充電装置、電気機器、および、クーロンカウンタ
【課題】充電池の状態をより正確に検出して、充電池の充電を行なう。
【解決手段】電気機器１において、コントローラ１０１は、電池５０の充電中、充電電流と電池５０の電圧と充電開始からの時間とを検出し、そして、これらの検出値と参照用のデータとを利用して、電池５０が正常であるか異常であるかを判断する。そして、正常であると判断すれば、電池５０の充電を続行する。一方、異常であると判断すると、電池５０の充電を停止する。
【解決手段】電気機器１において、コントローラ１０１は、電池５０の充電中、充電電流と電池５０の電圧と充電開始からの時間とを検出し、そして、これらの検出値と参照用のデータとを利用して、電池５０が正常であるか異常であるかを判断する。そして、正常であると判断すれば、電池５０の充電を続行する。一方、異常であると判断すると、電池５０の充電を停止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電装置、電気機器、および、クーロンカウンタに関し、特に、充電池を充電するための充電装置、そのような充電装置を備えた電気機器、および、そのような充電装置と通信可能なクーロンカウンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、充電池の充電の終期の決定について、種々の技術が提案されてきた。たとえば、特許文献１（特開２００９−２５４０５５号公報）には、フォークリフト等の車両に利用される充電池の充電について、定電流制御と定電圧制御の後、最終的な定電流制御においてタイマ制御することにより、充電に関する制御の簡略化を図る技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５４０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、特許文献１に開示された技術では、フォークリフト等の、充電中に繰返し使用されることを考え難い充電池が対象とされている。なお、家電や携帯端末などに充電地が組み込まれた場合など、充電中にも電池が繰り返し使用されるような場合には、上記特許文献１に記載の技術が適用されると、満充電に達することなくタイマにより充電が停止するという事態が想定される。
【０００５】
近年の携帯端末のように画面の大型化や多機能化によって電力消費が上昇する一方、ユーザにおいて、より確実に満充電まで充電を完了させ、より長時間、充電することなく携帯端末を利用する要望がある。また、携帯端末に限らず、コードレスで利用できるテレビや掃除機などの、家電製品についても、さらには、すでに実用化が進んでいる電気自動車についても、このような要望がある。
【０００６】
本発明は、かかる実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、充電池の状態をより正確に検出して充電処理が行なえる充電装置、電気機器、および、クーロンカウンタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に従った充電装置は、二次電池を充電するための充電装置であって、二次電池に、当該二次電池の充電のために給電するための制御手段と、制御手段によって二次電池の充電が開始されてからの時間を測定するための計時手段と、二次電池の充電における充電電流を検出するための第１の検出手段と、二次電池の電圧を検出するための第２の検出手段と、二次電池の温度を検出するための第３の検出手段と、二次電池の充電における、充電時間と充電電流と二次電池の電圧と温度の関係についての情報を記憶するための記憶手段とを備え、制御手段は、二次電池の充電中に、計時手段が測定した時間と、第１の検出手段が検出した充電電流と、第２の検出手段が検出した二次電池の電圧と、第３の検出手段が検出した温度が、記憶手段に記憶された関係にあるか否かに基づいて、二次電池の充電を継続するか否かを決定する。
【０００８】
好ましくは、二次電池に充電された電気量を検出する第４の検出手段をさらに備え、制御手段は、第４の検出手段が検出した電気量に基づいて、二次電池の充電が完了したか否かを判断する。
【０００９】
好ましくは、制御手段は、二次電池についての電圧値と残容量特性とを関連付ける情報に基づき、第２の検出手段が検出した二次電池の電圧を利用して、二次電池の充電の残り時間を算出する。
【００１０】
好ましくは、制御手段は、二次電池に充電のための給電を開始してから、特定時間が経過したことを条件として、当該二次電池への給電を終了させる。
【００１１】
好ましくは、制御手段は、第３の検出手段が検出した温度に基づいて、第１の検出手段が検出した充電電流と第２の検出手段が検出した電圧の少なくとも一方を補正する。
【００１２】
好ましくは、制御手段は、第２の検出手段が検出した電圧に基づいて二次電池の残容量を算出し、当該残容量が特定の容量以下となったことを条件として、二次電池への給電を開始させる。
【００１３】
好ましくは、制御手段は、二次電池の残容量が、一定時間継続して、特定の容量以下となったことを条件として、二次電池への給電を開始させる。
【００１４】
好ましくは、記憶手段は、関係を、二次電池の充電の回数ごとに記憶し、制御手段は、記憶手段において、二次電池の回数に対応して記憶された関係に基づいて、二次電池の充電を継続するか否かを決定する。
【００１５】
本発明に従った電気機器は、上記したような充電装置と、充電装置において充電される二次電池から電力を供給されることにより所定の機能を実現する動作部とを備える。
【００１６】
本発明に従ったクーロンカウンタは、二次電池を充電するための充電装置と通信可能なクーロンカウンタである。上記充電装置は、二次電池に、当該二次電池の充電のために給電するための制御手段と、制御手段によって二次電池の充電が開始されてからの時間を測定するための計時手段とを備える。そして、上記クーロンカウンタは、二次電池の充電における充電電流を検出するための第１の検出手段と、二次電池の電圧を検出するための第２の検出手段とを備える。また、上記充電装置は、二次電池の温度を検出するための第３の検出手段と、二次電池の充電における、充電時間と充電電流と二次電池の電圧と温度の関係についての情報を記憶するための記憶手段とをさらに備える。そして、充電装置の制御手段は、二次電池の充電中に、計時手段が測定した時間と、第１の検出手段が検出した充電電流と、第２の検出手段が検出した二次電池の電圧と、第３の検出手段が検出した温度が、記憶手段に記憶された関係にあるか否かに基づいて、二次電池の充電を継続するか否かを決定する。
【００１７】
好ましくは、上記クーロンカウンタは、二次電池に充電された電気量を検出する第４の検出手段をさらに備える。そして、充電装置の制御手段は、第４の検出手段が検出した電気量に基づいて、二次電池の充電が完了したか否かを判断する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、二次電池の充電の際に、充電電流と二次電池の電圧の関係が、充電時間に応じた適した関係にあるか否かに基づいて、二次電池の充電を継続するか否かが決定される。
【００１９】
これにより、二次電池が充電を繰り返されること等によりその内部インピーダンスが高くなっているような場合に、充電を停止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の電気機器の一実施の形態である電気機器の全体構成を模式的に示す図である。
【図２】図１の電気機器において充電装置を構成する部分の電気的構成を模式的に示す図である。
【図３】図１の電気機器において利用されるデータの例を模式的に示す図である。
【図４】図１の電気機器において、電池の充電の際に実行される処理のフローチャートである。
【図５】図１に示された充電装置の変形例を示す図である。
【図６】図１に示された充電装置の他の変形例を示す図である。
【図７】図４のフローチャートに示された処理の変形例を説明するための図である。
【図８】図１の電気機器の全体構成の変形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】
【００２１】
以下、本発明の電気機器の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、同一の機能および作用を有する要素については、同じ符号を付し、重複する説明を繰返さない。
【００２２】
＜電気機器の概略構成＞
図１は、本発明の電気機器の一実施の形態である電気機器の全体構成を模式的に示す図である。
【００２３】
