JP3771451B2 - ２次電池ユニット及び残容量表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばリチウムポリマー電池等の充電可能な電池セルを含む２次電池ユニットおよびその電池残容量の表示に用いて好適な残容量表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、携帯電話、小型ビデオカメラ、デジタルカメラ、携帯音響機器、携帯パソコン等の２次電池を使用した機器においては、２次電池の充電時期、充電状態または交換時期を表示する等の目的から、２次電池の電気容量、すなわち、残容量を計測することが要求される。２次電池の残容量を計測する１つの手法としては、電池電圧と残容量との相関を一義的に定義し、電池セルの電圧を検出して残容量を推定する手法や、二次電池の充放電電流を積算して残容量を算出する手法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、残容量と電池電圧とは必ずしも常に１対１で対応しないので、上述した電池セルの電圧を検出して残容量を算出する手法では、電池セルの残容量を正確に測定することが困難であるという課題がある。一方、二次電池の充放電電流を積算して残容量を算出する手法では、電池セルの残容量を高い精度で算出できる反面、電流積算回路として多数の部品や回路を必要とするため、残容量の測定に要するコストが高くなるという課題がある。
【０００４】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、低コストで構成でき、しかも、電池セルの残容量を高精度に検出することができる２次電池ユニット及び残容量表示装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の２次電池ユニットは、充電可能な電池セル及びメモリ素子をそなえて構成された２次電池ユニットであって、該電池セルが、リチウム２次電池であり、該メモリ素子が、該電池セルに流れる種々の電流値に対応する複数の電流値データを定義する電流値データ格納部と、該電池セルの種々の電圧に対応する複数の電圧データを定義する電圧データ格納部と、前記複数の電流値データと前記複数の電圧データとの各組み合わせについて、それぞれ対応する残容量データを定義する残容量データ格納部と、該電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化補正データを格納する劣化補正データ格納部と、前記電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化状態データを定義する劣化状態データ格納部とを有し、該複数の劣化状態データのそれぞれと該複数の劣化補正データのそれぞれとが対応づけられており、前記劣化状態データが、充電時において、一旦、所定電圧になった後に所定時間放電させ、その所定時間経過後の電圧値を測定することにより算出される電圧ドロップ値より定義されることを特徴としている（請求項１）。
【０００６】
なお、該メモリ素子が、該２次電池ユニットの所定位置における種々の温度に対応する複数の温度補正データを格納する温度補正データ格納部を有してもよく（請求項２）、更に、該メモリ素子が、該２次電池ユニットの所定位置における種々の温度に対応する複数の温度データを定義する温度データ格納部をそなえ、該温度補正データ格納部が、該複数の温度データ毎にそれぞれ対応する該温度補正データを格納してもよい（請求項３）。
【０００８】
また、本発明の残容量表示装置は、２次電池ユニットにおける該電池セルの残容量を表示部に表示する残容量表示装置であって、該電池セルに流れる電流値を測定する電流値測定部と、該電池セルの電圧を測定する電圧測定部と、前記電圧測定部によって測定された電圧と、前記電流値測定部によって測定された電流値とに基づいて、該残容量データ格納部から対応する該残容量データを取得する残容量データ取得部と、該残容量データ取得部が取得した該残容量データに基づいて該電池セルの残容量を演算する演算部と、該演算部によって算出された該電池セルの残容量を該表示部に表示させる表示制御部とをそなえ、該電池セルが、リチウム２次電池であり、前記２次電池ユニットのメモリ素子が、該電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化補正データを格納する劣化補正データ格納部と、該電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化状態データを定義する劣化状態データ格納部とをそなえ、該複数の劣化状態データのそれぞれと該複数の劣化補正データのそれぞれとが対応づけられており、前記劣化状態データが、充電時において、一旦、所定電圧になった後に所定時間放電させ、その所定時間経過後の電圧値を測定することにより算出される電圧ドロップ値によって定義され、該演算部が、該劣化状態データに対応する該劣化補正データを用いて該電池セルの残容量を演算することを特徴としている（請求項４）。
【０００９】
さらに、本発明の残容量表示装置は、２次電池ユニットにおける該電池セルの残容量を表示部に表示する残容量表示装置であって、該電池セルに流れる電流値を測定する電流値測定部と、該電池セルの電圧を測定する電圧測定部と、前記電圧測定部によって測定された電圧と、前記電流値測定部によって測定された電流値とに基づいて、該残容量データ格納部から対応する該残容量データを取得する残容量データ取得部と、該残容量データ取得部が取得した該残容量データに基づいて該電池セルの残容量を演算する演算部と、該演算部によって算出された該電池セルの残容量を該表示部に表示させる表示制御部とをそなえ、該電池セルが、リチウム２次電池であり、前記２次電池ユニットのメモリ素子が、該電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化補正データを格納する劣化補正データ格納部と、該電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化状態データを定義する劣化状態データ格納部とをそなえ、該複数の劣化状態データのそれぞれと該複数の劣化補正データのそれぞれとが対応づけられており、前記劣化状態データが、充電時において、一旦、所定電圧になった後に所定時間放電させ、その所定時間経過後の電圧値を測定することにより算出される電圧ドロップ値によって定義され、該演算部が、該劣化状態データに対応する該劣化補正データと該温度補正データ格納部に格納された該温度補正データとを用いて該電池セルの残容量を演算することを特徴としている（請求項５）。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態としての２次電池ユニットの構成を示すブロック図であり、その回路構成の一例を単純化して示す図である。
本発明の一実施形態としての２次電池ユニット（以下、電池ユニットと称する場合もある）１は、外観上はいわゆる電池パック等の２次電池と略同様であり、携帯電話、小型ビデオカメラ、デジタルカメラ、携帯音響機器、携帯パソコン等の電力を消費する外部機器（以下、「電力消費機器」と言う。）の駆動電源として使用される。かかる電池ユニット１は、図１に示す様に、充電可能な電池セル１１及び回路部１２をそなえて構成されている。
【００１４】
電池セル１１は、リチウムポリマー電池やリチウムイオン電池などの２次電池によって構成されている。リチウムポリマー電池およびリチウムイオン電池としては、正極としてリチウムコバルト複合酸化物等のリチウム遷移金属複合酸化物を用い、負極としてグラファイト等の炭素材料を用いたものを例示できる。なお、この電池セル１１は、なんらの演算機能を有していない。
【００１５】
回路部１２は、ＥＥＰＲＯＭ（メモリ素子）１３，保護回路１４，フューズ（ＦＵＳＥ）１５，サーミスタ（温度測定部）１６，ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１７，１８および抵抗１９をそなえて構成されている。
これらの回路部１２を構成するメモリ素子１３，保護回路１４，サーミスタ１６，ＬＰＦ１７，１８および抵抗１９はプリント基板上に設けられ、フューズ１５は、このプリント基板と電池セル１１との間の配線途中に設けられている。
【００１６】
保護回路１４は電池セル１１の過充電や過放電を防止するためのものであり、ＦＵＳＥ１５は過電流から回路を保護するためのものである。サーミスタ１６は、電池ユニット１内の所定位置における温度を測定するためのものであって、例えば、電池セル１１の端子に接続した配線途上に配置され、その測定結果をＴ端子に出力するようになっている。そして、このサーミスタ１６が、電池ユニット１の所定位置における温度を測定する温度測定部として機能するようになっている。
【００１７】
ＬＰＦ１７，１８は、ノイズによる誤動作を防止したり、ＥＭＩ（Electro Magnetic Interference：電磁障害雑音）やＥＳＤ（Electro Static Discharge：静電気放電）等からＥＥＰＲＯＭ１３を保護するためのフィルタ回路である。
メモリ素子１３は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリによって構成される。なお、本実施形態中においては、メモリ素子としてＥＥＰＲＯＭを用いる場合について示し、以下、符号１３を付してＥＥＰＲＯＭ１３と示すものとする。
【００１８】
このＥＥＰＲＯＭ１３は、電池セル１１の電力を消費させない様に、電池セル１１とは電気的に分離されており、これらの電池セル１１とＥＥＰＲＯＭ１３とは、互いに独立した回路として構成されている。すなわち、電池ユニット１においては、上記の様な電力消費機器に電力を供給するための電池セル１１の出力端子（図１中の「＋端子」及び「−端子」を参照）の他に、ＥＥＰＲＯＭ１３に対して情報を読み書きするためのＤＩ／Ｏ端子やＥＥＰＲＯＭ１３に対して駆動電力を供給するＶｃｃ端子がそれぞれ別個に設けられている。なお、本発明において、「電気的に分離される」とは、グランド（ＧＮＤ）が共通化されることまで否定するものではない。
【００１９】
ＥＥＰＲＯＭ１３はＶｃｃ端子に接続されており、電力消費機器や充電器２（後述）および残容量表示装置４（後述）に接続された時に、このＶｃｃ端子を介して、これらの電力消費機器や充電器２および残容量表示装置４から電力が供給されるようになっている。
また、ＥＥＰＲＯＭ１３とサーミスタ１６とはそれぞれシグナルグランド（Signal Grand）用としてＧ端子に接続されている。Ｓ端子（センス端子）は、抵抗１９を介して電池セル１１の電圧を測定するための端子であって、後述する充電器２に接続された際に、＋端子との電圧を測定するために用いられるようになっている。なお、電池セル１１の電圧を測定に、−端子の代わりにＳ端子を用いる理由は、＋端子と−端子との間では回路の内部抵抗が大きいので、電池セル１１の電圧を正確に測定することが困難だからである。
【００２０】
さらに、ＥＥＰＲＯＭ１３は、ＬＰＦ１８を介してＤＩ／Ｏ端子に接続されており、このＤＩ／Ｏ端子を介して、電力消費機器や充電器２および残容量表示装置４との間で種々のデータを授受するようになっている。又、ＳＫ端子は、電力消費機器や充電器２および残容量表示装置４からＥＥＰＲＯＭ１３にクロックを供給するためのものである。
【００２１】
また、ＥＥＰＲＯＭ１３は、図１に示すように、電流値データ格納部３１，電圧データ格納部３２，残容量データ格納部３３，温度データ格納部３４，温度補正データ格納部３５，劣化状態データ格納部３６および劣化補正データ格納部３７として機能するようになっている。
電流値データ格納部３１は、電池セル１１に流れる種々の電流値に対応する複数の電流値データを定義するものであり、電圧データ格納部３２は、電池セル１１の種々の電圧に対応する複数の電圧データを定義するものであり、残容量データ格納部３３は、複数の電流値データと複数の電圧データとの各組み合わせについて、それぞれ対応する残容量データを定義するものである。
