JP3370047B2 - リチウムイオン電池の容量推定方法、劣化判定方法および劣化判定装置ならびにリチウムイオン電池パック - Google Patents
リチウムイオン電池の容量推定方法、劣化判定方法および劣化判定装置ならびにリチウムイオン電池パックInfo
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- JP3370047B2 JP3370047B2 JP2000100680A JP2000100680A JP3370047B2 JP 3370047 B2 JP3370047 B2 JP 3370047B2 JP 2000100680 A JP2000100680 A JP 2000100680A JP 2000100680 A JP2000100680 A JP 2000100680A JP 3370047 B2 JP3370047 B2 JP 3370047B2
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- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン電
池の容量測定方法、劣化判定方法および劣化判定装置な
らびにリチウムイオン電池パックに関するものである。
池の容量測定方法、劣化判定方法および劣化判定装置な
らびにリチウムイオン電池パックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、各種電子機器の小型化、高性能
化、携帯型化によって、電池の需要が高まっている。そ
れに応じて電池の改良、開発はますます活発化してい
る。また、電池の新しい適用領域も拡大してきている。
化、携帯型化によって、電池の需要が高まっている。そ
れに応じて電池の改良、開発はますます活発化してい
る。また、電池の新しい適用領域も拡大してきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】電池の普及とともに、
これら搭載された電池の信頼性向上の要求も高くなって
きている。特に、従来の鉛電池やニッケルカドミウム電
池（以下、Ｎｉ／Ｃｄ電池と称す）に比べて体積当た
り、あるいは重量当たり大幅な高エネルギー密度を有す
るニッケル水素電池（以下、Ｎｉ／ＭＨ電池と称す）や
リチウムイオン電池（以下、Ｌｉイオン電池と称す）で
は、その内部に蓄えられているエネルギーが大きいた
め、電池の異常に伴って起こる事故による被害の程度も
より深刻となりうるので、信頼性の確保が重要な課題と
なっている。
これら搭載された電池の信頼性向上の要求も高くなって
きている。特に、従来の鉛電池やニッケルカドミウム電
池（以下、Ｎｉ／Ｃｄ電池と称す）に比べて体積当た
り、あるいは重量当たり大幅な高エネルギー密度を有す
るニッケル水素電池（以下、Ｎｉ／ＭＨ電池と称す）や
リチウムイオン電池（以下、Ｌｉイオン電池と称す）で
は、その内部に蓄えられているエネルギーが大きいた
め、電池の異常に伴って起こる事故による被害の程度も
より深刻となりうるので、信頼性の確保が重要な課題と
なっている。
【０００４】また、鉛電池、Ｎｉ／Ｃｄ電池、およびＮ
ｉ／ＭＨ電池が過充電による副反応で発生するガスを吸
収する反応機構を有するのに対して、Ｌｉイオン電池に
は過充電により発生するガスの吸収反応を持たないなど
安全性維持の点で大きな制約がある。さらに、複数のＬ
ｉイオン電池を直列に配置して使用する場合には、電池
の劣化が進行すると個々の電池特性のアンバランスが過
充電や過放電をもたらし、安全性の点で大きな不安要素
となりうる。
ｉ／ＭＨ電池が過充電による副反応で発生するガスを吸
収する反応機構を有するのに対して、Ｌｉイオン電池に
は過充電により発生するガスの吸収反応を持たないなど
安全性維持の点で大きな制約がある。さらに、複数のＬ
ｉイオン電池を直列に配置して使用する場合には、電池
の劣化が進行すると個々の電池特性のアンバランスが過
充電や過放電をもたらし、安全性の点で大きな不安要素
となりうる。
【０００５】信頼性確保手段のひとつとして、搭載電池
の的確な劣化状態の把握とタイムリーな電池の交換が挙
げられる。Ｎｉ／ＭＨ電池やＬｉイオン電池の高エネル
ギー密度電池に関しては、１９９４年に提唱されたスマ
ートバッテリーシステム（ＳＢＳ）が充電制御、残存容
量判定などを含めたバッテリーマネジメントシステムと
して、改良を加えながら普及してきている（www.sbs-fo
rum.org 参照）。これらの電池制御・管理は、製造メー
カ、電池種類などの情報の他、常時電池の電流、電圧、
温度などをモニタする膨大な情報データ管理に基づく方
法が採用されているのみであり、このような方式は極め
て高価な方式であり、製品価格の高騰を来していた。
の的確な劣化状態の把握とタイムリーな電池の交換が挙
げられる。Ｎｉ／ＭＨ電池やＬｉイオン電池の高エネル
ギー密度電池に関しては、１９９４年に提唱されたスマ
ートバッテリーシステム（ＳＢＳ）が充電制御、残存容
量判定などを含めたバッテリーマネジメントシステムと
して、改良を加えながら普及してきている（www.sbs-fo
rum.org 参照）。これらの電池制御・管理は、製造メー
カ、電池種類などの情報の他、常時電池の電流、電圧、
温度などをモニタする膨大な情報データ管理に基づく方
法が採用されているのみであり、このような方式は極め
て高価な方式であり、製品価格の高騰を来していた。
【０００６】また、安全性維持の点で重要となる電池の
劣化状態の監視については、Ｌｉイオン電池搭載の機器
のモデルチェンジが頻繁に実施されていることもあっ
て、使用時間の確保と監視を重視する余り、なおざりに
されている傾向がある。
劣化状態の監視については、Ｌｉイオン電池搭載の機器
のモデルチェンジが頻繁に実施されていることもあっ
て、使用時間の確保と監視を重視する余り、なおざりに
されている傾向がある。
【０００７】特に、ＳＢＳは電池の充電制御、残存容量
などの制御・管理の手段であり、電池の劣化状態まで把
握する機能は有しておらず、電池、または電池パックの
交換は使用者の勘に頼っているのが現状であった。
などの制御・管理の手段であり、電池の劣化状態まで把
握する機能は有しておらず、電池、または電池パックの
交換は使用者の勘に頼っているのが現状であった。
【０００８】ＳＢＳとは別に、ビデオカメラに搭載する
Ｌｉイオン電池の制御・管理方式などが提案されている
が、その方式においては、電池の劣化は、すでに測定さ
れた容量の表示から判断されるのみであり、充電の後に
使用される電池が劣化しているか否かを正しく判定する
ことは必ずしも可能でない。
Ｌｉイオン電池の制御・管理方式などが提案されている
が、その方式においては、電池の劣化は、すでに測定さ
れた容量の表示から判断されるのみであり、充電の後に
使用される電池が劣化しているか否かを正しく判定する
ことは必ずしも可能でない。
【０００９】本発明は上記の点に鑑みなされたものであ
り、その課題は、Ｌｉイオン電池の容量を推定する簡便
な方法、Ｌｉイオン電池の劣化を判定する簡便な方法お
よび装置、ならびに、電池の容量を推定し、必要に応じ
て電池の劣化を警告する手段を備えたＬｉイオン電池パ
ックを提供することにある。
り、その課題は、Ｌｉイオン電池の容量を推定する簡便
な方法、Ｌｉイオン電池の劣化を判定する簡便な方法お
よび装置、ならびに、電池の容量を推定し、必要に応じ
て電池の劣化を警告する手段を備えたＬｉイオン電池パ
ックを提供することにある。
【００１０】
【００１１】
【課題を解決するための手段】 上記課題を解決するため
に 、本発明においては、請求項１に記載したように、リ
チウムイオン電池の容量推定方法であって、該リチウム
イオン電池を定電流定電圧方式によって充電する際に、
充電条件を定電流から定電圧に切り替えた時点から、充
電電流が該時点における充電電流Ｉｃの１/２倍になる
時点までの時間ｔを求め、該時間ｔを用い、該リチウム
イオン電池の推定容量Ｃを関係式、 Ｃ/Ｃ０＝Ａｔ＋Ｂ （１） （ここに、Ｃ０は該リチウムイオン電池の公称容量であ
り、Ａ、Ｂは該リチウムイオン電池と該充電電流Ｉｃと
によって定まる正値定数である）によって算出すること
を特徴とするリチウムイオン電池の容量推定方法を構成
する。
に 、本発明においては、請求項１に記載したように、リ
チウムイオン電池の容量推定方法であって、該リチウム
イオン電池を定電流定電圧方式によって充電する際に、
充電条件を定電流から定電圧に切り替えた時点から、充
電電流が該時点における充電電流Ｉｃの１/２倍になる
時点までの時間ｔを求め、該時間ｔを用い、該リチウム
イオン電池の推定容量Ｃを関係式、 Ｃ/Ｃ０＝Ａｔ＋Ｂ （１） （ここに、Ｃ０は該リチウムイオン電池の公称容量であ
り、Ａ、Ｂは該リチウムイオン電池と該充電電流Ｉｃと
によって定まる正値定数である）によって算出すること
を特徴とするリチウムイオン電池の容量推定方法を構成
する。
【００１２】また、本発明においては、請求項２に記載
したように、容量推定の対象となるリチウムイオン電池
あるいは該リチウムイオン電池と同一種類のリチウムイ
オン電池を用い、１回の全充電時間が３時間以上１０日
以下であり、定電流定充電中の充電電流がＣ０/(５時
間）以上Ｃ０/(０．５時間）以下（ここに、Ｃ０は該リ
チウムイオン電池の公称容量である）である定電流定電
圧方式による充電期間と、放電期間と、必要に応じて該
充電期間と該放電期間との間に設けられる休止期間とを
有する充放電サイクルを５回以上繰り返して、各サイク
ルにおいて、充電条件を定電流から定電圧に切り替えた
時点から、充電電流が該時点における充電電流Ｉｃの１
/２倍になる時点までの時間ｔｎ（ここに、ｎは各サイ
クルに付した番号である）と、各サイクルごとに放電電
流を時間に関して積分して得られる放電容量Ｃｎとを記
録し、記録された該時間ｔｎと該放電容量Ｃｎとから、
上記関係式（１）におけるＡ、Ｂの値を確定することを
特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン電池の容量
推定方法を構成する。
したように、容量推定の対象となるリチウムイオン電池
あるいは該リチウムイオン電池と同一種類のリチウムイ
オン電池を用い、１回の全充電時間が３時間以上１０日
以下であり、定電流定充電中の充電電流がＣ０/(５時
間）以上Ｃ０/(０．５時間）以下（ここに、Ｃ０は該リ
チウムイオン電池の公称容量である）である定電流定電
圧方式による充電期間と、放電期間と、必要に応じて該
充電期間と該放電期間との間に設けられる休止期間とを
有する充放電サイクルを５回以上繰り返して、各サイク
ルにおいて、充電条件を定電流から定電圧に切り替えた
時点から、充電電流が該時点における充電電流Ｉｃの１
/２倍になる時点までの時間ｔｎ（ここに、ｎは各サイ
クルに付した番号である）と、各サイクルごとに放電電
流を時間に関して積分して得られる放電容量Ｃｎとを記
録し、記録された該時間ｔｎと該放電容量Ｃｎとから、
上記関係式（１）におけるＡ、Ｂの値を確定することを
特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン電池の容量
推定方法を構成する。
【００１３】また、本発明においては、請求項３に記載
したように、リチウムイオン電池の劣化判定方法であっ
て、上記リチウムイオン電池の推定容量Ｃを請求項１ま
たは２に記載のリチウムイオン電池の容量推定方法によ
って算出し、該推定容量Ｃがあらかじめ設定された限界
容量Ｃｍｉｎよりも小となったときに該リチウムイオン
電池が劣化したと判定することを特徴とするリチウムイ
オン電池の劣化判定方法を構成する。
したように、リチウムイオン電池の劣化判定方法であっ
て、上記リチウムイオン電池の推定容量Ｃを請求項１ま
たは２に記載のリチウムイオン電池の容量推定方法によ
って算出し、該推定容量Ｃがあらかじめ設定された限界
容量Ｃｍｉｎよりも小となったときに該リチウムイオン
電池が劣化したと判定することを特徴とするリチウムイ
オン電池の劣化判定方法を構成する。
【００１４】また、本発明においては、請求項４に記載
したように、リチウムイオン電池の劣化判定装置であっ
て、該リチウムイオン電池を定電流定電圧方式によって
充電する際の、充電電流が充電条件を定電流から定電圧
に切り替えた時点における充電電流Ｉｃの１/２倍にな
る時点までの時間ｔを測定する手段と、該時間ｔを用い
て、請求項１または２に記載のリチウムイオン電池の容
量推定方法によって該リチウムイオン電池の推定容量Ｃ
を算出する演算回路と、該演算回路によって算出された
該推定容量Ｃがあらかじめ設定された限界容量Ｃｍｉｎ
よりも小となったときに該リチウムイオン電池の劣化を
意味する信号を出力する手段とを備えていることを特徴
とするリチウムイオン電池の劣化判定装置を構成する。
したように、リチウムイオン電池の劣化判定装置であっ
て、該リチウムイオン電池を定電流定電圧方式によって
充電する際の、充電電流が充電条件を定電流から定電圧
に切り替えた時点における充電電流Ｉｃの１/２倍にな
る時点までの時間ｔを測定する手段と、該時間ｔを用い
て、請求項１または２に記載のリチウムイオン電池の容
量推定方法によって該リチウムイオン電池の推定容量Ｃ
を算出する演算回路と、該演算回路によって算出された
該推定容量Ｃがあらかじめ設定された限界容量Ｃｍｉｎ
よりも小となったときに該リチウムイオン電池の劣化を
意味する信号を出力する手段とを備えていることを特徴
とするリチウムイオン電池の劣化判定装置を構成する。
【００１５】また、本発明においては、請求項５に記載
したように、ＩＣを内蔵した充放電制御手段を備えたリ
チウムイオン電池パックにおいて、該ＩＣあるいは該Ｉ
Ｃに付設して増設されたＩＣが、該リチウムイオン電池
パック中のリチウムイオン電池の上記推定容量Ｃの算出
に用いる数値を記憶するメモリと、該数値が該メモリに
記憶された場合に該リチウムイオン電池を定電流定電圧
方式によって充電する際の上記時間ｔと該数値とから請
求項１または２に記載のリチウムイオン電池の容量推定
方法によって該推定容量Ｃを算出する演算回路とを有し
ていることを特徴とするリチウムイオン電池パックを構
成する。
したように、ＩＣを内蔵した充放電制御手段を備えたリ
チウムイオン電池パックにおいて、該ＩＣあるいは該Ｉ
Ｃに付設して増設されたＩＣが、該リチウムイオン電池
パック中のリチウムイオン電池の上記推定容量Ｃの算出
に用いる数値を記憶するメモリと、該数値が該メモリに
記憶された場合に該リチウムイオン電池を定電流定電圧
方式によって充電する際の上記時間ｔと該数値とから請
求項１または２に記載のリチウムイオン電池の容量推定
方法によって該推定容量Ｃを算出する演算回路とを有し
ていることを特徴とするリチウムイオン電池パックを構
成する。
【００１６】また、本発明においては、請求項６に記載
したように、上記演算回路によって算出された上記リチ
ウムイオン電池パック中のリチウムイオン電池の上記推
定容量Ｃが、該リチウムイオン電池のあらかじめ設定さ
れた限界容量Ｃｍｉｎよりも小となったときに、容量劣
化を意味する警告を出力する手段を具備していることを
特徴とする請求項５に記載のリチウムイオン電池パック
を構成する。
したように、上記演算回路によって算出された上記リチ
ウムイオン電池パック中のリチウムイオン電池の上記推
定容量Ｃが、該リチウムイオン電池のあらかじめ設定さ
れた限界容量Ｃｍｉｎよりも小となったときに、容量劣
化を意味する警告を出力する手段を具備していることを
特徴とする請求項５に記載のリチウムイオン電池パック
を構成する。
【００１７】また、本発明においては、請求項７に記載
したように、上記警告が、電気信号による警告、文字ま
たは画像の表示による警告、信号音による警告または音
声による警告であることを特徴とする請求項６に記載の
リチウムイオン電池パックを構成する。
したように、上記警告が、電気信号による警告、文字ま
たは画像の表示による警告、信号音による警告または音
声による警告であることを特徴とする請求項６に記載の
リチウムイオン電池パックを構成する。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明に係るＬｉイオン電池の容
量推定方法を図面を用いてさらに詳しく説明する。以下
の説明において、「電池パック」とは、単電池、あるい
は複数個の単電池を直列接続、並列接続、あるいは両者
の併用によって接続したものを、安全制御回路あるいは
充放電制御回路と一体化して「自立電源としての二次電
池」としたものを意味する。
量推定方法を図面を用いてさらに詳しく説明する。以下
の説明において、「電池パック」とは、単電池、あるい
は複数個の単電池を直列接続、並列接続、あるいは両者
の併用によって接続したものを、安全制御回路あるいは
充放電制御回路と一体化して「自立電源としての二次電
池」としたものを意味する。
【００１９】図１は、Ｌｉイオン電池の充電における電
池電圧と電流値の経時変化を示した図である。図１にお
いて、該電池、または電池パック中のＬｉイオン電池
（以下、これらをＬｉイオン電池と総称する）を、ま
ず、定電流（ＣＣ）モードによって、所定の一定電流Ｉ
ｃで、あらかじめ設定された上限電圧Ｖｃ（通常は４.
