JP5494633B2 - 電子機器および画像形成装置 - Google Patents
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Description
例えば、電子機器の一種である画像形成装置は、画像形成を実行する画像形成部(処理部)と、画像形成の指示(処理依頼)を受け付ける外部インターフェース(受付部)が設けられており、このような画像形成装置に対して、商用電源と二次電池の電力を併用するシステムとして、待機状態と稼働状態を切り替える構成が提案されている。
稼働状態で画像形成動作を実行し、画像形成動作を実行しないときに稼働状態から待機状態に切り替えれば、待機状態のときに商用電源の電力使用を抑制して節電を図りつつ、外部インターフェースには二次電池からの電力が供給されるので、画像形成の指示を受け付けることが可能になる。
ところが、稼働状態になるとき、すなわち画像形成は、ユーザーの指示により実行されるものであるから、ある時間帯に頻繁に行われるときもあれば、別の時間帯ではほとんど行われないなど、充電機会が何時どれだけ得られるのかがわからず、不確実性が高い。
しかしながら、不確実性が高いとはいえ、二次電池の容量一杯まで充電すれば、二次電池への負担が大きく、二次電池の寿命を縮めることになってしまう。このような問題は、画像形成装置に限られず、待機状態において処理部に対する処理依頼を、二次電池の電力により動作する受付部で受け付けると、処理部が稼働してその依頼された処理を実行する電子機器一般に生じ得る。
ここで、前記二次電池の充放電に関する情報は、二次電池に対する充電実行回数を指標する情報であり、前記制御手段は、前記充電実行回数を指標する値が多くなるに伴って、前記閾値Vtを上昇させるとしても良い。
ここで、第1の単位期間である本日の次の日が休日であり、本日よりも過去の一日である第2の単位期間が休日でない場合には、前記制御手段は、充放電制御を行う本日に対する閾値Vtを、過去の一日における待機状態の累積時間を予想最長時間とした場合に求められる閾値Vtよりも所定値Zだけ高い値に可変するとしても良い。
さらに、前記制御手段は、閾値Vtを単位期間の開始時に可変するとしても良い。
また、前記制御手段は、閾値Vtの可変に伴って、二次電池に対する充電電流値と充電に制限時間がある場合のその制限時間の少なくとも一方を可変するとしても良い。
また、前記制御手段は、稼働状態のときに二次電池の充電が閾値Vtまで行われると、これ以降、その充電方式よりも電流量が少ない別の充電方式に変更して、変更した充電方式による充電を所定時間だけ行い、または当該稼働状態が終了するまで継続するとしても良い。
また、前記二次電池の蓄電量の指標値が二次電池の電圧であるとしても良い。
さらに、前記外部電源には、二次電池を充電するための電力供給源として、商用電源、太陽電池、熱電変換素子の少なくとも1つが含まれているとしても良い。
<実施の形態1>
(1)画像形成装置の構成
図1は、実施の形態1における画像形成装置の構成を説明するためのブロック図である。画像形成装置は、プリントなどの画像形成ジョブを実行可能な多機能複合機であるMFP(Multiple Function Peripheral)である。
装置本体20は、画像データに基づいて記録シート上に画像を形成する画像形成ジョブを実行する画像形成部(処理部)21と、LANなどのネットワーク(不図示)に接続され、ネットワークを介してパーソナルコンピュータなどの外部の端末装置から画像形成ジョブの実行指示(処理依頼)を受け付ける外部インターフェース(外部I/F:受付部)22とを有する。
操作パネル23は、ユーザーからの各種情報の入力を受け付け、受け付けた情報を本体制御部24に送る。
本体制御部24は、操作パネル23からの情報を表示部23aに表示させ、また外部I/F22により受け付けられた画像形成ジョブの実行指示に基づき画像形成ジョブの実行を制御する。
電源装置10は、商用電源(外部電源)から供給される電力を装置本体20に供給する制御や二次電池30の充放電の制御などを実行するものであり、電力センサー11と、リレー12と、AC−DC電源13と、充電部14と、電源制御部15と、放電制御部16と、記憶部17などを有する。
リレー12は、ラッチング形のものであり、電源制御部15の指示によって、商用電源の交流電力をAC−DC電源13に供給する電力供給状態と、商用電源の交流電力をAC−DC電源13に供給しない電力遮断状態とに切り替える。リレー12は、ラッチング形なので、切り替えられた後にリレー12自体への電力の供給が遮断されても、その切り替えられた後の状態が維持される。
充電部14は、電源制御部15からの指示に基づき、AC−DC電源13からの直流電力により二次電池30を充電する。充電方式には、急速充電とトリクル充電があり、これらのいずれかが後述の条件に応じて切り替えられる。急速充電を行う場合、後述のように二次電池30の電圧(以下、「二次電池電圧」という。)が充電完了規定値Vtまで上昇すると、その急速充電を終了させるようになっている。
