(57)【要約】【課題】  電池の充電前に行われる放電特性データの取得を改善すると共に、電子機器に設定されている動作停止電圧を電池の劣化により変化した電池の放電特性に基づいて変更または更新できるようにする。【解決手段】  充電装置は、電池を充電する充電手段と、電池の放電特性を示す放電特性データを取得する放電特性データ取得手段と、電池の劣化が進んでいるか否かを、電池の温度の変化を示す温度変化データと電池の電圧の変化を示す電圧変化データとの少なくとも一方に基づいて判定する判定手段と、電池の劣化が進んでいると判定した場合に、電池の放電特性を示す放電特性データを取得することを放電特性データ取得手段に行わせるための制御を行う制御手段とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池を充電する充電手段と、
前記電池の放電特性を示す放電特性データを取得する放電特性データ取得手段と、
前記電池の劣化が進んでいるか否かを、前記電池の温度の変化を示す温度変化データと前記電池の電圧の変化を示す電圧変化データとの少なくとも一方に基づいて判定する判定手段と、
前記電池の劣化が進んでいると判定した場合に、前記電池の放電特性を示す放電特性データを取得することを前記放電特性データ取得手段に行わせるための制御を行う制御手段と
を有することを特徴とする充電装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記放電特性データ取得手段で取得された放電特性データを、前記電池内の記憶手段に格納するための制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
【請求項３】
前記電池は、前記電池内の記憶手段に格納されている放電特性データを、前記電池の放電動作を停止させるための電圧を前記電池内の記憶手段に格納されている放電特性データから計算する動作停止電圧計算手段を有する電子機器に供給することを特徴とする請求項１または２に記載の充電装置。
【請求項４】
前記電子機器は、前記電子機器に設定されている動作停止電圧を前記動作停止電圧計算手段で計算された電圧に変更または更新する動作停止電圧変更手段をさらに有することを特徴とする請求項３に記載の充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池を充電する充電装置などに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器に設定されている動作停止電圧（電池の放電動作を停止させるための電圧に相当）は、通常、電池の終止電圧よりも高い電圧である。そのため、電子機器が実際に使用できる電池の容量は、終止電圧から満充電状態時の電圧までの容量よりも少なくなってしまうという問題がある。電子機器に設定されている動作停止電圧を電池の状態を考慮して変更または更新することができれば、電子機器が実際に使用できる電池の容量を増やせることが想定される。
【０００３】
特許文献１には、二次電池の放電を停止するための電圧しきい値を、二次電池を定電力放電した際の電流の変化を考慮して設定する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１２２８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電子機器に設定されている動作停止電圧を、電池の劣化により変化した電池の放電特性を示す放電特性データを利用することにより、電池の終止電圧に近い電圧に変更または更新することができれば、電子機器が現実に使用できる電池の容量を増やせることが想定される。
【０００６】
しかしながら、放電特性データを取得するためには、まずは電池が満充電状態になるまで電池を充電し、次に満充電状態時の電圧から終止電圧までの放電電圧を一定時間毎に検出しなければならず、ある程度の時間を要する。電池を充電する前に放電特性データの取得を行う場合には、まずは放電特性データを取得し、次に電池が満充電状態になるまで電池を充電することになる。そのため、電池の充電が完了するまでにかかる時間が長くなってしまうという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、電池の充電前に行われる放電特性データの取得を改善すると共に、電子機器に設定されている動作停止電圧を電池の劣化により変化した電池の放電特性に基づいて変更または更新できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る充電装置は、電池を充電する充電手段と、前記電池の放電特性を示す放電特性データを取得する放電特性データ取得手段と、前記電池の劣化が進んでいるか否かを、前記電池の温度の変化を示す温度変化データと前記電池の電圧の変化を示す電圧変化データとの少なくとも一方に基づいて判定する判定手段と、前記電池の劣化が進んでいると判定した場合に、前記電池の放電特性を示す放電特性データを取得することを前記放電特性データ取得手段に行わせるための制御を行う制御手段とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電池の充電前に行われる放電特性データの取得を改善することができ、電子機器に設定されている動作停止電圧を電池の劣化により変化した電池の放電特性に基づいて変更または更新することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１における充電装置１００、電池２００および電子機器３００の構成要素を説明するためのブロック図である。
