一次電池の寿命判定方法
【課題】 放電による電池容量の減少を低減しつつ、一次電池の電池の容量不足を予め知ることができるリチウム一次電池の寿命判定方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 マイコンを内蔵したパック電池を利用することにより、所定時期にリチウム一次電池を放電して、放電時の前記リチウム一次電池の電圧を測定して、測定電圧と、所定基準電圧と比較し、測定電圧が基準電圧以下であるとき、リチウム一次電池の寿命と判定することを特徴とする。また、前記所定時期は、周期的な時期である。そして、前記基準電圧は、電池温度により、変更することを特徴とする。
【解決手段】 マイコンを内蔵したパック電池を利用することにより、所定時期にリチウム一次電池を放電して、放電時の前記リチウム一次電池の電圧を測定して、測定電圧と、所定基準電圧と比較し、測定電圧が基準電圧以下であるとき、リチウム一次電池の寿命と判定することを特徴とする。また、前記所定時期は、周期的な時期である。そして、前記基準電圧は、電池温度により、変更することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一次電池、特に、リチウム一次電池の寿命判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、二次電池であるニッケル-カドミウム電池、又は、一次電池であ
る乾電池を放電させて、ニッケル-カドミウム電池か、乾電池であるかの判別を行い、こ
の判別した電池の放電時に測定した電池電圧を用いて、残容量を判定している。
【特許文献１】特開平５−２９７０８２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、同公報の段落００１７に開示があるように、このような電池の判別、放電時の電池電圧による残容量の演算、判定は、電池を装填したとき、又は、使用者が残量検知ボタンを押したときに行っている。
【０００４】
このような一次電池を、使用頻度が少ないもの、或いは、使用するときは必ず残量が必要なもの（例えば、電池を電源とする自動車の緊急通報装置）に使用するときに、予め残量を把握することが必要である。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決するために成されたものであり、一次電池の電池の容量不足を予め知ることができる一次電池の寿命判定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、所定時期に一次電池を放電して、放電時の前記一次電池の電圧を測定して、測定電圧と、所定基準電圧と比較し、前記測定電圧が前記基準電圧以下であるとき、一次電池の寿命と判定することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、所定時期にリチウム一次電池を放電して、放電時の前記リチウム一次電池の電圧を測定して、測定電圧と、所定基準電圧と比較し、前記測定電圧が前記基準電圧以下であるとき、リチウム一次電池の寿命と判定することを特徴とする。
【０００８】
前記所定時期は、周期的な時期である。そして、前記基準電圧は、電池温度により、変更することを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明の一次電池の寿命判定方法は、一次電池を放電抵抗を介して放電するスイッチング素子をオンに切り換えることなく、すなわち、一次電池を放電抵抗で放電しない状態で、一次電池が放電されたかどうかの放電モードを測定することができる。
【００１０】
さらに、本発明の一次電池の寿命判定方法は、放電モードが測定されると一次電池の寿命と判定することができる。
【００１１】
さらに、本発明の一次電池の寿命判定方法は、別電源の電力で動作するＭＰＵでもって、一次電池の放電モードを測定することができる。
【００１２】
さらに、本発明の一次電池の寿命判定方法は、一次電池を放電抵抗を介して放電するスイッチング素子をオンに切り換えることなく電池電圧を検出し、所定の時間後における該電池電圧と比較し、一次電池の電圧低下を測定し、電圧低下が設定値よりも大きいと一次電池を放電モードと判定することができる。
【００１３】
さらに、本発明の一次電池の寿命判定方法は、一次電池の電圧を検出して検出電圧を不揮発メモリに記憶し、所定の時間後に検出される一次電池の検出電圧を不揮発メモリに記憶する検出電圧と比較して、電圧低下を検出することができる。
【００１４】
さらに、本発明の一次電池の寿命判定方法は、一次電池を放電抵抗を介して放電するスイッチング素子をオンに切り換えることなく一次電池の放電電流を検出し、放電電流が検出されると一次電池が放電された放電モードと判定することができる。
【００１５】
さらにまた、本発明の一次電池の寿命判定方法は、一次電池の放電モードを不揮発メモリに記憶することができる。
【００１６】
さらにまた、本発明の一次電池の寿命判定方法は、一次電池を放電するとき、放電抵抗を使用し、この放電抵抗を、ヒューズまたはＰＴＣ素子とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明においては、所定時期、又は、周期的な時期に、放電時の前記一次電池の電圧を測定して、一次電池の寿命を判定しているので、放電による電池容量の減少を低減しつつ、常に電池が寿命かどうかを認識することができる。
【００１８】
また、電池温度により、基準電圧を変更するので、電池温度に応じた適切な寿命時点を判定することができる。
【００１９】
さらに、本発明の一次電池の寿命判定方法は、一次電池を放電抵抗を介して放電するスイッチング素子をオンに切り換えることなく、すなわち、一次電池を放電抵抗で放電（＝内部放電）しない状態で、外部の負荷に、一次電池が放電されたかどうかの放電モード（＝放電履歴）を測定することができる。本発明の一次電池の寿命判定方法は、例えば、外部負荷として、車両に搭載される緊急通報装置の電源等に使用される場合、一次電池は、緊急時における確実な動作を行い、動作を保証し、要求される放電時間を確保することが大切である。具体的には、緊急通報装置の電源に使用される場合、通報および必要情報を通報センターに確実に送信する。このことから、一次電池の寿命判定を確実、正確に行い、保証して、緊急時に確実に緊急通報装置を動作させることが大切である。このことは、一次電池が放電抵抗以外で放電された放電モード（=放電履歴）、即ち、外部負荷に放電されたことを検出して実現できる。放電モードが検出されると、寿命判定の保証されない状態として、たとえば、一次電池の寿命と判定し、あるいは交換判定として、電池交換の必要性を使用者に連絡することができる。そして、電池を交換することで、十分な残容量の電池を利用でき、電池の緊急時に緊急通報装置を確実に動作できる。
【００２０】
一次電池は、別電源の電力で動作するＭＰＵでもって、一次電池の放電モードを測定することができる。この方法によると、一次電池の寿命判定に一次電池の電力を使用せず、一次電池の寿命を長くできる。
【００２１】
さらに、機器に搭載される一次電池の放電モードは、一次電池を放電抵抗を介して放電するスイッチング素子をオンに切り換えることなく所定の時間後における一次電池の電圧低下を測定し、電圧低下が設定値よりも大きいと一次電池を放電モードと判定することができる。この方法は、一次電池の電圧を検出して検出電圧を不揮発メモリに記憶し、所定の時間前に検出した不揮発メモリに記憶されていた検出電圧に比較して、電圧低下を検出して放電モードを検出できる。この方法は、別電源から電力が供給されない状態で、検出電圧を不揮発メモリに記憶して、確実に放電モードを検出できる。
【００２２】
また、機器に搭載される一次電池の放電モードは、放電抵抗を介して放電するスイッチング素子をオンに切り換えることなく一次電池の放電電流を検出し、放電電流が検出されると一次電池が放電された放電モードと判定することができる。