電源制御部15は、電源装置10における電力の入出力の全体を制御するものであり、下限値充電回数カウンター15aと、規定充電終了回数カウンター15bと、トリクル充電タイマー15cと、電圧測定部15dを有する。
規定充電終了回数カウンター15bは、急速充電により二次電池電圧が充電完了規定値Vtまで上昇したことによりその充電が終了した場合の、その回数(累積値)を計数するカウンターである。
電圧測定部15dは、二次電池電圧を測定するものである。
電源制御部15は、AC−DC電源13からの直流電力に、必要に応じて変圧等の処理を施して装置本体20に供給する。装置本体20は、電源制御部15からの電力供給により画像形成ジョブが実行可能な状態になる。
さらに、電源制御部15は、電力センサー11からの検出信号を受信して、外部電源からの電力が供給状態にあることを検出し、リレー12を電力供給状態と電力遮断状態に切り替える。
二次電池30は、一対の電極と電解液とによって生じる電気化学反応により電気を生成して放電(供給)する1つ以上のセルを有しており、電極間に電流を供給する充電によって電力を蓄えることができる。二次電池30としては、例えば、ニッケル水素電池が使用されるが、これ以外の種類のものであっても良い。
一方、待機状態から稼働状態への切り替えは、待機状態において電源制御部15が装置本体20の外部I/F22から実行指示通知を受け付けたことを契機に行われる。
稼働状態では、リレー12が電力供給状態になり外部電源の電力がAC−DC電源13、電源制御部15を介して装置本体20に供給されると共に充電部14に供給されるが、二次電池30から外部I/F22への電力供給は停止される。
外部I/F22は、稼働状態では、電源制御部15から装置本体20に供給される電力により動作し、待機状態では、二次電池30から供給される電力により動作する。
装置本体20の本体制御部24から電源制御部15への待機指示は、画像形成ジョブごとにそのジョブが終了したことを契機に発行される。なお、ジョブの終了に限られず、例えば1つのジョブが終了してから所定時間、次のジョブの実行指示が受け付けられるのを待つ構成であれば、ジョブの終了から所定時間の経過を契機に発行するとしても良い。また、操作パネル23からユーザーによる待機指示を受け付けたときを契機とするとしても良い。
図2は、稼働状態と待機状態の切替制御により二次電池電圧が経時的に変化する様子の一例を示す模式図である。
同図に示すように24時間(1日)を単位期間として、午前9時から次の日の午前9時までの間において、区間Aが稼働状態になっている時間、区間Bが待機状態になっている時間、区間Cが急速充電を行っている時間を示している。
画像形成ジョブは、例えば、数枚程度の記録シートにプリントする場合には、ジョブ実行時間が短いが、数百枚の記録シートに連続してプリントする場合には、ジョブ実行時間が長くなる。また、複数の画像形成ジョブを連続して実行する場合、最初のジョブ開始から最後のジョブ終了までに亘る時間がジョブ実行時間になり、1つの画像形成ジョブを実行する場合よりもジョブ実行時間が長くなる。
待機状態では、二次電池30の電力が外部I/F22に供給されて外部I/F22で消費されるので、二次電池電圧Vbが低下していく(例えば、時点t2〜t3間)。
待機状態で次に画像形成ジョブの実行指示があると、稼働状態に切り替わり(例えば、時点t3)、画像形成ジョブが実行されつつ、二次電池電圧Vbが充電完了規定値Vtよりも低ければ急速充電が行われる(例えば、時点t3〜t4)。
午前中(9時以降)や午後の夕刻までの業務時間内において、ユーザーによる画像形成ジョブの実行指示が頻繁にあると、稼働状態と待機状態の切り替えが頻繁に行われる。
翌日の朝、例えば時点t7(午前9時)になって業務により画像形成ジョブの実行指示が頻繁になされる状態が始まると、その時点では、二次電池電圧Vbが充電完了規定値Vtよりも低くなっているので、画像形成ジョブの実行と共に、二次電池30の急速充電が行われる(時点7以降)。
二次電池30の充電不足により、例えば時点t6〜t7の間に二次電池電圧Vbが低下しすぎて外部I/F22が動作不可になると、これ以降、外部からの画像形成ジョブの実行指示を受け付けることができず、画像形成ジョブが実行不可の事態が発生する。
待機状態において画像形成ジョブが実行不可な事態になることを防止しつつ、二次電池30の長寿命化を図るには、二次電池30の寿命を縮めることになる容量を超えず、かつ、待機状態での外部I/F22への電力供給により容量不足に陥ることのない最低限必要な容量に相当する電圧まで二次電池30が急速充電されるように、充電完了規定値Vtを設定すれば良い。
放電停止電圧VLは、これを下回ってまで放電を継続すると寿命を縮めることになる放電下限値であり、二次電池30の特性により予め決められている。ここでは、外部I/F22が放電停止電圧VLで動作可能なものが用いられており、放電停止電圧まで電圧が低下しても動作することができる。なお、放電停止電圧VLは、二次電池30が単セル構造の場合には、例えば1.0V程度である。以下、放電停止電圧を下限値VLという。
