JP2003324858A

JP2003324858A - 電気機器用充電装置及び電気掃除機

Info

Publication number: JP2003324858A
Application number: JP2002132686A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Fukushima; 雅一福嶋; Saburo Kajikawa; 三郎梶川; Masaki Takahashi; 正樹高橋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-05-08
Filing date: 2002-05-08
Publication date: 2003-11-14

Abstract

(57)【要約】【課題】充電開始時間をできるだけ短く、サイクル寿
命を長く、かつ充電効率をよくする電気機器用充電装置
を提供すること。【解決手段】電気機器に内蔵する二次電池１６および
二次電池の温度を検出する温度検知手段１７と、二次電
池の端子電圧を検出する電池電圧検知手段１１および温
度検知手段と電圧検知手段からの出力に応じて二次電池
の充電を制御する充電制御手段１３とを備えたもので、
二次電池の充電は、二次電池の温度が予め設定された充
電開始温度以下になったときに充電を開始するようにし
たことにより、充電開始時間をできるだけ短く、サイク
ル寿命を長く、かつ充電効率をよくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電気機器に内蔵する
二次電池への充電を行う電気機器用充電装置及び電気掃
除機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ニッケル水素二次電池、ある
いはニッケルカドミウム二次電池に代表される二次電池
は、携帯用電話機や携帯型撮影機などの各種機器システ
ムの作動電源として、広く実用化されている。また、近
年大電流が放電可能となり電動工具や電気掃除機の電源
としても利用されている。

【０００３】ところで、二次電池への充電は、一般的
に、定電流で急速充電が行われており、電池の温度と電
圧を検出することにより充電制御している。すなわち、
二次電池が充電器に接続されたことを検出すると、電池
電圧および電池温度が充電に適しているかを判断し、適
していれば急速充電を開始する。適していないときには
電圧が上昇してきたり、電池温度が冷えてきたりするま
で小さい電流を流して待機状態となる。急速充電中にも
電池電圧、電池温度を随時チェックし、−△Ｖ値やｄＴ
／ｄｔなどの満充電状態になったかを検出している。そ
して、満充電の状態を検出すれば、急速充電を終了し自
己放電分を補充するトリクル充電に移行する。このトリ
クル充電は充電完了時に電池温度が上昇していて完全に
充電しきれない充電を補うことも目的としている。

【０００４】また、充電中の温度制御についても、電池
電圧、電池温度を検知して過放電にならないように一定
電圧値になれば動作を停止させたり、残量表示を行うも
のなど様々な制御を行っている。また電池温度を検出し
て一定温度以上になれば停止させるなど、電池の寿命を
延ばすためにいろいろな工夫がなされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、電気掃除機のような大きい吸い込み力を
有する用途での二次電池の使用は、電流値および電池本
数を大きくしなくてはならず、二次電池の温度上昇は大
きくなってしまい、電気掃除機の動作直後では使用時間
にもよるが二次電池の温度は高くなってしまう。その状
態で充電器にセットしすぐに充電を開始すると、二次電
池の温度が高い温度で充電されるため、充電効率が悪く
使用時間が短くなるという課題があった。またその状態
で使用し続けると、高温状態での繰り返し充電により充
放電繰り返し寿命（以下サイクル寿命）が短くなってし
まう課題もあった。そのため、二次電池を冷却してから
充電を行うことが考えられるが、冷却する充電待機時間
（以下待機時間）が充電時間に追加され、充電完了する
までの時間が長くなってしまい、充電完了時間が周囲温
度に影響されるため推定しにくく掃除をしようとしても
充電が完了していない課題があった。

【０００６】本発明は、このような課題を解決するもの
で、充電開始時間をできるだけ短く、サイクル寿命を長
く、かつ充電効率をよくすることができる電気機器用充
電装置及び電気掃除機を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電気機器用充電装置及び電気掃除機は、二
次電池の温度が予め設定した充電開始温度以下になった
ときに充電を開始するようにしたものである。

【０００８】これにより、充電開始時間をできるだけ短
く、サイクル寿命を長く、かつ充電効率をよくすること
ができるものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、電気機
器に内蔵する二次電池および二次電池の温度を検出する
温度検知手段と、二次電池の端子電圧を検出する電圧検
知手段および温度検知手段と電圧検知手段からの出力に
応じて二次電池の充電を制御する充電制御手段とを備
え、二次電池の充電は、二次電池の温度が予め設定され
た充電開始温度以下になったときに充電を開始するよう
にした電気機器用充電装置とすることにより、予め設定
している充電開始温度まで二次電池が冷えてから充電を
開始することとなり、充電開始時間が短く、サイクル寿
命が長く、かつ充電効率がよいものである。