【図２】電池２００の動作例を説明するためのフローチャートである。
【図３】充電装置１００の動作例を説明するためのフローチャートである。
【図４】電子機器３００の動作例を説明するためのフローチャートである。
【図５】電子機器３００で行われる動作停止電圧設定の例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１２】
［実施形態１］
図１は、実施形態１における充電装置１００、電池２００および電子機器３００の構成要素を説明するためのブロック図である。
【００１３】
まず、図１を参照して、充電装置１００の構成要素を説明する。充電装置１００は、制御部１０１、少なくとも、電池劣化判定部１０２、放電特性データ取得部１０３、充電部１０４および接続部１０５を有する。
【００１４】
制御部１０１は、充電装置１００の構成要素を制御するためのプログラムを記憶したメモリと、そのメモリに記憶されたプログラムを実行することにより充電装置１００の構成要素を制御するプロセッサ（例：ハードウェアプロセッサ）とを有する。制御部１０１はさらに、電池劣化判定部１０２を有する。
【００１５】
電池劣化判定部１０２は、電池２００の劣化が進んでいるか否かを電池２００から取得された温度変化データにより判定する機能と、電池２００の劣化が進んでいるか否かを電池２００から取得された電圧変化データにより判定する機能とを有する。
【００１６】
充電部１０４は、電池２００の充電を行う。放電特性データ取得部１０３は、電池２００の満充電状態時の電圧から終止電圧までの放電電圧を一定時間毎に検出する検出回路と、検出回路で検出された一定時間毎の放電電圧を格納するメモリとを有する。実施形態１では、放電特性データ取得部１０３のメモリに格納されている一定時間毎の放電電圧を「放電特性データ」と呼ぶ。後述するが、放電特性データは、電池セル２０１の劣化がある程度進む毎に更新される。そのため、放電特性データ取得部１０３のメモリに格納されている放電特性データは、電池２００の劣化により変化した電池２００の放電特性を示すものとなる。
【００１７】
接続部１０５は、接続部２０８と接続可能であり、充電装置１００と電池２００との接続に用いられる。制御部１０１は、接続部１０５および接続部２０８を介して、電池２００の各構成要素と通信可能である。
【００１８】
次に、図１を参照して、電池２００の構成要素を説明する。電池２００は、少なくとも、電池セル２０１、制御部２０２、温度変化データ格納部２０３、温度検出部２０４、電圧変化データ格納部２０５、電圧検出部２０６、放電特性データ格納部２０７および接続部２０８を有する。
【００１９】
電池２００は充電可能な電池（例：リチウムイオン電池）であり、電池セル２０１は充電可能な電池セル（例：リチウムイオン電池セル）である。
【００２０】
制御部２０２は、電池２００の構成要素を制御するためのプログラムを記憶したメモリと、そのメモリに記憶されたプログラムを実行することにより電池２００の構成要素を制御するプロセッサ（例：ハードウェアプロセッサ）とを有する。
【００２１】
温度検出部２０４は、電池２００が使用中および放置中、第１の時間毎に電池２００内または外装付近の温度を検出する。温度変化データ格納部２０３は、温度検出部２０４で検出された第１の時間毎の温度を格納するメモリを有する。実施形態１では、温度変化データ格納部２０３のメモリに格納されている第１の時間毎の温度を「温度変化データ」と呼ぶ。温度変化データを解析すれば、ある期間における電池２００の温度の推移および変化を知ることができる。
【００２２】
電圧検出部２０６は、電池２００が使用中および放置中、第１の時間毎に電池セル２０１の電圧を検出する。電圧変化データ格納部２０５は、電圧検出部２０６で検出された第１の時間毎の電圧を格納するメモリを有する。実施形態１では、電圧変化データ格納部２０５のメモリに格納されている第１の時間毎の電圧を「電圧変化データ」と呼ぶ。電圧変化データを解析すれば、ある期間における電池セル２０１の電圧の推移および変化を知ることができる。
【００２３】
放電特性データ格納部２０７は、放電特性データ取得部１０３のメモリに格納されている放電特性データを格納するメモリを有する。
【００２４】
接続部２０８は、接続部１０５と接続可能であり、電池２００と充電装置１００との接続に用いられる。制御部２０２は、接続部２０８および接続部１０５を介して、充電装置１００の各構成要素と通信可能である。さらに、接続部２０８は、接続部３０４と接続可能であり、電池２００と電子機器３００との接続に用いられる。制御部２０２は、接続部２０８および接続部３０４を介して、電子機器３００の各構成要素と通信可能である。
