JP7061007B2

JP7061007B2 - 電気機器

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Inventors: 陽介矢嶋
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Description

本発明の実施形態は、二次電池からの給電により動作する電動部を備えた電気機器に関する。

従来から二次電池からの放電により電動部を動作させる電気機器では、二次電池が所定の電圧に下がるまで放電したら、電動部が動作可能な電圧が未だ残っていたとしても、電動部を停止させることが一般的である。こうすることで二次電池を放電させすぎた状態（以下、「深放電」と呼ぶ）を避けて、安全性を確保したり、二次電池の劣化を抑えたりすることができる。このような二次電池の安全制御に関する技術は、電気機器の利便性との両立を図りながら、開発が進められている。

特開２００２－５１９５７号公報

本発明は、電気機器における二次電池の安全制御と利便性との両立について従来の技術を改善することを目的とする。

実施形態の電気機器は、電動部と、電圧検出部と、入力部と、動作開始制御部と、電圧設定部と、を有する。電動部は、二次電池からの給電により動作する。電圧検出手段は、二次電池の電圧を検出する。入力部は、電動部の動作開始について外部からの指示を入力する。動作開始制御部は、二次電池の電圧が所定電圧より大きいときに外部からの指示が入力部により入力されると、電動部が動作開始するよう制御する。電圧設定部は、電動部の動作終了時における二次電池の電圧の変化量に基づいて所定電圧を設定する。電圧設定部は、電動部の動作停止のタイミングでの第１の電圧と、この停止から所定時間後の第２の電圧と、の差を変化量とする。または、電圧設定部は、電動部の動作開始時における二次電池の電圧の変化量に基づいて所定電圧を設定する。電圧設定部は、電動部の動作開始の直前のタイミングでの二次電池の第１の電圧と、この動作開始から所定時間後の二次電池の第２の電圧と、の差を変化量とする。

第１の実施形態の電気機器の斜視図である。同上電気機器を示す回路ブロック図である。同上電気機器の二次電池の電圧と時間との関係の一例を示すグラフである。同上電気機器の制御を示すフローチャートである。第２の実施形態の電気機器の制御を示すフローチャートである。

以下、第１の実施形態の構成を、図面を参照して説明する。

図１において、11は電気機器としての電気掃除機を示す。この電気掃除機11は、本実施形態において、電気機器本体としての掃除機本体15と、この掃除機本体15に接続された長尺状の風路体16とを備えた、いわゆるスティック型のコードレス電気掃除機である。

また、この電気掃除機11は、集塵部22を備えている。さらに、この電気掃除機11は、電動部である電動送風機23を備えている。また、電気掃除機11は、制御手段としての制御部24を備えている。さらに、この電気掃除機11は、電源部としての二次電池25を備えている。また、この電気掃除機11は、電動送風機23などの動作開始について外部からの指示が入力される設定部としての設定ボタン26を備えている。さらに、この電気掃除機11は、二次電池25の充電用の図示しない端子を備えている。また、この電気掃除機11は、図２に示すように、電圧検出手段としての電圧検出部28を備えている。さらに、この電気掃除機11は、温度検出手段としての温度検出部29を備えている。

図１に示す集塵部22は、含塵空気から塵埃を分離して捕集するものである。この集塵部22は、例えば掃除機本体15に設けられている。例えば、この集塵部22は、集塵カップなどの集塵装置でもよいし、フィルタや紙パックなどでもよい。

電動送風機23は、電動機によりファンを回転させることで負圧を生じさせ、含塵空気を集塵部22へと吸い込むものである。この電動送風機23は、掃除機本体15に収容されている。

制御部24は、例えばマイコンなどを備えた制御基板である。この制御部24は、設定ボタン26により設定された動作状態、例えば強モード、弱モード、停止などに電動送風機23を設定するものである。すなわち、この制御部24は、二次電池25から電動送風機23への通電量を制御するものである。本実施形態では、例えばこの制御部24は、図２に示すように、二次電池25から電動送風機23への通電のオンオフを切り換えるスイッチ素子などの素子31のオンオフを切り換えることで、二次電池25から電動送風機23への通電量を制御する。そして、この制御部24は、電動送風機23に供給される電流の大きさを変えることで、各動作状態に対応するように電動送風機23の出力を調整する。また、この制御部24は、電動送風機23の動作モードのそれぞれにおいて、電動送風機23を所定の動作電流となるように定電流制御している。すなわち、この制御部24には、例えば各動作モードのそれぞれに対応した動作電流が設定されている。例えば、強モードの場合には、１４Ａが設定され、弱モードの場合には、３Ａが設定されている。これら動作電流は、二次電池24の充電状態に応じて変えることもできる。

