JP7088758B2 - 充電式クリーナ - Google Patents

Description

本発明は、充電式クリーナに関する。

従来の充電式クリーナは、バッテリが完全放電状態から満充電状態になるまで充電するには、数時間を要する。そこで、短時間で、満充電状態にすることが可能な充電式クリーナに関する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１は、バッテリとして、１０Ｃ以上の電流で急速充電できるリチウムイオン二次電池が用いられることを特徴としている。

特開２００８－２７８９９６号公報

１０Ｃ以上の充電レートで充電する場合、充電電流の電流値が、１Ｃの充電レートの充電電流の電流値の１０倍以上になる。充電電流の電流値が大きくなると、充電経路に使用する電線を通常の電線より太くする必要があるので、充電式クリーナと充電器とが大型化、重量化するおそれがある。また、充電電流の電流値が大きくなると、急速充電時に、電子部品が発熱して高温になるおそれがあり、各種部材の寿命に影響を与えるおそれがある。または、その発熱を効率よく放熱するために、大きな放熱器を取り付けるため、充電式クリーナと充電器とが、大型化、重量化するおそれもある。そこで、小型かつ軽量で、各種部材の寿命への影響が低減された急速充電可能な充電式クリーナが望まれている。

本発明の態様は、小型かつ軽量で、各種部材の寿命への影響が低減された急速充電可能な充電式クリーナを提供することを目的とする。

本発明の態様に従えば、モータによって空気とともに塵埃を吸込可能な吸込力を生じさせる本体部と、前記モータに電力を供給する充電式のバッテリと、前記バッテリを充電する充電器と、前記本体部に配置された本体部制御部と、を備え、前記本体部制御部は、前記バッテリから取得したセル電圧を示すセル電圧情報と、セル温度を示すセル温度情報と、前記バッテリを識別するバッテリ識別情報と、前記充電器から取得した前記充電器を識別する充電器識別情報とに基づいて、充電電流と充電電圧との少なくともどちらかを制御する、ことを特徴とする充電式クリーナが提供される。

本発明の態様によれば、小型かつ軽量で、各種部材の寿命への影響が低減された急速充電可能な充電式クリーナが提供される。

図１は、第一実施形態に係る充電式クリーナの一例を示す斜視図である。 図２は、第一実施形態に係る充電式クリーナの本体部の一例を示す斜視図である。 図３は、第一実施形態に係る充電式クリーナの本体部の一例を示す断面図である。 図４は、第一実施形態に係る充電式クリーナの制御回路の一例を示すブロック図である。 図５は、充電電流特性を説明する図である。 図６は、充電電圧特性を説明する図である。 図７は、第一実施形態に係る充電式クリーナにおいて充電電流を調整する調整回路の一例を示すブロック図である。 図８は、第一実施形態に係る充電式クリーナの充電方法の一例を示すフローチャートであり、本体部制御回路における処理を示す図である。 図９は、第二実施形態に係る充電式クリーナの制御回路の一例を示すブロック図である。 図１０は、第二実施形態に係る充電式クリーナの充電方法の一例を示すフローチャートであり、本体部制御回路における処理を示す図である。 図１１は、第二実施形態に係る充電式クリーナの充電方法の一例を示すフローチャートであり、充電器制御回路における処理を示す図である。 図１２は、第二実施形態に係る充電式クリーナの充電方法の一例を示すフローチャートであり、充電器制御回路における処理を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、または実質的に同一のものを含む。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。

以下の説明においては、Ｘ軸方向を、「前後方向」とする。Ｙ軸方向を、「左右方向」とする。Ｙ軸方向とは、Ｘ軸方向に対して水平に直交する方向である。前後方向「前」側へ向かって、左手側が「左」、右手側が「右」である。Ｚ軸方向を、「上下方向」とする。Ｚ軸方向とは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に対して直交する方向である。

［第一実施形態］
図１ないし図４を参照して、充電式クリーナ１０の概要について説明する。図１は、第一実施形態に係る充電式クリーナの一例を示す斜視図である。図２は、第一実施形態に係る充電式クリーナの本体部の一例を示す斜視図である。図３は、第一実施形態に係る充電式クリーナの本体部の一例を示す断面図である。図４は、第一実施形態に係る充電式クリーナの制御回路の一例を示すブロック図である。充電式クリーナ１０は、充電式のバッテリパック（以下、「バッテリ」という。）２６から電力が供給されて動作する。

充電式クリーナ１０は、本体ユニット（本体部）２０と、パイプユニット３０と、ノズルユニット４０と、制御回路基板６０と、充電器１００とを備える。

本体ユニット２０は、空気とともに塵埃を吸込可能な吸込力を生じさせる。本体ユニット２０は、ケース２１と、吸込口２２と、モータ２３と、吸込用ファン２４と、集塵フィルタ２５と、バッテリ２６と、ハンドル２７と、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）ジャック２８とを有する。

ケース２１は、本体ユニット２０の外形を規定する。ケース２１は、モータ２３と、吸込用ファン２４と、集塵フィルタ２５と、バッテリ２６とを収容する。ケース２１は、筒状に形成されている。ケース２１は、開閉カバー２１１と、蓋部２１２と、排気口２１３とが配置されている。

開閉カバー２１１は、ケース２１の外周の一部を形成している。開閉カバー２１１は、ケース２１の外周の前上部に配置されている。開閉カバー２１１は、ケース２１に対して開閉する。開閉カバー２１１を開いた状態で、集塵フィルタ２５が出し入れ可能になる。

蓋部２１２は、ケース２１の外周の一部を形成している。蓋部２１２は、ケース２１に対して開閉する。蓋部２１２を開いた状態で、バッテリ２６が出し入れ可能になる。

排気口２１３は、ケース２１の外部と内部とを連通する。排気口２１３は、吸込口２２から吸い込んだ空気をケース２１の外部へ排出する。

吸込口２２は、空気とともに塵埃を集塵フィルタ２５へ吸い込む吸込み口である。吸込口２２は、ケース２１の外部と内部とを連通する。吸込口２２は、ケース２１の前端部に配置されている。吸込口２２は、パイプユニット３０が連結可能である。吸込口２２は、吸込用ファン２４が回転することにより、パイプユニット３０を介して外部の空気を筐体２の内部に吸い込む。

