(57)【要約】【課題】複数の電池パックすべてを確実に短時間で満充電にすることができる充電装置及びそれを用いた充電式掃除機を提供することを目的とするものである。【解決手段】本体１内に設けられた複数の電池パック（４、５）をそれぞれ充電する複数の充電回路（１１、１８）と、前記電池パック（４、５）と前記充電回路（１１、１８）を互いに接続する充電路（１６、１７）と、前記複数の充電回路（１１、１８）を互いに接続する充電回路通信手段（１２、１９）を備え、前記複数の充電回路（１１、１８）は、前記充電回路通信手段（１２、１９）を通じて、前記充電路（１６、１７）を介して得る電池パック（４、５）に関する情報を送受信可能な充電装置で、本体１内の複数の電池パック（４、５）を短時間で確実に満充電にすることができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体内に設けられた複数の電池パックをそれぞれ充電する複数の充電回路と、前記電池パックと前記充電回路を互いに接続する充電路と、前記複数の充電回路を互いに接続する充電回路通信手段を備え、前記複数の充電回路は、前記充電回路通信手段を通じて、前記充電路を介して得る電池パックに関する情報を送受信可能な充電装置。
【請求項２】
充電動作のうち、少なくとも充電待機状態、急速充電状態、異常状態を充電回路通信手段で通信する請求項１記載の充電装置。
【請求項３】
複数の電池パックのすべてが充電可能であるときに充電を開始する請求項１または２記載の充電装置。
【請求項４】
充電回路通信手段はシリアル通信回路で構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の充電式電気掃除機。
【請求項５】
充電回路に、充電動作の状態を表示する充電装置表示手段を備えた請求項１〜４のいずれか１項に記載の充電式電気掃除機。
【請求項６】
充電回路と本体内の制御手段が接続可能な本体通信路と、本体に設けられた本体表示手段を備え、前記充電回路における情報を前記本体通信路を介して前記本体内の制御手段で受信し、前記受信した情報を前記本体表示手段に表示させる請求項１〜５のいずれか１項に記載の充電式電気掃除機。
【請求項７】
複数の電池パックのすべてが充電可能であるときに充電を開始するとともに、前記複数の電池パックが充電中であることを表示する請求項５または６記載の充電式電気掃除機。
【請求項８】
複数の電池パックのすべてが充電完了状態のときに、充電完了状態であることを表示する請求項５〜７のいずれか１項に記載の充電式電気掃除機。
【請求項９】
上記請求項１〜８のいずれか１項に記載の充電装置を有する充電式電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にニッケル水素電池のような充電制御を行う電池を電力供給源とした本体を充電する充電装置及びそれを用いた充電式電気掃除機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から充電式電気掃除機の一種である掃除ロボットでは、充電可能な電池を内蔵したものが開発されてきているが、大規模な制御回路や作業装置を長時間連続動作可能にするための高容量電池や、必要な時にすぐに使用したいとの要望から電池を急速充電できる充電装置が要望されている。
【０００３】
最高性能・容量を発揮する電池は価格が高く、現在市場で数多く使用されていて量産効果で手ごろな価格に落ち着いている電池を採用することになるが、その場合に長時間連続動作を確保する手段として一般的には電池本数を増加して対応することになる。
【０００４】
電池本数の増加方法としては、すべての電池を直列接続して電池パックを構成する方法と、ある本数直列接続した電池パックを並列接続する方法とがあるが、多数直列接続では電池パックのセルバランスに起因する耐久性・信頼性の課題があり一般的に後者の接続方法を選択することになる。
【０００５】
電池パックを並列接続する電気掃除機の充電装置について、図３を基に説明する。図３は回路ブロック図で、１０は充電装置で第１充電回路１１と第２充電回路１８を内蔵し商用電力９によって電力が供給される。接続手段８で充電装置１０を掃除ロボット本体１に接続する。１６は第１充電回路１１が掃除ロボット本体１内第１電池パック４を充電すると共に第１電池パック４に密着配置してある第１温度検出手段６の情報を検知する第１充電路、１７は第２充電回路１８が掃除ロボット本体１内第２電池パック５を充電すると共に第２電池パック５に密着配置してある第２温度検出手段７の情報を検知する第２充電路である。２１は、第１充電路１６と第２充電路１７のそれぞれに設けられたスイッチで、前記第１温度検出手段６と第２温度検出手段７からのそれぞれの情報に基づいて、前記第１温度検出手段６と第２温度検出手段７の検出温度が所定値以下であれば、前記スイッチ２１を閉じることで、前記第１電池パック４や第２電池パック５を充電を開始する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の充電装置では、それぞれの充電装置が各被充電電池パックの状態だけを検知して充電を開始する、いわゆる第１温度検出手段６が検出する第１電池パック４の温度情報と、第２温度検出手段７が検出する第２電池パック５の温度情報の互いの確認ができないため、一方の電池パックの充電に伴う温度上昇が、他方の電池パックの温度に影響して充電開始できなくなることが発生し、複数の電池パックすべてを確実に短時間で満充電にすることが困難となる。特に、ニッケル水素電池のように充電によって電池温度が大きく上昇するものは上記課題が顕著に現れてくる。