さらに、この制御部24は、二次電池25から生成された例えば５Ｖなどの所定の電源32から給電される。すなわち、この制御部24は、二次電池25を電源としている。そして、この制御部24は、掃除機本体15に収容されている。

二次電池25は、例えば複数の電池セルを有する電池パックである。この二次電池25としては、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池などが用いられる。また、この二次電池25は、掃除機本体15に収容されている。さらに、この二次電池25は、電動送風機23の排気により冷却される位置に配置されている。

設定ボタン26は、ユーザの操作により、電動送風機23の動作モードなどを設定するものである。本実施形態において、例えばこの設定ボタン26は、図１に示すように、把持部としてのハンドル33に配置されている。このハンドル33は、例えば掃除機本体15に設けられている。

端子は、二次電池25の充電用の図示しない充電手段(充電体)と電気的に接続されるものである。充電手段としては、例えば収納台としての機能を有する充電装置(充電台)や収納台としての機能を有さないＡＣアダプタなどが用いられる。すなわち、充電手段側に充電回路を備えていてもよいし、電気掃除機11に予め充電回路が備えられていて充電手段からの給電により充電回路を介して二次電池25を充電してもよい。

図２に示す電圧検出部28は、二次電池25の電圧を検出するものである。この電圧検出部28は、二次電池25の電圧値を直接的に検出してもよいし、電圧値に対応する他の指標を検出するなど、間接的に検出してもよい。この電圧検出部28は、例えば掃除機本体15に収容されている。

温度検出部29は、二次電池25の温度を検出するものである。この温度検出部29は、二次電池25の温度を直接的、又は、間接的に検出している。この温度検出部29は、例えば掃除機本体15に収容されている。

そして、電圧検出部28および温度検出部29は、二次電池25に組み込まれていてもよいし、二次電池25とは別個に備えられていてもよい。

図１に示す風路体16は、内部に風路を区画し、掃除機本体15に接続された状態で電動送風機23の吸込側と連通する。この風路体16は、長尺状の延長管35を備えている。また、この風路体16は、吸込口体36を先端側である上流側に備えていてもよい。この吸込口体36としては、任意のものを用いることができるが、本実施形態では例えば床ブラシが用いられる。そして、風路体16は、全体として略直線状に形成されている。

なお、電気掃除機11は、風路体16を取り外して掃除機本体15のみで使用することにより、ハンディ型又は携帯型の電気掃除機として用いることもできる。

次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。

電気掃除機11は、二次電池25が充分に充電されて正常使用可能な状態で、設定ボタン26の操作に応じて制御部24が素子31のオンオフを制御することで電動送風機23への二次電池25からの通電量を制御し、電動送風機23が動作する。電気掃除機11は、電動送風機23の動作により発生した負圧によって、床面上の塵埃を空気とともに吸い込む。ユーザは、ハンドル33を把持し、吸込口体36を床面上で前後などに移動させることで、吸込口体36を介して集塵部22へと塵埃を吸い込む。集塵部22では、吸い込まれた含塵空気から塵埃を分離して捕集する。塵埃が分離された空気は、電動送風機23に吸い込まれてこの電動送風機23を冷却した後、掃除機本体15から排気される。そして、掃除が終了すると、ユーザが設定ボタン26により停止を指示することで、制御部24が電動送風機23への二次電池25からの通電量を低下させて、電動送風機23を停止させる。

本実施形態において、制御部24は、二次電池25の電圧および温度を、電圧検出部28および温度検出部29を介して監視している。すなわち、制御部24は、電圧検出部28および温度検出部29から出力される情報に基づいて二次電池25の電圧Ｖ、および、二次電池25の温度Ｔなどを監視している。

