放電管理回路、及び電池パック
【課題】放電によって生じる二次電池の劣化を低減することが可能な放電管理回路、及びこれを備えた電池パックを提供する。
【解決手段】二次電池１４の劣化を検出し、当該劣化の度合いを示す劣化情報を生成する劣化情報生成部２１５と、二次電池のＳＯＣが、管理が必要な値として予め設定された管理値になったことを判定するための当該二次電池の端子電圧である管理電圧値を設定する管理電圧値設定部２１６，２１７と、二次電池１４の端子電圧が、管理電圧値設定部２１６，２１７によって設定された判定電圧値Ｖｊ、放電終止電圧値Ｖｄｆ以下になったとき、二次電池１４の放電を終了させるための処理を実行する放電終了処理部２１８，２１９とを備え、管理電圧値設定部２１６，２１７は、劣化情報の示す二次電池１４の劣化の度合いが大きいほど、判定電圧値Ｖｊ、放電終止電圧値Ｖｄｆを高くするようにした。
【解決手段】二次電池１４の劣化を検出し、当該劣化の度合いを示す劣化情報を生成する劣化情報生成部２１５と、二次電池のＳＯＣが、管理が必要な値として予め設定された管理値になったことを判定するための当該二次電池の端子電圧である管理電圧値を設定する管理電圧値設定部２１６，２１７と、二次電池１４の端子電圧が、管理電圧値設定部２１６，２１７によって設定された判定電圧値Ｖｊ、放電終止電圧値Ｖｄｆ以下になったとき、二次電池１４の放電を終了させるための処理を実行する放電終了処理部２１８，２１９とを備え、管理電圧値設定部２１６，２１７は、劣化情報の示す二次電池１４の劣化の度合いが大きいほど、判定電圧値Ｖｊ、放電終止電圧値Ｖｄｆを高くするようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の放電を管理する放電管理回路、及びこれを備えた電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池、鉛蓄電池等、二次電池の種類にかかわらず、充電を繰り返すことにより劣化する。また、二次電池の劣化が進むと、二次電池の内部抵抗が増加して二次電池内部の発熱が増加し、充電を繰り返すことによる劣化がますます促進されてしまうという不都合があった。
【０００３】
そこで、劣化により生じる内部抵抗値の増大に応じて充電電流値を減少させることで、二次電池の劣化を低減する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−８４２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、二次電池は充電時のみならず、放電時にも劣化が生じる。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、充電時に生じる劣化は低減することができるものの、放電時に生じる劣化は低減することができないという、不都合があった。
【０００６】
本発明の目的は、放電によって生じる二次電池の劣化を低減することが可能な放電管理回路、及びこれを備えた電池パックを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る放電管理回路は、二次電池の端子電圧を検出する電圧検出部と、前記二次電池の劣化を検出し、当該劣化の度合いを示す劣化情報を生成する劣化情報生成部と、前記二次電池のＳＯＣが、管理が必要な値として予め設定された管理値になったことを判定するための当該二次電池の端子電圧である管理電圧値を設定する管理電圧値設定部と、前記電圧検出部によって検出された端子電圧が、前記管理電圧値設定部によって設定された管理電圧値以下になったとき、前記二次電池の放電を終了させるための処理を実行する放電終了処理部とを備え、前記管理電圧値設定部は、前記劣化情報生成部によって生成された劣化情報の示す前記二次電池の劣化の度合いが大きいほど、前記管理電圧値が高くなるように当該管理電圧値を設定する。
【０００８】
この構成によれば、劣化情報生成部によって、二次電池の劣化の度合いを示す劣化情報が生成され、当該劣化情報の示す前記二次電池の劣化の度合いが大きいほど、管理電圧値設定部によって、管理電圧値が高くなるように当該管理電圧値が設定される。そうすると、二次電池の劣化が進むほど、管理電圧値が上昇されることとなる。
【０００９】
そして、電圧検出部によって検出された二次電池の端子電圧が、管理電圧値以下になると、放電終了処理部によって、二次電池の放電を終了させるための処理が実行される。このとき、二次電池の劣化が進むほど管理電圧値が上昇されているから、二次電池の劣化が進んで放電による劣化が生じやすくなるほど、端子電圧が高く、すなわち放電の程度が浅いうちに、二次電池の放電を終了させるための処理が実行されることとなる。その結果、放電による劣化が生じやすい状態で、深い放電が行われるおそれが低減されるので、放電によって生じる二次電池の劣化を低減することが可能となる。
【００１０】
また、前記管理電圧値は、前記二次電池のＳＯＣがゼロになったことを判定するための当該二次電池の端子電圧の値である放電終止電圧値を含み、前記管理電圧値設定部は、前記劣化情報生成部によって生成された劣化情報の示す前記二次電池の劣化の度合いが大きいほど、前記放電終止電圧値が大きくなるように、当該放電終止電圧値を設定する終止電圧設定部を含み、前記放電終了処理部は、前記電圧検出部によって検出された端子電圧が、前記終止電圧設定部によって設定された放電終止電圧以下になったとき、前記二次電池の放電を禁止する放電禁止部を含むことが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、二次電池の劣化が進んで、劣化情報生成部によって生成された劣化情報の示す二次電池の劣化の度合いが増大すると、終止電圧設定部によって、放電終止電圧値が増大される。そうすると、二次電池の劣化が進むほど、放電終止電圧値が上昇されることとなる。
【００１２】
そして、電圧検出部によって検出された二次電池の端子電圧が、放電終止電圧値以下になると、放電禁止部によって、二次電池の放電が禁止される。このとき、二次電池の劣化が進むほど放電終止電圧値が上昇されているから、二次電池の劣化が進んで放電による劣化が生じやすくなるほど、端子電圧が高く、すなわち放電の程度が浅いうちに、二次電池の放電が禁止されることとなる。その結果、放電による劣化が生じやすい状態で、深い放電が行われるおそれが低減されるので、放電によって生じる二次電池の劣化を低減することができる。
【００１３】
また、前記管理電圧値は、前記二次電池のＳＯＣが、当該二次電池の放電を終了すべきＳＯＣの値に予め設定された管理値になったことを判定するための当該二次電池の端子電圧の値である判定電圧値を含み、前記管理電圧値設定部は、前記劣化情報生成部によって生成された劣化情報の示す前記二次電池の劣化の度合いが大きいほど、前記判定電圧値が大きくなるように、当該判定電圧値を設定する判定電圧設定部を含み、前記放電終了処理部は、前記電圧検出部によって検出された端子電圧が、前記判定電圧設定部によって設定された判定電圧値以下になったとき、前記二次電池のＳＯＣが前記管理値以下になったと判定し、前記二次電池の放電を終了させるべき旨を報知する警報部を含むことが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、二次電池の劣化が進んで、劣化情報生成部によって生成された劣化情報の示す二次電池の劣化の度合いが増大すると、判定電圧設定部によって、判定電圧値が増大される。そうすると、二次電池の劣化が進むほど、判定電圧値が上昇されることとなる。
【００１５】
そして、電圧検出部によって検出された二次電池の端子電圧が、判定電圧値以下になると、警報部によって、二次電池の放電を終了させるべき旨が報知される。このとき、二次電池の劣化が進むほど判定電圧値が上昇されているから、二次電池の劣化が進んで放電による劣化が生じやすくなるほど、端子電圧が高く、すなわち放電の程度が浅いうちに、二次電池の放電を終了させるべき旨が報知され、ユーザが、当該二次電池から電力供給を受けている装置の使用を停止することで、二次電池の放電が終了する。その結果、放電による劣化が生じやすい状態で、深い放電が行われるおそれが低減されるので、放電によって生じる二次電池の劣化を低減することが可能となる。
【００１６】
また、前記二次電池に流れる電流を検出する電流検出部をさらに備え、前記劣化情報生成部は、前記電流検出部によって検出された、前記二次電池の、充電電流及び放電電流のうち少なくとも一方の積算値が増大するほど、前記劣化情報が示す劣化の度合いを増大させることが好ましい。
【００１７】
二次電池は、充放電を行う過程における、充電電流及び放電電流のうち少なくとも一方の積算値が増大するほど劣化するから、劣化情報生成部は、電流検出部によって検出された、二次電池の、充電電流及び放電電流のうち少なくとも一方の積算値が増大するほど、劣化情報が示す劣化の度合いを増大させることで、二次電池の劣化を劣化情報に反映させることができる。
【００１８】
また、前記二次電池の温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部によって検出された前記二次電池の温度が、予め設定された高温閾値を超え、かつ前記電圧検出部によって検出された二次電池の端子電圧が、予め設定された高圧閾値を超えている時間を劣化積算時間として積算する劣化時間積算部とをさらに備え、前記劣化情報生成部は、前記劣化時間積算部により積算された劣化積算時間が増大するほど、前記劣化情報が示す劣化の度合いを増大させることが好ましい。
【００１９】
二次電池は、温度条件と電圧条件とが、重なって高温高圧状態となった場合に、特に劣化が顕著になる。そこで、この構成によれば、二次電池の温度が高温閾値を超え、かつ二次電池の端子電圧が高圧閾値を超える高温高圧状態となって、劣化が顕著となっている時間が劣化時間積算部によって劣化積算時間として積算される。また、このようにして得られた劣化積算時間が増大するほど、すなわち劣化が顕著となる時間が長いほど、劣化情報生成部によって、劣化情報が示す劣化の度合いを増大されるので、二次電池の劣化を劣化情報に反映させることができる。
【００２０】
また、前記二次電池の充電電流及び放電電流を積算して得られた蓄電電荷量に基づいて前記二次電池のＳＯＣを算出するＳＯＣ算出部と、前記電圧検出部によって検出された端子電圧が、前記終止電圧設定部によって設定された放電終止電圧値と等しくなったとき、前記ＳＯＣ算出部における前記蓄電電荷量をゼロに補正する残量補正部とをさらに備えることが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、ＳＯＣ算出部によって、二次電池の充電電流及び放電電流の積算値に基づいて二次電池のＳＯＣが算出される。ここで、二次電池の端子電圧が放電終止電圧値と等しくなると、放電禁止部によって二次電池の放電が禁止され、それ以上の放電ができなくなるから、実使用上、二次電池の端子電圧が放電終止電圧値と等しくなったときが、二次電池の放電可能な蓄電電荷量がゼロになったとき、すなわちＳＯＣが０％になったときに相当する。
【００２２】
そこで、残量補正部は、二次電池の端子電圧が放電終止電圧値と等しくなったとき、ＳＯＣ算出部における蓄電電荷量をゼロに補正することで、ＳＯＣ算出部によって当該蓄電電荷量に基づき算出されるＳＯＣを、二次電池の劣化に応じて変化する放電終止電圧値と連動させることができる結果、ＳＯＣの算出精度が向上する。
【００２３】
また、前記二次電池の充電電流及び放電電流を積算して得られた蓄電電荷量に基づいて前記二次電池のＳＯＣを算出するＳＯＣ算出部と、前記電圧検出部によって検出された端子電圧が、前記判定電圧設定部によって設定された判定電圧値と等しくなったとき、前記ＳＯＣ算出部における前記蓄電電荷量を、前記管理値に相当する電荷量に補正する残量補正部とをさらに備えることが好ましい。
【００２４】
この構成によれば、ＳＯＣ算出部によって、二次電池の充電電流及び放電電流の積算値に基づいて二次電池のＳＯＣが算出される。ここで、二次電池の端子電圧が判定電圧値と等しくなると、二次電池のＳＯＣが管理値になったと判定されるから、二次電池の端子電圧が判定電圧値と等しくなったときが、二次電池のＳＯＣが放電を終了すべき管理値になったときに相当する。
【００２５】
そこで、残量補正部は、二次電池の端子電圧が判定電圧値と等しくなったとき、ＳＯＣ算出部における蓄電電荷量を、管理値に相当する電荷量に補正することで、ＳＯＣ算出部によって当該蓄電電荷量に基づき算出されるＳＯＣを、二次電池の劣化に応じて変化する判定電圧値と連動させることができる結果、ＳＯＣの算出精度が向上する。
【００２６】
また、前記二次電池に流れる電流を検出する電流検出部を備え、前記管理電圧値設定部は、さらに、前記電流検出部によって検出された電流が大きいほど、前記管理電圧値が低くなるように当該管理電圧値を設定することが好ましい。
【００２７】
二次電池の端子電圧は、放電電流値が大きいほど、二次電池の内部抵抗で生じる電圧降下によって低下する。そこで、管理電圧値設定部は、電流検出部によって検出された電流が大きいほど、管理電圧値が低くなるように当該管理電圧値を設定することで、電流値の影響を低減して管理電圧値の設定精度を向上させることができる。
