JP7370834B2

JP7370834B2 - 電子機器および制御方法

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Description

本発明は、外部機器から供給される電力で電池を充電する電子機器、制御方法などに関するものである。

特許文献１には、定電流充電および定電圧充電を行う非接触電力伝送システムにおいて、定電圧充電が行われる場合の通信頻度を定電流充電が行われる場合の通信頻度よりも高くする方法が記載されている。

特開２０１５－７０７７７号公報

特許文献１には、定電圧充電が行われる場合の通信頻度を定電流充電が行われる場合の通信頻度よりも高くする方法が記載されている。しかしながら、この方法だけでは、電池の充電時間を短縮したいという課題を解決することはできない。

そこで、本発明は、電池の充電時間を短縮できるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る電子機器の一つは、外部機器と通信する通信手段と、前記外部機器から供給された電力を受け取る受電手段と、前記受電手段が前記外部機器から受け取った電力により電池を充電する充電手段と、前記充電手段により前記電池を充電する場合に、前記電子機器が前記外部機器に電力を要求するための所定の通信を行うように、前記通信手段を制御する制御手段とを有し、前記充電手段により前記電池を充電する場合に、前記制御手段は、前記充電手段により前記電池の充電を開始してから前記電池の電圧が所定の電圧となるまでの、前記所定の通信を行う間隔が、前記電池の電圧が前記所定の電圧となった後の、前記所定の通信を行う間隔よりも短くなるように、前記通信手段を制御する。
上記課題を解決するために、本発明に係る電子機器の一つは、外部機器と通信する通信手段と、前記外部機器から供給された電力を受け取る受電手段と、前記受電手段が前記外部機器から受け取った電力により電池を充電する充電手段と、前記充電手段により前記電池を充電する場合に、前記電子機器が前記外部機器に電力を要求するための所定の通信を行うように、前記通信手段を制御する制御手段とを有し、前記充電手段により前記電池の充電を開始してからの第１の期間における前記電池の電圧の時間変化に対応した充電カーブの勾配が、前記第１の期間の後の第２の期間における前記充電カーブの勾配よりも急である場合に、前記制御手段は、前記第１の期間において前記所定の通信を行う間隔が、前記第２の期間において前記所定の通信を行う間隔よりも短くなるように、前記通信手段を制御する。

上記課題を解決するために、本発明に係る電子機器の一つは、外部機器と通信する通信手段と、前記外部機器から供給された電力を受け取る受電手段と、前記受電手段が前記外部機器から受け取った電力により電池を充電する充電手段と、前記充電手段により前記電池を充電する場合に、前記電子機器が前記外部機器に電力を要求するための所定の通信を行うように、前記通信手段を制御する制御手段とを有し、前記充電手段により前記電池を充電する場合に、前記制御手段は、前記電池の電圧の変化量が所定値を上回っている場合は、第１の間隔で前記所定の通信を行い、前記電池の電圧の変化量が前記所定値を上回っていない場合は、前記第１の間隔よりも短い第２の間隔で前記所定の通信を行うように前記通信手段を制御する。

本発明によれば、電池の充電時間を短縮することができる。

実施形態１における電子機器１００とチャージャー３００のシステム構成の一例を説明する図である。電子機器１００の構成要素を説明するためのブロック図である。ＰＰＳ通信が行われる場合の動作の一例を説明するためのタイムチャートである。ＣＣＣＶ充電時における充電カーブの一例を説明するための図である。ＣＣＣＶ充電が行われる場合の制御処理の一例を説明するためのフローチャートである。電池電圧に対する要求電圧および時間閾値の関係の一例を説明するための図である。ＣＣＣＶ充電が行われる場合の動作の一例を説明するためのタイムチャートである。ＣＣＣＶ充電が行われる場合の制御処理の一例を説明するためのフローチャートである。予測電池電圧と現在の電池電圧を比較する処理の一例を説明するためのフローチャートである。ＣＣＣＶ充電が行われる場合の制御処理の一例を説明するためのフローチャートである。ＣＣＣＶ充電が行われる場合の動作の一例を説明するためのタイムチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

［実施形態１］
図１は、実施形態１における電子機器１００とチャージャー３００のシステム構成の一例を説明するための図である。なお、以下の実施形態において、電子機器１００は、例えばデジタルカメラとして動作可能な機器である場合について説明するが、デジタルカメラに限らず、例えば、スマートフォンまたはタブレット端末として動作可能な機器であってもよい。

電子機器１００は、電池１０３が取り外し可能であり、電池１０３から供給される電力で動作する。電子機器１００は、外部機器を接続可能な接続部１０１を有する。接続部１０１に接続される外部機器は、例えば、給電機器であるチャージャー３００である。

また、電子機器１００は、接続部１０１を介してチャージャー３００と通信することおよびチャージャー３００から電力を受け取ることが可能である。電子機器１００はチャージャー３００から受け取った電力により電池１０３を充電可能な受電機器である。また、電子機器１００は電池１０３から供給される電力ではなく、チャージャー３００から供給される電力で動作することもできる。電子機器１００およびチャージャー３００は、ＵＳＢＰＤ（ＰｏｗｅｒＤｅｌｉｖｅｒｙ）３．０のＰＰＳ（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙ）と呼ばれる機能を用いて、チャージャー３００から電子機器１００に電力を供給することができる。

ＰＰＳでは、ＵＳＢＴｙｐｅ－ＣコネクタのＣＣ（ＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＣｈａｎｎｅｌ）端子を介して通信を行い、電子機器１００からの所定の電圧の電力要求に対して細かいステップで電圧または電流を変化させて電力供給を行うことができる。ＰＰＳによりチャージャー３００から電子機器１００に供給される電圧は、電子機器１００とチャージャー３００とが行うＰＰＳに準拠した通信（以下、ＰＰＳ通信）によって決まる。電子機器１００は、要求電圧をＰＰＳ通信によりチャージャー３００に通知することが可能である。チャージャー３００は、充電時間の経過と共に要求電圧を適切に変更していくことで、定電流定電圧（ＣｏｎｓｔａｎｔＣｕｒｒｅｎｔＣｏｎｓｔａｎｔＶｏｌｔａｇｅ：ＣＣＣＶ）充電を行うことができる。ＣＣＣＶ充電は、途中まで一定の電流値（ＣｏｎｓｔａｎｔＣｕｒｒｅｎｔ）でＣＣ（定電流）充電を行い、所定の電圧に達したら一定の電圧（ＣｏｎｓｔａｎｔＶｏｌｔａｇｅ）でＣＶ（定電圧）充電を行う方法である。