そして、この制御部24は、電動送風機23の動作により二次電池25の電圧Ｖが徐々に低下して第１の電圧V1以下となったとき(図３の実線に一例を示す)には、電動送風機23の動作を強制的に停止する。また、この制御部24は、動作開始時の二次電池25の電圧Ｖが所定電圧である第２の電圧V2より大きいときに設定ボタン26により動作開始について外部から指示が入力されると、電動送風機23が動作開始するように制御する、動作開始制御部である。つまり、本実施形態の制御部24は、二次電池25の電圧Ｖが第２の電圧V2以下であるときは、電動送風機23の動作開始を制限する。例えば、図３の二点鎖線に一例を示すように二次電池25が充電される場合、制御部24は、図３中の時間t1まで電動送風機23の動作を開始させない。このようにすることで、二次電池25の電圧Ｖが低い状態で電気掃除機11が繰り返し再起動されて二次電池25が放電させすぎた状態、つまり深放電状態となることを防止し、二次電池25の寿命低下を防止する。

第１の電圧V1は、二次電池25の放電終止電圧よりも高い電圧である。また、この第１の電圧V1は、例えば放電終止電圧に近い低電圧とすることができる。また、第２の電圧V2は、第１の電圧V1よりも高く、かつ、二次電池25の満充電状態での電圧よりも低い電圧である。

また、制御部24は、本実施形態において、電動送風機23の動作終了時における二次電池25の電圧の差すなわち変化量Δに応じて上記の第２の電圧V2を設定する、電圧設定部である。すなわち、二次電池25は、電動送風機23に対して電流が流れている状態と比較して、電動送風機23に対して電流が流れていない状態では内部抵抗に応じて電圧が高いことを利用し(図３に一例を示す)、制御部24では、これら電圧の差分から二次電池25の内部抵抗を想定し、この内部抵抗に基づいて第２の電圧V2を設定する。

具体的に、制御部24は、電気掃除機11の運転停止、すなわち電動送風機23の停止が設定ボタン26により指示された場合、あるいは、二次電池25の電圧Ｖが第１の電圧V1以下となって電動送風機23を強制的に停止させた場合、すなわち、電動送風機23の動作停止のタイミングで、電圧検出部28により検出された二次電池25の電圧Ｖを保持する(電圧Va)。この電圧Vaは、電動送風機23に対し電流が流れている状態での電圧となる。さらに、この停止から所定時間、例えば数秒後、制御部24は、電圧検出部28により検出された二次電池25の電圧Ｖを読み取る(電圧Vp)。この電圧Vpは、電動送風機23に対し電流が流れていない状態での電圧となる。次いで、制御部24は、電圧Vaと電圧Vpとの差(Vp－Va)を算出し、その算出値を変化量Δとする。そして、制御部24は、変化量Δに応じて第２の電圧V2を設定する。

さらに、第２の電圧V2の設定については、温度検出部29により検出した電動送風機23の動作終了時の二次電池25の温度Ｔを加味してもよい。また、制御部24は、変化量Δに応じて、電動送風機23の動作電流を低下させてもよい。これらの制御については後述する。

次に、上記の動作を、図４に示すフローチャートも参照しながらより詳細に説明する。

制御部24は、電圧検出部28および温度検出部29を介して二次電池25の電圧Ｖ、温度Ｔを取得するとともに、設定ボタン26からの出力を取得する(ステップS1)。

次いで、制御部24は、設定ボタン26から動作要求が出力されているか否かを判断する(ステップS2)。このステップS2において、動作要求が出力されていないと判断した場合には、ステップS1に戻る。一方、このステップS2において、動作要求が出力されていると判断した場合には、制御部24は、二次電池25の電圧Ｖが第２の電圧V2より大きい(Ｖ＞V2)か否かを判断する(ステップS3)。このステップS3において、電圧Ｖが第２の電圧V2より大きくない(Ｖ≦V2)と判断した場合には、ステップS1に戻る。一方、このステップS3において、電圧Ｖが第２の電圧V2より大きい(Ｖ＞V2)と判断した場合には、制御部24が電動送風機23の動作電流を設定する(ステップS4)。