【００２８】
また、前記二次電池の温度を検出する温度検出部を備え、前記管理電圧値設定部は、さらに、前記温度検出部によって検出された温度が低いほど、前記管理電圧値が低くなるように当該管理電圧値を設定することが好ましい。
【００２９】
放電時の二次電池の端子電圧は、温度が低いほど低下する。そこで、管理電圧値設定部は、温度検出部によって検出された温度が低いほど、管理電圧値が低くなるように当該管理電圧値を設定することで、温度の影響を低減して管理電圧値の設定精度を向上させることができる。
【００３０】
また、本発明に係る電池パックは、上述の放電管理回路と、前記二次電池とを備える。
【００３１】
この構成によれば、二次電池を備えた電池パックにおいて、放電によって生じる二次電池の劣化を低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００３２】
このような構成の放電管理回路、及び電池パックは、劣化情報生成部によって、二次電池の劣化の度合いを示す劣化情報が生成され、当該劣化情報の示す前記二次電池の劣化の度合いが大きいほど、管理電圧値設定部によって、管理電圧値が高くなるように当該管理電圧値が設定される。そうすると、二次電池の劣化が進むほど、管理電圧値が上昇されることとなる。
【００３３】
そして、電圧検出部によって検出された二次電池の端子電圧が、管理電圧値以下になると、放電終了処理部によって、二次電池の放電を終了させるための処理が実行される。このとき、二次電池の劣化が進むほど管理電圧値が上昇されているから、二次電池の劣化が進んで放電による劣化が生じやすくなるほど、端子電圧が高く、すなわち放電の程度が浅いうちに、二次電池の放電を終了させるための処理が実行されることとなる。その結果、放電による劣化が生じやすい状態で、深い放電が行われるおそれが低減されるので、放電によって生じる二次電池の劣化を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係る放電管理回路を備えた電池パックの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す電池パックの動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】図１に示す電池パックの動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】図１に示す放電管理回路を用いた場合の二次電池の劣化低減効果を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。図１は、本発明の一実施形態に係る放電管理回路４を備えた電池パック２、及び電池システム１の構成の一例を示すブロック図である。図１に示す電池システム１は、電池パック２と、機器側回路３とが組み合わされて構成されている。
【００３６】
電池システム１は、例えば、携帯型パーソナルコンピュータやデジタルカメラ、携帯電話機等の電子機器、電気自動車やハイブリッドカー等の車両、等の電池搭載機器システムである。そして、機器側回路３は、例えばこれら電池搭載機器システムの本体部分であり、負荷回路３４は、これら電池搭載機器システムにおいて、電池パック２からの電力供給により動作する負荷回路である。
【００３７】
電池パック２は、放電管理回路４、接続端子１１，１２，１３、及び二次電池１４を備えている。また、放電管理回路４は、制御部２０１、通信部２０３、電流検出抵抗２０２、温度センサ１５、放電用スイッチング素子ＳＷ１、及び充電用スイッチング素子ＳＷ２を備えている。
【００３８】
なお、電池システム１は、必ずしも電池パック２と機器側回路３とに分離可能に構成されるものに限られず、電池システム１全体で一つの放電管理回路４が構成されていてもよい。また、放電管理回路４を、電池パック２と機器側回路３とで分担して備えるようにしてもよい。また、二次電池１４は、電池パックにされている必要はなく、例えば放電管理回路４が、車載用のＥＣＵ（Electric Control Unit）として構成されていてもよい。
【００３９】
機器側回路３は、接続端子３１，３２，３３、負荷回路３４、充電部３５、通信部３６、制御部３７、及び表示部３８を備えている。充電部３５は、給電用の接続端子３１，３２に接続され、通信部３６は、接続端子３３に接続されている。
【００４０】
また、電池パック２が、機器側回路３に取り付けられると、電池パック２の接続端子１１，１２，１３と、機器側回路３の接続端子３１，３２，３３とが、それぞれ接続されるようになっている。
【００４１】
通信部２０３，３６は、接続端子１３，３３を介して互いにデータ送受信可能に構成された通信インターフェイス回路である。
【００４２】
表示部３８は、例えば液晶表示器やＬＥＤ等を用いて構成された表示装置である。
【００４３】
充電部３５は、制御部３７からの制御信号に応じた電流、電圧を、接続端子３１，３２を介して電池パック２へ供給する電源回路である。充電部３５は、例えば商用電源電圧から電池パック２の充電電流を生成する電源回路であってもよく、例えば太陽光、風力、あるいは水力といった自然エネルギーに基づき発電する発電装置や、内燃機関等の動力によって発電する発電装置等であってもよい。
【００４４】
制御部３７は、例えばマイクロコンピュータを用いて構成された制御回路である。そして、電池パック２における制御部２０１から通信部２０３によって送信された要求指示が、通信部３６によって受信されると、制御部３７は、通信部３６によって受信された要求指示に応じて充電部３５を制御することにより、電池パック２から送信された要求指示に応じた電流や電圧を、充電部３５から接続端子１１，１２へ出力させる。
【００４５】
また、制御部３７は、二次電池１４のＳＯＣが０％に近いことを報知する警報信号が、制御部２０１から通信部３６によって受信されると、その情報を表示部３８によって表示させて、ユーザによる電池パック２の使用終了（二次電池１４の放電終了）を促すようになっている。
【００４６】
電池パック２では、接続端子１１は、充電用スイッチング素子ＳＷ２と放電用スイッチング素子ＳＷ１とを介して二次電池１４の正極に接続されている。放電用スイッチング素子ＳＷ１及び充電用スイッチング素子ＳＷ２としては、例えばｐチャネルのＦＥＴ（Field Effect Transistor）が用いられる。
【００４７】
放電用スイッチング素子ＳＷ１は、寄生ダイオードのカソードが二次電池１４の方向にされており、オフすると二次電池１４の放電方向の電流のみを遮断するようになっている。また、充電用スイッチング素子ＳＷ２は、寄生ダイオードのカソードが接続端子１１の方向にされており、オフすると二次電池１４の充電方向の電流のみを遮断するようになっている。
【００４８】
また、接続端子１２は、電流検出抵抗２０２を介して二次電池１４の負極に接続されており、接続端子１１から充電用スイッチング素子ＳＷ２、放電用スイッチング素子ＳＷ１、二次電池１４、及び電流検出抵抗２０２を介して接続端子１２に至る電流経路が構成されている。
【００４９】
なお、接続端子１１，１２，１３，３１，３２，３３は、電池パック２と機器側回路３とを電気的に接続するものであればよく、例えば電極やコネクタ、端子台等であってもよく、ランドやパッド等の配線パターンであってもよい。
【００５０】
電流検出抵抗２０２は、二次電池１４の充電電流および放電電流を電圧値に変換する。
【００５１】
二次電池１４は、例えば単電池であってもよく、例えば複数の二次電池が直列接続された組電池であってもよく、例えば複数の二次電池が並列接続された組電池であってもよく、直列と並列とが組み合わされて接続された組電池であってもよい。二次電池１４としては、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等、種々の二次電池が用いられる。
【００５２】
温度センサ１５は、例えばサーミスタや熱電対等を用いて構成された温度センサである。温度センサ１５は、例えば二次電池１４に密着して、あるいは二次電池１４の近傍に配設されて、二次電池１４の温度を検出し、その温度値を示す電圧信号を制御部２０１へ出力する。
【００５３】
制御部２０１は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、アナログデジタル変換回路と、タイマ回路と、これらの周辺回路等とを備えて構成されている。
【００５４】
そして、制御部２０１は、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、電圧検出部２０４、温度検出部２０５、電流検出部２０６、電流積算部２１１、ＳＯＣ算出部２１２、サイクル計数部２１３、劣化時間積算部２１４、劣化情報生成部２１５、判定電圧設定部２１６、終止電圧設定部２１７、警報部２１８、放電禁止部２１９、及び残量補正部２２０として機能する。
【００５５】
電圧検出部２０４、温度検出部２０５、及び電流検出部２０６は、例えばアナログデジタル変換回路を用いて構成されている。
【００５６】
電圧検出部２０４は、二次電池１４の端子電圧を検出する。温度検出部２０５は、温度センサ１５から出力された電圧信号に基づき、二次電池１４の温度を示すデータを取得する。
【００５７】
電流検出部２０６は、電流検出抵抗２０２の両端間の電圧Ｖｒを検出し、この電圧Ｖｒを電流検出抵抗２０２の抵抗値Ｒで除算することにより、二次電池１４に流れる充放電電流値Ｉｃを取得する。また、電流検出部２０６は、充放電電流値Ｉｃについて、例えば二次電池１４を充電する方向の電流値をプラスの値で、二次電池１４を充電する方向の電流値をマイナスの値で表すようになっている。
【００５８】
電流積算部２１１は、例えば、電流検出部２０６によって検出された電流値を、その値がプラスの電流値のみ単位時間毎に積算することによって、二次電池の充電電流のみを積算し、電流積算値Ｑｉを算出する。
【００５９】
なお、電流積算部２１１は、例えば、電流検出部２０６によって検出された電流値を、その値がマイナスの電流値のみ、その絶対値を単位時間毎に積算することによって、二次電池の放電電流のみを積算して電流積算値Ｑｉを算出してもよく、充電電流及び放電電流の両方を、その電流値の絶対値で積算して電流積算値Ｑｉを算出するようにしてもよい。
【００６０】
ＳＯＣ算出部２１２は、電流検出部２０６によって検出された電流値を、そのプラス、マイナスの符号も含めて積算することにより、二次電池１４に蓄電されている蓄電電荷量Ｑｃを算出する。そして、ＳＯＣ算出部２１２は、このようにして得られた蓄電電荷量Ｑｃを、二次電池１４の満充電容量ＦＣＣに対する百分率であるＳＯＣ（State Of Charge）として表すようになっている。
【００６１】
また、ＳＯＣ算出部２１２は、このようにして算出した二次電池１４のＳＯＣを、通信部２０３によって、機器側回路３へ送信させるようになっている。これにより、機器側回路３では、通信部３６により受信された二次電池１４のＳＯＣに基づいて、電池パック２の充放電を適宜制御したり、表示部３８によってＳＯＣを表示させたりすることが可能となる。
【００６２】
サイクル計数部２１３は、二次電池１４における充放電サイクルをサイクル数Ｎｃｙｃとして計数する。具体的には、サイクル計数部２１３は、例えば電流積算部２１１によって算出される電流積算値Ｑｉの、電池パック２が初めて使用開始されてからの増加量、及び前回サイクル数Ｎｃｙｃが計数された後における増加量が、二次電池１４の１つの充放電サイクルにおける充電電荷量に相当する電荷量として予め設定されたサイクル電気量Ｑｃｙｃになる都度、サイクル数Ｎｃｙｃに１を加算する。
【００６３】
なお、電流積算部２１１の積算対象が、放電電流の積算による放電電荷量、又は充放電電流の積算による充放電電荷量である場合は、当該積算対象となっている電荷量について、１サイクルに相当する電荷量がサイクル電気量Ｑｃｙｃとして用いられる。
【００６４】
二次電池１４は、充放電の繰り返しにより充放電電荷量の積算値が増大するほど劣化するから、電流積算値Ｑｉが増大するほど二次電池１４の劣化が増大することとなる。従って、サイクル数Ｎｃｙｃは、二次電池１４の劣化を推定する指標として適している。
【００６５】
なお、二次電池１４は、ライフサイクル全体を通してみれば、充電電流の積算値と放電電流の積算値とはほぼ等しくなるから、電流積算部２１１の積算対象は、充電電流、放電電流、及び充放電電流のいずれであってもよい。
【００６６】
劣化時間積算部２１４は、温度検出部２０５によって検出された二次電池１４の温度ｔが、予め設定された高温閾値ｔｈを超え、かつ電圧検出部２０４によって検出された二次電池１４の端子電圧Ｖｂが、予め設定された高圧閾値Ｖｈを超えている時間を、例えば図略のタイマ回路を用いて劣化積算時間Ｔｄとして積算する。高温閾値ｔｈとしては、例えば４５℃が用いられ、高圧閾値Ｖｈとしては、例えば４．１Ｖが用いられる。
【００６７】
