JP2020137308A - 充電装置および充電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】使用開始時に必要とされる充電量を確保しながら、電池パックの高充電状態もしくは満充電状態における劣化を抑制することができる、充電装置および充電方法を提供する。【解決手段】充電装置１００は、電池パック１２０の電圧を検知する電圧検知部１０１と、充電量を推定する充電量推定部１０２と、使用開始時刻を取得する時刻取得部１０３と、使用開始時刻、使用開始時刻における充電量および使用終了時刻における充電量を含む、使用履歴を記録する使用履歴記録部１０４と、使用履歴を統計的に解析して、予想使用開始時刻および予想消費容量を推定する使用履歴解析部１０５と、予想使用開始時刻および予想消費容量に基づいて、電池パック１２０への充電を制御する充電制御部１０６とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、充電装置および充電方法に係り、特に電池パックへの充電を行う充電装置および充電方法に関する。

従来の電池パックの充電装置では、電池パックが充電装置に接続されると、直ちに充電が開始される。そのため、実際に電池パックの使用が開始される時刻の１０〜２０時間程度前に充電が完了するような状況が多く発生する。

しかしながら、電池パックを高充電状態もしくは満充電状態で長期間保持しておくと、電池パックの劣化が促進されてしまう。これを防止するために、ユーザの使用履歴から電池パックの使用開始時刻および消費する容量を予想し、予想される使用開始時刻の直前に、必要な充電量までの充電が完了するような充電方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１では、平日および休日における電池パックの使用開始時刻を予想するマップを作成し、マップに基づいて予想された使用開始時刻の直前に充電が完了するように、充電開始時刻を決定している。

特開２０１７−１３５９２６号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているように、マップに基づいて使用開始時刻を予想する充電方法では、予想される使用開始時刻に誤差が発生しやすい。そのため、実際の使用開始時に、必要とされる充電量を確保することが困難であるという課題がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためのものであり、使用開始時に必要とされる充電量を確保しながら、電池パックの高充電状態もしくは満充電状態における劣化を抑制することができる、充電装置および充電方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る充電装置は、電池パックの電圧を検知する電圧検知部と、電池パックの充電量を推定する充電量推定部と、電池パックの使用開始時刻を取得する時刻取得部と、電池パックの使用開始時刻、使用開始時刻における充電量および電池パックの使用終了時刻における充電量を含む、使用履歴を記録する使用履歴記録部と、使用履歴を統計的に解析して、電池パックの予想使用開始時刻および予想消費容量を推定する使用履歴解析部と、電池パックの予想使用開始時刻および予想消費容量に基づいて、電池パックへの充電を制御する充電制御部とを備える。

また、本発明に係る充電方法は、電池パックの電圧を検知するステップと、電池パックの充電量を推定するステップと、電池パックの使用開始時刻を取得するステップと、電池パックの使用開始時刻、使用開始時刻における充電量および電池パックの使用終了時刻における充電量を含む、使用履歴を記録するステップと、使用履歴を統計的に解析して、電池パックの予想使用開始時刻および予想消費容量を推定するステップと、電池パックの予想使用開始時刻および予想消費容量に基づいて、電池パックへの充電を制御するステップとを含む。

本発明に係る充電装置および充電方法によれば、使用開始時に必要とされる充電量を確保しながら、電池パックの高充電状態もしくは満充電状態における劣化を抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る充電装置の構成を示す図である。 電池パックのＳＯＣ−ＯＣＶ曲線の一例を示す図である。 電池パックの電圧変化の様子の一例を示す図である。 電池パックの使用履歴の一例を示す図である。 図１の充電装置の動作を説明するフローチャートである。 図１の充電装置の動作を説明するフローチャートである。 電池パックの１週間の使用履歴の一例を示す図である。 電池パックの使用開始時刻の頻度をヒストグラムの形式で示す図である。 電池パックの消費した容量の頻度をヒストグラムの形式で示す図である。 電池パックの使用開始時刻の確率密度分布を示す図である。 電池パックの消費した容量の確率密度分布を示す図である。 電池パックの使用開始時刻の信頼区間の下限および上限の計算結果を示す図である。 電池パックの消費する容量の信頼区間の下限および上限の計算結果を示す図である。 従来の充電方法における、電池パックの１日の充電量の推移を示す図である。 本実施の形態１に係る充電装置における、電池パックの１日の充電量の推移を示す図である。 本実施の形態１の変形例に係る充電装置における、電池パックの１日の充電量の推移を示す図である。 従来技術と本実施の形態１との容量維持率の比較を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る充電装置の各機能を専用のハードウェアである処理回路で実現する場合を示した構成図である。 本発明の実施の形態１に係る充電装置の各機能をプロセッサおよびメモリを備えた処理回路より実現する場合を示した構成図である。