このステップS4において、制御部24は、電動送風機23の動作電流を設定する。この動作電流は、動作モードに応じた電流となるように設定するが、二次電池25の電圧Ｖすなわち放電容量又は残量によっては、前回の使用時に測定した変化量Δに応じて低下させてもよい。すなわち、変化量Δが大きい場合、電動送風機23の動作電流が大きいと、大きい電圧降下が生じる。そのため、変化量Δに応じて、電動送風機23の動作電流を低下させることで、電圧降下を抑制し、例えば二次電池25の電圧Ｖが第２の電圧V2に近い状態で電動送風機23を動作させた場合などの深放電を抑制又は防止してもよい。二次電池25の放電容量は、例えば二次電池25の電圧Ｖと放電容量との対応を示す予め記憶されたデータ又はテーブルに基づき予測してもよい。この場合、例えば電動送風機23の動作開始直前の二次電池25の電圧Ｖと変化量Δとに応じて、動作電流を可変設定してもよいし、予め設定された動作電流に切り換えるようにしてもよい。このとき、例えば電動送風機23の動作電流が異なる複数の動作モードがある場合には、少なくとも相対的に動作電流が大きい動作モードでの動作電流を低下させてもよいし、相対的に電流が小さい動作モードでの動作のみを許可し、相対的に電流が大きい動作モードでの動作を制限するようにしてもよい。また、動作モードに拘らず、動作電流を低下させてもよい。なお、このように電動送風機23の動作電流を低下させた場合には、例えば二次電池25が満充電となったときなど、二次電池25が第２の電圧V2よりも大きい所定の第３の電圧になった場合に、電動送風機23の動作電流の低下を解除する制御をしてもよい。

そして、制御部24は、ステップS4で設定した動作電流となるように素子31のオンオフを切り換えて電動送風機23を動作させる(ステップS5)。

次いで、制御部24は、電圧検出部28および温度検出部29を介して二次電池25の電圧Ｖ、温度Ｔを取得するとともに、設定ボタン26から動作要求を取得する(ステップS6)。

さらに、制御部24は、設定ボタン26から動作モードの切り換え要求が出力されているか否かを判断する(ステップS7)。このステップS7において、動作モードの切り換え要求が出力されていると判断した場合には、ステップS4に戻る。一方、このステップS7において、動作モードの切り換え要求が出力されていないと判断した場合には、制御部24は、設定ボタン26から停止要求が出力されているか否かを判断する(ステップS8)。

このステップS8において、停止要求が出力されていると判断した場合には、制御部24は、二次電池25の電圧Ｖを保持し(電圧Va)、電動送風機23を停止させ(ステップS9)、後述するステップS11に進む。一方、このステップS8において、停止要求が出力されていないと判断した場合には、制御部24は、二次電池25の電圧Ｖが第１の電圧V1未満(Ｖ＜V1)であるか否かを判断する(ステップS10)。このステップS10において、電圧Ｖが第１の電圧V1未満でない(Ｖ≧V1)と判断した場合には、ステップS6に戻る。一方、このステップS10において、電圧Ｖが第１の電圧V1未満である(Ｖ＜V1)と判断した場合には、ステップS9に進む。

次いで、制御部24は、電動送風機23の停止から所定時間が経過したか否かを判断する(ステップS11)。このステップS11において、所定時間が経過していないと判断した場合には、ステップS11を繰り返す。一方、このステップS11において、所定時間が経過したと判断した場合には、制御部24は、電圧検出部28および温度検出部29を介して二次電池25の電圧Ｖ(電圧Vp)、および、温度Ｔを取得する(ステップS12)。

そして、制御部24は、電圧Vaと電圧Vpとの差(Vp－Va)、すなわち変化量Δに応じて第２の電圧V2を設定する(ステップS13)。したがって、本実施形態において、制御部24は、電気掃除機11の運転、すなわち電動送風機23の動作が停止する度に変化量Δを算出する。このステップS13の後、ステップS1に戻る。