図２は、電子機器１００の構成要素を説明するためのブロック図である。

接続部１０１は、チャージャー３００と通信することおよびチャージャー３００から電力を受け取ることが可能なインターフェースである。接続部１０１は、例えばＵＳＢＴｙｐｅ－Ｃのコネクタであり、ＵＳＢＴｙｐｅ－Ｃケーブル２００を介してチャージャー３００と接続される。

充電制御部１０２は、接続部１０１を介してチャージャー３００から受け取った電力を、電圧検出部１０４を介して電子機器１００の構成要素に供給する。また、充電制御部１０２はチャージャー３００から受け取った電力により電池１０３を充電することもできる。さらに、充電制御部１０２は、電池１０３から供給される電力を電子機器１００の構成要素に供給することもできる。

電池１０３は、電子機器１００を動作させるために必要な電力を供給する。電池１０３は、電子機器１００から取り外し可能である。電池１０３は接続部１０１を介してチャージャー３００から受け取った電力により充電される。

電圧検出部１０４は、電池１０３から供給される電力の電圧値または接続部１０１を介してチャージャー３００から供給された電力の電圧値を検出することができる。

システム制御部１０５は、電子機器１００の構成要素をプログラムに従って制御するマイクロコンピュータである。

電圧変換部１０６は、電池１０３または接続部１０１を介して供給される電力を昇圧または降圧し、電子機器１００の構成要素に適した電圧に変換する。

撮像部１０９は、撮像部１０９に含まれるレンズで結像された被写体光を電気信号に変換し、ノイズ低減処理などを行い、画像データとして出力する。撮像部１０９により撮像した画像データはメモリ１１１に蓄えられた後、メイン制御部１０５において所定の演算を行い、記録媒体１１２に記録される。

表示部１１０は、撮影時のビューファインダー画像の表示、撮影した画像データの表示、操作のためのＧＵＩの表示などを行う。

メモリ１１１は、システム制御部１０５による各種の処理に必要なプログラム、データ、画像データを一時記憶するＲＡＭなどの揮発性メモリ、あるいは、これらのデータを電気的に消去・記録可能なＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリである。

記録媒体１１２は、撮像部１０９から出力された画像データを所定のデータ形式に圧縮した画像ファイルを記録することができる。記録媒体１１２は、ハードディスク、メモリカード、ＵＳＢフラッシュメモリなどを含む。記録媒体１１２は、電子機器１００から取り外し可能である。

操作部１１３は、電子機器１００に対する指示をユーザから受け付け、メイン制御部１０５に指示信号を通知する。操作部１１３は例えば、ユーザが電子機器１００の電源のＯＮまたはＯＦＦを指示するための電源ボタン、撮影を指示するためのレリーズスイッチを含む。また、画像データの再生を指示するための再生ボタン、電子機器１００の撮影モードを指示するモードダイヤル、表示部１１０に形成されるタッチパネルなども操作部１１３に含まれる。なお、レリーズスイッチは、ＳＷ１およびＳＷ２を有する。レリーズスイッチが、いわゆる半押し状態となることにより、ＳＷ１がＯＮとなる。これにより、メイン制御部１０５は、ＡＦ（オートフォーカス）処理、ＡＥ（自動露出）処理等の撮影準備を行うための指示を受け付ける。また、レリーズスイッチが、いわゆる全押し状態となることにより、ＳＷ２がＯＮとなる。これにより、メイン制御部１０５は、撮影を行うための指示を受け付ける。

電圧変化量検出部１１４は、電圧検出部１０４により検出された電圧値に基づき、電池１０３または接続部１０１から供給される電力の電圧の変化量を計算する。

通信制御部１１５は、接続部１０１を介してチャージャー３００と通信可能である。通信制御部１１５は、シャージャー３００とのＰＰＳ通信を制御し、充電制御部１０２において計算された要求電圧を接続部１０１を介してチャージャー３００に送信することができる。

タイマー１１６は、後述する要求電圧を送信するためのＰＰＳ通信における通信間隔などを計測する。

内部メモリ１１７は、電池電圧に対する要求電圧のテーブル、電池電圧に対する時間閾値のテーブルを記憶するＲＯＭである。

電流検出部１１８は、接続部１０１を介して供給される電力の電流値（電池１０３の充電電流の値）または電池１０３から出力される電力の電流値を検出することができる。

電流変化量検出部１１９は、電流検出部１１８により検出された電流値に基づき、電池１０３または接続部１０１から供給される電力の電流値の変化量を計算する。

なお、図２において、電圧検出部１０４、電圧変化量検出部１１４、タイマー１１６、内部メモリ１１７、電流検出部１１８および電流変化量検出部１１９は、充電制御部１０２に含まれる構成となっているが、充電制御部１０２と別体に構成されてもよい。

＜ＰＰＳ通信＞
次に、図３を参照して、電子機器１００とチャージャー３００のＰＰＳ通信時の動作について説明する。

図３は、電子機器１００とチャージャー３００がＵＳＢＴｙｐｅ－ＣのＣＣ端子を介してＰＰＳ通信を行う際の動作の一例を説明するためのタイムチャートである。

図３において、ＰＰＳ通信の矢印は、始点が通信の送信側、終点が通信の受信側に対応している。ＶＢＵＳ電圧はＳｏｕｒｃｅ機器であるチャージャー３００から出力され、Ｓｉｎｋ機器である電子機器１００がＵＳＢＴｙｐｅ－ＣのＶＢＵＳ端子から電力を受け取る。図３では、ＶＢＵＳ電圧の出力後、出力可能な電圧と電流を示すＰＤＯ（ＰｏｗｅｒＤａｔａＯｂｊｅｃｔ）が含まれているＳｏｕｒｃｅＣａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓをチャージャー３００から受け取った後の電子機器１００の動作の一例を示している。