モータ２３は、回転することによって空気とともに塵埃を吸込可能な吸込力を生じさせるための吸込用ファン２４を回転させる。モータ２３は、電線である放電経路Ｐ１１を介してバッテリ２６から供給される電力によって回転する。モータ２３は、出力軸を介して吸込用ファン２４と連結されている。モータ２３は、ケース２１の内部において、吸込口２２と吸込用ファン２４と集塵フィルタ２５より後側に配置されている。モータ２３は、回転速度を調節可能であってもよい。本実施形態では、モータ２３は、３段階で回転速度を調節可能である。モータ２３は、制御回路基板６０の本体部制御回路（本体部制御部）７０から供給される放電電流によって回転速度が制御される。

吸込用ファン２４は、モータ２３が回転することによって空気とともに塵埃を吸込可能な吸込力を生じさせる。吸込用ファン２４は、空気とともに塵埃を吸込可能な空気の流れを生じさせる。吸込用ファン２４は、ケース２１の内部において、モータ２３より前側で、集塵フィルタ２５より後側に配置されている。吸込用ファン２４は、モータ２３の回転軸と連結されている。吸込用ファン２４は、モータ２３が回転すると回転する。吸込用ファン２４が回転すると、空気が吸込口２２からケース２１の内部に吸引される。吸込用ファン２４は、モータ２３の回転速度に連動して風量が調節可能である。本実施形態では、吸込用ファン２４は、３段階で風量を調節可能である。吸込用ファン２４の風量は、充電式クリーナ１０の動作モードに対応する。

集塵フィルタ２５は、吸引した空気に含まれる塵埃を除去する。集塵フィルタ２５は、一方が開口し、他方の端部が閉じた筒状に形成されている。集塵フィルタ２５は、ケース２１の内部に収容されている。より詳しくは、集塵フィルタ２５は、ケース２１の内部において、吸込口２２の後側に配置されている。集塵フィルタ２５は、ケース２１の内部において、吸込用ファン２４の前側に配置されている。集塵フィルタ２５は、開口が吸込口２２に向かい合っている。集塵フィルタ２５は、吸込口２２から吸引した空気を通過させ、空気に含まれる塵埃を内部に留めおく。集塵フィルタ２５を通過した空気は、排気口２１３から排出される。集塵フィルタ２５は、開閉カバー２１１を開いた状態で装着と取外しとが可能である。

バッテリ２６は、充電式のバッテリである。バッテリ２６は、急速充電が可能である。バッテリ２６は、３Ｃ以上、１０Ｃ未満の充電レートで充電可能である。バッテリ２６は、充電式クリーナ１０のモータ２３に電力を供給する。バッテリ２６は、複数のセルが接続されて形成されている。本実施形態では、バッテリ２６の容量は、１Ａｈ程度以上、２Ａｈ程度以下とする。バッテリ２６は、蓋部２１２を開いた状態で、ケース２１の内部に着脱可能である。バッテリ２６は、制御回路基板６０の本体部制御回路７０と、信号線である信号経路Ｐ１２及び電線である充放電経路Ｐ１３を介して電気的に接続されている。

３Ｃ以上の充電レートとすることで、２０分以下でバッテリ２６が満充電状態になる。２０分程度であれば、一般的な休憩時間の長さであるので、ユーザが休憩している間に、バッテリ２６が充電される。

１０Ｃ未満の充電レートとすることで、バッテリ２６の容量を１Ａｈ以上、２Ａｈ以下、回路に配置された図示しないＦＥＴのオン抵抗を１ｍΩとすると、消費電力は０．１Ｗ以上、０．４Ｗ以下となる。この程度の消費電力であれば、発熱量が小さいので、放熱板は不要である。

バッテリ２６は、バッテリ２６のセル温度とセル電圧との少なくともどちらかを検出可能である。本実施形態では、バッテリ２６は、バッテリ２６のセル温度とセル電圧とを検出する。バッテリ２６のセル電圧は、図示しない監視回路によって検出可能である。バッテリ２６のセル温度は、図示しない温度検出回路によって検出可能である。バッテリ２６は、バッテリ２６の種類を識別するバッテリ識別情報と、バッテリ２６のセル温度とセル電圧との少なくともどちらかを含むバッテリ情報とをアナログ信号で、信号経路Ｐ１２を介して本体部制御回路７０に出力する。バッテリ２６は、本体ユニット２０に接続されたとき、バッテリ識別情報とバッテリ情報とを本体部制御回路７０に出力する。バッテリ２６は、充電開始後においては所定のタイミングで、バッテリ情報を本体部制御回路７０に出力する。

所定のタイミングとは、一定時間間隔ごとのタイミング、または、セル電圧またはセル温度が閾値以上、変化したタイミングとしてもよい。

バッテリ２６は、本体部制御回路７０によって、充放電経路Ｐ１３を介する放電が制御される。バッテリ２６の放電時、放電電流は、充放電経路Ｐ１３と放電経路Ｐ１１とを流れる。

バッテリ２６は、本体部制御回路７０によって、電線である充電経路Ｐ１７と充放電経路Ｐ１３とを介する充電が制御される。バッテリ２６の充電時、充電電流は、充電経路Ｐ１７と充放電経路Ｐ１３とを流れる。

ハンドル２７は、ユーザが把持する把持部である。

ＤＣジャック２８は、充電器１００のＤＣプラグ１０４と電気的に接続可能である。ＤＣジャック２８は、制御回路基板６０を介してバッテリ２６と電気的に接続可能である。これらにより、ＤＣジャック２８は、充電器１００から供給される充電用の直流を、制御回路基板６０を介してバッテリ２６へ供給する。