【００２５】
次に、図１を参照して、電子機器３００の構成要素を説明する。電子機器３００は、少なくとも、制御部３０１、動作停止電圧計算部３０２、動作停止電圧変更部３０３および接続部３０４を有する。電子機器３００はさらに、電子機器３００に設定されている動作停止電圧を示す情報を格納するメモリ（不図示）を有する。
【００２６】
制御部３０１は、電子機器３００の構成要素を制御するためのプログラムを記憶したメモリと、そのメモリに記憶されたプログラムを実行することにより電子機器３００の構成要素を制御するプロセッサ（例：ハードウェアプロセッサ）とを有する。制御部３０１はさらに、動作停止電圧計算部３０２および動作停止電圧変更部３０３を有する。
【００２７】
動作停止電圧計算部３０２は、電池２００から取得された放電特性データから新たな動作停止電圧を計算する。ここで、動作停止電圧とは、電池２００の放電動作を停止させるための電圧に相当する。動作停止電圧変更部３０３は、電子機器３００に設定されている動作停止電圧を、動作停止電圧計算部３０２で計算された新たな動作停止電圧に変更または更新する。
【００２８】
接続部３０４は、接続部２０８と接続可能であり、電子機器３００と電池２００との接続に用いられる。制御部３０１は、接続部３０４および接続部２０８を介して、電池２００の各構成要素と通信可能である。
【００２９】
次に、図２を参照して、電池２００の動作例を説明するためのフローチャートである。図２に示す電池２００の動作例は、例えば、電池２００が使用中および放置中に行われる。
【００３０】
ステップＳ２０１において、制御部２０２は、第１の時間が経過したか否かを判定する。第１の時間が経過した場合、制御部２０２はステップＳ２０２に進む（ステップＳ２０１でＹＥＳ）。第１の時間が経過していない場合、制御部２０２はステップＳ２０１を繰り返す（ステップＳ２０１でＮＯ）。
【００３１】
ステップＳ２０２において、制御部２０２は、温度検出部２０４で検出された電池２００の温度を温度変化データ格納部２０３のメモリに格納することを温度変化データ格納部２０３に指示する。これにより、電池２００の第１の時間毎の温度が温度変化データ格納部２０３のメモリに格納される。
【００３２】
ステップＳ２０３において、制御部２０２は、電圧検出部２０６で検出された電池セル２０１の電圧を電圧変化データ格納部２０５のメモリに格納することを電圧変化データ格納部２０５に指示する。これにより、電池セル２０１の第１の時間毎の電圧が電圧変化データ格納部２０５のメモリに格納される。
【００３３】
そして、制御部２０２は、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０３を繰り返す。これにより、温度変化データ格納部２０３で温度変化データ（ある期間における電池２００の第１の時間毎の温度を含む）が生成され、電圧変化データ格納部２０５で電圧変化データ（ある期間における電池セル２０１の第１の時間毎の電圧を含む）が生成される。
【００３４】
次に、図３を参照して、充電装置１００の動作例を説明するためのフローチャートである。
【００３５】
ステップＳ３０１において、制御部１０１は、接続部１０５および接続部２０８を介して電池２００が充電装置１００に接続されたか否かを判定する。電池２００が充電装置１００に接続された場合、制御部１０１はステップＳ３０２に進む（ステップＳ３０１でＹＥＳ）。電池２００が充電装置１００に接続されていない場合、制御部１０１はステップＳ３０１を繰り返す（ステップＳ３０１でＮＯ）。
【００３６】
ステップＳ３０２において、制御部１０１は、温度変化データを温度変化データ格納部２０３から取得し、電圧変化データを電圧変化データ格納部２０５から取得する。制御部１０１は、温度変化データ格納部２０３から取得した温度変化データを電池劣化判定部１０２に供給し、電圧変化データ格納部２０５から取得した電圧変化データを電池劣化判定部１０２に供給する。
【００３７】
ステップＳ３０３において、制御部１０１は、電池２００の劣化が進んでいるか否かをステップＳ３０２で取得された温度変化データにより判定することを電池劣化判定部１０２に指示する。リチウムイオン電池などの電池は、高温状態で使用または放置される時間が一定時間を超えると劣化が進み、放電特性が変化してしまう。そこで、電池劣化判定部１０２は、第１の条件を満たす期間が、ステップＳ３０２で取得された温度変化データに含まれているか否かを判定する。
【００３８】
ここで、第１の条件を満たす期間とは、電池２００の温度が所定温度を超える状態が継続する期間であって、第２の時間を超える期間である。所定温度とは、電池セル２０１の劣化がある程度進むことが想定される温度である。第２の時間とは、第１の時間よりも長い時間であって電池セル２０１の劣化がある程度進むことが想定される時間である。第１の条件を満たす期間が温度変化データに含まれている場合、電池劣化判定部１０２は、電池２００の劣化が進んでいると判定する。第１の条件を満たす期間が温度変化データに含まれていない場合、電池劣化判定部１０２は、電池２００の劣化が進んでいないと判定する。
【００３９】