なお、温度ｔが高温閾値ｔｈを超えた場合、及び端子電圧Ｖｂが高圧閾値Ｖｈを超えた場合には、いずれの場合であっても二次電池１４の劣化が生じるので、劣化時間積算部２１４は、温度検出部２０５によって検出された二次電池１４の温度ｔが高温閾値ｔｈを超えている時間のみを劣化積算時間Ｔｄとして積算してもよく、端子電圧Ｖｂが高圧閾値Ｖｈを超えている時間のみを劣化積算時間Ｔｄとして積算してもよい。
【００６８】
このようにして得られた劣化積算時間Ｔｄであっても、二次電池１４の劣化の程度を推定する指標として用いることができる。
【００６９】
しかしながら、温度ｔが高温閾値ｔｈを超えることによる劣化や、端子電圧Ｖｂが高圧閾値Ｖｈを超えることによる劣化は、両方の条件が重なった場合と比べて劣化の程度が小さく、両方の条件が重なった場合に劣化が加速される。従って、二次電池１４の劣化の程度を推定する指標としては、温度ｔが高温閾値ｔｈを超え、かつ端子電圧Ｖｂが高圧閾値Ｖｈを超えている時間を積算して得られる劣化積算時間Ｔｄの方が、二次電池１４の劣化の程度を推定する指標としてより適している。
【００７０】
劣化情報生成部２１５は、二次電池１４の劣化を検出し、当該劣化の度合いを示す劣化係数α（劣化情報）を生成する。劣化係数αは、二次電池１４の劣化の度合いを数値化して表したもので、例えば、劣化の度合いが大きくなるほど劣化係数αの値が大きくなるようにされている。
【００７１】
具体的には、劣化情報生成部２１５は、サイクル計数部２１３によって計数されたサイクル数Ｎｃｙｃが増大するほど、かつ劣化時間積算部２１４によって積算された劣化積算時間Ｔｄが増大するほど、劣化係数αの値を増大させる。例えば、劣化情報生成部２１５は、サイクル数Ｎｃｙｃ及び劣化積算時間Ｔｄから、下記の式（１）に基づいて、劣化係数αを算出する。
【００７２】
α＝Ｍ×Ｎｃｙｃ＋Ｐ×Ｔｄ ・・・（１）
但し、Ｍ、Ｐは、サイクル数Ｎｃｙｃと劣化積算時間Ｔｄとの、二次電池１４の劣化に及ぼす影響度がバランスよく劣化係数αに反映されるように、例えば実験的に求められた係数である。
【００７３】
この場合、サイクル数Ｎｃｙｃは、二次電池１４の充電電荷量、放電電荷量、及び充放電電荷量のうちいずれかの積算値を、１サイクルに相当する各電荷量で除算したものに相当するから、劣化情報生成部２１５は、上述のいずれかの積算値が増大するほど劣化係数αの値を増大させることになる。
【００７４】
なお、劣化情報生成部２１５は、劣化積算時間Ｔｄを用いず、サイクル数Ｎｃｙｃが増大するほど劣化係数αの値を増大させてもよく、サイクル数Ｎｃｙｃを用いず、劣化積算時間Ｔｄが増大するほど劣化係数αの値を増大させるようにしてもよい。しかしながら、劣化情報生成部２１５は、サイクル数Ｎｃｙｃと劣化積算時間Ｔｄとに基づいて劣化係数αを設定することで、二次電池１４の劣化の程度を精度よく劣化係数αとして表すことができる。
【００７５】
判定電圧設定部２１６は、劣化情報生成部２１５によって生成された劣化係数αの値が大きく、すなわち二次電池１４の劣化の度合いが大きいほど、判定電圧値Ｖｊが大きくなるように、判定電圧値Ｖｊを設定する。
【００７６】
判定電圧値Ｖｊは、二次電池１４のＳＯＣが、ゼロより大きな値、例えば５％に設定された管理値ＳＯＣ１になったことを判定するために用いられる、端子電圧Ｖｂの判定値である。管理値ＳＯＣ１は、二次電池１４のＳＯＣが０％になって放電できなくなる前に、ユーザ（機器側回路３）に警告を発するのに適当なＳＯＣが設定されている。
【００７７】
具体的には、判定電圧設定部２１６は、例えば、劣化していない二次電池１４のＳＯＣを、管理値ＳＯＣ１（例えば５％）に充電したときの端子電圧Ｖｂが、初期電圧値Ｖｊ０である場合に、下記の式（２）に基づいて判定電圧値Ｖｊを算出、設定する。
【００７８】
Ｖｊ＝Ｖｊ０＋α×Ａ ・・・（２）
ここで、係数Ａは、過度に二次電池１４の放電電荷量を減少させることなく、ユーザ（機器側回路３）に警告を発して放電が停止されることで二次電池１４の劣化を低減できる判定電圧値Ｖｊが得られるように、例えば実験的に求められて予め設定された値である。
【００７９】
ところで、二次電池１４に電流が流れると、二次電池１４の内部抵抗によって電圧降下が生じるため、ＳＯＣが等しい場合であれば、二次電池１４の放電電流が大きいほど二次電池１４の端子電圧Ｖｂは低下する。
【００８０】
そこで、判定電圧設定部２１６は、電流検出部２０６により検出された充放電電流値Ｉｃ（放電電流）の絶対値が大きいほど、判定電圧値Ｖｊが低くなるように当該判定電圧値Ｖｊを設定することで、放電電流の影響を排除して、判定電圧値Ｖｊの精度を向上させることができる。
【００８１】
具体的には、例えば二次電池１４に流れる放電電流と電圧降下との対応関係を、予めデータテーブルとしてＲＯＭに記憶しておく。そして、判定電圧設定部２１６は、当該データテーブルを用いて、電流検出部２０６により検出された充放電電流値Ｉｃの絶対値に対応する電圧降下を取得し、例えば上述の式（２）により得られた値からさらにこの電圧降下を減算した値を、判定電圧値Ｖｊとして設定するようにしてもよい。
【００８２】
また、二次電池１４がリチウムイオン二次電池であった場合の放電時の端子電圧Ｖｂは、ＳＯＣが等しい場合、温度ｔが低いほど低下する。そこで、判定電圧設定部２１６は、温度検出部２０５により検出された温度ｔが低いほど、判定電圧値Ｖｊが低くなるように当該判定電圧値Ｖｊを設定することで、温度ｔの影響を排除して、判定電圧値Ｖｊの精度を向上させることができる。
【００８３】
具体的には、例えば二次電池１４の温度ｔと、当該温度ｔのときに生じる端子電圧Ｖｂの低下量との対応関係を、予めデータテーブルとしてＲＯＭに記憶しておく。そして、判定電圧設定部２１６は、当該データテーブルを用いて、温度検出部２０５により検出された温度ｔに対応する電圧低下量を取得し、例えば上述の式（２）により得られた値、あるいはその値に上述の充放電電流値Ｉｃに基づく補正がなされた値から、さらにこの電圧低下量を減算した値を、判定電圧値Ｖｊとして設定するようにしてもよい。
【００８４】
終止電圧設定部２１７は、劣化情報生成部２１５によって生成された劣化係数αの値が大きく、すなわち二次電池１４の劣化の度合いが大きいほど、放電終止電圧値Ｖｄｆが大きくなるように、放電終止電圧値Ｖｄｆを設定する。
【００８５】
放電終止電圧値Ｖｄｆは、二次電池１４のＳＯＣが０％になったことを判定するために用いられる、端子電圧Ｖｂの判定値である。
【００８６】
具体的には、終止電圧設定部２１７は、例えば、劣化していない二次電池１４のＳＯＣが０％になったときの端子電圧Ｖｂが、初期放電終止電圧値Ｖｄｆ０である場合に、下記の式（３）に基づいてＶｄｆを算出、設定する。
【００８７】
Ｖｄｆ＝Ｖｄｆ０＋α×Ｂ ・・・（３）
ここで、係数Ｂは、過度に二次電池１４の放電電荷量を減少させることなく、放電禁止部２１９によって放電が禁止されることで二次電池１４の劣化を低減できる放電終止電圧値Ｖｄｆが得られるように、例えば実験的に求められて予め設定された値である。
【００８８】
なお、終止電圧設定部２１７は、判定電圧設定部２１６と同様にして、電流検出部２０６により検出された充放電電流値Ｉｃ（放電電流）の絶対値が大きいほど、放電終止電圧値Ｖｄｆが低くなるように当該放電終止電圧値Ｖｄｆを設定することで、放電電流の影響を排除して、放電終止電圧値Ｖｄｆの精度を向上させることができる。
【００８９】
具体的には、例えば二次電池１４に流れる放電電流と電圧降下との対応関係を、予めデータテーブルとしてＲＯＭに記憶しておく。そして、終止電圧設定部２１７は、当該データテーブルを用いて、電流検出部２０６により検出された充放電電流値Ｉｃの絶対値に対応する電圧降下を取得し、例えば上述の式（３）により得られた値からさらにこの電圧降下を減算した値を、放電終止電圧値Ｖｄｆとして設定するようにしてもよい。
【００９０】
また、終止電圧設定部２１７は、判定電圧設定部２１６と同様にして、温度検出部２０５により検出された温度ｔが低いほど、放電終止電圧値Ｖｄｆが低くなるように当該放電終止電圧値Ｖｄｆを設定することで、温度ｔの影響を排除して、放電終止電圧値Ｖｄｆの精度を向上させることができる。
【００９１】
具体的には、例えば二次電池１４の温度ｔと、当該温度ｔのときに生じる端子電圧Ｖｂの低下量との対応関係を、予めデータテーブルとしてＲＯＭに記憶しておく。そして、終止電圧設定部２１７は、当該データテーブルを用いて、温度検出部２０５により検出された温度ｔに対応する電圧低下量を取得し、例えば上述の式（３）により得られた値、あるいはその値に上述の充放電電流値Ｉｃに基づく補正がなされた値から、さらにこの電圧低下量を減算した値を、放電終止電圧値Ｖｄｆとして設定するようにしてもよい。
【００９２】
ここで、管理電圧値設定部は、判定電圧設定部２１６と、終止電圧設定部２１７とで構成され、判定電圧値Ｖｊと、放電終止電圧値Ｖｄｆとが、それぞれ管理値の一例に相当している。
【００９３】
警報部２１８は、電圧検出部２０４によって検出された端子電圧Ｖｂが、判定電圧設定部２１６によって設定された判定電圧値Ｖｊ以下になったとき、二次電池１４の放電を終了させるべき旨を示す警報信号を、通信部２０３によって、機器側回路３へ送信させる。
【００９４】
そうすると、当該警報信号が通信部３６によって受信される。制御部３７は、通信部３６によって当該警報信号が受信されると、表示部３８によって、二次電池１４のＳＯＣが０％に近い（例えば５％である）ことを表示させて、ユーザによる電池パック２の使用終了（二次電池１４の放電終了）を促すようになっている。
【００９５】
放電禁止部２１９は、電圧検出部２０４によって検出された端子電圧Ｖｂが、終止電圧設定部２１７によって設定された放電終止電圧値Ｖｄｆ以下になったとき、放電用スイッチング素子ＳＷ１をオフさせて、二次電池１４の放電を禁止する。
【００９６】
ここで、警報部２１８と、放電禁止部２１９とは、それぞれ放電終了処理部の一例に相当している。
【００９７】
残量補正部２２０は、電圧検出部２０４によって検出された端子電圧Ｖｂが、判定電圧設定部２１６によって設定された判定電圧値Ｖｊと等しくなったとき、ＳＯＣ算出部２１２により積算されている蓄電電荷量Ｑｃを、管理値ＳＯＣ１のＳＯＣに相当する電荷量に補正する。このとき、残量補正部２２０は、例えばＳＯＣ算出部２１２によって積算されていた、補正前の蓄電電荷量Ｑｃを、（１００−ＳＯＣ１）／１００で除算した値を、新たな満充電容量ＦＣＣとすることで、満充電容量ＦＣＣを補正する構成としてもよい。
【００９８】
また、残量補正部２２０は、電圧検出部２０４によって検出された端子電圧Ｖｂが、終止電圧設定部２１７によって設定された放電終止電圧値Ｖｄｆと等しくなったとき、ＳＯＣ算出部２１２により積算されている蓄電電荷量Ｑｃを、ゼロに補正する。このとき、残量補正部２２０は、例えばＳＯＣ算出部２１２によって積算されていた、補正前の蓄電電荷量Ｑｃを、新たな満充電容量ＦＣＣとすることで、満充電容量ＦＣＣを補正する構成としてもよい。
【００９９】
次に、上述のように構成された電池パック２の動作について説明する。図２、図３は、図１に示す電池パック２の動作の一例を示すフローチャートである。まず、電流検出部２０６によって、充放電電流値Ｉｃが検出される（ステップＳ１）。
【０１００】
そして、ＳＯＣ算出部２１２によって、この充放電電流値Ｉｃが積算されて二次電池１４の蓄電電荷量Ｑｃが算出され（ステップＳ２）、さらにＳＯＣ算出部２１２によって、蓄電電荷量Ｑｃに基づき二次電池１４のＳＯＣが算出される（ステップＳ３）。
【０１０１】
次に、電流積算部２１１によって、充放電電流値Ｉｃに基づき例えば充電電流のみが積算されて、電流積算値Ｑｉが算出される（ステップＳ４）。そして、サイクル計数部２１３によって、電流積算値Ｑｉに基づきサイクル数Ｎｃｙｃが算出される（ステップＳ５）。
【０１０２】
次に、電圧検出部２０４によって二次電池１４の端子電圧Ｖｂが検出され（ステップＳ６）、温度検出部２０５によって二次電池１４の温度ｔが検出される（ステップＳ７）。
【０１０３】
次に、劣化時間積算部２１４によって、温度ｔと端子電圧Ｖｂとが確認され、温度ｔが高温閾値ｔｈを超え、かつ端子電圧Ｖｂが高圧閾値Ｖｈを超えている時間が劣化積算時間Ｔｄとして積算される（ステップＳ８）。
【０１０４】
次に、劣化情報生成部２１５によって、サイクル数Ｎｃｙｃと劣化積算時間Ｔｄとに基づいて、式（１）を用いて劣化係数αが算出、設定される（ステップＳ９）。これにより、二次電池１４の劣化の度合いが劣化係数αとして数値化される。
【０１０５】
次に、判定電圧設定部２１６によって、劣化係数αに基づいて、式（２）を用いて判定電圧値Ｖｊが算出、設定される（ステップＳ１０）。これにより、劣化係数αの値が大きくなるほど、判定電圧値Ｖｊが増大される。
【０１０６】
次に、終止電圧設定部２１７によって、劣化係数αに基づいて、式（３）を用いて放電終止電圧値Ｖｄｆが算出、設定される（ステップＳ１１）。これにより、劣化係数αの値が大きくなるほど、放電終止電圧値Ｖｄｆが増大される。
【０１０７】
以上、ステップＳ１〜Ｓ１１の処理が、繰り返し実行されることで、蓄電電荷量Ｑｃ、二次電池１４のＳＯＣ、サイクル数Ｎｃｙｃ、劣化積算時間Ｔｄ、劣化係数α、判定電圧値Ｖｊ、及び放電終止電圧値Ｖｄｆが常時算出、更新される。
【０１０８】
