。
本装置では、既充電回数と内部抵抗の増大幅の標準的関係を記憶している。また内部抵抗と既充電回数の対のデータを検出する。そこで、最後に検出された以降の既充電回数に対する内部抵抗増大幅の関係を標準的関係から知ることができ、最後に検出された以降に何回充放電を繰返すと所定内部抵抗に増大するかを知ることができる。
本装置によると、既充電回数の増加数に対する内部抵抗の増大幅は、電池の使用期間を通して一定ではなく、既充電回数によって変化するという現象を加味して残存充電回数を推定することから、残存充電回数を精度よく推定することができる。
【００２５】
上記の技術は、内部抵抗と、そのときの既充電回数から、電池の残存充電回数を推定する方法を提供する。この方法では、電池の内部抵抗を検出する工程と、電池の既充電回数を検出する工程と、既充電回数と内部抵抗増大幅の標準的関係を予め記憶しておく工程と、予め記憶されている既充電回数と内部抵抗増大幅の標準的関係と、検出された内部抵抗と、検出された既充電回数とから、所定内部抵抗に増大するまでの残存充電回数を推定する工程とを有する。
この方法によると、所定内部抵抗に増大するまでの残存充電回数を、検出された既充電回数に基づいた内部抵抗増大幅を用いて推定することから、残存充電回数を精度よく推定することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】最初に以下で説明する実施例の主要な特徴を列記する。
（形態１）診断対象の電池を備える電池パックは記憶手段を備えている。
（形態２）電池パックの記憶手段には、電池の残容量履歴データと温度履歴データと充電回数履歴データと電池パックデータと過去検出値データが記憶されている。
（形態３）電池診断装置は、電池パックの記憶手段と接続してデータを読み取ることや、データを書き込むことができる。
（形態３）電池診断装置は、電池の充放電容量を測定することができる。
（形態４）電池診断装置は、電池の内部抵抗を測定することができる。
（形態４）電池診断装置は、診断結果を表示する表示部を備えている。
（形態５）電池診断装置は、パソコンを接続することができる。
（形態６）電池診断装置は、インターネットに接続することができる。
【００２７】
【実施例】本願発明に係る実施例を図面を参照して説明する。図１は、実施例の構成を示す図である。本実施例は、電池パック１を対象とする装置であり、電池パック１を診断する電池診断装置２０、パソコン４０、電池パック１を充電する充電装置５０で構成される。
【００２８】
本実施例の診断・充電装置で診断する電池パック１は、繰り返し充電可能な二次電池２を備えている。本実施例では、電池２の劣化とそれが正常か異常か等の診断をする。電池パック１は、処理回路３と記憶手段５と温度センサ６を備えている。また、電池パック１は、外部と電気的に接続するためのデータ端子７と、正極端子８と、負極端子９を備えている。データ端子７は、記憶手段５と電気的に接続されている。正極端子８は、電池２の正極と電気的に接続されている。負極端子９は、電池２の負極と電気的に接続されている。
記憶手段５は残容量履歴データ１０を記憶している。処理回路３によって電池２の残容量は経時的に演算される。演算された電池２の残容量が記憶手段５に記憶されて、電池２の残容量の履歴を記述する残容量履歴データ１０が作成されている。処理回路３は、残容量の演算方法は、充電電流や放電電流を積算して残容量を演算する。
記憶手段５は温度履歴データ１１を記憶している。温度センサ６が電池２の温度を経時的に測定する。測定された電池２の温度が記憶手段５に記憶され、記憶手段５に温度履歴データ１１が作成されている。
記憶手段５は充電回数データ１２を記憶している。充電装置５０によって電池パック１を充電するとき、充電装置５０によって充電回数データ１２は更新され、電池パック１の既充電回数を記述する充電回数データ１２が作成されている。
記憶手段５は電池パックデータ１３を記憶している。電池パックデータ１３は、電池パック１の仕様、特性、製造シリアル（又はロット）番号等を記述している。
記憶手段５は過去検出値データ１４を記憶している。電池パック１が電池診断装置２０によって診断されたとき、診断時に検出された充電回数や容量や内部抵抗が記憶手段５に記憶されて、過去検出値データ１４が作成されている。
【００２９】
電池診断装置２０は、診断に係る処理を行う処理回路２１、処理回路２１が処理に用いるプログラムおよびデータを記憶する記憶手段２３、診断する電池パック１の電池２を充放電するための充放電回路２５、および利用者が電池診断装置２０を操作するとともに、利用者に情報を表示する操作パネル２６を備えている。
【００３０】
記憶手段２３は判定基準データ３０を記憶している。判定基準データ３０は、電池２の劣化状態の判定において基準となるデータである。詳しくは、容量と既充電回数の２次元マップと、内部抵抗と既充電回数の２次元マップである。容量と既充電回数の２次元マップでは、既充電回数に対する容量の値が正常である「正常範囲」が記述されている。また、内部抵抗と既充電回数の２次元マップでは、既充電回数に対する内部抵抗の値が正常である「正常範囲」が記述されている。前者の２次元マップでは、「正常範囲」において容量が所定値以下である範囲が、特に「寿命範囲」と記述されている。正常電池が正常に使用されて、寿命が尽きたときに相当する。後者の２次元マップでは、「正常範囲」において内部抵抗が所定値以上である範囲が、特に「寿命範囲」と記述されている。正常電池が正常に使用されて、寿命が尽きたときに相当する。判定基準データ３０は、様々な仕様や特性の電池に対応する複数の２次元マップを記憶している。診断される電池の仕様や特性によって、診断の基準は選択されて使用される。
記憶手段２３は変化幅データ３２を記憶している。変化幅データ３２は、電池２の残存充電回数を演算するときに利用されるデータである。変化幅データ３２は、電池２の既充電回数に対応付けて容量の低下幅を記述する容量低下幅データと、電池２の既充電回数に対応付けて内部抵抗の増大幅を記述する内部抵抗増大幅データとからなる。容量低下幅データにおいて、容量低下幅を記述する既充電回数の単位幅は、細かくするほど残存充電回数を正確に測定することができる。しかしながら、容量低下幅を記述する既充電回数の単位幅を細かくするほど、データ容量は大きくなる。容量低下幅を記述する既充電回数の単位幅は、実施する形態に応じて設定するとよい。内部抵抗増大幅データにおいても同様である。
記憶手段２３は判定プログラム３４を記憶している。判定プログラム３４は、電池２の劣化状態の判定において処理回路２１が実行するプログラムである。
記憶手段２３は充放電プログラム３６を記憶している。充放電プログラム３６は、接続された電池２を充放電するときに処理回路２１が実行するプログラムである。
記憶手段２３は内部抵抗演算プログラム３８を記憶している。内部抵抗演算プログラム３８は、電池２の内部抵抗を測定するときに処理回路２１が実行するプログラムである。
【００３１】
充放電回路２５は、処理回路２１に制御されて接続された電池２の充放電を行う。このとき、処理回路２１は記憶手段２３に記憶されている充放電プログラム３６を使用する。電池診断装置２０は、充放電回路２５によって電池２を充放電して、電池２の内部抵抗を測定することができる。充放電回路が検出する充放電時の電流値や電圧値から、内部抵抗演算プログラム３８によって内部抵抗が演算される。また、充放電回路２５は、接続された電池２を満充電したのちに完全放電することにより、電池２の充放電容量を測定することもできる。
【００３２】
操作パネル２６は、電池診断装置２０を操作するためのスイッチ２６ａ等や診断結果を示す結果表示部２６ｂを備えている。結果表示部２６ｂを図２に示す。結果表示部２６ｂは、表示部７１と表示部７２と表示部７３を備えている。表示部７１は、容量と既充電回数による第１の診断の結果を表示する。表示部７２は、内部抵抗と基準電回数による第２の診断の結果を表示する。表示部７３は、容量診断の結果と内部抵抗診断の結果を併せて診断した結果を表示する。また、表示部７３は、推定された残存充電回数を表示する。
表示部７１は、診断の結果を点灯することによって表示するＬＥＤ７５ａ、７６ａ、７７ａを備えている。表示部７２は、診断の結果を点灯することによって表示するＬＥＤ７５ｂ、７６ｂ、７７ｂを備えている。表示部７３は、診断の結果を点灯することによって表示するＬＥＤ７５ｃ、７６ｃ、７７ｃ、７８を備えている。ＬＥＤ７５ａ、７５ｂ、７５ｃが点灯することで、電池２の劣化が正常であり寿命に到達していないことを示す。また、ＬＥＤ７６ａ、７６ｂ、７６ｃが点灯することで、電池２の劣化が異常であることを示す。また、ＬＥＤ７７ａ、７７ｂ、７７ｃが点灯することで、電池２が正常に劣化して寿命に到達していることを示す。さらに、表示部７３は、ＬＥＤ７８と、３桁の７セグメントＬＥＤ７９を備えている。ＬＥＤ７８が点灯することで、電池２が不活性の状態であることを示す。３桁の７セグメントＬＥＤ７９は、電池２の残存充電回数を数字で示す。
【００３３】
電池診断装置２０は、データ接続端子２７、正極接続端子２８、負極接続端子２９を備えている。上記の接続端子２７〜２９は、電池パック１と電気的に接続するための接続端子である。データ接続端子２７は、処理回路２１と電気的に接続されている。正極接続端子２８は、充放電回路２８と正極出力と電気的に接続されている。負極接続端子２９は、充放電回路２８の負極出力と電気的に接続されている。電池診断装置２０に電池パック１が接続されると、電池パック１のデータ端子７と電池診断装置２０のデータ接続端子２７が電気的に接続され、電池パック１の正極端子８と電池診断装置２０の正極接続端子２８が電気的に接続され、電池パック１の負極端子９と電池診断装置２０の負極接続端子２９が電気的に接続される。
また、電池診断装置２０はパソコン４０を処理回路２１に接続することができる。
【００３４】
充電装置５０は、電池パック１の電池２を充電する。充電装置５０は、電池パック１の電池２へ電力を供給する充電回路５２、充電回路５４を制御する充電制御回路５４、充電に係る表示をする表示部５６を備えている。また、電池パック１と電気的に接続する接続端子として、データ接続端子５７と正極接続端子５８と負極接続端子５９を備えている。データ接続端子５７は、充電制御回路と電気的に接続されている。正極端子５８は、充電回路５２の正極出力と電気的に接続されている。負極接続端子５９は、充放電回路５２の負極出力と電気的に接続されている。
充電装置５０に電池パック１が接続されると、電池パック１のデータ端子７と充電装置５０の端子５７が電気的に接続される。また、電池パック１の正極端子８と充電装置５０の正極端子５８が電気的に接続される。また、電池パック１の負極端子９と充電装置５０の負極端子５９が電気的に接続される。充電装置５０と電池パック１が電気的に接続されると電池２が充電される。このとき、充電制御回路５４は、電池パック１の記憶手段５に記憶されている充電回数データ１２を更新する。
充電時、電池パック１では、処理回路３が電池２の充電電流を積算して電池２の残容量を経時的に積算して、記憶手段５の残容量履歴データ１０に記述される。また、温度センサ６によって電池２の温度が経時的に測定され、記憶手段５の温度履歴データ１１に記述される。
【００３５】
以下、本実施例の流れを図３のフローチャートを参照して説明する。電池診断装置２０の電源投入等によって図３のフローチャートはスタートする。このとき、電池診断装置２０の処理回路２１は、判定プログラム３４をスタートする。ステップＳ１で、電池診断装置２０は、電池パック１が接続されるまで待機状態となる。電池診断装置２０に電池パック１が接続されると、ステップＳ３に進む。電池パック１と電池診断装置２０の接続の検出は、接続部近傍にスイッチを設けて物理的にすることもできるし、電池パック１の端子７〜９と電池診断装置２０の接続端子２７〜２９が電気的に接続されたことを検出してもよい。また、外部から電池診断装置２０に電池２が接続されたことを教示してもよい。
ステップＳ３では、電池パック１の仕様や特性の検出が行われる。電池診断装置２０の処理回路２１は、電池パック１の電池パックデータ１３を読み取る。電池パック１の電池パックデータ１３を読み取ることができないときは、操作パネル２６によって利用者が教示してもよい。
ステップＳ５では、劣化判定の基準となるデータが選定される。ステップＳ３で検出した電池パック１の電池パックデータ１３に基づいて、記憶手段２３が記憶している複数の判定基準データ３０から、電池２の診断に適切な判定基準を選定する。電池パック１の仕様や特性が検出されなかったときは、予め定めておいた汎用の判定基準を用いることとしてもよいが、好ましくは電池パック１の仕様や特性によって選定されるとよい。
【００３６】
図４、図５に電池パック１（電池２）に対応する判定基準を示す。図４は、容量と既充電回数による判定基準を示す２次元マップ６０である。図５は、内部抵抗と既充電回数による判定基準を示す２次元マップ６１である。
図４に示す２次元マップ６０において、実線で囲まれた領域６３（マップ６０の上部）と領域６４（マップ６０の右下部）は電池２の劣化が正常であることを示す。特に領域６４は、電池２が正常な劣化によって寿命に到達していることを示す。また、２次元マップ６０の実線で囲まれた領域６５（マップ６０の左下部）は電池２の劣化が異常であることを示す。例えば、検出された既充電回数が３００回で、そのときの容量がＱ２のとき、２次元マップ６０上において点Ｈで示される。点Ｈは領域６３に位置しているので、電池２の劣化は正常であり寿命に到達していないと判定される。同様に、検出された容量と既充電回数が２次元マップ６０上の領域６４に位置する点（例えば点Ｌ）で示されたとき、電池２は正常な劣化によって寿命に到達していると判定される。同様に、検出された容量と既充電回数が２次元マップ６０上の領域６５に位置する点（例えば点Ｉ、点Ｊ）で示されたとき、電池２の劣化は異常であると判定される。
【００３７】
図５に示す内部抵抗と既充電回数による２次元マップ６１においても、実線で囲まれた領域６６（マップ６１の下部）と領域６７（マップ６１の右上部）は電池２の劣化が正常であることを示す。特に領域６７は、電池２が正常な劣化によって寿命に到達していることを示す。また、２次元マップ６１の実線で囲まれた領域６８（図面マップ６０左上部）は電池２の劣化が異常であることを示す。例えば、検出された内部抵抗と既充電回数が、２次元マップ６１上の領域６６に位置する点（点Ｗ、点Ｘ）で示されたとき、電池２の劣化は正常であり寿命に到達していないと判定される。また、検出された内部抵抗と既充電回数が、２次元マップ６１上の領域６７に位置する点（例えば点Ｙ）で示されたとき、電池２は正常な劣化によって寿命に到達していると判定される。また、検出された内部抵抗と既充電回数が、２次元マップ６１上の領域６８に位置する点（点Ｕ、点Ｖ）で示されたとき、電池２の劣化は異常であると判定される。
【００３８】
図３のステップＳ７では、電池２の既充電回数が検出される。処理回路２１が、電池パック１の記憶手段５が記憶している充電回数データ１２を読み取る。
ステップＳ９では、電池２の使用履歴が検出される。処理回路２１は、電池パック１の記憶手段５に記憶されている残容量データ１０および温度履歴データ１１を読み取る。読み取った残容量履歴データ１０から、電池２の過放電や過充電等の劣化要因となる履歴を抽出する。また、読み取った温度履歴データ１１から劣化要因となる所定温度範囲外の履歴を抽出する。抽出した残容量と温度の履歴から、電池２の使用履歴を「通常」または「過酷」のいずれかと判定する。例えば、過放電回数と過充電回数が所定の回数を超えているとき、電池２の使用履歴は「過酷」と判定してもよい。あるいは、所定温度範囲外での使用率が所定以上のとき、電池２の使用履歴は「過酷」と判定してもよい。それ以外は「通常」と判定すればよい。ステップＳ９で、電池２の使用履歴が検出されないときは、ステップＳ１３へ進む。
【００３９】
ステップＳ１１では、ステップＳ９で検出された使用履歴を用いて、検出された既充電回数に重みづけを施す。二次電池は、使用される形態によって劣化の進行速度が変化する。換言すると、同じ既充電回数であっても、使用履歴によって電池２の劣化の進行度は異なる。従って、充電回数を劣化の診断に用いる上では、その使用形態に対応して充電回数は重みづけされることが好ましい。ステップＳ７において使用履歴が「過酷」と判定されているとき、検出された既充電回数に重みづけを行えばよい。例えば、検出された既充電回数を１．５倍へ修正してもよい。本実施例では、使用履歴が「過酷」であるとき、ステップＳ７で検出された既充電回数を１．５倍に修正する。また、使用履歴が「通常」とであるときは既充電回数を修正しない。以下の説明では、使用履歴が「通常」とラベル付けされたものとする。また、ステップＳ９で使用履歴の検出が行われないとき、ステップＳ１１の既充電回数の重みづけは施されないが、以下に説明する診断の流れは同様に行われる。
【００４０】
ステップＳ１３では、電池２の充放電容量の検出が行われる。処理回路２１が、電池パック１の記憶手段５が記憶している残容量履歴データ１０を読み取る。電池２の充放電容量は、残容量履歴データ１０の最新の極大値である。残容量履歴データ１０を読み取ることができないときは、電池診断装置２０によって電池２を満充電したのちに、完全放電して放電量を測定してもよい。検出された電池２の容量は、電池パック１の記憶手段５の過去検出値データ１４に、ステップＳ７で検出された既充電回数と対にして記述される。電池２の容量が検出されたときは、ステップＳ１５へと進み、電池２の容量が検出されないときは、ステップＳ１７へ進む。
【００４１】
ステップＳ１５では、検出された電池２の既充電回数、又はステップＳ１１で修正された既充電回数と、検出された電池２の容量によって第１の診断が行われる。第１の診断では、図４に示す判定基準の２次元マップ６０が用いられる。２次元マップ６０に検出された容量と既充電回数の対がプロットされ、その位置によって劣化状態が診断される。例えば、検出された既充電回数が３００回で、検出された容量がＱ２のとき、２次元マップ６０上において点Ｈにプロットされる。点Ｈは領域６３に位置しているので、電池２の劣化は正常であり寿命に到達していないと診断される。また、検出された既充電回数が３００回で、検出された容量がＱ３のとき、２次元マップ６０上において点Ｉで表される。点Ｉは領域６５に位置しているので、電池２の劣化は異常であると診断される。また、検出された既充電回数が７００回で、検出された容量がＱ３のとき、２次元マップ６０上において点Ｋで表される。点Ｋは領域６３に位置しているので、電池２の劣化は正常であり寿命に到達していないと診断される。
上述のように、電池診断装置２０は、電池２の劣化が正常なのか異常なのか判定して診断することができる。これは、本発明が容量と既充電回数によって電池２の劣化状態を記述する２次元マップを用いて診断するためである。容量のみを用いて電池を診断する形態では、寿命判定値Ｑｚよりも容量の大きい電池（例えば点Ｈ、点Ｉ、点Ｋ）は、すべて正常と診断されてしまう。また、寿命判定値Ｑｚよりも値の小さい電池（例えば点Ｊ、点Ｌ）は、すべて寿命と診断されてしまう。一方、既充電回数のみを用いて電池を診断する方法でも、既充電回数が同一である電池（例えば点Ｈ、点Ｉ、点Ｊ）は、すべて同一に診断されてしまう。電池診断装置２０では、例えば検出された容量がＱ３の電池（例えば点Ｉ、点Ｋ）を、既充電回数から「異常」と「正常」を区別して診断することができる。例えば、点Ｉで表される劣化状態の電池は、既充電回数に対して容量が少ないため、異常な劣化であると診断されるべきである。しかし、容量のみによる診断では、異常な劣化であることを診断することは困難である。異常な劣化の電池を使用することは、所望する機能を得られないばかりか、電解液の漏洩など二次被害をもたらすこともある。
容量がＱ３と検出された電池（点Ｊと点Ｌ）において、既充電回数から「異常」と「寿命」を区別して診断することができる。点Ｊや点Ｌで表される劣化状態の電池２は、著しく容量が低下しているため、使用が極めて困難な状態である。点Ｉで表される劣化状態の電池２は、容量の低下に対して既充電回数が少ないため、異常な劣化（故障している）と判断されるべきであるが、既充電回数を用いて診断しなければ異常な劣化と診断することはできない。このような使用初期の故障は、生産要因（不良品）や使用要因（落下衝撃）に起因することも多く、初期故障を把握することで、電池パック１の直接の使用者のみならず、その管理者や生産者にとって有益な情報となる。
【００４２】
第１の診断の結果は、操作パネル２６の表示部２６ｂに表示される。詳しくは、操作パネル２６の表示部２６ｂの容量診断表示部７１のＬＥＤ７５ａ、７６ａ、７７ａのいずれかが点灯することによって、診断結果は表示される。電池２の劣化は正常であり寿命に到達していないと診断されたとき、ＬＥＤ７５ａのみが点灯する。電池２の劣化は異常であると状態と診断されたとき、ＬＥＤ７６ａのみが点灯する。電池２が正常な劣化によって寿命に到達していると診断されたとき、ＬＥＤ７７ａのみが点灯する。電池診断装置２０の利用者は、第１の診断の結果を知ることができる。
【００４３】
ステップＳ１７では、電池２の内部抵抗の検出が行われる。電池診断装置２０が電池２の内部抵抗を測定する。検出された電池２の内部抵抗は、電池パック１の記憶手段５の過去検出値データに、ステップＳ７で検出された既充電回数と対にして記述される。ステップＳ１７で、電池２の内部抵抗が検出されたときは、ステップＳ１９へと進み、電池２の容量が検出されないときは、ステップＳ２１へ進む。
【００４４】
ステップＳ１９では、検出された電池２の既充電回数、又はステップＳ１１で修正された既充電回数と、検出された電池２の内部抵抗によって第２の診断が行われる。第２の診断では、図５に示す判定基準の２次元マップ６１が用いられる。２次元マップ６１に検出された既充電回数の対がプロットされ、その位置によって劣化状態が診断される。例えば、検出された既充電回数が３００回で、検出された内部抵抗がＲ２のとき、２次元マップ６１上において点Ｗにプロットされる。点Ｗは領域６６に位置しているので、電池２の劣化は正常であり寿命に到達していないと診断される。また、検出された既充電回数が３００回で、検出された内部抵抗がＲ３のとき、これは２次元マップ６１上において点Ｖで表される。点Ｖは領域６８に位置しているので、電池２の劣化は異常であると診断される。また、検出された既充電回数が７００回で、検出された内部抵抗がＲ３と検出されたとき、これは２次元マップ６０上において点Ｘで表される。点Ｘは領域６６に位置しているので、電池２の劣化は正常であり寿命に到達していないと診断される。
上述のように、電池２の劣化が正常なのか異常なのか判定して診断することができる。これは、本発明が内部抵抗と既充電回数によって電池２の劣化状態を記述する２次元マップを用いて診断するためである。内部抵抗のみを用いて電池を診断する方法では、寿命判定値Ｒｚよりも内部抵抗の小さい電池（例えば点Ｖ、点Ｗ、点Ｘ）は、すべて正常と診断されてしまう。そして、寿命判定値Ｒｚよりも内部抵抗が大きい電池（例えば点Ｕ、点Ｙ）は、すべて寿命と診断されてしまう。一方、既充電回数のみを用いて電池を診断する方法でも、既充電回数が同一である電池（例えば点Ｕ、点Ｖ、点Ｗ）は、すべて同一に診断されてしまう。電池診断装置２０では、例えば内部抵抗がＲ２と検出された電池（例えば点Ｖと点Ｘ）において、既充電回数から「故障」と「正常」を区別して診断することができる。例えば、点Ｖで表される劣化状態の電池は、既充電回数に対して内部抵抗が高いため、異常な劣化であると診断されるべきである。しかし、内部抵抗のみによる診断では、異常な劣化であると診断することは困難である。
内部抵抗がＲ４と検出された電池（点Ｕと点Ｙ）において、既充電回数から「異常」と「寿命」を区別して診断することができる。点Ｕや点Ｙで表される劣化状態の電池は、著しく内部抵抗が上昇しているため、使用が極めて困難な状態である。点Ｕで表される劣化状態の電池２は、内部抵抗の上昇に対して既充電回数が少ないため、異常な劣化（故障している）と判断されるべきであるが、既充電回数を用いて診断しなければ異常な劣化と診断することはできない。第２の診断においても、初期故障を把握することができ、電池パック１の直接の使用者のみならず、その管理者や生産者にとって有益な情報を得ることができる。
【００４５】
第２の診断の結果は、操作パネル２６の表示部２６ｂに表示される。詳しくは、操作パネル２６の表示部２６ｂの内部抵抗診断表示部７２のＬＥＤ７５ｂ、７６ｂ、７７ｂのいずれかが点灯することによって、診断結果は表示される。電池２の劣化は正常であり寿命に到達していないと診断されたとき、ＬＥＤ７５ｂのみが点灯する。電池２の劣化は異常であると診断されたとき、ＬＥＤ７６ｂのみが点灯する。電池２が正常な劣化によって寿命に到達していると診断されたとき、ＬＥＤ７７ｂのみが点灯する。電池診断装置２０の利用者は、第２の診断の結果を知ることができる。
【００４６】
上述した第１の診断と第２の診断は、ステップＳ１９までの段階において相互に作用することはなく、独立したものである。従って、容量と既充電回数による第１の診断のみでも、電池２の劣化が正常なのか異常なのかを知ることができる。また、使用が困難な状態にまで劣化している電池（寿命の状態の電池）が、正常な劣化によって寿命に到達しているのか、異常な劣化によって寿命に到達しているのか知ることができる。内部抵抗と既充電回数による第２の診断のみでも、同様に診断結果を得ることができる。
【００４７】
図３のステップＳ２１では、第１の診断である容量と既充電回数による診断の有無が確認され、第２の診断である内部抵抗と既充電回数による診断の有無が確認される。そして、第１の診断と第２の診断が共になされているとき、ステップＳ２３へ進む。そうでないときは、ステップＳ２５へ進む。
ステップＳ２３では、第１の診断結果と第２の診断結果から、電池の状態を総合診断する。総合診断の診断基準を図６に示す。総合診断によって、例えば、第１の診断結果が「異常」であっても第２の診断結果が「正常」であるときには、電池２は正常ではあるが不活性状態であると診断する。不活性状態となった電池は、容量が低下するが、内部抵抗の増大量は比較的小さい。従って、第１の診断結果が「異常」であっても第２の診断結果が「正常」であれば、正常な電池２が不活性状態となっていると診断することができる。総合判断すると、不活性状態である電池を異常な劣化と誤診することがない。不活性状態と診断された電池は活性化（電池のリフレッシュ）した後に、再度診断することによって正しい劣化の状態を診断をすることができる。
図６に示す総合診断基準６９は、判定基準データ３０の２次元マップ６０、６１を複合することによって、容量と内部抵抗と既充電回数によって電池の状態を記述する３次元マップを形成している。総合診断すると、正常電池が正常である場合と不活性状態である場合とを区別することが可能となる。
【００４８】
総合診断の結果は、操作パネル２６の表示部２６ｂに表示される。詳しくは、操作パネル２６の表示部２６ｂの総合診断表示部７３のＬＥＤ７５〜７８のいずれかが点灯することによって、診断結果は表示される。電池２の劣化は正常であり寿命に到達していないと診断されたとき、ＬＥＤ７５ｃのみが点灯する。電池２の劣化は異常であると診断されたとき、ＬＥＤ７６ｃのみが点灯する。電池２が正常な劣化によって寿命に到達していると診断されたとき、ＬＥＤ７７ｃのみが点灯する。電池２が不活性状態であると診断されたとき、ＬＥＤ７８のみが点灯する。電池診断装置２０の利用者は、総合診断の結果を知ることができる。
【００４９】
ステップＳ２５では、過去の診断時に検出された既充電回路や容量や内部抵抗が検出される。処理回路２１が、電池パック１の記憶手段５が記憶している過去検出値データ１４を読み取る。電池２の過去の診断時における検出値が検出されたときは、ステップＳ２７へ進み、検出されないときは、ステップＳ２９へ進む。過去の診断時の検出値は、例えば利用者が接続されているパソコン４０等によって電池診断装置２０に教示してもよい。
【００５０】
ステップＳ２７では、検出された過去の診断時の検出値と今回の診断の検出値によって、残存充電回数が推定される。残存充電回数を演算するためには、複数の容量の検出値と既充電回数の検出値の対のデータでもよいし、複数の内部抵抗の検出値と既充電回数の検出値の対のデータでもよい。いずれか一方の複数の対のデータで足りる。図７を用いて、例えば２つの容量と既充電回数の対のデータによる残存充電回数の推定方法を説明する。残存充電回数の推定においても、判定基準データ３０に記述されている容量と既充電回数の２次元マップ６０が用いられる。２次元マップ６０において、点Ｈが電池２の過去の診断時における容量と既充電回数の検出値である。即ち、過去の診断時において検出された容量はＱ２であり、検出された既充電回数は３００回である。点Ｋが今回の診断の容量と既充電回数の検出値である。即ち、今回の診断において検出された容量はＱ３であり、検出された既充電回数は７００回である。２次元マップ６０上に点Ｈと点Ｋがプロットされ、点Ｈと点Ｋを通る変化軌跡９１が作成される。作成された変化軌跡９１上において容量が寿命判定値Ｑｚとなる点Ｍが求められる。点Ｍが示す既充電回数は１０００回である。電池２が寿命に到達する総充電回数は１０００回と求められる。今回の診断では既充電回数が７００回であるため、残存充電回数は３００回と求められる。
複数の容量と既充電回数の対のデータを用いることにより、既充電回数の増加に対して容量が低下する傾向を加味して残存充電回数を推定することができる。既充電回数の増加に対して容量が低下する傾向は、電池が使用される形態によって異なる。本実施例によれば、様々な使用形態の電池に対して、残存充電回数を精度よく推定することができる
変化軌跡９１の作成においては、統計演算等に用いられる汎用の軌跡作成方法を用いることができる。検出されたデータの対が少ないときは、既充電回数に対する容量の変化幅の経験的データを加味して変化軌跡の作成を行うことで、信頼性の高い軌跡を作成することもできる。このとき、記憶手段２３に記憶している変化幅データ３２を用いてもよい。
