JP2011151891A - 二次電池の充電方法および充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池が満充電状態のまま放置されて劣化することを防止しつつ、ユーザが充電開始後すぐに二次電池を使用することができる二次電池の充電方法および充電装置を提供する。
【解決手段】電池残量検出部２７１により二次電池３の電池残量が検出される。ユーザの入力に基づいて充電完了時刻が設定される。さらに、充電開始時の電池残量から満充電状態になるまでの充電所要時間が算出される。そして、現在時刻と充電完了時刻との差から充電完了時刻までの残り時間が算出され、残り時間が充電所要時間よりも長い場合、二次電池３に対する充電が開始される。二次電池３の容量が所定の容量に達すると充電が一旦休止状態となる。次に、充電再開時刻が算出される。そして、現在時刻が充電再開時刻に至ると、二次電池３に対する充電が再開され、満充電状態に至るまで二次電池３に対する充電が行われる。
【選択図】図２

Description

この発明は、二次電池の充電方法および充電装置に関する。詳しくは、二次電池が満充電状態のまま放置されて劣化することを防ぐことにより電池の寿命を延ばす二次電池の充電方法および充電装置に関する。

近年、「持続可能な発展」の必要性が世界中で認識されるようになってきている。これは、環境問題の解決と経済発展の両立を目指したものであり、後世に対して豊かな生活を継承していくために必要な概念である。この中で、特に重要な課題はエネルギー問題ある。エネルギー問題を解決するためには、地球温暖化の抑制と、発展途上国で起こっている急速なエネルギー需要にこたえるための開発を両立させていく必要がある。このためには、２０世紀を支えてきた化石燃料に頼ったエネルギーから、太陽電池や風力発電といった再生可能エネルギーに転換していく必要がある。

このような世の中では、従来のように化学エネルギー、つまり、燃料をタンク等で貯蔵する様式から、電気エネルギーをリチウムイオン二次電池などに代表される蓄電池に貯蔵して使用する様式に移行しつつある。一般にリチウムイオン二次電池などの非水電界質二次電池は、ニッカド電池やニッケル水素電池などの他の電池と比較してエネルギー密度が高い。そのため、ノートパソコン、携帯電話機、デジタルカメラ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などのモバイル電子機器などに幅広く用いられている。

リチウムイオン二次電池のような化学電池は、電池内部で化学反応が起こっており、その副反応により、サイクル劣化・経年劣化することが知られている。リチウムイオン二次電池の寿命が短ければ、経済的にも、環境的にも、その価値が乏しくなってしまう。したがって、リチウムイオン二次電池の寿命を延ばすことが大きな研究開発課題になっている。そこで、リチウムイオン二次電池の材料やセルの開発により、その寿命を延ばす研究開発が行われている。

一方、リチウムイオン二次電池の充電方法を制御することにより、その寿命を延ばす発明も多く提案されている。例えば、高い電圧で充電した回数をカウントし、その値がある閾値以上超えた場合、充電電圧を下げることにより寿命を延ばす技術がある。また、リチウムイオン二次電池の劣化度を推定し、その劣化度合いに応じて、充電電流もしくは充電電圧を下げる技術もある。さらに、リチウムイオン二次電池の電圧を測定し、ある閾値以上の電圧がある場合には、充電を行わないようにする技術も提案されている。これらの技術では、リチウムイオン二次電池の充電電圧を下げる、もしくは、高い電圧で充電を繰り返さないようにすることにより、リチウムイオン二次電池の劣化を抑制しようと試みている。これは、高い電圧で充電、もしくは放置しておくと、リチウムイオン二次電池内部で不用意な化学反応が生じ、それにより、劣化が促進されるからである。したがって、リチウムイオン二次電池の寿命を延ばすためには、満充電状態のまま放置されることを回避することが重要である。

一方、ユーザ側の利便性を考慮すると、ユーザが使用したいときにリチウムイオン二次電池は満充電状態になっている必要がある。そのため、従来の充電装置はなるべく早く満充電状態にするために、二次電池が接続されると直ちに充電を開始していた。したがって、二次電池の充電方法は、リチウムイオン二次電池の寿命を延ばすためになるべく満充電状態にしないということと、ユーザの利便性のためにいつでも満充電状態にしておくという、相反する要求を満たす必要があった。

そこで、電池残量検出手段と、時刻計時手段とを備え、検出された電池残量から充電に要する時間を求め、さらに、充電完了時刻と充電に要する時間から充電開始時刻を求め、時刻が充電開始時刻に達したときに充電を開始する二次電池の充電装置が提案されている（特許文献１）。

特開２０００―２５３５９６号公報

しかし、特許文献１の二次電池の充電装置においては、二次電池が電池充電器に接続されても充電開始時刻までは充電は開始されない。例えば、ユーザが午後２３時に電池残量が殆どない空の状態である二次電池が搭載された電子機器を充電装置に接続して、充電完了時刻を翌日の午前７時に設定しつつ、その電子機器を充電装置に接続後すぐに使用したい場合を想定する。なお、満充電状態にするまでに要する充電時間は３時間とする。この場合、二次電池が搭載された電子機器が充電装置に接続されていても午前４時までは充電は開始されないこととなる。したがって、電子機器を充電装置に接続後に急遽使用する必要が生じた場合であっても、ユーザはその電子機器をすぐには使用することができないという問題がある。