このステップS13において、第２の電圧V2は、例えば変化量Δが相対的に大きいと判断した場合、相対的に大きく設定し、変化量Δが相対的に小さいと判断した場合、相対的に小さく設定する。なお、ステップS13においては、変化量Δに代えて、この変化量Δに対応して例えばオームの法則に基づき算出される、又は、予め記憶された変化量Δに対応するテーブルなどを用いて算出される二次電池25の内部抵抗に基づいて判断してもよい。この場合には、電動送風機23に流れる電流が必要になる。この電流は、電動送風機23の停止直前の動作状態での電流とする。すなわち、電動送風機23に複数の動作モードがある場合には、これら動作モードに応じて電動送風機23に流れる電流が異なり、また、電動送風機23が、床面の塵埃量などに応じて電流を可変させる自動モードの場合には、検出タイミングによって電動送風機23に流れる電流が異なるから、制御部24は、二次電池25の電圧Vaと電圧Vpとの差すなわち変化量Δと、この変化量Δを検出したときの電動送風機23の電流とに基づき第２の電圧V2を設定する。したがって、本実施形態において、第２の電圧V2の設定には、動作停止直前の電動送風機23の電流を考慮に入れてもよい。

そして、この第２の電圧V2は、例えば変化量Δと比例するように設定してもよい。また、第２の電圧V2は、例えば所定の基準電圧に対して、変化量Δと比例する電圧を加算又は減算して設定してもよい。さらに、第２の電圧V2は、基準電圧に対して変化量Δに応じた重み付けをしてもよい。また、変化量Δの大きさに応じて予め設定された数種類の電圧から第２の電圧V2を選択してもよい。このとき、例えば変化量Δが所定以下、又は所定以上の場合には第２の電圧V2を固定し、所定より大きい、又は所定未満の場合にのみ第２の電圧V2を可変させてもよい。

また、二次電池25の電圧Ｖと放電容量との対応を示す予め記憶されたデータに基づき二次電池放25の放電容量又は残量を予測し、この予測に応じて第２の電圧V2を補正してもよい。

さらに、第２の電圧V2の設定については、温度検出部29により検出した電動送風機23の動作終了時の二次電池25の温度Ｔを加味してもよい。すなわち、環境温度が高い場合や電動送風機23の動作停止直後など、二次電池25の温度Ｔが高い場合、相対的に内部抵抗は小さくなり、環境温度が低い場合や電動送風機23の動作停止から時間が経過しているときなど、二次電池25の温度Ｔが低い場合、相対的に内部抵抗は大きくなるから、例えばこの温度に応じて、電圧Ｖの差つまり変化量Δや内部抵抗、あるいは第２の電圧V2を補正してもよい。具体的に、温度Ｔが大きいほど二次電池25の内部抵抗が小さくなることから、温度Ｔが相対的に大きいときに電圧Ｖの差や内部抵抗を相対的に大きく、すなわち第２の電圧V2が高くなるように補正する。この補正は、例えば温度と比例するように設定してもよいし、温度に応じて重み付けをしてもよいし、温度の高さに応じて予め設定された数種類から選択してもよいし、温度Ｔが所定以下、又は所定以上の場合には第２の電圧V2を補正せず、所定より大きい、又は所定未満の場合にのみ第２の電圧V2を補正してもよい。

上述したように、上記第１の実施形態では、電動送風機23の動作終了時における二次電池25の電圧Ｖの変化量Δに基づいて第２の電圧V2を設定する。この電動送風機23の動作終了時は、その直前まで電動送風機23に給電するために放電していた二次電池25も温度Ｔが上昇していることから、二次電池25の内部抵抗が相対的に小さくなっており、電圧Ｖの差である変化量Δも相対的に小さくなる。したがって、この変化量Δに応じて第２の電圧V2を設定する場合には、第２の電圧V2も相対的に低く設定されることとなるから、電動送風機23の動作制限を相対的に低い電圧で解除可能となる。このため、二次電池25の放電時の深放電を避けつつ、従来よりも短時間での使用の再開が可能となり、例えば掃除の途中で二次電池25の電圧Ｖが低下し電動送風機23が停止した場合などの、掃除のやり残しがあるために可能な限り早期に掃除を再開したいなどのユーザのニーズに対応できる。

次に、第２の実施形態を図５を参照して説明する。なお、上記第１の実施形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