【００１０】請求項２に記載の発明は、充電開始温度を
５０℃とした請求項１に記載の電気機器用充電装置とす
ることにより、充電を確実に開始でき、かつ二次電池の
温度が低くなるまでの待機時間を長くとることなく充電
を行うことができる。

【００１１】請求項３に記載の発明は、充電開始温度を
任意に切り替え可能とした請求項１に記載の電気機器用
充電装置とすることにより、次回の電気機器の使用まで
に時間があるとき（一日１回のみの使用など）は、充電
開始温度をより低く設定できるため、待機時間が気にな
らず、かつサイクル寿命を延ばすことができる。

【００１２】請求項４に記載の発明は、充電開始温度を
切り替える切り替え手段を、電圧検知手段および充電制
御手段を備えた充電器に設けた請求項３に記載の電気機
器用充電装置とすることにより、充電器だけで充電開始
温度の設定を完結することができるため、安価に行うこ
とができる。

【００１３】請求項５に記載の発明は、充電開始温度を
切り替える切り替え手段を、電気機器側に設けた請求項
３に記載の電気機器用充電装置とすることにより、充電
開始温度の設定操作がよりしやすくなる。

【００１４】請求項６に記載の発明は、切り替え手段に
よる切り替え信号を、二次電池に接続した温度検知手段
の端子を介して充電制御手段側に伝達するようにした請
求項５に記載の電気機器用充電装置とすることにより、
伝達信号線を新たに追加する必要がなく接続部品も増え
ないため充電開始温度を変える制御を安価に行うことが
できる。

【００１５】請求項７に記載の発明は、切り替え手段に
よる切り替え操作をしない状態での充電開始温度を、切
り替え手段による切り替え操作した場合の充電開始温度
より低く設定した請求項３〜６のいずれか１項に記載の
電気機器用充電装置とすることにより、速く使用したく
切り替えるとき以外は確実に低い温度の充電開始温度に
設定できているため、より確実にサイクル寿命を長くす
ることができる。

【００１６】請求項８に記載の発明は、周囲の温度を検
知する周囲温度検知手段を備え、周囲温度検知手段の出
力に応じて、充電開始温度を可変する請求項１〜７のい
ずれか１項に記載の電気機器用充電装置とすることによ
り、周囲温度が高いときは、待機時間が長くならないよ
うに充電開始温度を設定するが、周囲温度が低いときは
二次電池が冷える時間も短くなるため、より低い充電開
始温度に設定することができ、待機時間を長くすること
なくサイクル寿命を延ばすことができる。

【００１７】請求項９に記載の発明は、周囲の明るさを
検知する光検知手段を備え、周囲の明るさに応じて充電
開始温度を可変する請求項１〜７のいずれか１項に記載
の電気機器用充電装置とすることにより、夜中などに充
電を行う際には待機時間が気にならないため、充電開始
温度をより低く設定することができ、よりサイクル寿命
を延ばすことができる。

【００１８】請求項１０に記載の発明は、切り替え手段
による切り替え操作を表示する表示手段を設けた請求項
３〜９のいずれか１項に記載の電気機器用充電装置とす
ることにより、切り替え操作を使用者が認識でき、使い
勝手がよい。

【００１９】請求項１１に記載の発明は、二次電池の温
度が充電開始温度に達するまでの時間も含め充電が完了
するまでの時間を表示する請求項３〜１０のいずれか１
項に記載の電気機器用充電装置とすることにより、電気
機器の使用が次回いつ行えるか明確になるため、充電開
始温度の設定が容易で、待機時間が気にならない。

【００２０】請求項１２に記載の発明は、電動送風機
と、二次電池と、二次電池の放電を制御する掃除機制御
手段を内蔵し、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の
電気機器用充電装置で二次電池が充電される電気掃除機
とすることにより、電気掃除機の快適使用が行える。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。

