(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器の動作電源として用いられる二次電池と、
前記二次電池を充電する充電回路部と、
前記二次電池の満充電時容量の減少度合いを示す劣化指数を検出する劣化指数検出部と、
前記二次電池への充電、または、前記二次電池からの放電を制御する充放電制御部とを備え、
前記充放電制御部は、前記劣化指数の値が、前記二次電池が前記充電回路部から切り離された状態で前記電気機器を所定時間動作させることができないと判断される第１の閾値よりも大きい場合には、前記二次電池が使用できないように前記二次電池への充電、または、前記二次電池からの放電を行わないように制御することを特徴とする、二次電池の充電機構。
【請求項２】
前記二次電池が劣化していることを報知する報知部をさらに備え、
前記充放電制御部は、前記劣化指数の値が、前記二次電池の劣化が進んでいることをユーザに報知する基準となる第２の閾値よりも大きい場合には、前記報知部で前記二次電池の劣化が進んでいることを報知する、請求項１に記載の二次電池の充電機構。
【請求項３】
前記電気機器に対応して定められた前記第１の閾値を記憶する記憶部をさらに備え、
前記充放電制御部は、前記記憶部内の前記第１の閾値に基づいて前記二次電池の充放電の制御を行う、請求項１または２に記載の二次電池の充電機構。
【請求項４】
前記電気機器が前記充電回路部から切り離された状態で動作する時間である動作時間を判定する動作時間判定部をさらに備え、
前記動作時間判定部は、ユーザにより前記電気機器に対して設定された前記動作時間を判定し、判定した前記動作時間に基づいて算出した前記第１の閾値を前記充放電制御部に伝達し、
前記充放電制御部は、前記動作時間判定部が算出した前記第１の閾値に基づいて前記二次電池の充放電の制御を行う、請求項１または２に記載の二次電池の充電機構。
【請求項５】
前記充電回路部と、前記充放電制御部とが、前記二次電池を充電する充電装置に搭載され、
前記二次電池と、前記劣化指数検出部とが二次電池パックに搭載された、請求項１〜４のいずれかに記載の二次電池の充電機構。
【請求項６】
前記充電回路部が前記二次電池を充電する充電装置に搭載され、
前記二次電池と、前記充放電制御部と、前記劣化指数検出部とが二次電池パックに搭載された、請求項１〜４のいずれかに記載の二次電池の充電機構。
【請求項７】
電気機器の動作電源として用いられる二次電池を充電する充電装置であって、
前記二次電池を充電する充電回路部と、
前記二次電池への充電、または、前記二次電池からの放電を制御する充放電制御部と、
前記二次電池が前記充電回路部から切り離された状態で前記電気機器を所定時間動作させることができないと判断される第１の閾値を記憶する記憶部とを備え、
前記充放電制御部は、前記二次電池の満充電時容量の減少度合いを示す劣化指数の値が前記第１の閾値よりも大きい場合には、前記二次電池が使用できないように前記二次電池への充電、または、前記二次電池からの放電を行わないように制御することを特徴とする、二次電池の充電装置。
【請求項８】
前記劣化指数の値を検出する劣化指数検出部をさらに備え、
前記充放電制御部は、前記劣化指数検出部が検出した前記劣化指数の値に基づいて前記二次電池の充放電を制御する、請求項７に記載の二次電池の充電装置。
【請求項９】
前記劣化指数の値を受信する劣化情報受信部をさらに備え、
前記充放電制御部は、前記劣化情報受信部を介して前記二次電池を内蔵する二次電池パック内に配置された劣化指数検出部が検出した前記劣化指数の値を受け取り、受け取った前記劣化指数の値に基づいて前記二次電池の充放電を制御する、請求項７に記載の二次電池の充電装置。
【請求項１０】
前記二次電池が劣化していることを報知する報知部をさらに備え、
前記充放電制御部は、前記劣化指数の値が、前記二次電池の劣化が進んでいることをユーザに報知する基準となる第２の閾値よりも大きい場合には、前記報知部で前記二次電池の劣化が進んでいることを報知する、請求項７〜９のいずれかに記載の二次電池の充電装置。
【請求項１１】
電気機器の動作電源として用いられる二次電池を内蔵する二次電池パックであって、
前記二次電池の満充電時容量の減少度合いを示す劣化指数を検出する劣化指数検出部と、
前記二次電池への充電または前記二次電池からの放電を制御する充放電制御部と、
前記二次電池が前記充電回路部から切り離された状態で前記電気機器を所定時間動作させることができないと判断される第１の閾値を記憶する記憶部とを備え、
前記充放電制御部は、前記劣化指数の値が前記第１の閾値よりも大きい場合には、前記二次電池が使用できないように前記二次電池への充電、または、前記二次電池からの放電が行われないように制御することを特徴とする、二次電池パック。
【請求項１２】
前記二次電池が劣化していることを報知する報知部をさらに備え、
前記記憶部が、前記第１の閾値に加えて前記二次電池の劣化が進んでいることをユーザに報知する基準となる第２の閾値を記憶しており、
前記充放電制御部は、前記劣化指数の値が前記第２の閾値よりも大きい場合には、前記二次電池の劣化が進んでいることを報知する、請求項１１に記載の二次電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、繰り返し充電して電気機器の動作電源として使用される二次電池を充電する充電機構、二次電池の充電装置、および、二次電池パックに関し、特に、二次電池の劣化度合いを示す劣化指数の数値に基づいて、当該二次電池の充放電を制御する充電機構、充電装置、二次電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
自体が移動することでその機能を果たす電気機器や、ポータブルタイプの電気機器を動作させるための動作電源として電池が用いられる。電池の中でも、充電して繰り返し利用することができる利便性から充電式電池、いわゆる二次電池が利用される機会が多くなり、二次電池自体、また、二次電池を充電する充電装置の開発が進んでいる。二次電池の中でも、正極、負極と、これらの間に配置された電解質とにおけるリチウムイオンの移動を用いて充放電が可能なリチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高く、いわゆるメモリ効果が小さいなどの利点を有するために、大電流を要する電気自動車用の電池から、小型軽量であることが求められる携帯形電子機器用の電池まで、多種の電気機器の電源として選択され電源用二次電池の主流となっている。
【０００３】
一方で、リチウムイオン二次電池であっても、充放電を繰り返すことに伴う劣化は避けられず、一定回数以上の充放電を行ったリチウムイオン二次電池は容量が徐々に低下して、連続して使用することができる時間が短くなるという弊害が生じる。
【０００４】
このため、リチウムイオン二次電池をはじめとする各種の二次電池において、二次電池パックや充電装置が当該二次電池の劣化度合いを検出し、得られた劣化度合いについての指標から、あとどのくらいの間安心してリチウムイオン二次電池を使用することができるかという寿命推定が行われている。
【０００５】
従来、このような二次電池の寿命や劣化度合いを検出する技術として、二次電池を充電する際の定電流充電時における所定時間経過後の電圧値から充電完了時点での実質的な容量を算出し、この容量を初期の容量と対比することで劣化度を計算して、その寿命を推定する技術が知られている（特許文献１参照）。また、複数の機能を有する電子機器において、利用している機能を実行するうえで必要な電流量を算出し、あとどのくらいの時間の動作が可能であるかをモニタに表示する技術が提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２３５５５１号公報
