二次電池容量算出装置、二次電池容量算出方法及びプログラム
【課題】二次電池の劣化が進行していても二次電池の任意の充電状態において二次電池に残存している電気量を知る。
【解決手段】二次電池容量算出装置１０は、二次電池の劣化状態に応じた放電可能容量ごとに、当該二次電池を完全充電状態から定電流で放電させたときの当該二次電池の電圧と放電経過時間との関係を示す放電特性データを記憶し、対象の二次電池の放電可能容量を特定し、対象の二次電池の電圧を測定し、特定した放電可能容量に応じた放電特性データと、測定した電圧とに基づいて、対象の二次電池に蓄えられている電気量を算出する。
【解決手段】二次電池容量算出装置１０は、二次電池の劣化状態に応じた放電可能容量ごとに、当該二次電池を完全充電状態から定電流で放電させたときの当該二次電池の電圧と放電経過時間との関係を示す放電特性データを記憶し、対象の二次電池の放電可能容量を特定し、対象の二次電池の電圧を測定し、特定した放電可能容量に応じた放電特性データと、測定した電圧とに基づいて、対象の二次電池に蓄えられている電気量を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池容量算出装置、二次電池容量算出方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は使用中の経年劣化により、所定の完全充電電圧によって完全充電状態としても蓄えられる上限の電気量（放電可能容量）が変化する。従って、使用中における放電可能容量や実際の使用時の状態における容量把握が望まれている。そこで、例えば下記の特許文献１には、二次電池から定電流で放電させたときの放電途中の電圧値に基づいて、二次電池の放電可能容量を推定する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１７８４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の従来技術は、二次電池を一度完全に充電した状態にする必要があり、二次電池の任意の充電状態において二次電池に蓄えられている電気量（残存容量）を知ることはできなかった。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、二次電池の劣化が進行した状態においても二次電池の任意の充電状態において二次電池に残存している電気量を知ることができる二次電池容量算出装置、二次電池容量算出方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る二次電池容量算出装置は、二次電池の劣化状態に応じた放電可能容量ごとに、当該二次電池を完全充電状態から定電流で放電させたときの当該二次電池の電圧と放電経過時間との関係を示す放電特性データを記憶する記憶手段と、対象の二次電池の放電可能容量を特定する特定手段と、前記対象の二次電池の電圧を測定する測定手段と、前記記憶手段に記憶される前記特定手段により特定した放電可能容量に応じた放電特性データと、前記測定手段により測定した電圧とに基づいて、前記対象の二次電池に蓄えられている電気量を算出する算出手段と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明の一態様では、前記記憶手段は、二次電池の劣化状態に応じた放電可能容量と、所与の放電開始電圧から前記定電流で放電させた場合の電圧低下速度との関係を示す関係データをさらに記憶し、前記測定手段は、前記対象の二次電池を、前記所与の放電開始電圧から前記定電流で放電させた場合の電圧低下速度を測定し、前記特定手段は、前記関係データと前記測定した電圧低下速度とに基づいて、前記対象の二次電池の放電可能容量を特定することとする。
【０００８】
本発明の一態様では、前記二次電池容量算出装置は、二次電池の識別情報と、当該二次電池について前記特定手段により特定された放電可能容量と、当該二次電池の使用期間に応じて定められた有効期間とを関連づけて記録する記録手段と、前記対象の二次電池の識別情報を取得する識別情報取得手段と、をさらに含み、前記特定手段は、前記識別情報取得手段により取得される識別情報に関連づけて前記記録手段に記録される有効期間内にある場合には、前記対象の二次電池の放電可能容量を、当該識別情報に関連づけて前記記録手段に記録される放電可能容量とすることとする。
【０００９】
本発明の一態様では、前記特定手段は、前記識別情報取得手段により取得される識別情報に関連づけて前記記録手段に記録される有効期間内に無い場合には、前記対象の二次電池の放電可能容量を、前記関係データと前記測定した電圧低下速度とに基づいて特定することとする。
【００１０】
本発明の一態様では、前記二次電池容量算出装置は、前記特定手段により特定した放電可能容量又は前記算出手段により算出した電気量の少なくとも一方がそれぞれについて定められた閾値に満たない場合に、警告を表示する警告表示手段をさらに含むこととする。
【００１１】
本発明の一態様では、前記二次電池容量算出装置は、前記対象の二次電池を充電する充電手段をさらに含むこととする。
【００１２】
本発明に係る二次電池容量算出方法は、二次電池の劣化状態に応じた放電可能容量ごとに、当該二次電池を完全充電状態から定電流で放電させたときの当該二次電池の電圧と放電経過時間との関係を示す放電特性データを記憶手段に記憶するステップと、対象の二次電池の放電可能容量を特定する特定ステップと、前記対象の二次電池の電圧を測定する測定ステップと、前記記憶手段に記憶される前記特定ステップで特定した放電可能容量に応じた放電特性データと、前記測定ステップで測定した電圧とに基づいて、前記対象の二次電池に蓄えられている電気量を算出する算出ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るプログラムは、二次電池の劣化状態に応じた放電可能容量ごとに、当該二次電池を完全充電状態から定電流で放電させたときの当該二次電池の電圧と放電経過時間との関係を示す放電特性データを記憶する記憶手段と、対象の二次電池の放電可能容量を特定する特定手段と、前記対象の二次電池の電圧を測定する測定手段と、前記記憶手段に記憶される前記特定手段により特定した放電可能容量に応じた放電特性データと、前記測定手段により測定した電圧とに基づいて、前記対象の二次電池に蓄えられている電気量を算出する算出手段としてコンピュータを機能させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一態様によれば、二次電池の劣化が進行した状態においても二次電池の任意の充電状態において二次電池に残存している電気量を知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る二次電池容量算出装置の機能ブロック図である。
【図２】二次電池の放電特性データの一例を示す図である。
【図３】所定電圧における電圧降下速度の一例を示す図である。
【図４】関係データの一例を示す図である。
【図５】二次電池の残存容量を算出する処理の一例を説明する図である。
【図６】二次電池の使用期間と有効期間との関係を示す図である。
【図７】測定履歴データの一例を示す図である。
【図８】残存容量の算出処理のフローチャートの一例を示す図である。
【図９】放電可能容量の特定処理のフローチャートの一例を示す図である。
【図１０Ａ】第１の例に係る二次電池の放電可能容量の特定方法を説明する図である。
【図１０Ｂ】第１の例に係る二次電池の放電可能容量の特定方法を説明する図である。
【図１１Ａ】第２の例に係る二次電池の放電可能容量の特定方法を説明する図である。
【図１１Ｂ】第２の例に係る二次電池の放電可能容量の特定方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための実施の形態（以下、実施形態という）を、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１には、本実施形態に係る二次電池容量算出装置１０の機能ブロック図を示した。図１に示されるように、二次電池容量算出装置１０は、電源部１００、電池情報取得部１０２、電池情報記憶部１０４、電池識別情報読取部１０６、測定条件設定部１０８、放電制御部１１０、放電部１１２、データ測定部１１４、放電可能容量特定部１１６、残存容量算出部１１８、警告判定部１２０、表示部１２２、測定履歴情報記録部１２４、及び再測定要否判定部１２６を備える。
