JP2017103897A - バッテリ充電装置、バッテリ充電システムおよびバッテリ充電方法 - Google Patents

バッテリ充電装置、バッテリ充電システムおよびバッテリ充電方法 Download PDF

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Abstract

【課題】満充電近辺での放置時間を低減可能なバッテリ充電装置を提供する。【解決手段】モビリティ２０で使用するバッテリ１０を充電するバッテリ充電装置３０であって、バッテリペア設定部３２と、使用バッテリ状態取得部３３と、充電電流決定部３７とを備える。バッテリペア設定部は、使用バッテリ１０(A-1)とペアにする充電対象バッテリ１０(A-2)を設定する。使用バッテリ状態取得部は、使用バッテリの状態情報を取得する。充電電流決定部は、使用バッテリ状態取得部によって取得した状態情報に基づいて充電対象バッテリの充電電流を決定する。【選択図】図２

Description

本発明は、バッテリ充電装置、バッテリ充電システムおよびバッテリ充電方法に関する。
従来、１台の電気作業者に対して複数の電池パックを用意し、搭載している電池パックの電池残量がなくなると、予め充電した電池パックに交換する充電システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に示す充電システムでは、複数の作業車の電池の残量が取り込まれ、所定時間経過後までの予想消費電力が演算される。そして、残量と予想消費電力の差から複数の作業車の電池交換優先順位を定める指標値が演算され、指標値および電池の充電受け入れ可能な許容量に基づき作業車に対して帰還命令が発せられる。
特開２０１１−１４２７０４号公報
しかしながら、特許文献１に示すシステムでは、以下のような問題点が発生することが考えられる。
すなわち、上記のような充電システムでは、充電中のバッテリの充電速度の制御は行っておらず、バッテリの交換に対応できるように出来るだけ早くバッテリの充電が行われる。しかしながら、作業車のバッテリの容量が残っている場合、充電しているバッテリが満充電状態になっても作業車がバッテリの交換にすぐには来ず、満充電近辺の状態のまま長時間放置される場合がある。このように満充電近辺の状態で長時間放置されると、バッテリの劣化が進み易い。
本発明の目的は、満充電近辺での放置時間を低減可能なバッテリ充電装置、バッテリ充電システムおよびバッテリ充電方法を提供することである。
第１の発明に係るバッテリ充電装置は、電力消費体で使用するバッテリを充電するバッテリ充電装置であって、バッテリペア設定部と、使用バッテリ状態取得部と、充電電流決定部と、を備える。バッテリペア設定部は、使用バッテリとペアにする充電対象バッテリを設定する。使用バッテリ状態取得部は、使用バッテリの使用状態を取得する。充電電流決定部は、使用バッテリ状態取得部によって取得した使用状態に基づいて充電対象バッテリの充電電流を決定する。
このように、使用しているバッテリの使用状態を取得することによって、例えば、使用バッテリの残容量の減少に従って、充電バッテリの充電容量を増加させるようにすることができる。このため、使用しているバッテリの残容量が減りバッテリを交換するタイミングに合わせるように充電バッテリを目標とする充電量（例えば、満充電）にすることができる。このため、目標とする充電量（例えば、満充電）近辺の状態での放置時間を抑制することができる。また、目標充電電力量を維持するために余分に充電電流を入力する必要がないため、省エネルギー化を図ることができる。
また、使用者が充電装置に到達したときには、バッテリの充電量が目標充電電力量に達しているため、充電が完了するまで使用者が待つ必要がなく、使用者の利便性が損なわれない。
また、使用状態に基づいて充電電流を決定するため、例えば、使用バッテリの残容量が減少するに従って、充電バッテリを充電するように制御を行うことができ、従来と比較して簡易な制御で使用バッテリおよび充電バッテリの制御を行うことができる。
第２の発明に係るバッテリ充電装置は、第１の発明に係るバッテリ充電装置であって、充電バッテリ状態取得部を更に備える、充電バッテリ状態取得部は、ペアに設定された前記充電対象バッテリの充電状態を取得する。充電電流決定部は、使用バッテリ状態取得部によって取得した使用状態と充電バッテリ状態取得部によって取得した充電状態に基づいて充電対象バッテリの充電電流を決定する。
このように、使用しているバッテリの使用状態と充電しているバッテリの充電状態とを取得することによって、例えば、使用バッテリと充電バッテリを交換するタイミングに合わせるように充電バッテリを目標とする充電量（例えば、満充電）にすることができる。このため、目標とする充電量（例えば、満充電）近辺の状態での放置時間を抑制することができる。
第３の発明に係るバッテリ充電装置は、第１の発明に係るバッテリ充電装置であって、目標充電電力量取得部と、目標返却容量取得部と、を更に備える。目標充電電力量取得部は、充電対象バッテリの目標充電電力量を取得する。目標返却容量取得部は、使用バッテリの目標返却容量を取得する。充電電流決定部は、使用バッテリの残容量が目標返却容量に達するときに、充電対象バッテリの残容量が目標充電電力量に達するように、充電電流を決定する。
このように、使用バッテリが目標返却容量に達したときに充電対象バッテリの充電量が目標充電電力量に達するように充電電流を決定することにより、目標充電電力量近辺に達したバッテリの放置時間を抑制できる。