【特許文献２】特開２００６−１０１５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載の従来の二次電池の寿命推定方法は、リチウムイオン二次電池の将来的な寿命を予測する上で効果がある。しかし、上記従来の寿命推定方法は、二次電池の劣化度合いをユーザが把握できるようするものであり、寿命が近づいてきていることをユーザに報知して新しい電池を準備することを促すものに過ぎない。
【０００８】
また、上記特許文献２に記載の技術は、現在の利用状態を続けることができる残存時間が表示されるのみであり、ユーザが、利用可能時間内に改めて充電を行う、機器の利用を中止する、動作させている機能を限定して負荷を低減させる、などの対応を採らない場合には、二次電池の容量が尽きてしまい機器の動作が停止してしまう。
【０００９】
一方で、一般にはドローンと称されているマルチコプターや、介護補助機器、昇降機、可搬型医療機器など、その果たす機能の面から一回の動作が所定時間継続することが必然である利用形態の電気機器が存在する。これら電気機器の動作電源として使用される二次電池は、当該電気機器が果たすべき一連の動作が完了するまでの間、確実に電源として機能し続けることが要求される。しかし、上記従来の二次電池の寿命を推定する技術や使用可能な残存時間を表示する技術では、寿命が近づいた二次電池を新しい電池に交換するなど、ユーザによる正しい対応が行われないと動作の途中で電気機器が停止してしまうという不測の事態が生じる。
【００１０】
本開示は、上記従来の課題を解決し、一定の時間連続して動作することが要求される電気機器の動作電源として用いられる二次電池において、動作の途中で電池容量が尽きてしまうことを確実に防止することができる、二次電池の充電機構、二次電池の充電装置、二次電池パック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】
【００１１】
上記課題を解決するため本願で開示する二次電池の充電機構は、電気機器の動作電源として用いられる二次電池と、前記二次電池を充電する充電回路部と、前記二次電池の満充電時容量の減少度合いを示す劣化指数を検出する劣化指数検出部と、前記二次電池への充電、または、前記二次電池からの放電を制御する充放電制御部とを備え、前記充放電制御部は、前記劣化指数の値が、前記二次電池が前記電気機器を所定時間動作させることができないと判断される第１の閾値よりも大きい場合には、前記二次電池への充電、または、前記二次電池からの放電を行わないように制御することを特徴とする。
【００１２】
また、本願で開示する二次電池の充電装置は、電気機器の動作電源として用いられる二次電池を充電する充電装置であって、前記二次電池を充電する充電回路部と、前記二次電池への充電、または、前記二次電池からの放電を制御する充放電制御部と、前記二次電池が前記電気機器を所定時間動作させることができないと判断される第１の閾値を記憶する記憶部とを備え、前記充放電制御部は、前記二次電池の満充電時容量の減少度合いを示す劣化指数の値が前記第１の閾値よりも大きい場合には、前記二次電池への充電、または、前記二次電池からの放電を行わないように制御することを特徴とする。
【００１３】
さらに、本願で開示する二次電池パックは、電気機器の動作電源として用いられる二次電池を内蔵する二次電池パックであって、前記二次電池の満充電時容量の減少度合いを示す劣化指数を検出する劣化指数検出部と、前記二次電池への充電または前記二次電池からの放電を制御する充放電制御部と、前記二次電池が前記電気機器を所定時間動作させることができないと判断される第１の閾値を記憶する記憶部とを備え、前記充放電制御部は、前記劣化指数の値が前記第１の閾値よりも大きい場合には、前記二次電池への充電、または、前記二次電池からの放電が行われないように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本願で開示する二次電池の充電機構、充電装置、および、二次電池パックは、二次電池の充放電を制御する充放電制御部が、二次電池の劣化の度合いを示す劣化指数の値が、前記二次電池が動作電源として用いられる電気機器を所定時間動作させることができないと判断される第１の閾値よりも大きい場合に、二次電池への充電または二次電池からの放電を行わないように制御する。このため、電気機器が一連の動作を行っている最中に二次電池の容量が尽きてしまい、動作の途中で停止してしまうといった不所望な事態が生じることを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態にかかる二次電池の充電機構の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態にかかる二次電池の充放電を制御する充放電制御部の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】本実施形態にかかる二次電池の充電機構の変形例の構成を示すブロック図である。
【図４】本実施形態にかかる二次電池の充電装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本実施形態にかかる二次電池パックの構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本開示にかかる二次電池の充電機構は、電気機器の動作電源として用いられる二次電池と、前記二次電池を充電する充電回路部と、前記二次電池の満充電時容量の減少度合いを示す劣化指数を検出する劣化指数検出部と、前記二次電池への充電、または、前記二次電池からの放電を制御する充放電制御部とを備え、前記充放電制御部は、前記劣化指数の値が、前記二次電池が前記電気機器を所定時間動作させることができないと判断される第１の閾値よりも大きい場合には、前記二次電池への充電、または、前記二次電池からの放電を行わないように制御する。
【００１７】
本開示の二次電池の充電機構は、電気機器の動作電源として用いられる二次電池の劣化度合いを劣化指数で把握して、二次電池の劣化指数の値が電気機器を所定時間動作させることができないと判断される第１の閾値を上回ったとき、充放電制御部が二次電池の充電または放電を停止する。このため、電気機器を所定時間動作させることができない状態まで劣化した二次電池は、電気機器の動作電源として用いることができなくなり、電気機器が一連の動作の途中で停止してしまうという不所望な事態を確実に回避することができる。
【００１８】
本開示の二次電池の充電機構において、前記二次電池が劣化していることを報知する報知部をさらに備え、前記充放電制御部は、前記劣化指数の値が、前記二次電池の劣化が進んでいることをユーザに報知する基準となる第２の閾値よりも大きい場合には、前記報知部で前記二次電池の劣化が進んでいることを報知することが好ましい。このようにすることで、二次電池の劣化指数の値が充放電を停止させる値に近づいている場合に、二次電池の劣化が一定以上進んでいることをユーザに報知して新たな二次電池の準備をユーザに促すことができる。
【００１９】