【００２２】
また、温度データ格納部３４は、電池ユニット１内の所定位置（サーミスタ１６の取付位置）における種々の温度に対応する複数の温度データを定義するものであり、温度補正データ格納部３５は、複数の温度データ毎にそれぞれ対応する温度補正データを格納するものであり、劣化状態データ格納部３６は、電池セル１１の種々の劣化状態に対応する複数の劣化状態データを定義するものであり、劣化補正データ格納部３７は、複数の劣化状態データ毎にそれぞれ対応する劣化補正データを格納するものである。
【００２３】
図２は本発明の一実施形態としての２次電池ユニットにおけるＥＥＰＲＯＭのデータ構成の例を部分的に示す図であり、この図２に示すように、ＥＥＰＲＯＭ１３における所定位置には、それぞれ電流レートデータ（電流値データ），劣化状態データ，劣化補正データ，温度データ，温度補正データ，電圧データおよび残容量データが格納されている。
【００２４】
電流レートデータは、電流レートの計測が所定の範囲で実行される場合に、この範囲を代表するｎ種類（ｎは自然数；本実施形態ではｎ＝４）の電流値データとしての電流レート値（単位：０．０１Ｃ）をテーブルとして定義するものであって、電池セル１１の電流レートの実測値として可能性がある範囲内で予め設定されるようになっている。例えば、電流レートの計測が０．２〜２Ｃの範囲で実行されるような場合には｛２０，５０，１００，２００｝というデータ列が、電流レート（電流値）としてとりうる種々の値の代表値として予め記録されるようになっている。これにより、ＥＥＰＲＯＭ１３が電流値データ格納部３１として機能するようになっている。
【００２５】
なお、図２に示す例においては、電流レートデータは、１６ｂｉｔの符号なし整数（以下、このようなデータ形式を「Ａ型」という）として登録されている。劣化状態データは、充電器２による電池セル１１の充電時に行なう放電試験結果（詳細は後述）により特定されるものである。電池セル１１の劣化状態は、電池セル１１の充電時の方法を工夫することにより判断する。具体的には、充電時において、一旦、所定電圧（例えば満充電の状態）になった後に所定時間（例えば１秒間）放電させ、その所定時間経過後の電圧値を測定することにより電圧ドロップ値を算出する。
【００２６】
劣化状態データは、ＩＲドロップ値の計測が所定の範囲で実行される場合に、この範囲を代表するｑ種類（ｑは自然数；本実施形態ではｑ＝４）のＩＲドロップ値（単位：ｍＶ）をテーブルとして定義するものである。ここで、ＩＲドロップとは電池セル１１の内部抵抗による電圧ドロップを示すものである。電圧ドロップ（内部抵抗）は、電池セル１１の劣化具合に応じて大きくなるものであるが、電圧降下後の電池電圧の最小値から最大値までの間においてｑ個の値を定義する。
【００２７】
例えば、４．１Ｖ（＝４１００ｍＶ）の満充電電圧の電池セル１１の場合には、｛３６００，３７００，３８００，３９５０｝というデータ列が、電圧ドロップ値としてとりうる種々の値の代表値として予め記録されるようになっている。これにより、ＥＥＰＲＯＭ１３が劣化状態データ格納部３６として機能するようになっている。なお、図２に示す例においては、劣化状態データは、Ａ型として登録されている。
【００２８】
劣化補正データは、劣化状態データを定義したテーブルのＩＲドロップデータ列（本実施形態では４個）に対応する、不可逆的な電池劣化容量の割合（０〜１００％）をテーブルとして定義するものである。なお、この劣化補正データに格納される値は、温度による補正のない場合の値である。
この劣化補正データとしては、例えば、｛１０，５０，７５，１００｝のようなデータ列が記録され、劣化状態データ列が｛３６００，３７００，３８００，３９５０｝の場合には、ＩＲドロップ電圧が３．６Ｖの時には初期容量の１０％が劣化後の電池容量であることを示す。
【００２９】
同様に、ＩＲドロップ電圧が３．７Ｖの時には初期容量の５０％，ＩＲドロップ電圧が３．８Ｖの時には初期容量の７５％がそれぞれ劣化後の電池容量であることを示す。又、ＩＲドロップ電圧が３．９５Ｖの時には初期容量の１００％が劣化後の電池容量であり、電池セル１１が劣化していなことを示す。これにより、ＥＥＰＲＯＭ１３が劣化補正データ格納部３７として機能するようになっている。なお、図２に示す例においては、劣化状態データは、８ｂｉｔの符号なし整数（以下、このようなデータ形式を「Ｂ型」という）として登録されている。
【００３０】
そして、後述する充電器２による電池セル１１の充電時に、ＩＲドロップ値の測定が行なわれるようになっており、更に、その測定結果が充電器２によってＥＥＰＲＯＭ１３の所定位置（図示省略）に記録されるようになっている。
そして、電力消費機器による電池ユニット１の使用時に、電力消費機器が、充電器２によって書き込まれたＩＲドロップ値に基づいて、この劣化補正データ格納部３３に格納されている劣化補正データを用いて、電池セル１１の残容量の補正演算を行なうのである。
【００３１】
温度データは、所定の温度範囲において、この範囲を代表するｐ種類（ｐは自然数；本実施形態ではｐ＝１６）の温度をテーブルとして定義するものであって、例えば、電池セル１１の動作範囲が０℃〜８０℃の場合には、｛０，１，２，４，６，８，１０，１５，２０，２５，３０，４０，５０，６０，７０，８０｝のようなデータ列が、検出される温度としてとりうる種々の値の代表値として予め定義されるようになっている。
【００３２】
これにより、ＥＥＰＲＯＭ１３が温度データ格納部３４として機能するようになっている。なお、温度データとして定義されるこれらの温度値は、０以上の整数に限定されるものではない。又、図２に示す例においては、温度データは、Ｂ型として登録されている。
温度補正データは、温度データを定義したテーブルの温度データ列（本実施形態では１６個）に対応する、可逆的な電池劣化容量の割合（０〜１００％）を定義するものである。なお、この温度補正データに格納される値は、電池セル１１の使用による劣化がない場合の値である。
【００３３】
この温度補正データとしては、例えば、｛５，１０，２０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，９５，１００，９５，９０，８０，６０，４０｝のようなデータ列が記録され、温度データ列が｛０，１，２，４，６，８，１０，１５，２０，２５，３０，４０，５０，６０，７０，８０｝の場合には、電池セル１１の温度が０℃の時には初期容量の５％が温度による劣化後の電池容量であることを示す。
【００３４】
同様に、電池セル１１の温度が１℃の時には初期容量の１０％，電池セル１１の温度が２℃の時には初期容量の２０％，・・・（途中、省略）・・・，電池セル１１の温度が１０℃の時には初期容量の７０％，・・・（途中、省略）・・・，電池セル１１の温度が８０℃の時には初期容量の４０％がそれぞれ温度による劣化後の電池容量であることを示す。これにより、ＥＥＰＲＯＭ１３が温度補正データ格納部３５として機能するようになっている。なお、図２に示す例においては、温度補正データは、Ｂ型として登録されている。
【００３５】
電圧データは、電圧の計測が所定の範囲で実行される場合に、この範囲を代表するｍ種類（ｍは自然数；本実施形態ではｍ＝１６）の電圧範囲を定義するものであって、例えば、電池セル１１の電圧の範囲が２．７Ｖ〜４．２Ｖの場合には、｛２７００，２８００，２９００，３０００，３１００，３２００，３３００，３４００，３５００，３６００，３７００，３８００，３９００，４０００，４１００，４２００｝のようなデータ列が、電圧値としてとりうる種々の値の代表値として予め定義されるようになっている。これにより、ＥＥＰＲＯＭ１３が電圧データ格納部３２として機能するようになっている。なお、図２に示す例においては、電圧データは、Ａ型として登録されている。
【００３６】
残容量データは、電流レートデータを定義したテーブルの電流レートデータ列（本実施形態では４個）と、電圧データを定義したテーブルの電圧データ列（本実施形態では１６個）との各組み合わせに対して、それぞれ、電池セル１１の残容量の割合（０〜１００％）を定義するものである。これにより、ＥＥＰＲＯＭ１３が残容量データ格納部３３として機能するようになっている。図３は残容量データの例を示す図であって、電流値データと電圧データと残容量データとの関係をマトリクスとして示すものである。
【００３７】
なお、図３に示すマトリクス中においては、残容量データが記載されていないが、実際にはこのマトリクス内に残容量が％値（０〜１００）として格納されるものである。又、この残容量データは％値に限定されるものではなく、例えば割合（０〜１）として格納されても良い。
また、これらの残容量は、温度による残容量の見かけ上の変化や電池セル１１の使用による劣化を考慮しない場合の値である。又、リチウムポリマー電池やリチウムイオン電池などの２次電池は、材料構成、電極構造、最大充電容量、発生電圧などの設計仕様によって電気的特性が個々に相違するので、個々の電池セル１１の残容量を正確に演算するため、ＥＥＰＲＯＭ１３には、電池セル１１の特性に応じた個々の値を格納することが望ましい。なお、図２に示す例においては、残容量データは、Ｂ型として登録されている。
【００３８】
図４は、本発明の一実施形態としての２次電池ユニットの充電器の構成を示すブロック図であり、その回路構成の一例を単純化して示すものである。
充電器２は、図４に示すように、充電制御回路２１，定電流放電回路２２，ＭＰＵ２３，Ａ／Ｄ変換器２４および電源回路２５をそなえて構成されており、電池ユニット１と各端子（図４中「＋端子」，「−端子」および「ＣＭ端子」参照）を介して接続されるようになっている。
【００３９】
充電制御回路２１は、電池ユニット１の電池セル１１へ所定電圧を印加するものである。ＭＰＵ２３は、演算素子およびＲＯＭやＲＡＭ等の記憶素子をそなえ、充電制御回路２１を制御するものである。又、電池ユニット１のＥＥＰＲＯＭ１３は、ＣＭ端子を介してＭＰＵ２３と通信可能に接続されている。
なお、ＣＭ端子は前述したＤＩ／Ｏ端子，Ｓ端子，ＳＫ端子，Ｔ端子，Ｇ端子およびＶｃｃ端子を便宜上まとめて構成するものである。
【００４０】
Ａ／Ｄ変換器２４は、電池セル１１の出力電圧を検出し、ＭＰＵ２３へ検出信号を出力するものであり、充電制御回路２１の陽極出力側に接続されている。
定電流放電回路２２は、一定の電流負荷を生じさせるためのものであり、充電制御回路２１の出力側に、充電制御回路２１と並列に接続されている。
また、充電器２の各素子や回路等には、電源回路２５から電力が供給されるようになっている。なお、定電流放電回路２２は、より高精度の測定を可能にするために複数の定電流切換機構をそなえていてもよい。
【００４１】
次に、本発明の一実施形態としての２次電池ユニットに対して充電器が充電を行なう処理を、図５に示すフローチャート（ステップＡ１０〜Ａ９０）に従って説明する。
電池ユニット１を充電器２に接続し充電を開始すると、充電器２は、先ず、電池セル１１を所定の電圧（例えば、４．００Ｖ）値になるまで充電する（ステップＡ１０）。そして、充電器２は、一旦、Ｔｉｍｅｒ＝０にセットした後（ステップＡ２０）、定電流放電回路２２又は定抵抗電圧回路（図示省略）を用いて放電を開始する（ステップＡ３０）。
【００４２】
そして、この放電を所定時間（例えば１秒）行なった後（ステップＡ４０）、電池セル１１の電圧値を測定し（ステップＡ５０）、放電を停止する（ステップＡ６０）。ＭＰＵ２３は、測定結果に基づいてＩＲドロップ値を算出し、電池ユニット１の所定位置（図示省略）に、このＩＲドロップ値を書き込む（ステップＡ７０）。
【００４３】
その後、充電器２は充電を再開して（ステップＡ８０）、電池セル１１が満充電状態になるまで充電を行なう（ステップＡ９０）。
図６は本発明の一実施形態としての残容量表示装置の構成を示すブロック図であり、その回路構成の一例を単純化して示す図である。
残容量表示装置４は、電池ユニット１における電池セル１１の残容量を残容量表示部（表示部）４１に表示するものであって、図６に示すように、Ｄ／ＩＯ端子，ＳＫ端子，Ｔ端子，Ｇ端子，＋端子，−端子およびＶｃｃ端子を介して電池ユニット１が接続されるようになっている。