Ｔ１０１において、電子機器１００は、要求したい電圧等が含まれている「Ｒｅｑｕｅｓｔ」をチャージャー３００に送信する。ＰＰＳでは出力電圧を、２０ｍＶを最小単位としてチャージャー３００に要求することが可能である。

Ｔ１０２において、チャージャー３００は電子機器１００からの「Ｒｅｑｕｅｓｔ」を受信し、「Ｒｅｑｕｅｓｔ」を正しく受け取ったことを電子機器１００に送信する。

Ｔ１０３において、チャージャー３００は電子機器１００からの「Ｒｅｑｕｅｓｔ」の内容を確認し、有効であれば「Ａｃｃｅｐｔ」を送信し、Ｔ１０４において電子機器１００はそれを受信する。

Ｔ１０５において、電子機器１００は、「Ａｃｃｅｐｔ」を正しく受け取ったことをチャージャー３００に送信する。そして、チャージャー３００は、現在のＶＢＵＳ電圧Ｖ１から、電子機器１００から要求された電圧Ｖ２への変更を開始する。

Ｔ１０６において、チャージャー３００は、ＶＢＵＳ電圧Ｖ１から電圧Ｖ２への変更が完了したら、「ＰＳ＿ＲＤＹ」を電子機器１００に送信する。

Ｔ１０７において、電子機器１００は、「ＰＳ＿ＲＤＹ」を受信し、「ＰＳ＿ＲＤＹ」を正しく受け取ったことをチャージャー３００に送信して、「ＳｉｎｋＰＰＳＰｅｒｉｏｄｉｃＴｉｍｅｒ」をスタートする。ＰＰＳ通信では、Ｓｉｎｋは定期的にＳｏｕｒｃｅに「Ｒｅｑｕｅｓｔ」を送信する必要がある。「ＳｉｎｋＰＰＳＰｅｒｉｏｄｉｃＴｉｍｅｒ」の最大値は１０秒と規格で定められており、「ＳｉｎｋＰＰＳＰｅｒｉｏｄｉｃＴｉｍｅｒ」で定めた時間ごとにＳｉｎｋはＳｏｕｒｃｅに「Ｒｅｑｕｅｓｔ」を送信する。

Ｔ１０８において、チャージャー３００は電子機器１００から「ＰＳ＿ＲＤＹ」を正しく受け取ったことが通知された後、「ＰＰＳＣｏｍｍＴｉｍｅｒ」をスタートする。ＰＰＳ通信では、Ｓｏｕｒｃｅは定期的にＳｉｎｋから「Ｒｅｑｕｅｓｔ」を受信する必要がある。「ＰＰＳＣｏｍｍＴｉｍｅｒ」の最小値は１２秒、最大値は１５秒と規格で定められており、「ＰＰＳＣｏｍｍＴｉｍｅｒ」がタイムアウトすると、ＳｏｕｒｃｅはＨａｒｄＲｅｓｅｔ信号を発行する。

Ｔ１０７から「ＳｉｎｋＰＰＳＰｅｒｉｏｄｉｃＴｉｍｅｒ」の時間が経過すると、Ｔ１０９において、電子機器１００は、要求したい電圧等が含まれている「Ｒｅｑｕｅｓｔ」を再度送信する。ＰＰＳでは以上のような通信と電圧変更を繰り返す。

図４は、電子機器１００とチャージャー３００をＵＳＢＴｙｐｅ－Ｃケーブルにより接続し、ＰＰＳにより電池１０３を充電したときのＶＢＵＳ電圧、電池電圧、充電電流の時間変化の一例を示している。

ＰＰＳでは、図４のように電池電圧に応じてＶＢＵＳ電圧を細かいステップで変化させることで、電池１０３の充電が行われる場合の電力損失を抑えることができる。

ＰＰＳ通信によるＣＣＣＶ充電では、ＰＰＳ規格で定められた１０秒ごとにＰＰＳ通信を行って要求電圧を更新するが、ＣＣ充電中は１０秒よりも短い時間で電池電圧が飽和するため、充電時間が延びてしまう。そこで、実施形態１では、ＣＣＣＶ充電が行われる場合のＰＰＳ通信の通信間隔を可変に制御し、充電カーブの勾配が急峻な箇所ではＰＰＳ通信の通信間隔を狭めることにより充電時間が延びることを抑制している。

図４は、ＣＣ充電開始付近の期間のＰＰＳの通信間隔を、ＣＣ充電中間の期間のＰＰＳの通信間隔よりも狭く（短く）した例を示している。ＣＣ充電開始付近では特に充電カーブの勾配が急峻であるため、ＰＰＳの通信間隔を狭くして頻繁に要求電圧を更新する。これにより、ＣＣ充電開始付近における充電時間を従来のＰＰＳ通信による充電時間よりも短縮することができる。

また、定電流（ＣＣ）充電期間と定電圧（ＣＶ）充電期間とでＰＰＳの通信間隔を変更してもよい。図４は、ＣＣ充電期間中のＰＰＳの通信間隔を、ＣＶ充電期間のＰＰＳの通信間隔よりも狭く（短く）した例を示している。ＣＣ充電期間はＣＶ充電期間よりも充電カーブの勾配が急峻であるため、ＰＰＳの通信間隔を狭くして頻繁に要求電圧を更新する。これにより、ＣＣ充電期間の充電時間をＣＶ充電期間の充電時間よりも短縮することができる。

このようにして充電カーブの勾配に応じてＰＰＳの通信間隔を可変に制御することで、ＣＣＣＶ充電が行われる場合の充電時間が延びることを抑制することができる。

次に、図５のフローチャートを参照して、電池１０３の充電が行われる場合の制御処理について説明する。

なお、図５の処理５００は、電子機器１００の充電制御部１０２が内部メモリ１１７に格納されたプログラムを実行することによって制御される。処理５００は、接続部１０１にチャージャー３００が接続されてＰＰＳ通信が開始されると開始される。

