JP3727508B2 - 充電装置、電池の充電特性更新方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、インターネットを介して充電装置、電池の充電特性を更新する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、電動工具等の電源に繰り返し使用可能な充電式電池が用いられている。ここで、かかる電動工具の電池として、ニッケル水素電池が用いられ始め、該電池に大電流を流すことにより急速充電を行う充電装置が用いられている。即ち、電池を２０分程度で急速充電することによって、充電の完了した電池を交換しながらの電動工具の連続使用を可能ならしめている。
【０００３】
ニッケル水素電池は、ニッケルカドミウム電池よりも容量を大きくできる反面、充電時の発熱量が大きく、発熱により高温に達すると電池内部セルの電極やセパレータが劣化して寿命が短くなる。このため、本発明者は、充電を適正に行うるように、マップを用いて充電電流を制御する方法を特開平１１−２５２８１４にて提案した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、使用者の電池の使用態様は様々であり、上記マップのデータは、各使用者の最大公約数となるように設定してある。このため、上記制御方法を用いても、使用態様によっては理想的な充電が行い得ないことがあった。
【０００５】
更に、使用者は、自分の使用態様に合うように充電を行い得るようにしたいという要望がある。例えば、電池を可能な限り長く使用したいと望むユーザがいる反面、電池の寿命が少し短くなっても大電流を流し短時間で充電を完了したいと希望するユーザもいる。従来は、かかるユーザの個別要求に対応し得なかった。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、充電装置、電池の充電特性を最適なように更新できる方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１は、記憶媒体を内蔵する充電装置、電池の充電特性をコンピュータの通信回線を介して更新する方法であって、
充電装置、電池の記憶媒体に使用履歴を書き込み、
コンピュータに前記充電装置、電池を接続させ、
通信回線を介して、コンピュータに接続された充電装置、電池の識別子を読み出し、
通信回線を介して、前記充電装置、電池の記憶媒体に書き込まれた使用履歴を読み出し、
前記識別子により特定された充電装置、電池に適応し、且つ、電池寿命を短くする使用態様の使用履歴が記録されている場合には、電池寿命を長くする充電特性を通信回線を介して配信し、充電装置、電池の記憶媒体に書き込むことを技術的特徴とする。
【００１４】
請求項１では、充電装置、電池の記憶媒体に使用履歴を書き込む。そして、コンピュータに充電装置、電池を接続させ、通信回線を介して、充電装置、電池の記憶媒体に書き込まれた使用履歴を読み出し、電池寿命を短くする使用態様の使用履歴が記録されている場合には、電池寿命を長くする充電特性を通信回線を介して配信し、充電装置、電池の記憶媒体に書き込む。このため、実際の使用態様に合わせて最適な充電特性を充電装置、電池の記憶媒体に書き込むことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る充電装置及び充電方法について図を参照して説明する。
図１は、第１実施形態に係る充電装置、電池の充電特性更新方法を実現するためのインターネット１０の構成を示している。ユーザ側のコンピュータ１２は、電話回線１６を介して電話交換機１８Ａに接続される。該電話交換機１８Ａは、サーバー２０Ａに接続される。該サーバー２０Ａは、専用高速回線２５を介して、充電装置、電池の充電特性更新を行うホームページを開設するためのサーバー２０Ｂに接続されている。情報提供側となるサーバー２０Ｂのホームページは、充電装置、電池の製造会社側のコンピュータ２２に、回線２４及び電話交換機１８Ｂを介して接続され、該コンピュータ２２によって内容の更新が行われる。
【００１６】
ユーザは、コンピュータ１２に通信インターフェイス１４を介在させて充電装置３０を接続し、インターネットを介して充電装置の充電特性更新を行うためのホームページへアクセスし、充電特性の更新を行う。
【００１７】
引き続き、充電装置３０の構成について説明する。図２（Ａ）は、本発明の第１実施形態に係る充電装置１０及び電池パック５０の構成を示すブロック図である。充電装置３０は、電池パック５０側に配設された温度センサ（サーミスタ）５６からの出力値により電池温度を検出する温度検出部３８と、充電装置の型式の識別子、及び、後述する電流値制御用のマップを記憶し記録媒体を構成するＥＥＰＲＯＭ３９と、温度検出部３８から出力された温度値を微分して温度上昇値を求めて、温度値及び温度上昇値に基づきマップを検索して電池の温度上昇を抑えながら充電し得る許容電流値を求め、該許容値を電流指令値として充電制御部３４へ出力する制御部３４と、制御部３６からの電流指令値に基づき電源回路３２を制御して電池の充電電流を調整するための充電電流制御部３４と、から構成されている。
【００１８】
一方、電池パック５０は、ニッケル水素電池Ｂと、該ニッケル水素電池の温度を検出するめたの温度センサ（サーミスタ）５６と、電池パック５０の型式を識別する識別子を記憶するＥＥＰＲＯＭ５４とを備える。
【００１９】
引き続き、上述した電流制御に用いるマップの構成について、図４を参照して説明する。
