JP2016012989A

JP2016012989A - バッテリ制御装置

Info

Publication number: JP2016012989A
Application number: JP2014133547A
Authority: JP
Inventors: 徹岡村; Toru Okamura
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2016-01-21

Abstract

【課題】バッテリの劣化を抑制する。【解決手段】バッテリ制御装置（１００）は、現在時刻を取得すると共に、所定の時間帯及び前記時間帯外の高充電開始時刻を設定する時刻管理手段（１１０）と、所定の高充電指示の入力を受け付ける指示受付手段（１２０）と、バッテリの充電量を所定の基準量以下に制御する第１制御手段（１３１）及び前記充電量を前記基準量より高める第２制御手段（１３２）を有し、前記現在時刻が前記時間帯に属するとき、前記第１制御手段を動作させて前記充電量を前記基準量以下とし、その後、前記現在時刻が前記高充電開始時刻に達したとき、前記高充電指示が入力されていた場合には前記第２制御手段を起動させて前記充電量を前記基準量より高める主制御手段（１３０）と、を備える。【選択図】図７

Description

本発明は、バッテリ制御装置に関する。

リチウムイオン電池等で形成されるバッテリが様々な電動機器（電動車椅子等の電動車両や情報端末など）に搭載されている。充電可能なバッテリは、充放電の繰り返しや時間経過とともに劣化するが、特に満充電又は満充電に近い状態で保管されると、劣化が進みやすくなる。例えば、リチウムイオン電池を長期保管する際には、リチウムイオン電池のＳＯＣを３０％〜５０％程度に維持することが劣化の抑制にとって好ましいと言われている。

これに着目して、バッテリの劣化抑制を図る方法も提案されている。例えば、バッテリの全容量の一部を充電してから充電を一時停止し、その後、予約した充電完了時刻ちょうどに全容量の充電が完了するように充電再開時刻を設定して設定時刻から充電を再開する方法が提案されている（特許文献１参照）。また、充電量を曜日に応じて制御する方法も提案されている（特許文献２参照）。

特開平８−９８４２０号公報特開平１０−５１９６８号公報

バッテリの寿命延長に繋がるバッテリの劣化抑制技術が重要であることは言うまでもない。

そこで本発明は、バッテリの劣化抑制に寄与するバッテリ制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係るバッテリ制御装置は、現在時刻を取得すると共に、所定の時間帯及び前記時間帯外の高充電開始時刻を設定する時刻管理手段と、所定の高充電指示の入力を受け付ける指示受付手段と、バッテリの充電量を所定の基準量以下に制御する第１制御手段及び前記充電量を前記基準量より高める第２制御手段を有し、前記現在時刻が前記時間帯に属するとき、前記第１制御手段を動作させて前記充電量を前記基準量以下とし、その後、前記現在時刻が前記高充電開始時刻に達したとき、前記高充電指示が入力されていた場合には前記第２制御手段を起動させて前記充電量を前記基準量より高める主制御手段と、を備えたことを特徴とする。

これにより、原則としては、充電量が第１基準量以下（例えば８０％以下のＳＯＣ）とされるため、バッテリの劣化抑制が期待される。一方で、高充電指示が入力されたときには充電量を第１基準量よりも高めることが可能であるため、問題は生じない。

具体的には例えば、前記主制御手段は、前記現在時刻が前記時間帯に属するとき、前記高充電指示の入力有無に関わらず前記第１制御手段を動作させて前記充電量を前記基準量以下にすると良い。

これにより、前記時間帯（例えば、バッテリの放電が不要となる可能性が高い時間帯）において充電量を比較的低く保つことができ、バッテリの劣化抑制が期待される。

また具体的には例えば、前記主制御手段は、前記高充電指示が入力されていない場合には、前記現在時刻が前記高充電開始時刻に達した後も、前記充電量を前記基準量以下に保つと良い。

これにより、高充電が要求されない状況下において（即ち、高充電が不要な状況において）充電量が比較的低く保たれ、バッテリの劣化抑制が期待される。

また例えば、前記主制御手段は、所定の動作指示が入力されたとき、前記バッテリを放電させて放電電力を第１負荷に供給し、前記高充電指示の入力に基づき前記充電量が前記基準量より高められた後、所定時間が経過しても前記動作指示が入力されないとき、前記第１負荷と異なる第２負荷に向けて前記バッテリを放電させて前記充電量を前記基準量以下にしても良い。

これにより、第１負荷の駆動が比較的長い時間停止しているような状況において、バッテリを比較的低い充電量状態で保管することが可能となり、バッテリの劣化抑制が期待される。

また例えば、前記主制御手段は、所定の動作指示が入力されたとき、前記バッテリを放電させて放電電力を第１負荷に供給し、前記第１制御手段又は前記２制御手段の動作によって前記充電量が前記基準量未満の第２基準量よりも高められた後、所定時間が経過しても前記動作指示が入力されないとき、前記第１負荷と異なる第２負荷に向けて前記バッテリを放電させて前記充電量を前記第２基準量にしても良い。

本発明によれば、バッテリの劣化抑制に寄与するバッテリ制御装置を提供することが可能である。

本発明の第１実施形態に係る電動機器の構成ブロック図である本発明の第１実施形態に係る電動機器としての電動車椅子の概略外観図である。本発明の第１実施形態の電動機器に搭載されるバッテリの充電特性図である。本発明の第１実施形態に係り、主として充放電制御に注目した電動機器の動作フローチャートである。待機時間帯と充電開始時刻と充電完了予定時刻との関係図である。本発明の第２実施形態に係り、主として充放電制御に注目した電動機器の動作フローチャートである。本発明の第３実施形態に係るバッテリ制御装置の構成ブロック図である。