以下、添付図面を参照して、本願が開示する充電装置の実施の形態について、詳細に説明する。ただし、以下に示す実施の形態は一例であり、これらの実施の形態によって、本願発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る充電装置１００の構成を示す図である。

充電装置１００の充電端子１１０には、電池パック１２０を電気的に接続することができる。ユーザは、電池パック１２０の未使用時には、電池パック１２０を充電装置１００の充電端子１１０に接続しておく。ただし、後述するように、電池パック１２０が充電端子１１０に接続されていても、常時充電が行われるわけではない。

ユーザは、電池パック１２０の使用を開始する際には、電池パック１２０を充電端子１１０から取り外す。電池パック１２０の使用時には、電池パックから図示しない外部機器への電力供給が行われる。ユーザは、電池パック１２０の使用が終了すると、電池パック１２０を充電端子１１０に再度接続する。

（電池パック１２０）
電池パック１２０は、蓄電池モジュール１２１と、蓄電池モジュール１２１を安全に制御するためのＢＭＵ（Battery Management Unit）１２２とを備えている。また、電池パック１２０には、当該電池パック１２０を一意に識別可能なＩＤが付与されている。

（蓄電池モジュール１２１）
蓄電池モジュール１２１は、単セルが直並列接続された構成を有している。なお、単セルは、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛蓄電池等の充放電可能な二次電池によって構成されている。

（ＢＭＵ１２２）
ＢＭＵ１２２は、蓄電池モジュール１２１の過充電、過放電、過電圧、過電流、温度異常等を防止する。この目的のために、ＢＭＵ１２２は、蓄電池モジュール１２１の上下限電圧、定格充放電電流、最大充放電電流、最大セル温度等を記憶しており、蓄電池モジュール１２１の状態を常時監視する。

（充電装置１００）
充電装置１００は、電圧検知部１０１と、充電量推定部１０２と、時刻取得部１０３と、使用履歴記録部１０４と、使用履歴解析部１０５と、充電制御部１０６とを備えている。

また、充電装置１００は、前述した充電端子１１０と、表示パネル１１１と、強制充電スイッチ１１２と、充電量設定器１１３とを備えている。

（電圧検知部１０１）
電圧検知部１０１は、電池パック１２０の電圧を検知する。詳細には、電圧検知部１０１は、充電端子１１０の端子電圧を常時監視しており、端子電圧の値に基づいて、電池パック１２０の接続の有無および接続時の電圧を検知する。

（充電量推定部１０２）
充電量推定部１０２は、電圧検知部１０１によって検知された電池パック１２０の電圧に基づいて、電池パック１２０の充電量を推定する。

詳細には、充電量推定部１０２は、図２に示されるような電池パック１２０の充電量（ＳＯＣ：State Of Charge）と開回路電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）との関係を示すＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を記憶している。充電量推定部１０２は、電圧検知部１０１によって検知された電池パック１２０の電圧と、図２の曲線とに基づいて、電池パック１２０の充電量を推定する。

なお、図２の曲線は、予め実験的に測定して作成しておくことができる。また、図２の曲線は、単セルの電圧を示している。これを蓄電池モジュール１２１の電圧に換算する場合には、単セルの電圧を直列数倍すればよい。このような方法によって充電量を推定することにより、きわめて簡単な回路あるいはソフトウェアアルゴリズムによって、充電量推定部１０２を構成することができる。

また、一般的に電池は、外部負荷を接続した直後は、電流Ｉと電池の抵抗Ｒとの作用により、電圧＝ＯＣＶ＋ＩＲとなる現象、いわゆるＩＲドロップによって、電池の電圧とＯＣＶとが大きく異なる値を示すという特徴がある。また、外部負荷を取り外して無負荷状態に移行すると、ＩＲドロップは解消されるが、緩和成分が残存するため、電池の電圧はＯＣＶへと穏やかに収束する。