さらに、特許文献１の充電装置においては、充電に必要な時間を算出し、その充電に必要な時間をユーザによって指定された充電が終了すべき時刻から減算して充電開始時刻を求める。しかし、充電に必要な時間に対して、充電が終了すべき時刻までに残されている時間が足りなかった場合の対処については何ら方策がとられていない。

したがって、この発明は、二次電池が満充電状態のまま放置されて劣化することを防止しつつ、充電装置に接続されると充電が開始されることによりユーザが充電開始後すぐに二次電池を使用することができる二次電池の充電方法および充電装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、第１の発明は、現在時刻を計時する計時ステップと、二次電池の充電が完了する充電完了時刻を設定する充電完了時刻設定ステップと、二次電池の容量が所定の容量に到達した状態から充電を開始した場合に二次電池の充電が完了するまでに要する時間と、充電完了時刻とに基づいて充電再開時刻を算出する充電再開時刻算出ステップと、二次電池を所定の容量まで充電した後充電を休止し、現在時刻が充電再開時刻に達したとき充電を再開する第１の充電モードで充電を行う充電制御ステップとを備える二次電池の充電方法である。

第２の発明は、現在時刻を計時する計時ステップと、二次電池の充電が完了する充電完了時刻を設定する充電完了時刻設定ステップと、充電開始時の二次電池の電池残量を検出する電池残量検出ステップと、充電開始時の電池残量から充電を開始して充電完了時刻に充電が完了するように充電電流を調整して充電を行う充電制御ステップとからなる二次電池の充電方法である。

第３の発明は、現在時刻を計時する計時手段と、二次電池の充電が完了する充電完了時刻を設定する充電完了時刻設定手段と、二次電池の容量が所定の容量に到達した状態から充電を開始した場合に二次電池の充電が完了するまでに要する時間と、充電完了時刻とに基づいて充電再開時刻を算出する充電再開時刻算出手段と、二次電池を所定の容量まで充電した後充電を休止し、現在時刻が充電再開時刻に達したとき充電を再開する第１の充電モードで充電を行う充電制御手段とからなる二次電池の充電装置である。

第４の発明は、現在時刻を計時する計時手段と、二次電池の充電が完了する充電完了時刻を設定する充電完了時刻設定手段と、充電開始時の二次電池の電池残量を検出する電池残量検出手段と、充電開始時の電池残量から充電を開始して充電完了時刻に充電が完了するように充電電流を調整して充電を行う充電制御手段とからなる二次電池の充電装置である。

この発明によれば、充電完了時刻を設定し、その時刻に充電完了となるように充電を制御することができるため、二次電池が満充電状態のまま放置されることを防止して、二次電池の寿命を延長させることができる。さらに、二次電池を充電装置に接続後すぐに充電が開始されるため、ユーザは充電装置に接続後直ちに二次電池の使用を開始することができる。

この発明の第１の実施の形態に係る充電装置の外観を示す外観図である。 この発明の第１の実施の形態に係る充電装置の構成を示すブロック図である。 この発明の第１の実施の形態に係る充電装置による充電処理の流れを示すフローチャートである。 この発明の第１の実施の形態に係る充電装置による充電処理の流れを示すフローチャートである。 この発明の第１の実施の形態に係る充電装置によって充電がなされた二次電池の電池電圧と時刻との関係を示すグラフである。 この発明の第２の実施の形態に係る充電装置の構成を示すブロック図である。 この発明の第２の実施の形態に係る充電装置による充電処理の流れを示すフローチャートである。 この発明の第２の実施の形態に係る充電装置によって充電がなされた二次電池の電池電圧と時刻との関係を示すグラフである。 この発明の変形例に係る充電装置によって充電がなされた二次電池の電池電圧と時刻との関係を示すグラフである。 この発明の変形例に係る無接点充電方式を採用した充電装置の外観図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（充電電流の供給を一時的に休止することにより充電を制御する例）
２．第２の実施の形態（充電電流の大きさを調整することにより充電を制御する例）
３．変形例

＜１．第１の実施の形態＞
［充電装置の外観構成］
図１は、この発明に係る充電装置１の外観構成を示す外観図である。図１に示すように、充電装置１は電子機器２を起立した状態で保持して充電する充電台として構成されている。電子機器２は、充放電可能なリチウムイオン二次電池（以下、二次電池３と称する。）を搭載した携帯電話機、携帯ゲーム機、携帯音楽プレーヤーなどである。電子機器２の底面には後述する接続部１４と接続するための受電用コネクタ４が設けられている。なお、本実施の形態では、電子機器２に搭載される二次電池３は単電池セル当たりの満充電電圧が４．２Ｖのリチウムイオン二次電池とする。ただし、用いる電池は４．２Ｖのリチウムイオン二次電池に限らず、充電することにより繰り返し使用することができる電池であればどのようなものでもよい。

表示部１１は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＰＤＰ(Plasma Display Panel)、有機ＥＬ(Electro Luminescence)パネルなどのディスプレイにより構成された表示手段であり、充電装置１のフロントパネル部分に設けられている。表示部１１は、現在時刻Ｔｎ、充電完了時刻Ｔｆなどの情報を表示するためのものである。本実施の形態では、表示部１１の上側には現在時刻Ｔｎが表示されており、下側にはユーザが設定した充電完了時刻Ｔｆが表示されている。ここで、充電完了時刻Ｔｆとは、ユーザが二次電池３が満充電状態になり充電が完了することを希望する時刻であり、この発明に係る充電装置１は、その充電完了時刻Ｔｆに二次電池３が満充電状態になるように充電を行う。