ステップＳ５０１において、電圧検出部１０４は、電池１０３の電池電圧を取得する。電池電圧はアナログ電圧であるが、電圧検出部１０４の持つアナログデジタル変換機能によってデジタル値に変換される。変換されたデジタル値は、内部メモリ１１７に初期電池電圧として記憶される。

ステップＳ５０２において、充電制御部１０２は、電圧検出部１０４の情報に基づいて、電池１０３の電池電圧が充電完了閾値を上回っているか否かを判定する。電池１０３の電池電圧が充電完了閾値を上回っていると判定した場合、充電制御部１０２は、充電完了と判定し、電池１０３の充電を終了する。電池１０３の電池電圧が充電完了閾値を上回っていないと判定した場合、充電制御部１０２は、処理５００をステップＳ５０３に進める。

ステップＳ５０３において、充電制御部１０２は、充電累積時間を更新する。充電累積時間は、タイマー１１６により計測したＰＰＳ通信から次のＰＰＳ通信までの時間を順次加算していき、充電開始からの経過時間を累積した時間情報である。充電開始時には充電累積時間はゼロである。

ステップＳ５０４において、充電制御部１０２は、タイマー１１６にリセット信号を送信する。これによりタイマー１１６の計測時間はリセットされる。

ステップＳ５０５において、充電制御部１０２は、チャージャー３００に対する要求電圧を計算する。充電制御部１０２は、予め電池電圧に対する要求電圧のテーブルを内部メモリ１１７に記憶しておき、現在の電池電圧に対応する要求電圧を内部メモリ１１７から読み出す。テーブルとは、図４におけるＶＢＵＳ電圧と電池電圧の関係を示したテーブルである。図４において、電池電圧の値が一意に決まれば、それに対応するＶＢＵＳ電圧も一意に決まる。現在の電池電圧に対して一意的に決まるＶＢＵＳ電圧の値が、要求すべき電圧である。このように、ＣＣＣＶ充電を行う際に従うべき充電カーブに基づいて電池電圧とＶＢＵＳ電圧（＝要求電圧）のテーブルを作成し、内部メモリ１１７に記憶しておくことで、内部メモリ１１７から現在の電池電圧に対応する要求電圧を読み出すことが可能になる。

なお、現在の電池電圧の取得方法としては、例えば、電圧検出部１０４によって再度電池電圧を検出した値を用いてもよい。また、これ以外の方法としては、ステップＳ５０１で取得した初期電池電圧と、ステップＳ５０３で更新された充電累積時間を用いて、現在の電池電圧の予測値（予測電池電圧）を計算してもよい。充電制御部１０２によって実施される充電カーブは図４で示したように既知であるので、初期電池電圧と充電累積時間が分かれば現在の電池電圧は予測可能である。

ステップＳ５０６において、通信制御部１１５は、接続部１０１を介してチャージャー３００とＰＰＳ通信を行う。通信制御部１１５は、ステップＳ５０５において計算された要求電圧を充電制御部１０２から受信し、ＰＰＳ通信にてチャージャー３００に送信する。

ステップＳ５０７において、充電制御部１０２は、チャージャー３００から供給される電力を受け取り、電池１０３の充電を行う。

ステップＳ５０８において、充電制御部１０２は、タイマー１１６による計時を開始させる。タイマー１１６は、ＰＰＳ通信から次のＰＰＳ通信までの時間を計測するために用いられる。

ステップＳ５０９において、充電制御部１０２は、現在の電池電圧に相当する時間閾値を内部メモリ１１７から読み出す。なお、現在の電池電圧の取得方法については、ステップＳ５０５で説明した通りである。

ここで、現在の電池電圧と時間閾値のテーブルについて説明する。実施形態１では、充電カーブの勾配に応じて以下のようにＰＰＳの通信間隔を決定する。

電子機器１００がＣＣＣＶ充電時に従うべき充電カーブが既知であれば、現在の電池電圧を利用することで充電カーブにおける現在の位置が一意に決まり、さらに充電カーブの勾配も一意に決まる。したがって、設定すべきＰＰＳの通信間隔も一意に決まり、この通信間隔でＰＰＳ通信を行うために時間閾値を設定する。例えば１秒間隔でＰＰＳ通信を行う場合には、時間閾値を１秒に設定すればよい。このテーブルについては、充電カーブの勾配に応じて時間閾値を変更することが可能である。例えば充電カーブの勾配が急峻になるときの電池電圧においては、時間閾値を小さくすることができる。これにより、勾配が急峻なところでは通信間隔を狭めることができる。ただし、ＰＰＳの規格を遵守するために、時間閾値は１０秒以下の値に設定する必要がある。

上述したように、現在の電池電圧に対する時間閾値のテーブルを定めることができる。図６は電池電圧に対する要求電圧および時間閾値のテーブルの一例を示している。電池を充電するために、要求電圧は電池電圧よりも大きな値とする。要求電圧は電池電圧の値に応じて変化し、１つのテーブルにおいては、電池電圧に対して要求電圧が一意に定まる。また、充電カーブの勾配が急峻な充電開始付近であって電池電圧が低いときには、時間閾値は０．１秒といった小さな値とし、通信間隔を狭めることができる。反対に、充電カーブの勾配が緩やかな充電終了付近であって電池電圧が高いときには、時間閾値は５秒といった大きな値とし、通信間隔を広げることができる。いずれの場合も、時間閾値は１０秒以下の値に設定される。

図５の説明に戻り、ステップＳ５１０において、充電制御部１０２は、ステップＳ５０９で読み出した値に基づいて時間閾値を更新する。

ステップＳ５１１において、充電制御部１０２は、タイマー１１６で計測した時間が時間閾値を超えたか否かを判定する。タイマー１１６で計測した時間が時間閾値を超えていないと判定された場合、充電制御部１０２は、処理５００をステップＳ５０９に戻す。タイマー１１６で計測した時間が時間閾値を超えたと判定された場合、充電制御部１０２は、処理５００をステップＳ５０２に戻す。