図１を参照して、電気機器１は、充電用の電池（二次電池）５０を備えている。そして、電気機器１では、外部電源９０から電力の供給を受けて、電池５０が充電される。
【００２４】
また、電気機器１は、外部電源９０から供給される電力を電池５０の充電のための電力に変換するＡＣ（Alternating Current）アダプタ７０と、電池５０への電力の供給を制御するＰＭＩＣ（Power Management Integrated Circuit）１００と、電池５０の電圧等を計測するためのＦＧＩＣ（Fuel Gauge Integrated Circuit）３００と、電池５０近傍の温度を検出するための温度センサ２０と、電気機器１の本質的な機能を発揮するための内部システム６０とを備える。内部システム６０は、電池５０から電力を供給される。
【００２５】
電気機器１の本質的な機能としては、たとえば電気機器１が電話機であれば、通話機能を含む。この場合、内部システム６０は、音声の入力および出力のためのマイクロフォンおよびスピーカや、音声入力回路および音声出力回路、ならびに、音声の送受信のための通信のための回路を含む。また、当該電話機がメールの送受信やウェブの閲覧等のためのデータの送受信の機能を有する場合には、内部システム６０は、そのようなデータを送受信するための通信のための回路やデータの変換を行なう回路（ソフトウェアと当該ソフトウェアを実現するための演算回路）を含む。
【００２６】
電気機器１が掃除機であれば、上記した本質的な機能は、ごみを吸引する機能を含む。この場合、内部システム６０は、当該機能を実現するためのモータや、当該モータへの電力の供給を制御するための回路を含む。
【００２７】
電気機器１がテレビであれば、映像を表示する機能を含む。この場合、内部システム６０は、当該映像を受信するための回路や、当該映像を表示するための回路（表示装置の動作を制御するための回路）、当該映像に付随して受信した音声を出力するための回路を含む。
【００２８】
電気機器１が電気自動車であれば、走行機能を含む。この場合、内部システム６０は、車輪を回転させるためのモータや、当該モータへの電力の供給を制御するための回路を含む。
【００２９】
電気機器１では、外部電源９０からの電力は、ＰＭＩＣ１００を介して、内部システム６０と電池５０とに供給される。ＰＭＩＣ１００は、内部システム６０へ供給する電流（負荷電流）と、電池５０に供給する電流（充電電流）を制御する。
【００３０】
ＰＭＩＣ１００は、電池５０の充電電流と、放電電流（電池５０から内部システム６０へ供給する電流）とを計測する。ＰＭＩＣ１００とＦＧＩＣ３００とは、Ｉ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）で通信する。
【００３１】
ＦＧＩＣ３００は、電池５０とアース（接地）との間に設けられた抵抗４０の間にかかる電圧により電池５０の電圧と、放電電流を測定する。また、ＦＧＩＣ３００は、ＰＭＩＣ１００から電池５０の充電電流を取得し、当該充電電流と放電電流に基づいて、電池５０に充電された電気量を算出するクーロンカウンタとして機能する。
【００３２】
電気機器１では、電池５０の充電を制御するための部分を充電装置と呼ぶ。具体的には、電気機器１において、電気機器１における、内部システム６０および電池５０以外の部分が充電装置を含む。
【００３３】
＜充電装置の構成＞
図２は、電気機器１において充電装置を構成する部分の電気的構成を模式的に示す図である。
【００３４】
図２を参照して、電気機器１では、ＰＭＩＣ１００とＦＧＩＣ３００は、それぞれ、Ｉ２Ｃ通信するためのＩ２Ｃインターフェース１０３，３０３を含む。
【００３５】
また、ＰＭＩＣ１００は、電池５０の充電等の種々の動作を制御するためのコントローラ１０１を含む。コントローラ１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置および当該演算装置が実行するプログラムを記憶する記憶装置を含む。コントローラ１０１は、たとえば上記演算装置が上記プログラムを実行することにより、本明細書に記載の機能を実現する。なお、上記記憶装置は、ＰＭＩＣ１００の本体に対して着脱可能に構成されていても良い。
【００３６】
また、ＰＭＩＣ１００は、上記負荷電流および／または上記充電電流を調整するための充電制御部１１０を含む。さらに、ＰＭＩＣ１００は、計時機能を有するタイマ１０４を含む。
【００３７】
ＦＧＩＣ３００は、ＰＭＩＣ１００との通信等の種々の動作を制御するためのコントローラ３０１を含む。コントローラ３０１は、ＣＰＵ等の演算装置および当該演算装置が実行するプログラムを記憶する記憶装置を含む。コントローラ３０１は、たとえば上記演算装置が上記プログラムを実行することにより、本明細書に記載の機能を実現する。なお、上記記憶装置は、ＦＧＩＣ３００の本体に対して着脱可能に構成されていても良い。
【００３８】
ＦＧＩＣ３００は、また、上記のように電池５０の電圧を測定する電圧検出部３１２を含む。
【００３９】
コントローラ３０１は、上記したように、ＰＭＩＣ１００で検出された充電電流と放電電流に基づいて、電池５０において充電された電気量を算出する。そして、コントローラ３０１は、当該電気量を、当該コントローラ３０１の記憶装置に格納し、そして、ＰＭＩＣ１００へ送信する。なお、コントローラ３０１は、当該電気量を、記憶装置に格納することなく直接ＰＭＩＣ１００へ送信しても良い。
【００４０】
コントローラ１０１は、後述するステップＳ４０において、ＦＧＩＣ３００において格納された電気量の、充電開始からの積算量を算出することにより、充電開始から電池５０に充電された電気量を算出する。
【００４１】
＜参照用のデータ＞
本実施の形態では、コントローラ１０１は、電池５０の充電中、充電電流と電池５０の電圧と充電開始からの時間とを検出し、そして、これらの検出値と参照用のデータとを利用して、電池５０が正常であるか異常であるかを判断する。そして、正常であると判断すれば、電池５０の充電を続行する。一方、異常であると判断すると、電池５０の充電を停止する。
【００４２】
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、電池５０が正常であるか異常であるかを判断するための参照用のデータの一例を模式的に示す図である。
【００４３】
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示されたデータは、ｔ１〜ｔ２℃，ｔ２〜ｔ３℃，ｔ３〜ｔ４℃…の複数の温度範囲のそれぞれについての、充電電流（電流値）と電圧（電圧値）と充電開始からの時間（充電時間）のそれぞれの範囲についての１以上の組合せを含む。図３（Ａ）はｔ１〜ｔ２℃についてのデータを示し、図３（Ｂ）はｔ２〜ｔ３℃についてのデータを示し、図３（Ｃ）はｔ３〜ｔ４℃についてのデータを示す。
【００４４】
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）の各温度範囲のデータでは、電流値と電圧値と充電時間の組合せが、行ごとに並べられている。たとえば、ｔ１〜ｔ２℃の温度範囲についてのデータ（図３（Ａ））では、電流値の範囲（Ａｔ１１〜Ａｔ１２）と電圧値の範囲（Ｖｔ１１〜Ｖｔ１２）と充電時間の範囲（Ｔｔ１１〜Ｔｔ１２）とが、１つの組合せを構成している。
【００４５】
なお、本実施の形態において、参照用のデータは、温度範囲ごとに、電流値と電圧値と充電時間の組み合わせを特定できる情報であればよく、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に挙げたような表形式に限定されるものではない。参照用のデータは、たとえば、ある温度において電流値が検出されたとき、当該温度とその時点での充電時間において、検出された電流値に対応するべき電圧値（または電圧値の範囲）および充電時間（または充電時間の範囲）を特定できる関数のデータであっても良い。また、本実施の形態では、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示されたように３種類の温度範囲についてのデータが説明されているが、参照用のデータが含む温度範囲の種類は、３種類に限定されない。
【００４６】
＜充電制御処理＞
図４は、ＰＭＩＣ１００において、電池５０の充電の際に実行される処理（制御処理）のフローチャートである。
【００４７】
図４を参照して、コントローラ１０１は、ＡＣアダプタ７０が外部電源９０に接続される等のタイミングで、ステップＳ１０を実行する。ステップＳ１０で、コントローラ１０１は、電池５０の充電を開始する。具体的には、コントローラ１０１は、外部電源９０から供給される電力の電池５０への供給を開始する。