入力部１２は、充電装置１のフロントパネル部分に設けられている時刻入力ボタン１２１、時刻設定ボタン１２２、充電開始ボタン１２３、キャンセルボタン１２４とから構成されている。入力部１２を構成するそれら各種ボタンがユーザにより押下されると、各種ボタンに対応する入力信号が後述する制御部２７に送られる。

時刻入力ボタン１２１は、時間送りボタンと時間戻しボタンの２つのボタンから構成され、ユーザが充電完了時刻Ｔｆを入力する場合に用いる入力手段である。時間送りボタンと時間戻しボタンとがユーザにより押下されると、それに連動して表示部１１に表示されている充電完了時刻Ｔｆが変化するように構成されている。時刻設定ボタン１２２は、ユーザが時刻入力ボタン１２１で充電完了時刻Ｔｆを入力した後に押下することにより充電開始時刻が設定される。充電開始ボタン１２３は、充電開始の指示を入力するための入力手段である。充電開始ボタン１２３が押下されると、充電完了時刻Ｔｆが設定されていたとしてもそれに関わらず充電が開始される。この充電開始ボタン１２３が押下されることにより開始される充電は、後述する第３の充電モードに相当するものである。キャンセルボタン１２４は、充電装置１に対して設定した充電完了時刻Ｔｆのキャンセルや充電開始のキャンセルの指示を入力する場合に操作されるものである。

なお、充電装置１のフロントパネル部分は斜め上方に向かうように構成されており、ユーザが表示部１１を視認しやすく、また、入力部１２を操作し易いように構成されている。

凹部１３は、充電台の上面に開口するように形成されており、挿入された電子機器２を起立した状態に保持するものである。凹部１３をある程度の深さを有するように構成することにより、充電装置１は電子機器２を起立した状態で保持することができる。接続部１４は、凹部１３に挿入された電子機器２の底面の受電用コネクタ４と対応するように凹部１３の底面に設けられた送電用コネクタである。電子機器２を凹部１３に挿入することにより、電子機器２の受電用コネクタ４と接続部１４とが接続されて電子機器２が充電装置１に接続される。また、凹部１３の前方には、充電中に点灯することにより充電中であることをユーザに通知する通知手段としてのＬＥＤ１５が設けられている。ＬＥＤ１５は、後述する第１の充電モード、第２の充電モードなどの充電モードごとに異なる色に点灯するようにしてもよい。

［充電回路の構成］
図２は、充電装置１内部に設けられた充電回路２０の概略構成を示すブロック図である。図２に示すように、充電回路２０は、接続部１４、ＡＣアダプタ２１、スイッチ部２２、電圧検出部２３、電流検出部２４、時刻計時部２５、記憶部２６および制御部２７とから構成されている。そして、制御部２７は、電池残量検出部２７１、充電完了時刻設定部２７２、充電所要時間算出部２７３、残り時間算出部２７４、充電再開時刻算出部２７５および充電制御部２７６を含む。制御部２７は、表示部１１および入力部１２とも接続されている。

ＡＣアダプタ２１は充電用電源として安定した特性を有するＡＣアダプタである。ＡＣアダプタ２１の入力端子ｔ１およびｔ２が商用電源（図示せず。）と接続され、ＡＣアダプタ２１の出力端子ｔ３、ｔ４に商用電源から生成された所定の直流電圧が発生する。

スイッチ部２２は、電子機器２に搭載された二次電池３に対する充電電流の供給をオン／オフするためのスイッチである。スイッチ部２２は制御部２７と接続されており、制御部２７からの制御信号に従ってオン／オフが切り換えられることにより、二次電池３への充電、充電休止、充電終了が切り換えられる。スイッチ部２２としては、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）などの半導体スイッチング素子を用いることが可能である。

電圧検出部２３は、二次電池３の電池電圧を検出し、検出したアナログ信号をＡ／Ｄコンバータ（図示せず。）でデジタル信号に変換して制御部２７に供給する。電流検出部２４は、例えば、抵抗素子に流れる電流によって生じた電圧を出力することによってＡＣアダプタ２１から接続部１４を介して二次電池３へと供給された充電電流を検出するものである。

時刻計時部２５は、時間を計測する計時手段として構成される処理部であり、現在時刻Ｔｎ（実時間）を計時する。時刻計時部２５によって生成された現在時刻情報は制御部２７に供給され、後述する残り時間Ｔｚなどの算出に用いられる。

制御部２７は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などにより構成されるマイクロコンピュータである。制御部２７は、所定の制御プログラムを実行することにより、電池残量検出部２７１、充電完了時刻設定部２７２、充電所要時間算出部２７３、残り時間算出部２７４、充電再開時刻算出部２７５および充電制御部２７６として機能する。また、制御部２７は、入力部１２に対するユーザの入力に対応した表示部１１への現在時刻Ｔｎおよび充電完了時刻Ｔｆの表示や、ＬＥＤ１５の点灯制御など、充電装置１全体の動作制御も行う。