パイプユニット３０は、ノズルユニット４０から吸引した空気と塵埃とを通過させる。パイプユニット３０は、吸込口２２とノズルユニット４０と着脱可能である。パイプユニット３０は、吸込口２２とノズルユニット４０とを連結する。パイプユニット３０は、パイプ部材３１を有する。パイプ部材３１は、円筒状に形成されている。パイプ部材３１は、前端部がノズルユニット４０に連結可能である。パイプ部材３１は、後端部が吸込口２２に連結可能である。

ノズルユニット４０は、空気を塵埃とを吸引する。ノズルユニット４０は、パイプユニット３０のパイプ部材３１の前端部に着脱可能である。ノズルユニット４０は、連結部４１と、ヘッド部４２とを有する。

連結部４１は、パイプユニット３０のパイプ部材３１の前端部に連結可能である。連結部４１は、パイプ状に形成されている。連結部４１は、側面視においてへの字型に形成されている。連結部４１は、先端部にヘッド部４２が回動可能に連結されている。

ヘッド部４２は、空気と塵埃とを吸引する吸込口である。ヘッド部４２は、ハウジング４２１と、図示しない吸込口とを有する。ヘッド部４２は、連結部４１に対してパイプの周方向で相対的に回転可能に連結される。ハウジング４２１は、左右方向に延びる箱状に形成されている。ハウジング４２１は、各種部材を収容可能である。吸込口は、ハウジング４２１の底面に形成された開口である。吸込口は、連結部４１と連通している。

操作スイッチ５０は、ハンドル２７に配置されている。操作スイッチ５０は、充電式クリーナ１０に対する各種操作を受付可能な電子スイッチである。操作スイッチ５０は、ユーザがハンドル２７を握った状態で操作可能である。操作スイッチ５０は、駆動スイッチ（モード設定操作部）５１と、停止スイッチ５２とを有する。

駆動スイッチ５１は、充電式クリーナ１０の吸込力の強さを示す動作モードを切り替えるためにユーザによって押し操作されるスイッチである。本実施形態では、駆動スイッチ５１は、押下されるたびに、動作モードを強（ハイモード）と、標準（ローモード）と、ターボ（ハイパワーモード）とに交互に切り替え可能である。ハイモードは、モータ２３を高速で回転させる。ローモードは、モータ２３をハイモードより低速で回転させる。ハイパワーモードは、モータ２３をハイモードより高速で回転させる。駆動スイッチ５１は、押下されるたびに、操作情報に応じた電気信号を信号線である信号経路Ｐ１４を介して本体部制御回路７０に出力する。

停止スイッチ５２は、充電式クリーナ１０の動作を停止させるためにユーザによって押し操作されるスイッチである。停止スイッチ５２は、充電式クリーナ１０の動作時に押下されると、動作を停止可能である。停止スイッチ５２は、押下されると、操作情報に応じた電気信号を信号線である信号経路Ｐ１５を介して本体部制御回路７０に出力する。

ＬＥＤ５４は、操作スイッチ５０の前側に配置されている。ＬＥＤ５４は、充電式クリーナ１０の充電時に点灯して充電状態を示す。例えば、ＬＥＤ５４は、急速充電時は赤色で点灯し、低速充電時は橙色で点灯し、充電していない時または満充電時には消灯する。ＬＥＤ５４は、本体部制御回路７０を介して点灯状態が制御される。

制御回路基板６０は、ケース２１の内部に配置されている。制御回路基板６０は、充電器１００から電力供給を受けてバッテリ２６を充電する機能と、バッテリ２６から電力供給を受けてモータ２３へ放電する機能とを有する。言い換えると、制御回路基板６０は、放電経路と充電経路とを有する。放電経路は、バッテリ２６の正極側からモータ２３を介してバッテリ２６の負極側へ電流を流す、言い換えると、バッテリ２６から電力を放電する経路である。充電経路は、充電器１００の正極側端子をバッテリ２６の正極側に接続し、充電器１００の負極側端子をバッテリ２６の負極側に接続する、言い換えると、バッテリ２６を充電する経路である。制御回路基板６０は、このような機能を実装するための電子部品が組み付けられている。制御回路基板６０は、本体部制御回路７０を有する。

本体部制御回路７０は、演算処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、プログラムを格納したメモリとを備える。本体部制御回路７０は、メモリに記憶した制御プログラムに従って、モータ２３の回転とバッテリ２６の充放電とを実行する。

本体部制御回路７０のメモリには、各動作モードでモータ２３を回転するための制御データとして、動作モードごとに設定された放電電流の電流値が記憶されている。

本体部制御回路７０のメモリには、充電器種類ごとの充電器の仕様、充電能力を示す情報が記憶されている。

本体部制御回路７０のメモリには、バッテリ種類ごとに、定格容量と、充電時の許容電圧の範囲と、充電時の許容温度の範囲と、急速充電の高レートの充電電流、言い換えると、許容最大電流とが充電情報として記憶されている。また、本体部制御回路７０のメモリには、バッテリ種類ごとに、充電電流特性及び充電電圧特性が充電情報として記憶されている。

図５、図６を用いて、充電電流特性及び充電電圧特性について説明する。図５は、充電電流特性を説明する図である。図６は、充電電圧特性を説明する図である。充電電流特性は、セル温度に対して充電電流の上限値を規定している。充電電流特性は、急速充電の高レートの充電電流の特性と、低速充電の低レートの充電電流の特性とをそれぞれ規定している。充電電圧特性は、セル温度に対して充電電圧の上限値を規定している。充電電圧特性は、急速充電の充電電圧の特性と、低速充電の充電電圧の特性とをそれぞれ規定している。

本体部制御回路７０は、放電経路Ｐ１１を介してモータ２３と電気的に接続されている。本体部制御回路７０は、信号経路Ｐ１２及び充放電経路Ｐ１３を介してバッテリ２６と電気的に接続されている。本体部制御回路７０は、信号経路Ｐ１４を介して駆動スイッチ５１と電気的に接続されている。本体部制御回路７０は、信号経路Ｐ１５を介して停止スイッチ５２と電気的に接続されている。本体部制御回路７０は、信号線である信号経路Ｐ１６及び充電経路Ｐ１７を介して充電器１００と電気的に接続されている。

