JP4764971B2 - 電池の残量計測装置 - Google Patents

Description

この発明は、二次電池に蓄えられた電気量の残量を計測する電池の残量計測装置に関し、特に、リチウムイオン電池に蓄えられた電気量を正確に測定するための電池の残量計測装置に関する。

従来、リチウムイオン電池が外部の負荷装置や充電装置と接続された充放電状態で、あるいは使用しないで放置されたままの休止状態で、リチウムイオン電池が蓄えている現在の放電可能電気量（残量）、あるいは充電可能電気量を正確に測定するための計測装置として、例えば後述する特許文献１に記載された二次電池残量表示装置のような電池の残量計測装置が使用されている。

図２０は、従来の電池の残量計測装置の一例を示すブロック図である。
図２０に示す残量計測装置では、電池パック３の中のリチウムイオン電池３１が充電可能な二次電池である。通常、この電池パック３の中には、リチウムイオン電池３１に流れる充放電電流を検出する電流センサ３２、リチウムイオン電池３１の温度を検出する温度センサ３３が一体に収められている。電流センサ３２及び温度センサ３３からの検出信号は、検出装置２によって演算装置１に取り込まれ、演算装置１では内部の演算アルゴリズム１０１が起動されてリチウムイオン電池３１に蓄えられた電気量が演算され、残量計測装置の認識する残量とされる。

この演算装置１には、充電効率メモリテーブル４０１、放電効率メモリテーブル５０１、自己放電量メモリテーブル６０１、タイマ７、及びメモリ８が接続される。また、演算装置１の演算結果は外部装置９に出力され、そこに設けられた電気量表示部１０により、リチウムイオン電池３１に蓄えられた電気量の残量が表示できる。リチウムイオン電池３１に蓄えられた残量はメモリ８に記憶するようにしている。演算装置１では、リチウムイオン電池３１の放電時に電流センサ３２で検出された放電電流、又は所定の電流値でこの残量を割る除算を行うことによって、放電残時間（放電可能時間）が演算される。この放電残時間は、外部装置９に設けられた時間表示部１１により表示される。

リチウムイオン電池３１の充電時には、満充電量からメモリ８に記憶された残量を差し引いて充電可能電気量を求め、この充電可能電気量を電流センサ３２で検出した充電電流、又は所定の電流値で割る除算を行うことにより、充電残時間（充電可能時間）を求める。この充電残時間は、外部装置９に設けられた時間表示部１１で表示するようにしている。なお、充放電可能時間の演算における所定の電流値としては、所定時間内に流れた平均電流値、あるいは外部の負荷等にこれから流そうとする予定電流値等を用いることができる。

演算アルゴリズム１０１では、リチウムイオン電池３１に電流が流れている充放電時と、電流が流れていない非充放電時とでそれぞれ異なるアルゴリズムが実行される。すなわち、充放電時には、メモリ８に記録された前回の残量に、充電電気量を加算すると共に放電電気量を減算することによって、新たな残量を求めているが、非充放電時には、メモリ８に記録された前回の残量から、所定の自己放電量を減算することによって、現在の残量を求める。

図２１は、従来の電池の残量計測装置における温度と充電効率との関係の一例を示すグラフである。
ここで、充電電気量とは電流センサ３２で検出された充電電流値とタイマ７で計測された充電時間との積、すなわち所定時間の充電電気量に充電効率（アンペアアワー効率）を乗算することで得られるものである。上記の充電効率は、リチウムイオン電池３１に充電可能な電気量（充電可能電気量）に対する実際に蓄えられた電気量の比であって、この値は、リチウムイオン電池３１の温度、リチウムイオン電池３１に流れる電流、そこに蓄えられている電気量（残量）によって変化する。図２１に示すグラフでは、温度が低くなる程、充電効率が低下している。

図２２は、従来の残量計測装置における温度と放電効率との関係の一例を示すグラフである。
放電電気量は、電流センサ３２で検出された放電電流値とタイマ７で計測された時間との積、すなわち所定時間の放電電気量を放電効率で除算することで得られるものである。図２２に示すグラフでは、温度が低く、電流が大きい程、放電効率が低下している。上記の放電効率は、常温（２０℃）で放電電流値０．２Ｃ［Ａ］のときの総放電電荷量（定格容量Ｃ_N；以下、単にＣと記す。）を基準として、所定温度での所定の放電電流で放電される電荷量〔ｍＡＨ〕の割合を示す比率であって、この値は、温度と電流によって変化する。なお、放電電流の大きさは、Ｉ＝１．０ＣｍＡ、あるいはＩ＝０．２ＣｍＡのように、定格容量の倍数に電流の単位を付けて表す。

例えば、充電効率が０．９で検出した電流を積算することにより得られた充電電気量が１０００Ｃであった場合、認識される実際の充電電気量は９００Ｃ（１０００Ｃ×０．９）となる。また、例えば、放電効率が０．９で検出した電流を積算することにより得られた放電電気量が１０００Ｃであった場合、認識される実際の放電電気量は１１１１Ｃ（１０００Ｃ／０．９）となる。

図２３は、残量計測装置における満充電状態にした電池の、温度をパラメータとして放置期間と残量率との関係を示すグラフである。
一般に、リチウムイオン電池３１のような二次電池は、使用しない状態で放置した場合においても、その残量は低下する。これは、自己放電と呼ばれる現象であり、自己放電の大きさは温度、放置期間及び残量に依存する。図２３は、完全充電状態における電池の電気量（満充電量）を１００％として、自己放電によって残量率が低下していく様子を示している。満充電状態で放置されたリチウムイオン電池３１の残量率と温度、及び放置期間との間には、温度が高い程、リチウムイオン電池３１の自己放電量は大きく、また、放置期間と共に自己放電量が増加する関係がある。

図２１、図２２、図２３に示す充電効率、放電効率、自己放電量の値は、それぞれ図２０の充電効率メモリテーブル４０１、放電効率メモリテーブル５０１、自己放電量メモリテーブル６０１に格納されており、検出装置２によって検出された各種の条件に対応した値が選ばれて、演算装置１における演算の際に使用される。

なお、上述した従来技術に関連する先行出願には、特願２００２−１００３５４（平成１４年４月２日出願）がある。また、放電時と充電時の両者において、正確な二次電池の残余容量を測定可能な電源残余容量測定装置については、特許文献２に記載がある。
特開平６−２０７２３号公報 特開平５−１５２００６号公報

ところで、従来の残量計測装置は、温度や電流により充放電効率が変化するという考え方が基となっていた。しかしながら、実験の結果、二次電池の充放電において条件（温度・電流等）が変化した場合、充放電効率が変化するのではなく、各充放電条件に応じて一時的に充電や放電ができない電気量が存在し、その量が変化するという考え方が適当であることがわかった。

図２４は、従来の電池の残量計測装置における先行充電温度に対する充電電気量の大きさを示すグラフである。
この図２４では、完全放電の後、所定温度で完全充電されるまで（例えば、充電電流が０．０５Ｃ［Ａ］になるまで）、定電圧・定電流で充電を行った結果を先行充電のグラフとして示している。また、追加充電のグラフは、常温（２０℃）でさらにもう一度、完全充電されるまで充電を行ったものである。２種類の充電条件（温度・電流）で連続的に充電を行った場合、それぞれ所定温度（−２０℃、及び０℃）で完全充電された後、その温度を常温（２０℃）に設定することによって、さらにある程度の電気量が充電される。しかも、その合計電気量は完全放電状態から完全充電状態まで常温で連続して充電した場合の電気量と等しいことが分かる。

