JP2012023847A - 充電式電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池の残容量表示の精度を向上した充電式電気機器を提供することを課題とする。
【解決手段】二次電池１１の充電を開始した後、カウンタのカウント値が二次電池１１の満充電に対応した所定値Ｃ１に達した場合、もしくはスイッチング素子１３１をオン／オフ制御するスイッチング信号のデューティ比が二次電池１１の満充電時の充電電流に対応した所定値Ｄ以下になった場合に、表示部１５に二次電池１１が満充電状態であることを示す満充電表示を制御回路１４の制御の下に行うことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池を充電する電気機器に関し、特に二次電池の充電時に二次電池の残容量を表示する充電式電気機器に関する。

従来、この種の技術としては、例えば以下に示す文献に記載されたものが知られている（特許文献１参照）。この文献には、二次電池の充電モード時に、一定時間毎にカウント値をアップカウントして現在の電池容量を仮想的に見積もり、カウント値に対応して電池容量表示部における表示動作に連動性をもたせる技術が記載されている。

特開平７−２６４７８２号公報

上記従来の技術では、充電動作と満充電表示とが連動していない場合には、満充電表示後の充電動作の継続により待機電力が増加するおそれがあった。このような要因や負荷の状態によって、カウント値と二次電池の残容量との間に誤差が生じるおそれがあった。すなわち、カウント値＜＜二次電池の実際の残容量となり、カウント値によって見積もられる二次電池の残容量が実際の二次電池の残容量よりもかなり少なくなり、両者の間に大きな誤差が生じるおそれがあった。

このような状態において、充電動作を開始すると、二次電池が満充電状態になっているにもかかわらず、カウント値は満充電に対応した値に達しておらず、カウント値に対応した表示部では、満充電を精度良く表示することが困難になるおそれがあった。

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、二次電池の残容量表示の精度を向上した充電式電気機器を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る充電式電気機器は、スイッチング素子を介して二次電池に充電電流を供給して二次電池を充電し、充電電流は、スイッチング素子をオン／オフ制御するスイッチング信号のデューティ比で規定される充電式電気機器において、二次電池の充電時間に対応したカウント値を計数する計数手段と、計数手段で計数されたカウント値に対応した二次電池の残容量を表示する表示手段と、二次電池の充電を開始した後、計数手段のカウント値が二次電池の満充電に対応した第１の所定値に達した場合、もしくはスイッチング信号のデューティ比が二次電池の満充電時の充電電流に対応した所定値以下になった場合に、表示手段に二次電池が満充電状態であることを示す満充電表示を行う制御手段とを有することを特徴とする。

本発明に係る充電式電気機器は、カウント値が二次電池の満充電に対応した値に達した場合、もしくはデューティ比が満充電時の充電電流に対応した値以下になった場合に、満充電表示を行うようにしたので、より精度良く満充電の表示を行うことが可能となる。

本発明の実施形態１に係る充電式電気機器の構成を示す図である。 表示部のＬＥＤ１〜ＬＥＤ５とカウント値との対応関係を示す図である。 表示部のＬＥＤ１〜ＬＥＤ５が段階的に表示する様子を示す図である。 本発明の実施形態１に係る表示動作の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２に係る表示動作の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施形態１に係る一表示例を示す図である。 本発明の実施形態２に係る一表示例を示す図である。

以下、図面を用いて本発明を実施するための実施形態を説明する。

（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係る充電式電気機器の構成を示す図である。図１に示す実施形態１の機器は、二次電池１１、電流供給源１２、充電回路１３、制御回路１４ならびに表示部１５を備えて構成されている。本発明の充電式電気機器は、例えば電気かみそり、電動バリカン、脱毛器、電動歯ブラシなどに適用することができる。

二次電池１１は、例えばニッケル水素電池やニカド電池（ニッケル・カドミウム電池）などの電池で構成され、充電回路１３を介して電流供給源１２から与えられる充電電流によって充電される。

電流供給源１２は、充電回路１３に直流電流を供給し、この直流電流は例えばＡＣアダプターを介して１００Ｖ〜２４０Ｖ程度の交流の商用電源から供給される。

充電回路１３は、トランジスタなどのスイッチング素子１３１を備え、このスイッチング素子１３１は、二次電池１１と電流供給源１２との間に接続されている。スイッチング素子１３１は、電流供給源１２から与えられる直流電流を受けて、スイッチング信号に基づいてスイッチング素子１３１をオン／オフ制御するＰＷＭ制御により二次電池１１に供給される充電電流を制御調整する。

制御回路１４は、本充電式電気機器の動作を制御する制御中枢として機能し、プログラムに基づいて各種動作処理を制御するコンピュータに必要な、ＣＰＵや記憶装置等のハードウェア資源を備えた例えばマイクロコンピュータ等により実現される。したがって、制御回路１４を構成するマイクロコンピュータのＣＰＵで処理プログラムが実行されることによって、二次電池１１の充電動作ならびに残容量を表示するための各種機能が実現される。

