JP2020191756A - 電子機器、制御方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】電池の満充電容量を減らすことで電池の劣化を抑える場合であっても、電池からの電力で動作する電子機器の動作可能時間が所定の動作可能時間以上となるようにする。【解決手段】電子機器（１００）は、電池の充電を行う充電手段と、前記電子機器の使用開始から現在までの使用期間に応じた充電条件で前記電池が充電されるように前記充電手段を制御する制御手段とを有する。【選択図】図５

Description

本発明は、電池からの電力で動作する電子機器、その制御方法およびそれらに関連するプログラムに関する。

特許文献１には、電池の劣化情報を取得するマイコンを有するインテリジェント電池が記載されている。

特開２００１−３０９５６８号公報

電池の満充電容量を減らすことで電池の劣化を抑える場合は、電池の満充電容量が減ってしまうため、電子機器の動作可能時間が短くなってしてしまう。電池の満充電容量によっては、所定の動作時間は動作させたい電子機器であるにもかかわらず、所定の動作時間が経過する前に当該電池の残量がなくなってしまうことが想定される。

そこで、本発明は、電池の満充電容量を減らすことで電池の劣化を抑える場合であっても、電池からの電力で動作する電子機器の動作可能時間が所定の動作可能時間以上となるようにすることを目的とする。

本発明に係る電子機器は、電子機器であって、電池の充電を行う充電手段と、前記電子機器の使用開始から現在までの使用期間に応じた充電条件で前記電池が充電されるように前記充電手段を制御する制御手段とを有する。
本発明に係る制御方法は、電池の充電を行う充電手段を有する電子機器の制御方法であって、前記電子機器の使用開始から現在までの使用期間に応じた充電条件で前記電池が充電されるように前記充電手段を制御するステップを有する。
本発明に係るプログラムは、電池の充電を行う充電手段を有する電子機器のコンピュータを、電子機器の使用開始から現在までの使用期間に応じた充電条件で電池が充電されるように前記充電手段を制御する制御手段として機能させる。

本発明によれば、電池の満充電容量を減らすことで電池の劣化を抑える場合であっても、電池からの電力で動作する電子機器の動作可能時間を所定の動作可能時間以上とすることができる。

電子機器１００の構成要素と充電器１１０の構成要素とを説明するためのブロック図である。 電子機器１００の制御方法を説明するためのフローチャートである。 電子機器１００の使用期間と電子機器１００の動作可能時間との関係を説明するためのグラフである。 電子機器１００の使用期間と充電条件との関係を示すテーブル情報の一例を説明するための図である。 電子機器１００の使用期間と充電条件との関係を説明するための図である。

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の構成要素と実施形態１における充電器１１０の構成要素とを説明するためのブロック図である。

電子機器１００には、充電器１１０が接続される。充電器１１０は、商用電源１２０から供給される電力で動作する。充電器１１０は、電子機器１００内の電池１０１を充電するために、電子機器１００に電力を供給する。充電器１１０は、ＡＣ／ＤＣ変換部１１１、電力供給部１１２、制御部１１３、表示部１１４、入力部１１５、通信部１１６および接続部１１７を有する。

ＡＣ／ＤＣ変換部１１１は、商用電源１２０の交流（ＡＣ）電圧を充電に使いやすい直流（ＤＣ）電圧に変換する。電力供給部１１２は、接続部１１７および１０８を介して、電子機器１００の充電部１０２に電力を供給する。接続部１１７および１０８を介して電子機器１００の充電部１０２に供給される電圧は、ＡＣ／ＤＣ変換部１１１で調整される。

制御部１１３は、電力供給部１１２、表示部１１４、入力部１１５および通信部１１６を制御するためのプログラムを記憶したメモリと、そのプログラムを実行するマイクロコンピュータ（またはマイクロプロセッサ）とを有する。表示部１１４は、液晶表示器（ＬＣＤ）または発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する。表示部１１４は、充電器１１０の動作状態を表示したり、充電器１１０を操作するためのユーザインターフェースを表示したり、充電器１１０の設定を変更するためのユーザインターフェースを表示したりする。入力部１１５は、充電器１１０の動作を制御するためのユーザ指示を入力したり、充電器１１０の設定を変更するためのユーザ指示を入力したりするための入力部である。通信部１１６は、接続部１１７および１０８を介して、電子機器１００の通信部１０７と通信を行う。接続部１１７は、電子機器１００の接続部１０８に接続される。