本体部制御回路７０は、本体ユニット２０にバッテリ２６が接続されたことを検出すると、信号経路Ｐ１２を介して、バッテリ２６からバッテリ識別情報とバッテリ情報とを取得する。本体部制御回路７０は、充電開始後においては所定のタイミングで、信号経路Ｐ１２を介して、バッテリ２６からバッテリ情報を取得する。

本体部制御回路７０は、本体ユニット２０に充電器１００が接続されたことを検出すると、信号経路Ｐ１６を介して、充電器１００から充電器識別情報を取得する。

本体部制御回路７０は、バッテリ２６の正極側に接続された端子と、負極側に接続された端子との間の出力電圧を検出する。検出された出力電圧は、バッテリ２６の電圧、言い換えると、バッテリ２６からの出力電圧である。

本体部制御回路７０は、モータ２３の停止時に駆動スイッチ５１が操作されると、動作モードを、初期動作モードとして、例えばハイモードに設定する。本体部制御回路７０は、バッテリ２６の放電電流を、充放電経路Ｐ１３と放電経路Ｐ１１とを介してモータ２３に供給する。そして、初期動作モードの設定後は、停止スイッチ５２が操作されるまで、駆動スイッチ５１の操作の有無、または、操作継続時間、言い換えると、オン状態の継続時間に応じて動作モードを切り替える。これにより、本体部制御回路７０は、バッテリ２６の放電電流を切り替える。

本体部制御回路７０は、モータ２３の動作時に駆動スイッチ５１が操作されるたびに、モータ２３の回転速度を動作モードに応じて制御する。本体部制御回路７０は、駆動スイッチ５１が操作されてハイモードにされると、モータ２３の回転速度をハイモードに応じた速い速度になるように制御する。本体部制御回路７０は、バッテリ２６の放電電流を大きくする。本体部制御回路７０は、駆動スイッチ５１が操作されてローモードにされると、モータ２３の回転速度をローモードに応じた通常の速度になるように制御する。本体部制御回路７０は、バッテリ２６の放電電流を小さくする。本体部制御回路７０は、駆動スイッチ５１が操作されてハイパワーモードにされると、モータ２３の回転速度をハイパワーモードに応じた速い速度になるように制御する。本体部制御回路７０は、バッテリ２６の放電電流を、ハイモードの放電電流より大きくする。これらにより、充電式クリーナ１０の吸引量が、各動作モードに対応して制御される。

本体部制御回路７０は、モータ２３の回転時に停止スイッチ５２が操作されると、放電電流の供給を停止して、モータ２３の回転を停止する。

本体部制御回路７０は、バッテリ２６への充電を制御する。本体部制御回路７０は、バッテリ２６を急速充電した後、低速充電する。本体部制御回路７０は、充電時、バッテリ情報とバッテリ識別情報と充電器識別情報とに基づいて、充電器１００から出力された高レートの直流の電流と電圧との少なくともどちらかを、バッテリ２６を充電するのに必要な充電電流と充電電圧とに調整して出力する。

急速充電は、３Ｃ以上、１０Ｃ未満の高レートの充電電流による充電のことである。「Ｃ」は、充放電率（充放電レート）を表す単位である。完全放電状態から満充電状態まで、定電流充電をした際に、１時間で達成可能であることを１Ｃという。１／３時間で達成可能であることを３Ｃ、１／１０時間で達成可能であることを１０Ｃという。３Ｃの充放電率では、充電電流の電流値は１Ｃのときの３倍、１０Ｃの充放電率では、充電電流の電流値は１Ｃのときの１０倍である。

本体部制御回路７０は、急速充電時は、例えば、バッテリ２６の容量が１Ａｈとすると、３Ａ程度以上、１０Ａ程度以下、バッテリ２６の容量が２Ａｈとすると、６Ａ程度以上、２０Ａ程度以下の充電電流を出力する。

低速充電は、急速充電より低レートの充電電流による充電のことである。低速充電は、急速充電の充電電流の電流値以下の電流値の充電電流による充電のことである。例えば、急速充電が１０Ａの一定電流である場合、低速充電は１０Ａ未満の電流値で一定電圧で充電される。

本体部制御回路７０による充電制御についてより詳しく説明する。本体部制御回路７０は、モータ２３の駆動停止時、充電器１００が本体ユニット２０に接続されて、バッテリ２６の状態が充電開始条件を満たすと、バッテリ２６への急速充電を開始する。本体部制御回路７０は、充電情報とバッテリ識別情報とに基づいて、急速充電における高レートの充電電流の電流値を取得する。本体部制御回路７０は、取得した電流値の高レートの充電電流を調整回路（調整回路部）によって生成して充電する。

充電開始条件とは、バッテリ２６のセル温度が充電開始判定用の閾値以下、かつ、セル電圧が充電開始判定用の閾値以下であることである。充電開始条件は、本体部制御回路７０のメモリに制御データとして記憶されている。

さらに、充電開始条件は、バッテリ２６の残容量が充電開始判定用の閾値より低いことを条件に加えてもよい。より詳しくは、バッテリ２６からの出力電圧が充電開始判定用の閾値電圧より低いことを、充電開始条件に加えてもよい。

図７を用いて、調整回路について説明する。図７は、第一実施形態に係る充電式クリーナにおいて充電電流を調整する調整回路の一例を示すブロック図である。調整回路は、制御回路基板６０に配置されている。調整回路は、充電器１００から出力される高出力の一定電圧を、バッテリ２６を充電するのに必要な充電電流と充電電圧との少なくともどちらかを調整して出力する。調整回路は、必要に応じて電圧変換器６１によって、低出力に変換して出力する。

本体部制御回路７０は、急速充電中、急速充電の完了条件を満たすと、低速充電に切り替える。

急速充電の完了条件とは、バッテリ２６のセル電圧が閾値電圧を含む所定範囲内になること、または、セル温度が許容温度の範囲外になることである。急速充電の完了条件は、本体部制御回路７０のメモリに制御データとして記憶されている。