すなわち、二次電池30の1時間当たりの放電量Wa(外部I/F22の消費電力に相当)に予想最長時間Taを乗算すれば、二次電池30の外部I/F22への予想最長時間Taにおける放電量Wtが得られる。例えば、放電量Waが30〔ミリW〕、予想最長時間Taが23時間とすれば、放電量Wtは、690〔ミリW〕になる。
なお、予想最長時間Taは、待機状態になっている時間の長さで変わり、待機状態の時間の長さは、稼働状態の時間、すなわち画像形成ジョブの実行時間によって変わる。
このように充電完了規定値Vtを設定することにより、仮に23時間、連続して待機状態が続いても、その直前の稼働状態にあるときに二次電池30が充電完了規定値Vtまで充電されていれば、23時間に亘る待機状態の終了時点でも二次電池電圧Vbを下限値VL以上、確保することができる。この意味で充電完了規定値Vtは、待機状態の動作を保証する二次電池容量に相当する電圧値であるということができる。
なお、装置の使用環境によっては、稀に稼働状態になることが極端に少なくなり、稼働状態での二次電池30の充電不足により待機状態で二次電池電圧Vbが下限値VLを下回る場合が生じ得る。
図2の一点鎖線で示すグラフが、この例外処置としての急速充電(時点t8)の様子を示している。この場合の急速充電についても二次電池電圧Vbが充電完了規定値Vtまで上昇すると、その急速充電が停止される。
すなわち、二次電池30の特性の1つに、二次電池30の残容量が多い状態で継ぎ足し充電を繰り返すと、十分に放電していないのに放電電圧が顕著に低下して、見た目上の電池容量が劣化する現象、いわゆるメモリー効果がある。
二次電池30の充電容量は、充電完了規定値Vtを高い電圧に設定すれば、それだけ多くなるので、充電完了規定値Vtを高い電圧に設定した場合と低い電圧に設定した場合とで二次電池30の放電が同じ条件で行われるとすれば、放電開始から同じ時間の経過後における残容量は、充電完了規定値Vtを高い電圧に設定する場合よりも低い電圧に設定した方が少なくなるからである。
このことから充電完了規定値Vtを上記の適正規定範囲内で、二次電池電圧Vbが下限値VLを下回ることのないように、ある程度の余裕を見つつ、できるだけ小さい値に設定することが好ましい。
充電完了規定値Vtは、上記の適正規定範囲内に設定されるが、本実施の形態では図2に示すように経時的に充電完了規定値Vtの大きさを可変する制御を行っている。
具体的には、図2に示す単位期間である1日よりも後の別の1日に対して(時点t9)、充電完了規定値Vtをαだけ高い電圧に設定している。これは、次の理由による。
充電完了規定値Vtを可変する(上げる)条件は、二次電池30の充放電に関する情報としての下限値充電回数と規定充電終了回数の大きさにより決められている。
図4は、下限値充電回数カウンター15aによる累積の下限値充電回数と、規定充電終了回数カウンター15bによる累積の規定充電終了回数を説明するための図であり、時間経過に連れて二次電池電圧が充電と放電により変化している様子の例を示している。二次電池電圧が上昇している区間が急速充電、下降している区間が放電を示している。
同様に、規定充電終了回数Pが多いということは、急速充電の継続時間が多く、二次電池30に負担を強いていることを意味するので、下限値充電回数Qに代えて規定充電終了回数Pが多くなるに伴って、充電完了規定値Vtを可変制御することでも、二次電池30の出力電力を長期に亘って安定させることができる。
例えば、規定充電終了回数Pと下限値充電回数Qの多い方が先に所定値n11に達したときや少ない方が先に所定値n12に達したときを可変制御条件とすることもできる。
可変制御条件を上記のいずれにするか、どれだけ電圧を上げるかについては、二次電池30の性能、使用期間、寿命の長さなどを考慮して予め実験などから適した条件が決められる。電圧の上昇幅(α)について、電池寿命に関係なく一定としたり、電池寿命に近づくに連れて大きくまたは小さくしたりする構成をとることもできる。
上記の各構成のいずれか1つだけ、または複数を組み合わせるとしても良い。なお、下限値VL、充電限界電圧VH、充電完了規定値Vt、所定値n11などの情報は、記憶部17に格納されるようになっている。
図5は、電源制御部15による充放電制御の制御内容を示すフローチャートであり、図示しないメインルーチンにコールされることにより繰り返し実行される。
同図に示すように稼働状態であるか否かを判断する(ステップS1)。稼働状態であることの判断は、稼働状態フラグが設定されていることにより行われる。
(5−1)稼働中処理
図6は、稼働中処理のサブルーチンの内容を示すフローチャートである。
そして、充電完了規定値Vtを取得する(ステップS14)。この取得は、記憶部17から充電完了規定値Vtを示す情報を読み出すことにより行われる。本実施の形態では、後述の充電完了規定値更新処理(ステップS26,S63,S68)において充電完了規定値Vtの更新を行っており、更新ごとに充電完了規定値Vtが新たな値に書き換えられることから、取得時点での充電完了規定値Vtが記憶部17から読み出される。