【００４４】
この残容量表示装置４には、図６に示すように、残容量表示部（表示部）４１，マイクロコンピュータ４２（以下、マイコン４２といい、このマイコン４２は、残容量データ取得部，演算部，表示制御部の各機能を有する），Ａ／Ｄコンバータ４３，Ａ／Ｄコンバータ（電圧測定部）４４，差動増幅器及びＡ／Ｄコンバータ（電流値測定部）４５，電圧レギュレータ４６および駆動部４７をそなえて構成されている。
【００４５】
なお、残容量表示装置４は、上述した電力消費機器に組み込まれて使用されることも多く、例えば、携帯電話や小型ビデオカメラ等に組み込まれ、バッテリ（２次電池）の残容量を装置の表示ディスプレイ（残容量表示部４１）等に種々の形態で表示するようになっている。
残容量表示部４１は、マイコン４２に通信可能に接続され、マイコン４２によって得た情報や電池セル１１の残容量を表示するためのものであり、例えば、液晶ディスプレイへの表示やＬＥＤの点灯等によって電池セル１１の残容量を表示するようになっている。
【００４６】
電圧レギュレータ４６は、電池ユニット１の電池セル１１から供給される電力を所定電圧に変換するものであり、例えば、電池セル１１から入力された３〜４Ｖの電池電圧を３．３Ｖに安定化して出力するようになっている。
Ａ／Ｄコンバータ４４は、電圧レギュレータ４６の入力側に配置され、電池セル１１の出力電圧を検出し、マイコン４２へ検出信号を出力するものであり、電池セル１１の電圧を測定する電圧測定部として機能するようになっている。そして、このＡ／Ｄコンバータ４４からの電力は、Ｖｃｃ端子を介して電池ユニット１のＥＥＰＲＯＭ１３に供給されるようになっている。
【００４７】
差動増幅器及びＡ／Ｄコンバータ４５は、電圧レギュレータ４６の入力側に配置され、抵抗４８の両端での電位差から電池セル１１の出力電流を検出し、マイコン４２へ検出信号を出力するものであり、電池セル１１に流れる電流値を測定する電流値測定部として機能するようになっている。なお、電位差測定のための抵抗４８の抵抗値は、電圧降下を抑えるためにできるだけ小さく設定されている。従って、このＡ／Ｄコンバータ４５には信号増幅を行なうための差動増幅器が設けられている。
【００４８】
Ａ／Ｄコンバータ４３は、電池ユニット１のサーミスタ１６によって測定された温度情報（アナログ信号）をデジタル信号に変換してマイコン４２へ出力するものである。
マイコン４２は、図示しない記憶素子や演算素子，クロック発振部等をそなえ、回路全体を制御するものである。そして、電池ユニット１のＥＥＰＲＯＭ１３は、ＤＩ／Ｏ端子を介してこのマイコン４２に通信可能に接続されるようになっており、ＥＥＰＲＯＭ１３における、残容量データ格納部３１，温度補正データ格納部３２および劣化補正データ格納部３３にそれぞれ格納されている、残容量データ，温度補正データおよび劣化補正データが、マイコン４２に送信されるようになっている。
【００４９】
また、マイコン４２は、Ａ／Ｄコンバータ（電流値測定部）４５によって測定された電流レート（電流値）の実測値に基づいて、電池ユニット１におけるＥＥＰＲＯＭ１３の電流値データ格納部３１に予め定義されている複数の電流値データの中から、電流値の実測値に対応する電流レート（電流値データ）を選択するようになっている。
【００５０】
さらに、マイコン４２は、Ａ／Ｄコンバータ（電圧測定部）４４によって測定された電圧の実測値に基づいて、電池ユニット１におけるＥＥＰＲＯＭ１３の電圧データ格納部３２に予め定義されている複数の電圧データの中から、電圧の実測値に対応する電圧データを選択するようになっている。
またさらに、マイコン４２は、電池ユニット１におけるサーミスタ１６の測定結果に基づいて、電池ユニット１におけるＥＥＰＲＯＭ１３の温度データ格納部３４に予め定義されている複数の温度データの中から、その実測値に対応する温度データを選択するようになっている。
【００５１】
さらにまた、マイコン４２は、電池ユニット１におけるＥＥＰＲＯＭ１３に格納されているＩＲドロップ値に基づいて、電池ユニット１におけるＥＥＰＲＯＭ１３の劣化状態データ格納部３６に予め定義されている複数の劣化状態データの中から、そのＩＲドロップ値に対応する劣化状態データを選択するようになっている。
【００５２】
なお、マイコン４２が、電流値データ，電圧データ，温度データおよび劣化状態データをそれぞれ選択する手法としては、例えば、実測値に最も近似する各値を選択して取得してもよく、又、その他、電流値データ，電圧データ，温度データおよび劣化状態データを、予め各値の所定の範囲毎の代表値としてそれぞれ対応付けておき、実測値に応じて、これらの代表値（電流値データ，電圧データ，温度データおよび劣化状態データ）を選択するようにしてもよく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００５３】
そして、マイコン４２は、Ａ／Ｄコンバータ４４によって測定された電圧から求めた電圧データと、Ａ／Ｄコンバータ４５によって測定された電流レートから求めた電流レートデータとに基づいて、かかる電圧値と電流レートとの組み合わせに対応する残容量データを、ＤＩ／Ｏ端子を介して電池ユニット１のＥＥＰＲＯＭ１３（残容量データ格納部３５）から取得するようになっており、残容量データ取得部として機能するようになっている。
【００５４】
さらに、マイコン４２は、取得した残容量データに基づいて電池セル１１の残容量を演算するようになっており、演算部としても機能するようになっている。更に、マイコン４２は、この算出した電池セル１１の残容量を残量表示部（表示部）４１に表示させる表示制御部としても機能するようになっている。
また、マイコン４２からは、電池ユニット１のＥＥＰＲＯＭ１３を駆動するためのクロックがＳＫ端子に出力されるようになっている。
【００５５】
駆動部４７は、残容量の表示以外の種々の機能を実現するためのものであって、例えば、本残容量表示装置４が携帯電話に組み込まれている場合には、電話器としての機能を実現させるための回路等がこの駆動部４７に相当するものである。
上述のごとく構成された残容量表示装置４によって、本発明の一実施形態としての二次電池ユニットにおける電池セルの残容量を表示させる手法を、図７に示すフローチャート（ステップＢ１０〜Ｂ１３０）に従って説明する。
【００５６】
電池ユニット１が残容量表示装置４に接続されると、マイコン４２は、Ａ／Ｄコンバータ４４によって電池セル１１の電圧を測定する（ステップＢ１０）。そして、マイコン４２は、電池ユニット１におけるＥＥＰＲＯＭ１３の電圧データ格納部３２を参照して、この電圧の実測値（例えば３６８０ｍＶ）に基づいて電圧データ（例えば３７００ｍＶ）を取得する（ステップＢ２０）。
【００５７】
また、マイコン４２は、Ａ／Ｄコンバータ４５によって電池セル１１の電流レートを測定する（ステップＢ３０）。そして、マイコン４２は、電池ユニット１におけるＥＥＰＲＯＭ１３の電流値データ格納部３１を参照して、この電流レートの実測値（例えば４５Ｃ／１００）に基づいて電流レートデータ（例えば５０Ｃ／１００）を取得する（ステップＢ４０）。
【００５８】
マイコン４２は、電池ユニット１におけるＥＥＰＲＯＭ１３の残容量データ格納部３３を参照して、上述のごとく選択した電圧データ（３７００ｍＶ）と電流レートデータ（５０Ｃ／１００）との組み合わせに対応する残容量データ（７０％）を取得する（ステップＢ５０）。
また、マイコン４２は、電池ユニット１のサーミスタ１６から電池セル１１の所定位置の温度を取得し（ステップＢ６０）、電池ユニット１におけるＥＥＰＲＯＭ１３の温度データ格納部３４を参照して、この電池セル１１の温度の実測値（例えば１２℃）に基づいて温度データ（例えば１０℃）を取得する（ステップＢ７０）。
【００５９】
そして、マイコン４２は、電池ユニット１におけるＥＥＰＲＯＭ１３の温度補正データ格納部３５を参照して、温度補正データ（例えば７０％すなわち０．７）を取得する（ステップＢ８０）。
さらに、マイコン４２は、充電器２によってＥＥＰＲＯＭ１３に記録されたＩＲドロップ値を取得し（ステップＢ９０）、電池ユニット１におけるＥＥＰＲＯＭ１３の劣化状態データ格納部３６を参照して、この電池セル１１のＩＲドロップ値に基づいて劣化状態データ（例えば３８００ｍＶ）を取得する（ステップＢ１００）。
【００６０】
そして、マイコン４２は、電池ユニット１におけるＥＥＰＲＯＭ１３の劣化補正データ格納部３７を参照して、劣化補正データ（例えば７５％すなわち０．７５）を取得する（ステップＢ１１０）。
マイコン４２は、ステップＢ５０において取得した残容量データ（７０％）に対して、ステップＢ８０において取得した温度補正データ（０．７）およびステップＢ１１０で取得した劣化補正データ（０．７５）を用いて、補正（例えば、７０％×０．７×０．７５≒４０％）を行ない（ステップＢ１２０）、マイコン４２は、このようにして算出した残容量データを残量表示部４１に表示させる（ステップＢ１３０）。
【００６１】
このように、本発明の一実施形態としての２次電池ユニットおよび残容量表示装置によれば、電池ユニット１におけるＥＥＰＲＯＭ１３が、電流値データ格納部３１や電圧データ格納部３２をそなえているので、Ａ／Ｄコンバータ４５，４４によって測定された電流値や電圧を直接的に用いる代りに、これらの電流値データ格納部３１や電圧データ格納部３２に予め設定された電流レートデータや電圧データに基づいて残容量を取得でき、電池セル１１の残容量を迅速に取得することができる。
【００６２】
また、残容量データ格納部３３を有するので、電流レートデータと電圧データとに基づいて残容量データを取得することができ、電池セルの残容量の表示を高速化することできる。又、残容量の取得に際して、演算を行なう必要がないので、装置構成を簡素化することができ製造コストを低減することができる。
特に、残容量データをＥＥＰＲＯＭ１３にテーブルとして記録しているので、メモリ素子としてＥＥＰＲＯＭのような小容量かつ廉価なものを用いて構成することができる。
【００６３】
また、電流レートと電圧との関係が非線形である場合においても、電流レートデータと電圧データとの組み合わせに対応する残容量データを用いることにより、電池セル１１の残容量を正確に算出することができる。
本発明においては、計測値への影響が最も大きいとされている電流レートと、電圧との関係テーブルに基づいて残容量を求めるようになっているので、電池セル１１の残容量を簡便に高い精度で測定することができる。
【００６４】
また、本発明においては、残容量データは、予め誤差要因として最も大きいとされている電流レートによって補正されていると言うことができ、その残容量の精度は高いものであると言うことができる。
従って、必ずしも温度や劣化状態に基づく補正を行なう必要がなく、温度や劣化状態に基づく補正を行なうか否かの判断を、本電池ユニット１（残容量表示装置４）の使用者に委ねることができ、使用者の自由度を向上させることもできる。
【００６５】
すなわち、上述した実施形態においては、残容量データ格納部３３から取得した残容量データに対して温度や劣化状態に基づく補正を行なっているが、それに限定されるものではなく、例えば、温度に基づく補正のみや劣化状態に基づく補正のみを行なったり、又、これらの補正を行なわなずに、残容量データ格納部３３から取得した残容量データを直接使用してもよい。
【００６６】
また、電流値データ，電圧データ，残容量データ等を格納するメモリ素子（ＥＥＰＲＯＭ等）は安価であるので、本発明の一実施形態としての二次電池ユニットの実施に際して、従来の二次電池ユニットと比較しても製造コストが大きく増大することはない。
さらに、一般に、電池電圧と残容量との相関関係は、その際に流れる電流レートによって変化するものであるが、本発明においては、残容量データを、電池電圧だけでなく複数の電流レートデータ毎にも定義しているので、電池セル１１の残容量をより正確に測定することができる。
【００６７】