【００１８】
上記の各部の機能は、ＣＰＵ等の制御手段、メモリ等の記憶手段、外部デバイスとデータを送受信する入出力手段等のハードウェアを備えた二次電池容量算出装置１０が、コンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体に格納されたプログラムを読み込み実行することで実現されるものとしてよい。なお、プログラムは光ディスク、磁気ディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等の情報記憶媒体によって二次電池容量算出装置１０に供給されることとしてもよいし、インターネット等のデータ通信網を介して二次電池容量算出装置１０に供給されることとしてもよい。
【００１９】
電源部１００は交流電源２０と接続し、二次電池容量算出装置１０の各部に駆動電力を供給する。
【００２０】
電池情報取得部１０２は、二次電池の機種、製造年月等の属性情報と、当該二次電池の劣化状態に応じた放電可能容量ごとに、当該二次電池を完全充電状態から定電流で放電させたときの当該二次電池の電圧と放電経過時間との関係を示す放電特性データを含む二次電池情報を取得する。電池情報取得部１０２は、複数の二次電池についての二次電池情報を取得することとしてよく、二次電池情報の取得は、ユーザーから情報入力を受け付けることで行ってもよいし、図示しないデータベースや情報記憶媒体から情報を読み出して行ってもよい。
【００２１】
電池情報記憶部１０４は、電池情報取得部１０２により取得された各二次電池についての二次電池情報や二次電池の容量（残存容量及び放電可能容量）の推定に用いる各種のデータを記憶する。以下、電池情報記憶部１０４に記憶されるデータの一例を説明する。
【００２２】
図２には、電池情報記憶部１０４に記憶される二次電池の放電特性データの一例を示した。図２に示される放電特性データは、機種及び製造年月等の属性情報により特定される１つの二次電池についての、劣化状態に応じた放電可能容量ごとに、当該二次電池を完全充電状態から定電流で放電させたときの当該二次電池の電圧と放電経過時間との関係を示したものである。図２に示した放電特性データは、放電可能容量が１００％、７０％、４０％、２０％の４つについてのデータを示している。なお、放電可能容量がＸ％とは、新品時の放電可能容量に対する比率を示している。図２に示した放電特性データでは、横軸に放電時間、縦軸に電池電圧を示しており、横軸の放電時間は、放電可能容量が１００％の二次電池を、所定の定電流で完全充電状態から放電させた場合に完全放電状態まで達する時間を１単位時間として規格化した値としている。図２の特性は、必要に応じて複数の放電電流毎に求めておき、後述する定電流放電時の電圧降下速度から放電可能容量を算出する際には、使用する特性データの放電電流値と同一の電流値を使用する。電池情報記憶部１０４には、機種及び製造年月等の属性情報により特定される各二次電池について、図２に示したような放電特性データがそれぞれ記憶されている。
【００２３】
図３には、二次電池の放電特性データに示される放電曲線ごとの、所定電圧における電圧降下速度の一例を示した。図３に示した例では、３．９Ｖと３．７Ｖにおいて所定時間（例えば０．１単位時間）に渡って定電流で放電させた場合の電圧降下の量を太線で示している。図３において、ＬＸ―Ｙは放電可能容量がＸ％の放電曲線についての電圧Ｙ（Ｖ）における所定期間（例えば０．１単位時間）の電圧降下を示す線分であり、各ＬＸ−Ｙについての傾きを記憶しておく。
【００２４】
図４には、所定の電圧における、二次電池の放電可能容量と電圧降下速度との関係を示した関係データの一例を示した。図４に示した関係データにおいては、横軸に放電可能容量、縦軸に電圧降下速度を示しており、図４においては３．９Ｖと３．７Ｖからの電圧降下速度に当たるデータがプロットされている。プロットされた各点を結ぶ線は、例えば線形、最小二乗法、又は他の公知の多項式近似曲線により生成することとしてよく、これらの近似曲線を用いることで二次電池についての所定電圧からの電圧降下速度に基づいて当該電圧降下速度に対応する放電可能容量を推定できる。もちろん、関係データにおける測定開始電圧は図示した例に限られない。
【００２５】
電池識別情報読取部１０６は、例えば二次電池に貼付されたＩＣタグやバーコードに格納された当該二次電池の識別情報を、接続されたリーダー３０を用いて読み取る。二次電池の識別情報は、二次電池の機種、製造年月の情報を含んでいてもよいし、それぞれの識別情報に関連づけて二次電池の機種、製造年月の情報を電池情報記憶部１０４記憶しておくこととしてもよい。なお、二次電池の識別情報は、機種、製造年月が同じ二次電池についてもそれぞれが識別されるように固有の値が付与される。
【００２６】
測定条件設定部１０８は、二次電池についての放電試験における測定条件を設定するものであり、例えば、放電電流の値（１，２，５，１０，２０，３０Ａ等）、放電させた場合の測定開始電圧（３．８，３．８５，３．９，３．９５Ｖ等）、測定時間（０．０５，０．１，０．１５，０．２単位時間等）を設定する。測定条件設定部１０８は、ユーザーからの入力に基づいて、測定条件を設定することとしてもよいし、二次電池の属性情報ごとに測定条件を予め記憶しておいて、二次電池の属性情報をキーとして測定条件を読み出して設定することとしてもよい。
【００２７】
放電制御部１１０は、測定条件設定部１０８により設定された測定条件に従って、放電部１１２を制御して二次電池を放電させる。例えば、放電電流制御部は、測定条件設定部１０８により設定された放電電流に応じて、放電部１１２の可変抵抗を制御して二次電池からの放電電流が設定した放電電流に等しくなるように制御すると共に、測定開始電圧から測定時間が経過した場合には、放電を停止させる。
【００２８】
放電部１１２は、二次電池の正極及び負極と接続する端子と可変抵抗とを含み、放電制御部１１０による制御に基づいて二次電池を放電させる。
【００２９】
データ測定部１１４は、二次電池からの放電電流、二次電池の電圧（放電時電圧）、二次電池の開放電圧等を測定する。データ測定部１１４は、二次電池からの放電電流の値を放電制御部１１０に出力すると共に、放電開始後に測定される二次電池の電圧が測定条件設定部１０８により設定された測定開始電圧に達した場合には、測定時間の計時を開始し、測定時間が経過した場合に測定終了時電圧を測定する。また、データ測定部１１４は、所与のタイミングで、二次電池の開放電圧を測定する。データ測定部１１４により測定されたデータは、放電可能容量特定部１１６や残存容量算出部１１８に出力される。
【００３０】
放電可能容量特定部１１６は、データ測定部１１４から出力された二次電池の識別情報と、測定開始電圧、測定時間、及び測定終了時電圧とに基づいて、当該識別情報により識別される二次電池の放電可能容量を特定する。例えば、放電可能容量特定部１１６は、二次電池の識別情報に基づいて、電池情報記憶部１０４から、当該二次電池の属性により特定される関係データを参照し、当該参照した関係データにおいて、データ測定部１１４から出力された測定開始電圧、測定時間、及び測定終了時電圧に基づいて算出される電圧降下速度に対応する放電可能容量を得ることとしてよい。なお、電圧降下速度は、測定開始電圧から測定終了時電圧を引いた値を測定時間で割ることで算出される。
【００３１】
残存容量算出部１１８は、放電可能容量特定部１１６により放電可能容量が特定された二次電池に残存している電気量（残存容量）を、当該二次電池の放電特性データと、データ測定部１１４により測定された当該二次電池の開放電圧とに基づいて算出する。例えば、残存容量算出部１１８は、電池情報記憶部１０４から二次電池の機種、製造年月、及び放電可能容量をキーとして放電特性データを参照し、当該放電特性データにおいて、当該二次電池の開放電圧が該当する放電経過時間を特定する。そして、残存容量算出部１１８は、放電特性データに示される放電終了時間から、上記特定した放電経過時間を引いた値（単位時間を実時間に変換した後の値とする）に、放電特性データにおける放電電流（定電流）を乗じることで残存容量を算出することとしてよい。
【００３２】