また、前記電子機器に対応して定められた前記第１の閾値を記憶する記憶部をさらに備え、前記充放電制御部は、前記記憶部内の前記第１の閾値に基づいて前記二次電池の充放電の制御を行うことが好ましい。このようにすることで、特定の電気機器に使用される二次電池の劣化指数における閾値を把握して二次電池の劣化度合いを監視することができ、当該電気機器の動作が途中で停止してしまう事態を回避することができる。
【００２０】
さらにまた、前記電気機器の動作時間を判定する動作時間判定部をさらに備え、前記動作時間判定部は、ユーザによる前記電気機器への動作設定に対応してその動作時間を判定し、判定した動作時間に基づいて算出した前記第１の閾値を前記充放電制御部に伝達し、前記充放電制御部は、前記動作時間判定部が算出した前記第１の閾値に基づいて前記二次電池の充放電の制御を行うことが好ましい。このようにすることで、ユーザの使用形態によって一連の動作時間が変化するような電気機器の動作電源として用いられる二次電池に対して、ユーザの実際の操作に対応して所定の動作時間の動作が可能か否かを把握することかでき、より正確な充放電制御を行うことができる。
【００２１】
なお、本開示にかかる二次電池の充電機構は、前記充電回路部と、前記充放電制御部とが、前記二次電池を充電する充電装置に搭載され、前記二次電池と、前記劣化指数検出部とが二次電池パックに搭載されたものとして構成することができる。
【００２２】
また、本願で開示する二次電池の充電機構は、前記充電回路部が前記二次電池を充電する充電装置に搭載され、前記二次電池と、前記充放電制御部と、前記劣化指数検出部とが二次電池パックに搭載されたものとして構成することができる。
【００２３】
本開示にかかる二次電池の充電装置は、電気機器の動作電源として用いられる二次電池を充電する充電装置であって、前記二次電池を充電する充電回路部と、前記二次電池への充電、または、前記二次電池からの放電を制御する充放電制御部と、前記二次電池が前記電気機器を所定時間動作させることができないと判断される第１の閾値を記憶する記憶部とを備え、前記充放電制御部は、前記二次電池の満充電時容量の減少度合いを示す劣化指数の値が前記第１の閾値よりも大きい場合には、前記二次電池への充電、または、前記二次電池からの放電を行わないように制御する。
【００２４】
このようにすることで、本開示にかかる二次電池の充電装置は、電気機器の動作電源として用いられる二次電池の劣化度合いを劣化指数で把握し、二次電池の劣化指数の値が電気機器を所定時間動作させることができないと判断される第１の閾値より大きい場合には、充放電制御部が二次電池の充電または放電を停止する。このため、電気機器を所定時間動作させることができない状態になっている二次電池は、電気機器の動作電源として使用することができなくなり、電気機器が一連の動作の途中で停止してしまう事態を確実に回避することができる。
【００２５】
本開示にかかる二次電池の充電装置において、前記劣化指数の値を検出する劣化指数検出部をさらに備え、前記充放電制御部は、前記劣化指数検出部が検出した前記劣化指数の値に基づいて前記二次電池の充放電を制御することが好ましい。このようにすることで、二次電池に対応して定められた第１の閾値に基づいて、二次電池の充放電の制御を行うことができる。
【００２６】
また、前記劣化指数の値を受信する劣化情報受信部をさらに備え、前記充放電制御部は、前記劣化情報受信部を介して前記二次電池を内蔵する二次電池パック内に配置された劣化指数検出部が検出した前記劣化指数の値を受け取り、受け取った前記劣化指数の値に基づいて前記二次電池の充放電を制御することが好ましい。このようにすることで、駆動電源として電気機器に装着される二次電池パックにおいて検出された劣化指数の値を用いて、充電装置において正確な充放電制御を行うことができる。
【００２７】
さらに、前記二次電池が劣化していることを報知する報知部をさらに備え、前記充放電制御部は、前記劣化指数の値が、前記二次電池の劣化が進んでいることをユーザに報知する基準となる第２の閾値よりも大きい場合には、前記報知部で前記二次電池の劣化が進んでいることを報知することが好ましい。このようにすることで、二次電池の劣化をいち早くユーザに知らせて、新しい二次電池の準備を促すことができる。
【００２８】
本開示にかかる二次電池パックは、電気機器の動作電源として用いられる二次電池を内蔵する二次電池パックであって、前記二次電池の満充電時容量の減少度合いを示す劣化指数を検出する劣化指数検出部と、前記二次電池への充電または前記二次電池からの放電を制御する充放電制御部と、前記二次電池が前記電気機器を所定時間動作させることができないと判断される第１の閾値を記憶する記憶部とを備え、前記充放電制御部は、前記劣化指数の値が前記第１の閾値よりも大きい場合には、前記二次電池への充電、または、前記二次電池からの放電が行われないように制御する。
【００２９】
このようにすることで、本開示にかかる二次電池パックは、二次電池の劣化指数の値を用いて動作させる電気機器を所定時間動かすことができない状態であることを検知でき、劣化の進んだ二次電池パックを用いて電気機器を動作させてしまうことを確実に防止することができる。
【００３０】
本開示にかかる二次電池パックにおいて、前記二次電池が劣化していることを報知する報知部をさらに備え、前記記憶部が、前記第１の閾値に加えて前記二次電池の劣化が進んでいることをユーザに報知する基準となる第２の閾値を記憶しており、前記充放電制御部は、前記劣化指数の値が前記第２の閾値よりも大きい場合には、前記二次電池の劣化が進んでいることを報知することが好ましい。このようにすることで、二次電池パック自体によって、ユーザに新しい二次電池パックの準備を促すことができる。
【００３１】
（実施の形態）
以下、本開示にかかる二次電池の充電制御機構、充電装置、二次電池パックの具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
【００３２】
なお、本実施形態の説明で用いる、二次電池の充電機構、充電装置、二次電池パックの構成を説明するための各図面は、それぞれを構成する構成要素とその相互関係とを機能面から説明するものであり、各図に示した各ブロックそれぞれは物理的に独立した部材を示すものではない。したがって、各図における一つのブロックが、実際には２つの異なる部材として別々に構成される場合があり、また、複数のブロックが１つの部材として構成される場合がある。
【００３３】
また以下では、二次電池が動作電源として用いられる電気機器として、一般にドローンと称されるマルチコプターの例を用いて説明する。マルチコプターは、農業・畜産、自然災害対応、インフラ保守点検、測量、警備セキュリティなど幅広い用途で実用化が期待されていて、その市場規模も大きく拡大している。しかし一方で、マルチコプターに起因する事件、事故の発生も無視できない状況にある。
【００３４】
マルチコプターに関する事件や事故における大きな問題の一つは、マルチコプターの墜落である。操縦になれない初心者による人的な操作ミスに限らず、例えば空撮を専門とする専門業者でもマルチコプターを墜落させてしまうことがある。その理由として、駆動電源である二次電池（バッテリー）の問題がある。マルチコプターに搭載される二次電池に対しては、当然ながら小型軽量化への強い要請がある。このためマルチコプター用の二次電池ではその電池容量に限界があり、現状では、一般用途で１５分〜２０分程度、一部の商業用のものでも３０分〜４０分程度の連続使用しかできない。二次電池は、使えば使うほど劣化して満充電時における電池容量が低減し、当初は１５分程あった飛行時間が徐々に短くなってしまう。ユーザ自身による二次電池の残り容量のチェックだけでは、劣化状態を把握することは容易ではなく、劣化状態を確認できない状態で飛行をさせたがゆえに飛行の途中で二次電池の電池容量を使い切ってしまって、墜落させてしまうケースが多い。