【００２２】（実施例１）図１〜図４は、本発明の実施
例１における電気機器用充電装置を示すもので、電気機
器として電気掃除機を例にとって説明する。

【００２３】図１において、１は電気機器としての掃除
機本体を示し、二次電池（後記）を内蔵している。２は
掃除機本体１が着脱自在にセットされる充電器で、セッ
トされると充電端子（二次電池の正極、負極、サーミス
タ端子）が接続されて二次電池を充電するものである。

【００２４】図２は電気掃除機の全体を示し、手元操作
部３により吸い込み力等の選択を行うとその信号を掃除
機本体１に内蔵されている制御回路に伝達され、電流制
御手段によって制御され内装されている電動送風機４が
回転を行い一定の吸い込み力を得ることができる。また
床ノズル５に内蔵されている電動機６も回転させ、絨毯
上でのごみを掻き上げている。ごみは床ノズル５から延
長管７、ホース８を経由して掃除機本体１に集塵され
る。手元操作部３では吸い込み力が選択されるわけであ
るが、吸い込み力によって電流値が違うため使用時間が
異なるが高い電流値で長く使用していると、掃除機本体
１に内蔵されている二次電池の温度は高くなっていくこ
とは云うまでもない。

【００２５】図３は二次電池の充電制御の実施態様を示
し、充電器２は、入力電源９、定電流手段１０、電池電
圧検知手段１１、演算器１２（マイクロコンピュータ）
を内蔵する充電制御手段１３、前記演算器１２の電源で
ある直流電源１４、および分割抵抗１５を具備した構成
を採っている。前記定電流手段１０では演算器１２の出
力を得て充電のＯＮ、ＯＦＦや複数種類の定電流値を出
力することができる。

【００２６】また、掃除機本体１に内蔵されている二次
電池１６は、複数本が直列または並列に接続されてお
り、前記充電器２の定電流手段１０の出力が印可される
よう正極と負極が接続されている。また、二次電池１６
の近傍には、二次電池１６の充電時および待機時の温度
を検出する電池温度検知手段１７（一般的にはサーミス
タ）があり、充電器２の直流電源１４と分割抵抗１５を
介して接続されている。これら二次電池１６と電池温度
検知手段１７は、電池パック１８となっており、掃除機
本体１に内蔵されている。なお、この電池パック１８
は、掃除機本体１に内蔵されていて、掃除機本体１ごと
充電器２に着脱自在にセットするようにしているが（図
１）、電池パック１８のみを自由に取り出しこれを充電
器２に着脱自在にセットするようにすることもできる。

【００２７】また、前記電池温度検知手段１７からの信
号は充電制御手段１３の演算器１２に伝達される構成を
採っている。前記電池電圧や電池温度の情報を得て演算
器１２は、急速充電の移行、満充電検知によるトリクル
充電の移行などを判断し、充電制御手段１３に出力し、
その信号を受けてそれぞれの定電流で二次電池１６に充
電が行われる。本実施例では、二次電池１６への充電
は、二次電池１６の温度が予め設定された充電開始温度
以下になったときに充電を開始するようにしているもの
である。

【００２８】次に、図４に基づいて二次電池１６の充電
制御を、低温電池と高温電池における電池電圧、電池温
度の関係について説明する。

【００２９】まず、図１に示すように、充電器２に電池
パック１８を内蔵した掃除機本体１をセットすると、充
電制御手段１３は電池パック１８の温度が高くないかど
うかを電池温度検知手段１７の情報に基づき判断する。
また、電池パック１８の過放電になっていないかも電池
電圧検知手段１１の情報に基づき判断する。そして、温
度が低く過放電になっていない低温電池の場合は（図４
（ａ））、電池パック１８は急速充電に移行して充電を
行うわけであるが、放電直後で電池パック１８の温度が
高いときや過放電になっている高温電池の場合は（図４
（ｂ））、充電できる状態になるまで急速充電は待機す
ることになる。ここで、電池パック１８の温度が低くな
ってきて予め設定された充電開始温度になると急速充電
されるが、ここで設定されている充電開始温度は、充電
待機時間をできるだけ短くするために室温よりも高い温
度である５０℃に設定してある。この充電開始温度は放
電中の電池パック１８の発熱や放電して充電器２に接続
する時間で決まる。トリクル充電に関しては従来と同様
であり説明は省略する。