【００４８】
次に、ステップＳ２０で、コントローラ１０１は、温度センサ２０における検出温度、電池５０の充電電流、および、電池５０の電圧を取得して、ステップＳ３０へ処理を進める。なお、ステップＳ２０では、コントローラ１０１は、ＦＧＩＣ３００から、電池５０の電圧値を取得する。
【００４９】
ステップＳ３０では、コントローラ１０１は、ステップＳ２０で取得したデータと、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）を参照して説明したような参照用のデータとに基づいて、電池５０が正常であるか否かを判断する。この判断の具体的としては、たとえば、まず、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示されたような複数の温度範囲から、ステップＳ２０において取得した温度センサ２０の検出温度が属する温度範囲（たとえば、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）のいずれであるか、等）を特定する。そして、当該温度範囲のデータにおいて、ステップＳ１０での充電開始からの経過時間が含まれる充電時間の範囲を特定する。そして、ステップＳ２０で取得した電流値が、上記のように特定された充電時間の範囲に対応する電流値の範囲に属し、かつ、ステップＳ２０で取得した電圧値が、上記のように特定された充電時間の範囲に対応する電圧値の範囲に属する場合、電池５０が正常であると判断する。一方、電流値と電圧値の少なくとも一方が、範囲に属さないと判断すると、電池５０が異常であると判断する。
【００５０】
そして、ステップＳ３０において、コントローラ１０１は、電池５０が正常であると判断するとステップＳ４０へ処理を進め、異常であると判断するとステップＳ７０へ処理を進める。なお、ステップＳ２０において取得した温度センサ２０の検出温度が参照用のデータにおいて記憶された温度の範囲に属さない場合にも、コントローラ１０１は、ステップＳ７０へ処理を進める。
【００５１】
ステップＳ７０では、コントローラ１０１は、電池５０の充電を停止させ、また、電池５０の充電を終了したことを報知して、処理を終了させる。充電の停止とは、外部電源９０からの電力の電池５０への供給を停止することである。また、報知とは、たとえば、上記した充電装置に設けられた所定のランプの点灯、または、内部システム６０に対する、電池５０の充電が異常終了した旨のメッセージの表示の指示、である。なお、ステップＳ７０では、少なくとも電池５０の充電が停止されればよく、報知動作は省略されても良い。
【００５２】
ステップＳ４０では、コントローラ１０１は、電池５０の充電が完了しているか否かを判断する。当該判断は、たとえば、上記したような、ステップＳ１０における充電開始から充電された電気量を算出することによって行なわれる。具体的には、当該電気量が、電池５０に対して予め定められた電気量（以下、「終了電気量」という）に到達していれば充電が完了したと判断し、まだ当該予め定められた電気量に到達していなければ充電は完了していないと判断する。そして、コントローラ１０１は、充電が完了したと判断するとステップＳ５０へ処理を進め、まだ充電が完了していないと判断するとステップＳ６０へ処理を進める。
【００５３】
ステップＳ５０では、コントローラ１０１は、電池５０への電力の供給することにより電池５０の充電を終了させて、図４に示した処理を終了させる。
【００５４】
ステップＳ６０では、コントローラ１０１は、充電の残り時間を算出し、表示させて、ステップＳ２０へ処理を戻す。なお、コントローラ１０１は、たとえばＰＭＩＣ１００が表示装置を備えていない場合には、内部システム６０に対して当該残り時間を表示するよう指示を出しても良い。コントローラ１０１は、たとえば、上記終了電気量と、ステップＳ４０で取得した、充電開始から電池５０に充電された電気量との差として得られる電気量（以下、「差分電気量」という）を算出し、当該差分電気量を、最新のステップＳ２０で取得された充電電流および電池５０の電圧値で充電するのに要する時間を算出することによって、算出される。
【００５５】
なお、コントローラ１０１は、上記した残り時間を、電池５０についての電圧−残容量特性に基づき、電池５０の最大電気容量とステップＳ２０において取得される電圧値とを利用して、算出することもできる。具体的には、コントローラ１０１は、最大電気容量と、上記特性においてステップＳ２０で取得された電圧値に対応する残容量との差を求め、当該差分の容量を、ステップＳ２０で取得された充電電流および電池５０の電圧値で充電するために要する時間を算出することにより、残り時間を算出する。
【００５６】
電池５０の最大電気容量および電圧−残容量特性は、たとえば、予めコントローラ１０１の記憶装置において記憶されていても良い。もしくは、当該記憶装置には、複数種類の二次電池についての最大電気容量および電圧−残容量特性が格納され、そして、コントローラ１０１は、電気機器１に装着された電池５０の種類を取得した上で、上記した残り時間を算出するために使用する、当該取得した種類に対応した、最大電気容量および電圧−残容量特性を選択しても良い。なお、コントローラ１０１は、たとえば、外部から情報の入力を受付けることにより、または、装着された電池５０（の表面等）に記録された情報を読取る等により、装着された電池５０の種類を取得する。
【００５７】
また、電気機器１では、コントローラ１０１またはコントローラ３０１は、ステップＳ２０において取得された電池５０の充電電流および／または電圧を、環境（たとえば、温度センサ２０によって検出される温度）に応じて補正しても良い。コントローラ１０１またはコントローラ３０１は、その記憶装置に、たとえば温度に関連付けられた補正のための手段（たとえば、補正値または補正関数）を格納し、当該手段を利用して、充電電流および／または電圧を補正する。なお、コントローラ１０１は、ステップＳ２０でＦＧＩＣ３００から充電電流と電圧を取得した後であって、ステップＳ３０における判断の前に、補正を行なう。また、コントローラ３０１は、充電電流と電圧を取得した後、ＰＭＩＣ１００に送信するまでに、補正を行なう。
【００５８】
以上図４を参照して説明した充電制御処理では、二次電池（電池５０）の充電中に、充電開始からの時間と、充電電流と、電池５０の電圧とが、参照用データにおいて特定される関係にあるか否かの判断（ステップＳ３０）の結果に基づいて、電池５０の充電を継続するか否かを決定する。そして、特定される関係にないと判断された場合、電池５０の充電が停止される（ステップＳ７０）。一方、参照用データにおいて特定される関係にあると判断された場合、充電された電気量が「終了電気量」に到達するまで充電が継続される。具体的には、ステップＳ２０〜ステップＳ６０の処理が繰り返される。
【００５９】
ここで、電気機器１では、コントローラ１０１は、上述した充電制御処理を、ＡＣアダプタ７０が外部電源９０に接続されたことを条件として開始しても良い。
【００６０】
また、上記充電制御処理の終了後、ＡＣアダプタ７０と外部電源９０の接続が継続されている場合に、コントローラ１０１は、定期的にステップＳ２０と同様の手法で電池５０の電圧値を取得し、そして、上記した電圧−残容量特性においてこのように取得した電圧値に対応する残容量が特定の容量以下となったことを条件として、上記充電制御処理を再開させても良い。これにより、電気機器１において、放電によって電池５０の残容量が低下した場合でも、適宜、電池５０の充電を開始することができる。
【００６１】
電池５０の残容量の値に基づいて充電制御処理を開始する場合、コントローラ１０１は、一定時間、継続して電池５０の残容量が上記特定の容量以下となったことを条件として、上記充電制御処理を開始させても良い。これにより、電池５０の電圧値の検出誤差等による、一時的で不自然な電池５０の残容量の増減によって充電制御処理が開始されることを回避できる。
【００６２】
また、上記充電制御処理において、ステップＳ２０〜ステップＳ６０の処理は、所定時間ごとに繰り返される。具体的には、ステップＳ２０において取得される電流値は、たとえば、当該所定時間における充電電流（当該所定時間において外部電源９０から電池５０に送られた電荷の積算値）である。また、ステップＳ２０において取得される電圧値は、当該所定時間のある時点で検出された電圧値である。なお、当該所定時間に含まれる複数の時点で検出された電圧値の平均値であっても良い。
【００６３】