電子機器１００は、例えば、デジタルカメラ、携帯電話、パーソナルコンピュータ、充電器または電池パックなどであり、電池１０１の充電が可能である。電子機器１００は、電池１０１、充電部１０２、制御部１０３、記録部１０４、表示部１０５、入力部１０６、通信部１０７および接続部１０８を有する。

電池１０１は、リチウムイオン電池などの充電可能な電池である。充電部１０２は、接続部１０８および１１７を介して、充電器１１０の電力供給部１１２から電力を受け取り、充電電圧および充電電流を制御し、電池１０１を充電する。充電部１０２は、充電条件の変更により、電池１０１の満充電容量を変えることができる。実施形態１において、充電条件は、電池１０１の充電を制御する際に用いられる充電電圧、充電終止電流および充電時間の少なくとも一つを指定する値を含む。

電池１０１がリチウムイオン電池である場合、充電部１０２は、定電流充電、定電圧充電などで、電池１０１を充電する。充電部１０２は、充電電圧が高いほど満充電容量が増えることを利用して、電池１０１の満充電容量を変えることができる。

充電部１０２は、充電終止電流の変更により、電池１０１の満充電容量を変えることができる。例えば、充電部１０２は、電池１０１の充電が定電圧充電である場合に、充電を終了する充電終止電流を大きくすれば電池１０１の満充電容量を小さくでき、充電終止電流を小さくすれば電池１０１の満充電容量を大きくすることができる。

充電部１０２は、充電時間の変更により、電池１０１の満充電容量を変えることができる。例えば、充電部１０２は、充電開始から強制的に充電を終了するまでの充電時間を短くすれば電池１０１の満充電容量を小さくでき、充電開始から強制的に充電を終了するまでの充電時間を長くすれば電池１０１の満充電容量を大きくすることができる。

充電部１０２は、上述した複数の変更方法の組み合わせにより、電池１０１の満充電容量を変更してもよい。例えば、充電部１０２は、充電電圧により電池１０１の満充電容量を大きく変えることができ、充電終止電流により希望の満充電容量に微調整することができる。

制御部１０３は、電池１０１、充電部１０２、記録部１０４、表示部１０５、入力部１０６および通信部１０７を制御するためのプログラムを記憶したメモリと、そのプログラムを実行するマイクロコンピュータ（またはマイクロプロセッサ）とを有する。記録部１０４は、電子機器１００の使用期間を計数する機能と、電子機器１００の使用開始日時および使用期間を記録部１０４内のメモリに記録する機能とを有する。電子機器１００の使用期間は、例えば、電子機器１００の使用開始日時から現在までの経過時間数または経過日数を示す。

表示部１０５は、液晶表示器（ＬＣＤ）または発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する。表示部１０５は、電子機器１００の動作状態を表示したり、電子機器１００を操作するためのユーザインターフェースを表示したり、電子機器１００の設定を変更するためのユーザインターフェースを表示したりする。入力部１０６は、電子機器１００の動作を制御するためのユーザ指示を入力したり、電子機器１００の設定を変更するためのユーザ指示を入力したりするための入力部である。通信部１０７は、接続部１０８および１１７を介して、充電器１１０の通信部１１６と通信を行う。接続部１０８は、充電器１１０の接続部１１７に接続される。

次に、図２を参照して、電子機器１００の制御方法を説明する。制御部１０３は、電子機器１００が動作を開始した場合には、ステップＳ２０１に進むものとする。

ステップＳ２０１において、記録部１０４は、制御部１０３からの指示に従い、電子機器１００の使用開始日時を記録部１０４内のメモリに記録する。

ステップＳ２０２において、制御部１０３は、充電部１０２に電池１０１の充電を開始させるか否かを判定する（ステップＳ２０２でＮＯ）。充電器１１０が商用電源１２０と接続されている状態で、電子機器１００が充電器１１０と接続された場合、制御部１０３は、充電部１０２に電池１０１の充電を開始させる。充電部１０２に電池１０１の充電を開始させる場合、制御部１０３は、ステップＳ２０３に進む（ステップＳ２０２でＹＥＳ）。