この第２の実施形態は、上記第１の実施形態の電圧Vaと電圧Vpとを測定するタイミングが、電動送風機23の動作開始時となっているものである。

すなわち、制御部24は、電動送風機23の動作開始時における二次電池25の電圧の変化量に基づき上記の第２の電圧V2を設定する。

具体的に、制御部24は、電気掃除機11の運転開始、すなわち電動送風機23の動作開始が設定ボタン26により指示された場合、すなわち、電動送風機23の動作開始の直前のタイミングで、電圧検出部28により検出された二次電池25の電圧Ｖを保持する(電圧Vp)。この電圧Vpは、電動送風機23に対し電流が流れていない状態での電圧となる。さらに、この動作開始から所定時間後、制御部24は、電圧検出部28により検出された二次電池25の電圧Ｖを読み取る(電圧Va)。この電圧Vaは、電動送風機23に対し電流が流れている状態での電圧となる。そこで、制御部24は、第２の電圧V2を設定する際に、これら電圧Vaと電圧Vpとの差(Vp－Va)を算出し、その算出値を変化量Δとし、この変化量Δに応じて二次電池25の内部抵抗を想定し、この変化量Δに基づき第２の電圧V2を設定する。

このとき、上記第１の実施形態と同様に、内部抵抗は、例えばオームの法則に基づき算出してもよいし、記憶された変化量Δに対応する内部抵抗又は放電容量のテーブルを参照して予想してもよい。オームの法則に基づき内部抵抗を算出する場合には、電動送風機23に流れる電流が必要になる。この電流は、電動送風機23の動作開始直後の動作状態での電流とする。したがって、本実施形態において、第２の電圧V2の設定には、動作開始直後の電動送風機23の電流を考慮に入れてもよい。

そして、これらの動作を、図５に示すフローチャートも参照しながら説明する。

本実施形態において、制御部24は、ステップS9，S11，S12の制御に代えて、以下のステップS20～S22の制御を備える。

ステップS3の後、制御部24は、電圧検出部28により検出した電圧Ｖを保持し(電圧Vp)、ステップS4に進む(ステップS20)。

また、ステップS5の後、制御部24は、電圧検出部28および温度検出部29を介して二次電池25の電圧Ｖ(電圧Va)、および、温度Ｔを取得し、これら電圧Ｖおよび温度Ｔを保持する(ステップS21)。

さらに、ステップS9に代えて、電動送風機23を停止し(ステップS22)、ステップS13に進む。

そして、ステップS13において、制御部24は、ステップS20で取得した電圧VpとステップS21で取得した電圧Vaを用いて、上記第１の実施形態と同様に第２の電圧V2を設定する。

このように、上記第２の実施形態では、電動送風機23の動作開始時における二次電池25の電圧Ｖの変化量Δに基づいて第２の電圧V2を設定する。この電動送風機23の動作開始時は、通常二次電池25が環境温度と略等しい、いわば充分に「冷えた」状態となっていることから、二次電池25の内部抵抗が相対的に大きくなっており、電圧Ｖの差すなわち変化量Δも相対的に大きくなる。したがって、この電圧Ｖの差に応じて第２の電圧V2を設定する場合には、第２の電圧V2も相対的に高く設定されることとなるから、電動送風機23の動作制限が相対的に高い電圧で解除可能となる。このため、例えば充電により二次電池25の電圧Ｖが第２の電圧V2を超えて電動送風機23の動作制限が解除されて間もなく電動送風機23を動作させた場合などに、二次電池25の内部抵抗が高いことにより大きな電圧降下が生じても二次電池25が容易に深放電状態となりにくく、かつ、従来よりも短時間での使用の再開が可能になる。

なお、上記第１の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせてもよい。すなわち、電動送風機23の動作開始時と動作終了時との双方のタイミングにおける二次電池25の電圧Ｖの変化量Δを検出してもよい。この場合には、それぞれの電圧Ｖの差のうち、例えば大きい方、あるいは小さい方又は大きくない方などのいずれか一方を選択して第２の電圧V2を設定することもできるし、これら変化量Δの平均値や適宜重み付けをした値などに基づいて第２の電圧V2を設定することもできる。

また、上記各実施形態において、電気掃除機11は、集塵部22を備えず、電動送風機23の排気によって塵埃を吹き飛ばすブロワなどとして構成することもできる。

さらに、電気機器は、電気掃除機11に限らず、例えば電動ドリルなどの電動工具などにも対応して適用できる。この場合、電動送風機23以外にも、例えばモータなどを電動部として用いることができる。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、制御部24が、電動送風機23の動作開始時と動作終了時との少なくともいずれかのタイミングにおける二次電池25の電圧Ｖの変化量に基づき第２の電圧V2を設定する、具体的には変化量Δが相対的に大きい場合に第２の電圧V2を相対的に高く設定する。このため、例えば劣化の度合いや二次電池25の温度、あるいは環境温度などによって異なる二次電池25の内部抵抗に対して、電動送風機23が動作開始可能な第２の電圧V2を、二次電池25の深放電を抑制しつつ可能な限り早期に動作を再開できるように適切に設定できる。

