(57)【要約】【課題】  二次電池を電力源とする電気掃除機において，前記二次電池の充電手段を簡易な構成で実現し，かつ，充電時間を抑えた電気掃除機を供給する。【解決手段】  電気掃除機本体は，電動送風機と，電動送風機に電力を供給する二次電池と，二次電池の充電を制御する充電制御手段を備えている。  充電制御手段は，二次電池の電圧が予め規定した所定の電圧を上回るまで充電を行う定電圧充電モードと，予め規定した時間だけ充電を行う定時間充電モードとを有しており，充電開始時は定電圧充電モードで充電を行い，二次電池の電圧が予め規定した所定の電圧を上回った後に定時間充電モードで充電を行うことで，二次電池の充電手段を簡易な構成で実現でき，かつ，充電時間を抑えることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動送風機と，
前記電動送風機に電力を供給する二次電池と，
前記二次電池の充電を制御する充電制御手段と，
前記二次電池の電圧を検出する二次電池電圧検出手段と，
前記二次電池の充電時間を計測する充電時間計測手段とを備える電気掃除機において，
前記充電制御手段が，少なくとも，前記二次電池電圧検出手段の検出した二次電池電圧が所定の電圧を上回るまで充電するための定電圧充電モードと，前記二次電池電圧が前記所定の電圧を超えた後，一定時間充電を行う定時間充電モードとを有することを特徴とする電気掃除機。
【請求項２】
前記定時間充電モードが，充電開始時の二次電池電圧に応じて，少なくとも，所定の充電時間を２つ以上有していることを特徴とする請求項１に記載の電気掃除機。
【請求項３】
前記二次電池の温度を検出する二次電池温度検出手段を備え，
前記二次電池温度検出手段の検出した二次電池温度に応じて，前記定電圧充電モードの充電制御を変更することを特徴とする請求項１〜２のうちいずれか１つに記載の電気掃除機。
【請求項４】
前記二次電池の温度を検出する二次電池温度検出手段を備え，
前記二次電池温度検出手段の検出した二次電池温度に応じて，前記定時間充電モードの充電制御を変更することを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１つに記載の電気掃除機。
【請求項５】
前記二次電池は，少なくとも，１つ以上のリチウムイオン二次電池から構成されることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１つに記載の電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，二次電池を電力源とする電気掃除機に係わり，特に，二次電池の充電方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年，二次電池を電力源とする電気掃除機が知られており，生活様式の多様化に伴い，掃除手段の一つとして市場規模が増加している。
【０００３】
また，前記二次電池として，小型でエネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池が使用されることが多くなってきた。
【０００４】
前記リチウムイオン二次電池の充電方法としては，定電流低電圧充電方式（以下，ＣＣＣＶ方式）が広く認知されており，ＣＣＣＶ方式の充電終了判定の方法として，充電電流をもとに充電終了を判定する充電電流判定方式と，充電時間をもとに充電終了を判定するタイマ判定方式とが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2013-230302号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
充電電流判定方式は，充電する二次電池の充電特性から，所望の充電容量時の充電電流（以下，充電終止電流）を規定し，充電電流が充電終止電流を下回った時に満充電と判定して充電を終了する。本方式は，充電電流で充電容量を判定するため，最小限の充電時間で充電することができるが，しかしながら，充電電流を検出するための回路が必要となるため，コストが高くなるという問題がある。
【０００７】
タイマ判定方式は，充電開始から所定の時間，例えば，残容量２０％から１００％（満充電）まで充電するのに必要な時間，が経過すると充電を終了する。本方式では，簡易な構成で実現可能なため，前記充電電流判定方式と比べてコストを抑えることができるが，しかしながら，充電する二次電池の残容量によらず一定時間充電するため，充電時間が長くなるという問題がある。
【０００８】