図７は、電池１０３の充電が行われる場合の制御処理のタイムチャートを示している。図７（ａ）は、通信間隔が狭いＣＣ充電が行われる場合のタイムチャートを示している。図７（ｂ）は、通信間隔が広いＣＶ充電が行われる場合のタイムチャートを示している。

図７（ａ）において、チャージャー３００から供給されるＶＢＵＳ電圧によって充電が行われ、電池電圧が上昇していくとき、タイマー１１６による計測時間が徐々に増加していく。所定の時間が経過すると、タイマー計測時間が時間閾値を上回り、充電制御部１０２はタイマー計測時間が時間閾値を超えたと判定する。時間閾値を超えたときにＰＰＳ通信が行われ、通信制御部１１５が要求電圧をチャージャー３００に通知することで、ＶＢＵＳ電圧が更新される。このとき、タイマー１１６はリセットされ、再びゼロから計測を開始する。充電累積時間はタイマー１１６による計測時間を順次加算していくため、単調増加を続ける。また、時間閾値は電池電圧に基づいて計算される。図７（ａ）では時間閾値が一定となっているが、電池電圧が変化して充電カーブにおける勾配が変わると、時間閾値も更新される。

図７（ｂ）は、時間閾値がより大きな値に更新されたＣＶ充電期間中のタイムチャートである。この場合には充電カーブの勾配も緩やかになる。図７（ｂ）では、時間閾値がより大きな値に更新されているため、タイマー計測時間が時間閾値を上回るまでの時間は図７（ａ）のＣＣ充電時よりも長くなる。充電制御部１０２により時間閾値を超えたと判定された後は、ＰＰＳ通信が行われてＶＢＵＳ電圧が更新され、タイマー１１６はリセットされてゼロから計測を再開する。

このように、実施形態１によれば、電池１０３の充電を開始したときの電池電圧と電池１０３の充電を開始してからの累積時間とに基づいてＰＰＳの通信間隔を可変に制御することで、ＰＰＳによるＣＣＣＶ充電における充電時間を短縮することが可能となる。

［実施形態２］
次に、図８および図９を参照して、電池１０３の充電が行われる場合の制御処理について説明する。実施形態２では、図５の処理５００に処理８００が追加された実施形態である。処理８００は、電池１０３の情報に応じて電池電圧に対する要求電圧および時間閾値のテーブルを選択する処理、予測電池電圧と現在の電池電圧の差分が大きい場合に要求電圧の計算方法を変更する処理を含む。

図８の処理８００は、図５のステップＳ５０２で充電制御部１０２が電池１０３の電池電圧が充電完了閾値を上回っていないと判定した場合に行われる。

まず、実施形態２におけるテーブル選択処理について説明する。実施形態１で説明したように、充電制御部１０２は内部メモリ１１７に格納された電池電圧に対する要求電圧のテーブルと、電池電圧に対する時間閾値のテーブルを参照して要求電圧、時間閾値を決定する。これは、電子機器１００としてＣＣＣＶ充電を行う際に従うべき充電カーブが既知である場合に、電池電圧の値が一意に決まれば、要求電圧も一意に決まり、充電カーブの勾配も一意に決まり、時間閾値も一意に決まることに基づいている。しかし、実際のＣＣＣＶ充電を行うときの充電カーブは必ずしも一定ではない。例えば劣化した電池では劣化していない電池に比べて容量値が少なくなり、同じ容量で比較したときの電池電圧は小さくなる。これにより、充電カーブは変化する。そのため電池電圧に対する要求電圧のテーブル、および時間閾値のテーブルを一種類に限定するのではなく、電池の劣化度合いに応じて複数のテーブルを内部メモリ１１７に記憶しておけば、より適切なテーブルを選択することができる。テーブルの選択基準としては、電池の劣化度合いを定期的な電池電圧取得により検出し、劣化電池であると判定された場合には劣化電池用のテーブルを用いて電池１０３の充電を行えばよい。なお、テーブルの選択は充電開始時に行えばよいが、途中で劣化電池になる可能性も考慮して、定期的にテーブルを再選択するようにしてもよい。

次に、図８のフローチャートを参照して、ＣＣ充電が行われる場合の制御処理について説明を行う。なお、図８の処理８００は、図５のステップＳ５０２において充電制御部１０２が電池１０３の電池電圧が充電完了閾値を上回っていないと判定した場合に行われる。

ステップＳ８０１において、充電制御部１０２は、電池１０３の劣化度取得タイミングであるか否かを判定する。劣化度の取得は充電開始時と、予め設定した所定のタイミングで行われる。所定のタイミングとは、例えばＣＣ充電からＣＶ充電への切り替えが行われた場合である。充電制御部１０２は、劣化度取得タイミングであると判定した場合には処理８００をステップＳ８０２に進め、劣化度取得タイミングではないと判定した場合には処理８００を終了してステップＳ５０３に進める。

ステップＳ８０２において、充電制御部１０２は、電池１０３の劣化度を取得する。劣化度の取得方法として、電池１０３が劣化度の情報を持ち、電池１０３との通信が可能であれば、充電制御部１０２は電池１０３と通信を行い、劣化度情報を取得する。電池１０３が劣化度情報を持たない場合には、電圧検出部１０４と電流検出部１１８を用いて電池１０３から出力される電力の電圧値および電流値を検出することにより電池１０３の内部抵抗を計算してもよい。劣化した電池は内部抵抗が大きくなるため、計算した内部抵抗値から劣化度を判定することが可能である。

ステップＳ８０３～Ｓ８０９において、充電制御部１０２は、電池１０３の劣化度がどの範囲にあるかを判定し、判定した範囲に応じたテーブルを選択する。

ステップＳ８０３において、充電制御部１０２は、電池１０３の劣化度が劣化閾値１より小さいか否かを判定する。電池１０３の劣化度が劣化閾値１より小さいと判定された場合、充電制御部１０２は、処理８００をステップＳ８０６に進める。電池１０３の劣化度が劣化閾値１より小さいと判定されなかった場合、充電制御部１０２は、処理８００をステップＳ８０４に進める。