１Ｖ／セル、または４.２Ｖ／セルである、ただし、
「セル」は単電池を意味する）まで充電し、該設定電圧
Ｖｃに充電電圧が到達した後、定電圧（ＣＶ）モードの
充電が開始され、充電電圧（図１においては電池電圧と
表示）はＶｃで一定のまま、充電電流値が時間とともに
減衰する。
池電圧と電流値の経時変化を示した図である。図１にお
いて、該電池、または電池パック中のＬｉイオン電池
（以下、これらをＬｉイオン電池と総称する）を、ま
ず、定電流（ＣＣ）モードによって、所定の一定電流Ｉ
ｃで、あらかじめ設定された上限電圧Ｖｃ（通常は４.
１Ｖ／セル、または４.２Ｖ／セルである、ただし、
「セル」は単電池を意味する）まで充電し、該設定電圧
Ｖｃに充電電圧が到達した後、定電圧（ＣＶ）モードの
充電が開始され、充電電圧（図１においては電池電圧と
表示）はＶｃで一定のまま、充電電流値が時間とともに
減衰する。
【００２０】本発明に係るＬｉイオン電池の容量推定方
法においては、充電条件を定電流（ＣＣ）から定電圧
（ＣＶ）に切り替えた時点から、充電電流Ｉが該時点に
おける充電電流Ｉｃの１/２倍になる時点までの時間ｔ
をモニタし、この時間ｔを該Ｌｉイオン電池の容量の推
定に用いる。
法においては、充電条件を定電流（ＣＣ）から定電圧
（ＣＶ）に切り替えた時点から、充電電流Ｉが該時点に
おける充電電流Ｉｃの１/２倍になる時点までの時間ｔ
をモニタし、この時間ｔを該Ｌｉイオン電池の容量の推
定に用いる。
【００２１】このような推定が可能となる理由につい
て、以下に説明する。
て、以下に説明する。
【００２２】Ｌｉイオン電池の充電過程においては、正
極中のＬｉが正イオンとなって電解液中を移動して負極
中に入り、放電過程においては、逆に、負極中のＬｉが
正イオンとなって電解液中を移動して正極中に入る。
極中のＬｉが正イオンとなって電解液中を移動して負極
中に入り、放電過程においては、逆に、負極中のＬｉが
正イオンとなって電解液中を移動して正極中に入る。
【００２３】充電・放電の繰り返し、長期間の休止、あ
るいは過充電によって、正極の構成材料であるＣｏ、Ｎ
ｉ化合物が電解液中に溶出したり、負極表面でＬｉと電
解液とが化学反応して分解して不活性膜が生成したり、
電極内にＬｉの反応物や電極反応に関わらなくなったＬ
ｉが残留したり、電極構成物質の粒子の結合が劣化し
て、電子やイオンの移動が円滑に行われなくなる。これ
によって、電池の容量は低下し、それとともに、電池の
内部抵抗は上昇し、充電時におけるＬｉイオンが正極か
ら離脱して負極に到達し、負極内部に拡散する速度が低
下する。このような状態においては、定電流（ＣＣ）モ
ードの充電時間は、電池の内部抵抗が上昇しているの
で、短くなり、定電圧（ＣＶ）モード充電では、Ｌｉの
負極内拡散が遅くなって、充電電流値の減少が遅くな
る。
るいは過充電によって、正極の構成材料であるＣｏ、Ｎ
ｉ化合物が電解液中に溶出したり、負極表面でＬｉと電
解液とが化学反応して分解して不活性膜が生成したり、
電極内にＬｉの反応物や電極反応に関わらなくなったＬ
ｉが残留したり、電極構成物質の粒子の結合が劣化し
て、電子やイオンの移動が円滑に行われなくなる。これ
によって、電池の容量は低下し、それとともに、電池の
内部抵抗は上昇し、充電時におけるＬｉイオンが正極か
ら離脱して負極に到達し、負極内部に拡散する速度が低
下する。このような状態においては、定電流（ＣＣ）モ
ードの充電時間は、電池の内部抵抗が上昇しているの
で、短くなり、定電圧（ＣＶ）モード充電では、Ｌｉの
負極内拡散が遅くなって、充電電流値の減少が遅くな
る。
【００２４】本発明者らは、上記の、容量の減少と、定
電圧（ＣＶ）モード充電中の充電電流値の減少との間に
成り立つ顕著な相関関係を発見し、本発明をなすに至っ
た。
電圧（ＣＶ）モード充電中の充電電流値の減少との間に
成り立つ顕著な相関関係を発見し、本発明をなすに至っ
た。
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】以下に、本発明の実施の形態を具体的に説
明する。 （実施の形態１）まず 、請求項１に係る発明の実施の形態について説明す
る。本実施の形態においては、リチウムイオン電池を定
電流定電圧方式によって充電する際に、充電条件を定電
流から定電圧に切り替えた時点から、充電電流が該時点
における充電電流Ｉｃの１/２倍になる時点までの時間
ｔを求め、該時間ｔを用い、上記リチウムイオン電池の
推定容量Ｃを上記の関係式、すなわち、 Ｃ/Ｃ０＝Ａｔ＋Ｂ （１） （ここに、Ｃ０は該リチウムイオン電池の公称容量であ
り、ＡおよびＢは該リチウムイオン電池と該充電電流Ｉ
ｃとによって定まる正値定数である）によって算出す
る。上記の関係式（１）が近似的に成立するので、この
関係式によって、上記時間ｔを用いて上記推定容量Ｃを
算出することができる。
明する。 （実施の形態１）まず 、請求項１に係る発明の実施の形態について説明す
る。本実施の形態においては、リチウムイオン電池を定
電流定電圧方式によって充電する際に、充電条件を定電
流から定電圧に切り替えた時点から、充電電流が該時点
における充電電流Ｉｃの１/２倍になる時点までの時間
ｔを求め、該時間ｔを用い、上記リチウムイオン電池の
推定容量Ｃを上記の関係式、すなわち、 Ｃ/Ｃ０＝Ａｔ＋Ｂ （１） （ここに、Ｃ０は該リチウムイオン電池の公称容量であ
り、ＡおよびＢは該リチウムイオン電池と該充電電流Ｉ
ｃとによって定まる正値定数である）によって算出す
る。上記の関係式（１）が近似的に成立するので、この
関係式によって、上記時間ｔを用いて上記推定容量Ｃを
算出することができる。
【００３０】上記関係式（１）が電池の容量推定に有効
となための、充電電流Ｉｃに関する好ましい条件は、容
量推定の対象とするリチウムイオン電池の公称容量をＣ
０として、 Ｃ０/(５時間）≦Ｉｃ≦Ｃ０/(０．５時間） と表される。この条件を、以下の説明においては、０.
２ＣｍＡ以上２.０ＣｍＡ以下、と表す。
となための、充電電流Ｉｃに関する好ましい条件は、容
量推定の対象とするリチウムイオン電池の公称容量をＣ
０として、 Ｃ０/(５時間）≦Ｉｃ≦Ｃ０/(０．５時間） と表される。この条件を、以下の説明においては、０.
２ＣｍＡ以上２.０ＣｍＡ以下、と表す。
【００３１】上記充電電流Ｉｃが上記条件を満足しない
場合には、上記関係式（１）によって上記推定容量Ｃを
算出することは好ましくなくなる。すなわち、充電電流
Ｉｃが上記制限範囲よりも小さい場合には、充電が十分
に行われなかったり、自己放電の影響が無視できなくな
り、上記関係式（１）により算定した容量が実際の容量
と異なり劣化判定に好ましくない。また、１.０ＣｍＡ
を上回る大電浅での充電の場合、充電所要時間自体が短
く、上記時間ｔの測定値に大きな誤差を生じたり、劣化
による充電時間の変化が異なる場合があり、同様に劣化
判定用としては好ましくない。そのため、ほとんどすべ
てのＬｉイオン電池搭載機器および充電器に適用されて
いる充電電流値はこの範囲にある。これ以外の範囲の電
流値を採用する機器および充電器は、特殊な用途、例え
ば緊急時に使用するために超急速充電を必要とする場合
など、きわめて限定された用途に用いられるものであ
り、本発明の容量推定方法をほとんど必要としない機器
および充電器である。
場合には、上記関係式（１）によって上記推定容量Ｃを
算出することは好ましくなくなる。すなわち、充電電流
Ｉｃが上記制限範囲よりも小さい場合には、充電が十分
に行われなかったり、自己放電の影響が無視できなくな
り、上記関係式（１）により算定した容量が実際の容量
と異なり劣化判定に好ましくない。また、１.０ＣｍＡ
を上回る大電浅での充電の場合、充電所要時間自体が短
く、上記時間ｔの測定値に大きな誤差を生じたり、劣化
による充電時間の変化が異なる場合があり、同様に劣化
判定用としては好ましくない。そのため、ほとんどすべ
てのＬｉイオン電池搭載機器および充電器に適用されて
いる充電電流値はこの範囲にある。これ以外の範囲の電
流値を採用する機器および充電器は、特殊な用途、例え
ば緊急時に使用するために超急速充電を必要とする場合
など、きわめて限定された用途に用いられるものであ
り、本発明の容量推定方法をほとんど必要としない機器
および充電器である。
【００３２】上記関係式（１）は、これを適用するＬｉ
イオン電池の搭載機器または充電器の充電条件における
定電圧（ＣＶ）モード充電開始から電流値が半減するま
での所要時間ｔと、その条件下における推定比容量Ｃ/
Ｃ０との関係を反映していることを前提としている。も
し、該関係式（１）を作成したときの初期の充電電流値
と、電池搭載機器、または充電器の定電圧（ＣＶ）モー
ド充電開始初期の充電電流値が異なる場合には、あらか
じめ別途、それぞれの充電条件におけるＣＶモード充電
開始から電流値半減までの所要時間を求めておき、該関
係式（１）作成時の条件における所要時間ｔｅと搭載装
置または充電器に相当する条件での所要時間ｔｍとの比
ｔｅ/ｔｍを実測されたｔに乗じて関係式（１）に代入
する。
イオン電池の搭載機器または充電器の充電条件における
定電圧（ＣＶ）モード充電開始から電流値が半減するま
での所要時間ｔと、その条件下における推定比容量Ｃ/
Ｃ０との関係を反映していることを前提としている。も
し、該関係式（１）を作成したときの初期の充電電流値
と、電池搭載機器、または充電器の定電圧（ＣＶ）モー
ド充電開始初期の充電電流値が異なる場合には、あらか
じめ別途、それぞれの充電条件におけるＣＶモード充電
開始から電流値半減までの所要時間を求めておき、該関
係式（１）作成時の条件における所要時間ｔｅと搭載装
置または充電器に相当する条件での所要時間ｔｍとの比
ｔｅ/ｔｍを実測されたｔに乗じて関係式（１）に代入
する。
【００３３】なぜならば、定電流（ＣＣ）モード充電に
おける充電率（全充電期間におけるＣＣモード充電の充
電割合）は電流値が小さいほど大きくなる。そのため、
ＣＣモードの充電率に依存してＣＶモードの充電時間も
変化し、併せて電流値の半減に要する時間も影響を受け
ることになるからである。また、その影響は、電池サイ
ズ、電池形状、製造メーカ、電池構成材料などによって
異なるため、別途、実際に試験を実施して電流値の影響
を把握する必要がある。
おける充電率（全充電期間におけるＣＣモード充電の充
電割合）は電流値が小さいほど大きくなる。そのため、
ＣＣモードの充電率に依存してＣＶモードの充電時間も
変化し、併せて電流値の半減に要する時間も影響を受け
ることになるからである。また、その影響は、電池サイ
ズ、電池形状、製造メーカ、電池構成材料などによって
異なるため、別途、実際に試験を実施して電流値の影響
を把握する必要がある。
【００３４】上記Ｌｉイオン電池の容量推定に用いる関
係式（１）を作成するためには、関係式（１）中の定数
ＡおよびＢの値を決定しなければならない。関係式
（１）作成のためには、容量推定の対象となるＬｉイオ
ン電池と同種類の電池、または電池パックを試験して定
数ＡおよびＢの値を決定するのが最も妥当である。なぜ
ならば、市販のＬｉイオン電池は、使用する正極汚物
質、負極カーボンおよび電解液の種類が多様であり、電
池の劣化に伴う充電電圧挙動の変化だけでなく、初期の
電池の充電挙動も異なっているからである。
係式（１）を作成するためには、関係式（１）中の定数
ＡおよびＢの値を決定しなければならない。関係式
（１）作成のためには、容量推定の対象となるＬｉイオ
ン電池と同種類の電池、または電池パックを試験して定
数ＡおよびＢの値を決定するのが最も妥当である。なぜ
ならば、市販のＬｉイオン電池は、使用する正極汚物
質、負極カーボンおよび電解液の種類が多様であり、電
池の劣化に伴う充電電圧挙動の変化だけでなく、初期の
電池の充電挙動も異なっているからである。
【００３５】上記定数ＡおよびＢの値を決定する方法に
関しては、つぎの実施の形態２の記述において、詳細に
説明する。 （実施の形態２） つぎに、請求項２に係る発明の実施の形態について説明
する。本実施の形態においては、容量推定の対象となる
リチウムイオン電池あるいは該リチウムイオン電池と同
一種類のリチウムイオン電池を用い、１回の全充電時間
が３時間以上１０日以下である定電流定電圧方式による
充電期間と、放電期間と、必要に応じて該充電期間と該