また、本実施の形態において、電気機器１は、内部システム６０と、電池５０と、充電装置とが一体的に構成されていても良いし、図５に示されるように、電池５０とそれ以外の部分が別体で構成されても良い。つまり、電池５０は、図５に示されるように、電気機器１Ａに対して、着脱可能に、そして、電気機器１Ａに対して交換可能に、構成される場合が有り得る。
【００６４】
また、充電装置についても、図６に示されるように、内部システム６０と別体で構成されても良い。図６では、充電装置１Ｂは、電池５０を充電するための装置として、そして、内部システム６０に対して独立して、構成される場合が有り得る。この場合、充電装置１Ｂは、内部システム６０とは別に、単独で、取引される場合も有り得る。そして、電池５０は、充電装置１Ｂで充電された後、充電装置１Ｂから取外され、内部システム６０に装着されて、内部システム６０に対して電力を供給する。
【００６５】
また、本実施の形態の電気機器１では、図７に示されるように、ステップＳ１０で充電を開始してから特定時間が経過したことに基づいて、強制的に充電が終了するように構成されていても良い。図７に示された処理では、コントローラ１０１は、ステップＳ４０において充電が完了していないと判断した後、ステップＳ４１で、タイマ１０４の計時時間を参照することにより、ステップＳ１０で充電が開始されてから特定時間が経過したか否かを判断する。そして、コントローラ１０１は、当該特定時間が経過したと判断すると、ステップＳ５０で充電を終了させる。一方、まだ経過していないと判断すると、コントローラ１０１は、ステップＳ６０へ処理を進める。これにより、電気機器１では、電池５０に対して、特定時間以上継続して、充電のために給電されることが、確実に回避される。なお、当該特定時間の具体的な値は、電池５０として使用される二次電池の種類に応じて変更されても良い。
【００６６】
上記充電制御処理では、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）を参照して説明されたように、電池５０が正常であるか異常であるかの判断が、各温度範囲ごとに設定された電流値と電圧値と充電時間の組合せについての基準値に基づいて判断された。なお、このような基準値は、電池５０の充電回数ごとに設定されていても良い。なお、同じ温度範囲の同じ充電時間についての基準値の傾向としては、電流値については充電回数が増えると低下し、電圧値については充電回数が増えると上昇する傾向にある。この場合、コントローラ１０１は、ステップＳ１０で充電を開始するたびに、充電回数を計数するカウンタのカウント値を１加算更新する。そして、コントローラ１０１は、ステップＳ３０では、当該カウンタにおけるカウント値に対応した充電回数についての、図３を参照して説明したような基準値を用いて、電池５０が正常であるか否かを判断する。これにより、電池５０の充電回数が多くなり、電池５０の劣化が想定される場合に、当該劣化した電池５０に応じた基準値に応じて、当該電池５０の正常／異常を判断できる。
【００６７】
また、本実施の形態の電気機器１では、図８に示されるように、ＦＧＩＣ３００は、電気機器１（充電装置）に対して、着脱可能に構成され、独立に取引対象とされる場合が有り得る。
【００６８】
今回開示された各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６９】
１，１Ａ 電気機器、１Ｂ 充電装置、２０ 温度センサ、４０ 抵抗、５０ 電池、６０ 内部システム、７０ ＡＣアダプタ、９０ 外部電源、１００ ＰＭＩＣ、１０１，３０１ コントローラ、１０３，３０３ Ｉ２Ｃインターフェース、１０４ タイマ、１１０ 充電制御部、３００ ＦＧＩＣ、３１２ 電圧検出部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電装置、電気機器、および、クーロンカウンタに関し、特に、充電池を充電するための充電装置、そのような充電装置を備えた電気機器、および、そのような充電装置と通信可能なクーロンカウンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、充電池の充電の終期の決定について、種々の技術が提案されてきた。たとえば、特許文献１（特開２００９−２５４０５５号公報）には、フォークリフト等の車両に利用される充電池の充電について、定電流制御と定電圧制御の後、最終的な定電流制御においてタイマ制御することにより、充電に関する制御の簡略化を図る技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５４０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、特許文献１に開示された技術では、フォークリフト等の、充電中に繰返し使用されることを考え難い充電池が対象とされている。なお、家電や携帯端末などに充電地が組み込まれた場合など、充電中にも電池が繰り返し使用されるような場合には、上記特許文献１に記載の技術が適用されると、満充電に達することなくタイマにより充電が停止するという事態が想定される。
【０００５】
近年の携帯端末のように画面の大型化や多機能化によって電力消費が上昇する一方、ユーザにおいて、より確実に満充電まで充電を完了させ、より長時間、充電することなく携帯端末を利用する要望がある。また、携帯端末に限らず、コードレスで利用できるテレビや掃除機などの、家電製品についても、さらには、すでに実用化が進んでいる電気自動車についても、このような要望がある。
【０００６】
本発明は、かかる実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、充電池の状態をより正確に検出して充電処理が行なえる充電装置、電気機器、および、クーロンカウンタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に従った充電装置は、二次電池を充電するための充電装置であって、二次電池に、当該二次電池の充電のために給電するための制御手段と、制御手段によって二次電池の充電が開始されてからの時間を測定するための計時手段と、二次電池の充電における充電電流を検出するための第１の検出手段と、二次電池の電圧を検出するための第２の検出手段と、二次電池の温度を検出するための第３の検出手段と、二次電池の充電における、充電時間と充電電流と二次電池の電圧と温度の関係についての情報を記憶するための記憶手段とを備え、制御手段は、二次電池の充電中に、計時手段が測定した時間と、第１の検出手段が検出した充電電流と、第２の検出手段が検出した二次電池の電圧と、第３の検出手段が検出した温度が、記憶手段に記憶された関係にあるか否かに基づいて、二次電池の充電を継続するか否かを決定する。
【０００８】
好ましくは、二次電池に充電された電気量を検出する第４の検出手段をさらに備え、制御手段は、第４の検出手段が検出した電気量に基づいて、二次電池の充電が完了したか否かを判断する。
【０００９】
好ましくは、制御手段は、二次電池についての電圧値と残容量特性とを関連付ける情報に基づき、第２の検出手段が検出した二次電池の電圧を利用して、二次電池の充電の残り時間を算出する。
【００１０】
好ましくは、制御手段は、二次電池に充電のための給電を開始してから、特定時間が経過したことを条件として、当該二次電池への給電を終了させる。
【００１１】
好ましくは、制御手段は、第３の検出手段が検出した温度に基づいて、第１の検出手段が検出した充電電流と第２の検出手段が検出した電圧の少なくとも一方を補正する。
【００１２】
好ましくは、制御手段は、第２の検出手段が検出した電圧に基づいて二次電池の残容量を算出し、当該残容量が特定の容量以下となったことを条件として、二次電池への給電を開始させる。
【００１３】
好ましくは、制御手段は、二次電池の残容量が、一定時間継続して、特定の容量以下となったことを条件として、二次電池への給電を開始させる。
【００１４】
好ましくは、記憶手段は、関係を、二次電池の充電の回数ごとに記憶し、制御手段は、記憶手段において、二次電池の回数に対応して記憶された関係に基づいて、二次電池の充電を継続するか否かを決定する。
【００１５】
本発明に従った電気機器は、上記したような充電装置と、充電装置において充電される二次電池から電力を供給されることにより所定の機能を実現する動作部とを備える。
【００１６】