電池は、充電電流を大きくすれば、充電時間は短くなるが温度上昇は大きくなる。反対に、充電電流を小さくすれば、充電時間が長くなるものの温度上昇は小さくなる。特に、ニッケル水素電池は、充電電流や既に充電された容量により温度勾配（温度上昇値）が大きく変化する特性を有する。このため、本実施態様の充電装置では、電池の状態を絶対温度と温度上昇値とに基づき判別し、電池の温度上昇を抑制しつつ流し得る極力大きな電流、即ち、電池の状態に応じて電流値を変えながら充電を行う。
【００２０】
即ち、電池温度が高いときには、相対的に小さな充電電流を流し、反対に、温度が低いときには、相対的に大きな充電電流を流す。また、温度上昇が大きいときには、相対的に小さな充電電流を流し、反対に、温度上昇が少ないときには、相対的に大きな充電電流を流す。
【００２１】
マップは、上記電流の可変制御を行うためのもので、横側に電池の絶対温度Ｔを取り、縦側に温度変化分ｄＴ／ｄｔを取って、温度上昇を抑制しつつ流し得る最適な電流値を規定したものである。即ち、電池温度が高く且つ温度上昇が大きい際には（マップ右下側）、相対的に小さな充電電流を流し、電池温度が高く且つ温度上昇が小さい際には（マップ右上側）、中程度の充電電流を流す。また、電池温度が低く且つ温度上昇が大きい際には（マップ左下側）、中程度の充電電流を流し、電池温度が低く且つ温度上昇が小さい際には（マップ左上側）、相対的に大きな充電電流を流すように設定されている。即ち、目標充電時間（約２０分）と目標到達温度とのいずれもが満たされるように、マップ内の各領域に最適な電流値が設定されてる。
【００２２】
このマップに基づき、充電時には、電池の絶対温度Ｔと、温度変化分ｄＴ／ｄｔとから適合する領域を検索し、領域に規定されている電流値に基づき充電電流を制御する。例えば、電池温度がＴ３とＴ４との間にあり、電池温度の変化分（温度充電値）がＸ１とＸ２の間にある場合には、領域Ｉ24の電流値を出力する。
【００２３】
ここで、充電を行っている最中は、温度及び温度上昇値に変化に基づき、一見ランダムに領域を移動して行く。即ち、満充電になる以前は、温度が高くなり、或は、温度上昇が大きくなり、充電電流の相対的に小さな領域が選択されると、即ち、図４に示すマップの右下側の領域が選択された後は、電流の減少により、温度上昇が小さくなり、図中のマップで、上側の領域に該当するようになる。
【００２４】
しかしながら、満充電に近づくと、ニッケル水素電池の特性により、温度上昇値が大きくなっていく。即ち、温度上昇が大きいことにより図中のマップで、下側の領域が選択され、相対的に小さな電流で充電されていても、温度上昇が大きいままになる。この原理から、本実施態様の充電装置では、所定周期（例えば、数１００秒毎）で測定を行い、継続して（例えば３回）、図中のマップでハッチングで示す温度上昇が大きい際の領域Ｉ31、Ｉ32、Ｉ33、Ｉ34、Ｉ35及び温度が高く温度上昇が中程度の際の領域Ｉ25に属する際には、充電が完了したと判断して、充電を停止する。
【００２５】
本実施形態の充電装置による具体的な処理について、上記図２（Ａ）を参照し、図５のフローチャートに沿って説明する。
先ず、充電装置３０の制御部３６（図２（Ａ）参照）は、充電を開始すると所定のサイクル（１０秒以下の周期）で、充電電流の調整及び充電の完了判断を行う。先ず、電池電圧を検出することで、電池パック５０が装着されたかを判断する（Ｓ１０）。ここで、電池パック５０が装着されると（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、ニッケル水素電池の絶対温度Ｔを入力する（Ｓ１２）。次に、入力した絶対温度Ｔを微分し、電池の温度変化分ｄＴ／ｄｔを算出する（Ｓ１４）。そして、該絶対温度Ｔと温度変化分ｄＴ／ｄｔとに基づき図４を参照して上述したマップから最適充電電流を選択する（Ｓ１６）。
【００２６】
その後、制御部３６は、充電末期領域、即ち、図４中のマップ中でハッチングで示す温度上昇が大きい際の領域Ｉ31、Ｉ32、Ｉ33、Ｉ34、Ｉ35及び温度が高く温度上昇が中程度の際の領域Ｉ25へ入ったかを判断する（Ｓ１８）。充電開始時は、充電末期領域に入っていないので（Ｓ１８がＮｏ）、ステップ２０にてマップより検索された充電電流を流し、ステップ１２に戻り、充電電流の制御を続ける。
【００２７】
絶対温度Ｔ及び温度変化分ｄＴ／ｄｔに応じて、電流値を変化させながら充電を続けると、徐々に温度変化分ｄＴ／ｄｔが大きくなって行き、温度変化分ｄＴ／ｄｔがＸ２を越えて、例えば、領域Ｉ33に属することになる。この際には、上述した充電末期領域（領域Ｉ31、Ｉ32、Ｉ33、Ｉ34、Ｉ35、Ｉ25）に入ったかのステップ１８の判断がＹｅｓとなり、充電末期領域に入る確率が高いかを判断する（Ｓ２２）。即ち、連続して３サイクル、上述した充電末期領域に入っていると、充電末期領域に入る確率が高いと判断する。ここでは、電流値を絞ることで次のサイクルが、絶対温度ＴがＴ２〜Ｔ３で、温度変化分ｄＴ／ｄｔがＸ１〜Ｘ２まで下がることで、例えば、領域Ｉ23に属することになっているため、ステップ２２の充電末期領域に入る確率が高いかの判断がＬｏｗ側になり、ステップ２０を経て、充電電流を増減させながら充電を継続する。
【００２８】
一方、例えば、充電末期領域に属する領域Ｉ25へ入ると、次のサイクルでも充電末期領域に属する領域Ｉ35に入り、また、更に次のサイクルでも充電末期領域に属する領域Ｉ35に入る。このように３回続けて充電末期領域に属する領域に入ると、充電末期領域に入る確率が高いかの判断がＨｉｇｈ側になり、充電を完了して（Ｓ２４）、全ての処理を終了する。
【００２９】
引き続き、該充電装置３０のＥＥＰＲＯＭ３９に保持された図４に示すマップの更新方法について説明する。
先ず、図１に示すように、ユーザ側のコンピュータ１２のシリアルポートに通信インターフェイス１４を介して充電装置３０を接続する。該通信インターフェイス１４は、図２（Ｂ）に示すようにＥＥＰＲＯＭ３９へ直接、又は、図３（Ａ）に示すように制御部３６を介して接続される。そして、ユーザは、コンピュータからインターネット１０を介して、充電装置３０の製造メーカのホームページへアクセスする。