なお、目標返却容量への到達タイミングと目標充電電力量への到達タイミングは厳密な一致を要求されるものでなく許容範囲内であればよい。
第４の発明に係るバッテリ充電装置は、第１の発明に係るバッテリ充電装置であって、充電電流決定部は、減少量算出部を有する。減少量算出部は、使用バッテリ状態取得部によって取得した使用状態に基づいて使用バッテリの所定時間における減少量を算出する。充電電流決定部は、減少量算出部によって算出された所定時間における減少量に基づいて充電電流を決定する。
このように、使用バッテリの所定時間における減少量に基づいて、充電対象バッテリの充電量を制御するため、使用バッテリおよび充電バッテリの制御を簡易に行うことができる。
第５の発明に係るバッテリ充電装置は、第３の発明に係るバッテリ充電装置であって、
充電バッテリ状態取得部を更に備える。充電バッテリ状態取得部は、ペアに設定された充電対象バッテリの充電状態を取得する。充電電流決定部は、充放電比算出部と、減少量算出部と、充電量算出部と、を有する。充電バッテリ状態取得部は、充電対象バッテリの初期容量を取得する。使用バッテリ状態取得部は、使用バッテリの初期容量を取得する。充放電比算出部は、使用バッテリの初期容量と目標返却容量の差に対する、充電対象バッテリの目標充電電力量と初期容量の差の比である充放電比を算出する。減少量算出部は、使用バッテリ状態取得部によって取得した使用状態に基づいて使用バッテリの所定時間における減少量を算出する。充電量算出部は、減少量と充放電比の積を演算して所定時間における充電量を算出する。充電電流決定部は、算出された充電量に基づいて充電電流を決定する。
これにより、使用バッテリが目標返却容量に達したときに充電対象バッテリの充電量が目標充電電力量に達するように充電電流を決定することができる。
第６の発明に係るバッテリ充電装置は、第２の発明に係るバッテリ充電装置であって、目標充電電力量取得部と、通知部と、を更に備える。目標充電電力量取得部は、充電対象バッテリの目標充電電力量を取得する。通知部は、充電対象バッテリの充電量が目標充電電力量に達したことを電力消費体の使用者に通知する。
これにより、電力消費体の使用者は、充電対象バッテリの充電量が目標充電電力量に達したことを確認できる。
第７の発明に係るバッテリ充電装置は、第１の発明に係るバッテリ充電装置であって、電力消費体は、電動自動二輪車、電動自転車、電動アシスト自転車、電気自動車、無人搬送車または電動工具である。
ここでは、電力消費体として、電動自動二輪車、電動自転車、電動アシスト自転車、電気自動車、無人搬送車を含むモビリティを用いている。また、無人搬送車は、例えば、ＡＧＶ（Automatic Guided Vehicle）であって、倉庫内などで用いられる。なお、電力消費体としては、電動ドリル等の電動工具も含まれる。
第８の発明に係るバッテリ充電システムは、電力消費体で使用するバッテリを充電するバッテリ充電システムであって、バッテリペア設定部と、使用バッテリ状態送信部と、使用バッテリ状態取得部と、充電電流決定部と、を備える。バッテリペア設定部は、使用バッテリとペアにする充電対象バッテリを設定する。使用バッテリ状態送信部は、使用バッテリの使用状態を送信する。使用バッテリ状態取得部は、使用バッテリ状態送信部によって送信される前記使用状態を取得する。充電電流決定部は、使用バッテリ状態取得部によって取得した使用状態に基づいて充電対象バッテリの充電電流を決定する。
このように、使用しているバッテリの使用状態を取得することによって、例えば、使用バッテリの残容量の減少に従って、充電バッテリの充電容量を増加させるようにすることができる。このため、使用しているバッテリの残容量が減りバッテリを交換するタイミングに合わせるように充電バッテリを満充電にすることができる。このため、目標とする充電量（例えば、満充電）近辺の状態での放置時間を抑制することができる。また、目標充電電力量を維持するために余分に充電電流を入力する必要がないため、省エネルギー化を図ることができる。
また、使用者が充電装置に到達したときには、バッテリの充電量が目標充電電力量に達しているため、充電が完了するまで使用者が待つ必要がなく、使用者の利便性が損なわれない。
また、使用状態に基づいて充電電流を決定するため、例えば、使用バッテリの残容量が減少するに従って、充電バッテリを充電するように制御を行うことができ、従来と比較して簡易な制御で使用バッテリおよび充電バッテリの制御を行うことができる。
第９の発明に係るバッテリ充電方法は、電力消費体で使用するバッテリを充電するバッテリ充電方法であって、バッテリペア設定ステップと、使用バッテリ状態取得ステップと、充電電流決定ステップと、を備える。バッテリペア設定ステップは、使用バッテリとペアにする充電対象バッテリを設定する。使用バッテリ状態取得ステップは、使用バッテリの使用状態を取得する。充電電流決定ステップは、使用バッテリ状態取得ステップによって取得した使用状態に基づいて充電対象バッテリの充電電流を決定する。
このため、目標とする充電量（例えば、満充電）近辺の状態での放置時間を抑制することができる。また、目標充電電力量を維持するために余分に充電電流を入力する必要がないため、省エネルギー化を図ることができる。
また、使用者が充電装置に到達したときには、バッテリの充電量が目標充電電力量に達しているため、充電が完了するまで使用者が待つ必要がなく、使用者の利便性が損なわれない。
また、使用状態に基づいて充電電流を決定するため、例えば、使用バッテリの残容量が減少するに従って、充電バッテリを充電するように制御を行うことができ、従来と比較して簡易な制御で使用バッテリおよび充電バッテリの制御を行うことができる。