【００３５】
本願で開示する二次電池の充電機構、充電装置、二次電池パックは、二次電池を駆動電源として使用する電気機器の所定時間動作を確保するものであるため、上述のようなマルチコプターの墜落の問題を解決することができる。このため、本願で開示する二次電池の充電機構、充電装置、二次電池パックは、マルチコプターのような、自体が移動しながら一定時間連続して動作する電気機器の動作電源としての二次電池の充放電の制御として、極めて効果的である。
【００３６】
［二次電池の充電機構と充放電の制御］
図１は、本実施形態にかかる二次電池の充電機構の概略構成を示すブロック図である。
【００３７】
本実施形態の充電機構は、電気機器であるマルチコプター３０の動作電源としての二次電池１１の充放電を制御するものであり、二次電池１１を含む二次電池パックとしての電池パック１０と、この二次電池１１の充電時に電池パック１０と接続される二次電池の充電装置である充電器２０の内部に配置された部材により主として構成される。また、必要に応じて、電気機器であるマルチコプター３０の内部に配置される部材が、本実施形態で示す二次電池の充電機構を構成する一部材となる場合がある。
【００３８】
図１では、二次電池の充電機構において二次電池の充放電を制御する充放電制御部が、充電装置内に配置された場合の構成例を示している。
【００３９】
本実施形態で示す二次電池の充電機構において、電池パック１０は、リチウムイオン二次電池である二次電池１１と、電池パック１０の内部に配置されて二次電池１１への充電や二次電池からの放電を監視、調整する電池制御部１２とを備えている。
【００４０】
二次電池１１は、正極と、負極と、正極および負極の間に配置された電解質とを含み、これらの間でのリチウムイオンの移動を利用して充電と放電とが可能な二次電池セルである。
【００４１】
電池制御部１２は、電池パック１０内に二次電池１１とともに封入されていて、本実施形態にかかる電池パック１０内の電池制御部１２は、二次電池１１の劣化の度合いを示す劣化指数を検出する劣化指数検出部としての機能を果たす。
【００４２】
ここで、劣化指数とは、対象となる二次電池の実際の劣化度合いを示す数値であり、当該二次電池の初期状態において二次電池を満充電状態とした場合の電池容量の値に対する、劣化指数を検出する時点において二次電池を満充電状態に充電した場合における電池容量値の割合を求め、その残存度合いをパーセント（％）で表示するものである。
【００４３】
すなわち劣化指数は、
劣化指数（％）＝（１−現実の容量値／初期状態の容量値）×１００
として算出される。
【００４４】
劣化指数が大きいほど、検出対象となる二次電池の劣化が進んでいて、満充電状態となるように充電した場合でも得られる電池容量の値が小さくなっている、すなわち、駆動電源とする電気機器を動作させ得る時間が短くなっている状態であることを示す。
【００４５】
なお、電池パック１０内に配置される電池制御部１２は、上述した劣化指数検出部としての機能の他に、充電器２０と接続された際に、充電器２０の充放電制御部２２との間のデータ通信を行う送受信部としての機能を備えている。さらに、電池制御部１２は、二次電池１１の温度などの状態を検知する二次電池状態検知回路、二次電池の充電と放電とを制御する制御回路、電池保護回路、出力電圧の変換回路、残量検知回路などの機能を果たす電気回路が組み込まれる場合もある。
【００４６】
本実施形態にかかる電池パック１０は、一方向に長い略直方体形状を有している。しかし、本開示にかかる二次電池の充電機構や二次電池パックにおいて、その取り得る外形形状に限定はなく、携帯型電子機器に多く用いられる薄型の略直方体形状、乾電池と互換可能な筒型形状、大容量バッテリなどのボックス型形状、補聴器など小型の機器に用いられるコイン型（ボタン型）形状などのさまざまな形状を採ることができる。
【００４７】
また、本実施形態では、二次電池１１の形式としてリチウムイオン二次電池を例示したが、ニッケル水素二次電池、ニッケルカドミウム電池など、各種形式の二次電池を本願で開示する充電機構や二次電池パックの二次電池として使用することができる。
【００４８】
さらに、電池パック１０内に、二次電池１１の状態をユーザに報知するためのランプなどの報知手段、電池パック１０と、充電器２０やマルチコプター３０との間の情報伝達を行う送受信部が配置される場合もある。
【００４９】
充電器２０は、電池パック１０内の二次電池１１を充電する際の充電電源となる充電回路部２１、二次電池１１の充電状態を把握して充電回路部２１から供給される充電電圧と充電電流とをより好ましいものにする充放電制御部２２とを備えている。また、本実施形態にかかる充電器２０は、充放電制御部２２によって行われる充放電制御の際に用いられる閾値データを記憶する記憶部２３と、充電状態や二次電池の劣化状態をユーザに報知する報知部２４とを備えている。
【００５０】
充電回路部２１は、二次電池１１を充電するための電圧または電流を生成する電源回路である。充電回路部２１は、商用電源（１００ＶＡＣ）から、所定の電圧の直流または交流の電圧または電流を生成するものであって、電圧変換回路、整流回路、ＡＤ変換回路またはＤＡ変換回路、保護回路などの各種の電気回路によって構成される。
【００５１】
充放電制御部２２は、充電回路部２１を制御して二次電池１１に効率的に充電のための電圧、電流を供給する制御回路である。
【００５２】
一般にリチウムイオン二次電池の充電は、まず定電流充電を行った後に定電圧充電が行われるという充電プログラムにしたがって行われる。また、充電開始時点での電池電圧が所定の値よりも低い場合には、電池を保護して劣化を防ぐことを目的として、低電圧での予備充電が行われる。このような充電プログラムを実行可能とするために、本実施形態の充電器２０の充放電制御部２２は、二次電池１１の電圧値や二次電池１１へと供給される電流値を検知する電圧センサや電流センサ、さらに、上記例示した充電プログラムを記憶するメモリ部を備えている。なお、二次電池の電池電圧などの諸情報は、電池パック１０内に配置された電池制御部１２が把握し、充放電制御部２２が電池制御部１２から伝達された情報に基づいて充電回路部２１の充電動作の制御を行う場合もある。
【００５３】
本実施形態の充電器２０の充放電制御部２２は、二次電池１１の劣化の状態を電池パック１０の電池制御部１２から劣化指数として取得し、この劣化指数の値と、記憶部に記憶されていた第１の閾値および第２の閾値との大小を比較して、充電回路部２１から二次電池１１への充電や二次電池１１からの放電の制御を行う。充放電制御部２２による、二次電池１１の充放電の制御については、図２を用いて後に詳述する。
【００５４】
このような二次電池１１の充電制御を行う充放電制御部２２は、マイコンや各種論理回路の集合体である電子回路などとして実現することができる。また、充放電制御部２２は、電池パック１０と充電器２０とが接続された際に、電池パック１０の電池制御部１１との間で劣化指数などの諸情報のやりとりを行う送受信部としての機能を有している。
【００５５】