放電期間との間に設けられる休止期間とを有する充放電
サイクルを２回以上繰り返して、各サイクルにおいて、
充電条件を定電流から定電圧に切り替えた時点から、充
電電流Ｉが該時点における充電電流Ｉｃの１/２倍にな
る時点までの時間ｔｎ（ここに、ｎは各サイクルに付し
た番号である）と、各サイクルごとに放電電流を時間に
関して積分して得られる放電容量Ｃｎとを記録し、記録
された該時間ｔｎと該放電容量Ｃｎとから、上記関係式
（１）におけるＡおよびＢの値を確定し、それらの値を
用いて、実施の形態１と同様の方法によって、上記推定
容量を算出する。
関しては、つぎの実施の形態２の記述において、詳細に
説明する。 （実施の形態２） つぎに、請求項２に係る発明の実施の形態について説明
する。本実施の形態においては、容量推定の対象となる
リチウムイオン電池あるいは該リチウムイオン電池と同
一種類のリチウムイオン電池を用い、１回の全充電時間
が３時間以上１０日以下である定電流定電圧方式による
充電期間と、放電期間と、必要に応じて該充電期間と該
放電期間との間に設けられる休止期間とを有する充放電
サイクルを２回以上繰り返して、各サイクルにおいて、
充電条件を定電流から定電圧に切り替えた時点から、充
電電流Ｉが該時点における充電電流Ｉｃの１/２倍にな
る時点までの時間ｔｎ（ここに、ｎは各サイクルに付し
た番号である）と、各サイクルごとに放電電流を時間に
関して積分して得られる放電容量Ｃｎとを記録し、記録
された該時間ｔｎと該放電容量Ｃｎとから、上記関係式
（１）におけるＡおよびＢの値を確定し、それらの値を
用いて、実施の形態１と同様の方法によって、上記推定
容量を算出する。
【００３６】より具体的なＡ、Ｂの値の確定方法につい
て以下に説明する。
て以下に説明する。
【００３７】容量推定の対象となるリチウムイオン電
池、または電池パックの使用条件と同じ充電上限電圧Ｖ
ｃ、充電電流値Ｉｃ、放電終止電圧Ｖｄを設定し、充電
時間を３時間以上１０日以下、好ましくは充電時間を３
日以上１０日以下に設定し、放電電流値Ｉｄを０.２Ｃ
ｍＡ以上２.０ＣｍＡ以下に設定し、充放電サイクル回
数を好ましくは５回以上、より好ましくは６回以上と
し、試験温度を０℃以上４５℃以下、好ましくは１５℃
以上３０℃以下に設定して充放電サイクル試験を実施
し、各充放電サイクルにおける充電において、定電圧
（ＣＶ）モード充電が開始されてから充電電流値が１/
２に減少するまでの所要時間ｔｎ（ここに、ｎはサイク
ルに付した番号である）と、放電電流を時間に関して積
分して得られる放電容量Ｃｎとを記録し、関係式（１）
が、Ｃｎ/Ｃ０とｔとの関係を最もよく表すように、定
数ＡおよびＢの値を決定する。
池、または電池パックの使用条件と同じ充電上限電圧Ｖ
ｃ、充電電流値Ｉｃ、放電終止電圧Ｖｄを設定し、充電
時間を３時間以上１０日以下、好ましくは充電時間を３
日以上１０日以下に設定し、放電電流値Ｉｄを０.２Ｃ
ｍＡ以上２.０ＣｍＡ以下に設定し、充放電サイクル回
数を好ましくは５回以上、より好ましくは６回以上と
し、試験温度を０℃以上４５℃以下、好ましくは１５℃
以上３０℃以下に設定して充放電サイクル試験を実施
し、各充放電サイクルにおける充電において、定電圧
（ＣＶ）モード充電が開始されてから充電電流値が１/
２に減少するまでの所要時間ｔｎ（ここに、ｎはサイク
ルに付した番号である）と、放電電流を時間に関して積
分して得られる放電容量Ｃｎとを記録し、関係式（１）
が、Ｃｎ/Ｃ０とｔとの関係を最もよく表すように、定
数ＡおよびＢの値を決定する。
【００３８】試験を０℃以上４５℃以下で実施する理由
は、該温度範囲がＬｉイオン電池の通常の使用温度範囲
であり、この温度における電池の劣化の進行状況を反映
した上記時間ｔと比容量Ｃｎ/Ｃ０との関係を把握する
ことがより正確な容量推定を実現できるからである。さ
らに、１５℃以上３０℃以下の温度で試験を実施する
と、大半の場合の使用温度条件がこの温度範囲内である
ことを考慮することにより、実際の劣化を反映した上記
時間ｔと比容量Ｃｎ/Ｃ０との関係を把握できることに
なり、より好ましい。
は、該温度範囲がＬｉイオン電池の通常の使用温度範囲
であり、この温度における電池の劣化の進行状況を反映
した上記時間ｔと比容量Ｃｎ/Ｃ０との関係を把握する
ことがより正確な容量推定を実現できるからである。さ
らに、１５℃以上３０℃以下の温度で試験を実施する
と、大半の場合の使用温度条件がこの温度範囲内である
ことを考慮することにより、実際の劣化を反映した上記
時間ｔと比容量Ｃｎ/Ｃ０との関係を把握できることに
なり、より好ましい。
【００３９】また、１サイクル当たりの充電時間は、３
時間以上１０日以下に設定する。この設定により、サイ
クルごとの電池の劣化が適度に進み、精度の良い関係式
（１）を作成するために必要なデータを効率的に取得で
きる。特に、充電時間を３日以上１０日以下に設定した
場合、充放電サイクルに伴う容量の低下が明瞭に認めら
れ、上記関係式（１）を作成するために効率のよいデー
タ収集が可能となり、より好ましい。
時間以上１０日以下に設定する。この設定により、サイ
クルごとの電池の劣化が適度に進み、精度の良い関係式
（１）を作成するために必要なデータを効率的に取得で
きる。特に、充電時間を３日以上１０日以下に設定した
場合、充放電サイクルに伴う容量の低下が明瞭に認めら
れ、上記関係式（１）を作成するために効率のよいデー
タ収集が可能となり、より好ましい。
【００４０】３時間未満の充電時間の場合、Ｌｉイオン
電池の劣化の進行が遅く、精度の良い関係式（１）を作
成するためのデータ取得に数百サイクルを必要とし、膨
大な時間を浪費することになり、また場合によっては充
電不足となり劣化と充電不良が混在して、正しい劣化と
特性の把握が不可能となり、いずれも好ましくない。
電池の劣化の進行が遅く、精度の良い関係式（１）を作
成するためのデータ取得に数百サイクルを必要とし、膨
大な時間を浪費することになり、また場合によっては充
電不足となり劣化と充電不良が混在して、正しい劣化と
特性の把握が不可能となり、いずれも好ましくない。
【００４１】また、１サイクル当たりの充電時間を１０
日より長く設定すると、１サイクル当たりの経過時間が
長くなり、データ取得に時間がかかって同様に好ましく
ない。
日より長く設定すると、１サイクル当たりの経過時間が
長くなり、データ取得に時間がかかって同様に好ましく
ない。
【００４２】上記充放電サイクル試験における放電電流
値は、０.２ＣｍＡ以上２.０ＣｍＡ以下に設定する。下
限電流を１.０ＣｍＡ以上２.０ＣｍＡ以下に設定すれば
さらに効率のよいデータ取得が可能となる。０.２Ｃｍ
Ａ未満の低放電電流の場合、完全放電に時間がかかり好
ましくない。また、２.０ＣｍＡより大きな放電電流で
は、放電時間自体が短くなりすぎ、放電容量の測定値に
ばらつきが生じたり、劣化が進むと、容量が急激に低下
して精度の良い関係式（１）を作成することができなく
なるため好ましくない。
値は、０.２ＣｍＡ以上２.０ＣｍＡ以下に設定する。下
限電流を１.０ＣｍＡ以上２.０ＣｍＡ以下に設定すれば
さらに効率のよいデータ取得が可能となる。０.２Ｃｍ
Ａ未満の低放電電流の場合、完全放電に時間がかかり好
ましくない。また、２.０ＣｍＡより大きな放電電流で
は、放電時間自体が短くなりすぎ、放電容量の測定値に
ばらつきが生じたり、劣化が進むと、容量が急激に低下
して精度の良い関係式（１）を作成することができなく
なるため好ましくない。
【００４３】上記充放電サイクル試験の実施に当たって
は、装置の設定の制約などにより、必要ならば充電と放
電との間に一定時間の休止を設定する。
は、装置の設定の制約などにより、必要ならば充電と放
電との間に一定時間の休止を設定する。
【００４４】上記関係式（１）を作成するために実施す
る充放電サイクル試験においては、４サイクル目以降、
各サイクルごとに、充電の定電流（ＣＣ）モードから定
電圧（ＣＶ）モードに変更されてから充電電流値が減少
して１/２の値に到達するまでの時間ｔｎと、引き続く
放電の比容量Ｃｎ/Ｃ０を測定する。測定した時間ｔ ｎ
と比容量Ｃｎ/Ｃ０とをプロットし、関係式（１）の定
数ＡおよびＢの値を決定する。
る充放電サイクル試験においては、４サイクル目以降、
各サイクルごとに、充電の定電流（ＣＣ）モードから定
電圧（ＣＶ）モードに変更されてから充電電流値が減少
して１/２の値に到達するまでの時間ｔｎと、引き続く
放電の比容量Ｃｎ/Ｃ０を測定する。測定した時間ｔ ｎ
と比容量Ｃｎ/Ｃ０とをプロットし、関係式（１）の定
数ＡおよびＢの値を決定する。
【００４５】関係式（１）の定数ＡおよびＢの値を決定
するために４サイクル目以降の時間ｔｎと比容量Ｃｎ/
Ｃ０とを採用する理由は、該試験を開始してから最初の
３サイクル目の容量変化は、Ｌｉイオン電池の電解液中
の不純物の負極カーボン上での分解反応などのために、
その後のサイクルに伴う容量変化と異なっている場合が
多く、初期の３サイクル目までのデータを用いると判定
誤差の大きな関係式を導く恐れがあり、好ましくないか
らである。
するために４サイクル目以降の時間ｔｎと比容量Ｃｎ/
Ｃ０とを採用する理由は、該試験を開始してから最初の
３サイクル目の容量変化は、Ｌｉイオン電池の電解液中
の不純物の負極カーボン上での分解反応などのために、
その後のサイクルに伴う容量変化と異なっている場合が
多く、初期の３サイクル目までのデータを用いると判定
誤差の大きな関係式を導く恐れがあり、好ましくないか
らである。
【００４６】上記充放電サイクル試験は、容量推定結果
を実容量の±２０％以内の高精度とするために必要な時
間ｔｎと比容量Ｃｎ/Ｃ０とのデータを充足するため、
５サイクル以上実施する。
を実容量の±２０％以内の高精度とするために必要な時
間ｔｎと比容量Ｃｎ/Ｃ０とのデータを充足するため、
５サイクル以上実施する。
【００４７】４サイクル目の１サイクルのみのデータを
用いると、上記関係式（１）の定数ＡおよびＢの値が決
定できず関係式（１）を作成できない。好ましくは、６
サイクル以上のデータを用いることにより、より高精度
の容量推定が可能となる関係式（１）を作成することが
できる。 （実施の形態３） つぎに、請求項３に係る発明の実施の形態について説明
する。
用いると、上記関係式（１）の定数ＡおよびＢの値が決
定できず関係式（１）を作成できない。好ましくは、６
サイクル以上のデータを用いることにより、より高精度
の容量推定が可能となる関係式（１）を作成することが
できる。 （実施の形態３） つぎに、請求項３に係る発明の実施の形態について説明
する。
【００４８】上記実施の形態１または２における方法に
よって、Ｌｉイオン電池の推定容量Ｃを算出し、その推
定容量Ｃを、あらかじめ設定された限界容量Ｃｍｉｎと
比較して、Ｃ＜Ｃｍｉｎとなった場合に、該Ｌｉイオン
電池が劣化したと判定する。ただし、この比較は、これ
と同等の、推定比容量Ｃ/Ｃ０（ここに、Ｃ０は公称容
量である）と限界比容量Ｃｍｉｎ/Ｃ０との比較によっ
て行ってもよい。たとえば、実施の形態１および２にお
いては、Ｃ/Ｃ０が関係式（１）によって直接算出され
るので、この比較のほうが好都合である。
よって、Ｌｉイオン電池の推定容量Ｃを算出し、その推
定容量Ｃを、あらかじめ設定された限界容量Ｃｍｉｎと
比較して、Ｃ＜Ｃｍｉｎとなった場合に、該Ｌｉイオン
電池が劣化したと判定する。ただし、この比較は、これ
と同等の、推定比容量Ｃ/Ｃ０（ここに、Ｃ０は公称容
量である）と限界比容量Ｃｍｉｎ/Ｃ０との比較によっ
て行ってもよい。たとえば、実施の形態１および２にお
いては、Ｃ/Ｃ０が関係式（１）によって直接算出され
るので、この比較のほうが好都合である。
【００４９】限界容量Ｃｍｉｎとしては、たとえば、公
称容量Ｃ０の６０％の値を用いる（この場合には、Ｃ
ｍｉｎ/Ｃ０＝０.６となる）。 （実施の形態４） つぎに、請求項４に係る発明の実施の形態について説明
する。
称容量Ｃ０の６０％の値を用いる（この場合には、Ｃ
ｍｉｎ/Ｃ０＝０.６となる）。 （実施の形態４） つぎに、請求項４に係る発明の実施の形態について説明
する。
【００５０】上記実施の形態３における劣化判定方法を
実行可能とする装置全体が本実施の形態を構成する。た
とえば、リチウムイオン電池を定電流定電圧方式によっ