本発明によれば、満充電近辺での放置時間を低減可能なバッテリ充電装置、バッテリ充電システムおよびバッテリ充電方法を提供することが出来る。
本発明にかかる実施の形態におけるバッテリ充電システムを示す図。 図１のバッテリ充電システムの構成を示すブロック図。 図２のバッテリ充電装置におけるペア設定の例のテーブルを示す図。 図２のバッテリ充電装置におけるバッテリの充電を説明するための図。 図２のバッテリ充電装置の動作を示すフロー図。 図５のフローにおける一例を示す図。 本発明にかかる実施の形態の変形例におけるバッテリ充電装置の構成を示すブロック図。 本発明にかかる実施の形態の変形例におけるバッテリ充電装置の構成を示すブロック図。 本発明にかかる実施の形態の変形例におけるバッテリ充電装置の構成を示すブロック図。
以下に、本発明の実施の形態に係るバッテリ充電装置、バッテリ充電システム、およびバッテリ充電方法について図面を参照しながら説明する。
（実施の形態）
＜１．構成＞
本実施形態のバッテリ充電システム１は、モビリティ２０が搭載しているバッテリ１０をバッテリ充電装置３０において交換するために、バッテリ１０の充電を行うシステムである。本実施の形態のバッテリ充電システム１は、図１および図２に示すように、バッテリ充電装置３０と、複数のバッテリ１０とを備える。
（１−１．モビリティ２０）
はじめにバッテリ１０を搭載するモビリティ２０について説明する。
モビリティ２０は、シート２０ａの下の空間に搭載された１本のバッテリ１０からモータ２１に電力が供給されて、後輪（駆動輪）２２が回転駆動されることにより、走行可能となる。前輪２３は、モビリティ２０の前部と路面との間に設けられた操舵輪であって、ハンドル２０ｂの向きに連動して向きを変えることで、走行方向を切り替えることができる。
また、モビリティ２０は、走行や自然放電等によって残容量が少なくなったバッテリ１０を、所定のバッテリ充電装置３０において、充電済みのバッテリ１０と交換しながら使用される、いわゆるバッテリスワップを利用可能である。
（１−２．バッテリ１０）
バッテリ１０は、モビリティ２０に対して電力を供給するために、モビリティ２０に対して交換可能な状態で１本搭載されている。
バッテリ１０は、図２に示すように、バッテリ充電装置３０にバッテリ１０の状態情報を送信する状態送信部１１を有している。状態送信部１１は、バッテリ１０の残容量（ＳＯＣ（State Of Charge））充放電電流、電圧、温度、使用機器、バッテリＩＤ、型式などを含む状態情報をバッテリ充電装置３０に送信する。なお、バッテリ１０がバッテリ充電装置３０に充電されている状態では、状態送信部１１は、バッテリ充電装置３０と有線または無線通信チップによって通信を行う。また、バッテリ１０がモビリティ２０に搭載されている状態では、状態送信部１１に搭載された無線通信チップによって状態情報をバッテリ充電装置３０に送信する。例えば、モビリティ２０が屋内用である場合には、無線通信として、Wifi, Wi-SUN, Zigbee（登録商標）等を用いることが出来る。
（１−３．バッテリ充電装置３０）
バッテリ充電装置３０は、モビリティ２０で使用されるバッテリ１０の充電を行う。バッテリ充電装置３０は、図１に示すように、バッテリ１０が挿入される充電池穴３１を複数有している。充電池穴３１は、バッテリ１０が収納される。これらの充電池穴３１にバッテリ１０が収納されてバッテリ１０の充電が行われる。
図２に示すように、バッテリ充電装置３０は、バッテリペア設定部３２と、使用バッテリ状態取得部３３と、充電バッテリ状態取得部３４と、目標充電電力量取得部３５と、目標返却容量取得部３６と、充電電流決定部３７と、充電電流操作部３８と、メモリ３９と、ＡＣ／ＤＣ変換部４０と、を有する。
バッテリペア設定部３２は、モビリティ２０で使用されているバッテリ１０と、バッテリ充電装置３０で充電されているバッテリ１０のペアを設定する。ここで、図２に示すように、２つのモビリティ２０のそれぞれに搭載されているバッテリ１０を１０(A-1)、１０(B-1)とし、バッテリ充電装置３０で充電されている３つのバッテリ１０を１０(A-2)、１０(B-2)、１０(C-2)とする。バッテリペア設定部３２は、例えば、バッテリ１０(A-1)とバッテリ１０(A-2)をペアとし、バッテリ１０(B-1)とバッテリ１０(B-2)をペアに設定する。このように、バッテリペア設定部３２は、複数のバッテリ１０が存在する状態において、モビリティ２０で使用されるバッテリ１０とバッテリ充電装置３０で充電されるバッテリ１０のペアを設定する。このペアは予め固定されていてもよいし、バッテリ１０の交換ごとに動的に変更してもよい。
使用バッテリ状態取得部３３は、モビリティ２０に搭載され使用されているバッテリ１０（バッテリ１０(A-1)，１０(B-1)）の状態情報を取得する。上述したように、使用バッテリ状態取得部３３とモビリティ２０に搭載されているバッテリ１０の状態送信部１１は、無線によって通信を行う。また、取得する状態情報は、残容量（ＳＯＣ（State Of Charge））充放電電流、電圧、温度、使用機器、バッテリＩＤ、型式などを含む。
充電バッテリ状態取得部３４は、バッテリ充電装置３０において充電しているバッテリ１０のうち使用するバッテリ１０とペアとして設定されたバッテリ１０の状態情報を取得する。例えば、バッテリ１０(A-2)とバッテリ１０(A-1)がペアとして設定されている場合は、充電バッテリ状態取得部３４は、バッテリ１０(A-2)の状態情報をバッテリ１０(A-2)の状態送信部１１から受信する。なお、バッテリ１０(B-2)がバッテリ１０(B-1)とペアに設定されている場合には、充電バッテリ状態取得部３４は、バッテリ１０(B-2)の状態情報も取得する。