【００２３】
さらに、一次電池の放電モードを不揮発メモリに記憶することができる。この方法によると、放電モードが不揮発メモリに記憶されるので、カーバッテリーの電力供給が遮断された後も、電力を供給して放電モードの履歴を検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の実施例を、図を用いて詳細に説明する。図１に示すように、本実施例においては、パック電池Ａと、これを電源とする電子機器Ｃとを備えている。パック電池Ａは、電池容量が減少して寿命となったとき、パック電池Ａを交換することができる。また、寿命のとき、後述する電池１のみを交換しても良い。
【００２５】
電子機器Ｃとしては、例えば、以下のような自動車の緊急通報装置Ｃが利用できる。パック電池Ａからの電力により、負荷Ｌを駆動する。自動車の事故、故障等の発生時に、車両に搭載された通報装置Ｃの動作スイッチＳＷＭを、利用者が押すとか或いは衝撃を感知して通報装置Ｃが自動的に、負荷Ｌ内にて別途設けられたＧＰＳ等を利用した車両の位置情報を所得し、その位置情報を、無線電波により発信する。これに加えて、事故、故障等の緊急事態であることを示す情報を、無線電波により発信する。このような位置情報、緊急事態の情報は、集中管理する緊急通報センター側が受け取り、位置情報、緊急事態の情報を基に、対応を取る。対応としては、自動車内の電話に通話をして緊急時の車両利用者の相談を受けたり、救急車の手配等を行う。
【００２６】
パック電池Ａ内においては、リチウム一次電池１と、電池１に密接して配置されたサーミスタを含む温度検出部３と、電池１の放電を監視、制御するマイコンであるマイクロプロセッサーユニット(以下、ＭＰＵと記す)とを備えている。詳細に図示しないが、電池１又はカーバッテリーよりマイコンＭＰＵに電源が供給されている。
【００２７】
マイコンＭＰＵにおいては、電池電圧(測定箇所ｄ)、温度検出部３からの出力のアナログ電圧が入力され、デジタル変換するＡ／Ｄ変換部を内蔵している。そして、制御手段としてマイコンＭＰＵが、電池の寿命について、演算、比較、判定等を行う。
【００２８】
マイコンＭＰＵにより、所定時期にリチウム一次電池１を放電して、放電時の電池電圧を測定して、測定電圧と、所定基準電圧と比較し、測定電圧が基準電圧以下であるとき、電池の寿命と判定する。このような判定結果を基に、寿命と判定されたときは、マイコンＭＰＵから信号が負荷Ｌに送信される。寿命の信号を受信した通報装置Ｃは、ＬＥＤ、ＬＣＤ等により寿命を表示する表示（図示せず）を行う。
【００２９】
パック電池Ａにおいては、電池１と並列に、放電回路ＤＳが設けられている。この放電回路ＤＳは、放電抵抗Ｒ（＝約２〜１００Ω程度）と、ＦＥＴ等のスイッチング素子ＳＷＤとを直列に接続している。そして、マイコンＭＰＵは、スイッチング素子ＳＷＤのゲート信号を制御している。また、図２に示すように、放電時においては、約２００ｍＡ〜１Ａの電流、例えば、５００ｍＡの電流が望ましく、又は、通報装置Ｃ駆動時の動作電流と同程度の電流を流すような抵抗値を採用することができる。マイコンＭＰＵは、所定時期として、周期的な時期に、例えば、１０時間〜３ケ月に１度、１０〜１０００ｍSec間、例えば、２００ｍSec又は５００ｍSec間、ゲート信号をオン信号とすることで、電池１から放電抵抗Ｒに放電させる。また、他の所定時期としては、別途設けられる検知手段（例えば、車両キーの操作を検出する方法等）を利用して、車両の運転時に、電池１を放電させて、電池電圧を検出しても良い。
【００３０】
そして、図２に示すように、マイコンＭＰＵは、放電を開始してから電圧が安定したとき（例えば、ゲート信号がオンした後、約５〜２０mSec後の電池電圧を測定して、所定基準電圧と比較する。なお、図２においては、電池温度約２３℃で使用前(=定格容量)2000mAｈの電池を、５mAにて残容量1000mAhまで放電し、電池温度 -20℃にて、パルス放電させたときの電池電圧、電流の変化を示している。
【００３１】
このような所定基準電圧は、図３の示すような、温度検出部３にて測定された電池温度により、異なる。図３は、放電容量（＝放電時間）に対する種々の温度において、放電時（放電電流５００ｍＡ）における電池電圧を示している。図３において、リチウム一次電池１としては、図３のグラフを基にして、放電が終わりに近づくとき、電池電圧が大きく低下する前付近にて、図示するように所定基準電圧を設定している。このような各温度毎の所定基準電圧は、データのテーブルとして、マイコンＭＰＵ内のメモリーに記録されており、比較、演算時に利用される。なお、図３では、電池温度約２３℃において５mAにて放電するとき2000mAｈ容量を有する電池を利用した。また、図３においては、電池温度０〜４０℃における開放電圧を示しており、図示するように、開放電圧は、温度によりあまり変化がなく、一つの放電曲線として示すことができるので、温度に応じた残容量を適切に把握することは難しい。また、このような開放電圧は、時々、残容量との対応に不安定な場合があるので、本実施例では、放電時の電池電圧を測定して、この電池電圧と残容量とを対応させている。
【００３２】
ここで、寿命との意味は、残容量が少なくなっていることを意味しており、図３のグラフからも明らかのように、所定基準電圧以下においても、リチウム一次電池１は放電することは可能である。
上述のように、所定時期にリチウム一次電池１を放電して、放電時の電池電圧を測定して、測定電圧と、所定基準電圧と比較し、測定電圧が基準電圧以下であるとき、電池の寿命と判定しているが、このような測定電圧が基準電圧以下であることが、連続して、複数回、例えば、２〜５回（望ましくは、３回）検出したとき、電池の寿命と判定することもできる。
【００３３】
さらに、本発明の他の実施例を、図４の回路図と図５のフローチャートを用いて詳細に説明する。上述の実施例と対応する構成については、説明を省略する。図４に示すように、この実施例においても、パック電池Ｂは、これを電源とする上述の実施例の通報装置Ｃのような電子機器Ｃに接続している。パック電池Ｂは、電池容量が減少して寿命となったとき、又は、電池が放電されたときに交換して、電子機器Ｃに安定して電力を供給する。パック電池Ｂは、電池１のみを交換しても良い。
【００３４】
電子機器Ｃは、図１と同じように、自動車の緊急通報装置Ｃが利用できる。緊急通報装置Ｃの負荷Ｌは、カーバッテリーＥとパック電池Ｂの両方から電力が供給される。緊急通報装置Ｃの負荷Ｌは、通常は、カーバッテリーＥが電源として利用され、カーバッテリーＥが電源として利用できないとき、パック電池Ｂは、カーバッテリーＥのバックアップ電源となって、自動車の事故等でカーバッテリーＥから電力を供給できない状態で、緊急通報装置Ｃの負荷Ｌに電力を供給する。
【００３５】
この回路図のパック電池Ｂに内蔵されるマイコンＭＰＵは、電池電圧と、電池温度に加えて、電池１に流れる電流も測定する。ここで、電池電圧測定時において、マイコンＭＰＵは、スイッチＳＷＶをオンさせて、測定箇所ｄの電圧を測定して、マイコンＭＰＵ内で電池電圧に換算して、電池電圧を測定する。また、同様にスイッチＳＷＶをオフとして電池電圧を測定する。電池電流は、電池１と直列に接続している電流検出抵抗Ｒiの両端に発生する電圧を測定して検出される。電流検出抵抗Ｒiの電圧が、電流検出抵抗Ｒiの電気抵抗に比例することから、電圧を検出して電流を演算する。電圧信号と電流信号は、内蔵されるＡ／Ｄ変換部でデジタル信号に変換されて、マイコンＭＰＵがデジタル信号を演算して、上記の実施例と同様に電池の寿命と、電池の放電モード（＝放電履歴）を判定する。ここで、放電モードとは、パック電池Ｂが緊急通報装置Ｃの負荷Ｌに電力を供給した履歴を意味する。そして、パック電池Ｂは、バックアップ電源として利用されるので、確実に電池１に残容量を備えることが必要であるので、１度でも、緊急通報装置Ｃの負荷Ｌに放電した放電モード（＝放電履歴）があれば、要求される放電時間を確保し、放電ができることを保証することがむずかしいので、パック電池Ｂまたは電池１を交換することが望ましい。従って、換言するなら、放電モード（＝放電履歴）を検出、判定することは、リチウム一次電池の残容量が少なくなっていることを意味しているので、寿命と判定することでもある。パック電池Ｂから、緊急通報装置Ｃの負荷Ｌへの放電は、出力１Ａにて、約２〜９分程度、例えば、約５分程度の放電が行われる。
