(57)【要約】【課題】高速に充電可能な充電電池を用いた充電スタンド、充電システム及び充電サービスの提供方法を提供する。【解決手段】充電スタンド３は、表示装置３２と、充電電池２１に充電する充電器本体３４と、充電電池２１の電池電圧を検知し、該検知された電池電圧と予め定められた基準電圧値に基づき充電可能か否かを判定する電圧計測部３１ｃと、充電電池２１のインピーダンスを検知し、予め定められた電池識別参照データに基づき高速充電対応電池か否かを判定するインピーダンス計測部３１ｆと、電圧計測部３１ｃにより充電可能と判定された場合に、前記インピーダンス計測部３１ｆでの判定結果に応じた充電電流に基づく充電指令を充電器本体３４に行い、インピーダンス計測部３１ｆでの判定結果に応じた充電電池の充電予想時間を表示装置３２に表示させる充電管理部３１ｄとを備える。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電電池を充電する充電器本体と、前記充電電池の電池電圧を検知し、該検知された電池電圧と予め定められた基準電圧値に基づき充電可能か否かを判定する電圧計測部と、前記充電電池のインピーダンスを検知し、予め定められた電池識別参照データに基づき高速充電対応電池か否かを判定するインピーダンス計測部と、前記電圧計測部により充電可能と判定された場合に、前記インピーダンス計測部での判定結果に応じた充電電流に基づく充電指令を前記充電器本体に行う充電管理部とを具備してなることを特徴とする充電スタンド。
【請求項２】
更に、表示装置を設け、前記充電管理部は、前記インピーダンス計測部での判定結果に応じた前記充電電池の充電予想時間を前記表示装置に表示させることを特徴とする請求項１記載の充電スタンド。
【請求項３】
充電電池を充電する充電器本体と、前記充電電池の電池電圧を検知し、該検知された電池電圧と予め定められた基準電圧値に基づき充電可能か否かを判定する電圧計測部と、前記充電電池のインピーダンスを検知し、予め定められた電池識別参照データに基づき高速充電対応電池か否かを判定するインピーダンス計測部と、前記電圧計測部により充電可能と判定された場合に、前記インピーダンス計測部での判定結果に応じた充電電流に基づく充電指令を前記充電器本体に行う充電管理部とを備えた充電スタンドと、前記複数の充電スタンドの各々から前記課金データを受信して集計処理を行う管理サーバとを具備してなることを特徴とする充電システム。
【請求項４】
充電器本体に充電電池が接続されたことを検知して、前記充電電池の電池電圧及びインピーダンスを検知し、前記検知された電池電圧に基づき充電可能か否かの第１の判定を行い、前記第１の判定により充電可能と判定された場合には、前記検知されたインピーダンスに基づき高速充電可能な電池か否かの第２の判定し、前記第２の判定結果に応じた充電電流を発生させて前記充電器本体から前記充電電池に充電を行い、前記充電の利用回数及び充電料金からなる課金データを管理サーバに送信し、前記管理サーバは、前記課金データを受信して集計処理を行うことを特徴とする充電サービスの提供方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速に充電可能な充電スタンド、充電システム及び充電サービスの提供方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話端末や携帯情報端末、ノート型パーソナルコンピュータなどを駆動するための充電電池を充電するには、数十分から数時間程度の充電時間が必要である。この充電を行うため、家庭や職場などにその充電電池専用の充電器を接続し、充電を行っているのが現状である。
【０００３】
また、家庭や職場以外でも充電を可能とすべく、例えばコンビニエンスストア店舗などに、セルフサービス式充電スタンドを配置する方法も考えられている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２４５８４１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した充電電池を用いた場合、携帯して電話端末や情報端末、ノート型パーソナルコンピュータなどを利用している際に電池切れが起こった場合には、充電器のある家庭や職場などに戻るまで、それら端末の使用ができなかった。どうしても使用を継続したい場合のために、例えば携帯電話端末専用の電池カートリッジをコンビニエンスストアなどの店舗に揃えていた。
【０００６】
携帯電話端末利用者は、この電池カートリッジを購入し、携帯電話端末に装着することで、充電器による充電を行うまでの間利用できるサービスもあったが、一般に充電電池とは別の電池が用いられるもので、しかも高価であり、十分なサービスとはいえなかった。
【０００７】