図５には、二次電池の残存容量を算出する処理の一例を説明する図を示した。図５に示した例は、二次電池の放電可能容量が７０％である場合について述べており、まず、７０％の放電特性データに基づき、二次電池について測定された開放電圧値に対応する放電経過時間を求め、さらに７０％の放電特性データ上で完全放電を行った際の放電持続時間を求め、これらの差分から開放電圧測定時点以降の放電可能時間を算出し、この値に放電特性データにおける放電電流を乗じることで残存容量が算出される。
【００３３】
なお、残存容量算出部１１８は、電池情報記憶部１０４に基本的に、特定された放電可能容量に一致する放電可能容量の放電特性データに対応可能なように、複数の放電可能容量に応じた放電特性データを記憶することとなる。しかし、特定された放電可能容量に合致する放電特性データが得られない場合もある。そのような場合には、上記特定された放電可能容量に最も近い放電可能容量の放電特性データを選択することとしてもよい。また、残存容量算出部１１８は、上記特定された放電可能容量（Ｘ１）を挟み込む二つの放電特性データを選択し（１つの放電可能容量をＸ２、もう一方をＸ３とし、Ｘ２＜Ｘ１＜Ｘ３）、各放電特性データに基づいて残存容量を算出し（Ｘ２に基づく残存容量をＹ２、Ｘ３に基づく残存容量をＹ３とする）、残存容量算出部１１８Ｘ１についての残存容量Ｙ１＝Ｙ２・（Ｘ３−Ｘ１）／（Ｘ３−Ｘ２）＋Ｙ３・（Ｘ１−Ｘ２）／（Ｘ３−Ｘ２）として算出することとしてもよい。
【００３４】
警告判定部１２０は、放電可能容量特定部１１６により特定された放電可能容量と、残存容量算出部１１８により算出された残存容量とがそれぞれに定められた閾値以上であるか否かを判定し、閾値を下回る場合に警告を出力する。例えば、警告判定部１２０は、放電可能容量特定部１１６により特定された放電可能容量が第１の閾値（例えば７０％）に満たない場合には、二次電池の交換を促す警告を表示させることとしてよい。また、警告判定部１２０は、残存容量算出部１１８により算出された残存容量が、放電可能容量に対する第２の閾値（例えば５０％）に満たない場合には、二次電池の充電を促す警告を表示させることとしてよい。
【００３５】
表示部１２２は、液晶ディスプレイにより実現されることとしてよく、電池情報、測定条件等の情報入力画面や、警告判定部１２０から出力される警告情報等を表示する。
【００３６】
測定履歴情報記録部１２４は、二次電池について電池識別情報読取部１０６により読み取られた識別情報と、当該二次電池について放電可能容量特定部１１６により特定された放電可能容量と、当該二次電池の使用期間に応じて定められる有効期間（測定日からの有効期間）とを関連づけて記録する。二次電池の使用期間は、二次電池の製造年月から現在までの期間としてもよいし、二次電池について電池識別情報読取部１０６により初めて識別情報が読み取られた日から現在までの期間としてもよい。
【００３７】
図６には、二次電池の使用期間と有効期間との関係を示した。有効期間とは、二次電池について一度特定した放電可能容量を再度測定し直す必要が生じるまでの期間である。図６に示される曲線は使用期間と放電可能容量との関係を示しており、例えば使用期間を第１期、第２期、第３期と分けた場合には、放電可能容量の低下率は大きい順に第１期＞第２期＞第３期となる。有効期間は、使用期間に応じて定められるものであり、例えば使用期間が長くなる程、長い周期となるように設定することとしてよい。こうすることで、放電可能容量の低下率が大きい時期には、放電可能容量の低下率が小さい時期よりも短くなる。図５に示した例においては、第１期における有効期間ＴＡ、第２期における有効期間ＴＢ、第３期における有効期間ＴＣとした場合に、ＴＡ＜ＴＢ＜ＴＣとする。
【００３８】
図７には、測定履歴情報記録部１２４により記録される測定履歴データの一例を示した。図７に示されるように、測定履歴データは、例えば二次電池の識別情報、放電可能容量（％）、有効期間、測定日をそれぞれ関連づけたレコードから構成されることとしてよい。
【００３９】
再測定要否判定部１２６は、二次電池の識別情報について測定履歴情報記録部１２４に記録される測定履歴データに示される有効期間内にあるか否かに基づいて、二次電池の放電可能容量の再測定の要否を判定する。再測定要否判定部１２６は、二次電池について電池識別情報読取部１０６が読み取った識別情報に関連づけて測定履歴情報記録部１２４に測定履歴データが記録されていない場合と、測定履歴データが記録されている場合であっても、当該測定履歴データに示される有効期間内に無いときには、二次電池の放電可能容量を再測定する必要があると判定する。一方で、再測定要否判定部１２６は、上記のいずれにも当てはまらない場合には、二次電池の放電可能容量を再測定する必要が無いと判定し、当該測定履歴データに示される放電可能容量を当該二次電池の放電可能容量とする。
【００４０】
次に、図８に示した、二次電池の残存容量の算出処理のフローチャートの一例を参照しながら、二次電池容量算出装置１０により行われる処理の流れを説明する。
【００４１】
図８に示されるように、二次電池容量算出装置１０は、対象の二次電池の識別情報を読み取り（Ｓ１００１）、当該読み取った識別情報について記録されている測定履歴データを参照する（Ｓ１００２）。
【００４２】
二次電池容量算出装置１０は、上記参照した測定履歴データに示される有効期間内にある場合には（Ｓ１００３：Ｙ）、測定履歴データに示される放電可能容量を対象の二次電池の放電可能容量として用いる（Ｓ１００４）。一方で、二次電池容量算出装置１０は、上記参照した測定履歴データに示される有効期間内に無い場合には（Ｓ１００３：Ｎ）、対象の二次電池の放電可能容量の特定処理を実行する（Ｓ１００５）。
【００４３】
図９には、二次電池の放電可能容量の特定処理のフローチャートを示した。図９に示されるように、二次電池容量算出装置１０は、放電電流、測定開始電圧、測定時間等の測定条件を設定した後に（Ｓ２００１）、二次電池の放電を開始する（Ｓ２００２）。二次電池容量算出装置１０は、二次電池について測定される電圧が測定開始電圧に達していない場合には（Ｓ２００３：Ｎ）、待機し、二次電池について測定される電圧が測定開始電圧に達した場合には（Ｓ２００３：Ｙ）、時間の計時を開始する（Ｓ２００４）。そして、二次電池容量算出装置１０は、計時する時間が設定した測定時間に達していない場合には（Ｓ２００５：Ｎ）、待機し、計時する時間が設定した測定時間に達した場合には（Ｓ２００５：Ｙ）、その時点での電圧（測定終了時電圧）を測定し記録する（Ｓ２００６）。
【００４４】
二次電池容量算出装置１０は、測定開始電圧、測定終了時電圧、測定時間から電圧降下速度を算出し（Ｓ２００７）、当該算出した電圧降下速度に基づいて、記憶される関係データから対応する放電可能容量を特定し（Ｓ２００８）、リターンする。
【００４５】
ここで、図８のフローチャートに戻り説明を続ける。二次電池容量算出装置１０は、Ｓ１００４又はＳ１００５で特定された放電可能容量が閾値（例えば７０％）に満たない場合には（Ｓ１００６：Ｎ）、二次電池の交換を促す旨の警告を表示する（Ｓ１００７）。次に、二次電池容量算出装置１０は、二次電池の開放電圧を測定し（Ｓ１００８）、当該測定した開放電圧と、当該二次電池の放電特性データとに基づいて、当該二次電池の残存容量を算出する（Ｓ１００９）。
【００４６】
二次電池容量算出装置１０は、上記算出した残存容量が閾値（例えば完全充電状態の５０％）に満たない場合には（Ｓ１０１０：Ｙ）、二次電池の充電を促す旨の警告を表示する（Ｓ１０１１）。二次電池容量算出装置１０は、二次電池の残存容量と、放電可能容量とを表示し（Ｓ１０１２）、二次電池の識別情報と、放電可能容量と、二次電池の使用期間に応じて定められる有効期間と、測定日とをそれぞれ関連づけて記録し（Ｓ１０１３）、処理を終了する。
【００４７】
以上説明した本実施形態に係る二次電池容量算出装置１０によれば、各種二次電池について、その劣化状態や充電状態によらない任意の状態における、二次電池に残存している電気量を知ることができる。また、放電可能容量の再測定は、二次電池の使用期間に応じた有効期間が経過するまでは、過去に測定した放電可能容量を用いることで、処理負荷が軽減する。
【００４８】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、二次電池容量算出装置１０は、交流電源からの電力供給を受けて二次電池を充電する充電部をさらに備えることとしてもよい。この際、充電部は、残存容量の算出後、又は二次電池容量算出装置１０により算出された残存容量が閾値に満たないと判断された場合に、二次電池を充電するようにしてもよい。
【００４９】