電池残量検出部２７１は、二次電池３の電池残量を検出する。電池残量の検出は、例えば、二次電池３の電池電圧又は内部抵抗を測定することにより行うことが可能である。

充電完了時刻設定部２７２は、ユーザが入力部１２を介して入力した充電完了時刻に基づいて充電完了時刻Ｔｆを設定し、設定された充電完了時刻Ｔｆを記憶部２６に格納するものである。

充電所要時間算出部２７３は、電池残量検出部２７１が検出した充電開始時における二次電池３の電池残量から所定の充電電流で充電を開始したと仮定して、その電池残量から二次電池３が満充電状態になるまでに要する時間（以下、充電所要時間Ｔｒと称する。）を算出する。

残り時間算出部２７４は、充電完了時刻設定部２７２によって設定された充電完了時刻Ｔｆから時刻計時部２５によって計時される現在時刻Ｔｎを減算することによって、現在時刻Ｔｎから充電完了時刻Ｔｆまでに残されている時間（以下、残り時間Ｔｚと称する。）を算出する（Ｔｚ＝Ｔｆ−Ｔｎ）。例えば、充電完了時刻Ｔｆが午前７時であり、現在時刻Ｔｎが午前１時の場合、残り時間Ｔｚは６時間となる。

充電再開時刻算出部２７５は、二次電池３が所定の容量まで充電されたと仮定し、その所定の容量から所定の充電電流で充電を再開した場合に二次電池３が満充電状態になるまでに要する時間（以下、再開後所要時間Ｔｈと称する。）を算出する。そして、充電完了時刻Ｔｆからその再開後所要時間Ｔｈを減算することにより、充電を再開する時刻（以下、充電再開時刻Ｔｓと称する。）を算出する（Ｔｓ＝Ｔｆ−Ｔｈ）。後述するように、この発明の第１の実施の形態は、充電を開始し、所定の容量に達するとそこで一旦充電を休止し、その後充電を再開するため、充電再開時刻算出部２７５はその充電を再開する時刻を算出するものである。

充電制御部２７６は、入力部１２を介して行われた入力、電池残量検出部２７１により検出された二次電池３の残量、充電完了時刻Ｔｆとに基づいて、どのように二次電池３の充電を行うかを判断する。そして、その判断に基づいてスイッチ部２２に所定の制御信号を送り、スイッチ部２２のオン、オフの制御を行う。スイッチ部２２のオン、オフなど、詳細な充電処理の内容については後述する。

このようにして電子機器２に搭載された二次電池３を充電する充電装置１が構成されている。本実施の形態では、充電は所定の充電電流により定電流充電で行われる。ただし、定電流充電だけでなく、定電圧充電と組み合わせた定電流定電圧充電やパルス充電などの充電方法を用いることも可能である。

［充電装置の動作］
以下、上述のように構成された充電装置１によって行われる充電方法について図３、図４のフローチャートおよび図５のグラフを参照して説明する。

二次電池３を搭載した電子機器２が充電装置１に接続されると、まず、ステップＳ１で充電開始ボタン１２３がユーザにより押下されたか否かが判定される。ステップＳ１で充電開始ボタン１２３が押下されていないと判定された場合、処理はステップＳ２に進む。そして、ステップＳ２で電池残量検出部２７１により二次電池３の電池残量が検出される。次に、ステップＳ３でユーザの入力部１２を介した入力に基づいて充電完了時刻設定部２７２により充電完了時刻Ｔｆが設定され、充電完了時刻Ｔｆが記憶部２６に保持される。

次に、ステップＳ４で、充電開始時における電池残量から所定の充電電流で充電を開始した場合に満充電状態になるまでの充電所要時間Ｔｒが算出される。なお、第１の実施の形態では二次電池３は充電装置１に接続された時点で電池残量が殆どない空の状態であり、満充電に至るまでの充電所要時間Ｔｒは４時間であるものとして説明を行う。

次に、ステップＳ５で現在時刻Ｔｎと充電完了時刻Ｔｆとの差から充電完了時刻Ｔｆまでの残り時間Ｔｚが算出される（Ｔｚ＝Ｔｆ−Ｔｎ）。そして、ステップＳ６でその残り時間Ｔｚが充電所要時間Ｔｒよりも長いか否かが判定される。ステップＳ６において、残り時間Ｔｚが充電所要時間Ｔｒよりも長いと判定された場合（ステップＳ６のＹｅｓ）、処理はステップＳ７に進む。例えば、現在時刻Ｔｎが午前１時であり、ユーザが希望する充電完了時刻Ｔｆは午前７時であるという状況を想定すると、残り時間Ｔｚは６時間である。この場合、充電所要時間Ｔｒ（４時間）に比べて残り時間Ｔｚ（６時間）の方が長いため、処理はステップＳ７に進み、第１の充電モードにより充電が行われる。

次に、ステップＳ７で二次電池３に対する充電が開始される。そして、ステップＳ８で所定の容量まで充電がなされたか否かが判定される。判定は例えば、二次電池３の電池電圧が所定の容量に相当する電池電圧に達したか否かを判定することによって行われる。ただし、判定はこの方法に限定されるものではない。本実施の形態では所定の容量に相当する電池電圧は４．０Ｖに設定されている。ただし、電池電圧の値は４．０Ｖに限られるものではなく、二次電池３が使用可能となる容量に相当する値以上であり、さらに、満充電電圧である４．２Ｖ以下であればどのような値でもよい。そして、ステップＳ８による判定が繰り返されながら、図５に示すように、電池電圧が４．０Ｖに達するまで充電が行われる（ステップＳ８のＮｏ）。そして、ステップＳ８で所定の容量に達したと判定された場合、処理はステップＳ９に進む（ステップＳ８のＹｅｓ）。