さらに、急速充電の完了条件は、バッテリ２６からの出力電圧が急速充電完了判定用の閾値電圧より高いことを条件に加えてもよい。

本体部制御回路７０は、低速充電中、充電の完了条件を満たすと、充電を停止する。

充電の完了条件とは、バッテリ２６が満充電状態になることである。充電の完了条件は、例えば、充電を開始してからの経過時間と、バッテリ２６の充電容量と、バッテリ２６のセル電圧との少なくともいずれかに基づいて判定する。充電の完了条件は、本体部制御回路７０のメモリに制御データとして記憶されている。

本体部制御回路７０は、充放電制御を行うとき、バッテリ２６からの出力電圧に加えて、セル電圧と、セル温度と、バッテリ２６における断線の有無などの各種のパラメータを監視する。そして、これら各パラメータの異常時には、バッテリ２６への充放電を停止させる。また、本体部制御回路７０は、セル温度と充電電流特性及び充電電圧特性とに基づいて、電流値と電圧値とが上限値を超過しない範囲において、適切な充電電流と充電電圧とに調整して出力する。

本体部制御回路７０は、制御回路基板６０の温度と、充電器１００から入力された入力電圧とを検出可能である。本体部制御回路７０は、制御回路基板６０の温度が閾値以上であるとき、または、入力電圧が低いときには、バッテリ２６への充電を規制する。

このようにして、本体部制御回路７０によるバッテリ２６への充電制御は、バッテリ２６が満充電状態になるまで継続される。本体部制御回路７０は、バッテリ２６の充電開始後、バッテリ２６が満充電状態になると、充電電流の供給を停止して、バッテリ２６の充電を終了する。

充電器１００は、交流電源から供給された交流から、バッテリ２６を充電するための直流を生成して出力する。充電器１００は、差込プラグ１０１と、アダプタケース１０２と、電線１０３と、ＤＣプラグ１０４とを有する。差込プラグ１０１は、交流電源のコンセントに差し込み可能である。アダプタケース１０２には、直流を生成するための各種電子部品が収容されている。アダプタケース１０２に収容された各種電子部品は、差込プラグ１０１と電線１０３とを電気的に接続する。電線１０３は、差込プラグ１０１とＤＣプラグ１０４とを電気的に接続する。ＤＣプラグ１０４は、電線１０３の先端部に配置されている。ＤＣプラグ１０４は、本体ユニット２０のＤＣジャック２８と電気的に接続可能である。ＤＣプラグ１０４は、本体ユニット２０のＤＣジャック２８に差し込むことによって、充電器１００において生成された直流を、制御回路基板６０を介してバッテリ２６へ供給する。

充電器１００は、充電器１００の種類を識別する充電器識別情報をアナログ信号で、信号経路Ｐ１６を介して本体部制御回路７０に出力する。充電器１００は、本体ユニット２０に接続されたとき、充電器識別情報を本体部制御回路７０に出力する。

次に、図８を用いて、充電式クリーナ１０の充電方法について説明する。図８は、第一実施形態に係る充電式クリーナの充電方法の一例を示すフローチャートであり、本体部制御回路における処理を示す図である。

充電式クリーナ１０のバッテリ２６を充電する際における、バッテリ２６の動作について説明する。バッテリ２６は、本体ユニット２０に接続されたとき、バッテリ識別情報とバッテリ情報とを本体部制御回路７０に出力する。バッテリ２６は、充電開始後においては所定のタイミングで、バッテリ情報を本体部制御回路７０に出力する。

つづいて、充電式クリーナ１０のバッテリ２６を充電する際における、充電器１００の動作について説明する。充電器１００は、本体ユニット２０に接続されたとき、充電器識別情報を本体部制御回路７０に出力する。

つづいて、充電式クリーナ１０のバッテリ２６を充電する際における、本体ユニット２０に配置された制御回路基板６０の本体部制御回路７０における処理について説明する。

本体部制御回路７０は、バッテリ２６が本体ユニット２０に接続されているかを判定する（ステップＳ１００）。本体部制御回路７０は、バッテリ２６が接続されていると判定する場合（ステップＳ１００でＹｅｓ）、ステップＳ１１０に進む。本体部制御回路７０は、バッテリ２６が接続されていると判定しない場合（ステップＳ１００でＮｏ）、ステップＳ１００の処理を再度実行する。

本体部制御回路７０は、バッテリ２６からバッテリ２６のバッテリ識別情報とバッテリ情報とを信号経路Ｐ１２を介して取得する（ステップＳ１１０）。

さらに、充電開始後においては、所定のタイミングで、バッテリ２６がバッテリ情報を本体部制御回路７０に出力し、本体部制御回路７０がバッテリ情報を取得する。

本体部制御回路７０は、バッテリ２６のバッテリ識別情報に基づいて、バッテリ２６を識別する（ステップＳ１２０）。

本体部制御回路７０は、充電器１００が本体ユニット２０に接続されているかを判定する（ステップＳ１３０）。本体部制御回路７０は、充電器１００が接続されていると判定する場合（ステップＳ１３０でＹｅｓ）、ステップＳ１４０に進む。本体部制御回路７０は、本体ユニット２０のＤＣジャック２８に充電器１００のＤＣプラグ１０４が接続されると、充電器１００が接続されていると判定する。本体部制御回路７０は、充電器１００が接続されていると判定しない場合（ステップＳ１３０でＮｏ）、ステップＳ１３０の処理を再度実行する。

本体部制御回路７０は、充電器１００から充電器識別情報を取得する（ステップＳ１４０）。

本体部制御回路７０は、充電器１００の充電器識別情報に基づいて、充電器１００を識別する（ステップＳ１５０）。

本体部制御回路７０は、充電開始条件として、バッテリ情報に基づいて、セル温度及びセル電圧は充電開始の閾値以下であるかを判定する（ステップＳ１６０）。本体部制御回路７０は、セル温度が充電開始の閾値以下、かつ、セル電圧が充電開始の閾値以下であると判定した場合（ステップＳ１６０でＹｅｓ）、ステップＳ１７０に進む。本体部制御回路７０は、セル温度が充電開始の閾値より大きい、または、セル電圧が充電開始の閾値より大きいと判定する場合（ステップＳ１６０でＮｏ）、ステップＳ１６０の処理を再度実行する。