上述では複数の容量と既充電回数の対のデータを用いて残存充電回数を推定する場合を説明したが、内部抵抗を用いて行われる場合も同様の流れとなり、同様に残存充電回数を推定することができる。
【００５１】
一方、ステップＳ２５で電池２の過去の診断履歴が検出されず、ステップＳ２９へと進んだとき、残存充電回数の推定がステップＳ２７とは異なる方法で行われる。このステップＳ２９の残存充電回数の推定では、今回の診断で検出された容量と既充電回数の対のデータ、又は今回の診断で検出された内部抵抗と既充電回数の対のデータが用いられる。いずれか一方の対のデータで足りる。その対のデータと変化幅データ３２によって、残存充電回数が演算される。図８を用いて、例えば今回の診断で検出された容量と既充電回数の対のデータによる残存充電回数の推定方法を説明する。この残存充電回数の推定においても、判定基準データ３０に記述されている容量と既充電回数の２次元マップ６０が用いられる。点Ｈが今回の診断で検出された容量と既充電回数の対のデータある。即ち、既充電回数が３００回で、容量がＱ２である。
変化幅データ３２に記述されている容量低下幅データは、２次元マップ６０上で標準変化軌跡９２で示される。容量低下幅データは、電池２が標準的な使用形態において、想定される既充電回数に対する容量の低下幅を記述している。曲線９２の曲率の変化が示すように、既充電回数によって容量の低下幅は変化する。容量低下幅データは、電池２が標準的な使用形態によって、既充電回数が１１００回のときに寿命に到達することを示している。
二次元マップ６０上で、推定される容量の変化軌跡９３が作成される。変化軌跡９３の作成は、容量低下データに記述されている変化幅において、既充電回数３００回以降の変化幅が用いられる。即ち、図８の２次元マップ６０において、標準変化軌跡９２の点Ｈ’から点Ｍ’間の軌跡が用いられる。従って、作成される変化軌跡９３は、２次元マップ６０上で標準変化軌跡９２を、点Ｈ’が点Ｈに位置するまで平行移動させたものである。作成された変化軌跡９３上において容量が寿命判定値Ｑｚとなる点Ｍが求められる。点Ｍが示す既充電回数は１０００回である。電池２が寿命に到達する総充電回数は１０００回と求められる。電池２の容量が寿命判定値Ｑｚとなる点Ｍを求める。点Ｍが示す既充電回数が電池２の推定される総充電回数となる。即ち、総充電回数は１０００回である。今回の診断では既充電回数が７００回であるため、残存充電回数は３００回と求められる。
本実施例では、検出された容量から所定容量に低下するまでの残存充電回数の推定において、検出された既充電回数に基づいた容量低下幅を用いて推定することから、残存充電回数を精度よく推定することができる。
また、変化幅データ３２が記述する既充電回数に対する容量の低下幅を、ステップＳ９で検出した使用履歴に応じて修正してもよい。先に説明したように、二次電池は使用される形態によって劣化の進行速度が変化する。即ち、使用される形態によって、既充電回数に対する容量低下幅は変化する。使用履歴に応じて既充電回数に対する容量低下幅を修正することで、様々な使用形態の電池に対して残存充電回数を精度よく推定することができる。
上述では容量と既充電回数の対のデータを用いて残存充電回数を推定する場合を説明したが、内部抵抗を用いて行われる場合も同様の流れとなり、同様に残存充電回数を推定することができる。
【００５２】
ステップＳ３１では、ステップＳ２７又はステップＳ２９で求められた電池２の残存充電回数が、操作パネル２６の表示部２６ｂに表示される。残存充電回数は総合診断表示部７３の７セグメントＬＥＤ７９に数値で表示される。
【００５３】
上述したように、電池診断装置２０は、電池２の劣化状態の診断を、電池の容量と内部抵抗の少なくとも一方と、既充電回数とによって診断する。それにより、容量が減少している電池を、正常な劣化に伴う容量の減少であるのか、故障によって引き起こされた容量の減少であるのか診断することができる。また、内部抵抗が上昇している電池を、正常な劣化に伴う内部抵抗の上昇であるのか、故障によって引き起こされた内部抵抗の上昇であるのか診断することができる。さらには、電池の容量と内部抵抗の両者と、既充電回数との関係を用いて診断することによって、電池が不活性状態となっていることを知ることができる。そして、電池の残存充電回数を精度よく知ることができる。
【００５４】
パソコン４０に診断結果の表示に係るプログラムを教示しておき、診断結果をパソコン４０のディスプレイに表示してもよい。その場合は、検出された容量と既充電回数の対のデータや、検出された内部抵抗と既充電回数の対のデータを、図４、５に示す２次元マップ６０、６１にプロットして表示してもよい。また、電池の劣化状態に基づいて診断装置の使用者にメッセージを表示することもよい。例えば電池が不活性状態と診断されたときは、電池のリフレッシュを促すメッセージを表示する。このとき、電池のリフレッシュの方法等を併せて表示してもよい。
診断結果をパソコン４０に蓄積してもよい。パソコン４０で複数の電池パックの診断結果や検出されたデータを一元的に管理して、複数の電池パックの劣化状態を管理することもできる。さらに、パソコン４０を介して、又は直接的に電池診断装置２０がインターネットに接続してもよい。インターネットを利用して、異なる場所にある複数の電池を集中管理することもできる。ホストコンピュータを中心として、電池の劣化を管理する管理情報網を構築するのもよい。ユーザーにおいては、工場内に上記の管理情報網を構築することで、工場内に散在して使用される電池を管理し、工程毎に配置されている電池の劣化進行速度を把握できる。その情報を利用して、電池を効率的に利用するための配置シフト計画を組むこともできる。メーカーにおいては、電池の販売網にあわせて管理情報網を構築してもよい。世界各地で販売した電池の診断結果を情報センター等でリアルタイムに集中管理し、その情報を電池の設計部門や生産部門へリアルタイムにフィードバックすることもできる。
【００５５】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の構成を示す図。
【図２】電池診断装置の表示部を示す図。
【図３】電池診断装置の処理の流れを示すフローチャート。
【図４】容量と既充電回数の二次元マップ。
【図５】内部抵抗と既充電回数の二次元マップ。
【図６】総合診断基準を示す図。
【図７】複数のデータ対による残存充電回数の推定を説明する図。
【図８】標準変化幅による残存充電回数の推定を説明する図。
【符号の説明】
１・・・電池パック
２・・・二次電池
３・・・電池パック１の処理回路
５・・・電池パック１の記憶部
６・・・温度センサ
２０・・・電池診断装置
２１・・・電池診断装置２０の処理回路
２３・・・電池診断装置２０の記憶部
２５・・・電池診断装置２０の充放電回路
２６・・・電池診断装置２０の操作パネル
２６ａ・・・操作パネル２６のスイッチ類
２６ｂ・・・操作パネル２６の表示部
４０・・・パソコン
５０・・・充電装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for diagnosing a secondary battery. In the secondary battery, the charge / discharge capacity decreases and the internal resistance increases as the degree of use progresses by repeating charge and discharge. There is a need to diagnose whether the charge / discharge capacity decreases normally and the internal resistance increases compared to the battery usage level, or whether the charge / discharge capacity decreases abnormally and the internal resistance increases. . In addition, there is a need to diagnose the remaining charge count of a battery that is being used. The present invention relates to the battery diagnostic technique described above.
[0002]
2. Description of the Related Art A secondary battery capable of charge / discharge can be used many times by repeating a charge / discharge cycle, but the charge / discharge capacity decreases and the internal resistance increases following the degree of use. Inevitable. Hereinafter, this is referred to as deterioration. Even batteries that are normally manufactured and functioning normally inevitably deteriorate according to the degree of use.
The rate at which normal batteries deteriorate normally is greatly affected by the state of charge and discharge, and if the battery is used with emphasis on quick charge and rapid discharge rather than battery life, the battery will be heated to a high temperature and rapidly. On the other hand, if the battery is not heated to a high temperature if the usage method for avoiding rapid charging and rapid discharge is continued with emphasis on the battery life, the deterioration rate can be delayed.
While it is necessary to diagnose whether a battery with a reduced charge / discharge capacity or a battery with an increased internal resistance has deteriorated normally following the progress of usage, it has deteriorated abnormally. Reliable diagnostic technology has not been developed. This problem is complicated by the fact that the tendency to normal degradation is greatly influenced by the history of battery usage.
In addition, when manufacturing an industrial product by driving a power tool using a battery, if the product is manufactured using a battery that has deteriorated to an acceptable level or more, for example, tightening torque may be insufficient or tact time may be reduced. Work may not be completed in time. Therefore, it is necessary to stop the use of the battery whose deterioration has progressed beyond the allowable level. With the current technology, how many times the battery that has already been used is used more times (specifically, how many more times it is charged / discharged), and it is necessary to stop using it due to deterioration that exceeds the allowable level. A technique for estimating (the number of times is referred to as the number of remaining charges) has not been developed.
[0003]
Many techniques for measuring the degree of battery deterioration have been proposed. Since the decrease in the charge / discharge capacity of the battery is an index indicating the degree of deterioration, a technique for measuring the charge / discharge capacity and determining the degree of deterioration has been developed. Since the increase in the internal resistance of the battery is also an index indicating the degree of deterioration, a technique for measuring the internal resistance and determining the degree of deterioration has also been developed.
[0004]
However, in the above technique, it cannot be determined whether the progress of deterioration is proceeding normally or abnormally. Alternatively, it is not known whether the normal battery is deteriorated while being used normally, whether the normal battery is deteriorated while being used improperly, or whether the abnormal battery is abnormally deteriorated. Alternatively, the remaining charge count cannot be diagnosed.
The conventional technology remains at the level for measuring the degree of progress of deterioration, and has not reached the level for diagnosing the state of the battery by comparing it with the usage history.
In the present invention, the battery is diagnosed not only by measuring the deterioration degree of the battery by measuring the decrease in the charge / discharge capacity of the battery or by increasing the internal resistance, but also by using the usage history and comparing the two. Provide technology.
[0005]
The present invention can be embodied in the following diagnostic apparatus. This device is a device for determining normality / abnormality of a battery, a capacity detection means for detecting the charge / discharge capacity of the battery, a usage degree detection means for detecting the usage degree of the battery, and a two-dimensional map of the capacity and the usage degree. And a determination means for determining whether or not the detected capacity and the detected use degree are included in the normal range stored in the storage means.
[0006]
According to the research of the present inventors, even if only the charge / discharge capacity of the battery indicating the degree of deterioration of the battery is measured, it cannot be diagnosed whether it is normally deteriorated or abnormally deteriorated. It has been found that if the degree of use is taken into account, it can be diagnosed whether it has deteriorated normally or abnormally. The battery usage is, for example, various indicators such as the number of previous charge / discharge cycles (herein referred to as the number of already charged), total charge time, total charge power (watts / hour), total discharge time, total discharge power Can be adopted.
According to the research of the present inventors, when plotting data of a pair of detected capacity and detected use degree on a two-dimensional map of the capacity and use degree, even when a method of use that repeats quick charge and rapid discharge is used, It was confirmed that a battery that is normally manufactured and functioning normally falls within a predetermined range even when it is used in a manner that avoids rapid charging and rapid discharging. Conversely, it was found that batteries manufactured abnormally or exposed to abnormally high temperatures are plotted out of a predetermined range when plotting data of the detected capacity and usage level pair.
In this diagnostic device, the capacity and usage index are measured as a pair, and in order to determine whether the data of the pair is within the normal range, whether the normal battery has deteriorated normally or abnormally deteriorated It is possible to diagnose whether it has been done.
[0007]
The present invention can be embodied in a method. In one method of the present invention, a step of detecting the charge / discharge capacity of the battery, a step of detecting the usage level of the battery, a step of storing a normal range in advance in a two-dimensional map of the capacity and the usage level, and detection And determining whether the detected capacity and the detected use level are included in a normal range stored in advance.
According to this method, an indicator that indicates the capacity and the degree of use is measured as a pair, and in order to determine whether the data of the pair is within the normal range, whether the normal battery has deteriorated normally or abnormally deteriorated It is possible to diagnose whether it has been done.
[0008]
Instead of the charge / discharge capacity of the battery, the internal resistance of the battery can be used. The diagnostic device using the internal resistance stores the normal range in the internal resistance detecting means for detecting the internal resistance of the battery, the usage degree detecting means for detecting the usage degree of the battery, and the two-dimensional map of the internal resistance and the usage degree. Storage means, and determination means for determining whether or not the detected internal resistance and the detected use degree are included in a normal range stored in the storage means.
[0009]
The above-described diagnostic device detects the degree of deterioration from an increase in the internal resistance of the battery. When plotting data of a pair of detected internal resistance and detected usage on a two-dimensional map of internal resistance and usage, if it is a battery that is normally manufactured and functioning normally, it falls within a predetermined range, If it is an abnormal battery, it is plotted outside the predetermined range.
In this diagnostic device, an internal resistance and an index indicating the degree of use are measured as a pair, and in order to determine whether the data of the pair is within the normal range, it is abnormal whether the normal battery has deteriorated normally. It is possible to diagnose whether it has deteriorated.
[0010]
The above technique provides a novel diagnostic method. In one method of the present invention, a step of detecting the internal resistance of the battery, a step of detecting the usage level of the battery, a step of storing a normal range in advance in a two-dimensional map of the internal resistance and the usage level, and detection Determining whether the detected internal resistance and the detected use level are included in a normal range stored in advance.
Also by this method, it is possible to diagnose whether a normal battery has deteriorated normally or abnormally.
[0011]
In the above technique, the degree of use of the battery can be detected based on the number of times of charging, the charging time, the discharging time, the charging capacity, the discharging capacity, and the like. These may be used alone or in combination. Since the deterioration state of the battery is often managed in relation to the number of times of charging, it is preferable to use the number of times of charging.