本発明は，このような事情に鑑みてなされたものであり，二次電池を電力源とする電気掃除機において，二次電池の充電手段を簡易な構成で実現し，かつ，充電時間を抑えた電気掃除機を供給することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために，本発明の電気掃除機は，電動送風機と，前記電動送風機に電力を供給する二次電池と，前記二次電池の充電を制御する充電制御手段と，前記二次電池の電圧を検出する二次電池電圧検出手段と，前記二次電池の充電時間を計測する充電時間計測手段とを備える電気掃除機において，前記充電制御手段が，少なくとも，前記二次電池電圧検出手段の検出した二次電池電圧が所定の電圧を上回るまで充電するための定電圧充電モードと，前記二次電池電圧が前記所定の電圧を超えた後に一定時間充電を行う定時間充電モードとを有することを特徴とする電気掃除機。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば，前記二次電池の充電終了判定に関して，充電電流の検出を必要としないため，簡易な構成で充電手段を実現できる。
【００１１】
また，前記二次電池の電圧が，所定の電圧を超えた後に定時間充電を行うため，充電時間を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態である電気掃除機の基本構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態である電気掃除機のプログラムの機能ブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態である電気掃除機の充電時の二次電池電圧の電圧変化と充電モードの切り替わりとの関係図である。
【図４】本発明の第２実施形態である電気掃除機の基本構成図である。
【図５】本発明の第２実施形態である電気掃除機のプログラムの機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下，本発明の１実施例を添付図面に従って説明する。
【００１４】
図１は，本実施例の電気掃除機の基本構成図である。
【００１５】
電気掃除機１００は，電力を供給する二次電池１０１と，負荷としてのファン１０４が取り付けられた電動機１０３と，電動機１０３を駆動する電動機駆動回路１０５と，電動機駆動回路１０５を制御する制御装置１０６と，二次電池１０１の電圧を検出する二次電池電圧検出手段１０７と，二次電池１０１を充電するための電力を供給する充電電力供給装置１１０を接続可能な充電電力供給装置接続部１０８と，充電電力供給装置１１０から供給される電力をもとに二次電池１０１を充電する充電回路１０９とを備えている。
【００１６】
なお，充電電力供給装置１１０は，交流電源から電源供給を受けて，二次電池１０１充電用の直流電圧を生成し，充電電力供給装置接続部１０８，及び，充電回路１０９を介して一定の充電電流を供給するためのものであり，電気掃除機１００とは別体で構成されている。
【００１７】
二次電池１０１により供給された電力は，電動機駆動回路１０５に印加される。
【００１８】
制御装置１０６は，二次電池電圧検出手段１０７の検出した二次電池電圧に応じて，充電回路１０９を駆動し，充電電力供給装置１１０から供給される充電電流を制御して，二次電池１０１を充電する。
【００１９】
制御装置１０６は，マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）により構成され，ＲＯＭ（図示せず）に内蔵されたプログラムが実行されることにより，機能が実現されるようになっている。
【００２０】
図２は，制御装置１０６に内蔵されたプログラムの機能ブロック図である。
【００２１】
図２において，制御装置１０６は，二次電池電圧検出手段１０７の出力した二次電池電圧から充電モードを判定する充電モード判定手段２０１と，充電開始からの時間を計測する充電時間計測手段２０２と，充電回路１０９を駆動する充電制御手段２０３とを備えている。
【００２２】
充電モード判定手段２０１は，充電制御手段２０３に出力する充電モードとして，少なくとも，定電圧充電モードと，定時間充電モードとを有する。
【００２３】
前記定電圧充電モードは，二次電池電圧検出手段１０７の出力した二次電池電圧が，予め規定した電圧閾値を上回るまで充電を実施する充電モードである。
【００２４】
前記定時間充電モードは，予め規定した時間だけ充電を実施する充電モードである。
【００２５】
充電モード判定手段２０１は，充電モードを判定する閾値として，少なくとも，前記定電圧充電モードと前記定時間充電モードとを判定するための定時間充電モード移行閾値を有する。
【００２６】
このとき，前記定時間充電モード移行閾値と，前記定電圧充電モードで予め規定した電圧閾値とを，同じ値にすることが望ましい。
【００２７】
充電制御手段２０３は，充電開始タイミング，及び，充電終了タイミングを充電時間計測手段２０２に出力する。
【００２８】
充電時間計測手段２０２は，充電制御手段２０３の出力する充電開始タイミングをもとに，充電時間の計測を開始する。
【００２９】
充電時間計測手段２０２は，充電制御手段２０３の出力する充電終了タイミングをもとに，充電時間の計測を終了する。
【００３０】