【００３６】
さらに、パック電池ＢのマイコンＭＰＵは、上記の実施例であって、図１のパック電池Ａと同じように、所定時期にリチウム一次電池１を放電（＝内部放電）して、放電時の電池電圧を測定して、測定電圧と、所定基準電圧と比較し、測定電圧が基準電圧以下であるとき、電池の寿命と判定する。
すなわち、所定時期にスイッチング素子ＳＷＤをオフからオンに切り換えて、放電抵抗Ｒにて放電させ、リチウム一次電池１の電圧を測定している。このような放電抵抗Ｒは、約２〜約１００Ω程度が利用でき、さらには、約５〜３０Ω、望ましくは、約１５Ωを利用できる。
このような放電抵抗Ｒは、ヒューズの抵抗成分や、ＰＴＣ素子（たとえば、ＰＴＣサーミスタ。ＰＴＣはPositive Temperture Coefficient（正温度特性）の略である。）を利用することもできる。これらを利用するなら、内部放電時の異常な過電流が放電抵抗Ｒを流れるとき、ヒューズにおいてはヒューズが溶断され、ＰＴＣ素子においてはその抵抗値が大きくなることより、異常な過電流を防止することもできる。ここで、スイッチング素子ＳＷＤをオフからオンに切り換える上述の実施例で説明した所定時期において、次に説明するように、カーバッテリーＥからマイコンＭＰＵへの電力供給される。
【００３７】
また、負荷側である車両のカーバッテリーＥからマイコンＭＰＵへの電力供給は、端子Ｖinを介して、レギュレーターＲｅｇより行われる。ここで、マイコンＭＰＵの働きは、電池の寿命と、電池の放電モード（＝放電履歴）を判定・記録することなので、常時、動作する必要がない。よって、カーバッテリーＥからマイコンＭＰＵへの電力供給は、車両ＭＰＵ７の指示により、１日に１回程度、２〜３０秒（望ましくは、５〜１５秒）の間だけ行われる。電力が供給される時間以外は、マイコンＭＰＵはシャットダウンされた状態（＝非動作状態）となる。この電力供給方法によってマイコンＭＰＵがリチウム一次電池１から電力を消費する場合に比べ、同容量のリチウム一次電池での保障期間、換言するなら、パック電池Ｂを緊急通報装置Ｃに搭載したときバックアップ電源としての保存期間を、長時間化とすることが可能となる。なお、これに代わって、負荷側である車両のカーバッテリーＥからマイコンＭＰＵへの電力供給を、常時行うことも可能であり、また、マイコンＭＰＵへの電力供給を、リチウム一次電池１から得ることも可能である。
【００３８】
さらに、このマイコンＭＰＵは、パック電池内放電（＝内部放電）をすることなく、言い換えるとスイッチング素子ＳＷＤをオンに切り換えて放電抵抗Ｒでリチウム一次電池１を放電することなく、電池が放電された履歴（＝通報装置Ｃの負荷Ｌにリチウム一次電池１から通電された履歴）である放電モードを検出する。放電モードは、詳しくは後述するように、リチウム一次電池１の電圧低下と、電池に流れる電流を検出して検出される。パック電池Ｂが寿命と判定され、あるいは放電モードと判定されたときは、パック電池ＢのマイコンＭＰＵから負荷側のマイコンである車両ＭＰＵ７に電池の状態を示す信号、すなわち寿命信号、あるいは放電モード信号が送信される。これら信号（＝交換判定の信号）である電池の状態を示す信号は、電池交換の必要性を示すものであり、パック電池のデータ端子（Ｄout）から負荷側の車両ＭＰＵ７に送信される。パック電池Ｂの寿命信号を受信し、あるいは放電モード信号を受信した負荷側は、ＬＥＤやＬＣＤ等によりパック電池Ｂの寿命を表示し、またパック電池Ｂが放電された履歴の表示（＝パック電池Ｂが放電されてバックアップ電源としての動作が保証できない表示）（図示せず）を行う。車両のディーラーやユーザーは、この表示を見てパック電池Ｂを交換し、又はリチウム一次電池１を交換して、パック電池Ｂから負荷Ｌの緊急通報装置Ｃに常に電力を供給できる状態とする。
【００３９】
詳細には、マイコンＭＰＵは、以下の３つの検出方法１〜３により、放電モード（＝放電履歴）と判定する。
検出方法１（＝電圧低下による検出）：後述する図５のフローのｎ＝５のステップに相当する。
内部放電していないとき、電池電圧を測定し、このときの測定した電池電圧と、前回測定した電池電圧と比較して、設定値（約０．０５〜１．００Ｖ程度、例えば約０．１Ｖ）より大きい電圧低下があるとき、放電履歴があったとして放電モードと判定する。つまり、パック電池Ｂが緊急通報装置Ｃの負荷Ｌに放電したとき、換言するなら、パック電池Ｂが放電抵抗Ｒ以外の回路、すなわちパック内放電パス以外の回路で放電されると、リチウム一次電池１の電圧低下が大きくなる。一方で負荷Ｌに放電していないのであればリチウム一次電池１の電圧低下は、ほぼゼロとなる。したがって、リチウム一次電池１を放電抵抗Ｒを介して放電するスイッチング素子ＳＷＤをオンに切り換えることなく、時間間隔をおいて（＝所定の時間後）、リチウム一次電池１の電池電圧を測定して、その電圧低下を測定し、電圧低下が設定値よりも大きいとリチウム一次電池１を放電モードと判定する。マイコンＭＰＵは、たとえば１日に１回のサンプリングタイミングでリチウム一次電池１の電圧を検出し、検出した電圧を前回の測定電圧に比較して電圧低下を検出する。リチウム一次電池１の電圧低下を検出するサンプリングタイミングは、数時間ないし数日に一度とすることもできる。また、このようなサンプリングタイミングに代わって、負荷Ｌを車両の緊急通報装置Ｃとするパック電池Ｂは、車両のイグニッションスイッチをオンにする毎にリチウム一次電池１の電圧を検出し、前回に測定した電圧に比較して電圧低下を検出して、放電モードを検出することもできる。この場合、電池電圧を検出するサンプリングタイミングが一定でないので、サンプリングタイミングから、経過時間、内部放電、電池の自己放電等を考慮して、パック電池Ｂが緊急通報装置Ｃの負荷Ｌに放電をしないときのリチウム一次電池１の電圧低下を演算し、測定された電池の電圧低下が演算された電圧値よりも大きいと放電モードと判定する。
【００４０】
検出方法２（＝電流検出抵抗Ｒiによる電流検出）：後述する図５のフローのｎ＝４のステップに相当する。
マイコンＭＰＵは、カーバッテリーＥからマイコンＭＰＵへの電力供給時において、パック電池Ｂ（＝リチウム一次電池１）から緊急通報装置Ｃの負荷Ｌへの放電を、その放電電流を電流検出抵抗Ｒiにて検出することによって、リチウム一次電池１の電流を検出して放電モードを検出する。このマイコンＭＰＵは、スイッチング素子ＳＷＤをオフに制御する状態で電流を検出すると、放電モードと判定する。この放電モードの検出は、パック電池ＢのマイコンＭＰＵが動作状態にあるときに検出される。マイコンＭＰＵは、カーバッテリーＥから電力を供給して動作状態となる。動作状態にあるマイコンＭＰＵは、スイッチング素子ＳＷＤをオフにして内部放電がないとき、電流を検出すると放電モードと判定する。
【００４１】
検出方法３（＝車両側からの放電モード情報による検出）：後述する図５のフローのｎ＝６のステップに相当する。
上述のようにマイコンＭＰＵが動作する時間が少ないこともあり、マイコンＭＰＵが動作していないとき（＝非動作時）、通報装置Ｃの負荷Ｌにパック電池Ｂのリチウム一次電池１から放電されることも考えることができる。よって、車両側での機能として、車両側において、パック電池Ｂからの放電を検出する機能を備えることで、車両側の車両ＭＰＵ７から、端子Ｄoutを介して、放電モードを示す情報がパック電池Ｂ側に入力されて、マイコンＭＰＵは、放電モード（＝放電履歴）と判定する。
【００４２】