このように、二次電池の充電効率（充電電気量）は一定であって、充電条件が変化した場合に、その周囲温度に応じて一時的に一部の電気量が充電できない状態となっている。すなわち、従来の残量計測装置における考え方で残量計測を行った場合、例えば０℃で充電した後に、温度が常温になった場合を想定すると、０℃では蓄えられる電気量を小さく見積もることになるため、常温における残量は実際の残量（実残量）に比べて小さくなるという問題が生じる。

図２５、図２６は、いずれも従来の電池の残量計測装置における２種類の放電条件（温度・電流）で連続的に放電した結果の一例を示すグラフである。
完全充電の後、所定温度で完全放電するまで（例えば、電池電圧が２．５Ｖになるまで）定電流放電を行った結果を、先行放電のグラフとして示している。また、追加放電のグラフは、常温（２０℃）でさらにもう一度完全放電するまで放電を行ったものである。

図２５のグラフでは、先行放電の電流値が０．２Ｃ［Ａ］であって、例えば温度が０℃であれば、放電電気量が５２５０Ｃとなった時点で残量がゼロとなり、また、温度が−２０℃であれば、放電電気量が４８００Ｃとなった時点で残量がゼロとなる。しかし、その後に温度を常温（２０℃）にして追加放電を行うと、前者では１００Ｃ、後者では５５０Ｃだけ追加放電が可能である。

また、図２６のグラフでは、先行放電の電流値が１Ｃ［Ａ］であって、例えば温度が０℃であれば、放電電気量Ａが４５５０Ｃとなった時点で放電可能電気量（残量）がゼロと認識されるが、その後に温度を常温（２０℃）にして追加放電を行うと、さらに残量Ｂが８００Ｃとなって、その大きさだけ追加放電が可能となる。

このように従来の残量計測装置においては、二次電池が所定条件で完全放電したと認識した後でも、常温（２０℃）でさらにある程度の電気量が放電され、その合計電気量は完全充電状態から完全放電状態まで常温（２０℃）で連続して放電した場合の電気量と等しい。

このように、リチウムイオン電池３１のような二次電池では、その温度が上昇したり、放電電流が減少したりすると、新たな充電が行われなくても見かけ上の残量が生じる。そのため、従来の残量計測装置では、放電可能な電気量が増加し、放電残時間が大きくなるにもかかわらず、演算装置で認識する残量としてはゼロを維持し、放電残時間もゼロと計算してしまうという問題があった。

また、非充放電時には自己放電量を考慮した残量計算を行っているが、検出された複数の状態量（残量、温度、放置期間）から自己放電量を間接的に求めていたため、その精度は悪く、非充放電状態が繰り返されると、誤差の蓄積により残量計測装置で認識する残量が実際の残量と大きく異なってしまうという問題もあった。

さらに、二次電池は電気の充電・放電を繰り返すことにより劣化が進み、定格容量自体が減少する。しかし、従来の残量計測装置では、劣化の程度を正確に認識して残量を計測することができないという問題もあった。

この発明の目的は、休止状態になる前において二次電池に流れる電流方向に基づいて残量修正を行って、二次電池の残量率を正確に測定できる電池の残量計測装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、この電池の残量計測装置は、二次電池の電圧を検出する電圧センサと、前記電圧センサで検出した電圧信号に応じて前記二次電池の残量値を計算する演算装置と、前記演算装置により計算した前記残量値と前記二次電池に流れる電流方向とをそれぞれ保存するメモリと、前記二次電池に電流が流れない休止状態での電圧値と前記二次電池に蓄えられた電気量の割合との関係を示す残量率特性として、前記休止状態となる直前の電流方向が充電方向であった場合と放電方向であった場合とでそれぞれ異なる残量率データであって、前記休止状態における前記二次電池の電圧値を補正するための補正データと、前記休止状態となる直前の電流方向が充電方向または放電方向のいずれか一方についての残量率データを保存した開放電圧−残量率メモリテーブルとから構成される。

この電池の残量計測装置では、二次電池の充放電に際して電気量の残量を計測するとともに、前記二次電池の充放電が所定時間だけ休止したとき前記二次電池の残量率に基づいて残量修正を実行する際に、メモリに保存された電流方向に応じて開放電圧−残量率メモリテーブルから読み出した残量率データにより、メモリに保存された残量値を修正できる。
また、上記目的を達成するために、二次電池の充放電に際して電気量の残量を計測するとともに、前記二次電池の充放電が所定時間だけ休止したとき前記二次電池の残量率に基づいて残量修正を実行する電池の残量計測装置において、前記二次電池の電圧を検出する電圧センサと、前記電圧センサで検出した電圧信号に応じて前記二次電池の残量値を計算する演算装置と、前記演算装置により計算した前記残量値と前記二次電池に流れる電流方向とをそれぞれ保存するメモリと、前記二次電池に電流が流れない休止状態での電圧値と前記二次電池に蓄えられた電気量の割合との関係を示す残量率特性として、前記休止状態となる直前の電流方向が充電方向であった場合と放電方向であった場合とでそれぞれ異なる残量率データであって、前記休止状態となる直前の電流方向が充電方向または放電方向のいずれか一方についての残量率データと、前記休止状態となる直前の電流方向が充電方向であった場合と放電方向であった場合とにおける前記残量率特性の差分データを保存した開放電圧−残量率メモリテーブルと、を備え、前記メモリに保存された電流方向に応じて前記開放電圧−残量率メモリテーブルから読み出した残量率データにより、前記メモリに保存された残量値を修正することを特徴とする電池の残量計測装置が提供される。

この発明の電池の残量計測装置によれば、メモリに保存された電流方向に応じて開放電圧−残量率メモリテーブルから読み出した残量率データにより、メモリに保存された残量値を修正できるから、休止状態の前の状態（充電又は放電）にかかわらず、休止状態における残量率及び残量の修正が高精度に行える。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る電池の残量計測装置の全体構成を示すブロック図である。

演算装置１は、二次電池の残量を計測するための演算アルゴリズム１２を備え、ここには検出装置２を介してリチウムイオン電池３１を含む電池パック３が接続されている。この電池パック３には、リチウムイオン電池３１の他に、リチウムイオン電池３１に流れる充放電電流を検出する電流センサ３２、リチウムイオン電池３１の周囲温度を検出する温度センサ３３、リチウムイオン電池３１の電圧を検出する電圧センサ３４が収められている。ここで検出された信号は、検出装置２によって演算装置１に取り込まれ、演算装置１では、内部の演算アルゴリズム１２によって、電流センサ３２により流入する電流が検出された充電状態、流出する電流が検出された放電状態、及びそれ以外の休止状態をそれぞれ判定して、リチウムイオン電池３１に蓄えられた電気量（残量）や充放電残時間（充電残時間、放電残時間）等を演算する。

この演算装置１には、リチウムイオン電池３１の温度と一時的に充電できないとみなされる電気量（非充電量）との関係を保存する温度−非充電量メモリテーブル４、リチウムイオン電池３１の温度及び電流と一時的に放電できないとみなされる電気量（非放電量）との関係を保存する温度・電流−非放電量メモリテーブル５、休止状態におけるリチウムイオン電池３１の電圧（開放電圧）とリチウムイオン電池３１に蓄えられた電気量の割合（残量率）との関係を保存する開放電圧−残量率メモリテーブル６、リチウムイオン電池３１の充電時間又は放電時間を計測するタイマ７、及びリチウムイオン電池３１に蓄えられた残量及び満充電量を記憶するメモリ８が接続されている。