また、二次電池容量算出装置１０は、放電可能容量ごとに、二次電池の開放電圧と、残存容量との関係を記憶したデータを保持しておいて、測定した開放電圧をキーとして上記データを参照して残存容量を取得するようにしてもよい。
【００５０】
また、二次電池容量算出装置１０が、放電可能容量を特定する際に用いる、測定開始電圧及び測定終了電圧は上記の例に限定されない。例えば、二次電池容量算出装置１０は、複数の測定開始電圧及び測定終了電圧の組を記憶し、二次電池について測定された電池電圧より小さい値の測定開始電圧を含む測定開始電圧と測定終了電圧の組を選択するようにしてもよい。また、二次電池容量算出装置１０は、二次電池が完全充電状態になくとも、二次電池の電圧が、選択した測定開始電圧以上の電圧であれば、二次電池を充電することなく放電可能容量を特定する処理を開始することとしてよい。もちろん、二次電池を一度完全充電状態にした後に、放電可能容量を特定する処理を開始することとしても構わない。
【００５１】
また、上記の実施形態では、二次電池の放電可能容量を、二次電池を定電流で放電させた場合の電圧降下速度に基づいて特定する例を説明したが、二次電池の放電可能容量の特定処理は上記の例に限定されるものではない。以下、二次電池の放電可能容量を特定する処理の他の例を、図面を参照しながら説明する。
【００５２】
まず、二次電池の放電可能容量の特定方法に係る第１の例について説明する。第１の例では、二次電池を完全充電状態にした後に、所定の電流で所定の放電時間（例えばＴ１）だけ放電させた後の電池電圧を測定し、測定された電池電圧に基づき二次電池の放電可能容量を特定する。
【００５３】
図１０Ａ及び図１０Ｂには、第１の例に係る二次電池の放電可能容量の特定方法を説明する図を示した。図１０Ａに示されるように、各放電可能容量の放電曲線に対して、所定の放電時間（例えばＴ１）との交点が示す電池電圧の値を読み取る。そして、図１０Ｂに示されるように、読み取った電池電圧と、対応する放電可能容量とをプロットした点を結ぶ曲線を求める。二次電池容量算出装置１０は、二次電池について測定された電池電圧に対応する放電可能容量を、図１０Ｂに示すデータを参照して特定する。図１０Ｂに示すデータは、複数の放電時間（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３等）について生成し記憶しておくこととしてよく、さらに上記データは二次電池の属性ごとに生成し記憶しておくこととしてよい。
【００５４】
次に、二次電池の放電可能容量の特定方法に係る第２の例について説明する。第２の例では、二次電池を完全充電状態にした後に、所定の電流で放電を開始し、所定の電圧（例えばＶ１）に達するまでの放電時間を測定し、測定された放電時間に基づき二次電池の放電可能容量を特定する。
【００５５】
図１１Ａ及び図１１Ｂには、第２の例に係る二次電池の放電可能容量の特定方法を説明する図を示した。図１１Ａに示されるように、各放電可能容量の放電曲線に対して、所定の電池電圧（例えばＶ１）との交点が示す放電時間の値を読み取る。そして、図１１Ｂに示されるように、読み取った放電時間と、対応する放電可能容量とをプロットした点を結ぶ曲線を求める。二次電池容量算出装置１０は、二次電池について測定された放電時間に対応する放電可能容量を、図１１Ｂに示すデータを参照して特定する。図１１Ｂに示すデータは、複数の電池電圧（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３等）について生成し記憶しておくこととしてよく、さらに上記データは二次電池の属性ごとに生成し記憶しておくこととしてよい。
【００５６】
本発明は、二次電池の充電と放電を繰り返すサイクル使用電池が主な適用対象であるが、バックアップ用の二次電池（組電池）を適用対象としてもよいのはもちろんである。また、二次電池には、例えばリチウムイオン電池を用いることとしてよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０ 二次電池容量算出装置、２０ 交流電源、３０ リーダー、１００ 電源部、１０２ 電池情報取得部、１０４ 電池情報記憶部、１０６ 電池識別情報読取部、１０８ 測定条件設定部、１１０ 放電制御部、１１２ 放電部、１１４ データ測定部、１１６ 放電可能容量特定部、１１８ 残存容量算出部、１２０ 警告判定部、１２２ 表示部、１２４ 測定履歴情報記録部、１２６ 再測定要否判定部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池容量算出装置、二次電池容量算出方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は使用中の経年劣化により、所定の完全充電電圧によって完全充電状態としても蓄えられる上限の電気量（放電可能容量）が変化する。従って、使用中における放電可能容量や実際の使用時の状態における容量把握が望まれている。そこで、例えば下記の特許文献１には、二次電池から定電流で放電させたときの放電途中の電圧値に基づいて、二次電池の放電可能容量を推定する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１７８４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の従来技術は、二次電池を一度完全に充電した状態にする必要があり、二次電池の任意の充電状態において二次電池に蓄えられている電気量（残存容量）を知ることはできなかった。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、二次電池の劣化が進行した状態においても二次電池の任意の充電状態において二次電池に残存している電気量を知ることができる二次電池容量算出装置、二次電池容量算出方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る二次電池容量算出装置は、二次電池の劣化状態に応じた放電可能容量ごとに、当該二次電池を完全充電状態から定電流で放電させたときの当該二次電池の電圧と放電経過時間との関係を示す放電特性データを記憶する記憶手段と、対象の二次電池の放電可能容量を特定する特定手段と、前記対象の二次電池の電圧を測定する測定手段と、前記記憶手段に記憶される前記特定手段により特定した放電可能容量に応じた放電特性データと、前記測定手段により測定した電圧とに基づいて、前記対象の二次電池に蓄えられている電気量を算出する算出手段と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明の一態様では、前記記憶手段は、二次電池の劣化状態に応じた放電可能容量と、所与の放電開始電圧から前記定電流で放電させた場合の電圧低下速度との関係を示す関係データをさらに記憶し、前記測定手段は、前記対象の二次電池を、前記所与の放電開始電圧から前記定電流で放電させた場合の電圧低下速度を測定し、前記特定手段は、前記関係データと前記測定した電圧低下速度とに基づいて、前記対象の二次電池の放電可能容量を特定することとする。
【０００８】
本発明の一態様では、前記二次電池容量算出装置は、二次電池の識別情報と、当該二次電池について前記特定手段により特定された放電可能容量と、当該二次電池の使用期間に応じて定められた有効期間とを関連づけて記録する記録手段と、前記対象の二次電池の識別情報を取得する識別情報取得手段と、をさらに含み、前記特定手段は、前記識別情報取得手段により取得される識別情報に関連づけて前記記録手段に記録される有効期間内にある場合には、前記対象の二次電池の放電可能容量を、当該識別情報に関連づけて前記記録手段に記録される放電可能容量とすることとする。
【０００９】
本発明の一態様では、前記特定手段は、前記識別情報取得手段により取得される識別情報に関連づけて前記記録手段に記録される有効期間内に無い場合には、前記対象の二次電池の放電可能容量を、前記関係データと前記測定した電圧低下速度とに基づいて特定することとする。
【００１０】
本発明の一態様では、前記二次電池容量算出装置は、前記特定手段により特定した放電可能容量又は前記算出手段により算出した電気量の少なくとも一方がそれぞれについて定められた閾値に満たない場合に、警告を表示する警告表示手段をさらに含むこととする。
【００１１】
本発明の一態様では、前記二次電池容量算出装置は、前記対象の二次電池を充電する充電手段をさらに含むこととする。