制御回路１４は、充電回路１３のスイッチング素子１３１にスイッチング信号を与え、このスイッチング信号に基づいてスイッチング素子１３１をオン／オフ制御することで、可変制御されるデューティ比でＰＷＭ制御を行う。このＰＷＭ制御において、スイッチング信号のデューティ比を可変制御することで充電電流が増減制御される。これにより、制御回路１４は、例えば二次電池１１の電池電圧に応じた所望の充電電流を二次電池１１に供給して、二次電池１１を充電制御する。なお、二次電池１１の電池電圧とデューティ比との関係は、例えば予め設定されてテーブルデータとして制御回路１４の記憶装置などに記憶されて用意されている。二次電池１１の充電動作において、二次電池１１の電池電圧が上昇して残容量が満充電に近づくにしたがって、スイッチング信号のデューティ比が小さくなり充電電流が少なくなるように制御される。

制御回路１４は、充電動作時に一定時間毎にカウント値を加算（カウントアップ）するカウンタ（計数手段）を備えている。このカウンタは、上述したようにそのカウント値により二次電池１１の現在の残容量を仮想的に見積もり、カウント値に基づいて表示部１５における表示動作が行われる。カウント値は、例えば０〜１００の値を増減し、カウント値０〜１１で残容量が０〜２０％の範囲、カウント値１２〜３３で残容量が２１〜４０％の範囲、カウント値３４〜５５で残容量が４１〜６０％の範囲、カウント値５６〜７７で残容量が６１〜８０％の範囲、カウント値７８〜１００で残容量が８１〜１００％の範囲となるように設定されている。制御回路１４は、カウンタをカウントアップ制御して、任意のカウント値に設定制御する機能を備えている。

表示部１５は、縦列配置された５個の発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ５で構成されている。表示部１５は、ＬＥＤ１〜ＬＥＤ５が図２に示すように上記カウンタのカウント値に対応して割り当てられている。図２において、ＬＥＤ１は、カウント値０〜１１に対応して割り当てられ、ＬＥＤ２は、カウント値１２〜３３に対応して割り当てられ、ＬＥＤ３は、カウント値３４〜５５に対応して割り当てられ、ＬＥＤ４は、カウント値５６〜７７に対応して割り当てられ、ＬＥＤ５は、カウント値７８〜１００に対応して割り当てられている。

表示部１５は、二次電池１１の充電動作において、カウンタの現在のカウント値に対応したＬＥＤは点滅、現在のカウント値よりも小さいカウント値に対応したＬＥＤは点灯、現在のカウント値よりも大きいカウント値に対応したＬＥＤは消灯して表示される。例えばカウント値が「５０」の場合には、表示部１５は、ＬＥＤ１，ＬＥＤ２が点灯し、ＬＥＤ３が点滅し、ＬＥＤ４，ＬＥＤ５が消灯して二次電池の充電状態（残容量）を表示する。

表示部１５は、制御回路１４の制御の下に、５個のＬＥＤ１〜ＬＥＤ５により二次電池１１の残容量を５段階に順を追って段階的に表示可能に制御される。すなわち、図３に示すように、ＬＥＤ１が点滅して点灯した後、ＬＥＤ２が点滅して点灯するといったように、ＬＥＤ１→ＬＥＤ２→ＬＥＤ３→ＬＥＤ４→ＬＥＤ５の順序で段階的に点滅、点灯表示される。

図４は二次電池１１の充電時における表示部１５の表示動作処理の手順を示すフローチャートである。

図４において、先ずカウント値によって見積もられる二次電池１１の残容量が実際の二次電池１１の残容量よりも少ない状態において、制御回路１４の制御の下に二次電池１１に充電電流が供給されて二次電池１１の充電が開始されると、予め設定された一定時間毎にカウンタがカウントアップしてカウント値が加算される（ステップＳ４０１）。その後、カウント値が所定値Ｃ１、ここでは「１００」に達したか否かを判定する（ステップＳ４０２）。

判定の結果、カウント値が所定値Ｃ１＝１００に達した場合は、二次電池１１は満充電されて残容量１００％であると推定して、表示部１５のすべてのＬＥＤ１〜ＬＥＤ５を点灯して、満充電であることを表示する（ステップＳ４０３）。一方、カウント値が所定値Ｃ１＝１００に達していない場合には、二次電池１１はいまだ満充電されていないものと推定して、先のステップＳ４０２に戻ってカウンタのカウントアップ動作を続ける。これにより、カウント値に対応したＬＥＤ１〜ＬＥＤ５が点滅、点灯制御されて表示される。

このようなステップＳ４０１〜Ｓ４０３で示す一連の処理と並行して、ステップＳ４０４〜Ｓ４０６に示す処理が実行される。すなわち、充電動作が開始されると、充電回路１３のスイッチング素子１３１に供給されるスイッチング信号のデューティ比を検出する（ステップＳ４０４）。続いて、スイッチング信号のデューティ比が予め設定された所定値Ｄ以下であるか否かを判定する（ステップＳ４０５）。ここで、所定値Ｄは、二次電池１１が満充電状態に充電されたときに二次電池１１に供給される充電電流を生成するスイッチング信号のデューティ比の値に設定される。