二次電池電圧Vbが充電完了規定値Vtよりも小さいか否かを判断する(ステップS15)。ここで、Vb<Vtであれば(ステップS15で「YES」)、急速充電1を行って(ステップS16)、リターンする。一方、Vb≧Vtであれば(ステップS15で「NO」)、トリクル充電を行って(ステップS17)、リターンする。
図7は、急速充電1のサブルーチンの内容を示すフローチャートである。
同図に示すように二次電池30に対し急速充電を開始する(ステップS21)(図2の時点1,t3)。急速充電は、例えばパルス充電が用いられるが、二次電池電圧Vbを充電完了規定値Vtまで上昇可能な充電方式であれば、急速に限られず、他の方式でも良い。充電の開始は、充電部14に急速充電の開始指示を行うことにより行われる。
電圧Vb<Vtと判断すると(ステップS22で「NO」)、稼働状態が終了か否かを判断する(ステップS23)。稼働状態の終了の判断は、フラグのセットが稼働状態フラグから待機状態フラグに切り替わったことを判断することにより行われる。
急速充電中に電圧Vb≧Vtになったことを判断すると(ステップS22で「YES」)、急速充電を終了する(ステップS24)(図2の時点t4)。
続いて、充電完了規定値更新処理を実行する(ステップS26)。
図8は、充電完了規定値更新処理のサブルーチンの内容を示すフローチャートである。
そして、合計値Rが所定値R0以上であるか否かを判断する(ステップS32)。ここで、所定値R0は、上記のように充電完了規定値Vtの可変制御条件として適した値が予め設定され、記憶部17に記憶されている。
充電限界電圧VH未満であることを判断すると(ステップS33で「YES」)、現在の充電完了規定値Vtに所定値αを加算した値を、新たな充電完了規定値Vtとして更新する(ステップS34)。この更新は、記憶部17に現に書き込まれている充電完了規定値Vtのデータを削除して、新たな充電完了規定値Vtを書き込むことにより行われる。
なお、充電限界電圧VH未満ではない、すなわち充電限界電圧VH以上になることを判断すると(ステップS33で「NO」)、ステップS34をスキップして(実行せずに)、ステップS35に移る。この場合、充電限界電圧VHを超えてまで充電完了規定値Vtが更新されることが規制される。
なお、上記では、充電完了規定値Vtの可変制御条件として、規定充電終了回数Pと下限値充電回数Qの合計値Rを用いる構成例を説明したが、例えば規定充電終了回数Pと下限値充電回数Qの多い方が先に所定値に達した場合を条件とする場合には、合計値の算出に代えて、規定充電終了回数Pと下限値充電回数Qの大小を比較し、比較結果から大きい方の回数が所定値以上であるか否かの判断により更新の要否が決められる。他の条件をとる場合も、その条件に応じて更新の要否が決められる。
稼働状態の終了でないことを判断すると(ステップS27で「NO」)、リターンする。この場合、急速充電により二次電池電圧Vbが充電完了規定値Vtに達している状態なので、ルーチンが一巡して再度、稼働中処理が実行されるときには、ステップS15で電圧Vb≧Vtと判断されて、ステップS17のトリクル充電が行われることになる。
一方、急速充電中に稼働状態が終了する場合には(ステップS23で「YES」)、急速充電を中断して(ステップS29)(図2の時点t2)、ステップS28で待機状態に移行した後、リターンする。
図9は、トリクル充電のサブルーチンの内容を示すフローチャートである。
同図に示すように二次電池30に対するトリクル充電を開始する(ステップS41)(図2の時点t4)。
トリクル充電は、二次電池30の自然放電を補うために、絶えず微小電流(急速充電の1/30〜1/20程度)を流しておく充電方式であり、急速充電よりも電池に負担がかからず電池寿命が長くすることができる。図10は、トリクル充電による電圧と電流波形を例示する図であり、略一定の微小電流が供給されることが判る。
トリクル充電時間が所定時間M1を経過したか否かを判断する(ステップS43)。この所定時間M1は、稼働中に二次電池電圧Vbが充電完了規定値Vtから低下するのを防止するためのトリクル充電に必要な時間として予め設定されている時間である。
そこで、稼働状態において二次電池電圧Vbが充電完了規定値Vtに達したことが測定されれば、これ以降に急速充電は行わないが、充電完了規定値Vtにわずかに達していない場合でも充電完了規定値Vtにより近づく程度まで二次電池電圧Vbが上昇するように二次電池30を所定時間M1だけトリクル充電しようとするものである。
トリクル充電時間が所定時間M1を経過していないことを判断すると(ステップS43で「NO」)、稼働状態の終了であるか否かを判断する(ステップS44)。稼働状態の終了ではないことを判断すると(ステップS44で「NO」)、ステップS43に戻る。
