充电式电设备

摘要

使快速充电结束后的第一次的涓流充电中的充电电流的值与第二次以后的涓流充电中的充电电流的值不同。由此，例如能够在第一次的涓流充电中，以使惰性电池活性化并对其充电所需的电流值的充电电流进行充电，在第二次以后的涓流充电中，以补充电池的自然放电所需的电流值的充电电流进行充电。在第二次以后的涓流充电中，以补充电池的自然放电所需的电流值的充电电流进行充电，由此与以往那样以使惰性电池活性化并对其充电所需的固定的电流值持续进行涓流充电的情况相比，能够抑制充电所需的消耗电力。

权利要求

1.一种充电式电设备，具备：

由镍氢电池构成的二次电池；

开关元件，其设置于上述二次电池与电源之间；以及

控制单元，其具有测量时间的时间测量单元，基于从该时间测量单元输出的时间来控制作为上述开关元件的接通时间与断开时间的比率的占空比，由此控制向上述二次电池充入的充电电流的值，该充电式电设备的特征在于，

向上述二次电池的充电包括快速充电和涓流充电，该涓流充电用于以比上述快速充电时的充电电流小的值的电流对该快速充电结束后的上述二次电池进行充电，上述控制单元在上述快速充电结束后的第一次的涓流充电中，以使惰性电池活性化并对其充电所需的电流值的充电电流进行充电，在第二次以后的涓流充电中，以补充电池的自然放电所需的电流值的充电电流进行充电，上述控制单元使上述第二次以后的涓流充电中的充电电流的值为比上述第一次的涓流充电中的充电电流的值低的值。

2.根据权利要求1所述的充电式电设备，其特征在于，上述控制单元在上述快速充电与上述第一次的涓流充电之间或者/以及在第一次以后的各涓流充电之间插入充电中断时间。

说明书

充电式电设备

技术领域

[0001] 本发明涉及一种能够对内置的二次电池进行快速充电的充电式电设备，特别涉及一种具有涓流充电功能的充电式电设备。

背景技术

[0002] 近年来，随着电动剃刀等便携型的充电式电设备的发展，开始广泛使用镍氢电池(Ni-MH：Nickel metal hydride)作为二次电池。由于镍氢电池的普及，充电式电设备中的充电功能也得以进化，通过以比以往的充电电流大的充电电流进行快速充电而与以往的充电式电设备相比在短时间内完成充电的充电式电设备显著增加。在将该镍氢电池用作二次电池的充电式电设备中，为了对电池的自然放电进行补充以及为了使已变为惰性状态的电池活性化，在快速充电之后也以微小电流持续进行充电，该微小电流具有比快速充电时的充电电流值小的固定的电流值。利用这种具有固定的电流值的微小电流进行的充电称作涓流充电。

[0003] 另外，一般来说，在具备二次电池的充电式电设备中，为了防止二次电池的发热、破裂，需要防止二次电池的过充电。因此，以往在这种充电式电设备中，大多是使微计算机(microcomputer)具有检测二次电池的剩余容量的功能(剩余容量检测功能)，在微计算机检测出剩余容量已变为100%(满充电)时，结束向二次电池的充电。但是，在上述的使用剩余容量检测功能的满充电检测方法中，需要始终启动微计算机来至少对已充入二次电池的充电电流量以及从二次电池对负载放出的放电电流量进行管理，因此微计算机的耗电成为问题。

[0004] 另一方面，作为二次电池的镍氢电池(Ni-MH：Nickel metal hydride)具有以下的特性：在充电时，当其电池电压的值超过峰值后变为比峰值低的值时为几乎满充电的状态。利用该特性，在使用镍氢电池的充电式电设备中，微计算机在检测出电池电压的值超过峰值后变成了比峰值低的值时判定为已满充电而结束快速充电的充电式电设备增加(参照专利文献1)。根据该充电式电设备，与如上所述的以往的具有剩余容量检测功能的充电式电设备不同，无需始终启动微计算机来对充电电流量和放电电流量进行管理，因此能够削减耗电。