リチウムイオン電池３１の充放電が行われている充放電時では、演算アルゴリズム１２において、メモリ８に記憶された前回の残量に充電電気量を加算し、あるいは前回の残量から放電電気量を減算することによって、新たな残量を求める。ここで、充電電気量は電流センサ３２で検出された充電電流とタイマ７で測定される時間との積（所定時間の充電電気量）として、充電時に演算され、放電電気量は電流センサ３２で検出された放電電流とタイマ７で測定される時間との積（所定時間の放電電気量）として、放電時に演算できる。また、検出した温度から温度−非充電量メモリテーブル４を参照して非充電量を求め、メモリ８に記憶された残量・満充電量を用いて充電可能量を演算するとともに、検出した温度・電流から温度・電流−非放電量メモリテーブル５を参照して非放電量を求め、メモリ８に記憶された残量を用いて放電可能量を演算する。さらに、充電可能量と放電可能量を所定の電流値で除算して、充放電残時間を求める。

リチウムイオン電池３１に電流が流れなくなった非充放電時には、自己放電量を考慮した残量計算を行っている。すなわち、非充放電状態が所定時間経過した休止状態（休止時）には、電圧センサ３４によって開放電圧を検出し、開放電圧−残量率メモリテーブル６を参照することでリチウムイオン電池３１の残量率を求める。また、残量率とメモリ８に記憶された満充電量を乗算することで、リチウムイオン電池３１の残量を求めて、残量修正を行う。

演算装置１によるこれらの演算結果は外部装置９に出力され、電気量表示部１０でリチウムイオン電池３１に蓄えられた電気量の残量が表示できる。また、放電残時間は、外部装置９に設けられた時間表示部１１で表示できる。

次に、第１の実施の形態に係る電池の残量計測装置の動作を説明する。
図１の残量計測装置では、充電状態、放電状態、休止状態でそれぞれ演算アルゴリズム１２による処理内容が異なる。すなわち、演算装置１によりリチウムイオン電池３１が現在どのような状態にあるかを判定し、その状態に応じた一連の処理が実行される。

図２は、図１の演算アルゴリズム１２による状態判定を示すフローチャートである。この状態判定では、まず電流センサ３２の測定値からリチウムイオン電池３１に電流が流れているかどうかをチェックし（ステップＳ１）、流れていない場合には休止状態と判定する。また、電流が流れている場合には、電流方向をチェックする（ステップＳ２）。ここで、電流方向が＋方向であった場合には充電状態と判定し、−方向であった場合を放電状態と判定する。

図３は、充電状態での演算処理の一例を示すフローチャートである。
充電状態では、演算装置１は、まず温度センサ３３で測定された温度と温度−非充電量メモリテーブル４とから、対応するリチウムイオン電池３１の非充電量を求める（ステップＳ１１）。次に、満充電量から残量と非充電量を減算して、リチウムイオン電池３１の充電可能電気量を求める（ステップＳ１２）。さらに、充電可能電気量を電流で除算して、リチウムイオン電池３１の充電可能時間を求める（ステップＳ１３）。

次に、電圧センサ３４で測定されたリチウムイオン電池３１の電圧値が所定値（１セルの場合であれば、例えば４．１５Ｖ）以上で、かつ電流センサ３２で測定された電流値が所定値（例えば５０ｍＡ）以下であるかどうかをチェック（ステップＳ１４，Ｓ１５）し、そうであった場合はステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、満充電量の値をメモリ８に記憶された残量値によって置き換えることにより、満充電量を修正する。

図４は、放電状態での演算処理の一例を示すフローチャートである。
放電状態では、演算装置１は、まず温度センサ３３と電流センサ３２で測定された温度と電流と温度・電流−非放電量メモリテーブル５とから、対応するリチウムイオン電池３１の非放電量を求める（ステップＳ１７）。次に、残量から非放電量を減算して、リチウムイオン電池３１の放電可能電気量を求める（ステップＳ１８）。さらに、放電可能電気量を電流で除算して、リチウムイオン電池３１の放電可能時間を求める（ステップＳ１９）。

ここで、温度−非充電量メモリテーブル４のデータには、前述した図２４のグラフに示す追加充電が可能とされる充電電気量を用い、温度・電流−非放電量メモリテーブル５のデータには、前述した図２５、図２６のグラフに示す追加放電が可能とされる放電電気量を用いる。その場合に、温度が常温（２０℃）より高いときには、充電、放電のいずれであっても、常温（２０℃）のとき以上の電荷が充放電されることになる。したがって、所定温度での電気量から常温（２０℃）のときの電気量を差し引いた値を、それぞれ非充電量、及び非放電量とし、これらの値を便宜上マイナスの値で示す。もっとも、追加充放電される電気量の基準値は、常温（２０℃）ではなく、例えば６０℃のような高温に設定する場合も考えられ、そのような場合には、非充電量、及び非放電量の値は全てプラスの値で示すことができる。

図５は、休止状態での演算処理の一例を示すフローチャートである。
リチウムイオン電池３１の休止状態では、演算装置１は、電圧センサ３４で測定された電圧（開放電圧）が所定値（１セルの場合であれば、例えば４．１５Ｖ）以上かどうかを判断する（ステップＳ２１）。開放電圧が所定値以上である場合には、満充電量の値をメモリ８に記憶された残量値によって置き換えて、メモリ８の満充電量を修正する（ステップＳ２５）。

開放電圧が所定値以下の場合には、休止状態の継続時間が所定の時間、例えば１時間を経過したかどうかをチェック（ステップＳ２２）し、所定時間を経過している場合には、測定した開放電圧と開放電圧−残量率メモリテーブル６とから対応するリチウムイオン電池３１の残量率を求める（ステップＳ２３）。さらに、メモリ８の満充電量に残量率を乗算することによって、新たな残量値を計算して（ステップＳ２４）、メモリ８に記憶された残量値と置き換える（残量修正）。

このように、第１の実施の形態に係る電池の残量計測装置は、リチウムイオン電池３１に流れる電流を検出する電流センサ３２と、電流センサ３２によりリチウムイオン電池３１に流入する電流が検出された充電状態、リチウムイオン電池３１から流出する電流が検出された放電状態、及び休止状態を判定し、その判定結果に応じて充放電可能電気量及び充放電可能時間を演算する演算装置１と、リチウムイオン電池３１の温度を検出する温度センサ３３と、リチウムイオン電池３１の電圧を検出する電圧センサ３４と、各センサの信号をもとにリチウムイオン電池３１の残量を計算する演算装置１と、充電状態の継続時間を計測するタイマ７と、リチウムイオン電池３１の残量とリチウムイオン電池３１の満充電量を保存するメモリ８と、リチウムイオン電池３１の周囲温度と一時的に充電できないとみなされる電気量（非充電量）との関係を保存する温度−非充電量メモリテーブル４と、リチウムイオン電池３１の温度及び電流と一時的に放電できないとみなされる電気量（非放電量）との関係を保存する温度・電流−非放電量メモリテーブル５と、休止状態でのリチウムイオン電池３１の電圧（開放電圧）とリチウムイオン電池３１に蓄えられた電気量の割合（残量率）との関係を保存する開放電圧−残量率メモリテーブル６とを備えて構成されるものである。したがって、放電時のリチウムイオン電池３１の周囲温度や電流値が変化した場合でも、変化した温度や電流から、一時的に放電できないとみなされる電気量（非放電量）を求めることで、表示された残量が実際に放電可能な電気量と一致しないという問題点を解決できる。また、リチウムイオン電池３１に電流が流れない状態（電流ゼロ状態）での開放電圧と開放電圧−残量率メモリテーブル６から残量率を求めているから、無負荷時に変動する電池電圧を安定して検出して、残量を正確に求めることができる。