以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、本明細書では、記述の簡略化上、情報、信号、物理量、状態量又は部材等を参照する記号又は符号を記すことによって、該記号又は符号に対応する情報、信号、物理量、状態量又は部材等の名称を省略又は略記することがある。

＜＜第１実施形態＞＞
本発明の第１実施形態を説明する。図１は、第１実施形態に係る電動機器１の構成ブロック図である。電動機器１は、符号１１〜２１によって参照される各部位を備える。充電器１０は、電動機器１に接続可能な外部機器であって良い。

電動機器１は、バッテリ１１の放電電力にて駆動する任意の機器である。例えば、電動機器１は、電動車両、電動工具、携帯電話機、情報端末、パーソナルコンピュータ又はゲーム機器であって良い。但し、ここでは、電動機器１が、移動補助機器であるとする。移動補助機器とは、電動機器１のユーザの移動又は歩行を補助する機器であって、例えば、電動車椅子（図２参照）、電動シニアカー、電動カートである。

充電器１０は、電力変換によって商用交流電圧から直流電圧を生成する。充電器１０が電動機器１に接続されているとき、充電器１０が生成した直流電圧は充電制御回路１３及びＣＰＵ（Central Processing Unit）１８に供給される。充電器１０から充電制御回路１３及びＣＰＵ１８に供給される直流電圧の電圧値は互いに異なっていても良い。

バッテリ１１は、ニッケル水素電池又はリチウムイオン電池などから成る二次電池である。二次電池セルを複数個組み合わせた組電池をバッテリ１１として用いて良い。電圧検出回路１２は、バッテリ１１の出力電圧（即ち、バッテリ１１としての二次電池の負極及び正極間電圧）を検出し、検出結果を示す電圧検出信号をＣＰＵ１８に送る。電圧検出信号によって、バッテリ１１の出力電圧であるバッテリ電圧Ｖ_BATの値が示される。

充電制御回路１３は、ＣＰＵ１８の制御の下、充電器１０から供給される直流電圧（直流電力）を保護回路１４を介してバッテリ１１に供給することでバッテリ１１を充電する。保護回路１４は、バッテリ１１を過電流、過充電又は過放電から保護するための回路である。保護回路１４は、バッテリ１１が過電流、過充電又は過放電になっているか否かを判定し、判定結果を示す保護用信号をＣＰＵ１８に送る。

切り替え回路１５は、バッテリ１１の出力端子を、保護回路１４を介して主負荷１６又は放電用負荷１７に選択的に接続することができる。バッテリ１１の出力端子が主負荷１６に接続されるとき、バッテリ１１の出力電圧が主負荷１６に供給されて主負荷１６にてバッテリ１１の放電電力が消費される。バッテリ１１の出力端子が放電用負荷１７に接続されるとき、バッテリ１１の出力電圧が放電用負荷１７に供給されて放電用負荷１７にてバッテリ１１の放電電力が消費される。また、切り替え回路１５は、バッテリ１１の出力端子が主負荷１６及び放電用負荷１７の何れにも接続されない状態にすることもでき、その状態では、当然、バッテリ１１の負荷１６又は１７への放電は停止される。尚、バッテリ１１の出力端子は、バッテリ１１の負極端子及び正極端子から成り、負極端子の電位を基準として正極端子にバッテリ１１の出力電圧が加わる。

主負荷１６は、電動機器１の主機能を実現するための負荷である。例えば、電動機器１が移動補助機器である場合、主負荷１６は、移動補助機器の車輪を回転駆動させるためのモータを含む。放電用負荷１７は、主負荷１６とは別に設けられた任意の負荷であり、例えば、抵抗負荷であって良い。

ＣＰＵ１８は、電動機器１内の各部位の動作を統括的に制御する。充電器１０が電動機器１に接続されているとき、ＣＰＵ１８は、電圧検出信号及び保護用信号等を参照しつつ充電制御回路１３を制御することにより、充電制御回路１３にバッテリ１１を充電させることができる。また、ＣＰＵ１８は、電圧検出信号及び保護用信号等を参照しつつ切り替え回路１５を制御することにより、バッテリ１１の放電電力を主負荷１６又は放電用負荷１７に供給させる、或いは、負荷１６及び１７へのバッテリ１１の放電を止める。

操作部１９は、押しボタンスイッチ、タッチパネル、レバー等などの任意の操作部材から成り、電動機器１のユーザからの任意の操作及び指示の入力を受け付ける。操作部１９へ入力された操作及び指示の内容はＣＰＵ１８に伝達される。タイマ部２０は、現在時刻を取得する時計機能と、任意のタイミングからの経過時間を計測する計時機能を備える。ＣＰＵ１８によりタイマ部２０の動作が制御され、取得された現在時刻及び計測された経過時間はＣＰＵ１８に伝達される。メモリ２１は、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等から成り、ＣＰＵ１８の動作に利用される。

尚、充電器１０が電動機器１に接続されているとき、ＣＰＵ１８は、充電器１０の出力電圧にて駆動する。充電器１０が電動機器１に接続されていないとき、ＣＰＵ１８は、バッテリ１１の出力電圧（即ちバッテリ１１の放電電力）にて駆動する。タイマ部２０等も同様であって良い。