また、ＥＥＰＲＯＭ１３が、電池ユニット１の所定位置における種々の温度に対応する複数の温度補正データを定義する温度補正データを格納しているので、温度による影響をふまえた電池セル１１の残容量を求めることができ、残容量の精度を向上させることができる。
さらに、温度データ格納部３４と温度補正データ格納部３５とを有するので、測定された温度を直接用いて演算処理を行なう必要がなく、予め設定された温度データに基づいて残容量を補正するので、高精度な残容量を迅速に取得することができ、又、残容量表示装置４の負担を減らすことができ装置構成を簡素化することもできる。
【００６８】
また、ＥＥＰＲＯＭ１３が、電池セル１１の種々の劣化状態に対応する複数の劣化補正データを格納しているので、この劣化補正データを用いて補正を行なうことにより、電池セル１１の劣化による影響をふまえた電池セル１１の残容量を求めることができ、残容量の精度を向上させることができる。
さらに、劣化状態データ格納部３６と劣化補正データ格納部３７とを有するので、測定された劣化状態（電圧ドロップ値）を直接用いて演算処理を行なう必要がなく、予め設定された劣化状態データに基づいて残容量を補正するので、高精度な残容量を迅速に取得することができ、又、残容量表示装置の負担を減らすことができ装置構成を簡素化することもできる
また、本発明においては、残容量についての温度や劣化による補正を、残容量表示装置や電力消費機器等の電池ユニット１が装着される側のマイクロプロセッサの演算処理によって行なうことができ、電池ユニット１の構造を簡素化することができる。
【００６９】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述した実施形態においては、Ａ／Ｄコンバータ４４によって測定された電圧やＡ／Ｄコンバータ４５によって測定された電流レートが、予めＥＥＰＲＯＭ１３に格納されている電圧データや電流レートデータと一致しない場合に、強制的にこれらの予め登録された電圧データや電流レートデータに近似させて、これらの電圧データと電流レートデータとの組み合わせに対応する残容量データを用いているが、これに限定するものではない。
【００７０】
例えば、測定された電流レートが、予めＥＥＰＲＯＭ１３に格納されている電圧データや電流レートデータと一致しない場合に、残容量データについて線形補正を行なってもよい。例えば、電圧データが｛２７００，・・・，３６００，３７００，・・・，４２００｝というデータ列として定義されている場合に、電圧の実測値が３６５０ｍＶであった場合に、３６００ｍＶにおける残容量データと３７００ｍＶにおける残容量データとの中間値をこの実測値に対応する残容量データとしてもよい。
【００７１】
すなわち、Ａ／Ｄコンバータ（電圧測定部）４４による電圧の測定結果がＥＥＰＲＯＭ１３（電圧データ格納部３２）に格納されていない場合や、Ａ／Ｄコンバータ（電流値測定部）４５による電流レート（電流値）の測定結果がＥＥＰＲＯＭ１３（電流値データ格納部３１）に格納されていない場合に、マイコン（残容量データ取得部）４２が、ＥＥＰＲＯＭ１３に登録されている、電圧データ，電流値データおよびこれらに対応する残容量データを用いて線形補正を行なうことによって、測定結果に対応する残容量データを取得してもよい。
【００７２】
また、電池セル１１の劣化状態の検出手法は、上述のごとく一定時間放電させた後の電池セル１１の電圧によって規定されるＩＲドロップ値を利用する手法に限定するものではなく、例えば、一定電圧まで放電させた場合の放電時間の相違によって電池セル１１の劣化状態を検出してもよい。
さらに、上述した各態様の本発明の電池ユニット１において、ＥＥＰＲＯＭ１３へのＩＲドロップ値の書込や残容量の算出は、充電器や電力消費機器に限られるものではなく、電池ユニット１が接続可能な機器であれば何れの機器で行ってもよい。
【００７３】
また、上述した実施形態においては、電池ユニット１のＥＥＰＲＯＭ１３に電流値データ格納部３１，電圧データ格納部３２，残容量データ格納部３３，温度データ格納部３４，温度補正データ格納部３５，劣化状態データ格納部３６および劣化補正データ格納部３７をそなえて構成しているが、これに限定されるものではなく、これらの全てもしくは少なくともこれらの一部を残容量表示装置４側にそなえてもよい。
【００７４】
さらに、上述した実施形態においては、残容量表示装置４に電流値測定部（Ａ／Ｄコンバータ４５）および電圧測定部（Ａ／Ｄコンバータ４４）をそなえて構成しているが、それに限定されるものではなく、これらを電池ユニット１に有するような構成にしてもよい。
なお、本発明の各実施形態が開示されていれば、当業者によって製造することが可能である。
【００７５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の二次電池ユニットおよび残容量表示装置によれば、以下の効果ないし利点がある。
（１）二次電池ユニットにおけるメモリ素子が、電池セルに流れる種々の電流値に対応する複数の電流値データを定義する電流値データ格納部や、電池セルの種々の電圧に対応する複数の電圧データを定義する電圧データ格納部をそなえているので、測定された電流値や電圧を直接的に用いる代りに、予め設定された電流値データや電圧データに基づいて残容量を取得でき、電池セルの残容量を迅速に取得することができる（請求項１，請求項４，請求項５）。
【００７６】
（２）複数の電流値データと複数の電圧データとの各組み合わせについて、それぞれ対応する残容量データを定義する残容量データ格納部を有するので、電流値データと電圧データとに基づいて残容量データを取得することができ、電池セルの残容量の表示を高速化することできる。更に、残容量の取得に際して、演算を行なう必要がないので、装置構成を簡素化することができ製造コストを低減することができる（請求項１，請求項４，請求項５）。
【００７７】
（３）メモリ素子が、２次電池ユニットの所定位置における種々の温度に対応する複数の温度補正データを格納する温度補正データ格納部を有するので、温度による影響をふまえた電池セルの残容量を求めることができ、残容量の精度を向上させることができる（請求項２，請求項５）。
（４）電池セルの所定位置における種々の温度に対応する複数の温度データを定義する温度データ格納部と、複数の温度データ毎にそれぞれ対応する温度補正データを格納する温度補正データ格納部とを有するので、測定された温度を直接用いて演算処理を行なう必要がなく、予め設定された温度データに基づいて残容量を補正するので、高精度な残容量を迅速に取得することができ、又、残容量表示装置の負担を減らすことができ装置構成を簡素化することもできる（請求項３，請求項５）。
【００７８】
（５）電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化補正データを格納する劣化補正データ格納部を有するので、電池セルの劣化による影響をふまえた電池セルの残容量を求めることができ、残容量の精度を向上させることができる（請求項１，請求項４，請求項５）。
（６）電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化状態データを定義する劣化状態データ格納部と、複数の劣化状態データ毎にそれぞれ対応する劣化補正データを格納する劣化補正データ格納部とを有するので、測定された劣化状態（電圧ドロップ値）を直接用いて演算処理を行なう必要がなく、予め設定された劣化状態データに基づいて残容量を補正するので、高精度な残容量を迅速に取得することができ、又、残容量表示装置の負担を減らすことができ装置構成を簡素化することもできる（請求項１，請求項４，請求項５）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての２次電池ユニットの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態としての２次電池ユニットにおけるＥＥＰＲＯＭのデータ構成の例を部分的に示す図である。
【図３】残容量データの例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態としての２次電池ユニット１の充電器の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態としての２次電池ユニットに対して充電器が充電を行なう処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態としての残容量表示装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態としての二次電池ユニットにおける電池セルの残容量を、残容量表示装置によって表示させる手法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ ２次電池ユニット
２ 充電器
４ 残容量表示装置
１１ 電池セル
１２ 回路部
１３ ＥＥＰＲＯＭ（メモリ素子）
１４ 保護回路
１５ ＦＵＳＥ
１６ サーミスタ（温度測定部）
１７，１８ ＬＰＦ
１９ 抵抗
２１ 充電制御回路
２２ 定電流放電回路
２３ ＭＰＵ
２４ Ａ／Ｄ変換器
２５ 電源回路
３１ 電流値データ格納部
３２ 電圧データ格納部
３３ 残容量データ格納部
３４ 温度データ格納部
３５ 温度補正データ格納部
３６ 劣化状態データ格納部
３７ 劣化補正データ格納部
４１ 残量表示部
４２ マイコン（残容量データ取得部，演算部，表示制御部）
４３ Ａ／Ｄコンバータ
４４ Ａ／Ｄコンバータ（電圧測定部）
４５ Ａ／Ｄコンバータ（電流値測定部）
４６ 電圧レギュレータ
４７ 駆動部
４８ 抵抗
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばリチウムポリマー電池等の充電可能な電池セルを含む２次電池ユニットおよびその電池残容量の表示に用いて好適な残容量表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、携帯電話、小型ビデオカメラ、デジタルカメラ、携帯音響機器、携帯パソコン等の２次電池を使用した機器においては、２次電池の充電時期、充電状態または交換時期を表示する等の目的から、２次電池の電気容量、すなわち、残容量を計測することが要求される。２次電池の残容量を計測する１つの手法としては、電池電圧と残容量との相関を一義的に定義し、電池セルの電圧を検出して残容量を推定する手法や、二次電池の充放電電流を積算して残容量を算出する手法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、残容量と電池電圧とは必ずしも常に１対１で対応しないので、上述した電池セルの電圧を検出して残容量を算出する手法では、電池セルの残容量を正確に測定することが困難であるという課題がある。一方、二次電池の充放電電流を積算して残容量を算出する手法では、電池セルの残容量を高い精度で算出できる反面、電流積算回路として多数の部品や回路を必要とするため、残容量の測定に要するコストが高くなるという課題がある。
【０００４】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、低コストで構成でき、しかも、電池セルの残容量を高精度に検出することができる２次電池ユニット及び残容量表示装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の２次電池ユニットは、充電可能な電池セル及びメモリ素子をそなえて構成された２次電池ユニットであって、該電池セルが、リチウム２次電池であり、該メモリ素子が、該電池セルに流れる種々の電流値に対応する複数の電流値データを定義する電流値データ格納部と、該電池セルの種々の電圧に対応する複数の電圧データを定義する電圧データ格納部と、前記複数の電流値データと前記複数の電圧データとの各組み合わせについて、それぞれ対応する残容量データを定義する残容量データ格納部と、該電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化補正データを格納する劣化補正データ格納部と、前記電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化状態データを定義する劣化状態データ格納部とを有し、該複数の劣化状態データのそれぞれと該複数の劣化補正データのそれぞれとが対応づけられており、前記劣化状態データが、充電時において、一旦、所定電圧になった後に所定時間放電させ、その所定時間経過後の電圧値を測定することにより算出される電圧ドロップ値より定義されることを特徴としている（請求項１）。