これにより、電池劣化判定部１０２は、電池２００の劣化が進んでいるか否かをステップＳ３０２で取得された温度変化データにより判定することができる。電池劣化判定部１０２が電池２００の劣化が進んでいると判定した場合、制御部１０１はステップＳ３０５に進む（ステップＳ３０３でＹＥＳ）。電池劣化判定部１０２が電池２００の劣化が進んでいないと判定した場合、制御部１０１はステップＳ３０４に進む（ステップＳ３０３でＮＯ）。
【００４０】
ステップＳ３０４において、制御部１０１は、電池２００の劣化が進んでいるか否かをステップＳ３０２で取得された電圧変化データにより判定することを電池劣化判定部１０２に指示する。リチウムイオン電池などの電池は、高電圧状態で使用または放置される時間が一定時間を超えると劣化が進み、放電特性が変化してしまう。
【００４１】
そこで、電池劣化判定部１０２は、第２の条件を満たす期間が、ステップＳ３０２で取得された電圧変化データに含まれているか否かを判定する。ここで、第２の条件を満たす期間とは、電池セル２０１の電圧が所定電圧を超える状態が継続する期間であって、第３の時間を超える期間である。所定電圧とは、電池セル２０１の劣化がある程度進むことが想定される電圧である。第３の時間とは、第１の時間よりも長い時間であって電池セル２０１の劣化がある程度進むことが想定される時間である。第２の条件を満たす期間が電圧変化データに含まれている場合、電池劣化判定部１０２は、電池２００の劣化が進んでいると判定する。第２の条件を満たす期間が電圧変化データに含まれていない場合、電池劣化判定部１０２は、電池２００の劣化が進んでいないと判定する。
【００４２】
これにより、電池劣化判定部１０２は、電池２００の劣化が進んでいるか否かをステップＳ３０２で取得された電圧変化データにより判定することができる。電池劣化判定部１０２が電池２００の劣化が進んでいると判定した場合、制御部１０１はステップＳ３０５に進む（ステップＳ３０４でＹＥＳ）。電池劣化判定部１０２が電池２００の劣化が進んでいないと判定した場合、制御部１０１はステップＳ３０８に進む（ステップＳ３０４でＮＯ）。
【００４３】
ステップＳ３０５において、制御部１０１は、電池２００の充電を行うことを充電部１０４に指示する。これにより、充電部１０４は、電池２００が満充電状態になるまで電池２００を充電する。電池２００が満充電状態になるまで充電された後、制御部１０１は、電池セル２０１を放電状態にすると共に、新たな放電特性データを取得することを放電特性データ取得部１０３に指示する。放電特性データ取得部１０３は、電池２００の満充電状態時の電圧から終止電圧までの放電電圧を一定時間毎に検出し、検出された一定時間毎の放電電圧をメモリに格納する。これにより、放電特性データ取得部１０３は、電池２００の劣化により変化した電池２００の放電特性を示す新たな放電特性データを取得することができる。
【００４４】
ステップＳ３０６において、制御部１０１は、再び電池２００の充電を行うことを充電部１０４に指示する。これにより、充電部１０４は、再び、電池２００が満充電状態になるまで電池２００を充電する。電池２００の充電が正常に完了した後、制御部１０１は、ステップＳ３０７に進む。
【００４５】
ステップＳ３０７において、制御部１０１は、放電特性データ取得部１０３のメモリに格納されている新たな放電特性データを放電特性データ格納部２０７のメモリに格納する。これにより、電池２００の劣化により変化した電池２００の放電特性を示す新たな放電特性データが放電特性データ格納部２０７のメモリにも格納される。
【００４６】
さらに、制御部１０１は、温度変化データ格納部２０３のメモリに格納されている温度変化データを消去することを温度変化データ格納部２０３に指示し、電圧変化データ格納部２０５のメモリに格納されている電圧変化データを消去することを電圧変化データ格納部２０５に指示する。これにより、放電特性データが更新される毎に、温度変化データおよび電圧変化データも更新される。
【００４７】
ステップＳ３０８において、制御部１０１は、放電特性データを取得することを放電特性データ取得部１０３に指示することなく、電池２００の充電を行うことを充電部１０４に指示する。これにより、充電部１０４は、電池２００が満充電状態になるまで電池２００を充電する。
【００４８】
次に、図４を参照して、電子機器３００の動作例を説明するためのフローチャートである。
【００４９】
ステップＳ４０１において、制御部３０１は、接続部３０４および接続部２０８を介して電池２００が電子機器３００に接続されたか否かを判定する。電池２００が電子機器３００に接続された場合、制御部３０１はステップＳ４０２に進む（ステップＳ４０１でＹＥＳ）。電池２００が電子機器３００に接続されていない場合、制御部３０１はステップＳ４０１を繰り返す（ステップＳ４０１でＮＯ）。
【００５０】
ステップＳ４０２において、制御部３０１は、電池２００の劣化により変化した電池２００の放電特性を示す新たな放電特性データを放電特性データ格納部２０７から取得し、取得した放電特性データを動作停止電圧計算部３０２に供給する。次に、制御部３０１は、新たな放電特性データから新たな動作停止電圧を計算することを動作停止電圧計算部３０２に指示する。