バッテリ１１を充電させる際、ＣＰＵ１８は、電圧検出回路１２の検出結果に基づくバッテリ電圧Ｖ_BATに応じて、充電制御回路１３に、定電流充電又は定電圧充電を行わせる。定電流充電及び定電圧充電の実現方法は公知であるため詳細な説明を割愛する。バッテリ１１のＳＯＣ（State Of Charge）はバッテリ電圧Ｖ_BATに依存するため、ＣＰＵ１８は、公知の方法によって、バッテリ電圧Ｖ_BATからバッテリ１１のＳＯＣを求めることができる。バッテリ１１のＳＯＣは、バッテリ１１の満充電容量に対するバッテリ１１の残容量の比である。以下、ＳＯＣ、充電、放電とは、特に記述無き限り、バッテリ１１のＳＯＣ、充電、放電を指す。

バッテリ１１の動作可能範囲において、バッテリ電圧Ｖ_BATは所定の下限電圧から所定の上限電圧の間で変動する。ここでは、下限電圧が３．０Ｖ（ボルト）であって、上限電圧は４．２Ｖであるとする。バッテリ電圧Ｖ_BATが３．４８Ｖ、３．９６Ｖ、４．２Ｖのとき、夫々、例えば、ＳＯＣは、４０％、８０％、１００％である。図３に、バッテリ１１の充電特性を示す。ＣＰＵ１８は、波形３０１〜３０３を含む充電特性を認識していて良い。図３において、波形３０１、３０２、３０３は、夫々、バッテリ電圧Ｖ_BAT、バッテリ１１の蓄電容量（バッテリ１１に蓄電されている容量）、バッテリ１１の充電電流を、充電時間との関係において示している。波形３０１及び３０２に基づけばバッテリ電圧Ｖ_BATをＳＯＣに変換可能である。バッテリ電圧Ｖ_BATが比較的低いときには定電流充電が行われるが、バッテリ電圧Ｖ_BATが一定値に達すると充電方式が定電圧充電に切り替えられる。バッテリ電圧Ｖ_BATが下限電圧３．０ＶであるときにＳＯＣが０％であるとみなして、ＳＯＣを定義しても良い。

バッテリ１１が満充電又は満充電に近い状態で維持されると、公知の如く、バッテリ１１の劣化（例えば満充電容量の低下）が進みやすくなる。例えば、リチウムイオン電池を長期保管する際には、リチウムイオン電池のＳＯＣを３０％〜５０％程度に維持することが劣化の抑制にとって好ましいと言われている。ＣＰＵ１８は、このようなバッテリ１１の劣化をなるだけ抑制する制御を行う。特に電動車椅子などの移動補助機器は、長期間にわたって利用されることが多く、また、必要なバッテリ容量も大きいため、バッテリ１１の価格が相当に高くなる。故に、バッテリ１１の劣化を抑えてバッテリ１１の寿命を延ばすことは重要である。

図４を参照し、バッテリ１１の劣化抑制に適した電動機器１の動作の流れを説明する。図４は、主として充放電制御に注目した、電動機器１の動作フローチャートである。尚、バッテリ１１の充電は、上述の如く、ＣＰＵ１８の制御の下で充電器１０及び充電制御回路１３を用いて実現されるが、以下では、記述の便宜上、充電の主体がＣＰＵ１８であるかのような説明を行うことがある。

充電器１０が電動機器１に接続されていない状態を起点として、まずステップＳ１１にて充電器１０が電動機器１に接続されると、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２において、ＣＰＵ１８により、現在のバッテリ電圧Ｖ_BATに基づくＳＯＣが確認される。ここで、ＳＯＣが８０％より大きければステップＳ１３に進み、ＳＯＣが８０％と一致していればステップＳ２３に進み、ＳＯＣが８０％未満であればステップＳ１４に進む。

ステップＳ１３において、ＣＰＵ１８は、バッテリ１１の充電を行う代わりに、バッテリ１１の出力端子を放電用負荷１７に接続してＳＯＣが所定の第１基準量になるまで放電用負荷１７に対しバッテリ１１を放電させ、その後、ステップＳ２３に進む。放電用負荷１７に対する放電は、バッテリ１１が過電流状態になることが無いように且つバッテリ１１が劣化しにくいように、緩やかに（徐々に）行われる（後述のステップＳ２９及びＳ３２での放電も同様）。ここで、第１基準量は８０％であるとする。

ステップＳ１４において、ＣＰＵ１８は、バッテリ電圧Ｖ_BATを所定の下限電圧（ここでは３．０Ｖ）と比較する。ステップＳ１４において、バッテリ電圧Ｖ_BATが下限電圧未満であれば、ステップＳ１５にてバッテリ電圧Ｖ_BATが下限電圧と一致するまでバッテリ１１を充電してからステップＳ１６に進む。ステップＳ１４において、バッテリ電圧Ｖ_BATが下限電圧以上であれば、ステップＳ１４から直接ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６において、ＣＰＵ１８は、操作部１９に対して所定の即時充電指示が入力されているか否かを確認する。ステップＳ１６において、即時充電指示が入力されている場合にはステップＳ２２に進むが、即時充電指示が入力されていない場合にはステップＳ１７に進む。即時充電指示は、バッテリ１１の充電の即時実行を求める指示である。

ステップＳ１７において、ＣＰＵ１８は、バッテリ１１のＳＯＣを第１基準量（ここでは８０％）より小さな所定量（ここでは５０％）と比較し、ＳＯＣが該所定量よりも低い場合にはＳＯＣが該所定量になるまで、バッテリ１１を定電流充電してからステップＳ１８に進む。ステップＳ１７に至った時点でＳＯＣが該所定量以上であれば、充電を介することなくステップＳ１８に進む。