【００１２】
本発明に係る二次電池容量算出方法は、二次電池の劣化状態に応じた放電可能容量ごとに、当該二次電池を完全充電状態から定電流で放電させたときの当該二次電池の電圧と放電経過時間との関係を示す放電特性データを記憶手段に記憶するステップと、対象の二次電池の放電可能容量を特定する特定ステップと、前記対象の二次電池の電圧を測定する測定ステップと、前記記憶手段に記憶される前記特定ステップで特定した放電可能容量に応じた放電特性データと、前記測定ステップで測定した電圧とに基づいて、前記対象の二次電池に蓄えられている電気量を算出する算出ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るプログラムは、二次電池の劣化状態に応じた放電可能容量ごとに、当該二次電池を完全充電状態から定電流で放電させたときの当該二次電池の電圧と放電経過時間との関係を示す放電特性データを記憶する記憶手段と、対象の二次電池の放電可能容量を特定する特定手段と、前記対象の二次電池の電圧を測定する測定手段と、前記記憶手段に記憶される前記特定手段により特定した放電可能容量に応じた放電特性データと、前記測定手段により測定した電圧とに基づいて、前記対象の二次電池に蓄えられている電気量を算出する算出手段としてコンピュータを機能させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一態様によれば、二次電池の劣化が進行した状態においても二次電池の任意の充電状態において二次電池に残存している電気量を知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る二次電池容量算出装置の機能ブロック図である。
【図２】二次電池の放電特性データの一例を示す図である。
【図３】所定電圧における電圧降下速度の一例を示す図である。
【図４】関係データの一例を示す図である。
【図５】二次電池の残存容量を算出する処理の一例を説明する図である。
【図６】二次電池の使用期間と有効期間との関係を示す図である。
【図７】測定履歴データの一例を示す図である。
【図８】残存容量の算出処理のフローチャートの一例を示す図である。
【図９】放電可能容量の特定処理のフローチャートの一例を示す図である。
【図１０Ａ】第１の例に係る二次電池の放電可能容量の特定方法を説明する図である。
【図１０Ｂ】第１の例に係る二次電池の放電可能容量の特定方法を説明する図である。
【図１１Ａ】第２の例に係る二次電池の放電可能容量の特定方法を説明する図である。
【図１１Ｂ】第２の例に係る二次電池の放電可能容量の特定方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための実施の形態（以下、実施形態という）を、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１には、本実施形態に係る二次電池容量算出装置１０の機能ブロック図を示した。図１に示されるように、二次電池容量算出装置１０は、電源部１００、電池情報取得部１０２、電池情報記憶部１０４、電池識別情報読取部１０６、測定条件設定部１０８、放電制御部１１０、放電部１１２、データ測定部１１４、放電可能容量特定部１１６、残存容量算出部１１８、警告判定部１２０、表示部１２２、測定履歴情報記録部１２４、及び再測定要否判定部１２６を備える。
【００１８】
上記の各部の機能は、ＣＰＵ等の制御手段、メモリ等の記憶手段、外部デバイスとデータを送受信する入出力手段等のハードウェアを備えた二次電池容量算出装置１０が、コンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体に格納されたプログラムを読み込み実行することで実現されるものとしてよい。なお、プログラムは光ディスク、磁気ディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等の情報記憶媒体によって二次電池容量算出装置１０に供給されることとしてもよいし、インターネット等のデータ通信網を介して二次電池容量算出装置１０に供給されることとしてもよい。
【００１９】
電源部１００は交流電源２０と接続し、二次電池容量算出装置１０の各部に駆動電力を供給する。
【００２０】
電池情報取得部１０２は、二次電池の機種、製造年月等の属性情報と、当該二次電池の劣化状態に応じた放電可能容量ごとに、当該二次電池を完全充電状態から定電流で放電させたときの当該二次電池の電圧と放電経過時間との関係を示す放電特性データを含む二次電池情報を取得する。電池情報取得部１０２は、複数の二次電池についての二次電池情報を取得することとしてよく、二次電池情報の取得は、ユーザーから情報入力を受け付けることで行ってもよいし、図示しないデータベースや情報記憶媒体から情報を読み出して行ってもよい。
【００２１】
電池情報記憶部１０４は、電池情報取得部１０２により取得された各二次電池についての二次電池情報や二次電池の容量（残存容量及び放電可能容量）の推定に用いる各種のデータを記憶する。以下、電池情報記憶部１０４に記憶されるデータの一例を説明する。
【００２２】
図２には、電池情報記憶部１０４に記憶される二次電池の放電特性データの一例を示した。図２に示される放電特性データは、機種及び製造年月等の属性情報により特定される１つの二次電池についての、劣化状態に応じた放電可能容量ごとに、当該二次電池を完全充電状態から定電流で放電させたときの当該二次電池の電圧と放電経過時間との関係を示したものである。図２に示した放電特性データは、放電可能容量が１００％、７０％、４０％、２０％の４つについてのデータを示している。なお、放電可能容量がＸ％とは、新品時の放電可能容量に対する比率を示している。図２に示した放電特性データでは、横軸に放電時間、縦軸に電池電圧を示しており、横軸の放電時間は、放電可能容量が１００％の二次電池を、所定の定電流で完全充電状態から放電させた場合に完全放電状態まで達する時間を１単位時間として規格化した値としている。図２の特性は、必要に応じて複数の放電電流毎に求めておき、後述する定電流放電時の電圧降下速度から放電可能容量を算出する際には、使用する特性データの放電電流値と同一の電流値を使用する。電池情報記憶部１０４には、機種及び製造年月等の属性情報により特定される各二次電池について、図２に示したような放電特性データがそれぞれ記憶されている。
【００２３】
図３には、二次電池の放電特性データに示される放電曲線ごとの、所定電圧における電圧降下速度の一例を示した。図３に示した例では、３．９Ｖと３．７Ｖにおいて所定時間（例えば０．１単位時間）に渡って定電流で放電させた場合の電圧降下の量を太線で示している。図３において、ＬＸ―Ｙは放電可能容量がＸ％の放電曲線についての電圧Ｙ（Ｖ）における所定期間（例えば０．１単位時間）の電圧降下を示す線分であり、各ＬＸ−Ｙについての傾きを記憶しておく。
【００２４】
図４には、所定の電圧における、二次電池の放電可能容量と電圧降下速度との関係を示した関係データの一例を示した。図４に示した関係データにおいては、横軸に放電可能容量、縦軸に電圧降下速度を示しており、図４においては３．９Ｖと３．７Ｖからの電圧降下速度に当たるデータがプロットされている。プロットされた各点を結ぶ線は、例えば線形、最小二乗法、又は他の公知の多項式近似曲線により生成することとしてよく、これらの近似曲線を用いることで二次電池についての所定電圧からの電圧降下速度に基づいて当該電圧降下速度に対応する放電可能容量を推定できる。もちろん、関係データにおける測定開始電圧は図示した例に限られない。
【００２５】
電池識別情報読取部１０６は、例えば二次電池に貼付されたＩＣタグやバーコードに格納された当該二次電池の識別情報を、接続されたリーダー３０を用いて読み取る。二次電池の識別情報は、二次電池の機種、製造年月の情報を含んでいてもよいし、それぞれの識別情報に関連づけて二次電池の機種、製造年月の情報を電池情報記憶部１０４記憶しておくこととしてもよい。なお、二次電池の識別情報は、機種、製造年月が同じ二次電池についてもそれぞれが識別されるように固有の値が付与される。
【００２６】