判定の結果、デューティ比が所定値Ｄ以下になった場合は、二次電池１１は満充電されて残容量１００％であると推定し、先ずカウンタのカウント値を所定値Ｃ１、ここでは「１００」に変更する（ステップＳ４０６）。その後、表示部１５のすべてのＬＥＤ１〜ＬＥＤ５を点灯して、満充電であることを表示する（ステップＳ４０３）。

一方、デューティ比が所定値Ｄ以下でない場合には、二次電池１１はいまだ満充電されていないものと推定して、先のステップＳ４０４に戻ってデューティ比の検出動作を続ける。

このように、上記実施形態１においては、カウント値に連動した表示部１５の表示動作と並行して、充電電流を規定するスイッチング信号のデューティ比が二次電池１１の満充電ときの充電電流に対応した値以下になったときに、表示部１５に満充電を表示するようにしている。これにより、カウント値が満充電に対応した値でない場合でも、表示部１５に二次電池１１が満充電になったことを表示することが可能となり、カウンタ値だけに基づいて満充電を表示していた従来に比べて、満充電表示の精度を向上することができる。

（実施形態２）
図５は本発明の実施形態２に係る、二次電池１１の充電時における表示部１５の表示動作処理の手順を示すフローチャートである。図５のフローチャートに示す手順の特徴とするところは、先の図４に示す手順に比べて、充電を開始した後、図４のステップＳ４０１ならびにステップＳ４０４で示す処理の前に、ステップＳ５０１、Ｓ５０２の処理を追加したことであり、他は先の図４と同様である。したがって、図５において、ステップＳ５０３〜Ｓ５０５は図４のステップＳ４０１〜Ｓ４０３と同様の処理であり、ステップＳ５０６〜Ｓ５０８は図４のステップＳ４０４〜Ｓ４０６と同様の処理である。

図５において、先ず二次電池１１の充電を開始すると、予め設定された一定時間毎にカウンタがカウントアップしてカウント値が加算される（ステップＳ５０１）。その後、カウント値が所定値Ｃ２、ここでは「９０」に達したか否かを判定する（ステップＳ５０２）。

判定の結果、カウント値が所定値Ｃ２＝９０に達していない場合には、二次電池１１は満充電されていないものと推定して、先のステップＳ４０２に戻ってカウンタのカウントアップ動作を続ける。これにより、カウント値に対応したＬＥＤ１〜ＬＥＤ５が点滅、点灯制御されて表示される。一方、カウント値が所定値Ｃ２＝９０に達した場合は、二次電池１１は満充電されていないが、満充電状態の９０％程度の残容量まで充電されたものと推定し、表示部１５のＬＥＤ５を点滅表示する。

その後、先の図４に示す手順と同様の処理を実行して、二次電池１１が満充電状態と判定された後満充電の表示を行う。

先の実施形態１における処理手順において、例えばカウント値が「２０」で二次電池１１の残容量が概ね満充電の状態で充電を開始すると、表示飛びが発生するおそれがあった。

このような状態においては、カウント値が「２０」に対してデューティ比は既に所定値Ｄ以下になっている。このため、カウント値は「２０」から「１００」に変更され、図６に示すように、カウント値「２０」に対応したＬＥＤ２が点滅している状態から、瞬時にＬＥＤ２〜ＬＥＤ５が点灯して満充電の表示状態に移行する。このような表示形態では、表示部１５を視認している者に違和感を与えるおそれがあった。

そこで、この実施形態２では、上述した処理を追加することで、図７に示すように、カウント値に対応して順次ＬＥＤが点滅、点灯表示されてＬＥＤ５が点滅表示された後、ＬＥＤ５が点灯して満充電の表示を行うことが可能となる。これにより、表示部１５において、表示飛びが発生することは抑制され、使用者に違和感を与えることは回避される。

１１…二次電池
１２…電流供給源
１３…充電回路
１４…制御回路
１５…表示部
１３１…スイッチング素子

Claims (3)

1. スイッチング素子を介して二次電池に充電電流を供給して前記二次電池を充電し、前記充電電流は、前記スイッチング素子をオン／オフ制御するスイッチング信号のデューティ比で規定される充電式電気機器において、
   前記二次電池の充電時間に対応したカウント値を計数する計数手段と、
   前記計数手段で計数されたカウント値に対応した前記二次電池の残容量を表示する表示手段と、
   前記二次電池の充電を開始した後、前記計数手段のカウント値が前記二次電池の満充電に対応した第１の所定値に達した場合、もしくは前記スイッチング信号のデューティ比が前記二次電池の満充電時の充電電流に対応した所定値以下になった場合に、前記表示手段に前記二次電池が満充電状態であることを示す満充電表示を行う制御手段と
   を有することを特徴とする充電式電気機器。
2. 前記表示手段は、前記二次電池の残容量を段階的に表示する
   ことを特徴とする請求項１に記載の充電式電気機器。
3. 前記制御手段は、前記二次電池の充電を開始した後、前記計数手段のカウント値が前記第１の所定値に達する前であって、前記カウント値が第２の所定値に達するまでは、前記表示手段に前記計数手段のカウント値に対応した前記二次電池の残容量を表示する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の充電式電気機器。

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