て充電する際の、充電条件を定電流から定電圧に切り替
えた時点から、充電電流Ｉが該時点における充電電流Ｉ
ｃの１/２倍になる時点までの時間ｔを測定する手段
と、該時間ｔを用いて、請求項１または２に記載のリチ
ウムイオン電池の容量推定方法によって該リチウムイオ
ン電池の推定容量Ｃを算出する演算回路と、該演算回路
によって算出された該推定容量Ｃ（または推定比容量Ｃ
/Ｃ０）があらかじめ設定された限界容量Ｃｍｉｎ（ま
たは限界比容量Ｃｍｉｎ/Ｃ０）よりも小となったとき
に該リチウムイオン電池の劣化を意味する信号を出力す
る手段とを備えている装置が本実施の形態となる。
実行可能とする装置全体が本実施の形態を構成する。た
とえば、リチウムイオン電池を定電流定電圧方式によっ
て充電する際の、充電条件を定電流から定電圧に切り替
えた時点から、充電電流Ｉが該時点における充電電流Ｉ
ｃの１/２倍になる時点までの時間ｔを測定する手段
と、該時間ｔを用いて、請求項１または２に記載のリチ
ウムイオン電池の容量推定方法によって該リチウムイオ
ン電池の推定容量Ｃを算出する演算回路と、該演算回路
によって算出された該推定容量Ｃ（または推定比容量Ｃ
/Ｃ０）があらかじめ設定された限界容量Ｃｍｉｎ（ま
たは限界比容量Ｃｍｉｎ/Ｃ０）よりも小となったとき
に該リチウムイオン電池の劣化を意味する信号を出力す
る手段とを備えている装置が本実施の形態となる。
【００５１】さらに具体的な本実施の形態を図２に示
す。
す。
【００５２】図２は、Ｌｉイオン電池を搭載する装置類
の一般的な電源部周辺の一構成概念を示したものであ
り、１は電源部であり、電源部１には、Ｌｉイオン電池
２ａ、２ｂ、２ｃが搭載され、これらの電池２ａ、２
ｂ、２ｃは電源部１内の電池制御部３で充放電、安全に
関する制御がなされる。４は電源部１内の充電器であ
り、制御部３で制御をうけ、電池２ａ、２ｂ、２ｃを充
電する。５は論理部であり、この論理部５に電池制御部
３はインターフェイス６を介して繋がり、搭載電池２
ａ、２ｂ、２ｃに関する情報や制御の実施の指示を受
け、制御に関するデータを送出する。論理部５内におい
て、７はＣＰＵ、８はメモリであり、電池の制御に関す
る情報の蓄積、制御の指示、データの演算、記憶を行
う。電池２ａ、２ｂ、２ｃのＩＤ入力などはキーボード
コントローラ９を介して行う。キーボードコントローラ
９にはデータ送出のための配線１０が接続されている。
の一般的な電源部周辺の一構成概念を示したものであ
り、１は電源部であり、電源部１には、Ｌｉイオン電池
２ａ、２ｂ、２ｃが搭載され、これらの電池２ａ、２
ｂ、２ｃは電源部１内の電池制御部３で充放電、安全に
関する制御がなされる。４は電源部１内の充電器であ
り、制御部３で制御をうけ、電池２ａ、２ｂ、２ｃを充
電する。５は論理部であり、この論理部５に電池制御部
３はインターフェイス６を介して繋がり、搭載電池２
ａ、２ｂ、２ｃに関する情報や制御の実施の指示を受
け、制御に関するデータを送出する。論理部５内におい
て、７はＣＰＵ、８はメモリであり、電池の制御に関す
る情報の蓄積、制御の指示、データの演算、記憶を行
う。電池２ａ、２ｂ、２ｃのＩＤ入力などはキーボード
コントローラ９を介して行う。キーボードコントローラ
９にはデータ送出のための配線１０が接続されている。
【００５３】本発明における関係式（１）はＣＰＵ７の
空きメモリなどにあらかじめ入力され、あるいは必要な
らばＣＰＵ７に加えてメモリチップを増設して入力され
る。ＣＰＵ７は、電池制御部３に、充電のモードが定電
流（ＣＣ）モードから定電圧（ＣＶ）モードに変更され
てから充電電流値が半減するまでの時間ｔを測定する指
示を行ったり、電池制御部３より所要時間ｔの測定結果
を受け取る。さらに、ＣＰＵ７は、受け取った時間ｔを
判定式（１）に代入して演算を行い、推定容量（あるい
は推定比容量）を算出する。必要ならば、この結果をメ
モリ８に記憶させる。推定容量（あるいは推定比容量）
に基づく劣化判定結果は、システムマネジメントバスな
ど適当な配線１０を介して装置本体に入力され、装置本
体は、その入力に応じて、劣化判定結果を装置本体の表
示部に表示したり、必要に応じて、信号音または音声な
どによる警告を発出する。このようにして、本発明にお
けるＬｉイオン電池の劣化判定機能を有する装置を構成
することができる。ただし、上記概念になるＬｉイオン
電池の劣化判定が実施できれば、何ら上記の構成に限定
されることはない。 （実施の形態５） つぎに、請求項５、６または７に係る発明の実施の形態
について説明する。
空きメモリなどにあらかじめ入力され、あるいは必要な
らばＣＰＵ７に加えてメモリチップを増設して入力され
る。ＣＰＵ７は、電池制御部３に、充電のモードが定電
流（ＣＣ）モードから定電圧（ＣＶ）モードに変更され
てから充電電流値が半減するまでの時間ｔを測定する指
示を行ったり、電池制御部３より所要時間ｔの測定結果
を受け取る。さらに、ＣＰＵ７は、受け取った時間ｔを
判定式（１）に代入して演算を行い、推定容量（あるい
は推定比容量）を算出する。必要ならば、この結果をメ
モリ８に記憶させる。推定容量（あるいは推定比容量）
に基づく劣化判定結果は、システムマネジメントバスな
ど適当な配線１０を介して装置本体に入力され、装置本
体は、その入力に応じて、劣化判定結果を装置本体の表
示部に表示したり、必要に応じて、信号音または音声な
どによる警告を発出する。このようにして、本発明にお
けるＬｉイオン電池の劣化判定機能を有する装置を構成
することができる。ただし、上記概念になるＬｉイオン
電池の劣化判定が実施できれば、何ら上記の構成に限定
されることはない。 （実施の形態５） つぎに、請求項５、６または７に係る発明の実施の形態
について説明する。
【００５４】本実施の形態の一例を図３によって説明す
る。図３はＬｉイオン電池パックの一般的な回路構成を
示した図であり、Ｌｉイオン電池（１２-１、１２-２、
１２-３）を３セル直列にして搭載した場合を示してい
る。
る。図３はＬｉイオン電池パックの一般的な回路構成を
示した図であり、Ｌｉイオン電池（１２-１、１２-２、
１２-３）を３セル直列にして搭載した場合を示してい
る。
【００５５】図３において、１１は電池パック本体であ
り、１２-１、１２-２、１２-３はＬｉイオン電池であ
る。１３は保護用ＩＣであり、電圧、電流、温度などの
モニタ、ソフト的な安全制御を行う。１４-Ａ、１４-
Ｂ、１４-Ｃ、１４-１、１４-２、１４-３はパック本体
１１内、および各電池の充電電流制御を目的とするＦＥ
Ｔであり、１５は温度ヒューズであるＰＴＣ素子、１６
は電流ヒューズであり、それぞれ温度上昇時、異常大電
流時に電流を遮断する役目を負う。１７はプラス端子、
１８はマイナス端子であり、１９は情報出力、コントロ
ールのための端子である。
り、１２-１、１２-２、１２-３はＬｉイオン電池であ
る。１３は保護用ＩＣであり、電圧、電流、温度などの
モニタ、ソフト的な安全制御を行う。１４-Ａ、１４-
Ｂ、１４-Ｃ、１４-１、１４-２、１４-３はパック本体
１１内、および各電池の充電電流制御を目的とするＦＥ
Ｔであり、１５は温度ヒューズであるＰＴＣ素子、１６
は電流ヒューズであり、それぞれ温度上昇時、異常大電
流時に電流を遮断する役目を負う。１７はプラス端子、
１８はマイナス端子であり、１９は情報出力、コントロ
ールのための端子である。
【００５６】図３において、上記安全機構の保護用ＩＣ
１３内にタイマーを搭載し、空きメモリに上記に示した
関係式（１）をあらかじめ入力しておき、図３における
Ｌｉイオン電池１２-１、１２-２、１２-３の両端の電
圧を端子ＶｃｃとＶｓｓとにより保護用ＩＣ１３がモニ
タし、充電のモードが定電流（ＣＣ）モードから定電圧
（ＣＶ）モードに変更されてから充電電流値が半減する
までの時間ｔを測定し、この測定された時間ｔの値を関
係式（１）に代入、演算して推定容量Ｃを算出する。必
要ならば、保護用ＩＣ１３とは別にパック内の適当な位
置に増設ＩＣを設けることもできる。算出された推定容
量Ｃ（または推定比容量Ｃ/Ｃ０）があらかじめ設定さ
れた限界容量Ｃｍｉｎ（または限界比容量Ｃｍｉｎ/Ｃ
０）よりも小となった場合に、容量劣化を意味する警告
（この場合には電気信号による警告）を、端子１９を通
して、適当なディスプレイ、あるいは警告音などに表
示、発出するために、パックを搭載している装置本体に
出力する。
１３内にタイマーを搭載し、空きメモリに上記に示した
関係式（１）をあらかじめ入力しておき、図３における
Ｌｉイオン電池１２-１、１２-２、１２-３の両端の電
圧を端子ＶｃｃとＶｓｓとにより保護用ＩＣ１３がモニ
タし、充電のモードが定電流（ＣＣ）モードから定電圧
（ＣＶ）モードに変更されてから充電電流値が半減する
までの時間ｔを測定し、この測定された時間ｔの値を関
係式（１）に代入、演算して推定容量Ｃを算出する。必
要ならば、保護用ＩＣ１３とは別にパック内の適当な位
置に増設ＩＣを設けることもできる。算出された推定容
量Ｃ（または推定比容量Ｃ/Ｃ０）があらかじめ設定さ
れた限界容量Ｃｍｉｎ（または限界比容量Ｃｍｉｎ/Ｃ
０）よりも小となった場合に、容量劣化を意味する警告
（この場合には電気信号による警告）を、端子１９を通
して、適当なディスプレイ、あるいは警告音などに表
示、発出するために、パックを搭載している装置本体に
出力する。
【００５７】また、Ｌｉイオン電池パックを搭載する上
記装置本体に劣化を警告する手段が設けられていない場
合には、パック自体がこの警告を、たとえば、文字また
は画像の表示、信号音あるいは音声などによって出力す
る手段を備えていれば好都合である。そのようなＬｉイ
オン電池パックは、本発明と従来技術とを併用すること
によって作製可能である。
記装置本体に劣化を警告する手段が設けられていない場
合には、パック自体がこの警告を、たとえば、文字また
は画像の表示、信号音あるいは音声などによって出力す
る手段を備えていれば好都合である。そのようなＬｉイ
オン電池パックは、本発明と従来技術とを併用すること
によって作製可能である。
【００５８】このように、既存のＬｉイオン電池パック
の最小限の変更によって、本発明に係る劣化判定方法を
実行する手段を具備したＬｉイオン電池パックを提供す
ることが可能となる。ただし、上記概念になるＬｉイオ
ン電池の劣化判定が実施できれば何ら上記の構成に限定
されることはない。
の最小限の変更によって、本発明に係る劣化判定方法を
実行する手段を具備したＬｉイオン電池パックを提供す
ることが可能となる。ただし、上記概念になるＬｉイオ
ン電池の劣化判定が実施できれば何ら上記の構成に限定
されることはない。
【００５９】本発明におけるＬｉイオン電池の劣化判定
方法、および該劣化判定機能を具備したＬｉイオン電池
の適用対象としては、特に高信頼性を必要とする機器が
考えられ、該劣化判定によって的確な電池の劣化状態を
把握しタイムリーな電池の交換を実現することによっ
て、機器のトラブルを回避することができる。しかしな
がら、Ｌｉイオン電池を搭載する機器であれば何ら上記
劣化判定の方法、および劣化判定機能を具備したＬｉイ
オン電池を採用することに問題はなく、しかもムダのな
い電池交換を実現することができるため使用する利点は
きわめて大きい。
方法、および該劣化判定機能を具備したＬｉイオン電池
の適用対象としては、特に高信頼性を必要とする機器が
考えられ、該劣化判定によって的確な電池の劣化状態を
把握しタイムリーな電池の交換を実現することによっ
て、機器のトラブルを回避することができる。しかしな
がら、Ｌｉイオン電池を搭載する機器であれば何ら上記
劣化判定の方法、および劣化判定機能を具備したＬｉイ
オン電池を採用することに問題はなく、しかもムダのな
い電池交換を実現することができるため使用する利点は
きわめて大きい。
【００６０】
【実施例】以下に、本発明に係るＬｉイオン電池の容量
推定方法、劣化判定方法および劣化判定装置ならびにＬ
ｉイオン電池パックについて、さらに具体的に、実施例
によって説明するが、本発明は何らこれに限定されるこ
とはない。 （実施例１）角形Ｌｉイオン電池（公称容量６００ｍＡ
ｈ）を２５℃の恒温槽に設置し、データ収集・保管機能
を有する電池充放電自動試験装置に該電池を接続し、充
電電流値６００ｍＡ（１.０ＣｍＡ）、充電上限電圧４.