次に、図３を参照して、警報部２１８、放電禁止部２１９、及び残量補正部２２０の動作の一例について説明する。なお、図３に記載の処理は、図２に記載のステップＳ１〜Ｓ１１と並行して実行されており、ステップＳ１〜Ｓ１１において常時更新される最新の判定電圧値Ｖｊ、及び放電終止電圧値Ｖｄｆが用いられるようになっている。
【０１０９】
まず、警報部２１８によって、端子電圧Ｖｂと判定電圧値Ｖｊとが比較され（ステップＳ１０１）、端子電圧Ｖｂが判定電圧値Ｖｊを超えていれば処理を終了する（ステップＳ１０１でＮＯ）。その一方、端子電圧Ｖｂが判定電圧値Ｖｊ以下であれば、警報部２１８によって、放電終了を促す警報信号が機器側回路３へ送信される（ステップＳ１０２）。
【０１１０】
そうすると、例えば機器側回路３において、表示部３８によって、機器の使用停止（電池パック２の放電終了）を促すメッセージが表示され、ユーザが機器の使用を止めることにより、二次電池１４の放電が終了する。
【０１１１】
ここで、判定電圧値Ｖｊは、ステップＳ１０において、劣化係数αの値が大きいほど、すなわち二次電池１４の劣化の程度が大きいほど、高い電圧に設定されているから、二次電池１４の劣化の程度が大きいほど、早期に（端子電圧が高いうちに、ＳＯＣが大きいうちに）、二次電池１４の放電が終了することになる。
【０１１２】
そうすると、二次電池１４の劣化が進んで放電による劣化が生じやすくなるほど、端子電圧Ｖｂが高いうちに早く放電が終了される結果、放電時に生じる劣化を低減することが可能となる。
【０１１３】
次に、残量補正部２２０によって、端子電圧Ｖｂと判定電圧値Ｖｊとが比較され（ステップＳ１０３）、端子電圧Ｖｂが判定電圧値Ｖｊと等しくなければ（ステップＳ１０３でＮＯ）ステップＳ１０５へ移行する。その一方、端子電圧Ｖｂが判定電圧値Ｖｊと等しければ、残量補正部２２０によって、新たな満充電容量ＦＣＣが算出され、以後ＳＯＣ算出部２１２において、この新たな満充電容量ＦＣＣが用いられる。
【０１１４】
そして、ＳＯＣ算出部２１２において積算されている蓄電電荷量Ｑｃが、この新たな満充電容量ＦＣＣに対する管理値ＳＯＣ１のＳＯＣに相当する電荷量に補正される。
【０１１５】
二次電池１４の劣化に伴い判定電圧値Ｖｊが上昇されると、実質的にユーザが使用可能な二次電池１４の電池容量が減少することになるが、ＳＯＣ算出部２１２によって、当該減少した電池容量に応じて補正されたＳＯＣが算出されるので、ＳＯＣ算出部２１２によって算出されるＳＯＣの算出精度が向上する。
【０１１６】
さらに、放電禁止部２１９によって、端子電圧Ｖｂと放電終止電圧値Ｖｄｆとが比較され（ステップＳ１０５）、端子電圧Ｖｂが放電終止電圧値Ｖｄｆを超えていれば処理を終了する（ステップＳ１０５でＮＯ）。その一方、端子電圧Ｖｂが放電終止電圧値Ｖｄｆ以下であれば、放電禁止部２１９によって放電用スイッチング素子ＳＷ１がオフされて、二次電池１４の放電が禁止される（ステップＳ１０６）。
【０１１７】
ここで、放電終止電圧値Ｖｄｆは、ステップＳ１１において、劣化係数αの値が大きいほど、すなわち二次電池１４の劣化の程度が大きいほど、高い電圧に設定されているから、二次電池１４の劣化の程度が大きいほど、早期に（端子電圧が高いうちに、ＳＯＣが０％を下回らないうちに）、二次電池１４の放電が終了することになる。
【０１１８】
そうすると、二次電池１４の劣化が進んで放電による劣化が生じやすくなるほど、端子電圧Ｖｂが高いうちに早く放電が終了される結果、放電時に生じる劣化を低減することが可能となる。
【０１１９】
次に、残量補正部２２０によって、端子電圧Ｖｂと放電終止電圧値Ｖｄｆとが比較され（ステップＳ１０７）、端子電圧Ｖｂが放電終止電圧値Ｖｄｆと等しくなければ（ステップＳ１０７でＮＯ）、処理を終了する。その一方、端子電圧Ｖｂが放電終止電圧値Ｖｄｆと等しければ、残量補正部２２０によって、新たな満充電容量ＦＣＣが算出され、以後ＳＯＣ算出部２１２において、この新たな満充電容量ＦＣＣが用いられる。
【０１２０】
そして、ＳＯＣ算出部２１２において積算されている蓄電電荷量Ｑｃが、ゼロに補正される。
【０１２１】
これにより、二次電池１４の劣化に伴い放電終止電圧値Ｖｄｆが上昇されることで、実質的にユーザが使用可能な二次電池１４の電池容量が減少しても、ＳＯＣ算出部２１２によって、当該減少した電池容量に応じて補正されたＳＯＣが算出されるので、ＳＯＣ算出部２１２によって算出されるＳＯＣの算出精度が向上する。
【０１２２】
図４は、図１に示す放電管理回路４を用いた場合の二次電池１４の劣化低減効果を説明するための説明図である。横軸はサイクル数Ｎｃｙｃ、縦軸は満充電容量ＦＣＣを示している。そして、図１に示す放電管理回路４を用いた場合の二次電池１４のサイクル数Ｎｃｙｃと満充電容量ＦＣＣとの関係をグラフＧ１で示し、放電終止電圧が固定値となっている場合のサイクル数Ｎｃｙｃと満充電容量ＦＣＣとの関係をグラフＧ２で示している。
【０１２３】
なお、説明を容易にするため、充電時に生じる二次電池の劣化は考慮していない。
【０１２４】
放電終止電圧が固定値である場合、満充電容量ＦＣＣの減少は、二次電池の劣化によってのみ生じる。そのため、図４のグラフＧ２で示すように、劣化の少ない二次電池の使用を開始した初期の段階では、ほとんど満充電容量ＦＣＣは減少しない。しかしながら、サイクル数Ｎｃｙｃが増大し、二次電池の劣化の程度が増大すると、劣化していない初期状態のときと同じ放電終止電圧になるまで二次電池が放電されるため、放電終止電圧付近で劣化が加速されて、急激に満充電容量ＦＣＣが減少し、タイミングＴ１で二次電池が寿命を迎えることとなる。
【０１２５】
一方、図１に示す放電管理回路４を用いた場合、満充電容量ＦＣＣの減少は、二次電池の劣化によって生じる本来の減少量のみならず、判定電圧設定部２１６や終止電圧設定部２１７によって、二次電池１４の劣化の程度が大きくなるほど判定電圧値Ｖｊや放電終止電圧値Ｖｄｆが上昇される結果、実質的に使用可能な二次電池１４の満充電容量ＦＣＣが減少する。
【０１２６】
そのため、図４のグラフＧ１に示すように、二次電池１４の使用を開始した初期の段階では、放電終止電圧が固定されているグラフＧ２よりも、満充電容量ＦＣＣの減少が大きい。しかしながら、グラフＧ１においては、サイクル数Ｎｃｙｃの増加につれて、判定電圧値Ｖｊや放電終止電圧値Ｖｄｆが上昇されるので、グラフＧ２の場合よりも放電が深くならないうちに放電が終了する結果、二次電池１４の急激な劣化が抑制されて、タイミングＴ２においてグラフＧ２よりも満充電容量ＦＣＣが大きくなる。
【０１２７】
そして、グラフＧ１においては、二次電池１４の劣化が低減されることにより、満充電容量ＦＣＣが急激に劣化する寿命を迎えるのがタイミングＴ３となって、グラフＧ２の場合よりも、二次電池１４の寿命を延ばすことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明に係る放電管理回路及びこれを備えた電池パックは、携帯型パーソナルコンピュータやデジタルカメラ、携帯電話機等の電子機器、電気自動車やハイブリッドカー等の車両、太陽電池や発電装置と二次電池とを組み合わされた電源システム等、種々の電池搭載装置、システムにおいて、好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１２９】
１ 電池システム
２ 電池パック
３ 機器側回路
４ 放電管理回路
１１，１２，１３，３１，３２，３３ 接続端子
１４ 二次電池
１５ 温度センサ
３４ 負荷回路
３５ 充電部
３６ 通信部
３７ 制御部
３８ 表示部
２０１ 制御部
２０２ 電流検出抵抗
２０３ 通信部
２０４ 電圧検出部
２０５ 温度検出部
２０６ 電流検出部
２１１ 電流積算部
２１２ ＳＯＣ算出部
２１３ サイクル計数部
２１４ 劣化時間積算部
２１５ 劣化情報生成部
２１６ 判定電圧設定部
２１７ 終止電圧設定部
２１８ 警報部
２１９ 放電禁止部
２２０ 残量補正部
Ｉｃ 充放電電流値
Ｎｃｙｃ サイクル数
Ｑｃ 蓄電電荷量
Ｑｃｙｃ サイクル電気量
Ｑｉ 電流積算値
ＳＯＣ１ 管理値
ＳＷ１ 放電用スイッチング素子
ＳＷ２ 充電用スイッチング素子
Ｔｄ 劣化積算時間
Ｖｂ 端子電圧
Ｖｄｆ 放電終止電圧値
Ｖｄｆ０ 初期放電終止電圧値
Ｖｈ 高圧閾値
Ｖｊ 判定電圧値
Ｖｊ０ 初期電圧値
ｔｈ 高温閾値
α 劣化係数
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の放電を管理する放電管理回路、及びこれを備えた電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池、鉛蓄電池等、二次電池の種類にかかわらず、充電を繰り返すことにより劣化する。また、二次電池の劣化が進むと、二次電池の内部抵抗が増加して二次電池内部の発熱が増加し、充電を繰り返すことによる劣化がますます促進されてしまうという不都合があった。
【０００３】
そこで、劣化により生じる内部抵抗値の増大に応じて充電電流値を減少させることで、二次電池の劣化を低減する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−８４２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、二次電池は充電時のみならず、放電時にも劣化が生じる。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、充電時に生じる劣化は低減することができるものの、放電時に生じる劣化は低減することができないという、不都合があった。
【０００６】
本発明の目的は、放電によって生じる二次電池の劣化を低減することが可能な放電管理回路、及びこれを備えた電池パックを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る放電管理回路は、二次電池の端子電圧を検出する電圧検出部と、前記二次電池の劣化を検出し、当該劣化の度合いを示す劣化情報を生成する劣化情報生成部と、前記二次電池のＳＯＣが、管理が必要な値として予め設定された管理値になったことを判定するための当該二次電池の端子電圧である管理電圧値を設定する管理電圧値設定部と、前記電圧検出部によって検出された端子電圧が、前記管理電圧値設定部によって設定された管理電圧値以下になったとき、前記二次電池の放電を終了させるための処理を実行する放電終了処理部とを備え、前記管理電圧値設定部は、前記劣化情報生成部によって生成された劣化情報の示す前記二次電池の劣化の度合いが大きいほど、前記管理電圧値が高くなるように当該管理電圧値を設定する。
【０００８】
この構成によれば、劣化情報生成部によって、二次電池の劣化の度合いを示す劣化情報が生成され、当該劣化情報の示す前記二次電池の劣化の度合いが大きいほど、管理電圧値設定部によって、管理電圧値が高くなるように当該管理電圧値が設定される。そうすると、二次電池の劣化が進むほど、管理電圧値が上昇されることとなる。
【０００９】
そして、電圧検出部によって検出された二次電池の端子電圧が、管理電圧値以下になると、放電終了処理部によって、二次電池の放電を終了させるための処理が実行される。このとき、二次電池の劣化が進むほど管理電圧値が上昇されているから、二次電池の劣化が進んで放電による劣化が生じやすくなるほど、端子電圧が高く、すなわち放電の程度が浅いうちに、二次電池の放電を終了させるための処理が実行されることとなる。その結果、放電による劣化が生じやすい状態で、深い放電が行われるおそれが低減されるので、放電によって生じる二次電池の劣化を低減することが可能となる。
【００１０】
また、前記管理電圧値は、前記二次電池のＳＯＣがゼロになったことを判定するための当該二次電池の端子電圧の値である放電終止電圧値を含み、前記管理電圧値設定部は、前記劣化情報生成部によって生成された劣化情報の示す前記二次電池の劣化の度合いが大きいほど、前記放電終止電圧値が大きくなるように、当該放電終止電圧値を設定する終止電圧設定部を含み、前記放電終了処理部は、前記電圧検出部によって検出された端子電圧が、前記終止電圧設定部によって設定された放電終止電圧以下になったとき、前記二次電池の放電を禁止する放電禁止部を含むことが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、二次電池の劣化が進んで、劣化情報生成部によって生成された劣化情報の示す二次電池の劣化の度合いが増大すると、終止電圧設定部によって、放電終止電圧値が増大される。そうすると、二次電池の劣化が進むほど、放電終止電圧値が上昇されることとなる。
【００１２】
そして、電圧検出部によって検出された二次電池の端子電圧が、放電終止電圧値以下になると、放電禁止部によって、二次電池の放電が禁止される。このとき、二次電池の劣化が進むほど放電終止電圧値が上昇されているから、二次電池の劣化が進んで放電による劣化が生じやすくなるほど、端子電圧が高く、すなわち放電の程度が浅いうちに、二次電池の放電が禁止されることとなる。その結果、放電による劣化が生じやすい状態で、深い放電が行われるおそれが低減されるので、放電によって生じる二次電池の劣化を低減することができる。
【００１３】
