CN105391105A - 充电式电气设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种充电式电气设备，在具备了经由连接器对外部设备进行电力供给的电源电路的充电式电气设备中，抑制该电源电路的待机时的消耗电力，并抑制电池电力的消耗。在从电池(12)接受电力供给进行工作的充电式电气设备中，具备：电压转换电路(40)，其经由连接器(20)对外部设备进行电力供给；检测电路(46)，其检测在连接器(20)连接外部设备的情况；以及控制电路(50)，其在由检测电路(46)检测到在连接器(20)连接了外部设备的情况下，接通开关元件(38、42)，使电压转换电路(40)工作。

Description

充电式电气设备

技术领域

本发明涉及从能够充放电的电池接受电力供给进行工作的充电式电气设备。

背景技术

以往，已知有能够可拆装地安装内置了能够充放电的电池的电池组，并从该安装的电池组接受电力供给使灯点亮的充电式灯(例如，参照专利文献1)。

另外，作为从电池接受电力供给进行工作的充电式电气设备，除了充电式灯以外，已知有充电式电动工具、吸尘器、园艺工具(割草机等)、收音机、…等各种电气设备。

专利文献1：日本特开2013－70504号公报

在这种充电式电气设备设置有能够充放电的电池，所以考虑利用该电池，对外部设备(例如，移动电话、智能手机等便携式设备)进行电力供给，并能够对外部设备内的二次电池进行充电。

而且，为此，在充电式电气设备设置用于插入USB(UniversalSerialBus：通用串行总线)插头的插口等用于经由规定的电缆对外部设备进行电力供给的连接器，并能够经由该连接器对外部设备进行电力供给即可。

但是，为此，需要使生成用于对外部设备进行电力供给的电源电压的电源电路一直工作，由于该电源电路的工作，存在充电式电气设备的消耗电力增加这样的问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于，在具备了经由连接器对外部设备进行电力供给的电源电路的充电式电气设备中，能够抑制该电源电路的待机时的消耗电力，并抑制电池电力的消耗。

在为了实现这样的目的而完成的本发明的充电式电气设备中，具备：连接器，其用于连接外部设备；电源部，其用于经由连接器对外部设备进行电力供给；以及连接检测部，其检测在连接器连接外部设备的情况。

而且，控制部基于连接检测部的检测结果，以在连接器连接了外部设备时向电源部的供给电力增加的方式，控制从电池向电源部的供给电力。

因此，根据本发明，在连接器未连接外部设备，而不需要向外部设备的电力供给时，能够抑制向电源部的供给电力，抑制电池电力的消耗。换句话说能够实现充电式电气设备的省电化。

这里，也可以连接检测部构成为，根据连接器的电源端子电压的变化来检测在连接器连接外部设备的情况，控制部构成为，若由该连接检测部检测到在连接器连接了外部设备，则使向电源部的供给电力增加。

另外，也可以电源部构成为，在流过连接器的电流在规定范围内的情况下，以连接器的电源端子电压成为恒定电压的方式，对外部设备进行电力供给，并且，若流过连接器的电流达到规定的上限值，则使连接器的电源端子电压降低，将流过连接器的电流限制在上限值以下。

这样一来，能够将从电源部向外部设备的供给电力抑制在规定电力以下，防止电源部成为过热状态。

另外，也可以控制部构成为，若流过连接器的电流为规定的下限值以下，则减少或者切断向电源部的供给电力。

这样一来，通过在不需要向与连接器连接的外部设备的电力供给时，使电源部的工作停止，或者，抑制电源部的工作，能够减少流过电源部的待机电流，实现进一步的省电化。

另外，也可以在充电式电气设备设置检测电池的电压的电压检测部，在由电压检测部检测出的电池电压是过放电阈值电压以下时，控制部进行用于保护电池而防止过放电的规定的保护工作。