記憶部２３は、充放電制御部２２が上述した二次電池１１の充放電制御を行う際に用いる、劣化指数の第１の閾値と第２の閾値とを記憶するメモリ部である。記憶部２３は、半導体メモリ素子などの、汎用されているデータの記憶が可能な部材を用いて構成することができる。
【００５６】
報知部２４は、二次電池１１の充電を制御する充放電制御部２２が、二次電池１１が、すでに劣化が進んでいて使用することができなくなっている場合や、まだ使用は可能であるがまもなく寿命を迎えるために、新しい二次電池を用意しておくことが好ましい場合などに、ユーザにその状況を知らせる部分である。また、報知部２４は、充電器２０への商用電源の供給や、充電器２０自体の動作状況をユーザに知らせる機能を果たすことができる。
【００５７】
報知部２４としては、ＬＥＤランプなどのランプ類、液晶（ＬＣＤ）やＥＬなどの各種の表示パネル類、報知内容が録音され再生可能な音声再生機構などを用いることができ、視覚的にまたは音声などによってユーザに情報を伝達する。
【００５８】
本実施形態の充電器２０は、電気機器であるマルチコプター３０から取り外された電池パック１０を装着して充電を行うクレードルとして実現することができる。また、本実施形態の充電器２０は、電池パック１０に接続する充電ケーブルを備え、マルチコプター３０に装着されている状態で、または、マルチコプター３０から取り外された状態で、電池パック１０の充電端子に充電ケーブルを接続する形態として実現することができる。さらに、電池パック１０と充電器２０との間を充電ケーブルで接続する場合に限られず、電池パック１０と充電器２０との間の誘導起電力や磁気共鳴などを利用して、両者が非接触の状態で充電を行うこともできる。この場合には、電池パック１０と充電器２０との間の各種の情報交換は、相互の機器に配置された無線通信可能な情報伝達部間で行われる。
【００５９】
マルチコプター（ドローン）３０は、二次電池１１を駆動電源として動作する電気機器であって、駆動回路部３１、機器制御部３２、操作設定部３３、動作時間判定部３４を備えている。
【００６０】
駆動回路部３１は、電気機器がそれ自体の機能を果たすための回路部分であって、本実施形態のマルチコプター３０の場合には、飛行のために必要なプロペラとそれを回すモータ、撮影を行うためのカメラ、複数個のプロペラの回転を調節して飛行姿勢や速度などを制御するマイコン、機体の姿勢を検知する傾斜センサや加速度センサなどの各種センサ、マルチコプター３０の動作状態などを表示する表示モニタなどが含まれる。
【００６１】
機器制御部３２は、マルチコプター３０の全体的な動作制御を行う制御回路であり、操作設定部３３から入力されたユーザからの操作指示に従って駆動回路部３１の起動と所定の動作、さらに停止を制御する。また機器制御部３２は、電池パック２０内の電池制御部１２との間での情報の送受信が可能であり、後述する動作時間判定部３４が判定した動作時間に基づく閾値の値を、電池制御部１２に伝達することができる。
【００６２】
操作設定部３３は、ユーザによってマルチコプター３０の動作設定が行われる部分であり、マルチコプター３０の起動スイッチや操作ボタン、操作ダイヤルなどでマルチコプター３０の動作設定を受け付けることができる。また、操作設定部３３は、専用の操縦機器、または、タブレット型コンピュータやスマートホンなどの汎用機器上の専用ソフトウェアとして構成されるコントローラ４０との間で、ユーザの操縦指示を受け付けたり、カメラで撮影した画像をコントローラ４０へと送信したりする送受信部を備えることができる。
【００６３】
操作設定部３３は、操作ボタン等を介して直接、または、コントローラ４０を通じて間接的に、ユーザが指示したマルチコプター３０に対する動作指示の内容を機器制御部３２へと伝達する。
【００６４】
動作時間判定部３４は、機器制御部３２からの指示に従って、操作設定部３３からユーザが指示したマルチコプター３０の動作内容を実行した場合の動作時間（飛行時間）を判定し、その動作時間の動作が可能と判断することができる二次電池１１の劣化指数の値を算出して、算出した劣化指数の値を第１の閾値として機器制御部３２へと伝達する。
【００６５】
次に、上述の二次電池の制御機構における制御の内容について、図２を用いて説明する。
【００６６】
図２は、本実施形態にかかる二次電池の制御機構における、充放電制御部の動作を説明するフローチャートである。
【００６７】
図１で示した実施形態では、充放電制御部２２は充電器２０に備えられているため、充電のために電池パック１０と充電器２０とが接続されることで、充放電制御部２２の充放電制御がスタートする。
【００６８】
まず、充放電制御部２２は、充放電制御に使用する閾値を取得する（ステップＳ０１）。
【００６９】
図１の実施形態の場合、閾値は、充電器２０内の記憶部２３にあらかじめ備えられていた充電パック１０に対応した劣化指数の値であり、本実施形態の場合は、第１の閾値と第２の閾値とを取得する。
【００７０】
第１の閾値は、二次電池１１の劣化が進んでいるために、二次電池を満充電状態となるまで充電したとしてもマルチコプター３０を一定の時間動作させることができる電池容量を実現できない状態であると判断される劣化指数の値である。また、第２の閾値は、二次電池１１の劣化の度合いが、第１の閾値に到達したとして判断されるほどではないが、二次電池１１の繰り返しの使用によって、近い将来満充電状態での電池容量がマルチコプター３０を一定の時間動作させることができる状態とはならなくなると判断される劣化指数の値である。具体的な数値例としては、第１の閾値としての劣化指数を３０％、第２の閾値としての劣化指数を１０％とすることができる。なお、この数値は、一例であって、二次電池の種類や容量、二次電池の電圧値、想定される環境温度など二次電池が動作する動作環境、二次電池を動作電源とする電気機器の種類などによって、適宜設定される数値である。
【００７１】
次に、充放電制御部２２は、電池パック１０の電池制御部１２から、現時点での二次電池１１の劣化指数の値を取得する（ステップＳ０２）。
【００７２】
本実施形態では、上述したように劣化指数検出部としての機能を果たす電池パック１０内の電池制御部１２が、例えば前回の充電時、放電時、または、充電器２０が接続された時点での二次電池１１の電圧値、その他の電気的特性値や充放電時の所要時間などの各種データに基づいて、その時点における二次電池１１の劣化指数の値を検出してその値を充放電制御部２２に伝達する。
【００７３】
なお、図２では、閾値の取得（ステップＳ０１）の後に劣化指数の取得（ステップＳ０２）が行われるように示しているが、この順序に制限はなく、劣化指数の取得の後に閾値の取得が行われても、また、閾値の取得と劣化指数の取得とが同時に行われてもよい。
【００７４】
次に、充放電制御部２２は、取得された閾値と劣化指数の値との比較を行う。
【００７５】
まず、充放電制御部２２は、劣化指数の値が第１の閾値を上回っているか否かを判断する（ステップＳ０３）。
【００７６】
劣化指数の値が、第１の閾値よりも大きい場合には（ステップＳ０３で「Ｙｅｓ」の場合）、二次電池１１はすでに劣化が進んでいて今後充電を行って満充電状態としてもマルチコプター３０を所定時間動作させることができる電池容量に到達しないと判断される状態である。このため、充放電制御部２２は、充電回路部２１の動作を停止して、または、充電回路部２１と二次電池１１とを接続する充電回路を切断して、二次電池１１への充電を停止する（ステップＳ０４）。
【００７７】
さらに、充放電制御部２２は、充電器２０の報知部２４の警告ランプを点灯（一例として赤色連続点灯）させるなどして、ユーザに電池パック１０の二次電池１１が、劣化のため使用不可の状態であること、さらに、充電が行われていないことを報知する（ステップＳ０５）。