[0005] 但是，在上述的当电池电压的值超过峰值后变为比峰值低的值时结束快速充电的方式的充电式电设备中，仅利用快速充电无法使已变为惰性状态的镍氢电池(以下简称为惰性电池)成为满充电的状态。

[0006] 参照图8来说明上述的点。对于未变为惰性状态的通常的电池，若持续快速充电，则会如上所述那样在电池电压的值超过峰值后变为比峰值低的值时(例如图中示出的从充电开始起60分钟后)成为几乎满充电的状态。但是，一般来说，在对惰性电池进行快速充电的情况下，大多会在充电开始起的固定的时间以内示出与上述对应于满充电的电池电压峰值不同的电池电压峰值。因此，以往的这种设备大多会在电池电压超过与上述的本来的峰值不同的峰值时(例如图中的充电开始起5分钟后)误检测为二次电池已变为满充电的状态而在满充电之前结束快速充电。作为应对这种惰性电池中产生的充电不足的对策，以往的这种设备在快速充电后持续进行涓流充电，由此使惰性电池活性化并补充图中的双向箭头所示的通过快速充电无法充入的容量，对二次电池进行充电直到满充电的状态为止。

[0007] 专利文献1：日本特开平6-14472号公报

发明内容

[0008] 但是，在上述以往的在快速充电后持续进行涓流充电的充电式电设备中，以为了使惰性电池活性化并对其充电以及为了补充电池的自然放电这两方为目的，在快速充电后继续流动固定的电流值的涓流充电电流。因此，存在以下的问题。

[0009] 一般来说，使惰性电池活性化(并对其充电)所需的涓流充电电流的电流值比补充电池的自然放电所需的涓流充电电流的电流值大。因而，在使惰性电池暂时活性化而充电到满充电的状态之后，应该是只要以比此前小的值的充电电流进行涓流充电即可。但是，在以往的在快速充电后持续进行涓流充电的充电式电设备中，在快速充电之后，继续流动使惰性电池活性化并对其充电所需的固定的电流值的涓流充电电流，因此消耗电力产生浪费。

[0010] 本发明用于解决上述问题，其目的在于提供一种在涓流充电中能够使惰性电池活性化并对其充电、而且能够抑制充电所需的消耗电力的充电式电设备。

[0011] 为了解决上述问题，本发明的充电式电设备具备：能够充电的二次电池；开关元件，其设置于上述二次电池与电源之间；以及控制单元，其具有测量时间的时间测量单元，基于从该时间测量单元输出的时间来控制作为上述开关元件的接通时间与断开时间的比率的占空比，由此控制向上述二次电池充入的充电电流的值，该充电式电设备的特征在于，向上述二次电池的充电包括快速充电和涓流充电，该涓流充电用于以比上述快速充电时的充电电流小的值的电流对该快速充电结束后的上述二次电池进行充电，上述控制单元使上述快速充电结束后的第一次的涓流充电中的充电电流的值与第二次以后的涓流充电中的充电电流的值不同。

[0012] 在上述结构中，使快速充电结束后的第一次的涓流充电中的充电电流的值与第二次以后的涓流充电中的充电电流的值不同。由此，例如能够在第一次的涓流充电中，以使惰性电池活性化并对其充电所需的电流值的充电电流进行充电，在第二次以后的涓流充电中，以补充电池的自然放电所需的电流值的充电电流进行充电。因而，在第一次的涓流充电中，能够使惰性电池活性化并对其充电。另外，在第二次以后的涓流充电中，以补充电池的自然放电所需的电流值的充电电流进行充电，由此与以往那样以使惰性电池活性化并对其充电所需的固定的电流值持续进行涓流充电的情况相比，能够抑制充电所需的消耗电力。