ステップＳ１６０において、本体部制御回路７０は、バッテリ２６の残容量が充電開始判定用の閾値より低いことを充電開始条件に加えて判定してもよい。

本体部制御回路７０は、調整回路において充電電流を調整して急速充電を実行する（ステップＳ１７０）。より詳しくは、本体部制御回路７０は、充電情報とバッテリ識別情報と充電器情報と充電器識別情報とに基づいて、バッテリ２６を急速充電する高レートの充電電流の電流値を取得する。また、本体部制御回路７０は、予め記憶されたセル温度に対する充電電流特性及び充電電圧特性に基づいて、急速充電する高レートの充電電流の電流値を取得してもよい。本体部制御回路７０は、調整回路によって、取得した電流値の高レートの充電電流を生成する。そして、本体部制御回路７０は、生成した高レートの充電電流を充放電経路Ｐ１３を介してバッテリ２６に出力する。

さらに、ステップＳ１７０において、本体部制御回路７０は、急速充電中は常時、バッテリ情報に基づいて、セル温度が充電時の許容温度の範囲内であるか監視する。

本体部制御回路７０は、バッテリ情報に基づいて、急速充電の完了条件を満たすかを判定する（ステップＳ１８０）。本体部制御回路７０は、急送充電の完了条件として、バッテリ２６のセル電圧が閾値以下であるかを判定してもよい。これにより、急速充電において定電流充電中に、バッテリ２６からの出力電圧が上昇しはじめると、言い換えると、バッテリ２６からの出力電圧が閾値電圧になると、一定電圧による定電圧充電の低速充電に切り替える。さらに、本体部制御回路７０は、急速充電の完了条件として、セル温度が許容温度の範囲内であるかを判定してもよい。これにより、急速充電において定電流充電中に、セル温度が高温になると、充電電流を減少させて一定電圧による定電圧充電の低速充電に切り替える。この場合、一定電圧は、セル温度が高いほど低くなるように線形または段階的に変化させてもよい。本体部制御回路７０は、急速充電の完了条件を満たすと判定する場合（ステップＳ１８０でＹｅｓ）、ステップＳ１９０に進む。本体部制御回路７０は、急速充電の完了条件を満たすと判定しない場合（ステップＳ１８０でＮｏ）、ステップＳ１８０の処理を再度実行する。

ステップＳ１８０において、本体部制御回路７０は、バッテリ２６からの出力電圧が急速充電完了判定用の閾値電圧より高いことを急速充電の完了条件に加えて判定してもよい。

本体部制御回路７０は、調整回路において充電電流を調整して低速充電を実行する（ステップＳ１９０）。本体部制御回路７０は、低速充電時、セル温度とセル電圧とを常時監視する。本体部制御回路７０は、充電電流特性及び充電電圧特性に基づいて、低レートの充電電流の電流値を取得してもよい。本体部制御回路７０は、セル温度が上限閾値以上である場合、充電電流の電流値を減少させる。本体部制御回路７０は、セル温度が下限閾値より小さい場合、低速充電を停止する。本体部制御回路７０は、セル電圧が上限閾値以上である場合、充電電流の電流値を減少させる。本体部制御回路７０は、セル電圧が上限閾値より大きく異常である場合、低速充電を停止する。そして、本体部制御回路７０は、調整回路によって、算出した電流値の高レートより低い低レートの充電電流を生成する。そして、本体部制御回路７０は、生成した低レートの充電電流を充放電経路Ｐ１３を介してバッテリ２６に出力する。

本体部制御回路７０は、バッテリ情報に基づいて、充電の完了条件を満たすかを判定する（ステップＳ２００）。本体部制御回路７０は、バッテリ２６の充電容量に関する情報に基づいて、充電の完了条件を判定する。例えば、本体部制御回路７０は、例えば、充電を開始してからの経過時間と、バッテリ２６の充電容量と、バッテリ２６のセル電圧との少なくともいずれかに基づいて充電の完了条件を判定する。本体部制御回路７０は、充電の完了条件を満たすと判定した場合（ステップＳ２００でＹｅｓ）、充電を終了する。本体部制御回路７０は、充電の完了条件を満たさないと判定した場合（ステップＳ２００でＮｏ）、ステップＳ２００の処理を再度実行する。

なお、フローチャートにおいて図示していないが、ステップＳ１８０またはステップＳ２００において、本体部制御回路７０は、セル温度が許容温度の範囲から大きく外れた、あらかじめ設定された異常温度に達していると、充電を停止する。

このようにして、ユーザが、交流電源に接続された充電器１００のＤＣプラグ１０４を、本体ユニット２０のＤＣジャック２８に接続し、充電開始条件を満たしていると、本体部制御回路７０において高レートの充電電流が生成されて、バッテリ２６が急速充電される。その後、急速充電の完了条件を満たすと、低速充電に切り替わる。低速充電時、急速充電時より低レートの充電電流が生成されて満充電状態になるまで、バッテリ２６が低速充電される。バッテリ２６は、短時間で、満充電状態まで充電される。

以上説明したように、本実施形態では、本体部制御回路７０は、急速充電時には高レートの充電電流を生成し、低速充電時には急速充電時より低レートの充電電流を生成する。本実施形態は、高レートの充電電流で急速充電することができる。急速充電の完了条件を満たすと、低レートの充電電流で低速充電で満充電状態まで充電することができる。このようにして、本実施形態は、バッテリ２６を短時間で、満充電状態にすることができる。

本実施形態は、３Ｃ以上、１０Ｃ未満の高レートの充電電流で急速充電する。本実施形態は、１０Ｃ以上の充電電流を使用する場合に比べて、充放電経路の電線の太さを細くすることができる。本実施形態によれば、小型化、軽量化することができる。