In the present specification, “number of already charged” indicates the number of times the battery has been charged up to that time. “Number of remaining charges” indicates the number of times of charging until the battery can no longer be used. “Total number of times of charging” indicates the number of times of charging from the start of use of the battery until it cannot be used. That is, the sum of the number of already charged times and the number of remaining charged times is the total number of times of charging. This relationship also applies to charging time, discharging time, charging power amount, discharging power amount and the like.
[0012]
The method of determining the normality / abnormality of the battery from the data of the pair of capacity and usage or the data of the pair of internal resistance and usage should also be used to determine the normality / abnormality of the battery whose life has expired. Can do.
If it is determined whether a battery that has reached the end of its life has been used normally and has reached the end of its normal life, or has been abnormally exhausted, is it necessary to improve the subsequent usage? It becomes clear whether or not.
[0013]
It is known that if the secondary battery is discharged after being slightly discharged and then repeatedly used, the secondary battery becomes inactive and the charge / discharge capacity decreases. A battery in an inactive state is activated when charged after being completely discharged. Therefore, there is a need to determine whether a normal battery is normally used, whether a normal battery is inappropriately used and inactivated, or abnormally deteriorated.
The following diagnostic device is effective for this diagnosis. The diagnostic apparatus includes a capacity detection unit that detects a charge / discharge capacity of a battery, an internal resistance detection unit that detects an internal resistance of the battery, a precharged number detection unit that detects the number of times the battery has been charged, a capacity and an internal resistance. And a storage means for storing “normal range of normal battery” and “inactive range of normal battery” in a three-dimensional map of the number of already charged, detected capacity, detected internal resistance, and detected previous charge A determination means for determining whether the number of times is included in the “normal range of normal battery”, “inactive range of normal battery”, or “other range” stored in the storage means, and determining the state of the battery Have.
[0014]
When the secondary battery is left for a long period of time or repeatedly charged with a large capacity remaining, the reactant inside the battery becomes inactive. The charge / discharge capacity of the inactive battery is reduced. However, the increase in the internal resistance of the battery that has become inactive is small compared to the deterioration due to normal use. As a result of conducting research focusing on this phenomenon, when a pair of detected capacity, internal resistance, and the number of times of recharging is plotted on a three-dimensional map of the capacity, the internal resistance, and the number of times of recharging, a normal battery becomes normal. The plot range when used is different from the plot range when a normal battery is in an inactive state and the plot range when an abnormal battery is in use. Depending on which range the plot position of the data belongs to, the normal battery is normally used, the normal battery is in an inactive state, and the abnormal battery is used There was found.
According to the above diagnostic apparatus, the state of the battery can be determined as described above.
[0015]
The deterioration of the battery proceeds following the degree of use, but when the degree of use is detected by the number of times of charge, it is preferable to correct the number of times of charge and convert it to the degree of use. That is, a history detecting means for detecting at least one of a battery temperature history and a capacity history and a previously charged number correcting means for correcting the number of already charged detected based on the detected history are added to the diagnostic device. It is preferable.
Batteries that are repeatedly used in a way that increases the battery temperature at the time of charging due to heavy use of quick charging are likely to deteriorate with respect to the number of times of charging. It is better to evaluate that the battery has been charged many times. Similarly, a battery that has been repeatedly overcharged or overdischarged is likely to deteriorate with respect to the number of times it has been charged, and it is evaluated that it has been charged more times than the actual number of times that it has been charged for normal / abnormal judgment. You had better.
If the already charged number of times correction means is added, it becomes possible to determine normality / abnormality more accurately.
[0016]
When data on a pair of usage and capacity or data on a pair of usage and internal resistance is detected, it is possible to determine whether the battery is normal or abnormal, but it is also possible to estimate the number of remaining charges. .
In one method, capacity detection means for detecting the charge / discharge capacity of the battery, precharged number detection means for detecting the number of times the battery has been charged, and data of a pair of the capacity and the number of times of charge that have been detected for the same battery are obtained. A device for estimating the remaining charge count is configured by storage means for accumulating and storing and means for estimating the remaining charge count until the capacity is reduced to a predetermined capacity from a pair of data of a plurality of accumulated capacities and already charged counts. can do.
By accumulating and storing paired data of the detected capacity and the number of times of charging for the same battery, it is possible to know the tendency of the capacity to decrease following the increase in the number of times of charging. By utilizing this tendency, it is possible to estimate the number of remaining charges until the capacity is reduced to a predetermined capacity.
According to this device, the number of remaining charge until the capacity is reduced to a predetermined capacity based on the grasped tendency of “the tendency that the capacity decreases with the increase in the number of already charged”, which changes greatly depending on the charging / discharging method. Therefore, it is possible to accurately estimate the number of remaining charges.
[0017]
The above technique provides a new and useful method of estimating the remaining charge count of a battery. In one method of the present invention, the step of detecting the charge / discharge capacity of the battery, the step of detecting the number of times the battery has been charged, and the data of the pair of the detected capacity and the number of times of charge have been accumulated for the same battery. A step of storing, and a step of estimating the number of remaining charges until the capacity is reduced to a predetermined capacity from a pair of data of a plurality of cumulatively stored capacities and the number of times already charged.
According to this method, it is possible to grasp the `` trend that the capacity decreases with the increase in the number of already charged '' that changes depending on the charging / discharging method, and to calculate the remaining number of times to decrease to the predetermined capacity based on the grasped tendency. From the estimation, it is possible to accurately estimate the number of remaining charges.
[0018]
Instead of the charge / discharge capacity of the battery, the internal resistance of the battery can be used. In the method using the internal resistance, the internal resistance detecting means for detecting the internal resistance of the battery, the precharged number detecting means for detecting the number of times the battery has been charged, the internal resistance detected for the same battery, The number of remaining charge by storage means for accumulating and storing the data of the pair, and means for estimating the number of remaining charges until the predetermined internal resistance is increased from the accumulated data of the pair of the plurality of internal resistances and the number of already charged A device for estimating
By accumulating and storing pairs of detected internal resistance and number of times of recharging for the same battery, it is possible to know the tendency of the internal resistance to increase following the increase in the number of recharged times, and use this tendency This makes it possible to estimate the number of remaining charges until the predetermined internal resistance is increased.
According to this device, “the tendency of internal resistance to increase with the increase in the number of already charged” that changes greatly depending on the charging / discharging method, and the remaining until the internal resistance increases to the predetermined internal resistance based on the grasped tendency Since the number of times of charging is estimated, the number of remaining charges can be estimated with high accuracy.
[0019]
The above technique provides a method for estimating the remaining number of times a battery is charged. In this method, the step of detecting the internal resistance of the battery, the step of detecting the number of times the battery has been charged, and the step of accumulating and storing the data of the pair of the internal resistance and the number of times of charge that have been detected for the same battery, And a step of estimating the number of remaining charges until the internal resistance is increased to a predetermined internal resistance from a pair of data of a plurality of accumulated internal resistances and the number of already charged times.
According to this method, the remaining charge until the internal resistance increases to the predetermined internal resistance based on the grasped tendency of "the tendency that the internal resistance increases with the increase in the number of already charged" that changes depending on the charging and discharging method. Since the number of times is estimated, the number of remaining charges can be estimated with high accuracy.
[0020]
Furthermore, the present invention provides a technique for detecting the number of remaining charges by a method different from the above by detecting data on a pair of usage and capacity or data on a pair of usage and internal resistance.
The remaining charge count estimation device of this system has a standard relationship between a capacity detection means for detecting a charge / discharge capacity of a battery, a charge count detection means for detecting a charge count of the battery, and a charge reduction / capacity reduction range. Based on the stored standard drop width storage means, the relationship between the number of charge reductions and the capacity drop width stored in the standard drop width storage means, the detected capacity, and the detected number of precharges, a predetermined capacity is obtained. Means for estimating the number of remaining charges until the voltage drops.
[0021]
The charge / discharge capacity of the battery decreases as the number of charges increases. The amount of decrease in capacity with respect to the increase in the number of times of recharging is not constant throughout the usage period of the battery, but varies depending on the number of times of recharging. Normally, the battery that has already been used with a small number of recharges has a small capacity decrease with an increase in the number of recharges, and the battery with a large number of recharges has a large capacity decrease with an increase in the number of recharges. . It is not possible to know how the capacity decreases as the number of subsequent charging increases only by detecting the capacity. When both the capacity and the number of times of charging are detected, it becomes possible to know for the first time how the capacity decreases as the number of subsequent charging increases.
In this apparatus, the standard relationship between the number of times of charging and the capacity reduction range is stored. Moreover, the data of the pair of the capacity and the number of times already charged is detected. Therefore, it is possible to know from the standard relationship the relationship of the capacity decrease with respect to the number of times the battery has been charged since the last detection, and to know how many times charge / discharge is repeated after the last detection to decrease to the predetermined capacity. be able to.
According to this device, the amount of decrease in the capacity with respect to the increase in the number of already charged times is not constant throughout the battery usage period, and the remaining number of charged times is estimated by taking into account the phenomenon that it changes with the number of already charged times. Can be estimated with high accuracy.
[0022]