また、前記管理電圧値は、前記二次電池のＳＯＣが、当該二次電池の放電を終了すべきＳＯＣの値に予め設定された管理値になったことを判定するための当該二次電池の端子電圧の値である判定電圧値を含み、前記管理電圧値設定部は、前記劣化情報生成部によって生成された劣化情報の示す前記二次電池の劣化の度合いが大きいほど、前記判定電圧値が大きくなるように、当該判定電圧値を設定する判定電圧設定部を含み、前記放電終了処理部は、前記電圧検出部によって検出された端子電圧が、前記判定電圧設定部によって設定された判定電圧値以下になったとき、前記二次電池のＳＯＣが前記管理値以下になったと判定し、前記二次電池の放電を終了させるべき旨を報知する警報部を含むことが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、二次電池の劣化が進んで、劣化情報生成部によって生成された劣化情報の示す二次電池の劣化の度合いが増大すると、判定電圧設定部によって、判定電圧値が増大される。そうすると、二次電池の劣化が進むほど、判定電圧値が上昇されることとなる。
【００１５】
そして、電圧検出部によって検出された二次電池の端子電圧が、判定電圧値以下になると、警報部によって、二次電池の放電を終了させるべき旨が報知される。このとき、二次電池の劣化が進むほど判定電圧値が上昇されているから、二次電池の劣化が進んで放電による劣化が生じやすくなるほど、端子電圧が高く、すなわち放電の程度が浅いうちに、二次電池の放電を終了させるべき旨が報知され、ユーザが、当該二次電池から電力供給を受けている装置の使用を停止することで、二次電池の放電が終了する。その結果、放電による劣化が生じやすい状態で、深い放電が行われるおそれが低減されるので、放電によって生じる二次電池の劣化を低減することが可能となる。
【００１６】
また、前記二次電池に流れる電流を検出する電流検出部をさらに備え、前記劣化情報生成部は、前記電流検出部によって検出された、前記二次電池の、充電電流及び放電電流のうち少なくとも一方の積算値が増大するほど、前記劣化情報が示す劣化の度合いを増大させることが好ましい。
【００１７】
二次電池は、充放電を行う過程における、充電電流及び放電電流のうち少なくとも一方の積算値が増大するほど劣化するから、劣化情報生成部は、電流検出部によって検出された、二次電池の、充電電流及び放電電流のうち少なくとも一方の積算値が増大するほど、劣化情報が示す劣化の度合いを増大させることで、二次電池の劣化を劣化情報に反映させることができる。
【００１８】
また、前記二次電池の温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部によって検出された前記二次電池の温度が、予め設定された高温閾値を超え、かつ前記電圧検出部によって検出された二次電池の端子電圧が、予め設定された高圧閾値を超えている時間を劣化積算時間として積算する劣化時間積算部とをさらに備え、前記劣化情報生成部は、前記劣化時間積算部により積算された劣化積算時間が増大するほど、前記劣化情報が示す劣化の度合いを増大させることが好ましい。
【００１９】
二次電池は、温度条件と電圧条件とが、重なって高温高圧状態となった場合に、特に劣化が顕著になる。そこで、この構成によれば、二次電池の温度が高温閾値を超え、かつ二次電池の端子電圧が高圧閾値を超える高温高圧状態となって、劣化が顕著となっている時間が劣化時間積算部によって劣化積算時間として積算される。また、このようにして得られた劣化積算時間が増大するほど、すなわち劣化が顕著となる時間が長いほど、劣化情報生成部によって、劣化情報が示す劣化の度合いを増大されるので、二次電池の劣化を劣化情報に反映させることができる。
【００２０】
また、前記二次電池の充電電流及び放電電流を積算して得られた蓄電電荷量に基づいて前記二次電池のＳＯＣを算出するＳＯＣ算出部と、前記電圧検出部によって検出された端子電圧が、前記終止電圧設定部によって設定された放電終止電圧値と等しくなったとき、前記ＳＯＣ算出部における前記蓄電電荷量をゼロに補正する残量補正部とをさらに備えることが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、ＳＯＣ算出部によって、二次電池の充電電流及び放電電流の積算値に基づいて二次電池のＳＯＣが算出される。ここで、二次電池の端子電圧が放電終止電圧値と等しくなると、放電禁止部によって二次電池の放電が禁止され、それ以上の放電ができなくなるから、実使用上、二次電池の端子電圧が放電終止電圧値と等しくなったときが、二次電池の放電可能な蓄電電荷量がゼロになったとき、すなわちＳＯＣが０％になったときに相当する。
【００２２】
そこで、残量補正部は、二次電池の端子電圧が放電終止電圧値と等しくなったとき、ＳＯＣ算出部における蓄電電荷量をゼロに補正することで、ＳＯＣ算出部によって当該蓄電電荷量に基づき算出されるＳＯＣを、二次電池の劣化に応じて変化する放電終止電圧値と連動させることができる結果、ＳＯＣの算出精度が向上する。
【００２３】
また、前記二次電池の充電電流及び放電電流を積算して得られた蓄電電荷量に基づいて前記二次電池のＳＯＣを算出するＳＯＣ算出部と、前記電圧検出部によって検出された端子電圧が、前記判定電圧設定部によって設定された判定電圧値と等しくなったとき、前記ＳＯＣ算出部における前記蓄電電荷量を、前記管理値に相当する電荷量に補正する残量補正部とをさらに備えることが好ましい。
【００２４】
この構成によれば、ＳＯＣ算出部によって、二次電池の充電電流及び放電電流の積算値に基づいて二次電池のＳＯＣが算出される。ここで、二次電池の端子電圧が判定電圧値と等しくなると、二次電池のＳＯＣが管理値になったと判定されるから、二次電池の端子電圧が判定電圧値と等しくなったときが、二次電池のＳＯＣが放電を終了すべき管理値になったときに相当する。
【００２５】
そこで、残量補正部は、二次電池の端子電圧が判定電圧値と等しくなったとき、ＳＯＣ算出部における蓄電電荷量を、管理値に相当する電荷量に補正することで、ＳＯＣ算出部によって当該蓄電電荷量に基づき算出されるＳＯＣを、二次電池の劣化に応じて変化する判定電圧値と連動させることができる結果、ＳＯＣの算出精度が向上する。
【００２６】
また、前記二次電池に流れる電流を検出する電流検出部を備え、前記管理電圧値設定部は、さらに、前記電流検出部によって検出された電流が大きいほど、前記管理電圧値が低くなるように当該管理電圧値を設定することが好ましい。
【００２７】
二次電池の端子電圧は、放電電流値が大きいほど、二次電池の内部抵抗で生じる電圧降下によって低下する。そこで、管理電圧値設定部は、電流検出部によって検出された電流が大きいほど、管理電圧値が低くなるように当該管理電圧値を設定することで、電流値の影響を低減して管理電圧値の設定精度を向上させることができる。
【００２８】
また、前記二次電池の温度を検出する温度検出部を備え、前記管理電圧値設定部は、さらに、前記温度検出部によって検出された温度が低いほど、前記管理電圧値が低くなるように当該管理電圧値を設定することが好ましい。
【００２９】
放電時の二次電池の端子電圧は、温度が低いほど低下する。そこで、管理電圧値設定部は、温度検出部によって検出された温度が低いほど、管理電圧値が低くなるように当該管理電圧値を設定することで、温度の影響を低減して管理電圧値の設定精度を向上させることができる。
【００３０】
また、本発明に係る電池パックは、上述の放電管理回路と、前記二次電池とを備える。
【００３１】
この構成によれば、二次電池を備えた電池パックにおいて、放電によって生じる二次電池の劣化を低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００３２】
このような構成の放電管理回路、及び電池パックは、劣化情報生成部によって、二次電池の劣化の度合いを示す劣化情報が生成され、当該劣化情報の示す前記二次電池の劣化の度合いが大きいほど、管理電圧値設定部によって、管理電圧値が高くなるように当該管理電圧値が設定される。そうすると、二次電池の劣化が進むほど、管理電圧値が上昇されることとなる。
【００３３】
そして、電圧検出部によって検出された二次電池の端子電圧が、管理電圧値以下になると、放電終了処理部によって、二次電池の放電を終了させるための処理が実行される。このとき、二次電池の劣化が進むほど管理電圧値が上昇されているから、二次電池の劣化が進んで放電による劣化が生じやすくなるほど、端子電圧が高く、すなわち放電の程度が浅いうちに、二次電池の放電を終了させるための処理が実行されることとなる。その結果、放電による劣化が生じやすい状態で、深い放電が行われるおそれが低減されるので、放電によって生じる二次電池の劣化を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係る放電管理回路を備えた電池パックの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す電池パックの動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】図１に示す電池パックの動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】図１に示す放電管理回路を用いた場合の二次電池の劣化低減効果を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。図１は、本発明の一実施形態に係る放電管理回路４を備えた電池パック２、及び電池システム１の構成の一例を示すブロック図である。図１に示す電池システム１は、電池パック２と、機器側回路３とが組み合わされて構成されている。
【００３６】
電池システム１は、例えば、携帯型パーソナルコンピュータやデジタルカメラ、携帯電話機等の電子機器、電気自動車やハイブリッドカー等の車両、等の電池搭載機器システムである。そして、機器側回路３は、例えばこれら電池搭載機器システムの本体部分であり、負荷回路３４は、これら電池搭載機器システムにおいて、電池パック２からの電力供給により動作する負荷回路である。
【００３７】
電池パック２は、放電管理回路４、接続端子１１，１２，１３、及び二次電池１４を備えている。また、放電管理回路４は、制御部２０１、通信部２０３、電流検出抵抗２０２、温度センサ１５、放電用スイッチング素子ＳＷ１、及び充電用スイッチング素子ＳＷ２を備えている。
【００３８】
なお、電池システム１は、必ずしも電池パック２と機器側回路３とに分離可能に構成されるものに限られず、電池システム１全体で一つの放電管理回路４が構成されていてもよい。また、放電管理回路４を、電池パック２と機器側回路３とで分担して備えるようにしてもよい。また、二次電池１４は、電池パックにされている必要はなく、例えば放電管理回路４が、車載用のＥＣＵ（Electric Control Unit）として構成されていてもよい。
【００３９】
機器側回路３は、接続端子３１，３２，３３、負荷回路３４、充電部３５、通信部３６、制御部３７、及び表示部３８を備えている。充電部３５は、給電用の接続端子３１，３２に接続され、通信部３６は、接続端子３３に接続されている。
【００４０】
また、電池パック２が、機器側回路３に取り付けられると、電池パック２の接続端子１１，１２，１３と、機器側回路３の接続端子３１，３２，３３とが、それぞれ接続されるようになっている。
【００４１】
通信部２０３，３６は、接続端子１３，３３を介して互いにデータ送受信可能に構成された通信インターフェイス回路である。
【００４２】
表示部３８は、例えば液晶表示器やＬＥＤ等を用いて構成された表示装置である。
【００４３】
充電部３５は、制御部３７からの制御信号に応じた電流、電圧を、接続端子３１，３２を介して電池パック２へ供給する電源回路である。充電部３５は、例えば商用電源電圧から電池パック２の充電電流を生成する電源回路であってもよく、例えば太陽光、風力、あるいは水力といった自然エネルギーに基づき発電する発電装置や、内燃機関等の動力によって発電する発電装置等であってもよい。
【００４４】
制御部３７は、例えばマイクロコンピュータを用いて構成された制御回路である。そして、電池パック２における制御部２０１から通信部２０３によって送信された要求指示が、通信部３６によって受信されると、制御部３７は、通信部３６によって受信された要求指示に応じて充電部３５を制御することにより、電池パック２から送信された要求指示に応じた電流や電圧を、充電部３５から接続端子１１，１２へ出力させる。
【００４５】
また、制御部３７は、二次電池１４のＳＯＣが０％に近いことを報知する警報信号が、制御部２０１から通信部３６によって受信されると、その情報を表示部３８によって表示させて、ユーザによる電池パック２の使用終了（二次電池１４の放電終了）を促すようになっている。
【００４６】
電池パック２では、接続端子１１は、充電用スイッチング素子ＳＷ２と放電用スイッチング素子ＳＷ１とを介して二次電池１４の正極に接続されている。放電用スイッチング素子ＳＷ１及び充電用スイッチング素子ＳＷ２としては、例えばｐチャネルのＦＥＴ（Field Effect Transistor）が用いられる。