【００３０】
該ホームページには、図６（Ａ）に示すように、ユーザの実際の使用態様及びユーザの希望を選択するための画像が含まれる。
該画像には、後述するように充電装置３０のＥＥＰＲＯＭ３９から読み出された識別子から型式を確認するための文字情報「ご使用の充電装置の型式」と、当該充電装置で使用している電池パックを選択させるための文字情報「ご使用のバッテリーを選択して下さい」と、主として使用している工具を選択させるための文字情報「主として使用される工具を選択して下さい」と、使用地域を選択させるための文字情報「使用地域を選択して下さい」と、ユーザの希望する使用態様を選択させるための文字情報「望まれる使用態様を選択して下さい」とが含まれる。
【００３１】
ここで、ユーザが、画像中の文字情報に従い選択することで、使用バッテリ、使用工具、使用地域、希望の使用態様がインターネットを介して、図１に示すサーバー２０Ｂへ送られる。ここで、使用工具を特定させるのは、バッテリーが軽電流負荷で使用されるか（電池ドリル）、大負荷で使用されるか（電池チェーンソ）で、最適の充電パターンが異なるからである。また、使用地域を特定させるのは、寒冷地（北海道・東北）で使用される場合と、非寒冷地（その他国内）とで、最適の充電パターンが異なるからである。一方、希望の使用態様が寿命優先の場合には、充電時間が長くなっても大電流を流すのを避けて寿命を最長にするよう充電パターンを設定するためである。反対に、充電時間優先が選択されたときには、寿命が少し短くなっても、大電流を流し、充電時間を短くする充電パターンを設定するためである。
【００３２】
引き続き、該ホームページを表示するサーバー２０Ｂ側での処理について図７を参照して説明する。
先ず、アクセスがあったかを判断する（Ｓ３０）。ここで、アクセスがあった際には（Ｓ３０：Ｙｅｓ）、充電装置３０のＥＥＰＲＯＭ３９に保持された識別子を読み出す（Ｓ３２）。そして、該識別子に対応する型式の充電装置用のホームページを図６（Ａ）に示すように表示させる（Ｓ３６）。
【００３３】
その後、上述したように図６（Ａ）に示す画面上で選択された情報を入力し（Ｓ３８）、当該入力情報に基づき、最適なマップを検索する。即ち、サーバー２０Ｂ側のハードディスク内に蓄えられた複数のマップ中の最適マップを検索する。そして、該マップをインターネットを介してユーザ側コンピュータ１２へ配信する（Ｓ４２）。これにより、該コンピュータ１２が充電装置３０のＥＥＰＲＯＭ３９に当該マップを書き込む。
【００３４】
引き続き、第１実施形態の改変例について説明する。
上述した例では、充電装置側にマップを保持させた。これに対して、改変例では、電池パック５０の記録媒体を構成するＥＥＰＲＯＭ５４にマップを保持させている。この場合には、図３（Ｂ）に示すように、電池パック５０のＥＥＰＲＯＭ５４を、通信インターフェイス１４を介してコンピュータ１２へ接続させる。
【００３５】
改変例のホームページ画像を図６（Ｂ）に示す。
該画像には、電池パック５０のＥＥＰＲＯＭ５４から読み出された識別子から型式を確認するための文字情報「ご使用のバッテリーの型式」と、当該バッテリーを充電する充電装置を選択させるための文字情報「ご使用の充電装置を選択して下さい」と、主として使用している工具を選択させるための文字情報「主として使用される工具を選択して下さい」と、使用地域を選択させるための文字情報「使用地域を選択して下さい」と、ユーザの希望する使用態様を選択させるための文字情報「望まれる使用態様を選択して下さい」とが含まれる。この改変例によるマップ更新の処理は、上述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００３６】
第１実施形態の充電装置、電池の充電特性更新方法では、インターネットを介して情報提供側（ホームページ）へ接続させて、使用者の所望する電池の使用態様を選択させ、選択された使用態様に合わせた充電特性をインターネットを介して配信し、充電装置、電池のＥＥＰＲＯＭに書き込む。このため、使用者の希望に合わせて最適な充電特性を充電装置、電池のＥＥＰＲＯＭに書き込むことができる。
【００３７】
引き続き、本発明の第２実施形態に係る充電装置、電池の充電特性更新方法について図８〜図１０を参照して説明する。
上述した第１実施形態では、ホームページ上で使用態様を選択させた。これに対して、第２実施形態では、電池パックのＥＥＰＲＯＭに充電履歴を記憶させ、インターネットを介して該充電履歴を読み出し、充電履歴に対応した最適のマップ（充電パターン）を検索して、ＥＥＰＲＯＭへ書き込む。なお、第２充電装置の充電装置及び電池パックの構成は、図２（Ａ）を参照して上述した第１実施形態と同様であるため、同図を参照すると共に説明を省略する。
【００３８】
ここで、充電履歴には、過去１０回分の充電が開始された際の温度区別（低温（１０℃以下）、常温（１０℃超〜３０℃以下）、高温（３０℃超））及び、容量区分（過放電・長期放置（容量０％以下）、容量０％（容量０％超〜７０％以下）、容量１００％（容量７０％以上）、更に、充電回数が含まれる。ここで、履歴を記録するのは、電池の寿命を短縮させる使用態様で使用されていないかを判断するためである。具体的には、僅かにしか容量を消費していない状態で再度充電する際、また、高温或いは低温で充電を開始する場合、また、過放電或いは長期放置により極端に電圧が下がった状態で充電される場合等である。ここで、高温とは、電動工具中で用いられ、放電により発熱した状態のまま充電が開始される場合、或いは、夏場に日差しを受ける場所での充電等を意味する。一方、低温とは、冬場の屋外での充電等に相当する。後述するように、寿命を縮めるような履歴が記録されている際には、充電電流を下げるようにマップを更新することで、寿命を延ばすようにする。