本発明に従ったクーロンカウンタは、二次電池を充電するための充電装置と通信可能なクーロンカウンタである。上記充電装置は、二次電池に、当該二次電池の充電のために給電するための制御手段と、制御手段によって二次電池の充電が開始されてからの時間を測定するための計時手段とを備える。そして、上記クーロンカウンタは、二次電池の充電における充電電流を検出するための第１の検出手段と、二次電池の電圧を検出するための第２の検出手段とを備える。また、上記充電装置は、二次電池の温度を検出するための第３の検出手段と、二次電池の充電における、充電時間と充電電流と二次電池の電圧と温度の関係についての情報を記憶するための記憶手段とをさらに備える。そして、充電装置の制御手段は、二次電池の充電中に、計時手段が測定した時間と、第１の検出手段が検出した充電電流と、第２の検出手段が検出した二次電池の電圧と、第３の検出手段が検出した温度が、記憶手段に記憶された関係にあるか否かに基づいて、二次電池の充電を継続するか否かを決定する。
【００１７】
好ましくは、上記クーロンカウンタは、二次電池に充電された電気量を検出する第４の検出手段をさらに備える。そして、充電装置の制御手段は、第４の検出手段が検出した電気量に基づいて、二次電池の充電が完了したか否かを判断する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、二次電池の充電の際に、充電電流と二次電池の電圧の関係が、充電時間に応じた適した関係にあるか否かに基づいて、二次電池の充電を継続するか否かが決定される。
【００１９】
これにより、二次電池が充電を繰り返されること等によりその内部インピーダンスが高くなっているような場合に、充電を停止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の電気機器の一実施の形態である電気機器の全体構成を模式的に示す図である。
【図２】図１の電気機器において充電装置を構成する部分の電気的構成を模式的に示す図である。
【図３】図１の電気機器において利用されるデータの例を模式的に示す図である。
【図４】図１の電気機器において、電池の充電の際に実行される処理のフローチャートである。
【図５】図１に示された充電装置の変形例を示す図である。
【図６】図１に示された充電装置の他の変形例を示す図である。
【図７】図４のフローチャートに示された処理の変形例を説明するための図である。
【図８】図１の電気機器の全体構成の変形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】
【００２１】
以下、本発明の電気機器の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、同一の機能および作用を有する要素については、同じ符号を付し、重複する説明を繰返さない。
【００２２】
＜電気機器の概略構成＞
図１は、本発明の電気機器の一実施の形態である電気機器の全体構成を模式的に示す図である。
【００２３】
図１を参照して、電気機器１は、充電用の電池（二次電池）５０を備えている。そして、電気機器１では、外部電源９０から電力の供給を受けて、電池５０が充電される。
【００２４】
また、電気機器１は、外部電源９０から供給される電力を電池５０の充電のための電力に変換するＡＣ（Alternating Current）アダプタ７０と、電池５０への電力の供給を制御するＰＭＩＣ（Power Management Integrated Circuit）１００と、電池５０の電圧等を計測するためのＦＧＩＣ（Fuel Gauge Integrated Circuit）３００と、電池５０近傍の温度を検出するための温度センサ２０と、電気機器１の本質的な機能を発揮するための内部システム６０とを備える。内部システム６０は、電池５０から電力を供給される。
【００２５】
電気機器１の本質的な機能としては、たとえば電気機器１が電話機であれば、通話機能を含む。この場合、内部システム６０は、音声の入力および出力のためのマイクロフォンおよびスピーカや、音声入力回路および音声出力回路、ならびに、音声の送受信のための通信のための回路を含む。また、当該電話機がメールの送受信やウェブの閲覧等のためのデータの送受信の機能を有する場合には、内部システム６０は、そのようなデータを送受信するための通信のための回路やデータの変換を行なう回路（ソフトウェアと当該ソフトウェアを実現するための演算回路）を含む。
【００２６】
電気機器１が掃除機であれば、上記した本質的な機能は、ごみを吸引する機能を含む。この場合、内部システム６０は、当該機能を実現するためのモータや、当該モータへの電力の供給を制御するための回路を含む。
【００２７】
電気機器１がテレビであれば、映像を表示する機能を含む。この場合、内部システム６０は、当該映像を受信するための回路や、当該映像を表示するための回路（表示装置の動作を制御するための回路）、当該映像に付随して受信した音声を出力するための回路を含む。
【００２８】
電気機器１が電気自動車であれば、走行機能を含む。この場合、内部システム６０は、車輪を回転させるためのモータや、当該モータへの電力の供給を制御するための回路を含む。
【００２９】
電気機器１では、外部電源９０からの電力は、ＰＭＩＣ１００を介して、内部システム６０と電池５０とに供給される。ＰＭＩＣ１００は、内部システム６０へ供給する電流（負荷電流）と、電池５０に供給する電流（充電電流）を制御する。
【００３０】
ＰＭＩＣ１００は、電池５０の充電電流と、放電電流（電池５０から内部システム６０へ供給する電流）とを計測する。ＰＭＩＣ１００とＦＧＩＣ３００とは、Ｉ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）で通信する。
【００３１】
ＦＧＩＣ３００は、電池５０とアース（接地）との間に設けられた抵抗４０の間にかかる電圧により電池５０の電圧と、放電電流を測定する。また、ＦＧＩＣ３００は、ＰＭＩＣ１００から電池５０の充電電流を取得し、当該充電電流と放電電流に基づいて、電池５０に充電された電気量を算出するクーロンカウンタとして機能する。
【００３２】
電気機器１では、電池５０の充電を制御するための部分を充電装置と呼ぶ。具体的には、電気機器１において、電気機器１における、内部システム６０および電池５０以外の部分が充電装置を含む。
【００３３】
＜充電装置の構成＞
図２は、電気機器１において充電装置を構成する部分の電気的構成を模式的に示す図である。
【００３４】
図２を参照して、電気機器１では、ＰＭＩＣ１００とＦＧＩＣ３００は、それぞれ、Ｉ２Ｃ通信するためのＩ２Ｃインターフェース１０３，３０３を含む。
【００３５】
また、ＰＭＩＣ１００は、電池５０の充電等の種々の動作を制御するためのコントローラ１０１を含む。コントローラ１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置および当該演算装置が実行するプログラムを記憶する記憶装置を含む。コントローラ１０１は、たとえば上記演算装置が上記プログラムを実行することにより、本明細書に記載の機能を実現する。なお、上記記憶装置は、ＰＭＩＣ１００の本体に対して着脱可能に構成されていても良い。
【００３６】
また、ＰＭＩＣ１００は、上記負荷電流および／または上記充電電流を調整するための充電制御部１１０を含む。さらに、ＰＭＩＣ１００は、計時機能を有するタイマ１０４を含む。
【００３７】
ＦＧＩＣ３００は、ＰＭＩＣ１００との通信等の種々の動作を制御するためのコントローラ３０１を含む。コントローラ３０１は、ＣＰＵ等の演算装置および当該演算装置が実行するプログラムを記憶する記憶装置を含む。コントローラ３０１は、たとえば上記演算装置が上記プログラムを実行することにより、本明細書に記載の機能を実現する。なお、上記記憶装置は、ＦＧＩＣ３００の本体に対して着脱可能に構成されていても良い。
【００３８】
ＦＧＩＣ３００は、また、上記のように電池５０の電圧を測定する電圧検出部３１２を含む。
【００３９】
コントローラ３０１は、上記したように、ＰＭＩＣ１００で検出された充電電流と放電電流に基づいて、電池５０において充電された電気量を算出する。そして、コントローラ３０１は、当該電気量を、当該コントローラ３０１の記憶装置に格納し、そして、ＰＭＩＣ１００へ送信する。なお、コントローラ３０１は、当該電気量を、記憶装置に格納することなく直接ＰＭＩＣ１００へ送信しても良い。
【００４０】
コントローラ１０１は、後述するステップＳ４０において、ＦＧＩＣ３００において格納された電気量の、充電開始からの積算量を算出することにより、充電開始から電池５０に充電された電気量を算出する。
【００４１】
＜参照用のデータ＞
本実施の形態では、コントローラ１０１は、電池５０の充電中、充電電流と電池５０の電圧と充電開始からの時間とを検出し、そして、これらの検出値と参照用のデータとを利用して、電池５０が正常であるか異常であるかを判断する。そして、正常であると判断すれば、電池５０の充電を続行する。一方、異常であると判断すると、電池５０の充電を停止する。