ステップＳ１８において、ＣＰＵ１８は、操作部１９に対して所定の高充電指示が入力されているか否かを確認する。ステップＳ１８において、高充電指示が入力されている場合にはステップＳ２４に進むが、高充電指示が入力されていない場合にはステップＳ１９に進む。高充電指示は、バッテリ１１のＳＯＣが所定の上限量に達するまでバッテリ１１の充電を求める指示である。上限量は、ここでは１００％であるとする。

ステップＳ１９において、ＣＰＵ１８は、現在時刻が所定の待機時間帯に属しているか否かを確認する。待機時間帯は、移動補助機器としての電動機器１が駆動される可能性が低いと想定される時間帯である。電動機器１の駆動とは、バッテリ１１の放電電力が主負荷１６に供給されて主負荷１６が駆動する状態を指す。ここでは、待機時間帯は、午後５時から午前５時までの１２時間分の時間帯であるとする（図５参照）。尚、図５を含む図面では、午前が“ＡＭ”と表記され、午後が“ＰＭ”と表記されている。ステップＳ１９において、現在時刻が待機時間帯に属している場合にはステップＳ２０に進む一方で、現在時刻が待機時間帯に属していない場合にはステップＳ２１に進む。

ステップＳ２０において、ＣＰＵ１８は、充電開始時刻を設定し、現在時刻が設定した充電開始時刻になるまで待機した後、ステップＳ２１に進む。ステップＳ２１において、ＣＰＵ１８は、ＳＯＣが第１基準量（ここでは８０％）になるまでバッテリ１１を充電し、その後、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２１での充電は定電流充電であって良い。

充電開始時刻は、待機時間帯よりも後の時刻であって、且つ、所定の充電完了予定時刻よりも前の時刻である（図５参照）。日常的な電動機器１の駆動の開始時刻（例えば午前８時）よりも若干早い時刻（例えば午前７時）が、充電完了予定時刻（充電完了目標時刻）として定められている。充電完了予定時刻は、操作部１９の操作を通じユーザにより任意に定められても良い。ステップＳ２０において、ＣＰＵ１８は、バッテリ１１の充電特性（図３の波形３０１及び３０２）を考慮しつつ、ステップＳ２０の設定が行われるときのＳＯＣ（例えば５０％）と第１基準量（ここでは８０％）とに基づき、ＳＯＣを第１基準量まで増加させるために必要な充電時間を導出し、充電完了予定時刻より、導出した充電時間だけ前の時刻を充電開始時刻に設定すると良い。これにより、ステップＳ２０を経た後のステップＳ２１では、充電完了予定時刻に、ちょうど、ＳＯＣが第１基準量に達することになる（誤差を無視）。

但し、ステップＳ２０にて設定される充電開始時刻を、充電完了予定時刻を元に定められた固定時刻とすることも可能である。

ステップＳ２２において、ＣＰＵ１８は、操作部１９に対して所定の高充電指示が入力されているか否かを確認する。ステップＳ２２において、高充電指示が入力されている場合にはステップＳ２６に進むが、高充電指示が入力されていない場合にはステップＳ２１に進む。

ステップＳ２３においても、ＣＰＵ１８は、操作部１９に対して所定の高充電指示が入力されているか否かを確認する。ステップＳ２３において、高充電指示が入力されている場合にはステップＳ２４に進むが、高充電指示が入力されていない場合にはステップＳ３０に進む。

ステップＳ２４において、ＣＰＵ１８は、現在時刻が上述の待機時間帯に属しているか否かを確認する。ステップＳ２４において、現在時刻が待機時間帯に属している場合にはステップＳ２５に進む一方で、現在時刻が待機時間帯に属していない場合にはステップＳ２６に進む。

ステップＳ２５において、ＣＰＵ１８は、充電開始時刻を設定し、現在時刻が設定した充電開始時刻になるまで待機した後、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６において、ＣＰＵ１８は、ＳＯＣが所定の上限量（ここでは１００％）になるまでバッテリ１１を充電し、その後、ステップＳ２７に進む。ステップＳ２６での充電は、例えば、定電流充電と定電圧充電との組み合わせであって良い。

ステップＳ２５で設定される充電開始時刻も、上述したように、待機時間帯よりも後の時刻であって、且つ、所定の充電完了予定時刻よりも前の時刻である（図５参照）。ステップＳ２５において、ＣＰＵ１８は、バッテリ１１の充電特性（図３の波形３０１及び３０２）を考慮しつつ、ステップＳ２５の設定が行われるときのＳＯＣ（例えば６０％）と上限量（ここでは１００％）とに基づき、ＳＯＣを上限量まで増加させるために必要な充電時間を導出し、充電完了予定時刻より、導出した充電時間だけ前の時刻を充電開始時刻に設定すると良い。これにより、ステップＳ２５を経た後のステップＳ２６では、充電完了予定時刻に、ちょうど、ＳＯＣが上限量に達することになる（誤差を無視）。

但し、ステップＳ２５にて設定される充電開始時刻を、充電完了予定時刻を元に定められた固定時刻とすることも可能である。

ステップＳ２７において、ＣＰＵ１８は、未使用時間を所定の時間ＴＨ_Aと比較する。未使用時間とは、ステップＳ２１又はＳ２６の充電が終了した時点からの経過時間であって良く、タイマ部２０を用いて計測される。但し、充電器１０が電動機器１から分離されて（即ち、充電器１０が電動機器１と非接続とされて）所定の動作指示が操作部１９に入力されたとき、未使用時間はリセットされる（ゼロに戻される）。時間ＴＨ_Aは１日分の時間（即ち２４時間）以上であって良く、例えば１．５日分の時間である。ステップＳ２７において、未使用時間が時間ＴＨ_Aより大きければステップＳ２９に進む一方で、未使用時間が時間ＴＨ_A以下であればステップＳ２８に進む。