The above technique provides a method for estimating the number of remaining charges. This method includes a step of detecting a charge / discharge capacity of a battery, a step of detecting the number of times the battery has been charged, a step of previously storing a standard relationship between the number of times of charge and the capacity reduction range, And a step of estimating the number of remaining charges until the capacity is reduced to a predetermined capacity from the detected capacity and the detected number of existing charges.
According to this method, since the remaining charge count until the capacity is reduced to the predetermined capacity is estimated using the capacity decrease width based on the detected previous charge count, the remaining charge count can be accurately estimated.
[0023]
In the technique for estimating the remaining life, the internal resistance of the battery can be used instead of the charge / discharge capacity of the battery. In the method using the internal resistance, the internal resistance detecting means for detecting the internal resistance of the battery, the already charged number detecting means for detecting the number of times the battery has been charged, and the standard relationship between the number of times of charging and the increase in the internal resistance are stored. Standard increase width storage means, the relationship between the number of already charged and the internal resistance increase width stored in the standard increase width storage means, the detected internal resistance, and the detected number of precharges. An apparatus for estimating the remaining charge count can be configured by means for estimating the remaining charge count until the resistance increases.
[0024]
The internal resistance of the battery increases as the number of times of charging increases. The increase range of the internal resistance with respect to the increase in the number of times of recharging is not constant throughout the usage period of the battery, and varies depending on the number of times of recharging. Normally, the increase in the internal resistance due to the increase in the number of recharges is small in the initial use battery with a small number of times of recharge, and the internal resistance due to the increase in the number of recharges in the latter period of use with a large number of the recharges The increase is large. Only by detecting the internal resistance, it is impossible to know how the internal resistance increases as the number of subsequent charging increases. When both the internal resistance and the number of times of charging are detected, it becomes possible to know for the first time how the internal resistance increases as the number of subsequent charging increases.
In this apparatus, the standard relationship between the number of times of charging and the increase width of the internal resistance is stored. In addition, data of a pair of the internal resistance and the number of times already charged is detected. Therefore, the relationship of the increase in internal resistance to the number of times of charge after the last detection can be known from the standard relationship, and how many times the charge / discharge is repeated after the last detection will increase the predetermined internal resistance Can know.
According to this device, the amount of increase in internal resistance with respect to the increase in the number of existing charges is not constant throughout the battery usage period, and the remaining number of charges is estimated by considering the phenomenon that it varies with the number of existing charges. The number of times of charging can be accurately estimated.
[0025]
The above technique provides a method for estimating the remaining number of times of charging of the battery from the internal resistance and the number of already charged times at that time. In this method, the step of detecting the internal resistance of the battery, the step of detecting the number of times the battery has been charged, the step of storing in advance the standard relationship between the number of times of precharge and the internal resistance increase width, And a step of estimating the number of remaining charges until the predetermined internal resistance is increased from the standard relationship between the number of charged times and the increase in internal resistance, the detected internal resistance, and the detected number of charged times.
According to this method, since the remaining number of charging times until the predetermined internal resistance is increased is estimated using the internal resistance increase width based on the detected number of existing charges, the remaining number of charging times can be accurately estimated. .
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the main features of the embodiments described below will be listed.
(Embodiment 1) A battery pack including a diagnosis target battery includes a storage unit.
(Mode 2) The battery pack storage means stores battery remaining capacity history data, temperature history data, charge count history data, battery pack data, and past detection value data.
(Mode 3) The battery diagnostic device can be connected to the storage means of the battery pack to read data or write data.
(Mode 3) The battery diagnosis apparatus can measure the charge / discharge capacity of the battery.
(Mode 4) The battery diagnostic apparatus can measure the internal resistance of the battery.
(Mode 4) The battery diagnosis apparatus includes a display unit that displays a diagnosis result.
(Mode 5) The battery diagnostic apparatus can be connected to a personal computer.
(Mode 6) The battery diagnostic apparatus can be connected to the Internet.
[0027]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of the embodiment. The present embodiment is a device intended for the battery pack 1, and includes a battery diagnostic device 20 that diagnoses the battery pack 1, a personal computer 40, and a charging device 50 that charges the battery pack 1.
[0028]
The battery pack 1 diagnosed by the diagnosis / charging device of this embodiment includes a secondary battery 2 that can be repeatedly charged. In the present embodiment, the deterioration of the battery 2 and whether it is normal or abnormal are diagnosed. The battery pack 1 includes a processing circuit 3, a storage unit 5, and a temperature sensor 6. The battery pack 1 also includes a data terminal 7 for electrically connecting to the outside, a positive terminal 8, and a negative terminal 9. The data terminal 7 is electrically connected to the storage unit 5. The positive terminal 8 is electrically connected to the positive electrode of the battery 2. The negative terminal 9 is electrically connected to the negative electrode of the battery 2.
The storage means 5 stores remaining capacity history data 10. The remaining capacity of the battery 2 is calculated over time by the processing circuit 3. The calculated remaining capacity of the battery 2 is stored in the storage means 5, and remaining capacity history data 10 describing the history of the remaining capacity of the battery 2 is created. The processing circuit 3 calculates the remaining capacity by integrating the charging current and the discharging current as a method for calculating the remaining capacity.
The storage means 5 stores temperature history data 11. The temperature sensor 6 measures the temperature of the battery 2 over time. The measured temperature of the battery 2 is stored in the storage unit 5, and the temperature history data 11 is created in the storage unit 5.
The storage unit 5 stores charge count data 12. When the battery pack 1 is charged by the charging device 50, the charging number data 12 is updated by the charging device 50, and the charging number data 12 describing the number of times the battery pack 1 has been charged is created.
The storage means 5 stores battery pack data 13. The battery pack data 13 describes the specifications, characteristics, manufacturing serial (or lot) number, etc. of the battery pack 1.
The storage unit 5 stores past detection value data 14. When the battery pack 1 is diagnosed by the battery diagnostic device 20, the number of times of charging, the capacity, and the internal resistance detected at the time of diagnosis are stored in the storage means 5, and the past detection value data 14 is created.
[0029]
The battery diagnosis apparatus 20 includes a processing circuit 21 that performs processing related to diagnosis, a storage unit 23 that stores programs and data used by the processing circuit 21 for processing, and a charge / discharge circuit that charges and discharges the battery 2 of the battery pack 1 to be diagnosed. 25, and the user operates the battery diagnosis device 20, and includes an operation panel 26 for displaying information to the user.
[0030]
The storage means 23 stores determination criterion data 30. The determination reference data 30 is data used as a reference in determining the deterioration state of the battery 2. Specifically, a two-dimensional map of the capacity and the number of times of recharging, and a two-dimensional map of the internal resistance and the number of times of recharging. In the two-dimensional map of the capacity and the number of times of charging, a “normal range” in which the value of the capacity with respect to the number of times of charging is normal is described. Further, in the two-dimensional map of the internal resistance and the number of times of charging, “normal range” in which the value of the internal resistance with respect to the number of times of charging is normal is described. In the former two-dimensional map, a range in which the capacity is equal to or less than a predetermined value in the “normal range” is particularly described as a “life range”. This corresponds to when the normal battery has been used normally and has reached the end of its life. In the latter two-dimensional map, a range in which the internal resistance is not less than a predetermined value in the “normal range” is described as a “life range”. This corresponds to when the normal battery has been used normally and has reached the end of its life. The determination reference data 30 stores a plurality of two-dimensional maps corresponding to batteries having various specifications and characteristics. Diagnosis criteria are selected and used according to the specifications and characteristics of the battery to be diagnosed.
The storage means 23 stores change width data 32. The change width data 32 is data used when calculating the remaining charge count of the battery 2. The change width data 32 includes capacity decrease width data that describes the decrease width of the capacity in association with the number of times the battery 2 has been charged, and an internal resistance increase that describes the increase width of the internal resistance in association with the number of times the battery 2 has been charged. It consists of significant data. In the capacity decrease width data, the remaining charge count can be measured more accurately as the unit width of the already charged count describing the capacity decrease width is made finer. However, the data capacity increases as the unit width of the number of times of charging that describes the capacity decrease width is made finer. The unit width of the number of already charged times describing the capacity decrease width may be set according to the embodiment to be implemented. The same applies to the internal resistance increase width data.
The storage unit 23 stores a determination program 34. The determination program 34 is a program executed by the processing circuit 21 in determining the deterioration state of the battery 2.
The storage means 23 stores a charge / discharge program 36. The charge / discharge program 36 is a program executed by the processing circuit 21 when charging / discharging the connected battery 2.
The storage means 23 stores an internal resistance calculation program 38. The internal resistance calculation program 38 is a program executed by the processing circuit 21 when measuring the internal resistance of the battery 2.
[0031]
The charging / discharging circuit 25 performs charging / discharging of the battery 2 connected under the control of the processing circuit 21. At this time, the processing circuit 21 uses the charge / discharge program 36 stored in the storage means 23. The battery diagnostic device 20 can measure the internal resistance of the battery 2 by charging / discharging the battery 2 with the charge / discharge circuit 25. The internal resistance is calculated by the internal resistance calculation program 38 from the current value and voltage value during charging / discharging detected by the charging / discharging circuit. The charge / discharge circuit 25 can also measure the charge / discharge capacity of the battery 2 by fully discharging the connected battery 2 and then completely discharging it.
[0032]