【０００６】
なお、該メモリ素子が、該２次電池ユニットの所定位置における種々の温度に対応する複数の温度補正データを格納する温度補正データ格納部を有してもよく（請求項２）、更に、該メモリ素子が、該２次電池ユニットの所定位置における種々の温度に対応する複数の温度データを定義する温度データ格納部をそなえ、該温度補正データ格納部が、該複数の温度データ毎にそれぞれ対応する該温度補正データを格納してもよい（請求項３）。
【０００８】
また、本発明の残容量表示装置は、２次電池ユニットにおける該電池セルの残容量を表示部に表示する残容量表示装置であって、該電池セルに流れる電流値を測定する電流値測定部と、該電池セルの電圧を測定する電圧測定部と、前記電圧測定部によって測定された電圧と、前記電流値測定部によって測定された電流値とに基づいて、該残容量データ格納部から対応する該残容量データを取得する残容量データ取得部と、該残容量データ取得部が取得した該残容量データに基づいて該電池セルの残容量を演算する演算部と、該演算部によって算出された該電池セルの残容量を該表示部に表示させる表示制御部とをそなえ、該電池セルが、リチウム２次電池であり、前記２次電池ユニットのメモリ素子が、該電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化補正データを格納する劣化補正データ格納部と、該電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化状態データを定義する劣化状態データ格納部とをそなえ、該複数の劣化状態データのそれぞれと該複数の劣化補正データのそれぞれとが対応づけられており、前記劣化状態データが、充電時において、一旦、所定電圧になった後に所定時間放電させ、その所定時間経過後の電圧値を測定することにより算出される電圧ドロップ値によって定義され、該演算部が、該劣化状態データに対応する該劣化補正データを用いて該電池セルの残容量を演算することを特徴としている（請求項４）。
【０００９】
さらに、本発明の残容量表示装置は、２次電池ユニットにおける該電池セルの残容量を表示部に表示する残容量表示装置であって、該電池セルに流れる電流値を測定する電流値測定部と、該電池セルの電圧を測定する電圧測定部と、前記電圧測定部によって測定された電圧と、前記電流値測定部によって測定された電流値とに基づいて、該残容量データ格納部から対応する該残容量データを取得する残容量データ取得部と、該残容量データ取得部が取得した該残容量データに基づいて該電池セルの残容量を演算する演算部と、該演算部によって算出された該電池セルの残容量を該表示部に表示させる表示制御部とをそなえ、該電池セルが、リチウム２次電池であり、前記２次電池ユニットのメモリ素子が、該電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化補正データを格納する劣化補正データ格納部と、該電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化状態データを定義する劣化状態データ格納部とをそなえ、該複数の劣化状態データのそれぞれと該複数の劣化補正データのそれぞれとが対応づけられており、前記劣化状態データが、充電時において、一旦、所定電圧になった後に所定時間放電させ、その所定時間経過後の電圧値を測定することにより算出される電圧ドロップ値によって定義され、該演算部が、該劣化状態データに対応する該劣化補正データと該温度補正データ格納部に格納された該温度補正データとを用いて該電池セルの残容量を演算することを特徴としている（請求項５）。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態としての２次電池ユニットの構成を示すブロック図であり、その回路構成の一例を単純化して示す図である。
本発明の一実施形態としての２次電池ユニット（以下、電池ユニットと称する場合もある）１は、外観上はいわゆる電池パック等の２次電池と略同様であり、携帯電話、小型ビデオカメラ、デジタルカメラ、携帯音響機器、携帯パソコン等の電力を消費する外部機器（以下、「電力消費機器」と言う。）の駆動電源として使用される。かかる電池ユニット１は、図１に示す様に、充電可能な電池セル１１及び回路部１２をそなえて構成されている。
【００１４】
電池セル１１は、リチウムポリマー電池やリチウムイオン電池などの２次電池によって構成されている。リチウムポリマー電池およびリチウムイオン電池としては、正極としてリチウムコバルト複合酸化物等のリチウム遷移金属複合酸化物を用い、負極としてグラファイト等の炭素材料を用いたものを例示できる。なお、この電池セル１１は、なんらの演算機能を有していない。
【００１５】
回路部１２は、ＥＥＰＲＯＭ（メモリ素子）１３，保護回路１４，フューズ（ＦＵＳＥ）１５，サーミスタ（温度測定部）１６，ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１７，１８および抵抗１９をそなえて構成されている。
これらの回路部１２を構成するメモリ素子１３，保護回路１４，サーミスタ１６，ＬＰＦ１７，１８および抵抗１９はプリント基板上に設けられ、フューズ１５は、このプリント基板と電池セル１１との間の配線途中に設けられている。
【００１６】
保護回路１４は電池セル１１の過充電や過放電を防止するためのものであり、ＦＵＳＥ１５は過電流から回路を保護するためのものである。サーミスタ１６は、電池ユニット１内の所定位置における温度を測定するためのものであって、例えば、電池セル１１の端子に接続した配線途上に配置され、その測定結果をＴ端子に出力するようになっている。そして、このサーミスタ１６が、電池ユニット１の所定位置における温度を測定する温度測定部として機能するようになっている。
【００１７】
ＬＰＦ１７，１８は、ノイズによる誤動作を防止したり、ＥＭＩ（Electro Magnetic Interference：電磁障害雑音）やＥＳＤ（Electro Static Discharge：静電気放電）等からＥＥＰＲＯＭ１３を保護するためのフィルタ回路である。
メモリ素子１３は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリによって構成される。なお、本実施形態中においては、メモリ素子としてＥＥＰＲＯＭを用いる場合について示し、以下、符号１３を付してＥＥＰＲＯＭ１３と示すものとする。
【００１８】
このＥＥＰＲＯＭ１３は、電池セル１１の電力を消費させない様に、電池セル１１とは電気的に分離されており、これらの電池セル１１とＥＥＰＲＯＭ１３とは、互いに独立した回路として構成されている。すなわち、電池ユニット１においては、上記の様な電力消費機器に電力を供給するための電池セル１１の出力端子（図１中の「＋端子」及び「−端子」を参照）の他に、ＥＥＰＲＯＭ１３に対して情報を読み書きするためのＤＩ／Ｏ端子やＥＥＰＲＯＭ１３に対して駆動電力を供給するＶｃｃ端子がそれぞれ別個に設けられている。なお、本発明において、「電気的に分離される」とは、グランド（ＧＮＤ）が共通化されることまで否定するものではない。
【００１９】
ＥＥＰＲＯＭ１３はＶｃｃ端子に接続されており、電力消費機器や充電器２（後述）および残容量表示装置４（後述）に接続された時に、このＶｃｃ端子を介して、これらの電力消費機器や充電器２および残容量表示装置４から電力が供給されるようになっている。
また、ＥＥＰＲＯＭ１３とサーミスタ１６とはそれぞれシグナルグランド（Signal Grand）用としてＧ端子に接続されている。Ｓ端子（センス端子）は、抵抗１９を介して電池セル１１の電圧を測定するための端子であって、後述する充電器２に接続された際に、＋端子との電圧を測定するために用いられるようになっている。なお、電池セル１１の電圧を測定に、−端子の代わりにＳ端子を用いる理由は、＋端子と−端子との間では回路の内部抵抗が大きいので、電池セル１１の電圧を正確に測定することが困難だからである。
【００２０】
さらに、ＥＥＰＲＯＭ１３は、ＬＰＦ１８を介してＤＩ／Ｏ端子に接続されており、このＤＩ／Ｏ端子を介して、電力消費機器や充電器２および残容量表示装置４との間で種々のデータを授受するようになっている。又、ＳＫ端子は、電力消費機器や充電器２および残容量表示装置４からＥＥＰＲＯＭ１３にクロックを供給するためのものである。
【００２１】
また、ＥＥＰＲＯＭ１３は、図１に示すように、電流値データ格納部３１，電圧データ格納部３２，残容量データ格納部３３，温度データ格納部３４，温度補正データ格納部３５，劣化状態データ格納部３６および劣化補正データ格納部３７として機能するようになっている。
電流値データ格納部３１は、電池セル１１に流れる種々の電流値に対応する複数の電流値データを定義するものであり、電圧データ格納部３２は、電池セル１１の種々の電圧に対応する複数の電圧データを定義するものであり、残容量データ格納部３３は、複数の電流値データと複数の電圧データとの各組み合わせについて、それぞれ対応する残容量データを定義するものである。
【００２２】
また、温度データ格納部３４は、電池ユニット１内の所定位置（サーミスタ１６の取付位置）における種々の温度に対応する複数の温度データを定義するものであり、温度補正データ格納部３５は、複数の温度データ毎にそれぞれ対応する温度補正データを格納するものであり、劣化状態データ格納部３６は、電池セル１１の種々の劣化状態に対応する複数の劣化状態データを定義するものであり、劣化補正データ格納部３７は、複数の劣化状態データ毎にそれぞれ対応する劣化補正データを格納するものである。
【００２３】
図２は本発明の一実施形態としての２次電池ユニットにおけるＥＥＰＲＯＭのデータ構成の例を部分的に示す図であり、この図２に示すように、ＥＥＰＲＯＭ１３における所定位置には、それぞれ電流レートデータ（電流値データ），劣化状態データ，劣化補正データ，温度データ，温度補正データ，電圧データおよび残容量データが格納されている。
【００２４】
電流レートデータは、電流レートの計測が所定の範囲で実行される場合に、この範囲を代表するｎ種類（ｎは自然数；本実施形態ではｎ＝４）の電流値データとしての電流レート値（単位：０．０１Ｃ）をテーブルとして定義するものであって、電池セル１１の電流レートの実測値として可能性がある範囲内で予め設定されるようになっている。例えば、電流レートの計測が０．２〜２Ｃの範囲で実行されるような場合には｛２０，５０，１００，２００｝というデータ列が、電流レート（電流値）としてとりうる種々の値の代表値として予め記録されるようになっている。これにより、ＥＥＰＲＯＭ１３が電流値データ格納部３１として機能するようになっている。
【００２５】
なお、図２に示す例においては、電流レートデータは、１６ｂｉｔの符号なし整数（以下、このようなデータ形式を「Ａ型」という）として登録されている。劣化状態データは、充電器２による電池セル１１の充電時に行なう放電試験結果（詳細は後述）により特定されるものである。電池セル１１の劣化状態は、電池セル１１の充電時の方法を工夫することにより判断する。具体的には、充電時において、一旦、所定電圧（例えば満充電の状態）になった後に所定時間（例えば１秒間）放電させ、その所定時間経過後の電圧値を測定することにより電圧ドロップ値を算出する。
【００２６】
劣化状態データは、ＩＲドロップ値の計測が所定の範囲で実行される場合に、この範囲を代表するｑ種類（ｑは自然数；本実施形態ではｑ＝４）のＩＲドロップ値（単位：ｍＶ）をテーブルとして定義するものである。ここで、ＩＲドロップとは電池セル１１の内部抵抗による電圧ドロップを示すものである。電圧ドロップ（内部抵抗）は、電池セル１１の劣化具合に応じて大きくなるものであるが、電圧降下後の電池電圧の最小値から最大値までの間においてｑ個の値を定義する。