また、セルフサービス式充電スタンドを利用する場合でも、充電時間が比較的長く、利便性の高いサービスとはいえなかった。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、高速に充電可能な充電電池を充電するための充電スタンド、充電システム及び充電サービスの提供方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の一の観点によれば、充電電池を充電する充電器本体と、前記充電電池の電池電圧を検知し、該検知された電池電圧と予め定められた基準電圧値に基づき充電可能か否かを判定する電圧計測部と、前記充電電池のインピーダンスを検知し、予め定められた電池識別参照データに基づき高速充電対応電池か否かを判定するインピーダンス計測部と、前記電圧計測部により充電可能と判定された場合に、前記インピーダンス計測部での判定結果に応じた充電電流に基づく充電指令を前記充電器本体に行う充電管理部とを具備してなることを特徴とする充電スタンドが提供される。
【００１０】
また、本発明の別の観点によれば、充電電池を充電する充電器本体と、前記充電電池の電池電圧を検知し、該検知された電池電圧と予め定められた基準電圧値に基づき充電可能か否かを判定する電圧計測部と、前記充電電池のインピーダンスを検知し、予め定められた電池識別参照データに基づき高速充電対応電池か否かを判定するインピーダンス計測部と、前記電圧計測部により充電可能と判定された場合に、前記インピーダンス計測部での判定結果に応じた充電電流に基づく充電指令を前記充電器本体に行う充電管理部とを備えた充電スタンドと、前記複数の充電スタンドの各々から前記課金データを受信して集計処理を行う管理サーバとを具備してなることを特徴とする充電システムが提供される。
【００１１】
さらに本発明の別の観点によれば、充電器本体に充電電池が接続されたことを検知して、前記充電電池の電池電圧及びインピーダンスを検知し、前記検知された電池電圧に基づき充電可能か否かの第１の判定を行い、前記第１の判定により充電可能と判定された場合には、前記検知されたインピーダンスに基づき高速充電可能な電池か否かの第２の判定し、前記第２の判定結果に応じた充電電流を発生させて前記充電器本体から前記充電電池に充電を行い、前記充電の利用回数及び充電料金からなる課金データを管理サーバに送信し、前記管理サーバは、前記課金データを受信して集計処理を行うことを特徴とする充電サービスの提供方法が提供される。
【００１２】
また、装置または方法に係る本発明は、コンピュータに当該発明に相当する手順を実行させるための（あるいはコンピュータを当該発明に相当する手段として機能させるための、あるいはコンピュータに当該発明に相当する機能を実現させるための）プログラム、このプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体としても成立する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施形態に係る充電システムの全体構成を示す図である。図１に示すように、この充電システム１は、携帯電話端末２と、充電スタンド３と、この充電スタンド３と通信ネットワーク４でデータを送受可能に接続された管理サーバ５から構成される。管理サーバ５には、複数の充電スタンド３が接続されている。また、充電スタンド３は、例えばコンビニエンスストア店舗６に配置されている。携帯電話端末２には、充電電池２１が装着される。この充電電池２１を電源として携帯電話端末２が駆動する。充電電池２１には２種類あり、１つは高速に充電が可能な高速充電電池、もう１つは高速な充電はできない標準型充電電池である。
【００１５】
図２は高速充電電池２１の構成の一例を示す図である。
【００１６】
まず、この高速充電電池２１の製造手順に沿って高速充電電池２１の構成を説明する。
【００１７】
ポリフッ化ビニリデンをＮ−メチル−２−ピロリドンに溶解させた溶液に、ＬｉＣｏＯ２粉末（平均粒径：１０μｍ）と、導電剤としてのアセチレンブラックおよび人造黒鉛を加えて撹拌混合し、ＬｉＣｏＯ２９０．３重量％、アセチレンブラック２．５重量％、人造黒鉛３重量％、ポリフッ化ビニリデン４重量％からなる正極合剤塗液を調製した。この正極合剤塗液をアルミニウム箔（１Ｎ３０、厚さ２０μｍ）の両面に目付量１９０ｇ／ｍ２で塗布し、乾燥した後、圧延機を用いて厚さ１３９μｍ前記正極の合剤層の空隙率が２５％になるように加圧成形して正極６８を作製した。
【００１８】
一方、メソフェーズピッチを原料としたメソフェーズピッチ炭素繊維（ＭＣＦ）をアルゴンガス雰囲気下、１０００℃で炭素化した後、平均繊維長３０  μｍ、平均繊維径１１μｍ、粒度１〜８０μｍで９０体積％が存在するように、かつ粒径０．５μｍ以下の粒子が５％以下になる様に適度に粉砕した後、アルゴン雰囲気下で３０００℃にて黒鉛化することにより炭素質物を製造した。
【００１９】
次いで、ポリフッ化ビニリデンをＮ−メチル−２−ピロリドンに溶解させた溶液に炭素質物と人造黒鉛を加えて撹拌混合し、合剤組成が炭素質物８６．５重量％、人造黒鉛９．５重量％、ポリフッ化ビニリデン４重量％からなる負極合剤塗液を調製した。これを銅箔（ＮＣ−ＷＳ、厚さ１２μｍ）の両面に目付量８０ｇ／ｍ２で塗布し、乾燥した後、圧延機で加圧成形することにより厚さ１２４μｍの負極６７を作製した。この際、成形後の正極の設計容量に対する負極の設計対向電極容量の比（容量バランス）が、１．０５以上１．１５以下になるように充填密度と電極長さを調節した。
【００２０】