さらに、図４のパック電池Ｂは、マイコンＭＰＵに不揮発メモリ５（＝ＥＥＰＲＯＭ等）を接続している。なお、マイコンＭＰＵ内に不揮発メモリ（＝ＥＥＰＲＯＭ等）を内蔵させることも可能である。不揮発メモリ５は、リチウム一次電池１の電圧を検出して検出電圧を記憶する。上述の検出方法１（＝電圧低下による検出）にて説明したように、このパック電池Ｂは、時間間隔をおいて（たとえば、所定の時間経過した後）、次に検出されるリチウム一次電池１の検出電圧を、先に検出して不揮発メモリ５に記憶している検出電圧に比較して、電圧低下を検出する。不揮発メモリ５を備えるパック電池Ｂは、カーバッテリーＥからの電力供給が遮断された状態で、前回のリチウム一次電池１の検出電圧を記憶する。このように、不揮発メモリ５を備えるので、このパック電池Ｂは、上述のようにマイコンＭＰＵに常時電力供給されることがなく、カーバッテリーＥからマイコンＭＰＵへの電力供給を遮断しても、リチウム一次電池１の電圧低下を検出できる。マイコンＭＰＵの非動作状態において、リチウム一次電池１の検出電圧が不揮発メモリ５に記憶されるからである。
【００４３】
さらに、不揮発メモリ５は、リチウム一次電池１の放電モードと、電池の電圧や温度も記憶する。このパック電池Ｂは、車両からの電力供給が遮断された状態においても、放電モードと電池電圧や電池温度を不揮発メモリ５に記憶するので、パック電池ＢにカーバッテリーＥから電力が供給される状態になると、不揮発メモリ５に記憶する放電モードや電池電圧や電池温度を車両に送信することができる。
【００４４】
図４のパック電池は、図５に示す以下のステップでリチウム一次電池の寿命と放電モードを検出する。
【００４５】
［ｎ＝１〜３のステップ］
パック電池ＢのマイコンＭＰＵに、負荷側である車両のカーバッテリーＥから電力が、端子Ｖinより供給されて、パック電池Ｂ内のマイコンＭＰＵが動作状態となり、不揮発メモリ５（ＥＥＰＲＯＭ等）の内容を確認して、放電履歴があるかどうかを判定する。このようなカーバッテリーＥからの電力供給は、本実施例においては、１日に１回程度、約２〜３０秒（望ましくは、約５〜１５秒）だけ行われて、ｎ＝１〜１２のステップが終了すると、カーバッテリーＥからの電力供給は停止される。
［ｎ＝４〜８ステップ］
このステップでマイコンＭＰＵは、マイコンＭＰＵの動作状態時において、リチウム一次電池１が放電モード（＝放電履歴）かどうかを判定する。
ｎ＝４のステップは、マイコンＭＰＵの動作状態時において、電流検出抵抗Ｒiによって、放電電流を検出して放電モードと判定する（上述の電流検出抵抗Ｒiによる電流検出である検出方法２）。
ｎ＝５のステップは、後述するｎ＝９のステップにおいて、測定、検出された電池電圧について、その測定された電池電圧（この電池電圧は、前回に測定、検出された電池電圧に対しては、時間間隔をおいて（＝所定の時間後）測定された電池電圧となる）と、所定の時間後ＥＥＰＲＯＭ５内に記憶された前回に測定された電池電圧とを比較して、電圧低下が設定値よりも大きいと放電モードと判定する（＝上述の電圧低下による検出である検出方法１）。
ｎ＝６のステップは、車両側での機能として、パック電池Ｂからの放電を検出する機能を備えることで、車両側の車両ＭＰＵ７から放電モードを示す情報が入力されて放電モードと判定する（上述の車両側からの放電モード情報による検出である検出方法３）。
ｎ＝７のステップで放電モードと判定されると、ｎ＝８のステップに進んで不揮発メモリ５（ＥＥＰＲＯＭ等）に履歴を記憶する。ｎ＝８のステップの後、ｎ＝１１のステップに進み、車両側である本体にパック電池Ｂの交換判定を出力する。つまり、不揮発メモリ５（ＥＥＰＲＯＭ等）に記憶される放電モードは、カーバッテリーＥから電力が供給される状態で、パック電池ＢのマイコンＭＰＵから負荷側である車両側の車両ＭＰＵ７に、交換判定の信号として、放電モード信号を送信する。
［ｎ＝９〜１１のステップ］
放電モードでないと、所定時期にスイッチング素子ＳＷＤをオンオフに切り換えて、放電抵抗Ｒにおける内部放電時と放電していないときの内部非放電時でリチウム一次電池１の電圧を検出する。上述の初めの実施例で説明したように、放電時の電池電圧を測定して、測定電圧と、所定基準電圧と比較し、測定電圧が基準電圧以下であるとき、電池の寿命と判定する。そして、寿命と判定されると、ｎ＝１１のステップにおいて、車両側である本体にパック電池Ｂの交換判定の信号として、寿命信号を出力する。
［ｎ＝１２のステップ］
リチウム一次電池１が寿命でないと、内部放電時と内部非放電時の電池電圧や電池温度を不揮発メモリ５（ＥＥＰＲＯＭ）に記憶する。
そして、ｎ＝１１、ｎ＝１２のステップの後は、カーバッテリーＥからマイコンＭＰＵへの電力供給は停止される。
【００４６】
以上の実施例は、電池にリチウム一次電池１を利用しているが、これ以外の一次電池にも、本発明を利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施例であるパック電池の回路ブロック図である。
【図２】本発明の放電時の電圧、電流値を示すグラフである。
【図３】各種電池温度におけるの放電時の電圧、電流値を示すグラフである。
【図４】本発明の他の実施例であるパック電池の回路ブロック図である。
【図５】図４に示すパック電池がリチウム一次電池の寿命と放電モードを検出するフローチャートである。
【符号の説明】
【００４８】
Ａ パック電池
Ｂ パック電池
Ｃ 電子機器（＝緊急通報装置）
Ｅ カーバッテリー
Ｌ 負荷
ＭＰＵ マイクロプロセッサユニット（＝マイコン）
１ リチウム一次電池
３ 温度検出部
５ 不揮発メモリ
７ 車両ＭＰＵ
ＤＳ 放電回路
Ｒ 放電抵抗
ＳＷＭ 動作スイッチ
ＳＷＤ スイッチング素子
ＳＷＶ スイッチ
Ｒi 電流検出抵抗
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一次電池、特に、リチウム一次電池の寿命判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、二次電池であるニッケル-カドミウム電池、又は、一次電池であ
る乾電池を放電させて、ニッケル-カドミウム電池か、乾電池であるかの判別を行い、こ
の判別した電池の放電時に測定した電池電圧を用いて、残容量を判定している。
【特許文献１】特開平５−２９７０８２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、同公報の段落００１７に開示があるように、このような電池の判別、放電時の電池電圧による残容量の演算、判定は、電池を装填したとき、又は、使用者が残量検知ボタンを押したときに行っている。
【０００４】
このような一次電池を、使用頻度が少ないもの、或いは、使用するときは必ず残量が必要なもの（例えば、電池を電源とする自動車の緊急通報装置）に使用するときに、予め残量を把握することが必要である。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決するために成されたものであり、一次電池の電池の容量不足を予め知ることができる一次電池の寿命判定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、所定時期に一次電池を放電して、放電時の前記一次電池の電圧を測定して、測定電圧と、所定基準電圧と比較し、前記測定電圧が前記基準電圧以下であるとき、一次電池の寿命と判定することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、所定時期にリチウム一次電池を放電して、放電時の前記リチウム一次電池の電圧を測定して、測定電圧と、所定基準電圧と比較し、前記測定電圧が前記基準電圧以下であるとき、リチウム一次電池の寿命と判定することを特徴とする。
【０００８】
前記所定時期は、周期的な時期である。そして、前記基準電圧は、電池温度により、変更することを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明の一次電池の寿命判定方法は、一次電池を放電抵抗を介して放電するスイッチング素子をオンに切り換えることなく、すなわち、一次電池を放電抵抗で放電しない状態で、一次電池が放電されたかどうかの放電モードを測定することができる。