ステップＳ２０３において、制御部１０３は、電子機器１００の使用期間と充電条件との関係を示すテーブル情報を参照する。このテーブル情報は、制御部１０３内のメモリに記憶されている。このテーブル情報の一例を図４に示す。図４では、充電条件が充電電圧を指定する値を含む場合を説明する。電子機器１００が初めてユーザによって使用される場合、制御部１０３は、使用期間が０年である場合の充電条件を充電部１０２に設定する。図４の詳細については、後述する。

ステップＳ２０４において、制御部１０３は、ステップＳ２０１で記録された電子機器１００の使用開始日時と現在の日時とに基づき、電子機器１００の使用開始から現在までの使用期間を計算する。そして、制御部１０３は、ステップＳ２０３で参照したテーブル情報とステップＳ２０４で計算した電子機器１００の使用期間とに基づき、充電条件を決定する。ステップＳ２０４で決定される充電条件は、電池１０１の充電を制御する際に用いられる充電電圧、充電終止電流および充電時間の少なくとも一つを指定する値を含む。

ステップＳ２０５において、制御部１０３は、充電部１０２に設定されている充電条件と、ステップＳ２０４で決定した充電条件とが異なっているか否かを判定する。２つの充電条件が同じであると判定された場合、制御部１０３は、ステップＳ２０２に戻る（ステップＳ２０５でＮＯ）。２つの充電条件が異なっていると判定された場合、制御部１０３は、ステップＳ２０６に進む（ステップＳ２０５でＹＥＳ）。

ステップＳ２０６において、制御部１０３は、充電部１０２に設定されている充電条件を、ステップＳ２０４で決定した充電条件に変更する。これにより、充電部１０２は、ステップＳ２０４で決定した充電条件で、電池１０１を充電することができる。

図３は、電子機器１００の使用期間と電子機器１００の動作可能時間との関係を説明するための図である。横軸は、電子機器１００の使用期間を示す。縦軸は、電池１０１の充電完了状態から放電完了状態までの電子機器１００の動作可能時間を示す。

電池１０１は、高電圧対応のリチウムイオン電池であり、４．３５Ｖでの充電が可能である。電池１０１は、充電電圧を下げて充電することができるが、その場合、電池１０１の満充電容量が小さくなるため、電子機器１００の動作可能時間が短くなる。

図３に示す特性３０１は、充電部１０２が電池１０１を使用期間にかかわらず４．３５Ｖで充電する場合における、電子機器１００の使用期間と電子機器１００の動作可能時間との関係を示す。特性３０１では、電子機器１００の初期の動作可能時間は約１８時間である。電池１０１の充放電サイクル数が増えるほど、電池１０１が劣化する。電子機器１００の使用期間が２年である場合、電子機器１００の動作可能時間は、約１２時間に減少する。充電部１０２が電池１０１を高い電圧で充電した場合、電子機器１００の動作可能時間が長くなる反面、電池１０１の劣化は、低い電圧で充電を行った場合と比べて早くなる傾向がある。そして、電子機器１００の使用期間が２年を超えた場合、特性３０１では、電子機器１００の動作可能時間が１２時間を下回ることになる。

実施形態１では、電子機器１００の所定の動作可能時間を例えば１２時間とする。そして、電子機器１００の使用期間が２年を超えた場合であっても電池１０１で所定の動作可能時間は動作できるようにするために、充電部１０２は、第１、第２または第３の充電モードに従って電池１０１を充電する。例えば、図３に示す特性３０２は、充電部１０２が第１の充電モードに従って電池１０１を充電した場合における、電子機器１００の使用期間と電子機器１００の動作可能時間との関係を示す。図４に示すように、充電部１０２は、電子機器１００の使用期間が０年以上１年未満である場合には、４．２０Ｖの充電電圧で電池１０１を充電し、電池１０１の劣化を抑制する。電子機器１００の使用期間が１年以上１．５年未満である場合、充電部１０２は、４．２５Ｖの充電電圧で電池１０１を充電する。電子機器１００の使用期間が１．５年以上２年未満である場合、充電部１０２は、４．３０Ｖの充電電圧で電池１０１を充電する。電子機器１００の使用期間が２年以上である場合、充電部１０２は、４．３５Ｖの充電電圧で電池１０１を充電する。充電部１０２が充電電圧を段階的に高くすることにより、電池１０１の寿命を長くすることができる。電池１０１の寿命を長くすることで、電子機器１００の使用期間を２年以上にすることができる。