（第２の実施の形態）
図６は、第２の実施の形態に係る電池の残量計測装置の全体構成を示すブロック図である。

第２の実施の形態に係る電池の残量計測装置では、リチウムイオン電池３１の充電状態と休止状態のときに、演算装置１によって実行される演算アルゴリズム１３の処理内容が、第１の実施の形態と異なっている。しかし、残量計測装置の構成は、前述した図１に示す第１の実施の形態と同様である。

なお、演算アルゴリズム１３による状態判定については、図２に示す演算アルゴリズム１２での状態判定と同じであり、また、放電状態での放電処理については、図４に示す演算アルゴリズム１２での放電時の演算処理と同じである。その他に、図６の残量計測装置において、第１の実施の形態のものと対応する部分には図１と同じ符号を付けて、それらの詳細な説明を省略する。

第１の実施の形態の演算アルゴリズム１２の説明において、非充電量とは、常温（２０℃）での充電量を基準とし、基準条件での充電量（＝常温の満充電量）に対して所定温度の充電量がどのくらい小さくなるかを示すものであり、非放電量についても、常温（２０℃）で０．２Ｃの放電量を基準とし、基準条件での放電量（＝常温の満充電量）に対して所定温度であって、所定電流での放電量がどのくらい小さくなるかを示すものであった。また、放電処理における放電可能電気量は、残量から非放電量を減算するステップＳ１８において求めており、この残量の大きさは、温度と無関係に充放電電気量を積算した値（演算アルゴリズム１２の計算式参照）が用いられていた。したがって、放電可能電気量の計算では、残量（基準条件での放電量）に温度の影響が含まれているため、その精度が低下する。充電処理における充電可能電気量の計算についても、同様に残量と非充電量とが関係するから、その精度は低下する。

すなわち、第１の実施の形態では、図３に示す充電処理における満充電量の修正（ステップＳ１６）や、図５に示す休止処理における満充電量の修正（ステップＳ２５）がリチウムイオン電池３１の温度とは無関係に実行されていたので、修正された満充電量には温度変化による誤差が含まれていた。ここで、基準条件以外で満充電量修正を行った後に放電可能電気量の計算を行った場合を考えると、温度の影響が含まれた満充電量に対して、さらに温度の影響を加えることになる。すなわち、計算された放電可能電気量の値は、本来の電気量に温度影響分の誤差が含まれたものとなっていた。

図７は、充電状態での演算処理の一例を示すフローチャートである。
図７の充電状態での演算処理は、図３に示す充電処理のフローチャートと比較すると、充電処理のステップＳ１５の後に温度チェックのステップＳ３１が追加されたものとなっている。

第２の実施の形態では、充電状態と判断された場合も同様に、ステップＳ１１からステップＳ１３で一連の演算（充電可能量、充電可能時間）処理を終えた後に、リチウムイオン電池３１の電圧値が所定値（１セルの場合、例えば４．１５Ｖ）以上で、電流値が所定値（例えば５０ｍＡ）以下であった場合でも、ステップＳ３１でリチウムイオン電池３１の温度をチェックし、その温度が常温範囲（例えば１５〜３０℃）と判断した場合に限り、ステップＳ１６で満充電量の値をメモリ８に記憶された残量値によって置き換えて、満充電量修正を行う。ステップＳ３１で温度が常温以外と判断された場合には満充電修正を行わないで、図２に示す状態判定に戻る。

図８は、休止状態での演算処理の一例を示すフローチャートである。
図５に示す休止処理のフローチャートと比較すると、休止処理のステップＳ２１で開放電圧が所定値以上と判断された後に、温度チェックのステップＳ３２が追加されたものとなっている。

第２の実施の形態では、リチウムイオン電池３１が休止状態と判断され、電圧センサ３４で測定された電圧（開放電圧）が所定値（１セルの場合、例えば４．１５Ｖ）以上であった場合でも、ステップＳ３２で温度が常温範囲（例えば１５℃〜３０℃）と判断した場合に限り、満充電量の値をメモリ８に記憶された残量値によって置き換えて、満充電量修正を行う。そして、ステップＳ３２で温度が常温以外と判断された場合には、満充電量修正を行わないで、図２に示す状態判定に戻る。

図９は、非放電量の温度・電流特性を示すグラフであり、図１０は、非充電量の温度特性を示すグラフである。
これらの温度特性を見ると、常温（２０℃）以下の温度に対しては、非放電量の電流特性、非充電量の電流特性には大きな変化がある。しかし、常温以上の温度領域では、非充電量、非放電量ともに変化が少ない。すなわち、常温以上であれば放電量、充電量は、いずれも常温の場合とほぼ等しいということであり、このことからリチウムイオン電池３１の残量計測装置では、ステップＳ３１、ステップＳ３２での温度チェックにおける温度条件を常温に限定する必要はなく、常温以上という条件に置き換えてもよいことがわかる。

このように、第２の実施の形態に係る電池の残量計測装置は、電圧センサ３４により検出された電圧値が所定値以上であって、電流センサ３２により検出された電流値が所定値以下であって、温度センサ３３により検出された温度が常温以上の温度範囲である場合に、メモリ８に保存されたリチウムイオン電池３１の満充電量を、演算装置１で計算した残量で置き換えるようにしているので、充電処理に際して、常温以上の温度範囲でリチウムイオン電池３１の満充電量修正を行わせることで、修正される満充電量が常に温度による誤差の影響を含まないようになる。また、休止処理では、開放電圧の電圧値が所定値以上であって、温度センサ３３により検出された温度が常温以上の温度範囲である場合に、メモリ８に保存されたリチウムイオン電池３１の満充電量を、演算装置１で計算した残量値で置き換えるようにしている。したがって、満充電量修正を行った後の状態判定で放電状態となったとき、リチウムイオン電池３１の放電処理における放電可能電気量の計算を行うステップＳ１８では、計算された残量から二重の温度の影響による誤差が排除できる。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態に係る電池の残量計測装置の構成は、前述した図１に示す第１の実施の形態と同様である。ただし、演算アルゴリズム１２による状態判定では、その処理内容が異なっている。なお、リチウムイオン電池３１の充電状態、放電状態、及び休止状態のときに、演算装置１によって実行される演算アルゴリズム１２については、すでに図３、図４、図５で説明した充電処理、放電処理、及び休止処理と同じである。

ノートパソコンのバッテリ動作（ＡＣ電源末接続）時に、電池パック３の消費電流が最も小さくなる状態は、パソコンの電源をオフにした状態である。この状態では装置本体が動作していないため電池パック３での消費電流はゼロと思われている。ところが、複数のノートパソコンの電源オフ時における電流値を実測したところ、全てのパソコンで５ｍＡ程度の微少電流が流れていることが確認された。