１Ｖ、充電時間７日間の定電流定電圧（ＣＣ−ＣＶ）方
式による充電と、放電電流値６００ｍＡｈ（１.０Ｃｍ
Ａ）、放電終止電圧２.７５Ｖの放電と、充電と放電と
の間に休止を１時間はさんだ充放電サイクル試験を１０
サイクル実施し、各サイクルにおける定電圧（ＣＶ）モ
ード充電開始時から充電電流値がＣＶ充電初期の１/２
に到達するまでの経過時間ｔｎと、放電電流を時間に関
して積分して得られる放電容量Ｃｎの公称容量Ｃ０に対
する比容量Ｃｎ/Ｃ０を測定した（ここに、ｎは各サイ
クルに付した番号である）。試験により得られた４サイ
クル目から１０サイクル目の時間ｔｎと比容量Ｃｎ/Ｃ
０Ｃから以下の関係式（２）を得た。
推定方法、劣化判定方法および劣化判定装置ならびにＬ
ｉイオン電池パックについて、さらに具体的に、実施例
によって説明するが、本発明は何らこれに限定されるこ
とはない。 （実施例１）角形Ｌｉイオン電池（公称容量６００ｍＡ
ｈ）を２５℃の恒温槽に設置し、データ収集・保管機能
を有する電池充放電自動試験装置に該電池を接続し、充
電電流値６００ｍＡ（１.０ＣｍＡ）、充電上限電圧４.
１Ｖ、充電時間７日間の定電流定電圧（ＣＣ−ＣＶ）方
式による充電と、放電電流値６００ｍＡｈ（１.０Ｃｍ
Ａ）、放電終止電圧２.７５Ｖの放電と、充電と放電と
の間に休止を１時間はさんだ充放電サイクル試験を１０
サイクル実施し、各サイクルにおける定電圧（ＣＶ）モ
ード充電開始時から充電電流値がＣＶ充電初期の１/２
に到達するまでの経過時間ｔｎと、放電電流を時間に関
して積分して得られる放電容量Ｃｎの公称容量Ｃ０に対
する比容量Ｃｎ/Ｃ０を測定した（ここに、ｎは各サイ
クルに付した番号である）。試験により得られた４サイ
クル目から１０サイクル目の時間ｔｎと比容量Ｃｎ/Ｃ
０Ｃから以下の関係式（２）を得た。
【００６１】
Ｃ/Ｃ０＝０.７１４ｔ＋０．３４９ （２）
上式（２）におけるｔは、厳密には、ｔ/(１時間）、す
なわち、時間を単位として、ｔを無次元数で表したもの
でなければならないが、これを、便宜上、単にｔで表
す。以下の式においても同様とする。
なわち、時間を単位として、ｔを無次元数で表したもの
でなければならないが、これを、便宜上、単にｔで表
す。以下の式においても同様とする。
【００６２】これとは別に、角形Ｌｉイオン電池（公称
容量１３００ｍＡｈ）を用意し、充電電流１３００ｍＡ
（１.０ＣｍＡ）、充電上限電圧４.１Ｖ、充電時間３時
間の定電流定電圧（ＣＣ−ＣＶ）方式による充電と、放
電電流１３００ｍＡ（１.０ＣｍＡ）、放電終止電圧２.
７５Ｖの放電と、充電と放電との間に１０分間の休止を
はさんだ充放電サイクルを３サイクル実施して、各サイ
クルごとのＣＣモード充電からＣＶモード充電に変更と
なってから電流値が半減するまでの所要時間ｔｎと比容
量Ｃｎ/Ｃ０とを記録し、上記に示した関係式（２）の
妥当性を検討した。
容量１３００ｍＡｈ）を用意し、充電電流１３００ｍＡ
（１.０ＣｍＡ）、充電上限電圧４.１Ｖ、充電時間３時
間の定電流定電圧（ＣＣ−ＣＶ）方式による充電と、放
電電流１３００ｍＡ（１.０ＣｍＡ）、放電終止電圧２.
７５Ｖの放電と、充電と放電との間に１０分間の休止を
はさんだ充放電サイクルを３サイクル実施して、各サイ
クルごとのＣＣモード充電からＣＶモード充電に変更と
なってから電流値が半減するまでの所要時間ｔｎと比容
量Ｃｎ/Ｃ０とを記録し、上記に示した関係式（２）の
妥当性を検討した。
【００６３】結果を図４に示す。図４は、該充放電サイ
クルで求めたＣＶモード充電開始から電流値半減までの
所要時間ｔｎと比容量Ｃｎ/Ｃ０との関係を示した図で
あり、３サイクル目までのデータをプロットしている。
また、図４には、関係式（２）を示す直線を４-Ａで、
この判定式の値より２０％高い価（すなわち誤差＋２０
％）を示す曲線を４-Ｂで、逆に判定式の値より２０％
低い値（誤差−２０％）を示す曲線を４-Ｃで併せて示
してある。図４に示したように、データは全て誤差±２
０％以内に収まり、しかも関係式（２）の曲線４-Ａは
該データ点に極めて近接しており、優れた劣化判定結果
を示しうることが判る。 （実施例２）角形Ｌｉイオン電池（公称容量６００ｍＡ
ｈ）６個を２５℃の恒温槽に設置し、データ収集・保管
機能を有する電池充放電自動試験装置にそれぞれの電池
を個別に接続し、充電電流値６００ｍＡ（１.０Ｃｍ
Ａ）、充電上限電圧４.１Ｖ、充電時間を２時間、３時
間、３日間、７日間、１０日間、および１１日間の各時
間に設定して定電流定電圧（ＣＣ-ＣＶ）方式による充
電と、放電電流値６００ｍＡｈ（１.０ＣｍＡ）、放電
終止電圧２.７５Ｖの放電と、充電と放電との間に休止
を１時間はさんだ充放電サイクル試験を１０サイクル実
施し、各サイクルにおける定電圧（ＣＶ）モード充電開
始時から充電電流値がＣＶ充電初期の１/２に到達する
までの経過時間ｔｎと、比容量Ｃｎ/Ｃ０を測定した。
クルで求めたＣＶモード充電開始から電流値半減までの
所要時間ｔｎと比容量Ｃｎ/Ｃ０との関係を示した図で
あり、３サイクル目までのデータをプロットしている。
また、図４には、関係式（２）を示す直線を４-Ａで、
この判定式の値より２０％高い価（すなわち誤差＋２０
％）を示す曲線を４-Ｂで、逆に判定式の値より２０％
低い値（誤差−２０％）を示す曲線を４-Ｃで併せて示
してある。図４に示したように、データは全て誤差±２
０％以内に収まり、しかも関係式（２）の曲線４-Ａは
該データ点に極めて近接しており、優れた劣化判定結果
を示しうることが判る。 （実施例２）角形Ｌｉイオン電池（公称容量６００ｍＡ
ｈ）６個を２５℃の恒温槽に設置し、データ収集・保管
機能を有する電池充放電自動試験装置にそれぞれの電池
を個別に接続し、充電電流値６００ｍＡ（１.０Ｃｍ
Ａ）、充電上限電圧４.１Ｖ、充電時間を２時間、３時
間、３日間、７日間、１０日間、および１１日間の各時
間に設定して定電流定電圧（ＣＣ-ＣＶ）方式による充
電と、放電電流値６００ｍＡｈ（１.０ＣｍＡ）、放電
終止電圧２.７５Ｖの放電と、充電と放電との間に休止
を１時間はさんだ充放電サイクル試験を１０サイクル実
施し、各サイクルにおける定電圧（ＣＶ）モード充電開
始時から充電電流値がＣＶ充電初期の１/２に到達する
までの経過時間ｔｎと、比容量Ｃｎ/Ｃ０を測定した。
【００６４】試験により得られた４サイクル目から１０
サイクル目における時間ｔｎと比容量Ｃｎ/Ｃ０から表
１に示す関係式を得た。
サイクル目における時間ｔｎと比容量Ｃｎ/Ｃ０から表
１に示す関係式を得た。
【００６５】
【表１】
これとは別に、使用済み角形Ｌｉイオン電池（公称容量
１３００ｍＡｈ）を調達し、室温で、充電電流１３００
ｍＡ（１.０ＣｍＡ）、充電上限電圧４.１Ｖ、充電時間
３時間の定電流定電圧（ＣＣ-ＣＶ）方式による充電
と、放電電流１３００ｍＡ（１.０ＣｍＡ）、放電終止
電圧２.７５Ｖの放電と、充電と放電との間に１０分間
の休止をはさんだ充放電サイクルを３サイクル実施し
て、各サイクルごとのＣＣモード充電からＣＶモード充
電に変更となってから電流値が半減するまでの所要時間
ｔｎと放電容量の公称容量（１３００ｍＡｈ）に対する
比容量Ｃ ｎ/Ｃ０とを記録し、上記に示した関係式
（２）の妥当性を検討した。
１３００ｍＡｈ）を調達し、室温で、充電電流１３００
ｍＡ（１.０ＣｍＡ）、充電上限電圧４.１Ｖ、充電時間
３時間の定電流定電圧（ＣＣ-ＣＶ）方式による充電
と、放電電流１３００ｍＡ（１.０ＣｍＡ）、放電終止
電圧２.７５Ｖの放電と、充電と放電との間に１０分間
の休止をはさんだ充放電サイクルを３サイクル実施し
て、各サイクルごとのＣＣモード充電からＣＶモード充
電に変更となってから電流値が半減するまでの所要時間
ｔｎと放電容量の公称容量（１３００ｍＡｈ）に対する
比容量Ｃ ｎ/Ｃ０とを記録し、上記に示した関係式
（２）の妥当性を検討した。
【００６６】結果を図５に示す。図５は、上記充放電サ
イクルで求めたＣＶモード充電開始から電流値半減まで
の所要時間ｔと比容量Ｃｎ/Ｃ０との関係を示した図で
あり、５-Ａは３サイクル目までの測定データを示して
いる。また、図５には、表１に示した各関係式を作成す
るための試験データとともに作成した関係式を直線で示
してあり、５-Ｂは充電時間２時間のデータから作成し
た判定式であり、５-Ｃは充電時間３時間の試験データ
から作成した関係式であり、５-Ｄは充電時間３日間の
試験データから作成した関係式であり、５-Ｅは充電時
間７日間の試験から作成した関係式であり、５-Ｆは充
電時間１０日間の試験データから作成した関係式であ
り、さらに５-Ｇは充電時間１１日間の試験データから
作成した関係式である。
イクルで求めたＣＶモード充電開始から電流値半減まで
の所要時間ｔと比容量Ｃｎ/Ｃ０との関係を示した図で
あり、５-Ａは３サイクル目までの測定データを示して
いる。また、図５には、表１に示した各関係式を作成す
るための試験データとともに作成した関係式を直線で示
してあり、５-Ｂは充電時間２時間のデータから作成し
た判定式であり、５-Ｃは充電時間３時間の試験データ
から作成した関係式であり、５-Ｄは充電時間３日間の
試験データから作成した関係式であり、５-Ｅは充電時
間７日間の試験から作成した関係式であり、５-Ｆは充
電時間１０日間の試験データから作成した関係式であ
り、さらに５-Ｇは充電時間１１日間の試験データから
作成した関係式である。
【００６７】また、測定したＣＣモード充電からＣＶモ
ード充電に変換されてから充電電流値が半減するまでの
所要時間ｔを各関係式に代入して算出した比容量と実測
比容量との誤差を併せて表１に示しておいた。
ード充電に変換されてから充電電流値が半減するまでの
所要時間ｔを各関係式に代入して算出した比容量と実測
比容量との誤差を併せて表１に示しておいた。
【００６８】図５に示したように、充電時間を３時間以
上１０日間以内に設定した試験から得られた関係式によ
り算出した比容量は、いずれも誤差±２０％であり、優
れた判定結果を示した。特に、表１に示したように、充
電時間を３日以上１０日以下に設定すると判定誤差は±
１０％以内に収まり、きわめて精度の高い判定が可能に
なることが明らかになった。
上１０日間以内に設定した試験から得られた関係式によ
り算出した比容量は、いずれも誤差±２０％であり、優
れた判定結果を示した。特に、表１に示したように、充
電時間を３日以上１０日以下に設定すると判定誤差は±
１０％以内に収まり、きわめて精度の高い判定が可能に
なることが明らかになった。
【００６９】これに対して、充電時間を２時間、あるい
は１１日間に設定した試験から作成した関係式によると
判定誤差は±２０％を上回り、精度のよい劣化判定が困
難であることがわかった。 （実施例３）角形Ｌｉイオン電池（公称容量６００ｍＡ
ｈ）６個を４５℃の恒温槽に設置し、データ収集・保管
機能を有する電池充放電自動試験装置にそれぞれの電池
を個別に接続し、充電電流値６００ｍＡ（１.０Ｃｍ
Ａ）、充電上限電圧４.１Ｖ、充電時間を７日間に設定
して定電流定電圧（ＣＣ-ＣＶ）方式による充電と、放
電電流値６００ｍＡｈ（１.０ＣｍＡ）、放電終止電圧
２.７５Ｖの放電と、充電と放電との間に休止を１時間
はさんだ充放電サイクル試験を１０サイクル実施し、各
サイクルにおける定電圧（ＣＶ）モード充電開始時から
充電電流値がＣＶ充電初期の１/２に到達するまでの経
過時間ｔｎと、比容量Ｃｎ/Ｃ０を測定した。
は１１日間に設定した試験から作成した関係式によると
判定誤差は±２０％を上回り、精度のよい劣化判定が困
難であることがわかった。 （実施例３）角形Ｌｉイオン電池（公称容量６００ｍＡ
ｈ）６個を４５℃の恒温槽に設置し、データ収集・保管
機能を有する電池充放電自動試験装置にそれぞれの電池
を個別に接続し、充電電流値６００ｍＡ（１.０Ｃｍ
Ａ）、充電上限電圧４.１Ｖ、充電時間を７日間に設定
して定電流定電圧（ＣＣ-ＣＶ）方式による充電と、放
電電流値６００ｍＡｈ（１.０ＣｍＡ）、放電終止電圧
２.７５Ｖの放電と、充電と放電との間に休止を１時間
はさんだ充放電サイクル試験を１０サイクル実施し、各
サイクルにおける定電圧（ＣＶ）モード充電開始時から
充電電流値がＣＶ充電初期の１/２に到達するまでの経
過時間ｔｎと、比容量Ｃｎ/Ｃ０を測定した。
【００７０】試験により得られたデータのうち、全サイ
クルの時間ｔｎと比容量Ｃｎ/Ｃ０から、４および５サ
イクル目の時間ｔｎと比容量Ｃｎ/Ｃ０から、４サイク
ル目から６サイクル目の時間ｔｎと比容量Ｃｎ/Ｃ０か
ら、および、４サイクル目から１０サイクル目の時間ｔ
ｎと比容量Ｃｎ/Ｃ０から、それぞれ４つの関係式を得
た。
クルの時間ｔｎと比容量Ｃｎ/Ｃ０から、４および５サ
イクル目の時間ｔｎと比容量Ｃｎ/Ｃ０から、４サイク
ル目から６サイクル目の時間ｔｎと比容量Ｃｎ/Ｃ０か
ら、および、４サイクル目から１０サイクル目の時間ｔ
ｎと比容量Ｃｎ/Ｃ０から、それぞれ４つの関係式を得
た。
【００７１】この４つの関係式に、実施例２において試
験した使用済み角形Ｌｉイオン電池（公称容量１３００
ｍＡｈ）の３サイクル分のＣＣモード充電からＣＶモー
ド充電に変更となってから電流値が半減するまでの所要
時間ｔｎと比容量Ｃｎ/Ｃ０のデータを適用して算定比