ステップＳ２８において、ＣＰＵ１８は、充電器１０が電動機器１から分離されて（即ち、充電器１０が電動機器１と非接続とされて）所定の動作指示が操作部１９に入力されたか否かを確認する。動作指示は、電動機器１の駆動を求める指示である。故に、充電器１０が電動機器１から分離されて動作指示が操作部１９に入力された場合（ステップＳ２８のＹ）、ＣＰＵ１８は、バッテリ１１の放電電力を主負荷１６に供給させて主負荷１６を駆動させる。その後、充電器１０が再び電動機器１に接続されたならばステップＳ１１に戻る。ステップＳ２８において、充電器１０が電動機器１から分離されない又は動作指示が操作部１９に入力されない場合には、ステップＳ２７に戻る。

ステップＳ２９において、ＣＰＵ１８は、バッテリ１１の出力端子を放電用負荷１７に接続してＳＯＣが第１基準量（ここでは８０％）になるまで放電用負荷１７に対しバッテリ１１を放電させ、その後、ステップＳ３０に進む。

ステップＳ３０において、ＣＰＵ１８は、未使用時間を所定の時間ＴＨ_Bと比較する。時間ＴＨ_Bは上記時間ＴＨ_Aよりも大きく、例えば１週間分の時間である。ステップＳ３０において、未使用時間が時間ＴＨ_Bより大きければステップＳ３２に進む一方で、未使用時間が時間ＴＨ_B以下であればステップＳ３１に進む。

ステップＳ３１において、ＣＰＵ１８は、充電器１０が電動機器１から分離されて（即ち、充電器１０が電動機器１と非接続とされて）所定の動作指示が操作部１９に入力されたか否かを確認する。動作指示は、上述の如く、電動機器１の駆動を求める指示である。故に、充電器１０が電動機器１から分離されて動作指示が操作部１９に入力された場合（ステップＳ３１のＹ）、ＣＰＵ１８は、バッテリ１１の放電電力を主負荷１６に供給させて主負荷１６を駆動させる。その後、充電器１０が再び電動機器１に接続されたならばステップＳ１１に戻る。ステップＳ３１において、充電器１０が電動機器１から分離されない又は動作指示が操作部１９に入力されない場合には、ステップＳ３０に戻る。

ステップＳ３２において、ＣＰＵ１８は、バッテリ１１の出力端子を放電用負荷１７に接続してＳＯＣが所定の第２基準量になるまで放電用負荷１７に対しバッテリ１１を放電させ、その後、ステップＳ３３に進む。第２基準量は、上述の第１基準量よりも低く、ここでは４０％であるとする。１００％としての上限量、８０％としての第１基準量、４０％としての第２基準量の内、バッテリ１１を一定時間保管するときのバッテリ１１の劣化の進行度合いは、ＳＯＣが上限量と一致しているときが一番大きく、ＳＯＣが第２基準量と一致しているときが一番小さい。つまり、第２基準量はバッテリ１１の長期保管に適したＳＯＣである。

ステップＳ３３において、ＣＰＵ１８は、電動機器１の動作モードを通常モードから長期保管モードに移行させる（ステップＳ３３に至る前の電動機器１の動作モードは通常モードである）。この移行が行われる際、又は、電動機器１の動作モードが長期保管モードに設定されている間、ＣＰＵ１８は、電動機器１の動作モードが長期保管モードに設定されている旨をユーザに報知するようにしても良い。この報知は、例えば、電動機器１に設けられうる液晶ディスプレイパネル等の表示画面又はＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の表示器を用いて実現される。また、長期保管モードにおいて、ＣＰＵ１８は、ＳＯＣが第２基準量に保たれるように、必要に応じてバッテリ１１の充電を行う。

長期保管モードに移行後、操作部１９に所定の再充電指示が入力されるまで、電動機器１の動作モードは長期保管モードに維持され（ステップＳ３４のＮ）、操作部１９に再充電指示が入力されるとステップＳ１６への移行が発生する（ステップＳ３４のＹ）。

図４の動作による作用及び効果を考察する。一般的に、ユーザ（移動補助機器の利用者）は、帰宅後、次の外出に備えて、速やかに電動機器１を充電器１０に接続すると考えられる。本実施形態において、充電は、原則として、ＳＯＣが第１基準量（８０％）になったところで終了せしめられる（ステップＳ２１）。これにより、バッテリ１１の劣化が抑制される。電動機器１の日常的な使用に概ね耐えることができるよう、バッテリ１１の劣化抑制との兼ね合いを考えて、第１基準量を定めておけば良い。

電動機器１としての移動補助機器の製品特性からみて、電動機器１の駆動時間帯は主に朝から夕方までであり、夜間に使用されることは少ないと考えられる。これを考慮し、バッテリ１１の劣化が進行しにくいように充電動作の時刻管理を行う。例えば、夕方での帰宅後、充電器１０に電動機器１を接続しても、すぐには充電を開始せず、朝方近くに充電を行うように時刻管理することでＳＯＣが高くなる状態をなるだけ避ける（ステップＳ１９〜Ｓ２１又はステップＳ２４〜Ｓ２６）。但し、残容量が空に近いような場合には、劣化防止のため、ＳＯＣが４０〜５０％程度になるまで直ちに充電を行うと良い（ステップＳ１７）。