図３には、電池パック１２０の電圧変化の様子が示されている。電池パック１２０に外部負荷を接続している状態では、電池パック１２０は充電端子１１０から取り外されているため、電圧の直接測定は不可能であるが、理論的には、電池パック１２０の電圧はＯＣＶ＋ＩＲで動作している。電池パック１２０から外部負荷を取り外すと、電池パック１２０の電圧は、ＩＲドロップが時間の経過とともに解消され、ＯＣＶへと収束する。

上記を考慮すると、電池パック１２０の使用直後、すなわち電池パック１２０から外部負荷を取り外した直後に、電池パック１２０の電圧から充電量を推定すると、緩和成分に起因して誤差が大きくなってしまう。そのため、電池パック１２０の使用後、電池パック１２０が充電端子１１０に接続されてから一定時間が経過した後に、電池パック１２０の電圧から充電量を推定するのが好ましい。

（時刻取得部１０３）
時刻取得部１０３は、電池パック１２０の使用開始時刻および使用終了時刻を取得する。ここで、使用開始時刻は、電池パック１２０が充電端子１１０から取り外されたことが、電圧検知部１０１によって検知された時刻である。また、使用終了時刻は、電池パック１２０が充電端子１１０に接続されたことが、電圧検知部１０１によって検知された時刻である。

（使用履歴記録部１０４）
使用履歴記録部１０４は、各日および曜日について、電池パック１２０の使用開始時刻、使用開始時刻における充電量、使用終了時刻、使用終了時刻における充電量を記録する。図４は、使用履歴記録部１０４によって記録された電池パック１２０の使用履歴の一例である。

図４において、使用開始時刻および使用終了時刻は、時刻取得部１０３によって取得される。また、使用開始時刻における充電量は、使用開始時刻において電圧検知部１０１によって検知される電池パック１２０の電圧に基づいて、充電量推定部１０２によって推定される。同様に、使用終了時刻における充電量は、使用終了時刻において電圧検知部１０１によって検知される電池パック１２０の電圧に基づいて、充電量推定部１０２によって推定される。

また、図４において、日および曜日は、使用履歴記録部１０４に内蔵されている図示しない電子カレンダーによって取得される。なお、図４には示されていないが、充電装置１００によって複数の電池パック１２０への充電を行う場合には、各電池パック１２０のＩＤを併せて記録してもよい。

（使用履歴解析部１０５）
使用履歴解析部１０５は、使用履歴記録部１０４によって記録された図４に示されるような使用履歴を統計的に解析して、電池パック１２０の予想使用開始時刻および予想消費容量を推定する。この統計処理の詳細については、後述する。

ここで、予想使用開始時刻とは、電池パック１２０が使用される、すなわち充電端子１１０から取り外されることが予想される時刻である。また、予想消費容量とは、予想使用開始時刻における電池パック１２０の使用中に、外部機器への電力供給によって消費されると予想される容量である。

（充電制御部１０６）
充電制御部１０６は、使用履歴解析部１０５によって予想された電池パック１２０の予想使用開始時刻および予想消費容量に基づいて、電池パック１２０への充電を制御する。

詳細には、充電制御部１０６は、予想使用開始時刻において、予想消費容量の充電が完了しているように、電池パック１２０への充電開始時刻を決定する。充電制御部１０６は、充電開始時刻になると、電池パック１２０への充電を自動的に開始する。

（表示パネル１１１）
表示パネル１１１は、充電量推定部１０２によって推定された、充電端子１０７に接続されている電池パック１２０の充電量を表示する。表示パネル１１１は、液晶デイスプレイ、ＬＥＤ等の一般的な表示デバイスによって構成されている。ユーザは、表示パネル上の表示を見ることによって、電池パック１２０の現在の充電量を知ることができる。

（強制充電スイッチ１１２）
ユーザは、上述した予想使用開始時刻および予想消費容量に基づく充電開始制御ではなく、充電を即時開始したい場合には、電池パック１２０を充電端子１１０に接続する際に、併せて強制充電スイッチ１１２をＯＮにする。これにより、電池パック１２０への充電が即時開始される。

（充電量設定器１１３）
ユーザは、強制充電スイッチ１１２による充電の際に、充電量設定器１１３によって目標充電量を設定することができる。目標充電量が設定されると、強制充電スイッチ１１２による充電の際に、目標充電量までの充電が行われる。目標充電量が設定されない場合には、電池パック１２０の満充電量まで充電が行われる。このように、ユーザが任意に目標充電量を設定する機能を有することにより、電池パック１２０の満充電状態を確実に回避することができ、電池パック１２０の長寿命化が可能になる。