以上説明したように、電子機器１００の使用期間が０年以上１年未満である場合には、充電部１０２は、４．２０Ｖの充電電圧で電池１０１を充電し、電池１０１の劣化を抑制する。充電部１０２は、電子機器１００の使用期間が長くなるに従い、段階的に充電電圧を上げ、最終的には４．３５Ｖまで充電電圧を上げ、電池１０１を充電する。その結果、特性３０２は、電子機器１００の動作可能時間が１２時間以上である使用期間が約３年となり、特性３０１の約２年に対して、電子機器１００の使用期間を１．５倍長くすることができる。

図４は、電子機器１００の使用期間と充電条件との関係を示すテーブル情報の一例を説明するための図である。図４では、第１、第２および第３の充電モードにおける電子機器１００の使用期間と充電条件との関係を示す。充電条件は、例えば充電電圧である。

図５（ａ）は、第１の充電モードにおける電子機器１００の使用期間と充電電圧との関係を説明するためのグラフである。充電部１０２は、電子機器１００の使用期間が０年以上１年未満である場合には、４．２０Ｖの充電電圧で電池１０１を充電する。電子機器１００の使用期間が１年以上１．５年未満である場合、充電部１０２は、４．２５Ｖの充電電圧で電池１０１を充電する。電子機器１００の使用期間が１．５年以上２年未満である場合、充電部１０２は、４．３０Ｖの充電電圧で電池１０１を充電する。電子機器１００の使用期間が２年以上である場合、充電部１０２は、４．３５Ｖの充電電圧で電池１０１を充電する。

図５（ｂ）は、第２の充電モードにおける電子機器１００の使用期間と充電電圧との関係を説明するためのグラフである。充電部１０２は、電子機器１００の使用期間が０年以上０．５年未満である場合には、４．２０Ｖの充電電圧で電池１０１を充電する。電子機器１００の使用期間が０．５年以上１年未満である場合、充電部１０２は、４．２５Ｖの充電電圧で電池１０１を充電する。電子機器１００の使用期間が１年以上１．５年未満である場合、充電部１０２は、４．３０Ｖの充電電圧で電池１０１を充電する。電子機器１００の使用期間が１．５年以上である場合、充電部１０２は、４．３５Ｖの充電電圧で電池１０１を充電する。

制御部１０３は、電子機器１００の使用期間に応じて、第１の充電モードまたは第２の充電モードを選択する。ユーザは、入力部１０６により電子機器１００の使用予定期間を入力することができる。制御部１０６は、入力部１０６から電子機器１００の使用予定期間を入力し、その電子機器１００の使用予定期間に応じて、電子機器１００の使用期間に対応する充電条件を変化させることができる。例えば、制御部１０３は、電子機器１００の使用予定期間に応じて、第１の充電モードまたは第２の充電モードを選択する。

図５（ｃ）は、第３の充電モードにおける電子機器１００の使用期間と充電電圧との関係を説明するためのグラフである。例えば、電子機器１００の使用開始の季節は、春である。充電部１０２は、電子機器１００の使用期間が０年以上０．７５年未満である場合には、４．２０Ｖの充電電圧で電池１０１を充電する。電子機器１００の使用期間が０．７５年以上１年未満（冬季）である場合、充電部１０２は、４．３０Ｖの充電電圧で電池１０１を充電する。電子機器１００の使用期間が１年以上１．７５年未満である場合、充電部１０２は、４．２５Ｖの充電電圧で電池１０１を充電する。電子機器１００の使用期間が１．７５年以上２年未満（冬季）である場合、充電部１０２は、４．３５Ｖの充電電圧で電池１０１を充電する。電子機器１００の使用期間が２年以上２．７５年未満である場合、充電部１０２は、４．３０Ｖの充電電圧で電池１０１を充電する。電子機器１００の使用期間が２．７５年以上である場合、充電部１０２は、４．３５Ｖの充電電圧で電池１０１を充電する。