測定条件設定部１０８は、二次電池についての放電試験における測定条件を設定するものであり、例えば、放電電流の値（１，２，５，１０，２０，３０Ａ等）、放電させた場合の測定開始電圧（３．８，３．８５，３．９，３．９５Ｖ等）、測定時間（０．０５，０．１，０．１５，０．２単位時間等）を設定する。測定条件設定部１０８は、ユーザーからの入力に基づいて、測定条件を設定することとしてもよいし、二次電池の属性情報ごとに測定条件を予め記憶しておいて、二次電池の属性情報をキーとして測定条件を読み出して設定することとしてもよい。
【００２７】
放電制御部１１０は、測定条件設定部１０８により設定された測定条件に従って、放電部１１２を制御して二次電池を放電させる。例えば、放電電流制御部は、測定条件設定部１０８により設定された放電電流に応じて、放電部１１２の可変抵抗を制御して二次電池からの放電電流が設定した放電電流に等しくなるように制御すると共に、測定開始電圧から測定時間が経過した場合には、放電を停止させる。
【００２８】
放電部１１２は、二次電池の正極及び負極と接続する端子と可変抵抗とを含み、放電制御部１１０による制御に基づいて二次電池を放電させる。
【００２９】
データ測定部１１４は、二次電池からの放電電流、二次電池の電圧（放電時電圧）、二次電池の開放電圧等を測定する。データ測定部１１４は、二次電池からの放電電流の値を放電制御部１１０に出力すると共に、放電開始後に測定される二次電池の電圧が測定条件設定部１０８により設定された測定開始電圧に達した場合には、測定時間の計時を開始し、測定時間が経過した場合に測定終了時電圧を測定する。また、データ測定部１１４は、所与のタイミングで、二次電池の開放電圧を測定する。データ測定部１１４により測定されたデータは、放電可能容量特定部１１６や残存容量算出部１１８に出力される。
【００３０】
放電可能容量特定部１１６は、データ測定部１１４から出力された二次電池の識別情報と、測定開始電圧、測定時間、及び測定終了時電圧とに基づいて、当該識別情報により識別される二次電池の放電可能容量を特定する。例えば、放電可能容量特定部１１６は、二次電池の識別情報に基づいて、電池情報記憶部１０４から、当該二次電池の属性により特定される関係データを参照し、当該参照した関係データにおいて、データ測定部１１４から出力された測定開始電圧、測定時間、及び測定終了時電圧に基づいて算出される電圧降下速度に対応する放電可能容量を得ることとしてよい。なお、電圧降下速度は、測定開始電圧から測定終了時電圧を引いた値を測定時間で割ることで算出される。
【００３１】
残存容量算出部１１８は、放電可能容量特定部１１６により放電可能容量が特定された二次電池に残存している電気量（残存容量）を、当該二次電池の放電特性データと、データ測定部１１４により測定された当該二次電池の開放電圧とに基づいて算出する。例えば、残存容量算出部１１８は、電池情報記憶部１０４から二次電池の機種、製造年月、及び放電可能容量をキーとして放電特性データを参照し、当該放電特性データにおいて、当該二次電池の開放電圧が該当する放電経過時間を特定する。そして、残存容量算出部１１８は、放電特性データに示される放電終了時間から、上記特定した放電経過時間を引いた値（単位時間を実時間に変換した後の値とする）に、放電特性データにおける放電電流（定電流）を乗じることで残存容量を算出することとしてよい。
【００３２】
図５には、二次電池の残存容量を算出する処理の一例を説明する図を示した。図５に示した例は、二次電池の放電可能容量が７０％である場合について述べており、まず、７０％の放電特性データに基づき、二次電池について測定された開放電圧値に対応する放電経過時間を求め、さらに７０％の放電特性データ上で完全放電を行った際の放電持続時間を求め、これらの差分から開放電圧測定時点以降の放電可能時間を算出し、この値に放電特性データにおける放電電流を乗じることで残存容量が算出される。
【００３３】
なお、残存容量算出部１１８は、電池情報記憶部１０４に基本的に、特定された放電可能容量に一致する放電可能容量の放電特性データに対応可能なように、複数の放電可能容量に応じた放電特性データを記憶することとなる。しかし、特定された放電可能容量に合致する放電特性データが得られない場合もある。そのような場合には、上記特定された放電可能容量に最も近い放電可能容量の放電特性データを選択することとしてもよい。また、残存容量算出部１１８は、上記特定された放電可能容量（Ｘ１）を挟み込む二つの放電特性データを選択し（１つの放電可能容量をＸ２、もう一方をＸ３とし、Ｘ２＜Ｘ１＜Ｘ３）、各放電特性データに基づいて残存容量を算出し（Ｘ２に基づく残存容量をＹ２、Ｘ３に基づく残存容量をＹ３とする）、残存容量算出部１１８Ｘ１についての残存容量Ｙ１＝Ｙ２・（Ｘ３−Ｘ１）／（Ｘ３−Ｘ２）＋Ｙ３・（Ｘ１−Ｘ２）／（Ｘ３−Ｘ２）として算出することとしてもよい。
【００３４】
警告判定部１２０は、放電可能容量特定部１１６により特定された放電可能容量と、残存容量算出部１１８により算出された残存容量とがそれぞれに定められた閾値以上であるか否かを判定し、閾値を下回る場合に警告を出力する。例えば、警告判定部１２０は、放電可能容量特定部１１６により特定された放電可能容量が第１の閾値（例えば７０％）に満たない場合には、二次電池の交換を促す警告を表示させることとしてよい。また、警告判定部１２０は、残存容量算出部１１８により算出された残存容量が、放電可能容量に対する第２の閾値（例えば５０％）に満たない場合には、二次電池の充電を促す警告を表示させることとしてよい。
【００３５】
表示部１２２は、液晶ディスプレイにより実現されることとしてよく、電池情報、測定条件等の情報入力画面や、警告判定部１２０から出力される警告情報等を表示する。
【００３６】
測定履歴情報記録部１２４は、二次電池について電池識別情報読取部１０６により読み取られた識別情報と、当該二次電池について放電可能容量特定部１１６により特定された放電可能容量と、当該二次電池の使用期間に応じて定められる有効期間（測定日からの有効期間）とを関連づけて記録する。二次電池の使用期間は、二次電池の製造年月から現在までの期間としてもよいし、二次電池について電池識別情報読取部１０６により初めて識別情報が読み取られた日から現在までの期間としてもよい。
【００３７】
図６には、二次電池の使用期間と有効期間との関係を示した。有効期間とは、二次電池について一度特定した放電可能容量を再度測定し直す必要が生じるまでの期間である。図６に示される曲線は使用期間と放電可能容量との関係を示しており、例えば使用期間を第１期、第２期、第３期と分けた場合には、放電可能容量の低下率は大きい順に第１期＞第２期＞第３期となる。有効期間は、使用期間に応じて定められるものであり、例えば使用期間が長くなる程、長い周期となるように設定することとしてよい。こうすることで、放電可能容量の低下率が大きい時期には、放電可能容量の低下率が小さい時期よりも短くなる。図５に示した例においては、第１期における有効期間ＴＡ、第２期における有効期間ＴＢ、第３期における有効期間ＴＣとした場合に、ＴＡ＜ＴＢ＜ＴＣとする。
【００３８】
図７には、測定履歴情報記録部１２４により記録される測定履歴データの一例を示した。図７に示されるように、測定履歴データは、例えば二次電池の識別情報、放電可能容量（％）、有効期間、測定日をそれぞれ関連づけたレコードから構成されることとしてよい。
【００３９】
再測定要否判定部１２６は、二次電池の識別情報について測定履歴情報記録部１２４に記録される測定履歴データに示される有効期間内にあるか否かに基づいて、二次電池の放電可能容量の再測定の要否を判定する。再測定要否判定部１２６は、二次電池について電池識別情報読取部１０６が読み取った識別情報に関連づけて測定履歴情報記録部１２４に測定履歴データが記録されていない場合と、測定履歴データが記録されている場合であっても、当該測定履歴データに示される有効期間内に無いときには、二次電池の放電可能容量を再測定する必要があると判定する。一方で、再測定要否判定部１２６は、上記のいずれにも当てはまらない場合には、二次電池の放電可能容量を再測定する必要が無いと判定し、当該測定履歴データに示される放電可能容量を当該二次電池の放電可能容量とする。
【００４０】
次に、図８に示した、二次電池の残存容量の算出処理のフローチャートの一例を参照しながら、二次電池容量算出装置１０により行われる処理の流れを説明する。
【００４１】
図８に示されるように、二次電池容量算出装置１０は、対象の二次電池の識別情報を読み取り（Ｓ１００１）、当該読み取った識別情報について記録されている測定履歴データを参照する（Ｓ１００２）。
【００４２】