The operation panel 26 includes a switch 26a and the like for operating the battery diagnosis device 20 and a result display unit 26b indicating a diagnosis result. The result display part 26b is shown in FIG. The result display unit 26 b includes a display unit 71, a display unit 72, and a display unit 73. The display unit 71 displays the result of the first diagnosis based on the capacity and the number of times already charged. The display unit 72 displays the result of the second diagnosis based on the internal resistance and the reference power count. The display unit 73 displays the result of diagnosis by combining the result of the capacity diagnosis and the result of the internal resistance diagnosis. Further, the display unit 73 displays the estimated number of remaining charges.
The display unit 71 includes LEDs 75a, 76a, and 77a that display the results of diagnosis by lighting them. The display unit 72 includes LEDs 75b, 76b, and 77b that display the results of diagnosis by lighting them. The display unit 73 includes LEDs 75c, 76c, 77c, and 78 that display the results of diagnosis by lighting them. The LEDs 75a, 75b, and 75c are lit to indicate that the battery 2 is normal and has not reached the end of its life. Further, the LEDs 76a, 76b, and 76c are turned on to indicate that the deterioration of the battery 2 is abnormal. Further, the LEDs 77a, 77b, and 77c are turned on to indicate that the battery 2 is normally deteriorated and has reached the end of its life. Further, the display unit 73 includes an LED 78 and a three-digit 7-segment LED 79. The LED 78 is turned on to indicate that the battery 2 is in an inactive state. A three-digit 7-segment LED 79 indicates the number of remaining charges of the battery 2 with a number.
[0033]
The battery diagnostic device 20 includes a data connection terminal 27, a positive electrode connection terminal 28, and a negative electrode connection terminal 29. The connection terminals 27 to 29 are connection terminals for electrically connecting to the battery pack 1. The data connection terminal 27 is electrically connected to the processing circuit 21. The positive electrode connection terminal 28 is electrically connected to the charge / discharge circuit 28 and the positive electrode output. The negative electrode connection terminal 29 is electrically connected to the negative electrode output of the charge / discharge circuit 28. When the battery pack 1 is connected to the battery diagnostic device 20, the data terminal 7 of the battery pack 1 and the data connection terminal 27 of the battery diagnostic device 20 are electrically connected, and the positive terminal 8 of the battery pack 1 and the battery diagnostic device 20 are connected. Positive electrode connection terminal 28 is electrically connected, and negative electrode terminal 9 of battery pack 1 and negative electrode connection terminal 29 of battery diagnostic device 20 are electrically connected.
Further, the battery diagnosis device 20 can connect the personal computer 40 to the processing circuit 21.
[0034]
The charging device 50 charges the battery 2 of the battery pack 1. The charging device 50 includes a charging circuit 52 that supplies power to the battery 2 of the battery pack 1, a charging control circuit 54 that controls the charging circuit 54, and a display unit 56 that displays charging. In addition, a data connection terminal 57, a positive connection terminal 58, and a negative connection terminal 59 are provided as connection terminals that are electrically connected to the battery pack 1. The data connection terminal 57 is electrically connected to the charge control circuit. The positive terminal 58 is electrically connected to the positive output of the charging circuit 52. The negative electrode connection terminal 59 is electrically connected to the negative electrode output of the charge / discharge circuit 52.
When the battery pack 1 is connected to the charging device 50, the data terminal 7 of the battery pack 1 and the terminal 57 of the charging device 50 are electrically connected. Further, the positive electrode terminal 8 of the battery pack 1 and the positive electrode terminal 58 of the charging device 50 are electrically connected. Further, the negative electrode terminal 9 of the battery pack 1 and the negative electrode terminal 59 of the charging device 50 are electrically connected. When the charging device 50 and the battery pack 1 are electrically connected, the battery 2 is charged. At this time, the charge control circuit 54 updates the charge count data 12 stored in the storage unit 5 of the battery pack 1.
At the time of charging, in the battery pack 1, the processing circuit 3 accumulates the charging current of the battery 2 and accumulates the remaining capacity of the battery 2 over time, and is described in the remaining capacity history data 10 of the storage unit 5. Further, the temperature of the battery 2 is measured over time by the temperature sensor 6 and described in the temperature history data 11 of the storage means 5.
[0035]
Hereinafter, the flow of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. The flowchart of FIG. 3 starts when the battery diagnosis apparatus 20 is powered on. At this time, the processing circuit 21 of the battery diagnostic apparatus 20 starts the determination program 34. In step S1, the battery diagnostic device 20 is in a standby state until the battery pack 1 is connected. When the battery pack 1 is connected to the battery diagnostic device 20, the process proceeds to step S3. The connection between the battery pack 1 and the battery diagnostic device 20 can be detected physically by providing a switch in the vicinity of the connecting portion, or the terminals 7 to 9 of the battery pack 1 and the connection terminals 27 to 29 of the battery diagnostic device 20. May be detected as being electrically connected. Further, it may be taught that the battery 2 is connected to the battery diagnosis device 20 from the outside.
In step S3, the specification and characteristics of the battery pack 1 are detected. The processing circuit 21 of the battery diagnostic device 20 reads the battery pack data 13 of the battery pack 1. When the battery pack data 13 of the battery pack 1 cannot be read, the user may be instructed by the operation panel 26.
In step S5, data serving as a criterion for deterioration determination is selected. Based on the battery pack data 13 of the battery pack 1 detected in step S3, a determination criterion appropriate for diagnosis of the battery 2 is selected from a plurality of determination criterion data 30 stored in the storage means 23. When the specifications and characteristics of the battery pack 1 are not detected, a general-purpose determination criterion determined in advance may be used. However, it is preferable to select the specifications and characteristics according to the battery pack 1.
[0036]
FIG. 4 and FIG. 5 show determination criteria corresponding to the battery pack 1 (battery 2). FIG. 4 is a two-dimensional map 60 showing the determination criteria based on the capacity and the number of times of charging. FIG. 5 is a two-dimensional map 61 showing determination criteria based on the internal resistance and the number of times of charging.
In the two-dimensional map 60 shown in FIG. 4, a region 63 (upper portion of the map 60) and a region 64 (lower right portion of the map 60) surrounded by a solid line indicate that the battery 2 is normally deteriorated. In particular, the region 64 indicates that the battery 2 has reached the end of its life due to normal deterioration. A region 65 surrounded by a solid line in the two-dimensional map 60 (lower left portion of the map 60) indicates that the deterioration of the battery 2 is abnormal. For example, when the detected number of times of charging is 300 and the capacity at that time is Q2, it is indicated by a point H on the two-dimensional map 60. Since the point H is located in the region 63, it is determined that the deterioration of the battery 2 is normal and the life has not been reached. Similarly, when the detected capacity and the number of charged times are indicated by a point (eg, point L) located in the region 64 on the two-dimensional map 60, it is determined that the battery 2 has reached the end of its life due to normal deterioration. Is done. Similarly, when the detected capacity and the number of charged times are indicated by points (for example, point I and point J) located in the region 65 on the two-dimensional map 60, it is determined that the deterioration of the battery 2 is abnormal. .
[0037]
Also in the two-dimensional map 61 based on the internal resistance and the number of times of charging shown in FIG. 5, the deterioration of the battery 2 is normal in the region 66 (lower portion of the map 61) and the region 67 (upper right portion of the map 61) surrounded by a solid line. It shows that. In particular, the region 67 indicates that the battery 2 has reached the end of its life due to normal deterioration. In addition, a region 68 surrounded by a solid line in the two-dimensional map 61 (upper left portion of the drawing map 60) indicates that the deterioration of the battery 2 is abnormal. For example, when the detected internal resistance and the number of times already charged are indicated by points (point W, point X) located in the region 66 on the two-dimensional map 61, the battery 2 is normal and has reached the end of its life. It is determined that it is not. Further, when the detected internal resistance and the number of times of charging are indicated by a point (for example, point Y) located in the region 67 on the two-dimensional map 61, the battery 2 has reached the end of its life due to normal deterioration. Determined. Further, when the detected internal resistance and the number of times of charging are indicated by points (points U and V) located in the region 68 on the two-dimensional map 61, it is determined that the deterioration of the battery 2 is abnormal. .
[0038]
In step S7 in FIG. 3, the number of times the battery 2 has been charged is detected. The processing circuit 21 reads the number-of-charges data 12 stored in the storage unit 5 of the battery pack 1.
In step S9, the usage history of the battery 2 is detected. The processing circuit 21 reads the remaining capacity data 10 and the temperature history data 11 stored in the storage unit 5 of the battery pack 1. From the read remaining capacity history data 10, a history that causes deterioration such as overdischarge or overcharge of the battery 2 is extracted. Further, a history outside the predetermined temperature range that causes deterioration is extracted from the read temperature history data 11. From the extracted remaining capacity and temperature history, the usage history of the battery 2 is determined as “normal” or “harsh”. For example, when the number of overdischarges and the number of overcharges exceeds a predetermined number, the usage history of the battery 2 may be determined as “severe”. Alternatively, when the usage rate outside the predetermined temperature range is equal to or higher than the predetermined temperature, the usage history of the battery 2 may be determined as “harsh”. Otherwise, it may be determined as “normal”. If the use history of the battery 2 is not detected in step S9, the process proceeds to step S13.
[0039]
In step S11, using the usage history detected in step S9, the detected number of times of charging is weighted. The progress rate of deterioration of the secondary battery varies depending on the form used. In other words, even if the number of times of charging is the same, the degree of progress of deterioration of the battery 2 varies depending on the usage history. Therefore, when the number of times of charging is used for diagnosis of deterioration, it is preferable that the number of times of charging is weighted according to the usage pattern. When the usage history is determined to be “harsh” in step S7, the detected number of times of charging may be weighted. For example, the detected number of times of charging may be corrected to 1.5 times. In the present embodiment, when the usage history is “severe”, the number of already charged detected in step S7 is corrected to 1.5 times. Further, when the usage history is “normal”, the number of already charged is not corrected. In the following description, it is assumed that the usage history is labeled “normal”. Further, when the use history is not detected in step S9, the weight of the already charged number in step S11 is not applied, but the diagnosis flow described below is performed in the same manner.
[0040]
In step S13, the charge / discharge capacity of the battery 2 is detected. The processing circuit 21 reads the remaining capacity history data 10 stored in the storage unit 5 of the battery pack 1. The charge / discharge capacity of the battery 2 is the latest maximum value of the remaining capacity history data 10. When the remaining capacity history data 10 cannot be read, after the battery 2 is fully charged by the battery diagnostic device 20, the discharge amount may be measured by complete discharge. The detected capacity of the battery 2 is described in the past detection value data 14 of the storage means 5 of the battery pack 1 as a pair with the number of times of recharging detected in step S7. When the capacity of the battery 2 is detected, the process proceeds to step S15, and when the capacity of the battery 2 is not detected, the process proceeds to step S17.