次に、ステップＳ９で 制御部２７よりスイッチ部２２に対してスイッチをオフにするための制御信号が出力され、スイッチがオフに切り換えられる。これにより、二次電池３に対する充電電流の供給が停止され、図５に示すように、充電が一旦休止状態となる。このように充電を一旦休止することによって、二次電池３が満充電状態のまま放置されることを防止することができる。

次に、ステップＳ１０で充電再開時刻Ｔｓが算出される。充電再開時刻Ｔｓは、充電完了時刻Ｔｆから、電池電圧４．０Ｖの状態から充電を再開して満充電状態になるまでの再開後所要時間Ｔｈを減算することにより算出される（Ｔｓ＝Ｔｆ−Ｔｈ）。そして、ステップＳ１１で現在時刻Ｔｎが充電再開時刻Ｔｓに至ったか否かが判定され、至ってはいないと判定される限り、充電の休止状態が継続される（ステップＳ１１のＮｏ）。ステップＳ１１で現在時刻Ｔｎが充電再開時刻Ｔｓに至ったと判定された場合、処理はステップＳ１２に進む（ステップＳ１１のＹｅｓ）。

次に、ステップＳ１２で制御部２７からスイッチ部２２に対してスイッチをオンにするための制御信号が出力され、スイッチがオフからオンに切り換えられる。これにより二次電池３に対する充電電流の供給が開始されて充電が再開される。そして、ステップＳ１３で二次電池３が満充電状態に至ったか否かが判定され、満充電状態に至るまで図５に示すように二次電池３に対する充電が行われる（ステップＳ１３のＮｏ）。そして、ステップＳ１３で二次電池３が満充電状態に至ったと判定された場合、充電処理は終了となる（ステップＳ１３のＹｅｓ）。なお、この発明では充電完了時刻Ｔｆに二次電池３が満充電状態になるように充電を行っているため、ステップＳ１３においては、現在時刻Ｔｎが充電完了時刻Ｔｆに至ったか否かを判定し、充電完了時刻Ｔｆに至った場合に充電処理が終了となるようにしてもよい。

このように、第１の実施の形態における第１の充電モードでは、二次電池３を搭載した電子機器２が充電装置１に接続されると、まず、二次電池３が所定の容量に達するまで、すなわち、二次電池３の電池電圧が満充電電圧以下の所定の値に達するまで充電が行われる。これにより、ユーザは電子機器２を充電装置１に接続後直ちに使用することができる。そして、電池電圧が所定の値に達すると充電は一旦休止され、現在時刻Ｔｎが充電再開時刻Ｔｓに至ると充電が再開される。これにより、二次電池３が満充電状態のまま放置されることを防止しつつ、ユーザが二次電池３が満充電状態になっていることを望む充電完了時刻Ｔｆには二次電池３を満充電状態にすることができる。よって、二次電池３の寿命を延ばすためになるべく満充電状態にしないということと、ユーザの利便性のためユーザが希望する時間には常に満充電状態にするということの相反する２つの要求を満たすことができる。

一方、ステップＳ６において、残り時間Ｔｚが充電所要時間Ｔｒよりも短いと判定された場合（ステップＳ６のＮｏ）、処理はステップＳ１４に進む。例えば、現在時刻Ｔｎが午前４時であり、ユーザの希望により設定された充電完了時刻Ｔｆは午前７時であるという状況を想定すると、残り時間Ｔｚは３時間である。この場合、充電所要時間Ｔｒ（４時間）に比べて残り時間Ｔｚ（３時間）の方が短いため、処理はステップＳ１４に進み、充電は第２の充電モードで行われる。

次に、ステップＳ１４で二次電池３に対する充電が開始され、ステップＳ１５で現在時刻Ｔｎが充電完了時刻Ｔｆに至ったか否かが判定される。充電完了時刻Ｔｆには至っていない場合（ステップＳ１５のＮｏ）は、ステップＳ１５の判定が繰り返されながら充電完了時刻Ｔｆになるまで二次電池３に対する充電が行われる。そして、ステップＳ１５で充電完了時刻Ｔｆになったと判定した場合、充電処理は終了となる（ステップＳ１５のＹｅｓ）。

このステップＳ１４およびステップＳ１５の第２の充電モードによる充電処理は、充電所要時間Ｔｒに対して残り時間Ｔｚが短い場合には充電装置１に電子機器２が接続されたら直ちに充電を開始するというものである。なお、この場合、充電所要時間Ｔｒが４時間であるのに対し、充電が行われた時間が３時間であるため、二次電池３は満充電状態に至らずに充電処理は終了となる。