二次電池容量算出装置１０は、上記参照した測定履歴データに示される有効期間内にある場合には（Ｓ１００３：Ｙ）、測定履歴データに示される放電可能容量を対象の二次電池の放電可能容量として用いる（Ｓ１００４）。一方で、二次電池容量算出装置１０は、上記参照した測定履歴データに示される有効期間内に無い場合には（Ｓ１００３：Ｎ）、対象の二次電池の放電可能容量の特定処理を実行する（Ｓ１００５）。
【００４３】
図９には、二次電池の放電可能容量の特定処理のフローチャートを示した。図９に示されるように、二次電池容量算出装置１０は、放電電流、測定開始電圧、測定時間等の測定条件を設定した後に（Ｓ２００１）、二次電池の放電を開始する（Ｓ２００２）。二次電池容量算出装置１０は、二次電池について測定される電圧が測定開始電圧に達していない場合には（Ｓ２００３：Ｎ）、待機し、二次電池について測定される電圧が測定開始電圧に達した場合には（Ｓ２００３：Ｙ）、時間の計時を開始する（Ｓ２００４）。そして、二次電池容量算出装置１０は、計時する時間が設定した測定時間に達していない場合には（Ｓ２００５：Ｎ）、待機し、計時する時間が設定した測定時間に達した場合には（Ｓ２００５：Ｙ）、その時点での電圧（測定終了時電圧）を測定し記録する（Ｓ２００６）。
【００４４】
二次電池容量算出装置１０は、測定開始電圧、測定終了時電圧、測定時間から電圧降下速度を算出し（Ｓ２００７）、当該算出した電圧降下速度に基づいて、記憶される関係データから対応する放電可能容量を特定し（Ｓ２００８）、リターンする。
【００４５】
ここで、図８のフローチャートに戻り説明を続ける。二次電池容量算出装置１０は、Ｓ１００４又はＳ１００５で特定された放電可能容量が閾値（例えば７０％）に満たない場合には（Ｓ１００６：Ｎ）、二次電池の交換を促す旨の警告を表示する（Ｓ１００７）。次に、二次電池容量算出装置１０は、二次電池の開放電圧を測定し（Ｓ１００８）、当該測定した開放電圧と、当該二次電池の放電特性データとに基づいて、当該二次電池の残存容量を算出する（Ｓ１００９）。
【００４６】
二次電池容量算出装置１０は、上記算出した残存容量が閾値（例えば完全充電状態の５０％）に満たない場合には（Ｓ１０１０：Ｙ）、二次電池の充電を促す旨の警告を表示する（Ｓ１０１１）。二次電池容量算出装置１０は、二次電池の残存容量と、放電可能容量とを表示し（Ｓ１０１２）、二次電池の識別情報と、放電可能容量と、二次電池の使用期間に応じて定められる有効期間と、測定日とをそれぞれ関連づけて記録し（Ｓ１０１３）、処理を終了する。
【００４７】
以上説明した本実施形態に係る二次電池容量算出装置１０によれば、各種二次電池について、その劣化状態や充電状態によらない任意の状態における、二次電池に残存している電気量を知ることができる。また、放電可能容量の再測定は、二次電池の使用期間に応じた有効期間が経過するまでは、過去に測定した放電可能容量を用いることで、処理負荷が軽減する。
【００４８】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、二次電池容量算出装置１０は、交流電源からの電力供給を受けて二次電池を充電する充電部をさらに備えることとしてもよい。この際、充電部は、残存容量の算出後、又は二次電池容量算出装置１０により算出された残存容量が閾値に満たないと判断された場合に、二次電池を充電するようにしてもよい。
【００４９】
また、二次電池容量算出装置１０は、放電可能容量ごとに、二次電池の開放電圧と、残存容量との関係を記憶したデータを保持しておいて、測定した開放電圧をキーとして上記データを参照して残存容量を取得するようにしてもよい。
【００５０】
また、二次電池容量算出装置１０が、放電可能容量を特定する際に用いる、測定開始電圧及び測定終了電圧は上記の例に限定されない。例えば、二次電池容量算出装置１０は、複数の測定開始電圧及び測定終了電圧の組を記憶し、二次電池について測定された電池電圧より小さい値の測定開始電圧を含む測定開始電圧と測定終了電圧の組を選択するようにしてもよい。また、二次電池容量算出装置１０は、二次電池が完全充電状態になくとも、二次電池の電圧が、選択した測定開始電圧以上の電圧であれば、二次電池を充電することなく放電可能容量を特定する処理を開始することとしてよい。もちろん、二次電池を一度完全充電状態にした後に、放電可能容量を特定する処理を開始することとしても構わない。
【００５１】
また、上記の実施形態では、二次電池の放電可能容量を、二次電池を定電流で放電させた場合の電圧降下速度に基づいて特定する例を説明したが、二次電池の放電可能容量の特定処理は上記の例に限定されるものではない。以下、二次電池の放電可能容量を特定する処理の他の例を、図面を参照しながら説明する。
【００５２】
まず、二次電池の放電可能容量の特定方法に係る第１の例について説明する。第１の例では、二次電池を完全充電状態にした後に、所定の電流で所定の放電時間（例えばＴ１）だけ放電させた後の電池電圧を測定し、測定された電池電圧に基づき二次電池の放電可能容量を特定する。
【００５３】
図１０Ａ及び図１０Ｂには、第１の例に係る二次電池の放電可能容量の特定方法を説明する図を示した。図１０Ａに示されるように、各放電可能容量の放電曲線に対して、所定の放電時間（例えばＴ１）との交点が示す電池電圧の値を読み取る。そして、図１０Ｂに示されるように、読み取った電池電圧と、対応する放電可能容量とをプロットした点を結ぶ曲線を求める。二次電池容量算出装置１０は、二次電池について測定された電池電圧に対応する放電可能容量を、図１０Ｂに示すデータを参照して特定する。図１０Ｂに示すデータは、複数の放電時間（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３等）について生成し記憶しておくこととしてよく、さらに上記データは二次電池の属性ごとに生成し記憶しておくこととしてよい。
【００５４】
次に、二次電池の放電可能容量の特定方法に係る第２の例について説明する。第２の例では、二次電池を完全充電状態にした後に、所定の電流で放電を開始し、所定の電圧（例えばＶ１）に達するまでの放電時間を測定し、測定された放電時間に基づき二次電池の放電可能容量を特定する。
【００５５】
図１１Ａ及び図１１Ｂには、第２の例に係る二次電池の放電可能容量の特定方法を説明する図を示した。図１１Ａに示されるように、各放電可能容量の放電曲線に対して、所定の電池電圧（例えばＶ１）との交点が示す放電時間の値を読み取る。そして、図１１Ｂに示されるように、読み取った放電時間と、対応する放電可能容量とをプロットした点を結ぶ曲線を求める。二次電池容量算出装置１０は、二次電池について測定された放電時間に対応する放電可能容量を、図１１Ｂに示すデータを参照して特定する。図１１Ｂに示すデータは、複数の電池電圧（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３等）について生成し記憶しておくこととしてよく、さらに上記データは二次電池の属性ごとに生成し記憶しておくこととしてよい。
【００５６】
本発明は、二次電池の充電と放電を繰り返すサイクル使用電池が主な適用対象であるが、バックアップ用の二次電池（組電池）を適用対象としてもよいのはもちろんである。また、二次電池には、例えばリチウムイオン電池を用いることとしてよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０ 二次電池容量算出装置、２０ 交流電源、３０ リーダー、１００ 電源部、１０２ 電池情報取得部、１０４ 電池情報記憶部、１０６ 電池識別情報読取部、１０８ 測定条件設定部、１１０ 放電制御部、１１２ 放電部、１１４ データ測定部、１１６ 放電可能容量特定部、１１８ 残存容量算出部、１２０ 警告判定部、１２２ 表示部、１２４ 測定履歴情報記録部、１２６ 再測定要否判定部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の劣化状態に応じた放電可能容量ごとに、当該二次電池を完全充電状態から定電流で放電させたときの当該二次電池の電圧と放電経過時間との関係を示す放電特性データを記憶する記憶手段と、
対象の二次電池の放電可能容量を特定する特定手段と、
前記対象の二次電池の電圧を測定する測定手段と、
前記記憶手段に記憶される前記特定手段により特定した放電可能容量に応じた放電特性データと、前記測定手段により測定した電圧とに基づいて、前記対象の二次電池に蓄えられている電気量を算出する算出手段と、を含む