トリクル充電時間が所定時間M1を経過したことを判断すると(ステップS43で「YES」)、トリクル充電を終了して(ステップS45)、稼働状態の終了か否かを判断する(ステップS46)。稼働状態の終了を判断すると(ステップS46で「YES」)、待機状態へ移行した後(ステップS47)、リターンする。
なお、上記では、トリクル充電の時間を所定時間だけに制限するとしたが、これに限られず、例えば稼働状態が終了するまでトリクル充電を継続する構成をとるとしても良い。また、急速充電で実行される充電方式よりも電流量が少ない方式であれば、トリクル充電に限られず、別の充電方式であっても良い。
図11は、待機中処理のサブルーチンの内容を示すフローチャートである。
同図に示すようにリレー12を電力遮断状態にすると共に(ステップS51)、二次電池30から外部I/F22へ電力を供給(放電)させる(ステップS52)。二次電池30への放電は、放電制御部16に対し放電を指示することにより行われる。
待機状態の終了を判断すると(ステップS53で「YES」)、稼働状態に移行して(ステップS57)、リターンする。
電圧Vb≦VLではない、すなわち電圧Vb>VLであることを判断すると(ステップS55で「NO」)、二次電池電圧Vbが下限値VLまで低下していないとして、リターンする。
(5−5)急速充電2
図12は、急速充電2のサブルーチンの内容を示すフローチャートである。
そして、充電完了規定値更新処理を実行する(ステップS63)。この充電完了規定値更新は、急速充電1の充電完了規定値更新処理(ステップS26)と同じ処理である。
ステップS64では、二次電池電圧Vbが充電完了規定値Vt以上であるか否かを判断する。なお、待機状態になっている間での急速充電なので、充電完了規定値Vtに至るまで充電をする構成に代えて、充電完了規定値Vtよりも低い所定の電圧まで上昇すると急速充電を終了する構成にすることもできる。
急速充電中で電圧Vb≧Vtではない、かつ待機状態の終了でなければ、電圧Vb≧Vtと待機状態の終了のいずれかが先に判断されるまで、ステップS64,S65の処理が繰り返し実行される。
そして、充電完了規定値更新処理を実行して(ステップS68)、ステップS69に移る。このステップS68の充電完了規定値更新処理は、充電完了規定値更新処理(ステップS26)と同じ処理である。直前のステップS67で規定充電終了回数Pが更新されたので、その更新後の規定充電終了回数Pと現在の下限値充電回数Qの値に基づき、充電完了規定値Vtの更新を行うものである。
ステップS69では、待機状態の終了であるか否かを判断する。
待機状態の終了ではないことを判断すると(ステップS69で「NO」)、リターンする。この場合、急速充電により二次電池電圧Vbが充電完了規定値Vtに達している状態なので、ルーチンが一巡して再度、待機中処理が実行されるときには、電圧Vb>VLと判断されて(ステップS55で「NO」)、ステップS56の急速充電2が実行されないことになる。
一方、急速充電中に待機状態の終了を判断すると(ステップS65で「YES」)、急速充電を中断して(ステップS71)、ステップS70で稼働状態に移行した後、リターンする。
なお、上記では、充電限界電圧VH、下限値VL、充電完了規定値Vtなどを電圧で規定して、その電圧の大小関係に基づき二次電池30の充放電制御を行うとしたが、二次電池30の蓄電量(蓄電状態)を指標する値であれば、電圧に限られない。
なお、基準の電圧を下限値VLとは異なる電圧値に設定して、その電圧値に対応する充電容量の大きさを基準としても良い。また、二次電池30の充電容量自体を検出する構成をとれば、電圧を検出する検出部を設けなくても良くなる。
図13は、二次電池30における充放電特性の変化の例を示す図であり、電池容量とセル電圧との関係が環境温度によって異なっており、同じ電圧(例えば1.55〔V〕)を目標に充電しても、環境温度によって充電容量の大きさが異なることになる。
そこで、二次電池30の周辺温度を検出するセンサーなどの検出部を設け、検出された温度に応じて、温度変化があっても同じ(目標の)充電容量を得られるように充電完了規定値Vtを補正する構成をとることができる。
補正方法としては、例えば基準温度(例えば20℃)における目標の充電容量(例えば40%)に対する二次電池電圧を基準電圧として、基準温度からの温度変化によって二次電池電圧が基準電圧に対してどれだけ上下に変化するのかを示す電圧変化率を予め求めておいて、温度変化により測定電圧が基準値よりも上がった場合には、環境温度と基準温度との温度差にその電圧変化率を乗算した電圧を測定電圧から減算し、または、温度変化により測定電圧が基準値よりも下がった場合には、その温度差にその電圧変化率を乗算した電圧を測定電圧に加算する方法などが考えられる。
<実施の形態2>
上記実施の形態1では、待機状態の予想最長時間Ta(例えば、23時間)を予め決めておいて、その予想最長時間Taに基づき充電完了規定値Vtを設定する構成としたが、本実施の形態では、一日における待機状態の時間を実測して、その実測した時間に基づきその一日よりも後の一日の充電完了規定値Vtを設定する構成としており、この点で実施の形態1と異なっている。以下、説明の重複を避けるため、実施の形態1と同じ内容についてはその説明を省略し、同じ構成要素については、同符号を付すものとする。