【００２７】
例えば、４．１Ｖ（＝４１００ｍＶ）の満充電電圧の電池セル１１の場合には、｛３６００，３７００，３８００，３９５０｝というデータ列が、電圧ドロップ値としてとりうる種々の値の代表値として予め記録されるようになっている。これにより、ＥＥＰＲＯＭ１３が劣化状態データ格納部３６として機能するようになっている。なお、図２に示す例においては、劣化状態データは、Ａ型として登録されている。
【００２８】
劣化補正データは、劣化状態データを定義したテーブルのＩＲドロップデータ列（本実施形態では４個）に対応する、不可逆的な電池劣化容量の割合（０〜１００％）をテーブルとして定義するものである。なお、この劣化補正データに格納される値は、温度による補正のない場合の値である。
この劣化補正データとしては、例えば、｛１０，５０，７５，１００｝のようなデータ列が記録され、劣化状態データ列が｛３６００，３７００，３８００，３９５０｝の場合には、ＩＲドロップ電圧が３．６Ｖの時には初期容量の１０％が劣化後の電池容量であることを示す。
【００２９】
同様に、ＩＲドロップ電圧が３．７Ｖの時には初期容量の５０％，ＩＲドロップ電圧が３．８Ｖの時には初期容量の７５％がそれぞれ劣化後の電池容量であることを示す。又、ＩＲドロップ電圧が３．９５Ｖの時には初期容量の１００％が劣化後の電池容量であり、電池セル１１が劣化していなことを示す。これにより、ＥＥＰＲＯＭ１３が劣化補正データ格納部３７として機能するようになっている。なお、図２に示す例においては、劣化状態データは、８ｂｉｔの符号なし整数（以下、このようなデータ形式を「Ｂ型」という）として登録されている。
【００３０】
そして、後述する充電器２による電池セル１１の充電時に、ＩＲドロップ値の測定が行なわれるようになっており、更に、その測定結果が充電器２によってＥＥＰＲＯＭ１３の所定位置（図示省略）に記録されるようになっている。
そして、電力消費機器による電池ユニット１の使用時に、電力消費機器が、充電器２によって書き込まれたＩＲドロップ値に基づいて、この劣化補正データ格納部３３に格納されている劣化補正データを用いて、電池セル１１の残容量の補正演算を行なうのである。
【００３１】
温度データは、所定の温度範囲において、この範囲を代表するｐ種類（ｐは自然数；本実施形態ではｐ＝１６）の温度をテーブルとして定義するものであって、例えば、電池セル１１の動作範囲が０℃〜８０℃の場合には、｛０，１，２，４，６，８，１０，１５，２０，２５，３０，４０，５０，６０，７０，８０｝のようなデータ列が、検出される温度としてとりうる種々の値の代表値として予め定義されるようになっている。
【００３２】
これにより、ＥＥＰＲＯＭ１３が温度データ格納部３４として機能するようになっている。なお、温度データとして定義されるこれらの温度値は、０以上の整数に限定されるものではない。又、図２に示す例においては、温度データは、Ｂ型として登録されている。
温度補正データは、温度データを定義したテーブルの温度データ列（本実施形態では１６個）に対応する、可逆的な電池劣化容量の割合（０〜１００％）を定義するものである。なお、この温度補正データに格納される値は、電池セル１１の使用による劣化がない場合の値である。
【００３３】
この温度補正データとしては、例えば、｛５，１０，２０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，９５，１００，９５，９０，８０，６０，４０｝のようなデータ列が記録され、温度データ列が｛０，１，２，４，６，８，１０，１５，２０，２５，３０，４０，５０，６０，７０，８０｝の場合には、電池セル１１の温度が０℃の時には初期容量の５％が温度による劣化後の電池容量であることを示す。
【００３４】
同様に、電池セル１１の温度が１℃の時には初期容量の１０％，電池セル１１の温度が２℃の時には初期容量の２０％，・・・（途中、省略）・・・，電池セル１１の温度が１０℃の時には初期容量の７０％，・・・（途中、省略）・・・，電池セル１１の温度が８０℃の時には初期容量の４０％がそれぞれ温度による劣化後の電池容量であることを示す。これにより、ＥＥＰＲＯＭ１３が温度補正データ格納部３５として機能するようになっている。なお、図２に示す例においては、温度補正データは、Ｂ型として登録されている。
【００３５】
電圧データは、電圧の計測が所定の範囲で実行される場合に、この範囲を代表するｍ種類（ｍは自然数；本実施形態ではｍ＝１６）の電圧範囲を定義するものであって、例えば、電池セル１１の電圧の範囲が２．７Ｖ〜４．２Ｖの場合には、｛２７００，２８００，２９００，３０００，３１００，３２００，３３００，３４００，３５００，３６００，３７００，３８００，３９００，４０００，４１００，４２００｝のようなデータ列が、電圧値としてとりうる種々の値の代表値として予め定義されるようになっている。これにより、ＥＥＰＲＯＭ１３が電圧データ格納部３２として機能するようになっている。なお、図２に示す例においては、電圧データは、Ａ型として登録されている。
【００３６】
残容量データは、電流レートデータを定義したテーブルの電流レートデータ列（本実施形態では４個）と、電圧データを定義したテーブルの電圧データ列（本実施形態では１６個）との各組み合わせに対して、それぞれ、電池セル１１の残容量の割合（０〜１００％）を定義するものである。これにより、ＥＥＰＲＯＭ１３が残容量データ格納部３３として機能するようになっている。図３は残容量データの例を示す図であって、電流値データと電圧データと残容量データとの関係をマトリクスとして示すものである。
【００３７】
なお、図３に示すマトリクス中においては、残容量データが記載されていないが、実際にはこのマトリクス内に残容量が％値（０〜１００）として格納されるものである。又、この残容量データは％値に限定されるものではなく、例えば割合（０〜１）として格納されても良い。
また、これらの残容量は、温度による残容量の見かけ上の変化や電池セル１１の使用による劣化を考慮しない場合の値である。又、リチウムポリマー電池やリチウムイオン電池などの２次電池は、材料構成、電極構造、最大充電容量、発生電圧などの設計仕様によって電気的特性が個々に相違するので、個々の電池セル１１の残容量を正確に演算するため、ＥＥＰＲＯＭ１３には、電池セル１１の特性に応じた個々の値を格納することが望ましい。なお、図２に示す例においては、残容量データは、Ｂ型として登録されている。
【００３８】
図４は、本発明の一実施形態としての２次電池ユニットの充電器の構成を示すブロック図であり、その回路構成の一例を単純化して示すものである。
充電器２は、図４に示すように、充電制御回路２１，定電流放電回路２２，ＭＰＵ２３，Ａ／Ｄ変換器２４および電源回路２５をそなえて構成されており、電池ユニット１と各端子（図４中「＋端子」，「−端子」および「ＣＭ端子」参照）を介して接続されるようになっている。
【００３９】
充電制御回路２１は、電池ユニット１の電池セル１１へ所定電圧を印加するものである。ＭＰＵ２３は、演算素子およびＲＯＭやＲＡＭ等の記憶素子をそなえ、充電制御回路２１を制御するものである。又、電池ユニット１のＥＥＰＲＯＭ１３は、ＣＭ端子を介してＭＰＵ２３と通信可能に接続されている。
なお、ＣＭ端子は前述したＤＩ／Ｏ端子，Ｓ端子，ＳＫ端子，Ｔ端子，Ｇ端子およびＶｃｃ端子を便宜上まとめて構成するものである。
【００４０】
Ａ／Ｄ変換器２４は、電池セル１１の出力電圧を検出し、ＭＰＵ２３へ検出信号を出力するものであり、充電制御回路２１の陽極出力側に接続されている。
定電流放電回路２２は、一定の電流負荷を生じさせるためのものであり、充電制御回路２１の出力側に、充電制御回路２１と並列に接続されている。
また、充電器２の各素子や回路等には、電源回路２５から電力が供給されるようになっている。なお、定電流放電回路２２は、より高精度の測定を可能にするために複数の定電流切換機構をそなえていてもよい。
【００４１】
次に、本発明の一実施形態としての２次電池ユニットに対して充電器が充電を行なう処理を、図５に示すフローチャート（ステップＡ１０〜Ａ９０）に従って説明する。
電池ユニット１を充電器２に接続し充電を開始すると、充電器２は、先ず、電池セル１１を所定の電圧（例えば、４．００Ｖ）値になるまで充電する（ステップＡ１０）。そして、充電器２は、一旦、Ｔｉｍｅｒ＝０にセットした後（ステップＡ２０）、定電流放電回路２２又は定抵抗電圧回路（図示省略）を用いて放電を開始する（ステップＡ３０）。
【００４２】
そして、この放電を所定時間（例えば１秒）行なった後（ステップＡ４０）、電池セル１１の電圧値を測定し（ステップＡ５０）、放電を停止する（ステップＡ６０）。ＭＰＵ２３は、測定結果に基づいてＩＲドロップ値を算出し、電池ユニット１の所定位置（図示省略）に、このＩＲドロップ値を書き込む（ステップＡ７０）。
【００４３】
その後、充電器２は充電を再開して（ステップＡ８０）、電池セル１１が満充電状態になるまで充電を行なう（ステップＡ９０）。
図６は本発明の一実施形態としての残容量表示装置の構成を示すブロック図であり、その回路構成の一例を単純化して示す図である。
残容量表示装置４は、電池ユニット１における電池セル１１の残容量を残容量表示部（表示部）４１に表示するものであって、図６に示すように、Ｄ／ＩＯ端子，ＳＫ端子，Ｔ端子，Ｇ端子，＋端子，−端子およびＶｃｃ端子を介して電池ユニット１が接続されるようになっている。
【００４４】
この残容量表示装置４には、図６に示すように、残容量表示部（表示部）４１，マイクロコンピュータ４２（以下、マイコン４２といい、このマイコン４２は、残容量データ取得部，演算部，表示制御部の各機能を有する），Ａ／Ｄコンバータ４３，Ａ／Ｄコンバータ（電圧測定部）４４，差動増幅器及びＡ／Ｄコンバータ（電流値測定部）４５，電圧レギュレータ４６および駆動部４７をそなえて構成されている。
【００４５】
なお、残容量表示装置４は、上述した電力消費機器に組み込まれて使用されることも多く、例えば、携帯電話や小型ビデオカメラ等に組み込まれ、バッテリ（２次電池）の残容量を装置の表示ディスプレイ（残容量表示部４１）等に種々の形態で表示するようになっている。
残容量表示部４１は、マイコン４２に通信可能に接続され、マイコン４２によって得た情報や電池セル１１の残容量を表示するためのものであり、例えば、液晶ディスプレイへの表示やＬＥＤの点灯等によって電池セル１１の残容量を表示するようになっている。
【００４６】
電圧レギュレータ４６は、電池ユニット１の電池セル１１から供給される電力を所定電圧に変換するものであり、例えば、電池セル１１から入力された３〜４Ｖの電池電圧を３．３Ｖに安定化して出力するようになっている。
Ａ／Ｄコンバータ４４は、電圧レギュレータ４６の入力側に配置され、電池セル１１の出力電圧を検出し、マイコン４２へ検出信号を出力するものであり、電池セル１１の電圧を測定する電圧測定部として機能するようになっている。そして、このＡ／Ｄコンバータ４４からの電力は、Ｖｃｃ端子を介して電池ユニット１のＥＥＰＲＯＭ１３に供給されるようになっている。
【００４７】
差動増幅器及びＡ／Ｄコンバータ４５は、電圧レギュレータ４６の入力側に配置され、抵抗４８の両端での電位差から電池セル１１の出力電流を検出し、マイコン４２へ検出信号を出力するものであり、電池セル１１に流れる電流値を測定する電流値測定部として機能するようになっている。なお、電位差測定のための抵抗４８の抵抗値は、電圧降下を抑えるためにできるだけ小さく設定されている。従って、このＡ／Ｄコンバータ４５には信号増幅を行なうための差動増幅器が設けられている。
【００４８】
Ａ／Ｄコンバータ４３は、電池ユニット１のサーミスタ１６によって測定された温度情報（アナログ信号）をデジタル信号に変換してマイコン４２へ出力するものである。