開放電圧−残量率特性から実用最小レベル（残量率４０％程度）での残量変化率は約０．３５％／ｍＶであり、残量精度を１％以内にすることを考えるとき、許容される開放電圧の変化量は２．８ｍＶとなる。

図１１は、リチウムイオン電池に流れる微小電流の大きさと開放電圧の変化を示すグラフである。このグラフでは、残量率４０％のリチウムイオン電池３１に微小電流が１時間継続して流れたとき、リチウムイオン電池３１の電気量の変化が開放電圧にどのように影響するかを示している。このグラフによれば、電流の大きさが１３ｍＡ以内であれば、開放電圧の変化量が２．８ｍＶ以内となり、残量精度が１％となることがわかる。また、残量精度を２％以内と考えると、同様の計算から許容される電流は２６ｍＡ以下となる。すなわち残量精度を１〜２％程度にすることを考えると、１３〜２６ｍＡ以内の微少電流が流れても問題ないと言える。

図１２は、第３の実施の形態に係る演算アルゴリズムによる状態判定を示すフローチャートである。ここで、ステップＳ１及びステップＳ２は、図１の演算アルゴリズム１２による状態判定を示すフローチャート（図２）と対応する。

図１２に示す状態判定のフローチャートは、ステップＳ１でリチウムイオン電池３１に電流が流れているかどうかを判断した後に、ステップＳ３を実行して、電流の大きさが所定値（例えば２０ｍＡ）以下であるかどうかの電流値チェックをするものとなっている。この状態判定では、電流が流れている場合であっても、それが微少電流であるかどうかをチェックして、微少電流であれば電流が流れていない場合と同様に休止状態と判定して休止処理を行う。そして、例えば２０ｍＡを越す場合には、電流方向をチェックするステップＳ２に進み、充放電処理のいずれかを行うようにしている。

このように、ノートパソコン等、電源オフ時にも微少電流が流れる電子装置において、この発明の残量計測装置を使用した場合に、微少電流が流れていても休止状態として認識することができる。したがって、第３の実施の形態に係る電池の残量計測装置では、電流がゼロの場合でなくても休止状態とし、その休止状態が所定時間以上経過した場合に、残量修正が行われる。

また、この残量計測装置をノートパソコンに適用した場合、常に微少電流が流れていても休止状態として認識されるから、適宜に残量修正が行われ、この残量修正と満充電量修正との連携による容量学習を行うことができる。このため、サイクル劣化等により電池の実容量が変化した場合でも、測定される電池の残量精度が悪くならない利点がある。

（第４の実施の形態）
第４の実施の形態に係る電池の残量計測装置は、休止処理を実行する演算アルゴリズムの処理内容が、図６に示す第２の実施の形態と異なっている。なお、残量計測装置の構成は第１の実施の形態と同様である。また、リチウムイオン電池３１の状態判定や充電状態、あるいは放電状態のときに、演算装置１によって実行される演算アルゴリズムについては、すでに図２、図３、図４で説明した状態判定、充電処理又は放電処理と同じである。

第１の実施の形態における休止処理では、図５に示すように、電池の残量率とは無関係に残量修正（ステップＳ２４）が行われている。しかし、次に説明するように、４０％程度以下の低残量率では残量率変化に対する開放電圧変化が小さく、リチウムイオン電池３１の充電後（充電特性）と放電後（放電特性）の特性の差も大きくなるため、この範囲で残量修正を行った場合の修正後の残量誤差が問題となる。

図１３は、開放電圧と残量率との関係を示す残量率特性のグラフである。
ここでは、２つの残量率特性として充電特性と放電特性の実験データを示している。充電特性データは、残量ゼロの状態から所定残量率まで充電を行い、その後、一定時間だけ放置して、電池電圧がほぼ一定になったときの、リチウムイオン電池３１に電流が流れない休止状態での電圧値（開放電圧）と所定の残量率との関係を示すものである。また、放電特性データは、満充電状態から所定残量率まで放電を行い、その後、一定時間だけ放置して、電池電圧がほぼ一定になったときの、開放電圧と所定の残量率との関係を示すものである。

残量率が４０％程度以下の低残量率では、残量率の変化に対する開放電圧の変化が小さくなっているので、休止状態になる前が充電であった場合と、放電であった場合とでは、開放電圧に対応する残量率の差が大きくなる。すなわち、低残量率範囲でリチウムイオン電池３１の残量修正を行った場合には、修正後の残量誤差が大きい。さらに、通常のノートパソコンなどでは、電池パック３が満充電状態や完全放電状態ではなく、３０％前後の低充電状態で出荷されている。そのため、常に残量精度の比較的高くなる所定容量（例えば４０％）以上のみで残量修正を行った場合には、残量計測装置が最初に起動してから残量修正と満充電量修正との連携による容量学習が行われるまでの間、残量表示の精度が非常に悪くなる。

図１４は、第４の実施の形態に係る演算アルゴリズムによる休止状態での演算処理の一例を示すフローチャートである。
この実施の形態に係る電池の残量計測装置では、図５の休止処理における残量率の演算（ステップＳ２３）の後に、新たに起動回数チェック（ステップＳ３３）と、残量率チェック（ステップＳ３４）とを付加したものである。この休止処理の動作は、ステップＳ２２で休止状態が所定時間継続しているとき、ステップＳ２３で残量率を求めた後に起動回数をチェックする（ステップＳ３３）。残量計測装置での休止処理が最初に実行される場合にはステップＳ２４に進んで、残量率に関係なく残量修正（残量＝満充電量×残量率）が行われる。しかし、残量計測装置が２回目以降の起動であった場合には、ステップＳ３４に進む。このステップＳ３４では、ステップＳ２３で演算された残量率が所定値（例えば４０％）以上であるかどうかの判定が行われ、残量率が所定の割合以上である場合に限って、残量修正（ステップＳ２４）を行うようにしている。また、ステップＳ３４で残量率が所定値以下と判定されれば、新たに残量計算を行わないで状態判定に戻る。

このように、第４の実施の形態に係る電池の残量計測装置は、最初に電池の残量計測装置が休止状態となって、演算装置１で休止処理を実行する時には、残量率とは無関係に残量修正を行い、２回目以降の休止状態では所定値以上の残量率の場合にのみ、残量修正を行わせている。これによって、未使用の電池パック３を最初に起動する時には、ある程度の精度で残量を計測することができ、２回目以降の休止処理時には、比較的高い精度で残量を計測することができる。

（第５の実施の形態）
図１５は、第５の実施の形態に係る電池の残量計測装置の全体構成を示すブロック図である。

第５の実施の形態に係る電池の残量計測装置では、リチウムイオン電池３１の放電状態のときに、演算装置１によって実行される演算アルゴリズム１４の処理内容が、第１の実施の形態と異なっている。しかし、残量計測装置の構成は、前述した図１に示す第１の実施の形態のものと同様である。

なお、演算アルゴリズム１４による状態判定については、図２に示す演算アルゴリズム１２での状態判定と同じであり、また、リチウムイオン電池３１の充電状態、及び休止状態のときに実行される演算アルゴリズムは、すでに図３、図５で説明した充電処理、及び休止処理と同じである。その他に、図１５において、第１の実施の形態のものと対応する部分には図１と同じ符号を付けて、それらの詳細な説明を省略する。