同図では、充放電制御対象となる一日を本日として、本日の開始時(以下、「始業時」という。)を時点t21で示し、時点t21において二次電池電圧Vb1と下限値VLとの間に差分Vc1が生じている場合の例を示している。
上記のように稼働状態にあるときに二次電池30を充電し、待機状態にあるときに二次電池30を放電させる構成(システム)において、待機状態で二次電池電圧Vbが下限値VLを下回らないようにするには、充電完了規定値Vtを上記の適正規定範囲内である程度の余裕を持った大きな値に設定しておけば良いことになる。
そこで、本実施の形態では、一日ごとに、その前日における実使用の動作履歴としての待機状態になっている累積時間の長さ(二次電池の充放電に関する情報)に基づき、本日における充電完了規定値Vtを決めることにより、できるだけ二次電池30の電圧をより低い電圧範囲内で推移させて、二次電池30の寿命に有利になるようにしている。
以下、前日の動作履歴に基づき充電完了規定値Vtを可変する充電完了規定値可変制御の方法を、図15〜図17を用いて説明する。
本実施の形態2では、充電完了規定値変更処理(ステップS90)において充電完了規定値Vtを可変制御するので、実施の形態1における充電完了規定値更新処理(ステップS26,S63,S68)が実行されないことになる。
一方、始業時であることを判断すると(ステップS91で「YES」)、充電完了規定値Vtの変更を行う(ステップS92〜S96)。
累積時間Taは、記憶部17に設けられた動作履歴情報テーブルを参照することにより求められる。
図17は、動作履歴情報テーブル101の構成例を示す図である。
同図に示すように動作履歴情報テーブル101は、単位期間(1日)内において稼働状態から待機状態に遷移する(放電に切り替わる)ごとに、その待機状態の開始時刻と終了時刻とが書き込まれてなるテーブルである。同図は、前日の午前9時10分から15分までの間、午前9時20分から30分までの間などに待機状態になっている例を示している。なお、待機状態になっている時間以外の時間が稼働状態になっている時間ということができる。
図16に戻って、ステップS93では、待機状態が累積時間Taに亘って継続したと仮定した場合の二次電池30の電圧低下量Vdを求める。電圧低下量Vdは、上記の最低限システム必要容量Vsに相当し、これが本日における待機状態の予想最長時間になる。
充電限界電圧VH未満ではない、すなわち充電限界電圧VH以上になることを判断すると(ステップS94で「NO」)、充電限界電圧VHから所定値Jを差し引いた値を、変更後の充電完了規定値Vtとして更新して(ステップS96)、リターンする。
なお、累積時間Taは、一日ごとにある程度ばらつくはずなので、そのばらつきを考慮して、電圧低下量Vdが少し大きめの値になるように(充電限界電圧VHに至ることがないように)補正することにより、そのばらつきにより始業時に至る前に二次電池30の電圧Vbが下限値VLを下回ることがないようにある程度の余裕を持たせることもできる。
従って、図14において前日における稼働状態の累積時間が長ければ、それだけ値βが大きくなって、本日での二次電池電圧Vbの範囲が下限値VLにより近づくことになるので、稼働状態になる頻度が高いオフィスなどに画像形成装置が設置されると、より二次電池30の寿命に有利になるといえる。
次の一日の始業時(t22)になると、再度、充電完了規定値変更処理(ステップS90)が実行され、その日における充電完了規定値Vtに更新される。この充電完了規定値Vtの更新が一日ごとに繰り返し実行されるが、繰り返しにより、充電完了規定値Vtの毎日の変動が少なくなって安定すれば、二次電池電圧Vbの変動範囲も下限値VLに近い、すなわち低い電圧範囲に落ち着くことになり、二次電池30の寿命をより伸ばすことができる。
また、上記では、一日ごとに稼働状態と待機状態になっている時間の割合があまり変わらない場合を前提にしたが、例えば1週間のうちの休日など、一日中、稼働状態になっている時間がほとんどないような場合も想定される。このような一日(休日)が事前に判っている場合には、その休日の前日(休日ではない一日)に対する充電完了規定値変更処理のステップS95において、下限値VLに二次電池30の電圧低下量Vdと所定値Zを加算したものを、更新後の充電完了規定値Vtとする構成をとることができる。
例えば、図14の本日(休日ではない日)を休日の前日、時点t22から休日が開始されるとすると、時点t21において実行される充電完了規定値変更処理において所定値Zが適用され、充電完了規定値Vtが充電限界電圧VH未満の範囲内において、Vt1からVt3にγだけ上昇する。
なお、休日が終わると所定値Zの適用が解消され、次の日からは、元の可変制御に戻される。所定値Zは、予め実験などにより適正値が設定される。