一方、ステップＳ１で充電開始ボタン１２３が押下されたと判定された場合、処理はステップＳ１６に進む（ステップＳ１のＹｅｓ）。そして、ステップＳ１６で二次電池３に対する充電が開始され、ステップＳ１７で二次電池３が満充電状態に至ったか否かが判定される。満充電状態には至っていないと判定された場合（ステップＳ１７のＮｏ）は、ステップＳ１７の判定を繰り返しながら満充電になるまで二次電池３に対する充電が行われる。そして、ステップＳ１７で二次電池３が満充電になったと判定された場合、処理は終了となる（ステップＳ１７のＹｅｓ）。このようにステップＳ１６およびステップＳ１７で行われる充電処理を第３の充電モードとする。第３の充電モードは、ユーザによる充電開始を指示する入力があった場合には、残り時間Ｔｚや充電完了時刻Ｔｆに関わらず、直ちに充電を開始するものである。これにより、ユーザが充電を急ぐ場合、通常の充電装置として使用したい場合にも対応することができる。

＜２．第２の実施の形態＞
以下、この発明の第２の実施の形態について、図６乃至図８を参照して説明する。なお、第２の実施の形態において、第１の実施の形態の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して援用し、その説明を省略する。

［充電回路の構成］
図６は、この発明の第２の実施の形態において充電装置１に設けられた充電回路３０の構成を示すブロック図である。電流調整部３１は、ＡＣアダプタ２１と接続され、充電制御部２７６からの制御信号にしたがって二次電池３に供給される充電電流の大きさを調整することにより、充電速度の調整を行うものである。充電電流の大きさの調整は、例えば、制御部から出力される制御信号に従い充電電流のパルスの時間幅を調整することにより行われる。第２の実施の形態における充電回路３０は、スイッチ部２２がなく、電流調整部３１を備える点で第１の実施の形態と異なる。

制御部２７は、所定の制御プログラムを実行することにより、電池残量検出部２７１、充電完了時刻設定部２７２、充電所要時間算出部２７３、残り時間算出部２７４、充電再開時刻算出部２７５および充電制御部２７６として機能する。そして、第２の実施の形態における充電制御部２７６は、上述のように、充電電流の大きさを調整するために電流調整部３１に対して所定の制御信号を出力する。

なお、充電台として構成されている充電装置１の外観は第１の実施の形態と同様である。

［充電装置の動作］
以下、上述のように構成された充電装置１による充電方法について図７のフローチャートおよび図８のグラフを参照して説明する。なお、ステップＳ１４およびステップＳ１５の第２の充電モード、ステップＳ１６およびステップＳ１７の第３の充電モードについては第１の実施の形態と同様であるため、その説明を省略する。

二次電池３を搭載した電子機器２が充電装置１に接続されると、まず、ステップＳ１で充電開始ボタン１２３がユーザにより押下されたか否かが判定される。ステップＳ１で充電開始ボタン１２３が押下されてないと判定された場合（ステップＳ１のＮｏ）、処理はステップＳ２に進み、電池残量検出部２７１により二次電池３の電池残量が検出される。次に、ステップＳ３で充電完了時刻Ｔｆが設定される。

次に、ステップＳ２１で、二次電池３を充電装置１における最大充電電流で充電した場合に、ステップＳ２で算出された電池残量から満充電状態になるまでの所要時間（充電所要時間Ｔｒ）が算出される。次に、ステップＳ５で現在時刻Ｔｎと充電完了時刻Ｔｆとの差から充電完了時刻Ｔｆまでの残り時間Ｔｚが算出される（Ｔｚ＝Ｔｆ−Ｔｎ）。そして、ステップＳ６でその残り時間Ｔｚが充電所要時間Ｔｒよりも長いか否かが判定される。ステップＳ６において、残り時間Ｔｚが充電所要時間Ｔｒよりも長いと判定された場合（ステップＳ６のＹｅｓ）、処理はステップＳ２２に進む。

ステップＳ２２では、ステップＳ２で算出された二次電池３の電池残量とステップＳ３で設定された充電完了時刻Ｔｆとに基づいて、現在時刻Ｔｎから充電を開始して、充電完了時刻Ｔｆに二次電池３が満充電状態になるように充電電流の大きさが算出される。そして、制御部２７より電流調整部３１に対して電流を調整するための制御信号が出力されることにより、算出された充電電流の大きさが設定される。

次に、ステップＳ２３でステップＳ２２で設定された充電電流によって充電が開始される。そして、ステップＳ２４で二次電池３が満充電状態に至ったか否かが判定され、満充電状態に至るまで二次電池３に対する充電が行われる（ステップＳ２４のＮｏ）。ステップＳ２４で二次電池３が満充電状態に至ったと判定された場合、充電処理は終了となる（ステップＳ２４のＹｅｓ）。なお、ステップＳ２４において、二次電池３が満充電状態に至ったか否かではなく、現在時刻Ｔｎが充電完了時刻Ｔｆに至ったか否かを判定するようにしてもよいのは第１の実施の形態と同様である。このようにして行われる充電を便宜上、第４の充電モードと称する。

このように、第４の充電モードでは、二次電池３を搭載した電子機器２が充電装置１に接続されると二次電池３に供給される充電電流の大きさが算出され、その充電電流により充電完了時刻Ｔｆに二次電池３が満充電状態になるように充電が行われる。これにより、ユーザは電子機器２を充電装置１に接続後直ちに使用することができる。さらに、充電完了時刻Ｔｆに二次電池３が満充電状態になるように充電が行われるので、二次電池３が満充電状態のまま放置されることを防止しつつ、ユーザが二次電池３が満充電状態になっていることを望む充電完了時刻Ｔｆには二次電池３は満充電状態にすることができる。よって、第１の実施の形態と同様に、二次電池３の寿命を延ばすためになるべく満充電状態にしないということと、ユーザの利便性のためユーザが希望する時間には常に満充電状態にするということの相反する２つの要求を満たすことができる。