【００３９】
充電履歴を記録する第２実施形態の充電装置による充電処理について、図９を参照して説明する。先ず、充電装置３０の制御部３６（図２（Ａ）参照）は、充電を開始すると所定のサイクルで、充電電流の調整及び充電の完了判断を行う。先ず、電池電圧を検出することで、電池パック５０が装着されたかを判断する（Ｓ１００）。ここで、電池パック５０が装着されると（Ｓ１００：Ｙｅｓ）、ニッケル水素電池の絶対温度Ｔを検出し（Ｓ１０２）、検出した温度区分をＥＥＰＲＯＭ５４のデータを更新する（Ｓ１０４）。次に、電池容量を検出し（Ｓ１０６）、検出した容量区分をＥＥＰＲＯＭ５４のデータを更新する（Ｓ１０８）。その後、充電回数を更新し（Ｓ１１０）、以降、図５のステップ１０〜ステップ２４と同様の充電処理を行う（Ｓ１１０〜Ｓ１２４）。
【００４０】
引き続き、第２実施形態のホームページ画像を図８を参照して説明する。使用状態及び希望する使用態様の選択画像は図８（Ａ）に示すように、図６（Ｂ）を参照して上述した第１実施形態の改変例と同様である。ただし、第２実施形態では、充電履歴からユーザの使用態様を解析し、図８（Ｂ）に示すようにユーザにアドバイスを与える文字情報、例えば、容量を使い切ることなく充電を繰り返すユーザに対しては「バッテリーの容量を使い切ってから充電を開始するようにしてください」等を表示する。また、充電履歴からバッテリーが正常か否かを判断し、正常である際には、「バッテリーは正常です」の文字情報を表示し、また、充電履歴から予想されるバッテリー寿命、例えば、「３００回以上使用できます」との文字情報を表示する。
【００４１】
第２実施形態の該ホームページを表示するサーバー２０Ｂ側での処理について図１０を参照して説明する。
先ず、アクセスがあったかを判断する（Ｓ１３０）。ここで、アクセスがあった際には（Ｓ１３０：Ｙｅｓ）、電池パック５０のＥＥＰＲＯＭ５４の保持された識別子及び充電履歴を読み出す（Ｓ１３２）。そして、該識別子に対応する型式の電池パック用のホームページを図８（Ａ）に示すように表示させる（Ｓ１３６）。
【００４２】
その後、図８（Ａ）に示す画面上で選択された情報を入力し（Ｓ３８）、当該入力情報及び充電履歴に基づき、最適なマップを検索する。例えば、寿命を短くするような使用態様の履歴が記録されている電池パック５０に対しては、充電電流を下げることで電池寿命を延ばすようなマップを選択する。反対に、理想的な使用履歴が保持されている電池パック５０に対しては、充電電流を高めることで、最短の時間で充電が完了するようなマップを選択する。その後、充電履歴に応じて、図８（Ｂ）を参照して上述した文字情報画像を作成し、ユーザのコンピュータ１２に表示させる（Ｓ１３９）。そして、検索したマップをインターネットを介してユーザ側コンピュータ１２へ配信する（Ｓ１４２）。これにより、該コンピュータ１２が電池パック５０のＥＥＰＲＯＭ５４に当該マップを書き込む。
【００４３】
なお、上述した例では、電池パック５０側のＥＥＰＲＯＭ５４の充電パターン（マップ）を充電履歴に応じて更新する例を挙げたが、充電装置側のＥＥＰＲＯＭ３９の充電パターン（マップ）を充電履歴に応じて更新することも可能である。また、上述した例では、インターネットで充電パターン（マップ）を更新する例を挙げたが、第２実施形態は、種々のコンピュータ通信を用いて充電パターン（マップ）の更新を行うことが可能である。
【００４４】
第２実施形態では、電池パック５０のＥＥＰＲＯＭ５４に使用履歴を書き込む。そして、コンピュータに電池パック５０を接続させ、インターネットを介して、電池パック５０のＥＥＰＲＯＭ５４に書き込まれた使用履歴を読み出し、使用履歴に合わせた充電特性（マップ）をインターネットを介して配信し、電池パック５０のＥＥＰＲＯＭ５４に書き込む。このため、実際の使用態様に合わせて最適な充電特性をＥＥＰＲＯＭ５４に書き込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インターネットの構成を示す説明図である。
【図２】（Ａ）は、第１実施形態に係る充電装置及び電池パックの構成を示すブロック図であり、（Ｂ）は、コンピュータに接続された充電装置の説明図である。
【図３】（Ａ）は、コンピュータに接続された充電装置の説明図であり、（Ｂ）は、コンピュータに接続された電池パックの説明図である。
【図４】充電装置のＥＥＰＲＯＭに保持されているマップの内容を示す説明図である。
【図５】第１実施形態の充電装置による処理を示すフローチャートである。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）は、ホームページ画像の説明図である。
【図７】プロバイダにおける処理を示すフローである。
【図８】（Ａ）、（Ｂ）は、第２実施形態に係るホームページ画像の説明図である。
【図９】第２実施形態の充電装置による処理を示すフローチャートである。
【図１０】第２実施形態に係るプロバイダにおける処理を示すフローである。
【符号の説明】
１０ インターネット
１２ コンピュータ
２０Ｂ プロバイダー（情報提供側）
３０ 充電装置
３２ 電源回路
３４ 充電電流制御部
３６ 制御部
３８ 温度検出部
３９ ＥＥＰＲＯＭ（記録媒体）
５０ 電池パック
５４ ＥＥＰＲＯＭ（記録媒体）
Ｂ ニッケル水素電池
【発明の属する技術分野】
この発明は、インターネットを介して充電装置、電池の充電特性を更新する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、電動工具等の電源に繰り返し使用可能な充電式電池が用いられている。ここで、かかる電動工具の電池として、ニッケル水素電池が用いられ始め、該電池に大電流を流すことにより急速充電を行う充電装置が用いられている。即ち、電池を２０分程度で急速充電することによって、充電の完了した電池を交換しながらの電動工具の連続使用を可能ならしめている。