マイコン４２は、図示しない記憶素子や演算素子，クロック発振部等をそなえ、回路全体を制御するものである。そして、電池ユニット１のＥＥＰＲＯＭ１３は、ＤＩ／Ｏ端子を介してこのマイコン４２に通信可能に接続されるようになっており、ＥＥＰＲＯＭ１３における、残容量データ格納部３１，温度補正データ格納部３２および劣化補正データ格納部３３にそれぞれ格納されている、残容量データ，温度補正データおよび劣化補正データが、マイコン４２に送信されるようになっている。
【００４９】
また、マイコン４２は、Ａ／Ｄコンバータ（電流値測定部）４５によって測定された電流レート（電流値）の実測値に基づいて、電池ユニット１におけるＥＥＰＲＯＭ１３の電流値データ格納部３１に予め定義されている複数の電流値データの中から、電流値の実測値に対応する電流レート（電流値データ）を選択するようになっている。
【００５０】
さらに、マイコン４２は、Ａ／Ｄコンバータ（電圧測定部）４４によって測定された電圧の実測値に基づいて、電池ユニット１におけるＥＥＰＲＯＭ１３の電圧データ格納部３２に予め定義されている複数の電圧データの中から、電圧の実測値に対応する電圧データを選択するようになっている。
またさらに、マイコン４２は、電池ユニット１におけるサーミスタ１６の測定結果に基づいて、電池ユニット１におけるＥＥＰＲＯＭ１３の温度データ格納部３４に予め定義されている複数の温度データの中から、その実測値に対応する温度データを選択するようになっている。
【００５１】
さらにまた、マイコン４２は、電池ユニット１におけるＥＥＰＲＯＭ１３に格納されているＩＲドロップ値に基づいて、電池ユニット１におけるＥＥＰＲＯＭ１３の劣化状態データ格納部３６に予め定義されている複数の劣化状態データの中から、そのＩＲドロップ値に対応する劣化状態データを選択するようになっている。
【００５２】
なお、マイコン４２が、電流値データ，電圧データ，温度データおよび劣化状態データをそれぞれ選択する手法としては、例えば、実測値に最も近似する各値を選択して取得してもよく、又、その他、電流値データ，電圧データ，温度データおよび劣化状態データを、予め各値の所定の範囲毎の代表値としてそれぞれ対応付けておき、実測値に応じて、これらの代表値（電流値データ，電圧データ，温度データおよび劣化状態データ）を選択するようにしてもよく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００５３】
そして、マイコン４２は、Ａ／Ｄコンバータ４４によって測定された電圧から求めた電圧データと、Ａ／Ｄコンバータ４５によって測定された電流レートから求めた電流レートデータとに基づいて、かかる電圧値と電流レートとの組み合わせに対応する残容量データを、ＤＩ／Ｏ端子を介して電池ユニット１のＥＥＰＲＯＭ１３（残容量データ格納部３５）から取得するようになっており、残容量データ取得部として機能するようになっている。
【００５４】
さらに、マイコン４２は、取得した残容量データに基づいて電池セル１１の残容量を演算するようになっており、演算部としても機能するようになっている。更に、マイコン４２は、この算出した電池セル１１の残容量を残量表示部（表示部）４１に表示させる表示制御部としても機能するようになっている。
また、マイコン４２からは、電池ユニット１のＥＥＰＲＯＭ１３を駆動するためのクロックがＳＫ端子に出力されるようになっている。
【００５５】
駆動部４７は、残容量の表示以外の種々の機能を実現するためのものであって、例えば、本残容量表示装置４が携帯電話に組み込まれている場合には、電話器としての機能を実現させるための回路等がこの駆動部４７に相当するものである。
上述のごとく構成された残容量表示装置４によって、本発明の一実施形態としての二次電池ユニットにおける電池セルの残容量を表示させる手法を、図７に示すフローチャート（ステップＢ１０〜Ｂ１３０）に従って説明する。
【００５６】
電池ユニット１が残容量表示装置４に接続されると、マイコン４２は、Ａ／Ｄコンバータ４４によって電池セル１１の電圧を測定する（ステップＢ１０）。そして、マイコン４２は、電池ユニット１におけるＥＥＰＲＯＭ１３の電圧データ格納部３２を参照して、この電圧の実測値（例えば３６８０ｍＶ）に基づいて電圧データ（例えば３７００ｍＶ）を取得する（ステップＢ２０）。
【００５７】
また、マイコン４２は、Ａ／Ｄコンバータ４５によって電池セル１１の電流レートを測定する（ステップＢ３０）。そして、マイコン４２は、電池ユニット１におけるＥＥＰＲＯＭ１３の電流値データ格納部３１を参照して、この電流レートの実測値（例えば４５Ｃ／１００）に基づいて電流レートデータ（例えば５０Ｃ／１００）を取得する（ステップＢ４０）。
【００５８】
マイコン４２は、電池ユニット１におけるＥＥＰＲＯＭ１３の残容量データ格納部３３を参照して、上述のごとく選択した電圧データ（３７００ｍＶ）と電流レートデータ（５０Ｃ／１００）との組み合わせに対応する残容量データ（７０％）を取得する（ステップＢ５０）。
また、マイコン４２は、電池ユニット１のサーミスタ１６から電池セル１１の所定位置の温度を取得し（ステップＢ６０）、電池ユニット１におけるＥＥＰＲＯＭ１３の温度データ格納部３４を参照して、この電池セル１１の温度の実測値（例えば１２℃）に基づいて温度データ（例えば１０℃）を取得する（ステップＢ７０）。
【００５９】
そして、マイコン４２は、電池ユニット１におけるＥＥＰＲＯＭ１３の温度補正データ格納部３５を参照して、温度補正データ（例えば７０％すなわち０．７）を取得する（ステップＢ８０）。
さらに、マイコン４２は、充電器２によってＥＥＰＲＯＭ１３に記録されたＩＲドロップ値を取得し（ステップＢ９０）、電池ユニット１におけるＥＥＰＲＯＭ１３の劣化状態データ格納部３６を参照して、この電池セル１１のＩＲドロップ値に基づいて劣化状態データ（例えば３８００ｍＶ）を取得する（ステップＢ１００）。
【００６０】
そして、マイコン４２は、電池ユニット１におけるＥＥＰＲＯＭ１３の劣化補正データ格納部３７を参照して、劣化補正データ（例えば７５％すなわち０．７５）を取得する（ステップＢ１１０）。
マイコン４２は、ステップＢ５０において取得した残容量データ（７０％）に対して、ステップＢ８０において取得した温度補正データ（０．７）およびステップＢ１１０で取得した劣化補正データ（０．７５）を用いて、補正（例えば、７０％×０．７×０．７５≒４０％）を行ない（ステップＢ１２０）、マイコン４２は、このようにして算出した残容量データを残量表示部４１に表示させる（ステップＢ１３０）。
【００６１】
このように、本発明の一実施形態としての２次電池ユニットおよび残容量表示装置によれば、電池ユニット１におけるＥＥＰＲＯＭ１３が、電流値データ格納部３１や電圧データ格納部３２をそなえているので、Ａ／Ｄコンバータ４５，４４によって測定された電流値や電圧を直接的に用いる代りに、これらの電流値データ格納部３１や電圧データ格納部３２に予め設定された電流レートデータや電圧データに基づいて残容量を取得でき、電池セル１１の残容量を迅速に取得することができる。
【００６２】
また、残容量データ格納部３３を有するので、電流レートデータと電圧データとに基づいて残容量データを取得することができ、電池セルの残容量の表示を高速化することできる。又、残容量の取得に際して、演算を行なう必要がないので、装置構成を簡素化することができ製造コストを低減することができる。
特に、残容量データをＥＥＰＲＯＭ１３にテーブルとして記録しているので、メモリ素子としてＥＥＰＲＯＭのような小容量かつ廉価なものを用いて構成することができる。
【００６３】
また、電流レートと電圧との関係が非線形である場合においても、電流レートデータと電圧データとの組み合わせに対応する残容量データを用いることにより、電池セル１１の残容量を正確に算出することができる。
本発明においては、計測値への影響が最も大きいとされている電流レートと、電圧との関係テーブルに基づいて残容量を求めるようになっているので、電池セル１１の残容量を簡便に高い精度で測定することができる。
【００６４】
また、本発明においては、残容量データは、予め誤差要因として最も大きいとされている電流レートによって補正されていると言うことができ、その残容量の精度は高いものであると言うことができる。
従って、必ずしも温度や劣化状態に基づく補正を行なう必要がなく、温度や劣化状態に基づく補正を行なうか否かの判断を、本電池ユニット１（残容量表示装置４）の使用者に委ねることができ、使用者の自由度を向上させることもできる。
【００６５】
すなわち、上述した実施形態においては、残容量データ格納部３３から取得した残容量データに対して温度や劣化状態に基づく補正を行なっているが、それに限定されるものではなく、例えば、温度に基づく補正のみや劣化状態に基づく補正のみを行なったり、又、これらの補正を行なわなずに、残容量データ格納部３３から取得した残容量データを直接使用してもよい。
【００６６】
また、電流値データ，電圧データ，残容量データ等を格納するメモリ素子（ＥＥＰＲＯＭ等）は安価であるので、本発明の一実施形態としての二次電池ユニットの実施に際して、従来の二次電池ユニットと比較しても製造コストが大きく増大することはない。
さらに、一般に、電池電圧と残容量との相関関係は、その際に流れる電流レートによって変化するものであるが、本発明においては、残容量データを、電池電圧だけでなく複数の電流レートデータ毎にも定義しているので、電池セル１１の残容量をより正確に測定することができる。
【００６７】
また、ＥＥＰＲＯＭ１３が、電池ユニット１の所定位置における種々の温度に対応する複数の温度補正データを定義する温度補正データを格納しているので、温度による影響をふまえた電池セル１１の残容量を求めることができ、残容量の精度を向上させることができる。
さらに、温度データ格納部３４と温度補正データ格納部３５とを有するので、測定された温度を直接用いて演算処理を行なう必要がなく、予め設定された温度データに基づいて残容量を補正するので、高精度な残容量を迅速に取得することができ、又、残容量表示装置４の負担を減らすことができ装置構成を簡素化することもできる。
【００６８】
また、ＥＥＰＲＯＭ１３が、電池セル１１の種々の劣化状態に対応する複数の劣化補正データを格納しているので、この劣化補正データを用いて補正を行なうことにより、電池セル１１の劣化による影響をふまえた電池セル１１の残容量を求めることができ、残容量の精度を向上させることができる。
さらに、劣化状態データ格納部３６と劣化補正データ格納部３７とを有するので、測定された劣化状態（電圧ドロップ値）を直接用いて演算処理を行なう必要がなく、予め設定された劣化状態データに基づいて残容量を補正するので、高精度な残容量を迅速に取得することができ、又、残容量表示装置の負担を減らすことができ装置構成を簡素化することもできる
また、本発明においては、残容量についての温度や劣化による補正を、残容量表示装置や電力消費機器等の電池ユニット１が装着される側のマイクロプロセッサの演算処理によって行なうことができ、電池ユニット１の構造を簡素化することができる。
【００６９】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述した実施形態においては、Ａ／Ｄコンバータ４４によって測定された電圧やＡ／Ｄコンバータ４５によって測定された電流レートが、予めＥＥＰＲＯＭ１３に格納されている電圧データや電流レートデータと一致しない場合に、強制的にこれらの予め登録された電圧データや電流レートデータに近似させて、これらの電圧データと電流レートデータとの組み合わせに対応する残容量データを用いているが、これに限定するものではない。
【００７０】
例えば、測定された電流レートが、予めＥＥＰＲＯＭ１３に格納されている電圧データや電流レートデータと一致しない場合に、残容量データについて線形補正を行なってもよい。例えば、電圧データが｛２７００，・・・，３６００，３７００，・・・，４２００｝というデータ列として定義されている場合に、電圧の実測値が３６５０ｍＶであった場合に、３６００ｍＶにおける残容量データと３７００ｍＶにおける残容量データとの中間値をこの実測値に対応する残容量データとしてもよい。