【０００７】
上記従来技術の課題を解決するために本発明は、複数の電池パックすべてを確実に短時間で満充電にすることができる充電装置及びそれを用いた充電式掃除機を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、本体内に設けられた複数の電池パックをそれぞれ充電する複数の充電回路と、前記電池パックと前記充電回路を互いに接続する充電路と、前記複数の充電回路を互いに接続する充電回路通信手段を備え、前記複数の充電回路は、前記充電回路通信手段を通じて、前記充電路を介して得る電池パックに関する情報を送受信可能な充電装置で、本体内に極近接して搭載される複数の電池パックを短時間で確実に満充電にすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
請求項１記載の発明は、本体内に設けられた複数の電池パックをそれぞれ充電する複数の充電回路と、前記電池パックと前記充電回路を互いに接続する充電路と、前記複数の充電回路を互いに接続する充電回路通信手段を備え、前記複数の充電回路は、前記充電回路通信手段を通じて、前記充電路を介して得る電池パックに関する情報を送受信可能な充電装置で、例えばニッケル水素電池のように充電に適した電池温度になるまで待ってから充電開始することが要求される場合に、すべての電池パックが充電に適した温度になるまで各充電回路間で情報交換しながら充電を待つことができるため、複数の電池パックが極近接配置されていても各電池パック間の充電による熱で未だ充分冷却できていない電池パックへの影響が防止できるため、各電池パックすべてを安全且つ短時間で急速充電できる充電装置を実現することができる。又、電池パック数が変更になっても同一の充電回路を単純な追加・削除で対応できるため、新たな充電装置の開発が不要になると共に充電回路単品の量産効果が出ることから低価格で信頼性の高い充電装置を短期間で提供することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、充電動作のうち、少なくとも充電待機状態、急速充電状態、異常状態を充電回路通信手段で通信するもので、信頼性の高い充電装置を実現することができる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、複数の電池パックのすべてが充電可能であるときに充電を開始するもので、例えばニッケル水素電池のように充電に適した電池温度になるまで待ってから充電開始することが要求される電池の場合に、すべての電池パックが充電に適した温度になるまで各充電回路間で情報交換しながら充電を待つことができるため、複数の電池パックが極近接配置されていても各電池パック間の充電による熱で、未だ充分冷却できていない電池パックへの影響が防止でき、各電池パックすべてを安全且つ短時間で急速充電できる信頼性の高い充電装置を低価格で提供することができる。
【００１２】
請求項４記載の発明は、充電回路通信手段はシリアル通信回路で構成されているもので、各通信回路を構成する部品点数と各通信路構成する電線等を少なくできるため、信頼性の高い充電装置を実現することができる。
【００１３】
請求項５記載の発明は、充電回路に、充電動作の状態を表示する充電装置表示手段を備えたもので、使用者に充電制御動作の情報を知らせることが可能となり、使い勝手の良い充電装置を実現することができる。
【００１４】
請求項６記載の発明は、充電回路と本体内の制御手段が接続可能な本体通信路と、本体に設けられた本体表示手段を備え、前記充電回路における情報を前記本体通信路を介して前記本体内の制御手段で受信し、前記受信した情報を前記本体表示手段に表示させるもので、使用者に充電制御動作の情報を分かりやすく知らせることが可能となり、使い勝手の良い充電装置を実現することができる。
【００１５】
請求項７記載の発明は、複数の電池パックのすべてが充電可能であるときに充電を開始するとともに、前記複数の電池パックが充電中であることを表示するもので、使用者に充電制御動作の情報を知らせることが可能となり、使い勝手の良い充電装置を実現することができる。
【００１６】
請求項８記載の発明は、複数の電池パックのすべてが充電完了状態のときに、充電完了状態であることを表示するもので、例えば一部の電池パックが断線したり使用者やメンテナンス業等が機器のメンテナンスを行った際に、電池パックを搭載するのを忘れたりした場合にすぐに分かるようになり、安心して使用できると共に常に最高性能を発揮できる充電装置を実現することができる。
【００１７】