場合によっては、バッテリ１１を満充電状態にすることをユーザが希望することもあるため、ユーザ指示によって、満充電が可能になるようにしておくと良い（ステップＳ２２又はＳ２３を経由してステップＳ２６）。また、バッテリ１１の即時充電をユーザが希望することも考えられるため、ユーザ指示によって、即時充電が可能になるようにしておくと良い（ステップＳ１６のＹを経由してステップＳ２１又はＳ２６）。

ユーザ指示によってバッテリ１１を満充電状態にした場合でも、何らかの事情により、比較的長時間（例えば時間ＴＨ_Aとしての１．５日）、電動機器１の駆動がなされないこともある。例えば、天候の問題等により、当日の朝から出かける予定を翌日の朝から出かける予定に変更したが、結局、出かけなかった場合などが、これに当てはまる。このような場合、放電用負荷１７を用いてＳＯＣを第１基準量（８０％）まで放電させると良い（ステップＳ２９）。これにより、１００％充電に利用した電力の一部が無駄にはなるが、満充電又は満充電に近い状態でバッテリ１１が長時間保管されることによるバッテリ１１の劣化が抑制される。

更に、ユーザが何らかの理由（入院等）で、長期間、電動機器１を利用しないことも考えられる。電動機器１を充電器１０に接続したままでの未使用時間が長期間（例えば時間ＴＨ_Bとしての１週間）に及んだ場合には、自動的に、ＳＯＣを長期保管に適した第２基準量（４０％）にまで低下させて維持することでバッテリ１１の劣化抑制を図る（ステップＳ３２及びＳ３３）。

尚、上述の第１基準量、第２基準量、上限量は、夫々、８０％、４０％、１００％以外でもよい。但し、第１基準量は第２基準量よりも大きく、且つ、上限量は第１基準量よりも大きいものとする。

電動機器１に、ネットワーク網を介して他の電子機器と通信可能な通信部（不図示）を設けておき、ステップＳ２９又はＳ３２に至った際、ＣＰＵ１８は、その通信部を用いて、他の電子機器に対し所定の情報（例えば、見守りメール）を送信するようにしても良い。

また、ＣＰＵ１８は、タイマ部２０と協働して、現在時刻が属する日の曜日及び日付を認識できても良く、現在時刻が属する日の曜日又は日付に応じてバッテリ１１のＳＯＣを制御しても良い。例えば、土曜日において電動機器１が使用されないことが予め分かっている場合、土曜日においてはＳＯＣが第２基準量に維持されるようにしても良い。

＜＜第２実施形態＞＞
本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態及び後述の第３実施形態は第１実施形態を基礎とする実施形態であり、第２及び第３実施形態において特に述べない事項に関しては、矛盾の無い限り、第１実施形態の記載が第２及び第３実施形態にも適用される。

図６は、第２実施形態に係る電動機器１の動作フローチャートである。充電器１０が電動機器１に接続されていない状態を起点として、まずステップＳ６１にて、充電器１０が電動機器１に接続され且つ操作部１９に対して所定の高充電指示が入力されたとする。すると、ステップＳ６２において、ＣＰＵ１８により、現在のバッテリ電圧Ｖ_BATに基づくＳＯＣが確認される。ＳＯＣが所定の第１基準量（ここでは８０％）より低ければステップＳ６３に進み、ＳＯＣが第１基準量以上であればステップＳ６５に進む。

ステップＳ６３において、ＣＰＵ１８は、ＳＯＣが第１基準量になるまでバッテリ１１を充電し、その後、ステップＳ６４に進む。ステップＳ６３での充電は定電流充電であって良い。

ステップＳ６４において、ＣＰＵ１８は、現在時刻が所定の待機時間帯に属しているか否かを確認する。上述したように、待機時間帯は、午後５時から午前５時までの１２時間分の時間帯であるとする（図５参照）。ステップＳ６４において、現在時刻が待機時間帯に属している場合にはステップＳ６７に進む一方で、現在時刻が待機時間帯に属していない場合にはステップＳ６５に進む。

ステップＳ６５において、ＣＰＵ１８は、ＳＯＣが所定の上限値（ここでは１００％）になるように即時バッテリ１１の充電を開始したと仮定した場合に、充電が完了する時刻ｔ₁を推定する。バッテリ１１の充電特性（図３の波形３０１及び３０２）を考慮しつつ、現在時刻と現在のＳＯＣ（現在のバッテリ電圧Ｖ_BAT）に基づき、当該推定を行うことができる。そして、推定充電完了時刻ｔ₁が待機時間帯の開始時刻である午後５時をこえる場合にはステップＳ６５からステップＳ６７に進む一方、そうでない場合にはステップＳ６５からステップＳ６６に進む。

ステップＳ６６において、ＣＰＵ１８は、現時点から電動機器１の駆動を継続的行ったと仮定して（即ち、バッテリ１１の放電電力を主負荷１６に供給して継続的に主負荷１６を駆動させたと仮定して）、ＳＯＣが第１基準量より小さい所定の第３基準量（例えば２０％）にまで低下する時刻ｔ₂を推定する。単位時間当たりの主負荷１６の消費電力と、現在のＳＯＣ（現在のバッテリ電圧Ｖ_BAT）に基づくバッテリ１１の残容量と、現在時刻とに基づき、当該推定を行うことができる。そして、推定時刻ｔ₂が待機時間帯の開始時刻である午後５時をこえる場合にはステップＳ６６からステップＳ６７に進む一方、そうでない場合にはステップＳ６６からステップＳ６８に進む。