【００７８】
劣化指数の値が、第１の閾値よりも大きくない場合（ステップＳ０３で「Ｎｏ」の場合）は、充放電制御部２２は、引き続いて劣化指数の値が第２の閾値より大きいか否かを判断する（ステップＳ０６）。
【００７９】
劣化指数の値が第２の閾値よりも大きい場合（ステップＳ０６で「Ｙｅｓ」の場合）、充放電制御部２２は、充電対象となる二次電池１１が現時点ではまだマルチコプター３０を所定の時間動作させることは可能であるが、今後比較的早い時期にマルチコプター３０を所定時間動作させることができない状態となり、二次電池１１への充電が停止される事態となる状況であると判断する。
【００８０】
このとき、充放電制御部２２は、充電器２０の報知部２４のランプを点灯させる（一例としてオレンジ色点灯、または、赤色点滅）などして、電池パック１０の交換時期が近づいていることをユーザに報知する（ステップＳ０７）。
【００８１】
二次電池１１の劣化指数の値は、現時点ではマルチコプター３０を所定の時間動作させることが可能である状態であるため、充放電制御部２２は所定の充電プログラムに従って充電回路部２１を動作させて二次電池１１を満充電となるように充電する（ステップＳ０８）。
【００８２】
なお、ステップＳ０６において、二次電池１１の劣化指数の値が第２の閾値を上回っていない場合（ステップＳ０６で「Ｎｏ」の場合）には、充放電制御部２２は、当該二次電池１１は十分使用可能な正常な状態にあると判断し、正規の充電プログラムで二次電池１１を充電する（ステップＳ０８）。
【００８３】
以上のように、充放電制御部２２は、二次電池１１がマルチコプター３０を所定の時間動作させることができる状態の場合には、二次電池１１を充電してその動作を終了する。一方、二次電池１１がマルチコプターを所定時間動作させることができない状態にまで劣化している場合には、充放電制御部２２は、二次電池１１への充電を行わずに二次電池１１の充電制御を終了する。
【００８４】
このように、本実施形態にかかる二次電池の充電機構は、充電対象である二次電池の劣化度合いを劣化指数の値によって把握し、当該二次電池が、その二次電池を動作電源とする電気機器を所定の時間動作させることができない場合には、二次電池への充電自体を行わない。このため、本実施形態の充電機構では、充電完了となった二次電池を使用する限りにおいて、確実に電気機器を所定の動作時間動作させることができる。一方で、本実施形態にかかる充電機構では、二次電池の劣化が進んで当該二次電池を動作電源とする電気機器を所定の時間動作させることができない状態にある二次電池は充電されないため、このような二次電池を電源として装着しても電気機器を動作させることができない。この結果、例えば一定の距離の飛行が必要なマルチコプターにおいて、飛行途中に電池容量がなくなって墜落してしまうという不所望な事態が生じることを確実に防止することができる。
【００８５】
なお上記実施形態では、充放電制御部２２が劣化指数の現状の値と比較する閾値の値を、対象の電池パック１０によって使用される電気機器が所定の時間動作させることが可能であると判断できる劣化指数の値としてあらかじめ設定され、充電器２０が備える記憶部２３から取得する例を説明した。
【００８６】
しかし、充放電制御部が二次電池の充電または二次電池からの放電を制御するための判断に利用する第１の閾値と第２の閾値とは、充電器の記憶部に記憶されていた数値を取得するものに限られない。閾値を記憶する記憶部は、二次電池パック内に備えられていても、また、電気機器であるマルチコプターに備えられていてもよい。
【００８７】
さらに、図１に示したように、本実施形態の二次電池の充電機構では、マルチコプター３０が動作時間判定部３４を備えることで、充放電制御部２２が行う充放電制御に用いられる閾値を、マルチコプターへのユーザの操作指示に対応して取得することができ、具体的には、ユーザが操作設定部３３を用いて指示設定したマルチコプター３０の動作内容から、動作時間判定部３４が連続する動作時間である１回の飛行時間を判定し、判定された１回の飛行時間を確保できる電池容量値の観点から二次電池１１の劣化指数の値を算出して、算出された劣化指数の値を第１の閾値とすることができる。このようにして、動作時間判定部３４が判定算出した第１の閾値を、電池パック１０の電池制御部１２を介するなどして充電器２０の充放電制御部２２に送信して、充放電制御部２２は、得られた第１の閾値を用いて図２に示した充放電制御を行うことができる。
【００８８】
このように、ユーザがマルチコプター３０への動作指示を実際に行った場合に、その指示内容に応じた第１の閾値を用いて充放電制御部２２が二次電池１１への充電を制御することで、充電器２０が備える記憶部２３に設定された画一的な閾値を充放電制御に用いる場合と比較して、実際の動作内容に応じた二次電池１１の充放電制御を行うことができ、二次電池１１を効率よく使用することができるようになる。
【００８９】
また上記説明では、充放電制御部２２が、二次電池１１の劣化指数の値と第１の閾値に基づいて二次電池１１への充電を停止す制御を行う例を説明したが、充放電制御部２２が二次電池１１からの放電を制御することも可能である。
【００９０】
具体的には、充放電制御部２２が、二次電池１１の劣化指数の値が第１の閾値より大きいと判断した場合（ステップＳ３で「Ｙｅｓ」の場合）は、電池パック１０の電池制御部１２に、二次電池１１からの放電を停止するよう指示する信号を送信して、電池制御部１２がこの指示を実行するように構成することができる。
【００９１】
この場合、仮に二次電池１１が充電されたとしても当該二次電池１１からの放電ができない状態となるため、二次電池１１の充電が行われない場合と同様に、劣化が進んだ二次電池１１を動作電源として用いたマルチコプター３０が、動作の途中で二次電池１１の容量が無くなって墜落してしまうという事態を確実に防止することができる。なお、充放電制御部２２が、電池パック１０内の電池制御部１２を制御して二次電池１１からの放電を停止させる構成とした場合には、二次電池１１への充電課程での電圧値や充電時間などの最新のデータに基づいて算出された二次電池１１の劣化指数の値に基づいてその放電を制御できるため、より現状に即した最新のデータによって二次電池１１の制御を行うことができる。
【００９２】
［充電機構の変形例］
以下、本実施形態にかかる充電機構の変形例について説明する。
【００９３】
以下で説明する変形例の充電機構は、二次電池の充放電制御を行う充放電制御部が電池パック内に備えられている点が、充放電制御部が充電器内に配置された図１の場合の実施形態の充電機構と異なる。
【００９４】
図３は、本実施形態の変形例の充電機構の構成を示すブロック図である。
【００９５】
図３に示すように、変形例の充電機構では、電池パック１０’内に、二次電池１１、二次電池１１の充放電を制御する充放電制御部１３、第１の閾値と第２の閾値とを記憶する記憶部１４、二次電池１１の劣化をユーザに報知する報知部１５が配置されている。
【００９６】
また、充電器２０’内に、充電回路部２１と充電回路制御部２５が配置されている。
【００９７】
図３に示す変形例の充電機構において、マルチコプター３０、マルチコプター３０を操作するためのコントローラ４０は、図１に示した実施形態にかかる充電機構と同じである。なお、図３において、図１に示した実施形態の構成と同じ部材には同じ符号を付与して、その詳細な説明は省略する。