目標充電電力量取得部３５は、モビリティ２０において使用するバッテリ１０とペアに設定されているバッテリ１０の目標とする充電量を取得する。目標とする充電量は、例えば、バッテリ１０の充電可能な全容量の８０％に設定されている。これは、図４を用いて後述するが、充電電流を変更することによって充電速度を制御可能とするために、目標充電電力量をＣＣ充電の範囲内に設定しているためである。なお、例えば８０％という目標充電電力量は、メモリ３９に記憶されており、目標充電電力量取得部３５がメモリ３９からその値を読み出す。また、これに限らず、使用者が値を設定し、その値を目標充電電力量取得部３５が取得しても良い。
目標返却容量取得部３６は、モビリティ２０において使用するバッテリ１０の目標とする残容量を取得する。ここで、目標とする残容量は、例えば充電可能な全容量の２０％に設定されている。なお、例えば２０％という目標返却容量は、メモリ３９に記憶されており、その値を目標返却容量取得部３６が読み出す。また、これに限らず、使用者が値を設定し、その値を目標返却容量取得部３６が取得しても良い。さらに、モビリティ２０の使用者がモビリティ２０において設定し、その値を通信によって目標返却容量取得部３６が取得しても良い。
充電電流決定部３７は、モビリティ２０で使用されているバッテリ１０の状態情報と、充電されているバッテリ１０の状態情報と、目標充電電力量と、目標返却容量とに基づいて、充電電流を決定する。例えば、充電電流決定部３７は、図３に示すように、使用中のバッテリ１０と充電中のバッテリ１０のペアごとにＳＯＣと、容量などのデータをテーブルとして有しており、随時更新される。なお、ペアごとに目標充電電力量と目標返却容量が設定されている場合には、図３に示すテーブルに目標充電電力量と目標返却容量が追加されていればよい。図３では、ID番号がA-1のバッテリ１０とA-2のバッテリ１０がペアに設定されており、ID番号がB-1のバッテリ１０とB-2のバッテリ１０がペアに設定されており、ID番号がC-1のバッテリ１０とC-2のバッテリ１０がペアに設定されている。なお、図２では、バッテリ１０(C-1)は記載を省略している。また、ペアが動的に決定される場合、例えばID番号がA-1のバッテリ１０とC-2のバッテリ１０がペアに設定されていてもよい。
充電電流決定部３７は、充放電比算出部４１と、減少量算出部４２と、充電量算出部４３と、を有する。
充放電比算出部４１は、以下の（式１）〜（式３）を用いて充放電比を算出する。
（式１）（目標充電電力量―返却時容量）＝必要充電量
（式２）（目標返却容量―交換時容量）＝想定放電量
（式３）必要充電量／想定放電量＝充放電比
返却時用容量は、バッテリ充電装置３０において充電されているバッテリ１０の返却時の容量であり、充電されているバッテリ１０の初期容量ともいえ、充電バッテリ状態取得部３４によって取得される。
交換時容量は、モビリティ２０で使用するバッテリ１０の交換したときの容量であり、使用されているバッテリ１０の初期容量ともいえ、使用バッテリ状態取得部３３によって取得される。
減少量算出部４２は、充電バッテリ状態取得部３４によって取得される所定時間ごとの状態情報から、所定時間ごとにおける容量の減少量を算出する。
充電量算出部４３は、減少量と充放電比の積を演算して所定時間における充電量を算出する。
充電電流決定部３７は、充電量算出部４３によって算出された充電量になるように充電電流を決定する。
ここで、図４に示すように、本実施の形態のバッテリ充電装置３０は、ＣＣ（Constant current）充電を行った後にＣＶ（Constant voltage）充電を行う。図４では、実線Ｌ１が電流の変化を示し、点線Ｌ２がバッテリ１０の容量の変化を示す。
バッテリ充電装置３０は、ＣＣ充電の区間では、充電電流を変えることによって充電時間を制御することが出来る。ＣＣ充電の区間は、充電可能な全容量の約８０％までの区間である。そのため、充電可能な全容量の約８０％までの区間では、充電電流を大きくすると充電時間を速くすることができ、充電電流を小さくすることで充電時間を遅くすることができる。
充電電流操作部３８は、可変電流器を有しており、充電電流決定部３７によって決定された充電電流になるようにバッテリ１０への充電電流を制御する。
メモリ３９は、モビリティ２０において使用するバッテリ１０の目標とする残容量（目標返却容量）と、モビリティ２０において使用するバッテリ１０とペアに設定されているバッテリ１０の目標とする充電量（目標充電電力量）を記憶する。
ＡＣ／ＤＣ変換部４０は、外部電源５０と接続されており、交流を直流に変換し、充電電流操作部３８を介してバッテリ１０に充電電流を供給する。
＜２．動作＞
次に、本発明にかかるバッテリ充電装置の動作について説明するとともに、本発明のバッテリ充電方法の一例についても同時に述べる。
ステップＳ１１において、バッテリペア設定部３２は、バッテリ充電装置３０において充電されるバッテリ１０のうち、モビリティ２０で使用するバッテリ１０とペアにするバッテリ１０を設定する。例えば、図２および図３に示すように、バッテリ充電装置３０で充電されているバッテリ１０(B-2)が、モビリティ２０で使用されるバッテリ１０(B-1)とペアに設定されるとする。