請求項９記載の発明は、上記請求項１〜８のいずれか１項に記載の充電装置を有する充電式電気掃除機で、使用性および信頼性の高い充電装置を有する充電式電気掃除機を提供できる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図１及び図２を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は本発明の一実施例を示す充電装置及び充電式掃除機の一種である掃除ロボットの回路ブロック図で、１０は充電装置で第１充電回路１１と第２充電回路１８を内蔵し商用電力９によって電力が供給される。１３は接続手段８で充電装置１０を掃除ロボット本体１に接続することで閉路する第１充電回路１１と掃除ロボット本体１内の本体制御手段２との通信路である本体通信路１５を経て充電装置１０の充電制御動作情報を本体制御手段２である制御回路（マイクロコンピュータ）に送信する本体通信手段、１２は第１充電回路１１が第２充電回路１８の第２充電回路通信手段１９とシリアル通信を行うための第１充電回路通信手段、１６は第１充電回路１１が掃除ロボット本体１内第１電池パック４を充電すると共に第１電池パック４に密着配置してある第１温度検出手段６の情報を検知する第１充電路、１７は第２充電回路１８が掃除ロボット本体１内第２電池パック５を充電すると共に第２電池パック５に密着配置してある第２温度検出手段７の情報を検知する第２充電路、１４は第１充電装置１１から駆動され充電装置１０の充電制御動作情報を表示する充電装置表示手段、３は掃除ロボット本体１内の本体制御手段２によって駆動され本体通信路１５によって充電装置１０内の第１充電回路１１からシリアル通信で送られてくる充電制御動作情報を表示する本体表示手段である。
【００２０】
次に上記構成に基づく動作について、図２に示す充電装置及び掃除ロボットの充電動作フローチャート図を用いて説明する。図２においてＶＢ１とＴＨ１とＣ１とは第１充電回路１１の第１充電路１６の充電制御動作状態を示すもので、ＶＢ１は第１電池パック４の端子電圧、ＴＨ１は第１電池パック４の温度、Ｃ１は第１充電回路１１の充電電流の状態を現し、ＶＢ２とＴＨ２とＣ２とは第２充電回路１８の第２充電路１７の充電制御動作状態を示すもので、ＶＢ２は第２電池パック５の端子電圧、ＴＨ２は第２電池パック５の温度、Ｃ２は第２充電回路１８の充電電流の状態を現す。又Ｌは、充電装置表示手段１４又は本体表示手段３の充電制御動作状態の表示情報の変化を示している。
【００２１】
図２のＴ０〜Ｔ１の動作について説明する。
【００２２】
第１電池パック４と第２電池パック５の２つの電池パックを搭載した掃除ロボット本体１に図２のＴ０のタイミングで充電装置１０を接続手段８で接続したとする。そのときたまたま接続手段８の不調で第２充電路１７が形成されなかったとする。第１充電回路１１は第１電池パック４との接続を認識すると共に第１充電回路通信手段１２で第２充電回路１８の第２充電回路通信手段１９とシリアル通信を行い、第２電池パック５接続の情報を確認する。そこで第２充電回路１７から第２電池パックが未接続である情報を受けると第１充電回路１１は第１電池パック４への充電を行わず待機状態を継続すると共に、充電装置表示手段１４には電池パックが未接続である旨の表示（タイミング図２のＬの▲１▼）をし、本体通信手段１３から同じく電池パックが未接続である情報を本体制御手段２にシリアル送信する。本体制御手段２は前記情報を受信して本体表示手段２に電池パックが未接続である旨の表示（タイミング図２のＬの▲１▼）を行うことで使用者に知らせる。即ち、本体内電池パックの両方が充電可能に接続されるまで、充電開始せずに待機状態を継続する。
【００２３】
次に、図２のＴ１〜Ｔ２の動作について説明する。
【００２４】
使用者が充電装置１０の接続が不十分であることに気がついて接続手段８が確実に充電路を閉路するようにＴ１のタイミングで接続すると、第２充電回路１８は第２充電回路通信手段１９から第１充電回路通信手段１２に電池パックが接続されたことを送信する。第１充電回路１１は第１電池パック４と第２電池パック５の両方が充電装置に充電可能に接続されたことを検知して充電装置表示手段１４に充電開始準備中である旨の表示（タイミング図２のＬの▲２▼）を行うと共に、本体通信手段１３から同じく充電開始準備中である情報を本体制御手段２にシリアル送信する。本体制御手段２は前記情報を受信して本体表示手段２に充電開始準備中である旨の表示（タイミング図２のＬの▲１▼）を行うことで使用者に知らせる。
【００２５】