[0041]
In step S15, the first diagnosis is performed based on the detected number of times of recharging of the battery 2 or the number of recharged times corrected in step S11 and the detected capacity of the battery 2. In the first diagnosis, a two-dimensional map 60 of determination criteria shown in FIG. 4 is used. A pair of the detected capacity and the number of times of charging is plotted on the two-dimensional map 60, and the deterioration state is diagnosed by the position. For example, when the detected number of times of recharging is 300 times and the detected capacity is Q2, it is plotted at a point H on the two-dimensional map 60. Since the point H is located in the region 63, it is diagnosed that the deterioration of the battery 2 is normal and the life has not been reached. Further, when the detected number of times of charging is 300 times and the detected capacity is Q3, it is represented by a point I on the two-dimensional map 60. Since the point I is located in the region 65, the deterioration of the battery 2 is diagnosed as abnormal. Further, when the detected number of times of charging is 700 times and the detected capacity is Q3, it is represented by a point K on the two-dimensional map 60. Since the point K is located in the region 63, it is diagnosed that the deterioration of the battery 2 is normal and the life has not been reached.
As described above, the battery diagnosis device 20 can make a diagnosis by determining whether the deterioration of the battery 2 is normal or abnormal. This is because the present invention diagnoses using a two-dimensional map describing the deterioration state of the battery 2 according to the capacity and the number of times of charge. In the form in which the battery is diagnosed using only the capacity, all the batteries (for example, point H, point I, and point K) having a capacity larger than the life judgment value Qz are diagnosed as normal. In addition, all the batteries (for example, point J and point L) having a value smaller than the life judgment value Qz are diagnosed as having a life. On the other hand, even in a method of diagnosing a battery using only the number of times of charge, all the batteries having the same number of times of charge (for example, point H, point I, point J) are all diagnosed identically. The battery diagnosis device 20 can diagnose, for example, a battery having a detected capacity Q3 (for example, point I and point K) by distinguishing “abnormal” from “normal” from the number of times of charging. For example, a deteriorated battery represented by point I should be diagnosed as being abnormally deteriorated because its capacity is less than the number of times it has been charged. However, it is difficult to diagnose abnormal deterioration with the diagnosis based only on the capacity. Using an abnormally deteriorated battery may not only provide the desired function, but may cause secondary damage such as leakage of the electrolyte.
In the battery (point J and point L) whose capacity is detected as Q3, diagnosis can be performed by distinguishing between “abnormal” and “life” from the number of times of charging. The battery 2 in a deteriorated state represented by the points J and L is extremely difficult to use because the capacity is remarkably reduced. The battery 2 in a deteriorated state represented by the point I should be determined to be abnormally deteriorated (failed) because the number of times of recharging is small with respect to the decrease in capacity. Unless diagnosed, it cannot be diagnosed as abnormal deterioration. Such failures at the initial stage of use are often caused by production factors (defective products) and usage factors (drop impact). By grasping the initial failures, not only the direct user of the battery pack 1 but also Useful information for managers and producers.
[0042]
The result of the first diagnosis is displayed on the display unit 26b of the operation panel 26. Specifically, the diagnosis result is displayed when one of the LEDs 75a, 76a, 77a of the capacity diagnosis display unit 71 of the display unit 26b of the operation panel 26 is lit. When it is diagnosed that the deterioration of the battery 2 is normal and the life is not reached, only the LED 75a is lit. When it is diagnosed that the deterioration of the battery 2 is abnormal, only the LED 76a is lit. When it is diagnosed that the battery 2 has reached the end of its life due to normal deterioration, only the LED 77a is lit. The user of the battery diagnosis device 20 can know the result of the first diagnosis.
[0043]
In step S17, the internal resistance of the battery 2 is detected. The battery diagnostic device 20 measures the internal resistance of the battery 2. The detected internal resistance of the battery 2 is described in the past detection value data of the storage means 5 of the battery pack 1 as a pair with the number of already charged times detected in step S7. When the internal resistance of the battery 2 is detected in step S17, the process proceeds to step S19, and when the capacity of the battery 2 is not detected, the process proceeds to step S21.
[0044]
In step S 19, the second diagnosis is performed based on the detected number of times of recharging of the battery 2 or the number of recharged times corrected in step S 11 and the detected internal resistance of the battery 2. In the second diagnosis, a two-dimensional map 61 of determination criteria shown in FIG. 5 is used. A pair of the detected number of times of charging is plotted on the two-dimensional map 61, and the deterioration state is diagnosed by the position. For example, when the detected number of times of recharging is 300 times and the detected internal resistance is R2, it is plotted at a point W on the two-dimensional map 61. Since the point W is located in the region 66, it is diagnosed that the deterioration of the battery 2 is normal and the life has not been reached. Further, when the detected number of already charged times is 300 and the detected internal resistance is R3, this is represented by a point V on the two-dimensional map 61. Since the point V is located in the region 68, the deterioration of the battery 2 is diagnosed as abnormal. Further, when the detected number of times of recharging is 700 times and the detected internal resistance is detected as R3, this is represented by a point X on the two-dimensional map 60. Since the point X is located in the region 66, it is diagnosed that the deterioration of the battery 2 is normal and the life has not been reached.
As described above, it can be diagnosed by determining whether the deterioration of the battery 2 is normal or abnormal. This is because the present invention diagnoses using a two-dimensional map that describes the deterioration state of the battery 2 according to the internal resistance and the number of times of charge. In the method of diagnosing the battery using only the internal resistance, all the batteries (for example, the point V, the point W, and the point X) whose internal resistance is smaller than the life determination value Rz are diagnosed as normal. And all the batteries (for example, the point U and the point Y) whose internal resistance is larger than the lifetime judgment value Rz are diagnosed as the lifetime. On the other hand, even in a method of diagnosing a battery using only the number of times of charge, all the batteries having the same number of times of charge (for example, point U, point V, point W) are all diagnosed identically. In the battery diagnosis device 20, for example, in a battery (for example, the point V and the point X) in which the internal resistance is detected as R2, it is possible to make a diagnosis by distinguishing “failure” and “normal” from the number of times of charging. For example, a battery in a deteriorated state represented by a point V should be diagnosed as being abnormally deteriorated because its internal resistance is higher than the number of times it has been charged. However, it is difficult to diagnose abnormal deterioration by using only the internal resistance.
In the battery (point U and point Y) in which the internal resistance is detected as R4, diagnosis can be performed by distinguishing “abnormal” and “life” from the number of times of charging. A battery in a deteriorated state represented by the points U and Y is extremely difficult to use because its internal resistance is remarkably increased. The battery 2 in the deteriorated state represented by the point U should be determined to be abnormally deteriorated (failed) because the number of already charged is small with respect to the increase in internal resistance. Unless it is diagnosed, abnormal deterioration cannot be diagnosed. Also in the second diagnosis, it is possible to grasp the initial failure, and it is possible to obtain useful information not only for the direct user of the battery pack 1 but also for the manager and the producer.
[0045]
The result of the second diagnosis is displayed on the display unit 26b of the operation panel 26. Specifically, the diagnosis result is displayed when any of the LEDs 75b, 76b, and 77b of the internal resistance diagnosis display unit 72 of the display unit 26b of the operation panel 26 is lit. When it is diagnosed that the deterioration of the battery 2 is normal and the life is not reached, only the LED 75b is lit. When the deterioration of the battery 2 is diagnosed as abnormal, only the LED 76b is lit. When it is diagnosed that the battery 2 has reached the end of its life due to normal deterioration, only the LED 77b is lit. The user of the battery diagnostic device 20 can know the result of the second diagnosis.
[0046]
The first diagnosis and the second diagnosis described above are independent of each other without interacting with each other up to step S19. Therefore, it is possible to know whether the deterioration of the battery 2 is normal or abnormal only by the first diagnosis based on the capacity and the number of times of charging. In addition, it is possible to know whether a battery that has deteriorated to a state where it is difficult to use (a battery in a life state) has reached its life due to normal deterioration or has reached its life due to abnormal deterioration. . The diagnosis result can be obtained in the same manner only by the second diagnosis based on the internal resistance and the number of times of charging.
[0047]
In step S21 of FIG. 3, the presence / absence of a diagnosis based on the capacity as the first diagnosis and the number of times of recharging is confirmed, and the presence / absence of the diagnosis based on the internal resistance and the number of times of recharging as the second diagnosis is confirmed. When both the first diagnosis and the second diagnosis are made, the process proceeds to step S23. Otherwise, the process proceeds to step S25.
In step S23, the battery state is comprehensively diagnosed from the first diagnosis result and the second diagnosis result. The diagnostic criteria for comprehensive diagnosis are shown in FIG. For example, when the first diagnosis result is “abnormal” and the second diagnosis result is “normal” by the comprehensive diagnosis, the battery 2 is diagnosed as being normal but inactive. A battery in an inactive state has a reduced capacity, but the increase in internal resistance is relatively small. Therefore, even if the first diagnosis result is “abnormal”, if the second diagnosis result is “normal”, it can be diagnosed that the normal battery 2 is in an inactive state. When comprehensively judged, a battery in an inactive state is not misdiagnosed as abnormal deterioration. A battery diagnosed as an inactive state can be diagnosed as a correct deterioration state by diagnosing again after being activated (battery refresh).
The comprehensive diagnosis standard 69 shown in FIG. 6 combines the two-dimensional maps 60 and 61 of the determination standard data 30 to form a three-dimensional map that describes the state of the battery by the capacity, the internal resistance, and the number of times of charging. . Comprehensive diagnosis makes it possible to distinguish between a normal battery and an inactive state.
[0048]
The result of the comprehensive diagnosis is displayed on the display unit 26b of the operation panel 26. Specifically, the diagnosis result is displayed when any of the LEDs 75 to 78 of the comprehensive diagnosis display unit 73 of the display unit 26b of the operation panel 26 is turned on. When it is diagnosed that the deterioration of the battery 2 is normal and the life is not reached, only the LED 75c is lit. When the deterioration of the battery 2 is diagnosed as abnormal, only the LED 76c is lit. When it is diagnosed that the battery 2 has reached the end of its life due to normal deterioration, only the LED 77c is lit. When the battery 2 is diagnosed as being in an inactive state, only the LED 78 is lit. The user of the battery diagnosis device 20 can know the result of the comprehensive diagnosis.