なお、充電装置１００は、上記の強制充電スイッチ１１２および充電量設定器１１３に加えて、電池パック１２０の使用開始時刻を設定する機能を備えていてもよい。ユーザが任意に使用開始時刻を設定する機能を有することにより、電池パック１２０の満充電状態を確実に回避することができ、電池パック１２０の長寿命化が可能になる。あるいは、充電装置１００は、スマートフォン等の外部デバイスから、所望の充電量および使用開始時刻を指定できるようにしてもよい。

（充電装置１００の動作）
次に、図５、図６のフローチャートを参照して、本発明の実施の形態１に係る充電装置１００の動作を説明する。

図５のステップＳ１において、充電装置１００の電圧検知部１０１は、電池パック１２０が充電端子１１０に接続されているか否かを判定する。電池パック１２０が接続されている場合には、制御フローはステップＳ２に進む。

ステップＳ２において、充電装置１００の充電制御部１０６は、強制充電スイッチ１１２がＯＮであるか否かを判定する。強制充電スイッチ１１２がＯＮの場合には、制御フローはステップＳ３に進む。強制充電スイッチ１１２がＯＦＦの場合には、制御フローは図６のステップ７に進む。

ステップＳ３において、充電制御部１０６は、充電量設定器１１３によって目標充電量が設定されているか否かを判定する。目標充電量が設定されている場合には、制御フローはステップＳ４に進む。目標充電量が設定されていない場合には、制御フローはステップＳ５に進む。

ステップＳ４において、充電制御部１０６は、目標充電量までの充電を行うことを決定する。この際、充電制御部１０６は、図２のＳＯＣ−ＯＣＶ曲線に基づいて、目標充電量に対応するＯＣＶを推定し、これを目標充電電圧とする。

ステップＳ５において、充電制御部１０６は、電池パック１２０の満充電量までの充電を行うことを決定する。この際、充電制御部１０６は、図２のＳＯＣ−ＯＣＶ曲線に基づいて、満充電量に対応するＯＣＶを推定し、これを目標充電電圧とする。

ステップＳ６において、充電制御部１０６は、電池パック１２０への充電を開始する。

図６のステップＳ７において、充電量推定部１０２は、電圧検知部１０１によって検知された電池パック１２０の電圧に基づいて、電池パック１２０の充電量を推定する。

ステップＳ８において、使用履歴記録部１０４は、電池パック１２０の使用開始時刻および使用開始時刻における充電量、あるいは、使用終了時刻および使用終了時刻における充電量を、使用履歴として記録する。

ステップＳ９において、使用履歴解析部１０５は、使用履歴記録部１０４によって記録された使用履歴を統計的に解析して、電池パック１２０の予想使用開始時刻および予想消費容量を推定する。

ステップＳ１０において、充電制御部１０６は、予想使用開始時刻において、予想消費容量の充電が完了しているように、電池パック１２０への充電開始時刻を決定する。

ステップＳ１１において、充電制御部１０６は、充電開始時刻になると、電池パック１２０への充電を自動的に開始する。

（使用履歴解析部１０５における統計処理の詳細）
次に、使用履歴解析部１０５における統計処理の詳細について、コードレスクリーナ用の電池パックの使用履歴の統計処理を行う場合を例にして説明する。

まず、電池パック１２０は、６直列の構成であり、最大充電量は２Ａｈであるとする。また、通常、電池パック１２０の電圧は、単セルあたり２．５Ｖ〜４．２Ｖで使用される。したがって、電池パック１２０の電圧が４．２Ｖ×６＝２５．２Ｖのとき、充電量が１００パーセントとなる。また、電池パック１２０の電圧が２．５Ｖ×６＝１８．０Ｖのとき、充電量が０パーセントとなる。

図７には、使用履歴記録部１０４によって記録された、電池パック１２０の１週間の使用履歴の一例が示されている。この例では、平日の午前中、夕方および夜に使用するパターンと、休日の昼および夕方に使用するパターンとを想定している。

図７において、月曜日の使用履歴を参照すると、９時に電池パック１２０が充電装置１００の充電端子１１０から取り外され、１０時に再度接続されている。

例えば、９時の検知電圧が２５．２Ｖ、すなわち充電量１００パーセントであり、１０時の検知電圧が１８．０Ｖ、すなわち充電量０パーセントであるとすると、消費した容量は２Ａｈであると推定される。