【０００３】
ニッケル水素電池は、ニッケルカドミウム電池よりも容量を大きくできる反面、充電時の発熱量が大きく、発熱により高温に達すると電池内部セルの電極やセパレータが劣化して寿命が短くなる。このため、本発明者は、充電を適正に行うるように、マップを用いて充電電流を制御する方法を特開平１１−２５２８１４にて提案した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、使用者の電池の使用態様は様々であり、上記マップのデータは、各使用者の最大公約数となるように設定してある。このため、上記制御方法を用いても、使用態様によっては理想的な充電が行い得ないことがあった。
【０００５】
更に、使用者は、自分の使用態様に合うように充電を行い得るようにしたいという要望がある。例えば、電池を可能な限り長く使用したいと望むユーザがいる反面、電池の寿命が少し短くなっても大電流を流し短時間で充電を完了したいと希望するユーザもいる。従来は、かかるユーザの個別要求に対応し得なかった。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、充電装置、電池の充電特性を最適なように更新できる方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１は、記憶媒体を内蔵する充電装置、電池の充電特性をコンピュータの通信回線を介して更新する方法であって、
充電装置、電池の記憶媒体に使用履歴を書き込み、
コンピュータに前記充電装置、電池を接続させ、
通信回線を介して、コンピュータに接続された充電装置、電池の識別子を読み出し、
通信回線を介して、前記充電装置、電池の記憶媒体に書き込まれた使用履歴を読み出し、
前記識別子により特定された充電装置、電池に適応し、且つ、電池寿命を短くする使用態様の使用履歴が記録されている場合には、電池寿命を長くする充電特性を通信回線を介して配信し、充電装置、電池の記憶媒体に書き込むことを技術的特徴とする。
【００１４】
請求項１では、充電装置、電池の記憶媒体に使用履歴を書き込む。そして、コンピュータに充電装置、電池を接続させ、通信回線を介して、充電装置、電池の記憶媒体に書き込まれた使用履歴を読み出し、電池寿命を短くする使用態様の使用履歴が記録されている場合には、電池寿命を長くする充電特性を通信回線を介して配信し、充電装置、電池の記憶媒体に書き込む。このため、実際の使用態様に合わせて最適な充電特性を充電装置、電池の記憶媒体に書き込むことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る充電装置及び充電方法について図を参照して説明する。
図１は、第１実施形態に係る充電装置、電池の充電特性更新方法を実現するためのインターネット１０の構成を示している。ユーザ側のコンピュータ１２は、電話回線１６を介して電話交換機１８Ａに接続される。該電話交換機１８Ａは、サーバー２０Ａに接続される。該サーバー２０Ａは、専用高速回線２５を介して、充電装置、電池の充電特性更新を行うホームページを開設するためのサーバー２０Ｂに接続されている。情報提供側となるサーバー２０Ｂのホームページは、充電装置、電池の製造会社側のコンピュータ２２に、回線２４及び電話交換機１８Ｂを介して接続され、該コンピュータ２２によって内容の更新が行われる。
【００１６】
ユーザは、コンピュータ１２に通信インターフェイス１４を介在させて充電装置３０を接続し、インターネットを介して充電装置の充電特性更新を行うためのホームページへアクセスし、充電特性の更新を行う。
【００１７】
引き続き、充電装置３０の構成について説明する。図２（Ａ）は、本発明の第１実施形態に係る充電装置１０及び電池パック５０の構成を示すブロック図である。充電装置３０は、電池パック５０側に配設された温度センサ（サーミスタ）５６からの出力値により電池温度を検出する温度検出部３８と、充電装置の型式の識別子、及び、後述する電流値制御用のマップを記憶し記録媒体を構成するＥＥＰＲＯＭ３９と、温度検出部３８から出力された温度値を微分して温度上昇値を求めて、温度値及び温度上昇値に基づきマップを検索して電池の温度上昇を抑えながら充電し得る許容電流値を求め、該許容値を電流指令値として充電制御部３４へ出力する制御部３４と、制御部３６からの電流指令値に基づき電源回路３２を制御して電池の充電電流を調整するための充電電流制御部３４と、から構成されている。
【００１８】
一方、電池パック５０は、ニッケル水素電池Ｂと、該ニッケル水素電池の温度を検出するめたの温度センサ（サーミスタ）５６と、電池パック５０の型式を識別する識別子を記憶するＥＥＰＲＯＭ５４とを備える。
【００１９】
引き続き、上述した電流制御に用いるマップの構成について、図４を参照して説明する。
電池は、充電電流を大きくすれば、充電時間は短くなるが温度上昇は大きくなる。反対に、充電電流を小さくすれば、充電時間が長くなるものの温度上昇は小さくなる。特に、ニッケル水素電池は、充電電流や既に充電された容量により温度勾配（温度上昇値）が大きく変化する特性を有する。このため、本実施態様の充電装置では、電池の状態を絶対温度と温度上昇値とに基づき判別し、電池の温度上昇を抑制しつつ流し得る極力大きな電流、即ち、電池の状態に応じて電流値を変えながら充電を行う。
【００２０】
即ち、電池温度が高いときには、相対的に小さな充電電流を流し、反対に、温度が低いときには、相対的に大きな充電電流を流す。また、温度上昇が大きいときには、相対的に小さな充電電流を流し、反対に、温度上昇が少ないときには、相対的に大きな充電電流を流す。