【００７１】
すなわち、Ａ／Ｄコンバータ（電圧測定部）４４による電圧の測定結果がＥＥＰＲＯＭ１３（電圧データ格納部３２）に格納されていない場合や、Ａ／Ｄコンバータ（電流値測定部）４５による電流レート（電流値）の測定結果がＥＥＰＲＯＭ１３（電流値データ格納部３１）に格納されていない場合に、マイコン（残容量データ取得部）４２が、ＥＥＰＲＯＭ１３に登録されている、電圧データ，電流値データおよびこれらに対応する残容量データを用いて線形補正を行なうことによって、測定結果に対応する残容量データを取得してもよい。
【００７２】
また、電池セル１１の劣化状態の検出手法は、上述のごとく一定時間放電させた後の電池セル１１の電圧によって規定されるＩＲドロップ値を利用する手法に限定するものではなく、例えば、一定電圧まで放電させた場合の放電時間の相違によって電池セル１１の劣化状態を検出してもよい。
さらに、上述した各態様の本発明の電池ユニット１において、ＥＥＰＲＯＭ１３へのＩＲドロップ値の書込や残容量の算出は、充電器や電力消費機器に限られるものではなく、電池ユニット１が接続可能な機器であれば何れの機器で行ってもよい。
【００７３】
また、上述した実施形態においては、電池ユニット１のＥＥＰＲＯＭ１３に電流値データ格納部３１，電圧データ格納部３２，残容量データ格納部３３，温度データ格納部３４，温度補正データ格納部３５，劣化状態データ格納部３６および劣化補正データ格納部３７をそなえて構成しているが、これに限定されるものではなく、これらの全てもしくは少なくともこれらの一部を残容量表示装置４側にそなえてもよい。
【００７４】
さらに、上述した実施形態においては、残容量表示装置４に電流値測定部（Ａ／Ｄコンバータ４５）および電圧測定部（Ａ／Ｄコンバータ４４）をそなえて構成しているが、それに限定されるものではなく、これらを電池ユニット１に有するような構成にしてもよい。
なお、本発明の各実施形態が開示されていれば、当業者によって製造することが可能である。
【００７５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の二次電池ユニットおよび残容量表示装置によれば、以下の効果ないし利点がある。
（１）二次電池ユニットにおけるメモリ素子が、電池セルに流れる種々の電流値に対応する複数の電流値データを定義する電流値データ格納部や、電池セルの種々の電圧に対応する複数の電圧データを定義する電圧データ格納部をそなえているので、測定された電流値や電圧を直接的に用いる代りに、予め設定された電流値データや電圧データに基づいて残容量を取得でき、電池セルの残容量を迅速に取得することができる（請求項１，請求項４，請求項５）。
【００７６】
（２）複数の電流値データと複数の電圧データとの各組み合わせについて、それぞれ対応する残容量データを定義する残容量データ格納部を有するので、電流値データと電圧データとに基づいて残容量データを取得することができ、電池セルの残容量の表示を高速化することできる。更に、残容量の取得に際して、演算を行なう必要がないので、装置構成を簡素化することができ製造コストを低減することができる（請求項１，請求項４，請求項５）。
【００７７】
（３）メモリ素子が、２次電池ユニットの所定位置における種々の温度に対応する複数の温度補正データを格納する温度補正データ格納部を有するので、温度による影響をふまえた電池セルの残容量を求めることができ、残容量の精度を向上させることができる（請求項２，請求項５）。
（４）電池セルの所定位置における種々の温度に対応する複数の温度データを定義する温度データ格納部と、複数の温度データ毎にそれぞれ対応する温度補正データを格納する温度補正データ格納部とを有するので、測定された温度を直接用いて演算処理を行なう必要がなく、予め設定された温度データに基づいて残容量を補正するので、高精度な残容量を迅速に取得することができ、又、残容量表示装置の負担を減らすことができ装置構成を簡素化することもできる（請求項３，請求項５）。
【００７８】
（５）電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化補正データを格納する劣化補正データ格納部を有するので、電池セルの劣化による影響をふまえた電池セルの残容量を求めることができ、残容量の精度を向上させることができる（請求項１，請求項４，請求項５）。
（６）電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化状態データを定義する劣化状態データ格納部と、複数の劣化状態データ毎にそれぞれ対応する劣化補正データを格納する劣化補正データ格納部とを有するので、測定された劣化状態（電圧ドロップ値）を直接用いて演算処理を行なう必要がなく、予め設定された劣化状態データに基づいて残容量を補正するので、高精度な残容量を迅速に取得することができ、又、残容量表示装置の負担を減らすことができ装置構成を簡素化することもできる（請求項１，請求項４，請求項５）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての２次電池ユニットの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態としての２次電池ユニットにおけるＥＥＰＲＯＭのデータ構成の例を部分的に示す図である。
【図３】残容量データの例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態としての２次電池ユニット１の充電器の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態としての２次電池ユニットに対して充電器が充電を行なう処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態としての残容量表示装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態としての二次電池ユニットにおける電池セルの残容量を、残容量表示装置によって表示させる手法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ ２次電池ユニット
２ 充電器
４ 残容量表示装置
１１ 電池セル
１２ 回路部
１３ ＥＥＰＲＯＭ（メモリ素子）
１４ 保護回路
１５ ＦＵＳＥ
１６ サーミスタ（温度測定部）
１７，１８ ＬＰＦ
１９ 抵抗
２１ 充電制御回路
２２ 定電流放電回路
２３ ＭＰＵ
２４ Ａ／Ｄ変換器
２５ 電源回路
３１ 電流値データ格納部
３２ 電圧データ格納部
３３ 残容量データ格納部
３４ 温度データ格納部
３５ 温度補正データ格納部
３６ 劣化状態データ格納部
３７ 劣化補正データ格納部
４１ 残量表示部
４２ マイコン（残容量データ取得部，演算部，表示制御部）
４３ Ａ／Ｄコンバータ
４４ Ａ／Ｄコンバータ（電圧測定部）
４５ Ａ／Ｄコンバータ（電流値測定部）
４６ 電圧レギュレータ
４７ 駆動部
４８ 抵抗
Claims (5)
- 充電可能な電池セル及びメモリ素子をそなえて構成された２次電池ユニットであって、
該電池セルが、リチウム２次電池であり、
該メモリ素子が、
該電池セルに流れる種々の電流値に対応する複数の電流値データを定義する電流値データ格納部と、
該電池セルの種々の電圧に対応する複数の電圧データを定義する電圧データ格納部と、
前記複数の電流値データと前記複数の電圧データとの各組み合わせについて、それぞれ対応する残容量データを定義する残容量データ格納部と、
該電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化補正データを格納する劣化補正データ格納部と、
前記電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化状態データを定義する劣化状態データ格納部とを有し、
該複数の劣化状態データのそれぞれと該複数の劣化補正データのそれぞれとが対応づけられており、
前記劣化状態データが、充電時において、一旦、所定電圧になった後に所定時間放電させ、その所定時間経過後の電圧値を測定することにより算出される電圧ドロップ値より定義されることを特徴とする、２次電池ユニット。 - 該メモリ素子が、
該２次電池ユニットの所定位置における種々の温度に対応する複数の温度補正データを格納する温度補正データ格納部を有することを特徴とする、請求項１記載の２次電池ユニット。 - 該メモリ素子が、
該２次電池ユニットの所定位置における種々の温度に対応する複数の温度データを定義する温度データ格納部をそなえ、
該温度補正データ格納部が、該複数の温度データ毎にそれぞれ対応する該温度補正データを格納することを特徴とする、請求項２記載の２次電池ユニット。 - 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の２次電池ユニットにおける該電池セルの残容量を表示部に表示する残容量表示装置であって、
該電池セルに流れる電流値を測定する電流値測定部と、
該電池セルの電圧を測定する電圧測定部と、
前記電圧測定部によって測定された電圧と、前記電流値測定部によって測定された電流値とに基づいて、該残容量データ格納部から対応する該残容量データを取得する残容量データ取得部と、
該残容量データ取得部が取得した該残容量データに基づいて該電池セルの残容量を演算する演算部と、
該演算部によって算出された該電池セルの残容量を該表示部に表示させる表示制御部とをそなえ、
該電池セルが、リチウム２次電池であり、
前記２次電池ユニットのメモリ素子が、該電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化補正データを格納する劣化補正データ格納部と、該電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化状態データを定義する劣化状態データ格納部とをそなえ、
該複数の劣化状態データのそれぞれと該複数の劣化補正データのそれぞれとが対応づけられており、
前記劣化状態データが、充電時において、一旦、所定電圧になった後に所定時間放電させ、その所定時間経過後の電圧値を測定することにより算出される電圧ドロップ値によって定義され、
該演算部が、該劣化状態データに対応する該劣化補正データを用いて該電池セルの残容量を演算することを特徴とする、残容量表示装置。 - 請求項２又は請求項３に記載の２次電池ユニットにおける該電池セルの残容量を表示部に表示する残容量表示装置であって、
該電池セルに流れる電流値を測定する電流値測定部と、
該電池セルの電圧を測定する電圧測定部と、
前記電圧測定部によって測定された電圧と、前記電流値測定部によって測定された電流値とに基づいて、該残容量データ格納部から対応する該残容量データを取得する残容量データ取得部と、
該残容量データ取得部が取得した該残容量データに基づいて該電池セルの残容量を演算する演算部と、
該演算部によって算出された該電池セルの残容量を該表示部に表示させる表示制御部とをそなえ、
該電池セルが、リチウム２次電池であり、
前記２次電池ユニットのメモリ素子が、該電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化補正データを格納する劣化補正データ格納部と、該電池セルの種々の劣化状態に対応する複数の劣化状態データを定義する劣化状態データ格納部とをそなえ、
該複数の劣化状態データのそれぞれと該複数の劣化補正データのそれぞれとが対応づけられており、
前記劣化状態データが、充電時において、一旦、所定電圧になった後に所定時間放電させ、その所定時間経過後の電圧値を測定することにより算出される電圧ドロップ値によって定義され、
該演算部が、該劣化状態データに対応する該劣化補正データと該温度補正データ格納部に格納された該温度補正データとを用いて該電池セルの残容量を演算することを特徴とする、残容量表示装置。
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