[0049]
In step S25, the already charged circuit, capacity, and internal resistance detected at the time of past diagnosis are detected. The processing circuit 21 reads the past detection value data 14 stored in the storage unit 5 of the battery pack 1. When the detection value at the time of past diagnosis of the battery 2 is detected, the process proceeds to step S27, and when not detected, the process proceeds to step S29. The detection value at the time of past diagnosis may be taught to the battery diagnosis device 20 by, for example, the personal computer 40 to which the user is connected.
[0050]
In step S27, the remaining number of times of charging is estimated based on the detected value detected at the past diagnosis and the detected value of the current diagnosis. In order to calculate the remaining number of times of charging, data of a pair of detection values of a plurality of capacities and a detection value of the number of times of charging may be used, or data of a pair of detection values of a plurality of internal resistances and a number of detection values of the number of times of charging Good. Any one of a plurality of pairs of data is sufficient. With reference to FIG. 7, for example, a method of estimating the remaining number of charges based on data of a pair of two capacities and the number of times already charged will be described. Also in the estimation of the remaining number of times of charging, a two-dimensional map 60 of the capacity and the number of times of already charged described in the criterion data 30 is used. In the two-dimensional map 60, the point H is the detected value of the capacity and the number of times of recharging of the battery 2 at the time of past diagnosis. That is, the capacity detected at the time of past diagnosis is Q2, and the detected number of times of charging is 300 times. Point K is the detected value of the capacity of the current diagnosis and the number of already charged times. That is, the capacity detected in this diagnosis is Q3, and the detected number of times of charging is 700 times. Points H and K are plotted on the two-dimensional map 60, and a change locus 91 passing through the points H and K is created. On the created change locus 91, a point M at which the capacity becomes the life determination value Qz is obtained. The number of already charged times indicated by the point M is 1000 times. The total number of times that the battery 2 reaches the end of its life is determined to be 1000 times. In this diagnosis, the number of remaining charges is 700, so the remaining number of charges is calculated to be 300.
By using data of a pair of a plurality of capacities and the number of times of charging, it is possible to estimate the number of remaining charging times in consideration of a tendency for the capacity to decrease with respect to an increase in the number of times of charging. The tendency of the capacity to decrease with increasing the number of times of charging differs depending on the form in which the battery is used. According to the present embodiment, it is possible to accurately estimate the remaining number of times of charging for batteries of various usage patterns.
In creating the change locus 91, a general-purpose locus creation method used for statistical calculation or the like can be used. When the number of detected data pairs is small, a highly reliable trajectory can be created by creating a change trajectory by taking into account empirical data of the capacity variation with respect to the number of times of charging. At this time, the change width data 32 stored in the storage unit 23 may be used.
In the above description, the case where the remaining charge number is estimated using data of a pair of a plurality of capacities and the number of times already charged has been described, but the same flow occurs when the internal resistance is used, and the remaining charge number is similarly estimated. be able to.
[0051]
On the other hand, when the past diagnosis history of the battery 2 is not detected in step S25 and the process proceeds to step S29, the remaining charge count is estimated by a method different from that in step S27. In the estimation of the number of remaining charges in step S29, data of a pair of the capacity and the number of already charged detected in the current diagnosis or a pair of data of the internal resistance and the already charged number detected in the current diagnosis is used. Either pair of data is sufficient. Based on the paired data and the change width data 32, the remaining charge count is calculated. With reference to FIG. 8, for example, a method of estimating the remaining number of charging times based on data of a pair of the capacity detected in the current diagnosis and the number of already charged times will be described. In the estimation of the remaining number of times of charging, the two-dimensional map 60 of the capacity and the number of already charged times described in the criterion data 30 is also used. Point H is a pair of data of the capacity detected in the current diagnosis and the number of times of charging. That is, the number of times of charging is 300 times and the capacity is Q2.
The capacity decrease width data described in the change width data 32 is indicated by a standard change locus 92 on the two-dimensional map 60. The capacity decrease width data describes the capacity decrease width with respect to the assumed number of times of charging in the battery 2 in a standard usage pattern. As indicated by the change in the curvature of the curve 92, the amount of decrease in the capacity varies depending on the number of times of charging. The capacity decrease width data indicates that the battery 2 reaches the end of its life when the number of times of charging is 1100 times according to a standard usage pattern.
On the two-dimensional map 60, an estimated capacity change locus 93 is created. For the creation of the change locus 93, the change width after the number of times of charging 300 times is used in the change width described in the capacity drop data. That is, in the two-dimensional map 60 of FIG. 8, the locus between the point H ′ and the point M ′ of the standard change locus 92 is used. Therefore, the created change locus 93 is obtained by translating the standard change locus 92 on the two-dimensional map 60 until the point H ′ is located at the point H. On the created change locus 93, a point M at which the capacity becomes the life determination value Qz is obtained. The number of already charged times indicated by the point M is 1000 times. The total number of times that the battery 2 reaches the end of its life is determined to be 1000 times. A point M at which the capacity of the battery 2 becomes the life judgment value Qz is obtained. The number of already charged times indicated by the point M is the estimated total number of times the battery 2 is charged. That is, the total number of times of charging is 1000 times. In this diagnosis, the number of remaining charges is 700, so the remaining number of charges is calculated to be 300.
In the present embodiment, in the estimation of the remaining charge count from the detected capacity to the predetermined capacity, the remaining charge count is accurately estimated because the estimation is performed using the capacity decrease range based on the detected existing charge count. Can be estimated.
Moreover, you may correct the fall width of the capacity | capacitance with respect to the frequency | count of already charged which the change width data 32 describes according to the use log | history detected by step S9. As described above, the deterioration speed of the secondary battery changes depending on the form in which it is used. That is, the amount of decrease in capacity with respect to the number of times of charging varies depending on the form used. By correcting the capacity decrease with respect to the number of times of charging in accordance with the usage history, it is possible to accurately estimate the number of times of remaining charging for batteries of various usage forms.
In the above description, the case where the remaining charge count is estimated using the data of the pair of the capacity and the existing charge count is explained. However, the same flow is performed when the internal resistance is used, and the remaining charge count can be similarly estimated. it can.
[0052]
In step S31, the remaining charge count of the battery 2 obtained in step S27 or step S29 is displayed on the display unit 26b of the operation panel 26. The remaining number of times of charging is displayed numerically on the 7-segment LED 79 of the comprehensive diagnosis display unit 73.
[0053]
As described above, the battery diagnosis device 20 diagnoses the deterioration state of the battery 2 based on at least one of the capacity and internal resistance of the battery and the number of times of charge. Thereby, it is possible to diagnose whether the battery whose capacity is decreased is a capacity decrease due to normal deterioration or a capacity decrease caused by a failure. In addition, it is possible to diagnose whether the battery whose internal resistance is rising is an increase in internal resistance due to normal deterioration or an increase in internal resistance caused by a failure. Furthermore, it is possible to know that the battery is in an inactive state by making a diagnosis using the relationship between both the capacity and internal resistance of the battery and the number of times of charging. Then, it is possible to accurately know the number of remaining charge of the battery.
[0054]
A program related to the display of the diagnosis result may be taught to the personal computer 40, and the diagnostic result may be displayed on the display of the personal computer 40. In that case, the data of the pair of the detected capacity and the number of times of recharging and the data of the pair of the detected internal resistance and the number of times of recharge are plotted and displayed on the two-dimensional maps 60 and 61 shown in FIGS. May be. Further, a message may be displayed to the user of the diagnostic device based on the deterioration state of the battery. For example, when the battery is diagnosed as being inactive, a message prompting the battery to refresh is displayed. At this time, the battery refresh method and the like may be displayed together.
The diagnosis results may be stored in the personal computer 40. It is also possible to manage the deterioration results of the plurality of battery packs by centrally managing the diagnosis results and detected data of the plurality of battery packs by the personal computer 40. Furthermore, the battery diagnosis apparatus 20 may be connected to the Internet via the personal computer 40 or directly. Using the Internet, it is also possible to centrally manage multiple batteries at different locations. A management information network for managing battery deterioration may be constructed around the host computer. The user can manage the batteries used in a scattered manner in the factory by constructing the management information network in the factory, and can grasp the deterioration progress rate of the battery arranged for each process. By using this information, an arrangement shift plan for efficiently using the battery can be established. The manufacturer may construct a management information network in accordance with the battery sales network. The diagnostic results of batteries sold around the world can be centrally managed in real time at an information center, etc., and the information can be fed back to the battery design department and production department in real time.
[0055]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing a display unit of the battery diagnosis apparatus.
FIG. 3 is a flowchart showing a process flow of the battery diagnosis apparatus.
FIG. 4 is a two-dimensional map of capacity and number of already charged.
FIG. 5 is a two-dimensional map of internal resistance and the number of times of charging.
FIG. 6 is a diagram showing comprehensive diagnostic criteria.
FIG. 7 is a diagram for explaining estimation of the number of remaining charges by a plurality of data pairs.
FIG. 8 is a diagram for explaining estimation of the number of remaining charges based on a standard change width.
[Explanation of symbols]
1 Battery pack
2 ... Secondary battery
3 ... Processing circuit of battery pack 1
5 ... Storage part of battery pack 1
6 ... Temperature sensor
20 ... Battery diagnostic device
21: Processing circuit of battery diagnostic device 20
23: Storage unit of battery diagnostic device 20
25 ... Charge / discharge circuit of battery diagnostic device 20
26 ... Operation panel of the battery diagnostic device 20
26a: Switches on the operation panel 26
26b: Display section of the operation panel 26
40 ... PC
50 ... Charging device