【００２１】
マップは、上記電流の可変制御を行うためのもので、横側に電池の絶対温度Ｔを取り、縦側に温度変化分ｄＴ／ｄｔを取って、温度上昇を抑制しつつ流し得る最適な電流値を規定したものである。即ち、電池温度が高く且つ温度上昇が大きい際には（マップ右下側）、相対的に小さな充電電流を流し、電池温度が高く且つ温度上昇が小さい際には（マップ右上側）、中程度の充電電流を流す。また、電池温度が低く且つ温度上昇が大きい際には（マップ左下側）、中程度の充電電流を流し、電池温度が低く且つ温度上昇が小さい際には（マップ左上側）、相対的に大きな充電電流を流すように設定されている。即ち、目標充電時間（約２０分）と目標到達温度とのいずれもが満たされるように、マップ内の各領域に最適な電流値が設定されてる。
【００２２】
このマップに基づき、充電時には、電池の絶対温度Ｔと、温度変化分ｄＴ／ｄｔとから適合する領域を検索し、領域に規定されている電流値に基づき充電電流を制御する。例えば、電池温度がＴ３とＴ４との間にあり、電池温度の変化分（温度充電値）がＸ１とＸ２の間にある場合には、領域Ｉ24の電流値を出力する。
【００２３】
ここで、充電を行っている最中は、温度及び温度上昇値に変化に基づき、一見ランダムに領域を移動して行く。即ち、満充電になる以前は、温度が高くなり、或は、温度上昇が大きくなり、充電電流の相対的に小さな領域が選択されると、即ち、図４に示すマップの右下側の領域が選択された後は、電流の減少により、温度上昇が小さくなり、図中のマップで、上側の領域に該当するようになる。
【００２４】
しかしながら、満充電に近づくと、ニッケル水素電池の特性により、温度上昇値が大きくなっていく。即ち、温度上昇が大きいことにより図中のマップで、下側の領域が選択され、相対的に小さな電流で充電されていても、温度上昇が大きいままになる。この原理から、本実施態様の充電装置では、所定周期（例えば、数１００秒毎）で測定を行い、継続して（例えば３回）、図中のマップでハッチングで示す温度上昇が大きい際の領域Ｉ31、Ｉ32、Ｉ33、Ｉ34、Ｉ35及び温度が高く温度上昇が中程度の際の領域Ｉ25に属する際には、充電が完了したと判断して、充電を停止する。
【００２５】
本実施形態の充電装置による具体的な処理について、上記図２（Ａ）を参照し、図５のフローチャートに沿って説明する。
先ず、充電装置３０の制御部３６（図２（Ａ）参照）は、充電を開始すると所定のサイクル（１０秒以下の周期）で、充電電流の調整及び充電の完了判断を行う。先ず、電池電圧を検出することで、電池パック５０が装着されたかを判断する（Ｓ１０）。ここで、電池パック５０が装着されると（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、ニッケル水素電池の絶対温度Ｔを入力する（Ｓ１２）。次に、入力した絶対温度Ｔを微分し、電池の温度変化分ｄＴ／ｄｔを算出する（Ｓ１４）。そして、該絶対温度Ｔと温度変化分ｄＴ／ｄｔとに基づき図４を参照して上述したマップから最適充電電流を選択する（Ｓ１６）。
【００２６】
その後、制御部３６は、充電末期領域、即ち、図４中のマップ中でハッチングで示す温度上昇が大きい際の領域Ｉ31、Ｉ32、Ｉ33、Ｉ34、Ｉ35及び温度が高く温度上昇が中程度の際の領域Ｉ25へ入ったかを判断する（Ｓ１８）。充電開始時は、充電末期領域に入っていないので（Ｓ１８がＮｏ）、ステップ２０にてマップより検索された充電電流を流し、ステップ１２に戻り、充電電流の制御を続ける。
【００２７】
絶対温度Ｔ及び温度変化分ｄＴ／ｄｔに応じて、電流値を変化させながら充電を続けると、徐々に温度変化分ｄＴ／ｄｔが大きくなって行き、温度変化分ｄＴ／ｄｔがＸ２を越えて、例えば、領域Ｉ33に属することになる。この際には、上述した充電末期領域（領域Ｉ31、Ｉ32、Ｉ33、Ｉ34、Ｉ35、Ｉ25）に入ったかのステップ１８の判断がＹｅｓとなり、充電末期領域に入る確率が高いかを判断する（Ｓ２２）。即ち、連続して３サイクル、上述した充電末期領域に入っていると、充電末期領域に入る確率が高いと判断する。ここでは、電流値を絞ることで次のサイクルが、絶対温度ＴがＴ２〜Ｔ３で、温度変化分ｄＴ／ｄｔがＸ１〜Ｘ２まで下がることで、例えば、領域Ｉ23に属することになっているため、ステップ２２の充電末期領域に入る確率が高いかの判断がＬｏｗ側になり、ステップ２０を経て、充電電流を増減させながら充電を継続する。
【００２８】
一方、例えば、充電末期領域に属する領域Ｉ25へ入ると、次のサイクルでも充電末期領域に属する領域Ｉ35に入り、また、更に次のサイクルでも充電末期領域に属する領域Ｉ35に入る。このように３回続けて充電末期領域に属する領域に入ると、充電末期領域に入る確率が高いかの判断がＨｉｇｈ側になり、充電を完了して（Ｓ２４）、全ての処理を終了する。
【００２９】
引き続き、該充電装置３０のＥＥＰＲＯＭ３９に保持された図４に示すマップの更新方法について説明する。
先ず、図１に示すように、ユーザ側のコンピュータ１２のシリアルポートに通信インターフェイス１４を介して充電装置３０を接続する。該通信インターフェイス１４は、図２（Ｂ）に示すようにＥＥＰＲＯＭ３９へ直接、又は、図３（Ａ）に示すように制御部３６を介して接続される。そして、ユーザは、コンピュータからインターネット１０を介して、充電装置３０の製造メーカのホームページへアクセスする。
【００３０】
該ホームページには、図６（Ａ）に示すように、ユーザの実際の使用態様及びユーザの希望を選択するための画像が含まれる。