オフィスなどでは、同じ曜日に同じ定例の会議や催しなどを行う場合もあり、一日における稼働状態と待機状態になる時間帯なども同じ傾向になり易いことから、先週と今週における累積時間Taが同じ程度であれば、充電完了規定値Vtも同程度の値になり易く、毎週、同じ曜日では充放電による二次電池電圧Vbの範囲が下限値VLにより近い範囲に落ち着き、二次電池30の寿命により有利になる。曜日の判断は、例えばカレンダー機能を有するタイマー(不図示)などを用いることにより行うことができる。
例えば、待機状態での二次電池30の放電量を指標する値とすることもできる。単位時間における放電量がある程度、一定であれば、累積放電量は、待機状態の時間を指標するものといえるからである。
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例が考えられる。
(1)上記実施の形態1では、充電完了規定値Vt1の可変制御条件として規定充電終了回数Pや下限値充電回数Qなどを用いる例を説明したが、これに限られない。例えば、二次電池30の使用期間とすることもできる。二次電池30の使用期間を充電完了規定値Vt1の可変制御条件とするのは、次の理由による。
二次電池30の出力を安定させるには、二次電池30の劣化が進んでも、充電後の二次電池30の充電容量が劣化前と同程度に維持されていれば良く、二次電池30の充電容量を劣化前と同程度に維持するには、劣化に応じた分、充電完了規定値Vt1を上げれば、それだけ充電容量を増加させることができる場合があるからである。
さらに、二次電池30の使用期間に応じて充電完了規定値Vt1を上げる制御は、例えば数日、1週間、1箇月などの単位で段階的に所定値だけ上げる方法や、1日単位で徐々に上げる方法など二次電池30に応じて適した方法を用いることができる。
また、実行指示の受け付けにより待機状態から稼動状態に遷移すると、二次電池30の急速充電を行うとしたが、稼動状態のときに充電が行われれば良く、待機状態から稼動状態に遷移と同時に行う構成に限られない。
また、商用電源により二次電池30を充電する構成例を説明したが、これに限られず、外部電源には、二次電池30を充電するための電力供給源として、例えば商用電源、太陽電池や、排熱などの熱エネルギーを電力に変換する熱電変換素子などのうち少なくとも1つが含まれるとしても良い。
14 充電部
15 電源制御部
15a 下限値充電回数カウンター
15b 規定充電終了回数カウンター
15c トリクル充電タイマー
15d 電圧測定部
16 放電制御部
17 記憶部
20 装置本体
21 画像形成部
22 外部I/F
30 二次電池
101 動作履歴情報テーブル
VH 充電限界電圧(充電上限値)
VL 放電停止電圧(放電下限値)
Ta 単位期間内における待機状態の予想最長時間
Vs 予想最長時間に外部I/Fに電力を供給することにより低下する二次電池の電圧低下量(最低限システム必要容量)
Vt 充電完了規定値(閾値)
Claims (17)
- 処理依頼を受け付ける受付部と受け付けた処理を実行する処理部を有する装置本体と、
外部電源と二次電池とが接続され、外部電源から装置本体への電力供給を遮断しつつ二次電池の電力を受付部に供給する待機状態において、受付部が処理依頼を受け付けたことを契機に、外部電源から装置本体への電力供給を行う稼働状態に遷移し、処理部による処理が終了すると、その後、待機状態に戻る電源装置と、を備え、
前記電源装置は、
二次電池を充電する充電手段と、
稼働状態のときに外部電源の電力により二次電池の充電を開始し、二次電池の蓄電量の指標値が閾値Vtに達した場合と、閾値Vtに達するまでの間に待機状態に遷移する場合に、その充電を終了させる制御手段とを有し、
前記閾値Vtは、
二次電池の充電上限値をVH、放電下限値をVL、単位期間内における待機状態の予想最長時間に二次電池の電力を受付部に供給することにより低下する蓄電量の指標値の低下量をVsとしたとき、(VL+Vs)以上、かつ、VH未満の値であることを特徴とする電子機器。 - 前記制御手段は、
前記閾値Vtを、二次電池の充放電に関する情報に基づいて可変することを特徴とする請求項1に記載の電子機器。 - 前記二次電池の充放電に関する情報は、
二次電池に対する充電実行回数を指標する情報であり、
前記制御手段は、
前記充電実行回数を指標する値が多くなるに伴って、前記閾値Vtを上昇させることを特徴とする請求項2に記載の電子機器。 - 前記制御手段は、
待機状態のときに二次電池の電力の、前記受付部への供給により、二次電池の蓄電量の指標値が下限値VLまで低下すると二次電池を充電させ、
二次電池の蓄電量の指標値が充電により閾値Vtまで上昇したことによりその充電が終了した場合の累積の規定充電終了回数をP、待機状態のときに二次電池の蓄電量の指標値が下限値VLまで低下したことにより充電が開始された場合の累積の下限値充電回数をQとしたとき、