ステップＳ６７において、ＣＰＵ１８は、現在時刻が充電開始時刻ｔ₃（例えば午前６時）に達するまで待機し、現在時刻が充電開始時刻ｔ₃に達した時点でステップＳ６８へ進む。ここにおける充電開始時刻ｔ₃は、図４のステップＳ２５の設定方法と同じ方法にて設定されて良い。ステップＳ６８において、ＣＰＵ１８は、ＳＯＣが所定の上限量（ここでは１００％）になるまでバッテリ１１を充電する。ステップＳ６８での充電は、例えば、定電流充電と定電圧充電との組み合わせであって良い。

上述の如く、電動機器１の駆動が殆ど想定されない待機時間帯にＳＯＣが第１基準量に達した場合には、充電完了予定時刻（朝において電動機器１を使用する可能性のある時刻）と、ＳＯＣを上限量にまで充電するために必要な充電時間とから、充電開始時刻ｔ₃を設定し、充電開始時刻ｔ₃より上限量に向けた充電を開始する。これにより、ユーザが電動機器１を使用したい時刻には高充電指示によるユーザ要求（満充電要求）が満たされ、且つ、バッテリ１１が満充電状態で長時間放置されることがない。結果、バッテリ１１の劣化が抑制される。

また、待機時間帯に至る前の日中においては、高充電指示（満充電要求）に応答してＳＯＣを上限量まで充電する。但し、夕方以降等の待機時間帯では電動機器１の使用可能性が低いため、上記の推定充電完了時刻ｔ₁が待機時間帯に属するようであれば（ステップＳ６５のＹ）、上限量（１００％）に向けた充電を朝方（充電開始時刻ｔ₃）まで待機する（ステップＳ６７）。これによっても、バッテリ１１が満充電状態とされる時間が短くされるため、バッテリ１１の劣化が抑制される。

また、上記の推定時刻ｔ₂が待機時間帯に属するようであれば（ステップＳ６６のＹ）、充電の即時開始を行わなくても問題は発生しがたいと判断し、上限量（１００％）に向けた充電を朝方（充電開始時刻ｔ₃）まで待機する（ステップＳ６７）。これによっても、バッテリ１１が満充電状態とされる時間が短くされるため、バッテリ１１の劣化が抑制される。

尚、図６のフローチャートには示されてはいないが、高充電指示（満充電指示）の入力を受けた後、又は、高充電指示に応答してＳＯＣが上限量になるまで充電した後、所定の動作指示が操作部１９に入力されず、結果、電動機器１の駆動が行われない状態が所定時間（例えば２４時間）以上継続した場合、ＣＰＵ１８は、バッテリ１１の出力端子を放電用負荷１７に接続してＳＯＣが第１基準量（ここでは８０％）になるまで放電用負荷１７に対しバッテリ１１を放電させてもよい。これにより、満充電又は満充電に近い状態でバッテリ１１が長時間保管されることによるバッテリ１１の劣化が抑制される。また、高充電指示に応答してＳＯＣが上限量になるまで充電した後、現在時刻が待機時間帯に達した場合、ＣＰＵ１８は、バッテリ１１の出力端子を放電用負荷１７に接続してＳＯＣが第１基準量（ここでは８０％）になるまで放電用負荷１７に対しバッテリ１１を放電させてもよい。その後、現在時刻が所定の充電開始時刻ｔ₃に達したら、ＳＯＣを上限量にまで増加させる充電を開始すると良い。

＜＜第３実施形態＞＞
本発明の第３実施形態を説明する。第１又は第２実施形態の電動機器１には、図７に示すバッテリ制御装置１００が内包されていると言える。

バッテリ制御装置１００は、現在時刻を取得すると共に、所定の時間帯Ｊ及び時間帯Ｊ外の高充電開始時刻を設定する時刻管理部１１０と、所定の高充電指示の入力を受け付ける指示受付部１２０と、バッテリ１１の充電量を所定の第１基準量以下に制御する第１制御部１３１及びバッテリ１１の充電量を第１基準量より高める第２制御部１３２を有する主制御部１３０と、が備えられる。

電動機器１において、例えば、時刻管理部１１０は、タイマ部２０及びＣＰＵ１８により実現され、指示受付部１２０は操作部１９により実現され、主制御部１３０は、電圧検出回路１２、充電制御回路１３及び切り替え回路１５等と協働しつつ、ＣＰＵ１８により実現される。

電動機器１において、時間帯Ｊは待機時間帯（図５）に相当し、高充電開始時刻は、例えば、図４のステップＳ２０若しくはＳ２５又は図６のステップＳ６７にて設定される充電開始時刻に相当する。バッテリ１１の充電量は、バッテリ１１のＳＯＣ、又は、バッテリ１１のＳＯＣに比例する量であって良い。

主制御部１３０は、現在時刻が時間帯Ｊに属するとき、第１制御部１３１を動作させて充電量を第１基準量以下とし、その後、現在時刻が高充電開始時刻に達したとき、高充電指示が入力されていた場合には第２制御部１３２を起動させて充電量を第１基準量より高める（例えば、ステップＳ２６の如く、充電量を第１基準量よりも高い上限量まで高める）。これにより、原則としては、充電量が第１基準量以下（例えば８０％以下のＳＯＣ）とされるため、バッテリ１１の劣化が抑制されることになる。一方で、高充電指示の入力時には充電量を第１基準量よりも高めることが可能であるため、問題は生じない。

主制御部１３０は、現在時刻が時間帯Ｊに属するときには、高充電指示の入力有無に関わらず第１制御部１３１を動作させて充電量を第１基準量以下に保つ（例えば、図４のステップＳ２０及びＳ２５）。これにより、バッテリ１１の放電が不要となる可能性が高い時間帯Ｊにおいて充電量を比較的低く保つことができ、バッテリ１１の劣化が抑制される。