而且，在该情况下，也可以过放电阈值电压根据连接检测部的检测结果，在连接器连接了外部设备时、和未连接外部设备时将过放电阈值电压设定为不同的值。

更具体而言，如果控制部构成为在由电压检测部检测出的电池电压是过放电阈值电压以下时经由报告部报告其主旨，则在电池电压降低时，能够对使用者催促对电池的充电。

另外，在该情况下，也可以使控制部构成为，以在连接器连接了外部设备时的过放电阈值电压比在连接器未连接外部设备时低的方式，设定过放电阈值电压。

换句话说，这样一来，在连接器未连接外部设备时，在较早的阶段对使用者催促对电池的充电，在连接器连接了外部设备时，能够使用电池至变空(也就是成为最低电压)为止。

另外，也可以若由电压检测部检测出的电池电压为过放电阈值电压以下，则之后，控制部继续报告部的报告，直至电池电压达到比过放电阈值电压更低的设定电压，或者，经过规定时间。

另一方面，也可以控制部构成为，在由连接检测部检测到在连接器未连接外部设备时，使发光部定期地发光。这样一来，使用者能够容易地确认充电式电气设备的所在。

另外，在该情况下，也可以在充电式电气设备设置检测对该电气设备主体施加的振动或者冲击的振动冲击检测部，且控制部构成为，若由振动冲击检测部检测到振动或者冲击，则在规定期间使发光部定期地发光。

这样一来，在充电式电气设备是有使用于停电时、灾害发生时等的可能性的充电式的灯、收音机的情况下，通过振动、冲击使发光部自动点亮，从而能够容易找到充电式电气设备。

另外，也可以在充电式电气设备还设置检测周围的亮度的亮度检测部，控制部构成为，以由亮度检测部检测到的周围的亮度是规定值以下为条件，使发光部定期地发光。

这样一来，在周围较暗时(换句话说，难以明确充电式电气设备的所在时)，通过使发光部定期地发光，能够抑制发光部的发光所带来的电力消耗。

附图说明

图1是表示实施方式的充电式灯的外观的立体图。

图2是表示从与图1相反的方向观察实施方式的充电式灯的状态的立体图。

图3是表示实施方式的充电式灯的内部结构的说明图。

图4是表示实施方式的充电式灯的电路构成的框图。

图5是表示由MCU执行的控制处理的流程图。

图6是表示安装了实施方式的适配器的电池组的外观的立体图。

具体实施方式

以下与附图一起对本发明的实施方式进行说明。

如图1～图3所示，本实施方式的充电式灯2具备使用者能够把持的形成为棒状的把持部4、设置在把持部4的长边方向一端侧的灯部6、以及可拆装地安装在把持部4的长边方向另一端侧的电池组8。

灯部6经由形成在把持部4的长边方向一端侧(图1～图3中的上方)的连结部5，以能够相对于把持部4向图1、图3中由箭头所示的方向摆动，并且，能够相对于把持部4折叠的方式设置。

而且，在灯部6中，在相对于把持部4折叠时与把持部4对置的面分散配置有图4所示的多个发光元件(LED)10，并使来自各发光元件10的光向周围辐射。

另外，在灯部6的与发光元件10相反的一侧的面收纳有用于将充电式灯2挂在周围的树、结构体的挂钩7。

接下来，在电池组8内置有锂离子电池等能够充放电的电池12(参照图4)。另外，电池组8以可拆装的方式安装于形成在把持部4的长边方向另一端侧(图1～图3中的下方)的安装部9。

而且，若将电池组8安装于安装部9，则电池12经由设置于安装部9的连接端子14、15(参照图4)，与把持部4内的电路基板30(参照图3)连接。

如图3所示，把持部4通过在中空且形成为使用者容易把持的形状的合成树脂制的壳体16内收纳电路基板30等而构成。而且，电路基板30在把持部4中，沿与折叠灯部6时与灯部6对置的壳体16的壁面相反的一侧的壁面配置。

此外，在以下的说明中，在把持部4中，将折叠灯部6时与灯部6对置的壳体16的壁面侧称为充电式灯2的前方，并将与其相反的一侧称为充电式灯2的后方。

而且，在把持部4的后方，在与电路基板30对置的壳体16的壁面设置有用于通过使用者按下，来切换该充电式灯2的打开、关闭状态的操作开关18。此外，操作开关18与电路基板30连接。