負極リードタブ７４としては、全厚さが０．１ｍｍで幅４ｍｍの短冊状材料から成り、幅４ｍｍで５０μｍ厚の銅板からなる第１層を、厚さ２５μｍのニッケルの第２層及び第３層で両側から挟み込んだ三層構造体（ニッケルと銅のクラッド処理加工品）を用いた。これを、負極の銅箔部分に電極群を形成した時に負極リードタブ７４が外側になるように超音波溶接機により溶接した。一方、正極リードタブ７３は、幅４ｍｍで１００μｍ厚のアルミ製で正極のアルミ箔部分に電極群を形成した時に最内周側で、かつ、正極リードタブ７３が内側になるように超音波溶接機により溶接した。
【００２１】
正極、ポリエチレン製多孔質フィルムからなるセパレータ６９、負極およびポリエチレン製多孔質フィルムからなるセパレータ６９で１層を構成するユニットとし、この順序で捲回積層し、負極かつ未塗布部銅箔部分が最外周側に位置するように渦巻き状に形成した。この時、正・負極共電極先端部および末端部には活物質が塗布搭載されていない部分を設け、捲回時電極テンション０．４ＭＰａとし捲回により電極群６６を作製した。
【００２２】
この電極群６６を、底周縁部に底絶縁板６５が内装された負極端子兼用の金属電池容器６４である有底円筒状容器内に装填し、金属電池容器６４内で電極群６６の一方部（例えば図中左側部）が容器６４内側面と接触するように固定されるように負極リードタブ７４を金属電池容器６４の底部内側に抵抗溶接接続し、正極リードタブ７３を金属電池容器６４の開口部側に配置する封口体７０にレーザー溶接接続する。
【００２３】
つづいて、金属電池容器６４内に、エチレンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）の混合溶媒（混合体積比１：２）に六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を１Ｍ溶解した非水電解液８０を液量６ｇ注液し、電極群６６に非水電解液８０を減圧下で十分に含浸させた。
【００２４】
そして、金属電池容器６４の開口部側には、ガラス・樹脂やセラミックスなどの絶縁体により構成されるガスケット７２を介した正極端子７１および圧力開放弁（ラプチャー）６１・破裂板押さえ板６３を装填して金属電池容器６４内と共に封口体７０によって、封口体７０の境界全周部は機械的に嵌合し密閉された。封口体７０は、予め薄肉部を設けた変形圧力１．５ＭＰａ（約１５ｋｇ／ｃｍ２）とした電流遮断弁機構及び破断圧力２．６ＭＰａ（約２６ｋｇ／ｃｍ２）とした圧力開放弁６１（ラプチャー）機構を設けた構造を形成している。
【００２５】
なお、電極群６６の平均直径は１７．０ｍｍとなり金属電池容器６４の内径が１７．５６ｍｍである事から見かけ上接する部位は、該容器内側面円周部の約１／３周となる。
【００２６】
以上のようにして、設計公称容量１６００ｍＡｈの円筒形リチウムイオン二次電池（１８６５０サイズ（直径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍ））を組み立てた。
【００２７】
なお、高速充電ができない標準的な充電電池は、高速充電電池と基本的には同一の構成乃至構造である。
【００２８】
相違点は以下の項目である。
【００２９】
正極    目付量：２７０ｇ／ｍ２
厚さ  ：１８５μｍ
負極    目付量：１１０ｇ／ｍ２
厚さ  ：１６８μｍ
以上のような電極仕様で、設計公称容量１８００ｍＡｈの円筒形リチウムイオン二次電池（１８６５０サイズ（直径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍ））を組み立てた。
【００３０】
なお、電極群６６の平均直径は１７．４ｍｍとなり金属電池容器６４の内径が１７．５６ｍｍである事から見かけ上接する部位は、該容器内側面円周部ほぼ全周となる。
【００３１】
このように構成された高速充電電池２１は、１〜５分程度で５０〜８０％程度の容量まで充電できる電池であり、充電レートは６０Ｃ〜１２Ｃ程度である。また、本電池の外観形状は円筒形を特定するものではなく、例えばアルミラミネート型電池やアルミ缶電池などの角型電池でも良い。このような高速充電電池の構成では、電池のサイズで若干変わるが概ね定格容量は角型電池では１０００ｍＡｈ以下、円筒形電池では２０００ｍＡｈ以下となる。
【００３２】
また、このような構成により、高速に充電可能で、かつ安全性及び長期信頼性に優れた充電電池が実現される。
【００３３】
図３は充電スタンド３の詳細な構成の一例を示す図である。図３に示すように、処理回路３１にインタフェース３１ａを介して表示装置３２、入力装置３３、充電器本体３４、カード読取／書込装置３５、貨幣金額検知装置３６が接続されている。表示装置３２は、ＣＲＴや液晶ディスプレイなどの電子データを電子的に表示する表示部３２ａと、充電状態をランプの点灯の有無で知らせるための充電状態表示ランプ３２ｂからなる。入力装置３３は、例えば表示部３２ａと一体的に形成されたタッチパネルでもよいし、表示部３２ａとは別個に設けられたキー入力部などにより構成されてもよい。
【００３４】
カード読取／書込装置３５はカード挿入部３７に挿入されたカードの読取及び書込処理を行う。貨幣金額検知装置３６は、貨幣取扱装置３８から投入された貨幣の金額を検知して処理回路３１に出力する。
【００３５】