[0013] 在该充电式电设备中，也可以是，上述控制单元在上述快速充电与上述第一次的涓流充电之间或者/以及在第一次以后的各涓流充电之间插入充电中断时间。

[0014] 在该充电式电设备中，期望的是，上述控制单元使上述第二次以后的涓流充电中的充电电流的值为比上述第一次的涓流充电中的充电电流的值低的值。

附图说明

[0015] 图1是作为本发明的一个实施方式所涉及的充电式电设备的电动剃刀以及适配器的电路结构图。

[0016] 图2是表示上述电动剃刀中的快速充电和涓流充电的模式的图表。

[0017] 图3是表示在上述电动剃刀中向通常的电池进行充电的情况以及向惰性电池进行充电的情况下的快速充电和涓流充电的模式的图表。

[0018] 图4是表示上述电动剃刀中的涓流充电的模式的变形例的图表。

[0019] 图5是表示上述电动剃刀中的涓流充电的模式的变形例的图表。

[0020] 图6是表示上述电动剃刀中的涓流充电的模式的变形例的图表。

[0021] 图7是表示上述电动剃刀中的涓流充电的模式的变形例的图表。

[0022] 图8是在以往的充电器中仅以快速充电无法使已变为惰性状态的镍氢电池成为满充电的状态这一点的说明图。

具体实施方式

[0023] 下面，参照附图来说明作为本发明的一个实施方式所涉及的充电式电设备的电动剃刀1。图1示出本实施方式的电动剃刀1(权利要求书中的充电式电设备)以及充电时与电动剃刀1连接的适配器11的电路结构。电动剃刀1是充电式的电动剃刀，具备作为负载的电动机2、向该电动机2供给电力的能够充电的二次电池3以及与二次电池3电连接的充电端子4a、4b。二次电池3是将多个标准电池电压的值为1.4V的镍氢电池串联连接而构成的。由多个镍氢电池构成的二次电池3具有以下的特性：在活性状态下，在从其剩余容量小于固定的阈值的状态起进行充电的情况下，当其电池电压的值超过峰值后变为比峰值低的值时成为几乎满充电的状态。向本电动剃刀1中的二次电池3的充电包括快速充电和涓流充电，该涓流充电用于以比快速充电时的充电电流小的值的电流对该快速充电结束后的二次电池3进行充电。

[0024] 上述的电动剃刀1具备控制装置整体的微计算机5(控制单元)以及开关元件6。微计算机5具有测量时间的计时器8(时间测量单元)，基于从该计时器8输出的时间来控制作为开关元件6的接通时间与断开时间的比率的占空比，由此控制向二次电池3充入的充电电流的值。另外，微计算机5基于从计时器8输出的时间，通过在规定时间的期间内使开关元件6保持为断开的状态，能够在快速充电与快速充电后的第一次的涓流充电之间或者/以及快速充电后的第一次以后的各涓流充电之间插入充电中断时间。

[0025] 开关元件6是n沟道增强型MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：金属氧化物半导体场效晶体管)。该开关元件6设置于二次电池3与适配器11之间(即二次电池3与商用电源20之间)。开关元件6根据从微计算机5经由线路L5输入到栅极的控制信号的电平的高(high)/低(low)来切换连结充电端子4a与二次电池3的+侧的路径的切断(断开)和连接(接通)。具体地说，在输入到开关元件6的栅极的控制信号的电平为高时，开关元件6的漏极-源极之间导通，将连结充电端子4a与二次电池3的+侧的路径连接起来，来向二次电池3进行充电。与此相对地，在输入到开关元件6的栅极的控制信号的电平为低时，开关元件6的漏极-源极之间不导通，将连结充电端子4a与二次电池3的+侧的路径切断，不向二次电池3进行充电。

[0026] 微计算机5的多个输入输出端子(未图示)分别与线路L0～L5连接。线路L0是用于检测向二次电池3的充电电流值的输入线路。微计算机5使输入到线路L0的电流流过设置于微计算机内部的电阻，测量由该电阻导致的压降的值，基于该压降的值来检测(判定)向二次电池3的充电电流值。另外，线路L1是用于检测二次电池3的+侧的电压值的输入线路。另外，接地线路(以下记为GND线路)L2是用于检测二次电池3的-侧的电压值的输入线路。微计算机5基于施加到线路L1的电压以及施加到GND线路L2的电压来检测二次电池3的电池电压的值。