第３の充電モードでは、充電部１０２は、低温の冬季で、充電電圧を高くする。電池１０１は、低温になると、電池１０１の放電特性が悪化する。例えば、電池１０１は、常温の状態に対して、低温の状態では、放電容量が少なくなる。すると、電子機器１００の動作可能時間が短くなる。充電部１０２は、冬季では、電池１０１の満充電容量を大きくすれば、電池１０１の放電特性の悪化を抑制し、電子機器１００の動作可能時間の短縮を抑制することができる。

制御部１０３は、電子機器１００の使用開始日時に基づき、季節を認識することができる。制御部１０３は、冬季などの低温の時期では、充電電圧を高くし、電池１０１の満充電容量を大きくし、電子機器１００の動作可能時間の短縮を抑制する。また、制御部１０３は、春季、夏季および秋季などの低温でない時期では、充電電圧を低くし、電池１０１の満充電容量を小さくし、電池１０１の劣化を抑制し、電池１０１の寿命および電子機器１００の使用期間を長くする。

図４および図５（ａ）〜（ｃ）は、充電条件が充電電圧を指定する値を含む場合を示す。

図５（ａ）および（ｂ）では、制御部１０３は、電子機器１００の使用期間が長くなるに従って、段階的に電池１０１の満充電容量が大きくなるような充電条件で電池１０１を充電するように制御する。

図５（ｃ）では、制御部１０３は、電子機器１００の使用期間および温度環境に応じた充電条件で電池１０１を充電するように制御する。例えば、制御部１０３は、冬季の使用期間の充電条件が、その冬季の前の秋季の使用期間の充電条件よりも電池１０１の満充電容量が大きく、その冬季の後の春季の使用期間の充電条件よりも電池１０１の満充電容量が大きくなる充電条件となるように制御する。冬季は、春季、夏季および秋季よりも低温の期間である。また、制御部１０３は、春季、夏季および秋季では、電子機器１００の使用期間が長くなるに従って、段階的に電池１０１の満充電容量が大きくなるような充電条件で電池１０１を充電するように制御する。

［実施形態２］
実施形態１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（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサなどがプログラムを用いて実現することもできる。以下、実施形態２では、パーソナルコンピュータ、マイクロコンピュータ、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサなどを「コンピュータＸ」と呼ぶ。また、実施形態２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２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一つを含む。実施形態２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 電池、１０２ 充電部、１０３ 制御部、１０４ 記録部

Claims (7)

1. 電子機器であって、
   電池の充電を行う充電手段と、
   前記電子機器の使用開始から現在までの使用期間に応じた充電条件で前記電池が充電されるように前記充電手段を制御する制御手段と
   を有することを特徴とする電子機器。
2. 前記制御手段は、前記使用期間が長くなるに従って前記電池の満充電容量が大きくなるような充電条件で前記電池が充電されるように前記充電手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 前記制御手段は、第１の期間の充電条件が、前記第１の期間の前の第２の期間の充電条件よりも前記電池の満充電容量が大きく、前記第１の期間の後の第３の期間の充電条件よりも前記電池の満充電容量が大きくなる充電条件となるように制御し、
   前記第１の期間は、前記第２の期間と前記第３の期間よりも低温の期間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。
4. 前記制御手段は、冬季の充電条件が、冬季の前の秋季の充電条件よりも前記電池の満充電容量が大きく、冬季の後の春季の充電条件よりも前記電池の満充電容量が大きくなる充電条件となるように制御す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。
5. 前記制御手段は、春季、夏季または秋季では、前記使用期間が長くなるに従って前記電池の満充電容量が大きくなるような充電条件で前記電池を充電するように制御す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。
6. 電池の充電を行う充電手段を有する電子機器の制御方法であって、
   前記電子機器の使用開始から現在までの使用期間に応じた充電条件で前記電池が充電されるように前記充電手段を制御するステップを有することを特徴とする制御方法。
7. 電池の充電を行う充電手段を有する電子機器のコンピュータを、
   電子機器の使用開始から現在までの使用期間に応じた充電条件で電池が充電されるように前記充電手段を制御する制御手段
   として機能させるためのプログラム。

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