【００４２】
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、電池５０が正常であるか異常であるかを判断するための参照用のデータの一例を模式的に示す図である。
【００４３】
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示されたデータは、ｔ１〜ｔ２℃，ｔ２〜ｔ３℃，ｔ３〜ｔ４℃…の複数の温度範囲のそれぞれについての、充電電流（電流値）と電圧（電圧値）と充電開始からの時間（充電時間）のそれぞれの範囲についての１以上の組合せを含む。図３（Ａ）はｔ１〜ｔ２℃についてのデータを示し、図３（Ｂ）はｔ２〜ｔ３℃についてのデータを示し、図３（Ｃ）はｔ３〜ｔ４℃についてのデータを示す。
【００４４】
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）の各温度範囲のデータでは、電流値と電圧値と充電時間の組合せが、行ごとに並べられている。たとえば、ｔ１〜ｔ２℃の温度範囲についてのデータ（図３（Ａ））では、電流値の範囲（Ａｔ１１〜Ａｔ１２）と電圧値の範囲（Ｖｔ１１〜Ｖｔ１２）と充電時間の範囲（Ｔｔ１１〜Ｔｔ１２）とが、１つの組合せを構成している。
【００４５】
なお、本実施の形態において、参照用のデータは、温度範囲ごとに、電流値と電圧値と充電時間の組み合わせを特定できる情報であればよく、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に挙げたような表形式に限定されるものではない。参照用のデータは、たとえば、ある温度において電流値が検出されたとき、当該温度とその時点での充電時間において、検出された電流値に対応するべき電圧値（または電圧値の範囲）および充電時間（または充電時間の範囲）を特定できる関数のデータであっても良い。また、本実施の形態では、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示されたように３種類の温度範囲についてのデータが説明されているが、参照用のデータが含む温度範囲の種類は、３種類に限定されない。
【００４６】
＜充電制御処理＞
図４は、ＰＭＩＣ１００において、電池５０の充電の際に実行される処理（制御処理）のフローチャートである。
【００４７】
図４を参照して、コントローラ１０１は、ＡＣアダプタ７０が外部電源９０に接続される等のタイミングで、ステップＳ１０を実行する。ステップＳ１０で、コントローラ１０１は、電池５０の充電を開始する。具体的には、コントローラ１０１は、外部電源９０から供給される電力の電池５０への供給を開始する。
【００４８】
次に、ステップＳ２０で、コントローラ１０１は、温度センサ２０における検出温度、電池５０の充電電流、および、電池５０の電圧を取得して、ステップＳ３０へ処理を進める。なお、ステップＳ２０では、コントローラ１０１は、ＦＧＩＣ３００から、電池５０の電圧値を取得する。
【００４９】
ステップＳ３０では、コントローラ１０１は、ステップＳ２０で取得したデータと、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）を参照して説明したような参照用のデータとに基づいて、電池５０が正常であるか否かを判断する。この判断の具体的としては、たとえば、まず、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示されたような複数の温度範囲から、ステップＳ２０において取得した温度センサ２０の検出温度が属する温度範囲（たとえば、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）のいずれであるか、等）を特定する。そして、当該温度範囲のデータにおいて、ステップＳ１０での充電開始からの経過時間が含まれる充電時間の範囲を特定する。そして、ステップＳ２０で取得した電流値が、上記のように特定された充電時間の範囲に対応する電流値の範囲に属し、かつ、ステップＳ２０で取得した電圧値が、上記のように特定された充電時間の範囲に対応する電圧値の範囲に属する場合、電池５０が正常であると判断する。一方、電流値と電圧値の少なくとも一方が、範囲に属さないと判断すると、電池５０が異常であると判断する。
【００５０】
そして、ステップＳ３０において、コントローラ１０１は、電池５０が正常であると判断するとステップＳ４０へ処理を進め、異常であると判断するとステップＳ７０へ処理を進める。なお、ステップＳ２０において取得した温度センサ２０の検出温度が参照用のデータにおいて記憶された温度の範囲に属さない場合にも、コントローラ１０１は、ステップＳ７０へ処理を進める。
【００５１】
ステップＳ７０では、コントローラ１０１は、電池５０の充電を停止させ、また、電池５０の充電を終了したことを報知して、処理を終了させる。充電の停止とは、外部電源９０からの電力の電池５０への供給を停止することである。また、報知とは、たとえば、上記した充電装置に設けられた所定のランプの点灯、または、内部システム６０に対する、電池５０の充電が異常終了した旨のメッセージの表示の指示、である。なお、ステップＳ７０では、少なくとも電池５０の充電が停止されればよく、報知動作は省略されても良い。
【００５２】
ステップＳ４０では、コントローラ１０１は、電池５０の充電が完了しているか否かを判断する。当該判断は、たとえば、上記したような、ステップＳ１０における充電開始から充電された電気量を算出することによって行なわれる。具体的には、当該電気量が、電池５０に対して予め定められた電気量（以下、「終了電気量」という）に到達していれば充電が完了したと判断し、まだ当該予め定められた電気量に到達していなければ充電は完了していないと判断する。そして、コントローラ１０１は、充電が完了したと判断するとステップＳ５０へ処理を進め、まだ充電が完了していないと判断するとステップＳ６０へ処理を進める。
【００５３】
ステップＳ５０では、コントローラ１０１は、電池５０への電力の供給することにより電池５０の充電を終了させて、図４に示した処理を終了させる。
【００５４】
ステップＳ６０では、コントローラ１０１は、充電の残り時間を算出し、表示させて、ステップＳ２０へ処理を戻す。なお、コントローラ１０１は、たとえばＰＭＩＣ１００が表示装置を備えていない場合には、内部システム６０に対して当該残り時間を表示するよう指示を出しても良い。コントローラ１０１は、たとえば、上記終了電気量と、ステップＳ４０で取得した、充電開始から電池５０に充電された電気量との差として得られる電気量（以下、「差分電気量」という）を算出し、当該差分電気量を、最新のステップＳ２０で取得された充電電流および電池５０の電圧値で充電するのに要する時間を算出することによって、算出される。
【００５５】
なお、コントローラ１０１は、上記した残り時間を、電池５０についての電圧−残容量特性に基づき、電池５０の最大電気容量とステップＳ２０において取得される電圧値とを利用して、算出することもできる。具体的には、コントローラ１０１は、最大電気容量と、上記特性においてステップＳ２０で取得された電圧値に対応する残容量との差を求め、当該差分の容量を、ステップＳ２０で取得された充電電流および電池５０の電圧値で充電するために要する時間を算出することにより、残り時間を算出する。
【００５６】
電池５０の最大電気容量および電圧−残容量特性は、たとえば、予めコントローラ１０１の記憶装置において記憶されていても良い。もしくは、当該記憶装置には、複数種類の二次電池についての最大電気容量および電圧−残容量特性が格納され、そして、コントローラ１０１は、電気機器１に装着された電池５０の種類を取得した上で、上記した残り時間を算出するために使用する、当該取得した種類に対応した、最大電気容量および電圧−残容量特性を選択しても良い。なお、コントローラ１０１は、たとえば、外部から情報の入力を受付けることにより、または、装着された電池５０（の表面等）に記録された情報を読取る等により、装着された電池５０の種類を取得する。
【００５７】
また、電気機器１では、コントローラ１０１またはコントローラ３０１は、ステップＳ２０において取得された電池５０の充電電流および／または電圧を、環境（たとえば、温度センサ２０によって検出される温度）に応じて補正しても良い。コントローラ１０１またはコントローラ３０１は、その記憶装置に、たとえば温度に関連付けられた補正のための手段（たとえば、補正値または補正関数）を格納し、当該手段を利用して、充電電流および／または電圧を補正する。なお、コントローラ１０１は、ステップＳ２０でＦＧＩＣ３００から充電電流と電圧を取得した後であって、ステップＳ３０における判断の前に、補正を行なう。また、コントローラ３０１は、充電電流と電圧を取得した後、ＰＭＩＣ１００に送信するまでに、補正を行なう。