【００３０】（実施例２）次に、本発明の実施例２につ
いて図５、図６に基づいて説明する。なお、実施例１と
同一構成部品については同一符号を付けて説明を省略す
る。

【００３１】本実施例では、充電開始温度を任意に切り
替え可能としたものである。すなわち、充電器２には、
切り替え手段１９および切り替え手段１９による切り替
え操作を使用者が認識できる表示手段２０を備えてい
る。この表示手段２０は多数個の表示素子からなり、充
電開始温度や、二次電池１６の温度が充電開始温度に達
するまでの時間も含め充電が完了するまでの時間などが
表示できるものであり、切り替え手段１９の入力によっ
て切り替わる。

【００３２】図６は二次電池１６の充電制御の実施態様
を示し、切り替え手段１９は直流電源１４を電源として
演算器１２に入力されている。また、表示手段２０も直
流電源１４を電源として演算器１２に接続されている。
周囲温度を検知する温度検知手段２１は、その出力に応
じて充電開始温度を可変するよう演算器１２に接続され
ている。

【００３３】まず、図５に示すように、充電器２に、電
池パック１８が内蔵された掃除機本体１をセットする。
充電制御手段１３は電池パック１８の温度が高くないか
どうかを電池温度検知手段１７の情報に基づき判断す
る。また、電池パック１８の過放電になっていないかも
電池電圧検知手段１１の情報に基づき判断する。そし
て、電池温度が高い場合は電池パック１８が予め設定す
る充電開始温度以下に冷えるまで急速充電を待機するこ
とになる。この予め設定する温度は切り替え手段１９で
使用者が設定できるようになっているが、切り替え手段
１９による切り替え操作をしない状態での充電開始温度
を、切り替え手段１９による切り替え操作した場合の充
電開始温度より低く設定している。すなわち、通常状態
では４５℃以下の充電開始温度にしておき、切り替え手
段１９を操作することで充電開始温度が５０℃、５５℃
と上昇するように動作するものである。

【００３４】この充電開始温度は表示手段２０にて表示
させ使用者に切り替えを行った旨をお知らせする。つま
り、次回の掃除をできるだけ速く行いたいときには、切
り替え手段１９によって充電開始温度を高くして待機時
間を短くし速く充電完了させるが、頻繁に掃除を行わな
いときには、低い温度になるまで充分に待機してから充
電を開始するようになる。表示手段２０は充電開始温度
だけではなく充電完了するまでの時間を表示するように
すれば使用者が選択しやすくなる。また、周囲温度を温
度検知手段２１によって検知すれば、待機時間も充電時
間も予測しやすくなり充電完了時間も精度よく予測でき
る。

【００３５】また、周囲温度を検知することは、周囲温
度が低ければ二次電池１６の冷える時間も早くなるた
め、使い勝手が悪くならない程度に充電開始温度を下げ
るようにすればよい。

【００３６】さらに、周囲の明るさを検知する光検知手
段（図示せず）を備え、周囲の明るさに応じて充電開始
温度を可変するようにすれば、夜中など周囲が暗けれ
ば、しばらくは使用せず待機時間も気にならないわけで
あるから、充電開始温度を下げたり充電電流も小さくす
るようにすることができ、充電中の二次電池１６の温度
が低くでき、さらに実用的なものとなることは云うまで
もない。

【００３７】（実施例３）次に、本発明の実施例３につ
いて図７、図８に基づいて説明する。なお、実施例１、
２と同一構成部品については同一符号を付けて説明を省
略する。

【００３８】本実施例では、実施例２と同様、充電開始
温度を任意に切り替え可能としたものであるが、掃除機
本体１は、二次電池１６の充電開始温度を切り替える切
り替え手段２２と、切り替え手段２２による切り替え温
度を表示する表示手段２３を備えている。

【００３９】図８は二次電池１６の充電制御の実施態様
を示し、切り替え手段２２は二次電池１６を電源として
いる掃除機直流電源２４を電源として二次電池１６の放
電を制御する掃除機制御手段２５の掃除機用演算器２６
に接続されている。充電器２に信号を伝達するために掃
除機用演算器２６は抵抗２７を介して電池温度検知手段
１７の端子にも接続されている。これにより、切り替え
手段２２による切り替え信号を、二次電池１６に接続し
た電池温度検知手段１７の端子を介して充電制御手段１
３側、すなわち充電器２側に伝達するようにしている。