該画像には、後述するように充電装置３０のＥＥＰＲＯＭ３９から読み出された識別子から型式を確認するための文字情報「ご使用の充電装置の型式」と、当該充電装置で使用している電池パックを選択させるための文字情報「ご使用のバッテリーを選択して下さい」と、主として使用している工具を選択させるための文字情報「主として使用される工具を選択して下さい」と、使用地域を選択させるための文字情報「使用地域を選択して下さい」と、ユーザの希望する使用態様を選択させるための文字情報「望まれる使用態様を選択して下さい」とが含まれる。
【００３１】
ここで、ユーザが、画像中の文字情報に従い選択することで、使用バッテリ、使用工具、使用地域、希望の使用態様がインターネットを介して、図１に示すサーバー２０Ｂへ送られる。ここで、使用工具を特定させるのは、バッテリーが軽電流負荷で使用されるか（電池ドリル）、大負荷で使用されるか（電池チェーンソ）で、最適の充電パターンが異なるからである。また、使用地域を特定させるのは、寒冷地（北海道・東北）で使用される場合と、非寒冷地（その他国内）とで、最適の充電パターンが異なるからである。一方、希望の使用態様が寿命優先の場合には、充電時間が長くなっても大電流を流すのを避けて寿命を最長にするよう充電パターンを設定するためである。反対に、充電時間優先が選択されたときには、寿命が少し短くなっても、大電流を流し、充電時間を短くする充電パターンを設定するためである。
【００３２】
引き続き、該ホームページを表示するサーバー２０Ｂ側での処理について図７を参照して説明する。
先ず、アクセスがあったかを判断する（Ｓ３０）。ここで、アクセスがあった際には（Ｓ３０：Ｙｅｓ）、充電装置３０のＥＥＰＲＯＭ３９に保持された識別子を読み出す（Ｓ３２）。そして、該識別子に対応する型式の充電装置用のホームページを図６（Ａ）に示すように表示させる（Ｓ３６）。
【００３３】
その後、上述したように図６（Ａ）に示す画面上で選択された情報を入力し（Ｓ３８）、当該入力情報に基づき、最適なマップを検索する。即ち、サーバー２０Ｂ側のハードディスク内に蓄えられた複数のマップ中の最適マップを検索する。そして、該マップをインターネットを介してユーザ側コンピュータ１２へ配信する（Ｓ４２）。これにより、該コンピュータ１２が充電装置３０のＥＥＰＲＯＭ３９に当該マップを書き込む。
【００３４】
引き続き、第１実施形態の改変例について説明する。
上述した例では、充電装置側にマップを保持させた。これに対して、改変例では、電池パック５０の記録媒体を構成するＥＥＰＲＯＭ５４にマップを保持させている。この場合には、図３（Ｂ）に示すように、電池パック５０のＥＥＰＲＯＭ５４を、通信インターフェイス１４を介してコンピュータ１２へ接続させる。
【００３５】
改変例のホームページ画像を図６（Ｂ）に示す。
該画像には、電池パック５０のＥＥＰＲＯＭ５４から読み出された識別子から型式を確認するための文字情報「ご使用のバッテリーの型式」と、当該バッテリーを充電する充電装置を選択させるための文字情報「ご使用の充電装置を選択して下さい」と、主として使用している工具を選択させるための文字情報「主として使用される工具を選択して下さい」と、使用地域を選択させるための文字情報「使用地域を選択して下さい」と、ユーザの希望する使用態様を選択させるための文字情報「望まれる使用態様を選択して下さい」とが含まれる。この改変例によるマップ更新の処理は、上述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００３６】
第１実施形態の充電装置、電池の充電特性更新方法では、インターネットを介して情報提供側（ホームページ）へ接続させて、使用者の所望する電池の使用態様を選択させ、選択された使用態様に合わせた充電特性をインターネットを介して配信し、充電装置、電池のＥＥＰＲＯＭに書き込む。このため、使用者の希望に合わせて最適な充電特性を充電装置、電池のＥＥＰＲＯＭに書き込むことができる。
【００３７】
引き続き、本発明の第２実施形態に係る充電装置、電池の充電特性更新方法について図８〜図１０を参照して説明する。
上述した第１実施形態では、ホームページ上で使用態様を選択させた。これに対して、第２実施形態では、電池パックのＥＥＰＲＯＭに充電履歴を記憶させ、インターネットを介して該充電履歴を読み出し、充電履歴に対応した最適のマップ（充電パターン）を検索して、ＥＥＰＲＯＭへ書き込む。なお、第２充電装置の充電装置及び電池パックの構成は、図２（Ａ）を参照して上述した第１実施形態と同様であるため、同図を参照すると共に説明を省略する。
【００３８】
ここで、充電履歴には、過去１０回分の充電が開始された際の温度区別（低温（１０℃以下）、常温（１０℃超〜３０℃以下）、高温（３０℃超））及び、容量区分（過放電・長期放置（容量０％以下）、容量０％（容量０％超〜７０％以下）、容量１００％（容量７０％以上）、更に、充電回数が含まれる。ここで、履歴を記録するのは、電池の寿命を短縮させる使用態様で使用されていないかを判断するためである。具体的には、僅かにしか容量を消費していない状態で再度充電する際、また、高温或いは低温で充電を開始する場合、また、過放電或いは長期放置により極端に電圧が下がった状態で充電される場合等である。ここで、高温とは、電動工具中で用いられ、放電により発熱した状態のまま充電が開始される場合、或いは、夏場に日差しを受ける場所での充電等を意味する。一方、低温とは、冬場の屋外での充電等に相当する。後述するように、寿命を縮めるような履歴が記録されている際には、充電電流を下げるようにマップを更新することで、寿命を延ばすようにする。
【００３９】