また、例えば、１７時の検知電圧が２５．２Ｖ、すなわち充電量１００パーセントであり、１７時３０分の検知電圧が２３．５６Ｖ、すなわち充電量５０パーセントであるとすると、消費した容量は１Ａｈであると推定される。

また、例えば、２０時の検知電圧が２５．２Ｖ、すなわち充電量１００パーセントであり、２０時１０分の検知電圧が２４．３２６４Ｖ、すなわち充電量７５パーセントであるとすると、消費した容量は０．５Ａｈであると推定される。

使用履歴解析部１０５は、図７の使用履歴の統計的な解析を実施する。具体的には、まず、使用開始時刻の平均および分散から、使用開始時刻の確率密度分布を算出する。また、使用終了時刻における充電量と使用開始時刻における充電量との差から、消費した容量を算出し、消費した容量の平均および分散から、消費した容量の確率密度分布を算出する。これ以降、必要に応じて、使用開始時刻または消費した容量をｘｉで表すものとする。また、ｘｉのデータ数をｎで表すものとする。

ｘｉの平均は、以下の式に従って算出される。

ｘｉの分散は、以下の式に従って算出される。

ｘｉの確率密度分布は、平均および分散を用いて、以下の式で与えられる。

次に、使用履歴解析部１０５は、使用開始時刻および消費する容量の区間推定を実施する。具体的には、信頼区間を９５パーセントとするとき、０．０２５≦ｆ（ｘ）≦０．９７５の区間にｘｉが存在し、

が成立するような、ａおよびｂを算出する。

上式において、ａは信頼区間の下限であり、ｂは信頼区間の上限である。すなわち、ｘｉは、ａからｂの信頼区間に９５パーセントの確率で存在することになる。

なお、区間推定は、データが正規分布に従うことを仮定している。そのため、使用開始時刻および消費する容量が正規分布に従うと判定される場合にのみ区間推定を実施し、そうでない場合には、他の統計手法を用いるようにしてもよい。すなわち、ここでは統計処理として区間推定の例を示したが、その他の統計手法によって解析することも可能である。

図８は、電池パック１２０の使用開始時刻の頻度をヒストグラムの形式で示したものである。また、図９は、電池パック１２０の消費した容量の頻度をヒストグラムの形式で示したものである。

図８、図９のヒストグラムを参照すると、電池パック１２０は、９時、１５時、２０時の時間帯に頻繁に使用されていることがわかる。

図８のヒストグラムから平均および分散を算出し、電池パック１２０の使用開始時刻の確率密度分布を求めると、図１０のようになる。同様に、図９のヒストグラムから平均および分散を算出し、電池パック１２０の消費した容量の確率密度分布を求めると、図１１のようになる。

図１２は、使用開始時刻の信頼区間の下限および上限の計算結果を示している。なお、朝、昼、夜に分けて解析を行っている。また、信頼区間は９５パーセントである。

図１２から、各信頼区間の下限と上限の間に、使用開始時刻の推定値が９５パーセントの確率で存在すると予測することができる。使用履歴解析部１０５は、各信頼区間の下限である７．９２７、１４．１３５、１８．８１３の時刻を予想使用開始時刻とする。なお、予想使用開始時刻を信頼区間の下限とするのは、ユーザが電池パック１２０を使用する際に、充電が未実施または未完了であることを最大限防止するためである。

図１３は、消費する容量の信頼区間の下限および上限の計算結果を示している。ここでも、朝、昼、夜に分けて解析を行っている。また、信頼区間は、９５パーセントである。

図１３から、各信頼区間の下限と上限の間に、消費する容量の推定値が９５パーセントの確率で存在すると予測することができる。使用履歴解析部１０５は、各信号区間の上限である１．８１３Ａｈ、１．１８１Ａｈ、０．６５４Ａｈを予想消費容量とする。なお、予想消費容量を信頼区間の上限とするのは、ユーザが電池パック１２０を使用中に、充電量が０パーセントになってしまうことを最大限防止するためである。