【００５８】
以上図４を参照して説明した充電制御処理では、二次電池（電池５０）の充電中に、充電開始からの時間と、充電電流と、電池５０の電圧とが、参照用データにおいて特定される関係にあるか否かの判断（ステップＳ３０）の結果に基づいて、電池５０の充電を継続するか否かを決定する。そして、特定される関係にないと判断された場合、電池５０の充電が停止される（ステップＳ７０）。一方、参照用データにおいて特定される関係にあると判断された場合、充電された電気量が「終了電気量」に到達するまで充電が継続される。具体的には、ステップＳ２０〜ステップＳ６０の処理が繰り返される。
【００５９】
ここで、電気機器１では、コントローラ１０１は、上述した充電制御処理を、ＡＣアダプタ７０が外部電源９０に接続されたことを条件として開始しても良い。
【００６０】
また、上記充電制御処理の終了後、ＡＣアダプタ７０と外部電源９０の接続が継続されている場合に、コントローラ１０１は、定期的にステップＳ２０と同様の手法で電池５０の電圧値を取得し、そして、上記した電圧−残容量特性においてこのように取得した電圧値に対応する残容量が特定の容量以下となったことを条件として、上記充電制御処理を再開させても良い。これにより、電気機器１において、放電によって電池５０の残容量が低下した場合でも、適宜、電池５０の充電を開始することができる。
【００６１】
電池５０の残容量の値に基づいて充電制御処理を開始する場合、コントローラ１０１は、一定時間、継続して電池５０の残容量が上記特定の容量以下となったことを条件として、上記充電制御処理を開始させても良い。これにより、電池５０の電圧値の検出誤差等による、一時的で不自然な電池５０の残容量の増減によって充電制御処理が開始されることを回避できる。
【００６２】
また、上記充電制御処理において、ステップＳ２０〜ステップＳ６０の処理は、所定時間ごとに繰り返される。具体的には、ステップＳ２０において取得される電流値は、たとえば、当該所定時間における充電電流（当該所定時間において外部電源９０から電池５０に送られた電荷の積算値）である。また、ステップＳ２０において取得される電圧値は、当該所定時間のある時点で検出された電圧値である。なお、当該所定時間に含まれる複数の時点で検出された電圧値の平均値であっても良い。
【００６３】
また、本実施の形態において、電気機器１は、内部システム６０と、電池５０と、充電装置とが一体的に構成されていても良いし、図５に示されるように、電池５０とそれ以外の部分が別体で構成されても良い。つまり、電池５０は、図５に示されるように、電気機器１Ａに対して、着脱可能に、そして、電気機器１Ａに対して交換可能に、構成される場合が有り得る。
【００６４】
また、充電装置についても、図６に示されるように、内部システム６０と別体で構成されても良い。図６では、充電装置１Ｂは、電池５０を充電するための装置として、そして、内部システム６０に対して独立して、構成される場合が有り得る。この場合、充電装置１Ｂは、内部システム６０とは別に、単独で、取引される場合も有り得る。そして、電池５０は、充電装置１Ｂで充電された後、充電装置１Ｂから取外され、内部システム６０に装着されて、内部システム６０に対して電力を供給する。
【００６５】
また、本実施の形態の電気機器１では、図７に示されるように、ステップＳ１０で充電を開始してから特定時間が経過したことに基づいて、強制的に充電が終了するように構成されていても良い。図７に示された処理では、コントローラ１０１は、ステップＳ４０において充電が完了していないと判断した後、ステップＳ４１で、タイマ１０４の計時時間を参照することにより、ステップＳ１０で充電が開始されてから特定時間が経過したか否かを判断する。そして、コントローラ１０１は、当該特定時間が経過したと判断すると、ステップＳ５０で充電を終了させる。一方、まだ経過していないと判断すると、コントローラ１０１は、ステップＳ６０へ処理を進める。これにより、電気機器１では、電池５０に対して、特定時間以上継続して、充電のために給電されることが、確実に回避される。なお、当該特定時間の具体的な値は、電池５０として使用される二次電池の種類に応じて変更されても良い。
【００６６】
上記充電制御処理では、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）を参照して説明されたように、電池５０が正常であるか異常であるかの判断が、各温度範囲ごとに設定された電流値と電圧値と充電時間の組合せについての基準値に基づいて判断された。なお、このような基準値は、電池５０の充電回数ごとに設定されていても良い。なお、同じ温度範囲の同じ充電時間についての基準値の傾向としては、電流値については充電回数が増えると低下し、電圧値については充電回数が増えると上昇する傾向にある。この場合、コントローラ１０１は、ステップＳ１０で充電を開始するたびに、充電回数を計数するカウンタのカウント値を１加算更新する。そして、コントローラ１０１は、ステップＳ３０では、当該カウンタにおけるカウント値に対応した充電回数についての、図３を参照して説明したような基準値を用いて、電池５０が正常であるか否かを判断する。これにより、電池５０の充電回数が多くなり、電池５０の劣化が想定される場合に、当該劣化した電池５０に応じた基準値に応じて、当該電池５０の正常／異常を判断できる。
【００６７】
また、本実施の形態の電気機器１では、図８に示されるように、ＦＧＩＣ３００は、電気機器１（充電装置）に対して、着脱可能に構成され、独立に取引対象とされる場合が有り得る。
【００６８】
今回開示された各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６９】
１，１Ａ 電気機器、１Ｂ 充電装置、２０ 温度センサ、４０ 抵抗、５０ 電池、６０ 内部システム、７０ ＡＣアダプタ、９０ 外部電源、１００ ＰＭＩＣ、１０１，３０１ コントローラ、１０３，３０３ Ｉ２Ｃインターフェース、１０４ タイマ、１１０ 充電制御部、３００ ＦＧＩＣ、３１２ 電圧検出部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池を充電するための充電装置であって、
前記二次電池に、当該二次電池の充電のために給電するための制御手段と、
前記制御手段によって前記二次電池の充電が開始されてからの時間を測定するための計時手段と、
前記二次電池の充電における充電電流を検出するための第１の検出手段と、
前記二次電池の電圧を検出するための第２の検出手段と、
前記二次電池の温度を検出するための第３の検出手段と、
前記二次電池の充電における、充電時間と充電電流と前記二次電池の電圧と温度の関係についての情報を記憶するための記憶手段とを備え、
前記制御手段は、前記二次電池の充電中に、前記計時手段が測定した時間と、前記第１の検出手段が検出した充電電流と、前記第２の検出手段が検出した前記二次電池の電圧と、前記第３の検出手段が検出した温度が、前記記憶手段に記憶された前記関係にあるか否かに基づいて、前記二次電池の充電を継続するか否かを決定する、充電装置。
【請求項２】
前記二次電池に充電された電気量を検出する第４の検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記第４の検出手段が検出した電気量に基づいて、前記二次電池の充電が完了したか否かを判断する、請求項１に記載の充電装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記二次電池についての電圧値と残容量特性とを関連付ける情報に基づき、前記第２の検出手段が検出した前記二次電池の電圧を利用して、前記二次電池の充電の残り時間を算出する、請求項１または請求項２に記載の充電装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記二次電池に充電のための給電を開始してから、特定時間が経過したことを条件として、当該二次電池への給電を終了させる、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の充電装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第３の検出手段が検出した温度に基づいて、前記第１の検出手段が検出した充電電流と前記第２の検出手段が検出した電圧の少なくとも一方を補正する、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の充電装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記第２の検出手段が検出した電圧に基づいて前記二次電池の残容量を算出し、当該残容量が特定の容量以下となったことを条件として、前記二次電池への給電を開始させる、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の充電装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記二次電池の残容量が、一定時間継続して、前記特定の容量以下となったことを条件として、前記二次電池への給電を開始させる、請求項６に記載の充電装置。