＜３．変形例＞
以上、この発明の実施の形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。

図９に示すように、充電の途中で充電電流の大きさを変化させることにより充電完了時刻Ｔｆに二次電池３が満充電状態になるように充電を行ってもよい。この場合はまず、所定の充電電流で二次電池３を所定の容量まで充電する。そして、その所定の容量に達した時刻から後は充電電流の大きさを変更して充電を行う。その場合の充電電流の大きさは、充電完了時刻Ｔｆから所定の容量に達した時刻を減算することによって算出される残り時間Ｔｚの間充電を行い、充電完了時刻Ｔｆに満充電状態になるように調整される。

この方法によっても、ユーザは電子機器２を充電装置１に接続後直ちに使用することができる。さらに、二次電池３の寿命を延ばすためになるべく満充電状態にしないということと、ユーザの利便性のためユーザが希望する時間には常に満充電状態にするということの相反する２つの要求を満たすことができる。

第１の実施の形態における第２の充電モードは、充電所要時間Ｔｒに対して残り時間Ｔｚが短い場合には、電子機器２が充電装置１に接続されると直ちに充電を開始するというものである。この場合、上述のように、充電所要時間Ｔｒに対して残り時間Ｔｚが短いため、通常の充電では二次電池３は満充電状態に至らずに充電処理は終了となる。そこで、第１の実施の形態においても第２の実施の形態に示したような電流調整部３１を充電回路２０に設けて、第２の充電モードにおいて充電完了時刻Ｔｆまでに二次電池３を満充電状態にするために、充電電流の大きさを増加させて急速充電を行うようにしてもよい。

また、第１の実施の形態における第３の充電モードにおいても、通常充電に限られず、充電電流の大きさを調整して急速充電で充電するようにしてもよい。

また、入力部１２にさらに曜日設定のためのボタンを設けて、曜日ごとに充電完了時刻Ｔｆを設定できるようにしてもよい。そして、その曜日ごとの充電完了時刻Ｔｆの設定を記憶部２６に保存し、その設定にしたがって充電処理を行うとよい。これにより、ユーザの生活リズムに合致した充電処理を行うことができる。例えば、朝に外出する必要がある平日の月曜日から金曜日までは充電完了時刻Ｔｆを午前７時に設定し、朝に外出する必要のない土曜日および日曜日には充電完了時刻Ｔｆを午後１２時に設定するということが可能である。これにより、毎日、充電完了時刻Ｔｆの設定を行う煩雑さを解消することができる。曜日設定だけでなく、日にちごとに充電完了時刻Ｔｆを設定できるようにしてもよい。さらに、一日に複数の充電完了時刻Ｔｆを設定できるようにしてもよい。

充電装置１は充電台としての構成を一例として説明したが、充電台に限られず、例えば、箱型に形成され、二次電池３を嵌め込んでコンセントに接続することにより充電を行う一般的な充電器として構成してもよい。

上述の第１および第２の実施の形態では、充電処理を行う充電回路２０を充電台側に設けているが、電子機器２側に設ける構成とすることも可能である。

また、上述の第１および第２の実施の形態では、充電装置１と二次電池３を搭載した電子機器２とをコネクタを用いて接続し、そのコネクタを介して充電を行うように説明したが、充電方式はそれだけに限られず、無接点充電方式を採用することも可能である。無接点充電方式としては、例えば、コイル間の電磁誘導を利用し電力を伝送することにより、金属部などの接点を持たずに非接触で充電を行う方法がある。その場合、図１０に示すように、充電装置１に充電回路２０に接続された送電用コイル４１を設け、電子機器２には二次電池３に接続された受電用コイル４２を設けることにより無接点充電を行う。無接点充電方式を採用することにより、図１０に示す例においては、充電装置１の上面に電子機器２を載置するだけで充電することができるため、充電装置１と電子機器２とをコネクタで接続する煩雑さを解消することができる。

上述の第１および第２の実施の形態では、電子機器２に搭載された二次電池３を充電する場合を例にして説明したが、この発明の用途はそれだけに限られない。電子機器に搭載された二次電池ではなく、二次電池そのもの、複数の二次電池を含む電池パックを充電する場合にもこの発明を用いることができる。

また、この発明の用途は、上述のような電子機器２に搭載された二次電池３の充電に限られない。この発明は、電動モータを動力発生源として走行する電気自動車やハイブリット自動車に搭載される自動車用電池の充電にも適用することができる。この発明を電気自動車用電池の充電に適用した場合は、充電完了時刻Ｔｆを電気自動車の使用を開始する時刻に設定するとよい。これにより、自動車用電池が満充電状態のまま放置されることを防止しつつ、充電完了時刻Ｔｆには自動車用電池は満充電状態になっているため、ユーザは常に満充電状態の状態で電気自動車の使用を開始することができる。また、この発明では、自動車用電池が充電装置に接続された後直ちに充電を開始するため、充電完了時刻Ｔｆよりも前に急に電気自動車を使用する必要が生じた場合であってもそれに対応することができる。