充電器本体３４は、処理回路３１の充電管理部３１ｄの制御に基づき、ケーブル４１によりコネクタ２２を介して接続された充電電池２１に充電する充電機能を有する。
【００３６】
充電電池２１の電池電圧及びインピーダンスは、ケーブル４１、充電器本体３４を介して処理回路３１に出力され、電圧計測部３１ｃ及びインピーダンス計測部３１ｆで検知される。電圧計測部３１ｃは、充電電池２１から検知した電池電圧と、データ記憶部３１ｂに格納された基準電圧値を比較し、充電可否を判定し、その判定結果は充電管理部３１ｄに出力される。充電管理部３１ｄは、判定結果を表示部３２ａに表示させる。
【００３７】
インピーダンス計測部３１ｆは、充電電池２１から検知したインピーダンスと、データ記憶部３１ｂに格納された電池識別参照データを電池識別部３１ｅに出力する。電池識別部３１ｅは、検知インピーダンス値と電池識別参照データに基づき、検知された充電電池が高速充電電池か、あるいは高速の充電ができない標準充電電池か否かを判定し、判定結果を充電管理部３１ｄに出力する。充電管理部３１ｄは、判定結果を表示部３２ａに表示させるとともに、判定結果に応じた電力供給指令を充電器本体３４に行う。充電器本体３４は、充電管理部３１ｄの電力供給指令に応じた電力をケーブル４１及びコネクタ２２を介して充電電池２１に供給する。
【００３８】
データ記憶部３１ｂには、基準電圧値、電池識別参照データ、電圧−充電深度対応データが格納されている。
【００３９】
基準電圧値は、充電器本体３４に接続された電池が充電可能な電池か否かを判定するための電圧値である。この基準電圧値よりも検知した電圧値が低い場合には、過放電を受けた電池である事や電池内部での短絡を発生した可能性が高いため、充電不能であると判定される。
【００４０】
また、電池識別参照データは、例えば交流インピーダンスと直流インピーダンスの関係式である。この関係式と、充電器本体３４を介して検知された直流及び交流インピーダンスに基づき、高速充電が可能か否かが判定される。
【００４１】
具体的な判定手法は以下の通りである。
【００４２】
充電電池２１（二次電池）のインピーダンスをインタフェース３１ａを介してインピーダンス計測部３１ｆで計測する。この時のインピーダンス測定では直流インピーダンスと交流インピーダンスの２つの方式がある。
【００４３】
直流インピーダンスとは、測定対象である電池に直流電流源を接続し既知の測定電流値を流し、この時電池間にインピーダンスに比例した電圧降下が生じた電池電圧値と、電流を流す前の電池電圧値との差ΔＶをその電池に流した既知の電流値で除し算出された結果の値である。
【００４４】
この直流インピーダンス測定法は例えば直流四端子法を用い、充電電池２１の正極６８には電流源のマイナス端子、電池の負極６７にはプラス端子を接続するいわゆる電池を放電する状態になるように接続されている。また、本測定では電流値は通常放電時よりも大きな値であり例えば５Ａ、また、通電時間は瞬時間でよく例えば０．５秒である。よって、内蔵されている電池に対しては影響を与える電気量ではない。電気量は例えば０．７ｍＡｈ（５Ａ×０．５秒／３６００）と非常に小さな量である。
【００４５】
一方、交流インピーダンスとは一般に次のように定義される。測定対象である電池に交流電流源を接続し既知の測定電流値を流し、この電池にはインピーダンスに比例した交流電圧が生じる。この時の交流周波数はＩＥＣ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＥｌｅｃｔｒｏ−ｔｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）規格に準じた１ｋＨｚである。また、通電する交流電流値も１０ｍＡと小さく、また、交流であるために電池に対してはまったく影響を与えない。この時の交流電位ΔＶを既知の交流電流値で除し算出された結果の値が交流インピーダンス値である。
【００４６】
このように、２種類のインピーダンスを計測する事で電池が高速充電可能電池可否かを判断できる。
【００４７】
高速充電可能電池は、交流インピーダンス（ＡＣＩ）と直流インピーダンス（ＤＣＩ）との間に次の関係式が成り立っている。
【００４８】
ＤＣＩ≦ＡＣＩ×１．５
この関係式を、データ記憶部３１ｂに判定式として格納しておく。
【００４９】
例えばリチウムイオン二次電池の標準サイズである１８６５０型（直径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍの円筒型）を例にすると、
高速充電可能電池の場合には、ＡＣＩ＝３５ｍΩ、ＤＣＩ＝４５ｍΩであり、ＤＣＩは３５×１５０％＝５２．５ｍΩと計算され、実測値の４５ｍΩよりも大きな値となる。これに対し、標準電池の場合、ＡＣＩ＝６０ｍΩ、ＤＣＩ＝１００ｍΩとなる。ＤＣＩは６０×１５０％＝９０ｍΩと計算され、実測値の１００ｍΩよりも小さな値となる。なお、直流インピーダンス（ＤＣＩ）の測定においては、例えば電流値２０Ａで時間１秒通電した場合の電圧降下ΔＶから算出した結果が直流インピーダンスとして採用される。
【００５０】
このように、前述の判定式に検知された直流インピーダンス値と交流インピーダンス値を代入し、式が成立するか否かを判定することにより、高速充電対応電池か標準型電池かを判定することができる。
【００５１】