Claims

電池の充放電容量を検出する容量検出手段と、
電池の使用度合を検出する使用度合検出手段と、
容量と使用度合の２次元マップにおいて正常範囲を記憶している記憶手段と、
検出された容量と検出された使用度合が、記憶手段に記憶されている正常範囲に含まれるか否かを判定する判定手段と、
を有する電池の正常・異常を判別する装置。Capacity detecting means for detecting the charge / discharge capacity of the battery;
A usage level detection means for detecting the usage level of the battery;
Storage means for storing a normal range in a two-dimensional map of capacity and usage;
A determination unit that determines whether the detected capacity and the detected use level are included in a normal range stored in the storage unit;
A device for discriminating between normal and abnormal batteries.

電池の内部抵抗を検出する内部抵抗検出手段と、
電池の使用度合を検出する使用度合検出手段と、
内部抵抗と使用度合の２次元マップにおいて正常範囲を記憶している記憶手段と、
検出された内部抵抗と検出された使用度合が、記憶手段に記憶されている正常範囲に含まれるか否かを判定する判定手段と、
を有する電池の正常・異常を判別する装置。Internal resistance detection means for detecting the internal resistance of the battery;
A usage level detection means for detecting the usage level of the battery;
Storage means for storing a normal range in a two-dimensional map of internal resistance and degree of use;
Determination means for determining whether the detected internal resistance and the detected use degree are included in a normal range stored in the storage means;
A device for discriminating between normal and abnormal batteries.

前記使用度合検出手段が、電池の既充電回数を検出するものであることを特徴とする請求項１又は２の装置。The apparatus according to claim 1 or 2, wherein the usage degree detection means detects the number of times the battery has been charged.

電池の充放電容量を検出する容量検出手段と、
電池の内部抵抗を検出する内部抵抗検出手段と、
電池の既充電回数を検出する既充電回数検出手段と、
容量と内部抵抗と既充電回数の３次元マップにおいて「正常電池の正常範囲」と「正常電池の不活性範囲」を記憶している記憶手段と、
検出された容量と検出された内部抵抗と検出された既充電回数が、記憶手段に記憶されている「正常電池の正常範囲」か「正常電池の不活性範囲」か「その他の範囲」に含まれるか否かを判定する判定手段と、
を有する電池の状態を判別する装置。Capacity detecting means for detecting the charge / discharge capacity of the battery;
Internal resistance detection means for detecting the internal resistance of the battery;
An already-charged number detection means for detecting the number of times the battery has been charged;
Storage means for storing “normal range of normal battery” and “inactive range of normal battery” in a three-dimensional map of capacity, internal resistance, and number of times of charge;
The detected capacity, the detected internal resistance, and the detected number of charged times are included in the “normal range of normal battery”, “inactive range of normal battery” or “other range” stored in the storage means. Determining means for determining whether or not
The apparatus which discriminate | determines the state of the battery which has.

電池の温度履歴と容量履歴の少なくとも一方の履歴を検出する履歴検出手段と、
検出された履歴に基づいて検出された既充電回数を修正する既充電回数修正手段と、
が付加された請求項３又は４の装置。A history detection means for detecting at least one of a battery temperature history and a capacity history;
An already-charged number correcting means for correcting the number of already-charged detected based on the detected history;
The device according to claim 3 or 4, to which is added.

電池の充放電容量を検出する容量検出手段と、
電池の既充電回数を検出する既充電回数検出手段と、
同一の電池について、検出された容量と既充電回数の対のデータを、累積して記憶する記憶手段と、
累積記憶された複数の容量と既充電回数の対のデータから、所定容量に低下するまでの残存充電回数を推定する手段と、
を有する残存充電回数推定装置。Capacity detecting means for detecting the charge / discharge capacity of the battery;
An already-charged number detection means for detecting the number of times the battery has been charged;
For the same battery, storage means for accumulating and storing paired data of the detected capacity and the number of times already charged,
Means for estimating the remaining number of times of charge until the capacity is reduced to a predetermined capacity from data of a pair of accumulated capacity and the number of times of charge,
A remaining charge frequency estimation device.

電池の内部抵抗を検出する内部抵抗検出手段と、
電池の既充電回数を検出する既充電回数検出手段と、
同一の電池について、検出された内部抵抗と既充電回数の対のデータを、累積して記憶する記憶手段と、
累積記憶された複数の内部抵抗と既充電回数の対のデータから、所定内部抵抗に増大するまでの残存充電回数を推定する手段と、
を有する残存充電回数推定装置。Internal resistance detection means for detecting the internal resistance of the battery;
An already-charged number detection means for detecting the number of times the battery has been charged;
For the same battery, storage means for accumulating and storing data of a pair of the detected internal resistance and the number of times already charged,
Means for estimating the number of remaining charges until the internal resistance is increased to a predetermined internal resistance from data of a pair of accumulated internal resistances and the number of times already charged;
A remaining charge frequency estimation device.

電池の充放電容量を検出する容量検出手段と、
電池の既充電回数を検出する既充電回数検出手段と、
既充電回数と容量低下幅の標準的関係を記憶している標準低下幅記憶手段と、
標準低下幅記憶手段に記憶されている既充電回数と容量低下幅の関係と、検出された容量と、検出された既充電回数とから、所定容量に低下するまでの残存充電回数を推定する手段と、
を有する残存充電回数推定装置。Capacity detecting means for detecting the charge / discharge capacity of the battery;
An already-charged number detection means for detecting the number of times the battery has been charged;
Standard drop width storage means for storing a standard relationship between the number of times of charge and the capacity drop width;
Means for estimating the number of remaining charges until the capacity drops to a predetermined capacity from the relationship between the number of already charged times stored in the standard drop width storage means and the capacity drop width, the detected capacity, and the detected number of charged times When,
A remaining charge frequency estimation device.

電池の内部抵抗を検出する内部抵抗検出手段と、
電池の既充電回数を検出する既充電回数検出手段と、
既充電回数と内部抵抗増大幅の標準的関係を記憶している標準増大幅記憶手段と、
標準増大幅記憶手段に記憶されている既充電回数と内部抵抗増大幅の関係と、検出された内部抵抗と、検出された既充電回数とから、所定内部抵抗に増大するまでの残存充電回数を推定する手段と、
を有する残存充電回数推定装置。Internal resistance detection means for detecting the internal resistance of the battery;
An already-charged number detection means for detecting the number of times the battery has been charged;
Standard increase width storage means storing a standard relationship between the number of times of charge and the internal resistance increase width;
Based on the relationship between the number of existing charges stored in the standard increase width storage means and the increase in internal resistance, the detected internal resistance, and the detected number of existing charges, the number of remaining charges until the predetermined internal resistance is increased is determined. Means to estimate;
A remaining charge frequency estimation device.

電池の充放電容量を検出する工程と、
電池の使用度合を検出する工程と、
容量と使用度合の２次元マップにおいて正常範囲を予め記憶しておく工程と、
検出された容量と検出された使用度合が、予めに記憶されている正常範囲に含まれるか否かを判定する工程と、
を有する電池の正常・異常を判別する方法。Detecting the charge / discharge capacity of the battery;
Detecting the usage of the battery;
Storing a normal range in advance in a two-dimensional map of capacity and usage;
Determining whether the detected capacity and the detected use level are included in a normal range stored in advance;
A method for determining normality / abnormality of a battery having a battery.

電池の内部抵抗を検出する工程と、
電池の使用度合を検出する工程と、
内部抵抗と使用度合の２次元マップにおいて正常範囲を予め記憶しておく工程と、
検出された内部抵抗と検出された使用度合が、予めに記憶されている正常範囲に含まれるか否かを判定する工程と、
を有する電池の正常・異常を判別する方法。Detecting the internal resistance of the battery;
Detecting the usage of the battery;
Storing a normal range in advance in a two-dimensional map of internal resistance and usage;
Determining whether the detected internal resistance and the detected use level are included in a normal range stored in advance;
A method for determining normality / abnormality of a battery having a battery.

寿命が尽きた電池の正常・異常を判別する請求項１０又は１１の方法。The method according to claim 10 or 11, wherein normality / abnormality of a battery whose life has expired is determined.

電池の充放電容量を検出する工程と、
電池の既充電回数を検出する工程と、
同一の電池について、検出された容量と既充電回数の対のデータを、累積して記憶する工程と、
累積記憶された複数の容量と既充電回数の対のデータから、所定容量に低下するまでの残存充電回数を推定する工程と、
を有する残存充電回数推定方法。Detecting the charge / discharge capacity of the battery;
Detecting the number of times the battery has been charged;
For the same battery, a process of accumulating and storing paired data of the detected capacity and the number of times already charged;
A step of estimating the remaining number of times of charge until the capacity is reduced to a predetermined capacity from a pair of data of a plurality of cumulatively stored capacity and the number of times already charged;
A method for estimating the number of remaining charges.

電池の内部抵抗を検出する工程と、
電池の既充電回数を検出する工程と、
同一の電池について、検出された内部抵抗と既充電回数の対のデータを、累積して記憶する工程と、
累積記憶された複数の内部抵抗と既充電回数のデータから、所定内部抵抗に増大するまでの残存充電回数を推定する工程と、
を有する残存充電回数推定方法。Detecting the internal resistance of the battery;
Detecting the number of times the battery has been charged;
For the same battery, a process of accumulating and storing data of a pair of the detected internal resistance and the number of times already charged;
A step of estimating the number of remaining charge until the predetermined internal resistance is increased from a plurality of accumulated internal resistance and data of the number of already charged,
A method for estimating the number of remaining charges.

電池の充放電容量を検出する工程と、
電池の既充電回数を検出する工程と、
既充電回数と容量低下幅の標準的関係を予め記憶しておく工程と、
予め記憶されている既充電回数と容量低下幅の標準的関係と、検出された容量と、検出された既充電回数とから、所定容量に低下するまでの残存充電回数を推定する工程と、
を有する残存充電回数推定方法。Detecting the charge / discharge capacity of the battery;
Detecting the number of times the battery has been charged;
Storing in advance a standard relationship between the number of times of charge and the capacity reduction range;
Estimating the number of remaining charges until the capacity is reduced to a predetermined capacity from the pre-stored standard relationship between the number of charged times and the capacity reduction range, the detected capacity, and the detected number of charged times;
A method for estimating the number of remaining charges.

電池の内部抵抗を検出する工程と、
電池の既充電回数を検出する工程と、
既充電回数と内部抵抗増大幅の標準的関係を予め記憶しておく工程と、
予め記憶されている既充電回数と内部抵抗増大幅の標準的関係と、検出された内部抵抗と、検出された既充電回数とから、所定内部抵抗に増大するまでの残存充電回数を推定する工程と、
を有する残存充電回数推定方法。Detecting the internal resistance of the battery;
Detecting the number of times the battery has been charged;
Storing in advance a standard relationship between the number of times of charge and the increase in internal resistance;
A step of estimating the number of remaining charges until a predetermined internal resistance is increased from the standard relationship between the number of already charged times stored in advance and the increase range of the internal resistance, the detected internal resistance, and the detected number of already charged times When,
A method for estimating the number of remaining charges.