次に、ステップＳ１２において、使用バッテリ状態取得部３３は、モビリティ２０で使用するバッテリ１０の初期容量を状態送信部１１から取得する。ここで、使用中のバッテリ１０(B-1)の初期容量を、例えば図６に示すように８０％（０．８ｋｗｈ）とする。本実施の形態では、使用するバッテリ１０は図４に示すようにＣＣ充電で充電された充電容量（約８０％）を満充電とするため、初期容量は８０％以上となっている場合もあるが、計算上は８０％として扱う。
次に、ステップＳ１３において、充電バッテリ状態取得部３４は、ペアに設定されたバッテリ１０の初期容量を状態送信部１１から取得する。上述した使用するバッテリ１０の初期容量は、充電済みの場合には満充電となっているため、８０％となるが、充電するバッテリ１０の初期容量は返却時の状態に依存するため、初期容量はばらつきがある。ここで、バッテリ１０(B-1)とペアに設定されたバッテリ１０(B-2)の初期容量を例えば図６に示すように３０％（０．３ｋｗｈ）とする。
次に、ステップＳ１４において、目標充電電力量取得部３５が、メモリ３９から目標充電電力量を取得する。図６に示すように、目標充電電力量を例えば８０％（０．８ｋｗｈ）に設定する。
次に、ステップＳ１５において、目標返却容量取得部３６が、メモリ３９から目標返却容量を取得する。図６に示すように、目標返却容量を例えば２０％（０．２ｋｗｈ）に設定する。
次に、ステップＳ１６において、充放電比算出部４１が、上述した（式１）〜（式３）を用いて充放電比を算出する。図６の例では、（式１）を用いて計算することによって、必要電力量は、５００ｗｈ（＝８００ｗｈ−３００ｗｈ）と算出される。また（式２）を用いて計算することによって、想定放電量は、６００ｗｈ（＝８００ｗｈ−２００ｗｈ）と算出される。そして、（式３）を用いて計算することによって、充放電比は、０．８３（≒５００ｗｈ／６００ｗｈ）と算出される。
次に、ステップＳ１７において、使用バッテリ状態取得部３３は、モビリティ２０で使用しているバッテリ１０の状態情報を所定時間ごとに状態送信部１１から取得する。所定時間とは、例えば、１分間に設定できる。
次に、ステップＳ１８において、充電バッテリ状態取得部３４は、バッテリ充電装置３０で充電中のペアに設定されたバッテリ１０の状態情報を所定時間ごとに状態送信部１１から取得する。
次に、ステップＳ１９において、減少量算出部４２は、所定時間におけるバッテリ１０の減少容量を算出する。すなわち、減少量算出部４２は、所定時間前（例えば、１分前）の容量と現在の容量を比較することによって減少容量を算出できる。
次に、ステップＳ２０において、充電量算出部４３は、減少容量に対して充放電比（上記例では０．８３）を乗じ、充電量を算出する。すなわち、充電量算出部４３は、所定時間において増加させる充電量を算出する。例えば、使用しているバッテリ１０(B-1)が一分間に５ｗｈ減少したとすると、バッテリ１０(B-2)を一分間に４．１５ｗｈ（＝５×０．８３）増加させる。
次に、ステップＳ２１において、充電電流決定部３７は、充電量算出部４３によって算出された充電量を実現する充電電流を決定する。なお、上述したように充電電流の決定は、ＣＣ充電の範囲で実施するため、ほぼ電流値と充電容量は比例する。
次に、ステップＳ２２において、充電電流操作部３８は、決定された充電電流を実現するように、可変電流器を操作して充電電流を制御する。
そして、ステップＳ２３において、バッテリ充電装置３０が、バッテリ１０(B-1)とバッテリ１０(B-2)の交換が行われたことを検出するまで、上記ステップＳ１７〜Ｓ２２が繰り返される。すなわち、バッテリ１０の交換が行われるまで、所定時間（例えば１分間）ごとに使用しているバッテリ１０(B-1)の状態情報を取得し、分単位におけるバッテリ１０(B-1)の減少容量に合わせて、バッテリ１０(B-2)の充電速度を分単位で調整できる。
このため、使用しているバッテリ１０(B-1)が目標返却容量に達したときに、ペアに設定された充電しているバッテリ１０(B-2)が目標充電電力量に達する。ここで、目標返却容量に達するタイミングと、目標充電電力量に達するタイミングは、減少容量に対して一分ごとに遅れて充電速度が調整されるため厳密に一致するものではなく、許容範囲内であればよい。なお、例えば、分単位のように状態情報を取得する間隔を短くすることによってタイミングのずれを小さくできる。
＜３．特徴等＞
（３−１）
本実施の形態のバッテリ充電装置３０は、モビリティ２０（電力消費体の一例）で使用するバッテリ１０を充電するバッテリ充電装置であって、バッテリペア設定部３２と、使用バッテリ状態取得部３３と、充電電流決定部３７と、を備える。バッテリペア設定部３２は、使用バッテリ１０とペアにする充電対象バッテリ１０を設定する。使用バッテリ状態取得部３３は、使用バッテリ１０の状態情報（使用状態の一例）を取得する。充電電流決定部３７は、使用バッテリ状態取得部３３によって取得した状態情報に基づいて充電対象バッテリ１０の充電電流を決定する。
このように、使用しているバッテリ１０の状態情報（使用状態の一例）を取得することによって、例えば、使用バッテリの残容量の減少に従って、充電バッテリの充電容量を増加させるようにすることができる。このため、使用しているバッテリの残容量が減りバッテリを交換するタイミングに合わせるように充電バッテリを目標とする充電量（例えば、満充電）にすることができる。このため、目標とする充電量（例えば、満充電）近辺の状態での放置時間を抑制することができる。また、目標充電電力量を維持するために余分に充電電流を入力する必要がないため、省エネルギー化を図ることができる。