次に、放電時に実行される演算アルゴリズム１４の処理について説明する。演算装置１では、そのときの温度と電流から温度・電流−非放電量メモリテーブル５を参照して、放電時の非放電量を求め、この非放電量を残量から減算することで、放電可能電気量を計算している。また、放電可能時間は、放電可能電気量を電流値で除算することで求める。さらに、放電時で実残量がゼロの状態では、残量を非放電量に置き換えて更新している。

図１６は、第５の実施の形態における放電可能電気量の時間変化を示す図である。
ここで使用されるリチウムイオン電池３１の特性は、図２６に示すように、２０℃／０．２Ｃ［Ａ］で満充電状態になったときには、放電量がＡ＋Ｂ＝５４００Ｃ≒１５００ｍＡＨ、０℃／１Ｃ［Ａ］で満充電状態になってからの放電量がＡ＝４５００Ｃ≒１２５０ｍＡＨである。

いま、０℃の温度で充放電が繰り返され、学習機能により実際の残量と演算装置１が認識する放電可能電気量とが一致した後、満充電状態（１２５０ｍＡＨ）から放電が行われたケースを想定している。

リチウムイオン電池３１が０℃で充放電を繰り返し満充電状態にあるとき、実残量は１２５０ｍＡＨ（図２６のＡに相当）である。また、演算装置１の認識する残量は、非放電量（図２６のＢに相当）に実残量を加算した値（１５００ｍＡＨ）となり、放電可能電気量は残量から非放電量を減算した値（１２５０ｍＡＨ）となる。この状態から、タイミングｔ１で放電電流値が１Ｃ［Ａ］の放電が開始されるとすると、実残量、放電可能電気量ともに減少する。

この発明では、放電可能電気量を電流値で除算して放電残時間を求めているために、このときの放電残時間は従来の方法で求めた（残量／電流値）と同じ値を示す。そして、放電開始からＴ１時間経過後のタイミングｔ２には、リチウムイオン電池３１が完全放電状態となり、実残量、放電可能電気量、放電残時間は、いずれもゼロを示すが、この時点で、演算装置１で認識する残量が非放電量に置き換えられる。このため、残量の大きさは温度と電流で決まる非放電量（図２６のＢに相当）に一致する。

したがって、次のタイミングｔ３で温度が２０℃に変化し、タイミングｔ４になって２０℃／０．２Ｃ［Ａ］での追加放電が始まると、見かけ上の残量（実残量、すなわち図２６のＡに相当）は増加する。演算装置１では、前の先行放電が終了した時（タイミングｔ２）に、残量を２５０ｍＡＨと認識しており、このときの温度と電流条件における非放電量が０ｍＡＨであることから、タイミングｔ４での放電可能電気量を２５０ｍＡＨ（２５０ｍＡＨ−０ｍＡＨ）とする。すなわち、見かけ上の残量（実残量）と放電可能電気量とが一致し、計算される放電残時間（放電可能時間）も実際の放電残時間Ｔ２と一致することになる。

このように、第５の実施の形態に係る残量計測装置では、残量ゼロの状態で、温度や放電電流が変化したとき、外部装置９に表示される放電残時間と実際の放電可能な時間とが一致する。また、外部装置９における放電残時間の表示では、実際の放電可能な時間とずれがなくなるので、使用者のとまどいや不信感がなくなる。さらに、リチウムイオン電池３１に蓄積された電気量を完全な放電状態になるまで使い切ることができ、実質的な使用時間が増加し、充電の頻度が少なくなる。

（第６の実施の形態）
図１７は、第６の実施の形態に係る電池の残量計測装置を示すブロック図である。
図において、１は演算装置、２は電池パック３に内蔵された各種センサ信号を取り込む検出装置である。電池パック３は、二次電池としてリチウムイオン電池３１を備え、このリチウムイオン電池３１に流れる電流を電流センサ３２により検出する。電池パック３は、さらにリチウムイオン電池３１の温度を検出する温度センサと、リチウムイオン電池３１の電圧を検出する電圧センサ３４とを備えている。

演算装置１は、電池パック３から検出装置２によって取り込んだセンサ信号をもとに電池の残量を計算する。この演算装置１は、リチウムイオン電池３１の周囲温度と一時的に充電できないとみなされる電気量（非充電量）との関係を保存したメモリテーブル（温度−非充電量メモリテーブル）４と、リチウムイオン電池３１の周囲温度及び電流と一時的に放電できないとみなされる電気量（非放電量）との関係を保存したメモリテーブル（温度・電流−非放電量メモリテーブル）５と、リチウムイオン電池３１に電流が流れない状態（休止状態）での電池電圧（開放電圧）とリチウムイオン電池３１に蓄えられた電気量（残量）との関係を保存したメモリテーブル（開放電圧−残量メモリテーブル）６１，６２とを備えていて、時間を計測するタイマ７と、残量と満充電量を保存するメモリ８と、休止前の電流方向を記憶するメモリ８１と、外部装置９などが接続されている。外部装置９は、演算装置１に接続され、リチウムイオン電池３１により作動する電子機器に供給可能な電気量の残量を表示するとともに、リチウムイオン電池３１の充電残時間（充電可能時間）、放電残時間（放電可能時間）などの時間表示ができる。

図１に示す残量計測装置と比較するとき、開放電圧−残量率メモリテーブル６に代えて、休止状態となる直前のリチウムイオン電池３１に流れる電流方向が充電方向であった場合に使用される開放電圧（充電後）−残量率メモリテーブル６１と、電流方向が放電方向であった場合に使用される開放電圧（放電後）−残量率メモリテーブル６２が追加されている。これら開放電圧（充電後）−残量率メモリテーブル６１と開放電圧（放電後）−残量率メモリテーブル６２では、それぞれ異なる残量率データを保存している。

すなわち、図１に示す第１の実施の形態の残量計測装置では、開放電圧−残量率メモリテーブル６には１種類の残量率データを格納しているだけであり、休止状態になる前の電流方向を記憶していなかった。そのため、開放電圧−残量率メモリテーブル６は、充電後の開放電圧−残量率特性と放電後の開放電圧−残量率特性を同時に代表する特性として、充電後若しくは放電後の開放電圧−残量率特性のいずれか一方の残量率データだけが設定され、あるいは２つの残量率特性の中間値が残量率データとして設定されていた。これに対して、ここでは、休止前のリチウムイオン電池３１に流れる電流方向を記憶するメモリ８１が追加され、さらに、演算装置１に格納された演算アルゴリズム１５を演算アルゴリズム１２に対して若干変更し、充放電時での電流方向記憶処理と、休止時での残量率演算処理とを実行するようにしている。これらメモリテーブル６１，６２、及びメモリ８１以外の構成については、図１に示す第１の実施の形態のものと同一であって、それらの詳細な説明は省略する。

次に、第６の実施の形態に係る電池の残量計測装置の動作について説明する。
図１７の残量計測装置では、演算装置１によりリチウムイオン電池３１が現在どのような状態にあるかを判定し、その状態に応じた一連の処理が実施される。

充電時において、演算装置１は、温度センサ３３で測定された温度と温度−非充電量メモリテーブル４とから、対応するリチウムイオン電池３１の非充電量を求める。次に、満充電量から残量と非充電量を減算して、リチウムイオン電池３１の充電可能電気量を求める。さらに、充電可能電気量を電流で除算して、リチウムイオン電池３１の充電可能時間を求める。また、放電時には、演算装置１は、温度センサ３３と電流センサ３２で測定された温度と電流と温度・電流−非放電量メモリテーブル５とから、対応するリチウムイオン電池３１の非放電量を求める。次に、残量から非放電量を減算して、リチウムイオン電池３１の放電可能電気量を求める。さらに、放電可能電気量を電流で除算して、リチウムイオン電池３１の放電残時間（放電可能時間）を求めて、外部装置９に送って残量、及び充電残時間（充電可能時間）とともに表示する。