図１２、図１３の結果から、予想使用開始時刻において、予想消費容量の充電が完了しているように、電池パック１２０への充電開始時刻が決定される。

具体的には、充電開始時刻は、予想消費容量および充電電流を用いて、以下の式で決定される。

例えば、図１２、図１３の結果からは、７時５５分に１．８１３Ａｈの充電量が必要となる。電池パック１２０を充電端子１１０に接続した際の初期充電量が０パーセントであり、定格充電電流が２Ａであるとすると、充電開始時刻は、予想使用開始時刻よりも１．８１３Ａｈ／２Ａ＝０．９０６５時間＝５４分前、すなわち７時１分に決定される。

また、電池パック１２０を充電端子１１０に接続した際の初期充電量が２０パーセント、すなわち２Ａｈ×０．２＝０．４Ａｈであり、定格充電電流が２Ａであるとすると、充電開始時刻は、予想使用開始時刻よりも（１．８１３Ａｈ−０．４Ａｈ）／２Ａ＝０．７０６５時間＝４２分前、すなわち７時１３分に決定される。

図１４には、従来の充電方法における、電池パックの１日の充電量の推移が示されている。電池パックが充電装置の充電端子に接続されると、直ちに充電が開始され、満充電状態になるまで充電が行われる。その後も、電池パックの充電量が減少する度に、直ちに充電が行われる。したがって、従来の充電方法では、電池パックの充電量が高い時間が長く、保存劣化が大きいと考えられる。

図１５には、本発明の実施の形態１に係る充電装置１００における、電池パック１２０の１日の充電量の推移が示されている。予想使用開始時刻は、９時、１５時、１９時と予想し、１．８Ａｈ、すなわち充電量９０パーセント、１．１８Ａｈ、すなわち充電量６０パーセント、０．６５Ａｈ、すなわち充電量３３パーセントの充電を行うように、充電開始時刻が決定される。

電池パック１２０として、最も保存劣化を防止するような充電方法は、使用開始直前に充電を完了することであるが、日によって使用開始時刻が異なる場合を考えて統計的に解析し、使用開始時刻の前に充電を完了しておく。これにより、ユーザに対して、使用できない、容量が不足する等の不便を感じさせずに、保存劣化を防止することができる。

なお、図１５では、電池パック１２０の使用を開始すると、充電量０パーセントまで完全に使い切った後、充電開始時刻に充電を開始している。このような充電方法に代えて、例えば図１６に示されるように、電池パック１２０が充電端子１１０に接続されると直ちに充電を開始し、中間充電量、例えば充電量５０パーセントで保持する充電方法であってもよい。

図１７には、従来技術と本実施の形態１との容量維持率の比較が示されている。従来技術では、電池パックが充電端子に接続されると直ちに充電が開始されるため、高充電状態もしくは満充電状態の時間が長く、容量維持率の低下、すなわち劣化が大きかった。これに対して、本実施の形態１では、高充電状態もしくは満充電状態の時間が短くなるため、従来技術例と比較して電池パックの長寿命化が可能になる。

以上説明したように、本発明の実施の形態１に係る充電装置は、電池パックの充電量を推定する充電量推定部と、電池パックの使用開始時刻を取得する時刻取得部と、電池パックの使用開始時刻、使用開始時刻における充電量および電池パックの使用終了時刻における充電量を含む、使用履歴を記録する使用履歴記録部と、使用履歴を統計的に解析して、電池パックの予想使用開始時刻および予想消費容量を推定する使用履歴解析部と、電池パックの予想使用開始時刻および予想消費容量に基づいて、電池パックへの充電を制御する充電制御部とを備えている。

上記の特徴によって、本発明の実施の形態１に係る充電装置では、使用開始時に必要とされる充電量を確保しながら、電池パックの高充電状態もしくは満充電状態における劣化を抑制することができる。

また、本発明の実施の形態１に係る充電装置の使用履歴記録部は、各日および曜日について、電池パックの使用履歴を記録する。これにより、ユーザの生活様式に応じた予想使用開始時刻および予想消費容量を推定することができる。

なお、本実施の形態１では、時刻取得部は、電池パックの使用開始時刻および使用終了時刻を取得し、使用履歴記録部は、電池パックの使用開始時刻、使用開始時刻における充電量、使用終了時刻、使用終了時刻における充電量を記録していた。しかしながら、本実施の形態１において、使用終了時刻を取得して記録することは、必須ではない。すなわち、本実施の形態１における予想使用開始時刻および予想消費容量の推定に最低限必要なのは、電池パックの使用開始時刻、使用開始時刻における充電量および使用終了時刻における充電量である。