また、主制御部１３０は、高充電指示が入力されていない場合には、現在時刻が高充電開始時刻に達した後も充電量を第１基準量以下に保つ（例えば、図４のステップＳ１８のＮを介してステップＳ２１）。これにより、高充電が要求されない状況下において（即ち、高充電が不要な状況において）充電量が比較的低く保たれ、バッテリ１１の劣化が抑制される。

また、主制御部１３０は、所定の動作指示（電動車椅子の走行指示等）が入力されたとき、バッテリ１１を放電させて放電電力を第１負荷（１６）に供給し、高充電指示の入力に基づき充電量が基準量より高められた後（ステップＳ２６）、所定時間（例えばＴＨ_A又はＴＨ_B）が経過しても動作指示が入力されないとき、第１負荷と異なる第２負荷（１７）に向けてバッテリ１１を放電させて充電量を第１基準量以下とする（ステップＳ２９又はＳ３２）。これにより、第１負荷の駆動が比較的長い時間停止しているような状況において、バッテリ１１を比較的低い充電量状態で保管することが可能となり、バッテリ１１の劣化が抑制される。

また、主制御部１３０は、所定の動作指示（電動車椅子の走行指示等）が入力されたとき、バッテリ１１を放電させて放電電力を第１負荷（１６）に供給し、第１制御部１３１又は２制御手段１３２の動作によって充電量が第１基準量（例えば８０％）未満の第２基準量（例えば４０％）よりも高められた後（例えば、ステップＳ２１又はＳ２６）、所定時間（例えばＴＨ_B）が経過しても動作指示が入力されないとき、第１負荷と異なる第２負荷（１７）に向けてバッテリ１１を放電させて充電量を第２基準量にする（ステップＳ３２）。これにより、第１負荷の駆動が比較的長い時間停止しているような状況において、バッテリ１１を比較的低い充電量状態で保管することが可能となり、バッテリ１１の劣化が抑制される。

尚、本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施形態は、あくまでも、本発明の実施形態の例であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。上述の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。

バッテリ制御装置１００が適用される電動機器は、バッテリ１１の放電電力で駆動する主負荷を備えた任意の機器であって良い。

上述の時間帯Ｊは任意の時間帯であって良く、操作部１９を用いて、ユーザが任意に時間帯Ｊを定めることができても良い。例えば、バッテリ制御装置１００が適用される電動機器が夜間にしか使用されない場合、時間帯Ｊを日中の時間帯に設定すると良い。

バッテリ制御装置１００を、集積回路等のハードウェア、或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって構成することができる。バッテリ制御装置１００にて実現される機能の全部又は一部である任意の特定の機能をプログラムとして記述して、該プログラムをバッテリ制御装置１００に搭載可能なフラッシュメモリに保存しておいても良い。そして、該プログラムをプログラム実行装置（例えば、バッテリ制御装置１００に搭載可能なマイクロコンピュータ）上で実行することによって、その特定の機能を実現するようにしてもよい。上記プログラムは任意の記録媒体に記憶及び固定されうる。上記プログラムを記憶及び固定する記録媒体はバッテリ制御装置１００と異なる機器（サーバ機器等）に搭載又は接続されても良い。

１電動機器
１０充電器
１１バッテリ
１６主負荷
１７放電用負荷
１８ＣＰＵ
１００バッテリ制御装置
１１０時刻管理部
１２０指示受付部
１３０主制御部
１３１第１制御部
１３２第２制御部

Claims

現在時刻を取得すると共に、所定の時間帯及び前記時間帯外の高充電開始時刻を設定する時刻管理手段と、
所定の高充電指示の入力を受け付ける指示受付手段と、
バッテリの充電量を所定の基準量以下に制御する第１制御手段及び前記充電量を前記基準量より高める第２制御手段を有し、前記現在時刻が前記時間帯に属するとき、前記第１制御手段を動作させて前記充電量を前記基準量以下とし、その後、前記現在時刻が前記高充電開始時刻に達したとき、前記高充電指示が入力されていた場合には前記第２制御手段を起動させて前記充電量を前記基準量より高める主制御手段と、を備えた
ことを特徴とするバッテリ制御装置。
前記主制御手段は、前記現在時刻が前記時間帯に属するとき、前記高充電指示の入力有無に関わらず前記第１制御手段を動作させて前記充電量を前記基準量以下とする
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ制御装置。
前記主制御手段は、前記高充電指示が入力されていない場合には、前記現在時刻が前記高充電開始時刻に達した後も、前記充電量を前記基準量以下に保つ
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のバッテリ制御装置。
前記主制御手段は、
所定の動作指示が入力されたとき、前記バッテリを放電させて放電電力を第１負荷に供給し、
前記高充電指示の入力に基づき前記充電量が前記基準量より高められた後、所定時間が経過しても前記動作指示が入力されないとき、前記第１負荷と異なる第２負荷に向けて前記バッテリを放電させて前記充電量を前記基準量以下にする
ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のバッテリ制御装置。
前記主制御手段は、
所定の動作指示が入力されたとき、前記バッテリを放電させて放電電力を第１負荷に供給し、
前記第１制御手段又は前記２制御手段の動作によって前記充電量が前記基準量未満の第２基準量よりも高められた後、所定時間が経過しても前記動作指示が入力されないとき、前記第１負荷と異なる第２負荷に向けて前記バッテリを放電させて前記充電量を前記第２基準量にする
ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のバッテリ制御装置。