【００４７】
放電用スイッチング素子ＳＷ１は、寄生ダイオードのカソードが二次電池１４の方向にされており、オフすると二次電池１４の放電方向の電流のみを遮断するようになっている。また、充電用スイッチング素子ＳＷ２は、寄生ダイオードのカソードが接続端子１１の方向にされており、オフすると二次電池１４の充電方向の電流のみを遮断するようになっている。
【００４８】
また、接続端子１２は、電流検出抵抗２０２を介して二次電池１４の負極に接続されており、接続端子１１から充電用スイッチング素子ＳＷ２、放電用スイッチング素子ＳＷ１、二次電池１４、及び電流検出抵抗２０２を介して接続端子１２に至る電流経路が構成されている。
【００４９】
なお、接続端子１１，１２，１３，３１，３２，３３は、電池パック２と機器側回路３とを電気的に接続するものであればよく、例えば電極やコネクタ、端子台等であってもよく、ランドやパッド等の配線パターンであってもよい。
【００５０】
電流検出抵抗２０２は、二次電池１４の充電電流および放電電流を電圧値に変換する。
【００５１】
二次電池１４は、例えば単電池であってもよく、例えば複数の二次電池が直列接続された組電池であってもよく、例えば複数の二次電池が並列接続された組電池であってもよく、直列と並列とが組み合わされて接続された組電池であってもよい。二次電池１４としては、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等、種々の二次電池が用いられる。
【００５２】
温度センサ１５は、例えばサーミスタや熱電対等を用いて構成された温度センサである。温度センサ１５は、例えば二次電池１４に密着して、あるいは二次電池１４の近傍に配設されて、二次電池１４の温度を検出し、その温度値を示す電圧信号を制御部２０１へ出力する。
【００５３】
制御部２０１は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、アナログデジタル変換回路と、タイマ回路と、これらの周辺回路等とを備えて構成されている。
【００５４】
そして、制御部２０１は、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、電圧検出部２０４、温度検出部２０５、電流検出部２０６、電流積算部２１１、ＳＯＣ算出部２１２、サイクル計数部２１３、劣化時間積算部２１４、劣化情報生成部２１５、判定電圧設定部２１６、終止電圧設定部２１７、警報部２１８、放電禁止部２１９、及び残量補正部２２０として機能する。
【００５５】
電圧検出部２０４、温度検出部２０５、及び電流検出部２０６は、例えばアナログデジタル変換回路を用いて構成されている。
【００５６】
電圧検出部２０４は、二次電池１４の端子電圧を検出する。温度検出部２０５は、温度センサ１５から出力された電圧信号に基づき、二次電池１４の温度を示すデータを取得する。
【００５７】
電流検出部２０６は、電流検出抵抗２０２の両端間の電圧Ｖｒを検出し、この電圧Ｖｒを電流検出抵抗２０２の抵抗値Ｒで除算することにより、二次電池１４に流れる充放電電流値Ｉｃを取得する。また、電流検出部２０６は、充放電電流値Ｉｃについて、例えば二次電池１４を充電する方向の電流値をプラスの値で、二次電池１４を充電する方向の電流値をマイナスの値で表すようになっている。
【００５８】
電流積算部２１１は、例えば、電流検出部２０６によって検出された電流値を、その値がプラスの電流値のみ単位時間毎に積算することによって、二次電池の充電電流のみを積算し、電流積算値Ｑｉを算出する。
【００５９】
なお、電流積算部２１１は、例えば、電流検出部２０６によって検出された電流値を、その値がマイナスの電流値のみ、その絶対値を単位時間毎に積算することによって、二次電池の放電電流のみを積算して電流積算値Ｑｉを算出してもよく、充電電流及び放電電流の両方を、その電流値の絶対値で積算して電流積算値Ｑｉを算出するようにしてもよい。
【００６０】
ＳＯＣ算出部２１２は、電流検出部２０６によって検出された電流値を、そのプラス、マイナスの符号も含めて積算することにより、二次電池１４に蓄電されている蓄電電荷量Ｑｃを算出する。そして、ＳＯＣ算出部２１２は、このようにして得られた蓄電電荷量Ｑｃを、二次電池１４の満充電容量ＦＣＣに対する百分率であるＳＯＣ（State Of Charge）として表すようになっている。
【００６１】
また、ＳＯＣ算出部２１２は、このようにして算出した二次電池１４のＳＯＣを、通信部２０３によって、機器側回路３へ送信させるようになっている。これにより、機器側回路３では、通信部３６により受信された二次電池１４のＳＯＣに基づいて、電池パック２の充放電を適宜制御したり、表示部３８によってＳＯＣを表示させたりすることが可能となる。
【００６２】
サイクル計数部２１３は、二次電池１４における充放電サイクルをサイクル数Ｎｃｙｃとして計数する。具体的には、サイクル計数部２１３は、例えば電流積算部２１１によって算出される電流積算値Ｑｉの、電池パック２が初めて使用開始されてからの増加量、及び前回サイクル数Ｎｃｙｃが計数された後における増加量が、二次電池１４の１つの充放電サイクルにおける充電電荷量に相当する電荷量として予め設定されたサイクル電気量Ｑｃｙｃになる都度、サイクル数Ｎｃｙｃに１を加算する。
【００６３】
なお、電流積算部２１１の積算対象が、放電電流の積算による放電電荷量、又は充放電電流の積算による充放電電荷量である場合は、当該積算対象となっている電荷量について、１サイクルに相当する電荷量がサイクル電気量Ｑｃｙｃとして用いられる。
【００６４】
二次電池１４は、充放電の繰り返しにより充放電電荷量の積算値が増大するほど劣化するから、電流積算値Ｑｉが増大するほど二次電池１４の劣化が増大することとなる。従って、サイクル数Ｎｃｙｃは、二次電池１４の劣化を推定する指標として適している。
【００６５】
なお、二次電池１４は、ライフサイクル全体を通してみれば、充電電流の積算値と放電電流の積算値とはほぼ等しくなるから、電流積算部２１１の積算対象は、充電電流、放電電流、及び充放電電流のいずれであってもよい。
【００６６】
劣化時間積算部２１４は、温度検出部２０５によって検出された二次電池１４の温度ｔが、予め設定された高温閾値ｔｈを超え、かつ電圧検出部２０４によって検出された二次電池１４の端子電圧Ｖｂが、予め設定された高圧閾値Ｖｈを超えている時間を、例えば図略のタイマ回路を用いて劣化積算時間Ｔｄとして積算する。高温閾値ｔｈとしては、例えば４５℃が用いられ、高圧閾値Ｖｈとしては、例えば４．１Ｖが用いられる。
【００６７】
なお、温度ｔが高温閾値ｔｈを超えた場合、及び端子電圧Ｖｂが高圧閾値Ｖｈを超えた場合には、いずれの場合であっても二次電池１４の劣化が生じるので、劣化時間積算部２１４は、温度検出部２０５によって検出された二次電池１４の温度ｔが高温閾値ｔｈを超えている時間のみを劣化積算時間Ｔｄとして積算してもよく、端子電圧Ｖｂが高圧閾値Ｖｈを超えている時間のみを劣化積算時間Ｔｄとして積算してもよい。
【００６８】
このようにして得られた劣化積算時間Ｔｄであっても、二次電池１４の劣化の程度を推定する指標として用いることができる。
【００６９】
しかしながら、温度ｔが高温閾値ｔｈを超えることによる劣化や、端子電圧Ｖｂが高圧閾値Ｖｈを超えることによる劣化は、両方の条件が重なった場合と比べて劣化の程度が小さく、両方の条件が重なった場合に劣化が加速される。従って、二次電池１４の劣化の程度を推定する指標としては、温度ｔが高温閾値ｔｈを超え、かつ端子電圧Ｖｂが高圧閾値Ｖｈを超えている時間を積算して得られる劣化積算時間Ｔｄの方が、二次電池１４の劣化の程度を推定する指標としてより適している。
【００７０】
劣化情報生成部２１５は、二次電池１４の劣化を検出し、当該劣化の度合いを示す劣化係数α（劣化情報）を生成する。劣化係数αは、二次電池１４の劣化の度合いを数値化して表したもので、例えば、劣化の度合いが大きくなるほど劣化係数αの値が大きくなるようにされている。
【００７１】
具体的には、劣化情報生成部２１５は、サイクル計数部２１３によって計数されたサイクル数Ｎｃｙｃが増大するほど、かつ劣化時間積算部２１４によって積算された劣化積算時間Ｔｄが増大するほど、劣化係数αの値を増大させる。例えば、劣化情報生成部２１５は、サイクル数Ｎｃｙｃ及び劣化積算時間Ｔｄから、下記の式（１）に基づいて、劣化係数αを算出する。
【００７２】
α＝Ｍ×Ｎｃｙｃ＋Ｐ×Ｔｄ ・・・（１）
但し、Ｍ、Ｐは、サイクル数Ｎｃｙｃと劣化積算時間Ｔｄとの、二次電池１４の劣化に及ぼす影響度がバランスよく劣化係数αに反映されるように、例えば実験的に求められた係数である。
【００７３】
この場合、サイクル数Ｎｃｙｃは、二次電池１４の充電電荷量、放電電荷量、及び充放電電荷量のうちいずれかの積算値を、１サイクルに相当する各電荷量で除算したものに相当するから、劣化情報生成部２１５は、上述のいずれかの積算値が増大するほど劣化係数αの値を増大させることになる。
【００７４】
なお、劣化情報生成部２１５は、劣化積算時間Ｔｄを用いず、サイクル数Ｎｃｙｃが増大するほど劣化係数αの値を増大させてもよく、サイクル数Ｎｃｙｃを用いず、劣化積算時間Ｔｄが増大するほど劣化係数αの値を増大させるようにしてもよい。しかしながら、劣化情報生成部２１５は、サイクル数Ｎｃｙｃと劣化積算時間Ｔｄとに基づいて劣化係数αを設定することで、二次電池１４の劣化の程度を精度よく劣化係数αとして表すことができる。
【００７５】
判定電圧設定部２１６は、劣化情報生成部２１５によって生成された劣化係数αの値が大きく、すなわち二次電池１４の劣化の度合いが大きいほど、判定電圧値Ｖｊが大きくなるように、判定電圧値Ｖｊを設定する。
【００７６】
判定電圧値Ｖｊは、二次電池１４のＳＯＣが、ゼロより大きな値、例えば５％に設定された管理値ＳＯＣ１になったことを判定するために用いられる、端子電圧Ｖｂの判定値である。管理値ＳＯＣ１は、二次電池１４のＳＯＣが０％になって放電できなくなる前に、ユーザ（機器側回路３）に警告を発するのに適当なＳＯＣが設定されている。
【００７７】
具体的には、判定電圧設定部２１６は、例えば、劣化していない二次電池１４のＳＯＣを、管理値ＳＯＣ１（例えば５％）に充電したときの端子電圧Ｖｂが、初期電圧値Ｖｊ０である場合に、下記の式（２）に基づいて判定電圧値Ｖｊを算出、設定する。
【００７８】
Ｖｊ＝Ｖｊ０＋α×Ａ ・・・（２）
ここで、係数Ａは、過度に二次電池１４の放電電荷量を減少させることなく、ユーザ（機器側回路３）に警告を発して放電が停止されることで二次電池１４の劣化を低減できる判定電圧値Ｖｊが得られるように、例えば実験的に求められて予め設定された値である。
【００７９】
ところで、二次電池１４に電流が流れると、二次電池１４の内部抵抗によって電圧降下が生じるため、ＳＯＣが等しい場合であれば、二次電池１４の放電電流が大きいほど二次電池１４の端子電圧Ｖｂは低下する。
【００８０】
そこで、判定電圧設定部２１６は、電流検出部２０６により検出された充放電電流値Ｉｃ（放電電流）の絶対値が大きいほど、判定電圧値Ｖｊが低くなるように当該判定電圧値Ｖｊを設定することで、放電電流の影響を排除して、判定電圧値Ｖｊの精度を向上させることができる。
【００８１】
具体的には、例えば二次電池１４に流れる放電電流と電圧降下との対応関係を、予めデータテーブルとしてＲＯＭに記憶しておく。そして、判定電圧設定部２１６は、当該データテーブルを用いて、電流検出部２０６により検出された充放電電流値Ｉｃの絶対値に対応する電圧降下を取得し、例えば上述の式（２）により得られた値からさらにこの電圧降下を減算した値を、判定電圧値Ｖｊとして設定するようにしてもよい。
【００８２】
また、二次電池１４がリチウムイオン二次電池であった場合の放電時の端子電圧Ｖｂは、ＳＯＣが等しい場合、温度ｔが低いほど低下する。そこで、判定電圧設定部２１６は、温度検出部２０５により検出された温度ｔが低いほど、判定電圧値Ｖｊが低くなるように当該判定電圧値Ｖｊを設定することで、温度ｔの影響を排除して、判定電圧値Ｖｊの精度を向上させることができる。
【００８３】
具体的には、例えば二次電池１４の温度ｔと、当該温度ｔのときに生じる端子電圧Ｖｂの低下量との対応関係を、予めデータテーブルとしてＲＯＭに記憶しておく。そして、判定電圧設定部２１６は、当該データテーブルを用いて、温度検出部２０５により検出された温度ｔに対応する電圧低下量を取得し、例えば上述の式（２）により得られた値、あるいはその値に上述の充放電電流値Ｉｃに基づく補正がなされた値から、さらにこの電圧低下量を減算した値を、判定電圧値Ｖｊとして設定するようにしてもよい。
【００８４】
終止電圧設定部２１７は、劣化情報生成部２１５によって生成された劣化係数αの値が大きく、すなわち二次電池１４の劣化の度合いが大きいほど、放電終止電圧値Ｖｄｆが大きくなるように、放電終止電圧値Ｖｄｆを設定する。
【００８５】
放電終止電圧値Ｖｄｆは、二次電池１４のＳＯＣが０％になったことを判定するために用いられる、端子電圧Ｖｂの判定値である。
【００８６】
具体的には、終止電圧設定部２１７は、例えば、劣化していない二次電池１４のＳＯＣが０％になったときの端子電圧Ｖｂが、初期放電終止電圧値Ｖｄｆ０である場合に、下記の式（３）に基づいてＶｄｆを算出、設定する。