本実施形態は、３Ｃ以上の充電レートとするので、２０分以下でバッテリ２６が満充電状態になる。本実施形態によれば、一般的な休憩時間の間に、バッテリ２６を充電することができる。

本実施形態では、１０Ｃ未満の充電レートとすることで、バッテリ２６の容量を１Ａｈ以上、２Ａｈ以下、回路に配置された図示しないＦＥＴのオン抵抗を１ｍΩとすると、消費電力は０．１Ｗ以上、０．４Ｗ以下となる。このように、本実施形態は、消費電力が抑えられ、放熱板が不要であるので、小型化、軽量化することができる。

また、本実施形態は、１０Ｃ以上の充電電流を使用する場合に比べて、発熱を抑制することができるので、各種部材の寿命への影響を抑制することができる。

本実施形態は、本体部制御回路７０のメモリには、バッテリ種類ごとの充電情報と、充電器種類ごとの充電器情報とが記憶されている。本実施形態では、充電情報及びバッテリ識別情報と、充電器情報と充電器識別情報とに基づいて、急速充電における高レートの充電電流の電流値を取得する。これらにより、本実施形態によれば、バッテリ２６の種類及び充電器１００の種類によらず、適切に急速充電することができる。

［第二実施形態］
図９ないし図１２を参照しながら、本実施形態に係る充電式クリーナ１０について説明する。図９は、第二実施形態に係る充電式クリーナの制御回路の一例を示すブロック図である。図１０は、第二実施形態に係る充電式クリーナの充電方法の一例を示すフローチャートであり、本体部制御回路における処理を示す図である。図１１は、第二実施形態に係る充電式クリーナの充電方法の一例を示すフローチャートであり、充電器制御回路における処理を示す図である。図１２は、第二実施形態に係る充電式クリーナの充電方法の一例を示すフローチャートであり、充電器制御回路における処理を示す図である。充電式クリーナ１０は、基本的な構成は第一実施形態の充電式クリーナ１０と同様である。以下の説明においては、充電式クリーナ１０と同様の構成要素には、同一の符号または対応する符号を付し、その詳細な説明は省略する。本実施形態では、本体部制御回路７０が調整回路を有していない点が第一実施形態と異なる。

本体部制御回路７０は、バッテリ２６を充電する際に、充電器制御回路（充電器制御部）１１０に対して、バッテリ２６を充電するのに必要な充電電流と充電電圧との少なくともどちらかを調整して出力するように電流調整の制御信号を出力する。また、本体部制御回路７０は、セル温度と充電電流特性及び充電電圧特性とに基づいて、電流値と電圧値とが上限値を超過しない範囲において、電流調整の制御信号を出力する。本実施形態では、本体部制御回路７０は、調整回路を有していない。

電流調整の制御信号とは、充電器１００において生成し出力する充電電流の電流値と充電電圧の電圧値との少なくともどちらかを含む。

充電器１００は、差込プラグ１０１と、アダプタケース１０２と、電線１０３と、ＤＣプラグ１０４とに加えて、充電器制御回路１１０を有する。

充電器制御回路１１０は、演算処理を行うＣＰＵと、プログラムを格納したメモリとを備える。充電器制御回路１１０は、本体部制御回路７０から電流調整の制御信号に基づいて、充電電流の電流値と充電電圧の電圧値との少なくともどちらかを調整して出力する。

次に、図１０ないし図１２を用いて、充電式クリーナ１０の充電方法について説明する。

まず、図１０を用いて、充電式クリーナ１０のバッテリ２６を充電する際における、制御回路基板６０の本体部制御回路７０における処理について説明する。ステップＳ３００ないしステップＳ３６０、ステップＳ３８０、ステップＳ４００の処理は、図８に示すフローチャートのステップＳ１００ないしステップＳ１６０、ステップＳ１８０、ステップＳ２００と同様の処理を行う。

本体部制御回路７０は、充電器１００において充電電流を調整させて急速充電を実行する（ステップＳ３７０）。より詳しくは、本体部制御回路７０は、充電情報とバッテリ識別情報と充電器情報と充電器識別情報とに基づいて、バッテリ２６を急速充電する高レートの充電電流の電流値を取得する。また、本体部制御回路７０は、予め記憶されたセル温度に対する充電電流特性及び充電電圧特性に基づいて、急速充電する高レートの充電電流の電流値を取得してもよい。本体部制御回路７０は、充電器１００に対して、取得した電流値の高レートの充電電流を生成するよう電流調整の制御信号を出力する。そして、本体部制御回路７０は、充電器１００で生成された高レートの充電電流を充放電経路Ｐ１３を介してバッテリ２６に出力する。

本体部制御回路７０は、充電器１００において充電電流を調整させて低速充電を実行する（ステップＳ３９０）。本体部制御回路７０は、充電電流特性及び充電電圧特性に基づいて、低レートの充電電流の電流値を取得してもよい。本体部制御回路７０は、充電器１００に対して、算出した電流値の高レートより低い低レートの充電電流を生成するよう電流調整の制御信号を出力する。そして、本体部制御回路７０は、充電器１００で生成された低レートの充電電流を充放電経路Ｐ１３を介してバッテリ２６に出力する。

つづいて、図１１を用いて、充電式クリーナ１０のバッテリ２６を充電する際における、充電器１００の充電器制御回路１１０における処理について説明する。

充電器制御回路１１０は、充電器１００が本体ユニット２０に接続されているかを判定する（ステップＳ５００）。充電器制御回路１１０は、充電器１００が接続されていると判定する場合（ステップＳ５００でＹｅｓ）、ステップＳ５１０に進む。充電器制御回路１１０は、本体ユニット２０のＤＣジャック２８に充電器１００のＤＣプラグ１０４が接続されると、本体ユニット２０に接続されていると判定する。充電器制御回路１１０は、本体ユニット２０に接続されていると判定しない場合（ステップＳ５００でＮｏ）、ステップＳ５００の処理を再度実行する。