また、現在、車両の利用態様として広まりつつある、予め登録された複数の会員で車両を共有するいわゆるカーシェアリングシステムや、車両を顧客に貸し出すいわゆるレンタカーシステムに適用しても顕著な効果を発揮することができる。すなわち、充電完了時刻Ｔｆを会員が車両の使用を予約している時刻に設定すれば、自動車用電池が満充電状態のまま放置されることを防止しつつ、常に会員には自動車用電池が満充電の状態で車両を提供することができる。さらに、会員の予約時刻よりも前に急に電気自動車を使用する必要が生じた場合であってもそれに対応することできる。

また、車両を用いて食品や荷物の配達を行ういわゆるデリバリーサービスにもこの発明を適用することができる。すなわち、デリバリーサービスを開始する時刻を充電完了時刻Ｔｆとして設定することにより、二次電池３が満充電状態のまま放置されることを防止しつつ、配達時には満充電状態で車両を使用することができる。また、デリバリーサービスの場合は、事前に車両の走行距離を把握することができるのが通常である。したがって、充電完了時刻Ｔｆに満充電状態に至るように充電するのではなく、充電完了時刻Ｔｆにその走行距離を走行するのに必要な分だけの充電がなされているようにしてもよい。カーシェアリングシステム、レンタカーシステム、デリバリーサービスなどにこの発明を適用する場合は、会員や顧客情報などの管理を行うサーバ、情報端末と充電装置を接続することにより充電システムを構築するとよい。

１・・・・充電装置
３・・・・二次電池
１２・・・入力部
１４・・・接続部
２０・・・充電回路
２１・・・ＡＣアダプタ
２５・・・時刻計時部
２７・・・制御部
２７１・・電池残量検出部
２７２・・充電完了時刻設定部
２７３・・充電所要時間算出部
２７４・・残り時間算出部
２７５・・充電再開時刻算出部
２７６・・充電制御部
３１・・・電流調整部
４１・・・送電用コイル
４２・・・受電用コイル

Claims (9)

1. 現在時刻を計時する計時ステップと、
   二次電池の充電が完了する充電完了時刻を設定する充電完了時刻設定ステップと、
   前記二次電池の容量が所定の容量に到達した状態から充電を開始した場合に前記二次電池の充電が完了するまでに要する時間と、前記充電完了時刻とに基づいて充電再開時刻を算出する充電再開時刻算出ステップと、
   前記二次電池を前記所定の容量まで充電した後充電を休止し、前記現在時刻が前記充電再開時刻に達したとき充電を再開する第１の充電モードで充電を行う充電制御ステップと
   を備える二次電池の充電方法。
2. 充電開始時の前記二次電池の電池残量を検出する電池残量検出ステップと、
   充電開始時の前記電池残量に基づいて充電開始から前記二次電池の充電が完了するのに要する充電所要時間を算出する充電所要時間算出ステップと、
   前記現在時刻から前記充電完了時刻までの残り時間を算出する残り時間算出ステップとをさらに備え、
   前記充電制御ステップは、前記残り時間が前記充電所要時間よりも長い場合には、前記第１の充電モードで充電を行い、前記残り時間が前記充電所要時間よりも短い場合には、前記休止を行うことなく前記充電完了時刻まで充電を行う第２の充電モードで充電を行う請求項１に記載の二次電池の充電方法。
3. 前記第２の充電モードは、前記二次電池を通常の充電速度よりも高速で充電する急速充電モードで充電する請求項２に記載の二次電池の充電方法。
4. 前記二次電池の充電は、無接点充電方式により行われる請求項１に記載の二次電池の充電方法。
5. ユーザによる充電開始の指示を入力する入力ステップをさらに備え、
   前記充電制御ステップは、前記入力ステップにより前記充電開始の指示の入力がなされた場合、前記休止を行うことなく充電を行う請求項１に記載の二次電池の充電方法。
6. 前記充電完了時刻は曜日および／または日にちごとに設定可能である請求項１に記載の二次電池の充電方法。
7. 現在時刻を計時する計時ステップと、
   二次電池の充電が完了する充電完了時刻を設定する充電完了時刻設定ステップと、
   充電開始時の前記二次電池の電池残量を検出する電池残量検出ステップと、
   充電開始時の前記電池残量から充電を開始して前記充電完了時刻に充電が完了するように充電電流を調整して充電を行う充電制御ステップと、
   からなる二次電池の充電方法。
8. 現在時刻を計時する計時手段と、
   二次電池の充電が完了する充電完了時刻を設定する充電完了時刻設定手段と、
   前記二次電池の容量が所定の容量に到達した状態から充電を開始した場合に前記二次電池の充電が完了するまでに要する時間と、前記充電完了時刻とに基づいて充電再開時刻を算出する充電再開時刻算出手段と、
   前記二次電池を前記所定の容量まで充電した後充電を休止し、前記現在時刻が前記充電再開時刻に達したとき充電を再開する第１の充電モードで充電を行う充電制御手段と
   からなる二次電池の充電装置。
9. 現在時刻を計時する計時手段と、
   二次電池の充電が完了する充電完了時刻を設定する充電完了時刻設定手段と、
   充電開始時の前記二次電池の電池残量を検出する電池残量検出手段と、
   充電開始時の前記電池残量から充電を開始して前記充電完了時刻に充電が完了するように充電電流を調整して充電を行う充電制御手段と、
   からなる二次電池の充電装置。

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