なお、電池識別参照データとして、基準直流インピーダンス値を格納しておいてもよい。この場合、基準直流インピーダンス値と充電器本体３４を介して検知された直流インピーダンスを比較し、検知値の方が低い場合には高速充電可能と判定し、高い場合には高速充電不能と判定する。例えば、基準直流インピーダンス値は、円筒型電池の場合は４０ｍΩ、角型電池の場合は８０ｍΩに予め設定されてもよい。
【００５２】
さらに望ましくは、直流インピーダンス、交流インピーダンス、電池電圧値などの検出値に応じて電池種別を判定する電池判定部を充電管理部３１ｄや電池識別部３１ｅなどに設け、かつ、この電池判定部によって判定される電池の外観形状や電池容量などの電池の種別に応じた基準直流インピーダンス値や関係式などの電池識別参照データを格納しておく。これにより、電池の種別に応じた高速充電の可否の正確な判定が可能となる。
【００５３】
電圧−充電深度対応データの一例を図７に示す。横軸は電池の充電深度、縦軸は電池電圧（開回路電圧ＯＣＶ）である。充電深度は、電池の許容充電容量に対する残存する電池容量の割合である。この電圧−充電深度対応データを参照することにより、充電の対象とする充電電池２１の電池電圧に応じた充電深度を得ることができる。
【００５４】
課金処理部３１ｇは、カード挿入部３７、カード読取／書込装置３５、貨幣金額検知装置３６、貨幣取扱装置３８などを制御し、課金準備処理及び課金本処理、課金データ送信処理を実行する。
【００５５】
貨幣取扱装置３８、貨幣金額検知装置３６により、貨幣によりこの充電スタンド３を利用する場合の貨幣の投入、読取、釣銭排出、貨幣取込保持などが実行される。貨幣取扱装置３８は具体的には例えば、貨幣投入口、貨幣投入口から投入された貨幣が貨幣金額検知装置３６で読み取られ、釣銭を排出するための釣銭口、投入された貨幣を充電スタンド３本体内に取込み、また釣銭が必要になった場合に釣銭として排出するための貨幣保持機構などにより構成される。
【００５６】
また、カード挿入部３７、カード読取／書込装置３５により、カードによりこの充電スタンド３を利用する場合のカードの挿入、読取、課金処理に基づく書換等がなされる。
【００５７】
また、課金方法としては貨幣やカード方式に特定するものではなく各種の認証方法を用いても良い。
【００５８】
また、特に図示していないが、処理回路３１は例えばＣＰＵ、メモリなど、一般的なコンピュータシステムとしての構成を備え、インタフェース３１ａ、通信ネットワーク４を介した管理サーバ５とのデータ通信や、データ記憶部３１ｂに格納されたデータの表示部３２ａへの表示などを実行可能である。
【００５９】
次に、図４を用いて本実施形態に係る充電システムの動作を説明する。
【００６０】
まず、この充電システム１適用の前提として、充電電池２１により駆動される携帯電話端末２が採用され、またコンビニエンスストア店舗６など各所に図３に示すような充電スタンド３を設置し、かつ各充電スタンド３と管理サーバ５を通信ネットワーク４により接続する。
【００６１】
携帯電話端末２を利用中、充電電池２１の電池切れが起こった場合、あるいは起こりそうな場合、携帯電話を持ってコンビニエンスストア店舗６に行き、充電スタンド３を操作を開始する（ｓ１）。
【００６２】
充電スタンド３を操作する前の待受状態では、例えばデータ記憶部３１ｂに格納され広告データが処理回路３１により読み出されて表示装置３２に表示され、あるいはインタフェース３１ａを介して管理サーバ５から受信した広告データが処理回路３１により表示装置３２に表示される。これにより、充電スタンド３は充電を行わない状態でも、広告塔としての機能を果たすことができ、充電スタンド３を有効に利用できる。
【００６３】
携帯電話端末２のユーザが入力装置３３を用いて充電を要求するためのデータ入力を行うと、処理回路３１の充電管理手段３１ｂは、表示部３２ａに例えば「充電器に携帯電話を接続して下さい」とメッセージ表示させる（ｓ２）。
【００６４】
これに応答して、ユーザは携帯電話端末２の充電電池２１を充電器本体３４にケーブル４１を介して接続する（ｓ３）。
【００６５】
この電池接続により、充電サービスの提供処理が開始される（ｓ４）。
【００６６】
以下、充電サービスの提供処理（ｓ４）の詳細を図５を用いて説明する。
【００６７】
充電器本体３４への端末の接続が処理回路３１により検知されると（ｓ２１）、課金処理部３１ｇは、課金準備処理（ｓ２２）を実行する。
【００６８】
図６は課金準備処理（ｓ２２）のフローチャートの一例を示す図である。
【００６９】
図６に示すように、課金処理部３１ｇが表示部３２ａに「この携帯電話は充電可能です。充電は１回１００円です。カードを投入し、あるいは貨幣を投入下さい。」など、充電料金支払を要求するメッセージを表示させる（ｓ２２１）。携帯電話端末のユーザは、このメッセージに応答して、カードをカード挿入部３７に挿入し、あるいは貨幣取扱装置３８の貨幣投入口に貨幣を投入する（ｓ２２２）。カードが挿入された場合、カード読取／書込装置３５は挿入されたカードの金額データを読み取り、インタフェース３１ａを介して課金処理部３１ｇに出力する。貨幣が投入された場合、貨幣金額検知装置３６は貨幣貨幣投入口に投入された投入金額を読み取り、金額データとして課金処理部３１ｇに出力する。