前記閾値Vtを上昇させる条件を、PとQの多い方が所定値に達したとき、PとQの少ない方が所定値に達したとき、PにQを加算した値を2で除した平均値が所定値に達したとき、PとQの合計値が所定値に達したときのいずれか1つとすることを特徴とする請求項3に記載の電子機器。 - 前記二次電池の充放電に関する情報は、
単位期間内における待機状態の累積時間を示す情報であり、
前記制御手段は、
二次電池の充放電制御を行う第1の単位期間よりも過去の第2の単位期間内における待機状態の累積時間を、第1の単位期間内における待機状態の予想最長時間として、前記低下量Vsを求め、求めた低下量Vsの大きさに基づき、前記閾値Vtを可変することを特徴とする請求項2に記載の電子機器。 - 前記二次電池の充放電に関する情報は、
単位期間内における待機状態での二次電池の累積放電量を示す情報であり、
前記制御手段は、
二次電池の充放電制御を行う第1の単位期間よりも過去の第2の単位期間内における待機状態での累積放電量を、第1の単位期間内における待機状態の予想最長時間の累積放電量として、当該累積放電量の放電による蓄電量の指標値の低下量を、前記低下量Vsとして求め、求めた低下量Vsの大きさに基づき、前記閾値Vtを可変することを特徴とする請求項2に記載の電子機器。 - 前記単位期間は、1日であり、
第1の単位期間を本日としたとき、
第2の単位期間は、本日の一日前である前日、または本日から1週間前に遡った同じ曜日であることを特徴とする請求項5または6に記載の電子機器。 - 第1の単位期間である本日の次の日が休日であり、
本日よりも過去の一日である第2の単位期間が休日でない場合には、
前記制御手段は、
充放電制御を行う本日に対する閾値Vtを、過去の一日における待機状態の累積時間を予想最長時間とした場合に求められる閾値Vtよりも所定値Zだけ高い値に可変することを特徴とする請求項7に記載の電子機器。 - 前記二次電池の充放電に関する情報は、二次電池の使用期間であり、
前記制御手段は、
前記使用期間が長くなるに伴って、前記閾値Vtを上昇させることを特徴とする請求項2に記載の電子機器。 - 前記制御手段は、
閾値Vtを単位期間の開始時に可変することを特徴とする請求項2〜9のいずれか1項に記載の電子機器。 - 前記制御手段は、
閾値Vtの可変に伴って、二次電池に対する充電電流値と充電に制限時間がある場合のその制限時間の少なくとも一方を可変することを特徴とする請求項2〜10のいずれか1項に記載の電子機器。 - 前記制御手段は、
二次電池の周辺温度を取得し、取得した温度に基づき、閾値Vtを、(VL+Vs)以上、かつ、VH未満の範囲内で補正することを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の電子機器。 - 前記制御手段は、
稼働状態のときに二次電池の充電が閾値Vtまで行われると、
これ以降、その充電方式よりも電流量が少ない別の充電方式に変更して、変更した充電方式による充電を所定時間だけ行い、または当該稼働状態が終了するまで継続することを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の電子機器。 - 前記制御手段は、
二次電池の充電の開始を、待機状態から稼働状態に遷移したときに行うことを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の電子機器。 - 前記二次電池の蓄電量の指標値が二次電池の電圧であることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載の電子機器。
- 前記外部電源には、
二次電池を充電するための電力供給源として、商用電源、太陽電池、熱電変換素子の少なくとも1つが含まれていることを特徴とする請求項1〜15のいずれか1項に記載の電子機器。 - 画像形成の指示を受け付ける外部インターフェースと受け付けた指示に基づき画像形成を実行する画像形成部を有する装置本体と、
外部電源と二次電池とが接続され、外部電源から装置本体への電力供給を遮断しつつ二次電池の電力を外部インターフェースに供給する待機状態において、外部インターフェースが画像形成の指示を受け付けたことを契機に、外部電源から装置本体への電力供給を行う稼働状態に遷移し、画像形成部による画像形成が終了すると、その後、待機状態に戻る電源装置と、を備え、
前記電源装置は、
二次電池を充電する充電手段と、
稼働状態のときに外部電源の電力により二次電池の充電を開始し、二次電池の蓄電量の指標値が閾値Vtに達した場合と、閾値Vtに達するまでの間に待機状態に遷移する場合に、その充電を終了させる制御手段とを有し、
前記閾値Vtは、
二次電池の充電上限値をVH、放電下限値をVL、単位期間内における待機状態の予想最長時間に二次電池の電力を受付部に供給することにより低下する蓄電量の指標値の低下量をVsとしたとき、(VL+Vs)以上、かつ、VH未満の値であることを特徴とする画像形成装置。
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