ステップＳ８０４において、充電制御部１０２は、電池の劣化度が劣化閾値２より小さいか否かを判定する。電池１０３の劣化度が劣化閾値２より小さいと判定された場合、充電制御部１０２は、処理８００をステップＳＳ８０７に進める。電池１０３の劣化度が劣化閾値２より小さいと判定されなかった場合、充電制御部１０２は、処理８００をステップＳ８０５に進める。

ステップＳ８０５において、充電制御部１０２は、電池の劣化度が劣化閾値３より小さいか否かを判定する。電池１０３の劣化度が劣化閾値３より小さいと判定された場合、充電制御部１０２は、処理８００をステップＳ８０８に進める。電池１０３の劣化度が劣化閾値３より小さいと判定されなかった場合、充電制御部１０２は、処理８００をステップＳ８０９に進める。

ステップＳ８０６において、充電制御部１０２は、電池電圧に対する要求電圧テーブル１、電池電圧に対する時間閾値テーブル１を内部メモリ１１７から読み出し、処理８００をステップＳ５０３に進める。

ステップＳ８０７において、充電制御部１０２は、電池電圧に対する要求電圧テーブル２、電池電圧に対する時間閾値テーブル２を内部メモリ１１７から読み出し、処理８００をステップＳ５０３に進める。

ステップＳ８０８において、充電制御部１０２は、電池電圧に対する要求電圧テーブル３、電池電圧に対する時間閾値テーブル３を内部メモリ１１７から読み出し、処理８００をステップＳ５０３に進める。

ステップＳ８０９において、充電制御部１０２は、電池電圧に対する要求電圧テーブル４、電池電圧に対する時間閾値テーブル４を内部メモリ１１７から読み出し、処理８００をステップＳ５０３に進める。

ステップＳ５０３以降の処理５００では、選択されたテーブルが使用される。

このように複数のテーブルを記憶しておき、電池情報に応じて適切なテーブルを選択することで、実際の充電カーブに即した無駄なく高速な充電が可能になる。

なお、実施形態２ではテーブル選択の根拠となる電池情報として劣化度の例を説明したが、例えば電池１０３の内部抵抗、電池電圧、電池電流など、他の電池情報に基づいてテーブル選択を行ってもよい。

次に、実施形態２における予測電池電圧と現在の電池電圧の比較処理について説明する。

実施形態１で説明したように現在の電池電圧が分かれば理想的な充電カーブにおける位置が一意に決まる。しかしながら、実際の充電カーブはチャージャー３００から供給される電流値によって変化し、電流値はチャージャー３００の供給能力によって変化する。供給能力が変化する要因としては、例えばチャージャー３００の温度変化による場合、チャージャー３００が複数の機器に対して電力を供給可能な場合には電子機器１００とは異なる機器の負荷電流の変化による場合などが考えられる。実施形態２では、実際の充電カーブが理想的な充電カーブから外れていることを検出するために、所定のタイミングで電池電圧を取得する。所定のタイミングとは、ＰＰＳ通信の通信間隔以上のタイミングである。所定のタイミングで取得した電池電圧を予測電池電圧と比較し、予測電池電圧との差分が大きい場合には取得した電池電圧を初期電池電圧として更新し、充電累積時間もリセットする。そして、所定のタイミングで取得した電池電圧を充電開始タイミングとして電池１０３の充電を再開する。これにより、チャージャー３００の供給能力が変化し実際の充電カーブが理想的な充電カーブから外れていた場合でも、定期的に現在の電池電圧を取得して正しい要求電圧に修正できる。なお、予測電池電圧の取得方法は、実施形態１の図５のステップＳ５０５で説明した通りである。

次に、図９のフローチャートを参照して、実施形態２における予測電池電圧と現在の電池電圧の比較処理について説明する。なお、図９の処理９００は、図５のステップＳ５０４の後に行われる。

ステップＳ９０１において、充電制御部１０２は、電池１０３の電圧取得タイミングであるか否かを判定する。電池１０３の電圧取得は、前述のようにＰＰＳ通信の通信間隔以上の所定のタイミングで実施すればよい。例えば、タイマー１１６により前回の電池電圧取得からの計測時間が閾値を超えているか否かを判定することも可能である。電池１０３の電圧取得タイミングであると判定された場合、充電制御部１０２は、処理９００をステップＳ９０３に進める。電池１０３の電圧取得タイミングがではないと判定された場合、充電制御部１０２は、処理９００を終了して図５のステップＳ５０５に進める。

ステップＳ９０２において、電圧検出部１０４は、電池電圧を取得する。

ステップＳ９０３において、充電制御部１０２は、ステップＳ９０３で取得した現在の電池電圧と予測電池電圧との差分を計算し、計算された差分が閾値より大きいか否かを判定する。計算された差分が閾値より大きい場合、充電制御部１０２は、現在の電池電圧が予測電池電圧から大きく外れていると判定し、処理９００をステップＳ９０４に進める。計算された差分が閾値以下である場合、充電制御部１０２は、処理９００を終了して図５の処理５００におけるステップＳ５０５に進める。

ステップＳ９０４において、充電制御部１０２は、充電累積時間をリセットする。

ステップＳ９０５において、充電制御部１０２は、初期電池電圧の値をステップＳ９０２で取得した電池電圧に更新する。

ステップＳ９０４～Ｓ９０５の処理により、ステップＳ９０２で取得した電池電圧が新たな充電開始タイミングとなり、現在の電池電圧と予測電池電圧との差分を修正することができる。

なお、実施形態２では、チャージャー３００の供給能力に変化がないか否かを確認するために、図９において電池電圧と予測電池電圧の差分を計算したが、他の方法を用いてもよい。例えば、電流検出部１１８を用いて所定のタイミングで充電電流を取得し、電流変化量検出部１１９を用いて充電電流の変化量を取得することも可能である。電流値の変化量が閾値以上である場合には、電流の変化量に応じて参照しているテーブルを補正するか、もしくは予め補正されたテーブルを内部メモリ１１７に記憶しておき、参照するテーブルを変更するようにしてもよい。