【００７０】
課金処理部３１ｇは、金額データが例えばデータ記憶部３１ｂに予め格納された規定充電料金以上か否かを判定し（ｓ８）、規定充電料金以上の場合、課金準備処理を終了し（ｓ２２４）、図５の（ｓ２３）に進む。
【００７１】
充電料金未満の場合、貨幣による金額投入では、表示部３２ａに投入金額を表示した上で貨幣の追加投入の待ち状態とし、表示画面は変更されず、カード挿入の場合、表示部３２ａに「残金が不足しております。追加の金額を貨幣により投入するか、別のカードを挿入して下さい。」と表示し、追加の貨幣あるいは新規カード投入の待ち状態とする（ｓ２２５）。カードが排出された場合には、別のカードの待ち状態とする。このように、充電料金未満の場合には、投入金額が充電料金以上になるまで（ｓ２２２）〜（ｓ２２５）を繰り返し、貨幣あるいはカードによる追加の金額投入の待ち状態が繰り返される。
【００７２】
なお、貨幣、カード以外による決済を選択することもできる。例えば（ｓ２２１）における料金支払いメッセージの表示に応答してユーザが入力装置３３を選択して端末自動決済を選択し、あるいは選択せずとも自動で、端末自動決済処理を実行してもよい。この端末自動決済処理は、例えば端末の端末製造番号などの端末固有の識別情報を充電器本体３４が充電電池２１から検知して課金処理部３１ｇに出力する。課金処理部３１ｇは、この端末固有の識別情報と、ユーザにより入力された暗証番号やＩＤ番号などをインタフェース３１ａ、通信ネットワーク４を介して管理サーバ５に送信する。管理サーバ５は、受信した暗証番号、ＩＤ番号、端末固有識別情報などを、予め管理サーバ５のデータベースに格納されたこれらデータとを照合し、一致する場合には認証可能であることを示す判定結果を、一致しない場合には認証不可であることを示す判定結果を処理回路３１に送信する。課金処理部３１ｇは、受信した認証判定結果が認証可能である場合には課金準備処理を終了させ（ｓ２３）に進み、認証不可である場合には（ｓ２２１）で待機する。
【００７３】
課金準備処理が終了すると、充電器本体３４に接続された充電電池２１の充電回路の電池電圧とインピーダンスは、充電器本体３４、インタフェース３１ａを介して電圧計測部３１ｃ及びインピーダンス計測部３１ｆで検知される（ｓ２３）。電圧計測部３１ｃは、データ記憶部３１ｂに格納された基準電圧値を読み出し、検知された充電電池２１の電池電圧とこの基準電圧値を比較し、充電可能な電池か否かを判定する。検知した電池電圧が基準電圧値よりも低い場合には、電圧計測部３１ｃは充電不可と判定する。この場合、電圧計測部３１ｃは表示部３２ａに「この電池は充電できません。もう一度、接続を確かめて下さい。または、電池が健全ではありませんので新しい電池と交換して下さい。」と表示する（ｓ４０）。これにより、充電システム１による充電がなされずに操作が終了し、再度待受画面が表示される。このような健全でない電池となる要因としては、接触不具合以外は、一般に何らかの原因で電池が過放電状態となる、また電池の内部で短絡が発生したことが考えられる。したがって、このような異常な電池の充電には発熱を伴う可能性が高いため、電池を安全方向（充電しない）に回避するでトラブル発生の防止となる。
【００７４】
一方、検知した電池電圧が基準電圧値よりも高い場合には、電圧計測部３１ｃは充電可能と判定し、（ｓ２４）に進む。
【００７５】
（ｓ２４）では、インピーダンス計測部３１ｆが検知した直流インピーダンス及び交流インピーダンスの値と、データ記憶部３１ｂに格納された交流インピーダンスと直流インピーダンスの関係式を電池識別部３１ｅに出力する。電池識別部３１ｅは、これら関係式及び検知インピーダンス値に基づき高速充電対応電池か否かを判定する。高速充電対応電池と判定した場合、電池識別部３１ｅは高速充電対応である旨のメッセージを表示部３２ａに表示し（ｓ２５ａ）、高速充電対応電池でないと判定した場合、電池識別部３１ｅは標準型充電池である旨のメッセージを表示する（ｓ２５ｂ）。望ましくは、電池識別部３１ｅは、高速充電可能か否かのみならず、電池の電池の外観形状や電池容量などを含めた電池の種別を識別する。この識別は、インピーダンス値に基づいてなされる。
【００７６】
充電管理部３１ｄは、この判定結果に応じた充電電流の設定を行う（ｓ２６）。
【００７７】
充電器本体３４の充電機能における充電電流は、最大でも６０Ａ程度でよい。携帯電話の電池容量は一般に５００〜１０００ｍＡｈ程度であり、１分間充電、すなわち６０Ｃ充電を行ったとしてもこの程度の電流値で十分である。この際、充電電圧の上限は、通常充電時と同様に４．２Ｖに設定し、最終的にはその上限電圧で定電圧充電（ＣＶ）できるように制御される事が望ましい。
【００７８】
大電流の定電流で充電する場合、電池電圧に過電圧が加わり、４．２Ｖを超えることが起こり得る。そこで、例えば▲１▼定電流ではなく、大電流をパルス的に通電する方法、▲２▼充電電流の大きさを最初は大きく設定し、徐々に小さくする方法、▲３▼選択する電流値で充電した場合に電池に加わる過電圧分の見積を行い、その見積分を加えた値を定電流充電（ＣＣ）の上限とし、電流の変化に応じて過電圧分見積分を変化させながら充電を進める方法、などの手法を採用するのが望ましい。これら▲１▼〜▲３▼の手法は、例えば充電管理手段３１ｂが▲１▼〜▲３▼に示すような電力（電流や電圧）を加えるための電力（電流や電圧）パターンを出力させ、この電力パターンを充電器本体３４に出力し、これに基づき充電器本体３４が所望の電力パターンに基づく充電を行うようにすればよい。もちろん、充電器本体３４でこの電圧パターンを発生させるようにしてもよい。