【００８７】
Ｖｄｆ＝Ｖｄｆ０＋α×Ｂ ・・・（３）
ここで、係数Ｂは、過度に二次電池１４の放電電荷量を減少させることなく、放電禁止部２１９によって放電が禁止されることで二次電池１４の劣化を低減できる放電終止電圧値Ｖｄｆが得られるように、例えば実験的に求められて予め設定された値である。
【００８８】
なお、終止電圧設定部２１７は、判定電圧設定部２１６と同様にして、電流検出部２０６により検出された充放電電流値Ｉｃ（放電電流）の絶対値が大きいほど、放電終止電圧値Ｖｄｆが低くなるように当該放電終止電圧値Ｖｄｆを設定することで、放電電流の影響を排除して、放電終止電圧値Ｖｄｆの精度を向上させることができる。
【００８９】
具体的には、例えば二次電池１４に流れる放電電流と電圧降下との対応関係を、予めデータテーブルとしてＲＯＭに記憶しておく。そして、終止電圧設定部２１７は、当該データテーブルを用いて、電流検出部２０６により検出された充放電電流値Ｉｃの絶対値に対応する電圧降下を取得し、例えば上述の式（３）により得られた値からさらにこの電圧降下を減算した値を、放電終止電圧値Ｖｄｆとして設定するようにしてもよい。
【００９０】
また、終止電圧設定部２１７は、判定電圧設定部２１６と同様にして、温度検出部２０５により検出された温度ｔが低いほど、放電終止電圧値Ｖｄｆが低くなるように当該放電終止電圧値Ｖｄｆを設定することで、温度ｔの影響を排除して、放電終止電圧値Ｖｄｆの精度を向上させることができる。
【００９１】
具体的には、例えば二次電池１４の温度ｔと、当該温度ｔのときに生じる端子電圧Ｖｂの低下量との対応関係を、予めデータテーブルとしてＲＯＭに記憶しておく。そして、終止電圧設定部２１７は、当該データテーブルを用いて、温度検出部２０５により検出された温度ｔに対応する電圧低下量を取得し、例えば上述の式（３）により得られた値、あるいはその値に上述の充放電電流値Ｉｃに基づく補正がなされた値から、さらにこの電圧低下量を減算した値を、放電終止電圧値Ｖｄｆとして設定するようにしてもよい。
【００９２】
ここで、管理電圧値設定部は、判定電圧設定部２１６と、終止電圧設定部２１７とで構成され、判定電圧値Ｖｊと、放電終止電圧値Ｖｄｆとが、それぞれ管理値の一例に相当している。
【００９３】
警報部２１８は、電圧検出部２０４によって検出された端子電圧Ｖｂが、判定電圧設定部２１６によって設定された判定電圧値Ｖｊ以下になったとき、二次電池１４の放電を終了させるべき旨を示す警報信号を、通信部２０３によって、機器側回路３へ送信させる。
【００９４】
そうすると、当該警報信号が通信部３６によって受信される。制御部３７は、通信部３６によって当該警報信号が受信されると、表示部３８によって、二次電池１４のＳＯＣが０％に近い（例えば５％である）ことを表示させて、ユーザによる電池パック２の使用終了（二次電池１４の放電終了）を促すようになっている。
【００９５】
放電禁止部２１９は、電圧検出部２０４によって検出された端子電圧Ｖｂが、終止電圧設定部２１７によって設定された放電終止電圧値Ｖｄｆ以下になったとき、放電用スイッチング素子ＳＷ１をオフさせて、二次電池１４の放電を禁止する。
【００９６】
ここで、警報部２１８と、放電禁止部２１９とは、それぞれ放電終了処理部の一例に相当している。
【００９７】
残量補正部２２０は、電圧検出部２０４によって検出された端子電圧Ｖｂが、判定電圧設定部２１６によって設定された判定電圧値Ｖｊと等しくなったとき、ＳＯＣ算出部２１２により積算されている蓄電電荷量Ｑｃを、管理値ＳＯＣ１のＳＯＣに相当する電荷量に補正する。このとき、残量補正部２２０は、例えばＳＯＣ算出部２１２によって積算されていた、補正前の蓄電電荷量Ｑｃを、（１００−ＳＯＣ１）／１００で除算した値を、新たな満充電容量ＦＣＣとすることで、満充電容量ＦＣＣを補正する構成としてもよい。
【００９８】
また、残量補正部２２０は、電圧検出部２０４によって検出された端子電圧Ｖｂが、終止電圧設定部２１７によって設定された放電終止電圧値Ｖｄｆと等しくなったとき、ＳＯＣ算出部２１２により積算されている蓄電電荷量Ｑｃを、ゼロに補正する。このとき、残量補正部２２０は、例えばＳＯＣ算出部２１２によって積算されていた、補正前の蓄電電荷量Ｑｃを、新たな満充電容量ＦＣＣとすることで、満充電容量ＦＣＣを補正する構成としてもよい。
【００９９】
次に、上述のように構成された電池パック２の動作について説明する。図２、図３は、図１に示す電池パック２の動作の一例を示すフローチャートである。まず、電流検出部２０６によって、充放電電流値Ｉｃが検出される（ステップＳ１）。
【０１００】
そして、ＳＯＣ算出部２１２によって、この充放電電流値Ｉｃが積算されて二次電池１４の蓄電電荷量Ｑｃが算出され（ステップＳ２）、さらにＳＯＣ算出部２１２によって、蓄電電荷量Ｑｃに基づき二次電池１４のＳＯＣが算出される（ステップＳ３）。
【０１０１】
次に、電流積算部２１１によって、充放電電流値Ｉｃに基づき例えば充電電流のみが積算されて、電流積算値Ｑｉが算出される（ステップＳ４）。そして、サイクル計数部２１３によって、電流積算値Ｑｉに基づきサイクル数Ｎｃｙｃが算出される（ステップＳ５）。
【０１０２】
次に、電圧検出部２０４によって二次電池１４の端子電圧Ｖｂが検出され（ステップＳ６）、温度検出部２０５によって二次電池１４の温度ｔが検出される（ステップＳ７）。
【０１０３】
次に、劣化時間積算部２１４によって、温度ｔと端子電圧Ｖｂとが確認され、温度ｔが高温閾値ｔｈを超え、かつ端子電圧Ｖｂが高圧閾値Ｖｈを超えている時間が劣化積算時間Ｔｄとして積算される（ステップＳ８）。
【０１０４】
次に、劣化情報生成部２１５によって、サイクル数Ｎｃｙｃと劣化積算時間Ｔｄとに基づいて、式（１）を用いて劣化係数αが算出、設定される（ステップＳ９）。これにより、二次電池１４の劣化の度合いが劣化係数αとして数値化される。
【０１０５】
次に、判定電圧設定部２１６によって、劣化係数αに基づいて、式（２）を用いて判定電圧値Ｖｊが算出、設定される（ステップＳ１０）。これにより、劣化係数αの値が大きくなるほど、判定電圧値Ｖｊが増大される。
【０１０６】
次に、終止電圧設定部２１７によって、劣化係数αに基づいて、式（３）を用いて放電終止電圧値Ｖｄｆが算出、設定される（ステップＳ１１）。これにより、劣化係数αの値が大きくなるほど、放電終止電圧値Ｖｄｆが増大される。
【０１０７】
以上、ステップＳ１〜Ｓ１１の処理が、繰り返し実行されることで、蓄電電荷量Ｑｃ、二次電池１４のＳＯＣ、サイクル数Ｎｃｙｃ、劣化積算時間Ｔｄ、劣化係数α、判定電圧値Ｖｊ、及び放電終止電圧値Ｖｄｆが常時算出、更新される。
【０１０８】
次に、図３を参照して、警報部２１８、放電禁止部２１９、及び残量補正部２２０の動作の一例について説明する。なお、図３に記載の処理は、図２に記載のステップＳ１〜Ｓ１１と並行して実行されており、ステップＳ１〜Ｓ１１において常時更新される最新の判定電圧値Ｖｊ、及び放電終止電圧値Ｖｄｆが用いられるようになっている。
【０１０９】
まず、警報部２１８によって、端子電圧Ｖｂと判定電圧値Ｖｊとが比較され（ステップＳ１０１）、端子電圧Ｖｂが判定電圧値Ｖｊを超えていれば処理を終了する（ステップＳ１０１でＮＯ）。その一方、端子電圧Ｖｂが判定電圧値Ｖｊ以下であれば、警報部２１８によって、放電終了を促す警報信号が機器側回路３へ送信される（ステップＳ１０２）。
【０１１０】
そうすると、例えば機器側回路３において、表示部３８によって、機器の使用停止（電池パック２の放電終了）を促すメッセージが表示され、ユーザが機器の使用を止めることにより、二次電池１４の放電が終了する。
【０１１１】
ここで、判定電圧値Ｖｊは、ステップＳ１０において、劣化係数αの値が大きいほど、すなわち二次電池１４の劣化の程度が大きいほど、高い電圧に設定されているから、二次電池１４の劣化の程度が大きいほど、早期に（端子電圧が高いうちに、ＳＯＣが大きいうちに）、二次電池１４の放電が終了することになる。
【０１１２】
そうすると、二次電池１４の劣化が進んで放電による劣化が生じやすくなるほど、端子電圧Ｖｂが高いうちに早く放電が終了される結果、放電時に生じる劣化を低減することが可能となる。
【０１１３】
次に、残量補正部２２０によって、端子電圧Ｖｂと判定電圧値Ｖｊとが比較され（ステップＳ１０３）、端子電圧Ｖｂが判定電圧値Ｖｊと等しくなければ（ステップＳ１０３でＮＯ）ステップＳ１０５へ移行する。その一方、端子電圧Ｖｂが判定電圧値Ｖｊと等しければ、残量補正部２２０によって、新たな満充電容量ＦＣＣが算出され、以後ＳＯＣ算出部２１２において、この新たな満充電容量ＦＣＣが用いられる。
【０１１４】
そして、ＳＯＣ算出部２１２において積算されている蓄電電荷量Ｑｃが、この新たな満充電容量ＦＣＣに対する管理値ＳＯＣ１のＳＯＣに相当する電荷量に補正される。
【０１１５】
二次電池１４の劣化に伴い判定電圧値Ｖｊが上昇されると、実質的にユーザが使用可能な二次電池１４の電池容量が減少することになるが、ＳＯＣ算出部２１２によって、当該減少した電池容量に応じて補正されたＳＯＣが算出されるので、ＳＯＣ算出部２１２によって算出されるＳＯＣの算出精度が向上する。
【０１１６】
さらに、放電禁止部２１９によって、端子電圧Ｖｂと放電終止電圧値Ｖｄｆとが比較され（ステップＳ１０５）、端子電圧Ｖｂが放電終止電圧値Ｖｄｆを超えていれば処理を終了する（ステップＳ１０５でＮＯ）。その一方、端子電圧Ｖｂが放電終止電圧値Ｖｄｆ以下であれば、放電禁止部２１９によって放電用スイッチング素子ＳＷ１がオフされて、二次電池１４の放電が禁止される（ステップＳ１０６）。
【０１１７】
ここで、放電終止電圧値Ｖｄｆは、ステップＳ１１において、劣化係数αの値が大きいほど、すなわち二次電池１４の劣化の程度が大きいほど、高い電圧に設定されているから、二次電池１４の劣化の程度が大きいほど、早期に（端子電圧が高いうちに、ＳＯＣが０％を下回らないうちに）、二次電池１４の放電が終了することになる。
【０１１８】
そうすると、二次電池１４の劣化が進んで放電による劣化が生じやすくなるほど、端子電圧Ｖｂが高いうちに早く放電が終了される結果、放電時に生じる劣化を低減することが可能となる。
【０１１９】
次に、残量補正部２２０によって、端子電圧Ｖｂと放電終止電圧値Ｖｄｆとが比較され（ステップＳ１０７）、端子電圧Ｖｂが放電終止電圧値Ｖｄｆと等しくなければ（ステップＳ１０７でＮＯ）、処理を終了する。その一方、端子電圧Ｖｂが放電終止電圧値Ｖｄｆと等しければ、残量補正部２２０によって、新たな満充電容量ＦＣＣが算出され、以後ＳＯＣ算出部２１２において、この新たな満充電容量ＦＣＣが用いられる。
【０１２０】
そして、ＳＯＣ算出部２１２において積算されている蓄電電荷量Ｑｃが、ゼロに補正される。
【０１２１】
これにより、二次電池１４の劣化に伴い放電終止電圧値Ｖｄｆが上昇されることで、実質的にユーザが使用可能な二次電池１４の電池容量が減少しても、ＳＯＣ算出部２１２によって、当該減少した電池容量に応じて補正されたＳＯＣが算出されるので、ＳＯＣ算出部２１２によって算出されるＳＯＣの算出精度が向上する。
【０１２２】
図４は、図１に示す放電管理回路４を用いた場合の二次電池１４の劣化低減効果を説明するための説明図である。横軸はサイクル数Ｎｃｙｃ、縦軸は満充電容量ＦＣＣを示している。そして、図１に示す放電管理回路４を用いた場合の二次電池１４のサイクル数Ｎｃｙｃと満充電容量ＦＣＣとの関係をグラフＧ１で示し、放電終止電圧が固定値となっている場合のサイクル数Ｎｃｙｃと満充電容量ＦＣＣとの関係をグラフＧ２で示している。
【０１２３】
なお、説明を容易にするため、充電時に生じる二次電池の劣化は考慮していない。
【０１２４】
放電終止電圧が固定値である場合、満充電容量ＦＣＣの減少は、二次電池の劣化によってのみ生じる。そのため、図４のグラフＧ２で示すように、劣化の少ない二次電池の使用を開始した初期の段階では、ほとんど満充電容量ＦＣＣは減少しない。しかしながら、サイクル数Ｎｃｙｃが増大し、二次電池の劣化の程度が増大すると、劣化していない初期状態のときと同じ放電終止電圧になるまで二次電池が放電されるため、放電終止電圧付近で劣化が加速されて、急激に満充電容量ＦＣＣが減少し、タイミングＴ１で二次電池が寿命を迎えることとなる。
【０１２５】
一方、図１に示す放電管理回路４を用いた場合、満充電容量ＦＣＣの減少は、二次電池の劣化によって生じる本来の減少量のみならず、判定電圧設定部２１６や終止電圧設定部２１７によって、二次電池１４の劣化の程度が大きくなるほど判定電圧値Ｖｊや放電終止電圧値Ｖｄｆが上昇される結果、実質的に使用可能な二次電池１４の満充電容量ＦＣＣが減少する。
【０１２６】
そのため、図４のグラフＧ１に示すように、二次電池１４の使用を開始した初期の段階では、放電終止電圧が固定されているグラフＧ２よりも、満充電容量ＦＣＣの減少が大きい。しかしながら、グラフＧ１においては、サイクル数Ｎｃｙｃの増加につれて、判定電圧値Ｖｊや放電終止電圧値Ｖｄｆが上昇されるので、グラフＧ２の場合よりも放電が深くならないうちに放電が終了する結果、二次電池１４の急激な劣化が抑制されて、タイミングＴ２においてグラフＧ２よりも満充電容量ＦＣＣが大きくなる。