すなわち、例えば二次電池25の内部抵抗が相対的に小さい場合には、二次電池25の深放電を避けながら、第２の電圧V2を低く設定できて電動送風機23の動作制限をより早期に解除でき、電気掃除機11の早期の運転再開を可能としつつ、二次電池25の内部抵抗が相対的に大きい場合には、第２の電圧V2を相対的に高く設定できて、電動送風機23の動作時に二次電池25の内部抵抗に起因して大きな電圧降下が生じた場合でも二次電池25の深放電を抑制して電気掃除機11の早期の運転再開を可能とすることができる。

また、制御部24が、電動送風機23に供給される電流を変えて電動送風機23の出力を調整する機能を有し、二次電池25の電圧Ｖの変化量Δとこの変化量Δを検出したときの電動送風機23の電流とに基づき第２の電圧V2を設定するので、例えば複数の動作モードがある場合など、電動送風機23の出力に応じて電流が異なる場合でも、それぞれの電流に対応して生じる電圧降下に対して、二次電池25の深放電を抑制しつつ可能な限り早期に動作を再開できるように第２の電圧V2を設定できる。

また、制御部24が、二次電池25の電圧Ｖと放電容量との対応を示す予め記憶されたデータに基づき、二次電池25の電圧Ｖから予測されたこの二次電池25の放電容量に基づいて第２の電圧V2を設定することで、二次電池25の残っている放電容量を加味して第２の電圧V2をより精度よく設定できる。

また、制御部24が、電動送風機23の動作終了時の二次電池25の温度Ｔを加味して第２の電圧V2を設定することで、二次電池25の温度Ｔに応じて異なる内部抵抗をより精度よく予測することができ、第２の電圧V2の設定精度をより向上できる。例えば、二次電池25の本来の内部抵抗は相対的に大きいものの、電動送風機23の動作終了直後などの場合には二次電池25が発熱によって温度Ｔが高くなっていることで内部抵抗が相対的に小さくなっていることも想定されるため、温度Ｔを加味して第２の電圧V2を相対的に高く設定することで、第２の電圧V2を本来の内部抵抗に基づく値に接近させて設定でき、二次電池25の深放電を抑制できる。

さらに、制御部24は、電動送風機23の動作開始時と動作終了時との少なくともいずれかのタイミングにおける二次電池25の電圧Ｖの変化量Δに応じて、電動送風機23の動作電流を低下させるので、二次電池25の深放電を抑制しつつ可能な限り早期に動作を再開できるように第２の電圧V2を設定できる。

すなわち、例えば電圧Ｖの変化量Δから予測される二次電池25の内部抵抗が小さい場合などには、二次電池25の放電容量又は残量が少ない状態、すなわち二次電池25の電圧Ｖが相対的に低い状態から電動送風機23を動作させるときに、出力が小さい動作モードでの運転、あるいは各動作モードでの出力を抑制した状態での運転を可能とし、二次電池25の深放電を抑制できる。また、例えば電動送風機23の動作制限解除直後など、二次電池25の電圧Ｖが第２の電圧V2を超えてこの第２の電圧V2に近い場合でも、制御部24が電動送風機23の動作電流を低下させることで、電圧降下を抑制できるので、第２の電圧V2をより低く設定しても二次電池25の深放電を抑制可能になり、電気掃除機11がより早期に再動作可能になる。

また、第２の電圧V2は、電動送風機23の動作の度、すなわち電気掃除機11の運転の度に設定するので、二次電池25の内部抵抗の変動に対しても、適切に第２の電圧V2を設定できる。このため、例えば一旦第２の電圧V2を高く又は低く設定した場合でも、その後二次電池25の内部抵抗が変化すれば、その都度第２の電圧V2を変化させることができるので、二次電池25の状態に応じた第２の電圧V2を設定できる。