容量と実測の比容量との比較を行った。
験した使用済み角形Ｌｉイオン電池（公称容量１３００
ｍＡｈ）の３サイクル分のＣＣモード充電からＣＶモー
ド充電に変更となってから電流値が半減するまでの所要
時間ｔｎと比容量Ｃｎ/Ｃ０のデータを適用して算定比
容量と実測の比容量との比較を行った。
【００７２】結果を図６に示す。図６は、ＣＶモード充
電開始から電流値半減までの所要時間ｔｎと比容量Ｃｎ
/Ｃ０との関係を示した図であり、６-Ａは実施例２で測
定した使用済み角形電池のデータであり、６-Ｂの直線
は全サイクルの測定データから作成した関係式を、６-
Ｃの直線は４サイクル目と５サイクル目のデータから作
成した関係式を、６-Ｄは４サイクル目から６サイクル
目までのデータから作成した関係式を、さらに６-Ｅの
直線は４サイクル目から１０サイクル目までのデータか
ら作成した関係式を示している。
電開始から電流値半減までの所要時間ｔｎと比容量Ｃｎ
/Ｃ０との関係を示した図であり、６-Ａは実施例２で測
定した使用済み角形電池のデータであり、６-Ｂの直線
は全サイクルの測定データから作成した関係式を、６-
Ｃの直線は４サイクル目と５サイクル目のデータから作
成した関係式を、６-Ｄは４サイクル目から６サイクル
目までのデータから作成した関係式を、さらに６-Ｅの
直線は４サイクル目から１０サイクル目までのデータか
ら作成した関係式を示している。
【００７３】図６から明らかなように、本発明になる関
係式作成の方法に従えば、精度の高い判定が可能とな
り、４サイクル目と５サイクル目のデータから作成した
関係式で算出した比容量の値は実測値に対して最大誤差
（絶対値）は６.１％に留まり、４サイクル目から６サ
イクル目までのデータから作成した関係式で算出した値
は実測値に対して最大誤差（絶対値）は２.７％に留ま
り、また、４サイクル目から１０サイクル目までのデー
タから作成した関係式で算出した値は実測値に対して最
大誤差（絶対値）は２.５％に留まる優れた判定精度で
あった。
係式作成の方法に従えば、精度の高い判定が可能とな
り、４サイクル目と５サイクル目のデータから作成した
関係式で算出した比容量の値は実測値に対して最大誤差
（絶対値）は６.１％に留まり、４サイクル目から６サ
イクル目までのデータから作成した関係式で算出した値
は実測値に対して最大誤差（絶対値）は２.７％に留ま
り、また、４サイクル目から１０サイクル目までのデー
タから作成した関係式で算出した値は実測値に対して最
大誤差（絶対値）は２.５％に留まる優れた判定精度で
あった。
【００７４】これに対して、１０サイクル目までの全デ
ータから作成した関係式で算出すると、データ数が多い
にも関わらず、実測値に対して最大誤差（絶対値）は２
０.４％となり、±２０％を越える誤差となって好まし
くないことがわかった。 （実施例４）角形Ｌｉイオン電池（公称容量６００ｍＡ
ｈ）５個を５℃の恒温槽に設置し、データ収集・保管機
能を有する電池充放電自動試験装置にそれぞれの電池を
個別に接続し、充電電流値をそれぞれ９０ｍＡ（０.１
５ＣｍＡ）、１２０ｍＡ（０.２ＣｍＡ）、６００ｍＡ
（１.０ＣｍＡ）、１２００ｍＡ（２.０ＣｍＡ）、およ
び１５００ｍＡ（２.５ＣｍＡ）に設定し、充電上限電
圧４.１Ｖ、充電時間を７日間に設定して定電流定電圧
（ＣＣ-ＣＶ）方式による充電と、放電電流値６００ｍ
Ａｈ（１.０ＣｍＡ）、放電終止電圧２.７５Ｖの放電
と、充電と放電との間に休止を１時間はさんだ充放電サ
イクル試験を１０サイクル実施し、各サイクルにおける
定電圧（ＣＶ）モード充電開始時から充電電流値がＣＶ
充電初期の１/２に到達するまでの経過時間ｔｎと、比
容量Ｃｎ/Ｃ０を測定した。
ータから作成した関係式で算出すると、データ数が多い
にも関わらず、実測値に対して最大誤差（絶対値）は２
０.４％となり、±２０％を越える誤差となって好まし
くないことがわかった。 （実施例４）角形Ｌｉイオン電池（公称容量６００ｍＡ
ｈ）５個を５℃の恒温槽に設置し、データ収集・保管機
能を有する電池充放電自動試験装置にそれぞれの電池を
個別に接続し、充電電流値をそれぞれ９０ｍＡ（０.１
５ＣｍＡ）、１２０ｍＡ（０.２ＣｍＡ）、６００ｍＡ
（１.０ＣｍＡ）、１２００ｍＡ（２.０ＣｍＡ）、およ
び１５００ｍＡ（２.５ＣｍＡ）に設定し、充電上限電
圧４.１Ｖ、充電時間を７日間に設定して定電流定電圧
（ＣＣ-ＣＶ）方式による充電と、放電電流値６００ｍ
Ａｈ（１.０ＣｍＡ）、放電終止電圧２.７５Ｖの放電
と、充電と放電との間に休止を１時間はさんだ充放電サ
イクル試験を１０サイクル実施し、各サイクルにおける
定電圧（ＣＶ）モード充電開始時から充電電流値がＣＶ
充電初期の１/２に到達するまでの経過時間ｔｎと、比
容量Ｃｎ/Ｃ０を測定した。
【００７５】試験により得られたデータのうち、それぞ
れ４サイクル目から１０サイクル目の時間ｔｎと比容量
Ｃｎ/Ｃ０から５つの関係式を得た。
れ４サイクル目から１０サイクル目の時間ｔｎと比容量
Ｃｎ/Ｃ０から５つの関係式を得た。
【００７６】この５つの関係式に、実施例２において試
験した使用済み角形Ｌｉイオン電池（公称容量１３００
ｍＡｈ）の３サイクル分のＣＣモード充電からＣＶモー
ド充電に変更となってから電流値が半減するまでの所要
時間ｔｎと比容量Ｃｎ/Ｃ０のデータを適用して算定比
容量と実測の比容量との比較を行った。
験した使用済み角形Ｌｉイオン電池（公称容量１３００
ｍＡｈ）の３サイクル分のＣＣモード充電からＣＶモー
ド充電に変更となってから電流値が半減するまでの所要
時間ｔｎと比容量Ｃｎ/Ｃ０のデータを適用して算定比
容量と実測の比容量との比較を行った。
【００７７】結果を図７に示す。図７は、ＣＶモード充
電開始から電流値半減までの所要時間ｔｎと比容量Ｃｎ
/Ｃ０との関係を示した図であり、７-Ａは実施例２で測
定した使用済み角形電池のデータであり、７-Ｂの直線
は充電電流０.１５ＣｍＡの試験の測定データから作成
した関係式を、７-Ｃの直線は充電電流０.２ＣｍＡの試
験の測定データから作成した関係式を、７-Ｄは充電電
流１.０ＣｍＡの試験の測定データから作成した関係式
を、７-Ｅの直線は充電電流２.０ＣｍＡの試験の測定デ
ータから作成した関係式を、さらに７-Ｆの直線は充電
電流２.５ＣｍＡの試験の測定データから作成した関係
式を示している。
電開始から電流値半減までの所要時間ｔｎと比容量Ｃｎ
/Ｃ０との関係を示した図であり、７-Ａは実施例２で測
定した使用済み角形電池のデータであり、７-Ｂの直線
は充電電流０.１５ＣｍＡの試験の測定データから作成
した関係式を、７-Ｃの直線は充電電流０.２ＣｍＡの試
験の測定データから作成した関係式を、７-Ｄは充電電
流１.０ＣｍＡの試験の測定データから作成した関係式
を、７-Ｅの直線は充電電流２.０ＣｍＡの試験の測定デ
ータから作成した関係式を、さらに７-Ｆの直線は充電
電流２.５ＣｍＡの試験の測定データから作成した関係
式を示している。
【００７８】図７から明らかなように、本発明になる関
係式作成の方法に従えば、精度の高い判定が可能とな
り、充電電流値が０.２ＣｍＡ、１.０ＣｍＡ、および
２.０ＣｍＡの試験の測定データから作成した関係式で
算出した比容量の値は実測値に対して最大誤差（絶対
値）はそれぞれ、７.９％、６.１％、および５.１％に
留まり優れた判定精度であった。
係式作成の方法に従えば、精度の高い判定が可能とな
り、充電電流値が０.２ＣｍＡ、１.０ＣｍＡ、および
２.０ＣｍＡの試験の測定データから作成した関係式で
算出した比容量の値は実測値に対して最大誤差（絶対
値）はそれぞれ、７.９％、６.１％、および５.１％に
留まり優れた判定精度であった。
【００７９】これに対して、充電電流０.１５ＣｍＡ、
および２.５ＣｍＡの試験の測定データから作成した関
係式で算出すると、実測値に対して最大誤差（絶対値）
は２０.６％、および２７.４％となり、±２０％を越え
る誤差となって好ましくないことがわかった。 （実施例５）角形Ｌｉイオン電池（公称容量６００ｍＡ
ｈ）６個を、それぞれ−５℃、０℃、１５℃、３０℃、
４５℃、および５０℃に設定した各恒温槽内に設置し、
データ収集・保管機能を有する電池充放電自動試験装置
にそれぞれの電池を個別に接続し、充電電流値を６００
ｍＡ（１.０ＣｍＡ）、充電上限電圧４.１Ｖ、充電時間
を７日間に設定して定電流定電圧（ＣＣ-ＣＶ）方式に
よる充電と、放電電流値６００ｍＡｈ（１１０Ｃｍ
Ａ）、放電終止電圧２.７５Ｖの放電と、充電と放電と
の間に休止を１時間はさんだ充放電サイクル試験を１０
サイクル実施し、各サイクルにおける定電圧（ＣＶ）モ
ード充電開始時から充電電流値がＣＶ充電初期の１/２
に到達するまでの経過時間ｔｎと、公称容量に対する比
容量Ｃｎ/Ｃ０を測定した。
および２.５ＣｍＡの試験の測定データから作成した関
係式で算出すると、実測値に対して最大誤差（絶対値）
は２０.６％、および２７.４％となり、±２０％を越え
る誤差となって好ましくないことがわかった。 （実施例５）角形Ｌｉイオン電池（公称容量６００ｍＡ
ｈ）６個を、それぞれ−５℃、０℃、１５℃、３０℃、
４５℃、および５０℃に設定した各恒温槽内に設置し、
データ収集・保管機能を有する電池充放電自動試験装置
にそれぞれの電池を個別に接続し、充電電流値を６００
ｍＡ（１.０ＣｍＡ）、充電上限電圧４.１Ｖ、充電時間
を７日間に設定して定電流定電圧（ＣＣ-ＣＶ）方式に
よる充電と、放電電流値６００ｍＡｈ（１１０Ｃｍ
Ａ）、放電終止電圧２.７５Ｖの放電と、充電と放電と
の間に休止を１時間はさんだ充放電サイクル試験を１０
サイクル実施し、各サイクルにおける定電圧（ＣＶ）モ
ード充電開始時から充電電流値がＣＶ充電初期の１/２
に到達するまでの経過時間ｔｎと、公称容量に対する比
容量Ｃｎ/Ｃ０を測定した。
【００８０】試験により得られたデータのうち、それぞ
れ４サイクル目から１０サイクル目の時間ｔｎと比容量
Ｃｎ/Ｃ０から６つの関係式を得た。
れ４サイクル目から１０サイクル目の時間ｔｎと比容量
Ｃｎ/Ｃ０から６つの関係式を得た。
【００８１】この６つの関係式に、実施例２において室
温で試験した使用済み角形Ｌｉイオン電池（公称容量１
３００ｍＡｈ）の３サイクル分のＣＣモード充電からＣ
Ｖモード充電に変更となってから電流値が半減するまで
の所要時間ｔｎと放電容量（公称容量１３００ｍＡｈに
対する比容量Ｃｎ/Ｃ０）のデータを適用して算定比容
量と実測の比容量との比較を行った。
温で試験した使用済み角形Ｌｉイオン電池（公称容量１
３００ｍＡｈ）の３サイクル分のＣＣモード充電からＣ
Ｖモード充電に変更となってから電流値が半減するまで
の所要時間ｔｎと放電容量（公称容量１３００ｍＡｈに
対する比容量Ｃｎ/Ｃ０）のデータを適用して算定比容
量と実測の比容量との比較を行った。
【００８２】結果を図８に示す。図８は、ＣＶモード充
電開始から電流値半減までの所要時間ｔｎと比容量Ｃｎ
/Ｃ０との関係を示した図であり、８-Ａは実施例２で測
定した使用済み角形電池のデータであり、８-Ｂの直線
は−５℃での試験の測定データから作成した関係式を、
８-Ｃの直線は０℃での試験の測定データから作成した
関係式を、８-Ｄは１５℃での試験の測定データから作
成した関係式を、８-Ｅの直線は３０℃の試験の測定デ
ータから作成した関係式を、８-Ｆの直線は４５℃での
試験の測定データから作成した関係式を、さらに８-Ｇ
は５０℃での試験の測定データから作成した関係式を示
している。
電開始から電流値半減までの所要時間ｔｎと比容量Ｃｎ
/Ｃ０との関係を示した図であり、８-Ａは実施例２で測
定した使用済み角形電池のデータであり、８-Ｂの直線
は−５℃での試験の測定データから作成した関係式を、
８-Ｃの直線は０℃での試験の測定データから作成した
関係式を、８-Ｄは１５℃での試験の測定データから作
成した関係式を、８-Ｅの直線は３０℃の試験の測定デ
ータから作成した関係式を、８-Ｆの直線は４５℃での
試験の測定データから作成した関係式を、さらに８-Ｇ
は５０℃での試験の測定データから作成した関係式を示
している。
【００８３】図８から明らかなように、本発明になる関
係式作成の方法に従えば、精度の高い判定が可能とな
り、温度をそれぞれ０℃、１５℃、３０℃、および４５
℃に設定した試験の測定データから作成した関係式で算
出した比容量の値は、実測値に対して最大誤差（絶対
値）がそれぞれ、７.１％、４.１％、６.４％、および
６.８％に留まり、優れた判定精度であった。特にその
中でも、１５℃と３０℃に設定した試験での場合、より
優れた判定精度を示す関係式を作成できることがわかっ
た。
係式作成の方法に従えば、精度の高い判定が可能とな
り、温度をそれぞれ０℃、１５℃、３０℃、および４５
℃に設定した試験の測定データから作成した関係式で算
出した比容量の値は、実測値に対して最大誤差（絶対
値）がそれぞれ、７.１％、４.１％、６.４％、および
６.８％に留まり、優れた判定精度であった。特にその
中でも、１５℃と３０℃に設定した試験での場合、より
優れた判定精度を示す関係式を作成できることがわかっ
た。
【００８４】これに対して、温度を−５℃、および５０
℃に設定した試験の測定データから作成した関係式で算
出すると、実測値に対して最大誤差（絶対値）は５８.