【００９８】
図３に示す、変形例の充電機構の場合、二次電池１１の充放電を制御する充放電制御部１３、さらに、記憶部１４や報知部１５がいずれも電池パック１０’内に配置されているため、図２で示した充放電制御の主要部分を電池パック１０’のみにおいて行うことができる。
【００９９】
より具体的には、図３に示す変形例の充電機構において、電池パック１０’の充放電制御部１３は、二次電池１１の劣化度合いを劣化指数として取得する機能、劣化指数の値と記憶部に記憶されていた第１の閾値と第２の閾値とを取得する機能、さらに、取得した劣化指数の値と第１の閾値と第２の閾値との大小とを比較して、二次電池１１への充電電流の供給や二次電池１１からの放電電流の供給を停止する機能、二次電池１１の劣化度合いや二次電池１１が使用できない状態であることを報知部１５によってユーザに報知する機能を果たすことができる。
【０１００】
なお、充放電制御部１３に、電池制御ＩＣとして汎用化されている、二次電池１１の温度などの状態を検知する二次電池状態検知回路、二次電池の充電と放電とを制御する制御回路、電池保護回路、出力電圧の変換回路、残量検知回路などの機能を果たす電気回路が適宜組み込まれる場合もある。
【０１０１】
一方、図３に示す変形例の充電機構の場合は、充電器２０’に備えられた充電回路制御部２５は、充電回路部２１を制御して、たとえば、定電流充電を行った後に定電圧充電が行われるという充電プログラムにしたがった充電や、充電開始時点での電池電圧が所定の値よりも低い場合の予備充電を行うなどの、二次電池１１をより適切に充電するための充電回路部２１の制御のみを行う。なお、充電器２０’は、充電器２０’自体の動作や、充電器２０’と電池パック１０’との接続状態などを報知する報知機能を備えることができる。
【０１０２】
また、図３に示した変形例の充電機構の場合においても、充放電制御部１３が二次電池１１の劣化度合いに基づいてその充放電の制御を行う第１の閾値として、マルチコプター３０の動作時間判定部３４により算出された値を用いることができる。
【０１０３】
さらに、図３に示した変形例の充電機構の場合には、マルチコプター３０に搭載された状態で二次電池１１の劣化度合いに応じた充放電の制御を行うことができるため、最後に二次電池１１を充電した際の各種特性値に基づいた最新の状態の数値として検出された劣化指数の値を用いた充放電制御を行うことができる。
【０１０４】
このようにして、図３に示した変形例の充電機構においても、二次電池の劣化度合いに応じて二次電池への充電や二次電池からの放電を停止することができるため、二次電池を動作電源として用いる電気機器が所定の時間の動作を行うことができず、動作の途中で電池容量が無くなって不所望に停止してしまうという不測の事態を確実に防止することができる。
【０１０５】
［二次電池の充電装置］
次に、本実施形態にかかる二次電池の充電装置について説明する。
【０１０６】
本実施形態にかかる充電装置は、図２を用いて説明した二次電池の充電制御を行う充電装置であり、充電器として実現できる。
【０１０７】
図４は、本実施形態にかかる充電装置としての充電器の構成を示すブロック図である。
【０１０８】
図４に示すように、本実施形態の充電器５０は、電気機器７０の動作電源である二次電池６１を充電する充電器であって、充電回路部５１、充放電制御部５２、劣化情報受信部５３、記憶部５４、報知部５５を備えている。
【０１０９】
充電回路部５１は、充電器５０に接続された電池パック６０内に配置されている二次電池６１を充電する充電電圧や充電電流を供給する電源回路部である。なお、充電回路部５１の具体的な構成は、上記本実施形態の充電機構において説明した充電回路部２１と同様である。
【０１１０】
充放電制御部５２は、充電回路部５１を制御して、所定の充電プログラムにしたがって二次電池６１を満充電状態とするとともに、図２に示したフローチャートにしたがって、二次電池６１の劣化度合い示す劣化指数の値と所定の閾値とを比較して、二次電池６１が電気機器７０を所定の時間動作させることができない状態である場合には、二次電池６１の充放電を停止する制御を行う。充放電制御部５２の具体的な構成、二次電池６１の劣化指数の値と、第１の閾値、第２の閾値とを用いた充放電の制御の内容は、上記本実施形態の充電機構において説明した充放電制御部２２のものと同様である。
【０１１１】
劣化情報受信部５３は、充電器５０に接続された電池パック６０内に配置された電池制御部６２と接続されて、電池制御部６２が備える劣化情報検出部としての機能によって得られた充電対象である二次電池６１の現時点での劣化状態を劣化指数として受信する。充電器５０の充放電制御部５２は、劣化情報受信部５３から受信した二次電池６１の劣化指数の値に基づいて、上述の充放電制御を行う。
【０１１２】
記憶部５４は、充放電制御部５２が行う充放電制御に使用される第１の閾値と、第２の閾値とを記憶している。記憶部５４の具体的な構成、記憶部５４が記憶する第１の閾値と第２の閾値の内容は、上記本実施形態の充電機構において説明した記憶部２３の構成と記憶部２３に記憶された閾値の内容と同様である。
【０１１３】
報知部５５は、ＬＥＤランプや表示パネル、音声手段などを用いて、ユーザに対して二次電池６１の劣化度合いを報知する部材である。報知部５５の構成、二次電池６１の劣化度合いによる具体的な報知方法については、上記本実施形態の充電機構において説明した報知部２４のものと同様である。
【０１１４】
このように、本実施形態の充電器５０は、電気機器７０の動作電源として用いられる二次電池６１を充電するとともに、二次電池６１の劣化度合いを劣化指数として把握して、この二次電池６１の劣化指数の値と予め設定された閾値との大小を比較することで、二次電池６１が電気機器７０を一定の時間動作させることができない程度にまで劣化している場合には、二次電池６１への充電、または、二次電池からの放電を停止させるという充放電制御を行う。
【０１１５】
このため、本実施形態にかかる充電器を用いて充電することで、二次電池を動作電源とする電気機器が、その動作の途中で不所望に停止してしまうという不測の事態を確実に防止することができる。
【０１１６】
なお、図４で示した充電器の実施形態において、充電器５０が二次電池６１の劣化指数の値を、劣化情報受信部５３を介して取得する構成について説明した。しかし、本実施形態の充電器５０は、充電対象の二次電池６１の劣化指数を検出する劣化指数検出部を自身の内部に備え、二次電池６１が充電のために接続された際に、二次電池６１の電圧値や二次電池６１を充電する課程での電気的特性などの数値情報に基づいて、二次電池６１の劣化指数の値を自ら取得することができる構成とすることができる。
【０１１７】
また、充放電制御部による充放電制御に用いられる第１の閾値、第２の閾値について、上記実施形態では、充電器５０内部に配置された記憶部５４に記憶された値を用いる例を示した。しかし、充放電制御に用いられる閾値は、電池パック６０や電気機器７０の内部の記憶手段に記憶されていた値を用いることができる。また、上述の充電機構の実施形態として示したように、電気機器に実際のユーザの設定に応じて閾値を算出することができる動作時間判定部を設けて、この動作時間判定部によって得られた閾値を用いて二次電池６１の充放電制御を行うことができる。
【０１１８】
［二次電池パック］
次に、本実施形態にかかる二次電池パックについて説明する。
【０１１９】
本実施形態にかかる二次電池パックは、図２を用いて説明した二次電池の充電制御を行うことができる電池パックである。