另外，在把持部4下方的安装部9中，在后方侧设置有用于对能够经由USB电缆进行电力供给的外部设备(例如，移动电话、智能手机等)进行电力供给的USB连接器20。

该USB连接器20是用于插入USB插头的插口，成为按照USB(UniversalSerialBus：通用串行总线)标准的端子结构。换句话说，如图4所示，USB连接器20具备正负一对的电源端子(5V、GND)、和通信端子(D－、D+)。

而且，在本实施方式中，将该USB连接器20利用于对外部设备的电力供给，所以通信端子(D－、D+)相互连接，隔着通信端子的电源端子(5V、GND)被作为电力供给用端子利用。

另外，如图2、图3所示，在安装部9设置有在外部设备不与USB连接器20连接时保护USB连接器20的帽22。此外，帽22具备插入USB连接器20的帽主体23、用于将帽主体23安装于安装部9的带部24、以及用于在将帽主体23从USB连接器20取下时使用者能够利用指尖操作的突起25。

另外，在安装部9的前方侧设置有例如用于报告电池12的剩余容量的降低等充电式灯2的状态的报告用LED28。

而且，USB连接器20以及报告用LED28经由壳体16内的布线(未图示)与电路基板30连接。

如图4所示，在电路基板30形成有经由连接端子14与电池12的正极侧连接的正的电源线31、以及经由连接端子15与电池12的负极侧连接的负的电源线(也就是接地线)32。

而且，在电路基板30设置有恒流电路36、电压转换电路40、电流检测电路44、外部设备检测电路46、电池电压测定电路48、控制电路50、以及电源电压生成电路52。

这里，恒流电路36在开关元件34处于接通状态时，连接在电源线31－32间，向灯部6内的发光元件10供给恒流，使灯部6点亮。

另外，电压转换电路40是用于在开关元件38处于接通状态时，连接在电源线31－32间，而对USB连接器20的正的电源端子供给规定的电源电压(5V)的电路，例如，由DC－DC转换器构成。

此外，在从电压转换电路40向USB连接器20的电源电压(5V)的输出路径设置有开关元件42。这是为了能够在开关元件38为断开状态而电压转换电路40停止工作时，防止电流从与USB连接器20连接的外部设备、外部设备检测电路46流入电压转换电路40。

因此，开关元件42通过后述的控制电路50的工作，与开关元件38联动地切换接通、断开状态。另外，开关元件34、38、42分别由FET等半导体元件构成，以能够根据来自控制电路50的指令切换接通、断开状态。

接下来，接地线32与USB连接器20的负的电源端子(GND)连接，电流检测电路44检测流过该接地线32的电流，换句话说，从电池12供给至与USB连接器20连接的外部设备的电流。

另外，外部设备检测电路46是用于在开关元件42为断开状态时，根据USB连接器20的正的电源端子的电压变化，来检测在USB连接器20连接外部设备的电路的情况。

另外，电池电压测定电路48设置在电源线31－32间，用于测定与连接端子14、15连接的电池12的输出电压(电池电压)。

而且，来自电流检测电路44、外部设备检测电路46、以及电池电压测定电路48的检测信号、来自操作开关18的输入信号被输入到控制电路50。

控制电路50用于基于从这些各部输入的信号，使灯部6点亮、对外部设备进行电力供给，由MCU(MicroControlUnit：微控制单元)构成。

另外，电源电压生成电路52用于对控制电路50、外部设备检测电路46供给工作用的电源电压(直流恒压)Vcc，利用经由正、负的电源线31、32从电池12供给的电力，生成电源电压Vcc。

接下来，沿图5所示的流程图对由控制电路50执行的控制处理进行说明。

图5所示的控制处理是在从电源电压生成电路52供给电源电压Vcc，从而控制电路50工作时，作为主程序之一执行的处理。

在该控制处理中，首先在S110(S表示步骤)中，基于来自外部设备检测电路46的检测信号，判定是否在USB连接器20连接了外部设备。而且，在USB连接器20连接了外部设备的情况下，移至S120，在USB连接器20未连接外部设备的情况下，移至S190。