充電制御手段２０３は，充電時間計測手段２０２の出力した充電時間と，充電モード判定手段２０３の出力した充電モードに応じて，充電回路１０９を駆動し，二次電池１０１への充電を制御する。
【００３１】
図３は，電気掃除機１００の，充電時の，二次電池１０１の電圧変化と，充電モードの切り替わりとの関係を表した関係図である。
【００３２】
図３において，電気掃除機１００は，充電開始タイミング３１１から二次電池１０１の充電を開始している。
【００３３】
図３において，二次電池１０１の電圧は，充電開始タイミング３１１時点で，定時間充電モード移行電圧３２１より十分低いため，電気掃除機１００は，定電圧充電モードで充電を開始する。
【００３４】
二次電池１０１は，充電開始後，時間経過とともに充電容量が増大し，電圧が上昇する。そして，二次電池１０１の電圧が定時間充電モード移行閾値３２１を上回った定時間充電モード移行タイミング３１２で，充電モードは定時間充電モードに切り替わる。
【００３５】
電気掃除機１００は，充電モードが定時間充電モードに切り替わってから，予め規定した定時間充電モードの充電時間３２２が経過した，充電終了タイミング３１３で，充電を終了する。
【００３６】
ここで，二次電池１０１の電圧変化特性は，充電電力供給装置１１０の出力する直流電圧，及び，充電電流により，一定の特性を有する。そのため，事前に前記電圧変化特性を測定しておくことで，特定の二次電池電圧から所望の充電容量まで充電するのにかかる充電時間を得ることができる。
【００３７】
このように，事前に得られた前記充電時間と，前記充電時間を得るために起点とした前記特定の二次電池電圧とを，定時間充電モードで予め規定する定時間充電モードの充電時間３２２と，定時間充電モード移行電圧３２１とにすることで，定時間充電モードで充電する時間を最小限に抑えることができ，ひいては，全体の充電時間を短く抑えることができる。
【００３８】
また，本構成によれば，二次電池１０１の充電に関して，充電中の二次電池１０１の状態として，二次電池１０１の電圧だけ検出できればよく，二次電池電圧検出手段１０７は，例えば，分圧回路など，簡易な構成で実現することができる。
【００３９】
図４は，図１に記載の電気掃除機に，二次電池の温度を検出する二次電池温度検出手段４１１を追加した電気掃除機の基本構成図である。
【００４０】
二次電池は，温度特性を有することが広く知られている。例えば，リチウムイオン二次電池は，極低温で充電した場合，正極から出たリチウムイオンが負極に吸収されにくくなるため，リチウム金属が析出し易くなり，劣化につながる。
【００４１】
また，二次電池は，充電中，充電電流により温度が上昇するため，高温状態で充電を継続すると，最悪の場合，破裂や発火に至る可能性がある。
【００４２】
そのため，予め安全に充電を行える充電許可温度範囲を規定しておき，二次電池温度検出手段４１１の検出した温度が，前記充電許可温度範囲を超えた場合に充電を停止する二次電池温度判定手段５０４（図５）を備えることで，二次電池４０１の劣化，あるいは，破裂や発火などの危険事象を防止することができる。
【００４３】
さらに，二次電池温度検出手段４１１の検出した温度が，前記充電許可温度範囲の上限値を下回る所定の温度を超えた場合に，充電時の温度上昇を抑制した充電モードに切り替える機能を備えることで，二次電池の破裂や発火などの危険事象を防止しながら，二次電池の充電を継続することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１００    電気掃除機
１０１    二次電池
１０２    電動送風機
１０３    電動機
１０４    ファン
１０５    電動機駆動回路
１０６    制御装置
１０７    二次電池電圧検出手段
１０８    充電電力供給装置接続部
１０９    充電回路
１１０    充電電力供給装置
２０１    充電モード判定手段
２０２    充電時間計測手段
２０３    充電制御手段
３０１    二次電池電圧
３０２    充電モード
３１１    充電開始タイミング
３１２    定時間充電モード移行タイミング
３１３    充電終了タイミング
３２１    定時間充電モード移行電圧
３２２    定時間充電モードの充電時間
４００    電気掃除機
４０１    二次電池
４０２    電動送風機
４０３    電動機
４０４    ファン
４０５    電動機駆動回路
４０６    制御装置
４０７    二次電池電圧検出手段
４０８    充電電力供給装置接続部
４０９    充電回路
４１０    充電電力供給装置
４１１    二次電池温度検出手段
５０１    充電モード判定手段
５０２    充電時間計測手段
５０３    充電制御手段
５０４    二次電池温度判定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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