また、使用者がバッテリ充電装置３０に到達したときには、バッテリの充電量が目標充電電力量に達しているため、充電が完了するまで使用者が待つ必要がなく、使用者の利便性が損なわれない。
また、使用バッテリ１０の状態情報に基づいて充電電流を決定するため、例えば、使用バッテリ１０の残容量が減少するに従って、充電対象バッテリ１０を充電するように制御を行うことができ、従来と比較して簡易な制御で使用バッテリおよび充電バッテリの制御を行うことができる。
（３−２）
本実施の形態のバッテリ充電装置３０は、充電バッテリ状態取得部３４を更に備える。充電バッテリ状態取得部３４は、ペアに設定された充電対象バッテリ１０の状態情報（充電状態の一例）を取得する。充電電流決定部３７は、使用バッテリ状態取得部３３によって取得した状態情報（使用状態の一例）と充電バッテリ状態取得部３４によって取得した状態情報（充電状態の一例）に基づいて充電対象バッテリ１０の充電電流を決定する。
このように、使用しているバッテリ１０の状態情報と充電しているバッテリ１０の状態情報とを取得することによって、例えば、使用バッテリ１０と充電対象バッテリ１０を交換するタイミングに合わせるように充電バッテリを目標とする充電量（例えば、満充電）にすることができる。このため、目標とする充電量（例えば、満充電）近辺の状態での放置時間を抑制することができる。
（３−３）
本実施の形態のバッテリ充電装置３０は、目標充電電力量取得部３５と、目標返却容量取得部３６と、を更に備える。目標充電電力量取得部３５は、充電対象バッテリ１０の目標充電電力量を取得する。目標返却容量取得部３６は、使用バッテリ１０の目標返却容量を取得する。充電電流決定部３７は、使用バッテリ１０の残容量が目標返却容量に達するときに、充電対象バッテリの残容量が目標充電電力量に達するように、充電電流を決定する。
このように、使用バッテリ１０が目標返却容量に達したときに充電対象バッテリ１０の充電量が目標充電電力量に達するように充電電流を決定することにより、目標充電電力量近辺に達したバッテリ１０の放置時間を抑制できる。
なお、目標返却容量への到達タイミングと目標充電電力量への到達タイミングは厳密な一致を要求されるものでなく許容範囲内であればよい。
（３−４）
本実施の形態のバッテリ充電装置３０では、充電電流決定部３７は、減少量算出部４２を有する。減少量算出部４２は、使用バッテリ状態取得部３３によって取得した使用状態に基づいて使用バッテリ１０の所定時間における減少量を算出する。充電電流決定部３７は、減少量算出部４２によって算出された所定時間における減少量に基づいて充電電流を決定する。
このように、使用バッテリ１０の所定時間における減少量に基づいて、充電対象バッテリ１０の充電量を制御するため、使用バッテリ１０および充電対象バッテリ１０の制御を簡易に行うことができる。
（３−５）
本実施の形態のバッテリ充電装置３０では、充電電流決定部３７は、充放電比算出部４１と、減少量算出部４２と、充電量算出部４３と、を有する。充電バッテリ状態取得部３４は、充電対象バッテリ１０の初期容量を取得する。使用バッテリ状態取得部３３は、使用バッテリ１０の初期容量を取得する。充放電比算出部４１は、使用バッテリ１０の初期容量と目標返却容量の差に対する、充電対象バッテリ１０の目標充電電力量と初期容量の差の比である充放電比を算出する。減少量算出部４２は、使用バッテリ状態取得部３３によって取得した使用状態に基づいて使用バッテリ１０の所定時間における減少量を算出する。充電電流決定部３７は、減少量と充放電比の積を求めることによって充電電流を決定する。充電量算出部４３は、減少量と充放電比の積を演算して所定時間における充電量を算出する。
これにより、使用バッテリ１０が目標返却容量に達したときに充電対象バッテリ１０の充電量が目標充電電力量に達するように充電電流を決定することができる。
（３−６）
本実施の形態のバッテリ充電システム１は、モビリティ２０（電力消費体の一例）で使用するバッテリ１０を充電するバッテリ充電システムであって、バッテリペア設定部３２と、状態送信部１１（使用バッテリ状態送信部の一例）と、使用バッテリ状態取得部３３と、充電電流決定部３７と、を備える。バッテリペア設定部３２は、使用バッテリ１０とペアにする充電対象バッテリ１０を設定する。状態送信部１１は、使用バッテリ１０の使用状態を送信する。使用バッテリ状態取得部３３は、状態送信部１１によって送信される使用状態を取得する。充電電流決定部３７は、使用バッテリ状態取得部３３によって取得した使用状態と充電バッテリ状態取得部３４によって取得した充電状態に基づいて充電対象バッテリ１０の充電電流を決定する。
これにより、目標とする充電量（例えば、満充電）近辺の状態での放置時間を抑制することができる。また、目標充電電力量を維持するために余分に充電電流を入力する必要がないため、省エネルギー化を図ることができる。
なお、使用バッテリ状態送信部の一例は、詳細には、図３に示すバッテリ１０（A-1）、１０（B-1）、１０（C-1）のそれぞれの状態送信部１１である。また、充電バッテリ状態送信部の一例は、詳細には、図３に示すバッテリ１０（A-2）、（B-2）、（C-2）のそれぞれの状態送信部１１である。
（３−７）
本実施の形態のバッテリ充電方法は、モビリティ２０（電力消費体の一例）で使用するバッテリ１０を充電するバッテリ充電方法であって、ステップＳ１１（バッテリペア設定ステップの一例）と、ステップＳ１７（使用バッテリ状態取得ステップの一例）と、ステップＳ１９〜Ｓ２１（充電電流決定ステップの一例）と、を備える。ステップＳ１１（バッテリペア設定ステップの一例）は、使用バッテリ１０とペアにする充電対象バッテリ１０を設定する。ステップＳ１７（使用バッテリ状態取得ステップの一例）は、使用バッテリ１０の使用状態を取得する。ステップＳ１９〜Ｓ２１（充電電流決定ステップの一例）は、ステップＳ１７（使用バッテリ状態取得ステップの一例）によって取得した状態情報（使用状態の一例）に基づいて充電対象バッテリ１０の充電電流を決定する。