【００７９】
次に、充電管理部３１ｄは、例えば検知された充電電池２１の電池電圧に基づき、データ記憶部３１ｂに格納された電圧−充電深度対応データを参照して検知電圧に対応する充電深度を算出し、さらにこの充電深度と前記電力パターンに基づき充電予測時間を概算する（ｓ２７）。望ましくは、電池識別部３１ｅで識別された電池の外観形状や高速充電可否などの電池種別毎に充電予測時間を算出する。算出された充電予測時間は、充電準備可能である旨のメッセージとともに表示部３２ａに表示される（ｓ２８）。
【００８０】
そして、充電管理部３１ｄは、電池の種別（高速か標準か否か）、充電電流値、充電完了までの概算時間が得られたか否かを最終判断し（ｓ２９）、得られていれば（ｓ３０）に進み、充電状態表示ランプ３２ｂを点灯させるとともに、表示部３２ａに充電中である旨のメッセージを表示させる。得られていなければこれら電池の種別、充電電流値、概算時間を再度算出する。
【００８１】
次に、充電管理部３１ｄは、充電器本体３４に充電電流値を出力し、充電指令を行う。充電器本体３４は、充電電池２１に充電電流を通電し、充電を開始する（ｓ３１）。
【００８２】
望ましくは、この充電中、表示される充電完了までの時間を時間経過とともに減算し、充電が完了する際に、その充電完了までの時間が０となるようにするのが望ましい。なお、充電の対象とする充電電池は最短で１分程度、最長でも５分程度で充電が完了する事が望ましい。また、望ましくは、充電完了までの残り時間のみならず、現在の充電状態を、充電電池の容量に対する現在の充電容量の割合として％表示したり、その充電器本体３４でどこまで充電可能か否かを％表示してもよい。これら％表示の充電状態は、例えば充電予想時間、充電開始から経過した時間などに基づき算出した概略値でもよいし、充電中の充電電池２１の電池電圧を逐次充電器本体３４が検知し、その検知電圧に基づき充電深度を算出することにより得てもよいし、予めデータ記憶部３１ｂに格納された充電状態、充電予想時間、充電容量などを対応付けたデータを読み出すことにより得てもよい。
【００８３】
充電器本体３４は、例えば一般家庭用電源としてコンセントなどを介して供給される交流電源を電源とし、これに基づきＡＣアダプタにより直流電流を発生させる方式でもよいし、大容量の電池を電源としてもよいし、最終端に大電流を印加するコンデンサをバッテリパックのように配置してもよい。コンデンサを配置することにより、直流電源あるいは電池の小型化に寄与する。
【００８４】
充電が終了するまでこれら処理が繰り返される（ｓ３２）。
【００８５】
充電が終了すると、充電管理部３１ｄは、充電状態表示ランプ３２ｂを消灯するとともに、表示部３２ａに「充電が終了しました。課金情報をご確認しました後に充電器から外して下さい。」など、充電が終了したことをユーザに報知するメッセージを表示する（ｓ３３）。このメッセージにより、ユーザは充電が完了したことを確認できる。また、このメッセージ表示とともに、課金処理部３１ｇは課金本処理を実行する（ｓ３４）。課金本処理では、充電量に基づき充電料金を算出する。この充電料金の算出は、予めデータ記憶部３１ｂに格納された充電量と充電料金との対応データを参照して得てもよい。
【００８６】
貨幣投入による場合には、投入された金額から充電料金を差し引いた残金の排出処理を実行する。具体的には例えば貨幣取扱装置３８の貨幣保持機構から残金に対応する釣銭を取り出し、釣銭口から排出する。
【００８７】
カード投入による場合には、算出された残金データへの金額データの書換処理を行い、カードをカード挿入部３７から排出する。
【００８８】
以上により、充電サービス提供処理（ｓ４）が終了する。
【００８９】
ユーザは、（ｓ３３）の充電終了表示と課金情報を確認した後、携帯電話端末２を充電器本体３４から取り外す（ｓ５）。
【００９０】
例えば充電回数、充電料金などの課金データは、課金処理部３１ｇによりインタフェース３１ａ、通信ネットワーク４を介して管理サーバ５に送信される（ｓ６）。課金データの送信タイミングは、充電が行われる毎になされてもよいし、複数回充電が行われた後一定時間おきになされてもよい。管理サーバ５は、得られた課金データに基づき集計処理を実行したり（ｓ７）、貨幣やカードによらない場合には携帯電話端末から得られたデータに基づく口座引き落とし処理などを行う。
【００９１】
このように本実施形態によれば、携帯電話端末２に搭載した充電電池２１が電池切れになった場合、瞬時に電池の充電ができる。また、この充電の際に、課金することにより、充電サービスによるビジネスモデルが実現される。また、充電スタンド３を、管理サーバ５の管理の下でコンビニエンスストア店舗６など各所に設置することにより、充電電池２１を搭載した端末の利用範囲が広がる。また、充電スタンド３の設置場所は、コンビニエンスストア店舗内に限らず、電話ボックス、鉄道の駅の売店、ガソリンスタンド、スーパーマーケット、パチンコ店、本屋、散髪店、美容院や自動販売機などに設置あるいは付設することができる。さらに、貸事務所など、専用場所でもよいし、階段の踊り場などの空きスペースのある場所のいかなる場所に設定することができる。