演算アルゴリズム１５は、リチウムイオン電池３１の充放電が行われているとき（充放電時）に、リチウムイオン電池３１に流れている電流の方向をメモリ８１に記憶する演算プロセスを備えている。すなわち、メモリ８１には、リチウムイオン電池３１に充放電電流が流れなくなった状態が所定時間経過して休止状態になったとき、休止前の電流方向データが格納される。

このリチウムイオン電池３１の休止時には、電圧センサ３４で検出した開放電圧とメモリテーブル６１，６２を用いて残量率データを求める。ここでは、図１４に示す休止状態での演算処理方法とは異なり、リチウムイオン電池３１の休止状態になる前の電流方向データにより、２つのメモリテーブル、すなわち開放電圧（充電後）−残量率メモリテーブル６１と開放電圧（放電後）−残量率メモリテーブル６２とを使い分けている。具体的には、休止状態前が充電であった場合には開放電圧（充電後）−残量率メモリテーブル６１から、休止状態前が放電であった場合には開放電圧（放電後）−残量率メモリテーブル６２から、それぞれ残量率を読み出して、メモリ８に保存された残量値を修正する。なお、ここでは、休止状態が所定時間継続したときに、メモリ８に保存された残量値を修正するようにしている。

このように、第６の実施の形態に係る電池の残量計測装置は、リチウムイオン電池３１が休止状態となる直前の電流方向が充電方向であった場合の残量率データを保存した開放電圧−残量率メモリテーブル６１と、休止状態となる直前の電流方向が放電方向であった場合の残量率データを保存した開放電圧−残量率メモリテーブル６２とを備えているので、休止状態の前の状態（充電又は放電）にかかわらず、リチウムイオン電池３１の休止状態における残量率及び残量修正が高精度に行える。したがって、残量（残時間）の精度が高く、実際に装置が使用できる時間と外部装置９に表示される使用時間とが一致するために、ユーザが表示された使用時間を信頼し安心して装置を使用できる利点がある。また、残量（残時間）の精度が高く、実際に装置が使用できる時間と装置に表示された使用時間が一致しているため、電池に蓄えられた電気量を有効に最後まで使い切ることができ、装置の実行時間が長くなる利点がある。

なお、開放電圧（充電後）−残量率メモリテーブル６１は、図１３の充電特性データをディジタル化した残量率データにより構成され、開放電圧（放電後）−残量率メモリテーブル６２は、図１３の放電特性データをディジタル化した残量率データにより構成されたテーブルである。

（第７の実施の形態）
図１８は、第７の実施の形態に係る電池の残量計測装置を示すブロック図である。
図１７に示す残量計測装置と比較するとき、開放電圧（放電後）−残量率メモリテーブル６２がなくなり、その代わりに開放電圧補正メモリテーブル６３が追加されている。この開放電圧補正メモリテーブル６３には、休止状態におけるリチウムイオン電池３１の電圧値を補正するための補正データが格納されている。

また、休止前のリチウムイオン電池３１に流れる電流方向を記憶するメモリ８１が同様に追加され、さらに、演算装置１に格納された演算アルゴリズム１６でも、休止時の処理が若干異なる。なお、これらメモリテーブル６１，６３、及びメモリ８１以外の構成は、第１の実施の形態のものと同一であって、それらの詳細な説明は省略する。

この残量計測装置の動作については、充放電時には図１７の残量計測装置と同様の演算処理が実行されるが、休止状態での演算動作は若干異なっている。すなわち、休止時にはメモリ８１に格納された休止状態直前において電流方向データをチェックして、メモリ８１に保存された電流方向が放電方向であった場合には、開放電圧補正メモリテーブル６３に格納された補正データを用いて、電圧センサ３４で検出した開放電圧を補正する。

例えば、この開放電圧補正メモリテーブル６３には開放電圧ごとに、放電特性を基準とした充電特性との差電圧に対応する電圧値が格納されており、いま休止状態直前の電流方向が放電方向であって、そのときの開放電圧が３．７９７Ｖであったとする。その場合には、リチウムイオン電池３１が図１３に示す残量率特性を有するものと想定すれば、その開放電圧３．７９７Ｖに対応する開放電圧補正メモリテーブル６３の設定値は１１ｍＶであって、そのときの開放電圧が３．８０８Ｖ（３．７９７＋０．０１１）に修正される。

この例は実残量が４０％の場合であり、開放電圧の修正が行われない場合には、放電時開放電圧から充電特性に沿って求めた残量率となるため、誤差が４％（残量率３６％）も生じるが、開放電圧の修正が行われることによって充電時開放電圧に換算してから充電特性曲線に沿った残量率を求めることができ、正確な残量率（４０％）を認識できる。メモリ８１に保存された電流方向が充電方向であった場合には、補正しなくても残量率に誤差は生じない。

このように、第７の実施の形態に係る電池の残量計測装置は、開放電圧−残量率メモリテーブルが、休止状態におけるリチウムイオン電池３１の電圧値を補正するための補正データと、休止状態となる直前の電流方向が充電方向又は放電方向のいずれか一方についての残量率データとから構成されているので、休止状態の前の状態（充電又は放電）にかかわらず、リチウムイオン電池３１の休止状態における残量率修正、及び残量修正が高精度に行える。

なお、ここでは充電特性データを基準とする開放電圧の補正方法について説明したが、開放電圧（充電後）−残量率メモリテーブル６１の代わりに開放電圧（放電後）−残量率メモリテーブル６２を用いて、開放電圧補正メモリテーブル６３に開放電圧毎の充電特性を基準とした放電特性との差電圧に対応する電圧値を格納し、リチウムイオン電池３１の開放電圧を補正してもよい。

（第８の実施の形態）
図１９は、第８の実施の形態に係る電池の残量計測装置を示すブロック図である。
図１８に示す残量計測装置と比較するとき、開放電圧補正メモリテーブル６３がなくなり、その代わりに残量率補正メモリテーブル６４が追加されている。この残量率補正メモリテーブル６４には、休止状態となる直前の電流方向が充電方向であった場合と放電方向であった場合とにおける残量率特性の差分データが格納されている。

また、休止前のリチウムイオン電池３１に流れる電流方向を記憶するメモリ８１が同様に追加され、さらに、演算装置１に格納された演算アルゴリズム１７でも、休止時の処理が若干異なる。なお、これらメモリテーブル６１，６４、及びメモリ８１以外の構成は、第１の実施の形態のものと同一であって、それらの詳細な説明は省略する。

この残量計測装置の動作については、充放電時には図１の残量計測装置と同様の演算処理を実行しているが、休止状態における演算動作が若干異なっている。すなわち、休止時には電圧センサ３４で検出した開放電圧と開放電圧（充電後）−残量率メモリテーブル６１を用いて、残量率データを求める。次に、メモリ８１に格納された休止状態直前において電流方向データをチェックして、メモリ８１に保存された電流方向が放電であった場合には、残量率補正メモリテーブル６４に格納された差分データを用いて、残量率データを補正する。