また、上述した実施の形態１に係る充電装置における各機能は、処理回路によって実現される。各機能を実現する処理回路は、専用のハードウェアであってもよく、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサであってもよい。図１８は、本発明の実施の形態１に係る充電装置の各機能を専用のハードウェアである処理回路１０００で実現する場合を示した構成図である。また、図１９は、本発明の実施の形態１に係る充電装置の各機能をプロセッサ２００１およびメモリ２００２を備えた処理回路２０００により実現する場合を示した構成図である。

処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路１０００は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。充電装置の各部の機能それぞれを個別の処理回路１０００で実現してもよいし、各部の機能をまとめて処理回路１０００で実現してもよい。

一方、処理回路がプロセッサ２００１の場合、充電装置の各部の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ２００２に格納される。プロセッサ２００１は、メモリ２００２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。すなわち、充電装置は、処理回路２０００により実行されるときに、上述した各制御が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ２００２を備える。

これらのプログラムは、上述した各部の手順あるいは方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、メモリ２００２とは、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリが該当する。また、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等も、メモリ２００２に該当する。

なお、上述した各部の機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。

このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述した各部の機能を実現することができる。

１００ 充電装置、１０１ 電圧検知部、１０２ 充電量推定部、１０３ 時刻取得部、１０４ 使用履歴記録部、１０５ 使用履歴解析部、１０６ 充電制御部、１２０ 電池パック。

Claims (13)

1. 電池パックの電圧を検知する電圧検知部と、
   前記電池パックの充電量を推定する充電量推定部と、
   前記電池パックの使用開始時刻を取得する時刻取得部と、
   前記電池パックの前記使用開始時刻、前記使用開始時刻における充電量および前記電池パックの使用終了時刻における充電量を含む、使用履歴を記録する使用履歴記録部と、
   前記使用履歴を統計的に解析して、前記電池パックの予想使用開始時刻および予想消費容量を推定する使用履歴解析部と、
   前記電池パックの前記予想使用開始時刻および前記予想消費容量に基づいて、前記電池パックへの充電を制御する充電制御部と
   を備える、充電装置。
2. 前記充電制御部は、前記予想使用開始時刻において、前記予想消費容量の充電が完了しているように、前記電池パックへの充電開始時刻を決定し、該充電開始時刻になると、前記電池パックへの充電を自動的に開始する、請求項１に記載の充電装置。
3. 前記使用履歴記録部は、各日および曜日について、前記電池パックの前記使用履歴を記録する、請求項１または２に記載の充電装置。
4. 前記使用履歴解析部は、前記電池パックの前記使用開始時刻の区間推定を実施し、信頼区間の下限を前記予想使用開始時刻とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の充電装置。
5. 前記使用履歴解析部は、前記使用開始時刻が正規分布に従うと判定される場合にのみ、前記区間推定を実施する、請求項４に記載の充電装置。
6. 前記使用履歴解析部は、前記電池パックの消費する容量の区間推定を実施し、信頼区間の上限を前記予想消費容量とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の充電装置。
7. 前記使用履歴解析部は、前記消費する容量が正規分布に従うと判定される場合にのみ、前記区間推定を実施する、請求項６に記載の充電装置。
8. 前記充電量推定部は、前記電圧検知部によって検知された前記電池パックの電圧と、前記電池パックのＳＯＣ−ＯＣＶ曲線とに基づいて、前記電池パックの充電量を推定する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の充電装置。
9. 前記電池パックへの充電を即時開始する、強制充電スイッチをさらに備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の充電装置。
10. 前記強制充電スイッチによる充電の際の目標充電量を設定する、目標充電量設定器をさらに備える、請求項１〜９に記載の充電装置。
11. 前記充電制御部は、前記電池パックの使用開始時刻を設定する機能を有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の充電装置。
12. 前記電池パックは、コードレスクリーナに搭載される電池パックである、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の充電装置。
13. 電池パックの電圧を検知するステップと、
    前記電池パックの充電量を推定するステップと、
    前記電池パックの使用開始時刻を取得するステップと、
    前記電池パックの前記使用開始時刻、前記使用開始時刻における充電量および前記電池パックの使用終了時刻における充電量を含む、使用履歴を記録するステップと、
    前記使用履歴を統計的に解析して、前記電池パックの予想使用開始時刻および予想消費容量を推定するステップと、
    前記電池パックの前記予想使用開始時刻および前記予想消費容量に基づいて、前記電池パックへの充電を制御するステップと
    を含む、充電方法。

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