[0027] 另外，线路L3是将二次电池3与微计算机5连接的电力供给用的输入线路。并且，线路L4是用于检测从二次电池3对电动机2放出的放电电流值的输入线路。微计算机5使输入到线路L4的电流流过设置于微计算机内部的电阻，测量由该电阻导致的压降的值，基于该压降的值来检测(判定)向电动机2的放电电流值。然后，微计算机5基于所检测出的放电电流值来防止过电流流过作为负载的电动机2。另外，线路L5是用于切换连结充电端子4a与二次电池3的+侧的(充电)路径的连接和切断的控制信号的输出线路。微计算机5根据基于输入到线路L0的电流而检测出的充电电流值的高低来调整(变更)作为开关元件6的接通时间与断开时间的比率的占空比，由此对向二次电池3充入的充电电流的值进行反馈控制。

[0028] 另外，上述的电动剃刀1还具备操作开关7。在使用电动剃刀1时，当由用户进行接通操作而使操作开关7短路时，二次电池3与电动机2电连接，从二次电池3向电动机2供给电力来驱动电动机2。

[0029] 接着，说明上述的适配器11。适配器11是将商用电源20的交流电力(电压)转换为直流电力(电压)来向电动剃刀1供给电力(电源)的转换电源。适配器11具有用于与商用电源20连接的连接端子12a、12b以及用于与电动剃刀1连接(用于供电)的供电端子17a、17b。在对二次电池3进行充电时，适配器11的连接端子12a、12b与商用电源20连接，适配器11的供电端子17a、17b与电动剃刀1连接，将基于从商用电源20供给的交流电力的直流电力供给到电动剃刀1。

[0030] 适配器11具备：二极管电桥13，其用于将从商用电源20输入的交流电压转换为脉动直流电压；以及平滑电容器C1，其用于使从二极管电桥13输出的脉动直流电压平滑化，将其转换为电压大致固定的直流电压。

[0031] 另外，适配器11还具备：控制电路14，其进行适配器整体的控制；以及降压电路15，其用于降低经由平滑电容器C1供给的直流电压。控制电路14基于经由二极管电桥13和平滑电容器C1供给的直流电压的电力来进行动作。另外，上述的降压电路15具有降压用的变压器18以及晶体管16，该晶体管16用于对向变压器18的初级侧线圈施加电压的状态和不施加电压的状态进行切换(转换)。晶体管16是NPN型的双极晶体管。

[0032] 控制电路14通过对经由输出线路L7向晶体管16的基极施加的电平的高/低进行切换，来对晶体管16的集电极-发射极之间的导通(ON)和非导通(OFF)进行切换。而且，控制电路14通过对晶体管16的集电极-发射极之间的导通和非导通进行切换，来对向变压器18的初级侧线圈施加电压的状态和不施加电压的状态进行切换(转换)。另外，控制电路14通过控制向晶体管16的基极施加的电平的高的时间与低的时间的比率，来控制集电极-发射极之间的导通(ON)时间与非导通(OFF)时间的比率(所谓的占空比)。由此，控制电路14将从变压器18的次级侧线圈输出的电力的电压控制为几乎固定的值。

[0033] 另外，适配器11具有变压器19，该变压器19用于检测在变压器18的次级侧线圈中感应出的电平。控制电路14经由输入线路L8和GND线路L9来检测在变压器19处感应出的电压的值，基于检测出的变压器19的电压值来对向晶体管16的基极施加的电压的占空比进行反馈控制。

[0034] 适配器11还具备：逆流防止用的二极管D1，从变压器18的次级侧线圈输出的脉冲状的电力输入该二极管D1；以及平滑电容器C2，其用于使从二极管D1输出的电力的电压值平滑化。