そして、電動部として電動送風機23を用いる電気掃除機11に適用することで、大電流を用いる電気掃除機11において、二次電池25を深放電から確実に保護しつつ、可能な限り短時間での使用の再開が可能となる。

また、上述した実施形態では、二次電池25が劣化すると二次電池25の電気抵抗が大きくなり、放電時における降下電圧量も大きくなることに着目して、二次電池25の劣化を推測していた。これに限られず、二次電池25が劣化すると放電容量が減っていくことに着目して、充電時間が短くなったことに応じて二次電池25の劣化を推測するようにしてもよい。すなわち、電気機器は、二次電池25の充電時間の長さを測定する充電時間測定部を備え、電圧設定部が、二次電池25の充電時間の変化に基づいて所定電圧を設定するようにしてもよい。この所定電圧は、電動部の動作開始を許容するか否かの閾値であり、上述の実施形態でいう「第２の電圧V2」である。所定電圧の設定の仕方は、二次電池25の電圧を一定量上げるのに掛かる充電時間が以前よりも短くなったことに応じて、所定電圧を以前よりも大きくなるようにする。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

11 電気機器としての電気掃除機
23 電動部である電動送風機
24 動作開始制御部および電圧設定部である制御部
25 二次電池
26 入力部としての設定ボタン
28 電圧検出手段としての電圧検出部
29 温度検出手段としての温度検出部

Claims

二次電池からの給電により動作する電動部と、
前記二次電池の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電動部の動作開始について外部からの指示を入力する入力部と、
前記二次電池の電圧が所定電圧より大きいときに前記外部からの指示が前記入力部により入力されると、前記電動部が動作開始するよう制御する動作開始制御部と、
前記電動部の動作終了時における前記二次電池の電圧の変化量に基づいて前記所定電圧を設定する電圧設定部と、
を具備し、
前記電圧設定部は、前記電動部の動作停止のタイミングでの第１の電圧と、この停止から所定時間後の第２の電圧と、の差を前記変化量とする
ことを特徴とした電気機器。
二次電池からの給電により動作する電動部と、
前記二次電池の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電動部の動作開始について外部からの指示を入力する入力部と、
前記二次電池の電圧が所定電圧より大きいときに前記外部からの指示が前記入力部により入力されると、前記電動部が動作開始するよう制御する動作開始制御部と、
前記電動部の動作開始時における前記二次電池の電圧の変化量に基づいて前記所定電圧を設定する電圧設定部と、
を具備し、
前記電圧設定部は、前記電動部の動作開始の直前のタイミングでの前記二次電池の第１の電圧と、この動作開始から所定時間後の前記二次電池の第２の電圧と、の差を前記変化量とする
ことを特徴とした電気機器。
前記電圧設定部は、前記電動部に供給される電流を変えて前記電動部の出力を調整する機能を有し、前記二次電池の前記第１の電圧と前記第２の電圧との差とこの差を検出したときの前記電動部の電流とに基づき前記所定電圧を設定する
ことを特徴とした請求項１又は２記載の電気機器。
前記電圧設定部は、前記二次電池の電圧と放電容量との対応を示す予め記憶されたデータに基づき、前記二次電池の前記第１の電圧と前記第２の電圧とから予測されたこの二次電池の放電容量に基づいて前記所定電圧を設定する
ことを特徴とした請求項１ないし３いずれか一記載の電気機器。
前記二次電池の温度を検出する温度検出手段を具備し、
前記電圧設定部は、前記電動部の動作終了時の前記二次電池の温度を加味して前記所定電圧を設定する
ことを特徴とした請求項１ないし４いずれか一記載の電気機器。
前記動作開始制御部は、前記変化量に応じて、前記電動部の動作電流を低下させる
ことを特徴とした請求項１ないし５いずれか一記載の電気機器。
前記電動部には、動作電流が異なる複数の動作モードが設定され、
前記動作開始制御部は、相対的に動作電流が大きい前記動作モードと、相対的に動作電流が小さい前記動作モードと、のいずれかの前記動作モードでの前記電動部の動作電流を低下させる
ことを特徴とする請求項６記載の電気機器。
前記電動部は、電動送風機である
ことを特徴とした請求項１ないし７いずれか一記載の電気機器。