在S120中，判断由电池电压测定电路48检测出的电池电压是否小于预先设定的阈值K1。阈值K1是外部设备连接时的过放电阈值电压，使用于判定是否使报告用LED28点亮，来对使用者催促对电池12的充电。

而且，若在S120中判定为电池电压小于阈值K1，则移至S140，使报告用LED28打开(点亮)，若在S120中判定为电池电压是阈值K1以上，则在S130中使报告用LED28关闭(熄灭)。

接下来，在S150中，判断电池电压是否小于预先设定的阈值K2。阈值K2是用于基于电池电压，判断电池12的剩余容量是否是能够对外部设备进行电力供给的剩余容量以上的阈值，在本实施方式中，设定为比阈值K1大的值。

而且，若在S150中判断为电池电压是阈值K2以上，则移至S160，接通开关元件38、42。其结果，开始对电压转换电路40的通电，而通过对电压转换电路40的通电生成的电源电压从USB连接器20输出给外部设备。换句话说，在S160中，接通与USB连接器20连接的外部设备的电源，实施对外部设备的电力供给。

接下来，在S170中，基于来自电流检测电路44的检测信号，判断电流是否经由USB连接器20的电源端子流向外部设备，换句话说，判断外部设备是否工作。

而且，若在S170中判断为电流流向外部设备，则移至S120，若判断为电流未流向外部设备，则移至S180。另外，在S150中判断为电池电压小于阈值K2的情况下，也移至S180。

在S180中，通过断开开关元件38、42，来停止向电压转换电路40的通电，切断向外部设备的电力供给。换句话说，断开与USB连接器20连接的外部设备的电源，切断向外部设备的电力供给。而且，在S180中断开向外部设备的电源之后，移至S110。

接下来，在S110中判定为在USB连接器20未连接外部设备时执行的S190中，判断电池电压是否小于预先设定的阈值K3。

阈值K3是未连接外部设备时的过放电阈值电压，设定为比外部设备连接时的过放电阈值电压(阈值K1)大的值。此外，这是因为不需要使电压转换电路40工作对外部设备进行电力供给。

然后，若在S190中判定为电池电压是阈值K3以上，则在S220中关闭(熄灭)报告用LED28，并移至S110。

另一方面，若在S190中判定为电池电压小于阈值K3，则移至S200，判定电池电压是否小于比阈值K1～K3低的阈值K4。

而且，在S200中判定为电池电压是阈值K4以上时，在S230中打开(点亮)报告用LED28，之后移至S110。

另外，在S200中判定为电池电压小于阈值K4时，在S210中关闭(熄灭)报告用LED28，之后结束该控制处理。

这是因为阈值K4是与其他的阈值K1～K3相比最低的过放电阈值电压，若由于报告用LED28的点亮等继续电池12的放电，则电池12成为过放电状态，变得劣化。

如以上所说明的那样，在本实施方式的充电式灯2具备用于对与USB连接器20连接的外部设备进行电力供给的电压转换电路40，若在USB连接器20连接了外部设备，则控制电路50使电压转换电路40工作。

另外，控制电路50在电流不从USB连接器20流向外部设备，而外部设备停止工作时，使电压转换电路40的工作停止，之后，到在USB连接器20连接了外部设备为止，继续电压转换电路40的工作停止。

因此，根据本实施方式，在USB连接器20未连接外部设备，而不需要对外部设备的电力供给时，能够使由于电压转换电路40的工作产生的待机电流大致为零，能够使充电式灯2省电化。

特别是，由于电压转换电路40由DC－DC转换器构成，所以在其工作时，由于电压转换用的半导体元件的开关而消耗电力变高，但如本实施方式那样，通过停止其工作，能够高效地抑制电池12的电力消耗。