ことを特徴とする二次電池容量算出装置。
【請求項２】
前記記憶手段は、二次電池の劣化状態に応じた放電可能容量と、所与の放電開始電圧から前記定電流で放電させた場合の電圧低下速度との関係を示す関係データをさらに記憶し、
前記測定手段は、前記対象の二次電池を、前記所与の放電開始電圧から前記定電流で放電させた場合の電圧低下速度を測定し、
前記特定手段は、前記関係データと前記測定した電圧低下速度とに基づいて、前記対象の二次電池の放電可能容量を特定する
ことを特徴とする請求項１に記載の二次電池容量算出装置。
【請求項３】
二次電池の識別情報と、当該二次電池について前記特定手段により特定された放電可能容量と、当該二次電池の使用期間に応じて定められた有効期間とを関連づけて記録する記録手段と、
前記対象の二次電池の識別情報を取得する識別情報取得手段と、をさらに含み、
前記特定手段は、前記識別情報取得手段により取得される識別情報に関連づけて前記記録手段に記録される有効期間内にある場合には、前記対象の二次電池の放電可能容量を、当該識別情報に関連づけて前記記録手段に記録される放電可能容量とする
ことを特徴とする請求項２に記載の二次電池容量算出装置。
【請求項４】
前記特定手段は、前記識別情報取得手段により取得される識別情報に関連づけて前記記録手段に記録される有効期間内に無い場合には、前記対象の二次電池の放電可能容量を、前記関係データと前記測定した電圧低下速度とに基づいて特定する
ことを特徴とする請求項３に記載の二次電池容量算出装置。
【請求項５】
前記特定手段により特定した放電可能容量又は前記算出手段により算出した電気量の少なくとも一方がそれぞれについて定められた閾値に満たない場合に、警告を表示する警告表示手段をさらに含む
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の二次電池容量算出装置。
【請求項６】
前記対象の二次電池を充電する充電手段をさらに含む
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の二次電池容量算出装置。
【請求項７】
二次電池の劣化状態に応じた放電可能容量ごとに、当該二次電池を完全充電状態から定電流で放電させたときの当該二次電池の電圧と放電経過時間との関係を示す放電特性データを記憶手段に記憶するステップと、
対象の二次電池の放電可能容量を特定する特定ステップと、
前記対象の二次電池の電圧を測定する測定ステップと、
前記記憶手段に記憶される前記特定ステップで特定した放電可能容量に応じた放電特性データと、前記測定ステップで測定した電圧とに基づいて、前記対象の二次電池に蓄えられている電気量を算出する算出ステップと、を含む
ことを特徴とする二次電池容量算出方法。
【請求項８】
二次電池の劣化状態に応じた放電可能容量ごとに、当該二次電池を完全充電状態から定電流で放電させたときの当該二次電池の電圧と放電経過時間との関係を示す放電特性データを記憶する記憶手段と、
対象の二次電池の放電可能容量を特定する特定手段と、
前記対象の二次電池の電圧を測定する測定手段と、
前記記憶手段に記憶される前記特定手段により特定した放電可能容量に応じた放電特性データと、前記測定手段により測定した電圧とに基づいて、前記対象の二次電池に蓄えられている電気量を算出する算出手段
としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【請求項１】
二次電池の劣化状態に応じた放電可能容量ごとに、当該二次電池を完全充電状態から定電流で放電させたときの当該二次電池の電圧と放電経過時間との関係を示す放電特性データを記憶する記憶手段と、
対象の二次電池の放電可能容量を特定する特定手段と、
前記対象の二次電池の電圧を測定する測定手段と、
前記記憶手段に記憶される前記特定手段により特定した放電可能容量に応じた放電特性データと、前記測定手段により測定した電圧とに基づいて、前記対象の二次電池に蓄えられている電気量を算出する算出手段と、を含む
ことを特徴とする二次電池容量算出装置。
【請求項２】
前記記憶手段は、二次電池の劣化状態に応じた放電可能容量と、所与の放電開始電圧から前記定電流で放電させた場合の電圧低下速度との関係を示す関係データをさらに記憶し、
前記測定手段は、前記対象の二次電池を、前記所与の放電開始電圧から前記定電流で放電させた場合の電圧低下速度を測定し、
前記特定手段は、前記関係データと前記測定した電圧低下速度とに基づいて、前記対象の二次電池の放電可能容量を特定する
ことを特徴とする請求項１に記載の二次電池容量算出装置。
【請求項３】
二次電池の識別情報と、当該二次電池について前記特定手段により特定された放電可能容量と、当該二次電池の使用期間に応じて定められた有効期間とを関連づけて記録する記録手段と、
前記対象の二次電池の識別情報を取得する識別情報取得手段と、をさらに含み、
前記特定手段は、前記識別情報取得手段により取得される識別情報に関連づけて前記記録手段に記録される有効期間内にある場合には、前記対象の二次電池の放電可能容量を、当該識別情報に関連づけて前記記録手段に記録される放電可能容量とする
ことを特徴とする請求項２に記載の二次電池容量算出装置。
【請求項４】
前記特定手段は、前記識別情報取得手段により取得される識別情報に関連づけて前記記録手段に記録される有効期間内に無い場合には、前記対象の二次電池の放電可能容量を、前記関係データと前記測定した電圧低下速度とに基づいて特定する
ことを特徴とする請求項３に記載の二次電池容量算出装置。
【請求項５】
前記特定手段により特定した放電可能容量又は前記算出手段により算出した電気量の少なくとも一方がそれぞれについて定められた閾値に満たない場合に、警告を表示する警告表示手段をさらに含む
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の二次電池容量算出装置。
【請求項６】
前記対象の二次電池を充電する充電手段をさらに含む
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の二次電池容量算出装置。
【請求項７】
二次電池の劣化状態に応じた放電可能容量ごとに、当該二次電池を完全充電状態から定電流で放電させたときの当該二次電池の電圧と放電経過時間との関係を示す放電特性データを記憶手段に記憶するステップと、
対象の二次電池の放電可能容量を特定する特定ステップと、
前記対象の二次電池の電圧を測定する測定ステップと、
前記記憶手段に記憶される前記特定ステップで特定した放電可能容量に応じた放電特性データと、前記測定ステップで測定した電圧とに基づいて、前記対象の二次電池に蓄えられている電気量を算出する算出ステップと、を含む
ことを特徴とする二次電池容量算出方法。
【請求項８】
二次電池の劣化状態に応じた放電可能容量ごとに、当該二次電池を完全充電状態から定電流で放電させたときの当該二次電池の電圧と放電経過時間との関係を示す放電特性データを記憶する記憶手段と、
対象の二次電池の放電可能容量を特定する特定手段と、
前記対象の二次電池の電圧を測定する測定手段と、
前記記憶手段に記憶される前記特定手段により特定した放電可能容量に応じた放電特性データと、前記測定手段により測定した電圧とに基づいて、前記対象の二次電池に蓄えられている電気量を算出する算出手段
としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【公開番号】特開２０１２−８８１１０（Ｐ２０１２−８８１１０Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３３６４４（Ｐ２０１０−２３３６４４）
【出願日】平成２２年１０月１８日（２０１０．１０．１８）
【出願人】（５９３０６３１６１）株式会社ＮＴＴファシリティーズ (475)
【出願人】（０００１２８０８３）株式会社 ＮＴＴファシリティーズ総合研究所 (42)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１８日（２０１０．１０．１８）
【出願人】（５９３０６３１６１）株式会社ＮＴＴファシリティーズ (475)
【出願人】（０００１２８０８３）株式会社 ＮＴＴファシリティーズ総合研究所 (42)
【Ｆターム（参考）】
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