実施形態２によれば、電池１０３の劣化度に応じて適切なテーブルを選択し、予測電池電圧と現在の電池電圧の比較に応じて要求電圧を修正することで、ＰＰＳによるＣＣＣＶ充電において実際の充電カーブに基づく無駄のない高速なＣＣＣＶ充電が可能になる。

［実施形態３］
次に、図１０のフローチャートを参照して、実施形態３における電子機器１００の制御処理について説明する。

実施形態１では現在の電池電圧に対応する時間閾値を読み出すことでＰＰＳの通信間隔を決定していた。これに対して、実施形態３では、電池電圧の変化量が小さくなったことが検出された場合はＰＰＳ規格で定められた通信間隔よりも短い時間でＰＰＳ通信を行う。

ステップＳ１００１～Ｓ１００７は、図５の処理５００におけるステップＳ５０１～Ｓ５０８と一部を除いて同様であるため、それらの説明を省略する。ステップＳ１００１～Ｓ１００７とステップＳ５０１～Ｓ５０８との違いとは、図５の処理５００におけるステップＳ５０３で行っていた充電累積時間の更新を、実施形態３では実施しないことである。実施形態３では、ＰＰＳ通信ごとに電池電圧を取得し、充電累積時間を用いた予測電池電圧を計算しないため、充電累積時間は不要となる。

ステップＳ１００８において、充電制御部１０２は、ＣＣ充電期間かＣＶ充電期間かを判定し、ＣＣ充電期間であると判定した場合は、処理１０００をステップＳ１００９に進め、ＣＶ充電期間であると判定した場合は、処理１０００をステップＳ８１１に進める。実施形態３では、ＣＣ充電期間中は電池電圧変化量からＰＰＳの通信間隔を決定し、ＣＶ充電期間中はＰＰＳ規格で定められた通信間隔（１０秒）でＰＰＳ通信を行う。このため、ステップＳ１００８にてＣＣ充電期間かＣＶ充電期間かの判定を行っている。

ステップＳ１００９において、電圧変化量検出部１１４は、電池電圧変化量を計算する。電圧変化量検出部１１４は、電圧検出部１０４で連続的に取得している電池電圧を、時間で微分した値を計算して電池電圧変化量を求める。

ステップＳ１０１０において、充電制御部１０２は、ステップＳ１００９で計算した電池電圧変化量が所定値である電圧変化閾値より小さいか否かを判定する。ステップＳ１００９で計算した電池電圧変化量が電圧変化閾値より小さいと判定された場合、充電制御部１０２は、処理１０００をステップＳ１００２に戻す。ステップＳ１００９で計算した電池電圧変化量が電圧変化閾値より小さいと判定されなかった場合、充電制御部１０２は、処理１０００をステップＳ１０１１に進める。

ステップＳ１０１１において、充電制御部１０２は、タイマー１１６で計測した時間が時間閾値（１０秒）を超えたか否かを判定する。タイマー１１６で計測した時間が１０秒を超えていないと判定された場合、充電制御部１０２は、処理１０００をステップＳ１００８に戻す。タイマー１１６で計測した時間が１０秒を超えたと判定された場合、充電制御部１０２は、処理１０００をステップＳ１００２に戻す。

図１１は、ＣＣＣＶ充電が行われる場合の動作を示すタイムチャートである。図１１（ａ）は、ＣＣ充電が行われる場合のタイムチャートを示している。図１１（ｂ）は、ＣＶ充電が行われる場合のタイムチャートを示している。

図１１（ａ）に示すＣＣ充電期間中は、チャージャー３００から供給されるＶＢＵＳ電圧によって充電が行われ、電池電圧が上昇していくと、電池電圧の変化量はＶＢＵＳ電圧の切り替え直後から時間が経過するほど小さくなる。この理由は、ＶＢＵＳ電圧と電池電圧との電位差が小さくなり電池電圧が飽和し始めるからである。そこで、実施形態３では、ＣＣ充電期間中は電池電圧の変化量からＰＰＳの通信間隔を決定する。詳しくは、ＣＣ充電期間において、電池電圧の変化量が閾値を上回っている場合はＰＰＳ規格で定められた間隔でＰＰＳ通信を行い、電池電圧の変化量が閾値を上回っていない場合はＰＰＳ規格で定められた通信間隔よりも短い通信間隔でＰＰＳ通信を行う。

図１１（ｂ）に示すＣＶ充電期間中はＶＢＵＳ電圧の切り替え直後から電池電圧の勾配が緩いため、電圧変化が小さいことを検出してＰＰＳの通信間隔を決定することは難しい。また、ＣＶ充電期間中は１０秒ごとにＰＰＳ通信を実施したとしても、充電時間が大きく延びることはない。そのため、ＣＶ充電期間中におけるＰＰＳの通信間隔は、ＰＰＳ規格で定められた１０秒とする。

実施形態３によれば、ＣＣ充電期間中は電池電圧の変化量からＰＰＳの通信間隔を決定することで、ＣＣＣＶ充電における充電時間を短縮することが可能となる。

［実施形態４］
実施形態１～３で説明した様々な機能、処理または方法は、パーソナルコンピュータ、マイクロコンピュータ、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）またはプロセッサがプログラムを実行することによって実現することもできる。以下、実施形態４では、パーソナルコンピュータ、マイクロコンピュータ、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）またはプロセッサを「コンピュータＸ」と呼ぶ。また、実施形態４では、コンピュータＸを制御するためのプログラムであって、実施形態１～３で説明した様々な機能、処理または方法を実現するためのプログラムを「プログラムＹ」と呼ぶ。

実施形態１～３で説明した様々な機能、処理または方法は、コンピュータＸがプログラムＹを実行することによって実現される。この場合において、プログラムＹは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体を介してコンピュータＸに供給される。実施形態４におけるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、ハードディスク装置、磁気記憶装置、光記憶装置、光磁気記憶装置、メモリカード、揮発性メモリ、不揮発性メモリなどの少なくとも１つを含む。実施形態４におけるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙな記憶媒体である。