此外，在本实施方式中，在USB连接器20未连接外部设备时，通过断开开关元件38，使电压转换电路40的工作完全停止。与此相对，也可以使构成电压转换电路40的DC－DC转换器的开关频率降低。这样，也能够减少在电压转换电路40的消耗电力。

另外，若从USB连接器20流向外部设备的电流在允许范围内，则DC－DC转换器能够将输出电压控制为恒定，但若流向外部设备的电流超过上限值，则无法将输出电压控制为恒定，输出电压降低。

因此，若如本实施方式那样用DC－DC转换器构成电压转换电路40，则能够将从电压转换电路40向外部设备的供给电力抑制在规定电力以下，能够防止自身成为过热状态。

此外，在上述说明中，若在S170的判定处理中判定为电流未流向外部设备，则控制电路50使电压转换电路40的工作停止，但也可以在流向外部设备的电流成为规定的下限值以下时，使电压转换电路40的工作停止。

另外，在本实施方式中，作为用于判定是否点亮报告用LED28的过放电阈值电压，设定值不同的阈值K1、K3，并在连接了外部设备时，使用比未连接外部设备时的阈值K3低的阈值K1。

因此，能够使在连接了外部设备时，点亮报告用LED28，来催促对电池12的充电时的电池电压比未连接外部设备时低，能够使对外部设备的电力供给实施到电池12变空为止。另外，在未连接外部设备时，能够更早地实施对电池12的充电。

此外，在本实施方式中，若电池电压比最低的过放电阈值电压(阈值K4)低，则中止报告用LED28的点亮，并结束控制处理，从而保护电池12防止过放电。

与此相对，也可以从在S140或者S230中使报告用LED28点亮开始，在经过了规定时间时，中止报告用LED28的点亮，结束控制处理。

这里，在本实施方式中，电压转换电路40相当于本发明的电源部，外部设备检测电路46相当于本发明的连接检测部，控制电路50相当于本发明的控制部，电池电压测定电路48相当于本发明的电压检测部。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不局限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够采用各种方式。

例如，假定上述实施方式的充电式灯2在停电时、地震等灾害产生时利用，通常时保管在规定的收纳场所。在进行这样的使用方法的情况下，考虑到根据保管状态，在需要时不能够立刻找到充电式灯2的情况。

因此，也可以在USB连接器20未连接外部设备时，控制电路50定期地使报告用LED28或者灯部6的发光元件10发光。

另外，在该情况下，在充电式灯2内置图4中由虚线示出的振动传感器62，若由振动传感器62检测到振动，则之后在恒定时间，控制电路50使报告用LED28或者灯部6的发光元件10定期地发光即可。换句话说，这样一来，能够抑制电池12的电力消耗。

另外，也可以在充电式灯2设置图4中由虚线示出的亮度传感器64，控制电路50以由亮度传感器64检测出的周围的亮度是规定值以下为条件，许可使报告用LED28或者灯部6的发光元件10定期地发光。

另一方面，在上述实施方式中，对将本发明应用于充电式灯的方式进行了说明，但若为充电式电动工具、充电式园艺工具、充电式电风扇、充电式收音机等具备了能够充放电的电池的充电式电气设备，则本发明能够与上述实施方式相同地进行应用。

另外，作为充电式电气设备，如图6所示，也可以是安装于电池组8，并对便携式设备等外部设备进行电力供给的适配器70。

换句话说，与上述实施方式相同，在该适配器70设置有USB连接器20以及帽22。而且，若在适配器70内内置安装了除了上述实施方式的开关元件34以及灯部6的构成部件的电路基板30，并由控制电路50执行与上述实施方式相同的控制处理，则与上述实施方式相同，能够使适配器70省电化。

另外接下来，在上述实施方式中，作为充电式电气设备，对能够可拆装地安装具备了电池的电池组的电气设备进行了说明，但电池也可以内置于电气设备，并通过连接外部的充电器而能够进行充电。

另外，在上述实施方式中，以对外部设备进行电力供给的电源部由电压转换电路40构成为例进行了说明，但该电源部只要能够对外部设备进行电力供给即可，是一般作为电源电路利用的电路即可。