【００９２】
本発明は上記実施形態に限定されない。
【００９３】
充電時間が１〜５分程度の高速充電電池を充電システム１による充電の対象としたが、必ずしも充電時間が高速ではない標準型充電電池にも充電システム１を適用可能である。この場合、表示部３２ａに「標準型充電池を充電しています。充電時間は○○分です。」など、充電時間が高速では無い旨を充電管理部３１ｄが表示させることで対応すればよい。
【００９４】
また、充電器本体３４はあらゆる携帯電話端末のコネクタに接続できるように、各種アダプタやケーブルを用意してもよい。可能で有れば、海外で販売されている携帯電話端末のコネクタに接続可能なケーブルやアダプタを用意する事も望ましい。
【００９５】
また、例えば充電スタンド３から管理サーバ５に、利用状況や稼働状況を逐次報告し、管理サーバ５側で各充電スタンド３をモニタするように構成してもよい。また、管理サーバ５から配信され、あるいは充電スタンド３自身で表示部３２ａに表示する広告情報としては、設置場所によって異なる、あるいは同一の、充電に関する情報とは異なる情報でもよい。例えば、時刻、天気予報などでもよいし、電話ボックスなどに設置する場合には、当該電話会社のサービス案内、新規製品の案内でもよいし、ガソリンスタンドに設置する場合には、道路渋滞情報などでもよいし、一般的なコマーシャルでもよい。この場合、情報提供サービス会社などと提携してビジネスを運営してもよい。
【００９６】
また、充電スタンド３はカードで利用可能としたが、カードはキャッシュカード、クレジットカード、電子マネーカードなどのような一般的に用いられるカードでもよいし、充電専用のプリペイドカードを発行し、これで決済を行うようにしてもよい。また、充電スタンド３の設置場所に応じて独特のサービスを行ってもよい例えばガソリンスタンドに設置する場合には、課金システムにおいて、表示部３２ａに「ガソリンが〜リットル以上ご購入の場合は、充電料金はいただきません。」や、「累計でガソリンの給油量が〜リットルを超えたら、無料充電が１０回できます。」というように、その充電スタンド設置場所で本来提供されるサービスの利用による割引サービスを実施してもよい。この場合、ガソリンスタンドで発行するカードに、充電スタンドで利用可能なカード機能を付加してもよい。
【００９７】
また、例えばコンビニエンスストア店舗に設置する場合、充電サービスの運営者がコンビニエンスストアから料金をもらい、充電料金は割引あるいは無料とするという運営方法にしてもよい。
【００９８】
上記実施形態では、携帯電話端末２に用いられる充電電池２１を例に説明したが、二次電池を駆動用電池として用いる携帯型電子機器であればこれに限定されない。例えば、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、ノート型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラなどの携帯型の端末に用いられる充電電池にも本充電システムを適用可能である。この場合、充電スタンド３を例えば上記施設以外にも設置可能となり貸事務所、新幹線などの高速鉄道の車内、旅館・ホテルなどの宿泊施設の空きスペースなど、ノート型パーソナルコンピュータやＰＤＡ・デジタルカメラなどを利用する箇所に配置するのが望ましい。
【００９９】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、高速に充電可能な充電サービスが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る充電システムの全体構成を示す図。
【図２】高速充電電池の構成の一例を示す図。
【図３】同実施形態に係る充電スタンドの詳細な構成の一例を示す図。
【図４】同実施形態に係る充電システムの動作を示すフローチャート。
【図５】同実施形態に係る充電サービスの提供処理の詳細のフローチャート。
【図６】同実施形態に係る課金準備処理のフローチャートの一例を示す図。
【図７】同実施形態に係る電圧−充電深度対応データの一例を示す図。
【符号の説明】
１…充電システム、２…携帯電話端末、３…充電スタンド、４…通信ネットワーク、５…管理サーバ、６…コンビニエンスストア店舗、２１…充電電池、２２…コネクタ、３１…処理回路、３２…表示装置、３３…入力装置、３４…充電器本体、３５…カード読取／書込装置、３６…貨幣金額検知装置、３７…カード挿入部、３８…貨幣取扱装置
【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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【図６】
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【図７】
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