【０１２０】
図５は、本実施形態にかかる二次電池パックとしての電池パックの構成を示すブロック図である。
【０１２１】
図５に示すように、本実施形態の電池パック８０は、電気機器１００の動作電源である二次電池８１、充放電制御部８２、充放電制御を行う際に用いられる二次電池の劣化状態を劣化指数として検出する劣化指数検出部８３、二次電池８１の充放電制御を行う際に用いる閾値を記憶する記憶部８４、さらに報知部８５を備えており、二次電池８１を充電する充電器９０からの充電電流により充電される。
【０１２２】
二次電池８１は、一例としてリチウムイオン電池であり、所定の電圧値と電流容量値とを備え、電気機器１００の動作電源として機能する。
【０１２３】
充放電制御部８２は、二次電池８１の劣化度合いを劣化指数として取得する劣化指数検出部８３としての機能を備えている。さらに、充放電制御部８２は、劣化指数の値と記憶部８４に記憶されていた第１の閾値と第２の閾値とを取得する機能、さらに、取得した劣化指数の値と第１の閾値と第２の閾値との大小とを比較して、二次電池８１への充電電流の供給や二次電池８１からの放電電流の供給を停止する機能、二次電池８１の劣化度合いや二次電池８１が使用できない状態であることを報知部８５によってユーザに報知する機能を果たすものである。なお、充放電制御部８２に、電池制御ＩＣとして汎用化されている、二次電池８１の温度などの状態を検知する二次電池状態検知回路、二次電池の充電と放電とを制御する制御回路、電池保護回路、出力電圧の変換回路、残量検知回路などの機能を果たす電気回路が適宜組み込まれる場合もある。
【０１２４】
このように、充放電制御部８２の具体的な構成、図２のフローチャートに示した二次電池８１の劣化指数の値と、第１の閾値、第２の閾値とを用いた充放電の制御の内容は、上記本実施形態の充電機構において説明した電池パック１０’内の充放電制御部１３と同様である。
【０１２５】
記憶部８４は、二次電池８１が動作させる電気機器１００の動作状態に対応して、電気機器１００を所定の時間動作することができなくなる劣化指数の値である第１の閾値と、二次電池８１の劣化が進んだことをユーザに報知すべき基準の劣化指数の値である第２の閾値とを記憶している。具体的に、記憶部８４は、上記本実施形態の充電機構において説明した電池パック１０’内の記憶部１４と同様のものである。
【０１２６】
報知部８５は、ランプや表示パネル、音声手段などによって、二次電池８１の劣化状態をユーザに報知可能とする部材である。報知部８５の構成、二次電池８１の劣化度合いによる具体的な報知方法については、上記本実施形態の充電機構において説明した報知部１５と同様である。
【０１２７】
なお、図５に示す電池パックの実施形態において、充電器９０の充電回路制御部は、図３に示した充電機構の変形例における充電回路制御部２５と同様であり、充電回路部を制御して、たとえば、定電流充電を行った後に定電圧充電が行われるという充電プログラムにしたがった充電や、充電開始時点での電池電圧が所定の値よりも低い場合の予備充電を行うなどの、二次電池８１をより適切に充電するための制御を行う。
【０１２８】
また、図５に示した電池パック８０の場合においても、充放電制御部８２が二次電池８１の劣化度合いに基づいてその充放電の制御を行う第１の閾値として、電気機器１００に実際のユーザの設定に応じて閾値を算出することができる動作時間判定部を設けて、この動作時間判定部によって得られた閾値を用いて二次電池８１の充放電制御を行う構成とすることができる。
【０１２９】
以上説明したように、本実施形態にかかる二次電池の充電機構、二次電池充電装置、二次電池パックは、いずれも、充電対象の二次電池の劣化度合いを劣化指数の値として検出するとともに、当該二次電池が駆動する電気機器が所定の時間動作できなくなると判断される劣化指数の値を第１の閾値として取得する。そして、充放電制御部が、劣化指数の値と第１の閾値とを比較して、二次電池の劣化が電気機器を所定の時間動作させることができなくなるまで進んでいる場合には、二次電池への充電、または、二次電池からの放電を停止するように制御する。このため、本実施形態にかかる二次電池の充電機構、または、二次電池の充電装置で充電した二次電池、ならびに、本実施形態にかかる二次電池パックを用いることによって、電気機器がその動作の途中で不所望に停止してしまうという不測の事態を確実に回避することができる。
【０１３０】
なお、上記実施形態において、二次電池の使用の可否を判断するための第１の閾値に加えて、第２の閾値を用いて二次電池の劣化が進んでその交換時期が近づいていることをユーザに報知する構成について説明した。しかし、本願で開示する二次電池の充電機構、充電装置、二次電池パックにおいて、第２の閾値を用いた警告を行うことは必須の要件ではない。また、第１の閾値、第２の閾値に加えて、さらに一つまたは複数個の閾値を用いて、ユーザに二次電池の劣化の進行度合いをより詳細に報知する構成とすることができる。
【０１３１】
また、上記実施形態において、充放電制御部によって行われた二次電池の劣化度合いの判別結果にしたがった充放電制御として、二次電池への充電、または、二次電池からの放電のいずれか一方を停止する場合について説明した。しかし、本願で開示する二次電池の充放電制御としては、二次電池への充電と二次電池からの放電とを同時に停止するような制御を行うことができる。
【０１３２】
なお、上記実施の形態では、一定の時間動作する電気機器としてマルチコプターの例を例示した。本願で開示する、二次電池の制御機構、二次電池の充電装置、二次電池パックの対象となる二次電池が動作電源として用いられる電気機器として、マルチコプターには限られず、例えば、陸上を走行するものや水中を移動可能なものなど、災害時などに対応する機器を含めた各種の遠隔操作機器を用いることができる。さらには、身体の不自由な人などの階段の昇降を補佐する昇降機、介護を受けている人の入浴などを助ける補助機器、屋外や電源停止時などの非常時に用いられる医療機器、心臓ペースメーカーや補聴器などの身体に障害を持つ人の機能を補助する医療機器など、用いられる二次電池の大きさや電流値などに関係なく、一旦動作が開始された場合には、一連の動作が完了しない状態で電池の容量不足で動作が停止してしまっては困る各種電気機器を採用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本開示の二次電池の充電機構、二次電池の充電装置、二次電池パックは、二次電池の劣化の度合いに基づいて、二次電池の充放電を強制的に停止することによって、二次電池を動作電源とする電気機器が一連の動作の途中で不所望に停止してしまうことを確実に防止することができる。このため、本開示にかかる二次電池の充電機構、充電装置、二次電池パックは、その果たすべき機能面から一定時間の連続した動作が行われることが求められる各種電気機器の動作電源としての二次電池、および二次電池の充電のための装置、充電機構として、極めて有用である。
【符号の説明】
【０１３４】
１０  電池パック（二次電池パック）
１１  二次電池
１２  電池制御部（劣化指数検出部）
２０  充電器（二次電池充電装置）
２１  充電回路部
２２  充放電制御部
３０  マルチコプター（電気機器）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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