これにより、目標とする充電量（例えば、満充電）近辺の状態での放置時間を抑制することができる。また、目標充電電力量を維持するために余分に充電電流を入力する必要がないため、省エネルギー化を図ることができる。
＜４．他の実施形態＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
（Ａ）
上記実施の形態のバッテリ充電装置３０は、図７に示すように、モビリティ２０において使用されているバッテリ１０とペアに設定されているバッテリ１０の充電が目標充電電力量に達したことを通知する通知部５１を備えていてもよい。通知部５１は、目標充電電力量取得部３５を介して取得した目標充電電力量と、充電バッテリ状態取得部３４が取得する状態情報に含まれる充電電力量から、バッテリ１０の充電量が目標充電電力量に達したことを検出し、モビリティ２０に通知する。モビリティ２０は、受信部２４および表示部２５を備えており、通知部５１からの通知を受信部２４で受信し、表示部２５に通知内容を表示させる。
これにより、モビリティ２０の使用者は、充電対象バッテリ１０の充電量が目標充電電力量に達したことを確認できる。
なお、表示部２５は、モビリティ２０に搭載されているディスプレイ等であってよく、単なるランプなどであってもよい。
また、受信部２４および表示部２５は、モビリティ２０に設けられておらず、モビリティ２０の使用者が所持する携帯電話、スマートフォンなどの携帯情報端末に設けられていてもよい。
（Ｂ）
上記実施の形態のバッテリ充電装置３０は、ＡＣ／ＤＣ変換部４０における容量を取得し、その容量に基づいて充電電流を決定してもよい。図８に示すバッテリ充電装置３０は、電力上限設定部５２を更に備える。電力上限設定部５２は、ＡＣ／ＤＣ変換部４０の電力量の上限を設定する。充電電流決定部３７は、使用しているバッテリ１０の状態情報（使用情報の一例）と充電しているバッテリ１０の状態情報（充電情報の一例）に加え、電力上限設定部５２によって設定されたＡＣ／ＤＣ変換部４０の電力量の上限に基づいて、充電電流を決定する。
電力量の上限値を適宜設定することにより、ＡＣ／ＤＣ変換容量の節約を行うことができる。
また、例えば、電力量の上限値を契約電力に設定することにより、バッテリ充電装置３０が複数のバッテリ１０の充電を行っており、契約電力を超えそうな場合には、優先度の低いバッテリ１０の充電電流を小さくすることによって、契約電力を超えないように制御が行われる。これによって、契約電力を超えないようにバッテリ充電装置３０を制御できる。
（Ｃ）
上記実施の形態では、バッテリ１０を搭載する対象である電力消費体の一例としてモビリティ２０を用いて説明したが、これに限られるものではない。電力消費体は、電動ドリル等の電動工具であってもよい。なお、電動工具は、例えば、工場内などの限られた範囲内で用いられてもよい。
また、上記実施の形態では、モビリティ２０として電動自動二輪車を用いて説明したが、モビリティとしては、電動自動二輪車、電動自転車、電動アシスト自転車、電気自動車、または無人搬送車などであってもよい。また、無人搬送車は、例えば、ＡＧＶ（Automatic Guided Vehicle）であって、倉庫内などで用いられる。
（Ｄ）
上記実施の形態では、目標充電電力量として充電可能な全容量の８０％に設定し、目標返却容量として全容量の２０％に設定したが、これに限られるものではなく、適宜設定すればよい。
（Ｅ）
また、使用しているバッテリ１０の残容量が目標返却容量に達したときに表示部の一例としてのランプが点灯し、使用者に知らせても良い。図９に示すバッテリ充電装置３０は、使用バッテリ状態取得部３３から取得した状態情報（特に、残容量）が、目標返却容量取得部３６を介して取得した目標返却容量に達したことを検出し、その旨を通知する通知部５３を備えている。モビリティ２０は、通知部５３からの通知を受信する受信部２４と、通知を表示する表示部２５とを備えている。
この表示部２５のランプの点灯によって、使用者は、ペアに設定されているバッテリ１０と交換するためにバッテリ充電装置３０に向かって移動を開始できる。
なお、表示部２５は、モビリティ２０に搭載されているディスプレイ等であってよい。
また、受信部２４および表示部２５は、モビリティ２０に設けられておらず、モビリティ２０の使用者が所持する携帯電話、スマートフォンなどの携帯情報端末に設けられていてもよい。
（Ｆ）
上記実施の形態のバッテリ充電装置３０では、充電バッテリ状態取得部３４が設けられているが、充電バッテリ状態取得部３４が設けられていなくてもよい。この場合、使用バッテリ状態取得部３３によって取得される使用バッテリ１０の残容量の減少割合（例えば、１％）に基づいて、充電対象バッテリ１０の充電容量を所定割合（例えば、減少割合と同じ１％）、増加させるよう制御が行われても良い。
（Ｇ）
また、上記実施の形態では、バッテリ１０の状態情報を送信する状態送信部１１が、バッテリ１０に設けられているが、バッテリ１０が状態送信部１１を持っておらず、モビリティ２０が持っていてもよい。この場合、モビリティ２０に搭載された無線通信チップを用いてバッテリ充電装置３０と通信を行うことができる。
（Ｈ）