【００１０】
さらに、本発明の一次電池の寿命判定方法は、放電モードが測定されると一次電池の寿命と判定することができる。
【００１１】
さらに、本発明の一次電池の寿命判定方法は、別電源の電力で動作するＭＰＵでもって、一次電池の放電モードを測定することができる。
【００１２】
さらに、本発明の一次電池の寿命判定方法は、一次電池を放電抵抗を介して放電するスイッチング素子をオンに切り換えることなく電池電圧を検出し、所定の時間後における該電池電圧と比較し、一次電池の電圧低下を測定し、電圧低下が設定値よりも大きいと一次電池を放電モードと判定することができる。
【００１３】
さらに、本発明の一次電池の寿命判定方法は、一次電池の電圧を検出して検出電圧を不揮発メモリに記憶し、所定の時間後に検出される一次電池の検出電圧を不揮発メモリに記憶する検出電圧と比較して、電圧低下を検出することができる。
【００１４】
さらに、本発明の一次電池の寿命判定方法は、一次電池を放電抵抗を介して放電するスイッチング素子をオンに切り換えることなく一次電池の放電電流を検出し、放電電流が検出されると一次電池が放電された放電モードと判定することができる。
【００１５】
さらにまた、本発明の一次電池の寿命判定方法は、一次電池の放電モードを不揮発メモリに記憶することができる。
【００１６】
さらにまた、本発明の一次電池の寿命判定方法は、一次電池を放電するとき、放電抵抗を使用し、この放電抵抗を、ヒューズまたはＰＴＣ素子とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明においては、所定時期、又は、周期的な時期に、放電時の前記一次電池の電圧を測定して、一次電池の寿命を判定しているので、放電による電池容量の減少を低減しつつ、常に電池が寿命かどうかを認識することができる。
【００１８】
また、電池温度により、基準電圧を変更するので、電池温度に応じた適切な寿命時点を判定することができる。
【００１９】
さらに、本発明の一次電池の寿命判定方法は、一次電池を放電抵抗を介して放電するスイッチング素子をオンに切り換えることなく、すなわち、一次電池を放電抵抗で放電（＝内部放電）しない状態で、外部の負荷に、一次電池が放電されたかどうかの放電モード（＝放電履歴）を測定することができる。本発明の一次電池の寿命判定方法は、例えば、外部負荷として、車両に搭載される緊急通報装置の電源等に使用される場合、一次電池は、緊急時における確実な動作を行い、動作を保証し、要求される放電時間を確保することが大切である。具体的には、緊急通報装置の電源に使用される場合、通報および必要情報を通報センターに確実に送信する。このことから、一次電池の寿命判定を確実、正確に行い、保証して、緊急時に確実に緊急通報装置を動作させることが大切である。このことは、一次電池が放電抵抗以外で放電された放電モード（=放電履歴）、即ち、外部負荷に放電されたことを検出して実現できる。放電モードが検出されると、寿命判定の保証されない状態として、たとえば、一次電池の寿命と判定し、あるいは交換判定として、電池交換の必要性を使用者に連絡することができる。そして、電池を交換することで、十分な残容量の電池を利用でき、電池の緊急時に緊急通報装置を確実に動作できる。
【００２０】
一次電池は、別電源の電力で動作するＭＰＵでもって、一次電池の放電モードを測定することができる。この方法によると、一次電池の寿命判定に一次電池の電力を使用せず、一次電池の寿命を長くできる。
【００２１】
さらに、機器に搭載される一次電池の放電モードは、一次電池を放電抵抗を介して放電するスイッチング素子をオンに切り換えることなく所定の時間後における一次電池の電圧低下を測定し、電圧低下が設定値よりも大きいと一次電池を放電モードと判定することができる。この方法は、一次電池の電圧を検出して検出電圧を不揮発メモリに記憶し、所定の時間前に検出した不揮発メモリに記憶されていた検出電圧に比較して、電圧低下を検出して放電モードを検出できる。この方法は、別電源から電力が供給されない状態で、検出電圧を不揮発メモリに記憶して、確実に放電モードを検出できる。
【００２２】
また、機器に搭載される一次電池の放電モードは、放電抵抗を介して放電するスイッチング素子をオンに切り換えることなく一次電池の放電電流を検出し、放電電流が検出されると一次電池が放電された放電モードと判定することができる。
【００２３】
さらに、一次電池の放電モードを不揮発メモリに記憶することができる。この方法によると、放電モードが不揮発メモリに記憶されるので、カーバッテリーの電力供給が遮断された後も、電力を供給して放電モードの履歴を検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の実施例を、図を用いて詳細に説明する。図１に示すように、本実施例においては、パック電池Ａと、これを電源とする電子機器Ｃとを備えている。パック電池Ａは、電池容量が減少して寿命となったとき、パック電池Ａを交換することができる。また、寿命のとき、後述する電池１のみを交換しても良い。
【００２５】
電子機器Ｃとしては、例えば、以下のような自動車の緊急通報装置Ｃが利用できる。パック電池Ａからの電力により、負荷Ｌを駆動する。自動車の事故、故障等の発生時に、車両に搭載された通報装置Ｃの動作スイッチＳＷＭを、利用者が押すとか或いは衝撃を感知して通報装置Ｃが自動的に、負荷Ｌ内にて別途設けられたＧＰＳ等を利用した車両の位置情報を所得し、その位置情報を、無線電波により発信する。これに加えて、事故、故障等の緊急事態であることを示す情報を、無線電波により発信する。このような位置情報、緊急事態の情報は、集中管理する緊急通報センター側が受け取り、位置情報、緊急事態の情報を基に、対応を取る。対応としては、自動車内の電話に通話をして緊急時の車両利用者の相談を受けたり、救急車の手配等を行う。
【００２６】
パック電池Ａ内においては、リチウム一次電池１と、電池１に密接して配置されたサーミスタを含む温度検出部３と、電池１の放電を監視、制御するマイコンであるマイクロプロセッサーユニット(以下、ＭＰＵと記す)とを備えている。詳細に図示しないが、電池１又はカーバッテリーよりマイコンＭＰＵに電源が供給されている。
【００２７】
マイコンＭＰＵにおいては、電池電圧(測定箇所ｄ)、温度検出部３からの出力のアナログ電圧が入力され、デジタル変換するＡ／Ｄ変換部を内蔵している。そして、制御手段としてマイコンＭＰＵが、電池の寿命について、演算、比較、判定等を行う。
【００２８】
マイコンＭＰＵにより、所定時期にリチウム一次電池１を放電して、放電時の電池電圧を測定して、測定電圧と、所定基準電圧と比較し、測定電圧が基準電圧以下であるとき、電池の寿命と判定する。このような判定結果を基に、寿命と判定されたときは、マイコンＭＰＵから信号が負荷Ｌに送信される。寿命の信号を受信した通報装置Ｃは、ＬＥＤ、ＬＣＤ等により寿命を表示する表示（図示せず）を行う。
【００２９】
パック電池Ａにおいては、電池１と並列に、放電回路ＤＳが設けられている。この放電回路ＤＳは、放電抵抗Ｒ（＝約２〜１００Ω程度）と、ＦＥＴ等のスイッチング素子ＳＷＤとを直列に接続している。そして、マイコンＭＰＵは、スイッチング素子ＳＷＤのゲート信号を制御している。また、図２に示すように、放電時においては、約２００ｍＡ〜１Ａの電流、例えば、５００ｍＡの電流が望ましく、又は、通報装置Ｃ駆動時の動作電流と同程度の電流を流すような抵抗値を採用することができる。マイコンＭＰＵは、所定時期として、周期的な時期に、例えば、１０時間〜３ケ月に１度、１０〜１０００ｍSec間、例えば、２００ｍSec又は５００ｍSec間、ゲート信号をオン信号とすることで、電池１から放電抵抗Ｒに放電させる。また、他の所定時期としては、別途設けられる検知手段（例えば、車両キーの操作を検出する方法等）を利用して、車両の運転時に、電池１を放電させて、電池電圧を検出しても良い。