例えば、残量率補正メモリテーブル６４には開放電圧ごとに、充電特性を基準とした放電特性に基づく差分データが格納されており、いま休止状態直前の電流方向が放電方向であって、そのときの開放電圧が３．７９７Ｖであったとする。その場合には、リチウムイオン電池３１が図１３に示す残量率特性を有するものと想定すれば、開放電圧（充電後）−残量率メモリテーブル６１から残量率が３６％として求めることができ、休止状態直前で放電状態であったことから、残量率補正メモリテーブル６４を参照して残量率データの補正が行われる。すなわち、開放電圧３．７９７Ｖに対応する残量率補正メモリテーブル６４の設定値は＋４％であるから、残量率データは４０％（３６＋４）に修正される。

この例は実残量が４０％の場合であり、残量率データの修正が行われない場合には充電特性に沿った値となるため、誤差が４％（残量率３６％）も生じるが、残量率データの修正が行われることによって放電特性曲線に沿った残量率を求めることができるから、正確な残量率（４０％）に基づいて精度の高い残量（残時間）の認識が可能になる。

なお、ここでは充電特性データを基準にした残量率補正の方法について説明したが、開放電圧（充電後）−残量率メモリテーブル６１の代わりに開放電圧（放電後）−残量率メモリテーブル６２を用いて、残量率補正メモリテーブル６４に開放電圧毎の放電特性データを基準とした充電特性データとの差分データを格納して、リチウムイオン電池３１の残量率補正を行ってもよい。

第１の実施の形態に係る電池の残量計測装置の全体構成を示すブロック図である。 図１の演算アルゴリズムによる状態判定を示すフローチャートである。 充電状態での演算処理の一例を示すフローチャートである。 放電状態での演算処理の一例を示すフローチャートである。 休止状態での演算処理の一例を示すフローチャートである。 第２の実施の形態に係る電池の残量計測装置の全体構成を示すブロック図である。 充電状態での演算処理の一例を示すフローチャートである。 休止状態での演算処理の一例を示すフローチャートである。 非放電量の温度・電流特性を示すグラフである。 非充電量の温度特性を示すグラフである。 リチウムイオン電池に流れる微小電流の大きさと開放電圧の変化を示すグラフである。 第３の実施の形態に係る演算アルゴリズムによる状態判定を示すフローチャートである。 開放電圧と残量率との関係を示す残量率特性のグラフである。 第４の実施の形態に係る演算アルゴリズムによる休止状態での演算処理の一例を示すフローチャートである。 第５の実施の形態に係る電池の残量計測装置の全体構成を示すブロック図である。 第５の実施の形態における放電可能電気量の時間変化を示す図である。 第６の実施の形態に係る電池の残量計測装置の全体構成を示すブロック図である。 第７の実施の形態に係る電池の残量計測装置の全体構成を示すブロック図である。 第８の実施の形態に係る電池の残量計測装置の全体構成を示すブロック図である。 従来の電池の残量計測装置の一例を示すブロック図である。 従来の電池の残量計測装置における温度と充電効率との関係の一例を示すグラフである。 従来の電池の残量計測装置における温度と放電効率との関係の一例を示すグラフである。 従来の電池の残量計測装置における満充電状態にした電池の、温度をパラメータとして放置期間と残量率との関係を示すグラフである。 従来の電池の残量計測装置における先行充電温度に対する充電電気量の大きさを示すグラフである。 従来の電池の残量計測装置における２種類の放電条件（温度・電流）で連続的に放電した結果の一例を示すグラフである。 従来の電池の残量計測装置における２種類の放電条件（温度・電流）で連続的に放電した結果の一例を示す他のグラフである。

符号の説明

１ 演算装置
２ 検出装置
３ 電池パック
４ 温度−非充電量メモリテーブル
５ 温度・電流−非放電量メモリテーブル
６ 開放電圧―残量率メモリテーブル
７ タイマ
８ メモリ
９ 外部装置
１０ 電気量表示部
１１ 時間表示部
１２〜１７ 演算アルゴリズム
３１ リチウムイオン電池
３２ 電流センサ
３３ 温度センサ
３４ 電圧センサ
６１ 開放電圧（充電後）−残量率メモリテーブル
６２ 開放電圧（放電後）−残量率メモリテーブル
６３ 開放電圧補正メモリテーブル
６４ 残量率補正メモリテーブル

Claims (6)

1. 二次電池の充放電に際して電気量の残量を計測するとともに、前記二次電池の充放電が所定時間だけ休止したとき前記二次電池の残量率に基づいて残量修正を実行する電池の残量計測装置において、
   前記二次電池の電圧を検出する電圧センサと、
   前記電圧センサで検出した電圧信号に応じて前記二次電池の残量値を計算する演算装置と、
   前記演算装置により計算した前記残量値と前記二次電池に流れる電流方向とをそれぞれ保存するメモリと、
   前記二次電池に電流が流れない休止状態での電圧値と前記二次電池に蓄えられた電気量の割合との関係を示す残量率特性として、前記休止状態となる直前の電流方向が充電方向であった場合と放電方向であった場合とでそれぞれ異なる残量率データであって、前記休止状態における前記二次電池の電圧値を補正するための補正データと、前記休止状態となる直前の電流方向が充電方向または放電方向のいずれか一方についての残量率データを保存した開放電圧−残量率メモリテーブルと、
   を備え、前記メモリに保存された電流方向に応じて前記開放電圧−残量率メモリテーブルから読み出した残量率データにより、前記メモリに保存された残量値を修正することを特徴とする電池の残量計測装置。
2. 前記休止状態が所定時間継続したときに、前記メモリに保存された残量値を修正することを特徴とする請求項１記載の電池の残量計測装置。
3. 前記休止状態における前記二次電池の電圧値が所定値以上である場合に、前記メモリに記憶した満充電量を新たな残量値によって置き換えることを特徴とする請求項１記載の電池の残量計測装置。
4. 前記二次電池に流れる電流方向を検出する電流センサを備えたことを特徴とする請求項１記載の電池の残量計測装置。
5. 前記二次電池は、リチウムイオン電池であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電池の残量計測装置。
6. 二次電池の充放電に際して電気量の残量を計測するとともに、前記二次電池の充放電が所定時間だけ休止したとき前記二次電池の残量率に基づいて残量修正を実行する電池の残量計測装置において、
   前記二次電池の電圧を検出する電圧センサと、
   前記電圧センサで検出した電圧信号に応じて前記二次電池の残量値を計算する演算装置と、
   前記演算装置により計算した前記残量値と前記二次電池に流れる電流方向とをそれぞれ保存するメモリと、
   前記二次電池に電流が流れない休止状態での電圧値と前記二次電池に蓄えられた電気量の割合との関係を示す残量率特性として、前記休止状態となる直前の電流方向が充電方向であった場合と放電方向であった場合とでそれぞれ異なる残量率データであって、前記休止状態となる直前の電流方向が充電方向または放電方向のいずれか一方についての残量率データと、前記休止状態となる直前の電流方向が充電方向であった場合と放電方向であった場合とにおける前記残量率特性の差分データを保存した開放電圧−残量率メモリテーブルと、
   を備え、前記メモリに保存された電流方向に応じて前記開放電圧−残量率メモリテーブルから読み出した残量率データにより、前記メモリに保存された残量値を修正することを特徴とする電池の残量計測装置。

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