【００５１】
これにより、動作停止電圧計算部３０２で、電池２００の劣化が考慮された動作停止電圧が計算される。動作停止電圧の計算方法は、例えば、「終止電圧直前で放電特性曲線の傾きが所定の値（例：−１）となる点における電圧」とすることができる。図５に示す例では、動作停止電圧は３．２Ｖとなる。
【００５２】
なお、所定の値を「−１」よりも小さい値（−３など）に変更すれば、動作停止電圧計算部３０２で計算される動作停止電圧はより終止電圧に近づくため、より有効に電池２００の容量を活用することができる。ただし、所定の値を小さくし過ぎると、電子機器３００の動作停止処理中またはシャットダウン処理中に電池セル２０１の電圧が急激に低下した場合には、動作停止処理中またはシャットダウン処理中を正常に完了できなくなるなどの問題が生じるため、所定の値の設定には注意を要する。
【００５３】
ステップＳ４０３において、制御部３０１は、電子機器３００に設定されている動作停止電圧をステップＳ４０２で計算された新たな動作停止電圧に変更または更新することを動作停止電圧変更部３０３に指示する。これにより、電子機器３００に設定されている動作停止電圧は、ステップＳ４０２で計算された新たな動作停止電圧に変更または更新される。その結果、電子機器３００に設定されている動作停止電圧は、電池２００の劣化により変化した電池２００の放電特性に基づいて変更または更新されたものとなる。
【００５４】
以上説明したように、実施形態１によれば、温度変化データおよび電圧変化データに基づき、電池２００の充電前に放電特性データを取得するか否かを判定することができる。これにより、電池２００の充電が行われるごとに、電池２００の劣化により変化した電池２００の放電特性を示す新たな放電特性データを取得するか否かを決定することができる。その結果、電池２００の劣化がある程度（例：電池セル２０１の放電特性が所定の基準よりも変化する程度）進んでいない場合には、新たな放電特性データの取得は省略されるため、電池２００の充電が完了するまでにかかる時間を短縮するができる。
【００５５】
さらに、実施形態１によれば、充電装置１００は、充電装置１００で取得された新たな放電特性データを電池２００のメモリ（放電特性データ格納部２０７のメモリ）に格納することができ、電子機器３００は、新たな放電特性データを電池２００のメモリ（放電特性データ格納部２０７のメモリ）から取得することができる。これにより、電子機器３００は、電子機器３００に設定されている動作停止電圧を電池２００の劣化により変化した電池２００の放電特性に基づいて変更または更新することができる。
【００５６】
なお、本発明の実施形態は上述の実施形態１に限定されるものではない。発明の要旨を逸脱しない範囲で変更または修正された実施形態１も本発明の実施形態に含まれる。
【００５７】
［実施形態２］
実施形態１で説明した様々な機能、処理または方法は、パーソナルコンピュータ、マイクロコンピュータ、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）、プロセッサなどがプログラムを用いて実現することもできる。以下、実施形態２では、パーソナルコンピュータ、マイクロコンピュータ、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）、プロセッサなどを「コンピュータＸ」と呼ぶ。また、実施形態２では、コンピュータＸを制御するためのプログラムであって、実施形態１で説明した様々な機能、処理または方法を実現するためのプログラムを「プログラムＹ」と呼ぶ。
【００５８】
実施形態１で説明した様々な機能、処理または方法は、コンピュータＸがプログラムＹを実行することによって実現される。この場合において、プログラムＹは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体を介してコンピュータＸに供給される。実施形態２におけるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、ハードディスク装置、磁気記憶装置、光記憶装置、光磁気記憶装置、メモリカード、揮発性メモリ、不揮発性メモリなどの少なくとも１つを含む。実施形態２におけるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙな記憶媒体である。
【００５９】
なお、本発明の実施形態は上述の実施形態２に限定されるものではない。発明の要旨を逸脱しない範囲で変更または修正された実施形態２も本発明の実施形態に含まれる。
【符号の説明】
【００６０】
１００  充電装置
２００  電池
３００  電子機器
【図１】
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【図２】
2019114375.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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