【００３０】
そして、図２に示すように、マイコンＭＰＵは、放電を開始してから電圧が安定したとき（例えば、ゲート信号がオンした後、約５〜２０mSec後の電池電圧を測定して、所定基準電圧と比較する。なお、図２においては、電池温度約２３℃で使用前(=定格容量)2000mAｈの電池を、５mAにて残容量1000mAhまで放電し、電池温度 -20℃にて、パルス放電させたときの電池電圧、電流の変化を示している。
【００３１】
このような所定基準電圧は、図３の示すような、温度検出部３にて測定された電池温度により、異なる。図３は、放電容量（＝放電時間）に対する種々の温度において、放電時（放電電流５００ｍＡ）における電池電圧を示している。図３において、リチウム一次電池１としては、図３のグラフを基にして、放電が終わりに近づくとき、電池電圧が大きく低下する前付近にて、図示するように所定基準電圧を設定している。このような各温度毎の所定基準電圧は、データのテーブルとして、マイコンＭＰＵ内のメモリーに記録されており、比較、演算時に利用される。なお、図３では、電池温度約２３℃において５mAにて放電するとき2000mAｈ容量を有する電池を利用した。また、図３においては、電池温度０〜４０℃における開放電圧を示しており、図示するように、開放電圧は、温度によりあまり変化がなく、一つの放電曲線として示すことができるので、温度に応じた残容量を適切に把握することは難しい。また、このような開放電圧は、時々、残容量との対応に不安定な場合があるので、本実施例では、放電時の電池電圧を測定して、この電池電圧と残容量とを対応させている。
【００３２】
ここで、寿命との意味は、残容量が少なくなっていることを意味しており、図３のグラフからも明らかのように、所定基準電圧以下においても、リチウム一次電池１は放電することは可能である。
上述のように、所定時期にリチウム一次電池１を放電して、放電時の電池電圧を測定して、測定電圧と、所定基準電圧と比較し、測定電圧が基準電圧以下であるとき、電池の寿命と判定しているが、このような測定電圧が基準電圧以下であることが、連続して、複数回、例えば、２〜５回（望ましくは、３回）検出したとき、電池の寿命と判定することもできる。
【００３３】
さらに、本発明の他の実施例を、図４の回路図と図５のフローチャートを用いて詳細に説明する。上述の実施例と対応する構成については、説明を省略する。図４に示すように、この実施例においても、パック電池Ｂは、これを電源とする上述の実施例の通報装置Ｃのような電子機器Ｃに接続している。パック電池Ｂは、電池容量が減少して寿命となったとき、又は、電池が放電されたときに交換して、電子機器Ｃに安定して電力を供給する。パック電池Ｂは、電池１のみを交換しても良い。
【００３４】
電子機器Ｃは、図１と同じように、自動車の緊急通報装置Ｃが利用できる。緊急通報装置Ｃの負荷Ｌは、カーバッテリーＥとパック電池Ｂの両方から電力が供給される。緊急通報装置Ｃの負荷Ｌは、通常は、カーバッテリーＥが電源として利用され、カーバッテリーＥが電源として利用できないとき、パック電池Ｂは、カーバッテリーＥのバックアップ電源となって、自動車の事故等でカーバッテリーＥから電力を供給できない状態で、緊急通報装置Ｃの負荷Ｌに電力を供給する。
【００３５】
この回路図のパック電池Ｂに内蔵されるマイコンＭＰＵは、電池電圧と、電池温度に加えて、電池１に流れる電流も測定する。ここで、電池電圧測定時において、マイコンＭＰＵは、スイッチＳＷＶをオンさせて、測定箇所ｄの電圧を測定して、マイコンＭＰＵ内で電池電圧に換算して、電池電圧を測定する。また、同様にスイッチＳＷＶをオフとして電池電圧を測定する。電池電流は、電池１と直列に接続している電流検出抵抗Ｒiの両端に発生する電圧を測定して検出される。電流検出抵抗Ｒiの電圧が、電流検出抵抗Ｒiの電気抵抗に比例することから、電圧を検出して電流を演算する。電圧信号と電流信号は、内蔵されるＡ／Ｄ変換部でデジタル信号に変換されて、マイコンＭＰＵがデジタル信号を演算して、上記の実施例と同様に電池の寿命と、電池の放電モード（＝放電履歴）を判定する。ここで、放電モードとは、パック電池Ｂが緊急通報装置Ｃの負荷Ｌに電力を供給した履歴を意味する。そして、パック電池Ｂは、バックアップ電源として利用されるので、確実に電池１に残容量を備えることが必要であるので、１度でも、緊急通報装置Ｃの負荷Ｌに放電した放電モード（＝放電履歴）があれば、要求される放電時間を確保し、放電ができることを保証することがむずかしいので、パック電池Ｂまたは電池１を交換することが望ましい。従って、換言するなら、放電モード（＝放電履歴）を検出、判定することは、リチウム一次電池の残容量が少なくなっていることを意味しているので、寿命と判定することでもある。パック電池Ｂから、緊急通報装置Ｃの負荷Ｌへの放電は、出力１Ａにて、約２〜９分程度、例えば、約５分程度の放電が行われる。
【００３６】
さらに、パック電池ＢのマイコンＭＰＵは、上記の実施例であって、図１のパック電池Ａと同じように、所定時期にリチウム一次電池１を放電（＝内部放電）して、放電時の電池電圧を測定して、測定電圧と、所定基準電圧と比較し、測定電圧が基準電圧以下であるとき、電池の寿命と判定する。
すなわち、所定時期にスイッチング素子ＳＷＤをオフからオンに切り換えて、放電抵抗Ｒにて放電させ、リチウム一次電池１の電圧を測定している。このような放電抵抗Ｒは、約２〜約１００Ω程度が利用でき、さらには、約５〜３０Ω、望ましくは、約１５Ωを利用できる。
このような放電抵抗Ｒは、ヒューズの抵抗成分や、ＰＴＣ素子（たとえば、ＰＴＣサーミスタ。ＰＴＣはPositive Temperture Coefficient（正温度特性）の略である。）を利用することもできる。これらを利用するなら、内部放電時の異常な過電流が放電抵抗Ｒを流れるとき、ヒューズにおいてはヒューズが溶断され、ＰＴＣ素子においてはその抵抗値が大きくなることより、異常な過電流を防止することもできる。ここで、スイッチング素子ＳＷＤをオフからオンに切り換える上述の実施例で説明した所定時期において、次に説明するように、カーバッテリーＥからマイコンＭＰＵへの電力供給される。
【００３７】
また、負荷側である車両のカーバッテリーＥからマイコンＭＰＵへの電力供給は、端子Ｖinを介して、レギュレーターＲｅｇより行われる。ここで、マイコンＭＰＵの働きは、電池の寿命と、電池の放電モード（＝放電履歴）を判定・記録することなので、常時、動作する必要がない。よって、カーバッテリーＥからマイコンＭＰＵへの電力供給は、車両ＭＰＵ７の指示により、１日に１回程度、２〜３０秒（望ましくは、５〜１５秒）の間だけ行われる。電力が供給される時間以外は、マイコンＭＰＵはシャットダウンされた状態（＝非動作状態）となる。この電力供給方法によってマイコンＭＰＵがリチウム一次電池１から電力を消費する場合に比べ、同容量のリチウム一次電池での保障期間、換言するなら、パック電池Ｂを緊急通報装置Ｃに搭載したときバックアップ電源としての保存期間を、長時間化とすることが可能となる。なお、これに代わって、負荷側である車両のカーバッテリーＥからマイコンＭＰＵへの電力供給を、常時行うことも可能であり、また、マイコンＭＰＵへの電力供給を、リチウム一次電池１から得ることも可能である。
【００３８】
さらに、このマイコンＭＰＵは、パック電池内放電（＝内部放電）をすることなく、言い換えるとスイッチング素子ＳＷＤをオンに切り換えて放電抵抗Ｒでリチウム一次電池１を放電することなく、電池が放電された履歴（＝通報装置Ｃの負荷Ｌにリチウム一次電池１から通電された履歴）である放電モードを検出する。放電モードは、詳しくは後述するように、リチウム一次電池１の電圧低下と、電池に流れる電流を検出して検出される。パック電池Ｂが寿命と判定され、あるいは放電モードと判定されたときは、パック電池ＢのマイコンＭＰＵから負荷側のマイコンである車両ＭＰＵ７に電池の状態を示す信号、すなわち寿命信号、あるいは放電モード信号が送信される。これら信号（＝交換判定の信号）である電池の状態を示す信号は、電池交換の必要性を示すものであり、パック電池のデータ端子（Ｄout）から負荷側の車両ＭＰＵ７に送信される。パック電池Ｂの寿命信号を受信し、あるいは放電モード信号を受信した負荷側は、ＬＥＤやＬＣＤ等によりパック電池Ｂの寿命を表示し、またパック電池Ｂが放電された履歴の表示（＝パック電池Ｂが放電されてバックアップ電源としての動作が保証できない表示）（図示せず）を行う。車両のディーラーやユーザーは、この表示を見てパック電池Ｂを交換し、又はリチウム一次電池１を交換して、パック電池Ｂから負荷Ｌの緊急通報装置Ｃに常に電力を供給できる状態とする。