【０１２７】
そして、グラフＧ１においては、二次電池１４の劣化が低減されることにより、満充電容量ＦＣＣが急激に劣化する寿命を迎えるのがタイミングＴ３となって、グラフＧ２の場合よりも、二次電池１４の寿命を延ばすことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明に係る放電管理回路及びこれを備えた電池パックは、携帯型パーソナルコンピュータやデジタルカメラ、携帯電話機等の電子機器、電気自動車やハイブリッドカー等の車両、太陽電池や発電装置と二次電池とを組み合わされた電源システム等、種々の電池搭載装置、システムにおいて、好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１２９】
１ 電池システム
２ 電池パック
３ 機器側回路
４ 放電管理回路
１１，１２，１３，３１，３２，３３ 接続端子
１４ 二次電池
１５ 温度センサ
３４ 負荷回路
３５ 充電部
３６ 通信部
３７ 制御部
３８ 表示部
２０１ 制御部
２０２ 電流検出抵抗
２０３ 通信部
２０４ 電圧検出部
２０５ 温度検出部
２０６ 電流検出部
２１１ 電流積算部
２１２ ＳＯＣ算出部
２１３ サイクル計数部
２１４ 劣化時間積算部
２１５ 劣化情報生成部
２１６ 判定電圧設定部
２１７ 終止電圧設定部
２１８ 警報部
２１９ 放電禁止部
２２０ 残量補正部
Ｉｃ 充放電電流値
Ｎｃｙｃ サイクル数
Ｑｃ 蓄電電荷量
Ｑｃｙｃ サイクル電気量
Ｑｉ 電流積算値
ＳＯＣ１ 管理値
ＳＷ１ 放電用スイッチング素子
ＳＷ２ 充電用スイッチング素子
Ｔｄ 劣化積算時間
Ｖｂ 端子電圧
Ｖｄｆ 放電終止電圧値
Ｖｄｆ０ 初期放電終止電圧値
Ｖｈ 高圧閾値
Ｖｊ 判定電圧値
Ｖｊ０ 初期電圧値
ｔｈ 高温閾値
α 劣化係数
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の端子電圧を検出する電圧検出部と、
前記二次電池の劣化を検出し、当該劣化の度合いを示す劣化情報を生成する劣化情報生成部と、
前記二次電池のＳＯＣが、管理が必要な値として予め設定された管理値になったことを判定するための当該二次電池の端子電圧である管理電圧値を設定する管理電圧値設定部と、
前記電圧検出部によって検出された端子電圧が、前記管理電圧値設定部によって設定された管理電圧値以下になったとき、前記二次電池の放電を終了させるための処理を実行する放電終了処理部とを備え、
前記管理電圧値設定部は、
前記劣化情報生成部によって生成された劣化情報の示す前記二次電池の劣化の度合いが大きいほど、前記管理電圧値が高くなるように当該管理電圧値を設定すること
を特徴とする放電管理回路。
【請求項２】
前記管理電圧値は、
前記二次電池のＳＯＣがゼロになったことを判定するための当該二次電池の端子電圧の値である放電終止電圧値を含み、
前記管理電圧値設定部は、
前記劣化情報生成部によって生成された劣化情報の示す前記二次電池の劣化の度合いが大きいほど、前記放電終止電圧値が大きくなるように、当該放電終止電圧値を設定する終止電圧設定部を含み、
前記放電終了処理部は、
前記電圧検出部によって検出された端子電圧が、前記終止電圧設定部によって設定された放電終止電圧以下になったとき、前記二次電池の放電を禁止する放電禁止部を含むこと
を特徴とする請求項１記載の放電管理回路。
【請求項３】
前記管理電圧値は、
前記二次電池のＳＯＣが、当該二次電池の放電を終了すべきＳＯＣの値に予め設定された管理値になったことを判定するための当該二次電池の端子電圧の値である判定電圧値を含み、
前記管理電圧値設定部は、
前記劣化情報生成部によって生成された劣化情報の示す前記二次電池の劣化の度合いが大きいほど、前記判定電圧値が大きくなるように、当該判定電圧値を設定する判定電圧設定部を含み、
前記放電終了処理部は、
前記電圧検出部によって検出された端子電圧が、前記判定電圧設定部によって設定された判定電圧値以下になったとき、前記二次電池のＳＯＣが前記管理値以下になったと判定し、前記二次電池の放電を終了させるべき旨を報知する警報部を含むこと
を特徴とする請求項１又は２記載の放電管理回路。
【請求項４】
前記二次電池に流れる電流を検出する電流検出部をさらに備え、
前記劣化情報生成部は、
前記電流検出部によって検出された、前記二次電池の、充電電流及び放電電流のうち少なくとも一方の積算値が増大するほど、前記劣化情報が示す劣化の度合いを増大させること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の放電管理回路。
【請求項５】
前記二次電池の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部によって検出された前記二次電池の温度が、予め設定された高温閾値を超え、かつ前記電圧検出部によって検出された二次電池の端子電圧が、予め設定された高圧閾値を超えている時間を劣化積算時間として積算する劣化時間積算部とをさらに備え、
前記劣化情報生成部は、
前記劣化時間積算部により積算された劣化積算時間が増大するほど、前記劣化情報が示す劣化の度合いを増大させること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の放電管理回路。
【請求項６】
前記二次電池の充電電流及び放電電流を積算して得られた蓄電電荷量に基づいて前記二次電池のＳＯＣを算出するＳＯＣ算出部と、
前記電圧検出部によって検出された端子電圧が、前記終止電圧設定部によって設定された放電終止電圧値と等しくなったとき、前記ＳＯＣ算出部における前記蓄電電荷量をゼロに補正する残量補正部とをさらに備えること
を特徴とする請求項２記載の放電管理回路。
【請求項７】
前記二次電池の充電電流及び放電電流を積算して得られた蓄電電荷量に基づいて前記二次電池のＳＯＣを算出するＳＯＣ算出部と、
前記電圧検出部によって検出された端子電圧が、前記判定電圧設定部によって設定された判定電圧値と等しくなったとき、前記ＳＯＣ算出部における前記蓄電電荷量を、前記管理値に相当する電荷量に補正する残量補正部とをさらに備えること
を特徴とする請求項３記載の放電管理回路。
【請求項８】
前記二次電池に流れる電流を検出する電流検出部を備え、
前記管理電圧値設定部は、さらに、
前記電流検出部によって検出された電流が大きいほど、前記管理電圧値が低くなるように当該管理電圧値を設定すること
を特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の放電管理回路。
【請求項９】
前記二次電池の温度を検出する温度検出部を備え、
前記管理電圧値設定部は、さらに、
前記温度検出部によって検出された温度が低いほど、前記管理電圧値が低くなるように当該管理電圧値を設定すること
を特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の放電管理回路。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の放電管理回路と、
前記二次電池と
を備えることを特徴とする電池パック。
【請求項１】
二次電池の端子電圧を検出する電圧検出部と、
前記二次電池の劣化を検出し、当該劣化の度合いを示す劣化情報を生成する劣化情報生成部と、
前記二次電池のＳＯＣが、管理が必要な値として予め設定された管理値になったことを判定するための当該二次電池の端子電圧である管理電圧値を設定する管理電圧値設定部と、
前記電圧検出部によって検出された端子電圧が、前記管理電圧値設定部によって設定された管理電圧値以下になったとき、前記二次電池の放電を終了させるための処理を実行する放電終了処理部とを備え、
前記管理電圧値設定部は、
前記劣化情報生成部によって生成された劣化情報の示す前記二次電池の劣化の度合いが大きいほど、前記管理電圧値が高くなるように当該管理電圧値を設定すること
を特徴とする放電管理回路。
【請求項２】
前記管理電圧値は、
前記二次電池のＳＯＣがゼロになったことを判定するための当該二次電池の端子電圧の値である放電終止電圧値を含み、
前記管理電圧値設定部は、
前記劣化情報生成部によって生成された劣化情報の示す前記二次電池の劣化の度合いが大きいほど、前記放電終止電圧値が大きくなるように、当該放電終止電圧値を設定する終止電圧設定部を含み、
前記放電終了処理部は、
前記電圧検出部によって検出された端子電圧が、前記終止電圧設定部によって設定された放電終止電圧以下になったとき、前記二次電池の放電を禁止する放電禁止部を含むこと
を特徴とする請求項１記載の放電管理回路。
【請求項３】
前記管理電圧値は、
前記二次電池のＳＯＣが、当該二次電池の放電を終了すべきＳＯＣの値に予め設定された管理値になったことを判定するための当該二次電池の端子電圧の値である判定電圧値を含み、
前記管理電圧値設定部は、
前記劣化情報生成部によって生成された劣化情報の示す前記二次電池の劣化の度合いが大きいほど、前記判定電圧値が大きくなるように、当該判定電圧値を設定する判定電圧設定部を含み、
前記放電終了処理部は、
前記電圧検出部によって検出された端子電圧が、前記判定電圧設定部によって設定された判定電圧値以下になったとき、前記二次電池のＳＯＣが前記管理値以下になったと判定し、前記二次電池の放電を終了させるべき旨を報知する警報部を含むこと
を特徴とする請求項１又は２記載の放電管理回路。
【請求項４】
前記二次電池に流れる電流を検出する電流検出部をさらに備え、
前記劣化情報生成部は、
前記電流検出部によって検出された、前記二次電池の、充電電流及び放電電流のうち少なくとも一方の積算値が増大するほど、前記劣化情報が示す劣化の度合いを増大させること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の放電管理回路。
【請求項５】
前記二次電池の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部によって検出された前記二次電池の温度が、予め設定された高温閾値を超え、かつ前記電圧検出部によって検出された二次電池の端子電圧が、予め設定された高圧閾値を超えている時間を劣化積算時間として積算する劣化時間積算部とをさらに備え、
前記劣化情報生成部は、
前記劣化時間積算部により積算された劣化積算時間が増大するほど、前記劣化情報が示す劣化の度合いを増大させること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の放電管理回路。
【請求項６】
前記二次電池の充電電流及び放電電流を積算して得られた蓄電電荷量に基づいて前記二次電池のＳＯＣを算出するＳＯＣ算出部と、
前記電圧検出部によって検出された端子電圧が、前記終止電圧設定部によって設定された放電終止電圧値と等しくなったとき、前記ＳＯＣ算出部における前記蓄電電荷量をゼロに補正する残量補正部とをさらに備えること
を特徴とする請求項２記載の放電管理回路。
【請求項７】
前記二次電池の充電電流及び放電電流を積算して得られた蓄電電荷量に基づいて前記二次電池のＳＯＣを算出するＳＯＣ算出部と、
前記電圧検出部によって検出された端子電圧が、前記判定電圧設定部によって設定された判定電圧値と等しくなったとき、前記ＳＯＣ算出部における前記蓄電電荷量を、前記管理値に相当する電荷量に補正する残量補正部とをさらに備えること
を特徴とする請求項３記載の放電管理回路。
【請求項８】
前記二次電池に流れる電流を検出する電流検出部を備え、
前記管理電圧値設定部は、さらに、
前記電流検出部によって検出された電流が大きいほど、前記管理電圧値が低くなるように当該管理電圧値を設定すること
を特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の放電管理回路。
【請求項９】
前記二次電池の温度を検出する温度検出部を備え、
前記管理電圧値設定部は、さらに、
前記温度検出部によって検出された温度が低いほど、前記管理電圧値が低くなるように当該管理電圧値を設定すること
を特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の放電管理回路。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の放電管理回路と、
前記二次電池と
を備えることを特徴とする電池パック。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−５３０９７（Ｐ２０１１−５３０９７Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０２５９５（Ｐ２００９−２０２５９５）
【出願日】平成２１年９月２日（２００９．９．２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２日（２００９．９．２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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