【請求項８】
前記記憶手段は、前記関係を、前記二次電池の充電の回数ごとに記憶し、
前記制御手段は、前記記憶手段において、前記二次電池の回数に対応して記憶された前記関係に基づいて、前記二次電池の充電を継続するか否かを決定する、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の充電装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれかに記載の充電装置と、
前記充電装置において充電される二次電池から電力を供給されることにより所定の機能を実現する動作部とを備える、電気機器。
【請求項１０】
二次電池を充電するための充電装置と通信可能なクーロンカウンタであって、
前記充電装置は、
前記二次電池に、当該二次電池の充電のために給電するための制御手段と、
前記制御手段によって前記二次電池の充電が開始されてからの時間を測定するための計時手段とを備え、
前記クーロンカウンタは、
前記二次電池の充電における充電電流を検出するための第１の検出手段と、
前記二次電池の電圧を検出するための第２の検出手段とを備え、
前記充電装置は、
前記二次電池の温度を検出するための第３の検出手段と、
前記二次電池の充電における、充電時間と充電電流と前記二次電池の電圧と温度の関係についての情報を記憶するための記憶手段とをさらに備え、
前記充電装置の前記制御手段は、前記二次電池の充電中に、前記計時手段が測定した時間と、前記第１の検出手段が検出した充電電流と、前記第２の検出手段が検出した前記二次電池の電圧と、前記第３の検出手段が検出した温度が、前記記憶手段に記憶された関係にあるか否かに基づいて、前記二次電池の充電を継続するか否かを決定する、クーロンカウンタ。
【請求項１１】
前記二次電池に充電された電気量を検出する第４の検出手段をさらに備え、
前記充電装置の前記制御手段は、前記第４の検出手段が検出した電気量に基づいて、前記二次電池の充電が完了したか否かを判断する、請求項１０に記載のクーロンカウンタ。
【請求項１】
二次電池を充電するための充電装置であって、
前記二次電池に、当該二次電池の充電のために給電するための制御手段と、
前記制御手段によって前記二次電池の充電が開始されてからの時間を測定するための計時手段と、
前記二次電池の充電における充電電流を検出するための第１の検出手段と、
前記二次電池の電圧を検出するための第２の検出手段と、
前記二次電池の温度を検出するための第３の検出手段と、
前記二次電池の充電における、充電時間と充電電流と前記二次電池の電圧と温度の関係についての情報を記憶するための記憶手段とを備え、
前記制御手段は、前記二次電池の充電中に、前記計時手段が測定した時間と、前記第１の検出手段が検出した充電電流と、前記第２の検出手段が検出した前記二次電池の電圧と、前記第３の検出手段が検出した温度が、前記記憶手段に記憶された前記関係にあるか否かに基づいて、前記二次電池の充電を継続するか否かを決定する、充電装置。
【請求項２】
前記二次電池に充電された電気量を検出する第４の検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記第４の検出手段が検出した電気量に基づいて、前記二次電池の充電が完了したか否かを判断する、請求項１に記載の充電装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記二次電池についての電圧値と残容量特性とを関連付ける情報に基づき、前記第２の検出手段が検出した前記二次電池の電圧を利用して、前記二次電池の充電の残り時間を算出する、請求項１または請求項２に記載の充電装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記二次電池に充電のための給電を開始してから、特定時間が経過したことを条件として、当該二次電池への給電を終了させる、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の充電装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第３の検出手段が検出した温度に基づいて、前記第１の検出手段が検出した充電電流と前記第２の検出手段が検出した電圧の少なくとも一方を補正する、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の充電装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記第２の検出手段が検出した電圧に基づいて前記二次電池の残容量を算出し、当該残容量が特定の容量以下となったことを条件として、前記二次電池への給電を開始させる、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の充電装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記二次電池の残容量が、一定時間継続して、前記特定の容量以下となったことを条件として、前記二次電池への給電を開始させる、請求項６に記載の充電装置。
【請求項８】
前記記憶手段は、前記関係を、前記二次電池の充電の回数ごとに記憶し、
前記制御手段は、前記記憶手段において、前記二次電池の回数に対応して記憶された前記関係に基づいて、前記二次電池の充電を継続するか否かを決定する、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の充電装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれかに記載の充電装置と、
前記充電装置において充電される二次電池から電力を供給されることにより所定の機能を実現する動作部とを備える、電気機器。
【請求項１０】
二次電池を充電するための充電装置と通信可能なクーロンカウンタであって、
前記充電装置は、
前記二次電池に、当該二次電池の充電のために給電するための制御手段と、
前記制御手段によって前記二次電池の充電が開始されてからの時間を測定するための計時手段とを備え、
前記クーロンカウンタは、
前記二次電池の充電における充電電流を検出するための第１の検出手段と、
前記二次電池の電圧を検出するための第２の検出手段とを備え、
前記充電装置は、
前記二次電池の温度を検出するための第３の検出手段と、
前記二次電池の充電における、充電時間と充電電流と前記二次電池の電圧と温度の関係についての情報を記憶するための記憶手段とをさらに備え、
前記充電装置の前記制御手段は、前記二次電池の充電中に、前記計時手段が測定した時間と、前記第１の検出手段が検出した充電電流と、前記第２の検出手段が検出した前記二次電池の電圧と、前記第３の検出手段が検出した温度が、前記記憶手段に記憶された関係にあるか否かに基づいて、前記二次電池の充電を継続するか否かを決定する、クーロンカウンタ。
【請求項１１】
前記二次電池に充電された電気量を検出する第４の検出手段をさらに備え、
前記充電装置の前記制御手段は、前記第４の検出手段が検出した電気量に基づいて、前記二次電池の充電が完了したか否かを判断する、請求項１０に記載のクーロンカウンタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１１５８６２（Ｐ２０１３−１１５８６２Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５７５３９（Ｐ２０１１−２５７５３９）
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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