充電履歴を記録する第２実施形態の充電装置による充電処理について、図９を参照して説明する。先ず、充電装置３０の制御部３６（図２（Ａ）参照）は、充電を開始すると所定のサイクルで、充電電流の調整及び充電の完了判断を行う。先ず、電池電圧を検出することで、電池パック５０が装着されたかを判断する（Ｓ１００）。ここで、電池パック５０が装着されると（Ｓ１００：Ｙｅｓ）、ニッケル水素電池の絶対温度Ｔを検出し（Ｓ１０２）、検出した温度区分をＥＥＰＲＯＭ５４のデータを更新する（Ｓ１０４）。次に、電池容量を検出し（Ｓ１０６）、検出した容量区分をＥＥＰＲＯＭ５４のデータを更新する（Ｓ１０８）。その後、充電回数を更新し（Ｓ１１０）、以降、図５のステップ１０〜ステップ２４と同様の充電処理を行う（Ｓ１１０〜Ｓ１２４）。
【００４０】
引き続き、第２実施形態のホームページ画像を図８を参照して説明する。使用状態及び希望する使用態様の選択画像は図８（Ａ）に示すように、図６（Ｂ）を参照して上述した第１実施形態の改変例と同様である。ただし、第２実施形態では、充電履歴からユーザの使用態様を解析し、図８（Ｂ）に示すようにユーザにアドバイスを与える文字情報、例えば、容量を使い切ることなく充電を繰り返すユーザに対しては「バッテリーの容量を使い切ってから充電を開始するようにしてください」等を表示する。また、充電履歴からバッテリーが正常か否かを判断し、正常である際には、「バッテリーは正常です」の文字情報を表示し、また、充電履歴から予想されるバッテリー寿命、例えば、「３００回以上使用できます」との文字情報を表示する。
【００４１】
第２実施形態の該ホームページを表示するサーバー２０Ｂ側での処理について図１０を参照して説明する。
先ず、アクセスがあったかを判断する（Ｓ１３０）。ここで、アクセスがあった際には（Ｓ１３０：Ｙｅｓ）、電池パック５０のＥＥＰＲＯＭ５４の保持された識別子及び充電履歴を読み出す（Ｓ１３２）。そして、該識別子に対応する型式の電池パック用のホームページを図８（Ａ）に示すように表示させる（Ｓ１３６）。
【００４２】
その後、図８（Ａ）に示す画面上で選択された情報を入力し（Ｓ３８）、当該入力情報及び充電履歴に基づき、最適なマップを検索する。例えば、寿命を短くするような使用態様の履歴が記録されている電池パック５０に対しては、充電電流を下げることで電池寿命を延ばすようなマップを選択する。反対に、理想的な使用履歴が保持されている電池パック５０に対しては、充電電流を高めることで、最短の時間で充電が完了するようなマップを選択する。その後、充電履歴に応じて、図８（Ｂ）を参照して上述した文字情報画像を作成し、ユーザのコンピュータ１２に表示させる（Ｓ１３９）。そして、検索したマップをインターネットを介してユーザ側コンピュータ１２へ配信する（Ｓ１４２）。これにより、該コンピュータ１２が電池パック５０のＥＥＰＲＯＭ５４に当該マップを書き込む。
【００４３】
なお、上述した例では、電池パック５０側のＥＥＰＲＯＭ５４の充電パターン（マップ）を充電履歴に応じて更新する例を挙げたが、充電装置側のＥＥＰＲＯＭ３９の充電パターン（マップ）を充電履歴に応じて更新することも可能である。また、上述した例では、インターネットで充電パターン（マップ）を更新する例を挙げたが、第２実施形態は、種々のコンピュータ通信を用いて充電パターン（マップ）の更新を行うことが可能である。
【００４４】
第２実施形態では、電池パック５０のＥＥＰＲＯＭ５４に使用履歴を書き込む。そして、コンピュータに電池パック５０を接続させ、インターネットを介して、電池パック５０のＥＥＰＲＯＭ５４に書き込まれた使用履歴を読み出し、使用履歴に合わせた充電特性（マップ）をインターネットを介して配信し、電池パック５０のＥＥＰＲＯＭ５４に書き込む。このため、実際の使用態様に合わせて最適な充電特性をＥＥＰＲＯＭ５４に書き込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インターネットの構成を示す説明図である。
【図２】（Ａ）は、第１実施形態に係る充電装置及び電池パックの構成を示すブロック図であり、（Ｂ）は、コンピュータに接続された充電装置の説明図である。
【図３】（Ａ）は、コンピュータに接続された充電装置の説明図であり、（Ｂ）は、コンピュータに接続された電池パックの説明図である。
【図４】充電装置のＥＥＰＲＯＭに保持されているマップの内容を示す説明図である。
【図５】第１実施形態の充電装置による処理を示すフローチャートである。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）は、ホームページ画像の説明図である。
【図７】プロバイダにおける処理を示すフローである。
【図８】（Ａ）、（Ｂ）は、第２実施形態に係るホームページ画像の説明図である。
【図９】第２実施形態の充電装置による処理を示すフローチャートである。
【図１０】第２実施形態に係るプロバイダにおける処理を示すフローである。
【符号の説明】
１０ インターネット
１２ コンピュータ
２０Ｂ プロバイダー（情報提供側）
３０ 充電装置
３２ 電源回路
３４ 充電電流制御部
３６ 制御部
３８ 温度検出部
３９ ＥＥＰＲＯＭ（記録媒体）
５０ 電池パック
５４ ＥＥＰＲＯＭ（記録媒体）
Ｂ ニッケル水素電池
Claims (1)
- 記憶媒体を内蔵する充電装置、電池の充電特性をコンピュータの通信回線を介して更新する方法であって、
充電装置、電池の記憶媒体に使用履歴を書き込み、
コンピュータに前記充電装置、電池を接続させ、
通信回線を介して、コンピュータに接続された充電装置、電池の識別子を読み出し、
通信回線を介して、前記充電装置、電池の記憶媒体に書き込まれた使用履歴を読み出し、
前記識別子により特定された充電装置、電池に適応し、且つ、電池寿命を短くする使用態様の使用履歴が記録されている場合には、電池寿命を長くする充電特性を通信回線を介して配信し、充電装置、電池の記憶媒体に書き込むことを特徴とする充電装置、電池の充電特性更新方法。
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