【００４０】まず、図７に示すように、充電器２に掃除
機本体１をセットする。充電開始温度は掃除機本体１の
切り替え手段２２で切り替える。切り替え手段２２から
の信号を得た掃除機用演算器２６はパルス出力を行うこ
とで、接続されている電池温度検知手段１７の端子にも
パルス信号が重畳される。この重畳信号を充電制御手段
１３の演算器１２が認識して充電開始温度を切り替え
る。その他の動作は実施例２と同様のため省略する。

【００４１】上記各実施例１〜３の説明からすでに明ら
かなように、各実施例の電気機器用充電装置は、各種電
気機器の充電装置として使用できるものであるが、実際
の使用に適しているものとして、電動送風機４と、二次
電池１６と、掃除機制御手段２５を内蔵した電気掃除機
の使用態様を示した。

【００４２】

【発明の効果】以上のように、本発明の電気機器用充電
装置及び電気掃除機は、二次電池の温度が予め設定した
充電開始温度以下になったときに充電を開始するように
したことにより、充電開始時間をできるだけ短く、サイ
クル寿命を長く、かつ充電効率をよくすることができた
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示す掃除機本体と充電器と
のセット時の斜視図

【図２】同実施例１における電気掃除機の全体外観図

【図３】同実施例１における電気機器用充電装置の回路
ブロック図

【図４】（ａ）同実施例１における低温電池の充電動作
説明図（ｂ）同実施例１における高温電池の充電動作説明図

【図５】本発明の実施例２を示す掃除機本体と充電器と
のセット時の斜視図

【図６】同実施例２における電気機器用充電装置の回路
ブロック図

【図７】本発明の実施例３を示す掃除機本体と充電器と
のセット時の斜視図

【図８】同実施例３における電気機器用充電装置の回路
ブロック図

【符号の説明】

１掃除機本体（電気機器）２充電器９入力電源１１電池電圧検知手段１３充電制御手段１６二次電池１７電池温度検知手段１９、２２切り替え手段２０、２３表示手段２１温度検知手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋正樹大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 3B057 DA00 5G003 AA01 BA01 CA02 CA17 CB01 CB10 CC02 EA08 5H030 AA02 AA06 AS12 BB01 FF22 FF27 FF44

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気機器に内蔵する二次電池および二次
電池の温度を検出する温度検知手段と、二次電池の端子
電圧を検出する電圧検知手段および温度検知手段と電圧
検知手段からの出力に応じて二次電池の充電を制御する
充電制御手段とを備え、二次電池の充電は、二次電池の
温度が予め設定された充電開始温度以下になったときに
充電を開始するようにした電気機器用充電装置。
【請求項２】充電開始温度を５０℃とした請求項１に
記載の電気機器用充電装置。
【請求項３】充電開始温度を任意に切り替え可能とし
た請求項１に記載の電気機器用充電装置。
【請求項４】充電開始温度を切り替える切り替え手段
を、電圧検知手段および充電制御手段を備えた充電器に
設けた請求項３に記載の電気機器用充電装置。
【請求項５】充電開始温度を切り替える切り替え手段
を、電気機器側に設けた請求項３に記載の電気機器用充
電装置。
【請求項６】切り替え手段による切り替え信号を、二
次電池に接続した電池温度検知手段の端子を介して充電
制御手段側に伝達するようにした請求項５に記載の電気
機器用充電装置。
【請求項７】切り替え手段による切り替え操作をしな
い状態での充電開始温度を、切り替え手段による切り替
え操作した場合の充電開始温度より低く設定した請求項
３〜６のいずれか１項に記載の電気機器用充電装置。
【請求項８】周囲の温度を検知する周囲温度検知手段
を備え、周囲温度検知手段の出力に応じて、充電開始温
度を可変する請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気
機器用充電装置。
【請求項９】周囲の明るさを検知する光検知手段を備
え、周囲の明るさに応じて充電開始温度を可変する請求
項１〜７のいずれか１項に記載の電気機器用充電装置。
【請求項１０】切り替え手段による切り替え操作を表
示する表示手段を設けた請求項３〜９のいずれか１項に
記載の電気機器用充電装置。
【請求項１１】二次電池の温度が充電開始温度に達す
るまでの時間も含め充電が完了するまでの時間を表示す
る請求項３〜１０のいずれか１項に記載の電気機器用充
電装置。
【請求項１２】電動送風機と、二次電池と、二次電池
の放電を制御する掃除機制御手段を内蔵し、請求項１〜
１１のいずれか１項に記載の電気機器用充電装置で二次
電池が充電される電気掃除機。