３％、および４４.８％となり、±２０％を越える誤差
となって好ましくないことがわかった。 （実施例６）角形Ｌｉイオン電池（公称容量６００ｍＡ
ｈ）３本直列の電池パックの充電のため、充電上限電圧
１２.３Ｖ（２.７５Ｖ／セル）、充電電流値６００ｍＡ
（１.０ＣｍＡ）、充電を終了するためのしきい値であ
る収束電流値を３０ｍＡ（０.０５ＣｍＡ）とした定電
流定電圧（ＣＣ-ＣＶ）方式で充電し、充電時に該電池
パックの劣化判定を行う機能を有する充電器を作製し
た。
℃に設定した試験の測定データから作成した関係式で算
出すると、実測値に対して最大誤差（絶対値）は５８.
３％、および４４.８％となり、±２０％を越える誤差
となって好ましくないことがわかった。 （実施例６）角形Ｌｉイオン電池（公称容量６００ｍＡ
ｈ）３本直列の電池パックの充電のため、充電上限電圧
１２.３Ｖ（２.７５Ｖ／セル）、充電電流値６００ｍＡ
（１.０ＣｍＡ）、充電を終了するためのしきい値であ
る収束電流値を３０ｍＡ（０.０５ＣｍＡ）とした定電
流定電圧（ＣＣ-ＣＶ）方式で充電し、充電時に該電池
パックの劣化判定を行う機能を有する充電器を作製し
た。
【００８５】作製した充電器の構成概念を図９に示す。
すなわち、図９は本実施例において作製した充電器の構
成を示した図であり、図中、充電器２０は商用電源２１
に端子２２、および２３で接続される。また、充電器２
０に対し、Ｌｉイオン電池パック２４が充電のために端
子２５および２６に接続され装着されるようにした。
すなわち、図９は本実施例において作製した充電器の構
成を示した図であり、図中、充電器２０は商用電源２１
に端子２２、および２３で接続される。また、充電器２
０に対し、Ｌｉイオン電池パック２４が充電のために端
子２５および２６に接続され装着されるようにした。
【００８６】充電器２０は、商用電源２１から供給され
る電気をＡＣ/ＤＣコンバータ２７によって直流に変換
し、充電電流、パック電圧をモニタし、またサーミスタ
２８により温度モニタを行いながら、電源マイコン２
９、充電制御用マイコン３０により上述の充電条件と、
過充電、過放電、異常大電流、異常電池温度上昇など危
険状態を検知し回避するための制御を行い、電池パック
２４を充電する。充電は、スイッチ３１により、充電完
了時、あるいは異常を検知した時、停止される。充電の
完了、何らかの異常は制御用マイコン３０から表示部３
２に表示するようにした。
る電気をＡＣ/ＤＣコンバータ２７によって直流に変換
し、充電電流、パック電圧をモニタし、またサーミスタ
２８により温度モニタを行いながら、電源マイコン２
９、充電制御用マイコン３０により上述の充電条件と、
過充電、過放電、異常大電流、異常電池温度上昇など危
険状態を検知し回避するための制御を行い、電池パック
２４を充電する。充電は、スイッチ３１により、充電完
了時、あるいは異常を検知した時、停止される。充電の
完了、何らかの異常は制御用マイコン３０から表示部３
２に表示するようにした。
【００８７】表示部３２は、充電関係の表示を行うＬＥ
Ｄ（発光ダイオード、赤は充電中、緑は充電完了をそれ
ぞれ表す）と、劣化判定結果を表示するＬＥＤ（赤は電
池取りかえ、黄はまもなく電池取りかえ、緑は電池は取
りかえ不要をそれぞれ表す）と、劣化判定結果の数値表
示、異常の表示を行うＬＣＤ（液晶ディスプレイ）とか
ら構成されている。
Ｄ（発光ダイオード、赤は充電中、緑は充電完了をそれ
ぞれ表す）と、劣化判定結果を表示するＬＥＤ（赤は電
池取りかえ、黄はまもなく電池取りかえ、緑は電池は取
りかえ不要をそれぞれ表す）と、劣化判定結果の数値表
示、異常の表示を行うＬＣＤ（液晶ディスプレイ）とか
ら構成されている。
【００８８】充電関係のＬＥＤでは、充電完了の場合の
み緑のＬＥＤが点灯し、充電中は赤のＬＥＤが点灯し、
それ以外の異常を示す場合には両方とも点灯しない。
み緑のＬＥＤが点灯し、充電中は赤のＬＥＤが点灯し、
それ以外の異常を示す場合には両方とも点灯しない。
【００８９】劣化判定結果を示すＬＥＤでは、劣化判定
結果である推定比容量Ｃ/Ｃ０の値が６０％未満の場合
は赤のＬＥＤが点灯し、直ちに新しい電池パックに交換
すべきであることを示す。また、推定比容量Ｃ/Ｃ０の
値が６０％以上７０％未満の場合には、まもなく、すな
わち使用条件にもよるが、数カ月以内に電池パックを交
換すべきであるため黄のＬＥＤを点灯させる。さらに推
定比容量Ｃ/Ｃ０の値が７０％以上の場合は、電池パッ
クは新品か、相当長期間使用が可能で取りかえる必要が
ないため、緑のＬＥＤを点灯させる。
結果である推定比容量Ｃ/Ｃ０の値が６０％未満の場合
は赤のＬＥＤが点灯し、直ちに新しい電池パックに交換
すべきであることを示す。また、推定比容量Ｃ/Ｃ０の
値が６０％以上７０％未満の場合には、まもなく、すな
わち使用条件にもよるが、数カ月以内に電池パックを交
換すべきであるため黄のＬＥＤを点灯させる。さらに推
定比容量Ｃ/Ｃ０の値が７０％以上の場合は、電池パッ
クは新品か、相当長期間使用が可能で取りかえる必要が
ないため、緑のＬＥＤを点灯させる。
【００９０】ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）は文字による
情報を表示させることを目的として設置している。電池
パックの装着不良をはじめ、安全性に関わる警告情報な
ど、正常に充電を行うことが困難であることを示した
り、劣化判定結果を数値で示したりする。また、商用電
源の突然の停止の場合には、装着した電池パックの電圧
が８.２５Ｖより高い場合のみ、装着電池パックから電
流を供給して電源切れを表示するようにしてある。
情報を表示させることを目的として設置している。電池
パックの装着不良をはじめ、安全性に関わる警告情報な
ど、正常に充電を行うことが困難であることを示した
り、劣化判定結果を数値で示したりする。また、商用電
源の突然の停止の場合には、装着した電池パックの電圧
が８.２５Ｖより高い場合のみ、装着電池パックから電
流を供給して電源切れを表示するようにしてある。
【００９１】本実施例において作製した充電器における
劣化判定の手順を図１０に示した。
劣化判定の手順を図１０に示した。
【００９２】図１０に示した劣化判定の手順を説明す
る。
る。
【００９３】手順Ａ：充電器に電池パックを装着して充
電を開始し、パック電圧をモニタする。パック電圧Ｖが
充電上限値１２.３Ｖ（４.１Ｖ／セル）に達したら、劣
化判定のための時間計測を開始する。同時に、充電電流
値をモニタする、 手順Ｂ：電流値が３００ｍＡ（０.５ＣｍＡ）に到達し
たら時間計測を終了。充電上限電圧到達時から電流値３
００ｍＡ到達時までの所要時間ｔを記録する、 手順Ｃ：取得した所要時間ｔを関係式（２）に代入、比
容量Ｃ/Ｃ０を算出する、 手順Ｄ：算出された結果をＬＣＤとＬＥＤに表示する。
判定結果である比容量の値に応じて、上述したように
赤、黄、緑のいずれかのＬＥＤを点灯させ、同時にＬＣ
Ｄに数値を表示する。ＬＣＤ表示は３０秒間、ＬＥＤは
充電器が商用電源に接続されている問点灯させる。
電を開始し、パック電圧をモニタする。パック電圧Ｖが
充電上限値１２.３Ｖ（４.１Ｖ／セル）に達したら、劣
化判定のための時間計測を開始する。同時に、充電電流
値をモニタする、 手順Ｂ：電流値が３００ｍＡ（０.５ＣｍＡ）に到達し
たら時間計測を終了。充電上限電圧到達時から電流値３
００ｍＡ到達時までの所要時間ｔを記録する、 手順Ｃ：取得した所要時間ｔを関係式（２）に代入、比
容量Ｃ/Ｃ０を算出する、 手順Ｄ：算出された結果をＬＣＤとＬＥＤに表示する。
判定結果である比容量の値に応じて、上述したように
赤、黄、緑のいずれかのＬＥＤを点灯させ、同時にＬＣ
Ｄに数値を表示する。ＬＣＤ表示は３０秒間、ＬＥＤは
充電器が商用電源に接続されている問点灯させる。
【００９４】本発明になる劣化判定は、充電制御用マイ
コン３０に、実施例１において作成した関係式（２）
と、図１０に示したフロー手順をプログラムしてあらか
じめ入力しておき、パック電圧と充電電流値のモニタリ
ングを利用しながら内蔵タイマにより、パック電圧が１
２.３Ｖに到達してＣＣモード充電からＣＶモード充電
に変更されてから充電電流値が１/２の３００ｍＡに到
達するまでの時間ｔを測定し、上記関係式（２）に適用
して、Ｌｉイオン電池パックの劣化判定を行い、表示部
３２に判定結果を表示するようにした。
コン３０に、実施例１において作成した関係式（２）
と、図１０に示したフロー手順をプログラムしてあらか
じめ入力しておき、パック電圧と充電電流値のモニタリ
ングを利用しながら内蔵タイマにより、パック電圧が１
２.３Ｖに到達してＣＣモード充電からＣＶモード充電
に変更されてから充電電流値が１/２の３００ｍＡに到
達するまでの時間ｔを測定し、上記関係式（２）に適用
して、Ｌｉイオン電池パックの劣化判定を行い、表示部
３２に判定結果を表示するようにした。
【００９５】なお、本実施例で作製した充電器には、電
池の充電時間が判るよう、ＬＣＤ上にタイマー表示を行
っている。
池の充電時間が判るよう、ＬＣＤ上にタイマー表示を行
っている。
【００９６】このようにして構成される充電器を用い、
使用済みの同タイプの電池パックを装着し、充電した。
この使用済み電池パックは、定電流（ＣＣ）モードから
定電圧（ＣＶ）モードに充電形態が変更となってから、
４８分で劣化判定結果が表示され、４時間６分で充電が
終了した。ＬＣＤには９２％と表示され、緑色のＬＥＤ
が点灯した。
使用済みの同タイプの電池パックを装着し、充電した。
この使用済み電池パックは、定電流（ＣＣ）モードから
定電圧（ＣＶ）モードに充電形態が変更となってから、
４８分で劣化判定結果が表示され、４時間６分で充電が
終了した。ＬＣＤには９２％と表示され、緑色のＬＥＤ
が点灯した。
【００９７】充電された上記電池パックを電池充放電自
動試験装置に設置し、放電電流値６００ｍＡ（１.０Ｃ
ｍＡ）、放電終止電圧８.２５Ｖに設定して定電流放電
を実施し、放電容量を求めたところ、５４２ｍＡｈであ
った。これは、比容量にすると９０.３％となり、推定
誤差は約１.７％であった。
動試験装置に設置し、放電電流値６００ｍＡ（１.０Ｃ
ｍＡ）、放電終止電圧８.２５Ｖに設定して定電流放電
を実施し、放電容量を求めたところ、５４２ｍＡｈであ
った。これは、比容量にすると９０.３％となり、推定
誤差は約１.７％であった。
【００９８】以上の通り、本発明になる充電機能を有す
る充電器では、精度の高い劣化判定を行うことが可能で
あることが明らかになった。 （実施例７）充電上限電圧１２.３Ｖ、充電電流６００
ｍＡ（１.０ＣｍＡ）、収束電流値が６０ｍＡの条件で
定電流定電圧（ＣＣ-ＣＶ）モード充電を行う機能を有
した小型携帯用情報端末機器に搭載する、図３に示す構
成のＬｉイオン電池パックを作製した。該電池パックは
角形セル（公称容量６００ｍＡｈ）１２-１、１２-２、
および１２-３の３セル直列のパックであり、保護用Ｉ
Ｃに関係式（２）をあらかじめ入力してある。
る充電器では、精度の高い劣化判定を行うことが可能で
あることが明らかになった。 （実施例７）充電上限電圧１２.３Ｖ、充電電流６００
ｍＡ（１.０ＣｍＡ）、収束電流値が６０ｍＡの条件で
定電流定電圧（ＣＣ-ＣＶ）モード充電を行う機能を有
した小型携帯用情報端末機器に搭載する、図３に示す構
成のＬｉイオン電池パックを作製した。該電池パックは
角形セル（公称容量６００ｍＡｈ）１２-１、１２-２、
および１２-３の３セル直列のパックであり、保護用Ｉ
Ｃに関係式（２）をあらかじめ入力してある。
【００９９】また、図３に示す構成の電池パック内の保
護用ＩＣ１３メモリには、Ｌｉイオン電池１２-１、１
２-２、１２-３各セルの両端の電圧を端子ＶｃｃとＶｓ
ｓとによりモニタし、充電上限電圧１２.３Ｖ（４.１Ｖ
／セル）に電圧が達してＣＣモード充電からＣＶモード
充電に変更となってから電流値をモニタして１/２の３
００ｍＡ（０.５ＣｍＡ）に到達するまでの経過時間ｔ
をカウントし、この測定された時間ｔの値を関係式
（２）に代入、演算して比容量Ｃ/Ｃ０を算出するプロ
グラムがあらかじめ入力してある。