ところで、第１充電回路１１は第１温度検出手段６の信号から第１電池パック４が充電開始に適した温度であるか否かを観測する。本実施例では、充電開始許容最高温度ＴＳｔ以下であるか否かを判定して第１電池パック４がＴＳｔ以下になるまで充電待機状態を継続すると共に充電待機状態である旨を第１充電回路通信手段１２から第２充電回路通信手段にシリアル送信する。同時に第２充電回路１９は第２温度検出手段７の信号から第２電池パック５が充電開始に適した温度であるか否かを観測する。本実施例では、第２電池パック５の温度は充電開始許容最高温度ＴＳｔ以下なので急速充電可能である旨の情報を第２充電回路通信手段１９から第１充電回路通信手段１２にシリアル送信する。第１充電回路１１は、第２充電回路１８即ち第２電池パック５は急速充電可能な状態であるが第１電池パック４は充電待機状態を継続することが必要であるため、第２充電回路１８に同じく充電待機状態を継続する旨のシリアル送信を行うと共に、充電装置表示手段１４に充電待機状態である旨の表示（タイミング図２のＬの▲２▼）を行い、更に本体通信手段１３から充電待機状態にあることをシリアル送信する。本体制御手段２は前記情報を受信して本体表示手段２に充電待機状態である旨の表示（タイミング図２のＬの▲２▼）を行うことで使用者に知らせる。
【００２６】
さらに、図２のＴ２〜Ｔ３の動作について説明する。
【００２７】
第１電池パック４の温度が下がり第１充電回路１１が第１温度検出手段６の信号から充電開始に適したＴＳｔ以下であることを検知すると第１充電回路通信手段１２から第２充電回路通信手段１９に充電許可信号をシリアル送信する。第２充電回路１８は充電許可信号を受信すると第２電池パック５へ急速充電を開始すると共に第２充電回路通信手段１９から第１充電回路通信手段１２に急速充電中である旨の情報をシリアル送信する。第１充電回路１１は前記信号を受信すると第１電池パック４に急速充電を開始すると共に、充電装置表示手段１４に急速充電中である旨の表示（タイミング図２のＬの▲３▼）を行い、更に本体通信手段１３から急速充電状態にあることをシリアル送信する。本体制御手段２は前記情報を受信して本体表示手段２に急速充電状態である旨の表示（タイミング図２のＬの▲３▼）を行うことで使用者に知らせる。
【００２８】
また、図２のＴ３〜Ｔ４の動作について説明する。
【００２９】
第１充電回路１１は電池パックが満充電になったことを知らしめる温度変化（ｄＴ）を第１温度検出手段６で検知すると、第１電池パック４への急速充電を終了する。一方第２充電回路１８は未だ前記ｄＴを検知していないため、第２電池パック５への充電を継続すると共に第２充電回路通信手段１９から第１充電回路通信手段１２へ急速充電中である旨の情報を継続送信する。第１充電回路１１は前記信号を受信すると、充電装置表示手段１４への急速充電中である旨の表示（タイミング図２のＬの▲３▼）と本体制御手段へ急速充電継続中である旨の情報を継続送信する。
【００３０】
さらに、図２のＴ４〜の動作について説明する。
【００３１】
第２充電回路１８は電池パックが満充電になったことを知らしめる温度変化（ｄＴ）を第２温度検出手段７で検知すると、第２電池パック５への急速充電を終了すると共に、第２充電回路送信手段１９から充電完了情報を第１充電回路通信手段１２に送信する。第１充電回路１１は既に充電完了状態にあるため前記信号を受信すると、充電装置表示手段１４への急速充電完了である旨の表示（タイミング図２のＬの▲４▼）と本体制御手段２へ急速充電完了である旨の情報を送信する。本体制御手段２は前記情報を受信すると本体表示手段３に充電完了である旨の表示を行う。即ち２本の電池パック両方は充電完了してから充電完了した旨の表示を行うものである。
【００３２】
ところで、急速充電中に第２電池パック５中のセルがショートする等して電池パックに異常が発生したことを第２充電回路１８が検知すると、第２電池パック５への急速充電を中止すると共に、第２充電回路通信手段１９から異常が発生した旨の情報を第１充電回路通信手段１２に送信する。第１充電回路１１は前記情報を受信すると電池パック４への急速充電を中止すると共に、充電回路表示手段１４に異常は発生した旨の表示を行い、更に本体通信手段１３から異常が発生した旨の情報を送信する。本体制御手段２は前記情報を受信すると本体表示手段に異常が発生した旨の情報を表示して使用者にしらせる。即ち何れか１つの電池パックに異常が発生した場合でも、両方の電池パックへの急速充電を中止して使用者に知らせるようにしている。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の電池パックすべてを確実に短時間で満充電にすることができる充電装置及びそれを用いた充電式掃除機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す充電装置及び掃除ロボットの回路ブロック図
【図２】同充電動作フローチャート
【図３】従来の充電装置及び掃除ロボットの回路ブロック図
【符号の説明】
１　掃除ロボット本体
２　本体制御手段
３　本体表示手段
４　第１電池パック
５　第２電池パック
６　第１温度検出手段
７　第２温度検出手段
８　接続手段
９　商用電源
１０　充電装置
１１　第１充電回路
１２　第１充電回路通信手段
１３　本体通信手段
１４　充電装置表示手段
１５　本体通信路
１６　第１充電路
１７　第２充電路
１８　第２充電回路
１９　第２充電回路通信手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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