【００３９】
詳細には、マイコンＭＰＵは、以下の３つの検出方法１〜３により、放電モード（＝放電履歴）と判定する。
検出方法１（＝電圧低下による検出）：後述する図５のフローのｎ＝５のステップに相当する。
内部放電していないとき、電池電圧を測定し、このときの測定した電池電圧と、前回測定した電池電圧と比較して、設定値（約０．０５〜１．００Ｖ程度、例えば約０．１Ｖ）より大きい電圧低下があるとき、放電履歴があったとして放電モードと判定する。つまり、パック電池Ｂが緊急通報装置Ｃの負荷Ｌに放電したとき、換言するなら、パック電池Ｂが放電抵抗Ｒ以外の回路、すなわちパック内放電パス以外の回路で放電されると、リチウム一次電池１の電圧低下が大きくなる。一方で負荷Ｌに放電していないのであればリチウム一次電池１の電圧低下は、ほぼゼロとなる。したがって、リチウム一次電池１を放電抵抗Ｒを介して放電するスイッチング素子ＳＷＤをオンに切り換えることなく、時間間隔をおいて（＝所定の時間後）、リチウム一次電池１の電池電圧を測定して、その電圧低下を測定し、電圧低下が設定値よりも大きいとリチウム一次電池１を放電モードと判定する。マイコンＭＰＵは、たとえば１日に１回のサンプリングタイミングでリチウム一次電池１の電圧を検出し、検出した電圧を前回の測定電圧に比較して電圧低下を検出する。リチウム一次電池１の電圧低下を検出するサンプリングタイミングは、数時間ないし数日に一度とすることもできる。また、このようなサンプリングタイミングに代わって、負荷Ｌを車両の緊急通報装置Ｃとするパック電池Ｂは、車両のイグニッションスイッチをオンにする毎にリチウム一次電池１の電圧を検出し、前回に測定した電圧に比較して電圧低下を検出して、放電モードを検出することもできる。この場合、電池電圧を検出するサンプリングタイミングが一定でないので、サンプリングタイミングから、経過時間、内部放電、電池の自己放電等を考慮して、パック電池Ｂが緊急通報装置Ｃの負荷Ｌに放電をしないときのリチウム一次電池１の電圧低下を演算し、測定された電池の電圧低下が演算された電圧値よりも大きいと放電モードと判定する。
【００４０】
検出方法２（＝電流検出抵抗Ｒiによる電流検出）：後述する図５のフローのｎ＝４のステップに相当する。
マイコンＭＰＵは、カーバッテリーＥからマイコンＭＰＵへの電力供給時において、パック電池Ｂ（＝リチウム一次電池１）から緊急通報装置Ｃの負荷Ｌへの放電を、その放電電流を電流検出抵抗Ｒiにて検出することによって、リチウム一次電池１の電流を検出して放電モードを検出する。このマイコンＭＰＵは、スイッチング素子ＳＷＤをオフに制御する状態で電流を検出すると、放電モードと判定する。この放電モードの検出は、パック電池ＢのマイコンＭＰＵが動作状態にあるときに検出される。マイコンＭＰＵは、カーバッテリーＥから電力を供給して動作状態となる。動作状態にあるマイコンＭＰＵは、スイッチング素子ＳＷＤをオフにして内部放電がないとき、電流を検出すると放電モードと判定する。
【００４１】
検出方法３（＝車両側からの放電モード情報による検出）：後述する図５のフローのｎ＝６のステップに相当する。
上述のようにマイコンＭＰＵが動作する時間が少ないこともあり、マイコンＭＰＵが動作していないとき（＝非動作時）、通報装置Ｃの負荷Ｌにパック電池Ｂのリチウム一次電池１から放電されることも考えることができる。よって、車両側での機能として、車両側において、パック電池Ｂからの放電を検出する機能を備えることで、車両側の車両ＭＰＵ７から、端子Ｄoutを介して、放電モードを示す情報がパック電池Ｂ側に入力されて、マイコンＭＰＵは、放電モード（＝放電履歴）と判定する。
【００４２】
さらに、図４のパック電池Ｂは、マイコンＭＰＵに不揮発メモリ５（＝ＥＥＰＲＯＭ等）を接続している。なお、マイコンＭＰＵ内に不揮発メモリ（＝ＥＥＰＲＯＭ等）を内蔵させることも可能である。不揮発メモリ５は、リチウム一次電池１の電圧を検出して検出電圧を記憶する。上述の検出方法１（＝電圧低下による検出）にて説明したように、このパック電池Ｂは、時間間隔をおいて（たとえば、所定の時間経過した後）、次に検出されるリチウム一次電池１の検出電圧を、先に検出して不揮発メモリ５に記憶している検出電圧に比較して、電圧低下を検出する。不揮発メモリ５を備えるパック電池Ｂは、カーバッテリーＥからの電力供給が遮断された状態で、前回のリチウム一次電池１の検出電圧を記憶する。このように、不揮発メモリ５を備えるので、このパック電池Ｂは、上述のようにマイコンＭＰＵに常時電力供給されることがなく、カーバッテリーＥからマイコンＭＰＵへの電力供給を遮断しても、リチウム一次電池１の電圧低下を検出できる。マイコンＭＰＵの非動作状態において、リチウム一次電池１の検出電圧が不揮発メモリ５に記憶されるからである。
【００４３】
さらに、不揮発メモリ５は、リチウム一次電池１の放電モードと、電池の電圧や温度も記憶する。このパック電池Ｂは、車両からの電力供給が遮断された状態においても、放電モードと電池電圧や電池温度を不揮発メモリ５に記憶するので、パック電池ＢにカーバッテリーＥから電力が供給される状態になると、不揮発メモリ５に記憶する放電モードや電池電圧や電池温度を車両に送信することができる。
【００４４】
図４のパック電池は、図５に示す以下のステップでリチウム一次電池の寿命と放電モードを検出する。
【００４５】
［ｎ＝１〜３のステップ］
パック電池ＢのマイコンＭＰＵに、負荷側である車両のカーバッテリーＥから電力が、端子Ｖinより供給されて、パック電池Ｂ内のマイコンＭＰＵが動作状態となり、不揮発メモリ５（ＥＥＰＲＯＭ等）の内容を確認して、放電履歴があるかどうかを判定する。このようなカーバッテリーＥからの電力供給は、本実施例においては、１日に１回程度、約２〜３０秒（望ましくは、約５〜１５秒）だけ行われて、ｎ＝１〜１２のステップが終了すると、カーバッテリーＥからの電力供給は停止される。
［ｎ＝４〜８ステップ］
このステップでマイコンＭＰＵは、マイコンＭＰＵの動作状態時において、リチウム一次電池１が放電モード（＝放電履歴）かどうかを判定する。
ｎ＝４のステップは、マイコンＭＰＵの動作状態時において、電流検出抵抗Ｒiによって、放電電流を検出して放電モードと判定する（上述の電流検出抵抗Ｒiによる電流検出である検出方法２）。
ｎ＝５のステップは、後述するｎ＝９のステップにおいて、測定、検出された電池電圧について、その測定された電池電圧（この電池電圧は、前回に測定、検出された電池電圧に対しては、時間間隔をおいて（＝所定の時間後）測定された電池電圧となる）と、所定の時間後ＥＥＰＲＯＭ５内に記憶された前回に測定された電池電圧とを比較して、電圧低下が設定値よりも大きいと放電モードと判定する（＝上述の電圧低下による検出である検出方法１）。
ｎ＝６のステップは、車両側での機能として、パック電池Ｂからの放電を検出する機能を備えることで、車両側の車両ＭＰＵ７から放電モードを示す情報が入力されて放電モードと判定する（上述の車両側からの放電モード情報による検出である検出方法３）。
ｎ＝７のステップで放電モードと判定されると、ｎ＝８のステップに進んで不揮発メモリ５（ＥＥＰＲＯＭ等）に履歴を記憶する。ｎ＝８のステップの後、ｎ＝１１のステップに進み、車両側である本体にパック電池Ｂの交換判定を出力する。つまり、不揮発メモリ５（ＥＥＰＲＯＭ等）に記憶される放電モードは、カーバッテリーＥから電力が供給される状態で、パック電池ＢのマイコンＭＰＵから負荷側である車両側の車両ＭＰＵ７に、交換判定の信号として、放電モード信号を送信する。