[0035] 接着，参照图2来说明本实施方式的电动剃刀1中的涓流充电方式。在本电动剃刀1中的涓流充电方式中，使快速充电结束后的第一次的涓流充电中的充电电流的值与第二次以后的涓流充电中的充电电流的值不同。具体地说，微计算机5使第二次以后的涓流充电中的充电电流的值(50mA)为比第一次的涓流充电中的充电电流的值(100mA)低的值。在此，第一次的涓流充电中的充电电流的值(100mA)是使已变为惰性状态的镍氢电池(以下简称为惰性电池)活性化并对其充电所需的电流值。另外，第二次以后的涓流充电中的充电电流的值(50mA)是补充电池的自然放电所需的涓流充电电流的电流值。

[0036] 另外，如图2所示，微计算机5在快速充电与第一次的涓流充电之间不插入充电中断时间(将快速充电后的中断时间设定为0小时)，但是在第一次以后的各涓流充电之间插入充电中断时间。具体地说，微计算机5通过控制开关元件6，来在以1000mA的电流值快速充电1小时之后，不中断充电而转变为第一次的涓流充电。然后，在第一次的涓流充电中以100mA的电流值充电8小时之后，使充电中断3.5小时。之后，微计算机5在第二次以后的各涓流充电中反复进行利用50mA的电流值进行的2.5时间的充电处理以及其后的3.5时间的充电中断处理。此外，在上述的第一次以后的各涓流充电之间插入的中断时间被设定为不影响电动剃刀1的使用的范围的时间(短到足以防止由于电动剃刀1自然放电、微计算机5的耗电而变得无法使用的时间)。

[0037] 在进行了上述图2所示的模式的涓流充电的情况下，即使在作为充电对象的二次电池3变成了惰性状态时，也能够满充电。下面，参照图3来说明这一点。图3是表示在本电动剃刀1中向通常的电池进行充电的情况以及向惰性电池进行充电的情况下的快速充电和涓流充电的模式的图表。本电动剃刀1也与专利文献1所示的以往的充电器同样地，采用如上述图8所示那样在电池电压的值超过峰值后变为比峰值低的值时结束快速充电的方式。因此，在作为充电对象的二次电池3为惰性电池的情况下，大多会在满充电之前结束快速充电。因而，如图3所示，与向通常的电池进行充电的情况相比，在向惰性电池进行充电的情况下，快速充电的时间变短，大多会产生充电不足。

[0038] 作为对应上述的惰性电池中产生的充电不足的对策，本电动剃刀1的微计算机5如图3的下部分所示的那样，在快速充电后的第一次的涓流充电中，以使惰性电池活性化并对其充电所需的电流值(100mA)充电8小时。通过该第一次的涓流充电，微计算机5一边使惰性状态的二次电池3活性化，一边补充图8中的双向箭头所示的以快速充电无法充入的容量，对二次电池3进行充电直到暂时满充电的状态为止。之后，微计算机5如图3的下部分所示那样，在第二次以后的各涓流充电中，进行用于补充电池的自然放电的充电。如上所述，在本电动剃刀1中，在第一次的涓流充电中，以使惰性电池活性化并对其充电所需的电流值进行充电，由此即使作为充电对象的二次电池3已变成惰性状态，也能够满充电。

[0039] 与此相对地，在作为充电对象的二次电池3为通常的电池时，二次电池3以快速充电充电到几乎满充电的状态，因此第一次的涓流充电中的充电目的主要是为了补充电池的自然放电。

[0040] 接着，参照图4至图7来说明在本电动剃刀1中进行的涓流充电的模式的变形例。图4所示的涓流充电的模式与图2所示的涓流充电的模式的不同点在于，在快速充电与第一次的涓流充电之间也插入充电中断时间。除此以外的点与图2所示的涓流充电的模式基本相同。其中，为了补充由于在快速充电与第一次的涓流充电之间插入中断时间而产生的(自然放电所导致的)剩余容量的不足，期望使第一次的涓流充电的时间比图2中的第一次的涓流充电的时间(8小时)长。或者，为了补充上述的剩余容量的不足，也可以使图4中的第一次的涓流充电的电流值比图2中的第一次的涓流充电的电流值(100mA)高。此外，上述的在快速充电与第一次的涓流充电之间插入的中断时间被设定为不影响二次电池3的活性化的范围的时间(短到不会影响活性化的程度的时间)。