１００…電子機器、１０１…接続部、１０２…充電制御部、１０３…電池、１０４…電圧検出部、１１４…電圧変化量検出部、１１５…通信制御部、１１６…タイマー、１１７…内部メモリ、１１８…電流検出部、１１９…電流変化量検出部

Claims

電子機器であって、
外部機器と通信する通信手段と、
前記外部機器から供給された電力を受け取る受電手段と、
前記受電手段が前記外部機器から受け取った電力により電池を充電する充電手段と、
前記充電手段により前記電池を充電する場合に、前記電子機器が前記外部機器に電力を要求するための所定の通信を行うように、前記通信手段を制御する制御手段とを有し、
前記充電手段により前記電池を充電する場合に、前記制御手段は、前記充電手段により前記電池の充電を開始してから前記電池の電圧が所定の電圧となるまでの、前記所定の通信を行う間隔が、前記電池の電圧が前記所定の電圧となった後の、前記所定の通信を行う間隔よりも短くなるように、前記通信手段を制御することを特徴とする電子機器。
前記電池の電圧を検出する電圧検出手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記電圧検出手段により検出された電圧または前記充電手段により電池の充電を開始してからの経過時間に応じて予測された電圧に基づいて前記間隔を決定することを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
前記電池の充電の開始から前記電池の電圧が前記所定の電圧に達するまでの、前記電池の電圧の時間変化に対応した充電カーブの勾配よりも、前記電池の電圧が前記所定の電圧に達した後の前記充電カーブの勾配の方が緩やかであることを特徴とする請求項１または２に記載の電子機器。
前記充電手段は、定電流により電池の充電を開始し、その後に定電圧による充電に切り替え、
前記制御手段は、前記定電流による充電中の前記間隔を、前記定電圧による充電中の前記間隔よりも短くするように、前記通信手段を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電子機器。
電子機器であって、
外部機器と通信する通信手段と、
前記外部機器から供給された電力を受け取る受電手段と、
前記受電手段が前記外部機器から受け取った電力により電池を充電する充電手段と、
前記充電手段により前記電池を充電する場合に、前記電子機器が前記外部機器に電力を要求するための所定の通信を行うように、前記通信手段を制御する制御手段とを有し、
前記充電手段により前記電池の充電を開始してからの第１の期間における前記電池の電圧の時間変化に対応した充電カーブの勾配が、前記第１の期間の後の第２の期間における前記充電カーブの勾配よりも急である場合に、前記制御手段は、前記第１の期間において前記所定の通信を行う間隔が、前記第２の期間において前記所定の通信を行う間隔よりも短くなるように、前記通信手段を制御することを特徴とする電子機器。
前記充電手段は、定電流により電池の充電を開始し、その後に定電圧による充電に切り替えることを特徴とする請求項１または５に記載の電子機器。
前記制御手段は、前記電池の電圧に基づいて、前記所定の通信により前記外部機器に要求する電圧を決定することを特徴とする請求項１または５に記載の電子機器。
電子機器であって、
外部機器と通信する通信手段と、
前記外部機器から供給された電力を受け取る受電手段と、
前記受電手段が前記外部機器から受け取った電力により電池を充電する充電手段と、
前記充電手段により前記電池を充電する場合に、前記電子機器が前記外部機器に電力を要求するための所定の通信を行うように、前記通信手段を制御する制御手段とを有し、
前記充電手段により前記電池を充電する場合に、前記制御手段は、前記電池の電圧の変化量が所定値を上回っている場合は、第１の間隔で前記所定の通信を行い、前記電池の電圧の変化量が前記所定値を上回っていない場合は、前記第１の間隔よりも短い第２の間隔で前記所定の通信を行うように前記通信手段を制御することを特徴とする電子機器。
電子機器の制御方法であって、
前記電子機器は、
外部機器と通信する通信手段と、
前記外部機器から供給された電力を受け取る受電手段と、
前記受電手段が前記外部機器から受け取った電力により電池を充電する充電手段とを有し、
前記制御方法は、
前記充電手段により前記電池を充電する場合に、前記電子機器が前記外部機器に電力を要求するための所定の通信を行うように、前記通信手段を制御するステップを有し、
前記充電手段により前記電池を充電する場合に、前記制御するステップでは、前記充電手段により前記電池の充電を開始してから前記電池の電圧が所定の電圧となるまでの、前記所定の通信を行う間隔が、前記電池の電圧が前記所定の電圧となった後の、前記所定の通信を行う間隔よりも短くなるように、前記通信手段を制御することを特徴とする制御方法。
電子機器の制御方法であって、
前記電子機器は、
外部機器と通信する通信手段と、
前記外部機器から供給された電力を受け取る受電手段と、
前記受電手段が前記外部機器から受け取った電力により電池を充電する充電手段とを有し、
前記制御方法は、
前記充電手段により前記電池を充電する場合に、前記電子機器が前記外部機器に電力を要求するための所定の通信を行うように、前記通信手段を制御するステップを有し、
前記充電手段により前記電池の充電を開始してからの第１の期間における前記電池の電圧の時間変化に対応した充電カーブの勾配が、前記第１の期間の後の第２の期間における前記充電カーブの勾配よりも急である場合に、前記制御するステップでは、前記第１の期間において前記所定の通信を行う間隔が、前記第２の期間において前記所定の通信を行う間隔よりも短くなるように、前記通信手段を制御することを特徴とする制御方法。
電子機器の制御方法であって、
前記電子機器は、
外部機器と通信する通信手段と、
前記外部機器から供給された電力を受け取る受電手段と、
前記受電手段が前記外部機器から受け取った電力により電池を充電する充電手段とを有し、
前記制御方法は、
前記充電手段により前記電池を充電する場合に、前記電子機器が前記外部機器に電力を要求するための所定の通信を行うように、前記通信手段を制御するステップを有し、
前記充電手段により前記電池を充電する場合に、前記制御するステップでは、前記電池の電圧の変化量が所定値を上回っている場合は、第１の間隔で前記所定の通信を行い、前記電池の電圧の変化量が前記所定値を上回っていない場合は、前記第１の間隔よりも短い第２の間隔で前記所定の通信を行うように前記通信手段を制御することを特徴とする制御方法。