上記実施の形態では、モビリティ２０に１つのバッテリ１０が設けられているが、１つに限られず、２つ以上であってもよい。
（Ｉ）
上記実施の形態では、バッテリ充電装置３０は、１つのみ記載しているが、複数配置されていてもよい。また、１つまたは複数のバッテリ充電装置３０が設けられた充電ステーションが複数の場所に設置されていてもよい。
本発明のバッテリ充電装置、バッテリ充電システムおよびバッテリ充電方法によれば、満充電近辺での放置時間を低減できる効果を有し、交換可能なバッテリによって駆動されるモビリティなどに対して広く適用可能である。
１ ：バッテリ充電システム
１０ ：バッテリ
１１ ：状態送信部
２０ ：モビリティ
２０ａ ：シート
２０ｂ ：ハンドル
２１ ：モータ
２３ ：前輪
２４ ：受信部
２５ ：表示部
３０ ：バッテリ充電装置
３１ ：充電池穴
３２ ：バッテリペア設定部
３３ ：使用バッテリ状態取得部
３４ ：充電バッテリ状態取得部
３５ ：目標充電電力量取得部
３６ ：目標返却容量取得部
３７ ：充電電流決定部
３８ ：充電電流操作部
３９ ：メモリ
４０ ：ＡＣ／ＤＣ変換部
４１ ：充放電比算出部
４２ ：減少量算出部
４３ ：充電量算出部
５０ ：外部電源
５１ ：通知部
５２ ：電力上限設定部
５３ ：通知部

Claims (9)

  1. 電力消費体で使用するバッテリを充電するバッテリ充電装置であって、
    使用バッテリとペアにする充電対象バッテリを設定するバッテリペア設定部と、
    前記使用バッテリの使用状態を取得する使用バッテリ状態取得部と、
    前記使用バッテリ状態取得部によって取得した前記使用状態に基づいて前記充電対象バッテリの充電電流を決定する充電電流決定部と、を備える、
    バッテリ充電装置。
  2. 前記ペアに設定された前記充電対象バッテリの充電状態を取得する充電バッテリ状態取得部を更に備え、
    前記充電電流決定部は、前記使用バッテリ状態取得部によって取得した前記使用状態と前記充電バッテリ状態取得部によって取得した前記充電状態に基づいて前記充電対象バッテリの充電電流を決定する、
    請求項１に記載のバッテリ充電装置。
  3. 前記充電対象バッテリの目標充電電力量を取得する目標充電電力量取得部と、
    前記使用バッテリの目標返却容量を取得する目標返却容量取得部と、を更に備え、
    前記充電電流決定部は、前記使用バッテリの残容量が前記目標返却容量に達するときに、前記充電対象バッテリの充電量が前記目標充電電力量に達するように、前記充電電流を決定する、
    請求項１に記載のバッテリ充電装置。
  4. 前記充電電流決定部は、
    前記使用バッテリ状態取得部によって取得した前記使用状態に基づいて前記使用バッテリの所定時間における減少量を算出する減少量算出部を有し、
    前記減少量算出部によって算出された前記所定時間における減少量に基づいて前記充電電流を決定する、
    請求項１に記載のバッテリ充電装置。
  5. 前記ペアに設定された前記充電対象バッテリの充電状態を取得する充電バッテリ状態取得部を更に備え、
    前記充電バッテリ状態取得部は、前記充電対象バッテリの初期容量を取得し、
    前記使用バッテリ状態取得部は、前記使用バッテリの初期容量を取得し、
    前記充電電流決定部は、
    前記使用バッテリの前記初期容量と前記目標返却容量の差に対する、前記充電対象バッテリの前記目標充電電力量と前記初期容量の差の比である充放電比を算出する充放電比算出部と、
    前記使用バッテリ状態取得部によって取得した前記使用状態に基づいて前記使用バッテリの所定時間における減少量を算出する減少量算出部と、
    前記減少量と前記充放電比の積を演算して所定時間における充電量を算出する充電量算出部とを有し、
    算出された前記充電量に基づいて前記充電電流を決定する、
    請求項３に記載のバッテリ充電装置。
  6. 前記充電対象バッテリの目標充電電力量を取得する目標充電電力量取得部と、
    前記充電対象バッテリの充電量が前記目標充電電力量に達したことを前記電力消費体の使用者に通知する通知部と、を更に備えた、
    請求項２に記載のバッテリ充電装置。
  7. 前記電力消費体は、電動自動二輪車、電動自転車、電動アシスト自転車、電気自動車、無人搬送車または電動工具である、
    請求項１に記載のバッテリ充電装置。
  8. 電力消費体で使用するバッテリを充電するバッテリ充電システムであって、
    使用バッテリとペアにする充電対象バッテリを設定するバッテリペア設定部と、
    前記使用バッテリの使用状態を送信する使用バッテリ状態送信部と、
    前記使用バッテリ状態送信部によって送信される前記使用状態を取得する使用バッテリ状態取得部と、
    前記使用バッテリ状態取得部によって取得した前記使用状態に基づいて前記充電対象バッテリの充電電流を決定する充電電流決定部と、を備える、
    バッテリ充電システム。
  9. 電力消費体で使用するバッテリを充電するバッテリ充電方法であって、
    使用バッテリとペアにする充電対象バッテリを設定するバッテリペア設定ステップと、
    前記使用バッテリの使用状態を取得する使用バッテリ状態取得ステップと、
    前記使用バッテリ状態取得ステップによって取得した前記使用状態に基づいて前記充電対象バッテリの充電電流を決定する充電電流決定ステップと、を備える、
    バッテリ充電方法。
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