[0041] 另外，图5所示的涓流充电的模式与图4所示的涓流充电的模式的不同点在于，在第一次以后的各涓流充电之间没有插入充电中断时间。除此以外的点与图4所示的涓流充电的模式基本相同。其中，在该涓流充电的模式中，在第一次以后的各涓流充电之间不插入充电中断时间而持续进行第二次的涓流充电，因此第二次的涓流充电的总时间增加。考虑到该第二次的涓流充电的总时间的增加，在图5的涓流充电的模式中，使第二次的涓流充电的电流值(20mA)比图4中的第二次以后的涓流充电的电流值(50mA)小。

[0042] 并且，图6所示的涓流充电的模式与图2所示的涓流充电的模式的不同点在于，在第一次以后的各涓流充电之间没有插入充电中断时间。除此以外的点与图2所示的涓流充电的模式基本相同。其中，在该涓流充电的模式中，在第一次以后的各涓流充电之间不插入充电中断时间而持续进行第二次的涓流充电，因此第二次的涓流充电的总时间增加。考虑到该第二次的涓流充电的总时间的增加，在图6的涓流充电的模式中，使第二次的涓流充电的电流值(20mA)比图2中的第二次以后的涓流充电的电流值(50mA)小。

[0043] 另外，图7所示的涓流充电的模式与图4所示的涓流充电的模式的不同点在于，使第二次的涓流充电的电流值(75mA)比第三次的涓流充电的电流值(50mA)高，除此以外的点与图4所示的涓流充电的模式基本相同。此外，第四次以后的涓流充电的电流值可以比第三次的涓流充电的电流值(50mA)低，也可以与第三次的涓流充电的电流值相同。

[0044] 如上所述，根据本实施方式的电动剃刀1，使快速充电结束后的第一次的涓流充电中的充电电流的值与第二次以后的涓流充电中的充电电流的值不同。即，使第二次以后的涓流充电中的充电电流的值为比第一次的涓流充电中的充电电流的值低的值。更具体地说，在第一次的涓流充电中，以使惰性电池活性化并对其充电所需的电流值的充电电流进行充电，在第二次以后的涓流充电中，以补充电池的自然放电所需的电流值的充电电流进行充电。因而，在第一次的涓流充电中，能够使惰性电池活性化并对其充电。另外，在第二次以后的涓流充电中，以补充电池的自然放电所需的电流值的充电电流来进行充电，由此与以往那样以使惰性电池活性化并对其充电所需的固定的电流值持续进行涓流充电的情况相比，能够抑制充电所需的消耗电力。

[0045] 另外，在本电动剃刀1中进行的涓流充电的模式为图2、图4、图5以及图7的模式的情况下，微计算机5在快速充电与第一次的涓流充电之间或者/以及在第一次以后的各涓流充电之间插入充电中断时间。由此，与以往那样以使惰性电池活性化并对其充电所需的固定的电流值持续进行涓流充电的情况相比，能够进一步抑制充电所需的消耗电力。

[0046] 此外，本发明并不限于上述实施方式的结构，能够在不变更发明的要旨的范围内进行各种变形。例如，在上述实施方式中，示出了本发明的充电式电设备为电动剃刀1的情况下的例子，但是例如也可以对便携式电话、便携式信息设备等充电式电设备应用本发明。另外，本发明的充电式电设备所具有的二次电池并不限于镍氢电池。并且，在上述的实施方式中，示出了开关元件6为MOSFET的情况下的例子，但是开关元件6也可以是双极型的晶体管。

[0047] 本申请基于日本专利申请2011-205027，通过参照上述专利申请的说明书和附图，结果是将其内容与本申请发明合为一体。另外，本申请发明虽然通过参照附图的实施方式进行了充分记载，但是能够进行各种各样的变更、变形，这对于具有该领域的常识之人来说是显而易见的。因此，这种变更和变形并不脱离本申请发明的范围，应该解释为包含于本申请发明的范围内。