［ｎ＝９〜１１のステップ］
放電モードでないと、所定時期にスイッチング素子ＳＷＤをオンオフに切り換えて、放電抵抗Ｒにおける内部放電時と放電していないときの内部非放電時でリチウム一次電池１の電圧を検出する。上述の初めの実施例で説明したように、放電時の電池電圧を測定して、測定電圧と、所定基準電圧と比較し、測定電圧が基準電圧以下であるとき、電池の寿命と判定する。そして、寿命と判定されると、ｎ＝１１のステップにおいて、車両側である本体にパック電池Ｂの交換判定の信号として、寿命信号を出力する。
［ｎ＝１２のステップ］
リチウム一次電池１が寿命でないと、内部放電時と内部非放電時の電池電圧や電池温度を不揮発メモリ５（ＥＥＰＲＯＭ）に記憶する。
そして、ｎ＝１１、ｎ＝１２のステップの後は、カーバッテリーＥからマイコンＭＰＵへの電力供給は停止される。
【００４６】
以上の実施例は、電池にリチウム一次電池１を利用しているが、これ以外の一次電池にも、本発明を利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施例であるパック電池の回路ブロック図である。
【図２】本発明の放電時の電圧、電流値を示すグラフである。
【図３】各種電池温度におけるの放電時の電圧、電流値を示すグラフである。
【図４】本発明の他の実施例であるパック電池の回路ブロック図である。
【図５】図４に示すパック電池がリチウム一次電池の寿命と放電モードを検出するフローチャートである。
【符号の説明】
【００４８】
Ａ パック電池
Ｂ パック電池
Ｃ 電子機器（＝緊急通報装置）
Ｅ カーバッテリー
Ｌ 負荷
ＭＰＵ マイクロプロセッサユニット（＝マイコン）
１ リチウム一次電池
３ 温度検出部
５ 不揮発メモリ
７ 車両ＭＰＵ
ＤＳ 放電回路
Ｒ 放電抵抗
ＳＷＭ 動作スイッチ
ＳＷＤ スイッチング素子
ＳＷＶ スイッチ
Ｒi 電流検出抵抗
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定時期に一次電池を放電して、放電時の前記一次電池の電圧を測定して、測定電圧と、所定基準電圧と比較し、測定電圧が基準電圧以下であるとき、一次電池の寿命と判定することを特徴とする一次電池の寿命判定方法。
【請求項２】
所定時期にリチウム一次電池を放電して、放電時の前記リチウム一次電池の電圧を測定して、測定電圧と、所定基準電圧と比較し、前記測定電圧が前記基準電圧以下であるとき、リチウム一次電池の寿命と判定することを特徴とする一次電池の寿命判定方法。
【請求項３】
所定時期は、周期的な時期であることを特徴とする請求項１または２の一次電池の寿命判定方法。
【請求項４】
基準電圧は、電池温度により、変更することを特徴とする請求項１または２の一次電池の寿命判定方法。
【請求項５】
一次電池を放電抵抗を介して放電するスイッチング素子をオンに切り換えることなく、一次電池が放電されたかどうかの放電モードを測定する請求項１または２に記載される一次電池の寿命判定方法。
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【請求項６】
放電モードと測定されると一次電池の寿命と判定する請求項５に記載される一次電池の寿命判定方法。
【請求項７】
別電源の電力で動作するＭＰＵでもって、一次電池の放電モードを測定する請求項６に記載される一次電池の寿命判定方法。
【請求項８】
一次電池を放電抵抗を介して放電するスイッチング素子をオンに切り換えることなく電池電圧を検出し、所定の時間後における該電池電圧と比較し、一次電池の電圧低下を測定し、電圧低下が設定値よりも大きいと一次電池を放電モードと判定する請求項７に記載される一次電池の寿命判定方法。
【請求項９】
一次電池の電圧を検出して検出電圧を不揮発メモリに記憶し、所定の時間後に検出される一次電池の検出電圧を、上記不揮発メモリに記憶する検出電圧と比較して、電圧低下を検出する請求項８に記載される一次電池の寿命判定方法。
【請求項１０】
一次電池を放電抵抗を介して放電するスイッチング素子をオンに切り換えることなく一次電池の放電電流を検出し、放電電流が検出されると一次電池が放電された放電モードと判定する請求項７に記載される一次電池の寿命判定方法。
【請求項１１】
一次電池の放電モードを不揮発メモリに記憶する請求項５に記載される一次電池の寿命判定方法。
【請求項１２】
一次電池を放電するとき、放電抵抗を使用し、この放電抵抗は、ヒューズまたはＰＴＣ素子である請求項７に記載される一次電池の寿命判定方法。
【請求項１】
所定時期に一次電池を放電して、放電時の前記一次電池の電圧を測定して、測定電圧と、所定基準電圧と比較し、測定電圧が基準電圧以下であるとき、一次電池の寿命と判定することを特徴とする一次電池の寿命判定方法。
【請求項２】
所定時期にリチウム一次電池を放電して、放電時の前記リチウム一次電池の電圧を測定して、測定電圧と、所定基準電圧と比較し、前記測定電圧が前記基準電圧以下であるとき、リチウム一次電池の寿命と判定することを特徴とする一次電池の寿命判定方法。
【請求項３】
所定時期は、周期的な時期であることを特徴とする請求項１または２の一次電池の寿命判定方法。
【請求項４】
基準電圧は、電池温度により、変更することを特徴とする請求項１または２の一次電池の寿命判定方法。
【請求項５】
一次電池を放電抵抗を介して放電するスイッチング素子をオンに切り換えることなく、一次電池が放電されたかどうかの放電モードを測定する請求項１または２に記載される一次電池の寿命判定方法。
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【請求項６】
放電モードと測定されると一次電池の寿命と判定する請求項５に記載される一次電池の寿命判定方法。
【請求項７】
別電源の電力で動作するＭＰＵでもって、一次電池の放電モードを測定する請求項６に記載される一次電池の寿命判定方法。
【請求項８】
一次電池を放電抵抗を介して放電するスイッチング素子をオンに切り換えることなく電池電圧を検出し、所定の時間後における該電池電圧と比較し、一次電池の電圧低下を測定し、電圧低下が設定値よりも大きいと一次電池を放電モードと判定する請求項７に記載される一次電池の寿命判定方法。
【請求項９】
一次電池の電圧を検出して検出電圧を不揮発メモリに記憶し、所定の時間後に検出される一次電池の検出電圧を、上記不揮発メモリに記憶する検出電圧と比較して、電圧低下を検出する請求項８に記載される一次電池の寿命判定方法。
【請求項１０】
一次電池を放電抵抗を介して放電するスイッチング素子をオンに切り換えることなく一次電池の放電電流を検出し、放電電流が検出されると一次電池が放電された放電モードと判定する請求項７に記載される一次電池の寿命判定方法。
【請求項１１】
一次電池の放電モードを不揮発メモリに記憶する請求項５に記載される一次電池の寿命判定方法。
【請求項１２】
一次電池を放電するとき、放電抵抗を使用し、この放電抵抗は、ヒューズまたはＰＴＣ素子である請求項７に記載される一次電池の寿命判定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−２８０９３５（Ｐ２００７−２８０９３５Ａ）
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７２１１（Ｐ２００７−２７２１１）
【出願日】平成１９年２月６日（２００７．２．６）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月６日（２００７．２．６）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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