充電器制御回路１１０は、充電器１００の充電器識別情報を信号経路Ｐ１２を介して本体部制御回路７０に出力する（ステップＳ５１０）。

つづいて、図１２を用いて、充電式クリーナ１０のバッテリ２６を充電する際における、充電器１００の充電器制御回路１１０における処理について説明する。

充電器制御回路１１０は、本体部制御回路７０から充電電流を調整する電流調整の制御信号を受信したかを判定する（ステップＳ６００）。充電器制御回路１１０は、電流調整の制御信号を受信したと判定する場合（ステップＳ６００でＹｅｓ）、ステップＳ６１０に進む。充電器制御回路１１０は、電流調整の制御信号を受信したと判定しない場合（ステップＳ６００でＮｏ）、ステップＳ６００の処理を再度実行する。

充電器制御回路１１０は、電流調整の制御信号に基づいて充電電流を調整する（ステップＳ６１０）。

充電器制御回路１１０は、調整した充電電流を本体部制御回路７０に出力する（ステップＳ６２０）。

本実施形態では、本体部制御回路７０は、充電器１００に急速充電時には高レートの充電電流を生成して出力させ、低速充電時には急速充電時より低レートの充電電流を生成して出力させる。本実施形態は、高レートの充電電流で急速充電することができる。

本実施形態によれば、充電器１００で電流調整を行い、制御回路基板６０に充電電流と充電電圧とを制御する電子部品が配置されていない。本実施形態によれば、本体ユニット２０を小型化、軽量化することができる。これにより、本実施形態は、充電式クリーナ１０の使用時のユーザの負担を軽減することができる。

本実施形態は、充電器１００で電流調整を行い、制御回路基板６０に充電電流と充電電圧とを制御する電子部品が配置されていない。本実施形態は、本体ユニット２０において発熱する電子部品の数を抑制することができる。本実施形態によれば、本体ユニット２０に配置された各種部材を長寿命化することができる。

上記の充電器１００の電線１０３は、アダプタケース１０２に対して着脱可能としてもよい。これにより、電線１０３が断線した場合、容易に交換することができる。また、充電器１００の使用場所などに応じて、適切な長さの電線１０３に交換して使用することができる。

上記の本体ユニット２０には、バッテリ２６から外部の電子機器に給電可能なＵＳＢ端子を配置してもよい。これにより、例えば、災害時のように交流電源が停止したときなどに、ユーザの携帯用電子機器などに給電することができる。

上記のバッテリ２６は、バッテリ２６の電圧を検出可能としてもよい。バッテリ２６の電圧は、バッテリ２６の内部に配置された、図示しない監視回路によって検出可能である。監視回路は、バッテリ２６の電圧が閾値を超えたことを検出すると、検出情報をデジタル信号で本体部制御回路７０に出力可能である。本体部制御回路７０は、バッテリ２６において検出された電圧を取得可能である。本体部制御回路７０は、バッテリ２６において検出された電圧と、本体部制御回路７０において検出されたバッテリ２６の電圧とを比較することによって、充放電経路Ｐ１３における電圧降下を算出することが可能になる。これにより、バッテリ２６の電圧を誤認識することが抑制される。このようにして、より適切に充電を制御することができる。

上記では、バッテリ２６と本体部制御回路７０とは、信号線である信号経路Ｐ１２及び電線である充放電経路Ｐ１３を介して電気的に接続されているものして説明したが、電線が充放電経路Ｐ１３に加えて、信号経路Ｐ１２として機能してもよい。例えば、スイッチによって充放電を停止したとき、電線が信号経路Ｐ１２として機能するようにしてもよい。または、例えば、セル内のインダクタンス成分を使用して、情報を通信可能にしてもよい。

上記で説明した充電式クリーナ１０の構成は一例である。本体ユニット２０とパイプユニット３０とノズルユニット４０との組み合わせ及びそれぞれの形状はこれに限定されない。また、バッテリ２６は、ケース２１の内部または外部に着脱可能であっても、着脱不可能に組み付けられていてもよい。

１０…充電式クリーナ、２０…本体ユニット（本体部）、２１…ケース、２２…吸込口、２３…モータ、２４…吸込用ファン、２５…集塵フィルタ、２６…バッテリ、２７…ハンドル、２８…ＤＣジャック、３０…パイプユニット、３１…パイプ部材、４０…ノズルユニット、４１…連結部、４２…ヘッド部、５０…操作スイッチ、５１…駆動スイッチ、５２…停止スイッチ、５４…ＬＥＤ、６０…制御回路基板、７０…本体部制御回路（本体部制御部）、１００…充電器、１１０…充電器制御回路（充電器制御部）。

Claims (4)

1. モータによって空気とともに塵埃を吸込可能な吸込力を生じさせる本体部と、
   前記モータに電力を供給する充電式のバッテリと、
   前記バッテリを充電する充電器と、
   前記本体部に配置された本体部制御部と、
   を備え、
   前記本体部制御部は、前記バッテリから取得したセル電圧を示すセル電圧情報と、セル温度を示すセル温度情報と、前記バッテリを識別するバッテリ識別情報と、前記充電器から取得した前記充電器を識別する充電器識別情報とに基づいて、充電電流と充電電圧との少なくともどちらかを制御する、
   ことを特徴とする充電式クリーナ。
2. 前記本体部に配置され、前記充電器から出力される充電電流と充電電圧との少なくともどちらかを調整可能な調整回路部、
   を備え、
   前記本体部制御部は、前記調整回路によって、充電電流と充電電圧との少なくともどちらかを調整するよう制御する、
   請求項１に記載の充電式クリーナ。
3. 前記充電器に配置された充電器制御部、
   を備え、
   前記本体部制御部は、前記充電器制御部が、充電電流と充電電圧との少なくともどちらかを調整するよう制御する、
   請求項１に記載の充電式クリーナ。
4. 前記バッテリは、３Ｃ以上、１０Ｃ未満の充電レートで充電可能である、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の充電式クリーナ。

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