符号说明

2…充电式灯，4…把持部，5…连结部，6…灯部，7…挂钩，8…电池组，9…安装部，10…发光元件，12…电池，14、15…连接端子，16…壳体，18…操作开关，20…USB连接器，22…帽，28…报告用LED，30…电路基板，31…电源线，32…接地线，34、38、42…开关元件，36…恒流电路，40…电压转换电路，44…电流检测电路，46…外部设备检测电路，48…电池电压测定电路，50…控制电路，52…电源电压生成电路，62…振动传感器，64…亮度传感器，70…适配器。

Claims (12)

1.一种充电式电气设备，其特征在于，

是从能够充放电的电池接受电力供给进行工作的充电式电气设备，具备：

连接器，其用于连接外部设备；

电源部，其用于经由所述连接器对所述外部设备进行电力供给；

连接检测部，其检测在所述连接器连接所述外部设备的情况；以及

控制部，其基于所述连接检测部的检测结果，以在所述连接器连接了所述外部设备时向所述电源部的供给电力增加的方式，控制从所述电池向所述电源部的供给电力。

2.根据权利要求1所述的充电式电气设备，其特征在于，

所述连接检测部构成为，根据所述连接器的电源端子电压的变化来检测在所述连接器连接所述外部设备的情况，

所述控制部构成为，若由所述连接检测部检测到在所述连接器连接了所述外部设备，则使向所述电源部的供给电力增加。

3.根据权利要求1或者2所述的充电式电气设备，其特征在于，

所述电源部构成为，在流过所述连接器的电流在规定范围内的情况下，以所述连接器的电源端子电压成为恒定电压的方式，对所述外部设备进行电力供给。

4.根据权利要求3所述的充电式电气设备，其特征在于，

所述电源部构成为，若流过所述连接器的电流达到规定的上限值，则使所述连接器的电源端子电压降低，将流过所述连接器的电流限制在所述上限值以下。

5.根据权利要求1～4的任意一项所述的充电式电气设备，其特征在于，

所述控制部构成为，若流过所述连接器的电流为规定的下限值以下，则减少或者切断向所述电源部的供给电力。

6.根据权利要求1～5的任意一项所述的充电式电气设备，其特征在于，

具备检测所述电池的电压的电压检测部，

所述控制部构成为，在由所述电压检测部检测出的电池电压是过放电阈值电压以下时进行规定的保护工作，并且，根据所述连接检测部的检测结果设定所述过放电阈值电压。

7.根据权利要求6所述的充电式电气设备，其特征在于，

所述控制部构成为，在由所述电压检测部检测出的电池电压是所述过放电阈值电压以下时，经由报告部报告其主旨。

8.根据权利要求7所述的充电式电气设备，其特征在于，

所述控制部构成为，根据所述连接检测部的检测结果，以在所述连接器连接了所述外部设备时的所述过放电阈值电压比在所述连接器未连接所述外部设备时的所述过放电阈值电压低的方式，设定所述过放电阈值电压。

9.根据权利要求7或者8所述的充电式电气设备，其特征在于，

所述控制部构成为，若由所述电压检测部检测出的电池电压为所述过放电阈值电压以下，则之后继续所述报告部的报告，直至所述电池电压达到比所述过放电阈值电压更低的设定电压，或者，经过规定时间。

10.根据权利要求1～9的任意一项所述的充电式电气设备，其特征在于，

所述控制部构成为，在由所述连接检测部检测到在所述连接器未连接所述外部设备时，使发光部定期地发光。

11.根据权利要求10所述的充电式电气设备，其特征在于，

具备检测对该电气设备主体施加的振动或者冲击的振动冲击检测部，

所述控制部构成为，若由所述振动冲击检测部检测到振动或者冲击，则在规定期间，使所述发光部定期地发光。

12.根据权利要求10或者11所述的充电式电气设备，其特征在于，

具备检测该电气设备周围的亮度的亮度检测部，

所述控制部构成为，以由所述亮度检测部检测到的周围的亮度是规定值以下为条件，使所述发光部定期地发光。