護用ＩＣ１３メモリには、Ｌｉイオン電池１２-１、１
２-２、１２-３各セルの両端の電圧を端子ＶｃｃとＶｓ
ｓとによりモニタし、充電上限電圧１２.３Ｖ（４.１Ｖ
／セル）に電圧が達してＣＣモード充電からＣＶモード
充電に変更となってから電流値をモニタして１/２の３
００ｍＡ（０.５ＣｍＡ）に到達するまでの経過時間ｔ
をカウントし、この測定された時間ｔの値を関係式
（２）に代入、演算して比容量Ｃ/Ｃ０を算出するプロ
グラムがあらかじめ入力してある。
【０１００】演算した結果は端子１９を通して該電池パ
ックを搭載する情報端末機器本体の液晶ディスプレイに
表示するために装置本体に出力する機構になっている。
ックを搭載する情報端末機器本体の液晶ディスプレイに
表示するために装置本体に出力する機構になっている。
【０１０１】液晶ディスプレイには、判定結果である数
値がパーセントで表示されるとともに、バーの長さのパ
ーセント数値に相当する割合が塗りつぶしで示されるよ
うになっている。
値がパーセントで表示されるとともに、バーの長さのパ
ーセント数値に相当する割合が塗りつぶしで示されるよ
うになっている。
【０１０２】劣化判定の指示は、機器本体から充電開始
と同時に発出される。劣化判定実施のための手順フロー
は、図１０において、結果の表示が機器本体のディスプ
レイに表示されるために本体に結果を送出する以外は図
１０と同様である。このような構成になる電池パックを
情報端末機器に装着し、１時間使用した後、商用電源に
接続して充電を開始し、充電開始後に表示されたディス
プレイを見たところ、電池パックの判定結果は７５％と
表示された。充電完了のサインがディスプレイ上に現れ
たことを確認して、この情報端末機器をＯＦＦにし、該
電池パックを脱着し、適当な接続コードを用いて、電池
充放電自動試験装置に接続し、放電電流６００ｍＡ
（１.０ＣｍＡ）、放電終止電圧８.２５Ｖ（２.７５Ｖ
／セル）で放電させて容量を測定した。その結果、放電
容量は４７２ｍＡｈ、比容量にして７８.７％であっ
た。
と同時に発出される。劣化判定実施のための手順フロー
は、図１０において、結果の表示が機器本体のディスプ
レイに表示されるために本体に結果を送出する以外は図
１０と同様である。このような構成になる電池パックを
情報端末機器に装着し、１時間使用した後、商用電源に
接続して充電を開始し、充電開始後に表示されたディス
プレイを見たところ、電池パックの判定結果は７５％と
表示された。充電完了のサインがディスプレイ上に現れ
たことを確認して、この情報端末機器をＯＦＦにし、該
電池パックを脱着し、適当な接続コードを用いて、電池
充放電自動試験装置に接続し、放電電流６００ｍＡ
（１.０ＣｍＡ）、放電終止電圧８.２５Ｖ（２.７５Ｖ
／セル）で放電させて容量を測定した。その結果、放電
容量は４７２ｍＡｈ、比容量にして７８.７％であっ
た。
【０１０３】従って、本発明になる電池パックに搭載し
た劣化判定機能による判定結果は誤差−３.７％と優れ
た判定精度を示すことが明らかになった。
た劣化判定機能による判定結果は誤差−３.７％と優れ
た判定精度を示すことが明らかになった。
【０１０４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の実施によっ
て、Ｌｉイオン電池の容量を推定する簡便な方法、Ｌｉ
イオン電池の劣化を判定する簡便な方法および装置、な
らびに、電池の容量を推定し、必要に応じて電池の劣化
を警告する手段を備えたＬｉイオン電池パックを提供す
ることが可能になり、Ｌｉイオン電池の管理においてき
わめて大きな貢献を果たすことができる。
て、Ｌｉイオン電池の容量を推定する簡便な方法、Ｌｉ
イオン電池の劣化を判定する簡便な方法および装置、な
らびに、電池の容量を推定し、必要に応じて電池の劣化
を警告する手段を備えたＬｉイオン電池パックを提供す
ることが可能になり、Ｌｉイオン電池の管理においてき
わめて大きな貢献を果たすことができる。
【図１】Ｌｉイオン電池の一般的な充電方法である定電
流定電圧（ＣＣ-ＣＶ）方式による電池電圧と充電電流
値の変化の概念を説明した図である。
流定電圧（ＣＣ-ＣＶ）方式による電池電圧と充電電流
値の変化の概念を説明した図である。
【図２】本発明におけるリチウムイオン電池の劣化判定
方法を具体的に適用するＬｉイオン電池搭載装置の一般
的な電源部周辺の一構成概念を示した図である。
方法を具体的に適用するＬｉイオン電池搭載装置の一般
的な電源部周辺の一構成概念を示した図である。
【図３】本発明における劣化判定機能を具備したＬｉイ
オン電池パックの一般的な回路構成例を示した図であ
る。
オン電池パックの一般的な回路構成例を示した図であ
る。
【図４】本発明の実施例１におけるＣＶモード充電開始
から電流値半減に至る所要時間と比容量との関係と、関
係式（２）による関係とを示す図である。
から電流値半減に至る所要時間と比容量との関係と、関
係式（２）による関係とを示す図である。
【図５】本発明の実施例２におけるＣＶモード充電開始
から電流値半減に至る所要時間と比容量との関係と、各
関係式による関係とを示す図である。
から電流値半減に至る所要時間と比容量との関係と、各
関係式による関係とを示す図である。
【図６】本発明の実施例３におけるＣＶモード充電開始
から電流値半減に至る所要時間と比容量との関係と、各
関係式による関係とを示す図である。
から電流値半減に至る所要時間と比容量との関係と、各
関係式による関係とを示す図である。
【図７】本発明の実施例４におけるＣＶモード充電開始
から電流値半減に至る所要時間と比容量との関係と、各
関係式による関係とを示す図である。
から電流値半減に至る所要時間と比容量との関係と、各
関係式による関係とを示す図である。
【図８】本発明の実施例５におけるＣＶモード充電開始
から電流値半減に至る所要時間と比容量との関係と、各
関係式による関係とを示図である。
から電流値半減に至る所要時間と比容量との関係と、各
関係式による関係とを示図である。
【図９】本発明の実施例７において作製した充電器の構
成を示した図である。
成を示した図である。
【図１０】
１…電源部、２ａ、２ｂ、２ｃ…Ｌｉイオン電池、３…
電池制御部、４…充電器、５…論理部、６…インターフ
ェイス、７…ＣＰＵ、８…メモリ、９…キーボードコン
トローラ、１０…配線、１１…電池パック本体、１２-
１、１２-２、１２-３…Ｌｉイオン電池、１３…保護用
ＩＣ、１４-Ａ、１４-Ｂ、１４-Ｃ、１４-１、１４-
２、１４-３…ＦＥＴ、１５…ＰＴＣ素子、１６…電流
ヒューズ、１７…プラス端子、１８…マイナス端子、１
９…情報出力、コントロールのための端子、２０…充電
器、２１…商用電源、２２、２３…商用電源と充電器と
を接続する端子、２４…Ｌｉイオン電池パック、２５、
２６…充電器と電池パックとを接続する端子、２７…Ａ
Ｃ/ＤＣコンバータ、２８…サーミスタ、２９…電源マ
イコン、３０…充電制御用マイコン、３１…スイツチ、
３２…表示部。
電池制御部、４…充電器、５…論理部、６…インターフ
ェイス、７…ＣＰＵ、８…メモリ、９…キーボードコン
トローラ、１０…配線、１１…電池パック本体、１２-
１、１２-２、１２-３…Ｌｉイオン電池、１３…保護用
ＩＣ、１４-Ａ、１４-Ｂ、１４-Ｃ、１４-１、１４-
２、１４-３…ＦＥＴ、１５…ＰＴＣ素子、１６…電流
ヒューズ、１７…プラス端子、１８…マイナス端子、１
９…情報出力、コントロールのための端子、２０…充電
器、２１…商用電源、２２、２３…商用電源と充電器と
を接続する端子、２４…Ｌｉイオン電池パック、２５、
２６…充電器と電池パックとを接続する端子、２７…Ａ
Ｃ/ＤＣコンバータ、２８…サーミスタ、２９…電源マ
イコン、３０…充電制御用マイコン、３１…スイツチ、
３２…表示部。
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01R 31/36
H01M 2/10
H01M 10/48
H02J 7/00
Claims (7)
- 【請求項１】リチウムイオン電池の容量推定方法であっ
て、該リチウムイオン電池を定電流定電圧方式によって
充電する際に、充電条件を定電流から定電圧に切り替え
た時点から、充電電流が該時点における充電電流Ｉｃの
１/２倍になる時点までの時間ｔを求め、該時間ｔを用
い、該リチウムイオン電池の推定容量Ｃを関係式、 Ｃ/Ｃ０＝Ａｔ＋Ｂ （１） （ここに、Ｃ０は該リチウムイオン電池の公称容量であ
り、Ａ、Ｂは該リチウムイオン電池と該充電電流Ｉｃと
によって定まる正値定数である）によって算出すること
を特徴とするリチウムイオン電池の容量推定方法。 - 【請求項２】容量推定の対象となるリチウムイオン電池
あるいは該リチウムイオン電池と同一種類のリチウムイ
オン電池を用い、 １回の全充電時間が３時間以上１０日以下であり、定電
流定充電中の充電電流がＣ０/(５時間）以上Ｃ０/(０．
５時間）以下（ここに、Ｃ０は該リチウムイオン電池の
公称容量である）である定電流定電圧方式による充電期
間と、放電期間と、必要に応じて該充電期間と該放電期
間との間に設けられる休止期間とを有する充放電サイク
ルを５回以上繰り返して、 各サイクルにおいて、充電条件を定電流から定電圧に切
り替えた時点から、充電電流が該時点における充電電流
Ｉｃの１/２倍になる時点までの時間ｔｎ（ここに、ｎ
は各サイクルに付した番号である）と、各サイクルごと
に放電電流を時間に関して積分して得られる放電容量Ｃ
ｎとを記録し、記録された該時間ｔｎと該放電容量Ｃｎ
とから、上記関係式（１）におけるＡ、Ｂの値を確定す
ることを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン電
池の容量推定方法。 - 【請求項３】リチウムイオン電池の劣化判定方法であっ
て、上記リチウムイオン電池の推定容量Ｃを請求項１ま
たは２に記載のリチウムイオン電池の容量推定方法によ
って算出し、該推定容量Ｃがあらかじめ設定された限界
容量Ｃｍｉｎよりも小となったときに該リチウムイオン
電池が劣化したと判定することを特徴とするリチウムイ
オン電池の劣化判定方法。 - 【請求項４】リチウムイオン電池の劣化判定装置であっ
て、該リチウムイオン電池を定電流定電圧方式によって
充電する際の、充電電流が充電条件を定電流から定電圧
に切り替えた時点における充電電流Ｉｃの１/２倍にな
る時点までの時間ｔを測定する手段と、該時間ｔを用い
て、請求項１または２に記載のリチウムイオン電池の容
量推定方法によって該リチウムイオン電池の推定容量Ｃ
を算出する演算回路と、該演算回路によって算出された
該推定容量Ｃがあらかじめ設定された限界容量Ｃｍｉｎ
よりも小となったときに該リチウムイオン電池の劣化を
意味する信号を出力する手段とを備えていることを特徴
とするリチウムイオン電池の劣化判定装置。 - 【請求項５】ＩＣを内蔵した充放電制御手段を備えたリ
チウムイオン電池パックにおいて、該ＩＣあるいは該Ｉ
Ｃに付設して増設されたＩＣが、該リチウムイオン電池
パック中のリチウムイオン電池の上記推定容量Ｃの算出
に用いる数値を記憶するメモリと、該数値が該メモリに
記憶された場合に該リチウムイオン電池を定電流定電圧
方式によって充電する際の上記時間ｔと該数値とから請
求項１または２に記載のリチウムイオン電池の容量推定
方法によって該推定容量Ｃを算出する演算回路とを有し
ていることを特徴とするリチウムイオン電池パック。 - 【請求項６】上記演算回路によって算出された上記リチ
ウムイオン電池パック中のリチウムイオン電池の上記推
定容量Ｃが、該リチウムイオン電池のあらかじめ設定さ
れた限界容量Ｃｍｉｎよりも小となったときに、容量劣
化を意味する警告を出力する手段を具備していることを
特徴とする請求項５に記載のリチウムイオン電池パッ
ク。 - 【請求項７】上記警告が、電気信号による警告、文字ま
たは画像の表示による警告、信号音による警告または音
声による警告であることを特徴とする請求項６に記載の
リチウムイオン電池パック。
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